CN102099745B - 用于光刻设备的光学元件支座 - Google Patents

Abstract

一种被配置用于将光学元件(1)安装在用于光刻设备的模块(70，170)中的支座。所述支座包括：多个弹性构件(12)，被构造且布置以沿圆周支撑所述光学元件(1)。每一弹性构件(2)包括多个弹性子部(4′，4″，4″′)，所述弹性子部被配置以围绕光学元件(1)的周长与所述光学元件(1)接合。每一弹性子部被配置成独立于另一弹性子部屈曲。

Description

用于光刻设备的光学元件支座

相关申请的交叉引用

本申请要求于2008年7月21日申请的美国临时申请61/129,813的权益，通过参考将其全部内容并入本文中。

技术领域

本申请涉及用于光刻设备的光学元件支座。

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。例如，可以将光刻设备用在集成电路(IC)的制造中。在所述情形中，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在所述IC的单层上待形成的电路图案。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。通常，图案的转移是通过把图案成像到提供到衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上进行的。通常，单独的衬底将包含被连续形成图案的相邻目标部分的网络。

已广泛地承认光刻术是IC和其它的器件和/或结构制造中的关键步骤之一。然而，随着使用光刻术制造的特征的尺寸不断变小，光刻术成为了使微型的IC或其它器件和/或结构能够被制造的更为关键的因素。

通过如等式(1)中所示出的分辨率的瑞利准则来给出图案印刷的极限的理论估计：

$\mathrm{CD}=k_1*\frac{\mathrm{\λ}}{{\mathrm{NA}}_{\mathrm{PS}}}---\left(1\right)$

其中，λ是所使用的辐射的波长，NA_PS是用于印制图案的投影系统的数值孔径，k₁是依赖于工艺的调整因子，也称为瑞利常数，以及CD是被印刷的特征的特征尺寸(或临界尺寸)。从等式(1)可以得出，可以以三种方式实现减小特征的最小可印刷尺寸：通过缩短曝光波长λ、通过增加数值孔径NA_PS或通过减小k₁的值。

为了缩短曝光波长，并因此使最小可印刷尺寸减小，已经提出使用极紫外(EUV)辐射源。EUV辐射源被配置以输出约13nm的辐射波长。因此，EUV辐射源可以构成朝向获得小的特征印刷的非常重要的一步。这样的辐射用术语极紫外或软x射线来表示，可能的源例如包括激光产生等离子体源、放电等离子体源或来自电子储存环的同步加速器辐射。除了有用的EUV带内辐射之外，EUV辐射源可以产生几乎相等的(且有时更多的)不被期望的带外红外(“IR”)和深紫外(“DUV”)辐射。

在光刻设备中使用的光学元件可能(偶然地或故意地)升温至500℃。光学元件的被允许的变形可能受到限制，其还可能限制被施加到光学元件上的负载和/或应力(诸如赫兹(Hertzian)应力)。光学元件通常被悬置且期望具有相对于光学元件的质量的相对高的自然频率。光学元件应当被安装，使得允许光学元件承受相对高的加速度水平。

发明内容

期望提供一种支座，该支座改善了精度、可再现性以及对于支座所支撑的光学元件的名义几何构型的不规则性降低了灵敏度。

根据本发明的一实施例，提供了一种被配置用于将光学元件安装在用于光刻设备的模块中的支座。所述支座包括多个弹性构件，所述弹性构件被构造和布置以沿圆周支撑所述光学元件。每一弹性构件包括多个弹性子部，所述弹性子部被配置以围绕光学元件的周长与所述光学元件接合。每一弹性子部被配置成独立于另一弹性子部屈曲。可选地，光学元件可以包括透镜或反射镜。

根据本发明的一实施例，提供了用于光刻设备的模块。所述模块包括：辐射源，被构造和布置以产生极紫外辐射；收集器，被构造和布置以调节所述极紫外辐射；和支座，被配置以将光学元件安装在所述收集器中。所述支座包括多个弹性构件，所述弹性构件被构造和布置以沿圆周支撑所述光学元件。每一弹性构件包括多个弹性子部，所述弹性子部被配置以围绕光学元件的周长与所述光学元件接合。每一弹性子部被配置成独立于另一弹性子部屈曲。可选地，光学元件可以包括透镜或反射镜。

根据本发明的一实施例，提供了一种弹性构件，被构造和布置以将力施加到光刻设备的模块的光学元件上。所述弹性构件包括多个弹性子部，所述弹性子部被配置成独立于另一弹性子部屈曲。可选地，光学元件可以包括透镜或反射镜。

附图说明

下面仅通过示例的方式，参考示意性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参考标记表示相应的部件，在附图中：

图1显示出根据本发明的实施例的光刻设备；

图2显示出根据本发明的实施例的光刻设备；

图3显示出根据本发明的实施例的辐射源和正入射收集器；

图4显示出根据本发明的实施例的辐射源和施瓦茨希尔德(Schwarzschild)类型的正入射收集器；

图5显示出根据本发明的实施例的用于光学元件的支座；和

图6显示出具有光学元件的图5中的支座。

具体实施方式

图1示意性地示出可能是本发明的实施例或包括本发明的实施例的光刻设备的一个实施例。所述设备包括：照射系统(照射器)IL，配置用于调节辐射束B(例如，极紫外(EUV)辐射)；支撑结构或图案形成装置支撑件(例如掩模台)MT，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，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。

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它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)。

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。被赋予辐射束的图案可以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。

术语“投影系统”可以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、或对于尤其是使用浸没液体或使用真空的其他因素所适合的。可能期望对于EUV或电子束辐射使用真空，这是因为其它气体可能吸收太多的辐射或电子。因此，可以在真空壁和真空泵的帮助下给整个束路径提供真空环境。

如这里所示的，所述设备是反射型的(例如，采用反射式掩模)。替代地，所述设备可以是透射型的(例如，采用透射式掩模)。

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SO可以是辐射系统3的一部分(即辐射产生单元3)。辐射系统3和光刻设备可以是分立的实体。在这种情况下，不会将该辐射系统3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辐射系统3的源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。

辐射系统3的源SO可以以各种方式进行配置。例如，源SO可以是激光产生等离子体源(LPP源)，例如锡LPP源(这样的LPP源本身是已知的)或放电产生等离子体源(DPP源)。源SO还可以是不同类型的辐射源。

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。已经从图案形成装置(例如掩模)MA反射之后，所述辐射束B通过投影系统PS，所述投影系统PS将束聚焦到所述衬底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，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(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。

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.在另一个模式中，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示意性地显示出EUV光刻设备的另一实施例，具有类似于图1的实施例中显示的设备的操作的操作原理。在图2的实施例中，所述设备包括源-收集器-模块或辐射单元3(在此处也被称为辐射系统)、照射系统IL和投影系统PS。根据一种实施例，辐射单元3设置有辐射源SO，优选地设置有激光产生等离子体(“LPP”)源。在本实施例中，由辐射源SO发射的辐射可以被从源腔7经由气体阻挡件或“翼片阱”9传递至腔8中。在图2中，腔8包括辐射收集器10。

图2显示掠入射收集器10的应用。然而，所述收集器可以是正入射收集器，尤其是在源是LPP源的情形中。在还一实施例中，所述收集器可以是Schwarzschild型收集器(参见图4)，所述源可以是DPP源。

来自腔8中的孔阑的辐射可能被聚焦到虚源点12(即中间焦点IF)。来自腔8的辐射束16经由正入射反射器13、14在照射系统IL内被反射到定位在支撑结构或图案形成装置支撑件(例如掩模版或掩模台)MT上的图案形成装置(例如掩模版或掩模)上。形成了图案化的束17，其经由反射元件18、19通过投影系统PS被成像到晶片平台或衬底台WT上。比所显示的更多的元件可能通常设置在照射系统IL和投影系统PS中。

所述反射元件19中的一个可以在其前面具有数值孔径(NA)盘20，该数值孔径盘20具有从其中穿过的孔阑21。孔阑21的尺寸确定了在图案化的辐射束17照射到衬底台WT时由图案化的辐射束17所对的角度α_i。

在其它的实施例中，辐射收集器是被配置以将被收集的辐射聚焦到辐射束发射孔阑中的收集器、具有与所述源一致的第一焦点和与辐射束发射孔阑一致的第二焦点的收集器、正入射收集器、具有单个大致椭球辐射收集表面截面的收集器以及具有两个辐射收集表面的Schwarzschild型收集器中的一个或更多个。

另外，在另一实施例中，辐射源SO可以是包括光源的激光产生等离子体(LPP)源，其被配置以将预定波长的相干光束聚焦到燃料上。

例如，图3以剖视图显示包括正入射收集器70的辐射源单元3的实施例。收集器70具有椭圆形配置，所述椭圆形配置具有两个自然椭圆焦点F1、F2。尤其是，正入射收集器包括具有单个辐射收集表面70s的收集器，该辐射收集表面70s具有椭球的截面的几何构型。或者说，椭球辐射收集表面截面沿着虚椭球延伸(所述虚椭球的一部分由附图中的点线E显示)。

如由本领域技术人员应当理解的，在收集器反射镜70是椭圆形(即包括沿着椭圆延伸的反射表面70s)的情形中，它将来自一个焦点F1的辐射聚焦到另一焦点F2上。所述焦点位于椭圆的长轴上，且距离椭圆的中心的距离为f＝(a2-b2)1/2，其中2a和2b分别是长轴和短轴的长度。在图1显示的实施例包括LPP辐射源SO的情形中，所述收集器可以是图3中显示的单个椭圆形的反射镜，其中光源SO设置在一个焦点(F1)上，中间焦点IF设置在反射镜的另一焦点(F2)上。朝向反射表面70s的从位于第一焦点(F1)上的辐射源发射的辐射和朝向第二焦点F2的由所述表面反射的反射辐射由图中的线r显示。例如，根据一实施例，上述的中间焦点IF可以位于光刻设备的收集器和照射系统IL(参见图1、2)之间，或在需要的情况下位于照射系统IL中。

图4以剖视图示意性地显示包括收集器170的根据本发明的实施例的辐射源单元3’。在这一情形中，所述收集器包括两个正入射收集器部分170a、170b，每一部分170a、170b优选地(但不是必须的)具有大致椭圆形的辐射收集表面截面。具体地，图4的实施例包括Schwarzschild收集器设计，优选地由两个反射镜170a、170b构成。源SO可以位于第一焦点F1上。例如，第一收集器反射镜部分170a可以具有凹反射表面(例如具有椭圆形或抛物线形)，其被配置成朝向第二收集器反射镜部分170b聚焦从第一焦点F1发射的辐射，尤其是朝向第二焦点F2。第二反射镜部分170b可以被配置以朝向另一焦点IF(例如中间焦点)聚焦由第一反射镜部分170a朝向第二焦点F2引导的辐射。第一反射镜部分170a包括孔阑172，(由第二反射镜170b反射的)辐射可以被经由孔阑172朝向另一焦点IF传送。例如，图4的实施例可能有利于与DPP辐射源组合使用。

所述源SO可以是LPP源，其与激光源相关联，该激光源被配置以产生具有预定波长的相干光的激光束。所述激光被聚焦到燃料(例如由燃料供给器供给的燃料，且例如包含燃料液滴)上，以在激光产生等离子体过程中由其产生辐射。在这一实施例中，所获得的辐射可以是EUV辐射。在非限制性的实施例中，激光的预定波长是10.6微米(即μm)。例如，所述燃料可以是锡(Sn)或不同类型的燃料，如由本领域技术人员应当理解的。

辐射收集器70可以被配置以收集由所述源产生的辐射，且将被收集的辐射聚焦到腔3的下游的辐射束发射孔阑60。

例如，所述源SO可以被配置成发射发散辐射，收集器70可以被布置以反射所述发射辐射，用于提供会聚的辐射束，该会聚的辐射束朝向发射孔阑60会聚(如图3和4所示)。具体地，收集器70可以将辐射聚焦到系统的光轴O上的焦点IF上(参见图2)，该焦点IF位于发射孔阑60中。

发射孔阑60可以是圆形孔阑，或具有另一形状(例如椭圆形、方形或另一形状)。发射孔阑60优选是小的，例如具有小于约10cm的直径，优选地小于1cm(在横向于辐射传送方向T的方向上所测量的，例如在孔阑60具有圆形横截面的情形中在径向方向上所测量的)。优选地，光轴OX在中心延伸通过孔阑60，然而这不是必须的。

将光学元件1径向地固定在收集器(上述的收集器70或收集器170)中，可以通过使用支座的一个实施例来执行，该支座包括如图5和6显示的多个弹性构件2。所述支座可以是所谓的双平台弹簧组(springnest)。所述支座包括所述多个弹性构件2，其在一端被分割成更小的弹性构件4′、4″、4″′。图5显示出根据一个实施例的三个弹性构件2，其中的每一个弹性构件2包括在其的一端处的三个弹性子部(subsection)4′、4″、4″′。

光学元件1可以是透镜或反射镜。在一实施例中，光学元件1可以是收集器反射镜，其被配置以调节由极紫外辐射源产生的辐射，如上文所述。

如图所示，每一个弹性构件2可以包括片簧，所述片簧具有长度大于宽度且厚度小于宽度的细长主体。所述细长主体在其配置上可以是板状且是基本上平坦的，或可以被形成以具有跨过其宽度的曲率，其对应于它被配置用于支撑的光学元件1的半径。弹性构件2的至少一端可以通过任何适合的方法(诸如机加工、蚀刻等)被分割成至少两个子部。虽然显示出三个子部，但是可以使用更多或更少的子部。所示的实施例并不意图以任何方式限制本发明。弹性构件2可以由具有用在高热环境中且被暴露至极紫外辐射的期望的性质的任何适合的材料制成。

弹性构件2被构造且被布置以将期望的力/刚度提供给光学元件1，使得光学元件1可以被安装在源模块3中，尤其是收集器70、170。弹性构件2的刚度可以被选择以提供期望的力给光学元件1，使得光学元件1可以被保持在恒定的位置上，同时处理自然频率和与常态(normal)的整体偏差(global derivation)的效应，诸如径向公差和均一的热膨胀效应。

弹性子部4′、4″、4″′被构造和布置以处理局部的径向不规则性、不均一的热膨胀以及Hertzian接触应力分布。弹性子部4′、4″、4″′的期望的尺寸通过最小化滞后效应来确定。例如，径向刚度乘以摩擦系数，期望大于切向刚度。

通过使用大量的弹性构件2，可以改善在操作期间光刻过程的再现性，且还可以降低对沿着光学元件1的不规则性的灵敏度，该光学元件1被包含在支座中的弹性构件2所保持。

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。

尽管以上已经做出了具体的参考，在光学光刻术的情形中使用本发明的实施例，但应该理解的是，本发明可以用于其他应用中，例如压印光刻术，并且只要情况允许，不局限于光学光刻术。

这里使用的术语“辐射”和“束”包含全部类型的电磁辐射，包括：紫外(UV)辐射(例如具有约365、355、248、193、157或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如具有在5-20nm范围内的波长)以及粒子束(诸如离子束或电子束)。

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。例如，本发明可以采取包含用于描述上述公开的方法的一个或更多个机器可读指令序列的计算机程序的形式，或者采取具有在其中存储的这种计算机程序的数据存储介质的形式(例如，半导体存储器、磁盘或光盘)。

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。

应当理解，在本申请中，术语“包括”不排斥其它元件或步骤。另外，术语“一”和“一个”中的每一个都不排斥多个。权利要求中的任何参考标记不应当解释成限制权利要求的范围。

Claims (15)

1.一种被配置将光学元件安装在用于光刻设备的模块中的支座，所述支座包括：

多个弹性构件，被构造和布置以沿圆周支撑所述光学元件，

其中每一弹性构件包括多个弹性子部，所述弹性子部被配置以围绕光学元件的周长与所述光学元件接合，每一弹性子部被配置成独立于另一弹性子部屈曲，

其中，弹性子部的径向刚度乘以摩擦系数大于切向刚度。

2.根据权利要求1所述的支座，其中所述弹性子部被布置以允许相对于彼此产生位移。

3.根据权利要求1所述的支座，其中所述弹性子部位于各自的弹性构件的一端处。

4.根据权利要求1所述的支座，其中所述光学元件是反射镜，其中所述反射镜是收集器反射镜，所述收集器反射镜被构造和布置以调节由极紫外辐射源产生的辐射。

5.根据权利要求1所述的支座，其中每一弹性构件包括片簧。

6.一种用于光刻设备的模块，所述模块包括：

辐射源，被构造和布置以产生极紫外辐射；

收集器，被构造和布置以调节所述极紫外辐射；和

支座，被配置以将光学元件安装在所述收集器中，所述支座包括多个弹性构件，被构造和布置以沿圆周支撑所述光学元件，

其中每一弹性构件包括多个弹性子部，所述弹性子部被配置以围绕光学元件的周长与所述光学元件接合，每一弹性子部被配置成独立于另一弹性子部屈曲，

其中，弹性子部的径向刚度乘以摩擦系数大于切向刚度。

7.根据权利要求6所述的模块，其中所述弹性子部被布置以允许相对于彼此产生位移。

8.根据权利要求6所述的模块，其中所述弹性子部位于各自的弹性构件的一端处。

9.根据权利要求6所述的模块，其中所述光学元件是反射镜，其中所述反射镜是收集器反射镜，所述收集器反射镜被构造和布置以调节由极紫外辐射源产生的辐射。

10.根据权利要求6所述的模块，其中每一弹性构件包括片簧。

11.一种弹性构件，被构造和布置以将力施加到光刻设备的模块的光学元件上，所述弹性构件包括多个弹性子部，所述弹性子部被配置成独立于另一弹性子部屈曲，

其中，弹性子部的径向刚度乘以摩擦系数大于切向刚度。

12.根据权利要求11所述的弹性构件，其中所述弹性子部被布置以允许相对于彼此产生位移。

13.根据权利要求11所述的弹性构件，其中所述弹性子部位于所述弹性构件的一端处。

14.根据权利要求11所述的弹性构件，其中所述光学元件是反射镜，其中所述反射镜是收集器反射镜，所述收集器反射镜被构造和布置以调节由极紫外辐射源产生的辐射。

15.根据权利要求11所述的弹性构件，其中所述弹性构件包括片簧。