[發明專利]一種極紫外光刻機光源中液滴靶空間位置的監控系統

無效

• 申請號: 201310419936.3
• 申請日: 2013-09-13
• 公開（公告）號: CN103513519A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 徐勇躍;王新兵;左都羅;盧宏;陸培祥
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G02B27/09
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青

技術領域

本發明屬于EUV(Extreme?Ultraviolet，極紫外)光源領域，更具體地，涉及一種基于四象限探測器來對極紫外光刻機光源中液滴靶空間位置進行實時監控系統。

背景技術

光刻技術作為半導體工業中最為關鍵的技術，在半導體工業半個多世紀的進化歷程中為整個產業的發展提供了強有力的技術支撐。目前，傳統光刻技術中的193nm的ArF準分子激光浸沒式光刻技術利用增大光刻系統數值孔徑的方法突破了22nm節點的限制。但是由于其本身曝光光源的限制，再突破更小節點已經難上加難。極紫外光刻(Extreme?Ultraviolet?Lithography，EUVL)技術利用13.5nm或是6.X波段的極紫外光作為光刻機光源進行芯片刻蝕。由于利用了更短波長的光源，EUVL技術能大幅的提升刻蝕的分辨率。極紫外光的獲得主要是將等離子體狀態中具有處于EUV輻射范圍內發射譜線的材料激發到等離子體狀態從而輻射出EUV光。

LPP(Laser?Produced?Plasma，激光等離子體光源)是一種通過激光與液滴靶相互作用產生等離子體，從而獲得EUV輻射的方法。由于LPP沒有邊界材料的抗腐蝕要求，也沒有熱負載的限制；同時由于激光聚焦后光斑尺寸很小，形成的等離子體位置集中使得EUV收集角度更大，因此成為獲得EUV光源的首要選擇。LPP光源中均勻液滴的獲得主要采用均勻液滴噴射法來獲得均勻的液滴靶材，通過利用持續的壓力擠壓使得液體通過噴孔形成射流，在激勵條件的作用下斷裂成為均勻液滴。如圖1所示為產生LPP的結構示意圖，通過超聲換能器的周期性振動，使得液態工作物質從噴嘴11處噴出，獲得均勻的液滴12。控制器13控制脈沖CO2激光器14工作，產生的激光脈沖15經透鏡16聚焦后與噴射的液滴12相互作用，使其氣化、電離產生含EUV的等離子體。由于激光脈沖聚焦位置固定不變，因此需要控制液滴靶噴嘴位置，保證其沿著激光脈沖的聚焦中心噴射，獲得穩定的EUV輻射光源。

均勻液滴的靶材的監控通常都是采用CCD來實現的，通過CCD能夠直觀地對液滴位置進行觀察，但是CCD由于數據處理較慢而導致響應時間較長，無法在高重頻的條件下對信號進行實時反饋。

發明內容

本發明提供一種極紫外光刻機光源中液滴靶空間位置的監控系統，目的在于通過對液滴的位置信息進行實時測量，并利用該信號進行反饋調節，保證液滴沿激光脈沖的焦斑中心方向噴射，提高EUV產生效率。

本發明提供的一種極紫外光刻機光源中液滴靶空間位置的監控系統，其特征在于，它包括第一探測光源、第一四象限光電探測器、第二探測光源、第二四象限光電探測器、信號處理器、信號控制器和二維電位移臺；

二維電位移臺用于放置噴嘴，設液滴噴嘴噴射方向為Z軸，第一探測光源和第一四象限光電探測器配合用于檢測X方向的偏移，第二探測光源和第二四象限光電探測器配合用于檢測Y方向的偏移；

第一四象限光電探測器和第二四象限光電探測器分別與信號處理器電連接，信號處理器將四象限光電探測器的輸出信號進行處理后反饋給信號控制器用于對二維電位移臺進行控制調節，以控制液滴噴嘴位置，保證液滴沿激光脈沖的焦斑中心方向噴射。

本發明解決了液滴靶在工作過程中噴射位置不穩定，會偏離CO2激光脈沖焦點位置的缺點。工作時，液滴靶工作時沿著中心軸線向下噴射，保證液滴通過CO2激光脈沖焦點位置，同時探測光束通過液滴，投射在四象限光電探測器上，且光斑均勻分布。若液滴沿中心軸線噴射通過脈沖焦點位置，光電探測器左右象限的變化相等，信號差輸出為0；若液滴噴射略為偏離激光脈沖焦點位置，則光電探測器左右象限的變化不相等，信號差輸出不為0，信號處理器將該信號反饋給信號控制器，對電二維平移臺進行相應移動，保證液滴沿激光脈沖的焦斑中心方向噴射，獲得穩定的激光等離子體光源。

本發明結構簡單，操作方便，采用高頻率響應的光電探測器能夠對高重頻的液滴進探測并進行信號反饋，提高液滴靶噴射的穩定性。

附圖說明

圖1為激光脈沖與液滴作用示意圖；

圖2為本發明實例提供的系統結構示意圖；

圖3為本發明實例提供的系統的工作流程圖；

圖4為噴射液滴發生偏離的示意圖；

圖5為激光脈沖與液滴的同步控制結構示意圖；

圖6為液滴噴射方向空間位置監測及控制示意圖。

具體實施方式