[发明专利]光刻设备和器件制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光刻设备和一种用于制造器件的方法。

背景技术

光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上，通常是衬底的目标部分上 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或掩模版(reticle)的图案形成装置用于生成在 所述IC的单层上待形成的电路图案。可以将该图案成像到衬底(例如， 硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分管芯、一个或多个管芯)上。 通常，图案的转移是通过把图案成像到提供到衬底上的辐射敏感材料(抗 蚀剂)层上进行的。通常，单独的衬底将包含被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：所谓步进机，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；以及所谓 扫描器，在所述扫描器中，通过辐射束沿给定方向(“扫描”方向)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。也可能通过将图案压印(imprinting)到衬底的方式从图案 形成装置将图案转移到衬底上。

曾有提议将光刻投影设备中的衬底浸没到具有相对高的折射率的液 体中(例如水)，这样在投影系统的最终元件和衬底之间的空隙上填充液 体。优选地，所述液体可以是蒸馏水，也可以采用其他液体。本发明的实 施例基于液体来描述。然而，别的液体也是合适的，尤其是浸湿液体、不 能压缩的液体和/或具有比空气更高折射率的液体，优选折射率高于水。这 种方法的关键在于能够对更小特征成像，因为曝光辐射在液体中具有更短 的波长。(液体的效果也可以认为是提高系统的有效数值孔径(NA)同时 增加了焦深。)其他的浸没液体也有提到，包括含有悬浮的固体颗粒(例 如石英)的水或具有纳米颗粒悬浮物(颗粒最大尺寸达到10nm)的液体。 这种颗粒具有与它们悬浮其中的液体相似或相同的折射率。可选择的或附 加的是浸没液体包括碳氢化合物、含氢碳氟化合物和水溶液。

然而，将衬底或衬底与衬底台浸入液体溶池(参见，例如美国专利 US4,509,852，在此以引用的方式并入本文中)意味着在扫描曝光过程中需 要加速很大体积的液体。这需要额外的或更大功率的电动机，而液体中的 湍流可能会导致不希望的或不能预期的效果。

提出来的解决方法之一是液体供给系统通过使用液体限制系统只将 液体提供在衬底的局部区域上(通常衬底具有比投影系统的最终元件更大 的表面积)且在投影系统的最终元件和衬底之间。提出来的一种用于设置 上述解决方案的方法在公开号为WO99/49504的专利申请中公开了，在此 该专利申请的内容以引用方式并入本文中。如图2和图3所示，液体优选 地沿着衬底相对于最终元件移动的方向，通过至少一个入口IN供给到衬 底上，并在已经通过投影系统下面后，液体通过至少一个出口OUT去除。 也就是说，当衬底在所述元件下沿着—X方向扫描时，液体在元件的+X 一侧供给并且在—X一侧去除。图2是所述配置的示意图，其中液体通过 入口IN供给，并在元件的另一侧通过出口OUT去除，所述出口OUT与 低压力源相连。在图2中，虽然液体沿着衬底相对于最终元件的移动方向 供给，但这并不是必须的。可以在最终元件周围设置各种方向和数目的入 口和出口，图3示出了一个实施例，其中在最终元件的周围在每侧上以规 则的图案设置了四个入口和出口。

在图4中示出了另一个采用液体局部供给系统的浸没光刻方案。液体 由位于投影系统PL每一侧上的两个槽状入口IN供给，由设置在入口IN 沿径向向外的位置上的多个离散的出口OUT去除。所述入口IN和出口 OUT可以设置在板上，所述板在其中心有孔，投影束通过该孔投影。液体 由位于投影系统PS的一侧上的一个槽状入口IN提供，由位于投影系统 PL的另一侧上的多个离散的出口OUT去除。这引起投影系统PS和衬底 W之间的液体薄膜流。选择使用哪组入口IN和出口OUT组合可能依赖于 衬底W的移动方向(另外的入口IN和出口OUT组合是不被激活的)。

在欧洲专利申请公开出版物No.1420300和美国专利申请公开出版物 No.2004-0136494中(在此以引用的方式将该两个申请的内容整体并入本 文中)，公开了一种成对的或双台浸没光刻设备的方案。这种设备具有两 个台用以支撑衬底。在第一位置以台进行水平测量，但没有浸没液体。在 第二位置以台进行曝光，其中设置浸没液体。可选的是，设备仅具有一个 可在曝光和测量位置之间移动的台。