专利名称：用于远紫外线辐射光刻的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及远紫外线光刻技术，尤其是用于集成电路制造的远紫外线光刻。
为了对未来集成电路等目标进行光刻操作，涂敷有光阻剂的目标选定区域置于可见光或者紫外线辐射源中。这种辐射使上述区域曝光，从而得到目标的局部蚀刻特性。
作为一般规律，蚀刻特性越精密，则辐射的波长就越短。文档EP-1222 842提出一种远紫外线辐射源(在下文中称为EUV)及其在光刻中的应用。辐射的波长范围从8纳米左右到25纳米左右，可获得具有通常小于100纳米的精度的蚀刻特性。辐射来源于等离子体，其为在该处激光束和包括微米大小的氙和/或水滴的薄雾进行相互作用的地方。激光源可以是Nd:YAG类型的纳秒激光器的形式。其激发一束粒子射流，由喷管输出，从而形成上述的雾滴。
同样从出版物WO 02/32197获知，从液态氙射流激发所得到的是远紫外线辐射。
在出版物FR-2 814 599中描述的一个更近的发展中，EUV辐射是通过多个激光束和例如氙雾等粒子射流之间的相互作用得到的。特别是，激光源设计为基本上在射流的同一区域且基本上同时进行发射。因此可以理解通过将多个实际上同时照射粒子射流的激光源进行合并，产生等离子体的辐射峰值功率得到增强。激光发射的频率是一至几十kHz的数量级。因此“基本上同时”这个说法表示，在每个点火周期，例如每个0.1ms，每个由单个激光器生成的特定数量的单个光脉冲组合成为在时间上同时和/或并列的脉冲集合，这些脉冲称为复合脉冲。可选地，这种并列可构成两组脉冲以及两个不同的情况，即，用于碰撞等离子体的第一组以及用于对其进行增强的第二组，这两组之间的时间变换远远小于发射重复周期。但是，应当注意到，单个脉冲在空间和时间上变换的目的在于使能量流根据其时间上的发展适应于等离子体的要求，以改善能量平衡。所描述的设备并不寻求对所发出的光功率进行精密调整。
由于文档FR-2 814 599的公开，要求在远紫外线进行蚀刻处理的工业公司的期望明显增长。目前，依照荷兰ASML公司的例子，这些工业公司需要一种基本上连续的制造处理，使半导体晶片以400mm/s的运动速度进行照射；10kHz的远紫外线脉冲重复频率；在要进行照射的表面的每一点处，剂量为5mJ/cm2的累积的远紫外线，由50个连续脉冲提供；以及这个所接收的剂量的误差分布必须小于设定点的0.1％。
最后提到的这个限制其自身已经表示这是一个技术挑战，就发明人所知，在现有技术中还没有解决方案。这是因为，与激光器照射靶生成等离子体相关联的特定现象，尤其是靶包括氙元素时，仍然是不易理解的，至少是含有太多不确定性的题目。粒子射流和激光束的位置可以就位置而言暂时地变换，尤其是因为互作用室内的实际温度变化。射流本身经历不可避免的波动。
文档US 4 804 978描述一种使用安装在机动车轮上的衰减器滤波器控制用于光刻的能量剂量的方法。但是，这个方案不允许工作于高速率下，这是因为滤波器的使用会使激光发射中断。而且，要进行蚀刻的目标相对于源的连续位移与这个处理不相适宜，该处理相反地需要完全的固定性，直至获得累积的能量剂量。最后，对应于离散衰减值的有限个滤波器的存在不允许提供精确的累积能量剂量。
文档US 6 034 978描述在两个脉冲之间控制辐射源稳定性以保证发出能量稳定性的另一种方法。特别是，所述文档提供一种控制辐射源气体介质温度以控制辐射强度稳定性的方法。现在，由于辐射源不是FR-2 814 599中的等离子体，而是气体激光器，这个解决方案不能变换为在FR-2 814 599中所描述的设备。这种用于通过使用水流受控循环冷却气体激光器来调节发射的系统不易适用于FR-2 814 599中具有薄雾形式粒子射流的设备。首先，这种处理不能考虑到激光能量和远紫外线能量之间转换效率的波动，从而，不可能将其应用于通过相干光在等离子体生成靶上的相互作用生成远紫外线辐射中。其次，在现有技术中，看起来这种激光器不能够以ASML公司所指定的高速率发出强脉冲能量。
总之，就本发明人所知，现有技术既不提供也不建议任何允许远紫外线光刻的其它方法或设备，这种方法和设备一方面是有效地连续的，也就是说，除了目标位移之外方法中没有具有会降低远紫外线脉冲的速率的步骤，另一方面，这种方法和设备提供所接收的剂量的误差分布的标准偏差在0.1％或更低的数量级。本发明的目的在于克服这个缺陷，其描述了一种允许进行远紫外线光刻的方法，这种方法一方面是有效地连续的，也就是说，除了目标位移之外处理中没有具有会降低远紫外线脉冲的速率的步骤，以及在另一方面，其提供所接收的剂量的误差分布的标准偏差在0.1％或者更低的数量级。
本发明的另一个目的在于提供一种用于应用这个处理的设备。
为了实现这个目的，本发明首先提供一种远紫外线光刻方法，其中，目标具有一个平面，其与辐射线相互垂直，具有一个能够相对于辐射线横向移动的感光区域，在曝光于辐射线的当前感光区域的每个点上接收预定数量N个远紫外线中的连续脉冲(根据ASML规范N＝50)。该目标通过具有选定宽度的照射窗口接收辐射，所述窗口相对于辐射线是基本固定的。
