CN105518530B - 用于保护euv光学元件的设备 - Google Patents

Abstract

一种设备，包括具有内壁的室和在室内的区域，当设备处于操作中时污染材料从该区域发出。多个叶片被定位在内壁的一部分上，每个叶片具有沿着在叶片与区域之间的方向被定向的第一表面和与第一表面相邻的第二表面，第二表面被定向成使撞击第二表面的污染材料远离区域偏转，第二表面被确定尺寸并且相对于彼此被并列放置以使得第二表面基本上防止污染材料撞击内壁的一部分。

Description

用于保护EUV光学元件的设备

技术领域

本公开涉及在光学元件受到污染的环境中操作的光学元件的保护。这样的环境的示例是用于从凭借源材料的放电或激光烧蚀所创建的等离子体生成极紫外(“EUV”)辐射的设备的真空室。在该应用中，光学元件例如被用于收集和引导辐射以用于在真空室的外面的利用、例如用于半导体光刻。

背景技术

EUV光、例如具有约50nm或更小(有时也称作软x射线)的波长并且包括处于大约13.5nm的波长的光的电磁辐射可以在光刻工艺中被使用以在诸如硅晶片等的衬底中产生极小的特征。在这里和其他地方，应该理解的是，术语“光”被用于涵盖光谱的可见部分之外的电磁辐射。

用于生成EUV光的方法包括将源材料从液体状态转换成等离子体状态。源材料优选地包括具有在EUV范围内的一个或多个发射线的至少一个元素、例如氙、锂或锡。在一个这样的方法中，经常称为激光产生的等离子体(“LPP”)的所需的等离子体可以通过使用激光束照射具有所需的线发射元素的源材料而产生。

一个LPP技术牵涉到生成源材料液滴的流和用激光光脉冲照射液滴中的至少一些。在更多的理论术语中，LPP光源通过将激光能量沉积到具有诸如氙(Xe)、锡(Sn)或锂(Li)等的至少一个EUV发射元素的源材料内而生成EUV辐射，从而创建了具有几十电子伏特的电子温度的高度电离的等离子体。

在这些离子的去激发和重组期间生成的高能辐射被从等离子体在所有方向上发射。在一个常见布置中，接近法线入射的反射镜(经常称为“收集器反射镜”或简称为“收集器”)被定位成将光收集、引导(和在一些布置中聚焦)至中间位置。所收集的光可以接着被从中间位置转送到一组扫描器光学器件并且最终到晶片。

在EUV中光谱反射光学器件的一部分通常被用于收集器。在所牵涉到的波长处，收集器被有利地实施为多层反射镜(“MLM”)。如其名字所暗示的，该MLM一般由在基底或衬底上面的交替的材料层构成。

光学元件必须被放置在具有等离子体的真空室内以将EUV光收集和重新引导。室内的环境例如由于降低其反射率而对光学元件是有害的并因此限制了其使用寿命。环境内的光学元件可能会暴露于源材料的高能量离子或颗粒。源材料的颗粒会污染光学元件的暴露表面。源材料的颗粒还会引起MLM表面的物理损伤和局部发热。源材料可能会特别地可与构成MLM的至少一个层的材料、例如钼和硅反应。温度稳定性、离子注入和扩散的问题可能需要解决，即使具有较少的反应性源材料、例如锡、铟或氙。

几种技术已经被采用以增加光学元件寿命，尽管有这些恶劣的条件。例如，保护层或中间扩散阻挡层可以被用于将MLM层与环境隔离。收集器可以被加热至例如高达500℃的高温，以使碎屑从其表面蒸发。收集器表面可以使用氢自由基来清洁。可以采用蚀刻剂、例如卤素蚀刻剂以将碎屑从收集器表面上蚀刻掉并且在反射器表面附近创建遮蔽等离子体。

