TW202404421A - 收集電磁輻射的方法 - Google Patents

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余昇剛
簡上傑
劉恆信
陳立銳
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Abstract

描述用於微影曝光製程的方法及器件。方法包括用雷射束照射靶液滴以產生極紫外(EUV)光。所用方法及器件包括兩個或兩個以上收集器，用於收集產生之EUV光並將收集之EUV光反射至收集器中之一者的焦點。在一些實施例中，兩個收集器中之一者包括環形收集器。

Description

輻射收集器
無
半導體積體電路(integrated circuit，IC)行業已經歷指數級增長。積體電路材料及設計的技術進步產生了一代又一代積體電路，各代積體電路均比先前一代的電路更小且更複雜。在積體電路發展過程中，功能密度(即，每一晶片面積的互連裝置數目)通常有所增大，而幾何尺寸(即，可使用製造製程產生之最小組件(或接線))有所減小。這種規模縮小的過程通常藉由提高生產效率及降低相關成本來提供益處。這種規模縮小亦會增加加工及製造IC的複雜性。
舉例而言，越來越需要執行更高解析度的微影製程。一種微影技術係極紫外微影(extreme ultraviolet lithography，EUVL)。EUVL採用使用極紫外(extreme ultraviolet，EUV)區域中的光(具有約1 nm至100 nm的波長)的掃描器。一些EUV掃描器提供投影圖，類似於一些光學掃描器，除EUV掃描器使用反射光學器件而非折射光學器件(即，鏡面而非透鏡)以外。
一類型之EUV光源係雷射產生電漿(laser-produced plasma，LPP)。LPP技術藉由將高功率雷射束聚焦至小的燃料液滴靶材上以形成高度電離電漿來產生EUV光，電漿發射EUV光，其最大發射峰值為13.5 nm。接著由收集器收集EUV光，並藉由光學器件朝向微影曝光物件(例如，晶圓)反射。
儘管用於產生EUV光的現存方法及裝置已足以達到其預期目的，但其在所有態樣中均不完全令人滿意。因此，期望提供一種自電離輸入能量提高功率轉換效率的解決方案。
無
以下揭示內容提供用於實施所提供標的物的不同特徵的許多不同實施例、或實例。下文描述組件及配置的特定實例以簡化本揭露。當然，這些僅為實例且非意欲為限制性的。此外，本揭露在各種實例中可重複參考數字及/或字母。此重複係出於簡單及清楚之目的，且本身且不指明所論述之各種實施例及/或組態之間的關係。
此外，為了便於描述，在本文中可使用空間相對術語，諸如「在……下方」、「在……之下」、「下部」、「在……之上」、「上部」及類似者，來描述諸圖中繪示之一個元件或特徵與另一(多個)元件或特徵之關係。空間相對術語意欲涵蓋除了諸圖中所描繪的定向以外的裝置在使用或操作時的不同定向。器件可另外定向(旋轉90度或處於其他定向)，且本文中所使用之空間相對描述符可類似地加以相應解釋。
「垂直方向」及「水平方向」應理解為指示相對方向。因此，水平方向應理解為基本垂直於垂直方向，反之亦然。然而，在本揭露的範疇內，所描述的實施例及態樣可整體旋轉，使得稱為垂直方向的尺寸經水平定向，同時，稱為水平方向的尺寸經垂直定向。
在以下描述中闡述某些具體細節，以提供對本揭露各種實施例的透徹理解。然而，熟習此項技術者將理解，可在沒有這些具體細節的情況下實施本揭露。在其他情況下，未詳細描述與電子組件及製造技術相關聯的公知結構，以避免不必要地混淆本揭露的實施例之描述。
除非上下文另有要求，否則在整個說明書及隨後的申請專利範圍中，「包含(comprise)」一詞及其變體，諸如「包含(comprises)」及「包含(comprising」，應以開放、包容的意義解釋，即，「包括但不限於」。
諸如第一、第二及第三的序數之使用不一定暗含順序之意義，而係可僅區分行為或結構之多個實例。
本說明書中對「一個實施例」或「一實施例」之引用意謂結合實施例描述的特定特徵、結構或特性包括於至少一個實施例中。因此，在本說明書的各個地方出現的片語「在一個實施例中」或「在一實施例中」不一定全部指同一實施例。此外，可在一或多個實施例中以任何適合的方式組合特定特徵、結構、或特性。
如本說明書及所附申請專利範圍中所使用的，除非內容另有明確規定，否則單數形式「一(a)」、「一(an)」、及「該(the)」包括複數指代。亦應注意，除非內容另有明確規定，術語「或」通常在其意義上使用，包括「及/或」。
本文描述的實施例與用於產生在諸如用於製造半導體裝置的微影製程的微影製程中有用的電磁輻射的方法及器件有關。以下描述的實施例係關於EUV輻射之產生；然而，根據本揭露的實施例不限於產生EUV輻射。本文描述的方法及器件會提高雷射能量至EUV輻射的轉換效率。EUV微影製程的產量藉由雷射功率至EUV輻射(利用雷射能量產生)的轉換效率且亦藉由產生之EUV輻射(收集並引導至微影系統光學器件)量來限制。本文所述的方法及器件利用反射收集器環來補充反射至EUV源收集器的中間焦點的EUV輻射量。
