CN104756607B - Euv辐射产生设备及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种EUV辐射产生设备(1)，其包括：真空室(4)以及用于将来自驱动激光装置(2)的激光射束(5)朝目标位置(Z)方向引导的射束引导室(3)，在所述真空室中为了产生EUV辐射(14)可以将靶材料(13)设置在所述目标位置(Z)处。EUV辐射产生设备(1)包括安置在所述真空室(4)和所述射束引导室(3)之间的中间室(18)、气体密封地封闭所述中间室(18)的用于使来自所述射束引导室(3)的激光射束(5)进入的第一窗(19)，以及气体密封地封闭所述中间室(18)的用于使所述激光射束(5)输出到所述真空室(4)中的第二窗(20)。本发明也涉及一种用于运行所述EUV辐射产生设备(1)的方法。

Description

EUV辐射产生设备及其运行方法

技术领域

本发明涉及一种EUV辐射产生设备，其包括：真空室以及用于将来自驱动激光器装置的激光射束朝目标位置方向引导的射束引导室，在该真空室中为了产生EUV辐射可以将靶材料设置在目标位置处。本发明也涉及一种用于运行所述EUV辐射产生设备的方法，所述方法包括：通过将激光射束引导到设置在目标位置处的靶材料来产生EUV辐射。

背景技术

由US 2011/0140008 A1已知一种具有用于将激光射束引导到目标位置处的射束引导装置的EUV辐射产生设备。在那里所描述的辐射引导装置用于引导已经在驱动激光***中产生并且放大的激光辐射。作为驱动激光器通常使用CO₂激光器，因为它在确定的靶材料、例如锡时能够在驱动激光器的输入功率和所产生的EUV辐射的输出功率之间实现高的转化效率。辐射引导装置将激光射束引导到用于使激光射束在目标位置处聚焦的聚焦元件或者聚焦装置。在目标位置处提供靶材料，在借助激光射束的照射时所述靶材料过渡成等离子态并且在此发射EUV辐射。

通常，在借助激光射束的照射时靶材料(例如锡)的一部分蒸发，所述部分可能沉积在设置在目标位置附近的光学元件的光学表面上。由于其例如约10.6μm长的波长(在使用CO₂激光器的情况下)，激光射束也由光学元件反射，所述光学元件具有相对粗糙的光学表面，如其通过锡沉积所引起的那样。这在用于反射在目标位置处所产生的EUV辐射的光学元件中通常不是这种情形，即污染物质在所述光学元件上的沉积通常导致所使用的EUV辐射的反射率的显著减小，从而应当使设置在真空室中或者在所述真空室后方设置的组件、例如照明***和投影***中的光学元件防止污染物质、尤其防止靶材料的沉积。

发明内容

本发明的任务是，如此开发开始时所述类型的EUV辐射产生设备和用于运行所述辐射产生设备的方法，使得提高EUV辐射产生设备的运行安全性。

根据本发明，所述任务通过EUV辐射产生设备来解决，其中在真空室和射束引导室之间安置中间室，其中设置气体密封地封闭中间室的用于使来自射束引导室的激光射束进入的第一窗以及气体密封地封闭中间室的用于使激光射束输出到真空室中的第二窗。

真空室通过第二窗密封地与周围环境分离。如果第二窗损坏或者第二窗的密封有故障，因为在真空室中比周围环境中、例如比辐射引导装置中的压力更小的压力占主导，所以气体可以从周围环境流入到真空室中。因此，所述窗或者其密封装置为潜在的泄漏源。小的泄漏仅仅作为简单的故障影响真空室中的周围环境。具有大的泄漏的窗的突然故障导致更大的气体量流入到真空周围环境中，在那里这产生气体流，所述气体流可能流过整个真空周围环境。由于不密封的窗，不仅气体而且可能用于冷却窗的液态物质、例如冷却水可以到达真空室中或者射束引导室中。

所述窗位于具有靶材料的目标位置附近，在所述窗旁靶材料的一部分处于气相，在窗的突然故障时所述部分被气体流一起带走。因此，这尤其是有问题的，因为靶材料或者必要时其他被一起带走的污染物质可能由EUV辐射产生设备传输到在EUV辐射的射束路径中随后的通常具有非常清洁的周围环境的照明***或者投影***中。在最坏的情形中，所述周围环境以靶材料的污染可以导致EUV平板印刷设备的完全失效，因为靶材料沉积在设置在那里的光学元件上并且所述光学元件可能不再能够被完全清洁。

为了在第一窗的突然故障时防止更大的气体量进入到真空室中，根据本发明提出，使用一个另外的(第一)窗，所述一个另外的窗与所述第二窗串联。如果第二窗松动，则仅仅在中间室中存在的(小的)气体体积可以到达真空室中，由于真空室的显著更大的容积这仅仅导致EUV平板印刷设备的相对微不足道的损害。因为两个窗的同时失效是极其不可能的，所以可以借助中间室显著提高EUV辐射产生设备的运行安全性。

在一种实施方式中，射束引导室具有比EUV辐射产生设备的周围环境更高的压力，其中在EUV辐射产生设备的周围环境中大气压(1013mbar)通常占主导。通过相对小的例如5mbar或者10mbar的过压已经可以使设置在射束引导室中的部件、例如光学器件有效防止污染，否则所述污染可能从EUV辐射产生设备的周围环境到达射束引导室中。

在一种实施方式中，EUV辐射产生设备具有用于将检查气体输送到中间室的输送装置以及用于根据所输送的检查气体监视中间室的泄漏的泄漏监视装置。中间室以检查气体、尤其以惰性气体、例如以氮气或氩气的施加是有利的，以便探测中间室的泄漏并且因此探测射束引导室和真空室之间的不足够的密封。此外，可以通过使用适合的惰性检查气体来降低小的泄漏对真空周围环境中的光学元件的影响。泄漏的探测或者监视例如可以通过监视中间室中的检查气体压力和/或通过探测每时间单位输送给中间室的检查气体量来实现。

在一种扩展方案中，输送装置构造用于在中间室中产生检查气体压力，所述检查气体压力大于射束引导室中的压力并且大于真空室中的运行压力。相对于射束引导室中的压力和真空室中的显著更小的运行压力的过压的产生证实为有利，因为通过这种方式可以抵抗尤其来自射束引导室的杂质侵入到中间室中。

在一种扩展方案中，输送装置具有用于以供给压力施加检查气体的压力产生装置以及设置在压力产生装置和中间室之间的节流阀。压力产生装置用于以恒定的(已调节的)供给压力提供检查气体。所述检查气体通过节流阀到达中间室中，其中在无泄漏的运行时中间室中的检查气体压力相应于压力产生装置的供给压力，从而在无泄漏的运行时没有检查气体通过节流阀到达中间室中。如果存在泄漏，则通过节流阀仅仅微不足道的气体量流入到中间室中，从而在那里出现小于供给压力的检查气体压力。所述压力差或者由所述压力差产生的通过节流阀的气体流动表示中间室的泄漏的程度。

作为节流阀，通常使用具有节流阀孔的固定节流阀，所述节流阀孔具有恒定的直径。所述节流阀孔的直径确定泄漏监视的敏感度，其中监视的灵敏度随着节流阀孔的直径的减小而增大。在本应用中，节流阀孔的典型直径处于约0.1mm的数量级中。

在一种扩展方案中，输送装置具有用于确定输送给中间室的检查气体流的气体流传感器。如进一步上方已示出的那样，可以根据每时间单位流过节流阀的气体量(即检查气体流)的大小推断出中间室中的泄漏的大小。

输送装置通常具有用于检查气体的输送管路。在输送管路中可以有针对性地设置一个或可能多个(小的)开口。所述一个或多个开口能够实现，平衡通过检查气体的温度变化引起的压力变化，否则在实际上不存在泄漏的情况下所述压力变化可能导致，指出中间室的泄漏。

在另一种扩展方案中，EUV辐射产生设备包括至少一个用于确定中间室中的检查气体压力的压力传感器。同样可以根据中间室中的检查气体压力、更准确地说根据检查气体压力的下降推断出中间室的泄漏。可能通过第一窗、第二窗和/或相应密封装置的故障发生所述泄漏。

