TW200411339A - Lithographic apparatus and device manufacturing method - Google Patents

Description

200411339 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種微影投影裝置，包括： 輻射系、统，用於提供一投影赛射束； 於根i:::: ’用於支撐圖樣化構件’該等圖樣化構件用 、根據所要求之圖樣化投影束之圖樣； -一基片台，用於固定一基片；和 u、統’用於向基片之部投射已圖樣化之光 【先前技術】 /處所_之學術名詞『圖樣化構件』應廣義解釋為： ，γ為人射n射光束賦予已形成圖樣之橫截面，該橫截 面所开/成之圖樣與產生於基材之靶部内之圖樣一致；於此 又中’亦可使用學術名詞『光閥』。概言的，該圖樣將與產 生於乾部内之諸如積體電路或其他元件之類的元件内之特 殊功能層相符（見下文）。如此之圖樣化構件之範例包括： 光罩。在微影技術中，光罩之概念已為吾人所熟知， 且其包括諸如二疋、交替相移、衰減相移此類之光罩類 型，和多種混合光罩類型。根據光罩上之圖樣，如此之 光罩在輻射束中之放置導致照射在光罩上之射線之選擇 性傳輸（在透射光罩之情形下）或反射（在反射光罩之情 形下）。在使用光罩之情形下，支撐結構通常係光罩台， 其確保光罩可以被保持在入射輻射束中所需之位置，並 且^"砝要，其可以相對於光束移動。 _ 一可程式透鏡陣列。如此裝置之一實例為具有一黏彈性

88707.DOC 200411339 控制層和一反射表面之矩陣可編址表面。這種裝置背後 之基本原理為（例如）反射面之編址區域將入射光反射為 衍射光，反之，非編址區域將入射光反射為非衍射光。 使用一適當濾波器，可以從反射光束中濾除該非衍射光 ’其後僅留下衍射光；藉由此種方式，光束根據矩陣可 編址表面之編址圖樣化圖樣。一反射鏡陣之替代實施例 採用了微小反射鏡之矩陣排布方式，藉由施加適當之局 部電場’或藉由採用壓電制動構件，可使該等微小反射 鏡中之每一微小反射鏡單獨關於一軸傾斜。再者，反射 鏡係矩陣可編址的，以致經編址之反射鏡在不同方向上 向未編址之反射鏡反射入射輻射光束；藉由此種方式， 所反射之光束根據矩陣可編址反射鏡之編址圖樣化圖樣 。所需之矩陣編址可使用適當電子構件執行。在上述兩 種情形下，圖樣化構件可包括一或多個可程式反射鏡陣 列。更多有關反射鏡之資訊可以在這裏所參考之文獻中 找到，例如，美國專利第1^ 5,296,891和118 5,523，193號 ，及PCT專利申請案第W〇 98/38597和WO 98/33096號， 該等文獻以引用之方式併入本文。在可程式反射鏡陣列 之情形下，所述之支撐結構例如可被具體實施為框架或 台，根據需要，其可為固定或可移動。 -一可私式LCD陣列。此結構之一範例可見美國專利第 US 5,229,872號，其以引用之方式併入本文。如上所述 ，在此種情形下之支撐結構例如可被具體實施為框架或 台，根據需要，其可為固定或可移動。 88707.DOC -6- 200411339 為了簡化之目的，於確定之位置，本文之其餘部分可能 明確地將注意力貫注於包括一光罩及光罩台之範例；不過 ，在該等情形下所討論之基本原理應可於上面所闡述之圖 樣化裝置之較寬泛内容中瞭解。 微影投影裝置可使用於，例如，積體電路（IC)之製造中 。在此種情形下，該等圖樣化構件可相應於該1(：之一單獨 層產生電路圖樣’且該圖樣可成像於塗布有一層輻射敏感 材質（抗蝕劑）之基片（矽晶圓）上之乾部（例如包括一或多個 晶粒）。一般，一單一基片包含相鄰之由投影系統逐次連續 照射之靶部之整個網路。在現有之裝置中，採用了藉由光 罩堂上之光罩進行圖樣化，兩個不同類型之機器間將產生 差異。在一種類型之微影投影裝置中，藉由在一次動程中 將整個光罩圖樣曝光到靶部上對每一靶部進行照射；此種 裝置通常稱為晶片步進機。在另一種可選裝置中_通常稱 為步進且掃描裝置一藉由在一給定參考方向（掃描方向）上 漸進地知描投影光束下之光罩圖樣同時平行於或反向平行 於此方向同步地掃描基片台來對每個靶部進行照射；由於 ，一般地，投影系統具有放大率係數M(一般<〇，掃描基 片台之速度v為掃描光罩台之速度之係數“倍。關於這裏 所介紹之微影裝置之更多資訊可從，例如；美國專利第 US 6,046,792號中找到，其以引用方式併入本文之。 在使用微影投影裝置之加工過程中，一圖樣（例如，在光 罩中）被成像到至少部分地由一層輻射敏感材質（抗蝕劑） 敷蓋之基片上。在此成像步驟之前，該基片可經受各種工

