TWI650045B - 用於保護極紫外光光學元件之裝置 - Google Patents

用於保護極紫外光光學元件之裝置 Download PDF

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Abstract

一種裝置，其係具有：一腔室具有一內壁，以及一區域在該腔室內，其係於該裝置操作中時析出一污染材料。多個葉片位於該內壁之一部份上，該等葉片中之每一者有一第一表面以沿著在該葉片與該區域之間的一方向定向以及有鄰接該第一表面之一第二表面經定向成可偏轉撞擊該第二表面之該污染材料離開該區域，該等第二表面經製作成有特定尺寸且相互並列使得該等第二表面可實質防止該污染材料撞擊該內壁之該部份。該等葉片中之每一者的至少一部份可被覆蓋一網狀物。可加熱該等葉片，以及可加熱至少到該污染材料的一熔點。該裝置可特別應用於在用於產生供半導體微影技術使用之極紫外光的系統中保護用作集光器的多層反射鏡。

Description

用於保護極紫外光光學元件之裝置 發明領域
本揭示內容係有關於保護可能被操作環境污染的光學元件。此環境的一實施例為由通過源材料之放電或雷射剝蝕產生之電漿來產生極紫外(「EUV」)輻射的裝置之真空室。在本申請案中，該等光學元件，例如，係用來收集及引導該輻射以用於例如半導體微影技術的真空室外。
發明背景
極紫外光(「EUV」)，例如，波長50奈米左右或更小的電磁輻射(有時也被稱為軟x射線)，以及包括波長約13.5奈米的光線，可用於微影製程以在基板(例如，矽晶圓)中產生極小特徵。在此及本文他處，應瞭解，術語「光線」涵蓋在在光譜之可見光部份外的電磁輻射。
產生EUV光的方法包括將源材料由液態轉換成電漿態。該源材料最好包括有一或更多發射譜線在極紫外光範圍中的至少一元素，例如氙、鋰或錫。在一個這樣的方法中，用雷射光束照射有所需發射譜線元素的源材料可產生所需電漿，這常稱作雷射生成電漿(「LPP」)。
有一LPP技術涉及產生源材料微滴的串流以及用雷射光脈衝照射微滴中之至少一些。以更理論的術語言之，LPP光源係藉由沉積雷射能量於有至少一EUV發射元素(例如，氙(Xe)、錫(Sn)或鋰(Li))的源材料中來產生EUV輻射，產生電子溫度有數十個電子伏特的高度離子化電漿。
在離子去激發及復合期間產生的高能輻射由電漿向四面八方射出。在一常見配置中，近乎垂直入射反射鏡(常稱為「集光器反射鏡」或簡稱「集光器」)經定位成可收集、引導(以及在有些配置中，聚焦)光線至中間位置。然後，所收集的光線可從中間位置中繼至一組掃描器光件以及最終至晶圓。
在光譜的極紫外光部份中，反射光件常用於集光器。對於有關波長，集光器實作成為多層反射鏡(「MLM」)是有利的。如其名所意謂的，此MLM在基礎或基板上方大體由替換的材料層製成。
光學元件必須放在有該電漿的真空室內以收集及重定向極紫外光。腔室內的環境對光學元件有害而限制它的有用壽命，例如，藉由減少它的反射率。在該環境內的光學元件可暴露於源材料的高能離子或粒子。源材料的粒子可能污染光學元件的暴露表面。源材料的粒子也可能造成MLM表面的物理損壞及局部加熱。特別是，源材料可能與構成MLM中之至少一層起反應，例如，鉬與矽。甚至可能需要用較不易反應的源材料解決溫度穩定性、離 子植入及擴散問題，例如，錫、銦或氬。
儘管有這些苛刻條件，數種技術可用來提高光學元件壽命。例如，保護層或中間擴散阻障層可用來隔離MLM層與環境。可加熱集光器至，例如，達500℃的升高溫度，以使殘渣蒸發離開它的表面。可用氫自由基清潔集光器表面。諸如鹵素蝕刻劑的蝕刻劑可用來蝕刻去除集光器表面的殘渣以及在反射鏡表面附近建立屏蔽性電漿。
另一技術可用來減少污染性源材料到達集光器表面的可能性。源材料可能累積於容器的內表面上。此源材料通過重力的影響可到達集光器。有需要保護系統免受害於此材料。例如，有些系統是用葉片保護集光器免受害於在電漿產生期間產生的源材料微液滴。不過，源材料在此一系統中有可能累積於葉片上。接著，這導致有可能累積源材料會與葉片分離而打在集光器的表面上，特別是，在以與垂直線有大角度地部署用於分配源材料至容器內的系統時。
