TWI681692B - 極紫外線(euv)輻射源及用於將一雷射光束提供至經組態用於產生euv光之一腔室的方法 - Google Patents

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Abstract

一經雷射產生之電漿極紫外線雷射源包含至少一個可變半徑鏡面。該至少一個可變半徑鏡面調整距一預脈衝焦平面達一指定距離處之一主脈衝的一光束直徑，其中該預脈衝將液滴輻射至靶向物液滴中，且該主脈衝將該等靶向物液滴輻射至一電漿狀態中以產生該極紫外線輻射。

Description

極紫外線(EUV)輻射源及用於將一雷射光束提供至經組態用於產生EUV光之一腔室的方法
本申請案根據35 USC 119(e)主張2014年12月16日於美國專利局申請且以引用之方式併入本文中之題為「Variable Radius Mirror Dichroic Beam Splitter Module for Extreme Ultraviolet Source」之共同擁有臨時專利申請案之優先權。
所揭示實施例涉及光學系統及雷射源，且尤其涉及調整雷射源之光學器件。
開發用於半導體微影之EUV(極紫外線)輻射之高效及可靠來源為研究之活躍領域。在一種方法中，諸如CO2雷射之雷射源輻照錫(Sn)液滴，以使得每一液滴經加熱為電漿狀態。由錫電漿產生之輻射包括約13.5nm之波長處之輻射。其他波長處之輻射可經濾出，由此提供EUV源，以使得各種微影步驟可在13.5nm波長處執行。此來源被稱作LPP(經雷射產生之電漿)EUV輻射源。
圖1為繪示LPP EUV輻射源100之一些組件的簡化圖式。液滴產生器102提供熔融錫液滴，該等熔融錫液滴由輻射之預脈衝輻照，由預脈衝106內之錫液滴104形象地指示。應理解，實施例不限於作為經輻照材料之錫。預脈衝106使錫液滴成形及擴展至靶向物中，以使得靶 向物可更好地吸收輻射之主脈衝之能量，其中主脈衝將錫加熱至電漿狀態，或在預脈衝106足以將錫中之一些或所有加熱至電漿狀態之情況下進一步將錫轉換至電漿狀態。
舉例而言，錫液滴104在藉由預脈衝106成形後由錫靶向物108表示，展示為相對於參考座標系統110之z軸傾斜之平盤。錫靶向物108展示於主脈衝112內以形象地表示錫靶向物108之輻照。收集器114將由錫電漿產生之EUV輻射集中至某一中間聚焦點，在該中間聚焦點處，EUV輻射提供至微影工具(未展示)。
在圖1之特定實例中，預脈衝106由被稱作預脈衝雷射116之雷射振盪器產生。預脈衝雷射116之輸出藉由一或多個鏡面120及一或多個二向色性分離器122提供至一或多個功率放大器118。主脈衝112由被稱作主脈衝雷射124之雷射振盪器產生。主脈衝雷射124之輸出亦提供至一或多個功率放大器118。
在圖1之特定實例中，預脈衝雷射116之波長不同於主脈衝雷射124之波長，其中一或多個二向色性分離器122容許預脈衝雷射116及主脈衝雷射124之輸出至一或多個功率放大器118的適當饋送。預脈衝106及主脈衝112經由收集器114中之開口分別引導至錫液滴104及錫靶向物108。錫靶向物108相對於z軸之傾斜有助於減輕主脈衝112離開錫靶向物108及返回穿過收集器114之開口至一或多個功率放大器118的反射。功率放大器118之輸出之部分反射離開分離器115且至功率計117，以使得可量測功率放大器118之輸出。
為減輕由錫電漿產生之EUV輻射之吸收，錫液滴之輻照發生在保持於低壓下之腔室119中，其中低壓可被稱作真空。因此，在真空內使用用於將預脈衝106及主脈衝112提供至錫之一些模組(諸如最終聚焦模組121)，且該等模組因此展示於腔室119內。其他模組可在正常大氣壓下使用。腔室119中之窗口123在正常大氣壓下充當腔室119與 其他模組之間的光學界面，以使得提供至最終聚焦模組121之預脈衝106及主脈衝112可由在正常大氣壓下操作之模組產生。
為了易於說明，用於聚焦及轉向預脈衝106及主脈衝112之腔室119外部之模組一起集總至光束轉向及聚焦模組126中。一或多個雷射振盪器之其他結構及配置可用以將預脈衝106及主脈衝112提供至錫。舉例而言，單一種子雷射可用於產生預脈衝106及主脈衝112。並未說明對EUV輻射之產生重要的所有組件。舉例而言，圖1中未展示將氣體自腔室119抽出之泵、用於雷射振盪器之控制單元及用於減輕來自經輻照錫之殘渣之影響的模組。
光束轉向及聚焦模組126包括藉由箭頭129以擴展形式展示之二向色性分離器模組128。標記「MP」指代主脈衝，而標記「PP」指代預脈衝。兩個二向色性分離器130及132允許預脈衝106朝向錫液滴104穿過二向色性分離器模組128。二向色性分離器130、鏡面134、鏡面136及二向色性分離器132之組合使主脈衝112朝向錫靶向物108反射。鏡面136對二向色性分離器132之相對定向在不同於預脈衝106之方向的方向中使主脈衝112轉向。可使鏡面134及136中之一者或兩者彎曲，以使得主脈衝112之焦點處於不同於預脈衝106之彼者之焦平面中以考慮錫靶向物108相對於錫液滴104之位移。
