光谱纯度滤光片、 光刻设备以及制造光谱纯度滤光片的方 法 相关申请的交叉引用
本申请要求于 2009 年 8 月 27 日递交的美国临时申请 61/237,614 的优先权， 其通 过参考全部并入本文。
技术领域
本发明涉及光谱纯度滤光片、 包括所述光谱纯度滤光片的光刻设备以及制造光谱 纯度滤光片的方法。 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。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扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。也 可能通过将图案压印 (imprinting) 到衬底的方式从图案形成装置将图案转移到衬底上。
限制图案印刷的关键因素是所使用的辐射波长 λ。 为了能够在衬底上投影更小的 结构， 已经提出使用极紫外 (EUV) 辐射， 其是具有在 10-20nm 范围内的波长的电磁辐射， 例 如在 13-14nm 范围内。还提出， 可以使用具有小于 10nm 波长的 EUV 辐射， 例如在 5-10nm 范 围内， 例如 6.7nm 或 6.8nm。这种 EUV 辐射有时候被称为软 x 射线。可用的源包括例如激光 产生等离子体源、 放电等离子体源或来自电子储能环的同步加速器辐射。
基于锡 (Sn) 等离子体的 EUV 源不仅发射想要的带内 EUV 辐射， 而且发射带外辐 射， 最值得关注的是深紫外 (DUV) 范围 (100-400nm) 的辐射。此外， 在激光产生等离子体 (LPP)EUV 源的情形中， 来自激光器的红外辐射通常在 10.6μm， 可能给出大量的不想要的 辐射。因为 EUV 光刻系统的光学元件通常在这些波长处具有显著的反射率， 因此， 如果不采 取措施则不想要的辐射以相当大的功率传播进入光刻工具。
在光刻设备中， 因为几个原因使得带外辐射应该被最小化。 首先， 抗蚀剂对于带外 波长敏感， 并因此图像质量会被损害。 第二， 不想要的辐射， 尤其是在 LPP 源中的 10.6μm 辐 射， 导致掩模、 晶片以及光学元件的不想要的升温。为了将不想要的辐射带入规定限制内， 正在开发光谱纯度滤光片 (SPF)。光谱纯度滤光片可以对于 EUV 辐射是反射型的或透射型 的。反射型 SPF 的实现通常需要修改已有的反射镜或插入附加的反射元件。透射型 SPF 通 并且至少原则上不影响辐射路径。 这可以是有利的， 因为其 常放置在收集器和照射器之间，
带来灵活性和与其他 SPF 的兼容性。
格栅 SPF 形成透射型 SPF 的一个类别， 其可以在不想要的辐射的波长远大于 EUV 辐射 ( 例如在 LPP 源内 10.6μm 辐射的情形中 ) 时使用。格栅 SPF 包含孔， 所述孔的尺寸 为将要被抑制的波长量级。抑制机制可以根据现有技术中所描述的格栅 SPF 的不同类型而 进行改变， 并且本文中还给出详细的实施例。因为 EUV 辐射的波长 (13.5nm) 远小于孔的尺 寸 ( 通常大于 3μm)， 因此 EUV 辐射被透射通过孔而基本上不发生衍射。
若干种现有技术的光谱纯度滤光片 (SPF) 依赖于具有微米级尺寸的孔的格栅 以抑制不想要的辐射。美国专利申请出版物 2006/0146413 公开了一种光谱纯度滤光片 (SPF)， 包括直径达到 20μm 的孔的阵列。 依赖于与辐射波长相当的孔的尺寸， SPF 可以通过 不同的机制抑制不想要的辐射。如果孔尺寸小于 ( 不想要的 ) 波长的接近一半， 则 SPF 近 乎反射所有的该波长辐射。 如果孔尺寸较大， 但仍然是该波长的量级， 则这辐射至少部分被 衍射并且在孔内部以波导的形式被吸收。
这些 SPF 的近似材料参数和规格是已知的。然而， 并不是以这些规格直接进行制 造。 最具挑战的规格是 ： 通常直径为 4μm 的孔 ； 格栅厚度通常为 5-10μm ； 孔之间的壁极薄 ( 通常小于 1μm) 且平行 ( 非锥形 ) 以确保最大的 EUV 透射率。 使用半导体制造中熟知的光刻图案化和各向异性蚀刻工艺， 硅已经显现为有希望 用于制造这种格栅的材料。对于具有适当控制的横截面的深孔， 已经发现深反应离子蚀刻 (DRIE) 是有前途的， 但是难点在于提供一种制造具有所需规格的 EUV 光谱纯度滤光片的方 法。
