TW201842827A - 極紫外光源產生方法 - Google Patents

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張俊霖
傅中其
劉柏村
陳立銳
鄭博中
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台灣積體電路製造股份有限公司
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    • H05G2/003—X-ray radiation generated from plasma being produced from a liquid or gas
    • H05G2/005—X-ray radiation generated from plasma being produced from a liquid or gas containing a metal as principal radiation generating component

Abstract

一種極紫外光源及其產生方法，包括配置為用以產生第一預脈衝雷射光束、第二預脈衝雷射光束、及主脈衝雷射光束的雷射光源。在一些實施例中，在極紫外光容器內使用第一預脈衝雷射光束照射液滴以形成重成形液滴。在一些例子中，液滴包括錫液滴。在多種實施例中，隨後藉由使用第二預脈衝雷射光束照射重成形液滴以形成種子電漿。隨後，且在一些例子中，使用主脈衝雷射光束照射種子電漿以加熱種子電漿，進而產生極紫外光。

Description

極紫外光源產生方法
本發明實施例係關於一種極紫外光源產生方法，且特別關於一種有三重脈衝的極紫外光源產生方法。
電子工業已經歷了對更小、更快、並同時能夠支持更多的日益複雜和精巧的功能的電子設備日益增長需求。因此，半導體行業中存在著低製造成本、高性能和低功率積體電路(integrated circuits，ICs)的持續趨勢。至今為止，這些目標在很大程度上係藉由縮小半導體積體電路尺寸(例如最小特徵尺寸)，並從而提高生產效率和降低相關成本以實現。然而，這種尺寸縮放也造成半導體製造製程的複雜性增加。因此，需要半導體製造製程和技術的類似進步以達成半導體積體電路和裝置的持續發展。
僅作為一個範例，在半導體微影製程中，可使用微影模板(如光罩(photomasks)或倍縮光罩(reticles))以將圖案光學地轉移到基板上。舉例來說，可以藉由將輻射源通過介於中間的光罩或倍縮光罩投影到具有感光材料(例如光阻)塗層的基板上來實現這種製程。藉由這種微影製程而圖案化的最小特徵尺寸受到了投影輻射源的波長限制。有鑑於此，已引入了極紫外光(extreme ultraviolet，EUV)輻射源和微影製程。 在今日，極紫外光系統可以使用雷射生成電漿(laser produced plasma，LPP)的極紫外光源來產生極紫外光。然而，這種系統的低轉換效率和極紫外光源功率性能仍然是關鍵挑戰，並且其分別對每次曝光和輸出量的成本有直接影響。因此，現有的雷射生成電漿的極紫外光源在各方面都未被證明完全令人滿意。
本發明的實施例之一描述了一種方法，包括使用第一預脈衝雷射光束在極紫外光容器中照射液滴以形成重成形液滴。在多種實施例中，藉由使用第二預脈衝雷射光束照射重成形液滴以形成種子電漿。隨後，及在一些例子中，藉由使用主脈衝雷射光束照射種子電漿以加熱種子電漿，進而產生極紫外光。
在另一個實施例中，討論了一種方法，包括藉由使用具有第一波長之第一雷射脈衝在極紫外光容器中照射目標，以在極紫外光容器中照射電漿。在多種例子中，在使用第一雷射脈衝照射目標後且在第一延遲時間後，藉由使用具有第二波長之第二雷射脈衝照射電漿以加熱電漿，其中第二波長比第一波長來得長。在一些實施例中，藉由加熱之電漿產生極紫外光。
