TW201639417A - 極紫外光射線源模組、極紫外光微影系統以及極紫外光微影製程方法 - Google Patents

極紫外光射線源模組、極紫外光微影系統以及極紫外光微影製程方法 Download PDF

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Abstract

本發明係揭露一種極紫外光源模組，其包含一標靶液滴產生器、一第一雷射光源以及一第二雷射光源。該標靶液滴產生器係用以產生複數標靶液滴。該第一雷射光源係用以產生複數第一雷射脈衝以對該等標靶液滴在相對的各激發位置進行加熱，因此產生複數標靶雲霧團。該等標靶液滴之至少一者係在不同於其餘的標靶液滴的一激發位置進行加熱。該第二雷射光源係用以產生複數第二雷射脈衝來對該等標靶雲霧團進行加熱，從而產生會發出一極紫外光射線的電漿。

Description

極紫外光射線源模組、極紫外光微影系統以及極紫外光微影製程方法
本發明係揭露關於極紫外光(extreme ultraviolet,EUV)的微影系統以及方法。更具體地說，本發明係關於用來減輕在雷射產生電漿極紫外光射線源的收集器的汙染的裝置與方法。
半導體積體電路經歷了指數級的成長，在積體電路材料以及設計上的技術進步下產生了多個世代的積體電路，且其中每一世代較前一世代具有更小更複雜的電路。在積體電路發展的過程中，當幾何尺寸(也就是製程中所能產出的最小元件或者線)縮小時，功能密度(也就是每一晶片區域所具有的互連裝置的數目)通常會增加。一般而言，此種尺寸縮小的製程可提供增加生產效率以及降低相關成本的好處，然此種尺寸縮小的製程也會增加製造與生產積體電路的複雜度。
舉例來說，使用較高解析度的微影製程的需求成長了。一種微影技術係稱為極紫外光微影技術(extreme ultraviolet lithography,EUVL)，此種技術利用了使用波長範圍 約在1-100奈米的極紫外光的掃描器。某些極紫外光掃描器提供了四倍縮小投影印刷(reduction projection printing)，係類似於某些光學掃描器，差異僅在於極紫外光掃描器使用了反射式而非折射式光學系統，也就是使用了反射鏡而非鏡片。其中一種極紫外光光源係雷射產生電漿(laser-produced plasma,LPP)。雷射產生電漿技術係藉由將一高功率雷射光束聚焦在微小的摻錫液滴標靶上以形成高度離子化電漿，此高度離子化電漿會在波長為13.5奈米時發出具有最大發射量之峰值的極紫外光射線。接著雷射產生電漿的收集器收集此種極紫外光並藉由光學系統反射至要進行微影製程的標的物，例如晶圓。此種雷射產生電漿收集器會因為粒子、離子、射線等撞擊以及嚴重的錫沉積而遭受損傷與劣化。
有鑑於此，本發明提出一種極紫外光射線源模組(extreme ultraviolet radiation source module)，包含：一標靶液滴產生器、一第一雷射光源以及一第二雷射光源。該標靶液滴產生器係用以產生複數標靶液滴。該第一雷射光源係用以產生複數第一雷射脈衝以對該等標靶液滴加熱，從而產生複數標靶雲霧團，其中該等標靶液滴之至少一者係在一不同於其餘標靶液滴的一激發位置進行加熱。該第二雷射光源係用以產生複數第二雷射脈衝以對該等標靶雲霧團進行加熱，從而產生用以發出一極紫外光射線的電漿。
本發明提出再提出一極紫外光微影系統，其包含一射線源、一光罩級、一晶圓級、以及一光學模組。該射線源 包含一標靶液滴產生器、一第一雷射光源、一第二雷射光源以及一收集器。該標靶液滴產生器係用以產生複數標靶液。該第一雷射光源係用以產生複數第一雷射脈衝以對該等標靶液滴加熱，從而產生複數標靶雲霧團，其中該等標靶液滴之至少一者係在不同於其餘標靶液滴的一激發位置進行加熱。該第二雷射光源係用以產生複數第二雷射脈衝以對該等標靶雲霧團進行加熱，從而產生用以發出一極紫外光射線的電漿。該收集器係用以收集與反射該極紫外光射線。該光罩級係用以固設一極紫外光光罩。該晶圓級係用以固設一半導體晶圓。該光學模組係設計將來自該射線源的該極紫外光射線導向該半導體晶圓上，以便將該極紫外光光罩所定義之一積體電路圖案映像到該半導體晶圓上。