发明内容
根据本发明的一方面， 提供一种制造 EUV 光谱纯度滤光片的方法， 其实施起来相 对简单， 并且提供一种具有所需规格 (specification) 的 EUV 光谱纯度滤光片。
根据本发明一方面， 提供一种制造光谱纯度滤光片的方法， 所述光谱纯度滤光片 具有配置成透射极紫外辐射并且抑制第二类型辐射的透射的多个孔， 所述方法包括下列步 骤： 提供具有第一和第二主表面的基底材料， 例如单晶硅 ； 在所述基底材料的第一表面内 形成与光谱纯度滤光片的所需孔相对应的开口 ； 化学处理基底材料的至少围绕第一表面内 的开口的表面， 以形成与基底材料不同且比未处理的基底材料具有对蚀刻过程的高的耐受 性的第二材料层 ； 使用所述蚀刻过程蚀刻基底材料， 以便减小至少在开口的区域内的基底 材料的厚度， 使得开口延伸通过基底材料。
化学处理基底材料的表面以形成第二材料的步骤可以布置成使得在基底材料的 每个表面上的至少一层基底材料被转化成第二材料。可选地， 蚀刻基底材料的步骤包括使 用氢氧化钾蚀刻， 化学处理基底材料的表面导致第二材料比未处理的基底材料对使用氢氧 化钾的蚀刻具有较高的耐受性。基底材料可以从第二表面被蚀刻。化学处理基底材料的表 面可以布置成使得形成在基底材料的第一表面内的相邻开口之间的基本上全部基底材料 被转化为第二材料。 在所述基底材料的第一表面内形成开口的步骤可以包括深反应离子蚀 刻。 制造光谱纯度滤光片的方法可选地包括例如通过反应离子蚀刻选择性地去除形成在开 口的最远离第一表面的端表面上的任何第二材料。
蚀刻基底材料的步骤可以减小围绕开口的基底材料的厚度至 2μm 至 10μm 之间的范围。 开口可以形成为使得分离相邻开口的材料宽度小于 1μm。 在开口区域内的基底材 料的最终厚度与分离相邻开口的材料宽度的比值可以在 5 ∶ 1 至 20 ∶ 1 的范围内。所述 方法可以还包括用反射第二类型辐射的材料 ( 例如金属 ) 涂覆开口周围的基底材料的第一 和第二表面中的至少一个表面。
根据本发明的一方面， 提供一种根据上述方法制造的光谱纯度滤光片。
根据本发明的一方面， 提供一种光谱纯度滤光片， 包括具有多个孔的格栅， 所述多 个孔配置成透射极紫外辐射并抑制第二类型辐射的透射， 所述格栅还包括将所述孔彼此分 开的壁， 其中所述壁基本上由硅化合物形成， 例如氮化硅。
根据本发明的一方面， 提供一种辐射源和光刻设备， 包括根据上述方法制造的光 谱纯度滤光片。
根据本发明的一方面， 提供一种辐射源， 包括 ： 光谱纯度滤光片， 所述光谱纯度滤 光片包括具有多个孔的格栅， 所述多个孔配置成透射极紫外辐射并抑制第二类型辐射的透 射； 和将所述孔彼此分开的壁， 其中所述壁基本上由硅化合物形成。
根据本发明的一方面， 提供一种光刻设备， 包括 ： 辐射源， 配置成产生包括极紫外 辐射和第二类型辐射的辐射 ； 光谱纯度滤光片， 配置成透射极紫外辐射并抑制第二类型辐 射的透射。 所述光谱纯度滤光片包括 ： 包括多个孔的格栅， 所述多个孔配置成透射极紫外辐 射并抑制第二类型辐射的透射 ； 和将所述孔彼此分开的壁， 其中所述壁基本上由硅化合物 形成。所述设备还包括 ： 支撑结构， 所述支撑结构配置成支撑图案形成装置， 所述图案形成 装置配置成图案化被格栅透射的极紫外辐射 ； 以及投影系统， 配置成将图案化的辐射投影 到衬底上。 附图说明 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， 其中， 在附 图中相应的附图标记表示相应的部件， 且其中 ：
图 1 示意地示出根据本发明一个实施例的光刻设备 ；
图 2 示意地示出根据本发明一个实施例的光刻设备的布局 ；
图 3 是根据本发明一个实施例的光谱纯度滤光片的正视图 ；
图 4 示出根据本发明一个实施例的光谱纯度滤光片的变体的局部图 ；
图 5 示出根据本发明一个实施例的在制造的中间阶段的光谱纯度滤光片的倾斜 截面图的显微图像 ；
图 6 示出图 5 中的光谱纯度滤光片的两个孔之间的壁的更详细的图像 ；
图 7 至 13 示出根据本发明一个实施例的光谱纯度滤光片的制造过程中的多个阶 段；
