TWI742344B - 用於產生極紫外(euv)光之方法與系統及光微影系統 - Google Patents
用於產生極紫外(euv)光之方法與系統及光微影系統 Download PDFInfo
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Abstract
一標靶材料係提供於一標靶位置,該標靶材料包括當轉換成電漿時發射極紫外光的一材料,且該標靶材料沿著一第一方向延伸於一第一範圍及沿著一第二方向延伸於一第二範圍;一放大光束係經指引沿著一傳播方向朝向該標靶位置;及該放大光束係聚焦於一聚焦平面,其中該標靶位置係在該聚焦平面外側且該放大光束與該標靶材料之間之一交互作用將至少部份的該標靶材料轉換成發射EUV光之電漿。
Description
本申請案請求2014年1月22日提出及名稱為「極紫外光源」之美國臨時申請案第61/930,392號之優先權,其整體係併入本文作為參考。
本發明係有關於一種極紫外光源。
極紫外(EUV)光,例如具有約50nm或更小波長之電磁輻照(有時亦稱作軟性X射線),及包括約13nm波長的光,可使用在光微影製程中以產生如矽晶圓之基板中的極小特徵。
用以產生EUV光之方法,包括但不必然限於,轉換一具有一元件之材料,例如氙、鋰或錫,用在一電漿態中之EUV範圍中的發射線。在其中一種的這類方法中,常常被稱為雷射引發電漿
(LLP),所需的電漿可藉由輻照一標靶材料來產生,例如呈一液滴、板、帶、流線或材料群集之形式,且用一可稱作驅動雷射之放大光束。對於此製程,電漿典型地係在一密封容器中產生,例如真空室,且使用各種不同類型的計量設備來監測。
在一主要面向中,係一種用於降低極紫外(EUV)光系統中背向反射之方法,包括提供一標靶材料,其包括當轉換成電漿時發射極紫外光並將沿著在一第一方向中之傳播方向傳播之光反射的一材料;修改該標靶材料的幾何分布以形成一經修改標靶,該經修改標靶包括將沿著在一第二方向中之傳播方向傳播之光反射的一光學反射表面,該第二方向與該第一方向不同;及指引一來自一光學源之放大光束沿著該傳播方向朝向該經修改標靶之該反射表面,該放大光束將至少部份的該經修改標靶材料轉換成發射EUV光之電漿及產生該放大光束於該第二方向行進之一反射,藉以指引該反射離開該光學源。
實作可包括下列特徵的一或多個。該放大光束可聚焦於一聚焦平面,且該經修改標靶可在該聚焦平面外側。將該放大光束聚焦於一聚焦平面可包括形成該放大光束之一束腰於一區域中,且該經修改標靶可在該區域外側。將該放大光束聚焦於一聚焦平面可包括形成該放大光束之一束腰於一區域中,且該經修改標靶可重疊該束腰。
提供一標靶材料可包括將一第一輻照束與該標靶材料的一實例交互作用以形成該標靶材料,該標靶材料可佔據一體積,該體積大於該標靶材料之該實例於一第一維度上所佔據的體積,且在一第
二維度上較小。修改該標靶材料之幾何分布可包括在將該光學束與該標靶材料交互作用後容許一延遲時間流逝,該經修改標靶係移動至一標靶位置且在該延遲時間期間相對於傳播方向傾斜。
在一些實作中,修改該標靶材料之幾何分布可包括指引一第一輻照束朝向該標靶材料,沿著不同於該放大光束之傳播方向之一第一傳播方向,該交互作用造成該標靶材料於一正交於該第一傳播方向之方向擴張及造成該標靶材料相對於該放大光束之傳播方向傾斜。
該經修改標靶可包括具有一實質平坦表面之一碟形體積的熔融金屬。該實質平坦表面可與該傳播方向形成一介於0與90度之間之角度。該實質平坦表面可與該傳播方向形成一介於35與45度之間之角度。
修改該標靶材料之幾何分布可包括將該標靶材料與一光學束交互作用以形成該經修改標靶。
在另一主要面向中,係一種用於產生極紫外(EUV)光之方法,包括提供一標靶材料於一標靶位置,該標靶材料包括當轉換成電漿時發射極紫外光的一材料,且該標靶材料沿著一第一方向延伸於一第一範圍及沿著一第二方向延伸於一第二範圍;指引一放大光束沿著一傳播方向朝向該標靶位置;及將該放大光束聚焦於一聚焦平面,該放大光束係於一沿著該傳播方向且與該聚焦平面重疊之位置聚焦,且該放大光束係於一沿著該傳播方向且在該聚焦平面外側之位置不聚焦;及當該標靶材料在該聚焦平面外側時且處於該放大光束不聚焦之位置時,將該放大光束與該標靶材料交互作用,該標靶材料之間之該
交互作用將至少部份的該標靶材料轉換成發射EUV光之電漿。
實作可包括下列特徵的一或多個。該標靶材料的該第二範圍可大於該標靶材料的該第一範圍,且該第二方向與該傳播方向可形成一非零角度。
該第二方向可介於該傳播方向與垂直於該傳播方向之方向之間。該第二方向可相對於該傳播方向形成一介於35度與45度之間之角度。
提供該標靶材料於該標靶位置可包括提供一初始標靶材料於一初始位置及容許一時間流逝,在該時間期間,該初始標靶材料從該初始位置行進至該標靶位置。
提供該標靶材料於該標靶位置可包括提供一初始標靶材料於一初始位置,該初始標靶材料包括一中央區域,以及相對於該中央區域的至少兩側;及指引一第一輻照束朝向該初始標靶材料之一部分,該部分係只在該初始標靶材料的一側上。
該標靶材料可藉由在該第一輻照束與該初始標靶材料之間之交互作用後容許一時間流逝來產生,其中在該流逝時間期間,該初始標靶材料之尺寸於至少一維度增加並於至少一維度減少,且該初始標靶材料相對於該第一輻照束之該傳播方向傾斜。
該初始標靶材料之該側可包括該初始標靶材料之一外緣。該初始標靶材料之一側可為該初始標靶材料的一部分,該部分包括該初始標靶材料之該中央區域。該初始標靶材料可包括一標靶材料液滴。
產生該標靶材料可進一步包括在該標靶位置提供該第一
輻照束之後及該標靶材料之前,指引一第二輻照束朝向該標靶材料。
該標靶材料可包括一連續片段的標靶材料。
整體標靶材料可位在該聚焦平面外側。
在另一主要面向中,係一種包括一真空室之極紫外(EUV)光源,該真空室包括一接收該第一輻照束之初始標靶位置及一接收該放大光束之標靶位置;一標靶材料傳遞系統,經組配以將標靶材料提供至該初始標靶位置,該標靶材料包括當轉換成電漿時發射EUV光的一材料;一源,經組配以產生一第一輻照束及一放大光束,該放大光束包括一足以將至少部份的該標靶材料轉換成發射EUV光之電漿的能量;及一光學操縱系統,經組配以指引該放大光束朝向該標靶位置及將該放大光束聚焦於一聚焦平面,其中該第一輻照束具有一足以造成該標靶材料之幾何分布上的改變之能量以形成一經修改標靶,該標靶位置接收該經修改標靶,且該標靶位置在該聚焦平面外側。
實作可包括一或多個下列特徵。該第一輻照束可為一脈衝雷射束的至少一脈衝,且該源可包括一產生該脈衝雷射束之第一雷射源,及與該第一者分開並產生該放大光束的一第二源。該第一脈衝輻照可在該束路徑上傳播。
該源可包括一種子雷射。該EUV光源亦可包括至少一光學放大器;及一介於該光學放大器與該種子雷射之間之隔離器,其中該至少一光學放大器及該隔離器係在一束路徑上,且該放大光束係沿著該束路徑傳播。
上述任何一種技術之實作可包括一種用於一雷射引發電
漿EUV光源之標靶、一種EUV光源、一種用以降低或消除使用於一雷射引發電漿EUV光源中的一驅動雷射中之背向反射之方法、一種用以產生EUV光之方法、一種用以修整一EUV光源之系統、一種方法、一種流程、一種元件、儲存在一電腦可讀媒體上之可執行指令、或一種裝置。一或多個實作之細節係在隨附圖式及下方之說明中陳述。其他特徵從說明與圖式,及從申請專利範圍會變得更清楚。
100:極紫外光源
105:光學源
106:光學放大器系統
110:放大光束
112:方向
115:標靶材料傳遞系統
120:標靶材料
130:標靶位置
135:光學組件
140:束傳遞系統
142:聚焦總成
145:聚焦區域
150:EUV光
155:光收集器
160:EUV光
165:光學裝置
210:放大光束
212:傳播方向
220:標靶
221:方向
222:第一範圍
223:方向
224:第二範圍
225:方向
226:範圍
227:角度
230:標靶區域
246:聚焦平面
262:距離
301:反射
307:反射
310a:標靶部分
310b:標靶部分
314:反射
327:角度
328:角度
400:系統
402:光產生器
405:光學源
406:光學放大器
406a:光學放大器
406b:光學放大器
407:束路徑
408:光束
409:隔離器
410:放大光束
412:方向
442:聚焦光學件
446:聚焦平面
500:圖表
501:曲線
502:曲線
503:曲線
600:圖像
601:曲線
700:流程
710:步驟
720:步驟
801:時間週期
802:波形
806:脈衝輻照/預脈衝
810:放大光束
811:延遲時間
812:傳播方向
