光谱纯度滤光片、包括这样的光谱纯度滤光片的光刻设备以及器件制造方法

专利名称：光谱纯度滤光片、包括这样的光谱纯度滤光片的光刻设备以及器件制造方法
技术领域：
本发明涉及光谱纯度滤光片、包括这样的光谱纯度滤光片的光刻设备、器件制造 方法以及由此制造的器件。
背景技术：
光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上(通常应用到所述衬底的目标部分上) 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，包括一个或多个管芯的一 部分)上。典型地，经由成像将所述图案转移到在所述衬底上设置的辐射敏感材料(抗蚀 剂)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。公知的光刻设备 包括所谓步进机，在所述步进机中，通过将整个图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每 一个目标部分；以及所谓扫描器，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扫描所述衬底来辐射每一个目 标部分。还可以通过将所述图案压印到所述衬底上，而将所述图案从所述图案形成装置转 移到所述衬底上。除了极紫外(EUV)辐射，EUV源发射许多不同波长的光和碎片。这种非EUV辐射 可能对于EUV光刻系统是有害的，因此期望用光谱纯度滤光片除去它。当前的光谱纯度滤 光片基于闪耀光栅。因为三角形图案的表面品质应当非常高，所以制造这些光栅可能是困 难的。表面的粗糙度应当低于Inm RMS0此外，由于滤光片的易脆性和低热负载阈值，可能 难以使用对于EUV来说是透射的(例如的薄滤光片。另外，用于网孔上的滤光片的胶 对于高真空系统来说是不被期望的。对已有的反射性光谱纯度滤光片的进一步的挑战是它们改变来自EUV源的光的 方向。因此，如果光谱纯度滤光片被从EUV光刻设备移除，那么应当添加替代的光谱纯度滤 光片，或具有适合角度的反射镜应当被引入以进行补偿。所增加的反射镜可能将不希望的 损耗引入到系统中。通过参考并入本文中的美国专利申请公开出版物2006/0146413公开了一种光谱 纯度滤光片(SPF)，该光谱纯度滤光片包括直径到达20μπι的孔阑的阵列。依赖于与辐射波 长可比的孔阑的尺寸，该SPF可以通过不同的机制来抑制不被希望的辐射。如果孔阑尺寸 小于波长的约一半，那么该SPF事实上反射这种波长的所有辐射。如果孔阑尺寸较大，但是 仍然具有波长的量级，那么辐射至少被部分衍射且可以在孔阑内的波导中被吸收。

发明内容
本发明的一个方面是提供一种EUV光谱纯度滤光片，其改善了辐射束的光谱纯度。根据本发明的一个实施例，光刻光谱纯度滤光片包括孔阑，其中所述光谱纯度滤 光片配置成通过配置成吸收第一波长的辐射和允许第二波长的辐射的至少一部分透射通 过所述孔阑，来提高辐射束的光谱纯度，所述第一波长大于所述第二波长。期望地，光谱纯 度滤光片配置成吸收第一波长的辐射的相当大的部分(例如80%或更大)。期望地，光谱 纯度滤光片包括面对辐射的前表面，所述前表面配置成吸收第一波长的辐射。第二波长可 以是约5-20nm的波长。更具体地，光谱纯度滤光片可以配置成对具有约13. 5nm的波长的 EUV辐射进行滤光。本发明的实施例涉及两种主要类型的光谱纯度滤光片。在第一类型的光谱纯度滤 光片中，孔阑(例如针孔/狭缝)可以吸收具有应当被抑制的波长的辐射，同时透射具有例 如EUV的足够低的波长的辐射。孔阑的直径可以小于应当被抑制的波长范围的衍射极限， 同时远高于应当被透射的诸如EUV的辐射的衍射极限。在这种情形中，通过孔阑的直径来 控制抑制。在第二类型的光谱纯度滤光片中，波导用于抑制不希望的波长范围。在这种情 形中，孔阑的直径或宽度可能大于衍射极限，可以通过孔阑的直径和深度来控制抑制。孔阑的直径或宽度可以等于或小于约20 μ m。例如，孔阑的直径或宽度可以是在约 1-2 μ m的范围内。光谱纯度滤光片可以包括吸收性材料，所述吸收性材料配置成吸收至少第一波长 的辐射。吸收性材料可以是掺杂的Si (例如η型硅)，更具体地是P掺杂的硅和/或As掺 杂的硅。然而，任何半导体材料可能是适合的，例如Si、Ge、金刚石或类金刚石碳。光谱纯度滤光片可以配置成吸收波长大于孔阑的直径的大约两倍的光，从而允许 较小波长辐射的至少一部分透射通过至少一个孔阑。因此，本发明的实施例可以使用亚波长孔阑作为光谱纯度滤光片。光谱纯度滤光 片吸收波长大于孔阑的直径的两倍的光。在一实施例中，可能仅存在单个孔阑。在一实施例中，可能存在至少两个或更多的孔阑或形成图案化的阵列的多个孔 阑。所述孔阑可以在光谱纯度滤光片上高对称度地形成规则的图案或形成不规则的图案。 孔阑可以从光谱纯度滤光片的一侧延伸至另一侧。孔阑的形状可以适合于不同波长的光。例如，孔阑可以成细长狭缝的形式或可以 是基本上圆形的(例如针孔)。典型地，可以存在多个狭缝或多个基本上圆形的孔阑(例如 针孔)。在可能仅存在单个孔阑的实施例中，孔阑可以具有约0. I-IOym的直径，例如约 1-2μπι的直径。此外，光谱纯度滤光片的厚度可以为约1-20 μ m，例如约10 μ m。在这些实 施例中，基本上没有波导。在可能存在多个孔阑的实施例中，孔阑的直径可以从约10-500nm的范围变化， 约50-200nm的范围变化或为约lOOnm。在这些实施例中，光谱纯度滤光片的厚度可以为约 1-50 μ m,例如约10 μ m。在约1 μ m至约5 μ m的范围变化的孔阑的直径适合于抑制红外辐