在又一實施例中，討論了極紫外光源，包括配置為用以產生第一預脈衝雷射光束、第二預脈衝雷射光束、及主脈衝雷射光束的雷射光源。在多種實施例中，極紫外光源更包括極紫外光容器，極紫外光容器包括液滴產生器，液滴產生器 在極紫外光容器中提供錫液滴。此外，在一些實施例中，極紫外光源包括收集器，在極紫外光容器中之照射區具有第一焦點，且在中間聚焦區有第二焦點。舉例來說極紫外光源係配置為用以在極紫外光容器中之照射區使用第一預脈衝雷射光束照射錫液滴以形成重成形液滴。在一些範例中，極紫外光源係配置為用以使用第二預脈衝雷射光束照射重成形液滴以形成種子電漿。隨後，在一些實施例中，極紫外光源係配置為用以使用主脈衝雷射光束加熱種子電漿，以產生從極紫外光容器通過中間聚焦區輸出之極紫外光。
100‧‧‧極紫外光源
102‧‧‧雷射光源
104‧‧‧雷射光束
106‧‧‧聚焦系統
108‧‧‧極紫外光容器
108A‧‧‧
110‧‧‧液滴產生器
112‧‧‧液滴捕集器
114‧‧‧收集器
116‧‧‧照射區
118‧‧‧中間聚焦區
120‧‧‧極紫外光微影系統
122‧‧‧計量設備
124‧‧‧極紫外光
202‧‧‧預脈衝
204‧‧‧主脈衝
206‧‧‧箭頭
208‧‧‧前腳
302‧‧‧第一預脈衝
304‧‧‧主脈衝
306‧‧‧第二預脈衝
800‧‧‧微影系統
802‧‧‧輻射源
804‧‧‧照明器
806‧‧‧罩幕載台
808‧‧‧反射罩幕
810‧‧‧投影光學件
812‧‧‧光瞳相位調製器
814‧‧‧光瞳平面
816‧‧‧半導體基板
818‧‧‧基板載台
MP‧‧‧主脈衝
PP‧‧‧預脈衝
△X‧‧‧距離
△Z‧‧‧距離
以下將配合所附圖式詳述本發明之實施例。應注意的是，依據在業界的標準做法，多種特徵並未按照比例繪示且僅用以說明例示。事實上，可能任意地放大或縮小元件的尺寸，以清楚地表現出本發明的特徵。
第1圖是根據一些實施例的包括示例性極紫外光容器的極紫外光源的示意圖。
第2圖是時域和空域中的示例性雙重脈衝方案的示意圖。
第3圖是根據一些實施例的時域和空域中的示例性三重脈衝方案的示意圖。
第4圖繪示出根據一些實施例的描繪雙重脈衝方案和三重脈衝方案的雷射生成電漿產生極紫外光製程的流程。
第5A圖和5B繪示出根據一些實施例的光場解離(optical field ionization，OFI)製程的圖示。
第6圖示出根據一些實施例的可能在光場解離電漿產生製 程期間發生的解離過程的範例。
第7圖繪示出在反韌致輻射吸收(inverse Bremsstrahlung absorption，IBA)期間發生的機構的描述。
第8圖是根據一些實施例的微影系統的示意圖。
以下公開許多不同的實施方法或是範例來實行所提供之標的之不同特徵，以下描述具體的元件及其排列的實施例以闡述本發明。當然這些實施例僅用以例示，且不該以此限定本發明的範圍。舉例來說，在說明書中提到第一特徵形成於第二特徵之上，其包括第一特徵與第二特徵是直接接觸的實施例，另外也包括於第一特徵與第二特徵之間另外有其他特徵的實施例，亦即，第一特徵與第二特徵並非直接接觸。此外，在不同實施例中可能使用重複的標號或標示，這些重複僅為了簡單清楚地敘述本發明，不代表所討論的不同實施例及/或結構之間有特定的關係。
此外，其中可能用到與空間相關用詞，例如“在...下方”、“下方”、“較低的”、“上方”、“較高的”及類似的用詞，這些空間相關用詞係為了便於描述圖示中一個(些)元件或特徵與另一個(些)元件或特徵之間的關係，這些空間相關用詞包括使用中或操作中的裝置之不同方位，以及圖式中所描述的方位。當裝置被轉向不同方位時(旋轉90度或其他方位)，則其中所使用的空間相關形容詞也將依轉向後的方位來解釋。此外，在整個本發明中，可以互換使用術語“罩幕”、“光罩”和“倍縮罩幕”以代表微影模板，例如極紫外光罩 幕。而且在本發明中，術語“預脈衝”、“第一預脈衝”、“第二預脈衝”和“主脈衝”有時可以與術語“預脈衝雷射光束”、“第一預脈衝雷射光束”、“第二預脈衝雷射光束”和“主脈衝雷射光束”互換使用。
