光譜純度濾光片、包括這樣的光譜純度濾光片的光刻設備以及器件制造方法

專利名稱：光譜純度濾光片、包括這樣的光譜純度濾光片的光刻設備以及器件制造方法
技術領域：
本發明涉及光譜純度濾光片、包括這樣的光譜純度濾光片的光刻設備、器件制造 方法以及由此制造的器件。
背景技術：
光刻設備是一種將所需圖案應用到襯底上(通常應用到所述襯底的目標部分上) 的機器。例如，可以將光刻設備用在集成電路(IC)的制造中。在這種情況下，可以將可選 地稱為掩模或掩模版的圖案形成裝置用于生成待形成在所述IC的單層上的電路圖案。可 以將該圖案轉移到襯底(例如，硅晶片)上的目標部分(例如，包括一個或多個管芯的一 部分)上。典型地，經由成像將所述圖案轉移到在所述襯底上設置的輻射敏感材料(抗蝕 劑)層上。通常，單個襯底將包含連續形成圖案的相鄰目標部分的網絡。公知的光刻設備 包括所謂步進機，在所述步進機中，通過將整個圖案一次曝光到所述目標部分上來輻射每 一個目標部分；以及所謂掃描器，在所述掃描器中，通過輻射束沿給定方向(“掃描”方向) 掃描所述圖案、同時沿與該方向平行或反向平行的方向同步掃描所述襯底來輻射每一個目 標部分。還可以通過將所述圖案壓印到所述襯底上，而將所述圖案從所述圖案形成裝置轉 移到所述襯底上。除了極紫外(EUV)輻射，EUV源發射許多不同波長的光和碎片。這種非EUV輻射 可能對于EUV光刻系統是有害的，因此期望用光譜純度濾光片除去它。當前的光譜純度濾 光片基于閃耀光柵。因為三角形圖案的表面品質應當非常高，所以制造這些光柵可能是困 難的。表面的粗糙度應當低于Inm RMS0此外，由于濾光片的易脆性和低熱負載閾值，可能 難以使用對于EUV來說是透射的(例如的薄濾光片。另外，用于網孔上的濾光片的膠 對于高真空系統來說是不被期望的。對已有的反射性光譜純度濾光片的進一步的挑戰是它們改變來自EUV源的光的 方向。因此，如果光譜純度濾光片被從EUV光刻設備移除，那么應當添加替代的光譜純度濾 光片，或具有適合角度的反射鏡應當被引入以進行補償。所增加的反射鏡可能將不希望的 損耗引入到系統中。通過參考并入本文中的美國專利申請公開出版物2006/0146413公開了一種光譜 純度濾光片(SPF)，該光譜純度濾光片包括直徑到達20μπι的孔闌的陣列。依賴于與輻射波 長可比的孔闌的尺寸，該SPF可以通過不同的機制來抑制不被希望的輻射。如果孔闌尺寸 小于波長的約一半，那么該SPF事實上反射這種波長的所有輻射。如果孔闌尺寸較大，但是 仍然具有波長的量級，那么輻射至少被部分衍射且可以在孔闌內的波導中被吸收。

發明內容
本發明的一個方面是提供一種EUV光譜純度濾光片，其改善了輻射束的光譜純度。根據本發明的一個實施例，光刻光譜純度濾光片包括孔闌，其中所述光譜純度濾 光片配置成通過配置成吸收第一波長的輻射和允許第二波長的輻射的至少一部分透射通 過所述孔闌，來提高輻射束的光譜純度，所述第一波長大于所述第二波長。期望地，光譜純 度濾光片配置成吸收第一波長的輻射的相當大的部分(例如80%或更大)。期望地，光譜 純度濾光片包括面對輻射的前表面，所述前表面配置成吸收第一波長的輻射。第二波長可 以是約5-20nm的波長。更具體地，光譜純度濾光片可以配置成對具有約13. 5nm的波長的 EUV輻射進行濾光。本發明的實施例涉及兩種主要類型的光譜純度濾光片。在第一類型的光譜純度濾 光片中，孔闌(例如針孔/狹縫)可以吸收具有應當被抑制的波長的輻射，同時透射具有例 如EUV的足夠低的波長的輻射。孔闌的直徑可以小于應當被抑制的波長范圍的衍射極限， 同時遠高于應當被透射的諸如EUV的輻射的衍射極限。在這種情形中，通過孔闌的直徑來 控制抑制。在第二類型的光譜純度濾光片中，波導用于抑制不希望的波長范圍。在這種情 形中，孔闌的直徑或寬度可能大于衍射極限，可以通過孔闌的直徑和深度來控制抑制。孔闌的直徑或寬度可以等于或小于約20 μ m。例如，孔闌的直徑或寬度可以是在約 1-2 μ m的范圍內。光譜純度濾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長 的輻射。吸收性材料可以是摻雜的Si (例如η型硅)，更具體地是P摻雜的硅和/或As摻 雜的硅。然而，任何半導體材料可能是適合的，例如Si、Ge、金剛石或類金剛石碳。光譜純度濾光片可以配置成吸收波長大于孔闌的直徑的大約兩倍的光，從而允許 較小波長輻射的至少一部分透射通過至少一個孔闌。因此，本發明的實施例可以使用亞波長孔闌作為光譜純度濾光片。光譜純度濾光 片吸收波長大于孔闌的直徑的兩倍的光。在一實施例中，可能僅存在單個孔闌。在一實施例中，可能存在至少兩個或更多的孔闌或形成圖案化的陣列的多個孔 闌。所述孔闌可以在光譜純度濾光片上高對稱度地形成規則的圖案或形成不規則的圖案。 孔闌可以從光譜純度濾光片的一側延伸至另一側。孔闌的形狀可以適合于不同波長的光。例如，孔闌可以成細長狹縫的形式或可以 是基本上圓形的(例如針孔)。典型地，可以存在多個狹縫或多個基本上圓形的孔闌(例如 針孔)。在可能僅存在單個孔闌的實施例中，孔闌可以具有約0. I-IOym的直徑，例如約 1-2μπι的直徑。此外，光譜純度濾光片的厚度可以為約1-20 μ m，例如約10 μ m。在這些實 施例中，基本上沒有波導。在可能存在多個孔闌的實施例中，孔闌的直徑可以從約10-500nm的范圍變化， 約50-200nm的范圍變化或為約lOOnm。在這些實施例中，光譜純度濾光片的厚度可以為約 1-50 μ m,例如約10 μ m。在約1 μ m至約5 μ m的范圍變化的孔闌的直徑適合于抑制紅外輻