在可能具有多个孔阑的实施例中，光谱纯度滤光片对不同的波长的透明度可能由 孔阑形成的区域(例如具有孔的光谱纯度滤光片的部分)和光谱纯度滤光片的剩余表面区 域之间的外观比例来确定。所述表面区域优选地包括约80%的孔阑。然而，表面区域可以 包括在约50%和约95%的孔阑之间的比例的孔阑。光谱纯度滤光片可以配置成透射至少50%，例如至少约90%的EUV辐射。第一波 长的辐射可能是由DUV、UV、可见的以及顶辐射构成的组中的至少一种。因此，光谱纯度滤 光片可以用作用于DUV、UVJR和/或可见辐射的有效的滤光片。透射通过光谱纯度滤光片 的DUV、UV、顶和/或可见辐射的量可以小于约5%、小于约或小于约0. 5%。光谱纯度滤光片可以是联机的光学元件，并且因此可能不会改变来自EUV源的光 的方向。因此可以从光刻设备移除光谱纯度滤光片，而不需要由例如反射镜来更换它。光谱纯度滤光片中的至少一个孔阑可以通过使用微加工技术来形成。根据一个实施例，光谱纯度滤光片与波导(例如EUV波导)组合。这样的包括EUV 波导的光谱纯度滤光片可以具有对于EUV的高的透射率，例如对于EUV的约90%的透射率。 对于较大的波长的透射率可能较低。再次，所述光谱纯度滤光片可以是在线的光学元件，其 允许从光刻设备移除光谱纯度滤光片，而不需要例如由反射镜来进行更换。孔阑可以具有 约0. 1-20 μ m的直径，例如约1 μ m的直径，其位于波导前面。波导可以是由被配置成吸收在被抑制的波长范围内的辐射的材料制成。波导可 以用于抑制波长大于EUV的光。波导可以由Si3N4制成，其具有对于DUV的高吸收性对于 150nm 的波长是 _400dB/cm。波导的长度可以为约50-500 μ m, 100-200 μ m,具体地为约100 μ m或约150 μ m。可
能具有一个孔阑或多个孔阑，用于形成如之前所述的图案化的阵列。孔阑可以具有任何适 合的形状。具有波导的光谱纯度滤光片的性能可以通过改变和适应孔阑的直径和波导的长 度而被改善。波导结构内的腔可以具有与开口孔阑相同的形状，或可以被设置成具有不同 的形状和尺寸，这依赖于被过滤的辐射的波长。为了改善光谱纯度滤光片的机械强度，且不牺牲EUV透射率，至少一个图案化的 层和至少一个未图案化的层可以被组合使用。未图案化的层可以成连续的片的形式，且没 有孔阑从中通过。图案化的层可以包括多个孔阑。所述多个孔阑可以成规则的或不规则的 图案的形式。孔阑的直径或宽度可以是约0. 1-10μπι，例如直径为约Ιμπι。未图案化的层 的厚度可以是约10-500nm，例如约50nm。图案化的层的厚度可以是约10-500 μ m，例如约 100 μ m0图案化的层可以用作用于未图案化的层的支撑件，未图案化的层可以用作衬底/ 图案化的层的支撑件。图案化的层和未图案化的层可以由单件材料形成。可替代地，图案 化的和未图案化的层可以独立地形成，并且因此彼此连接。由于图案化的和未图案化的层的组合，可以使EUV透射率仅有少量的减少。图案 化的和未图案化的层的组合可以具有高于未图案化的层的顶抑制。由于未图案化的层和 图案化的层都用作光谱纯度滤光片，所以这导致了滤光片的光学性能的改善。光谱纯度滤光片可以与任意其它类型的反射镜或与至少一个掠入射反射镜(例如在光刻设备中)一起使用。光谱纯度滤光片可以位于光刻设备中的收集器和收集器之后的辐射束中的焦点 之间的任意位置处。可替代地，光谱纯度滤光片可以位于照射系统或投影系统中的任意适 合的位置处。根据本发明的一实施例，提供了一种光刻设备，包括照射系统，配置成调节辐射 束；支撑件，配置成支撑图案形成装置，所述图案形成装置配置成在辐射束的横截面中将图 案赋予辐射束以形成图案化的辐射束；衬底台，配置成保持衬底；投影系统，配置成将所述 图案化的辐射束投影到所述衬底的目标部分上；和光谱纯度滤光片，包括孔阑，其中所述光 谱纯度滤光片配置成通过配置成吸收第一波长的辐射和允许第二波长的辐射的至少一部 分透射通过所述孔阑来提高所述辐射束的光谱纯度，所述第一波长大于第二波长。光谱纯度滤光片可以配置成吸收波长大于所述孔阑的直径的约两倍的光，从而允 许较小的波长辐射的至少一部分透射通过所述孔阑。所述光谱纯度滤光片可以位于所述光刻设备中的收集器的后面。也可以将至少一个掠入射滤光片设置在所述光刻设备中。根据本发明的一个实施例，光刻设备包括光谱纯度滤光片，所述光谱纯度滤光片 包括孔阑，所述孔阑具有直径，其中所述光谱纯度滤光片配置成通过吸收第一波长的辐射 和允许第二波长的辐射的至少一部分透射通过所述孔阑来提高所述辐射束的光谱纯度，所 述第一波长大于所述第二波长。