CN108027567A - 衰减设备和方法 - Google Patents

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Abstract

用于调节辐射的强度的设备(60)。所述设备包括光栅(61)，所述光栅用于接收辐射束(Ba)并用于将所述辐射束的至少一部分沿第一方向以第一反射辐射束(Ba0)的形式引导；以及一个或更多个第一致动器，所述致动器可操作以旋转所述光栅，用于调节所述辐射束和所述光栅的表面之间的掠射角，从而改变所述反射辐射束的强度。

Description

衰减设备和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年9月3日提交的欧洲申请EP 15183681.4的优先权，其通过引用全文纳入本文中。
技术领域
本发明涉及一种衰减设备，尤其涉及但不排他性地适合用于衰减激光EUV辐射束，所述激光EUV辐射束由用于光刻系统中的自由电子激光器产生。
背景技术
光刻设备是被构造成将期望的图案施加到衬底上的机器。光刻设备可以用于例如集成电路(IC)的制造中。光刻设备可以例如将图案从图案形成装置(例如掩模)投影到设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。
光刻设备用于将图案投影到衬底上的辐射的波长决定了可以在该衬底上所形成的特征的最小尺寸。使用EUV辐射(为具有5-20nm范围内的波长的电磁辐射)的光刻设备与常规光刻设备(其可以例如使用具有193nm的波长的电磁辐射)相比可以用于在衬底上形成更小的特征。
希望生产具有提高的功率的EUV辐射源，以提高EUV光刻术的生产量。然而，一些EUV辐射源的使用可生成这样的辐射：它的功率超出可在衬底处有效使用的功率。因此也希望生产可在衬底处有效使用的EUV辐射。
本发明的至少一个实施例的目的是避免或者缓解上述问题中的至少一个问题。
发明内容
根据本文中所述的第一方面，提供一种用于调节辐射(例如光刻过程中使用的辐射)的强度的设备。所述设备包括光栅，所述光栅用于接收辐射束并用于将所述辐射束的至少一部分沿第一方向以第一反射辐射束的形式引导。
所述设备还包括一个或者更多个第一致动器，所述一个或更多个第一致动器被布置成调节光栅的方向，从而改变反射辐射束的强度。
以这种方式，可以通过对光栅的方向的调节使辐射束衰减，光栅的使用(而不是其他光学部件例如反射镜)使得在进行辐射束的强度改变所需的调节幅度方面以及冷却要求方面可以实现特别有效的衰减。辐射束可以包括EUV辐射。
所述一个或更多个第一致动器可以能够操作以旋转光栅，从而调节辐射束和光栅表面之间的掠射角。在一些实施例中，光栅可以仅仅要求特别低幅度的调整。致动器因此可以能够操作移动，以将光栅调整过小于1度的角度。
所述一个或更多个第一致动器可以能够操作，以围绕光栅表面的法线旋转所述光栅，从而改变所述光栅的一个或更多个沟槽和所述第一辐射束的入射面之间的角度。
所述光栅可以能够操作以引导至少一个衍射辐射束离开所述第一方向。例如，所述设备可以包括一个或者更多个束流收集器，所述束流收集器被布置成接收一个或更多个衍射辐射束并消散其中的能量。
所述设备还可以包括反射式光学装置，所述反射式光学装置能够操作以接收反射辐射束并将所述反射辐射束的至少一部分沿第二方向以第二反射辐射束引导。所述设备还可以包括一个或更多个第二致动器，所述一个或更多个第二致动器被布置成调节反射式光学装置的方向，以改变第二反射辐射束的强度。反射式光学装置可以是反射镜，或者可以是第二光栅。在其他实施例中，反射式光学装置可以能够操作，以接收第三辐射束并将所述第三辐射束的至少一部分向所述光栅引导。例如，由光栅接收的第一辐射束可以包括从反射式光学装置反射的第三辐射束的一部分。
所述一个或更多个第二致动器可以能够操作以旋转反射式光学装置，从而调节辐射束和反射式光学装置的表面之间的掠射角。所述一个或者更多个第二致动器可以能够操作，以将所述反射式光学装置旋转过小于1度的角度。在所述反射式光学装置是光栅的情况下，所述一个或者更多个第二致动器可以能够操作，以围绕所述反射式光学装置的表面的法线旋转所述反射式光学装置，从而改变所述反射式光学装置的一个或更多个沟槽和所述第二反射辐射束的入射面之间的角度。
所述反射式光学装置可以能够操作以引导一个或更多个衍射辐射束离开所述第二方向，例如向着一个或者更多个束流收集器。
所述一个或者更多个第一致动器可以能够操作以平移所述光栅，使得从衰减设备以固定的位置和方向引出经衰减的辐射束。所述一个或更多个第二致动器可以能够操作以平移所述反射式光学装置，使得从衰减设备以固定的位置和方向引出经衰减的辐射束。
例如，所述一个或者更多个致动器可以能够操作，以将所述光栅和所述反射式光学装置的任一个或者两者在所述辐射束的传播方向上平移。以这种方式，离开衰减设备的经衰减的辐射束可以具有固定的位置和方向。
所述反射镜可以在所述第一辐射束的传播方向上具有这样的范围：它使得所述第一反射辐射束对于所述光栅的所有的预定方向范围入射到所述反射式光学装置的反射面上。
所述设备还可以包括控制器，所述控制器被布置成控制所述一个或更多个第一致动器，以调整所述光栅的方向。所述控制器可以被布置成从传感器接收辐射强度的指示并响应于所述指示的接收而控制所述一个或者更多个第一致动器。例如，辐射强度的所述指示可以在晶片在光刻设备中的曝光过程中被接收。辐射强度的所述指示可以包括强度值，或者可以包括相对指示，例如“更大”或者“更小”。
