JP2004519012A - インサイチュリソグラフィマスククリーニング - Google Patents

Abstract

レチクルのインサイチュクリーニング方法およびシステム。イオン化されたガスは、送達デバイスによってレチクル上に方向付けられる。イオン化されたガスは、レチクルとレチクル上の微粒子汚染物質との間の静電気の引力を中和し、従って、微粒子汚染物質をレチクルから取り除く。その後、イオン化されたガスおよび微粒子汚染物質は、吸引ポンプによってレチクルから取り除かれ、汚染物質コレクタによってシステムから移動させられる。インサイチュクリーニング方法およびシステムの結果として、レチクル微粒子汚染物質によるチップ欠陥の全体のリスクが減少され、チップおよびウェハの歩留まりが改善される。

Description

【０００１】
（発明の背景）
（発明の分野）
本発明は、概して、リソグラフィシステムに関する。より詳細には、本発明は、リソグラフィシステムにおいて用いられるレチクルをクリーニングすることに関する。
【０００２】
（関連技術）
リソグラフィは、基板の表面上にフィーチャを生成するプロセスである。このような基板は、フラットパネルディスプレイ、回路基板、種々の集積回路などの製造に用いられる基板を含み得る。このような用途に頻繁に用いられる基板は、半導体ウェハである。本明細書は、例示的な目的のために、半導体ウェハの点から書かれるが、当業者は、当業者に公知の他のタイプの基板にも本明細書が適用されることを理解する。
【０００３】
リソグラフィ中、ウェハステージ上に堆積されるウェハは、リソグラフィシステム内に配置される露光システムによって、ウェハの表面上に投影されるイメージに露出される。露光システムは、ウェハ上にイメージを投影するためのレチクル（マスクとも呼ばれる）を含む。露光システムは、さらに、照明システム、投影光学システム、およびウェハ位置調整ステージを含む。
【０００４】
レチクル上の微粒子状の汚染（ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ）は、ウェハ上の各パターンに投影され得る。粒子は所望のパターンの一部分でないため、生成されるレチクルイメージは、欠陥（粒子のイメージ）を含む。多くの場合、この欠陥は、汚染されたレチクルが印刷されている全てのウェハ上の全てのパターンに機能的な故障を引き起こし得る。リソグラフィプロセスを改善し、かつ、より精細なフィーチャを印刷する能力を改善するために、より短い波長が用いられるため、システムは、より小さな粒子により影響されやすくなる。レチクルがリソグラフィツールにインストールされる前に、これらのより小さな粒子をレチクル上で検出することは、より困難（または、現時点で不可能）である。さらに、このような小さな粒子がレチクル上に堆積することを防止するのに十分なほどレチクル環境をきれいに維持することは、より困難（不可能でないとしても）である。
【０００５】
フォトリソグラフィの場合は露光用の光学素子が用いられるが、特定の用途によって、異なるタイプの露出装置が用いられ得る。例えば、Ｘ線、イオン、電子、またはフォトンリソグラフィはそれぞれ、当業者に公知なように、異なる露出装置を必要とし得る。フォトリソグラフィの特定の例は、本明細書中、例示的な目的のためだけに説明される。
【０００６】
投影されるイメージは、例えば、ウェハの表面上に堆積されるフォトレジストなどの層の特性に変化をもたらす。これらの変化は、露光中にウェハ上に投影されるイメージフィーチャに対応する。露光に続いて、層は、パターン層を生成するためにエッチングされ得る。このパターンは、露光中にウェハ上に投影されるイメージフィーチャに対応する。その後、このパターン層を用いて、ウェハ内の下にある構造層の露出された部分（例えば、導電性、半導体、または、絶縁体の層など）が取り除かれる、または、さらに処理される。その後、このプロセスは、他のステップと共に、ウェハの表面または種々の層上に所望のフィーチャが形成されるまで繰り返される。
【０００７】
