专利名称:一种光刻装置和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光刻投影装置，包括辐射系统，可提供投影光束；支承结构，用来支承图案形成机构，该图案形成机构根据希望的图案使投影光束形成所需要的图案；基片台，用来固定基片；和投影系统，用来将形成图案的光束投影到基片的目标部分。
背景技术：
本文使用的术语“图案形成机构”应广义地理解为可用来使入射光束的断面形成图案的装置，该图案对应于在基片目标部分产生的图案；在本文中也可以使用“光阀”这一术语。一般来说，所述图案将对应于在目标部分中所制造器件，如集成电路或其它器件(参见下文)，的一个特定功能层。这种图案形成机构的示例包括掩模，掩模的概念在光刻法中为大家所熟知，掩模类型包括，如双体、交变相移和衰减相移，以及各种混合式的掩模类型。将这样的掩模放置在光束中会使照射到掩模上的光束根据掩模图案产生选择性透射(在透射式掩模的情况下)或选择性反射(在反射式掩模的情况下)。对于掩模来说，支承结构通常是掩模台，可确保掩模固定在入射光束所要求的位置上，而且还可以按要求相对光束移动。
可编程反射镜阵列，这种装置的一个示例是带有粘弹性控制层和反射面的可编址矩阵表面。这种装置的基本原理是(举例来说)反射面的编址区域反射入射光线成为衍射光，而未编址区域反射入射光线成为非衍射光。利用适当的滤光器可以将非衍射光从反射光束中滤出去而只剩下衍射光；通过这种方式，根据可编址矩阵表面的编址图案可以使光束形成图案。可编程反射镜阵列的另一可供选择的实施例采用细小反射镜矩阵，通过施加适当的局部电场或通过使用压电致动装置可以使每个反射镜单独绕轴线倾斜。同样，反射镜形成可编址矩阵，使编址反射镜沿不同于未编址反射镜的方向反射入射光束；通过这种方式，可以根据可编址矩阵反射镜的编址图案使反射光束形成图案。可以用适当的电子装置来进行所需要的矩阵编址。在上述两种情况中，图案形成装置可以包括一个或多个可编程反射镜阵列。从美国专利US 5,296,891和US 5,523,193以及PCT申请WO 98/38597和WO 98/33096中可以得到更多有关反射镜阵列的信息。其中的信息本发明引用参考。如上所述，对于可编程反射镜阵列，所述支承结构可以用框架或平台来实现，这种支承结构根据需要可以是固定的或活动的。
可编程液晶显示(LCD)阵列，这种结构的一个示例在美国专利US 5,229,872中给出，在此引用参考其内容。同上，这种情况下的支承结构可以用一个框架或平台来实现，这种支承结构根据需要，比如可以是固定的或活动的。
为了简单起见，本文的其余部分可能在某处具体涉及到掩模和掩模台的示例；但是，在这些示例中所讨论的一般原理可用于前述图案形成机构的更广泛范围。
光刻投影装置可以用来制造集成电路(ICs)。在这种情况下图案形成机构可产生对应于单层集成电路的电路图形，且该图形可以在覆盖光敏感材料层(抗蚀膜)的基片(硅晶片)的目标部分(可包含一个或多个片)上成像。一般地，单个晶片将包含相邻目标部分组成的整个电路，这些目标部分依次由投影系统一次一个地照射。在现有的通过掩模台上掩模来形成图案的装置中，可以分为两种不同类型的设备。其中一种是光刻投影装置，通过将整个掩模图案一次曝光到目标部分的方式照射各目标部分，这种装置通常称作晶片步进投影曝光机。在另一种可供选择的通常称作步进扫描机的装置中，每个目标部分是通过在投影光束下沿给定基准方向(扫描方向)逐步扫描掩模图案来照射的，同时沿与此方向相同或相反的方向同步扫描基片台；一般来说，由于投影系统会具有放大系数M(通常＜1)，所以扫描基片台的速度V应等于系数M乘以扫描掩模台的速度。有关光刻装置的更多信息可以从美国专利US 6,046,792中得到，本文引用参考其内容。