在可能具有多個孔闌的實施例中，光譜純度濾光片對不同的波長的透明度可能由 孔闌形成的區域(例如具有孔的光譜純度濾光片的部分)和光譜純度濾光片的剩余表面區 域之間的外觀比例來確定。所述表面區域優選地包括約80%的孔闌。然而，表面區域可以 包括在約50%和約95%的孔闌之間的比例的孔闌。光譜純度濾光片可以配置成透射至少50%，例如至少約90%的EUV輻射。第一波 長的輻射可能是由DUV、UV、可見的以及頂輻射構成的組中的至少一種。因此，光譜純度濾 光片可以用作用于DUV、UVJR和/或可見輻射的有效的濾光片。透射通過光譜純度濾光片 的DUV、UV、頂和/或可見輻射的量可以小于約5%、小于約或小于約0. 5%。光譜純度濾光片可以是聯機的光學元件，并且因此可能不會改變來自EUV源的光 的方向。因此可以從光刻設備移除光譜純度濾光片，而不需要由例如反射鏡來更換它。光譜純度濾光片中的至少一個孔闌可以通過使用微加工技術來形成。根據一個實施例，光譜純度濾光片與波導(例如EUV波導)組合。這樣的包括EUV 波導的光譜純度濾光片可以具有對于EUV的高的透射率，例如對于EUV的約90%的透射率。 對于較大的波長的透射率可能較低。再次，所述光譜純度濾光片可以是在線的光學元件，其 允許從光刻設備移除光譜純度濾光片，而不需要例如由反射鏡來進行更換。孔闌可以具有 約0. 1-20 μ m的直徑，例如約1 μ m的直徑，其位于波導前面。波導可以是由被配置成吸收在被抑制的波長范圍內的輻射的材料制成。波導可 以用于抑制波長大于EUV的光。波導可以由Si3N4制成，其具有對于DUV的高吸收性對于 150nm 的波長是 _400dB/cm。波導的長度可以為約50-500 μ m, 100-200 μ m,具體地為約100 μ m或約150 μ m。可
能具有一個孔闌或多個孔闌，用于形成如之前所述的圖案化的陣列。孔闌可以具有任何適 合的形狀。具有波導的光譜純度濾光片的性能可以通過改變和適應孔闌的直徑和波導的長 度而被改善。波導結構內的腔可以具有與開口孔闌相同的形狀，或可以被設置成具有不同 的形狀和尺寸，這依賴于被過濾的輻射的波長。為了改善光譜純度濾光片的機械強度，且不犧牲EUV透射率，至少一個圖案化的 層和至少一個未圖案化的層可以被組合使用。未圖案化的層可以成連續的片的形式，且沒 有孔闌從中通過。圖案化的層可以包括多個孔闌。所述多個孔闌可以成規則的或不規則的 圖案的形式。孔闌的直徑或寬度可以是約0. 1-10μπι，例如直徑為約Ιμπι。未圖案化的層 的厚度可以是約10-500nm，例如約50nm。圖案化的層的厚度可以是約10-500 μ m，例如約 100 μ m0圖案化的層可以用作用于未圖案化的層的支撐件，未圖案化的層可以用作襯底/ 圖案化的層的支撐件。圖案化的層和未圖案化的層可以由單件材料形成。可替代地，圖案 化的和未圖案化的層可以獨立地形成，并且因此彼此連接。由于圖案化的和未圖案化的層的組合，可以使EUV透射率僅有少量的減少。圖案 化的和未圖案化的層的組合可以具有高于未圖案化的層的頂抑制。由于未圖案化的層和 圖案化的層都用作光譜純度濾光片，所以這導致了濾光片的光學性能的改善。光譜純度濾光片可以與任意其它類型的反射鏡或與至少一個掠入射反射鏡(例如在光刻設備中)一起使用。光譜純度濾光片可以位于光刻設備中的收集器和收集器之后的輻射束中的焦點 之間的任意位置處。可替代地，光譜純度濾光片可以位于照射系統或投影系統中的任意適 合的位置處。根據本發明的一實施例，提供了一種光刻設備，包括照射系統，配置成調節輻射 束；支撐件，配置成支撐圖案形成裝置，所述圖案形成裝置配置成在輻射束的橫截面中將圖 案賦予輻射束以形成圖案化的輻射束；襯底臺，配置成保持襯底；投影系統，配置成將所述 圖案化的輻射束投影到所述襯底的目標部分上；和光譜純度濾光片，包括孔闌，其中所述光 譜純度濾光片配置成通過配置成吸收第一波長的輻射和允許第二波長的輻射的至少一部 分透射通過所述孔闌來提高所述輻射束的光譜純度，所述第一波長大于第二波長。光譜純度濾光片可以配置成吸收波長大于所述孔闌的直徑的約兩倍的光，從而允 許較小的波長輻射的至少一部分透射通過所述孔闌。所述光譜純度濾光片可以位于所述光刻設備中的收集器的后面。也可以將至少一個掠入射濾光片設置在所述光刻設備中。根據本發明的一個實施例，光刻設備包括光譜純度濾光片，所述光譜純度濾光片 包括孔闌，所述孔闌具有直徑，其中所述光譜純度濾光片配置成通過吸收第一波長的輻射 和允許第二波長的輻射的至少一部分透射通過所述孔闌來提高所述輻射束的光譜純度，所 述第一波長大于所述第二波長。所述光譜純度濾光片可以配置成吸收波長大于所述孔闌的直徑的約兩倍的光，從 而允許較小的波長輻射的至少一部分透射通過所述孔闌。根據本發明的一個實施例，一種器件制造方法，所述方法包括提供輻射束；將所 述輻射束圖案化；將圖案化的輻射束投影襯底的目標部分上；和通過吸收第一波長的輻射 和允許第二波長的輻射的至少一部分透射通過所述孔闌來提高所述輻射束的光譜純度，所 述第一波長大于所述第二波長。