ステップ走査（ｓｔｅｐ−ａｎｄ−ｓｃａｎ）技術は、露光領域と呼ばれる狭い（典型的には矩形の）イメージングスロットを有する投影光学システムと共に作用する。一度にウェハ全体を露光するよりむしろ、個々の領域は、１つずつウェハ上にスキャンされる。これは、スキャン中に、イメージングスロットが領域にわたって移動するように、ウェハおよびレチクルを同時に移動させることにより行われる。その後、レチクルパターンの複数のコピーがウェハの表面上に露出されることを可能にするために、ウェハステージは、領域露出の間に非同期的にステップされる必要がある。このように、ウェハ上に投影されるイメージの品質は最大化される。ステップ走査技術を用いると、概して、全体のイメージ品質が改善される。しかし、イメージの歪みは、概して、このようなシステムにおいて生じる。なぜならば、投影光学システム、照明システム、および用いられる特定のレチクルが不完全であるからである。例示的なステップ走査リソグラフィシステムは、Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖａｌｌｅｙ Ｇｒｏｕｐ，Ｉｎｃ．、Ｓａｎ Ｊｏｓｅ，ＣＡによって製造されるＭｉｃｒｏｓｃａｎ ＩＩである。
【０００８】
リソグラフィシステムの照明システムは、光源を含む。エキシマーレーザは、このような光源の１つであり、用いられるガス混合物によって、いくつかの特徴的な波長（真空の紫外線の光から４００ナノメートル（ｎｍ）より長い光の範囲）において動作する。光の波長を短くすることにより、投影システムの解像度が改善される。従って、リソグラフィシステムにおいて、真空の紫外線の範囲内（すなわち、２００ｎｍより下）の波長を有する光源を用いることが望ましい。
【０００９】
リソグラフィにおいて、より短い波長の光源が用いられると、リソグラフィシステムの露光領域内の有機汚染がより大きな問題となる。有機汚染が、短い波長（特に、１５７ｎｍ以下）において、高い光学吸収係数を有することは周知である。アルカン群に属する１ｎｍフィルムの有機汚染物質は、１５７ｎｍにおける光学伝達を１％だけ低下させる。さらに、フッ化カルシウム光学エレメントの表面に残されたアセトン残留物は、１５７ｎｍにおける伝達を４％だけ低下させる。（Ｔ．Ｍ．Ｂｌｏｏｍｓｔｅｉｎらの「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｃｏａｔｉｎｇｓ ａｔ １５７ｎｍ」、３６７６ Ｓ．Ｐ．Ｉ．Ｅ．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ３４２−９（１９９９）を参照されたい。本明細書中、同文献を参考として援用する。）光学強度は、リソグラフィシステムにおいて光学エレメントの数が増加すると共に重要になる。このため、有機汚染は、１５７ｎｍ以下のリソグラフィシステムにおいて、光学エレメントに有害であり得る。
【００１０】
リソグラフィシステム内の有機汚染の源は、例えば、ポリマー材料からのガス放出された生成物、および、ツールの一部分を脱脂するために用いられる溶剤を含む。有機汚染のレベルが非常に低いことは、リソグラフィシステム内の露出パスに関して重要であり、このパスに関連するシステムの領域には、アクティブパージシステムおよび厳密な材料選択が必要である。
【００１１】
従って、長期間にわたってマスクの粒子汚染を取り除く技術が必要である。
【００１２】
（発明の要旨）
本発明は、実際の露光プロセス中のマスクの反復クリーニングによって、長期間にわたってマスクの粒子汚染がほぼ零の状態を実際に維持する。反復されるクリーニングは、マスクが汚染に露出される実際の時間を短縮して、環境制御の現実的なレベル（クラス１からクラス１０）をほぼ零の微粒子要件と一致させる。
【００１３】
本発明は、ステップ走査方法を用いて送達デバイスの下を粒子が通過するクリーニングシステムを利用する。一実施形態において、送達デバイスは、固定されたままである。送達デバイスは、レチクルのマスクの表面上に方向付けられる前にイオン化されるガスを運ぶ。イオン化されたガスは、マスクと微粒子との間の静電気の引力を中和する。従って、微粒子は「吹き飛ばされる」。その後、イオン化されたガスおよび微粒子は、汚染物質コレクタによって、レチクルのマスクの表面から離される。正または負の電荷が汚染物質コレクタに適用されて、マスクからの微粒子状の汚染の収集をより促進し得る。
