CN117242404A

CN117242404A - 光刻设备和方法

Info

Publication number: CN117242404A
Application number: CN202280033108.3A
Authority: CN
Inventors: A·尼基佩洛维; T·W·范德伍德; M·A·范德凯克霍夫; V·Y·巴宁; C·G·N·H·M·克洛因
Original assignee: ASML Holding NV
Current assignee: ASML Holding NV
Priority date: 2021-05-06
Filing date: 2022-03-31
Publication date: 2023-12-15
Also published as: WO2022233506A1

Abstract

提供了包括一个或多个注入端口的光刻设备，一个或多个注入端口被配置为将包括碳氢化合物的气体引入到光刻设备中并且被定位为向光刻设备的光学元件提供这种气体。还描述了包括一个或多个碳靶的光刻设备，碳靶被定位为生成碳氢化合物并将这样的碳氢化合物提供给光刻设备的光学元件。还提供了一种清洁光刻设备的光学元件的原位方法以及这样的设备和方法在光刻工艺和设备中的使用。

Description

光刻设备和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年5月6日提交的EP申请21172465.3的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及光刻设备、清洗光刻设备的方法以及这样的设备或方法在光刻工艺或设备中的使用。本发明具有与EUV光刻设备和EUV光刻工具有关的特定但不排他的用途。

背景技术

光刻设备是被构造为将期望的图案施加到衬底上的机器。光刻设备可以被用于例如制造集成电路(IC)。光刻设备可以例如将图案形成装置(例如，掩模)处的图案投影到衬底上提供的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。

为了在衬底上投影图案，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被用于在衬底上形成更小的特征。

图案可以使用图案形成装置(例如，掩模或掩模版)而被赋予给光刻设备中的辐射束。辐射通过图案形成装置提供或从图案形成装置反射，以在衬底上形成图像。图案形成装置的表面的污染可能导致衬底上的制造缺陷。也被称为薄膜的膜组件可以被提供以保护图案形成装置免受空气中的颗粒和其他形式的污染。

薄膜在光刻中的使用是众所周知的和公认的。光刻设备中的薄膜是远离图案形成装置并且位于所使用的光刻设备的焦平面之外的膜(也被称为防护膜)。由于薄膜在光刻设备的焦平面之外，落在薄膜上的污染颗粒在光刻设备中失焦。因此，污染颗粒的图像不会投影到衬底上。如果薄膜不存在，则落在图案形成装置上的污染颗粒将被投影到衬底上并在所投影的图案中引入缺陷。

即使薄膜保护掩模版免受污染物的侵害，薄膜本身也可能是污染源，因为来自薄膜的材料可能在操作期间转移到掩模版。由于EUV等离子体环境和薄膜材料的相互作用，挥发性物质从薄膜生成并随后升华。

类似地，面向EUV等离子体环境的非光学表面可能生成挥发性物质，挥发性物质将进而污染光学表面并造成不期望的透射损失。

光刻设备内的光学元件，诸如反射镜或传感器，可能需要不时地清洁。光学元件可能对由清洁造成的损坏很敏感，并且选择错误的清洁设备或方法可能导致清洁无效或损坏光学元件。

期望提供能够从光刻设备的光学元件，特别是反射镜中去除分子污染的设备，并提供用于从光刻设备的光学元件中去除污染的方法。当然，尽管主要期望对光学元件进行清洁，但是光刻设备的非光学元件也可以使用设备和方法来进行清洁。本发明的设计试图解决光刻设备中与清洁受污染的光学元件有关的至少一些问题。

发明内容

根据第一方面，提供了包括一个或多个注入端口的光刻设备，一个或多个注入端口被配置为将包含碳氢化合物的气体引入光刻设备中并且被定位为向光刻设备的光学元件提供这样的气体。优选地，气体被局部地提供给光学元件。

光学元件可以是光刻设备的掩模版、反射镜、传感器或收集器。优选地，光学元件是反射镜。

光刻设备，特别是EUV光刻设备，以例如从大约1到10Pa的低压力被供应氢气，以保持光学器件不含碳和氧。光刻设备内生成的氢等离子体产生H₂O和其他挥发性化合物，H₂O和挥发性化合物可以由通过设备的气流来去除。可以包括P、Si、Zn、Mg、Sn或其他元素的设备的壁和表面以及可以包括Si的薄膜在氢等离子体存在的情况下产生气态产物，气态产物可以被沉积在光学元件上，诸如沉积在包括钌的反射镜上，从而降低了透射。钌涂层具有催化活性并经由解离吸附反应促进沉积，并且由于氢原子复合的增加，可能抵抗氢等离子体的清洁。该污染不能使用纯氢等离子体而从钌涂覆的光学器件中清除，并且因此碳和氧以外的污染物被不可逆地沉积。该污染被称为氢诱导的脱气(HIO)。因此，HIO可以包括Si、P、Zn、Sn、Pb、Mg、Cu及其氧化物中的至少一者。

薄膜可以被用于保护光刻设备的掩模版的表面。一些薄膜包括硅，无论是单质硅还是硅化合物的形式，诸如氮氧化硅或氧化硅或金属硅化物。在操作中，薄膜位于氢气气氛中。氢等离子体能够与薄膜中的硅反应而形成挥发性硅化合物，诸如硅烷。硅烷然后能够从薄膜扩散离开并朝向设备的光学表面。硅烷然后分解，以沉积硅。例如，在EUV扫描仪的排放期间，硅可能会在原位或光学元件被暴露于大气时被氧化。如果该情况继续，光学元件将偏离规范并且因此需要清洁或更换。

