辐射源、光刻设备以及器件制造方法

申请号 CN200980131416.4 申请日 2009-07-13 公开(公告)号 CN102119366A 公开(公告)日 2011-07-06
申请人 ASML荷兰有限公司; 发明人 A·凯姆鹏; V·班尼恩; V·伊万诺夫; E·鲁普斯卓;
摘要 一种 光刻 设备,包括:源,配置成使用 等离子体 生成包括想要的 辐射 和不想要的辐射的辐射束;照射系统,配置成在光刻设备操作期间调节辐射束并且接收氢气;和 支撑 结构,构造成保持图案形成装置。所述图案形成装置能够将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束以形成 图案化 的辐射束。衬底台构造成保持衬底,以及投影系统配置成将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上。光刻设备配置成使得进入照射系统的辐射束包括由等离子体生成的至少50%的不想要的辐射,并且包括与氢气反应以生成氢自由基的辐射的 波长 。
权利要求

1.一种光刻设备,包括:
源,配置成使用等离子体生成包括想要的辐射和不想要的辐射的辐射束;
照射系统,配置成在光刻设备操作期间调节辐射束并且接收氢气;
支撑结构,构造成保持图案形成装置,所述图案形成装置能够将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束以形成图案化的辐射束;
衬底台,构造成保持衬底;和
投影系统,配置成将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上,
其中所述光刻设备配置成使得进入照射系统的辐射束包括由等离子体生成的至少
50%的不想要的辐射,并且包括与氢气反应以生成氢自由基的辐射的波长
2.根据权利要求1所述的光刻设备,其中,所述想要的辐射包括极紫外辐射
3.根据权利要求1所述的光刻设备,其中,所述不想要的辐射包括紫外辐射和/或深紫外辐射。
4.根据权利要求1所述的光刻设备,其中,所述投影系统配置成在光刻设备操作期间接收氢气;和
其中所述光刻设备配置成使得进入投影系统的辐射束包括由等离子体生成的至少
50%的不想要的辐射,并且包括与氢气反应以生成氢自由基的辐射的波长。
5.根据权利要求1所述的光刻设备,还包括设置在投影系统内的一个或多个滤光片,所述一个或多个滤光片布置成过滤掉帮助生成氢自由基的不想要的辐射的波长。
6.根据权利要求5所述的光刻设备,其中,所述一个或多个滤光片设置在最后接收辐射束的投影系统末端处。
7.根据权利要求5所述的光刻设备,其中,所述一个或多个滤光片设置在投影系统和衬底台之间。
8.根据权利要求5所述的光刻设备,其中,所述一个或多个滤光片设置在光刻设备的动态气附近。
9.根据权利要求5所述的光刻设备,其中,所述一个或多个滤光片是光谱纯度滤光片。
10.根据权利要求1所述的光刻设备,还包括设置在照射系统内的一个或多个滤光片,所述一个或多个滤光片布置用以过滤掉帮助生成氢自由基的不想要的辐射的波长。
11.根据权利要求1所述的光刻设备,还包括过滤掉不帮助生成氢自由基的不想要的辐射的至少部分波长的一个或多个滤光片,所述一个或多个滤光片定位用以在辐射束入射到照射系统的光学元件之前过滤掉辐射束。
12.根据权利要求11所述的光刻设备,其中,所述一个或多个滤光片设置在光刻设备的源内。
13.根据权利要求11所述的光刻设备,其中,所述一个或多个滤光片布置成过滤掉红外辐射。
14.一种器件制造方法,包括步骤:
使用等离子体生成包括想要的辐射和不想要的辐射的辐射束;
引导辐射束通过调节辐射束的照射系统;
引导辐射束到图案形成装置上,所述图案形成装置将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束以形成图案化的辐射束;
使用投影系统将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上;
提供氢气至照射系统和/或投影系统;和
用通过等离子体生成的不想要的辐射由氢气生成氢自由基,
其中进入照射系统和/或投影系统的辐射束包括用于生成氢自由基的至少50%的不想要的辐射。
15.根据权利要求14所述的器件制造方法,其中,所述想要的辐射包括极紫外辐射
16.根据权利要求14所述的器件制造方法,其中,所述不想要的辐射包括紫外辐射和/或深紫外辐射。
17.根据权利要求14所述的器件制造方法,还包括用投影系统中的一个或多个滤光片过滤掉辐射束,使得仅想要的辐射从投影系统传递到衬底上。
18.一种光刻设备,包括:
源,配置成使用等离子体生成辐射束;
照射系统,配置成调节辐射束;
支撑结构,构造成保持图案形成装置,所述图案形成装置能够将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束以形成图案化的辐射束;
衬底台,构造成保持衬底;和
