具有经改进滤波的软X射线光学器件的制作方法

所描述的实施例涉及x射线光学器件且更特定来说，涉及用于滤除光学系统中的带外辐射的薄膜光学层。

背景技术：

1、半导体装置(例如逻辑及存储器装置)通常由应用到样品的一系列处理步骤制造。半导体装置的各种特征及多个结构层级是由这些处理步骤形成。例如，光刻尤其是涉及在半导体晶片上产生图案的一个半导体制造过程。半导体制造过程的额外实例包含(但不限于)化学机械抛光、蚀刻、沉积及离子植入。多个半导体装置可制造于单个半导体晶片上且接着被分离成个别半导体装置。

2、在半导体制造过程期间的各个步骤使用计量过程以检测晶片上的缺陷以促进更高良率。通常使用基于包含散射测量及反射测量实施方案的技术的数个计量以及相关联分析算法以特性化纳米级结构的关键尺寸、膜厚度、组合物及其它参数。

3、传统上，散射测量关键尺寸测量是在由薄膜及/或重复周期性结构组成的目标上执行。在装置制造期间，这些膜及周期性结构通常表示实际装置几何形状及材料结构或中间设计。随着装置(例如，逻辑及存储器装置)朝向更小纳米级尺寸发展，特性化变得更困难。并入复杂三维几何形状及具有不同物理性质的材料的装置促成特性化困难。

4、基于基于x射线的散射测量及反射测量的计量系统已成为用于半导体结构的尺寸计量的适合工具。基于x射线的计量系统已展现对于低及高长宽比结构两者的测量能力。在一些应用中，基于x射线的计量系统具备与切割道目标兼容的照明束光点大小。基于x射线的计量系统已使得有效地开发且验证具挑战性测量应用的测量配方且在无大量先前尺寸及材料组合物信息的情况下在大批量制造(hvm)环境中操作可行。

5、高反射性多层光学器件是基于x射线的测量及处理系统的光学系统的关键组件。高反射性多层光学器件通常采用不同材料膜层的重复对。每一对层包含吸收剂材料层及间隔件材料层。常见吸收剂材料包含钨(w)、二硅化钨(wsi2)、钌(ru)、钒(v)、镧(la)、钼(mo)、二氧化钛(tio2)、镍(ni)等。常见间隔件材料包含碳(c)、氮化硼(bn)、碳化硼(b4c)、硅(si)等。

6、图1描绘用于软x射线应用中的多层光学器件10的横截面视图的说明。多层涂层12的一组重复对经制造于硅衬底11上方。说明多层涂层的顶部四个重复对13a到d。多层涂层的每一重复对包含间隔件层(例如，重复对13a的层15)及吸收剂层(例如，重复对13a的层14)。在图1中描绘的实施例中，间隔件层是由钪(sc)制成，且吸收剂层是由铬(cr)制成。在一个实施例中，一组多层涂层12包含多层涂层的四百个重复对。一组多层涂层的空间周期p(即，每一重复材料对的厚度)是1.56纳米以满足布拉格(bragg)条件。在埃里克森(eriksson)、弗雷德里克(fredrik)等人的“水窗的cr sc x射线多层镜的14.5%近法向入射反射率(14.5% near-normal incidence reflectance of cr sc x-ray multilayermirrors of the water window)”，光学快报(optics letters) 28-24 (2003年)：第2494到2496页中呈现图1中描绘的多层光学器件的额外描述，其内容的全文以引用的方式并入本文中。

7、多层光学器件10的反射率通常对于入射角及光束能量(即，波长)极其敏感。图2是说明依据五度的入射角的光束能量而变化的多层光学器件10的反射率的模拟的标绘图20。模拟采用假定理想、平坦接口的菲涅尔(fresnel)方程式。与每一材料相关联的光学常数(即，δ及β常数)是使用来自劳伦斯伯克利(lawrence berkeley)国家实验室的材料科学部的x射线光学器件中心(cxro)的散射因子表导出(可经由因特网在http://henke.lbl.gov/optical_constants/存取)。如图2中描绘，在399电子伏特(3.11纳米)的光束能量(其在软x射线辐射的范围(例如，80 ev到3,000 ev)内)下实现53.1%的最大反射率。

8、基于宽带、软x射线的计量需要在软x射线波长下的高反射率。然而，较低能量辐射(例如，euv、uv、可见光、ir)污染基于软x射线的测量。不幸地，如图2中说明，在软x射线系统中采用的传统多层光学器件10在极紫外(euv)光谱(例如，10 ev到80 ev)中展现高反射率。此是由随着光子能量降低而增加空气与镜材料(例如，cr或sc)之间的折射率的对比度而引起。因此，采用传统多层光学器件10的基于软x射线的系统经受euv光污染。

9、传统上，在软x射线系统的光学路径中采用一或多个透射、独立光学滤波器以过滤所要软x射线能带(例如，euv、uv、可见光、ir)之外的光污染。这些透射性、独立光学滤波器是由跨越x射线光束的横截面(例如，跨数百微米到数毫米)的极薄材料薄膜(例如，5到50纳米厚)制成。在相对大距离内未经支撑的这些极薄薄膜昂贵且极其脆弱。此负面影响当前基于软x射线的系统的可靠性及实用性。

10、总之，需要具有经改进光学器件的基于x射线的系统。经改进光学器件应实现所要能量范围内的x射线辐射的有效传播及所要能量范围之外的辐射的拒绝。特定来说，期望能够传播宽带、软x射线辐射且拒绝在光谱的euv、uv、可见光及ir部分中的波长的光学器件。

技术实现思路

1、本文中呈现有效地传播在所要能量范围内的x射线辐射且拒绝在所述所要能量范围之外的辐射的光学元件。通过非限制性实例，本文中描述的所述光学元件经实施于x射线计量系统、投影光刻系统、显微镜系统、天文系统、光谱系统、包含激光腔及光学器件的激光照明源、同步加速器照明源等中的任何者中。

2、在一个方面中，基于x射线的系统的一或多个光学元件包含集成光学滤波器，所述集成光学滤波器包含吸收具有在所要能带之外的能量的辐射的一或多个材料层。一般来说，所述集成滤波器通过抑制光谱的红外(ir)、可见光(vis)、紫外(uv)、极紫外(euv)部分或任何其它非所要波长区域内的反射率而改进基于x射线的系统的光学性能。

3、在一些实施例中，多层x射线反射光学器件包含集成光学滤波器，所述集成光学滤波器包含吸收具有低于所要能带的能量的辐射的一或多个材料层。取决于所要波长范围或待吸收波长范围，所述集成光学滤波器可包含单个材料层、两个材料层或多于两个材料层。

4、在另一方面中，集成光学滤波器包含用于防止外部环境对所述集成光学滤波器的降级、防止所述集成光学滤波器与其它材料层之间的扩散或两者的一或多个扩散屏障层。在许多实施例中，薄扩散屏障层有效地增加多层光学器件的寿命而不影响其光学性能。

5、在另一方面中，集成光学滤波器的一或多个层的厚度在所述滤波器的空间区域内变动。

6、前文是概述且因此必然含有细节的简化、概括及省略；因此，所属领域的技术人员将了解，所述概述仅是说明性且不以任何方式限制。本文中描述的装置及/或过程的其它方面、发明特征及优点将在本文中所陈述的非限制性详细描述中变得显而易见。