薄膜中的氧化硅与氢等离子体的反应为：

SiO₂+{H^*+H⁺}＝＞SiH₄+H₂O

一旦气体被输送到光学元件，它就可以通过以下反应来沉积硅。

SiH₄+Ru(s)+{hv_EUV+H^*+H⁺}＝＞Ru(s)+Si(s)+2H₂

SiH₄+Ru(s)＝＞Ru(s)+Si(s)+2H₂

EUV或氢等离子体环境可以促进硅在钌上的沉积，但是即使在EUV或氢等离子体不存在的情况下，由于解离吸附，沉积也会在催化活性钌上发生。

光学元件也可能被其它材料污染。例如，在操作中，薄膜可能会被加热到例如500℃左右甚至更高。具有低蒸发焓的材料，诸如氧化钼，可能会从薄膜中蒸发并扩散到光学元件，诸如反射镜，在此处，它们可以被沉积。同样，在EUV扫描仪的光学元件上也检测到了微量的其他元素，诸如P、Sn、Pb、Mg、Al、Zn和Cu等，它们源自面向EUV等离子体环境的非光学表面。例如在EUV扫描仪的排放期间，这样的元素可能在原位或当光学元件被暴露于大气时被氧化。如果该情况继续，光学元件将偏离规范并且因此需要清洁或更换。

从光学元件去除HIO元素是非常困难的。具体地，已发现在氧化硅已沉积在钌上的情况下，不可能使用氢等离子体来去除氧化硅。这至少部分归因于钌的催化性质，钌能够将氢原子重组，从而抑制具有氢的挥发性污染物质的生成速率。虽然卤素可以被用于使用反应离子蚀刻来去除氧化硅或其他污染物，但由于钼和硅比钌和钽更具反应性，因此存在损坏光学元件的高风险，特别是损坏多层反射镜或掩模版的层的风险。使用Cl、Br或I对氧化硅进行反应性离子刻蚀表明对光学元件的材料(诸如Mo和Si)缺乏选择性和反应性，并且对Ru也有害。氟也因其毒性和处理时有危险而不适合。

已发现，向氢等离子体中加入少量碳氢化合物提供了对HIO型污染物具有高度选择性并且其对光学元件的表面的材料，特别是钌和钽是温和的等离子体。在不期望受到科学理论的束缚的情况下，据信，向气体中添加碳氢化合物会创建包括碳物质的等离子体，碳物质对氧化硅或其他氧化的HIO污染物具有反应性，以提供气态碳物质，诸如一氧化碳或二氧化碳。

此外，据信，对硅或其它还原的HIO污染物的反应离子蚀刻(通过自由基，诸如H*或CH3*)或物理溅射(通过CH_x ⁺)比蚀刻氧化硅或其它氧化的HIO元素更有效；例如，硅被认为至少部分地经由挥发性硅-碳-氢分子(诸如Si(CH₃)_4-nH_n)被去除，类似地，其他HIO(Y)元素可以作为Y(CH₃)_mH_n被挥发。因此，本发明允许高度选择性地去除HIO污染物和氧化的HIO污染物，包括从光学元件中去除氧化硅，这在以前是不可能的。

本发明的其他优点是，如果来自碳氢化合物的任何碳被沉积在设备内，则很容易通过氢等离子体来去除。因此，在期望去除碳的情况下，气体的成分或氢等离子体的性质可以被调整以减少或去除所存在的碳氢化合物的量，使得气体可以去除任何沉积的碳。气体的成分然后可以被再次调整为包括可用于剥离污染物的碳氢化合物。本发明的另一优点是，HIO材料的该清洁可以原位进行，因为一个或多个注入端口可以被定位为局部地向被清洁的光学元件提供碳氢化合物气体。换言之，设备可以被配置为提供包括氢气与碳氢化合物(诸如甲烷)的局部环境，使得具有这样的气体的等离子体能够选择性地清洁选定的光学元件；同时避免了不必要的碳沉积和/或HIO元素从设备内其他位置的非光学表面挥发的风险。在系统地注入碳氢化合物气体的情况下，碳氢化合物气体的浓度在整个光刻设备中增加，这意味着在整个设备中可能会生成不需要的碳沉积。附加地，整个光刻设备中甲烷或其他碳氢化合物气体的存在可能会促进其他HIO材料从壁蚀刻，从而导致反射镜上的污染增加。虽然通常预计在光刻设备内向环境添加含碳材料是不期望的并且不鼓励这样做，但已发现，与系统性的提供相反，局部提供碳氢化合物的优点是能够选择性地清洁光学元件，而没有简单地提供氢气的主流与碳氢化合物的缺点。通过局部提供，可以理解，期望在光学元件周围具有增加的碳氢化合物浓度，因此优选地，设备被配置为使得碳氢化合物气体在光学元件处的局部浓度比设备的整个体积上平均的碳氢化合物的系统浓度高两倍、五倍、十倍或二十倍。备选地或附加地，局部注入的含碳氢化合物气体可以通过设备内的时变浓度的碳氢化合物来补充或替换。因此，碳氢化合物气体可以以各种系统浓度来提供，系统浓度根据要求进行调整，从而当需要附加去除HIO污染物时，浓度增加，而在不需要去除HIO污染物或需要较低的HIO污染物的去除速率的情况下，浓度降低。

