TW201915617A - 清潔方法 - Google Patents

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陳立銳
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Abstract

本發明部分實施例提供一種在一微影工具中清潔一感測器的方法而不須在微影工具中進行重新校準。更具體而言，本揭露實施例教示在性能表現偏移仍高於一偏移容忍度時，在短的時間間隔中利用氫自由基清潔感測器。在此揭露中的清潔製程之後，微影工具可重新開始生產而不須重新校準。

Description

清潔方法
本發明部分實施例是關於一種維護半導體加工工具的方法，特別是關於一種在微影工具中清潔感測器的方法。
在半導體製造中，微影設備藉由選擇性地將基板上的光阻層曝光於輻射源而將圖案轉換到基板上。圖案中特徵的大小以及/或者密度可能受微影設備使用的輻射源的波長限制。極紫外光（極紫外光）微影已成為形成較小型的半導體裝置的微影方法之一，其使用極紫外光（極紫外光）輻射或軟X射線（即波長短於130nm的輻射）。
部分實施例提供一種清潔方法。方法包括監測一感測器測量值，該感測器測量值表示形成於一微影工具的一感測器的一輻射接收表面的污染量，以及當該感測器測量值達到一閥值時，在該微影工具中執行一清潔程序。該清潔程序包括提供自由基至該輻射接收表面。在該清潔程序之後，該感測器無需經過重新校準即可操作以提供該感測器測量值。
部分實施例提供一種清潔方法。上述方法包括使用一微影工具連續性圖案化複數個半導體基板，同時監測在該微影工具中的一感測器的一感測器測量值；當該感測器測量值達到一閥值時，在一微影工具中執行一清潔程序；以及重新開始使用該微影工具連續性圖案化該等半導體基板，其中在重新開始圖案化該等半導體基板的期間，該感測器係可操作以提供該感測器測量值而無需在該清潔程序後重新校準。
部分實施例提供一種微影工具。上述微影工具包括一殼體，定義有一內部容積；一基板平台，配置用於固定並移動在該內部容積中的一基板；一感測器，安裝在該基板平台之上，其中該感測器包括一用於接收輻射的一外表面；一自由基產生器，配置用於傳遞自由基至該內部容積；以及一控制器，可通訊地耦接至該感測器與該自由基產生器。控制器係配置用於：監測來自該感測器的一感測器測量值。該感測器測量值表示形成於一感測器的該外表面的污染量；當該感測器測量值達到一閥值時，引發該自由基產生器執行一清潔程序。該清潔程序包括自該自由基產生器提供自由基至該感測器的該外表面，該感測器係可操作以提供該感測器測量值而無需重新校準。
以下揭露內容提供許多不同的實施例或較佳範例以實施本案的不同特徵。當然，本揭露也可以許多不同形式實施，而不局限於以下所述之實施例。以下揭露內容配合圖式詳細敘述各個構件及其排列方式的特定範例，係為了簡化說明，使揭露得以更透徹且完整，以將本揭露之範圍完整地傳達予同領域熟悉此技術者。
在下文中所使用的空間相關用詞，例如“在…下方”、“下方”、“較低的”、“上方”、“較高的”及類似的用詞，係為了便於描述圖示中一個元件或特徵與另一個（些）元件或特徵之間的關係。除了在圖式中繪示的方位之外，這些空間相關用詞也意欲包含使用中或操作中的裝置之不同方位。裝置可能被轉向不同方位（旋轉90度或其他方位），而在此所使用的空間相關用詞也可依此相同解釋。
必須了解的是，未特別圖示或描述之元件可以本領域技術人士所熟知之各種形式存在。此外，若實施例中敘述了一第一特徵形成於一第二特徵之上或上方，即表示其可能包含上述第一特徵與上述第二特徵是直接接觸的情況，亦可能包含了有附加特徵形成於上述第一特徵與上述第二特徵之間，而使得上述第一特徵與第二特徵未直接接觸的情況。
以下不同實施例中可能重複使用相同的元件標號及/或文字，這些重複係為了簡化與清晰的目的，並非用以限定所討論的不同實施例及/或結構之間有特定的關係。在圖式中，結構的形狀或厚度可能擴大，以簡化或便於標示。
第1A圖顯示根據部分實施例的極紫外光照明工具100的示意圖。極紫外光照明工具100包括配置為提供極紫外光輻射108的輻射源102。輻射源102可為雷射產生的等離子體源。可以使用激光從氣體或蒸汽（例如，氙氣體、鋰蒸氣、或錫蒸氣）產生熱電漿，以發射極紫外光波長範圍內的輻射。輻射源102可產生介於約5nm至約20nm的波長範圍（例如，波長約為13.5nm，或波長為約6.7nm或約6.8nm的輻射）。在部分實施例中，極紫外光照明工具100用於製造具有5奈米的技術節點的半導體裝置。
輻射源102發射極紫外光輻射108至聚光器110。聚光器110包括配置為聚焦極紫外光輻射108的表面112A、112B，以及配置為反射極紫外光輻射108的反射器114。光罩104可以固定到光罩座106。光罩104具有圖案化表面120，其具有要轉移到工作件的圖案。
在此揭露中，「光罩」（reticle）的用語與掩膜（mask）以及光掩膜（photomask）是用於指相同物品。在極紫外光照明工具100中，光罩104是反射光罩。光罩104可包括基板、形成在基板上的多個反射層、及形成在多個反射層上方的圖案化層。基板可以是低熱膨脹材料或熔融石英的基板。低熱膨脹材料可包括摻雜有二氧化矽（SiO2 ）的二氧化鈦（TiO2 ）。多個反射層可以包括多個膜對，例如鉬-矽（Mo/Si）膜對、鉬-鈹（Mo/Be）膜對、或者對極紫外光高度反射的其他合適的材料對。圖案化層可以是具有圖案的吸收層圖案，以定義積體電路的層。吸收層可以是鉭氮化硼（TaBN）層。或者，圖案化層可以是圖案化反射層，從而形成極紫外光相位位移光罩（EUV phase shift mask）。
