專利名稱:具有包括凹面鏡和凸面鏡的聚光器的光刻投影裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種光學(xué)系統(tǒng),它包括輻射源和位于所述輻射源附近的至少一個聚光器,該聚光器用于聚集所述輻射以提供輻射光束。
背景技術(shù):
每一個光刻投影裝置都具有輻射源。輻射源提供照射能量。由于輻射源大部分是類似點狀的,因此通過輻射源發(fā)射的輻射具有高度發(fā)散性。因而聚光器用于將輻射聚焦為更加會聚的輻射光束。沒有被聚集的輻射意味著照射能量的損失。因此以盡可能大的立體角來聚集輻射非常重要。多層(ML)聚光器能夠以大于2πsr(然而實際的角度在1.4πsr到1.63πsr之間)的立體角聚集來自這樣小的輻射源的輻射,并提供輻射光束。然而,對于具有大聚光器角的可利用的ML聚光器來說目前還沒有其他合適的替代方案。
發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的一個目的是公開一種具有提供EUV輻射光束的聚光器的光刻投影裝置,該EUV輻射光束具有以一定立體角聚集的輻射,該立體角的大小可與聚集輻射的ML聚光器中的立體角相比。
因此在本發(fā)明的第一個實施利中,其特征在于至少一個聚光器包括在一凹表面上的第一反射器和在一凸表面上的第二反射器,凸表面環(huán)繞著凹表面,且凹表面上的第一反射器被設(shè)置成接受來自所述輻射源的輻射并將它反射到所述凸表面上的第二反射器以產(chǎn)生所述輻射光束。以這種方式可以獲得與ML聚光器相比的輻射能量的聚集量。
本發(fā)明另一實施例的特征在于第二反射器包括場棱面(fieldfacet)。這意味著可以省略通常位于光學(xué)系統(tǒng)下游的照射系統(tǒng)中的一個反射鏡。當(dāng)EUV輻射射到反射鏡上時,大約30%的輻射能量會被吸收。因此,通過省略一個或多個反射鏡,在根據(jù)本發(fā)明這一實施例的光刻投影裝置中會消耗少很多的輻射能量。
在另一實施例中,本發(fā)明的特征在于第一反射器包括場棱面,第二反射器包括光瞳棱面(pupil facet)。同樣,在光學(xué)系統(tǒng)下游的(照射)系統(tǒng)中需要更少的反射鏡,因此光刻投影裝置中輻射能量的消耗可以得到進一步地降低。
在另一實施例中,本發(fā)明的特征在于光刻投影裝置進一步包括污染減小裝置,它位于所述輻射源和所述至少一個聚光器之間并且被設(shè)置成讓所述輻射通過。干凈的輻射光束對于獲得最小的不規(guī)則性(碎片)的光刻投影來說是極為重要的。污染減小裝置(例如箔聚光器)導(dǎo)致污染減小裝置下游的輻射中的碎片量降低。
本發(fā)明還涉及一種如上所述的光刻投影裝置,包括-用于接收所述輻射光束的和產(chǎn)生輻射投影光束的光學(xué)系統(tǒng);-用于保持構(gòu)圖裝置的支撐結(jié)構(gòu),所述構(gòu)圖裝置由投影光束照射來對投影光束進行構(gòu)圖;-用于保持基底的基底臺;-構(gòu)造和設(shè)置為將構(gòu)圖裝置的受照射部分成像到基底的目標部分上的投影系統(tǒng)。
-本發(fā)明還涉及一種通過光刻工藝利用如上所述的光刻投影裝置制造集成結(jié)構(gòu)的方法。
