JP2014519400A - 検査前後の汚染回避のためのマスク、ウェーハおよび光学面の事前清浄および後清浄 - Google Patents
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Abstract
重要面上の汚染を回避または最小化するための方法および装置が開示される。重要面上の汚染を回避または最小化するための方法および装置は、検査システムの一体部品であり得、検査プロセス前に清浄プロセスを行う（事前清浄とも呼ぶ）。その結果、光子に起因する汚染が大幅に低減し得る。加えて、本開示による清浄プロセスは、検査プロセスの完了後に行うこともできる（後清浄とも呼ぶ）。
Description
本出願は、米国仮出願シリアル番号第６１／４７９，０３６号（出願日：２０１１年４月２６日）の３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．＄１１９（ｅ）下における優先権を主張する。この米国仮出願シリアル番号第６１／４７９，０３６号全体を参考のため援用する。
本開示は、マスクおよびウェーハ検査の分野に関し、詳細には、検査時における汚染の回避または最小化の分野に関する。
マスク検査または重要光学部品（例えば、レチクル、ウェーハ）の検査は、製造されたマスクまたは重要光学部品の正確性の確認のための作業である。特定の検査システムにおいては、３５０ｎｍ以下の波長、１８０〜４５０ｎｍ波長の広帯域深紫外線（ＤＵＶ）、または狭帯域または広帯域の２００ｎｍ〜１ｎｍの波長（例えば、ＥＵＶ（１３．５ｎｍ）、ｅビームシステム）が用いられ得る。
このような検査システムによって用いられる高エネルギー光子は、汚染化合物または重要面上の吸収された炭化水素の光子に起因する電離と相互作用し得る。光子に起因する表面汚染の原因として、有機化合物、無機化合物（例えば、酸および塩基）または金属化合物があり得る。その結果、検査中の光学要素または重要面または重要部品上に肉薄の汚染膜が成長してしまう場合がある。すなわち、検査プロセス時において、検査中の重要面が検査プロセス時において汚染される可能性がある。
放射が無い場合、マスクまたはウェーハが汚染され得る。汚染源としては、パッケージング、保存、雰囲気、取り扱い、輸送およびローティングプロセスがあり得る。マスク、ウェーハまたは光学要素基板上に蓄積した汚染物は典型的には、数単分子層のオーダーになり得る。汚染成長および汚染速度は、検査対象であるマスクまたは光学要素上に存在する汚染物質の初期量に大きく依存する。一定の汚染物質が表面上に存在する場合、光学要素がイオン化放射を受けた際において光子に起因する汚染が容易に発生し得る。実験データによれば、鏡温度を極めてゆっくりと上昇させた場合、吸着質の平衡濃度が大幅に低下し、よって炭素成長速度も低下する。多くの場合、光子に起因するプロセスから発生した膜は容易に除去することができないため、除去するためには特定の波長および放射が必要となり得る。また、数枚の原子層まで汚染物が堆積した場合、光子に起因するマスクまたはウェーハの損傷も発生し得る。
重要面上の汚染を回避または最小化するための方法および装置が必要とされている。
本開示は、検査試料清浄システムに関する。このシステムは、検査試料の表面へ向かって光子を提供するように構成された光源を含み得る。システムはまた、ガス源を含み得る。ガス源は、検査試料の表面にガス混合物を提供するように構成される。光子およびガス混合物により、反応性遊離基が形成され得、検査試料の表面上の汚染化合物を解離させる。
本開示のさらなる実施形態は、検査試料表面上の汚染物を低減するための方法にも関する。方法は、検査プロセス前の検査試料表面へ向かって光子を提供することと、検査プロセス前の検査試料表面へ向かってガス混合物を提供することとを含む。光子がガス混合物と共に反応性遊離基を形成して、検査試料表面上の汚染化合物を解離させる。
また、本開示のさらなる実施形態は、検査試料を検査する方法に関する。検査方法は、検査試料の検査の前に検査試料の表面を事前清浄することを含み得る。事前清浄プロセスは、検査試料表面に向かって光子を提供することと、検査試料表面に向かってガス混合物を提供することとを含み得る。光子は、ガス混合物と共に反応性遊離基を形成して、検査試料表面上の汚染化合物を解離させる。検査方法はまた、検査試料表面の事前清浄の完了後、検査試料を検査することを含み得る。
上記の記載および以下の詳細の記載はどちらともひとえに例示的かつ説明的なものであり、本開示を必ずしも制限するものではないことが理解されるべきである。添付図面は、本明細書において採用されかつ本明細書の一部を構成し、本開示の発明を例示する。このような記載および図面は共に、本開示の原理を説明する役割を担う。
当業者であれば、添付図面を参照すれば、本開示の多数の利点をより深く理解し得る。
ここで、添付図面中に例示される開示の発明について詳細に参照する。
本開示は、重要面上の汚染の回避および最小化のための方法および装置に関する。重要面上の汚染の回避および最小化のための装置は、検査システムの一体部品であり得、検査プロセスの前に、清浄プロセスを適用することができる（これは、事前清浄と呼ばれ得る）。この清浄プロセスにより、光子に起因する汚染が大幅に低減し得ることが企図される。加えて、本開示による清浄プロセスは、検査プロセスの後に行うことも可能である（後清浄とも呼ぶ）。
図１を参照して、本開示による清浄システム１００が例示されている。図示するように、汚染化合物１０２は、検査試料１０４の表面上に存在し得る。本開示において用いられる「検査試料」という用語は、ウェーハ、マスク、レチクル、太陽電池、光学部品および多様な他の種類の磨き板などを含み得る。よって、清浄システム１００の目的は、検査試料１０４の表面上の汚染化合物１０２を検査プロセスの前に清浄することである。このような事前清浄プロセスを用いることにより、ｅビームシステム、ＵＶレーザ光、ランプ、プラズマ源（例えば、レーザ生成プラズマ）による検査に起因する検査試料１０４の汚染を回避または最小化することができる。
一実施形態において、清浄システム１００は、光源１０６を用い得る。光源１０６は、汚染物質の結合エネルギーと同じであるかまたは汚染物質の結合エネルギーよりも若干高い光子エネルギーを提供するように、構成される。さらに、光源１０６から提供される光子エネルギーをガス混合物１０８と共に組み合わせることで、汚染物質１０２を解離させる。
例えば、光源１０６は、極紫外線（ＥＵＶ）、真空紫外（ＶＵＶ）、深紫外線（ＤＵＶ）、紫外線（ＵＶ）、可視光、赤外線（ＩＲ）などを検査試料１０４の表面へと提供し得る。ＥＵＶ、ＶＵＶまたはＤＵＶ光子と、Ｈ２、Ｎ２、Ｈｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｈ２０、０２、０３、Ｃ０２または他のガスとを共に組み合わせた場合、反応性遊離基が形成され得、これにより汚染化合物１０２を解離させ得る。汚染化合物１０２中に複数の汚染種が含まれる場合、ガス混合物を用いれば、浄すべき異なる汚染種のターゲティングが支援され得る。光解離を発生させるための正確なガス（またはガスの組み合わせ）を選択することにより、特定の汚染物質をターゲティングすることができる。加えて、複数の波長または組み合わせのＥＵＶ、ＶＵＶ、ＤＵＶ、ＵＶ、可視、ＩＲなどを用いることで、単一のガスまたはガス混合物からターゲット遊離基を生成することができる。このようにして、光源１０６を多様な種類のガスを組み合わせることにより得られた多様な種類の光子により、汚染化合物１０２と反応し得る遊離基を有効に送達して、検査試料１０４の表面を清浄することができる。
例えば、Ｏ３の導入および可視波長へのガス露出により、炭素に対する清浄効率を極めて高くすることができる。精製Ｏ２を２〜２０ｐｐｍＨ２Ｏと共に用いた場合、波長３５５および２６６ｎｍの炭素汚染の清浄において有用であり得る。１０００ｐｐｍＯ２および２ｐｐｍＨ２Ｏを組み合わせた場合、波長１９３ｎｍの炭素汚染に対して良好に機能する。しかし、このようなガス混合物はひとえに例示であることが理解される。他にも、本開示の意図および範囲から逸脱することなく、多様な混合物および／または光源露出を用いることが可能である。