所述光譜純度濾光片可以配置成吸收波長大于所述孔闌的直徑的大約兩倍的光， 從而允許較小的波長輻射的至少一部分透射通過所述孔闌。根據本發明的一實施例，提供了一種根據下述方法制造的器件，所述方法包括提 供輻射束；使所述輻射束圖案化；將圖案化的輻射束投影到襯底上；和用光譜純度濾光片 對所述輻射束進行濾光，所述光譜純度濾光片配置成通過吸收第一波長的輻射和允許第二 波長的輻射的至少一部分透射通過所述至少一個孔闌來提高所述輻射束的光譜純度，所述 第一波長的輻射的波長大于所述第二波長的輻射的波長。根據本發明的一實施例，根據下述的方法制造了一種器件，所述方法包括提供輻 射束；使所述輻射束圖案化；將圖案化的輻射束投影到襯底的目標部分上；和通過吸收第 一波長的輻射和允許第二波長的輻射的至少一部分透射通過孔闌來提高所述輻射束的光 譜純度，所述第一波長大于所述第二波長。所述光譜純度濾光片可以配置成吸收波長大于所述孔闌的直徑的大約兩倍的光， 從而允許較小的波長輻射的至少一部分透射通過所述孔闌。根據本發明的實施例，提供了一種根據下述方法制造的器件，所述方法包括使所 述輻射束圖案化；將圖案化的輻射束投影到襯底上；和用光譜純度濾光片對所述輻射束進行濾光，所述光譜純度濾光片配置成通過吸收第一波長的輻射和允許第二波長的輻射的至 少一部分透射通過所述至少一個孔闌來提高所述輻射束的光譜純度，所述第一波長的輻射 的波長大于所述第二波長的輻射的波長。所述器件可以從由集成電路、集成的光學系統、磁 疇存儲器的引導和檢測圖案、液晶顯示器和薄膜磁頭構成的組中選出。所述被制造的器件可以是集成電路、集成的光學系統、磁疇存儲器的引導和檢測 圖案、液晶顯示器或薄膜磁頭。


現在參照隨附的示意性附圖，僅以舉例的方式，描述本發明的實施例，在附圖中相 應的附圖標記表示相應的部件，且其中圖1顯示根據本發明的一個實施例的光刻設備；圖2顯示根據本發明的一個實施例的光刻設備；圖3顯示根據本發明的一個實施例的光譜純度濾光片，該光譜純度濾光片具有被 夾在兩個覆蓋層之間的薄真空層的三層堆疊體；圖4顯示根據本發明的實施例的由多個狹縫構成的光譜純度濾光片；圖5顯示根據本發明的一個實施例的具有多個針孔的光譜純度濾光片；圖6顯示根據本發明的一個實施例的對于1 μ m寬的狹縫的UV、EUV的被計算的透 射率和形成的UV抑制；圖7顯示出根據本發明的一個實施例的包括在兩個覆蓋層之間的孔闌和波導的 三層的堆疊體；圖8顯示根據本發明的一個實施例的用于增加光譜純度濾光片的機械強度的圖 案化和未圖案化的堆疊體的組合；圖9顯示根據本發明的光譜純度濾光片的實施例；和圖10是圖9的光譜純度濾光片的立體圖。
具體實施例方式圖1示意性地示出光刻設備。所述設備包括照射系統(照射器)IL,配置用于調 節輻射束B(例如，紫外(UV)輻射或極紫外(EUV)輻射)。支撐件(例如掩模臺)MT，配置 成用于支撐圖案形成裝置(例如掩模)MA并與配置用于根據確定的參數精確地定位圖案形 成裝置的第一定位裝置PM相連。襯底臺(例如晶片臺)WT配置用于保持襯底(例如涂覆 有抗蝕劑的晶片)W，并與配置用于根據確定的參數精確地定位襯底的第二定位裝置PW相 連。投影系統(例如折射式投影透鏡系統)PS配置用于將由圖案形成裝置MA賦予輻射束 B的圖案投影到襯底W的目標部分C(例如包括一根或多根管芯)上。所述照射系統可以包括各種類型的光學部件，例如折射型、反射型、磁性型、電磁 型、靜電型或其它類型的光學部件、或其任意組合，以引導、成形、或控制輻射。支撐件支撐圖案形成裝置，即承載圖案形成裝置的重量。支撐件以依賴于圖案形 成裝置的方向、光刻設備的設計以及諸如圖案形成裝置是否保持在真空環境中等其它條件 的方式保持圖案形成裝置。支撐件可以采用機械的、真空的、靜電的或其它夾持技術來保持 圖案形成裝置。支撐件可以是框架或臺，例如，其可以根據需要成為固定的或可移動的。支CN 102132213 A
說明書
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撐件可以確保圖案形成裝置位于所需的位置上(例如相對于投影系統)。在這里任何使用 的術語“掩模版”或“掩模”都可以認為與更上位的術語“圖案形成裝置”同義。這里所使用的術語“圖案形成裝置”應該被廣義地理解為表示能夠用于將圖案在 輻射束的橫截面上賦予輻射束、以便在襯底的目標部分上形成圖案的任何裝置。應當注意， 被賦予輻射束的圖案可能不與在襯底的目標部分上的所需圖案完全相符(例如如果該圖 案包括相移特征或所謂輔助特征)。通常，被賦予輻射束的圖案將與在目標部分上形成的器 件中的特定的功能層相對應，例如集成電路。圖案形成裝置可以是透射式的或反射式的。圖案形成裝置的示例包括掩模、可編 程反射鏡陣列以及可編程液晶顯示(LCD)面板。掩模在光刻術中是公知的，并且包括諸如 二元掩模類型、交替型相移掩模類型、衰減型相移掩模類型和各種混合掩模類型之類的掩 模類型。可編程反射鏡陣列的示例采用小反射鏡的矩陣布置，每一個小反射鏡可以獨立地 傾斜，以便沿不同方向反射入射的輻射束。所述已傾斜的反射鏡將圖案賦予由所述反射鏡 矩陣反射的輻射束。