CN102106190A - 包括耐蚀材料的极端紫外辐射产生设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种改进的EUV产生设备，该EUV产生设备具有用于液态锡的经涂覆的供应管，从而提供一种极端紫外辐射产生设备，该极端紫外辐射产生设备能够向等离子体产生部分提供较少受污染的锡流和来自等离子体产生部分的较少受污染的锡流。
Description
技术领域
本发明涉及极端紫外（extreme UV）辐射产生设备，特别是利用锡基等离子体激励的EUV辐射产生设备。
背景技术
本发明涉及极端紫外辐射产生设备。这些设备被认为是对于半导体工业即将来临的“下一代”光刻工具起重大作用。
本领域中已知例如通过EUV源材料的等离子体激励来产生EUV光，该等离子体可以借助于激光束在等离子体起始部位照射靶材料来生成（即，激光产生等离子体，'LPP'），或者例如可以在等离子体焦点或等离子体箍缩部位处形成等离子体的电极之间的放电并且在放电时将靶材料递送到该部位来生成（即，放电产生等离子体，'DPP'）。
然而，在两种技术中都需要液态锡流，液态锡被认为是潜在靶材料之一，即EUV产生设备的某些部分在例如高于200℃的高温下总是暴露于比较苛刻的化学和物理条件。
需要锡没受到污染以确保高质量的纯锡等离子体，这样的先决条件也使得情况更加复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种极端紫外辐射产生设备，其能够向所述设备的等离子体产生部分提供较少受污染的锡流和来自所述设备的等离子体产生部分的较少受污染的锡流。
此目的通过根据本发明的权利要求1的极端紫外辐射产生设备解决。因此提供了一种极端紫外辐射产生设备，该极端紫外辐射产生设备包括：等离子体产生设备；至少一个锡供应系统，其具有与所述等离子体产生设备流体连通的供应贮存器，该至少一个锡供应系统适合于向所述等离子体产生设备供应液态锡，其中所述锡供应系统包括用于供应锡的至少一个供应装置，其中所述供应装置至少部分地涂覆有至少一种共价无机固体材料。
从本发明的意义上说，措词“等离子体产生设备”尤其指和/或包括能够产生和/或激励锡基等离子体从而产生极端紫外光的任何设备。应注意，本发明的等离子体产生设备可以是本领域技术人员所知晓的任何设备。
从本发明的意义上说，措词“锡供应系统”尤其指和/或包括能够产生、容纳和/或传输液态锡的任何系统，例如加热容器、运载系统和管道系统。
从本发明的意义上说，措词“供应装置”尤其指和/或包括能够产生、容纳和/或传输液态锡的至少一种容器和/或至少一种贮存器和/或至少一种管道系统。
从本发明的意义上说，措词“经涂覆的”是指和/或包括，当EUV设备工作时直接暴露于液态锡的该供应装置的部分至少部分地包括如本发明中描述的材料。措词“经涂覆的”并不旨在将本发明限制为其中材料已经沉积在供应装置上的所述实施例（尽管这是本发明的一个实施例）。措词“经涂覆的”还包括其中供应装置已经被处理从而获得所述涂层的实施例。
此外，措词“经涂覆的”并不旨在将本发明限制为这样的实施例，其中供应材料基本由一种材料制成，该材料仅仅具有选自如本发明所述的（多种）材料的小的“涂层”。在本发明中，也应包括其中供应材料基本包括均匀材料的实施例。
措词“共价无机固体材料”尤其指和/或包括其元素组成具有≤ 2的电负性差值（Allred & Rochow）的固体材料，优选地使得元素组成之间的结合具有小的极性或离子特性。
对于本发明内的广泛应用，这种极端紫外辐射产生设备的使用已经表现出具有下述优点中的至少其一：
由于供应装置的涂层的原因，锡的污染可以大幅减小，因而提高EUV设备的寿命和质量，
由于供应装置的涂层的原因，锡的污染可以大幅减小，因而提高EUV发射本身的纯度（辐射的“纯净度”），
