CN1249526C - 光刻设备,设备清洁方法,装置制造方法和由该方法制造的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光刻设备，设备清洁方法，设备制造方法和由该方法制造的设备。其中在一低压环境中，一个电压被施加在靠近表面的工具尖端和所述表面之间。所述表面上的污染物被吸引并附着在工具上。一激光器可被用来就地清洁光刻投影设备中的元件。

Description

光刻设备，设备清洁方法，装置制造方法和由该方法制造的装置

技术领域

本发明涉及一种光刻投影设备，包括：

辐射系统，用于提供辐射投影光束；

用来支撑图形化装置的支持结构，该图形化装置用来根据所需的图形将投影光束图形化；

用来支持基底的基底台；和

投影系统，用来将已图形化的光束投射到基底的目标部分。

背景技术

术语“图形化装置”在这里可以概括地解释为是指一种可用于使入射的辐射束具有成一定图形的横截面，该成一定图形的横截面对应于要在基底的目标部分上形成的图形；在本说明的情况下也可以使用术语“光阀”。总的来说，所述的图形与要在目标部分上形成的器件(例如在集成电路或其他装置上(见下文))的一个特定功能层相对应。这样的图形化装置的例子包括：

掩模。掩模的概念在光刻技术中是众所周知的，包括多种掩模类型，如二元型的(binary)、交替相移型的和减薄相移型的，还有许多混合掩模类型。在辐射束中安置这样的掩模能够根据掩模上的图形引起选择性的透射(在透射型掩模的例子中)或者反射(在反射型掩模的例子中)冲击掩模的辐射。在掩模的情况下，支撑结构通常是一个掩模台，其保证掩模在入射辐射束中被固定在所需位置，如果需要掩模也可以相对光束移动。

可编程的镜面阵列。这种装置的一个例子就是可寻址阵列的表面，该表面有粘弹性的控制层和反射表面。这样的装置背后的基本原理就是(例如)反射表面的被寻址区域将入射光作为衍射光反射，反之，未被寻址的区域将入射光作为非衍射光反射。用一适当的滤光器可将非衍射光从反射光束中滤掉，仅剩下衍射光；用这种方法，光束根据可寻址矩阵的表面上的寻址图形被图形化。一个可选择的可编程镜面阵列的例子是采用众多微小的镜面组成的阵列，通过施加一个适当定位电场或者通过采用压电激励装置，其中的每一个镜面都可以绕一个轴各自倾斜。镜面再一次成为可寻址矩阵，这样被寻址的镜面以一个与未被寻址镜面不同的方向反射入射的辐射束；用这种方式，被反射的光束可根据可寻址矩阵镜面的寻址图形形成图形。所需的可寻址矩阵可以通过适当的电子装置得到。在上述两种情形中，图形化装置可包括一个或者更多的可编程镜面阵列。有关这里提到的镜面阵列的更多信息可以在下面得到，例如从美国专利US5296891和US5523193，以及PCT专利申请WO98/38597和WO98/33096，这里将这些文献引作参考。在可编程镜面阵列的情况下，所述的支撑结构可以采用框架或者是台面，例如它可以按需要被固定或者移动。

可编程的LCD阵列。这种结构的一个例子在美国专利US5229872中给出，这里将其引作参考。如上所述，在这种情况下支撑结构可以采用框架或者台面，例如，它可以按需要固定或者移动。

为了简单起见，本文余下的部分中的某些地方将会特别提到一些涉及掩模和掩模台的例子；然而，在这些例子中讨论的基本原理应当在上述图形化装置的更宽环境中考虑。

光刻投影设备可用于，例如，制造集成电路(IC)。在这种情况下，图形化装置可产生对应于IC的一个层的电路图形，这一图形可被成像在基底(硅晶片)的一个(例如包括一个或者更多管芯的)目标部分上，基底上被涂上一层辐射敏感材料(抗蚀剂)。通常，一单个晶片要包括一个由相邻的目标部分组成的整个网络，目标部分可通过投影系统依次一次一个地辐射。目前的设备利用掩模台上的掩模来形成图形，两种不同类型的机器之间会有差别。在一种类型的光刻投影中，通过将整个掩模图形一次曝光到目标部分上来照射每个目标部分；这样的设备通常称为晶片步进机。在另外一种通常被称为步进与扫描设备的设备中，通过沿一个给定的参考方向(“扫描”方向)在投影束下逐步地扫描掩模图形同时沿平行或反平行方向同步地扫描基底台来对每个目标部分进行辐射；因为一般来说，投影系统将具有一个放大系数M(通常＜1)，对基底台扫描的速度V将是对掩模台扫描的速度的M倍。这里说明的有关光刻设备的更多信息可以从美国专利US6046792获得，这里将其引作参考。