可以采用的另一技术是降低污染源材料到达收集器表面的可能性。源材料可能会积聚在容器的内表面上。该源材料可能会凭借重力的影响而到达收集器。存在有保护系统免受该材料的伤害的需要。例如，一些系统使用叶片来保护收集器免受等离子生成期间所创建的源材料的微滴的伤害。然而，在这样的系统中对于源材料而言积聚在叶片上是有可能的。这进而创建了所积聚的源材料将从叶片上脱离并撞击在收集器的表面上的可能性，尤其是当用于将源材料分配到容器内的系统被从竖直位置以大角度部署时。

仍然存在有通过保护光学元件的表面免受在用于生成EUV光的系统中的源材料的伤害来延长收集器寿命的需要。考虑到这一点，申请人公开了用于光学元件的表面的提高的保护的布置。

发明内容

以下呈现出一个或多个实施例的简化概括以便提供对实施例的基础理解。该概括不是所有预想到的实施例的广泛综述，并且不旨在识别出所有实施例的关键或重要元素，也不记述任何或所有实施例的范围。其唯一目的是作为稍后所呈现的更详细描述的前奏以简化形式呈现出一个或多个实施例的一些构思。

在一个方面中，提供有一种设备，包括具有内壁的室和在室内的区域，当设备处于操作中时污染材料从该区域发出。多个叶片被定位在内壁的一部分上，每个叶片具有沿着在叶片与区域之间的方向被定向的第一表面和与第一表面相邻的第二表面，第二表面被定向成使撞击第二表面的污染材料远离区域偏转，第二表面被确定尺寸并且相对于彼此被并列放置以使得第二表面基本上防止污染材料撞击内壁的一部分。叶片可以由诸如钼或不锈钢等的材料制成并且可以被诸如金等的惰性材料覆盖。每个叶片的至少一部分可以被网格覆盖。网格可以由诸如钼或不锈钢等的材料制成并且可以被诸如金等的惰性材料覆盖。

叶片可以被加热，并且可以至少被加热至污染材料的熔点。每个叶片可以包括电阻式元件，并且叶片可以通过将电流供应至电阻式加热器而被加热。备选地或另外地，每个叶片可以包括内部流体通道并且叶片可以通过使被加热的流体在内部流体通道中流动而被加热。

每个叶片的至少一部分可以被网格覆盖并且至少被加热至污染材料的熔点。每个所述叶片可以与用于收集污染材料的容器流体连通并且网格可以被布置成将液体污染材料引导至容器。

在另一方面中，提供有一种用于通过从源材料生成等离子体而生成对半导体制造有用的光的设备，设备包括具有内壁的室和在室内的区域，当设备处于操作中时源材料从该区域发出。多个叶片可以被定位在内壁的一部分上，每个叶片具有沿着在叶片与区域之间的方向被定向的第一表面和与第一表面相邻的第二表面，第二表面被定向成使撞击第二表面的源材料远离区域偏转，第二表面被确定尺寸并且相对于彼此被并列放置以使得第二表面基本上防止源材料撞击内壁的一部分。叶片可以由诸如钼或不锈钢等的材料制成并且可以被诸如金等的惰性材料覆盖。每个叶片的至少一部分可以被网格覆盖。网格可以由诸如钼或不锈钢等的材料制成并且可以被诸如金等的惰性材料覆盖。

叶片可以被加热，并且特别地可以至少被加热至源材料的熔点。每个叶片可以包括电阻式元件，在该情况中叶片可以通过将电流供应至电阻式加热器而被加热。每个叶片可以包括内部流体通道，在该情况中叶片可以通过使被加热的流体在内部流体通道中流动而被加热。每个叶片可以与用于收集源材料的容器流体连通并且网格可以被布置成将液体源材料引导至容器。

