阅读说明：本技术 极紫外曝光设备和使用该设备制造半导体装置的方法 (Extreme ultraviolet exposure apparatus and method of manufacturing semiconductor device using the same ) 是由 裵根熙 朴珍洪 许晋硕 高熙英 洪成哲 于 2019-12-24 设计创作，主要内容包括：公开了一种极紫外(EUV)曝光设备和使用该设备制造半导体装置的方法。该EUV曝光设备包括：室；EUV源,在室中并被构造为产生EUV束；光学系统,在EUV源上方并被构造为将EUV束提供到基底；基底台,在室中并被构造为接收基底；掩模台,在室中并被构造为保持掩模,掩模被构造为将EUV束投射到基底上；以及等离子体源,被构造为将等离子体提供到掩模,以使通过EUV束充电的掩模为电中性。(An Extreme Ultraviolet (EUV) exposure apparatus and a method of manufacturing a semiconductor device using the same are disclosed. The EUV exposure apparatus includes: a chamber; an EUV source in the chamber and configured to produce an EUV beam; an optical system above the EUV source and configured to provide an EUV beam to the substrate; a substrate table in the chamber and configured to receive a substrate; a mask stage in the chamber and configured to hold a mask, the mask configured to project an EUV beam onto a substrate; and a plasma source configured to provide plasma to the mask to render the mask charged by the EUV beam electrically neutral.)

极紫外曝光设备和使用该设备制造半导体装置的方法

本专利申请要求于2019年5月2日在韩国知识产权局提交的第10-2019-0051619号韩国专利申请的优先权，该申请的内容通过引用全部包含于此。

技术领域

发明构思的实施例涉及制造半导体装置的设备和方法，更具体地，涉及极紫外(EUV)曝光设备和使用该设备制造半导体装置的方法。

背景技术

随着信息技术的发展，已经开发了高度集成的半导体装置。半导体装置的集成密度可以受到光刻工艺的光源的波长的极大影响。光源可以是I线源、G线源、准分子激光源(例如，KrF或ArF)或其波长比准分子激光源的波长短的极紫外(EUV)光源。EUV光源的能量可以比准分子激光源的能量大得多。EUV光源可能产生掩模(reticle)的颗粒污染。被污染的掩模可以用新的掩模代替。

发明内容

发明构思的实施例可以提供一种能够减少或去除颗粒污染的极紫外(EUV)曝光设备以及使用该设备制造半导体装置的方法。

在一方面，EUV曝光设备可以包括：室；EUV源，在室中并被构造为产生EUV束；光学系统，在EUV源上方并被构造为将EUV束提供到基底；基底台，在室中并被构造为接收基底；掩模台，在室中并被构造为保持掩模，掩模被构造为将EUV束投射到基底上；以及等离子体源，被构造为将等离子体提供到掩模，以使通过EUV束充电的掩模为电中性。

在一方面，EUV曝光设备可以包括：室；EUV源，在室中并被构造为产生EUV束；光学系统，在EUV源上方并被构造为将EUV束提供到基底；基底台，在室中并被构造为接收基底；掩模台，在室中并被构造为保持掩模，掩模被构造为将EUV束投射到基底上；掩模吸盘，在掩模台上并被构造为保持掩模；以及控制器，被构造为控制掩模吸盘和EUV源。控制器可以被构造为引导提供到掩模吸盘的静电电压的逐步增大或减小。

在一方面，制造半导体装置的方法可以包括以下步骤：在曝光设备中通过使用掩模在基底上执行曝光工艺，以及更换掩模。更换掩模的步骤可以包括在掩模上局部地产生等离子体，并逐步减小提供到曝光设备的掩模吸盘的静电电压。

