專利名稱：包括氣體沖洗系統(tǒng)的光刻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光刻投射裝置，包括用于提供輻射投射光束的輻射系統(tǒng)；用于支撐構(gòu)圖部件的支撐結(jié)構(gòu)，所述構(gòu)圖部件用于根據(jù)希望的圖案對投射光束進行構(gòu)圖；用于保持基底的基底臺；用于將帶圖案的光束投射到基底的靶部上的投射系統(tǒng)，以及氣體沖洗系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
為減小在光刻投射裝置中成像的特征尺寸，希望減小照明輻射的波長。為了這個目的，建議使用小于200nm左右的波長，例如157nm或126nm。然而，這種波長會被一般大氣中的空氣強烈吸收，當光束穿過裝置時將導(dǎo)致不能接受的強度損耗。密封整個裝置和在真空中操作將會引入晶片和劃線板交換的延遲，然而使用不吸收照明輻射波長的氣體，例如超純氮氣(N2)，沖洗整個裝置，將導(dǎo)致由于在未完全封閉的器件中的氣體耗用造成的額外生產(chǎn)費用。
EP1098226描述了這樣一個系統(tǒng)，其中包括氣源和真空泵的沖洗系統(tǒng)提供層流，并且其中該層流平行于掩模臺上的例如薄板和掩模，或平行于末端的鏡頭和晶片臺上的基底。在EP1098226中，一種“清洗罩”被安裝在投射系統(tǒng)PL面對基底的面上，并圍繞投射系統(tǒng)的末端元件，其在投射系統(tǒng)和基底之間形成間隙，并且該“清洗罩”的壁具有沖洗氣體的出入口。為了防止從“罩”外引入空氣/氣體，該流速必須盡量快。并且在出口處，“罩”外的氣體仍可能被吸入。此外被引入到罩內(nèi)的氣體也可能泄漏到外面并改變罩外氣體的組成。在這種情況下例如根據(jù)氣體透射或折射率原理的例如用于檢測晶片等的高度或位置的傳感器可能會受到干擾，這將降低結(jié)果的再現(xiàn)性。
接下來，可知光致抗蝕劑聚合物從環(huán)境空氣中吸收相當大量的水(幾個體積百分比)，所述水吸收部分入射光，特別是像157nm或126nm短波長的光。在照明期間殘留的含水量將會導(dǎo)致比蒸汽相水產(chǎn)生的透射損耗更大的損耗。在22℃、50％RH(相對濕度)氣體環(huán)境中，平衡態(tài)時發(fā)現(xiàn)被光致抗蝕劑聚合物吸收的典型總含水量在大約1.0vol.％至2.5vol.％之間。EP1098226既沒有描述如何干燥晶片上的抗蝕劑和如何在投射光束到達晶片上的抗蝕劑前去除水，也沒有暗示這些處理是必須的；該層流可能只去除存在于氣相中的水。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一個減少例如在抗蝕劑上的水對投射光束的光吸收的系統(tǒng)。本發(fā)明的另一個目的是在投射光束到達基底上的抗蝕劑表面前從抗蝕劑中減少部分的水，以增強抗蝕劑的透射。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供一種根據(jù)開始段落描述的光刻投射裝置，其特征在于所述氣體沖洗系統(tǒng)和所述基底為在所述氣體沖洗系統(tǒng)和所述基底之間的徑向氣流限定了間隙，所述氣體沖洗系統(tǒng)還包括用于產(chǎn)生所述徑向氣流的出口，以及使用時所述氣體沖洗系統(tǒng)被設(shè)置得用于產(chǎn)生徑向氣流，以使在所述間隙任意位置，所述徑向氣流具有大于零且方向向外的徑向速度。
徑向氣流在投射光束到達抗蝕劑之前，干燥或去除部分抗蝕劑表面吸收的及存在于抗蝕劑中的水。這有利地減少了水對投射光束的光吸收。這樣透射損耗被最小化，且透射中的差異也被最小化。在投射系統(tǒng)的末端鏡頭和基底之間、和氣體沖洗系統(tǒng)和基底之間的環(huán)境現(xiàn)在可被更好地控制。優(yōu)選地，至少在基底臺一個運動方向上的徑向氣流具有等于或大于基底臺瞬時速度的速度。
在一個實施例中，氣體沖洗系統(tǒng)還包括用于產(chǎn)生基本為層流的氣流，該氣流穿過至少部分在投射系統(tǒng)的末端鏡頭和基底之間的所述投射光束。因此，如果使用這樣一種光刻裝置，在避免對生產(chǎn)量的不利影響和保持裝置的制造費用的同時，不但對投射光束的吸收可被最小化，并且減少了昂貴消耗材料的使用。