图 14 示出用于制造光谱纯度滤光片的过程的步骤， 其是图 7 至 13 中示出的方法 的变体 ； 和
图 15 示出用于制造光谱纯度滤光片的过程的步骤， 其是图 7 至 13 中示出的方法 的变体。
具体实施方式图 1 示意地示出了根据本发明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( 例如， 紫外 (UV) 辐射或极紫外 (EUV) 辐射 ) ； 支撑 结构 ( 例如掩模台 )MT， 构造用于支撑图案形成装置 ( 例如掩模 )MA， 并与用于根据确定的 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， 构造成 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 ； 和投影系统 ( 例如折射型投影透镜系统 )PS， 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。
所述支撑结构支撑， 即承载图案形成装置的重量。支撑结构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 )。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透射式的或反射式的。对应 EUV 光刻术的当前的方案是采用 反射型图案形成装置， 如图 1 所示。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。
这里任何使用的术语 “投影透镜” 都被看作与更为上位的术语 “投影系统” 同义。 对于 EUV 波长， 不容易有可用的透射材料。因此， EUV 系统中照射和投影的 “透镜” 将通常是 反射型的， 也就是说， 曲面反射镜。
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。
光刻设备还可以是至少一部分衬底可以被具有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。浸没技术在现有技术中已知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等结构必须浸没在液体中， 而仅仅意味着在曝光期间液体位于投影系统和衬底之间。
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 ( 例如当源是汞灯 )。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 一起称作辐射系统。
所述照射器 IL 可以包括配置用于调整所述辐射束的角强度分布的调节装置 ( 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 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。 在已经穿过掩模 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 )， 所述掩模台 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 M1、 M2 和衬底对准标记 P1、 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 ( 即， 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 PL 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 示意地示出实际应用的 EUV 光刻设备的侧视图。 应该注意的是， 虽然物理布置 与图 1 中示出的设备的物理布置不同， 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 PS。辐射单元 3 设置有辐射源 7， SO， 其采用 气体或蒸汽， 例如氙气或锂、 钆或锡蒸汽， 在这些气体或蒸汽中产生极高温放电等离子体， 以发射在电磁辐射光谱的 EUV 范围内的辐射。通过引起放电的部分电离等离子体产生所述 放电等离子体， 以崩塌到光轴 O 上。为了有效地产生辐射， 需要例如 10Pa 分压的 0.1mbar 的氙、 锂、 钆、 锡蒸汽或其他合适的气体或蒸汽。在一个实施例中， 锡源作为 EUV 源被应用。
图 2 的主体部分示出放电产生等离子体 (DPP) 形式的辐射源 7。在附图的左下可 选的局部示出了替换的源的形式， 其使用激光产生等离子体 (LPP)。在 LPP 类型的源中， 从 燃料传送系统 7b 供给等离子体燃料， 例如熔融的锡液滴给点燃区域 7a。激光束产生器 7c 和相关的光学系统传送辐射束至点燃区域。 产生器 7c 可以是 CO2 激光器， 其具有红外波长， 例如 10.6 微米或 9.4 微米。替换地， 可以使用其他合适的激光器， 例如具有在 1-11 微米范 围内的相应的波长。 在与激光束相互作用之后， 燃料液滴被转变为等离子体状态， 其可以发 射例如 6.7nm 的辐射， 或任何其他选自 5-20nm 范围内的 EUV 辐射。EUV 在此是一个示例， 在 其他应用中可以产生不同类型的辐射。 在等离子体中产生的辐射通过椭圆形或其他合适的 收集器 7d 收集以产生具有中间焦点 12 的源辐射束。
回到图 2 的主要部分， 由辐射源 SO 发射的辐射由 DPP 源腔 7 经由气体阻挡件或 “翼片阱” 形式的污染物阱 9 传递至收集器腔 8。这将在下面进一步描述。收集器腔 8 可以 包括辐射收集器 10， 其例如是掠入射收集器， 包括所谓的掠入射反射器的嵌套阵列。 适用于 此用途的辐射收集器在现有技术中是已知的。从收集器 10 发射的 EUV 辐射束将具有特定 的角展度， 可以是光轴 O 的两侧 10 度大小。在图左下示出的 LPP 源中， 正入射收集器 7d 设 置用于收集来自源的辐射。
通过收集器 10 的辐射透射通过根据本发明实施例的光谱纯度滤光片 11。要注 意的是， 与反射型光栅光谱纯度滤光片相比， 透射型光谱纯度滤光片 11 不改变辐射束的方 向。下文描述滤光片 11 的实施例。来自收集器腔 8 中的孔的辐射被聚焦在虚源点 12( 即 中间焦点 )。离开腔 8， 辐射束 16 在照射系统 IL 内经由正入射反射器 13、 14 被反射到定位 在掩模版或掩模台 MT 上的掩模版或掩模上。形成图案化束 17， 其通过投影系统 PS 经由反 射元件 18、 19 成像到安装在晶片台或衬底台 WT 上的晶片 W 上。通常在照射系统 IL 和投影 系统 PS 中存在比图中示出的多的元件。反射元件 19 中的一个的前面具有 NA 盘 20， 其中具 有通过其中的孔 21。孔 21 的尺寸决定图案化辐射束 17 入射到衬底台 WT 上时与其对向的 角度 αi。
图 2 示出靠近地定位在虚源点 12 上游的光谱纯度滤光片 11。在未示出的替换的实施例中， 光谱纯度滤光片 11 可以定位在虚源点 12 处或收集器 10 和虚源点 12 之间的任 何位置处。滤光片可以放置在辐射路径中的其他位置处， 例如虚源点 12 的下游。可以采用 多个滤光片。
气体阻挡件可以包括通道结构， 例如在美国专利申请第 6,614,505 和 6,359,969 号中详细描述的结构， 这里通过参考并于此。这种污染物阱的用途是为了防止或至少减少 燃料材料或副产物的出现、 碰撞在光学系统的元件上并且随着时间的延长降低它们的性 能。这些元件包括收集器 10 和光谱纯度滤光片 11。在图 2 的左下部详细示出的 LPP 源的 情形中， 污染物阱可以包括第一阱布置 9a， 其保护椭圆形收集器 7d， 并且可选地包括另一 阱布置， 例如 9b 处示出的。通过与污染物化学反应和 / 或通过带电粒子的静电或电磁偏 转， 气体阻挡件可以用作物理阻挡件 ( 通过流体反向流动 )。在实际应用中， 可以采用这些 方法的组合以允许辐射传递进入照射系统， 同时以最大的可能程度阻挡等离子体材料。正 如上面提到的美国专利介绍的， 氢根尤其可以被注入用于以化学方法改性锡或其他等离子 体材料。
