CN102150084A - 辐射源、光刻设备以及器件制造方法 - Google Patents

Abstract

一种光谱纯度滤光片，配置成允许极紫外(EUV)辐射透射通过其中并且折射或反射非极紫外伴随辐射。光谱纯度滤光片可以是源模块和/或光刻设备的一部分。

Description

辐射源、光刻设备以及器件制造方法

相关申请的参照援引

本申请要求于2008年8月14日递交的美国临时申请61/136,150的权益，其通过参考全文并入。

本申请要求于2008年10月20日递交的美国临时申请61/136,983的权益，其通过参考全文并入。

本申请要求于2008年7月11日递交的美国临时申请61/079,975的权益，其通过参考全文并入。

技术领域

本发明涉及一种光谱纯度滤光片、用于极紫外(EUV)辐射光刻设备的辐射源、光刻设备以及器件制造方法。

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)层上而实现的。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。公知的光刻设备包括：步进机，在步进机中，通过将全部图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分；和扫描器，在所述扫描器中，通过辐射束沿给定方向(“扫描”方向)扫描所述图案、同时沿与该方向平行或反向平行的方向同步地扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。

为了能够将更小的结构投影到衬底上，已经提出使用极紫外辐射(EUV)，所述极紫外辐射是具有在10-20nm范围内，例如在13-14nm范围内的波长的电磁辐射。此外，还提出可以使用波长小于10nm的极紫外辐射，例如在5-10nm范围内(例如6.7nm或6.8nm)。

可以使用等离子体产生辐射。例如通过引导激光到合适材料(例如锡)的颗粒处、或通过引导激光到合适气体或蒸汽(例如氙气或锂蒸汽)的束流处，可以产生等离子体。最终的等离子体发射输出辐射，例如EUV辐射，使用收集器(例如反射镜入射收集器)收集所述输出辐射，其中所述收集器接收辐射并且将所述辐射聚焦成束。这种辐射源通常称为激光产生的等离子体(LPP)源。

除了辐射，等离子体源的等离子体产生颗粒形式的污染物，例如热化原子、离子、纳米团簇和/或微粒。污染物与想要的辐射一起从辐射源朝向收集器输出，并且可以引起对入射收集器和/或其他部件的损伤。

除了想要的辐射，辐射源还可能输出伴随辐射。除了想要的极紫外辐射，例如，极紫外等离子体辐射源可能输出伴随辐射，该伴随辐射具有选自20-400nm范围的波长，最特别的是具有深紫外范围(100-400nm)的波长。此外，伴随辐射可能包括EUV辐射，具体说，特定波长或波长范围的极紫外辐射是想要的，而在输出辐射中其他EUV辐射不是具有特定波长的想要的EUV辐射或者不是具有特定波长范围的想要的EUV辐射。这种伴随辐射可能在LPP辐射源中由于用于生成等离子体的激光而生成，该激光辐射具有比极紫外辐射长的波长(通常为来自CO₂激光器的10.6μm的波长辐射)。

在光刻技术中，期望改善光谱纯度，即从输出束中去除伴随辐射以输出较高比例的想要的辐射。例如，抗蚀剂对伴随辐射的波长敏感，并因此图像品质可能被劣化。因为极紫外光刻设备的光学元件具有高的反射率(例如，对于来自LPP源的10.6μm波长的伴随辐射的情况)，因此，伴随辐射能够以相当大的功率到达衬底。附加地或替换地，伴随辐射，在LPP辐射源中尤其是激光辐射，会导致图案形成装置、衬底和/或光学元件的不想要的升温。

因此，期望提供例如一种用于在辐射源中使用或与辐射源一起使用的光谱纯度滤光片，其中可以完全地或部分地去除伴随辐射和/或有效地减少污染物。

发明内容

根据本发明的一方面，提供一种光谱纯度滤光片，配置成允许极紫外(EUV)辐射透射通过其中并且折射或反射非极紫外伴随辐射。

在一个实施例中，在光谱纯度滤光片的材料中限定至少一个孔，所述孔具有大于极紫外辐射的波长且小于非极紫外伴随辐射的波长的横跨尺寸。至少一个孔可以改善极紫外辐射的透射，但是基本上不改变材料对非极紫外伴随辐射的光学性质。

在一个实施例中，所述材料透射非极紫外伴随辐射。这可以是有利的，因为非极紫外伴随辐射不加热材料。

在光谱纯度滤光片的一个实施例中，所述材料形成为光学活性体，其提供对非极紫外伴随辐射的有效折射率的转变，所述至少一个孔沿第一方向延伸，所述转变在偏离所述第一方向的方向上具有主转变方向。当对非极紫外伴随辐射的有效折射率的转变在偏离所述第一方向的方向上具有主转变方向，伴随非极紫外辐射偏离主要由至少一个孔的第一方向确定的极紫外辐射的方向。