根據本揭露的實施例通常與極紫外(extreme ultraviolet，EUV)微影系統及方法有關，但不限於EUV微影系統及方法。更具體而言，其與提高可用(在圖案化材料中)並自給定功率的雷射產生的輻射功率的器件及方法有關，例如，其提高用於產生電漿的雷射的轉換效率。換言之，使用根據本揭露的實施例的器件及/或方法會提高產生之輻射功率與用於產生此類輻射的雷射功率之比。根據本揭露的實施例，使用多個收集器來提高收集並可用於材料圖案化的輻射功率與用於產生此類輻射的雷射功率之比。由於微影製程的產量與可用於微影圖案化的輻射功率直接相關，故本文所述方法及器件的實施例之實施可提高微影製程的產量，而不會顯著增加製程的功率要求。在一些實施例中收集雷射產生電漿(laser-produced plasma，LPP)的收集器用以收集及反射EUV光，並有助於EUV轉換效率及微影產量。然而，由於顆粒、離子、輻射、及碎屑沉積的影響，LPP收集器會經受損壞及退化。根據本揭露的其他實施例旨在減少碎屑沉積至根據本揭露形成的LPP收集器上，從而增加其可用壽命。
本揭露中描述的先進微影製程、方法、及器件可用於許多應用中，包括製造鰭型場效電晶體(fin-type field effect transistor，FinFET)及包括奈米結構或奈米片結構的場效電晶體。舉例而言，可圖案化此類電晶體的鰭片以在特徵之間產生相對緊密的間隔，本文所述的方法及器件非常適合於產生這種間隔。
第1圖係根據一些實施例構造的微影系統10之示意圖。微影系統10通常亦可稱為掃描器，可操作以執行微影曝光製程。根據本揭露的實施例，微影系統10係一種極紫外(extreme ultraviolet，EUV)微影系統，設計用於藉由EUV光(或EUV光)曝光阻劑層。阻劑層係對EUV光敏感的材料。應理解，根據本揭露的實施例不限於用於執行EUV微影的微影系統。
在一些實施例中，EUV微影系統10採用輻射源12來產生EUV光90，諸如具有約1 nm與約100 nm之間的波長範圍的EUV光。在一個特定實例中，EUV光90具有以約13.5 nm為中心的波長。因此，輻射源12亦稱為EUV光源。EUV光源可利用雷射產生電漿(laser-produced plasma，LPP)機構來產生EUV光，這將在稍後進一步描述。
微影系統10亦採用照明器14。在一些實施例中，照明器14包括各種反射光學器件，諸如具有多個鏡面的鏡面系統，以便將EUV光90自輻射源12引導至遮罩台16，特別是固定於遮罩台16上的遮罩18。
微影系統10亦包括用以固定遮罩18的遮罩台16。在一些實施例中，遮罩台16包括用於固定遮罩18的靜電卡盤(e卡盤)。在本揭露中，術語遮罩、光罩、及主光罩可互換地使用。在以下描述的實施例中，微影系統10係EUV微影系統，且遮罩18係反射遮罩。
遮罩18的一個例示性結構包括具有低熱膨脹材料(low thermal expansion material，LTEM)的基板。舉例而言，LTEM可包括TiO 2摻雜SiO 2、或具有低熱膨脹的其他適合材料。遮罩18包括沉積於基板上的反射多層(multi-layer，ML)。ML包括許多膜對，諸如鉬-矽(Mo/Si)膜對(例如，各個膜對中矽層之上或之下有鉬層)。
或者，ML可包括鉬-鈹(Mo/Be)膜對、或可用以高度反射EUV光90的其他適合材料。遮罩18可進一步包括覆蓋層，諸如釕(Ru)，設置於ML上以供保護。遮罩18進一步包括沉積於ML上方的吸收層，諸如氮化鉭硼(TaBN)層。吸收層經圖案化以界定積體電路(integrated circuit，IC)層。在各種實施例中，遮罩18可具有其他結構或組態。
微影系統10亦包括投影光學模組(或投影光學盒(projection optics box，POB))20，用於將遮罩18的圖案成像於固定於微影系統10的基板台(或晶圓台)24上的半導體基板22上。在本實施例中，POB 20包括反射光學器件。由POB 20收集自遮罩18引導的、攜帶界定於遮罩18上的圖案之影像的EUV光90。照明器14與POB 20可統稱為微影系統10之光學模組。
在本實施例中，半導體基板22係半導體晶圓，諸如待圖案化的矽晶圓或其他類型之晶圓。在本實施例中，半導體基板22塗佈有對EUV光90敏感的阻劑層。包括上述組件的各種組件整合在一起並可操作以執行微影曝光製程。
微影系統10可進一步包括其他模組、或與其他模組整合(或耦合)。在本實施例中，微影系統10包括氣體供應模組40。氣體供應模組40設計用於提供清洗氣體(例如，氫氣)至輻射源12。清洗氣體有助於減少輻射源12中的污染。此外，微影系統10包括排氣模組60。排氣模組60設計用於自輻射源12中提取碎屑，諸如靶液滴(其將在下文詳細描述)的離子、氣體及原子。
在本實施例中，微影系統10進一步包括射頻裝置50。射頻裝置50設計用於在輻射源12中產生電場，以將清洗氣體轉化成自由基。在一個特定實施例中，微影系統10亦包括控制器70。控制器70控制輻射源12、氣體供應模組40、射頻裝置50、及排氣模組60之操作。
參考第2圖，在一些實施例中，輻射源12採用雷射產生電漿(laser-produced plasma，LPP)機構來產生電漿並進一步自電漿產生EUV光，且包括靶液滴產生器26、雷射源組態28、收集器31、及氣體分配器32、液滴捕獲器34、及碎屑收集機構(debris collection mechanism，DCM) 36。輻射源12可組態於維持在真空環境中的源容器25中。根據本揭露的實施例，輻射源12進一步包括額外收集器(第2圖中未顯示，但繪示於第4A圖至第4C圖及第5圖中)。在一些實施例中，這一額外收集器相對於收集器31的軸向中心線33同心定位，使得額外收集器的軸向中心線與收集器31重合。
靶液滴產生器26用以產生多個靶液滴27。在一個特定實施例中，靶液滴27為錫(Sn)液滴。在一些實例中，靶液滴27各個具有約30微米的直徑，並以約50千赫(kHz)的速率產生。在一個實例中，靶液滴27以約70米/秒(m/s)的速度引入輻射源12中的激發區中。其他材料亦可用於靶液滴27，舉例而言，含錫的液體材料，諸如含錫、鋰(Li)、及氙(Xe)的共晶合金。
