CN101849212A - 辐射系统和方法以及光谱纯度滤光片 - Google Patents

辐射系统和方法以及光谱纯度滤光片 Download PDF

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Abstract

一种辐射系统(3)，其配置用以产生辐射束(B)。所述系统(3)包括室(3)。该室(3)包括：辐射源(50)，配置用以产生辐射(B)；和辐射收集器(70)，配置用以收集由所述源(50)产生的辐射(B)，以将收集的辐射传送到辐射束发射孔(60)。光谱纯度滤光片(80)提高将要通过所述孔(60)发射的辐射(B)的光谱纯度。滤光片(80)将该室(3)分成高压区域(R1)和低压区域(R2)。

Description

辐射系统和方法以及光谱纯度滤光片
相关应用的交叉引用
本申请要求于2007年11月8日递交的美国临时申请60/996,280的权益，这里以参考的方式全文并入。
技术领域
本发明涉及一种辐射系统、光谱纯度滤光片和用以提供辐射束的方法。
背景技术
光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上，通常是衬底的目标部分上的机器。例如，可以将光刻设备用在集成电路(IC)的制造中。在这种情况下，可以将可选地称为掩模或掩模版的图案形成装置用于生成待形成在所述IC的单层上的电路图案。可以将该图案转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分管芯、一个或多个管芯)上。所述图案的转移通常是通过将图案成像到提供到衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)的层上。通常，单个衬底将包含连续形成图案的相邻目标部分的网络。
光刻术被广泛地认为是IC和其他器件和/或结构制造中的关键步骤之一。然而，随着使用光刻术制造的特征的尺寸不断变小，光刻术成为能够制造小型IC或其他器件和/或结构的更为重要的因素。
图案印刷的极限的理论估计可以由分辨率的瑞利准则(Rayleighcriterion)给出，如等式(1)所示：
CD = k 1 * λ NA PS - - - ( 1 )
其中λ是所用辐射的波长，NAPS是用来印刷图案的投影系统的数值孔径，k1是依赖于工艺的调节因子，也称为瑞利常数，而CD是印刷的特征的特征尺寸(或临界尺寸)。从等式(1)可以得出，最小可印刷的特征尺寸的减小可以通过三种方式来获得：缩短曝光波长λ、提高数值孔径NAPS或减小k1的值。
为了缩短曝光波长，并因此减小最小可印刷尺寸，已经提出使用极紫外(EUV)辐射源。EUV辐射源配置用以输出大约13nm的辐射波长。因此，EUV辐射源可以为获得小的特征印刷贡献重要一步。这种辐射被称为极紫外或软X射线，可以使用的源包括例如激光产生的等离子体源、放电等离子体源或由电子储能环产生的同步辐射。
US2006/0146414A1公开一种设备，其包括源-收集器-模块、照射系统和投影系统。辐射单元设置有辐射源，辐射源可以例如采用其中产生非常热的放电等离子体的气体或蒸汽(例如氙气(Xe)或锂蒸汽(Li))，以便发射位于电磁辐射光谱的EUV范围内的辐射。由辐射源发射的辐射从源室通过气体阻挡件或“翼片阱”进入收集器室。收集器室包括辐射收集器，其由掠入射收集器形成。通过收集器的辐射透射通过光谱纯度滤光片。已知的滤光片包括孔，所述孔具有直径，其中所述光谱纯度滤光片配置成通过反射第一波长的辐射并且允许第二波长的辐射的至少一部分透射通过所述孔而提高辐射束的光谱纯度，第一波长大于第二波长。
发明内容
本发明旨在提供一种改进的辐射系统。本发明还在于提供一种辐射系统，其可以产生光谱足够纯的辐射束以用于光刻术中。本方面还在于提供一种耐用的辐射系统，其可以产生纯的极紫外(EUV)辐射束。
根据一实施例，提供一种配置用以产生辐射束的辐射系统，所述辐射系统包括室，所述室包括：辐射源，配置用以产生辐射；辐射束发射孔；辐射收集器，配置用以收集由所述源产生的辐射，并且将收集的辐射传送到所述辐射束发射孔；和光谱纯度滤光片，配置成提高将要通过所述孔发射的辐射的光谱纯度，其中，所述光谱纯度滤光片配置成将所述室分成高压区域和低压区域。
根据另一实施例，辐射源可以配置成产生极紫外辐射。
优选地，所述收集器被包含在或紧靠所述高压区域，其中所述低压区域布置在所述光谱纯度滤光片和所述辐射发射孔之间。
在又一实施例中，所述收集器是下面的收集器中的一个或更多个：
配置用以将收集的辐射聚焦到所述辐射束发射孔的收集器；
具有与所述辐射源处于同一位置的第一焦点和与所述辐射束发射孔处于同一位置的第二焦点的收集器；
正入射收集器；
具有单个基本上椭圆形的辐射收集表面部分的收集器；和
具有两个辐射收集表面的施瓦兹希尔(Schwarzschild)收集器。
此外，所述系统可以包括配置用以供给气体到所述高压区域的气体供给装置，和配置用以从所述低压区域去除气体的真空泵。
根据优选的实施例，所述辐射源是包括配置成将预定波长的相干辐射束聚焦到燃料上的辐射源的激光产生的等离子体源，其中所述光谱纯度滤光片配置成从由所述源产生的所述辐射过滤所述相干辐射的具有所述预定波长的辐射的至少一部分。例如，所述预定波长可以是大约10.6微米。
根据一实施例，所述光谱纯度滤光片配置成从具有第二波长的辐射过滤具有第一波长的辐射的至少一部分，其中所述第一波长是所述第二波长的至少十倍。
在还一实施例中，所述系统配置成在高压区域中实现高于10Pa的压力。
此外，例如，光谱纯度滤光片可以配置成在预定的衍射角上衍射所述辐射的至少一部分，其中所述光谱纯度滤光片和所述辐射发射孔布置成基本上阻止所衍射的辐射部分通过所述孔发射。
根据还一实施例，所述光谱纯度滤光片和所述辐射发射孔彼此间隔分开大于大约1m的间距。
在优选的实施例中，高压区域具有大于大约100Pa的压力并且所述低压区域具有低于大约20Pa的压力。