在一种扩展方案中，EUV辐射产生设备具有用于在真空室中产生运行压力的真空产生装置。作为真空产生装置通常使用真空泵。在设置有靶材料的真空室中的运行压力通常处于至少小于1.0mbar的数量级中。在真空室中设置用于靶材料的提供装置，所述提供装置沿着与目标位置相交的预给定的路径引导靶材料。

在另一种实施方式中，EUV辐射产生设备具有用于使激光射束在目标位置处聚焦的聚焦装置。所述聚焦装置可以具有传输激光辐射并且例如由硒化锌构成的透镜元件。对于传输的光学元件附加地或替代地，也可以使用反射的光学元件来使激光射束在目标位置处聚焦。

在另一种实施方式中，聚焦装置设置在真空室中。在这种情形中，射束引导室可以将在真空室中才聚焦的已准直的激光射束输送给真空室。理解为，如有必要也可以完全地或者部分地在射束引导室中实现聚焦。

在另一种实施方式中，将窗中的至少一个构造为平面平行的板，其中优选将两个窗构造为平面平行的板。通过构造为平面平行的板，窗对通常垂直于平板平面出现的激光射束实际上不具有光学影响。在使用平面平行的板时传输激光射束的材料的材料需求也是小的，因为必须仅仅比激光射束的射束直径不显著更大地选择所使用的板或者盘的直径，其中可以相对小地选择所述板的厚度。

在另一种实施方式中，窗中的至少一个由金刚石构成，优选两个窗由金刚石构成。由(人工制造的)金刚石构成的窗的使用证实为有利，因为由于金刚石材料的高的导热性可以有效导出由激光射束的高的激光功率(>1kW)所引入的热。然而，用于金刚石材料的制造成本是相对高的，从而应当不过大地选择窗的厚度。此外，在使用具有相对大的厚度的窗的情况下，例如不足够的冷却也可以引起金刚石材料的热损坏(烧损)。

在另一种实施方式中，射束引导室具有用于扩展激光射束的装置。用于产生EUV辐射的CO₂激光器辐射具有高的辐射功率(例如大于1kW)，从而使用相对大的射束直径是有利的，以便在通过传输的光学元件时不使激光辐射的强度过大。为了具有大的射束直径的激光辐射的射束扩展，轴偏移抛物面镜的使用证实为有利，如其例如在US 2011/0140008A1中所描述的那样。

本发明的另一个方面涉及用于运行开始时所述类型的EUV辐射产生设备的方法，所述方法包括：根据中间室中的检查气体压力和/或根据输送给中间室的检查气体的检查气体流来监视中间室的泄漏。

如进一步上方所描述的那样，可以通过检查气体压力或者检查气体流与相应的故障阈值的比较来探测中间室中的压力下降，所述压力下降可以指示两个窗中的一个的损坏。在达到所述故障阈值时可以实现EUV平板印刷设备的立即切断，其中关闭EUV平板印刷设备的不同组件之间的阀或者开口，在所述EUV平板印刷设备中例如设置照明***或者投影***。替代地或附加地，作为对策也可以实施真空周围环境以惰性气体的填充或者施加。

借助检查气体在泄漏方面监视中间室也能够实现察觉窗处的悄然变化，从而可以启动对策或者在发生窗的断裂或者损坏之前已经发出警告。中间室的增大的泄漏可能由窗和用于窗的框或者保持装置、尤其框的用作密封的支承面或者贴靠面之间的差的接触产生。这种不足够的机械接触可以指示贴靠面的变化并且因此指示从窗到框或者保持装置的用作窗的热陷的材料的热传递的妨碍。由于吸收，例如由金刚石构成的不足够冷却的窗相对快速地加热并且可能通过过热损坏。

如果将检查气体压力或者检查气体流与相应的警告阈值进行比较并且如果达到所述警告阈值，则可以在达到故障阈值之前向操作者发出警告。通过这种方式，例如可以在EUV辐射产生设备的维修工作中检查并且在必要时更换或者修复窗的密封装置或者框。

由说明书和附图得到本发明的其他优点。以上所描述的和进一步提及的特征同时可以分别以任意组合应用于自身或者多个。所示出的和所描述的实施方式不理解为最终的列举，而更确切地说具有用于描述本发明的示例性特征。

