CN109478026B - 碎片减少系统、辐射源和光刻设备 - Google Patents

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Abstract

一种在辐射源中使用的碎片减少系统。所述碎片减少系统包括污染物陷阱。所述污染物陷阱包括碎片接收表面，所述碎片接收表面被布置成接收从辐射源的等离子体形成区域发射的液态金属燃料碎片。所述碎片接收表面由下述材料构成：该材料与所述液态金属燃料碎片反应以在所述碎片接收表面上形成金属间化合层。

Description

碎片减少系统、辐射源和光刻设备
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年7月25日递交的EP申请16181066.8的优先权，该EP申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及光刻方法和设备，并且具体地但非排他地涉及校正由光刻设备的投影系统造成的像差的方法。
背景技术
光刻设备是将所要图案施加到衬底上(通常施加到衬底的目标部分上)的机器。光刻设备可以用于制造例如集成电路(IC)。在这种情况下，图案形成装置(也称为掩模或掩模版)可以用于产生待形成于IC的单层上的电路图案。该图案可以转印到衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如包括管芯的一部分、一个或多个管芯)上。通常，通过成像到设置在衬底上的辐射敏感材料(抗触剂)层上来进行图案的转印。通常，单个衬底将包含被连续形成图案的相邻目标部分的网络。
光刻术被广泛地认为是在IC以及其它装置和/或结构的制造中的一个关键步骤。然而，随着使用光刻术制作的特征的尺寸变得越来越小，光刻术逐渐变成能够使得IC或其它装置和/或结构小型化的更为关键的因素。
图案印刷的极限的理论估计可以由瑞利分辨率准则给出，如等式(1)所示：
Figure BDA0001955238180000011
其中，λ是所使用辐射的波长，NA是用于印刷图案的投影系统的数值孔径，k1是过程依赖调整因子(也被称为瑞利常数)，并且CD是印刷特征的特征大小(或临界尺寸)。根据等式(1)，可以通过如下三种方式实现特征的最小可印刷大小的缩减：通过缩短曝光波长λ；通过增大数值孔径NA；或者通过减小k1的值。
为了缩短曝光波长并因此缩减最小可印刷大小，已经提出使用极紫外(EUV)辐射源。EUV辐射是波长在5nm至20nm的范围内(例如在13nm至14nm的范围内)的电磁辐射。还已经提出可以使用波长小于10nm(例如在5nm至10nm的范围内，诸如6.7nm或6.8nm)的EUV辐射。例如，可能的源包括：激光产生的等离子体源、放电等离子体源、或者基于由电子储存环提供的同步加速器辐射的源。
可以使用等离子体来产生EUV辐射。用于产生EUV辐射的辐射源可以激发燃料，以产生发射EUV辐射的等离子体。例如，可以通过将激光束引导到燃料(诸如适当材料(例如锡)的液滴、或者适当气体或蒸汽(诸如Xe气体或Li蒸汽)的气流)处而产生等离子体。使用辐射收集器收集由等离子体发射的EUV辐射，该辐射收集器接收EUV辐射并且将该EUV辐射聚焦成束。辐射源可以包括被布置成为等离子体提供真空环境的包围壳体或腔室。以这种方式使用激光束的辐射源通常被称为激光产生等离子体(LPP)源。
除了产生等离子体之外，通过激发燃料也可能导致从燃料产生多余的颗粒碎片。例如，在使用液态金属(诸如锡)作为燃料的情况下，虽然一些液态金属燃料将被转化成EUV产生等离子体，但可能从等离子体形成区域以高速度发射液态金属燃料的碎片颗粒。碎片可能入射到辐射源内的其它部件上，从而影响辐射源产生EUV产生等离子体或者将EUV辐射束从该等离子体提供到光刻设备的其它部件的能力。碎片也可能行进到辐射源外部并且入射到光刻设备的其它部件上。
发明内容
期望预防或缓解上文所阐述的问题中的一个或更多个问题。
根据本文中描述的第一方面，提供一种在辐射源中使用的碎片减少系统。所述碎片减少系统包括污染物陷阱。所述污染物陷阱包括碎片接收表面，所述碎片接收表面被布置成接收从所述辐射源的等离子体形成区域发射的液态金属燃料碎片。所述碎片接收表面由下述材料构成：该材料与所述液态金属燃料碎片反应以在所述碎片接收表面上形成金属间化合层(intermetallic layer)。
通过用与液态金属燃料碎片反应以形成金属间化合层的材料来构造碎片接收表面，液态金属碎片中的至少部分碎片在反应中被“用完”，而不形成可能从碎片接收表面滴落或者以其它方式从碎片接收表面喷出的液态膜。这样，可以减少辐射源的光学部件或者与该源一起使用的其它系统(例如光刻系统)的部件的污染。
所述反应可以使得基本上没有液态燃料从所述碎片接收表面滴落。
所述碎片接收表面可以用与所述液态金属燃料碎片以所述液态金属燃料碎片沉积到所述碎片接收表面上的速率的至少两倍的速率反应的材料形成。这样，所述反应速率充分利用基本上全部液态燃料碎片，并且防止其它部件的污染。
