制造器件的方法和光刻设备的制作方法

专利名称：制造器件的方法和光刻设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种制造器件的方法和一种光刻设备。
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扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。还可以通过将所述图案压印到所述衬底上，而将所述图案从所述图案形成装置转移到所述衬底上。
在光刻设备中，能够被成像到晶片上的特征的尺寸会受到投影辐射的波长的限制。为了制造具有更高器件密集度的集成电路并获得由此而来的更高的运行速度，期望能够对更小的特征成像。虽然大多数目前的光刻投影设备采用由汞灯产生的紫外光或具有大于或等于193nm波长的受激准分子激光器，但是已经提出使用大约13nm的更短波长辐射。这种辐射被称为极紫外(RUV)或软X射线，可能的源包括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。其他被提出来的辐射类型包括电子束和离子束。
当使用电子或离子束，或EUV时，包括掩模、衬底和光学部件的束路径应该保持在真空中以防止束的吸收和/或散射。小于大约10'6毫巴(mbar)的总气压可以用于电子和离子束。用于EUV的光学元件会被在它们表面上沉淀的碳层损坏，因而烃的分压力应该基本上保持尽可能的低，需要经常从反射镜上清除反射镜上的碳层。对于使用EUV辐射的光刻设备来说，总的真空压力可以高于通常被看成粗真空的用于电子和离子束的压力。
为了能够将掩模成像到衬底上，使用投影系统，在使用EUV的情况下，所述投影系统可以包括由框架保持的一个或更多个反射镜。可以通过投影系统成像的特征可以小于100nm，因而图像对反射镜的像差(aberration)和框架的变形非常敏感。用于反射镜和框架的低膨胀材料的热波动会引起变形和像差。投影系统的加热或冷却会引起所述波动。在使用EUV光照射反射镜的过程中和在使用相对热的气体清洁反射镜的过程中会发生加热效果。在真空腔的抽真空的过程中，绝热膨胀会引起冷却。
因为投影系统被保持真空，反射镜的冷却或加热主要通过热辐射到设备的真空壁或来自设备的真空壁的热辐射和热辐射到真空环境内的其他部件来发生。通过辐射将能量转移出真空腔或转移进入真空腔花费大量的时间，在所述时间里，光刻设备不能使用。

发明内容
本发明旨在提供一种用于将热更迅速地转移进入或转移出真空腔的方法。
根据本发明的一方面，提供一种制造器件的方法，包括将光刻投影设备真空腔内的压力设置到温度稳定的压力范围；将真空腔内的压力保持在温度稳定的压力范围内一段时间，以便稳定真空腔内的温度；将真空腔内的压力降低到生产压力范围；用辐射系统产生辐射束；对辐射束进行图案化；和将图案化的辐射束通过真空腔投影到衬底上的辐射敏感材料层的
6目标部分上。
根据本发明的还一方面，提供一种光刻设备，包括配置成调节辐射束的照射系统、和构造成支撑图案形成装置的支撑结构。图案形成装置能够将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束以形成图案化的辐射束。所述设备还包括构造成保持衬底的衬底台、配置用以将所述图案化的辐射束投影到所述衬底的目标部分上的投影系统、和构造并设置用以给辐射束提供真空束路径的真空腔。所述真空腔设置有配置用以抽空真空腔的泵、配置用以净化真空腔的净化系统和配置用以控制所述泵和所述净化系统的真空控制系统。


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描述了根据本发明实施例的光刻设备。
具体实施例方式
图1示意地示出了根据本发明的一个实施例的光刻设备。所述光刻设备包括照射系统(照射器)IL，其配置成用于调节辐射束PB (例如，紫外(UV)辐射或深紫外(EUV)辐射的辐射束)；支撑结构(例如掩模台)MT，其构造成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，其构造成用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并与配置成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)PL，其配置成用于将由图案形成装置MA赋予辐射束PB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。
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MT支撑图案形成装置MA。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他条件的方式保持图案形成装置。所述支撑结构可以釆用机械的、真空的、静电的或其他夹持技术来保持图案形成装置。所述支撑结构MT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，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，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。