脉冲是通过至少两个由脉冲激光源输出的相干光束在能够生成具有至少一条远紫外线发射线的等离子体的靶上进行撞击产生的，这个脉冲激光源在下文中将简称为“激光器”。为了使这些激光器的数量保持合理，而无论等离子体照射出远紫外线所需的瞬时功率和能量幅度怎样，这些在理论上具有相同功率的激光器每个都具有几百kW数量级的高峰值功率。它们发射具有几十mJ能量的脉冲，平均功率是在几百瓦的数量级上。
在下文中，“量子”这个术语将用于表示这种激光器每次发射所生成的光能量，这些激光器彼此相似，具有尽可能相同的激光发射持续时间Δt(例如，大约50纳秒)以及相同的发射峰值功率(范围取决于所选的实施方式，从几百kW到超过1MW)。
而且，本发明需要这个峰值功率保持在阈值Pth以下，该阈值首先可使等离子体受到碰撞，其次则使这个等离子体发射至少一条远紫外线。在这个阈值Pth以下，等离子体可受到碰撞，但是其不能辐射出远紫外线。
这些激光束，当其碰撞上述靶的同一区域时，生成拥有至少一条远紫外发射线的等离子体。对具有要进行照射区域的目标的横向位移进行选择，使得在两个连续的远紫外线脉冲之间，其幅度是照射窗口在这个位移方向上的宽度的1/N。
因此，根据本发明所述的方法适用于任何光刻方法，其中要进行光刻的目标具有一个平面，其相对于光辐射垂直地放置，并且具有一个感光区域，这个目标能够相对于这个辐射进行横向移动；实现蚀刻操作的辐射线包括至少一条远紫外线，并且包括N个连续的电流脉冲，对这些脉冲通过照射窗口的每单位面积的能量进行测量；并且这些辐射脉冲是通过至少两个由脉冲激光源输出的激光束在适当的目标上进行撞击产生的，该至少两个脉冲激光源是从多个脉冲激光源中选择的，每个激光源在每次触发时发射具有给定持续时间的能量量子，这些激光器聚焦在靶的同一点。
“适当的靶”这个表达可理解为，其表示能够发射具有至少一条远紫外发射线的等离子体的靶。“多个激光源”这个表达可理解为，其表示足够在N个电流脉冲中产生进行光刻所需照射的数个激光源。
这个方法，其特征在于包括下列的迭代步骤，规定对于第n次迭代a)对在前N-1个脉冲期间通过照射窗口的远紫外线辐射的每单位面积能量求积分；b)在分隔两个连续辐射脉冲的时间间隔内，感光目标平移的距离等于照射窗口沿着这个平移轴的宽度的1/N部分；c)从光刻处理所需的能量中减去在步骤a)中得到的积分；d)确定为了达到这个能量仍要提供的剩余能量；e)计算对于第n个脉冲要生成的剩余脉冲量子数量；f)确定要激发的激光源的相应数量以及选择激光源，其数量等于这个数值的整数部分；以及g)同时触发在步骤f)中所选择的激光器，对于下一个当前点重复这些步骤a)至g)。
在一般情况下，在步骤f)中计算的激光源数量是分数，而且这个数量的分数部分对应于小于一个量子的能量流。
根据这个实施方法，其中在步骤f)中计算的激光源数量是分数，与激光器数量的这个分数部分相关联的小于一个量子的能量由能够发出与其它激光源公用的能量量子的激光源提供，并且用一个小于量子持续时间Δt的延时进行触发，该延时是相对于发出同一电流脉冲量子的数量的整数部分的其它激光源的同步触发时刻而言。
这是因为，在这种情况下，提供量子的分数部分的脉冲比在上述步骤f)中选择的激光器消光要持续得长并且旨在提供激光器数量的整数部分。这个脉冲是单独的，这样整个瞬时功率变得小于使等离子体发射至少一条远紫外线的阈值Pth。从而，这个相同电流脉冲的第一激光器在消光之后，能量量子的那部分就不再对远紫外线辐射有任何贡献。这实际上等于分数量子，但是是通过与生成量子的激光器同样的激光器。这个相同的激光器可以在另一个电流脉冲期间生成整数量子。这还提供激光功率调整上的灵活性和极高的精确性。
根据实施方式的第二个优选方法，其中在步骤f)中计算的激光源的数量是分数，与激光器数量这个分数部分相关联的小于一个量子的能量由能够发出与其它激光源相同能量量子的多个激光源提供，其中
在代表激光器数量整数部分的同步激光器的触发时刻之后，第一激光器在延时(1-k1)Δt后进行触发，其中0＜k1＜1；在代表激光器数量整数部分的同步激光器的触发时刻之后，第二激光器在延时(1-k2)Δt后进行触发，其中k1＜k2＜1；如此类推，在代表激光器数量整数部分的同步激光器的触发时刻之后，第q个激光器在延时(1-kq)Δt后进行触发，其中0＜kq＜1；以及，此外，这些延时的总和小于一个量子的持续时间Δt。
系数k优选地与激光器数量的分数部分成正比。
在实施方式的第三个优选方法中，其中在步骤f)中计算的激光源的数量是分数，与激光器数量这个分数部分相关联的小于一个量子的能量由能够发出小于一个量子能量的激光源提供，并且用一个小于量子持续时间Δt的延时进行触发，延时是相对于发出同一电流脉冲量子数量整数部分的其它激光源的同步触发时刻而言。
在实施方式的第四个优选方法中，将前两种方法相结合，其中在步骤f)中计算的激光源的数量是分数，与激光器数量这个分数部分相关联的小于一个量子的能量由能够发出小于一个量子能量的多个激光源提供，其中在代表激光器数量整数部分的同步激光器的触发时刻之后，第一激光器在延时(1-k1)Δt后进行触发，其中0＜k1＜1；在代表激光器数量整数部分的同步激光器的触发时刻之后，第二激光器在延时(1-k2)Δt后进行触发，其中k1＜k2＜1；如此类推，在代表激光器数量整数部分的同步激光器的触发时刻之后，第q个激光器在延时(1-kq)Δt后进行触发，其中0＜kq＜1；以及，这些延时的总和小于一个量子的持续时间Δt。
本发明的主题还包括一种用于应用本发明方法的设备。该远紫外线光刻设备包括远紫外线辐射源，包括至少两个由脉冲激光源输出的激光束，每个激光源在激光发射期间发射具有给定持续时间的能量量子，并且能够激发靶的同一区域，这个靶能够发出具有至少一条远紫外发射线的等离子体；一个具有选定宽度的照射窗口，位于辐射源和目标之间，而且相对于辐射源是固定的；以及一种装置，使要进行光刻的目标相对于窗口进行横向位移，该目标具有一个平面，其与辐射线相互垂直，而且具有一个感光区域，选择所述位移，使得在两个连续的远紫外线辐射脉冲之间，目标相对于照射窗口的横向位移是这个窗口在位移方向上宽度的1/N，这种方式使目标所述区域的任何一段曝光于预定数量N个连续远紫外线脉冲。
根据本发明的所述设备进一步包括用于测量通过照射窗口的辐射峰值功率的装置；用于对当前要发出的第n个脉冲进行计算的装置；*计算前N-1个脉冲的远紫外线辐射的测量能量的总和，也就是说，照射峰值功率在前N-1个脉冲全部持续时间上的积分，*通过对所述总和与预定的进行光刻所需的总能量剂量进行比较，计算将要由下面的第n个脉冲发出的剩余能量，以及*考虑到事实上瞬时功率小于门限功率的激光脉冲将不会对生成远紫外线辐射有所贡献，计算为了获得所述第n个脉冲的所述能量，激光源必须发出的能量量子数量，；以及用于根据所计算的量子数量选择选定数量的激光器并进行同步控制的装置。
用于使要进行光刻的目标相对于辐射线进行位移的装置是处于激活状态的，从而随后将目标位移等于所述窗口宽度1/N的距离。
根据第一个变形，其中激光器数量的分数部分由相对于先前激光器的同步触发有一个延时的能量量子代表，本发明进一步包括一种装置，能够根据激光器数量的分数部分值生成这种延时，从而生成所述第n个电流脉冲。
根据优选实施方式，所述靶是薄雾形式的氙微滴定向射流。作为一个变形，这个靶可以是液体氙射流，如上述出版物WO 02/32197中所描述的。
根据优选实施方式，其可以与先前的一个实施方式相结合，激光发射由作为振荡器工作的脉冲固态激光器输出，并且由连续工作的二极管进行泵浦。
特定类型的激光器在其充电棒在下一次泵浦阶段之前完全放电时工作得更加有效。为了满足这个限制，在一个变形中，可根据本发明设计用于控制激光器的系统，以便在这个脉冲不需要的能量量子在这个脉冲之外被单独触发，这样它们就不会超过阈值Pth。
通过阅读下面的详细描述和附图，本发明的其它特征和优势将变得明显，其中
图1示意性地示出一种根据本发明的用于实施光刻方法的设备；图2a示意性地表示作为同一时刻激活的激光源数量的函数的EUV辐射源发射系数的变化；图2b示意性地表示作为激光发射所发出能量的函数的EUV源发射率的变化；图3a示意性地表示作为时间函数的激光发射对形成能量经过调整的EUV脉冲的贡献；图3b示意性地表示紧随额外能量量子触发之后的能量经过调整的EUV脉冲，其瞬时功率保持在阈值Pth以下；图4示意性地表示用于生成激光发射的控制单元的一部分；图5示意性地表示根据本发明的处理的步骤；以及图6a至6d示意性地表示照射窗口在目标OBJ照射期间的连续位置。
应当指出，根据本发明的方法和设备一般应用于集成电路的光刻技术。
在几平方毫米的面积和几个微米厚度上所产生的是可包括几千个组件的集合。最初的材料是直径大约为10cm的硅晶片。这个盘经过多种化学处理(薄膜沉积、掺杂等等)。因此，在同一个硅晶片上制造出多个集成电路。集成电路制造中的一个关键处理是光刻技术。
图1表示EUV(远紫外线)辐射23所施加的晶片OBJ，以实现在晶片上的光刻操作。更具体地，要进行光刻的目标OBJ具有一个平面，其与辐射线23相互垂直，而且具有一个感光区域，涂敷有光阻剂PR，能够相对于这个辐射线23进行横向移动(箭头41)。
为了准备这个阶段，将硅晶片预热到高于1000℃。晶片的表面发生氧化，形成一层二氧化硅的绝缘薄膜。接下来，对要进行感光的区域施加光阻剂PR，从而局部覆盖晶片OBJ的表面。然后将硅晶片OBJ曝光在辐射23中，优选地使用能够代表所期望光刻图案的掩模(未示出)。集成电路制造过程中的这个步骤称为“曝光”。所获得的光刻精度以及集成电路的线宽度取决于这个辐射的波长。目前，这些波长位于可见光或紫外线的范围内。为了获得40nm的蚀刻清晰度，最近已经开发出发射波长为13.5nm辐射的EUV源，光刻情况下的优选重复率为10kHz。EUV发射是通过优选数目为十的发射平均频率为10kHz红外线的脉冲Nd:YAG激光束(固态激光器)和连续氙射流之间的相互作用得到的。就可得到波长为13.5nm的热等离子体发射辐射。
图1示出激光源，标号为10到19，所述激光源能够激发粒子射流21通过互作用室20。优选地，该粒子射流21包括定向氙微滴薄雾。更具体地，激光器10到19能够发送激光发射，这些激光发射聚焦在射流21的同一个区域上。
每个激活的激光器向粒子射流发送具有一个量子能量的发射，激发所述射流，并且力图在其内生成等离子体。如果量子的总能量超过阈值Pth(对应于远紫外线发射阈值)，则相互作用等离子体受到碰撞，然后在近似对应于激光脉冲超过阈值Pth的时间内出现远紫外发射线。在图1中，标注为EUV的箭头指示这种远紫外线辐射脉冲的出现。这个脉冲在较大的立体角范围内进行传播，光收集器(未示出)用于收集这个辐射，并将其导向要进行光刻的目标。
