CN103108480A

CN103108480A - 一种euv光源污染物收集装置

Info

Publication number: CN103108480A
Application number: CN2012104791012A
Authority: CN
Inventors: 宗明成; 孙裕文; 李世光; 黄有为
Original assignee: Institute of Microelectronics of CAS
Current assignee: Zhongke source microelectronics technology (Beijing) Co., Ltd.
Priority date: 2012-11-22
Filing date: 2012-11-22
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2032-11-22
Also published as: CN103108480B

Abstract

本发明公开了一种EUV光源污染物收集装置，应用于X射线或者EUV发光装置，其中，所述EUV发光装置包括：一激光源，一真空腔，一集光镜，一喷嘴，其中，EUV光源污染物收集装置包括：一收集罩，收集罩位于真空腔内，用于在激光束打击靶材后收集靶材碎片，减少对EUV光源及其相连光刻机的污染；一储存装置，储存装置位于真空腔的下方，储存装置用于收集靶材和/或污染物。本发明的EUV光源污染物收集装置能够减少靶材碎片等污染物对EUV光源及其相连光刻机的污染，提高其使用寿命，同时降低污染物对EUV光的吸收，大幅度提高EUV光源的效率。本发明能够回收并循环利用靶材，因此能够大幅度提高靶材的利用效率。

Description

一种EUV光源污染物收集装置

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种EUV光源污染物收集装置。

背景技术

由于半导体行业对集成电路(IC,Integrated Circuits)的集成度要求越来越高，传统的可见光或者紫外光刻机已无法满足行业发展需求，市场需求性能更为优良的光刻设备来维持整个产业的高速发展势头。众所周知，光刻分辨率与投影物镜的数值孔径成反比，与曝光波长成正比。因此，为了提高光刻分辨率，下一代光刻机将采用波长更短的EUV光(也称为软X射线，其中包括波长在13.5nm附近的光）来取代现有的可见光及紫外光，以进一步提高光刻分辨率和IC的集成度。

产生X射线或EUV（Extreme Ultra Violet极紫外）光的主要途径是将材料转换为含有至少一种元素的等离子态，从而获得EUV光。目前的转换方法主要有两种，“激光产生等离子体”(LPP，Laser Produced Plasma)和“放电产生等离子体”(DPP，Discharge Produced Plasma)。LPP技术主要通过高功率的激光器轰击靶材产生EUV光，该技术已较为成熟，最为人们所看好。

本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

目前，光刻用大功率LPP-EUV光源采用二氧化碳激光器轰击液体金属（如，锡）靶产生等离子体，从而形成EUV光。激光脉冲轰击液体金属（如，锡）靶时会产生大量金属碎片或蒸汽，污染EUV光源和光刻机中的光学镜面，减少光学镜面的使用寿命。因此金属碎片或蒸汽所造成的污染已成为制约LPP-EUV光源发展的关键技术难题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种EUV光源污染物收集装置，解决了现有技术中金属（如，锡）碎片或蒸汽对于EUV光源和光刻机中光学镜面污染的技术问题，降低了金属（如，锡）碎片或蒸汽对EUV光的吸收，实现了提高EUV光源的收集效率和使用寿命的技术效果。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种EUV光源污染物收集装置，应用于EUV发光装置，其中，所述EUV发光装置包括：一激光源，所述激光源用于发生激光束，打击靶材，产生激光等离子体，发出X射线或EUV光；一真空腔，所述真空腔用于保持真空环境，提供EUV光的存在环境；一集光镜，所述集光镜位于所述真空腔内，用于聚集所述EUV光；一喷嘴，所述喷嘴位于所述真空腔的上部，用于提供靶材；其中，所述EUV光源污染物收集装置包括：一收集罩，所述收集罩位于所述真空腔内，用于在所述激光束冲击所述靶材后收集金属碎片等污染物；一储存装置，所述储存装置位于所述真空腔的下方，所述储存装置用于收集所述靶材和/或所述污染物。

进一步的，所述收集罩还包括：第一收集罩和第二收集罩，其中所述第一收集罩位于所述第二收集罩的上方，所述第一收集罩的下沿与所述集光镜之间为第一距离，所述第二收集罩的上沿与所述集光镜之间为第二距离，其中，所述第一距离小于所述第二距离。