所述液态金属燃料碎片与所述碎片接收表面之间的反应速率可以大于0.15μm/小时。在一些实施例中，所述液态金属燃料碎片与所述碎片接收表面之间的反应速率可以大于1μm/小时或者更高。
所述金属间化合层可以具有超过200摄氏度的熔点，并且优选地具有超过500摄氏度的熔点。这样，所述金属间化合层不大可能在所述源的环境中溶融，从而保护所述碎片接收表面并且防止来自液态燃料碎片的进一步污染。
所述碎片接收表面可以由与锡反应以形成金属间化合层的材料构成。例如，所述碎片接收表面可以由铁、铁合金、碳钢、镍和铜中的至少一者构成。
碎片接收表面可以形成有多孔结构。这样使得能够用于反应的碎片接收表面的表面积增大，从而使反应加速并且使液态燃料从碎片接收表面喷出的可能性减小。
所述碎片接收表面可以包括多个叶片。
所述碎片接收表面可以基本上是光滑的。
所述碎片接收表面还可以包括热源，所述热源被布置成将所述碎片接收表面加热到200至500摄氏度的操作温度。已经发现，通过加热碎片接收表面，提高了与液态燃料的反应速率。
在本文中描述的另一个实施例中，提供一种辐射源，所述辐射源包括：燃料发射器，其用于将燃料目标提供到等离子体形成区域；以及根据第一方面的碎片减少系统。
燃料发射器可以被布置成发射液态锡。
在本文中描述的另一个方面中，提供一种辐射系统，所述辐射系统包括：根据第一方面的辐射源；以及第一激光器，其被布置成将第一激光束提供到所述等离子体形成区域，以照射或影响燃料目标并且产生辐射发射等离子体。
在本文中描述的另一个方面中，提供一种光刻系统，所述光刻系统包括：根据第一方面的辐射源；照射系统，其被配置成调节辐射束；支撑件，其被构造成支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够在所述辐射束的横截面将图案赋予所述辐射束以形成图案化辐射束；衬底台，其被构造成保持一衬底；以及投影系统，其被配置成将所述图案化辐射束投影到所述衬底的目标部分上。
在本文中描述的另一个实施例中，提供一种系统。所述系统包括辐射源和/或光刻设备，所述辐射源包括燃料发射器，所述燃料发射器用于将燃料目标提供到等离子体形成区域。在所述系统包括光刻设备的情况下，所述光刻设备包括：照射系统，其被配置成调节辐射束；支撑件，其被构造成支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够在所述辐射束的横截面将图案赋予所述辐射束以形成图案化辐射束；衬底台，其被构造成保持衬底；以及投影系统，其被配置成将所述图案化辐射束投影到所述衬底的目标部分上。辐射系统包括在使用期间接收液态金属燃料碎片的至少一个表面，并且所述至少一个表面包括通过硼化而形成的介金层属层。
在光刻系统包括所述辐射源的情况下，所述至少一个表面可以包括碎片减少系统的表面。
在光刻系统包括所述辐射源的情况下，所述辐射源可以包括辐射收集器，并且所述至少一个表面可以包括所述辐射收集器的表面。
在光刻系统包括所述光刻设备的情况下，所述至少一个表面可以包括所述光刻设备的光学元件的光学表面，诸如反射镜。
所述金属间化合层可以包括从包括下列材料的列表中选择的至少一种材料：一硼化镍(NiB)、硼化镍(Ni2B)、一硼化铁(FeB)、硼化铁(Fe2B)、一硼化钼(MoB)、硼化钼(Mo2B)、一硼化钴(CoB)、硼化钴(Co2B)。
在上文描述的一个方面的内容背景中描述的特征可以与上文描述的其它方面一起使用。
附图说明
现在将参考随附的示意图并且仅以示例的方式来描述本发明的实施例，其中：
-图1描绘了光刻设备；
-图2描绘了根据本发明的实施例的光刻系统，所述光刻系统包括光刻设备和具有污染物陷阱的辐射源；
-图3描绘了可替换的辐射源；
-图4更详细地描绘了图2或图3的辐射源的污染物陷阱；以及
-图5是示出可以被实施以将光学元件硼化的示例性处理的流程图。
根据下文结合附图而阐述的详细描述，本发明的特征和优点将变得更加显而易见。在附图中，相似的附图标记通常指示相同的、功能上相似的和/或结构上相似的元件。
具体实施方式
本说明书披露了包含本发明的特征的一个或更多个实施例。所披露的实施例仅是本发明的示例。本发明的范围并不限于所披露的实施例。本发明由随附的权利要求书限定。
图1示意性地描绘了根据本发明的一个实施例的、包括辐射源的光刻设备LA。该设备包括：
-照射系统IL，其被配置成调节辐射束B(例如，极紫外(EUV)辐射)；
-支撑结构(例如掩模台)MT，其被构造成支撑图案形成装置(例如掩模或掩模版)MA，并且连接到配置成准确地定位所述图案形成装置的第一定位器PM；
-衬底台(例如晶片台)WT，其被构造成保持衬底(例如涂覆有抗触剂的晶片)W，并且连接到配置成准确地定位所述衬底的第二定位器PW；以及
