CN109814341A - 光刻曝光工艺的方法 - Google Patents

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Abstract

一种光刻曝光工艺的方法。此方法包括以激光光束激化目标液滴，以产生极紫外线(EUV)光。此方法还包括以聚光器反射极紫外线光。此方法亦包括经由安置在聚光器旁的气体分配器排放清洁气体至聚光器上。在清洁气体离开气体分配器之前，一部分的清洁气体被转化为自由基，且自由基与清洁气体一起被排放至聚光器上。

Description

光刻曝光工艺的方法
技术领域
本公开实施例涉及一个光刻曝光工艺的方法及辐射源，且特别涉及一个可降低污染的光刻曝光工艺的方法及辐射源。
背景技术
半导体集成电路(integrated circuit，IC)工业已经历指数性的成长。在集成电路材料及设计中的技术的进步已产生数代的集成电路，每个世代的集成电路都比先前世代的集成电路更小及更复杂。在集成电路演进的期间，功能密度(functional density)(亦即单位芯片面积上的互连装置的数量)已广泛地增加，然而几何尺寸(亦即可被工艺创造的最小的元件(或线路))已经缩小。缩小的工艺通常提供增加生产效率及降低相关成本的效益。如此的缩小亦已增加工艺及制造集成电路的复杂性。
举例来说，施行更高分辨率光刻工艺的需求正在增长。一种光刻技术为极紫外线光刻(extreme ultraviolet lithography，EUVL)。极紫外线光刻运用扫描器，此扫描器使用极紫外线区域的光，具有约1纳米至约100纳米的波长。一些极紫外线扫描器提供相似于一些光学扫描器的投影晒像(projection printing)，只是极紫外线扫描器使用反射型光学元件而非折射型光学元件，亦即面镜代替镜片。
一种极紫外线光源的类型为激光生成等离子体(laser produced plasma，LPP)。激光生成等离子体技术产生极紫外线光是通过聚焦高功率激光光束至小型燃料液滴目标，以形成高度离子化等离子体，此等离子体放射具有最大放射峰值为13.5纳米的极紫外线光。极紫外线光随后被聚光器收集且被光学元件反射朝向光刻曝光物件，例如晶圆。
虽然既存的产生极紫外线光的方法及装置已满足其用途，从各方面看来此方法及装置尚未完全令人满意的。因此，提供增加从离子化的输入能源来的功率转化效率是令人期待的。
发明内容
本公开的实施例提供光刻曝光工艺的方法。此方法包括以激光光束照射目标液滴，以产生极紫外线(extreme ultraviolet，EUV)光。此方法还包括以聚光器反射极紫外线光。此方法亦包括经由安置在聚光器旁的气体分配器排放清洁气体至聚光器上。在清洁气体离开气体分配器之前，一部分的清洁气体被转化为自由基，且自由基与清洁气体一起被排放至聚光器上。
本公开另一实施例提供光刻曝光工艺的方法。此方法包括以激光光束激化目标液滴，以产生极紫外线光。此方法还包括以聚光器反射极紫外线光。此方法亦包括以被聚光器反射的极紫外线光在晶圆上施行光刻曝光工艺。再者，此方法包括重复排放清洁气体至聚光器上。在清洁气体的两次供应之间有一预定时间，且在此预定时间时，清洁气体的供应是暂停的。
本公开又一实施例提供产生光刻曝光工艺的光的辐射源。辐射源包括目标液滴产生器，配置以产生目标液滴。辐射源还包括预热激光源、主激光源及聚光器。预热激光源配置以击打液滴并形成前驱物标靶。再者，主激光源配置以产生具有高功率的激光光束，以更有效率地转化前驱物标靶，以产生极紫外线光。聚光器配置以收集及反射极紫外线光。辐射源亦包括气流路径，配置以排放清洁气体至聚光器。再者，辐射源包括能量转化器及控制器。能量转化器例如射频产生器或热加热器(thermal heater)配置以连接至气流路径。控制器配置以控制从能量转化器施加至在气流路径中的清洁气体中的能量，以转化在气流路径中的一部分的清洁气体为自由基。
附图说明
根据以下的详细说明并配合说明书附图做完整公开。应注意的是，根据本产业的一般作业，图示并未必按照比例绘制。事实上，可能任意的放大或缩小元件的尺寸，以做清楚的说明。
图1示出根据一些实施例建造的光刻系统的示意图。
图2示出根据一些实施例的图解的光刻系统的局部视图，包括辐射源、气体供应模块、排气模块、射频装置、及控制器。
图3示出根据一些实施例的以液滴目标的激发区为视角的聚光器及气体分配器的侧视图，其中聚光器的较低的区域是被污染物污染的。
图4示出根据一些实施例的图解的光刻系统的局部视图，包括辐射源、气体供应模块、排气模块、射频装置、及控制器。
图5示出根据一些实施例的光刻曝光工艺方法的流程图。
图6示出根据一些实施例的光刻曝光工艺方法的一阶段的示意图，其中自由基产物包括清洁气体，且清洁气体的自由基被排放至聚光器上，以与聚光器上的污染物发生化学反应。
图7示出根据一些实施例的光刻曝光工艺方法的一阶段的示意图，其中清洁气体被排放至控制器上，以物理性地去除聚光器上的污染物。
附图标记说明：
10、10a 光刻系统
12、12a 辐射源
25 供源容器
26 目标液滴产生器
27 目标液滴
28 激光源配置
29 激光光束
30 主脉冲激光
31、31a 聚光器
32 气体分配器
34 液滴捕集器
36 污染物收集机制
37 贮体
40、40a 气体供应模块
41、42、43、47 管线
44 气源
45 调节单元
46 管道
50 射频装置
51、52、53 能量转化器
54 功率源
55 控制回路
60 排气模块
61 排气线路
62 排气泵
63 加热的擦洗器
64 擦洗器沟槽
70 控制器
90 极紫外线光
250 输出端
311 圆周
313、314 开口
321、322、323、329 导流构件
324、325、326 气孔
327、328 末端
361 叶片
362 叶片底槽
363 滴液管线
A1 光学轴
H1、H2、H3 能量转化器(第一能量转化器)
I1、I2 内侧壁
U1、U2 上侧壁
V1、V2、V3 流速调节器
14 照明器
16 遮罩台
18 遮罩
20 投影光学元件模块
22 半导体基板(晶圆)
24 晶圆台
38 预热激光源系统
39 预脉冲激光
102、104、106、108、109、110、111、112、114、116 操作
315 外围区域
317 中央区域
32a 气体供应模块
45a 调节单元
B1、B2 弧角
C1 清洁气体
C2 自由基产物
E 排气流
H4 能量转化器
P 污染物
P' 气态产物
V4 阀
具体实施方式
以下的公开内容提供许多不同的实施例或范例以实施本公开的不同特征。以下的公开内容叙述各个构件及其排列方式的特定范例，以简化说明。当然，这些特定的范例并非用以限定。例如，若是本公开书叙述了一第一特征形成于一第二特征之上或上方，即表示其可能包含上述第一特征与上述第二特征是直接接触的实施例，亦可能包含了有附加特征形成于上述第一特征与上述第二特征之间，而使上述第一特征与第二特征可能未直接接触的实施例。另外，以下公开书不同范例可能重复使用相同的参考符号及/或标记。这些重复为了简化与清晰的目的，并非用以限定所讨论的不同实施例及/或结构之间有特定的关系。
此外，其与空间相关用词。例如“在…下方”、“下方”、“较低的”、“上方”、“较高的”及类似的用词，为了便于描述图示中一个元件或特征与另一个(些)元件或特征之间的关系。除了在附图中示出的方位外，这些空间相关用词意欲包含使用中或操作中的装置的不同方位。装置可能被转向不同方位(旋转90度或其他方位)，则在此使用的空间相关词也可依此相同解释。需要了解的是，可在此方法之前、期间、及之后提供额外的操作，且在此方法的其他实施例中，一些所描述的操作可被取代或消除。
当前公开内容中所描述的先进光刻工艺、方法、和材料可被使用于包括鳍式场效晶体管(fin-type field effect transistors，FinFETs)的各种应用中。举例而言，鳍结构可以被图案化以在结构之间产生相对较小的间隔，而所述公开内容适合应用于此。再者，所述公开内容可以应用在用来形成鳍式场效晶体管的鳍结构的间隙壁(spacers)的工艺。
本公开总体上有关于极紫外线(EUV)光刻系统及方法。特别涉及在激光生成等离子体(laser produced plasma，LPP)极紫外线光源中缓和聚光器上的污染的设备及方法。聚光器，亦被称为激光生成等离子体聚光器或极紫外线聚光器，配置以收集及反射极紫外线光，且有助于极紫外线转化效率及光刻产出量。然而激光生成等离子体聚光器由于微粒、离子、辐射及污染物沉积的冲击而承受损害及劣化。本公开的目的是针对还原沉积至激光生成等离子体聚光器上的污染物，从而增加其可用时间。
图1示出根据一些实施例建造的光刻系统10的示意图。光刻系统10亦可被称为扫描器，此扫描器是可操作的，以施行光刻工艺。在本实施例中，光刻系统10为旨在以由极紫外线光曝光光刻胶层(resist layer)的极紫外线光刻系统。光刻胶层为对极紫外线光敏感的材料。
在一些实施例中，光刻系统10运用辐射源12，以产生极紫外线光90，例如具有波长在约1纳米至约100纳米之间变化的极紫外线光。在一特定范例中，极紫外线光90具有集中在约13.5纳米的波长。相应地，辐射源12是亦被称为极紫外线光源。极紫外线光源可应用激光生成等离子体(LPP)的机制，以产生极紫外线光，此极紫外线光将在后续更进一步讨论。
光刻系统10亦运用照明器14。在一些实施例中，照明器14包括不同的反射型光学元件，例如单一面镜或具有多个面镜的面镜系统，以将极紫外线光90从辐射源12导向至遮罩台16，特别是固定在遮罩台16上的遮罩18。
光刻系统10亦包括遮罩台16，配置以固定遮罩18。在一些实施例中，遮罩台16包括静电吸座(e-chuck)，以固定遮罩18。在本公开中，此术语遮罩(mask，掩模)、光罩(photomask，光掩模)及倍缩光罩(reticle，中间掩模)可互换使用。在本实施例中，光刻系统10为极紫外线光刻系统，且遮罩18为反射型遮罩。
一示例性的遮罩18的结构包括具有低热膨胀材料(low thermal expansionmaterial，LTEM)的基板。举例来说，低热膨胀材料可包括二氧化钛(TiO2)、已掺杂的二氧化硅(SiO2)、或其他具有低热膨胀性的适当材料。遮罩18包括沉积在基板的反射型多层(multi-layer，ML)。此多层包括一些膜对(film pairs)，例如钼－硅(molybdenum-silicon，Mo/Si)膜对(例如，在每个膜对中，一层钼在一层硅之上或之下)。
或者，多层可包括钼－铍(molybdenum-beryllium，Mo/Be)膜对，或其他可配置以高度反射极紫外线光90的适当材料。遮罩18可还包括为了防护而设置在多层上的覆盖层，例如钌(ruthenium，Ru)。遮罩18还包括沉积在多层上的吸收层，例如氮化硼钽层(tantalumboron nitride，TaBN)。吸收层被图案化，以定义集成电路的层。在不同的实施例中，遮罩18可具有其他结构或配置。
光刻系统10亦包括投影光学元件模块(或投影光学元件盒(projection opticsbox，POB))20，以将遮罩18的图案成像在半导体基板22上，此半导体基板22固定在光刻系统10的基板台(或晶圆台)24上。在本实施例中，投影光学元件模块20包括反射型光学元件。经从遮罩18导向的极紫外线光90被投影光学元件模块20收集，且极紫外线光90传送被定义在遮罩18的图案的图像。照明器14及投影光学元件模块20可被统称为光刻系统10的光学模块。
在本实施例中，半导体基板22为半导体晶圆，例如硅晶圆或将被图案化的其他类型的晶圆。在本实施例中，半导体基板22覆盖以对极紫外线光90敏感的光刻胶层。不同的元件(包括上述元件)被结合一起，且可操作以施行光刻曝光工艺。
光刻系统10可还包括其他模块或与其他模块结合(或耦接)。在本实施例中，光刻系统10包括气体供应模块40。气体供应模块40旨在提供清洁气体(例如氢气)至辐射源12。清洁气体有助于降低辐射源12中的污染。此外，光刻系统10包括排气模块60。排气模块60旨在从辐射源12提取污染物，例如目标液滴(将在后续详细讨论)的离子、气体及原子。
在本实施例中，光刻系统10可还包括射频(radio frequency)装置50。射频装置50旨在在辐射源12中产生电场，以将清洁气体转化为自由基。在一特定的实施例中，光刻系统10亦包括控制器70。控制器70控制辐射源12的操作、气体供应模块40的操作、射频装置50的操作、及排气模块60的操作。
辐射源12、气体供应模块40、射频装置50、及排气模块60的互相合作将在后续更进一步讨论。
参照图2，在一些实施例中，辐射源12运用激光生成等离子体(LPP)机制，以产生等离子体且更进一步从等离子体产生极紫外线光90。辐射源12包括目标液滴产生器26、激光源配置28、聚光器31、及气体分配器32、液滴捕集器34、及污染物收集机制(debriscollection mechanism，DSM)36。辐射源12可配置在维持真空环境的供源容器(sourcevessel)25中。
目标液滴产生器26配置以产生一些目标液滴27。在一特定的实施例中，目标液滴27为锡(Sn)液滴。在一些范例中，每一者的目标液滴27可具有约30微米(μm)的直径，且以约50千赫(kHz)的速率产生。在一范例中，目标液滴27被以约70米每秒(m/s)的速度导入在辐射源12中的激发区。其他材料亦可作为目标液滴27，举例来说，含有锡的液体材料，例如含锡、锂(lithium，Li)、及氙(xenon，Xe)的共晶合金(eutectic alloy)。
激光源配置28可包括二氧化碳(CO2)激光源、掺钕钇铝石榴石(neodymium-dopedyttrium aluminium garnet，Nd:YAG)激光源、或其他适当的激光源，以产生两道激光光束29及30。通常，激光光束可为采用预脉冲(pre-pulse，PP)激光29及主脉冲(main-pulse)激光30的配置。此些脉冲激光导向通过形成在聚光器31上的开口313。具有足够的功率及脉冲期(pulse duration)的预脉冲激光29先加热目标液滴27，然后液滴的形状成为松饼状或圆顶状的锡雾，此锡雾亦被称为前驱物标靶。此外，具有相对较高功率及适当脉冲期的主脉冲激光30被以某个角度发射，以击打(hit)此锡雾，从而产生高温等离子体。极紫外线光90是由此重要的等离子体辐射出。激光特性可被应用在激光功率范围如1至30千瓦，且激光脉冲期为飞秒(femtosecond，10-15second)数量级(order)至纳秒数量级，此激光特性与在数瓦至数百瓦的范围内的期望的极紫外线功率相关。在一些实施例中，激光源配置28的脉冲及目标液滴产生器26的液滴产生速率被控制为同步的，以至于目标液滴27连贯地接收峰值功率，此峰值功率来自激光源配置28的预脉冲激光29及主脉冲激光30。
液滴捕集器34配置以捕捉任何未被激光光束29及30击中的目标液滴。液滴捕集器34被安装在目标液滴产生器26的对面，且在目标液滴27的移动方向中。在一些实施例中，目标液滴产生器26及液滴捕集器34被安置在聚光器31的两侧。
聚光器31配置以收集、反射及聚焦极紫外线光90。在一些实施例中，聚光器31被设计为具有椭球几何，且此椭球几何具有形成在其上的开口313。或者，开口313可位于在偏离聚光器31的中心。在一特定实施例中，激光源配置28被安置相对于开口313，且在其照射在目标液滴27上之前，激光源配置28放射的激光光束29及30通过开口313。
