使用極uv射線且具有包括吸氣材料的揮發性有機化合物吸收構件的光刻設備的製作方法

2023-05-21 15:59:16 1

專利名稱：使用極uv射線且具有包括吸氣材料的揮發性有機化合物吸收構件的光刻設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種使用極UV射線且具有包括吸氣材料的揮發性有機化合物(VOCs) 吸收構件的光刻設備。
背景技術：
光刻是一種用於集成電路製造以限定形成這些電路的部件的幾何形狀的技術；該 技術也用於其它類似製造工藝，諸如微機械系統(已知在MEMs領域)的製造工藝。為了說 明本發明，在正文中將以集成電路(已知為ICs)製造作為參考，但是本發明能夠用於所有 利用光刻技術的製造工藝中。在ICs製造中，聚合材料膜被定位到支承材料薄片(典型地是矽或其它半導體材 料)上或由液體前體開始形成在支承材料薄片上，該聚合材料膜表現為當暴露到給定波長 的射線時能夠改變其化學特性(例如在給定溶劑中的溶解度)的特徵。通過用適當射線選 擇性地照射僅聚合膜的一部分，使其局部敏感化以使得隨後可由溶劑腐蝕(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後，對溶 劑的化學腐蝕表現敏感(或保持敏感)的部分通過之後的處理被去除，從而僅暴露支承表 面的希望的部分；然後在這些部分上，通過諸如物理汽相沉積(PVD，本領域中更公知為「濺 射」)、化學汽相沉積(CVD)、分子束外延(MBE)等，可能形成具有希望特徵的材料(諸如例 如導電或絕緣材料)的局部沉積；可替代地，支承表面的暴露部分可經過腐蝕處理-例如通 過化學腐蝕-以便在支承件本身的表面中形成適當幾何形狀的凹陷。通過聚合材料膜定位 或沉積的交替連續周期，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」，最後製造集成電路的希望結構。為了減少製造成本和滿足市場上對越來越緊湊的電子產品的需求，形成集成電路 的部件的典型尺寸隨時間持續減少；目前通過光刻技術獲得的IC部件的最小尺寸是約100 納米(nm)，但是已經向轉換到下一代ICs前進，其中IC部件的最小尺寸將為約30nm。為了能夠限定越來越小的幾何形狀和結構，在光刻操作過程中，需要使用與這些 幾何形狀的尺寸相比更小波長的射線。ICs的主要製造商已經定義了將用於下一代ICs制 造的新的波長標準，是約13. 5nm。該值是限定在極UV (或EUV)波段的更短波長的UV射線 的範圍因此已知使用這些射線的光刻屬於定義為「極UV光刻」或其縮寫EUVL的領域。至今採用的光刻技術使用的波長，能透過一些氣體、液體或固體；因而它能夠通過 適當選擇形成光刻系統的材料，以獲得在氣態介質(例如淨化空氣)中產生的UV射線從源 到聚合物膜的光路，並且實質上僅通過適當透鏡折射產生射線的偏轉和聚焦。不再可能採 用EUVL，因為EUV波長几乎被所有材料完全吸收。因此，在EUVL中，射線的光路可僅被限定 在真空腔內部並且通過使用反射元件(反射鏡、單色器......)限定。現有的正在開發的EUVL設備包括僅通過小開口彼此連通的多個主腔，該小開口 用於射線從一個腔室到另一個腔室的通路。也就是說，EUV射線源(通常由雷射或放電產生的等離子體)和收集器被布置在第一腔中，其中收集器收集由該源發出的射線的一部分 且將射線沿優選方向引導。在中間腔中，有用於聚焦和引導從第一腔發出的光束的元件的 一部分(例如單色器和引導來自單色器的射線的反射元件的系統)。最後，在最後的腔中， 在下文中被限定為「處理腔」，有用於將射線聚焦到支承件上的最後的反射元件，和其上固 定所述支承件的樣品保持器，該支承件優選地由半導體材料構成且保持將被射線處理的聚 合膜，該樣品保持器能夠在與射線入射方向垂直的平面中以受控的方式自由移動(樣品保 持器已知為「X-Y臺」)。泵系統被連接到該設備以便維持其內部需要的真空度，通常包括渦 輪分子泵或低溫泵。各腔中所需的真空度不同，第一腔中較不嚴格，直到處理腔中需要低於 IiT7Pa的殘餘壓力值。在專利申請US2006/0175558A1中公開了 EUVL設備的例子，其中涉 及對類似設備的各部件和其功能的詳細說明。EUVL設備的問題是在處理腔中存在可揮發性有機化合物。當由高能量UV射線照 射時，這些分子能夠相互反應或與支承件(優選由半導體材料形成)的表面反應，因而導致 抵抗隨後的化學處理的新物質或碳殘留，可能在形成時保持併入結構中，且使結構產生缺 陷，因而導致製造浪費。也可在處理腔中的光學透鏡上發生有機分子的分解和碳基層的沉 積，該透鏡具有反射來自EUV源的射線的任務。在透鏡表面上存在碳層會減少其光學反射 性，因而減少到達基板的射線強度。這又減少了光刻效率和整個過程的生產量。烴是在EUVL設備中存在的最普通的VOCs汙染物。EUVL設備通常裝配有各種泵送單元以便將腔保持在高真空下，但是射線通過支承 件上的聚合膜的表面的掃描是有機分子的來源，既來自聚合物的沉積又來自其中捕獲的溶 劑分子。因此在系統的最中央區域形成和釋放這些分子。在這些物質會在支承件上導致不希望的反應或與支承件發生不希望的反應之前， 通常為了保持EUVL設備中的真空提供的泵送系統不能以快速和高效的方式去除這些物 質，因為這些系統通常定位成遠離支承件，該支承件也是產生有機分子的區域。在不可能使 現有的泵更靠近該區域的EUVL設備中，因為渦輪分子泵將振動傳遞到反射元件或X-Y臺， 從而危及掃描精度，然而低溫泵由於它們產生的高的熱梯度將在系統中產生機械變形，從 而在這種情況下也導致掃描不精確。

發明內容
因而本發明的目的是提供一種使用極UV射線的光刻設備，該光刻設備能夠解決 或至少最小化處理腔中出現無機揮發性分子的問題。根據本發明，該目的通過使用極UV射線的光刻設備來實現，其特徵在於在處理腔 內部或與處理腔連接的適當空間內具有包括吸氣元件的VOC吸收構件。發明人已發現吸氣材料-通常用於真空技術中在200-300°C的操作溫度下僅吸收 如H2、O2、H2O、CO和CO2的氣態物質-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，或實際構造的吸氣泵)特別適合於在EUVL系統的處理腔中接近支承件使用。如已知 的，實際上吸氣材料使得能夠製造沒有移動部件的吸收構件，因而沒有振動，在室溫下VOCs 的吸收能力的發現導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 (即揮發性有機分子的來源)，而不改變系統的熱平衡，並且因而不引起UV射線通過聚合膜的掃描不精確。


下面將參考

本發明，其中-圖1示出EUVL設備的一般幾何結構；-圖2示出將吸氣構件定位在EUVL設備的處理腔中的第一可能性；-圖3示出將吸氣構件定位在EUVL設備的處理腔中的另一可能性；和-圖4示出將吸氣構件定位在EUVL設備的處理腔中的又一可能性。
具體實施例方式圖中示出的元件和構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中示出的優選由半導體材料製成的支承件、聚合膜或吸氣劑沉積物，已被大大地放大 以有助於對圖的理解。而且下面將參考由半導體材料製成的支承件，但是這僅是用於執行本發明的優選 實施例，會有設備需要不同類型材料的支承件的情況，例如緣絕或非導電材料。圖1概要地且以極簡要的方式示出EUVL設備。設備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出的射線的一部分 且將射線引導到接下來的腔；第二腔12，包含從源發出的頻率波段選擇希望波長且將單 色射線引導到接下來的腔的單色器120 ；和處理腔13，該處理腔包含保持掩模131 (該掩 模帶有將被複製到聚合膜上的設計，聚合膜被布置到由半導體材料製成的支承件上)的 樣本保持器130、至少一個反射元件132 (但是，通常設置多個反射元件，例如見專利申請 US2006/0175558A1的圖2)和通過機動構件134移動的「X-Y」臺133。在臺133上，布置由 半導體材料製成的支承件135，在支承件135上有將通過射線敏感化的聚合膜136 ；圖1中 的字母R表示EUV射線的路徑。根據本發明，在處理腔中最接近有機分子源的區域布置吸氣構件。圖2示出將吸氣構件引入到處理腔中的第一可能方式。在這種情況下，吸氣構件 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，設置用於將吸氣泵22連接到該腔的開口 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製成的多個盤24。支承件23被固定到凸緣25，該凸緣封閉開口 21並且也固定泵的位置。吸氣泵也可以具有其它結構，例如專利EP650639B1、EP650640B1 或EP910106B1所示的類型。在圖2中，泵被示出安裝在壁20上且具有面對腔內部的吸氣 結構，但是也能夠利用相反的結構，即在位於腔13外部但經由開口 21與腔13連通的小側 腔中布置吸氣泵。在第二方式中，也可能設置用於當需要時_例如為了改變吸氣泵或進行 吸氣泵的再生處理-閉合開口 21且將側腔與處理腔隔絕的閥。圖3示出將吸氣構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。泵具有中空圓筒狀，與射線R同軸布 置，且接近「X-Y」臺133。泵31由框架32 (通常由金屬製成)和多個由多孔吸氣材料製成 的穿孔盤33組成。盤被示出簡單地固定到框架32，但是明顯可以採取更精心製造的解決方 案，其中盤通過金屬構件固定以便形成插入框架32中的自豎立結構。另外，吸氣材料構件的幾何形狀能夠與所示出的不同，並且能夠使用例如基於專利EP650639B1公開的徑向布 置的平面吸氣構件、專利EP918934B1公開的正弦曲線吸氣構件的幾何形狀、或用於該目的 的其它適當幾何形狀。優選地，框架的下部也被成形為適於容納會從上述豎立吸氣構件分 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133上或膜136上。儘管任何適當中空容器可實現相同目的和功能，中空圓筒構造是優選的一個構 造。最後，圖4示出將吸氣構件引入處理腔的又一種可能方式。在這種情況下吸收構 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的內壁上的 吸氣材料沉積物42組成的構件41，中空體43優選圓筒狀，即與射線R同軸，且布置成接近 「X-Y」臺133。而且在這種情況下，能夠將主體43的下部成形為形成「抽屜」(在附圖中沒 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133或膜136上。 但是，當沉積物42是通過濺射獲得時，不需要採取該解決方案，因為通過該技術獲得的沉 積物通常是緊密的且不產生顆粒。在處理腔中執行的製造步驟中，吸氣構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量的小時後飽和且不再能夠執行其 任務。因而可以預見具有用於吸氣構件或泵的加熱元件(圖中未示出)，用於周期性地再生 吸氣材料的吸收能力，在用於維修設備所需的製造處理中斷過程中執行再生。當有這種加熱元件時，加熱元件也可以被用於固定吸氣泵的吸氣元件，儘管有利 的構造認為吸氣元件被設置在加熱元件周圍而不固定到加熱元件上。這些吸氣泵的一種類 型由申請人出售的作為CapaciTorr D2000MK5吸氣泵。用於本發明的適當吸氣材料可由選自鈦、鋯、釩、鈮或鉿中的單個金屬構成或者由 可以具有由多種金屬形成的組合物。在單個金屬的情況下，優選鈦或鋯。