這里使用的術(shù)語“構(gòu)圖裝置”應(yīng)廣義地解釋為能夠給入射的輻射光束賦予帶圖案的截面的裝置,其中所述圖案與要在基底的目標部分上形成的圖案一致;本文中也使用術(shù)語“光閥”。一般地,所述圖案與在目標部分中形成的器件如集成電路或者其它器件的特殊功能層相對應(yīng)(如下文)。這種構(gòu)圖裝置的示例包括■掩模。掩模的概念在光刻中是公知的。它包括如二進制型、交替相移型、和衰減相移型的掩模類型,以及各種混合掩模類型。這種掩模在輻射光束中的布置使入射到掩模上的輻射能夠根據(jù)掩模上的圖案而選擇性地被透射(在透射掩模的情況下)或者被反射(在反射掩模的情況下)。在使用掩模的情況下,支撐結(jié)構(gòu)一般是一個掩模臺,它能夠保證掩模被保持在入射輻射光束中的所需位置,并且如果需要該臺會相對光束移動;■可編程反射鏡陣列。這種設(shè)備的一個例子是具有一粘彈性控制層和一反射表面的矩陣可尋址表面。這種裝置的基本原理是(例如)反射表面的已尋址區(qū)域?qū)⑷肷涔夥瓷錇檠苌涔?,而未尋址區(qū)域?qū)⑷肷涔夥瓷錇榉茄苌涔狻S靡粋€適當(dāng)?shù)臑V光器,從反射的光束中濾除所述非衍射光,只保留衍射光;按照這種方式,光束根據(jù)矩陣可尋址表面的定址圖案而產(chǎn)生圖案??删幊谭瓷溏R陣列的另一實施例利用微小反射鏡的矩陣排列,通過使用適當(dāng)?shù)木植侩妶?,或者通過使用壓電致動器裝置,使得每個反射鏡能夠獨立地關(guān)于一軸傾斜。再者,反射鏡是矩陣可尋址的,由此已尋址反射鏡以不同的方向?qū)⑷肷涞妮椛涔馐瓷涞轿磳ぶ贩瓷溏R上;按照這種方式,根據(jù)矩陣可尋址反射鏡的定址圖案對反射光束進行構(gòu)圖??梢杂眠m當(dāng)?shù)碾娮友b置進行該所需的矩陣定址。在上述兩種情況中,構(gòu)圖裝置可包括一個或者多個可編程反射鏡陣列。這里涉及的反射鏡陣列的更多信息可以從例如美國專利US5,296,891、美國專利US5,523,193、PCT專利申請WO 98/38597和WO 98/33096中獲得,這些文獻在這里引入作為參照。在可編程反射鏡陣列的情況中,所述支撐結(jié)構(gòu)可以是框架或者工作臺,例如所述結(jié)構(gòu)根據(jù)需要可以是固定的或者是可移動的;■可編程LCD陣列。例如由美國專利US 5,229,872給出的這種結(jié)構(gòu),它在這里引入作為參照。如上所述,在這種情況下支撐結(jié)構(gòu)可以是框架或者工作臺,例如所述結(jié)構(gòu)根據(jù)需要可以是固定的或者是可移動的。
為簡單起見,本文的其余部分在一定的情況下具體以掩模和掩模臺為例;可是,在這樣的例子中所討論的一般原理應(yīng)適用于上述更寬范圍的構(gòu)圖裝置。
光刻投影裝置可以用于例如集成電路(IC)的制造。在這種情況下,構(gòu)圖裝置可產(chǎn)生對應(yīng)于IC一個單獨層的電路圖案,該圖案可以成像在已涂敷輻射敏感材料(抗蝕劑)層的基底(硅晶片)的目標部分上(例如包括一個或者多個管芯(die))。一般地,單一的晶片將包含相鄰目標部分的整個網(wǎng)格,該相鄰目標部分由投影系統(tǒng)逐個相繼輻射。在目前采用掩模臺上的掩模進行構(gòu)圖的裝置中,有兩種不同類型的機器。一類光刻投影裝置是,通過將全部掩模圖案一次曝光在目標部分上而輻射每一目標部分;這種裝置通常稱作晶片步進器或步進-重復(fù)(step-and-repeat)裝置。另一種裝置(通常稱作步進-掃描裝置)通過在投影光束下沿給定的參考方向(“掃描”方向)依次掃描掩模圖案、并同時沿與該方向平行或者反平行的方向同步掃描基底臺來輻射每一目標部分;因為一般來說,投影系統(tǒng)有一個放大系數(shù)M(通常<1),因此對基底臺的掃描速度V是對掩模臺掃描速度的M倍。關(guān)于如這里描述的光刻設(shè)備的更多信息可以從例如美國專利US6,046,792中獲得,該文獻這里作為參考引入。
在用光刻投影裝置的制造方法中,(例如在掩模中的)圖案成像在至少部分由一層輻射敏感材料(抗蝕劑)覆蓋的基底上。在這種成像步驟之前,可以對基底進行各種處理,如打底,涂敷抗蝕劑和弱烘烤。在曝光后,可以對基底進行其它的處理,如曝光后烘烤(PEB),顯影,強烘烤和測量/檢查成像特征。以這一系列工藝為基礎(chǔ),對例如IC的器件的單層形成圖案。這種圖案層然后可進行任何不同的處理,如蝕刻、離子注入(摻雜)、鍍金屬、氧化、化學(xué)-機械拋光等完成一單層所需的所有處理。如果需要多層,那么對每一新層重復(fù)全部步驟或者其變化。最終,在基底(晶片)上出現(xiàn)器件陣列。然后采用例如切割或者鋸割技術(shù)將這些器件彼此分開,單個器件可以安裝在載體上,與管腳等連接。關(guān)于這些處理的進一步信息可從例如Peter van Zant的“微芯片制造半導(dǎo)體加工實踐入門(Microchip FabricationA Practical Guide toSemiconductor Processing)”一書(第三版,McGraw Hill PublishingCo.,1997,ISBN 0-07-06725 0-4)中獲得,這里作為參考引入。
為了簡單起見,投影系統(tǒng)在下文稱為“鏡頭”;可是,該術(shù)語應(yīng)廣義地解釋為包含各種類型的投影系統(tǒng),包括例如折射光學(xué)裝置,反射光學(xué)裝置,和反折射系統(tǒng)。照射系統(tǒng)還可以包括根據(jù)這些設(shè)計類型中任一設(shè)計的操作部件,該操作部件用于引導(dǎo)、整形或者控制輻射投影光束,這種部件在下文還可共同地或者單獨地稱作“鏡頭”。另外,光刻裝置可以具有兩個或者多個基底臺(和/或兩個或者多個掩模臺)。在這種“多臺式”器件中,可以并行使用這些附加臺,或者可以在一個或者多個臺上進行準備步驟,而一個或者多個其它臺用于曝光。例如在美國專利US5,969,441和WO98/40791中描述的二級光刻裝置,這里作為參考引入。
在本申請中,本發(fā)明的裝置具體用于制造IC,但是應(yīng)該明確理解這些裝置可能具有其它應(yīng)用。例如,它可用于制造集成光學(xué)系統(tǒng)、用于磁疇存儲器的引導(dǎo)和檢測圖案、液晶顯示板、薄膜磁頭等等。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解,在這種可替換的用途范圍中,在說明書中任何術(shù)語“中間掩模版(reticle)”,“晶片”或者“管芯(die)”的使用應(yīng)認為分別可以由更普通的術(shù)語“掩?!保盎住焙汀澳繕瞬糠帧贝?。
在本文件中,使用的術(shù)語“輻射”和“光束”包含所有類型的電磁輻射,包括紫外(UV)輻射(例如具有365,248,193,157或者126nm的波長)和遠紫外(EUV)輻射(例如具有5-20nm的波長范圍)和粒子束,如離子束或者電子束。
現(xiàn)在結(jié)合附圖描述本發(fā)明,這僅僅是示出了例子,并不是限定保護范圍,其中圖1表示光刻投影裝置的一般的總覽示意圖,圖2更詳細地表示圖1中的照射器或照射系統(tǒng)(IL);
圖3表示用于目前技術(shù)狀況中的ML聚光器,圖4表示根據(jù)目前技術(shù)狀況的掠入射(GI)聚光器,圖5是根據(jù)本發(fā)明的聚光器,圖6是具有位于凸面鏡上的場棱面的聚光器,圖7是具有位于凹面鏡上的場棱面和位于凸面鏡上的光瞳棱面的聚光器。
具體實施例方式
圖1示意性地表示了本發(fā)明一具體實施方案的一光刻投影裝置1。
該裝置包括-輻射系統(tǒng)Ex,IL,用于提供輻射投影光束PB,其中包含所有類型的電磁輻射,包括紫外(UV)輻射(例如具有365,248,193,157或者126nm的波長)和遠紫外(EUV)輻射(例如具有5-20nm的波長范圍)。在這種具體情況下,輻射系統(tǒng)也包括輻射源LA;-第一目標臺(掩模臺)MT,設(shè)有用于保持掩模MA(例如中間掩模版)的掩模保持器,并與用于將該掩模相對于物體PL精確定位的第一定位裝置PM連接;-第二目標臺(基底臺)WT,設(shè)有用于保持基底W(例如涂敷抗蝕劑的硅晶片)的基底保持器,并與用于將基底相對于物體PL精確定位的第二定位裝置PW連接;-投影系統(tǒng)(“鏡頭”)PL,用于將掩模MA的輻射部分成像在基底W的目標部分C(例如包括一個或多個管芯(die))上。
如這里指出的,該裝置屬于反射型(即具有反射掩模)??墒?,一般來說,它還可以是例如透射型(具有透射掩模)。另外,該裝置可以利用其它種類的構(gòu)圖裝置,如上述涉及的可編程反射鏡陣列型。
輻射源LA(例如激光器產(chǎn)生的等離子體或放電等離子體EUV輻射源)產(chǎn)生輻射光束。該光束直接或在橫穿過如擴束器Ex等調(diào)節(jié)裝置后,饋送到照射系統(tǒng)(照射器)IL上。照射器IL包括調(diào)節(jié)裝置AM,用于設(shè)定光束強度分布的外和/或內(nèi)徑向量(通常分別稱為σ-外和σ-內(nèi))。另外,它一般包括各種其它部件,如積分器IN和聚光器CO。按照這種方式,照射到掩模MA上的光束PB在其橫截面具有所需的均勻度和強度分布。
應(yīng)該注意,圖1中的輻射源LA可以置于光刻投影裝置的殼體中(例如當(dāng)輻射源LA是汞燈時經(jīng)常是這種情況),但也可以遠離光刻投影裝置,其產(chǎn)生的輻射光束被(例如通過合適的定向反射鏡的幫助)引導(dǎo)至該裝置中;當(dāng)光源LA是準分子激光器時通常是后面的那種情況。本發(fā)明和權(quán)利要求包含這兩種方案。
光束PB然后與保持在掩模臺MT上的掩模MA相交。橫向穿過掩模MA后,光束PB通過鏡頭PL,該鏡頭將光束PB聚焦在基底W的目標部分C上。在第二定位裝置(和干涉測量裝置IF)的輔助下,基底臺WT可以精確地移動,例如在光束PB的光路中定位不同的目標部分C。類似地,例如在從掩模庫中機械取出掩模MA后或在掃描期間,可以使用第一定位裝置PM將掩模MA相對光束PB的光路進行精確定位。一般地,用圖1中未明確顯示的長沖程模塊(粗略定位)和短沖程模塊(精確定位),可以實現(xiàn)目標臺MT、WT的移動。可是,在晶片步進器中(與步進-掃描裝置相對),掩模臺MT可與短沖程致動裝置連接,或者固定。掩模MA與基底W可以使用掩模對準標記M1、M2和基底對準標記P1、P2進行對準。
所示的裝置可以按照二種不同模式使用1.在步進模式中,掩模臺MT基本保持不動,整個掩模圖像被一次投影(即單“閃”)到目標部分C上。然后基底臺WT沿x和/或y方向移動,以使不同的目標部分C能夠由光束PB照射;2.在掃描模式中,基本為相同的情況,但是給定的目標部分C沒有暴露在單“閃”中。取而代之的是,掩模臺MT沿給定的方向(所謂的“掃描方向,例如y方向”)以速度v移動,以使投影光束PB在掩模圖像上掃描;同時,基底臺WT沿相同或者相反的方向以速度V=Mv同時移動,其中M是鏡頭PL的放大率(通常M=1/4或1/5)。以這種方式,可以曝光相當(dāng)大的目標部分C,而沒有犧牲分辨率。
圖2更詳細地示出照射系統(tǒng)IL,該圖是以US6438199B1的圖70為基礎(chǔ)的。該系統(tǒng)可以與在US6438199中詳細描述的系統(tǒng)相似,該文獻在此引入作為參考,因此這里僅僅描述了該照射系統(tǒng)IL的概況。
圖2中示出的裝置包括產(chǎn)生輻射光束202的輻射源201。在輻射源201的后面設(shè)置凹面鏡203。輻射源前面放置微小的分開的凸面鏡209,即所謂的場棱面(field facet)。每個場棱面209將入射的輻射光束202朝對應(yīng)的反射鏡215反射。反射鏡215也稱為光瞳棱面。隨后,輻射光束202反射到反射鏡223上,反射鏡223是凹面鏡,之后反射到以掠入射方式設(shè)置的反射鏡227上。分開的輻射光束202在從位于231處的構(gòu)圖裝置反射后形成輻射源201的分開的圖像235。