光束轉向及聚焦模組126包括最終焦點計量模組131。預脈衝106及主脈衝112之分率部分自窗口123反射出且藉由鏡面133引導至最終焦點計量模組131，以使得可執行預脈衝106及主脈衝112之各種計量及診斷功能。波前感測器(wavefront sensor,WS)135包括於最終焦點計量模組131中以在主脈衝112之波前中之各個點處量測強度及相位。光束轉向及聚焦模組126可包括其他光學器件，但為簡單起見，僅說明二向色性分離器模組128、最終焦點計量模組131及鏡面133。
圖2基於圖1之錫液滴104及錫靶向物108之圖式而展開。可能需 要輻照錫液滴104及錫靶向物108，以使得高效使用由輻照功率組成，且以使得所得電漿之溫度接近某一指定之最佳溫度以便維持所需轉換效率。轉換效率可定義為由錫電漿產生之EUV輻射能量與產生主脈衝112所需之能量的比率。
預期為將轉換效率維持在某一指定位準，主脈衝112應以某一指定恆定(或幾乎恆定)輻照度輻照錫靶向物108。因此，預期錫靶向物108之位置處之主脈衝112之光束直徑應與呈現至主脈衝112之錫靶向物108之表面積相匹配，其中輻照度處於某一指定位準處。(某一位置處之光束直徑亦可被稱作彼位置處之焦散面之直徑，或僅焦散面)。因此，預脈衝焦平面202(其可視為與預脈衝106之光束腰相交之平面)可能不與輻照錫液滴104處之位置重合。類似地，主脈衝焦平面204(其可視為主脈衝112之光束腰相交之平面)可能不與輻照錫靶向物108處之位置重合。
如圖2中所繪示，存在沿x軸自輻照錫液滴104之處至輻照錫靶向物108之處的位移Δx。位移Δx可隨時間變化，且可取決於錫液滴104之大小及其沿x軸下降之速度。錫液滴104可由自液滴產生器102發射之多個較小液滴形成，其中此等較小液滴中之一或多者聚結為錫液滴104。亦存在沿z軸自輻照錫液滴104之處至輻照錫靶向物108之處的位移Δz。位移Δz係部分歸因於輻照及加熱錫液滴104，且可取決於錫液滴104之大小及其下降之速度。因此，位移Δz可隨時間變化。
圖2理想化之處在於將光束繪示為使有限輪廓極佳地匹配錫液滴104或錫靶向物108之大小。實務上，光束具有輪廓，針對該輪廓，輻照度之大部分由錫液滴104或錫靶向物108攔截。
產生自藉由輻照錫靶向物108形成之錫電漿之EUV輻射功率可取決於多種變量，多種變量中之一些可包括錫液滴104及錫靶向物108之大小及錫液滴產生之速率。因此，位移Δx及Δz可取決於LPP EUV輻 射源100之功率操作節點，以使得預脈衝焦平面202及主脈衝焦平面204之位置可能需要根據功率操作節點而調整。然而，調整光學器件以重新定位焦平面對於當前可用LPP EUV源可為昂貴及費時的。
在一或多項實施例中，本發明係關於一種極紫外線輻射源，該極紫外線輻射源包含：提供液滴之液滴產生器；提供預脈衝(該預脈衝具有焦平面)以輻照液滴以便提供靶向物液滴及提供主脈衝(該主脈衝具有焦平面)以將靶向物液滴輻照至電漿狀態中之至少一個雷射源；聚焦預脈衝及主脈衝之二向色性分離器模組，該二向色性分離器模組包含至少一個可變半徑鏡面；及耦接至至少一個可變半徑鏡面以調整至少一個可變半徑鏡面之曲率半徑以調整預脈衝之焦平面與主脈衝之焦平面之間的距離之控制器。
在另一實施例中，本發明係關於一種用於將雷射光束提供至EUV光產生腔室之方法，其包含使預脈衝傳播穿過二向色性分離器模組朝向腔室，該預脈衝具有在腔室內之焦平面，二向色性分離器模組包含第一二向色性分離器、第二二向色性分離器及具有曲率半徑之可變半徑鏡面；使主脈衝傳播穿過二向色性分離器模組朝向腔室，使主脈衝傳播穿過二向色性分離器模組包含使用可變半徑鏡面反射主脈衝及使用第二二向色性分離器使主脈衝朝向腔室反射，主脈衝在距預脈衝之焦平面之指定距離處具有光束直徑；量測主脈衝以針對指示可變半徑鏡面之曲率半徑之一值集合提供指示指定距離處之光束直徑的一值集合；及將指示指示光束直徑的該值集合及指示可變半徑鏡面之曲率半徑的該值集合之資料結構儲存於記憶體中，該資料結構提供指示光束直徑之該值集合至指示可變半徑鏡面之曲率半徑之該值集合的一對一映射。
在另一實施例中，本發明係關於一種用於將雷射光束提供至EUV 光產生腔室之方法，該方法包含使預脈衝傳播穿過二向色性分離器模組朝向腔室，預脈衝具有在腔室內之焦平面，二向色性分離器模組包含第一二向色性分離器、第二二向色性分離器、具有第一曲率半徑之第一可變半徑鏡面及具有第二曲率半徑之第二可變半徑鏡面；使主脈衝傳播穿過二向色性分離器模組朝向腔室，使主脈衝傳播穿過二向色性分離器模組包含使用第一二向色性分離器反射主脈衝、使用第一可變半徑鏡面及第二可變半徑鏡面反射主脈衝，及使用第二二向色性分離器使主脈衝朝向腔室反射，該主脈衝在距預脈衝之焦平面達指定距離處具有光束直徑；量測主脈衝以針對指示第一可變半徑鏡面之第一曲率半徑之一系列值集合提供指示指定距離處之光束直徑的一系列值集合，藉由指示第二可變半徑鏡面之第二曲率半徑的一值集合對指示光束直徑之每一值集合及指示第一曲率半徑之每一值集合編索引；及將指示指示光束直徑之一系列值集合及指示第一可變半徑鏡面之第一曲率半徑的一系列值集合之資料結構儲存於記憶體中。
