苛刻環(huán)境的光學(xué)元件保護(hù)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及設(shè)計(jì)成在苛刻環(huán)境中操作的光學(xué)元件。為了完成該目的，光學(xué)元件提供有一層或多層保護(hù)層，以屏蔽光學(xué)元件免受損壞，否則的話，會由于苛刻環(huán)境的未受保護(hù)的暴露而引起損壞。有利地在如下苛刻環(huán)境中部署該布置，其中，所述苛刻環(huán)境是用于從等離子體產(chǎn)生遠(yuǎn)紫外(“EUV”)輻射的設(shè)備的真空室中，所述等離子體通過源材料的放電或激光燒蝕產(chǎn)生。在該應(yīng)用中，光學(xué)元件用于，例如從真空室的外部應(yīng)用(例如半導(dǎo)體光刻)收集和導(dǎo)向輻射。
【背景技術(shù)】
[0002]遠(yuǎn)紫外光，例如波長小于或等于約50nm的電磁輻射(有時(shí)也稱作軟X射線)并且包括波長約為13.5nm的光，可用于光刻過程，以在基材(例如硅晶片)中產(chǎn)生極小特征。
[0003]用于產(chǎn)生EUV光的方法包括將靶材料從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈入x子體態(tài)。靶材料優(yōu)選包括至少一種元素，例如氙、鋰或錫，在EUV范圍內(nèi)具有一條或多條發(fā)射譜線。在一個(gè)此類方法中，常稱為激光產(chǎn)生的等離子體(“LPP”)，可以通過采用激光束輻射具有所需譜線發(fā)射元素的靶材料來產(chǎn)生所需的等離子體。
[0004]一種LPP技術(shù)涉及產(chǎn)生靶材料滴的物流，并用激光脈沖對至少部分所述滴進(jìn)行輻射。更理論地說，LPP光源通過如下方式產(chǎn)生EUV輻射:將激光能沉積到具有至少一種EUV發(fā)射元素(例如，氙(Xe)、錫(Sn)或鋰(Li))的靶材料中，產(chǎn)生高度離子化的等離子體，電子溫度為數(shù)個(gè)10’ s的eV。
[0005]在去激過程中產(chǎn)生能量輻射，在所有方向上，從等離子體發(fā)射這些離子的再結(jié)合。在一個(gè)常用布置中，放置近垂直入射鏡(常稱作“收集器鏡”或者簡稱為“收集器”)來收集光，并將其導(dǎo)向(在一些布置中，聚焦)到中間位置。然后可以將收集的光從中間位置轉(zhuǎn)播到一組掃描器光學(xué)件，并最終轉(zhuǎn)播到晶片。
[0006]在頻譜的EUV部分中，通常認(rèn)為需要為收集器使用反射光學(xué)件。在涉及的波長處，收集器有利地采用多層鏡(“MLM”)。如其名字所暗示，該MLM通常由基底或基材上的材料的交替層構(gòu)成。
[0007]必須將光學(xué)元件放入真空室內(nèi)，使等離子體收集和再導(dǎo)向EUV光。室內(nèi)的環(huán)境對于光學(xué)元件是有害的，因而，例如通過劣化其反射性限制了它的使用壽命。這是一種高溫環(huán)境。環(huán)境內(nèi)的光學(xué)元件可能暴露于源材料的高能離子或顆粒。這些源材料的顆?？赡懿粌H導(dǎo)致物理損壞，還會導(dǎo)致MLM表面的局部加熱。源材料可能與構(gòu)成MLM的至少一層的材料(例如，鉬和硅)是特別有反應(yīng)性的，從而可能需要采取步驟來降低反應(yīng)性的潛在效應(yīng)(特別是在提升的溫度)或者保持材料分開。即使對于較差反應(yīng)性源材料，例如錫、銦或氙，可能也需要解決溫度穩(wěn)定性、離子注入和擴(kuò)散問題。
[0008]因此，收集器是光學(xué)元件的用途的一個(gè)例子，其必須能夠在延長的時(shí)間段內(nèi)耐受苛刻條件，而不展現(xiàn)出其光學(xué)性質(zhì)的可感知的劣化。存在即使是這些苛刻條件下可用于增加光學(xué)元件壽命的技術(shù)。例如，可采用保護(hù)層或者中間擴(kuò)散阻隔層使得MLM層與環(huán)境隔離?？梢詫⑹占骷訜嶂晾绯^500°C的提升的溫度，以使得碎片從其表面蒸發(fā)?？梢圆捎梦g刻劑，例如鹵素蝕刻劑，從收集器表面蝕刻碎片，并在反射器表面的附近產(chǎn)生屏蔽等離子體。
[0009]盡管具有這些技術(shù)，仍然存在延長收集器壽命的需求。為此，本申請的申請人公開了用于保護(hù)在苛刻環(huán)境中操作的光學(xué)元件以延長光學(xué)元件的使用壽命的布置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]下文呈現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的簡化概述以提供對這些實(shí)施方式的基本理解。此概述不是所有構(gòu)想到的實(shí)施方式的詳盡綜覽，并且既非旨在指認(rèn)出所有實(shí)施方式的關(guān)鍵性或決定性要素亦非試圖界定任意或所有實(shí)施方式的范圍。其唯一的目的是要以簡化形式給出一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的一些概念以作為稍后給出的更加具體的說明之序。
[0011]根據(jù)一個(gè)方面，本發(fā)明包括用于反射遠(yuǎn)紫外輻射的光學(xué)元件，所述光學(xué)元件包括至少兩種介電材料的交替層的堆疊，在所述堆疊的最外層上布置有保護(hù)層，其中所述保護(hù)層包含氮化鋯(ZrN)?；蛘?，保護(hù)層也可以包含氧化釔(Y2O3)。保護(hù)層也可包含氧化鋁(Al2O3)，具有或不具有Si層，其天然地存在S12涂層。保護(hù)層還可包含MoSi 2，具有或不具有二氧化硅(S12)層。保護(hù)層還可包含一層SiN和一層Mo。
[0012]保護(hù)層還可包含一層Mo和第二層Si，Si層具有S1jF涂層。
[0013]光學(xué)元件還可包括基材，位于基材上的至少兩種介電材料的交替層的重復(fù)單元的堆疊，重復(fù)單元的至少一子集包括含有Si3N4的內(nèi)保護(hù)層。內(nèi)保護(hù)層也可包含MoSi 2。子集可包含比靠近基材更靠近所述堆疊的外表面的重復(fù)單元。光學(xué)元件還可包含含有ZrN的外保護(hù)層。保護(hù)層也可包含義03。
[0014]在另一個(gè)方面，本發(fā)明包括設(shè)備，所述設(shè)備具有:用于產(chǎn)生液態(tài)的材料靶的源，用于輻射所述靶的激光器，以將材料的狀態(tài)從所述液態(tài)變化為等離子體狀態(tài)，以在輻射區(qū)域中產(chǎn)生EUV光，以及用于將所述EUV光從所述輻射區(qū)域傳送至工件的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述光學(xué)系統(tǒng)包括用于反射遠(yuǎn)紫外輻射的光學(xué)元件，所述光學(xué)元件包括至少兩種介電材料的交替層以及布置在所述光學(xué)元件交替材料的最外層上的保護(hù)層，其中，保護(hù)涂層包含ZrN。保護(hù)層也可包含Y203。
[0015]在另一個(gè)方面，本發(fā)明包括采用設(shè)備制造的產(chǎn)品，所述設(shè)備包括:用于產(chǎn)生液態(tài)的材料靶的源，用于輻射所述靶的激光器，以將材料的狀態(tài)從所述液態(tài)變化為等離子體狀態(tài)，以在輻射區(qū)域中產(chǎn)生EUV光，以及用于將所述EUV光從所述輻射區(qū)域傳送至工件的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述光學(xué)系統(tǒng)包括用于反射遠(yuǎn)紫外輻射的光學(xué)元件，所述光學(xué)元件包括至少兩種介電材料的交替層以及布置在所述光學(xué)元件交替材料的最外層上的保護(hù)層，其中，保護(hù)涂層包含ZrN。保護(hù)層也可包含￥203。
【附圖說明】
[0016]圖1顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的激光產(chǎn)生的等離子體EUV光源系統(tǒng)的總體寬泛概念的并非按比例的示意圖。
[0017]圖2是構(gòu)成圖1的收集器30的一個(gè)可能的實(shí)施方式的MLM的并非按比例的截面圖。
[0018]圖3是構(gòu)成圖1的收集器30的另一個(gè)可能的實(shí)施方式的MLM的并非按比例的截面圖。
