CN1961619B - 一种光刻设备及在光刻中使用的方法 - Google Patents

Abstract

本发明的实施方案提供产生原子束的束发生器，所述原子束越过掩模版的已图形化表面传播。所述束可以与颗粒相互作用，以阻止所述颗粒污染掩模版。

Description

一种光刻设备及在光刻中使用的方法

背景

发明背景

光刻被用在半导体器件的制造中。在光刻中，用被称为“光致抗蚀剂”的光敏材料涂敷晶片衬底(诸如硅衬底)。光致抗蚀剂可以被暴露给从掩模(mask)(被称为“掩模版(reticle)”)反射的光或透射通过掩模的光，以将图形从掩模版复制(reproduce)在衬底上。如果掩模版被污染，例如被掩模版的表面上不需要的颗粒污染，则从掩模版反射的光的图形，并且因此在衬底上形成的图形可能不是期望的图形。这可能导致在衬底上形成的微电子或其他器件的故障。

附图简要说明

图1是根据本发明的一个实施方案的光刻设备的横截面示意图。

图2a是光刻设备的横截面示意图，所述示意图图示可以污染掩模版的已图形化表面的颗粒。

图2b是光刻设备的横截面示意图，所述示意图图示原子束可以如何阻止颗粒污染掩模版。

图3是图示光刻设备的可替换实施方案的横截面示意图。

图4是图示光刻设备的另一可替换实施方案的横截面示意图。

详细描述

图1是根据本发明的一个实施方案的光刻设备100的示意图，所述光刻设备100用于通过使用反射离开掩模版114的已图形化表面的光来图形化一件目标材料120(诸如硅衬底)。光刻设备100可以包括光刻腔(chamber)102，光刻可以在所述光刻腔102中进行。在一些实施方案中，光刻腔102可以被分成三个室(volume)，第一室103、第二室104和第三室106。

第一室103可以包含辐射源108和源光学装置112，并且因此可以被称为“源室”或“源光学装置室”。辐射源108可以能够产生电磁辐射110，所述电磁辐射110和掩模版114一起被用来图形化目标材料120。在一些实施方案中，辐射源120可以产生超紫外光(EUV)，例如具有波长小于约15纳米并且大于x射线(约1.3纳米)的波长的光。在一些实施方案中，所述光可以具有约13.5纳米的波长。在其他实施方案中，辐射源120可以产生具有不同波长的不同类型的辐射或光。源光学装置112可以包括用于将辐射110 从辐射源108引导到掩模版114的已图形化表面113的反射镜或其他光学部件。

第二室104可以包含成像光学装置118，并且因此可以被称为“成像室”或“成像光学装置室”。成像光学装置118可以接收从掩模版114的已图形化表面113反射的辐射110，并且将反射的辐射110引导到目标材料120。

第二室104还可以包含目标材料120。目标材料120可以是，例如，具有光致抗蚀材料涂覆的硅晶片。响应于从掩模版114反射的辐射110，光致抗蚀材料可以起反应以允许硅晶片材料的图形化。硅晶片以外的其他材料也可以被用作目标材料120。

在一些实施方案中，第一隔离件105a可以将第一室103和第三室106分隔开，并且第二隔离件105b可以将第二室104和第三室106分隔开。在实施方案中，隔离件105a、105b中的一个或两个可以包括开口(未示出)，从而第一室103和/或第二室104不是完全与第三室106密封隔离(seal off)。例如，在辐射源108产生EUV光时，这个开口可以是有用的。EUV光被几乎所有材料阻挡，但是隔离件105a、105b中的开口可以允许EUV辐射从第一室103中的辐射源108传播到第三室106中掩模版114的已图形化表面113，并且随后传播到第二室104中的目标材料120。所述一个或多个开口可以足够小，使得在第一和第三室103、106之间和/或在第二和第三室104、106之间可以维持压力差。例如，在光刻设备100的操作期间，第一和第二室103、104可以保持为接近真空，而第三室106可以保持在较高的压力，例如在约10到100毫托(milliTorr)之间。在另一实施方案中，隔离件105a、105b可以将第一和第二室103、104与第三室106完全密封。辐射源108产生的辐射110可以具有与EUV光不同的波长，并且能够传递通过隔离件105a、105b中的窗，以在第一、第二和第三室103、104、106之间传播。在再一实施方案中，隔离件105a、105b两者的整体可以由对辐射源108产生的辐射110透明的材料制成。

