反射镜设备、曝光设备以及器件制造方法技术

本申请公开了一种反射镜设备、曝光设备以及器件制造方法。在通过反射引导曝光光线的曝光设备中，用在反射光学系统中的反射镜设备具有：一个具有一个反射所述曝光光线的反射表面的反射镜；用于散热冷却的散热板，被设置在离开所述反射镜的外表面的位置。所述散热板的设置确保入射到所述反射表面上并从该反射表面反射的所述曝光光线的通道区域。另外，用流过冷却管的冷却液体对各散热板进行温度控制。这样，可以抑制用在曝光设备的反射光学系统中的反射镜的温度上升，保持反射镜反射面的面形状的精度。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用在半导体制造工艺中的曝光设备，更具体地，涉及使用远紫外光作为曝光光源的曝光设备，以及用在该曝光设备的反射光学系统中的反射镜设备。
技术介绍
作为将光网(reticle，标记版，掩模)图案透射并转移到硅晶片上的投影曝光设备，已经提出了使用波长为13到14nm的远紫外(EUV)光作为曝光光源的设备。由于远紫外光在穿过物体时衰减很大，不能使用利用光学透镜的光学控制系统。因此，在上述使用远紫外光作为曝光光源的曝光设备中，用设置在真空中的多个反射镜来控制曝光光线(反射光学系统)。这种曝光设备的反射光学系统包括一个用以将曝光光线从光源引导到一个反射性原图板(original plate)(以下称为“光网”)的曝光光线导入光学系统，以及用以将曝光图案通过从所述光网反射的曝光光线缩小投影到晶片上的缩小投影光学系统。各光学系统分别具有若干反射镜。图10A和10B是图示在上述反射光学系统中可用的普通凹面型反射镜的形状的示意图。该反射镜的反射面是凹面。但是，也可以使用凸面型反射镜。具有反射面的反射镜反射来自光源的曝光光线，所述反射面是通过用蒸气淀积或者溅射形成Mo-Si多层膜而获得的。但是，在用上述反射镜反射曝光光线时，每一个表面的曝光光线的反射率是大约70％，剩下的光线被反射镜基材吸收而被转换为热。图11A和11B是说明反射镜中的温度上升的示意图。如图11A和11B所示，在曝光光线反射区域，温度上升约+10到20摄氏度。结果，即使使用热膨胀系数极小的反射镜材料，在曝光反射区的反射表面中也会发生约25nm的位移，在反射面的反射镜周边部分则会发生约50到100nm的位移。另一方面，在设置在缩小投影光学系统中的投影光学系统反射镜，以及设置在曝光光线引入光学系统中的照射系统反射镜和光源反射镜中，反射面的形状的精度(以下成为“面形状的精度”)必须是1nm或者以下。因此，从上述说明明显可知，由于热量导致反射镜反射面的位移，不能保证约1nm的面形状的极高精度。在投影光学系统的情况下，上述反射镜面形状精度的降低导致图像形成性能和在晶片上的光照的质量下降。例如，在照射系统反射镜的情况下，面形状精度的降低导致光照质量下降，并且导致掩模上的曝光光线的光照均匀性下降。另外，在光源反射镜的情况下，面形状精度的降低导致由于光源的聚焦差而使光照质量降低。这样的质量下降会导致曝光设备的基本性能下降，比如曝光精度和生产能力的下降。因此，希望抑制用在曝光设备的反射光学系统中的反射镜的温度上升。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供曝光设备中的反射镜设备，其构成通过反射引导曝光光线的反射光学系统，它包括具有反射曝光光线的反射面的反射镜；用于散热冷却的散热板，设置在离开反射镜外表面的地方，并确保入射到反射面并从反射面反射的曝光光线的通道区域；以及温度控制机构，用于对所述散热板进行温度控制。根据本专利技术的另一方面，提供一种使用上述反射镜设备用作其反射光学系统的曝光设备。另外，根据本专利技术的另一方面，提供一种使用上述曝光设备在半导体衬底上形成电路图案的器件制造方法。结合附图阅读下面的详细说明，可以更加清楚本专利技术的其它特征和优点。在附图中，相同的附图标记表示相同的名称或者类似的部件。附图说明附图构成说明书的一部分，用于与说明书一起说明本专利技术的实施例，用于解释本专利技术的原理。图1是一个示意剖面图，图示了根据本专利技术第一实施例的曝光设备的整体结构；图2A和2B的示意示了根据第一实施例的光源单元的细节；图3A和3B的示意示了根据第一实施例的反射镜冷却机构；图4的框解了根据第一实施例的反射镜温度控制系统；图5A和5B的示意解了根据第一实施例，在反射镜冷却机构进行温度控制的状态下，反射镜表面的温度分布；图6的示意解了根据本专利技术第二实施例的反射镜冷却机构；图7的示意解了根据本专利技术第三实施例的反射镜冷却机构；图8的示意解了根据本专利技术第四实施例的反射镜冷却机构；图9的示意解了根据第四实施例的反射镜冷却机构；图10A和10B的示意解了普通凹面型反射镜的形状；图11A和11B的示意解了图10A和10B中的反射镜中的温度上升；图12的流程图表示半导体器件的制造流程；图13的流程图表示图12中的晶片工艺的细节。具体实施例方式下面结合附图详细描述本专利技术的优选实施例。(第一实施例)图1的示意剖面解了根据本专利技术第一实施例的曝光设备的结构。在图1中，附图标记1表示激励激光器。激光向一个作为光源的发光点发射(在该点处，光源材料是气化的、液化的或者雾化的(spray-gasified，喷雾气化))，以实现光源材料的原子的等离子体激发，从而发射远紫外光。在本实施例中，使用YAG固体激光器或者类似激光器作为激励激光器。附图标记2表示光源单元，其结构中保持真空状态。图2A和2B图解了光源单元2的内部结构。附图标记2b表示光源，指出曝光光源的实际发光点。附图标记2a表示光源反射镜，其收集所有来自光源2b的光，并将光在发光方向反射，从而产生曝光光线2d。光源反射镜2a被设置为一个半球形反射镜，光源2b在中心位置。附图标记2e表示将液化发光元素Xe、喷雾液化发光元素Xe或者Xe气体提供到光源2b的位置的喷嘴。附图标记3表示容纳整个曝光设备的真空室。附图标记4表示抽空真空室以保持真空状态的真空泵。附图标记5表示曝光光线导入单元，将曝光光线从光源单元2引入并对其整形。曝光光线导入单元5具有反射镜5a到5d，对曝光光线进行均匀化并对其整形。附图标记6表示光网台，在这里，作为曝光图案的反射原图板的原图板6a被放置在一个可动部件上。附图标记7表示一个缩小投影反射镜光学系统，其将从原图板6a反射来的曝光图案缩小投影到晶片上。在所述投影反射镜光学系统7中，曝光光线依次被反射镜7a到7e投影反射，最后，曝光图案按照预定的缩小比被缩小投影到所述晶片上。附图标记8表示一个保持晶片8a的晶片台。晶片8a是要在上面缩小投影所述原图板6a上的曝光图案并对其曝光的Si衬底。该晶片台8的位置在关于XYZ和XY轴倾斜的和关于Z轴旋转的方向受到控制，以将晶片8a定位到预定的曝光位置。附图标记9表示一个光网台支承件，其将光网台6支承到设备安装面上。附图标记10表示投影系统主体，其将所述缩小投影反射镜光学系统7支承到所述设备安装面上。附图标记11表示一个晶片台支承件，用于将所述晶片台8支承到设备安装面上。另外，还提供了用于测量光网台5和缩小投影反射镜光学系统7之间，以及缩小投影反射镜光学系统7和晶片台(它们分别由光网台支承件9、投影系统主体10和晶片台支承件11支承)之间的相对位置，并持续地将这些部件保持在预定的相对位置的装置(未图示)。另外，所述光网台支承件9、所述投影系统主体10和所述晶片台支承件11都设置有一个用来隔绝设备安装面的振动的固定件(未图示)。附图标记12表示一个光网储存器，在这里将来自设备外部的原图板(光网)6a临时存储到设备内。在光网储存器12中，将相应于不同的图案和不同的曝光条件的光网存储在气密密封的容器中。附图标记13表示光网更换器，用于从光网储存器12中选择要用的光网并输送选中的光网。附图标记14表示具有可绕XYZ和Z轴旋转的旋转手柄的光网对准单元。该光网对准单元14接纳来自光网更换器13的原图板6a，本文档来自技高网...

【技术保护点】
曝光设备中的反射镜设备，构成通过反射引导曝光光线的反射光学系统，该反射镜设备包括：一个具有一个反射所述曝光光线的反射表面的反射镜；一个用于散热冷却的散热板，离开所述反射镜的外表面设置，并确保入射到所述反射表面上并从该反射表面 反射的所述曝光光线的通道区域；以及一个温度控制机构，用于对所述散热板进行温度控制。

【技术特征摘要】
JP 2002-6-28 191282/20021.曝光设备中的反射镜设备，构成通过反射引导曝光光线的反射光学系统，该反射镜设备包括一个具有一个反射所述曝光光线的反射表面的反射镜；一个用于散热冷却的散热板，离开所述反射镜的外表面设置，并确保入射到所述反射表面上并从该反射表面反射的所述曝光光线的通道区域；以及一个温度控制机构，用于对所述散热板进行温度控制。2.如权利要求1所述的反射镜设备，其特征在于，基于来自安装在所述反射镜处的温度检测装置的检测信息，控制所述散热板的温度。3.如权利要求1所述的反射镜设备，其特征在于，所述散热板是分立的，被设置在多个位置。4.如权利要求3所述的反射镜设备，其特征在于，所述通道区域形成在所述分立的多个散热板之间。5.如权利要求3所述的反射镜设备，其特征在于，对于所述反射镜的所述反射表面以及不同于所述反射表面的外表面，所述散热板是单独的。6.如权利要求3所述的反射镜设备，其特征在于，所述分立的多个散热板分别具有沿着所述反射镜的所述外表面的形状的形状，并被设置在离开所述反射镜一个大致预定的距离的位置。7.如权利要求3到5之一所述的反射镜设备，其特征在于，所述温度控制机构对所述分立的多个散热板单独进行温度控制。8.如权利要求1所述的反射镜设备，其特征在于，所述温度控制机构通过循环冷却液体或者冷却气体来对所述散热板进行温度控制。9.如权利要求8所述的反射镜设备，其特征在于，所述温度控制机构包括测量所述反射镜的温度的第一温度计；测量所述冷却液体的温度的第二温度计；光量估测装置，用于根据曝光的光发射控制信息来估测入射到所述反射镜上的曝...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫岛义一，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]