815:脈衝持續時間
818:初始標靶
819:質心
820:標靶
822:範圍
824:範圍
827:角度
830:標靶位置
831:初始標靶位置
841:角度
846:聚焦平面
852:幾何分布
860:EUV光
901:時間週期
902:波形
906:預脈衝
907:預脈衝
910:放大光束
911:延遲
912:傳播方向
913:延遲時間
914:脈衝持續時間
915:脈衝持續時間
917:中間標靶
918:初始標靶
919:質心
920:標靶
922:範圍
924:範圍
930:標靶位置
931:初始標靶位置
960:EUV光
1010:放大光束
1019:質心
1020:標靶
1022:範圍
1024:範圍
1031:距離
1052:中間標靶
1100:光學顯像系統
1102:光源
1105:驅動雷射系統
1110:放大光束
1117:脈衝輻照
1120:標靶
1122:光學元件
1130:標靶位置
1140:真空室
1142:聚焦總成
1143:預脈衝源
1170:微影工具
1200:真空室
1240:孔徑
1255:收集器鏡面
1261:中間位置
1280:控制器
1281:致動系統
1282:導引雷射
1310:放大光束
1320:碟形標靶
1330:標靶位置
b:聚焦深度
d:束直徑
ZR:瑞利(Rayleigh)範圍
圖1係一示範性雷射引發電漿極紫外(EUV)光源之方塊圖。
圖2A係一示範性標靶之側橫截面視圖。
圖2B係圖2A的標靶之前橫截面視圖。
圖2C係圖2A的標靶之一示範性傾斜之例示圖。
圖2D係一標靶之另一示範性傾斜之例示圖。
圖3A-3D係2A的標靶與一放大光束交互作用之側橫截面視圖。
圖4A-4D係一用於一EUV系統之示範性光學源之方塊圖。
圖5係一作為標靶傾斜的函數之示範性功率圖表。
圖6係一作為標靶傾斜的函數之示範性能量圖表。
圖7係用以產生EUV光之一示範性流程之流程圖。
圖8A顯示轉換成一標靶之一示範性初始標靶。
圖8B係一示範性波形之圖表,呈能量對時間顯示,用以產生圖8A之標靶。
圖8C顯示圖8A的初始標靶及標靶之側視圖。
圖9A顯示轉換成一標靶之另一示範性初始標靶。
圖9B係一示範性波形之圖表,呈能量對時間顯示,用以產生圖9A之標靶。
圖9C顯示圖9A的初始標靶及標靶之側視圖。
圖10顯示轉換成一標靶之另一示範性初始標靶之側視圖。
圖11係另一雷射引發電漿極紫外(EUV)光源及一與該EUV光源耦接之微影工具之頂平視圖。
圖12係一示範性雷射引發電漿極紫外(EUV)光源之方塊圖。
圖13係另一示範性標靶與一放大光束交互作用之側視圖。
用來增加極紫外(EUV)光生產之轉換效率的技術係被揭露。如下面更詳細討論者,標靶材料,或一包括當轉換成電漿時發射EUV光之一標靶材料之標靶,係相對於一接近的放大光束以增加被轉換成電漿及發射EUV光之該標靶部分之方式來定位,及/或增加所產生EUV光的整體量。
參照圖1,一光學放大器系統106形成至少部份的光學源105(亦稱作一驅動源或一驅動雷射),其係用來驅動一雷射引發電漿(LPP)極紫外(EUV)光源100。光學放大器系統106包括至少一光學放大器,使得光學源105產生一提供至一標靶位置130之放大光束110。標靶位置130從一標靶材料供應系統115接收一標靶材料120,諸如錫,且放大器光束110與標靶材料120之間之作互作用產生發射EUV光或輻照150之電漿。一光收集器155收集及指引EUV光150為朝向一光學裝置165諸如微影工具之經收集的EUV光160。
放大光束110係藉由一束傳遞系統140被指引朝向標靶位
置130。束傳遞系統140可包括光學組件135及一將放大光束110聚焦於一聚焦區域145中之聚焦總成142。該等組件135可包括光學元件,諸如透鏡及/或鏡面,其藉由折射及/或反射來指引放大光束110。該等組件135亦可包括控制及/或移動組件135之元件。例如,組件135可包括可控制來使束傳遞系統140的光學元件移動之致動器。
聚焦總成142將放大光束110聚焦以致於束110之直徑在聚焦區域145中呈一最小值。換言之,聚焦總成142使放大光束110中的輻照隨著其於方向112上向聚焦區域145傳播而收斂。在缺少標靶下,放大光束110中的輻照隨著束110於方向112上遠離聚焦區域145傳播而發散。
如下所論述者,標靶120係相對於放大光束110及聚焦總成142定位以增加標靶120被轉換成電漿的部分,藉此增加轉換效率及/或所產生EUV光的量。
額外地或替代地,標靶材料120之空間分布係可修改以在一交切放大光束110之方向上增加標靶材料120之尺寸。例如,標靶材料120可從一液滴擴張成一具有相對於方向112垂直或傾斜之一面的扁平碟片。以這種方式增加標靶材料120之尺寸可增加標靶材料120暴露至放大光束110的部分,增加對一給定量的標靶材料120所產生的EUV光量。在一些實作中,該標靶之材料性質係可修改來增加放大光束110的吸收。
參照圖2A,係顯示一示範性標靶220之側橫截面視圖(沿著方向x觀視)。標靶220可使用於系統110中作為標靶材料120。標靶220係在接收一放大光束210之標靶區域230內。標靶220包括當轉換成
電漿時發射EUV光的一標靶材料(如,例如,錫)。放大光束210具有足以將標靶220的至少一部分轉換成電漿之能量。
示範性標靶220係一橢圓體(三維橢圓)。換言之,標靶220佔據一體積,其大約界定呈一橢圓之三維類比之一表面內部。惟,標靶220可具有其他形式。例如,標靶220可佔據一具有全部或部份球體形狀之體積,或標靶220可佔據一任意形狀的體積,如不具有界線分明的邊緣之雲狀形式。對於缺乏界線分明的邊緣之標靶220而言,一含有構成該標靶的例如90%、95%或更多的材料之體積係可視為標靶220。標靶220可為不對稱。
額外地,標靶220可具有任何空間分布的標靶材料且包括非標靶材料。標靶220可以是微粒及/或碎片的一種系統、本質上連續及均質材料的一種延伸物體、微粒的一個集合、包括離子及/或電子的一種預電漿(pre-plasma)、包括連續片段的熔融金屬、預電漿、及微粒之材料的空間分布、、及/或片段的熔融金屬。標靶220的內容可具有任何空間分布。例如,標靶220可在一或多個方向上為均質。在一些實作中,標靶220的內容係在標靶220的一特定部分中集中且該標靶具有一非均勻分布的質量。
圖2A中所示標靶220之側橫截面係一具有一長軸及一短軸之橢圓,該長軸具有等於跨距整個橢圓的最大距離之長度,且該短軸係與該長軸垂直。標靶220具有一沿著方向221延伸之第一範圍222,及一沿著與方向221垂直之方向223延伸之第二範圍224。例如標靶220,範圍222與方向221係該短軸之長度與方向,及範圍224與方向223係該長軸之長度與方向。
亦參照圖2B,係顯示於方向221上觀看的標靶220之前橫截面視圖。標靶220具有一橢圓形前橫截面及長軸延伸於方向223上且具有範圍224。標靶220之前橫截面具有一於一方向225上第三維度中的範圍226。方向225係與方向221及223垂直。
參照圖2A,標靶220之範圍224係相對於放大光束210之傳播方向212傾斜。亦參照圖2C,範圍224之方向223係與放大光束210之傳播方向212形成一角度227。角度227係隨著放大光束210行進於方向212且打在標靶220上而相對於放大光束210測量。角度227可為0至90度。在圖2A及2C中,標靶220係朝向放大光束210傾斜。在其中標靶220遠離放大光束210傾斜的例子中,如圖2D所概略地顯示者,角度227係介於0與-90度之間。
如上所論述者,標靶220可具有除了橢圓體以外的其他形式。對於佔據一體積之標靶而言,標靶的形狀可視為三維形式。該形式可以三個範圍222、224、226來描述,其等分別沿著三個相互正交的方向221、223、225延伸。範圍222、224、226之長度可為橫跨該形式的最長長度,從該形式的一邊緣至該形式另一側的一邊緣,在對應於方向221、223、225其中一者的一特定方向上。範圍222、224、226及方向221、223、225可由標靶220的視覺檢驗來決定或估算。標靶220的視覺檢驗可藉由例如隨著標靶220離開標靶材料傳遞系統115及行進至標靶位置130時(圖1)顯像標靶220而發生。
在一些實作中,方向221、223、225可視為穿過標靶220之質心且對應於標靶220之主慣量軸的相互正交軸。標靶220之質心係標靶220之質量之相對位置為零的空間中的點。換言之,質心係構成
標靶220之材料的平均位置。質心不一定與標靶220之幾何中心重合,但在標靶為一均質及對稱體積時則可以。
