具有针对氢输运的阻挡层的EUV元件制造技术

公开了一种具有包括采用非氢气态材料的物种(例如离子、能量中性原子)注入的区域的氢扩散阻挡层的EUV系统。也公开了一种制造该部件的方法，该方法包括注入非氢气态材料的物种以形成氢扩散阻挡层的步骤，以及还公开了一种处理EUV系统元件的方法，该方法包括注入非氢气态材料的物种以防止氢吸收和扩散的步骤。也公开了使得EUV系统元件经受非氢气体离子流以采用非氢气体物种替代EUV系统元件的一个或多个层中氢离子从而气体离子保护EUV系统元件免受氢损伤。

EUV element with barrier layer for hydrogen transport

An EUV system with a hydrogen diffusion barrier layer comprising a region injected with a non-hydrogen gaseous material species (e.g., ions, energetically neutral atoms) is disclosed. A method for manufacturing the component is also disclosed, which includes steps for injecting a species of a non-hydrogen gaseous material to form a hydrogen diffusion barrier layer, and a method for treating an EUV system element, which includes steps for injecting a species of a non-hydrogen gaseous material to prevent hydrogen absorption and diffusion. It is also disclosed that the EUV system element is subjected to a non-hydrogen gas ion stream to replace hydrogen ions in one or more layers of the EUV system element with a non-hydrogen gas species so that the gas ions protect the EUV system element from hydrogen damage.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有针对氢输运的阻挡层的EUV元件
本公开涉及被设计用于在如下环境中操作的元件，在该环境中元件被暴露至可以损伤元件的物质，诸如氢。该环境的示例是用于从通过标靶材料的放电或激光烧蚀所产生的等离子体产生极紫外(“EUV”)辐射的设备的真空腔室。在该申请中，光学元件用于例如收集并引导辐射以例如用于半导体光刻和检查中。申请相关的交叉引用本申请要求享有2016年1月12日提交的美国临时专利申请No.62/277,807、2016年1月14日提交的美国临时专利申请No.62/278,923、以及2016年10月31日提交的美国专利申请No.15/338,835的优先权。
技术介绍
极紫外辐射例如具有大约50nm或更小波长、并且包括在大约13.5nm波长下辐射的电磁辐射(有时也称作软x射线)，极紫外辐射可以用于光刻工艺中以在诸如硅晶片的衬底中制造极其细小的特征。用于产生EUV辐射的方法包括将标靶材料从液态转变为等离子体态。标靶材料优选地包括具有在EUV范围内一个或多个发射线的至少一种元素，例如氙、锂或锡。标靶材料可以是固体、液体或气体。在一个该方法中，可以通过使用激光束照射具有所需发射线元素的标靶材料而产生通常称作激光产生等离子体(“LPP”)的所需等离子体。一种LPP技术包括产生标靶材料微滴的流并且采用激光辐射脉冲照射至少一些微滴。用更理论化的术语而言，LPP源通过将激光能量布置至具有至少一种发射EUV的元素，诸如氙(Xe)、锡(Sn)或锂(Li)中从而创建数10eV电子温度的高度离子化的等离子体而产生EUV辐射。在这些离子的去激发和复合期间所产生的能量辐射沿所有方向从等离子体发出。在一个普通设置中，近法向入射镜面(通常称作“收集器镜面”或简称“收集器”)被定位为收集、引导并且在一些设置中聚焦辐射至中间位置。随后可以从中间位置继续收集的辐射至一组光学元件、刻线板、检测器并最终辐射至晶片。在光谱的EUV部分中其通常被视作必须在包括收集器、照射器和投影光学箱的系统中使用反射型光学件用于光学元件。这些反射型光学件可以实施作为法向入射光学件或掠入射光学件。在所涉及的波长下，收集器有利地实施作为多层镜面(“MLM”)。如其名称所暗示，该MLM通常由在基底或衬底之上交替的材料层(MLM堆叠)构成。系统光学件也可以配置作为已涂覆的光学元件，即使其并未实施作为MLM。光学元件必须放置在具有等离子体的真空腔室内以收集并重引导EUV辐射。腔室内的环境对于光学元件不利并且因此限制了其使用寿命，例如，通过其反射率降低。环境内的光学元件可以暴露至能量(energetic)离子或标靶材料的颗粒。标靶材料的颗粒可以污染光学元件的已暴露表面。标靶材料的颗粒也可以引起MLM表面的物理损伤和局部加热。标靶材料可以特别地与构成了光学元件表面的至少一个层的材料反应，例如钼和硅。可以必须解决温度稳定性、离子注入和扩散问题，甚至具有较少反应标靶材料例如锡、铟或氙。也必须避免MLM涂层的起泡。存在可以利用以不论这些恶劣条件而增大光学元件寿命的技术。例如，封盖层可以放置在光学元件上以保护光学元件的表面。为了使得封盖层更具反射性，其也可以具有间隔开的多个层以提高在待反射的辐射的波长处的反射率。然而，该多层封盖层自身倾向于通过诸如氢扩散和起泡的机构而损伤。在一些系统中，在0.5至3mbar的范围中的压力下的H2气体被用于真空腔室以用于碎片减缓。缺乏气体时，在真空压力下，如果无法足够地保护收集器免受从等离子体射出的标靶材料这将是困难的。氢对于具有大约13.5nm波长的EUV辐射是相对透明的并且因此对于He、Ar或在大约13.5nm下呈现更高吸收率的其他候选气体是优选的。将H2气体引入真空腔室中以减慢由等离子体所产生标靶材料的能量碎片(离子、原子和集束)。碎片通过与气体分子碰撞而减慢。为此目的，使用也可以与碎片轨迹相反的H2气流。这用于减小在收集器的光学涂层上沉积、注入和溅射标靶材料的损伤。通过使用该方法，可以通过在等离子体位置与收集器表面之间的距离之上许多气体碰撞而将具有数keV能量的能量粒子减慢至几十eV。将H2气引入真空腔室中的另一原因是促进收集器表面的清洁。由等离子体所产生的EUV辐射通过分解H2分子而产生氢自由基H*。氢自由基H*接着帮助清洁收集器表面以去除在收集器表面上的标靶材料沉积物。例如，在锡作为标靶材料的情形中，氢自由基参与了收集器表面上的反应，这导致形成可以泵吸抽出的挥发性气态锡烷(SnH4)。为了使得该化学路径高效，优选地在收集器表面上存在低H复合速率(以重新形成为H2分子)，因此氢自由基可替代用于附接至Sn以形成SnH4。通常，由非金属化合物诸如氮化物、碳化物、硼化物和氧化物构成的表面与由纯金属构成的表面相比具有较低的H复合速率。然而，H2气体的使用可以对于施加至收集器的涂层具有负面效应，由涂层上轻的氢原子和分子引起。氢原子如此小以使得它们可以容易地扩散数个层深入至配置作为多层镜面的收集器中。也可以靠近表面注入低能氢并且可以扩散至收集器封盖以及封盖下方多层镜面的层中。这些现象最严重地影响了最外层(例如第一个1μm)。一旦原子氢侵入多层镜面的本体，则其可以接合至Si，陷在层边界和界面处，或两者。氢可扩散穿过MLM堆叠至下方的接合层并甚至扩散至衬底。这些效应的幅度取决于氢对表面的影响，被吸收的氢剂量，以及这些区域中氢的浓度。如果氢浓度在某一阈值之上，则其可以形成气态氢化合物的气泡，或者复合成H2分子或者也许也形成氢化物。这可以通常在MLM堆叠下方或在衬底层中发生最严重。当气泡开始形成时存在其在存在额外氢时将增大的高概率。如果该气泡确实形成则它们内部的气压将使得气泡之上的层形变，从而导致在各个大小的涂层上形成起泡。层可以随后爆裂，因此释放下方的气体以及该区域之上的材料，从而导致涂层的分层。已起泡的涂层产生数个问题。其具有更高的表面积并且更倾向于通过氧化和其他污染物以及通过标靶材料的沉积而劣化。由于更高的吸收，这通常导致EUV反射率的减小。已起泡的涂层也由于更高的粗糙度而散射更多光并且因此导致在所需角度下大大减小了EUV反射率，即使下方未受损的层仍然有助于反射EUV光并且即使通过清洁移除了标靶材料沉积物。起泡也引起带外(OoB)光反射的变化，该带外光可以包括由等离子体所产生的光以及来自驱动激光的光，并且引起用于故意地散射来自驱动激光器的光的元件诸如光栅的效率损失。由于H*暴露所致的收集器起泡严重地限制了寿命并且大大影响系统可利用性。对于损伤的当前模型是在其中存在缺陷的表面处H*吸收以及H原子输运至厚体内的区域。主要的指示在于：这出现在粘附层中MLM堆叠下方。H*产生随着EUV功率呈比例变化，因此EUVMLM光学元件起泡的问题可以预期随着源功率增大而变得更坏。除了这些效应之外，氢摄入和渗透也可以导致金属层的脆化并且因此导致层劣化。因此需要利用相对于使用多层光学件增强EUV反射率而与此同时具有对于诸如起泡之类的氢损伤耐受的光学件的优点。
技术实现思路
以下展示一个或多个实施例的简化概述以便于提供实施例的基本理解。该概述并非是所有预期实施例的宽广概览并且也并非意在识别所有实施例的关键或极重要的要素也并未对于任何或所有实施例的范围设置限制。其单纯目的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种设备，包括用于产生EUV辐射的系统的部件，所述部件在用于产生EUV辐射的所述系统的操作期间被暴露至氢离子，所述部件包括氢扩散阻挡层，所述氢扩散阻挡层包括采用非氢气体的物种注入的区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.12 US 62/277,807;2016.01.14 US 62/278,923;1.一种设备，包括用于产生EUV辐射的系统的部件，所述部件在用于产生EUV辐射的所述系统的操作期间被暴露至氢离子，所述部件包括氢扩散阻挡层，所述氢扩散阻挡层包括采用非氢气体的物种注入的区域。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述非氢气体的所述物种包括所述非氢气体的离子。3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述非氢气体的所述离子包括惰性气体的离子。4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述非氢气体的所述离子包括氦离子。5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述非氢气体的所述物种包括所述非氢气体的能量中性原子。6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述非氢气体的所述能量中性原子包括惰性气体的能量中性原子。7.根据权利要求5所述的设备，其中，所述非氢气体的所述能量中性原子包括能量氦原子。8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述部件包括收集器镜面的至少一部分。9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述收集器镜面是法向入射镜面。10.根据权利要求8所述的设备，其中，所述收集器镜面是多层镜面。11.根据权利要求1所述的设备，其中，所述部件包括刻线板、检测器、显微镜、检查系统、薄膜、真空腔室衬层、真空腔室叶片、以及微滴发生器中的一个的至少一部分。12.一种多层镜面，其在用于产生EUV辐射的系统中使用，所述多层镜面在用于产生EUV辐射的所述系统的操作期间被暴露至氢离子，所述多层镜面包括：衬底；背衬层，在所述衬底上；以及多层涂层，在所述背衬层上，其中所述背衬层和所述多层涂层中的一个包括氢扩散阻挡层，所述氢扩散阻挡层包括采用非氢气体的物种注入的区域。13.根据权利要求12所述的多层镜面，其中，所述非氢气体的物种包括所述非氢气体的离子。14.根据权利要求12所述的多层镜面，其中，所述非氢气体的物种包括所述非氢气体的能量中性原子。15.根据权利要求12所述的多层镜面，其中，所述非氢气体包括惰性气体。16.根据权利要求15所述的多层镜面，其中，所述惰性气体包括氦。17.一种多层镜面，其在用于产生EUV辐射的系统中使用，所述多层镜面在用于产生EUV辐射的所述系统的操作期间被暴露至氢离子，所述多层镜面包括：衬底；以及涂层，在所述衬底上，所述涂层包括多个层；其中所述多个层中的至少一个层是采用惰性气体的物种被注入的。18.根据权利要求17所述的多层镜面，其中，所述非氢气体的所述物种包括所述非氢气体的离子。19.根据权利要求17所述的多层镜面，其中，所述非氢气体的所述物种包括所述非氢气体的能量中性原子。20.根据权利要求17所述的多层镜面，其中，所述非氢气体包括惰性气体。21.根据权利要求20所述的多层镜面，其中，所述惰性气体包括氦。22.一种用于半导体光刻或检查的设备，包括：激光辐射源；标靶输送系统，用于将标靶材料输送至照射区域，在所述照射区域处由所述激光辐射源照射所述标靶材料以产生极紫外辐射；以及反射性光学元...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·R·乌姆斯塔德特，
申请(专利权)人：ASML荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL