TW201621471A - Euv-微影系統及其操作方法 - Google Patents
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Abstract
本發明與EUV微影系統（1）有關，包括：具有配置在EUV微影系統（1）的真空環境（17）中的光學表面（13a、14a）的至少一光學元件（13、14），以及用於將氫氣供給至真空環境（17）中的供給裝置（27），其中配置了至少一含矽表面（29a）。供給裝置（27）被設計用於將含氧氣體額外地供給至真空環境（17）中，並具有用於設定在至少一含矽表面（29a）及/或在光學表面（13a、14a）的氧氣分壓（pO2
）的計量裝置（28）。
Description
本發明的目的是提供一種EUV微影系統以及操作它的方法，其中在至少一光學元件的光學表面上的污染物質的沉積，特別是氫化物，被降低。
本發明與EUV微影系統有關，其包括：具有配置在EUV微影系統的真空環境中的光學表面的至少一光學元件，以及用於將氫氣供給至真空環境中的供給裝置。本發明也與用於操作EUV微影系統的方法有關。 在此申請案的意義內，EUV微影系統被了解為用於EUV微影的光學系統，也就是說，可在EUV微影領域中使用的光學系統。與作為製造半導體組件的EUV微影裝置一起，光學系統可為，例如，用於檢查在EUV微影裝置中使用的光罩（此後也稱為標線）、用於檢查將被圖案化的半導體基板（此後也稱為晶圓）的檢查系統、或用於測量EUV微影裝置或其部件的計量學系統，例如用於測量投射系統。在這樣子的EUV微影系統中，典型地，反射光學元件，例如反射型多層鏡，被配置在一或多個外殼或真空室中的真空室中。 WO 2004/104707 A2已揭露了用於清潔至少一光學組件的裝置以及方法，其中取決於盛行的反應條件，經由供給裝置來允許實質上對EUV輻射源之幅射為透明的反應參與物進入到真空室中，以與污染沉積物進行化學反應，來從光學組件消除後者。反應參與物可為在盛行反應條件下與沉積物形成揮發性反應產物的含氫物質。除了光學組件之外，可藉由局部加入額外的反應氣體，例如氧氣或氫氣，來化學鈍化在真空室中的剩餘組成物，或可將揮發性物質轉變成非揮發性物質。可藉由EUV輻射源的輻射或藉由用額外激發裝置的照射來將例如為分子氫形式的反應參與物轉變成自由基，以增強清潔效果。 在EUV微影系統中，在分子形式中的氫氣也可用以作為沖洗氣體或作為鈍氣。在這方面，例如，以申請人名義的WO 2008/034582 A2揭露了在污染的風險下，進行將EUV微影系統的組件，特別是光學表面，局部封裝至具有限定部分積體（迷你環境）的部分外殼中，該限定部分積體以沖洗氣體沖氣，例如以氫氣，以讓污染物質從部分外殼的周圍進入更困難。意欲讓被釋放在迷你環境分的顆粒搭乘沖洗氣體流，並經由出口被運輸到周圍中。然而，所使用作為沖洗氣體的氫氣也被曝露至EUV輻射，且可被轉變成自由基，且如果EUV輻射具有足夠能量時特別被離子化。 離子化氫氣與進一步離子化的種類以及與電子一起在EUV微影系統的殘餘氣體大氣中形成電漿，其此後被稱為氫氣電漿。隨著EUV輻射功率的增加，氫氣離子或氫氣自由基的電漿密度以及能量增加。除了上面進一步所討論之因為關於碳或碳氫污染的氫氣電漿清潔作用的正面效果，由EUV輻射產生的氫氣電漿也具有負面效果。 氫氣電漿在與，例如配置在真空環境且包含特別關鍵材料，特別是例如錫或鋅之類的金屬，的組件接觸之後反應，以形成排氣至真空環境中的立即揮發的氫氣或氫化物化合物或氫化物錯合物（此後：氫化物）。所排氣的氫化物可沉積為光學元件的光學表面上的污染物質，且與存在於那的材料反應以形成低揮發性的化學化合物，例如金屬合金。氫化物的形成是物理侵蝕（為濺鍍結果）開始的門檻值之下的化學反應。 由於氫氣電漿所排氣並沉積在光學表面上的污染物質一般遠比典型發生、例如為碳氫化合物形式的污染物難以移除自光學表面。由於為氫化物形式的沉積物，光學元件典型地至少部分地喪失了它們功能性。特別地，光學元件的反射率可減少，其結果為EUV微影系統的通量減少，特別是EUV微影裝置。
利用序言中提及類型的EUV微影系統來達成此目的，其中至少一含矽表面，即由含矽材料構成的表面，被配置在真空環境中，其中供給裝置被設計用於額外地將含氧氣體供給至真空環境中，且其中供給裝置具有用於設定在至少一含矽表面及/或在光學表面的氧氣分壓的計量裝置。 除了上面進一步描述的金屬，如果將矽或含矽化合物，例如SiO2