標靶220之質心可以慣性積之函數來表示,其係標靶220中質量的空間分布之不平衡的測量。該慣性積可以一矩陣或一張量來表示。對於三維物體而言,係存在對其慣性積為零的穿過質心之三個相互正交軸。亦即,慣性積係位在沿著其中質量在一向量之任一側上相等地平衡之方向,該向量係沿著該方向延伸。該慣性積之方向可作為該三維物體的主慣量軸。方向221、223、225可為對標靶220的主慣量軸。在此實作中,方向221、223、225係對標靶220的慣性積之慣性張量或矩陣的特徵向量。範圍222、224、226可由該慣性積之慣性張量或矩陣的特徵向量來決定。
在一些實作中,標靶220可大約視為二維物體。當標靶220係二維時,標靶220可做成具有兩個正交主軸及沿著該等主軸之方向的兩個範圍之模型。替代性地或額外地,如同三維標靶,對二維標靶之範圍及方向可透過視覺檢驗來決定。
參照圖3A-3D,係顯示被放大光束210輻照的標靶材料220之側視圖(沿著方向x觀視)。放大光束210沿著方向212傳播且係聚焦於一與方向212垂直之聚焦平面246。放大光束210於聚焦平面246具有一束直徑「d」。在此範例中,該束直徑「d」及放大光束210之橫截面面積於聚焦平面246處為一最小值,且放大光束110之輻照度(每單位面積之功率)於平面246為一最大值。
放大光束210可大約為一高斯束,其具有一具半「w」之束直徑,該半徑於平面246為一最小值且形成一束腰「w0」。放大光束
210可大約具有一聚焦深度「b」,其係藉由公式(1)給定:
其中λ係放大光束210之波長,及數量ZR係瑞利(Rayleigh)範圍。
在圖3A所示範例中,標靶220係定位成具有範圍224與方向212垂直且與平面246重合。換言之,標靶220係於放大光束210之焦點。當放大光束210與標靶220交互作用時,標靶220的一部分係轉換成電漿且係產生一反射301。反射301可以是來自標靶220之放大光束210的反射及/或來自由輻照標靶220所建立之電漿的反射。反射301於一與方向212相反之方向遠離標靶220而傳播。因為標靶220位於聚焦平面246且範圍224與方向212垂直,反射301係描跡放大光束210跟隨以到達標靶220之路徑並因此可指向回光學放大器系統106中。
在圖3B所示範例中,標靶220係相對於方向212傾斜,且範圍224之方向223與方向222形成一角度327。標靶220當其係定位、移動或被引致成相對於傳播方向212移動到一斜面位置中時係經傾斜。標靶220的一部分與聚焦平面246重合,且標靶220係在焦點b之深度內。當放大光束210與標靶220交互作用時,標靶220的一部分被轉換成電漿且產生一反射307。反射307相對於方向212以角度327遠離標靶220而傳播。因此,反射307於一不同於反射301方向之方向遠離標靶220而傳播且係因此較不可能指向回到光學放大器系統106中。
除了改變反射的放大光束210之方向外,相較於使標靶220定向於聚焦平面246及垂直於接近的放大光束210,傾斜標靶220造成更多的標靶220暴露於放大光束210。例如,標靶220的傾斜造成標靶部分310a及310b,其等在放大光束210外側成圖3a所示配置者,係
處在放大光束210之路徑中。
此外,在一些實作中,相對於放大光束210之傳播方向傾斜標靶220可將放大光束210暴露至一部份的標靶220,其比當範圍224與方向212垂直時具有一更有利的密度。在一些標靶中(如關於圖9A-9C所論述之標靶920),密度剖面沿著範圍222增加。一較低密度材料更容易轉換成電漿。當具有一沿著範圍222增加之密度的一標靶係相對於方向212傾斜,暴露於放大光束210之該低密度材料之體積係增加,導致一較大部分的標靶被轉換成電漿及發射EUV光。
參照圖3C及3D,標靶220亦可安置成與聚焦平面246一段距離262。距離262於方向212或於與方向212相反之一方向上從聚焦平面246延伸。換言之,標靶220可安置於聚焦平面246之上游(如圖3C及3D所示)或在聚焦平面246之下游。距離262可以是使得標靶220沒有一者與聚焦平面246重合。在一些實作中,一些或整體標靶220可在焦點b之深度外側。距離262可為例如放大光束110之瑞利範圍(ZR)的2至3倍而近似於一高斯束。在一些範例中,距離262可為1毫米(mm)或更大。
如上所述,放大光束210當從聚焦總成242傳播至聚焦平面246時係收斂。因此,當標靶220被安置成與聚焦平面246一段距離262時,更多的標靶220係暴露於放大光束210。額外地,當標靶220被安置成遠離聚焦平面246,來自標靶220之放大光束110之反射並不會沿著放大光束210傳播的相同路徑顯像回去,因為該等反射係以一種不同方式傳播通過聚焦總成242。
圖3D顯示標靶220安置成與聚焦平面246一段距離262且
範圍224相對於方向212以一角度328傾斜。相對於放大光束210之傳播方向212傾斜標靶220亦將放大光束210之一反射314指引離開放大光束210沿著其傳播之路徑。
因此,雖然標靶220上的最高輻照度(每單位面積之功率)在該標靶處於聚焦平面246時發生,其會典型地被預期導致標靶220最大化地轉換成電漿,將標靶220定位在聚焦平面246外側及/或具有與相對於放大光束210呈一角度之範圍224,可藉由將較多的標靶220暴露至放大光束210而將較大部分的標靶220轉換成電漿。額外地,如圖4A-4D、5及6中所討論者,將標靶220傾斜及/或放置為遠離聚焦平面246亦將反射指引遠離一光學源,如放大光束210之光學源105,其可讓該光學源產生更高功率。
圖4A-4D係一產生放大光束410輻照標靶220之示範性系統400的方塊圖。該系統包括一產生放大光束410之光學源(或驅動雷射系統)405及一聚焦光學件442。放大光束410於方向412傳播且藉由聚焦光學件442聚焦於一聚焦平面446。
圖4A-4D顯示標靶220相對於聚焦平面446及方向412之不同定向及位置。標靶220之定向及/或位置影響進入光學源405之反射量。特定而言,將標靶220傾斜及/或移動遠離聚焦平面446可增加系統400所產生的功率量,因此傳遞更高功率至標靶220。在標靶220上更高的功率可造成生成的EUV光量上對應的增加。
在此範例中,光學源405包括一光產生器402及一包括一「鏈」的兩個光學放大器406a、406b之光學放大器系統406。光產生器402可以是例如一雷射、一種子雷射如一主振盪器、或一燈具。光
學放大器406a、406b含有在一束路徑407上的一增益介質(未示出),一光束408係沿著該束路徑從光產生器402傳播。當該增益介質被激發時,該增益介質提供光子給光束408,將光束408放大以產生放大光束410。
光學源405亦包括一隔離器409。隔離器409可為一空間性過濾器或其他幾何型式的過濾器,如一具有一定心在束路徑407上之孔徑的針孔。該針孔阻擋在該孔徑外側之光。因此這種隔離器僅讓落入該孔徑的光通過,其具有光所傳播之角度作為其用於通過或拒絕光之基準(例如向後反射傳播之角度)。結果,將標靶220傾斜以使該向後反射呈一角度及/或移動標靶220遠離該聚焦平面以在該等向後反射被聚焦光學件442收集後改變該等向後反射之角度,可提供一種從這種隔離器之力量獲得優勢之技術。
隔離器409可幫助隔離或保護放大器406a及光產生器402免於發射自標靶位置430的反射。雖然圖4A-4D所示之示範性光學源405包括兩個放大器406a、406b,且隔離器409定位在該兩個放大器406a、406b之間之束路徑407上,其他的實作可包括不同組態。例如,光學源405可包括較少或較多光學放大器及/或額外的隔離器。該等隔離器可以任意配置放置在該等放大器及光產生器402中的束路徑407上。
在圖4A所示之配置中,標靶220係放置成範圍224與聚焦平面446重合。因為標靶220處於放大光束410之聚焦點,標靶220及/或所產生的電漿將放大光束410沿著放大光束410所接隨的路徑反射回去,該反射係藉由聚焦光學件442來瞄準及進入放大器406b,於其中
該反射可藉由該增益介質而變得放大。該反射顯示具有一虛線且可被稱作一「向後走」的光束,因為其於一與光束408行進之方向大致相反之方向上於光學源405中行進。
該反射行進回到光學源405中直到到達一阻擋進一步傳播之孔徑或過濾器。因為該反射沿著光束路徑407傳播,該反射可到達且可能通過隔離器409,且進入放大器406a及光產生器402。該放大反射抽取儲存在放大器405之增益介質中的能量並減少光學放大器406a、406b中之該增益介質可提供給隨後的向前走的光束之光子量。在一些案例中,該向後傳播能量可超過該光學放大器鏈之第一部份(例如,放大器406中或在其附近的組件)中的光學材料之損害臨界值並損害那裡的組件。如此一來,該反射可降低光學源405之功率輸出。
參照圖4B,標靶220係定位成遠離聚焦平面446,介於聚焦平面446與聚焦光學件442之間,且範圍224定向成與放大光束410之傳播方向垂直。在此配置中,來自標靶220之反射不會接隨放大光束410所接隨來到達該標靶之路徑。反之,該反射繼續收斂且接著在到達一最小值之後發散。雖然一些反射可進入聚焦光學件442,但進入的量可少於圖4A所示之情境。進一步地,進入聚焦光學件442之部分反射不會以可能讓聚焦光學件442瞄準該反射並指引該反射至束路徑407上之一角度來進入聚焦光學件442。額外地,因為該反射不是精確地沿著束路徑407行進,不會阻擋向前走的束408之孔徑及過濾器可阻擋該反射,進一步降低到達光源405之組件的反射量。
參照圖4C,標靶220係定位成與聚焦平面446部份重合,
且範圍224與放大光束410之傳播方向構成一角度。放大光束410輻照標靶220及產生電漿與一反射。該反射以該角度傳播離開標靶220。因此,該反射不會接隨放大光束410所接隨之路徑。相較於圖4A所示之案例,較少的反射光進入放大器406b。在一些實作中,無反射光進入放大器406b。
圖4D顯示其中標靶220相對於放大光束410之傳播方向傾斜且定位在聚焦光學件442與聚焦平面446之間之一範例。一由放大光束410與標靶220之交互作用所形成之反射係相對於一與方向412相反之方向以該角度傳播。結果,很少或沒有反射進入光源405。
圖5係用於一定位在一放大光束之焦點處的標靶之功率與標靶角度之間之示範性關係的圖表500。該標靶角度係範圍224相對於放大光束210之傳播方向212之間之角度。雖然其他標靶可用來產生用於一類似圖表500之圖表的資料,但圖5係相關於圖4A-4D所示之系統400來討論。
圖表500包括曲線501、502、503。曲線501代表當放大光束410輻照標靶220時所產生的EUV功率量。曲線502代表隨該放大光束向標靶220行進而測量到的放大光束410之功率。曲線503代表從標靶220升起而反射放大光束410之反向走的束之功率之功率。
所產生的EUV功率在標靶220相對於放大光束410之傳播方向傾斜約+/- 35-45度時具有最大值。在一些實作中,所產生的EUV功率在標靶220相對於放大光束410之傳播方向傾斜約+/- 25-45度時具有最大值。所產生的EUV功率在0度傾斜角度(此一位置之範例係示於圖4A)具有一最小值。該反向走的束之功率在標靶220定位成具
有0度傾斜角度時係最大。這是因為所反射的放大光束進入光學放大器系統406的量在標靶220配置成範圍224與放大光束210之傳播方向垂直時係最大。額外地,向前束(放大光束210)的功率在該標靶傾斜角度為0度時係為一最小值。
如上所述,該反向走的束可耗盡產生放大光束410之光學放大器406a、406b之該增益介質,其轉而導致放大光束410之功率的減少。因此,該向前走的束(放大光束410)之功率在該向後走的束之功率具有一最小值時係具有一最大值。當放大光束410具有一最大值時該EUV功率具有一最大值是因為可用來將標靶220轉換成發射EUV之電漿的額外功率。
圖6係一作為標靶傾斜角度的函數之實驗性測量的EUV功率之圖像600。為獲得圖像600所示之資料,係配置對EUV光敏感之感測器來收集從一標靶(如標靶220)所產生之電漿發射的EUV光,且該等感測器之輸出係經平均以決定一測量的EUV功率數值。該等感測器係配置於該標靶傾斜之方向以將「探照燈」效果降到最低。探照燈可發生在,當從標靶220產生之電漿將更多的EUV光向較易感應的感測器發射,而將較少或沒有EUV光向具有較低感應的感測器發射的時候。
該等標靶尺寸係介於178與236微米(μm)。該等標靶係相對於該放大光束之傳播方向傾斜介於0與約+/- -40度之間。在所示之範例中,該等標靶係利用一在該主脈衝之前擊中一初始標靶的預脈衝光束而傾斜。該傾斜角度係藉由該預脈衝與該放大光束之間之時間來決定,且隨該預脈衝與該放大光束之間之時間增加而達到較大傾斜角
度。該放大光束對每一傾斜角度及標靶尺寸皆具有相同的參數(傳播方向、能量、波長)。曲線601係與該收集資料符合。曲線601顯示從一傾斜標靶係比從一垂直入射角標靶產生20-25%更多的EUV光。
參照圖7,係顯示一用以產生EUV光之一示範性流程700之流程圖。流程700亦可用來將一標靶120相對於一光學源105定位以降低進入光學源105的背向反射。標靶120係設於標靶位置130(710)。該標靶具有沿著一第一方向之第一範圍及沿著一第二方向之第二範圍。該標靶包括當轉換成電漿時發射EUV光之標靶材料。一放大光束係沿著一傳播方向指向標靶位置(720)。
圖8A-8C、9A-9C及10顯示於一標靶位置提供一標靶(710),以及將一放大光束指向該標靶位置(720)之範例。圖11顯示使用一預脈衝作為部份的標靶成形之實作的範例系統組態。
圖8A-8C顯示將一標靶820提供至一標靶位置830之範例。參照圖8A及8B,一示範性波形802將一初始標靶818轉變成一標靶820。初始標靶818及標靶820包括當透過用一放大光束810輻照而轉換成電漿時發射EUV光860之標靶材料(圖8C)。
該標靶材料可為一包括一標靶物質與如非標靶微粒之雜質的標靶混合物。該標靶物質係轉換成電漿狀態且具有一在EUV範圍中之發射線的物質。該標靶物質可以是例如一液體或熔融金屬之液滴、一液體流的一部分、固體微粒或群集、含在液體液滴內之固體微粒、標靶材料之發泡體、或含在一液體流的一部分內之固體微粒。該標靶材料可以是例如水、錫、鋰、氙、或當轉換成一電漿狀態時具有一在該EUV範圍中之發射線的任何材料。例如該標靶物質可為元件
錫,其可作為純錫(Sn)使用;作為一錫化合物,例如SnBr4,SnBr2,SnH4;作為一錫合金,例如錫稼合金、錫銦合金、錫銦稼合金、或這些合金的任意組合。此外,在沒有雜質的情況下,該標靶材料僅包括該標靶物質。下列之討論提供其中初始標靶818係一由熔融金屬製成的液滴之一範例。然而,初始標靶818可採取其他形式。
圖8A及8C顯示一時間週期801,在其期間初始標靶818物理性地轉換成標靶820並接著發射EUV光860。初始標靶818係透過與根據波形802之時間中所傳遞的輻照交互作用來轉換。圖8B係波形802中能量之圖表,呈對圖8A之時間週期的一時間函數。相較於初始標靶818,標靶820具有一側橫截面,其具有在“y”方向較大且在“z”方向較小的一範圍。額外地,標靶820係相對於該“z”方向傾斜(將至少部份的標靶820轉換成電漿之放大束810的傳播方向812)。
波形802包括一脈衝輻照806(一預脈衝806)的表現。預脈衝806可以是具有足夠能量作用在初始標靶818上之任何型式的脈衝輻照,但預脈衝806不會將該標靶材料轉換成電漿。第一預脈衝806之衝擊力可將初始標靶818變形成近似於一碟之形狀,其在大約1至3微秒(μs)後擴張成一熔融金屬之碟形件。放大光束810可稱作為該主脈衝之主束。放大光束810具有足夠能量可將標靶820中之標靶材料轉換成發射EUV光之電漿。
預脈衝806及放大光束810在時間上係藉一延遲時間811分開,且放大光束810在時間t2發生,其係在預脈衝806之後。預脈衝806在時間t=t1發生並具有一脈衝持續時間815。該脈衝持續時間可藉在最大值一半處之全部寬度來表示,該脈衝具有一強度為該脈衝之最
大強度的至少一半之時間量。然而,其他尺度可用來決定該脈衝持續時間。
在討論將標靶820提供至標靶位置830之技術前,係提供該等脈衝輻照,包括預脈衝806,以及初始標靶818的交互作用之討論。
當一雷射脈衝打在(擊中)一金屬標靶液滴,該等脈衝之前緣看到(與之交互作用)為一反射金屬之液滴的一表面。初始標靶818反射該脈衝之該前緣中的大多數能量且吸收很少。所吸收的小量係加熱該液滴之表面,蒸發及燒蝕該表面。自該液滴之表面蒸發的該標靶材料形成一電子及離子雲靠近該表面。隨著該脈衝輻照持續打在該標靶材料液滴上,該雷射脈衝之電場可造成該雲中的電子移動。該等移動的電子與附近的離子碰撞,透過動能的轉移以一大略等比例於該雲中之該等電子與該等離子之密度的乘積之速率來加熱該等離子。透過該等移動的電子擊中該等離子以及加熱該等離子的組合,該雲吸收該脈衝。
隨著該雲暴露於該雷射脈衝的後面部份,該雲中的該等電子持續移動並與離子碰撞,且該雲中的該等離子持續加熱。該等電子將熱散播出去並傳送至該標靶材料液滴(或位於該雲之下的塊材)之該表面,進一步蒸發該標靶材料液滴之該表面。該雲中之電子密度在該雲最接近該標靶材料液滴之該表面的部分中增加。該雲可達到一點,於該點之該電子密度係增加使得該雲的該等部分反射該雷射脈衝而不是吸收他。