在用於產生極紫外光的系統中，仍有需要藉由保護光學元件表面免受害於源材料來延長集光器的壽命。考慮到這點，本案申請人揭示用於改善光學元件表面之保護的配置。
發明概要
以下說明為一或更多具體實施例的簡化摘要以便提供該等具體實施例的基本了解。此摘要不是所有預期 具體實施例的廣泛綜述，而且不是想要確認所有具體實施例的關鍵或重要元件或者是描繪任何或所有具體實施例的範疇。唯一的目的是要以簡化的形式提出一或更多具體實施例的一些概念作為以下更詳細之說明的前言。
在一方面，提供一種裝置，其係具有：具有一內壁之一腔室，以及在該腔室內之一區域，其係於該裝置操作中時析出一污染材料。多個葉片位於該內壁之一部份上，該等葉片中之每一者有一第一表面和鄰接該第一表面之一第二表面，該第一表面沿著在該葉片與該區域之間的一方向定向，該第二表面係定向成可偏轉撞擊該第二表面之該污染材料離開該區域，該等第二表面經製作成有特定尺寸且相互並列使得該等第二表面可實質防止該污染材料撞擊該內壁之該部份。該等葉片可由例如鉬或不鏽鋼的一材料製成以及可被覆蓋一惰性材料，例如金。該等葉片中之每一者的至少一部份可被覆蓋一網狀物。該網狀物可由例如鉬或不鏽鋼的一材料製成以及可被覆蓋一惰性材料，例如金。
可加熱該等葉片，以及可加熱至少到該污染材料的一熔點。該等葉片中之每一者可包含一電阻元件，以及藉由供給電流至該電阻加熱器可加熱該葉片。替換地或另外，該等葉片中之每一者可包含一內部流體通道，以及該葉片係可藉由造成受熱流體流入該內部流體通道來加熱。
該等葉片中之每一者的至少一部份可被覆蓋一網狀物且被加熱至少到該污染材料的一熔點。該等葉片中 之每一者可與用於收集該污染材料的一容器流體連通，以及該網狀物可經配置成可引導液體污染材料至該容器。
在另一方面，提供一種用以藉由產生出於源材料之電漿來產生有用於半導體製造的光線之裝置，該裝置具有：具有一內壁之一腔室，以及在該腔室內於該裝置操作中時析出源材料的一區域。多個葉片可位於該內壁之一部份上，該等葉片中之每一者有一第一表面和鄰接該第一表面之一第二表面，該第一表面沿著在該葉片與該區域之間的一方向定向，該第二表面係定向成可偏轉撞擊該第二表面之該源材料離開該區域，該等第二表面經製作成有特定尺寸且相互並列，使得該等第二表面可實質防止該源材料撞擊該內壁之該部份。該等葉片可由例如鉬或不鏽鋼的一材料製成以及可被覆蓋一惰性材料，例如金。該等葉片中之每一者的至少一部份可被覆蓋一網狀物。該網狀物可由例如鉬或不鏽鋼的一材料製成以及可被覆蓋一惰性材料，例如金。
可加熱該等葉片，特別是，可加熱至少到該源材料的一熔點。該等葉片中之每一者可包含一電阻元件，在這種情形下，藉由供給電流至該電阻加熱器可加熱該葉片。該等葉片中之每一者可包含一內部流體通道，在這種情形下，藉由造成受熱流體流入該內部流體通道，可加熱該葉片。該等葉片中之每一者可與用於收集該源材料的一容器流體連通，以及該網狀物可經配置成可引導液體源材料至該容器。
在又一方面，提供一種用以藉由產生出於源材料之電漿來產生有用於半導體製造的光線之裝置，該裝置具有：具有一內壁之一腔室，以及在該腔室內於該裝置操作中時析出源材料的一區域。一第一葉片可位於該內壁的一第一部份上，該葉片有一第一葉片切面和鄰接該第一葉片切面之一第一葉片屏蔽面，該第一葉片切面沿著在該第一葉片與該區域之間的一第一方向定向，該第一葉片屏蔽面係定向成可偏轉撞擊該第一葉片屏蔽面之該源材料離開該區域。一第二葉片可位於該內壁的一第二部份上，該第二葉片有一第二葉片切面和鄰接該第二葉片切面之一第二葉片阻擋面，該第二葉片切面沿著在該第二葉片與該區域之間與該第一方向不同的一第二方向定向，該第二葉片阻擋面係定向成可偏轉撞擊該第二葉片屏蔽面之該源材料離開該區域。該等葉片可由例如鉬或不鏽鋼的一材料製成以及可被覆蓋一惰性材料，例如金。該第一葉片屏蔽面及該第二葉片屏蔽面經製作成有特定尺寸且相互並列，使得該第一葉片屏蔽面及該第二葉片屏蔽面可實質防止該源材料撞擊該內壁的該第一及該第二部份。
