TWI607289B - 適應性預補償靶材推出現象以使極紫外光生成作用最佳化之系統及方法 - Google Patents

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Description

適應性預補償靶材推出現象以使極紫外光生成作用最佳化之系統及方法
本發明一般而言係有關於光刻的雷射技術，而且，更為特別地的是，係有關於極紫外(EUV)光生成的最佳化。
該半導體產業不斷地發展出能夠打印出愈來愈小積體電路尺寸的微影技術。極紫外(「EUV」)光(有時也稱為是軟X射線)通常被定義為波長在10到110奈米之間的電磁輻射。EUV微影技術一般被認為是包含波長在該10-14奈米範圍內的EUV光，並被用來在像是矽晶圓的基體中產生極小的功能(例如，次32奈米功能)。這些系統必須是高度的可靠，並且提供符合成本效益的產量和合理的加工寬容度。
生成EUV光的方法包含有，但不一定侷限於，把一個材料轉換成一種電漿狀態，其有一個或多個元素(例如，氙、鋰、錫、銦、銻、硫、鋁、等等)並在該EUV範圍內具有一條或多條放射線。在一種如此的方法中，通常被稱為是雷射生成電漿(「LPP」)，該所需電漿的產生可藉由一雷射光束在一照射處照射一靶材，諸如具有該想要的放射線元素材料的一液滴、串流或群集。
該放射線元素可以是純的狀態或合金狀態(例如，一種在想要的溫度下是一液態的合金)，或是可以被混合於或被散開於另一種像是一液態的材料。把這個靶材和該雷射光束同時遞送到在一LPP EUV光源電漿腔中想要的照射部位(例如，一個主要焦點)來做電漿啟動，會產生特定的定時和控制問題。明確地說，該雷射光束必須要被聚焦在一個該靶材將會通過的位置上並且必須被定時，使得當該靶材通過該位置時會與該靶材相交，以便正確地擊中該靶材以獲得一良好的電漿，並因此，有良好的EUV光。
一液滴產生器加熱該靶材並擠壓出該加熱後的靶材使成之為液滴，其沿著該主要焦點的一個x軸行進，以和沿著該主要焦點的一個z軸行進的該雷射光束相交。在理想的情況下，該等液滴被對準要通過該主要焦點。當該雷射光束擊中在該主要焦點處的該等液滴時，EUV光輸出會被最大化。
然而，當該雷射發射時，在一次叢發(burst)之中由前面的液滴所形成的電漿會干擾在該叢發中後續液滴的軌跡，會把該等液滴推離開該主要焦點的該x軸。該結果為當該等液滴被該雷射光束擊中時，會沿著y和/或z軸被移位(「推出(pushed-out)」)離開主要焦點。這種推出增加得很快(例如，在大約15-20毫秒的時間中)，而且可以有相當大的量(例如，離開該主要焦點120微米遠)。該推出之大量且快速的性質在該EUV系統的連續模式發射期間特別會有問題，因為在該雷射再次發射並照射到一個偏離該主要焦點 的後續液滴之前，把液滴重新調準到該主要焦點是無法被完成的。因此，該推出的效果為後續液滴所產生的電漿並不會被聚集在該收集器的該主要焦點上，因此，EUV光輸出沒有被最佳化。
目前用來補償液滴推出的方法仰賴於該液滴產生器的液滴間(droplet-to-droplet)回授控制，以便在該液滴推出已經發生之後，重新調準液滴到主要焦點中。然而，這樣的液滴間回授控制是不理想的，因為相對於該等液滴行進的速度來說，重新調準液滴所需要的時間相對起來很長。舉例來說，當該雷射用一種連續模式發射時，在來自於第一個液滴的電漿造成一推出擾動之後，該液滴間回授實在是太慢了，以至於無法在一下一個液滴被雷射光束擊中之前可把該下一個液滴完全地重新調準該主要焦點靶位。
因此，我們所需要的是一種改進的方法來更迅速準確地重新定位該靶材的液滴，使得該雷射光束會在該雷射光束的焦點範圍中擊中該等液滴。
在一實施例中，本發明提出了一種方法，其可針對在一極紫外雷射光源的叢發期間對靶材液滴自主要焦點的推出做預補償，其包含有：在一叢發期間感測一個或多個液滴，該一個或多個液滴會從一液滴產生器被遞送到一個將被雷射光照射到的靶位；為在該叢發期間被感測到的一個或多個液滴的每一個都計算一個軸向位置；藉由把在 該叢發期間為該一個或多個液滴的每一個所計算的軸向位置減去在該叢發期間該一個或多個液滴的每一個的液滴間回授，為在該叢發期間的一個或多個液滴的每一個估計一個開迴路液滴位置；在該叢發已經結束之後，基於該叢發期間的一個或多個液滴的該開迴路液滴位置計算一預補償校正；以該預補償校正計算一個更新的靶位；以及命令一個或多個致動器來重新定位一液滴產生器以在一後續的叢發期間遞送靶材的液滴到該更新的靶位。
在另一實施例中，本發明提出了一種系統，其可針對在一極紫外雷射光源的叢發期間對靶材液滴自主要焦點的推出做預補償，其包含有：一個液滴產生器；一個感測器；一個或多個軸控制器；一個或多個致動器來定位該液滴產生器；其中該感測器會在一叢發期間感測一個或多個液滴，該一個或多個液滴會從該液滴產生器被遞送到一個靶位，於該靶位該一個或多個液滴將會被雷射光照射；以及該一個或多個軸控制器：為該一個或多個液滴的每一個都計算一個軸向位置；為在該叢發期間中一個或多個感測到液滴的每一個都估計一個開迴路液滴位置；在該叢發已經結束之後，基於在該叢發期間中一個或多個液滴的開迴路液滴位置，計算一個預補償校正；以該預補償校正計算一個更新的靶位；以及命令一個或多個致動器重新定位該液滴產生器以在一後續的叢發期間傳送靶材的液滴到該更新的靶位。
