TW202234146A - 微影設備、總成、及方法 - Google Patents

Abstract

本發明描述一種微影設備，其包括一隔膜總成及一輻射光束路徑，其中該隔膜總成包括一隔膜，該隔膜安置在該輻射光束路徑中，其中該隔膜總成經組態以將該隔膜自該輻射光束路徑中之一第一位置選擇性地移動至該輻射光束路徑中之一第二位置。亦描述一種隔膜總成、一種延長一隔膜之壽命之方法，以及此類設備及方法在一微影設備或程序中之用途。

Description

微影設備、總成、及方法

本發明係關於一種微影設備、一種用於微影設備之隔膜總成，以及微影設備或隔膜在微影設備或方法中之用途。本發明亦係關於延長微影設備中之隔膜之壽命的方法，以及此類方法在微影設備或方法中之用途。本發明對於包括在動態氣鎖總成中之隔膜具有特定但非排他性的應用。

微影設備為經建構以將所要圖案施加至基板上之機器。微影設備可用於例如積體電路(IC)製造中。微影設備可例如將來自圖案化裝置(例如，遮罩)之圖案投影至提供在基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上。

由微影設備使用以將圖案投影至基板上之輻射的波長判定可形成在彼基板上之特徵的最小大小。相較於習知微影設備(其可例如使用具有193 nm之波長之電磁輻射)，使用為具有在4 nm至20 nm範圍內之波長之電磁輻射的EUV輻射之微影設備可用於在基板上形成較小特徵。

微影設備包括圖案化裝置(例如，遮罩或倍縮光罩)。輻射經提供成穿過圖案化裝置或自圖案化裝置反射以在基板上形成影像。隔膜總成(亦稱作表膜)可經提供以保護圖案化裝置免受空浮粒子及其他形式污染影響。圖案化裝置之表面上之污染可造成基板上之製造缺陷。

由於EUV輻射係由物質強吸收，因此在使用EUV輻射之微影設備內，EUV輻射之光程係在近真空條件下，即在顯著低於大氣壓力之壓力下，其中存在少量氫氣。詳言之，包含用於將EUV輻射投影至基板上之光學元件之系統的投影系統可保持在近真空條件下。EUV輻射經由由投影系統界定之開口投影至基板上。需要限制污染物進入至投影系統中。出於此目的，已知提供動態氣鎖。動態氣鎖可包含隔膜。隔膜經組態以對自微影設備之一個部分傳遞至另一部分之污染物提供障壁，並且主要經組態以濾出帶外輻射，詳言之，深紫外線(DUV)及紅外線輻射。此係因為一些EUV源(諸如使用電漿產生EUV輻射之彼等EUV源)不僅發射所要的「帶內」EUV輻射，而且發射非所要的(帶外)輻射。此帶外輻射最顯著地在深UV (DUV)輻射範圍(100 nm至400 nm)內。此外，在一些EUV源，例如雷射產生電漿EUV源之情況下，來自雷射之通常在10.6微米下之輻射呈現顯著的帶外輻射。

在微影設備中，出於若干原因而需要光譜純度。一個原因為抗蝕劑對帶外波長之輻射敏感，並且因此施加至抗蝕劑之圖案的影像品質可在抗蝕劑曝露於此類帶外輻射之情況下劣化。此外，帶外紅外線輻射，例如一些雷射產生電漿源中之10.6微米輻射，引起對微影設備內之圖案化裝置、基板及光學件之非想要及不必要加熱。此類加熱可導致此等元件損壞、其壽命降級及/或投影至抗蝕劑塗佈基板上及施加至抗蝕劑塗佈基板之圖案中的缺陷或失真。

隔膜意欲對傳遞穿過隔膜之輻射進行高度透射，以便提供由微影設備成像之晶圓之高產出量。隨時間推移，動態氣鎖中之隔膜之透射率可改變，此可減少微影設備之產出量，此為明顯非所要的。

本發明已經設計成試圖解決以上所識別之問題中的至少一些。

根據本發明之第一態樣，提供一種微影設備，其包括隔膜總成及輻射光束路徑，其中隔膜總成包括隔膜，隔膜安置在輻射光束路徑中，其中隔膜總成經組態以將隔膜自輻射光束路徑中之第一位置移動至輻射光束路徑中之第二位置。