100‧‧‧LPP EUV輻射源
102‧‧‧液滴產生器
104‧‧‧錫液滴
106‧‧‧預脈衝
108‧‧‧錫靶向物
110‧‧‧參考座標系統
112‧‧‧主脈衝/主脈衝光束
114‧‧‧收集器
115‧‧‧分離器
116‧‧‧預脈衝雷射
117‧‧‧功率計
118‧‧‧功率放大器
119‧‧‧腔室
120‧‧‧鏡面
122‧‧‧二向色性分離器
123‧‧‧窗口
124‧‧‧主脈衝雷射
126‧‧‧光束轉向及聚焦模組
128‧‧‧二向色性分離器模組
129‧‧‧箭頭
130‧‧‧二向色性分離器
131‧‧‧最終焦點計量模組
132‧‧‧二向色性分離器
133‧‧‧鏡面
134‧‧‧鏡面
135‧‧‧波前感測器
136‧‧‧鏡面
202‧‧‧預脈衝焦平面
204‧‧‧主脈衝焦平面
302‧‧‧二向色性分離器模組
304‧‧‧鏡面
306‧‧‧鏡面
308‧‧‧致動器
310‧‧‧致動器
312‧‧‧控制器
320‧‧‧微處理器
322‧‧‧記憶體
402‧‧‧步驟
404‧‧‧步驟
406‧‧‧步驟
408‧‧‧步驟
410‧‧‧步驟
412‧‧‧步驟
414‧‧‧步驟
500‧‧‧校準曲線
501‧‧‧x縱座標
502‧‧‧圖表
602‧‧‧步驟
604‧‧‧步驟
606‧‧‧步驟
608‧‧‧步驟
610‧‧‧箭頭
702‧‧‧步驟
704‧‧‧步驟
706‧‧‧步驟
800‧‧‧資料結構
801‧‧‧校準曲線
801x‧‧‧x縱座標
802‧‧‧校準曲線
802x‧‧‧x縱座標
803‧‧‧校準曲線
803x‧‧‧x縱座標
804‧‧‧校準曲線
804x‧‧‧x縱座標
902‧‧‧反向耦接電力線
904‧‧‧線
1002‧‧‧步驟
1004‧‧‧步驟
1006‧‧‧步驟
1008‧‧‧步驟
1010‧‧‧線
1052‧‧‧最大值點
1054‧‧‧EUV功率曲線
1056‧‧‧線
本發明藉由實例而非限制繪示於隨附圖式之圖式中且其中相同參考數字指代相同元件，且其中：
圖1繪示極紫外線輻射源之各種組件。
圖2更詳細地繪示圖1之極紫外線輻射源之部分。
圖3繪示根據實施例之光束轉向及聚焦模組。
圖4繪示根據實施例之用於設定可變半徑鏡面的流程圖。
圖5繪示用於某一指定光學模型及VRM之校準曲線及圖表。
圖6繪示微調可變半徑鏡面之曲率半徑。
圖7繪示根據實施例之用於設定兩個可變半徑鏡面的流程圖。
圖8繪示用於某一指定光學模型及兩個VRM之一系列校準曲線及圖表。
圖9A展示至CO2驅動雷射之前向功率、退回(或反射)功率及用於410微米之分離距離之合成UV產生的實例曲線圖。
圖9B展示至CO2驅動雷射之前向功率、退回(或反射)功率及用於495微米之分離距離之合成UV產生的實例曲線圖。
圖10A及圖10B展示根據本發明之實施例之用於判定EUV產生之最佳靶向物大小的程序。
現將參考其如隨附圖式中所繪示之若干實施例詳細地描述本發明。在以下描述中，闡述眾多具體細節以便提供對本發明之透徹理解。然而，熟習此項技術者將顯而易見，可在無一些或全部該等特定細節之情況下實踐本發明。在其他情況下，未詳細描述熟知程序步驟及/或結構以免不必要地混淆本發明。
在以下描述中，術語「一些實施例」之範疇將不限制為意謂一個以上實施例，而是範疇可包括一項實施例、一個以上實施例或可能所有實施例。
可能需要在若干功率節點處操作LPP(Laser Produced Plasma)EUV輻射源，諸如在80W、125W及350W功率節點處，其中轉換效率維持在每一功率節點處之指定值處或接近每一功率節點處之指定值。當將錫靶向物108之輻照度維持在某一指定值處時，在特定功率節點處操作可藉由適當地調整錫靶向物108之大小(錫靶向物108之大小取決於錫液滴104之大小)及適當地調整主脈衝112之功率及脈衝形狀而實現。然而，如關於圖2所論述，錫靶向物108之相對位置取決於其大小及操作功率節點。
此外，在一些應用中，有時可能需要在具有減小主脈衝功率之減小功率節點處操作LPP EUV輻射源。舉例而言，可存在LPP EUV輻射源經歷自雷射、展現關於用於CO2主脈衝雷射之射頻產生之問題或展現冷卻效能之減少的時段。對於一些實施例，LPP EUV輻射源需要 滿足特定峰值及平均化主脈衝輻照度需求。為了降低不穩定性，亦需要減輕主脈衝112自錫靶向物108及返回至一或多個功率放大器118之反射。
根據上述問題，對於實施例需要以經濟及穩固之高效方式調整主脈衝焦平面204及主脈衝112之光束直徑(或焦散面)。
