CN103108481B - 一种集光系统防污染保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集光系统防污染保护装置，用于一种集光系统中，所述集光系统包括：一激光源，一真空腔，一集光镜，所述集光系统防污染保护装置包括：一供气管路，用于传输压力气体；至少一通气孔，位于所述供气管路上，用于喷射所述压力气体；至少一气源，与所述供气管路连接，用于给所述供气管路提供压力气体；其中，所述通气孔与所述通过气路连通，实现通过所述压力气体将所述真空腔中的污染物吹离所述集光镜。本发明能够在激光源和集光镜之间通入背离集光镜内表面的气流，进而实现通过气流将光源中的污染物吹离集光镜，从而防止集光镜被污染物污染，达到延长集光镜使用寿面的目的。

Description

一种集光系统防污染保护装置

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种集光系统防污染保护装置。

背景技术

由于半导体行业对集成电路(IC,IntegratedCircuits)的集成度要求越来越高，传统的可见光或者近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(有时也称为软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EUV（Extremeultraviolet，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，同时获得EUV光。目前的转换方法主要有两种，“激光产生等离子体”(LPP，LaserProducedPlasma)和“放电产生等离子体”(DPP，DischargeProducedPlasma)。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。

但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：

LPP光源采用大功率激光脉冲轰击靶材，将其等离子化，同时产生EUV光。一般采用二氧化碳激光器作为驱动激光光源。其功率高，可以呈现出某些好的特性。靶材采用金属材料，如锡靶、锑靶、锂靶等。通常靶材为金属锡或锡合金时，EUV光的转化效率最高。激光脉冲轰击锡靶的同时产生污染物，如：中性原子、离子、微粒及团簇等，这些污染物吸收EUV光，污染光学镜面，减少光学镜面的寿命，因此激光等离子EUV光源中的污染物控制成为了重要的问题。

为了解决激光等离子EUV光源中的污染物对于光学镜面的污染，现有技术中采用了如下技术方案：

在集光镜和EUV等离子体之间设置多个箔片以及用于产生磁场的磁源部件，通过磁场作用将EUV等离子体中的离子污染物偏转到箔片表面；进一步在集光镜和EUV等离子体之间提供气体分子，气体分子与EUV等离子体中的污染物粒子碰撞，将污染物粒子偏转到箔片表面。

该种技术方案的不足是：

（1）此结构复杂，成本高；

（2）对中性粒子或碎片几乎没有作用。

（3）此方法通过磁场作用将EUV等离子体中的离子污染物偏转到箔片表面，随着离子污染物附着在箔片上越来越多，箔片的收集效果会变差，也会有二次污染集光镜的可能性发生。

（4）在EUV辐射经过的地方设置很多的薄片及磁源部件，必然会吸收相当部分EUV光。

发明内容

本发明的目的在于提供一种集光系统防污染保护装置，可以对所有污染物（离子，中性粒子或碎片，金属蒸汽等）产生作用，解决了现有技术中污染物对于光学镜面污染的技术问题，有效的阻止污染物附着在集光镜上，可以实现减少集光镜污染和延长集光镜使用寿命的目的。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种集光系统防污染保护装置，用于一种集光系统中，所述集光系统包括：一激光源，所述激光源用于发生激光束；一真空腔，所述真空腔用于保持真空环境，提供光的存在环境；一集光镜，所述集光镜位于所述真空腔内，用于聚集光；其中，所述集光系统防污染保护装置包括：至少一供气管路，位于所述真空腔中，且，所述供气管路用于传输压力气体；至少一通气孔，位于所述真空腔中，且所述至少一通气孔位于所述供气管路上，用于喷射所述压力气体；至少一气源，所述气源与所述供气管路连接，用于给所述供气管路提供压力气体；其中，所述压力气体通过所述通气孔将所述真空腔中的污染物吹离所述集光镜。

进一步的，所述集光系统防污染保护装置还包括：一支架，所述支架位于所述真空腔内，且所述支架与所述供气管路连接，用于固定所述供气管路。

进一步的，所述供气管路通过所述通气孔喷射的气流为第一方向，所述集光镜的轴线方向为第二方向，其中，所述第一方向平行于所述第二方向，或者所述第一方向聚焦于所述第二方向上的一点。