投影系统,配置成将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上;
其中源、照射系统和投影系统中的一个或多个配置成在光刻设备操作期间接收氢气和惰性气体,和其中所述辐射束与惰性气体反应以生成原子氢以提高由氢气提供的清洁的量。
19.一种器件制造方法,包括步骤:
使用形成源的一部分的等离子体生成辐射束;
引导辐射束通过调节辐射束的照射系统;
引导辐射束到图案形成装置,所述图案形成装置将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束以形成图案化的辐射束;
使用投影系统将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上;
提供氢气和惰性气体的混合物至源、照射系统和投影系统中的一个或多个;和用辐射束和惰性气体生成原子氢以提高由氢气提供的清洁的量。
20.根据权利要求19所述的器件制造方法,其中,所述混合物包括至少80%的氢气。
21.根据权利要求19所述的器件制造方法,其中,所述混合物包括至少90%的氢气。
22.根据权利要求19所述的器件制造方法,其中,所述混合物包括至少95%的氢气。
23.根据权利要求19所述的器件制造方法,其中,所述混合物包括至少99%的氢气。

说明书全文

辐射源、光刻设备以及器件制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种光刻设备以及一种用于产生极紫外辐射的方法。

背景技术

[0002] 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。在该示例中,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,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)层上而实现的。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:步进机,在步进机中,通过将全部图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分;
和扫描器,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同步地扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。
[0003] 图案印刷的极限的理论估计可以由分辨率的瑞利准则(Rayleigh criterion)给出:
[0004]
[0005] 其中λ是所用辐射的波长,NAPS是用来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,而CD是印刷的特征的特征尺寸(或临界尺寸)。从瑞利准则可以得出,最小可印刷的特征尺寸的减小可以通过三种方式来获得:缩短曝光波长λ、提高数值孔径NAPS或减小k1的值。
[0006] 为了减小曝光波长,并因此减小临界尺寸,已经提出使用极紫外(EUV)辐射源。EUV辐射源配置用以输出大约13nm的辐射波长。因此,EUV辐射源可以为获得小的特征印刷贡献重要一步。可能的EUV辐射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储能环产生的同步辐射。当使用等离子体源时,作为生成等离子体时的副产物,产生污染物颗粒。通常,这种污染物颗粒是不想要的,因为它们粘附在例如光刻设备的反射表面上。污染物颗粒在光刻设备的反射表面上的积累降低了这些表面的反射率,并且随后降低了光刻设备的可实现的产出。
[0007] 期望减小污染物颗粒在光刻设备的反射表面上的积累。

发明内容

[0008] 根据本发明的一方面,提供一种光刻设备,包括:源,配置成使用等离子体生成包括想要的辐射和不想要的辐射的辐射束;照射系统,配置成在光刻设备操作期间调节辐射束并且接收氢气;和支撑结构,构造成保持图案形成装置。所述图案形成装置能够将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束以形成图案化的辐射束。衬底台构造成保持衬底,以及投影系统配置成将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上。所述光刻设备配置成使得进入投影系统的辐射束包括由等离子体生成的至少50%的不想要的辐射,并且包括与氢气反应以生成氢自由基的辐射的波长。