本發明提出再提出一極紫外光微影製程方法，其係用以圖案化一標靶，且包含下列步驟：將一半導體晶圓裝載到一極紫外光微影系統。該極紫外光微影系統包含一射線源、一光罩級、一晶圓級以及一光學模組。該射線源包含一標靶液滴產生器、一第一雷射光源、一第二雷射光源以及一收集器。該標靶液滴產生器係用以產生複數標靶液滴。該第一雷射光源係用以產生複數第一雷射脈衝以對該等標靶液滴加熱，從而產生複數標靶雲霧團。該第二雷射光源係用以產生複數第二雷射脈衝以對該等標靶雲霧團進行加熱，從而產生可發出一極紫外光射線的電漿。該收集器係用以收集與反射該極紫外光射線。該光罩級係用以握持一極紫外光光罩。該晶圓級係用以固設該半導體晶圓。該光學模組係設計將來自該射線源的該極紫外光 射線導向該半導體晶圓上，以便將該極紫外光光罩所定義之一積體電路圖案映像到該半導體晶圓上。該極紫外光微影製程另包含：對該射線源進行編程，以使該等標靶液滴與該等第一雷射脈衝以一正常時間點同步地產生，但第一雷射脈衝之至少一者係在不同於該正常時間點的一時間點產生。該極紫外光微影製程另包含：藉由該極紫外光射線曝光該半導體晶圓。
10‧‧‧微影系統
12、12A‧‧‧射線源
14‧‧‧反光器
16‧‧‧光罩級
18‧‧‧光罩
20‧‧‧投影光學盒
22‧‧‧半導體基板
24‧‧‧基板台
26‧‧‧氣體供應模組
30‧‧‧標靶液滴產生器
31‧‧‧激發區
32、32A、32B、32C‧‧‧標靶液滴
34、34A、34B、34C‧‧‧標靶雲霧團
36‧‧‧雷射產生電漿收集器
37‧‧‧位置
38‧‧‧極紫外光射線
40‧‧‧第一雷射光源
42、42A、42B、42C、42D、42E‧‧‧雷射脈衝
44‧‧‧窗
50‧‧‧第二雷射光源
52‧‧‧雷射脈衝
54‧‧‧窗
60A、60B、60C‧‧‧激發位置
100‧‧‧極紫外光微影製程方法
102、104、106、108、110、112‧‧‧操作
本發明可藉由詳細說明並配合圖示而得到清楚的了解。要強調的是，按照業界的標準做法，各種特徵並沒有按比例繪製，並且僅用於說明之目的。事實上，為了能夠清楚的說明，因此各種特徵的尺寸可能會任意地放大或者縮小。
第1圖係具有極紫外光的射線源的微影系統的示意圖；第2圖係第1圖中微影系統中的射線源的示意圖；第3圖係可配置在第2圖中的射線源的雷射脈衝撞擊在標靶液滴的不同激發位置的示意圖；第4圖係第1圖中的微影系統的射線源的示意圖；第5圖係第4圖中的射線源的雷射脈衝的不同配置；以及第6圖為依據某些實施例所建構的極紫外光微影製程方法的一流程圖。
為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特例舉一較佳實施例，並配合所附圖式，來作詳細說明如下：以下將介紹係根據本發明所述之較佳實施例。必 須要說明的是，本發明提供了許多可應用之發明概念，在此所揭露之特定實施例，僅是用於說明達成與運用本發明之特定方式，而不可用以侷限本發明之範圍。
以下的揭露內容提供許多不同的實施例或範例以實施本案的不同特徵。以下的揭露內容敘述各個構件及其排列方式的特定範例，以簡化說明。當然，這些特定的範例並非用以限定。例如，若是本揭露書敘述了一第一特徵形成於一第二特徵之上或上方，即表示其可能包含上述第一特徵與上述第二特徵是直接接觸的實施例，亦可能包含了有附加特徵形成於上述第一特徵與上述第二特徵之間，而使上述第一特徵與第二特徵可能未直接接觸的實施例。另外，以下揭露書不同範例可能重複使用相同的參考符號及/或標記。這些重複係為了簡化與清晰的目的，並非用以限定所討論的不同實施例及/或結構之間有特定的關係。
此外，其與空間相關用詞。例如“在...下方”、“下方”、“較低的”、“上方”、“較高的”及類似的用詞，係為了便於描述圖示中一個元件或特徵與另一個(些)元件或特徵之間的關係。除了在圖式中繪示的方位外，這些空間相關用詞意欲包含使用中或操作中的裝置之不同方位。裝置可能被轉向不同方位(旋轉90度或其他方位)，則在此使用的空間相關詞也可依此相同解釋。
本發明係揭露關於極紫外光(extreme ultraviolet,EUV)微影系統以及方法。更具體地說，本發明係關於用以減輕在雷射產生電漿極紫外光射線源(laser produced plasma extreme ultraviolet radiation source)的一收集器(collector)的汙染的裝置與方法。此收集器也稱為雷射產生電漿收集器(laser produced plasma collector)或極紫外光收集器(EUV collector)，在雷射產生電漿極紫外光射線源中係一個重要的元件。此收集器收集並反射極紫外光射線並且有助於極紫外光的整體轉換效率。然而，此收集器會因為粒子、離子、射線等衝擊以及碎片的沉積(debris deposition)而遭受損傷與劣化。本發明的一個目的係減少碎片在雷射產生電漿收集器上的沉積，從而增加其可用壽命。
