使用基于重复率的增益估算器的改进的激光能量和剂量控制制造技术

通过创建和使用增益估算器集合改善激光系统的激光能量控制和所得的剂量控制，增益估算器集合中的一个增益估算器用于激光脉冲重复率集合或范围中的每个激光脉冲重复率。当使用新的重复率时，其对应的增益估算器被检索，用于计算电压以使激光源发射，并且被更新。由此所得的生成的激光避免了现有激光系统中固有的会聚延迟，并且进一步可以以随后的指定的重复率重复这样做。

Improved laser energy and dose control using a gain estimator based on repetition rate

By creating and using a gain estimator set to improve laser energy control and resulting dose control of the laser system, a gain estimator in the gain estimator set is used for each laser pulse repetition rate in the laser pulse repetition rate set or range. When a new repetition rate is used, its corresponding gain estimator is retrieved, used to calculate the voltage to make the laser source emit, and updated. The resulting laser avoids the inherent convergence delay in the existing laser system, and can be repeated at a later specified repetition rate.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用基于重复率的增益估算器的改进的激光能量和剂量控制相关申请的交叉引用本申请要求于2017年4月24日提交的美国申请15/495,245的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
所公开的主题在激光控制领域中，并且更具体地在控制由(可以在半导体光刻工艺中使用的)激光源生成的激光的能量的领域中。
技术介绍
光刻是在半导体工业中常用的工艺。现代光刻通常使用激光源(也称为激光系统)来提供非常窄带的光脉冲以照射掩模，从而曝光在步进器-扫描器装置(也称为扫描器)中的硅晶片(也称为衬底)上的光刻胶材料。半导体器件参数的进步对所使用的激光源和步进器-扫描器的性能特征提出了越来越高的要求。越来越需要这些装置的精度和操作速度的提高。如在本领域中已知的，步进器-扫描器装置周期性地将期望的激光参数传达给激光源，以实现在光刻工艺中使用的期望的激光能量的剂量。继而，激光源生成激光并且将其输出到步进器-扫描器。然而，执行这些操作存在许多挑战。例如，所生成的激光可能需要一些时间才能稳定在期望的参数上。进一步，由于激光源中的噪声和其它干扰，可能难以精确地生成在期望的能量水平处的激光。需要在激光源如何快速地且准确地生成满足期望的参数的激光中作进一步改进。
技术实现思路
用于激光能量控制和所得的剂量控制的系统和方法，创建并且使用增益估算器集合，该增益估算器集合中的一个增益估算器用于激光脉冲重复率的范围中的每个激光脉冲重复率。当新的重复率被指定时，其对应的增益估算器被检索并且被用于调整和发射激光源。由此所得的生成的激光减小会聚延迟，并且进一步可以利用随后指定的重复率重复这样做。在一个实施例中是一种激光能量控制的方法，包括：在激光系统控制器中接收第一激光触发命令和电压命令；由激光系统控制器将电压命令转换为第一能量目标；由激光系统控制器基于第一激光触发命令与先前的激光触发命令之间的差异，确定第一激光重复率；由激光系统控制器检索对应于第一激光重复率的第一重复率增益估算器；由激光系统控制器使用第一能量目标和第一重复率增益估算器确定第一激光电压；由激光系统控制器引导激光源使用第一激光电压发射；在激光系统控制器中接收后续的激光触发命令和后续的电压命令；由激光系统控制器将后续的电压命令转换为第二能量目标；由激光系统控制器基于后续的激光触发命令与第一激光触发命令之间的差异，确定第二激光重复率，其中第二激光重复率与第一激光重复率不同；由激光系统控制器检索对应于第二激光重复率的第二重复率增益估算器；由激光系统控制器使用第二能量目标和第二重复率增益估算器确定第二激光电压；以及由激光系统控制器引导激光源使用第二激光电压发射。在另一个实施例中是一种用于激光能量控制的激光系统，包括：激光系统控制器，被配置为：接收第一激光触发命令和电压命令；将电压命令转换为第一能量目标；基于第一激光触发命令与先前的激光触发命令之间的差异确定第一激光重复率；检索对应于第一激光重复率的第一重复率增益估算器；使用第一能量目标和第一重复率增益估算器确定第一激光电压；引导激光源使用第一激光电压发射；接收后续的激光触发命令和后续的电压命令；将后续的电压命令转换为第二能量目标；基于后续的激光触发命令与第一激光触发命令之间的差异确定第二激光重复率，其中第二激光重复率与第一激光重复率不同；检索对应于第二激光重复率的第二重复率增益估算器；使用第二能量目标和第二重复率增益估算器确定第二激光电压；以及引导激光源使用第二激光电压发射。附图说明在下面的详细描述和附图中公开了各种实施例：图1是如可以在一个实施例中使用的示例性激光系统和扫描器的框图。图2是示出了如可以在一个实施例中使用的生成的激光的特性的曲线图。图3是如可以在一个实施例中使用的激光系统控制器的框图。图4是设置、更新和使用增益估算器集合的本方法的各个实施例的流程图。具体实施方式本文描述了一种用于控制激光源生成的激光的能量的系统和方法。在本方法中，与已知方法相比，更快速地、更准确地获得了期望的激光的能量，从而改善了光刻工艺中的剂量控制。现在将描述该系统和方法的操作和元件。现在参考图1，可以看到如可以在现代深紫外(“DUV”，例如具有在5至250纳米(nm)范围内的波长)光刻工艺中使用并且利用本方法的激光系统110和扫描器140的框图100。激光系统110中的激光的源是激光源120，其可以是由控制器130经由通信125控制的单腔系统或双腔系统。当激光源120发射时，所得的激光115行进至扫描器140，扫描器140负责曝光半导体晶片。如在本领域中已知的，扫描器140经由通信135将要由激光系统110生成的用于激光的期望的参数发送至激光系统110。旨在在光刻工艺中实现期望的曝光的参数通常包括：诸如激光波长、能量水平和激光系统何时发射激光的定时触发之类的东西。继而，激光系统基于那些参数生成激光115。然后，该过程继续进行，此时扫描器140传达了附加的期望的参数，以供激光系统110生成进一步的激光。如本领域中已知的，由控制器130经由通信125指定的施加到激光源120的电压的量与生成的激光中的所得的能量之间存在关系。该关系通常表示为dv/de，其是电压相对于能量的导数。美国专利No.7,756.171和美国专利No.11/900,527(各自通过引用并入本文)描述了本领域中已知的这些方面。在本领域中已知使用所谓的增益估算器，一种用于估算dv/de关系的算法。如上所述，施加到激光源120的电压的量与生成的激光中的所得的能量之间存在关系。通常，施加的电压越大，所得的能量越大。然而，该关系受到激光系统中的噪声和其它干扰的影响。这样，不是简单地假定给定电压将总是导致相同的能量，而是通过局部改变(或抖动，即dv)电压然后使用能量中的对应的响应(即，de)以计算de/dv作为输出，来创建增益估算器算法。然后使用该de/dv(其是增益估算器的输出)来计算最终电压值，然后激光系统使用该最终电压值来以期望的能量水平生成激光。通过引用并入本文的美国专利No.8102,889描述了本领域已知的这些方面。然而，尽管增益估算器的这种已知用法可以减少或消除激光能量的误差或可变性，但是仍然不能解决在瞬变阶段或会聚滞后期间生成的激光不能提供期望的能量水平的问题。换句话说，如果扫描器以不同的重复率请求激光(即，如由从扫描器140接收到的定时触发所指示的，在一秒内发射的激光脉冲的数目，以下称为“RepRate”或“rr”)，则激光能量性能将暂时变差，直到增益估算器再次找到新的de/dv为止，因为(如图2所示)RepRate影响de/dv增益。现在参考图2，可以以曲线图的形式看到所生成的激光的特性。在该示例中，扫描器140已经传达了一系列不同的定时触发，这导致激光系统110以每秒2000，然后是6000，然后是5990，然后是4000个激光脉冲的RepRate生成激光。如图所示，在图中由一系列x以度数表示的实际的de/dv(上述dv/de的倒数)在不同的RepRate中的每本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光能量控制的方法，包括：/n在激光系统控制器中接收第一激光触发命令和电压命令；/n由所述激光系统控制器将所述电压命令转换为第一能量目标；/n由所述激光系统控制器基于所述第一激光触发命令与先前的激光触发命令之间的差异，确定第一激光重复率；/n由所述激光系统控制器检索对应于所述第一激光重复率的第一重复率增益估算器；/n由所述激光系统控制器使用所述第一能量目标和所述第一重复率增益估算器确定第一激光电压；/n由所述激光系统控制器引导激光源使用所述第一激光电压发射；/n在所述激光系统控制器中接收后续的激光触发命令和后续的电压命令；/n由所述激光系统控制器将所述后续的电压命令转换为第二能量目标；/n由所述激光系统控制器基于所述后续的激光触发命令与所述第一激光触发命令之间的差异，确定第二激光重复率，其中所述第二激光重复率与所述第一激光重复率不同；/n由所述激光系统控制器检索对应于所述第二激光重复率的第二重复率增益估算器；/n由所述激光系统控制器使用所述第二能量目标和所述第二重复率增益估算器确定第二激光电压；以及/n由所述激光系统控制器引导所述激光源使用所述第二激光电压发射。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170424 US 15/495,2451.一种激光能量控制的方法，包括：
在激光系统控制器中接收第一激光触发命令和电压命令；
由所述激光系统控制器将所述电压命令转换为第一能量目标；
由所述激光系统控制器基于所述第一激光触发命令与先前的激光触发命令之间的差异，确定第一激光重复率；
由所述激光系统控制器检索对应于所述第一激光重复率的第一重复率增益估算器；
由所述激光系统控制器使用所述第一能量目标和所述第一重复率增益估算器确定第一激光电压；
由所述激光系统控制器引导激光源使用所述第一激光电压发射；
在所述激光系统控制器中接收后续的激光触发命令和后续的电压命令；
由所述激光系统控制器将所述后续的电压命令转换为第二能量目标；
由所述激光系统控制器基于所述后续的激光触发命令与所述第一激光触发命令之间的差异，确定第二激光重复率，其中所述第二激光重复率与所述第一激光重复率不同；
由所述激光系统控制器检索对应于所述第二激光重复率的第二重复率增益估算器；
由所述激光系统控制器使用所述第二能量目标和所述第二重复率增益估算器确定第二激光电压；以及
由所述激光系统控制器引导所述激光源使用所述第二激光电压发射。


2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在权利要求1的步骤之前：
将所述第一重复率增益估算器和所述第二重复率增益估算器设置为默认值。


3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：
在引导所述激光源使用所述第一激光电压发射之后并且在接收所述后续的激光触发命令和所述后续的电压命令之前，更新所述第一重复率增益估算器；以及
在引导所述激光源使用所述第二激光电压发射之后并且在接收任何其它激光触发命令和任何其它电压命令之前，更新所述第二重复率增益估算器。


4.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：
在引导所述激光源使用所述第一激光电压发射之后并且在接收所述后续的激光触发命令和所述后续的电压命令之前，更新所述第一重复率增益估算器和所述第二重复率增益估算器；以及
在引导所述激光源使用所述第二激光电压发射之后并且在接收任何其它激光触发命令和任何其它电压命令之前，更新所述第一重复率增益估算器和所述第二重复率增益估算器。


5.一种用于激光能量控制的激光系统，包括：
激光系统控制器，被配置为：
接收第一激光触发命令和电压命令；
将所述电压命令转换为第一能量目标；
基于所述第一激光触发命令与先前的激光触发命令之间的差异确定第一激光重复率；
检索对应于所述第一激光重复率的第一重复率增益估算器；
使用所述第一能量目标和所述第一重复率增益估算器确定第一激光电压；
引导激光源使用所述第一激光电压发射；
接收后续的激光触发命令和后续的电压命令；
将所述后续的电压命令转换为第二能量目标；
基于所述后续的激光触发命令与所述第一激光触发命令之间的差异确定第二激光重复率，其中所述第二激光重复率与所述第一激光重复率不同；
检索对应于所述第二激光重复率的第二重复率增益估算器；
使用所述第二能量目标和所述第二重复率增益估算器确定第二激光电压；以及
引导所述激光源使用所述第二激光电压发射。


6.根据权利要求5所述的激光系统，其中所述激光系统控制器进一步被配置为在接收所述第一激光触发命令和所述电压命令之前，将所述第一重复率增益估算器和所述第二重复率增益估算器设置为默认值。


7.根据权利要求6所述的激光系统，其中所述激光系统控制器进一步被配置为：
在引导所述激光源使用所述第一激光电压发射之后并且在接收所述后续的激光触发命令和所述后续的电压命令之前，更新所述第一重复率增益估算器；以及
在引导所述激光源使用所述第二激光电压发射之后并且在接收任何其它激光触发命令和任何其它电压命令之前，更新所述第二重复率增益估算器。


8.根据权利要求6所述的激光...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵颖博，K·M·奥布里恩，
申请(专利权)人：西默有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US