进一步的，所述EUV光源污染物收集装置还包括：一控温装置，所述控温装置覆盖于所述收集罩上，用于将所述收集罩上的金属碎片液化以利于所述污染物的收集。

进一步的，所述EUV光源污染物收集装置还包括：一EUV光源输出孔，所述EUV光源输出孔用于将所述EUV光源输出给光刻机；一EUV光源真空阀门，所述EUV光源真空阀门用于控制EUV光是否进入光刻机；一动态气体锁装置，所述动态气体锁装置位于EUV光源与光刻机之间，且动态气体流动方向垂直于所述EUV光源的发射方向，其中，所述动态气体锁装置包括：动态气体进气装置，用于发射所述动态气体；动态气体排气装置，用于排出所述动态气体。其中，通过所述动态气体进气、排气装置的配合将所述金属（如，锡）碎片或蒸汽阻挡在所述EUV光源的内部，防止污染物进入光刻机。

进一步的，所述EUV光源污染物收集装置还包括：一收集槽，所述收集槽位于所述真空腔内，连接于所述储存装置，且位于所述储存装置上方。

进一步的，所述储存装置还包括：一储存槽，所述储存槽用于储存所述靶材和/或所述污染物；一防逆流装置，所述防逆流装置位于所述储存槽与所述收集槽的连接处，用于防止储存槽内的蒸汽倒流入所述真空腔中。

进一步的，所述EUV光源污染物收集装置还包括：一循环利用装置，所述循环利用装置的一端连接所述储存装置，另一端连接所述喷嘴，用于将所述储存装置中的金属靶材经过处理后输送至所述喷嘴，实现所述靶材的循环利用。

进一步的，所述循环利用装置还包括：一动力装置，所述动力装置位于所述循环利用装置的管路上，用于提供动力使所述储存装置中的靶材迁移至所述喷嘴实现所述靶材的循环利用。

进一步的，所述循环利用装置还包括：一处理装置，所述处理装置位于所述循环利用装置的管路上，用于将靶材进行处理，提升靶材的纯净度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的EUV光源污染物收集装置能够减少靶材碎片等污染物对EUV光源及其相连光刻机的污染，提高其使用寿命，同时降低污染物对EUV光的吸收，大幅度提高EUV光源的效率。

同时，本发明能够回收并循环利用靶材，因此能够大幅度提高靶材的利用效率。

附图说明

图1为本发明实施例中EUV光源污染物收集装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中收集罩的结构示意图；

图3为本发明实施例中的收集罩控温装置的结构示意图；

图4为另外一实施例中的收集罩、喷嘴和收集槽相对位置示意图；

具体实施方式

本发明实施例通过提供一种EUV光源污染物收集装置，解决了现有技术中金属（如，锡）碎片或蒸汽对EUV光源及其相连光刻机的污染，提高其使用寿命，同时降低污染物对EUV光的吸收，大幅度提高EUV光源的效率。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

如图1所示，本发明实施例公开了一种EUV光源污染物收集装置，应用于EUV发光装置，所述EUV发光装置包括：激光源1、真空腔2、集光镜3、喷嘴4，其中，

激光源1用于发生激光束，打击靶材，产生等离子体，发出X射线或EUV光。其中，激光器1采用二氧化碳激光器，当然本发明并不限定为二氧化碳激光器，也可以选用YAG激光器或者一氧化碳激光器等；功率选择在使EUV转化效率最高即可。激光器1的数量也不限定，可以是一个，也可以是两个以上。

真空腔2用于保持EUV发光装置的内部为真空环境，提供EUV光的存在环境。

集光镜3位于所述真空腔2内，用于聚集所述EUV光，并将该EUV的光导入照明光学系统。该集光镜3表面涂有Mo/Si多层膜，提高集光镜的反射效率。

喷嘴4，位于所述真空腔2的上部，用于提供靶材。喷嘴4中加入液体金属（如，锡），从喷嘴4喷出时形成金属（如，锡）液滴。当然靶材不限于金属，靶材还可以包含氙（Xe）、锂（Li）等的气体或团簇。