亦參照圖8C,初始標靶818係設置於一初始標靶位置
831。初始標靶818可藉由例如將標靶材料自標靶材料傳遞系統115(圖1)釋放而設置於初始標靶位置831。在所示之範例中,預脈衝806擊中初始標靶818,將初始標靶818轉換,且該轉換的初始標靶隨時間飄移進入標靶位置830。
初始標靶818上的預脈衝806之力造成初始標靶818物理性轉換成標靶材料的一幾何分布852。該幾何分布852可以是一種未離子化的材料(一種不是電漿的材料)。該幾何分布852可以是例如液體或熔融金屬的一碟、不具有空穴或實質間隙的標靶材料之一連續片段、微米或奈米微粒的一霧、或原子蒸氣的一雲。該幾何分布852在延遲時間811期間進一步擴張且變成標靶820。散播初始標靶818可具有三種效果。
首先,相較於初始標靶818,藉由與預脈衝806交互作用產生的標靶820具有一形式,其呈現一對一向前走脈衝輻照(如放大光束810)的較大面積。標靶820具有在“y”方向的一橫截面直徑,其大於初始標靶818之“y”方向中的橫截面直徑。額外地,標靶820可具有一厚度,其在放大光束810之傳播方向(812或“z”)比初始標靶818更薄。標靶8220之相對厚度容許放大光束810輻照標靶818中的更多標靶材料。
其次,將初始標靶818散播出去到空間中可將在藉由放大光束810加熱電漿的期間之過高材料密度區域的發生降到最低。此等過高材料密度之區域可阻擋產生的EUV光。若該電漿密度在受雷射衝輻照之一區域全部是高的,則該雷射脈衝之吸收係限制於該區域首先接收該雷射脈衝之部分。藉由此吸收產生的熱可能與該塊標靶材料
太遠而不能維持該標靶材料表面的蒸發及加熱流程夠長,以在放大光束810的有限持續時間期間利用(蒸發)該塊標靶材料的一有意義的量。
在該區域具有一高電子密度的例子中,該光脈衝僅在達到一「臨界表面」之前穿透進入該區域之路線的一分率,於該臨界表面之該電子密度係如此之高而使該光脈衝反射。該光脈衝不可行進到該區域的那些部分中且很少EUV光係自那些區域中之標靶材料產生。該高電漿密度之區域亦可阻擋自發射EUV光之該區域之該等部分所發射的EUV光。因此,自該區域發射之EUV光的總量,比若該區域缺少高電漿密度之部分時更少。像這樣,將初始標靶818散播到較大體積的標靶820中意謂一入射光束在被反射前係達到標靶820中的更多材料。這可以增加產生的EUV光量。
第三,預脈衝806與初始標靶818之交互作用造成標靶820抵達標靶位置830並相對於放大光束810之該傳播方向以一角度827傾斜。預脈衝806當其交截初始標靶818時具有一束寬度807。初始標靶818具有一質心819,且預脈衝806擊中初始標靶818使得預脈衝806中的大部份能量落在質心819的一側上。預脈衝806施加一力至初始標靶818,並且因為該力係在質心819的一側上,比起若預脈衝806擊中初始標靶818於質心819的該標靶者,初始標靶818係沿著一不同組的軸擴張。初始標靶818沿著其被預脈衝806打擊之方向扁平化。藉此,以偏心或遠離質心819擊中初始標靶818會產生一傾斜。例如,當預脈衝806與遠離質心819之初始標靶818交互作用時,初始標靶818不會沿著y軸擴張且是沿著一軸y’擴張,其係相對於該y軸以一角度841傾斜
同時向標靶位置830移動。藉此,在該時間週期經過之後,初始標靶818已轉換成標靶820,其佔據一擴張體積且係相對於放大光束810之傳播方向以角度827傾斜。
圖8C顯示標靶820之一側橫截面。標靶820具有一沿著一方向821之範圍822及一沿著一與方向821正交的方向823之範圍824。範圍824係大於範圍822,且範圍824形成與放大光束810之傳播方向812之角度827。標靶820可放置成使部份標靶820係處於該放大光束810之一聚焦平面中,或標靶820可放置為遠離該聚焦平面。在一些實作中,放大光束810可近似為一高斯束,且標靶820可放置在放大光束810之焦點之深度的外側。
在圖8C所示之範例中,預脈衝806的大部份強度擊中位在質心819上方的初始標靶818,造成初始標靶818中之質量傾斜離開預脈衝806。然而,在其他範例中,預脈衝806可施加在質心819下方,造成標靶820向放大光束810之傳播方向812傾斜。在圖8C所示之範例中,初始標靶818於“-y”方向飄移穿過初始標靶位置831。藉此,初始標靶818其上被預脈衝806入射之部分可以預脈衝806的時序來控制。例如,釋放預脈衝806於一比圖8C所示範例更早的時間(即,增加圖8B的延遲時間811),造成預脈衝806擊中初始標靶818的下部。
預脈衝806可以是可作用在初始標靶818上以形成標靶820的任何型式之輻照。例如,預脈衝806可以是一由雷射產生的脈衝光學束。預脈衝806可具有1至10μm之波長。預脈衝806之持續時間812可以是例如20至70奈秒(ns)、小於1ns、300微微秒(ps)、介於100至300ps之間、介於10至50ps之間、或介於10至100ps之間。預脈衝
806之能量可以是例如15至60毫焦耳(mJ)。當預脈衝806具有1ns或更小的持續時間,預脈衝806之能量可為2mJ。延遲時間811可以是例如1至3微秒(μs)。
雖然波形802係顯示呈一作為時間函數之單一波形,但可藉由不同來源來產生各種部分的波形802。此外,雖然預脈衝806係顯示呈傳播於方向812,但這不一定是事實。預脈衝806可傳播於另一方向且仍造成初始標靶818傾斜。例如,預脈衝806可傳播於以角度827相對於z方向之方向。當預脈衝806行進於此方向並衝擊初始標靶818於質心819時,初始標靶818係沿著y’軸擴張及傾斜。藉此,在一些實作中,初始標靶818可藉由在中心上或在質心819處擊中初始標靶818而相對於放大光束810之傳播方向傾斜。用這種方式擊中初始標靶818造成初始標靶818扁平化或沿著一與預脈衝806傳播之方向垂直之方向擴張,藉此以一個角度或相對於該z軸傾斜初始標靶818。額外地,在其他範例中,預脈衝806可傳播於其他方向(例如,進入圖8C之頁面中及沿著x軸)並造成初始標靶818扁平化及相對於z軸傾斜。
如上所述,預脈衝806在初始標靶818上之衝擊將初始標靶818變形。在初始標靶818為一熔融金屬液滴之實作中,該衝擊將初始標靶818轉換成一類似於一碟之形狀,該碟隨延遲811之時間而擴張進入標靶820。標靶820抵達到標靶位置830中。
雖然圖8C例示初始標靶818隨延遲811而擴張進入該標靶之實作,在其他實作中,標靶820係傾斜及沿著一與預脈衝806之傳播方向正交之方向擴張,其係藉由調整預脈衝806與初始標靶818相對於彼此之空間位置,且不一定要使用延遲811。在此實作中,預脈衝806
與初始標靶818之空間位置係相對於彼此調整。歸因於此空間偏移,預脈衝806與初始標靶818之間之交互作用造成初始標靶818傾斜於一與預脈衝806之傳播方向正交之方向。例如,預脈衝806可傳播進入圖8C之頁面中以相對於放大光束810之傳播方向擴張及傾斜初始標靶818。
藉此,且再次參照圖7、圖8A-8C之流程700,係揭露提供一標靶至一標靶位置之範例。提供一標靶至一標靶位置之另一範例係顯示於圖9A-9C。相較於圖8A-8C之範例,圖9A-9C之範例使用複數個預脈衝以將初始標靶918轉換成一標靶920。用複數個預脈衝輻照標靶材料之技術的一種範例係揭露於美國申請案第13/830,461號中,其之內容係併入本文列為參考。
參照圖9A及9B,係一示範性波形902,其將一初始標靶918轉換成一標靶920。以下討論提供一種其中初始標靶918係由熔融金屬製成之一標靶材料液滴的範例。然而,初始標靶918可採取其他形式。
圖9C及9C顯示初始標靶918物理性地轉換成一中間標靶917並接著隨一時間週期901而成為標靶920。初始標靶918係透過與根據波形902之時間中所傳遞的輻照交互作用來轉換。圖9B係波形902中能量之圖表,呈對圖9A之時間週期的一時間函數。相較於初始標靶918及中間標靶917,標靶920吸收更多的放大光束910(圖9C)並將放大光束910中更大部分的能量轉換成EUV光960。
波形902係與初始標靶918交互作用之能量的一種表現及其隨著時間的修改形式。雖然波形902係顯示呈一作為時間函數之單
一波形,但可藉由不同來源來產生各種部分的波形902。波形902包括一第一脈衝輻照906(一第一預脈衝906)的表現,及一第二脈衝輻照907(一第二預脈衝907)的表現。第一預脈衝906及第二預脈衝907可以是具有足夠能量分別作用在初始標靶918及中間標靶917上之任何型式的脈衝輻照。第一及第二預脈衝906、907不會將該標靶材料轉換成電漿。
