[发明专利]具有保护性光学涂层的浸没光刻系统

说明书

技术领域

本发明涉及光刻系统，更特别是涉及用于光学浸没光刻的该系统的结构和处理。

背景技术

发展半导体工业所必需的一个条件为在集成电路(IC)上印刷更小特征的能力。但是，近来光刻术面临几个可阻碍半导体技术进一步发展的挑战。已经对例如x-辐射光刻术和电子束光刻术的技术进行了投入，以作为传统光刻术的替换。但是，光学浸没光刻得到了关注，其可能满足印刷更小尺寸特征的改进半导体技术的需要。

由下式确定可以采用光刻系统印刷的最小特征的尺寸W：

公式1：W＝k₁λ/nsinα；

这里，k₁为分辨率因子，λ为曝光辐射的波长，nsinα为界面介质的数值孔径(“NA”)，曝光辐射通过该界面介质在该界面上传输至正在印刷的特征。

因为在开发半导体器件时减小了最小特征尺寸W，所以也减小了曝光辐射的波长。但是，波长更小的新辐射源的开发面临许多挑战，对于传输和聚焦该波长减小的辐射源的光所需要的光学设计的改进同样如此。

再次考虑公式1，可以看出最小尺寸W也是数值孔径的函数。当数值孔径更大时，最小尺寸W更小。数值孔径量化为nsinα，这里n为透镜和印刷的特征之间的界面介质的折射率，α为透镜的接受角。因为任何角的正弦总是小于或者等于1，并且当空气为界面介质时折射率“n”几乎近似等于1，因此以另一种介质替换空气将提高系统的数值孔径。该介质应当还满足其它要求。例如，界面介质应当具有低光吸收率、相对于光致抗蚀剂和透镜材料可兼容且不受污染、整体具有均匀的厚度和均匀的光学特征。水具有低光吸收率，提供了均匀介质并且可与大多数光致抗蚀剂材料兼容。

但是制造特定透镜和其它光学元件的材料可通过与水接触而退化。例如，制造与193纳米曝光源一起使用的光学元件的材料氟化钙和氟化镁可略溶于水。接触该光学元件的水退化了其的光学特征。由于该原因，水通常不用作所述光学元件的浸没液体。

因此，期望提供一种允许以水为浸没液体的光学浸没光刻系统和形成其光学元件的方法。

发明内容

提供了一种如权利要求1所述的浸没光刻系统。

在该光刻系统中，液体优选包括水，可退化材料包括碱土金属的氟化物，保护涂层包括选自于铪(Hf)、硅(Si)、锆(Zr)、铝(Al)和钪(Sc)的至少一种元素的氧化物。

例如，保护涂层可包括多个氧化物单层，其中第一单层覆盖并接触氟化物，所有其它单层覆盖并接触至少一个其它单层。优选，每个单层的厚度在大约1埃和大约2埃之间，保护涂层的厚度为大约30埃。优选，标称波长为157纳米或者193纳米。

根据本发明的优选方面，该液体包括水，光学元件包括碱土金属的至少一种氟化物，保护涂层包括碱土金属的至少一种氮化物。

根据本发明的特别方面，光学元件包括氟化钙，保护涂层包括氮化钙。

在本发明的一方面中，光学元件包括氟化镁，保护涂层包括氮化镁。

根据本发明的特定方面，保护涂层包括氟化物和氮化物的混合物。例如，保护涂层包括氮化钙和氟化钙的混合物。

本发明还提供一种如从属方法权利要求所述的方法。

优选，光学元件包括碱土金属的氟化物，形成保护涂层的步骤包括：通过使光学元件暴露于氧气源和金属材料的蒸汽源，形成选自于铪(Hf)、硅(Si)、锆(Zr)、铝(Al)和钪(Sc)的至少一种金属材料的氧化物。

优选，形成保护涂层的步骤包括连续形成多个氧化物单层，所述多个氧化物单层包括与光学元件表面上的氟化物接触的多个单层的第一单层。

优选，形成第一层的步骤包括在光学元件表面上形成羟基官能团和使羟基官能团与金属材料蒸汽源反应以形成氧化物。在一个实例中，通过使在光学元件表面上的氟化物暴露于水蒸汽形成羟基官能团。金属蒸汽源可包括金属材料的氯化物。

优选，所述液体包括水，光学元件包括碱土金属的至少一种氟化物，形成保护涂层的步骤包括，在光学元件表面上形成至少一种碱土金属的至少一种氮化物。

优选，形成保护涂层的步骤还包括，形成氟化物和氮化物的混合物。

优选，形成保护涂层的步骤包括，将氮等离子体注入光学元件表面。优选，形成保护涂层的步骤还包括向腔内提供硅烷，在该腔内向表面进行等离子体注入。

优选，形成保护涂层的步骤还包括退火光学元件。优选，该退火包括使光学元件暴露于波长在大约100纳米和200纳米之间的光源。