图2a通过例子示意性地表示EUV源的发射系数(百分比)，作为同时点火到粒子射流的发射的激活激光源数量的函数画出。在所述的例子中，四个激光源足够用于碰撞等离子体。在图2b中，更加详细的发射率的表示(任意单位)作为激光发射所发出能量的函数画出，在所述例子中，表示需要向粒子射流发出的功率大约为2.5*1011W/cm2，以加热等离子体。
再参考图1，控制单元30发送信号，以使每个激光源10至19在给定时刻形成或者不形成EUV脉冲。在优选实施方式中，在需要在给定时刻发出脉冲的激光发射之间形成一个时间延时，特别是用于调整这个脉冲能量的目的。图3a示意性地表示所发射脉冲I1、I2、I3，作为激活的激光源数量和激光发射时刻的函数画出。在所述的例子中，所有激光源是相同的，或者至少在激光发射期间向等离子体提供相同的能量。这就是为什么选择将这个能量称为“量子”的原因。每个激光源发送具有相同持续时间Δt(在Nd:YAG固态激光器的情况下通常是40纳秒左右)以及相同峰值功率的脉冲。但是，也可以考虑另一种可选实施方案，包括选择能够发送具有不同峰值功率和/或不同持续时间Δt的脉冲的激光源，以便进一步调整所发射脉冲的能量。在这种情况下，激光源发出的能量量子可能彼此有所不同。
从而，在图3a中，激光源发出的每个能量量子Q由带有两条交叉对角线的正方形代表。为了发出具有最大能量的脉冲I1，在时刻t1上同时激活所有十个激光源。等离子体与激光发射的激发起反应，发出EUV脉冲I1，其近似在时刻t1+Δt上达到最大能量。为了发出具有低于I1能量的脉冲I2，在本示例中只使用七个激光源。因此可以理解，所发出的EUV脉冲能量与量子Q堆栈成正比，因此，与同时激活的激光源数量成正比。在一个特别有利的实施方式中，为了发出具有不对应于整数个量子Q的能量的脉冲I3，选择延时一个或多个激光源的点火。从而，在图3a所示的实例中，为了发出第三脉冲I3，第七个激光源在时刻t73进行激活，相对于所有其它发射的同一时刻t3延时了一个小于Δt的时间。从而，在图3a中，相对于其下面的其它量子来说，标号为7的量子延时了特定持续时间Δt的一部分。在所示的例子中，量子7的左侧部分(连同其它量子对辐射产生贡献)向等离子体提供大约半个能量量子，用于发出脉冲，而右侧部分提供半个量子，这不足以维持反应等离子体，因此，不包括在EUV辐射的能量内。脉冲I1、I2、I3的重复周期是0.1毫秒的数量级。可以理解，对于激光发射持续时间Δt的典型值为几十纳秒的数量级，这远远短于EUV脉冲的周期。从而，即使在任何一个发射的激光脉冲之间都形成时间延时，这些脉冲在基本上重复的时刻上重复性地出现，这些时刻定义了EUV脉冲的重复周期。因此，任何一个发射脉冲之间的时间延时决不会干扰脉冲发射的频率。
图3a完全以说明的方式表示具有相同发射时刻tN的两个量子堆。为了简化论述，因此假设量子的瞬时功率稍微小于阈值Pth的一半。从而，这个图中，时刻tN的堆栈所提供的能量不足以在时刻tN碰撞等离子体。实际上，我们一般需要的是一至两个量子，以到达这个阈值Pth。
应当指出，在这里所描述的实施方式中，激光源必须重复性地点火，以便将存储在激光棒中的能量释放出来。从而，参考图3b，十个激光器10至19可以进行发射之间带有延时的点火，仅仅超过用于在时刻ti碰撞等离子体以及生成EUV脉冲所需的能量阈值(在图中对应于大于四个量子Q，但是在实际上，对应于稍微大于一个量子的瞬时功率)。有利地，可点火所有的激光器，而根本未达到上述脉冲I1的最大能量。从而，相对于时刻ti延时的发射不对激光源的有用能量产生贡献。关于在这个时刻ti之后的发射，应当指出，时间延时可能不那么精确。这是因为，为了产生等离子体以及发射所期望频段(EUV)的能量，必须达到上述的碰撞阈值。从而，有利的是选择单个激光器的能量不产生等离子体或者产生的等离子体不发射所期望频段的能量的激光器。
更具体地，图3b表示，可如所期望地调整激光发射对EUV脉冲发射的能量贡献。特别地，可实现参考标号为5和6的发射逐次的时间延时，从而生成脉冲，这些延时的总和保持小于发射的持续时间Δt。
从而，在前面的激光器发射时刻t11之后，标号为5的激光发射在时刻(1-k1)Δt发生，其中0＜k1＜1；在前面的激光器发射时刻t11之后，标号为6的激光发射在时刻(1-k2)Δt发生，其中k1＜k2＜1。从而，在这个用于生成“分数量子”(向等离子体发出小于一个量子的能量，从而，对应于“激光器数量的分数部分”)的实施方式中，对下列进行触发在代表激光器数量整数部分的同步激光器被触发的时刻之后，第一激光源在延时(1-k1)Δt后进行触发，其中0＜k1＜1；在代表激光器数量整数部分的同步激光器被触发的时刻之后，第二激光源在延时(1-k2)Δt后进行触发，其中k1＜k2＜1；如此类推，在代表激光器数量整数部分的同步激光器被触发的时刻之后，第q个激光源在延时(1-kq)Δt后进行触发，其中0＜kq＜1，如图3b中所示。
