CN1647249A - 曝光设备以及使用该曝光设备的器件制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种曝光设备，将激励激光照射到靶上，并由所产生的等离子体产生用于生成远紫外区或者X射线区的照射光的光源，该曝光设备包括：照射光学系统，使用所述照射光照射形成要转移的图案的反射初缩掩模版，该照射光学系统包括最接近所述光源的第一反射镜；椭球面反射镜，用于在所述照射光学系统中的所述第一反射镜之前会聚所述照射光；以及投影光学系统，将在所述初缩掩模版上反射的图案缩小并投影到要被曝光的对象上，其中，在所述激励激光的光轴方向超过由激励激光产生等离子体的位置的地方的光不干扰包括所述照射和投影光学系统和所述椭球面反射镜的所述曝光设备中的部件。

Description

曝光设备以及使用 该曝光设备的器件制造方法
本申请基于日本专利申请2002-127343(2002年4月26日递交)以及2003-73637(2003年3月18日递交)并要求其优先权。所述两个申请的全文在此引为参考。
技术领域
本发明总体上涉及曝光设备和器件制造方法，尤其是用于光刻工艺以制造器件(例如半导体器件比如IC、LSI、液晶器件、图像拾取器件比如CCD、磁头等)的远紫外(EUV)曝光设备。
背景技术
随着最近对更小、断面更小的电子设备的需求，对要安装到这样的电子设备上的更精细的半导体器件的需求增加了。传统上，用于制造半导体器件的光刻方法使用利用紫外(UV)光的缩小投影曝光，但是在缩小投影曝光中，可转移的最小临界尺寸与用于进行转移的光的波长成正比，与投影光学系统的数值孔径(NA)成反比。为了转移更为精细的电路图案，已经将所使用的曝光用光的波长从i线汞灯(i-linemercury lamp)(波长为365nm)缩短到KrF受激准分子激光(波长为248nm)以及ArF受激准分子激光(波长约193nm)。
但是，由于半导体器件迅速变得更为精细，使用UV光的光刻法的分辨率有限。因此，为了有效地印制0.1微米以下的超精细电路图案，已经开发了使用波长在10到15nm之间的EUV光的投影曝光设备，这个波长比UV光小得多。
EUV光例如使用激光等离子体光源。它使用YAG激光器等将高强度脉冲激光束照射到放置在真空室中的靶材上，从而产生高温等离子体，从该等离子体产生波长约13.5nm的EUV光。所述靶材可以使用金属薄膜、惰性气体和液滴等，并用气体注入装置或者其他手段供给到真空室中。最好使用较高重复频率的脉冲激光，例如重复频率一般为几个kHz，来产生平均强度较高的EUV光。
日本专利申请5-217858，8-236292，11-90979和美国专利申请5,335,258教导了使用固体材料作为靶材，而美国专利5,959,771教导了使用液滴作为靶材。
日本专利申请2003-93196(对应于美国专利申请公开号2002/0162975 A1)、2000-110709、2002-8891和2000-396817教导了使用旋转抛物面反射镜作为会聚反射镜，用于会聚所产生的等离子体发射的EUV光。日本专利申请2000-91209(对应于美国专利申请6,266,389)和2001-332989教导了使用椭球面反射镜。
高强度脉冲激光束照射靶材时，在产生EUV光的同时会飞溅出称为碎屑的微粒。如果碎屑粘附到光学部件上就会导致污染，损坏并降低反射性，因此传统上也采用碎屑消除装置来防止碎屑从靶材到达光学部件。例如，作为碎屑消除部件的一个例子，一种碎屑过滤器由钼、铍、锆等制成，对EUV光的透射率被设定在约50％到70％之间。
为了更容易地防止碎屑进入照射光学系统，EUV光的会聚反射镜最好使用椭球面反射镜，其一个焦点在等离子体发生处，另一个焦点用于会聚光，同时在物理上使光源和照射系统之间的路径变窄。
原则上，EUV光从等离子体各向同性地射出，因此，当会聚用椭球面反射镜的覆盖角度更大时，能够更有效地会聚EUV光。
在EUV光的发射点下方，设置了用EUV光照射靶区(目标区)的照射光学系统，传统的曝光设备安排一个激光源，使得激励激光的光轴与入射到照射光学系统中的第一反射镜上的EUV光的光轴一致。
由于震动和机械变形，激励激光可能全部或者部分偏离(go wideof)靶材。由于除了激励激光和靶材之间的位置偏移之外的因素，激励激光可能完全或者部分越过发射点。当越过发射点的激励激光直接前进而到达照射光学系统时，会使随后的第一和第二反射镜热变形，对反射镜上的多层膜会造成热破坏，从而降低分辨率，妨碍高质量的曝光。反射镜的修理和更换会显著降低设备的工作效率，因为照射和投影光学系统都被装在一个真空室中。可以想到显著降低激光的光束直径，使得激励激光即使在稍微偏移时也落在靶材上，但是这会不情愿地降低EUV光的功率，降低生产率。
