Euv光源和曝光装置、校准装置和校准方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制作领域，特别涉及一种EUV光源和曝光装置、校准装置和校准方法。
【背景技术】
[0002]光刻(photolithography)是半导体器件制造工艺中的一个重要步骤，该步骤是利用曝光工艺和显影工艺在光刻胶层中形成光刻图形。然而，随着芯片的集成度的不断提高，这就要求光刻的特征尺寸不断减小
[0003]曝光装置的分辨率(R)决定了光刻的最小特征尺寸，曝光系统的分辨率(R)满足关系式:R = ?α/(NA)，其中k是与曝光工艺相关的系数，λ为曝光光源的波长，NA为曝光装置的光学系统的数值孔径。由前述关系式可知，可以通过两种途径提高曝光装置的分辨率:一种是增加光学系统的数值孔径；另外一种是减小曝光光源的波长。
[0004]研究人员曾经尝试通过增加光学系统的数值孔径的方法来提高分辨率，但是由于下一代光刻技术对最小特征尺寸存在非常苛刻的要求，需要光学提供具有非常大的数值孔径，这不仅使得光刻系统的制备和调制变得异常复杂，而且数值孔径的增大对光学系统的焦深有较大的限制。
[0005]因而，研究人员开始考虑另外一种方式也即减小曝光光源波长的方式来提高分辨率，极紫外(extreme ultrav1let, EUV)光源是最新发展起来的光源,极紫外光源产生的曝光光线的波长为13.5纳米或更小，将极紫外光源应用于曝光系统时，能获得很小的光刻特征尺寸。
[0006]现有技术产生极紫外光的主流方式是激光产生等离子体辐射方式(LaserProduced Plasma, LPP),该方式的原理是:激光源产生激光束轰击锡(Sn)祀材，由此激发等离子体，等离子向外辐射极紫外光。
[0007]现有的极紫外光源的结构，请参考图1，包括，锡滴喷嘴101，所述锡滴喷嘴101间隔的向下方喷吐锡滴102 ;激光源103，所述激光源103适于产生激光束104，所述激光束104经过透镜单元105汇聚后，轰击锡滴102，被轰击的锡滴102产生等离子体，等离子体辐射产生极紫外光108 ;聚光镜107，所述聚光镜107用于收集辐射的极紫外光108，并将辐射的极紫外光汇聚于中心焦点109。
[0008]但是现有的极紫外光源产生的极紫外光的功率仍较小，不能满足生产的要求。
【发明内容】
[0009]本发明解决的问题是怎样提高极紫外光源产生的极紫外光的功率。
[0010]为解决上述问题，本发明提供一种EUV光源，包括:液滴阵列，所述液滴阵列包括沿直线扫描方向排布的若干喷嘴，若干喷嘴适于依次向下方的福射位置喷吐液滴；激光源，适于产生激光束，并使激光束沿直线扫描方向扫描，交替的轰击到达辐射位置的液滴，液滴受到第一激光束或第二激光束轰击时形成等离子体，等离子体辐射极紫外光；聚光器，所述聚光器包括聚光镜和与聚光镜连接的第一驱动装置，第一驱动装置适于驱动所述聚光镜旋转扫描，使得聚光镜收集辐射的极紫外光，并将收集的极紫外光汇聚于中心焦点，所述聚光镜具有椭球型的反射面，所述聚光镜包括沿旋转扫描方向分布的第一侧边缘区域、中间区域和第二侧边缘区域，第一侧边缘区域和第二侧边缘区域分别位于中间区域的两侧，所述第一侧边缘区域具有向椭球型内侧偏移的第一偏移量，第二侧边缘区域具有向椭球型外侧偏移的第二偏移量。
[0011]可选的，所述喷嘴的数量大于等于2个。
[0012]可选的，所述若干喷嘴沿直线扫描方向依次包括第一喷嘴、第二喷嘴、第三喷嘴……第N(N ^ 3)喷嘴，在第一喷嘴喷吐第一液滴后，第二喷嘴喷滞后于第一喷嘴第一时间喷吐第二液滴，第三喷嘴滞后于第二喷嘴第一时间喷吐第三液滴……第N喷嘴滞后于第N-1喷嘴第一时间喷吐第N液滴，一个第一液滴和相邻的一个第二液滴、一个第三液滴……一个第N液滴构成一排液滴。
[0013]可选的，所述第一喷嘴在喷吐第一滴第一液滴后，间隔第二时间喷吐第二滴第一液滴，第二喷嘴在喷吐第一滴第二液滴后，间隔第二时间喷吐第二滴第二液滴，第三喷嘴在喷吐第一滴第三液滴后，间隔第二时间喷吐第二滴第三液滴……第N喷嘴在喷吐第一滴第N液滴后，间隔第二时间喷吐第二滴第N液滴,第一滴第一液滴、第一滴第二液滴、第一滴第三液滴......第一滴第N液滴构成第一排液滴,第二滴第一液滴、第二滴第二液滴、第二滴第三液滴......第二滴第N液滴构成第一排液滴构成第二排液滴。
[0014]可选的，所述激光源包括激光器、反射镜和第二驱动装置，所述反射镜包括第一反射镜和第二反射镜，第二驱动装置包括第三子驱动装置和第四子驱动装置，所述第一反射镜位于第二反射镜上方，第一反射镜反射部分激光束，形成第一激光束，第三子驱动装置与第一反射镜连接，第三子驱动装置驱动第一反射镜旋转，使得第一激光束沿直线扫描方向扫描；第二反射镜反射部分激光束，形成第二激光束，所述第四子驱动装置与第二反射镜连接，所述第四子驱动装置驱动第二反射镜旋转，使得第二激光束沿直线扫描方向扫描，所述第一激光束和第二激光束沿直线扫描方向扫描时，所述第一激光束和第二激光束依次交替的轰击到达辐射位置的不同排的液滴。
[0015]可选的，所述聚光镜包括分离的上部分聚光镜和下部分聚光镜，上部分聚光镜位于下部分聚光镜上方，所述第一驱动装置包括第一子驱动装置和第二子驱动装置，所述第一子驱动装置与上部分聚光镜连接，适于驱动上部分聚光镜旋转扫描，使得上部分聚光镜收集被第一激光束轰击时辐射的极紫外光，并将收集的极紫外光汇聚于中心焦点，所述第二子驱动装置与下部分聚光镜连接，适于驱动下部分聚光镜旋转扫描，使得下部分聚光镜收集被第二激光束轰击时辐射的极紫外光，并将收集的极紫外光汇聚于中心焦点。
[0016]可选的，所述聚光镜包括分离的上部分聚光镜和下部分聚光镜，上部分聚光镜位于下部分聚光镜上方，所述上部分聚光镜包括分离的至少两个第一子聚光镜，所述下部分聚光镜包括分立的至少两个第二子聚光镜，所述第一驱动装置包括至少两个第一子驱动装置和至少两个第二子驱动装置，每个第一子驱动装置与一个第一子聚光镜连接，每个第二子驱动装置与一个第二子聚光镜连接，所述至少两个第一子驱动装置驱动对应的至少两个第一子聚光镜同步旋转扫描，使得上部分聚光镜收集被第一激光束轰击时辐射的极紫外光，并将收集的极紫外光汇聚于中心焦点，所述至少两个第二子驱动装置驱动对应的至少两个第二子聚光镜同步旋转扫描，使得下部分聚光镜收集被第二激光束轰击时辐射的极紫外光，并将收集的极紫外光汇聚于中心焦点。
[0017]本发明还提供了一种曝光装置，其特征在于，包括上述所述的EUV光源。
[0018]本发明还提供了一种EUV光源的聚光镜的偏移量校准装置，包括:位于辐射位置的发光体，所述发光体具有沿直线扫描方向排布的若干发光源，若干发光源适于向外依次发射光线；聚光镜载台，适于装载待校准的聚光镜，并驱动所述待校准的聚光镜旋转扫描，使得待校准的聚光镜的椭球型反射面收集发光源发射的光线，并将收集的光线反射汇聚于中心焦点；位于中心焦点处的阵列探测器，阵列探测器具有标准中心点，阵列探测器的标准中心点与中心焦点重合，所述阵列探测器适于检测聚光镜反射的光线，获得检测光斑，并判断检测光斑与标准中间点的位置差异。
[0019]可选的，所述发光源为光纤，所述光纤顶部具有45°倾斜角的斜面，光纤内传输的光经过45°倾斜角的反射面反射后向椭球型反射面的方向发射。
[0020]可选的,所述光纤包括纤芯和包围纤芯的包层,所述纤芯的直径为2?10微米,光纤的数量等于喷嘴的数量，相邻光纤之间的距离等于相邻喷嘴之间的距离。
[0021]可选的，所述阵列探测器为CXD或CMOS图像传感器，所述CXD或CMOS图像传感器包括若干行列排布的像素单元，每个阵列像素单元的直径小于检测光斑的直径。
[0022]本发明还提供给了一种EUV光源的聚光镜的偏移量的校准方法，包括:提供待校准的聚光镜，所述待校准的聚光镜具有椭球型反射面，所述待校准的聚光镜包括沿旋转扫描方向分布的第一侧边缘区域、中间区域和第二侧边缘区域，第一侧边缘区域和第二侧边缘区域分别位于中间区域的两侧；在辐射位置设置发光体，所述发光体具有沿直线扫描方向排布的若干发光源，发光源适于向待校准的聚光镜的椭球型反射面发射光线；在中心焦点位置设置阵列探测器，阵列探测器具有标准中心点，阵列探测器的标准中心点与中心焦点重合，所述阵列探测器适于检测待校准的聚光镜的椭球型反射面反射的光线；
[0023]将所述待校准的聚光镜的第一侧边缘区域设置向椭球型内侧偏移的第一测试偏移量，将所述聚光镜的第二侧边缘区域设置向椭球型外侧偏移的第二测试偏移量；
[0024]若干发光源沿直线扫描方向依次发光；
[0025]待校准的聚光镜旋转扫描，收集发光源发射的光，并将收集的发射光反射汇聚于中心焦点出的阵列探测器；
[0026]阵列探测器检测聚光镜反射的反射光，获得检测光斑，判断检测检测光斑与标准中心点之间是否存在位置差异，若检测光斑与标准中心点之间不存在位置差异，则结束；若检测光斑与标准中心点之间存在位置差异，则调整第一测试偏移量和第二测试偏移量的大小，继续进行发光源依次发光、待校准的聚光镜旋转扫描、阵列探测器检测光的强度的步骤，直至获得的检测光斑与标准中心点之间不存在位置差异。
[0027]可选的，所述发光源为光纤，所述光纤顶部具有45°倾斜角的斜面，光纤内传输的光经过45°倾斜角的反射面反射后向椭球型反射面的方向发射。
[0028]可选的,所述光纤包括纤芯和包围纤芯的包层,所述纤芯的直径为2?10微米,光纤的数量等于喷嘴的数量，相邻光纤之间的距离等于相邻喷嘴之间的距离。
[0029]可选的，所述阵列探测器为CXD或CMOS图像传感器，所述CXD或CMOS图像传感器包括若干行列排布的像素单元，每个阵列像素单元的直径小于检测光斑的直径。
[0030]可选的，所述像素单元的直径为I?10微米，检测光斑的直径为70?100微米。[0031 ] 可选的，检测光斑与标准中心点之间不存在位置差异的判断标准为:检测光斑的中心与标准中心点的中心重合，或者检测光斑的中心与标准中心点的中心之间的距离值小于8微米。
[0032]可选的，检测光斑与标准中心点之间存在位置差异的判断标准为:检测光斑的中心与标准中心点的中心之间的距离值大于8微米。
[0033]可选的，调整第一测试偏移量和第二测试偏移量的大小方式包括:增大或者减小第一测试偏移量和第二测试偏移量的大小。
[0034]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0035]本发明的EUV光源包括液滴阵列，所述液滴阵列包括沿直线扫描方向排布的若干喷嘴，若干喷嘴适于依次向下方的辐射位置喷吐液滴；激光源，适于产生激光束，并使激光束沿直线扫描方向扫描，交替的轰击到达辐射位置的液滴，液滴受到第一激光束或第二激光束轰击时形成等离子体，等离子体辐射极紫外光；聚光器，所述聚光器包括聚光镜和与聚光镜连接的第一驱动装置，第一驱动装置适于驱动所述聚光镜旋转扫描，使得聚光镜收集辐射的极紫外光，并将收集的极紫外光汇聚于中心焦点，所述聚光镜具有椭球型的反射面，所述聚光镜包括沿旋转扫描方向分布的第一侧边缘区域和与第一侧边缘区域相对的第二侧边缘区域，所述第一侧边缘区域具有向椭球型内侧偏移的第一偏移量，所述聚光镜的第二侧边缘区域具有向椭球型外侧偏移的第二偏移量。所述液滴阵列包括若干喷嘴，若干喷嘴依次向下方的辐射位置喷吐液滴，增加了单位时间内的液滴的供应量，不同喷嘴依次喷吐液滴保证了相邻液滴之间具有一定的距离，并且激光束沿直线扫描方向扫描，依次轰击到达辐射位置的液滴，形成极紫外光，因而不会浪费到达辐射位置的任何液滴，形成的极紫外光的量增多，同时，聚光器旋转扫描并同时收集不同液滴形成的等离子体辐射的极紫外光，并将收集的极紫外光汇聚于中心焦点，使得中心焦点处输出的极紫外光的功率增加，另外所述聚光镜的所述第一侧边缘区域具有向椭球型内侧偏移的第一偏移量，所述聚光镜的第二侧边缘区域具有向椭球型外侧偏移的第二偏移量，在聚光镜的旋转扫描过程中，所述第一偏移量能补偿聚光镜的第一侧边缘区域向椭球性外侧方向的弹性形变，所述第二偏移量能补偿所述聚光镜的第二侧边缘区域向椭球性内侧方向的弹性形变，使得聚光镜在扫描的过程中能够保持理想的椭球面，从而将收集的极紫外光在椭球性反射面上反射后汇聚于同一中心焦点，增加了中心焦点处输出的极紫外光的功率。
