苛刻环境的光学元件保护的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及设计成在苛刻环境中操作的光学元件。为了完成该目的，光学元件提供有一层或多层保护层，以屏蔽光学元件免受损坏，否则的话，会由于苛刻环境的未受保护的暴露而引起损坏。有利地在如下苛刻环境中部署该布置，其中，所述苛刻环境是用于从等离子体产生远紫外(“EUV”)辐射的设备的真空室中，所述等离子体通过源材料的放电或激光烧蚀产生。在该应用中，光学元件用于，例如从真空室的外部应用(例如半导体光刻)收集和导向辐射。
【背景技术】
[0002]远紫外光，例如波长小于或等于约50nm的电磁辐射(有时也称作软X射线)并且包括波长约为13.5nm的光，可用于光刻过程，以在基材(例如硅晶片)中产生极小特征。
[0003]用于产生EUV光的方法包括将靶材料从液态转变为等离子体态。靶材料优选包括至少一种元素，例如氙、锂或锡，在EUV范围内具有一条或多条发射谱线。在一个此类方法中，常称为激光产生的等离子体(“LPP”)，可以通过采用激光束辐射具有所需谱线发射元素的靶材料来产生所需的等离子体。
[0004]一种LPP技术涉及产生靶材料滴的物流，并用激光脉冲对至少部分所述滴进行辐射。更理论地说，LPP光源通过如下方式产生EUV辐射:将激光能沉积到具有至少一种EUV发射元素(例如，氙(Xe)、锡(Sn)或锂(Li))的靶材料中，产生高度离子化的等离子体，电子温度为数个10’ s的eV。
[0005]在去激过程中产生能量辐射，在所有方向上，从等离子体发射这些离子的再结合。在一个常用布置中，放置近垂直入射镜(常称作“收集器镜”或者简称为“收集器”)来收集光，并将其导向(在一些布置中，聚焦)到中间位置。然后可以将收集的光从中间位置转播到一组扫描器光学件，并最终转播到晶片。
[0006]在频谱的EUV部分中，通常认为需要为收集器使用反射光学件。在涉及的波长处，收集器有利地采用多层镜(“MLM”)。如其名字所暗示，该MLM通常由基底或基材上的材料的交替层构成。
[0007]必须将光学元件放入真空室内，使等离子体收集和再导向EUV光。室内的环境对于光学元件是有害的，因而，例如通过劣化其反射性限制了它的使用寿命。这是一种高温环境。环境内的光学元件可能暴露于源材料的高能离子或颗粒。这些源材料的颗粒可能不仅导致物理损坏，还会导致MLM表面的局部加热。源材料可能与构成MLM的至少一层的材料(例如，钼和硅)是特别有反应性的，从而可能需要采取步骤来降低反应性的潜在效应(特别是在提升的温度)或者保持材料分开。即使对于较差反应性源材料，例如锡、铟或氙，可能也需要解决温度稳定性、离子注入和扩散问题。
[0008]因此，收集器是光学元件的用途的一个例子，其必须能够在延长的时间段内耐受苛刻条件，而不展现出其光学性质的可感知的劣化。存在即使是这些苛刻条件下可用于增加光学元件寿命的技术。例如，可采用保护层或者中间扩散阻隔层使得MLM层与环境隔离。可以将收集器加热至例如超过500°C的提升的温度，以使得碎片从其表面蒸发。可以采用蚀刻剂，例如卤素蚀刻剂，从收集器表面蚀刻碎片，并在反射器表面的附近产生屏蔽等离子体。
[0009]尽管具有这些技术，仍然存在延长收集器寿命的需求。为此，本申请的申请人公开了用于保护在苛刻环境中操作的光学元件以延长光学元件的使用寿命的布置。
【发明内容】
[0010]下文呈现一个或多个实施方式的简化概述以提供对这些实施方式的基本理解。此概述不是所有构想到的实施方式的详尽综览，并且既非旨在指认出所有实施方式的关键性或决定性要素亦非试图界定任意或所有实施方式的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个实施方式的一些概念以作为稍后给出的更加具体的说明之序。
[0011]根据一个方面，本发明包括用于反射远紫外辐射的光学元件，所述光学元件包括至少两种介电材料的交替层的堆叠，在所述堆叠的最外层上布置有保护层，其中所述保护层包含氮化锆(ZrN)。或者，保护层也可以包含氧化钇(Y2O3)。保护层也可包含氧化铝(Al2O3)，具有或不具有Si层，其天然地存在S12涂层。保护层还可包含MoSi 2，具有或不具有二氧化硅(S12)层。保护层还可包含一层SiN和一层Mo。
[0012]保护层还可包含一层Mo和第二层Si，Si层具有S1jF涂层。
