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光刻设备和器件制造方法.docx


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专利名称:光刻设备和器件制造方法
技术领域:
本发明涉及光刻投影设备,包括-辐射系统,用于提供辐射的投影光束;-支撑结构,用于支撑构图装置,该构图装置根据所需图形对投影光束进行构图;-基底平台,用于保持基底;-投影系统,用于将构图了的光束投影到基底的靶部上;和-至少一个光学元件,所述投影光束入射到该至少一个光学元件上,该光学元件具有一Si/Mo多层结构、一外覆盖层和一位于所述多层结构和所述外覆盖层之间的夹层,其中外覆盖层由下列成份构成i)C或者Mo,或ii)一层与所述多层结构紧邻的Mo内夹层和一层与所述覆盖层紧邻的C外夹层。
背景技术:
这里使用的术语“构图装置”应广义理解为那些可以用来使入射光束赋于图形截面的装置,所述构图截面与在基底的靶部中将形成的图形对应;在上下文中还使用了术语“光阀”。通常,所述图形与将在靶部中形成的器件中的特定功能层对应,所述器件是例如集成电路或者其它器件(参考下面的描述)。这种构图装置的例子包括掩模。掩模的概念在光刻中是公知的,它包括掩模类型例如二元(binary)、交错型相移和衰减型相移以及各种混合掩模类型。根据掩模上的图形,在辐射光束中放置这种掩模引起选择性地透射(在透光掩模的情况下
)或者反射(在反射掩模的情况下)射到掩模上的光。在掩模的情况下,支撑结构通常是掩模平台,该掩模平台确保掩模能够保持在入射光束中所需的位置,并且如果需要可以相对于该光束移动。
可编程镜面阵列。这种器件的一个例子是具有粘弹性控制层和反射表面的矩阵型可寻址(matrix-addressable)表面。这种装置的基本原理是(例如)反射表面的寻址区将入射光反射为衍射光,而非寻址表面将入射光反射为非衍射光。利用适当的滤波器,可以从反射光中滤出所述非衍射光,仅留下衍射光;以这种方式,根据矩阵型可寻址表面的寻址图形构图了该光束。可编程镜面阵列的另一个实施例采用微小镜面的矩阵排列,通过施加适当的局部电场,或者通过采用压电激励装置,每个微小镜面都可以绕轴独立地倾斜。其次,镜面是矩阵型可寻址镜面,使得寻址的镜面将在不同的方向将入射光束反射到非寻址的镜面;以这种方式,根据矩阵型可寻址镜面的寻址图形构图了所反射的光束。可以利用适当的电子装置进行所需的矩阵寻址。在上面所描述的两种情况下,构图装置可以包括一个或者多个可编程镜面阵列。可以找到关于这里所提到的镜面阵列的更多信息,例如美国专利US5,296,891、US5,523,193、PCT专利申请WO98/38597和WO98/33096,这里引入作为参考。在可编程镜面阵列的情况下,所述支撑结构可以体现为框架或者平台,可以按照需要固定或者移动。
可编程LCD阵列。这种结构的例子在美国专利US5,229,872中记载了,这里引入作为参考。如上所述,在这种情况下支撑结构例如可以体现为按照需要可以固定或者移动的框架或者平台。
为了简单,该文的其余部分在某些地方可以具体指包括掩模和掩模平台的例子;然而,在这样例子中所讨论的一般原理应适用于上述更宽范围的构图部件。
例如,可以在集成电路(IC)的制造中使用光刻投影设备。在这种情况下,构图装置可以产生与IC的各个层对应的电路图形,可以将该图形成像到基底(硅晶片)上的靶部(例如包括一个或者多个管芯),其中该基底上已经涂覆有对辐射敏感的材料层(保护层)。通常,单个晶片将包含相邻靶部的整个网络,通过投影系统依次辐射这些靶部,一次一个。在目前的设备中,采用通过掩模平台上的掩模构图,可以在两种不同类型的机器之间作出区分。在一种类型的光刻投影设备中,通过一口气在靶部上曝光整个掩模图形来辐射每个靶部;这种装置通常称为晶片分档器(waferstepper)。在另一种设备—通常称为步进—和—扫描设备中,通过在给定的参考方向上在投影光束下逐渐扫描掩模图形而平行或者反向平行于该方向地同步扫描基底平台来辐射每个靶部;通常,由于投影系统将具有放大倍数M(通常<1),因此扫描基底平台的速度
V将是扫描掩模平台速度的倍数M倍。可以找到关于这里所描述的光刻装置的更多信息,例如可以参见US6,046,792,这里引入作为参考。
在利用光刻投影设备的制造工艺中,在至少部分覆盖了对光照敏感的材料(保护层)层的基底上成像图形(例如在掩模中)。在该成像步骤之前,基底可以经历各种工序,例如打底、保护层涂覆和软烘焙。曝光之后,还可以对基底进行其它的工序,例如曝光后烘焙(PEB)、显影、硬烘焙和图像特性的测量/检测。以该工序排列为基础构图器件例如IC的各个层。然后可以对这种构图后的层进行各种处理,例如蚀刻、离子注入(掺杂)、金属化、氧化、机械-化学抛光等,都用来完成了各个层。如果需要几个层,那么每个新层必须重复整个工序或其变化。最后,可以在基底(晶片)上得到器件的阵列。然后通过如划片或者锯等技术彼此分离这些器件,从而可以在与管脚等连接的载体上安装各个器件。关于这种工艺的更进一步的信息例如可以从书“MicrochipFabricationAPracticalGuidetoSemiconductorProcessing”,ThirdEdition,byPetervanZant,McGrawHillPublishingCo,1997,ISBN0-07-067250-4中得到,这里引入作为参考。
为了简化,下文可以将投影系统称为“透镜”;然而,该术语应广义理解为包括各种类型的投影系统,例如包括折射光学、反射光学和兼反射光和折射光系统。辐射系统还可以包括根据用于引导、成型或者控制辐射的投影光束的任何设计类型
工作的部件,这些部件还可以共同地或者单独地称为下面的“透镜”。此外,光刻设备可以是具有两个或者更多个基底平台(和/或两个或者更多个掩模平台)的类型。在这种“多级(multiplestage)”器件中,可以并行地使用附加的平台,或者可以在一个或者多个平台上进行预备步骤,同时使用一个或者多个其它平台用于曝光。例如在US5,969,441和WO98/40791中描述了双级光刻设备,这里引入作为参考。
用于远紫外辐射(EUV)光谱区的光学元件例如多层薄膜反射器尤其对物理和化学损害敏感,这些损害会显著降低它们的反射率和光质量。例如,在存在10-6毫巴水的情况下在EUV辐射过程中会快速氧化具有Mo/Si多层结构的未受保护的光学元件,在未烘焙的真空中就会这样,就像对于EUV扫描仪来说预期会出现的。
由于典型的EUV光刻系统可以具有最高达11个镜面;光照系统中4个、成像系统中6个,加上反射刻度片(reflectingreticle),因此这种多层光学元件对于EUV波长的反射率与更长波长的反射器相比已经很低,这是一个特别问题。还存在大量的切线入射镜面。因此显然即使由于氧化导致的单个镜面反射率“小量”降低,也会引起光学系统中透过的光显著减少。
在EP1,065,568中已经提到多层薄膜反射器的外层的氧化问题。该问题通过使用抗氧化的相对惰性的材料作为多层结构外表面上的覆盖层来解决。在某些实施例中,在覆盖层之前先用其它层覆盖Si/Mo多层结构,以便减少由于必须的多层淀积而导致的不完全覆盖的可能性。已经发现该多层覆盖层具有良好的短期抗氧化性。
发明内容
本发明的目的是提供一种光学元件,它具有可接受的反射率,同时表现出改进的长期抗氧化生。
根据本发明,在如开始段落中描述的光刻设备中实现了上述和其它目的,优选(i)-,优选(ii),。
这种厚夹层的优点在于相对于先前使用的厚度在1和2nm之间的较薄夹层,其抗化学侵蚀尤其是光学元件的抗氧化性提高了。令人惊奇的是,显著降低反射率不会导致这种抗氧化性的提高,这是不利的。本发明的夹层厚度保持在先前不知其存在的反射率的第二峰的区域内。夹层自身的存在确保了覆盖层材料与多层结构的外层(其外层通常是Si)不相混合。
根据本发明的再一个方案,提供一种器件制造方法,包括步骤-提供至少部分被光敏材料层覆盖的基底;-利用辐射系统提供辐射投影光束;
-利用构图装置使投影光束在其截面中具有图形;-利用至少一个光学元件,将带有图案的辐射光束投影到对辐射敏感的材料层的靶部,所述投影光束入射到所述光学元件上,所述至少一个光学元件具有Si/Mo多层结构、外覆盖层和由位于所述多层结构和所述外覆盖层之间的C或者Mo构成的夹层,-,或者其中所述夹层包括紧邻所述多层结构的Mo内夹层和紧邻所述覆盖层的C外夹层,其特征在于,,。
尽管在该文中具体描述了在IC制造中使用根据本发明的设备,但应理解这种设备还有许多其它的应用。例如,在集成的光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测图形、液晶显示面板、薄膜磁头等都可以使用该设备。本领域技术人员应理解,在描述这些可选择应用的上下文中,使用的术语“刻度片”、“晶片”或者“电路小片”都应认为可以分别用更常用的术语“掩模”、“基底”和“靶部”代替。
