專利名稱：光刻設(shè)備及制造器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光刻投影設(shè)備，其包括用于提供輻射投影束的輻射系統(tǒng)；用于支撐構(gòu)圖裝置的支撐結(jié)構(gòu)，該構(gòu)圖裝置用于根據(jù)所需的圖案來對投影束構(gòu)圖；用于保持襯底的襯底臺；用于將構(gòu)圖的束投影到襯底的目標(biāo)部分上的投影系統(tǒng)；以及用于用液體填充所述投影系統(tǒng)的最后元件和所述襯底之間的空間的液體供給系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
這里使用的術(shù)語“構(gòu)圖裝置”應(yīng)該被廣義地理解為指這樣一種裝置，即，其可以用于使入射輻射束具有與要在襯底的目標(biāo)部分中產(chǎn)生的圖案相對應(yīng)的截面圖案；術(shù)語“光閥”也可以用于這方面。通常，所述圖案與在目標(biāo)部分產(chǎn)生的器件中的特定功能層例如集成電路或者其它器件相對應(yīng)(如下所示)。這樣的構(gòu)圖裝置例子包括掩模。掩模的概念在光刻術(shù)中是已知的，其包括的掩模類型為，諸如二元掩模、交互相移掩模和衰減相移掩模，以及多種混合掩模類型。將這樣的掩模放置在輻射束中使得施加到掩模上的輻射根據(jù)掩模上的圖案來選擇性地透射(在透射型掩模的情況下)或者反射(在反射型掩模的情況下)。在掩模的情況下，支撐結(jié)構(gòu)通常為掩模臺，其確保掩?？梢员３衷谌肷漭椛涫械乃栉恢?，且如果需要，其可以相對于該束移動。
可編程的鏡陣列。這樣的裝置的一個例子是具有粘彈性控制層和反射表面的矩陣可尋址的表面。這樣的設(shè)備的基本原理是(例如)反射表面的已尋址區(qū)域反射作為衍射光的入射光，而未尋址的區(qū)域反射作為非衍射光的入射光。使用適當(dāng)?shù)臑V波器，所述非衍射光可以從反射光束中濾除，只留下衍射光；以這種方式，該束根據(jù)矩陣可尋址表面的尋址圖案被構(gòu)圖。可編程的鏡陣列的另一個實施例使用微小鏡的矩陣結(jié)構(gòu)，通過施加合適的局部電場或者通過使用壓電致動裝置，每個鏡可以圍繞一軸獨立地傾斜。這些鏡又是矩陣可尋址的，這樣，這些尋址的鏡將在和不尋址的鏡不同的方向上反射入射輻射束；這樣，該反射束根據(jù)矩陣可尋址的鏡的尋址圖案來構(gòu)圖。所需要的矩陣尋址可以使用合適的電子裝置來實現(xiàn)。在上述的兩種情況中，該構(gòu)圖裝置可以包括一個或者多個可編程的鏡陣列。更多有關(guān)這里涉及的鏡陣列的信息可以通過，例如，從美國專利US5,296,891和US5,523,193和PCT專利申請WO98/38597和WO98/33096中收集，這些專利通過參考在此引用。在可編程的鏡陣列的情況下，所述支撐結(jié)構(gòu)可以體現(xiàn)為框架或者臺，例如，其可以根據(jù)需要被固定或者可移動。
可編程LCD陣列。這樣的結(jié)構(gòu)的例子在美國專利US5,229,872中給出，其通過參考在此引用。如上所述，這種情況下的支撐結(jié)構(gòu)可以體現(xiàn)為框架或者臺，例如，其可以根據(jù)需要被固定或者可移動。
為了簡化的目的，本文的剩余部分在某些位置可以特定地指包括掩模和掩模臺的例子；然而，在這樣的例子中討論的普遍原理應(yīng)該在上述的構(gòu)圖裝置的更廣泛的內(nèi)容中體現(xiàn)。
光刻投影設(shè)備可以用于，例如集成電路(IC)的生產(chǎn)。在這樣的情況下，構(gòu)圖裝置可以產(chǎn)生與單個的IC層相應(yīng)的電路圖案，該圖案可以在襯底(硅晶片)上的目標(biāo)部分(例如，包括一個或者多個管芯)成像，該襯底已經(jīng)涂覆有一層輻射敏感材料(抗蝕劑)。通常，單個晶片將包含相鄰的目標(biāo)部分的整個網(wǎng)絡(luò)，這些目標(biāo)部分通過投影系統(tǒng)一次一個地連續(xù)照射。在目前的設(shè)備中，通過掩模臺上的掩模來實施構(gòu)圖，在兩種不同類型的機器之間會產(chǎn)生差別。在一種類型的光刻投影設(shè)備中，每個目標(biāo)部分通過一下子將整個掩模圖案曝光在目標(biāo)部分上來照射；這樣的設(shè)備通常稱為晶片步進器。在另一種設(shè)備中，通常稱為步進-掃描設(shè)備，每個目標(biāo)部分通過這樣的方式來照射，即，在給定的基準(zhǔn)方向(“掃描”方向)上，在投影束下逐漸地掃描掩模圖案，同時平行于或者反向平行于該方向同步地掃描襯底臺；通常，由于該投影系統(tǒng)具有放大因子M(通常小于1)，襯底臺被掃描的速度V是掩模臺被掃描的速度的M倍。關(guān)于這里描述的光刻設(shè)備的更多信息可以例如從US6,046,792中收集，其通過參考在此引用。
在使用光刻投影設(shè)備的生產(chǎn)過程中，圖案(例如在掩模中的)成像在襯底上，該襯底至少部分覆蓋有一層輻射敏感材料(抗蝕劑)。在該成像步驟之前，該襯底可以經(jīng)歷多種處理工藝，諸如涂底層、抗蝕劑涂覆和弱烘。在曝光以后，該襯底可以經(jīng)歷其它處理工藝，諸如曝光后烘烤(PEB)、顯影、強烘以及成像的部件的測量/檢測。這些處理工藝的排列為制作器件(例如IC)單層圖案的基礎(chǔ)，。然后，這樣構(gòu)圖的層可以經(jīng)歷多種處理工藝，諸如蝕刻、離子注入(摻雜)、金屬化、氧化、化學(xué)機械拋光等，所有這些意在完成一單層。如果要求幾層，然后整個過程或者其變型對每一個新的層在制作時都必須要重復(fù)。最終，在襯底(晶片)上將呈現(xiàn)一批器件。然后，使用諸如切割或者鋸割等技術(shù)使這些器件相互分開，由此，單個器件可以安裝到載體上、連接到管腳等。關(guān)于這些處理工藝的更多信息可以從，例如由McGraw Hill出版公司于1997年出版的IBSN0-07-067250-4，由Petervan Zant撰寫的“微芯片制作一種半導(dǎo)體加工的實用指南”的第三版中獲得，其通過參考在此引用。
為了簡化，此后投影系統(tǒng)可稱為“透鏡”；然而，該術(shù)語應(yīng)被廣泛地理解為包含各種類型的投影系統(tǒng)，例如包括折射鏡片、反射鏡片和反射折射系統(tǒng)。該輻射系統(tǒng)還可以包括根據(jù)任意一種用于引導(dǎo)、成形或者控制輻射投影束的這些設(shè)計類型中進行操作的組件，這些組件也可以在下面共同地或者特殊地稱為“透鏡”。此外，該光刻設(shè)備可以是具有兩個或者多個襯底臺(和/或兩個或者更多掩模臺)的類型。在這樣的“多級”裝置中，附加的臺可以平行使用，或者在使用一個或者多個其它臺曝光時，在一個或者多個臺上實施預(yù)備步驟。例如在US5,969,441和WO98/40791中描述了雙級光刻設(shè)備，其作為參考在此引用。
已經(jīng)提出了將光刻投影設(shè)備中的襯底浸入具有相對高的折射率的液體(例如水)中，這樣在投影透鏡的最后元件和襯底之間的空間中填充該液體。由于在該液體中曝光輻射具有更短的波長，這一點使得可以成像更小的結(jié)構(gòu)。(該液體的效果可被認為是增加系統(tǒng)的有效NA。)然而，當(dāng)襯底臺移動時，例如在掃描曝光時，在液體中，液體的粘性意味著在投影透鏡上施加了力，從而該力施加到了參考系，其中設(shè)備中的所有位置傳感器都與該參考系相連。為了精確定位該襯底和掩模臺，該參考系必須為安裝在其上的不同傳感器提供特別牢固和穩(wěn)定的參考。通過液體施加到參考系的力足夠?qū)⒃搮⒖枷蹬で绞够谄涞牟煌恢脺y量無效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種光刻投影設(shè)備，其中，在襯底和投影系統(tǒng)之間的空間中填充液體，而參考系有效地與由襯底臺的移動引起的干擾隔離。