一実施形態において、ガス源１１０を用いて、内部ガスまたはイオン化ガスの混合物を清浄プロセスへ向かって提供する。ガス源１１０は、ガス入力モジュール１１２を含み得る（例えば、濃縮器、生成器、保存器）。ガス入力モジュール１１２は、ガス精製モジュール１１４に必要なガスを提供するように構成される。ガス精製モジュール１１４は、任意の従来のガス精製技術を用いて、ガス入力モジュール１１２から提供されたガス中に存在し得る汚染物質を全て精製および除去することができる。例えば、ガス精製モジュール１１４は、必要なときに有機、酸、塩基、Ｈ２ＯおよびＯ２を精製することができる。その後、精製ガス１０８を上記したような清浄目的のために検査試料１０４の表面へと方向付けることができる。任意選択的に、ガスイオン化装置１１６を用いて精製ガス１０８をイオン化した後、ガス１０８を検査試料１０４の表面へ到達させてもよい。
一実施形態において、精製Ｏ２またはクリーンドライエア（ＣＤＡ）をガス１０８として用い、波長１８５ｎｍ、２５４および３６５ｎｍのＨｇ−Ｘｅランプを光源１０６として用いて、本開示による清浄プロセスを行うことができる。ＣＤＡを窒素および／または他の種類のガスと混合してもよいことが企図される。さらに、上記した特定の波長はひとえに例示であることが理解される。本開示の意図および範囲から逸脱することなく、他の種類の光源およびガスを用いることが可能である。
例えば、励起または励起準安定状態の分子酸素を有機物質および他の汚染物質と反応させることで、表面を清浄することができる。原子状酸素０（−３Ｐ）および０（１Ｄ）は高反応性であり、表面上の有機汚染物質と反応して、ＣＯおよびＣＯ２を形成することができ、これにより汚染表面を清浄する。Ｏ３も汚染表面と反応し得るため、表面を清浄することができる。加えて、ＢＤＥ５．４３ＥＶ（λ＝２４３ｎｍ）を超えるエネルギーでＵＶを吸収するＯ２分子は、解離して原子状酸素を形成し得る。Ｏ２電離エネルギーは２４３ｎｍしか必要としないため、２４３ｎｍと１７５ｎｍとの間の領域の結果、以下に示すようなＯ２電離が発生する：Ｏ２＋ｈｖ＜２４３→Ｏ（３Ｐ）＋０（３Ｐ）。
他の例において、１７５ｎｍよりも低い波長における吸収により、１つの基底状態Ｏ原子と、１つの原子０（１Ｄ）とが生成され得る。これを以下の式に示す：Ｏ２＋ｖ＜１７５−０（３Ｐ）＋Ｏ（１Ｄ）。さらに、以下のように、Ｏ２ガスおよびＨｇ−Ｘｅランプを清浄プロセスに用いてもよい：Ｏ２＋ｈｖ＜２４３-Ｏ（３Ｐ）＋０（３Ｐ）（すなわち、酸素電離）およびＯ（３Ｐ）＋Ｏ２→Ｏ３（すなわち、オゾン形成）。ＵＶ生成オゾン清浄プロセスを用いて、ゾーンを除去することができる：３Ｃ＋２Ｏ３→３ＣＯ２（またはＣＯ）。
Ｏ３の他の光解離および光脱離も用いることができる。例えば、オゾン（Ｏ３）中のＯ−Ｏ２結合を発生させるためには、電離において１．１ｅＶのみが必要となることが企図される。これは、この結合を破壊するための波長λ＝１１２２ｎｍに対応する。この波長は、スペクトルの近赤外線領域内にある。よって、簡単な熱化学に基づいて、オゾン中のこの結合を破壊するのに必要なエネルギーとして、可視光があれば充分である。結合エネルギー（Ｏ２−Ｏ）は約１ｅＶと低いのにも関わらず、光解離断面は、約３００ｎｍ（４ｅＶ光子）以下まで急速に上昇する。３００ｎｍを下回る可視および波長が、Ｈｇ−Ｘｅランプ中に存在する。このプロセスにより、主に一重項分子酸素および励起原子状酸素が得られる：Ｏ（１Ｄ）：Ｏ３＋ｈｖ＞１．１２ｅｖ→０（１Ｄ）。
加えて、ＣＯ２スノー清浄および／またはプラズマ清浄などの清浄プロセスを用いてもよい。ＣＯ２スノー清浄を用いた場合、ミクロンおよびサブミクロンの微粒子および炭化水素汚染を除去することができる。清浄プロセスは、オリフィスを通じた液体またはガス状二酸化炭素の膨張に基づく。この膨張に起因して、小型ドライアイス粒子が核生成し、高速ガスキャリアストリームが発生する。汚染表面と衝突すると、ドライアイス媒体は、運動量移行によってミクロンおよびサブミクロンの微粒子などの粒子をも除去し、過渡溶媒またはフリーズフラクチャー機構を介して炭化水素を除去する。高速ガスにより、汚染物質を所望の方向に吹き飛ばす。そのため、ＣＯ２スノー清浄は、初期清浄または最終清浄に用いることができ、多数の重要清浄用途および非重要清浄用途に用いることができる。プラズマ清浄（例えば、Ｈ２またはＨｅプラズマ清浄）も利用可能であり、Ｈ２またはＨｅを高温タングステンフィラメント、ＲＦ生成、ＤＣまたはＡＣ放電源によって生成することができる。