所述光谱纯度滤光片可以配置成吸收波长大于所述孔阑的直径的约两倍的光，从 而允许较小的波长辐射的至少一部分透射通过所述孔阑。根据本发明的一个实施例，一种器件制造方法，所述方法包括提供辐射束；将所 述辐射束图案化；将图案化的辐射束投影衬底的目标部分上；和通过吸收第一波长的辐射 和允许第二波长的辐射的至少一部分透射通过所述孔阑来提高所述辐射束的光谱纯度，所 述第一波长大于所述第二波长。所述光谱纯度滤光片可以配置成吸收波长大于所述孔阑的直径的大约两倍的光， 从而允许较小的波长辐射的至少一部分透射通过所述孔阑。根据本发明的一实施例，提供了一种根据下述方法制造的器件，所述方法包括提 供辐射束；使所述辐射束图案化；将图案化的辐射束投影到衬底上；和用光谱纯度滤光片 对所述辐射束进行滤光，所述光谱纯度滤光片配置成通过吸收第一波长的辐射和允许第二 波长的辐射的至少一部分透射通过所述至少一个孔阑来提高所述辐射束的光谱纯度，所述 第一波长的辐射的波长大于所述第二波长的辐射的波长。根据本发明的一实施例，根据下述的方法制造了一种器件，所述方法包括提供辐 射束；使所述辐射束图案化；将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上；和通过吸收第 一波长的辐射和允许第二波长的辐射的至少一部分透射通过孔阑来提高所述辐射束的光 谱纯度，所述第一波长大于所述第二波长。所述光谱纯度滤光片可以配置成吸收波长大于所述孔阑的直径的大约两倍的光， 从而允许较小的波长辐射的至少一部分透射通过所述孔阑。根据本发明的实施例，提供了一种根据下述方法制造的器件，所述方法包括使所 述辐射束图案化；将图案化的辐射束投影到衬底上；和用光谱纯度滤光片对所述辐射束进行滤光，所述光谱纯度滤光片配置成通过吸收第一波长的辐射和允许第二波长的辐射的至 少一部分透射通过所述至少一个孔阑来提高所述辐射束的光谱纯度，所述第一波长的辐射 的波长大于所述第二波长的辐射的波长。所述器件可以从由集成电路、集成的光学系统、磁 畴存储器的引导和检测图案、液晶显示器和薄膜磁头构成的组中选出。所述被制造的器件可以是集成电路、集成的光学系统、磁畴存储器的引导和检测 图案、液晶显示器或薄膜磁头。


现在参照随附的示意性附图，仅以举例的方式，描述本发明的实施例，在附图中相 应的附图标记表示相应的部件，且其中图1显示根据本发明的一个实施例的光刻设备；图2显示根据本发明的一个实施例的光刻设备；图3显示根据本发明的一个实施例的光谱纯度滤光片，该光谱纯度滤光片具有被 夹在两个覆盖层之间的薄真空层的三层堆叠体；图4显示根据本发明的实施例的由多个狭缝构成的光谱纯度滤光片；图5显示根据本发明的一个实施例的具有多个针孔的光谱纯度滤光片；图6显示根据本发明的一个实施例的对于1 μ m宽的狭缝的UV、EUV的被计算的透 射率和形成的UV抑制；图7显示出根据本发明的一个实施例的包括在两个覆盖层之间的孔阑和波导的 三层的堆叠体；图8显示根据本发明的一个实施例的用于增加光谱纯度滤光片的机械强度的图 案化和未图案化的堆叠体的组合；图9显示根据本发明的光谱纯度滤光片的实施例；和图10是图9的光谱纯度滤光片的立体图。
具体实施例方式图1示意性地示出光刻设备。所述设备包括照射系统(照射器)IL,配置用于调 节辐射束B(例如，紫外(UV)辐射或极紫外(EUV)辐射)。支撑件(例如掩模台)MT，配置 成用于支撑图案形成装置(例如掩模)MA并与配置用于根据确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配置用于保持衬底(例如涂覆 有抗蚀剂的晶片)W，并与配置用于根据确定的参数精确地定位衬底的第二定位装置PW相 连。投影系统(例如折射式投影透镜系统)PS配置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。所述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。支撑件支撑图案形成装置，即承载图案形成装置的重量。支撑件以依赖于图案形 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它条件 的方式保持图案形成装置。支撑件可以采用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术来保持 图案形成装置。支撑件可以是框架或台，例如，其可以根据需要成为固定的或可移动的。支CN 102132213 A