第1圖係根據某些實施例所構成的一微影系統10的示意圖。一般而言，微影系統10也可為可執行微影曝光製程的一掃描器，且此微影曝光製程具有個別的發光源以及曝光模式。於此實施例中，微影系統10係為一個將光阻層暴露在極紫外光光線或極紫外光射線下的極紫外光微影系統。光阻層係為會對於極紫外光光線感光的材料。微影系統10使用一射線源12來產生波長範圍約在1奈米與100奈米之間的極紫外光光線。在一個特定的例子中，射線源12產生一波長係集中在約13.5奈米的極紫外光光線。相應地，射線源12也稱為極紫外光射線源。於此實施例中，極紫外光射線源利用雙脈衝雷射產生電漿之機制來產生極紫外光射線，並會於之後進一步描述。
微影系統10也使用了一反光器(illuminator)14。在各種實施例中，反光器14包含各種折射式光學元件，如單鏡片或具有多重鏡片(波域片)的鏡片系統，或可替代地為反射式光學元件(符合極紫外光微影系統使用)的一鏡片系統，如一單一 反射鏡或一具有多重反射鏡的反射鏡系統，藉以將光由射線源12導向一光罩級(mask stage)16上，特別係導向一固設於光罩級16上的光罩18。於此實施例中使用了反射式光學系統且射線源12產生了在極紫外光波長範圍的光線。
微影系統10也包含了光罩級16來穩固(secure)光罩18。於某些實施例中，光罩級16包含了一靜電吸盤來穩固光罩18。這是因為氣體分子吸收了極紫外光光線，並且用於極紫外光微影圖案化(EUV lithography patterning)的微影系統係維持在一個真空的環境下以避免極紫外光的強度損失。於本發明中，光罩、光遮罩以及光標等用語可互換使用。於此實施例中，微影系統10係一極紫外光微影系統，並且光罩18係一反射式光罩。光罩18的一種示範性結構包含帶有合適材料的一基板，此合適材料係如一低熱膨脹材料(LTEM)或熔凝石英(fused quartz)。在各種例子中，此種低熱膨脹材料包含摻雜有二氧化矽的二氧化鈦，或者其他低熱膨脹的合適材料。光罩18包含有多個沉積在基板上的反射多層(multiple reflective multiple layers(ML)deposited on the substrate)。此種多層包含複數薄膜對，如鉬-矽薄膜對(例如是每一個薄膜對中具有一鉬層在矽層的上面或下面)。另外，此種多層可包含鉬-鈹薄膜對，或者是其餘可高度反射極紫外光的合適材料。光罩18可另包含一用以保護之覆蓋層，如釕(Ru)，其係設置在該多層上。光罩18包含一吸收層，如氮化鉭硼(TaBN)層，其係沉積在該多層上。該吸收層係被圖案化以定義出一積體電路的一層。可替代地，另一反射層可沉積在該多層上且被圖案化以定義出一積體電路 的一層，從而形成一極紫外光相位偏移遮罩(EUV phase shift mask)。
微影系統10也包含一投影光學模組或一投影光學盒20(projection optics box,POB)，其係用來將光罩18的圖案映像(image)到一半導體基板22上，半導體基板22係固設於微影系統10的一基板台(substrate stage)24上。在各種實施例中，投影光學盒20具有給紫外線微影系統使用的折射式光學系統或者替代地具有給極紫外光微影系統使用的反射式光學系統。投影光學盒20係收集了由光罩18而來的光，且此光帶有定義在光罩18上圖案的映像。反光器(illuminator)14與投影光學盒20兩者合稱為微影系統10的一光學模組。
於此實施例中，半導體基板22係一半導體晶圓，例如將被圖案化的一矽晶圓或其他類晶圓。於此實施例中，半導體基板22上塗有感光於極紫外光光線的一光阻層。包含前述元件的各種元件係被整合在一起且可進行微影曝光製程。
微影系統10可進一步包含其他模組，或者是整合於(或耦合於)其他模組。於此實施例中，微影系統10包含一氣體供應模組26，其係設計用來提供氫氣給射線源12。氫氣可幫助降低在射線源12的汙染。
第2圖係根據某些實施例的射線源12的示意圖。射線源12使用了一雙脈衝雷射產生電漿機制(mechanism)來產生電漿並進一步由電漿產生極紫外光光線。