根据本发明的一个方面，提供一种用于光刻设备或与光刻设备一起使用的源模块，所述源模块构造成产生极紫外(EUV)辐射并输出极紫外辐射和非极紫外伴随辐射，所述源模块包括上述的光谱纯度滤光片。

源模块的一个实施例构造成将所生成的辐射会聚至中间焦点，光谱纯度滤光片布置在光学路径的一位置处，其中光学纯度滤光片接收所生成的辐射并且在中间焦点之前，并且其中所述光谱纯度滤光片的所述至少一个孔与会聚所生成的辐射的传播方向对齐。此处，光谱纯度滤光片中的至少一个孔与生成会聚辐射的设备协作，以实现极紫外辐射的优化输出量。

根据本发明的一方面，提供一种光刻设备，布置成将图案从图案形成装置投影至衬底上，所述光刻设备包括上述的光谱纯度滤光片和/或上述的源模块。

根据本发明的一方面，提供一种器件制造方法，包括将图案化的极紫外(EUV)辐射束投影至衬底上，其中所述极紫外辐射通过上述的光谱纯度滤光片过滤、通过上述的源模块生成、或通过上述的光刻设备投影。

根据本发明的一方面，提供一种器件制造方法，包括使用辐射源生成包括极紫外(EUV)辐射和非极紫外伴随辐射的辐射；过滤辐射以允许透射极紫外辐射并折射或反射非极紫外伴随辐射；和将透射的极紫外辐射的图案化的束投影至衬底上。

根据本发明的一方面，提供一种光刻设备，包括：源模块，所述源模块配置成生成极紫外(EUV)辐射并输出极紫外辐射和非极紫外伴随辐射；光谱纯度滤光片，其配置成允许极紫外辐射透射通过其中并折射或反射非极紫外伴随辐射；和投影系统，配置成将图案化的包括极紫外辐射的辐射束投影至衬底上。

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示意地示出根据本发明一个实施例的光刻设备；

图2示出根据本发明一个实施例的光刻设备的详细示意图；

图3示意地示出根据本发明一个实施例的辐射源；

图4示意地示出根据本发明一个实施例的具有辐射阻挡体的光谱纯度滤光片；

图5A示意地示出图4中N所指的光谱纯度滤光片的俯视图；

图5B示出图5A中X-X所示的横截面；

图6A示意地示出负透镜；

图6B示意地示出位于中间焦点前面的正透镜，其可以使得伴随辐射改变方向离开焦点；

图7示意地示出由透镜产生的角度展开；

图8A示意地示出普通透镜阵列的横截面；

图8B示意地示出穿有多个孔以形成光谱纯度滤光片的透镜阵列；

图9A示意地示出传统的凸透镜；

图9B示意地示出菲涅尔透镜；

图10A示意地示出使用棱镜和棱锥形结构的辐射的偏转；

图10B示意地示出使用棱镜和棱锥形结构的辐射的反射；

图11A示意地示出通过透镜的光轴的横截面；

图11B示意地示出图11A中N所指的、变化的孔图案以产生有效折射率的梯度的示例；和

图12示意地示出将光谱纯度滤光片的孔与入射辐射对齐的不同情况。

具体实施例

图1示意地示出了根据本发明的一个实施例的光刻设备。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。所述设备还包括：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)MA，并与配置用于根据特定的参数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，并与配置用于根据特定的参数精确地定位衬底的第二定位装置PW相连；和投影系统(例如折射式或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MT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MT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MT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)。这里使用的术语“掩模版”或“掩模”可以看作与更为上位的术语“图案形成装置”同义。

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。应该注意的是，赋予辐射束的图案可能不与衬底的目标部分上的所需图案精确地相同(例如，如果图案包括相移特征或所谓的辅助特征)。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”可以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。这里使用的术语“投影透镜”可以认为是与更上位的术语“投影系统”同义。

如图所示，所述设备是反射类型的(例如采用反射掩模)。

所述光刻设备可以是具有两个(双台)或更多衬底台(和/或两个或更多的图案形成装置台)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和所述光刻设备可以是分立的实体(例如当源是CO₂激光器)。在这种情况下，不会将该源考虑成形成光刻设备的一部分，并且通过束传递系统BD的帮助，将所述辐射束从所述源SO传到所述照射器IL，束传递系统BD包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器。在其他情况下，所述源可以是所述光刻设备的组成部分。可以将所述源SO和所述照射器IL、以及如果需要时设置的所述束传递系统一起称作辐射系统