附图说明

考虑到附图和附随的详细描述，发明构思将变得更加清楚。

图1是示出根据发明构思的一些实施例的用于制造半导体装置的系统的示意图。

图2是示出图1的曝光设备的实施例的剖视图。

图3是示出图2的等离子体源的实施例的视图。

图4是示出图2的快速更换装置的实施例的平面图。

图5A和图5B是沿着图4的线I-I′截取的剖视图。

图6是示出图2的等离子体源的实施例的视图。

图7是示出图2的等离子体源的实施例的视图。

图8是示出提供到图2的掩模吸盘的静电电压的实施例的曲线图。

图9是示出提供到图2的激光器的功率以及图2的极紫外(EUV)束的脉冲强度的曲线图。

图10是示出根据发明构思的一些实施例的制造半导体装置的方法的流程图。

图11是示出图10的执行曝光工艺的步骤的实施例的流程图。

图12是示出图10的更换掩模的步骤的实施例的流程图。

具体实施方式

图1示出根据发明构思的一些实施例的用于制造半导体装置的系统100。

参照图1，根据一些实施例的用于制造半导体装置的系统100可以是光刻系统。制造系统100可以在基底W上形成光致抗蚀剂图案。在一些实施例中，制造系统100可以包括旋转器(spinner)设备10、曝光设备20和掩模存储设备30。旋转器设备10和曝光设备20可以在基底W上形成光致抗蚀剂图案。基底W可以在旋转器设备10与曝光设备20之间传输。旋转器设备10可以执行光致抗蚀剂的涂覆工艺以及显影工艺。曝光设备20可以执行光致抗蚀剂的曝光工艺。例如，曝光设备20可以是极紫外(EUV)曝光设备。掩模存储设备30可以暂时和/或长时间地存储掩模R。掩模R可以在其更换工艺中在曝光设备20与掩模存储设备30之间传输。掩模R的尺寸可以等于或大于基底W的尺寸。掩模R可以在被装载在掩模仓(reticlepod)中的同时在曝光设备20与掩模存储设备30之间移动。然而，发明构思的实施例不限于此。

图2示出了图1的曝光设备20的实施例。

参照图2，曝光设备20可以包括室210、EUV源220、光学系统230、掩模台240、基底台250、快速更换装置260、等离子体源270和控制器280。

室210可以限定或提供内部空间，基底W和掩模R被装载到该内部空间中。当执行工艺时，室210的内部空间可以独立于外部。例如，当执行工艺时，室210的内部空间可以处于真空状态和/或相对于外部密封。

EUV源220可以设置在室210中的一侧处。EUV源220可以产生EUV束22。EUV束22可以是等离子体束。在一些实施例中，EUV源220可以包括源滴产生器222、激光器224和收集镜226。源滴产生器222可以产生源滴221。源滴221可以是或包括锡(Sn)、氙(Xe)、钛(Ti)或锂(Li)的金属液滴。激光器224可以向源滴221提供激光束223以产生EUV束22。激光束223可以是EUV束22的泵浦光。EUV束22的强度可以与激光束223的强度或功率成比例。收集镜226可以将EUV束22聚焦或会聚到光学系统230。例如，收集镜226可以是或包括凹面镜。

光学系统230可以设置在掩模台240与基底台250之间。光学系统230可以顺序地将EUV束22提供到掩模R和基底W。例如，光学系统230可以包括场分面镜(field facetmirror)232、光瞳分面镜(pupilfacet mirror)234、掠射镜(grazing mirror)236和投射镜(projection mirror)238。场分面镜232、光瞳分面镜234和掠射镜236可以用作将EUV束22提供到掩模R的照明系统。场分面镜232可以将EUV束22反射到光瞳分面镜234。光瞳分面镜234可将EUV束22朝向掩模R反射。场分面镜232和光瞳分面镜234可以使EUV束22准直。掠射镜236可以设置在光瞳分面镜234与掩模R之间。掠射镜236可以调节EUV束22的掠射入射角。投射镜238可以用作将EUV束22提供到基底W的投射物镜(或物镜)。投射镜238可以将EUV束22提供到基底W。

掩模台240可以设置在室210的内部空间的上部区域中。掩模台240可以具有掩模吸盘242(或者掩模吸盘242可以在掩模台240上)。掩模吸盘242可以通过使用图8的静电电压244来静电地保持掩模R。例如，掩模R可以是反射掩模。掩模R可以将EUV束22的一部分反射到投射镜238，并可以吸收EUV束22的另一部分。投射镜238可以将EUV束22的反射部分反射到基底W。