100‧‧‧LPP EUV系統
101‧‧‧驅動雷射
102‧‧‧雷射光束
103‧‧‧光束傳輸系統
104‧‧‧聚焦光學系統
105‧‧‧主要焦點
106‧‧‧液滴產生器
107‧‧‧液滴
108‧‧‧橢圓形收集器
109‧‧‧中間焦點
110‧‧‧LPP EUV光源電漿腔
201‧‧‧感測器
301‧‧‧液滴捕獲器
302‧‧‧電漿
401a‧‧‧圖3a發生的時間點
401b‧‧‧圖3b發生的時間點
401c‧‧‧圖3c發生的時間點
401d‧‧‧圖3d發生的時間點
502‧‧‧靶位
603Y‧‧‧y軸控制器
603Z‧‧‧z軸控制器
604Y‧‧‧z軸致動器
604Z‧‧‧z軸致動器
701~707‧‧‧方塊
801、901‧‧‧液滴推出
802‧‧‧液滴重新對準
803‧‧‧開迴路估計
903‧‧‧返回主要焦點的速度比前一個叢發快
904‧‧‧主要焦點的一個合理距離範圍內
圖1示意性地描繪出一個典型的LPP EUV系統的一些組件。
根據一個實施例，圖2描繪出在EUV光生成作用最佳化中所涉及的EUV系統組件。
圖3a示意性地描繪出當該驅動雷射關閉時液滴的導向。
圖3b示意性地描繪出當該驅動雷射被首次發射時液滴的導向。
圖3c示意性地描繪出當使用一種連續的模式來發射該驅動雷射時，所觀察到的一種在該z軸上的液滴推出。
圖3d示意性地描繪出當使用一種連續的模式來發射該驅動雷射時，用來補償該觀察到推出之液滴的液滴間回授控制重新調準。
圖4把液滴在z軸上的位置描繪為時間的函數，分別在雷射發射之前、在雷射發射期間和在雷射發射之後。
圖5示意性地描繪出針對在z軸上的液滴推出所做的適應性預補償。
根據一實施例，圖6是一個方塊圖，其描繪出在液滴推出之適應性預補償中所涉及的EUV系統組件。
根據一實施例，圖7是一種用以補償液滴推出的方法的一個流程圖。
根據一實施例，圖8描繪出在一雷射發射叢發期間，在有使用以及沒有使用液滴間回授來重新調準液滴到 一主要焦點的情況下，液滴位置的時間函數圖。
根據一實施例，圖9展示了在適應性學習以執行液滴推出預補償的過程中，模擬資料其液滴位置的時間函數圖。
根據一實施例，圖10展示了在適應性學習以執行液滴推出預補償的過程中，模擬資料其液滴位置誤差的時間函數圖。
一半導體晶圓被分割成多個晶粒，每一個晶粒都要在其上製造出相同類型的積體電路。因此，該晶圓上的該等晶粒需要被曝光到等量的EUV光。為了滿足此一要求，對於每一次曝光，該雷射被發射在同一個操作點上。因此，該產生出的推出有類似的大小。雖然該等推出在單一一個的操作點上有一種重複的特性，但該等推出在不同的操作點和不同的EUV系統上其大小可能不同。
在本發明中所描述的一種系統和一種方法的實施例即利用該等推出的此種重複的特性以適應性地預補償液滴推出，其藉由學習得知該液滴推出有多大並在叢發之間用該液滴推出的預期來調整一液滴產生器。明確地說，基於在前一個叢發中所觀察到的該推出大小，該EUV系統重新定位該液滴產生器以在一後續的叢發中可把液滴遞送到一個偏離該主要焦點的靶位。因為一液滴(由該被重新定位的液滴產生器所遞送)會被該雷射光束擊中，該液滴其推出的一種增加會開始，從而把該液滴推入該主要焦點中以 產生電漿，其接下來被一橢圓形收集器集中到一個中間焦點處，之後被傳遞到或被，例如，一微影系統來使用。隨著時間的進展，該EUV系統學會保持液滴位置在靶位上。為了避免一個靜態靶位適應的冗長校準程序，該預補償的這種適應性性質是很重要的。
圖1描繪出一個典型的LPP EUV系統100的一些組件。一個驅動雷射101，諸如一CO2雷射，產生一雷射光束102，其通過一光束傳輸系統103，並通過聚焦光學系統104。該聚焦光學系統104有一個主要焦點105，其位於一LPP EUV光源電漿腔110內部的一個照射位置上。一液滴產生器106可產生和噴射出一適當靶材的液滴107，當該液滴在該照射位置上被雷射光束102擊中時，會產生可發射出EUV光的電漿。一個橢圓形收集器108把從該電漿來的EUV光聚焦在一個中間焦點109處，以便於把該產生的EUV光傳輸到，舉例來說，一個微影系統。中間焦點109通常是位於一掃描器(未示出)的內部，該掃描器包含有將要被該EUV光曝光的一些晶圓容器，該容器的一部分包含有目前正位於中間焦點109處正在被照射的晶圓。在一些實施例中，有可能有多個驅動雷射101，其所有的光束都收斂到聚焦光學系統104上。LPP EUV光源的一種類型可能使用一種CO2雷射和一個硒化鋅(ZnSe)透鏡，該透鏡具有一種防反射的塗層和大約為6至8英寸的通光孔徑。
驅動雷射101是以一種脈動的方式來被發射，以便分別地撞擊離散的液滴107。雖然每一個脈衝的序列構成 了一次叢發，驅動雷射101可以用不同的叢發模式來被發射。在一種頻閃模式(也就是說，一種使用短叢發的模式)中，該等叢發的長度被侷限為1毫秒，而在一種連續模式(也就是說，一種使用長叢發的模式)中，該預期的叢發長度為每個晶粒3-4秒。