根据一实施例，提供一种包括多个孔的光刻光谱纯度滤光片，所述光谱纯度滤光片配置用以通过反射第一波长的辐射和通过在预定的衍射角上衍射第二波长的辐射来提高辐射束的光谱纯度，所述第一波长大于大约10微米，所述第二波长位于深紫外范围内，并且所述预定角为大约1mrad或更大。
根据一实施例，还提供一种用于提供辐射束的方法，包括：提供产生辐射的辐射源；提供用以发射所述辐射束的孔；提供收集由所述源产生的辐射的辐射收集器，并且将所收集的辐射发射到所述孔；和提供提高所述辐射的光谱纯度的光谱纯度滤光片，其中所述滤光片在所述室内支持压力差，导致所述室具有高压区域和低压区域。
根据一实施例，提供一种用以提供辐射束的方法，包括：提供产生辐射的辐射源；提供用以发射所述辐射束的孔；提供收集由所述源产生的辐射的辐射收集器，并且将所收集的辐射发射到所述孔；和
提供提高所述辐射的光谱纯度的光谱纯度滤光片，其中所述滤光片在预定的衍射角上衍射不需要的辐射的至少一部分，以基本上阻止所述辐射部分达到所述辐射发射孔。
附图说明
下面仅通过示例的方式，参考附图对本发明的实施例进行描述，其中示意性附图中相应的标记表示相应的部件，在附图中：
图1示出根据本发明实施例的光刻设备；
图2示出根据本发明实施例的光刻设备；
图3示出根据本发明实施例的辐射源和正入射收集器；
图4示出根据本发明实施例的辐射源和施瓦兹希尔(Schwarzschild)型正入射收集器；
图5示出根据本发明实施例的辐射源、正入射收集器以及光谱纯度滤光片的横截面；
图6a示意地示出根据本发明实施例的滤光片在正入射辐射的情况下的衍射运行模式；
图6b与图6a类似，并且示出了图5的实施例的衍射运行模式；
图7示出根据本发明实施例的辐射源、正入射收集器以及倾斜的光谱纯度滤光片的横截面；
图8示出根据本发明实施例的辐射源、正入射收集器以及锥形光谱纯度滤光片的横截面；
图9示出根据本发明实施例的碎片减少系统的横截面；
图10示意地示出根据本发明实施例的滤光片的正面透视图；以及
图11示意地示出根据本发明实施例的滤光片的正面透视图。
具体实施例
图1示意地示出了光刻设备的实施例，其可以是或包括本发明的实施例。所述设备包括：照射系统(照射器)IL，其配置用于调节辐射束B(例如极紫外(EUV)辐射)；支撑结构或图案形成装置支撑结构(例如掩模台)MT，其构造用于支撑图案形成装置(例如掩模或掩模版)MA，并与配置用于精确地定位图案形成装置的第一定位装置PM相连；衬底台(例如晶片台)WT，其构造用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并与配置用于精确地定位衬底的第二定位装置PW相连；和投影系统(例如反射式投影透镜系统)PS，其配置成用于将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如包括一根或多根管芯)上。
照射系统可以包括各种类型的光学部件，例如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其它类型的光学部件、或其任意组合，以引导、成形、或控制辐射。
所述支撑结构MT以依赖于图案形成装置的方向、光刻设备的设计以及诸如图案形成装置是否保持在真空环境中等其他条件的方式保持图案形成装置。所述支撑结构可以采用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术保持图案形成装置。所述支撑结构可以是框架或台，例如，其可以根据需要成为固定的或可移动的。所述支撑结构可以确保图案形成装置位于所需的位置上(例如相对于投影系统)。
这里所使用的术语“图案形成装置”应该被广义地理解为表示能够用于将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束、以便在衬底的目标部分上形成图案的任何装置。通常，被赋予辐射束的图案将与在目标部分上形成的器件中的特定的功能层相对应，例如集成电路。
图案形成装置可以是透射式的或反射式的。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列以及可编程液晶显示(LCD)面板。掩模在光刻术中是公知的，并且包括诸如二元掩模类型、交替型相移掩模类型、衰减型相移掩模类型和各种混合掩模类型之类的掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，每一个小反射镜可以独立地倾斜，以便沿不同方向反射入射的辐射束。所述已倾斜的反射镜将图案赋予由所述反射镜矩阵反射的辐射束。
这里使用的术语“投影系统”应该广义地解释为包括任意类型的投影系统，包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型和静电型光学系统、或其任意组合，如对于所使用的曝光辐射所适合的、或对于诸如使用浸没液或使用真空之类的其他因素所适合的。可以期望对EUV或电子束辐射使用真空，因为其他气体会吸收太多的辐射或电子。因此，通过借助真空壁和真空泵在整个束路径上提供真空环境。
如这里所示的，所述设备是反射型的(例如，采用反射式掩模)。替代地，所述设备可以是透射型的(例如，采用透射式掩模)。
所述光刻设备可以是具有两个(双台)或更多衬底台(和/或两个或更多的掩模台)的类型。在这种“多台”机器中，可以并行地使用附加的台，或可以在一个或更多个台上执行预备步骤的同时，将一个或更多个其它台用于曝光。
参照图1，所述照射器IL接收从辐射源SO发出的辐射束。该源SO可以是辐射系统3的一部分(即辐射产生单元3)。辐射系统3和光刻设备可以是分立的实体。在这种情况下，不会将辐射系统3考虑成形成光刻设备的一部分，并且通过包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统BD的帮助，将所述辐射束从辐射系统3的所述源SO传到所述照射器IL。在其它情况下，所述源可以是所述光刻设备的组成部分。