基底台250可以设置在室210的内部空间的下部区域中。基底台250可以具有基底吸盘252(或者基底吸盘252可以在基底台250上)。基底吸盘252可以接收基底W。基底吸盘252可以静电地保持基底W。基底W可以暴露于EUV束22。基底W上的光致抗蚀剂可以根据掩模R的图案部分地暴露于EUV束22。

辅助室212可以设置在室210的一侧处。当更换掩模R时，辅助室212可以暂时地存储掩模R。辅助室212中的掩模R可以通过传输装置(例如，空中吊运(OHT)装置)被传输到图1的掩模存储设备30中。

快速更换装置260可以设置在掩模台240与辅助室212之间。快速更换装置260可以更换掩模吸盘242上的掩模R。快速更换装置260可以在掩模吸盘242与辅助室212之间传输掩模R。

等离子体源270可以邻近于掩模R设置。等离子体源270可以分别设置在掩模吸盘242的两侧处或两侧上。等离子体源270可以设置在掩模台240与光学系统230之间。

图3示出了图2的等离子体源270的实施例。

参照图3，等离子体源270可以产生等离子体274以使掩模R为电中性。例如，等离子体源270可以是或包括丝状电极。

掩模R可以通过掩模吸盘242的静电电压244(见图8)或EUV束22充有负电荷或正电荷。等离子体源270可以用作等离子体电极以在掩模R上产生等离子体274。等离子体274可以电处理掩模R以使掩模R为中性。当EUV束22未提供到掩模R时，等离子体274可以在掩模R上局部地产生。当电源272向等离子体源270提供第一电压V₁时，等离子体源270可以通过使用第一电压V₁来产生等离子体274。第一电压V₁可以是DC电压或交流(AC)的射频功率。在某些实施例中，等离子体274可以通过干法清洁掩模R。因此，等离子体源270可以通过使用等离子体274来减少或去除掩模R上的污染物(例如，颗粒290)。

再次参照图2，控制器280可以连接或操作性地连接到激光器224和掩模吸盘242。另外，控制器280也可以连接或操作性地连接到基底吸盘252。控制器280可以向激光器224提供功率或以其他方式控制激光器224以增大或减小EUV束22的强度。控制器280可以控制掩模吸盘242和基底吸盘252或向掩模吸盘242和基底吸盘252提供静电电压，以将掩模R和基底W分别保持在掩模吸盘242和基底吸盘252上。另外，控制器280可以控制掩模吸盘242和基底吸盘252以将基底W暴露于EUV束22。例如，基底W上的光致抗蚀剂可以通过掩模吸盘242和基底吸盘252的运动被EUV束22逐步扫描。

图4示出了图2的快速更换装置260的实施例。图5A和图5B是沿着图4的线I-I′截取的剖视图。

参照图4、图5A和图5B，快速更换装置260可以被用作等离子体源270。电源272可以连接到掩模台240和快速更换装置260，并可以在掩模台240与快速更换装置260之间提供第一电压V₁。快速更换装置260可以通过使用第一电压V₁在掩模R上产生等离子体274。等离子体274可以使掩模R为中性。

选择性地，掩模台240可以被用作等离子体源270。例如，掩模台240可以通过使用第一电压V₁在掩模R上产生等离子体274。等离子体274可以清洁掩模R。第一电压V₁可以由控制器280(图2)的控制信号来控制。掩模R上的污染物(例如，图3中的颗粒290)可以被等离子体274减少或去除。

参照图4，快速更换装置260可以包括轴261和机械臂262。轴261可以设置在辅助室212与掩模台240之间。机械臂262可以连接到轴261。机械臂262可以使用轴261作为中心轴旋转。机械臂262和轴261可以在掩模台240与辅助室212之间传输掩模R。

参照图5A和图5B，每个机械臂262可以具有套筒264、支撑件266和基体板268。套筒264可以设置在机械臂262上。支撑件266可以设置在套筒264上。当更换掩模R时，支撑件266可围绕掩模R设置在掩模台240的边缘上。基体板268可以设置在套筒264之间。基体板268可以接收掩模R。

在一些实施例中，掩模R可以包括掩模基底32、反射层34以及吸收图案或多个吸收图案36。掩模基底32可以是或包括玻璃板或金属板。反射层34可以设置在掩模基底32上。反射层34可以反射EUV束22。例如，反射层34可以具有硅层和钼层的多层堆叠结构。吸收图案36可以设置在反射层34上。吸收图案36可以吸收EUV束22。EUV束22可以被通过吸收图案36暴露的反射层34反射，因此反射的EUV束22可以具有吸收图案36的图像。EUV束22可以将吸收图案36的图像投射到基底W的光致抗蚀剂上。

参照图5A，当掩模R被充电时，电子(e^-)可以主要设置在吸收图案36之间。吸收图案36之间的电子(e^-)可以使掩模R充有负电荷。等离子体274中的正离子(+)可以靠近掩模R集中。

参照图5B，当吸收图案36设置在等离子体274中时，等离子体274可以去除吸收图案36之间的电子(e^-)或从吸收图案36去除电子(e^-)以使掩模R为中性。等离子体274可以使掩模R为中性而没有电弧缺陷。等离子体274还可以去除掩模R上的颗粒290(图3)。

图6示出了图2的等离子体源270的实施例。

参照图6，等离子体源270可以设置在快速更换装置260的机械臂262的端部或尖端处。等离子体源270可以设置在套筒264、支撑件266和基体板268的外侧或与套筒264、支撑件266和基体板268分隔开(例如，等离子体源270可以在机械臂262的末端与套筒264、支撑件266和基体板268之间)。电源272可以将第一电压V₁提供到等离子体源270。等离子体源270可以通过使用第一电压V₁在套筒264、支撑件266和基体板268上产生等离子体274。

图7示出了图2的等离子体源270的实施例。

参照图7，等离子体源270可以与快速更换装置260和掩模台240分离或分隔开，并可以独立于快速更换装置260和掩模台240设置。等离子体源270可以邻近于快速更换装置260的机械臂262(例如，邻近于机械臂262的端部)设置，因此可以在套筒264、支撑件266和基体板268上诱发等离子体274。等离子体274可以使掩模R为中性并可以减少或去除颗粒290(图3)。

图8示出了提供到图2的掩模吸盘242的静电电压244的实施例。

参照图8，控制器280可以控制掩模吸盘242或将静电电压244提供到掩模吸盘242。静电电压244可以逐步增大。逐步的静电电压244可以具有瞬时上升或增大段246和瞬时饱和或恒定段248。瞬时上升段246和瞬时饱和段248可以重复，直到静电电压244达到例如20V至200V的最大值。瞬时上升段246可以是其中静电电压244增大或上升的阶段。在瞬时上升段246期间，静电电压244可以增大或上升大约5V至大约10V的电压。例如，瞬时上升段246可以具有大约0.1秒至大约1秒的第一时间段t₁。瞬时饱和段248可以是其中静电电压244的增大或上升停止并且静电电压244是恒定的阶段。瞬时饱和段248的时间段可以等于或长于瞬时上升段246的时间段。例如，瞬时饱和段248可以具有大约0.1秒至大约1秒的第二时间段t₂。

当将EUV束22提供到掩模R时，感应等离子体和鞘可以形成在掩模R的顶表面上。鞘可以在掩模R的顶表面与感应等离子体之间产生。例如，鞘可以具有负电压。通常，快速上升的静电电压会去除鞘，从而在掩模R上引起污染物(例如，图3中的颗粒290)。相反，逐步的静电电压244可以在第二时间段t₂期间使感应等离子体稳定，以防止鞘被去除。结果，逐步的静电电压244可以保护鞘以减少或去除污染物(例如，图3中的颗粒290)。在某些实施例中，静电电压244可以逐步减小。

图9示出了提供到图2的激光器224的功率225和图2的EUV束22的脉冲强度227。

参照图2和图9，控制器280可以控制激光器224或将逐步的功率225提供到激光器224。逐步的功率225可以产生激光器224的激光束223，以输出具有逐步的脉冲强度227的EUV束22。根据功率225，EUV束22的逐步的脉冲强度227可以减小或增大。例如，功率225和脉冲强度227中的每个可以具有下降或降低段228和饱和或恒定段229。下降段228和饱和段229可以重复。例如，下降段228可以具有大约1秒至大约10秒的第三时间段t₃。饱和段229可以具有等于第三时间段t₃的第四时间段t₄。功率225和脉冲强度227可以在第四时间段t₄期间使感应等离子体稳定，以防止去除鞘。结果，逐步的功率225和逐步的脉冲强度227可以保护感应等离子体和鞘以减少或去除污染物(例如，图3中的颗粒290)。

下面将描述使用上述制造系统100制造半导体装置的方法。

图10示出了根据发明构思的一些实施例的制造半导体装置的方法。

参照图10，根据发明构思的一些实施例的制造半导体装置的方法可以包括执行曝光工艺(S10)和更换掩模R(S20)。

当通过旋转器设备10完成光致抗蚀剂的涂覆工艺时，曝光设备20可以对基底W的光致抗蚀剂执行曝光工艺(S10)。

图11示出了图10的执行曝光工艺的步骤S10的实施例。

参照图11，执行曝光工艺(S10)可以包括逐步增大功率225(S12)，向基底W上的光致抗蚀剂提供EUV束22(S14)，以及在EUV束22的每个空闲时间中向掩模R提供等离子体274(S16)。

控制器280可以逐步增大功率225以产生激光束223(S12)。激光束223可以逐步增大EUV束22的脉冲强度227。

当脉冲强度227和静电电压244达到其最大值时，控制器280可以移动基底W和掩模R，以将EUV束22提供到基底W上的光致抗蚀剂(S14)。光致抗蚀剂可以根据掩模R的吸收图案36的形状暴露于EUV束22。之后，旋转器设备10可以使曝光的光致抗蚀剂显影以形成光致抗蚀剂图案。

等离子体源270可以在EUV束22的每个空闲时间中将等离子体274提供到掩模R(S16)。等离子体274可以使掩模R为电中性。在某些实施例中，等离子体274可以通过干法清洁掩模R。可以减少或去除掩模R的污染物(例如，颗粒290)。

再次参照图10，当执行曝光设备20或掩模R的预防性维护时，快速更换装置260可以更换掩模R(S20)。可以以规律的间隔更换掩模R。另外，当基底W的工艺改变时，可以更换掩模R。

图12示出了图10的更换掩模R的步骤S20的实施例。

参照图12，更换掩模R(S20)可以包括逐步降低功率225(S22)，在掩模R上产生等离子体274(S24)，将掩模R装载到基体板268上(S26)，逐步减小静电电压244(S28)，将掩模R传输到辅助室212中(S30)，将另一掩模R提供到掩模吸盘242上(S32)，以及逐步增大静电电压244(S34)。

控制器280可以逐步减小激光器224的功率225以去除或减小EUV束22(S22)。

等离子体源270可以在掩模R上产生等离子体274(S24)。等离子体274可以使掩模R为中性以减少或去除污染物(例如，颗粒290)。等离子体274可以减少或去除在掩模R与快速更换装置260之间的电弧缺陷。

接下来，快速更换装置260可以在掩模R下方移动机械臂262，以将掩模R装载到基体板268上(S26)。

控制器280可以逐步减小静电电压244以将掩模R与掩模吸盘242分离(S28)。

快速更换装置260可以将掩模R传输到辅助室212中(S30)。掩模R可以暂时地存储在辅助室212中。在分离和传输掩模R的工艺中可以连续地提供等离子体274。

快速更换装置260可以将另一掩模R提供到掩模吸盘242上(S32)。可以将另一掩模R在掩模吸盘242上对准。

控制器280可以逐步增大静电电压244，以将另一掩模R保持在掩模吸盘242上(S34)。可以将另一掩模R保持或固定在掩模吸盘242上，而没有颗粒290的污染。

根据发明构思的实施例，EUV曝光设备可以通过使用等离子体源在掩模上局部地产生等离子体来减少或去除掩模的颗粒污染。

尽管已经参照示例实施例描述了发明构思，但是对于本领域的技术人员而言将清楚的是，在不脱离发明构思的精神和范围的情况下，可以进行各种改变和修改。因此，应当理解的是，以上实施例不是限制性的，而是说明性的。因此，发明构思的范围将由权利要求及其等同物的最宽泛的可允许解释来确定，并且不应受到前述描述的限制或局限。