进一步的，本发明实施例提供的EUV光源污染物收集装置包括收集罩5、储存装置6，其中：

收集罩5位于所述真空腔2内，用于在所述激光束冲击所述靶材后收集污染物。进一步的，如图2所示，图2左侧的为侧视图，右侧的为正视图，从图2可以看出，收集罩5为凹形、中间有通孔56的圆饼形状，收集罩形状不限于圆形，也可以为方形或者六边形等适合EUV光源的形状。为了使收集罩5能够更好的收集锡碎片污染物，中间通孔56的上半圆可以相对于下半圆凹陷一点，也即是说，收集罩5包括第一收集罩51和第二收集罩52，其中第一收集罩51为收集罩的上半部分，第二收集罩52为收集罩的下半部分。第一收集罩51的下沿与集光镜3之间为第一距离，第二收集罩52的上沿与集光镜3之间为第二距离，其中，第一距离小于第二距离。通过这样的结构设计可以保证通孔56上第一收集罩51上的锡溶液能够全部流到第二收集罩52上来。本例中，第一收集罩和第二收集罩为一个收集罩的两部分，但第一收集罩和第二收集罩也可以为两个独立的收集罩。收集罩的数量不限定。具体的，收集罩5的材料熔点远高于靶材的耐温材料，如钨，但不限于钨。为了能够更好地实现收集，在收集罩5上还设有控温装置，该控温装置用于将所述收集罩上的污染物液化以利于所述污染物的收集。具体而言，如图3所示，在收集罩5的外壁上缠绕加热丝和/或制冷装置，如水管，53的方式给收集罩5加热/制冷，电热丝和/或制冷装置53的两端分别接控制装置54、55，分别用来给加热丝供电发热和/或制冷装置制冷，将收集罩5的内壁温度保持在靶材的熔点温度以上，气化温度以下。靶材碎片颗粒附着在收集装置内壁时，将融化为液体状，沿着收集罩5的内壁流向下方，最终达到储存装置。

进一步的，收集罩、喷嘴和储存装置相对位置如图1和图4所示，储存装置6位于所述真空腔2的下方。其中，储存装置6用于收集所述靶材和/或所述污染物。储存槽可以为一个，也可以为多个，可以统一收集，也可以分开收集。进一步的，本发明实施例提供的储存装置6还包括：储存槽61用于储存所述靶材和/或所述污染物；防逆流装置【图中未画出】位于储存槽61与收集槽7的连接处，用于防止储存槽61内的蒸汽倒流入所述真空腔2中；同时，在储存槽61的下方设有一个接口，使储存槽可以与循环利用装置的管路连接。

进一步的，本发明实施例提供的EUV光源污染物收集装置还包括收集槽7，位于所述真空腔2内，连接于所述储存装置6，且位于所述储存装置6上方，在本例中，如图1所示一个收集槽，增大收集槽的面积，能够同时接收喷嘴和收集罩的液滴，但在另外实施例中，如图4所示两个收集槽分别位于喷嘴和收集罩的下方，下方共同连接储存装置，数量和方式都不限于此。具体而言，该收集槽7可以是上宽下窄的结构，比如喇叭结构等，只要是便于扩大所述储存装置的收集面积均在本申请的保护范围之内。

进一步的，如图1所示，本发明实施例提供的EUV光源污染物收集装置还包括动态气态锁装置9，该动态气体锁装置9位于所述EUV光源与光刻机之间，且动态气体流动方向垂直于所述EUV光源的发射方向，其中，动态气体锁装置9包括：

动态气体进气装置，用于发射所述动态气体；动态气体排气装置，用于排出所述动态气体，其中，动态气体进气装置可以是输气装置，动态气体排气装置是抽气装置，通过所述动态气体进气、排气装置的配合实现将所述污染物阻挡在EUV光源的内部，防止污染物进入光刻机。所述动态气体可以是氢气、氩气、氢气和氩气的混合气体，该气体对EUV光谱的吸收率比较低，当然不限定通入气体的种类，也可以采用对EUV的光谱吸收率比较低的其余气体。

进一步的，本发明实施例提供的EUV光源污染物收集装置还包括两个真空阀，如图1所示，其中真空阀10（左边）位于EUV光源的真空腔的末端，用于控制EUV光是否进入光刻机，真空阀10（右边）还位于动态气体锁与光刻机真空腔之间，保证光刻机真空腔的清洁。

进一步的，本发明实施例提供的EUV光源污染物收集装置还包括循环利用装置8，如图1所示，其中，循环利用装置8的一端连接储存装置6，另一端连接所述喷嘴4，用于将所述储存装置6中的靶材迁移至所述喷嘴4实现所述靶材的循环利用。由于储存装置中的靶材不能直接利用，所以，循环利用装置还包括处理装置84，其中，处理装置84位于储存装置之后的循环管道上，用于处理循环利用的靶材。同时，由于储存装置6位于喷嘴4的下方，由于重力作用储存装置6中的靶材难以自动进入喷嘴4中，所以，循环利用装置还包括动力装置81，其中，动力装置81位于所述循环利用装置8的管路上，用于提供动力使所述储存装置中的靶材迁移至所述喷嘴，实现所述靶材的循环利用。进一步的，为了防止靶材在运输的过程中固化，循环利用装置8上的管道82、83全部进行加热，故管道的材料必须能够耐热，可以选择陶瓷或者其他，本申请并不限定所述管道的具体材料。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

