光刻设备

本申请要求于2018年5月28日提交的EP申请18174565.4和于2018年8月6日提交的EP申请18187515.4的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及光刻设备。本发明特别但非排他地与EUV光刻设备和EUV光刻工具一起使用。本发明涉及一种用于向设备提供受控制的量的气体的系统。

背景技术

光刻设备是一种被构造为将期望图案应用到衬底上的机器。光刻设备可以用于例如集成电路(IC)的制造中。光刻设备可以例如将图案形成装置(例如，掩模)处的图案投影到设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)的层上。

为了将图案投影在衬底上，光刻设备可以使用电磁辐射。该辐射的波长决定了可以在衬底上形成的特征的最小尺寸。与使用例如波长为193nm的辐射的光刻设备相比，使用波长在4-20nm范围内(例如，6.7nm或13.5nm)的极紫外(EUV)辐射的光刻设备可以用于在衬底上形成更小的特征。

提供受控制的量的气体的已知方法可能不适合于提供光刻设备中所需要的相对少量的氧气和/或不适合于在光刻设备内保持可靠准确且精确的量的气体。例如，已知的质量流量控制器可以提供的氧气的最小量是EUV光刻设备中所需要的氧气量的大约100倍至大约1000倍。也就是说，已知的质量流量控制器可能将过多的氧气引入光刻设备并且损坏光刻设备的光学部件。此外，已知的质量流量控制器在保持相对少量的氧气的稳定流量方面可能无法提供足够的准确度。

减轻EUV辐射的透射率减小的一种方法涉及将氧气引入到光刻设备。然而，向光刻设备引入过多的氧气可能有损坏光刻设备的一个或多个光学部件(例如，被配置为反射EUV辐射束的反射镜)的风险。被引入光刻设备中的氧气的量可以相对较少。提供过多的氧气和过少的氧气之间的平衡可能很微妙并且需要精确且可靠的控制。期望提供一种准确且可靠地控制要提供给光刻设备的相对少量的氧气的方法。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种用于向EUV光刻设备提供氧气(O

在一个实施例中，气体流量控制系统具有混合气体，该混合气体包括的第二气体的量是第一气体的量的100倍以上，优选地为1000倍以上。

在一实施例中，气体流量控制系统具有第一出口，该第一出口包括用于控制混合气体的第一量的出口质量流量控制器。第一出口包括用于控制第一量的混合气体的第一部分的第一出口质量流量控制器和用于控制第一量的混合气体的第二部分的第二出口质量流量控制器。

在一个实施例中，第一入口包括用于控制第一气体的量的第一入口质量流量控制器和用于控制第二气体的量的第二入口质量流量控制器。

根据前述实施例中任一项的气体流量控制系统还可以包括用于控制混合气体的压力的压力计或压力控制器。气体流量控制系统被配置为例如将第一量的混合气体的第一部分供应给EUV光刻设备的在使用中包括掩模版的区域，并且将第一量的混合气体的第二部分供应给EUV光刻设备的使用中包括衬底的区域。第一气体可以包括例如清洁的干燥空气(CDA)或极端清洁的干燥空气(XCDA)。第二气体基本上由例如氮气(N

根据本发明的另一方面，涉及一种包括根据前述实施例中任一项的气体流量控制系统的EUV光刻设备。EUV光刻设备还包括真空室。真空室包括例如用于在使用中保持掩模版的第一真空室和用于在使用时保持衬底的第二真空室。

附图说明

现在将仅通过示例的方式参考所附的示意图来描述本发明的实施例，在附图中：

图1是包括光刻设备和辐射源的光刻系统的示意图；

图2是用于向光刻设备提供氧气的气体流量控制系统的示意图。

具体实施方式

图1是光刻系统的示意图。光刻系统包括辐射源SO和光刻设备LA。辐射源SO被配置为生成极紫外(EUV)辐射束B。光刻设备LA包括照射系统IL、被配置为支撑图案形成装置MA的支撑结构MT、投影系统PS、和被配置为支撑衬底W的衬底台WT。照射系统IL被配置为在辐射束B入射到图案形成装置MA上之前对辐射束B进行调节。投影系统被配置为将辐射束B(现在已经由图案形成装置MA图案化)投射到衬底W上。衬底W可以包括先前形成的图案。在这种情况下，光刻设备将图案化辐射束B与预先形成在衬底W上的图案对准。