在出口和入口之間產(chǎn)生的穿過部分在投射系統(tǒng)的末端鏡頭和基底之間的投射光束的層流氣流，優(yōu)選包括對所述投射系統(tǒng)的所述輻射基本上不吸收的沖洗氣體，例如從包括(超純)N2、He、Ar、Kr和Ne的組中選擇的一種或多種氣體。由于對這些氣體的要求是不同的，所以產(chǎn)生在基底和氣體沖洗系統(tǒng)之間的間隙中的徑向氣流所用的氣體，可以包含與所述層流氣流不同組成的氣體。徑向氣流應(yīng)包含雜質(zhì)水小于百萬分之一(1ppm)的氣體，若小于0.01ppm則更好，最好是小于0.001ppm。
根據(jù)本發(fā)明另一個實施例，氣體沖洗系統(tǒng)還包括位于氣體沖洗系統(tǒng)出口之外的一些額外的排氣入口，該氣體沖洗系統(tǒng)用于提供徑向氣流，其出口用于排出部分或絕大部分在所述間隙方向向外的徑向氣流。這樣使得在投射系統(tǒng)的末端鏡頭和基底之間的區(qū)域之外形成一個控制得更好的氣體環(huán)境，從而對透射和折射率進行更好的控制。這些都是有利的，因為例子中檢測基底高度或位置的傳感器可能對透射和/或折射率的細小差異十分敏感。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，投射系統(tǒng)的末端鏡頭可以包括對輻射基本透明的材料形成的下鏡頭元件，其中覆蓋部件基本是一平面，并且基本平行于所述層流的方向。這種組件可用于覆蓋例如末端鏡頭的在所述光路的所述部分中或鄰近所述光路的所述部分的光刻裝置的組件的非平面表面。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種使用光刻投射裝置制造器件的方法，其中該裝置包括用于提供輻射投射光束的輻射系統(tǒng)；用于支撐構(gòu)圖部件的支撐結(jié)構(gòu)，所述構(gòu)圖部件用于根據(jù)希望的圖案對投射光束進行構(gòu)圖；用于保持基底的基底臺；用于將帶圖案的光束投射到基底的靶部上的投射系統(tǒng)，和氣體沖洗系統(tǒng)，其特征在于在所述氣體沖洗系統(tǒng)和所述基底之間的間隙提供徑向氣流，使得在所述間隙任意位置，所述徑向氣流具有大于零且方向向外的徑向速度。
因此，本發(fā)明特別提供一種減少在輻射下曝光之前的抗蝕劑的表面及內(nèi)部的水份的方法和裝置，并提供一種減少由于存在于抗蝕劑表面及內(nèi)部的水份而導(dǎo)致的透射損耗的方法。
本發(fā)明的另一方面，提供一種方法，其中部分方向向外的徑向氣流被設(shè)置于相對于光刻投射裝置的氣體沖洗系統(tǒng)的出口之外的排氣口排出。
在另一個實施例中，在該方法中采用的光刻裝置還包括用于產(chǎn)生穿過至少部分在投射系統(tǒng)末端透鏡和所述基底之間的所述投射光束的基本層流的氣流。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種根據(jù)本發(fā)明的方法或裝置制造的器件。
在本文中，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)人員可以理解，在這種可替換的用途范圍中，在說明書中任何術(shù)語“劃線板”，“晶片”或者“電路小片(die)”的使用應(yīng)認為分別可以由更普通的術(shù)語“掩?！?，“基底”和“靶部”代替。
在本申請中，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，或如果適用的更短的波長)。特別是小于200nm波長的輻射，最好是157+/-5nm左右或126+/-5nm左右的波長的輻射。


現(xiàn)在僅通過舉例的方式，參照附圖描述本發(fā)明的實施方案，在圖中相應(yīng)的附圖標記表示相應(yīng)的部件，其中圖1表示依據(jù)本發(fā)明實施例的光刻投射裝置；圖2是基于現(xiàn)有技術(shù)水平的具有氣體沖洗系統(tǒng)的圖1實施例晶片臺的放大圖；圖3是本發(fā)明實施例的氣體沖洗系統(tǒng)的示意圖；圖4是本發(fā)明氣體沖洗系統(tǒng)的另實施例的示意圖。
具體實施例方式
這里使用的術(shù)語“構(gòu)圖部件”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部件，其中所述圖案與要在基底的靶部上形成的圖案一致；本文中也使用術(shù)語“光閥”。一般地，所述圖案對應(yīng)在靶部中形成的器件如集成電路或者其它器件的特殊功能層(如下文)。這種構(gòu)圖部件的示例包括掩模。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的被透射(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光束中的理想位置，并且如果需要該臺會相對光束移動；程控反射鏡陣列。