微影設備將輻射光束投影至基板上，以便在基板上形成圖案。輻射光束沿著輻射光束路徑穿過微影設備，自該微影設備，該輻射光束經產生至正經圖案化之基板。由於需要防止產生輻射之微影設備之部分受到污染，該輻射在極紫外線(EUV)微影設備之情況下經由錫電漿自調節輻射光束之微影設備之部分產生，因此隔膜提供在輻射光束路徑中。隔膜對在用於成像之所要波長下之輻射光束進行透射，但能夠防止微粒污染物傳遞穿過設備且亦經組態以濾出帶外輻射。隔膜在電漿環境中曝露於輻射光束。電漿可包括氫氣、水、氧氣及其他物質。隨時間推移，隔膜降級且發生降級之速率隨由隔膜接收之輻射之劑量而變化。因而，在隔膜之經歷最高劑量之輻射的區域中，存在最大降級速率。在現有微影設備中，在隔膜已開始降級時，將動態氣鎖之隔膜移除並替換為新隔膜，並且始終相對於微影設備內輻射光束路徑固持在固定位置中。僅在機器不工作時，才能替換整個隔膜，並且採用大約10小時之停機時間來替換隔膜，並使機器恢復可操作狀態且再次開始曝露晶圓。此減小可經成像之晶圓之數目且減少設備之產出量。由於輻射光束之強度並不均勻，因此隔膜之降級亦不均勻。因而，在本發明中，有可能移動設備內之隔膜，使得輻射光束照射同一隔膜之不同區域，而非調換出整個隔膜。因而，相對於輻射光束路徑移動隔膜意謂在微影設備在操作中時，輻射光束路徑與隔膜之不同部分相交。由於相較於隔膜之先前曝露於最高劑量之輻射的區域，隔膜之先前未曝露於最高劑量之輻射的區域之降級更低，因此藉由移動隔膜，輻射光束傳遞穿過隔膜之降級程度較低之區域。以此方式，有可能避免拆卸微影設備以調換出隔膜之需要。此對於動態氣鎖中之隔膜尤其有利，此係因為相較於其他隔膜，諸如保護倍縮光罩之表膜，此等隔膜以更低頻率進行替換，並且更不易替換。能夠延長諸如動態氣鎖中之隔膜之壽命允許時間及成本節省。另外，藉由原位移動同一隔膜而非藉由用不同隔膜調換該隔膜，污染物經引入至微影設備中之風險較低。應瞭解，可存在隔膜可移動至之多於兩個可操作位置。可操作位置為在微影設備在使用中時隔膜定位在其中之可操作位置。因而，在隔膜全部自設備移除及/或全部在輻射光束路徑外部之情況下，其並不在可操作位置中。以此方式，單個隔膜可在微影設備內移動至數個不同位置，使得可利用隔膜之表面區域之較大比例。隔膜之非均勻降級可發生。相較於其他部分，隨時間推移，隔膜之一些部分會看到更多光。此可導致非均勻降級輪廓，其可對晶圓上之影像造成非所要影響。因而，藉由移動隔膜，防止非均勻降級。以此方式，藉由將隔膜之降級程度較高之部分移動至其中其將遭遇較少降級之位置中，並且將降級程度較低之部分移動至其中其將遭遇較多降級之位置中，降級會被抹勻。此促成成像品質之改進。隔膜可在任何軸線上移動。

設備可包括控制系統，該控制系統經組態以控制隔膜相對於輻射光束路徑之移動。控制系統可控制隔膜自第一可操作位置至第二(或另一)可操作位置之移動。輻射光束路徑為輻射光束在微影設備在使用中時採用之路徑。本發明不受隔膜相對於輻射光束路徑移動之確切方式的特定限制。隔膜可移動之一種方式為經由一或多個電動馬達。

設備可經組態以旋轉隔膜。另外或替代地，設備可經組態以在一或多個方向上移動隔膜。該等方向可為線性方向，但亦可在非線性方向上。可藉由旋轉隔膜總成之部分或全部來實現隔膜之旋轉。隔膜總成可包括支撐隔膜之框架。輻射光束之橫截面形狀為細長的，並且因此藉由相對於輻射光束旋轉及/或移動隔膜，隔膜之不同區域曝露於提供最高劑量之輻射的輻射光束之區域。應瞭解，在此上下文中之移動與自設備完全移除隔膜無關，而是與隔膜之移動有關，使得新區域曝露於輻射光束，詳言之提供最高劑量的輻射光束之部分。隔膜可在任何方向上移動，但主要地，隔膜將旋轉及/或在垂直於輻射沿著輻射光束路徑行進之方向的方向上移動。

