TW202429214A - 用於euv投影曝光設備的euv光學模組 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種用於EUV投影曝光設備(1)的EUV光學模組(35),其具有至少一光學組件(19、21、23、7、M1至M6、13),該光學組件具有用於沿著該投影曝光設備(1)之照明及/或成像射束路徑,引導來自EUV源(3)的所使用EUV輻射(16)的光學表面。該光學組件(19、21、23、7、M1至M6、13)係收容在減壓腔室(36)中。氣體源(37)係經由至少一閥而流體連接到該減壓腔室(36)。該氣體源(37)設計成使得其提供至少下列氣體:氫。該結果為一具有更長操作時間的EUV光學模組。
Description
本發明係關於一種用於 EUV投影曝光設備的EUV光學模組。本發明又關於一種用於包含此一EUV光學模組的EUV投影曝光設備之光學系統、一種包含此一光學系統之投影曝光設備、一種借助於此一投影曝光設備以生成微米或奈米結構化組件之方法、及一種由此一方法所生成的微米或奈米結構化組件。
[交互參照相關申請]
本專利申請案主張德國專利申請案DE 10 2022 212 168.6之優先權,其內容係併入本文供參考。
一用於具有用於產生所使用EUV輻射的EUV源的EUV投影曝光設備之EUV光學模組從例如US 7,598,508 B2可獲知。DE 10 2021 202 802 B3揭示一包含用於確定原子氫濃度的器具之投影曝光設備。DE 10 2017 213 406 A1揭示一用於EUV微影的反射光學元件、及一調整組件的幾何形狀之方法。DE 10 2016 208 850 A1揭示一用於半導體微影之具有用於電漿調節的元件之投影曝光設備。DE 10 2020 202 179 A1揭示一用於EUV微影的光學設置及一種確定用於目標電漿參數的所需值之方法。US 2010/0071720 A1揭示一用於從表面去除污染物的方法及系統。US 2011/0143288 A1揭示一輻射源、一微影系統及一組件生成方法。US 2012/0086925 A1揭示一避免污染物之方法及一EUV微影系統。US 2007/0012889 A1揭示多個用於EUV的氣態頻譜純濾光片及一包含其的光學系統。
本發明之目的係要開發在開始所指定類型之EUV光學模組,使得增加了該EUV投影曝光設備之操作時間。
根據本發明,藉由一具有如請求項1所述之多個特徵的EUV光學模組實現本目的。
根據本發明已明白,作為所提供氣體的氫氣導致產生活化的氫氣物質(activated hydrogen specie)。這特別是可用於產生清潔自由基,即有效清潔該光學組件之該光學表面。這增加該EUV光學模組之該操作時間。藉由定義氫氣分壓,可在該減壓腔室中達成所需產生活化氫氣物質。該氣體源也可用於提供另外氣體種類,例如氧氣或氮氣、或兩或多個氣體物質之混合物。該氣體源可具有多個氣體源單元,其每個單元係用於提供一特定氣體。該氣體源可具有至少一氣體容器。該氣體源可具有內含不同氣體的兩或多個氣體容器。然後,這些氣體容器之每一者可屬於相對氣體源單元。也可提供所提供的該至少一氣體之同位素。在氫氣之情況下,這些係D
2HD、T
2TD、HT(D是氘(Deuterium);T是氚(Tritium))。藉由添加該等氫同位素,可將用於解離產生活性氫氣物質(reactive hydrogen specie)的該有效截面積依比率提高達三個數量級(orders of magnitude),並因此調整該氫在該氣體注入之該環境中之該反應性。該減壓腔室可收容多個光學組件,對於其隨後藉助所提供氣體產生對應活化氫氣物質及/或氮/氧物質,這完成對該等光學組件之該等光學表面進行有效清潔及/或反應。尤其是在EUV源中該所使用EUV輻射之該射束路徑中最接近於該投影曝光設備的那些光學組件可如此實現更長的操作時間。
也可經由該氣體源(尤其是以受控制濃度)提供這些氣體或蒸汽之同位素。在每種情況下,可對氣體之添加進行開迴路控制,或者有關該分壓的閉迴路控制。
如請求項3所述之濃度範圍內的同位素含量係發現為特別具優勢。依所使用的氣體類型,具優勢增加解離截面積可在此出現,其中尤其是均勻的游離截面積。該同位素含量可在0.1%至10%之間的同位素濃度範圍內。
該同位素濃度可經由使用以上與該EUV光學模組之該控制閥設計有關已闡述的各操作狀態的如請求項4所述之操作狀態,由閉迴路控制控制。
如請求項5所述之控制閥使得能夠在該減壓腔室內,經由該氣體源對該至少一氣體進行開迴路或甚至閉迴路控制。可提供此種類之兩或多個控制閥。在那種情況下,可在每種情況下將該等控制閥中至少一者分配給該等氣體源單元之每一者,或者該氣體源之該等氣體容器之每一者。該開迴路/閉迴路控制器具可設計成使得所提供該至少一氣體之相對分壓係依該EUV光學模組或該投影曝光設備之操作狀態而定定義。這可使用查詢表完成。各操作狀態可經由測量該氣體組成物(尤其是H
2、N
2、NH
3、O
2、H
2O),及/或測量活化物質(尤其是H、N及O自由基或離子)之濃度,以及/或者光學元件之該所測量到或所計算出溫度定義。特別是,操作狀態也可經由測量光學元件之該反射層中的變更定義。
使用如請求項6所述之至少一壓力感測器允許定義在閉迴路控制下所提供該至少一氣體之該分壓。該EUV光學模組可能具有複數個此壓力感測器。在那種情況下,這些壓力感測器中至少一者可分配給每種氣體種類及/或每個氣體源單元、及/或該氣體源之每個氣體容器。例如,若氮和氫係經由該氣體源提供,則該等壓力感測器之一者具體而言可測量氮分壓,且該等壓力感測器之另一者具體而言可測量氫氣分壓。該相對壓力感測器尤其也可能分配給該相對光學組件。