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。這種裝置的理論基礎(chǔ)是(例如)反射表面的尋址區(qū)域?qū)⑷肷涔夥瓷錇檠苌涔?，而非尋址區(qū)域?qū)⑷肷涔夥瓷錇榉茄苌涔?。用一個適當?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。程控反射鏡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?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，由此尋址反射鏡以不同的方向?qū)⑷肷涞妮椛涔馐瓷涞椒菍ぶ贩瓷溏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。可以用適當?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)圖部件可包括一個或者多個程控反射鏡陣列。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WO98/33096中獲得，這些文獻在這里引入作為參照。在程控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；以及程控LCD陣列，例如由美國專利US 5,229,872給出的這種結(jié)構(gòu)，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；然而，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)圖部件。
光刻投射裝置可以用于例如集成電路(IC)的制造。在這種情況下，構(gòu)圖部件可產(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(硅片)的靶部上(例如包括一個或者多個電路小片(die))。一般的，單一的晶片將包含相鄰靶部的整個網(wǎng)格，該相鄰靶部由投射系統(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。一類光刻投射裝置是，通過將全部掩模圖案一次曝光在靶部上而輻射每一靶部；這種裝置通常稱作晶片分檔器。另一種裝置(通常稱作分步掃描裝置)通過在投射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靶部；因為一般來說，投射系統(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US6,046,729中獲得，該文獻這里作為參考引入。
在用光刻投射裝置的制造方法中，(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，可以對基底可進行各種處理，如涂底漆，涂敷抗蝕劑和軟烘烤。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，硬烘烤和測量/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斷的技術(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)于這些步驟的進一步信息可從例如Peter van Zant的“微型集成電路片制造半導(dǎo)體加工實踐入門(Microchip FabricationA Practical Guide toSemiconductor Processing)”一書(第三版，McGraw Hill Publishing Co.，1997，ISBN0-07-067250-4)中獲得，這里作為參考引入。
為了簡單起見，投射系統(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射系統(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)。輻射系統(tǒng)還可以包括根據(jù)這些設(shè)計類型中任一個設(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射光束，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“多級式”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。
