TWI492670B - 極紫外線輻射系統及微影裝置 - Google Patents

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TWI492670B
TWI492670B TW099125522A TW99125522A TWI492670B TW I492670 B TWI492670 B TW I492670B TW 099125522 A TW099125522 A TW 099125522A TW 99125522 A TW99125522 A TW 99125522A TW I492670 B TWI492670 B TW I492670B
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Dijsseldonk Antonius Johannes Josephus Van
Erik Roelof Loopstra
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Asml Netherlands Bv
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70008—Production of exposure light, i.e. light sources
    • G03F7/70033—Production of exposure light, i.e. light sources by plasma extreme ultraviolet [EUV] sources
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05G—X-RAY TECHNIQUE
    • H05G2/00—Apparatus or processes specially adapted for producing X-rays, not involving X-ray tubes, e.g. involving generation of a plasma
    • H05G2/001—X-ray radiation generated from plasma
    • H05G2/003—X-ray radiation generated from plasma being produced from a liquid or gas

Description

極紫外線輻射系統及微影裝置
本發明係關於一種極紫外線(「EUV」)輻射系統，及一種包含此EUV輻射系統之微影投影裝置。
微影裝置為將所要圖案施加至基板上(通常施加至基板之目標部分上)的機器。微影裝置可用於(例如)積體電路(IC)之製造中。在該情況下，圖案化器件(其或者被稱作光罩或比例光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上的電路圖案。可將此圖案轉印至基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包含晶粒之部分、一個晶粒或若干晶粒)上。通常經由成像至提供於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上而進行圖案之轉印。一般而言，單一基板將含有經順次圖案化之鄰近目標部分的網路。
微影被廣泛地認為係在IC以及其他器件及/或結構之製造中之關鍵步驟中的一者。然而，隨著使用微影所製造之特徵的尺寸變得愈來愈小，微影正變為用於使能夠製造小型IC或其他器件及/或結構之更具決定性的因素。
圖案印刷極限之理論估計可藉由瑞立(Rayleigh)解析度準則給出，如方程式(1)所示：
其中λ為所使用之輻射的波長，NAPS 為用以印刷圖案之投影系統的數值孔徑，k1 為程序依賴性調整因數(亦被稱作瑞立常數)，且CD為經印刷特徵之特徵大小(或臨界尺寸)。自方程式(1)可見，可以三種方式來獲得特徵之最小可印刷大小的縮減：藉由縮短曝光波長λ、藉由增加數值孔徑NAPS ，或藉由降低k1 之值。
