光學設備和原位處理euv光學部件以增強降低的反射率的方法

專利名稱：光學設備和原位處理euv光學部件以增強降低的反射率的方法
技術領域：
本發明涉及用于EUV和/或軟X射線輻射的光學設備，其在真空室中包括至少一個光學部件，所述光學部件具有一個或多個反射表面，所述反射表面具有一種或多種表面材料的頂層。本發明還涉及原位(in situ)處理光學設備中的這種反射EUV和/或軟X射線輻射的光學部件以便增強該光學部件的降低的反射率的方法。
背景技術：
本發明涉及用于極端紫外(EUV)和/或軟X射線輻射的光譜范圍的
的反射表面^光學部件:'這樣的光學設備是例如EUV平"l印刷術;斤需要的，其中掠入射鏡和/或多層鏡設置在輻射源與待照射的晶片襯底之間的真空室中。用于掠入射鏡的反射表面的典型材料為例如釕(Ru )、釔(Pd )或者鉬(Mo)。適合垂直或近垂直入射的用于上述光鐠范圍的多層鏡典型地包括鉬和硅(Si)的層的組合。通常，也應用釕的頂層以保護下面的層。
具有這樣的反射光學部件的光學設備的操作期間主要出現的問題在于反射率隨著時間的減小。反射率的這種降低可能由操作期間因來自輻射源的碎片而引起的或者因與真空室中剩余的氣體的反應而引起的反射表面的污染所造成。目前，用于EUV平版印刷術的輻射源為氣體放電等離子體或者激光等離子體。然而，用于等離子體生成的物質可以從輻射源移動到光學部件并且在光學表面上凝結，從而降低它們的反射率。從輻射源釋放并且在光學部件的方向上移動的材料稱為碎片。光學部件的其他污染可能由光學部件的制造工藝、運輸或者安裝造成。此外，反射表面的反射率可能通過輻射源的操作而引起的反射層的增大的表面粗糙度、降低的密度或者降低的厚度而降低。
WO2004/092693A2公開了 一種用于在EUV燈中從EUV收集器的反射表面移除碎片的方法和設備。在該方法中，產生受控濺射離子源，其包括具有濺射離子材料的原子的氣體以及使得濺射離子材料的原子在
4離子化狀態下離開的激勵機構。利用該濺射離子源，沉積到EUV收集器的反射表面上的碎片材料通過濺射而被移除。為了避免移除反射表面的頂層，將濺射離子材料的離子化狀態選擇成具有圍繞選定的能量峰值的分布，該分布具有濺射碎片材料的高概率以及濺射反射表面頂層材料的非常低的概率。

發明內容
線輻射的光學部件的方:去以及相應的光學設備，其允許增強光i部件的降低的反射率并且同時提高光學部件的壽命。
這個目的是利用依照權利要求1和10的方法和光學設備來實現的。
該方法和光學設備的有利實施例是從屬權利要求的主題或者在后面的說明和實例部分加以描述。
在所提出的原位處理光學設備中的光學部件的方法中，所述光學部件設置在所述光學設備的真空室中并且包括一個或多個具有一種或多種表面材料的頂層的反射表面，所述一種或多種表面材料的源在所述光學設備的所述真空室中提供并且來自所迷源的表面材料在所述光學設備的操作期間和/或操作暫停期間沉積到所述一個或多個反射表面上，以便覆蓋或取代沉積的污染物材料和/或補償消融的表面材料。
因此，在所提出的方法中，所述一個或多個反射表面的頂層的所述一種或多種材料被原位沉積到這些表面上，即在不拆卸光學設備的情況下沉積到這些表面上。由于表面材料的這種沉積的原因，反射表面上的污染物被所述表面材料覆蓋，從而導致該表面的反射率提高。此外，由
于操作期間EUV燈中的反射表面的表面材料可能被消融，因而該消融的材料也由利用所提出的方法沉積的材料補償。這意味著光學設備的反射層不會由于這些層的腐蝕而損失其反射率并且因而這些光學部件的壽命將高于未利用所提出的方法處理的光學部件的壽命。