[0019]圖4是構(gòu)成圖1的收集器30的另一個(gè)可能的實(shí)施方式的MLM的并非按比例的截面圖。
[0020]圖5是構(gòu)成圖1的收集器30的另一個(gè)可能的實(shí)施方式的MLM的堆疊部分的重復(fù)單元的并非按比例的截面圖。
[0021]圖6是包含圖5的重復(fù)單元的MIL的并非按比例的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]現(xiàn)參考附圖描述各實(shí)施方式，其中貫穿附圖用相似的附圖標(biāo)記來指示相似的元件。在以下說明中，為便于解釋，闡述了眾多的具體細(xì)節(jié)以促進(jìn)對一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的透徹理解。但是，顯而易見的是，在部分或所用情況中，可實(shí)施下文所述的任意實(shí)施方式而不采用下文所述的具體設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。在其他情況中，眾所周知的結(jié)構(gòu)和裝置以框圖形式示出，以便于描述一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式。
[0023]首先參見圖1，顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的一個(gè)方面的示例性EUV光源(例如激光產(chǎn)生的等離子體EUV光源20)的示意圖。如所示，EUV光源20可包括脈沖或者連續(xù)激光源22，其可以是例如，脈沖氣體放電CO2激光源，產(chǎn)生10.6 μπι的輻射。脈沖氣體放電CO2激光源可以具有高功率和高脈沖和高重復(fù)頻率下運(yùn)行的DC或RF激發(fā)。
[0024]EUV光源20還包括靶傳遞系統(tǒng)24，用于以液滴或連續(xù)液流的形式傳遞靶材料。靶材料可以由錫或者錫化合物構(gòu)成，但是也可使用其他材料。靶傳遞系統(tǒng)24將靶材料引入室26內(nèi)部到達(dá)輻射區(qū)域28，其中，可以對靶材料進(jìn)行輻射以產(chǎn)生等離子體。在一些情況下，將電荷置于靶材料上以允許靶材料駛向或者遠(yuǎn)離輻射區(qū)域28。應(yīng)注意的是，本文所用的輻射區(qū)域是可能發(fā)生靶材料輻射的區(qū)域，并且是甚至有時(shí)實(shí)際上沒有發(fā)生輻射的輻射區(qū)域。
[0025]繼續(xù)見圖1，光源20還可包括一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件，例如收集器30。收集器30可以是垂直入射反應(yīng)器，例如以MLM實(shí)現(xiàn)，即，涂覆有Mo/Si多層的SiC基材，在各個(gè)界面處沉積有額外的薄阻隔層，以有效地阻擋熱引發(fā)的層間擴(kuò)散。收集器30可以是長橢圓的形式，具有縫隙以實(shí)現(xiàn)激光通過并到達(dá)輻射區(qū)域28。收集器30可以是，例如橢圓形狀，其在輻射區(qū)域28具有第一焦距以及在所謂的中間點(diǎn)40 (也稱作中間焦距40)的第二焦距，其中可以從EUV光源20輸出EUV光并將其輸入到集成電路光刻工具50，其采用光，例如以已知的方式來加工硅晶片工件52。然后以已知的方式額外地加工硅晶片工件52，以獲得集成電路器件。
[0026]如上所述，光學(xué)元件(例如收集器30)的設(shè)計(jì)中的技術(shù)挑戰(zhàn)之一是延長其壽命。已經(jīng)嘗試延長收集器壽命的一個(gè)方法是使用由SiN制造的保護(hù)層。還未證實(shí)這能夠充分地延長收集器壽命以證明可用性。
[0027]收集器壽命的一個(gè)限制是由于氣泡形成導(dǎo)致的多層鏡的涂層的分解以及氫攻擊下的分層。因此，保護(hù)層的一個(gè)目的是使得從入射源材料(例如錫)顆粒局部傳輸?shù)臒崃肯?，從而使得堆疊不會局部過熱并形成泡。保護(hù)層需要足夠厚，以使得當(dāng)熱波滲透到下方多層涂層的頂層時(shí)，