為了縮短曝光波長且因此縮減最小可印刷大小，已提議使用極紫外線(EUV)輻射系統。EUV輻射為具有在10奈米至20奈米之範圍內(例如，在13奈米至14奈米之範圍內)之波長的電磁輻射。已進一步提議可使用具有小於10奈米(例如，在5奈米至10奈米之範圍內(諸如6.7奈米或6.8奈米))之波長的EUV輻射。此輻射被稱作極紫外線輻射或軟x射線輻射。可能的源包括(例如)雷射產生電漿源、放電電漿源，或基於藉由電子儲存環提供之同步加速器輻射之源。
可使用電漿來產生EUV輻射。用於產生EUV輻射之輻射系統可包括用於激發燃料以提供電漿之雷射，及用於含有電漿之源收集器模組。可(例如)藉由將雷射光束引導於燃料(諸如適當材料(例如，錫)之粒子或小滴，或適當氣體或蒸汽(諸如Xe氣體或Li蒸汽)之流)處來產生電漿。所得電漿發射輸出輻射(例如，EUV輻射)，其係使用輻射收集器加以收集。輻射收集器可為鏡面式正入射輻射收集器，其接收輻射且將輻射聚焦成光束。源收集器模組可包括經配置以提供真空環境來支援電漿之封閉結構或腔室。通常，此輻射系統被稱作雷射產生電漿(LPP)源。
通常，在密封容器(例如，真空腔室，在此文件中亦被 稱作電漿腔室)中產生電漿，且使用各種類型之度量衡設備來監視電漿。除了產生EUV輻射以外，此等電漿程序亦通常在電漿腔室中產生不良副產物，其可包括帶外輻射、高能離子及碎片，例如，目標材料之原子及/或塊體/微滴。
此等電漿形成副產物可潛在地加熱、損害各種電漿腔室光學元件或降低其操作效率，該等電漿腔室光學元件包括(但不限於)：收集器鏡面，其包括能夠在正入射角及/或掠入射角下進行EUV反射之多層鏡面(MLM)；度量衡偵測器之表面；用以成像電漿形成程序之窗；及雷射輸入窗。熱、高能離子及/或碎片可能以許多方式來損害光學元件，該等方式包括以降低光透射之材料來塗佈光學元件、穿透至光學元件中且可能損害結構完整性及/或光學屬性(諸如鏡面反射在此等短波長下之光的能力)、腐蝕或侵蝕光學元件，及/或擴散至光學元件中。對於一些目標材料(例如，錫)，可能需要將蝕刻劑(例如，HBr)引入至電漿腔室中以蝕刻材料，例如，已沈積於光學元件上之碎片。進一步預期，元件之受影響表面可經加熱以增加蝕刻劑之反應速率。
如上文所指示，一種用以產生EUV光之技術涉及輻照目標材料。在此方面，CO2 雷射(例如，輸出在10.6微米波長下之光)可作為在雷射產生電漿(LPP)程序中輻照目標材料之驅動雷射而呈現特定優點。對於特定目標材料(例如，含有錫之材料)可特別為此情形。舉例而言，一潛在優點可包括產生驅動雷射輸入功率與輸出EUV功率之間的相對較高轉換效率之能力。CO2 驅動雷射之另一潛在優點可包括相對較長波長光(例如，與在198奈米下之深UV相比較)自相對粗糙表面(諸如已被塗佈有錫碎片之反射光學儀器)反射之能力。10.6微米輻射之此屬性可允許在電漿附近使用反射鏡面，以用於(例如)操控、聚焦及/或調整驅動雷射光束之焦度(focal power)。然而，對於10.6微米驅動雷射，將雷射輸入至電漿腔室中之窗通常係由ZnSe製成且被塗佈有抗反射塗層。不幸地，此等材料可對特定蝕刻劑(例如，溴化物)敏感。
除了藉由電漿產生碎片呈現之挑戰以外，習知雷射產生電漿源亦使用鏡面及透鏡兩者以將雷射光束聚焦於目標材料上。透鏡可導致大量背反射。又，雷射光束可具有約10千瓦特之功率，且在一些情況下甚至具有更高功率。此情形可導致透鏡加熱且可能變形，其可降低經加熱透鏡之品質。儘管已建議在透鏡上使用抗反射塗層以降低背反射，但此等塗層可增加輻射之吸收，且因此可導致甚至更多地加熱透鏡。
需要降低將雷射光束聚焦於目標材料上之光學儀器的背反射，理想地同時使光學儀器維持於可接受溫度。
根據本發明之一態樣，提供一種EUV輻射系統，其包含：一源腔室；一供應器，其經建構及配置以將一目標材料供應至一預定電漿形成位置；一光學系統，其係藉由三個或三個以上鏡面形成，該等鏡面經配置以建立在該目標材料位於該預定電漿形成位置處時延伸至該目標材料之一光束路徑；及一雷射系統，其經建構及配置以沿著該光束路徑提供一雷射光束以用於與該目標材料相互作用，以在該腔室內部產生一EUV輻射發射電漿。
該等鏡面中之至少一者或甚至該等鏡面中之全部可位於該源腔室外部。該源腔室可具有一窗，該光束路徑延伸通過該窗，該窗不垂直於該光束路徑。舉例而言，此窗可經傾斜成與該光束路徑成一角度，使得藉由該窗反射之任何輻射不會返回通過該光學系統。該雷射系統可經建構以至少產生具有選自約9微米至約11微米之一波長範圍之一波長的輻射。此波長可為約9.4微米或約10.6微米。
根據本發明之一態樣，提供一種EUV輻射系統，其包含：一源腔室；一供應器，其經建構及配置以將一目標材料供應至一預定電漿形成位置；一光學系統，其係藉由三個或三個以上鏡面形成，該等鏡面經配置以建立延伸至該預定電漿形成位置之一光束路徑；及一雷射系統，其經建構及配置以沿著該光束路徑提供一雷射光束以用於與該預定電漿形成位置處之該目標材料相互作用，以在該腔室內部產生一EUV輻射發射電漿。
根據本發明之一態樣，提供一種具備一EUV輻射系統之微影投影裝置，該EUV輻射系統包括：一源腔室；一供應器，其經建構及配置以將一目標材料供應至一預定電漿形成位置；一光學系統，其係藉由三個或三個以上鏡面形成，該等鏡面經配置以建立在該目標材料位於該預定電漿形成位置處時延伸至該目標材料之一光束路徑；及一雷射系統，其經建構及配置以沿著該光束路徑提供一雷射光束以用於與該目標材料相互作用，以在該腔室內部產生一EUV輻射發射電漿。
根據本發明之一態樣，提供一種具備一EUV輻射系統之微影投影裝置，該EUV輻射系統包括：一源腔室；一供應器，其經建構及配置以將一目標材料供應至一預定電漿形成位置；一光學系統，其係藉由三個或三個以上鏡面形成，該等鏡面經配置以建立在該目標材料位於該預定電漿形成位置處時延伸至該目標材料之一光束路徑；及一雷射系統，其經建構及配置以沿著該光束路徑提供一雷射光束以用於與該目標材料相互作用，以在該腔室內部產生一EUV輻射發射電漿。該微影投影裝置進一步包括：一照明系統，其經組態以調節藉由該電漿發射之EUV輻射；一支撐結構，其經建構以固持一圖案化器件，該圖案化器件能夠在該輻射光束之橫截面中向該輻射光束賦予一圖案以形成一經圖案化輻射光束；及一投影系統，其經組態以將該經圖案化輻射光束投影至一基板之一目標部分上。
現將參看隨附示意性圖式而僅藉由實例來描述本發明之實施例，在該等圖式中，對應元件符號指示對應部分。
圖1示意性地描繪根據本發明之一實施例的微影裝置100。該裝置包含：照明系統(照明器)IL，其經組態以調節輻射光束B(EUV輻射之輻射光束B)；支撐結構(例如，光罩台)MT，其經建構以支撐圖案化器件(例如，光罩或比例光罩)MA，且連接至經組態以準確地定位該圖案化器件之第一定位器PM；基板台(例如，晶圓台)WT，其經建構以固持基板(例如，塗佈抗蝕劑之晶圓)W，且連接至經組態以準確地定位該基板之第二定位器PW；及投影系統(例如，反射投影透鏡系統)PS，其經組態以將藉由圖案化器件MA賦予至輻射光束B之圖案投影至基板W之目標部分C(例如，包含一或多個晶粒)上。
照明系統可包括用以引導、塑形或控制輻射的各種類型之光學組件。
支撐結構以取決於圖案化器件之定向、微影裝置之設計及其他條件(諸如圖案化器件是否被固持於真空環境中)的方式來固持圖案化器件。支撐結構可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術來固持圖案化器件。支撐結構可為(例如)框架或台，其可根據需要而為固定或可移動的。支撐結構可確保圖案化器件(例如)相對於投影系統處於所要位置。
術語「圖案化器件」應被廣泛地解釋為指代可用以在輻射光束之橫截面中向輻射光束賦予圖案以便在基板之目標部分中產生圖案的任何器件。被賦予至輻射光束之圖案可對應於目標部分中所產生之器件(諸如積體電路)中的特定功能層。
圖案化器件可為透射或反射的。圖案化器件之實例包括光罩、可程式化鏡面陣列及可程式化LCD面板。光罩在微影中係熟知的，且包括諸如二元、交變相移及衰減相移之光罩類型，以及各種混合光罩類型。可程式化鏡面陣列之一實例使用小鏡面之矩陣配置，該等小鏡面中之每一者可個別地傾斜，以便在不同方向上反射入射輻射光束。傾斜鏡面將圖案賦予於藉由鏡面矩陣反射之輻射光束中。
術語「投影系統」可涵蓋任何類型之投影系統，其適合於所使用之曝光輻射，或適合於諸如真空之使用的其他因素。可能需要將真空用於EUV，因為氣體可能吸收過多輻射。因此，可憑藉真空壁及真空泵將真空環境提供至整個光束路徑。
如此處所描繪，裝置為反射類型(例如，使用反射光罩)。或者，裝置可為透射類型(例如，使用透射光罩)。
微影裝置可為具有兩個(雙載物台)或兩個以上基板台(及/或兩個或兩個以上光罩台)的類型。在此等「多載物台」機器中，可並行地使用額外台，或可在一或多個台上進行預備步驟，同時將一或多個其他台用於曝光。
參看圖1，照明器IL自源收集器模組SO接收極紫外線輻射光束。用以產生EUV光之方法包括(但未必限於)以在EUV範圍內之一或多種發射譜線將具有至少一元素(例如，氙、鋰或錫)之材料轉換成電漿狀態。在一種此類方法(通常被稱作雷射產生電漿「LPP」)中，可藉由以雷射光束來輻照燃料(諸如具有所需譜線發射元素之材料的小滴、流或叢集)而產生所需電漿。源收集器模組SO可為包 括雷射(圖1中未繪示)之EUV輻射系統之部分，該雷射用於提供激發燃料之雷射光束。所得電漿發射輸出輻射(例如，EUV輻射)，其係使用安置於源收集器模組中之輻射收集器加以收集。舉例而言，當使用CO2 雷射以提供用於燃料激發之雷射光束時，雷射與源收集器模組可為分離實體。
在此等情況下，不認為雷射形成微影裝置之部分，且輻射光束係憑藉包含(例如)適當引導鏡面及/或光束擴展器之光束傳送系統而自雷射傳遞至源收集器模組。在其他情況下，源可為源收集器模組之整體部分。
照明器IL可包含用於調整輻射光束之角強度分佈的調整器。通常，可調整照明器之光瞳平面中之強度分佈的至少外部徑向範圍及/或內部徑向範圍(通常分別被稱作σ外部及σ內部)。此外，照明器IL可包含各種其他組件，諸如積光器及聚光器。照明器可用以調節輻射光束，以在其橫截面中具有所要均一性及強度分佈。
輻射光束B入射於被固持於支撐結構(例如，光罩台)MT上之圖案化器件(例如，光罩)MA上，且係藉由該圖案化器件而圖案化。在自圖案化器件(例如，光罩)MA反射之後，輻射光束B傳遞通過投影系統PS，投影系統PS將該光束聚焦至基板W之目標部分C上。憑藉第二定位器PW及位置感測器IF2(例如，干涉量測器件、線性編碼器或電容性感測器)，基板台WT可準確地移動，例如，以使不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中。類似地，第一定位器PM及 另一位置感測器IF1可用以相對於輻射光束B之路徑而準確地定位圖案化器件(例如，光罩)MA。可使用光罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化器件(例如，光罩)MA及基板W。
所描繪裝置可用於以下模式中之至少一者中：
1.在步進模式中，在將被賦予至輻射光束之整個圖案一次性投影至目標部分C上時，使支撐結構(例如，光罩台)MT及基板台WT保持基本上靜止(亦即，單次靜態曝光)。接著，使基板台WT在X及/或Y方向上移位，使得可曝光不同目標部分C。
2.在掃描模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，同步地掃描支撐結構(例如，光罩台)MT及基板台WT(亦即，單次動態曝光)。可藉由投影系統PS之放大率(縮小率)及影像反轉特性來判定基板台WT相對於支撐結構(例如，光罩台)MT之速度及方向。
3.在另一模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，使支撐結構(例如，光罩台)MT保持基本上靜止，從而固持可程式化圖案化器件，且移動或掃描基板台WT。在此模式中，通常使用脈衝式輻射源，且在基板台WT之每一移動之後或在掃描期間的順次輻射脈衝之間根據需要而更新可程式化圖案化器件。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化器件(諸如上文所提及之類型的可程式化鏡面陣列)之無光罩微影。
亦可使用對上文所描述之使用模式之組合及/或變化或 完全不同的使用模式。
圖2更詳細地展示裝置100，其包括源收集器模組SO、照明系統IL及投影系統PS。源收集器模組SO經建構及配置成使得可將真空環境維持於源收集器模組SO之封閉結構220中。可藉由放電產生電漿源形成EUV輻射發射電漿210。可藉由氣體或蒸汽產生EUV輻射，例如，Xe氣體、Li蒸汽或Sn蒸汽，其中可藉由放電產生電漿源形成極熱電漿210。可藉由氣體或蒸汽產生EUV輻射，例如，Xe氣體、Li蒸汽或Sn蒸汽，其中產生極熱電漿210以發射在電磁光譜之EUV範圍內的輻射。可藉由(例如)導致至少部分地離子化之電漿的放電產生極熱電漿210。為了輻射之有效率產生，可能需要為(例如)10帕斯卡之分壓的Xe、Li、Sn蒸汽或任何其他適當氣體或蒸汽。在一實施例中，提供經激發錫(Sn)電漿以產生EUV輻射。