所述材料的沉積可以通過各種已知的方法來實現，例如通過蒸發來自材料源的材料或者通過材料的(例如金屬有機)化學氣相沉積(CVD/MOCVD)或者通過濺射技術來實現，在所述濺射技術中，在真空室中提供包括表面材料的濺射靶。通過使用濺射技術，也可能產生具有高動能的表面材料離子，使得這些離子中的一些因而替換反射表面上的污染物材料的原子或分子。
可以在所述光學設備的操作期間連續應用本方法，在該光學設備的 光學部件的安裝之后和第一次使用之前連續應用本方法，在所述設備的 操作期間或操作暫停中以及根據操作期間反射率的降低重復地應用本 方法。在最后一種情況下，優選地連續或重復地測量所述一個或多個反 射表面中的至少一個的反射率。然后，僅在所述反射率減小到一定閾值 以下時才沉積表面材料，所述閾值可以由操作者設定。當測量反射率時，
可以測量EUV或軟X射線光譜范圍內的反射率。也可以測量其他波長范 圍內的反射率，只要這些波長范圍內的反射率也是EUV和/或軟X射線輻 射范圍內的反射率的指示。然而，也可以執行其他類型的測量以便得到 反射率的降低。這樣的測量可以包括光學設備中的氣體成分的測量，例 如氣體中鏡材料的比例，晶體天平(crystal balance )的使用，衍射計的 使用，能量色散X射線分析的使用或者分光鏡橢圓偏光法的使用。
在 一 個優選的實施例中，將所述 一 種或多種表面材料的源作為所述 光學設備的真空室中的濺射靶而提供。然后，通過使用適當的濺射氣體 (特別是像氬(Ar)那樣的惰性氣體)的濺射沉積來實現所述表面材料 的沉積，所述'踐射氣體在所述光學設備的操作期間通常用作緩沖氣體。 該氣體可以通過已知的手段來離子化，例如通過光(例如UV、 VUV或 EUV)、通過在光學部件周圍產生微波、通過在靶與光學部件之間或者 在光學部件與真空室中設置的另外的電極之間施加RF場來離子化。此 外，離子槍也可以用來提供必要的濺射離子。所述濺射可以在具有或者 沒有磁控管單元或附加的反應氣體的情況下連續地或者脈沖式進行。而 且，施加rf襯底偏壓以控制離子轟擊和襯底冷卻或加熱以便影響表面遷 移率和擴散性是可行的。
可以將賊射耙作為所述光學設備中設置的單獨的部件而提供。在這 種情況下，該單獨的部件優選地可以在靠近用于濺射沉積的反射表面的 位置以及遠離該表面以便實現光學設備的正常操作的位置之間移動。在 一個優選的實施例中，將多個濺射靶中的至少 一 個作為光學設備的光學 部件表面上的襯底材料層而提供，所述表面不用于反射EUV和/或軟X射 線輻射。
所提出的光學設備在真空室中具有至少一個光學部件，所述光學部 件具有一個或多個反射表面，所述反射表面具有表面材料的頂層，例如Ru或Mo/Si多層。例如對于EUV平版印刷術而言優選地為EUV燈的光學 設備包括所述一種或多種表面材料的至少一個源，所述源可用來或可操 作來在所述光學設備的操作期間和/或操作暫停期間將表面材料沉積到 所述一個或多個反射表面上，以便覆蓋或者取代沉積的污染物材料和/ 或補償消融的表面材料。
所述一個或多個反射表面上的裝置。這些裝置優選-地為用于蒸發來自所 迷源的所述材料或者用于離子化濺射氣體和濺射來自'減射靶的所述表 面材料的電裝置。為此目的，將光學部件或者該光學部件的部分連接到 電裝置以便在反射表面與'減射耙之間施加RF電壓。此外，也可以施加 DC電壓以便在反射表面處產生DC偏壓。
優選地，表面材料的所述源被設置成可以在所述光學設備的所述真 空室內的至少兩個位置之間移動。 一個位置是靠近反射表面以便在該表 面上實現最優化的材料沉積的位置。另 一個位置是遠離該表面以便實現 所述光學設備的沒有所述源的干擾的操作的位置。
所述光學設備可以包括控制反射表面上所述表面材料的沉積的控 制單元。優選地，在所述光學設備中提供用于測量這些反射表面的至少 一個的反射率的裝置，其中所述控制單元控制用于沉積表面材料的裝 置，使得所述裝置僅在所述反射率減小到預設的閾值以下時才沉積所述 表面材料。該控制單元也可以控制所述材料源在所述兩個位置之間的移 動。
