用于深紫外光源的光学元件制造技术

一种用于深紫外光源的光学元件，包括晶体衬底；位于晶体衬底的外部表面上的涂层，该涂层具有沿着远离外部表面延伸的方向的厚度；以及位于涂层上和/或中的结构，该结构包括沿着该方向远离晶体衬底延伸的多个特征。这些特征包括非晶介电材料并且被布置为使得结构的折射率沿着方向发生变化。射率沿着方向发生变化。射率沿着方向发生变化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于深紫外光源的光学元件
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年2月25日提交的题为“用于深紫外光源的光学元件”的美国申请号62/809,983以及于2019年4月18日提交的题为“用于深紫外光源的光学元件”的美国申请号62/835,646的优先权，两者均通过引用整体并入本文。


[0003]本公开涉及一种用于深紫外光(DUV)源的光学元件。

技术介绍

[0004]光刻是在衬底(诸如硅晶片)上对半导体电路系统进行图案化的过程。光刻光源提供深紫外(DUV)光，其用于曝光晶片上的光刻胶。一种用于光刻的气体放电光源被称为准分子光源或激光器。准分子光源通常使用气体混合物，该气体混合物是一种或多种惰性气体(诸如氩气、氪气或氙气)和活性物质(诸如氟或氯)的组合。准分子光源得名于以下事实：在电刺激(所供应的能量)和(气体混合物的)高压的适当条件下，产生一种被称为准分子的伪分子，该伪分子仅以激励状态存在并且产生紫外线范围内的经放大光。准分子光源产生波长在深紫外(DUV)范围内的光束，并且该光束用于在光刻装置中对半导体衬底(或晶片)进行图案化。准分子光源可以使用单个气体放电腔室或使用多个气体放电腔室来构建。气体放电腔室中的气体混合物可以从一个或多个气体放电腔室排出。

技术实现思路

[0005]在一个方面中，一种用于深紫外光源的光学元件包括晶体衬底；位于晶体衬底的外部表面上的涂层，该涂层具有沿着远离外部表面延伸的方向的厚度；以及位于涂层上和/或中的结构，该结构包括沿着该方向远离晶体衬底延伸的多个特征。该特征包括非晶介电材料并且被布置为使得结构的折射率沿着方向发生变化。
[0006]实现方式可以包括以下特征中的一个或多个特征。
[0007]晶体衬底可以包括氟化钙(CaF2)。在一些实现方式中，操作使用时，波长为193纳米(nm)的深紫外(DUV)光入射到涂层上，涂层通过减轻氟从衬底的移除来保护CaF2衬底，并且结构的折射率沿着DUV光的传播方向发生变化，使得减少了来自光学元件的DUV光的反射。
[0008]在一些实现方式中，特征沿着方向的范围不大于厚度。结构的所有特征都可以在涂层内。
[0009]特征和涂层可以由相同介电材料制成。
[0010]一个或多个特征可以延伸到涂层外部。
[0011]非晶介电材料可以包括熔融二氧化硅或氧化铝。
[0012]多个特征中的每个特征可以是相同的，并且多个特征可以以规则和重复图案相对于彼此布置。
[0013]多个特征中的每个特征可以相同，并且多个特征可以以随机方式或伪随机方式相对于彼此布置。
[0014]多个特征中的每个特征可以与空间特性相关联，并且多个特征中的一个特征的至少一个空间特性与其他特征中的至少一个特征的空间特性不同。空间特性可以包括以下各项中的任一项：高度、宽度和形状。
[0015]结构的折射率可以沿着方向线性地变化。
[0016]结构的折射率可以沿着方向从基本等于晶体衬底的折射率的值变化到基本等于光学元件处的流体的折射率的值。流体可以包括氮气(N2)净化气体。
[0017]特征沿着方向的范围可以为100纳米(nm)或更小。
[0018]该方向可以基本正交于晶体衬底的表面。
[0019]涂层可以完全覆盖晶体衬底的表面。
[0020]在另一方面中，一种深紫外(DUV)光源包括腔室，该腔室包括外壳，该外壳被配置为围合气态增益介质；以及至少一个光学元件，该至少一个光学元件被配置为透射DUV光。该至少一个光学元件包括衬底，该衬底包括晶体材料，该晶体材料被配置为透射DUV光；衬底的外部表面上的涂层，该涂层具有沿着远离外部表面延伸的方向的厚度；以及涂层上和/或中的结构，该结构包括沿着该方向远离外部表面延伸的多个特征。特征包括非晶材料并且特征被布置为使得结构的折射率沿着方向发生变化。
[0021]实现方式可以包括以下方面中的一个或多个方面。
[0022]多个特征中的一个或多个特征可以沿着该方向延伸一段距离，并且该距离可以小于由至少一个光学元件透射的DUV光的波长。
[0023]多个特征可以相对于彼此布置，使得任何两个相邻特征之间的间隔在由至少一个光学元件透射的DUV光的波长的数量级内。
[0024]被配置为透射DUV光的晶体材料可以包括氟化钙(CaF2)。
[0025]结构的折射率可以沿着方向从基本等于晶体衬底的折射率的值变化到基本等于包围光学元件的流体的折射率的值。流体可以包括氮气(N2)净化气体。
[0026]该结构可以位于涂层内。
[0027]该结构可以位于涂层中和上，使得该结构部分位于涂层内。
[0028]DUV光源的腔室还可以包括外壳的第一侧上的第一窗口；以及位于外壳的第二侧上的第二窗口，外壳的第二侧与外壳的第一侧相对。至少一个光学元件包括第一窗口和第二窗口，并且涂层位于第一窗口和第二窗口上。第一窗口上的涂层和第二窗口上的涂层可以设置在相应窗口的处于外壳外部的表面上。在一些实现方式中，DUV光源还包括第二腔室，该第二腔室包括第二外壳，该第二外壳被配置为在第二外壳的内部保持气态增益介质；位于第二外壳的第一侧上的第三窗口；以及第二外壳的第二侧上的第四窗口，第二外壳的第二侧与第二外壳的第一侧相对。至少一个光学元件还包括第三窗口与第四窗口。第一窗口的外部表面和第二窗口的外部表面可以不垂直于DUV光的传播方向。
[0029]至少一个光学元件可以包括以下各项中的一项或多项：棱镜、分束器、透镜和光学补偿器。
[0030]折射率可以沿着DUV光的传播方向发生变化。
[0031]在一些实现方式中，在操作使用中，波长为193纳米(nm)的DUV光入射到涂层上，涂
层通过减轻氟从衬底的移除来保护CaF2衬底，并且结构的折射率沿着DUV光的传播方向发生变化，使得减少了来自光学元件的DUV光的反射。
[0032]涂层可以完全覆盖晶体衬底的表面。
[0033]上文和本文中所描述的技术中的任何技术的实现方式可以包括过程、装置和/或方法。在附图和下文描述中对一个或多个实现方式的细节进行阐述。根据描述和附图以及权利要求，其他特征是显而易见的。
附图说明
[0034]图1A是光学元件的透视图。
[0035]图1B是沿着图1A的B
‑
B'线截取的图1A的光学元件的侧剖视图。
[0036]图1C是x
‑
y平面中的图1A的光学元件的视图。
[0037]图1D示出了作为位置函数的图1A的光学元件的折射率。
[0038]图2A和图2B示出了其他光学元件的横截面视图。
[0039]图2C示出了作为位置函数的图2B的光学元件的折射率。
[0040]图3A是另一光学元件的透视图。
[0041]图3B是沿着图3A的线3B
‑
3B'线截取的图3A的光学元件的横截面视图。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于深紫外光源的光学元件，所述光学元件包括：晶体衬底；位于所述晶体衬底的外部表面上的涂层，所述涂层具有沿着远离所述外部表面延伸的方向的厚度；以及位于所述涂层上和/或中的结构，所述结构包括多个特征，所述多个特征沿着所述方向远离所述晶体衬底延伸，其中所述特征包括非晶介电材料并且被布置为使得所述结构的折射率沿着所述方向变化。2.根据权利要求1所述的光学元件，其中所述晶体衬底包括氟化钙(CaF2)。3.根据权利要求1所述的光学元件，其中所述特征沿着所述方向的范围不大于所述厚度。4.根据权利要求3所述的光学元件，其中所述结构的所有特征都在所述涂层内。5.根据权利要求1所述的光学元件，其中所述特征和所述涂层由相同介电材料制成。6.根据权利要求1所述的光学元件，其中所述特征中的一个或多个特征延伸到所述涂层外部。7.根据权利要求1所述的光学元件，其中所述非晶介电材料包括熔融二氧化硅或氧化铝。8.根据权利要求1所述的光学元件，其中所述多个特征中的每个特征均相同，并且所述多个特征以规则且重复图案相对于彼此布置。9.根据权利要求1所述的光学元件，其中所述多个特征中的每个特征均相同，并且所述多个特征以随机或伪随机方式相对于彼此布置。10.根据权利要求1所述的光学元件，其中所述多个特征中的每个特征与空间特性相关联，并且所述多个特征中的一个特征的至少一个空间特性与其他特征中的至少一个特征的空间特性不同，并且其中所述空间特性包括以下各项中的任一项：高度、宽度和形状。11.根据权利要求1所述的光学元件，其中所述结构的所述折射率沿着所述方向线性地变化。12.根据权利要求1所述的光学元件，其中所述结构的所述折射率沿着所述方向从基本等于所述晶体衬底的折射率的值变化到基本等于所述光学元件处的流体的折射率的值。13.根据权利要求12所述的光学元件，其中所述流体包括氮气(N2)净化气体。14.根据权利要求1所述的光学元件，其中所述特征沿着方向的范围为100纳米(nm)或更小。15.根据权利要求1所述的光学元件，其中所述方向基本正交于所述晶体衬底的表面。16.根据权利要求2所述的光学元件，其中在操作使用中，具有193纳米(nm)波长的深紫外(DUV)光入射到所述涂层上，所述涂层通过减轻氟从所述衬底的移除来保护所述CaF2衬底，并且所述结构的所述折射率沿着所述DUV光的传播方向变化，使得来自所述光学元件的所述DUV光的反射得以减少。17.根据权利要求1所述的光学元件，其中所述涂层完全覆盖所述晶体衬底的表面。18.一种深紫外(DUV)光源，包括：腔室，包括外壳，所述外壳被配置为围合气态增益介质；以及至少一个光学元件，被配置为透射DUV光，其中所述至少一个光学元件包括：
衬底，包括晶体材料，所述晶体材料被配置为透射DUV光；位于所述衬底的外部表面上的涂层，所述涂层具有沿着远离所述外部表面延伸的方向的厚度；以及位于所述涂层上和/或中...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：西默有限公司，
类型：发明
国别省市：