[发明专利]延长EUV光刻系统中的光学元件的使用寿命

说明书

通过气体到包含光学元件的真空室(26)中的受控引入，减少用于生成EUV辐射的系统(SO)中的一个或多个反射光学元件的反射率的劣化。该气体可以被添加到诸如氢气的另一气体流中，或者与氢自由基的引入交替。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年2月8日提交的美国申请62/803,057和于2018年9月25日提交的美国申请62/736,108和于2018年3月5日提交的美国申请62/638,778的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本公开涉及用于产生极紫外辐射的系统。这样的系统通常使用布置在真空环境中的反射光学元件。在这样的系统中生成和控制EUV辐射的过程容易使得这些光学元件的反射率随着时间的流逝而劣化。这样的环境的一个示例是EUV源的真空室，在该真空室中，通过目标或源材料的放电或激光烧蚀来产生等离子体。在本申请中，光学元件例如用于收集和引导辐射以用于在真空室的外部使用，例如用于半导体光刻。另一示例是容纳用于这样的装置的投影系统的光学元件的真空室。

背景技术

EUV辐射(例如，波长约50nm或更短的电磁辐射(有时也称为软X射线)，以及包括波长约13.5nm的辐射)可以用在光刻工艺中以在诸如硅片等衬底中形成极小的特征。

用于生成EUV辐射的一些方法包括将目标材料(也称为源材料)从液态转变为等离子体态。目标材料优选地包括至少一种元素，例如氙、锂或锡，具有在EUV范围内的一个或多个发射线。在一种这样的方法(激光产生等离子体(“LPP”))中，可以通过使用激光束照射具有所需要的线发射元素的目标材料来产生所需要的等离子体。

一种LPP技术涉及生成目标材料的小滴流并且用激光辐射脉冲照射至少一些小滴。从更理论上讲，LPP源通过将激光能量沉积到具有至少一种EUV发射元素(诸如氙(Xe)、锡(Sn)或锂(Li))的目标材料中来生成EUV辐射，从而产生电子温度为数十电子伏特的高电离的等离子体。

在这些离子的去激励和复合期间生成的高能辐射在所有方向上从等离子体发射。在一种常见的布置中，近法向入射反射镜(通常称为“收集器反射镜”或简称为“收集器”)被定位为收集、引导并且在一些布置中聚焦辐射到中间位置。然后，可以将所收集的辐射从中间位置转送到一组扫描器光学元件，并且最后转送到晶片。

在光谱的EUV部分中，通常认为有必要将反射光学元件用于收集器和其他EUV光学元件。在所涉及的波长处，收集器有利地被实现为多层反射镜(“MLM”)。顾名思义，这种MLM通常由基础或衬底上的交替材料层组成。

光学元件必须与等离子体一起置于真空室内，以收集和重定向EUV辐射。腔室内的环境对于光学元件是不友善的，并且因此例如通过使用若干种机制中的任何一种或其组合来使其反射率劣化而限制其使用寿命。环境内的光学元件可能会暴露于目标材料的高能离子或颗粒，这些高能离子或颗粒可能会污染光学元件的暴露表面。目标材料的颗粒还会造成MLM表面的物理损坏和局部加热。尤其地，目标材料可以与构成光学元件表面的至少一层的材料起反应。即使在反应性较低的目标材料(例如，锡、铟或氙)的情况下，也可能需要解决温度稳定性、离子注入和扩散问题。还必须避免MLM涂层起泡。目标材料也可能沉积在光学元件的表面上。

引起收集器劣化速率的另一主要因素是由于锡碎片沉积而导致的局部污渍形成，例如围绕收集器的中心孔。取决于EUV源操作的容器压力，污渍对收集器劣化速率的贡献可以在总速率的约30％至约60％之间。

尽管有这些苛刻的条件，但是还是有可以采用以来增加光学元件的寿命的一些技术。例如，可以在光学元件上放置盖层以保护光学元件的表面。为了使盖层更具反射性，盖层还可以具有间隔开的多个层以增加在将要被反射的辐射的波长处的反射率。然而，这样的盖层本身易于通过诸如还原、氢扩散和起泡等机制而损坏。