辐射系统3的源SO可以以多种方式进行配置。例如，该源SO可以是放电产生的等离子体源(DDP源)。此外，源SO可以是激光产生的等离子体源(LPP源)，例如锡LPP源(这种锡LPP源是已知的)。源SO还可以是不同类型的辐射源。
所述照射器IL可以包括用于调整所述辐射束的角强度分布的调整器。通常，可以对所述照射器IL的光瞳平面中的强度分布的至少所述外部和/或内部径向范围(一般分别称为σ-外部和σ-内部)进行调整。此外，所述照射器IL可以包括各种其它部件，例如积分器和聚光器。可以将所述照射器用于调节所述辐射束，以在其横截面中具有所需的均匀性和强度分布。
所述辐射束B入射到保持在支撑结构(例如，掩模台MT)上的所述图案形成装置(例如，掩模MA)上，并且通过所述图案形成装置来形成图案。已经由图案形成装置(例如掩模)MA反射之后，所述辐射束B通过投影系统PS，所述投影系统将辐射束聚焦到所述衬底W的目标部分C上。通过第二定位装置PW和位置传感器IF2(例如，干涉仪器件、线性编码器、或电容传感器)的帮助，可以精确地移动所述衬底台WT，例如以便将不同的目标部分C定位于所述辐射束B的路径中。类似地，可以将所述第一定位装置PM和另一个位置传感器IF1用于相对于所述辐射束B的路径精确地定位图案形成装置(例如掩模)MA。可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置(例如掩模)MA和衬底W。
可以将所示的设备用于以下模式中的至少一种中：
1.在步进模式中，在将支撑结构(例如掩模台)MT和衬底台WT保持为基本静止的同时，将赋予所述辐射束的整个图案一次投影到目标部分C上(即，单一的静态曝光)。然后将所述衬底台WT沿X和/或Y方向移动，使得可以对不同目标部分C曝光。
2.在扫描模式中，在对支撑结构(例如掩模台)MT和衬底台WT同步地进行扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上(即，单一的动态曝光)。衬底台WT相对于支撑结构(例如掩模台)MT的速度和方向可以通过所述投影系统PS的(缩小)放大率和图像反转特征来确定。
3.在另一个模式中，将用于保持可编程图案形成装置的支撑结构(例如掩模台)MT保持为基本静止，并且在对所述衬底台WT进行移动或扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上。在这种模式中，通常采用脉冲辐射源，并且在所述衬底台WT的每一次移动之后、或在扫描期间的连续辐射脉冲之间，根据需要更新所述可编程图案形成装置。这种操作模式可易于应用于利用可编程图案形成装置(例如，如上所述类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻术中。
也可以采用上述使用模式的组合和/或变体，或完全不同的使用模式。
图2示意地示出EUV光刻设备的还一实施例，其运行原理类似于图1中实施例示出的设备的运行原理。光刻设备在US2006/0146413A1的图2中示出。
在图2的实施例中，设备包括源-收集器-模块或辐射单元3(这里也称为辐射系统)、照射系统IL以及投影系统PL。根据一实施例，辐射单元3设置有辐射源SO，优选是LPP源。在该实施例中，由辐射源SO发射的辐射通过源室7经由气体阻挡件或“翼片阱”9进入室8。在图2中，室8包括辐射收集器10。通过收集器10的辐射透射通过光谱纯度滤光片11。
图2示出掠入射收集器10的应用。
然而，优选地，收集器可以是正入射收集器(见下文)，尤其是在所述源是LPP源的情况下。在又一实施例中，收集器是施瓦兹希尔(Schwarzschild)收集器(见图4)，并且源是DPP源。
辐射可以从室8中的孔聚焦在实际的或实质上的源点12(即，中间焦点IF)。从室8，辐射束16经由正入射反射器13、14在照射系统IL中被反射到定位在支撑结构或图案形成装置支撑结构(例如掩模版或掩模台)MT上的图案形成装置(例如掩模版或掩模)上。所形成的图案化的束17通过投影系统PL经由反射元件18、19成像到晶片台或衬底台WT上。在照射系统IL和投影系统PL中通常有比示出的更多的元件。
反射元件中的一个19的前面可以具有数值孔径(NA)盘20，数值孔径(NA)盘20具有穿过其中的孔21。孔21的尺寸决定图案化的辐射束17入射到衬底台WT时对着的角度αi。
图2示出一个实施例，其中光谱纯度滤光片11被定位或设置在收集器10的下游和实际源点12的上游处。在未示出的可选的实施例中，光谱纯度滤光片11可以定位或设置在实际源点12处或定位在收集器10和实际源点12之间的任何点处。
在其他实施例中，辐射收集器是配置用以将收集的辐射聚焦到辐射束发射孔中的收集器、具有与源处于同一位置处的第一焦点和与辐射束发射孔处于同一位置处的第二焦点的收集器、正入射收集器、具有单个基本上椭圆形辐射收集表面部分的收集器、以及具有两个辐射收集表面的施瓦兹希尔收集器。
此外，在另一实施例中(见下文)，辐射源SO可以是激光产生的等离子体(LPP)源，其包括配置成将预定波长的相干光的束聚焦到燃料(fuel)上的光源。
例如，图3以截面图的方式示出辐射源单元3的实施例，其包括正入射收集器70。收集器70具有椭圆形结构，具有两个自然的椭圆焦点F1、F2。具体地，正入射收集器包括具有单个辐射收集表面70s的收集器，单个辐射收集表面70s具有椭圆形部分的几何形状。换句话说，椭圆形辐射收集表面部分沿虚椭圆延伸(在图中以虚线示出椭圆的一部分)。
正如本领域技术人员知道的，在收集器反射镜70为椭圆形的情况下(即，包括沿椭圆延伸的反射表面70s)，其将来自一个焦点F1的辐射聚焦到另一个焦点F2。焦点位于椭圆的长轴上距离椭圆中心距离f＝(a2-b2)1/2，其中2a和2b分别是长轴和短轴的长度。在图1中的实施例包括LPP辐射源SO的情况下，收集器1优选为如图2所示的单个椭圆形反射镜，其中光源SO定位在一个焦点(F1)而中间焦点IF建立在反射镜的另一焦点(F2)处。从定位在第一焦点(F1)处的辐射源朝向反射表面70s发出的辐射和由朝向第二焦点F2的表面反射的反射辐射在图中用线r示出。例如，根据一实施例，所提到的中间焦距IF可以定位在光刻设备的收集器和照射系统IL之间(见图1、2)，或根据需要定位在照射系统IL内。
图4以截面图的形式示意地示出根据本发明实施例的辐射源单元3’，其包括收集器170。在这种情况下，收集器包括两个正入射收集器部分170a、170b，每个部分170a、170b优选(但是并不是必需的)具有基本上椭圆形辐射收集表面部分。具体地，图4的实施例中包括施瓦兹希尔收集器设计，优选由两个反射镜170a、170b构成。源SO可以位于第一焦点F1中。例如，第一收集器反射镜部分170a可以具有凹的反射表面(例如椭圆或抛物线形状的表面)，该表面配置成将从第一焦点F1发出的辐射聚焦朝向第二收集器反射镜部分170b，尤其地，朝向第二焦点F2。第二反射镜部分170b可以配置成将由第一反射镜部分170a引导的辐射聚焦朝向第二焦点F2、朝向另一焦点IF(例如中间焦点)。第一反射镜部分170a包括孔172，(由第二反射镜170b反射的)辐射经由孔172可以被传递朝向另一焦点IF。例如有利地，图3的实施例可以与DPP辐射源结合使用。
图5示出辐射系统3的实施例的横截面，该辐射系统配置用以产生辐射束B。在另一实施例中，辐射系统3是光刻设备的一部分，例如图1或2中的任一设备的一部分。辐射系统可以例如用于包括将图案化辐射束投影到衬底上的器件制造方法。
如图5，辐射系统可以包括室(例如外壳或壳体)3，该室包括辐射源SO(其配置用以产生辐射)。室3设置有用以由/从室发射辐射的辐射发射孔60和正入射辐射收集器70。优选地，但非必需地，收集器70可以是如图3或4所示的类型。
在另一实施例中，室3包括密封室，优选配置成将室的周围环境与室的容积或体积密封地或封闭地密封隔离开(如图5所示)。在本实施例中，室(或源单元3)具有辐射发射孔(开口)60，其设置在源单元3的各个壁上，通过辐射发射孔60辐射束B可以以特定方向T发射(例如沿光学轴向OX)。
在本实施例中，源SO是LPP源，其与配置用以产生具有预定波长的相干光激光束51的激光源50相关。在激光产生等离子体过程中，激光51被聚焦到燃料52(燃料例如是由燃料源或燃料供应装置53提供，并且例如包括燃料液滴)上以便从燃料产生辐射。在本实施例中最终的辐射可以是EUV辐射。在非限定的实施例中，激光的预定波长为10.6微米(即μm)。正如本领域技术人员了解的那样，例如，燃料可以是锡(Sn)，或不同类型的燃料。
辐射收集器70可以配置用以收集由源产生的辐射并且用以将收集的辐射聚焦到室3的下游辐射束发射孔60。
例如，源SO可以配置用以发射发散辐射，并且收集器70可以布置用以反射该发散辐射以提供朝向发射孔60会聚的会聚辐射束(如图5-6所示)。具体地，收集器70可以将辐射聚焦到系统的光学轴线OX上的焦点IF(如图6所示)，在该系统中焦点IF位于发射孔60中。
发射孔60可以是圆形孔，或具有其他形状(例如椭圆形、正方形或其他形状)。优选地，发射孔60小，例如具有小于大约10cm的直径D，优选小于1cm(沿横截辐射传播方向T的方向测量，例如当孔60具有圆形截面时沿径向方向)。优选地，光学轴线OX沿孔60的中心通过孔60，然而这并不是必需的。
优选地，室3包括光谱纯度滤光片80，其配置用以提高将通过孔60发射的辐射的光谱纯度。在另一实施例中，滤光片80配置成仅透射辐射的所需光谱部分使其朝向孔60。例如，滤光片80可以配置成反射、阻塞或重新引导辐射的其他“不想要的”光谱部分。优选地，滤光片80配置成提供阻塞、重新引导和反射辐射的其他“不想要的”光谱部分中的一个或更多个的结合。在优选的实施例中，滤光片80还配置成用作系统的两个区域(例如内部空间)R1、R2之间的压力阻挡件(见下文)。
根据优选的实施例，滤光片80可以配置成使用该光谱部分的衍射来防止特定光谱辐射部分经由发射孔60发射(见下文，和图6)。
在另一实施例中，想要的光谱部分(即，将要经由孔60发射的部分)是EUV辐射(例如具有低于20nm的波长，例如13.5nm的波长)。优选地，滤光片80配置成透射想要的光谱部分的入射辐射(即，从源SO和/或收集器70引导朝向滤光片的辐射)的至少50％，优选大于80％，。
滤光片80可以配置成防止入射辐射(尤其是由收集器70朝向滤光片80发射的辐射)的不同的“不想要的”光谱部分到达辐射发射孔60。例如，这种“不想要的”光谱部分可以是DUV(深紫外)范围内(例如大约190-250nm范围)、红外光和/或上面所述激光源的预定波长光的光谱部分51。
在更优选的实施例中，滤光片80配置成透射EUV辐射到孔60中的焦点IF，并且配置成至少部分地防止DUV和预定的激光波长透射通过孔60。为了这个目的，优选地，滤光片80可以配置成反射入射的预定激光波长的辐射，且配置成衍射DUV光(离开孔60)。
例如，滤光片80可以配置成从具有第二波长的辐射滤除至少一部分具有第一波长的辐射，其中所述第一波长至少是第二波长的十倍。
根据优选的实施例，光谱纯度滤光片80可以配置成从将要发射的辐射滤除具有相干激光51的预定波长的辐射的至少一部分。具体地，将要被发射的辐射的想要的部分具有显著低于相干激光的波长。相干激光51的波长可以是例如大于10微米。在更具体的实施例中，将要被滤除的相干激光具有10.6微米的波长。
此外，在本实施例中，光谱纯度滤光片80可以配置用以将室3(物理地)分成高压区域R1和低压区域R2。如图5，为了这个目的，滤光片80可以是在两个区域R1、R2之间延伸的物理阻挡件，该阻挡件优选包括大量的小的辐射透射通道或孔，以便将辐射透射到低压区域R2的发射孔60。滤光片80的辐射透射通道的尺寸可以形成为限制从高压区域R1到低压区域R2的气流。例如，配置成在第一区域R1以预定压力在两个区域R1、R2之间保持或支撑预定压力差的滤光片的辐射透射通道尺寸可以通过经验或采用计算来确定，正如本领域技术人员认识到的那样。下面参考图10-11介绍一些通道尺寸的示例。
