CN102084299A - Euv光刻设备的源模块、光刻设备以及用于制造器件的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用在光刻设备中的源模块(10)被构造以产生极紫外(EUV)和伴随辐射，且包括被配置以与EUV辐射的源协作的缓冲气体。所述缓冲气体对于所述EUV辐射具有至少50％的透射率，对于所述伴随辐射具有至少70％的吸收率。

Description

EUV光刻设备的源模块、光刻设备以及用于制造器件的方法
对相关申请的交叉引用
本申请要求于2008年7月14日申请的美国临时申请61/129,715的权益，且通过参考将其全部内容并入本文中。
技术领域
本发明涉及EUV光刻设备的源模块、包括所述源模块的光刻设备以及制造器件的方法。
背景技术
光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上(通常应用到所述衬底的目标部分上)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。典型地，经由成像将所述图案转移到在所述衬底上设置的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。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：所谓步进机，在所述步进机中，通过将整个图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分；以及所谓扫描器，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扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。
可以从美国专利申请公开出版物No.2007/0012889了解被构造以产生极紫外(EUV)光的光刻设备的实施例。在已知的设备中，为了使得从EUV源传播的EUV束朝向光刻设备的照射系统富集(enrich)，提供了包括ZrCl4的气体光谱纯度滤光片。已知的光刻设备的光谱纯度滤光片可能位于接收来自EUV源的包含EUV的光束且将所述光束传递至适合的下游的EUV光学系统的区域中，其中来自所述源的光束被布置以在进入光学系统之前穿过光谱纯度滤光片。基于ZrCl4的气体光谱纯度滤光片被配置以使得在光束穿过其时使所述光束富集于至少一个EUV波长上。
发明内容
已知的光谱纯度滤光片可能不能有效地减缓从EUV源传播进入光刻设备的光学系统中的颗粒碎片。已知的气体光谱纯度滤光片可能不能够实质地抑制在EUV范围之外的波长，例如紫外光、可见光以及红外辐射。
期望提供一种用于EUV光刻设备中的源模块，其中有效地改善了产生的光的EUV富集和碎片减缓。
根据本发明的一个方面，提供了用在光刻设备中的源模块。所述源模块被构造成产生极紫外(EUV)辐射和伴随辐射(secondaryradiation)。所述源模块包括被配置以与所述EUV辐射的源协作的缓冲气体。所述缓冲气体对于所述EUV辐射具有至少50％的透射率和对于所述伴随辐射具有至少70％的吸收率。EUV辐射可以通过利用激光产生等离子体(LPP)源来产生。
根据本发明的一个方面，提供了一种光刻设备，所述光刻设备被布置以将图案从图案形成装置投影到衬底上。所述光刻设备包括源模块，所述源模块被构造成产生极紫外(EUV)辐射和伴随辐射。所述源模块包括被配置以与所述EUV辐射的源协作的缓冲气体。所述缓冲气体对于所述EUV辐射具有至少50％的透射率，并对于所述伴随辐射具有至少70％的吸收率。缓冲气体可以对于EUV辐射具有至少90％、或甚至95％的透射率。缓冲气体可以对于伴随辐射具有至少90％的吸收率。另外地或可替代地，缓冲气体可以被冷却。为了冷却缓冲气体，所述源可以包括被构造且被布置以冷却缓冲气体的被动式元件。另外，所述源可以包括被构造且被布置以冷却缓冲气体的循环单元。优选地，缓冲气体包括轻原子量的元素。
根据本发明的一个方面，提供了一种器件制造方法，所述方法包括将极紫外(EUV)辐射的图案化的束投影到衬底上。EUV辐射以及伴随辐射由源模块产生。所述源模块包括被配置以与所述EUV辐射的源协作的缓冲气体。所述缓冲气体对于所述EUV辐射具有至少50％的透射率，且对于所述伴随辐射具有至少70％的吸收率。
根据本发明的一个方面，提供了一种器件制造方法，所述器件制造方法包括：用辐射源产生极紫外辐射和伴随辐射；提供缓冲气体至所述辐射源，所述缓冲气体对于所述极紫外辐射具有至少50％的透射率，且对于所述伴随辐射具有至少70％的吸收率；和将所述极紫外辐射的图案化的束投影到衬底上。
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示意性地示出根据本发明的实施例的光刻设备；
图2示意性地示出根据本发明的实施例的源模块；和
图3示意性地示出根据本发明的实施例的源模块。
具体实施方式
