CN100476584C - 在光刻机中用于从主室气体隔离光源气体的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种使用第三气体将第一气体隔离于第二气体的系统和方法。第一室包含基于第一气体发光的元件。第二室使用发出的光进行处理并包含第二气体。气闸将第一室连接到第二室。气体源在气闸中提供第一和第二气体之间的第三气体，使得在气闸中第一气体隔离于第二气体。可从第一室中抽取第一和第三气体并将它们彼此分开，使得可以循环第一气体，用于再使用来形成发光。

Description

在光刻机中用于从主室气体隔离光源气体的方法和设备
技术领域
本发明一般涉及光刻系统。本发明尤其涉及光刻机中的光源气体循环。
背景技术
光刻是在一个或多个衬底(例如半导体晶片等)的表面上产生特征(例如装置)的工艺。衬底可以包括在平面板显示器、电路板、各种集成电路等的制造中所使用的那些衬底。在光刻期间，衬底位于衬底台上，并暴露于投射在衬底表面上的图像。由曝光系统形成图像。曝光系统包括光源、光学系统和具有用于形成图像的图案的光罩(例如掩模)。光罩通常位于光源和衬底之间。在超紫外(EUV)或电子束系统中，光源被容纳在光源真空室中，曝光系统和衬底被容纳在光学系统真空室中。光源室和光学系统室可以通过气闸来连接。
在光刻中，特征(例如装置)尺寸基于光源的波长。为了制造装置密度较高、允许更高的工作速度的集成电路，需要对较小特征成像。为了产生这些小特征，需要光源发出短波长的光(例如大约13nm)。这样的光线称为EUV光，由等离子体源、放电源、来自电子存贮环的同步辐射等产生。
在一些系统中，利用放电等离子体光源来产生EUV光。这类光源使用被离子化从而产生等离子体的气体或靶材料。例如，基于等离子体的光源可以使用例如氙的气体。然后，通过放电来形成等离子体。典型地，EUV光线在13-14nm的范围内。在其它的系统中，EUV光线产生于激光产生的等离子体源。在激光产生的等离子源中，从喷嘴射出材料流(例如氙、集合的氙(clustered xenon)、水滴、冰的颗粒、锂、锡蒸汽等)。激光与喷嘴隔开，并发出照射材料流的脉冲，从而产生等离子体。该等离子体随后发出EUV光线。
为了产生较大量的EUV光，等离子体产生位置处的氙的浓度必须较高(例如在光源室中)。这对于EUV光穿过系统其余部分(例如光学系统室)的有效传输产生了过高的压力。结果EUV光通过的路径必须被抽真空。通常，在源气体完成产生EUV光的功能之后，使用大的真空泵以尽快去除源气体。不幸的是，在高的机器流量下，较大量的源气体被抽走。例如氙的源气体的成本很高，除非对源气体进行循环，否则将导致更高的每片晶片成本。从EUV光刻设备的其余部分排放的其它气体与源气体相混合，致使对源气体的循环是复杂的。
因此，在一些光刻机中，通过很薄的薄膜将源气体保持与光刻设备中其余部分中的气体隔离。薄膜通过用作光谱过滤器同时去除不需要的光线。然而，由于高的热载荷破坏薄膜，具有高的流量和高的光强的光刻机不能有薄膜。热计算表明薄膜将不得不具有很大的表面积以避免在光源打开时蒸发。即使能制造，在实践中也由于易碎的特性而不能使用大面积的超薄薄膜。如果去除薄膜，则源室和光刻机的其余部分之间的阻挡就没有了，并且发生气体混合，使得源气体循环的循环的工作变得极为复杂，在某些情形下完全不现实。
因此，需要一种将光源室中的气体隔离于从光刻机的其余部分放出的气体的方法和设备，以允许源室中的气体被有效循环。
发明内容
本发明的一种实施方式提供一种包括第一室和第二室的系统，所述第一室包括基于第一气体发光的元件，所述第二室使用所发出的光进行处理并包括第二气体。该系统也包括连接第一室和第二室的气闸。该系统还包括在气闸中提供第一和第二气体之间第三气体的气体源，使得通过气闸将第一气体隔离于第二气体。
本发明的另一种实施方式提供一种系统，包括具有第一气体的光源室、具有第二气体的光学系统室、用于将光源室连接到光学系统室的第一装置和用于将第三气体流过第一装置以使第一气体隔离于第二气体的第二装置。
本发明的再一种实施方式提供一种方法，包括(a)采用第一气体产生光，(b)采用第二气体处理光学系统和(c)采用在第一气体和第二气体之间流动的第三气体将第一气体隔离于第二气体。