當驅動雷射101使用頻閃模式發射時，使用閉迴路(液滴間)回授便可使EUV系統100相當理想地讓液滴107維持在靶位上。然而，為了實現更高的EUV光功率輸出，驅動雷射101會更經常地使用該連續模式(長叢發)來運作，其中電漿會在較長的時間區間中被產生。在這些較長的連續叢發的發射過程中，液滴107會與該電漿相互作用，其結果是，被推離開主要焦點105。這種移位，或「推出」，負面地影響EUV光的產生，因為該產生的電漿不再被集中在主要焦點附近，所以最大的EUV光無法被橢圓形收集器108來收集和被重新集中給下游使用。
一閉迴路(液滴間)回授控制系統(「液滴間回授系統」)長久以來已在驅動雷射101的脈衝發射期間被使用來保持液滴107對準主要焦點105。液滴間回授系統包含一個直線雷射和一感測器(例如，一個窄視場(NF)攝影機)的組合，當液滴107即將要被雷射擊中時，該感測器測量在y和/或z軸上的液滴位置。EUV系統100使用該測得的液滴位置來命令致動器(例如，壓電(「PZT」)致動器)重新調準液滴產生器106使得後續的液滴(被之前液滴107所產生的電漿推出主要焦點105)被重新調準以被遞送到主要焦點105。這種液滴間回 授系統的一個缺點是，它沒有考慮到在跨越叢發間位置的重複錯誤(也就是說，叢發之間的靶位誤差)，這限制了可被使用來重新調準液滴到靶位上的該等致動器。具體來說，因為粗動致動器(例如，步進馬達)會在該EUV系統中引入振動，這將推得液滴107進一步脫靶，對於重新對準液滴107到靶位上，粗動致動器絕非首選。只使用微動致動器(例如，壓電致動器)雖可避免振動的引入，但會限制液滴可被重新調準到靶位上的速度以及在其上液滴可被重新定位的該範圍。因此，該閉迴路(液滴間)回授系統會需要比理想的時間還要長的時間來修正一推出干擾(例如，大約0.4毫秒)。
根據一實施例，在EUV光產生的最佳化中所涉及到的EUV系統組件其一放大示意圖被展示在圖2中。雷射光束102被遞送通過橢圓收集器108到達主要焦點105。主要焦點105在y軸和z軸上的定位是由聚焦光學系統104來決定的，也就是說，一個最終的聚焦透鏡(未示出)和一個最終的聚焦反射鏡(未示出)，如美國專利申請中第13/549,261號(Frihauf等人提出)所描述，其全部均被引用且被納入到此處。該LPP EUV系統其能源輸出的變化乃是基於雷射光束102可被聚焦的程度，和隨著時間經過液滴產生器106產生的液滴107可以保持聚焦的程度。如果當該等液滴被雷射光束102擊中時是被定位在主要焦點105中，那麼就可從EUV系統100輸出最佳的能量。該等液滴如此的定位可使橢圓收集器108收集到來自該產生電漿之最大量的EUV光，以傳送到，舉例來說，一個微影系統。在液滴行進到主要焦點105的過 程中，當穿透過雷射幕時，一感測器201(例如，一個窄視場(NF)攝影機)會檢測到該等液滴，並提供液滴間回授給EUV系統100，該液滴間回授是被用來調整液滴產生器106以重新調準液滴107到主要焦點105(也就是說，「靶位上」)。
現在請參考圖3a、3b、3c、3d、和4，以下將描述在雷射是以一種連續叢發模式來發射的期間，液滴位置是如何地在z軸上做變化。圖3a、3b、3c、和3d示意性地描繪出液滴107的該導向，那四張圖分別代表在使用一種連續叢發模式的雷射叢發發射之前、發射初始時、發射期間中、和發射之後。圖4是一曲線圖，其描繪出隨著時間的經過液滴在該z軸上的位置，其中主要焦點105被表示為在z軸位置為0處的一條實線。液滴107在主要焦點105處被雷射光照射而在橢圓形收集器108的該焦點範圍內產生電漿。箭頭401a、401b、401c、和401d分別指出圖3a、3b、3c、和3d發生的時間點。
首先參考圖3a，在驅動雷射101被發射之前，液滴產生器106噴出液滴107到液滴捕獲器301的路徑被導向成沿著主要焦點105的該x軸的一條直線。在該點的時間是由圖4中的箭頭401a所示，液滴107穿透過主要焦點105。
現在參考圖3b，當雷射光束102的該脈衝撞擊在主要焦點105處的一個第一液滴107時，該第一液滴107的靶材會被蒸發，並在主要焦點105處產生一電漿302。從電漿302所發出的EUV光會被橢圓形收集器108收集並被反射到中間焦點109上，在那裏光被傳遞到一系統或被一系統使 用，舉例來說，一微影系統。在該點的時間是由圖4中的箭頭401b所示，液滴107正位於主要焦點105處。
現在參考圖3c，當電漿302是由液滴107的照射被形成時，周圍的液滴107會被移位(「推出」)遠離橢圓形收集器108的主要焦點105。因此，當雷射光束102撞擊一個第一液滴107時，後續的液滴107會沿著該z軸被推出離開主要焦點105的該z軸坐標。在該點的時間是由圖4中的箭頭401c所示，液滴107會被移位(在這個示例中約為75微米)離開主要焦點105。由於這種推出，電漿302已經不再於主要焦點105處被產生，因此，產生的EUV光不會被橢圓形收集器108集中在中間焦點109處(也就是說，該產生的EUV光是失焦的)。如果該推出的現象是不受控制的，由追加的後續液滴107其照射所產生的電漿302可觸發後續液滴107其追加的z軸推出。因此，EUV產生會顯著地被干擾一足以在曝光的過程中毀掉在一個晶圓上的一個晶粒一尤其是當驅動雷射101是在連續模式下發射時。雖然發射驅動雷射101在一個固定的操作點上會產生類似大小的推出，但當驅動雷射101以較長的時間週期被發射時，該等推出會漂移。
現在參考圖3d，液滴推出長久以來一直都是透過一種液滴間回授系統來控制，其在推出已經發生之後調整液滴產生器106以開始移動後續的液滴107回歸到主要焦點105。在本質上，該液滴間回授系統會等待該推出，然後透過調整具有致動器(例如，壓電致動器)的液滴產生器106來重新調準後續的液滴107到靶位(也就是說，主要焦點105)， 以此方式來對抗擾動。因為該液滴間回授過程會直到推出已發生之後才會開始，然而，在液滴107的一實際位置和主要焦點105之間的誤差可能是非常大的。在理想的情況下，在叢發發射開始之後的10毫秒，液滴107應該是(和應該留)在主要焦點105的±5微米的範圍內。其結果是，如圖4所示，在一叢發開始之後，該液滴間回授過程需要相當長的時間(例如，大約為0.4秒)來重新定位液滴107回歸到靶位上。一旦液滴間回授過程已經重新調準液滴107到主要焦點105(如箭頭4d所示)，液滴間回授控制信號可以使液滴107在該叢發持續期間保持在主要焦點105的附近。
對比於目前的液滴間回授系統，在本發明中所討論的實施例善用了在該推出干擾的叢發與叢發之間的資訊，從而減少液滴間回授系統在一叢發持續期間重新調準液滴到一正確的z軸位置以克服該推出擾動所需要的時間。最小化該液滴間回授也允許EUV系統100可仰賴於PZT致動器來重新定位液滴107，並避免使用步進馬達(其會引入振動到EUV系統中，從而干擾液滴107在靶位上的成功重新定位)。
現在請參看圖5，對比於那些已知的EUV光產生系統和方法，本發明所描述的系統和方法其實施例在該叢發間的時間間隔(也就是說，在叢發與叢發之間)期間重新調準液滴到一個偏離於主要焦點105的靶位502，使得雷射光束102會撞擊在靶位502處的液滴107。當雷射光束102撞擊在靶位502處的液滴107時，液滴107會被推出，但是當電漿 302被產生時，該推出的現象會把液滴107推到(而不是推出離開)主要焦點105。因此，電漿302被產生在主要焦點105處一也就是說，在橢圓形收集器108的該焦點中一而產生的EUV光被收集和被橢圓形收集器108聚焦在中間焦點109處。本領域的知悉技術人員將體認到的是，對於在一種連續操作模式中的一個首次發射的叢發，靶位502可以，但並不一定要和主要焦點105吻合。
根據一實施例，圖6展示了一個方塊圖，其提供了一種預補償控制迴路的概觀，該迴路被使用來適應性地調整液滴的靶位。液滴產生器106沿著x軸噴射出液滴107到一個靶位(x軸，y軸，z軸)位置，在該位處置液滴107將被雷射照射，如在圖1所討論的。在LPP EUV光源腔110內部的一個或多個感測器201會感測到噴出液滴107其一個或多個軸向位置(例如，在一y軸上的，在一z軸上的，或在該兩個軸上的)。液滴107在該y軸上檢測到的該軸向位置被傳遞到y軸控制器603Y和/或液滴107在該z軸上檢測到的該軸向位置被傳遞到z軸控制器603Z。軸向控制器603Y和/或603Z會決定液滴107的一個更新的靶位，其可預補償預期的液滴推出(在本文的其他處會被更詳細地討論)。軸向控制器603Y和/或603Z然後會分別輸出命令給y軸致動器604Y和/或z軸致動器604Z(例如，步進馬達和/或PZT)，以調整液滴產生器106使得後續的液滴107會被遞送到該預補償後的軸向靶位502。
在另一實施例中，一個預補償控制迴路被使用來適應性地調整液滴的位置。在此一實施例中，軸向控制器 603Y和/或603Z決定液滴107的一個更新的液滴位置，其可預補償預期的液滴推出(在本文的其他處會被更詳細地討論)。軸向控制器603Y和/或603Z然後會分別輸出命令給y軸致動器604Y和/或z軸致動器604Z(例如，步進馬達和/或PZT)，以調整液滴產生器106使得後續的液滴107會被遞送到該預補償後的液滴位置。
現在請參考圖7，針對適應性地調整液滴靶位以預補償液滴推出，一種方法其一實施例的一個流程圖被展示出。在閉迴路雷射操作期間(也就是說，在一叢發期間)，該推出擾動的幅度無法被直接地測量。取而代之的是，為了有效地預補償液滴推出，EUV系統100會在該一液滴剛好被雷射照射之前測量該液滴的位置，並估計該推出的幅度。因此，在步驟701中，當液滴107在其行進的路線中穿透過一雷射幕前往靶位502時，感測器(例如，一台NF攝影機)感測到液滴107並發送有關於液滴107的資料給軸向控制器603Y和/或603Z。在一實施例中，液滴位置的感測是由一個叢發的起始來被觸發，並由該叢發的停止而被終止。感測器201的該視野決定了液滴的取樣頻率(例如，降低感測器201的該視野可以增加畫面的更新率)。
在步驟702中，該感測到的液滴其在y軸上和/或z軸上的一個位置被計算出。要做到這一點，感測器201測量液滴107的一個軸向位置(單位為像素)，並決定液滴107的一個垂直質心和一個水平質心。軸向控制器然後會在該垂直的和水平的質心上執行坐標變換。因此，y軸控制器603Y 會轉換該垂直質心的像素以計算出液滴107的一個y軸位置(例如，以微米為單位)，z軸控制器603Z會轉換該水平質心的像素以計算出液滴107的一個z軸位置(例如，以微米為單位)。這種轉換可最小化感測器傾斜在液滴107被測得(y,z)位置上的任何影響。
在步驟703中，該軸向控制器估計感測到的液滴107其軸向(z或y)開迴路位置。從概念上講，該軸向開迴路位置為在沒有使用液滴間回授來重新定位液滴107的情況下，液滴107其z和/或y方向的位置一也就是說，在沒有使用液滴間回授控制來重新調準液滴107到主要焦點105的情況下，在該z軸和/或y軸上的該液滴推出。該軸控制器估計該軸向開迴路估計的方式為從該決定的y和/或z軸的位置減去任何的液滴間回授調整。因此，y軸控制器603Y會把在步驟702中所決定出的y軸位置減去被使用來補償液滴107其y軸推出的該液滴間回授調整，以計算出感測到的液滴107其一個估計的開迴路y軸位置。同樣地，z軸控制器603Z會把在步驟702中所決定出的z軸位置減去被使用來補償液滴107其z軸推出的該液滴間回授調整，以計算出感測到的液滴107其一個估計的開迴路z軸位置。
在步驟704中，該軸控制器會確定該叢發是否已經結束。如果該叢發尚未結束，該處理流程會返回到步驟701，而步驟701、702、703、和704會針對另一個液滴107被執行。也就是說，步驟701、702、703、和704會在一個叢發期間中為該等被雷射照射的液滴做迭代。
如果該叢發已經結束，則在步驟705中，該軸控制器會計算出一預補償校正，其將被套用來決定一個新的靶位。以數學公式來說，該預補償校正為K *(OL avg -T b )
其中K是一個學習增益，OL avg 是前一次叢發在步驟703中所計算出之該估計的開迴路軸向位置資料的一個平均，而T b 為主要焦點105的該軸向位置。該預補償校正應該是在該計算的OL avg 的該相反方向上。用於計算出OL avg 的資料點數取決於當感測器201在感測液滴107時其畫面/秒的速度，和取決於該叢發發生的時間長度。在一實施例中，因為感測器的速度並不總是一致的，而且感測器201可能並不一定可擷取到一良好的影像，位置資料會被迭代以填補在資料畫面間的間隙，並在資料以一預定的頻率取樣之前製作出一個「連續的」信號。
因此，y軸控制器603Y計算出一預補償校正的方式是藉由決定出在前一次叢發中所感測到的液滴107其平均的估計開迴路y軸位置與該主要焦點的該y軸位置兩者間的偏差，再把該y軸偏差乘以一個學習增益。類似地，z軸控制器603Z計算出一預補償校正的方式是藉由決定出在前一次叢發中所感測到的液滴107其平均的估計開迴路z軸位置與該主要焦點的z軸位置兩者間的偏差，再把該z軸偏差乘以一個學習增益(其可能和被使用於計算出該y軸預補償校正的該學習增益是同一個值)。
該學習增益是一個可調的參數，其範圍可以在0 與1之間，但是最好約為0.1或更小。該學習增益的決定需要在可快速收斂到靶位上與易敏感於可變推出擾動這兩者之間做一個權衡。
舉例來說，一個大的學習增益(例如，K=1)，對於該適應性循環的一個首次迭代來說效果不錯，因為，在第一次叢發期間，沒有先前的資訊可供該系統學習使用。或者，如果該開迴路移位實際上是已知的(而非被估計的)，那麼一個1.0的學習增益是可接受的，因為該已知的液滴推出幅度指出了靶位502會偏移主要焦點105多遠。然而，如果該學習增益一直設定為1.0的話，那麼該更新的靶位會幾乎完全仰賴於在前一個叢發期間中該等液滴的位置-其可能不一定是正確的。舉例來說，假設由於某種原因，在第一個叢發期間中該推出相當的大，如果該學習增益為1.0的話，那麼在靶位定位中大部分的改變是由該叢發的開迴路平均位置來決定。該結果將會是，該靶位502將被移離開主要焦點105一個相當大的距離。如果第二個(接下來的)叢發推出是小的，然而，該等液滴將已經被移離開主要焦點105太遠處，所以將不會在一個可被推入到焦點105的正確靶位上，因而較少的電漿將會被產生。然而，再一次的，當在該第二個叢發之後計算一個新的靶位時，該系統將會過度依賴此一之前的位置，因此，決定該靶位應只被少量地調整。這一過程將會使得該靶位在極端靶位之間來回反彈(例如，離開主要焦點105的小移位量→離開主要焦點105的大移位量→離開主要焦點105的小移位量，等等)，導致出不 良的EUV輸出和不穩定性。
在另一方面，當該開迴路移位是被估計的(而不是被實際地測量)時，一個較小的學習增益(例如，K=0.1)是較好的，以便在決定該靶位時可以避免過分仰賴於該估計的開迴路移位。使用該較小的學習增益，該適應性預補償迴路會經過一段時間的「學習」以到達一穩定的靶位502。然而，如果選擇使用一個非常小的學習增益(例如，K=0.1)，那麼在回應之前叢發所收集到的資料時，靶位502將幾乎不會改變，而該系統將需要更長的時間來習知一個偏離主要焦點105之可接受的穩定移位。