应该将这里使用的术语"投影系统"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、或对于诸如使用浸没液或使用真空之类的其他因素所适合的。这里任何使用的术语"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，所述设备可以是反射型的(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/或两个或更多个掩模台)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200880002419.3
说明书第5/9页 用于曝光。
参照图l，所述照射器IL接收从辐射源LA发出的辐射。该源LA和所述
光刻设备可以是分立的实体(例如当该源为准分子激光器时)。在这种情况下，不会将该源看成光刻设备的组成部分，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LA传到所述照射器IL。在其他情况下，所述源可以是所述光刻设备的组成部分(例如当所述源是汞灯时)。可以将所述源LA和所述照射器IL、以及如果需要时的所述束传递系统一起称作辐射系统。所述源LA也可以是也应该保持在真空中的EUY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IL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c-外部和^内部)进行调整。此外，所述照射器IL可以包括各种其他部件，例如积分器IN和聚光器CO。所述照射器IL可以用来调节所述辐射束，以在其横截面中具有所需的均匀度和强度分布。
所述辐射束PB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MA来形成图案。已经穿过图案形成装置MA之后，所述辐射束PB通过投影系统PL，所述投影系统PL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IF (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PB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
(在图1中未明确示出)用于将掩模MA相对于所述辐射束PB的路径精确地定位。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。
9尽管所示的衬底对准标记占据了专用目标部分，但是他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)上。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
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PB的整个图案一次投影到目标部分C上(g卩，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(g卩，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PL的
(縮小)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在单一的动态曝光中的所述目标部分的宽度(沿非扫描方向)，而所述扫描移动的长度确定了所述目标部分的高度(沿所述扫描方向)。
3. 在另一个模式中，将用于保持可编程图案形成装置的掩模台MT保持为基本静止状态，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)的无掩模光刻中。
所谓的"量测框架"MF提供分离的参考框架，其与主要设备结构是机械分离的。投影系统PL被支撑在量测框架MF上。投影系统PL部分地由遮蔽结构IO围绕。
所示的实施例的光刻投影设备包括具有真空壁VW的真空腔VC。在真空腔中，束PB照射到掩模MA上，随后照射到衬底W的目标区域。真空腔VC内的压力用真空泵VP和净化系统PS控制，真空泵VP和净化系统PS两者由真空控制系统VCS控制。真空泵VP可以是涡轮泵，净化系
10统可以包括用于使用氦、氢、氮、氩或它们的混合物净化真空腔的一个或更多个阀。真空控制系统VCS可以设置有计算机，并且可以设置有到用于测量真空腔VC内的压力的压力传感器的连接件。这提供利用真空泵