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撑件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)。在这里任何使用 的术语“掩模版”或“掩模”都可以认为与更上位的术语“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。应当注意， 被赋予辐射束的图案可能不与在衬底的目标部分上的所需图案完全相符(例如如果该图 案包括相移特征或所谓辅助特征)。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。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。如这里所示的，所述设备是透射型的(例如，采用透射式掩模)。替代地，所述设备 可以是反射型的(例如，采用如上所述类型的可编程反射镜阵列，或采用反射式掩模)。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。光刻设备还可以是衬底的至少一部分可以被相对高折射率的液体(例如水)覆 盖、以便填充投影系统和衬底之间的空间的类型。浸没液体还可以被施加至光刻设备中的 其它空间，例如在掩模和投影系统之间。在本领域中公知，浸没技术用于增加投影系统的数 值孔径。如在此处所使用的术语“浸没”并不意味着诸如衬底的结构必须浸没在液体中，相 反而是意味着在曝光期间液体位于例如投影系统和衬底之间。参照图1，照射器IL接收从辐射源SO发出的辐射束。该源和所述光刻设备可以是 分立的实体(例如当该源为准分子激光器时)。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(例如当所述源是汞灯时)。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BD —起称作辐射系统。照射器IL可以包括配置用于调整所述辐射束的角强度分布的调整装置AD。通常， 可以对所述照射器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ο-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IN和聚光器CO。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 需的均勻性和强度分布。所述辐射束B入射到保持在支撑件(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。已经穿过掩模MA之后，所述辐射 束B穿过投影系统PS，所述投影系统PS将束聚焦到所述衬底W的目标部分C上。通过第 二定位装置PW和位置传感器IF(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(图1中未明确示出，但是也可以是干涉仪器件、线性编码器或电容传 感器)用于相对于所述辐射束B的路径精确地定位掩模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)的帮助来实现掩 模台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)，掩模台MT可 以仅与短行程致动器相连，或可以是固定的。可以使用掩模对准标记Ml、M2和衬底对准标 记Pl、P2来对准掩模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 的管芯设置在掩模MA上的情况下，所述掩模对准标记可以位于所述管芯之间。可以将所述设备用于以下模式中的至少一种中1.在步进模式中，在将掩模台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。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(S卩，单一的动态曝光)。衬底台WT相对于掩模台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。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.在另一种模式中，将用于保持可编程图案形成装置的掩模台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显示了根据本发明的一个实施例的EUV光刻设备的侧视图。将注意到，虽然 所述布置与图1显示的设备的布置不同，但是操作原理是类似的。所述设备包括源-收集 器-模块或辐射单元3、照射系统IL以及投影系统PL。辐射单元3设置有辐射源LA，该辐 射源LA可以采用气体或蒸汽(诸如例如Xe气体或Li蒸汽)，其中非常热的放电等离子体 被产生以便于发射在电磁辐射光谱的EUV范围内的辐射。通过使得放电的部分电离的等离 子体在光轴0上被破坏，来产生放电等离子体。分压为0. Im巴的Xe、Li蒸汽或任何其它的 适合的气体或蒸汽可能对于有效地产生辐射来说是需要的。由辐射源LA发射的辐射从源 腔7通过气体阻挡构件或“翼片阱” 9传递到收集器腔8中。气体阻挡构件包括通道结构，诸如例如在美国专利6，614，505和6，359，969中所详细描述的，通过参考将其并入本文中。 收集器腔8包括辐射收集器10，该辐射收集器10例如由掠入射收集器形成。