在用光刻投影设备制造的过程中，一定的图形(例如在掩模上)被成像到至少被一层辐射敏感材料(抗蚀剂)部分地覆盖的基底上。在成像这一步骤之前，基底还要经过多个工序，例如涂底、涂抗蚀剂和软焙烘。曝光后基底可经历其他的过程，例如曝光后焙烘(PEB)、显影、硬焙烘和成像特征的测量/检查。这一系列的步骤作为将设备如IC的一个层图形化的基础。这样一个形成了图形的层还要经历多个工序，如蚀刻、离子注入(掺杂)、金属化、氧化、化学机械抛光等，所有的步骤都是为了完成一个层。如果需要几个层，那么为了每一个新层，上述整个过程或者其中某一个步骤将不得不重复。最后，一组元件将设在基底(晶片)上。用切割或锯开等技术将这些元件彼此分开，每一个元件都可被安装在一个与插脚相连的载体上。有关于工序的更多的信息例如可以从“Microchip Fabrication：A Practical Guide to SemiconductorProdessing”，Thind Edition，by Prter van Zant，McGraw HillPublishingCo.，1997，ISBN 0-07-067250-4，这里将其引作参考。

为简单起见，在下文中投影系统将被称为“透镜”；然而这个词应该被广泛的理解为包括多种投影系统，例如包括折射光学系统，反射光学系统和兼有反射和折射的系统。辐射系统还可以包括根据任一这些设计类型工作的元件，用来指引、成形或者控制辐射束的投射，上述组成成分将在下文总体的或者单独提到，如“透镜”。更进一步，光刻设备可能是有两个或者更多的基底台(和/或两个或者更多掩模台)的类型。在这种“多阶段(multiple stage)”装置中，另外的台在平行的方向上使用，或者在一个或者更多的台子上进行预备步骤，另外的一个或者更多的台子用来曝光。双阶段光刻设备在US5969441和WO98/40791中有所描述，在此引作参考。

虽然光刻设备要在清洁的房间中运行，用清洁的空气清洗，设备上的污染物根据不同的地点和污染物的类型能引起不同的问题。例如，由清洁的房间或者制造、运输和存储掩模而带来的无机污染物能引起部分地吸收透射光束，从而导致剂量错误和不适当的掩模特征成像，甚至在原本应当是空白区域留下印刷痕迹。在基底台上的微粒能使基底变形，从而导致局部的聚焦错误(已知如热点)。除了掩模和基底周围的空气和设备等，污染源包括在曝光期间由投射束和由设备可移动的部分之间的机械连接从基底飞溅出的抗蚀剂碎片，这会引起微粒从接触面上被移去。

为了将由污染引起的错误降低到最小，设备的敏感的部分，如掩模，掩模台和基底台，要定期地清洁。通常这是一个耗时的手工作业，例如，清洁一个基底台要花费两个小时或者更多时间，这将引起设备一个不受欢迎的停工期，并且只能由熟练的工人进行。有时手工清理没能清除污染物，必须重复进行。有选择地清洁有斑点的台在EP-1093022-A中有所描述，其利用的是研磨工具或者未指定方式的电磁辐射。US6249932中披露了一种用手工清洁头清洁光刻投影设备中的台的方法，其利用的是吹空气和真空吸尘器。多种清洁基底的方式已经是公知的了，参见WO02/053300和WO 02/42013，但是这些都需要将基底放在一个特殊的机器上。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进的方法和装置，用于就地清洁光刻设备的元件。

此目的和其他的目的通过如开头段落中所述的光刻设备来实现的，该设备的特征在于：

一个清洁装置，用于就地清洁光刻设备中的元件，所述清洁装置包括

一个污染物分离装置，其利用电磁场将污染物从需要清洁的元件表面分离开；和

一种用于将已被分离的污染物从所述设备移开的污染物去除装置，还可包括冲刷气体装置，其用于将惰性冲刷气体提供到要被清洁的表面附近。

所述污染物去除装置包括真空泵，用来抽走被分离下的污染物。

所述的污染物分离装置可以包括一个激光设备，用来将一清洁辐射光束导引到所述需清洁的元件的表面以烧蚀和/或热去除其上的污染物。已发现，激光束利用如烧蚀、蒸发或者引起热冲击波等方式能有效的去除污染物，并且不损伤下面的表面。

更适宜的，激光设备包括可以改变清洁光束角度的光束扫描装置，用以扫描所述需要清洁的表面。用这种方法激光束可以轻易的以任何一个想要的角度达到元件上需要清洁的污点的位置。

还可以优选为，激光设备被用来发出脉冲光束作为所述的清洁光束，所述的脉冲光束包含的脉冲的持续时间最好要小于100毫微秒。脉冲光束能最有效的产生热冲击波效果，并能提供一个具有很高能量的光束。

在一个特别优选的实施例中，激光设备被用来改变所述清洁光束的波长。这使得清洁光束的波长能够选择为可以特别有效地清除给定的污染物的波长。

另外一个优选的利用激光设备的实施例中，激光设备被用来发射一平面偏振光束作为所述的清洁光束，并且最好将所述平面偏振光以小于或者等于布鲁斯特(Brewester)角的角度到达所述表面。这样由于大部分的激光是被污染物而不是要清洁的表面所吸收，脆弱的薄层得以被保护。

所述设备还包括定位装置，用来在所述清洁装置和所述要被清洁的元件之间提供相对扫描运动。所述的定位装置可包括第一定位装置，其用来在工作位置和非工作位置之间移动所述清洁装置，和第二定位装置，其用来扫描所述要被清洁的元件。

在一个可选择的实施例中，污染物分离装置包括：

一个用于在要被清洁的元件周围提供非电离环境的装置；

一个可设置在要被清洁元件附近的清洁工具；和

一个电压电源，用来在被清洁元件与清洁工具之间形成一个电势差；

凭借所述的清洁装置被构造和设置成可清洁需要被清洁的元件。

所述用来提供非电离环境的装置包括用来排空容纳所述元件的空间的装置，或者包括气体供应装置，用于向所述要被清洁的元件附近提供惰性气体。

通过在需清洁元件的周围提供了一个非电离环境，如低压，由于在清洁工具和需要清洁的元件之间的电势差而产生静电力能使得污染物被吸引到清洁工具上并保留在上面而不会引起放电(打火花)，而放电是会损害被清洁元件的。低压环境(如低于标准大气压)可以通过(部分地)排空相关的容量来达到。可选择的，须清洁元件的周围环境可以用非电离气体(如惰性气体，如氩)或者气体混合物来冲洗。环境应该达到这样的状态，当设备在使用中，在存在场梯度时不出现放电。用低压可以提高本发明的清洁效率，因此，由于提供了一个高度真空的环境，本发明的一个特别优点是光刻设备利用EUV辐射作为曝光辐射。

本发明的清洁装置用于就地避免需要打开和拆除设备以将需清洁的元件移出。这能充分地减少由于清洁而带来的停工期，还可以更加经常地清洁，例如在几批晶片之间。更适宜的，清洁工具被安装在一个定位装置上，定位装置使得工具扫过需要清洁的元件的表面上方，例如在自动控制之下。当需要清洁的元件是一个掩模或者是基底台，通过定位装置在曝光期间将台定位，从而实现扫描。这样，能实现自动清洁，避免需要熟练的工人来进行清洁，并且能提高清洁过程的可靠性。

在工具与需要清除污染物进行清洁的元件之间的电势差和间距取决于要清除的污染物和其所附着的表面的性质。在本发明的优选的实施例中电势差和间距是由技术人员决定的。然而，工具和元件之间的间距最好在10nm到30mm之间，电势差在0.1到100kv的范围内。电势差也可以是随时间而变化的，还可以交替极性。

最靠近需清洁元件的工具顶端部分的形状将决定清除污染物的效果，因为工具顶端的形状会影响电场梯度，并因此将静电力施加在污染物上。本发明中工具顶端采用的是这样的形式：板形，华夫饼形，线形，丝网形，锋利的边缘或者尖端。在本发明优选的实施例中，清洁工具上设有多个尖端，可选择同样的或者不同的形状或尺寸的尖端以达到不同的清洁效果。

所述清洁装置还包括电离装置，用来将要被清洁的元件上的污染物电离，以提高它们吸附在清洁工具上的能力。电离工具可以采用下列形式，例如紫外线灯或者电子枪。

清洁装置还可以设有激光器，其被设置成照射在有污染物需要清洁的表面上，以烧蚀融化上面的污染物。激光其能使污染物颗粒快速加热，从而使其快速的膨胀，从其附着的表面上离开。

