专利名称：光刻设备和器件制造方法
技术领域：
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。公知的光刻设备包括步进机，在所述步进 机中，通过将全部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扫描所述 衬底来辐射每一个目标部分。也能够以通过将图案压印(imprinting)到 衬底的方式从图案形成装置将图案转移到衬底上。
00031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。目前，没有可替代的技术看上去能够提供具有类似精度、速度 和经济的生产率的期望的图案建构。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/或结构能够在 真实的大尺度上制造的即便不是最关键的门槛(gating)因素，也是最关 键的门槛因素中的一个。
0004可以通过如方程式(1)中所示出的分辨率的瑞利准则(Rayleigh criterion)来给出图案印刷的限制的理论估计.-其中，人是所使用的辐射的波长，NAPS是用于印制图案的投影系统的数
值孔径，k,是依赖于工艺的调整因子，也称为瑞利常数，以及CD是被 印制的特征的特征尺寸(或临界尺寸)。
0005从方程式(1)可以得出，可以以三种方式实现减小特征的最小可 印制尺寸通过縮短曝光波长X，通过增加数值孔径NAPS或通过减小k, 的值。
0006为了显著地縮短曝光波长，并因此使最小可印制的节距减小，已 经提出使用极紫外(EUV)辐射源。与配置以输出大于或等于约157nm 的辐射波长的传统的紫外辐射源相比，EUV辐射源被配置以输出约 13nm的辐射波长。因此，EUV辐射源可以构成迈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 源例如包括由激光诱导等离子体源、放电等离子体源或来自电子储存环 的同步加速器辐射。
发明内容
0007由EUV辐射源辐射的功率依赖于所述源的尺寸。通常，期望聚集 尽可能大的由所述源辐射的功率，因为辐射功率的大的聚集效率意味着 可以减小提供给所述源的功率，这将有益于所述源的寿命。源的尺寸与 聚集角一起形成所述源的集光率。只有被发射的在所述源的集光率中的 辐射可以被考虑和被用于照射图案形成装置。图4a示意性地显示出等离子体中的颗粒的密度分布；在扫描模式中，在对支撑件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相对于支撑件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性来确定。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)。图3a-b显示出根据本发明的实施例的用于
图1和2的光刻设备中 的等离子体源300。图3a显示在x-z平面中的等离子体源300的示意性 剖视图。图3b显示在x-y平面中的所述源300的示意性俯视图。应当理 解，等离子体源300不限于图3a-b中显示的例子。可以构造等离子体源so。参考图4b，这个图显示出各个基础源340a-d的示意图，所述基础 源340a-d可以在等离子体放电期间出现在距离Dl上。图4b还显示出在 图4a中示出的颗粒密度的分布。多个基础源340a-d随时间的聚集效应确 定源300的有效轴向尺寸。源SO的有效轴向尺寸反过来影响源的集光 率。基础源越多，集光率越高。现在参考图5，该图示意性地显示出在相对于阳极310定位阴极 305以便产生初始的等离子体参数的强梯度时的等离子体320的膨胀。用 激光源325执行等离子体放电的点燃。将由激光源325输出的辐射束330 通过开口 335聚焦到阴极305的上部307上。由于在薄层306中激光能 量的吸收，Sn被蒸发且部分地电离以形成等离子体320。