在又另一方面中提供有一种用于通过从源材料生成等离子体而生成对半导体制造有用的光的设备，设备包括具有内壁的室和在室内的区域，当设备处于操作中时源材料将从该区域发出。第一叶片可以被定位在内壁的第一部分上，叶片具有沿着在第一叶片与区域之间的第一方向被定向的第一叶片相切表面和与第一叶片相切表面相邻的第一叶片遮蔽表面，第一叶片遮蔽表面被定向成使撞击第一叶片遮蔽表面的源材料远离区域偏转。第二叶片可以被定位在内壁的第二部分上，第二叶片具有沿着在第二叶片与区域之间的不同于第一方向的第二方向被定向的第二叶片相切表面和与第二叶片相切表面相邻的第二叶片遮挡表面，第二叶片遮挡表面被定向成使撞击第二叶片遮蔽表面的源材料远离区域偏转。叶片可以由诸如钼或不锈钢等的材料制成并且可以被诸如金等的惰性材料覆盖。第一叶片遮蔽表面和第二叶片遮蔽表面被确定尺寸并且相对于彼此被并列放置以使得第一叶片遮蔽表面和第二叶片遮蔽表面基本上防止源材料撞击内壁的第一部分和第二部分。

第一叶片和第二叶片的至少一部分可以被网格覆盖。网格可以由诸如钼或不锈钢等的材料制成并且可以被诸如金等的惰性材料覆盖。第一叶片和第二叶片中的每一个可以被加热。第一叶片和第二叶片的至少一部分可以被网格覆盖并且所述第一叶片和第二叶片中的每一个可以至少被加热至源材料的熔点。

附图说明

图1示出针对根据本发明的方面的激光产生的等离子体EUV光源系统的总体广义构思的示意性但未按比例绘制的视图。

图2是根据本发明的一个方面的光学元件保护系统的未按比例绘制的侧视图。

图3是根据本发明的一个方面的光学元件保护系统的未按比例绘制的立体图。

图4是图2和图3中示出的元件中的一些的未按比例绘制的剖视侧视图。

具体实施方式

现在参见附图来描述各种实施例，其中同样的附图标记始终被用于是指同样的元件。在以下描述出，出于说明的目的，陈述了许多具体细节以便促进一个或多个实施例的全面理解。然而，在一些或所有实例中显而易见的是，下面所描述的任何实施例都可以在不采用下面所描述的具体设计细节的情况下实践。在其他实例中，公知的结构和装置被以方框图的形式示出以便助于一个或多个实施例的描述。

首先参见图1，示出了根据本发明的实施例的一个方面的示例性EUV光源、例如激光产生的等离子体EUV光源20的示意图。如示出的，EUV光源20可以包括脉冲或连续激光源22，其可以例如是产生处于10.6μm的辐射的脉冲气体放电CO₂激光源。脉冲气体放电CO₂激光源可以具有以高功率和高脉冲重复率操作的DC或RF激发。

EUV光源200还包括用于输送呈液体液滴或连续液体流形式的源材料的源输送系统24。源材料可以由锡或锡化合物构成，但也可以使用其他材料。源输送系统24将源材料引入容器或室26的内部到源材料可以被照射以产生等离子体所在的照射区域28。在一些情况中，电荷被放置在源材料上以准许源材料被朝向或远离照射区域28操纵。应该注意的是，如这里所使用的，照射区域是源材料照射可能发生的区域，并且是甚至间或没有照射实际发生时的照射区域。

继续参见图1，光源20还可以包括诸如收集器30等的一个或多个光学元件。收集器30可以是法线入射的反射器，例如被实施为多层反射镜(“MLM”)，也就是、被用具有沉积在各界面处的附加的薄阻挡层以有效阻断热诱发的层间扩散的Mo/Si多层涂覆的碳化硅(SiC)衬底。也可以使用诸如Al或Si等的其他衬底材料。收集器30可以呈具有开孔以允许激光光通过并到达照射区域28的扁长椭球面的形式。收集器30可以例如呈具有在照射区域28处的第一焦点和在所谓的中间点40(也称作中间焦点40)处的第二焦点的椭球面的形状，在所谓的中间点40处EUV光可以被从EUV光源20输出并且输入至例如集成电路光刻工具50，其使用该光以例如以已知方式处理硅晶片工件52。硅晶片工件52接着被以已知的方式另外地进行处理以获得集成电路器件。

