TWI805022B - 用於深紫外線光源之光學組件 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種光學組件，其包括：一氟化鈣基板，其包括形成一光學相互作用表面之至少一部分的一原子級光滑基板表面；及一密封層，其覆蓋該原子級光滑基板表面，以藉此在該氟化鈣基板與該密封層之間形成一光滑界面。定義為該原子級光滑基板表面之一輪廓之一平均偏差的該原子級光滑基板表面之一輪廓粗糙度參數Ra在0.01奈米(nm)至0.17 nm且包括0.17 nm之一範圍內。
Description
所揭示主題係關於一種用於深紫外線光源中之光學組件，此種光學組件在光學上更穩健。
用於光微影中之一種氣體放電光源被稱為準分子光源或雷射。通常，準分子雷射使用一或多種惰性氣體與反應氣體之組合，惰性氣體可包括氬氣、氪氣或氙氣，反應氣體可包括氟氣或氯氣。準分子雷射可在電模擬(所供應能量)及(氣體混合物之)高壓的適當條件下產生準分子，即偽分子，該準分子僅以激勵狀態存在。處於激勵狀態之準分子產生在紫外線範圍中之放大光。準分子光源可使用單個氣體放電腔室或複數個氣體放電腔室。當準分子光源正執行時，準分子光源產生深紫外線(DUV)光束。DUV光可包括例如約100奈米(nm)至約400 nm之波長。
在一些一般態樣中，一種光學組件包括：氟化鈣基板，其包括原子級光滑基板表面，該基板表面形成光學相互作用表面之至少一部分；及密封層，其覆蓋原子級光滑基板表面以藉此在氟化鈣基板與密封層之間形成光滑界面。定義為原子級光滑基板表面之輪廓之平均偏差的原子級光滑基板表面之輪廓粗糙度參數Ra在0.01奈米(nm)至0.17 nm且包括0.17 nm之範圍內。
實施方案可包括以下特徵中之一或多者。舉例而言，定義為輪廓之峰谷高度在原子級光滑基板表面之選定取樣長度內之平均值的原子級光滑基板表面之另一輪廓粗糙度參數Rz可在1.0 nm至1.6 nm之範圍內。
光學組件可經組態以用於具有193 nm之波長的光束。光學組件可為氣體放電腔室之窗、光束反向器、光束擴展稜鏡、輸出耦合器或光束分光器。光學組件可經組態以用於具有在深紫外線範圍中之波長的光束。
密封層可經組態以防止氟化鈣基板中之氟耗盡。
原子級光滑基板表面實際上可使用加速中性原子束處理而形成。原子級光滑基板表面之形成可排除(亦即，不包括)機械處理、電離電漿處理或化學蝕刻。原子級光滑基板表面可能不具有缺陷、刮痕、污染物粒子及表面下損壞。
在其他一般態樣中，一種用於深紫外線(DUV)光學微影之光學系統包括：氣體放電系統，其包括一或多個氣體放電腔室，每一氣體放電腔室容納能量源且含有包括增益介質之氣體混合物；及一或多個光學組件，其與氣體放電系統相關聯。每一光學組件包括：基板，其包括形成光學相互作用表面之至少一部分的原子級光滑基板表面；及保護層，其經組態以減輕或防止至少部分地由DUV光之輻照引起的原子級光滑基板表面之損壞，該保護層沈積至原子級光滑基板表面上，以藉此在基板與保護層之間形成光滑界面。
實施方案可包括以下特徵中之一或多者。舉例而言，氣體放電系統可包括兩個放電腔室，該兩個放電腔室包括經組態以產生脈衝種子光束之主控振盪器及經組態以自種子光束產生脈衝輸出光束之功率放大器。該等光學組件中之至少一者可經組態以將脈衝種子光束自主控振盪器饋送至功率放大器。
光學組件可為該等氣體放電腔室中之一者的窗、光束反向器、光束擴展稜鏡、輸出耦合器或光束分光器。
定義為原子級光滑基板表面之輪廓之平均偏差的原子級光滑基板表面之輪廓粗糙度Ra可在0.01奈米(nm)至0.17 nm且包括0.17 nm之範圍內。
原子級光滑基板表面實際上可使用加速中性原子束處理而形成。原子級光滑基板表面可能不具有缺陷、刮痕、污染物粒子及表面下損壞。
在其他一般態樣中，執行一種用於減輕或防止深紫外線(DUV)光源中之光學組件的光學表面之損壞的方法。該方法包括：提供基板，該基板包含形成光學組件之光學表面之至少一部分的基板表面；藉由用至少一個加速中性原子束衝擊基板表面來使基板表面光滑；及在使基板表面光滑之後，將保護層沈積至基板表面上，使得在基板與保護層之間形成界面，該保護層經組態以減輕或防止光學表面之損壞。
實施方案可包括以下特徵中之一或多者。舉例而言，可藉由移除基板表面處之高區及留下基板表面處之低區來使基板表面光滑。可藉由將表面之輪廓粗糙度Ra減小至低於且包括0.17奈米(nm)之值來使基板表面光滑。
可藉由調整取決於原子簇密度及處理時間之材料移除率來影響基板表面。用至少一個加速中性原子束衝擊基板表面可包括：在一連串步驟中之每一步驟處用該等加速中性原子束中之一相異者衝擊基板表面。此外，可在每一衝擊步驟處調整材料移除率。材料移除率可在每步驟0.3奈米至每步驟30奈米之範圍內。
基板可由氟化鈣製成。
可藉由用至少一個加速中性原子束衝擊基板表面直至定義為基板表面之輪廓之平均偏差的基板表面之輪廓粗糙度Ra在0.01 nm至0.17 nm且包括0.17 nm之範圍內來使基板表面光滑。
光學組件可經組態以用於具有193 nm之波長的光束。光學組件可為氣體放電腔室之窗、光束反向器、光束擴展稜鏡、輸出耦合器或光束分光器。
可藉由移除基板之基板表面處的再沈積層來使基板表面光滑，該再沈積層係在使基板表面光滑之前在基板表面之機械拋光期間形成。可藉由自基板表面移除表面下損壞、刮痕、缺陷及污染物粒子來使基板表面光滑。可藉由自基板表面移除損壞及缺陷而不將額外損壞或缺陷添加至基板表面來使基板表面光滑。
在其他一般態樣中，一種光學組件包括：氟化鈣基板，其具有形成光學相互作用表面之至少一部分的光滑基板表面；及密封層，其沈積至光滑基板表面上。光滑基板表面實際上係使用加速中性原子束處理而形成。
實施方案可包括以下特徵中之一或多者。舉例而言，定義為光滑基板表面之輪廓之平均偏差的光滑基板表面之輪廓粗糙度Ra可在0.01奈米(nm)至0.17 nm且包括0.17 nm之範圍內。
密封層可經組態以防止氟化鈣基板中之氟耗盡。
光學組件可經組態以用於具有在深紫外線範圍中之波長的光束。光學組件可經組態以用於具有193 nm之波長的光束。光學組件可為氣體放電腔室之窗、光束反向器、光束擴展稜鏡、輸出耦合器或光束分光器。
光滑基板表面之形成可排除(亦即，不包括)機械處理、電離電漿處理或化學蝕刻。
在其他一般態樣中，光學組件實際上係使用包含以下步驟之製程形成：提供基板，該基板包括形成光學組件之光學表面之至少一部分的基板表面；藉由用至少一個加速中性原子束衝擊基板表面來使基板表面光滑；及在使基板表面光滑之後，將保護層沈積至基板表面上，使得在基板與保護層之間形成界面，該保護層經組態以減輕或防止光學表面之損壞。
參看圖1，光學系統100產生具有在深紫外線(DUV)光譜中之波長的光束105 (其可為放大光束)，以供微影曝光設備110用於DUV微影中。因此，光束105之波長在約100奈米(nm)至約400 nm之範圍內。光學系統100包括氣體放電系統115，該氣體放電系統包括一或多個氣體放電腔室120及一或多個光學組件125。光學組件125中之任一者可與氣體放電腔室120中之任一者相關聯或可與氣體放電系統115內之其他光學元件相關聯。雖然在圖1中展示一個氣體放電腔室120及光學組件125，但可存在多於一個氣體放電腔室120及多於一個光學組件125。每一氣體放電腔室120包括能量源121且含有包括增益介質之氣體混合物122。舉例而言，若增益介質包括氟化氬(ArF)，則光束105之波長為約193 nm。光束105可為脈衝光束。
光學組件125中之每一者經組態以與前體光束104相互作用，該前體光束最終形成自氣體放電系統115輸出之光束105。因此，光學組件125可配置於氣體放電系統115內之任何適當位置處。取決於光學組件125之位置，與光學組件125相互作用之前體光束104可具有光束105之相同能量及/或功率，或其可具有與光束105不同之能量及/或功率。在各種情形下，前體光束104可為在雷射腔內循環之光束。在任何情況下，前體光束104可為可隨時間推移對光學組件125造成損壞之脈衝光束。因此，光學組件125係由能夠在被前體光束104輻照時承受施加至光學組件125之高位準通量的材料製成。舉例而言，光束105為脈衝光束，其可具有大於例如每脈衝20毫焦耳(mJ)之脈衝能量。光學組件125可經受大至每脈衝80 mJ/cm
2之通量。舉例而言，在一些實施方案中，光學組件125包括由氟化鈣(CaF
2)製成之基板。
隨時間推移，光學組件125因前體光束104之輻照而損壞，且光學組件125之損壞使氣體放電系統115及因此光學系統100之效能降級，且縮短氣體放電腔室120之壽命。舉例而言，若光學組件125之基板126由CaF
2製成且在前體光束104之某些波長下，則光學組件125之光學相互作用區127可能會由於氟逸出及晶體崩塌而遭受損壞，氟逸出及晶體塌陷係由前體光束104照射於光學組件125之基板的表面上而引起的。為了減少此損壞，光學組件125之基板126塗佈有密封層或保護層128，但甚至此保護層128最終會分解且導致光學組件125上之局部表面損壞。
為了改善光學組件125 (及氣體放電腔室120)之壽命，保護層128與CaF
2基板126之間的界面129應儘可能無缺陷且乾淨。為此目的，使用加速中性原子束處理來製造光學組件125。
具體而言，如圖2A及圖2B中所展示，在塗佈有保護層128之前，使用加速中性原子束處理實際上形成或已實際上形成基板126之原子級光滑基板表面124。在原子級光滑基板表面124處，曝露基板材料之初始晶格，亦即，基板最初生長時的晶格。換言之，CaF
2基板126之將最終形成保護層128與CaF
2基板126之間的界面129的表面124受至少一個加速中性原子束衝擊或撞擊(如圖5A中所展示)，使得自表面124均勻且乾淨地移除CaF
2(其為基板材料)之薄層以及缺陷及污染物，而不會將額外損壞添加至基板126之表面或表面下。以此方式，基板126之表面124形成為不具有會對光學組件125及光學系統100造成損壞之此等缺陷及污染物的原子級光滑基板表面124。
原子級光滑基板表面124形成光學組件125之光學相互作用區127之至少一部分。詳言之，光學相互作用區127為基板126之與光束104相互作用之區。因此，光學相互作用區127包括與光束104相互作用之所有表面、材料及界面。由於光學組件125為透射光學件，因此光束104與保護層128、界面129、基板表面124且甚至與基板126相互作用。
原子級光滑基板表面124具有定義為原子級光滑基板表面之輪廓之平均偏差的輪廓粗糙度參數Ra，該輪廓粗糙度參數在0.01奈米(nm)至0.17 nm且包括0.17 nm之範圍內。在一些實施方案中，原子級光滑基板表面124亦具有定義為輪廓之峰谷高度在原子級光滑基板表面124之選定取樣長度內之平均值的另一輪廓粗糙度參數Rz，該另一輪廓粗糙度參數在1.0 nm至1.6 nm之範圍內。因此，原子級光滑基板表面124不具有隨時間推移會對光學組件125造成損壞且使光學系統100降級的缺陷、損壞、刮痕及污染物。因為原子級光滑基板表面124實際上係使用加速中性原子束處理(而非替代地使用化學蝕刻、機械處理或電離電漿處理)形成，所以當處理或形成原子級光滑基板表面124時，不會將額外損壞添加至基板126之表面。換言之，形成原子級光滑基板表面124中之最終光滑化步驟不包括機械處理、電離電漿處理或化學蝕刻。因此，原子級光滑基板表面124不具有或幾乎不具有缺陷、刮痕、污染物粒子及表面下損壞。
另外，如圖3A及圖3B中所展示，當保護層128覆蓋原子級光滑基板表面124 (或沈積至原子級光滑基板表面上)時，界面129形成為CaF
2基板126之表面124與保護層128之間的光滑(或原子級光滑)界面129，此界面129不具有缺陷及污染物，藉此改善光學組件125及光學系統100之壽命。
參看圖4，執行程序430以用於減輕或防止光學系統100 (或DUV源)中之光學組件125之表面124 (在光學區127內)的損壞。程序430係相對於光學系統100中之光學組件125 (圖1至圖3B)之表面124而執行。
程序430包括提供基板126，該基板包括原始基板表面443 (圖5A)，該原始基板表面一旦經處理及光滑化，即形成光學組件125之光學相互作用區127之至少一部分(431)。舉例而言，如圖5A中所展示，基板126可由氟化鈣CaF
2製成。
在使用加速中性原子束處理使原始基板表面443光滑之前，基板126可在原始基板表面443處具有由例如機械拋光或化學蝕刻引起之刮痕、缺陷、損壞及/或污染物，如下文參看圖6A所論述。拋光基板126之動作留下由基板126之破裂、斷裂、機械應力材料組成的薄損壞層(諸如，圖6A中之表面下損壞層626d)。另外，拋光化合物、其他製程污染物及濕氣可在執行拋光之後留在原始基板表面443處(例如，以形成如圖6A中所展示之再沈積層626r)。因此，在無額外修復步驟(使用接下來論述之加速中性原子束處理)之情況下，塗覆至基板126之任何保護層128皆附著至不同程度地破裂且潛在地被污染之基板126。在不使原始基板表面443光滑以藉此形成光滑基板表面124之情況下，形成於基板126與保護層128之間的不完美界面可有助於觀察到保護層128保護基板126 (及基板表面124)之工作效果的可變性。
藉由用至少一個加速中性原子束440衝擊原始基板表面443來使原始基板表面443光滑(433)，如圖5A中所展示。加速中性原子束在X及Y兩個方向上進行掃描以與整個原始基板表面443相互作用且使其光滑，以藉此形成光滑基板表面124 (圖5B)。可適當地調整每一加速中性原子束440，使得均勻且乾淨地移除原始基板表面443之薄層，以藉此形成原子級光滑基板表面124 (圖5B)。舉例而言，可針對與原始基板表面443相互作用之每一加速中性原子束440而調整原子簇密度、能量、光束通量及原子類型中之一或多者。另外，可調整加速中性原子束440與原始基板表面443 (及在形成光滑基板表面124之前形成的任何中間表面)相互作用的處理時間。此外，以此等方式，可調整在原始基板表面443處之CaF
2基板126的材料移除率。基板表面之光滑化(433)可包括移除原始基板表面443處之高區441及留下原始基板表面443處之低區442。
亦參看圖6A至圖6C，展示基板126之本體材料626b之原始基板表面443。使原始基板表面443光滑以形成光滑基板表面124 (433)可包括移除基板126之原始基板表面443處的再沈積層626r (圖6A)。在使用程序430形成光滑基板表面124之前，在基板表面之機械拋光期間形成再沈積層626r。因而，再沈積層626r包括或至少部分地由在機械拋光製程期間產生之拋光雜質645 (展示為實心星)形成。此外，可藉由例如自原始基板表面443移除表面下損壞、刮痕、缺陷及污染物粒子來使原始基板表面443光滑(433)。替代地或另外，使原始基板表面443光滑(433)可包括移除亦在基板126之原始基板表面443處的表面下損壞層626d。損壞層626d包括表面下損壞及缺陷，諸如微裂紋646 (展示為波浪線)及塑性刮痕647 (展示為三角形)。另外，可藉由例如自原始基板表面443移除損壞及缺陷而不將額外損壞或缺陷添加至原始基板表面443來使原始基板表面443光滑(433)。因此，在一些實施方案中，使基板表面443光滑(433)可包括移除再沈積層626r (圖6A至圖6B)或表面下損壞層626d (圖6B至6C)或其組合，使得基板表面124形成於基板126之本體材料626b中而基板表面124處無損壞、缺陷或污染物粒子。
衝擊原始基板表面443 (433)可包括調整取決於加速中性原子束440內之原子簇密度及與加速中性原子束440照射於原始基板表面443上之時間長度相關聯的處理時間之材料移除率。在一些實施方案中，用至少一個加速中性原子束440衝擊原始基板表面443包括：在一連串步驟中之每一步驟處用該等加速中性原子束440中之相異者衝擊原始基板表面443。換言之，可藉由使用加速中性原子束440中之相異者重複移除(依序)原始基板表面443之薄層來使基板表面124光滑。可在每一衝擊步驟處調整材料移除率。舉例而言，材料自原始基板表面443之移除率可在每步驟0.3奈米至每步驟30奈米之範圍內。
藉由對原始基板表面443執行加速中性原子束處理以形成光滑基板表面124 (在塗覆保護層128之前)，可使原始基板表面443光滑而不添加進一步表面下損壞且不產生晶格凹坑(其可由蝕刻引起)。此外，在使用CaF
2基板126進行測試時，已展示光滑化(433)不會優先去除氟，因此避免形成膠態鈣奈米粒子。膠態鈣奈米粒子之形成為不合需要的，此係因為其將導致在基板126處吸收具有193 nm之波長的光。
若判定基板表面124為光滑的(435)，則將保護層128沈積至基板表面124上以在基板126與保護層128之間形成界面129 (437)，如圖3A及圖3B中所展示。保護層128減輕或防止表面124之損壞。若基板表面124具有在0.01奈米(nm)至0.17 nm且包括0.17 nm之範圍內的輪廓粗糙度參數Ra (定義為原子級光滑基板表面124之輪廓之平均偏差)，則基板表面124可判定為光滑的(或原子級光滑的)。若判定基板表面124為不光滑的(435)，則程序430在步驟433處繼續。程序430可繼續直至基板表面124被判定為光滑的(或原子級光滑的)。因此，保護層128與CaF
2基板126之間的界面129不具有會對光學組件125造成損壞的損壞、缺陷、刮痕及污染物。以此方式，光學組件125及光學源100之壽命得以改善。
參看圖7A，光學系統100 (圖1)之實施方案700包括氣體放電系統715，該氣體放電系統包括兩個氣體放電腔室720A、720B以及與氣體放電系統715相關聯之光學組件125 (圖1)之實施方案725A_1、725A_2、725A_3、725B_1、725B_2、725B_3。光學系統700經組態以產生在紫外線範圍內之脈衝輸出光束705o，以供例如微影曝光設備710用於圖案化半導體基板或晶圓762。在此實施方案中，放電腔室720A形成經組態以產生脈衝種子光束705s之主控振盪器，且放電腔室720B形成經組態以自種子光束705s產生脈衝輸出光束705o之功率放大器。光學系統700之其他實施方案係可能的。
每一放電腔室720A、720B經組態以將包括增益介質之各別氣體混合物722A、722B固持於各別內部空腔751A、751B中。用於各別放電腔室720A、720B中之氣體混合物722A、722B可為用於產生具有約所需波長、頻寬及能量之各別光束705s、705o的合適氣體之組合。舉例而言，氣體混合物722A、722B可包括氟化氬(ArF)，其發射波長為約193 nm之光。每一放電腔室401A、401B由各別腔壁753A、754A、753B、754B界定。在操作中，每一放電腔室720A、720B之腔壁753A、754A、753B、754B可為可密封的，使得每一內部空腔751A、751B經氣密密封。每一放電腔室720a、720b容納經組態以將能量供應至每一內部空腔751A、751B中之氣體混合物722A、722B之各別能量源721A、721B。舉例而言，每一能量源721A、721B可包括一對電極，該對電極形成電位差且在操作中激發氣體混合物722A、722B之增益介質。
光學組件725A_1、725A_2、725A_3與主控振盪器720A相關聯，且光學組件725B_1、725B_2、725B_3與功率放大器720B相關聯。使用加速中性原子束處理來製造光學組件725A_1、725A_2、725A_3、725B_1、725B_2、725B_3中之每一者。因而，光學組件725A_1、725A_2、725A_3、725B_1、725B_2、725B_3中之每一者包括基板，該基板包括原子級光滑基板表面，以藉此在保護層與每一光學組件725A_1、725A_2、725A_3、725B_1、725B_2、725B_3之基板表面之間形成光滑界面。光學組件725A_1、725A_2、725A_3、725B_1、725B_2、725B_3中之每一者可為例如氣體放電腔室720A、720B中之一者的窗、光束反向器、光束擴展稜鏡、輸出耦合器或光束分光器。在圖7A之實施方案，光學組件725A_1、725A_2、725A_3、725B_1、725B_2、725B_3中之每一者經組態以用於具有在DUV範圍中之波長的光束，諸如種子光束705s或輸出光束705o。舉例而言，光學組件725A_1、725A_2、725A_3、725B_1、725B_2、725B_3中之每一者經組態以用於具有193 nm之波長的光束，諸如種子光束705s或輸出光束105。
亦參看圖7B及圖7C，光學組件725A_1為氣體放電腔室720A (其形成主控振盪器)之窗。光學組件725A_1配置於主控振盪器720A之腔壁753A之開口755內。窗725A_1允許光束進出氣體放電腔室720A之內部空腔751A (圖7C)。因此，窗725A_1經組態以將脈衝種子光束705s自氣體放電腔室720A饋送至氣體放電腔室720B。
窗725A_1 (亦即，光學組件)包括：基板726 (圖7C)，其包括原子級光滑基板表面724 (圖7C)，該基板表面形成光學相互作用表面727之至少一部分；及保護層728。保護層728經組態以減輕或防止至少部分地由DUV光(諸如，種子光束705s)之輻照引起的原子級光滑基板表面724之損壞。在一個實例中，基板726可由CaF
2製成，且密封層或保護層728可經組態以防止基板726中之氟耗盡。光滑界面729藉由將保護層728沈積至原子級光滑基板表面724上而形成於基板726與保護層728之間。因為窗725A_1包括具有原子級光滑基板表面724之基板726，所以光滑界面729不具有缺陷及污染物，藉此改善窗725A_1及光學系統700之壽命。在另一實例中，光學組件725A_1可為部分反射/部分透射光學耦合器，其使得種子光束705s能夠射出氣體放電腔室720A。
此外，在圖7A之實施方案中，光學組件725B_1可為配置於功率放大器720B之腔壁753B之開口內的氣體放電腔室720B (其形成功率放大器)之窗。光學組件725B_1允許光束(諸如，種子光束705s及輸出光束705o)進出氣體放電腔室720B之內部空腔751B。在另一實例中，光學組件725B_1可為部分反射/部分透射光學耦合器。
光學組件725A_2、725B_2亦可為允許光束進出放電腔室720A、720B之各別內部空腔751A、751B的窗。在此實例中，光學組件725A_2固持於腔壁754A之開口內，且光學組件725B_2固持於腔壁754B之開口內。光學組件725A_3可為選擇自氣體放電腔室720A輸出之種子光束705s之波長及/或頻寬的光譜特徵模組之組件。在此實例中，光學組件725A_3配置於氣體放電腔室720A外部。舉例而言，光譜特徵模組725A_3可包括光束擴展稜鏡或光束分光器中之一或多者。此外，光學組件725B_3可為經組態以引導種子光束705s返回通過氣體放電腔室720B之光束反向器或轉向器。在此實例中，光學組件725B_3配置於氣體放電腔室720B外部。
在光學系統700之操作使用期間，光學組件725A_1、725A_2、725A_3、725B_1、725B_2、725B_3可能因光束705s、705o之輻照而損壞。光學組件725A_1、725A_2、725A_3、725B_1、725B_2、725B_3之損壞會使氣體放電系統715及光學系統700之效能降級，此會縮短氣體放電腔室720A、720B之壽命。為了減少此損壞，使用加速中性原子束處理來製造光學組件725A_1、725A_2、725A_3、725B_1、725B_2、725B_3中之每一者。如上文所描述，光學組件725A_1、725A_2、725A_3、725B_1、725B_2、725B_3中之每一者包括基板，該基板包括原子級光滑基板表面(諸如，圖7C之基板表面724)，以藉此在保護層與每一光學組件725A_1、725A_2、725A_3、725B_1、725B_2、725B_3之基板表面之間形成光滑界面。因為原子級光滑基板表面不具有會對各別光學組件725A_1、725A_2、725A_3、725B_1、725B_2、725B_3造成損壞之缺陷、損壞、刮痕及污染物，所以光學系統700及光學組件725A_1、725A_2、725A_3、725B_1、725B_2、725B_3之壽命得以改善。
可使用以下條項進一步描述實施例：
1.一種光學組件，其包含：
一氟化鈣基板，其包含形成一光學相互作用表面之至少一部分的一原子級光滑基板表面；及
一密封層，其覆蓋該原子級光滑基板表面，以藉此在該氟化鈣基板與該密封層之間形成一光滑界面；
其中定義為該原子級光滑基板表面之一輪廓之一平均偏差的該原子級光滑基板表面之一輪廓粗糙度參數Ra在0.01奈米(nm)至0.17 nm且包括0.17 nm之一範圍內。
2.如條項1之光學組件，其中定義為一輪廓之一峰谷高度在該原子級光滑基板表面之一選定取樣長度內之一平均值的該原子級光滑基板表面之另一輪廓粗糙度參數Rz在1.0 nm至1.6 nm之一範圍內。
3.如條項1之光學組件，其中該光學組件經組態以用於具有193 nm之一波長的一光束。
4.如條項1之光學組件，其中該光學組件為一氣體放電腔室之一窗、一光束反向器、一光束擴展稜鏡、一輸出耦合器或一光束分光器。
5.如條項1之光學組件，其中該密封層經組態以防止該氟化鈣基板中之氟耗盡。
6.如條項1之光學組件，其中該光學組件經組態以用於具有在深紫外線範圍中之一波長的一光束。
7.如條項1之光學組件，其中該原子級光滑基板表面實際上係使用加速中性原子束處理而形成。
8.如條項7之光學組件，其中該原子級光滑基板表面之該形成不包括機械處理、電離電漿處理或化學蝕刻。
9.如條項1之光學組件，其中該原子級光滑基板表面不具有缺陷、刮痕、污染物粒子及表面下損壞。
10.一種用於深紫外線(DUV)光學微影之光學系統，該光學系統包含：
一氣體放電系統，其包括一或多個氣體放電腔室，每一氣體放電腔室容納一能量源且含有包括一增益介質之一氣體混合物；及
一或多個光學組件，其與該氣體放電系統相關聯，其中每一光學組件包含：
一基板，其包含形成一光學相互作用表面之至少一部分的一原子級光滑基板表面；及
一保護層，其經組態以減輕或防止至少部分地由DUV光之輻照引起的該原子級光滑基板表面之損壞，該保護層沈積至該原子級光滑基板表面上，以藉此在該基板與該保護層之間形成一光滑界面。
11.如條項10之光學系統，其中該氣體放電系統包含兩個放電腔室，該兩個放電腔室包括經組態以產生一脈衝種子光束之一主控振盪器及經組態以自該種子光束產生一脈衝輸出光束之一功率放大器。
12.如條項11之光學系統，其中該等光學組件中之至少一者經組態以將該脈衝種子光束自該主控振盪器饋送至該功率放大器。
13.如條項10之光學系統，其中該光學組件為該等氣體放電腔室中之一者的一窗、一光束反向器、一光束擴展稜鏡、一輸出耦合器或一光束分光器窗。
14.如條項10之光學系統，其中定義為該原子級光滑基板表面之一輪廓之一平均偏差的該原子級光滑基板表面之一輪廓粗糙度Ra在0.01奈米(nm)至0.17 nm且包括0.17 nm之一範圍內。
15.如條項10之光學系統，其中該原子級光滑基板表面實際上係使用加速中性原子束處理而形成。
16.如條項10之光學系統，其中該原子級光滑基板表面不具有缺陷、刮痕、污染物粒子及表面下損壞。
17.一種用於減輕或防止一深紫外線(DUV)光源中之一光學組件的一光學表面之損壞的方法，該方法包含：
提供一基板，該基板包含形成該光學組件之該光學表面之至少一部分的一基板表面；
藉由用至少一個加速中性原子束衝擊該基板表面來使該基板表面光滑；及
在使該基板表面光滑之後，將一保護層沈積至該基板表面上，使得在該基板與該保護層之間形成一界面，該保護層經組態以減輕或防止該光學表面之損壞。
18.如條項17之方法，其中使該基板表面光滑包含移除該基板表面處之高區及留下該基板表面處之低區。
19.如條項17之方法，其中使該基板表面光滑包含將該表面之一輪廓粗糙度Ra減小至低於且包括0.17奈米(nm)之一值。
20.如條項17之方法，其中衝擊該基板表面包含調整取決於一原子簇密度及一處理時間之一材料移除率。
21.如條項20之方法，其中用該至少一個加速中性原子束衝擊該基板表面包含：在一連串步驟中之每一步驟處用該等加速中性原子束中之一相異者衝擊該基板表面，且其中在每一衝擊步驟處調整該材料移除率。
22.如條項21之方法，其中該材料移除率在每步驟0.3奈米至每步驟30奈米之一範圍內。
23.如條項17之方法，其中該基板係由氟化鈣製成。
24.如條項17之方法，其中使該基板表面光滑包含用該至少一個加速中性原子束衝擊該基板表面，直至定義為該基板表面之一輪廓之一平均偏差的該基板表面之一輪廓粗糙度Ra在0.01 nm至0.17 nm且包括0.17 nm之一範圍內。
25.如條項17之方法，其中該光學組件經組態以用於具有193 nm之一波長的一光束。
26.如條項17之方法，其中該光學組件為一氣體放電腔室之一窗、一光束反向器、一光束擴展稜鏡、一輸出耦合器或一光束分光器。
27.如條項17之方法，其中使該基板表面光滑包含移除該基板之該基板表面處的一再沈積層，該再沈積層係在使該基板表面光滑之前在該基板表面之機械拋光期間形成。
28.如條項17之方法，其中使該基板表面光滑包含自該基板表面移除表面下損壞、刮痕、缺陷及污染物粒子。
29.如條項17之方法，其中使該基板表面光滑包含自該基板表面移除損壞及缺陷而不將額外損壞或缺陷添加至該基板表面。
30.一種光學組件，其包含：
一氟化鈣基板，其包含形成一光學相互作用表面之至少一部分的一光滑基板表面；及
一密封層，其沈積至該光滑基板表面上；
其中該光滑基板表面實際上係使用加速中性原子束處理而形成。
31.如條項30之光學組件，其中定義為該光滑基板表面之一輪廓之一平均偏差的該光滑基板表面之一輪廓粗糙度Ra在0.01奈米(nm)至0.17 nm且包括0.17 nm之一範圍內。
32.如條項30之光學組件，其中該密封層經組態以防止該氟化鈣基板中之氟耗盡。
33.如條項30之光學組件，其中該光學組件經組態以用於具有在深紫外線範圍中之一波長的一光束。
34.如條項33之光學組件，其中該光學組件經組態以用於具有193 nm之一波長的一光束。
35.如條項30之光學組件，其中該光學組件為一氣體放電腔室之一窗、一光束反向器、一光束擴展稜鏡、一輸出耦合器或一光束分光器。
36.如條項30之光學組件，其中該光滑基板表面之該形成不包括機械處理、電離電漿處理或化學蝕刻。
37.一種光學組件，其實際上係使用包含以下步驟之一製程形成：
提供一基板，該基板包含形成該光學組件之光學表面之至少一部分的一基板表面；藉由用至少一個加速中性原子束衝擊該基板表面來使該基板表面光滑；及
在使該基板表面光滑之後，將一保護層沈積至該基板表面上，使得在該基板與該保護層之間形成一界面，該保護層經組態以減輕或防止該光學表面之損壞。
其他實施方案在申請專利範圍之範圍內。
100:光學系統
104:前體光束
105:光束
110:微影曝光設備
115:氣體放電系統
120:氣體放電腔室
121:能量源
122:氣體混合物
124:原子級光滑基板表面
125:光學組件
126:CaF
2基板
127:光學相互作用區
128:保護層
129:光滑界面
430:程序
431:步驟
433:步驟
435:步驟
437:步驟
440:加速中性原子束
441:高區
442:低區
443:原始基板表面
626b:本體材料
626d:表面下損壞層
626r:再沈積層
645:拋光雜質
646:微裂紋
647:塑性刮痕
700:光學系統
705s:種子光束
705o:脈衝輸出光束
710:微影曝光設備
715:氣體放電系統
720A:氣體放電腔室/主控振盪器
720B:氣體放電腔室/功率放大器
721A:能量源
721B:能量源
722A:氣體混合物
722B:氣體混合物
724:原子級光滑基板表面
725A_1:光學組件
725A_2:光學組件
725A_3:光學組件
725B_1:光學組件
725B_2:光學組件
725B_3:光學組件
726:基板
727:光學相互作用表面
728:保護層
729:光滑界面
751A:內部空腔
751B:內部空腔
753A:腔壁
753B:腔壁
754A:腔壁
754B:腔壁
755:開口
762:半導體基板/晶片
圖1為產生光束之光學系統的方塊圖，該光學系統包括：包括一或多個氣體放電腔室之氣體放電系統；及一或多個光學組件。
圖2A為在已使用加速中性原子束處理進行處理之後的圖1之光學組件之基板的側視橫截面圖。
圖2B為圖2A之基板的透視圖。
圖3A為在已使用加速中性原子束處理進行處理以形成原子級光滑基板表面且將保護層塗覆至原子級光滑基板表面之後的圖1之光學組件的側視橫截面圖。
圖3B為圖3A之光學組件的透視圖。
圖4為用於形成圖1、圖3A及圖3B之光學組件的程序之流程圖。
圖5A為基板之橫截面圖的示意性圖示，其展示在圖4之程序內的加速中性原子束處理。
圖5B為在加速中性原子束處理之後的圖5A之基板的橫截面圖之示意性圖示。
圖6A為包括損壞層及再沈積層之基板的橫截面圖之示意性圖示，其展示在圖4之程序內的加速中性原子束處理。
圖6B為在使用加速中性原子束處理移除再沈積層之後的圖6A之包括損壞層之基板的橫截面圖之示意性圖示。
圖6C為在使用加速中性原子束處理移除再沈積層及損壞層之後的圖6A之基板的橫截面圖之示意性圖示。
圖7A為圖1之光學系統之實施方案在X-Z平面中的橫截面圖，該光學系統包括：包括兩個氣體放電腔室之氣體放電系統；及圖1之光學組件之實施方案。
圖7B為圖7A之光學組件中之一者在X-Y平面中的正視圖，該光學組件固持於圖7A之氣體放電腔室中之一者的腔壁內。
圖7C為圖7B之固持於腔壁內之光學組件的沿著線7C-7C'截取之在X-Z平面中的橫截面圖。
126:CaF2基板
440:加速中性原子束
443:原始基板表面
626b:本體材料
626d:表面下損壞層
626r:再沈積層
645:拋光雜質
646:微裂紋
647:塑性刮痕
Claims (34)
- 一種光學組件，其包含：一氟化鈣基板，其包含形成一光學相互作用表面之至少一部分的一原子級光滑基板表面；及一密封層，其覆蓋該原子級光滑基板表面，以藉此在該氟化鈣基板與該密封層之間形成一光滑界面；其中定義為該原子級光滑基板表面之一輪廓之一平均偏差的該原子級光滑基板表面之一輪廓粗糙度參數Ra在0.01奈米(nm)至0.17nm且包括0.17nm之一範圍內。
- 如請求項1之光學組件，其中定義為一輪廓之一峰谷高度(peak-to-valley height)在該原子級光滑基板表面之一選定取樣長度內之一平均值的該原子級光滑基板表面之另一輪廓粗糙度參數Rz在1.0nm至1.6nm之一範圍內。
- 如請求項1之光學組件，其中該光學組件經組態以用於具有193nm之一波長的一光束。
- 如請求項1之光學組件，其中該光學組件為一氣體放電腔室之一窗、一光束反向器、一光束擴展稜鏡、一輸出耦合器或一光束分光器。
- 如請求項1之光學組件，其中該密封層經組態以防止該氟化鈣基板中 之氟耗盡。
- 如請求項1之光學組件，其中該光學組件經組態以用於具有在深紫外線範圍中之一波長的一光束。
- 如請求項1之光學組件，其中該原子級光滑基板表面實際上係使用加速中性原子束處理而形成。
- 如請求項7之光學組件，其中該原子級光滑基板表面之該形成不包括機械處理、電離電漿處理或化學蝕刻。
- 如請求項1之光學組件，其中該原子級光滑基板表面不具有缺陷、刮痕、污染物粒子及表面下損壞。