上述碎屑过滤器的透射率对EUV光在约50％到70％之间，但是对于来自YAG激光器的激光束的透射率约为100％。因此，传统的碎屑过滤器不足以遮挡直接向前超过EUV发射点的激光束。
另一种传统的曝光设备这样安排激光源，使得入射到照射光学系统中的第一反射镜上的EUV光的光轴与激励激光的光轴不一致。但是，这种曝光设备限制了会聚反射镜的覆盖角(cover angle)，以保持激励激光到靶材的引导空间，因此EUV光没有足够高的发射效率。
现有技术没有公开会聚椭球面反射镜的大覆盖角、入射到靶上的激励激光和从靶出射的激励激光的方向或者激励激光和包括所述椭球面反射镜的照射系统之间的干扰。
发明内容
因此，本发明的一个目的例如是提供一种曝光设备和使用该曝光设备的器件制造方法，它们使用椭球面反射镜作为会聚反射镜来将EUV光会聚到一点，增加其覆盖角或者尺寸，防止直接前进超过靶的激光束损坏包括所述椭球面反射镜在内的光学部件，以进行高质量的曝光而不会降低生产率。
根据本发明一个方面的曝光设备将激励激光照射到靶上，并由所产生的等离子体产生用于生成远紫外区或者X射线区的照射光的光源，该曝光设备包括：照射光学系统，使用所述照射光照射形成要转移的图案的反射初缩掩模版，该照射光学系统包括最接近所述光源的第一反射镜；椭球面反射镜，用于在所述照射光学系统中的所述第一反射镜之前会聚所述照射光；以及投影光学系统，将在所述初缩掩模版上反射的图案缩小并投影到要被曝光的对象上，其中，在所述激励激光的光轴方向超过由激励激光产生等离子体的位置的地方的光不干扰包括所述照射和投影光学系统和所述椭球面反射镜的所述曝光设备中的部件。
所述激励激光的光轴可以相对于进入所述照射光学系统中的第一反射镜的照射光的光轴方向有偏移。
入射到所述靶上的激励激光和从所述靶出射的激励激光可以通过在所述椭球面反射镜中设置的通过部分。入射到所述靶上的激励激光可以通过在所述椭球面反射镜中设置的通过部分，从所述靶出射的激励激光可以通过所述椭球面反射镜的一个通过所述照射光的开口。从所述靶出射的激励激光可以通过所述椭球面反射镜中的通过部分，入射到所述靶上的激励激光通过所述椭球面反射镜的一个通过所述照射光的开口。
所述曝光设备可以还包括用于相对于所述照射光的光轴方向三维倾斜所述激励激光的光轴方向的机构。所述的曝光设备可以还包括防止所述激励激光到达所述靶之外的照射光学系统的遮光部件。所述曝光设备可以还包括防止在等离子体发射点产生的碎屑到达所述照射光学系统的碎屑消除部件。所述的曝光设备可以还包括防止所述激励激光到达所述靶之外的照射光学系统的遮光部件，该遮光部件对于所述激励激光的透射率为10％或者以下，以及防止在等离子体发射点产生的碎屑到达所述照射光学系统的碎屑消除部件，该碎屑消除部件对于所述激励激光的透射率为90％或者以上。所述遮光部件可以包括一个金属部件以及在该金属部件上的减反射镀层。
所述激励激光的光轴相对于所述照射光的光轴方向的角度可以被确定为：从入射到所述第一反射镜的照射光的光轴方向到所述激励激光的光轴方向，从所述光源观看，来自所述激励激光的超过所述光源的光不会照射到所述曝光设备中最外侧的部件。所述的曝光设备可以还包括用于冷却所述遮光部件的冷却机构。所述遮光部件可以位于容纳所述照射和投影光学系统的室的外部。在所述照射光的光轴方向，所述椭球面反射镜的通过所述照射光的开口可以比所述激励激光的会聚点更靠近所述第一反射镜。
本发明的另一方面的一种曝光设备将激励激光照射到靶上，并由所产生的等离子体产生用于生成远紫外区或者X射线区的照射光的光源，该曝光设备包括：照射光学系统，使用所述照射光照射形成图案的反射初缩掩模版，该照射光学系统包括最接近所述光源的第一反射镜；会聚反射镜，用于将所述照射光引导到所述照射光学系统中的第一反射镜；以及投影光学系统，将在所述初缩掩模版上反射的图案缩小并投影到要被曝光的对象上，其中，在所述照射光的光轴方向，所述会聚反射镜的通过所述照射光的开口比所述激励激光的会聚点更靠近所述第一反射镜，并且，其中，在所述激励激光的光轴方向超过由激励激光产生等离子体的位置的地方的光不干扰包括所述照射和投影光学系统和所述会聚反射镜的所述曝光设备中的部件。所述会聚反射镜可以是椭球面反射镜。
本发明的另一个方面的器件制造方法包括用上述曝光设备对对象曝光的步骤，以及对曝光后的对象进行预定的处理的步骤。对执行类似于上述曝光设备的操作的器件制造方法的权利要求覆盖作为中间产品和最终产品的器件。这样的器件包括半导体芯片比如LSI和VLSI、CCD、LCD、磁传感器、薄膜磁头，等等。
从下面结合附图对优选实施例的说明，可以明确本发明的其他目的和优点。