但是，这些延时的总和保持小于量子的持续时间Δt。这个实施方式可用于激光器发出相同的量子，或者不同的激光器可能发出峰值功率不同的量子，如上所示。
应当指出，激光器点火的时刻可控制在优于几纳秒的精度内。从而，使用大约40纳秒的发射持续时间，可引入至少十个不同的时间延时供激光实现发射。从而在现有技术中，可获得一个量子十分之一数量级的量子分数。
总之，在这种情况下对下列进行触发在预定的时刻t11触发至少第一激光发射(在图3b所示的例子中为四个激光发射)；以及分别在不同时刻t15、t16触发一个或多个连续的激光发射，选择时刻t15、t16，以调整要发射的远紫外线脉冲能量，这些不同的时刻分布在小于发射持续时间Δt的时间间隔内。
由于等离子体所发射脉冲的能量通常取决于激光发射总和的峰值功率，从而显示出可通过将时间延时引入到激光发射中，改变这个等离子体源的能量。有利地，辐射源所发射的能量可以快速变化，从而可以对工作在重复频率可达到几十kHz的辐射源的每个光脉冲能量进行单独控制。这个方案的优势还在于其不干扰等离子体源的热平衡，而且不会使辐射源失谐。这是因为，观察到辐射源总是立即返回到其最初的状态，取决于同时激光发射的数量。从而，辐射源可工作在其最大能量的80％，下一个发射工作在其最大能量的100％。在所述的例子中，激光发射的平均频率以及所发射脉冲的频率F是在10kHz的数量级上。
在激光发射中使用时间延时所提供的另一个好处就是可以容易地控制这种延时。具体地，通过使用声光调制器优选地触发每个激光发射。参考图4，声光调制器AOM1至AOM10，每个与激光源10至19相关联，由射频电源PS(例如，工作在24MHz，功率为100W)控制。这个24MHz频率远远高于发射的频率10kHz(至少是一千倍的数量级)。Nd:YAG激光脉冲通过使用单个相关联的声光调制器进行触发，快速地降低了激光腔的损耗。脉冲生成器PG向这个射频电源PS发送每个激光源的点火时刻t11至t20，射频电源PS在所要求的时刻t11至t20触发激光发射，以便在时间t1触发脉冲。因此可以理解由图1中的控制单元30对这些时刻t11至t20进行估计。
再参考图1，瞄准和聚焦装置22收集发射来自互作用室21的辐射，以光束23的形式用通过照射窗口40的EUV照射晶片OBJ，在下文中，照射窗口将简称为“窗口”。实际上，这个光束是从连续脉冲I1至IN形成的。有利地，晶片OBJ相对于窗口40和光束23进行位移(箭头41)。该位移41优选地具有增量p，其取决于窗口40的宽度L(在位移41的方向上)。更具体地，这个宽度L和位移增量p通过等式L＝Np相关联，其中N是晶片OBJ的任何一个区域曝光于EUV辐射的预定的数量。而且，相对位移41的速度V使得增量p行进了对应于EUV脉冲重复周期T的时间。从而，速度V由等式V＝pF给出，其中F是EUV脉冲的频率。宽度对应于增量p的每个区域接收通过窗口40的辐射，实际上其曝光N次，其中N是上述预定的数量。在优选实施方式中，这个数量N是50。
更具体地，在集成电路制造商实现的一个实施方式中，过程的实现如下所述。EUV源通常以上面指示的10kHz频率发射脉冲辐射，这对应于每0.1ms一个脉冲。然后在一个方向(图1中的箭头23)上收集所发射的辐射，然后通过窗口40指向用于光刻电路的掩膜(未示出)。这个掩膜以0.25的放大率映像在硅晶片OBJ上，使得窗口图像在硅晶片上的尺寸为26mm×2mm。基于掩膜和窗口40的位移速度，宽度对应于窗口位移增量p的每段硅晶片接收到特定的能量剂量。例如，这个总能量剂量Wtot设定为5mJ/cm2。例如，为了使用工作于10kHz的115W激光源获得这个能量，曝光区域的每段将必须接收50个脉冲的剂量。然后调整窗口40在硅晶片OBJ上映像的位移速度，使得在硅晶片优选地连续位移期间，每段曝光于50个脉冲。从而，窗口40在硅晶片上的宽度对应于晶片在两个连续脉冲之间位移增量p的50倍。
通过使硅晶片OBJ相对于EUV源和窗口40连续移动，再现出完整的蚀刻图案。这种在过程上连续的移动可由步进电动机实现，也可由有效持续的发动机实现。在后一种情况下，由于EUV脉冲非常短，可认为在EUV脉冲的持续时间内目标的位移近似为零。但是，在两个光脉冲之间，硅晶片对应于上述的增量p位移一个特定的距离。在所述例子中，曝光所需的能量剂量对应于50个EUV脉冲。剂量分布的标准偏差必须小于0.1％，这对应于开环散粒噪声的标准偏差为1％。因为与EUV源相关联的多种不确定性，可能难以保证这个1％散粒噪声的限制。因此，对所接收剂量的控制需要闭环反馈机制，其必须保证这个限制，同时将允许更大的散粒噪声容差。“散粒噪声”这个表达可理解为表示所发射脉冲能量中不可控制的波动。
在所述例子中，优选激光源使得如果Wmax对应于使用十个同步激光发射所得到的脉冲I1的最大能量，则每个曝光区域接收到的总能量剂量Wtot就是Wtot＝40Wmax，同时牢记这个总剂量Wtot必须是从50个发射脉冲得到的。可以理解，通过使用激光发射时间延时的方式调节所发射脉冲的能量，尤其可增强系统对“散粒”噪声的容差，同时保证激光源的能量保持稳定。
下面将描述这个优选地基于闭环反馈机制的调节。
