一種集光系統防汙染保護裝置的製作方法
2023-07-24 07:54:41
專利名稱：一種集光系統防汙染保護裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種集光系統防汙染保護裝置。
背景技術：
由於半導體行業對集成電路(IC, Integrated Circuits)的集成度要求越來越高，傳統的可見光或者近紫外光刻機已無法滿足行業發展需求，市場需求性能更為優良的光刻設備來維持整個產業的高速發展勢頭。眾所周知，光刻解析度與投影物鏡的數值孔徑成反t匕，與曝光波長成正比。因此，為了提高光刻解析度，下一代光刻機將採用波長更短的EUV光(有時也稱為軟X射線，其中包括波長在13.5nm附近的光)來取代現有的可見光及紫外光，以進一步提高光刻解析度和IC的集成度。產生EUV (Extreme ultraviolet,極紫外)光的主要途徑是將材料轉換為含有至少一種元素的等離子態，同時獲得EUV光。目前的轉換方法主要有兩種，「雷射產生等離子體」(LPP, Laser Produced Plasma)和「放電產生等離子體」(DPP, Discharge ProducedPlasma)。LPP技術主要通過高功率的雷射器轟擊靶材產生EUV光，該技術已較為成熟，最為人們所看好。但本申請發明人在實現本申請實施例中發明技術方案的過程中，發現上述技術至少存在如下技術問題:LPP光源採用大功率雷射脈衝轟擊靶材，將其等離子化，同時產生EUV光。一般採用二氧化碳雷射器作為驅動雷射光源。其功率高，可以呈現出某些好的特性。靶材採用金屬材料，如錫靶、銻靶、鋰靶等。通常靶材為金屬錫或錫合金時，EUV光的轉化效率最高。雷射脈衝轟擊錫靶的同時產生汙染物，如:中性原子、離子、微粒及團簇等，這些汙染物吸收EUV光，汙染光學鏡面，減少光學鏡面的壽命，因此雷射等離子EUV光源中的汙染物控制成為了重要的問題。為了解決雷射等離子EUV光源中的汙染物對於光學鏡面的汙染，現有技術中採用了如下技術方案:在集光鏡和EUV等離子體之間設置多個箔片以及用於產生磁場的磁源部件，通過磁場作用將EUV等離子體中的離子汙染物偏轉到箔片表面；進一步在集光鏡和EUV等離子體之間提供氣體分子，氣體分子與EUV等離子體中的汙染物粒子碰撞，將汙染物粒子偏轉到箔片表面。該種技術方案的不足是:( I)此結構複雜，成本高；(2)對中性粒子或碎片幾乎沒有作用。(3)此方法通過磁場作用將EUV等離子體中的離子汙染物偏轉到箔片表面，隨著離子汙染物附著在箔片上越來越多，箔片的收集效果會變差，也會有二次汙染集光鏡的可能性發生。(4)在EUV輻射經過的地方設置很多的薄片及磁源部件，必然會吸收相當部分EUV光。
發明內容
本發明的目的在於提供一種集光系統防汙染保護裝置，可以對所有汙染物(離子，中性粒子或碎片，金屬蒸汽等)產生作用，解決了現有技術中汙染物對於光學鏡面汙染的技術問題，有效的阻止汙染物附著在集光鏡上，可以實現減少集光鏡汙染和延長集光鏡使用壽命的目的。為了達到上述目的，本發明採用的技術方案如下:一種集光系統防汙染保護裝置，用於一種集光系統中，所述集光系統包括:一雷射源，所述雷射源用於發生雷射束；一真空腔，所述真空腔用於保持真空環境，提供光的存在環境；一集光鏡，所述集光鏡位於所述真空腔內，用於聚集光；其中，所述集光系統防汙染保護裝置包括:至少一供氣管路，位於所述真空腔中，且，所述供氣管路用於傳輸壓力氣體；至少一通氣孔，位於所述真空腔中，且所述至少一通氣孔位於所述供氣管路上，用於噴射所述壓力氣體；至少一氣源，所述氣源與所述供氣管路連接，用於給所述供氣管路提供壓力氣體；其中，所述壓力氣體通過所述通氣孔將所述真空腔中的汙染物吹離所述集光鏡。