，曝露至氫氣電漿，它們也是形成立即揮發氫化物的材料。矽（矽烷）的氫化物或矽本身可沉積在光學元件的光學表面上，並形成那裡難以移除的污染。 為了避免含矽物質沉積在配置於EUV微影系統的真空環境中的光學元件的光學表面上，本發明提出以低濃度將氧氣供給至真空環境。在不同的上下文中，即在氫氣電漿中矽的蝕刻處理期間（參見文章「Role of Oxygen Impurities in Etching of Silicon by Atomic Hydrogen」，Stan Veprek et al., J. Vac. Sci. Technol. A, Vol. 26, No. 3, 2008），觀察到，當將小量的氧氣（＞ 10 ppm）供給至氫氣電漿時，蝕刻率減少，且在特定的氧氣濃度（＞ 70 ppm）之上，矽不再在氫氣電漿中被蝕刻。根據此文章，這可歸因於，在矽表面形成了由氧化矽（SiOx
或SiO2
）構成的鈍化層，且受到氫氣電漿的所述鈍化層的化學蝕刻只可能在高於近似1200°C的非常高溫下發生。 為了將氧氣供給至真空環境中，供給裝置具有計量裝置，以將在包括含矽材料之表面及/或在光學表面的氧氣濃度或氧氣分壓設定成預定義值，特別是設定成在最小值以及最大值之間、氧氣分壓應維持在其之中的預定義間隔。 已發現的是，隨著氧氣分壓在包括含矽材料的表面處增加，由於氫氣電漿造成的蝕刻率以及因此矽化合物的形成減少，也就是說，隨著氧氣分壓增加，越來越少的矽烷被釋放至真空環境中。藉由在含矽表面的區域中以及在光學表面的區域中將足夠量的氧氣加至真空環境中，可能有效地抵消光學表面上低揮發性的矽烷或矽化合物的沉積。 然而，必定不能將在真空環境中的氧氣分壓選擇得過高，以避免配置在真空環境中的材料氧化。藉由範例的方式，氧氣可氧化被提供在光學表面並作為用以保護光學元件的反射多層系統的覆蓋層。多層系統或多層系統的個別層的氧化也是可能的。將它更精確地放在含矽表面及/或在光學表面的真空環境中氧氣分壓的適合值因此典型地限於比較小的處理窗口，在該窗口內，一方面，可有效地降低光學表面上的矽化合物沉積，且另一方面，可實質上避免可能存在於那裡的光學表面或覆蓋層的氧化。 計量裝置用以以體積流速或以所選的流速（將例如以mbar l / s）來將氧氣供給至供給裝置，以獲得在各自表面的所想要的氧氣分壓值或在預定義間隔或處理窗口內的值。在此例子中，可能利用的是，在EUV微影系統中，在排空之後，在特定操作期間之後，建立了動態平衡或穩定的狀態，其中存在於真空環境中的氣體流速以及分壓隨時間是實質上固定的。 不用說的是，存在於真空環境中的氣體分壓典型地不在EUV微影系統中所有位置具有相同的量，而是具有取決於位置的梯度。由計量裝置考慮這些梯度以設定在含矽表面及/或在光學表面的想要氧氣分壓或分壓範圍。如果在EUV微影系統中不同位置的梯度或分壓是已知的，例如基於真空模擬，計量裝置可經由相對應的閥進行氧氣流速的開環控制。然而，也可能在感測器的幫助下測量各自表面區域中的氧氣分壓，並使用計量裝置中所測量的值用於氧氣分壓的閉環控制。 理想地，在計量裝置的幫助下都設定了在含矽表面以及在光學表面的氧氣分壓。特別地，如果光學表面以及含矽表面彼此不間隔太遠，例如如果它們被配置在共同的真空室中，由於在此例子中，在各自表面的氧氣分壓只有一點不同，其足以經由單一供給線或經由單一出口將氧氣供給至含矽表面以及至光學表面。 在一個實施例中，計量裝置被設計用於在含矽表面及/或在光學表面設定多於5 x 10-6
mbar的氧氣分壓，較佳為多於9 x 10‑6
mbar。多於5 x 10-6
mbar的氧氣分壓已能夠在光學表面上有矽化合物沉積的顯著降低，且9 x 10‑6
mbar的氧氣分壓可降低光學表面上一個量級的矽化合物的沉積。 在進一步的實施例中，計量裝置被設計用於在含矽表面及/或在光學表面設定少於2 x 10-5
mbar的氧氣分壓，較佳為少於5 x 10‑5
mbar。如同上面進一步所描述，氧氣分壓特別在光學表面必定不能過高，以預防存在於光學表面的材料氧化。如果把在光學表面上吸附相對大程度的種類（例如水）中的氧氣導入於真空環境中，比起如果把微弱地吸附在光學表面上或釋放至相對大程度的種類中氧氣（例如分子氧形式中）供給至真空環境的例子，典型地具有較高的氧化效果。在後者的例子中，可因此典型地選擇比在前者的例子中較高的氫氣分壓，例如上至5 x 10-5
mbar，在前者中至少在光學表面的氧氣分壓應該通常低了至少一量級。由於光學表面與含矽表面被共同地配置在真空環境中，在含矽表面的氧氣分壓常在光學表面導致類似的氧氣分壓。 在進一步的實施例中，含氧氣體選自包括下述的群組：氧氣、水、（純化的）空氣以及其混合物。可以分子形式將氧氣導入至真空環境中，但也可能在多種氣體的混合物中將氧氣提供至真空環境，例如以純化空氣的形式。純化的空氣可為適合作為例如用於EUV微影系統的沖洗氣體，例如所謂的「極淨乾空氣」，XCDA。在此例子中，以任何方式可能存在作為例如用於清洗遮罩環境的沖洗氣體的純化空氣可在適合的位置被供給至EUV微影裝置的真空環境。氧氣也可以被供給至真空環境的氣體中的化學化合物的形式存在；例如，含氧氣體可為水（H2