VP和净化系统PS控制真空腔vc内的压力的可能性。
为了使真空腔形成真空，真空泵VP可以由真空控制系统VCS启动。真空腔内的温度会由于真空腔内的气体的绝热膨胀下降2摄氏度。可能具有传感反射镜的投影系统PL和辐射系统LA、 IL以及量测框架MF对于温度变化敏感，因而在光刻设备被用于衬底的曝光之前应该对温度的降低进行补偿。 一种可以选择的方式是，将真空腔VC抽吸到低于大约O.lmba的所需的生产压力范围并且等待直到真空腔的温度再次稳定为止。由于在真空中没有太多媒介通过对流将充足的热量从真空壁VW传递到真空腔VC内的部件，所以热量是通过辐射从真空壁VW传递的，这会花费超过10小时。
可以选择的快得多的方式是，将真空腔VC抽吸到温度稳定的压力范围，其可以在大约500-0.01mbar，优选大约50-0.1mbar，更优选大约lO-O.lmbar范围内。这样通过绝热膨胀的大部分冷却己经发生，并且在真空腔VC内存在足够的媒介以允许通过对流获得温度稳定。这就允许以相对短的时间周期将在真空腔内的压力保持在温度稳定的压力范围内，例如大约1到2小时，以便使真空腔VC内的温度稳定。下一步骤将是进一步将真空腔VC内的压力降低到生产压力范围，使得可以开始生产。生产压力范围可以低于大约0.2毫巴(mbar)、可以在大约0.1到大约O.Olmbar之间或者如果主要气体是氢时甚至低于大约O.OOlmbar。如果主要气体是氦或氩，压力可以低十倍，使得可以在大约O.Olmbar附近开始生产。
EUV光刻设备的投影系统中的反射镜会遭受碳污染。碳污染可能来自EUV或等离子体诱发的从残留的背景环境中吸附到反射镜上的烃的离解(dissociation)。虽然通过尽可能将真空环境保持清洁免受烃的污染可以最小化碳污染，但是很难完全的去除烃。反射镜上的碳可以通过碳与活性的氧或氢基团的氧化或氢化来去除，使得产生可以被抽吸掉的气态的氧化碳或烃。对于所述反应，氢或氧可以通过电子源、热导线或射频(RF)放电发生器进行活化，其使用适当的氢气和惰性气体或者氧气和惰性气体的混合物来产生氢和氧基团。作为氢和氧的替代，还已经研究了采用氮气、氧化氮、氧化碳(CO)和水以形成可以与碳反应形成气态产物的基团。清洁的缺点在于会引起对反射镜的相当大的热负载，这会引起反射镜的超过十摄氏度的升温，并且随后产生变形。因而可能有必要在清洁之后冷却反射镜。因为清洁必须在真空中完成且热不容易在真空中传播，因而在清洁后将真空腔VC内的压力设置到温度稳定的压力范围内是有利的。期望地，升高压力来用于上述用途，并且随后压力应该保持在温度稳定的压力范围内一段时间，以便稳定真空腔内的反射镜的温度。当温度稳定后，将压力降低到生产压力范围，且光刻设备可以用于衬底的曝光。
根据本发明的方法可以体现为提供到真空控制系统的专用的电子硬件中，或可以体现在软件中，例如本发明的方法的每一步骤是更长段计算机代码的模块或子程序。在本发明体现在软件中的情形中，本发明的实施
例可以包括在提供到真空控制系统vcs的计算机系统中执行的计算机程
序。计算机系统可以是处理器上的用于执行以任何合适的语言书写的计算机程序的任何类型的计算机系统。所述计算机程序可以存储在计算机可读介质上，所述计算机可读介质可以是任何类型的，例如记录介质(例如可以插入到计算机系统驱动器中的盘状介质)，且其可以用磁性形式、光学形
式或磁光形式存储信息；所述计算机程序可以存储在计算机系统的固定的记录介质(例如硬盘驱动器)上；或者所述计算机程序可以存储在固态计算机存储器上。 ，
虽然在本文中详述了光刻设备用在制造ICs (集成电路)，但是应该理解到这里所述的光刻设备可以有其他的应用，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、液晶显示器(LCDs)、薄膜磁头等。本领域技术人员应该认识到，在这种替代应用的情况中，可以将这里使用的任何术语"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他衬底处理工具中。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"
12也可以表示已经包含多个已处理层的衬底。
虽然上面详述了本发明实施例在光学光刻中的应用，但是应该认识到，本发明适用于其他应用，例如压印光刻。
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5-20nm范围的波长)以及粒子束，例如离子束或电子束。
在允许的情况下，术语"透镜"可以指的是不同类型的光学部件的任何一个或组合，包括折射式、反射式、磁性、电磁型和静电的光学部件。
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，在不脱离所附权利要求的保护范围的前提下可以对所描述的发明进行变更。
权利要求
1.一种制造器件的方法，包括步骤将光刻投影设备的真空腔内的压力设置到温度稳定的压力范围；将所述真空腔内的所述压力保持在所述温度稳定的压力范围内一段时间以便稳定所述真空腔内的温度；将所述真空腔内的所述压力降低到生产压力范围；用辐射系统产生辐射束；将所述辐射束图案化；和将图案化的辐射束通过所述真空腔投影到衬底上的辐射敏感材料层的目标部分上。
2. 如权利要求1所述的方法，其中所述将真空腔内的压力设置到所述 温度稳定的压力范围的步骤包括步骤抽吸使所述压力从正常大气压下降 到所述温度稳定的压力范围。
3. 如权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括步骤用气体清洁所述投影系统或所述辐射系统的反射镜。
4. 如权利要求3所述的方法，其中所述将所述真空腔内的压力设置到 所述温度稳定的压力范围的步骤包括步骤将所述真空腔内的压力从清洁 压力升高到所述温度稳定的压力范围。
5. 如权利要求l所述的方法，其中在长于IO分钟的时间范围内，将 所述真空腔保持在温度稳定的压力范围。
6. 如权利要求1所述的方法，其中所述温度稳定的压力范围是大约 500-0. lmbar。
7. 如权利要求6所述的方法，其中所述温度稳定的压力范围是大约 50-0.2mbar。
8. 如权利要求7所述的方法，其中所述温度稳定的压力范围是大约 10-0.2mbar。
9. 如权利要求1所述的方法，其中所述生产压力范围低于大约 0.2mbar。
10. 如权利要求9所述的方法，其中所述生产压力范围在大约0.1和大约O.Olmbar之间。
11. 如权利要求l所述的方法，还包括用净化气体净化所述真空腔。
12. 如权利要求ll所述的方法，其中所述净化气体包括氦、氢、氮、 氩或它们的混合物。
13. 如权利要求l所述的方法，其中当所述压力处于所述生产压力范 围内时，完成所述产生所述辐射束的步骤。
14. 根据权利要求1的所述方法制造的器件。
15. —种计算机程序，包括计算机可执行代码，所述计算机可执行代 码在提供给光刻设备系统的真空控制系统的计算机上执行时使得所述光 刻设备执行如权利要求1所述的方法。
16. —种用于存储根据权利要求15所述的计算机程序的计算机可读 介质。
17. —种光刻设备，包括照射系统，所述照射系统配置成调节辐射束；支撑结构，所述支撑结构构造成支撑图案形成装置，所述图案形成装 置能够将图案在所述辐射束的横截面上赋予所述辐射束以形成图案化的 辐射束；衬底台，所述衬底台构造成保持衬底；投影系统，所述投影系统配置成将所述图案化的辐射束投影到所述衬 底的后标部分上；和真空腔，所述真空腔构造并设置成给所述辐射束提供真空束路径，所 述真空腔设置有配置成抽空所述真空腔的泵、配置成净化所述真空腔的净 化系统、和配置成控制所述泵和所述净化系统的真空控制系统。
18. 如权利要求17所述的光刻设备，其中所述真空控制系统配置成用 提供到所述真空控制系统的计算机上运行的程序来控制真空腔的抽吸序 列步骤。
19. 如权利要求17所述的光刻设备，其中所述程序在所述计算机上运 行时，提供将所述真空腔从大气压抽吸到处于温度稳定的压力范围的生产 压力范围过程< >中的暂停。
20. 如权利要求19所述的光刻设备，其中所述温度稳定的压力范围是大约500-0.lmbar。
21. 如权利要求20所述的光刻设备，其中所述温度稳定的压力范围是 大约50-0.2mbar。
22. 如权利要求21所述的光刻设备，其中所述温度稳定的压力范围是 大约10-0.2mbar。
23. 如权利要求19所述的光刻投影设备，其中所述生产压力低于大约 0.2mbar。
24. 如权利要求17所述的光刻设备，其中所述净化系统构造并设置用 于提供包括氦、氢、氮、氩或它们的混合物的净化气体。
25. 如权利要求17所述的光刻设备，还包括构造并设置成清洁所述投 影系统或所述辐射系统的反射镜的清洁单元，其中所述真空控制系统配置 成用在计算机上运行的程序来控制所述真空腔的压力，且其中所述程序在 所述计算机上运行时，在将所述反射镜清洁后将所述真空腔内的压力的升 高到温度稳定的压力范围。
26. 如权利要求25所述的光刻投影设备，其中所述温度稳定的压力范 围是大约500-0.1mbar。
27. 如权利要求26所述的光刻投影设备，其中所述温度稳定的压力范 围是大约50-0.2mbar。
28. 如权利要求27所述的光刻投影设备，其中所述温度稳定的压力范 围是大约10-0.2mbar。
全文摘要
一种制造器件的方法包括将光刻投影设备的真空腔内的压力设置到温度稳定的压力范围；将所述真空腔内的所述压力保持在所述温度稳定的压力范围一段时间以便稳定所述真空腔内的温度；将所述真空腔内的所述压力降低到生产压力范围；用辐射系统产生辐射束；将所述辐射束图案化；和将所述图案化的辐射束通过所述真空腔投影到衬底上的辐射敏感材料层的目标部分上。
文档编号G03F7/20GK101595431SQ200880002419
公开日2009年12月2日 申请日期2008年1月16日 优先权日2007年1月17日
发明者H·J·M·梅杰尔, M·J·M·林肯斯 申请人:Asml荷兰有限公司