進一步的，所述集光系統防汙染保護裝置還包括:一支架，所述支架位於所述真空腔內，且所述支架與所述供氣管路連接，用於固定所述供氣管路。進一步的，所述供氣管路通過所述通氣孔噴射的氣流為第一方向，所述集光鏡的軸線方向為第二方向，其中，所述第一方向平行於所述第二方向，或者所述第一方向聚焦於所述第二方向上的一點。進一步的，所述供氣管路的通氣孔上設有導流管，所述導流管用於將所述壓力氣體導流入真空腔以便於通過所述壓力氣體將汙染物吹離所述集光鏡。進一步的，所述集光鏡上設有第一圈噴氣嘴、第二圈噴氣嘴，其中，所述第一圈噴氣嘴包括第一噴氣嘴和第二噴氣嘴，所述第一噴氣嘴與第二噴氣嘴之間的距離為第一距離；所述第二圈噴氣嘴包括第三噴氣嘴和第四噴氣嘴，所述第三噴氣嘴與所述第四噴氣嘴之間的距離為第二距離；其中，第一距離等於或者不等於第二距離；也就是說，集光鏡上的任一圈上的兩個噴氣嘴之間的距離與其他任一圈上的兩個噴氣嘴之間的距離可以是相同的，也可以是不相同的。進一步的，所述集光鏡還包括第三圈噴氣嘴，其中，所述第三圈噴氣嘴孔與所述第二圈噴氣嘴之間的距離為第三距離，第二圈噴氣嘴與所述第一圈噴氣嘴之間的距離為第四距離，其中，所述第三距離等於或者不等於第四距離；也就是說，集光鏡上的任何兩圈之間的距離可以相同也可以不相同。進一步的，所述第一噴氣嘴具有第一面積，所述第二噴氣嘴具有第二面積，其中，所述第一面積等於或者不等於第二面積；也就是說，集光鏡上的任一圈上的兩個噴氣嘴的面積可以相同也可以不相同。進一步的，所述第一噴氣嘴具有第三面積，所述第三噴氣嘴具有第四面積，其中，第三面積等於或者不等於第四面積；也就是說，集光鏡上的任何兩圈上的噴氣嘴的面積可以相同也可以不相同。進一步的，所述供氣管路為方形結構或者圓環結構或者圓形結構。
進一步的，所述集光系統防汙染保護裝置還包括:一抽氣設備，所述抽氣設備與所述真空腔連接，且所述抽氣設備在所述真空腔中形成壓力差，用於抽走所述壓力氣體和/或汙染物。與現有技術相比，本發明的有益效果是:本發明的集光系統防汙染保護裝置能夠在集光系統中通入背離集光鏡的壓力氣流，該壓力氣流可以覆蓋集光鏡片的整個內表面，該壓力氣流通過與汙染物碰撞，使汙染物偏離原來的運動方向，進而實現通過壓力氣流將光源中的汙染物吹離集光鏡，該發明可以預防絕大部分的汙染物，從而實現集光鏡被汙染的目的。進一步的，通過減少集光鏡和雷射源之間不必要的部件，避免了這些部件對EUV光的吸收，提高EUV光的轉換率。進一步的，在EUV集光鏡上直接布置噴氣嘴，增加壓力氣流的分布範圍和壓力，直接將汙染物吹離集光鏡，有效的清除汙染物。進一步的，該裝置結構簡單，減少了後續的維修和更換問題。進一步的，該裝置在汙染物產生之前就通入了壓力氣體，將EUV光源產生的汙染物直接吹離集光鏡，有效避免了在集光鏡產生汙染之後再清除汙染的問題，是一種主動式的汙染物預防保護方法。