如請求項7所述之設計最佳化該EUV光學模組在該光學組件之該光學表面之該環境中之該功能。特別是,該EUV光學模組隨後可具有壓力感測器,其確保測量該光學組件之該光學表面之該環境中的壓力。此類之兩或多個壓力感測器也可分配給確切一光學表面,或者分配給一個以上光學表面作為該EUV光學模組之一部分。
如請求項8所述之氫氣分壓已發現特別適用於確保該EUV光學模組之功能。
經由如請求項9所述之氣體源提供的另外氣體同樣已發現為特別適用於為了增加該至少一光學組件之該操作時間,而達成該EUV光學模組之該功能。
也可能使用惰性氣體。
如請求項10或11所述之光學系統、如請求項12所述之投影曝光設備、如請求項13所述之生成方法、及如請求項14所述之微結構化或奈米結構化組件之該等優勢係對應於以上參照該EUV光學模組所闡述的那些優勢。
該投影曝光設備之該EUV光源可設計成例如不大於13.5 nm、小於13.5 nm、小於10 nm、小於8 nm、小於7 nm及6.7 nm或6.9 nm之所使用波長。小於6.7 nm之所使用波長,並特別是在6 nm之該範圍內也可能。
特別是,該投影曝光設備可用於生成半導體組件,例如記憶體晶片。
以下將先參考圖1來舉例說明用於微影技術的投影曝光設備1之基本組件。投影曝光設備1及其組件之基本結構之說明內容在此不應視為限制。
投影曝光設備1之照明系統2之一設計除了光或輻射源3以外,還具有用於照明物件平面6中的物件場5的照明光學單元4。在一替代性具體實施例中,光源3也可提供為與該照明系統之其餘部分分開的模組。在這種情況下,該照明系統並未包含光源3。
設置在物件場5中的倍縮光罩7係曝光。倍縮光罩7係由倍縮光罩承載器8所承載。倍縮光罩承載器8可藉由倍縮光罩移置驅動器9而移置,特別是沿掃描方向。
圖1藉由闡述以顯示笛卡爾xyz坐標系統。該x方向垂直於圖式之該平面延伸。該y方向水平延伸,而該z方向縱向延伸。該掃描方向在圖1中的該y方向上延伸。該z方向垂直於物件平面6延伸。
投影曝光設備1包含一投影光學單元10。投影光學單元10用來將物件場5成像到影像平面12中的影像場11中。影像平面12平行於物件平面6延伸。替代上,在物件平面6與影像平面12之間不同於0°的角度也可能。
倍縮光罩7上的結構係成像到配置在影像平面12中的影像場11之該區域中的晶圓13之光敏層上。晶圓13係由晶圓承載器14所承載。晶圓承載器14可藉由晶圓移置驅動器15移置,特別是在該y方向上。首先藉由倍縮光罩移置驅動器9移置倍縮光罩7,其次藉由晶圓移置驅動器15移置晶圓13,以相互同步。
輻射源3為一EUV輻射源或EUV源。輻射源3特別射出EUV輻射16,其在以下也稱為所使用輻射、照明輻射、或照明光。特別是,該所使用輻射具有在5 nm與30 nm之間範圍內的波長。輻射源3可為一電漿源,例如一雷射引發電漿(Laser produced plasma,LPP)源或一氣體放電引發電漿(Gas discharge produced plasma,GDPP)源。其可也為一同步加速器型輻射源。輻射源3可為一自由電子雷射(Free electron laser,FEL)。
從輻射源3射出的照明輻射16係由聚光器17聚焦。聚光器17可為一具有一或多個橢圓體及/或雙曲線體反射表面的聚光器。照明輻射16可為採用掠入射(Grazing incidence,GI)(即以大於45°之入射角),或者採用正向入射(Normal incidence,NI)(即以小於45°之入射角)入射在聚光器17之該至少一反射表面上。聚光器17可先結構化及/或塗佈以最佳化對該所使用輻射的反射率,並其次抑制外來光。
在聚光器17之下游,照明輻射16傳遞穿越中間聚焦平面18中的中間焦點。中間聚焦平面18可表示一具有輻射源3及聚光器17的輻射源模組與照明光學單元4之間的分開。
照明光學單元4包含一偏轉鏡19及在該射束路徑中其下游的一第一分面鏡(facet mirror)20。偏轉鏡19可為一平面偏轉鏡,或者替代上,一具超越該純偏轉效應的射束影響效應的反射鏡。在替代或附加上,偏轉鏡19可設計為一頻譜濾光片,其將照明輻射16之所使用光波長與從其偏離的波長之外來光分開。若第一分面鏡20配置在與物件平面6光學共軛作為場平面的照明光學單元4之平面中,則其也稱為一場分面鏡。第一分面鏡20包含多個單獨第一分面21,其以下也稱為場分面。圖1僅舉例說明一些所述分面21。
該等第一分面21可具體實施為宏觀分面,特別是矩形分面或具拱形或部分圓形邊緣輪廓的分面。該等第一分面21可為平面分面或替代上具有凸面或凹面曲率的分面為形式。
例如從DE 10 2008 009 600 A1可獲知,該等第一分面21本身也可能每一者由多個單獨反射鏡、特別是多個微反射鏡構成。第一分面鏡20特別是可採取微機電系統(Microelectromechanical system,MEMS system)之形式。若要更多詳細資訊,請參考DE 10 2020 212 351 A1、US 10,139,618、US 9,874,819、US 9,851,555及DE 10 2008 009 600 A1,其在此通過引用供參考。
照明輻射16在聚光器17與偏轉鏡19之間水平行進,即在該y方向上。
在照明光學單元4之該射束路徑中,一第二分面鏡22配置在第一分面鏡20之下游。若第二分面鏡22配置在照明光學單元4之光瞳平面中,則其也稱為光瞳分面鏡。第二分面鏡22也可配置在與照明光學單元4之光瞳平面相距一定距離處。在這種情況下,第一分面鏡20及第二分面鏡22之該組合也稱為鏡面反射體。鏡面反射體可從US 2006/0132747 A1、EP 1 614 008 B1及US 6,573,978獲知。
第二分面鏡22包含複數個第二分面23。在光瞳分面鏡之情況下,該等第二分面23也稱為光瞳分面。
該等第二分面23同樣可為宏觀分面,其可能例如具有圓形、矩形、或六角形邊界,或者替代上可為微鏡所構成的分面。有關此態樣可參考DE 10 2008 009 600 A1及前面所提及的參考文獻。
該等第二分面23可具有平面反射表面,或替代上具凸面或凹面曲率的反射表面。
因此,照明光學單元4形成一雙分面系統。這基本原理也稱為複眼積分器。
未將第二分面鏡22確切設置在與投影光學單元10之光瞳平面光學共軛的平面中可能具優勢。特別是,光瞳分面鏡22可配置成相對於投影光學單元10之光瞳平面為傾斜,如例如在DE 10 2017 220 586 A1中所說明。
該等單獨第一分面21係使用第二分面鏡22成像到物件場5中。第二分面鏡22為最後射束塑形鏡,或者確實在物件場5之該射束路徑上游中用於照明輻射16的最後反射鏡。
在照明光學單元4之一另外具體實施例(未例示)中,傳輸光學單元可配置在第二分面鏡22與物件場5之間的該射束路徑中,並特別是有助於將該等第一分面21成像到物件場5中。該傳輸光學單元可包含確切一反射鏡;或者,替代上,包含兩或多個反射鏡,其連續配置在照明光學單元4之該射束路徑中。該傳輸光學單元特別是可包含一或兩正向入射鏡(NI鏡)、及/或一或兩掠入射鏡(GI鏡)。
在圖1所示設計中,照明光學單元4在聚光器17之下游具有確切三個反射鏡,具體而言,即偏轉反射鏡19、場分面鏡20及光瞳分面鏡22。
偏轉鏡19也可在照明光學單元4之另外設計中省略,且因此照明光學單元4隨後可能在聚光器17之下游具有確切兩反射鏡,具體而言,即第一分面鏡20及第二分面鏡22。
藉助該等第二分面23或使用該等第二分面23及一傳輸光學單元將該等第一分面21成像到物件平面6中時常僅近似成像。
投影光學單元10包含複數個反射鏡Mi,其係根據其在投影曝光設備1之該射束路徑中的配置而連續編號。
在圖1所示的實例中,投影光學單元10包含六個反射鏡M1至M6。同樣可具四、八、十、十二、或任何其他個數之反射鏡Mi的替代例。投影光學單元10為一雙遮蔽光學單元。該倒數第二反射鏡M5及最後反射鏡M6之每一者具有一用於照明輻射16的通孔。投影光學單元10具有大於0.5並也可能大於0.6並可能為例如0.7或0.75的影像側數值孔徑。
該等反射鏡Mi之反射表面可設計為無旋轉對稱軸的自由形式表面。替代上,該等反射鏡Mi之該等反射表面可設計為具該反射表面形狀之確切一旋轉對稱軸的非球面表面。就像是照明光學單元4之該等反射鏡,該等反射鏡Mi可具有用於照明輻射16的高反射塗覆。這些塗覆可設計為多層塗覆,特別是具鉬及矽之交替層。
投影光學單元10在物件場5之中心之y坐標與影像場11之該中心之y坐標之間的該y方向上具有很大物件影像偏移。在該y方向上,此物件影像偏移可為大致相同於物件平面6與影像平面12之間的z距離的量值。
投影光學單元10特別可具有漸變形式。特別是,其在x與y方向上具有不同成像尺度β
x、β
y。投影光學單元10之該等兩成像尺度β
x、β
y較佳為(β
x, β
y) = (+/-0.25, +/-0.125)。正成像尺度β意指無影像反轉的成像。對於該成像尺度β的負號意指具影像反轉的成像。
投影光學單元10因此在x方向上(即在垂直於該掃描方向的方向上)導致4:1之比率的大小縮減。
投影光學單元10在y方向上(即在掃描方向上)導致8:1之大小縮減。
其他成像尺度同樣可能。在x方向及y方向上具相同符號和相同絕對值的成像尺度也可能,例如具0.125或0.25之絕對值。
在物件場5與影像場11之間的該射束路徑中,在該x方向上及在該y方向上的中間影像平面之數量可能相同,或者可依投影光學單元10之設計而不同。在x與y方向上具不同數量之此中間影像的投影光學單元之範例可從US 2018/0074303 A1獲知。
在每種情況下,該等光瞳分面23之一者係分配給該等場分面21之一者,以在每種情況下形成用於照明物件場5的照明通道。這特別是可能導致根據科勒(Köhler)原理的照明。該遠場係借助於該等場分面21解構為眾多物件場5。該等場分面21在分別分配給其的該等光瞳分面23上產生該中間焦點之複數個影像。
該等場分面21係以使得其為了照明物件場5而相互疊加的方式,每個藉由所分配光瞳分面23而成像到倍縮光罩7上。對物件場5進行該照明特別是盡可能均勻。較佳為具有小於2%之均勻性誤差。場均勻性可藉由疊置不同照明通道而達成。
對投影光學單元10之該入射光瞳進行該照明可為幾何上由該等光瞳分面之配置所定義。可藉由選擇該等照明通道、特別是引導光的光瞳分面之該子集,而設定投影光學單元10之該入射光瞳中的該強度分布。此強度分布也稱為照明設定或照明光瞳填充。
在以所定義方式照明的照明光學單元4之照明光瞳之各部段之該區域中,同樣較佳的光瞳均勻性可藉由重新分布該等照明通道而達成。
物件場5之該照明及特別是投影光學單元10之該入射光瞳之進一步態樣及詳細資訊係在以下說明。