隨著半導體積體電路(ICs)的最小特徵尺寸不斷縮小，人們對使用具有較短波長的輻射源的微影系統和製程持續具有很大的興趣。有鑑於此，已經引入了極紫外光(EUV)輻射源、製程和系統(如參照第8圖討論的微影系統800)。在今日，許多極紫外光系統使用雷射生成電漿(LPP)的極紫外光源來產生極紫外光。然而，這種系統的低轉換效率和穩定的極紫外光源輸出功率仍然是關鍵挑戰，並且其對輸出量有直接影響。因此，對於利用有限的雷射輸入功率來放大穩定的極紫外光源輸出功率來說，產生雷射生成電漿極紫外光的轉換效率的改善是關鍵的。舉例來說，微影光源增加轉換效率的益處包括增加的晶圓產量，並同時減少極紫外光源容器的錫污染。此外，可減少電力消耗以降低營運成本。一般來說，本發明實施例提供了一種增強電漿加熱以提高產生具有較少錫污染的雷射生成電漿(LPP)極紫外光(EUV)轉換效率的光學方法。舉例來說，在一些實施例中，藉由本文揭露的方法改進雷射生成電漿的極紫外光轉換效率及穩定性可造成較少的錫污染。
參照第1圖，其中繪示出包括示例性極紫外光容器的極紫外光源的示意圖。在一些實施例中，極紫外光源100可包括雷射生成電漿的極紫外光源。從而，如圖所示且在一些實施例中，極紫外光源100可包括產生雷射光束104的雷射光源 102(如CO2雷射)。然後可以藉由光束傳輸和聚焦系統106將雷射光束104引導至極紫外光容器108。在多種實施例中，極紫外光容器108還包括液滴產生器110和液滴捕集器112。在一些情況下，液滴產生器110將錫或錫化合物的液滴提供到極紫外光容器108中。此外，極紫外光容器108可以包括一或多個光學元件，例如收集器114。在一些實施例中，收集器114可包括法向入射反射器(normal incidence reflector)，其例如實現為多層鏡(multilayer mirror，MLM)。舉例來說，收集器114可包括塗覆有Mo/Si多層的碳化矽(SiC)基板。在一些情況下，可以在多層鏡的每個界面處形成一或多層阻障層，例如以阻止由熱造成的層間擴散。在一些範例中，其他基板材料(如Al、Si或其他類型的基板材料)可以用於收集器114。在一些實施例中，收集器114包括光圈，雷射光束104可以穿過上述光圈並照射液滴產生器110產生的液滴，從而在照射區116處產生電漿。舉例來說，雷射光束104可以使用雙重脈衝方案(如在一些現今的系統中)或三重脈衝方案(如根據此處揭露的實施例)照射液滴，隨後將對其更詳細地描述。在一些實施例中，收集器114可以在照射區116處具有第一焦點並且在中間聚焦區118處具有第二焦點。舉例來說，在照射區116產生的電漿產生極紫外光124，其由收集器114收集，且通過中間聚焦區118並從極紫外光容器108輸出。從那裡可將極紫外光124傳輸到用於處理半導體基板(如參考第8圖所討論的半導體基板)的極紫外光微影系統120。在一些實施例中，極紫外光容器108還可以包括計量設備122。
如上所述，並且在至少一些現今的系統中，使用雙重脈衝方案來照射由液滴產生器110產生的液滴。請參照第2圖，其中繪示了時域和空域中的示例性雙重脈衝方案的示意圖。一般來說，雙重脈衝方案係有關於使用預脈衝(pre-pulse，PP)202來重新成形由液滴產生器110產生的錫液滴，並使用單獨的主脈衝(main pulse，MP)204來產生電漿並產生極紫外光。在一些情況下，預脈衝202可以具有在大約幾十皮秒和幾百奈秒間的持續時間。在一些範例中，預脈衝202和主脈衝204之間的時間延遲可為幾微秒(如3-4微秒)，並且主脈衝204的持續時間可為大約幾十奈秒。在多種範例中，由液滴產生器110產生的錫液滴可以具有大約幾十微米的尺寸(如直徑)，而主脈衝204雷射光束的焦點尺寸可以比液滴直徑大得多。藉由使用預脈衝202，錫液滴可以從液滴重新成形為圓盤狀、圓頂狀、雲狀、或霧狀，其具有與主脈衝204的焦點尺寸相似的尺寸並且更好地匹配於主脈衝204的焦點尺寸，由於改善了主脈衝能量的吸收，從而提高了極紫外光轉換效率。換句話說，雷射預脈衝202係用於驅動落下的錫液滴目標，以在數微秒內藉由熱力學演變產生錫霧。錫液滴的演變在空域中在第2圖中藉由沿著由箭頭206指示的路徑的虛線圓圈/橢圓示意性地示出。在預脈衝202對錫液滴重新成形之後，主雷射脈衝(MP)204用於與錫霧反應以產生極紫外光。錫霧可以改善雷射穿透錫靶的吸收或相互作用，並減少反射，從而有效提高轉換效率。
