專利名稱：光刻設備和器件制造方法
技術領域：
光刻設備是一種將所需圖案應用到襯底上，通常是襯底的目標 部分上的機器。例如，可以將光刻設備用在集成電路(IC)的制造中。 在這種情況下，可以將可選地稱為掩模或掩模版的圖案形成裝置用于生 成在所述IC的單層上待形成的電路圖案?？梢詫⒃搱D案轉移到襯底(例 如，硅晶片)上的目標部分(例如，包括一部分管芯、 一個或多個管 芯)上。通常，圖案的轉移是通過把圖案成像到提供到襯底上的輻射敏 感材料(抗蝕劑)層上進行的。通常，單獨的襯底將包含被連續(xù)形成圖 案的相鄰目標部分的網(wǎng)絡。公知的光刻設備包括步進機，在所述步進 機中，通過將全部圖案一次曝光到所述目標部分上來輻射每一個目標部 分；以及掃描器，在所述掃描器中，通過輻射束沿給定方向("掃描" 方向)掃描所述圖案、同時沿與該方向平行或反向平行的方向掃描所述 襯底來輻射每一個目標部分。也能夠以通過將圖案壓印(imprinting)到 襯底的方式從圖案形成裝置將圖案轉移到襯底上。
00031已廣泛地承認光刻術是IC和其它的器件和/或結構制造中的關鍵步 驟之一。目前，沒有可替代的技術看上去能夠提供具有類似精度、速度 和經(jīng)濟的生產(chǎn)率的期望的圖案建構。然而，隨著使用光刻術制造的特征 的尺寸不斷變小，光刻術成為了使微型的IC或其它器件和/或結構能夠在 真實的大尺度上制造的即便不是最關鍵的門檻(gating)因素，也是最關 鍵的門檻因素中的一個。
0004可以通過如方程式(1)中所示出的分辨率的瑞利準則(Rayleigh criterion)來給出圖案印刷的限制的理論估計.-其中，人是所使用的輻射的波長，NAPS是用于印制圖案的投影系統(tǒng)的數(shù)
值孔徑，k,是依賴于工藝的調整因子，也稱為瑞利常數(shù)，以及CD是被 印制的特征的特征尺寸(或臨界尺寸)。
0005從方程式(1)可以得出，可以以三種方式實現(xiàn)減小特征的最小可 印制尺寸通過縮短曝光波長X，通過增加數(shù)值孔徑NAPS或通過減小k, 的值。
0006為了顯著地縮短曝光波長，并因此使最小可印制的節(jié)距減小，已 經(jīng)提出使用極紫外(EUV)輻射源。與配置以輸出大于或等于約157nm 的輻射波長的傳統(tǒng)的紫外輻射源相比，EUV輻射源被配置以輸出約 13nm的輻射波長。因此，EUV輻射源可以構成邁向獲得小的特征印刷的 非常重要的一步。這樣的輻射用術語極紫外或軟x射線來表示，可能的 源例如包括由激光誘導等離子體源、放電等離子體源或來自電子儲存環(huán) 的同步加速器輻射。

發(fā)明內(nèi)容
0007由EUV輻射源輻射的功率依賴于所述源的尺寸。通常，期望聚集 盡可能大的由所述源輻射的功率，因為輻射功率的大的聚集效率意味著 可以減小提供給所述源的功率，這將有益于所述源的壽命。源的尺寸與 聚集角一起形成所述源的集光率。只有被發(fā)射的在所述源的集光率中的 輻射可以被考慮和被用于照射圖案形成裝置。圖4a示意性地顯示出等離子體中的顆粒的密度分布；在掃描模式中，在對支撐件MT和襯底臺WT同步地進行掃描的 同時，將賦予所述輻射束的圖案投影到目標部分C上(即，單一的動態(tài) 曝光)。襯底臺WT相對于支撐件MT的速度和方向可以通過所述投影 系統(tǒng)PS的(縮小)放大率和圖像反轉特性來確定。在掃描模式中，曝光 場的最大尺寸限制了單一動態(tài)曝光中所述目標部分的寬度(沿非掃描方 向)，而所述掃描運動的長度確定了所述目標部分的高度(沿所述掃描 方向)。圖3a-b顯示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于