[0036]进一步，本发明的EUV光源的聚光镜包括分离的上部分聚光镜和下部分聚光镜，上部分聚光镜位于下部分聚光镜上方，所述上部分聚光镜包括分离的至少两个第一子聚光镜，所述下部分聚光镜包括分立的至少两个第二子聚光镜，所述第一驱动装置包括至少两个第一子驱动装置和至少两个第二子驱动装置，每个第一子驱动装置与第一子聚光镜连接，每个第二子驱动装置与第二子聚光镜连接，使得第一子驱动单元和第二子驱动单元驱动的第一子聚光镜和第二子聚光镜的面积和质量均可以较小，因而驱动力可以很快的传输到第一子聚光镜和第二子聚光镜的各个位置，第一子聚光镜和第二子聚光镜各个位置在旋转时启动时间是一致的，不会存在某一位置滞后启动的现象，从而使得上部分聚光镜和下部分聚光镜在旋转扫描时收集的极紫外光均能汇聚于中心焦点，提高了中心焦点处的极紫外光的功率。
[0037]进一步，反射镜包括第一反射镜和第二反射镜，第二驱动装置包括第三子驱动装置和第四子驱动装置，所述第一反射镜位于第二反射镜上方，第一反射镜反射部分激光束，形成第一激光束，第三子驱动装置与第一反射镜连接，第三子驱动装置驱动第一反射镜旋转，使得第一激光束沿直线扫描方向扫描；第二反射镜反射部分激光束，形成第二激光束，所述第四子驱动装置与第二反射镜连接，所述第四子驱动装置驱动第二反射镜旋转，使得第二激光束沿直线扫描方向扫描，所述第一驱动装置包括第一子驱动装置和第二子驱动装置，第一子驱动装置与上部分聚光镜连接，适于驱动上部分聚光镜旋转扫描，第二子驱动装置与下部分聚光镜连接，适于驱动下部分聚光镜旋转扫描。因而本发明可以实现第一激光束和第二激光束交替的轰击相邻排的液滴，相应的上部分聚光镜收集第一激光束轰击的对应液滴辐射的极紫外光汇聚于中心焦点，第二子聚光镜收集第二激光束轰击时的对应液滴辐射的极紫外光汇聚于中心焦点，进一步增加了中心焦点出的极紫外光的功率。
[0038]本发明的EUV光源的聚光镜的偏移量校准装置，以发光源模拟液滴被轰击后辐射极紫外光，阵列探测器位于中心焦点处，适于检测聚光镜反射的光线，获得检测光斑，并判断检测光斑与标准中间点的位置差异，通过该判断结果，可以对聚光镜的边缘区域进行偏移量的校准。
[0039]进一步,所述发光源为光纤,光纤纤芯的直径为2?10微米，因而单个光纤可以作为点光源向外发射光线，以模拟EUV光源液滴在被激光轰击后向外福射极紫外光,所述光纤的数量等于喷嘴的数量，相邻光纤之间的距离等于相邻喷嘴之间的距离，因而可以很好的模拟EUV光源中喷嘴喷吐的液滴到达辐射位置被轰击的状态。
[0040]本发明的EUV光源的聚光镜的偏移量的校准方法，将所述待校准的聚光镜的第一侧边缘区域设置向椭球型内侧偏移的第一测试偏移量，将所述聚光镜的第二侧边缘区域设置向椭球型外侧偏移的第二测试偏移量后，接着，若干发光源沿直线扫描方向依次发光，待校准的聚光镜旋转扫描，收集发光源发射的光，并将收集的发射光反射汇聚于中心焦点出的阵列探测器，阵列探测器检测聚光镜反射的反射光，获得检测光斑，然后判断检测检测光斑与标准中心点之间是否存在位置差异，若检测光斑与标准中心点之间不存在位置差异，则结束；若检测光斑与标准中心点之间存在位置差异，则调整第一测试偏移量和第二测试偏移量的大小，继续进行发光源依次发光、待校准的聚光镜旋转扫描、阵列探测器检测光的强度的步骤，直至获得的检测光斑与标准中心点之间不存在位置差异，从而可以获得较为精确的偏移值校准量，将校准后的聚光镜应用于EUV光源时，校准后的聚光镜在旋转扫描过程中，能更好的将收集的辐射极紫外光汇聚于中心焦点，增加了中心焦点处的极紫外光的功率。
【附图说明】
[0041]图1为现有技术EUV光源的结构示意图；
[0042]图2为本发明一实施例EUV光源的结构示意图；
[0043]图3?图5为本发明另一实施例EUV光源的结构示意图；
[0044]图6为本发明另一实施例的EUV光源的控制信号图；
[0045]图