[0009] 根据本发明的一个方面,提供一种器件制造方法,包括:使用等离子体生成包括想要的辐射和不想要的辐射的辐射束;引导辐射束通过调节辐射束的照射系统;引导辐射束到图案形成装置上,所述图案形成装置将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束以形成图案化的辐射束;使用投影系统将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上;提供氢气至照射系统和/或投影系统;和用通过等离子体生成的不想要的辐射由氢气生成氢自由基。进入照射系统和/或投影系统的辐射束包括用于生成氢自由基的至少50%的不想要的辐射。
[0010] 根据本发明的一方面,提供一种光刻设备,包括:源,配置成使用等离子体生成辐射束;照射系统,配置成调节辐射束;支撑结构,构造成保持图案形成装置。所述图案形成装置能够将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束以形成图案化的辐射束。衬底台构造成保持衬底,以及投影系统配置成将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上。源、照射系统和投影系统中的一个或多个配置成在光刻设备操作期间接收氢气和惰性气体。所述辐射束与惰性气体反应以生成原子氢以提高由氢气提供的清洁的量。
[0011] 根据本发明的一方面,提供一种器件制造方法,包括:使用形成源的一部分的等离子体生成辐射束;引导辐射束通过调节辐射束的照射系统;引导辐射束到图案形成装置上,所述图案形成装置将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束以形成图案化的辐射束;使用投影系统将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上;提供氢气和惰性气体的混合物至源、照射系统和投影系统中的一个或多个;和用辐射束和惰性气体生成原子氢以提高由氢气提供的清洁的量。附图说明
[0012] 下面仅通过示例的方式,参考附图对本发明的实施例进行描述,其中示意性附图中相应的标记表示相应的部件,在附图中:
[0013] 图1示意地示出根据本发明一个实施例的光刻设备;
[0014] 图2示出根据本发明实施例的光刻设备的详细示意图。具体实施例
[0015] 图1示意地示出了根据本发明的一个实施例的光刻设备1。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。所述设备还包括支撑结构(例如掩模台)MT,其构造用于支撑图案形成装置(例如掩模)MA,并与配置用于根据特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,其构造用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W,并与配置用于根据特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(例如折射式或反射式投影透镜系统)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(例如包括一根或多根管芯)上。
[0016] 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。
[0017] 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。所述支撑结构MT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MT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MT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)。这里使用的术语“掩模版”或“掩模”可以看作与更为上位的术语“图案形成装置”同义。
[0018] 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。应该注意的是,赋予辐射束的图案可能不与衬底的目标部分上的所需图案精确地相同(例如,如果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。
[0019] 图案形成装置可以是反射式的。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。
[0020] 这里使用的术语“投影系统”可以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。这里使用的术语“投影透镜”可以认为是与更上位的术语“投影系统”同义。
[0021] 如图所示,所述设备是反射类型的(例如采用反射掩模)。
[0022] 所述光刻设备可以是具有两个(双台)或更多衬底台(和/或两个或更多的图案形成装置台)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。