投影光學單元10特別可具有一同心入射光瞳。後者可被觸及。其也可能為無法觸及。
投影光學單元10之該入射光瞳通常無法完全藉助光瞳分面鏡22照明。當成像將光瞳分面鏡22之該中心遠心成像到晶圓13上的投影光學單元10時,該等孔徑射線時常並未相交在單一點處。然而,可找到其中成對所確定的該等孔徑射線之該間隔變得最小的面積。此面積表示該入射光瞳,或者與其共軛的真實空間中的面積。特別是,此面積具有有限曲率。
可能的情況是,投影光學單元10對於該切向射束路徑及該徑向射束路徑具有該入射光瞳之不同姿態(poses)。在這種情況下,成像元件(特別是該傳輸光學單元之光學組件部分)應設置在第二分面鏡22與倍縮光罩7之間。借助於此光學元件,可考慮該切向入射光瞳及該徑向入射光瞳之不同姿態。
在圖1所例示照明光學單元4之該等組件之該配置中,光瞳分面鏡22係配置在與投影光學單元10之該入射光瞳共軛的面積中。場分面鏡20係相對於物件平面6呈傾斜配置。第一分面鏡20係相對於由偏轉鏡19所定義的配置平面呈傾斜配置。
第一分面鏡20係相對於由第二分面鏡22所定義的配置平面呈傾斜配置。
在EUV源3之該來源操作中,所使用EUV輻射16係由源區域25射出。此源區域25、聚光器17、以及EUV源3之各組件係收容在投影曝光設備1之EUV源模組27之減壓腔室26中。EUV源模組27之一部分係EUV源3。
EUV源模組27之氣體源29係經由一閥群組28以與減壓腔室26呈流體連接。氣體源29具有多個氣體源單元。在所示設計中,有四個氣體源單元30
1、30
2、30
3、和30
4。閥群組28具有分配給該等相對氣體源單元30
i之每一者的可致動源閥31
i及一主閥32。主閥32係經由流體導管以與所有源閥31
i呈流體連接。主閥32係設置在該等源閥31
i與減壓腔室26之間。相對氣體源單元30
i係由相對源閥31
i並經由與其串聯所配置的主閥32以與減壓腔室26呈流體連接。
該等氣體源單元30
i之每一者可具有包含待提供氣體的對應氣體容器。
氣體源29設計成使得其經由該等氣體源單元30
i提供以下氣體中至少一者:氮、氫、氧、水蒸汽、CH
4、NH
3、基於例如錫(Sn)、鋅(Zn)、釕(Ru)、或鐵(Fe)的金屬蒸汽、例如SnH
4、ZnH
2、或PbH
4的揮發性金屬氫化物、或者例如RuO
4、IrO
4的揮發性金屬氧化物、或者例如MoF
6、IrF
6、WF
6、ReF
6的揮發性金屬氟化物。也可使用惰性氣體。也可經由減壓腔室26之氣體源29提供更多氣態物質。也可提供鉛(Pb)及/或鉬作為金屬蒸汽。若金屬蒸汽係提供,則這可借助於例如使用螺旋纏繞燈絲的蒸發器完成。
也可提供形成該等前述氣體的同位素,即在氫(H
2)、D
2、HD、T
2、TD、HT(D:氘;T:氚)之情況下。
該等閥31
i和32之每一者具有與EUV源模組27之閉迴路控制器具33的信號連接的控制閥。
閉迴路控制器具33可設計使依EUV源模組27或投影曝光設備1之操作狀態而定,以定義在每種情況下經由氣體源29提供的該氣體,或者由氣體源29提供的兩或多個氣體之特定分壓。在這種情況下,閉迴路控制器具33可指所儲存查詢表,其中在每種情況下可由氣體源29提供的對於(多個)氣體的分壓值係分配為投影曝光設備1之該相對操作狀態之函數。
操作的多個狀態可經由測量該氣體組成物(尤其是H
2、N
2、NH
3、O
2、H
2O)、及/或測量活化物質(尤其是H、N、和O自由基或離子)之濃度、及/或光學元件之該所測量或所計算出溫度來定義。特別是,操作的狀態也可經由測量光學元件之該反射層中的變化來定義。
在EUV源模組27之一設計中,其具有用於測量在減壓腔室26中由氣體源29所提供該至少一氣體之分壓的至少一壓力感測器34。在圖1所示設計中,有兩個此壓力感測器34
1、34
2。這些壓力感測器34
i係設置在接近於中間聚焦平面18中的該中間焦點的減壓腔室26中,即測量接近於此中間焦點所提供該至少一氣體之該分壓。
該等壓力感測器34
i可測量經由該等氣體源單元30
i提供的多個氣體中每一者之該分壓。
在具至少一壓力感測器34的設計中,閉迴路控制器具33可設計成使得目標值係針對依EUV源模組27或投影曝光設備1之該相對操作狀態所提供該至少一氣體之該相對分壓定義,且該氣體隨後係藉由適當致動首先所分配源閥31
i並其次主閥32而經由氣體源29,使用相對壓力感測器34
i作為減壓腔室26內的該實際分壓值,以受控制方式提供在減壓腔室26中。
替代上,一對應壓力感測器34也可設置在源區域25之該環境中,如同圖1所示,其中其可測量所提供該至少一氣體之對應分壓。
壓力感測器34、34
i原則上可設計為一光學感測器。
所提供該至少一氣體之該分壓可藉助以上例如在源區域25中已闡述的該開迴路/閉迴路壓力控制系統維持在所定義壓力範圍內。這可藉由在源區域25之該環境中藉助壓力感測器34監控而確保。
替代或附加上,也可借助於該以上所闡述開迴路/閉迴路控制系統,將所提供該至少一氣體之分壓維持在中間聚焦平面18中該中間焦點之該區域中的所定義壓力範圍內。遵守該分壓在此可藉助中間聚焦平面18中的該中間焦點之該區域中的該等壓力感測器34
1、34
2,藉由測量該壓力而監控。
在氣體源29之一設計(未示出)中,這具有用於將所提供的多個氣體中至少一者受控制注入中間聚焦平面18中的該中間焦點之該環境中的減壓腔室26中的注入噴嘴。然後,在每種情況下所注入的該氣體之該量可藉助中間聚焦平面18中的該中間焦點之該環境中的該等壓力感測器34
1、34