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。已经穿过图案形成装置MA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，例如在从掩模库的机械获取之后，或在扫描期间，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MA。通常，可以通过形成所述第一定位装置PM的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)的帮助来实现支撑结构MT的移动。类似地，可以采用形成所述第二定位装置PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现所述衬底台WT的移动。在步进机的情况下(与扫描器相反)，支撑结构MT可以仅与短行程致动器相连，或可以是固定的。可以使用图案形成装置对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置MA和衬底W。尽管所示的衬底对准标记占据了专用目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间(这些公知为划线对齐标记)中。类似地，在将多于一个的管芯设置在图案形成装置MA上的情况下，所述图案形成装置对准标记可以位于所述管芯之间。

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。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单一的静态曝光中成像的所述目标部分C的尺寸。

2.在扫描模式中，在对支撑结构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。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单一动态曝光中所述目标部分的宽度(沿非扫描方向)，而所述扫描运动的长度确定了所述目标部分的高度(沿所述扫描方向)。

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更详细地示出图1中的设备，包括辐射源SO、照射光学元件单元IL以及投影系统PL。辐射源SO包括辐射发射器2，其可以包括放电等离子体。通过例如氙气或锂蒸汽等气体或蒸汽可以产生极紫外辐射，在气体或蒸汽中产生极热的等离子体以发射在电磁光谱的极紫外辐射范围内的辐射。通过引起部分离子化的放电等离子体在光轴O上发生破坏，产生极热的等离子体。为了有效地生成辐射，氙或锂蒸汽或任何其他合适的气体或蒸汽的例如10Pa的分压是期望的。在一些实施方式中，可以使用锡。通过辐射发射器2发射的辐射从源室3出射进入到收集器室4。在一个实施例中，辐射源SO包括源室3和收集器室4。

收集器室4包括污染物阱5和掠入射收集器6(图中示意地示出为矩形)。允许通过收集器6的辐射被光栅光谱滤光片7反射以在收集器室4的孔处的虚拟的源点8聚焦。离开收集器室4，辐射束9在照射光学元件单元IL内经由第一和第二正入射反射器10、11反射到定位在支撑结构MT上的图案形成装置(例如掩模)处。形成图案化的束12，其在投影系统PL内经由第一和第二反射元件13、14成像至保持在衬底台WT上的衬底(未示出)上。在照射光学元件单元IL和投影系统PL内可以存在比示出的多的元件。在源模块SO包括激光产生的等离子体(LPP)源的实施例中，收集器可以适当地设置为正入射收集器而不是图2中示出的掠入射收集器6。

图3示意地示出了根据本发明一个实施例的辐射源。辐射源模块SO可以包括容器20，容器布置成具有液化的目标材料22，例如具有锡或钆(Gd)。容器20可以布置有合适的机构或开口(未示出)，用于释放锡或钆的液体液滴24a、24b、24c、24d至区域26，其中液滴配置成被由激光器30提供的激光束28照射。激光束28可以是具有10.6微米波长的CO₂激光。替换地，可以使用在1-11微米范围内具有相应波长的其他合适的激光。期望地，使用合适的光学系统(未示出)，激光束被聚焦在区域26中。通过与激光束相互作用，液滴24a、24b、24c、24d被转变为可以发射6.7nm辐射或在5-20nm范围内的任何其他极紫外辐射的等离子体状态。

发射的极紫外束32可以通过例如污染物阱5等合适的碎片减少系统34而被拦截，碎片减少系统34配置成收集或偏转从区域26发射的颗粒碎片。随后基本上无碎片的极紫外束32a进入辐射源或光刻设备后面的光学系统36，例如配置成适当地调节束32a的光刻设备的照射系统IL。辐射源SO可以包括与激光产生的等离子体源协同操作的缓冲气体。缓冲气体可以具有对极紫外辐射的至少50％的透射，和对伴随辐射的至少70％的吸收。期望地，缓冲气体具有对极紫外辐射的至少90％或至少95％的透射。还期望地，缓冲气体具有对伴随辐射的至少90％的吸收。

为了改善光谱纯度，可以使用用于极紫外源或与极紫外源一起使用的光谱纯度滤光片。因为几乎所有的材料都吸收极紫外辐射，因此问题在于，如何形成具有对伴随辐射的高的抑制(例如，因子10或更高)和对极紫外辐射高的透射的光谱纯度滤光片。附加地或替换地，如果光谱纯度滤光片是基于伴随辐射的吸收的原理，产生的问题是如何减小作用在光谱纯度滤光片上的热负载。

可以使用透射光谱纯度滤光片，其中透射极紫外辐射并且偏转或吸收伴随辐射(例如10.6μm波长辐射)。例如，可以提供光谱纯度滤光片，其透射极紫外和伴随辐射，并且通过透过相位光栅的衍射改变伴随辐射的方向。随后，可以通过其中具有孔的主体阻挡伴随辐射，极紫外辐射通过该孔，以避免与光谱纯度滤光片之间的热问题。然而，用这种相位光栅难以获得非常高的衍射效率，因为其涉及几何形状或几何结构相对于波长的极为精确的调整。还可能仅对于非常窄的波长范围和入射角是有效的。