-投影系统(例如反射型投影系统)PS，其被配置成将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如包括一个或更多个管芯)上。
照射系统IL可以包括多个反射器，例如琢面场反射镜和琢面光瞳反射镜。照射系统可以用于向辐射束B提供期望的角强度分布和期望的空间强度分布。
支撑结构MT以依赖于图案形成装置的取向、光刻设备LA的设计和其它条件(例如该图案形成装置是否被保持在真空环境中)的方式来保持该图案形成装置。支撑结构MT可以使用机械、真空、静电或其它夹持技术来保持图案形成装置MA。支撑结构MT可以是例如框架或台，它可以根据需要而固定或移动。支撑结构MT可以确保图案形成装置例如相对于投影系统PS处于期望的位置。支撑结构MT的位置可以由定位器PM和位置传感器PS1(例如干涉量测装置、线性编码器或电容式传感器)控制。定位器PM和位置传感器PS1可以一起用于相对于辐射束B的路径来准确地定位图案形成装置(例如掩模)MA。
术语“图案形成装置”MA应该被宽泛地解释为指的是可以用于将辐射束的横截面中的图案赋予辐射束以便在衬底的目标部分中产生图案的任何装置。赋予辐射束的图案可以对应于目标部分中产生的器件(诸如集成电路)中的特定功能层。图案形成装置MA可以是透射型的或反射型的。图案形成装置的示例包括掩模、可编程阵列(例如反射镜阵列)和可编程LCD面板。掩模在光刻术中是众所周知的，并且包括诸如二元式、交变相移式和衰减相移式等掩模类型以及各种混合式掩模类型。可编程反射镜阵列的示例使用小反射镜的矩阵配置，这些小反射镜中的每一者都可以独立地倾斜，以便在不同方向上反射入射辐射束。倾斜的反射镜将图案赋予由反射镜矩阵反射的辐射束。
如这里所描绘的，所述设备可以是反射型的(例如，使用反射型掩模)。
辐射束B入射到被保持于支撑结构(例如掩模台)MT上的图案形成装置(例如掩模)MA上，并且是由该图案形成装置图案化。在从图案形成装置(例如掩模)MA反射之后，辐射束B通过投影系统PS，投影系统PS将该辐射束聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于第二定位器PW和第二位置传感器PS2，可以准确地移动衬底台WT，例如以便将不同的目标部分C定位在辐射束B的路径中。可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置(例如掩模)MA和衬底W。
所描绘的设备可以用于例如扫描模式中，其中，同步地扫描支撑结构(例如掩模台)MT和衬底台WT，同时将赋予辐射束的图案投影到目标部分C上(即，单次动态曝光)。可以通过投影系统PS的(缩小)放大率和图像反转特性来确定衬底台WT相对于支撑结构(例如掩模台)MT的速度和方向。
可替代地，如果图案形成装置是可编程阵列，那么可以使可编程阵列保持静止并且可以移动衬底台WT，同时将赋予辐射束的图案投影到目标部分C上。可以使用脉冲式辐射源，其中，在衬底台WT的每一次移动之后或者在相继的辐射脉冲之间，根据需要更新可编程阵列。可以使用光刻设备LA的其它操作模式，所述其它操作模式可以例如是这种模式或扫描模式的变型，或者是完全不同的模式。
投影系统PS和照射系统IL可以包括适于所使用的曝光辐射或者适于诸如使用真空的其它因素的各种类型的光学元件，诸如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其它类型的光学元件，或者它们的任何组合。
因为气体会吸收大量的EUV辐射，所以可能需要在光刻设备LA中使用真空。可以将真空环境提供到照射系统IL和投影系统PS中的辐射束B的基本上整个路径。
光刻设备LA可以是具有两个衬底台WT(双平台)或更多个衬底台WT(和/或两个或更多个图案形成装置支撑结构MT)的类型。在这些“多平台”机器中，可以在一个或更多个衬底台WT上实施预备步骤，同时将一个或更多个其它衬底台用于曝光。预备步骤可以包括例如测量衬底的表面形貌以及测量衬底上的对准标记的位置。
参考图1，照射系统IL接收来自辐射源SO的EUV幅射束B。可以与光刻设备分离地提供辐射源SO，使得辐射源SO和光刻设备LA可以被视为分立的实体。在这种情况下，辐射源SO和光刻设备LA可以一起被视为光刻系统。
虽然用于产生EUV辐射的方法包括但不必限于利用在EUV范围内的一种或更多种发射谱线将材料转化成等离子体状态，该材料包括至少一种元素，例如氙、锂或锡。在经常被称为激光产生等离子体(LPP)的一种此类方法中，可以通过利用一种激光束(或者多于一种激光束)辐照燃料(诸如具有所需的谱线发射元素的材料的液滴、流流或簇)而产生所需的等离子体。辐射源SO可以是包括激光器(没有在图1中示出)的辐射系统的一部分，用于提供激发材料的激光束。激光器和辐射源SO可以是分立的实体。激光束可以借助于包括例如适当的反射镜和/或扩束器的束传递系统而从激光器传递到辐射源SO。