氢根还可以用于清洁已经沉积在光学表面上的锡和其他污染物。此外， 可以在晶 片支撑结构 WT 附近使用氢气， 作为阻止污染物从晶片进入系统内的较大的真空空间中的 缓冲器。在真空环境内， 通常光致抗蚀剂材料， 不是支撑结构和定位系统的部件， 容易释放 有机的以及其他气态材料， 它们随着时间可以污染光学部件。
对于所有这些用途， 氢源 HS 如图所示用以提供氢气至每个污染物阱布置 9a、 9b 以 及至投影系统 PS 和照射系统 IL 的多个腔的入口处。一些源可以提供由分子构成的氢气 (H2) 作为简单的缓冲器， 同时其他的源产生 H 根。弥漫在真空环境内的分子氢可以被环境 中的辐射、 放电以及类似过程激发成基团。
图 3 是光谱纯度滤光片 100 的一个实施例的示意的正视图， 其可以例如被用作上 述的光刻设备的滤光片 11。本发明的滤光片 100 配置成透射极紫外 (EUV) 辐射。在另一实 施例中， 滤光片 100 基本上阻挡由辐射源产生的第二类型的辐射， 例如红外 (IR) 辐射 ( 例 如， 波长大于大约 1μm 的红外辐射， 尤其大于大约 10μm 的红外辐射 )。特别地， 可以从例 如光刻设备的 LPP 源 SO 等相同的辐射源发射第二类型辐射 ( 将要被阻挡的 ) 和将要透射 的 EUV 辐射。
在将要描述的实施例中的光谱纯度滤光片 100 包括位于光谱纯度滤光片的第一 区域内的基本上平面的滤光片部分 102( 例如滤光片膜或滤光片层 )。这样的滤光片部分 102 可以称为 “滤光片衬底” 。滤光片部分 102 具有多个 ( 优选是平行的 ) 孔 104， 用以透射 极紫外辐射并且抑制第二类型辐射的透射。辐射从源 SO 入射的表面可以称作前表面， 而辐 射离开至照射系统 IL 的表面可以称为后表面。正如上面所述， 例如， EUV 辐射可以被光谱 纯度滤光片透射而不会改变辐射的方向。在一个实施例中， 每个孔 104 具有平行的侧壁， 用 于限定孔 104 并且整个从前表面延伸至后表面。
光谱纯度滤光片 100 可以包括位于光谱纯度滤光片的邻近第一区域的第二区域 内的支撑框架 108。支撑框架 108 可以配置成提供对滤光片部分 102 的结构支撑。支撑框 架 108 包括用于将光谱纯度滤光片 100 安装至将要使用滤光片 100 的设备内的构件。在特 定的布置中， 支撑框架 108 可以围绕滤光片部分 100。
滤光片 100 可以包括硅 (Si) 的不需要支撑 (freestanding) 的薄膜 102 和具有基本上垂直的 ( 即垂直于膜表面 ) 侧壁 106 的孔 104 的阵列。孔 104 的直径期望大于大约 100nm 并且更期望大于大约 1μm， 以便允许 EUV 辐射通过光谱纯度滤光片 100 而基本上不 发生衍射。虽然孔 104 在图中示意地表示为具有圆形横截面 ( 在图 3 中 )， 但是其他的形状 也是可以的， 并且可以是优选的。例如， 从机械稳定性的角度， 如图 4、 5 以及 6 所示的六边 形孔可以是有利的。将被滤光片 100 抑制的波长可以是将要被透射的 EUV 波长的至少 10 倍。特别地， 滤光片 100 可以配置成抑制 DUV 辐射 ( 具有在大约 100-400nm 范围内的波长 ) 的透射， 和 / 或波长大于 1μm( 例如在 1-11 微米范围内 ) 的红外辐射。
根据本发明的一个实施例， 光谱纯度滤光片 100 的制造可以包括各向异性蚀刻方 法， 其中合适的示例是深反应离子蚀刻 (DRIE) 技术， 下面简要描述。 DRIE 是一种蚀刻方法， 其具有高度各向异性蚀刻比率， 其能够使用所谓的 Bosch( 伯士 ) 工艺实现在 Si 中制造垂 直蚀刻轮廓。这在例如 S.Tachi、 K.Tsujimoto 以及 S.Okudaira 的文章 “Low-temperature reactive ion etching and microwave plasma etching of silicon( 硅的低温反应离子 蚀刻和微波等离子体蚀刻 )” ， Appl.Phys.Lett.52(1988)， 616 中介绍。伯士工艺包括交替 地将硅表面曝光至 SF6 等离子体和碳氟化合物 (e.g.C4F8) 等离子体。在第一阶段， 或多或 少以各向同性的方式蚀刻硅， 而在第二阶段， 被蚀刻的轮廓用钝化层覆盖。 在下一次蚀刻过 程中， 主要通过离子轰击， 使该钝化层优先在底部被打开， 并且再次开始蚀刻。通过重复蚀 刻 / 钝化循环， 蚀刻一层接一层地向下进行至硅的表面内， 而不侧向扩展。 根据一个实施例， 优选使用相对薄的滤光片 100， EUV 辐射直接透射通过孔 104， 以 便将孔的长宽比 (aspect ratio) 保持为足够低以允许具有足够角展度的 EUV 透射。滤光 片部分 102 的厚度 ( 即， 每一个孔 104 的长度 ) 例如小于大约 20μm， 例如在大约 2μm 至大 约 10μm 范围内， 例如大约 5μm 至大约 10μm 范围内。此外， 根据一个实施例， 每个孔 104 的直径可以在大约 100nm 至大约 10μm 范围。每一个孔 104 的直径可以例如在大约 1.5μm 至大约 6μm 范围内， 例如在大约 2μm 至大约 4μm 范围内。
滤光片孔 104 之间的壁 105 的厚度 Q1 可以小于 1μm， 例如在大约 0.4μm 至大约 0.6μm 之间的范围内， 尤其大约为 0.5μm。通常， 孔的长宽比， 即滤光片部分 102 与滤光片 孔 104 之间的壁的厚度的比可以在 5 ∶ 1 至 20 ∶ 1 范围内。EUV 透射滤光片 100 的孔可 以具有在大约 3μm 至大约 6μm 范围内的周期 Q2( 如图 4 所示 )， 尤其是大约 3μm 至大约 4μm 范围， 例如大约 4μm。因此， 孔可以提供总的滤光片前表面的大约 70-80％的开口面 积。
滤光片 100 可以配置成最多提供 5％的红外光 (IR) 透射。此外， 滤光片 100 可以 配置成透射以正入射条件入射的 EUV 辐射的至少 60％。此外， 滤光片 100 可以提供具有大 约 10°的入射角 ( 相对于法向 ) 的 EUV 辐射的至少大约 40％的透射。
在之前已知的形成上述光谱纯度滤光片的方法中， 已经证明难以提供简单的制造 方法， 其提供想要的特征形成精确度， 例如孔 104 的高的长宽比。尤其地， 期望由硅的薄层 形成具有高长宽比的特征 ( 例如相邻的孔 104 之间的壁 105)， 但是已经使用附加的处理步 骤保护由随后的去除用以在制造期间支撑薄硅层的体材料 (bulk material) 所需的蚀刻步 骤所形成的特征。
根据本发明的一个实施例， 提供一种新的制造上述光谱纯度滤光片的方法， 其中 光谱纯度滤光片的想要的特征， 例如光谱纯度滤光片 100 的孔 104， 形成在基底材料内， 例
如选择用以能够形成例如具有高长宽比的特征的单晶硅。 由此形成的这些特征的表面被化 学处理， 以便将基底材料的至少被曝光的层转化成不同的材料， 该不同的材料比未处理的 基底材料具有对化学蚀刻较大的耐受性。在随后的去除不想要的材料的过程中， 可以执行 化学蚀刻而不需要为光谱纯度滤光片的特征提供额外的保护。
图 7 至 12 示出根据本发明一个实施例的光谱纯度滤光片的制造过程的各个阶段。
如图所示， 过程可以从基底材料 120 的部分开始， 基底材料 120 具有第一和第二主 表面 121、 122。随后， 在基底材料 120 的第一表面 121 内形成与光谱纯度滤光片的所需孔 104 相对应的开口 130。尤其地， 基底材料 120 的第一表面 121 内的开口 130 可以具有与光 谱纯度滤光片 100 的孔 104 的想要的宽度基本上相同的宽度。
如图 8 所示， 基底材料 120 的第一表面 121 内的开口 130 不穿过基底材料至第二 表面 122。开口 130 的深度可以基本上与光谱纯度滤光片 100 的滤光片部分 102 的厚度一 致。
在开口 130 之间， 基底材料 120 的壁 131 保持与光谱纯度滤光片的孔 104 之间的 想要的壁 105 相对应。因此， 基底材料 120 的其他的壁 131 可以具有与光谱纯度滤光片的 孔 104 之间的壁 105 的宽度基本上相同的宽度。 通过例如光刻工艺在基底材料的第一表面 121 的将不形成开口 130 的部位上形成 掩模图案 135 并且随后蚀刻被曝光的基底材料 120， 可以形成基底材料 120 的第一表面 121 内的开口 130。例如， 可以使用如上所述的深反应离子蚀刻。一旦形成开口 130， 可以去除 剩余的掩模材料 135。