雷射源組態28可包括二氧化碳(CO 2)雷射源、釹摻雜釔鋁石榴石(Nd:YAG)雷射源、或能夠產生兩個雷射束29及30的其他適合雷射源。一般而言，兩個雷射束實施為預脈衝(pre-pulse，PP)雷射29及主脈衝(main-pulse，MP)雷射30組態。這些脈衝雷射經引導穿過孔隙313(穿過收集器31形成)，例如，沿著軸向中心線33。在一些實施例中，初始PP雷射29具有足夠的功率及脈衝持續時間來加熱尺寸小於20微米的靶液滴27，並將靶液滴轉化成亞微米霧滴，亞微米霧滴膨脹以形成霧滴形式液滴材料的煎餅狀或圓頂狀雲35，有時稱為前驅物靶材。在一些實施例中，霧滴雲35具有小於300微米的尺寸，並由液滴材料的原子組成。在形成霧滴雲35之後，以一定角度發射功率相對較高且持續時間適當的MP雷射30，以衝擊霧滴雲35，從而產生高溫電漿，其中霧滴原子電離成高電荷狀態。當霧滴的電離原子重新組合時，自電漿發射EUV光90。這些雷射性質可施加於此類1至30千瓦的功率範圍及此類飛秒級至奈秒級的脈衝持續時間，其與數瓦至數百瓦範圍內的期望EUV功率有關。在一些實施例中，雷射源組態28的脈衝與靶液滴產生器26的液滴產生速率經控制以同步，使得靶液滴27持續地自雷射源組態28的PP雷射29及MP雷射30接收峰值功率。
液滴捕獲器34用以捕獲由雷射束29及30錯過的任何靶液滴。液滴捕獲器34相對於靶液滴產生器26安裝，並在靶液滴27的移動方向上。在一些實施例中，靶液滴產生器26及液滴捕獲器34定位於收集器31的兩側處。
參考第3圖，在一些實施例中，自靶材料原子霧滴發射的EUV以箭頭300a、300b及300c所示的多個方向發射。舉例而言，在第3圖中，EUV輻射在由在收集器31的方向上的箭頭300a表示的向下方向上發射。如下文更詳細解釋的，由箭頭300a表示的EUV輻射在一方向上傳播，導致由箭頭300a表示的EUV輻射衝擊於收集器31的表面上。換言之，由箭頭300a表示的EUV輻射在與收集器31的表面相交的方向上傳播，且由箭頭300a表示的EUV輻射在收集器31的表面處經攔截。由箭頭300b表示的EUV輻射在更普遍的水平方向上發射，該方向與由箭頭300a表示的EUV所衝擊的收集器31的表面大體平行。在第3圖的實施例中，由箭頭300b表示的EUV輻射不會衝擊收集器31。換言之，由箭頭300b表示的EUV輻射在不與收集器31的表面相交的方向上傳播。由箭頭300b表示的EUV輻射不由收集器31的表面攔截。由箭頭300c表示的EUV輻射以通常向上的方向發射，該方向遠離由箭頭300a表示的EUV所衝擊的收集器31的表面。在第3圖的實施例中，由箭頭300c表示的EUV輻射不會衝擊收集器31。換言之，由箭頭300c表示的EUV輻射在不與收集器31的表面相交的方向上傳播。由箭頭300c表示的EUV輻射不由收集器31的表面攔截。在一些實施例中，自靶材料離子霧滴發射的EUV輻射係各向同性的，而在其他實施例中，自靶材料離子霧滴發射的EUV輻射並非各向同性的。應理解，箭頭300a、300b及300c並不表示自靶材料霧滴產生之全部EUV輻射，且EUV輻射由在箭頭300a、300b及300c所示的方向以外的方向上行進的靶材料霧滴35產生，但通常可分類為包括在具有向上向量、向下向量或既非向上向量亦非向下向量的方向上傳播的EUV輻射。如第3圖中所示，自未由收集器31攔截且未衝擊收集器31的靶材料霧滴35產生的EUV輻射的部分不會由收集器31反射。這會對雷射能量至EUV能量的轉換之效率，即，轉換效率產生負面影響。
根據第4A圖至第4C圖中所示的本揭露的實施例，提供第4A圖至第4C圖中所示的次要收集器400。在第4A圖至第4C圖的實施例中，次要收集器400係環形鏡面，具有凹橢圓內表面401且經定位使得EUV輻射(諸如由箭頭300b及300c所示的EUV輻射)由次要收集器400的內表面401攔截並衝擊內表面401。由箭頭300b及300c表示的EUV輻射朝向主要收集器31的中間焦點或焦點A1(在第2圖中)反射。在第4A圖至第4C圖的實施例中，次要收集器400係具有外表面402及內反射表面401的鏡面，至少內反射表面401係橢圓形的，具有橢圓形輪廓。在其他實施例中，次要收集器400的最外周邊部分的部分並非橢圓形。舉例而言，此類外部部分可具有更為球形的形狀。在一些情況下，與僅包括橢圓部分的次要收集器相比，包括橢圓部分及球形部分的次要收集器400的製造難度可能較小。更具體地參考第4B圖，如上文參考第4A圖所述，由靶材料霧滴雲35發射的EUV輻射包括在箭頭300a、300b及300c的方向上行進的EUV輻射。在箭頭300a方向上行進的EUV輻射衝擊於收集器31上，並由收集器31朝向收集器31的中間焦點A1直接反射。這一經反射EUV輻射由箭頭90a表示。根據本揭露的實施例，在箭頭300b的方向上行進的EUV輻射衝擊於次要收集器400的內表面401上，其在此由次要收集器400反射至主要收集器31的中間焦點A1。這一經反射EUV輻射由箭頭90b表示。在箭頭300c的方向上行進的EUV輻射衝擊於次要收集器400的內表面上，其在此由次要收集器400反射至主要收集器31的中間焦點A1。這一經反射EUV輻射由箭頭90c表示。因此，根據本揭露的實施例，次要收集器400捕獲並反射來自雲35的EUV輻射，這些輻射不會衝擊於主要收集器31上、不會由主要收集器31攔截，亦不會由主要收集器31反射至中間焦點A1。利用根據本揭露的實施例的次要收集器400使得衝擊於收集器400的內表面上的EUV輻射沿著與此類EUV輻射在由主要收集器31反射時將行進的路徑相同的路徑反射至中間焦點A1。利用根據本揭露的實施例的次要收集器400會提高雷射功率至引導至焦點A1的EUV輻射的轉換效率。根據一些實施例，利用根據本文所述實施例的方法及器件可將轉換效率提高50%至200%。