在一個優選的實施例中，所述光學設備包含具有多個殼體(shell) 的EUV收集器，其用于收集來自相應的輻射源的EUV和/或軟X射線輻 射。在該實施例中，收集器殼體的前側代表反射表面，而這些殼體的后 側不對反射產生貢獻。這些后側覆蓋有厚的表面材料層并且用作用于賊 射沉積的'賊射靶。附加的假殼(dummy shell)被放置成靠近收集器的內 層的反射表面并且在其后側也覆蓋有表面材料。然后，依照所提出的方 法濺射來自后側的所述一種或多種表面材料并且將其沉積到相應的相 對收集器殼體的前側上，即沉積到反射表面上。
在本說明書和權利要求書中，措詞"包括/包含"并沒有排除其他的 元件或步驟，并且不定冠詞"一"并沒有排除復數。此外，權利要求中 的任何附圖標記都不應當被視為對這些權利要求的范圍的限制。


下面的實施例參照附圖示出了本方法和相應的光學設備的實例，沒
有限制本發明的范圍。這些附圖示出 圖l 本方法原理的示意圖； 圖2 作為本方法實例的賊射沉積原理的示意圖； 圖3 所提出的光學設備實例的部分視圖；以及 圖4 EUV照射單元的示意性配置。
具體實施例方式
在下文中，借助于EUV燈的實例來解釋本方法和相應的設備，所 述EUV燈用于EUV平版印刷術。在這樣的燈中，產生熱等離子體以發 射希望的EUV輻射，該EUV輻射由收集器聚焦并且可以由 一個或多個 另外的光學部件偏轉。在這個實例中，收集器包括掠入射鏡的若干殼體， 其具有由金屬釕層制成的反射表面。所述另外的光學部件具有由釕的保 護頂層覆蓋的多層反射表面。盡管借助于作為表面材料的釕的實例來解 釋所提出的方法，但是應當清楚的是，該方法也適用于在EUV或軟X 射線光語范圍內用作反射或保護層的其他表面材料。
在這種EUV燈的操作期間，來自等離子體源的碎片(例如錫)朝 光學部件逃逸并且可能沉積到反射表面上。收集器和其他光學部件的反 射率通過污染物材料的這種沉積而降低。在反射率的這種降低達到預設 的閾值之后，使用所提出的方法原位處理反射表面。
為此目的，釕源1在所述光學設備中被設置成遠離EUV燈的光路。 然后，如圖1示意性地表示的，移動釕源1以靠近待處理的光學部件2 的反射表面3。釕源1可以例如為濺射靶或者蒸發器。然后，從源1濺 射或蒸發釕并且將其沉積到反射表面3上。該表面上的污染物材料(例 如錫)由沉積的釕覆蓋。通過相同的方式，EUV燈操作期間由腐蝕引起 的來自反射表面的釕材料的消融也通過將附加的釕沉積到該反射表面 上而得到補償。
圖2示出了其中釕源為由承載襯底4形成的濺射靶的實例，所述承 載襯底由釕的厚靶層5覆蓋。承載襯底4和光學部件2連接到用于產生 DC和AC (RF)電壓的電源。承載襯底4用作陰極，光學部件2用作陽
8極，這從物理氣相沉積領域通常是已知的。在陽極和陰極之間，存在工
作氣體，例如氬。氬原子通過施加的RF電壓而離子化并且氬離子例如 在-300eV下朝耙層5加速以使自由釘原子在數eV下放電。在當前實例 中，示出的光學部件2具有平坦的反射表面3。對于具有這種可容易接 近的(accessible)幾何結構的光學部件而言(這通常是例如多層鏡的情 況)，賊射靶可以具有相同的設計，可以在待處理的反射表面3之前移 動并且取向平行于該反射表面3,如圖2所示。
如果施加的RF和/或DC電壓被選擇成使得產生釕離子，那么就可 以實現反射表面的濺射，其結果是，污染物材料從該表面移除并且被釕 離子取代。在離子能量約為lkeV下，釕的濺射效率近似為1。這意味 著對于每個釕離子來說，污染物材料的一個原子或者反射表面頂層的一 個釕原子被移除。因此，在適當的處理時間之后，實現了相對純凈的釕 層。
所述釕源的多個靶層中的至少 一 個也可以在光學部件的非反射表