請參考第2圖，射線源12係一種極紫外光射線源模組，其包含一標靶液滴產生器30、一第一雷射光源40、一第二 雷射光源50以及一雷射產生電漿收集器36。標靶液滴產生器30產生複數標靶液滴32。於一實施例中，標靶液滴32係摻錫液滴(Sn droplets)。於一實施例中，每一摻錫的標靶液滴32的直徑大約為30微米。於一實施例中，摻錫的標靶液滴32係以50kHz的頻率產生，且以每秒70公尺的速度引進到射線源12內的一激發區31。其餘含錫的液體材料，如包含錫、鋁以及氙的共熔合金(eutectic alloy)亦可用於標靶液滴32。
第一雷射光源40產生雷射脈衝42(又可稱為第一雷射脈衝)，第二雷射光源50產生雷射脈衝52(又可稱為第二雷射脈衝)。於此實施例中，雷射脈衝42相較於雷射脈衝52具有較低強度且較小的光點大小。雷射脈衝42係用來加熱(或預熱)標靶液滴32，以產生一低密度的標靶雲霧團34，此低密度的標靶雲霧團34之後再被雷射脈衝52進行加熱(或再加熱)，進一步產生增加放射量的極紫外光光線。於此實施例中，雷射脈衝42也可稱為預脈衝，且雷射脈衝52也可稱為主脈衝。在不同實施例中，預脈衝具有大小大約或小於100微米的光點，且主脈衝具有大小約200至300微米，如225微米的光點。雷射脈衝42、52係具有一定的驅動功率以滿足晶圓的大量生產，例如每小時125片晶圓的生產量。於一實施例中，雷射脈衝42係具有2千瓦的驅動功率，且雷射脈衝52係具有19千瓦的驅動功率。於各種實施例中，雷射脈衝42與雷射脈衝52的總驅動功率至少要20千瓦，例如為27千瓦。於一實施例中，第一雷射光源40係一二氧化碳雷射光源。於另一實施例中，第一雷射光源40係一摻釹的釔鋁石榴石(neodymium-doped yttrium aluminum garnet)雷射光 源。於一實施例中，第二雷射光源50係一二氧化碳雷射光源。
雷射脈衝42以及雷射脈衝52係各別地穿過窗(或鏡片)44與54後進到激發區31。窗44與54係採用了可讓各別雷射光束穿透的合適材質。雷射脈衝42與雷射脈衝52係與標靶液滴32同步產生。當標靶液滴32經過激發區31時，雷射脈衝42對標靶液滴32加熱並使其轉變為低密度的標靶雲霧團34。控制雷射脈衝42以及雷射脈衝52之間的延遲時間可使得標靶雲霧團34具有一個最佳的尺寸大小與幾何形狀。當雷射脈衝52對標靶雲霧團34進行加熱時會產生高溫度的電漿。此電漿會發出極紫外光射線38並被雷射產生電漿收集器36收集起來。為了微影曝光製程進行，雷射產生電漿收集器36會進一步反射並聚焦該極紫外光射線38。於一實施例中，一液滴收集器(圖中未表示)會安裝在標靶液滴產生器30的對面。此液滴收集器係用來收集過多的標靶液滴32。舉例來說，雷射脈衝42與52可能會刻意地錯過某些標靶液滴32。
雷射產生電漿收集器36係設計為具有適當的塗層以及形狀而可作為用來收集、反射與聚焦極紫外光的鏡子。於某些實施例中，雷射產生電漿收集器36係具有橢圓形的幾何形狀。於某些實施例中，雷射產生電漿收集器36的塗層材料係相似於光罩18的反射多層。在某些例子中，雷射產生電漿收集器36的塗層材料包含一個多層(如複數個鉬-矽薄膜對)且可進一步包含塗佈在該多層上的一覆蓋層(如釕)，藉以反射極紫外光光線。於某些實施例中，雷射產生電漿收集器36可進一步包含一光柵結構(grating structure)來分散射到雷射產生電漿收集器 36的雷射光束。舉例來說，雷射產生電漿收集器36上塗佈有一具有光柵圖案的氮化矽層。
在一個極紫外光微影系統中，如微影系統10，極紫外光的轉換效率係一個重要的考量因素。因此，為了達到最佳化的極紫外線轉換效率，雷射脈衝42與雷射脈衝52係以適當的角度射向標靶液滴32以及標靶雲霧團34。舉例來說，雷射脈衝42可以不偏離正常角度(如5度以內)的角度對準標靶液滴32。雷射脈衝52也可適當地對準標靶雲霧團34來達到最大轉換效率。
在微影系統中另一個要考量的因素是雷射產生電漿收集器36的使用壽命。在上述的過程中，雷射產生電漿收集器36的反射表面會受到各種粒子、離子以及射線的撞擊。經過一段時間後，雷射產生電漿收集器36的反射率會因為粒子堆積、離子傷害、氧化、起泡等因素而降低。在這些因素中，粒子(如錫殘渣)沉積係一個主要的因素。