O）。 在一個發展中，在（反射）光學元件的基板處形成含矽表面。由於幾何容忍性以及穩定度構成的極嚴格需求，用於EUV微影系統光學元件的基板材料典型地具有非常低的熱膨脹係數（CTE）。滿足關於CTE的嚴格需求的第一材料群組是摻雜的矽酸鹽玻璃，例如以二氧化鈦摻雜的矽酸鹽或石英玻璃。一種商業可得的這種矽酸鹽玻璃是以商標名ULE®（超低膨脹玻璃）由康寧公司（Corning Inc.）所販售。適合作為用於EUV反射鏡基板的第二材料群組是玻璃陶瓷，其中設定結晶相比（含SiO2
）玻璃相的比例的方式是使得不同相的熱膨脹係數在特定的溫度範圍中幾乎彼此抵消。這樣的玻璃陶瓷是以商標名Zerodur®由Schott AG或以商標名Clearceram®由Ohara Inc.提供。典型地用於光學元件製造在EUV微影中使用的基板因此典型地包含為矽化合物形式的矽，典型地為SiO2
的形式。 反射光學元件的基板典型地具有周圍側表面以及在至少部分區域中未塗層且因此與真空環境形成界面的前側以及後側的區域，使得可藉由與存在於那裡的氫氣電漿接觸來形成矽烷。在此例子中，可沉積矽烷所在的光學表面被配置在基板的塗層頂側，並因此直接靠近含矽表面。一般而言，在此例子中，如果經由共同供給線或出口將含氧氣體供給至兩個表面，由於，在此例子中，在兩個表面的氧氣分壓一般只稍微不同，其因此是足夠的。 如果適當的話，光學元件以及含矽表面的光學表面可為一個且相同的表面。在此例子中，光學元件的光學表面是由含矽材料形成。這可為，例如，如果光學元件具有塗層(其覆蓋層含有含矽材料，例如氮化矽或SiO2
)，或由該材料構成的例子。然而，一般而言，含矽表面形成不相對應於光學表面的（另一）表面。 在一個進一步的實施例中，在不被配置在EUV光束路徑中的組件處形成含矽表面。該組件因此不是用於EUV輻射反射的光學元件。組件可為，例如，將例如為CCD晶片形式的感測器區域與真空環境分開的感測器檢查窗。不用說的是，具有含矽表面（不一定為的SiO2
形式）且矽烷的形成可由足夠高的氧氣分壓的產生所抑制的其他組件也可被配置在真空環境中。 在進一步的實施例中，供給裝置具有出口，其被配置且對準以允許含氧氣體沿著到至少一含矽表面及/或至光學表面的視線排出。在此例子中，經由出口中間或中央行進的法線方向與含矽表面及/或光學表面交叉。以此方式，可有目的地以對準的方式將含氧氣體施加至各自的表面。以此方式，需要比較低的流速來產生想要的氧氣分壓，且可將相比於環境增加的氧氣分壓有目的地施加至各自的表面。不用說的是，不需要一定沿著光學表面及/或含矽表面的視線配置出口，因為在此例子中，一般而言也可在各自的表面維持想要的氧氣分壓。 在進一步的實施例中，設計供給裝置以允許氫氣以及含氧氣體經由共同的供給線出口排出至真空環境。這對於用於將氫氣供給至真空環境中的出口已經以任何方式存在，例如以使用氫氣作為沖洗氣體的例子而言是特別有利的。在此例子中，氫氣的出口可沿著光學表面的視線被對準，使得後者也可用於將含氧氣體供給至含矽表面，特別是如果在光學元件本身處形成後者。 在進一步的實施例中，光學元件被配置在真空室中，真空室被配置在外殼的內部中，其中真空室具有將真空室連接至內部的出口。在真空室中，可產生所謂的「迷你環境」，其中至少直接地在光學表面處的污染物質的分壓低於在其中配置了真空室所在的外殼內部中的污染物質的分壓，如例如在序言中引用的WO 2008/034582 A2中所描述，其此申請案的內容被併入以作為參考。 為了達成污染物質分壓的降低，可提供沖洗裝置，其以沖洗氣體沖洗真空室的至少一部分區域，例如使用氫氣。導入於真空室中的沖洗氣體經由出口從真空室排出，出口可例如以管狀通道的形式來體現，並進入外殼的內部。典型地，為了從真空室內部產生沖洗氣體流，在外殼內部中盛行了比配置了至少一光學元件所在的真空室中還低的總壓力。 特別地，配置了真空室所在的外殼可為EUV微影裝置形式的EUV微影系統的光束產生系統、照明系統或投射系統。典型地，在EUV微影裝置的例子中，EUV輻射的光束路徑實質上完全在多個互相連接的真空外殼內傳播，也就是說，實質上EUV輻射的全部光束路徑被封裝在多個互相連接的「迷你環境」內，且相對外殼或相對個別的外殼部件是以氣密的方式分開，不管沖洗氣體可從形成各自「迷你環境」的真空室或多個真空室所經由而排出至內部中的出口或多個出口。 在一個發展中，供給裝置具有配置在真空室中的出口，以允許含氧氣體以及沖洗氣體，特別是氫氣，排出至真空室的真空環境中。在此例子中，將含氧氣體與沖洗氣體，典型為氫氣，共同地引導至真空室中，其中除了光學表面之外，典型地配置了至少一含矽表面。 在進一步的實施例中，供給裝置具有供給線，供給線具有出口以將含氧氣體供給至外殼的內部。在此例子中，將含氧氣體導入至封裝EUV輻射的光束路徑的真空室外側的外殼內。