既然這樣，在理想的情況下，一學習增益最好可以隨著時間做變化。舉例來說，一個可隨著時間推移而遞減的大學習增益可使得預補償可以快速收斂到一個「最佳的」靶位，隨著時間進展該靶位穩定而且對液滴位置的波動相對地不敏感。
在步驟706中，該等軸控制器藉由把在步驟705中所計算出的該預補償校正加到前一個叢發的靶位502來更新靶位502，以獲得一個更新的預補償靶位。以數學公式來說，T i+1 =T i -K*(OL avg -T b )
其中T i 是前一個叢發的該預補償靶位，而T i+1 是該更新的預補償靶位。因此，y軸控制器603Y在y軸計算一個更新的預補償靶位，而z軸控制器603Z在z軸計算一個更新的預補償靶位。重要的是，此更新的預補償靶位並不是主要焦點105， 而是一個學習得知的移位量，其使得該推出現象在下一個叢發開始時會把該等液滴推回到主要焦點105中。本領域的知悉技術人員將知道其它的學習演算法(例如，最小均方或遞迴最小平方方程式)可以被使用來更新該預補償靶位。
只單獨根據前一個叢發的預補償可能容易受到測量雜訊的干擾。因此，在一實施例中，在使用一預補償校正來更新該預補償靶位之前，從一部分的或所有的先前叢發所獲得的資料都會被使用來計算該預補償校正。
在步驟707中，該等軸控制器命令軸向致動器重新定位液滴產生器106，使得從液滴產生器106噴出的液滴107當它們被雷射照射時，是處於該更新的預補償靶位中。因此，y軸控制器603Y發送一個命令給y軸致動器，其控制液滴產生器在該y軸上的移動；和/或z軸控制器603Z發送一個命令給z軸致動器，其控制液滴產生器在該z軸上的移動，使得從液滴產生器106噴出的液滴107當它們通過更新後的(也就是說，預補償的)(y,z)靶位時，會被雷射照射。當被雷射照射時，液滴107會被推出靶位502並進入主要焦點105，在該點處來自於產生電漿302的光會被橢圓形反射鏡108所收集並被聚焦到中間焦點109上。因此，是由該推出本身的增加，而非由主動的轉向系統，來移動液滴107到主要焦點105，因此可以限制液滴可被移動到靶位上的速度。
在一實施例中，該預補償校正的計算(步驟705)，該靶位502的更新(步驟706)，和指揮該等軸向致動器(步驟707)發生在叢發之間的時間間隔期間。
在一實施例中，在叢發期間一些調整會被實施，以減輕在該預補償的靶位適應上的一些不想要的效應。舉例來說，在靶位調整後，推出現象的斜坡變化(也就是說，斜坡上升和斜坡下降)應該要被允許在沒有液滴間回授控制的情況下繼續。反而是，該推出應該會在沒有任何控制作用的情況下自行到達該靶位，因為雷射光束102將把液滴推進主要焦點105中。因此，在這些斜坡期間，液滴間回授系統被設定為不起作用。達成此一不起作用的一種方法就是在液滴定位中設定誤差為零，使得在該斜坡期間沒有液滴間回授的行動被啟動。
在斜坡過程中使得液滴間回授不起作用可能會影響該開迴路液滴位置估計的功能，那也是該靶位自適應的基礎。在通常的情況下，該學習增益設定為0.01，這意味著該開迴路液滴位置估計幾乎只仰賴於所施加的液滴間回授來估計該液滴其實際的位置。這種仰賴性的結果是，當液滴間回授系統維持在不起作用的狀態下，且肇因於該推出使得液滴位置變化得很快，該開迴路液滴位置估計會遠離該實際的液滴位置。因此，在該不起作用的期間該學習增益被設定為1，從而使得開迴路液滴位置估計完全仰賴於該位置測量。
以示範性的資料，圖6的該過程被描繪在圖8中，其描繪出在一雷射發射叢發期間具有和沒有閉迴路(液滴間)回授的情況下液滴位置隨著時間的變化。在該圖中可以看出，目標朝向主要焦點105的液滴經歷了一推出801，在該叢 發期間該推出沿著z軸離開主要焦點105，並最終被重新對準802到主要焦點105(透過液滴間回受控制，如本文其它處所討論的)。對於液滴107，一開迴路估計803被決定。一旦該叢發已結束，該開迴路估計的一個平均(OL avg )被計算出，然後再乘以一個學習增益(K)以得到一預補償校正。該預補償校正然後被加到該先前的靶位(在這個示例中是主要焦點105)，以獲得一更新的靶位502。液滴產生器106的重新調準以把液滴107遞送到靶位502預補償了液滴107其潛在的z軸方向上移位，藉由定位該等液滴，使當其被雷射光照射時，會被推入主要焦點105中(從而最佳化所產生的電漿)。
當圖7的方法被重複套用於後續的叢發時，該等軸控制器慢慢地學習得知平均需要多少液滴間回授才能重新調準液滴107到靶位上。簡單地說，在靶位502被調整來預補償在一個第一叢發中的推出擾動之後，後續的(第二)叢發的推出擾動會被降低。在靶位502被調整來預補償在第二叢發中的推出擾動之後，後續的(第三)叢發的推出擾動會被更進一步地降低，等等。此一學習的預補償過程以模擬資料被展示在圖9和10中。