第4B圖係第4A圖中所示的次要收集器400及主要收集器31之橫截面示意圖。在第4B圖中，次要收集器400以實線繪示。第4C圖係與第4B圖相同的次要收集器400之橫截面示意圖，第4B圖中次要收集器400的實線表示與虛線橢圓404重疊，虛線橢圓404表示界定次要收集器400的內表面401的曲率的橢圓形狀。橢圓404包括中心406、長軸a及短軸b。在所示實施例中，橢圓404的一個焦點與主要收集器31的中間焦點A1重合，而橢圓404的另一焦點與產生靶材料雲35的位置重合，即，雷射攔截靶材料液滴的位置。橢圓404可由數學公式表示： 其中a係長軸a，且b係短軸b。根據所揭示之實施例，橢圓404的諸焦點(以及中間焦點A1及雲35)藉由100至160 cm範圍內的距離分離開。在一些實施例中，橢圓404的焦點藉由110 cm至150 cm範圍內的距離分離開。儘管未繪示，但如上所述，第4C圖中的次要收集器400的上邊緣及下邊緣可包括不落在橢圓404上的部分。舉例而言，次要收集器400在其上邊緣及下邊緣的部分可包括球形而非橢圓形。在第4C圖中所示的實施例中，雲35的位置的各側上的次要收集器400的中心點及雲35的位置位於公共平面408中。次要收集器400的頂邊緣410位於平面408之上間隔開的平面412中。次要收集器400的底邊緣414位於平面408之下間隔開的平面416中。在第4C圖中所示的實施例中，平面408與412藉由距離418間隔開，而平面416與408藉由距離420間隔開。在本揭露的實施例中，由418與420表示的距離比在0.5至2.0之間。在其他實施例中，由418與420表示的距離比約為1.0。當次要收集器400具有落在上述範圍內的由418與420表示的距離比時，大量EUV輻射入射至次要收集器400上，並自次要收集器400反射至中間焦點A1。根據本揭露的實施例不限於在上述比率範圍內的由418與420表示的距離比。根據一些實施例，距離418與420的總和在5至20 cm的範圍內。
在第4C圖中所示的實施例中，主要收集器31包括位於平面424內的上邊緣422。平面424與平面416藉由距離426分離開。根據本揭露的實施例，距離426(次要收集器400的底邊緣與主要收集器31的上邊緣之間的距離)與距離418與420(次要收集器400的高度)之和之比在1至2的範圍內。根據本揭露的實施例，距離426在5與15釐米之間。當距離426與距離418與420之和之比或距離426落在上述範圍內時，與僅利用主要收集器31時相比，由主要收集器31及次要收集器400捕獲並反射至中間焦點A1的EUV輻射量導致轉換效率提高。
在第4C圖中，次要收集器400的相對壁之間存在距離428。在第4C圖中，主要收集器在其上邊緣422處具有直徑430。根據本揭露的實施例，直徑430與距離428之比在4:1至1:1之間。在其他實施例中，這一比率在3:1至2:1之間。根據本揭露的實施例包括15與35釐米之間的距離428。在一些實施例中，距離428在20與30釐米之間。根據本揭露的實施例包括40與80釐米之間的直徑430，在一些實施例中，在50與70釐米之間。當直徑430與距離428之比，包括距離428或直徑430落在這些範圍內時，與僅使用主要收集器31時相比，由主要收集器31及次要收集器400捕獲並反射至中間焦點A1的EUV輻射量導致轉換效率提高。
根據本揭露的實施例提供次要收集器400的有效反射表面積，其至少等於主要收集器31的有效反射表面積的50%。舉例而言，次要收集器400的有效表面積與主要收集器31的有效反射表面積之比至少為0.5:1。在一些實施例中，次要收集器400的有效表面積與主要收集器31的有效反射表面積之比至少為1:1，而在一些實施例中，該比率至少為2:1。當次要收集器400的有效表面積與主要收集器31的有效反射表面積之比落在這些範圍內時，與僅部署主要收集器相比，可用於將EUV輻射反射至中間焦點A1的總有效反射表面積增加。
根據本揭露的實施例，選擇尺寸a、b、418、420、426及428，使得由雲35產生之EUV輻射能夠衝擊於收集器31上並反射至中間焦點A1，同時最大化由次要收集器400反射至中間焦點A1的EUV輻射量。舉例而言，上述尺寸之選擇應考慮最小化以向下方向向量傳播的EUV輻射量，這些輻射不會衝擊主要收集器31或次要收集器400。此外，上述尺寸之選擇應考慮最小化由主要收集器31朝向中間焦點A1反射的EUV輻射量，這些輻射將攔截次要收集器400，從而防止到達中間焦點A1。
在第5圖中所示的另一實施例中，參考第4B圖對特徵的描述同樣適用於第5圖中的特徵，其中其係與第4B圖中利用的相同的參考號。在第5圖的實施例中，次要收集器500的內反射表面能夠將入射於內反射表面上的EUV輻射500c反射至收集器31，其在此朝向中間焦點600反射，如箭頭590c所示。在第5圖的實施例中，次要收集器500能夠將EUV輻射500b朝向中間焦點600直接反射，如箭頭590b所示。在此類實施例中，第5圖的次要收集器500將具有與第4A圖至第4C圖的次要收集器400不同的曲率輪廓。舉例而言，次要收集器500可具有有不同曲率輪廓的部分，例如，非橢圓曲率、具有橢圓曲率的部分及具有非橢圓曲率的部分，例如，雙曲曲率或其他曲率。