在实施方式的一方面，从第一室抽取第一和第三气体，将第一气体从第三气体分开，使得第一气体可循环再使用。
本发明进一步的实施方式、特征和优点，以及本发明的各种实施方式的结构和操作在下文中参考附图进行详细描述。
附图说明
此处引入并形成说明书一部分的附图示例说明本发明，并与说明书一起进一步用于解释本发明的原理，使本领域的技术人员能够实施及使用本发明。
图1表示根据本发明实施方式的光刻系统。
图2表示根据本发明实施方式的光刻系统。
图3表示在图2的光刻系统中经由气闸的气体流动。
图4表示描述根据本发明实施方式的方法的流程图。
本发明将参照附图来描述。在附图中，相似的参考数表示相同或功能相似的元件。此外，参考数最左边的数字标识参考数第一次出现的附图。
具体实施方式
尽管讨论特定的结构和配置，但应当理解这仅出于示例说明的目的。本领域的技术人员将认识到在不偏离本发明的精神和范围的情形下可以采用其它的结构和配置。对本领域的技术人员显然本发明也可应用于不同的其它应用。
图1表示根据本发明实施方式用于在晶片或衬底102上制作图案的系统100。光源104(例如EUV光源)发出光束，在被从光罩或掩模110反射之前通过光束调节器106和照射光学系统108。在被从光罩或掩模110反射之后，光束通过投影光学系统112，该投影光学系统用于将图案从光罩或掩模110的表面114转移到晶片或衬底102的表面116上。在不偏离本发明的精神和范围的情形下，这些元件也可以采用不同的配置。
图2表示根据本发明实施方式的示例系统200的详细情况。系统200包括第一室(例如光源室或真空光源室)202和第二室(例如光学系统室或光学系统真空室)204。第二室204可以包括以下元件中的一个或多个：光束调节器，照射光学系统，光罩，投影光学系统，和/或晶片。第一室202和第二室204可以由气闸206来连接。气闸基本上是基于第一气体和第二气体之间流动的第三气体允许第一和第二气体保持彼此隔离的区域(例如在二者之间形成阻挡)，气闸抑制第一和第二气体的混合或材料从第一室202到第二室204或反之的传输。
当在第一室202中容纳基于等离子体的光源时，如上文所讨论的那样，第一气体或其它材料208(例如氙、锂蒸汽、锡、氪、水蒸汽、金属靶等)被离子化以产生等离子体。第一气体208仅在产生光的时候提供给第一室202。在其它的时候(例如待机、空闲、维修或其它模式)，第一室202基本上处于真空状态。第二室204包括第二气体(例如处理气体，如氦、氩、氢、氮等)210。第二气体210可以用于减少第二室204中的污染并保护第二室204中光刻机的镜子。类似于第一气体208，第二气体210仅在需要清洁或保护的时候提供给第二室204。在其它时候第二室204基本上处于真空状态。在室202和204中需要真空状态以允许传送EUV光，因为EUV光具有很短的波长(例如13-14nm)，从而不容易通过任何气体，这些气体通常吸收EUV光。这样，真空状态允许该波长的光容易地行进到或经过第二室204。
图3示例说明根据本发明实施方式的气闸206的相互作用。经由第一和第二气体源300和302，第一和第二气体208和210被提供给第一和第二室202和204。第三气体304(例如氦、氖、氮等)从气体源(未示出)通过气闸206中的入口306。在一种实施方式中，第三气体304可以连续通过气闸206中的入口。应当选择第三气体304，从而在如下文中讨论的循环装置阶段(例如净化和循环阶段)中容易从第一气体208中脱去它。通过净化和循环第一气体208，本发明的系统200相对于在初始使用之后由于与第二气体210混合而必须舍弃第一气体208的传统系统而言降低了成本。舍弃第一气体208占光刻机运行费用中的大部分。
第三气体304的流动迫使第一气体208的分子沿箭头308的方向行进。类似地，第三气体304的流动迫使第二气体210沿箭头310的方向行进。这样，第三气体304的流动将第一气体208隔离于第二气体210。在一种实施方式中，使用泵(例如真空泵)312从第一室202中抽取第一气体208和第三气体304。然后，在循环装置314中第一气体208被从第三气体304分开，使得第一气体208可以被再使用以形成发出的光。例如，第三气体304可选择为具有凝固点(例如-60℃)，该凝固点比第一气体208的凝固点(-200℃)高很多。然后第三气体304凝固并从循环装置314中去除。在不同的实施方式中，可以直接从循环装置314再使用第一气体208，或将第一气体传送到气体源300。