本申请的实施例的EUV光源污染物收集装置能够减少靶材碎片等污染物对EUV光源及其相连光刻机的污染，提高其使用寿命，同时降低污染物对EUV光的吸收，大幅度提高EUV光源的效率。

同时，本申请的实施例的EUV光源污染物收集装置能够回收并循环利用靶材，因此能够大幅度提高靶材的利用效率。

本发明涉及的污染物收集装置，尤其适用于EUV光和/或X射线光源中，但不限于此，凡是在本发明的精神和原则内，应用于任何场合都在本发明的保护范围内。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种EUV光源污染物收集装置，应用于EUV发光装置，其特征在于，其中，所述EUV发光装置包括：

一激光源，所述激光源用于发生激光束，打击靶材，产生等离子体，发出X射线或EUV光；

一真空腔，所述真空腔用于保持真空环境，提供EUV光的存在环境；

一集光镜，所述集光镜位于所述真空腔内，用于聚集所述EUV光；

一喷嘴，所述喷嘴位于所述真空腔的上部，用于提供激光等离子体的靶材；

其中，所述EUV光源污染物收集装置包括：

一收集罩，所述收集罩位于所述真空腔内，用于在所述激光束冲击所述靶材后收集污染物；

一储存装置，所述储存装置位于所述真空腔的下方，用于收集所述靶材和/或所述污染物。

2.如权利要求1所述的EUV光源污染物收集装置，其特征在于，所述收集罩还包括：

第一收集罩和第二收集罩，其中所述第一收集罩位于所述第二收集罩的上方，且所述第一收集罩的下沿与所述集光镜之间为第一距离，所述第二收集罩的上沿与所述集光镜之间为第二距离，其中，所述第一距离小于所述第二距离。

3.如权利要求1所述的EUV光源污染物收集装置，其特征在于，所述EUV光源污染物收集装置还包括：

一控温装置，所述控温装置包括加热和/或冷却装置，所述控温装置覆盖于所述收集罩上，用于将所述收集罩上的靶材或污染物液化，以利于所述污染物的收集。

4.如权利要求1所述的EUV光源污染物收集装置，其特征在于，所述EUV光源污染物收集装置还包括：

一EUV光源输出孔，所述EUV光源输出孔用于将所述EUV光源输出给光刻机；

一真空阀门，用于控制光源产生EUV光是否进入光刻机。

5.如权利要求1所述的EUV光源污染物收集装置，其特征在于，所述EUV光源污染物收集装置还包括：

一动态气体锁装置，所述动态气体锁装置位于所述EUV光源与光刻机之间，且动态气体流动方向垂直于所述EUV光源的发射方向，其中，所述动态气体锁装置包括：

动态气体进气装置，用于发射所述动态气体；

动态气体排气装置，用于排出所述动态气体；

其中，通过所述动态气体进气、排气装置的配合实现将所述污染物阻挡在EUV光源的内部，防止污染物进入光刻机。

6.如权利要求1所述的EUV光源污染物收集装置，其特征在于，所述EUV光源污染物收集装置还包括：

一收集槽，所述收集槽位于所述真空腔内，连接于所述储存装置，且位于所述储存装置上方。

7.如权利要求1所述的EUV光源污染物收集装置，其特征在于，所述储存装置还包括：

一储存槽，所述储存槽用于储存所述靶材和/或所述污染物；

一防逆流装置，所述防逆流装置位于所述储存槽与所述收集槽的连接处，用于防止储存槽内的蒸汽倒流入所述真空腔中。

8.如权利要求1所述的EUV光源污染物收集装置，其特征在于，所述EUV光源污染物收集装置还包括：

一循环利用装置，所述循环利用装置的一端连接所述储存装置，另一端连接所述喷嘴，用于将所述储存装置中靶材经过相应处理后传输至所述喷嘴，实现所述靶材的循环利用。

9.如权利要求8所述的EUV光源污染物收集装置，其特征在于，所述循环利用装置还包括：

一动力装置，所述动力装置位于所述循环利用装置的管路上，用于提供动力使所述储存装置中的靶材输送至所述喷嘴实现所述靶材的循环利用。

10.如权利要求8所述的EUV光源污染物收集装置，其特征在于，所述循环利用装置还包括：

一处理装置，所述处理装置位于所述循环利用装置的管路上，用于将靶材进行处理，提升靶材的纯净度。