在目前的文献中,术语“辐射”和“光束”用于包括所有类型的电磁辐射,包括紫外辐射(例如用365、248、193、157或者126nm的波长)和EUV(远紫外辐射,例如具有5-20nm的波长,)以及如离子束或电子束的粒子束。
现在将参考附加示意图仅通过例子描述本发明的实施例,其中图
1示出了根据本发明实施例的光刻投影设备;图2是根据本发明第一实施例的光学元件的反射率的等高线图,反射率的函数依赖于Mo夹层厚度和Ru覆盖层厚度。
图3是根据本发明第二实施例的光学元件的反射率的等高线图,反射率的函数依赖于C外夹层厚度和Ru覆盖层厚度。
图4是根据本发明第四实施例的光学元件的反射率的等高线图,反射率的函数依赖于C外夹层厚度和Ru覆盖层厚度。
在图中,对应的参考标对应的部分。
具体实施方式
实施例1图1示意性地示出了根据本发明具体实施例的光刻投影设备。该装置包括辐射系统Ex、IL,用于提供辐射的投影光束PB(例如EUV辐射),在该特定情况下,它还包括辐射源LA;第一目标平台(掩模平台)MT,该第一目标平台配置有用于保持掩模MA(例如刻度片)的掩模保持器,并且与用于相对于元件PL精确定位掩模的第一定位装置连接;第二目标平台(基底平台)WT,该第二目标平台配置有用于保持基底W(例如涂覆了保护层的硅晶片)的基底保持器,并且与用于相对于元件PL精确定位基底的第二定位装置连接。
投影系统(“透镜”)PL(例如镜面组),用于将掩模MA的辐射部分成像到基底W的靶部C(例如包括一个或者多个管芯)上。如这里所描述的,该设备是反射型的(例如具有反射掩模)。然而,通常,例如它也可以是透射型的(例如具有透射掩模
)。该设备还可以采用其它类型的构图装置,例如上面所提到的可编程镜面阵列类型。
辐射源LA(例如产生激光或者放电等离子源)产生辐射光束。将该光束馈送到辐射系统(辐射装置)IL中,例如,或者直接馈送或者在经过调节装置例如光束扩展器Ex之后馈送。辐射装置IL可以包括调节装置AM,用于设置光束中强度分布的外和/或内径向范围(通常分别称为σ-外部和σ-内部)。此外,辐射装置IL通常还包括各种部件,例如积分器IN和聚光器CO。以这种方式,照到掩模MA上的光束PB在其截面内具有理想的均匀度和强度分布。
应注意在图1中,辐射源LA可以在光刻投影设备的外壳内(如当辐射源LA是水银灯时的惯常情况那样),但也可以远离光刻投影设备,产生的辐射光束被引入该设备(例如借助于适当的导向镜);该后一种情况经常出现在当辐射源LA是准分子激光时。本发明和权利要求
包括这两种情况。
接着光束PB与保持在掩模平台MT上的掩模MA相交。由掩模MA选择性地反射之后,光束PB经过透镜PL,该透镜PL将光束PB聚焦到基底W的靶部C上。借助于第二定位装置(和干涉测量装置IF),可以精确地移动基底平台MT,例如以便在光束PB的光路中定位不同的靶部C。同样,例如在掩模MA从掩模库机械取回之后或者在扫描过程中,第一定位装置用来相对于光束
PB的光路精确定位掩模MA。通常,目标平台MT、WT的移动将借助于图1未示出的长行程组件(粗略定位)和短行程组件(精确定位)实现。然而,在晶片步进投影曝光机的情况下(与步进-和-扫描设备相反),掩模平台MT可以仅与短行程传动装置连接,或者可以固定。
,掩模平台MT基本保持静止,整个掩模图像一口气投影(例如单“闪”)到靶部C上。然后在x和/或y方向上移动基底平台WT,使得光束PB可以辐射不同的靶部C;,除了不在单“闪”中曝光给定的靶部C之外,应用基本上相同的场景。取而代之,在给定的方向(所谓的“扫描方向”,例如y方向)以速度v移动掩模平台MT,使得投影光束PB在掩模图像上扫描;同时,基底WT同时在相同或者相反的方向上以速度V=Mv移动,其中M是透镜PL的放大倍率(一般M=1/4或者1/5)。以这种方式,可以曝光相当大的靶部C,而不必兼顾分辨率。
下面描述的本发明的例子是从利用薄膜设计程序进行的计算中得到的,所述薄膜设计程序基于标准的光学原理。各种材料的光学常数即复合折射率N=n-ik来源于Henke等人的原子散射因数,并且从Berkeley的CXRO网页服务器得到(,,,AtomicDataandNuclearDataTables,54(2),181-342(1993);

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