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CN103080840A - 光刻设备和方法 - Google Patents

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CN103080840A CN2011800312173A CN201180031217A CN103080840A CN 103080840 A CN103080840 A CN 103080840A CN 2011800312173 A CN2011800312173 A CN 2011800312173A CN 201180031217 A CN201180031217 A CN 201180031217A CN 103080840 A CN103080840 A CN 103080840A
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Abstract

一种光刻设备，包括：辐射源，配置成产生辐射束；和支撑件，配置成支撑图案形成装置。所述图案形成装置配置成将图案赋予辐射束以形成图案化的辐射束。腔定位在辐射源和图案形成装置之间。所述腔包含配置成反射辐射束的至少一个光学部件，所述腔配置成允许来自辐射源的辐射通过其中。隔膜(44)配置成允许辐射束通过并阻止污染物颗粒(54)通过隔膜的管道。颗粒捕获结构(52)配置成允许气体沿间接路径从腔内部流至腔外部。间接路径配置成基本上阻止污染物颗粒(58)从腔内部到达腔外部。

Description

光刻设备和方法
相关应用的交叉引用
本申请要求2010年6月25日递交的美国临时申请61/358,645的优先权和2010年7月9日递交的美国临时申请61/362,981的优先权，两者通过引用全文并于此。
技术领域
本发明涉及一种光刻设备和方法。
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。光刻设备可用于例如集成电路(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、一个或更多个管芯)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。
光刻术被广泛认为是制造集成电路(IC)和其他器件和/或结构的关键步骤之一。然而，随着使用光刻术形成的特征的尺寸变得越来越小，对于实现微型的将要制造的IC或其他器件和/或结构来说，光刻术正变成更加关键的因素。
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 = k 1 * λ NA - - - ( 1 )
其中λ是所用辐射的波长，NA是用以印刷图案的投影系统的数值孔径，k1是随工艺变化的调节因子，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减小可以由三中途径获得：通过缩短曝光波长λ、通过增大数值孔径NA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辐射是具有5-20nm范围内波长的电磁辐射，例如在13-14nm范围内波长的电磁辐射，例如在5-10nm范围内的波长的电磁辐射，例如6.7nm或6.8nm波长的电磁辐射。可用的源包括例如激光产生的等离子体源、放电等离子体源或基于由电子存储环所提供的同步加速器辐射。
可以通过使用等离子体产生EUV辐射。用于产生EUV辐射的辐射系统可以包括用于激发燃料以提供等离子体的激光器和用于包含等离子体的源收集器模块。例如可以通过引导激光束到燃料，例如合适材料(例如锡)的颗粒或合适气体或蒸汽(例如氙气或锂蒸汽)的流，来产生等离子体。所形成的等离子体发射输出辐射，例如EUV辐射，其通过使用辐射收集器收集。辐射收集器可以是反射镜式正入射辐射收集器，其接收辐射并将辐射聚焦为束。源收集器模块可以包括包围结构或腔，其布置成提供真空环境以支持等离子体。这种辐射系统通常称为激光产生等离子体(LPP)源。
在一个替换的布置中，用于产生EUV辐射的辐射系统可以使用放电来产生等离子体。放电通入气体或蒸汽(例如氙气、锂蒸汽或锡蒸汽)，产生极高温的等离子体，其发生EUV辐射。这种辐射系统通常称为放电产生的等离子体(DPP)源。
EUV源内的等离子体形成可能会造成从燃料产生污染物颗粒。这些污染物颗粒可以以相对快的速度移动或以相对慢的速度移动，在相对快的速度移动情形中，污染物颗粒趋向于大体沿着辐射束的路径移动，在相对慢的速度移动情形中，污染物颗粒自由地进行布朗运动。在一些光刻设备中，相对慢移动的污染物颗粒可以通过光刻设备内的气体流动输运。
相对快的移动和相对慢的移动的污染物颗粒都可以朝向光刻设备的图案形成装置移动。如果污染物颗粒到达图案形成装置(即使是极少量)，则它们会污染图案形成装置。图案形成装置的污染可能会降低光刻设备的成像性能，并且在更为严重的情况下可能需要更换图案形成装置。图案形成装置可能价格昂贵，因而图案形成装置的所必须更换的频率的任何减少都是有利的。此外，图案形成装置的更换是耗时过程，在此期间光刻设备的操作可能不得不停止。停止光刻设备的操作可能会降低光刻设备的输出，因此降低光刻设备的效率，这是不希望的。
期望地，提供一种光刻设备，其可以捕获快移动和慢移动的污染物颗粒，使得它们更不容易污染图案形成装置。
发明内容
根据一方面，提供一种光刻设备，包括：辐射源，配置成产生辐射束；和支撑件，配置成支撑图案形成装置。所述图案形成装置配置成将图案赋予辐射束以形成图案化的辐射束。腔，定位在辐射源和支撑件之间。所述腔包含配置成反射辐射束的至少一个光学部件。所述腔配置成允许来自辐射源的辐射通过其中。隔膜限定腔的一部分。所述隔膜配置成允许辐射束通过隔膜，并阻止污染物颗粒通过隔膜。颗粒捕获结构配置成允许气体沿间接路径从腔外部流至腔的内部，颗粒捕获结构的间接路径配置成基本上阻止污染物颗粒从腔内部到达腔外部。
根据本发明一方面，提供一种光刻方法，包括步骤：产生辐射束；和引导辐射束通过包含反射辐射束的至少一个光学部件的腔。所述辐射束被引导朝向图案形成装置。所述腔包括隔膜。所述方法包括：当辐射束从腔通过隔膜并朝向图案形成装置传递时用隔膜阻止污染物颗粒通过；使气体从腔内部至腔外部沿间接路径通过颗粒捕获结构流动，所述间接路径基本上阻止污染物颗粒从腔内部到达腔外部；用图案形成装置将图案赋予辐射束以形成图案化的辐射束；和使用投影系统将图案化的辐射束投影到衬底上。
根据本发明一方面，提供一种光刻设备，包括：辐射源，配置成产生辐射束；和支撑件，配置成支撑图案形成装置，所述图案形成装置配置成将图案赋予辐射束以形成图案化的辐射束；其中所述支撑件设置有包括石墨烯层的表膜(pellicle)。
根据本发明一方面，提供一种光谱纯度滤光片，包括栅格，所述栅格配置成阻止或减少红外辐射通过，其中所述栅格覆盖有阻止氧气到达栅格的石墨烯。石墨烯被设置作为一个或更多个层，或可以围绕栅格的肋。
根据本发明一方面，提供一种光谱纯度滤光片，包括栅格，所述栅格配置成阻止或减少红外辐射通过，所述栅格包括钨/石墨烯多层结构。