88707.DOC 200411339 序例如塗底漆、塗布抗蝕劑和軟烘烤。在曝光後，該基 片可經受其他工序，例如曝光後烘烤（PEB)、顯影、硬烘$ 和成像特徵之測量及偵測。這—系列工序被料目樣化一 元件，例如，一1(：之一單層之基礎。然後，此種經成像化 層可經雙各種處理，例如蝕刻、離子植入（摻雜卜金屬化 、氧化、化學一機械拋光等，用於完成單層之所有工序。 若需要多層，則必須對每一新層重複全部工序，或其變化 版。最終，將在基片（晶圓）上出現一系列元件。然後，藉 由著如切塊或鑛開之類技術將該等元件彼此分開，藉此， 該等單個器元件能夠被安裝於一承載器上、與插腳相連接 等。關於這些處理之其他資訊可以從，例如，『微晶片製作 •半導 m 加工貫踐指導（Microchip Fabrication: A Practical

Guide to Semiconductor Processing)』一書第三版中得到， 該書作者為Peter van Zant，1 997年由McGraw Hill出版公司 出版，ISBN 0-07-067250-4,該書以引用之方式併入本文。 為了簡單，下文中投影系統稱為『透鏡』；不過，該學術 名詞應寬泛地解釋為包含各種類型之投影系統，包括例如 折射光學部件、反射光學裝置和兼反射及折射之光學系統 。該輻射系統還可包括根據用於對輻射之投影光束進行引 導、整型或控制之這些設計類型中之任一種進行工作之部 件，並且此種部件也可在下面全部或單獨稱為『透鏡』。此 外，微影裝置可以為具有二個或多個基片台（和/或二個或 更多光罩台）之樣式。在此種『多級』裝置中，該等附加台 可同步使用，或在一或多個台上進行預備步驟，同時一或

88707.DOC 200411339 多個其他台被用於曝光。例如，在則丨用方式併人本文之 US 5,969,441和觸9咖791中介紹了雙級微影裝置。 本發明主要將注意力貫注於採用遠紫外線（Euv)範圍内 之電磁ϋ射之裝置。典錢，所使用之輻射具有低於5〇奈 米之波長’較佳地低於2〇奈米，最佳地低於15奈米。例如 :在微影產業中獲得了相當大興趣之Ευν區域内之波長之 範例為13.4奈米’雖然在此區域内還有其他允許之波長， 例如11奈米。 在EUV裝置中使用之光學元件，例如，多層薄膜反射鏡 ，對物理和化學損害極其敏感，物理和化學損害將明顯降 低該等光學元件之反射率和光學性能。與由EUV輻射進行 曝光之多層發射鏡相關之特殊問題為⑴頂層之氧化，（ii) 反射鏡表面之碳生長，和（iii)多層之混雜。除多層反射鏡 外之光學元件也會發生類似之問題，即使那些永遠不會被 EUV曝光之光學元件。此係因為僅通過二次電子輻射就會 發生碳生長，而二次電子輻射會作用於所有光學元件。 為了解決這些問題，提出了用於光學元件之保護敷蓋層 。先前所提出之用作保護敷蓋層之材質包括釕一鉬保護層 ’還有碳或碳化硼（B4C)層。然而，這些材質皆非完全滿意 。在實際工具條件（即與高能量、低波長之電磁輻射結合之 τ有氧化和碳化藥劑之殘餘壓力之基本真空）下，照射約50 小時之後，釕一鉬多層表現出不可逆轉之劣化跡象。EUV 多層反射鏡之理想壽命為約3〇,〇〇〇小時，而由釕—鉬敷蓋 之夕層反射鏡遠達不到此筹命。碳和碳化砸|敷蓋層也會出

88707.DOC 200411339 子二Γ:情形下，認為係由於二次電子和系統中存 ⑽°水和碳氫化合物）之結合所造成。此外，此 θ莖文目前在本技術中使用之清理步驟。 【發明内容】 本發明目的為：提供一種對物理和化學侵害1有高 抵抗能力並具有增長壽命之光學元件。 八 根據如開頭㈣中所詳細說明之微影裝置中之發明，其 特徵在於至少—^ ^ AL El 2-. 先子疋件具有至少—包含一或多個拜克明 斯特褐勒缔（Buckminster滅⑽e)之層，此目的及里它目 的得以實現。 拜克明斯特福勒烯（也稱為『福勒埽』）用作敷蓋層提供 了非¥ n JL具化學惰性之保護塗層。典型之福勒缔， 丄具有非常高之結合能（约7.3eV)’這約與鑽石之結合能相 田（、力7.4 eV)。因此c0()和其他福勒缔對氧化和輻射所引起 <知害具有極端抵抗能力。相反，石墨/無定形碳具有約3_5 〜之結合能，並因此具有對化學損害之較小抵抗能力。在 長時期照射下，福勒烯敷蓋層能夠保持其初始結構，提供 了經改進之光處理技術。反射鏡之較長壽命還減小了裝置 之停機時間。 該福勒埽敷蓋層之另一優點為減少了該反射鏡頂部之碳 生長已經發現反射鏡上之碳生長之主要原因為被吸引到 反射鏡表面上之碳氫化合物之***。此***主要係由於在 輻射期間從該反射鏡表面釋放出了二次電子。然而，福勒 缔為非常有效之電子接收體。福勒埽敷蓋層因此減少了二

88707.DOC -10- 200411339 次電子在反射鏡表面之產生，導致了碳氫化合物之***， 並從而導致了較少之碳生長。而且，福勒埽層之特徵=於 低黏附幾率。 、 本發明包括二個具體實施例。在第一個中，該福勒烯層 形成該光學元件之外敷蓋層。由於福勒烯為化學惰性的， 該外敷蓋層之特徵在於低黏附幾率。這將反過來減小碳污 染’並從而減少了所需之清潔處理頻率。 第二個方案包括形成一下敷蓋層之福勒烯膜帶有存在於 福勒烯層之頂部之外敷蓋層，例如釕層。此結構之優點為 減小了帶有敷蓋層之多層之混雜。福勒烯具有相對較低之 密度，並因此可以使用相當厚之敷蓋層而不會增加光吸收 。這導致该外敷蓋層和該多層反射鏡之間距離增加，從而 得到了經改善之擴散障壁區。 在另一實施例中，含福勒烯中間層存在於多層反射鏡各 層之介面上。這導致了壓力和各層混雜之降低。 根據本發明之另一態樣，提供了一種元件製造方法，包 括如下步驟： -提供一基片，其至少部分地被一層輻射敏感材質敷蓋； -使用一輻射系統提供輻射之一投射光束； •使用圖樣化構件，在該投射光束之橫截面上賦予該投射 光束圖樣； •將輕射之該經圖樣化之光束投射至輻射敏感材質層之一 靶部上， 其特徵在於提供至少一光學元件，該光學元件具有至少一

