[发明专利]用于调制光源波长的设备和方法

说明书

用于控制激光系统的设备和方法，该激光系统能够生成具有多个交替波长的激光辐射的脉冲的脉冲串，其中控制波长的元件被预定位在脉冲串之间，以处于其产生一个波长的位置与其产生另一波长的位置之间波长。还公开了一种使用二次规划、动态规划、反向前馈控制或迭代学习控制来确定元件在位置之间移动的最佳控制波形的系统。诸如预填充的查找表或现场可编程门阵列的数据存储装置可以用于针对多个重复速率中的每个重复速率存储至少一个最佳控制参数。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年5月14日提交的题为“APPARATUS FOR AND METHOD OFMODULATING A LIGHT SOURCE WAVELENGTH”的美国申请No.62/847,464的优先权，其整体通过引用被并入本文中。

技术领域

本公开涉及用于生成例如在光刻设备中使用的多个激光束的系统和方法。

背景技术

光刻设备将期望的图案施加到诸如半导体材料的晶片的衬底上，通常施加到衬底的目标部分上。备选地被称为掩膜或掩模版的图案形成装置可以被用来生成要在晶片的单个层上形成的电路图案。图案的转移通常通过成像到在衬底上提供的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上来完成。通常，单个衬底将包含被连续图案化的相邻目标部分。

光刻设备包括所谓的步进器和所谓的扫描仪，在该步进器中通过将整个图案一次曝光到目标部分上来辐射每个目标部分，在该扫描仪中，通过辐射束在给定方向(“扫描”方向)上扫描图案，同时通过以平行或反平行于该方向的方式同步扫描衬底，来照射每个目标部分。还可以通过将图案压印到衬底上来将图案从图案化装置转移到衬底。本文中，为了简单起见，步进器和扫描仪均将被简称为扫描仪。

用于照射图案并将其投射到衬底上的光源可以是多种配置中的任何一种配置。光刻系统中常用的深紫外准分子激光器包括248nm波长的氟化氪(KrF)激光器和193nm波长的氟化氩(ArF)激光器。通常，准分子激光器被设计为与特定的气体混合物一起工作；因此，改变波长可能是复杂的。特别是，从一次放电到下一次放电(“shot-to-shot”)改变中心波长是具有挑战性的。

然而，可能存在一些期望有能力去改变波长的情况。例如，在3D NAND存储器层(即，结构类似于堆叠在彼此顶部上的NAND(而非AND)门的存储器)。从2D到3D NAND架构的转变需要对制造工艺进行重大改变。在3D NAND制造中，挑战主要由极端纵横比(孔直径与其深度之比)的蚀刻和沉积工艺带来的。创建具有高纵横比(HAR)特征的复杂3D结构非常复杂并且需要极高的精度，最终还需要工艺均匀性和可重复性以实现规模化。此外，随着多层堆叠高度的增加，在堆叠(例如，存储器阵列)的顶部和底部实现一致的蚀刻和沉积效果的难度也增加。

这些考虑导致需要更大的聚焦深度。光刻聚焦深度DOF由关系式DOF＝±m₂λ/(NA)²确定，其中λ是照射光的波长，NA是数值孔径，以及m₁和m₂是取决于抗蚀过程的实际因素。由于3D NAND光刻对聚焦深度的要求更高，有时在晶片上进行多于一次的曝光通过，针对每次通过使用不同的激光波长。

此外，构成使激光辐射聚焦的透镜的材料是色散的，因此不同的波长会聚焦在不同的深度。这是为什么期望具有改变波长的能力的另一个原因。

DUV光源包括用于控制DUV光的波长的系统。通常，这些波长控制系统包括反馈和前馈补偿器以提高波长稳定性。从特性上看，希望目标或参考波长(即，由波长控制系统命令的波长)在激光操作期间不会快速改变。因此控制器主要用于抑制瞬态干扰。前馈补偿器还补偿了波长目标的被命令的改变，即波长变化事件，该波长变化事件预期不频发。当发生此类事件例如以实现600fm的波长设定点改变时，通常近似约100ms的稳定时间必须被允许用于系统以稳定地设置到新波长。这通常超过脉冲之间的时间，因此在目标波长设定点在脉冲之间改变约500fm的用例下，这样的控制系统将无法提供所需的波长跟踪性能。