2而監控。
該相對氣體也可藉助至少一吹驅導管供應到減壓腔室26。
若要提供氮氣,則在10 Pa至100 Pa之間範圍內的減壓腔室26中的氮分壓可經由該以上所闡述開迴路/閉迴路控制系統維持。若要提供氫氣作為減壓腔室26中的氣體,則氫氣分壓通常可維持在30 Pa至300 Pa之間範圍內。
圖2顯示不同粒子物質之有效截面積σ與其該分壓p之該相關性。此有效截面積係與該等相對粒子物質在光或輻射之特定波長下之該吸收成比率。附加上,圖2所示為斜向下降曲線係1e-06之傳輸(transmission)(實線)及1e-03之傳輸(虛線)。分別以實線/虛線/虛線及點線/點線形式所示係對於H
2、H
2O、N、N
2、NH、NH
+、NH
2、NH
3、O、O
2、O
2 +、O
3、OH、和OH
+的該有效截面積。由於氫和氮之該相對較大的有效截面積,1e-06和1e-03之傳輸係對於10
-2Pa之該範圍內相對較低的分壓查出。對於其他粒子物質,這兩個1e-03傳輸值係僅在較高分壓下發現,例如在10
0Pa(H
2O)或甚至更高分壓(例如O
2)之該範圍內。
為了在例如源區域25中或者在中間聚焦平面18中該中間焦點上有例如氫或氮與EUV輻射16之顯著交互作用,必須定義至少1e-03之分壓。對於其他粒子物質,必須定義對應較高的分壓p,如從圖2的圖解明白。
NH
3氣體尤其是可結合氮離子。
圖3至圖6顯示對於特定粒子物質的相對傳輸T之波長相關性,針對「帶內(in-band)」、「真空紫外線(VUV)」及「深紫外線(DUV)」波段示出。
「帶內(in-band)」在此稱為13.5 nm之所使用EUV波長。
「VUV」意指在70 nm與130 nm之間的該波長範圍。
「DUV」意指在130 nm與400 nm之間的該波長範圍。
圖3顯示特定粒子物質的相對傳輸之波長相關性,示出各種波長範圍及0.001 Pa之相對分壓。示出該等粒子物質錫金屬蒸汽、氮、鐵金屬蒸汽、和鋅金屬蒸汽的該等相對傳輸,其可藉由適當裝配氣體源29之該等氣體源單元30
i而提供在減壓腔室26中,如以上所闡述。
根據圖3的該等相對傳輸值係正規化成帶內波長範圍內的傳輸。
在此壓力範圍內,VUV傳輸係略高於帶內傳輸,並約為1.1。在0.001 Pa之該分壓下,所有這些粒子物質的DUV傳輸約為1.4。
圖4顯示在0.01 Pa之粒子物質分壓下的該等比率,即圖3中該值的十倍。相較於根據圖3的該等相對傳輸值,幾乎沒有任何變化。由此可得出結論,該等相對粒子物質仍然沒有對EUV輻射16之該相對傳輸的任何真實影響。
圖5顯示在0.1 Pa之粒子物質分壓下的該等相對傳輸值,其再次為大於十倍。相較於圖3和圖4的該等粒子物質錫金屬蒸汽及鋅金屬蒸汽,該DUV波長範圍的該等相對傳輸已略提高,且在圖5中0.1 Pa之該分壓值下,對於錫金屬蒸汽約為1.5而對於鋅金屬蒸汽約為1.45。
圖6顯示在1.0 Pa之分壓下對於相同粒子物質的該等相對傳輸值,其再次為高於十倍。特別是,相較於該等較低分壓值,該DUV波長範圍的該等相對傳輸,現對於該等粒子物質錫金屬蒸汽、氮、和鋅金屬蒸汽已提高。對於該分壓1.0 Pa,該等相對傳輸現對於錫金屬蒸汽約為2.3之值、對於鋅金屬蒸汽約為1.75之值,並對於氮約為1.5。該VUV波長範圍的該等相對傳輸一方面也已對於錫金屬蒸汽並對於鋅金屬蒸汽提高,且現在對於錫金屬蒸汽約為1.2而對於鋅金屬蒸汽約為1.3。
因此,錫金屬蒸汽及/或鋅金屬蒸汽特別是可分壓相關方式,用作該DUV範圍及該VUV範圍的有效波長濾光片。
這用於例如該投影曝光設備中,以從包括在所使用EUV輻射16中的不同波長之輻射分量選擇性過濾掉非所需波長或波長範圍,其導致存在於所使用EUV輻射16之該射束路徑下方的粒子之非所需光反應。此非所需反應尤其係導致損害或劣化引導所使用EUV輻射16的投影曝光設備1之各部件之各光學表面的反應產物的那些反應。導致在所使用EUV輻射16之該波長下具有非所需吸收的產物的反應也對應非所需反應。
替代或附加上,藉助所提供氣體的過濾可利用於避免非所需光電流,否則其將藉由曝光於所要濾掉的該等波長或波長範圍,而產生在投影曝光設備1之該所曝光光學組件中。這特別是允許提升光學組件之性能,因為這些整體或其個別組件(例如以單反射鏡為形式)係藉助維持電流保持到位。然後,可避免受到所產生的光電流對這種組件的任何非所需影響。這種組件之一實例係具有藉助維持電流保持在對應傾斜定位上的多個別別的單反射鏡的MEMS反射鏡系統。
經由氣體源29在減壓腔室26中所提供該至少一氣體之該交互作用係進一步在所使用EUV輻射16之該射束路徑下方產生包括在具有所使用EUV輻射16的該射束路徑中的該輻射之波長分布,其減少或完全避免對應非所需反應及/或光電流。該結果係由源區域25射出的整體輻射頻譜之對應吸收線之衰減。然後,由在減壓腔室26中所提供該等氣體對應衰減的此整體輻射頻譜之波長範圍,由於在所使用EUV輻射16之該射束路徑中的下游的該等光學組件之光致失調結果,不再可用於造成非所需劣化及/或也不再可用於造成非所需功率減少。特別是,可能減少或完全避免這些光學組件之光學表面之光學塗覆之N
2引致及/或H
2引致劣化,以及/或者該等光學組件之非所需光致失調。除此以外,N
2/N離子/H
2引致塗覆劣化係將由光游離的這些波長範圍內的輻射造成,及/或除此以外,光致失調係將由光電流的這些波長範圍內的輻射造成。然後,這些波長範圍之該衰減導致此類光游離之減少或完全避免。藉由定義例如對應H