隔膜總成，並且因此隔膜，可經組態以連續地或以逐步方式移動。為了緩解歸因於曝露於輻射光束及電漿的隔膜之降級，隔膜可連續地移動，使得降級跨越隔膜均勻地散佈。隔膜亦可以逐步方式移動，其中隔膜之一個區域在移動至不同位置以允許隔膜之另一區域曝露於輻射光束之前曝露於輻射光束持續一段時間。

隔膜總成可經組態以將隔膜一次移動至多10 mm、至多20 mm、至多30 mm、至多40 mm或至多50 mm。移動之確切距離可取決於已降級之隔膜之區域的大小而選擇。類似地，隔膜可視需要旋轉經過任何旋轉角度。

隔膜可為動態氣鎖總成或其組件。當然，亦涵蓋其他隔膜，諸如保護倍縮光罩之表膜隔膜，並且因此隔膜總成可為表膜隔膜總成。

根據本發明之第二態樣，提供一種用於微影設備之隔膜總成，該隔膜總成包括隔膜，其中隔膜總成經組態以將隔膜自微影設備之輻射光束路徑中之第一位置移動至輻射光束路徑中之第二位置。

先前已自微影設備移除隔膜總成且視需要用新隔膜調換出總成。然而，現有隔膜總成並不提供將隔膜定位於微影設備內之不同位置中而無需拆卸微影設備或將一個隔膜實體地調換為不同隔膜的可能性。本發明提供用於在微影設備內之不同可操作位置之間移動隔膜。可操作位置為總成可在總成在使用中時經定位之位置，其與在總成可為其組件之微影設備外部之位置形成對比。在現有設備中，僅存在用於隔膜之單個位置，詳言之在動態氣鎖之部分時。

隔膜總成可包括控制系統，該控制系統經組態以控制隔膜相對於微影設備之移動。

隔膜總成可經組態而以連續或逐步方式移動隔膜。

隔膜總成可經組態以將隔膜一次移動至多10 mm、至多20 mm、至多30 mm、至多40 mm或至多50 mm。

隔膜總成可為動態氣鎖總成或其組件。隔膜總成可為表膜總成或其組件。

根據本發明之第三態樣，提供一種延長微影設備之隔膜之壽命的方法，該方法包括在微影設備之輻射光束路徑中提供隔膜，以及相對於輻射光束路徑移動隔膜。

如所描述，藉由在微影設備內移動隔膜，使得在使用中，輻射光束傳遞穿過隔膜之不同部分，由曝露於輻射光束及電漿環境引起之降級可遍及隔膜而分佈，並且隔膜之壽命可由此延長。此避免了需要延長停機時間以替換隔膜且亦避免了無意中將額外污染引入至微影設備中之風險。隔膜可相對於輻射光束路徑選擇性地移動，以將隔膜之不同部分曝露於具有最高強度的輻射光束之部分。

移動隔膜可包括旋轉隔膜及/或在一或多個方向上移動隔膜。

根據本發明之第四態樣，提供根據本發明之第一態樣之微影設備、根據本發明之第二態樣之隔膜總成或根據本發明之第三態樣之方法在微影設備或程序中的用途。

應瞭解，針對一個實施例描述之特徵可與針對另一實施例描述的任何特徵組合，並且本文中明確地考慮且揭示所有此類組合。

圖1展示根據本發明之實施例之微影設備。微影系統包含輻射源SO及微影設備LA。輻射源SO經組態以產生極紫外線(EUV)輻射光束B。微影設備LA包含照射系統IL、經組態以支撐圖案化裝置MA (例如，遮罩)之支撐結構MT、投影系統PS以及經組態以支撐基板W之基板台WT。照射系統IL經組態以在輻射光束B入射在圖案化裝置MA上之前調節輻射光束B。投影系統經組態以將輻射光束B (現由遮罩MA圖案化)投影至基板W上。基板W可包括先前形成之圖案。在此情況下，微影設備使經圖案化輻射光束B與先前形成在基板W上之圖案對準。

輻射源SO、照射系統IL及投影系統PS可均經建構及配置以使得其可與外部環境隔離。處於低於大氣壓力之壓力下之氣體(例如，氫氣)可提供在輻射源SO中。真空可提供在照射系統IL及/或投影系統PS中。處於充分地低於大氣壓力之壓力下之少量氣體(例如，氫氣)可提供在照射系統IL及/或投影系統PS中。