[0023] 参照图1,所述照射系统IL接收从辐射源SO发出的辐射束。源SO和照射系统IL与需要时的束传递系统一起可以称为辐射系统。
[0024] 所述照射系统IL可以包括用于调整所述辐射束的强度分布的调整器。通常,可以对所述照射系统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,所述照射系统IL可以包括各种其它部件,例如积分器和聚光器。可以将所述照射系统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。
[0025] 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。已经穿过图案形成装置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的路径精确地定位图案形成装置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(粗定位)和短行程模块(精定位)的帮助来实现支撑结构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),支撑结构MT可以仅与短行程致动器相连,或可以是固定的。可以使用图案形成装置对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置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图案形成装置MA上的情况下,所述图案形成装置对准标记可以位于所述管芯之间。
[0026] 可以将所示的设备用于以下模式中的至少一种中:
[0027] 1.在步进模式中,在将支撑结构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。
[0028] 2.在扫描模式中,在对支撑结构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。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)。
[0029] 3.在另一个模式中,将用于保持可编程图案形成装置的支撑结构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。
[0030] 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。
[0031] 图2更详细地示出图1中的设备,包括源SO、照射系统IL以及投影系统PS。源SO从等离子体2生成极紫外辐射,以及非极紫外辐射,例如紫外(UV)辐射和深紫外(DUV)辐射,以及红外(IR)辐射。通过引导激光束5至通过液滴生成器20生成的例如或钆等合适材料的液滴上而产生等离子体2。激光束5引起液滴蒸发,由此生成等离子体2。这种类型的源可以称为激光产生的等离子体(LPP)源。
[0032] 由等离子体2发射的辐射通过收集器3收集,并且传递至中间焦点8。中间焦点8用作源SO中的孔处的虚拟源点8。来自源SO的辐射束9在照射系统IL内部经由第一和第二正入射反射器10、11反射到定位于支撑结构MT上的图案形成装置MA(例如掩模)上。形成了图案化的束12,其在投影系统PS内经由第一和第二反射元件13、14成像到保持在衬底台WT上的衬底W上。在照射系统IL和投影系统PS中通常存在比示出更多的元件。
[0033] 在替换的结构(未示出)中,可以通过使部分离子化的放电等离子体在光轴上发生破坏而产生极紫外辐射。该源可以称为放电产生的等离子体(DPP)源。例如10Pa分压的氙(Xe)、锂(Li)、锡(Sn)蒸汽或任何其他合适的气体或蒸汽可以用于产生极紫外辐射发射等离子体。
[0034] 虽然图2中示出的收集器3是单曲面反射镜,但是可以采用其他形式的收集器。例如,收集器可以是具有两个辐射收集表面的施瓦兹希尔(Schwarzschild)收集器。在替换的示例中,收集器可以是掠入射收集器,其包括彼此嵌套的多个基本上圆柱形的反射器。掠入射收集器可以适于用于DPP源中。
[0035] 通常,收集器可以配置成收集由等离子体2产生的辐射,并且将收集的辐射聚焦以形成辐射束。辐射束可以通过源SO和照射系统IL之间的孔6(为了便于图示,图中示意地示出为源SO和照射系统IL内的分离的孔)。孔6可以是圆形的孔,或具有其他形状(例如椭圆形、方形等)。孔6可以是小的,例如具有小于大约10cm、优选小于1cm的直径(沿光刻设备的光轴的横向方向测量)。
[0036] 当使用激光产生的等离子体(LPP)源或放电产生的等离子体(DPP)源,可以产生快离子和/或中性粒子(例如锡(Sn))形式的污染物。这种污染物会积累在收集器3的反射表面上,引起收集器反射率的损失,由此降低收集器的效率。污染物还会引起光刻设备的其他反射部件(例如反射镜10、11、13、14或图案形成装置MA)的反射率随时间延长而损失。光刻设备的产出依赖于入射到曝光的衬底上的极紫外辐射的强度。由于污染物在收集器或光刻设备的其他反射表面上的积累导致的反射率的任何降低将减少光刻设备的产出。
