CN104914681A - 具有降低光学元件热变形和高传输效率的碎屑抑制系统 - Google Patents

Abstract

具有降低光学元件热变形和高传输效率的碎屑抑制系统，属于半导体技术领域，为了降低次镜的热变形，并提高EUV的传输效率，碎屑阻挡罩内部具有冷却液循环运动的通道，碎屑阻挡罩沿碎屑偏转器的轴向安装在碎屑偏转器靠近光源点的位置；碎屑偏转器由外壁和中空部分组成，其外壁中间位置相对安装极性相反的第一永磁铁；碎屑偏转器的外壁远离光源点位置具有进气孔，其外壁的内部具有均匀分布的出气孔；碎片偏转器内部均匀排列冷却液通道；辐射阻挡器安装在碎屑偏转器的轴线上，并位于光学元件的背面，并能完全遮盖光学元件；辐射阻挡器的外形为圆锥形，并根据光源点发散角和光学元件的直径进行设计；辐射阻挡器内部有冷却液循环通道。

Description

具有降低光学元件热变形和高传输效率的碎屑抑制系统

技术领域

本发明涉及一种用于EUV曝光实验的具有降低光学元件热变形功能和高传输效率的碎屑抑制系统，属于半导体技术领域。

背景技术

EUV光刻技术是193nm光刻技术向13.5nm EUV波段的合理延伸，最大限度地继承了传统光学光刻的发展成果，尽可能地提高刻线质量、增加刻线密度。根据新版的国际半导体技术发展路线图(ITRS)预测，2013年进入32nm技术节点，2016年实现22nm技术节点的量产。随着光刻技术进入32-22nm节点，极紫外光刻(EUVL)作为极大规模集成电路光刻工艺的主流光刻技术地位日益显现。

为了进行EUV曝光实验，并获得低于32nm线宽的光刻图案，所采用的实验装置包括EUV光源，碎屑抑制器，多层膜两镜聚焦系统和曝光系统。多层膜两镜聚焦系统采用正入射的方式，入射角为0度，主镜所收集的EUV光，通过次镜反射后，聚焦在中间焦点处，此处的EUV光可以用于后续的EUV曝光实验。为了使多层膜两镜曝光系统能够尽可能多的收集光源发射的EUV光，要使两镜系统距离EUV光源尽可能近，并使主镜的大小尽可能适应EUV光源点的实际发散角。在实际的实验方案中，EUV光源连接碎屑抑制器，在碎屑抑制器后安装次镜，距离次镜一定距离安装主镜。在实验中，光源发生的EUV光，通过碎片抑制器后，中间的一部分光直接照射在次镜背面，其他部分的光照射在主镜的多层膜上，并进行聚焦。照射在次镜背面的光会引起次镜的热变形，从而导致中间焦点处光斑的不稳定，进而影响后续的曝光质量。

发明内容

本发明为了降低次镜的热变形，并提高EUV的传输效率，提出一种具有降低光学元件热变形和高传输效率的碎屑抑制装置，其不仅具有抑制EUV光源所产生碎屑的功能，还具有抑制光学元件热变形和提高传输效率的功能，最终可以确保EUV曝光实验时EUV光的高效稳定输出以及样品处光斑的稳定性。

本发明的技术方案如下：

具有降低光学元件热变形和高传输效率的碎屑抑制系统，其特征是，主要由碎屑阻挡罩、碎屑偏转器和辐射阻挡器组成；

碎屑阻挡罩内部具有冷却液循环运动的通道，所述碎屑阻挡罩沿所述碎屑偏转器的轴向安装在所述碎屑偏转器靠近光源点的位置；

所述的碎屑偏转器由外壁和中空部分组成，其外壁中间位置相对安装一对极性相反的第一永磁铁；所述的碎屑偏转器的外壁远离光源点位置具有进气孔，并且其外壁的内部具有均匀分布的出气孔；所述的碎片偏转器的外壁内部均匀排列冷却液通道；

所述的辐射阻挡器安装在所述碎屑偏转器的轴线上，并位于需要抑制热变形的光学元件的背面，并能完全遮盖光学元件；

所述的辐射阻挡器的外形为圆锥形，并根据光源点发散角和光学元件的直径进行设计；所述的辐射阻挡器内部有冷却液循环通道。

所述的辐射阻挡器上安装两块第二永磁铁；所述的第二永磁铁与所述碎屑偏转器上的第一永磁铁相对安装，且极性相反。

所述碎屑阻挡罩与所述碎屑偏转器通过螺钉或焊接的方式连接。

本发明的有益效果：安装在EUV光源和正入射(入射角为0度)多层膜两镜聚焦系统之间，可以使所需立体角的EUV光通过，能够阻挡照射在光学元件(次镜)背面的EUV辐射，降低光学元件的热变形，并能通过磁场和低EUV吸收率净化气体的作用有效抑制EUV光源所产生的碎屑，提高EUV的透过率。其最终目的是通过降低光学元件热变形和提高EUV透过率来实现样品处EUV光斑的功率稳定性和位置稳定性，从而获得低于32nm线宽的光刻图案。其采用多种手段有效阻止EUV光源产生的中性粒子、带电粒子和残余放电气体进入后续的聚焦和曝光实验系统中，并能降低由于EUV辐射作用所引起的光学元件的热变形，而且能够通过引入低EUV吸收率的净化气体来抑制残余放电Xe气对EUV的强烈吸收作用，提高EUV的传输效率。