如上所述，在诸如收集器30等的光学元件的设计中的技术挑战之一是延长其寿命。收集器的表面(其通常是涂层)变得被源材料(例如锡)污染。该污染源材料的一个来源是从其已积聚所在的容器26内的表面上脱离的源材料。因此期望防止该源材料积聚在容器26的内表面上。

为了实现该目的，在一个实施例中，叶片状结构的阵列被布置在容器26的内表面上。这样的布置被示出在图2中。图2示出被布置成如图1中的将来自照射区域28的光重新引导的收集器30。还示出的是收集器30的光轴35。图2示出叶片120的阵列110被布置于其上的容器26的壁100的节段。图2仅示出容器26的最下部分。然而，本领域技术人员将容易领会的是，阵列100可以被另外地或备选地放置在容器26的侧面和上部分上。如果容器26具有圆柱形状(圆柱的轴平行于光轴35)，则阵列110可以覆盖容器26的整个内表面。还有，虽然叶片120的布置在这里被称作阵列，但该术语不旨在意味着叶片120的之间的间距和大小是规则的。本领域技术人员将容易领会的是，叶片120的数量、间距和大小可以在不脱离发明的原理的情况下被更改。

叶片120优选地由诸如不锈钢或钼等的耐腐蚀的材料制成。叶片120也可以被诸如金等的惰性材料涂覆。

图3是诸如图2中所示等的布置的立体图，其中同样的附图标记是指同样的元件。如可以看出的，叶片120以如下方式在横向上横跨壁100延伸：使得污染材料的微滴必然撞击叶片120并且被远离照射区域28和收集器30偏转。

如可以看出的，在目前优选的实施例中，各叶片120具有基本上梯形的横截面。参见图4，叶片120具有大体朝向照射区域28指向的第一边缘120a。各叶片120还具有在朝向照射区域28的方向上延伸的后侧面120b。各叶片还具有前侧面120f，其被倾斜成使得典型地呈源材料的微滴形式的来自照射区域28的源材料将在远离照射区域28并因此远离收集器30的方向上被偏转。

前表面120f被确定尺寸并且被定位成使得它大体在横向上延伸至少直到它接触到从照射区域28的中心开始延伸并且与相邻的叶片的后表面120b相切的假想线130为止。这被示出在图2中。换言之，第一叶片120的前表面120f和相邻的叶片120的后表面120b被布置成并且被确定尺寸以使得从照射区域28发出的源材料的液滴仅可以撞击叶片120的前表面120f并且不能撞击壁100的内表面的部分。相邻的叶片120之间的物理间隙因此由前表面120f的延伸部覆盖。这是因为后表面120b被布置成基本上与液滴的路径相切，并且前表面一起将容器26的壁100的内表面封闭。

如图4中所示，在目前优选的实施例中，叶片120具有当在前表面120f与相对的表面120g之间测量时的相当大的厚度。该厚度可以在大约3mm与大约50mm之间或者甚至更大。在目前优选的实施例中，该厚度优选地在大约6mm至大约25mm的范围内并且更优选地在大约10mm至大约25mm的范围内。

还有，如图4中所示，叶片120优选地设置有一个或多个加热元件150。这些加热元件150被放置在叶片120内以准许叶片120的加热、优选地至少至源材料的熔点。在源材料是锡的实例中，优选的是将叶片120至少加热高达锡的熔点(231.9℃)并且更优选地到大约250℃至大约350℃的范围的温度。加热元件150可以是电动的或者可以是用于被加热的气体或液体的流动的导管。在电动加热元件150的情况中，加热元件150可以凭借导线160被供应有功率。在呈导管形式的加热元件150的情况中，被加热的流体可以凭借导线160被供应。如示出的，导线160也可以支撑叶片120。备选地，叶片120可以由单独的支撑硬件(未示出)支撑。