附图说明
图1是本发明第一实施例的曝光设备的示意平面图。
图2是本发明第二实施例的曝光设备的示意平面图。
图3是本发明第三实施例的曝光设备的示意平面图。
图4是本发明第四实施例的曝光设备的示意平面图。
图5的视图用于说明在等离子体光源的附近提供靶。
图6的示意图用于说明使用激励激光照射靶的一个例子。
图7是用于说明使用激励激光照射靶的一个例子的另一个示意图。
图8是用于说明使用激励激光照射靶的一个例子的另一个示意图。
图9是本发明第五实施例的曝光设备的示意平面图。
图10是本发明第六实施例的曝光设备的示意平面图。
图11是本发明第七实施例的曝光设备的示意平面图。
图12的流程图用于说明制造器件(半导体芯片比如IC、LSI等、LCD、CCD等)的一种方法。
图13是图12所示晶片工艺的步骤4的详细流程图。
优选实施方式
第一实施例
下面结合图1描述本发明第一实施例的EUV曝光设备。图1是EUV曝光设备的平面图。本发明的曝光设备是使用波长在10-15nm之间、波长小于UV光(波长例如为13.5nm)的EUV光作为扫描型曝光的曝光用光的曝光设备。
见图1，曝光设备5包括激光等离子体光源部分、照射光学系统120、反射初缩掩模版(对准标记版，reticle)或者掩模(这些术语的使用在本申请中是可互换的)121、投影光学系统122、初缩掩模版台124、晶片123、晶片台125，并将照射光学系统120到晶片台125容纳在真空室190中。
本实施例的激光等离子体光源将高强度脉冲激光束101从激光源100通过会聚光学系统102照射到由容纳在真空室180中的靶材供应系统105设置在会聚点103的靶材104上，从而产生高温等离子体，从该等离子体发射波长约13.5nm的EUV光。更具体地，所述激光等离子体光源将高强度激励脉冲激光101照射到靶材104上，激励在高温等离子体状态的靶材104。会聚反射镜108将波长范围从红外光到UV光和EUV光的光中的EUV光会聚，以便使用EUV光作为曝光用光。
如上所述，为了容易防止随着EUV光产生的碎屑进入照射光学系统，EUV光的会聚反射镜最好使用椭球面反射镜，其一个焦点在等离子体发生处，另一个焦点用于会聚光，在物理上使光源和照射系统之间的路径变窄。
另外，为了得到理想的EUV光功率，并增强曝光设备的生产率或者吞吐量，从等离子体发射的EUV光应当被有效地会聚。这是用大立体覆盖角会聚发射的EUV光而实现的，为此需要一个大会聚反射镜。
所述脉冲激光束101是从例如Nd:YAG激光器、受激准分子激光器等产生的。真空室180为EUV光维持一个真空氛围环境，EUV光对空气的透射率低。通过设置在所述真空室180中的一个窗口，所述脉冲激光束101被会聚于会聚位置103。最好，所述窗口112由石英等制成，对于脉冲激光束101具有高透射率。
所述靶材104取决于所产生的EUV光的波长，可以使用金属薄膜比如Cu、Li和Zn、惰性气体比如Xe，以及液滴等，并由靶材供应系统105比如气体注入系统提供到真空室180中。其中，Xe是用作靶材104的有效候选者，原因包括：随着EUV光产生的会不利地污染其他照射系统的碎屑方面的原因，从激励脉冲激光101到EUV光106的转换效率，以及靶材104的处理方便性。提供了一个靶材回收系统107以回收靶材104，因为并不是提供的所有靶材104都一定用在了等离子生成方面。见图5，下面描述向会聚位置103提供作为靶材104的Xe的供应方法。在图5A中，一个喷嘴505喷射Xe气504，会聚的脉冲激光束501在高温等离子体冷却时在会聚点503产生EUV光506。在图5B中，一个喷嘴515象一个杆的形状一样喷射Xe液体514，在高温等离子体冷却时，会聚的脉冲激光束501类似地在会聚点产生EUV光506。在图5C中，喷嘴525在同步控制下一滴一滴喷射Xe液滴524，使得当Xe液滴524到达发射点503时，脉冲激光束501也刚好到达发射点503。结果，当高温等离子体冷却时，就产生了EUV光506。
一般，应当提高Xe浓度，以增强从脉冲激光到EUV光的转换效率，示于图5B和图5C的液体形式与图5A所示的气体形式相比是更为优选的供应方法。但是，即使是Xe液体，从脉冲激光束101到EUV光106的转换效率最多也才1％多一点。为了提高生产率或者吞吐量，需要EUV光源产生功率为50到150W的EUV光。因此，用于激励等离子体的脉冲激光需要高达5到15kW的功率。
靶材供应系统105被容纳在真空室180中。激光源100是如此之大以便具有达到5到15kW级的输出，它被安装在不同于真空室180的安装架(未图示)上。这就需要在激光源100发射的脉冲激光束101和Xe靶材系统101之间有高度的对准精度，并且在脉冲激光器501的发射时间和图5C所示的靶材供应系统中的液体靶524的滴出时间之间进行精确的同步控制。