[0037] 在本发明的一个实施例中,可以使用氢自由基去除光刻设备的反射表面上的污染物。氢自由基通过与污染物反应从反射表面去除污染物。例如,氢自由基可以与锡(Sn)污染物反应形成气态的SnH4,其可以被出光刻设备。在另一示例中,氢自由基可以与(C)污染物反应形成碳氢化合物,其随后可以被泵出光刻设备。
[0038] 除了去除污染物,氢自由基还可以阻止污染物在第一位置沉积在反射表面上。
[0039] 氢自由基可以通过氢气分子的离解来产生。这种离解可以由于等离子体2发射的辐射入射到氢气分子并引起氢气分子原子化并形成氢自由基而产生。
[0040] 源SO在使用期间(即光刻设备操作期间)可以包含氢气氛(即氢气)。源SO中的氢气的压可以依赖于源是LPP源还是DPP源。在LPP源中,氢气的压力可以例如为几十帕斯卡,大约100Pa或几百帕斯卡。在DPP源中,氢气的压力可以例如在2-5Pa范围内,并且可以例如为3Pa。源内的压力有时称为基础压力。
[0041] 在有些情形中,可以在源SO内的室(未示出)内部产生等离子体。该室在文中被称为等离子体室,可以例如存在于LPP源内。在该室内的氢气的压力可以高于在源SO的剩余部分内的氢气的压力。
[0042] 由等离子体2发射的辐射引起源SO(包括在其所在的等离子体室内)内的氢气的氢气分子的离解,由此产生氢自由基。氢自由基从源内的反射表面去除污染物,并且还可以阻止污染物沉积在反射表面上。
[0043] 使用由等离子体2发射的辐射产生氢自由基可以具有若干优点。例如,不需要使用例如专用的氢自由基产生器等硬件来产生氢自由基。除了成本高,专用的氢自由基产生器通常通过使用钨丝离解氢气进行工作。钨丝可能在光刻设备内导致不想要的钨的污染。本发明的实施例因为不需要专用的氢自由基产生器,因此可以避免这种钨污染险。
[0044] 使用由等离子体2发射的辐射产生氢自由基的一个附加的优点在于,其允许在光刻设备的操作期间(即通过光刻设备曝光衬底的同时)执行光刻设备的反射表面的清洁。
[0045] 减少反射表面上的污染物的积累带来的另一优点在于,减轻了由辐射吸收加热反射表面的程度。这是因为反射表面的反射率保持较高,而相反的情况下导致较少的辐射吸收。
[0046] 在传统的光刻设备中,滤光片通常用于过滤将图案形成装置MA的图案投影至衬底W上时所不需要的辐射(可以称为“不想要的辐射”)的波长。例如,如果光刻设备配置成使用极紫外辐射用于将图案投影至衬底上,滤光片可以例如是光谱纯度滤光片,其布置成透射具有在极紫外波长范围内的例如13.5nm波长的想要的辐射,同时阻挡不想要的其他波长的辐射。不想要的辐射可以包括也由源内的等离子体产生的红外辐射、紫外辐射和深紫外辐射。传统技术中,光谱纯度滤光片被设置成邻近等离子体2(例如在收集器3和源SO的孔6之间),以便限制通过光刻设备的照射系统IL和投影系统PS的辐射的量。术语“光谱纯度滤光片”可以被看成选择电磁光谱的特定想要的部分(例如13.5nm、6.7nm或者6.8nm)的滤光片。
[0047] 将氢气离解成氢自由基可以是等离子体产生的辐射的强度的函数和/或等离子体产生的辐射的波长的函数。基于这些原因,在本发明的一个实施例中,光谱纯度滤光片位于照射系统IL内或投影系统PS内,而不是位于等离子体2附近。
[0048] 在本发明的一个实施例中,光谱纯度滤光片80设置在投影系统PS的末端,其在最后接收辐射束。因为在最后接收辐射束的光谱纯度滤光片80设置在投影系统PS的末端,除了通过源SO的辐射,由等离子体2发射的未过滤的辐射通过照射系统IL和投影系统PS。这种未过滤的辐射可以离解在源SO、照射系统IL以及投影系统PS内存在的氢气,从而产生氢自由基,清洁收集器3、照射系统反射镜10和11以及投影系统反射镜13和14的光学表面。在一个实施例中,由源SO产生并可以用于生成氢自由基的至少50%的不想要的辐射通过照射系统IL以及投影系统PS。在一个实施例中,由源SO产生的至少70%的不想要的辐射通过照射系统IL以及投影系统PS。在一个实施例中,由源SO产生的至少90%的不想要的辐射通过照射系统IL以及投影系统PS。
[0049] 未过滤的辐射的强度在通过照射光学元件单元以及投影系统时将逐渐地减小,因为辐射每一次被反射表面10、11、13、14反射都遭受损失。然而,在进入到照射系统IL和投影系统PS之前,未过滤的辐射比已经通过光谱纯度滤光片过滤的情况具有更高的强度。
[0050] 入射到光谱纯度滤光片80上的辐射强度比入射到位于等离子体2附近的光谱纯度滤光片80上的辐射的强度小。由于强度减小,光谱纯度滤光片寿命显著地延长了。