2分壓,可例如避免進一步在所使用EUV輻射16之該射束路徑下方的氫電漿之非所需產生。
原則上,存有在所提供該至少一氣體中避免此非所需反應產物之兩不同方式:
首先,對應光游離反應可藉由添加適當氣體分壓而在EUV源模組27之減壓腔室26內引致,使得在這些破壞性光游離製程中所使用的輻射波長係不再進一步可用於所使用EUV輻射16之該射束路徑下方。藉由在中間聚焦平面18中的該中間焦點之前在該射束路徑中引致該破壞性反應,在中間聚焦平面18中的該中間焦點之下游的該射束路徑中的該反應,隨後係以所需方式減少或完全避免。此受控制引致反應之實例係對氮粒子物質及/或氫粒子物質的光游離製程。
其次,已知發生用於產生非所需反應產物的非所需反應(尤其是光游離 )或者已知待產生非所需光電流的輻射波長可藉助以受控制方式所使用的濾光片衰減(尤其是由所提供該至少一氣體形成的帶通濾光片),使得此破壞性光游離/光電流波長係不再可用於在中間聚焦平面18中的該中間焦點之下游,在所使用EUV輻射16之該射束路徑中產生非所需反應產物。此帶通濾光片之一實例係以上基於錫、鋅或鐵、或者氮,例如有關圖3至圖6所說明的該等金屬蒸汽。氮與氫氣體物質可用作例如線濾光片。借助於此帶通濾光片,尤其可全部或部分抑制在40 nm至170 nm之間的波長範圍,其已發現有關產生非所需光電流為非常困難。
圖7顯示接近於中間聚焦平面18中的該中間焦點之下游的光學組件之光學表面的N
2有效截面積σ,與在源區域25之環境中及/或在中間聚焦平面18中的該中間焦點之該環境中的減壓腔室26中的氮分壓p之該相關性。超出並高於10
1Pa之氮分壓,發現到此有效N
2解離有效截面積的明顯縮減,其下降超過10 Pa與100 Pa之間的一數量級。
此有效截面積σ係以任意單位(arbitrary unit, a.u.)引用。
在圖7中,對於較高N
2分壓的該有效截面積σ的下降導致例如生成氮離子N
2 +及電子的氮之破壞性光游離的對應減少。若此光游離反應在該光學組件之該光學表面之該環境中減少或完全避免,則N
2 +離子無法導致劣化該光學表面。
圖8顯示對於接近於氮分子之光學表面的該光致分裂成兩氮原子或兩氮離子的有效截面積與分壓之對應相關性。
該等分別所考慮元件物質之有效截面積係以該單位m
2引用在圖8中。
高於10
-2Pa之減壓腔室26中的氮分壓p,對於此光致分裂,存在者該N
2有效截面積σ下降超過一個數量級。
對於此光致分裂的該有效N
2有效截面積的縮減,導致對應減少在中間聚焦平面18中的該中間焦點之下游的EUV輻射16之該射束路徑中的該等光學組件之該等光學表面之該區域中的破壞性氮原子或氮離子。
以此方式可減少或完全避免其該劣化或可提高其該性能的該等光學組件,首先係照明光學單元4之光學組件及/或其次係投影光學單元10之該等光學組件,即該等反射鏡M
i。
此外,圖8顯示首先鐵金屬蒸汽(Fe)且其次鋅金屬蒸汽(Zn)對將氮分子該光致分裂成兩個氮原子或氮離子的該影響,再次接近於待保護的該光學組件之光學表面。依該鐵分壓而定,高於10
0之鐵金屬蒸汽分壓有該N
2有效截面積σ的下降,從約8×10
-24m
2之起始值至小於4×10
-24m
2之值,即超過2倍。對應地,當具這些分壓的此類金屬蒸汽係在減壓腔室26內使用時,例如在源區域25之該環境中或接近於中間聚焦平面18中的該中間焦點,該結果係在中間聚焦平面18中的該中間焦點之下游的所使用EUV輻射16之該射束路徑中的此分裂反應的所需減少,並對應保護照明光學單元4和投影光學單元10之該等下游光學組件。
當使用鋅金屬蒸汽時,高於10
0Pa之對應Zn金屬蒸汽分壓,對於此分裂反應存在該有效N
2有效截面積的增加。在10
1Pa之Zn金屬蒸汽分壓之情況下,實現大於5×10
-23m
2的N
2有效截面積。
當使用氫氣蒸汽時,看不出該N
2有效截面積與該H
2分壓之任何顯著相關性。
類似行為係在使用錫金屬蒸汽(Sn)時可看出。在那種情況下,可看出,高於10
0Pa之Sn金屬蒸汽分壓,該有效N
2有效截面積的增加,再次從約8×10
-24m
2至超過2×10
-23m
2。
特別是,該錫金屬蒸汽有效抑制在80 nm與160 nm之間的波長範圍。
在替代或附加上與氣體源29及/或該等感測器34一起用於EUV源模組27之該減壓腔室的投影曝光設備1之進一步設計中,使用了以下說明的EUV光學模組35。
EUV光學模組35具有收容照明光學單元4及投影光學單元10的減壓腔室36。
減壓係藉助至少一減壓源(例如圖1中未顯示的真空幫浦)產生在減壓腔室26及36中。
減壓腔室36包括投影曝光設備1之所有該等光學組件,其引導中間聚焦平面18中的該中間焦點之下游的所使用EUV輻射16。在中間聚焦平面18中的該中間焦點之下游的所使用EUV輻射16之該射束路徑中,存有該等光學組件19、21、23、倍縮光罩7、M1至M6及晶圓13。
這些光學組件之每一者具有一光學表面,用於沿著投影曝光設備1內所使用EUV輻射16之該照明及/或成像射束路徑以引導來自包括該EUV源的EUV源模組27的所使用EUV輻射16。
該等光學組件可為溫度可控制設計。
EUV光學模組35又具有經由至少一閥32a流體連接到減壓腔室36的氣體源37。氣體源37具有至少一氣體源單元30
i及具有一包括多個源閥31
i的(每個分配給該等氣體源單元30
i及主閥32a)閥群組28a之構造係對應於上面有關EUV源模組27所闡述的氣體源29之構造。