所述对准可以例如向激光源10和真空室180提供一个干涉仪系统140，检测它们之间的位置偏差。通过使用一个致动器(未图示)来驱动一个光学部件(未图示)，以控制激光源或者脉冲激光束101的位置，从而实现脉冲激光器100和靶材104的位置之间的精确对准。
但是，干涉仪系统190不测量脉冲激光束101在会聚点103的位置和靶材104在会聚点103的位置，因此难以精确地在会聚点103对准脉冲激光束101和靶材101。因此，震动或者机械变形等都会在它们之间产生位置偏差。
图6图示了在图示于图5B的靶材供应系统中，当从箭头方向观看时，脉冲激光束601和靶材609之间的关系。如果没有位置偏差，脉冲激光束601的中心和杆形靶材609的中心相互重合，如图6A所示。如果有轻微的位置偏差，则脉冲激光束601部分地照射靶材604，如图6B所示。如果位置偏差较大，则脉冲激光束601不照射靶材609，如图6C所示。
类似的，图7图示了在图示于图5C的靶材供应系统中，当从箭头方向观看时，脉冲激光束701和靶材704之间的关系。如果没有位置偏差，脉冲激光束701的中心和液体靶材704的中心相互重合，如图7A所示。如果有轻微的位置偏差，则脉冲激光束701部分地照射靶材704，如图7B所示。如果位置偏差较大，则脉冲激光束701不照射靶材704，如图7C所示。
在图6B和图7B中，脉冲激光束601和701的不照射靶材604和704的部分越过会聚点。类似的，在图6C和7C中，整个脉冲激光束601和701越过会聚点。因此，在传统的结构(使脉冲激光束101的光轴与在会聚点103产生的、入射到第一反射镜131的EUV光106的光轴一致)中，当会聚椭球面反射镜108具有大覆盖角或者尺度以有效地会聚EUV光时，被会聚的EUV光被射向会聚椭球面反射镜的开口。被会聚的脉冲激光束不直接照射所述会聚椭球面反射镜，但是直接照射第一反射镜131。例如，假设脉冲激光束是Nd:YAG激光器产生的，波长为1064nm，反射镜131形成了Mo和Si的多层膜以反射EUV光。则，所述多层膜对1069nm波长的反射率至多约为30％，大多数光被吸收并被转换为热。在这种情况下，脉冲激光束没有会聚在第一反射镜131上，但是具有如此高的输出(约5到15kW)的脉冲激光束将大量的热投射到第一反射镜131上。因此，第一反射镜131处于高温之下，导致热变形和所述多层薄的改变。进而，第一反射镜131的成像性能显著恶化，不能提供高质量的曝光从而需要被更换。由于反射镜131被容纳在真空室190中，更换它需要释放真空压力、更换和调节第一反射镜131，然后再次抽真空。由于照射和投影光学系统120和122是精密的光学系统，所述调节有时候不限于第一反射镜，而是要重新调节整个照射和投影光学系统120和122，这就延长了设备的停机时间。
上面讨论了脉冲激光束直接进入的第一反射镜131。对于随后的反射镜，虽然被投射的热量小于第一反射镜131，但是也会由于温度升高而产生热变形、导致多层膜变化，从而需要更换。尤其是，曝光设备中的光学部件的耐热性不好，容易受到脉冲激光束的不利影响。
例如，会聚反射镜108、照射光学系统120、反射掩模121以及投影光学系统122在衬底上形成了几十对由Mo和Si等形成的多层膜，以有效地反射EUV光106，其表面粗糙度的标准偏差要求在埃级，以防止反射率降低。另外，除了表面粗糙度之外，投影光学系统122中的反射镜的形状精度也要求在标准偏差方面达到埃级，投影光学系统122应当是极为精密的光学系统。当然，还需要对干扰例如温度具有稳定性。
另一方面，为了缓解脉冲激光束101和靶材109之间的可允许的对准精度方面的要求，可以想到使脉冲激光器101的会聚直径可以变化。图8A和图8B图示了一种情况，其中的脉冲激光束比靶材804和814要大。图8A图示了喷嘴喷射如图5B所示的杆形Xe液体，图8B图示了喷嘴喷射如图5C所示的Xe液滴。由于脉冲激光束在两种情况下都比靶材大，即使脉冲激光束和靶材之间有少许位置偏差，脉冲激光束也可以照射整个靶材。但是，必然有部分脉冲激光束没有照射到靶材而有很大的可能性损伤设备中如上所述的其他部件。
另一方面，图8C和8D图示了这样的情况：脉冲激光束821和831比靶材824和834小。图8C图示了喷嘴喷射如图5B所示的杆形Xe液体，图8D图示了喷嘴喷射如图5C所示的Xe液滴。由于脉冲激光束在两种情况下都比靶材小，即使脉冲激光束和靶材之间有少许位置偏差，整个脉冲激光束都可以照射在靶材上，并且没有图8A和图8B的问题。但是，不容易增加靶材的大小，一个新的问题是EUV光的功率，从而曝光设备的生产率降低，这是因为脉冲激光束821、831的会聚直径减小。