进一步的，所述供气管路的通气孔上设有导流管，所述导流管用于将所述压力气体导流入真空腔以便于通过所述压力气体将污染物吹离所述集光镜。

进一步的，所述集光镜上设有第一圈喷气嘴、第二圈喷气嘴，其中，所述第一圈喷气嘴包括第一喷气嘴和第二喷气嘴，所述第一喷气嘴与第二喷气嘴之间的距离为第一距离；所述第二圈喷气嘴包括第三喷气嘴和第四喷气嘴，所述第三喷气嘴与所述第四喷气嘴之间的距离为第二距离；其中，第一距离等于或者不等于第二距离；也就是说，集光镜上的任一圈上的两个喷气嘴之间的距离与其他任一圈上的两个喷气嘴之间的距离可以是相同的，也可以是不相同的。

进一步的，所述集光镜还包括第三圈喷气嘴，其中，所述第三圈喷气嘴孔与所述第二圈喷气嘴之间的距离为第三距离，第二圈喷气嘴与所述第一圈喷气嘴之间的距离为第四距离，其中，所述第三距离等于或者不等于第四距离；也就是说，集光镜上的任何两圈之间的距离可以相同也可以不相同。

进一步的，所述第一喷气嘴具有第一面积，所述第二喷气嘴具有第二面积，其中，所述第一面积等于或者不等于第二面积；也就是说，集光镜上的任一圈上的两个喷气嘴的面积可以相同也可以不相同。

进一步的，所述第一喷气嘴具有第三面积，所述第三喷气嘴具有第四面积，其中，第三面积等于或者不等于第四面积；也就是说，集光镜上的任何两圈上的喷气嘴的面积可以相同也可以不相同。

进一步的，所述供气管路为方形结构或者圆环结构或者圆形结构。

进一步的，所述集光系统防污染保护装置还包括：一抽气设备，所述抽气设备与所述真空腔连接，且所述抽气设备在所述真空腔中形成压力差，用于抽走所述压力气体和/或污染物。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的集光系统防污染保护装置能够在集光系统中通入背离集光镜的压力气流，该压力气流可以覆盖集光镜片的整个内表面，该压力气流通过与污染物碰撞，使污染物偏离原来的运动方向，进而实现通过压力气流将光源中的污染物吹离集光镜，该发明可以预防绝大部分的污染物，从而实现集光镜被污染的目的。

进一步的，通过减少集光镜和激光源之间不必要的部件，避免了这些部件对EUV光的吸收，提高EUV光的转换率。

进一步的，在EUV集光镜上直接布置喷气嘴，增加压力气流的分布范围和压力，直接将污染物吹离集光镜，有效的清除污染物。

进一步的，该装置结构简单，减少了后续的维修和更换问题。

进一步的，该装置在污染物产生之前就通入了压力气体，将EUV光源产生的污染物直接吹离集光镜，有效避免了在集光镜产生污染之后再清除污染的问题，是一种主动式的污染物预防保护方法。

附图说明

图1为本发明实施例中集光系统防污染保护装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中集光系统防污染保护装置的又一结构示意图；

图3为本发明实施例中的集光镜的一结构示意图；

图4为本发明实施例中的集光镜的又一结构示意图；

图5为本发明实施例中的集光镜的再一结构示意图

图6为本发明实施例中的供气管路的一结构示意图；

图7为本发明实施例中的供气管路的又一结构示意图；

图8为本发明实施例中的供气管路的再一结构示意图；

具体实施方式

本发明实施例通过提供一种集光系统防污染保护装置，解决了现有技术中污染物对于光学镜面污染的部分技术问题，有效的阻止污染物附着在集光镜上，实现了减少集光镜片污染和延长集光系统使用寿命的目的。

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集光系统防污染保护装置，用于一种集光系统中，尤其是用在用于EUV辐射和/或X射线的辐射单元中的系统，所述集光系统包括：激光源1、真空腔2、集光镜3，其中，

激光源1用于发生激光束，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，功率选择在使EUV转化效率最高即可。激光器的数量也不限定，可以是一个，也可以是两个以上。