[0051] 在本发明的一个实施例中,光谱纯度滤光片81设置在照射系统IL的末端,用于最后接收辐射束。因为光谱纯度滤光片81位于照射系统IL的末端,其在最后接收辐射束,除了通过源SO的辐射,由等离子体2发射的未过滤的辐射通过照射系统IL。这种未过滤的辐射可以离解在源SO和照射系统IL内的氢气,由此产生氢自由基,清洁收集器3以及照射系统反射镜10和11的光学表面。在照射系统IL内设置光谱纯度滤光片确保辐射束在其入射到图案形成装置MA之前被过滤。这可以是期望的,例如如果未过滤的辐射束将预期会传递太多的热量至图案形成装置。
[0052] 光谱纯度滤光片81可以例如设置在照射系统内,而不是设置在投影系统内,或者以及将光谱纯度滤光片80设置在投影系统中。
[0053] 照射系统光谱纯度滤光片81和投影系统光谱纯度滤光片80可以设置在照射系统和投影系统内的任何合适的位置。图2中示出的例子仅是示例。
[0054] 光谱纯度滤光片可以是透射滤光片80、81(如图2所示)或可以是反射滤光片,诸如例如闪耀光栅。在光谱纯度滤光片为透射滤光片的情况下,其对于例如极紫外辐射(例如13.5nm)等想要的辐射,可以例如具有至少40%、至少60%、至少80%、或至少90%的透射率。在光谱纯度滤光片为反射滤光片的情况下,其对于例如极紫外辐射(例如13.5nm)等想要的辐射,可以例如具有至少40%、至少60%、至少80%、或至少90%的反射率。极紫5
外辐射与深紫外辐射的光谱纯度滤光片透射比值可以是100、1000,或者甚至为10。
[0055] 光谱纯度滤光片80,81可以配置成过滤掉不想要的辐射。不想要的辐射可以限定为具有与用于将图案投影到衬底上的波长不同的波长(例如,不等于13.5nm的波长)的辐射。不想要的辐射,其可以通过光谱纯度滤光片反射或吸收,其可以具有比想要的辐射长或短的波长。在本发明的一个实施例中,不想要的辐射和想要的辐射都用于将氢气离解成氢自由基。这可以在源SO内、照射系统IL内或光刻设备的投影系统PS内发生。不想要的辐射可以包括深紫外(DUV)辐射以及紫外(UV)辐射。
[0056] 光谱纯度滤光片80、81可以包括交替的层的多层结构。光谱纯度滤光片的多层结构可以具有例如2-200个交替的层、10-100个交替的层或20-50个交替的层。交替的层可以例如具有0.2-100nm、0.2-20nm、或者0.5-5nm的厚度。交替的层的每一个可以形成基本上恒定厚度的连续的层。交替的层的多层结构的总厚度在10到700nm范围,并且可以在100-200nm范围内。
[0057] 光谱纯度滤光片80、81的交替的层的多层结构可以由任何合适数量的不同的交替的层形成。例如,可以存在两个不同的彼此交替的层。替换地,可以存在彼此交替的三个不同的层。
[0058] 形成光谱纯度滤光片80的多层结构的交替的层可以由下面的任一个的组合形成:Zr和Si层;Zr和B4C层;Mo和Si层;Cr和Sc层;Mo和C层;以及Nb和Si层。交替的层的多层结构可以通过使用任何合适的技术(例如利用离子抛光或不利用离子抛光的磁控溅射外延、离子溅射以及电子束蒸发)、通过沉积例如Zr和Si的交替的层来形成。有关光谱纯度滤光片的其他信息可以从2008年5月13日出版的未决美国专利7372623中获得,其全部内容这里通过参考并入本文。
[0059] 在本发明的一个实施例中,在光刻设备内设置多于一个的辐射滤光片。例如,在源SO内设置阻挡红外辐射的滤光片82。红外辐射在经由氢气分子的离解生成氢自由基方面几乎不提供或不提供帮助。因为红外辐射将有助于对照射系统IL和投影系统PS内的反射镜的不想要的加热,因此使用红外滤光片82以在红外辐射进入照射系统IL和投影系统PS之前过滤掉红外辐射。红外滤光片82可以例如包括金属栅格,其具有小于将要被去除的辐射的波长的周期。
[0060] 通常,阻挡比想要的波长长的波长的低通滤光片可以设置在源SO附近、源SO内或者光刻设备的任何其他合适的位置上。
[0061] 通常,过滤掉至少部分不希望用于将图案光刻投影至衬底上的波长的和不帮助生成氢自由基的一个或多个滤光片可以设置在源SO附近、设置在源SO内或者设置在任何其他合适的位置上。该一个或多个滤光片可以设置成,使得辐射束在其入射到照射系统IL的反射器之前通过一个或多个滤光片过滤掉。上述的红外滤光片82可以看成是这种类型的滤光片的例子。
[0062] 通常过滤掉帮助生成氢自由基但是不希望用于光刻投影图案到衬底上的波长的一个或多个滤光片可以设置在投影系统PS(例如,在衬底台WT附近)中、照射系统IL中或任何其他合适的位置处。上述的光谱纯度滤光片80、81可以看成是这种类型的滤光片的例子。
[0063] 除了过滤辐射,滤光片可以在衬底台WT附近密封投影系统PS。滤光片可以设置在投影系统的后面、但是在使用时提供衬底W的位置的前面。例如,滤光片可以设置在配置成朝向衬底吹出气体的动态气附近。在这种情形中,滤光片可以设置成,使得由动态气锁发射的气体从滤光片的表面朝向衬底反射,由此改进朝向衬底的气流。