辐射源SO、照射系统IL和投影系统PS都可以被构造和布置为使得它们可以与外部环境隔离。可以在辐射源SO中提供处于大气压以下的压力的气体(例如，氢气)。可以在照射系统IL和/或投影系统PS中提供真空。可以在照射系统IL和/或投影系统PS中提供压力远低于大气压的少量气体(例如，氢)。

图1所示的辐射源SO的类型可以称为激光产生等离子体(LPP)源。布置例如可以是CO

EUV辐射由接近垂直入射辐射收集器5(有时更一般地称为垂直入射辐射收集器)收集并且聚焦。收集器5可以具有被布置为反射EUV辐射(例如，具有诸如13.5nm的期望波长的EUV辐射)的多层结构。收集器5可以具有椭圆构造，其具有两个椭圆焦点。如下所述，第一焦点可以在等离子体形成区域4处，第二焦点可以在中间焦点6处。

在激光产生等离子体(LPP)源的其他实施例中，收集器5可以是所谓的掠入射入射收集器，被配置为以掠入射角接收EUV辐射并且将EUV辐射聚焦在中间焦点处。掠入射收集器可以是例如包括多个掠入射反射器的嵌套收集器。掠入射反射器可以绕光轴O轴向对称地设置。

辐射源SO可以包括一个或多个污染物陷阱(未示出)。例如，污染物陷阱可以位于等离子体形成区域4与辐射收集器5之间。污染物陷阱可以例如是旋转箔陷阱，或者可以是任何其他合适形式的污染物陷阱。

激光器1可以与辐射源SO分离。在这种情况下，可以借助于包括例如合适的导向反射镜和/或扩束器的光束传输系统(未示出)和/或其他光学元件将激光束2从激光器1传递到辐射源SO。激光器1和辐射源SO可以一起被认为是辐射系统。

被收集器5反射的辐射形成辐射束B。辐射束B在点6处被聚焦以形成等离子体形成区域4的图像，该等离子体形成区域4用作照射系统IL的虚拟辐射源。辐射束B被聚焦的点6可以被称为中间焦点。辐射源SO被布置为使得中间焦点6位于辐射源的封闭结构9中的开口8处或附近。

辐射束B从辐射源SO进入照射系统IL，该照射系统IL被配置为调节辐射束。照射系统IL可以包括琢面场反射镜装置10和琢面光瞳反射镜装置11。琢面场反射镜装置10和琢面光瞳反射镜装置11一起为辐射束B提供期望的横截面形状和期望的角度分布。辐射束B从照射系统IL传播并且入射到由支撑结构MT保持的图案形成装置MA上。图案形成装置MA(例如，可以是掩模)反射并且图案化辐射束B。除了琢面场反射镜装置10和琢面光瞳反射镜装置11，或替代琢面场反射镜装置10和琢面光瞳反射镜装置11，照射系统IL可以包括其他反射镜或装置。

在从图案形成装置MA反射之后，图案化辐射束B进入投影系统PS。投影系统包括被配置为将辐射束B投影到由衬底台WT保持的衬底W上的多个反射镜13、14。形成投影系统的反射镜13、14可以被配置为反射透镜元件。投影系统PS可以将减小因子应用于辐射束，从而形成具有比图案形成装置MA上的对应特征小的特征的图像。例如可以应用减小因子4。尽管在图1中投影系统PS具有两个反射镜13、14，但是投影系统可以包括任何数目的反射镜(例如，六个反射镜)。

光刻设备可以例如以扫描模式使用，其中在将赋予辐射束的图案投影到衬底W上的同时，对支撑结构(例如，掩模台)MT和衬底台WT进行同步扫描。(即，动态曝光)。衬底台WT相对于支撑结构(例如，掩模台)MT的速度和方向可以通过投影系统PS的缩小和图像反转特性来确定。入射到衬底W上的图案化辐射束可以包括辐射带。辐射带可以被称为曝光狭缝。在扫描曝光期间，衬底台WT和支撑结构MT的移动可以使得曝光缝隙在衬底W的曝光场上行进。

图1所示的辐射源SO和/或光刻设备可以包括未示出的部件。例如，可以在辐射源SO中设置光谱滤波器。光谱滤光器可以基本上透射EUV辐射，但是基本上阻挡诸如红外辐射等其他波长的辐射。

在光刻系统的其他实施例中，辐射源SO可以采用其他形式。例如，在替代实施例中，辐射源SO可以包括一个或多个自由电子激光器。一个或多个自由电子激光器可以被配置为发射可以被提供给一个或多个光刻设备的EUV辐射。

在光刻设备中，照射系统调节辐射束，并且图案化掩模被经调节的辐射束被照射。图案化掩模将图案赋予经调节的辐射束，以形成图案化辐射束。图案化辐射束经由投影系统被投影到衬底上，以便将图案转移到衬底上。当执行光刻曝光时，提供给衬底的辐射的剂量是重要的考虑因素。由于EUV辐射的不想要的吸收，到达衬底的辐射的剂量可能会随时间变化。例如，光刻设备内的表面可以将一种或多种化学物质(例如，硅烷)释放到光刻设备的内部环境中。上述化学物质的存在可能减小通过光刻设备的内部环境的EUV辐射的透射率，从而减少提供给衬底的辐射的剂量。为了减轻EUV辐射的透射率减小，气体可以被引入光刻设备。该气体可以包括氧气(O

一种准确地控制要提供给光刻设备的相对少量的氧气的方法，包括：将包括氧气(O

图2中描述了用于向设备提供受控制的量的气体的系统100。图2示意性地描绘了用于向光刻设备提供氧气的气体流量控制系统100。气体源110提供含氧气的气流120(诸如清洁的干燥空气或极端清洁的干燥空气)以及另一不含氧气的气流130(例如，氮气或氢气流)。第一质量流量控制器140用于控制极端清洁的干燥空气流120，而另一质量流量控制器150用于控制不含氧气的气流130(例如，氮气或氢气)。气流120和130在通过质量流量控制器140、150之后被合并，并且被混合，以形成具有低氧气浓度的气态混合物160。

可以提供压力计和/或压力控制器170以监测和/或控制气态混合物160的压力。然后，气态混合物160在三个分开的分支180.1、180.2、180.3之间分配。第一分支180.1包括阀190和收集容器200。阀190被配置为控制通过第一分支180.1的气态混合物的流量，并且收集容器200被配置为接收光刻设备的内部环境210中不需要的任何过量的气态混合物。第二分支180.2和第三分支180.3分别包括质量流量控制器220、230和阀240、250。第二分支180.2和第三分支180.3被配置为将受控制的量的具有低氧气浓度的气态混合物160供应给光刻设备的内部环境210的不同部分。例如，第二分支180.2可以在掩模版附近提供气态混合物160的流，并且第三分支180.3可以在衬底附近提供气态混合物160的流。可以使用更多或更少数目的分支。可以应用替代或附加分支，以将气体混合物的流160提供给照射系统IL或投影系统PS，特别是提供给这些系统的一个或多个反射镜，例如，如图1所示的琢面场反射镜装置10和琢面光瞳反射镜装置11或反射镜13、14。

在图3中示意性地示出了用于向设备提供受控制的量的气体的另一系统300。图3示意性地描绘了用于向光刻设备提供氧气的气体流量控制系统300。气体源310提供含氧气的气体(诸如清洁的干燥空气或极端清洁的干燥空气)流320以及另一不含氧气的气体流330(例如，氮气或氢气流)。第一质量流量控制器340用于控制极端清洁的干燥空气的流320，而另一质量流量控制器350用于控制不含氧气的气体(例如，氮气或氢气)的流330。在所示的实施例中，不包含氧的气流330分成两个分支330.1和330.2。在所示的实施例中，气流320与气流330的一部分或部分330.1合并，即混合，以形成具有低氧气浓度的气态混合物360。

可以提供压力计和/或压力控制器(未示出)以监测和/或控制气态混合物360的压力。然后，气态混合物360在两个分支360.1和360.2之间分配。第一分支360.1包括阀390和收集容器400。第二分支包括质量流量控制器355。阀390被配置为控制通过第一分支360.1的气态混合物的流量，并且收集容器400被配置为接收光刻设备的内部环境410中不需要的任何过量的气态混合物。具有低的氧气浓度的气态混合物360的第二分支360.2首先全部与气流330的一部分或部分330.2混合，气流330是不含氧气的气体。通过这样做，获得了分支360.2的氧含量的进一步稀释。然后分支360.2和分支330.2的合并的气流(称为分支360.3)被应用，以向光刻设备的内部环境410的不同部分提供受控制的量的具有低氧浓度的气态混合物。

在所示的实施例中，分支360.3的气体混合物被分开到第一分支360.31和第二分支360.32。第一分支360.31和第二分支360.32分别包括质量流量控制器420、430和阀440、450。因此，上述分支包含具有低的氧浓度的气态混合物，该气态混合物可以被应用于光刻设备的内部环境410的不同部分。例如，第一分支360.31可以在掩模版附近提供气态混合物360.3的流，第二分支360.32可以在衬底附近提供气态混合物360.3的流。可以使用更多或更少数目的分支。可以应用替代或附加分支，以将气体混合物360.3的流提供给照射系统IL或投影系统PS，特别是提供给这些系统的一个或多个反射镜，例如，如图1所示的琢面场反射镜装置10和琢面光瞳反射镜装置11或反射镜13、14。

可以将气态混合物160提供给光刻设备的任何期望的部分。气体流量控制系统100可以操作，用于以任何期望的方式调节气态混合物160。气体流量控制系统100可以提供用于调节气态混合物160的内容物的更大范围。例如，已知的系统可以能够使气态混合物内的气体浓度变化约10倍，而本文中公开的气体流量控制系统100可以能够使气态混合物内的气体浓度变化约1000倍。气体流量控制系统是通用的，并且可以用于控制任何期望的气体混合物。气体流量控制系统比已知系统更准确，可靠并且具有更长的使用寿命。

尽管在本文中可以在光刻设备的上下文中具体参考本发明的实施例，但是本发明的实施例可以在其他设备中使用。本发明的实施例可以形成掩模检查设备、量测设备、或者测量或处理诸如晶片(或其他衬底)或掩模(或其他图案形成装置)等对象的任何设备的一部分。这些设备通常可以称为光刻工具。这样的光刻工具可以使用真空条件或环境(非真空)条件。

术语“EUV辐射”可以被认为包括波长在4-20nm范围内(例如，在13-14nm范围内)的电磁辐射。EUV辐射的波长可以小于10nm，例如在4-10nm的范围内，例如6.7nm或6.8nm。

尽管在本文中可以具体参考光刻设备在IC的制造中的使用，但是应当理解，本文所述的光刻设备可以具有其他应用。其他可能的应用包括集成光学系统的制造、磁畴存储器、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等的图案的引导和检测。

尽管上面已经描述了本发明的特定实施例，但是应当理解，本发明可以以不同于所描述的方式来实践。上面的描述旨在是说明性的，而不是限制性的。因此，对于本领域的技术人员很清楚的是，在不脱离下面阐述的权利要求的范围的情况下，可以对所描述的本发明进行修改。