圖9展示出隨著時間的推移靶位預補償的收斂，其模擬資料為一帶有雜訊的方塊波形推出。該模擬資料描繪出在每一時間點上液滴在z軸上的位置，當時驅動雷射101是以一種連續的叢發模式被發射，有一個等於0.5的學習增益。叢發是以編號行來表示。在叢發1期間(該時靶位502被設定為主要焦點105)，觀察到有一推出901，大約遠 離主要焦點105有25微米。該推出由液滴間回授控制來校正，其重新對準該液滴位置(雖然是在該叢發期間的後段)回到主要焦點105。於叢發1之後的叢發之間的間隔期間，一個更新的靶位502(在該z軸上遠離主要焦點105大約有-12微米)被決定(由z軸控制器603Z)。當液滴107在叢發2期間被雷射照射時，液滴107從更新的靶位502處被推出(大約在該z軸上25微米)，到大約在該z軸上遠離主要焦點105只有10微米的位置上。由於該推出小於在叢發1中的推出，液滴間回授控制重新對準該液滴位置返回主要焦點105的速度比在前一個叢發中要快903。隨著這個過程的迭代，在後續的叢發期間，使用液滴間回授控制，該等推出的幅度會越來越小並會更迅速地被調整使得液滴保持在靶位上。在這個示例中，EUV系統100已經由叢發4學習到預補償靶位502到一個足夠的程度使得該等液滴被推入(用最小的液滴間回授)主要焦點105的一個合理距離904範圍內以產生電漿。針對圖9的模擬資料，其在該z軸方向的液滴位置錯誤隨著時間的變化圖被展示在圖10中。如該圖所示，EUV系統100已經由叢發4減少該液滴位置誤差1004到主要焦點105的5微米範圍內。如之前所描述的，在主要焦點105的5微米範圍內所產生的電漿可以最佳化EUV光的產生。
在另一簡化的實施例中，在叢發與叢發之間，叢發之間的靶位預補償和液滴間回授控制兩者都不發生。要達成這種不運作的一種方法是：(1)在該整個叢發之間的間隔中，當驅動雷射不發射時，設定液滴位置中的誤差為零 (也就是說，關閉液滴間回授)，使得在叢發之間的間隔期間液滴間回授沒有被啟動，和(2)關閉在叢發之間的靶位預補償。在此一實施例中，液滴的目標是朝向該主要焦點，而把液滴位置協調到主要焦點是由在一叢發期間內的液滴間回授來進行調整。此一實施方式的實現較不昂貴，但是較不穩健，因為在EUV系統內部的擾動會對效能(例如，EUV輸出)產生負面影響。舉例來說，如果液滴跳躍(也就是說，隨機的液滴運動，例如，當碎屑堵塞住了該液滴產生器的噴嘴，從而改變了一噴射出液滴的軌跡)發生在一個叢發之間的間隔期間，那麼直到EUV再次地正被產生之前，是沒有辦法引導該液滴產生器回到位置上的。因此，下一個叢發中的液滴可能會大大地偏離一期望的位置一而液滴間回授可能需要很長的時間，或甚至無法重新定位液滴到該期望的位置。然而，在該雷射系統內如果沒有擾動的話，那麼此一實施例允許叢發的液滴可以在很短的時間(例如，在3-4個叢發)就被安置在一個點上，在那兒液滴被定位在該主要焦點的一個可接受的距離範圍內。
在另一簡化的實施例中，一個叢發之間的不感帶被使用，而不是使用叢發之間的靶位預補償和液滴間回授控制。該不感帶被選擇為在其中該雷射光束會擊中該等液滴的該區域，因此，使得液滴在每一個暗一亮的過渡時(例如，在雷射叢發發射的開始時)將被推出到靶位上。該液滴產生器轉向控制迴路的該不感帶參數被設定，使得當液滴和該主要焦點之間有一大段距離時，液滴會以液滴間回授 控制被帶領到該靶位上，而當該等液滴是處於該主要焦點的一個緊靠(例如，20微米)範圍內時，液滴不會被積極地轉向(液滴間回授控制是不運作的)。由於液滴在短時間內(例如，數百毫秒)並不會漂移得很遠，該叢發間的不感帶會把該等液滴帶回到在曝光一開始處的靶位上，其準確度比液滴間回授控制更為準確。此一實施例與該推出的該振幅和方向是獨立的，並且通常不需要被校準。
還有在另一實施例中，一個逆控制信號可被使用在一種前授的方式中以移動致動器來使液滴保持在靶位上，而不是使用叢發之間的靶位預補償和液滴間回授控制。在此一實施例中，該軸向液滴位置被決定(如在圖7的步驟702中所述)，在那之後，那個位置的一個逆位置被決定。該逆位置的一個控制信號會被送到致動器來重新定位液滴產生器以把液滴遞送到一逆位置。由於液滴是以一種高速率來產生的，如果快速致動器被使用來重新定位該液滴產生器的話，此一實施例是特別有效的。
藉由參考到數個實施例，本發明所揭露的方法和裝置已經在上述被說明。對於本領域的知悉技術人員來說，根據這份揭露，其他的實施例將會是顯而易見的。使用與上述實施例所描述的那些配置之外的其他配置，或是配合使用與上述所描述的那些元素之外的其他元素，本發明所描述的方法和裝置其特定的面向可以很容易地被實現出來。舉例來說，不同的演算法和/或邏輯電路可以被使用，其也許會比本發明所描述的那些更為複雜，以及可以 使用不同類型的驅動雷射和/或聚焦透鏡。作為另一個示例，本發明所揭露的方法和裝置其實施例參考到的是使用一種連續模式的雷射發射，然而，本發明的系統和方法其實施例也可以用一種閃頻模式的雷射發射來被實現。
此外，也應該要被理解的是，本發明所描述的方法和裝置可以用很多種方式來被實現，包含有被實現為一種程序、一種裝置、或一種系統。本發明所描述的方法可以被實現為程序指令，指示一處理器來執行如此描述的方法，而這樣子的指令被記錄在一種計算機可讀取的儲存媒體中，諸如一個硬碟、軟碟、如一光碟(CD)或多樣化數位光碟(DVD)的光碟、快閃記憶體、等等，或是一個計算機網路，其中該程式指令是由光或電的通信鏈路來被傳送。應該要被留意的是，本發明所描述的方法其步驟的順序可能會被改變，但仍然落入本發明所揭露的範疇之內。
將要被理解的是，本發明所提供的該等實施例僅用於說明目的，並且可以被擴展到其他的實施方式和使用不同手法和技術的實施例中。儘管有一些實施例已在本發明中被描述，但其意圖並不是要限制該等實施例的揭露內容。相反的是，該意圖是要涵蓋對於本領域的知悉技術人員來說是顯而易見的所有的替代方案、修改、和等價物。
在該上述的說明書中，雖然本發明的描述是藉由參考到具體的實施例，但本領域的知悉技術人員將體認識到本發明並不侷限於那些。該上述發明其各種的特徵和方面可以被單獨使用或被共同使用。此外，本發明可以被使 用在本文所描述之外任何數目的環境和應用中，但仍然不脫離本說明書其更為廣泛的精神和範疇。因此，本說明書和附圖將被視為是說明性的，而不是限制性的。將會被體認的是，「包含」、「包括」、和「具有」這些在本文中所使用的術語，是明確地被意圖要被視為是技術的開放式術語。
701~707‧‧‧方塊

Claims (18)

  1. 一種預補償(pre-compensating)方法，其用於在一極紫外雷射光源的叢發發射(burst-firing)期間，針對自一主要焦點的推出(push-out)做預補償，於該主要焦點處，自一滴液產生器的連續(sequential)靶材滴液被雷射光照射，該雷射光源含有一回授機制(feedback mechanism)來校正在軸向位置的滴液間(droplet-to-droplet)改變，其包含：在一叢發期間感測複數個滴液，該等滴液導向一起始靶位；計算被感測到的該等滴液之各者的一軸向位置；估計被感測到的該等滴液之各者之一未校正滴液位置，其藉由自針對被感測到的該等滴液之各者所計算之該軸向位置減去由該回授機制所作成在軸向位置的任何校正；在該叢發已結束後，基於該等未校正滴液位置計算一預補償校正(pre-compensation correction)；基於該預補償校正計算一更新靶位；及在一後續的叢發期間，命令一或多個致動器重新定位該滴液產生器以遞送靶材滴液至該更新靶位。
  2. 如請求項1之方法，其中該叢發係大約半秒(one-half of a second)或更久之一長叢發，其在一連續叢發的模式(continuous burst mode)中發射。
  3. 如請求項1之方法，其中該叢發係一短叢發(short burst)，其在一頻閃叢發的模式(stroboscopic burst mode)中發射。
  4. 如請求項1之方法，其中該起始靶位係該主要焦點。
  5. 如請求項1之方法，其中被感測到的該等滴液之各者的該軸向位置係沿著一z軸的一位置。
  6. 如請求項1之方法，其中在該叢發期間該一或多個滴液之各者的該軸向位置係在該叢發期間該一或多個滴液之各者沿著一y軸之一位置。
  7. 如請求項1之方法，其中該預補償校正係基於一學習增益(learning gain)。
  8. 如請求項1之方法，其中該一或多個致動器之至少一者係一微動致動器(fine movement actuator)。
  9. 如請求項1之方法，其中該一或多個致動器之至少一者係一粗動致動器(coarse movement actuator)。
  10. 一種預補償系統，其用於在一極紫外雷射光源的叢發發射期間，針對靶材滴液自一主要焦點的推出(push-out)做預補償，該雷射光源含有一回授機制來校正在軸向位置的滴液間改變，其包含：一滴液產生器，其用於產生複數個連續靶材滴液；一感測器，其用於在一叢發期間感測複數個滴液，該等滴液導向一起始靶位；一個或多個軸控制器，其用於：計算被感測到的該等滴液之各者的一軸向位置；估計被感測到的該等滴液之各者之一未校正滴液位置，其藉由自針對被感測到的該等滴液之各者所計算之該軸向位置減去由該回授機制所作成在軸向位置的任何校正；在該叢發已結束後，基於該等未校正滴液位置來計算一預補償校正； 基於該預補償校正計算一更新靶位；及在一後續的叢發期間，產生命令以重新定位該滴液產生器以遞送靶材滴液至該更新靶位；基於所產生的該等命令，一或多個致動器定位該滴液產生器。
  11. 如請求項10之系統，其中該叢發係大約半秒或更久之一長叢發，其在一連續叢發的模式中發射。
  12. 如請求項10之系統，其中該叢發係一短叢發，其在一頻閃叢發的模式中發射。
  13. 如請求項10之系統，其中該起始靶位係該主要焦點。
  14. 如請求項10之系統，其中被感測到的該等滴液之各者的該軸向位置係沿著一z軸的一位置。
  15. 如請求項10之系統，其中在該叢發期間該一或多個滴液之各者的該軸向位置係在該叢發期間該一或多個滴液之各者沿著一y軸之一位置。
  16. 如請求項10之系統，其中該預補償校正係基於一學習增益。
  17. 如請求項10之系統，其中該一或多個致動器之至少一者係一微動致動器。
  18. 如請求項10之系統，其中該一或多個致動器之至少一者係一粗動致動器。
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