光刻装置、器件制造方法和由此制造得到的器件的制作方法.docx

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专利名称:光刻装置、器件制造方法和由此制造得到的器件的制作方法
技术领域:
本发明涉及一种光刻投射装置,它包括用于提供辐射投射光束的辐射系统;用于支撑构图装置的支撑结构,所述构图装置用于根据所需要的图案对投射光束进行构图;用于保持基底的基底台;用于将带图案的光束投射到基底的靶部上的投射系统。
背景技术:
这里使用的术语“构图装置”应广义地解释为能够赋予入射的辐射光束以带图案的截面的装置,其中所述图案与要在基底的靶部上形成的图案一致;术语“光阀”也在本文中使用。一般地,所述图案与器件中靶部上形成的特殊功能层相应,如集成电路或者其它器件(如下文)。这种构图装置的示例包括掩模,掩模的概念在光刻中是公知的。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。这种掩模在辐射光束中的布置使入射到掩模上的辐射根据掩模上的图案选择性的透射(在透射掩模的情况下)或者反射(在反射掩模的情况下)。在使用掩模的情况下,支撑结构一般是一个掩模台,它能够保证保持掩模在入射辐射光束中的理想位置,并且如果需要该台可以相对光束移动。
程控反射镜阵列,这种装置的一个例子是具有一粘弹性控制层和一反射表面的矩阵可寻址表面。这种装置的理论基础是(例如)反射表面的寻址区域将入射光反射为衍射光,而非可寻址区域将入射光反射为为非衍射光。用一个适当的滤光器,从反射的光束中过滤出所述非衍射光,只保留衍射光;按照这种方式,光束根据矩阵可寻址表面的寻址图案而产生图案。程控反射镜阵列的另一实施例利用微小反射镜的矩阵排列,通过施加适当的局部电场,或者通过使用压电致动器装置,使得每个反射镜能够独立地关于一轴线倾斜。再者,反射镜是矩阵可寻址的,由此已定址的反射镜以不同的方向将入射的辐射光束反射到无地址的反射镜上;按照这种方式,根据矩阵可寻址反射镜的可寻址图案对反射光束进行构图。可以用适当的电子装置进行该所需的矩阵寻址。在上述两种理想情况中,构图装置可包括一个或者多个程控反射镜阵列。这里所述的反射镜阵列的更多信息可以从例如美国专利US5,296,891、美国专利US5,523,193、PCT专利申请WO98/38597和WO98/33096中获得,这些文献在这里引入作为参考。在程控反射镜阵列的情况中,所述支撑结构可以是框架或者工作台,例如所述结构根据需要可以是固定的或者是可移动的。
程控LCD阵列。例如由美国专利US5,229,872给出的这种结构,在这里引入作为参考。如上所述,在这种情况下支撑结构可以是框架或者工作台,例如所述结构根据需要可以是固定的或者是可移动的;以及为简单起见,本文的其余部分,在一定的情况下,将具体以掩模和掩模台为例;然而,在该例中所讨论的一般原理适用于以前所述的整个范围内的。
光刻投射装置可以用于,例如,集成电路(ICs)的制造。在这种情况下,构图装置可产生对应于每一层IC的电路图案,该图案可以成像在已涂敷辐射敏感材料(抗蚀剂)层的基底(硅片)的靶部上(例如包括一个或者多个电路小片(die))。
通常,单一的晶片将包含相邻的靶部的整个网格,该相邻的靶部由投射系统逐个相继辐射。在目前通过掩膜在掩膜台上构图的装置中,有两种不同类型的机器之间存在区别。一类光刻投射装置,通过一次曝光靶部上的全部掩模图案来辐射每一个靶部;这种装置通常称作晶片分档器或者分步重复装置。另一种装置-通常称作分步扫描装置-通过在给定参考方向的投射光束下沿(“扫描”方向)依次扫描掩模图案、并同时沿与该方向平行或者反平行的方向同步扫描基底台来辐射每一靶部;因为一般来说,投射系统有一个放大系数M(通常<1),因此对基底台的扫描速度V是对掩模台扫描速度的M倍。如这里描述的关于光刻设备的更多信息可以从,例如,美国专利US6,046,729中获得,该文献这里作为参考引入。
在使用光刻投射装置的制造过程方法中,(例如在掩模中的
)图案成像在至少部分由一层辐射敏感材料(抗蚀剂)覆盖的基底上。在这种成像步骤之前,需要对基底进行各种处理,如涂底漆,涂敷抗蚀剂和软烘烤。在曝光后,对基底进行其它的处理,如曝光后烘烤(PEB),显影,硬烘烤和成像特征的测量/检查。以这一系列工艺为基础,对例如IC的器件的单层形成图案。随后,对该图案层进行多种处理,如蚀刻、离子注入(掺杂)、镀金属、氧化、化学-机械抛光等完成一单层所需的所有处理。如果需要多层,那么需要对每一新层重复全部步骤或者其变化。最后,器件阵列呈现在基底(晶片)上。然后采用例如切割或者锯断的技术将这些器件彼此分开,单个器件可以安装在载体上,与管脚等连接。关于这些步骤的补充信息信息可从,例如,PetervanZant的“微型集成电路片制造半导体加工实践入门(MicrochipFabricationAPracticalGuidetoSemiconductorProcessing)”一书(第三版,McGrawHillPublishingCo.,1997,ISBN0-07-067250-4)中获得,这里作为参考引入。
为了简单起见,投射系统在下文称为“透镜”;可是,该术语应广义地解释为包含各种类型的投射系统,包括例如折射光学装置,反射光学装置,和反折射系统。辐射系统还可以包括根据这些设计类型中任一设计的操作部件,该操作部件用于引导、整形或者控制辐射的投射光束,这种部件在下文还可成组地或者单独地称作“透镜”。另外,光刻装置可以具有两个或者多个基底台
(和/或两个或者多个掩模台)。在这种“多级式”器件中,可以并行使用附加台,或者可以在一个或者多个台上进行准备步骤,而在一个或者多个其它台上曝光。例如在美国专利US5,969,441和WO98/40791中描述的二级光刻装置,这里作为参考引入。
从欧洲专利申请1178357中可知,光刻装置中的大部分元件位于真空室中。投射光束通过代替透镜的多个光学致动镜将掩模成像在基底上。例如在使用EUV(远紫外线)投射光束时便需要这种配置,因为在大气压力下,气体中的EUV投射光用于投射是无效的,并且没有适用于EUV辐射的折射光学元件。其他类型的光束也有同样的限制。
欧洲专利申请1178357中指出在真空中的操作会引起温度的稳定问题。因为来自真空室壁或来自真空泵的热辐射会导致热扩散或收缩。当影响到如支撑结构、基底台、投射系统或参考系统的温度关键部件时,将导致象差。
EP1178357使用“温度控制元件”解决了这个问题,其为插入在热源和温度关键部件之间的有效热护罩。该热护罩围绕至少部分必须保持绝热的温度关键部件。在实施例中,热护罩具有高吸收性,其加工在面向温度关键部件的一面上以通过自热护罩入射的辐射来调节温度关键部件的温度。EP1178357的“调节”仅仅表示来自护罩的辐射能稳定温度敏感元件的温度。并没有示出可以致动温度控制的回路。
当然,这种解决方式只有在热护罩自身不会加热到任意温度的情况下才有效。EP1178357没有提到如何在强热源的存在下确保其仍有效。而且在投射系统中的投射光束的辐射吸收会同时将投射系统本身变成温度关键部件和热源,使其不可能在所有的热源和温度关键部件之间插入热护罩。
原则上,使用例如冷却液或采用热管的冷却的致动热交换或引起热交换的任何其他形式来控制温度关键部件的温度。也可以描述成这种致动热交换通过控制回路调节以保持温度的稳定。但是,这种类型的热交换,当用于投影系统时,会导致例如由强制冷却或所需的机械连接而产生的机械振动引起的像差。当需要更强的冷却能力时这样的问题会增加。
发明内容
本发明的一个目的是当由致动热交换产生的机械振动最小化时,确保具有致动热交换(或热传输)的光刻装置投射系统温度的稳定性。
本发明的另一目的是让使得采用控制回路调节影响投射系统的温度成为可能。
本发明的另一目的是减少光刻装置投射系统中由于投射光束的吸收造成的热问题。
本发明提供如权利要求
1所述的光刻装置。投射系统的镜和/或它们的支撑结构被热护罩罩住。用致动热交换线路
热调节热护罩。热交换线路最好包括用于热交换流体的直接或间接连接到热护罩的多个管。(通常在热护罩上的热交换具有净冷却效应,但另外热交换还可具有当温度升的太高时会减小的净热效应)。
热护罩分别从镜组和它们的支撑结构上获得支撑。结果由致动冷却产生的振动对镜产生的影响最小。最好,热护罩的单一普通支撑在一边是镜和它们的支撑结构而在另一边是通常的测量平衡框架,或由该测量平衡框架支撑该镜的另一框架。在实施例中热护罩和支撑结构两者都被测量平衡框架支撑,而且在热护罩和支撑结构或镜之间没有其他机械互连件。
热护罩阻隔到达或来自镜和/或支撑结构的热辐射。最好,热护罩具有形状并且位于它们能阻隔绝大部分(至少50%并且最好大余80%)到达或来自罩住的支撑结构的热辐射的位置以及只有一小部分被拦截的热辐射不是到达或来自被保护的支撑结构或镜的位置。最好,以每个热护罩尽可能各自罩住相应的镜或支撑结构部分的方式与所有其他组件分开。
这样,每个热护罩都需要最小的热交换,来减少振动量和简化热护罩中的镜和/或支撑结构的选择温度调节得到简化。可以认为例如当热护罩紧接相应的镜或该结构的部分的表面时,可使热护罩和该表面间的距离小于该热护罩的空间范围。
在实施例中热护罩配置在背向镜的镜支撑结构的镜的外表面上。这样的外表面非常容易受来自其他组件辐射热的影响。最好,该支撑结构包住该镜除了使投射光束经过和/或允许在支撑结构内实现高真空用的孔的其他部分。尤其是镜的支撑结构最好至少布置使其围绕在沿着至少一个轴线的两边上的该镜,配置在外表面的两侧上的热护罩周围的位置上。
最好,背对支撑结构的热护罩的表面的吸收系数低于面向支撑结构的热护罩表面的吸收系数()。这样,需要用于测定支撑结构温度的热护罩和冷却的最小值来补偿从支撑结构外部吸收的热。
作为选择,高吸收系数(>)或低吸收系数(<)可至少局部用在两表面上,例如在表面上有足够致动冷却能力地方的高吸收和有很低冷却能力地方的低吸收。
在另一实施例中,热护罩包括用于各个投射系统的光学致动镜的镜热护罩。镜的镜热护罩并不覆盖投射光束被反射的镜前表面的部分,但另一方面该镜热护罩最好覆盖尽可能多的镜,并且至少覆盖与前表面相对的背面。镜热护罩至少按这样的方式定位,以使其阻隔的到达或来自镜的绝大部分热辐射被遮住,最好使来自到达或来自镜的大部分热辐射中除了到达或来自前表面的部分热辐射的投射光束被反射。
镜热护罩吸收由于投射光束反射损耗引起的热产生的热辐射。通过在各个镜上使用镜护罩使得所需的冷却量和镜支撑结构上的影响最小化,。更好地,镜护罩面对镜的至少一个背面,但最好是镜护罩按这样的方式成形,以使其还面对镜前后表面之间的镜侧面,甚至最好还覆盖投射光束不入射的前表面的部分。
最好,面向镜的镜热护罩表面具有比背对镜的表面更高的吸收系数。这样镜护罩的热被减少,这很重要,如果由于空间限制,对于镜只有热交换能力小的才能获得。另外,在背对镜的镜护罩的表面上也可使用高吸收系数(>),以防止热辐射反射向其他镜或支撑结构。
在另一实施例中,热护罩包括覆盖支撑结构的内表面的内部热护罩,其面向一个或多个镜。最好面向多个镜的内部热护罩的表面具有比背对支撑结构的镜表面上的表面更低的吸收系数。这样镜的热量被减小。另外在面向镜的镜护罩的表面上可使用高吸收系数(>),以防止热辐射反射向其他镜或支撑结构。同样至少在向支撑结构的局部可使用低吸收系数。更好地,热交换回路的热交换量由保持例如热护罩温度的是常数的控制回路来调节。当各个镜配置镜热护罩时,特定地控制镜的温度,使得外部的影响很少或没有。类似地,镜支撑结构的温度由配置的内部护罩和/或外部护罩特定地控制。结果投射透镜的光学性质可保持稳定。
根据本发明的另一方面,提供根据权利要求
11所述的器件制造方法。根据该方法,到达或来自一个或多个光学致动镜和/或支撑结构的热辐射,被一个或多个分别支撑在一个或多个镜和其支撑结构上作为整体的热护罩遮住。热交换流体通过机械连接到热护罩的管被供给到一个或多个热护罩上。
尽管根据本发明文中具体记载的在于使用该装置制造Ics,但是应该明确理解该装置还具有许多其他可能的应用。例如,它可用于制造集成光学系统、用于磁畴存储器、液晶显示板、薄膜磁头等的引导和检测图案等。本领域的技术人员将理解,在这种可替换的用途范围中,在说明书中术语“划线板”,“晶片”或者“电路小片(die)”的任何使用应认为分别可以由更普通的术语“掩模”,“基底”和“靶部”代替。
在本文件中,使用的术语“辐射”和“光束”用于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)和远紫外(EUV)辐射(例如具有5-20nm的波长范围),和粒子束,如离子束或者电子束。
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部件,其中图1表示本发明实施例的光刻投射装置;图2表示投射系统;图2a表示投射系统的详图;图3表示控制回路;图4表示多个可供选择的反射镜护罩的结构;图5表示另一种反射镜护罩的结构。