至少一个碳氢化合物可以是饱和的、不饱和的和/或部分氧化的碳氢化合物。碳氢化合物可以是甲烷、乙烷、丙烷或丁烷。碳氢化合物优选为甲烷。至少一个碳氢化合物可以是C1-C4碳氢化合物。气体可以包括不同碳氢化合物的混合物，或者可以仅包含一个类型的碳氢化合物，例如甲烷。碳氢化合物可以具有化学式C_xH_yO_z，其中1≤x≤4，y≤10，z≤3。虽然可以使用更长链的碳氢化合物，但它们的挥发性较小并且在包括光学表面的壁上沉积碳的风险更大，而不是清洁HIO污染物。因此，优选具有1-4个碳原子的碳氢化合物。甲烷是最优选的碳氢化合物。虽然可以使用不饱和的碳氢化合物，但它们不太优选，因为它们能够聚合形成更重的化合物，并且更有可能产生颗粒或沉积在表面上。可以理解，气体中可能存在不可避免的杂质。

为了从光学器件中去除存在的HIO污染物层，气体可以包括约0.1体积％至约10体积％的碳氢化合物、约0.2体积％至约7体积％的碳氢化合物、或约0.3体积％至约5体积％的碳氢化合物，或约0.3体积％至3体积％的碳氢化合物。这样的浓度特别适用于脉冲式注入和清洁，从而气体在预定的时间段内被局部注入。附加地或备选地，在气体被连续注入的情况下，气体可以包括约0.0001体积％至约0.1体积％的碳氢化合物。气体的成分可以在设备或方法的操作期间改变。优选地，所添加的碳氢化合物的量小于提供1体积％的设备平均浓度所需的量，优选地小于0.1体积％。由于一个或多个注入端口被配置和定位为向光学元件提供含碳氢化合物的气体，因此光学元件处的碳氢化合物的浓度高于整个设备的平均浓度。这允许光学元件被清洁，同时也限制了设备其余部分中的碳污染量。备选地，需要清洁的光学器件附近的等离子体条件可能会永久或暂时改变，结果是离子通量或能量增加，即使对于在扫描仪的其他地方具有可容许的沉积或HIO挥发的中等或低浓度的碳氢化合物气体，这也有助于提高清洁效率。

为了防止在光学器件上形成HIO污染物层，而不是清洁已形成的层，较低浓度的碳氢化合物可能就足够了。例如，气体的成分可以被选择为使得在标称操作期间，针对入射到反射镜上的每个Si原子或其它HIO元素，有特定数目的碳氢化合物离子或自由基递送到光学元件的表面，例如这样的数目可以超过100或大于1000，这仍然导致碳氢化合物的浓度在0.0001-0.1体积％的范围内。

气体的平衡气体可以是氢气。氢气在光刻设备内使用，并且光刻设备的不同组成部分中使用的材料被选择为耐受氢EUV诱导的等离子体的气氛。气体优选地不含卤素。虽然卤素可以被用于清洁光学元件，但它们能够损坏光学元件和/或在光学元件上留下污染，因此已发现包括卤素是不可取的。可以理解，可能存在不可避免的杂质，其可能包括卤素，但没有卤素被故意被包括。

设备可以包括一个或多个控制器以控制由一个或多个注入端口提供的气体的成分和/或量。如前所述，气体的成分可以根据需要进行调整。

设备可以被配置为响应于预定清洁阶段被达到而改变气体的成分。例如，在碳积聚的情况下，气体的成分可以被改变为具有更高比例的氢，以便蚀刻掉碳沉积物。设备可以被配置为在标称操作期间，针对光学元件上入射的每个污染物原子，将预定数目的碳氢化合物离子或自由基递送到光学元件表面的。

光学元件可以被电偏置。提供电偏置可以改变周围等离子体的能量和/或入射离子的能量，从而影响光学元件的清洁速率。

根据本发明的第二方面，提供了包括一个或多个碳靶的光刻设备，一个或多个碳靶被定位为生成碳氢化合物并将这样的碳氢化合物提供给光刻设备的光学元件。优选地，碳靶被定位为向光学元件局部地提供碳氢化合物。优选地，一个或多个碳靶被定位为在EUV诱导的氢等离子体存在的情况下，生成碳氢化合物。

如前所述，低压力氢气在光刻设备内提供，以保持光学元件不含碳和氧。因此，碳先前视为污染物本身并且期望尽可能避免引入碳。然而，已发现，提供位于适当位置的一个或多个碳靶，使得光刻设备内的氢等离子体与靶相互作用而产生碳氢化合物物质，碳氢化合物物质然后传递到光学元件，从而允许在不会导致附加的不需要的碳沉积在设备内的其他位置的情况下，有效地清洁光学元件。通过在设备内专门定位碳靶，可以预测碳和氢等离子体之间相互作用生成的任何碳氢化合物将去往哪里。因此，碳靶可以被战略性地放置，使得由与氢等离子体相互作用而生成的碳氢化合物清洁光学元件。

每个光学元件可以具有与其相关联的碳靶。如上所述，碳靶能够与氢等离子体反应而产生碳氢化合物。所产生的量很小并且优选地在靠近光学元件的位置产生它们，使得光学元件处的碳氢化合物的浓度高于通过光刻设备的系统浓度。

一个或多个碳靶可以被连接到电偏置。偏置幅度可以在约-1V至约-100V。通过为碳靶提供电偏置并相应地增加入射离子的能量和通量，蚀刻速率被大大提高。通过调整电偏置的幅度，碳氢化合物被产生的速率可以被调整并且因此在给定时间内提供给光学元件的碳氢化合物分子的量可以被调整。通过这种方式，光学元件可以经由持续暴露于碳氢化合物来持续保持清洁，或者可以经历清洁脉冲，从而在有限的时间段内大大增加碳氢化合物的量。