经过收集器 10的辐射透过根据本发明的光谱纯度滤光片11。应当注意，与闪耀光谱纯度滤光片相比， 光谱纯度滤光片11不改变辐射束的方向。在未显示出的可替代的实施例中，在光谱纯度滤 光片11可以被实施成掠入射反射镜的形式或在收集器10上被实施时，光谱纯度滤光片11 可以反射辐射束。来自收集腔8中的孔阑的辐射被聚焦到虚源点12(即中间焦点)。来自 腔8的辐射束16在照射系统IL中通过正入射反射器13、14被反射到定位在掩模版台或掩 模台MT上的掩模版或掩模上。形成图案化的束17，该图案化的束17由投影系统PL通过反 射元件18、19成像到晶片平台或衬底台WT上。多于图示的元件可以通常设置在照射系统 IL和投影系统PL中。反射元件19中的一个在其前面具有NA盘20，该NA盘20具有从其中穿过的孔阑 21。在图案化的辐射束17照射衬底台WT时，孔阑21的尺寸确定图案化的辐射束17所对 的角度ai0图2显示根据本发明的光谱纯度滤光片11，该光谱纯度滤光片11定位在收集器 10的下游和虚源点12的上游。在未显示的可替代的实施例中，光谱纯度滤光片11可以定 位在虚源点12处或在收集器10和虚源点12之间的任意点处。图3显示根据本发明的实施例的光谱纯度滤光片100。光谱纯度滤光片100具有限 定在外壁104之间的亚波长孔阑102。孔阑102可以是狭缝或针孔(即基本上圆形开口)。 孔阑具有直径(或宽度)d和高度H。高度H不会影响光谱纯度滤光片100的操作原理。孔阑102基本上吸收具有孔阑直径小于衍射极限的波长的所有辐射，衍射极限是 在填充孔阑102的介质中的波长的一半。所述介质可以是真空。对于大于衍射极限的孔阑 直径，相当大一部分的辐射透射通过孔阑。为了光谱纯度滤光片具有有利的吸收性性质，光 谱纯度滤光片可以包括η型掺杂硅(例如P掺杂Si或As掺杂Si)。通常，使用掺杂硅的优 点是这样的材料可以比例如金属更容易形成图案。例如，对于具有IOOnm直径的狭缝，吸收了基本上所有的具有大于200nm的波长和 偏振方向沿着所述狭缝的长度的光。对于EUV (具有13. 5nm的波长)，约IOOnm的直径d仍然相当于约7倍波长。通过 使用数值分析，由10 μ m厚材料制成的狭缝的EUV透射率被估算为约90%。这一透射率值 表示进入孔阑的“敞开”区域中的辐射的分数。依赖于孔阑和周围材料之间的比例，应当校 正透射率。例如，对于敞开与闭合的比例为1 1的狭缝，透射率是50% X90%= 45%。因此通过使用诸如亚波长直径的孔阑尺寸的狭缝来实现对光的抑制，该狭缝阻挡 了所有的波长大于直径两倍的光，而不需要用于额外的抑制的波导结构。图4涉及本发明的一实施例且显示包括多个细长狭缝202的光谱纯度滤光片200。 在图4中，狭缝202具有直径(宽度)dl，且在狭缝202之间具有间距d2。狭缝202具有深 度L和高度H。虽然图4显示周期性的阵列(即dl和d2取恒定值)，但是可以使用形成规则或不 规则图案的任何适合的阵列，用于减小对EUV的传播损失。在特定的情况下，由于狭缝之间的恒定间距的周期性，为了避免不期望的衍射效 应，改变狭缝之间的间距可能是明智的。
通过使用具有约1-2 μ m的直径的单个狭缝，可见的红外波长可以被抑制几个数 量级，同时仍然具有_3dB的EUV透射率(50% )。另外，UV波长也可能被抑制，但是需要更 小的狭缝直径，从而导致了更高的EUV传播损失。对于1 μ m宽的狭缝，好于-IOdB的UV抑 制对于-3dB EUV透射率是可以实现的。如果可以容许更多的损失，那么好于_40dB的UV 抑制是可实现的。狭缝的长度和深度是要考虑的参数，这是因为所述狭缝用作增加(掠)入射角的 衍射元件，且因此减少了在真空材料界面处的反射。狭缝的高度H控制对于给定的掠入射 角的反射次数，因此狭缝的长度L可以控制抑制。狭缝的长度L依赖于期望的抑制和狭缝 的直径。对于通过吸收抑制DUV的滤光片，针孔/狭缝的直径/宽度低于DUV光的衍射极 限，且典型地是lOOnm。对于通过波导(波导具有对于DUV光的强的衰减)抑制DUV的滤光 片，针孔/狭缝的直径大于衍射极限，也可以通过狭缝的深度L来控制抑制。典型地，狭缝 的直径是1-2 μ m,狭缝的深度是100 μ m量级。然而，图4显示的狭缝的阵列比单个狭缝更加实用。与图4的光谱纯度滤光片200中的细长狭缝的阵列相比，图5显示出光谱纯度滤 光片300的一个实施例，该光谱纯度滤光片300包括大量的针孔302。虽然针孔302显示成 图5中的几何规则图案，但是应当理解针孔可以设置成不规则的图案。针孔302的直径可以 是约lOOnm。针孔302之间的间距可以是约针孔302的直径。应当注意，由于在实践中光刻 设备的中间焦点中的图像具有在IOmm量级上的直径，优选地使用针孔的阵列用于减少EUV 传播损失。如在图3、4和5中显示的光谱纯度滤光片中的狭缝和针孔通过使用光刻和/或微 加工技术来制造。例如，微加工技术涉及通过光刻术、之后是通过深蚀刻到硅晶片中，来在 硅晶片的顶部的层中限定狭缝。为了打开狭缝，窗口例如通过使用KOH蚀刻技术而蚀刻到 晶片的背侧中。图6是对于1 μ m宽的单个狭缝的UV和EUV的被计算的透射率曲线和形成的UV 抑制。