[发明专利]具有相对衬底倾斜的喷洒头的液体浸没光刻系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种光刻设备以及一种器件制造方法。

背景技术

光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上(通常应用到所述衬底的目标部分上)的机器。例如，可以将光刻设备用在集成电路(IC)的制造中。在这种情况下，可以将可选地称为掩模、掩模版(reticle)、可独立控制的元件的阵列等图案形成装置用于在所述IC的单层上产生待形成的电路图案。可以将该图案转移到衬底(例如，硅晶片或平板显示器衬底)上的目标部分(例如，包括一个或多个管芯的一部分)。典型地，经由成像将所述图案转移到在所述衬底上设置的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。

通常，单个的衬底将包含连续形成图案的相邻目标部分的网络。公知的光刻设备包括：步进机，在所述步进机中，通过将全部图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分；以及扫描器，在所述扫描器中，通过沿给定方向(“扫描”方向)的辐射束扫描所述图案、同时沿与该方向平行或反向平行的方向扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。还可以通过将所述图案压印(imprinting)到所述衬底上，而将所述图案从所述图案形成装置转移到所述衬底上。

高度集成的电路需要小的电路元件。由于辐射图案形成电路元件，所以最小的特征尺寸依赖于在光刻曝光步骤中所获得的分辨率，或者用于将辐射图案投影到衬底上的投影装置的分辨率。根据瑞利准则(Raleighcriterion)，该分辨率正比于投影光的波长λ和调整因子k1，反比于投影光学系统的边缘角或俘获角θ的正弦函数，其中：

分辨率＝k1*λ/sin(θ)

分辨率可以通过多种方式降低(提高)。首先，投影光的波长λ可以被减小。更短的波长可能需要不同类型的光敏抗蚀剂和在投影装置中进行一定的改变，例如采用不同的光源和滤光片，以及针对投影光学系统的特定透镜。第二，分辨率可以通过减小调整因子k1得以降低。降低k1也可能需要使用不同类型的光敏抗蚀剂和高精度的工具。第三，边缘角θ可以通过增加投影光学系统的尺寸而增大。增大边缘角θ的效果可以通过上述正弦函数限定。减小投影光的波长λ的一种方法是通过采用浸没式光刻。

已经提出了将光刻投影设备中的所述衬底浸入具有相对较高折射率的液体中(例如，水)，以便填充所述投影系统的最终元件和所述衬底之间的空隙。由于曝光辐射在液体中会有更短的波长，因而能够实现更小特征的成像。液体的作用也可以看作允许系统的数值孔径(NA)大于1，并也可以看作增加了焦深。已经提出了其他的浸没液体，包括其中悬浮固体颗粒(例如，石英)的水。

然而，将衬底或衬底和衬底台浸没在液体池中意味着在扫描曝光过程中，必须要使液体的庞大的本体加速。这需要附加的或更有力的电机，并且液体中的湍流可能导致不期望的和无法预见的后果。

所提出的解决方案之一是：液体供给系统仅将液体提供到衬底的局部区段和投影系统的最终元件和衬底之间(通常衬底具有比投影系统的最终元件更大的表面积)。

在液体供给系统和衬底之间的间隙允许这些元件彼此之间相对移动。因为该间隙，所以需要在浸没液和至少“喷洒头(showerhead)”或液体供给系统的护罩(hood)部分(在整个描述中喷洒头和护罩交替地使用)，以防止浸没液体流出通过或破坏间隙边缘处形成的弯月面(meniscus)。例如，喷洒头可以是包括进口、出口部分和/或通道的液体供给系统的一部分。在浸没式光刻系统中可能出现的问题是，在浸没液体和衬底表面以及液体供给系统之间形成小的接触角。所述接触角由流体和表面之间的表面能量限定。小的接触角意味着可能造成流体断缺的大的毛细作用力。

在浸没式光刻中的一个需要考虑的问题是确保浸没液体的纯度和使其免受污染。在一个示例中，采用喷射系统将浸没液体再循环，以将液体喷射入投影光学系统和衬底之间的体积中，以及采用提取或吸取系统将液体从曝光区段上提取回进行再循环。然而，例如通过接收来自空气中的颗粒或由于接收来自经过曝光的光敏抗蚀剂中的材料，液体可能被污染。在正常情况下，过滤系统在适当的位置上去除污染物。

在再循环示例中，另一个需要考虑的问题是，由于在液体和衬底表面之间存在表面张力，所以实际上并不是所有的喷射入曝光区段的液体都可以被再循环。虽然大多数液体可以采用提取/再循环系统的吸取压力被提取，但是一些液滴同它们的污染物一起保留在衬底表面上。通常增加吸取压力不能帮助通过某个点，这是因为尽管这将增加再循环的速度，但是吸取压力的增加不能够解决由液体表面张力造成的问题。