術(shù)語氣體成分這里是指純凈氣體或氣體成分，術(shù)語下鏡頭元件這里是指在輻射光束到達基底前的投射系統(tǒng)的末端鏡頭，其通常安裝在例如鋼制的鏡頭座上。
優(yōu)選實施方案的詳細說明實施例1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射裝置。該裝置包括輻射系統(tǒng)Ex，IL，用于提供輻射投射光束PB(例如UV輻射)，在這種具體例子中，該輻射系統(tǒng)還包括一輻射源LA；第一目標臺(掩模臺)MT，設(shè)有用于支撐掩模MA(例如劃線板)的掩模支架，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連接；第二目標臺(基底臺)WT，設(shè)有用于支撐基底W(例如涂敷抗蝕劑的硅晶片)的基底支架，并與用于將基底相對于物體PL精確定位的第二定位裝置連接；投射系統(tǒng)(“鏡頭”)PL(例如反射鏡組)，用于將掩模MA的輻射部分成像在基底W的靶部C(例如包括一個或多個電路小片(die))上。
如這里指出的，該裝置屬于反射型(例如具有反射掩模)?？墒?，一般來說，它還可以是例如透射型(例如具有透射掩模)。另外，該裝置可以利用其它種類的構(gòu)圖部件，如上述涉及的程控反射鏡陣列型。
輻射源LA(例如157nm或126nm激光源)產(chǎn)生輻射光束。該光束直接或橫穿過如擴束鏡Ex的調(diào)節(jié)裝置后，再照射到照射系統(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組件，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在其橫截面具有希望的均勻度和強度分布。
應(yīng)該注意，圖1中的輻射源LA可以置于光刻投射裝置的殼體中(例如當輻射源LA是汞燈時經(jīng)常是這種情況)，但也可以遠離光刻投射裝置，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；當光源LA是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的靶部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靶部C。類似的，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)和短行程模塊(精確定位)，可以實現(xiàn)目標臺MT、WT的移動?？墒?，在晶片分檔器中(與分步掃描裝置相對)，掩模臺MT可與短沖程致動器連接，或者固定。掩模MA和基底W可以用掩模對準標志M1、M2和基底對準標志P1、P2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射(即單“閃”)到靶部C上。然后基底臺WT沿x和/或y方向移動，以使不同的靶部C能夠由光束PB照射。
2.在掃描模式中，基本為相同的情況，但是所給的靶部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，以使投射光束PB掃描整個掩模圖像；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)。在這種方式中，可以曝光相當大的靶部C，而沒有犧牲分辨率。
圖2示出包括基于現(xiàn)有技術(shù)(EP1098226)的用于產(chǎn)生穿過部分投射光束的氣流的沖洗系統(tǒng)200的圖1光刻裝置的晶片臺。在晶片臺上投射鏡頭系統(tǒng)PL的末端(鏡頭)元件和晶片或基底W之間只有一被沖洗的單一間隙。為了避免必須提供覆蓋晶片臺的運動全部范圍的沖洗氣體的路徑，沖洗系統(tǒng)200包括供給出口17和排氣入口18，其被安裝在投射鏡頭系統(tǒng)PL的末端(鏡頭)元件上，在末端元件的每一邊。它們也能放置在末端鏡頭元件的旁邊或周圍。通過提供供給出口17和排氣入口18，能提供和保持層流或基本層流的氣流。
出口17和入口18分別通過流量調(diào)節(jié)器117和真空泵127與沖洗氣體源11和貯存器12分別連接。特別是出口17可以加入葉片來控制沖洗氣體的流量，且入口18也可如此。
投射鏡頭系統(tǒng)PL的末端元件若不平，可以覆蓋一個薄片，見下文。
如果需要的話，上文提到的流量調(diào)節(jié)器117可以包括靜壓力或可控壓力或節(jié)流器和/或送風(fēng)機，用于提供特定實施例和可用的氣體源所需要的氣體流速。也可應(yīng)用于這里提到的其他流量調(diào)節(jié)器(見下文，137)。真空泵127或下文提到的其他真空泵還可以包括其他排出部分氣體的部件。