圖3繪示根據實施例之二向色性分離器模組302。如前所述，二向色性分離器130及132容許主脈衝自預脈衝之分離，但鏡面304及306中之一者或兩者為可變半徑鏡面。在圖3之特定實施例中，鏡面304及306中之每一者繪示為可變半徑鏡面(VRM)。對於其他實施例，僅鏡面304及306中之一者可為VRM。舉例而言，在一實施例中，鏡面306可為VRM，且鏡面304可為固定鏡面。實施例不限於特定類型之VRM，但作為實例，VRM係購自總部設於賓夕法尼亞州Saxonburg之II-VI Incorporated®之II-VI紅外線分部。
在圖3之實施例中，致動器308藉由施加壓力調整鏡面304之曲率半徑。致動器308可包含用於准許流體(諸如水)之通道，其中水壓判定鏡面304之曲率半徑。相似備註適用於鏡面306及其對應致動器310。致動器308及310藉由控制器312控制。感測器(未展示)可包括有鏡面304及鏡面306以將回饋提供至控制器312。控制器312可包含在軟體程式控制下之電腦。
改變用於鏡面304及306中之一者或兩者之曲率半徑提供以高效及有成本效益的方式改變預脈衝焦平面202及主脈衝焦平面204中之一者或兩者之位置。如先前所論述，改變光束焦點之位置對改良轉換效率穩定性及對實施各種功率節點有效用。此外，改變預脈衝焦平面202及主脈衝焦平面204之軸向分離可幫助減輕來自反射離開錫靶向物108及返回至一或多個功率放大器118之雷射輻射，由此幫助改良EUV穩定性。
圖4繪示用於設定VRM之曲率半徑的流程圖，該曲率半徑為簡單起見可僅作為「VRM之半徑」在圖4中提及。首先，步驟402、404及406使用如下以產生校準圖表(或曲線)，其中校準圖表提供VRM之半徑與某一指定標稱輻照位置處之主脈衝之光束直徑(焦散面)之間的關係。在步驟402中，將可為鏡面304或鏡面306之VRM之曲率半徑設定為某一標稱值。在步驟404中，主脈衝雷射124(圖4中被稱作驅動雷射)在不輻照錫液滴之情況下操作。舉例而言，可在步驟404期間關閉液滴產生器102，或錫液滴可充分地經引導遠離標稱輻照位置。在步驟406中，波前感測器135連同用於最終焦點模組121之適當光學模型用以獲得相對於預脈衝焦平面202之某一指定輻照位置處之主脈衝112的光束直徑。舉例而言，此位置可指定為距預脈衝焦平面202之150微米之距離。
步驟402、404及406執行多次以具有VRM之半徑之不同值以在步驟408中產生校準圖表。在產生校準圖表後，在VRM之半徑之值與距預脈衝焦平面202達某一指定距離處之主脈衝112之所得光束直徑之間獲得映射。若LPP EUV輻射源100將於某一所需功率節點處操作，則與所需功率節點相關聯之主脈衝之光束直徑用於與校準圖表一起使用以提供VRM之半徑之初始值。
計算與所需功率節點相關聯之主脈衝光束截面直徑可藉由在不輻照錫之情況下操作LPP EUV輻射源100及藉由使用功率計117量測功率放大器118之輸出之峰值功率來執行。在瞭解主脈衝雷射124之工作循環及主脈衝112之脈衝持續時間的情況下，可基於與所需功率節點相關聯之某一已知輻照度來計算光束直徑。舉例而言，若藉由實驗已知I 0 GW/cm2之輻照度提供某一所需功率節點，則所需截面直徑可視為截面區域等於峰值功率除I 0 GW/cm2之直徑。此計算可在LPP EUV輻射源100之現場操作之前執行。特定言之，多個計算可經執行用於 各種功率節點，其中所計算結果儲存於查找表中以提供各種功率節點之所需光束直徑。
在校準圖表可用後，在步驟410中，可獲得VRM之半徑之初始值以用於所需功率節點。為了微調此初始值，在步驟412中，在不輻照錫之情況下操作LPP EUV輻射源100，且量測主脈衝之直徑。基於所量測直徑及所需直徑，在步驟414中，調整VRM之半徑。
更大體而言，校準圖表曲線提供距預脈衝焦平面202達某一指定距離(例如，150微米)處之主脈衝112的截面直徑作為指示VRM中之一者或兩者之曲率半徑之變量函數。此變量可為表示施加至VRM以設定其曲率半徑之壓力的正規化壓力。作為另一實例，變量可為由控制器312提供至致動器308之電壓。或者，變量可為儲存於控制器312內之暫存器中之某一無因次數，其中存在暫存器值與VRM中之一者之曲率半徑的一對一映射。
圖5繪示用於某一指定光學模型及VRM之理想化資料結構或校準曲線500，其中將水壓施加至VRM以設定其曲率半徑。圖5中之x軸為正規化壓力，且圖5中之y軸提供主脈衝光束截面直徑。舉例而言，若對於某一功率節點，主脈衝光束112之所需直徑為300微米，則由x縱座標501指示之值提供所需正規化壓力。校準曲線500可由資料結構(諸如查找表)表示，該資料結構映射正規化壓力值(或指示其之某一變量)及距預脈衝焦平面202達某一指定距離處之光束直徑(或指示其之某一變量)之集合。
光束之所需直徑為所需功率節點之功能。圖表(或其他資料結構)可儲存輻照度至所需主脈衝光束直徑之映射。舉例而言，I 0 GW/cm2之輻照度之圖表502中之條目指示主脈衝光束之直徑的300微米之大小。實務上，圖表502及校準曲線500可組合為一個圖表(或其他資料結構)以提供輻照度(或功率節點)至指示VRM之曲率之某一變量之映 射。