[0064] 在源SO、和/或照射系统IL和/或投影系统PS中的氢气的压力可以基本上相同。替换地,在这些位置的每一个内压力可以不同。在给定位置处的氢气的压力可以例如是基于在该位置处的反射表面上预期产生的污染的类型和程度来设定的。例如,在源SO内可能存在更多的污染(例如在收集器3处),并且污染物可以例如是锡(Sn)。然而,在照射系统IL和/或投影系统PS中,可能存在较少污染,并且污染物可以例如是碳(C)。因此在源SO内的氢气压力可以高于照射系统IL内的氢气压力。基于相同的原因,在照射系统IL内的氢气压力可以高于在投影系统PS内的氢气压力。
[0065] 在一个实施例中,在源SO内的氢气的压力范围为2-200Pa,并且可以是大约100Pa。在一个实施例中,在照射系统IL和投影系统PS内的氢气的压力范围是在0.3-20Pa的范围,并且可以是大约3Pa。
[0066] 单个的气体供给系统可以用于提供氢气到光刻设备的不同部分(例如源SO、照射系统IL以及投影系统PS)。替换地,每个单独的部分可以包括适于提供氢气的专用的气体供给系统。
[0067] 在一个实施例中,可以设置辐射源(除了等离子体2),辐射源布置成在光刻设备内提供深紫外和/或紫外辐射,并由此帮助从氢气生成氢自由基。例如,在投影系统PS内可以设置发射深紫外和/或紫外辐射的附加的辐射源(未示出)。可以在照射系统IL内设置发射深紫外和/或紫外辐射的附加的辐射源。在这种情形中,光谱纯度滤光片可以定位在附加的辐射源和衬底台WT之间,使得在光刻设备操作期间阻挡来自附加的辐射源的辐射入射到衬底W上。
[0068] 在本发明的一个实施例中,氩气可以与氢气一起引入到光刻设备内。因为氩气是惰性气体,其不会直接帮助从光刻设备的反射表面去除污染物。然而,氩气帮助生成原子氢。结果,可以生成附加的原子氢,并且可以看到清洁效果的相应的提高。
[0069] 氩气可以接收来自辐射束的能量,该能量随后从氩气传递给氢气,这导致经由氢气分子的离解生成原子氢。对于给定的能量,这种能量从氩气到氢气的传递是比通过辐射束直接激励氢气分子更为有效的机制。
[0070] 由辐射束提供给氩气的能量的量使得氩气能够生成足够的原子氢以提供由氢气提供的清洁的可测量的提高(与没有氩气的情况下由氢气提供的清洁相比)。不需要电场或其他加速氩气以便生成原子氢的其他装置。
[0071] 可以在光刻设备的源SO、照射系统IL以及投影系统PS中的一个或多个中提供氩气。
[0072] 氩气是可以与氢气一起引入到光刻设备内的第二气体的一个示例。第二气体可以是任何惰性气体。惰性气体是优选的,因为非惰性第二气体会在光刻设备内引起不想要的污染。例如,含碳、或氮的气体可能分别产生碳污染物、反射镜钌层的氧化物以及氮化锡的形成。
[0073] 在光刻设备内提供的第二气体的量可以比氢气的量少。例如,气体混合物可以包括至少80%的氢气、至少90%的氢气、至少95%的氢气、或者至少99%的氢气。
[0074] 当选择将要存在于混合物中的第二气体的量时,应该考虑下面的因素:较大量的第二气体将提供较大的清洁效果的提高(通过增加氢自由基的生成),但是也会导致由于第二气体分子在光刻设备的反射表面上的溅射引起的较大程度的损伤。溅射导致的反射表面的损伤程度可以依赖于第二气体的分子质量。例如在没有发生由于溅射导致的反射表面的显著的损伤的情况下使用比氩气比例大的氦气比例作为第二气体是可以的。
[0075] 上面描述的本发明的实施例提到光刻设备的反射表面。这些可以看成光刻设备的光学表面的示例。光刻设备的所有光学表面是反射性的并不是必须的。
[0076] 上面使用的术语极紫外(EUV)辐射可以解释为具有小于20nm的波长的电磁辐射,例如在10-20nm范围的波长、例如在13-14nm范围内的波长、例如在5-10nm范围的波长、例如6.7nm或6.8nm的波长的电磁辐射。
[0077] 虽然本文详述了光刻设备在制造ICs中的应用,应该理解到,这里描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看到,在这种替代应用的情况中,可以将其中使用的任意术语“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)、测量工具和/或检验工具中。在可应用的情况下,可以将这里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。
[0078] 上面的说明书是示例性的而不是限定的。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
[0079] 本发明不限于光刻设备的应用,或用于在实施例中描述的光刻设备中。此外,附图通常仅包括对理解本发明必要的元件和特征。除此之外,光刻设备的附图是示意性的并且并不成比例。本发明不限于在附图中示出的这些元件(例如在示意图中示出的反射镜的数量)。
[0080] 本领域技术人员将理解上述的示例是可以组合或结合的。
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