因此，最好脉冲激光束的大小等于靶材，如图5所示。
当然，在传统的结构(脉冲激光束101的光轴与在发射点103产生、入射到第一反射镜131的EUV光106的光轴一致)中，会由于除了所述位置偏差之外的原因导致出现不可预见的情况：所有或者部分脉冲激光束越过了所述会聚点103。例如，图示于图5C的靶材供应系统的在液体靶材524和脉冲激光501之间的同步可控性可能较差，从而在脉冲激光发射周期和液滴周期之间可能出现不协调。或者，由于靶材供应系统522本身的故障，可能不能供应靶材524。另外，即使完全照射靶材的脉冲激光的一部分也可能保留有一个分量直接前进，这可能是因为脉冲激光和靶材之间没有相互作用的结果。任何一种情况都对照射和投影光学系统120和122有很大的负面影响，如上所述。
示于图1的本实施例解决了上述问题，这是这样实现的：使激光束101的光轴方向AA’相对于在会聚点103产生的、入射到第一反射镜131的EUV光106的光轴方向109产生一个偏移，并对会聚椭球面反射镜设置供向所述靶材入射的脉冲激光束通过的通过部分、供越过所述靶材的脉冲激光束通过的通过部分。170是用于使脉冲激光束101的光轴方向相对于EUV光106的光轴方向109三维倾斜的装置。术语“三维”的意思是例如包括这样的情况：光轴方向AA’不在图1的同一纸面上，例如垂直于图1的纸面。后面将参照图9描述这样的一个实施例。脉冲激光束101的光轴方向10是脉冲激光束101入射到靶材104的入射方向。本实施例这样确定方向AA’，使得越过靶材104的脉冲激光束101不干扰其他部件，比如照射光学系统120、投影光学系统122、初缩掩模版台124以及晶片台125。
会聚椭球面反射镜中的通过部分维持一个脉冲激光20的光通路，使得入射和出射脉冲激光不干扰会聚椭球面反射镜。
示于图1的本实施例解决上述问题是通过：将激光101的光轴AA’相对于在会聚点103产生并入射到第一反射镜131的EUV光106的光轴方向109偏移5度或者更多。5度的意思是激光束101的光轴方向AA’相对于光轴109有意(也就是，不是因为安装误差)倾斜。
本实施例在会聚椭球面反射镜108上设置一个开口，在EUV光106的光轴方向109，该开口比激励激光101的会聚点103更接近第一反射镜131一侧。
最好在光轴AA’上设置一个阻挡件150，用于遮挡脉冲激光束101的传播，吸收脉冲激光束101。理想的是，为了避免阻挡件150上的反射导致二次照射，该阻挡件由吸收脉冲激光束101而不反射激光束101的材料或者形状制成。由于脉冲激光束101的输出大到约5到15kW，所述阻挡件150吸收大量的热，最好给阻挡件150提供一个冷却机构。更具体地，在阻挡件150周围提供一个通道151，其中循环温度调节流体，比如液体或者气体，与流体进行热交换来将热排出到设备外。
这样，通过将脉冲激光束101的光轴与方向AA’对准、在会聚椭球面反射镜108上提供供入射或者离开靶材104的脉冲激光束通过的通过部分并设置包括冷却机构的阻挡件150，即使脉冲激光束101不照射到靶材104上或者只是照射部分靶材104，或者当脉冲激光不与靶材相互作用而仍然越过靶材时，脉冲激光束101仍然不会照射或者损坏其他部件，包括会聚椭球面反射镜108、第一反射镜131和其他部件。结果，避免了由于严重损坏的部件的更换和再调节导致设备的长时间停机(因为需要将真空室180和190释放到大气压，更换和重新调节部件，然后再次抽真空)，从而防止了设备的工作效率的降低。
另外，所述通道使得椭球面反射镜能够变大。
被引入真空室190的EUV光106通过所述照射光学系统120照射具有预定图案的反射掩模121。该照射光学系统120用于将EUV光传播和照射到所述反射掩模121上，包括多个反射镜(包括所述第一反射镜)、光学积分器(optical integrator，光集成电路)和孔。所述第一反射镜131收集大致各向同性地发射的EUV光。所述光学积分器用于用预定的数值孔径均匀地照射所述初缩掩模版121。所述孔被设置在与初缩掩模版121共轭的位置，将要照射初缩掩模版121的区域限制为一个弧形。在反射掩模121上被选择性反射的EUV光106通过包括多个反射镜的所述投影光学系统122被缩小和投影到上面已经镀覆了光致抗蚀剂的晶片123上。结果，掩模121上的图案被转移到晶片123上。
掩模121上的照射区和投影到晶片123上的图像具有极窄的弧形，该弧形具有相同的像点，从而，通过约束投影光学系统122的像差，获得良好的图像。这样，本曝光设备采用的是所谓的扫描曝光方法：在曝光期间同步扫描初缩掩模版台124和晶片台125。
第二实施例
现在看图2，描述本发明的第二实施例。图2中的与图1的相应部件相同的部件用相同的附图标记表示，并省略了其说明。在本实施例中，激光束101的光轴方向AA’相对于在会聚点103产生、入射到第一反射镜131的EUV光106的光轴方向109有一个偏移，使得EUV光不干扰包括会聚椭球面反射镜108在内的其他部件。尤其是，从靶材射出的脉冲激光被设计为通过所述会聚椭球面反射镜中的由会聚的EUV光通过的开口。另外，所述会聚椭球面反射镜上设置有通过部分，进入所述靶材的脉冲激光束从之通过。在这种情况下，会聚椭球面反射镜中的通过部分的数量被设置为1，有利于其制造。
图2所示的本实施例解决上述问题是通过：将激光101的光轴AA’相对于在会聚点103产生并入射到第一反射镜131的EUV光106的光轴方向109偏移5度或者更多。5度的意思是激光束101的光轴方向AA’相对于光轴方向109有意(也就是，不是因为安装误差)倾斜。
本实施例将会聚椭球面反射镜108的开口设置为：在EUV光106的光轴方向109，该开口比激励激光101的会聚点103更接近第一反射镜131一侧。
所述通过部分的直径最好小于所述开口的直径的1/20。
第三实施例
现在看图3，描述本发明的第三实施例。本实施例包括在与图2所示相反的方向的激光源100，并在真空室180和190外部设置阻挡件150。因此，真空室180或者190设置有一个窗口152，用于传送脉冲激光束101。该窗口152最好由对脉冲激光束101具有高透射率的材料比如石英制成。由于阻挡件150被安装在空气中，因此从热处理的角度来说，比在真空环境中更容易处理。
第四实施例
现在看图4，描述本发明的第四实施例。该实施例将到靶材的脉冲激光的光轴确定为使得脉冲激光束通过会聚椭球面反射镜的供会聚的EUV光通过的开口到达靶材104，在所述会聚椭球面反射镜上设置有供从靶材104出射的脉冲激光束通过的通过部分。因此，类似于第二实施例，可以容易地将阻挡件150设置在真空室180和190外部，越过靶材的脉冲激光束的传播方向与包括所述照射和投影系统在内的其他部件相反。有利的是，容易维护用于设置所述阻挡件的空间。
第五实施例
现在看图9，描述本发明的第五实施例。图9详细图示了真空室180的内部。本实施例将激光束101的光轴方向AA’设置为垂直于图1的纸面。更具体地，脉冲激光束101在图9A所示的方向被引导到会聚点103，阻挡件150被设置在会聚点103之外。类似于图1到图9，阻挡件150被设置在真空中或者大气环境中。用于EUV光的会聚反射镜108是用于会聚在会聚点103产生的等离子体产生的EUV光的对象反射镜(object mirror)，其形状是旋转椭球体的一部分，一个焦点在会聚点103和109。由于难以对象椭球体这样的具有大曲率的特殊形状进行精确处理、测量和覆膜，会聚反射镜如图9A所示被分割为六个部分，例如，以使得每一个曲率都较小。然后，对这些部分进行精确处理、测量和覆膜，然后将它们组合起来，提供会聚反射镜108的功能。如图9A和9B所示，本实施例不是形成如图1到图4所示的通道，而是通过会聚椭球面反射镜的各分割部分之间的作为通过部分的间隙将脉冲激光引向靶材，并使得脉冲激光能够从靶材射出。所述靶材供应系统105和107可以类似地形成，从而激光束通过所述各部分之间的间隙。这里，图9A是该实施例的一个简要透视图，其中，脉冲激光束101被垂直于图1的纸面引入，图9B是图9A的从箭头方向观看的示意平面图。
第六实施例
现在看图10，描述本发明第六实施例的曝光设备。图10的示意平面图图示了一个例子，其中，脉冲激光101的光轴方向AA与EUV光的光轴方向109一致，在光轴方向提供了阻挡件150和碎屑过滤器160。YAG激光器具有约100微米的光束直径和约0.01的NA。所述碎屑过滤器160可以是例如用钼、铍、锆等制成的薄膜，厚度为0.1到0.2微米，对EUV光的透射率在约50％到70％之间，对YAG激光约为100％。
阻挡件150包括一个金属部件和在该金属部件上的减反射镀层，厚度约为10到20nm，大小约为10到20mm的直径。由于不遮挡EUV光106，该尺寸是方便的。也可以使用如图10所示的散射器。三角形部件155反射激光，并由于多次反射的结果而吸收它。阻挡件150的大小约为50×50×50mm到约100×100×100mm。
尽管本发明将碎屑过滤器160和阻挡件150形成为单独的部件，但是这两个部件也可以集成在一起。所述碎屑过滤器不限于薄膜，可以应用其他的形式。
第七实施例
现在看图11，描述本发明第七实施例的曝光设备。图11是一个示意平面图，图示了一个例子，其中，脉冲激光束101的光轴方向AA’与EUV光的光轴方向109一致，在光轴方向109提供能够了反射部件157。如前所述，YAG激光器的光束直径约为100微米，NA约为0.01。反射部件157由具有高反射率(例如99％或者更高)的材料比如Au、Ag和Cu制成，厚度约为10到20mm，尺度约为10到20mm的直径。由于不遮挡EUV光106，该尺度是方便的。
见图12和图13，下面描述使用上述曝光设备的器件制造方法的一个实施例。图12的流程图用于说明器件(例如半导体芯片比如IC和LSI、LCD、CCD等)的制造。这里，以半导体芯片的制造为例予以说明。
步骤1(电路设计)设计半导体器件电路。步骤2(掩模制造)形成具有设计的电路图案的掩模。步骤3(晶片制造)使用诸如硅等材料制造晶片。步骤4(晶片工艺)称为预处理，通过使用掩模和晶片进行光刻来在晶片上形成实际电路。步骤5(组装)也称为后处理，将步骤9形成的晶片形成为半导体芯片，并包括一个组装步骤(例如划片，邦定(接合))、封装步骤(芯片密封)等。步骤6(检查)对步骤5制造的半导体器件进行各种测试，比如有效性测试和寿命测试。通过这些步骤，完成半导体器件的制造并出货(步骤7)。
图13是图示于图12的步骤9的晶片工艺的详细流程图。步骤11(氧化)将晶片表面氧化。步骤12(CVD)在晶片表面上形成绝缘膜。步骤13(电极形成)在晶片上通过蒸汽淀积等形成电极。步骤14(离子注入)在晶片中注入离子。步骤15(光致抗蚀剂工艺)在晶片上镀覆光敏材料。步骤16(曝光)使用所述曝光设备将掩模上的电路图案曝光到晶片上。步骤17(显影)对被曝光的晶片进行显影。步骤18(蚀刻)将被显影的光致抗蚀剂图像之外的部分蚀刻掉。步骤19(光致抗蚀剂剥离)在蚀刻后将无用的光致抗蚀剂去除。重复这些步骤，在晶片上形成多层电路图案。本实施例的器件制造方法与传统方法相比可以制造较高质量的器件，手段是约束投影光学系统中的光学部件的表面形状的变化，校正光学性能的恶化。这样，使用所述曝光设备的器件制造方法以及作为加工完成的产品的器件也构成本发明的一个方面。本实施例的器件制造方法防止了光学部件比如会聚椭球面反射镜108和照射光学系统120中的第一反射镜131的热变形和损坏，同时提高了会聚椭球面反射镜的覆盖角度以有效地会聚EUV光，从而以较高的生产率制造高质量的器件。这样，使用该曝光设备的器件制造方法以及所得到的器件构成本发明的一个方面。
另外，本发明不限于这些优选实施例，可以在不脱离本发明的范围的前提下进行各种变化和修改。
尽管本实施例使用椭球体形状用于会聚EUV光的反射镜，本发明的反射镜形状并不限于椭球体形状。本发明的会聚反射镜只要将EUV光会聚在照射光学系统中的第一反射镜之前即可。
上述优选的第一到第七实施例提供了以下效果：
激励激光的光轴的方向被确定为：当激励激光直接向前传播越过靶材时，光不照射曝光设备中包括会聚椭球面反射镜和光学系统在内的其他部件。所述用于会聚EUV光的会聚椭球面反射镜上设置有供进入和/或离开靶材的激励激光通过的通过部分。所述阻挡件遮挡和吸收激励激光并包括冷却机构，被设置在真空室的内部或者外部。这样，即使在激励激光越过靶材前进时，也防止了其他部件包括会聚椭球面反射镜被损坏。
另外，通过避免严重损坏的部件的更换和重新调节导致设备的长时间停机(因为需要将真空室释放到大气压，更换和重新调节部件，然后重新抽真空)，防止了设备的工作效率降低。
另外，由于所述通过部分可以避免上述严重损坏，扩大了用于EUV光的所述会聚椭球面反射镜的覆盖角度和尺度，可以向晶片提供更多的EUV光功率。这样，可以有效地会聚EUV光，从而可以提高曝光设备的生产率和曝光设备的吞吐量。
工业实用性
这样，本发明将激励机构的光轴的方向确定为：当激励激光直接前进而越过靶材时，光不会照射曝光设备中包括会聚反射镜和光学系统在内的其他部件，从而，即使在激励激光越过靶材时，也可以防止包括会聚椭球面反射镜在内的其他部件被损坏。

Claims (18)

1.一种曝光设备，将激励激光照射到靶上，并由所产生的等离子体产生用于生成远紫外区或者X射线区的照射光的光源，该曝光设备包括：
照射光学系统，使用所述照射光照射形成要转移的图案的反射初缩掩模版，该照射光学系统包括最接近所述光源的第一反射镜；
椭球面反射镜，用于在所述照射光学系统中的所述第一反射镜之前会聚所述照射光；以及
投影光学系统，将在所述初缩掩模版上反射的图案缩小并投影到要被曝光的对象上，
其中，在所述激励激光的光轴方向超过由激励激光产生等离子体的位置的地方的光不干扰包括所述照射和投影光学系统和所述椭球面反射镜的所述曝光设备中的部件。
2.如权利要求1所述的曝光设备，其中，所述激励激光的光轴相对于进入所述照射光学系统中的第一反射镜的照射光的光轴方向有偏移。