根據(jù)本發(fā)明，在開始段落中說明的光刻設(shè)備中實現(xiàn)了這個目的和其它目的，其特征在于在所述投影系統(tǒng)和所述襯底臺之間設(shè)置透明板，且與所述投影系統(tǒng)機械隔離；用于保持所述透明板相對于所述投影系統(tǒng)基本固定的裝置。
在該投影系統(tǒng)和襯底臺之間的透明板將該投影系統(tǒng)與該襯底臺隔離開，且防止力通過液體傳送到投影透鏡進而傳送到參考系。因此，襯底臺的移動不會干擾參考系和安裝在其上的傳感器。
在投影束的波長處該透明板的折射率最好與液體的折射率相同。這樣，該透明板就不會引入任何不想要的光學(xué)效果。
該透明板最好這樣成形和定位，即使得該液體被分為兩部分，一部分在投影透鏡和該板之間，另一部分在該板和襯底臺之間，且兩部分之間沒有液體連通。通過這樣的結(jié)構(gòu)，可確保襯底臺和投影透鏡之間的完全隔離。
用于維持該透明板固定的裝置最好包括一致動器系統(tǒng)，其可以包括用于測量透明板相對于投影系統(tǒng)位置的位置傳感器和連接到所述位置傳感器的致動器裝置，用于將所述透明板相對于所述投影系統(tǒng)維持在預(yù)定的位置。該位置傳感器最好安裝在參考系上，該致動器裝置最好安裝在基座上，參考系與該基座機械隔離。該致動器裝置也可以對提供到定位裝置的用于襯底臺的定位指令做出響應(yīng)，以提供反饋控制，該反饋控制通過位置傳感器提供作為反饋控制的附加或者替代的前饋控制。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種制造器件的方法，其包括步驟為-提供一襯底，該襯底至少被一層輻射敏感材料部分地覆蓋；-使用輻射系統(tǒng)提供輻射投影束；
-使用構(gòu)圖裝置來使該投影束的截面具有一定圖案；-將該構(gòu)圖的輻射束投影到該層輻射敏感材料的目標(biāo)部分；以及-提供液體來填充該襯底和在所述的投影步驟中使用的投影系統(tǒng)的最后元件之間的空間；其特征在于在所述襯底和所述投影系統(tǒng)的最后元件之間設(shè)置與所述投影系統(tǒng)機械隔離的透明板，保持所述透明板相對于所述投影系統(tǒng)基本固定。
雖然在本文中可以特定地參考在IC生產(chǎn)中根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的應(yīng)用，但是應(yīng)當(dāng)明確地理解，這樣的設(shè)備具有很多其它可能的應(yīng)用。例如，其可以在生產(chǎn)集成光學(xué)系統(tǒng)、磁疇存儲器的引導(dǎo)和探測圖案、液晶顯示屏、薄膜磁頭等中使用。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，在這些可選擇的應(yīng)用情況下，在文中使用的任何術(shù)語“光柵”、“晶片”或者“管芯”都應(yīng)該考慮分別被更通用的術(shù)語“掩模”、“襯底”和“目標(biāo)部分”來代替。
在本文中，術(shù)語“輻射”和“束”用來包含所有類型的電磁輻射，包括紫外線輻射(例如，波長為365、248、193、157或者126nm)和EUV(遠紫外線輻射，例如，具有的波長在5-20nm范圍中)。


現(xiàn)在通過參考附加的示意圖，僅通過舉例來描述本發(fā)明的實施例，其中圖1描述了根據(jù)本發(fā)明的實施例的光刻投影設(shè)備；圖2描述了本發(fā)明的實施例的襯底臺沉浸和投影透鏡的隔離結(jié)構(gòu)。
在這些圖中，相應(yīng)的標(biāo)號表示相應(yīng)的部件。
具體實施例方式
實施例1圖1示意性地描述了根據(jù)本發(fā)明的實施例的光刻投影設(shè)備。該設(shè)備包括輻射系統(tǒng)Ex、IL，其用于提供輻射投影束PB(例如，DUV輻射)，在該特定的情況下，其還包括輻射源LA；設(shè)置有掩模保持器的第一目標(biāo)臺(掩模臺)MT，其用于保持掩模MA(例如，光柵)，且連接到第一定位裝置，以使該掩模相對于元件PL精確定位；設(shè)置有襯底保持器的第二目標(biāo)臺(襯底臺)WT，其用于保持襯底W(例如，涂覆抗蝕劑的硅晶片)，且連接到第二定位裝置，以使該襯底相對于元件PL精確定位；投影系統(tǒng)(“透鏡”)PL(例如，折射透鏡系統(tǒng))，用于將掩模MA的被照射的部分在襯底W的目標(biāo)部分C(例如，包括一個或者多個管芯)上成像。
如這里所描述的，該設(shè)備是透射型的(例如，具有透射掩模)。然而，通常其還可以例如是反射型的(例如，具有反射掩模)?；蛘撸撛O(shè)備可以使用另一種類型的構(gòu)圖裝置，諸如如上所述的可編程的鏡陣列類型。
源LA(例如，受激準(zhǔn)分子激光器)產(chǎn)生輻射束。該束直接供給到照明系統(tǒng)(照明器)IL，或者在例如穿過諸如束擴展器之類的調(diào)節(jié)裝置Ex之后供給到照明系統(tǒng)(照明器)IL。該照明器IL可以包括調(diào)節(jié)裝置AM，用于設(shè)置該束中的強度分布的外部和/或內(nèi)部射線范圍(通常分別稱為б外部和б內(nèi)部)。此外，該照明器IL通常包括各種其它組件，諸如積分器IN和聚光器CO。這樣，施加到掩模MA上的束PB在其截面上具有所需的均勻性和強度分布。
關(guān)于圖1應(yīng)當(dāng)這樣理解，即源LA可以在光刻投影設(shè)備的外殼中(例如，當(dāng)源LA是水銀燈時是這種情況)，但是，源LA也可以遠離光刻投影設(shè)備，源LA產(chǎn)生的輻射束被引導(dǎo)到設(shè)備中(例如，借助合適的導(dǎo)向鏡)；當(dāng)源LA是受激準(zhǔn)分子激光器時，通常是后面這種情況。本發(fā)明和權(quán)利要求書包含這兩種情況。
接下來束PB與保持在掩模臺MT上的掩模MA相交。穿過該掩模MA之后，束PB通過透鏡PL，該透鏡PL將束PB聚焦到襯底W的目標(biāo)部分C上。借助于第二定位裝置(和干涉測量裝置IF)，襯底臺WT可以精確地移動，例如，使得在束PB的路徑中定位不同的目標(biāo)部分C。類似的，例如從掩模庫以機械方式取回掩模MA以后或者在掃描期間，可以使用第一定位裝置來使掩模MA相對于束PB的路徑精確地定位。通常，目標(biāo)臺MT、WT的移動可以在長沖程模塊(粗定位)和短沖程模塊(精定位)的幫助下實現(xiàn)，它們在圖1中沒有明確地描述。然而，在晶片步進器的情況下(和步進-掃描設(shè)備相對)，掩模臺MT可以只連接到短沖程致動器，或者可以被固定。
所述的設(shè)備可以在兩種模式下使用在步進模式下，掩模臺MT基本保持固定，整個掩模圖案一下子(即，單次“閃光”)投影到目標(biāo)部分C上。然后，襯底臺WT在x和/或y方向上移動，使得不同的目標(biāo)部分C可以被束PB照射；在掃描模式下，基本應(yīng)用相同的方案，除了給定的目標(biāo)部分C不在單次“閃光”中曝光。取而代之的是，掩模臺MT以速度v在給定的方向(所謂的“掃描方向”，例如y方向)上可移動，這樣引起投影束PB在整個掩模圖案上掃描；同時，襯底臺WT以速度V＝Mv在相同或者相反方向上同時移動，其中M是透鏡PL的放大倍數(shù)(通常，M＝1/4或者1/5)。在這種方式下，可以曝光相對大的目標(biāo)部分C，而不需要降低分辨率。
圖2詳細的示出了襯底臺。襯底臺WT浸在由液體供應(yīng)系統(tǒng)15供應(yīng)的具有相對高的折射率的液體10中，例如水。該液體的效果是使投影束的輻射在液體中的波長比在空氣或者真空中的波長要短，因此允許分辨更小的特征。眾所周知，投影系統(tǒng)的分辨率的限制是確定的，特別是由投影束的波長和系統(tǒng)的數(shù)值孔徑確定。液體的存在也可以被認為是增加有效的數(shù)值孔徑。
透明板或者盤12定位在投影系統(tǒng)PL和襯底臺WT之間，且其中也填充液體11，最好是和液體10一樣的液體。這樣，投影系統(tǒng)PL和襯底W之間的整個空間都充滿液體，但是板12和投影系統(tǒng)PL之間的液體11與板12和襯底W之間的液體10相互分隔開。
透明板12最好至少在投影束和任何傳感器束(例如通過透鏡對準(zhǔn)系統(tǒng)的束)的波長上具有和液體10、11相同的折射率，這些束可以穿過該板。這避免了光學(xué)副作用，否則這樣的副作用將需要被定性和補償。當(dāng)然，不需要整個板都是透明的，而只需要那些束必須穿過的部分是透明的。
襯底臺WT例如在箭頭v所示的方向上通過第二定位裝置PW移動，例如執(zhí)行掃描曝光。襯底臺的移動引起液體10中產(chǎn)生流動，該流動又在板12上施加力。為了防止這些力進一步傳送到投影系統(tǒng)PL和參考系RF，透明板12相對于投影透鏡PL通過致動器系統(tǒng)維持固定。由于板12是固定的，在液體11中沒有干擾，因此沒有力傳送到投影系統(tǒng)PL。
用于維持板12固定的致動器系統(tǒng)包括致動器13，該致動器13在響應(yīng)于由安裝在參考系RF上的位置傳感器14測量的板12的位置在反饋回路中受控制，和/或根據(jù)送到第二定位裝置PW的定位指令在前饋回路中受控制。用于該致動器系統(tǒng)的控制系統(tǒng)可以實施抗噪音測量。干涉儀、電容性傳感器以及編碼器可以用作位置傳感器，洛倫茲馬達或者音圈馬達可以用作致動器。
最好使用致動器而不是剛性連接到浴槽，其中襯底臺WT浸在該浴槽中，這樣好像在不過度增加浴槽中液體的容量的情況下，方便了成像后從襯底臺WT上容易地取下襯底。
應(yīng)當(dāng)理解，因為力在通過流體10傳送時有干擾和延遲，所以施加在板12上的力Fd不一定平行于襯底臺WT的移動v或者和襯底臺WT的運動v線性相關(guān)。這可能限制了前饋控制的作用。然而，重要的是，施加在板12上的力Fa足以抵消通過液體10傳送的力Fd，這樣在液體11中的干擾保持的足夠低，使得傳送到投影透鏡的力在可接受的限度內(nèi)。
應(yīng)當(dāng)注意到，在某些環(huán)境下，例如，如果襯底臺移動的相對慢，且液體的粘度低，就沒有必要使用致動器系統(tǒng)來維持板12固定，取而代之，板12可以固定到，例如基座或者與參考系隔離的設(shè)備的其它固定部分。
本發(fā)明的特定實施例已經(jīng)在上面描述，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可以不同于所述的來實踐。本說明書不是意在限制本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種光刻投影設(shè)備，其包括用于提供輻射投影束的輻射系統(tǒng)；用于支撐構(gòu)圖裝置的支撐結(jié)構(gòu)，該構(gòu)圖裝置用于根據(jù)所需的圖案來對投影束構(gòu)圖；用于保持襯底的襯底臺；用于將構(gòu)圖的束投影到襯底的目標(biāo)部分上的投影系統(tǒng)；以及用于用液體填充所述投影系統(tǒng)的最后元件和所述襯底之間的空間的液體供給系統(tǒng)；其特征在于在所述投影系統(tǒng)和所述襯底臺之間設(shè)置透明板，且與所述投影系統(tǒng)機械隔離；用于維持所述透明板相對于所述投影系統(tǒng)基本固定的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述透明板在投影束的波長下具有的折射率與在該波長下該液體的折射率基本相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的設(shè)備，其特征在于所述透明板是這樣成形和定位，即使得該液體被分為兩個部分，一部分在該投影透鏡和該板之間，另一部分在該板和該襯底臺之間，且在該兩部分之間沒有液體連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或者3所述的設(shè)備，其特征在于所述用于維持所述透明板基本固定的裝置包括一致動器系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于所述致動器系統(tǒng)包括用于測量該透明板相對于該投影系統(tǒng)的位置的位置傳感器，且致動器裝置與所述位置傳感器相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于所述位置傳感器安裝在參考系上，該參考系也支撐所述投影系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于所述致動器裝置安裝在基座上，該參考系與該基座機械隔離。
8.根據(jù)權(quán)利要求4到7中的任何一項所述的設(shè)備，其特征在于所述致動器系統(tǒng)以反饋的方式控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求4到7中的任何一項所述的設(shè)備，其特征在于所述致動器系統(tǒng)以前饋的方式控制。
10.一種器件制造方法，其包括的步驟為提供一襯底，該襯底至少被一層輻射敏感材料部分地覆蓋；使用輻射系統(tǒng)提供輻射投影束；使用構(gòu)圖裝置使該投影束的截面具有一定圖案；將該構(gòu)圖的輻射束投影到該層輻射敏感材料的目標(biāo)部分；以及提供液體來填充該襯底和在所述的投影步驟中使用的投影系統(tǒng)的最后元件之間的空間；其特征在于在所述襯底和所述投影系統(tǒng)的最后元件之間設(shè)置與所述投影系統(tǒng)機械隔離的透明板，保持所述透明板相對于所述投影系統(tǒng)基本固定。
全文摘要
在沉浸式光刻設(shè)備中，在襯底臺和投影透鏡之間設(shè)置透明板，以防止在液體中產(chǎn)生流而在投影透鏡上施加力，這樣的力可能會扭曲參考系。該板通過致動器系統(tǒng)相對于參考系維持靜止，該致動器系統(tǒng)響應(yīng)于安裝在參考系上的位置傳感器。該透明板可以具有和液體相同的折射率。
文檔編號G03F7/20GK1501170SQ20031011615
公開日2004年6月2日 申請日期2003年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月18日
發(fā)明者A·J·布里科, A J 布里科 申請人:Asml荷蘭有限公司