該第一及該第二葉片的至少一部份可被覆蓋一網狀物。該網狀物可由例如鉬或不鏽鋼的一材料製成以及可被覆蓋一惰性材料，例如金。可加熱該第一及該第二葉片中之每一者。該第一及該第二葉片的至少一部份可被覆蓋一網狀物以及可加熱該第一及該第二葉片中之每一者至少至該源材料的一熔點。
20‧‧‧雷射生成電漿EUV光源
22‧‧‧脈衝化或連續雷射源
24‧‧‧源輸送系統
26‧‧‧容器或腔室
28‧‧‧照射區域
30‧‧‧集光器
35‧‧‧光軸
40‧‧‧中間點、中間焦點
50‧‧‧積體電路微影工具
52‧‧‧矽晶圓工件
100‧‧‧牆體
110‧‧‧陣列
120‧‧‧葉片
120a‧‧‧第一邊緣
120b‧‧‧背面
120f‧‧‧正面
120g‧‧‧反面
130‧‧‧假想線
150‧‧‧加熱元件
160‧‧‧饋入裝置
170‧‧‧鋼絲網狀物
180‧‧‧附接構件
190‧‧‧源材料收集坑
圖1的示意圖根據本發明之一方面不按比例圖示雷射生成電漿EUV光源系統的整體廣意概念。
圖2根據本發明之一方面不按比例圖示光學元件保護系統的側視圖。
圖3根據本發明之一方面不按比例圖示光學元件保護系統的透視圖。
圖4不按比例圖示圖2及圖3中之一些元件的剖開側視圖。
較佳實施例之詳細說明
此時用附圖描述各種具體實施例，其中類似的元件用相同的元件符號表示。在以下說明中，為了解釋，提及許多特定細節以便促進徹底了解一或更多具體實施例。不過，顯然在一些或所有情況下，在不採用以下所描述的特定設計細節下仍可實施以下所描述的任何具體實施例。在其他情況下，眾所周知的結構及裝置以方塊圖形式圖示以便描述一或更多具體實施例。
首先，請參考圖1，其係根據本發明具體實施例之一方面示意圖示一示範EUV光源，例如，雷射生成電漿EUV光源20。如圖示，EUV光源20可包含脈衝化或連續雷射源22，例如它可為產生10.6微米輻射的脈衝化氣體放電二氧化碳雷射源。該脈衝化氣體放電二氧化碳雷射源可具有以高功率及高脈衝重覆率操作的直流或射頻激勵。
EUV光源20也包含用於輸送形式為液體微滴或連續液體串流之源材料的源輸送系統24。該源材料可由錫或錫化合物構成，然而可使用其他材料。源輸送系統24引導進入容器或腔室26之內部的源材料至可照射源材料以產生電漿的照射區域28。在有些情形下，讓源材料上有電荷以允許源材料轉向或離開照射區域28。應注意，如用於本文的，照射區域為可能發生源材料照射的區域，以及甚至是有時實際不發生照射的照射區域。
繼續參考圖1，光源20也可包含一或更多光學元件，例如集光器30。集光器30可為垂直入射反射鏡，例如，實作成為多層反射鏡(MLM)，亦即，碳化矽(SiC)基板塗上鉬/矽(Mo/Si)多層以及有額外薄阻障層沉積於各個介面以有效地阻擋熱誘發層間擴散。也可使用其他基板材料，例如鋁或矽。集光器30的形式可為長橢球，它有孔洞允許雷射光穿經及到達照射區域28。例如，集光器30的形狀可為第一焦點在照射區域28以及第二焦點在所謂中間點40(也稱為中間焦點40)的橢球，在此EUV光可輸出自EUV光源20，以及輸入到例如用光以習知方式例如加工矽晶圓工件52的積體電路微影工具50。然後，另外以習知方式加工矽晶圓工件52以得到積體電路裝置。
如上述，設計諸如集光器30之光學元件的挑戰之一是延長它的壽命。集光器中常常為塗層的表面會被源材料污染，例如，錫。此污染性源材料的來源為脫離容器26內已累積源材料之表面的源材料。因此，防止此源材料 累積於容器26內表面上是可取的。