附图说明

附图示出：

图1：EUV辐射产生设备的示意图，其具有射束引导室和真空室以及中间室，所述中间室具有被监视的压力空间。

具体实施方式

图1示出EUV辐射产生设备1，其具有驱动激光器装置2、射束引导室3以及真空室4。在真空室4中设置以聚焦透镜6形式的聚焦装置，以便使CO₂激光射束5在目标位置Z处聚焦。在图1中所示出的EUV辐射产生设备1基本上相应于如其在US 2011/0140008 A1中所描述的结构，其通过引用成为本身请的内容。由于清楚性，放弃了显示用于监视激光射束5的射束路径的测量装置。

驱动激光器装置2包括CO₂射束源以及多个用于产生具有高的辐射功率(>1kW)的激光射束5的放大器。对于驱动激光器装置2的可能的构型的详细描述，参考US 2011/0140008 A1。从驱动激光器装置2，激光射束5通过射束引导室3的多个偏转镜7至11以及真空室4中的另一个偏转镜12偏转到聚焦透镜6上，所述聚焦透镜使激光射束5在目标位置Z处聚焦，在所述目标位置处设置锡作为靶材料13。

靶材料13被已聚焦的激光射束5击中并且在此转化成等离子态，所述等离子态用于产生EUV辐射14。借助(未示出的)提供装置将靶材料13输送到目标位置Z，所述提供装置沿着预给定的与目标位置6相交的路径引导靶材料。对于目标材料的提供的细节，同样参考US 2011/0140008 A1。

在射束引导室3中设置用于增大激光射束5的射束直径的装置15，所述装置具有第一轴偏移抛物面镜16和第二轴偏移抛物面镜17，所述第一轴偏移抛物面镜具有凸面弯曲的第一反射表面，所述第二轴偏移抛物面镜具有凹面弯曲的第二反射表面。轴偏移抛物面镜16、17的反射表面分别形成(椭圆的)抛物面的轴偏移的区段。概念“轴偏移”意味着，反射表面不包含抛物面的旋转轴线(并且因此也不包含抛物面的顶点)。

如在附图中同样可识别的是，在射束引导室3、更准确地说其壳体和真空室4之间设置中间室18。在所述中间室18处、更准确地说在其面向射束引导室3的壳体壁上安置气体密封地封闭中间室18的第一窗19，所述第一窗用于使来自射束引导室3的激光射束5进入。第二窗20安置在中间室18的面向真空室4的壳体壁上并且用于使激光射束5从中间室18输出到真空室4中。

真空泵21用于在真空室4中产生运行压力p₂，所述运行压力p₂位于高真空范围内(通常为比1.0mbar明显更小)。真空室4在真空条件下的运行是必需的，因为在具有过高压力的剩余气体周围环境中可能发生所产生的EUV辐射14的过强烈的吸收。与此相应，射束引导室3或者在所述射束引导室中形成的内部空间以明显更高的压力p₁运行，所述明显更高的压力例如可以位于超过大气压(1013mbar)约5mbar的数量级中。因此，相对于EUV射束产生设备1的周围环境，将射束引导室3有针对性地设置在过压下，以便防止设置在射束引导室3中的光学元件受到污染。

在两个窗19、20同时毁坏的几乎不可能的情形中，来自射束引导室3的气体可以通过射束引导室3和真空室4之间的压力差到达真空室4的内部空间中并且在那里将靶材料13的残余或者沉积一起带走以及将它们输送到EUV平板印刷设备的(未形象示出的)其他组件。所述组件基本上涉及用于照明结构支承的掩膜的照明***以及涉及用于将掩膜上的结构投影到光敏感的衬底(晶片)上的投影***。所述其他组件或者设置在那里的光学元件可能被靶材料污染，这可能导致EUV平板印刷设备的完全失效。除来自射束引导室3的气体以外，冷却水也可以到达真空室4的内部空间中并且在那里将靶材料13的残余或者沉积一起带走以及将所述残余输送到EUV平板印刷设备的(未形象示出的)其他组件。

通过以第二窗20形式的初级密封装置和以第一窗19形式的次级密封装置的使用，可以显著降低这种污染的危险，因为如以上所提到的那样两个窗19、20的同时失效是极其不可能的。如果仅仅第一窗19损坏，则虽然气体或者液体从射束引导室3进入到中间室18中，但是第二窗20防止所述气体或者液体进入到真空室4中。如果第二窗20例如由于热负荷损坏，则仅仅包含在中间室18中的气体或者液体进入到真空室4中。因为与中间室18的容积(与在附图中所示出的不同)相比真空室4的容积明显更大，所以进入到真空室4中的气体量或者液体量可能造成的损害是相对小的。

然而有利的是，尽可能提早地识别中间室18中的例如归因于窗19、20中的一个的损坏的泄漏，以便在故障情形中可以启动适合的对策，例如其方式是，关闭EUV平板印刷设备的不同组件的室之间的开口或者阀和/或以惰性气体涌进真空室4或者所述其他组件，以便在那里产生超过所进入的气体的压力的压力并且由此防止所述气体的进入。

为了在泄漏方面监视中间室18，设置用于检查气体24的输送装置23，所述输送装置具有检查气体储气罐25作为检查气体提供装置，所述检查气体提供装置包含检查气体24、例如氮气或氩气并且以恒定的(必要时已调节的)供给压力p₀提供所述检查气体。通过输送管路27将检查气体24输送到中间室18。在输送管路中设置具有节流阀孔的固定节流阀26，所述固定节流阀限制到中间室18中的检查气体流。

如果中间室18无泄漏，则中间室18中的压力p与供给压力p₀一致并且没有检查气体24通过输送管路27流到中间室18中。因此，由用于测量中间室18中的检查气体压力p的压力传感器28所测量的检查气体压力p与供给压力p₀一致。供给压力p₀(并且因此在无泄漏情形中检查气体压力p)大于射束引导室3中的压力p₁并且大于真空室4的运行压力p₂并且例如可以为约1023mbar。

如果由于不密封性在一个或两个窗19、20上出现可能微不足道的泄漏，则检查气体压力p相对于供给压力p₀减小。这可以由泄漏监视装置29分析处理，为此所述泄漏监视装置与压力传感器28在信号技术上连接。只要泄漏识别装置29具有对存储装置的访问，在所述存储装置中存储用于固定预给定的数值或者调节到一个固定值上的供给压力p₀，就不需要与输送装置23的信号技术上的连接。理解为，在附图中泄漏监视装置29仅仅示例性地安置在中间室18处并且也可以设置在EUV辐射产生设备1的其它位置处。

泄漏监视装置29可以根据中间室18中的突然的强烈的压力下降推断出窗19、20的损坏，其方式是，将中间室18中的所测量的检查气体压力p与用于检查气体压力p的一个故障阈值进行比较。如果检查气体压力p下降到所述故障阈值以下，则立即启动对策，以便防止设置在真空室4中的或者设置在与所述真空室连接的其他真空室中的光学元件受到污染(如上所述)。

在适当选择节流阀孔的直径(例如约0.1mm)时，泄漏监视装置29非常敏感地对中间室18的小的泄漏作出反应，如其例如在窗19、20相对于中间室18的壳体、更准确地说相对于设置在那里的保持器或者框不完全密封时可能出现的那样。小的泄漏量的探测可以提供以下指示：在射束引导室3的部件上存在没有定义的状态。通过所测量的检查气体压力p与警告阈值的比较，必要时可以在所述窗19、20中的一个发生故障情形或者完全失效之前对所述状态作出反应。在达到所述警告阈值时，例如可以向操作者发出声学的或者光学的警告，借此所述操作者可以进行窗19、20的框或者贴靠面的维修和检查。

尤其在使用金刚石作为窗材料时，这种在窗19、20的可能的损坏方面的早的警告是有利的，因为由金刚石窗19、20的烧损或者损坏所需要的更换与显著的成本相连。由于其高的导热性，金刚石作为窗材料的使用是有利的。

对于中间室18中的检查气体压力p的测量替代地或者(如在附图中所示出的那样)附加地，也可以借助气体流传感器30实现流经输送管路27的检查气体24的检查气体流dv/dt的测量。在没有泄露的情况下检查气体流dv/dt消失，因为在这种情形中供给压力p₀和中间室18中的压力p一致。检查气体流随着中间室18中的检查气体压力p的减小(相应于供给压力p₀和中间室18中的检查气体压力p之间的压力差的增大)而增大。也可以由泄漏监视装置29将检查气体流dv/dt与一个故障阈值或者与一个警告阈值进行比较，以便识别故障情形或者发出警告。