使用光刻投影装置进行制作的过程中，图案(比如在掩模中)在一个基片上成像，该基片至少局部由光敏感材料层(抗蚀膜)覆盖。在成像步骤之前，可以对基片进行各种处理，如涂底漆、涂抗蚀膜和软烘焙。在曝光之后，可以对基片进行其它处理，如曝光后烘焙(PEB)、显影、高温烘焙以及对成像要素进行测量/检查。这一系列步骤是形成单层器件，如集成电路，图案的基础。接下来可以对图案层进行各种加工如蚀刻、离子注入(掺杂)、金属化、氧化、化学机械抛光等，所有这些工序都是为了完成单层器件。如果需要若干层，那么对于每个新层整个过程或其变化都必须重复进行。最终，在基片(晶片)上会形成一系列器件。接着利用切割或锯切这样的技术将这些器件相互分开，于是这些单独的器件可以被安装在载体上、连接到插脚上等等。有关这种工艺的详细资料可以从“微芯片制造半导体加工实用指南”一书1997第三版中得到，作者为Peter van Zant，McGraw Hill出版公司，书号为ISBN 0-07-067250-4。在此引用参考其内容。
为了简单起见，投影系统在下面可以称作“透镜”；但是，这一术语应当被广义地理解为包含各种类型的投影系统，比如包括折射光学、反射光学、和反折射光学系统。发射系统也可以包括根据这些设计类型中任一种进行操作的部件，以引导、修正或控制投影光束，下面这些部件也可以共同或单独地称作“透镜”。此外，光刻装置可以是带有两个或更多个基片台(和/或两个或更多个掩模台)。在这种“多级”设备中，增加的平台可以并行使用，或者当一个或多个其它的平台进行曝光时，可以在一个或多个平台上进行准备步骤。两级光刻装置在美国专利US 5,969,441和国际专利申请WO 98/40791中作了介绍，在此引用参考其内容。
本发明主要涉及使用远紫外光(EUV)范围的电磁辐射的装置。一般地，所使用的辐射具有大约50nm以下的波长，更好是在20nm以下，最好是在大约15nm以下。在光刻工业领域中最感兴趣的远紫外光区的波长是13.4nm，尽管在这个区域可以有其他有希望的波长，如11nm。
用于远紫外辐射光装置的光学元件，如多层薄膜反射镜，对物理或化学损伤是非常敏感的，损伤可极大地减少其反射性和光学性能。暴露于EUV辐射光的多层反射镜具有的特定问题是(i)顶层的氧化，(ii)在反射镜表面出现碳生长和(iii)多层反射镜出现混合。除多层反射镜外的其他光学元件也出现类似问题，即使这些元件未永久暴露于EUV。这是因为碳生长可简单地通过二次电子辐射产生，这可影响所有的光学元件。
为了解决上述问题，提出设置光学元件的保护封盖层。提出的保护封盖层的材料包括钌-钼保护层，还有碳或碳化硼(B4C)层。然而，这些材料都不完全令人满意。在实际工作条件下(即，在带有氧化和碳化剂残余压力的基本真空下，结合有高能量低波长电磁辐射)进行大约50小时的辐射后，钌-钼多层显示出强烈的不可逆的性能下降的现象。EUV多层反射镜的希望寿命是在30,000小时的量级，而钌-钼层封盖的多层反射镜远低于此值。碳和碳化硼封盖层也出现性能下降，这是由于系统中的分子(如水和碳氢物)与二次电子的结合造成的。此外，这些层不能承受清洁步骤，而清洁是现有技术通常要进行的。
发明内容
本发明的目的是提供一种光学元件，其对物理和化学侵蚀有很高的抵抗能力，并可提高寿命。
本发明的这一和其它目的通过在开头部分提到的光刻装置得以实现，其特征是，设置至少一个光学元件，其具有至少一个包括一个或多个Buckminster球壳状碳分子的层。
使用Buckminster球壳状碳分子(可称为球壳状分子)作为封盖层可提供非常稳定的具有惰性化学性能的保护涂层。典型的球壳状碳分子C60具有非常高的结合能(大约为7.3eV)，这是金刚石的结合能的量级(金刚石为7.4eV)。C60和其他球壳状碳分子因此具有非常高的抵抗氧化和辐射导致损伤的能力。对比之下，石墨/无定形碳的结合能在大约3到5eV，因此对化学侵蚀的抵抗能力很低。球壳状碳分子封盖层可在长时间辐射下保持其初始结构，提供改进的光学过程。反射镜较长的寿命也减少了装置的中断时间。
球壳状碳分子封盖层的另一优点是可减少反射镜顶部的碳生长。发现反射镜出现碳生长的主要原因是由于反射镜表面吸收的碳氢物的分解造成。分解主要由于辐射期间反射镜表面释放出二次电子。而球壳状碳分子是非常高效的电子接受体。球壳状碳分子封盖层因此将减少反射镜表面产生的二次电子，导致碳氢物分解的减少，从而减少碳生长。此外，球壳状碳分子层的特征还有粘结性较低。
本发明涉及三个特定的实施例，第一个，球壳状碳分子层形成光学元件的外封盖层。由于球壳状碳分子具有惰性化学性质，使外封盖层具有低粘结性的特点。这样将减少碳污染，并因此降低进行清洗步骤的频率。
第二个实施例涉及形成次封盖层的球壳状碳分子膜，外封盖层如可由位于球壳状碳分子层顶部的钌层组成。这样设置的优点是可减少多层与封盖层的混合。球壳状碳分子具有较低的密度，因此可使用较厚的封盖层，且不会增加光吸收。这样将导致外封盖层和多层反射镜之间的距离增加，造成改进的扩散势垒区。
在下一个实施例中，包括球壳状碳分子的中间层位于多层反射镜的各层的界面。这将导致各层之间的应力和混合减少。
根据本发明的另一方面，提出了光刻装置的制作方法，包括步骤准备基片，所述基片至少局部由光敏感材料层覆盖；利用辐射系统提供投影光束；使用图案形成装置使投影光束的断面形成某种图案；形成图案的光束投影到光敏感材料层的目标部分，其特征在于，提供了至少一个光学元件，其具有至少一个包括一个或多个Buckminster球壳状碳分子的层虽然在本文中对根据本发明的装置用于制造集成电路进行了具体介绍，但是应当明确地认识到这种装置可以具有许多其它用途。比如，可以用于制造集成光学系统，对磁畴存储器、液晶显示屏、薄膜磁头等的图案进行导向和检测。本领域的专业人员应当认识到，对于这些其它的用途，在本文中使用的术语“光网”、“晶片”或“片”可分别用更通用的术语“掩模”、“基片”和“目标部分”来代替。
在本文中，使用的术语“辐射光”和“光束”包括各种类型的电磁辐射，包括紫外光辐射(如波长为365、248、193、157或126纳米)和远紫外光辐射(如波长在5-20纳米的范围)，以及粒子束，如离子束或电子束。
现在将参考示意性附图来介绍只作为示例的本发明实施例，其中图1示出了根据本发明一个实施例的光刻投影装置；图2示出了根据本发明的实施例的封盖的多层反射镜的层结构；图3示出了根据本发明第二实施例的封盖的多层反射镜的层结构；和图4显示了根据本发明第三实施例的封盖的多层反射镜的层结构。
在这些附图中，对应的参考符号表示对应的部件。
具体实施方式
实施例1图1示意性地示出了根据本发明特定实施例的光刻投影装置。装置包括辐射系统Ex、IL，用来提供投影光束PB(如远紫外辐射光)，在此具体实例中还包括辐射源LA；第一载物台(掩模台)MT，装有固定掩模MA(如光网)的掩模架，并连接到第一定位装置PM上，可使掩模相对于部件PL精确定位；第二载物台(基片台)WT，装有固定基片W(如涂有抗蚀膜的硅晶片)的基片座，并连接到第二定位装置PM上，可使基片相对于部件PL精确定位；投影系统(“透镜”)PL(如折射/反及折射光透镜系统/镜头组)，用来将掩模MA的照射部分成像到基片W的目标部分C(包含一个或多个片)上。
如图所示，该装置反射型的(即带有反射式掩模)。但一般地，也可以是透射型的(比如带有透射式掩模)。或者，该装置可以采用另一种图案形成机构，如上面所提到的可编程反射镜阵列型。
辐射源LA(如放电等离子源或激光等离子源)产生辐射光束。该光束直接或在穿过调制装置如光束扩展器Ex后进入照明系统(照明器)IL中。照明器IL可以包括调整装置AM，用来设置光束强度分布的外和/或内径向区域(通常分别称作σ-外和σ-内)。另外，一般还包括其它各种部件，如积分器IN和聚光器CO。通过这种方式，使照射到掩模MA上的光束PB在其断面上具有所要求的均匀度和强度分布。
应当指出，就图1而言，辐射源LA可能位于光刻投影装置的外壳内(比如当辐射源LA为汞灯时通常如此)，但也可以远离光刻投影装置，将产生的光束引导到装置中(比如通过适当的引导反射镜)；当辐射源LA是准分子激光器时通常采用后一种方案。本发明及其权利要求
包括这两种方案。
光束PB接着与固定在掩模台MT上的掩模MA相交。在掩模MA选择性地反射之后，光束PB穿过透镜PL，透镜PL将光束PB聚焦到基片W的目标部分C上。借助于第二定位装置(和干涉测量装置IF)可以精确地移动基片台WT，比如可以将不同的目标部分C置于光束PB的路径中。类似地，第一定位装置可以使掩模MA相对光束PB的路径精确定位，比如在从掩模库中机器检索掩模MA之后，或是在扫描过程中。一般地，载物台MT、WT的移动可以通过长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)来实现，这在图1中没有明确示出。然而，对于晶片步进投影曝光机(不同于步进-扫描机)，掩模台MT可以只与短行程致动器相连，或者可以是固定的。
所示装置可以在两种不同的模式中使用1.在步进模式中，掩模台MT基本上保持不动，且整个掩模图像是一次投影(单次“闪光”)到目标部分C。然后基片台WT沿x和/或y方向移动，使得不同的目标部分C可以被光束PB照射；2.在扫描模式中，基本上采用相同的方案，除了给定的目标部分C不是在单次“闪光”中曝光，而代之以，掩模台MT以速度v沿给定方向(所谓的“扫描方向”，如y方向)移动，因此使得投影光束PB在整个掩模图像上扫描；同时，基片台WT以速度V＝Mv沿相同或相反的方向移动，其中M是透镜PL的放大倍数(一般，M＝1/4或1/5)。通过这种方式，可以使相对较大的目标部分C曝光而无须牺牲分辨率。
在图2到4中显示了球壳状碳分子封盖层的特定应用。在各图中，光学元件是由硅2和钼3交替层组成的多层反射镜。图2中显示了本发明的第一实施例，其中外封盖层4包括球壳状碳分子。如图中所示，一般含有球壳状碳分子层直接设置在多层反射镜上，因此，只有单个封盖层。但是，在另一可选择的实施例中，可在多层反射镜和含球壳状碳分子层之间设置额外的封盖层。例如，可使用钌、铱或石墨碳层，和/或另外的含球壳状碳分子层。
图3显示了本发明的另一可选择的实施例，其中次封盖层包括一个或多个球壳状碳分子。如图3所示，设置了两个封盖层，外封盖层a和次封盖层b，次封盖层b包括球壳状碳分子。外封盖层，例如，可由钌形成，但同样可使用其他的封盖材料，如铱或石墨碳。
一般地，如图3所示，设置两个封盖层。然而，还可以包括一个或多个另外的封盖层，即可设置在次封盖层b和多层反射镜之间，也可设置在外封盖层a和次封盖层b之间。这些额外的封盖层可以由任何适当的材料来形成，包括钌、石墨碳或其他球壳状碳分子层。一般地，球壳状碳分子层设置在靠近外封盖层。
图2和3显示了由钼和硅形成的多层反射镜，其中封盖层设置在硅层上。但是一层或多层的封盖层同样也可设置在钼层上。还可以选择将本发明的封盖层用于除钼/硅反射镜以外的多层结构。除多层反射镜之外的光学元件也可以使用。例如，本发明的封盖层可用于掠入射镜、集光器、标线片和所有的传感器。
图4显示了本发明的另一可选择的实施例，其只用于多层反射镜。在这个实施例中，含球壳状碳分子的多层设置在多层反射镜的各层之间的一个或多个界面上。如果需要，硅2和钼3层可用其他的适当材料来代替。在这个实施例中，封盖层一般设置为如图2和3所示的封盖层。
本发明可使用很宽范围的不同球壳状碳分子。例如，C60，C70，C74，C80，C82和其他大球壳状碳分子，包括C260，C960。术语Buckminster球壳状碳分子包括只由碳组成的结构，如上面所列出的，以及(i)一个或多个碳原子被杂原子如N代替的结构(如C59N)；(ii)满充的球壳状碳分子，其中原子或分子位于球壳状碳分子环内，的结构(如La-C60和Li-C60)和(iii)多壳结构的球壳状碳分子。优选的球壳状碳分子结构只含有碳，如C60，C70，C74，C80，C82，最好是C60。