第一預脈衝906在時間t=t1發生並具有一脈衝持續時間915,及第二預脈衝907在時間t=t2發生並具有一脈衝持續時間914。脈衝持續時間915可藉在最大值一半處之全部寬度來表示,該脈衝具有一強度為該脈衝之最大強度的至少一半之時間量。然而,其他尺度可用來決定脈衝持續時間915。時間t1及t2係藉由一第一延遲時間911分開,且第二預脈衝907在第一預脈衝906之後發生。
波形902亦顯示放大光束910的一表現。放大光束910可稱作為該主束或該主脈衝。放大光束910具有足夠能量可將標靶920中之標靶材料轉換成發射EUV光960之電漿。第二預脈衝907與放大光束910係藉由一第二延遲時間913分開,且放大光束910在第二預脈衝907之後發生,及第二預脈衝907在第一預脈衝906之後發生。
圖9A-9C之範例應用兩個預脈衝至一標靶材料液滴以形成標靶920。類似於圖8A-8B之範例,第一預脈衝906係指向一初始標靶位置931及形成一變成中間標靶917之幾何分布的標靶材料。第一預脈衝906與初始標靶918之交互作用將初始標靶918擴張成中間標靶917,其佔據比初始標靶918更大的體積。第一預脈衝906亦輻照初始標靶918於偏離初始標靶918之質心919,並造成初始標靶918開始傾
斜。第二預脈衝907將中間標靶917轉換成標靶920。
第二預脈衝907打在中間標靶917上。中間標靶917與第二預脈衝907之間之交互作用係在放大光束910抵達前形成標靶920。第二預脈衝907具有足以改變中間標靶917關於輻照吸收之性質的能量。換言之,以第二預脈衝907擊中中間標靶917會改變變更之液滴吸收如光之輻照的能力。
在一個範例中,中間標靶917係一熔融錫的碟,其相較於初始標靶918,係沿著一入射脈衝輻照的傳播方向較薄。中間標靶917比初始標靶918係更容易破裂成標靶材料的碎段,且可能需要一更小量的能量來碎斷中間標靶917。在此範例中,第二預脈衝907將中間標靶917轉換成一數件標靶材料雲,該等標靶材料件合起來或共同地,相較於初始標靶918,在一向前走脈衝輻照的路徑中具有一較大表面積之標靶材料。該較大表面積提供更多標靶材料供與放大光束910交互作用並可導致該標靶材料增加離子化且因此增加EUV光產生。
在另一範例中,中間標靶917再次為一熔融錫的碟,其比該標靶材料液滴更薄且更寬。在此範例中,第二預脈衝907輻照中間標靶917及產生一電子及離子雲(一預電漿)靠近該中間標靶接收該第二脈衝輻照的表面。一預電漿係用來加強入射光(如預脈衝907或放大光束910)之吸收的電漿。雖然該預電漿在一些例子中可發射小量的EUV光,但所發射之EUV光不具有整體標靶920所發射者之波長或量。藉由在中間標靶917之表面建立該電子及離子雲,第二預脈衝907變更至少一部分之中間標靶917的電子密度及/或離子密度。該預電漿
係受容許隨延遲時間913而擴張,且該擴張的預電漿及該塊標靶材料形成標靶920持續傾斜及飄移進入標靶位置930且相對於放大光束910之傳播方向傾斜。額外地,該預電漿之密度剖面可在預脈衝907之傳播方向增加。藉此,因為該預電漿在達到標靶位置930之前持續傾斜,相較於標靶920與放大光束910之傳播方向912垂直的情況,放大光束910係與該預電漿之相對低密度部分的一較大部分交互作用。
藉此,標靶920可以是一空間上接近一塊標靶材料之預電漿。在一些實作中,標靶920係一體積的碎段或一霧之標靶材料。仍在其他實作中,標靶920係一形成接近一集合的標靶材料微粒之預電漿,該微粒係分布遍及一半球形體積。
第一預脈衝906可以是可作用在初始標靶918上以形成標靶920的任何型式之輻照。例如,第一預脈衝906可以是一由雷射產生的脈衝光學束。第一預脈衝906可具有1至10.6μm之波長。預脈衝906之持續時間915可以是例如20至70奈秒(ns)、小於1ns、300微微秒(ps)、介於100至300ps之間、介於10至50ps之間、或介於10至100ps之間。第一預脈衝906之能量可以是例如15至60毫焦耳(mJ)。當預脈衝806具有1ns或更小的持續時間,預脈衝806之能量可為例如2mJ。
第二預脈衝907可具有至少1ns之持續時間及1至10mJ之能量。例如,第二預脈衝907可具有10ns之持續時間及5mJ之能量。第二預脈衝907之輻照可具有1至10.6μm之波長。例如,第二預脈衝907可具有1.06μm之波長。第二預脈衝907之能量可低於及/或脈衝持續期間可長於第一預脈衝906,其係直接施加至初始標靶918。延遲時間913可以是例如10至100ns或1至200ns。在其中第二預脈衝907形成一
預電漿之實作中,第二預脈衝907與放大光束910之間之延遲時間913可以是足夠長以容許該預脈衝擴張的時間。
在一些實作中,第一預脈衝906之脈衝持續期間915及第二預脈衝907之脈衝持續期間914為1ns或更大。使用大於1ns的兩個預脈衝容許欲產生之標靶920使用不用一產生微微秒(ps)或更短脈衝之雷射所產生的輻照脈衝。發射ns持續期間脈衝及具有相對高重複率(50kHZ至100kHZ)的雷射比那些發射ps脈衝者可更輕易取得。使用高重複率ns脈衝產生雷射來產生預脈衝906及907容許一使用標靶920之EUV光源以具有一較高的總體系統重複率。
如上所述,第一預脈衝906在初始標靶918上的衝擊可將初始標靶918變形成一類似於一碟之形狀,在其中初始標靶918係一熔融金屬液滴之實作中,該碟隨延遲911之時間擴張成一碟形件的熔融金屬。第二預脈衝907改變中間標靶917之吸收特性以形成標靶920,其比初始標靶918更輕易吸收輻照。標靶920具有一範圍922及一大於且垂直於範圍922之範圍924。標靶920係相對於放大光束910之傳播方向912傾斜,且範圍924沿之延伸的方向與方向912形成一角度。標靶位置930可與放大光束910之一聚焦平面(未示出)重合或位於其外側。
藉此,且再次參照圖7、圖9A-9C之流程700,係揭露提供一標靶至一標靶位置之範例。
雖然在圖9A-9C之範例中係使用兩個預脈衝906及907,但可使用額外的預脈衝以進一步影響初始標靶918來形成標靶920。
提供一標靶至一標靶位置之另一範例係顯示於圖10中。在圖8A-8C及9A-9C之範例中,該標靶係相對於該放大光束之傳播方
向傾斜,且該標靶可與該放大光束部份重合或該標靶可位在該聚焦平面或該焦點深度之外側。在圖10之範例中,係提供一標靶1020至一標靶位置1030。標靶1020並非相對於放大光束810之傳播方向傾斜,且標靶1020係位在放大光束810之一聚焦平面846之外側。
可使用波形802(圖8A)來產生標靶1020。預脈衝806擊中一初始標靶1018。預脈衝806用相等強度輻照初始標靶1018於初始標靶1018之質心1019的兩側上。藉此,預脈衝806不會造成初始標靶1018傾斜。然而,預脈衝806造成初始標靶1018空間性地擴張成一中間標靶1052。在延遲時間811期間,中間標靶1052持續擴張及飄移進入標靶位置1030。藉此,標靶1020係被提供至標靶位置1030。
標靶1020具有一沿著一方向1021之範圍1022。方向1021係與放大光束1010之一傳播方向平行。標靶1020亦具有一在一方向1023中之範圍1024。方向1023係與傳播方向812垂直。在所示之範例中,範圍1024係大於範圍1022。此一標靶1020相對於放大光束810之配置可增進轉換效率。增加的效率係歸因於標靶1020的相對薄度,其可致使放大光束810能夠在達到一「臨界表面」之前於方向812輻照一較大部分之標靶1020,及於方向1023中的相對廣度,其可致使標靶1020佔據放大光束810之大多數或全部的寬度。像這樣,標靶1020之形狀幫助有效使用放大光束810中之能量。
放大光束810係聚焦於聚焦平面846,及標靶1020係在聚焦平面846下游一段距離1031。距離1031可以是例如小於瑞利(Rayleigh)範圍,或比瑞利範圍大2至3。在一些實作中,距離1031可為1mm。標靶位置1030可位在聚焦平面846之上游。
放大光束1010與標靶1020交互作用並將至少一部分之標靶1020轉換成EUV光。
參照圖11,係顯示一示範性光學顯像系統1100之頂平視圖。光學顯像系統1100包括一LLP EUV光源1102,其提供EUV光至一微影工具1170。光源1102可類似於圖1之光源100,及/或包括其之一些或全部的組件。
系統1100包括一如驅動雷射系統1105之光學源、一光學元件1122、一預脈衝源1143、一聚焦總成1142、及一真空室1140。驅動雷射系統1105產生一放大光束1110。放大光束1110具有足以將一標靶1120中之標靶材料轉換成發射EUV光之電漿的能量。可使用上述的任何標靶作為標靶1120。
