[发明专利]用于调节辐射束的光学设备、光刻设备和器件制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及调节辐射束以抑制具有不期望的波长的辐射并可以应用于例如调节在光刻场中的辐射束。本发明尤其设计用于调节在极紫外(EUV)光刻中的辐射束以抑制深紫外(DUV)辐射，但是不限于这些应用，不限于这种特定波长范围。

背景技术

光刻术被广泛地看作制造集成电路(IC)和其他器件和/或结构的关键步骤之一。然而，随着通过使用光刻术制造的特征的尺寸变得越来越小，光刻术正变成允许制造微型IC或其他器件和/或结构的更加关键的因素。

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。光刻设备可用于例如IC制造过程中。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。通常，通过将图案成像到设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上而实现图案的转移。通常，单一衬底将包括相邻目标部分的网络，所述相邻目标部分被连续地图案化。

当前的光刻系统投影极小的掩模图案特征。出现在掩模版表面上的灰尘或极细的颗粒物质可能会负面地影响所得到的产品。在光刻过程之前或期间沉积在掩模版上的任何颗粒物质可能使得被投影到衬底上的图案中的特征变形。因此，特征尺寸越小，必须从掩模版消除的颗粒的尺寸越小。

薄皮通常与掩模版一起使用。薄皮是薄的透明层，其可以在掩模版的表面上方伸展跨过框架。薄皮可以用于阻挡颗粒到达掩模版表面的图案化的侧面。虽然在薄皮表面上的颗粒不在焦平面上并且应该不在被曝光的晶片上形成图像，但是仍然优选尽可能将薄皮表面保持为没有颗粒。

图案印刷的极限的理论估计可以由用于分辨率的瑞利法则给出，如等式(1)所示：

CD=k1*λNAPS---(1)]]>

其中λ是所用辐射的波长，NA_PS是用以印刷图案的投影系统的数值孔径，k₁是依赖于工艺的调节因子，也称为瑞利常数，CD是所印刷的特征的特征尺寸(或临界尺寸)。由等式(1)知道，特征的最小可印刷尺寸的减小可以由三种途径获得：通过缩短曝光波长λ、通过增大数值孔径NA_PS或通过减小k1的值。

为了缩短曝光波长，并因此减小最小可印刷尺寸，已经提出使用极紫外(EUV)辐射源。EUV辐射源通常配置成输出大约5-20nm，例如13.5nm和/或大约13nm或6.5-6.8nm的辐射波长。因而，EUV辐射源可以构成实现小特征印刷的重要步骤。这种辐射被称为极紫外辐射或软x射线，并且可用的源包括例如激光产生的等离子体源、放电等离子体源或由电子存储环提供的同步加速器辐射。

一些EUV源，尤其是等离子体源发射在宽的频率范围上的辐射，甚至包括红外(IR)辐射、可见辐射、紫外(UV)辐射以及深紫外(DUV)辐射。这些不期望的频率的辐射将在照射系统和投影系统内传播并引起升温问题，并且如果不被阻挡将引起抗蚀剂的不期望的曝光。虽然照射和投影系统的多层反射镜被优化用于反射期望的波长的辐射，例如13nm，但是它们在IR、可见以及UV波长处具有相当高的反射率。因为将要曝光至EUV辐射的抗蚀剂在衬底处也对诸如DUV辐射等非EUV辐射敏感，在衬底处的非EUV辐射不包含掩模图案特征的信息。相反，在晶片台处的非EUV辐射的存在仅对对比度损失产生贡献。同样，期望将非EUV辐射与EUV辐射的比率保持在特定值以下，仅作为示例，该特定值在衬底处可以是1％。

已经提出，使用滤光片执行这种功能，例如膜状光谱纯度滤光片。然而，这种滤光片非常脆弱并且具有有限的热负载能力，这导致高的热应力和开裂，在光刻投影设备中发生的高功率水平的辐射的升华和氧化。膜滤光片通常还吸收相当部分的期望的EUV辐射。例如，在损失30％的EUV辐射的条件下可以抑制大于100倍的DUV辐射。