CN1612051B - 光刻装置和器件制造方法 - Google Patents
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Abstract
将液体供给到投影***的最后元件和基底之间的空间。朝真空室的气流可防止湿气选出到投影装置的其它装置。这保护了光刻装置的复杂装置免受湿气的损坏。
Description
技术领域
本发明涉及一种光刻装置。
背景技术
光刻装置是一种将期望的图案投射到基底的靶部的装置。光刻装置可以用于例如集成电路(IC)的制造。在这种情况下,构图装置例如掩模可用于产生对应于IC的一个单独层的电路图案,该图案可以成像在具有辐射敏感材料(抗蚀剂)层的基底(例如硅晶片)的靶部上(例如包括部分、一个或者多个管芯)。一般地,单一的基底将包含相邻靶部的网格,该相邻靶部可逐个相继辐射。已知的光刻装置包括所谓的步进器,其中通过将整个图案一次暴露于靶部上来辐射每一靶部,和所谓的扫描器,其中通过在投射光束下沿给定方向(“扫描”方向)扫描图案,并同时沿与该方向平行或者反平行的方向同步扫描基底来辐射每一靶部。
已经提出将基底浸没在光刻投影装置中具有较高折射率的液体中,例如水,从而填充在投影***的最后元件和基底之间的空间。由于曝光辐射在水中具有更短的波长(也可以认为液体的作用是增加了***的有效数值孔径(NA)和增加了焦深),因此这样能够得到更小特征的成像。
然而,将基底或基底和基底台浸没在液体池中(参见例如US4,509,852,其在此以全文引入并作为参考)意味着在曝光扫描过程中必须使大量的液体加速。这需要附加的或者更大功率电机,并且在液体中的扰动会导致不需要的和不可预见的结果。
提出的一个解决方案是仅在基底的局部区域以及在投影***的最后元件与使用了液体密封***(基底通常具有比投影***的最后元件更大的表面区域)的基底之间为液体供给***提供液体。在WO99/49504中对此已经提出了一种布置方式,该文件在此以全文引入并作为参考。如图2和3所示,优选地沿着基底相对于最后元件移动的方向,通过至少一个入口IN将液体提供给基底,并且在其已经穿过了投影***之后通过至少一个出口OUT除去液体。也就是说,当沿a-X方向在元件的下面扫描基底时,液体被提供到元件的+X侧并在-X侧被接收。图2示出了示意性的布置,其中液体通过入口IN提供并通过一个与低压力源连接的出口OUT在元件的另一侧被接收。在图2中沿基底相对于最后元件移动的方向提供液体,尽管这样不是必须的。围绕最后元件设置的入口和出口的各种方位和数量是可能的,一个实例是在图3中示出的,其中在围绕最后元件的矩形图案中在任何一侧设置了四组入口和出口。
提出的另一个方案是提供具有密封元件的液体供给***,该密封元件沿在投影***的最后元件和基底台之间的空间的至少一部分边界延伸。该密封元件在XY平面大体上相对于投影***静止,但是其可在Z方向(在光轴的方向)有些相对移动。在该密封元件和基底的表面之间形成密封。优选地该密封是非接触的密封例如气密封。正如在欧洲专利申请No.03252955.4中公开的***,其在此以全文引入并作为参考。
该装置中液体的存在导致周围的空气变得非常湿润。已被记录湿度水平达到100%。空气中的湿气可能进入装置的其它装置,因此污染其它机械装置和测量元件,所以装置的操作和精确测量受损害。空气中的湿气可能导致机械装置生锈,从而缩短了装置的使用寿命。为了防止附有湿气的空气渗入整个装置,随着相对移动使用金属膜来限制投影***和密封元件之间的湿空气。或者,使用类似橡胶的氟橡胶圈来限制液体。然而,这些方法都可能导致在投影***和密封元件之间振动力的传播。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种限制湿空气的方法。