88707.DOC -11 - 200411339 包含-或多個拜克明斯特福勒缔之層。 雖然在本X中係具體參考找製作巾使用根據本發明之 裝置’但應該明瞭此種裝置還有很多其他可能之應用。例 如1其還可以被使用於積體光學系統之製作'指導及偵測 兹可=己U 之圖樣、液晶顯示板、薄膜磁頭等。熟習此增 f藝者將瞭解’在這些可選應用之情形下，本文中學術名 4軚線片』、『晶片』、『晶粒』之任何使用應皆可被認為 可分別由更一般之學術名詞『光罩』、『基片』、『起部』代 替0 在本文中’學術名詞『輕射』和『光束』被用於包含所 有類型之電磁輻射，包括紫外線輻射（例如具有365、248 、193、157或126奈米之波長）和EUV(遠紫外線輕射，例如 具有在5-20奈米範圍内之波長)’還有粒子束，例如離子束 或電子束。 【實施方式】 現在將僅藉由範例，參照所附示意圖對本發明之實施例 進行介紹。 實施例1 圖1示範性地描述了 一種根據本發明之一特殊實施例之 一微影投影裝置。該裝置包括： .-輻射线Ex、IL，用於提供料（例如，EUV輕射） 之一投影光束PB ’該輻射系統在這種特殊情形下還包括/ 輻射源LA ;

一物件台（光罩台）MT，其具有— 用於承載一光罩 88707.DOC • 12 - 200411339 ΜΑ(例如，-標制）之光罩支撐器，並與料 位PL對該光罩精確定位之第一定位裝置相連接，·、孔早 .一第二物件台(基片台)WT，其具有—用於承 评 (例如’-塗布抗㈣i之料膜）之基片支撐器，並與用於 相應資訊早兀PL對基片精確定位之第二定位裝置相連接. .-投影系統（『透鏡』）PL(例如—折射/兼折射和反射透 鏡系統/反射鏡组），用於將該光罩MA之—輕射部分成像到 孩基片W之一靶部c(例如包括一或多個模具）上。 如這裏所述，該裝置屬於反射型(例如具有一反射光罩） 。但是’ -般來說’它還可以係例如透射型(例如具有一透 射光罩）。或者，該裝置可以採用另_類型之圖樣化構件， 例如上面所提到之類型之一可程式反射鏡陣。 源LA(例如一雷射發生或放電源）產生輕射束。直接地或 在穿過例如調節構件（例如一擴束器Εχ)後，該光束入射到 -照射系統(照射器)匕中。該照射器江可以包括調節構件 AM，該調節構件AM用於設定該光束内強度分佈之外和/ 或内光線範圍（通常分別稱為〇_外和心内）。另外，其一般 包括各種其他部件’例如-積分器IN和一聚光器C〇e藉由 此種方式’照射在該光罩ma上之該光束pB在其橫截面内 具有一理想之均勻度和強度分佈。 關於圖1，鹿，、士立· ^、 一 I，王思·孩源LA可以在微影投影裝置之殼體 二U 如源LA係一汞燈時，經常係這種情形），但是其也 可以返離孩微影投影裝置，而將其產生之輕射光束引入到 、裝置中（例如，在適當之引導反射鏡之辅助下）；後一種

88707.DOC -13- 200411339 方樣通常係當該源LA係一受激準分子雷射器時之情形。本 發明與專利申請範圍包括此兩種情況。 该光束PB然後與承載在一光罩台mt上之該光罩MA相 父。由该光罩MA選擇地反射後，該光束pB穿過該透鏡pL ，該透鏡PL將該光束pb聚焦到該基片貿之一靶部c上。借 助於該第二定位構件（和干涉測量裝置IF)，該基片台WT可 以被精確地移動，例如使得不同之靶部c定位在該光束pB 足光路内。類似地，該第一定位裝置可以被用於相對該光 束PB之光路精確定位該光罩ma，例如，從光罩庫中機械 地取回該光罩MA之後，或在一掃描期間。一般而言，藉由 一長動程模組（動程定位）和短動程模組（精準 等物件台MT、WT之移動，長動程模組和短動程模)組= 在圖1中明確描繪。不過，在一晶片步進器之情形下（與一 步進與掃描裝置相反），該光罩台厘丁可以僅僅與短動程引 動益相連接’或固定在該引動器上面。 可以以二不同之方式使用所述之裝置： 1.以步進方式：該光罩台MT保持基本上靜止，並且一敕 個光罩圖像被一次投射(即單『閃』)到—靶部c上 '然後= 基片台WT在X和/或y方向上移位，以致一 、 个叫軍巴邵C可以被 該光束PB照射。 不係以單『閃』方式曝光。而係，該光 ^ 予口 在一給定 向上（所謂之”掃描方向，，，例如y方向）可 、 Λ以速度v移動 以致使得該投射光束ΡΒ在一光罩圖像上 88707.DOC -14- 200411339 居基片口 wt在相同或相反方向上以速度耐同時移動， 其中Μ係該透鏡PL之放大率（典型地，旭=1/4或1/5)。藉由 落方式，可以對相對較大之靶部c進行曝光，而無須影響 解析度。 圖2到4表π所提出之一福勒稀敷蓋層之應用。在每一圖 中，該光學元件係由交替之碎層⑺和4目層（3)構成之一多層 反射鏡。圖2表示本發明之一第一實施例，其中該外敷蓋層 (4)包括-褐勒缔。典型地，並如這裏所述的，該含福勒婦 層被直接放置在該多層反射鏡上，並因此僅存在―單一敷 蓋層。不過’在-替代實施例中，在該多層反射鏡和該含 福勒烯層之間可以存在額外之敷蓋層。例如，可以使用釕 、銥或石墨碳層，且/或進一步含福勒烯層。 圖3表示本發明另一替代實施例，其中一下敷蓋層包括一 或多個福勒烯。如圖3所示，存在兩個敷蓋層，一外敷蓋層 (a)和一下敷蓋層（b)，該下敷蓋層（b)包含（多個）福勒烯。該 外敷蓋層可以’例如，由㈣成，不過，同樣可使用諸如 錄或石墨碳之替代敷蓋層材質。 典型地，並如圖3所示，存在兩個敷蓋層。不過，在該下 敷蓋層（b)和該多層反射鏡之間或在該外敷i層⑷和該下 敷蓋層（b)之間可以包括一或多個另外之敷蓋層。這些額外 讀蓋層可以由任意適當之材質形成，包括釕、石墨碳或 還有福勒㈣。不過，典型地，-福料層與該外敷蓋層 相鄰出現。 圖2和3表示由銷和碎形成之多層反射鏡，其中該敷蓋層

88707.DOC -15- 200411339 或夕個敷盍層被放置在—矽層之上。不過，該（等）敷蓋層 同樣也可以被放置在一鉬層上。或者，本發明之該（等）敷 蓋層可以由多層結構使用，而不僅僅係鉬/矽反射鏡。也可 以使用除了多層發射鏡以外之光學元件。例如，切線入射 反射鏡、標線片和所有類型之感測器亦可採用本發明之敷 蓋層。 圖4表不本發明一替代實施例，其僅可用於多層反射鏡。 在此實施例中，在多層反射鏡之各層之間之一或多個介面 處存在含福勒稀中間層。若需要，該等碎⑺和麵（3)層可由 其他適當材質代替。在這個實施例中，代表性地存在敷蓋 層’例如可以使用圖2和3中所述之該等敷蓋層。 在本發明中可以使用廣泛範圍之不同福勒缔。例如，C6。 M C8。Cs2及其它更大之福勒烯，包括c26Q和c960 子術名，¾拜克明斯特*勒埽"(Buekmi㈣afunei_ene)係指 構成僅含有碳之結構，如上面所列出之那些，和⑴其中用 雜原子，例如N，替換了 一十交a ;⑻雜質福勒埽，其中在結構(例如C59N) 在細勒埽ί哀記憶體在一原子或分 :例如=。叫… =揭勒埽。較佳福勒埽為僅含有碳之結構，尤其以C6。、 C70、c74、cs〇及 c82。c6G為最佳。 可^^標準技街將該福勒埽層加到—光學元件之 上》典型地，該福_雜含有㈣福料之 :熱二用電子蒸發)出來'然後，使得一或多個分乙 至先子疋件上。11典型地導致了具有⑹晶格結構之

88707.DOC -16- z,uu^ti u>jy 層，在此種結構之晶格中，分 由對顯進行聚合以形成由:=縛相對較弱。藉 ^ ，、仏鍵連接之分子鏈或網， 丌以形成更加密實壓縮之、堅 一 由光激發、使用加強之壓力❹厂層。這可以例如藉 力或精由鹼性摻雜來完成。 佳^地，包含福料之敷蓋層將包含從⑻個分子層。 幸乂佳地’存在2到3個分子屏。八一 地為小於3奈米，…/ 讀蓋層之厚度典型 m、T 、匕、，’勺為7到8奈米之厚度也很有用。其他 敷皿層，例如附圖3之外敷苫 奈米之等級内。 〜⑷’其厚度較佳地在丨到3 本2面：本發明之特殊實施例完成說明之同日寺，應睁解 :W 1¾不同於±面所介紹之方式 味著對本發明進行限制。 林思 【圖式簡單說明】 "表：根據本發明之一實施例之一微影投影裝置； :2表：根據本發明之-實施例之-被敷蓋之多層反射 ^ (一層結構； j 丁根據本發明之第二實施例之一被敷蓋之 射鏡之-層結構；# ^ 反根據本發明之—第三實施例之—被敷蓋之多層 夂射鉍 <一層結構。 在這些圖中，相同代表符號相同部件。 【圖式代表符號說明】 ;t影投影裝置

88707.DOC -17- 200411339 3 鉬層 4 外敷蓋層 5 福勒缔 a 外蓋層 b 下蓋層 AM 調節裝置 C 靶部 CO 聚光器 EX 擴束器 IF 干涉測量裝置 IL 照射系統 IN 積分器 LA 輻射源 MA 光罩 MT 光罩台 PB 光束 PL 透鏡 W 基片 WT 基片台

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Claims (1)

1. 200411339 拾、申請專利範圍： h 一種微影投影裝置，包括： • 一輻射系統，用以提供輻射之—投影束； …人支揮結構，用以支撐圖樣化構件^該圖樣化構件用 _ :根據-所需圖樣對該投影光束進行圖樣化； 一基片台，用於支撐一基片； …投影裝置，用於將該經圖樣化之光束投影至該基片 之一乾部， :特徵在於至少一光學元件具有至少一包含一或多個拜 明斯特福勒晞之層。 2·根據中請專利範圍第β之裝置，其中該光學元件在其表 面上具有一或多個敷蓋層，至少該等敷蓋層之一包含一 或多個拜克明斯特福勒晞。 3·根據申請專利範圍第2項之裝置，其中該一或多個敷蓋層 <外層包含一或多個拜克明斯特福勒烯。 4.根據申請專利範圍第3項之裝置，其中該光學元件具有在 其表面上之一單一敷蓋層。 5·根據申請專利範圍第2項之裝置，其中該光學元件具有至 ^ 一個敷盖層，該二個敷蓋層包括一外敷蓋層及該外敷 盖層與該光學元件間之下敷蓋層，該下敷蓋層包含一或 多個拜克明斯特福勒缔。 6·根據申請專利範圍第5項之裝置，其中該下敷蓋層與該外 敷蓋層相鄰。 7·根據申請專利範圍第1、2、3、4、5或6項之裝置，其中 88707.DOC 200411339 孩光學元件為一多層反射鏡。 8. 9. 10. 11. 12. :據申請專利範圍第7項之裝置，其中一包含一或多個拜 克明斯特福_之層存在於該多層反射鏡之任意二層間 或多個介面處。 a ^申請專利範圍第卜2、3、4、5或6項之裝置，其中 G =或多個拜克明斯特福勒烯之該敷蓋層之厚度為從 1到3奈米或從7到8奈米。 請專利範圍第1、2、3、4、5或6項之裝置，其中 包含—或多個拜克明斯特福«之該敷蓋層具有從！到5 個，較佳地為從2到3個拜克明斯特福勒烯分子層。 根據申5S專利範圍第i、2、3、4、5或"之裝置，其中 孩一或多個拜克明斯特福勒缔包括c60。 -種元件製作方法，包括下述步驟： "提供一基片，其至少部分地被一層輻射敏感#質敷蓋； •使用-輻射系、統提供輕射之—投射光東·， -使用圖樣化構件，在該投射光束之橫截 面上賦予該投 射光束一圖樣； _將琢經圖樣化1射之光束投射至該輻射敏感材質 層之一 Ifc部上， 其特徵在於提供至少—光學元件，該光學元件具有至少 -包含-或多個拜克明斯特福勒浠之層。 88707.DOC -2-