【００１４】
本発明のさらなる機能および利点、ならびに、本発明の種々の実施形態の構造および動作は、添付の図面を参照して下記により詳細に説明される。
【００１５】
本明細書中に援用され、かつ、本明細書の一部分を形成する添付の図面は、本発明を図示する。さらに、説明と共に、本発明の原理を説明する役割を果たし、かつ、関連分野の当業者が本発明を生成かつ使用することを可能にする。
【００１６】
（好適な実施形態の詳細な説明）
本発明の例示的な実施形態が図面を参照して説明される。図面中、同様の参照符号は、同一または機能的に同様のエレメントを示す。各参照符号の最も左端にある数字は、その参照符号が最初に用いられた図面に対応する。特定の構成および配置について説明するが、これは、例示的な目的のためだけに行われることを理解する必要がある。関連分野の当業者は、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、他の構成および配置が用いられ得ることを理解する。本発明が種々の他の用途にも用いられ得ることは、関連分野の当業者に明らかである。
【００１７】
図１は、本発明のクリーニング装置の例示的な実施形態の図である。レチクル１１０は、イメージングステーション（図示せず）内で平行移動（ｔｒａｎｓｌａｔｅ）される。このイメージングステーションにおいて、インサイチュ（ｉｎ−ｓｉｔｕ）クリーニングが行われる。リソグラフィのための露光領域が１０５に示される。照射システムによって生成される露光領域１０５は、固定されている。上記のように、ウェハ（図示せず）の一部分を露出するために、関連分野の当業者に明らかであるように、レチクル１１０は、２次元に平行移動されて、露光領域１０５の全体をステップ走査する。本発明によって、クリーニング装置１４５が、レチクル１１０のマスク表面に近接して配置される。「近接して」という用語によって、発明者は、実験的なデータおよび他の変数（例えば、ガスフローの量、汚染の量、汚染物質のサイズ、クリーニング装置１４５の物理的特性など）に基づいて、必要以上の実験を行わずに、当業者が、クリーニング装置１４５がレチクル１１０にどれほど近いのかを決定し得ることを意味する。クリーニング装置１４５は、送達デバイス１３０および汚染物質コレクタ１１５を含む。
【００１８】
ウェハ（図示せず）を照射するためにレチクル１１０をステップ走査させると、レチクル１１０は、クリーニング装置１４５の下を繰り返し通過する。露光領域１０５およびクリーニング装置１４５は、固定されたままである。送達デバイス１３０は、イオン化されたガス１４０をレチクル１１０のマスク表面上に方向付ける。イオン化されたガス１４０は、レチクル１１０のマスク（すなわち、上部）表面とその上に留まる微粒子状の汚染（図示せず）との間の静電気の引力を減少させる。イオン化されたガス１４０を用いて、微粒子状の汚染がレチクル１１０のマスク表面から取り除かれる。結果として、レチクル１１０の微粒子状の汚染は、許容可能なレベルまで減少される。
【００１９】
ガスは、好適には、Ｎ_２の陰イオンおよび電子の流れを生成するためにイオン化された窒素である。他のガスも用いられ得る。このようなイオンの流れを生成する「既成」のデバイスは、市販されている（例えば、ＮＲＤ Ｉｎｃ．、Ｇｒａｎｄ Ｉｓｌａｎｄ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ、−Ｎｕｃｌｅｃｅｌ（Ｒ）、ｍｏｄｅｌ ２０２１ ＣＲ）。
【００２０】
あるいは、イオン化されたガス１４０は、放射性同位体（ｒａｄｉｏａｃｔｉｖｅ ｉｓｏｔｏｐｅ）によって生成されるアルファ粒子によってガスに衝撃を与える（ｂｏｍｂａｒｄ）こと、または、アルファ粒子をガスに露出させることにより生成され得る。放射性同位体は、クリーニング装置１４５内に配置され得る。または、ガスは、放射性同位体の上流（例えば、ガス源（図示せず）により近い）に露出され得る。例えば、２１０の原子量を有するポロニウムが、アルファ粒子を生成する。放射性同位体のアメリシウムも、アルファ粒子を生成する。さらに別の実施形態において、イオン化されたガス１４０は、関連分野の当業者に明らかである技術を用いて、ガスを静電気的に荷電することにより生成され得る。