在经常被称为放电产生等离子体(“DPP”)的可替换的方法中，通过使用放电将燃料转化为等离子体状态而产生EUV发射等离子体。所述燃料可以是在EUV范围内具有一种或更多种发射谱线的元素，诸如氙、锂或锡。可以由电源产生放电，该电源可以形成辐射源的一部分或者可以是经由电接头而连接到辐射源SO的分立的实体。
图2示出了根据本发明的一个实施例的包括辐射源SO的光刻系统。该光刻系统包括辐射源SO和光刻设备LA，光刻设备LA包括照射系统IL和投影系统PS。辐射源SO、照射系统IL和投影系统PS被构造和配置成可以在它们的内部维持真空环境。光刻设备LA可以包括图1所示的和上文所描述的元件。
可以例如是CO2激光器的激光器1被布置成通过激光束2将能量沉积到燃料中，该燃料例如是由燃料发射器3提供的锡(Sn)。尽管在以下描述中以锡为参考，但是可以使用任何适当的燃料。燃料可以例如呈液体形式，并且可以例如是金属或合金。燃料发射器3可以包括喷嘴，该喷嘴被配置成沿着朝向等离子体形成区域4的轨迹引导例如呈液滴形式的锡。激光束2在等离子体形成区域4处入射到锡上。将激光能量沉积到锡中会在等离子体形成区域4处产生高度离子化的等离子体7，该等离子体具有数十电子伏特(eV)的电子温度。从等离子体7发射在离子的去激发和重组期间产生的辐射，该辐射包括EUV辐射。由近正入射辐射收集器5(有时更一般地被称为正入射辐射收集器)收集和聚焦EUV辐射。收集器5可以具有多层结构，例如经调谐以反射、更容易反射或优先反射特定波长的辐射(例如特定EUV波长的辐射)的多层结构。收集器5可以具有椭圆形构造，该椭圆形构造具有两个椭圆焦点。第一个焦点可以处于等离子体形成区域4处，并且第二个焦点可以处于中间聚焦点6处，如下文所论述的那样。
污染物陷阱26位于等离子体形成区域4与辐射收集器20之间。污染物陷阱26可以是任何适当形式的污染物陷阱。在一些实施例中，污染物陷阱26可以由环绕等离子体形成区域4的容器的内壁提供。
激光器1可以与辐射源SO分离。在这种情况下，激光束2可以借助于包括例如适当的导向反射镜和/或扩束器(未示出)的束传递系统而自激光器1传递到辐射源SO。激光器1和辐射源SO可以一起被视为辐射系统。
可以提供第二激光器(未示出)，该第二激光器被配置成在激光束2入射到锡上之前预加热锡。使用这种方法的LPP源可以被称为双激光脉冲(DLP)源。这种第二激光器可以被描述为将预脉冲提供到燃料目标中，例如，以改变所述目标的特性以便提供改性的燃料目标。所述特性的改变可以是例如温度、大小、形状等的改变，并且通常是由于加热燃料目标而引起的。
由辐射收集器5反射的辐射B聚焦于点6处，以形成等离子体形成区域4的图像，该图像又充当用于照射器IL的辐射源。辐射B被聚焦的点6通常被称为中间焦点，并且辐射源SO被布置成使得中间焦点6位于辐射源的包围结构9中的开口8处或附近。
然后，辐射B横穿照射系统IL，照射系统IL可以包括琢面场反射镜装置10和琢面光瞳反射镜装置11，琢面场反射镜装置10和琢面光瞳反射镜装置11被布置成提供图案形成装置MA处的辐射束B的期望的角分布以及图案形成装置MA处的辐射强度的期望的均一性。在由支撑结构MT保持的图案形成装置MA处反射辐射束之后，形成了图案化辐射束12。图案化辐射束12是由投影系统PS通过反射元件13、14而成像到由衬底台WT保持的衬底W上。
通常，在照射系统IL和投影系统PS中可以存在比图中示出的多的元件。另外，可以存在比图中所示的反射镜多的反射镜。例如，在投影系统PS中可以存在除图2所示的反射元件多1至6个外的额外反射元件。
图3示出了具有图2所示的辐射源的可替换的构造的激光产生等离子体(LPP)辐射源SO。辐射源SO包括被配置成将燃料传递到等离子体形成区域4的燃料发射器3。燃料可以例如是锡，并且在以下描述中以锡为参考。然而，可以使用任何适当的燃料。预脉冲激光16发射预脉冲激光束17，预脉冲激光束17入射到锡上。预脉冲激光束17用于预加热锡，由此改变锡的特性，诸如其大小和/或形状。主激光器18发射主激光束19，主激光束19在预脉冲激光束17之后入射到锡上。主激光束将能量传递到锡，并且由此将锡转化成EUV辐射发射等离子体7。
辐射收集器20可以是所谓的掠入射收集器，其被配置成收集EUV辐射，并且将EUV辐射聚焦于通常被称为中间焦点的点6处。因此，辐射发射等离子体7的图像形成在中间焦点6处。辐射源SO的包围结构21包括位于中间焦点6处或附近的开口22。EUV辐射通过开口22传递到光刻设备的照射系统。辐射收集器20被描绘为具有掠入射反射器23、24和25的巢套式收集器。掠入射反射器23、24和25可以围绕光轴O轴对称地布置。图中所示的辐射收集器20仅被示出为示例，并且可以使用其它辐射收集器。
污染物陷阱26位于等离子体形成区域4与辐射收集器20之间。污染物陷阱26可以是任何适当形式的污染物陷阱。在一些实施例中，污染物陷阱26可以由环绕等离子体形成区域4的容器的内壁提供。
包围结构21包括窗口27和窗口28，预脉冲激光束17可以通过窗口27传递到等离子体形成区域4，主激光束19可以通过窗口28传递到等离子体形成区域。使用反射镜29并通过污染物陷阱25中的开口将主激光束19引导到等离子体形成区域4。
图2和图3所示的辐射源SO可以包括未在图中示出的部件。例如，光谱滤光器可以被设置在辐射源中。光谱滤光器虽然可以实质地透射EUV辐射，但是实质地反射其它波长的辐射，诸如红外辐射。
辐射源SO、照射系统IL和投影系统PS全部设置于壳体中，例如图2示意性地描绘的那样。可以在这些壳体中的每一个壳体中(例如，通过使用真空泵)提供真空。可以在辐射源SO中(例如，在等离子体形成区域4与收集器5、20之间)提供一些气体，该气体被布置成充当使入射到收集器上的燃料碎片的量减少的阻挡物。
如上文所描述的，可以以液态燃料的形式提供燃料，诸如液态锡。然而，使用液态燃料可能引起一些问题。具体地说，虽然一部分液态燃料将被转化成等离子体，但是大量液态燃料可能作为颗粒碎片而喷射。液态燃料的喷射可能是由于转化成等离子体本身而发生的，并且在使用液滴燃料目标的情况下液态燃料的喷射可能是通过后续燃料液滴与此前产生的等离子体的相互作用而发生的。这种颗粒碎片可能以高速喷射，并且可能在辐射源SO内导致许多问题。例如，颗粒碎片的冲击可能会腐蚀辐射源SO的其它部件，诸如用于喷出液态燃料的喷嘴以及收集器5、20。
如上文所描述的，源SO可以包括污染物陷阱26。图4示出了本发明的实施例中的辐射源SO的一部分。在图4所示的实施例中，污染物陷阱26采用围绕辐射源SO的壳体外部的多个叶片的形式。在图4中能够看到两个叶片33a、33b。叶片33a、33b被布置成将由等离子体发射的碎片引导到一个或更多个碎片收集陷阱(未示出)。叶片33a、33b用于捕捉源于等离子体产生过程的碎片，并且将这些碎片移动到不会干涉源SO或光刻设备LA的操作的部位。通常，碎片以液态形式从污染物陷阱26的叶片被移除，从而沿着叶片(例如，在重力的作用下)朝向容器(未示出)流动。
在本发明的一些实施例中，叶片33a、33b与其它碎片减少装置(例如，气体阻挡物)组合。气体阻挡物包括低背景压力的适当气体(例如氩、氢或氦)和/或横过辐射路径的气流。本发明的实施例中的气体阻挡物仅用于提供碎片的机械抑制。因此，宽泛地选择适当的气体是可能的。
在一些已知的系统中，污染物陷阱26的叶片33a、33b可以由不锈钢(例如，316级AISI/SAE钢，其包含2％的锰(Mn)和16％至18％铬(Cr))形成。通常使用AISI/SAE316，这是因为它易于加工。锰和铬在污染物陷阱26的叶片表面上形成稳定的氧化物，该氧化物在源SO的气氛中不容易被还原。形成于叶片33a、33b上的氧化物消极地影响入射到叶片上的液态碎片的浸润性和流动特性，并且可能造成该碎片在叶片表面上形成液滴。在叶片表面上形成液滴的情况下，这些液滴可能从叶片滴落到源SO的其它光学活性部件(诸如收集器5、20)上，或者以其它方式从叶片喷射(在本文中被称为“喷溅(spitting)”)到源SO的其它光学活性部件(诸如收集器5、20)上。在不希望受到任何科学理论束缚的情况下，相信喷溅效应是由于液态燃料层内的气泡凝核而产生的，其中，气泡是由于气体基团与燃料的反应而产生，并且反应产物随后分解以在液态燃料层内形成气泡。在低温度下离开液体的气体扩散太慢而无法防止液态燃料内的气泡凝核。可以认为，从液态燃料层喷出这种气泡会导致喷射现象。当诸如氢的基团形成气体(radical-forming gas)存在于辐射源的包围体内时，形成这些气体基团，所述基团是由于气体与等离子体和/或由等离子体产生的辐射(诸如EUV辐射)之间的相互作用而产生的。
这种滴落或喷射可能会消极地影响源SO的操作和操作寿命。因此，需要缩减或防止燃料颗粒对光学活性表面的污染，所述燃料颗粒是通过从液态燃料层滴落或喷射而作为次级碎片出现的。在本文的内容背景术语中使用的术语“层”包括在体积和/或表面积方面足以在重力下滴落或者足以产生喷射的液态燃料的任何部分。
在本发明的一些实施例中，暴露于液态燃料碎片的叶片33a、33b的至少一部分(即，碎片接收表面)由与液态燃料碎片反应以形成金属间化合层的材料形成。碎片接收表面可以是叶片33a、33b的外部部分，并且可以由涂层提供。可替代地，叶片结构的整体可以由与碎片接收表面相同的材料构成。金属间化合层可以具有高于污染物陷阱26的区域内的源SO的操作温度的熔点。例如，在一些实施例中，金属间化合层可以具有高于200摄氏度的熔点，并且在一些实施例中具有高于500摄氏度的熔点。例如，在实施例中，液态燃料可以是锡，并且叶片33a、33b可以由碳钢构成。
在一个实施例中，呈锡的形式的液态燃料以初始激光束(例如，激光束2、19)的大约0.4μm/十亿脉冲(十亿脉冲，Gp)的速率沉积到叶片33a、33b上。每个时间段的十亿脉冲的数目可以变化。例如，在一些实施例中，可以以270Gp/年的速率发射脉冲。在其它实施例中，可以以750Gp/年的速率发射脉冲。然而，应该明白的是，脉冲速率可以依赖于具体的应用而变化。
在一些实施例中，可能会在连续6个小时的时段期间以大约1Gp/天的速率产生激光脉冲。也就是说，在一些系统中，可以不持续地产生激光脉冲，而是可以在每天的一部分(例如，每天的工作部分，其可能是6个小时)内产生激光脉冲，而在每天的其它部分不产生激光脉冲。然而，应该明白的是，在其它系统中，激光脉冲的产生可能不同。例如，可能在一天内的更多或更少的小时里产生激光脉冲，或者可能持续地产生激光脉冲(定期或非定期的“停工时间”除外)。另外，在一些实施例中，一些燃料液滴没有被用来产生EUV辐射(即，并非每一个燃料液滴都被激光束脉冲激发)。这样，在一些实施例中，“有用的”激光脉冲(即，入射到燃料液滴上的激光脉冲)可能以大约0.75Gp/天的速率产生，其中，每天仅在6个小时的时间段内产生激光脉冲。在这种实施例中，液态燃料碎片可能以0.4μm/天的速率(或者，在可操作的6个小时期间以大约0.067μm/小时的速率)沉积到污染物陷阱26的碎片接收表面上。应该明白的是，单位“μm/小时”表示通量(flux)，并且可以等效地表述为每单位时间内碎片接收表面的每单位面积的燃料体积。
如上所述，需要防止液态燃料碎片在碎片接收表面上形成液态膜。在一个实施例中，碎片接收表面的材料被选择为以防止形成液态膜的反应速率与液体燃料碎片发生反应，并且因此防止液态燃料从碎片接收表面滴落或喷射。在一个实施例中，碎片接收表面的材料被选择为具有为以液态燃料碎片沉积到碎片接收表面上的速率(沉积速率)的大约两倍的反应速率与液体燃料碎片发生反应。已经发现的是，达到沉积速率的至少两倍的反应速率足以防止在碎片接收表面上形成液态膜。因此，在一些实施例中，碎片接收表面的材料被选择为具有大约1μm/天(或者至少大约0.16μm/小时)的反应速率。
应该明白的是，虽然上述实施例描述了叶片33a、33b的存在，但是这些叶片并不是本发明的必要特征。实际上，通过提供通过与液态燃料碎片反应而形成金属间化合层的碎片接收表面，可以简化叶片结构或者从碎片接收表面完全地省略叶片结构。更详细地，在液态燃料碎片不在碎片接收表面上形成金属间化合层的情况下，可能期望使叶片包括尖锐边缘并且形成角度，以便控制碎片在与叶片冲击之后发生的散射。另外，可以加热叶片以便促进碎片沿着叶片流动到收集器。然而，在本文中描述的实施例中，可以考虑其它叶片设计，这是因为与碎片反应以形成金属间化合层将会减少冲击到碎片接收表面上的燃料碎片的散射行为。例如，可能不要求叶片具有尖锐边缘，由此降低了制造成本、复杂度，并且提高了鲁棒性。另外，可以完全地省略叶片，使得由定位于源SO内以接收从等离子体形成区域4发射的燃料碎片的光滑表面来提供污染物陷阱26的碎片接收表面。
应该明白的是，在全部其它因素(例如圆周、长度等)相等情况下，光滑碎片接收表面将具有比提供叶片的碎片接收表面更小的表面积。仅以示例的方式，光滑碎片接收表面可以具有比由多个叶片提供的碎片接收表面的表面积小约8倍的表面积。在使用每6个小时0.75Gp的示例性脉冲速率的情况下，可以因此在光滑的(例如，无叶片的)碎片接收表面上预期在6个小时的时间段内的4μm(或0.67μm/小时)的沉积速率。这样提供大约1.33μm/小时的期望的反应速率。应该明白的是，对于一些应用(例如，在每小时产生更多脉冲的情况下)而言，可能期望提供更快的反应速率。此外，应该理解的是，上文所描述的反应速率是“初始反应速率”，并且碎片接收表面的反应速率将随着金属间化合层的发展而降低。因此，可能有益的是，提供更高的反应速率以补偿反应速率随着时间而减慢。
通常，与碎片接收表面的材料和温度相比，源SO中的气氛和温度对反应速度的影响相对较小。
上文描述了：在实施例中，碎片接收表面可以由碳钢构成。在将碳钢用于碎片接收表面并且液态燃料是锡的情况下，液态锡碎片与叶片反应以形成FeSn2，该FeSn2具有513摄氏度的熔点。适当的钢是S235JR级钢，如EN 10025-2：2004(用于热辊压结构钢的欧洲标准)所定义的那样。碳钢S235JR与锡的反应速率在360摄氏度下是大约1.5μm/小时。另外，碳钢比例如不锈钢具有更好的导热性，从而便于碎片接收表面的更好的热控制。此外，碳钢比不锈钢更不昂贵，从而使得制造成本降低。
虽然上文提供了碳钢作为示例，但是技术人员根据本文的教导将会明白，可以使用其它材料。例如，在液态燃料是锡的情况下，其它材料包括纯铁(Fe)、铜(Cu)和镍(Ni)，其中，所述每一种材料都与锡反应以形成金属间化合合金。更一般地，应该明白的是，其它材料将是合适的。通常，不会在碎片接收表面上形成氧化物的那些材料都是优选的。
可以通过加热碎片接收表面来进一步提高碎片接收表面的反应速率。因此，在一些实施例中，提供加热元件以升高碎片接收表面的温度，并且由此提高与液态燃料碎片的反应速率。例如，在一些实施例中，可以将碎片接收表面加热到300摄氏度或更高的温度。在其它实施例中，可以将碎片接收表面加热到500摄氏度的温度。已经发现的是，当铁被加热到500摄氏度时，铁与液态锡形成FeSn2的反应速率比铁被加热到300摄氏度时高大约10倍(10x)。
上文描述了碎片接收表面可以是光滑的。在可替代的实施例中，碎片接收表面可以是多孔的，以便扩大有效表面积。例如，碎片接收表面可以具有网眼、发泡体、熔合颗粒、线的结构，或者可以使用任何其它适当的技术以用于扩大表面积。
根据上文，应该明白的是，提供经改善的污染物陷阱来处理由液态燃料造成的碎片。在所描述的实施例中，可以在污染物陷阱的碎片接收表面处捕捉液态燃料碎片并且使其反应以形成金属间化合层，而不是单纯地依靠捕捉碎片(例如在叶片上)和移除所捕捉到的呈液体形式的碎片。金属间化合层可以具有高熔点，并且可以坚持到污染物陷阱的操作寿命。
在实施例中，可以在制造或维护期间处理源SO内的表面以形成金属间化合层，使得经处理的表面在源SO被使用之前(或者在维护之后的再次使用之前)已经对锡具有耐受性。在实施例中，可以通过硼化(也被称为渗硼)来处理源内的一个或更多个表面，所述表面包括如下材料和合金：所述材料和合金包含例如铁(Fe)、镍(Ni)、钴(Co)或钼(Mo)中的至少一者。本领域技术人员将知道，硼化是将硼引入位于高温(例如900摄氏度)的部分的外表面的表面硬化扩散处理。硼化可能在相对长的时间段(例如3小时至5小时)内发生。由于高温和长扩散时间，硼原子将扩散到材料表面中，使得在扩散穿透深度(即，硼原子扩散所达到的深度)内部，经处理的材料变为经处理的材料的组分金属与硼的金属间化合。例如，可以产生诸如一硼化镍(NiB)、硼化镍(Ni2B)、一硼化铁(FeB)、硼化铁(Fe2B)、一硼化钼(MoB)、硼化钼(Mo2B)、一硼化钴(CoB)、硼化铭(Co2B)等金属间化合。通过硼化而产生的金属间化合即使在高温下也非常稳定，并且对于液态锡而言基本上是非浸润性的。另外，通过硼化而产生的金属间化合对于诸如铝和锌辞等熔融金属具有很强的耐受性。另外，通过硼化而产生的金属间化合非常硬、耐刮擦并且耐用。另外，通过硼化而产生的金属间化合在高温中不会遭受氧化。此外，可以使通过源SO的内表面的硼化而产生的金属间化合完全地包封一表面，并且可以使得所述金属间化合没有缺陷，由此防止表面内的原本可能会允许液态锡进入并损害该表面的弱点。
在实施例中，可以使用封堵涂料或其它遮蔽技术来选择性地将硼化处理仅应用于源SO内的一部分表面或元件。选择性地硼化表面或元件允许产生如下元件：该元件具有非浸润性(硼化)的表面以及位于同一元件上的浸润性(非硼化)的其它表面。
在实施例中，可以将盖层施加到光刻系统(例如，收集器5、反射镜10、11、13和14)内的光学表面(即，定位在EUV辐射束B的路径内的诸如反射镜的光学元件的表面)。然后，将盖层硼化，以保护光学元件免于由液态锡造成的污染和损害。光学表面这样受到保护是由于包括金属间化合表面层的顶部层的存在。例如，盖层可以包括钼(Mo)、镍(Ni)、铁(Fe)或钴(Co)。在可替代的实施例中，在光学元件包括多层的情况下，并且在顶部(即，表面)层是适当材料的情况下，可以直接将顶部层硼化，而不施加额外的盖层。
图5是示出可以供通过硼化来保护光刻系统内具有光学表面的元件的示例性处理的流程图。在图5中假设元件(例如，反射镜)的光学表面的顶部层包括适合于硼化的材料(诸如钼(Mo)、镍(Ni)、铁(Fe)或钴(Co))。例如，元件可能已经具有适合于硼化的顶部层，或者可能如上文所描述地被施加了额外的盖层。
在步骤S1中，利用包含硼化剂的溶液来旋涂元件。例如，可以将适合于元件的顶部(或盖)层的材料的专用硼化粉末(例如，用于钼的硼化粉末)混合到水、酒精或其它溶剂的溶液中以形成溶液。使元件自旋，直到溶液已经变干并且在该元件的光学表面的顶部上形成“硼化层”。步骤S1期间的自旋抵消了重力，使得溶液均匀地涂覆元件的光学表面。
在步骤S2中，处理硼化层以便在整个光学表面上提供均一的、齐平的硼化层。仅以示例的方式，可以使用车削、砂磨或其它刮削方法来减小硼化层区域的厚度。
在步骤S3中，使硼化层受热，以便以短但高强度的爆发来“烧尽”硼化层。例如，可以使用适当的激光。硼化层内的硼化剂与光学表面的顶部(或盖)层反应以形成金属间化合层(例如，硼化钼)。可以将激光的波长调谐到硼化层的特定色彩，以使激光到硼化层中的能量转移最大化。
硼化层应该足够厚以保护多层免于被激光穿透(并且因此受到损伤)，但是也足够薄以允许硼化剂与光学表面的顶部(或盖)层反应以形成连续金属间化合层。应该明白的是，可以将激光爆发的持续时间和强度调谐到硼化剂与顶部(或盖)层的释放及相互作用。在实施例中，在步骤S3期间使用“重叠”或“拼接”方法。在步骤S3期间，使激光束沿着元件的整个光学表面行进以确保整个表面被加热。
在步骤S4中，一旦已经处理了元件的整个表面，就移除硼化层的剩余部分。例如，可以机械地移除硼化层的剩余部分。例如，可以使硼化层经受由“CO2雪”执行的“喷砂”或者经受在例如酒精或水中的冲洗。
应该明白的是，图5中关于具有光学表面的元件的硼化所阐述的处理也可以用于光刻系统内的其它元件，例如碎片减少系统的叶片。
尽管可以在本文中特定地参考在光刻设备的内容背景中的本发明的实施例，但是本发明的实施例可以用于其它应用中。例如，本发明的实施例可以形成掩模检测设备(例如，空中图像检测设备)、晶片检测设备或量测设备的部分。更一般地，本发明的实施例可以形成测量或处理诸如晶片(或其它衬底)或掩模(或其它图案形成装置)的物体的任何设备的部分。这些设备通常可以被称为光刻工具。这种光刻工具可以使用真空条件或环境(非真空)条件。光刻工具可以例如是等离子体蚀刻设备或沉积设备。光刻工具可以例如是涂覆显影系统(通常将抗蚀剂层施加到衬底并且将已曝光的抗蚀剂显影的工具)。
术语“EUV辐射”可以被视为涵盖具有在5nm至20nm的范围内(例如，在13nm至14nm的范围内)的波长的电磁辐射。EUV辐射可以具有小于10nm的波长，例如在5nm至10nm的范围内，诸如6.7nm或6.8nm。
尽管可以在本文中特定地参考光刻设备在IC制造中的应用，但应该理解的是，本文中描述的光刻设备可以具有其它应用，诸如制造集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等。可以将衬底处理多于一次，例如以便产生多层IC，使得本文中使用的术语衬底也可以指已经包含多个经处理的层的衬底。
虽然所描述的实施例和本说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等参考表示所描述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但是每一个实施例可能不一定包括该特定特征、结构或特性。此外，这些词组不一定指同一实施例。此外，当结合实施例来描述特定特征、结构或特性时，应该理解的是，无论是否予以明确地描述，结合其它实施例来实现此特征、结构或特性都处于本领域技术人员的知识范围内。
虽然上文已经描述了本发明的特定实施例，但应该明白的是，可以与所描述方式不同的其它方式来实践本发明。以上描述意图是说明性的，而非限制性的。因此，对于本领域技术人员而言将显而易见的是，可以在不背离下文所阐述的权利要求的范围的情况下对所描述的本发明进行修改。

Claims (16)

1.一种在辐射源中使用的碎片减少系统，包括：
污染物陷阱，包括碎片接收表面，所述碎片接收表面被布置成接收从所述辐射源的等离子体形成区域发射出的液态金属燃料碎片，
其中，所述碎片接收表面由与所述液态金属燃料碎片反应并在所述碎片接收表面上形成金属间化合层的材料构成。
2.如权利要求1所述的碎片减少系统，其中，所述反应使得基本上没有液态燃料从所述碎片接收表面滴落。
3.如权利要求1所述的碎片减少系统，其中，所述碎片接收表面由与所述液态金属燃料碎片以所述液态金属燃料碎片沉积到所述碎片接收表面上的速率的至少两倍的速率反应的材料形成。
4.如权利要求1至3中任一项所述的碎片减少系统，其中，所述液态金属燃料碎片与所述碎片接收表面之间的反应速率大于0.15μm/小时。
5.如权利要求1至3中任一项所述的碎片减少系统，其中，所述金属间化合层具有超过200摄氏度的熔点。
6.如权利要求5所述的碎片减少系统，其中，所述金属间化合层具有超过500摄氏度的熔点。
7.如权利要求1至3中任一项所述的碎片减少系统，其中，所述碎片接收表面由与锡反应以形成金属间化合层的材料构成。
8.如权利要求1至3中任一项所述的碎片减少系统，其中，所述碎片接收表面由铁、铁合金、碳钢、镍和铜中的至少一者构成。
9.如权利要求1至3中任一项所述的碎片减少系统，其中，所述碎片接收表面形成有多孔结构。
10.如权利要求1至3中任一项所述的碎片减少系统，其中，所述碎片接收表面包括多个叶片。
11.如权利要求1至3中任一项所述的碎片减少系统，其中，所述碎片接收表面是大体光滑的。
12.如权利要求1至3中任一项所述的碎片减少系统，还包括热源，所述热源被布置成将所述碎片接收表面加热到200至500摄氏度之间的操作温度。
13.一种辐射源，包括：
燃料发射器，用于将燃料目标提供到等离子体形成区域；
如权利要求1至12中任一项所述的碎片减少系统。
14.如权利要求13所述的辐射源，其中，所述燃料发射器被布置成发射液态锡。
15.一种辐射系统，包括：
根据权利要求13或14所述的辐射源；
第一激光器，其被布置成将第一激光束提供到所述等离子体形成区域以照射或影响燃料目标并且生成辐射发射等离子体。
16.一种光刻系统，包括：
根据权利要求13或14所述的辐射源；
照射系统，其被配置成调节辐射束；
支撑件，其被构造成支撑图像形成装置，所述图像形成装置能够在所述辐射束的横截面将图案赋予所述辐射束以形成图案化的辐射束；
衬底台，其被构造成保持衬底；和
投影系统，其被配置成将所述图案化的辐射束投影到所述衬底的目标部分上。
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