在至少一些現今的系統中，並且相對於主脈衝204，主脈衝的前腳208可以藉由光學解離(如多光子解離 (multi-photon ionization))用於形成預製(preformed)電漿或種子電漿。在由主脈衝204的持續時間確定的固定延遲的情況下，預製錫電漿隨後藉由反韌致輻射吸收(Bremsstrahlung absorption)被主雷射脈衝204加熱。在多種範例中，這種電漿加熱可包括具有碰撞解離和電漿膨脹的反饋迴路，以在碰撞-輻射平衡(collisional-radiation equilibrium，CRE)下產生熱且密集的錫電漿。最後舉例來說，極紫外光主要係藉由線發射(line emission)來發射。在當前方法和系統面臨的挑戰中，種子電漿形成(如藉由多光子解離)和電漿加熱(如藉由反韌致輻射吸收)之間的時間延遲不能被改變，由於這兩種功能(例如種子電漿形成和電漿加熱)僅使用主脈衝。因此，無法藉由調整通過流體動力學電漿演變的時間延遲來優化初始預製或種子電漿。因此，電漿加熱的效率以及產生雷射生成電漿極紫外光的轉換效率無法進一步提高。反韌致輻射吸收(IBA)係數(kIB)的解析式定義如下： 其中Z是離子的離子化狀態，ne是電子密度，ni是離子密度，e是電荷單位，c是光速，v是雷射頻率(ω=2πv)，me是電子質量，kB是波茲曼常數，Te是電子溫度，vp是電漿頻率(ωp=2πvp，lnΛ=ln(vT/ωppmin)，其中vT是電子的熱速度，且pmin~ħ/(meKBTe)1/2，其中ħ是普朗克常數除以2π。根據上面給出的反韌致輻射吸收方程，電漿加熱的效率取決於電漿密度和溫度，且初始條件是由主雷射脈衝前腳撞擊錫霧引起的種子錫電漿 的瞬態時空分佈(transient spatiotemporal distribution)。因此，現有的雷射電漿極紫外光源在各方面都未被證明完全令人滿意。
本發明的實施例提供了優於現有技術的優點，但應理解，其他實施例可以提供不同的優點，而並非所有優點都必須在本文中討論，並且對於所有實施例都不需要特別的優點。舉例來說，本發明的實施例提供了三重脈衝方案(如提供作為極紫外光源100的一部分)，其包括第一預脈衝光束(如其可為上述的預脈衝光束)、第二預脈衝光束和主脈衝。在一些實施例中，第二預脈衝係設計成在時域中在原始預脈衝和主脈衝之間實施。在多種實施例中，第二預脈衝可以做為電漿點火器，並且主脈衝可以做為電漿加熱器以產生熱且密集並且用於產生極紫外光的電漿。在一些實施例中，如上所述，仍然可以使用第一預脈衝來重新成形錫液滴。在一些範例中，可調整電漿點火器(如第二預脈衝)和加熱器(例如主脈衝)間的時間延遲，以不僅優化電漿加熱的效率和極紫外光轉換效率，而且更提供用於高穩定性的更大操作窗口。舉例來說，在一些情況下，第二預脈衝和主脈衝之間的時間延遲可以在大約10-100ns之間(如當驅動雷射波長接近大約1微米時)。若波長越長，則時間延遲越長。在一些實施例中，較長的雷射波長可以用於電漿加熱器(如主脈衝)，其脈衝的前沿部分的基座(pedestal)夠乾淨(如高功率CO2雷射的1.064μm的波長、10.59μm的波長、或者更大的波長)，並且較短的雷射波長可以用於電漿點火器(如第二預脈衝)，如藉由諧波(harmonic) 產生約257nm波長的固態雷射。在一些情況下，電漿點火器具有小於257nm的波長。在一些實施例中，電漿點火器的脈衝持續時間(如第二預脈衝)對於高強度的光場解離(如穿隧(tunneling)解離)可能較短(如在皮秒到飛秒的範圍內)。
作為說明，並參照第3圖，其中圖示了根據本發明的多種實施例的時域和空域兩者中的示例性三重脈衝方案的示意圖。應注意的是，第3圖的三重脈衝方案共享第2圖的雙重脈衝方案的多種屬性，其中顯著的差異是添加了第二預脈衝。因此，根據多種實施例，本文揭露的三重脈衝方案包括第一預脈衝(PP)302，其可與預脈衝202類似，並且可以類似地用於重新成形由液滴產生器110產生的錫液滴。在多種實施例中，三重脈衝方案還包括單獨的主脈衝(MP)304，其在一些方面與主脈衝204類似。此外，在一些實施例中並且與雙重脈衝方案不同，三重脈衝方案包括第二預脈衝(PP)306。如上所述，可在時域中在第一預脈衝302和主脈衝304間實現第二預脈衝306。如下面更詳細討論的，第二預脈衝306可以用作電漿點火器，並且主脈衝304可以用作電漿加熱器以產生熱和密集的電漿和產生極紫外光。舉例來說，第一預脈衝302、第二預脈衝306和主脈衝304中每一者之間的持續時間和時間延遲可如前所述。