0066在激光烧蚀之后的几十纳秒，燃料蒸汽膨胀且到达阳极310的边 缘，形成阴极305和阳极310之间的导电路径。 一旦形成了导电路径，阳极310和阴极305之间的放电被触发，从而导致等离子体320内的进 一步的电离和加热。图5显示出在燃料蒸汽的膨胀期间在阴极305和阳 极310之间出现的电流线360a-d。电流线360a-d产生磁场B和洛仑兹力 F。如从图5中所看到的，电流线360a-d被强烈地引导至源300的左区域 365a和右区域365b，从而在这些区域中产生大致沿轴线z方向的洛仑兹 力F。结果，由于电流线360a-d的强的曲率和洛仑兹力F的方向，等离 子体320的压縮可以仅在靠近阴极305的非常受限制的区或区域370中 出现。在靠近阴极305的表面的区域370中，洛仑兹力的方向大致垂直 于z方向且洛仑兹力沿z方向在小的距离上径向压缩等离子体320。在这 个配置中，可以沿z方向仅出现单个微箍縮或EUV热斑。在区或区域 370外面，电流线的强曲率导致等离子体沿轴向方向的另外的膨胀，因此 减小了预压縮的等离子体柱中的颗粒的数量。可替代地，阳极310和阴极305可以相对于彼此移动，例如沿放 电轴线(z方向)，以便调整箍缩的轴向尺寸。例如，在一个实施例中， 阳极310可以与驱动单元相连，所述驱动单元被构造和布置以例如沿轴 向方向对阳极进行移位。驱动单元可以与控制器通信，以调整阳极的位 置。控制器可以可操作性地连接至监控单元(例如照相机)，所述监控 单元配置以在放电期间监控等离子体箍縮。例如，监控单元可以确定， 初始的阴极-阳极配置产生具有一个或更多个EUV辐射点的等离子体箍
20縮。基于监控单元的结果，控制器可以被配置以控制驱动单元，来相对 于阳极调整阴极的位置(例如轴向位置)，以便减小或增加EUV辐射点 或热斑的数量，并因此调整源300的集光率。等离子体源600还可以包括用于点燃等离子体的激光源630。在这 样的配置中，可以在阴极605的上表面620上布置锡(Sn)层。如在图 3a-b的实施例中所指出的，将由激光源630输出的辐射束635聚焦到阴 极605的上表面620上。由于吸收激光能量，Sn被蒸发且被部分地电 离。
[00721在操作中，在阴极605和阳极610之间施加高的电压。由燃料 (例如锡)电离产生的电子和离子促使阴极605和阳极610之间被贯 穿，其反过来产生等离子体640。由于在阴极605和阳极610之间产生的 高的电流和在阴极605处的电流线650的集中，等离子体640箍縮在阴 极605的上表面620上或其附近。
[0073在图6的实施例中，阴极的上表面620和阳极的上表面625大致 在同一平面内，例如共平面。如在图5的实施例中所讨论的，应当理 解，当沿z轴线以一小距离分隔开上表面620、 625时，沿放电轴线(轴 向或z轴线)的箍縮的膨胀仍然可以被减小。
[0074j尽管图3a-6中的EUV源被示出使用完全轴向对称的电极系统， 但是应当理解也可以用不轴向对称的电极系统来执行EUV辐射等离子体 的轴向尺寸的调节。由于被辐射束蒸发的初始等离子体的旋转对称性， 等离子体箍縮的位置稳定性即使在不旋转对称的系统也可以被基本上改 善，例如类似于图7中示意性地显示出的示例。
00751图7显示出根据本发明的一个实施例的等离子体源700。等离子体阳极710包括第一部分710a和位于阴极705附近的第二部分710b。阳极 710的第一和第二部分710a-b具有大致弯曲的形状，其包围阴极705的 一部分。第一和第二部分710a-b可以大致以距离阴极705相同的距离定 位，如图7所显示的。然而，应当理解，阴极705和第一部分710a之间 的距离以及阴极705和第二部分710b之间的距离在本发明的实施例中可 以不同。
[0076在图7中，相对于阴极705定位第一和第二部分710a-b，使得阳 极710和阴极705的上表面711a-b之间沿z方向的距离￡比在x-y平面 中的分隔阴极705和阴极710的距离L小，优选地，相当小。距离￡可 以是正的或负的，即阳极710的上表面711a-b可以在阴极705的上表面 的上方或下方。
[0077类似于图6，等离子体源700可以包括用于点燃等离子体740的激 光源730。在这样的配置中，可以将锡(Sn)层布置到阴极的上表面上。 如在图3a-b的实施例中所指出的，将由激光源730输出的辐射束735聚 焦到阴极705的上表面上。由于吸收激光能量，Sn被蒸发且被部分地电 离。图7显示出在阴极705处的电流线750的集中。 [00781图8显示出根据本发明的一个实施例的等离子体源800。等离子体 源800包括阴极805、阳极810和位于阳极和阴极之间的放电空间815。 阳极810包括第一板810a和位于阴极805附近的第二板810b。第一和第 二板810a-b大致平行于阴极805，且以距离阴极805大致相同的距离L 定位。应当理解，阴极805和第一部分810a之间的距离以及阴极805和 第二部分810b之间的距离在本发明的另一实施例中可以不同。00791如在图7中，第一和第二板810a-b被相对于阴极805定位，使得 沿z方向的阳极810和阴极805的上表面810a-b之间的距离￡比在x-y 平面中分隔阴极805和阳极810的距离L小，期望地相当小。距离￡可 以是正的或负的，即阳极810的上表面Slla-b可以位于阴极805的上表 面的上方或下方。
0080另外，类似于图6，等离子体源800可以包括用于点燃等离子体 840的激光源830。在这样的配置中，可以将锡(Sn)层布置在阴极的上 表面上。如在图3a-b的实施例中所指出的，将由激光源830输出的辐射束835聚焦到阴极805的上表面上。由于吸收激光能量，Sn被蒸发且被 部分地电离。图8显示出在阴极805处的电流线850集中。 [0081应当理解，在本发明的其它实施例中可以修改图6-8中显示的系 统。另外，鉴于图5-8中的阳极不阻挡由等离子体箍縮发射的辐射的事 实，可以基本上增加EUV辐射的聚集角。
[00821通过控制用辐射束将工作材料烧蚀到阴极的表面上，还可附加地 或可替代地在本发明的实施例中产生初始的等离子体参数的强梯度。由 辐射束和工作材料(燃料)之间在阴极上的相互作用产生的初始的燃料 蒸汽和等离子体的膨胀可能依赖于阴极上的辐射束的斑尺寸和辐射束的 聚焦条件。
00831例如参考图9，阴极910的上表面可以大致定位于光学系统936的 焦平面中，该光学系统936将辐射束935引导到阴极的上表面上。在该 实施例中，相当大地减小了阴极的上表面上的辐射束的径向斑。这种配 置产生了大致等方向性地膨胀的初始的等离子体940，如在图9中示意性 地显示的。由于激光烧蚀的电离的气体的蒸汽的膨胀在图9中由箭头920 示意性地表示。应当理解，在初始的等离子体940中沿z轴线的颗粒的 密度小于大致沿z轴线膨胀的非等方向性的等离子体中的颗粒的密度。 因此，在图9的实施例中的等离体的压縮以及因此微箍缩的形成可以仅 出现在靠近阴极910的表面的区域中。在一个实施例中，辐射束935的 斑的尺寸(例如直径)小于约50pm。在一个实施例中，从在约30nm和 50pm之间的范围选择出斑的尺寸。
[0084虽然在本文中详述了光刻设备用在制造IC (集成电路)，但是 应该理解到这里所述的光刻设备可以在制造具有微米尺度、甚至纳米尺 度的特征的部件方面有其它的应用，例如制造集成光学系统、磁畴存储 器的引导和检测图案、平板显示器、包括液晶显示器(LCD)的平板显 示器、薄膜磁头等。应该认识到，在这种替代应用的情况中，可以将此 处便用的任意术语"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，并且对己曝光 的抗蚀剂进行显影的工具)、量测工具和/或检验工具中。另外，所述衬底可以处理一次以上，例如为产生多层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。 [00851虽然以上已经做出了具体的参考，在光学光刻术的情况中使用 本发明的实施例，但应该理解的是，本发明可以有其它的应用，例如压 印光刻术，并且只要情况允许，不局限于光学光刻术。在压印光刻术 中，图案形成装置中的拓扑限定了在衬底上产生的图案。可以将所述图 案形成装置的拓扑印刷到提供给所述衬底的抗蚀剂层中，在其上通过施 加电磁辐射、热、压力或其组合来使所述抗蚀剂固化。在所述抗蚀剂固 化之后，所述图案形成装置从所述抗蚀剂上移走，并在抗蚀剂中留下图 案。
[0086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)。
[00871以上描述旨在进行解释，而不是限制性的。因而，本领域普通 技术人员可以理解，在不偏离下述权利要求的保护范围的前提下可以对 所描述的发明进行修改。
00881本发明不限于光刻设备的应用或用于如在本实施例中描述的光 刻设备中。另外，附图通常仅包括对于理解本发明所必需的元件和特 征。除此之外，光刻设备的附图是示意性的，不是成比例的。本发明不 限于示意图中显示的这些元件(例如在示意图中绘出的反射镜的数 量)。此外，本发明不限于关于图l和2描述的光刻设备。
2权利要求
1.一种配置用以产生用于光刻设备的辐射的源，所述源包括阳极；和阴极，所述阴极和阳极被配置以在所述阳极和所述阴极之间的放电空间中的燃料中产生放电，以便产生等离子体，所述阴极和阳极彼此相对地定位使得在使用中在所述阳极和所述阴极之间延伸的电流线大致弯曲以便产生大致径向地压缩仅在所述阴极或所述阳极的上表面附近的区域中的等离子体的力。
2. 根据权利要求1所述的源，其中所述力基本上导致所述等离子体沿大致垂直于所述上表面的方向且在所述上表面附近的区域的外部的膨胀。
3. 根据权利要求1或2所述的源，其中沿大致平行于所述上表面的方向分隔所述阴极和所述阳极的距离L大于沿大致垂直于所述上表面的方向分隔所述阴极和所述阳极的距离t。
4. 根据权利要求3所述的源，其中，L》2*￡。
5. 根据前述权利要求中任一项所述的源，其中所述上表面与所述阳极或阴极中的另一个的上表面大致共平面。
6. 根据前述权利要求中任一项所述的源，其中所述阴极和阳极是旋转对称的。
7. 根据前述权利要求中任一项所述的源，其中所述燃料被布置到所述上表面上。
8. 根据前述权利要求中任一项所述的源，其中所述燃料包括Sn、 Xe或Li中的至少一种。
9. 根据前述权利要求中任一项所述的源，其中所述源的集光率大致与所述光刻设备的集光率匹配。
10. 根据前述权利要求中任一项所述的源，其中所述源的集光率小于约0.03mn^的球面度。
11. 根据前述权利要求中任一项所述的源，其中所述阴极或阳极包括第一部分和第二部分，且其中所述阴极或阳极中的另一个定位在所述第一部分和第二部分之间。
12. 根据前述权利要求中任一项所述的源，其中所述辐射具有在极紫外范围内的波长。
13. 根据前述权利要求中任一项所述的源，还包括配置以输出辐射束的辐射源和配置以将所述辐射束引导到所述上表面上的光学系统，其中所述上表面大致定位在所述光学系统的焦平面中。
14. 根据权利要求13所述的源，其中在所述上表面上的辐射束的斑尺寸在约3(Vm和50pm之间的范围中。
15. 根据前述权利要求中任一项所述的源，其中在所述上表面附近的区域中的所述等离子体的压縮在所述放电期间产生单个辐射发射斑。
16. 根据前述权利要求中任一项所述的源，其中所述上表面是所述阴极的上表面。
17. —种光刻系统，包括源，所述源配置以产生用于光刻设备的辐射，所述源包括 阳极；禾口所述阴极和阳极被配置以在所述阳极和所述阴极之间的放电空间中 的燃料中产生放电，以便产生等离子体，所述阴极和阳极彼此相对地定 位使得在使用中在所述阳极和所述阴极之间延伸的电流线大致弯曲以便 产生大致径向地压缩仅在所述阴极或所述阳极的上表面附近的区域中的 等离子体的力；图案支撑件，其被配置以保持图案形成装置，所述图案形成装置配 置以使所述辐射图案化以形成图案化的辐射束； 衬底支撑件，其被配置以支撑衬底；和投影系统，其被配置以将所述图案化的辐射束投影到所述衬底上。
18. 根据权利要求17所述的设备，其中所述力基本上导致所述等离 子体沿大致垂直于所述上表面的方向且在所述上表面附近的区域的外部 的膨胀。
19. 根据权利要求17或18所述的设备，其中沿大致平行于所述上表 面的方向分隔所述阴极和所述阳极的距离L大于沿大致垂直于所述上表 面的方向分隔所述阴极和所述阳极的距离L
20. 根据权利要求19所述的设备，其中，L > 2*￡。
21. 根据权利要求17-20中任一项所述的设备，其中所述上表面与所 述阳极或阴极中的另一个的上表面大致共平面。
22. 根据权利要求17-21中任一项所述的设备，其中在所述上表面附 近的区域中的所述等离子体的压縮在所述放电期间产生单一辐射发射 斑。
23. 根据权利要求17-22中任一项所述的设备，其中所述燃料被布置 到所述上表面上。
24. 根据权利要求17-23中任一项所述的设备，其中所述燃料包括 Sn、 Xe或Li中的至少一种。
25. 根据权利要求17-24中任一项所述的设备，其中所述源的集光率 大致与所述光刻设备的集光率匹配。
26. 根据权利要求17-25中任一项所述的设备，其中所述上表面是所 述阴极的上表面。
27. —种用于产生用在光刻设备中的辐射的方法，所述方法包括步骤将燃料供给位于阴极和阳极之间的放电空间；在所述阴极和所述阳极之间在所述燃料中产生放电以形成适合于发 射所述辐射的等离子体；和彼此相对地定位所述阴极和所述阳极，使得在使用中在所述阳极和 所述阴极之间延伸的电流线大致弯曲，以便产生大致径向地压縮仅在所 述阴极或阳极的上表面附近的区域中的等离子体的力。
28. 根据权利要求27所述的方法，其中所述力基本上导致所述等离 子体沿大致垂直于所述上表面的方向且在所述上表面附近的区域的外部 的膨胀。
29. 根据权利要求27或28所述的方法，其中沿大致平行于所述上 表面的方向分隔所述阴极和所述阳极的距离L大于沿大致垂直于所述上 表面的方向分隔所述阴极和所述阳极的距离C。
30. 根据权利要求29所述的方法，其中，L》2*￡。
31. 根据权利要求27-30中任一项所述的方法，其中所述上表面与所 述阳极或阴极中的另一个的上表面大致共平面。
32. 根据权利要求27-31中任一项所述的方法，其中在所述上表面附 近的区域中的所述等离子体的压缩在所述放电期间产生单一辐射发射 斑。
33. 根据权利要求27-32中任一项所述的方法，其中所述燃料被布置 到所述上表面上。
34. 根据权利要求27-33中任一项所述的方法，其中所述燃料包括 Sn、 Xe或Li中的至少一种。
35. 根据权利要求27-34中任一项所述的方法，其中定位步骤包括彼 此相对地定位所述阴极和所述阳极，使得被配置以产生所述等离子体的 源的集光率大致与所述光刻设备的集光率匹配。
36. —种器件制造方法，其包括步骤.-产生辐射束，所述产生步骤包括将燃料供给位于阴极和阳极之间的放电空间， 在所述阴极和所述阳极之间在所述燃料中产生放电，以形成适 合于发射所述辐射的等离子体，和彼此相对地定位所述阴极和所述阳极，使得在使用中在所述阳 极和所述阴极之间延伸的电流线大致弯曲，以便产生大致径向地压縮仅 在所述阳极或阴极的上表面附近的区域中的等离子体的力； 图案化所述辐射束以形成图案化的辐射束；和 将所述图案化的辐射束投影到衬底上。
全文摘要
本发明公开了配置以产生用于光刻设备的辐射的源。所述源包括阳极和阴极。阴极和阳极被配置以在阳极和阴极之间的放电空间中的燃料中产生放电，以便产生等离子体，阴极和阳极彼此相对地定位，使得在使用中在阳极和阴极之间延伸的电流线大致弯曲，以便产生大致径向地压缩仅在阴极或阳极的上表面附近的区域中的等离子体的力。
文档编号H05G2/00GK101690419SQ200880024087
公开日2010年3月31日 申请日期2008年7月28日 优先权日2007年8月8日
发明者A·J·布里克, D·V·洛帕伊夫, K·N·克什烈夫, P·S·安提斯弗诺夫, V·M·克里夫特逊, V·V·伊万诺夫, V·Y·班尼恩 申请人:Asml荷兰有限公司