由于供应装置的涂层的原因，锡的污染可以大幅减小，因而在延长的时间上维持液态锡本身的高质量和纯度，由此避免锡本身的规则变化，
由于供应装置的涂层的原因，供应装置本身的制作变得更廉价且操作变得更容易（例如就机械方面而言），因为可以就在EUV设备中使用之前应用基底材料且将基底材料经涂覆成形，
由于供应装置的涂层的原因，供应装置本身是绝缘的，因而受保护免受电流和热流。
根据本发明的优选实施例，至少一种共价无机固体材料包括选自下述材料的群组的固体材料：氧化物、氮化物、硼化物、磷化物、碳化物、硫化物、硅化物和/或其混合物。
尤其由于其良好的抗腐蚀属性，在实践中已经证明这些材料是有效的。
根据本发明的优选实施例，共价无机固体材料包括熔点≥1000℃的至少一种材料。
藉此，尤其可以改进EUV产生设备的长期性能。
优选地，共价无机固体材料熔点≥1000℃，更优选地≥1500℃且最优选地≥2000℃。
根据本发明的优选实施例，共价无机固体材料包括密度为≥2g/cm3且≤8g/cm3的至少一种材料。
藉此，尤其可以改进EUV产生设备的长期性能。
优选地，共价无机固体材料包括密度为≥2.3g/cm3，更优选地≥4.5g/cm3且最优选地≥7g/cm3的至少一种材料。
根据本发明的优选实施例，共价无机固体材料包括其原子结构是基于≥60%的原子组成至少其一的紧密堆积的至少一种材料。堆积密度定义为每个晶胞的原子组成数目乘以单个原子组成的体积除以晶胞的几何体积。
藉此，尤其可以改进EUV产生设备的长期性能。
优选地，共价无机固体材料包括堆积密度为≥65%，更优选地≥68%且最优选地≥70%的至少一种材料。
根据本发明的优选实施例，共价无机固体材料包括这样的材料，该材料在原子组成其中之一和锡之间的化学反应导致的目标温度范围中没有表现出原子组成和锡的热力学相场，即，该共价无机固体材料对液态锡具有高的化学惰性。
藉此，尤其可以改进EUV产生设备的长期性能。
优选地，共价无机固体材料包括选自下述材料组成的群组的至少一种材料：Mg、Al、Si、K、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au的氧化物、氮化物、硼化物、磷化物、碳化物、硫化物和硅化物或其混合物。
共价无机固体材料可以通过比较常规的制作技术来合成，比如：物理气相沉积（PVD），例如蒸发、有磁控管和/或等离子体辅助以及无磁控管和/或等离子体辅助的溅射；或者化学气相沉积（CVD），例如等离子体增强或低压CVD；或者分子束外延（MBE）；或者脉冲激光沉积（PLD）；或者等离子体喷镀；或者蚀刻（化学钝化）；或者热退火（热钝化）；或者经由熔融（melting）（例如搪瓷(emaille)）；或者电流处理或者其组合，例如热化学处理。
根据本发明的另一方面，提供了一种极端紫外辐射产生设备，该极端紫外辐射产生设备包括：等离子体产生设备；至少一个锡供应系统，其具有与所述等离子体产生设备流体连通的供应贮存器，该至少一个锡供应系统适合于向所述等离子体产生设备供应液态锡，其中所述锡供应系统包括用于供应锡的至少一个供应装置，其中所述供应装置至少部分地涂覆有选自包括下述材料的群组的至少一种金属：IVb、Vb、VIb和/或VIIIb金属或其混合物。
从本发明的意义上说，措词“金属”并不旨在将本发明限制为这样的实施例，其中所述供应装置涂覆有纯的金属。实际上认为，至少对于根据本发明的金属的一部分，它们可以形成这样的涂层，在涂层中存在部分氧化或者产生其它反应的组成。
对于本发明内的广泛应用，这种极端紫外辐射产生设备的使用已经表现出具有下述优点中的至少其一：
由于供应装置的涂层的原因，锡的污染可以大幅减小，因而提高EUV设备的寿命和质量，
由于供应装置的涂层的原因，锡的污染可以大幅减小，因而提高EUV发射本身的纯度（辐射的“纯净度”），