一個減少雷射產生電漿收集器36被汙染的方法係將氫氣引入激發區31且引到靠近雷射產生電漿收集器36的反射面的一空間。在一實施例中，氫氣係由第1圖中的氣體供應模組26所提供。氫氣較不會吸收極紫外光射線。氫氣接觸到雷射產生電漿收集器36塗層表面(以及窗44與54)時會與錫發生化學反應而產生錫烷(SnH4)，其係在極紫外光產生過程中的一種氣體副產物。將氣體抽掉即可以忽略錫烷。其他適合的氣體可替代地或額外地使用。然而，使用氫氣氣流並不能完全避免汙染的問題。本發明的發明人觀察到錫傾向於沉積在雷射產生電 漿收集器36的特定位置，如第2圖中的位置37。這件事情會在下面解釋。雷射脈衝42會在一個特定的位置(又可稱作一激發位置)對標靶液滴32進行激發。標靶雲霧團34因此定位在某一特定方向且通常具有薄煎餅的形狀。由標靶雲霧團34在特定方向上產生的殘渣會在雷射產生電漿收集器36表面上的該特定的位置37噴濺出相對厚的錫殘渣。在位置37的錫沉積的速率會超過藉由氫氣氣流移除錫的速率，即使氫氣氣流已經足夠保護雷射產生電漿收集器36的其他區域。因此，錫殘渣在雷射產生電漿收集器36的反射表面上的該特定的位置37的累積會造成低反射率且顯著地減少了雷射產生電漿收集器36的使用壽命。在下面的段落中會進一步揭露方法與裝置以減少錫汙染的問題。
請參考第3圖，其中表示出在標靶液滴32的激發位置以及所產生的標靶雲霧團34的定位方向兩者之間的相互關係。本發明的發明人發現到可藉由在不同位置(相對於正常位置)對標靶液滴32進行加熱來控制所產生的標靶雲霧團34的定位方向。舉例來說，當雷射脈衝42B對標靶液滴32B的中心加熱時(激發位置60B係大約在正常的位置)，所產生的標靶雲霧團34B係定位在水平方向(其頭跟尾在一正常位置)。當雷射脈衝42A對標靶液滴32A的中心上方(激發位置60A係在激發位置60B上方)加熱時，所產生的標靶雲霧團34A係定位成頭下尾上的方向。當雷射脈衝42C對標靶液滴32C的中心下方(激發位置60C係在激發位置60B下方)加熱時，所產生的標靶雲霧團34C係定位成頭上尾下的方向。在這裡所使用的”上”、”下”、”上 方”、”下方”係相對的且只是為了方便描述。
第4圖中的射線源12A係根據本發明的不同觀點所建構的，且利用上述的觀念來實施。請參考第4圖，射線源12A係相似於射線源12。其中有一點不同係射線源12A產生多定位方向的標靶雲霧團34。換句話說，標靶雲霧團34不是都被定位在同一個方向。至少一標靶雲霧團34A的定位方向會不同於其餘的標靶雲霧團34。因此，當雷射脈衝52對標靶雲霧團34A加熱時，其所產生的粒子(如錫殘渣)的掉落方向會趨向於與標靶雲霧團34所產生的粒子的掉落方向不同。這會使粒子具有”散佈(spreading)”的效果，從而限制了粒子在雷射產生電漿收集器36的任何特定區域的沉積速率。結合了此技術以及由氣體氣流清潔的方法，本發明的實施例可進一步減少在雷射產生電漿收集器36的汙染。
在一實施例中，具有多定位方向的標靶雲霧團34係藉由調節標靶液滴產生器30與第一雷射光源40所產生，使得雷射脈衝42在不同激發位置對標靶液滴32加熱。在一實施例中，標靶液滴32係以一固定頻率(例如50kHz)產生，且以一固定速度(例如每秒70公尺)移動穿過激發區31。第一雷射光源40會即時地受到控制使得雷射脈衝42通常會與標靶液滴32同步，但至少一雷射脈衝42會在早於或是晚於一正常時間點(normal timing)的時間點(timing)產生。這會在第5圖中進一步說明。
參考第5圖，於一實施例中，標靶液滴32係一次產生一個且一連串的標靶液滴以移動穿過激發區31。如圖所示， 第一個標靶液滴在時間點0(相對而言)進入激發區，第二個標靶液滴係在時間點”t”，其係兩個標靶液滴之間的一正常延遲時間，而第三標靶液滴是在時間點”2t”，接著以此類推。在實施例中，通常第一雷射光源40係與標靶液滴同步地產生雷射脈衝42。三種情況會在第5圖中說明。
在情況A，雷射脈衝42係完全與標靶液滴32同步，且兩雷射脈衝42之間的延遲時間也是”t”。所有的雷射脈衝42係在相同的激發位置對相對應之標靶液滴32加熱。這激發位置當然可以在正常位置或非正常位置。然而所產生的標靶雲霧團34的定位方向會一致(見第3圖)。
在情況B，雷射脈衝42通常係與標靶液滴32同步，但一雷射脈衝42D係在較正常時間點早一個時間差△t1的時間點產生。當雷射脈衝42D對相對應的標靶液滴加熱時，所產生的標靶雲霧團會以不同於其餘標靶雲霧團的方向定位(見第3圖)。
在情況C，雷射脈衝42通常係與標靶液滴32同步，但一雷射脈衝42E係在較正常時間點晚一個時間差△t2的時間點產生。當雷射脈衝42E對相對應的標靶液滴加熱時，所產生的標靶雲霧團會以不同於其餘標靶雲霧團的方向定位(見第3圖)。
在實施例中，△t1與△t2的範圍係受限於標靶液滴32的尺寸大小，且可能進一步會受限於所想要的標靶雲霧團34的定位方向的範圍，其最終會影響射線源12(與12A)的轉換效率。在一實施例中，△t1與△t2的範圍都限制為小於約100毫微 秒。在一實施例中，某些雷射脈衝42係刻意地超出此範圍，因此這些雷射脈衝42不會對標靶液滴32加熱。而相對應的標靶液滴也不會被雷射脈衝52加熱，且為了極紫外光劑量邊限(EUV dose margin)的目的而保留。這些標靶液滴可以被前述的標靶液滴收集器收集。
在實施例中，第二雷射光源50係完全與第一雷射光源40同步，也就是說，一雷射脈衝42與其相對應之雷射脈衝52之間具有一固定的延遲時間差。舉例來說，假如第一雷射光源40係如情況B產生雷射脈衝42，接著第二雷射光源50係配置以使對應於該雷射脈衝42的雷射脈衝52也會在較正常時間點早△t1的時間點產生。這是確保雷射脈衝52可適當地對標靶雲霧團加熱。
在一實施例中，產生雷射脈衝42與雷射脈衝52的時間點係藉由第一雷射光源40與第二雷射光源50外部的一個或多個時序產生器所控制。在另一實施例中，這樣的時序產生器係內置於(或整合於)第一雷射光源40與第二雷射光源50。
在一實施例中，各種可接受的激發位置可在延遲時間△t1與△t2的各別的範圍中一步步推進來確定。接受性測試會在每一步中執行。接受性測試可將各種測量列入考慮，例如極紫外光轉換效率、碎片沉積的量、碎片沉積的大小與方向等等。在這些可接受的激發位置中，為了微影系統10，某些激發位置可以被共同地(jointly)選擇。一個用來選擇多重激發位置的準則是全部的極紫外光轉換效率都是可接受的(即使可能不是最大值)，且雷射產生電漿收集器36的汙染是足夠低。在一 實施例中，所選擇的激發位置係直接相關於雷射脈衝42與雷射脈衝52的時間點。
第6圖係根據某些實施例且藉由微影系統10所實施的一個極紫外光微影製程方法100的流程圖。可以在極紫外光微影製程方法100的流程的前面、中間或者後面提供額外的操作，且所描述的某些操作可以被替換、消除或者移動以作為此方法的附加實施例。極紫外光微影製程方法100僅係一個例子且並非意圖限制本發明超出在權利要求中所明確記載的事項。
極紫外光微影製程方法100包含操作102，其係將一極紫外光光罩，如光罩18，裝載(load)到可執行一極紫外光曝光製程的微影系統10。光罩18包含了一個即將被轉印到一半導體基板22(如晶圓)的積體電路圖案。操作102可進一步包含各種步驟，如將光罩18固設於光罩級16且實行校準。
極紫外光微影製程方法100包含操作104，其係將晶圓裝載到微影系統10。晶圓係塗佈有一光阻層。於此實施例中，光阻層係感光於由微影系統10的射線源12所發出的極紫外光射線。
極紫外光微影製程方法100包含操作106，其係編程射線源12以產生多定位方向的標靶雲霧團。操作106包含了配置(configure)標靶液滴產生器30、配置第一雷射光源40以及配置第二雷射光源50。標靶液滴產生器30係配置以產生具有適當材質、適當大小、適當的產生速率以及適當的移動速度與方向的標靶液滴32。第一雷射光源40係配置以產生雷射脈衝42， 其通常係與標靶液滴32同步產生。然而，某些雷射脈衝42會延遲或提早以使得在對相對應的標靶液滴32的不同激發位置進行加熱。第二雷射光源50係配置以與第一雷射光源40同步。每一個雷射脈衝42以及其相對應的雷射脈衝52之間會有一適當的延遲。
極紫外光微影製程方法100包含了操作108，其係在微影系統10中對晶圓執行微影曝光製程。在操作108中，標靶液滴產生器30、第一雷射光源40與第二雷射光源50會被啟動且根據操作106的配置來操作。所產生的標靶雲霧團34具有不同的定位方向。當雷射脈衝52對具有不同定位方向的標靶雲霧團34加熱時產生會發出極紫外光射線的電漿。與此同時，殘渣(也就是錫殘渣)會散開而非累積在雷射產生電漿收集器36的特定位置上。在一實施例中，極紫外光微影製程方法100包含了導入氫氣氣流到接近雷射產生電漿收集器36的表面處。氫氣氣流可以有效地將雷射產生電漿收集器36表面的錫殘渣移除。
在操作108的過程中，由射線源12所產生的極紫外光射線係藉由反光器14照射到光罩18上，且進一步藉由投影光學盒20投射到塗佈有光阻層的晶圓上，因此在光阻層上產生潛像(latent image)。在某些實施例中，微影曝光製程係在掃描模式中實施。