根据本发明一方面，提供一种光谱纯度滤光片，包括阻挡带外辐射的材料，其中光谱纯度滤光片还包括石墨烯层，其支持所述材料。
根据本发明一方面，提供一种多层反射镜，包括第一材料和第二材料的交替层，其中石墨烯设置在交替层之间。
根据本发明一方面，提供一种多层反射镜，包括第一材料和第二材料的交替层，其中石墨烯的层设置为多层反射镜的外层。
根据本发明一方面，提供一种光刻设备，其具有石墨烯隔膜，所述石墨烯隔膜配置成阻止污染物颗粒的通道和透过EUV辐射。
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示出根据本发明一实施例的光刻设备；
图2示出图1的设备的LPP源收集器模块SO的视图；
图3示出根据本发明一实施例的隔膜和颗粒捕获结构的视图；
图4是可以形成根据本发明的光刻设备的一部分的掩模版的一实施例的横截面视图；
图5是可以形成根据本发明的光刻设备的一部分的掩模版的一实施例的横截面视图；
图6是可以形成根据本发明的光刻设备的一部分的掩模版的一实施例的横截面视图；
图7是可以形成根据本发明的光刻设备的一部分的光谱纯度滤光片的一实施例的横截面视图；
图8是可以形成根据本发明的光刻设备的一部分的光谱纯度滤光片的一实施例的横截面视图；
图9是可以形成根据本发明的光刻设备的一部分的光谱纯度滤光片的一实施例的横截面视图；
图10是可以形成根据本发明的光刻设备的一部分的光谱纯度滤光片的一实施例的横截面视图；
图11是可以形成根据本发明的光刻设备的一部分的光谱纯度滤光片的一实施例的横截面视图；
图12是可以形成根据本发明的光刻设备的一部分的光谱纯度滤光片的一实施例的横截面视图；
图13是可以形成根据本发明的光刻设备的一部分的光谱纯度滤光片的一实施例的横截面视图；
图14是可以形成根据本发明的光刻设备的一部分的光谱纯度滤光片的一实施例的横截面视图；
图15是可以形成根据本发明的光刻设备的一部分的多层反射镜的一实施例的横截面视图。
具体实施方式
图1示意地示出包括根据本发明一个实施例的源收集器模块SO的光刻设备100。所述设备包括：照射系统(照射器)IL，其配置用以调节辐射束B(例如EUV辐射)；支撑结构(例如掩模台)MT，其构造用于支撑图案形成装置(例如掩模或掩模版)MA，并与配置用于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，其构造用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并与配置用于精确地定位衬底的第二定位装置PW相连；和投影系统(例如反射投影系统)PS，其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(例如包括一根或更多根管芯)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MT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MA。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)。
术语“图案形成装置”应该被广义地理解为表示可以用于将图案在辐射束B的横截面上赋予辐射束B、以便在衬底W的目标部分C上形成图案的任何装置。被赋予辐射束的图案可以与在目标部分C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，以便沿不同的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。
与照射系统类似，投影系统可以包括不同类型的光学部件，例如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其他类型的光学部件，或其任何组合，如对所使用的曝光辐射适合的，或对于诸如使用真空的其他因素所适合的。可以期望在EUV辐射的情况下使用真空，因为其他气体可能吸收太多的辐射。因此借助真空壁和真空泵可以在整个束路径上提供真空环境。
如这里所示，光刻设备是反射类型的(例如采用反射掩模)。
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。
参照图1，所述照射器IL接收从源收集器模块SO发出的极紫外(EUV)辐射束。用以产生EUV光的方法包括但不限于将材料转化为等离子体状态，所述材料具有与在EUV范围内(EUV范围被认为是包括大约13nm或大约6-7nm波长)的一个或更多个发射线关联的至少一种元素，例如氙(Xe)、锂(Li)、锡(Sn)、钆(Gd)或铽(Tb)。在一种这样的方法中，通常称为激光产生等离子体(“LPP”)，所需的等离子体可以通过使用激光束照射燃料产生。该燃料可以例如是具有所需线-发射元素的材料的液滴、流或簇。源收集器模块SO可以是EUV辐射系统的一部分，所述EUV辐射系统包括用于提供激发燃料的激光束的激光器(在图1中未示出)。所形成的等离子体发射输出辐射，例如EUV辐射，其通过使用设置在源收集器模块中的辐射收集器收集。激光器和源收集器模块可以是分立的实体(例如当CO2激光器被用于提供用于燃料激发的激光束)。在这种情况下，不会将激光器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的帮助，将所述辐射束B从激光器传到源收集器模块。在其它情况下，所述源可以是所述源收集器模块的组成部分(例如当所述源是放电产生的等离子体EUV生成器，通常称为DPP源)。
所述照射器IL可以包括用于调整所述辐射束的角强度分布的调整器。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，例如琢面场反射镜装置和琢面光瞳反射镜装置(或称为多小面场反射镜装置和多小面光瞳反射镜装置)。照射器可以用于调节辐射束，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MA来形成图案。已经被图案形成装置(例如，掩模)MA反射后，所述辐射束B通过投影系统PS，所述投影系统将辐射束B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PS2(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，可以将所述第一定位装置PM和另一个位置传感器PS1用于相对于所述辐射束B的路径精确地定位图案形成装置(例如，掩模)MA。可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置(例如，掩模)MA和衬底W。
图中示出的光刻设备可以用于下列模式中的至少一种：
1.在步进模式中，在将支撑结构(例如掩模台)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。
2.在扫描模式中，在对支撑结构(例如掩模台)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相对于支撑结构(例如掩模台)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。