由于供应装置的涂层的原因，锡的污染可以大幅减小，因而在延长的时间上维持液态锡本身的高质量和纯度，由此避免锡本身的规则变化，
由于供应装置的涂层的原因，供应装置本身的制作变得更廉价且操作变得更容易（例如就机械方面而言），因为可以就在EUV设备中使用之前应用基底材料且将基底材料经涂覆成形，
由于供应装置的涂层的原因，供应装置本身是绝缘的，因而受保护免受电流和热流，
由于供应装置的金属涂层的原因，这些设备是导电和导热的，这在本发明的一个或其它实施例中会是有利的。
根据优选实施例，金属涂层的厚度为≥100nm且≤100μm。在实践中已经证明，这通常是有效的折衷。
根据优选实施例，金属涂层的粗糙度为≥1nm且≤1μm。在实践中也已经证明这是有效的。
根据本发明的极端紫外产生设备可以用于各种系统和/或应用，例如下述中的一种或多种：
半导体光刻，
计量学，
显微学，
裂变，
熔化（fusion），
焊接。
前述部件，以及所要求保护的部件和在所述实施例中根据本发明使用的部件在它们的尺寸、形状、化合物选择和技术构思上没有任何特殊的例外，使得可以无限制地应用相关领域中已知的选择标准。
附图说明
本发明目的的附加细节、特征、特性和优点在从属权利要求、附图以及对相应附图和实例的下述描述中公开，下述描述以实例性方式示出了本发明化合物的若干实施例和实例。
图1示出用于评价本发明的发明（和对比）实例的材料试验台的示意图；
图2示出在浸渍之前试验材料的照片；
图3示出的附图示出了根据对比实例的材料在300℃在锡浴中11天之后的腐蚀。
具体实施方式
为了评价不同材料并且能够判断以改进材料在针对液态锡的耐蚀方面的质量，构建了材料试验台。该设备在真空中工作并允许试验样品浸在并且略微和缓慢地在熔融锡中移动一专用时间段。
材料试验台1（非常示意性地）示于图1且包括锡浴10，其中安装在（可转动）支架30上的若干试验片20可以在受控温度浸在锡浴10中。试验片的尺寸将为大约30 mm x 10 mm。图2示出在浸渍之前试验片的照片。
试验台的温度和气氛被连续地记录和控制。
例如通过溶解试验材料、破裂、着色、浸润等，在专用时间滞后中对样品进行宏观检查从而寻找不合格线索。另外，例如在污染或反应产物的外观方面也检查在样品暴露之前应用的惰性坩埚（浴）中的纯锡。在沉浸期间，有可能观察到材料的浸润行为是否变化和如何变化。在连续操作一专用时间，例如60天之后，试验样品的移动停止且从沉浸中提取试验样品。
通过光或扫描电子显微镜而微观地研究所有试验材料的宏观可见不合格或名义上合格的样品。藉此，有可能对不合格或合格机制的性质有更深了解且至少估计所谓的腐蚀长度。腐蚀长度为由于与液态锡互作用引起的材料的反应或受影响区域的外推深度，其与例如μm/年的时间标度有关。另外，比如称重或光学轮廓仪的传统方法也是可能的。微观研究得出试验材料是否能够耐受液态锡至少一专用时间的结论。
若干发明实例和对比实例的研究结果示于表I。试验在300℃进行了60天。
表I
| 材料 | 本发明/对比 | 浸润（宏观） | 腐蚀（显微） |
| 不锈钢 | 对比 | 是 | 是 |
| 铸铁 | 对比 | 是 | 是 |
| Co基合金 | 对比 | 是 | 是 |
| Cr | 对比 | 是 | 是 |
| 不锈钢，经热处理以形成共价氧化物层 | 本发明 | 是 | 否 |
| 石墨 | 本发明 | 否 | 否 |
| Mo | 本发明 | 否 | 否 |
| Ti | 本发明 | 否 | 否 |
| Co基合金 | 本发明 | 是 | 否 |
| Cr | 本发明 | 否 | 否 |
| AlN | 本发明 | 否 | 否 |
| TiAlN | 本发明 | 否 | 否 |
| TiN | 本发明 | 否 | 否 |
| TiCN | 本发明 | 否 | 否 |
| CrN | 本发明 | 否 | 否 |