藉由熱電漿210發射之輻射係經由定位於源腔室211中之開口中或後方的選用之氣體障壁或污染物捕捉器230(在一些情況下，亦被稱作污染物障壁或箔片捕捉器)而自源腔室211傳遞至收集器腔室212中。污染物捕捉器230可包括通道結構。污染物捕捉器230亦可包括氣體障壁，或氣體障壁與通道結構之組合。如在此項技術中所知，在本文中進一步所指示之污染物捕捉器或污染物障壁230至少包括通道結構。
收集器腔室212可包括可為所謂的掠入射收集器之輻射收集器CO。輻射收集器CO具有上游輻射收集器側251及下游輻射收集器側252。橫穿收集器CO之輻射可被反射離開光柵光譜濾光器240以聚焦於虛擬源點IF中。虛擬源點IF通常被稱作中間焦點，且源收集器模組經配置成使得中間焦點IF位於封閉結構220中之開口221處或附近。虛擬源點IF為輻射發射電漿210之影像。
隨後，輻射橫穿照明系統IL，照明系統IL可包括琢面化場鏡面器件22及琢面化光瞳鏡面器件24，其經配置以提供在圖案化器件MA處輻射光束21之所要角分佈，以及在圖案化器件MA處輻射強度之所要均一性。在藉由支撐結構MT固持之圖案化器件MA處輻射光束21之反射後，隨即形成經圖案化光束26，且藉由投影系統PS將經圖案化光束26經由反射元件28、30而成像至藉由晶圓載物台或基板台WT固持之基板W上。
比所示元件多之元件通常可存在於照明光學儀器單元IL及投影系統PS中。取決於微影裝置之類型，可視情況存在光柵光譜濾光器240。另外，可存在比諸圖所示之鏡面多的鏡面，例如，在投影系統PS中可存在比圖2所示之反射元件多1至6個的額外反射元件。
收集器光學儀器CO被描繪為具有反射器253、254及255之巢套式收集器，僅僅作為掠入射收集器(或掠入射收集器鏡面)之實例。然而，代替包括掠入射鏡面之輻射收集器50，可應用包括正入射收集器之輻射收集器。因此，在適用時，一般而言，亦可將作為掠入射收集器之收集器光學儀器CO解釋為收集器。
另外，代替光柵240，如圖2示意性地所描繪，亦可應用透射光學濾光器。對於EUV透射且對於UV輻射較不透射或甚至實質上吸收UV輻射之光學濾光器在此項技術中係已知的。因此，「光柵光譜純度濾光器」在本文中進一步被指示為「光譜純度濾光器」，其包括光柵或透射濾光器。未描繪於示意性圖2中但亦經包括作為選用之光學元件的可為EUV透射光學濾光器(例如，配置於收集器光學儀器CO上游)，或照明系統IL及/或投影系統PS中之光學EUV透射濾光器。
收集器光學儀器CO通常置放於輻射源SO或輻射源SO之影像附近。每一反射器253、254、255可包括至少兩個鄰近反射表面，與較接近於輻射源SO之反射表面相比較，較遠離於輻射源SO之反射表面經置放成與光軸O成較小角度。以此方式，掠入射收集器CO經組態以產生沿著光軸O傳播之(E)UV輻射光束。至少兩個反射器可被實質上同軸地置放且圍繞光軸O實質上旋轉對稱地延伸。應瞭解，收集器CO可具有在外部反射器255之外部表面上之另外特徵，或圍繞外部反射器255之另外特徵。舉例而言，另外特徵可為保護固持器或加熱器。元件符號256指示兩個反射器之間(例如，反射器254與反射器255之間)的空間。每一反射器253、254、255可包括至少兩個鄰近反射表面，與較接近於輻射源SO之反射表面相比較，較遠離於輻射源SO之反射表面經置放成與光軸O成較小角度。以此方式，掠入射收集器CO經組態以產生沿著光軸O傳播之(E)UV輻射光束。至少兩個反射器可被實質上同軸地置放且圍繞光軸O實質上旋轉對稱地延伸。
在使用期間，可在外部反射器253以及內部反射器254及255中之一或多者上發現沈積物。收集器CO可因該沈積物而劣化(因碎片(例如，來自輻射源SO之離子、電子、叢集、小滴、電極腐蝕)而劣化)。舉例而言，歸因於Sn源之Sn沈積物可在少數單層之後有害於收集器CO或其他光學元件之反射，此可能必需清潔此等光學元件。
圖4詳細地展示投影裝置之另一實施例。照明系統IL及投影系統PS極類似於圖2之投影裝置的照明系統IL及投影系統PS。然而，輻射系統42使用雷射產生電漿作為輻射源SO。輻射系統42包含源腔室47，在此實施例中，源腔室47不僅實質上封閉輻射源SO而且封閉收集器鏡面50，在圖3之實施例中，收集器鏡面50為正入射收集器50，例如，多層鏡面。
又，輻射系統42通常具備雷射系統61，雷射系統61經建構及配置以提供雷射光束63，雷射光束63係藉由光學系統65而反射通過提供於收集器鏡面50中之孔隙67。雷射系統61可為CO2 雷射。雷射系統可經建構以至少產生具有選自約9微米至約11微米之波長範圍之波長(特別為約9.4微米或約10.6微米之波長)的輻射。或者或另外，雷射可為脈衝式雷射。CO2 雷射之雷射光束63通常具有約10千瓦特或更多之功率。
輻射系統包括在目標材料供應器71中之目標材料69，諸如Sn或Xe。目標材料供應器71經建構及配置以將目標材料69供應至預定電漿位置73。光學系統65(在此實施例中為藉由三個鏡面M1、M2及M3形成之三鏡面系統，鏡面M1、M2及M3具有各別反射表面S1、S2及S3(見圖5))經配置以建立延伸至預定電漿位置73之光束路徑，使得光束路徑在目標材料69之小滴位於預定電漿位置73(通常與光學系統65之焦點重合)處時延伸至該小滴。雷射系統經配置成使得沿著光束路徑提供雷射光束63以用於與目標材料相互作用，以在源腔室47內部於預定電漿位置73處產生EUV發射電漿。
在圖5中，可看出，光學系統65為通常被稱作「三鏡面消像散透鏡」(three-mirror anastigmat)之類型。通常，術語「消像散透鏡」指代無像散性或實質上無像散性之光學系統。在本發明中，不要求光學系統無像散性。相反地，需要將雷射光束63集中至與電漿產生位置處之目標材料重合的體積。應將光束之功率集中於與目標材料粒子或小滴之大小相當或小於目標材料粒子或小滴之大小的體積中。若光束焦點較大，則將存在理想地最小化之效率損耗。三個非球面鏡面之使用允許經濟地建構器件效能之光學系統，且最小化透射損耗。因為光學系統65係藉由鏡面形成，所以消除了在雷射光束63延伸通過之光束路徑內之任何透鏡的必要性，因此使得有可能沿著光束路徑不存在透鏡。因此，避免了通常由透鏡導致之任何背反射以及透鏡加熱。本發明之適當應用亦將避免抗反射塗層之加熱。
在一實施例中，鏡面M1、M2、M3之表面51、52、53為旋轉對稱錐形表面之離軸區段。光學系統65可具有單一對稱軸線。鏡面M1及M3可實質上共平面。
光學系統65之鏡面M1、M2、M3中之一者(較佳地為鏡面M3，其處於光束路徑中之最遠下游)可經進一步安裝成可相對於光學系統65之其餘部分旋轉，以便能夠移位焦點之部位。在一實施例中，在裝置之校準及/或維護期間調整可旋轉鏡面(例如，鏡面M3)，以將光學系統之焦點設定至預定點。在另一實施例中，可在操作期間動態地調整可旋轉鏡面，以確保光束入射於目標材料上。在此實施例中，感測器81感測目標材料72之粒子或小滴之位置。致動器82驅動鏡面M3以調整焦點之位置，以與目標材料72之粒子或小滴重合。致動器82係藉由控制器83控制，控制器83對藉由感測器81感測之位置作出回應。
在操作中，藉由目標材料供應器71以小滴72之形式供應目標材料69。當目標材料69之此小滴到達預定電漿形成位置73時，雷射光束63照射小滴69且EUV輻射發射電漿形成於源腔室47內部。在圖4之此實施例中，自預定電漿形成位置73所發射之EUV輻射係藉由正入射收集器鏡面聚焦且視情況經由反射光譜光柵濾光器51而聚焦至中間焦點52上。
為了避免過度加熱，反射表面S1、S2及S3中之一或多者可具備塗層，例如，含金塗層。在一實施例中，塗層實質上係由金形成。在一實施例中，光學系統65之鏡面中之一或多者具備冷卻系統84以在操作期間對其進行冷卻。冷卻系統84可為：主動冷卻系統，例如，其中使冷卻介質循環於鏡面與外部熱交換器之間；或被動冷卻系統，諸如熱管或輻射器。
在一實施例中，一或多個額外鏡面提供於光學系統中。舉例而言，可提供平坦摺疊鏡面以實現更便利之佈局。
在圖6中，示意性地描繪可用於EUV輻射系統42中之雷射系統61。圖6之雷射系統包含一種子雷射(seed laser)75以及四個光學增益介質77、79、81及83，其經組態以產生形成雷射光束63之經放大光子光束85。光學增益介質77、79、81及83中之至少一者可包含於具有一窗之腔室中，該窗經建構及配置以透射經放大光子光束85。在圖5之雷射系統中，光學增益介質77、79、81及83中之全部均分別包含於腔室77'、79'、81'及83'中，每一腔室具有經配置以透射經放大光子光束之窗。此等窗可沿著經放大光子光束中而且沿著雷射光束63被透射所沿之光束路徑中存在，例如，在源腔室47之壁中及/或在含有光學系統65之壁中。此等壁較佳地以使得最小化由背反射導致之缺點的方式相對於經放大光子光束或雷射光束傾斜。透射通過腔室83'之窗中之一者的經放大光子光束85形成雷射光束63，且直接入射於光學系統65之鏡面M1上。若光學增益介質77、79、81及83不包含於腔室中，則藉由該等光學增益介質產生之經放大光子光束85直接入射於光學系統65之鏡面M1上。
儘管上文可特定地參考在光學微影之內容背景中對本發明之實施例的使用，但應瞭解，本發明可用於其他應用(例如，壓印微影)中，且在內容背景允許時不限於光學微影。
本文中所使用之術語「輻射」及「光束」涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如，具有為或為約365奈米、355奈米、248奈米、193奈米、157奈米或126奈米之波長)及極紫外線(EUV)輻射(例如，具有在為5奈米至20奈米之範圍內的波長)，以及粒子束(諸如離子束或電子束)。
雖然上文已描述本發明之特定實施例，但應瞭解，可以與所描述之方式不同的其他方式來實踐本發明。舉例而言，本發明可採取如下形式：電腦程式，其含有描述如上文所揭示之方法之機器可讀指令的一或多個序列；或資料儲存媒體(例如，半導體記憶體、磁碟或光碟)，其具有儲存於其中之此電腦程式。
以上描述意欲為說明性而非限制性的。因此，對於熟習此項技術者將顯而易見，可在不脫離下文所闡明之申請專利範圍之範疇的情況下對如所描述之本發明進行修改。
21．．．輻射光束
22．．．琢面化場鏡面器件
24．．．琢面化光瞳鏡面器件
26．．．經圖案化光束
28．．．反射元件
30．．．反射元件
42．．．輻射系統
47．．．源腔室
50．．．輻射收集器/收集器鏡面
51．．．表面/反射光譜光柵濾光器
52．．．表面/中間焦點
53．．．表面
61．．．雷射系統
63．．．雷射光束
65．．．光學系統
67．．．孔隙
69．．．目標材料/小滴
71．．．目標材料供應器
72．．．目標材料/小滴
73．．．預定電漿形成位置
75．．．種子雷射
77．．．光學增益介質
77'．．．腔室
79．．．光學增益介質
79'．．．腔室
81．．．感測器(圖5)/光學增益介質(圖6)
81'．．．腔室
82．．．致動器
83．．．控制器(圖5)/光學增益介質(圖6)
83'．．．腔室
84．．．冷卻系統
85．．．經放大光子光束
100．．．微影裝置
210．．．EUV輻射發射電漿
211．．．源腔室
212．．．收集器腔室
220．．．封閉結構
221．．．開口
230．．．氣體障壁/污染物捕捉器/污染物障壁
240．．．光柵光譜濾光器/光柵
251．．．上游輻射收集器側
252．．．下游輻射收集器側
253．．．反射器
254．．．反射器
255．．．反射器
256．．．空間
B．．．輻射光束
C．．．目標部分
CO．．．輻射收集器/收集器光學儀器
IF．．．虛擬源點/中間焦點
IL．．．照明系統/照明器/照明光學儀器單元
M1．．．光罩對準標記(圖1)/鏡面(圖4及圖5)
M2．．．光罩對準標記(圖1)/鏡面(圖4及圖5)
M3．．．鏡面(圖4及圖5)
MA．．．圖案化器件
MT．．．支撐結構
O．．．光軸
P1．．．基板對準標記
P2．．．基板對準標記
PM．．．第一定位器
PS．．．投影系統
PW．．．第二定位器
S1．．．反射表面
S2．．．反射表面
S3．．．反射表面
SO．．．源收集器模組/輻射源
W．．．基板
WT．．．基板台
圖1描繪根據本發明之一實施例的微影裝置；
圖2描繪圖1之微影裝置之實施例的更詳細示意圖；
圖3為圖1及圖2之微影裝置之源收集器模組的更詳細視圖；
圖4描繪圖1之微影裝置之實施例的更詳細示意圖；
圖5描繪圖3之微影裝置之雷射系統之實施例的詳細示意圖；及
圖6描繪圖3之微影裝置之雷射系統之實施例的詳細示意圖。
21．．．輻射光束
22．．．琢面化場鏡面器件
24．．．琢面化光瞳鏡面器件
26．．．經圖案化光束
28．．．反射元件
30．．．反射元件
100．．．微影裝置
210．．．EUV輻射發射電漿
211．．．源腔室
212．．．收集器腔室
220．．．封閉結構
221．．．開口
230．．．氣體障壁/污染物捕捉器/污染物障壁
240．．．光柵光譜濾光器/光柵
251．．．上游輻射收集器側
252．．．下游輻射收集器側
253．．．反射器
254．．．反射器
255．．．反射器
256．．．空間
CO．．．輻射收集器/收集器光學儀器
IF．．．虛擬源點/中間焦點
IL．．．照明系統/照明器/照明光學儀器單元
MA．．．圖案化器件
MT．．．支撐結構
O．．．光軸
PS．．．投影系統
SO．．．源收集器模組/輻射源
W．．．基板
WT．．．基板台

Claims (14)

  1. 一種EUV輻射系統，其包含：一源腔室；一供應器，其經建構及配置以將一目標材料供應至一預定電漿形成位置；一光學系統，其係藉由三個或三個以上鏡面形成，該等鏡面經配置以建立在該目標材料位於該預定電漿形成位置處時延伸至該目標材料之一光束路徑；及一雷射系統，其經建構及配置以沿著該光束路徑提供一雷射光束以用於與該目標材料相互作用，以在該腔室內部產生一EUV輻射發射(radiation-emitting)電漿，其中該等鏡面中之一或多者形成一消像散透鏡(anastigmat)，該消像散透鏡經建構及配置以至少降低該光學系統之一焦點中之像散性(astigmatism)的量。
  2. 如請求項1之EUV輻射系統，其中該等鏡面中之至少一者為非球面。
  3. 如請求項2之EUV輻射系統，其中該等鏡面中之一或多者可旋轉，以便將部位移位至該焦點。
  4. 如請求項3之EUV輻射系統，其進一步包含：一感測器，其經組態以感測該目標材料之位置；及一控制器，其經組態以回應於如藉由該感測器感測之該位置或該目標材料來控制附接至該一或多個可旋轉鏡面之一致動器。
  5. 如請求項3或4之EUV輻射系統，其中處於該光束路徑上 之最後的該鏡面可旋轉。
  6. 3或4中任一項之EUV輻射系統，其中該焦點與該預定電漿形成位置實質上重合。
  7. 如請求項1至4中任一項之EUV輻射系統，其中該等鏡面中之至少一者具有具備一塗層之一反射表面。
  8. 如請求項7之EUV輻射系統，其中該塗層含有金或實質上係由金形成。
  9. 如請求項1至4中任一項之EUV輻射系統，其中該等鏡面中之至少一者位於該源腔室外部。
  10. 如請求項1至4中任一項之EUV輻射系統，其中該雷射系統包含一或多個光學增益介質，該一或多個光學增益介質經組態以產生形成該雷射光束之一經放大光子光束，且其中該經放大光子光束直接入射於該光學系統之一鏡面上。
  11. 如請求項1至4中任一項之EUV輻射系統，其中該雷射系統包含一或多個光學增益介質，該一或多個光學增益介質經組態以產生形成該雷射光束之一經放大光子光束，其中該等光學增益介質中之至少一者包含於具有一窗之腔室中，該窗經建構及配置以透射該經放大光子光束，且其中透射通過該窗之該經放大光子光束直接入射於該光學系統之該鏡面上。
  12. 一種EUV輻射系統，其包含：一源腔室；一供應器，其經建構及配置以將一目標材料供應至一 預定電漿形成位置；一光學系統，其係藉由三個或三個以上鏡面形成，該等鏡面經配置以建立延伸至該預定電漿形成位置之一光束路徑；及一雷射系統，其經建構及配置以沿著該光束路徑提供一雷射光束以用於與該預定電漿形成位置處之該目標材料相互作用，以在該腔室內部產生一EUV輻射發射電漿，其中該等鏡面中之一或多者形成一消像散透鏡，該消像散透鏡經建構及配置以至少降低該光學系統之一焦點中之像散性的量。
  13. 一種微影投影裝置，其具備一如請求項1至12中任一項之EUV輻射系統。
  14. 如請求項13之微影投影裝置，其中該微影投影裝置進一步包含：一照明系統，其經組態以調節藉由電漿發射之EUV輻射；一支撐結構，其經建構以固持一圖案化器件，該圖案化器件能夠在輻射光束之橫截面中向該輻射光束賦予一圖案以形成一經圖案化輻射光束；及一投影系統，其經組態以將該經圖案化輻射光束投影至一基板之一目標部分上。
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