作为另一示例，可以使用具有多个孔的结构化的金属膜。如果孔显著小于辐射的波长，辐射的透射将是小的。如果孔比辐射波长大很多，则透射率将与开口面积成比例。例如1-5μm的横跨尺寸(例如直径)的孔是足够小以阻挡10.6μm的辐射，同时足够大用以透射极紫外辐射。代替具有孔的二维结构，可以使用一维的线栅。这种格栅偏转辐射的极性中的仅一个，但是通过在跨过结构中顺序使用极性的两者，可以偏转辐射的两个极性。然而，为了获得足够的极紫外辐射透射，结构需要是非常开放的，并且孔(或线栅的线)之间的壁需要是非常窄的。当金属部分太窄，10.6μm的辐射将不再被有效地抑制，并且该结构可能是非常脆弱的并容易遭受升温问题。

可以使用反射光谱纯度滤光片，其结合极紫外辐射反射顶层和对伴随辐射(例如10.6μm波长的辐射)的抗反射(AR)涂层。然而，找到在足够大的角度范围的条件下同时有效地反射极紫外辐射并有效地透射或吸收伴随辐射的材料结合体是困难的。

根据本发明的一个实施例，提供一种用于极紫外源或与极紫外源一起使用的光谱纯度滤光片，其是基于使用折射以将伴随辐射偏转出输出辐射、以便在输出辐射中得到较高比例的想要的极紫外辐射。光谱纯度滤光片包括对伴随辐射透射的介质的光学活性体，并在第一方向上包括至少一个孔，该孔在所述方向的横向上具有大于极紫外辐射的波长并小于伴随辐射的波长的横跨直径。光学活性体提供对伴随辐射的有效折射率的转变。该转变具有沿偏离第一方向的方向的主转变方向。折射率的转变可以存在于介质的改变，例如光学活性体的介质和光学活性体布置所在的环境的介质(例如真空或空气)之间。在这种情况下，主转变方向相当于形成光学活性体的介质和环境介质之间的界面的表面的法线。在一个实施例中，折射率的转变对于光学活性元件所使用的介质是固有的。在这种情况下，具有折射率最高改变的方向被看作主转变方向。

至少一个孔具有大于极紫外辐射的波长的横跨直径，以便获得足够的极紫外透射。然而，孔的横跨直径小于非极紫外伴随辐射的波长，使得伴随辐射的传播基本上由光谱纯度滤光片控制，就像这些孔并不存在。

图4示意地示出根据本发明一个实施例的光谱纯度滤光片40，其使得沿输出方向的伴随辐射44改变方向，偏离想要的极紫外辐射43。在图4中，示出x、y、z坐标系，其中方向z表示主光学路径，即辐射的综合传播方向(global propagation direction)。本文后面的光谱纯度滤光片的实施方式将参照该坐标系示出。光谱纯度滤光片包括对伴随辐射透射的介质的光学活性体40，并包括在第一方向上的至少一个孔(50，见图5A和5B)，其在所述方向的横向上具有大于极紫外辐射的波长并小于伴随辐射的波长的横跨直径。在示出的实施例中，光谱纯度滤光片40是源模块的一部分，源模块构造成会聚产生的辐射Rin到中间焦点。光谱纯度滤光片40布置在光学路径的一位置上，其中光谱纯度滤光片在该位置处接收所产生的辐射Rin并且在中间焦点之前。在示出的实施例中，至少一个孔50具有与光谱滤光片的光轴平行的方向。在另一实施例中，如图12A、12B所示，例如光谱纯度滤光片40的至少一个孔50与会聚的产生的辐射的传播方向对齐。

在中间焦点处具有针孔41的主体42允许通过针孔透射极紫外辐射43，但是阻挡改变方向的辐射44。

根据本发明的一个实施例，光谱纯度滤光片40是使伴随辐射改变方向的透射滤光片。然而，代替使用归因于相位光栅的衍射，光谱纯度滤光片40包括具有用以将伴随辐射折射离开输出辐射的传播方向的至少一个表面的结构，所述表面具有浮凸结构，例如透镜阵列(an array of lenslets)、棱镜或表面粗糙度。通过具有一个或多个孔，例如将光谱纯度滤光片穿多个具有大于想要的极紫外辐射的波长但小于被排除的伴随辐射的波长的横跨尺寸(例如直径)的小孔，能够实现极紫外透射。

为了利用折射，应该使用具有充分高的折射率的介质。同时，介质的吸收对于极紫外辐射和伴随辐射应该都是低的，以便保持极紫外辐射的通量并限制热负载。因为没有已知的对极紫外辐射具有足够低的吸收的材料，这在实践中是不可能的。

在本发明的一个实施例中，可以使用对非极紫外伴随辐射(例如，红外辐射)是透明的材料，该材料具有一个或多个孔。该孔可以透射极紫外辐射。只要该孔具有基本上小于该伴随辐射的波长的横跨尺寸，该伴随辐射将经历具有在材料的折射率和真空之间的折射率的均匀的有效介质(有效介质近似)。以此方式，形成新的介质，其对非极紫外伴随辐射和极紫外辐射都是透明的。对这种伴随辐射的折射率可以通过改变在材料中的孔的总的面积进行调整(主是多孔度系数)。

图5A和5B示意地示出包括材料块的光谱纯度滤光片40，其被形成为通过具有大量的孔50基本上对极紫外辐射透明。图5A示出根据图4中N的指示的俯视图，而图5B示出通过X-X的横截面。孔50具有第一方向r1。为了清楚，光谱纯度滤光片40图示为材料板。然而，在实际应用中，光谱纯度滤光片40可以具有如图7到10B所示的表面浮凸结构。以此方式，可以形成光学活性体，在偏离孔的第一方向r1的方向上提供对非极紫外伴随辐射的有效折射率的转变。在一个实施例中，这可以在没有如图11A和11B中实施例示出的球状表面浮凸结构的情况下实现。

根据一个实施例的光谱纯度滤光片在第一方向上对想要的极紫外辐射具有相对好的透射，因为至少一个孔具有大于想要的极紫外辐射的波长的横跨直径。该至少一个孔对具有比极紫外辐射长的波长的伴随辐射是基本上不可见的，使得非极紫外辐射的传播主要通过在尺寸上比该至少一个孔大的光学活性体的形状的具体尺寸来确定。当光学活性体在偏离第一方向r1的方向上折射率具有转变，伴随辐射将被偏转，或甚至被反射，使得伴随辐射沿与想要的极紫外辐射不同的方向传播，并且可以与想要的极紫外辐射分开。

作为简单的有效介质近似，“新”材料的介电常数可以计算作为原始材料的介电常数和孔(真空)的介电常数的线性结合：

ε≈fε_vacuum+(1-f)ε_medium                                 (1)

通过上式，可以计算对折射率n的影响，因为

$n\≈\sqrt{\mathrm{\ϵ}}---\left(2\right)$

因此：

$n^2\≈p+(1-p)n_{\mathrm{medium}}^2---\left(3\right)$

因此，孔的多孔度系数越高(因此极紫外辐射透射越高)，有效折射率将越低。多孔度系数p被看作没有穿过孔的原始介质的部分。多孔度系数p可以在整个介质上变化，如在另一实施例中示出的那样。在10.6μm波长的条件下，硅的折射率为3.74-i0.001。因此，具有90％多孔度系数的孔的硅层应该具有n≈1.52的有效折射率。这个值非常接近在可见波长范围内的许多玻璃的折射率。因此，即使在这种开放结构的条件下，应该可以利用折射以改变辐射路径。硅可能是特别合适的，因为其可以通过各向异性蚀刻形成密集地排布的微米尺寸的孔。然而，在10.6μm辐射的情况下，总的来说可以使用对伴随辐射基本上透明的所有的材料，例如ZnSe、ZnS、GaAs、Ge等。

在图5A和5B中，示出具有圆形横截面的圆柱形孔50。然而，可以使用其他形状。例如，用方形孔、或六边形孔形成蜂巢结构，可以获得更靠近的密排，因此获得更高的多孔度系数。

为了用光谱纯度滤光片40使得伴随辐射改变方向离开中间焦点，可以使用几种结构中的任一种。例如，用光谱纯度滤光片40的负透镜或正透镜可以实现图4中示出的改变方向。图6A示意地示出中间焦点前面的负透镜，图6B示意地示出中间焦点前面的正透镜，它们能够使得伴随辐射改变方向离开想要的辐射的焦点，使得它可以被位于想要的辐射的焦点位置处的具有孔41的主体42阻挡。在一个实施例中，光谱纯度滤光片40的材料块的形状被形成为正的或负的透镜。在图6A、6B和7的实施例中，有效折射率的转变通过光学活性体的材料和环境(例如空气)之间的界面来确定。因此，这种转变的主方向是光学活性体的入射或出射表面的法线。正如从图7看到的，出射表面的法线方向基本上偏离Z轴线的方向。在这种情形中孔的方向(为了清楚未示出)与Z轴线一致。因此，转变的主方向n1、n2偏离孔的方向。

如果光谱纯度滤光片40由单个透镜形成，其可以比较厚。这导致极紫外辐射透射孔的极高的纵横比(aspect ratio)，因而仅导致非常窄的透镜锥体。事实上，参照图7，透镜形成的角度展开(从平行束开始)由光圈数给出，光圈数是焦距f与直径d的比值。光圈数越小，角度α越大。焦距f依赖于折射率和透镜形状(曲率半径R)，用等式表示为：f＝R/(n-1)。光圈数4(f＝4d)将得出角度展开α为±7°。在有效折射率为1.5的情况下，这意味着f＝2R，因此R＝2d。

因此，这种透镜的最小厚度为，

$t=R-\sqrt{R^2-{\left(\frac{d}{2}\right)}^2}---\left(4\right)$

因此，t＝0.064*d。

这表明具有～10cm的大直径的单个透镜厚度应该大于0.5cm。这对于极紫外辐射透射来说可能是成问题的。然而，对于透镜阵列，这种结构可以更薄。在150微米的节距的情况下，10微米的厚度将是足够的。这应该足够薄以能够获得极紫外辐射透射孔，并获得足够的极紫外辐射透射。例如，孔横跨尺寸可以是2微米。这导致对极紫外辐射的透射锥度α为atan(2/10)＝11度。同时，透镜的节距比不想要的辐射的波长大一个数量级。这是期望的，以便避免衍射，可以将能量集中到仅几个方向上。

因此，在一个实施例中，如图8A和8B所示使用透镜的阵列。其可以是一维的透镜状阵列，或二维的透镜格栅。在一个实施例中，光谱纯度滤光片40大体上可以是微透镜阵列光谱纯度滤光片。图8A是普通的透镜阵列的横截面示意图，图8B是穿有多个孔以形成光谱纯度滤光片40的透镜阵列的横截面示意图。这里折射率n1、n2的转变方向由光学活性体40的介质和围绕的介质之间的界面的曲率确定。如图8B所示，对于至少一个孔50，其保持对伴随辐射的折射率n1、n2的主转变方向与该至少一个孔的方向r1不同。

因此，极紫外辐射将相对不受阻挡地通过孔，而波长比孔的横跨直径长的不想要的辐射将被折射，使得极紫外辐射和伴随辐射之间发生空间分离。随后，不想要的伴随辐射可以被拦截。

图9B示出，相对于图9A中示出的传统的凸透镜的厚度，替换的菲涅尔透镜40如何用以实现厚度t减小。同样，传统的凹透镜可以用菲涅尔透镜替换。为了清楚，图9A、9B没有示出孔。此外，在这种情形中，对于至少一个孔(未示出)保持对伴随辐射的折射率的主转变方向与至少一个孔的方向r1不同。

相对于使用透镜，替换地或附加地，可以使用其他结构来偏转辐射。例如，参考图10A(其中为了清楚省略一个或多个极紫外辐射透射孔)，可以使用一个或多个棱镜或锥体。如图10A所示，出射表面具有倾斜的表面，所述倾斜的表面的表面法线n2偏离孔延伸进入的方向r1。因此，对于伴随辐射的折射率的主转变方向与孔的方向r1不同。

该结构甚至可以用于代替偏转辐射而反射辐射，如图10B中示出。相对于这些限定良好的结构，替换地或附加地，可以使用表面粗糙度来将辐射散射出束。在这种情形中，应该具有基本上与伴随辐射波长的量级的长度数值相当(或较大)的粗糙度分量。

在一个实施例中，没有使用表面结构以形成例如透镜或棱镜。相反，可以改变折射率以便以与普通透镜相同的方式偏转射线。改变有效折射率可以用于形成渐变折射率(GRIN)透镜。图11A示意地示出GRIN透镜的操作原理，示出射线朝向用最暗的阴影示出的具有最高折射率的区域弯曲。如图11A的左手边上的图所示，在该实施例中，折射率沿离开中心的方向减小。

在图11A和11B中示出的实施例中，通过慢慢地改变光谱纯度滤光片40的材料中的孔的图案或布局(例如孔的尺寸和/或密集度)实现折射率的梯度。与多孔度一样，折射率沿径向方向从半径r＝0减小到半径r＝R，即由孔代替的介质的部分逐渐地沿该方向增大。图11B示意地示出该示例，其中变化孔的图案或布局以形成有效折射率的梯度。图11B示出图11A中沿视角N的透镜40的部分。该实施方式的潜在的优点在于，该透镜可以被形成得较薄(导致较低的纵横比，因此导致较好的极紫外辐射透射)，因为不需要厚度变化来形成透镜。在该实施例中，孔的存在具有双重功能，其中它们的存在有助于光学活性体对想要的极紫外辐射的透射，并且它们的分布造成想要的折射率的梯度。在图11A、11B的实施例中，形成了正透镜。在一个实施例中，通过提供径向地减小的多孔度，并因此形成径向增大的折射率，可以形成负透镜。在图11A、11B的实施例中，其中透镜是正透镜是期望的，然而，因为相对高的多孔部分位于透镜的圆周，使得相对于负的GRIN透镜对极紫外辐射具有相对高的透射率。在这些实施例中，主转变方向横穿透镜的光轴，同时孔具有沿光轴的方向。因此，根据该实施例的透镜将通过基本上未改变的平行入射束中的极紫外辐射，同时不想要的辐射的传播被改变为偏离或会聚束。

这种构思可以与上面描述的结构的一个或多个结合以减小光谱纯度滤光片的厚度参数(例如，使得在不增加透镜厚度的情况下形成更强的透镜)。

在一个实施例中，通过改变材料本身的折射率形成GRIN透镜。这可以通过例如局部地掺杂材料来实现。

在上面描述的大多数实施例中，可以期望多个孔的节距足够大以避免衍射。如果孔的周期结构具有波长量级的节距，散射的辐射将不会在大的角度范围上分布，而将会衍射进入若干良好地限定的、限制的方向。通常零级衍射峰是较强的峰之一。然而，该峰不被偏转，因此这可能是不期望的。

然而，还可以使用衍射。例如，如果在图10A的上面示出的棱镜结构用棱镜角度和周期性形成，使得由于棱镜上的折射造成的偏转的角度与衍射级的角度一致，然后在该特定方向上可以获得极高的衍射效率。这实质上是闪耀光栅。

在图8A、8B和9A、9B以及10A、10B中，在光谱纯度滤光片40的辐射出射侧示出表面变化。附加地或替换地，表面皱褶可以存在于光谱纯度滤光片40的辐射入射侧。此外，光谱纯度滤光片的一个或多个侧面可以是涂覆金属以产生附加的伴随辐射反射。

在一个实施例中，入射在滤光片上的辐射的射线可以是平行的。在这种情形中，入射的辐射束可以例如分开在沿其原始方向传播的想要的辐射的第一束中和通过一维透镜状阵列偏离该方向的伴随辐射的束中。在实践应用中，如图4和6A、6B中示出的实施例所示，入射的辐射被聚焦在称为中间焦点的点，或另一方面会聚朝向一个点或区域。如果纵横比变大，这对于极紫外辐射透射通过小孔会引起问题。因此，将孔的方向与入射辐射对齐可能是想要的。这种情形在例如图12A中示出，图中示意地示出孔方向作为位置的函数变化、以便基本上与入射辐射的射线对齐。替换地或附加地，孔可以与接收入射辐射的光谱纯度滤光片的表面垂直，但是光谱纯度滤光片是曲面的，或分段的，以将孔的取向保持接近入射辐射的方向。这在例如图12B中示出，其示意地示出光谱纯度滤光片的倾斜的段。通过将板形成为如图11A、11B所示的GRIN透镜，光谱纯度滤光片40可以形成为平的板(图12A)，或多个平的板(图12B)。图11A、11B示意地示出GRIN透镜的操作原理。在一个实施例中，光谱纯度滤光片可以形成有如图7、8A、8B、9A、9B、10A、10B中的一个所示的表面浮凸结构。在一个实施例中(如图11A和11B所示)，折射率具有在光谱纯度滤光片40的平面的方向上的主转变方向。在一个实施例中，折射率具有主转变方向，其由表面的局部法线确定。

应该认识到，本发明的实施例可以用于任何类型的极紫外源，包括但不限于放电产生的等离子体源(DPP源)、或激光产生的等离子体源(LPP源)。然而，本发明的一个实施例可以尤其适于抑制来自激光源的通常形成激光产生的等离子体源的一部分的辐射。这是因为这种等离子体源通常输出由激光产生的伴随辐射。

在实际应用中，光谱纯度滤光片可以位于辐射路径中的任何位置。在一个实施例中，光谱纯度滤光片位于接收来自极紫外辐射源的含极紫外的辐射并传送极紫外辐射至合适的下游极紫外光学系统的区域中，其中来自极紫外辐射源的辐射布置成在进入光学系统之前通过光谱纯度滤光片。在一个实施例中，光谱纯度滤光片位于极紫外辐射源中。在一个实施例中，光谱纯度滤光片位于极紫外光刻设备中。在一个实施例中，光谱纯度滤光片位于辐射路径中、等离子体之后、收集器之前。

虽然本文详述了光刻设备在制造ICs中的应用，应该理解到，这里描述的光刻设备可以有其他应用，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。本领域技术人员应该看到，在这种替代应用的情况中，可以将其中使用的任意术语“晶片”或“管芯”分别认为是与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。这里所指的衬底可以在曝光之前或之后进行处理，例如在轨道(一种典型地将抗蚀剂层涂到衬底上，并且对已曝光的抗蚀剂进行显影的工具)、测量工具和/或检验工具中。在可应用的情况下，可以将这里公开内容应用于这种和其他衬底处理工具中。另外，所述衬底可以处理一次以上，例如为产生多层IC，使得这里使用的所述术语“衬底”也可以表示已经包含多个已处理层的衬底。

在允许的情况下，术语“透镜”可以表示不同类型的光学构件中的任何一种或其组合，包括折射式的、反射式的、磁性的、电磁的以及静电光学构件。

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。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。

Claims (21)

1.一种光谱纯度滤光片，配置成允许极紫外(EUV)辐射透射通过其中并且折射或反射非极紫外伴随辐射。

2.根据权利要求1所述的光谱纯度滤光片，在所述光谱纯度滤光片的材料中限定至少一个孔，所述至少一个孔具有大于极紫外辐射的波长且小于非极紫外伴随辐射的波长的横跨尺寸。

3.根据权利要求2所述的光谱纯度滤光片，其中，所述材料透射非极紫外伴随辐射。

4.根据权利要求3所述的光谱纯度滤光片，其中，所述材料形成为光学活性体，所述光学活性体提供对非极紫外伴随辐射的有效折射率的转变，所述至少一个孔沿第一方向延伸，所述转变在偏离所述第一方向的方向上具有主转变方向。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的光谱纯度滤光片，其中，所述材料的表面形成透镜。

6.根据权利要求5所述的光谱纯度滤光片，其中，所述透镜是菲涅尔透镜。

7.根据权利要求5所述的光谱纯度滤光片，其中，所述材料的表面形成多个透镜。

8.根据权利要求2-4中任一项所述的光谱纯度滤光片，其中，使所述材料中的孔的图案变化以形成折射率渐变的透镜。

9.根据权利要求2-4中任一项所述的光谱纯度滤光片，其中，所述材料的表面形成棱镜。

10.根据权利要求2-4中任一项所述的光谱纯度滤光片，其中，所述材料的表面形成布置用以反射入射的非极紫外伴随辐射的结构。

11.根据权利要求2-4中任一项所述的光谱纯度滤光片，其中，所述材料的表面设置有表面粗糙度以偏转入射的非极紫外伴随辐射。

12.根据前述权利要求中任一项所述的光谱纯度滤光片，其中，所述孔沿入射的极紫外辐射和非极紫外伴随辐射的传播方向对齐。

13.根据权利要求12所述的光谱纯度滤光片，包括多个倾斜的段，所述段具有与布置用以接收入射辐射的所述段的表面基本上垂直对齐的孔。

14.根据权利要求12所述的光谱纯度滤光片，其中，孔以不垂直于布置用以接收入射辐射的光谱纯度滤光片的表面的角度延伸。

15.根据前述权利要求中任一项所述的光谱纯度滤光片，还包括限定针孔位于辐射路径中、光谱纯度滤光片之后的主体，所述针孔布置用以接收透射的极紫外辐射并阻挡折射的或反射的非极紫外伴随辐射。

16.一种用于光刻设备或与光刻设备一起使用的源模块，所述源模块构造成产生极紫外(EUV)辐射并输出极紫外辐射和非极紫外伴随辐射，所述源模块包括根据权利要求1-14中任一项所述的光谱纯度滤光片。

17.根据权利要求16所述的源模块，其中，所述源模块构造成将所生成的辐射会聚至中间焦点，所述光谱纯度滤光片布置在光学路径中的一位置处，其中光学纯度滤光片接收所生成的辐射并且在中间焦点之前，并且其中所述光谱纯度滤光片的所述至少一个孔与会聚所生成的辐射的传播方向对齐。

18.一种光刻设备，布置成将图案从图案形成装置投影至衬底上，所述光刻设备包括根据权利要求1-15中任一项所述的光谱纯度滤光片和/或根据权利要求16或17所述的源模块。

19.一种器件制造方法，包括将图案化的极紫外(EUV)辐射束投影至衬底上，其中所述极紫外辐射通过根据权利要求1-15中任一项所述的光谱纯度滤光片过滤、通过根据权利要求16或17所述的源模块生成、或通过根据权利要求18所述的光刻设备投影。

20.一种器件制造方法，包括步骤：

使用辐射源生成包括极紫外(EUV)辐射和非极紫外伴随辐射的辐射；

过滤辐射以允许透射极紫外辐射并折射或反射非极紫外伴随辐射；和

将透射的极紫外辐射的图案化的束投影至衬底上。

21.一种光刻设备，包括：

源模块，配置成生成极紫外(EUV)辐射并输出极紫外辐射和非极紫外伴随辐射；

光谱纯度滤光片，配置成允许极紫外辐射透射通过其中并且折射或反射非极紫外伴随辐射；和

投影系统，配置成将图案化的包括极紫外辐射的辐射束投影至衬底上。

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