預脈衝源1143發射脈衝輻照1117。可使用該等脈衝輻照作為預脈衝806(圖8A-8C、圖10),或作為預脈衝806及/或807(圖9A-9C)。預脈衝源1143可以是例如一於50kHZ重複率操作之Q開關式Nd:YAG雷射,且該等脈衝輻照1117可為來自該Nd:YAG雷射並具有1.06μm之波長的脈衝。該預脈衝源1143之重複率指出預脈衝源1143多常產生一脈衝輻照。例如,在預脈衝源1143具有一50kHZ重複率下,係每20微秒(μs)發射一脈衝輻照1117。
可使用其他來源作為預脈衝源1143。例如,預脈衝源324可以是Nd:YAG以外的任何稀土摻雜固態雷射,如一鉺摻雜纖維(Er:玻璃)雷射。在另一範例中,該預脈衝源可以是一產生具有10.6μm之波長的脈衝之二氧化碳雷射。預脈衝源1143可以是產生具有用於上述預脈衝之能量及波長之光脈衝的任何其他輻照或光源。
光學元件1122指引放大光束1110及脈衝輻照1117從預脈衝源1143至室1140。光學元件1122係可指引放大光束1110及脈衝輻照1117沿著類似或相同路徑的任何元件。在圖11所示之範例中,光學元件1122係一二向色分光器,其接收放大光束1110及將其向室1140反射。光學元件1122接收脈衝輻照1117及將該等脈衝傳向室1140。該二向色分光器具有一塗層,其反射放大光束1110之波長及傳送脈衝輻照1117之波長。該二向色分光器可以由例如鑽石製成。
在其他實作中,光學元件1122係一界定一孔徑(未示出)之鏡面。在此實作中,放大光束1110係從該鏡面表面反射並指向室1140,且該等脈衝輻照通過該孔徑並向室1140傳播。
仍在其他實作中,可使用一楔形光學件(例如一稜鏡)來將主脈衝1110及預脈衝1117,依據其之波長,分開成不同角度。該楔形光學件可附加於光學元件1122使用,或可使用其作為光學元件1122。該楔形光學件可定位成僅在聚焦總成1142之上游(於“-z”方向)。
額外地,脈衝1117可以其他方式傳遞至室1140。例如,脈衝1117可透過將脈衝1117傳遞至室1140及/或聚焦總成1142之光學纖維行進而不使用光學元件1122或其他指引元件。在這些實作中,該等纖維將脈衝輻照1117透過形成在室1140之一壁中之開口而直接帶到室1140的內部。
放大光束1110係自光學元件1122反射並傳播通過聚焦總成1142。聚焦總成1142聚焦放大光束1110於一聚焦平面1146,其可能或可能不與一標靶位置1130重合。脈衝輻照1117通過光學元件1122且
係經指引通過聚焦總成1142至室1140。放大光束1110及脈衝輻照1117,係在室1140中沿著“x”方向指引至不同位置並於不同時間抵達室1140中。
在圖11所示之範例中,係一表示預脈衝源1143之單一方塊圖。然而,預脈衝源1143可以是一單一光源或複數個光源。例如,可使用兩個分開的源來產生複數個預脈衝(如圖9A-9C之預脈衝906及907)。該等兩個分開的源可以是不同類型的源,其產生具有不同波長及能量的脈衝輻照。例如,該等預脈衝其中一者可具有10.6μm之波長且藉一CO2雷射產生,及另一預脈衝可具有1.06μm之波長且藉一稀土摻雜固態雷射產生。
在一些實作中,預脈衝1117及放大光束1110可藉由相同源產生。例如,預脈衝輻照1117可藉由驅動雷射系統1105產生。在此範例中,該驅動雷射系統可包括兩個CO2種子雷射次系統及一個放大器。該等種子雷射次系統的其中一者可產生一具有10.26μm之波長的放大光束,及另一種子雷射次系統可產生一具有10.59μm之波長的放大光束。這兩個波長可來自該CO2雷射的不同線。在其他範例中,可使用該CO2雷射的其他線來產生該等二放大光束。來自該等兩個種子雷射次系統之二放大光束係在相同功率放大器鏈中放大並接著呈角度地分散以達到室1140內的不同位置。可使用具10.26μm之波長的該放大光束作為預脈衝1117,及可使用具10.59μm之波長的該放大光束作為放大光束1110。在利用複數個預脈衝之實作中,如圖9A-9C之範例,可使用三個種子雷射,其中一者係用來產生放大光束1110、一第一預脈衝、及一第二分開的預脈衝的每一者。
放大光束1110及預脈衝輻照1117可全部在相同的光學放大器中放大。例如,可使用該等三個或更多功率放大器來放大放大光束1110及預脈衝1117。
參照圖12,在一些實作中,極紫外光系統100係一系統的一部份,其包括其他組件,如一真空室1200、一或更多控制器1280、一或更多致動系統1281、及一導引雷射1282。
真空室1200可以是一單一單元結構或其可用容納特定組件之分開的次室而設置。真空室1200係至少一部份剛性外殼,空氣及其他氣體係藉由一真空泵而自該外殼移除,致使室1200內的一低壓環境。室1200的壁可由任何適合之金屬或適合用於真空使用(可承受該等低壓)之合金製成。
標靶材料傳遞系統115將標靶材料120傳遞至標靶位置130。位於該標靶位置之標靶材料120可為下列之形式:液體液滴、一液體流、固體微粒或群集、含在液體液滴內的固體微粒或含在一液體流內的固體微粒。標靶材料120可包括例如水、錫、鋰、氙,或當轉換成一電漿態時具有一在該EUV範圍中之發射線的任何材料。例如,可使用元件錫作為純錫(Sn)、作為錫化合物,例如SnBr4、SnBr2、SnH4、作為錫合金,例如錫鎵合金、錫銦合金、錫銦鎵合金、或這些合金的任何組合。標靶材料120可包括一導線塗覆有上述元件之一者,如錫。若標靶材料120處於固態,則其可具有任何適合之形狀,如環、球或方塊。標靶材料120可藉由標靶材料傳遞系統115傳遞到室1200的內部中並至標靶位置130。標靶位置130亦稱作為一輻照點,係標靶材料120與放大光束110光學上交互作用以產生電漿的地方。
驅動雷射系統105可包括一或更多光學放大器、雷射、及/或燈用以提供一或更多主脈衝,並在一些案例中,一或更多預脈衝。每一個光學放大器包括一能夠以高增益光學上放大所欲之波長的增益介質、一激發源、及內部光學件。該光學放大器可能或可能不具有雷射鏡面或形成一雷射腔穴之其他反饋裝置。藉此,歸因於該等雷射放大器之增益介質中的居量反轉,即便沒有雷射腔穴,驅動雷射系統105產生放大光束110。此外,驅動雷射系統105可產生係一同調雷射束之放大光束110,若其具有一雷射腔穴來提供足夠的反饋至驅動雷射系統105。用語「放大光束」包含一或更多的:來自驅動雷射系統105且僅被放大但不一定是一同調雷射振盪之光,及來自驅動雷射系統105且僅被放大並亦為一同調雷射振盪之光。
驅動雷射系統105中之光學放大器可包括一為一填充氣體之增益介質,其包括CO2及可在大約9100與大約11000nm之間,且特別是在大約10600nm之波長,於一大於或等於1000之增益放大光。適合用於使用在驅動雷射系統105中的放大器及雷射可包括一脈衝雷射裝置,例如一脈衝氣體放電CO2雷射裝置在大約9300nm或大約10600nm產生輻照,例如用DC或RF激發於一相對高功率操作,例如10kW或更高及高脈衝重複率,例如50kHZ或更大。驅動雷射系統105中之光學放大器亦可包括一冷卻系統,如當於高功率操作驅動雷射系統105時可使用的水。
光收集器155可以是一收集器鏡面1255,其具有一孔徑1240以容許放大光束110通過並達到聚焦區域145。收集鏡面1255可以是例如一橢圓鏡面,其具有一第一焦點於標靶位置130或聚焦區域
145,及一第二焦點於一中間位置1261(亦稱作一中間焦點),且EUV光160可自該極紫外光系統輸出及可輸入至光學裝置165。
一或更多控制器1280係連接至該一或更多致動系統或診斷系統,諸如,例如一液滴位置偵測反饋系統、一雷射控制系統、及一束控制系統,以及一或更多標靶或液滴顯像器。該等標靶顯像器提供一可指示一液滴之位置,例如相對於標靶位置130的輸出,及提供此輸出至該液滴位置偵測反饋系統,其可例如計算一液滴位置及軌跡,且自該液滴位置及軌跡,一液滴位置誤差可在一液滴接著一液滴之基礎上或平均值上作計算。該液滴位置偵測反饋系統因此提供該液滴位置誤差作為一至控制器1280之輸入。控制器1280可因此提供一雷射位置、方向、及時序校正訊號,例如至該雷射控制系統,其可使用例如用來控制該雷射時序迴路及/或至該束控制系統,用來控制一放大光束位置及該束傳送系統之成形,及用以改變該位置及/或室1200內之束聚焦點的聚焦功率。
標靶材料傳遞系統115包括一標靶材料傳遞控制系統,其可回應於來自控制器1280之訊號而操作,例如用來修改一內部傳遞機構所釋放的液滴之釋放點,以校正液滴抵達所欲標靶位置130中的誤差。