真空腔2用于保持集光系统的内部为真空环境，提供光尤其是EUV光的存在环境。

集光镜3位于所述真空腔2内，用于收集所述光，尤其是EUV光，并将该EUV的光导入光刻机的照明光学系统。

进一步的，本发明实施例提供的集光系统防污染保护装置包括供气管路4、通气孔5、气源6、其中：

供气管路4位于所述真空腔2中，用于传输压力气体，所述压力气体可以是单一气体也可以是混合气体，所述压力气体不能影响EUV光。

通气孔5位于所述真空腔2中，且所述至少一通气孔5位于所述供气管路上，用于喷射所述压力气体。

气源6与供气管路4连接，用于给供气管路4提供压力气体。

其他，所述集光系统防污染保护装置还包括抽气设备12与真空腔2连接，在真空腔中产生压力差，用于抽走污染物和压力气体。

其中，通气孔5通过气路连通实现通过压力气体将所述真空腔2中的污染物吹离集光镜3。

其中，供气管路4的通气孔5上设有导流管13，导流管13用于将所述压力气体导流入真空腔2以便于通过所述压力气体将污染物11吹离所述集光镜3。

为了更清楚的介绍本发明实施例中的集光系统防污染保护装置的结构，下面将介绍本发明实施例的实现过程。

从图1所示的集光系统防污染保护装置的实现过程如下：从EUV装置的喷嘴7中喷出的靶材8被来自激光源1的激光击中后，产生EUV光和污染物11，其中污染物11可包括灰尘、微粒、中性原子、离子和团簇等污染物，本发明只是举例污染物的构成，但并不限定污染物的具体构成。当具有一定能量的污染物11向各个不同方向运动时，其中的一部分会飞向集光镜3进而造成集光镜3的污染。这个时候，通过气源6向供气管路4充入一定量的压力气体，该压力气体具体可以为对EUV光吸收和影响性小的单一或混合气体（如氢气、氩气等），需要说明的是，本发明只是介绍该压力气体的可能性，并不限定具体的压力气体类型。该压力气体通过通气孔5进入集光镜3上的喷气嘴9或通过管路连接至喷气嘴9，该喷气嘴9与通气孔5之间的位置为：供气管路4通过所述通气孔5喷射的气流方向为第一方向，所述集光镜3的对称轴线方向为第二方向，其中，所述第一方向可以平行于所述第二方向，或者所述第一方向聚焦于所述第二方向上的一点。也就是说，喷气嘴9的开口方向可以是平行于集光镜3的对称轴线方向，或者聚焦于集光镜3轴线的一个焦点或者其他可以实现吹离碎片11远离集光镜3的任一方向。也就是说，所述喷气嘴9喷出的压力气体的方向是背离集光镜3内表面的任何方向，所述这样一定压力的压力气体就可以吹向污染物11，而将污染物11吹离集光镜3，进而实现对集光镜3的保护。其中，导流管13与喷气嘴9相配合，通过导流管13的不同角度、不同压力、不同长度、不同宽度等条件设计有目的的实现将不同位置、不同浓度、不同能量的污染物11吹离集光镜3。具体来说，如图1所示，导流管13一端与供气管路4的通气孔5连通，另一端穿过集光镜3的喷气嘴9，并且导流管13在穿过喷气嘴9后的方向设置成平行方向、聚焦集光镜3的焦点方向或者其他方向，以实现将污染物11吹离集光镜3的目的。

从图2所示的集光系统防污染保护装置的实现过程来看，图2所示的集光系统防污染保护装置将供气管路4置于集光镜3与等离子体之间。在这种结构设计下，可以在污染物流向集光镜的过程中，通过供气管路4的通气孔5直接将污染物吹向远离集光镜的方向。同上所述，图2中的供气管路4的通气孔5上也连通了导流管13，其中导流管13也可以具有不同角度、不同压力、不同长度、不同宽度等条件设计有目的的实现将不同位置、不同浓度、不同能量的污染物11吹离集光镜3。

需要说明的是，本发明并不限定集光镜3与供气管路4的位置关系，集光镜3与供气管路4的位置关系可以如图1所示，也可以如图2所示将供气管路置于集光镜3的右侧，直接将污染物吹离集光镜3。进一步的，只要通过通气孔5的气路连通实现通过压力气体将所述真空腔2中的污染物吹离集光镜3的结构均是本发明的保护范围。

进一步的，为了支撑所述集光系统防污染保护装置，设置支架10于真空腔2内，且支架10与所述供气管路4连接，用于固定所述供气管路4。

为了更好的实现供气管路4的压力气体与集光镜3之间的气流传输，供气管路4上的通气孔5与集光镜3上的喷气嘴9具有空间气路对应性，也就是说，压力气体从通气孔5喷出后，直接进入对应的喷气嘴9中实现气流的流畅传输，以便于更好的吹离碎片，减少对集光镜3的污染。以集光镜上的喷气嘴9为例说明具体的布局方案。