氣體源37設計成使得其向減壓腔室36提供至少氫作為氣體。也可經由氣體源37提供其他氣體,例如氧及/或氮,尤其是也以蒸汽形式,如以上有關EUV源模組27所闡述。
氣體源37可能具有導向該等光學組件19、21、23、7、M1至M6、13之該等相對光學表面上的氣體噴嘴或注入噴嘴。這確保該等活化氫氣物質係在其用於清潔該相對光學組件之該等光學表面處產生。也可能為該光學組件之每個光學表面提供許多對應氣體噴嘴(圖1中未顯示)。氣體源37及尤其是其該等可控制閥係與投影曝光設備1之開迴路/閉迴路控制器具33信號連接。
藉助氣體源37提供的該氫氣在減壓腔室36內導致產生至少一活化氫氣物質,其係用於與減壓腔室36內的非所需污染成份起反應,尤其是用於清潔該等光學組件19、21、23、7、M1至M6、和13之該等光學表面。如此,有效清潔該相對光學表面。對減壓腔室36中的該氫氣分壓進行該定義,達成在其中該所需產生該等活化氫氣物質。
除了氫以外可經由氣體源37引入減壓腔室36中的其他氣體(例如氧及/或氮),同樣可用來產生例如用於清潔照明光學單元4及/或投影光學單元10之該等光學組件之該等光學表面的清潔自由基,及/或可類似用來前面有關EUV源模組27的闡述,以過濾包括在EUV光輻射16中的輻射,這減少或完全避免產生否則可能導致劣化該等光學表面的非所需反應成分。
一選項係採用全然藉助開迴路/閉迴路控制器具33的控制來操作EUV光學模組35,即借助於依例如EUV光學模組35或整體投影曝光設備1之操作狀態而定的查詢表。替代或附加上,氣體源37也可在閉迴路控制下操作。對於此閉迴路控制操作,EUV光學模組35進而具有壓力感測器38
i,其在圖1中係指出要指定為光學組件19、21、23、7、M1至M6、和13之該等光學表面的壓力感測器38
1至38
11。進而與開迴路/閉迴路控制器具33信號連接的這些壓力感測器38
i之該功能對應於EUV源模組27之該等壓力感測器34
i之功能。
特別是,借助於該等壓力感測器38
i,可測量氫氣分壓。
藉助相對壓力感測器38測量的該分壓,如以上有關EUV源模組27的闡述,尤其是可藉助開迴路/閉迴路控制器具33維持在所定義壓力範圍內。
減壓腔室36內的該氫氣分壓可維持在例如0.2 Pa至20 Pa之間範圍內。
可容許該等相對氣體之同位素(尤其是氫同位素)進入減壓腔室36,並視需要也經由該等相對氣體源37或29進入EUV源模組27之減壓腔室26。
圖9顯示對於分子氫氣物質(H
2及/或D
2)之光致分裂的有效截面積σ,與對於減壓腔室36或26中D
2/H
2之特定比例的氫H
2中氘D
2之同位素濃度c之相關性。圖9中所示該相關性在此為有效,尤其是對於減壓腔室36或26內0.2-20 Pa之D
2/H
2分壓。
以實心圓圈所示係基於對於純氫(c (D
2/H
2) = 0)確切1之解離截面積,以相對單位[r.u.]所呈現的此有效解離截面積σ對該濃度c (D
2/H
2)之相關性。
此外,以空心圓圈所示係對於分子氫氣物質(H
2及/或D
2)之光致游離的相對有效截面積σ
I之該相關性。在此所示係關於對於純氫含量(c (D
2/H
2) = 0)確切1之值的該游離截面積σ
I。
高於0.01之相對濃度c,該解離截面積σ迅速上升幾個數量級,且在10%之濃度c (D
2/H
2)下係超過100。在此濃度下,該游離截面積σ
I幾乎沒有任何縮減,這對於在0.001%至1%之間範圍內的濃度c為基本恆定。
圖9中的該等相關性顯示,添加例如10%或25%氘造成該解離截面積迅速具優勢上升,而該游離截面積沒有任何非所需的下降。因此,此對應添加氘允許例如減壓腔室36或26中活性氫氣物質之比例提高,這可達成該等光學組件之該等光學表面之更有效的清潔及/或反應。優勢同位素濃度分率c (D
2/H
2)係在0.02%至25%之間範圍內,並例如在0.1%至10%之間範圍內。
在根據圖1的該設計中,減壓腔室36封圍照明光學單元4及投影光學單元10兩者。替代上,減壓腔室36也可能細分成一僅封圍照明光學單元4的第一子腔室、及一僅封圍投影光學單元10的第二子腔室。因此,若EUV光學模組35係連接到這些子腔室之一者,則其可用作照明光學單元4之一部分及/或用作投影光學單元10之一部分。
為了生成微結構化或奈米結構化組件,投影曝光設備1係如下使用:首先,提供反射圖罩7或該倍縮光罩以及該基板或晶圓13。其後,倍縮光罩7上的結構係借助於投影曝光設備1投影到晶圓13之光敏層上。然後,晶圓13上的微結構或奈米結構以及因此該微結構化組件係藉由顯影該光敏層而生成。
1:投影曝光設備
2:照明系統
3:EUV源
4:照明光學單元
5:物件場
6:物件平面
7:倍縮光罩
8:倍縮光罩承載器
9:倍縮光罩移置驅動器
10:投影光學單元
11:影像場
12:影像平面
13:晶圓
14:晶圓承載器
15:晶圓移置驅動器
16:EUV輻射
17:聚光器
18:中間聚焦平面
19:偏轉鏡
20:第一分面鏡
21:第一分面
22:第二分面鏡
23:第二分面
25:源區域
26、36:減壓腔室
27:EUV源模組
28、28a:閥群組
29、37:氣體源
30
1、30
2、30
3、30
4、30
i:氣體源單元
31
i:源閥
32、32a:主閥
33:開迴路/閉迴路控制器具
34:感測器
34
1、34
2、34
i、38、38
1-38
11、38
i:壓力感測器
35:EUV光學模組
M1-M6:反射鏡
本發明之至少一運作實例係在以下參考附圖說明。附圖如下所示:
圖1為用於EUV投影微影的投影曝光設備之經向剖面的示意圖;
圖2為特定粒子物質之與特定波長下的光吸收成比率的有效截面積σ與其該分壓p之相關圖;
圖3為針對用於各種波長範圍的第一最低分壓的各種粒子物質之相對傳輸正規化成帶內傳輸的模型計算之結果;
圖4至圖6為每一者類似於圖3的呈現,這些粒子物質之該等相對傳輸,每一者在這些粒子物質之分壓更高一個數量級;
圖7為緊鄰反射鏡基板表面的氮(N
2)之有效截面積σ與可經由氮源調整的氮氣壓力p之該相關性,其中觀察氮分子之光致游離;
圖8為緊鄰反射鏡基板表面的氮(N
2)之有效截面積σ與首先各種元件蒸汽之分壓p之該相關性,其中觀察氮分子之該光致分裂成兩個氮原子;
圖9為緊鄰反射鏡基板表面的氮(N
2)之有效截面積σ與該投影曝光設備之減壓腔室內的氫H
2中氘D
2之同位素濃度c之該相關性。
1:投影曝光設備
2:照明系統
3:EUV源
4:照明光學單元
5:物件場
6:物件平面
7:倍縮光罩
8:倍縮光罩承載器
9:倍縮光罩移置驅動器
10:投影光學單元
11:影像場
12:影像平面
13:晶圓
14:晶圓承載器
15:晶圓移置驅動器
16:EUV輻射
17:聚光器
18:中間聚焦平面
19:偏轉鏡
20:第一分面鏡
21:第一分面
22:第二分面鏡
23:第二分面
25:源區域
26、36:減壓腔室
27:EUV源模組
28、28a:閥群組
29、37:氣體源
301、302、303、304、30i:氣體源單元
31i:源閥
32、32a:主閥
33:開迴路/閉迴路控制器具
34:感測器
341、342、34i、38、381-3811、38i:壓力感測器
35:EUV光學模組
M1-M6:反射鏡
Claims (14)
- 一種用於一極紫外線(EUV)投影曝光設備(1)的EUV光學模組(35) - 包含至少一光學組件(19、21、23、7、M1至M6、13),該光學組件具有一光學表面,用於沿著該投影曝光設備(1)之一照明及/或成像射束路徑,以引導來自一EUV源(3)的所使用EUV輻射(16), - 包含一減壓腔室(36),其收容該光學組件(19、21、23、7、M1至M6、13); - 包含一氣體源(37),其經由至少一閥流體地連接到該減壓腔室(36), - 其中該氣體源(37)設計成使得其提供至少以下氣體: - 氫, - 其中該氣體源(37)設計成使得其以一受控制濃度向所提供的該至少一氣體添加其中多個同位素中的至少一者。
- 如請求項1所述之EUV光學模組,其特徵在於該氣體源(37)設計成使得添加氫同位素,將用於解離產生多個活性氫氣物質的該氣體之一有效截面積依比率提高約三個數量級。
- 如請求項2所述之EUV光學模組,其特徵在於一同位素之比例對應於所提供的該至少一氣體之0.02-25%。
- 如請求項2或3所述之EUV光學模組,其特徵在於所提供氣體中的該同位素濃度係經由該機器之一操作狀態而受控制。
- 如請求項1至4中任一項所述之EUV光學模組,其特徵在於該閥是具有對該EUV光學模組(35)之一開迴路/閉迴路控制器具(33)的信號連接之一控制閥。
- 如請求項5所述之EUV光學模組,其特徵在於至少一壓力感測器(38 i)用於測量在該減壓腔室(36)中經由該氣體源(37)所提供的該至少一氣體之一分壓,其中該壓力感測器(38)具有經由該開迴路/閉迴路控制器具(33)對該控制閥的信號連接。
- 如請求項1至6中任一項所述之EUV光學模組,其特徵在於設計成使得所提供的該至少一氣體之分壓係維持在該光學組件(19、21、23、7、M1至M6、13)之該光學表面之一環境內的一所定義壓力範圍內。
- 如請求項1至項7中任一項所述之EUV光學模組,其特徵在於設計成使得在0.2 Pa至20 Pa之間範圍內的一氫氣分壓係維持在該減壓腔室(36)中。
- 如請求項1至8中任一項所述之EUV光學模組,其特徵在於該氣體源(37)設計成使得其在以下之中提供至少一另外氣體: - 氧氣及/或 - 水蒸汽及/或 - 氮氣及/或 - CH 4及/或 - NH 3及/或 - CO及/或 - CO 2。
- 一種用於一EUV投影曝光設備的光學系統,其包含: - 一如請求項1至9中任一項所述之EUV光學模組(35),其作為一照明光學單元(4)之一部分,用於照明該投影曝光設備之一物件場(5),其中可設置待成像的物件(7), - 一成像光學單元(10),用於將該物件場(5)成像在的該投影曝光設備之一影像場(11)中,其中可設置一晶圓(13)。
- 一種用於一EUV投影曝光設備的光學系統,其包含: - 一照明光學單元(4),用於照明該投影曝光設備之一物件場(5),其中可設置待成像的一物件(7), - 一如請求項1至9中任一項所述之一EUV光學模組(35),其作為一成像光學單元(10)之一部分,用於將該物件場(5)成像在該投影曝光設備之一影像場(11)中,其中可設置一晶圓(13)。
- 一種具有如請求項10或11所述之光學系統並具有一EUV光源(3)的投影曝光設備。
- 一種用於生成一結構化組件的方法,包括下列方法步驟: - 提供一倍縮光罩(7)及一晶圓(13); - 借助於如請求項12所述之該投影曝光設備,將該倍縮光罩(7)上的一結構投影到該晶圓(13)之一光敏層上; - 在該晶圓(13)上生成一微米結構或奈米結構。
- 一種結構化組件,由如請求項13所述之方法生成。
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