這使得可能在可能存在於內部中的含矽表面上直接作用，並在該含矽表面處設定想要的氧氣分壓。雖然典型地體現用來產生進入內部的沖洗氣體流的真空室出口或多個出口的方式是使得避免了從內部進入到真空室內的污染以及其他物質的擴散，即相反於沖洗氣體流，這一般不完全是可能。藉由將含氧氣體供給至外殼的內部，如果適當的話，因此也可能在配置於真空室中的光學元件的光學表面處設定想要的氧氣分壓。為了適合地設定進入到真空室內部的氧氣流速，可決定氧氣進入到真空室內部的擴散率，或可在光學表面測量在穩定狀態（動態平衡）中以特定流速建立的氧氣分壓。 在進一步的實施例中，設計供給裝置以將含氧氣體以及沖洗氣體，特別是氫氣，供給至EUV微影系統的第一外殼以及第二外殼之間的管狀通道。兩個外殼可為，例如，上面進一步描述的照明系統以及光束產生系統的外殼，或例如其中配置了晶圓的外殼以及投射系統，或配置了遮罩的外殼，該外殼經由管狀通道連接至照明系統或至投射系統。也可特別在用於封裝EUV光束路徑並被容納在不同外殼或外殼部件內部中的兩個真空室之間形成管狀通道。 管狀通道典型地用於產生沖洗氣體橫向流的目的，以預防污染物質從第一外殼或第一真空室滲透至第二外殼或至第二真空室中（且反之亦然）。在管狀通道中可形成用於收集沖洗氣體的收集開口。然而，一般而言，沖洗氣體不能完全地由收集開口收集，且因此部分的沖洗氣體以及也因此部分的含氧氣體穿過進入第一及/或第二外殼中，或進入第一及/或第二真空室中，且在光學表面及/或那裡提供的含矽表面處產生落在想要的處理窗口內的氧氣分壓。 本發明的進一步方面與操作EUV微影系統的方法有關，包括：將氫氣以及含氧氣體供給至真空環境中，其中配置了具有光學表面以及至少一含矽表面的至少一光學元件，以及設定在至少一含矽表面及/或在光學表面的氧氣分壓。典型地將氧氣分壓設定成落在預定義間隔或處理窗口內的值，即在最大以及最小氧氣分壓之間。不用說的是，如果已在EUV微影系統中建立了動態平衡或操作的穩定狀態，氧氣分壓與EUV微影系統的正常操作有關，即在各自表面盛行的氧氣分壓。在EUV微影裝置中，正常的操作是曝露操作，其中曝露了感光基板（晶圓）。 在方法的一個變化中，在含矽表面及/或在光學表面將氧氣分壓設定成多於5 x 10-6
mbar的值，較佳為多於9 x 10-6
mbar。如同上面進一步所描述，在含矽表面處甚至比較低的氧氣分壓導致矽烷形成的顯著降低。 在進一步的發展中，將在含矽表面及/或在光學表面處的氧氣分壓設定成少於2 x 10-5
mbar的值，較佳為少於5 x 10-5
mbar。如果上面進一步解釋的，不應將特別是在光學表面處、還有在配置於真空環境中的其他表面處的氧氣分壓選擇得過高，以預防存在於那裡的材料氧化。特別地，如果以不氧化到過大程度的形式或在光學表面上不吸附至過大程度的形式來供給氧氣，如果適當的話，其可能將氧氣分壓增加至多於2 x 10-5
mbar的值，但氧氣分壓仍應少於5 x 10-5
mbar。 特別地，可以上面進一步描述與EUV微影系統有關的方式來供給含氧氣體。特別地，可將含氧氣體局部地供給至光學表面及/或至含矽表面，也就是說，可將用於供給含氧氣體的出口配置於接近各自的表面。 從下面本發明示範性實施例的描述，參照圖式的描繪，其示出了本發明必要的細節，以及從申請專利範圍，本發明進一步的特徵以及優勢為顯而易見的。個別的特徵可在每個例子中個別地由它們本身或以本發明變化的任何想要組合作為複數來實現。
在下面圖式的描述中，相同的元件符號用於相同或功能上相同的結構部件。第 1a 圖
示意性地示出了為EUV微影裝置形式的EUV微影系統1，包括光束產生系統2、照明系統3以及投射系統4，其被容納在分開的外殼2a、3a、4a中，並被連續地配置在由光束產生系統2的EUV光源5產生的EUV輻射7的光束路徑6中，該光束路徑從EUV光源5行進。 電漿源或同步加速器，例如，可作為EUV光源5。從光源5出現的輻射在準直儀反射鏡8的幫助下聚焦，以進一步增加能量密度，該輻射在操作波長λB
下具有強度最大值，該強度最大值在本範例中近似13.5 nm。以關於光束產生系統2中其空間分佈來處理的EUV輻射7被導入於照明系統3中，其包括第一以及第二反射光學元件9、10。兩個反射光學元件9、10將輻射引導至作為進一步反射光學元件的光罩11（標線）上，其具有利用投射系統4以縮小比例尺被成像在晶圓12上的結構。為了此目的，在投射系統4中提供了第一以及第二反射光學元件13、14。遮罩11被配置在經由用於EUV光束路徑6的通道的通道開口連接至照明系統3以及投射系統4的真空外殼15中。晶圓12也被容納在連接至投射系統4的專用外殼16中。不用說的是，在個別系統2、3、4中的光學元件的數目以及其配置應被了解為僅為範例的方式，且光學元件的數目以及配置在真的EUV微影裝置1中可與第1圖中所示的EUV微影裝置1不同。 反射光學元件8、9、10、11、13、14分別具有曝露於光源5的EUV輻射7的光學表面8a、9a、10a、11a、13a、14a。反射光學元件8、9、10、11、13、14被配置在EUV微影裝置1的真空環境17中，其中典型地在近似0.001 mbar以及近似1 mbar之間的總壓力pG