具体来说，集光镜3上设有第一圈喷气嘴、第二圈喷气嘴，其中，第一圈喷气嘴包括第一喷气嘴和第二喷气嘴，第一喷气嘴与第二通喷气嘴之间的距离为第一距离；第二圈喷气嘴包括第三喷气嘴和第四喷气嘴，第三喷气嘴与第四喷气嘴之间的距离为第二距离；其中，第一距离可以等于或者不等于第二距离；也就是说，集光镜上的任一圈上的两个喷气嘴之间的距离与其他任一圈上的两个喷气嘴之间的距离可以是相同的，也可以是不相同的。

进一步的，所述集光镜还可以包括第三圈喷气嘴，其中，第三圈喷气嘴与第二圈喷气嘴之间的距离为第三距离，第二圈喷气嘴与第一圈喷气嘴之间的距离为第四距离，其中，第三距离等于或者不等于第四距离；也就是说，集光镜上的任何两圈之间的距离可以相同也可以不相同。

进一步的，第一喷气嘴具有第一面积，第二喷气嘴具有第二面积，其中，第一面积等于或者不等于第二面积；也就是说，集光镜上的任一圈上的两个喷气嘴的面积可以相同也可以不相同。

进一步的，第一喷气嘴具有第三面积，所述第三喷气嘴具有第四面积，其中，第三面积等于或者不等于第四面积；也就是说，集光镜上的任何两圈上的喷气嘴的面积可以相同也可以不相同。

进一步的，供气管路4可以为方形结构或者圆环结构或者圆形结构，需要注意的是，本发明实施例并不限定具体的结构，只要适用于该集光系统防污染保护装置的结构均是本发明的保护范围。

下面进一步的结合附图介绍本发明实施例的集光镜和/或供气管路的实现方案。

实施例一：

如图3所示，实施例一公开了本发明实施例中的集光镜的一布局结构。在集光镜3上设置的喷气嘴9的开孔方向平行于集光镜3的轴线，在集光镜3上设置有3圈喷气嘴，当然并不设定为3圈，也可以是1圈或者多圈喷气嘴。这种结构，可以使压力气体以平行于集光镜3的轴向方向通过喷气嘴9，从而将碎片吹离集光镜3。

实施例二：

如图4所示，实施例二公开了本发明实施例中的集光镜的又一布局结构。在集光镜3上设置的喷气嘴9的开孔方向聚焦于集光镜3的一个焦点，或靶材附近。在集光镜3上设置有3圈喷气嘴，当然并不设定为3圈，也可以是1圈或者多圈喷气嘴。这种结构可以使压力气体以聚焦于集光镜3焦点的方向通过喷气嘴9，从而将碎片吹离集光镜3。

实施例三：

如图5所示，实施例三公开了本发明实施例中的集光镜的再一布局结构。在集光镜3上设置的喷气嘴9的开孔方向不同，有一些聚焦于集光镜3的一个焦点，有一些平行于集光镜3的轴线。如图4所示，在集光镜3上设置有3圈喷气嘴，当然并不设定为3圈，也可以是1圈或者多圈喷气嘴。这种结构，使压力气体一部分是以聚焦于集光镜3焦点的方向通过喷气嘴9，另一部分是以平行于集光镜3的方向通过喷气嘴9，从而将碎片吹离集光镜3。当然并不设定集光镜3上的喷气嘴9的开孔方向只有平行于轴线和聚焦于焦点这两种方向，也可以是任何角度的开孔方向。

实施例四：

如图6所示，实施例四公开了本发明实施例中的供气管路的一结构示意。供气管路4可以为密封扁平、圆形结构。在供气管路4上设有3圈通气孔5，当然并不设定为3圈，也可以是1圈或者多圈通气孔。每圈通气孔的数量、形状和大小可以相同或不同。

实施例五：

如图7所示，实施例五公开了本发明实施例中的供气管路的又一结构示意。供气管路4可以为密封扁平、方形结构。在供气管路4上设有3圈通气孔5，当然并不设定为3圈，也可以是1圈或者多圈通气孔。每圈通气孔的数量、形状和大小可以相同或不同。