3.在另一模式中，将用于保持可编程图案形成装置的支撑结构(例如掩模台)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，通常可以采用脉冲辐射源，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更详细地示出投影设备100，包括源收集器模块SO、照射系统IL以及投影系统PS。源收集器模块SO构造并布置成使得可以在源收集器模块SO的包围结构220内保持真空环境。
激光器LA布置成通过激光束205将激光能量沉积到由燃料源200提供的例如氙(Xe)、锡(Sn)或锂(Li)等燃料中，由此产生具有几十电子伏特的电子温度的高离子化的等离子体210。在这些离子的去激发和再复合期间产生的高能辐射从等离子体发射，通过近正入射收集器光学元件CO收集并聚焦。
由收集器光学元件CO反射的辐射被聚焦在虚源点IF。虚源点IF通常被称为中间焦点，并且源收集器模块SO布置使得中间焦点IF位于包围结构220内的开口221处或其附近。虚源点IF是用于发射辐射的等离子体210的像。
虽然如图2所示的源收集器模块SO包括LPP源，所述源收集器模块可以包括任何合适的源，并且可以例如包括DPP源。DPP源可以例如配置成使放电进入气体或蒸汽，例如氙气、锂蒸汽或锡蒸汽，由此产生极高温等离子体，其发射EUV辐射。收集器光学元件，例如掠入射收集器，可以配置成收集EUV辐射并将其聚焦至中间焦点。中间焦点可以位于源收集器模块的包围结构中的开口处或其附近。
在通过中间焦点IF之后，辐射穿过照射系统IL。所述照射系统IL可以包括琢面场反射镜装置22和琢面光瞳反射镜装置24，布置成在图案形成装置MA处提供辐射束21的想要的角度分布，以在图案形成装置MA处提供想要的辐射强度均匀性。在辐射束21在图案形成装置MA处反射之后，形成图案化束26，并且图案化束26通过投影系统PS经由反射元件28、30成像到由衬底台WT保持的衬底W上。
通常在照射光学系统IL和投影系统PS内存在比图示更多的元件。此外，可以存在比图中示出的更多的反射镜，例如在投影系统PS内可以存在比图2中示出多1-6个的更多额外的反射元件。
由燃料产生电离的等离子体不仅产生辐射，还产生不想要的污染物颗粒。在用锡(Sn)作为燃料的情形中，这些污染物颗粒可以以每秒大约1000个的速率产生。污染物颗粒可以具有达到大约150纳米的尺寸，并且可以具有达到500纳米的尺寸。污染物颗粒速度可以达到大约每秒100米，可以达到大约每秒1000米。
以不同速度产生的污染物颗粒可以采用自等离子体210的不同的路径。例如，相对快的污染物颗粒可以沿与通过源收集器模块SO产生的辐射束相同的方向行进。此外，一些相对快的污染物颗粒可以碰撞收集器光学元件CO并反弹离开收集器光学元件CO，使得颗粒将也遵循辐射束的路径。当相对快速移动的污染物颗粒遵循辐射束的路径时，污染物颗粒可以反弹离开照射系统IL内的反射镜装置22、24，使得它们到达图案形成装置MA。
相对慢移动的污染物颗粒可以经历布朗运动，并因此通过源收集器模块SO和照射模块IL的低压环境朝向图案形成装置MA漂移。此外，在某些光刻设备中，例如如图2所示的设备，照射模块IL和/或源收集器模块SO可以包括气流管道32。气流管道32可以让气体泵送通过，以便减少照射模块IL内的分子污染。分子污染可以是光刻设备内反射元件(或其他光学部件)的表面上分子(或由辐射束引起的这些分子的离解分裂的产物)积累。这些分子可以源自光刻设备本身内部。例如，这些分子可以源自光刻设备的部件、光刻设备内使用的润滑剂或光刻设备内的电子系统。泵送通过气体管道32的气体可以是原子态氢。在一些实施方式中，气体可以被泵送进入气体管道32使得气体沿朝向图案形成装置MA的方向行进。在这种情况下，气体通过气体管道32的移动可以携带相对慢的污染物颗粒与其一起朝向图案形成装置MA移动。
在一些光刻设备中，如果污染物颗粒到达图案形成装置MA(甚至是以少于每小时一个颗粒的小数量)，则这可以对光刻设备的成像性能带来有害的影响。如果图案形成装置MA被污染物颗粒污染，则可能必须更换或清洁图案形成装置MA。为了更换或清洁图案形成装置MA，可能必须停止光刻设备的操作。光刻设备的任何停工时间将导致光刻设备的产出的减少，并因此降低光刻设备的收益率。应该认识到，光刻设备的收益率的任何降低可能都是不希望的。
图3示出通过由图2中34表示的光刻设备的一部分的示意横截面图。图3中示出光刻设备的部分能够防止快速移动和慢移动的污染物颗粒到达图案形成装置MA。图3中示出光刻设备的部分包括第一和第二壁部件36、38，其限定气体管道32的一部分。第一和第二壁部件36、38包括各自的开口40、42。开口40、42共享公共轴线，所述公共轴线是光刻设备的辐射束21的光学轴线OA。在第一壁部件36内的开口40包括不漏气隔膜44，其被横跨所述开口40固定，以便阻止气体从第一壁部件36的一侧经由开口40到达第一壁部件36的另一侧。
第一和第二壁部件36、38彼此间隔分开，使得在它们之间存在至少一个气流路径。在如图3所示的实施例中，在光学轴线OA的两侧或两侧中的任一侧，存在两个气流路径46。气流路径46允许气体从气体管道32的内部流至气体管道32的外部(气体管道32的外部通常用48表示)。气体从气体管道32的内部至气体管道32的外部的路径一般用箭头50表示。气流路径46由颗粒捕获结构52限定。颗粒捕获结构52包括多个板52a。板52a沿平行于光学轴线OA的方向延伸，并从第一壁部件36和第二壁部件38交替地延伸。板52a彼此间隔分开，并以相互交叉的方向方式延伸使得它们在垂直于光学轴线OA的方向上是交叠的。因此，颗粒捕获结构52的板52a确保，不存在视线路径(line of sight path)让气体从气体管道32内部流至气体管道32的外部48。板52a限制气体通过颗粒捕获结构52，使得气体遵循间接的路径。在这种情况下，间接路径是蜿蜒的路径，即该路径在气体朝向气体管道32外部行进时多次改变方向。例如，该路径可以在气体朝向气体管道32外部行进时改变方向至少四次。路径方向的改变可以是急剧的。在本实施例中，蜿蜒的路径是来回交替行进(houstrophedonic)的形式，这意味着气流在其朝向气体管道32的外部行进时，先沿一个方向流动，然后变成沿相反的方向流动。在每个板52a(在使用时平行于光学轴线OA)的长度是相邻的板52a之间的间隔的大约10倍的实施例中，这样一对相邻的板可以阻止大约90％的污染物颗粒在相邻的一对板之间通过。在一些实施例中，颗粒捕获结构将污染物颗粒的幅度降低6或7个量级可能是有利的。在这些实施例中，可能期望使用至少5对相邻的板(即，10个板)。应该认识到，可以使用任何合适数量的板。例如，可以有2至100个之间的板。在一些实施例中，使用弯曲板(即，其中不存在通过相邻的一对板之间的间隙的视线路径的板)相比于平坦板可以提高被阻止通过相邻的一对板之间的污染物颗粒的比例。由此可以断定，可能需要较少对的弯曲板(相比对于平坦板)来阻止给定比例的污染物颗粒通过污染物捕获结构。