此外，清洁装置还可设有冷却装置用来冷却清洁工具，至少是清洁工具的尖端。这样能提高污染物对工具的附着力，并且减少污染物重新回到清洁的元件上去。

当然，可以用多个清洁装置清洁一个装置中的一个或者多个元件。

被清洁的元件可以是任何遭受污染物的元件，但是本发明尤其适用于掩模和基底固定装置，由于相对频繁的更换掩模和基底，它们是对污染物最敏感的。

本发明的另一个方面是提供一种清洁光刻设备的方法，该方法包括利用集成到所述光刻设备中的清洁装置来清洁其中的元件，

所述清洁装置包括：利用电磁场使污染物从要被清洁的元件表面分离的污染物分离装置；和将已分离的污染物从所述设备除去的污染物去除装置。

本发明的另外一个方面是提供一种装置制造方法，包括以下步骤：

提供一个至少部分地被一层辐射敏感材料覆盖的基底；

利用辐射系统提供一辐射投影光束；

利用图形化装置使投影光束在横截面上具有一定图形；

将已图形化的辐射光束投影在辐射敏感材料层的目标部分上，

其特征在于还有下述步骤：

利用集成到所述光刻设备中的清洁装置清洁其元件，

所述清洁装置包括：利用电磁场使污染物从要被清洁的元件表面分离的污染物分离装置；和将已分离的污染物从所述设备除去的污染物去除装置。

上述方法还包括：

在投射已图形化的光束之前，利用水平位置传感装置测量基底台上的基底，探测污染物；

如果探测到污染物，将基底从基底台上除去并清洁基底台；

将基底重新放置到基底台上并通过再次测量基底来探测污染物；和

如果再次探测到污染物，拒绝该基底。

尽管本说明中特别结合IC制造中利用根据本发明所述的设备，但是容易理解的是这样的设备可以有其他很多可能的应用。例如，可以用于集成的光学系统，在诸如磁畴存储器、液晶显示平板、薄膜磁头等的制造中引导和检测图形。本领域技术人员应当理解，在上下文的可选应用例中，任何用到单词“光栅”，“晶片”，或者“管芯”都应当被认为可以分别用更为概括性的单词“掩模”，“基底”，和“目标部分”来代替。

在本文件中，单词“辐射”和“光束”都包括所有类型的电磁辐射，包括紫外线(例如波长365，248，193，157或者126nm)和EUV(远紫外辐射，例如波长在5-20nm)，还包括粒子束，如离子束或者电子束。

附图说明

现在结合附图通过举例方式说明本发明的实施例，其中：

图1是依据本发明一个实施例的光刻投影设备；

图2是依据本发明第一个实施例的光刻设备的清洁装置；

图3A到F是用于图2中的清洁装置的不同形式的清洁工具尖端；和

图4描述了依据本发明第二个实施例的光刻投影设备的清洁装置。

附图中相应标号表示相应的部分。

优选实施方式

实施例1

图1是依据本发明的优选的实施例而得的光刻投影设备的示意图。该设备包括：

一个辐射系统Ex，IL，用于提供一辐射(如EUV辐射)投影光束PB，在本例中还包括一个辐射源LA；

第一目标台(掩模台)MT，其设有一掩模支架用来支持一掩模MA(如光栅)，并且与第一定位装置PM相连，用来精确地确定掩模相对于PL的位置；

第二目标台(基底台)WT，其设有一个基底支架用来支持一基底W(如涂有抗蚀剂的硅晶片)，并且与第二定位装置PW相连，用来精确地确定基底相对于PL的位置；

一个投影系统(透镜)PL(如一个镜组)，用来将掩模MA的被照射部分成像到基底W的目标部分C(可由一个或者多个小模片组成)上。

如此所述，该设备是反射型的(也就是说有一个反射掩模)。然而，通常也可以是透射型的，例如有一个透射掩模。可选择的，该设备也可以选用另外一种图形化方法，例如上面提到的可编程的镜面阵列。

辐射源LA(如一放电或激光产生等离子体源)产生一辐射光束。该光束馈入一照射系统(照射装置)IL，其直接或随后具有横向调节工具，例如光束扩展装置Ex。发光器IL可以包括调节装置AM，用来设定在光束中亮度分布的外侧和/或内侧径向范围(通常分别指的是σ-外侧和σ-内侧)。另外，其通常还包括多种其他的元件，例如一个积分器IN和一聚光镜CO。这样，碰撞在掩模MA上的光束PB在横界面上就有了所需的均匀性和亮度分布。

应当注意到的是，附图1中的辐射源LA可以是在光刻投影设备的外壳里面的(当辐射源LA是水银灯的时候通常是这样的情况)，但是它也可以离光刻投影设备很远，辐射束产生后被引入设备中(例如可以借助于适当的引导镜)；后者的方案经常是在辐射源LA是受激准分子激光器的时候。本发明和权利要求书中包括这两种方案。

光束PB随后与固定在掩模台MT上的掩模MA相交。经过被掩模MA选择性的反射，光束PB经过透镜PL，透镜将光束PB聚焦在基底W的目标部分C上。借助于第二定位装置(和干涉测量的测量装置IF)，基底台WT可以被精确地移动，如可以在光束PB的轨迹上决定不同的目标部分C的位置。同样的，在从掩模库中机械地查找掩模MA之后或者在扫描过程中，第一定位装置PM也可以用来精确的确定掩模MA相对于光束PB的轨迹的位置。通常情况下，实现移动目标台MT和WT需要借助长冲程模块(粗定位)和短冲程模块(精确定位)，这在附图1中中明白的说明了。然而，在晶片步进机(相对于步进和扫描装置)的例子中，掩模台MT可以只是连接到短冲程驱动器上或被固定。

所述的设备可以在两种不同的模式下运行：

1、以步进模式，掩模台MT大致保持静止，一完整的掩模映像在一次进行(如，一单次“闪亮”)中被投射在目标部分C上。之后，基底台WT在x或者y方向上移动，使得另外一不同的目标部分C可被光束PB照射；

2、以扫描模式，除了目标部分C在一单次“闪亮”中不曝光以外，大致可应用同样的方案。相反，掩模台MT在给定的方向(所谓的扫描方向，如是y方向)上是可以速度v移动，这样，投影光束PB扫描掩模图像；此时，基底台WT同时在相同或者相反的方向上以速度V＝Mv移动，其中M是透镜PL的放大倍率(典型的，M＝1/4或者1/5)。这样一个相对大的目标部分C就可被曝光了，而且不需要损害分辨率。

图2表示的是一个用来清洁掩模MA和基底台WT的清洁装置10。

清洁装置10包括一个具有工具尖端12的清洁工具11。尽管在这个实施例中表明的是两个工具尖端，但是也可以用一个或者超过两个的工具尖端。当有多个工具尖端时，它们可以是同样的或者不同的尺寸或者形状。在本发明中可使用的工具尖端的可能的形状将在下面描述。

通过工具定位系统14，清洁工具11以一所需的距离d被定位于在需清洁表面S上方，在需清洁的元件MA，WT和工具尖端12之间施加一个电势差V。根据需清除的污染物和元件MA，WT表面的性质来选择距离d，工具尖端的数量和形状，电势差V和清洁工具周围的压力。为从表面S上清除污染物，理想的是一个大的电场梯度(高密度电场线)，但是如果周围的气体在电场中电离将在工具尖端和表面S之间引起放电，这是有害的。为了将这样的放电减到最小，用一个抽气的真空泵16在至少工具尖端附近保持一个低压的环境，污染物通过清洁工具11提供的排气管17排出。在EUV光刻设备中，真空泵16可以是真空系统的一部分，该系统使得投影光束路径在曝光期间保持在高度真空。代替真空泵16或者除真空泵16外，还可以使用一个气体供应装置来提供非电离环境，气体供应装置提供非电离气体，例如氩气等惰性气体。

为了清洁整个表面S，清洁工具11和元件MA，MT相对地被扫描。这可以用下列方式实现：通过位置固定装置14扫描固定的元件MA，WT上方的工具11；或者通过定位装置PM，PW扫描固定的工具11下方的元件，定位装置PM，PW用于在曝光前和曝光期间确定元件MA，WT的位置；或者通过二者的结合。例如，如果需要扫描的元件是掩模MA，并且第一定位装置PM只能在一个方向上扫描，那么在垂直方向上的扫描就由工具定位装置14来完成。可选择的，工具尖端12或者一组工具尖端12可以在表面S的整个工作宽度上延伸，并与第一定位装置PM的扫描方向垂直，使得整个表面S可利用沿单方向的扫描清洁。

如上所述，表面S上的污染物被从表面S上清除，并由于表面S与尖端12之间的电势差形成的电场而被吸附到工具尖端12上。为了提高将污染物从表面S上移去的效率，可以设置一个电离装置18。这可以使用UV灯或者电子枪的形式，UV灯或者电子枪能发射出UV辐射或者一电子光束到表面S上靠近清洁工具11的地方。如需要，UV灯和电子枪可以一起使用。可以理解的，负电荷污染物能更快的被吸附到带正电荷的工具尖端12上。另外，还可以使用可见光激光器19。从激光器19中发射出的辐射用来蒸发或者融化在表面S上的有机污染物，污染物随后被粘附到带电的工具尖端12上。激光器19还可以帮助除去污染物微粒--激光辐射加热使得微粒的热量迅速增加从而突破微粒与表面S之间的任何束缚。另外，微粒周围其他的污染物的爆炸性的蒸发和融化也可能将其除去。

图3A到F表示本发明中可能用到的多个不同形状的工具尖端。图3A是一个基本平面形状，其能提供一个基本均匀的场，用于最初平缓的清洁或者用在特别需要避免放电的情况下。图3B是华夫饼干形状，其在边缘附近提供一个更强的场，用来达到更强的清洁效果。图3C是一条线形状，其能沿着一条线提供一个集中的场；而图3D是线网形状，其能提供一个成倍的集中场的区域。最强的场由图3E中的锋利边缘形状和图3F中的点尖端形状产生，也可以是圆锥形的。如上面所提到的，可以在清洁工具11上设置多个同样或者不同类型的工具尖端12。在工具和表面被相对地扫描的情况中，多个尖端可以被设置在与扫描方向垂直的方向上，从而在每次扫描时清洁更宽的一条，这样可以减少扫描的次数。多重尖端还可以被设置平行与扫描方向，以避免需要进行多遍清洁。由于可以使用不同类型的工具，所以这是一个不断增强的场，清洁效率也不断提高，并且通过将挥发性污染物从表面S上释放出来可以达到没有发电的危险。

可以理解的是，在一个光刻设备中可能有多个清洁装置用来清洁不同的表面或者同一个表面上的不同的元件，从而减少清洁时间。在第一个实施例中，两个清洁装置被安排在一起来同时清洁掩模MA的相对侧。当然也可以只清洁元件表面的一个工作区域。

如上面提到的，工具尖端12和表面S之间的距离和电势差在不同的实施例中可以是多种多样的。然而，发明人测定，距离d应该在10nm到30nm的范围内，而电压V应该在0.1到100kv范围内可得到有效的清洁。应用的电势差可以随时间改变，也可以变换极性。

实施例2

除了清洁装置的结构之外，第二个实施例与第一个实施例是一样，本实施例的清洁装置如图4所示。

第二个实施例中的清洁装置100包括一个安装在支架111上的激光清洁头110，以便可以从工作位置上缩回，这样在曝光过程中，激光清洁光束就可以被引导到需要清洁的物体的表面，在本实施例中是基底台，到达一个在投影光束路线之外的非工作位置，并且不会妨碍设备的其他任何部分。

激光器120提供激光束，经由光纤121到达激光清洁头110，激光清洁头110包括偏振镜112，准直透镜113和可移动镜114。这样，激光清洁光束就可以以一个理想的角度θ_i射到基底台WT上。可移动镜14可以包括一个连接到发动机上的多边形镜，如图所示，发动机可以加快沿着一条线的光束扫描，或者包括一个连接到致动机构上的单纯平面镜，用来在要慢慢改变角度的时候控制它的方位。

激光清洁光束射到需清洁的表面上，通过将融化、燃烧和热效应结合使得污染物从表面上剥离。如果有氧气的话，有机污染物主要是被蒸发和燃烧。被蒸发了的污染物可以帮助移动那些不能被蒸发的重的污染物，通过从激光清洁光束中不断的吸收能量可将其变成等离子体。无机的污染物，主要是颗粒，快速地从激光光束中吸收能量，结果导致热膨胀，引起冲击波，使污染物从表面剥离。颗粒也可以被烧蚀和/或被升华。

为了优化清洁过程，激光光束的波长应当选择为被目标污染物最大可能地吸收。多个光源或者一个能发出多种波长的光源可以被用来针对不同的污染物提供最适宜的清洁光束。一个或者多个在157到1064纳米范围内的波长被发现适合的。激光源120可以是YAGo，CO₂或者受激准分子激光器。

发明人发现，脉冲清洁光束尤其有效，尤其是短脉冲长度的，如低于10纳秒并且优选的是低于10纳秒的。用脉冲源的热冲击波的效果是显著的。并且，后来的脉冲碰撞在被蒸发或者被剥离的污染物上能引起一个等离子体区或者进一步的冲击波，这将帮助去除污染物。一个Q开关激光器可以用来提供高能量短激光脉冲。

为了保护需清洁元件上面脆弱的薄层，可以使用在入射面上有一偏振面的偏振光束。光束以角度θ_i射到需清洁的表面上，对于表面和/或正被讨论的薄膜，小于布鲁斯特(Brewester)角。这样，需清洁表面吸收的清洁光束被降到最小，并且因此表面和任何在此的薄膜的退化也被降到最小。

激光清洁头110还包括一个连接在冲刷(flushing)气体供给源上的冲刷气体出气管115和一个连接在真空泵140上的排空入口。这样，惰性冲刷气体，如氩，被输送到需清洁表面的附近。净化气体有多种功能，它保护被清洁的表面在烧蚀过程中或者之后不被氧化，它通过减少平均自由行程，阻止已从表面上分离下来的污染物分散到其他的设备中去，它还能阻止蒸发了的碳氢化合物污染真空室壁。从被清洁表面上分离下来的污染物通过排空入口116被冲刷气体供给器带走。

通过结合使用下列方法：控制激光头110的位置，控制射出光线的角度和需清洁元件的位置，能使激光清洁光束射向需要清洁的地方。在本发明优选的实施例中，激光头110可简单地在工作和非工作位置之间移换，这样仅用一个简单的定位装置就可以实现。可移动镜主要用来控制清洁光束的入射角度，而被清洁物体被移动以确定表面的那一部分将被清洁。这样的安排尤其适合于清洁基底台，基底台通过一个定位系统PW提供在X和Y方向上的很大的移动范围。至于掩模台，由于它只在Y方向上有一个很大的移动范围，可以使用一个在X方向上可移动的清洁头。

对于易受污染影响的元件和污染对它来说是危险的元件，清洁装置可以用来完成扫过元件的整个面积，或者连接到一个污染探测器，并用于只清洁以探测到的污染的地方。在后一种方法中，通过控制系统150，激光触发器应当被连接到台定位装置上，以保证激光只清洁所需的点。

在一个实施例中，污染探测器可以是一个水平位置(level)传感装置(图1中没有画出)，它能探测元件表面的表面图形。分析表面图形可以得出在元件上或者在另外一个影响本元件的元件上是否存在污染物和/或其位置。例如，基底的表面图形变形一般意味着在支持基底的基地台上或者在基底本身存在污染，并能表明其位置。这样的变形可以利用软件对元件的表面图形和一个已知的干净的元件的表面图形或者另外一个近似的元件的表面相比较(如在两个基底或者图形装置之间进行比较)来确定。污染物的大小和种类也可以从表面图形的分析中得出。关于污染物探测方法的更为详细的描述在美国专利6392738中可以找到，这里将其全部引作参考。

元件表面上的污染物可以在光刻投影装置的生产周期中被探测和清除。例如，当在基底台的支撑表面上出现污染物并且被检测到时，可以在从基底台上卸载一个基底装上另外一个基底之间清洁基底台。相似的，清洁和/或污染物探测可以在准备元件的过程中进行。例如，可在对准过程中进行清洁和/或探测，如在曝光位置或者在对准位置，如在预对准或者分开对准位置。

在一实施例中，就在基底曝光之前利用光刻投影设备，通过例如水平位置传感装置测量支持在光刻投影设备的基底台上的基底来探测污染物，以准备一个基底表面的表面图形。如果探测到污染物，基底将被从基底台上移开，清洁基底台，优选地可以使用如上面所述的局部清洁技术来清洁基底台表面探测到有污染物的特定位置。一但清洁结束，基底将被重新放置在基底台上并进行第二次检测。如果再探测到污染物或者一些其它的缺陷，基底将被拒绝。该基底随后被从设备上移走或者单独清洁。上述过程可以由光刻投影设备中的软件来实施，上述过程可在另外一个新基底上重复进行。这一过程还可以应用在光刻投影设备的其它的元件如图形化装置上。

在一实施例中，光刻投影设备可以是有两个或者更多个台的多阶段设备。在这种情况下，污染物的检测和/或清洁可对处在预备和/或装载阶段的台进行，同时其它的台用于曝光。将检测和/或清洁步骤与曝光(和在曝光位置上准备)分离开，也可能在曝光期间进行，可以提高处理量。

清洁工作可以自动进行并且可以在光刻投影设备不工作的情况下进行，这样可以显著地降低停机时间和提高设备的处理量。清洁可以使用机械的(如石头、毛刷)，化学的(如丙酮)，电磁辐射(如激光)等方法。为了清洁和尤其是局部清洁，可以在探测到污染物的地方进行局部的清洁。可以通过对清洁点和元件进行相关的移动来实现局部清洁(例如移动清洁装置本身或者通过光束控制装置移动电磁光束)。

上面所述的清洁和检测装置可以被包括在基底和/或图形化装置的处理单元中，处理单元在光刻投影设备中被安置在映像部分之后。处理单元可以检测基底和/或图形化装置上的污染物，将被拒绝的基底和/或图形化装置放在一个特殊的载体上，而且将清洁的基底和/或图形化装置移交到光刻投影设备的成像部分，并从光刻投影设备的成像部分将旧的基底和/或图形化装置取走。

虽然上面对本发明的优选的实施例予以说明，可以看出本发明还可以有不同于上述的实施方式。上面的说明不意味着限制本发明。

Claims (22)

1.一种光刻投影设备，包括：

辐射系统，用于提供一辐射投影光束；

用来支持图形化装置的支持结构，该图形化装置用来根据所需的图形将投影光束图形化；

用来支持基底的基底台；和

投影系统，用来将已图形化的光束投射到基底的目标部分上，

其特征在于：

包括清洁装置，其用于就地清洁光刻设备的元件，

所述清洁装置包括：

污染物分离装置，其利用电磁场使污染物从要被清洁的元件表面分离；和

将已分离的污染物从所述设备除去的污染物去除装置。

2.如权利要求1所述的设备，其中所述污染物分离装置包括一个激光设备，用来将清洁辐射光束射向所述要被清洁的元件的表面，以烧蚀和/或热去除其上的污染物。

3.如权利要求2所述的设备，其中所述的激光设备包括用于改变清洁光束角度的光束扫描装置，以扫描所述要被清洁的表面。

4.如权利要求2或3所述的设备，其中所述的激光设备被用来发出作为所述清洁光束的脉冲光束，所述的脉冲光束最好包含持续时间小于100毫微秒的脉冲。

5.如权利要求2或3所述的设备，其中所述的激光设备被用来改变所述清洁光束的波长。

6.如权利要求2或3所述的设备，其中所述的激光设备被用来发射作为所述清洁光束的平面偏振光束，并且最好将所述平面偏振光以小于或者等于布鲁斯特角的角度射到所述表面。

7.如权利要求1、2或3所述的设备，其中所述污染物去除装置包括真空泵，用来抽走被分离下的污染物。

8.如权利要求7所述的设备，其中还包括冲刷气体装置，其用于将惰性冲刷气体提供到要被清洁的表面附近。

9.如权利要求1所述的设备，其中所述的污染物分离装置包括：

用于在要被清洁的元件的周围提供非电离环境的装置；

可设置在要被清洁的元件附近的清洁工具；和

电压源，用来在要被清洁的元件与清洁工具之间提供电势差；

因而所述电势差在所述要被清洁的元件和所述清洁工具之间引发电场，使得污染物从所述元件的表面剥离并被吸引到所述清洁工具。

10.如权利要求9所述的设备，其中所述用来提供非电离环境的装置包括用来排空容纳所述元件的空间的装置。

11.如权利要求9所述的设备，其中所述的用来提供非电离环境的装置包括气体供应装置，用于向所述要被清洁的元件附近提供惰性气体。

12.如权利要求9所述的设备，其中所述清洁工具可设于与所述要被清洁的元件表面距离10nm到30nm范围内的位置。

13.如权利要求9所述的设备，其中所述电势差在0.1到100kv的范围内。

14.如权利要求9所述的设备，其中所述清洁工具有一工具尖端，该尖端具有从下列组中选出的形状：平板状，华夫饼干状，线状，丝网状，锋利边缘状和点状。

15.如权利要求14所述的设备，其中所述清洁工具有多个工具尖端，其中至少两个有不同的形状和/或尺寸。

16.如权利要求9所述的设备，其中所述清洁装置还包括电离装置，用来将要被清洁的元件上的污染物电离。

17.如权利要求1所述的设备，还包括定位装置，用来在所述清洁装置和所述要被清洁的元件之间提供相对扫描运动。

18.如权利要求17所述的设备，其中所述的定位装置包括第一定位装置，其用来在工作位置和非工作位置之间移动所述清洁装置，和第二定位装置，其用来扫描所述要被清洁的元件。

19.如权利要求1所述的设备，其中所述清洁装置还包括冷却装置，用来冷却所述清洁工具的至少一部分。

20.一种清洁光刻设备的方法，包括：

利用集成到所述光刻设备中的清洁装置来清洁其中的元件，

所述清洁装置包括：

利用电磁场使污染物从要被清洁的元件表面分离的污染物分离装置；和

将已分离的污染物从所述设备除去的污染物去除装置。

21.一种利用光刻设备的装置制造方法，包括以下步骤：

提供至少部分地被一层辐射敏感材料覆盖的基底；

利用辐射系统提供辐射投影光束；

利用图形化装置使投影光束在横截面上具有一定图形；

将已图形化的辐射光束投影到辐射敏感材料层的目标部分上，

其特征在于还有下述步骤：

利用集成到所述光刻设备中的清洁装置清洁其元件，

所述清洁装置包括：

利用电磁场使污染物从要被清洁的元件表面分离的污染物分离装置；和

将已分离的污染物从所述设备除去的污染物去除装置。

22.如权利要求21所述的方法，还包括：

在投射已图形化的光束之前，利用水平位置传感装置测量基底台上的基底，探测污染物；

如果探测到污染物，将基底从基底台上除去并清洁基底台；

将基底重新放置到基底台上并通过再次测量基底来探测污染物；和

如果再次探测到污染物，拒绝该基底。

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