光刻设备和器件制造方法 【技术领域】
本发明总体涉及一种光刻投射设备，其包括：
用于供应辐射投射光束的辐射系统；
用于按照所需图案使得投射光束形成图案的程控形成图案装置；
用于保持基底的基底台；以及
用于在基底的靶部上投射形成图案的光束的投射系统。
背景技术
光刻投射设备用于制造集成电路(IC)，平板显示器和其他涉及细小结构的装置中。程控形成图案装置产生与例如IC的单个层相对应的图案。并且此图案成像在基底(例如硅片或玻璃板)上的靶部(即包括通过或多个电路小片的部分)，该基底已经涂覆对辐射敏感的材料(抗蚀剂)。
在此成像步骤之前，基底可经过多种工艺，例如涂底层、抗蚀剂涂覆、软烘烤。在曝光之后，基底可以经过其他工艺，例如后曝光烘烤(PEB)，显影、硬烘烤和成像元件的测量/检验。这些过渡工艺在基底上形成具有图案的抗蚀剂层。随后是例如沉积、蚀刻、离子注入(掺杂)、金属化、氧化、化学机械抛光等一个和多个形成图案步骤，其中每个步骤用来完成、产生或调整该器件的一层。如果需要多层，对于每个新的层重复整个工艺或其变型。逐渐地，在该基底(薄片)上呈现出一排器件。这些器件接着通过例如切块或锯切相互分开，由此单个器件可安装在载体，连接在销上等等。可以如下获得这种工艺的进一步的信息，例如从McGraw Hill Publishing Co.1997年出版的Petervan的题为“Microchip Fabrication：A Practical Guide toSemiconductor Processing”(ISBN0-07-0672504)的书中得到，该出版物结合于此作参考。
为了满足在采用光刻投射设备制造的器件上形成越来越小的部件的需要，必须使用更短波长地例如EUV辐射的辐射。然而，传统程控形成图案装置不适于使用EUV辐射。例如，用来反射EUV光的多层叠置件内的表面张力非常高并将在传统的空间光调制器中弯曲该元件。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种光刻投射设备，其中程控形成图案装置适于使用EUV辐射。
按照本发明此目的和其他目的在开头段落中提出的光刻设备中实现，该设备的特征在于，程控形成图案装置包括多个反射元件，每个元件包括第一和第二分布式布拉格反射器，该反射器在辐射的入射投射光束的方向上大致相互对齐，并包括用于在所述方向上调整其间隙的装置。
其中，在第一位置，第一和第二分布式布拉格反射器的间隙在来自第一和第二分布式布拉格反射器的反射之间产生相消干涉，并且反射元件的反射率相对低；在第二位置，第一和第二分布式布拉格反射器的间隙在来自第一和第二分布式布拉格反射器的反射之间产生相长干涉，并且反射元件的反射率相对高。
此布置提供一种程控形成图案装置，其中每个反射元件可控制成在特定波长的例如EUV辐射的辐射下在相对高和相对低的反射之间转换。因此通过将不同的反射元件设置在不同的状态，该程控形成图案装置可给予光束所需的图案。
用于在每个反射元件中调整第一和第二分布式布拉格反射器的间隙的致动器可同样将该间隙设置在多个位置之一上，将反射元件的反射率设置在第一位置和第二位置之间的多个水平上，在第一位置上该反射率大致是零，在第二位置上该反射率最大。这有助于更好控制给予投射光束的图案。
为便于制造该程控形成图案装置，两个或多个反射元件可具有共同第一分布式布拉格反射器。每个反射元件的反射率接着通过相对于第一分布式布拉格反射器运动第二分布式布拉格反射器来设定。
最好是，辐射的投射光束是EUV辐射，分布式布拉格反射器设计成单独反射使用波长下的EUV辐射，并且第一和第二位置之间的第一和第二分布式布拉格反射器的间隙的差别是所使用的EUV辐射波长的大约四分之一。此布置在反射元件的最大和最小反射率之间提供对比。