【００２１】
送達デバイス１３０は、内部キャビティを介してイオン化されたガスを運ぶ。送達デバイス１３０は、送達ダクト１３５を含む。送達ダクト１３５は、イオン化されたガス１４０をレチクル１１０のマスク表面上に方向付けるために用いられる穴、スロット、スリット、またはジェットである。イオン化されたガス１４０を送達するために用いられる穴、スロット、スリット、またはジェットのサイズ、形、数、および配置は、実施要件によって決定される。
【００２２】
汚染物質コレクタ１１５は、イオン化されたガス１４０がレチクル１１０のマスク表面上に方向付けられた後、レチクル１１０のマスク表面から微粒子汚染物質を取り除くために、レチクル１１０のマスク表面からイオン化されたガス１４０を吸引する。汚染物質コレクタ１１５は、吸引ダクト１４０を含む。吸引ダクト１５５は、レチクル１１０から微粒子汚染物質１５０およびイオン化されたガス１４０を取り除くために用いられる穴、スロット、スリット、またはジェットである。微粒子汚染物質１５０およびイオン化されたガス１４０を吸引するために用いられる穴、スロット、スリット、またはジェットのサイズ、形、数、および配置は、実施要件によって決定される。
【００２３】
微粒子汚染物質１５０およびイオン化されたガス１４０は、吸引ダクト１５５を介して吸引され、汚染物質コレクタ１１５によってレチクル１１０のマスク表面から取り除かれる。吸引ダクト１５５は、正または負に電気的にバイアスをかけられて、レチクルのマスク表面から取り除かれる汚染物質のさらなる吸引を提供し得る。吸引ダクト１５５のサイズ、形、数、および配置は、実施要件によって決定される。さらなる実施形態において、送達デバイス１３０および汚染物質コレクタ１１５の位置は、逆であり得る。
【００２４】
図２は、本発明のクリーニング装置の一般的なブロック図である。ガス源２１０は、窒素などのガスを供給する。イオン化源２２０を用いて、ガス源２１０によって提供されるガスがイオン化される。上記のように、ガスは、アルファ粒子によって衝撃を与えられる、または、イオン化源２２０によって静電気的にイオン化される。その後、イオン化されたガス１４０は、送達デバイス１３０に提供される。送達デバイス１３０は、イオン化されたガス１４０をレチクル１１０上に方向付ける。イオン化されたガス１４０がレチクル１１０から汚染物質を取り除いた後、イオン化されたガス１４０および汚染物質１５０は、吸引ポンプ２３０によって、汚染物質コレクタ１１５を介して、吸引される。
【００２５】
図３は、本発明によるアルファ粒子のイオン化源２２０の説明図である。イオン化されていないガス３０５は、アルファ粒子３１５を生成する放射源３１０を有するチャンバに入る。アルファ粒子３１５は、ガス（概して、フロー３２０に図示する）に衝撃を与えて、イオン化されたガス１４０を生成する。その後、イオン化されたガス１４０は、外に出て、レチクル１１０上に方向付けられる。上記のように、一実施形態において、イオン化源３１０は、ポロニウムまたはアメリシウムなどの放射性同位体である。別の実施形態において、放射源３１０は、ガスをイオン化するために用いられる静電気デバイスに代えられ得る。
【００２６】
図４は、本発明の例示的な実施形態の断面図である。レチクル１１０は、断面で示され、ステップ走査方法で露光領域１０５にわたって移動される。露光領域１０５に対応する光は、この図面において右から左に移動し、矢印によって図示するように透過性レチクルを通過する。（もちろん、本発明は、さらに、反射性レチクルを実施するリソグラフィシステムに適用され得る。）この例示的な実施形態において、単一の送達チューブ４３０が、イオン化されたガスの流れ１４０をレチクル１１０上に方向付ける。露光領域の両端にあるチューブを含む複数の送達チューブが用いられ得る。微粒子汚染物質１５０は、イオン化されたガスの流れ１４０によってマスク表面から取り除かれ、汚染物質コレクタチューブ４４５によって吸引されることにより取り除かれる。単一のコレクタチューブも用いられ得る。送達チューブおよびコレクタチューブは、円柱状、楕円形、矩形などの断面を有し得る。