由图6可以得出的结论是1.在150微米的传播长度之后出现_3dB (50% )的EUV透射率；2.在150微米的传播长度之后实现了好于-IOdB的UV抑制；和3.如果对于EUV可以容许更多的损失，那么对于-5. 4dB(29% )的EUV透射率可 以实现好于_40dB的UV抑制。图6显示随着传播长度增加超过150 μ m,可能对EUV透射的量产生不利影响。由 形成波导的孔阑的深度来确定传播长度。与没有波导的光谱纯度滤光片相比，使用波导允 许使用更大直径的孔阑。被考虑的另一参数是图4和5中显示的透明区域和非透明区域之间的外观比例 (aspect ratio) 0由于包括狭缝/针孔的阵列的光谱纯度滤光片的整体透明度由光谱纯度 滤光片的透明区域和非透明区域之间的外观比例来确定，因此在设计光谱纯度滤光片时应 当考虑所述外观比例。使用狭缝的阵列(如图4所示)和多个针孔(如图5所示)存在多个考虑。例如， 与包括大量的狭缝的光谱纯度滤光片相比，使用包括大量的针孔的光谱纯度滤光片可能是较不被期望的，原因是1.对于EUV具有针孔的光谱纯度滤光片与具有狭缝的光谱纯度滤光片相比是更 不透明的，这是因为对于给定直径的针孔/狭缝来说，具有针孔的光谱纯度滤光片的透明 区域(即由孔或狭缝覆盖的整个区域)小于具有狭缝的光谱纯度滤光片；和2.具有针孔(即两维阵列)的光谱纯度滤光片比具有狭缝(即一维阵列)的光谱 纯度滤光片更加复杂，并且因此可能更加难以制造。使用包括大量的针孔的光谱纯度滤光片可能是更加期望的，原因是1.所述结构对于碎片是较不开放的；和2.具有大量的针孔的光谱纯度滤光片可能与具有大量的狭缝的结构相比，具有更 大流阻。这可能允许光谱纯度滤光片用于差分泵浦(differential pumping)，这是由于光 谱纯度滤光片产生了流阻。对于图4和5中显示的光谱纯度滤光片的替代选择是使用图7显示的光谱纯度滤 光片。图7中的光谱纯度滤光片400包括连接至EUV波导的小的孔阑402，该EUV波导由在 真空两侧上的覆盖层404形成。小的孔阑402可以是任何适合形式的开口，诸如狭缝或针 孔。如图7所示，在孔阑402后面的波导具有与孔阑402自身相同的直径。虽然可以使用 具有小于/大于孔阑402的直径的波导，但是这导致了不希望的波长的更大/更小的抑制， 且还导致对EUV的更小/更大的透射。因此，图7中显示的光谱纯度滤光片400是在形成波导的两个覆盖层404之间夹 有薄真空层的3层的堆叠体。为了适当操作光谱纯度滤光片400，波导的材料对于希望用光谱纯度滤光片进行 抑制的波长应当是吸收性的。对于材料的EUV透射率没有特殊要求。例如，对于用于抑制DUV波长的滤光片，Si3N4是个好的选择，这是因为它对于DUV 具有高的吸收性对于150nm的波长是-400dB/cm。对于单个狭缝的针孔，原则上厚度是无限的。对于狭缝/针孔的阵列，厚度优选地 应当大于吸收性的覆盖材料中的光的衰减长度，用于避免在相邻针孔/狭缝中的光之间的 光耦合，该衰减长度对于足够吸收性的材料来说是在几百纳米的量级上。图7显示光谱纯度滤光片400的操作原理，其中EUV辐射沿着波导行进，UV和顶 辐射透射通过波导的覆盖层404。对光谱纯度滤光片400的波长选择是由于在输入孔阑处 的波长选择性衍射以及对于较大的掠入射角在真空界面处的的反射降低。根据衍射理论， 已知发散角由于在窄孔阑(例如针孔/狭缝)处的衍射，而与波长同直径/宽度的比成比 例。因此，与较小的波长相比，较大的波长在真空-覆盖层界面处具有更大的掠射角。在诸 如小于布鲁斯特角(Brewster angle)的掠射角的情形下，在界面处的菲涅耳(Fresnel)反 射随着掠射角的增加而降低，另外波导中的每单位传播长度的反射次数随着掠射角的增加 而增加。因而光谱纯度滤光片的透射率随着波长的增加而减小。图4和5中显示的光谱纯度滤光片200、300的图案可以用在具有不同的孔阑尺寸 的实施例中。期望图7中显示的狭缝或针孔的孔阑尺寸具有约1 μ m的直径，其之后是波导， 该波导用于抑制波长大于EUV的光。可以通过改变狭缝的直径和波导的长度来改善光谱纯 度滤光片的性能。在一实施例中，孔阑的直径是约1 μ m。例如，考虑对于具有一定长度的Ιμπ 宽的狭缝的透射率，和具有实际的角展度的士 7°的入射束。在沿着波导的150μπι的传播之后， EUV透射率是50%，而相对于EUV的UV抑制好于-IOdB。可见、红外波长由于它们的波长而 被抑制得更多。考虑到实际上光刻设备的中间焦点中的图像具有在IOmm的量级的直径，因而应 当使用孔阑的阵列(例如周期性的阵列)，用于减少EUV的传播损失。由狭缝和/或针孔的阵列构成的光谱纯度滤光片的总的透明度由滤光片的透明 和非透明区域之间的比来确定。例如，考虑具有150 μ m的长度的1 μ m宽的狭缝，每一狭缝 EUV透射率为-3dB(50% )。在这种情形中，光谱纯度滤光片的区域的80%是透明的，从而 导致了 40%的总透射率。可以执行包括波导的图7中显示的光谱纯度滤光片上的热负载的分析，其显示在 中间焦点中应用波导光谱纯度滤光片是不可行的，这是因为温度太高，在约2200°C。发现 刚好在光刻设备中的收集器之后应用光谱纯度滤光片是更加可行的，这是因为温度显然较 低，在约沈01。此外，在以升高的温度(例如450°C)加热滤光片时，对于在450°C下的滤 光片，滤光片的照射区域和非照射区域之间的温度差可以被减小至约140°C的实际值。这可 以显著地减小对热膨胀的影响和损害光谱纯度滤光片的风险。关于热负载，结论可能是在收集器之后的在升高的温度处的光谱纯度滤光片是期
望的配置。在另外的实施例中，提供了具有改善的机械强度的光谱纯度滤光片。在改善光谱 纯度滤光片的机械强度时，期望不折衷EUV透射率。已经发现，没有孔阑的Si3N4薄片可以用作光谱纯度滤光片。然而，厚度薄的层堆 叠体(例如约IOOnm)可以用于实现可接受的EUV透射率，其可以使得所述结构对于在垂直 (即平行于光轴)方向上的弯曲是脆弱的，且最终可能导致层的破裂。然而，在图4和5中 显示的实施例允许较厚的光谱纯度滤光片，具有这样的约IOOym的图案化的层。为了实现 可接受的透射率，间距(例如图4中的业)应当保持尽可能小。这使得光谱纯度滤光片对 于在水平(即垂直于光轴的)方向上的弯曲是脆弱的。图8显示图案化的和未图案化的堆叠体的组合，用于增加光谱纯度滤光片500的 机械强度。在图8中，箭头表示EUV光的方向。图8的底部是光谱纯度滤光片500的俯视 图，图8的上部是沿线A-A的横截面。图8中显示的图案化的层502和未图案化的层504的组合增加了光谱纯度滤光片 500的机械强度。未图案化的层504形成了光谱纯度滤光片500中的孔阑506。虽然图8 仅显示图案化的层502和一个未图案化的层504，但是在其它的实施例中可以具有图案化 和未图案化的层中的多于1个层。应当注意，通过使用图案化的层502和未图案化的层504，孔阑506可以用于抑制 更长的波长(例如红外)，而未图案化的层可以用于抑制UV波长。在这一实施例中，图案化的层502用作用于未图案化的层504的衬底/支撑件。此 外，光谱纯度滤光片用作未图案化的滤光片和图案化的滤光片的级联。因此，对于足够稀疏 的图案化的层，其抑制将好于仅少量降低EUV透射率的未图案化的滤光片的抑制。通过图 案化的滤光片的抑制是几何效应且随着增加波长得到了改善。因此，图案化的和非图案化 的层/堆叠体的组合具有比未图案化的层/堆叠体更高的顶抑制的潜力。为了抑制红外波长，孔阑506可以具有约1 μ m的直径。未图案化的层504的厚度可以是约50-100nm，图 案化的层的厚度可以在约1-100 μ m之间变化，这依赖于是否利用波导效应。因此，与仅是未图案化的(例如薄片)或是图案化的(例如如图4和5显示的光 谱纯度滤光片)的光谱纯度滤光片相比，使用未图案化的层和图案化的层可以改善机械强度。由于图8中显示的光谱纯度滤光片的改善的强度，未图案化的层/堆叠体的厚度 可以被减小，其可能导致改善的EUV透射率。厚度可以减小至约50-100nm。例如，使用Si3N4 的堆叠体和减小未图案化的Si3N4堆叠体的厚度至50nm导致了 65%的EUV透射率和仍然 1.6%的DUV(157nm的波长)透射率。由于图案化的堆叠体造成的EUV损失可以通过采用 相对稀疏的网孔对图案化的堆叠体进行适当地设计来最小化。由于未图案化的和图案化的 堆叠体用作光谱纯度滤光片，这可以导致光谱纯度滤光片的光学性能的改善。如之前描述的，可以通过已知的光刻和/或微加工技术来制造滤光片。例如，可以 使用在顶部具有Si3N4层的Si晶片。通过从Si晶片的背侧蚀刻达到Si3N4层，可以限定图 案化的层。图案化的层和未图案化的层可以由同一件材料形成或可替代地各自独立地形成 并且因此彼此连接。如上所述的光谱纯度滤光片可以用在任何适合类型的光刻设备中。此外，根据本 发明的光谱纯度滤光片可以与光刻设备中的至少一个掠入射反射镜组合使用。在图9和10中显示出光谱纯度滤光片600的又一实施例。光谱纯度滤光片包括 在板604中的亚波长孔阑602。在图9的实施例中，孔阑602具有小于或等于约20 μ m的直 径。这将允许光谱纯度滤光片通过吸收的方式阻挡具有10. 6 μ m的波长的辐射，该辐射也 可能是将被抑制的辐射。板604可以包括配置成吸收被抑制的辐射的吸收性材料或甚至完 全由配置成吸收被抑制的辐射的吸收性材料形成，所述被抑制的辐射例如是具有10.6μπι 的波长的辐射。再者，使用掺杂的硅的潜在优点在于这样的材料可以比例如金属更容易形成图 案。可以通过使用各种光刻技术来微加工和蚀刻硅。例如使用称作为深反应离子蚀刻的 蚀刻方法在硅中蚀刻栅格结构。这一方法已经在S. Tachi等的刊登在Applied Physics Letters 杂志上的题目为"Low-temperature reactive ion etching and microscope plasma etching af silicon，，的文章中进行了描述。尽管在本文中可以做出具体的参考，将所述光刻设备用于制造IC，但应当理解这 里所述的光刻设备可以有其他的应用，例如，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(LCD)、薄膜磁头等的制造。本领域技术人员应该理解的是，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)、 量测工具和/或检验工具中。在可应用的情况下，可以将所述公开内容应用于这种和其它 衬底处理工具中。另外，所述衬底可以处理一次以上，例如以便产生多层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。以上的描述是说明性的，而不是限制性的。因此，应当理解，在不背离所附的权利 要求的保护范围的条件下，可以对所描述的本发明进行修改。