球壳状碳分子层可通过标准技术设置在光学元件的表面。一般地，球壳状碳分子从含有所需球壳状碳分子的材料通过蒸发(加热或使用电子放射)得到。然后，一个或多个分子层在光学元件上生长。这通常导致面心立方结构的分子层，其中分子较弱地互相结合到一起。更致密充满的紧密结合的层可通过聚合球壳状碳分子形成以共价键连接的分子链或网格。这可通过光致激发，增加压力或碱金属掺杂来实现。
一般地，包括球壳状碳分子的封盖层含有1到5层的分子。最好是设置2到3层分子。含球壳状碳分子封盖层的厚度一般少于3nm，厚度也可大约为7到8nm。其他封盖层，如图3所示的外封盖层a的厚度最好是在1到3nm的量级。
尽管上面已经介绍了本发明的特定实施例，应当理解，本发明可通过不同于上面介绍的方式实施。所作介绍不应限制本发明。
权利要求
1.一种光刻投影装置，包括辐射系统，可提供投影光束；支承结构，可支承形成图案机构，所述形成图案机构可根据希望图案使所述投影光束形成图案；基片台，可固定保持基片；投影系统，可将形成图案的光束投影到所述基片的目标部分；其特征在于，至少一个光学元件包括至少一层，每层含有一个或多个Buckminster球壳状碳分子。
2.根据权利要求
1所述的光刻投影装置，其特征在于，所述光学元件的表面具有一个或多个封盖层，所述至少一个封盖层包括一个或多个Buckminster球壳状碳分子。
3.根据权利要求
2所述的光刻投影装置，其特征在于，所述一个或多个封盖层的外层包括一个或多个Buckminster球壳状碳分子。
4.根据权利要求
3所述的光刻投影装置，其特征在于，所述光学元件的表面具有单个封盖层。
5.根据权利要求
2所述的光刻投影装置，其特征在于，所述光学元件具有至少两个封盖层，包括外封盖层和在所述外封盖层和所述光学元件之间的次封盖层，所述次封盖层包括一个或多个Buckminster球壳状碳分子。
6.根据权利要求
5所述的光刻投影装置，其特征在于，所述次封盖层靠近所述外封盖层。
7.根据前面权利要求
中任一项所述的光刻投影装置，其特征在于，所述光学元件是多层反射镜。
8.根据权利要求
7所述的光刻投影装置，其特征在于，包括一个或多个Buckminster球壳状碳分子的层位于多层反射镜中任两层之间的一个或多个界面。
9.根据前面权利要求
中任一项所述的光刻投影装置，其特征在于，所述包括一个或多个Buckminster球壳状碳分子的封盖层的厚度从1到3nm，或从7到8nm。
10.根据前面权利要求
中任一项所述的光刻投影装置，其特征在于，所述包括一个或多个Buckminster球壳状碳分子的封盖层具有1到5层，最好具有2到3层，的Buckminster球壳状碳分子。
11.根据前面权利要求
中任一项所述的光刻投影装置，其特征在于，所述一个或多个Buckminster球壳状碳分子包括C60。
12.一种光刻投影装置的制作方法，包括步骤提供基片，所述基片至少部分被光敏感材料层覆盖；利用辐射系统提供投影光束；使用形成图案机构使所述投影光束的截面带有图案；将带有图案的投影光束投影到光敏感材料层的目标部分；其特征在于，提供至少一个具有至少一层的光学元件，所述层包括一个或多个Buckminster球壳状碳分子。
专利摘要
提出了一种如EUV光刻装置的多层反射镜这样的光学元件，光学元件具有至少一层，每层含有一个或多个Buckminster球壳状碳分子。一般地，球壳状碳分子形成封盖层，可设置为光学元件的外封盖层或形成靠近由不同材料形成的外封盖层的次封盖层。含球壳状碳分子的层还可以选择或额外地设置成多层反射镜的两层之间的中间层。
文档编号G21K1/06GKCN1499297SQ200310103693
公开日2004年5月26日 申请日期2003年10月30日
发明者R·库尔特, R 库尔特 申请人:Asml荷兰有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan