一种极紫外光刻机光源中液滴靶空间位置的监控系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种极紫外光刻机光源中液滴靶空间位置的监控系统，包括二个探测光源、二个四象限光电探测器、信号处理器、信号控制器和二维电位移台；二维电位移台用于放置喷嘴，设液滴喷嘴喷射方向为Z轴，第一探测光源和第一四象限光电探测器配合用于检测X方向的偏移，第二探测光源和第二四象限光电探测器配合用于检测Y方向的偏移；第一四象限光电探测器和第二四象限光电探测器分别与信号处理器电连接，信号处理器将四象限光电探测器的输出信号进行处理后反馈给信号控制器用于对二维电位移台进行控制调节，以控制液滴喷嘴位置，保证液滴沿激光脉冲的焦斑中心方向喷射。该装置能够保证液滴沿激光脉冲的焦斑中心方向喷射，提高EUV产生效率。
【专利说明】一种极紫外光刻机光源中液滴靶空间位置的监控系统
【技术领域】
[0001]本发明属于EUV (Extreme Ultraviolet,极紫外)光源领域,更具体地,涉及一种基于四象限探测器来对极紫外光刻机光源中液滴靶空间位置进行实时监控系统。
【背景技术】
[0002]光刻技术作为半导体工业中最为关键的技术，在半导体工业半个多世纪的进化历程中为整个产业的发展提供了强有力的技术支撑。目前，传统光刻技术中的193nm的ArF准分子激光浸没式光刻技术利用增大光刻系统数值孔径的方法突破了 22nm节点的限制。但是由于其本身曝光光源的限制，再突破更小节点已经难上加难。极紫外光刻(ExtremeUltraviolet Lithography, EUVL)技术利用13.5nm或是6.X波段的极紫外光作为光刻机光源进行芯片刻蚀。由于利用了更短波长的光源，EUVL技术能大幅的提升刻蚀的分辨率。极紫外光的获得主要是将等离子体状态中具有处于EUV辐射范围内发射谱线的材料激发到等离子体状态从而辐射出EUV光。
[0003]LPP (Laser Produced Plasma,激光等离子体光源)是一种通过激光与液滴祀相互作用产生等离子体，从而获得EUV辐射的方法。由于LPP没有边界材料的抗腐蚀要求，也没有热负载的限制；同时由于激光聚焦后光斑尺寸很小，形成的等离子体位置集中使得EUV收集角度更大，因此成为获得EUV光源的首要选择。LPP光源中均匀液滴的获得主要采用均匀液滴喷射法来获得均匀的液滴靶材，通过利用持续的压力挤压使得液体通过喷孔形成射流，在激励条件的作用下断裂成为均匀液滴。如图1所示为产生LPP的结构示意图，通过超声换能器的周期性振动，使得液态工作物质从喷嘴11处喷出，获得均匀的液滴12。控制器13控制脉冲C02激光器14工作，产生的激光脉冲15经透镜16聚焦后与喷射的液滴12相互作用，使其气化、电离产生含EUV的等离子体。由于激光脉冲聚焦位置固定不变，因此需要控制液滴靶喷嘴位置，保证其沿着激光脉冲的聚焦中心喷射，获得稳定的EUV辐射光源。
[0004]均匀液滴的靶材的监控通常都是采用CXD来实现的，通过CXD能够直观地对液滴位置进行观察，但是CCD由于数据处理较慢而导致响应时间较长，无法在高重频的条件下对信号进行实时反馈。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种极紫外光刻机光源中液滴靶空间位置的监控系统，目的在于通过对液滴的位置信息进行实时测量，并利用该信号进行反馈调节，保证液滴沿激光脉冲的焦斑中心方向喷射，提高EUV产生效率。
[0006]本发明提供的一种极紫外光刻机光源中液滴靶空间位置的监控系统，其特征在于，它包括第一探测光源、第一四象限光电探测器、第二探测光源、第二四象限光电探测器、信号处理器、信号控制器和二维电位移台；
[0007]二维电位移台用于放置喷嘴，设液滴喷嘴喷射方向为Z轴，第一探测光源和第一四象限光电探测器配合用于检测X方向的偏移，第二探测光源和第二四象限光电探测器配合用于检测Y方向的偏移；
[0008]第一四象限光电探测器和第二四象限光电探测器分别与信号处理器电连接，信号处理器将四象限光电探测器的输出信号进行处理后反馈给信号控制器用于对二维电位移台进行控制调节，以控制液滴喷嘴位置，保证液滴沿激光脉冲的焦斑中心方向喷射。
[0009]本发明解决了液滴靶在工作过程中喷射位置不稳定，会偏离C02激光脉冲焦点位置的缺点。工作时，液滴靶工作时沿着中心轴线向下喷射，保证液滴通过C02激光脉冲焦点位置，同时探测光束通过液滴，投射在四象限光电探测器上，且光斑均匀分布。若液滴沿中心轴线喷射通过脉冲焦点位置，光电探测器左右象限的变化相等，信号差输出为O ;若液滴喷射略为偏离激光脉冲焦点位置，则光电探测器左右象限的变化不相等，信号差输出不为0，信号处理器将该信号反馈给信号控制器，对电二维平移台进行相应移动，保证液滴沿激光脉冲的焦斑中心方向喷射，获得稳定的激光等离子体光源。
[0010]本发明结构简单，操作方便，采用高频率响应的光电探测器能够对高重频的液滴进探测并进行信号反馈，提高液滴靶喷射的稳定性。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为激光脉冲与液滴作用示意图；
[0012]图2为本发明实例提供的系统结构示意图；
[0013]图3为本发明实例提供的系统的工作流程图；
[0014]图4为喷射液滴发生偏离的示意图；
[0015]图5为激光脉冲与液滴的同步控制结构示意图；
[0016]图6为液滴喷射方向空间位置监测及控制示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0018]如图2所示，本发明实例提供的一种极紫外光刻机光源中液滴靶空间位置的监控系统主要包括第一探测光源21、第一四象限光电探测器22、第二探测光源23、第二四象限光电探测器24、信号处理器25、信号控制器26和二维电位移台27。设液滴喷嘴11沿着Z轴方向喷射，第一探测光源21和第一四象限光电探测器22配合用于检测X方向的偏移，第二探测光源23和第二四象限光电探测器24配合用于检测Y方向的偏移。
[0019]第一探测光源21发出光束的方向与液滴12喷射的方向垂直，第一探测光源21的光轴与第一四象限光电探测器22的光敏面垂直,其发射的光束垂直投射在第一四象限光电探测器22的光敏面上，保证第一四象限光电探测器22的四个象限的输出大小相等。
[0020]第二探测光源23光束的方向与液滴12的喷射方向垂直，且与第二探测光源23光束的方向垂直，第二探测光源23的光轴与第二四象限光电探测器24的光敏面垂直，保证第二四象限光电探测器24的四个象限输出大小相等。第一探测光源21和第二探测光源23的光轴保持在同一个平面内。
[0021]第一四象限光电探测器22和第二四象限光电探测器24分别与信号处理器25电连接，信号处理器25将四象限光电探测器的输出信号进行处理后反馈给信号控制器26用于对二维电位移台27进行控制调节，控制液滴喷嘴11位置，保证液滴沿激光脉冲的焦斑中心方向喷射。更进一步地，基于四象限探测器的一种极紫外光刻机光源中液滴靶空间位置的监控系统还能对液滴沿喷射方向的位置进行监测，获得液滴到达激光脉冲聚焦位置的时间，同时利用该信号同步激光脉冲放电时间，保证液滴到达脉冲聚焦位置时激光器也同时发出激光，获得稳定的EUV输出。
[0022]所述的四象限光电探测器具有闻的响应频率(可达千兆赫兹)，能满足液滴在闻重复频率喷射时的测量。所述的四象限光电探测器具有对称的光敏面，对探测光源具有线性响应。所述的探测光源21和22可以经过扩束，覆盖整个四象限探测器的光敏面，从而获得更佳的线性响应。
[0023]所述的信号处理器25包括前置放大，A/D转换电路等，能够对两个四象限探测器的信号同时进行处理和显示。所述的信号控制器26将信号处理器25将电信号输出转换成位移量，并控制二维电位移台27控制喷嘴11的位置。
[0024]下面根据图3和图4说明本发明的喷射监控装置的实现方式。液滴靶正常工作时，液滴12沿激光脉冲的焦斑中心方向喷射喷，液滴12经过探测光束时，四象限探测器的左右两个象限(I1和I2)被遮挡的部分相等，因此这两个象限的信号输出仍然相等，这时信号输出差Λ 1=1^1,0(如图4a所示)，此时无需改变液滴喷嘴11的位置。若液滴12喷射位置向X轴正方向发生偏移(如图4b所示)，液滴12经过探测光束时，四象限光电探测器两个象限被遮挡的部分不相等，即两个象限的信号输出不相等，四象限光电探测器有信号差AI(AI=I1-12X))输出，该信号差Λ I由信号处理器25进行记录，并反馈给信号控制器26，信号处理器25将信号差Λ I信号转换成电位移信号八(八=丨(八1))，用来控制二维电位移台27在X轴方向移动，电位移信号Δ和信号差Δ I关系可由下式表不:
【权利要求】
1.一种极紫外光刻机光源中液滴靶空间位置的监控系统，其特征在于，它包括第一探测光源(21)、第一四象限光电探测器(22)、第二探测光源(23)、第二四象限光电探测器(24)、信号处理器(25)、信号控制器(26)和二维电位移台(27)； 二维电位移台(27)用于放置喷嘴(11)，设液滴喷嘴(11)喷射方向为Z轴，第一探测光源(21)和第一四象限光电探测器(22)配合用于检测X方向的偏移，第二探测光源(23)和第二四象限光电探测器(24)配合用于检测Y方向的偏移； 第一四象限光电探测器(22)和第二四象限光电探测器(24)分别与信号处理器(25)电连接，信号处理器(25)将四象限光电探测器的输出信号进行处理后反馈给信号控制器(26)用于对二维电位移台(27)进行控制调节，以控制液滴喷嘴(11)位置，保证液滴沿激光脉冲的焦斑中心方向喷射。
2.根据权利要求1所述的一种极紫外光刻机光源中液滴靶空间位置的监控系统，其特征在于， 所述第一探测光源(21)发出光束的方向与液滴(12)喷射的方向垂直，第一探测光源(21)的光轴与第一四象限光电探测器(22)的光敏面垂直，其发射的光束垂直投射在第一四象限光电探测器(22)的光敏面上，使第一四象限光电探测器(22)的四个象限的输出大小相等； 第二探测光源(23)光束的方向与液滴(12)的喷射方向垂直，且与第二探测光源(23)光束的方向垂直，第二探测光源(23)的光轴与第二四象限光电探测器(24)的光敏面垂直，使第二四象限光电探测器(24)的四个象限输出大小相等；第一探测光源(21)和第二探测光源(23)的光轴保持在同一个平面内。
【文档编号】G03F7/20GK103513519SQ201310419936
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年9月13日 优先权日:2013年9月13日
【发明者】徐勇跃, 王新兵, 左都罗, 卢宏, 陆培祥 申请人:华中科技大学