应当理解，在不同的实施方式中，在排出循环装置314之后可以再使用第三气体304，或者舍弃它。也应当理解，尽管表示泵312和循环装置314直接连接到第一室的顶部，但泵312和循环装置314中的任一个或二者可以间接连接到第一室202和/或可以置于相对于第一室202的任何位置。同样，尽管没有示出，应当理解，第二气体210也可如本领域已知的那样使用相似或功能相似的装置来循环。
图4表示描述根据本发明实施方式的方法400的流程图。在步骤402中，采用第一气体(例如氙、锂蒸汽、锡、氪和水蒸汽来产生光(例如超紫外光))。在步骤404，采用在第一气体和第二气体之间流动的第三气体(例如氦、氖和氮)将第一气体从第二气体分开(例如隔离)。
结论
尽管在上文中描述了本发明的不同实施方式，应当理解它们只是以实例的方式给出，而不是限制。显然本领域的技术人员在不偏离本发明的精神和范围的情形下可以在形式上和细节上进行各种改变。这样，本发明的广度和范围不应限制于任何以上所述示例性实施方式，而应仅根据权利要求和等同物来限定。

Claims (25)

1.一种系统，包括：
包含基于第一气体发光的元件的第一室；
使用所述发出的光来进行处理并包含第二气体的第二室；
将所述第一室连接到所述第二室的气闸；和
在所述气闸中提供所述第一和所述第二气体之间的第三气体的气体源，使得在所述气闸中所述第一气体隔离于所述第二气体；
将所述第一气体从所述第三气体分开的循环装置，使得所述第一气体被再使用以形成所述发出的光。
2.根据权利要求1的系统，其中所述第一气体选自由氙、锂蒸汽、锡、氪和水蒸汽组成的组。
3.根据权利要求1的系统，其中所述第二气体选自由氦、氩、氢和氮组成的组。
4.根据权利要求1的系统，其中所述第三气体选自由氦、氖和氮组成的组。
5.根据权利要求1的系统，还包括：
从所述第一室抽取所述第一和第三气体的泵。
6.根据权利要求5的系统，其中所述泵和所述循环装置位于所述第一室的外部。
7.根据权利要求1的系统，其中所述元件发出超紫外光。
8.根据权利要求1的系统，其中所述第一室容纳等离子体光源。
9.根据权利要求8的系统，其中所述等离子体光源产生超紫外光。
10.一种系统，包括：
具有第一气体的光源室；
具有第二气体的光学系统室；
用于将所述光源室连接到所述光学系统室的第一装置；和
用于使第三气体通过所述第一装置、以使所述第一气体隔离于所述第二气体的第二装置；
将所述第一气体从所述第三气体分开的循环装置，使得第一气体被再使用以形成所述发出的光。
11.根据权利要求10的系统，其中所述第一气体选自由氙、锂蒸汽、锡、氪和水蒸汽组成的组。
12.根据权利要求10的系统，其中所述第二气体选自由氦、氩、氢和氮组成的组。
13.根据权利要求10的系统，其中所述第三气体选自由氦、氖和氮组成的组。
14.根据权利要求10的系统，还包括：
从所述光源室抽取所述第一和第三气体的泵。
15.根据权利要求14的系统，其中所述泵和所述循环装置位于所述光源室的外部。
16.根据权利要求10的系统，其中所述光源室发出超紫外光。
17.根据权利要求10的系统，其中所述光源室容纳等离子体光源。
18.根据权利要求17的系统，其中所述等离子体光源产生超紫外光。
19.一种方法，包括：
(a)采用第一气体产生光；
(b)采用第二气体处理光学系统；以及
(c)采用在所述第一气体和所述第二气体之间流动的第三气体将所述第一气体从所述第二气体分开；
将所述第一气体从所述第三气体分开以及循环所述第一气体。
20.根据权利要求19的方法，其中所述第一气体选自由氙、锂蒸汽、锡、氮和水蒸汽组成的组。
21.根据权利要求19的方法，其中所述第二气体选自由氦、氩、氢和氮组成的组。
22.根据权利要求19的方法，其中所述第三气体选自由氦、氖和氮组成的组。
23.根据权利要求19的方法，其中所述产生步骤(a)产生超紫外光。
24.根据权利要求19的方法，其中所述处理步骤(b)降低光学系统室中的污染。
25.根据权利要求19的方法，其中所述处理步骤(b)保护光学系统室中的光学系统。
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