实施例六：

如图8所示，实施例六公开了本发明实施例中的供气管路的再一结构示意。供气管路4可以由供气管路41、供气管路42和供气管路43组成，当然并不设定为3个，也可以是1个或多个。供气管路为密封圆截面、圆环结构，各个供气管路上通气孔的数量、形状和大小可以相同或不同。

上述本发明实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

本发明的集光系统防污染保护装置能够在激光源和集光镜之间通入背离集光镜内表面的气流，该气流通过与污染物碰撞，使污染物偏离原来的运动方向，进而实现通过气流将光源中的污染物吹离集光镜，从而达到减少集光镜污染和延长集光镜使用寿命的作用。

进一步的，通过减少集光镜和激光源之间不必要的部件，避免了这些部件对EUV光的吸收，提高EUV光的转换率。

进一步的，在集光镜上直接布置喷气孔，增加气流的分布范围和压力，直接将污染物吹离集光镜，有效的清除污染物。

进一步的，该装置结构简单，减少了后续的维修和更换问题。

进一步的，该装置在集光镜被污染之前就通入了压力气体，将光源产生的污染物直接吹离集光镜，有效避免了在集光镜产生污染之后再清除污染的问题，是一种主动式的防污染保护装置。

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 (8)

1.一种集光系统防污染保护装置，用于一种集光系统中，其特征在于，所述集光系统包括：

一激光源，所述激光源用于发生激光束；

一真空腔，所述真空腔用于保持真空环境，提供光的存在环境；

一集光镜，所述集光镜位于所述真空腔内，用于聚集光；

其中，所述集光系统防污染保护装置包括：

一供气管路，位于所述真空腔中，且所述供气管路用于传输压力气体；

至少一通气孔，位于所述真空腔中，且所述至少一通气孔位于所述供气管路上，用于喷射所述压力气体；

至少一气源，所述气源与所述供气管路连接，用于给所述供气管路提供压力气体；

其中，所述压力气体通过所述通气孔将所述真空腔中的污染物吹离所述集光镜；

所述供气管路通过所述通气孔喷射的气流为第一方向，所述集光镜的轴线方向为第二方向，其中，所述第一方向平行于所述第二方向，或者所述第一方向聚焦于所述第二方向上的一点；

所述集光镜上设有第一圈喷气嘴、第二圈喷气嘴，其中，

所述第一圈喷气嘴包括第一喷气嘴和第二喷气嘴，所述第一喷气嘴喷出的压力气体的方向是背离集光镜内表面的任何方向，所述第一喷气嘴与第二喷气嘴之间的距离为第一距离；

所述第二圈喷气嘴包括第三喷气嘴和第四喷气嘴，所述第三喷气嘴与所述第四喷气嘴之间的距离为第二距离；

其中，第一距离等于或者不等于第二距离。

2.如权利要求1所述的集光系统防污染保护装置，其特征在于，所述集光系统防污染保护装置还包括：

一支架，所述支架位于所述真空腔内，且所述支架与所述供气管路连接，用于固定所述供气管路。

3.如权利要求1所述的集光系统防污染保护装置，其特征在于，所述供气管路的通气孔上设有导流管，所述导流管用于将所述压力气体导流入真空腔以便于通过所述压力气体将污染物吹离所述集光镜。

4.如权利要求1所述的集光系统防污染保护装置，其特征在于，所述集光镜还包括第三圈喷气嘴，其中，

所述第三圈喷气嘴与所述第二圈喷气嘴之间的距离为第三距离，第二圈喷气嘴与所述第一圈喷气嘴之间的距离为第四距离，其中，所述第三距离等于或者不等于第四距离。

5.如权利要求1所述的集光系统防污染保护装置，其特征在于，所述第一喷气嘴具有第一面积，所述第二喷气嘴具有第二面积，其中，所述第一面积等于或者不等于第二面积。

6.如权利要求1所述的集光系统防污染保护装置，其特征在于，所述第一喷气嘴具有第三面积，所述第三喷气嘴具有第四面积，其中，第三面积等于或者不等于第四面积。

7.如权利要求1所述的集光系统防污染保护装置，其特征在于，所述供气管路为方形结构或者圆环结构或者圆形结构。

8.如权利要求1所述的集光系统防污染保护装置，其特征在于，所述集光系统防污染保护装置还包括：

一抽气设备，所述抽气设备与所述真空腔连接，且所述抽气设备在所述真空腔中形成压力差，用于抽走所述压力气体和/或污染物。