盛行。總壓力pG
典型地非空間上固定，而是取決於EUV微影裝置1中的位置而不同，其中在EUV微影系統1開始之後的某時段之後建立了EUV微影裝置1中總壓力pG
的分佈的動態平衡或穩定狀態。 在所示出的範例中，反射光學元件8、9、10、11、13、14在每個例子中被提供有反射EUV輻射7的多層塗層。第 1b 圖
藉由範例方式示出了投射系統4中第一光學元件13的結構。第一光學元件13具有基板18，其在所示出的範例中由以二氧化鈦摻雜的石英玻璃（ULE®）所形成。基板18也可替代地由在光學元件13的操作溫度下具有特別低熱膨脹係數的其他材料來形成，例如從玻璃陶瓷，例如Zerodur®等等。 將反射EUV輻射7的多層塗層19塗佈至基板18，該多層塗層具有一些層配對20，其包括由高折射係數層材料20a以及低折射係數層材料20b組成的交替層。如果使用了在λB
= 13.5 nm的區域中的操作波長的EUV輻射7，則個別的層通常由鉬以及矽構成。取決於所使用的操作波長λB
，其他材料組合，例如鉬以及鈹、釕以及鈹或鑭以及B4
C，是同樣可能的。除了個別的層之外，反射塗層19一般具有用於預防擴散的中間層（所謂的障壁層）。覆蓋層21被塗佈至反射塗層19的頂側，並意欲用以保護下面的層配對20，避免氧化或避免腐蝕，例如，如果利用氫氣電漿來清潔反射光學元件13。覆蓋層21的材料可為，例如，Ir、Rh、Ru、Pt、Pd、…。 在所示出的範例中，投射系統4的第一以及第二光學元件13、14被容納在配置在投射系統4的內部4b中的共同真空室22中。真空室22在第 1c 圖
中被詳示，且具有將真空室22的內部連接至投射系統4的外殼4a的內部4b的出口23。在配置於外殼4a的內部4b中的真空室22的幫助下，封裝了在兩個光學元件13、14之間的光束路徑，即與外殼4a的內部4b分開。第1c圖中所示的真空室22具有第一開口24a以及第二開口24b，EUV光束路徑6或EUV輻射7經由第一開口24a進入真空室22，EUV光束路徑6或EUV輻射7經由第二開口24b離開真空室22。在所示出的範例中，在第1a圖、第1c圖中示出的真空室22在第一開口24a以及第二開口24b處連接至另一真空室（在第1a圖中未描繪示例出），以從照明系統3以及投射系統4的光束產生系統2的各自內部2b、3b、4b實質上封裝整個EUV光束路徑6。 在第1c圖中示出的真空室22的例子中，在外殼4a的內部4b以及EUV光束路徑6行進所在的真空室22的內部之間的連接因此不經由開口24a、24b產生，而只經由出口23產生。如可在第1c圖中看出的，用於供給沖洗氣體（在所示出的範例中為氫氣H2
形式）的供給線25a的出口26a在真空室22的內部打開。此外，分子氧氣O2
也經由供給線25a被導入於真空室22的內部中。供給線25a連接至中央供給裝置27，其提供用於作為沖洗氣體的氫氣H2
以及氧氣O2
兩者。在所示出的範例中，供給裝置27具有計量裝置28以混合具有預定義流速（mbar l /s）的氧氣O2
與氫氣H2
，以在第一光學元件13（更精確來說在其光學表面13a處）達到或設定成預定義的氧氣分壓pO2
，其應典型地落在5 x 10‑6
mbar的最小值pO2,MIN
（較佳為9 x 10‑6
mbar）以及少於2 x 10‑5
mbar的最大值pO2,MAX
之間的間隔中。 在所示出的範例中，在真空室22的內部中氧氣分壓pO2
取決於位置的變化很低，使得在整個真空室22中的氧氣分壓pO2
落在上述明確說明的間隔內。因此，落在上述明確說明間隔內的氧氣分壓pO2
在第一光學元件13的光學表面13a以及在第一光學元件13的鄰近含矽或含SiO2
表面18a、18b處盛行。相對應地，落在上述明確說明的最小值pO2
,MIN
以及上述明確說明的最大值pO2,MAX
之間的氧氣分壓pO2
也在第二光學元件14的光學表面14a以及在其基板表面（未示例出）處盛行。 作為沖洗氣體並導入至真空室22內部的氫氣H2
以及氧氣O2
經由出口23進入投射系統4的外殼4b內部，並經由抽吸裝置或真空泵（未示出）在該處被抽出。氫氣H2
位在真空室22的內部中，也部分在EUV光束路徑6內，並由高能量EUV輻射7激發或離子化，使得該氫氣至少部分地以氫氣電漿的形式存在。為氫氣電漿形式的氫氣H2
與第一以及第二光學元件13、14的含矽表面18a、18b接觸，並導致矽的化學蝕刻，在其過程中，形成了為反應產物的立即揮發性的矽烷。 如第 2 圖
