使用極uv射線(xiàn)且具有包括吸氣材料的揮發(fā)性有機(jī)化合物吸收構(gòu)件的光刻設(shè)備的制作方法

專(zhuān)利名稱(chēng)：使用極uv射線(xiàn)且具有包括吸氣材料的揮發(fā)性有機(jī)化合物吸收構(gòu)件的光刻設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用極UV射線(xiàn)且具有包括吸氣材料的揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs) 吸收構(gòu)件的光刻設(shè)備。
背景技術(shù)：
光刻是一種用于集成電路制造以限定形成這些電路的部件的幾何形狀的技術(shù)；該 技術(shù)也用于其它類(lèi)似制造工藝，諸如微機(jī)械系統(tǒng)(已知在MEMs領(lǐng)域)的制造工藝。為了說(shuō) 明本發(fā)明，在正文中將以集成電路(已知為ICs)制造作為參考，但是本發(fā)明能夠用于所有 利用光刻技術(shù)的制造工藝中。在ICs制造中，聚合材料膜被定位到支承材料薄片(典型地是硅或其它半導(dǎo)體材 料)上或由液體前體開(kāi)始形成在支承材料薄片上，該聚合材料膜表現(xiàn)為當(dāng)暴露到給定波長(zhǎng) 的射線(xiàn)時(shí)能夠改變其化學(xué)特性(例如在給定溶劑中的溶解度)的特征。通過(guò)用適當(dāng)射線(xiàn)選 擇性地照射僅聚合膜的一部分，使其局部敏感化以使得隨后可由溶劑腐蝕(也可能是相反 的，即這種膜可由溶劑腐蝕，而照射處理使它相反地抗腐蝕)。在選擇性照射處理之后，對(duì)溶 劑的化學(xué)腐蝕表現(xiàn)敏感(或保持敏感)的部分通過(guò)之后的處理被去除，從而僅暴露支承表 面的希望的部分；然后在這些部分上，通過(guò)諸如物理汽相沉積(PVD，本領(lǐng)域中更公知為“濺 射”)、化學(xué)汽相沉積(CVD)、分子束外延(MBE)等，可能形成具有希望特征的材料(諸如例 如導(dǎo)電或絕緣材料)的局部沉積；可替代地，支承表面的暴露部分可經(jīng)過(guò)腐蝕處理-例如通 過(guò)化學(xué)腐蝕-以便在支承件本身的表面中形成適當(dāng)幾何形狀的凹陷。通過(guò)聚合材料膜定位 或沉積的交替連續(xù)周期，在支承件的暴露部分或其腐蝕部分上選擇性地去除膜的部分和沉 積希望材料的“跡線(xiàn)”，最后制造集成電路的希望結(jié)構(gòu)。為了減少制造成本和滿(mǎn)足市場(chǎng)上對(duì)越來(lái)越緊湊的電子產(chǎn)品的需求，形成集成電路 的部件的典型尺寸隨時(shí)間持續(xù)減少；目前通過(guò)光刻技術(shù)獲得的IC部件的最小尺寸是約100 納米(nm)，但是已經(jīng)向轉(zhuǎn)換到下一代ICs前進(jìn)，其中IC部件的最小尺寸將為約30nm。為了能夠限定越來(lái)越小的幾何形狀和結(jié)構(gòu)，在光刻操作過(guò)程中，需要使用與這些 幾何形狀的尺寸相比更小波長(zhǎng)的射線(xiàn)。ICs的主要制造商已經(jīng)定義了將用于下一代ICs制 造的新的波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)，是約13. 5nm。該值是限定在極UV (或EUV)波段的更短波長(zhǎng)的UV射線(xiàn) 的范圍因此已知使用這些射線(xiàn)的光刻屬于定義為“極UV光刻”或其縮寫(xiě)EUVL的領(lǐng)域。至今采用的光刻技術(shù)使用的波長(zhǎng)，能透過(guò)一些氣體、液體或固體；因而它能夠通過(guò) 適當(dāng)選擇形成光刻系統(tǒng)的材料，以獲得在氣態(tài)介質(zhì)(例如凈化空氣)中產(chǎn)生的UV射線(xiàn)從源 到聚合物膜的光路，并且實(shí)質(zhì)上僅通過(guò)適當(dāng)透鏡折射產(chǎn)生射線(xiàn)的偏轉(zhuǎn)和聚焦。不再可能采 用EUVL，因?yàn)镋UV波長(zhǎng)幾乎被所有材料完全吸收。因此，在EUVL中，射線(xiàn)的光路可僅被限定 在真空腔內(nèi)部并且通過(guò)使用反射元件(反射鏡、單色器......)限定?，F(xiàn)有的正在開(kāi)發(fā)的EUVL設(shè)備包括僅通過(guò)小開(kāi)口彼此連通的多個(gè)主腔，該小開(kāi)口 用于射線(xiàn)從一個(gè)腔室到另一個(gè)腔室的通路。也就是說(shuō)，EUV射線(xiàn)源(通常由激光或放電產(chǎn)生的等離子體)和收集器被布置在第一腔中，其中收集器收集由該源發(fā)出的射線(xiàn)的一部分 且將射線(xiàn)沿優(yōu)選方向引導(dǎo)。在中間腔中，有用于聚焦和引導(dǎo)從第一腔發(fā)出的光束的元件的 一部分(例如單色器和引導(dǎo)來(lái)自單色器的射線(xiàn)的反射元件的系統(tǒng))。最后，在最后的腔中， 在下文中被限定為“處理腔”，有用于將射線(xiàn)聚焦到支承件上的最后的反射元件，和其上固 定所述支承件的樣品保持器，該支承件優(yōu)選地由半導(dǎo)體材料構(gòu)成且保持將被射線(xiàn)處理的聚 合膜，該樣品保持器能夠在與射線(xiàn)入射方向垂直的平面中以受控的方式自由移動(dòng)(樣品保 持器已知為“X-Y臺(tái)”)。泵系統(tǒng)被連接到該設(shè)備以便維持其內(nèi)部需要的真空度，通常包括渦 輪分子泵或低溫泵。各腔中所需的真空度不同，第一腔中較不嚴(yán)格，直到處理腔中需要低于 IiT7Pa的殘余壓力值。在專(zhuān)利申請(qǐng)US2006/0175558A1中公開(kāi)了 EUVL設(shè)備的例子，其中涉 及對(duì)類(lèi)似設(shè)備的各部件和其功能的詳細(xì)說(shuō)明。EUVL設(shè)備的問(wèn)題是在處理腔中存在可揮發(fā)性有機(jī)化合物。當(dāng)由高能量UV射線(xiàn)照 射時(shí)，這些分子能夠相互反應(yīng)或與支承件(優(yōu)選由半導(dǎo)體材料形成)的表面反應(yīng)，因而導(dǎo)致 抵抗隨后的化學(xué)處理的新物質(zhì)或碳?xì)埩簦赡茉谛纬蓵r(shí)保持并入結(jié)構(gòu)中，且使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生缺 陷，因而導(dǎo)致制造浪費(fèi)。也可在處理腔中的光學(xué)透鏡上發(fā)生有機(jī)分子的分解和碳基層的沉 積，該透鏡具有反射來(lái)自EUV源的射線(xiàn)的任務(wù)。在透鏡表面上存在碳層會(huì)減少其光學(xué)反射 性，因而減少到達(dá)基板的射線(xiàn)強(qiáng)度。這又減少了光刻效率和整個(gè)過(guò)程的生產(chǎn)量。烴是在EUVL設(shè)備中存在的最普通的VOCs污染物。EUVL設(shè)備通常裝配有各種泵送單元以便將腔保持在高真空下，但是射線(xiàn)通過(guò)支承 件上的聚合膜的表面的掃描是有機(jī)分子的來(lái)源，既來(lái)自聚合物的沉積又來(lái)自其中捕獲的溶 劑分子。因此在系統(tǒng)的最中央?yún)^(qū)域形成和釋放這些分子。在這些物質(zhì)會(huì)在支承件上導(dǎo)致不希望的反應(yīng)或與支承件發(fā)生不希望的反應(yīng)之前， 通常為了保持EUVL設(shè)備中的真空提供的泵送系統(tǒng)不能以快速和高效的方式去除這些物 質(zhì)，因?yàn)檫@些系統(tǒng)通常定位成遠(yuǎn)離支承件，該支承件也是產(chǎn)生有機(jī)分子的區(qū)域。在不可能使 現(xiàn)有的泵更靠近該區(qū)域的EUVL設(shè)備中，因?yàn)闇u輪分子泵將振動(dòng)傳遞到反射元件或X-Y臺(tái)， 從而危及掃描精度，然而低溫泵由于它們產(chǎn)生的高的熱梯度將在系統(tǒng)中產(chǎn)生機(jī)械變形，從 而在這種情況下也導(dǎo)致掃描不精確。

發(fā)明內(nèi)容
因而本發(fā)明的目的是提供一種使用極UV射線(xiàn)的光刻設(shè)備，該光刻設(shè)備能夠解決 或至少最小化處理腔中出現(xiàn)無(wú)機(jī)揮發(fā)性分子的問(wèn)題。根據(jù)本發(fā)明，該目的通過(guò)使用極UV射線(xiàn)的光刻設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，其特征在于在處理腔 內(nèi)部或與處理腔連接的適當(dāng)空間內(nèi)具有包括吸氣元件的VOC吸收構(gòu)件。發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)吸氣材料-通常用于真空技術(shù)中在200-300°C的操作溫度下僅吸收 如H2、O2、H2O、CO和CO2的氣態(tài)物質(zhì)-可在室溫有效吸收VOCs-參考特別且非排它的烴。這 使得包含吸氣材料的元件(這些元件是僅由吸氣材料形成的體或吸氣材料在表面上的沉 積物，或?qū)嶋H構(gòu)造的吸氣泵)特別適合于在EUVL系統(tǒng)的處理腔中接近支承件使用。如已知 的，實(shí)際上吸氣材料使得能夠制造沒(méi)有移動(dòng)部件的吸收構(gòu)件，因而沒(méi)有振動(dòng)，在室溫下VOCs 的吸收能力的發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致這些材料能夠被定位成很靠近支承件，該支承件上布置有聚合膜 (即揮發(fā)性有機(jī)分子的來(lái)源)，而不改變系統(tǒng)的熱平衡，并且因而不引起UV射線(xiàn)通過(guò)聚合膜的掃描不精確。


下面將參考

本發(fā)明，其中-圖1示出EUVL設(shè)備的一般幾何結(jié)構(gòu)；-圖2示出將吸氣構(gòu)件定位在EUVL設(shè)備的處理腔中的第一可能性；-圖3示出將吸氣構(gòu)件定位在EUVL設(shè)備的處理腔中的另一可能性；和-圖4示出將吸氣構(gòu)件定位在EUVL設(shè)備的處理腔中的又一可能性。
具體實(shí)施例方式圖中示出的元件和構(gòu)件的尺寸不是成比例的，尤其是它們中的一些的厚度，諸如 圖4中示出的優(yōu)選由半導(dǎo)體材料制成的支承件、聚合膜或吸氣劑沉積物，已被大大地放大 以有助于對(duì)圖的理解。而且下面將參考由半導(dǎo)體材料制成的支承件，但是這僅是用于執(zhí)行本發(fā)明的優(yōu)選 實(shí)施例，會(huì)有設(shè)備需要不同類(lèi)型材料的支承件的情況，例如緣絕或非導(dǎo)電材料。圖1概要地且以極簡(jiǎn)要的方式示出EUVL設(shè)備。設(shè)備10包括第一腔11，第一腔 中有EUV照射源110和收集器111，收集器111收集從源沿所有方向發(fā)出的射線(xiàn)的一部分 且將射線(xiàn)引導(dǎo)到接下來(lái)的腔；第二腔12，包含從源發(fā)出的頻率波段選擇希望波長(zhǎng)且將單 色射線(xiàn)引導(dǎo)到接下來(lái)的腔的單色器120 ；和處理腔13，該處理腔包含保持掩模131 (該掩 模帶有將被復(fù)制到聚合膜上的設(shè)計(jì)，聚合膜被布置到由半導(dǎo)體材料制成的支承件上)的 樣本保持器130、至少一個(gè)反射元件132 (但是，通常設(shè)置多個(gè)反射元件，例如見(jiàn)專(zhuān)利申請(qǐng) US2006/0175558A1的圖2)和通過(guò)機(jī)動(dòng)構(gòu)件134移動(dòng)的“X-Y”臺(tái)133。在臺(tái)133上，布置由 半導(dǎo)體材料制成的支承件135，在支承件135上有將通過(guò)射線(xiàn)敏感化的聚合膜136 ；圖1中 的字母R表示EUV射線(xiàn)的路徑。根據(jù)本發(fā)明，在處理腔中最接近有機(jī)分子源的區(qū)域布置吸氣構(gòu)件。圖2示出將吸氣構(gòu)件引入到處理腔中的第一可能方式。在這種情況下，吸氣構(gòu)件 是真正的吸氣泵。附圖以斷面圖且示意性地示出由壁20限定的處理腔13的一部分。在該 壁中，設(shè)置用于將吸氣泵22連接到該腔的開(kāi)口 21，泵例如包括中心支承件23，在該支承件 23上固定由多孔吸氣材料制成的多個(gè)盤(pán)24。支承件23被固定到凸緣25，該凸緣封閉開(kāi)口 21并且也固定泵的位置。吸氣泵也可以具有其它結(jié)構(gòu)，例如專(zhuān)利EP650639B1、EP650640B1 或EP910106B1所示的類(lèi)型。在圖2中，泵被示出安裝在壁20上且具有面對(duì)腔內(nèi)部的吸氣 結(jié)構(gòu)，但是也能夠利用相反的結(jié)構(gòu)，即在位于腔13外部但經(jīng)由開(kāi)口 21與腔13連通的小側(cè) 腔中布置吸氣泵。在第二方式中，也可能設(shè)置用于當(dāng)需要時(shí)_例如為了改變吸氣泵或進(jìn)行 吸氣泵的再生處理-閉合開(kāi)口 21且將側(cè)腔與處理腔隔絕的閥。圖3示出將吸氣構(gòu)件引入到處理腔中的第二可能方式。而且在這種情況下吸氣材 料被以泵31的形式引入到腔13(由壁30限定)中。泵具有中空?qǐng)A筒狀，與射線(xiàn)R同軸布 置，且接近“X-Y”臺(tái)133。泵31由框架32 (通常由金屬制成)和多個(gè)由多孔吸氣材料制成 的穿孔盤(pán)33組成。盤(pán)被示出簡(jiǎn)單地固定到框架32，但是明顯可以采取更精心制造的解決方 案，其中盤(pán)通過(guò)金屬構(gòu)件固定以便形成插入框架32中的自豎立結(jié)構(gòu)。另外，吸氣材料構(gòu)件的幾何形狀能夠與所示出的不同，并且能夠使用例如基于專(zhuān)利EP650639B1公開(kāi)的徑向布 置的平面吸氣構(gòu)件、專(zhuān)利EP918934B1公開(kāi)的正弦曲線(xiàn)吸氣構(gòu)件的幾何形狀、或用于該目的 的其它適當(dāng)幾何形狀。優(yōu)選地，框架的下部也被成形為適于容納會(huì)從上述豎立吸氣構(gòu)件分 離的可能的吸氣材料顆粒的空間34，以便避免這些顆粒落到臺(tái)133上或膜136上。盡管任何適當(dāng)中空容器可實(shí)現(xiàn)相同目的和功能，中空?qǐng)A筒構(gòu)造是優(yōu)選的一個(gè)構(gòu) 造。最后，圖4示出將吸氣構(gòu)件引入處理腔的又一種可能方式。在這種情況下吸收構(gòu) 件包括在通常金屬表面上的吸氣材料的沉積物。圖4示出由布置在中空體43的內(nèi)壁上的 吸氣材料沉積物42組成的構(gòu)件41，中空體43優(yōu)選圓筒狀，即與射線(xiàn)R同軸，且布置成接近 “X-Y”臺(tái)133。而且在這種情況下，能夠?qū)⒅黧w43的下部成形為形成“抽屜”(在附圖中沒(méi) 示出)，以便保持可能從沉積物42分離的顆粒，以便避免這些顆粒落到臺(tái)133或膜136上。 但是，當(dāng)沉積物42是通過(guò)濺射獲得時(shí)，不需要采取該解決方案，因?yàn)橥ㄟ^(guò)該技術(shù)獲得的沉 積物通常是緊密的且不產(chǎn)生顆粒。在處理腔中執(zhí)行的制造步驟中，吸氣構(gòu)件和泵在室溫下工作。然而，在這些條件 下，僅使用吸氣材料的表面，從而該表面在操作一定數(shù)量的小時(shí)后飽和且不再能夠執(zhí)行其 任務(wù)。因而可以預(yù)見(jiàn)具有用于吸氣構(gòu)件或泵的加熱元件(圖中未示出)，用于周期性地再生 吸氣材料的吸收能力，在用于維修設(shè)備所需的制造處理中斷過(guò)程中執(zhí)行再生。當(dāng)有這種加熱元件時(shí)，加熱元件也可以被用于固定吸氣泵的吸氣元件，盡管有利 的構(gòu)造認(rèn)為吸氣元件被設(shè)置在加熱元件周?chē)还潭ǖ郊訜嵩?。這些吸氣泵的一種類(lèi) 型由申請(qǐng)人出售的作為CapaciTorr D2000MK5吸氣泵。用于本發(fā)明的適當(dāng)吸氣材料可由選自鈦、鋯、釩、鈮或鉿中的單個(gè)金屬構(gòu)成或者由 可以具有由多種金屬形成的組合物。在單個(gè)金屬的情況下，優(yōu)選鈦或鋯。在多種金屬材料 的情況下，通常有包括至少選自過(guò)渡元素、稀土元素和鋁的另一元素的鈦基合金和/或鋯 基合金，諸如&_Fe、Zr-Ni, Zr-Al, Zr-V-Fe, &-Co_A合金(其中A表示選自釔、鑭和稀土 元素中的一個(gè)或多個(gè)元素)或&_Ti-V合金。為了增加吸氣材料的吸收速度(速率)，優(yōu)選以具有高的比表面積(即每克材料的 表面積)的形式。該條件通過(guò)制造高度多孔的吸氣材料體獲得，例如根據(jù)專(zhuān)利EP719609B1 或?qū)＠暾?qǐng)EP1600232A1描述的技術(shù)。可替代地，能夠采用根據(jù)專(zhuān)利申請(qǐng)EP1821328A1描述 的技術(shù)或通過(guò)專(zhuān)利EP906635B1所述的濺射形成在合適成形的表面上的吸氣材料沉積物。 當(dāng)采用通過(guò)濺射形成的吸氣材料的沉積物時(shí)，可以通過(guò)在不平坦或粗糙表面上形成沉積物 和/或通過(guò)根據(jù)專(zhuān)利申請(qǐng)W02006/109343A2的教導(dǎo)-即采用濺射腔中的惰性氣體(通常 氬)的壓力比通常用于金屬層的沉積物的壓力值高，并且采用施加到目標(biāo)的功率比該技術(shù) 中普通使用的功率值低_的操作來(lái)增加沉積物的表面積。
權(quán)利要求
一種使用極紫外射線(xiàn)的光刻設(shè)備(10)，其特征在于所述光刻設(shè)備具有揮發(fā)性有機(jī)化合物吸收構(gòu)件(21；31；41)，所述有機(jī)化合物吸收構(gòu)件包括布置在處理腔(13)中或布置在通過(guò)適當(dāng)開(kāi)口與所述處理腔連接的適當(dāng)空間中的吸氣材料。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述有機(jī)化合物吸收構(gòu)件是包括吸氣泵支承件(23) 的吸氣泵(22)，所述吸氣泵通過(guò)形成在所述處理腔的壁(20)中的開(kāi)口(21)插入所述處理 腔(13)中，并且所述吸氣泵通過(guò)承載所述吸氣泵支承件(23)的凸緣(25)連接到所述壁。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述有機(jī)化合物吸收構(gòu)件是布置在側(cè)腔中的吸氣 泵，所述側(cè)腔位于所述處理腔的外部但是通過(guò)所述開(kāi)口與所述處理腔連通。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述有機(jī)化合物吸收構(gòu)件是包括多個(gè)盤(pán)(24)的吸氣 泵(22)，所述盤(pán)(24)由吸氣材料制成且固定到中心吸氣泵支承件(23)。
5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述有機(jī)化合物吸收構(gòu)件是包括多個(gè)盤(pán)(24)和加熱 元件的吸氣泵(22)，所述盤(pán)由吸氣材料制成，所述吸氣盤(pán)被固定到所述加熱元件上。
6.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述有機(jī)化合物吸收構(gòu)件是包括多個(gè)盤(pán)和加熱元件 的吸氣泵，所述盤(pán)由吸氣材料制成，所述吸氣盤(pán)圍繞所述加熱元件設(shè)置而不固定到所述加 熱元件上。
7.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述有機(jī)化合物吸收構(gòu)件是具有中空容器狀的吸氣 泵(31)，所述吸氣泵被布置在所述處理腔中、與紫外射線(xiàn)同軸且接近支承件的支撐構(gòu)件，在 所述支承件上具有將通過(guò)射線(xiàn)被敏感化的聚合膜。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述中空容器是圓筒狀。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述吸氣泵包括圓筒狀框架(32)，在所述框架內(nèi)部 具有多個(gè)由吸氣材料制成的穿孔盤(pán)(33)。
10.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述吸氣泵包括圓筒狀框架，在所述框架內(nèi)部具有 多個(gè)由吸氣材料制成的徑向布置的平面構(gòu)件。
11.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述有機(jī)化合物吸收構(gòu)件是在金屬表面上的吸氣 材料沉積物。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述有機(jī)化合物吸收構(gòu)件(41)包括在中空體 (43)的內(nèi)壁上的吸氣材料沉積物(42)，所述中空體被布置成與紫外射線(xiàn)同軸且接近支承 件的支撐構(gòu)件，在所述支承件上具有將通過(guò)射線(xiàn)被敏感化的聚合膜。
13.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中吸氣材料選自鈦、鋯、釩、鈮或鉿，或帶有至少另一 元素的基于鈦和/或基于鋯的合金，所述另一元素選自過(guò)渡元素、稀土元素和鋁。
全文摘要
公開(kāi)了一種光刻設(shè)備(10)，該光刻設(shè)備使用極UV射線(xiàn)且具有布置在所述設(shè)備的處理腔(13)中的包括吸氣材料的烴吸收構(gòu)件。
文檔編號(hào)G03F7/20GK101971098SQ200980103842
公開(kāi)日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2009年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月22日
發(fā)明者A·孔特, P·瑪尼尼 申請(qǐng)人:工程吸氣公司