如图 9 所示， 一旦已经形成开口 130， 至少可以化学处理将开口 130 分开的壁 131， 以便将基底材料转化为与基底材料不同并且与基底材料相比具有对蚀刻过程的较高的耐 受性的第二材料。应该认识到， 化学处理的选择将依赖于随后将要使用的蚀刻过程。
在一个示例中， 可以使用氮化工艺， 其中基底材料 120 的硅被转化为氮化硅。替换 地， 化学处理过程可以包括碳化、 硫化或氧化， 使得基底材料分别被转化为氮化硅、 硫化硅 或硅的氧化物。在一个示例中， 等离子体增强氮化过程可以用于将硅转化成达到基本上层 厚度的氮化物。
应该认识到， 依赖于化学处理过的基底材料 120 的层厚度， 在开口 130 之间的壁 131 内的全部基底材料可以被转化为第二材料。 替换地， 基底材料 120 的芯部可以保持在壁 131 的中心。 应该认识到， 如图 9 所示， 除了将化学处理应用至基底材料 120 的第一表面 121 内的开口 130 之间的壁 130， 化学处理还可以应用于基底材料 120 的基本上全部外表面。
如图 10 所示， 如果开口 130 的底表面 130a， 也就是最远离基底材料 120 的第一表 面 121 的开口 130 的端表面已经被化学处理， 以将基底材料 120 转化为第二材料， 则第二材 料的在开口 130 的基部 130a 处的部分可以被去除。
例如， 第二材料的将要被保留的部分可以用掩模层 140 保护， 并且在开口 130 的基 部 130a 处的材料通过蚀刻去除。例如， 可以使用反应离子过程。尤其地， 如图 10 所示， 开 口 130 可以形成在基底材料 120 的第一表面 121 的第一区域 121a 内， 并且与第一区域 121 相邻的第二区域 121b 可以保留以便形成如上所述的支撑框架 108。因此， 可以在基底材料 120 的第一表面 121 的第二区域 121b 上提供掩模层 140。
随后， 可以在基底材料 120 的第二表面 122 的与第一表面 121 的第二区域 121b 相
对应的区域 122b( 即， 第二表面 122 的用以形成光谱纯度滤光片的支撑框架 108 的部分 ) 上提供第二掩模层 145。
可以使用诸如反应离子蚀刻等蚀刻工艺从基底材料 120 的第二表面 122 的与光谱 纯度滤光片 100 的将要形成孔 104 的区域相对应的区域 122a 去除第二材料的层。如图 11 所示， 如果随后的蚀刻步骤 ( 下面介绍 ) 形成倾斜的壁 ( 如图 12 所示 ) 而不是垂直的壁， 去除第二材料层的区域 122a 可以稍微大于基底材料 120 的第一表面 121 的形成开口 130 的第一区域 121a( 并且因此通过掩模层 145 保护的第二表面的区域 122b 可以小于基底材 料 120 的第一表面 121 的第二区域 121b 的尺寸 )。例如， 在各向异性蚀刻过程中， 硅的 111 面可以比其他方向蚀刻得慢得多， 使得蚀刻过程有效地在这些 ( 倾斜的 ) 平面上停止。
如图 12 所示， 随后可以从第二表面 122 的与将要形成孔 104 的区域相对应的区域 122a 去除基底材料 120， 使得从对应开口 130 的下面去除全部基底材料 120。因此， 在开口 的区域内的基底材料的厚度被减小， 直到开口从光谱纯度滤光片 100 的第一侧面通过至光 谱纯度滤光片 100 的第二侧面。
具体地， 如图 12 所示， 可以通过化学蚀刻的方式从第二侧面 122 去除基底材料 120。例如， 可以使用氢氧化钾 (KOH) 溶液 TMAH( 氢氧化四钾铵 (Tetranethylammonium hydroxide))。气相蚀刻、 等离子体蚀刻或溅射也可以使用。 还应该认识到的是， 如果需要， 可以替换地或附加地从基底材料 120 的第一侧面 121 执行蚀刻过程， 即蚀刻开口 130 的基部 130a 处的材料。
如图 13 所示， 可选地， 在光谱纯度滤光片 100 的表面上可以形成材料的附加层 150， 以便改善光谱纯度滤光片 100 对第二类型辐射的反射率， 以便最小化透射。例如， 如图 13 所示， 材料的附加层 150 可以形成在基底材料 120 的第一表面 121 的如上所述已经转化 为第二材料的其他部分上。例如， 可以设置金属层， 以便改善红外辐射的反射率。