離開輻射源201的輻射光束202由橢球形的凸面鏡203聚集。反射鏡203向凸面鏡209發(fā)送輻射光束202。在這里將輻射光束分成與存在的反射鏡209一樣多的分開的輻射光束202*。凸面鏡元件209朝特定的光瞳棱面215反射每個輻射光束。光瞳棱面215設(shè)置在輻射光束202*的焦點處,因此產(chǎn)生圖2中由參考數(shù)字207示出的點狀(二次)輻射源。由于它們的位置位于輻射光束202*的焦點處,因此可將光瞳棱面設(shè)計成微小的平面反射鏡。另外,由于在焦點處的輻射光束202*的強度非常高,因此也可將光瞳棱面215設(shè)置在焦點外。
可是根據(jù)經(jīng)驗,二次輻射源207和相應(yīng)的平面反射鏡之間的距離不得超過凸面鏡209和用于輻射光束202*的光瞳棱面215之間距離的20%。輻射光束由哪個特定的凸面鏡209反射到哪個光瞳棱面215上是由使用者確定的。為此凸面鏡209和光瞳棱面215可以單獨傾斜。凸面鏡223和以掠入射方式設(shè)置的反射鏡227起準直透鏡的作用。各個輻射光束202*在構(gòu)圖裝置231上疊加并在反射后發(fā)散。
在圖3中,示出同樣已知的光學(xué)系統(tǒng)39,該光學(xué)系統(tǒng)可用于在焦點37處得到高強度的輻射光束35。光學(xué)系統(tǒng)包括ML聚光器33和輻射源31。
由輻射源31發(fā)出的輻射經(jīng)過ML聚光器33反射到焦點37。該輻射具有高度發(fā)散性,但是根據(jù)輻射源31的位置和ML聚光器33的形狀,以大約為2πsr的立體角發(fā)出的輻射可被聚集到焦點37,在圖3中聚光器的形狀類似一個半球形。
在圖4中,示出另一種已知的可獲得高強度輻射光束47的光學(xué)系統(tǒng)49。該系統(tǒng)49包括輻射源41。在輻射源41附近設(shè)置掠入射(GI)聚光器43。GI聚光器43包括幾個反射層45。
由輻射源41發(fā)出的輻射被層45反射并聚焦在焦點(未示出)處。在光學(xué)系統(tǒng)49中,小于2πsr的立體角的輻射可被聚焦到焦點。掠入射(GI)聚光器可與污染減輕系統(tǒng)相結(jié)合。但是,GI聚光器的一個主要缺陷就是其輻射聚集角受到限制(1.1πsr到1.2πsr),從而導(dǎo)致輻射量受到限制。
例1在圖5中示出包括根據(jù)本發(fā)明的聚光器59的光學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)59包括發(fā)射輻射52的輻射源51以及看起來像Schwarzschild透鏡的聚光器。但該聚光器與Schwarzschild透鏡有很大差別。該聚光器包括由凹面鏡53(在整個專利申請中也稱作凹表面上的第一反射器)環(huán)繞的凸面鏡55(在整個專利申請中也稱作位于凸表面上的第二反射器)。在凸面鏡53上有一個孔57。
從輻射源51發(fā)射的輻射52首先由凹面鏡53反射,然后由凸面鏡55反射。該輻射52經(jīng)過孔57從光學(xué)系統(tǒng)59射出。由于凹面鏡53的特定形狀和輻射源51的位置,該凹面鏡53以大約為2πsr的立體角聚集輻射。輻射52被聚焦在焦點37(圖5中未示出)。
例2一個重要的優(yōu)點就是在如圖5所示的裝置中,可以在輻射源51和凸面鏡55之間插入一個污染減少裝置56。該污染減少裝置56可以是一個箔聚光器,例如類似于在EP-A-1223468和EP-A-1057079中描述的聚光器。輻射52離開孔57之后被引導(dǎo)到照射系統(tǒng)IL中,例如引導(dǎo)到圖2所示照射系統(tǒng)IL的場棱面209。
例3圖6中與圖5的參考數(shù)字相對應(yīng)的參考數(shù)字表示相同的部件。