在一些实施例中，聚光器31被设计为具有适当覆盖材料，作为镜面以收集、反射及聚焦极紫外线光90。在一些范例中，聚光器31的涂布材料与遮罩18(图1)的反射型多层相似。在一些范例中，聚光器31的涂布材料包括一些钼－硅膜对，且可还包括覆盖层(例如钌)覆盖在膜对上，以实质上反射极紫外线光。在一些范例中，聚光器31可还包括光栅结构，旨在有效地散射导向聚光器31的激光。举例来说，氮化硅层可被覆盖在聚光器31之上，且被图案化以具有光栅结构。
气体分配器32配置以从气体供应模块40排放清洁空气至聚光器31。在一些实施例中，气体分配器32包括一些导流构件(flow guiding member)，例如导流构件321、322及323。导流构件323安置相对于开口313。导流构件323可包括导管结构，且沿直线延伸。导流构件323的一末端326与开口313直接连接，且另一末端与激光源配置28连接。
导流构件321及322安置于聚光器31的两侧。每一者的导流构件321及322形成具有导管结构，且包括一或多个位于聚光器31的圆周311附近的气孔。举例来说，如图3所示，导流构件321包括一些气孔324，安置相对于聚光器31的圆周311。气孔324可配置具有相同尺寸，且彼此间隔预定的间距。此外，导流构件322包括一些气孔325，安置相对于聚光器31的圆周311。气孔325可配置具有相同尺寸，且彼此间隔预定的间距。
在一些实施例中，如图3所示，在垂直于极紫外线光90传送方向的光学轴A1(图2)的平面，每一者的导流构件321及322具有弧形剖面。导流构件321及322沿聚光器31的圆周311延伸。在剖面中，导流构件321的弧角(arc angle)B1及导流构件322的弧角B2的和(sum)略小于360度。亦即，聚光器31的圆周311实质上被导流构件321及322环绕。
再次参照图2，在一些实施例中，在平行于光学轴A1的平面，每一者的导流构件321及322具有手杖状(cane-like)的剖面。特别的是，导流构件321具有末端部分327，连接至气孔324，且导流构件322具有末端部分328，连接至气孔325。末端327及328的两侧壁的延伸方向与光学轴A1以相异的角度相交。在一特定实施例中，末端327及328的上侧壁U1及U2与光学轴A1以约90度相交，且末端327及328的内侧壁I1及I2与光学轴A1以低于90度相交。因此，导流构件321及322排放的清洁气体被重新导向，以形成朝向聚光器31的气盾(gasshield)，聚光器31用以反射及聚焦极紫外线光90。
气体供应模块40流体连接至气体分配器32，且配置以经由气体分配器32供应清洁气体至聚光器31。在一些实施例中，气体供应模块40包括气源44及一些管线，例如管线41、42及43。管线41流体连接气源44至导流构件321。管线42流体连接气源44至导流构件322。管线43流体连接气源44至导流构件323。
在一些实施例中，因为管线41、42及43及导流构件321、322及323共同导引从气源44供应的清洁气体至聚光器31，管线41、42及43及导流构件321、322及323被称为气流路径。
气体供应模块40还包括调节单元45，配置以根据控制器70的控制信号，调节清洁气体在气体供应模块40中的流动。在一些实施例中，调节单元45包括一或多个阀，配置以控制清洁气体在管线41、42及43中的流速。举例来说，调节单元45包括三个流速调节器V1、V2及V3，例如阀。三个流速调节器V1、V2及V3分别连接至管线41、42及43。三个流速调节器V1、V2及V3可被控制器70独立地控制，以容许管线41、42及43中的清洁气体具有相异的流速。
在一些实施例中，调节单元45还包括一或多个能量转化器，配置以控制管线41、42及43中的清洁气体的温度。举例来说，调节单元45包括三个能量转化器H1、H2及H3。三个能量转化器H1、H2及H3分别连接至管线41、42及43。三个能量转化器H1、H2及H3包括转化电能为热能的加热构件。能量转化器H1、H2及H3施加热能至管线41、42及43中的清洁气体，以加热清洁气体至预定温度。在下列叙述中，能量转化器H1、H2及H3被称为“第一能量转化器”。
预定温度可为至少有一部分的清洁气体被转化为自由基的温度。亦即，在预定温度时，清洁气体的两原子之间的特定键结被断开，而形成清洁气体的自由基。或者，预定温度可为当射频装置50的电磁辐射能施加在预热的清洁气体时，提升清洁气体转化为自由基的转化效率的温度。第一能量转化器H1、H2及H3可被控制器70独立地控制，以容许管线41、42及43中的清洁气体具有相异的温度。
然而，应注意的是，许多变动及修改可被施用在本公开的实施例中。在一些实施例中，管道46连接气源44及管线41、42及43。调节单元45包括一阀及连接至管线41、42及43的一第一能量转化器。在一些实施例中，管线41、42及43被省略，且气源44经由管道46与气体分配器32直接连接。
依然参照图2，射频装置50配置以在清洁气体被排放至聚光器31上之前，通过电磁辐射能转化气体分配器32中的清洁气体为自由基。在一些实施例中，射频装置50包括一些能量转化器，例如能量转化器51、52及53。能量转化器51、52及53分别地连接至导流构件321、322及323。在一特定实施例中，每一者的能量转化器51、52及53包括一对电极。能量转化器51、52及53转化电能为电磁辐射能。在下列叙述中，能量转化器51、52及53被称为“第二能量转化器”。
射频装置50还包括功率源54，电性连接至第二能量转化器51、52及53，以供应电磁辐射能至第二能量转化器51、52及53。功率源54可经由控制回路55连接至第二能量转化器51、52及53。控制回路55根据控制器70的控制信号，控制施加至第二能量转化器51、52及53的电压。
污染物收集机制(DSM)36配置以捕集目标液滴27的污染物。污染物收集机制36沿光学轴A1而设置，光学轴A1连接至聚光器31的开口313及供源容器25的输出端250。污染物收集机制36包括被安排环绕光学轴A1的一些叶片361。叶片361是薄及狭长的平板，且是对齐的，使得其纵向的轴与光学轴A1平行。叶片361朝向光学轴A1突出，但并非与光学轴延伸的一样远。污染物收集机制36配置以导引任何粘附在叶片结构的锡污染物。因此，叶片361用以避免如此的锡液滴直接滴落在聚光器31的表面。
叶片361配置以与实用的热控制(practical thermal control)平顺地导引粘附的锡，其温度可在温及热周期下施行。热周期(hot cycle)意在融化锡，且避免如此的喷液(spitting)温度的气泡缺陷破裂(bubble defect burst)的污染，且因此，此温度是在约232℃至约350℃的范围。喷液温度的范围可取决于内部气体成分及腔室压力，例如此处提及的范例，在几乎是氢气(H2)及数个毫巴的中度真空的状态下。温周期(warm cycle)在约100℃至约232℃的范围，让锡污染物沿叶片表面适当地滑动及滚动。因此，叶片温度的范围应含括从约100℃至约350℃，且融化的锡将被沿叶片结构充分地沿收集并贴附。再者，被叶片捕集的锡污染物可平顺地流动进入叶片底槽(bottom vane gutter)362，而后在此被汇总。最后，融化的锡流动通过滴液管363，且滴落进入贮体37，以储存废锡。在一特定实施例中，极紫外线光90沿光学轴A1被向上投射，且因此，融化的锡通过重力而移动。
叶片361是由适当的材料制成，此材料例如不锈钢、铜(Cu)、铝(Al)或陶瓷。在一些实施例中，叶片361由不锈钢制成。在本实施例中，叶片361的表面被覆盖一催化层，此催化层包括钌(ruthenium，Ru)、锡(tin，Sn)、氧化锡(tin oxide)、二氧化钛(titanium oxide)、或任何上述的组合。在一些实施例中，钌是被使用的。叶片361的被钌覆盖的表面将甲锡烷(SnH4)还原为锡，且在其上捕集锡。
通过施加催化层(例如由钌制成的催化层)在污染物收集机制36叶片的表面，可将甲锡烷蒸气还原为锡，且直接收集污染物，且因此，可避免在聚光器31上的锡污染。因此，可延长在极紫外线光刻系统的辐射源12中的聚光器31的寿命。然而，应注意的是，当被用来产生极紫外线辐射的目标液滴由相异于锡的材料制成时，催化层可由相同或相异的催化材料制成。
排气模块60包括排气线路61、排气泵62、加热的擦洗器63及擦洗器沟槽64。排气线路61在供源容器25周围，且连接至供源容器25，以接收废气。加热的擦洗器63连接至排气线路61，且配置以导引及捕集污染物气流(或污染物蒸气)。举例来说，加热的擦洗器63具有加热或加温的热控制的功能、过滤废气的功能及捕集污染物的功能，加热的擦洗器63可包括特定结构，例如曲径结构(labyrinth structure)、纳米棒(nano rods)、及多孔巨观结构(porous macrostructures)。当污染物击打此结构，污染物被加热并凝结为液体，从而被“捕集”在加热的擦洗器63之内。融化的锡可被其风扇状(fan-like)结构导入及汇总一起，且掉落进入擦洗器沟槽64。因此，融化的锡被收集及排流进入污染物收集机制36的叶片结构。
排气线路61的另一末端连接至泵62，泵62为真空泵，例如由爱德华泵(EdwardsVacuum)制造的真空泵。泵62从供源容器25创造气流进入加热的擦洗器63及排气线路61，以抽出在供源容器25中的废气。供源容器25的废气可更进一步被导向进入工厂废气系统。
值得注意的是，虽然三个导流构件321、322及323被示出在图2中，但仅是为了清晰的目的，并非意在设下限制。更确切地说，任何数量的导流构件可被额外地包括在辐射源12之内。
举例来说。图4示出根据一些实施例的图解的另一光刻系统10a的局部视图，包括辐射源12a、聚光器31a、气体供应模块40a、射频装置50、排气模块60、及控制器70。在图4所示的实施例中，辐射源12a运用弹性双激光生成等离子体机制(flexible dual LPPmechanism)。
辐射源12a包括预热激光源系统38。预热激光源系统38被安置相对于形成在聚光器31a的开口314，且配置以照射预脉冲激光39至目标液滴27。此激光源具有自我控制自由(own control freedom)，可提供较弹性的预热目标。之后，具有较高功率的主脉冲激光源28将被点火，以在其控制自由下击打此目标。之后，此具有两个弹性激光控制的串级过程(cascade process)可提供更多可调整的状态，以让等离子体生成。再者，辐射源12a的气体分配模块32a包括导流构件329。导流构件329将预热激光源系统38连接至开口314。辐射源12a的气体供应模块40a包括连接至导流构件324的管线47。气体供应模块40a的调节单元45a包括阀V4及安装在管线47上的能量转化器(例如加热构件)H4，以调节管线47中的流动。
图5示出根据一些实施例构成的光刻工艺方法100的流程图，方法100施行在图2中的光刻系统10或图4中的光刻系统10a。为简洁起见，方法100的操作根据光刻系统10而被叙述。额外的操作可在方法100之前、之中、及之后施行，且一些在此叙述的操作可为了此方法的额外的实施例，而被取代、消除或移动。方法100为范例，但并非意在限制本公开超出发明权利要求中所详述的范围。
方法100包括操作102，用以装载极紫外线遮罩(例如遮罩18)至光刻系统10，此光刻系统10可操作来施行极紫外线光刻曝光工艺。遮罩18包括将被转换至半导体基板(例如晶圆22)的集成电路图案(IC pattern)。操作102还可包括不同的步骤，例如将遮罩18固定在遮罩台16上及施行对准(alignment)。
方法100包括操作104，用以装载晶圆22至光刻系统10，特别是装载晶圆22至晶圆台24上。晶圆22被覆盖以光刻胶层。在本实施例中，光刻胶层对从光刻系统10的辐射源12来的极紫外线光90敏感。
方法100包括操作106，用以在光刻系统10中的晶圆22上施行光刻曝光工艺。在操作106中，同步地操作目标液滴产生器26及激光源配置28，以加热目标液滴27，从而产生极紫外线光90。极紫外线光90被聚光器31收集、反射及聚焦，且经由输出端250传送至供源容器25外。
之后，辐射源12的极紫外线光90照射遮罩18(通过照明器14)，且更进一步地投射在覆盖在晶圆22上的光刻胶层(通过投影光学元件模块20)，从而在光刻胶层上形成潜像(latent image)。在一些实施例中，光刻曝光工艺被实行在扫描模式(scan mode)中。
方法100包括操作108，用以还原在辐射源12中产生的污染物。在一些实施例中，如图5所示，目标液滴的离子、气体及原子(统称为污染物P)可沉积在辐射源12的元件(例如聚光器31)上，从而造成上述元件的污染。为了还原或去除辐射源12中的污染物P，将实施至少一下述的操作109－112。
在操作109中，如图6所示，排气模块60产生排气流E，以去除辐射源12中的一部分的污染物P。排气流E可去除浮动在辐射源12中的污染物P或被叶片361捕集的污染物P。
在一些实施例中，因为加热的擦洗器63是被操作在高于污染物P的熔化温度的温度，贴附在加热的擦洗器63的风扇的表面的污染物P将不会凝结为固体形态，而是自由地流动至擦洗器沟槽64中，且跟随下一个污染物收集机制36的叶片结构。因此，污染物P被加热的擦洗器63及擦洗器沟槽64捕集。因此，泵62可被保护，以避免被供源容器25的污染物损害。
在操作110中，自由基被产生在辐射源12中，以清洁辐射源12中的元件。在一些实施例中，清洁气体C1的自由基是生产来清洁聚光器31。产生清洁气体C1的自由基的方法包括经由气流路径(例如经由管线41、42及43及导流构件321、322及323)供应清洁气体C1至聚光器31上。产生清洁气体C1的自由基的方法还包括经由第二能量转化器51、52及53施加电磁辐射能(例如微波)至清洁气体C1中，以通过等离子体能激化至少一部分的清洁气体C1为自由基。
或者，产生清洁气体C1的自由基的方法包括供应经由气流路径(例如经由管线41、42及43及导流构件321、322及323)供应清洁气体C1至聚光器31上。产生清洁气体C1的自由基的方法还包括通过第一能量转化器H1、H2及H3施加热能至清洁气体C1中，以激化至少一部分的清洁气体C1为自由基。在清洁气体C1被第一能量转化器H1、H2及H3的热能激化的情况下，电磁辐射能可不被用以转换清洁气体C1为自由基。
在一些实施例中，热能及电磁辐射能被继续地使用，以激化清洁气体C1为自由基。举例来说，热能通过第一能量转化器H1、H2及H3施加至清洁气体C1中，以活性预热清洁气体C1至提升清洁气体转化为自由基的转化效率的温度。之后，电磁辐射能通过第二能量转化器51、52及53施加至清洁气体C1中，以激化清洁气体C1为自由基。因为清洁气体C1被提前预热，清洁气体C1可达到较高的激化率，导致还原聚光器31上的污染物P有较高的清洁效率。
在一部分的清洁气体C1转换为自由基后，自由基及剩余的清洁气体C1(统称为自由基产物C2)经由气孔324、325及326排放至聚光器31，并流至聚光器31的覆盖的表面。在一些实施例中，从导流构件321及322来的自由基产物C2被排放至聚光器31的外围区域315(图3)之上，外围区域315与聚光器31的圆周311相邻。再者，从导流构件323来的自由基产物C2被排放至聚光器31的中央区域317(图3)，且中心区域317与开口313相邻。
由于自由基产物C2中的自由基的高活性，自由基产物C2与大多数的累积在聚光器31上的污染物P反应，且形成气态产物P’。在一些实施例中，操作109及操作110被同时地实施，且气态产物P’被排气模块60排出，且气态产物P’随后被舍弃。
在一特定实施例中，污染物P包括锡，且清洁气体C1包括氢气。当自由基产物C2到达聚光器31的覆盖的表面时，自由基产物C2与锡发生化学反应，以形成气态甲锡烷(stannane，SnH4)。因此，气体化合物可被内流系统设计排出。然而，值得注意的是，当用来产生极紫外线辐射的目标液滴由与锡相异的材料制成，相同或相异的清洁气体可作为催化材料层。
在一些实施例中，自由基产物C2被供应至聚光器31的污染区域。污染区域可根据与污染物P倾向发生累积在聚光器31的位置的归档(archive)数据而决定。
举例来说，如图3所示，归档数据显示聚光器31的较低的部分，此较低的部分与导流构件322相邻，且易于被污染物P污染。为了提升还原污染物P的效率及降低用来清洁的清洁气体C1的量，清洁气体C1从导流构件322排放，但较少的或没有清洁气体C1从导流构件321排放。导流构件321及导流构件322之间的相异的流速可通过由控制器70(图2)发送不同的控制信号至流速调节器V1及V2来控制。在一些实施例中，归档数据可根据一或多个辐射源12的先前的维护工艺而记录。或者，归档数据可根据聚光器31的实时影像而产生。
在操作111中，清洁气体C1被供应至辐射源12内，以物理性地运载污染物P至辐射源12外。在一些实施例中，如图7所示，清洁气体C1由导流构件321、322及323供应至聚光器31之上，以散逸累积在聚光器31上的污染物P。被吹动的污染物P可被视为锡粉尘，锡粉尘被排气模块60排出。最后，污染物P被舍弃。值得注意的是，不只锡粉尘，还有甲锡烷化合物可通过此物理机制同时排出。在一些实施例中，从导流构件321、322来的清洁气体C1被排放至聚光器31的外围区域315(图3)之上，外围区域315与聚光器31的圆周311相邻。再者，从导流构件323来的清洁气体C1被排放至聚光器31的中央区域317(图3)之上，中央区域317与开口313相邻。
清洁气体C1可以相对高的流速放出至聚光器31之上。或者，清洁气体C1被重复排放至聚光器31之上，以间歇地施加外部力至污染物P。假如清洁气体C1被间歇地供应，在清洁气体C1的两次供应之间设定有一预定时间。于预定时间内，控制器70可关闭流速调节器V1、V2及V3，以暂停清洁气体C1的供应。或者，于预定时间内，控制器70可控制流速调节器V1、V2及V3，以降低清洁气体C1的流速。因此，清洁气体可具有脉冲的性质，以产生吹动及排净。预定时间可为少于约2分钟，且供应清洁气体C1的时间周期可为长于约5分钟。举例来说，一小时清洁冲洗可由约9个清洁脉冲时间组成。再者，此物理清洁机制亦可应用在供源容器的维护中。
在一些实施例中，清洁气体C1用以散逸污染物P，此污染物P在清洁气体C1排放至聚光器31之上之前，被第一能量转化器H1、H2及H3加热。因为清洁气体C1被提前预热，清洁气体C1可更有效率地被等离子体(由第二能量转化器51在管线41、42及43中产生)、或在极紫外线光90的产生的时产生的极紫外线光离子化(photo-ionization)或热能激化。因此，污染物P可经由清洁气体C1的自由基及污染物P的化学反应外加物理性的力，从聚光器31去除。
在一些实施例中，操作109－111被继续地或同步地施行。因此，在操作111中间歇地供应清洁气体C1亦有助于在操作110中产生的气态产物P’离开聚光器31的周围，且避免聚光器31被污染。如图6所示，被叶片361捕集的污染物P自由地流至贮体37，贮体37被放置在叶片361之下，以避免叶片361被污染物P堵塞。
操作109－112可被施行在两个继续的操作106的区间或可施行于操作106进行时。因为当光刻系统10正在操作时，聚光器31及其他在辐射源12中的元件被清洁，气态产物P’(例如气态甲锡烷)具有相对短的生命周期，且将轻易地转变回污染物P(例如锡)。
在操作112中，污染物收集机制36被加热，以去除被叶片361捕集的污染物P。在一些实施例中，污染物收集机制36被加热至从约100℃至约400℃的温度范围之中，以容许叶片361操作在高于污染物P的熔点的温度。因此，清洁辐射源12的停工时间(downtime)可被降低或避免，且光刻系统10的产量被提升。
方法100可包括其他操作，以使光刻工艺更为完整。举例来说，方法100可包括操作114，通过显影暴露的光刻胶层，以形成具有多个已定义于其上的开口的光刻胶图案。尤其，在操作106的光刻曝光工艺之后，晶圆22被移转出光刻系统10至显影单元，举例来说，在光刻胶层上施行显影工艺。
方法100可还包括其他操作，例如操作116，经由光刻胶图案的开口，在晶圆22上施行制造工艺。在一范例中，制造工艺包括使用光刻胶图案作为蚀刻遮罩的在晶圆22上的蚀刻工艺。在另一范例中，制造工艺包括使用光刻胶图案作为植入遮罩(implantation mask)的在晶圆22上的离子植入工艺。
虽然并非有意限制，本公开的一或多个实施例提供许多益处给半导体装置的制造。举例来说，本公开的实施例提供有效地降低聚光器的污染的设备及方法，从而延长其使用寿命。再者，于此提供的设备及方法允许光刻系统的在线维护(in-line maintenance)，从而降低光刻系统的停工时间，并增加其产量。本公开的实施例可被运用或整合到既存的极紫外线光刻系统。
根据一些实施例，提供一种光刻曝光工艺的方法。此方法包括以激光光束照射目标液滴，以产生极紫外线(extreme ultraviolet，EUV)光。此方法还包括以聚光器反射极紫外线光。此方法亦包括经由安置在聚光器旁的气体分配器排放清洁气体至聚光器上。在清洁气体离开气体分配器之前，一部分的清洁气体被转化为自由基，且自由基与清洁气体一起被排放至聚光器上。
在一些实施例中，光刻曝光工艺的方法还包括以位于气体分配器中的能量转化器，施加电磁辐射能至清洁气体，以转化部分的清洁气体为自由基。在一些实施例中，自由基及清洁气体被供应至聚光器的中央区域，激光光束经由聚光器的中央区域通过聚光器，以照射目标液滴。在一些实施例中，自由基及清洁气体被供应至聚光器的外围区域，外围区域与聚光器的圆周相邻。在一些实施例中，光刻曝光工艺的方法还包括根据聚光器的估计的污染状态判定聚光器的至少一受污染区域；其中自由基及清洁气体被供应至受污染区域。在一些实施例中，光刻曝光工艺的方法还包括以能量转化器施加热能进入清洁气体，以转化部分的清洁气体为自由基。在一些实施例中，光刻曝光工艺的方法还包括：以自由基还原聚光器上的累积的一污染物为一气态产物；经由排气线路排出气态产物；以及加热排气线路至高于污染物的熔点的预定温度。在一些实施例中，清洁气体包括氢气，且清洁气体的自由基配置以还原该污染物，污染物包括累积在聚光器上的锡。在一些实施例中，光刻曝光工艺的方法还包括：重复地供应自由基及清洁气体至聚光器上，其中在自由基及清洁气体的两次供应之间设定预定时间，且在预定时间时，自由基及清洁气体的供应是暂停的。
根据一些实施例，提供一种光刻曝光工艺的方法。此方法包括以激光光束激化目标液滴，以产生极紫外线光。此方法还包括以聚光器反射极紫外线光。此方法亦包括以被聚光器反射的极紫外线光在晶圆上施行光刻曝光工艺。再者，此方法包括重复排放清洁气体至聚光器上。在清洁气体的两次供应之间有一预定时间，且在此预定时间时，清洁气体的供应是暂停的。
在一些实施例中，光刻曝光工艺的方法的清洁气体被供应至聚光器的中央区域，激光光束经由聚光器的中央区域通过聚光器，以照射目标液滴。在一些实施例中，清洁气体被供应至聚光器的外围区域，外围区域与聚光器的圆周相邻。在一些实施例中，光刻曝光工艺的方法还包括：根据归档数据库判定聚光器的至少一受污染区域；其中清洁气体被供应至受污染区域。在一些实施例中，光刻曝光工艺的方法还包括在清洁气体被供应至聚光器之前，加热清洁气体。在一些实施例中，光刻曝光工艺的方法还包括：以清洁气体散逸聚光器上的累积的污染物；经由排气线路排出污染物及清洁气体；以及加热排气线路至高于污染物的熔点的预定温度。在一些实施例中，光刻曝光工艺的方法还包括：施加能量至清洁气体，以在清洁气体被供应至聚光器前，产生多个自由基，其中能量包括电磁辐射能或热能；以及排放自由基与清洁气体至聚光器上，其中自由基与聚光器上累积的污染物发生化学反应。
根据一些实施例，产生光刻曝光工艺的光的辐射源是被提供的。辐射源包括目标液滴产生器，配置以产生目标液滴。辐射源还包括预热激光源、主激光源及聚光器。预热激光源配置以击打液滴并形成前驱物标靶。再者，主激光源配置以产生具有高功率的激光光束，以更有效率地转化前驱物标靶，以产生极紫外线光。聚光器配置以收集及反射极紫外线光。辐射源亦包括气流路径，配置以排放清洁气体至聚光器。再者，辐射源包括能量转化器及控制器。能量转化器例如射频产生器或热加热器(thermal heater)配置以连接至气流路径。控制器配置以控制从能量转化器施加至在气流路径中的清洁气体中的能量，以转化在气流路径中的一部分的清洁气体为自由基。
在一些实施例中，施加至清洁气体的能量包括电磁辐射能，且能量转化器包括电极，配置以转化电能为电磁辐射能。在一些实施例中，施加至清洁气体的能量包括热能，且能量转化器包括加热构件，配置以转化电能为热能。在一些实施例中，产生光刻曝光工艺的光的辐射源还包括：流速调节器，配置以调整由气流路径供应的清洁气体的流速；其中控制器亦配置以重复地打开及关闭流速调节器。
虽然本公开的实施例及其优点已公开如上，但应该了解的是，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本公开的精神和范围内，当可作变动、替代与润饰。此外，本公开的保护范围并未局限于说明书内所述特定实施例中的工艺、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤，任何所属技术领域中技术人员可从本公开公开内容中理解现行或未来所发展出的工艺、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤，只要可以在此处所述实施例中实施大抵相同功能或获得大抵相同结果皆可根据本公开使用。因此，本公开的保护范围包括上述工艺、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤。另外，每一权利要求构成个别的实施例，且本公开的保护范围也包括各个权利要求及实施例的组合。

Claims (1)

1.一种光刻曝光工艺的方法，包括：
以一激光光束照射一目标液滴，以产生一极紫外线光；
以一聚光器反射该极紫外线光；以及
通过位于该聚光器旁边的一气体分配器，排放一清洁气体至该聚光器上，其中在该清洁气体离开该气体分配器前，一部分的该清洁气体转化为多个自由基，且该自由基与该清洁气体被排放至该聚光器上。
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