這里使用的術語“投影系統”應該廣義地解釋為包括任意類型的投影系統，包括折 射型、反射型、反射折射型、磁性型、電磁型和靜電型光學系統、或其任意組合，如對于所使 用的曝光輻射所適合的、或對于諸如使用浸沒液或使用真空之類的其他因素所適合的。這 里使用的術語“投影透鏡”可以認為是與更上位的術語“投影系統”同義。如這里所示的，所述設備是透射型的(例如，采用透射式掩模)。替代地，所述設備 可以是反射型的(例如，采用如上所述類型的可編程反射鏡陣列，或采用反射式掩模)。所述光刻設備可以是具有兩個(雙臺)或更多襯底臺(和/或兩個或更多的掩模 臺)的類型。在這種“多臺”機器中，可以并行地使用附加的臺，或可以在一個或更多個臺 上執行預備步驟的同時，將一個或更多個其它臺用于曝光。光刻設備還可以是襯底的至少一部分可以被相對高折射率的液體(例如水)覆 蓋、以便填充投影系統和襯底之間的空間的類型。浸沒液體還可以被施加至光刻設備中的 其它空間，例如在掩模和投影系統之間。在本領域中公知，浸沒技術用于增加投影系統的數 值孔徑。如在此處所使用的術語“浸沒”并不意味著諸如襯底的結構必須浸沒在液體中，相 反而是意味著在曝光期間液體位于例如投影系統和襯底之間。參照圖1，照射器IL接收從輻射源SO發出的輻射束。該源和所述光刻設備可以是 分立的實體(例如當該源為準分子激光器時)。在這種情況下，不會將該源考慮成形成光 刻設備的一部分，并且通過包括例如合適的定向反射鏡和/或擴束器的束傳遞系統BD的幫 助，將所述輻射束從所述源SO傳到所述照射器IL。在其它情況下，所述源可以是所述光刻 設備的組成部分(例如當所述源是汞燈時)。可以將所述源SO和所述照射器IL、以及如果 需要時設置的所述束傳遞系統BD —起稱作輻射系統。照射器IL可以包括配置用于調整所述輻射束的角強度分布的調整裝置AD。通常， 可以對所述照射器的光瞳平面中的強度分布的至少所述外部和/或內部徑向范圍(一般分 別稱為σ-外部和ο-內部)進行調整。此外，所述照射器IL可以包括各種其它部件，例 如積分器IN和聚光器CO。可以將所述照射器用于調節所述輻射束，以在其橫截面中具有所 需的均勻性和強度分布。所述輻射束B入射到保持在支撐件(例如，掩模臺MT)上的所述圖案形成裝置(例如，掩模MA)上，并且通過所述圖案形成裝置來形成圖案。已經穿過掩模MA之后，所述輻射 束B穿過投影系統PS，所述投影系統PS將束聚焦到所述襯底W的目標部分C上。通過第 二定位裝置PW和位置傳感器IF(例如，干涉儀器件、線性編碼器或電容傳感器)的幫助， 可以精確地移動所述襯底臺WT，例如以便將不同的目標部分C定位于所述輻射束B的路徑 中。類似地，例如在從掩模庫的機械獲取之后，或在掃描期間，可以將所述第一定位裝置PM 和另一個位置傳感器(圖1中未明確示出，但是也可以是干涉儀器件、線性編碼器或電容傳 感器)用于相對于所述輻射束B的路徑精確地定位掩模MA。通常，可以通過形成所述第一 定位裝置PM的一部分的長行程模塊(粗定位)和短行程模塊(精定位)的幫助來實現掩 模臺MT的移動。類似地，可以采用形成所述第二定位裝置PW的一部分的長行程模塊和短 行程模塊來實現所述襯底臺WT的移動。在步進機的情況下(與掃描器相反)，掩模臺MT可 以僅與短行程致動器相連，或可以是固定的。可以使用掩模對準標記Ml、M2和襯底對準標 記Pl、P2來對準掩模MA和襯底W。盡管所示的襯底對準標記占據了專用目標部分，但是它 們可以位于目標部分之間的空間(這些公知為劃線對齊標記)中。類似地，在將多于一個 的管芯設置在掩模MA上的情況下，所述掩模對準標記可以位于所述管芯之間。可以將所述設備用于以下模式中的至少一種中1.在步進模式中，在將掩模臺MT和襯底臺WT保持為基本靜止的同時，將賦予所 述輻射束的整個圖案一次投影到目標部分C上(即，單一的靜態曝光)。然后將所述襯底 臺WT沿X和/或Y方向移動，使得可以對不同目標部分C曝光。在步進模式中，曝光場的 最大尺寸限制了在單一的靜態曝光中成像的所述目標部分C的尺寸。2.在掃描模式中，在對掩模臺MT和襯底臺WT同步地進行掃描的同時，將賦予所述 輻射束的圖案投影到目標部分C上(S卩，單一的動態曝光)。襯底臺WT相對于掩模臺MT的 速度和方向可以通過所述投影系統PS的(縮小)放大率和圖像反轉特征來確定。在掃描 模式中，曝光場的最大尺寸限制了單一動態曝光中所述目標部分的寬度(沿非掃描方向)， 而所述掃描運動的長度確定了所述目標部分的高度(沿所述掃描方向)。3.在另一種模式中，將用于保持可編程圖案形成裝置的掩模臺MT保持為基本靜 止，并且在對所述襯底臺WT進行移動或掃描的同時，將賦予所述輻射束的圖案投影到目標 部分C上。在這種模式中，通常采用脈沖輻射源，并且在所述襯底臺WT的每一次移動之后、 或在掃描期間的連續輻射脈沖之間，根據需要更新所述可編程圖案形成裝置。這種操作模 式可易于應用于利用可編程圖案形成裝置(例如，如上所述類型的可編程反射鏡陣列)的 無掩模光刻術中。也可以采用上述使用模式的組合和/或變體，或完全不同的使用模式。圖2顯示了根據本發明的一個實施例的EUV光刻設備的側視圖。將注意到，雖然 所述布置與圖1顯示的設備的布置不同，但是操作原理是類似的。所述設備包括源-收集 器-模塊或輻射單元3、照射系統IL以及投影系統PL。