根据另一方面，提供一种光刻系统，所述光刻系统包括：辐射源，所述辐射源能够操作以产生第一辐射束；根据第一方面的衰减设备，所述衰减设备被布置成接收第一辐射束，所述第一辐射束包括主辐射束的至少一部分；以及至少一个光刻设备，所述至少一个光刻设备被布置成从所述衰减设备接收经衰减的辐射束。
所述光刻系统可以进一步包括辐射束分束设备，所述辐射束分束设备被布置成接收主辐射束并输出至少一个分支辐射束。所述第一辐射束可以包括所述至少一个分支辐射束的至少一部分。
所述辐射束分束设备可以被布置成输出多个分支辐射束。所述光刻系统可以包括用于所述多个分支辐射束中的每一个分支辐射束的相应衰减设备，每个衰减设备被布置成接收所述多个分支辐射束中的相应一个分支辐射束。
所述辐射源可以包括一个或者更多个自由电子激光器。
所述至少一个光刻设备可以包括一个或者更多个掩模检查设备。
应当理解，本发明的方面可以按照任何适宜的方式实施，包括通过合适的硬件和/或软件的方式。可替代地，可以将可编程设备编程以实施本发明的实施例。因此，本发明也提供用于实施本发明的方面的合适的计算机程序。这样的计算机程序可以承载在合适的载体介质上，包括有形的载体介质(例如硬盘、CD ROM等)以及无形的载体介质例如通讯信号。
本发明的一个或者更多个方面可以与本文中所述的任何一个或者更多个其他方面结合，和/或与以上或者以下的说明书中说明的任何一个或者更多个特征结合。
附图说明
现在参照示意性附图仅通过举例的方式描述本发明的实施例，其中：
图1描绘一种光刻系统，所述光刻系统包括根据本发明一实施例的衰减设备；
图2描绘一种光刻设备，所述光刻设备形成图1的光刻系统的部分；
图3是所提出的利用可调整反射镜的动态衰减器的示意图；
图4是所提出的利用充气腔的静态衰减器的示意图；
图5是包括多个衰减器的衰减设备的示意图；
图6a、6b是包括多个反射式光栅的衰减器的示意图；
图7、8是可能的光栅的示意图；
图9a、9b是对于各个光栅构造描绘零阶反射率随着入射角度变化的曲线图；
图10a、10b是包括单个光栅的衰减器的示意图；
图11是描绘零阶反射率随着方位角变化的曲线图；
图12是包括光栅和反射镜的衰减器的示意图。
具体实施方式
图1显示一种光刻系统LS，所述光刻系统包括根据本文中所述的示例性布置的一个或更多个衰减设备15a-15n。光刻系统LS进一步包括辐射源SO和多个光刻设备LAa-LAn。辐射源SO被配置成产生极紫外(EUV)EUV辐射束B(其可被称作主EUV辐射束)。主EUV辐射束B被分割成多个EUV辐射束Ba-Bn(其可被称为分支EUV辐射束)，其中的每一个被EUV辐射束分束设备20引导至光刻设备LAa-LAn中的不同的一个。分支EUV辐射束Ba-Bh可以从主EUV辐射束顺次分出，每个分支EUV辐射束从主EUV辐射束在前一分支EUV辐射束的下游分出。当为这种状况时，分支EUV辐射束可以例如基本上彼此平行地传播。
辐射源SO、EUV辐射束分束设备20和光刻设备LAa-LAn可全部被构造且被布置成使得其可与外部环境隔离。真空可提供于辐射源SO、EUV辐射束分束设备20和光刻设备LAa-LAn的至少部分中，以便最小化EUV辐射的吸收。光刻系统LS的不同部分可设置有处于不同压力下的真空(即，被保持处于低于大气压力的不同压力下)。
参看图2，更详细地示出了光刻设备LAa。所述光刻设备LAa包括照射系统IL、被配置成支撑图案形成装置MA(例如掩模)的支撑结构MT、投影系统PS和被配置成支撑衬底W的衬底台WT。照射系统IL被配置成在由该光刻设备LAa接收的分支EUV辐射束Ba入射于图案形成装置MA上之前调节该分支EUV辐射束Ba。投影系统被配置成将EUV辐射束Ba’(现在由掩模MA被图案化的或形成图案)投影至衬底W上。衬底W可包括之前形成的图案。当为这种状况时，光刻设备LAa将图案化的EUV辐射束Ba’与之前形成于衬底W上的图案对准。
由光刻设备LAa接收的分支EUV辐射束Ba从EUV辐射束分束设备20经由照射系统IL的围封结构中的开口8而传递至照射系统IL内。可选地，分支EUV辐射束Ba可聚焦以在开口8处或附近形成中间焦点。
照射系统IL可包括琢面化场反射镜装置10和琢面化光瞳反射镜装置11。琢面化场反射镜装置10和琢面化光瞳反射镜装置11一起向EUV辐射束Ba提供所要的横截面形状和所要的角度分布。琢面化场反射镜装置10和琢面化光瞳反射镜装置11可以分别包括可独立移动的反射镜的阵列。琢面化场反射镜装置10和琢面化光瞳反射镜装置11可包括不同数量的可独立移动的反射镜。例如，琢面化光瞳反射镜装置11可包括琢面化场反射镜装置10两倍的反射镜。琢面化场反射镜装置10和琢面化光瞳反射镜装置11中的反射镜可以为任何合适的形状，例如它们可以为大体上香蕉状。EUV辐射束Ba从照射系统IL传递且入射于由支撑结构MT保持的图案形成装置MA上。图案形成装置MA反射且图案化EUV辐射束以形成图案化的EUV辐射束Ba’。除了琢面化场反射镜装置10和琢面化光瞳反射镜装置11以外或代替琢面化场反射镜装置10和琢面化光瞳反射镜装置11，照射系统IL也可包括其它反射镜或装置。照射系统IL可例如包括可独立移动的反射镜的阵列。可独立移动的反射镜可以例如测量跨度小于1mm。可独立移动的反射镜可例如为微机电系统(MEMS)装置。
在从图案形成装置MA反射后，图案化的EUV辐射束Ba’进入投影系统PS。投影系统PS包括多个反射镜13、14，其被配置成将EUV辐射束Ba’投影至由衬底台WT保持的衬底W上。投影系统PS可将减小因子应用于EUV辐射束，从而形成具有小于图案形成装置MA上的对应特征的特征的图像。例如，可应用为4的减小因子。尽管投影系统PS在图2中具有两个反射镜13、14，但投影系统可包括任何数量的反射镜(例如六个反射镜)。
辐射源SO可包括一个或更多个自由电子激光器，所述自由电子激光器可选择性地操作以产生EUV辐射的EUV辐射束。自由电子激光器包括源，所述源可操作以产生聚束式相对论性电子EUV辐射束，以及相对论性电子的聚束被引导穿过的周期性磁场。周期性磁场是由波荡器产生且使电子遵循围绕中心轴线的振荡路径。作为由磁性结构引起的加速的结果，电子大体上在中心轴线的方向上自发地辐射电磁辐射。相对论性电子与波荡器内的辐射相互作用。在某些条件下，这种相互作用使电子一起聚束成微聚束，这种微聚束在波荡器内的辐射的波长下被调制，且激励辐射沿着中心轴线的相干发射。
由电子遵循的路径可以是正弦且平坦的，其中电子周期性地横穿中心轴线；或可以是螺旋形，其中电子围绕中心轴线旋转。振荡路径的类型可影响由自由电子激光器发射的辐射的偏振。例如，使电子沿着螺旋路径传播的自由电子激光器可发射椭圆或圆偏振辐射，其对于通过光刻设备LAa-LAn进行衬底W的曝光而言是优选的。
在源SO包括自由电子激光器的情况下，源SO可输出相对高功率的辐射。例如，自由电子激光器源SO可输出EUV辐射束B，所述EUV辐射束B提供每个的数量级1kW或更大的分支EUV辐射束Ba至Bn。对于一些光刻设备，可能希望降低在光刻设备处接收的辐射的量。例如，光刻设备的衬底可包括抗蚀剂层，所述抗蚀剂层要求大约5mJ/cm2的辐射剂量。高功率分支EUV辐射束在该光刻设备处的接收可引起难以保证为抗蚀剂提供合适的辐射剂量。降低在衬底的一部分处接收的辐射剂量的方式是将衬底相对于入射到衬底上的辐射移动(扫描)。然而，可能难以获得足够高的扫描速度以获得衬底处期望的辐射剂量。
在本发明的实施例中，分支EUV辐射束Ba-Bn中的一个或更多个被引导通过各个衰减设备15a-15n。每个衰减设备15a-15n被布置成调整各个分支EUV辐射束Ba-Bn的强度，以将经衰减的分支EUV辐射束ABa-ABn提供至其对应的光刻设备LAa-LAn的照射系统IL。
已提出提供动态衰减器，所述动态衰减器使用可旋转反射镜的布置。在图3中示意性地示出一种提出的动态衰减器布置30。布置30包括反射镜31、32形式的两个反射式光学装置。第二反射镜32在所示出的y方向上与第一反射镜32分离。第一反射镜31被布置成使得进入衰减设备15a的分支EUV辐射束Ba入射到第一反射镜31的反射面上，并被所述反射面向着第二反射镜32的反射面反射。第二反射镜32是倾斜的或设置成一角度，从而将经衰减的EUV辐射束ABa向着光刻设备LAa(图3中未示出)引导。
反射镜31、32每个被布置成围绕x轴旋转，从而改变分支EUV辐射束Ba和反射镜31、32之间的入射角度。反射镜31、32的示例性的旋转位置在图3中用点划线轮廓描绘。分支EUV辐射束Ba在反射镜31、32的旋转位置之间的路径用虚线轮廓表示。将会理解，反射镜31的旋转角度改变分支EUV辐射束Ba的入射角度并因此改变反射角度。反射镜32设有一个或更多个致动器(未示出)，以将反射镜32在z方向(即分支EUV辐射束Ba的传播方向)上平移，以使得反射镜32将被定位在从反射镜31反射的分支EUV辐射束Ba的路径中。
每个反射镜31、32的反射率是反射镜31、32的反射面和分支EUV辐射束Ba之间的掠射角(其中掠射角定义为90度减去入射角)的函数。例如，对于2度的掠射角，大约97.6％(在具有钌(Ru)涂层的反射镜的理论情况下，所述涂层具有完美平坦表面)的入射辐射可以在每个反射镜31、32处被反射。也就是说，当成2度角时，由反射镜31、32中的一个反射的辐射与入射到该反射镜上的辐射的强度相比降低2.4％。这样，在两个反射镜31、32均以2度的掠射角布置的情况下，经衰减的分支EUV辐射束ABa的强度通过由反射镜31、32的反射降低大约4.8％。
对于10度的掠射角，大约88％的入射辐射可能在每个反射镜31、32处被反射。也就是，当掠射角为10度时，反射的辐射的强度比入射辐射小大约12％。这样，在两个反射镜31、32均以10度的掠射角布置的情况下，经衰减的分支辐射束ABa的强度通过由反射镜31、32的反射降低大约24％。
从以上说明将会理解，通过反射镜31、32的旋转在1度和10度之间调整入射角度，可以将分支EUV辐射束Ba的衰减在约2％和20％之间变化。可能需要动态衰减器30来提供衰减的快速调整(因此称为或标注为“动态”)，以便补偿从源SO的功率输出的不期望的波动。例如，已提出提供具有大约10ms的响应时间的动态衰减器。
还已提出将动态衰减器(具有相对快的响应时间)例如动态衰减器30与一个或者更多个额外的衰减器组合。例如，已提出提供“静态”衰减器，其具有大约10％和100％之间的可变的透射率。静态衰减器的一种提议采取充气腔的形式。术语“静态衰减器”在本文中指的是调整“静态衰减器”所提供的衰减所需的时间不需要是快的。例如，“静态”衰减器可以具有分钟量级的响应时间。
图4示意性地描绘第二衰减设备40的一个实例，所述第二衰减设备可以与以上参照图3所述的第一衰减设备组合地提供或者作为所述第一衰减设备的替代。衰减设备40包括壳体41，所述壳体限定腔42。壳体40可以限定任何形状的腔41。例如，壳体41可以为大致管状。腔42可以在第一端由第一窗口43封闭并在相对的第二端由第二窗口44封闭。设置入口45以允许受控的量的气体进入腔42中。也可以设置阀46以允许气体从腔42的受控流出。设置压力监视器47以监视腔42内的压力。压力监视器47可以为任何形式的压力监视器。通过提供气体流而不是固定的、封闭的气体介质，可以去除由气体吸收的能量。在衰减设备40提供大的衰减系数(例如10的系数)的情况下，这样去除的能量的量可以是显著的。