在到达硅晶片OBJ之前，部分EUV辐射23无衰减地进入到传感器31中，传感器31测量电流脉冲所产生的表面亮度。这个传感器可以是光电二极管或者CCD摄像机。有利地，这种传感器31的响应时间足够快，以至能够以至少10kHz的频率地进行测量。然后将测量值传送到包括控制单元30的计算机系统(反馈环由图1中的箭头32表示)。为了简化图1，传感器31表示在EUV源和窗口40之间。实际上，这个传感器31位于窗口40之后辐射23的通路上(实际上在晶片OBJ上)，这样晶片OBJ实际接收到的EUV峰值功率的测量值是尽可能最准确的。
图4中的计算系统33提供多个功能。其包括传统的硬件架构。其可为集成有存储器、处理器、时钟等的微控制器，或者是集成有输入/输出采集卡并且允许实现多种功能的微处理器。由于非常严格的时间限制，包括每隔0.1ms测量EUV峰值功率、计算要应用的控制信号，其应用和信息流必须实时执行。因此，对用于点火时刻t10至t20的控制信号在实时环境下编程以及执行。当然，计算系统33内的处理器CS是最新的产品，能够以高于所发射EUV脉冲的频率执行所有这些功能。更具体地，用于实现这些计算的传感器31(快速采集)和计算系统33可共同工作于小于EUV脉冲重复周期的周期上。
现在将参考图5描述反馈环控制的连续步骤。
在发射一个或多个脉冲，并将其发送至晶片OBJ之后，在步骤51中，对“曝光段状态”，也就是正接受EUV辐射的区域段到目前为止所接收的各自的剂量进行计算，考虑到最后发射脉冲的EUV峰值功率的测量值(在步骤57中测量)。从而构造一个“状态”向量，其包括50个分量，代表50个刚刚经过曝光的区域段的状态。在每次发射时，向量的各个分量进行移位，以便对其进行更新，这样与最后一次曝光段相关联的分量离开向量，而与将要首次进行曝光的区域段相关联的新分量进入到向量中。实现这种移位，以便考虑到晶片OBJ曝光区域的位移，这个区域在两次发射之间进行位移。
在步骤52中，基于与将要离开的区域段相关联的剂量，对将必须提供给这个最后一次曝光于下一个EUV脉冲的区域段的能量进行计算，以获得所需的剂量Wtot。然后，将这个EUV脉冲能量转换为对激光源所发出能量量子的贡献，考虑到激光发射的能量转换为EUV能量的程度。通过将时间延时引入到激光脉冲的发射时刻中，对将要发出的脉冲能量进行调整，如上所述。在步骤53中，则对未来激光发射的适当时刻进行估计。通过临时加入激光发射所发出的一些能量量子，则可在对期望指定给未来脉冲的EUV能量的控制中获得非常精细的离散化。在步骤54中，在步骤53中所估计的时刻触发激光发射，因此，在步骤55中，生成具有选定能量的EUV脉冲。通过在步骤57中测量在步骤55中所发射脉冲的有效EUV峰值功率，以及在步骤56中将晶片相对于窗口和EUV辐射源位移一个增量p，继续这个过程。因此，在图5中，图的左侧表示了计算系统33所实现的计算步骤。
从而，在这个实施方式的方法中，实际的调节优选地是对于要发射到曝光于辐射的晶片OBJ的当前区域段的最后一个脉冲进行的。
图6a至6d的阴影面积表示晶片OBJ表面上通过光阻剂PR膜沉积产生的感光区域。图6a表示在曝光过程开始时刻窗口40的位置。然后，将窗口40位移一个位置增量p，改位置增量p对应于窗口宽度L除以要发射到曝光于辐射中的任何一个区域段的脉冲数量N。这对应于在图6b中所示的窗口位置。在图6b中表示的这种配置中发送第一个EUV脉冲。根据上述参考图5描述的调节方法，在第一次发射脉冲期间对EUV峰值功率进行测量，然后在脉冲持续时间上进行积分，同时窗口40继续相对于晶片OBJ移动一个增量p。在这个实施方式的优选方法中，在图6b和图6c之间的中间配置中，位于照射窗口下面的晶片OBJ的曝光区域比这个窗口窄，通过从为了照射当前感光表面而要发出的能量Wtot中减去在先前n个连续脉冲期间测量的能量总和，然后用这个减法的结果除以N-n(在所述实例中，N＝50，n显然小于N)，来估计要发射的脉冲能量。因此可以理解数值n在每次对发射脉冲的EUV峰值功率进行测量之后递增，然后计算其积分值，给出实际接收的能量。为了调整所发射脉冲的能量，有利地是使用在图3b中所示的复合激光发射类型，其中发射5和6的连续时间延时保持小于发射的持续时间Δt。
当位于照射窗口下面的目标要曝光的区域宽于窗口的宽度时(在图6c中所示的配置)，对为了使经过最后照射的曝光区域段(或者先前表示的“段”)获得对其进行光刻所需的总能量而仍要发射的确切剩余能量进行估计。
通过示例，图6c表示窗口40的位置，其中允许对晶片OBJ的整个感光区域进行照射。在图6b中首先进行照射的Z1段现在接收其最后一个(第五十个)脉冲，根据上述过程进行调节，同时与其相邻的Z2段(图6c的右侧)接收其第49个脉冲。当窗口40再次移动一个增量p时，就是这个相邻的Z2段接收其第五十个脉冲了，能量根据先前接收的能量剂量进行调节，以获得上述Wtot所表示的总能量剂量。因此一般可以理解第n个当前段在照射期间必须接收的N个脉冲(这里N＝50)中的第一个脉冲实际上对应于从光刻过程开始的第n个脉冲。照射过程继续进行，如图6d所示，直至到达感光区域的边缘(图6d中的右侧)。