尽管以上已经做出了具体的参考，在光学光刻术的情形中使用本发明的实施例， 但应该理解的是，本发明可以用于其他应用中，例如压印光刻术，并且只要情况允许，不局 限于光学光刻术。在压印光刻术中，图案形成装置中的拓扑限定了在衬底上产生的图案。可 以将所述图案形成装置的拓扑印刷到提供给所述衬底的抗蚀剂层中，在其上通过施加电磁 辐射、热、压力或其组合来使所述抗蚀剂固化。在所述抗蚀剂固化之后，所述图案形成装置 从所述抗蚀剂上移走，并在抗蚀剂中留下图案。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 (例如具有或约365、355、对8、193、157或126歷的波长)、乂-射线和极紫外(EUV)辐射(例 如具有在5-20nm范围内的波长)以及诸如离子束或电子束等粒子束。在上下文允许的情况下，所述术语“透镜”可以表示各种类型的光学部件中的任何 一种或它们的组合，包括折射式、反射式、磁性式、电磁式和静电光学部件。尽管以上已经描述了本发明的特定的实施例，但是应该理解的是本发明可以以与 上述不同的形式实现。例如，本发明可以采取包含用于描述上述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，或者采取具有在其中存储的这种计算机程序的 数据存储介质的形式(例如，半导体存储器、磁盘或光盘)。
权利要求
1.一种光谱纯度滤光片，所述光谱纯度滤光片包括孔阑，所述光谱纯度滤光片配置成 通过配置成吸收第一波长的辐射和允许第二波长的辐射的至少一部分透射通过所述孔阑， 来提高辐射束的光谱纯度，所述第一波长大于所述第二波长。
2.根据权利要求1所述的光谱纯度滤光片，其中所述光谱纯度滤光片包括面对辐射的 前表面，所述前表面被配置成吸收所述第一波长的辐射。
3.根据权利要求1或2所述的光谱纯度滤光片，其中所述光谱纯度滤光片被配置成吸 收波长大于所述孔阑的直径的大约两倍的辐射，且允许较小波长辐射的至少一部分透射通 过所述孔阑。
4.根据权利要求1、2或3所述的光谱纯度滤光片，还包括至少一个额外的孔阑，使得存 在至少两个或更多的孔阑。
5.根据权利要求1、2或3所述的光谱纯度滤光片，其中存在形成图案化的阵列的多个 孔阑。
6.根据权利要求5所述的光谱纯度滤光片，其中所述孔阑的直径在约Ιμπι和约5μπι 之间。
7.根据前述权利要求中任一项所述的光谱纯度滤光片，其中所述孔阑是细长的狭缝。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的光谱纯度滤光片，其中所述孔阑是基本上圆形的。
9.根据前述权利要求中任一项所述的光谱纯度滤光片，其中由所述至少一个孔阑形成 的区域和所述光谱纯度滤光片的剩余表面区域之间所形成的外观比例大于约30%。
10.根据前述权利要求中任一项所述的光谱纯度滤光片，其中所述光谱纯度滤光片具 有对于EUV辐射约80%的透射率。
11.根据前述权利要求中任一项所述的光谱纯度滤光片，其中存在至少一个图案化的 层和至少一个未图案化的层的组合，所述图案化的层包括所述孔阑。
12.根据权利要求11所述的光谱纯度滤光片，其中所述图案化的层包括多个孔阑。
13.根据权利要求12所述的光谱纯度滤光片，其中所述孔阑具有约1μ m的直径。
14.一种光刻设备，所述光刻设备包括根据前述权利要求中任一项所述的光谱纯度滤 光片。
15.一种器件制造方法，所述方法包括步骤对辐射束进行图案化；将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上；和通过吸收第一波长的辐射和允许第二波长的辐射的至少一部分透射通过至少一个孔 阑，来提高所述辐射束的光谱纯度，所述第一波长大于所述第二波长。
全文摘要
一种光谱纯度滤光片包括孔阑。光谱纯度滤光片被配置成通过配置成吸收第一波长的辐射和允许第二波长的辐射的至少一部分透射通过所述孔阑，来提高辐射束的光谱纯度。所述第一波长大于所述第二波长。光谱纯度滤光片可以用于改善极紫外(EUV)辐射束的光谱纯度。
文档编号G03F7/20GK102132213SQ200980132826
公开日2011年7月20日 申请日期2009年7月29日 优先权日2008年8月29日
发明者M·J·J·杰克, M·M·J·W·范赫彭, W·A·索尔 申请人:Asml荷兰有限公司