根据本发明的一个方面,提供一种光刻装置,包括:
-用于提供辐射投射光束的照明***;
-用于支撑构图装置的支撑结构,该构图装置用于给投射光束的截面赋予图案;
-用于保持基底的基底台;以及
-用于将带图案的辐射光束投射到基底的靶部上的投影***;
-用于以浸液至少部分地填充所述投影***的最后元件和所述基底之间的空间的液体供给***;
其特征在于,具有用于朝所述浸液提供气流的气流装置,以防止所述浸液上方以及与所述浸液接触的气体逸出所述气流装置。
因此将在液体上方(其下方是投影光束的传播方向)的湿空气相对于投射装置限制到一个小的体积,且在装置的装置之间没有刚性连接,因此装置的装置之间的相对移动可以自由地发生。使用的气体应该是清洁和干燥的,以便避免对装置的损坏和吸收湿气。
优选地气流装置包括一个真空源,该真空源也可以从***除去杂质。除去的杂质可以是固体微粒(由于固体微粒刮擦装置就可能损坏装置)、液体微粒或不同于气体自身的气体微粒。该真空源可以包括一个具有环形入口的真空室,投影***布置在所述环的中心。
气流装置包括一个通道,所述气流通过该通道流动。因此该通道限制了湿气的体积,并且流过通道的清洁、干燥的气体可防止湿气逸出。可以至少部分地由投影***和气流装置形成该通道。
投影***还包括一个透镜盖,该透镜盖形成所述通道的所述部分,通过透镜密封使所述透镜盖与投影***的其它部分结合。因此该透镜盖为投影***提供了一个气密盖,从而防止湿气进入投影***。该透镜密封应该是柔性的,优选地是粘合剂。因此装置的装置之间的相对移动没有危害。
液体供给***可以包括一个密封元件,该密封元件沿所述投影***的最后元件和所述基底台之间的所述空间的至少部分边界延伸,其中所述气流装置如此布置,使得所述气流在所述密封元件和所述投影***之间。由于存在气流装置,因此可以发生密封元件和投影***之间的相对移动。优选地装置如此布置,使得将气流装置布置在投影***和所述密封元件之间。可选择地该密封元件包括一个气密封装置,用于在所述密封元件和所述基底表面之间形成气密封。因此湿气被基底、气密封装置、密封元件、气流装置和投影***限制。将密封元件安装在光刻投影装置的底座上。优选地该密封元件可相对于底座沿Z、Rx和Ry方向(其中Z方向是投射光束传播的方向)移动,但是在所有其它方向固定。
-根据本发明的再一方面,提供一种器件制造方法,包括以下步骤:
-提供一个基底;
-采用照明***提供辐射投射光束;
-利用构图装置来给投射光束的横截面赋予图案;
-在所述投射步骤中使用的投影***的最后元件和所述基底之间提供液体;以及
-在基底的靶部上投射带图案的辐射光束;
其特征在于,具有在所述浸液上方的空间中的气体流动,用于防止所述浸液上方以及与所述浸液接触的气体逸出所述流动气体。
如图2和3所示出的,本发明可以很容易地用于液体供给***。布置在浸液上方的空间中的附加入口和出口将产生气流,该气流会从浸液上方的气体空间吸收浸液。
尽管可以具体结合光刻装置IC制造中的应用来说明,但是应该明确理解这里描述的光刻装置可能具有其它应用,例如,集成光学***的制造、用于磁畴存储器的引导和检测图案、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等等。本领域技术人员将理解,在这种可替换的用途范围中,这里的任何术语“晶片”或者“管芯”的使用可认为分别与更普通的术语“基底”或者“靶部”同义。这里提到的基底可以在曝光前或后在例如轨迹(一种工具,通常对基底施加一层抗蚀剂,并显影已经曝光的抗蚀剂)或计量或检验工具中进行处理。在可适用的地方,这里的公开可以应用于这种或者其他基底处理工具。此外,例如为了形成多层IC,可以对基底进行多次处理,因此这里使用的术语基底也可以表示已经包含多个处理层的基底。
这里使用的术语“辐射”和“光束”包含所有类型的电磁辐射,包括紫外(UV)辐射(例如具有365,248,193,157或者126nm的波长)。
这里使用的术语“构图装置”应广义地解释为能够用于给投射光束的截面赋予图案的装置,以便在基底的靶部上形成图案。应该注意,赋予投射光束的图案可以不与在基底的靶部上的期望图案精确对应。一般地,赋予投射光束的图案与在靶部中形成的器件如集成电路的特殊功能层相对应。
构图装置可以是透射的或反射的。构图装置的示例包括掩模,可编程反射镜阵列和可编程LCD平板。掩模在光刻中是公知的,它包括如二进制型、交替相移型、和衰减相移型的掩模类型,以及各种混合掩模类型。可编程反射镜阵列的一个例子是利用微小反射镜的矩阵排列,每个反射镜能够独立地倾斜,从而沿不同方向反射入射的辐射光束;按照这种方式,对反射光束进行构图。在构图装置的每个实例中,支撑结构可以是一个框架或工作台,例如,所述结构根据需要可以是固定的或者是可移动的,并且可以确保构图装置位于例如相对于投影***的期望位置处。这里的任何术语“分划板”或者“掩模”的使用可认为与更普通的术语“构图装置”同义。
这里使用的术语“投影***”应广义地解释为包含各种类型的投影***,包括折射光学***,反射光学***,和反折射光学***,例如适用于所用的曝光辐射,或者适用于其他因素,如使用浸液或使用真空。这里的任何术语“透镜”的使用应认为与更普通的术语“投影***”同义。
照明***还可以包括各种类型的光学装置,包括折射,反射,和反折射光学元件,这些装置用于引导、整形或者控制辐射投射光束,这种元件在下文还可共同地或者单独地称作“透镜”。
光刻装置可以是具有两个(二级)或者多个基底台(和/或两个或者多个掩模台)的类型。在这种“多级式”器件中,可以并行使用这些附加台,或者可以在一个或者多个台上进行准备步骤,而一个或者多个其它台用于曝光。
附图说明
现在仅通过举例的方式,参照附图描述本发明的实施方案,在图中相应的附图标记表示相应的装置,其中:
图1表示根据本发明一个实施方案的光刻装置;
图2表示根据本发明一个实施方案的液体供给***;
图3表示根据本发明的图2的液体供给***的另一个视图;
图4表示根据本发明一个实施方案光刻投影装置的详细结构。
具体实施方式
图1示意性地表示了本发明一个特殊实施方案的光刻装置。该装置包括:
-照明***(照明器)IL,用于提供辐射投射光束PB(例如UV辐射)。
-第一支撑结构(例如掩模台)MT,用于支撑构图装置(例如掩模)MA,并与用于将该构图装置相对于物体PL精确定位的第一定位装置PM连接;
-基底台(例如晶片台)WT,用于保持基底(例如涂敷抗蚀剂的晶片)W,并与用于将基底相对于物体PL精确定位的第二定位装置PW连接;以及
-投影***(例如折射投影透镜)PL,用于通过构图装置MA将赋予投射光束PB的图案成像在基底W的靶部C(例如包括一个或多个管芯)上。
如这里指出的,该装置属于透射型(例如采用透射掩模)。另外,该装置可以是反射型(例如采用如上面涉及的可编程反射镜阵列型)。
照明器IL接收来自辐射源SO的辐射光束。辐射源和光刻装置可以是分开的机构,例如当辐射源是受激准分子激光器时。在这种情况下,不把辐射源看作构成光刻装置的一部分,辐射光束借助于例如包括适当的导向反射镜和/或扩束器的光束输送***BD从辐射源SO传送到照明器IL。在其他情况下,辐射源可以是装置的整体部分,例如当辐射源是汞灯时。辐射源SO和照明器IL,如果需要和光束输送***BD一起,称作辐射***。
照明器IL可以包括调节装置AM,用于调节光束的角的强度分布。一般地,至少可以调节照明器光瞳平面内强度分布的外和/或内径向量(通常分别称为σ-外和σ-内)。另外,照明器IL一般包括各种其它装置,如积分器IN和聚光器CO。照明器提供已调节的辐射光束,称作投射光束PB,在该光束的横截面具有期望的均匀度和强度分布。
投射光束PB入射到保持在掩模台MT上的掩模MA上。横向穿过掩模MA后,投射光束PB通过透镜PL,该透镜将光束聚焦在基底W的靶部C上。在第二定位装置PW和位置传感器IF(例如干涉测量装置)的辅助下,基底台WT可以精确地移动,例如在光束PB的光路中定位不同的靶部C。类似地,例如在从掩模库中机械地取出掩模MA后或在扫描期间,可以使用第一定位装置PM和另一个位置传感器(图1中未明确示出)将掩模MA相对光束PB的光路进行精确定位。一般地,借助于长冲程模块(粗略定位)和短冲程模块(精确定位)来实现目标台MT和WT的移动,所述长冲程模块和短冲程模块构成定位装置PM和PW的一部分。可是,在步进器的情况下(与扫描装置相对),掩模台MT可以只与短冲程致动装置连接,或者固定。可以利用掩模对准标记M1,M2和基底对准标记P1,P2对准掩模MA与基底W。
所示的装置可以按照下面优选的模式使用:
1.在步进模式中,掩模台MT和基底台WT基本保持不动,而赋予投射光束的整个图案被一次投射到靶部C上(即单次静态曝光)。然后沿X和/或Y方向移动基底台WT,以便能够曝光不同的靶部C。在步进模式中,曝光场的最大尺寸限制了在单次静态曝光中成像的靶部C的尺寸。
2.在扫描模式中,同时扫描掩模台MT和基底台WT,并将赋予投射光束的图案投射到靶部C上(即,单次动态曝光)。基底台WT相对于掩模台MT的速度和方向由投影***PL的放大(缩小)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次动态曝光中靶部的宽度(沿非扫描方向),而扫描移动的长度确定靶部的高度(沿扫描方向)。
3.在其他模式中,掩模台MT基本上保持静止,并保持可编程构图装置,并且在将赋予投射光束的图案投射到靶部C上时移动或扫描基底台WT。在这种模式中,一般采用脉冲辐射源,并且在基底台WT的每次移动之后或者在扫描期间连续的两次辐射脉冲中间,根据需要更新可编程的构图装置。这种操作方式可以很容易地应用于无掩模光刻中,所述无掩模光刻利用可编程构图装置,例如上面涉及类型的可编程反射镜阵列。
还可以采用在上述使用模式基础上的组合和/或变化,或者采用与使用的完全不同的模式。
如图4所示,由气密封16限制投影透镜和基底之间的液体容器10,该气密封形成围绕投影透镜的环。该密封16优选的是气密封,由气体例如空气或合成气体但是优选地是氮气或其它惰性气体形成,并在压力下通过入口15提供给密封元件12和基底之间的间隙,然后由第一出口14抽出。气体入口15上的过压、第一出口14上的真空度和间隙的几何形状如此布置,使得形成向内部的高速气流来限制液体。气体入口、出口和基底W之间的距离很小。
通过入口22向液体容器提供液体,并且该液体容器延伸到投影***PL的最后元件的底部上方。过量的液体经由出口14除去。
如图4所示投影***还包括一个透镜盖35,通过密封40将该透镜盖连接到投影***PL的主体部分。密封40应该是柔性的,以便允许投影***PL的主体部分和透镜盖35之间相对小的移动。已经发现粘合剂特别地有效。
具有入口33的真空室34布置在容器10上方的体积中。真空室34的外部和透镜盖35形成一个通道32,通过该通道气体朝真空室34流动。除了沿通道32流动的气体,来自所有周围区域的气体将朝真空室34流动。在容器10上方的气体中浸液的局部蒸气压力是高的,因此沿通道32的气流可防止湿气进入投影***PL。此外,气流将吸收来自周围气体的湿度,因此形成一个湿度梯度,气体的湿度随远离容器10减小。因此装置的精密装置如用于干涉仪光束的反射镜可布置在装置的干燥部分中,因此湿度不会影响测量。此外,如果使用粘合剂作为密封40,则干燥、流动的气体将确保粘合剂保持干燥,从而保持气密封。使粘合剂40保持干燥也防止其膨胀,进而产生使投影***变形的作用力。
在上述实例中真空室34可以独立于投影***,或者可以构成投影***PL的一部分,或者构成密封元件12的一部分,在这些情况中的任何一种,可以沿Z方向致动。可以形成多个气体通道32,可以将多个真空室34布置在投影***PL的周围,或者可替换地使用具有缝隙入口的环形的真空室。尽管这里的实例是真空室,即产生气流的低压,气流装置同样可以包括过压。
还可以使用如上所述的***与图2和3示出的液体供给***相结合,真空室34和通道布置在入口IN和出口OUT的上方。
虽然上面已经描述了本发明的具体实施方案,可以理解可以不同于上面所描述的实施本发明。说明书不是要限制本发明。
Claims (16)
1.一种光刻装置,包括:
-构造为调节辐射光束的照明***;
-构造为支撑构图装置的支撑结构,该构图装置构造为根据期望的图案给辐射光束赋予图案;
-构造为保持基底的基底台;以及
-构造为将带图案的光束投射到基底的靶部上的投影***;
-液体供给***,其构造为以液体至少部分地填充所述投影***的最后元件和所述基底之间的空间;
-连接到投影***的主体部分上的透镜盖;及
-包括在所述液体上方并且在所述透镜盖以下的真空室的气流装置,其用于朝所述真空室提供气流,以防止所述液体上方以及与所述液体接触的湿气逸出所述气流装置。
2.如权利要求1所述的光刻装置,其中所述真空室除去与所述液体接触的所述气体。
3.如权利要求1或2所述的光刻装置,其中所述真空室还从与所述液体接触的所述气体中除去污染物。
4.如权利要求1或2所述的光刻装置,其中所述真空室具有环形形状,所述投影***布置在所述环形形状的中心。
5.如权利要求1所述的光刻装置,其中所述气流装置包括一个通道,所述气流通过该通道流动。
6.如权利要求5所述的光刻装置,其中所述通道至少部分地由所述投影***和所述气流装置形成。
7.如权利要求6所述的光刻装置,其中所述透镜盖形成所述通道一部分,所述透镜盖通过密封而接到投影***的主体部分上。
8.如权利要求7所述的光刻装置,其中所述密封是柔性的。
9.如权利要求7或8所述的光刻装置,其中所述密封包括粘合剂。
10.如权利要求1所述的光刻装置,还包括一个密封元件,该密封元件沿所述投影***和所述基底之间的所述空间的至少部分边界延伸。
11.如权利要求10所述的光刻装置,其中所述气流装置如此布置,使得所述气流至少部分在所述密封元件和所述投影***之间。
12.如权利要求10或11所述的光刻装置,其中所述密封元件还包括一个气密封入口,该气密封入口构造为在所述密封元件和所述基底表面之间形成气密封。
13.如权利要求12所述的光刻装置,其中将所述密封元件安装在底座上。
14.如权利要求13所述的光刻装置,其中所述密封元件可相对于所述底座沿Z、Rx和Ry方向移动,并在所有其他方向固定。
15.如权利要求1所述的光刻装置,其中所述气流装置构造为产生气流以除去在所述空间内的湿气。
16.一种器件制造方法,包括以下步骤:
-提供基底;
-采用照明***提供辐射投射光束;
-利用构图装置来给投射光束的横截面赋予图案;
-在所述投射步骤中使用的投影***的最后元件和所述基底之间提供液体;
-连接透镜盖到所述投影***的主体部分上;
-在基底的靶部上投射带图案的辐射光束;
-使用包括在所述液体上方并且在所述透镜盖以下的真空室的气流装置,以朝所述真空室提供气流,以防止所述液体上方以及与所述液体接触的湿气逸出所述气流装置。
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