CN110058494A - 利用rf等离子场对euv光学器件的主动净化的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

净化用于生成极紫外辐射的系统中的光学元件(30)的导电表面的装置和方法，其中导电表面被使用作为用于生成净化该表面的等离子体的电极。

Description

利用RF等离子场对EUV光学器件的主动净化的装置和方法
本申请是申请日为2015年3月5日、申请号为201580013909.3、发明名称为“利用RF等离子场对EUV光学器件的主动净化的装置和方法”的发明专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请要求对2014年3月18日提交的美国专利申请序列号No.14/218,707的优先权，其通过引用以它的整体并入本文。
技术领域
本公开涉及从等离子体提供极紫外(“EUV”)光的EUV光源，该EUV光从目标材料所创建并且被EUV光学器件收集并定向到中间区域以便例如由光刻扫描仪/步进机在EUV光源腔室的外部加以利用。
背景技术
光刻被使用在半导体设备的制造中。在光刻中，被称作“光刻胶”的光敏材料涂覆诸如硅的晶片衬底。光刻胶可以被暴露于从掩模反射的光以再现掩模的图像，该图像被用来定义晶片上的图案。当晶片和掩模被照射时，光刻胶经历化学反应并且然后被显影以在晶片上产生掩模的复制图案。
极紫外(“EUV”)光，例如具有大致50nm或更少的波长的电磁辐射(有时也被称作软x射线)并且包括处于从大约11nm到大约15nm(例如，13.5nm)的范围中波长的光，能够被使用在光刻工艺中以在衬底(诸如，硅晶片)中产生极小特征。在这里以及其他地方，将理解，术语“光”被用来涵盖电磁辐射而不论其是否处于光谱的可见部分之内。
EUV光可以使用将在所期望的波长处高效辐射的小型热等离子体来产生。通常通过驱动透过目标材料的脉冲放电(放电产生的等离子体或“DPP”)，或者通过将脉冲激光束聚焦于目标材料上(激光产生的等离子或“LPP”)，可以在真空腔室中创建等离子体。目标材料优选地包括在光谱的EUV部分中具有一条或多条发射谱线的至少一种元素，例如氙、锂或锡。由等离子体产生的光然后被附近的EUV光学器件(诸如，镜)收集并且向下游发送至光刻工具的其余部分。
热等离子体趋向于侵蚀附近的材料，例如放电源中的电极或激光产生的等离子体中的气体输送系统的组件。被侵蚀的材料可能涂覆EUV光学器件，导致反射率的损失并且减少可用于光刻的光量。此外，未汽化的目标材料形式的碎屑可能污染EUV光学器件的表面。净化EUV光学器件的表面则变得有必要。一种用于净化EUV光学器件的已知技术是使用利用高频RF电场生成的等离子体，即RF等离子体。然而，等离子体净化的实际实施方式提出了重大的技术挑战。真实LPP源的空间约束使得非常难以在不负面影响其他源功能(诸如，引起EUV收集角度的不合意减小或者从被引入以创建RF等离子体的新组件所散布的碎屑)的情况下实施等离子体净化。
鉴于上文，申请人公开了用于净化激光产生的等离子体EUV光源中的光学器件的系统和方法。
发明内容
下文提出了一个或多个实施例的简化概述以便提供对实施例的基本理解。这一概述不是所有考虑到的实施例的全面概览，并且不意图为识别所有实施例的关键或重要元素，也没有划定任何或全部实施例的范围。它的唯一目的是以简化形式提出一个或多个实施例的一些概念，作为稍后提出的更详细描述的序言。
根据一个方面，提供了一种EUV光学元件，其具有导电表面和导电构件，导电构件邻近于导电表面布置并且电耦合到导电表面，导电表面和导电构件关于彼此被布置以使得等离子体在RF功率被供应至导电构件时被产生，该等离子体能够从导电表面的至少一部分去除污染物。导电构件充分接近于导电表面从而能够将RF能量耦合至导电表面，并且甚至可以与导电表面物理接触。包括射频驱动器电路的电源可以电连接至导电构件。
导电构件可以为板形状并且被整形为符合于导电表面的形状。导电表面可以为圆形并且具有中心孔隙，在这种情况下，导电构件可以跨越除了中心孔隙之外的导电表面的直径。导电表面还可以具有遮蔽，在这种情况下，导电构件可以位于该遮蔽之内。