在本实施例中，收集器70可以被包括在或可以紧靠高压区域R1。此外，低压区域R2可以布置在光谱纯度滤光片80和辐射发射孔60之间。例如(见图5)，滤光片80的一侧(前侧)可以面向源SO和/或收集器以接收来自源SO和/或收集器的辐射，并且滤光片的另一(后)侧面向系统3的辐射发射孔60。优选地，滤光片80布置在源区域附近(例如LPP源SO的区域，尤其地，在运行过程中包含辐射发射燃料或燃料液滴的区域)，例如距离源大约1m的距离处，优选地，距离源小于大约25cm的距离处。
此外，在一实施例中，滤光片80和辐射发射孔60可以彼此间隔分开相对大的距离G，例如大约1m或更大的距离，优选地，间隔分开大约1.5m或更大的距离，或大约2m或更大。在示例中，距离G可以在大约1.5-2.5m范围内。
系统可以设置有配置用以供应气体的气体供给装置55，优选供应惰性气体，优选供应EUV透明气体，例如氦(He)、氩(Ar)、氢气(H2)或不同的气体，到高压区域R1。此外，气体出口56可以设置用以从高压区域R1去除气体，例如在运行期间连续地更新气体。
此外，可以设置真空泵57，其配置成从低压区域R2去除气体。本领域技术人员将会认识到，所提到的气体供给装置55、出口56以及泵57可以以多种方式配置，并且可以包括一个或更多个气体源、气体接收器、阀装置、气体供给装置和排气管线、流动控制器以及其他用以在区域R1、R2内调节或设定所需压力的装置。
辐射系统可以配置成在高压区域R1内实现高于大约10Pa的压力，优选高于大约100Pa的压力，并且在低压区域R2内实现低于高压Pa的压力。例如，在低压区域内的压力可以是高压区域内的压力的至多20％。例如，在高压区域内的压力为大约100Pa或更高的情形中，低压区域内的压力可以是大约20Pa或更低。根据另一实施例，在运行过程中低压区域R2内的压力低于大约10Pa(例如大约为2Pa)。此外，例如，在系统3运行期间，高压区域R1和低压区域R2之间的压力差可以大于10Pa。该压力差可以大于大约50Pa，或大约100Pa。
根据一实施例，光谱纯度滤光片是衍射滤光片80，其可以配置成至少将入射辐射的“不想要的”部分在预定的衍射角αdiff上衍射。这样，滤光片80和辐射发射孔60可以布置成(即，以预定方式相互取向)基本上防止衍射辐射部分通过孔60发射(见图6)。
例如，光谱纯度滤光片80可以防止入射辐射的“不想要的”光谱部分的超过50％(即＞50％)通过孔60被发射，优选防止所述光谱部分的超过大约90％，更优选是超过大约95％通过孔60被发射。
在另一实施例中，衍射辐射光谱部分的至少第一级衍射部分被衍射滤光片80投影到室3的辐射发射孔60的外侧。在优选的实施例中(见图7-9)，滤光片80可以具有入射平面，其相对于将要被发射的辐射束B的光学透射轴线OX不垂直。在这种情形中，可以实现相对大的入射平面。
在一实施例中，滤光片(或压力阻挡件)80的中心位于照射系统3的光学轴线(即，光学轴线OX延伸通过滤光片80的中心)。此外，滤光片80的衍射图案的中心可以与通过收集器70聚焦到中间焦点IF上的辐射束的中心一致。
例如，滤光片80可以衍射辐射，使得最终的衍射辐射部分的至少一部分被投影到包括孔60的室壁的内表面IS上。同样，优选地，例如室壁的内表面IS接收来自滤光片80的衍射辐射，可以配置成基本上吸收所述衍射辐射部分。
优选地，衍射滤光片80在运行期间还用作压力阻挡件(即，室分隔装置)，其可以以多种方式进行配置。图10和11示出这种滤光片的非限定的示例80、80’，其可以用作辐射光谱滤光片，也可以用作压力阻挡件。
滤光片80、80’可以是相对刚性的结构或滤光片元件，优选沿平行于光学轴线OX的方向上测量是相对薄的，例如刚性片、面板或板条、板或箔片，其配置成在系统3的运行期间在区域R1、R2之间支持上面提到的压力差。滤光片80、80’优选地尺寸形成为至少接收由收集器70收集的来自源SO的并且通过收集器70传递到发射孔60的所有辐射。
在图5、6a、6b中，示出的滤光片80相对于光学轴线OX基本上是垂直的。在另一实施例中，滤光片80可以具有不同的形状和/或取向，例如是倾斜的(见图7)，圆锥形的(见图8)，半球形的，或其他形状和取向。
根据非限制的实施例，滤光片80、80’的厚度L(见图10、11)小于大约1mm，优选小于大约0.1mm。例如，该厚度L可以小于50微米。在更优选的实施例中，滤光片的厚度在大约10-20μm范围内，例如大约为10μm。
例如，滤光片80、80’可以由金属、合金、铝、钢或不同的材料形成或构成。滤光片还可以以不同的方式形成。滤光片80、80’还可以设置有一个或更多个层，或包括夹层结构。例如，滤光片80、80’的至少一个表面可以设置有一个或更多个辐射反射层或涂层82、82’、以将激光器50的入射辐射51的一部分基本上朝向第一区域R1反射回(见下文)。
根据一实施例，同样，光谱纯度滤光片80、80’可以结合有例如Zr的非常薄的、无孔的层(例如连续的层)，该层设置在/延伸在具有透射孔81、81’的滤光片部分的顶层上，以便阻挡EUV和DUV附近的成分。
例如，滤光片80、80’可以是包括多个孔81、81’的光刻光谱纯度滤光片，该光谱纯度滤光片配置成通过反射第一波长(例如，第一波长可以大于大约10微米)的辐射51并通过在预定衍射角度αdiff上衍射第二波长(第二波长例如位于深紫外范围内)的辐射来提高辐射束的光谱纯度。在另一实施例中，预定角度是1毫弧度(mrad)或更大，例如5mrad或更大。
例如，滤光片的孔81、81’可以采用激光诱导研磨技术(laser inducedabrasive techniques)(例如激光切割或激光诱导穿孔或以不同方式)来形成。
光刻光谱纯度滤光片80、80’可以包括多个孔81、81’，光谱纯度滤光片配置成提高光刻辐射束的光谱纯度，其中多个孔以规则图案(二维)的方式布置(在正视图中并且以截面图的形式看)，具有大于10微米的衍射周期d，以便用作预定波长的辐射的衍射格栅。此外，孔80、80’相对小，使得在运行期间通过滤光片实现有效的气体压力阻挡件功能。
图10的滤光片实施例是衍射格栅，具有多个细长的、平行的狭缝81，狭缝直径d1，狭缝之间间隔d2。在该实施例中，狭缝81深度等于滤光片的厚度L。优选地，每个狭缝81的高度H大于将要被滤除的入射辐射(从收集器70发出的)的截面，例如大于1cm，优选大于10cm。
优选地，滤光片80包括狭缝81的周期阵列(即d1和d2具有恒定值)。例如，狭缝81可以相对于滤光片80的前侧边82基本上垂直地延伸。在本实施例中，每个狭缝81的直径d1(或宽度)优选大于10微米。同样，例如，狭缝之间的间隔d2可以大于1微米，例如大约10微米或更大。根据一实施例，上面提到的衍射周期d(其中d＝d1+d2)是大约20微米或更大。例如，衍射周期可以在大约10-40微米范围内，更具体的是15-25微米范围内。在这种方式中，DUV光的衍射可以通过滤光片实现，足以将这种光的至少一部分(例如，入射DUV光的至少20％)投影到发射孔60的外侧。
图11示出衍射光谱纯度滤光片的替换实施例80’，其与图10中的实施例不同，在滤光片80’中，包括大量的平行针孔81’，优选具有相同的直径d1’，并且优选地相对于滤光片元件80’的前表面82’基本上垂直地延伸。在这个实施例中，孔具有圆形横截面，然而，还可以设置具有不同横截面(例如方形)的孔。优选地，针孔81’以规则几何图案的形式布置，以提供一部分入射辐射(优选DUV)的衍射。最靠近的针孔之间的间隔可以是大约针孔的直径，可以具有不同的值。每个针孔的直径可以大于大约10微米。可选地，针孔直径可以是大约10微米，或更小。
此外，例如，针孔81’的图案可以提供大约20微米或更大的各个辐射衍射周期。例如，衍射周期可以在大约10-40微米的范围内，更具体地在大约15-25微米范围内。图11的实施例的运行基本上与图10中的滤光片实施例的运行相同。
在图5的系统运行期间，可以提供一种用以提供辐射束的方法。该方法可以包括提供产生辐射的辐射源SO。收集器70收集由源SO产生的辐射，并且通过滤光片80将收集的辐射传递(聚焦)到孔60。
在运行期间，滤光片80提高辐射的光谱纯度。此外，滤光片80在室内支持压力差，这导致在源/收集器R1内的压力高于在下游低压区域R2内的压力。
优选地，在源SO是配置成将预定波长的相干光的束聚焦到燃料上的包括光源的激光产生等离子体(LPP)源的情形中，在运行期间光谱纯度滤光片从辐射中滤除或过滤相干激光的至少一部分。
在收集器/源区域R1中的相对高的压力可以提供对收集器70的保护。例如，在各自的空间R2内的气体的相对高的压力(在大约40-100Pa范围内)会显著地提高收集器的寿命。
此外，在运行期间，滤光片80的反射表面82可以基本上防止入射激光51(LPP源的激光)朝向系统3的发射孔60传播或透射。具体地，滤光片80将这种辐射反射回到高压区域R1(这种反射由图6中的箭头51’示意地示出)。
此外，图5中的系统的运行优选地包括滤光片80，在至少一个预定衍射角上衍射不想要的DUV辐射的至少一部分DUV1(具有预定波长)，例如基本上防止辐射部分DUV1到达辐射发射孔60。这在图6a、6b中的实施例中更详细地示出。
图6a中示出通过滤光片80的正入射(即，相对于滤光片80的前表面82的入射角为90度)DUV辐射的衍射的示例。在这种情形中，衍射格栅滤光片80的衍射角αdiff(rad)通过等式αdiff＝nλ/d来提供，其中n是衍射级，λ是将被衍射的辐射的波长(m)，而d是上面提到的衍射周期(m)。正如图6a示出的，在这种情形中，内表面IS可以在与光学轴线OX(在这种情形中是辐射发射孔60的中心)间隔开距离ΔX的点处接收由滤光片80衍射的DUV辐射的第一级衍射辐射部分DUV1(n＝1)。在图6a的实施例中，对于大的距离G，该距离ΔX近似随ΔX＝αdiff.G进行变化。在本实施例中，该距离ΔX使得各自的第一级衍射辐射DUV1不被投影到孔60中。例如，在本实施例中，该距离ΔX可以大于孔60的直径D的大约一半。此外，优选地，滤光片60产生从收集器70朝向滤光片80发射的DUV辐射的第二级衍射辐射部分(n＝2)，使得该第二级衍射辐射不到达发射孔60。然而，在图6a的实施例中，入射DUV辐射的零级(n＝0)衍射部分仍然可以到达发射孔60的中心。
图6b示出一个示例，其中平的滤光片80衍射具有小的不垂直于前滤光片表面82的入射角范围的入射DUV辐射。例如，该入射辐射可以从上游椭圆的正入射收集器70发射。在那种情形中，当入射角的范围相对小时，格栅仍然可以提供DUV辐射的衍射，使得第一级衍射部分被投影到发射孔的外侧。由于入射角的范围，会发生衍射的小的模糊斑点(即，各自衍射图案将不如图6a中示出的布置提供的图案明显)。
根据本发明的实施例，滤光片80可以在一个倾斜角τ的范围上倾斜。图7和8示出示例。在这种情形中，可以实现相对大的入射平面，因而可以减小滤光片的热载荷。例如，在滤光片具有不垂直于(即横向地)光学轴线OX延伸的一个或更多个前表面部分(面向源SO)(例如一个或更多个倾斜的或弯曲的表面部分)的情形中，滤光片可以提供相对大的区域以接收热载荷，使得滤光片的运行温度可以进行控制，或至少良好地保持在想要的温度运行范围内。
图7示出一个实施例，其不同于根据图6b中的实施例，其中衍射滤光片80在一个倾斜角τ的范围上倾斜。
图8示出与图7中的实施例不同的实施例，其中滤光片80具有锥形形状，其提供倾斜的衍射表面。
图9是本发明的又一实施例。在本实施例中，辐射系统还包括屏蔽装置90，其布置成光学地阻挡源SO和滤光片80之间的所有光线。例如，屏蔽装置90可以是滤光片80的组成部分，或者可以与滤光片80间隔开。屏蔽装置90可以具有几种形状，例如杯形、锥形、半球形、倾斜的、弯曲的、直的那些本领域技术人员将会想到的形状。屏蔽装置90可以配置成允许EUV辐射从收集器70传递到辐射发射孔60(经由滤光片80)并且可以防止EUV辐射沿其他的方向传播。在这种方式中，滤光片80’的运行温度可以控制(至少防止滤光片的过热)。
此外，辐射系统3可以包括一个或更多个污染物阱，例如用以捕获源碎片。污染物阱9可以以多种方式配置并且可以位于不同的位置。根据又一实施例，压力阻挡件(即滤光片)80由污染物阱9支撑或固定到污染物阱9。
因此，可以提供结合的光谱纯度滤光片和气体压力阻挡件80，例如与LPP源组合使用。这会带来传递中性的光谱纯度，还会改进对污染物的抑制。具体地，在LPP源运行期间，可以使用相对高的压力(通常是在反射镜之间大约200mm距离上大约40-100Pa)以延长位于第一区域R1内的收集器的寿命。然而，这种高压会吸收EUV光。而且，LPP源的EUV光会被激光辐射(例如10.6微米)或源的光51或激光50污染，并且被DUV成分污染。该光在光刻设备(见图1-2)中应用时，会在照射器、掩模版、投影光学元件或晶片中引起热问题。这里的光谱纯度滤光片80的实施例虽然对EUV的透射率大约为70％，但是其可以去除EUV束中的不想要的波长。
最后，本实施例有利于防止可选地用在第一区域R1内例如清洁收集器70的特定的侵蚀性(高反应性)物质或化学物(例如含卤素的物质)的传播。
在一实施例中，光谱纯度滤光片80被放置在源系统3中的EUV辐射束内。滤光片80还可以用作有效的压力阻挡件，具体地，通过连接到系统3的壁来用作压力阻挡件(例如，与辐射系统的壁一起基本上是密封的)。
在一实施例中，提供一种光谱纯度滤光片80，其将源容器3分成两个室或隔间，优选地，在滤光片80上提供大的压降，并且例如使得通过(在第二区域R2内的)滤光片后面的较低压力的透射增益消除光谱纯度滤光片的透射损失。
此外，由上面可以知道，滤光片80或其一部分可以相对于光学轴线以预定角度放置。
优选地，滤光片80被放置离中间焦点孔60相对远，以用作DUV成分的滤光片。同样，由于热的原因，优选地，滤光片80可以放置相对靠近收集器60。可选地，滤光片80可以放置较靠近中间焦点IF，使得滤光片的EUV透射部分被减少，这导致跨过滤光片的气体泄露的进一步减少。
接上文，提供一种透射中性光谱纯度滤光片，其还用作压力阻挡件。透射损失可以通过在中间焦点侧低得多的压力进行补偿。上面的实施例通过提供反应性清洁物质(例如含卤素的物质)的相对低的绝对分压来提供这种反应性清洁物质(例如含卤素的物质)的消除机制。由于在低压区域R2内的相对低的压力，在中间焦点位置IF处提供改善的污染抑制途径。
光谱纯度滤光片80可以以相对低的热负载放置在一位置上。EUV束在源中最宽，因而每个单位面积上热负载最低。
而且，在一实施例中，滤光片80可以承受上面提到的高的压力差，这使得可以在第一区域R1内使用有利于收集器的使用寿命的高压，并且可以在下游区域R2使用对EUV传播有利的低压。
上文中，已经将光谱纯度滤光片应用在包括辐射源的辐射系统中。可选地，在非限制的示例中，光谱纯度滤光片可以应用于光刻设备的照射系统IL中。
示例
在非限制的数字示例中，根据图11的实施例的光谱纯度滤光片80’以图5、6b示出的结构用于衍射DUV辐射。光谱纯度滤光片80’(在其前表面82’)还反射入射的10.6微米辐射(例如激光辐射)51的大部分。在该示例中，对EUV辐射的透射由几何开口部分决定，其可以是大约70％或更高。在该示例中，光谱纯度滤光片80’具有20微米狭缝或孔(即d1＝20μm)。可以在大约10mrad的角度处可以发现具有大约200nm波长的DUV辐射的第一衍射级。当这种滤光片80’被放置在离直径D＝6mm的中间焦点孔60的G＝1.5m处，DUV光的相当大的部分将不会通过中间焦点孔(实际上，在这种情况下，仅零级衍射将会通过)。
例如，具有25μm间隔的、20μm2方形孔的大的光谱纯度滤光片80’在0.5*0.5m面积上具有4.108个孔。要注意的是，在特定的示例中，滤光片具有202/252＝64％的几何透射率。这种大量的孔在源侧边(在区域1)上具有例如大约100Pa的压力差并且在中间焦点侧边(即区域R2)上具有2Pa的压力差，可以在室温(T＝273K)条件下泄露大约8Pam3/s的气体。例如，使用4000l/s的泵57，可以在光谱纯度滤光片80’的中间焦点侧(区域R2内)带来大约2Pa的压力。当1.5m长的EUV光路在2Pa的压力下而不是大约100Pa的气体条件下时，这种低压可以带来大约20％的透射增益。
虽然在本文中详述了光刻设备用在制造ICs(集成电路)，但是应该理解到这里所述的光刻设备可以有其他的应用，例如制造集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCDs)、薄膜磁头等。
虽然上面详述了本发明的实施例在光刻设备的应用，应该注意到，本发明可以有其它的应用，例如压印光刻，并且只要情况允许，不局限于光学光刻。
这里使用的术语“辐射”和“束”包含全部类型的电磁辐射，包括：紫外(UV)辐射(例如具有约365、355、248、193、157或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如具有5-20nm范围的波长)，以及粒子束，例如离子束或电子束。
尽管以上已经描述了本发明的具体实施例，但应该认识到，本发明可以以与上述不同的方式来实现。例如，本发明可以采用包含用于描述一种如上面公开的方法的一个或更多个机器可读指令序列的计算机程序的形式，或具有存储其中的所述计算机程序的数据存储介质(例如半导体存储器、磁盘或光盘)的形式。
以上的描述是说明性的，而不是限制性的。因此，本领域的技术人员应当理解，在不背离所附的权利要求的保护范围的条件下，可以对本发明进行修改。