[0013]光学元件还可包括基材，位于基材上的至少两种介电材料的交替层的重复单元的堆叠，重复单元的至少一子集包括含有Si3N4的内保护层。内保护层也可包含MoSi 2。子集可包含比靠近基材更靠近所述堆叠的外表面的重复单元。光学元件还可包含含有ZrN的外保护层。保护层也可包含义03。
[0014]在另一个方面，本发明包括设备，所述设备具有:用于产生液态的材料靶的源，用于辐射所述靶的激光器，以将材料的状态从所述液态变化为等离子体状态，以在辐射区域中产生EUV光，以及用于将所述EUV光从所述辐射区域传送至工件的光学系统，其中，所述光学系统包括用于反射远紫外辐射的光学元件，所述光学元件包括至少两种介电材料的交替层以及布置在所述光学元件交替材料的最外层上的保护层，其中，保护涂层包含ZrN。保护层也可包含Y203。
[0015]在另一个方面，本发明包括采用设备制造的产品，所述设备包括:用于产生液态的材料靶的源，用于辐射所述靶的激光器，以将材料的状态从所述液态变化为等离子体状态，以在辐射区域中产生EUV光，以及用于将所述EUV光从所述辐射区域传送至工件的光学系统，其中，所述光学系统包括用于反射远紫外辐射的光学元件，所述光学元件包括至少两种介电材料的交替层以及布置在所述光学元件交替材料的最外层上的保护层，其中，保护涂层包含ZrN。保护层也可包含￥203。
【附图说明】
[0016]图1显示根据本发明的一个方面的激光产生的等离子体EUV光源系统的总体宽泛概念的并非按比例的示意图。
[0017]图2是构成图1的收集器30的一个可能的实施方式的MLM的并非按比例的截面图。
[0018]图3是构成图1的收集器30的另一个可能的实施方式的MLM的并非按比例的截面图。
[0019]图4是构成图1的收集器30的另一个可能的实施方式的MLM的并非按比例的截面图。
[0020]图5是构成图1的收集器30的另一个可能的实施方式的MLM的堆叠部分的重复单元的并非按比例的截面图。
[0021]图6是包含图5的重复单元的MIL的并非按比例的截面图。
【具体实施方式】
[0022]现参考附图描述各实施方式，其中贯穿附图用相似的附图标记来指示相似的元件。在以下说明中，为便于解释，阐述了众多的具体细节以促进对一个或多个实施方式的透彻理解。但是，显而易见的是，在部分或所用情况中，可实施下文所述的任意实施方式而不采用下文所述的具体设计细节。在其他情况中，众所周知的结构和装置以框图形式示出，以便于描述一个或多个实施方式。
[0023]首先参见图1，显示根据本发明的一个实施方式的一个方面的示例性EUV光源(例如激光产生的等离子体EUV光源20)的示意图。如所示，EUV光源20可包括脉冲或者连续激光源22，其可以是例如，脉冲气体放电CO2激光源，产生10.6 μπι的辐射。脉冲气体放电CO2激光源可以具有高功率和高脉冲和高重复频率下运行的DC或RF激发。
[0024]EUV光源20还包括靶传递系统24，用于以液滴或连续液流的形式传递靶材料。靶材料可以由锡或者锡化合物构成，但是也可使用其他材料。靶传递系统24将靶材料引入室26内部到达辐射区域28，其中，可以对靶材料进行辐射以产生等离子体。在一些情况下，将电荷置于靶材料上以允许靶材料驶向或者远离辐射区域28。应注意的是，本文所用的辐射区域是可能发生靶材料辐射的区域，并且是甚至有时实际上没有发生辐射的辐射区域。
[0025]继续见图1，光源20还可包括一个或多个光学元件，例如收集器30。收集器30可以是垂直入射反应器，例如以MLM实现，即，涂覆有Mo/Si多层的SiC基材，在各个界面处沉积有额外的薄阻隔层，以有效地阻挡热引发的层间扩散。收集器30可以是长椭圆的形式，具有缝隙以实现激光通过并到达辐射区域28。收集器30可以是，例如椭圆形状，其在辐射区域28具有第一焦距以及在所谓的中间点40 (也称作中间焦距40)的第二焦距，其中可以从EUV光源20输出EUV光并将其输入到集成电路光刻工具50，其采用光，例如以已知的方式来加工硅晶片工件52。然后以已知的方式额外地加工硅晶片工件52，以获得集成电路器件。
[0026]如上所述，光学元件(例如收集器30)的设计中的技术挑战之一是延长其寿命。已经尝试延长收集器寿命的一个方法是使用由SiN制造的保护层。还未证实这能够充分地延长收集器寿命以证明可用性。
[0027]收集器寿命的一个限制是由于气泡形成导致的多层镜的涂层的分解以及氢攻击下的分层。因此，保护层的一个目的是使得从入射源材料(例如锡)颗粒局部传输的热量消散，从而使得堆叠不会局部过热并形成泡。保护层需要足够厚，以使得当热波渗透到下方多层涂层的顶层时，