3.如权利要求1所述的曝光设备，其中，向所述靶入射的激励激光和从所述靶出射的激励激光通过在所述椭球面反射镜中设置的通过部分。
4.如权利要求1所述的曝光设备，其中，向所述靶入射的激励激光通过在所述椭球面反射镜中设置的通过部分，从所述靶出射的激励激光通过所述椭球面反射镜的一个通过所述照射光的开口。
5.如权利要求3所述的曝光设备，其中，从所述靶出射的激励激光通过所述椭球面反射镜中的通过部分，向所述靶入射的激励激光通过所述椭球面反射镜的一个通过所述照射光的开口。
6.如权利要求1所述的曝光设备，还包括用于相对于所述照射光的光轴方向三维倾斜所述激励激光的光轴方向的机构。
7.如权利要求1所述的曝光设备，还包括防止所述激励激光到达所述靶之外的照射光学系统的遮光部件。
8.如权利要求1所述的曝光设备，还包括防止在等离子体发射点产生的碎屑到达所述照射光学系统的碎屑消除部件。
9.如权利要求1所述的曝光设备，还包括：
防止所述激励激光到达所述靶之外的照射光学系统的遮光部件，该遮光部件对于所述激励激光的透射率为10％或者以下；以及
防止在等离子体发射点产生的碎屑到达所述照射光学系统的碎屑消除部件，该碎屑消除部件对于所述激励激光的透射率为90％或者以上。
10.如权利要求7所述的曝光设备，其中，所述遮光部件包括一个金属部件以及在该金属部件上的减反射镀层。
11.如权利要求1所述的曝光设备，其中，所述激励激光的光轴相对于所述照射光的光轴方向的角度被确定为：从入射到所述第一反射镜的照射光的光轴方向到所述激励激光的光轴方向，从所述光源观看，来自所述激励激光的超过所述光源的光不会照射到所述曝光设备中最外侧的部件。
12.如权利要求7所述的曝光设备，还包括用于冷却所述遮光部件的冷却机构。
13.如权利要求7所述的曝光设备，其中，所述遮光部件位于容纳所述照射和投影光学系统的室的外部。
14.如权利要求7所述的曝光设备，其中，在所述照射光的光轴方向，所述椭球面反射镜的通过所述照射光的开口比所述激励激光的会聚点更靠近所述第一反射镜。
15.一种曝光设备，将激励激光照射到靶上，并由所产生的等离子体产生用于生成远紫外区或者X射线区的照射光的光源，该曝光设备包括：
照射光学系统，使用所述照射光照射形成图案的反射初缩掩模版，该照射光学系统包括最接近所述光源的第一反射镜；
会聚反射镜，用于将所述照射光引导到所述照射光学系统中的第一反射镜；以及
投影光学系统，将在所述初缩掩模版上反射的图案缩小并投影到要被曝光的对象上，
其中，在所述照射光的光轴方向，所述会聚反射镜的通过所述照射光的开口比所述激励激光的会聚点更靠近所述第一反射镜，并且，
其中，在所述激励激光的光轴方向超过由激励激光产生等离子体的位置的地方的光不干扰包括所述照射和投影光学系统和所述会聚反射镜的所述曝光设备中的部件。
16.如权利要求15所述的曝光设备，其中，所述会聚反射镜是椭球面反射镜。
17.一种器件制造方法，包括下列步骤：
用曝光设备曝光对象；以及
对于被曝光的对象执行预定的处理，
其中，所述曝光设备将激励激光照射到靶上，并由所产生的等离子体产生用于生成远紫外区或者X射线区的照射光的光源，该曝光设备包括：
照射光学系统，使用所述照射光照射形成要转移的图案的反射初缩掩模版，该照射光学系统包括最接近所述光源的第一反射镜；
椭球面反射镜，用于在所述照射光学系统中的所述第一反射镜之前会聚所述照射光；以及
投影光学系统，将在所述初缩掩模版上反射的图案缩小并投影到要被曝光的对象上，
其中，在所述激励激光的光轴方向超过由激励激光产生等离子体的位置的地方的光不干扰包括所述照射和投影光学系统和所述椭球面反射镜的所述曝光设备中的部件。
18.一种器件制造方法，包括下列步骤：
用曝光设备曝光对象；以及
对于被曝光的对象执行预定的处理，
其中，所述曝光设备将激励激光照射到靶上，并由所产生的等离子体产生用于生成远紫外区或者X射线区的照射光的光源，该曝光设备包括：
照射光学系统，使用所述照射光照射形成图案的反射初缩掩模版，该照射光学系统包括最接近所述光源的第一反射镜；
会聚反射镜，用于将所述照射光引导到所述照射光学系统中的第一反射镜；以及
投影光学系统，将在所述初缩掩模版上反射的图案缩小并投影到要被曝光的对象上，
其中，在所述照射光的光轴方向，所述会聚反射镜的通过所述照射光的开口比所述激励激光的会聚点更靠近所述第一反射镜，并且，
其中，在所述激励激光的光轴方向超过由激励激光产生等离子体的位置的地方的光不干扰包括所述照射和投影光学系统和所述会聚反射镜的所述曝光设备中的部件。
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