示出了光學設備的這種實例，其中收集器6的后側用作濺射把。從輻射 源11 (等離子體源)發射的EUV輻射由收集器6聚焦。收集器6包括 四個收集器殼體7。每個殼體7的前側8具有反射表面；后側9不用于 反射輻射。收集器6的殼體7的后側9由釕的厚靶層覆蓋，并且前側的 反射表面也由釕層制成。這些把層可以通過電鍍(galvanically)來施加。 除了所述四個收集器殼體7之外，在里面的殼體之前提供了假殼10。該 假殼10在后側具有與其他殼體相同的靶層；然而，該假殼的前側沒有 任何功能。
收集器6的殼體7是電隔離的，并且連接到電源12。該電源12產 生直流電流(偏壓)以及RF交流電流以便在殼體之間產生等離子體。 工作氣體(例如氬)存在于這些殼體之間。該工作氣體在EUV燈的操 作期間用作緩沖氣體。不同殼體的DC電位U1、 U2、 U3和U4被選擇 成使得每個殼體7的前側8相對于相對的殼體的后側正向充電。這意味 著U0〉U1 >U2>U3>U4。在電源12的操作期間，氬氣在殼體之間被 離子化，從而濺射來自后側的釕原子，所迷釕原子然后沉積到殼體的前 側上，即沉積到反射表面上。
這個過程可以在EUV燈的正常操作期間進4亍。然而，優選的是僅
9在EUV燈的操作暫停期間執行該濺射沉積。此外，在任何情況下都不 必同時在每個殼體之間產生濺射等離子體。也可以一個接一個地處理單 個的殼體。在這種情況下，僅在一對相對的殼體之間同時施加DC和RF 電壓，并且隨后將其切換到另一對相對的殼體，等等。
圖4示意性地示出了具有相應的EUV燈的EUV平版印刷系統的典 型布局。EUV燈在真空容器14中基本上包括輻射源11、收集器6以及 多層鏡13。從輻射源11發射的輻射由反射式收集器6收集并且聚焦到 中間焦點15上。在該中間焦點15的位置處，孔徑將EUV燈的第一體 積16與第二體積17連接。在該第二體積17中，多層鏡13被設置成將 來自中間焦點15的輻射引導到平版印刷掩模(mask)(未示出)和晶 片襯底18。在大多數EUV平版印刷系統中，用于碎片緩解的裝置19設 置在輻射源11與收集器6之間。在這樣的EUV燈中，收集器6可以如 結合圖3所描述的那樣進行設計以便連續地或者重復地增強反射表面的 降低的反射率。
附圖標記列表
1釕源
2光學部件
3反射表面
4承載襯底
5靶層
6收集器
7殼體
8前側
9后側
10假殼
11輻射源
12電源
13多層鏡
14真空容器
15中間焦點
16第一體積17 第二體積
18 襯底
19 用于碎片緩解的裝置
權利要求
1.原位處理光學設備中的反射EUV和/或軟X射線輻射的光學部件(2，6，13)的方法，所述光學部件(2，6，13)設置在所述光學設備的真空室(14)中并且包括一個或多個具有一種或多種表面材料的頂層的反射表面(3)，該方法包括步驟-在所述光學設備的所述室(14)中提供所述一種或多種表面材料的至少一個源(1，5)，以及-在所述光學設備的操作期間和/或操作暫停期間將來自所述源(1，5)的表面材料沉積到所述一個或多個反射表面(3)上，以便覆蓋或取代沉積的污染物材料和/或補償消融的表面材料。
2. 依照權利要求l的方法，其中通過化學氣相沉積來沉積所述表面 材料。
3. 依照權利要求l的方法，其中通過賊射沉積來沉積所述表面材料。
4. 依照權利要求3的方法，其中在所述光學設備的操作暫停中移動 所述表面材料的所述源(1, 5)以靠近所述一個或多個反射表面(3)。
5. 依照權利要求3的方法，其中將所述表面材料的所述源(1, 5) 作為所述光學設備的所述光學部件(2， 6, 13)或者其他光學部件(6, 13)的一個或多個非反射表面上的耙層(5)而提供。
6. 依照權利要求3或4或5的方法，其中用于所述光學設備的操作的 緩沖氣體用作用于濺射沉積的工作氣體。