輻射單元3設置有輻射源LA，該輻 射源LA可以采用氣體或蒸汽(諸如例如Xe氣體或Li蒸汽)，其中非常熱的放電等離子體 被產生以便于發射在電磁輻射光譜的EUV范圍內的輻射。通過使得放電的部分電離的等離 子體在光軸0上被破壞，來產生放電等離子體。分壓為0. Im巴的Xe、Li蒸汽或任何其它的 適合的氣體或蒸汽可能對于有效地產生輻射來說是需要的。由輻射源LA發射的輻射從源 腔7通過氣體阻擋構件或“翼片阱” 9傳遞到收集器腔8中。氣體阻擋構件包括通道結構，諸如例如在美國專利6，614，505和6，359，969中所詳細描述的，通過參考將其并入本文中。 收集器腔8包括輻射收集器10，該輻射收集器10例如由掠入射收集器形成。經過收集器 10的輻射透過根據本發明的光譜純度濾光片11。應當注意，與閃耀光譜純度濾光片相比， 光譜純度濾光片11不改變輻射束的方向。在未顯示出的可替代的實施例中，在光譜純度濾 光片11可以被實施成掠入射反射鏡的形式或在收集器10上被實施時，光譜純度濾光片11 可以反射輻射束。來自收集腔8中的孔闌的輻射被聚焦到虛源點12(即中間焦點)。來自 腔8的輻射束16在照射系統IL中通過正入射反射器13、14被反射到定位在掩模版臺或掩 模臺MT上的掩模版或掩模上。形成圖案化的束17，該圖案化的束17由投影系統PL通過反 射元件18、19成像到晶片平臺或襯底臺WT上。多于圖示的元件可以通常設置在照射系統 IL和投影系統PL中。反射元件19中的一個在其前面具有NA盤20，該NA盤20具有從其中穿過的孔闌 21。在圖案化的輻射束17照射襯底臺WT時，孔闌21的尺寸確定圖案化的輻射束17所對 的角度ai0圖2顯示根據本發明的光譜純度濾光片11，該光譜純度濾光片11定位在收集器 10的下游和虛源點12的上游。在未顯示的可替代的實施例中，光譜純度濾光片11可以定 位在虛源點12處或在收集器10和虛源點12之間的任意點處。圖3顯示根據本發明的實施例的光譜純度濾光片100。光譜純度濾光片100具有限 定在外壁104之間的亞波長孔闌102。孔闌102可以是狹縫或針孔(即基本上圓形開口)。 孔闌具有直徑(或寬度)d和高度H。高度H不會影響光譜純度濾光片100的操作原理。孔闌102基本上吸收具有孔闌直徑小于衍射極限的波長的所有輻射，衍射極限是 在填充孔闌102的介質中的波長的一半。所述介質可以是真空。對于大于衍射極限的孔闌 直徑，相當大一部分的輻射透射通過孔闌。為了光譜純度濾光片具有有利的吸收性性質，光 譜純度濾光片可以包括η型摻雜硅(例如P摻雜Si或As摻雜Si)。通常，使用摻雜硅的優 點是這樣的材料可以比例如金屬更容易形成圖案。例如，對于具有IOOnm直徑的狹縫，吸收了基本上所有的具有大于200nm的波長和 偏振方向沿著所述狹縫的長度的光。對于EUV (具有13. 5nm的波長)，約IOOnm的直徑d仍然相當于約7倍波長。通過 使用數值分析，由10 μ m厚材料制成的狹縫的EUV透射率被估算為約90%。這一透射率值 表示進入孔闌的“敞開”區域中的輻射的分數。依賴于孔闌和周圍材料之間的比例，應當校 正透射率。例如，對于敞開與閉合的比例為1 1的狹縫，透射率是50% X90%= 45%。因此通過使用諸如亞波長直徑的孔闌尺寸的狹縫來實現對光的抑制，該狹縫阻擋 了所有的波長大于直徑兩倍的光，而不需要用于額外的抑制的波導結構。圖4涉及本發明的一實施例且顯示包括多個細長狹縫202的光譜純度濾光片200。 在圖4中，狹縫202具有直徑(寬度)dl，且在狹縫202之間具有間距d2。狹縫202具有深 度L和高度H。雖然圖4顯示周期性的陣列(即dl和d2取恒定值)，但是可以使用形成規則或不 規則圖案的任何適合的陣列，用于減小對EUV的傳播損失。在特定的情況下，由于狹縫之間的恒定間距的周期性，為了避免不期望的衍射效 應，改變狹縫之間的間距可能是明智的。
通過使用具有約1-2 μ m的直徑的單個狹縫，可見的紅外波長可以被抑制幾個數 量級，同時仍然具有_3dB的EUV透射率(50% )。另外，UV波長也可能被抑制，但是需要更 小的狹縫直徑，從而導致了更高的EUV傳播損失。對于1 μ m寬的狹縫，好于-IOdB的UV抑 制對于-3dB EUV透射率是可以實現的。如果可以容許更多的損失，那么好于_40dB的UV 抑制是可實現的。狹縫的長度和深度是要考慮的參數，這是因為所述狹縫用作增加(掠)入射角的 衍射元件，且因此減少了在真空材料界面處的反射。狹縫的高度H控制對于給定的掠入射 角的反射次數，因此狹縫的長度L可以控制抑制。狹縫的長度L依賴于期望的抑制和狹縫 的直徑。對于通過吸收抑制DUV的濾光片，針孔/狹縫的直徑/寬度低于DUV光的衍射極 限，且典型地是lOOnm。對于通過波導(波導具有對于DUV光的強的衰減)抑制DUV的濾光 片，針孔/狹縫的直徑大于衍射極限，也可以通過狹縫的深度L來控制抑制。典型地，狹縫 的直徑是1-2 μ m,狹縫的深度是100 μ m量級。然而，圖4顯示的狹縫的陣列比單個狹縫更加實用。與圖4的光譜純度濾光片200中的細長狹縫的陣列相比，圖5顯示出光譜純度濾 光片300的一個實施例，該光譜純度濾光片300包括大量的針孔302。雖然針孔302顯示成 圖5中的幾何規則圖案，但是應當理解針孔可以設置成不規則的圖案。針孔302的直徑可以 是約lOOnm。針孔302之間的間距可以是約針孔302的直徑。應當注意，由于在實踐中光刻 設備的中間焦點中的圖像具有在IOmm量級上的直徑，優選地使用針孔的陣列用于減少EUV 傳播損失。如在圖3、4和5中顯示的光譜純度濾光片中的狹縫和針孔通過使用光刻和/或微 加工技術來制造。例如，微加工技術涉及通過光刻術、之后是通過深蝕刻到硅晶片中，來在 硅晶片的頂部的層中限定狹縫。為了打開狹縫，窗口例如通過使用KOH蝕刻技術而蝕刻到 晶片的背側中。圖6是對于1 μ m寬的單個狹縫的UV和EUV的被計算的透射率曲線和形成的UV 抑制。由圖6可以得出的結論是1.在150微米的傳播長度之后出現_3dB (50% )的EUV透射率；2.在150微米的傳播長度之后實現了好于-IOdB的UV抑制；和3.如果對于EUV可以容許更多的損失，那么對于-5. 4dB(29% )的EUV透射率可 以實現好于_40dB的UV抑制。圖6顯示隨著傳播長度增加超過150 μ m,可能對EUV透射的量產生不利影響。由 形成波導的孔闌的深度來確定傳播長度。與沒有波導的光譜純度濾光片相比，使用波導允 許使用更大直徑的孔闌。被考慮的另一參數是圖4和5中顯示的透明區域和非透明區域之間的外觀比例 (aspect ratio) 0由于包括狹縫/針孔的陣列的光譜純度濾光片的整體透明度由光譜純度 濾光片的透明區域和非透明區域之間的外觀比例來確定，因此在設計光譜純度濾光片時應 當考慮所述外觀比例。使用狹縫的陣列(如圖4所示)和多個針孔(如圖5所示)存在多個考慮。例如， 與包括大量的狹縫的光譜純度濾光片相比，使用包括大量的針孔的光譜純度濾光片可能是較不被期望的，原因是1.對于EUV具有針孔的光譜純度濾光片與具有狹縫的光譜純度濾光片相比是更 不透明的，這是因為對于給定直徑的針孔/狹縫來說，具有針孔的光譜純度濾光片的透明 區域(即由孔或狹縫覆蓋的整個區域)小于具有狹縫的光譜純度濾光片；和2.具有針孔(即兩維陣列)的光譜純度濾光片比具有狹縫(即一維陣列)的光譜 純度濾光片更加復雜，并且因此可能更加難以制造。使用包括大量的針孔的光譜純度濾光片可能是更加期望的，原因是1.所述結構對于碎片是較不開放的；和2.具有大量的針孔的光譜純度濾光片可能與具有大量的狹縫的結構相比，具有更 大流阻。這可能允許光譜純度濾光片用于差分泵浦(differential pumping)，這是由于光 譜純度濾光片產生了流阻。對于圖4和5中顯示的光譜純度濾光片的替代選擇是使用圖7顯示的光譜純度濾 光片。圖7中的光譜純度濾光片400包括連接至EUV波導的小的孔闌402，該EUV波導由在 真空兩側上的覆蓋層404形成。小的孔闌402可以是任何適合形式的開口，諸如狹縫或針 孔。如圖7所示，在孔闌402后面的波導具有與孔闌402自身相同的直徑。雖然可以使用 具有小于/大于孔闌402的直徑的波導，但是這導致了不希望的波長的更大/更小的抑制， 且還導致對EUV的更小/更大的透射。因此，圖7中顯示的光譜純度濾光片400是在形成波導的兩個覆蓋層404之間夾 有薄真空層的3層的堆疊體。為了適當操作光譜純度濾光片400，波導的材料對于希望用光譜純度濾光片進行 抑制的波長應當是吸收性的。對于材料的EUV透射率沒有特殊要求。例如，對于用于抑制DUV波長的濾光片，Si3N4是個好的選擇，這是因為它對于DUV 具有高的吸收性對于150nm的波長是-400dB/cm。對于單個狹縫的針孔，原則上厚度是無限的。對于狹縫/針孔的陣列，厚度優選地 應當大于吸收性的覆蓋材料中的光的衰減長度，用于避免在相鄰針孔/狹縫中的光之間的 光耦合，該衰減長度對于足夠吸收性的材料來說是在幾百納米的量級上。圖7顯示光譜純度濾光片400的操作原理，其中EUV輻射沿著波導行進，UV和頂 輻射透射通過波導的覆蓋層404。對光譜純度濾光片400的波長選擇是由于在輸入孔闌處 的波長選擇性衍射以及對于較大的掠入射角在真空界面處的的反射降低。根據衍射理論， 已知發散角由于在窄孔闌(例如針孔/狹縫)處的衍射，而與波長同直徑/寬度的比成比 例。因此，與較小的波長相比，較大的波長在真空-覆蓋層界面處具有更大的掠射角。在諸 如小于布魯斯特角(Brewster angle)的掠射角的情形下，在界面處的菲涅耳(Fresnel)反 射隨著掠射角的增加而降低，另外波導中的每單位傳播長度的反射次數隨著掠射角的增加 而增加。因而光譜純度濾光片的透射率隨著波長的增加而減小。圖4和5中顯示的光譜純度濾光片200、300的圖案可以用在具有不同的孔闌尺寸 的實施例中。期望圖7中顯示的狹縫或針孔的孔闌尺寸具有約1 μ m的直徑，其之后是波導， 該波導用于抑制波長大于EUV的光。可以通過改變狹縫的直徑和波導的長度來改善光譜純 度濾光片的性能。在一實施例中，孔闌的直徑是約1 μ m。例如，考慮對于具有一定長度的Ιμπ 寬的狹縫的透射率，和具有實際的角展度的士 7°的入射束。在沿著波導的150μπι的傳播之后， EUV透射率是50%，而相對于EUV的UV抑制好于-IOdB。可見、紅外波長由于它們的波長而 被抑制得更多。考慮到實際上光刻設備的中間焦點中的圖像具有在IOmm的量級的直徑，因而應 當使用孔闌的陣列(例如周期性的陣列)，用于減少EUV的傳播損失。