【００２７】
図５は、本発明の例示的な実施形態の透視図である。レチクル１１０は、そのパターン側が上を向いた状態で示される。レチクル１１０は、マスクの一部分がウェハ（図示せず）上に投影されると、ステップ走査方向５８０に露光領域１０５の下を移動させられる。ガス源２１０は、イオン化されていないガスを送達チューブ５４０に供給する。イオン化源２２０は、この図面に示されていない。しかし、さらに別の実施形態において、放射源は、送達チューブ５４０内に配置され得る、または、ガス源２１０と送達チューブ５４０との間の供給チューブ内に配置され得る。アルファ粒子の源は、アメリシウム、ポロニウム、または、アルファ粒子を生成すると当業者に公知の任意の他の放射性同位体であり得、かつ、粘着して固定され得る。送達チューブ５４０は、穴、スロット、スリット、またはジェットのパターン５５０を含み、上記のさらに別の実施形態において、アルファ粒子の内部源を含む。イオン化されたガス１４０を送達するために用いられる穴、スロット、スリット、またはジェット５５０のサイズ、形、数、および配置は、実施要件によって決定される。
【００２８】
例えば、一実施形態において、穴、スロット、スリット、またはジェット５５０は、送達チューブ５４０の真下に配置され得る。例示的な実施形態５００は、さらに、複数の送達チューブ５４０を含み得る。送達チューブ５４０は、イオン化されたガス１４０をレチクル１１０上に方向付ける。イオン化されたガス１４０は、微粒子状の汚染を取り除く。
【００２９】
吸引チューブ５７０は、穴、スロット、スリット、またはジェットのパターン５８５を含む。イオン化されたガス１４０を送達するために用いられる穴、スロット、スリット、またはジェット５８５のサイズ、形、数、および配置は、実施要件によって決定される。例えば、一実施形態において、穴、スロット、スリット、またはジェット５８５は、吸引チューブ５７０の真下に配置され得る。例示的な実施形態５００は、さらに、たった１つの吸引チューブ５７０を含み得る。吸引チューブ５７０は、レチクル１１０のパターン側から微粒子汚染物質１５０を吸引し、微粒子汚染物質１５０を排出ポンプ５６５に移動させる。排出ポンプ５６５において、微粒子汚染物質１５０は、最終的にフィルタリングされる、または、そうでなければ、取り除かれる／廃棄される。さらなる実施形態において、送達チューブ５４０および吸引チューブ５７０の位置は、逆であり得る。
【００３０】
さらに別の実施形態において、クリーニングの量を変化させるコンピュータ制御によって、自動的なクリーニングが実行され得る。例えば、ガスフローは、汚染のレベル（例えば、排出ポンプの前のガスをサンプリングすることにより決定される）、温度、圧力などのシステム変数等に基づいて調整され得る。
【００３１】
（結論）
従って、本発明によって、微粒子汚染物質は、リソグラフィ中に、レチクル１１０からインサイチュで連続的に取り除かれる。あるいは、上記のクリーニングは、イメージングが実行される前、実行されている間、および／または実行された後に行われ得る。
【００３２】
本発明の種々の実施形態について上記に説明したが、これらは、例示を目的として提示されており、限定するものでないことが理解されるべきである。関連分野（単数または複数）の当業者にとって、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、本発明の形態および詳細の種々の変更が行われ得ることは明らかである。従って、本発明は、任意の上記の例示的な実施形態によって限定されるべきではなく、本明細書の特許請求項の範囲およびその均等物によってのみ規定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、本発明のクリーニング装置の例示的な実施形態の図である。
【図２】
図２は、本発明のクリーニング装置のブロック図である。
【図３】
図３は、本発明のシステム内に含まれる送達デバイスの説明図である。
【図４】
図４は、本発明の例示的な実施形態の断面図である。
【図５】
図５は、本発明の例示的な実施形態の透視図である。

Claims (22)

1. リソグラフィシステムにおいてレチクルをインサイチュクリーニングする方法であって、
   （ａ）該リソグラフィシステム内で該レチクルを平行移動させる工程と、
   （ｂ）該レチクルのマスク表面上にイオン化されたガスを方向付ける工程と、
   （ｃ）該レチクルの該マスク表面から汚染物質を取り除く工程と、
   を含む、方法。
2. 前記方向付ける工程および取り除く工程は、前記レチクルの前記マスク表面に近傍に実行される、請求項１に記載の方法。
3. 前記イオン化されたガスは、ガスにアルファ粒子を露出することにより生成される、請求項１に記載の方法。
4. 前記イオン化されたガスは、ガスを静電気的に荷電することにより生成される、請求項１に記載の方法。
5. 前記ガスは、窒素である、請求項３に記載の方法。
6. 前記アルファ粒子を生成するために、放射性同位体を用いる工程をさらに含む、請求項３に記載の方法。
7. 前記アルファ粒子を生成するために、ポロニウム源を用いる工程をさらに含む、請求項３に記載の方法。
8. 前記アルファ粒子を生成するために、アメリシウム源を用いる工程をさらに含む、請求項３に記載の方法。
9. 前記方向付ける工程は、イオン化された窒素ガスを方向付ける工程を含む、請求項２に記載の方法。
10. 前記ガスは、窒素である、請求項４に記載の方法。
11. リソグラフィシステムにおいてレチクルをインサイチュクリーニングする方法であって、
    （ａ）送達デバイス内にアルファ粒子の源を配置する工程と、
    （ｂ）該送達デバイスを通って、かつ、該レチクルのマスク表面に向かって、窒素ガスを方向付ける工程であって、該窒素ガスは、該アルファ粒子と相互作用することによりイオン化されて、該ガスは、該レチクルの該マスク表面から汚染物質を取り除くことがより可能になる、工程と、
    （ｃ）該レチクルの該マスク表面から該汚染物質を吸引する工程と、
    を含む、方法。
12. リソグラフィシステムのレチクルをインサイチュクリーニングする装置であって、
    （ａ）ガスを出力するためのガス源と、
    （ｂ）該ガスをイオン化するために該ガス源に接続されるイオン化源と、
    （ｃ）該イオン化されたガスを該レチクルのマスク表面上に散布させて、該レチクルの該マスク表面から汚染物質を取り除くために、該ガス源および該イオン化源のうち１つに接続される送達デバイスと、
    （ｄ）該汚染物質を取り除くための汚染物質コレクタと、
    を含む、装置。
13. 前記ガスは、窒素である、請求項１２に記載の装置。
14. 前記イオン化源は、アルファ粒子を生成する、請求項１２に記載の装置。
15. 前記アルファ粒子は、放射性同位体によって生成される、請求項１２に記載の装置。
16. 前記アルファ粒子は、ポロニウムによって生成される、請求項１２に記載の装置。
17. 前記アルファ粒子は、アメリシウムによって生成される、請求項１２に記載の装置。
18. 前記イオン化源は、静電荷を生成する、請求項１２に記載の装置。
19. 前記イオン化源は、前記送達デバイス内にある、請求項１４に記載の装置。
20. 前記送達デバイスおよび前記汚染物質コレクタは、前記レチクルの前記マスク表面に隣接する側に開口部を有するチューブを含む、請求項１２に記載の装置。
21. 前記汚染物質コレクタは、前記レチクルの前記マスク表面から取り除かれる汚染物質のさらなる引力を提供するために、正または負に電気的にバイアスをかけられる、請求項１２に記載の装置。
22. 前記送達デバイスおよび前記汚染物質コレクタは、２つのチャンバを有するデバイスによって実施され、該２つのチャンバを有するデバイスの第１のチャンバは、該送達デバイスとして用いられ、該２つのチャンバを有するデバイスの第２のチャンバは、該汚染物質コレクタとして用いられる、請求項１２に記載の装置。

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