专利名称：光刻设备、投影系统和器件制造方法
技术领域：
本发明涉及ー种光刻设备、ー种投影系统以及一种器件制造方法。
背景技术：
光刻设备是ー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(ICs)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、ー个或多个管芯)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，単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所谓的步进机，在步进机中，通过将全部图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每ー个目标部分；和所谓的扫描器，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同步地扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。也可能通过将图案压印(imprinting)到衬底上的方式从图案形成装置将图案转移到衬底上。在已知的光刻系统中，投影系统包括其中投影图案化的辐射束的真空室。这样，投影束穿过真空室的至少ー个区域。在真空室中，具有颗粒的污染物，例如源自衬底结构的碳轻基(carbon hydroxyl)颗粒,可能损伤光学元件,例如反射镜。此外，污染物颗粒可能影响投影束的光学透射率。具体地，极紫外(EUV)光刻系统可能会遭受这种气体污染。在美国专利申请出版物第US6714279号中，真空室设置有惰性气体源。通过在真空室中供给惰性气体可以抑制光学部件的污染。
发明内容
期望例如实现ー种光刻设备，其中能够进一歩地抑制在真空室内产生污染物颗粒。根据本发明的一方面，提供ー种光刻设备，包括配置成调节辐射束的照射系统；构造成支撑图案形成装置的支撑结构，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；构造成保持衬底的衬底台，配置成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；真空室，在使用期间所述图案化的辐射束被投影通过真空室；和浄化系统，配置成在所述室内提供净化气体流。根据本发明的一方面，提供ー种投影系统，配置成在光刻设备中将图案化辐射束投影到衬底的目标部分上，其中所述投影系统包括真空室，其中在使用期间所述图案化的辐射束被投影，并且其中所述投影系统还包括浄化系统，所述净化系统配置成在所述室内提供净化气体流。根据本发明的一方面，还提供一种器件制造方法，包括将图案化的辐射束投影到衬底上，其中在真空室中应用净化气体流，所述图案化辐射束被投影通过所述真空室。
现在參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I示出了根据本发明实施例的光刻设备；图2示出光刻设备的示意图；图3示出根据本发明实施例的光刻设备的示意图；图4示出施加在颗粒上的拖曳カ和重力的图；图5示出沿表面行进的污染物颗粒的示意图。
具体实施例方式图I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，其配置用于调节辐射束B(例如，紫外(UV)辐射或可见光福射)；-支撑结构(例如掩模台)MT，其构造用干支撑图案形成装置(例如掩模)MA，并与用于根据确定的參数精确地定位图案形成装置MA的第一定位装置PM相连；-衬底台(例如晶片台)WT，其构造用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并与配置用于根据确定的參数精确地定位衬底W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，其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。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他条件的方式保持图案形成装置。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)。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，被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的辅助特征)。通常，被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，并且包括诸如ニ元掩模类型、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，每ー个小反射镜可以独立地傾斜，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。这里使用的术语“投影系统”应该广义地解释为包括任意类型的投影系统，投影系统的类型可以包括折射型、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)。光刻设备可以是具有两个(双台)或更多衬底台(和/或两个或更多的图案形成装置支撑结构)的类型。在这种“多台”机器中，可以并行地使用附加的台和/或支撑结构，或可以在ー个或更多个台和/或支撑结构上执行预备步骤的同时，将ー个或更多个其它台和/或支撑结构用于曝光。所述光刻设备还可以是这种类型，其中衬底的至少一部分可以由具有相对高的折射率的液体覆盖(例如水)，以便填满投影系统和衬底之间的空间。浸没液体还可以施加到光刻设备的其他空间中，例如掩模和投影系统之间的空间。浸没技术在本领域是熟知的用于提高投影系统的数值孔径。这里使用的术语“浸没”并不意味着必须将结构(例如衬底)浸入到液体中，而仅意味着在曝光过程中液体位于投影系统和该衬底之间。參照图1，所述照射器IL接收从辐射源SO发出的辐射束。该源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吋)。在这种情况下，不会将该源看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BD的帮助，将所述辐射束从所述源SO传到所述照射器。在其它情况下，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SO和所述照射器IL、以及如果需要时设置的所述束传递系统BD —起称作辐射系统。所述照射器IL可以包括用于调整所述辐射束的角強度分布的调整器。通常，可以对所述照射器的光瞳平面中的強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ο-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)ΜΤ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。已经穿过图案形成装置MA之后，所述辐射束B通过投影系统PS，所述投影系统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，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和另ー个位置传感器IFl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MA。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)的帮助来实现支撑结构MT的移动。类似地，可以采用形成所述第ニ定位装置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)，支撑结构MT可以仅与短行程致动器相连，或可以是固定的。可以使用图案形成装置对准标记Ml、M2和衬底对准标记PI、P2来对准图案形成装置MA和衬底W。尽管所示的衬底对准标记占据了专用目标部分，但是它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)中。类似地，在将多于一个的管芯设置在图案形成装置MA上的情况下，所述图案形成装置对准标记可以位于所述管芯之间。可以将所示的设备用于以下模式中的至少ー种中I.在步进模式中，在将支撑结构MT和衬底台WT保持为基本静止的同吋，将赋予所述辐射束B的整个图案一次投影到目标部分C上(S卩，単一的静态曝光)。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単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，在对支撑结构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，単一的动态曝光)。衬底台WT相对于支撑结构MT的速度和方向可以通过所述投影系统PS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単一动态曝光中所述目标部分C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)。3.在另ー个模式中，将用于保持可编程图案形成装置的支撑结构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吋，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。
也可以附加地或可选地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示意地示出光刻设备I。光刻设备包括照射系统2，例如包括EUV源，其配置用以调节辐射束。此外，所述设备I包括支撑结构(为了清楚没有示出)，其配置用以保持图案形成装置3，所述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辐射束。所述设备I还包括衬底台4，其配置成保持衬底。衬底可以通过衬底处理装置5移动，以便沿衬底交换路径6移动衬底用于下ー处理。光刻设备I还包括配置成投影图案化辐射束的投影系统7和真空室8，在所述真空室中投影所述图案化辐射束。在光刻设备I运行期间，投影的图案化束9在到达由衬底台4保持的衬底之前穿过真空室8的一区域。所述设备I还包括泵10，其配置成接收存在于真空室8内的污染物颗粒。在图I中，示意地示出了示例性的污染物颗粒11。在被接收于泵10内之前，污染物颗粒11在真空室8内沿准任意路径(quasi arbitrary path) 12移动。图3示出根据本发明实施例的光刻设备I的示意图。类似于图2中示出的设备1，根据本发明实施例的光刻设备I包括照射系统2、配置成保持图案形成装置3的支撑结构、衬底台4、投影系统7以及真空室8。此外，图2中示出的设备I的投影系统7设置有配置用以在真空室8内提供净化气体流的浄化系统。通过在其中投影图案化辐射束的真空室8内提供净化气体流，可以减少在投影束9穿过室8的区域内的污染物颗粒的数量，因而有助于改善投影系统7的光学性能。当污染物颗粒的数量減少，光学透射率可以改善。此外，光学部件的使用寿命可以延长。
在图3中示出的实施例中，浄化系统包括浄化入口 13，其配置成提供净化气体流进入真空室8。净化气体基本上沿着特定流动路径15流动，沿所述流动路径15收集污染物颗粒。此外，浄化系统包括两个泵16、17，分别布置在真空室8的相对于投影束9穿过的部分的相对侧处的侧壁上。浄化入口 13和泵16、17的位置设计成使得净化气体基本上沿着净化气体流动路径15、18流动。作为示例，气体流动路径15穿过由投影束9穿过的真空室8的所述部分。这种气体流动路径15的一部分从由投影束9穿过的区域朝向辐射束的外侧延伸，使得从该区域去除污染物颗粒，从而改善所述设备I的光学性能。另ー气体流动路径18沿着投影束9穿过的区域但是在该区域外侧、并且方向是离开投影束9，以使污染物颗粒排出离开投影束9。在图3中，示出沿方向朝向泵17的路径14行进的污染物颗粒11的示例。与图I中示出的情形相反，污染物颗粒被泵17收集，而不会穿过投影束9，使得设备I的光学退化被抵消。此外，因为可以在污染物颗粒跨过衬底交换路径6之前去除污染物颗粒，将有利于消除污染物颗粒粘附到衬底台4。可以提供一个或更多个其他净化气体流动路径以从真空室8去除污染物颗粒11。作为示例，可以提供从真空室8内投影束9穿过的区域的部分朝向投影束9的外侧的另一净化气体流动路径，或提供沿投影束9区域但在投影束9区域外侧并且方向为离开投影束的另ー净化气体流动路径。原则上，还可以仅设计一种类型的净化气体流动路径，例如基本上相对于投影束9横穿地延伸的净化气体流动路径。类似地，可以布置一个或更多个净化入口和/或一个或更多个泵，用于基本上确定所需的净化气体流动路径。根据本发明的一方面，一个或更多个净化入口布置在对污染物颗粒重要的区域附近，使得污染物颗粒更容易地被去除掉，因此消除所谓的死区的存在，即消除污染物颗粒在被去除之前可以存在相对长时间的区域。根据本发明的另一方面，ー个或更多个泵根据需要设置在污染物颗粒源的附近。结果，可以在污染物颗粒穿过投影束9之前从真空室8相对快速地去除污染物颗粒。根据本发明的一方面，可以根据需要在所述室的由图案化辐射束穿过的区域内应用氢气净化气体流。有利地，氢气对于EUV辐射具有相对高的透射率，使得投影束可以以最小程度被氢气干扰。此外，可以在所述室的图案化辐射束的外部区域应用卤素净化气体流，以改善泵的泵送效率。根据本发明的另一方面，可以沿光学装置的表面提供净化气体流，以减小污染物颗粒到达这种光学装置表面的机会。下面描述分别施加在污染物颗粒上的拖曳カ和重力的计算。施加在气体流中一般质量颗粒上的拖曳カ以及施加在该质量颗粒上的重力分别由以下公式给出
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权利要求
1.ー种光刻设备，包括 照射系统，其配置成调节辐射束； 支撑结构，其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，其构造成保持衬底； 投影系统，其配置成将所述图案化的辐射束投影到所述衬底的目标部分上； 真空室，在使用期间所述图案化的辐射束被投影通过所述真空室；和浄化系统，其配置成沿所述室内光学装置的表面提供净化气体流路径，其中在离开所述表面为污染物颗粒的平均扩散长度至少两倍的间隔提供所述净化气体流路径。
2.如权利要求I所述的光刻设备，其中浄化系统布置成提供大于10m/S的净化气体流 速度。
3.如权利要求I或2所述的光刻设备，其中沿光学装置的表面提供的净化气体流的温度低于光学装置表面的温度。
4.如权利要求1-3中任一项所述的光刻设备，其中浄化系统包括浄化入口，所述净化入ロ配置成供给净化气体流到真空室。
5.如权利要求4所述的光刻设备，其中浄化入口布置在对污染物颗粒重要的区域附近。
6.如权利要求1-5中任一项所述的光刻设备，其中浄化系统还包括配置成接收净化气体流的泵。
7.ー种投影系统，配置成将图案化辐射束投影到光刻设备中的衬底的目标部分上，其中 所述投影系统包括真空室，在使用期间在真空室内投影所述图案化的辐射束，以及其中投影系统还包括浄化系统，所述净化系统配置成在所述室内沿光学装置的表面提供浄化气体流路径，其中在离开所述表面为污染物颗粒的平均扩散长度至少两倍的间隔提供所述净化气体流路径。
8.如权利要求7所述的投影系统，其中浄化系统布置成提供大于lOm/s的净化气体流流速。
9.一种器件制造方法，包括将图案化辐射束投影到衬底上，所述方法包括在投影图案化辐射束并沿真空室内的光学装置的表面引导图案化辐射束的真空室内提供净化气体流，其中在离开所述表面为污染物颗粒的平均扩散长度至少两倍的间隔提供净化气体流的流动路径。
10.如权利要求9所述的方法，还包括步骤提供净化气体流动路径，所述净化气体流动路径沿图案化辐射束但是在图案化辐射束的外侧并且方向为离开图案化辐射束。
11.如权利要求9或10所述的方法，其中净化气体流是氢气净化气体流。
12.如权利要求9-11中任一项所述的方法，其中以大于10m/s的净化气体流速度提供净化气体流。
13.如权利要求9-12中任一项所述的方法，其中沿光学装置的表面提供的净化气体流的温度低于光学装置表面的温度。
全文摘要
本发明公开了一种光刻设备(1)，包括投影系统(7)，其配置成将所述图案化的辐射束(9)投影到衬底的目标部分上；真空室(8)，在使用期间所述图案化的辐射束(9)被投影通过真空室；和净化系统(13、16、17)，其配置成在所述室(8)内提供净化气体流。
文档编号G03F7/20GK102841513SQ201210282310
公开日2012年12月26日 申请日期2008年11月18日 优先权日2007年11月30日
发明者Y·J·G·范德维基沃尔, J·H·J·莫尔斯, W·J·M·沃斯蒂格, P·G·约克斯 申请人:Asml荷兰有限公司