调整第一和第二分布式布拉格反射器的间隙的装置可以是压电致动器。这种致动器的性能很好理解，并可以将这种压电致动器的运动控制在非常高的精度上。由于压电致动器的运动范围是几个纳米的等级并所需精度将在次纳米范围内，这是需要的。例如，在第一和第二位置之间设置10灰度级，相邻位置处的间隙之间的差别将大约是0.2～0.5nm。
每个反射元件可具有单个用于运动其分布式布拉格反射器之一的压电元件。作为选择，两个或多个反射元件可具有共同的压电元件。由于压电效应对于电极是局部的，电压在该电极处供应到压电元件。局部效应可用来分开调整每个反射元件中的分布式布拉格反射器的位置。使用共同的压电元件可显著简化程控形成图案装置的制造。
作为另一选择，用于调整第一和第二分布式布拉格反射器的间隙的装置可以通过静电致动器。由于不需要设置压电元件，这可以降低程控形成图案装置的复杂性并有助于其制造。
按照本发明的另一方面，提供：
一种器件制造方法，该方法包括如下步骤：
设置基底；
使用辐射系统提供辐射的投射光束；
使用程控形成图案装置使得投射光束形成图案；以及
将辐射的形成图案的光束投射在基底的靶部上；
其特征在于，所述程控形成图案装置包括多个反射元件，每个反射元件的反射率由在大致平行于辐射的投射光束的方向上并位于一对包括在每个反射元件中的分布式布拉格反射器之间的距离确定；并且该方法还包括在每个所述对的分布式布拉格反射器之间设定距离以便按照所需图案为每个反射元件提供所需反射率的步骤。
这里使用的术语“程控形成图案装置”应广义地解释为如何可以用来使得入射的辐射光束形成具有图案的截面的装置，使得在基底的靶部上产生所需图案。在此文中同样可使用术语“光阀”和“空间光调制器”(SLM)。这些形成图案装置的实例包括：
程控反射镜阵列。这种设备的例子是具有粘弹性控制层和反射表面的矩阵可寻址表面。这种装置的理论基础是(例如)反射表面的寻址区域将入射光反射为衍射光，而非可寻址区域将入射光反射为非衍射光。用适当的空间滤光器，从反射的光束中滤除所述非衍射光，只保留衍射光到达基底；可同样以相同的方式使用网格光阀(GLV)的阵列。每个GLV包括多个反射带，该带可相互变形以便形成将入射光反射成衍射光的网格。按照这种方式，光束根据矩阵可寻址表面的寻址图案而产生图案。程控反射镜阵列的另一实施例利用微小反射镜的矩阵排列，通过使用适当的局部电场，或者通过使用压电致动器装置，使得每个反射镜能够独立地对于一轴倾斜。再者，反射镜是矩阵可寻址的，以使可寻址的反射镜以不同的方向将入射的辐射束反射到非可寻址反射镜上；按照这种方式，根据矩阵可寻址反射镜的可寻址图案对反射光束进行图案形成。可以用适当的电子装置进行该所需的矩阵寻址。在上述两种情况中，程控形成图案装置可包括一个或者多个程控反射镜阵列。反射镜阵列的更多参考信息可以从例如美国专利US5,296,891和美国专利US5,523,193、和PCT专利申请WO 98/38597和WO 98/33096中获得，这些文献在这里引入作为参照。
程控LCD阵列，例如由美国专利US5,229,872给出了这种结构的示例，它在这里引入作为参照。
应该理解到何处使用预偏置特性、光学邻近矫正特性、相变化技术和分次曝光技术。在程控形成图案装置上“显示”的图案可显著不同于逐渐转换成基底上的一层或之上的图案。