第三室106可以包含掩模版保持器116。在光刻设备100的使用期间，掩模版保持器116可以将掩模版114保持在固定的或可移动的位置，从而掩模版114的已图形化表面113上的图形可以被正确地传递(transfer)到目标材料120。在使用期间，掩模版保持器116可以移动，导致掩模版114也移动，并且允许辐射110反射离开掩模版114的整个已图形化表面113。可以使用掩模版保持器116的各种实施方案，诸如通过静电能将掩模版114固定在适当位置的保持器116、通过机械装置固定掩模版114的保持器116、位于掩模版114之下从而重力使掩模版114处于适当位置的保持器116以及其他掩模版保持器116。

第三室106还可以包含掩模版114。在一些实施方案中，掩模版114可以是具有已图形化表面113的反射掩模版114，辐射110反射离开所述已图形化表面113，以图形化目标材料120。在其他实施方案中，掩模版114可以是透射掩模版114，其中，辐射110传递通过掩模版114，以将图形从已图形化表面113转制到在其他实施方案中的目标材料120。可以使用适于光刻设备100的任何掩模版114。

第三室106还可以包含束发生器122和束阱(beam trap)126。在光刻设备100的操作期间，束发生器122可以发生原子束124，并且引导束124越过掩模版114的已图形化表面113。在一些实施方案中，原子束124可以是带电离子束或中性原子束。束124可以与第三室106内的颗粒相互作用，以阻止颗粒接触和污染掩模版114的已图形化表面113。束124可以导致颗粒沿束124的方向传播。束124以及束124已经与其相互作用的颗粒可以进入束阱126。束阱126可以捕获束124的带电离子或中性原子以及束124已经与其相互作用的颗粒，并且阻止它们再进入第三室106。真空管道(vacuum line)128或另一装置可以从阱126和光刻腔102去除束124的带电离子或中性原子以及所述颗粒，以阻止它们污染掩模版114的已图形化表面113。

在本发明的不同实施方案中，光刻设备100可以是不同的。例如，光刻腔102可以不被分成多个室，或者可以被分成多于或少于三个室。光刻设备100的各个部件可以以不同方式被布置。例如，辐射源108可以位于第三室106中。各个部件可以位于光刻腔102的外部，而不是被腔102所包含。例如，束发生器122可以位于腔102的外部，并且将束124引导到腔102中。在一些实施方案中，各个其他部件可以被添加到光刻设备100，或者光刻设备100可以缺少所图示和描述的部件中的一些。

图2a是根据本发明的一个实施方案的光刻设备100的示意图，所述示意图图示可能污染掩模版114的已图形化表面113的颗粒202。在光刻腔102内可能存在许多颗粒202，例如灰尘。这些颗粒202可能具有会导致颗粒202落在掩模版114的已图形化表面113上的速度。例如，图2a的颗粒202’具有速度204，所述速度204可能导致颗粒202’落在已图形化表面113上。如果一个或更多个颗粒202落在掩模版114的已图形化表面113上并且在那里停留，污染掩模版114，则来自掩模版114的图形可能会被不正确地传递到目标材料120。实际上，从已污染的掩模版114和未污染的掩模版114反射的辐射110将是不同的。颗粒202可以妨碍目标材料120被正确地图形化。

图2b是光刻设备100的示意图，所述示意图图示原子束124可以如何阻止颗粒202污染掩模版114。束发生器122可以发生原子束124。在一些实施方案中，原子束124可以是带电离子束或中性原子束。在一些实施方案中，束124可以是氩束、氙束、另一非活性束或者另一类型的束。束124可以是基本上准直的。在一些实施方案中，束124可以沿越过掩模版114的已图形化表面113的路径传播。在一些实施方案中，这条路径可以基本上平行于已图形化表面113。在其他实施方案中，该路径可以与已图形化表面113成一角度，其中束124路径的一部分比束124路径的另一部分更靠近表面113。在再其他的实施方案中，束124可以顺沿越过掩模版114的已图形化表面113的全部或部分的不同路径。在一些实施方案中，束124的全部或一些可以离已图形化表面113约10厘米或更短的距离208。在一些实施方案中，束124和掩模版114附近的压力，例如在图1中图示的光刻设备100的第三室106中的压力，可以比接近真空要高。在一些实施方案中，压力可以在约10毫托到约100毫托的范围内，但是也可以使用其他的压力。

原子束124可以与颗粒202相互作用，以阻止颗粒202污染掩模版114。束124的带电离子或中性原子可以与颗粒202相互作用，以导致颗粒202在束124的方向上传播。颗粒202可以随后进入束阱126并且从腔被去除，所以颗粒202可以被阻止污染掩模版114。例如，图2b图示的颗粒202’初始可以具有速度204，所述速度204将导致颗粒202’落在掩模版114上并且污染它。原子束124的原子或离子可以与颗粒202’相互作用，并且将动量赋予颗粒202’来改变颗粒202’的速度，从而颗粒202’将至少部分在束124的方向206上传播并且进入束阱126，而不是传播到掩模版114表面113。例如，束124已经将束124的方向206上的动量赋予图2b的颗粒202”，以将颗粒202”的速度204”从将导致所述颗粒污染掩模版114的速度改变为将导致颗粒204”进入束阱126并且从光刻腔102被去除的速度204”。在一些实施方案中，束124可以具有在约1keV到约100keV范围内的能量，但是在其他实施方案中，束124可以具有不同的能量。在一些实施方案中，束124的能量可以足够高，以导致期望数量的颗粒202进入束阱126而不污染掩模版114表面。

图3是图示光刻设备100的可替换实施方案的示意图。为了简单和清楚，可以被包括在光刻设备100中的许多部件已经从图3被省去。在图3中图示的光刻设备100的实施方案中，电气系统302在束发生器122和束阱126之间建立电压差。这种电压差可以提供导致原子束124的原子或离子从束发生器122传播进入束阱126的进一步的力。

图4是图示光刻设备100的另一可替换实施方案的示意图。为了简单和清楚，可以被包括在光刻设备100中的许多部件已经从图4被省去。在图4中图示的光刻设备100的实施方案中，准直器402准直束发生器122发生的束124。在一些实施方案中，束发生器122发生带电原子束124。中和器404从束124去除电荷，从而传递越过掩模版的114已图形化表面113的束是中性束124。在光刻设备100的一些实施方案中，可以包括准直器402和中和器404中的任意一个或两个。准直器402和中和器404中的任意一个或两者可以是束发生器122或另一部件的一部分。可替换地，在一些实施方案中，准直器402和中和器404中的任意一个或两者可以是光刻设备102的单独部件。

为了图示说明和描述的目的，已经陈述了本发明的实施方案的上述描述。该描述并不打算是穷举的或者将本发明限制为所公开的明确的形式。本说明书和所附的权利要求书包括诸如左、右、顶部、底部、在......之上、在......之下、较上的、较低的、第一、第二等术语，所述术语仅被用于描述性的目的，并且不应被解读为限制性的。在此描述的设备或制品的实施方案可以被生产、被使用或者在多个位置和方位被运输。相关领域中的技术人员可以认识到，依照以上的教导，许多修改和变体是可能的。本领域中的技术人员将发现对在附图中示出的各个部件的各种等同性组合和替换。因此，本发明的范围不是被该详细的说明书限制，而是被所附的权利要求书限制。

Claims (26)