圖3中，示出一本發(fā)明實施例的氣體沖洗系統(tǒng)的示意圖。如同圖2，它表示包括具有沖洗氣體源出口17和排氣入口18的沖洗系統(tǒng)200的光刻裝置的晶片臺。其安裝在投射鏡頭系統(tǒng)PL的末端(鏡頭)元件21上，在末端元件的每一邊。
被投射光束PB穿過的間隙被(超純)氮氣(N2)或其他對所用照明輻射可以透過的氣體(例如氦、氬或氙)層流沖洗。為了獲得17和18間的層流和最小化的湍流，所有部分都要盡可能的光滑。有效雷諾數(shù)也因此被減小。由于湍流渦流的最小化，沖洗氣體的雜質(zhì)含量也最小化且氣體還可回收并重新利用(例如通過單元12)。氣體可以在其被回收的相同區(qū)域或在例如串聯(lián)方式的其他區(qū)域重新利用。在這種布置下，新鮮的沖洗氣體被供給到最緊要的區(qū)域并接著可以相繼在次緊要的區(qū)域重新利用。當然，該沖洗氣體在重新利用前可被凈化或洗滌并且將其與新鮮氣體混合以便理想地控制雜質(zhì)含量。
EP1098226，這里作為參考引入，描述了作為沖洗氣體的超純氮氣(N2)具有衰減系數(shù)(extinction coefficient)k，相對于空氣在一標準大氣下每厘米橫過的k值為大約46，該氣體在一標準大氣下每厘米橫過的值小于0.0001左右。在光束路徑上的實際的氣體壓力可以大于大氣壓力。沖洗氮氣或其他相關(guān)沖洗氣體可以以例如雜質(zhì)空氣和/或水小于1ppm的高純度提供，若雜質(zhì)水小于0.01ppm則更好，最好是雜質(zhì)水小于0.001ppm。雜質(zhì)空氣應(yīng)小于5ppm，若雜質(zhì)空氣小于1ppm則更好，最好是雜質(zhì)空氣小于0.1ppm。
為了獲得層流，末端鏡頭元件21可以包括例如用對所用輻射基本透射的材料例如CaF2、MgF2、BaF2、熔融SiO2制成的薄片或薄膜，或者任何能夠形成具有對光刻裝置中使用的輻射波長高透射的薄片或薄膜的其他材料。最好不采用聚合物薄膜以避免經(jīng)過其產(chǎn)生的擴散。在本發(fā)明的某些實施例中，薄膜可被完全省去，在這種情況下沖洗氣體供給也被簡化。安裝在末端透鏡座上或周圍的沖洗氣體供給系統(tǒng)200，也被稱作“清洗罩”。
在如這里示意繪制的該實施例中，所述清洗罩具有與晶片基本平行的更低的表面，該表面也能被彎曲和/或相對于晶片成一角度。但通常該實施例的氣體供給系統(tǒng)會具有基本平行于晶片的更低的表面。
根據(jù)本發(fā)明的該實施例的氣體沖洗系統(tǒng)200還包括通過流量調(diào)節(jié)器137連接到?jīng)_洗氣體供給11的一些額外出口202。為了便于理解，出口202和流量調(diào)節(jié)器137被繪制在投射光束的兩邊，但應(yīng)考慮到其涉及的附圖只是示意性的，出口202是位于光束四周的且可能只需要一個流量調(diào)節(jié)器137。然而，該實施例還可以選擇出口202屬于不同的倉室，其中每個倉室都具有自己的流量調(diào)節(jié)器137。這樣，能夠得到對方向向外的徑向氣流203更好的控制。
在所述清洗罩和晶片之間，由從來自出口202的氣體產(chǎn)生的氣流203沿一定長度201行進，長度201被定義為在投射光束一邊的出口202和氣體沖洗系統(tǒng)200的靠外一邊之間的長度(也見圖3)；換句話說它是清洗罩和基底W之間的間隙的寬度。
外部定向氣流203的速度能通過流量調(diào)節(jié)器137調(diào)節(jié)，但其也是可被流量調(diào)節(jié)器117和真空泵127調(diào)節(jié)的17和18之間的氣流的壓力和速度的函數(shù)。氣體徑向?qū)恿骺赏ㄟ^這樣一種方式調(diào)節(jié)，即在所用的基底臺的速度下，在氣體沖洗系統(tǒng)和基底之間的間隙的任何位置的徑向氣流203的速度大于零并且方向向外的。徑向氣流速度是在出口202產(chǎn)生的氣流速度和基底臺速度的矢量合。術(shù)語基底臺速度包括例如分步掃描型光刻投射裝置的基底臺的掃描速度、還包括分步重復(fù)型光刻投射裝置的情況、和在后續(xù)曝光間的晶片臺速度。當實現(xiàn)所需的徑向氣流速度大于零并方向向外時，在抗蝕劑上方提供干燥氣體以減少抗蝕劑表面及內(nèi)部的含水量。這也會得到上文提到的如減少透射損耗的良好效果。優(yōu)選地，徑向氣流在間隙每個位置上都具有基本大于零的速度，例如等于或更好是大于基底臺速度，更好是至少在基底臺的運動方向上。