入口45使得可以将吸收EUV的气体引入腔42中。将会理解，引入腔42中的具体气体可以根据期望的EUV吸收水平进行选择。然而，作为一个实例，诸如氢、氦和/或氩的气体可以是合适的。窗口43、44构造成提供对于EUV辐射的高透射率，并可以构造成提供对电磁辐射的其他波长的高吸收率。例如，窗口可以包括通常所称的光谱纯滤光片，所述光谱纯滤光片过滤EUV波长以外的辐射，但是允许EUV辐射透过。这样的光谱纯滤光片可以以本领域技术人员熟知的任何合适的方式构造。例如，窗口43、44可以由钼(Mo)和硅化锆(ZrSi)构成。Mo/ZrSi叠层可以在一侧或者两侧用硅化钼(MoSi)覆盖。在一种替代性实例中，窗口43、44可以由多晶硅(pSi)形成。多晶硅膜的一侧或者两侧可以用氮化硅(SiN)层覆盖。其他材料例如石墨烯可以适合用于窗口43、44中。窗口43、44的厚度可以根据腔42中期望的最大压力进行选择，所述最大压力本身可以根据期望的衰减进行选择。
分支EUV辐射束Ba通过第一窗口43进入第二衰减设备40，并且在通过第二窗口44离开衰减设备40之前通过与腔42中的流体的相互作用被衰减。穿过腔42而引起的分支EUV辐射束Ba的衰减可以通过改变腔42中的气体的类型、量和压力而变化。
压力传感器、气体入口和气体阀可以与控制器连通。控制器可以是可操作的以控制气体入口45和气体阀46，以获得腔42中的期望的压力。可以选择腔42中的期望的压力，从而获得由第二衰减设备引起的分支EUV辐射束Ba的期望的衰减。作为替代或者作为补充，可以选择腔42中的期望的压力以将腔42中的压力保持在预定的安全范围内。
在一种替代性的布置中，可以采用差分泵送代替窗口43、44。以这种方式，将不需要将窗口43、44冷却以防止过热，并且可以避免EUV功率向窗口43、44的损失。在另一种替代性的布置中，可以通过具有10％至100％之间的透射率范围的反射镜提供“静态”衰减器。这样的反射镜可以是旋转的反射镜，从而容纳可由接收的辐射引起的热负荷。
图5示意性地示出包括衰减设备15a的光刻系统LS，所述衰减设备既包括第一动态衰减器30，也包括第二静态衰减器40。尽管图5的布置适合用于衰减EUV辐射束，并在必要时阻挡EUV辐射束，但是基于气体或者基于旋转的反射镜的静态衰减器的使用存在困难，这在于设计、制造、安装和维护的复杂性以及光刻系统LS中对散热和空间的高要求。例如，衰减器40可能需要耗散多达大约1.4kW的EUV功率，导致衰减器40的部件的高发热水平。为了耗散这种热量，预期将需要使相当量的水(或者其他冷却流体)在衰减器40中快速循环，这显著增加设计、安装和维护的复杂性。大的温度梯度也可使得更难以确保辐射束Ba的整个横截面中的均匀衰减。此外，在将可能从衰减器40泄露的任何气体容纳到其他光学装置真空容器的过程中也会遇到困难。此外，衰减设备15a包括三个分离的、不同的且复杂的模块(例如衰减器30、衰减器40)，从而提高了衰减设备15a的成本。
图6a、6b示意性地示出一种替代性的衰减器60。图6a描绘了衰减器60的俯视图，而图6b以侧视图描绘了衰减器60。衰减器60与图3的衰减器30类似地布置，但是代替反射镜31、32，在分支EUV辐射束Ba的路径上提供两个光栅61、62。光栅61、62是反射式光栅。尽管透射式光栅是已知的，但是发明人已认识到，这样的光栅对于利用EUV辐射的光刻术应用可能不是所期望的，因为透射式光栅可吸收显著量的EUV辐射，导致高水平的光栅劣化和严苛的冷却要求。
光栅61、62被布置成使得分支EUV辐射束Ba首先入射到光栅61的反射面上。可以考虑的是在光栅61的表面处产生三个EUV辐射束：第一EUV辐射束Ba0(衍射阶n＝0)以及两个EUV辐射束Ba-1和Ba+1(衍射阶n＝±1)。第一EUV辐射束Ba0可以在本文中称为“反射”EUV辐射束，因为零阶衍射的行为符合反射镜的反射定律，而两个EUV辐射束Ba±1可以称为“衍射”EUV辐射束。两个EUV辐射束Ba±1沿着各自路径向着各自的EUV辐射束流收集器63、64传播。EUV辐射束流收集器63、64可以例如包括一定量的适合吸收显著量的EUV辐射的材料。例如，EUV辐射束流收集器63、64可以包括一块铝，所述铝适合耗散由接收的衍射EUV辐射束Ba±1生成的热负荷。
反射的EUV辐射束Ba0被向前向着照射器IL引导。在图6中所示的实施例中，反射的EUV辐射束Ba0被向着第二光栅62的反射面引导。同样，可以考虑的是通过光栅62产生三个EUV辐射束：反射的EUV辐射束Ba0’(衍射阶n＝0)以及两个衍射的EUV辐射束Ba-1’和Ba+1’(衍射阶n＝±1)。两个衍射的EUV辐射束Ba±1’被向着各自的EUV辐射束流收集器65、66反射，而反射的EUV辐射束Ba0’被向前向着照射器IL引导。在一些实施例中，反射的EUV辐射束Ba0’可以提供经衰减的分支辐射束ABa。
来自分支EUV辐射束Ba的被反射到EUV辐射束Ba0中的EUV辐射的量至少部分地取决于分支EUV辐射束Ba与第一衍射光栅61的入射角(或者等效地取决于互补的掠射角)。类似地，被反射到EUV辐射束Ba0’中的EUV辐射的量至少部分地取决于反射的EUV辐射束Ba0与第二衍射光栅62的入射角。例如，分支EUV辐射束Ba和光栅61之间的入射角的变化以及第一反射EUV辐射束Ba0和光栅62之间的入射角的变化可以是可操作的，以在大约1％和99％之间调整衰减器60的透射率。通常，来自分支辐射束Ba的未被反射到EUV辐射束Ba0中的EUV能量的大约1％至2％耗散于光栅61、62中，剩余的EUV能量被反射到两个另外的反射的EUV辐射束Ba±1中。
为光栅61设有一个或更多个致动器，所述致动器被布置成将光栅61围绕在x方向上延伸并且位于光栅61中心的轴线67旋转，从而改变EUV辐射束Ba与光栅61的入射角。类似地，为光栅62设有一个或更多个致动器，所述致动器被布置成围绕在x方向上延伸并且位于光栅62中心的轴线68旋转，从而改变EUV辐射束Ba0与光栅62的入射角。光栅61、62的示例性的旋转位置描绘于图6a、6b中的点划线轮廓中。尽管在图6的示例性实施例中轴线67、68处于光栅61、62的中心处，但是要理解这仅仅是示例性的。更一般地，所述一个或者更多个致动器可以可操作，以将所述光栅61、62以任何适于改变EUV辐射束Ba、Ba0的入射角的方式旋转。
第一反射EUV辐射束Ba0在光栅61、62的旋转位置之间的路径在图6b中用虚线轮廓表示。将会理解，光栅61的旋转改变分支EUV辐射束Ba的入射角，并因此改变反射的EUV辐射束Ba0的反射角。这样，可以为光栅62设置一个或更多个致动器(未示出)，所述致动器可操作以将光栅62在z方向(即分支辐射束Ba的传播方向)上平移。以这种方式，可以将光栅62定位成对于第一光栅61的任何方向，在第二光栅62的反射面上的相同位置(例如中心位置)接收第一反射EUV辐射束Ba0。以这种方式，离开第二光栅62的反射EUV辐射束Ba0’可以在相同的方向上并且在x轴的相同位置上传播，从而不需要下游的部件(例如照射器IL)来处置可能在x轴上改变方向和位置的EUV辐射束。
从以上所述将会理解，通过将光栅61、62围绕枢轴67、68旋转以增大或者减小入射角，可以动态地调整在衰减器60处接收的分支EUV辐射束Ba的强度。
光栅61、62可以采取多种构造中的任何一种。可以用于提供光栅61、62的光栅70的反射面的结构的一个实例描绘于图7的立体图中。光栅70可以通过例如沿着硅晶片的晶面的各向异性蚀刻由硅形成。参见图7，并且假定光栅70由硅形成，顶面S1可以沿着(100)晶面形成，并且面S2、S3沿着{111}晶面形成。在这种情况下，沟槽底部处(例如面S2和S3之间)的角度将为大约70.5度。光栅70的沟槽和脊将沿着方向延伸。进来的EUV辐射束(例如Ba或者Ba0)的方向设置成与方向成小的(掠射)角度。将会理解，根据光栅表面顶部的<h k l>方向，多种布局是可能的。
如以上所述的实例中那样，其中顶面S1沿着(100)晶面形成并且面S2、S3沿着{111}晶面形成的光栅将形成三个EUV辐射束，形成的EUV辐射束的强度比取决于S1面的宽度与光栅的节距p之比、沟槽深度d并且取决于EUV辐射束在光栅上的入射角以及沟槽相对于入射的EUV辐射束的入射面所成的角度(它可以为0度-沟槽平行于入射的EUV辐射束；90度-沟槽垂直于入射的EUV辐射束；或者任何其它角度)。
图8以侧视图示出光栅80的一种替代性实施例。和光栅70一样，光栅80包括多个脊，所述脊具有三组面特征：第一组面特征S1、第二组面特征S2以及第三组面特征S3。然而，在图8的示例性实施例中，每个脊的S2面与相邻的脊的S3面在每个面的最近点隔开距离f。可以选择距离f以保证从S2或S3面反射的辐射随后不入射到相邻的脊的S2或S3面上。
光栅80可以例如通过提供一种材料的基部81而构造成，所述材料对于用于蚀刻硅顶层以提供脊的蚀刻过程是抗蚀刻的。例如，所述基部可以由二氧化硅(SiO2)或者氮化硅(Si3N4)制成。可替代地，蚀刻过程可以在硅中已经形成完全的V形沟槽之前停止。
光栅70、80通常可以通过节距p和沟槽深度d(以及非零时的距离f)表征，并且不同的节距p和沟槽深度d(以及距离f)的选择可以用于提供具有变化的衰减性质的衰减器。通常，对于不同类别的光栅形状，不同的关系将存在于沟槽深度d、距离f、节距p和在不同的入射角情况下提供的衰减之间。例如，对于具有带竖直侧壁的沟槽的光栅(例如具有方波轮廓)，并且在d＜p的情况下，如果掠射角β(弧度)＜λ/p，则可以发生EUV辐射束Ba-1和Ba+1(衍射阶n＝±1)的最大抑制(即接近100％反射率)，其中λ是入射的辐射束Ba的波长。对于这类光栅形状(例如竖直沟槽并且d＜p)，对于具有50％的占空比(即距离f与节距p之比)的光栅，当βd≈λ/4时可发生EUV辐射束Ba0(即衍射阶n＝0)的最大衰减。这样，对于这类光栅形状，为了提供在掠射角β1情况下具有其最小衰减并且在掠射角β2情况下具有最大衰减的光栅，可以选择p＝λ/β1并且d≈λ/(4β2)的值，其中β1＜β2。
将会理解，对于其它类别的光栅形状，可以保持其它关系。然而，还将会理解，以上对于d＜p并且具有竖直沟槽的光栅所述的关系可以用作针对其它光栅形状的近似。
在一个实施例中，可能希望提供可调节的光栅，以在一个极端提供0％的衍射和99％的光谱反射率(即最小衰减)，并在另一个极端提供＞44％的衍射(在n＝+1和n＝-1的衍射阶两者情况下)和＜10％的光谱反射率(即最大衰减)。为了提供这样的衰减器，通常希望保证掠射角尽可能小。例如，可以保证掠射角低于大约4度。对于将以β1＜β＜β2范围内的掠射角接收入射辐射束的衰减器，其中在角度β2时有最小零阶反射率(即最大衰减)并且在角度β1时有最大零阶反射率(即最小衰减)，那么可以选择沟槽节距p以使得n＝+1和n＝-1衍射阶在角度β＜β1时被抑制，从而提供以上讨论的条件p＝λ/β1。
当时可以期望发生零阶衍射阶辐射束的抑制，其中j为正整数。将会理解，在以上提供的实例中，j＝0，以提供条件d≈λ/(4β2)，这可以提供特别实用的布置。
仅仅作为实例，采取以上的关系，对于具有13.5nm的波长的EUV辐射在大约0.98和4度之间可调的光栅可以具有节距p＝794nm和深度d＝48nm。
图9a、9b示出对于两种可能的光栅构造(分别具有零距离f，并具有“V”形沟槽，而不是竖直壁沟槽)零阶反射率如何随着入射角度变化。图9a对于节距p＝880nm并且沟槽深度d＝542nm的光栅描绘了反射率曲线。在图5a中，对于具有大约1.4和0.9度之间的掠射角的EUV辐射束，零阶反射率从大约32％至96％变化。因此将会理解，通过并行地提供两个这样的光栅(如在图6的衰减器60中)，可以控制衰减器以提供大约8％和90％之间的动态衰减范围。
图9b对于节距p＝1240nm并且沟槽深度d＝490nm的光栅描绘了反射率曲线。在图9b中，对于具有大约1.0和0.65度之间的掠射角的EUV辐射束，零阶反射率在大约1％和99％之间变化。使用以上讨论的准则p＝λ/β1和d≈λ/(4β2)，可以期望采用具有p＝1240nm、d＝192nm的光栅将获得这样的值。然而，如上所述，在用于图9b的光栅中，深度d是针对V形沟槽而不是竖直壁沟槽。这样的沟槽的“平均深度”为245nm，将会理解这与192nm的近似结果相当。
通常，当选择光栅参数时，可以进行权衡。具有较大节距p的光栅可能更容易制造，而具有较大深度值d的光栅可能更困难。最大和最小掠射角之间的较大差值β2-β1可对小的角度误差更不敏感，但是可能需要较大的致动范围。最小衰减掠射角β1的某些足够小的值可能要求较大的光栅，以捕获全部进来的EUV束Ba。
因此，将会理解，通过并行地提供两个这样的光栅，可以控制衰减器以提供在大约2％和99.99％之间的动态衰减范围。尽管参照图9a、9b描述了衰减光栅的两种示例性构造，但这些仅仅是示例性的，并且也可以根据光刻系统的具体衰减要求使用其它构造(例如不同的节距和沟槽深度)。
再次参见图6，从以上所述将会进一步理解，光栅61、62的角度的很小的调整可以用于实现由衰减器60提供的衰减的大的调整。光栅61、62所被调整经过的小的角度范围使得衰减器60的响应时间(即它获得期望的衰减所花的时间)可以比衰减器30的响应时间短得多，这是针对可由致动器施加的给定的最大力。通常，对于小幅度的移动，图3中的基于反射镜的衰减器30与基于光栅的衰减器60相比，在带宽(即每单位时间调整的最大数量)方面没有大的差别。对于这种小幅度的移动，带宽通常受到反射镜/光栅的机械共振频率的限制。然而，对于大幅度的移动，带宽将受到由致动器产生的最大力的限制。例如，为了将5kg的反射镜组件以100Hz的频率并以1cm的幅度平移，需要20kN，以及约60kW的瞬时功率。
如以上所指出，EUV辐射在各个光栅中的吸收通常为入射的EUV辐射束的大约1％至2％，产生EUV功率的仅仅30W至60W的热负荷。这样，对于衰减器60的光栅61、62的冷却要求比对于衰减器30的反射镜31、32的冷却要求低得多。此外，尽管衍射对入射辐射的波长通常是敏感的，但是掠入射EUV辐射束的零阶反射合适地对波长不敏感，使得即使在源SO提供具有波动的波长的EUV辐射束B的情况下也可以使用衰减器60。
此外，尽管提出了将衰减器30与静态衰减器40(如图5中所示)在衰减设备15a中结合，但是用衰减器60可获得的衰减的大范围使得在一些实施例中衰减器60可以替代静态衰减器40的功能。此外，在将衰减器60配置成提供大的衰减(例如99％)的情况下，衰减器60在一些实施例中可以提供快门的功能。这样，衰减器60的使用与图5中所示的衰减设备15a相比可以降低成本。
如以上所述，除了入射角以外，零阶反射率取决于光栅的沟槽相对于入射的EUV辐射束的入射面所成的角度。这样，在一些实施例中，可以为光栅61、62中的一个或者更多个附带地或者替代地提供致动器，所述致动器可操作以将光栅61、62围绕光栅61、62的反射面的法向轴线旋转(即改变光栅的方位角)。
图10a、10b示意性地描绘了一种包括光栅101的衰减器100，所述光栅被布置成围绕在y方向上延伸的轴线102旋转。尽管将轴线102描绘在光栅101的中心，但是将会理解这仅仅是示例性的。通过光栅围绕轴线102的旋转，可以调整反射到零阶EUV辐射束中的EUV辐射的量，从而调整由衰减器100提供的衰减。衍射阶±1被向着各自的EUV辐射束流收集器103、104引导。
图11示出对于节距p＝900nm并且沟槽深度d＝200nm的光栅，光栅的零阶(或零级)衍射如何作为方位角的函数变化(其中将0度的方位角取为这样的位置：在该位置光栅的沟槽的纵轴线平行于EUV辐射束的入射面)。在图10中可以看出，对于89.2度的入射角(例如0.8度的掠射角)，0.5度的方位角旋转导致20％的衰减(即分支EUV辐射束Ba的80％辐射被反射到反射的EUV辐射束中)。
在一些实施例中，衰减设备中提供的一个或更多个光栅可以设有致动器，以将光栅既在方位角方面旋转，又旋转成使得改变掠射角。
将会理解，尽管衰减器60包括两个光栅61、62，但是在其他实施例中提供单个光栅。例如，在提供单个在方位角方面调整的光栅的情况下，需要仅仅一个移动部件，从而避免任何同步，例如可能在衰减器60的光栅61、62之间执行的同步。
此外将会理解，衰减器的组合可以被提供于衰减设备内。例如，反射式的基于光学装置(例如基于反射镜)的衰减器，例如反射镜31、32，可以与基于光栅的衰减器例如光栅61、62联合使用。如图12中所示，衰减器120可以包括与反射镜122组合的光栅121。光栅121可以等价于图6的光栅61，并且被布置成接收分支EUV辐射束Ba。来自光栅121的零阶反射被引导至反射镜122。为了避免在图6的布置中发生的光栅62的平移，将反射镜122延伸(在z方向上)成使得对于在没有反射镜122平移的情况下光栅121的所有旋转调整程度，来自光栅121的零阶反射都入射到反射镜122的表面上。致动器122a、122b设置在反射镜122的各个末端，以调整反射镜122相对于进来的反射EUV辐射束Ba0的角位置。图12的布置因此可以提供比图6的布置更短的响应时间，因为反射镜122不经历在z方向上的平移。此外，通过使用反射镜122来代替光栅62，可以避免制造和使用相对较大的光栅时的困难和成本。
在另一示例性布置中，在方位角方面受调整的光栅(如参照图10a、10b所述的)可以与围绕x轴旋转的光栅(例如光栅61、62)并行设置。这样的布置可以有利于提供可提供衰减的大的动态范围的衰减器，以及可提供高的带宽的衰减器(即每单位时间高的调整数量)。也就是说，经受方位角旋转的光栅将经受较大的弯曲力，并因此与围绕x轴旋转的光栅(它将在yz平面内经受较大的弯曲力)相比在xz平面内可具有更大的刚度。更大的刚度可导致在方位角方面受调整的光栅的更高的共振频率，这又可容许提高的带宽。这样，光栅61与光栅101的组合可以提供这样的系统：该系统可提供高的动态衰减范围和高的调整带宽。
更一般地说，可以在衰减设备中提供任何组合和数量的光栅(在方位角方面旋转的和/或围绕x轴旋转的)、反射镜和静态衰减器(例如基于气体腔的衰减器等)。此外将会理解，根据被布置成用于接收分支辐射束Ba-Bn的光刻设备的要求，衰减设备15a-15n中的不同的衰减设备可以包括不同的衰减器布置。
将会理解，反射式光栅可以以多种合适的方式中的任何一种进行制造。在一种实施例中，光栅可以通过用多种蚀刻剂处理硅晶片以提供具有基本上原子级平坦的表面的脊来生产。可以使用诸如氢氧化钾(KOH)的蚀刻剂。替代地或者附加地，可以使用深反应离子蚀刻(DRIE)。例如，DRIE可以用于生成具有竖直壁的沟槽。
可以在经蚀刻的反射镜上沉积涂层，以提高掠入射反射并降低具有期望波长的辐射(例如EUV辐射)的吸收。例如，可以使用对于具有13.5nm的波长的辐射具有高的掠入射反射率的钼(Mo)或者钌(Ru)。对于辐射的其他波长，可以选择其他涂层。此外，可以为了对EUV辐射束分束设备中可能存在的条件的抗性而选择材料，例如EUV辐射诱导等离子体的生成。
在一些实施例中，可以将无定形金属(或者金属玻璃)例如Mo和Ru的混合物沉积到经蚀刻的层上，以提供反射涂层。金属玻璃的无定形结构可以用于提供对于期望的波长具有高反射率的光滑表面。
将会理解，可以使用任何其他合适的材料，例如锆(Zr)。可以将不同的涂层材料或者组合物施加到经蚀刻的表面的不同部分。例如，参照图7和8，不同的涂层可以被施加至S1、S2和S3面。通过向经蚀刻的表面的不同部分施加不同的涂层，可以补偿面的热膨胀。
在提供反射涂层的情况下，可以向反射涂层施加其他涂层。例如，可以施加氧化物、氮化物、碳化物等，以提高反射涂层对于可能存在的条件的抗性和稳定性。
在提供反射涂层的情况下，可以在经蚀刻的材料(例如Si)和反射涂层之间提供一个或多个界面层，以降低表面粗糙度并提高热导率。例如，可以提供石墨烯界面层。
尽管没有在图中描绘，可以在光栅的反面(即不接收EUV辐射束的那一侧)上设置冷却通道。这样的冷却通道可以被布置成接收液体冷却剂例如水，或者两相液/气冷却剂。
尽管以上说明了经蚀刻的表面可以是硅，但是将会理解可以使用其他材料。可以各向异性地蚀刻以提供光栅的其他材料的实例包括锗(Ge)、砷化镓(GaAs)、硅锗(SiGe)、磷化铟(InP)以及砷化铟(InAs)。然而，一般地可以使用任何合适的材料。
可以如上所述制造合适的光栅。然后可以使用诸如金属玻璃中的热塑性成型的工艺或者通过例如冲压将光栅复制。
衰减设备15a-15n中的一个或者更多个可以形成用于控制光刻系统的控制回路的部分。例如，参见图2，控制器25可以被布置成从光刻设备LA和/或源SO接收数据，所述数据表示EUV辐射的量，或者更一般地表示要求提高、降低或者停止接收的EUV功率。
例如，可以确定在晶片的曝光过程中在支撑结构MT和WT的加速或减速过程中要求EUV功率的降低。响应于这种数据的接收，控制器可以可操作以使得衰减设备15a的一个或更多个致动器操作。例如，参见图6，在接收到表示要求降低EUV功率的数据时，处理器可以可操作以使得一个或更多个致动器将光栅61、62旋转，以提高它们各自的入射角。也就是说，在一些实施例中，衰减设备中的每个元件(例如光栅、反射镜等)的致动器可以彼此独立地可调整。
作为另一个实例，控制器25可以是反馈控制回路的一部分，所述反馈控制回路被布置成检测在光刻设备LAa处接收的EUV辐射的强度，并调整分支EUV辐射束Ba的衰减，以将光刻设备LAa处的强度保持在预定的值或者预定的范围内。
将会理解，尽管以上所述的实施例参照衰减设备15a进行描述，但是衰减设备15b-15n可以被类似地实施。
尽管以上描述了对于每个分支EUV辐射束提供各自的衰减设备15a-15n，但是将会理解，在其他实施例中，可以仅仅对于分支EUV辐射束中的一个或者一些提供衰减设备。此外，可以对于多个分支EUV辐射束提供单个衰减器。也就是说，尽管将衰减设备15a-15n图示为设置在分束器20的外部，但是在其他实施例中，本文中所述的衰减设备可以设置在分束器20内，以衰减多个分支EUV辐射束。例如，为了将所有的分支EUV辐射束Bb-Bn一起衰减，衰减设备可以被设置成紧跟在第一分支EUV辐射束Ba的分叉之后。实际上，从本文的教导本领域技术人员将会明白，可以提供衰减设备的任何组合或配置。
更一般地，从本文的教导将会容易地理解，以上一般性描述的衰减器15可以在光刻系统内在衬底之前定位于别处。例如，参见图2，衰减器可以定位在照射器IL内。
根据本发明的一种实施例的光刻系统可以进一步包括一个或更多个掩模检查设备。EUV辐射束分束设备20可以将主EUV辐射束B的一部分引导至掩模检查设备。掩模检查设备可以使用该辐射照射掩模，并使用成像传感器监视从掩模MA反射的辐射。掩模检查设备可以包括光学装置(例如反射镜)，所述光学装置被配置成从EUV辐射束分束设备20接收分支EUV辐射束，并将EUV辐射束引导到掩模处。掩模检查设备可以进一步包括光学装置(例如反射镜)，所述光学装置配置成收集从掩模反射的辐射，并在成像传感器处形成掩模的图像。掩模检查设备可以类似于图2中所示的光刻设备LAa，其中衬底台WT被成像传感器替代。在一些实施例中，光刻系统可以包括两个掩模检查设备以容许一些冗余。这可以使得当一个掩模检查设备正被修理或者经受维护时，使用另一个掩模检查设备。因而，总是有一个掩模检查设备可供使用。掩模检查设备可以使用功率比光刻设备低的EUV辐射束。
可以认为术语“EUV辐射”包括具有5-20nm范围内的波长的电磁辐射，例如13-14nm范围内。EUV辐射可以具有小于10nm的波长，例如在5-10nm的范围内，例如6.7nm或者6.8nm。
光刻设备LAa-LAn可以用在IC的制造中。可替代地，本文中所述的光刻设备LAa-LAn可以具有其他应用。可能的其他应用包括集成光学系统的制造、用于磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等。
虽然上文已描述本发明的特定实施例，但应了解，可以用与所描述的方式不同的其它方式来实施本发明。以上的描述意图是说明性的，而不是限制性的。因此，对本领域的技术人员来说清楚的是，在不背离下文阐述的权利要求的范围的情况下，可以对所描述的发明进行修改。

Claims (17)

1.一种用于调节辐射的强度的设备，包括：
光栅，所述光栅用于接收辐射束并用于对所述辐射束的至少一部分沿第一方向以第一反射辐射束的形式引导；和
一个或更多个第一致动器，所述一个或更多个第一致动器能够操作以旋转所述光栅，来调节所述辐射束和所述光栅的表面之间的掠射角，从而改变所述反射辐射束的强度。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述一个或更多个第一致动器能够操作，以将所述光栅旋转过小于1度的角度。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述一个或更多个致动器能够操作，以围绕所述光栅的表面的法线旋转所述光栅，从而改变所述光栅的一个或更多个沟槽和所述第一辐射束的入射面之间的角度。
4.根据前述任一权利要求所述的设备，其中所述光栅能够操作以引导至少一个衍射辐射束离开所述第一方向。
5.根据前述任一权利要求所述的设备，还包括反射式光学装置，所述反射式光学装置能够操作以接收所述反射辐射束并将所述反射辐射束的至少一部分沿第二方向以第二反射辐射束引导；以及
一个或更多个第二致动器，所述一个或更多个第二致动器被布置成调节所述反射式光学装置的方向，从而改变所述第二反射辐射束的强度。
6.根据权利要求5所述的设备，其中所述反射式光学装置包括第二光栅。
7.根据前述任一权利要求所述的设备，其中所述一个或更多个第一致动器能够操作以平移所述光栅，使得从衰减设备以固定的位置和方向引出经衰减的辐射束。
8.根据权利要求5至7中的任一项所述的设备，其中所述一个或更多个第二致动器能够操作以平移所述反射式光学装置，使得从衰减设备以固定的位置和方向引出经衰减的辐射束。
9.根据权利要求5以及任何从属于权利要求5的权利要求所述的设备，其中所述反射式光学装置在所述第一辐射束的传播方向上具有这样的范围：它使得所述第一反射辐射束对于所述光栅的所有的预定方向范围入射到所述反射式光学装置的反射面上。
10.根据权利要求9所述的设备，还包括控制器，所述控制器被布置成控制所述一个或更多个第一致动器，以调整所述光栅的方向。
11.根据权利要求10所述的设备，其中所述控制器被布置成从传感器接收辐射强度的指示并响应于所述指示的接收而控制所述一个或者更多个第一致动器。
12.根据前述任一权利要求所述的设备，其中所述辐射包括EUV辐射。
13.一种光刻系统，所述光刻系统包括：
辐射源，所述辐射源能够操作以产生第一辐射束；
根据权利要求1至12中的任一项所述的衰减设备，所述衰减设备被布置成接收第一辐射束，所述第一辐射束包括主辐射束的至少一部分；以及
至少一个光刻设备，所述至少一个光刻设备被布置成从所述衰减设备接收经衰减的辐射束。
14.根据权利要求13所述的光刻系统，进一步包括辐射束分束设备，所述辐射束分束设备被布置成接收所述主辐射束并输出至少一个分支辐射束；
其中所述第一辐射束包括所述至少一个分支辐射束的至少一部分。
15.根据权利要求14所述的光刻系统，其中所述辐射束分束设备被布置成输出多个分支辐射束；并且
其中所述光刻系统包括用于所述多个分支辐射束中的每一个分支辐射束的相应的衰减设备，每个衰减设备被布置成接收所述多个分支辐射束中的相应一个分支辐射束。
16.根据权利要求13至15中的任一项所述的光刻系统，其中所述辐射源包括一个或者更多个自由电子激光器。
17.根据权利要求13至16中的任一项所述的光刻系统，其中所述至少一个光刻设备包括一个或者更多个掩模检查设备。
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