该装置还可以包括屏蔽，该屏蔽被定位以使得导电表面介于该屏蔽与导电构件之间。该屏蔽可以电连接至接地端。
根据另一方面，提供了一种极紫外辐射光学元件的导电镜面，该镜面为圆形并且具有中心孔隙，以及邻近于该镜面布置并且电耦合到该镜面的电极板，该电极板符合于该镜面的邻近部分的形状并且跨越除了中心孔隙之外的该镜面，该邻近部分是该镜面的遮蔽区域。
根据另一方面，提供了一种用于产生极紫外辐射的模块，该模块包括RF驱动器电路；RF电极，其包括被布置为对来自EUV产生的等离子体的辐射进行聚焦的收集器镜的导电表面；以及接近于导电表面的一部分被布置的导电构件，导电构件电连接至RF驱动器电路并且被布置为将RF能量耦合至导电表面中。
根据另一方面，提供了一种净化EUV光源中的导电镜面的方法，导电表面具有附接的导电构件，该方法包括步骤：向导电构件提供RF功率并且将该RF功率从导电构件耦合至导电镜面，以在导电镜面处产生电容性耦合的RF等离子体来净化导电镜面。
根据另一方面，提供了一种装置，该装置包括用于产生辐射束的照射系统；用于支撑处于辐射束的路径中的图案形成设备的支撑结构，图案形成设备将图案赋予辐射束；用于支撑衬底的衬底台；以及被适配为将图案投影到衬底上的投影系统，照射系统包括EUV光学元件，该EUV光学元件具有导电表面和导电构件，导电构件邻近于导电表面布置并且电耦合到导电表面，导电表面和导电构件关于彼此被布置以使得等离子体在RF功率被供应至导电构件时被产生，该等离子体能够从导电表面的至少一部分去除污染物。
附图说明
图1示出了根据本发明的实施例的光刻系统。
图2示出了诸如可以被使用在图1的光刻系统中的辐射源的实施例。
图3示出了诸如可以被使用在图2的辐射源中的EUV光学器件的实施例。
图4也示出了诸如可以被使用在图2的辐射源中的EUV光学器件的实施例。
具体实施方式
现在参考附图来描述各种实施例，其中相似的参考标号始终被用来指代相似的元件。在以下描述中，出于解释的目的阐述了许多具体细节以便推进对一个或多个实施例的透彻理解。然而，在一些或所有实例中可能明显的是，下文所描述的任何实施例都能够不采用下文所描述的具体设计细节而被实践。在其他实例中，以框图形式示出公知的结构和设备以便促进一个或多个实施例的描述。
图1示意性地描绘了根据本发明的实施例的光刻装置。该装置包括照射系统(照射系统)IL，其被配置为调节辐射的辐射束B。该装置还包括支撑结构(例如，掩模台)MT，其被构造为支撑图案形成设备(例如，掩模)MA并且连接至第一定位器PM，第一定位器PM被配置为依据某些参数对图案形成设备准确地进行定位；衬底台(例如，晶片台)WT，其被构造为保持住衬底(例如，涂覆抗蚀剂的晶片)W并且连接至第二定位器PW，第二定位器PW被配置为依据某些参数对衬底准确地进行定位；以及投影系统(例如，折射或反射投影透镜系统)PS，其被配置为将由图案形成设备MA赋予辐射束B的图案投射到衬底W的目标部分C(例如，包括一个或多个裸片)上。
照射系统IL可以包括各种类型的光学组件，诸如折射、反射、磁性、电磁、静电或其他类型的光学组件、或者它们的任何组合，以用于对辐射进行定向、整形或控制。
支撑结构MT以取决于图案形成设备的取向、光刻装置的设计、以及其他条件(诸如，例如图案形成设备是否被保持在真空环境中)的方式保持住图案形成设备。支撑结构MT能够使用机械、真空、静电或其他夹持技术来保持住图案形成设备。支撑结构MT例如可以是框架或台，其按照需要可以是固定的或可移动的。支撑结构MT可以确保图案形成设备例如关于投影系统而位于所期望的位置。
参考图1，照射系统IL从辐射源SO接收辐射束。源SO和照射系统IL，如果需要的话连同光束输送系统一起，可以被称为辐射系统。
照射系统IL可以包括用于调整辐射束的角强度分布的调整器。一般而言，至少照射系统的瞳平面中的强度分布的外部和/或内部径向范围(通常分别被称作.sigma.-外部和.sigma.-内部)能够被调整。另外，照射系统IL可以包括各种其他组件，诸如积分器和聚光器。该照射系统可以被用来调节辐射束，以在其横截面中具有所期望的均匀性和强度分布。