環(huán)境氣體將基本不會進入清洗罩下的區(qū)域。當然，總是還會有些由一些進入到清洗罩下的空間引起的擴散和紊亂，但當氣體速度足夠快時，該氣體將基本不會進入17、18和基底W之間的投射光束PB的范圍。
抗蝕劑內(nèi)部的含水量將取決于抗蝕劑層的厚度。假設(shè)采用157nm光刻法和厚度為200nm或更少的抗蝕劑層，將很意外看到，在不到0.01秒的期間內(nèi)用凈化氣體N2、He、Xe等徑向氣流203干燥抗蝕劑會產(chǎn)生大約1％到10％透射損耗的減小。剩下的透射損耗(1％左右)是由殘留的緊緊結(jié)合在抗蝕劑中的水引起的。供給的氣體應(yīng)具有小于1ppm的水雜質(zhì)，若小于0.01ppm更好，最好是小于0.001ppm。
這意味著長度201應(yīng)該大約為基底臺(平均)速度在0.01秒內(nèi)行進的路程值。舉個例子例如基底臺速度大約為0.3m/s，這就表示如果長度201已為3mm左右的話就足夠長了。長度201應(yīng)至少為5mm左右，若其長度至少為10mm左右則更好，最好是其長度至少為20mm左右。當然該長度201的計算值(也就基本是清洗罩和基底W之間的間隙的寬度(即基底W上的抗蝕劑)取決于抗蝕劑中的含水量，而該含水量是抗蝕劑厚度的函數(shù)。另外長度201的計算值也取決于基底臺的速度。這里給出的值特別適用于這些申請技術(shù)領(lǐng)域的已知抗蝕劑，和厚度為200nm左右的抗蝕劑。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會以能獲得最佳效果的方式選擇波長、抗蝕劑、抗蝕劑厚度和基底臺速度。這里給出的長度，特別適用于使用157nm輻射的光刻裝置，和上面提到的抗蝕劑的厚度。
通過使用這樣的長度201，即干燥長度，存在于抗蝕劑內(nèi)部及表面的大部分水，主要是不緊固結(jié)合的水，被去除和運送到清潔罩(氣體沖洗系統(tǒng)200)外的區(qū)域。因此，透射差異被最小化。在沒有本發(fā)明氣體沖洗系統(tǒng)的光刻裝置中，透射損耗大約為10％。若使用本發(fā)明的裝置，現(xiàn)在的透射損耗為1％或更小，最好是小于0.1％。這樣，可增加結(jié)果的可重復(fù)性，即獲得更好的IC產(chǎn)品，并且例如檢測基底高度的傳感器所受透射和/或折射率的差異的妨礙也會減小。
圖3中，出口202連接在沖洗氣體源11上，但該實施例也包括其中氣體源11包含有不同氣體源的可能。這樣出口203的徑向氣流203可能包括與所述層流氣流203的氣體成分不同的氣體。由于對氣流203(例如能干燥抗蝕劑的氣體)和17和18之間的層流氣流(至少對投射光束PB是透射的)的需求可能不同，所以這些氣體的組成也能是不同的。因而不同氣體源11是必需的。
接下來提供基底W，凸臺210以使在投射光束和“清洗罩”下的表面(更)平坦。這些凸臺210應(yīng)具有和基底相同的高度并可能有小于0.5mm的高度差異，若所述高度差異小于0.1mm則更好，最好是高度差異為0.01mm或更小。這同樣應(yīng)用于特別是基底W和凸臺210之間的裂口和裂縫。裂口的寬度應(yīng)小于0.5mm，若小于0.1mm則更好，最好是0.01mm或更小。凸臺210可以例如是在基底四周的一個凸臺或多個凸臺。其還可以包括例如檢測速度和高度等的傳感器。這樣，考慮到基底的形狀，基底臺WT具有正方形或矩形的形狀以節(jié)省基底，并且其中基底被一凸臺210或多個凸臺210圍繞。在這些凸臺210上，可提供與凸臺相同高度的傳感器(如果需要獲得與凸臺210高度基本相同的平面這些傳感器可能被內(nèi)置)。通過減少裂口的寬度和高度的差異，可以獲得有利于徑向氣流203并減少可能出現(xiàn)的紊亂的平坦表面。
實施例2圖4描述了根據(jù)本發(fā)明的第二實施例。該實施例與在先的實施例基本相同，只是氣體沖洗系統(tǒng)200還包括相對于所述氣體沖洗系統(tǒng)200的出口202在清洗罩之外，排出部分徑向氣流203的排氣入口19。這樣，部分或絕大部分徑向氣流203由排氣入口19排出。
排氣裝置19如示意圖所示為不相連的排氣裝置，但其是指在圍繞或基本圍繞投射系統(tǒng)PL的鏡頭或末端鏡頭元件21的出口202周圍的一系列排氣裝置。排氣裝置19與真空泵147連接，真空泵也可以是多個真空泵(或排氣部件)。真空泵147可以與貯存器12相連，在投射光束PB照射的范圍和氣體沖洗系統(tǒng)200下方的空間使用不同氣體成分的情況下，真空泵可以與多個貯存器12相連。但排氣裝置19不是必須要與清洗罩即氣體沖洗系統(tǒng)200連接。
既然長度201被定義為投射光束一邊的出口202與入口19之間的長度(或?qū)挾?。長度201應(yīng)至少為5mm左右，若至少為10mm左右則更好，最好是至少20mm左右。