图1示意性地示出根据本发明的一个实施例的光刻设备。所述设备包括：照射系统(照射器)IL，配置用于调节EUV辐射的辐射束B。应当理解，术语“EUV”辐射涉及具有在6.7-20纳米范围内的波长的任意电磁辐射。所述设备还包括：支撑结构(例如掩模台)MT，构造用于支撑图案形成装置(例如掩模)MA并与配置用于根据确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，构造用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并与配置用于根据确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(例如折射式投影透镜系统)PS，所述投影系统PS配置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。
所述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。
所述支撑结构支撑图案形成装置，即承载图案形成装置的重量。支撑结构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它条件的方式保持图案形成装置。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来保持图案形成装置。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)。在这里任何使用的术语“掩模版”或“掩模”都可以认为与更上位的术语“图案形成装置”同义。
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。应当注意，被赋予辐射束的图案可能不与在衬底的目标部分上的所需图案完全相符(例如如果该图案包括相移特征或所谓辅助特征)。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。
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。
这里使用的术语“投影系统”应该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。这里任意使用的术语“投影透镜”可以认为是与更上位的术语“投影系统”同义。
如这里所示的，所述设备是反射型的(例如采用反射式掩模)。
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接收从辐射源SO发出的辐射束。该源和所述光刻设备可以是分立的实体(例如当该源为CO2激光器时)。在这种情况下，不会将该源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，将所述辐射束从所述源SO传到所述照射器IL。在其它情况下，所述源可以是所述光刻设备的组成部分。可以将所述源SO和所述照射器IL、以及如果需要时设置的所述束传递系统一起称作辐射系统。
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，例如积分器和聚光器。可以将所述照射器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。
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。已经穿过掩模MA之后，所述辐射束B通过投影系统PS，所述投影系统PS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的路径精确地定位掩模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块(粗定位)和短行程模块(精定位)的帮助来实现掩模台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)，所述掩模台MT可以仅与短行程致动器相连，或可以是固定的。可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准掩模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掩模MA上的情况下，所述掩模对准标记可以位于所述管芯之间。
可以将所述设备用于以下模式中的至少一种中：
1.在步进模式中，在将掩模台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。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。
2.在扫描模式中，在对掩模台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。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)。