辐射束B入射在被保持在支撑结构(例如，掩模台)MT上的图案形成设备(例如，掩模)MA上，并且由图案形成设备形成图案。经过了图案形成设备MA，辐射束B通过投影系统PS，投影系统PS将光束聚焦于衬底W的目标部分C上。在第二定位器PW和位置传感器IF2(例如，干涉设备、线性编码器或电容性传感器)的辅助下，衬底台WT能够准确地被移动，例如从而将不同的目标部分C定位在辐射束B的路径中。类似地，例如在从掩模库的机械检索之后或者在扫描期间，第一定位器PM和另一位置传感器IF1能够被用来将图案形成设备MA关于辐射束B的路径准确地进行定位。
图2更为详细地示出了诸如可以被使用在图1的装置中的源SO的实施例。源SO从在等离子体形成地点或辐照区域28处形成的等离子体生成EUV辐射。该等离子体通过将激光束定向到由微滴生成器90生成的适合材料(诸如Sn、In、Gd或一些其他材料)的微滴上而被创建。激光束使得微滴被汽化，由此生成等离子体。如所提到的，这种类型的源可以被称为激光产生的等离子体或LPP源。LPP光源SO可以包括系统22，系统22用于生成一系列光脉冲并且将这些光脉冲输送到腔室26中。如下文详述的，每个光脉冲可以沿着从系统22到腔室26中的光束路径行进，以照射辐照区域28处的相应目标微滴。应当注意，如本文所使用的，辐照区域是用于源材料辐照发生的区域，并且即使在没有实际发生辐照时也是辐照区域。
用于在图2中所示出的系统SO中使用的适合激光器可以包括脉冲激光器设备，例如脉冲气体放电CO2激光器设备，其在9.3μm或10.6μm(例如，利用DC或RF激励)处产生辐射，以相对高的功率(例如，10kW或更高)以及高脉冲重复率(例如，50kHz或更大)进行操作。在一种特定实施方式中，该激光器可以是轴流式RF泵送CO2激光器，其具有拥有多个放大级的振荡器-放大器配置(例如，主控振荡器/功率放大器(MOPA)或功率振荡器/功率放大器(POPA))并且具有由Q开关振荡器发起的种子脉冲，该Q开关振荡器具有相对低的能量和高重复率，例如能够进行100kHz的操作。来自该振荡器，激光脉冲然后可以在到达辐照区域28之前被放大、整形和/或聚焦。连续泵送的CO2放大器可以被用于系统SO。例如，具有振荡器和三个放大器(O-PA1-PA2-PA3配置)的适合的CO2激光器设备在2008年10月21日发布的美国专利No.7,439,530中被公开，该美国专利的全部内容由此通过引用并入本文。替换地，该激光器可以被配置为所谓的“自定目标(self-targeting)”激光器系统，其中微滴充当光学腔体的一个镜。在一些“自定目标”布置中，可能不需要振荡器。自定目标激光器系统在2009年2月17日发布的美国专利No.7,491,954中被公开并要求保护，该美国专利的全部内容由此通过引用并入本文。
取决于应用，其他类型的激光器也可能是适合的，例如以高功率和高脉冲重复率进行操作的准分子或分子氟激光器。其他示例包括固态激光器，例如其具有光纤、杆体、板体或碟形形状的活性介质；具有一个或多个腔室(例如，振荡器腔室以及一个或多个放大腔室(具有并行或串行的放大腔室))、主控振荡器/功率振荡器(MOPO)布置、主控振荡器/功率环形放大器(MOPRA)布置的其他激光器架构，或者对一个或多个准分子、分子氟或CO2放大器或振荡器腔室进行种子化(seed)的固态激光器可能是适合的。其他设计也可能是适合的。
如图2中进一步示出的，EUV光源SO还可以包括目标材料输送系统24，其将目标材料的微滴输送到腔室26的内部而去往辐照区域28，在辐照区域28处，这些微滴将与一个或多个光脉冲(例如，零个、一个或多个预脉冲以及此后的一个或多个主脉冲)相互作用，以最终产生等离子体并且生成EUV发射。EUV发射元素(例如，锡、锂、氙等)可以是液态微滴的形式和/或是包含在液态微滴之内的固态颗粒的形式。例如，元素锡可以作为纯锡、作为锡化物(例如，SnBr4、SnBr2、SnH4)、作为锡合金(例如，锡镓合金、锡铟合金、锡铟镓合金)、或者它们的组合而被使用。取决于所使用的材料，目标材料可以在各种温度被呈递至辐照区域28，包括室温或接近室温(例如，锡合金、SnBr4)，升高的温度(例如，纯锡)、或者低于室温的温度(例如，SnH4)，并且在一些情况下能够是相对挥发性的，例如SnBr4。与这些材料在LPP EUV光源中的使用有关的更多细节在2008年12月16日发布的美国专利No.7,465,946中被提供，该美国专利的全部内容由此通过引用并入本文。在一些情况下，电荷被放置于目标材料上，以准许目标材料朝向或远离辐照区域28而被引导。
继续于图2，光源SO还可以包括一个或多个EUV光学元件，诸如EUV光学器件30。EUV光学器件30可以是法向入射反射器形式的收集器镜，例如其被实施为多层镜(MLM)，也就是说被涂覆有多层Mo/Si的SiC衬底，其具有在每个界面处沉积的附加的薄阻挡层以有效地阻止热引发的层间漫射。其他衬底材料(诸如，Al或Si)也能够被使用。EUV光学器件30可以为长椭圆面的形式，其具有孔隙35以允许激光通过并且到达辐照区域28。EUV光学器件30例如可以为椭圆面形状，其在辐照区域28处具有第一焦点并且在所谓的中间点40处具有第二焦点(也被称作中间焦点40)，在中间点40处，EUV光可以从EUV光源SO被输出并且例如被输入到如上文所描述的集成电路光刻工具。
如所提到的，EUV光学器件的表面随着时间的推移而变得被来自LLP工艺的残余物所涂覆，包括组件的等离子体侵蚀的产物、未汽化的目标材料、以及其他潜在的污染源。因此有必要为净化EUV光学器件30作好准备，优选地是在原地。使用RF等离子体来腐蚀来自EUV光学器件30的表面的污染物是已知的，但是在实践中，引入附加组件来创建RF等离子体引起了如上文所概述的附加问题。因此，期望能够利用最少的附加组件来实施等离子体净化。这在本发明中通过使用EUV光学器件30它自身的导电表面作为用于生成电容性耦合的RF等离子体的系统的电极而被实现。
这样的布置在图3中被示出，图3是根据本发明目前的优选实施例的EUV光学器件30的平面图。在图3的实施例中，收集器镜被使用作为EUV光学器件30的示例，但是本领域的普通技术人员将理解，本发明的原理也可应用于其他类型的EUV光学器件。EUV光学器件30具有中心孔隙35，穿过中心孔隙35，激光辐射在其去往辐照区域28的途径上传递(图3中未示出)。图3还示出了EUV光学器件30的遮蔽区域38。在图3的实施例中，EUV光学器件30的导电表面被使用作为用于生成电容性耦合的RF等离子体的电极，该RF等离子体将从EUV光学器件30的表面净化污染物。
因此，图3中所描绘的实施例还包括用于将RF功率耦合至EUV光学器件30的导电表面中的导电构件。在图3的示例中，该导电构件是电极板。应当注意，虽然元件42被称作电极板，但是术语“板”在这里一般性地被用来指代一块传导材料而无论形状如何。优选地，电极板42位于EUV光学器件30的表面在遮蔽区域38中的部分中。电极板42优选地跨越除了中心孔隙35之外的遮蔽区域38，中心孔隙35必须处于开放以准许激光束的通过，该激光束产生主要的EUV产生的等离子体。
在这种布置中，EUV光学器件30它自身的表面被使用作为用于产生电容性耦合的等离子体的功率电极。如图4中所示出的，去往EUV 30的表面的RF功率通过RF馈线45被馈送。图4还示出了RF电源50和RF匹配网络52。在EUV光学器件被具体化为多层收集器镜的情况下，RF馈线45穿过收集器衬底中的孔隙47。图4中示出了两个这样的孔隙，但是可以使用任何适合数目的这种孔隙。
每个RF馈线45穿过其相应的孔隙47并且被连接至电极板42。电极板42优选地由适合的传导材料制成，诸如Mo、Cu或Al。电极板42优选地还符合于EUV 30的表面的形状，并且优选地与EUV光学器件30的表面进行接触。然而，应当注意，电极板42不需要实际触碰EUV光学器件30的导电表面。电极板42仅需要充分接近于EUV光学器件30的导电表面，以能够将RF功率耦合至EUV光学器件30的表面。
电极板42优选地跨越除了中心孔隙35之外的EUV光学器件30的整个直径。电极板42的厚度优选地在大约1mm至大约20mm的范围中。电极板42的宽度优选地在大约1mm和40mm的范围中。电极板42的其他尺寸也是可能的。如所提到的，电极板42优选地整体位于EUV光学器件30的水平遮蔽内。
在使用中，电极板42将RF能量耦合至EUV光学器件30的表面中，该表面是用于RF功率的良导体。EUV光学器件30的表面然后将RF功率分布在它的整个面积上，因此净化有污染物(诸如，目标材料碎屑)的表面。RF电源优选地供应大约100W至大约10000W的范围中的功率量。
图4中还示出了屏蔽构件49。屏蔽构件49是接地的“暗”屏蔽，其存在以避免EUV光学器件30后方区域中(也就是说，在EUV光学器件不面向辐照区域28的一侧)碰撞等离子体。
上述描述包括一个或多个实施例的示例。当然，不可能出于描述前述实施例的目的而描述组件或方法的每种可想到的组合，但是本领域的普通技术人员可以认识到，各种实施例的许多另外的组合和排列是可能的。因此，所描述的实施例意图为包括落入所附权利要求的精神和范围之内的所有这样的变更、修改和变化。此外，到术语“包括”被使用在详细描述或权利要求中的程度，这样的术语意图为以类似于术语“包括有”的方式而是包含性的，就如“包括有”在权利要求中被采用作为过渡词时那样。此外，虽然所描述的方面和/或实施例的元素可能以单数形式被描述或要求保护，但是复数形式也被考虑到，除非明确地陈述限于单数形式。另外，任何方面和/或实施例的全部或部分可以与任何其他方面和/或实施例的全部或部分一起被使用，除非另有陈述。

Claims (13)

1.一种装置，包括：
具有导电表面的极紫外光光学元件，所述导电表面为圆形并且具有中心孔隙；以及
邻近于所述导电表面布置并且电耦合到所述导电表面的导电构件，所述导电构件跨越除了所述中心孔隙之外的所述导电表面的直径，
所述导电表面和所述导电构件关于彼此被布置以使得等离子体在RF功率被供应至所述导电构件时被产生，所述等离子体能够从所述导电表面的至少一部分去除污染物。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述导电构件充分接近于所述导电表面从而能够将RF能量耦合至所述导电表面。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述导电构件与所述导电表面物理接触。
4.根据权利要求1所述的装置，进一步包括电连接至所述导电构件的电源，所述电源包括射频驱动器电路。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述导电构件为板形状。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述导电构件符合于所述导电表面的形状。
7.根据权利要求1所述的装置，其中所述导电表面具有遮蔽，并且所述导电构件位于所述遮蔽之内。
8.根据权利要求1所述的装置，其中极紫外光光学元件包括电绝缘衬底和导电表面。
9.根据权利要求1所述的装置，进一步包括屏蔽，所述屏蔽被定位以使得所述导电表面介于所述屏蔽与所述导电构件之间。
10.根据权利要求9所述的装置，其中所述屏蔽电连接至接地。
11.一种用于产生极紫外辐射的模块，所述模块包括：
RF驱动器电路；
RF电极，包括被布置为对来自极紫外光产生的等离子体的辐射进行聚焦的收集器镜的导电表面，所述导电表面为圆形并且具有中心孔隙；以及
接近于所述导电表面的部分被布置的导电构件，所述导电构件电连接至所述RF驱动器电路并且被布置为将RF能量耦合至所述导电表面中，所述导电构件跨越除了所述中心孔隙之外的所述导电表面的直径。
12.一种净化极紫外光源中的导电镜面的方法，所述导电表面为圆形并且具有中心孔隙，所述方法包括步骤：
提供导电构件，所述导电构件跨越除了所述中心孔隙之外的所述导电表面的直径；
向所述导电构件提供RF功率；以及
将所述RF功率从所述导电构件耦合至所述导电镜面，以在所述导电镜面处产生电容性耦合的RF等离子体来净化所述导电镜面。
13.一种装置，包括：
用于产生辐射束的照射系统；
用于支撑处于所述辐射束的路径中的图案形成设备的支撑结构，所述图案形成设备将图案赋予所述辐射束；
用于支撑衬底的衬底台；以及
被适配为将所述图案投影到所述衬底上的投影系统，
所述照射系统包括极紫外光光学元件，所述极紫外光光学元件具有圆形的具有中心孔隙的导电表面和导电构件，所述导电构件邻近于所述导电表面布置、并且跨越除了所述中心孔隙之外的所述导电表面的直径、并且电耦合到所述导电表面，所述导电表面和所述导电构件关于彼此被布置以使得等离子体在RF功率被供应至所述导电构件时被产生，所述等离子体能够从所述导电表面的至少一部分去除污染物。
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