與使用用於種子電漿形成和電漿加熱的主脈衝的雙重脈衝方案相比，三重脈衝方案分離了這兩個功能。舉例來說，用作電漿點火器(例如形成種子電漿)的第二預脈衝306在一些情況下可以做為與雙重脈衝方案中的主脈衝的前腳208類似的功能，而主脈衝304用作電漿加熱器。藉由分離第二預 脈衝306和主脈衝304之間的種子電漿形成和電漿加熱功能，三重脈衝方案提供了電漿點火器(如第二預脈衝)和加熱器(如主脈衝)間的時間延遲優化。舉例來說，且在一些實施例中，第二預脈衝與主脈衝之間的時間延遲可以介於約10-100ns之間。藉由提供上述時間延遲的優化，本發明的實施例將提供增強的雷射生成電漿產生極紫外光的轉換效率和藉由優化電漿加熱效率來加大源的功率。一般來說，本文揭露的三重脈衝方案例如藉由提供對第二預脈衝的功率、持續時間和延遲的控制(如調諧(tuning))來提供對種子電漿形成的完全控制。還應注意的是，在一些情況下，第二預脈衝可以實現為單脈衝或脈衝串(pulse train)。而且，在多種實施例中，可由相同或不同的雷射源產生第一預脈衝、第二預脈衝和主脈衝中的每一者。此外，藉由具有非常短的波長(如257nm)的電漿點火器(如第二預脈衝306)，用於產生種子電漿的離子化速率得到增強，這也提供了針對由電漿加熱器(如主脈衝304)在較長波長(如10.59μm)的前沿部分的殘餘基座驅動的背景解離的增強/保護。此外，本文揭露的的三重脈衝方案包括具有非常短持續時間(如在皮秒到飛秒範圍內)的電漿點火器(如第二預脈衝306)，其不僅藉由穿隧解離而非多光子解離來增加雷射焦點強度以獲得更高的解離率，而且還產生具有精確時空分佈的種子電漿。此外，所產生的種子電漿可以不受雷射源和應用的熱效應影響。再者，當主脈衝以多種入射角撞擊在錫霧上時，本文所揭露的方法藉由對用於穩定的產生極紫外光的預製電漿進行成形來減輕對產生極紫外光的轉換效率的影響。在一 些實施例中，使用本文描述的三重脈衝方案可以提供1.5倍至2倍的雷射生成電漿極紫外光轉換效率的改進。本領域技術人士將理解如本文所述的方法和系統的其他好處和優點，並且所描述的實施例不代表限制超出所附請求項中具體列舉的範圍。
現在參考第4圖，其中圖示了根據一些實施例的描繪用於雙重脈衝方案和三重脈衝方案的雷射生成電漿產生極紫外光製程的流程圖(如方法的流程圖)。第4圖示意性地繪示出產生預製或種子電漿、產生熱密集電漿、發射極紫外光及輻射傳輸的步驟。具體來說，且根據一些實施例，第4圖示出如前所述的在三重脈衝方案中使用的電漿點火器(如第二預脈衝)的時間位置。如上所述，本文揭露的三重脈衝方案提供了電漿點火器(如第二預脈衝)和加熱器(例如主脈衝)之間時間延遲的優化，從而提供改善的極紫外光轉換效率。參照第5A圖和第5B圖，其中繪示出根據一些實施例的光場解離(OFI)製程的描述。在一些情況下，可由提供用於電子-離子碰撞的高強度雷射發生直接解離，其中這種製程的時間尺度可遠小於雷射脈衝的持續時間。此外，在多種實施例中，自由電子動能可以等於吸收的光子能量(ħω)減去束縛的電子鍵結能(EB)。第6圖提供了在光場解離電漿產生製程期間可能發生的解離過程的範例。如上所述，現有的雙脈衝方案可能遭受由主脈衝的前腳驅動的固定種子電漿。或者，本文揭露的實施例提供由電漿點火器(如第二預脈衝)驅動的可調種子電漿。更一般地，本文中揭露的實施例藉由例如提供三重脈衝方案並且包括提供對第二預脈衝的功率、持續時間、以及延遲控制(如調諧)， 來完成對預製電漿(例如種子電漿)形成的控制。還應該注意的是，在一些情況下，第二預脈衝可以被實現為單個脈衝或脈衝串。而且，在多種實施例中，可以由相同或不同的雷射源產生第一預脈衝、第二預脈衝和主脈衝中的每一者。參照第7圖，其中圖示了如上所討論的在反韌致輻射吸收(IBA)期間發生的機構以及反韌致輻射吸收係數(kIB)的分析方程的描述。在一些實施例中，在反韌致輻射吸收製程中，雷射可經由電子藉由非彈性碰撞將能量遞送至重離子(如以加熱電漿)。在一些情況下，對於更高的電漿密度、更低的電子溫度和約1010-1012W/cm2的雷射的光強度來說，反韌致輻射吸收製程可能更有效率。在多種實施例中，電漿加熱的效率取決於電漿密度和溫度，並且其初始條件係由可調節電漿點火器(如第二預脈衝)驅動的種子錫電漿的瞬態時空分佈。因此，本發明的實施例提供了增強的電漿種子形成以及增強的電漿加熱效率。