为了简单起见，投射系统在下文称为“透镜”；可是，该术语应广义地解释为包含各种类型的投射系统，包括例如折射光学装置，反射光学装置，反折射系统和微透镜阵列。可以理解本申请中使用的术语“投射系统”简单指的是任何用于将来自程控形成图案装置的形成图案的光束传递到基底上的系统。辐射系统还可以包括根据这些设计类型中任一设计的操作部件，该操作部件用于操纵、整形或者控制辐射的投射光束，这种部件在下文还可共同地或者单独地称作“透镜”。已经提出在投射系统的最后元件和基底之间的空间内填充其折射指数大于1的液体。由于曝光辐射将在液体中具有更短的波长，使得更小的特征成像。本发明可用于这种类型的设备中。另外，光刻设备可以具有两个或者多个基底台(和/或两个或者多个掩模台)。在这种“多级式”装置中，可以并行使用这些附加台，或者可以在一个或者多个台上进行准备步骤，而一个或者多个其它台用于曝光。例如在美国专利US5,969,441和WO98/40791中描述的二级光刻设备，这里作为参考引入。
尽管在本申请中，本发明的装置具体用于制造IC(集成电路)，但是应该明确理解这些装置可能具有其它应用。例如，它可用于集成光学系统的制造，用于磁畴存储器、液晶显示板、薄膜磁头、薄膜晶体管液晶显示器、印刷电路板(PCB)等的引导和检测图案。
在本文件中，使用的术语“辐射”和“光束”包含所有类型的电磁辐射，包括紫外辐射(例如具有365，248，193，157或者126nm波长)和EUV(远紫外辐射，例如具有5-20nm的波长范围)以及例如离子束或电子束的粒子束。
【附图说明】
现在将通过实例参考所附示意附图描述本发明的示例性实施例，附图中：
图1表示按照本发明的实施例的光刻投射设备；
图2表示适用于本发明的分布式布拉格反射器；
图3表示使用两个分布式布拉格反射器产生具有可调整的反射率的元件；
图4表示按照本发明的程控形成图案装置的一部分；
图5表示按照本发明的另一程控形成图案装置的一部分；
图6表示按照本发明的压电致动器驱动的程控形成图案装置的一部分；以及
图7表示按照本发明的静电致动器驱动的程控形成图案装置的一部分。
在图中相同的附图标记表示相同的部分。
【具体实施方式】
实施例1
图1是示意地表示本发明具体实施例光刻投射装置。该装置包括：
辐射系统Ex，IL，用于提供辐射投射光束PB(例如UV辐射)，在这种具体例子中，该装置还包括辐射源LA；
用于将图案施加在投射光束上的程控形成图案装置PPM(例如程控反射镜阵列)；通常该程控形成图案装置的位置将相对于物体PL固定；然而它可以连接到定位装置上以便相对于物体PL精确地定位基底。
目标台(基底台)WT，其设有用于保持基底W(例如涂敷抗蚀剂的硅晶片)的基底保持器，并与用于将基底相对于物体PL精确定位的定位装置连接；
用于将形成图案的光束投射到基底W的靶部C(例如包括一个或多个电路小片)上的投射系统(“透镜”)PL(例如石英和/或CaF2透镜系统或包括由如上材料制成的透镜元件的反折射系统或反射镜系统)；该投射系统可将程控形成图案装置的图像投射到基底上；作为选择，该投射系统可投射第二源的图像，程控形成图案装置的元件为该第二源用作遮光器；该投射系统还可包括微透镜阵列(已知为MLA)，例如以便形成第二源并将微点投射在基底上。
如这里指出的，该设备属于反射型(即具有反射型程控形成图案装置)。可是，一般来说，它还可以是例如透射型(即具有透射型程控形成图案装置)。
辐射源LA(例如准分子激光器)产生辐射光束。该光束直接或经过如扩束器Ex的横向调节装置后，再射入到照射系统(照射器)IL中。照射器IL可包括调节装置AM，用于设定光束强度分布的外和/或内径向量(通常分别称为σ-外和σ-内)。另外，它一般包括各种其它部件，如积分器IN和聚光器CO。按照这种方式，照射到程控形成图案装置PPM上的光束PB在其横截面具有理想的均匀性和强度分布。