這樣，相對于清洗罩外的氣體或混合氣體可能具有像不同折射率的更不同的特性的清洗氣體基本不會漏出到外部。所以其能增加產(chǎn)品的可重復(fù)性，即得到更好的IC產(chǎn)品。因此例如放置在末端鏡頭元件和基底之間以外的檢測基底高度、速度或位置的傳感器所受透射和/或折射率的差異的妨礙也會減小。
在任何一處，還可按需要加入空氣動力學(xué)特征(例如導(dǎo)流條、帶或葉片)引導(dǎo)沖洗氣流使其平滑，消除或控制渦流的產(chǎn)生。
此外，本發(fā)明的氣體沖洗系統(tǒng)和例如調(diào)節(jié)器、真空泵、貯存器等相關(guān)部分可以還包括例如提供在所述光束路徑的所述部分上引導(dǎo)所述層流或減少其中紊亂等的流量限制器、送風(fēng)機和流量控制部分。其還可包括測量例如氣流速度或氣體成分等的傳感器。
以上已描述本發(fā)明的具體實施例，可以理解本發(fā)明除上述之外，可以采用其他方式進行實施，實施例的說明和附圖無意限制本發(fā)明。例如，實施例和附圖包括用于產(chǎn)生層流的氣體沖洗系統(tǒng)，但根據(jù)本發(fā)明，這樣的層流只是優(yōu)選的特征，它的存在不是獲得本發(fā)明優(yōu)點所必需的。
權(quán)利要求
1.一種光刻投射裝置，包括用于提供輻射投射光束(PB)的輻射系統(tǒng)；用于支撐構(gòu)圖部件的支撐結(jié)構(gòu)(MT)，所述構(gòu)圖部件(MA)用于根據(jù)希望的圖案對投射光束(PB)進行構(gòu)圖；用于保持基底(W)的基底臺(WT)；用于將帶圖案的光束投射到基底(W)的靶部(C)上的投射系統(tǒng)(PL)，和氣體沖洗系統(tǒng)(200)，其特征在于所述氣體沖洗系統(tǒng)(200)和所述基底(W)限定一個間隙，用于在所述氣體沖洗系統(tǒng)(200)與所述基底(W)之間的徑向氣流(203)；所述氣體沖洗系統(tǒng)(200)還包括用于產(chǎn)生所述徑向氣流的出口(202)，和所述氣體沖洗系統(tǒng)(200)在使用時被設(shè)置得用于產(chǎn)生徑向氣流(203)，以使在所述間隙任意位置的所述徑向氣流(203)具有大于零且在間隙中方向向外的徑向速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括出口(17)和入口(18)，其用于產(chǎn)生穿過至少部分在投射系統(tǒng)(PL)的末端鏡頭與基底(W)之間的投射光束的基本為層流的氣流。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，在投影光束一邊的所述出口(202)與所述沖洗系統(tǒng)(200)的向外邊之間定義一長度(201)，其平行于所述基底(W)和在所述氣體沖洗系統(tǒng)(200)下面，其中所述長度(201)至少大約5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中所述氣體沖洗系統(tǒng)(200)還包括多個排氣入口(19)，該排氣入口(19)相對出口(202)、位于所述氣體沖洗系統(tǒng)(200)外面，排氣入口(19)用于排出徑向氣流(203)的部分氣體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，在投影光束一邊的所述出口(202)和所述沖洗系統(tǒng)(200)的入口(19)之間定義一長度(201)，其平行于所述基底(W)和在所述氣體沖洗系統(tǒng)(200)下面，其中所述長度(201)至少大約5mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的裝置，其中所述長度(201)至少大約10mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的裝置，其中所述長度(201)至少大約20mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求2-7之一所述的裝置，其中在出口(17)和入口(18)之間產(chǎn)生的穿過至少部分在投射系統(tǒng)(PL)的末端鏡頭和基底(W)之間的投射光束(PB)的所述層流氣流，包括對所述投射系統(tǒng)的所述輻射基本上不吸收的沖洗氣體。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述沖洗氣體包括從N2、He、Ar、Kr和Ne組成的組中選擇的一種或多種氣體。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的裝置，其中在所述路徑的所述部分上所述沖洗氣體的空氣雜質(zhì)含量小于5ppm，優(yōu)選小于1ppm，最好小于0.1ppm。