圖1和2的光刻設備中 的等離子體源300。圖3a顯示在x-z平面中的等離子體源300的示意性 剖視圖。圖3b顯示在x-y平面中的所述源300的示意性俯視圖。應當理 解，等離子體源300不限于圖3a-b中顯示的例子?？梢詷嬙斓入x子體源so。參考圖4b，這個圖顯示出各個基礎源340a-d的示意圖，所述基礎 源340a-d可以在等離子體放電期間出現(xiàn)在距離Dl上。圖4b還顯示出在 圖4a中示出的顆粒密度的分布。多個基礎源340a-d隨時間的聚集效應確 定源300的有效軸向尺寸。源SO的有效軸向尺寸反過來影響源的集光 率?；A源越多，集光率越高。現(xiàn)在參考圖5，該圖示意性地顯示出在相對于陽極310定位陰極 305以便產(chǎn)生初始的等離子體參數(shù)的強梯度時的等離子體320的膨脹。用 激光源325執(zhí)行等離子體放電的點燃。將由激光源325輸出的輻射束330 通過開口 335聚焦到陰極305的上部307上。由于在薄層306中激光能 量的吸收，Sn被蒸發(fā)且部分地電離以形成等離子體320。0066在激光燒蝕之后的幾十納秒，燃料蒸汽膨脹且到達陽極310的邊 緣，形成陰極305和陽極310之間的導電路徑。 一旦形成了導電路徑，陽極310和陰極305之間的放電被觸發(fā)，從而導致等離子體320內(nèi)的進 一步的電離和加熱。圖5顯示出在燃料蒸汽的膨脹期間在陰極305和陽 極310之間出現(xiàn)的電流線360a-d。電流線360a-d產(chǎn)生磁場B和洛侖茲力 F。如從圖5中所看到的，電流線360a-d被強烈地引導至源300的左區(qū)域 365a和右區(qū)域365b，從而在這些區(qū)域中產(chǎn)生大致沿軸線z方向的洛侖茲 力F。結果，由于電流線360a-d的強的曲率和洛侖茲力F的方向，等離 子體320的壓縮可以僅在靠近陰極305的非常受限制的區(qū)或區(qū)域370中 出現(xiàn)。在靠近陰極305的表面的區(qū)域370中，洛侖茲力的方向大致垂直 于z方向且洛侖茲力沿z方向在小的距離上徑向壓縮等離子體320。在這 個配置中，可以沿z方向僅出現(xiàn)單個微箍縮或EUV熱斑。在區(qū)或區(qū)域 370外面，電流線的強曲率導致等離子體沿軸向方向的另外的膨脹，因此 減小了預壓縮的等離子體柱中的顆粒的數(shù)量?？商娲兀枠O310和陰極305可以相對于彼此移動，例如沿放 電軸線(z方向)，以便調整箍縮的軸向尺寸。例如，在一個實施例中， 陽極310可以與驅動單元相連，所述驅動單元被構造和布置以例如沿軸 向方向對陽極進行移位。驅動單元可以與控制器通信，以調整陽極的位 置?？刂破骺梢钥刹僮餍缘剡B接至監(jiān)控單元(例如照相機)，所述監(jiān)控 單元配置以在放電期間監(jiān)控等離子體箍縮。例如，監(jiān)控單元可以確定， 初始的陰極-陽極配置產(chǎn)生具有一個或更多個EUV輻射點的等離子體箍
20縮?；诒O(jiān)控單元的結果，控制器可以被配置以控制驅動單元，來相對 于陽極調整陰極的位置(例如軸向位置)，以便減小或增加EUV輻射點 或熱斑的數(shù)量，并因此調整源300的集光率。等離子體源600還可以包括用于點燃等離子體的激光源630。在這 樣的配置中，可以在陰極605的上表面620上布置錫(Sn)層。如在圖 3a-b的實施例中所指出的，將由激光源630輸出的輻射束635聚焦到陰 極605的上表面620上。由于吸收激光能量，Sn被蒸發(fā)且被部分地電 離。
[00721在操作中，在陰極605和陽極610之間施加高的電壓。由燃料 (例如錫)電離產(chǎn)生的電子和離子促使陰極605和陽極610之間被貫 穿，其反過來產(chǎn)生等離子體640。由于在陰極605和陽極610之間產(chǎn)生的 高的電流和在陰極605處的電流線650的集中，等離子體640箍縮在陰 極605的上表面620上或其附近。
[0073在圖6的實施例中，陰極的上表面620和陽極的上表面625大致 在同一平面內(nèi)，例如共平面。如在圖5的實施例中所討論的，應當理 解，當沿z軸線以一小距離分隔開上表面620、 625時，沿放電軸線(軸 向或z軸線)的箍縮的膨脹仍然可以被減小。
[0074j盡管圖3a-6中的EUV源被示出使用完全軸向對稱的電極系統(tǒng)， 但是應當理解也可以用不軸向對稱的電極系統(tǒng)來執(zhí)行EUV輻射等離子體 的軸向尺寸的調節(jié)。由于被輻射束蒸發(fā)的初始等離子體的旋轉對稱性， 等離子體箍縮的位置穩(wěn)定性即使在不旋轉對稱的系統(tǒng)也可以被基本上改 善，例如類似于圖7中示意性地顯示出的示例。
00751圖7顯示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的等離子體源700。等離子體陽極710包括第一部分710a和位于陰極705附近的第二部分710b。陽極 710的第一和第二部分710a-b具有大致彎曲的形狀，其包圍陰極705的 一部分。第一和第二部分710a-b可以大致以距離陰極705相同的距離定 位，如圖7所顯示的。然而，應當理解，陰極705和第一部分710a之間 的距離以及陰極705和第二部分710b之間的距離在本發(fā)明的實施例中可 以不同。
[0076在圖7中，相對于陰極705定位第一和第二部分710a-b，使得陽 極710和陰極705的上表面711a-b之間沿z方向的距離￡比在x-y平面 中的分隔陰極705和陰極710的距離L小，優(yōu)選地，相當小。距離￡可 以是正的或負的，即陽極710的上表面711a-b可以在陰極705的上表面 的上方或下方。
[0077類似于圖6，等離子體源700可以包括用于點燃等離子體740的激 光源730。在這樣的配置中，可以將錫(Sn)層布置到陰極的上表面上。 如在圖3a-b的實施例中所指出的，將由激光源730輸出的輻射束735聚 焦到陰極705的上表面上。由于吸收激光能量，Sn被蒸發(fā)且被部分地電 離。圖7顯示出在陰極705處的電流線750的集中。 [00781圖8顯示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的等離子體源800。等離子體 源800包括陰極805、陽極810和位于陽極和陰極之間的放電空間815。 陽極810包括第一板810a和位于陰極805附近的第二板810b。第一和第 二板810a-b大致平行于陰極805，且以距離陰極805大致相同的距離L 定位。應當理解，陰極805和第一部分810a之間的距離以及陰極805和 第二部分810b之間的距離在本發(fā)明的另一實施例中可以不同。00791如在圖7中，第一和第二板810a-b被相對于陰極805定位，使得 沿z方向的陽極810和陰極805的上表面810a-b之間的距離￡比在x-y 平面中分隔陰極805和陽極810的距離L小，期望地相當小。距離￡可 以是正的或負的，即陽極810的上表面Slla-b可以位于陰極805的上表 面的上方或下方。
0080另外，類似于圖6，等離子體源800可以包括用于點燃等離子體 840的激光源830。在這樣的配置中，可以將錫(Sn)層布置在陰極的上 表面上。如在圖3a-b的實施例中所指出的，將由激光源830輸出的輻射束835聚焦到陰極805的上表面上。由于吸收激光能量，Sn被蒸發(fā)且被 部分地電離。圖8顯示出在陰極805處的電流線850集中。 [0081應當理解，在本發(fā)明的其它實施例中可以修改圖6-8中顯示的系 統(tǒng)。另外，鑒于圖5-8中的陽極不阻擋由等離子體箍縮發(fā)射的輻射的事 實，可以基本上增加EUV輻射的聚集角。
[00821通過控制用輻射束將工作材料燒蝕到陰極的表面上，還可附加地 或可替代地在本發(fā)明的實施例中產(chǎn)生初始的等離子體參數(shù)的強梯度。由 輻射束和工作材料(燃料)之間在陰極上的相互作用產(chǎn)生的初始的燃料 蒸汽和等離子體的膨脹可能依賴于陰極上的輻射束的斑尺寸和輻射束的 聚焦條件。
00831例如參考圖9，陰極910的上表面可以大致定位于光學系統(tǒng)936的 焦平面中，該光學系統(tǒng)936將輻射束935引導到陰極的上表面上。在該 實施例中，相當大地減小了陰極的上表面上的輻射束的徑向斑。這種配 置產(chǎn)生了大致等方向性地膨脹的初始的等離子體940，如在圖9中示意性 地顯示的。由于激光燒蝕的電離的氣體的蒸汽的膨脹在圖9中由箭頭920 示意性地表示。應當理解，在初始的等離子體940中沿z軸線的顆粒的 密度小于大致沿z軸線膨脹的非等方向性的等離子體中的顆粒的密度。 因此，在圖9的實施例中的等離體的壓縮以及因此微箍縮的形成可以僅 出現(xiàn)在靠近陰極910的表面的區(qū)域中。在一個實施例中，輻射束935的 斑的尺寸(例如直徑)小于約50pm。在一個實施例中，從在約30nm和 50pm之間的范圍選擇出斑的尺寸。
[0084雖然在本文中詳述了光刻設備用在制造IC (集成電路)，但是 應該理解到這里所述的光刻設備可以在制造具有微米尺度、甚至納米尺 度的特征的部件方面有其它的應用，例如制造集成光學系統(tǒng)、磁疇存儲 器的引導和檢測圖案、平板顯示器、包括液晶顯示器(LCD)的平板顯 示器、薄膜磁頭等。應該認識到，在這種替代應用的情況中，可以將此 處便用的任意術語"晶片"或"管芯"分別認為是與更上位的術語"襯 底"或"目標部分"同義。這里所指的襯底可以在曝光之前或之后進行 處理，例如在軌道(一種典型地將抗蝕劑層涂到襯底上，并且對己曝光 的抗蝕劑進行顯影的工具)、量測工具和/或檢驗工具中。另外，所述襯底可以處理一次以上，例如為產(chǎn)生多層ic，使得這里使用的所述術語
"襯底"也可以表示已經(jīng)包含多個已處理層的襯底。 [00851雖然以上已經(jīng)做出了具體的參考，在光學光刻術的情況中使用 本發(fā)明的實施例，但應該理解的是，本發(fā)明可以有其它的應用，例如壓 印光刻術，并且只要情況允許，不局限于光學光刻術。在壓印光刻術 中，圖案形成裝置中的拓撲限定了在襯底上產(chǎn)生的圖案?？梢詫⑺鰣D 案形成裝置的拓撲印刷到提供給所述襯底的抗蝕劑層中，在其上通過施 加電磁輻射、熱、壓力或其組合來使所述抗蝕劑固化。在所述抗蝕劑固 化之后，所述圖案形成裝置從所述抗蝕劑上移走，并在抗蝕劑中留下圖 案。
[0086盡管以上已經(jīng)描述了本發(fā)明的特定的實施例，但是應該理解的
是本發(fā)明可以以與上述不同的形式實現(xiàn)。例如，本發(fā)明可以采取包含用 于描述上述公開的方法的一個或更多個機器可讀指令序列的計算機程序 的形式，或者采取具有在其中存儲的這種計算機程序的數(shù)據(jù)存儲介質的 形式(例如，半導體存儲器、磁盤或光盤)。
[00871以上描述旨在進行解釋，而不是限制性的。因而，本領域普通 技術人員可以理解，在不偏離下述權利要求的保護范圍的前提下可以對 所描述的發(fā)明進行修改。
00881本發(fā)明不限于光刻設備的應用或用于如在本實施例中描述的光 刻設備中。另外，附圖通常僅包括對于理解本發(fā)明所必需的元件和特 征。除此之外，光刻設備的附圖是示意性的，不是成比例的。本發(fā)明不 限于示意圖中顯示的這些元件(例如在示意圖中繪出的反射鏡的數(shù) 量)。此外，本發(fā)明不限于關于圖l和2描述的光刻設備。
2權利要求
1.一種配置用以產(chǎn)生用于光刻設備的輻射的源，所述源包括陽極；和陰極，所述陰極和陽極被配置以在所述陽極和所述陰極之間的放電空間中的燃料中產(chǎn)生放電，以便產(chǎn)生等離子體，所述陰極和陽極彼此相對地定位使得在使用中在所述陽極和所述陰極之間延伸的電流線大致彎曲以便產(chǎn)生大致徑向地壓縮僅在所述陰極或所述陽極的上表面附近的區(qū)域中的等離子體的力。
2. 根據(jù)權利要求1所述的源，其中所述力基本上導致所述等離子體沿大致垂直于所述上表面的方向且在所述上表面附近的區(qū)域的外部的膨脹。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的源，其中沿大致平行于所述上表面的方向分隔所述陰極和所述陽極的距離L大于沿大致垂直于所述上表面的方向分隔所述陰極和所述陽極的距離t。
4. 根據(jù)權利要求3所述的源，其中，L》2*￡。
5. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的源，其中所述上表面與所述陽極或陰極中的另一個的上表面大致共平面。
6. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的源，其中所述陰極和陽極是旋轉對稱的。
7. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的源，其中所述燃料被布置到所述上表面上。
8. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的源，其中所述燃料包括Sn、 Xe或Li中的至少一種。
9. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的源，其中所述源的集光率大致與所述光刻設備的集光率匹配。
10. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的源，其中所述源的集光率小于約0.03mn^的球面度。
11. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的源，其中所述陰極或陽極包括第一部分和第二部分，且其中所述陰極或陽極中的另一個定位在所述第一部分和第二部分之間。
12. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的源，其中所述輻射具有在極紫外范圍內(nèi)的波長。
13. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的源，還包括配置以輸出輻射束的輻射源和配置以將所述輻射束引導到所述上表面上的光學系統(tǒng)，其中所述上表面大致定位在所述光學系統(tǒng)的焦平面中。
14. 根據(jù)權利要求13所述的源，其中在所述上表面上的輻射束的斑尺寸在約3(Vm和50pm之間的范圍中。
15. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的源，其中在所述上表面附近的區(qū)域中的所述等離子體的壓縮在所述放電期間產(chǎn)生單個輻射發(fā)射斑。
16. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的源，其中所述上表面是所述陰極的上表面。
17. —種光刻系統(tǒng)，包括源，所述源配置以產(chǎn)生用于光刻設備的輻射，所述源包括 陽極；禾口所述陰極和陽極被配置以在所述陽極和所述陰極之間的放電空間中 的燃料中產(chǎn)生放電，以便產(chǎn)生等離子體，所述陰極和陽極彼此相對地定 位使得在使用中在所述陽極和所述陰極之間延伸的電流線大致彎曲以便 產(chǎn)生大致徑向地壓縮僅在所述陰極或所述陽極的上表面附近的區(qū)域中的 等離子體的力；圖案支撐件，其被配置以保持圖案形成裝置，所述圖案形成裝置配 置以使所述輻射圖案化以形成圖案化的輻射束； 襯底支撐件，其被配置以支撐襯底；和投影系統(tǒng)，其被配置以將所述圖案化的輻射束投影到所述襯底上。
18. 根據(jù)權利要求17所述的設備，其中所述力基本上導致所述等離 子體沿大致垂直于所述上表面的方向且在所述上表面附近的區(qū)域的外部 的膨脹。
19. 根據(jù)權利要求17或18所述的設備，其中沿大致平行于所述上表 面的方向分隔所述陰極和所述陽極的距離L大于沿大致垂直于所述上表 面的方向分隔所述陰極和所述陽極的距離L
20. 根據(jù)權利要求19所述的設備，其中，L > 2*￡。
21. 根據(jù)權利要求17-20中任一項所述的設備，其中所述上表面與所 述陽極或陰極中的另一個的上表面大致共平面。
22. 根據(jù)權利要求17-21中任一項所述的設備，其中在所述上表面附 近的區(qū)域中的所述等離子體的壓縮在所述放電期間產(chǎn)生單一輻射發(fā)射 斑。
23. 根據(jù)權利要求17-22中任一項所述的設備，其中所述燃料被布置 到所述上表面上。
24. 根據(jù)權利要求17-23中任一項所述的設備，其中所述燃料包括 Sn、 Xe或Li中的至少一種。
25. 根據(jù)權利要求17-24中任一項所述的設備，其中所述源的集光率 大致與所述光刻設備的集光率匹配。
26. 根據(jù)權利要求17-25中任一項所述的設備，其中所述上表面是所 述陰極的上表面。
27. —種用于產(chǎn)生用在光刻設備中的輻射的方法，所述方法包括步驟將燃料供給位于陰極和陽極之間的放電空間；在所述陰極和所述陽極之間在所述燃料中產(chǎn)生放電以形成適合于發(fā) 射所述輻射的等離子體；和彼此相對地定位所述陰極和所述陽極，使得在使用中在所述陽極和 所述陰極之間延伸的電流線大致彎曲，以便產(chǎn)生大致徑向地壓縮僅在所 述陰極或陽極的上表面附近的區(qū)域中的等離子體的力。
28. 根據(jù)權利要求27所述的方法，其中所述力基本上導致所述等離 子體沿大致垂直于所述上表面的方向且在所述上表面附近的區(qū)域的外部 的膨脹。
29. 根據(jù)權利要求27或28所述的方法，其中沿大致平行于所述上 表面的方向分隔所述陰極和所述陽極的距離L大于沿大致垂直于所述上 表面的方向分隔所述陰極和所述陽極的距離C。
30. 根據(jù)權利要求29所述的方法，其中，L》2*￡。
31. 根據(jù)權利要求27-30中任一項所述的方法，其中所述上表面與所 述陽極或陰極中的另一個的上表面大致共平面。
32. 根據(jù)權利要求27-31中任一項所述的方法，其中在所述上表面附 近的區(qū)域中的所述等離子體的壓縮在所述放電期間產(chǎn)生單一輻射發(fā)射 斑。
33. 根據(jù)權利要求27-32中任一項所述的方法，其中所述燃料被布置 到所述上表面上。
34. 根據(jù)權利要求27-33中任一項所述的方法，其中所述燃料包括 Sn、 Xe或Li中的至少一種。
35. 根據(jù)權利要求27-34中任一項所述的方法，其中定位步驟包括彼 此相對地定位所述陰極和所述陽極，使得被配置以產(chǎn)生所述等離子體的 源的集光率大致與所述光刻設備的集光率匹配。
36. —種器件制造方法，其包括步驟.-產(chǎn)生輻射束，所述產(chǎn)生步驟包括將燃料供給位于陰極和陽極之間的放電空間， 在所述陰極和所述陽極之間在所述燃料中產(chǎn)生放電，以形成適 合于發(fā)射所述輻射的等離子體，和彼此相對地定位所述陰極和所述陽極，使得在使用中在所述陽 極和所述陰極之間延伸的電流線大致彎曲，以便產(chǎn)生大致徑向地壓縮僅 在所述陽極或陰極的上表面附近的區(qū)域中的等離子體的力； 圖案化所述輻射束以形成圖案化的輻射束；和 將所述圖案化的輻射束投影到襯底上。
全文摘要
本發(fā)明公開了配置以產(chǎn)生用于光刻設備的輻射的源。所述源包括陽極和陰極。陰極和陽極被配置以在陽極和陰極之間的放電空間中的燃料中產(chǎn)生放電，以便產(chǎn)生等離子體，陰極和陽極彼此相對地定位，使得在使用中在陽極和陰極之間延伸的電流線大致彎曲，以便產(chǎn)生大致徑向地壓縮僅在陰極或陽極的上表面附近的區(qū)域中的等離子體的力。
文檔編號H05G2/00GK101690419SQ200880024087
公開日2010年3月31日 申請日期2008年7月28日 優(yōu)先權日2007年8月8日
發(fā)明者A·J·布里克, D·V·洛帕伊夫, K·N·克什烈夫, P·S·安提斯弗諾夫, V·M·克里夫特遜, V·V·伊萬諾夫, V·Y·班尼恩 申請人:Asml荷蘭有限公司