1.一种光刻设备，包括：

束发生器，所述束发生器产生被引导越过掩模版的已图形化表面的原子束；

束阱，在所述束传播越过所述掩模版之后，所述束阱捕获所述束的至少一些；以及光刻腔，所述光刻腔包括：

第一室，所述第一室包括要被从所述掩模版反射的电磁辐射图形化的一件目标材料；以及

第二室，所述第二室包括所述掩模版。

2.如权利要求1所述的设备，其中所述原子束被产生来与颗粒相互作用，以阻止所述颗粒污染所述掩模版的所述已图形化表面。

3.如权利要求1所述的设备，其中所述束发生器产生氩离子束或氙离子束中的至少一种。

4.如权利要求1所述的设备，其中所述束发生器产生具有在约1keV到约100keV范围内的能量的原子束。

5.如权利要求1所述的设备，其中所述束发生器产生与所述掩模版的所述已图形化表面基本平行的原子束。

6.如权利要求5所述的设备，其中所述原子束沿一路径传播越过所述掩模版的所述已图形化表面，所述路径的至少一部分在离所述掩模版的所述已图形化表面约10厘米或更短的距离内。

7.如权利要求1所述的设备，其中所述原子束包括带电离子。

8.如权利要求1所述的设备，其中所述原子束包括中性原子。

9.如权利要求8所述的设备，还包括中和所述束发生器发生的离子的中和器。

10.如权利要求1所述的设备，还包括：

真空管道，所述真空管道被连接到所述束阱，以从所述光刻腔去除颗粒，

其中所述第二室处于第二压力，且所述第一室处于第一压力，所述第二压力高于所述第一压力。

11.如权利要求10所述的设备，其中所述束发生器和所述束阱在所述光刻腔内。

12.如权利要求10所述的设备，还包括：

超紫外辐射源；

源光学装置，所述源光学装置从所述源接收所述超紫外辐射，并且将所述接收的超紫外辐射引导到所述掩模版的所述已图形化表面；以及

成像光学装置，所述成像光学装置接收从所述掩模版的所述已图形化表面反射到一件目标材料的超紫外辐射，其中来自所述成像光学装置的所述超紫外辐射与所述目标材料的至少部分相互作用，以图形化所述目标材料。

13.如权利要求10所述的设备，其中所述第二压力在约10毫托到约100毫托范围内。

14.如权利要求1所述的设备，还包括在所述束发生器和所述束阱之间提供电压差的电气系统。

15.一种光刻设备，包括：

光刻腔，包括：

第一室，所述第一室包括要被从掩模版反射的电磁辐射图形化的一件目标材料；以及

第二室，所述第二室包括掩模版保持器，所述掩模版保持器保持具有已图形化表面的掩模版；

源，所述源发生原子束并且引导所述束越过所述光刻腔的至少部分，其中发生所述原子束的所述源位于所述第二室中；以及

阱，所述阱从所述光刻腔去除所述原子束的原子。

16.如权利要求15所述的设备，其中所述原子束的所述原子与所述光刻腔中的颗粒相互作用，并且导致所述颗粒在朝所述阱的方向上传播，以阻止所述颗粒污染所述掩模版的所述已图形化表面。

17.如权利要求15所述的设备，其中所述原子束的所述原子在离所述掩模版的所述已图形化表面约10厘米或更短的距离内。

18.如权利要求15所述的设备，其中所述第二室中的压力在约10毫托到约100毫托的范围内。

19.如权利要求15所述的设备，其中所述原子束的所述原子具有在约1keV到约100keV范围内的能量。

20.如权利要求15所述的设备，其中所述原子束的所述原子包括带电离子。

21.如权利要求15所述的设备，其中所述原子束的所述原子包括中性原子。

22.一种在光刻中使用的方法，包括：

发生原子束；

引导所述原子束越过被设置在光刻腔的第二室中的掩模版的已图形化表面；

捕获所述原子束和多个颗粒；以及

从所述光刻腔去除所述颗粒；

其中所述光刻腔包括第一室，所述第一室包括要被从掩模版反射的电磁辐射图形化的一件目标材料；

其中在所述目标材料的图形化期间，所述第一室处于第一压力并且在所述目标材料的图形化期间，所述第二室处于高于所述第一压力的第二压力。

23.如权利要求22所述的方法，其中所述原子束具有在约1keV到约100keV范围内的能量。

24.如权利要求22所述的方法，还包括将所述第二压力降低到约10毫托到约100毫托的范围内。

25.如权利要求22所述的方法，还包括准直所述原子束。

26.如权利要求22所述的方法，其中所述原子束包括带电离子或中性原子中的至少一种。

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