从而，照射过程的开始可总结如下a0)要进行光刻的感光目标位于窗口之下，这样只有要进行照射的宽度等于窗口宽度所述1/N的区域段进行曝光；a1)至少选择一些激光源，以便激发生成等离子体的靶，以及在要进行照射的区域触发电流脉冲；a2)对实际发出到要进行照射的目标的区域的当前远紫外线脉冲的峰值功率进行测量，并计算其在脉冲持续时间上的积分；a3)目标相对于窗口位移一个位置增量，这个增量等于窗口宽度的所述1/N；a4)只要位于窗口之下的要进行照射的目标区域比窗口窄，就通过发出具有所估计能量的脉冲，重复步骤a1)至a3)，能量是通过从用于对目标光刻所要发射的能量(Wtot)中减去在步骤a2)中减去n次连续通过步骤a2)期间所测量的能量的总和，然后将减法的结果除以N-n，其中n是小于预定的脉冲数量N的整数；以及a5)当位于窗口之下的要进行照射的目标区域到达窗口的宽度时，估计要提供的确切剩余能量值，这样接收其最后脉冲的要进行光刻的区域段接收到用于对其进行光刻的能量的总量(Wtot)。
更普遍地，试验表明上述类型反馈机制的使用保证照射量的稳定性具有0.1％的标准偏差，同时，当如上所述使用对激光发射时间延时的精细控制时，仍然允许具有高达4％标准偏差的散粒噪声。
权利要求
1.一种远紫外线光刻方法，其中要进行光刻的目标(OBJ)具有一个平面，其与光辐射线垂直放置，并且具有一个感光区域(PR)，所述目标能够相对于所述辐射线(23)进行横向移动(41)；实现蚀刻操作的所述辐射线(23)包括至少一条远紫外线，并且包括N个连续的电流脉冲，对这些脉冲通过照射窗口(40)的每单位面积能量进行测量；以及所述辐射脉冲是通过从多个激光源中选择的脉冲激光源(10-19)所输出的至少两个激光束在适当的目标(21)上进行撞击而产生的，每个所述激光源在每次触发时发射具有给定持续时间(Δt)的能量量子(Q)，所述激光源聚焦于目标的同一点上，所述方法，其特征在于包括下列迭代步骤，规定对于第n次迭代a)对在前N-1个脉冲期间通过所述照射窗口的远紫外线辐射的每单位面积能量求积分；b)在分隔两个连续所述辐射脉冲的时间间隔里，所述感光目标平移的距离等于所述照射窗口在这个平移轴上宽度(L)的1/N；c)从所述光刻处理所需的能量(Wtot)中减去在步骤a)中得到的积分；d)确定为了达到所述能量(Wtot)还要提供的剩余能量；e)计算对于第n个脉冲还要生成的所述脉冲量子30的数量；f)确定要激发的所述激光源的相应数量，并且选择所述激光源，其数量等于这个数值的整数部分；以及g)同时触发在步骤f)中所选择的所述激光器，对于下一个当前点重复这些步骤a)至g)。
2.如权利要求1所述的方法，其中在步骤f)中计算的所述激光源数量是分数，而且与所述激光器数量这个分数部分相关联的小于一个量子的能量由能够发射与其它激光源公用的所述能量量子的激光源提供，并且用一个小于一个量子的持续时间(Δt)的延时进行触发，延时是相对于发出同一电流脉冲量子数量整数部分的其它所述激光源的同步触发时刻而言。
3.如权利要求1所述的方法，其中在步骤f)中计算的所述激光源数量是分数，而且与激光器数量这个分数部分相关联的小于一个量子的能量由能够发出小于一个量子能量的所述激光源提供，并且用一个小于量子持续时间(Δt)的延时进行触发，延时是相对于发出同一电流脉冲量子数量整数部分的其它所述激光源的同步触发时刻而言。
4.如权利要求2和3中任意一项权利要求所述的方法，其中在步骤f)中计算的所述激光源数量是分数，而且与所述激光器数量这个分数部分相关联的小于一个量子的能量由多个激光源提供在代表所述激光器数量整数部分的所述同步激光器触发的时刻之后，在延时(1-k1)Δt后对第一激光器进行触发，其中0＜k1＜1；在代表所述激光器数量整数部分的所述同步激光器的触发时刻之后，在延时(1-k2)Δt后对第二激光器进行触发，其中k1＜k2＜1；如此类推，在代表激光器数量整数部分的同步激光器的触发时刻之后，在延时(1-kq)Δt后对第q个激光器进行触发，其中0＜kq＜1；以及，这些延时的总和小于量子的持续时间Δt。
5.如权利要求2到4中任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，对下列进行触发在预先确定的时刻(t11)至少触发第一激光发射，以及在选择用于对要发射的远紫外线脉冲能量进行调整的各个时刻，触发一个或多个连续激光发射，这些不同的时刻分布在小于所述发射持续时间(Δt)的时间间隔内。
6.如前述权利要求中任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，激光源被启动以平均频率重复性地发出激光发射，所述平均频率基本上定义了发出等离子体的脉冲的重复周期，并且其特征还在于，所述目标相对于辐射线的位移基本上是以对应于窗口宽度(L)的1/N除以脉冲重复周期的速度(V)连续进行的。