圖1中所展示之輻射源SO係屬於可被稱作雷射產生電漿(LPP)源之類型。可例如為CO ₂雷射之雷射經配置以經由雷射光束將能量沈積至自燃料發射器提供之諸如錫(Sn)的燃料中。雖然在以下描述中提及錫，但可使用任何合適燃料。燃料可例如呈液體形式，並且可例如為金屬或合金。燃料發射器可包含噴嘴，該噴嘴經組態以沿著朝向電漿形成區之軌跡而導向例如呈小滴之形式的錫。雷射光束在電漿形成區處入射在錫上。雷射能量至錫中之沈積在電漿形成區處產生電漿。在電漿之離子之去激發及再結合期間自電漿發射包括EUV輻射之輻射。

EUV輻射係由近正入射輻射收集器(有時更通常被稱作正入射輻射收集器)收集及聚焦。收集器可具有經配置以反射EUV輻射(例如具有諸如13.5 nm之所要波長的EUV輻射)的多層結構。收集器可具有橢圓形組態，其具有兩個橢圓焦點。第一焦點可在電漿形成區處，並且第二焦點可在中間焦點處，如下文所論述。

雷射可與輻射源SO分離。在此情況下，雷射光束可藉助於包含例如合適導向鏡面及/或光束擴展器及/或其他光學件之光束遞送系統(未展示)而自雷射傳遞至輻射源SO。雷射及輻射源SO可一起被認為係輻射系統。

由收集器反射之輻射形成輻射光束B。輻射光束B聚焦在一點處以形成電漿形成區之影像，該影像充當用於照射系統IL之虛擬輻射源。輻射光束B聚焦之點可被稱作中間焦點。輻射源SO經配置以使得中間焦點位於輻射源之圍封結構中之開口處或附近。

輻射光束B自輻射源SO傳遞至照射系統IL中，該照射系統IL經組態以調節輻射光束。動態氣鎖可提供在輻射源SO與照射系統IL之間，並且經組態以濾出產生在輻射源SO中之任何帶外輻射且允許所要波長之輻射傳遞穿過。照射系統IL可包括琢面化場鏡面裝置10及琢面化光瞳鏡面裝置11。琢面化場鏡面裝置10及琢面化光瞳鏡面裝置11一起向輻射光束B提供所要橫截面形狀及所要角度分佈。輻射光束B自照射系統IL傳遞且入射在由支撐結構MT固持之圖案化裝置MA上。圖案化裝置MA反射及圖案化輻射光束B。除琢面化場鏡面裝置10及琢面化光瞳鏡面裝置11之外或代替琢面化場鏡面裝置10及琢面化光瞳鏡面裝置11，照射系統IL亦可包括其他鏡面或裝置。

在自圖案化裝置MA反射之後，經圖案化輻射光束B進入投影系統PS。投影系統包含複數個鏡面13、14，該複數個鏡面經組態以將輻射光束B投影至由基板台WT固持之基板W上。投影系統PS可將縮減因數應用於輻射光束，從而形成特徵小於圖案化裝置MA上之對應特徵的影像。可例如應用為4之縮減因數。雖然在圖1中投影系統PS具有兩個鏡面13、14，但投影系統可包括任何數目個鏡面(例如，六個鏡面)。

圖1中所展示之輻射源SO可包括未說明之組件。舉例言之，光譜濾光器可提供在輻射源中。光譜濾光器可實質上透射EUV輻射，但實質上阻擋其他波長之輻射，諸如紅外線輻射。此類濾光器可包括根據本發明之隔膜總成，該隔膜總成提供隔膜相對於輻射光束之移動，使得同一隔膜之新部分可曝露於EUV輻射及電漿條件。

圖2說明隔膜之減少的透射率，其中曝露於最高劑量之EUV輻射的區域展示為較深灰色，此指示隔膜之透射率減少。

圖3描繪在微影設備內未移動之隔膜15a與在微影設備內已移動之隔膜15b的比較。較暗陰影標示隔膜之具有減少的透射率之區域，此指示降級。藉由相對於輻射光束(未展示)移動隔膜，降級在隔膜15a之更多區域上散開，並且因此隔膜之壽命可增加，此係因為在隔膜之透射率下降至低於預定量時可使用新區域，該預定量為可易於經由度量衡量測之某物。