由狹縫和/或針孔的陣列構成的光譜純度濾光片的總的透明度由濾光片的透明 和非透明區域之間的比來確定。例如，考慮具有150 μ m的長度的1 μ m寬的狹縫，每一狹縫 EUV透射率為-3dB(50% )。在這種情形中，光譜純度濾光片的區域的80%是透明的，從而 導致了 40%的總透射率。可以執行包括波導的圖7中顯示的光譜純度濾光片上的熱負載的分析，其顯示在 中間焦點中應用波導光譜純度濾光片是不可行的，這是因為溫度太高，在約2200°C。發現 剛好在光刻設備中的收集器之后應用光譜純度濾光片是更加可行的，這是因為溫度顯然較 低，在約沈01。此外，在以升高的溫度(例如450°C)加熱濾光片時，對于在450°C下的濾 光片，濾光片的照射區域和非照射區域之間的溫度差可以被減小至約140°C的實際值。這可 以顯著地減小對熱膨脹的影響和損害光譜純度濾光片的風險。關于熱負載，結論可能是在收集器之后的在升高的溫度處的光譜純度濾光片是期
望的配置。在另外的實施例中，提供了具有改善的機械強度的光譜純度濾光片。在改善光譜 純度濾光片的機械強度時，期望不折衷EUV透射率。已經發現，沒有孔闌的Si3N4薄片可以用作光譜純度濾光片。然而，厚度薄的層堆 疊體(例如約IOOnm)可以用于實現可接受的EUV透射率，其可以使得所述結構對于在垂直 (即平行于光軸)方向上的彎曲是脆弱的，且最終可能導致層的破裂。然而，在圖4和5中 顯示的實施例允許較厚的光譜純度濾光片，具有這樣的約IOOym的圖案化的層。為了實現 可接受的透射率，間距(例如圖4中的業)應當保持盡可能小。這使得光譜純度濾光片對 于在水平(即垂直于光軸的)方向上的彎曲是脆弱的。圖8顯示圖案化的和未圖案化的堆疊體的組合，用于增加光譜純度濾光片500的 機械強度。在圖8中，箭頭表示EUV光的方向。圖8的底部是光譜純度濾光片500的俯視 圖，圖8的上部是沿線A-A的橫截面。圖8中顯示的圖案化的層502和未圖案化的層504的組合增加了光譜純度濾光片 500的機械強度。未圖案化的層504形成了光譜純度濾光片500中的孔闌506。雖然圖8 僅顯示圖案化的層502和一個未圖案化的層504，但是在其它的實施例中可以具有圖案化 和未圖案化的層中的多于1個層。應當注意，通過使用圖案化的層502和未圖案化的層504，孔闌506可以用于抑制 更長的波長(例如紅外)，而未圖案化的層可以用于抑制UV波長。在這一實施例中，圖案化的層502用作用于未圖案化的層504的襯底/支撐件。此 外，光譜純度濾光片用作未圖案化的濾光片和圖案化的濾光片的級聯。因此，對于足夠稀疏 的圖案化的層，其抑制將好于僅少量降低EUV透射率的未圖案化的濾光片的抑制。通過圖 案化的濾光片的抑制是幾何效應且隨著增加波長得到了改善。因此，圖案化的和非圖案化 的層/堆疊體的組合具有比未圖案化的層/堆疊體更高的頂抑制的潛力。為了抑制紅外波長，孔闌506可以具有約1 μ m的直徑。未圖案化的層504的厚度可以是約50-100nm，圖 案化的層的厚度可以在約1-100 μ m之間變化，這依賴于是否利用波導效應。因此，與僅是未圖案化的(例如薄片)或是圖案化的(例如如圖4和5顯示的光 譜純度濾光片)的光譜純度濾光片相比，使用未圖案化的層和圖案化的層可以改善機械強度。由于圖8中顯示的光譜純度濾光片的改善的強度，未圖案化的層/堆疊體的厚度 可以被減小，其可能導致改善的EUV透射率。厚度可以減小至約50-100nm。例如，使用Si3N4 的堆疊體和減小未圖案化的Si3N4堆疊體的厚度至50nm導致了 65%的EUV透射率和仍然 1.6%的DUV(157nm的波長)透射率。由于圖案化的堆疊體造成的EUV損失可以通過采用 相對稀疏的網孔對圖案化的堆疊體進行適當地設計來最小化。由于未圖案化的和圖案化的 堆疊體用作光譜純度濾光片，這可以導致光譜純度濾光片的光學性能的改善。如之前描述的，可以通過已知的光刻和/或微加工技術來制造濾光片。例如，可以 使用在頂部具有Si3N4層的Si晶片。通過從Si晶片的背側蝕刻達到Si3N4層，可以限定圖 案化的層。圖案化的層和未圖案化的層可以由同一件材料形成或可替代地各自獨立地形成 并且因此彼此連接。如上所述的光譜純度濾光片可以用在任何適合類型的光刻設備中。此外，根據本 發明的光譜純度濾光片可以與光刻設備中的至少一個掠入射反射鏡組合使用。在圖9和10中顯示出光譜純度濾光片600的又一實施例。光譜純度濾光片包括 在板604中的亞波長孔闌602。在圖9的實施例中，孔闌602具有小于或等于約20 μ m的直 徑。這將允許光譜純度濾光片通過吸收的方式阻擋具有10. 6 μ m的波長的輻射，該輻射也 可能是將被抑制的輻射。板604可以包括配置成吸收被抑制的輻射的吸收性材料或甚至完 全由配置成吸收被抑制的輻射的吸收性材料形成，所述被抑制的輻射例如是具有10.6μπι 的波長的輻射。再者，使用摻雜的硅的潛在優點在于這樣的材料可以比例如金屬更容易形成圖 案。可以通過使用各種光刻技術來微加工和蝕刻硅。例如使用稱作為深反應離子蝕刻的 蝕刻方法在硅中蝕刻柵格結構。這一方法已經在S. Tachi等的刊登在Applied Physics Letters 雜志上的題目為"Low-temperature reactive ion etching and microscope plasma etching af silicon，，的文章中進行了描述。