以曲率半徑或與VRM相關聯之壓力之各個值執行步驟402至414基本上產生校準曲線500及圖表502。在直接或藉由主光束截面直徑之某一所需值的校準曲線500間接提供曲率半徑以獲得所需功率節點後，曲率半徑可如圖4之步驟414中所指示經微調。圖6之流程圖繪示用於微調VRM之曲率半徑的圖4之步驟414。在圖6之實例中，所關注之變量為與VRM相關聯之正規化壓力，但如上文所論述，此變量可替代地為由控制器312提供之信號或無因次變量，其中存在此信號或無因次變量與曲率半徑之間的一對一映射。
參考圖6，步驟602指示初始正規化壓力P自某一所需主脈衝截面直徑D獲得。舉例而言，對於某一所需功率節點，圖表502及校準曲線500可經存取以獲得正規化壓力之初始值。使用此正規化壓力來設定VRM之曲率半徑，LPP EUV輻射源100在不輻照靶向物液滴之情況下操作，且波前感測器135與適當光學模型結合使用以獲得主脈衝之所量測直徑。此動作由步驟604表示，其中M{P}表示利用正規化壓力P之上述量測，且DM表示所量測直徑。
步驟606提供校正值Δ，其中函數f指示自光束直徑值D-DM之差值至校正Δ之映射。舉例而言，映射可為簡單相乘，其中校正Δ與差值D-DM乘以正規化壓力與光束直徑(所需光束直徑D處評估)之導數成正比，其中比例常數可經選擇小於一以避免超越校正。亦即，Δ=α(
Figure 104139984-A0305-02-0013-14
P/
Figure 104139984-A0305-02-0013-15
D)(D-DM)。導數可自校準曲線500估計。
在步驟608中，執行微調，其中在將校正Δ添加至正規化壓力之當前值以提供正規化壓力之新值。接著可如由箭頭610所指示使用正規化壓力之新值重複圖6中之步驟。
對於一些實施例，鏡面304及306中之兩者可為VRM。對於此等實施例，圖4中所表示之流程圖可經修改以提供一系列校準曲線或圖 表，其中根據施加至鏡面304及306中之一者之壓力(或指示曲率半徑之其他變量)對該系列中之每一曲線或圖表索引。
舉例而言，圖7提供根據實施例之流程圖。在步驟702中，第一曲率半徑r1經設定用於鏡面304及306中之一者(被稱作VRM1)，且第二曲率半徑r2經設定用於鏡面304及306中之另一者(被稱作VRM2)。圖7中之步驟404及406與圖4中相同。步驟704類似於步驟408，除了曲率半徑中之一者(比方說r2)在改變曲率半徑中之另一者(比方說r2)時產生校準曲線或圖表時保持不變。此產生藉由r2編索引之校準曲線或圖表。舉例而言，所得資料結構可指示為圖表(r2)。在步驟706中，曲率半徑r2經改變，且步驟404、406及704經再次執行但用於曲率半徑r2之新值。重複此迴路產生一系列圖表，其中根據r2編索引每一圖表。亦即，表示一系列表圖表之資料結構經產生用於各個r2
圖8表示用於針對某一指定光學模型及兩個VRM之一系列四個校準曲線801、802、803及804的資料結構800，其中將水壓施加至VRM以設定其曲率半徑。圖8中之x軸為施加至鏡面304及306中之一者的正規化壓力，該等鏡面中之一者在圖7中被稱作VRM1。圖8中之Y軸提供主脈衝光束截面直徑。類似於圖5，若對於某一功率節點，主脈衝光束112之所需直徑為300微米，則由x縱座標801x、802x、803x及804x指示之該值集合提供正規化壓力之集合。自正規化壓力之此集合，壓力經選擇用於鏡面304及306中之第二者，圖7中被稱作VRM2。所選擇壓力之特定值可取決於對所揭示實施例並非實質之因素及考量。舉例而言，可選擇該壓力集合中之最小壓力。或者，壓力可經選擇以最小化施加至VRM之壓力之差值的絕對值。
該系列校準曲線800及選擇該壓力集合當中之壓力的方式可由單一資料結構(諸如查找表)表示，該資料結構映射正規化壓力值(或指示其之某一變量)之集合及距預脈衝焦平面202達某一指定距離處之光束 直徑。如參考圖5所論述，光束之所需直徑為所需功率節點之函數。圖表(或其他資料結構)可儲存輻照度至所需主脈衝光束直徑之映射。舉例而言，I 0 GW/cm2之輻照度之圖表806中之條目指示主脈衝光束之直徑之300微米之大小。實務上，圖表806及該系列校準曲線800連同用於自該壓力集合選擇所需壓力之方法可組合為一個圖表(或其他資料結構)以提供輻照度(或功率節點)至指示VRM之曲率半徑的二元組之映射。
在兩個VRM之情況下的微調可如關於圖6所論述執行，其中圖6應用於VRM中之一者。
曲線801、802、803及804中之每一者可具有縱座標之不同集合。亦即，r 1(或指示曲率半徑之壓力)之值集合可針對不同曲線變化。在此情況下，接著存在主脈衝直徑之一系列值集合及r 1(或，例如，壓力)之一系列值集合，其中藉由r 2之值對主脈衝直徑之該系列值集合中之每一組及r 1(或，例如，壓力)之該系列值集合中之每一集合編索引。對於一些實施例，r 1(或者，例如，壓力)之該系列值集合可為r 1(或者，例如，壓力)之一系列之恰好一個值集合。亦即，每一曲線801、802、803及804具有相同縱座標集合。