圖6中,光學(xué)系統(tǒng)63的凸面鏡55上存在場棱面61。
場棱面61將輻射光束52分為獨立的輻射源,這些輻射源的起點位于各個場棱面61上。目前,這種組合出現(xiàn)在與圖2結(jié)合描述的照射系統(tǒng)IL。通過在凸面鏡55上設(shè)置場棱面61,可以省略位于聚光器63下游的場棱面209。由于每次輻射光束入射到反射鏡都會被吸收掉大約30%的輻射能量,因此上述結(jié)構(gòu)特別有用。
圖7中與圖5和6的參考數(shù)字相對應(yīng)的參考數(shù)字表示相同的部件。在圖7中,場棱面61位于聚光器73的凹面鏡53上,并且光瞳棱面71位于凸面鏡55上。
在這種情況下,與結(jié)合圖6描述的情況相比需要較少的反射鏡,這導(dǎo)致相對更多的輻射功率。
如上所述的聚光器59、63和73與現(xiàn)有光刻投影裝置中使用的聚光器相比具有額外的有利特點。即,本領(lǐng)域技術(shù)人員知道,當(dāng)適當(dāng)設(shè)計后,圖3所示的已知聚光器可用本發(fā)明的聚光器59、63和73替換,而不需改變輻射源31的位置,也不會影響焦點37的位置。
權(quán)利要求
1.一種光刻投影裝置,包括用于產(chǎn)生輻射的輻射源和位于所述輻射源(51)附近的至少一個聚光器(59;63;73),所述聚光器用于聚集所述輻射以提供輻射光束(52),其特征在于所述至少一個聚光器包括在一凹表面(53)上的第一反射器和在一凸表面(55)上的第二反射器,所述凸表面(53)環(huán)繞凹表面(55),并且所述凹表面(53)上的第一反射器被設(shè)置成接收來自所述輻射源(51)的輻射并將它反射到位于所述凸表面(55)上的第二反射器以產(chǎn)生所述輻射光束(52)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光刻投影裝置,其特征在于,所述第二反射器包括場棱面(61)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的光刻投影裝置,其特征在于,所述第一反射器包括場棱面(61)且所述第二反射器包括光瞳棱面(71)。
4.根據(jù)前面任何一項權(quán)利要求的光刻投影裝置,其特征在于,所述光刻投影裝置還位于所述輻射源(51)與所述至少一個聚光器(59,63,73)之間并被設(shè)置成讓所述輻射(52)通過的污染減小裝置(56)。
5.根據(jù)前面任何一項權(quán)利要求的光刻投影裝置,包括用于接收輻射投影光束(52)和產(chǎn)生輻射投影光束(PB)的光學(xué)系統(tǒng),用于支撐構(gòu)圖裝置的支撐結(jié)構(gòu)(MT),所述構(gòu)圖裝置由投影光束照射而對所述投影光束(PB)進行構(gòu)圖,用于保持基底的基底臺(WT),構(gòu)造和設(shè)置為將構(gòu)圖裝置的受照射部分成像到基底的目標部分上的投影系統(tǒng)(5)。
6.利用根據(jù)前面任一權(quán)利要求的光刻投影裝置通過光刻工藝制造集成結(jié)構(gòu)的方法。
全文摘要
一種光刻投影裝置,包括具有聚光器的EUV輻射源,該聚光器具有位于一凹表面上的第一反射器和位于一凸表面上的第二反射器,用于獲得會聚的EUV輻射光束。這些表面用于安裝反射鏡。這意味著聚光器下游的反射鏡可以省略。
文檔編號G03F7/20GK1538244SQ20041003686
公開日2004年10月20日 申請日期2004年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月17日
發(fā)明者V·Y·巴尼內(nèi), V Y 巴尼內(nèi) 申請人:Asml荷蘭有限公司