図２は、検査試料表面の清浄のための方法２００によって行われるステップを示すフロー図である。ステップ２０２において、清浄対象となる検査試料の表面に直接対向する光源が提供され得る。ステップ２０４において、ガス混合物が、検査試料表面へと送達され得る。光源から提供される光子と、検査試料表面へと送達されたガス混合物とにより、反応性遊離基が形成され、検査試料表面上の汚染物質を解離させる。一実施形態において、検査プロセス２０６は、ステップ２０２および２０４の完了後に開始され得る。
ステップ２０４は、ガス入力モジュールからのガスを精製するステップをさらに含み得ることが企図される。加えて、精製ガスをイオン化した後、検査試料表面に送達してもよい。
上記例において、検査プロセス前の検査試料の清浄（すなわち、検査試料の事前清浄）を行うための本開示による方法およびシステムについて例示してきたが、本開示による方法およびシステムは、検査プロセスの完了後に検査試料の清浄を行う際（すなわち、試料の後清浄の際）にも利用可能であることが企図される。すなわち、特定の用途や、本開示による方法およびシステムを用いるタイミングは、本開示の意図および範囲から逸脱することなく変更することが可能である。さらに、本開示による事前清浄および後清浄プロセスにおいては、ターゲット清浄対象となる同一または異なる種類の汚染種をターゲットとして用いることが可能であることが企図される。
開示の方法は、複数の組の命令として実行してもよいし、単一の製造装置を通じて実行してもよいし、かつ／または複数の製造装置を通じて実行してもよい。さらに、開示の方法におけるステップの特定の順序または階層は、例示的アプローチの一例であることが理解される。設計選好に基づいて、方法におけるステップの特定の順序または階層を（本開示の範囲および意図から逸脱することなく）再配置することが可能であることが理解される。添付の方法についての特許請求の範囲は、多様なステップの要素を見本的順序として示しているが、本発明は、記載の特定の順序または階層に必ずしも限定されない。
本開示のシステムおよび方法ならびに付随する利点の多くは、以下の記載から理解されることが考えられ、構成要素の形態、構成および配置における多様な変更が（開示の発明から逸脱することなくかつその重量な利点全てを犠牲にすることなく）可能であることが明らかである。記載の形態は、ひとえに例示である。
Claims (20)
- 検査試料清浄システムであって、
光源であって、前記光源は、前記検査試料の表面に向かって光子を提供するように構成される、光源と、
ガス源であって、前記ガス源は、前記検査試料の前記表面に向かってガス混合物を提供するように構成される、ガス源と、
を含み、
前記光子および前記ガス混合物により形成された反応性遊離基により、前記検査試料の前記表面上の汚染化合物を解離させる、
検査試料清浄システム。 - 前記光源は、極紫外線（ＥＵＶ）光源、真空紫外（ＶＵＶ）光源、深紫外線（ＤＵＶ）光源、紫外線（ＵＶ）光源、可視光源または赤外線（ＩＲ）光源のうち少なくとも１つである、請求項１に記載の検査試料清浄システム。
- 前記ガス源は、
ガス入力モジュールであって、前記ガス入力モジュールは、前記ガス混合物を提供するように構成され、前記ガス混合物は、ガス形態のＨ２、Ｎ２、Ｈｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｈ２Ｏ、Ｏ２、Ｏ３、ＣＯ２のうち少なくとも１つを含む、ガス入力モジュールと、
ガス精製モジュールであって、前記ガス精製モジュールは、前記ガス混合物を精製した後、前記ガス混合物を前記検査試料の前記表面へ向かって方向付けるように構成される、ガス精製モジュールと、
をさらに含む、請求項１に記載の検査試料清浄システム。 - ガスイオン化装置であって、前記ガスイオン化装置は、前記ガス混合物をイオン化した後、前記ガス混合物を前記検査試料の前記表面へ向かって方向付けるように構成される、ガスイオン化装置、
をさらに含む、請求項１に記載の検査試料清浄システム。 - 前記検査試料清浄システムは検査システムの一体部品であり、前記清浄システムは検査プロセスの前に用いられる、請求項１に記載の検査試料清浄システム。