在使用时，开口40、42布置在光刻设备内部，使得辐射束通过开口40、42，包括通过隔膜44。隔膜44的材料和厚度被选定为使得隔膜允许辐射束21通过隔膜。应该认识到，在本发明的一些实施例中，隔膜44可能不允许100％的入射辐射都通过隔膜。隔膜44的材料和厚度被选定为，使得沿辐射束21的方向快速地行进的污染物颗粒可以碰撞隔膜44而不使隔膜44劣化至不再气密的程度。
隔膜44还可以承受由大量快速移动污染物颗粒与隔膜44碰撞产生的压力而不会造成隔膜44劣化使得隔膜不再是气密性的。例如，隔膜可能需要承受由锡颗粒产生的大约1GPa至10GPa的压强。可以想到，碰撞率可以是大约每秒1000次碰撞的量级。快速移动的污染物颗粒的尺寸可能在大约150nm至大约1μm范围内。颗粒可以以大约每秒100米至大约每秒1000米的速度行进。应该认识到，可以有多种不同尺寸的颗粒以多种速度与隔膜44碰撞。此外，隔膜44的快速移动颗粒的碰撞率随着时间可以不是恒定的。
在气体管道32内沿与辐射束21相同方向行进的快速移动的污染物颗粒用54表示。沿与辐射束21相同方向移动的快速移动的污染物颗粒(例如用54表示)与隔膜44碰撞并且要么撞入隔膜44中(用56表示)，要么从隔膜44弹回(未示出)。从隔膜44弹回的快速移动的污染物颗粒在它们弹回时可能会损失能量。这种能量的损失可以引起从隔膜弹回的快速移动的污染物颗粒变成慢移动的污染物颗粒，其继续在气体管道32内部移动。如果快速移动污染物颗粒变成慢移动污染物颗粒，则它们可以随后在颗粒捕获结构52内被俘获。
示例隔膜材料包括锆(Zr)、钼(Mo)、钇(Y)、硅(Si)、铷(Rb)、锶(Sr)、铌(Nb)、钌(Ru)和碳(C)。可用的隔膜44的厚度范围的示例为大约10纳米至大约500纳米。例如，隔膜44的厚度可以是大约100纳米。可用以制造隔膜的材料的示例为石墨烯。依赖于至少用以抵御与快速移动的污染物颗粒的碰撞而不会劣化的隔膜44所需要的强度，可以使用石墨烯的单片。替代地，可以使用包括多个石墨烯片或石墨烯薄片的复合物的石墨烯层。应该认识到，隔膜44可以是特殊材料的单层，或可以是多层。这些层可以由不同的材料形成。
如前面讨论的，气体从气体管道32的内部通过颗粒捕获结构52流至气体管道32的外部。气体从气体管道32的内部流至气体管道32的外部可以携带慢移动污染物颗粒随着其移动，例如58指示的那些颗粒。因为气体必须经历通过颗粒捕获结构52的间接路径，所以气体从气体管道32的内部流至气体管道的外部48的路径比直接路径长。该较长的间接流动路径(与较短长度的直接气流路径相比)由用于限定间接气流路径46的壁的较大表面面积限定(在这种情况下是第一和第二壁部件36和38以及板52a)。用于限定气体在沿间接流动路径行进时气体所暴露于的间接气流路径46的壁的更大表面面积为气体内的慢移动的污染物颗粒提供更大的表面面积用以接触。限定间接流动路径的壁的这种增大的表面面积增大了气体内慢移动的污染物颗粒将接触限定间接流动路径的壁的可能性(与直接流动路径相比)。当慢移动的污染物颗粒接触颗粒捕获结构52内的用于限定间接气流路径46的壁中的一个时，它们可以停留在壁上。已经停留在限定颗粒捕获结构52的间接气流路径46的壁中的一个上的颗粒用60指示。因为慢移动的污染物颗粒通过用于限定颗粒捕获结构52的间接气流路径46的壁捕获，所以已经通过颗粒捕获结构52的气体没有污染物颗粒(用箭头62表示)。
如上所述，颗粒捕获结构52的间接路径在其行进朝向气体管道32的外部48时多次改变方向。颗粒捕获结构的间接流动路径的方向的改变可以是急剧的。当气体由于流动路径的方向的急剧改变而经受方向的急剧改变时，颗粒捕获结构52的间接路径的方向的急剧的改变可以提高污染物颗粒接触限定间接气流路径46的壁的可能性。通过提高污染物颗粒接触限定间接气流路径46的壁的可能性，由气体携带的慢移动的污染物颗粒将更容易或更大可能地停留在限定颗粒捕获结构52的间接气流路径46的壁中的一个上。以此方式，间接流动路径的方向的急剧改变可以提高污染物颗粒被用于限定颗粒捕获结构52的间接气流路径46的壁捕获的可能性。由此可见，间接流动路径46的方向的急剧改变可以减小污染物颗粒通至气体管道32的外部48的可能性。
可以看到，由足以阻止快速移动的污染物颗粒通过的(并且也足以阻止隔膜变成非气密性的)材料和厚度形成的隔膜和配置成收集慢移动的污染物颗粒的颗粒捕获结构的组合将导致光刻设备能够阻止快速移动或慢移动的污染物颗粒到达图案形成装置MA。
应该认识到，本发明上面的实施例仅通过示例的方式示出，本发明的范围应该不受这种示例的影响。还应该认识到，在不脱离本发明的范围的情况下可以对上述本发明的实施例做出不同的修改。
正如前面讨论的，隔膜44可以由不能透过快速移动和慢移动的污染物颗粒的任何合适的材料构成。在实际中，很可能意味着隔膜44是不漏气的或气密的。然而，在本发明的范围内，只要污染物颗粒不能够通过隔膜，隔膜可以是可透过气体的。隔膜材料应该能够抵御与快速移动的污染物颗粒的多次碰撞，使得隔膜44不透过快速移动和慢移动的污染物颗粒的能力不降低。隔膜材料应该允许光刻设备的辐射束21从辐射源SO通过到达图案形成装置MA。
在所述的实施例中，颗粒捕获结构52的板52a是基本上平坦的。应该认识到，板52a可以具有任何合适的形状。例如，板可以是非平面坦的和/或弯曲的。板可以由任何合适的材料构造形成。板52a由在使用颗粒捕获结构的气体环境中非反应性的材料构成是有利的。例如，如果颗粒捕获结构被用在富氢的气体环境中，合适的非反应性材料包括铝(Al)、钨(W)、钌(Ru)、钼(Mo)、二氧化硅(SiO2)、氧化锆(ZrO2)以及氧化铝(Al2O3)。
应该认识到，虽然在所述实施例中由颗粒捕获结构52限定的间接气流路径46是蜿蜒的(具体的，是来回交替行进的)，但是可以使用形成间接气流路径的任何合适的结构。例如，路径可以是错综的或迷宫式的(labyrinthine)。还应该认识到，颗粒捕获结构可以采用任何合适的形式。颗粒捕获结构应该能够允许气体从腔内部(在这种情况下是气体管道32)流至腔外部，同时基本上阻止了气体内的污染物颗粒从腔的内部流至腔外部。可能的颗粒捕获结构的另一示例是海绵状的材料，其对于气体是多孔的但是不能透过气体内的污染物颗粒。合适的海绵状材料的示例包括由金属构成的海绵状的材料。期望地，用于构造海绵状材料的材料在颗粒捕获结构所用于的气体环境中是非反应性的，所述颗粒捕获结构的部分由海绵状材料形成。例如，如果颗粒捕获结构用于氢气体环境中(因而海绵状材料用于氢气体环境中)，则合适的非反应性金属包括铝(Al)、钨(W)、钌(Ru)以及钼(Mo)。海绵状材料包括限定多个空穴或空腔的格子或晶格。海绵状材料可以允许气体从腔内部沿间接路径流动至腔外部。气体通过海绵状材料的路径是间接的，因为气体沿非直线的路径行进通过海绵状材料内的一系列相邻的腔。
应该认识到，在上述实施例的颗粒捕获结构内，气体内的慢移动的污染物颗粒附着至限定通过颗粒捕获结构52的间接气流路径46的壁。污染物颗粒附着至用于限定颗粒捕获结构52的间接气流路径46的壁可以由污染物颗粒和壁部件之间的范德华力引起。在一些实施例中，可能期望用物质涂覆颗粒捕获结构，所述物质改善污染物颗粒粘附至用于限定颗粒捕获结构52的间接气流路径46的壁的能力。例如，所述壁可以涂覆粘附剂或类似物。此外，在一些实施例中，可以加热颗粒捕获结构以便改善气体内的污染物颗粒至用于限定颗粒捕获结构52的间接气流路径46的壁的附着。