11.根據(jù)權(quán)利要求8-10之一所述的裝置，其中所述沖洗氣體對于所述輻射具有小于0.005每厘米的衰減系數(shù)k，優(yōu)選小于0.001每厘米的衰減系數(shù)k。
12.根據(jù)前面任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述徑向氣流(203)包括一種氣體，其具有小于1ppm的水雜質(zhì)，優(yōu)選小于0.01ppm，更優(yōu)選小于大約0.001ppm。
13.根據(jù)前面任一權(quán)利要求所述的裝置，還包括由對所述輻射基本透射的材料形成的一個更低的鏡頭元件(21)，一個覆蓋部件基本是一平面，并且被定為基本平行于所述層流的方向以覆蓋在所述光路的所述部分中或鄰近所述光路的所述部分的光刻裝置的組件的非平面表面。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中對所用輻射基本透射的所述材料從包括CaF2、SiO2、MgF2、BaF2的組中選擇。
15.根據(jù)前面任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述投射光束的所述輻射具有小于200nm的波長，優(yōu)選157+/-5nm或126+/-5nm的波長的輻射。
16.根據(jù)權(quán)利要求2-15之一所述的裝置，其中來自出口(202)的所述徑向氣流(203)包括與來自所述層流氣流的氣體成分不同的氣體。
17.一種使用光刻投射裝置制造器件的方法，其中該裝置包括用于提供輻射投射光束(PB)的輻射系統(tǒng)；用于支撐構(gòu)圖部件的支撐結(jié)構(gòu)，所述構(gòu)圖部件用于根據(jù)希望的圖案對投射光束進行構(gòu)圖；用于保持基底(W)的基底臺(WT)；用于將帶圖案的光束投射到基底(W)的靶部上的投射系統(tǒng)(PL)，和氣體沖洗系統(tǒng)(200)，其特征在于在所述氣體沖洗系統(tǒng)(200)和所述基底(W)之間的間隙提供一徑向氣流(203)，使得在所述間隙任意位置，所述徑向氣流具有大于零并且在間隙中方向向外的徑向速度。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中氣體沖洗系統(tǒng)還包括出口(17)和入口(18)，其用于產(chǎn)生穿過至少部分在投射系統(tǒng)(PL)的末端鏡頭和基底(W)間的投射光束的基本為層流的氣流。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的方法，其中所述徑向氣流(203)的部分氣體被排氣入口(19)排出，排氣入口(19)相對于的出口(202)、位于的所述光刻投射裝置的所述氣體沖洗系統(tǒng)(200)外部。
20.根據(jù)權(quán)利要求17-19之一所述的方法，或根據(jù)權(quán)利要求1-15之一的裝置，所述基底臺(WT)相對于所述投射系統(tǒng)(PL)移動所述基底(W)，其中徑向氣流(203)在基底臺(WT)的至少一個運動方向上具有等于或大于基底臺瞬時速度的速度。
21.一種器件，其根據(jù)權(quán)利要求17-20之一所述的方法或根據(jù)權(quán)利要求1-16之一所述的裝置制得。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包括氣體沖洗系統(tǒng)的光刻投射裝置，其中該氣體沖洗系統(tǒng)和基底為在氣體沖洗系統(tǒng)和基底間的徑向氣流限定一間隙，并且其中氣體沖洗系統(tǒng)還包括一些用于產(chǎn)生徑向氣流的額外出口，并且其中所用的氣體沖洗系統(tǒng)產(chǎn)生徑向氣流，使得在所述間隙任意位置，徑向氣流具有大于零并且方向向外的徑向速度。
文檔編號G03F7/20GK1530756SQ200410039750
公開日2004年9月22日 申請日期2004年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月12日
發(fā)明者P·K·德博克西, T·A·R·范恩佩, R·J·胡特曼斯, A·C·A·喬科斯, A 喬科斯, P K 德博克西, R 范恩佩, 胡特曼斯 申請人:Asml荷蘭有限公司