額外地,極紫外光系統可包括一測量一或更多EUV光參數之光源偵測器,包括但不限於脈衝能量、作為波長之函數的能量分布、在一特定波長帶內的能量、在一特定波長帶外的能量、及EUV強度及/或平均功率的角度分布。該光源偵測器產生控制器1280所使用的一反饋訊號。該反饋訊號可以是例如可指示參數如時序及雷射脈衝
之焦距的誤差者,用來在正確的地方及時間適當地截取該等液滴以供有效的及有效率的EUV光產出。
在一些實作中,驅動雷射系統105具有一主振盪器/功率放大器(MOPA)組態,其具有多階段的放大且具有一種子脈衝,該種子脈衝係由一具低能量與高重複率,例如可用100kHZ操作者之Q開關式主振盪器(MO)引發。從該MO,該雷射脈衝可被放大,例如利用RF泵浦式、快速軸向流、CO2放大器,用以產生放大光束110沿著一束路徑行進。
雖然可使用三個光學放大器,亦可能於此實作中使用只有一個放大器或多於三個放大器。在一些實作中,該等CO2放大器的每一者可以是一RF泵浦式軸向流CO2雷射立方體,其具有被內部鏡面摺疊的10公尺放大器長度。
於該輻照點處,藉聚焦總成142適合地聚焦之放大光束110,係用來建立具有依附於標靶材料120之組成的某些特性之電漿。這些特性可包括由該電漿所產生之EUV光160的波長以及從該電漿釋放的碎屑的類型與量。放大光束110蒸發標靶材料120,並加熱該汽化的標靶材料至一臨界溫度,電子係於該臨界溫度散發(一電漿狀態),把離子留下,其係進一步加熱直到他們開始發射具有在該極紫外範圍中之波長的光子。
其他的實作係在隨後申請專利範圍之範疇內。
例如,雖然圖8A-8C及9A-9C之範例顯示使用一預脈衝來啟動一初始標靶之傾斜,一傾斜標靶可用不使用一預脈衝的其他技術來傳遞至標靶位置830、930。例如,如圖13所示者,一包括當轉換
成電漿時發射EUV光之標靶材料的碟形標靶1320係被預形成,及藉由用一力造成碟形標靶1320移動通過相對於一放大光束1310傾斜之標靶位置1310來釋放碟形標靶1320而提供至一標靶位置1330,放大光束1310係接收於標靶位置1330中。
雖然一幾何類型隔離器,一針孔,係顯示及討論作為圖4A-4D中之隔離器409,但在一些實作中,隔離器409可以是一基於偏光、波長及/或強度來阻擋或衰減光的過濾器。例如,隔離器409可以是四分之一波板或可飽和吸收器。不像幾何類型隔離器,如一針孔,基於偏光、波長及/或強度之隔離器的性能不會直接依附於達到該隔離器之光傳播的角度。然而,調整標靶220之位置離開該聚焦平面及/或相對於該放大光束之傳播方向傾斜亦可改善這些隔離器的性能。例如,這些隔離器為大致上熱感應的,且他們的性能可藉由降低入射在這些隔離器上的反射光的量來改善。
100:極紫外光源
105:光學源
106:光學放大器系統
110:放大光束
112:方向
115:標靶材料傳遞系統
120:標靶材料
130:標靶位置
135:光學組件
140:束傳遞系統
142:聚焦總成
145:聚焦區域
150:EUV光
155:光收集器
160:EUV光
165:光學裝置
Claims (21)
- 一種用於產生極紫外(EUV)光之方法,其包括:指引(directing)一標靶(target)沿著一標靶路徑朝向在一真空室(vacuum chamber)中的一標靶位置,該標靶包括在一幾何分布中的標靶材料,該幾何分布包括在一第一維度(dimension)中的一第一範圍(extent)及在一第二維度中的一第二範圍,該第一維度係沿著一第一方向,且該第二維度係沿著一第二方向,該第一方向及該第二方向係正交方向,該第二範圍係大於該第一範圍;及指引一經放大(amplified)光束朝向該標靶位置,該經放大光束沿著一傳播路徑行進且具有一能量,該能量足以將該標靶中之該標靶材料之至少一部份轉換成發射EUV光之一電漿,其中該傳播路徑與該標靶路徑在該標靶位置處係非正交,在該第二方向中延伸的該標靶之一部份接收該經放大光束,及該傳播路徑與該第二方向在該標靶位置處係非正交,使得由該經放大光束與該標靶之該部份之間之一交互作用(interaction)所產生的一反射係沿著該第一方向遠離該標靶而傳播。
- 如請求項1之方法,其中該反射係來自該標靶之該經放大光束之一反射及來自該電漿之該經放大光束之一反射中之一或多者。
- 如請求項1之方法,其中該標靶材料之該幾何分布實質上為碟形。
- 如請求項3之方法,其中該標靶路徑係沿著在該標靶位置處的該第二方向。
- 如請求項1之方法,其中指引一標靶沿著一標靶路徑包括指引複數個標靶沿著該標靶路徑。
- 如請求項5之方法,其中該等標靶之複數個幾何分布實質上為碟形。
- 如請求項5之方法,其進一步包括形成複數個實質上碟形幾何分布。
- 如請求項7之方法,其中該等實質上碟形幾何分布係形成於該標靶位置之外側。
- 如請求項8之方法,其進一步包括在指引該經放大光束朝向該標靶位置之前指引一第一光束朝向該標靶路徑,該第一光束具有小於該經放大光束之該能量之一能量,及其中該複數個標靶之一標靶與該第一光束之間之一交互作用形成該標靶材料之該等實質上碟形幾何分布中之一者。
- 如請求項1之方法,其中該標靶材料包括錫。
- 如請求項1之方法,其中該經放大光束具有10.6微米(μm)之一波長。
- 一種用於產生極紫外(EUV)光之系統,其包括:一真空室,其經組配以接收一經放大光束;及一標靶材料供應系統,其經組配以提供一標靶,該標靶包括配置於一幾何分布中的標靶材料,該標靶沿著一標靶路徑行進至在該真空室中的一標靶位置,當處於一電漿狀態時該標靶材料發射EUV光,其中該經放大光束具有一能量,該能量足以將該標靶中之該標靶材料之至少一部份轉換成發射EUV光之電漿,該經放大光束沿著一傳播路徑傳播,沿著一第二方向而延伸之該標靶之一部份接收該經放大光束,該標靶具有沿著該第二方向之一範圍,該範圍大於沿著一正交第一方向之一範圍,該標靶路徑與該傳播路徑在該標靶位置處係非正交,及該傳播路徑與該第二方向在該標靶位置處係非正交,使得由該經放大光束與該標靶之該部份之間之一交互作用所產生的一反射係沿著該第一方向遠離該標靶而傳播。
- 如請求項12之系統,其進一步包括在該真空室中的一光學元件,該光學元件係經定位以接收自該標靶位置發射的EUV光。
- 如請求項13之系統,其中該光學元件包括一收集器鏡面,該收集器鏡面包括反射EUV光之一面。
- 如請求項14之系統,其中該收集器鏡面界定一孔徑,且該經放大光束之該傳播路徑通過該孔徑。
- 如請求項15之系統,其中該收集器鏡面界定一第一焦點及一第二焦點,且該標靶位置至少部分地重合於該第一焦點,且自該標靶位置發射的該EUV光之至少一部份係自該收集器鏡面之一反射表面反射且聚焦於該第二焦點處。
- 如請求項12之系統,其中該標靶材料供應系統係經組配以提供多個實質上碟形標靶。
- 如請求項12之系統,其進一步包括一光源,該光源經組配以發射該經放大光束。
- 如請求項18之系統,其中該系統包括複數個光源,該複數個光源中之至少一個包括一固態雷射。
- 如請求項18之系統,其中該光源包括一二氧化碳(CO2)雷射。
- 一種光微影(photolithography)系統,其包括:一微影工具(lithography tool),其經組配以處理晶圓;及一極紫外光源,其包括:一真空室,其經組配以接收在一標靶位置處之該真空室之一內部中之一標靶,該標靶包括一標靶材料,當該標靶材料轉換成電漿時發射極紫外(EUV)光;一光學源(optical source),其經組配以產生多個輻射脈衝(pulses of radiation),該等輻射脈衝包括至少一第一輻射脈衝及一第二輻射脈衝,該第一輻射脈衝及該第二輻射脈衝中之至少一者具有一能量,該能量足以將該標靶中之該標靶材料之至少一部份轉換成發射EUV光之一電漿;及在該真空室中之一EUV收集光學件,其經組配以指引由該電漿發射的EUV光至該微影工具,其中該第一輻射脈衝及該第二輻射脈衝沿著一傳播路徑傳播,該標靶沿著一標靶路徑行進,該標靶具有在一第一維度中的一第一範圍及在一第二維度中的一第二範圍,該第一維度係沿著一第一方向,且該第二維度係沿著一第二方向,該第二範圍係大於該第一範圍,該第一方向係正交於該第二方向,該標靶係經定位以接收在該第二方向中延伸之一部份處之該第一輻射脈衝及該第二輻射脈衝之一者,該傳播路徑與該標靶路徑在該標靶位置處係非正交,及該第二方向與該傳播路徑在該標靶位置處係非正交,使得 由該經放大光束與該標靶之該部份之間之一交互作用所產生的一反射係沿著該第一方向遠離該標靶而傳播。
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