设备可以包括用于选择性地遮蔽一个或多个靶的遮蔽系统。由于可能没有必要或不期望将碳靶一直暴露于氢等离子体，设备可以被配置为从氢等离子体中筛选碳靶。这可以通过任何合适的方式来实现。例如，遮蔽物可以移动到至少部分覆盖碳靶的表面，或者碳靶可以移动到它较少暴露于氢等离子体甚至根本不暴露的位置。

一个或多个碳靶中的至少一个碳靶可以移动以调整靶的暴露表面积。这样，碳和氢等离子体发生相互作用的面积较小，并且因此碳氢化合物被产生的速率以及由此碳氢化合物的浓度降低。

一个或多个碳靶可以位于光刻设备的投影光学器件箱内。投影光学器件箱包含与辐射束相互作用的反射镜，并且通过在投影光学器件箱内提供碳靶，可以清洁其中的反射镜。

设备可以被配置为暂时改变离子通量和/或能量，以便提高HIO元素从光学器件中的去除速率，在EUV诱导的等离子体清洗速率不足的情况下，甚至与最佳气体成分组合。一个或多个电极可以被定位为增加一个或多个光学元件周围的等离子体的电子温度。

光学元件可以被电偏置。相对于扫描仪的接地架，偏置幅度可以在约-1V至约-100V，优选地偏置在约-1V至约-10V的范围内，从而限制偏置，确保了经加速的CH_x ⁺离子不会发生Ru溅射或粗糙化。通过在EUV诱导的等离子体或外部源诱导的等离子体存在的情况下控制电偏置，可以调整入射离子能量并将物理溅射速率提高几个数量级。增加的物理溅射与化学溅射组合可以导致清洁速率增加几个数量级。这允许靠近正在清洁的光学元件具有非常低浓度的碳氢化合物，特别是甲烷，从而减少添加到设备的碳的总量。

光学元件附近的EUV诱导的等离子体可以例如通过具有+1V到+100V的偏置的辅助电极而改变，偏置可以是连续的或脉冲式的，可选地，偏置脉冲可以与EUV脉冲同步并且短于20μs，可选地短于10μs。这导致等离子体区域中与辅助电极和光学元件相邻的(由氢吸收EUV产生的)电子的温度升高，进而导致光学元件上入射的离子能量更高，再次降低清洁所需的碳氢化合物的浓度。

光学元件附近的EUV诱导的等离子体可以备选地或附加地提供有具有RF偏置的辅助电极，RF偏置的电压幅度在约1V至约10V的范围内，这导致等离子体区域中与辅助电极和光学元件相邻的电子的温度局部升高，并且进而导致光学元件上入射的离子能量更高，再次降低了清洁所需的碳氢化合物的浓度。辅助电极的RF偏置的幅度有限，确保了在负电压期间，电极材料不会发生物理溅射，并且因此不会受到电极材料对光学元件的污染。

根据本发明的第三方面，提供了用于清洗光刻设备的光学元件的原位方法，方法包括向光刻设备的光学元件提供包括碳氢化合物气体的气体；将含碳氢化合物的气体的至少一部分电离；以及将电离的含碳氢化合物的气体与光学元件接触来清洁光学元件。优选地，气体被局部提供给光学元件。碳氢化合物气体优选地与氢气混合。

先前，有必要从光刻设备中移除光学元件以清洁光学元件。根据本发明的第三方面的方法实现了原位清洁这样的光学元件的能力。含碳氢化合物的气体可以根据其中其经由一个或多个注入端口而被注入的本发明的第一方面和/或根据其中碳靶被提供来与氢等离子体反应而生成碳化合物的本发明的第二方面来提供。

气体可以包括饱和、不饱和或部分氧化的碳氢化合物。碳氢化合物优选为甲烷。部分氧化的碳氢化合物可以具有化学式C_xH_yO_z，其中1≤x≤4，y≤10，z≤3。

用于HIO元素的周期性清洁的气体混合物可以包括约0.0001体积％至约10体积％的碳氢化合物、约0.0001体积％至约0.1体积％的碳氢化合物、约0.2体积％至约7体积％的碳氢化合物、约0.3体积％至约5体积％的碳氢化合物、或者约0.3体积％至3体积％的碳氢化合物。对于存在碳氢化合物的连续供应的实施例，约0.0001体积％至约0.1体积％的浓度可能是优选的。当存在碳氢化合物的脉冲式添加时，优选地靠近被清洁的光学元件，更高的浓度可以被优选。

防止HIO污染生长的气体混合物可以被连续注入并且可以包括0.0001体积％至0.1体积％。

气体的平衡气体可以是氢气。优选地，气体不含卤素。

一个或多个控制器可以控制气体的成分和/或压力和/或碳氢化合物气体的浓度。

气体的成分可以响应于预定清洁阶段达到而改变。例如，气体中的氢气的相对比例可以被增加以去除在清洁过程期间观察到的或可能已存在的任何碳积聚。

光学元件可以是掩模版、反射镜、传感器或收集器。尽管根据本发明的方法可以被应用于其它表面和光学元件，但它主要针对反射镜的清洁。反射镜比光刻设备的非光学元件对损坏更敏感并且因此用于清洁非光学元件的清洁方法和设备不一定能简单地应用于光学元件，包括反射镜。

方法可以包括从光学元件去除污染物，其中污染物包括硅、氧化硅、氧化钼、锡、氧化锡、铅、氧化铅、氧化铅、镁、氧化镁、轻金属(Z<40)或其氧化物或磷或氧化磷。由CH_x离子施加的物理溅射作用于质量与碳相似或具有低蒸发焓/低溅射阈值的金属和非金属。

包括碳氢化合物的气体可以经由注入碳氢化合物(诸如甲烷)和/或通过氢等离子体与碳靶点之间的相互作用来提供。

方法可以包括在清洁的持续时间内至少部分地关闭掩模版遮蔽刀片。这是为了保护掩模版上的基准点，这些基准点可能会被清洁过程损坏。

如果存在，方法可以包括在清洁过程的持续时间内去除薄膜。薄膜包括硅并且清洁过程可能使得硅从薄膜挥发，从而损坏薄膜并导致产生硅污染，这些硅污染可能沉积在光刻设备内的其他位置。

方法可以包括提供氢气以保护易受碳沉积影响的部件。尽管本发明允许将碳氢化合物的系统级浓度保持在较低水平，同时增加被清洁的光学元件周围的局部浓度，但仍然期望向特别容易受到碳沉积影响的部件提供附加氢气。

碳氢化合物气体的设备平均浓度可以被保持为小于1体积％，优选小于0.1体积％。即使碳氢化合物气体的总浓度可以保持为小于1体积％，光学元件处的局部浓度也可以更高。这通过注入碳氢化合物气体或将碳靶定位在碳氢化合物气体被携带到光学元件以发挥其清洁效果的位置处来实现。在方法包括提供连续或近连续的碳氢化合物气体的情况下，载气(通常是氢气)中的碳氢化合物的浓度可能低得多，例如从约0.0001体积％到约0.1体积％。

电离可以使用EUV辐射或电离源来实现(实施)。电离源可以选自等离子体电离源、电子束或真空紫外源。所需的等离子体可以通过任何合适的方法生成。尽管可以使用EUV辐射，但在10Pa的压力下(EUV扫描仪的典型条件)氢气对EUV的吸收小于10％，因此EUV是扫描仪内用于将气体电离的相当昂贵的方法，但是它是清洁的(无电极电离方法)；可以使用更多能量高效的方法来生成等离子体，诸如RF等离子体或电子束注入。

根据本发明的第四方面，提供了根据本发明的第一方面或第二方面的设备或者根据本发明的第三方面的方法在光刻工艺或设备中的使用。

可以理解，关于本发明的一个方面描述的特征同样适用于本发明的任何其他方面。附加地，在本发明的任何方面描述的特征可以与关于本发明的任何其它方面描述的特征组合。例如，任何实施例的与电偏置有关的特征可以同样地应用于本发明的任何方面。本发明的实施方案可以包括本发明的第一方面和第二方面的两个方面的特征，诸如存在注入端口和碳靶。

现在将参考EUV光刻设备的反射镜的清洁来描述本发明。然而，可以理解，本发明还可以应用于光刻设备的其它光学元件的清洁。

附图说明

现在将参考附图、仅通过示例来对本发明的实施例进行描述，在附图中：

-图1描绘了包括光刻设备和辐射源的光刻系统；

-图2描绘了根据本发明的第一方面的设备的一个实施例；

-图3描绘了根据本发明的第二方面的设备的一个实施例；

-图4描绘了根据本发明的第二方面的设备的一个实施例；以及

-图5描绘了根据本发明的第一方面的设备的一个实施例。

具体实施方式

图1示出了包括辐射源SO和光刻设备LA的光刻系统。辐射源SO被配置为生成EUV辐射束B并将EUV辐射束B提供给光刻设备LA。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(例如，掩模)的支撑结构MT、投影系统PS(也被称为投影光学器件箱)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EUV辐射束B入射在图案形成装置MA上之前对EUV辐射束B进行调节。其中，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EUV辐射束B提供期望的截面形状和期望的强度分布。除了或代替琢面场反射镜装置10和琢面光瞳反射镜装置11，照射系统IL可以包括其它反射镜或装置。

在被如此调节之后，EUV辐射束B与图案形成装置MA相互作用。由于该相互作用，经图案化的EUV辐射束B'被生成。

薄膜15被描绘在辐射路径上用于保护图案形成装置MA。薄膜15包括对EUV辐射基本透明的薄的膜(但是它将吸收少量EUV辐射)，并起到保护图案形成装置MA免受颗粒污染的作用。

虽然可以努力保持光刻设备LA内部的清洁环境，但颗粒仍可能存在于光刻设备LA的内部。在没有薄膜15的情况下，颗粒可以沉积到图案形成装置MA上。图案形成装置MA上的颗粒可能不利地影响赋予辐射束B的图案并且因此影响转移到衬底W的图案。薄膜15在图案形成装置MA和光刻设备LA中的环境之间提供屏障，以防止颗粒沉积在图案形成装置MA上。

在使用中，薄膜15被定位在距图案形成装置MA一定距离处，距离足以使得薄膜15的表面上入射的任何颗粒不在辐射束B的焦平面内。薄膜15和图案形成装置MA之间的该分隔起到减少薄膜15的表面上的任何颗粒向辐射束B赋予图案的程度的作用。可以理解，如果颗粒存在于辐射束B中，但位于不在辐射束B的焦平面中的位置处(即，不在图案形成装置MA的表面处)，则颗粒的任何图像都不会聚焦在衬底W的表面处。

在生成经图案化的EUV辐射束B'之后，投影系统PS被配置为将经图案化的EUV辐射束B'投影到衬底W上。为此，投影系统PS可以包括多个反射镜13、14，其被配置为将经图案化的EUV辐射束B'投影到由衬底台WT保持的衬底W上。投影系统PS可以对经图案化的EUV辐射束B'施加缩减因子，从而形成具有比图案形成装置MA上的对应特征更小的特征的图像。例如，可以应用4或8的缩减因子。尽管投影系统PS在图1中被图示为仅具有两个反射镜13、14，但投影系统PS可以包括不同数目的反射镜(例如，六个或八个反射镜)。

衬底W可以包括先前形成的图案。在该情况下，光刻设备LA将由经图案化的EUV辐射束B'形成的图像与先前在衬底W上形成的图案对准。

相对真空，即，在远低于大气压的压力下提供少量气体(例如，氢气)，可以在辐射源SO、照射系统IL和/或投影系统PS中提供。

图1中所示的SO辐射源是例如可以被称为激光产生的等离子体(LPP)源的类型。可以例如包括CO₂激光器的激光系统被布置为经由激光束而将能量沉积到燃料中，诸如由例如燃料发射器提供的锡(Sn)。尽管在以下的描述中参考锡，但可以使用任何合适的燃料。燃料可以是例如液体形式，也可以是例如金属或合金。燃料发射器可包括喷嘴，喷嘴被配置为沿着朝向等离子体形成区域的轨迹来引导例如微滴形式的锡。激光束在等离子体形成区域处入射在锡上。激光能量沉积到锡中在等离子体形成区域处创建锡等离子体。包括EUV辐射的辐射在电子与等离子体的离子进行去激发和重组期间从等离子体发射。

来自等离子体的EUV辐射被收集器收集和聚焦。收集器包括例如近法向入射辐射收集器(有时更一般地被称为法向入射辐射收集器)。收集器可以具有多层反射镜结构，其被布置为反射EUV辐射(例如，具有诸如13.5nm的期望波长的EUV辐射)。收集器可以具有椭圆形配置，具有两个焦点。如下所述，焦点中的第一焦点可以位于等离子体形成区域处并且焦点中的第二焦点可以位于中间焦点处。

激光系统可以在空间上与辐射源SO分离。在这种情况下，激光束可以借助光束递送系统(未示出)从激光系统传递到辐射源SO，光束递送系统包括例如合适的定向镜和/或扩束器和/或其他光学器件。激光系统、辐射源SO和光束递送系统可以一起被认为辐射系统。

由收集器反射的辐射形成EUV辐射束B。EUV辐射束B被聚焦在中间焦点处，以在等离子体形成区域处存在的等离子体的中间焦点处形成图像。中间焦点处的图像充当照射系统IL的虚拟辐射源。辐射源SO被布置为使得中间焦点位于辐射源SO的闭合结构中的开口处或附近。

尽管图1描绘了辐射源SO作为激光产生的等离子体(LPP)源，任何合适的源，诸如放电产生的等离子体(DPP)源或自由电子激光器(FEL)，可以被用于生成EUV辐射。

图2描绘了根据本发明的第一方面的一个实施例。可以被称为EUV扫描仪的光刻设备100包括EUV源103，EUV源103将EUV辐射束110输出到照射器101中。辐射束110从掩模版121反射，可选地穿过薄膜122并输出到投影光学器件箱102。EUV辐射束在其穿过扫描仪100的路径上从反射镜111、112、131、132反射。辐射束130照射晶片141。掩模版121和晶片141被提供在对应的载物台120、140上。注入端口201、202被提供并被配置为将碳氢化合物气体(优选甲烷)注入扫描仪100中。注入端口201、202被配置为提供可调浓度的碳氢化合物。注入端口201、202可以注入氢气和甲烷的混合物。注入端口201、202被定位并配置为向扫描仪100内的反射镜111、112、131、132提供甲烷。描绘了两个注入端口201、202，但是可以有更少或更多的注入端口。每个反射镜或其它光学元件可以具有相关联的注入端口。注入端口201、202在不会将扫描仪100内甲烷的总体浓度增加到太大程度的情况下，局部增加扫描仪100内的甲烷浓度来清洁光学元件。尽管图2描绘了EUV辐射束，但可以提供另一电离源，诸如电子束或真空紫外(VUV)光源，以将扫描仪100内的气体电离以实现光学元件的清洁。注入端口202、202的定位和角度可以不同于如图所示，以确保由注入端口提供的甲烷到达需要清洁的相应光学元件处。

图3描述了根据本发明的第二方面的一个实施例。碳靶203、205被提供在扫描仪100内。碳靶可以包括任何合适的碳同素异形体，诸如石墨、无定形碳、类金刚石碳或碳颗粒。在一些实施例中，碳靶203、205是导电的。碳靶203、205可以被连接到偏置系统204、206，偏置系统204、206对碳靶203、205施加电偏置。这允许在需要清洁的光学元件附近局部生产碳氢化合物。通过控制例如在-100V至+10V的范围内的偏置，可以通过吸引或拒绝来自等离子体中的电子或离子并改变溅射速率(最小溅射仅由自由基引起)来将绝对蚀刻速率调整两个或三个数目级。这允许在HIO应力光学器件附近提供非常低的、可控浓度的甲烷。对于光学元件附近存在的每个HIO分子，这可以在1到1000个甲烷分子的范围内。同样，可以理解，碳靶的数目和位置可以与所描述的不同。每个反射镜可以具有相关联的碳靶。如在每个所描绘的实施例中，可以提供一个或多个控制器(未示出)以控制所施加的电偏置。

图4描述了根据本发明的第二方面的包括机械遮蔽系统207、209的本发明的实施例，机械遮蔽系统207、209由控制系统208和210来操作。遮蔽件被配置为保护碳靶免受氢等离子体的影响。这允许控制经由碳靶和氢等离子体相互作用而产生的碳氢化合物的浓度。

图5描绘了根据本发明的第一方面的本发明的另外的实施例。反射镜与电源213、215电连接。电偏置可以是例如约-1V到约-100V。电偏置的应用可以通过增加从局部等离子体214、218收集的离子的能量来提高HIO材料的蚀刻速率。可选地，可以提供电极211、217。电极211、217可以被配置为利用高达10V的幅度的DC偏置或RF偏置而被偏置到+1至+100V并由控制系统212、216控制。该电极在HIO应力反射镜附近增加电子温度，并以此例如在局部等离子体环境中214、218局部地增加浮动等离子体电位。因此，在HIO应力反射镜上入射的离子的能量增加。甲烷的源可以经由直接注入(如根据本发明的第一方面)和经由碳基靶的蚀刻(如根据本发明的第二方面)，也可以是两者的组合。提供DC或RF电偏置可以是脉冲式或连续的。DC或RF电极可以被提供具有高溅射阈值的导电涂层，例如Ru，以防止电极溅射对光学元件的附带污染。

图2至图5中的每个实施例可以被组合。直接注入甲烷或蚀刻碳基靶中的一者或两者均可以作为碳氢化合物的源。在每个实施例中，光学元件可以被电偏置。在每个实施例中，可以提供电极。可以连续或间歇地注入或生产碳氢化合物。在连续提供碳氢化合物时，光学元件附近的氢气中持续存在的甲烷(或其他碳氢化合物)可以抵消或反转HIO污染物的沉积并且从而将传输损失减少2至20倍。可以根据需要使用提供碳氢化合物的脉冲来清洁光学元件。如果任何附加的碳沉积被诱导，则他们可以通过恢复到基本上纯氢来轻松地去除。在包括直接注入和碳靶的实施例中，这些源之一可以被配置为提供碳氢化合物的连续源并且另一源可以被用于提供碳氢化合物的脉冲。例如，碳靶可以被暴露以提供连续的低水平的碳氢化合物，其中直接注入被用于提供浓度增加的碳氢化合物的脉冲，或者可以连续注入低水平的碳氢化合物，其中当需要附加的碳氢化合物时，碳靶被暴露于氢等离子体。

应当理解，上述实施例和方面的特征可以被组合。

尽管本文中可以具体参考光刻设备在制造IC中的使用，但应当理解，本文中描述的光刻设备可以具有其它应用。可能的其他应用包括制造集成光学系统、磁域存储器的制导和检测模式、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等。

尽管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，但本发明的实施例可以被用于其它设备。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)的物体的任何设备的一部分。这些设备通常可以被称为光刻工具。这样的光刻工具可以使用真空条件或环境(非真空)条件。

在上下文允许的情况下，本发明的实施例可以在硬件、固件、软件或其任意组合中实现。本发明的实施例还可以被实现为机器可读介质上存储的指令，指令可以由一个或多个处理器读取和执行。机器可读介质可以包括以机器(例如，计算设备)可读的形式存储或传输信息的任何机制。例如，机器可读介质可以包括只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；磁性存储介质；光学存储介质；闪存设备；电、光、声或其他形式的传播信号(例如，载波、红外信号、数字信号等)等。此外，固件、软件、例程、指令可以在本文中被描述为执行某些动作。但是，应理解，这样的描述仅为了方便起见，并且这样的动作实际上由计算设备，处理器，控制器或执行固件、软件、例程、指令等的其他设备引起，并且这样做可能导致致动器或其他设备与物理世界进行交互。

虽然以上已描述了本发明的具体实施例，但可以理解，本发明可以以与所描述的方式不同的方式来实践。上述描述旨在例示，而不是限制。因此，对于本领域技术人员显而易见的是，可以在不脱离以下阐述的权利要求的范围的情况下对本发明进行所描述的修改。

本发明通过向光学元件局部地提供碳氢化合物气体，优选甲烷气体来提供用于清洁光刻设备的光学元件。这通过直接注入碳氢化合物气体或经由使用氢等离子体来蚀刻碳基靶来实现。电偏置可以被施加到光学元件、靠近光学元件的电极或碳靶。本发明允许先前未实现的原位清洁光学元件。本发明根据需要，提供以下中的一者或两者：连续注入优选为低浓度的碳氢化合物以及脉冲式提供碳氢化合物。

Claims

1.一种光刻设备，包括一个或多个注入端口，所述一个或多个注入端口被配置为将包括碳氢化合物的气体引入到所述光刻设备中，并且被定位为将这样的气体提供给所述光刻设备的光学元件。

2.根据权利要求1所述的光刻设备，其中所述光学元件是光刻设备的掩模版、反射镜、传感器或收集器。

3.根据权利要求1或2所述的光刻设备，其中所述至少一个碳氢化合物包括一个或多个饱和的碳氢化合物、不饱和的碳氢化合物或部分氧化的碳氢化合物。

4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述至少一个碳氢化合物是C1-C4碳氢化合物、是甲烷或者具有化学式C_xH_yO_z，其中1≤x≤4，y≤10，z≤3。

5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述气体包括约0.0001体积％至约10体积％的碳氢化合物、约0.0001体积％至约0.1体积％的碳氢化合物、约0.2体积％至约7体积％的碳氢化合物、约0.3体积％至约5体积％的碳氢化合物、或约0.3体积％至3体积％的碳氢化合物。

6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述气体中的平衡气体是氢气。

7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述设备包括一个或多个控制器以控制所提供的碳氢化合物气体的成分和/或量。

8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述设备被配置为响应于达到预定清洁阶段而改变所述气体的成分，和/或其中所述设备被配置为在标称操作期间，根据入射在所述光学元件上的污染物原子，向所述光学元件的表面递送预定数目的碳氢化合物离子或自由基。

9.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述光学元件被电偏置。

10.一种光刻设备，包括一个或多个碳靶，所述一个或多个碳靶被定位为生成碳氢化合物并将这样的碳氢化合物提供给所述光刻设备的光学元件。

11.根据权利要求10所述的光刻设备，其中每个光学元件具有与其相关联的碳靶。

12.根据权利要求10或11所述的光刻设备，其中所述一个或多个碳靶被连接到电偏置。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的光刻设备，其中所述设备还包括遮蔽系统，所述遮蔽系统被配置为选择性地筛选所述一个或多个碳靶。

14.根据权利要求10至13中任一项所述的光刻设备，其中所述一个或多个碳靶中的至少一个碳靶是可移动的，以调整所述靶的暴露表面积。

15.根据权利要求10至14中任一项所述的光刻设备，其中所述光刻设备包括与电偏置连接的光学元件。

16.根据权利要求10至15中任一项所述的光刻设备，其中所述一个或多个碳靶位于所述光刻设备的投影光学器件箱内。

17.根据前述权利要求中任一项所述的光刻设备，其中提供一个或多个电极，所述电极被定位为增加一个或多个光学元件周围的等离子体的电子温度。

18.根据权利要求17所述的光刻设备，其中连续或脉冲式DC或RF电压被施加到所述电极，并且/或者其中提供在从约+1V到约+100V的范围内，优选地在从约+1V到约+10V的范围内，优选地高达+10V的偏置。

19.根据权利要求18所述的光刻设备，其中所述光刻设备是EUV光刻设备，并且所述电压脉冲与EUV脉冲同步，并且/或者其中所述DC电压脉冲或所述RF电压脉冲具有20μs或更小的持续时间。

20.根据权利要求17至19中任一项所述的光刻设备，其中所述电极包括抗溅射材料，可选地，其中所述电极被提供有抗溅射涂层，优选地为钌。

21.根据前述权利要求中任一项所述的光刻设备，其中所述设备包括非EUV电离源，可选地，其中所述非EUV电离源是VUV光源或电子束，可选地，其中所述设备被配置为使得至少一个光学元件可以被暴露于由EUV电离源或非EUV电离源生成的等离子体。

22.一种用于清洁光刻设备的光学元件的原位方法，所述方法包括：向所述光刻设备的光学元件提供包括碳氢化合物气体的气体；将含有碳氢化合物的所述气体的至少一部分电离；以及将电离的含有碳氢化合物的所述气体与所述光学元件接触，来清洁所述光学元件。

23.根据权利要求22所述的方法，其中所述至少一个碳氢化合物包括饱和的碳氢化合物、不饱和的碳氢化合物或部分氧化的碳氢化合物。

24.根据权利要求22或23所述的方法，其中所述碳氢化合物是C1-C4碳氢化合物、甲烷或具有化学式C_xH_yO_z，其中1≤x≤4，y≤10，z≤3。

25.根据权利要求22至24中任一项所述的方法，其中所述气体包括约0.0001体积％至约10体积％的碳氢化合物、约0.0001体积％至约0.1体积％的碳氢化合物、约0.2体积％至约7体积％的碳氢化合物、约0.3体积％至约5体积％的碳氢化合物、或约0.3体积％至3体积％的碳氢化合物。

26.根据权利要求25所述的方法，其中所述气体的平衡气体是氢气。

27.根据权利要求22至26中任一项所述的方法，其中一个或多个控制器控制所述气体的成分和/或压力和/或所述碳氢化合物气体的压力。

28.根据权利要求22至27中任一项所述的方法，其中所述气体的所述成分响应于达到预定清洁阶段而被改变。

29.根据权利要求22至28中任一项所述的方法，其中所述光学元件是掩模版、反射镜或传感器。

30.根据权利要求22至29中任一项所述的方法，其中所述方法包括从所述光学元件去除污染物，其中所述污染物包括硅、氧化硅、诸如Sn、Pb、Mg、Al、Cu的金属、轻金属(Z≤40)或金属氧化物或磷或氧化磷。

31.根据权利要求22至30中任一项所述的方法，其中包括碳氢化合物的所述气体经由注入碳氢化合物和/或通过氢等离子体和碳靶之间的相互作用而被提供。

32.根据权利要求22至31中任一项所述的方法，其中所述方法包括：在所述清洁的持续时间内，至少部分地关闭掩模版遮蔽刀片。

33.根据权利要求22至32中任一项所述的方法，其中如果存在薄膜化掩模版，则所述薄膜化掩模版在所述清洁的所述持续时间内被去除。

34.根据权利要求22至33中任一项所述的方法，其中氢气被提供以保护易受碳沉积影响的部件。

35.根据权利要求22至34中任一项所述的方法，其中碳氢化合物气体的设备平均浓度被保持在小于1体积％，优选小于0.1体积％。

36.根据权利要求22至35中任一项所述的方法，其中所述电离使用EUV辐射或电离源来实现，可选地其中所述电离源选自等离子体电离源、电子束或真空紫外(VUV)源。

37.一种根据权利要求1至21中任一项所述的设备或根据权利要求22至36中任一项所述的方法在光刻工艺或设备中的用途。