可以理解，在本应用中，术语“包括”不排出其他元件或步骤。此外，术语“一”不排出多个。在权利要求中的附图标记不应该解释为限制权利要求的范围。

Claims (20)

1.一种辐射系统，其配置用以产生辐射束，所述辐射系统包括室，所述室包括：
辐射源，配置用以产生辐射；
辐射束发射孔；
辐射收集器，配置用以收集由所述源产生的辐射，并且用以将收集的辐射传送到所述辐射束发射孔；和
光谱纯度滤光片，配置成提高将要通过所述孔发射的辐射的光谱纯度，
其中，所述光谱纯度滤光片配置成将所述室分成高压区域和低压区域。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述辐射源配置成产生极紫外辐射。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述收集器被包含在所述高压区域中或紧邻所述高压区域，其中所述低压区域布置在所述光谱纯度滤光片和所述辐射发射孔之间。
4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述收集器是下面的收集器中的一个或更多个：
配置用以将收集的辐射聚焦到所述辐射束发射孔中的收集器；
具有与所述辐射源处于同一位置的第一焦点和与所述辐射束发射孔处于同一位置的第二焦点的收集器；
正入射收集器；
具有单个基本上椭圆形的辐射收集表面部分的收集器；和
具有两个辐射收集表面的施瓦兹希尔(Schwarzschild)收集器。
5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，包括配置用以供给气体到所述高压区域的气体供给装置，和配置用以从所述低压区域去除气体的真空泵。
6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述辐射源是包括配置成将预定波长的相干辐射束聚焦到燃料的辐射源的激光产生等离子体源，其中所述光谱纯度滤光片配置成从所述源产生的所述辐射中过滤所述相干辐射的具有所述预定波长的辐射的至少一部分。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述预定波长是大约10.6微米。
8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述光谱纯度滤光片配置成从具有第二波长的辐射中过滤具有第一波长的辐射的至少一部分，其中所述第一波长是所述第二波长的至少十倍。
9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述系统配置成在高压区域实现高于10Pa的压力。
10.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述光谱纯度滤光片配置成在预定衍射角度上衍射所述辐射的至少一部分，其中所述光谱纯度滤光片和所述辐射发射孔布置成基本上防止所衍射的辐射部分通过所述孔发射。
11.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述光谱纯度滤光片和所述辐射发射孔彼此间隔分开大于大约1m的距离。
12.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述高压区域具有大于大约100Pa的压力并且所述低压区域具有低于大约20Pa的压力。
13.一种包括多个孔的光刻光谱纯度滤光片，所述光谱纯度滤光片配置用以通过反射第一波长的辐射和通过在预定的衍射角上衍射第二波长的辐射来提高辐射束的光谱纯度，所述第一波长大于大约10微米，所述第二波长位于深紫外范围内，并且所述预定角大于大约1mrad。
14.一种用于提供辐射束的方法，包括步骤：
用辐射源产生辐射；
通过孔发射所述辐射束；
用辐射收集器收集由所述源产生的辐射，并且将所收集的辐射发射到所述孔；和
用光谱纯度滤光片提高所述辐射的光谱纯度，
其中所述光谱纯度滤光片在包括所述辐射源的室内支持压力差，所述辐射收集器和光谱纯度滤光片导致所述室具有高压区域和低压区域。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述高压区域和所述低压区域之间的压力差大于大约10Pa，尤其大于大约100Pa。
16.一种用于提供辐射束的方法，包括步骤：
用辐射源产生辐射；
通过孔发射所述辐射束；
用辐射收集器收集由所述源产生的辐射，并且将所收集的辐射传送到所述孔；和
用光谱纯度滤光片提高所述辐射的光谱纯度，
其中所述滤光片在预定的衍射角上衍射所需辐射的至少一部分，以便基本上防止所需辐射的所述一部分达到所述孔。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述滤光片具有相对于通过所述孔发射的所述辐射束的光学传送轴线是倾斜的入射平面。
18.根据权利要求14-17中任一项所述的方法，其中，所述源是包括配置成将预定波长的相干辐射束聚焦到燃料的辐射源的激光产生等离子体源，其中所述光谱纯度滤光片从由所述源产生的所述辐射中过滤所述相干激光辐射的至少一部分。
19.一种配置用以产生辐射束的辐射系统，所述辐射系统包括室，所述室包括：
辐射源，配置用以产生辐射；
辐射束发射孔；
辐射收集器，配置用以收集由所述源产生的辐射，并且用以将收集的辐射传送到所述辐射束发射孔；和
光谱纯度滤光片，配置成提高将要通过所述孔发射的辐射的光谱纯度，
其中，所述光谱纯度滤光片配置成将所述室分成第一压力区域和第二压力区域。
20.根据权利要求19所述的系统，其中，所述第一压力区域具有大于大约100Pa的压力并且所述第二压力区域具有低于大约20Pa的压力。
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