圖1為本發明實施例中集光系統防汙染保護裝置的結構示意圖；圖2為本發明實施例中集光系統防汙染保護裝置的又一結構示意圖；圖3為本發明實施例中的集光鏡的一結構示意圖；圖4為本發明實施例中的集光鏡的又一結構示意圖；圖5為本發明實施例中的集光鏡的再一結構示意6為本發明實施例中的供氣管路的一結構示意圖；圖7為本發明實施例中的供氣管路的又一結構示意圖；圖8為本發明實施例中的供氣管路的再一結構示意具體實施例方式本發明實施例通過提供一種集光系統防汙染保護裝置，解決了現有技術中汙染物對於光學鏡面汙染的部分技術問題，有效的阻止汙染物附著在集光鏡上，實現了減少集光鏡片汙染和延長集光系統使用壽命的目的。為了更好的理解上述技術方案，下面將結合說明書附圖以及具體的實施方式對上述技術方案進行詳細的說明。如圖1所示，本發明實施例公開了一種集光系統防汙染保護裝置，用於一種集光系統中，尤其是用在用於EUV輻射和/或X射線的輻射單元中的系統，所述集光系統包括:雷射源1、真空腔2、集光鏡3，其中，雷射源I用於發生雷射束，其中，雷射器I採用二氧化碳雷射器，當然本發明並不限定為二氧化碳雷射器，也可以選用YAG雷射器或者一氧化碳雷射器，功率選擇在使EUV轉化效率最高即可。雷射器的數量也不限定，可以是一個，也可以是兩個以上。
真空腔2用於保持集光系統的內部為真空環境，提供光尤其是EUV光的存在環境。集光鏡3位於所述真空腔2內，用於收集所述光，尤其是EUV光，並將該EUV的光導入光刻機的照明光學系統。進一步的，本發明實施例提供的集光系統防汙染保護裝置包括供氣管路4、通氣孔5、氣源6、其中:供氣管路4位於所述真空腔2中，用於傳輸壓力氣體，所述壓力氣體可以是單一氣體也可以是混合氣體，所述壓力氣體不能影響EUV光。通氣孔5位於所述真空腔2中，且所述至少一通氣孔5位於所述供氣管路上，用於噴射所述壓力氣體。氣源6與供氣管路4連接，用於給供氣管路4提供壓力氣體。其他，所述集光系統防汙染保護裝置還包括抽氣設備12與真空腔2連接，在真空腔中產生壓力差，用於抽走汙染物和壓力氣體。其中，通氣孔5通過氣路連通實現通過壓力氣體將所述真空腔2中的汙染物吹離集光鏡3。其中，供氣管路4的通氣孔5上設有導流管13，導流管13用於將所述壓力氣體導流入真空腔2以便於通過所述壓力氣體將汙染物11吹離所述集光鏡3。為了更清楚的介紹本發明實施例中的集光系統防汙染保護裝置的結構，下面將介紹本發明實施例的實現過程。從圖1所示的集光系統防汙染保護裝置的實現過程如下:從EUV裝置的噴嘴7中噴出的靶材8被來自雷射源I的雷射擊中後，產生EUV光和汙染物11，其中汙染物11可包括灰塵、微粒、中性原子、離子和團簇等汙染物，本發明只是舉例汙染物的構成，但並不限定汙染物的具體構成。當具有一定能量的汙染物11向各個不同方向運動時，其中的一部分會飛向集光鏡3進而造成集光鏡3的汙染。這個時候，通過氣源6向供氣管路4充入一定量的壓力氣體，該壓力氣體具體可以為對EUV光吸收和影響性小的單一或混合氣體(如氫氣、氬氣等)，需要說明的是，本發明只是介紹該壓力氣體的可能性，並不限定具體的壓力氣體類型。該壓力氣體通過通氣孔5進入集光鏡3上的噴氣嘴9或通過管路連接至噴氣嘴9，該噴氣嘴9與通氣孔5之間的位置為:供氣管路4通過所述通氣孔5噴射的氣流方向為第一方向，所述集光鏡3的對稱軸線方向為第二方向，其中，所述第一方向可以平行於所述第二方向，或者所述第一方向聚焦於所述第二方向上的一點。也就是說，噴氣嘴9的開口方向可以是平行於集光鏡3的對稱軸線方向，或者聚焦於集光鏡3軸線的一個焦點或者其他可以實現吹離碎片11遠離集光鏡3的任一方向。也就是說，所述噴氣嘴9噴出的壓力氣體的方向是背離集光鏡3內表面的任何方向，所述這樣一定壓力的壓力氣體就可以吹向汙染物11，而將汙染物11吹離集光鏡3，進而實現對集光鏡3的保護。其中，導流管13與噴氣嘴9相配合，通過導流管13的不同角度、不同壓力、不同長度、不同寬度等條件設計有目的的實現將不同位置、不同濃度、不同能量的汙染物11吹離集光鏡3。具體來說，如圖1所示，導流管13 —端與供氣管路4的通氣孔5連通，另一端穿過集光鏡3的噴氣嘴9，並且導流管13在穿過噴氣嘴9後的方向設置成平行方向、聚焦集光鏡3的焦點方向或者其他方向，以實現將汙染物11吹離集光鏡3的目的。從圖2所示的集光系統防汙染保護裝置的實現過程來看，圖2所示的集光系統防汙染保護裝置將供氣管路4置於集光鏡3與等離子體之間。在這種結構設計下，可以在汙染物流向集光鏡的過程中，通過供氣管路4的通氣孔5直接將汙染物吹向遠離集光鏡的方向。同上所述，圖2中的供氣管路4的通氣孔5上也連通了導流管13，其中導流管13也可以具有不同角度、不同壓力、不同長度、不同寬度等條件設計有目的的實現將不同位置、不同濃度、不同能量的汙染物11吹離集光鏡3。需要說明的是，本發明並不限定集光鏡3與供氣管路4的位置關係，集光鏡3與供氣管路4的位置關係可以如圖1所示，也可以如圖2所示將供氣管路置於集光鏡3的右側，直接將汙染物吹離集光鏡3。進一步的，只要通過通氣孔5的氣路連通實現通過壓力氣體將所述真空腔2中的汙染物吹離集光鏡3的結構均是本發明的保護範圍。進一步的，為了支撐所述集光系統防汙染保護裝置，設置支架10於真空腔2內，且支架10與所述供氣管路4連接，用於固定所述供氣管路4。為了更好的實現供氣管路4的壓力氣體與集光鏡3之間的氣流傳輸，供氣管路4上的通氣孔5與集光鏡3上的噴氣嘴9具有空間氣路對應性，也就是說，壓力氣體從通氣孔5噴出後，直接進入對應的噴氣嘴9中實現氣流的流暢傳輸，以便於更好的吹離碎片，減少對集光鏡3的汙染。以集光鏡上的噴氣嘴9為例說明具體的布局方案。具體來說，集光鏡3上設有第一圈噴氣嘴、第二圈噴氣嘴，其中，第一圈噴氣嘴包括第一噴氣嘴和第二噴氣嘴，第一噴氣嘴與第二通噴氣嘴之間的距離為第一距離；第二圈噴氣嘴包括第三噴氣嘴和第四噴氣嘴，第三噴氣嘴與第四噴氣嘴之間的距離為第二距離；其中，第一距離可以等於或者不等於第二距離；也就是說，集光鏡上的任一圈上的兩個噴氣嘴之間的距離與其他任一圈上的兩個噴氣嘴之間的距離可以是相同的，也可以是不相同的。進一步的，所述集光鏡還可以包括第三圈噴氣嘴，其中，第三圈噴氣嘴與第二圈噴氣嘴之間的距離為第三距離，第二圈噴氣嘴與第一圈噴氣嘴之間的距離為第四距離，其中，第三距離等於或者不等於第四距離；也就是說，集光鏡上的任何兩圈之間的距離可以相同也可以不相同。進一步的，第一噴氣嘴具有第一面積，第二噴氣嘴具有第二面積，其中，第一面積等於或者不等於第二面積；也就是說，集光鏡上的任一圈上的兩個噴氣嘴的面積可以相同也可以不相同。進一步的，第一噴氣嘴具有第三面積，所述第三噴氣嘴具有第四面積，其中，第三面積等於或者不等於第四面積；也就是說，集光鏡上的任何兩圈上的噴氣嘴的面積可以相同也可以不相同。進一步的，供氣管路4可以為方形結構或者圓環結構或者圓形結構，需要注意的是，本發明實施例並不限定具體的結構，只要適用於該集光系統防汙染保護裝置的結構均是本發明的保護範圍。下面進一步的結合附圖介紹本發明實施例的集光鏡和/或供氣管路的實現方案。實施例一:如圖3所不,實施例一公開了本發明實施例中的集光鏡的一布局結構。在集光鏡3上設置的噴氣嘴9的開孔方向平行於集光鏡3的軸線，在集光鏡3上設置有3圈噴氣嘴，當然並不設定為3圈，也可以是I圈或者多圈噴氣嘴。