盡管在本文中可以做出具體的參考，將所述光刻設備用于制造IC，但應當理解這 里所述的光刻設備可以有其他的應用，例如，集成光學系統、磁疇存儲器的引導和檢測圖 案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭等的制造。本領域技術人員應該理解的是，在 這種替代應用的情況中，可以將其中使用的任意術語“晶片”或“管芯”分別認為是與更上位 的術語“襯底”或“目標部分”同義。這里所指的襯底可以在曝光之前或之后進行處理，例 如在軌道(一種典型地將抗蝕劑層涂到襯底上，并且對已曝光的抗蝕劑進行顯影的工具)、 量測工具和/或檢驗工具中。在可應用的情況下，可以將所述公開內容應用于這種和其它 襯底處理工具中。另外，所述襯底可以處理一次以上，例如以便產生多層IC，使得這里使用 的所述術語“襯底”也可以表示已經包含多個已處理層的襯底。以上的描述是說明性的，而不是限制性的。因此，應當理解，在不背離所附的權利 要求的保護范圍的條件下，可以對所描述的本發明進行修改。
盡管以上已經做出了具體的參考，在光學光刻術的情形中使用本發明的實施例， 但應該理解的是，本發明可以用于其他應用中，例如壓印光刻術，并且只要情況允許，不局 限于光學光刻術。在壓印光刻術中，圖案形成裝置中的拓撲限定了在襯底上產生的圖案。可 以將所述圖案形成裝置的拓撲印刷到提供給所述襯底的抗蝕劑層中，在其上通過施加電磁 輻射、熱、壓力或其組合來使所述抗蝕劑固化。在所述抗蝕劑固化之后，所述圖案形成裝置 從所述抗蝕劑上移走，并在抗蝕劑中留下圖案。這里使用的術語“輻射”和“束”包含全部類型的電磁輻射，包括紫外(UV)輻射 (例如具有或約365、355、對8、193、157或126歷的波長)、乂-射線和極紫外(EUV)輻射(例 如具有在5-20nm范圍內的波長)以及諸如離子束或電子束等粒子束。在上下文允許的情況下，所述術語“透鏡”可以表示各種類型的光學部件中的任何 一種或它們的組合，包括折射式、反射式、磁性式、電磁式和靜電光學部件。盡管以上已經描述了本發明的特定的實施例，但是應該理解的是本發明可以以與 上述不同的形式實現。例如，本發明可以采取包含用于描述上述公開的方法的一個或更多 個機器可讀指令序列的計算機程序的形式，或者采取具有在其中存儲的這種計算機程序的 數據存儲介質的形式(例如，半導體存儲器、磁盤或光盤)。
權利要求
1.一種光譜純度濾光片，所述光譜純度濾光片包括孔闌，所述光譜純度濾光片配置成 通過配置成吸收第一波長的輻射和允許第二波長的輻射的至少一部分透射通過所述孔闌， 來提高輻射束的光譜純度，所述第一波長大于所述第二波長。
2.根據權利要求1所述的光譜純度濾光片，其中所述光譜純度濾光片包括面對輻射的 前表面，所述前表面被配置成吸收所述第一波長的輻射。
3.根據權利要求1或2所述的光譜純度濾光片，其中所述光譜純度濾光片被配置成吸 收波長大于所述孔闌的直徑的大約兩倍的輻射，且允許較小波長輻射的至少一部分透射通 過所述孔闌。
4.根據權利要求1、2或3所述的光譜純度濾光片，還包括至少一個額外的孔闌，使得存 在至少兩個或更多的孔闌。
5.根據權利要求1、2或3所述的光譜純度濾光片，其中存在形成圖案化的陣列的多個 孔闌。
6.根據權利要求5所述的光譜純度濾光片，其中所述孔闌的直徑在約Ιμπι和約5μπι 之間。
7.根據前述權利要求中任一項所述的光譜純度濾光片，其中所述孔闌是細長的狹縫。
8.根據權利要求1-6中任一項所述的光譜純度濾光片，其中所述孔闌是基本上圓形的。
9.根據前述權利要求中任一項所述的光譜純度濾光片，其中由所述至少一個孔闌形成 的區域和所述光譜純度濾光片的剩余表面區域之間所形成的外觀比例大于約30%。
10.根據前述權利要求中任一項所述的光譜純度濾光片，其中所述光譜純度濾光片具 有對于EUV輻射約80%的透射率。
11.根據前述權利要求中任一項所述的光譜純度濾光片，其中存在至少一個圖案化的 層和至少一個未圖案化的層的組合，所述圖案化的層包括所述孔闌。
12.根據權利要求11所述的光譜純度濾光片，其中所述圖案化的層包括多個孔闌。
13.根據權利要求12所述的光譜純度濾光片，其中所述孔闌具有約1μ m的直徑。
14.一種光刻設備，所述光刻設備包括根據前述權利要求中任一項所述的光譜純度濾 光片。
15.一種器件制造方法，所述方法包括步驟對輻射束進行圖案化；將圖案化的輻射束投影到襯底的目標部分上；和通過吸收第一波長的輻射和允許第二波長的輻射的至少一部分透射通過至少一個孔 闌，來提高所述輻射束的光譜純度，所述第一波長大于所述第二波長。
全文摘要
一種光譜純度濾光片包括孔闌。光譜純度濾光片被配置成通過配置成吸收第一波長的輻射和允許第二波長的輻射的至少一部分透射通過所述孔闌，來提高輻射束的光譜純度。所述第一波長大于所述第二波長。光譜純度濾光片可以用于改善極紫外(EUV)輻射束的光譜純度。
文檔編號G03F7/20GK102132213SQ200980132826
公開日2011年7月20日 申請日期2009年7月29日 優先權日2008年8月29日
發明者M·J·J·杰克, M·M·J·W·范赫彭, W·A·索爾 申請人:Asml荷蘭有限公司