根据发明的优选实施例的另一方面，叶片120中的一个或多个还设置有金属丝网格170。网格170的目的是捕获并保持撞击叶片120的源材料。网格170的另一目的是将撞击叶片120的源材料的流动引导至容器26内的期望的位置，诸如如图2中示出的源材料收集槽190。源材料收集槽190可以被配置为设置有冷冻阀的端口。

用于网格170的材料被选择成以使这些功能优化。例如，网格170优选地由诸如不锈钢或钼等的耐腐蚀的材料制成。网格170也可以被诸如金等的惰性材料涂覆。在网格170由金属丝构成的实例中，构成网格170的金属丝的直径优选地在大约100μm至1mm的范围内。网格开口大小优选地在大约100μm至大约2mm的范围内。金属丝网格170的百分比开口优选地等于或大于50％。

如图4中所示，网格170可以使用附接构件180在几个点处被附接至叶片120。附接构件180可以被确定尺寸以维持网格180与叶片120的相对的表面之间的恒定宽度的间隙，或者可以被确定尺寸以使得间隙宽度以期望的方式变化。

以上描述包括一个或多个实施例的示例。当然不可能描述出用于描述前述实施例的目的的组成部件和方法学的每一个可想到的组合，但本领域技术人员可以认识到各种实施例的很多进一步的组合和排列都是可能的。于是，所描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的精神和范围内的所有这样的更改、修改和变化。此外，就术语“包含”或者在详述描述中或者在权利要求中使用的程度而言，这样的术语以与术语“包括”类似的方式旨在包容性的，如“包括”在权利要求中被采用作为衔接词时所解释的那样。此外，虽然所描述的方面和/或实施例的元件可能被以单数进行描述或主张，但复数是预想到的除非明确声明限制为单数。另外，任何方面和/或实施例的所有或一部分可以与任何其他方面和/或实施例的所有或一部分一起利用，除非另有声明。

Claims (32)

1.一种用于保护EUV光学元件的设备，包括：

具有内壁的室；

在所述室内的区域，当所述设备处于操作中时污染材料从所述区域发出；

被定位在所述内壁的一部分上的多个叶片，每个所述叶片具有沿着在所述叶片与所述区域之间的方向被定向的第一表面和与所述第一表面相邻的第二表面，所述第二表面被定向成使撞击所述第二表面的所述污染材料远离所述区域偏转，所述第二表面被确定尺寸并且相对于彼此被并列放置，使得所述第二表面基本上防止所述污染材料撞击所述内壁的所述一部分。