3.在另一种模式中，将用于保持可编程图案形成装置的掩模台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示意性地示出了根据本发明的实施例的源模块。源模块10可以包括布置有液态目标材料3(例如布置有Sn或Gd)的容器2。容器2可以布置有适合的机构或开口(未显示)用于将Sn或Gd的液滴4a，4b，4c，4d传递至区域1，其中液滴被配置成被激光器5所提供的激光束6撞击。激光束6可以涉及具有10.6微米波长的CO2激光。可替代地，其它的适合的具有在1-11微米范围内的各种波长的激光可以被使用。期望通过使用适合的光学系统(未显示)将激光聚焦到区域1中。在与激光束相互作用时，液滴4a，4b，4c，4d被转换成等离子体状态，其可以发射6.7nm的辐射或在5.0-20内米范围内的任何其它的EUV辐射。
发射出的EUV束7可能被适合的碎片减缓系统8拦截，所述碎片减缓系统8被配置以收集或偏转从区域1发射出的颗粒碎片。之后基本上没有碎片的EUV束7a可以进入被配置成适合于调节束7a的光刻设备的照射系统9。
根据本发明的一个方面，源模块10可以包括用于与激光产生等离子体的源协作的缓冲气体。缓冲气体可以对于EUV辐射具有至少50％的透射率，和对于伴随辐射具有至少70％的吸收率。
期望地，缓冲气体对于EUV辐射具有至少90％或至少95％的透射率。还期望缓冲气体对于伴随辐射具有至少90％的吸收率。
根据本发明的该方面，气体可以被设置在源模块的区域1中，通过对于泵浦激光波长(典型地对于CO2激光是10.6μm的波长)具有高的吸收率并同时具有高的EUV透射率，所述气体用作拦截碎片的缓冲气体且同时用作使得能够实现入射束7的预期的EUV富集的光谱纯度滤光片。在实施例中，气体的总体压强可以是1mbar·cm或更高。发现这对于热化原子和离子碎片是足够的，并且因此减缓了从源传播的颗粒碎片。期望缓冲气体的总体压强被设置成在0.5-5mbar·cm的范围中的值。
适合的缓冲气体是具有轻原子量的元素的气体，且可以从由C2H4，NH3，O3，CH3OH，CO2，CH4，C2H6，C2H2，和NH2D构成的组中选出。另外，可以被用于抑制伴随辐射(例如从CO2激光源发射出的红外辐射)的适合的气体是SiH3Cl，SiH3F，和SiH3Br。发现，被构造成发射6.7nm辐射的源尤其适合于与这样的气体结合，这是因为这样的气体在约6.7nm范围内的EUV透射率，对于不期望的波长(例如红外辐射)的给定的抑制来说，是相对高的(典型地＞95％)。这样，便于光束7的预期的EUV富集。
应当理解，本发明的实施例可以用于任何类型的EUV源，包括但不限于放电产生等离子体源(DPP源)或激光产生等离子体源(LPP源)。然而，本发明可能尤其适合于抑制来自激光源的辐射，所述激光源典型地形成了激光产生等离子体源的一部分。这是因为激光源典型地具有小的带宽，分子吸收线也典型地具有有限的带宽，除非大量的吸收线在特定的波长区域内是可利用的。因此，在来自激光源的辐射需要被抑制时，适合材料(期望地是气体)的可利用性高得多。
在根据本发明的源模块的实施例中，缓冲气体可以包括第一气体样本和第二气体样本的混合物。第二样本可以被选择成例如压强展宽主缓冲气体的吸收峰。例如在缓冲气体(例如C2H4，NH3，NH2D，O3，CH3OH，CO2，CH4，C2H6，C2H2，SiH3Cl，SiH3F，or SiH3Br)适合于与第二气体进行混合或结合时，第二气体可以不需要吸收红外辐射，但是这种第二类型的气体的EUV透射率期望至少与第一气体样本一样或比它高。这样的结合的例子是CO2和He的混合物，其中CO2被用于吸收红外光，而He用于压强展宽CO2的吸收线。使用对于伴随辐射具有高吸收强度的气体作为第二气体样本和将具有高的EUV透射率的气体作为第一气体样本，也是可以的。这样的第二气体样本的例子可以包括H2，He，Ne或Ar。
在大约～1mbar和更高的压强下，吸收线，将典型地被压强展宽至几百MHz，甚至达几GHz，从而改善缓冲气体的效率。为了比较，对于激光产生等离子体源中的CO2泵浦激光来说，期望约100MHz的典型的激光带宽。
还可以是，由所述源产生的伴随辐射包括具有多个基本上清晰的波长的电磁辐射。在这种情形中，缓冲气体可能涉及包括对于EUV辐射具有至少50％透射率的第一气体样本和对于多个波长具有至少70％的吸收率的第二气体样本的适合的混合物。
根据本发明的实施例，激光器5的光被配置成传播通过对应于产生了EUV的区域的第一区域R1和第二区域R2。源模块可以包括构造以基本上限定缓冲气体至第二区域R2的压强阻挡构件8。
设计了适合的压强阻挡构件的不同的实施例，其中压强构件被构造成缓冲气体在源和收集器之间的第二区域R2中保持较高的压强(分压)，和缓冲气体在第一区域R1中在泵浦激光的光束路径上保持较低的压强(分压)。例如，压强阻挡构件可能涉及至少部分地包封泵浦激光束并具有足够小能够进行差分泵浦的开口的管。在另一例子中，对于红外光具有低吸收率的气体可能被在高速流中沿着泵浦激光束路径进行引导。压强阻挡构件可能进一步涉及翼片阱或气体喷射的静态翼片阱。这一特定的实施例将被参考图3进行讨论。
根据本发明的实施例，源模块10可以被构造以冷却缓冲气体。例如，源模块10可以包括用于冷却缓冲气体的被动式元件12(参见图2)，像具有大面积的静止的或可旋转的板(例如翼片阱)。可替代地或另外地，源模块10可以进一步包括被构造以循环缓冲气体的循环回路14(参见图2)，用于冷却缓冲气体。冷却缓冲气体的特征可能有利于保持缓冲气体的效率，这是因为吸收线的相对强度随着温度而变化。通过将缓冲气体保持在适合的预先选择的操作温度，包括源模块10的光刻设备的整体性质可能不被损害。另外，缓冲气体的冷却可能是有利的，这是因为其温度的不被期望的增加导致期望保持更高的缓冲气体的部分密度，用于实现缓冲气体的碎片减缓性能和基本上恒定的光谱纯度滤光片。通过避免缓冲气体的部分密度的不需要的增加，可以放松对适合的泵浦的操作规格的要求。
图3示意性地显示出根据本发明的一个方面的源模块的一部分的实施例，其中显示出设置有缓冲气体的翼片阱60的实施例的横截面。翼片阱60可以被布置成围绕靠近EUV辐射的源61的旋转轴线62，且可以包括被布置用于防止材料(即颗粒碎片，像缓慢的原子碎片、快速的原子碎片(即离子和/或微粒))传播到光刻投影设备内部的多个通道阻挡构件63。翼片阱60可以包括用于保持缓冲气体的系统64，所述系统64被布置以基本上在通道阻挡构件63内提供缓冲气体用于拦截颗粒碎片。可以通过适合的多个导管供给缓冲气体，缓冲气体可以通过所述导管向内和向外流动，如由箭头65a、67所示意性地显示的。通过将缓冲气体布置成循环的方式，也可以实现对缓冲气体的冷却。抽气腔65可以被设置用于供给缓冲气体至适合的出口端口(未显示)。另外，另外的端口70可以被设置用于补充缓冲气体和另外的气体，例如用于导致缓冲气体的适合的吸收线的压强诱导展宽的气体。系统64可以进一步包括用于冷却翼片阱的附加的冷却系统69。
尽管在本文中可以做出具体的参考，将所述光刻设备用于制造IC，但应当理解这里所述的光刻设备可以有其他的应用，例如，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(LCD)、薄膜磁头等的制造。本领域技术人员应该理解的是，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)、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它衬底处理工具中。另外，所述衬底可以处理一次以上，例如以便产生多层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。
在上下文允许的情况下，所述术语“透镜”可以表示各种类型的光学部件中的任何一种或它们的组合，包括折射式、反射式、磁性式、电磁式和静电式的光学部件。
尽管以上已经描述了本发明的特定的实施例，但是应该理解的是本发明可以以与上述不同的形式实现。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 (14)

1.一种用在光刻设备中的源模块，所述源模块被构造成产生极紫外(EUV)辐射和伴随辐射，所述源模块包括被配置以与所述EUV辐射的源协作的缓冲气体，所述缓冲气体对于所述EUV辐射具有至少50％的透射率和对于所述伴随辐射具有至少70％的吸收率。
2.根据权利要求1所述的源模块，其中所述缓冲气体被从由具有C2H4，NH3，O3，CH3OH，CO2，CH4，C2H6，C2H2，NH2D，SiH3Cl，SiH3F，和SiH3Br的组中选出。
3.根据权利要求1或2所述的源模块，其中所述缓冲气体包括第一气体样本和第二气体样本的混合物。
4.根据权利要求3所述的源模块，其中所述第二气体样本被配置成展宽所述第一气体样本的吸收线。
5.根据权利要求4所述的源模块，其中所述第一气体样本被从具有C2H4，NH3，O3，CH3OH，CO2，CH4，C2H6，C2H2，NH2D，SiH3Cl，SiH3F，和SiH3Br的组中选出，第二气体样本被从具有H2，He，Ne，和Ar的组中选出。
6.根据前述权利要求中任一项所述的源模块，其中所述伴随辐射具有在约1-11微米范围内的波长。
7.根据权利要求3、4、5或6所述的源模块，其中所述伴随辐射包括多个波长，所述第二气体样本对于所述多个波长具有至少70％的吸收率。
8.根据前述权利要求中任一项所述的源模块，其中所述缓冲气体的总体压强在0.5-5mbar·cm的范围内。
9.根据前述权利要求中任一项所述的源模块，其中所述激光器的光被配置成传播通过第一区域和第二区域，其中激光产生等离子体被在所述第一区域中产生，所述源模块还包括压强阻挡构件，所述压强阻挡构件被配置成将所述缓冲气体限制到所述第二区域。
10.根据权利要求9所述的源模块，其中所述压强阻挡构件包括翼片阱。
11.根据权利要求10所述的源模块，其中所述翼片阱是气体喷射的静态翼片阱。
12.一种光刻设备，所述光刻设备被布置以将图案从图案形成装置投影到衬底上，所述光刻设备包括根据前述权利要求中任一项所述的源模块。
13.一种器件制造方法，所述方法包括：将极紫外(EUV)辐射的图案化的束投影到衬底上，其中所述EUV辐射由根据权利要求1-11中的任一项所述的源模块或由根据权利要求12所述的光刻设备产生。
14.一种器件制造方法，所述方法包括步骤：
用辐射源产生极紫外辐射和伴随辐射；
提供缓冲气体至所述辐射源，所述缓冲气体对于所述极紫外辐射具有至少50％的透射率和对于所述伴随辐射具有至少70％的吸收率；和
将所述极紫外辐射的图案化的束投影到衬底上。
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