| DLC（金刚石） | 本发明 | 否 | 否 |
| α-Si | 本发明 | 否 | 否 |
| SiO2 | 本发明 | 否 | 否 |
| SiNx | 本发明 | 否 | 否 |
| Emaille | 本发明 | 否 | 否 |
| ZrO2 | 本发明 | 否 | 否 |
| FeB，Fe2B | 本发明 | 否 | 否 |
所有本发明化合物即使在60天之后没有表现出腐蚀且仅表现出一点浸润。然而，在对比实例中，可以看到严重的腐蚀（有时甚至是在几天之后）。
例如在图3上可以看出非本发明化合物的腐蚀量，其中图3示出未处理不锈钢上的腐蚀。
上部分（“@开始”）示出刚沉浸在锡浴中（大约30分钟）之后的样品。在那里已经可以看到一些污渍和腐蚀泄露，尽管是轻微程度。
然而，在试验已经过11天之后，可以观察到明显的腐蚀，这示于图3的下部分（“@试验”）。另一方面，本发明化合物在60天之后没有表现出腐蚀（且有些甚至在90天或更多天之后；通常该试验随后停止）。
上面的详细实施例的元件和特征的具体组合仅仅是示范性的；可以明确料想这些教导与本申请以及通过引用结合于此的专利/申请中的其它教导的互换和替代。本领域技术人员将理解，本领域普通技术人员可以想到此处描述内容的变型、调整以及其它实施方式而不背离所要求保护的本发明的精神和范围。因此，前述说明书仅仅是示例而已且并不作为限制。本发明的范围在下述权利要求及其等同范围中限定。此外，在说明书和权利要求书中使用的参考符号不限制所要求保护的发明的范围。
Claims (9)
1. 极端紫外辐射产生设备，该极端紫外辐射产生设备包括：等离子体产生设备；至少一个锡供应系统，其具有与所述等离子体产生设备流体连通的供应贮存器，该至少一个锡供应系统适合于向所述等离子体产生设备供应液态锡，其中所述锡供应系统包括用于供应锡的至少一个供应装置，其中所述供应装置至少部分地涂覆有至少一种共价无机固体材料。
2. 权利要求1的极端紫外辐射产生设备，其中该至少一种共价无机固体材料包括选自下述材料的群组的固体材料：氧化物、氮化物、硼化物、磷化物、碳化物、硫化物、硅化物和/或其混合物。
3. 权利要求1或2的极端紫外辐射产生设备，其中共价无机固体材料包括熔点≥1000℃的至少一种材料。
4. 权利要求1至3中任意一项的极端紫外辐射产生设备，其中共价无机固体材料包括密度为≥2g/cm3且≤8g/cm3的至少一种材料。
5. 权利要求1至4中任意一项的极端紫外辐射产生设备，其中共价无机固体材料包括选自下述材料组成的群组的至少一种材料：Mg、Al、Si、K、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au的氧化物、氮化物、硼化物、磷化物、碳化物、硫化物和硅化物或其混合物。
6. 极端紫外辐射产生设备，该极端紫外辐射产生设备包括：等离子体产生设备；至少一个锡供应系统，其具有与所述等离子体产生设备流体连通的供应贮存器，该至少一个锡供应系统适合于向所述等离子体产生设备供应液态锡，其中所述锡供应系统包括用于供应锡的至少一个供应装置，其中所述供应装置至少部分地涂覆有选自包括包括下述材料的群组的至少一种金属：IVb、Vb、VIb和/或VIIIb金属或其混合物。
7. 权利要求1至6中任意一项的极端紫外辐射产生设备，其中金属涂层的厚度为≥100nm且≤100μm。
8. 权利要求1至7中任意一项的极端紫外辐射产生设备，其中金属涂层的粗糙度为≥1nm且≤1μm。
9. 一种包括权利要求1至8中任意一项的极端紫外辐射产生设备的系统，该系统在下述应用的一种或多种中使用：
半导体光刻，
计量学，
显微学，
裂变，
熔化，
焊接。
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