在以上論述中，r 1及r 2之值可用指示曲率半徑之其他量(諸如壓力)替換，且光束直徑之值可用指示光束直徑之值的其他量替換。因此，圖8中之每一曲線(或用於每一曲線之代表性資料結構)表示自指示主脈衝光束直徑之值集合至指示曲率半徑之值集合的一對一映射以用於可變半徑鏡面中之一者。藉由指示可變半徑鏡面中之另一者之曲率半徑之值對每一一對一映射編索引。
在以上論述中，已對預脈衝或主脈衝進行參考。應理解，實務上，產生多個預脈衝或多個主脈衝。因此，取決於上下文，對預脈衝之參考可指代某些特定時間點之預脈衝序列中的多個預脈衝中之任一 者，其中每一時間點指代特定預脈衝。相似批註適用於主脈衝。
圖4至圖8中所繪示之步驟中之一些或所有可由一或多個特定應用積體電路(ASIC)、一或多個可程式化處理器或其組合執行。舉例而言，在圖3之實施例中，微處理器320展示為控制器312之部分且可存取儲存於記憶體322中之指令及資料。因此，記憶體322可視為用於儲存指令之非暫時性儲存媒體，該等指令在由微處理器320執行時執行圖4中所繪示之步驟中之一些或所有。關於圖5論述之圖表可儲存於記憶體322中。
在一實施例中，在主脈衝焦平面可原位移動時，預脈衝焦平面保持固定。在另一實施例中，在預脈衝焦平面可原位移動時，主脈衝焦平面固定。在又一實施例中，預脈衝焦平面及主脈衝焦平面兩者可為原位可移動的。
圖9A及圖9B展示至CO2驅動雷射之前向功率、退回(或反射)功率及分別用於410微米及495微米之兩個分離距離之合成UV產生的兩個實例曲線。圖9A及圖9B經展示以說明預脈衝焦平面與主脈衝焦平面之間的分離距離影響EUV產生及/或EUV穩定性且可因此用作控制旋鈕的事實。在本發明之情形下，可藉由更改二向色性分離器模組中之VRM之曲率而調變或更改預脈衝焦平面與主脈衝焦平面之間的此分離距離。
如可看到，在圖9B中之495微米之分離距離處，圖9B之線902之反向耦接功率(亦即，反射功率)相對於反向耦接功率(圖9A之線904)在x軸上之z=0附近之410微米處減小。實際上，在495微米之分離距離處，反向耦接電力線902之峰值910在峰值EUV產生912的左邊，表明495微米分離處相對於410微米分離處之EUV穩定性的改良EUV穩定性。
在一或多項實施例中，EUV光產生系統可在多個分離距離處進行 測試運行。在每一分離距離處，監測反射功率及/或EUV光。此資料通知用於EUV產生及/或EUV穩定性之最佳分離距離。舉例而言，在產生期間，可採用此資料以選擇獲得所需EUV產生及/或EUV穩定性之最佳分離距離。
一般言之，恆量輻照度模型判定用於最佳輻照度之主脈衝焦散面大小(直徑)，且靶向物大小經選擇以匹配。然而，對於一些EUV系統及/或靶向物材料組成物，針對任何給定CO2功率/峰值功率可存在最佳靶向物大小。舉例而言，最佳CE(轉換效率)可偏好較大靶向物以利用更高效地傳入CO2光子(歸因於曝露燃料(例如錫原子)中CO2光子之增加，該曝露燃料通常相對於錫原子過量)。
然而，可能不可能歸因於(例如，可阻止電漿到達用於所需排放(例如，13.5nm)之理想溫度之熱輸送效應)而無限地增大靶向物大小。替代地或另外，若靶向物大小不恰當地增大，則靶向物材料可能變得過於薄。此外，此最佳靶向物大小可隨CO2功率/峰值功率改變而變化。最大靶向物可能未必總是對於最佳CE之最所需的靶向物。作為替代方案或額外考慮，一些EUV系統可有利於特定靶向物大小。
在此等情況下，VRM可用以調諧主脈衝焦散面以匹配此最佳靶向物大小以便達成最佳轉換效率。此外，VRM可用以設定主脈衝焦平面與預脈衝焦平面之間的軸向分離距離以最佳化EUV穩定性，如結合圖10A及圖10B所論述。
圖10A展示根據本發明之實施例之用於判定用於給定EUV系統中之EUV產生之最佳靶向物大小的程序。在執行校準(例如，參見圖4)後，最佳靶向物大小可使用圖10A之程序判定。
一般言之，最佳靶向物大小已知在給定範圍(其可自現場經歷、自專家觀點或自理論推測獲得)內。只要可估計兩個錨定點(最小可接受靶向物大小及最大可接受靶向物大小)，最佳靶向物大小之準確值 不必開始圖10A之程序。在一實例中，100微米與400微米之間的靶向物直徑範圍傾向於適用於盤狀靶向物之EUV產生。
步驟1002至步驟1008將迭代可能靶向物大小之範圍內之每一靶向物大小及量測考慮中之每一靶向物大小之EUV功率及轉換效率(及其他參數，視需要(諸如退回功率))。在進行量測後，可判定最佳EUV功率/轉換效率/退回功率點(基於某一預定義準則)且接著對應靶向物大小被視為用於彼系統之EUV產生之最佳靶向物大小。
在步驟1002中，選擇初始靶向物大小。此初始靶向物大小僅為開始且可為最小靶向物大小或可為最大靶向物大小或某一其他靶向物大小。接著方法針對彼靶向物大小使用步驟1004至步驟1008量測最佳EUV功率及/或CE轉換比。
在步驟1004中，設定主脈衝焦散面直徑以匹配正迭代(亦即，當前正考慮在此迭代中)之靶向物大小。實務上，主脈衝焦散面直徑常常(但非必需)略微地大於靶向物大小直徑(例如，大約0至20%，較佳為直徑大約10%)。舉例而言，若考慮中之靶向物大小之直徑為100微米，則主脈衝焦散面之直徑可在(例如)100微米與110微米之間。
此焦散面直徑大小接著與圖5之校準曲線(該校準曲線藉由圖4之程序判定)或類似校準圖表相比較以判定經採用用於設定VRM之參數。此參數可表示(例如)如先前所論述之水壓。
在步驟1006中，預脈衝雷射能量亦經調諧以達成靶向物大小。舉例而言，預脈衝雷射能量可經增加或減少以達成考慮中之靶向物大小。
在步驟1008中，當系統使用步驟1004及1006中所獲得之參數操作時，可針對考慮中之靶向物大小量測EUV功率及CE轉換效率。
此後，改變靶向物大小且步驟1004至步驟1008對於新靶向物大小再次經重複(由線1010表示)。迭代可經執行直至範圍內之所有靶向 物大小可在一些實施例中測試為止，或可經執行直至在其他實施例中，針對EUV功率發現局部最大值為止。此係因為EUV功率傾向於為EUV產生中之主要所需參數。然而，有可能其他考慮(諸如EUV穩定性(例如，藉由檢驗退回功率判定)或CE因數)可為額外或替代考慮。EUV功率/CE轉換/EUV穩定性之最佳組合可由製造商或客戶預定義，(例如)或可藉由程序工程師在給定EUV功率/CE轉換/EUV穩定性之不同量測組合之情況下來選擇。
應瞭解，在經由靶向物大小迭代以找到用於EUV產生之最佳靶向物大小時，靶向物大小之變化可為線性的(例如逐步地最小至最大或最大至最小)或在一些實施例中，可根據特定搜尋型演算法(例如，二元搜尋)變化以找到用於EUV功率及CE轉換之局部最大值。
圖10B展示根據實施例之用於在複數個靶向物大小經迭代以便量測EUV功率/CE比率後選擇用於EUV產生之最佳靶向物大小的技術。在圖10B之實例中，EUV功率(以瓦特計)與靶向物大小及轉換效率(以百分比計)與靶向物大小之曲線附加在單一曲線中。在此實例中，選擇EUV功率曲線1054中之最大值點1052，且350微米直徑之對應靶向物大小被視為用於EUV產生之最佳靶向物大小。在350微米處，CE值(線1056)恰好在圖10B之實例中同樣接近最大化。在此實例中，EUV功率為主要考慮，由於其最大化EUV功率且幾乎最大化CE，因此350微米被視為最佳靶向物大小。
雖然已就若干較佳實施例描述本發明，但存在屬於本發明之範疇的更改、排列及等效物。應理解本發明亦涵蓋此等更改、排列及等效物。亦應注意，存在實施本發明之方法及設備的許多替代性方式。雖然本文提供各種實例，但希望此等實例為說明性的且不限制本發明。
130‧‧‧二向色性分離器
132‧‧‧二向色性分離器
302‧‧‧二向色性分離器模組
304‧‧‧鏡面
306‧‧‧鏡面
308‧‧‧致動器
310‧‧‧致動器
312‧‧‧控制器

Claims (21)

  1. 一種極紫外線輻射源，其包含：一液滴產生器，其提供一液滴；至少一個雷射源，其提供一預脈衝以輻照(irradiate)該液滴以便建立一靶向物(target)液滴，該預脈衝與一預脈衝焦(focal)平面相關聯，及提供一主脈衝以將該靶向物液滴輻照至一電漿狀態中，該主脈衝與一主脈衝焦平面相關聯；一二向色性分離器模組(dichroic splitter module)，以聚焦該預脈衝及該主脈衝，該二向色性分離器模組包含至少一個可變半徑鏡面；及一控制器，其耦接至該至少一個可變半徑鏡面以調整該至少一個可變半徑鏡面之一曲率半徑以調整該預脈衝焦平面與該主脈衝之該主脈衝焦平面之間的一距離，包括設定施加至該至少一個可變半徑鏡面之一流體的一壓力。
  2. 如請求項1之極紫外線輻射源，藉由設定施加至該至少一個可變半徑鏡面之該流體的該壓力，該控制器基於距該預脈衝焦平面之一指定距離處之該主脈衝之一光束直徑的一所需值進一步將該至少一個可變半徑鏡面之該曲率半徑設定為一初始值。
  3. 如請求項2之極紫外線輻射源，該控制器進一步以操作該至少一個雷射源以提供基於具有設定為該初始值之該曲率半徑的該主脈衝；用一波前感測器量測該主脈衝以提供對應於距該預脈衝焦平面達該指定距離處之該主脈衝之該光束直徑的一量測值；及基於該初始值及該量測值調整該至少一個可變半徑鏡面之該曲率半徑。
  4. 如請求項1之極紫外線輻射源，該至少一個雷射源包含：一第一雷射源，其提供該預脈衝；及一第二雷射源，其提供該主脈衝。
  5. 如請求項1之極紫外線輻射源，該二向色性分離器模組進一步包含：一第一二向色性分離器，其將該主脈衝反射至該至少一個可變半徑鏡面；及一第二二向色性分離器，其在該主脈衝已藉由該至少一個可變半徑鏡面反射後，將該主脈衝朝向該靶向物液滴反射。
  6. 一種用於將一雷射光束提供至經組態用於產生EUV光之一腔室的方法，其包含：使一預脈衝傳播穿過一二向色性分離器模組朝向該腔室，該預脈衝具有在該腔室內之一預脈衝焦平面，該二向色性分離器模組包含一第一二向色性分離器、一第二二向色性分離器及具有一曲率半徑之一可變半徑鏡面；使一主脈衝傳播穿過該二向色性分離器模組朝向該腔室，使該主脈衝傳播穿過該二向色性分離器模組包含用該可變半徑鏡面反射該主脈衝及用該第二二向色性分離器使該主脈衝朝向該腔室反射，該主脈衝在距該預脈衝焦平面達一指定距離處具有一光束直徑；量測該主脈衝以針對指示該可變半徑鏡面之該曲率半徑的一值集合提供指示該指定距離處之該光束直徑的一值集合；及將指示指示該光束直徑之該值集合及指示該可變半徑鏡面之該曲率半徑之該值集合的一資料結構儲存於一記憶體中，該資料結構提供指示該光束直徑之該值集合與指示該可變半徑鏡面之該曲率半徑的該值集合之一一對一映射。
  7. 如請求項6之方法，其進一步包含：基於該資料結構將該可變半徑鏡面之該曲率半徑設定為一初始值。
  8. 如請求項7之方法，其進一步包含：基於該光束直徑之一所需值將該可變半徑鏡面之該曲率半徑設定為該初始值。
  9. 如請求項7之方法，其進一步包含：在將該腔室中之靶向物液滴轉換至一電漿狀態以提供極紫外線輻射時，基於一所需功率節點將該可變半徑鏡面之該曲率半徑設定為該初始值。
  10. 如請求項9之方法，其進一步包含：在各種時間點提供該主脈衝至該腔室中之複數個靶向物液滴，該各種時間點發生在該可變半徑鏡面之該曲率半徑的該設定後。
  11. 如請求項7之方法，其進一步包含：用一波前感測器量測該主脈衝以提供對應於距該預脈衝焦平面達該指定距離處之該主脈衝之該光束直徑的一量測值；及基於該曲率半徑之該初始值及該量測值調整該至少一個可變半徑鏡面之該曲率半徑。
  12. 如請求項11之方法，其進一步包含：在各種時間點提供該主脈衝至該腔室中之複數個靶向物液滴，該各種時間點發生在該至少一個可變半徑鏡面之該曲率半徑的該調整後。
  13. 一種用於將一雷射光束提供至經組態用於產生EUV光之一腔室的方法，其包含：使一預脈衝傳播穿過一二向色性分離器模組朝向該腔室，該 預脈衝具有在該腔室內之一預脈衝焦平面，該二向色性分離器模組包含一第一二向色性分離器、一第二二向色性分離器、具有一第一曲率半徑之一第一可變半徑鏡面及具有一第二曲率半徑之一第二可變半徑鏡面；使一主脈衝傳播穿過該二向色性分離器模組朝向該腔室，使該主脈衝傳播穿過該二向色性分離器模組包含用該第一二向色性分離器反射該主脈衝，用該第一可變半徑鏡面及該第二可變半徑鏡面反射該主脈衝，及用該第二二向色性分離器使該主脈衝朝向該腔室反射，該主脈衝在距該預脈衝焦平面達一指定距離處具有一光束直徑；量測該主脈衝以針對指示該第一可變半徑鏡面之該第一曲率半徑之一系列值集合提供指示該指定距離處之該光束直徑之一系列值集合(a family of sets of values)，藉由指示該第二可變半徑鏡面之該第二曲率半徑之一值集合對指示該光束直徑之每一值集合及指示該第一曲率半徑之每一值集合編索引(index)；及將指示指示該光束直徑之該系列之值集合及指示該第一可變半徑鏡面之該第一曲率半徑之該系列之值集合的一資料結構儲存於一記憶體中。
  14. 如請求項13之方法，其中指示該第一可變半徑鏡面之該第一曲率半徑之該系列之值集合由指示該第一可變半徑鏡面之該第一曲率半徑之一值集合構成。
  15. 如請求項13之方法，其中該資料結構係指示一系列一對一映射，該系列一對一映射中之每一一對一映射在指示該光束直徑之該系列之值集合中之一值集合與指示該第一可變半徑鏡面之該第一曲率半徑的該系列之值集合中的一值集合之間，藉由指示該第二可變半徑鏡面之該第二曲率半徑的該值集合對每一一 對一映射編索引。
  16. 如請求項13之方法，其進一步包含：基於該資料結構將該第一可變半徑鏡面之該第一曲率半徑設定為一第一初始值；及基於該資料結構將該第二可變半徑鏡面之該第二曲率半徑設定為一第二初始值。
  17. 如請求項16之方法，其進一步包含：基於該光束直徑之一所需值將該第一可變半徑鏡面之該第一曲率半徑設定為該第一初始值；及基於該光束直徑之該所需值將該第二可變半徑鏡面之該第二曲率半徑設定為該第二初始值。
  18. 如請求項16之方法，其進一步包含：在將該腔室中之靶向物液滴轉換至一電漿狀態以提供極紫外線輻射時，基於一所需功率節點將該第一可變半徑鏡面之該第一曲率半徑設定為該第一初始值及將該第二可變半徑鏡面之該第二曲率半徑設定為該第二初始值。
  19. 如請求項18之方法，其進一步包含：在各種時間點提供該主脈衝提供至該腔室中之複數個靶向物液滴，該各種時間點發生在該第一可變半徑鏡面之該第一曲率半徑的該設定後。
  20. 如請求項16之方法，其進一步包含：用一波前感測器量測該主脈衝以提供對應於距該預脈衝焦平面達該指定距離處之該主脈衝之該光束直徑的一量測值；及基於該曲率半徑之該第一初始值及該量測值調整該第一可變半徑鏡面之該第一曲率半徑。
  21. 如請求項20之方法，其進一步包含： 在各種時間點提供該主脈衝提供至該腔室中之複數個靶向物液滴，該各種時間點發生在該第一可變半徑鏡面之該第一曲率半徑的該調整後。
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