這種結構，可以使壓力氣體以平行於集光鏡3的軸向方向通過噴氣嘴9,從而將碎片吹離集光鏡3。實施例二:如圖4所示，實施例二公開了本發明實施例中的集光鏡的又一布局結構。在集光鏡3上設置的噴氣嘴9的開孔方向聚焦於集光鏡3的一個焦點，或靶材附近。在集光鏡3上設置有3圈噴氣嘴，當然並不設定為3圈，也可以是I圈或者多圈噴氣嘴。這種結構可以使壓力氣體以聚焦於集光鏡3焦點的方向通過噴氣嘴9,從而將碎片吹離集光鏡3。實施例三:如圖5所不,實施例三公開了本發明實施例中的集光鏡的再一布局結構。在集光鏡3上設置的噴氣嘴9的開孔方向不同，有一些聚焦於集光鏡3的一個焦點，有一些平行於集光鏡3的軸線。如圖4所示，在集光鏡3上設置有3圈噴氣嘴，當然並不設定為3圈，也可以是I圈或者多圈噴氣嘴。這種結構，使壓力氣體一部分是以聚焦於集光鏡3焦點的方向通過噴氣嘴9，另一部分是以平行於集光鏡3的方向通過噴氣嘴9，從而將碎片吹離集光鏡3。當然並不設定集光鏡3上的噴氣嘴9的開孔方向只有平行於軸線和聚焦於焦點這兩種方向，也可以是任何角度的開孔方向。實施例四:如圖6所示，實施例四公開了本發明實施例中的供氣管路的一結構示意。供氣管路4可以為密封扁平、圓形結構。在供氣管路4上設有3圈通氣孔5，當然並不設定為3圈，也可以是I圈或者多圈通氣孔。每圈通氣孔的數量、形狀和大小可以相同或不同。實施例五:如圖7所示，實施例五公開了本發明實施例中的供氣管路的又一結構示意。供氣管路4可以為密封扁平、方形結構。在供氣管路4上設有3圈通氣孔5，當然並不設定為3圈，也可以是I圈或者多圈通氣孔。每圈通氣孔的數量、形狀和大小可以相同或不同。實施例六:如圖8所示，實施例六公開了本發明實施例中的供氣管路的再一結構示意。供氣管路4可以由供氣管路41、供氣管路42和供氣管路43組成，當然並不設定為3個，也可以是I個或多個。供氣管路為密封圓截面、圓環結構，各個供氣管路上通氣孔的數量、形狀和大小可以相同或不同。上述本發明實施例中的技術方案，至少具有如下的技術效果或優點:本發明的集光系統防汙染保護裝置能夠在雷射源和集光鏡之間通入背離集光鏡內表面的氣流，該氣流通過與汙染物碰撞，使汙染物偏離原來的運動方向，進而實現通過氣流將光源中的汙染物吹離集光鏡，從而達到減少集光鏡汙染和延長集光鏡使用壽命的作用。進一步的，通過減少集光鏡和雷射源之間不必要的部件，避免了這些部件對EUV光的吸收，提高EUV光的轉換率。進一步的，在集光鏡上直接布置噴氣孔，增加氣流的分布範圍和壓力，直接將汙染物吹離集光鏡，有效的清除汙染物。進一步的，該裝置結構簡單，減少了後續的維修和更換問題。進一步的，該裝置在集光鏡被汙染之前就通入了壓力氣體，將光源產生的汙染物直接吹離集光鏡，有效避免了在集光鏡產生汙染之後再清除汙染的問題，是一種主動式的防汙染保護裝置。以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，並不用於限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種集光系統防汙染保護裝置，用於一種集光系統中，其特徵在於，所述集光系統包括: 一雷射源，所述激 光源用於發生雷射束； 一真空腔，所述真空腔用於保持真空環境，提供光的存在環境； 一集光鏡，所述集光鏡位於所述真空腔內，用於聚集光； 其中，所述集光系統防汙染保護裝置包括: 一供氣管路，位於所述真空腔中，且所述供氣管路用於傳輸壓力氣體； 至少一通氣孔，位於所述真空腔中，且所述至少一通氣孔位於所述供氣管路上，用於噴射所述壓力氣體； 至少一氣源，所述氣源與所述供氣管路連接，用於給所述供氣管路提供壓力氣體； 其中，所述壓力氣體通過所述通氣孔將所述真空腔中的汙染物吹離所述集光鏡。