7.如前述权利要求中任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述方法基本上开始于下列步骤a0)要进行光刻的所述感光目标位于所述窗口之下，这样仅对要进行照射的宽度等于窗口宽度所述1/N的区域段进行曝光；a1)至少选择一些所述激光源，以便激发生成所述等离子体的靶，以及在要进行照射的区域触发电流脉冲；a2)对实际发射到要进行照射的所述目标区域的当前远紫外线脉冲的所述峰值功率进行测量；a3)所述目标相对于所述窗口位移一个位置增量，所述位置增量等于所述窗口宽度的1/N；a4)只要位于所述窗口之下的要进行照射的所述目标区域比窗口窄，就通过发出具有所估计能量的脉冲，重复步骤a1)至a3)，能量是通过从用于对所述目标光刻所要发出的所述能量(Wtot)中减去n次连续通过步骤a2)期间所测量的能量的总和，然后将减法的结果除以N-n，其中n是小于预定的脉冲数量N的整数；以及a5)当位于所述窗口之下的要进行照射的所述目标区域到达窗口的宽度时，估计要提供的确切剩余能量值，从而接收其最后脉冲的要进行光刻的区域段接收到用于对其进行光刻的所述总能量(Wtot)。
8.一种远紫外线光刻设备，包括远紫外线辐射源，包括脉冲激光源(10-19)所输出的至少两个激光束，每个所述激光源在激光发射期间发射具有给定持续时间(Δt)的能量量子(Q)，并且能够激发靶(21)的同一区域，所述靶能够发出具有远紫外发射线的等离子体；具有选定宽度(L)的照射窗口(40)，位于辐射源和目标(OBJ)之间，并且相对于辐射源(20，22)是固定的；以及一种装置(41)，用于使要进行光刻的目标(OBJ)相对于窗口进行横向位移，所述目标具有一个平面，与辐射线相互垂直，并且具有一个感光区域(PR)，选择所述位移，使得在两个连续的远紫外线辐射脉冲之间，所述目标(OBJ)相对于所述窗口的横向位移是所述照射窗口在位移方向上宽度的1/N，其方式使所述目标区域的任何一段(Z1，Z2)曝光于预先确定的N个连续远紫外线脉冲中，其特征在于，包括用于测量辐射通过所述照射窗口(40)的每单位面积能量的装置(31)；用于对当前要发出的第n个脉冲进行计算的装置计算前N-1个脉冲的远紫外线辐射测量能量的总和，通过对所述总和与预先确定的进行光刻所需的总能量(Wtot)进行比较，计算将要由第n个脉冲发出的剩余能量，以及计算为了获得所述第n个脉冲的所述能量，激光源必须发出的能量量子数量；以及用于根据所计算的量子数量选择选定数量的所述激光器并进行同步控制的装置(30)，其特征还在于，用于使要光刻的所述目标相对于辐射线进行位移的装置是处于激活状态的，从而使所述目标位移一个增量，该增量等于所述窗口宽度的所述1/N。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述计算装置(33)设计用于估计激光发射的时刻，以便调整要发出的远紫外线脉冲的能量，以及在于所述控制装置(PG、PS、AOM1-AOM10)设计为在激光发射的时间间隔中引入一个时间延时，其短于所述的发射持续时间(Δt)。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述控制装置包括声光调制器(AOM1-AOM10)，用于在选定的时刻启动所述每个激光源，以及射频电源(PS)，用于启动所述声光调制器，以及在于，所述电源和所述调制器能够工作于高于远紫外线脉冲频率至少一千倍数量级的最大频率。
11.如权利要求9和10中任意一项权利要求所述的设备，其特征在于，一方面所述传感器(31)具有选定的采集时间，另一方面所述计算装置(33)配置了具有选定处理频率的处理器，这样使得所述传感器和计算装置能够共同工作于短于远紫外线脉冲重复周期的周期上。
12.如权利要求8至11中任意一项权利要求所述的设备，其特征在于，所述靶是氙射流。
13.如权利要求8至11中任意一项权利要求所述的设备，其特征在于，所述靶是薄雾形式的包括氙和/或水滴的定向粒子射流。
14.如权利要求8至13中任意一项权利要求所述的设备，其特征在于，所述激光发射是由作为振荡器工作的脉冲固态激光器输出，并且由连续工作的二极管进行泵浦。
15.如权利要求8至14中任意一项权利要求所述的设备，其特征在于，所述激光器数量的分数部分由相对于先前激光器的同步触发有一个延时的能量量子表示，以及在于，所述选择装置能够依照所述激光器数量的分数部分值生成这些延时，以便生成所述当前第n个脉冲。
16.如权利要求8至15中任意一项权利要求所述的设备，其特征在于，所述选择装置设计用于分别触发不对远紫外线脉冲的发出产生贡献的剩余数量的激光器，这样这些激光器输出的单个发射不足以发射远紫外线脉冲。
全文摘要
本发明涉及一种使用来自多个激光器对等离子体的激发进行远紫外线辐射光刻的方法和设备。要进行光刻的目标位于照射窗口之后。辐射线包括N个连续的电流脉冲，对其表面能量进行测量。特别地，每个激光器在每次开始时发射具有给定持续时间的能量量子。然后将目标在前N－1个脉冲过程中所接收到的辐射表面能量进行加和，用于迭代方法的第n次迭代中。感光目标位移的距离等于照射窗口在所述平移轴向上宽度的1/N。从光刻方法所需的总能量值中减去上述总和。通过具体选择要开启的激光源的相应数量，对为了获得总能量值而要提供的剩余能量值，以及第n个脉冲所要产生的剩余脉冲量子数进行确定。从而为发出脉冲，对所选的激光器进行触发。
文档编号H05G2/00GK1864104SQ200480029252
公开日2006年11月15日 申请日期2004年9月1日 优先权日2003年9月5日
发明者菲利普·科尔蒙, 皮埃尔·伊夫·特罗, 沙尔利·瓦谢 申请人:法国原子能委员会