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 元素中的一個或多個元素)或&_Ti-V合金。為了增加吸氣材料的吸收速度(速率)，優選以具有高的比表面積(即每克材料的 表面積)的形式。該條件通過製造高度多孔的吸氣材料體獲得，例如根據專利EP719609B1 或專利申請EP1600232A1描述的技術。可替代地，能夠採用根據專利申請EP1821328A1描述 的技術或通過專利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。 當採用通過濺射形成的吸氣材料的沉積物時，可以通過在不平坦或粗糙表面上形成沉積物 和/或通過根據專利申請W02006/109343A2的教導-即採用濺射腔中的惰性氣體(通常 氬)的壓力比通常用於金屬層的沉積物的壓力值高，並且採用施加到目標的功率比該技術 中普通使用的功率值低_的操作來增加沉積物的表面積。
權利要求
一種使用極紫外射線的光刻設備(10)，其特徵在於所述光刻設備具有揮發性有機化合物吸收構件(21；31；41)，所述有機化合物吸收構件包括布置在處理腔(13)中或布置在通過適當開口與所述處理腔連接的適當空間中的吸氣材料。
2.如權利要求1所述的設備，其中所述有機化合物吸收構件是包括吸氣泵支承件(23) 的吸氣泵(22)，所述吸氣泵通過形成在所述處理腔的壁(20)中的開口(21)插入所述處理 腔(13)中，並且所述吸氣泵通過承載所述吸氣泵支承件(23)的凸緣(25)連接到所述壁。
3.如權利要求1所述的設備，其中所述有機化合物吸收構件是布置在側腔中的吸氣 泵，所述側腔位於所述處理腔的外部但是通過所述開口與所述處理腔連通。
4.如權利要求1所述的設備，其中所述有機化合物吸收構件是包括多個盤(24)的吸氣 泵(22)，所述盤(24)由吸氣材料製成且固定到中心吸氣泵支承件(23)。
5.如權利要求1所述的設備，其中所述有機化合物吸收構件是包括多個盤(24)和加熱 元件的吸氣泵(22)，所述盤由吸氣材料製成，所述吸氣盤被固定到所述加熱元件上。
6.如權利要求1所述的設備，其中所述有機化合物吸收構件是包括多個盤和加熱元件 的吸氣泵，所述盤由吸氣材料製成，所述吸氣盤圍繞所述加熱元件設置而不固定到所述加 熱元件上。
7.如權利要求1所述的設備，其中所述有機化合物吸收構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、與紫外射線同軸且接近支承件的支撐構件，在 所述支承件上具有將通過射線被敏感化的聚合膜。
8.如權利要求7所述的設備，其中所述中空容器是圓筒狀。
9.如權利要求8所述的設備，其中所述吸氣泵包括圓筒狀框架(32)，在所述框架內部 具有多個由吸氣材料製成的穿孔盤(33)。
10.如權利要求8所述的設備，其中所述吸氣泵包括圓筒狀框架，在所述框架內部具有 多個由吸氣材料製成的徑向布置的平面構件。
11.如權利要求1所述的設備，其中所述有機化合物吸收構件是在金屬表面上的吸氣 材料沉積物。
12.如權利要求11所述的設備，其中所述有機化合物吸收構件(41)包括在中空體 (43)的內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同軸且接近支承 件的支撐構件，在所述支承件上具有將通過射線被敏感化的聚合膜。
13.如權利要求1所述的設備，其中吸氣材料選自鈦、鋯、釩、鈮或鉿，或帶有至少另一 元素的基於鈦和/或基於鋯的合金，所述另一元素選自過渡元素、稀土元素和鋁。
全文摘要
公開了一種光刻設備(10)，該光刻設備使用極UV射線且具有布置在所述設備的處理腔(13)中的包括吸氣材料的烴吸收構件。
文檔編號G03F7/20GK101971098SQ200980103842
公開日2011年2月9日 申請日期2009年2月10日 優先權日2008年2月22日
發明者A·孔特, P·瑪尼尼 申請人:工程吸氣公司