參考回第2圖，主要收集器31用以收集、反射及聚焦(1)由電漿發射並直接衝擊於其上的EUV輻射300a，無需由中間收集器/反射器反射，(2)參考第4B圖，由電漿發射的EUV輻射300b及300c，衝擊於收集器環400上並由收集器環400反射至中間焦點A1，如箭頭90b及90c所示，或(3)參考第5圖，EUV輻射500c衝擊於收集器環500上並反射至主要收集器31，如箭頭590c所示；且EUV輻射500b衝擊於收集器環500上並反射至中間焦點600，如箭頭590b所示。
在一些實施例中，收集器31設計成具有橢圓幾何形狀，其上形成有孔隙313。孔隙313可形成於收集器31的中心上。或者，孔隙313可位於偏離收集器31的中心。在一個特定實施例中，雷射源組態28相對於孔隙313定位，且由雷射源組態28發射的雷射束29及30在如上所述照射至靶液滴27上之前通過孔隙313。
在一些實施例中，收集器31及次要收集器400及500設計有適當的塗佈材料，用作EUV光收集、反射、及聚焦的鏡面。在一些實例中，收集器31及次要收集器400及500的塗佈材料類似於遮罩18(第1圖)的反射多層。在一些實例中，塗佈材料包括許多Mo/Si膜對，並可進一步包括塗佈於膜對上的覆蓋層(諸如Ru)，以基本反射EUV光。在一些實例中，收集器可進一步包括設計用於有效散射引導至收集器上的雷射束的光柵結構。舉例而言，氮化矽層可塗佈於收集器上並圖案化為具有光柵結構。
氣體分配器32用以將清洗氣體自氣體供應模組40排放至收集器31。在一些實施例中，氣體分配器32包括許多導流構件，諸如導流構件321、322及323。導流構件323相對於孔隙313定位。導流構件323可包括管結構並沿直線延伸。導流構件323的一個末端326直接連接至孔隙313，而另一末端連接至雷射源組態28。
導流構件321及322定位於收集器31的兩側處。導流構件321及322中之各者均由管結構形成，並包括位於收集器31的圓周311旁邊的一或多個氣孔。舉例而言，導流構件321包括相對於收集器31的圓周311定位的許多氣孔。氣孔可組態有相同的尺寸，並彼此間隔開預定節距。此外，導流構件322包括相對於收集器31的圓周311定位的多個氣孔。導流構件322的這些氣孔可組態有相同的尺寸，並彼此間隔開預定節距。
繼續參考第2圖，在一些實施例中，導流構件321及322中之各者在平行於光軸A1的平面中具有藤狀形橫截面。具體地，導流構件321具有連接至導流構件321中的氣孔的末端部分327，且導流構件322具有連接至導流構件322中的氣孔的末端部分328。末端部分327及328的兩個側壁的延伸方向以不同角度與光軸A1相交。在一個特定實施例中，末端部分327及328的上側壁U1及U2與光軸A1以約90度的角度相交，且末端部分327及328的內側壁I1及I2與光軸A1以小於90度的角度相交。結果，由導流構件321及322排出的清洗氣體經重新定向以形成朝向用於反射及聚焦EUV光90的收集器31之表面的氣體屏蔽。
氣體供應模組40流體連接至氣體分配器32，並用以透過氣體分配器32供應清洗氣體至收集器31。在一些實施例中，氣體供應模組40包括氣源44及許多管道，諸如管道41、42及43。管道41將氣源44流體連接至導流構件321。管道42將氣源44流體連接至導流構件322。管道43將氣源44流體連接至導流構件323。如上所述，氣體供應模組40可供應清洗氣體至第6圖的氣體分配器632。
在一些實施例中，由於管道41、42及43以及導流構件321、322及323共同將自氣源44供應的清洗氣體導引至收集器31，故管道41、42及43以及導流構件321、322及323稱為氣體流動路徑。
氣體供應模組40進一步包括調節單元45，其用以根據來自控制器70的控制訊號調節氣體供應模組40中清洗氣體的流動。在一些實施例中，調節單元45包括一或多個閥門，用以控制管道41、42及43中清洗氣體的流動速率。舉例而言，調節單元45包括三個流速調節器V1、V2及V3，諸如閥門。三個流速調節器V1、V2及V3分別連接至管道41、42及43。三個流速調節器V1、V2及V3可由控制器70獨立控制，以允許管道41、42及43中的清洗氣體具有不同的流動速率。
在一些實施例中，調節單元45進一步包括一或多個能量轉換器，用以控制管道41、42及43中清洗氣體的溫度。舉例而言，調節單元45包括三個能量轉換器H1、H2及H3。三個能量轉換器H1、H2及H3分別連接至管道41、42及43。三個能量轉換器H1、H2及H3包括將電能轉換成熱能的加熱構件。能量轉換器H1、H2及H3將熱能施加至管道41、42及43中的清洗氣體中，以將清洗氣體加熱至預定溫度。在以下描述中，能量轉換器H1、H2及H3稱為「第一能量轉換器」。這些第一能量轉換器可用於加熱供應至氣體分配器632的清洗氣體。
預定溫度可係一溫度，在該溫度下，至少一部分清洗氣體轉化成自由基。亦即，在預定溫度下，清洗氣體的兩個原子之間的特定鍵經破壞，從而形成清洗氣體的自由基。或者，當來自射頻裝置50的電磁輻射施加於經預熱清洗氣體時，預定溫度可係提高清洗氣體轉化成自由基的效率的溫度。第一能量轉換器H1、H2及H3可由控制器70獨立控制，以允許管道41、42及43中的清洗氣體具有不同的溫度。
然而，應理解，可對本揭露的實施例進行許多變化及修改。在一些實施例中，導管46連接氣源44與管道41、42及43。調節單元45包括一個閥門及連接至管道41、42及43的一個第一能量轉換器。在一些其他實施例中，省略管道41、42及43，且氣源44透過導管46直接連接至氣體分配器32。
仍然參考第2圖，射頻裝置50用以在清洗氣體排放至收集器31上方之前，藉由電磁輻射能將氣體分配器32中的清洗氣體轉換成自由基。在一些實施例中，射頻裝置50包括許多能量轉換器，諸如能量轉換器51、52及53。能量轉換器51、52及53分別連接至導流構件321、322及323。在一個特定實施例中，能量轉換器51、52及53中之各者均包括一對電極。能量轉換器51、52及53將電能轉換為電磁輻射能。在以下描述中，能量轉換器51、52及53稱為「第二能量轉換器」。這些第二能量轉換器可用於產生自由基，這些自由基將自氣體分配器632排出。
射頻裝置50進一步包括電源54，電源54電連接至第二能量轉換器51、52及53，以提供電磁能至第二能量轉換器51、52及53。電源54可透過控制電路55連接至第二能量轉換器51、52及53。控制電路55根據來自控制器70的控制訊號控制施加於第二能量轉換器51、52及53的電壓。
DCM 36用以捕集靶液滴27的碎屑。DCM 36沿著連接收集器31之孔隙313與源容器25之輸出埠250的光軸A1設置。DCM 36包括圍繞光軸A1配置的許多葉片361。葉片361係薄而長的板並經對準，使得其縱軸平行於光軸A1。葉片361朝向光軸A1投影，但沒有延伸至光軸這麼遠。DCM 36用以導引附著於葉片結構上的任何液滴碎屑。因此，葉片361用於防止此類液滴碎屑直接落在收集器31的表面上。
葉片361用以導引液滴材料碎屑，並經由對葉片溫度的熱控制使液滴材料碎屑附著至葉片。舉例而言，這一溫度控制可用溫循環及熱循環來執行。熱循環旨在熔化與葉片接觸的液滴材料碎屑，並避免由於在噴液溫度下氣泡缺陷破裂而形成污染，且因此熱循環在約232攝氏度至約350攝氏度的溫度範圍下操作。噴液溫度範圍可能取決於內部氣體組分及腔室壓力，舉例而言，上述溫度範圍適用於氫氣氛及數毫巴的中等真空條件。溫循環意欲在允許液滴材料碎屑沿葉片表面適當滑動及滾動的條件下執行。溫循環溫度在約100攝氏度至約232攝氏度的範圍內。因此，葉片的溫度應在約100攝氏度至約350攝氏度的範圍內可調。此外，由葉片捕集的液滴材料碎屑可順利流動至底部葉片槽362中。最後，熔融液滴材料碎屑可流動穿過滴管363並落入用於液滴材料廢物儲存的桶37中。在一個特定實施例中，EUV光90沿光軸A1向上投射，且因此熔融液滴材料透過重力移動。
葉片361由適合的材料製成，諸如不銹鋼、Cu、A1或陶瓷。在某些實施例中，葉片361由不銹鋼製成。在本實施例中，葉片361的表面塗佈有催化層，催化層包括釕(Ru)、錫(Sn)、氧化錫、氧化鈦、或其任何組合。在一些實施例中，使用Ru。針對液滴材料為錫的實施例，葉片361的Ru塗佈表面將SnH 4還原成Sn，並在其上捕集Sn。藉由在DCM 36中的葉片的表面上施加由例如Ru製成的催化層，可減少SnH 4蒸汽至金屬Sn的轉化，並直接收集碎屑，因此可防止Sn碎屑污染收集器31。應瞭解，當用於產生EUV輻射的靶液滴材料由不同於Sn的材料製成時，可使用相同或不同的催化材料作為催化材料層。
排氣模組60包括排氣線61、排氣泵62、加熱洗滌器63及洗滌器槽64。排氣線61的一個末端連接至源容器25並圍繞源容器25以接收排氣。加熱洗滌器63連接至排氣線61，並用以導引及捕集碎屑氣流(或碎屑蒸汽)。舉例而言，加熱洗滌器63具有加熱或升溫的熱控制、排氣過濾及碎屑捕集功能，其可包括某些結構(多個)，諸如迷宮結構、奈米棒、及多孔巨觀結構。當碎屑碰到該結構時，其經加熱並冷凝成液體，從而「捕集於」加熱洗滌器63內。碎屑可經導引並收集在一起，且收集於洗滌器槽64中。因此，液滴材料碎屑經收集並排放至DCM 36的葉片結構中。
排氣線61的另一末端連接至泵62，泵62係真空泵。泵62產生自源容器25進入加熱洗滌器63及排氣線61中的氣流，以泵出源容器25中的排氣。容器25的排氣可進一步引導至工廠排氣系統中。
應理解，雖然第2圖中繪示三個導流構件321、322及323，但這僅旨在清楚說明而非旨在限制性的。相反，輻射源12中另外可包括任意數目的導流構件。
第6圖繪示根據本揭露的實施例的其他態樣。在第6圖中，類似於第2圖，提供氣體分配器632以將清洗氣體自氣體供應模組排放至次要收集器400/500的內反射表面。在一些實施例中，氣體分配器632包括許多導流構件或孔口，清洗氣體自其分散。這些孔口可組態有相同的尺寸，並彼此間隔開預定節距。在其他實施例中，孔口的尺寸可能不同，並可用不同的節距間隔開。孔口經設置，使得自孔口排放的清洗氣體流動跨越次要收集器400的內表面，以置換無用材料，例如，靶材料液滴的顆粒。以上關於第2圖及用於清洗主要收集器31的清洗系統的描述同樣適用於用於清洗次要收集器400/500的清洗系統之實施。此外，在第6圖中所示的實施例中，為了同步雷射脈衝的定時以最佳化其與靶材料霧滴35之液滴的接觸，提供各種感測器634。可分析自感測器634收集的資料，以最佳化用雷射脈衝對靶材料液滴的曝光。
參考第7圖，本揭露的實施例包括方法700，用於收集電磁輻射，例如，用於曝光一材料的微影製程中的電磁輻射。方法700利用次要收集器收集否則將無法收集的電磁輻射。方法700包括第一操作702，產生靶材料(例如，錫)液滴。第2圖中的靶液滴產生器26係在操作702中有用的半導體工具之實例。方法700包括操作704，自靶材料液滴產生電磁輻射。藉由用來自第2圖中雷射源組態28的雷射來曝光靶液滴，可自材料液滴產生電磁輻射。方法700包括操作706，在主要收集器處將產生之電磁輻射的一部分反射至主要收集器的中間焦點。第2圖中的主要收集器31係在操作706中有用的主要收集器之實例。方法700包括操作708，在次要收集器處反射產生之電磁輻射的另一部分。第4A圖至第4C圖中的次要收集器400及第5圖中的次要收集器500係在操作708中有用的次要收集器之實例。根據本揭露的實施例，除由主要收集器收集的電磁輻射以外，使用次要收集器收集產生之電磁輻射會提高雷射至電磁輻射的轉換效率，以用於微影製程。
在本揭露的另一實施例中，提供第8圖的方法800。方法800係對材料(例如，用於製造半導體裝置的製程中使用的材料)進行光學微影圖案化的方法。方法800利用次要收集器將電磁輻射收集及反射至主要收集器的中間焦點，否則這些電磁輻射將無法收集及反射。方法800藉由產生靶材料(例如，錫)液滴在操作802處啟動。第2圖中的靶液滴產生器26係在操作802中有用的半導體工具之實例。方法800包括操作804，用雷射照射靶材料液滴。第2圖的雷射源組態28係用於在操作804中產生照射液滴的雷射的處理工具之實例。方法800包括操作806，自靶材料的經曝光液滴產生電磁輻射。用來自第2圖的雷射源組態28的雷射照射靶材料液滴係在操作806中如何產生電磁輻射之實例。方法800包括操作808，在主要收集器(例如，第4A圖至第4C圖中的主要收集器31)處攔截在操作806中產生之電磁輻射的一部分。方法800接著進行操作810，在主要收集器處將產生之電磁輻射的經攔截部分反射至主要收集器的中間焦點。在方法800的操作812處，在次要收集器(例如，第4A圖至第4C圖中的收集器環400)處攔截產生之電磁輻射的另一部分。在方法800的操作814處，在次要收集器處攔截的產生之電磁輻射的另一部分反射至主要收集器的中間焦點。方法800接著進行操作816，將材料曝光於電磁輻射的經反射部分及電磁輻射的經反射另一部分。照明器14、遮罩台16及投影光學器件20係執行操作816時有用的半導體處理工具之實例。根據本揭露的實施例，除由主要收集器收集的電磁輻射以外，使用次要收集器收集產生之電磁輻射會提高雷射至電磁輻射的轉換效率，以用於微影製程。
本說明書的一個態樣係關於收集電磁輻射(例如，EUV輻射)的方法，電磁輻射將用於EUV微影製程中以製造半導體裝置。方法產生靶材料(諸如錫)液滴，並用雷射進行照射。EUV輻射係由靶材料的經照射液滴發射的。發射之EUV輻射的一部分在主要收集器處反射至主要收集器的焦點。主要收集器的這一焦點亦稱為中間焦點。方法亦在次要收集器處將產生之電磁輻射的另一部分反射至主要收集器的焦點。次要收集器收集及反射輻射，否則這些輻射不會引導至主要收集器的焦點，因為此類輻射不會由主要收集器收集及反射。
本說明書的另一態樣係關於對材料進行光學微影圖案化的方法，諸如在製造半導體裝置的製程中使用的材料。方法包括產生靶材料(例如，錫)液滴的步驟。用雷射照射這些液滴，以啟動藉由靶材料液滴產生電磁輻射。產生之電磁輻射的一部分在主要收集器處經攔截。產生之電磁輻射的經攔截部分由主要收集器反射至主要收集器的焦點。產生之電磁輻射的另一部分在次要收集器處經攔截。產生之電磁輻射的經攔截另一部分由次要收集器反射至主要收集器的焦點。利用由主要收集器反射的產生之電磁輻射的一部分及由次要收集器反射的產生之電磁輻射的另一部分來曝光材料。次要收集器收集及反射輻射，否則這些輻射不會引導至主要收集器的焦點，因為此類輻射不會由主要收集器收集及反射。
本說明書的另一態樣係關於用於產生用於微影曝光製程的電磁輻射的輻射源。輻射源包括靶材料液滴源、雷射源、自靶材料液滴產生的輻射之主要收集器及由靶材料液滴產生的輻射之次要收集器。主要收集器收集自靶材料液滴產生的輻射的一部分，並將其引導至輻射源的中間焦點。次要收集器收集自靶材料液滴產生的輻射的另一部分，並將其引導至輻射源的同一中間焦點。到達輻射源的中間焦點處的組合電磁輻射用於曝光半導體製程中的材料。
前述內容概述若干實施例的特徵，使得熟習此項技術者可更佳地理解本揭露的態樣。熟習此項技術者應瞭解，其可易於使用本揭露作為用於設計或修改用於實施本文中引入之實施例之相同目的及/或達成相同優勢之其他製程及結構的基礎。熟習此項技術者亦應認識到，此類等效構造並不偏離本揭露的精神及範疇，且此類等效構造可在本文中進行各種改變、取代、及替代而不偏離本揭露的精神及範疇。
10:微影系統 12:輻射源 14:照明器 16:遮罩台 18:遮罩 20:投影光學盒/POB 22:半導體基板 24:基板台 25:源容器 26:靶液滴產生器 27:靶液滴 28:雷射源組態 29:PP雷射束 30:MP雷射束 31:收集器 32:氣體分配器 33:軸向中心線 34:捕獲器 35:雲/霧滴 36:碎屑收集機構/DCM 37:桶 40:氣體供應模組 41~43:管道 44:氣源 45:調節單元 46:導管 50:射頻裝置 51~53:能量轉換器 54:電源 55:電源 60:排氣模組 61:排氣線 62:排氣泵 63:加熱洗滌器 64:洗滌器槽 70:控制器 90:EUV光 90a~90c:箭頭 250:輸出埠 300a~300c:箭頭 311:圓周 313:孔隙 321~323:導流構件 326:末端 327:末端部分 328:末端部分 361:葉片 362:葉片槽 363:滴管 400:次要收集器/收集器環 401:內表面 402:外表面 404:橢圓 406:中心 408:平面 410:頂邊緣 412:平面 414:底邊緣 416:平面 418:距離 420:距離 422:上邊緣 424:平面 426:距離 428:距離 430:直徑 500:次要收集器/收集器環 500b~500c:EUV輻射 590b~590c:箭頭 600:中間焦點 632:氣體分配器 634:感測器 700:方法 702~708:操作 800:方法 802~816:操作 a:長軸 b:短軸 A1:光軸/中間焦點 H1~H3:第一能量轉換器 I1~I2:內側壁 U1~U2:上側壁 V1~V3:流速調節器
本揭露的態樣在與隨附圖式一起研讀時自以下詳細描述內容來最佳地理解。應注意，根據行業中的標準規範，各種特徵未按比例繪製。實際上，各種特徵的尺寸可為了論述清楚經任意地增大或減小。 第1圖係微影系統之示意圖。 第2圖係根據第1圖的微影系統的一部分之橫截面示意圖。 第3圖係根據一些實施例的自與雷射交互作用的燃料液滴產生輻射之示意圖。 第4A圖係根據一些實施例的二次輻射收集器及主要收集器之示意性透視圖。 第4B圖係根據一些實施例的第4A圖的二次輻射收集器之橫截面示意圖及主要收集器之橫截面示意圖。 第4C圖係根據一些實施例的反射EUV輻射的第4A圖的二次輻射收集器之橫截面示意圖及主要收集器之橫截面示意圖。 第5圖係根據一些替代實施例的次要收集器及主要收集器之示意性透視圖。 第6圖係包括清洗計量系統的第4A圖的二次輻射收集器之橫截面示意圖。 第7圖係根據一些實施例的製程之流程圖。 第8圖係根據一些實施例的製程之流程圖。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
700:方法
702~708:操作

Claims (20)

  1. 一種收集電磁輻射的方法，該方法包含以下步驟： 產生一靶材料的多個液滴； 自該靶材料的該些液滴產生電磁輻射； 在一主要收集器處將產生之該電磁輻射的一部分反射至該主要收集器的一焦點；及 在一次要收集器處將產生之該電磁輻射的另一部分反射至該主要收集器的該焦點。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該次要收集器具有一環形形狀。
  3. 如請求項1所述之方法，其中在該次要收集器處反射產生之該電磁輻射的該另一部分之步驟包括以下步驟：自具有一橢圓形凹輪廓的該次要收集器的一表面反射產生之該電磁輻射的該另一部分。
  4. 如請求項3所述之方法，其中自該靶材料的該些液滴產生電磁輻射之步驟包括以下步驟：在界定該次要收集器的該橢圓凹輪廓的一橢圓的一焦點處自該靶材料的該些液滴產生電磁輻射。
  5. 如請求項4所述之方法，其中在該次要收集器處反射產生之該電磁輻射的另一部分之步驟包括以下步驟：將產生之該電磁輻射的該另一部分反射至界定該次要收集器的該橢圓凹輪廓的該橢圓的一焦點。
  6. 如請求項1所述之方法，其中在該次要收集器處反射產生之該電磁輻射的另一部分之步驟包括以下步驟：將產生之該電磁輻射的該另一部分自該次要收集器直接反射至該主要收集器。
  7. 如請求項1所述之方法，其中該靶材料為錫。
  8. 如請求項1所述之方法，其中產生之該電磁輻射的該另一部分在與該主要收集器不相交的一方向上傳播。
  9. 一種對一材料進行光學微影圖案化的方法，該方法包含以下步驟： 產生一錫靶材料的多個液滴； 用一雷射照射該錫靶材料的產生之該些液滴； 自該錫靶材料的經曝光該些液滴產生電磁輻射； 在一主要收集器處攔截產生之該電磁輻射的一部分； 在該主要收集器處將產生之該電磁輻射的該部分反射至該主要收集器的一焦點； 在一次要收集器處攔截產生之該電磁輻射的另一部分； 在該次要收集器處將產生之該電磁輻射的該另一部分反射至該主要收集器的該焦點；及 將該材料曝光於電磁輻射的經反射的該部分及電磁輻射的經反射的該另一部分。
  10. 如請求項9所述之方法，其中在一次要收集器處攔截產生之該電磁輻射的該另一部分之步驟包括以下步驟：在具有一非球面輪廓的該次要收集器的一表面處攔截產生之該電磁輻射的該另一部分。
  11. 如請求項10所述之方法，其中該非球面輪廓係一橢圓輪廓。
  12. 如請求項9所述之方法，其中用一雷射照射該錫靶材料的產生之該些液滴之步驟包括以下步驟：在界定該次要收集器的一橢圓輪廓的一橢圓的一焦點處用一雷射照射該錫靶材料的產生之該些液滴。
  13. 如請求項9所述之方法，其中在該次要收集器處將產生之該電磁輻射的該另一部分反射至該主要收集器之步驟包括以下步驟：將產生之該電磁輻射的該另一部分反射至界定該次要收集器的一橢圓輪廓的一橢圓的一焦點。
  14. 如請求項9所述之方法，其中自該錫靶材料經曝光該些液滴產生電磁輻射之步驟包括以下步驟：自該錫靶材料的經曝光該些液滴產生極紫外輻射。
  15. 一種用於產生用於微影曝光製程的電磁輻射的輻射源，該輻射源包含： 多個靶材料液滴的一源； 一雷射的一源； 一主要收集器，包括具有一焦點的一反射表面；及 一次要收集器，包括用以將電磁輻射反射至該主要收集器的該焦點的一反射表面。
  16. 如請求項15所述之輻射源，其中該次要收集器為環形形狀。
  17. 如請求項15所述之輻射源，其中該次要收集器的該反射表面具有由一橢圓界定的一橢圓輪廓。
  18. 如請求項17所述之輻射源，其中該橢圓包括一第一焦點及一第二焦點，該第一焦點定位於該主要收集器的該焦點處。
  19. 如請求項18所述之輻射源，其中該橢圓的該第二焦點定位於該雷射攔截多個靶材料液滴的一位置處。
  20. 如請求項17所述之輻射源，其中該次要收集器的該反射表面包括一球形部分。
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