应该注意，图1中的辐射源LA可以置于光刻投射设备的壳体中(例如当源LA是汞灯时经常是这种情况)，但也可以远离光刻投射设备，其产生的辐射光束(例如通过适当的定向反射镜的帮助)引导至该设备中；当光源LA是准分子激光器时通常是后面的那种情况。本发明和权利要求包含这两种方案。
光束PB然后与程控形成图案装置PPM相交。已经由形成图案装置PPM反射的光束PB通过投射系统PL，该系统将光束PB聚焦在基底W的靶部C上。在定位装置(和干涉测量装置IF)的辅助下，基底台WT可以精确地移动，例如在光束PB的光路中定位不同的靶部C。在使用时，用于程控形成图案的定位装置可例如在扫描期间用来精确地修正程控形成图案装置PPM相对于光束PB的光路的位置。一般地，用图1中未明确显示的长冲程模块(粗略定位)和短行程模块(精确定位)，可以实现目标台WT的移动。可是，在类似的系统可用来定位程控形成图案装置。将理解到投射光束可有选择地/另外地运动，同时目标台和/或程控形成图案装置可具有固定位置以便提供所需的相对运动。
尽管在这里描述的本发明光刻设备用来在基底上曝光抗蚀剂，将理解到本发明不局限于此应用，并且该设备可用来投射形成图案的投射光束以便使用在无抗蚀剂的光刻中。
所表示的设备可以按照四种优选模式使用：
1.步进模式：程控形成图案装置上的整个图案一次投射(即单“闪射”)到靶部C上。然后基底台WT沿x和/或y方向移动，以使不同的靶部C能够由光束PB照射。
2.扫描模式：大致与步进式模式相同，但是所给的靶部C没有暴露在单“闪射”中。而是，程控形成图案装置沿给定的方向(所谓的“扫描方向，例如y方向”)以速度v移动，以使投射光束PB扫描整个程控形成图案装置；同时，基底台WT沿相同或者相反的方向以速度V＝Mv同时移动，其中M是透镜PL的放大率。在这种方式中，可以曝光相对较大的靶部C，而没有牺牲分辨率。
3.脉冲模式：该程控形成图案装置保持大致静态并且整个图案使用脉冲辐射源投射到基底的靶部C上。基底台WT以大致恒定的速度移动，使得投射光束PB扫描基底W上的一条线。程控形成图案装置上的图案如果需要在辐射系统的脉冲之间进行更新，并且脉冲进行定时使得连续的靶部C在基底的所需位置上曝光。因此，投射光束可扫描整个基底W，使得对于基底上的一条的完整图案进行曝光。重复此过程直到整个基底逐行曝光为止。
4.连续扫描模式：大致与脉冲模式相同，但是使用大致恒定的辐射源，程控形成图案装置上的图案在投射光束扫描基底并将其曝光时更新。
同样可以采用所述模式的组合和/或变型，或者采用完全不同的模式。
图2表示用于本发明的这种类型的布拉格反射器。分布式布拉格反射器包括多层叠置件10。对于用于EUV的分布式布拉格反射器，叠置件10可例如包括钼层11、13、15，其中插入硅层12、14、16。由于从金属层11、13、15的上表面11a、13a、15a反射辐射的相长干涉，出现高的反射率(大约70％)。为了使得此相长干涉最大，在指引辐射的方向上金属层的上表面11a、13a、15a之间的距离(考虑到入射角度)应该是所使用辐射波长的一半的倍数。尽管图2的分布式布拉格反射器表示有三个金属层，将理解到实际上可以使用更多数量的层(例如80层)以便获得最佳的反射率。关于分布式布拉格反射器的更多的信息可以在EP1,065,532A和EP1,065,568A中找到，该专利结合于此作参考。