附图说明

图1为本发明具有降低光学元件热变形功能和高传输效率的碎屑抑制系统示意图。

图2为本发明所述的辐射阻挡器安装永磁铁的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，具有降低光学元件热变形和高传输效率的碎屑抑制系统，主要由碎屑阻挡罩1、碎屑偏转器2和辐射阻挡器3组成。光源在产生EUV辐射时，电极会产生损耗，从而形成大量的碎屑，这些碎屑包括中性粒子，带电粒子和残余放电气体等，从而影响EUV的传输效率，并对光束线下游的光学元件表面产生严重污染和损坏。

碎屑阻挡罩1主要功能是在不影响光源点发射角的前提下，阻挡大部分的碎屑进入后续的光束线中。在碎屑阻挡罩1的内部加工出冷却液通道7，通过循环的冷却液来降低碎屑阻挡罩1的温度，避免EUV光源点在长时间工作或高功率工作模式下，引起碎屑阻挡罩1的急剧升温，进而影响EUV功率的稳定性。所述碎屑阻挡罩1沿所述碎屑偏转器2的轴向安装在所述碎屑偏转器2靠近光源点的位置。碎屑阻挡罩1与所述碎屑偏转器2通过螺钉或焊接的方式连接。

碎屑偏转器2主要功能是偏转碎屑中的带电粒子，使其不沿光束方向传播。碎屑偏转器2由外壁和中空部分组成，其外壁中间位置相对安装一对极性相反的第一永磁铁9。当EUV光源中产生的大部分带电离子以一定的速度通过磁场时，在磁场的作用下，会沿垂直于磁场的方向进行偏转，并轰击在碎屑偏转器2的内部。避免大量带电粒子随EUV光进入后续的光学系统中，进而引起光学元件的污染和损坏。由于EUV光源在放电时会残留一定的Xe气，其对EUV具有强烈的吸收作用。如果其扩散到EUV光束的下游，还会引起EUV的进一步吸收，因此，所述的碎屑偏转器2的外壁远离光源点位置具有进气孔6，并且其外壁的内部具有均匀分布的出气孔10。具有低EUV吸收率的净化气体由进气孔6进入，并由出气孔10进入碎屑抑制器的内部，从而抑制残余放电气体的扩散。为了使净化气体和残余放电气体从光束线上游排出系统，将在EUV光源和碎屑抑制器之间安装一台分子泵，这样就可以使通入到碎屑偏转器2中的净化气体在分子泵的作用下，向光源方向流动，从而抑制残余放电气体向下游扩散。净化气体和残余放电气体将被分子泵排出系统。净化气体可以采用Ar。

辐射阻挡器3安装在所述碎屑偏转器2的轴线上，并位于需要抑制热变形的光学元件4的背面，并能完全遮盖光学元件4；在不影响EUV收集角度的前提下，降低次镜4的热变形。所述的辐射阻挡器3的外形为圆锥形，并根据光源点发散角和光学元件4的直径进行设计。

EUV光源中间部分的辐射将直接照射在辐射阻挡器3上，从而使辐射阻挡器3温度升高。在EUV的辐照下，碎屑偏转器2的内部温度也会升高，尤其是在高功率和超高功率模式下，碎屑偏转器2的内部温度和辐射阻挡器3的温度会达到600℃。在这种情况下，通过实验发现，碎屑偏转器2和辐射阻挡器3之间产生了拉弧放电现象。这种放电现象严重影响光源的稳定性，进而影响中间焦点处和样品处光斑的稳定性。为了减缓或消除这种拉弧放电现象，在碎屑偏转器2的外壁内部均匀排列冷却液通道5，在辐射阻挡器3的内部加工出冷却液循环通道8。通过对碎屑偏转器2和辐射阻挡器3的循环冷却，使二者的温度都能显著下降，从而避免拉弧放电现象的产生。

如图2所示，在辐射阻挡器3的两侧分别安装第二永磁铁11，并使辐射阻挡器3上的第二永磁铁11的磁性与碎屑偏转器2上第一永磁铁9的磁性相反。该碎屑抑制器内部将形成两个磁场，能够使更多的带电粒子产生偏转。

Claims (3)

1.具有降低光学元件热变形和高传输效率的碎屑抑制系统，主要由碎屑阻挡罩(1)、碎屑偏转器(2)和辐射阻挡器(3)组成；其特征是，

碎屑阻挡罩(1)内部具有冷却液循环运动的通道(7)，所述碎屑阻挡罩(1)沿所述碎屑偏转器(2)的轴向安装在所述碎屑偏转器(2)靠近光源点的位置；所述碎屑阻挡罩(1)与所述碎屑偏转器(2)通过螺钉或焊接的方式连接；

所述的碎屑偏转器(2)由外壁和中空部分组成，其外壁中间位置相对安装一对极性相反的第一永磁铁(9)；所述的碎屑偏转器(2)的外壁远离光源点位置具有进气孔(6)，并且其外壁的内部具有均匀分布的出气孔(10)；所述的碎片偏转器(2)的外壁内部均匀排列冷却液通道(5)；

所述的辐射阻挡器(3)安装在所述碎屑偏转器(2)的轴线上，并位于需要抑制热变形的光学元件(4)的背面，并能完全遮盖光学元件(4)；

所述的辐射阻挡器(3)的外形为圆锥形，并根据光源点发散角和光学元件(4)的直径进行设计；所述的辐射阻挡器(3)内部有冷却液循环通道(8)。

2.根据权利要求1所述的具有降低光学元件热变形和高传输效率的碎屑抑制系统，其特征在于，所述的辐射阻挡器(3)上安装两块第二永磁铁(11)；所述的第二永磁铁(11)与所述碎屑偏转器(2)上的第一永磁铁(9)相对安装，且极性相反。

3.根据权利要求1所述的具有降低光学元件热变形和高传输效率的碎屑抑制系统，其特征在于，所述的碎片偏转器(2)中通入净化气体，该净化气体具有非常低的EUV吸收率。