2.如權利要求1所述的集光系統防汙染保護裝置，其特徵在於，所述集光系統防汙染保護裝置還包括: 一支架，所述支架位於所述真空腔內，且所述支架與所述供氣管路連接，用於固定所述供氣管路。
3.如權利要求1所述的集光系統防汙染保護裝置，其特徵在於，所述供氣管路通過所述通氣孔噴射的氣流為第一方向，所述集光鏡的軸線方向為第二方向，其中，所述第一方向平行於所述第二方向，或者所述第一方向聚焦於所述第二方向上的一點。
4.如權利要求1所述的集光系統防汙染保護裝置，其特徵在於，所述供氣管路的通氣孔上設有導流管，所述導流管用於將所述壓力氣體導流入真空腔以便於通過所述壓力氣體將汙染物吹離所述集光鏡。
5.如權利要求1所述的集光系統防汙染保護裝置，其特徵在於，所述集光鏡上設有第一圈噴氣嘴、第二圈噴氣嘴，其中， 所述第一圈噴氣嘴包括第一噴氣嘴和第二噴氣嘴，所述第一噴氣嘴與第二噴氣嘴之間的距離為第一距離； 所述第二圈噴氣嘴包括第三噴氣嘴和第四噴氣嘴，所述第三噴氣嘴與所述第四噴氣嘴之間的距離為第二距離； 其中，第一距離等於或者不等於第二距離。
6.如權利要求5所述的集光系統防汙染保護裝置，其特徵在於，所述集光鏡還包括第三圈噴氣嘴，其中， 所述第三圈噴氣嘴與所述第二圈噴氣嘴之間的距離為第三距離，第二圈噴氣嘴與所述第一圈噴氣嘴之間的距離為第四距離，其中，所述第三距離等於或者不等於第四距離。
7.如權利要求5所述的集光系統防汙染保護裝置，其特徵在於，所述第一噴氣嘴具有第一面積，所述第二噴氣嘴具有第二面積，其中，所述第一面積等於或者不等於第二面積。
8.如權利要求5所述的集光系統防汙染保護裝置，其特徵在於，所述第一噴氣嘴具有第三面積，所述第三噴氣嘴具有第四面積，其中，第三面積等於或者不等於第四面積。
9.如權利要求1所述的集光系統防汙染保護裝置，其特徵在於，所述供氣管路為方形結構或者圓環結構或者圓形結構。
10.如權利要求1所述的集光系統防汙染保護裝置，其特徵在於，所述集光系統防汙染保護裝置還包括: 一抽氣設備，所述抽氣設備與所述真空腔連接，且所述抽氣設備在所述真空腔中形成壓力差，用於抽走所述壓力氣體 和/或汙染物。
全文摘要
本發明公開了一種集光系統防汙染保護裝置，用於一種集光系統中，所述集光系統包括一雷射源，一真空腔，一集光鏡，所述集光系統防汙染保護裝置包括一供氣管路，用於傳輸壓力氣體；至少一通氣孔，位於所述供氣管路上，用於噴射所述壓力氣體；至少一氣源，與所述供氣管路連接，用於給所述供氣管路提供壓力氣體；其中，所述通氣孔與所述通過氣路連通，實現通過所述壓力氣體將所述真空腔中的汙染物吹離所述集光鏡。本發明能夠在雷射源和集光鏡之間通入背離集光鏡內表面的氣流，進而實現通過氣流將光源中的汙染物吹離集光鏡，從而防止集光鏡被汙染物汙染，達到延長集光鏡使用壽命的目的。
文檔編號G03F7/20GK103108481SQ20121050534
公開日2013年5月15日 申請日期2012年11月30日 優先權日2012年11月30日
發明者宗明成, 魏志國, 徐天偉, 孫裕文, 黃有為 申請人:中國科學院微電子研究所