如前所述，包括三重脈衝方案的上述系統和方法可用於為微影系統提供極紫外光源。作為說明，並參照第8圖，其中提供了根據一些實施例的示例性微影系統800的示意圖。微影系統800也可以統稱為掃描儀，其可操作以執行包括用相應的輻射源進行曝光並且處於特定的曝光模式的微影製程。在至少一些本實施例中，微影系統800包括設計成藉由極紫外光(如藉由極紫外光容器所提供)來曝光阻抗層的極紫外光微影系統。因此，在多種實施例中，阻抗層包括對極紫外光敏感的材料(如極紫外光光阻)。第8圖的微影系統800包括多個子系統，如輻射源802(如同第1圖的極紫外光源100)、照明器804、 配置為用於收容罩幕808的罩幕載台806、投影光學件810以及配置為用於收容半導體基板816的基板載台818。微影系統800的操作的一般描述可如下所述：將來自輻射源802的極紫外光引導到照明器804(其包括一組反射鏡)並投影到反射罩幕808上。反射的罩幕圖像被指向到投影光學件810，投影光學件810聚焦極紫外光並將極紫外光投影到半導體基板816上以曝光在其上沉積的極紫外光光阻層。此外，在多種範例中，微影系統800的每個子系統可以例如容納在高真空環境中並且因此在高真空環境內操作，以減少極紫外光的大氣吸收。
在此處描述的實施例中，可使用輻射源802以產生極紫外光。在一些實施例中，輻射源802包括電漿源，如放電生成電漿(discharge produced plasma，DPP)或雷射生成電漿(LPP)。在一些範例中，極紫外光可以包括具有範圍從約1nm至約100nm的波長的光。在一個特定範例中，輻射源802產生具有以約13.5nm為中心的波長的極紫外光。因此，輻射源802也可以稱為極紫外光輻射源802。在一些實施例中，輻射源802還包括收集器，其可用於收集從電漿源產生的極紫外光並且將極紫外光導向如照明器804的成像光學件。
如上所述，來自輻射源802的光被導向照明器804。在一些實施例中，照明器804可以包括反射光學件(如用於極紫外光微影系統800)，如單個鏡子或具有多個鏡子的鏡子系統，以將來自輻射源802的光導向到遮罩幕載台806上，特別是導向到固定在罩幕載台806上的罩幕808上。在一些範例中，照明器804可包括波帶板(zone plate)以例如改善極紫外 光的聚焦。在一些實施例中，照明器804可以配置為用以根據特定的光瞳形狀，且包括例如偶極形(dipole shape)、四極形(quadrapole shape)、環形(annular shape)、單光束形(single beam shape)、多光束形(multiple beam shape)、及/或其組合，以對通過其中的極紫外光進行成形。在一些實施例中，可操作照明器804以將鏡子配置為(即照明器804的鏡子)向罩幕808提供期望的照明。在一個範例中，照明器804的鏡子可配置成將極紫外光反射到不同的照明位置。在一些實施例中，在照明器804之前的階段可以額外地包括可用於將極紫外光引導到照明器804的鏡子內的不同照明位置的其他可配置鏡子。在一些實施例中，照明器804配置為向罩幕808提供軸上照明(on-axis illumination，ONI)。在一些實施例中，照明器804配置為向罩幕808提供離軸照明(off-axis illumination，OAI)。應注意的是，在極紫外光微影系統800中使用的光學件，特別是用於照明器804和投影光學件810的光學件可包括具有稱為布拉格反射器(Bragg reflectors)的多層薄膜塗層的鏡子。舉例來說，這種多層薄膜塗層可包括Mo和Si的交替層，其在極紫外光波長(如約13nm)處提供高反射率。