7. 依照權利要求1或2或3的方法，其中連續或重復地測量所述一個 或多個反射表面(3)中的至少一個的反射率，并且僅在所述反射率減 'J 、到 一 定閾值以下時才沉積所述表面材料。
8. 依照權利要求1或2或3的方法，其中所述光學設備為EUV和/或軟 X射線燈。
9. 依照權利要求1或2或3的方法，其中所述光學部件(2, 6, 13) 為收集器。
10. 用于EUV和/或軟X射線輻射的光學設備，特別是EUV和/或軟X 射線燈，在真空室(14)中包括至少一個光學部件(2， 6, 13),所述 光學部件(2, 6, 13)具有一個或多個反射表面(3)，所述反射表面具 有一種或多種表面材料的頂層，其中該光學設備包括所述一種或多種表面材料的至少一個源(1, 5),所述源(1， 5)可用來在所述光學設備 的操作期間和/或操作暫停期間將表面材料原位沉積到所述一個或多個 反射表面(3)上，以便覆蓋或者取代沉積的污染物材料和/或補償消融 的表面材料。
11. 依照權利要求10的光學設備，其中所述光學設備包括用于在所 述光學設備的操作期間和/或操作暫停期間將來自所述源U， 5)的表面 材料沉積到所述一個或多個反射表面(3)上的裝置。
12. 依照權利要求10的光學設備，其中所述源(1, 5)被設置成在 所述光學設備的操作暫停中是可移動的，以靠近所述一個或多個反射表 面(3)。
13. 依照權利要求ll的光學設備，其中所述用于沉積表面材料的裝 置包括化學氣相沉積系統。
14. 依照權利要求10的光學設備，其中表面材料的所述源(1, 5) 為濺射靶并且所述光學設備包括用于通過濺射沉積將來自所述源(1， 5 ) 的表面材料沉積到所述一個或多個反射表面(3)上的裝置。
15. 依照權利要求14的光學設備，其中所述用于沉積表面材料的裝 置包括連接到表面材料的所述源(1, 5)以及連接到所述光學部件(2, 6, 13)的DC和RF電源(12)。
16. 依照權利要求14或15的光學設備，其中所述濺射靶包括所述光 學設備的所述光學部件(2， 6, 13)或者其他光學部件(6, 13)的一 個或多個非反射表面上的靶層(5)。
17. 依照權利要求16的光學設備，其中所述光學部件(2, 6, 13) 為具有多個收集器殼體(7)的收集器(6)并且所述靶層(5)在所述 收集器殼體(7)的后側提供。
18. 依照權利要求10的光學設備，其中所述光學部件(2, 6, 13) 為由一個或多個多層鏡形成的收集器(6)。
19. 依照權利要求11或14的光學設備，其中所述光學設備包括用于 連續地或重復地測量所述一個或多個反射表面(3)的至少一個的反射 率的裝置以及控制單元，該控制單元控制所述用于沉積表面材料的裝 置，使得所述裝置僅在所述反射率減小到一定闊值以下時才沉積所述表 面材料。
全文摘要
本發明涉及光學設備和原位處理所述光學設備中的反射EUV和/或軟X射線輻射的光學部件(2，6，13)的方法，所述光學部件(2，6，13)設置在所述光學設備的真空室(14)中并且包括一個或多個具有一種或多種表面材料的頂層的反射表面(3)。在該方法中，在所述光學設備的所述室(14)中提供所述一種或多種表面材料的源(1，5)，并且在所述光學設備的操作期間和/或操作暫停期間將來自所述源(1，5)的表面材料沉積到所述一個或多個反射表面(3)上，以便覆蓋或取代沉積的污染物材料和/或補償消融的表面材料。
文檔編號G03F7/20GK101681114SQ200780053335
公開日2010年3月24日 申請日期2007年6月12日 優先權日2007年6月12日
發明者C·梅茨馬徹, P·津克, R·T·A·阿佩茨 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司