2.如权利要求1所述的设备，其中每个所述叶片由从由钼和不锈钢组成的组中选取的材料制成。

3.如权利要求1所述的设备，其中每个所述叶片被惰性材料覆盖。

4.如权利要求3所述的设备，其中所述惰性材料是金。

5.如权利要求1所述的设备，其中每个所述叶片的至少一部分被网格覆盖。

6.如权利要求5所述的设备，其中所述网格由从由钼和不锈钢组成的组中选取的材料制成。

7.如权利要求5所述的设备，其中所述网格被惰性材料覆盖。

8.如权利要求7所述的设备，其中所述惰性材料是金。

9.如权利要求1所述的设备，其中每个所述叶片被加热。

10.如权利要求9所述的设备，其中每个所述叶片至少被加热至所述污染材料的熔点。

11.如权利要求9所述的设备，其中所述叶片包括电阻式元件，并且所述叶片通过将电流供应至所述电阻式元件而被加热。

12.如权利要求9所述的设备，其中所述叶片包括内部流体通道并且所述叶片通过使被加热的流体在所述内部流体通道中流动而被加热。

13.如权利要求1所述的设备，其中每个所述叶片的至少一部分被网格覆盖并且至少被加热至所述污染材料的熔点。

14.如权利要求13所述的设备，其中每个所述叶片与用于收集所述污染材料的容器流体连通并且所述网格被布置成将液体污染材料引导至所述容器。

15.一种用于通过从源材料生成等离子体而生成对半导体制造有用的光的设备，所述设备包括：

具有内壁的室；

在所述室内的区域，当所述设备处于操作中时源材料从所述区域发出；

被定位在所述内壁的一部分上的多个叶片，每个所述叶片具有沿着在所述叶片与所述区域之间的方向被定向的第一表面和与所述第一表面相邻的第二表面，所述第二表面被定向成使撞击所述第二表面的所述源材料远离所述区域偏转，所述第二表面被确定尺寸并且相对于彼此被并列放置，使得所述第二表面基本上防止所述源材料撞击所述内壁的所述一部分。

16.如权利要求15所述的设备，其中每个所述叶片由从由钼和不锈钢组成的组中选取的材料制成。

17.如权利要求15所述的设备，其中每个所述叶片被惰性材料覆盖。

18.如权利要求17所述的设备，其中所述惰性材料是金。

19.如权利要求15所述的设备，其中每个所述叶片的至少一部分被网格覆盖。

20.如权利要求19所述的设备，其中所述网格由从由钼和不锈钢组成的组中选取的材料制成。

21.如权利要求19所述的设备，其中所述网格被惰性材料覆盖。

22.如权利要求21所述的设备，其中所述惰性材料是金。

23.如权利要求15所述的设备，其中每个所述叶片被加热。

24.如权利要求23所述的设备，其中每个所述叶片至少被加热至所述源材料的熔点。

25.如权利要求23所述的设备，其中所述叶片包括电阻式元件，并且所述叶片通过将电流供应至所述电阻式元件而被加热。

26.如权利要求23所述的设备，其中所述叶片包括内部流体通道并且所述叶片通过使被加热的流体在所述内部流体通道中流动而被加热。

27.如权利要求15所述的设备，其中每个所述叶片的至少一部分被网格覆盖并且每个所述叶片至少被加热至所述源材料的熔点。

28.如权利要求27所述的设备，其中每个所述叶片与用于收集所述源材料的容器流体连通并且所述网格被布置成将液体源材料引导至所述容器。

29.一种用于通过从源材料生成等离子体而生成对半导体制造有用的光的设备，所述设备包括：

具有内壁的室；

在所述室内的区域，当所述设备处于操作中时源材料从所述区域发出；

被定位在所述内壁的第一部分上的第一叶片，所述叶片具有沿着在所述第一叶片与所述区域之间的第一方向被定向的第一叶片相切表面和与所述第一叶片相切表面相邻的第一叶片遮蔽表面，所述第一叶片遮蔽表面被定向成使撞击所述第一叶片遮蔽表面的所述源材料远离所述区域偏转；

被定位在所述内壁的第二部分上的第二叶片，所述第二叶片具有沿着在所述第二叶片与所述区域之间的不同于所述第一方向的第二方向被定向的第二叶片相切表面和与所述第二叶片相切表面相邻的第二叶片遮挡表面，所述第二叶片遮挡表面被定向成使撞击所述第二叶片遮蔽表面的所述源材料远离所述区域偏转；

所述第一叶片遮蔽表面和所述第二叶片遮蔽表面被确定尺寸并且相对于彼此被并列放置，使得所述第一叶片遮蔽表面和所述第二叶片遮蔽表面基本上防止所述源材料撞击所述内壁的所述第一部分和所述第二部分。

30.如权利要求29所述的设备，其中所述第一叶片和所述第二叶片中的每一个的至少一部分被网格覆盖。

31.如权利要求29所述的设备，其中所述第一叶片和所述第二叶片中的每一个被加热。

32.如权利要求29所述的设备，其中所述第一叶片和所述第二叶片中的每一个的至少一部分被网格覆盖并且所述第一叶片和所述第二叶片中的每一个至少被加热至所述源材料的熔点。