在上述的实施例中，隔膜44是相邻的两个分离的颗粒捕获结构52。应该认识到，根据本发明的光刻设备可以包括仅一个颗粒捕获结构或替代地可以包括多于两个颗粒捕获结构。此外，任何颗粒捕获结构可以位于远离隔膜的位置。
根据一替代的方面，可以提供一种光刻设备，其包括：辐射源，所述辐射源配置成产生辐射束；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将图案赋予辐射束以形成图案化的辐射束；腔，位于辐射源和支撑件之间(在图案形成装置被支撑件支撑的时候，也在辐射源和图案形成装置之间)，所述腔包含配置成反射辐射束的至少一个光学部件和隔膜，所述腔配置成允许辐射从辐射源通过腔传递至图案形成装置，所述隔膜配置成允许辐射束通过隔膜，所述隔膜还配置成阻止污染物颗粒通过隔膜，所述隔膜包括石墨烯或由石墨烯构成。隔膜不必限定腔的一部分，也不必位于辐射束的路径中。在这方面，隔膜可以形成表膜，其构造并布置成将图案形成装置与形成碎片的颗粒隔离开。隔膜还可以用作光谱纯度滤光片。
在所述的实施例中，隔膜和颗粒捕获结构位于照射系统IL内、气体管道32的最靠近图案形成装置MA的端部。并不是必须是这样的。例如，隔膜和颗粒捕获结构可以定位在气体管道32的最靠近中间焦点IF的端部。附加地或替代地，隔膜和颗粒捕获结构可以位于源模块SO内，例如位于收集器和中间焦点IF之间的位置。在另一替换的实施例中，隔膜可以使得其形成照射系统IL的一部分(隔膜是图案形成装置和照射系统内的中间光学元件)和投影系统PS的一部分(隔膜是图案形成装置和投影系统内的中间光学元件)两者。在该实施例中，隔膜将图案形成装置与照射系统和投影系统两者分隔开。隔膜可以部分地限定图案形成装置放置所在的腔。应该认识到，在该实施例中辐射束将通过隔膜两次：一次是在辐射束从照射系统行进至图案形成装置时，一次是在辐射束从图案形成装置行进至投影系统时。照射系统和投影系统每一个可以包括部分地由隔膜限定的腔。隔膜可以设置在源模块SO后面并且在照射系统IL的光学元件前面。
还应该认识到，根据本发明的光刻设备可以包括多于一个隔膜。
由石墨烯形成的隔膜可以设置在光刻设备内任何合适的位置。隔膜可以例如配置成阻止污染物颗粒通过光刻设备。
如上面提到的，可适用于形成本发明的隔膜的物质或材料可以是石墨烯。石墨烯通常是碳原子在蜂巢晶格中的平面片。相比于其他固态材料，石墨烯显示出对极紫外辐射的高透明度。由于这种性质，石墨烯还可以用于形成表膜或光谱纯度滤光片。
已经用于EUV辐射的已知的表膜包括由硅/铷(Si/Ru)材料形成的表膜。已经发现这些材料是不期望的，因为它们是易脆的(即，不是机械上坚固的)的事实，并且已经发现它们具有显著的透射损失。由于由Si/Ru材料制成的表膜不坚固，它们易脆并且因此非常难以操纵和放置在光刻设备内部。此外，Si/Ru材料的机械坚固性的欠缺意味着，由这种材料制成的表膜可能不能保持其用于阻止碎片到达掩模版的完整性，或可能不能抵御光刻设备内的环境因素。这种环境因素可以包括光刻设备内的压强梯度和/或温度变化。如上面所述，已经发现Si/Ru材料具有极大的透射损失。透射损失可以是入射的EUV辐射的超过50％。任何由于表膜所导致的透射损失将导致更少的辐射到达光刻设备内的衬底。这可能会导致光刻设备的成像性能的降低。
图4示出石墨烯表膜64。表膜64由表膜框架66支撑，表膜框架将表膜64保持在离开掩模版68一固定距离处。掩模版68位于光刻设备的焦平面中并且是图案形成装置的一种示例。
使用表膜是一种已知的阻止碎片(例如污染物或灰尘的颗粒)与掩模版接触的方法。停留在掩模版上的任何可能会引起光刻设备的成像性能的显著劣化，因为掩模版位于光刻设备的焦平面中(因而与掩模版接触的碎片也位于光刻设备的焦平面中)。如上所述，表膜阻止碎片到达掩模版。处在表膜上的任何碎片将不在光刻设备的焦平面中并且因此光刻设备的成像性能的任何劣化将比碎片处在掩模版上的情形轻微得多。
用石墨烯作为表膜用于EUV辐射可以是尤其有利的。如图4所示的表膜64是石墨烯的单片。石墨烯片是机械坚固的，这意味着能够阻止碎片颗粒到达掩模版68。此外，石墨烯片表膜64被认为能够透射大约99％的入射其上的EUV辐射(13.5nm和6.7nm波长处的辐射)。由于石墨烯由碳原子的单原子层形成，因而石墨烯的性质基本上是一致的或均匀的。例如，石墨烯片的厚度和成分在整个片上可以是基本上一致的。这可以是有利的，因为表膜的光学性质将对于表膜的任何部分都基本上是相同的。这又意味着通过表膜的任何辐射束的所有部分将以相同的方式受表膜的影响。由此可见，表膜将不影响辐射束的图案化，因而可能不负面地影响表膜所形成的部件所在的光刻设备的成像性能。
在一个实施例中，代替用石墨烯的单片形成表膜64，表膜由层层叠置的多个石墨烯层形成。这可以提供强度和坚固性提高的表膜64。例如，可以使用多于十个石墨烯层或多于十五个石墨烯层形成表膜64。由多个石墨烯层形成的表膜可以比由单片石墨烯形成的表膜具有更高的强度。虽然在表膜由多个层形成的情况下透射率会下降，但是表膜仍然可以具有足够高的透射率以允许其被用于EUV光刻设备。100层石墨烯的透射率对于13.5nm可以是85％，对于6.7nm可以是95％。100层石墨烯的厚度为大约30纳米。表膜64可以通过将单层石墨烯叠在一起形成，或通过外延生长石墨烯层的叠层来形成。
使用石墨烯形成表膜64具有多个优点，包括高的机械强度、高度均匀性或一致性(厚度和成分)、对EUV辐射的高透明度以及高度的热稳定性(即，基本上不受光刻设备内可能发生的温度改变的影响)。此外，石墨烯能够抵御达到大约1500℃的温度。石墨烯的机械强度避免需要使用格栅支撑表膜，因而避免格栅将引入的EUV辐射的不均匀性。在一个实施例中，格栅可以用于提供对石墨烯的一定的支撑。
石墨烯的机械强度意味着表膜可以被相对容易地处理。例如，包括石墨烯的表膜可以定位在连接表膜的外边缘的支撑部件上，并且随后可以被放置到光刻设备内其想要的位置。通过移除支撑部件和表膜并用新的支撑部件和表膜将其替换可以周期地更换表膜。石墨烯也具有基本上平的表面，其允许石墨烯以均匀的方式掺杂(如果需要)。掺杂石墨烯可以如本领域熟知地那样改变石墨烯的某些性质。在一些石墨烯中，将石墨烯掺杂可以允许光谱纯度滤光片表现出想要的光学性质和/或机械性质，例如较高的辐射透射率和/或较高的机械强度。
图5示出表膜64的第二实施例。在该实施方式中，表膜64不是由石墨烯片形成的，而是由形成构成表膜64的层的石墨烯薄片的无序布置形成的。石墨烯薄片形状和尺寸可以不同(例如，它们的尺寸可以达到大约100微米)。石墨烯薄片通过范德华力保持在一起。由石墨烯薄片70形成的表膜64可以相比于单片石墨烯具有较差的厚度均匀性、较差的表面平坦度，并且对光刻设备中的氢和氧可以具有更高的反应性，因为其包括更多的石墨烯边缘。由石墨烯薄片70形成的表膜64的优点在于，其提供与石墨烯片类似的性能而成本降低。
图6中示出的表膜64包括夹在多层支撑材料74之间的两个石墨烯片72，使得表膜64由如下的交替层的叠层形成：支撑材料、石墨烯片、支撑材料、石墨烯片、支撑材料。使用支撑材料74加上石墨烯72可以提供优点，其改善表膜64的机械性质。石墨烯可以用作防扩散阻挡层。
应该认识到，支撑材料层74可以保护石墨烯片不受光刻设备内的其他环境因素影响，例如温度和机械应力。在一些实施例中，可以期望，支撑材料层允许极大量的EUV辐射通过它们。还应该认识到，虽然如图6示出的表膜64的实施例包括夹在支撑材料层74之间的两个石墨烯片，但是可以使用任何数量的石墨烯片72和支撑材料层74。此外，代替石墨烯片72，也可以使用石墨烯薄片(如上所述)。
可以想象，表膜可以包括上面已经提供有石墨烯层或石墨烯薄片的材料层。
石墨烯还可以用于构造光谱纯度滤光片。光刻设备内的已知的辐射源，例如激光产生的等离子体(LPP)源，可以产生带内辐射(可以用于对衬底进行图案化)和带外辐射。带内辐射可以例如是极紫外(EUV)辐射，而带外辐射可以是红外辐射。红外辐射波长在大约0.8至大约1000μm范围内。例如，红外辐射可以具有大约10μm的波长。带外辐射可以被引导带内辐射至衬底的相同的反射器反射。可能不期望的是，带外辐射被光刻设备反射到衬底上，因为带外辐射可能对衬底具有有害的影响。例如，在带外辐射是红外辐射的情况下，红外辐射可以引起衬底升温。衬底的升温可以引起衬底膨胀。衬底的膨胀可以导致光刻设备的成像性能下降。例如，将衬底连续曝光于辐射束可能出现彼此不对准。这可以称为重叠问题。替代地，在带内辐射是EUV辐射的情形中，带外辐射可以是深紫外(DUV)辐射。DUV辐射还可以引起光刻设备成像性能的降低。例如，DUV辐射可以引起在衬底上形成图像的图案模糊不清。
光谱纯度滤光片是一种抑制带外辐射(例如红外和/或深紫外辐射)透射通过光刻设备至衬底的已知方式。已知的光谱纯度滤光片具有这样的情况，即用于阻止带外辐射的透射(即通过吸收和/或反射)的材料也阻止有用的带内EUV辐射的透射。因为被光谱纯度滤光片吸收的带内辐射的量随着光谱纯度滤光片的厚度增加而增大，所以已知的用于EUV辐射的光谱纯度滤光片是薄的(50至100纳米厚)以便最小化EUV辐射吸收。由于这些光谱纯度滤光片如此薄，它们可能非常脆(即，它们具有低的机械强度)。因此，很难在光刻设备内处理和定位这种光谱纯度滤光片。此外，尽管最小化已知的光谱纯度滤光片的厚度，但是通过已知的光谱纯度滤光片的EUV辐射的透射率仍可能小于大约50％。EUV辐射通过这种光谱纯度滤光片的低的透射率可能是不期望的，因为到达衬底的EUV辐射的强度减小可能导致光刻设备的成像性能的降低。
如上所述，石墨烯是具有高机械强度并且允许基本上EUV辐射透射通过它的材料。图7示出光谱纯度滤光片76，其包括石墨烯片78。石墨烯片78设置在光谱纯度滤光片框架80上。石墨烯片78支撑带外辐射抑制结构82。带外辐射抑制结构82可以包括单层结构或多层结构，所述单层结构或多层结构能够抑制带外辐射通过光谱纯度滤光片的透射。图7示出辐射束A，其入射在光谱纯度滤光片上。入射的辐射束可以包括带内辐射和带外辐射。带内辐射B通过带外辐射抑制结构82和石墨烯片78，然后可以到达图案形成装置和因此到达衬底。带外辐射可以被带外抑制结构82吸收(带外辐射的吸收未示出)，或可以被反射离开光谱纯度滤光片76，如C所示。石墨烯片78用以支撑潜在的薄的带外辐射抑制结构82，因而让光谱纯度滤光片更容易处理和定位在光刻设备内。此外，石墨烯还可以抑制带外辐射抑制结构82的氧化，因为石墨烯不能透过氧。如果期望防止带外辐射抑制结构的氧化，带外辐射抑制结构82的两侧可以覆盖有石墨烯。
图8示出与图7中示出的类似的光谱纯度滤光片。在该实施例中，如图7所示的光谱纯度滤光片的石墨烯片78被石墨烯薄片84替换。石墨烯薄片84可以处在形成一个层的无序的布置中，其中在该层内不同形状或尺寸的薄片通过范德华力彼此连接。在一些光谱纯度滤光片中，与石墨烯片相比，石墨烯薄片可以是有利的。这是因为，石墨烯薄片可以比石墨烯片便宜，并且可能更容易制造。
光谱纯度滤光片可以例如包括格栅，所述格栅具有小于想要阻挡的辐射的波长的节距。例如，格栅的节距可以是大约5微米并且可以用于阻挡波长大于10微米的红外辐射。格栅可以例如由六边形室形成，例如具有蜂巢格栅形式。形成六边形室的肋可以例如为大约500纳米厚。栅格可以例如由金属形成，诸如钨，其能够承受由红外辐射产生的显著的热负载并且是具有高的发射率。当例如在EUV光刻设备的构造期间处在大气或周围气体环境中时，钨栅格的外表面将氧化以形成钨氧化物。当EUV光刻设备正在操作时，钨氧化物在其暴露于红外辐射的时候将从栅格蒸发。一些钨氧化物可以积聚在EUV光刻设备的光学表面上，这降低了光学表面的反射率并由此减小了可用于投影到衬底上的EUV辐射的强度。通常的清洁技术不能够从光学表面上去除钨氧化物。因而期望阻止来自栅格的钨氧化物污染EUV光刻设备。
石墨烯可以用于保护钨栅格免受氧化和/或防止来自栅格的钨氧化物的除气。图9示意性地示出一个实施例的横截面，其中光谱纯度滤光片76包括钨栅格77(或由某些其他合适的金属形成的栅格)，在栅格的两侧或任一侧上设置石墨烯层79。石墨烯可以应用为使得没有钨栅格77被暴露。石墨烯层79不能透过氧，并因此将阻止钨栅格77的氧化。石墨烯层79可以例如作为石墨烯片应用至钨栅格77。在钨栅格处于真空时可以完成这个过程(例如当钨栅格上没有钨氧化物的层时)。一旦石墨烯层79处于合适的位置，光谱纯度滤光片76可以暴露至大气或周围气体环境中。石墨烯层79阻止钨栅格77的氧化，因而防止钨氧化物层形成在钨栅格上。
石墨烯层79可以密封包括栅格的室(例如，在蜂巢结构情形中的六边形室)。结果，室内的压强可以与室外面的压强差别大。例如，在室内可以是真空，而室外可以是大气压强或周围气体环境的压强。石墨烯层79将具有足够强度以抵抗由于这些压差导致的力(石墨烯的单原子片可以抵抗在5微米节距的栅格上的真空与大气或周围气体环境的压差)。由于压差，石墨烯层79可以向内弯曲，如图9示意地示出的。
在替代的实施例中，如图10示意地示出，代替在钨栅格的两侧或任一侧上设置石墨烯层，使用石墨烯围绕栅格的单个肋。光谱纯度滤光片76包括由钨(或某些其他合适的金属)形成的栅格77，栅格的每个肋被石墨烯81包围。石墨烯81被应用为使得没有钨栅格77被暴露至大气或周围气体环境中，因而阻止钨栅格的氧化并阻止在钨栅格上建立钨氧化物层。
图10中示出的实施例可以例如通过将石墨烯薄片溅射到栅格77上形成。替代地，石墨烯片可以放置在栅格77的顶部上，随后通过将空气吹到其上面使其破碎，使得石墨烯破碎并且附着至栅格的肋。
钨栅格光谱纯度滤光片可能具有有限的寿命。有限的寿命的主要原因在于，当栅格处于高温(在光刻设备操作期间发生)的时候形成钨(晶)粒(grain)。钨(晶)粒引起栅格变脆，使得其最终可能断裂。
在一个实施例中，通过将栅格构造为钨/石墨烯多层结构可以阻止或减少在光谱纯度滤光片栅格中形成钨(晶)粒。这种多层结构中的石墨烯用作阻挡层，其阻止大的钨(晶)粒的形成。石墨烯对钨的性质(诸如钨的熔化温度)没有明显的影响。图11中示意地示出包括由肋77形成的栅格的光谱纯度滤光片76的一个示例，肋77包括钨/石墨烯多层结构。光谱纯度滤光片的钨层厚度小于肋77的宽度，以便限制钨(晶)粒的形成，使得它们的尺寸不能超过肋的宽度。例如，肋厚度可以是500纳米。钨层厚度可以是100纳米或更小，并且厚度可以是50纳米或更小。石墨烯层厚度可以例如小于1纳米。
包括石墨烯和某些其他合适材料(例如某些其他合适的金属，诸如铼)的多层栅格结构可以用于形成光谱纯度滤光片。
在一个实施例中，代替使用多层结构形成光谱纯度滤光片栅格，栅格可以由石墨烯和钨的混合物形成。这可以例如通过混合石墨烯与钨并随后将石墨烯和钨一起溅射到光学部件(例如，EUV光刻设备的光学部件)上实现。由石墨烯和钨的混合物形成光谱纯度滤光片的栅格可以帮助减少形成钨(晶)粒。期望地，可以使用比石墨烯更多的钨，以便保持钨的想要的性质，例如好的热阻和高的发射率。石墨烯与钨的比例可以相对低，例如是5％或更低，并且可以是1％或更低。
石墨烯和某些其他合适材料(例如某些其他合适的金属)的化合物可以以等同的方式使用以形成光谱纯度滤光片。
在某些情况下，钨(晶)粒可以脱离栅格77并可以在EUV光刻设备内引起污染。石墨烯可以用于覆盖栅格77或包围栅格的构成部分，例如如图9和/或10示出的。在这种情况下，石墨烯可以用作阻挡层，其阻止钨(晶)粒污染EUV光刻设备。
图12示出一个实施例，其包括具有多层结构的光谱纯度滤光片。这种光谱纯度滤光片包括六个交替的层：三个石墨烯片层78和三个带外辐射抑制结构层82。因此光谱纯度滤光片可以比作三个如图7中示出的光谱纯度滤光片的叠层。该实施例相比于图7中示出的实施例可以是有利的，因为带外辐射抑制层82的大的总厚度可以通过多个石墨烯片层78支撑。由于多个石墨烯片层78设置在带外辐射抑制结构层82之间的事实，光谱纯度滤光片可以具有比具有单个带外辐射抑制层和单个石墨烯片层的光谱纯度滤光片更高的机械强度。应该认识到，在该实施例中，石墨烯片层78可以用由上述的石墨烯薄片形成的层替代。
使用石墨烯加强光谱纯度滤光片(例如，以图12中示出的方式)的优点在于，其不显著地改变光谱纯度滤光片的高发射率。光谱纯度滤光片的高发射率是有用的，因为其允许光谱纯度滤光片有效地辐射热，因而与其他情况相比，其允许光谱纯度滤光片在光刻设备操作期间保持在更低的温度下。
图13和14示出另一光谱纯度滤光片，其包括由石墨烯薄片84形成的支撑层。在这两种情况下，石墨烯薄片的层84设置在带外辐射抑制结构82上。设置在由石墨烯薄片84形成的层上的是栅格结构86。栅格的节距可以选择为基本上阻止带外辐射(例如红外辐射)的透射，如上面所述。栅格的节距可以例如为5微米。
如图13所示的光谱纯度滤光片的栅格86包括支持结构88(例如由钨形成)，和反射涂层90，该反射涂层90反射带外辐射。可以用于带外辐射是红外辐射(例如10.6μm)的情况下的涂层的一个示例是钼(Mo)。反射涂层90可以与栅格的节距一起用以阻挡红外辐射。栅格可以具有尺寸。
如图11示出的光谱纯度滤光片的栅格结构由反射带外辐射的材料形成。在带外辐射是红外辐射(例如10.6μm)的情形中，反射带外辐射的材料的一个示例为具有高传导率的金属。这种金属的示例包括铝、金、银以及铜。
应该认识到，与图12中示出的光谱纯度滤光片结构类似的光谱纯度滤光片结构可以与反射带外辐射(或吸收带外辐射但是不透射它)的栅格结构结合使用。这在例如可能存在大量的红外辐射的LPP辐射源中可以是有用的。与图12中示出的类似的光谱纯度滤光片可以在没有栅格结构的情况下用于DPP辐射源，其中可能有很少或没有红外辐射。例如，阻止带外辐射的透射的栅格结构可以布置在如图12示出的光谱纯度滤光片的顶部。这种光谱纯度滤光片的一种可能的实施例包括间距为5μm的栅格(栅格抑制波长为10.6μm的带外红外辐射)。光谱纯度滤光片还包括三个石墨烯层，每个石墨烯层都是石墨烯片，其有三个石墨烯层厚(一个石墨烯层的厚度为大约0.34nm，因而三层厚的石墨烯的片的厚度是大约1nm)。光谱纯度滤光片还包括由硅、锆或钼形成的三个带外辐射抑制层，每一层厚度大约3nm。在另一实施例中，光谱纯度滤光片可以包括四个或更多个(或两个)石墨烯层和带外抑制层。每个石墨烯层可以包括四个或更多个(或两个)石墨烯片。
上述的光谱纯度滤光片实施例的多个特征可以被组合。例如，构成部分被石墨烯包围的钨栅格(例如，如图10所示)可以设置有钼的外层，以提供对带外辐射的增强的反射。
应该认识到，带外辐射抑制结构可以包括能够吸收和/或反射带外辐射、同时允许透射带内辐射的任何材料。可以使用的材料的示例包括钨(W)、硅(Si)或锆(Zr)。
在构造多层反射镜，例如构造在EUV光刻设备中使用的多层反射镜时，可以使用石墨烯。多层反射镜由多个交替的金属层(例如钼或钨)和间隔层(诸如硅)形成，这些层被形成在提供结构支撑的衬底上。成对的层厚度可以等于将要反射的辐射波长(例如，13.5nm的EUV辐射)的一半。从每对层散射的辐射的相长干涉引起多层反射镜反射该辐射。
期望，在多层反射镜中，在相邻层之间(例如，在钼层和硅层之间)提供良好地限定的边界。随着时间流逝，在相邻层之间发生扩散，使得相邻层之间的边界变得限定不足。这种扩散可能部分由于在光刻设备操作期间反射镜被加热。石墨烯可以用作定位在相邻层之间的防扩散层，石墨烯用以在相邻层之间保持良好地限定的边界。
石墨烯适于用作防扩散层，因为其是不能透过的并且可以设置在薄层内(例如，小于1nm厚度)，使得其吸收极少量的EUV辐射。因为石墨烯能够抵抗高温(例如达到大约1500℃)，因此其可以允许多层反射镜比常规的多层反射镜抵抗更高的温度。常规的多层反射镜可以例如在大约100℃的温度条件下被损坏。如果EUV光刻设备中的光谱纯度滤光片失效，则入射到光刻设备的多层反射镜的红外辐射可以迅速地将多层反射镜加热到超过100℃，这引起多层反射镜损坏，使得它们必须被更换。通过使用石墨烯提高多层反射镜能够耐受的最高温度，由于过热导致多层反射镜损坏的可能性降低。
使用石墨烯以允许多层反射镜比常规多层反射镜耐受更高的温度，可以允许多层反射镜用在常规反射镜所不能使用的位置。例如，多层反射镜可以用在光谱纯度滤光片的前面。例如，多层反射镜(或多个反射镜)可以用作EUV辐射源SO中的收集器。
图15中示意地示出多层反射镜的一个实施例。多层反射镜包括衬底92，在衬底92上提供钼94和硅96(或其他合适的材料)的交替层。石墨烯98的层设置在钼94和硅96的每一层之间。石墨烯的层厚度可以例如小于1nm，或可以具有某些其他的厚度。
可以例如通过在衬底上生长钼或硅层(例如使用化学气相沉积)、手动地将石墨烯片应用到所述层上、生长下一层等手段来构造多层反射镜。
惯常的方式，在多层反射镜的最外层上提供钌层，以便防止多层反射镜的外层氧化。钌层在暴露至大气或周围气体环境时将自然氧化，并且在EUV光刻设备操作期间也将氧化。这种氧化可能会将反射镜的反射率降低大约1％，这可能足以引起光刻设备内的EUV辐射强度的显著的损失(对于设备中每个反射镜，这种损失是积累的)。通过使用氢离子清洁可以从反射镜去除氧化物。然而，在清洁期间不能被去除的残余物可能留在反射镜上。残余物将随时间而积累在反射镜上，由此缩短反射镜的寿命。
在一个实施例中，石墨烯的层可以设置为多层反射镜的最外层，代替钌层(或其他盖层)。石墨烯将阻止多层反射镜的最外层的氧化，因为其不能透过氧。
在多层反射镜中使用石墨烯(或在最外层顶部上的两层之间使用石墨烯)是有利的，因为石墨烯可以以均匀的厚度设置(例如，作为单层)，并且可以因此可以不扭曲由反射镜反射的辐射。相同的优点可以适用于设置在光谱纯度滤光片的两侧或任一侧上的石墨烯层(见图9)。
石墨烯提供优点，其可以设置作为非常薄的层(例如，0.34nm单层)，在这情况下，对EUV辐射是高度透明的(例如，厚度为0.34nm时大约99.8％透明)。此外，石墨烯在被加热至EUV光刻设备中可能出现的温度时是稳定的。另一优点在于，石墨烯是可广泛应用的并且可以在相对大的表面区域上应用。
石墨烯的另一优点在于，其对氢离子具有化学耐受性，因而允许在不损坏石墨烯的情况在EUV光刻设备内执行清洁。与钌相比，石墨烯还具有锌和锡不附着于其上的优点。当使用氢离子进行清洁时，锡和锌可能会倾向于附着至反射镜的钌外层(锡和锌来自光刻设备的其他部件)。这可以形成可能不容易去除的残余物。这可能会限制反射镜的寿命，因为其反射能力可能随着时间而下降。然而，锡和锌不容易粘附至石墨烯。因此可以避免反射镜上的残余物的积聚，反射镜的寿命可以延长。
虽然上面提到的是石墨烯，但是在EUV光刻设备的反射镜、光谱纯度滤光片等中可以使用石墨烯的衍生物。石墨烯的衍生物包括例如石墨烯、石墨烯氟化物、石墨烯溴化物、石墨烯氯化物以及石墨烯碘化物。石墨烯和石墨烯衍生物共同之处在于，它们都是隔膜，它们具有碳SP2键合基。石墨烯衍生物的机械性质可以与石墨烯的机械性质相同或类似，但是化学性质可以不同。石墨烯氟化物可以提供优点，其具有在被EUV辐射照射时不如石墨烯键那样容易断裂的键。基于此，石墨烯氟化物可以代替石墨烯用于本发明的实施例。
石墨烯可以包括单个SP2键合的碳层，或可以包括堆叠在一起的多个SP2键合的碳层，或堆叠在一起的多个主要地SP2键合的碳层。
虽然在本文中详述了光刻设备用在制造IC(集成电路)中，但是应该理解到，这里所述的光刻设备可以有其他应用，例如制造集成光学系统、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。
虽然上面详述了本发明的实施例在光学光刻术中的应用，应该注意到，本发明可以有其它的应用，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在衬底上形成的图案。图案形成装置的拓扑可以被印刷到提供至衬底的抗蚀剂的层中，在其上通过应用电磁辐射、热、压力或其组合来固化抗蚀剂。在抗蚀剂固化之后从抗蚀剂移开图案形成装置，在抗蚀剂中留下图案。
在允许的情况下，术语“透镜”可以指不同类型的光学部件中的任一个或其组合，包括折射型、反射型、磁性的、电磁的以及静电型光学部件。
尽管以上已经描述了本发明的具体实施例，但应该认识到，本发明可以以与上述不同的方式来实现。以上的描述是说明性的，而不是限制性的。因此，本领域的技术人员应当理解，在不背离所附的权利要求的保护范围的条件下，可以对本发明进行修改。

Claims (25)

1.一种光刻设备，包括：
辐射源，配置成产生辐射束；
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将图案赋予辐射束以形成图案化的辐射束；
腔，定位在辐射源和支撑件之间，所述腔包含配置成反射辐射束的至少一个光学部件，所述腔配置成允许来自辐射源的辐射从其中通过；
隔膜，限定所述腔的一部分，所述隔膜配置成允许辐射束通过隔膜，并阻止污染物颗粒通过隔膜；和
颗粒捕获结构，配置成允许气体沿间接路径从腔的内部流至腔的外部，颗粒捕获结构的间接路径配置成基本上阻止污染物颗粒从腔的内部到达腔的外部。
2.如权利要求1所述的光刻设备，其中间接路径是蜿蜒的路径。
3.如权利要求2所述光刻设备，其中蜿蜒的路径是来回交替行进的。
4.如前述权利要求中任一项所述的光刻设备，其中颗粒捕获结构包括间隔开的第一壁部件和第二壁部件，多个板从间隔开的第一壁部件和第二壁部件中的每一个延伸，相邻的板彼此间隔分开，相邻的板中的一个从第一壁部件延伸并且相邻的板中的另一个从第二壁部件延伸，使得板形成相互交叉的交叠结构。
5.如权利要求4所述的光刻设备，其中隔膜连接至第一壁部件。
6.如权利要求4或5所述的光刻设备，其中第一和第二壁部件中每一个包括开口，所述开口配置成允许辐射束通过。
7.如权利要求4-6中任一项所述的光刻设备，其中板是平坦的或弯曲的。
8.如权利要求1所述的光刻设备，其中颗粒捕获结构包括海绵状材料，所述海绵状材料配置成不能透过污染物颗粒而允许气体流过。
9.如前述权利要求任一项所述的光刻设备，其中隔膜包括选自由下列材料构成的组中的至少一种材料：锆、硅、钼、二硅化钼、钇、铷、锶、铌、钌以及石墨烯。
10.如权利要求9所述的光刻设备，其中隔膜由石墨烯或石墨烯衍生物形成。
11.如前述权利要求任一项所述的光刻设备，其中隔膜和颗粒捕获结构是光刻设备的源收集器模块或照射系统的一部分。
12.一种光刻方法，包括步骤：
产生辐射束；
引导辐射束通过包含反射辐射束的至少一个光学部件的腔，所述辐射束被引导朝向图案形成装置，所述腔包括隔膜；
当辐射束从腔通过隔膜并朝向图案形成装置传递时用隔膜阻止污染物颗粒通过；
使气体从腔的内部沿间接路径通过颗粒捕获结构流至腔的外部，所述间接路径基本上阻止污染物颗粒从腔的内部到达腔的外部；
用图案形成装置将图案赋予辐射束以形成图案化的辐射束；和
使用投影系统将图案化的辐射束投影到衬底上。
13.根据权利要求12所述的方法，其中间接路径是蜿蜒的路径。
14.根据权利要求13所述的方法，其中蜿蜒的路径是来回交替行进的。
15.根据权利要求12-14中任一项所述的方法，其中颗粒捕获结构包括间隔开的第一和第二壁部件，多个板从间隔开的第一和第二壁部件中的每一个延伸，相邻的板彼此间隔分开，邻近的板中的一个从第一壁部件延伸并且相邻的板中的另一个从第二壁部件延伸，使得板形成相互交叉的交叠结构。
16.根据权利要求15所述的方法，其中隔膜连接至第一壁部件。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其中第一和第二壁部件中每一个包括开口，所述开口配置成允许辐射束通过。
18.根据权利要求15-17中任一项所述的方法，其中板是平坦的或弯曲的。
19.根据权利要求12所述的方法，其中颗粒捕获结构包括配置成不能透过污染物颗粒而允许气体流过的海绵状材料。
20.根据权利要求12-19中任一项所述的方法，其中隔膜包括选自由下列材料构成的组中的至少一种材料：锆、硅、钼、二硅化钼、钇、铷、锶、铌、钌以及石墨烯或石墨烯衍生物。
21.根据权利要求20所述的方法，其中隔膜由石墨烯或石墨烯衍生物形成。
22.根据权利要求12-21中任一项所述的方法，其中隔膜和颗粒捕获结构是光刻设备的源收集器模块或照射系统的一部分。
23.一种光刻设备，包括：
辐射源，配置成产生辐射束；和
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将图案赋予辐射束以形成图案化的辐射束；
其中所述支撑件设置有包括石墨烯层的表膜。
24.一种光谱纯度滤光片，包括栅格，所述栅格配置成阻止或减少红外辐射通过，其中所述栅格覆盖有阻止氧气通过到栅格的石墨烯。
25.一种多层反射镜，包括第一材料和第二材料的交替层，其中石墨烯设置在交替层之间。
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