圖4類似於圖3，不同之處在於隔膜15c相對於輻射光束旋轉而非平移。同樣，藉由旋轉隔膜15c，隔膜之降級可跨越隔膜15c之表面散開，並且由此延長其可操作壽命。

雖然上文已描述本發明之具體實施例，但應瞭解，可以與所描述不同之其他方式來實踐本發明。

以上描述意欲為說明性，而非限制性的。因此，對於熟習此項技術者將顯而易見，可在不脫離下文所闡述之申請專利範圍之範疇的情況下對所描述之本發明進行修改。

10:琢面化場鏡面裝置 11:琢面化光瞳鏡面裝置 13:鏡面 14:鏡面 15a:隔膜 15b:隔膜 15c:隔膜 B:極紫外線輻射光束/輻射光束/經圖案化輻射光束 IL:照射系統 LA:微影設備 MA:圖案化裝置 MT:支撐結構 PS:投影系統 SO:輻射源 W:基板 WT:基板台

現在將參考隨附示意性圖式而僅作為實例來描述本發明之實施例，在該等圖式中，對應參考符號指示對應部件，並且在該等圖式中：

圖1描繪根據本發明之實施例之微影設備；

圖2為展示在微影設備中輻照及曝露於電漿之後隔膜之透射率之差異的影像；

圖3為藉由原位移動隔膜來延長隔膜之壽命的方法之示意性描繪；以及

圖4為藉由旋轉隔膜來延長隔膜之壽命的方法之示意性描繪。

根據以上結合圖式所闡述之詳細描述，本發明之特徵及優點將變得更顯而易見，在該等圖式中，相似參考字元始終識別對應元件。在圖式中，相似參考標號通常指示相同、功能上類似及/或結構上類似之元件。

15a:隔膜

15b:隔膜

Claims (15)

1. 一種微影設備，其包括一隔膜總成及一輻射光束路徑，其中該隔膜總成包括一隔膜，該隔膜安置在該輻射光束路徑中，其中該隔膜總成經組態以將該隔膜自該輻射光束路徑中之一第一位置選擇性地移動至該輻射光束路徑中之一第二位置。
2. 如請求項1之微影設備，其中該設備包括一控制系統，該控制系統經組態以控制該隔膜相對於該輻射光束路徑之該移動。
3. 如請求項1或2之微影設備，其中該設備經組態以旋轉該隔膜及/或在一或多個方向上移動該隔膜。
4. 如請求項1或2之微影設備，其中該隔膜總成經組態以連續地或以一逐步方式移動。
5. 如請求項1或2之微影設備，其中該隔膜總成經組態以將該隔膜一次移動至多10 mm、至多20 mm、至多30 mm、至多40 mm或至多50 mm。
6. 如請求項1或2之微影設備，其中該隔膜總成為一動態氣鎖總成或其一組件。
7. 一種用於一微影設備之隔膜總成，該隔膜總成包括一隔膜，其中該隔膜總成經組態以將該隔膜自該微影設備之一輻射光束路徑中之一第一位置移動至該輻射光束路徑中之一第二位置。
8. 如請求項7之隔膜總成，其中該總成包括一控制系統，該控制系統經組態以控制該隔膜相對於該微影設備之該移動。
9. 如請求項7或8之隔膜總成，其中該總成經組態以旋轉該隔膜及/或在一或多個方向上移動該總成。
10. 如請求項7或8之隔膜總成，其中該隔膜總成經組態而以一連續或逐步方式移動該隔膜。
11. 如請求項7或8之隔膜總成，其中該隔膜總成經組態以將該隔膜一次移動至多10 mm、至多20 mm、至多30 mm、至多40 mm或至多50 mm。
12. 如請求項7或8之隔膜總成，其中該隔膜總成為一動態氣鎖總成或其一組件。
13. 一種延長一微影設備之一隔膜之壽命的方法，該方法包括在該微影設備之一輻射光束路徑中提供一隔膜，以及相對於該輻射光束路徑移動該隔膜。
14. 如請求項13之方法，其中移動該隔膜包括旋轉該隔膜及/或在一或多個方向上移動該隔膜。
15. 一種如請求項1至6中任一項之微影設備、如請求項7至12中任一項之隔膜總成或如請求項13至14中任一項之方法在一微影設備或程序中的用途。

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