為達成此目的，在一具體實施例中，配置由葉片狀結構組成的陣列於容器26的內表面上。此一配置圖示於圖2。圖2圖示集光器30經配置成可重定向來自如圖1中之照射區域28的光線。也圖示集光器30的光軸35。圖2圖示容器26中配置葉片120陣列110於其上之牆體100的一段。圖2只圖示容器26的最下面部份。不過，本技藝一般技術人員應瞭解，陣列110可另外或替換地放在容器26的側面及上層部份上。如果容器26為圓柱形以及柱體的軸線平行於光軸35，陣列110可覆蓋容器26的全部內表面。再者，儘管葉片120的配置在此被稱作陣列，然而此用語並非旨在意指葉片120有規則的大小及間隔。本技藝一般技術人員明白，可改變葉片120的數目、間隔及大小而不脫離本發明的原理。
葉片120最好都由耐腐蝕的材料製成，例如不鏽鋼或鉬。葉片120也可塗上惰性材料，例如金。
圖3為如圖2所示之配置的透視圖，其中類似的元件用相同的元件符號表示。可見，葉片120橫向延伸越過牆體100以致於污染材料的微液滴必定撞擊葉片120以及被偏轉離開照射區域28及集光器30。
可見，在本較佳具體實施例中，每個葉片120有實質梯形的橫截面。請參考圖4，葉片120有大體指向照射區域28的第一邊緣120a。每個葉片120也有向照射區域28方向延伸的背面120b。每個葉片也有正面120f傾斜成 使得來自照射區域28的源材料，其形式通常為源材料的微液滴，會被偏轉離開照射區域28，從而離開集光器30。
正面120f經製作成有特定尺寸及定位成其係大體橫向延伸至少直到它觸及由照射區域28中心點伸出及與相鄰葉片之背面120b相切的假想線130。這圖示於圖2。換言之，第一葉片120之正面120f與相鄰葉片120之背面120b經配置及製作成有特定尺寸使得析出自照射區域28的源材料微滴只撞擊葉片120的正面120f而無法撞擊牆體100的部份內表面。因此，相鄰葉片120的物理間隙被正面120f的延伸部覆蓋。這是因為背面120b被配置成可與微滴的路徑實質相切，以及該等正面一起封閉容器26的牆體100內表面。
如圖4所示，在本較佳具體實施例中，葉片120都有由正面120f測量到反面120g的實質厚度。此厚度可在約3毫米至約50毫米之間，甚至更大。在本較佳具體實施例中，此厚度在約6毫米至約25毫米之間為較佳，以及在約10毫米至約25毫米之間更佳。
再者，如圖4所示，葉片120最好設有一或更多加熱元件150。加熱元件150都放在葉片120內以允許加熱葉片120，至少到源材料的熔點為較佳。在源材料為錫的實例中，加熱葉片120至少達錫之熔點(231.9℃)為較佳，以及至約250℃至約350℃的溫度更佳。加熱元件150可為電氣式或可為供受熱氣體或液體流動的導管。以電氣式加熱元件150而言，加熱元件150可通過饋入裝置160供給 電力。以形式為導管的加熱元件150而言，可通過饋入裝置160供給受熱流體。如圖示，饋入裝置160也可支撐葉片120。替換地，可用獨立的支撐硬體(未圖示)支撐葉片120。
根據本發明之一較佳具體實施例的另一方面，該等葉片120中之一或更多也設有鋼絲網狀物170。網狀物170的目的是要捕捉及保留撞擊葉片120的源材料。網狀物170的另一目的是要引導撞擊葉片120的源材料流到容器26內的所欲位置，例如源材料收集坑190，如圖2所示。源材料收集坑190可經組配成為備有冷凍閥的埠口。
網狀物170的材料經選定成可優化這些功能。例如，網狀物170最好由耐腐蝕的材料製成，例如不鏽鋼或鉬。網狀物170也可塗上惰性材料，例如金。在網狀物170由鋼絲製成的實例中，構成網狀物170之鋼絲的直徑在約100微米至1毫米之間為較佳。網狀物開孔大小在約100微米至約2毫米之間為較佳。鋼絲網狀物170的開孔百分比等於或大於50%為較佳。
如圖4所示，網狀物170可在數個點用附接構件180附接至葉片120。附接構件180的尺寸可經製作成在網狀物170與葉片120反面之間可維持有不變寬度的間隙，或尺寸可經製作成間隙寬度可隨著所欲樣式改變。