- 一種用於深紫外線(DUV)光學微影之光學系統，該光學系統包含：一氣體放電系統，其包括一或多個氣體放電腔室，每一氣體放電腔室容納一能量源且含有包括一增益介質之一氣體混合物；及一或多個光學組件，其與該氣體放電系統相關聯，其中每一光學組件包含：一基板，其包含形成一光學相互作用表面之至少一部分的一原子級光滑基板表面；及一保護層，其經組態以減輕或防止至少部分地由DUV光之輻照引起的該原子級光滑基板表面之損壞，該保護層沈積至該原子級光滑 基板表面上，以藉此在該基板與該保護層之間形成一光滑界面，其中定義為該原子級光滑基板表面之一輪廓之一平均偏差的該原子級光滑基板表面之一輪廓粗糙度Ra在0.01奈米(nm)至0.17nm且包括0.17nm之一範圍內。
- 如請求項10之光學系統，其中該氣體放電系統包含兩個放電腔室，該兩個放電腔室包括經組態以產生一脈衝種子光束之一主控振盪器及經組態以自該種子光束產生一脈衝輸出光束之一功率放大器。
- 如請求項11之光學系統，其中該等光學組件中之至少一者經組態以將該脈衝種子光束自該主控振盪器饋送至該功率放大器。
- 如請求項10之光學系統，其中該光學組件為該等氣體放電腔室中之一者的一窗、一光束反向器、一光束擴展稜鏡、一輸出耦合器或一光束分光器。
- 如請求項10之光學系統，其中該原子級光滑基板表面實際上係使用加速中性原子束處理而形成。
- 如請求項10之光學系統，其中該原子級光滑基板表面不具有缺陷、刮痕、污染物粒子及表面下損壞。
- 一種用於減輕或防止一深紫外線(DUV)光源中之一光學組件的一光 學表面之損壞的方法，該方法包含：提供一基板，該基板包含形成該光學組件之該光學表面之至少一部分的一基板表面；藉由用至少一個加速中性原子束衝擊該基板表面來使該基板表面光滑；及在使該基板表面光滑之後，將一保護層沈積至該基板表面上，使得在該基板與該保護層之間形成一界面，該保護層經組態以減輕或防止該光學表面之損壞，其中使該基板表面光滑包含將該表面之一輪廓粗糙度Ra減小至低於且包括0.17奈米(nm)之一值。
- 如請求項16之方法，其中使該基板表面光滑包：含移除該基板表面處之高區及留下該基板表面處之低區。
- 如請求項16之方法，其中衝擊該基板表面包含：調整取決於一原子簇密度及一處理時間之一材料移除率。
- 如請求項18之方法，其中用該至少一個加速中性原子束衝擊該基板表面包含：在一連串步驟中之每一步驟處用該等加速中性原子束中之一相異者衝擊該基板表面，且其中在每一衝擊步驟處調整該材料移除率。
- 如請求項19之方法，其中該材料移除率在每步驟0.3奈米至每步驟30奈米之一範圍內。
- 如請求項16之方法，其中該基板係由氟化鈣製成。
- 如請求項16之方法，其中使該基板表面光滑包含：用該至少一個加速中性原子束衝擊該基板表面，直至定義為該基板表面之一輪廓之一平均偏差的該基板表面之一輪廓粗糙度Ra在0.01nm至0.17nm且包括0.17nm之一範圍內。
- 如請求項16之方法，其中該光學組件經組態以用於具有193nm之一波長的一光束。
- 如請求項16之方法，其中該光學組件為一氣體放電腔室之一窗、一光束反向器、一光束擴展稜鏡、一輸出耦合器或一光束分光器。
- 如請求項16之方法，其中使該基板表面光滑包含：移除該基板之該基板表面處的一再沈積層，該再沈積層係在使該基板表面光滑之前在該基板表面之機械拋光期間形成。
- 如請求項16之方法，其中使該基板表面光滑包含；自該基板表面移除表面下損壞、刮痕、缺陷及污染物粒子。
- 如請求項16之方法，其中使該基板表面光滑包含；自該基板表面移除損壞及缺陷而不將額外損壞或缺陷添加至該基板表面。
- 一種光學組件，其包含：一氟化鈣基板，其包含形成一光學相互作用表面之至少一部分的一光滑基板表面；及一密封層，其沈積至該光滑基板表面上；其中該光滑基板表面實際上係使用加速中性原子束處理而形成，及其中定義為該光滑基板表面之一輪廓之一平均偏差的該光滑基板表面之一輪廓粗糙度Ra在0.01奈米(nm)至0.17nm且包括0.17nm之一範圍內。
- 如請求項28之光學組件，其中該密封層經組態以防止該氟化鈣基板中之氟耗盡。
- 如請求項28之光學組件，其中該光學組件經組態以用於具有在深紫外線範圍中之一波長的一光束。
- 如請求項30之光學組件，其中該光學組件經組態以用於具有193nm之一波長的一光束。
- 如請求項28之光學組件，其中該光學組件為一氣體放電腔室之一窗、一光束反向器、一光束擴展稜鏡、一輸出耦合器或一光束分光器。
- 如請求項28之光學組件，其中該光滑基板表面之該形成不包括機械 處理、電離電漿處理或化學蝕刻。
- 一種光學組件，其實際上係使用包含以下步驟之一製程形成：提供一基板，該基板包含形成該光學組件之光學表面之至少一部分的一基板表面；藉由用至少一個加速中性原子束衝擊該基板表面來使該基板表面光滑，以使該基板表面成為一光滑基板表面；及在使該基板表面光滑之後，將一保護層沈積至該基板表面上，使得在該基板與該保護層之間形成一界面，該保護層經組態以減輕或防止該光學表面之損壞，其中定義為該光滑基板表面之一輪廓之一平均偏差的該光滑基板表面之一輪廓粗糙度Ra在0.01奈米(nm)至0.17nm且包括0.17nm之一範圍內。
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