如上所述，微影系統800還包括配置成用於固定罩幕808的罩幕載台806。由於微影系統800可以容納在高真空環境中並且因此在高真空環境內操作，所以罩幕載台806可以包括用於固定罩幕808的靜電吸盤(electrostatic chuck，e-chuck)。與極紫外光微影系統800的光學件一樣，罩幕808也是反射性的。如第8圖的例子所示，光從罩幕808反射並且朝 向投影光學件810，投影光學件810收集從罩幕808反射的極紫外光。舉例來說，由投影光學件810收集的(從罩幕808反射的)極紫外光攜帶由罩幕808定義的圖案的圖像。在多種實施例中，投影光學件810用於將罩幕808的圖案成像到固定在微影系統800的基板載台818上的半導體基板816上。具體來說，在多種實施例中，投影光學件810將所收集的極紫外光聚焦，並將極紫外光投影到半導體基板816上，以曝光沉積在半導體基板816上的極紫外光光阻層。如上所述，投影光學件810可以包括如在極紫外光微影系統(例如微影系統800)中使用的反射光學件。在一些實施例中，照明器804和投影光學件810統稱為微影系統800的光學模組。
在一些實施例中，微影系統800還包括光瞳相位調製器(pupil phase modulator)812以調製從罩幕808指向的極紫外光的光學相位，使得上述光具有沿著投影光瞳平面814的相位分佈。在一些實施例中，光瞳相位調製器812包括用於調整用於相位調製的投影光學件810的反射鏡的機構。舉例來說，在一些實施例中，投影光學件810的鏡子可配置成通過光瞳相位調製器812反射極紫外光，從而調製通過投影光學件810的光的相位。在一些實施例中，光瞳相位調製器812利用放置在投影光瞳平面814上的光瞳濾波器。舉例來說，光瞳濾波器可以用於過濾從罩幕808反射的極紫外光的特定空間頻率分量。在一些實施例中，光瞳濾光器可以用作相位光瞳濾光器，其調製導引通過投影光學件810的光的相位分佈。
如上所述，微影系統800還包括用於固定將圖案畫 的半導體基板816的基板載台818。在多種實施例中，半導體基板816包括半導體晶圓，例如矽晶圓、鍺晶圓、矽鍺晶圓、III-V族晶圓或如上所述或本領域已知的其他類型的晶圓。半導體基板816可以塗覆有對極紫外光敏感的阻抗層(如極紫外光光阻層)。極紫外光光阻可具有嚴格的性能標準。為了說明，可將極紫外光光阻設計為提供至少約22nm的解析度、至少約2nm的線寬粗糙度(line-width roughness，LWR)、並且具有至少約15mJ/cm2的靈敏度。在本文描述的實施例中，微影系統800的多種子系統(包括上述的子系統)被整合並且可操作以執行包括極紫外光微影製程的微影曝光製程。當然，微影系統800可更包括可與本文描述的一個或多個子系統或組件整合(或耦接)的其他模塊或子系統。
本文描述的多種實施例相對於現有技術提供了一些優點。應理解的是並非所有的優點都必須在此討論，對於所有的實施例都不需要特別的優點，且其他實施例可以提供不同的優點。舉例來說，本文討論的實施例提供了三重脈衝方案，其包括第一預脈衝光束、第二預脈衝光束和主脈衝。在多種實施例中，第二預脈衝設計成在時域中在預脈衝和主脈衝之間實現。在多種實施例中，第二預脈衝可以用作電漿點火器，並且主脈衝可以用作電漿加熱器，以產生熱和密集的電漿並且用於產生極紫外光。藉由分離在第二預脈衝和主脈衝之間的種子電漿形成和電漿加熱功能，本文所揭露的三重脈衝方案提供了電漿點火器(如第二預脈衝)和加熱器(如主脈衝)之間的時間延遲的優化。此外，藉由提供上述延遲時間的優化，本發明的 實施例將提供增強的雷射生成電漿產生極紫外光的轉換效率和優化電漿加熱效率。此外，本文揭露的三重脈衝方案通常例如通過提供對第二預脈衝的功率、持續時間和延遲的控制(如調諧)來完全控制種子電漿的形成。因此，本發明的實施例用於克服至少一些現有產生極紫外光技術的多種缺點。
因此，本發明的實施例之一描述了一種方法，包括使用第一預脈衝雷射光束在極紫外光(EUV)容器中照射液滴以形成重成形液滴。在多種實施例中，藉由使用第二預脈衝雷射光束照射重成形液滴以形成種子電漿。隨後，及在一些例子中，藉由使用主脈衝雷射光束照射種子電漿以加熱種子電漿，進而產生極紫外光。
在另一個實施例中，討論了一種方法，包括藉由使用具有第一波長之第一雷射脈衝在極紫外光(EUV容器中照射目標，以在極紫外光容器中照射電漿。在多種例子中，在使用第一雷射脈衝照射目標後且在第一延遲時間後，藉由使用具有第二波長之第二雷射脈衝照射電漿以加熱電漿，其中第二波長比第一波長來得長。在一些實施例中，藉由加熱之電漿產生極紫外光。
在又一實施例中，討論了極紫外光源，包括配置為用以產生第一預脈衝雷射光束、第二預脈衝雷射光束、及主脈衝雷射光束的雷射光源。在多種實施例中，極紫外光源更包括極紫外光容器，極紫外光容器包括液滴產生器，液滴產生器在極紫外光容器中提供錫液滴。此外，在一些實施例中，極紫外光源包括收集器，在極紫外光容器中之照射區具有第一焦 點，且在中間聚焦區有第二焦點。舉例來說極紫外光源係配置為用以在極紫外光容器中之照射區使用第一預脈衝雷射光束照射錫液滴以形成重成形液滴。在一些範例中，極紫外光源係配置為用以使用第二預脈衝雷射光束照射重成形液滴以形成種子電漿。隨後，在一些實施例中，極紫外光源係配置為用以使用主脈衝雷射光束加熱種子電漿，以產生從極紫外光容器通過中間聚焦區輸出之極紫外光。
如本發明一實施例所述之極紫外光源產生方法，其中液滴包括錫液滴。
如本發明一實施例所述之極紫外光源產生方法，其中重成形液滴包括盤狀、圓頂狀、雲狀、或霧狀。
如本發明一實施例所述之極紫外光源產生方法，其中第二預脈衝雷射光束及主脈衝雷射光束之間之時間延遲係介於約10及100奈秒間。
如本發明一實施例所述之極紫外光源產生方法，其中第二預脈衝雷射光束具有第一波長，且其中主脈衝雷射光束具有第二波長，第二波長比第一波長來得長。
如本發明一實施例所述之極紫外光源產生方法，其中第一波長係等於或小於257奈米，且其中第二波長係等於或大於1.064微米或10.59微米。
如本發明一實施例所述之極紫外光源產生方法，其中第二預脈衝雷射光束之持續時間係介於飛秒到皮秒之範圍間。
如本發明一實施例所述之極紫外光源產生方法， 其中第二預脈衝雷射光束照射電漿以形成種子電漿。
如本發明一實施例所述之極紫外光源產生方法，其中第二預脈衝雷射光束係實現為單脈衝或脈衝串之其中一者。
如本發明一實施例所述之極紫外光源產生方法，其中種子電漿之形成係藉由調整第二預脈衝雷射光束之功率、持續時間、及延遲之至少一者而控制。
如本發明一實施例所述之極紫外光源產生方法，其中第一預脈衝雷射光束、第二預脈衝雷射光束、及主脈衝雷射光束之每一者係藉由相同或不同雷射光源所產生。
如本發明另一實施例所述之極紫外光源產生方法，更包括在照射電漿前，使用第二雷射脈衝照射目標以重成形目標；以及在重成形目標後且在比第一延遲時間長之第二延遲時間後，照射電漿。
如本發明另一實施例所述之極紫外光源產生方法，其中目標包括錫液滴。
如本發明另一實施例所述之極紫外光源產生方法，其中第一延遲時間係介於約10及100奈秒間。
如本發明另一實施例所述之極紫外光源產生方法，其中第一波長約為257奈米，且其中第二波長約為10.59微米。
如本發明又一實施例所述之極紫外光源，其中第二預脈衝雷射光束及主脈衝雷射光束間之時間延遲係介於約10及100奈秒間。
如本發明又一實施例所述之極紫外光源，其中第二預脈衝雷射光束具有第一波長，且其中主脈衝雷射光束具有第二波長，第二波長比第一波長來得長。
如本發明又一實施例所述之極紫外光源，其中雷射光源包括複數雷射光源。
上述內容概述許多實施例的特徵，因此任何所屬技術領域中具有通常知識者，可更加理解本發明之各面向。任何所屬技術領域中具有通常知識者，可能無困難地以本發明為基礎，設計或修改其他製程及結構，以達到與本發明實施例相同的目的及/或得到相同的優點。任何所屬技術領域中具有通常知識者也應了解，在不脫離本發明之精神和範圍內做不同改變、代替及修改，如此等效的創造並沒有超出本發明的精神及範圍。

Claims (1)

  1. 一種極紫外光源產生方法，包括：使用一第一預脈衝雷射光束在一極紫外光容器中照射一液滴以形成一重成形液滴；藉由使用一第二預脈衝雷射光束照射該重成形液滴以形成一種子電漿；以及藉由使用一主脈衝雷射光束照射該種子電漿以加熱該種子電漿，進而產生極紫外光。
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