- 前記検査試料清浄システムは検査システムの一体部品であり、前記清浄システムは、検査プロセスの前かつ前記検査プロセスの完了後に用いられる、請求項１に記載の検査試料清浄システム。
- 検査試料の表面上の汚染を低減する方法であって、
検査プロセス前に前記検査試料の前記表面へと光子を提供することと、
前記検査プロセス前に前記検査試料の前記表面へとガス混合物を提供することであって、前記光子および前記ガス混合物により形成された反応性遊離基により、前記検査試料の前記表面上の汚染化合物を解離させる、ことと、
を含む、方法。 - 前記光子は、極紫外線（ＥＵＶ）光子、真空紫外（ＶＵＶ）光子、深紫外線（ＤＵＶ）光子、紫外線（ＵＶ）光子、可視光光子または赤外線（ＩＲ）光子のうち少なくとも１つを含む、請求項７に記載の方法。
- 前記ガス混合物は、ガス形態のＨ２、Ｎ２、Ｈｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｈ２Ｏ、Ｏ２、Ｏ３、ＣＯ２のうち少なくとも１つを含む、請求項７に記載の方法。
- 前記ガス混合物を精製した後、前記ガス混合物を前記検査試料の前記表面へ向かって方向付けること、
をさらに含む、請求項７に記載の方法。 - 前記ガス混合物をイオン化した後、前記ガス混合物を前記検査試料の前記表面へ向かって方向付けること、
をさらに含む、請求項７に記載の方法。 - 前記検査プロセスの完了後、第２のガス混合物を前記検査試料の前記表面へと提供することであって、前記光子および前記第２のガス混合物によって形成された反応性遊離基により、前記検査試料の前記表面上の汚染化合物を解離させる、こと、
をさらに含む、請求項７に記載の方法。 - 前記第２のガス混合物は、ガス形態のＨ２、Ｎ２、Ｈｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｈ２Ｏ、Ｏ２、Ｏ３、ＣＯ２のうち少なくとも１つを含む、請求項１２に記載の方法。
- 検査試料を検査する方法であって、
前記検査試料の検査前に前記検査試料の表面を事前清浄することであって、前記事前清浄は、
前記検査試料の前記表面へと光子を提供することと、
内部ガスまたはイオン化ガスの混合物を前記検査試料の前記表面へと提供することであって、前記光子および前記ガス混合物によって形成された反応性遊離基により、前記検査試料の前記表面上の汚染化合物を解離させる、ことと、
前記検査試料の前記表面の前記事前清浄の完了後、前記検査試料を検査することと、
をさらに含む、こと、
を含む、方法。 - 前記光子は、極紫外線（ＥＵＶ）光子、真空紫外（ＶＵＶ）光子、深紫外線（ＤＵＶ）光子または赤外線（ＩＲ）光子のうち少なくとも１つを含む、請求項１４に記載の方法。
- 前記ガス混合物は、ガス形態のＨ２、Ｎ２、Ｈｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｈ２Ｏ、Ｏ２、Ｏ３、ＣＯ２のうち少なくとも１つを含む、請求項１４に記載の方法。
- 前記ガス混合物を精製した後、前記ガス混合物を前記検査試料の前記表面へと方向付けること、
をさらに含む、請求項１４に記載の方法。 - 前記ガス混合物をイオン化した後、前記ガス混合物を前記検査試料の前記表面へと方向付けること、
をさらに含む、請求項１４に記載の方法。 - 前記検査試料の前記検査の完了後、前記検査試料の前記表面を後清浄すること、
をさらに含み、
前記後清浄は、
前記検査試料の前記表面へと光子を提供することと、
前記検査試料の前記表面へと第２のガス混合物を提供することであって、前記光子および前記第２のガス混合物によって形成された反応性遊離基により、前記検査試料の前記表面上の汚染化合物を解離させる、ことと、
をさらに含む、
請求項１４に記載の方法。 - 前記第２のガス混合物は、ガス形態のＨ２、Ｎ２、Ｈｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｈ２Ｏ、Ｏ２、Ｏ３、ＣＯ２のうち少なくとも１つを含む、請求項１４に記載の方法。
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