[发明专利]经由激光能量调制来稳定液滴-等离子体相互作用的系统和方法

说明书

在激光产生等离子体(LPP)极紫外(EUV)系统中，通过激光脉冲照射液滴来在室中产生等离子体。这会生成使得等离子体不稳定的力，并且使得随后液滴随着其接近等离子体而改变其飞行轨迹和速度。可以从所生成的EUV能量的量的振荡检测该不稳定性。为了通过稳定等离子体和液滴的行进来减少振荡，使用比例‑积分(PI)控制器算法来基于室中生成的EUV能量修改随后激光脉冲的能量。通过修改随后激光脉冲的能量，等离子体稳定，这减小了对液滴飞行的影响并稳定了所生成的EUV能量的量，从而允许等离子体室操作更长的时间间隔并且降低由激光源维持的储备功率的量。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年8月12日提交的美国申请No.14/824,280 的权益，其内容通过引用整体并入本文。

技术领域

该非临时美国专利申请整体涉及激光产生等离子体(LPP)极紫外(EUV)系统，并且更具体地涉及用于稳定这样的LPP EUV系统的系统和方法。

背景技术

半导体行业继续开发能够打印越来越小的集成电路尺寸的光刻技术。通常将极紫外(“EUV”)光(有时也称为软X射线)定义为波长在10纳米和120纳米(nm)之间的电磁辐射，其中预计未来将使用更短的波长。EUV光刻目前通常被认为包括波长在10nm至14nm 范围内的EUV光，并被用于在诸如硅晶片的衬底中产生非常小的特征(例如，亚32nm的特征)。为了在商业上有用，期望这些系统高度可靠，并提供成本有效的吞吐量且提供合理的工艺宽容度。

产生EUV光的方法包括但不一定限于利用EUV范围内的一个或多个发射线将材料转换为具有一个或多个元素(例如，氙、锂、锡、铟、锑、碲、铝等)的等离子体状态。在一种通常称为激光产生等离子体(“LPP”)的这样的方法中，可以通过在照射部位处使用激光束照射目标材料(例如，具有期望的线发射元素的材料的液滴、流或集束)来产生所需的等离子体。线发射元素可以是纯形式或合金形式(例如，在所需温度下为液体的合金)，或者可以与诸如液体的另一材料混合或分散。

在一些现有技术的LPP系统中，液滴流中的液滴被单独的激光脉冲照射，以从每个液滴形成等离子体。备选地，已公开了一些现有技术的系统，其中每个液滴被多于一个的光脉冲依次照射。在一些情况下，每个液滴可以被暴露于所谓的“预脉冲”来将目标材料加热、膨胀、气化、蒸发和/或电离和/或生成弱等离子体，随后是所谓的“主脉冲”来生成强等离子体，并将大部分或所有预脉冲影响的材料转换成等离子体，并且从而产生EUV光发射。可以理解，可以使用多于一个的预脉冲，并且可以使用多于一个的主脉冲，并且预脉冲和主脉冲的功能可以在一定程度上重叠。

由于LPP系统中的EUV输出功率通常与照射目标材料的驱动激光功率成比例，所以在一些情况下，也可以认为期望采用包括相对低功率的振荡器或“种子激光器”以及用于放大来自种子激光器的激光脉冲的一个或多个放大器的布置。使用大型放大器允许使用低功率的、稳定的种子激光器，而同时仍然提供在LPP工艺中使用的相对较高的功率脉冲。

现有技术中已知并使用的系统通常为预期在理想条件下产生最大量的EUV能量的主脉冲设置固定的脉冲宽度。然后通过RF发生器来调节施加到放大器的驱动激光射频(RF)泵浦功率，RF发生器使用脉宽调制(PWM)来调节占空比(生成RF功率的操作时间的一部分)，以获得最大量或期望量的EUV能量。但是，与系统的操作相比，该方法相对较慢。激光功率只可以从一个脉冲到下一个脉冲少量地改变，并且因此当占空比改变时，系统通常采用多个脉冲来改变输出。

发明内容