以上說明包括一或更多具體實施例的實施例。當然，為了描述上述具體實施例不可能描述每一個想得到的組件或方法的組合，但是本技藝一般技術人員明白仍可能 有各種具體實施例的許多其他組合及排列。因此，所描述的具體實施例旨在涵蓋落在隨附申請專利範圍之精神及範疇內的所有此類變更、修改及變體。此外，就用於實施方式或申請專利範圍的術語「包含」而言，該術語與術語「包括」用作專利申請項中之過渡詞時所解釋的類似，都有內含的意思。。此外，雖然述及方面及/或具體實施例的元件可以單數方式描述或主張，然而仍考慮到複數，除非以單數明示限定。另外，任何方面及/或具體實施例中之一部份或所有可利用其他任何方面及/或具體實施例中之一部份或所有，除非另有說明。

Claims (16)

  1. 一種用以從源材料產生之電漿來產生用於半導體製造的光之裝置，其係包括：具有一內壁之一腔室；在該腔室內之一區域，其係於該裝置操作時析出(emanates)一污染材料(contaminating material)；位於該內壁的一部份上之多個葉片(vanes)，該等葉片之每一者有一第一表面和鄰接該第一表面之一第二表面，該第一表面沿著在該葉片與該區域之間的一方向定向，該第二表面係定向成可偏轉撞擊該第二表面之該污染材料離開該區域，該等第二表面經製作成有特定尺寸且相互並列(juxtaposed)，使得該等第二表面可實質防止該污染材料撞擊該內壁之該部份。
  2. 如請求項1所述之裝置，其中該等葉片之每一者被覆蓋一惰性材料。
  3. 如請求項1所述之裝置，其中該等葉片之每一者的至少一部份被覆蓋一網狀物。
  4. 如請求項3所述之裝置，其中該網狀物被覆蓋一惰性材料。
  5. 如請求項1所述之裝置，其中該等葉片中之每一者被加熱。
  6. 如請求項5所述之裝置，其中該等葉片中之每一者被 加熱至少到該污染材料的一熔點。
  7. 一種用以從源材料產生之電漿來產生用於半導體製造的光之裝置，該裝置包括：具有一內壁之一腔室；在該腔室內之一區域，其係於該裝置操作時析出源材料；位於該內壁的一部份上之多個葉片，該等葉片之每一者有一第一表面和鄰接該第一表面之一第二表面，該第一表面沿著在該葉片與該區域之間的一方向定向，該第二表面係定向成可偏轉撞擊該第二表面之該源材料離開該區域，該等第二表面經製作成有特定尺寸且相互並列，使得該等第二表面可實質防止該源材料撞擊該內壁之該部份。
  8. 如請求項7所述之裝置，其中該等葉片之每一者被覆蓋一惰性材料。
  9. 如請求項7所述之裝置，其中該等葉片之每一者的至少一部份被覆蓋一網狀物。
  10. 如請求項9所述之裝置，其中該網狀物被覆蓋一惰性材料。
  11. 如請求項7所述之裝置，其中該等葉片之每一者被加熱。
  12. 如請求項11所述之裝置，其中該等葉片之每一者被加熱至少到該源材料的一熔點。
  13. 一種用以從源材料產生之電漿來產生用於半導體製造 的光之裝置，該裝置包括：具有一內壁之一腔室；在該腔室內之一區域，其係於該裝置操作時析出源材料；位於該內壁之一第一部份上之一第一葉片，該葉片有一第一葉片切面(tangential surface)和鄰接該第一葉片切面之一第一葉片屏蔽面，該第一葉片切面沿著在該第一葉片與該區域之間的一第一方向定向，該第一葉片屏蔽面係定向成可偏轉撞擊該第一葉片屏蔽面之該源材料離開該區域；位於該內壁之一第二部份上之一第二葉片，該第二葉片有一第二葉片切面和鄰接該第二葉片切面之一第二葉片阻擋面，該第二葉片切面沿著在該第二葉片與該區域之間與該第一方向不同的一第二方向定向，該第二葉片阻擋面係定向成可偏轉撞擊該第二葉片屏蔽面之該源材料離開該區域；該第一葉片屏蔽面及該第二葉片屏蔽面經製作成有特定尺寸且相互並列，使得該第一葉片屏蔽面及該第二葉片屏蔽面可實質防止該源材料撞擊該內壁的該第一及該第二部份。
  14. 如請求項13所述之裝置，其中該第一及該第二葉片之每一者的至少一部份被覆蓋一網狀物。
  15. 如請求項13所述之裝置，其中該第一及該第二葉片之每一者被加熱。
  16. 如請求項13所述之裝置，其中該第一及該第二葉片之每一者的至少一部份被覆蓋一網狀物以及該第一及該第二葉片之每一者被加熱至少到該源材料的一熔點。
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