中所示，由於在含矽表面18a、18b的氧氣分壓pO2
的設定(其多於5 x 10‑6
mbar)，在含矽表面18a、18b處的矽烷形成或在第2圖中所示例的蝕刻率（為任意單位）被降低了一個量級。在多於9 x 10‑6
mbar的氧氣分壓pO2
的值的例子中，相較於幾乎不存在氧氣O2
（pO2
＜ 10‑7
mbar）的真空環境17，蝕刻率可被降低幾乎兩個量級的規模。 由於較少的矽烷因為存在於該處的氧氣O2
而在含矽表面18a、18b形成，在光學表面13a上矽烷（SiH）的沉積（更精確而言在存在於該處的覆蓋層21的材料上）也減少了。如第 3 圖
中可看出(其示出了光學表面13a上矽化合物的沉積率，更精確而言，每入射EUV輻射劑量（kJ）的光學元件13的反射率減少（％）)，在光學表面13a的氧氣O2
的存在只額外地促成了非常小比例的矽化合物沉積在光學表面13a上。藉由範例的方式，第3圖中所示出示例的例子可與在含矽表面（例如表面18a、18b）處矽烷形成的降低造成的沉積降低有關。 第2圖以及第3圖都示例了實驗決定的值以及EUV微影裝置1中流量關係及/或壓力關係的模型產生的值。在第2圖中將實驗決定的測量值示例為圓圈，而在第3圖中將實驗決定的值示例為三角形。在第2圖以及第3圖中都將從EUV微影裝置1中流量關係的模型計算出的值示例為正方形。如同可在第2圖以及第3圖中看見的，模型的值與實驗決定的測量值相對應地很好。 如可參照第 4 圖
看見的，有利的是如果，在一方面，如第4圖中所示，基於示例矽化合物沉積率的下降曲線30，氧氣分壓pO2
落在矽化合物沉積可被有效地抑制的最小值pO2,MIN
之上。另一方面，也不應將氧氣分壓pO2
選擇得過高，也就是說所述氧氣分壓不應超過最大值pO2,MAX
，以預防覆蓋層21材料的氧化率或光學表面13a上的二氧化矽（SiO2
）的沉積（其由第4圖中的直線31所示例）變得過高。在第4圖中所示的範例的例子中，覆蓋層21的氧化發生在水平軸之上直線31延伸到的氧氣分壓pO2
的範圍中，而覆蓋層21的還原發生在較低的氧氣分壓pO2
＜ pO2,MAX
。 在光學表面13a的過高氧氣分壓pO2
的例子中，首先覆蓋層21的材料可被氧化，其是不想要的，且其次反射多層塗層19的層配對20的材料可被氧化，其同樣是不想要的。 不用說的是，也可在EUV微影裝置1的真空室22中之外的其他位置供給氧氣O2
。在第1a圖中所示的範例的例子中，供給裝置27也被設計用於將氧氣O2
供給至投射系統4的外殼4a的內部4b中，且為了此目的具有第二供給線25b，第二供給線25b具有直接位在組件29前面的第二出口26b，組件29被配置在真空環境17中，且不位在EUV輻射7的光束路徑6中。組件29可為石英玻璃窗，例如，其用於保護例如光學感測器或一些其他的結構部件。為石英玻璃窗形式的組件29同樣地具有可與氫氣接觸的含矽表面29a，氫氣例如經由真空室22的出口23排出至內部4b中，且如果適當的話，仍為具反應性或離子化的。 由於不位在光束路徑6中的組件29前面的第二出口26b的配置，以及由於第二出口26b的法線方向垂直於含矽表面29a的對準，氧氣O2
可沿著朝向組件29的視線33排出，也就是說，沿著第二出口 26b的中央軸排出的氧氣O2
沿著視線 33直接衝撞在組件29的表面 29a上。 不用說的是，第一供給線25a的第一出口26a(其將氧氣O2
與氫氣H2
共同地供給至真空室22中)可與存在於該處的兩個光學元件13、14對準，使得氧氣O2
可沿著視線排出至各自的光學表面13a、14a上及/或至基板18的含矽表面18a、18b上。 在所示出的範例中，經由第二出口26b，將分子氧氣O2
施加至不配置在EUV光束路徑6中的組件29的表面29a。不用說的是，如果使用其他含氧氣體或氣體混合物，例如如果在由供給裝置27提供的純化空氣中含有氧氣O2
，也可在組件29的表面29a產生適合氧氣分壓pO2
。此外，如果適當的話，可以氣體化合物的形式，例如以水的形式，來將氧氣O2
導入至真空環境17中。取決於氧氣O2
被導入至真空環境17中的形式，如果適當的話，可能需要適當地調適意欲將氧氣O2
的分壓pO2
設定於內的間隔限制pO2
,MIN
以及pO2,MAX
。 此外，如果適當的話，可將氧氣O2
導入至投射系統4的外殼4a的內部4b中，以在真空室22內、即在光學元件13、14的兩個光學表面13a、14a或各自基板18的含矽表面18a、18b處達成想要的氧氣分壓pO2
（前提是這不經由第1c圖中所示的第一供給線25a來進行）。在此例子中，不需要足夠量的氧氣O2
相反於沖洗氣體的流向而穿過出口23進入到真空室22的內部。為了此目的，典型地需要在投射系統4的外殼4a的內部4b中產生高壓及/或所供給比較高流速的氧氣O2
，其在計量裝置29的幫助下被設定。不用說的是，也可將氧氣O2
導入至照明系統3的外殼3a的內部3b中及/或光束產生系統2的外殼2a的內部2b中。 為了預防錫以及進一步的污染物質從光束產生系統2被轉移至照明系統3中，在兩個相連的外殼2a、3a之間–如第1a圖中可看見的–形成了管狀通道34，在所示出的範例中，所述通道具有圓錐形幾何。將管狀通道34的幾何調適成兩個外殼2a、3a之間區域中的EUV輻射7的光束路徑6的路線，兩個外殼2a、3a在進入照明系統3的入口區域中具有中間焦點zF
。不像第1圖中所示出的示例，管狀通道34在小距離圍住了EUV輻射7的光束路徑，以最小化污染物質可能可經由其通過的截面面積。 如第1圖中可看見的，供給裝置27具有第三供給線25c，第三供給線25c具有第三出口26c，例如為氫氣H2
形式的沖洗氣體經由第三出口26c被橫向地供給至管狀通道34。可在相對於出口26c被放置且形成在管狀通道34的側壁的收集開口（未描繪地示例出）收集部分的沖洗氣體，管狀通道34將光束產生系統2的外殼2a與照明系統3的外殼3a分開。也可經由第三供給線25c或經由相關聯的出口26c來將氧氣O2
供給至真空環境17中，以在存在於真空環境17中的含矽表面及/或在光學元件的光學表面處產生在上面進一步具體說明的範圍內的氧氣分壓pO2
。特別地，可將第1a圖中所示的管狀通道34配置在兩個真空室（未描繪地示例出）之間，兩個真空室被配置在各自的外殼2a、3a中，且其像是第1c圖中所示的真空室22，用以封裝EUV輻射7的光束路徑6。 計量裝置28考慮了將氧氣O2
供給至真空環境17的氣體類型以及供給它的位置，以在各自的表面13a、14a、…、18a、18b產生想要的氧氣分壓pO2
。在此例子中，計量裝置28可具有例如對於穩定狀態（動態平衡）中EUV微影裝置1內與壓力分佈有關的資訊或壓力關係的依賴，以適當地驅動提供用於設定氧氣O2
流速的閥。為了此目的，如果適當的話，計量裝置28也可具有對於關於EUV微影裝置1內特定位置的氧氣含量或氧氣分壓的資訊的依賴，例如為質譜儀形式的氣體感測器被配置在EUV微影裝置1處。在此例子中，在各自表面的氧氣分壓pO2
可基於所測量的感測器資料而由閉環控制來控制，使得所述氧氣分壓維持在想要的處理窗口內。 以上面進一步描述的此方式，可有效地保護EUV微影裝置1的光學表面8a、9a、10a、11a、13a、14a而避免由存在於真空環境17中的含矽表面18a、18b、29a在與活化的氫氣H2
或與氫氣電漿接觸之後產生的污染。
1‧‧‧EUV微影系統
2‧‧‧光束產生系統
2a、3a、4a、16‧‧‧外殼
3‧‧‧照明系統
4‧‧‧投射系統
2b、3b、4b‧‧‧內部
5‧‧‧EUV光源
6‧‧‧光束路徑
7‧‧‧EUV輻射
8、9、10、11、13、14‧‧‧反射光學元件
8a、9a、10a、11a、13a、14a‧‧‧光學表面
12‧‧‧晶圓
15‧‧‧真空外殼
17‧‧‧真空環境
18‧‧‧基板
18a、18b‧‧‧含矽表面
19‧‧‧多層塗層
20‧‧‧層配對
20a‧‧‧高折射係數層材料
20b‧‧‧低折射係數層材料
21‧‧‧覆蓋層
22‧‧‧真空室
23、26a‧‧‧出口
24a、24b‧‧‧開口
25a‧‧‧供給線
27‧‧‧中央供給裝置
28‧‧‧計量裝置
29‧‧‧組件
30‧‧‧下降曲線
31‧‧‧直線
33‧‧‧視線
34‧‧‧管狀通道
H2‧‧‧氫氣
kJ‧‧‧每入射EUV輻射劑量
O2‧‧‧含氧氣體
pG‧‧‧總壓力
pO2‧‧‧氧氣分壓
zF‧‧‧中間焦點
2‧‧‧光束產生系統
2a、3a、4a、16‧‧‧外殼
3‧‧‧照明系統
4‧‧‧投射系統
2b、3b、4b‧‧‧內部
5‧‧‧EUV光源
6‧‧‧光束路徑
7‧‧‧EUV輻射
8、9、10、11、13、14‧‧‧反射光學元件
8a、9a、10a、11a、13a、14a‧‧‧光學表面
12‧‧‧晶圓
15‧‧‧真空外殼
17‧‧‧真空環境
18‧‧‧基板
18a、18b‧‧‧含矽表面
19‧‧‧多層塗層
20‧‧‧層配對
20a‧‧‧高折射係數層材料
20b‧‧‧低折射係數層材料
21‧‧‧覆蓋層
22‧‧‧真空室
23、26a‧‧‧出口
24a、24b‧‧‧開口
25a‧‧‧供給線
27‧‧‧中央供給裝置
28‧‧‧計量裝置
29‧‧‧組件
30‧‧‧下降曲線
31‧‧‧直線
33‧‧‧視線
34‧‧‧管狀通道
H2‧‧‧氫氣
kJ‧‧‧每入射EUV輻射劑量
O2‧‧‧含氧氣體
pG‧‧‧總壓力
pO2‧‧‧氧氣分壓
zF‧‧‧中間焦點
在示意圖中示例了示範性實施例，並在下面的描述中解釋。在圖式中： 第1a圖示出了EUV微影裝置的示意性示例，其包括配置在真空環境中的多個光學元件； 第1b圖示出了光學元件的細節，其具有塗佈在基板上的反射多層塗層； 第1c圖示出了來自第1a圖配置在投射系統外殼中的EUV微影裝置的真空室的細節； 第2圖示出了由在含矽表面之氫氣電漿引起的蝕刻率的示意性示例，其為在表面的氧氣分壓的函數； 第3圖示出了在光學表面的矽化合物沉積率的示意性示例，其為氧氣分壓的函數，以及 第4圖示出了在含矽表面及/或在光學表面的氧氣分壓的處理窗口的示意性示例。
1‧‧‧EUV微影系統
2‧‧‧光束產生系統
2a、3a、4a、16‧‧‧外殼
3‧‧‧照明系統
4‧‧‧投射系統
2b、3b、4b‧‧‧內部
5‧‧‧EUV光源
6‧‧‧光束路徑
7‧‧‧EUV輻射
8、9、10、11、13、14‧‧‧反射光學元件
8a、9a、10a、11a、13a、14a‧‧‧光學表面
12‧‧‧晶圓
15‧‧‧真空外殼
17‧‧‧真空環境
18‧‧‧基板
18a、18b‧‧‧含矽表面
19‧‧‧多層塗層
20‧‧‧層配對
20a‧‧‧高折射係數層材料
20b‧‧‧低折射係數層材料
21‧‧‧覆蓋層
22‧‧‧真空室
23、26a‧‧‧出口
24a、24b‧‧‧開口
25a‧‧‧供給線
27‧‧‧中央供給裝置
28‧‧‧計量裝置
29‧‧‧組件
30‧‧‧下降曲線
31‧‧‧直線
33‧‧‧視線
34‧‧‧管狀通道
Claims (15)
- 一種EUV微影系統，包括： 至少一光學元件，其具有光學表面，配置在該EUV微影系統的一真空環境中，以及 一供給裝置，用於將氫氣供給至該真空環境中， 特徵在於 至少一含矽表面被配置在該真空環境中，以及 該供給裝置被設計用於將一含氧氣體（O2 ）額外地供給至該真空環境中，並具有一計量裝置，用於設定在該至少一含矽表面及/或在該光學表面的一氧氣分壓（pO2 ）。
- 如申請專利範圍第1項所述的EUV微影系統，其中該計量裝置被設計用於在該含矽表面及/或在該光學表面設定多於5 x 10-6 mbar的一氧氣分壓（pO2 ），較佳多於9 x 10-6 mbar。
- 如前述申請專利範圍任一所述的EUV微影系統，其中該計量裝置被設計用於在該含矽表面及/或在該光學表面設定少於2 x 10‑5 mbar的一氧氣分壓（pO2 ），較佳少於5 x 10‑5 mbar。
- 如前述申請專利範圍任一所述的EUV微影系統，其中該含氧氣體選自包括下述的群組：氧氣（O2 ）、水、空氣以及其混合物。
- 如前述申請專利範圍任一所述的EUV微影系統，其中在該光學元件的一基板形成該含矽表面。
- 如申請專利範圍第1項至第4項任一所述的EUV微影系統，其中在不被配置在該EUV光束路徑中的一組件形成該含矽表面。
- 如前述申請專利範圍任一所述的EUV微影系統，其中該供給裝置具有一供給線，該供給線具有被配置並對準以允許該含氧氣體（O2 ）沿著一視線排出至該至少一含矽表面及/或至該光學表面的一出口。
- 如前述申請專利範圍任一所述的EUV微影系統，其中該供給裝置被設計以允許該氫氣（H2 ）以及該含氧氣體（O2 ）經由一共同供給線的一出口排出至該真空環境中。
- 如前述申請專利範圍任一所述的EUV微影系統，其中該光學元件被配置在一真空室中，該真空室被配置在一外殼的一內部中，其中該真空室具有將該真空室連接至該內部的一出口。
- 如申請專利範圍第9項所述的EUV微影系統，其中該供給裝置具有一供給線，該供給線具有配置在該真空室中的一出口，以將該含氧氣體（O2 ）以及一沖洗氣體，特別是氫氣（H2 ），供給至該真空室的該真空環境中。
- 如申請專利範圍第9項或第10項所述的EUV微影系統，其中該供給裝置具有一供給線，該供給線具有一出口，以將該含氧氣體（O2 ）供給至該外殼的該內部。
- 如前述申請專利範圍任一所述的EUV微影系統，其中該供給裝置被設計用以將該含氧氣體（O2 ）以及一沖洗氣體，特別是氫氣（H2 ），供給至該EUV微影系統的一第一外殼以及一第二外殼之間的一管狀通道。
- 用於操作一EUV微影系統的方法，包括： 將氫氣（H2 ）以及一含氧氣體（O2 ）供給至一真空環境中，其中配置了具有一光學表面以及至少一含矽表面的至少一光學元件，以及設定在該至少一含矽表面及/或在該光學表面的一氧氣分壓（pO2 ）。
- 如申請專利範圍第13項所述的方法，其中在該含矽表面及/或在該光學表面將該氧氣分壓（pO2 ）設定成多於5 x 10-6 mbar的一值，較佳多於9 x 10‑6 mbar。
- 如申請專利範圍第13項或第14項所述的方法，其中在該含矽表面及/或在該光學表面將該氧氣分壓（pO2 ）設定成少於2 x 10-5 mbar的一值，較佳少於5 x 10‑5 mbar。
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