也可能由检查气体24的温度变化引起中间室18中的压力p的变化。这可能导致故障报告，而实际上在中间室18中没有出现泄漏。为了平衡所述温度相关的压力变化，可以在输送管路27中有针对性地引入泄漏或者(小的)开口，借此检查气体24为了压力平衡与周围环境相连。

通过以上所描述的方式可以显著提高EUV辐射产生设备的运行安全性和可靠性。理解为，为了泄漏监视必要时可以放弃检查气体的输送，其方式是，直接借助压力传感器监视中间室中的气体压力。

Claims (15)

1.一种EUV辐射产生设备(1)，其包括：真空室(4)以及用于将来自驱动激光器装置(2)的激光射束(5)朝目标位置(Z)方向引导的射束引导室(3)，在所述真空室中为了产生EUV辐射(14)可以将靶材料(13)设置在所述目标位置(Z)处，

安置在所述真空室(4)和所述射束引导室(3)之间的中间室(18)，

气体密封地封闭所述中间室(18)的用于使来自所述射束引导室(3)的激光射束(5)进入的第一窗(19)，以及气体密封地封闭所述中间室(18)的用于使所述激光射束(5)输出到所述真空室(4)中的第二窗(20)，其特征在于所述EUV辐射产生设备还包括：

用于根据所输送的检查气体(24)监视所述中间室(18)的泄漏的泄漏监视装置(29)。

2.根据权利要求1所述的EUV辐射产生设备，其特征在于，所述射束引导室(3)具有比周围环境更高的压力(p₁)。

3.根据权利要求1或2所述的EUV辐射产生设备，其还包括：

用于将检查气体(24)输送到所述中间室(18)的输送装置(23)。

4.根据权利要求3所述的EUV辐射产生设备，其中，所述输送装置(23)构造用于在所述中间室(4)中产生检查气体压力(p)，所述检查气体压力大于所述射束引导室(3)中的压力(p₁)并且大于所述真空室(4)中的运行压力(p₂)。

5.根据权利要求3所述的EUV辐射产生设备，其中，所述输送装置(23)具有用于以供给压力(p₀)提供所述检查气体(24)的提供装置(25)以及设置在所述提供装置(25)和所述中间室(18)之间的节流阀(26)。

6.根据权利要求5所述的EUV辐射产生设备，其中，所述输送装置(23)具有用于确定输送给所述中间室(18)的检查气体流(dv/dt)的气体流传感器(30)。

7.根据权利要求1或2所述的EUV辐射产生设备，其还包括：至少一个用于确定所述中间室(18)中的检查气体压力(p)的压力传感器(28)。

8.根据权利要求1或2所述的EUV辐射产生设备，其还包括：用于在所述真空室(4)中产生运行压力(p₂)的真空产生装置(21)。

9.根据权利要求1或2所述的EUV辐射产生设备，其还包括：用于使所述激光射束(5)在所述目标位置(Z)处聚焦的聚焦装置(6)。

10.根据权利要9所述的EUV辐射产生设备，其中，所述聚焦装置(6)设置在所述真空室(4)中。

11.根据权利要求1或2所述的EUV辐射产生设备，其中，将所述第一窗(19)和第二窗(20)中的至少一个构造为平面平行的板。

12.根据权利要求1或2所述的EUV辐射产生设备，其中，所述第一窗(19)和第二窗(20)中的至少一个由金刚石构成。

13.根据权利要求1或2所述的EUV辐射产生设备，其中，所述射束引导室(3)具有用于扩展所述激光射束(5)的装置(15)。

14.根据权利要求2所述的EUV辐射产生设备，其中，所述周围环境是所述EUV辐射产生设备(1)外部的周围环境。

15.一种用于运行根据以上权利要求中任一项所述的EUV辐射产生设备(1)的方法，所述方法包括：

通过将所述激光射束(5)引导到设置在所述目标位置(Z)处的靶材料(13)来产生EUV辐射(14)，

其特征在于，

根据所述中间室(18)中的检查气体压力(p)和/或根据输送给所述中间室(18)的检查气体(24)的检查气体流(dv/dt)来监视所述中间室(18)的泄漏。