極紫外光微影製程方法100可包含其餘的操作以完成微影製程。舉例來說，極紫外光微影製程方法100可包含操作110，其係藉由顯影已曝光的光阻層來形成一光阻圖案，圖案上具有複數個開口。特別地，在操作108的微影曝光製程 之後，晶圓會被移出微影系統10到一顯影單元以對光阻層執行顯影製程。極紫外光微影製程方法100可進一步包含其他操作，如各種烘乾的步驟。舉一個例子，極紫外光微影製程方法100可在操作108與操作110之間包含一個曝光後烘乾(post-exposure baking,PEB)步驟。
極紫外光微影製程方法100可進一步包含其他操作，如操作112，其係穿過光阻圖案的開口對晶圓進行製作製程。在一例子中，製作製程包含了利用光阻圖案作為蝕刻光罩來對晶圓進行蝕刻製程。在另一例子中，製作製程包含了利用光阻圖案作為佈植光罩來對晶圓進行佈植製程。
儘管不旨在限制，本發明的一個或多個實施例對半導體裝置的製造提供了許多好處。舉例來說，本發明的實施例提供了裝置與方法來有效地產生極紫外光射線且同時保持了雷射產生電漿收集器的使用壽命。本發明的實施例可被實施或整合到現有的極紫外光微影系統。
在一個示例性方面，本發明涉及一極紫外光射線源模組。極紫外光射線源模組包含一標靶液滴產生器、一第一雷射光源以及一第二雷射光源。標靶液滴產生器係配置以產生複數標靶液滴。第一雷射光源係配置以產生複數第一雷射脈衝來對標靶液滴進行加熱，因此產生複數標靶雲霧團。其中，至少一標靶液滴係在一個不同於其他標靶液滴的激發位置進行加熱。第二雷射光源係配置以產生複數第二雷射脈衝來對該標靶雲霧團進行加熱，從而產生可發出極紫外光射線的電漿。
在另一個示例性方面，本發明涉及一極紫外光微 影系統。極紫外光微影系統包含一射線源、一光罩級、一晶圓級以及一光學模組。射線源包含一標靶液滴產生器、一第一雷射光源、一第二雷射光源以及一收集器。標靶液滴產生器係用以產生複數標靶液滴。第一雷射光源係用以產生複數第一雷射脈衝來對該等標靶液滴進行加熱，因此產生複數標靶雲霧團。其中，該等標靶液滴之至少一者係在一個不同於其他標靶液滴的激發位置進行加熱。第二雷射光源係用以產生複數第二雷射脈衝來對該等標靶雲霧團進行加熱，從而產生用以發出極紫外光射線的電漿。收集器係用以收集與反射極紫外光射線。光罩級係用以固設一極紫外光光罩。晶圓級係用以固設一半導體晶圓。光學模組係設計來將來自射線源的極紫外光射線導向該半導體晶圓上，以便將該極紫外光光罩所定義之一積體電路圖案映像到該半導體晶圓上。
在另一個示例性方面，本發明涉及了對一標靶進行圖案化的極紫外光微影製程方法。極紫外光微影製程方法包含了將一半導體晶圓裝載到一極紫外光微影系統。極紫外光微影系統包含了產生極紫外光射線的一射線源、用以握持一極紫外光光罩的一光罩級、用以固設半導體晶圓的一晶圓級，以及設計用以將來自射線源的極紫外光射線導向該半導體晶圓上，以便將該極紫外光光罩所定義之一積體電路圖案映像到該半導體晶圓上。射線源包含一標靶液滴產生器、一第一雷射光源、一第二雷射光源以及一收集器。標靶液滴產生器係用以產生複數標靶液滴。第一雷射光源係用以產生複數第一雷射脈衝來對該等標靶液滴進行加熱，因此產生複數標靶雲霧團。第二 雷射光源係用以產生複數第二雷射脈衝來對該等標靶雲霧團進行加熱，從而產生用以發出極紫外光射線的電漿。收集器係用以收集與反射極紫外光射線。極紫外光微影製程進一步包含對射線源進行編程，以使標靶液滴與第一雷射脈衝以一正常時間點同步地產生，但至少一第一雷射脈衝係在不同於正常時間點的時間點產生。極紫外光微影製程方法進一步包含藉由極紫外光射線對半導體晶圓進行曝光。
前述內文概述了許多實施例的特徵，使本技術領域中具有通常知識者可以從各個方面更佳地了解本揭露。本技術領域中具有通常知識者應可理解，且可輕易地以本揭露為基礎來設計或修飾其他製程及結構，並以此達到相同的目的及/或達到與在此介紹的實施例等相同之優點。本技術領域中具有通常知識者也應了解這些相等的結構並未背離本揭露的發明精神與範圍。在不背離本揭露的發明精神與範圍之前提下，可對本揭露進行各種改變、置換或修改。
12A‧‧‧射線源
30‧‧‧標靶液滴產生器
31‧‧‧激發區
32‧‧‧標靶液滴
34、34A‧‧‧標靶雲霧團
36‧‧‧雷射產生電漿收集器
38‧‧‧極紫外光射線
40‧‧‧第一雷射光源
42‧‧‧雷射脈衝
44‧‧‧窗
50‧‧‧第二雷射光源
52‧‧‧雷射脈衝
54‧‧‧窗

Claims (10)

  1. 一種極紫外光射線源模組，包含：一標靶液滴產生器，用以產生複數標靶液滴；一第一雷射光源，其係用以產生複數第一雷射脈衝以對該等標靶液滴加熱，從而產生複數標靶雲霧團，其中該等標靶液滴之至少一者係在不同於其餘標靶液滴的一激發位置進行加熱；以及一第二雷射光源，其係用以產生複數第二雷射脈衝以對該等標靶雲霧團進行加熱，從而產生用以發出一極紫外光射線的電漿。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之極紫外光射線源模組，另包含：一收集器，其係用以收集與反射該極紫外光射線。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之極紫外光射線源模組，其中：該標靶液滴產生器係用以一次產生一個的方式產生該等標靶液滴；以及該第一雷射光源係用以一次產生一個的方式產生該等第一雷射脈衝，該等第一雷射脈衝係與該等標靶液滴同步產生，其中該等第一雷射脈衝之至少一者係在早於或晚於一正常時間點的時間點產生。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之極紫外光射線源模組，其中該第一雷射光源與該第二雷射光源係彼此同步的，以使在該等第一雷射脈衝之每一者與該等第二雷射脈衝之一相應者之間具有一固定的延遲時間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之極紫外光射線源模組，其中該第一雷射光源與該第二雷射光源用以使得該等標靶液滴之至少一者不會被該等第一雷射脈衝或該等第二雷射脈衝加熱。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之極紫外光射線源模組，其中該標靶液滴包含錫，該等第一雷射脈衝與該等第二雷射脈衝的一驅動電壓係至少為20千瓦，以及該等第一雷射脈衝與該等第二雷射脈衝的至少一者係二氧化碳雷射。
  7. 一種極紫外光微影系統，其包含：一射線源，其中該射線源包含：一標靶液滴產生器，其係用以產生複數標靶液滴；一第一雷射光源，其係用以產生複數第一雷射脈衝以對該等標靶液滴加熱，從而產生複數標靶雲霧團，其中該等標靶液滴之至少一者係在不同於其餘標靶液滴的一激發位置進行加熱；一第二雷射光源，其係用以產生複數第二雷射脈衝以對該等標靶雲霧團進行加熱，從而產生用以發出一極紫外光射線的電漿；一收集器，其係用以收集與反射該極紫外光射線；一光罩級，其係用以固設一極紫外光光罩；一晶圓級，其係用以固設一半導體晶圓；以及一光學模組，其係設計將來自該射線源的該極紫外光射線導向該半導體晶圓上，以便將該極紫外光光罩所定義之一積體電路圖案映像到該半導體晶圓上。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之極紫外光微影系統，其中該射線源係用以使該等標靶液滴與該等第一雷射脈衝以一正常時間點同步地產生，但該等第一雷射脈衝之至少一者係在不同於該正常時間點的一時間點產生。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之極紫外光微影系統，其另包含：一氣體供應器，其係用以將氫氣引入到靠近該收集器的一反射面的一空間。
  10. 一種極紫外光微影製程方法，其係用以圖案化一標靶，且包含下列步驟：將一半導體晶圓裝載到一極紫外光微影系統，該極紫外光微影系統包含：一射線源，其包含：一標靶液滴產生器，其係用以產生複數標靶液滴；一第一雷射光源，其係用以產生複數第一雷射脈衝以對該等標靶液滴加熱，從而產生複數標靶雲霧團；一第二雷射光源，其係用以產生複數第二雷射脈衝以對該等標靶雲霧團進行加熱，從而產生用以發出一極紫外光射線的電漿；一收集器，其係用以收集與反射該極紫外光射線；一光罩級，其係用以握持一極紫外光光罩；一晶圓級，其係用以固設該半導體晶圓；一光學模組，其係設計將來自該射線源的該極紫外光射線導向該半導體晶圓上，以便將該極紫外光光罩所定義之一 積體電路圖案映像到該半導體晶圓上；對該射線源進行編程，以使該等標靶液滴與該等第一雷射脈衝以一正常時間點同步地產生，但該等第一雷射脈衝之至少一者係在不同於該正常時間點的一時間點產生；以及藉由該極紫外光射線曝光該半導體晶圓。
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