图3示意表示用于本发明的程控形成图案装置的反射元件。该程控形成图案装置包括多个布置在一表面上的反射元件，辐射的投射光束入射到该表面上。每个反射元件可单独控制，通过改变有些反射元件的反射率，使得由程控形成图案装置反射的光束在其截面内包含所需图案。每个反射元件包括两个分布式布拉格反射器10、20，该反射器在辐射的投射光束的方向上相互对齐，使得任何通过第一分布式布拉格反射器10的辐射入射在第二分布式布拉格反射器20上。当在辐射的光束方向上两个分布式布拉格反射器10、20的金属层的上表面15a、21a的距离D2是辐射的光束波长一半的倍数时，来自两个分布式布拉格反射器10、20的辐射相长干涉并且总反射最大。但是当两个分布式布拉格反射器10、20定位成使得距离D2从先前位置变化该辐射的四分之一波长时，如图3所示，来自第一分布式布拉格反射器10的反射和来自第二分布式布拉格反射器20的反射之间的相消干涉将导致该反射元件的反射率大致为零。通过调整两个位置之间的距离D2的值，可以获得反射率从零和最大之间的中间值。最好是距离D2可调整到与最大和最小反射率相对应的位置之间的大约200个位置中任何一个位置上。作为选择，分布式布拉格反射器的位置可控制成允许距离D2在连续的范围内设置。
图4示意表示本发明的程控形成图案装置的三个反射元件A、B、C。反射元件A包括两个如上所述的分布式布拉格反射器31、32和压电致动器33。类似地，反射元件B包括分布式布拉格反射器34、35和压电元件36，并且反射元件C包括分布式布拉格反射器37、38和压电致动器39。通过施加电压到压电致动器33、36、39上，下分布式布拉格反射器32、35、38的位置可以分别相对于上分布式布拉格反射器31、34、37移动，因此改变每个反射元件A、B、C的反射率。
如图4所示，每个反射元件A、B、C分别具有各自的压电元件33、36、39。然而，两个或多个反射元件可具有共同的压电元件。压电效应局限于电压施加在压电元件周围的区域。因此，通过只将电压施加在共同压电元件的与特定反射元件相对应的区域内，将只移动该反射元件的下分布式布拉格反射器，并因此将只调整该反射元件的反射率。因此，通过将多个电极连接到单个压电元件上，可控制多个共用该压电元件的反射元件。
图5表示此实施例的另一变型。每个反射元件D、E、F具有各自的下分布式布拉格反射器42、45、48。该反射器的位置用压电致动器43、46、49调整。然而，在这种情况下，反射元件D、E、F共用共同的上分布式布拉格反射器41。根据程控掩模的尺寸，上分布式布拉格反射器41可对于该程控掩模内的所有反射元件共用或对其一部分共用。因此，该反射元件可共用一共同的压电元件。
图6更详细地表示图4的实施例。每个反射元件A、B、C的上分布式布拉格反射器51由支承件54、55支承。该支承件如图6所示可以是反射元件A、B、C之间的立柱。作为选择，网状结构可形成在放置有上分布式反射器51的位置上。下分布式布拉格反射器52支承在压电层53上。两个分布式布拉格反射器之间的间隙58可填充发泡材料(只要该材料对于辐射的光束透明即可)或可以是真空的。压电元件53分别具有上和下电极56、57以便提供电压从而驱动压电致动器，因此改变上和下分布式布拉格反射器之间的间隙58。上电极层56可对于所有反射元件共用，下电极层57提供驱动信号。作为选择，下分布式布拉格反射器可用作上电极。如上所述，上分布式布拉格反射器和/或压电元件可对于有些或所有反射元件共用。
实施例2
图7表示本发明的选择实施例，其中通过使用上和下分布式布拉格反射器61、62作为电极，分布式布拉格反射器之间的距离可使用静电吸引来调整。在这种情况下，需要使用支承件64、65以便提供信号给分布式布拉格反射器，并且分布式布拉格反射器之间的间隙68需要不导电。该间隙可以真空或填充发泡材料。
当两个分布式布拉格反射器61、62之间的静电力增加时，支承件64、65弯曲，改变分布式布拉格反射器之间的间隙。
此实施例的优点在于需要小于十几伏便可产生压电元件的所需运动。
以上已描述本发明的具体实施例，可以理解本发明除上述之外，可以采用其他方式进行实施，本说明不作为本发明的限定。