除了例如上面提供的用于制造具有所需规格的光谱纯度滤光片 100 的相对简单 的过程的方法之外， 提供一种光谱纯度滤光片， 其中孔 104 之间的格栅结构的壁由硅以外 的材料形成， 这可以提供附加的优点。例如， 如果格栅结构的壁由氮化硅形成， 根据上面的 示例， 这预期对于在高功率的 EUV 源内预期的环境条件更加稳定。尤其地， 这种材料可以在 相对高的温度和可以预期的相对高的氢根浓度条件下比硅更加稳定， 如上所述。 此外， 在将 金属涂层应用至光谱纯度滤光片 100 的孔 104 之间的壁 105 以及由硅形成壁的情形中， 反 射型金属涂层会发生硅化。然而， 如果壁是由氮化硅形成的， 根据上面的示例， 这将不会发 生。此外， 氮化硅在近红外范围内具有比硅高得多的发射率 ( 相比于 0.1 至 0.7， 依赖于掺 杂水平和温度， 是 0.9 至 0.95)。因此， 光谱纯度滤光片 100 的第二表面 122b 上的氮化硅的 涂层可以提高有效发射率， 这导致较低的操作温度。
应该认识到， 上述的用于形成光谱纯度滤光片 100 的方法的变体也是可以使用 的。例如， 压印光刻技术可以用于在基底材料 120 的第一表面 121 内形成开口 130。替换地 或附加地， 还可以采用附加的处理步骤。
例如， 如图 14 所示， 一旦开口 130 已经形成在基底材料 120 的第一表面 121 内， 可 以在化学处理基底材料 120 的表面的步骤之前在开口 130 的基部 130a 内提供掩模层 160。 这可以防止在该区域内基底材料 120 转化为诸如氮化硅等第二材料。随后， 可以免去从开 口 130 的基部 130a 去除第二材料的蚀刻步骤。
替换地或附加地， 如图 15 所示， 在化学处理基底材料 120 以便将其转化为第二材 料步骤之前， 可以将掩模层 161 提供至基底材料 120 的第二表面 122 的与基底材料 120 的 第一表面 121 内形成开口 130 的区域相对应的区域 122a。与图 14 中示出的变化一样， 这可 以免去对于在从第二表面 122 化学蚀刻基底材料的步骤之前在区域 122a 内蚀刻第二材料 的步骤的需求。
应该理解， 图 1 和 2 中的并入光谱纯度滤光片的设备可以用于光刻制造过程。这 种光刻设备可以用于制造 ICs、 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认识到， 在这种替代应用的情况中， 可以将这里使用的任何术语 “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， 可以将所述公开的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。
上述说明书是为了给出示例， 而不是为了限制。因此， 应该认识到， 在不脱离所附 权利要求的范围的情况下可以做出修改。
应该认识到， 本发明的实施例可以用于任何类型的 EUV 源， 包括但不限于放电产 生等离子体源 (DPP 源 ) 或激光产生等离子体源 (LPP 源 )。然而， 本发明的一个实施例可以 尤其适于抑制来自通常形成激光产生等离子体源的一部分的激光源的辐射。 这是因为这种 等离子体源通常输出从激光器产生的二次辐射。
光谱纯度滤光片在实际操作中可以位于辐射路径中的任何位置处。 在一个实施例 中， 光谱纯度滤光片位于接收来自 EUV 辐射源的含 EUV 的辐射并将 EUV 辐射传送至合适的 下游 EUV 辐射光学系统的区域中， 其中来自 EUV 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 EUV 辐射源内。 在一个实施例 中， 光谱纯度滤光片位于 EUV 光刻设备内， 例如照射系统或投影系统内。在一个实施例中， 光谱纯度滤光片位于等离子体之后、 收集器之前的辐射路径中。
虽然上面已经描述了本发明的具体实施例， 但是应该认识到， 本发明可以以与上 述不同的方式实施。