光罩104的圖案化表面120反射來自聚光器110的輻射108至投影光學模組118。投影光學模組118包括一系列的反光鏡，例如反光鏡116A-116D。反光鏡116A-116D作為透鏡的功能以減小由極紫外光輻射108所攜帶的圖案的尺寸。
在操作時，投影光學模組118將極紫外光輻射108投射至設置在基板平台124上的基板122。基板122可以是將在其上形成積體電路裝置的半導體基板。基板122可以是大塊的半導體基板（例如，晶圓）、絕緣體矽（silicon on insulator，SOI）基板等。基板122的材料可包括矽、矽鍺、鍺、砷化鎵、多晶矽、氧化矽、碳摻雜的氧化矽、氮化矽、玻璃和藍寶石。基板122不限於任何特定尺寸或形狀。因此，基板122可以是圓形基板，其具有200mm直徑、300mm直徑或其他直徑（例如，450mm等）。基板122也可以是任何多邊形、正方形、矩形、彎曲的或其他非圓形的工作件。
基板122具有形成在其上的光阻層。極紫外光輻射108入射在對輻射敏感的光阻層上，以將極紫外光輻射108中攜帶的圖案轉移至光阻層之上。
光阻層可包括針對極紫外光波長設計的任何合適的光阻材料。在部分實施例中，光阻層可包括化學增幅光阻（chemically amplified resist，CAR）。化學增幅光阻可以藉由混合有機聚合物、光酸產生劑和淬滅體物質（quencher species）而獲得。以及/或者，光阻層可包括金屬基底光阻。舉例而言，光阻層可以在一犧牲碳層（例如旋塗碳）的頂部包括一金屬氧化物抗蝕劑（metal-oxide resist）。光阻層也可以是具有一底層、一中間層、及一頂層的三層體。底層可以是碳有機層。中間層可以是用於圖案化底層的含矽碳層。頂層可以是設計用於暴露於極紫外光波長的任何合適的光阻材料。
基板平台124可包括一靜電座126。靜電座126配置用於在操作期間將基板122固定在其上。靜電座126可以由具有低導熱係數的剛性材料形成。靜電座126可以連接到多個致動器，所述多個致動器被配置成以多個自由度移動靜電座以聚焦極紫外光輻射108在基板122上和/或對準光罩104上的圖案。在部分實施例中，基板平台124可配置任意數量的致動器，例如六個致動器，以在X、Y、Z、Rx、Ry和Rz的六個自由度上移動基板122。
多個感測器130a、130b、130c、130d（統稱感測器130）可以設置在靜電座126的一頂表面128上。在操作期間，多個感測器130相鄰基板122（例如在基板122的邊緣附近）放置。多個感測器130可以固定安裝在靜電座126上，並且可以用於評估和/或優化極紫外光照明工具100的成像性能。一個或多個感測器130可以包括相對於輻射（例如極紫外光波長的輻射）透明的一上層板，或者可以包括多個透明部分和多個不透明部分的一圖案。上層板可以進行定位以接收來自極紫外光輻射108的輻射。所接收的輻射可以被引導到感測器130中的一個或多個換能器。感測器130可以包括適用於引導或聚焦所接收的輻射的一光學元件（例如光纖板或微透鏡陣列）。換能器可以是適於將輻射轉換成電子訊號的裝置，例如一光電二極管、一CCD（Charge-coupled Device）相機或一CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）相機。換能器的輸出可用於控制，校准或優化極紫外光照明工具100的操作。
在部分實施例中，感測器130a、130b可以是透射圖像感測器（transmission image sensor，以下簡稱TIS感測器）。TIS感測器用於測量光罩104上的光罩圖案的一投影圖案潛像（aerial image）在基板水平處的位置。在基板水平上的投影圖像可以是一線圖線，上述線圖案具有與輻射108的波長相當的一線。TIS感測器130a、130b的測量可用於測量光罩在六個自由度（例如，三個平移自由度和三個旋轉自由度）上相對於基板平台124的位置。另外，投影圖案的放大和縮放也可以由TIS感測器130a、130b進行測量。TIS感測器130a、130b能夠測量圖案位置、照明設定的影響（例如，sigma、透鏡的孔徑的數值）。TIS感測器130a、130b可用於將光罩104與基板122對準、將極紫外光輻射108聚焦到基板122上的目標區域、測量極紫外光照明工具100的性能、以及/或者測量光學性質（例如，瞳孔形狀（pupil shape）、彗形像差（coma）、球面像差、像散（astigmatism）和像場彎曲（filed curvature））。雖然在第1A圖中顯示二個TIS感測器130a、130b，但根據極紫外光照明工具100的設計可以包括更少或更多的TIS感測器。
在部分實施例中，感測器130c可以是點（spot）感測裝置。上述點感測器係配置於測量基板水平處的極紫外光輻射的劑量。在基板水平處的點感測器130c的量測，可用作於計算在極紫外光輻射108的路徑中由反光鏡吸收的極紫外光輻射，以補償極紫外光輻射損失的影響，藉此改善極紫外光照明工具100的光學性能。
在部分實施例中，感測器130d是一ILIAS（integrated lens interferometer at scanner）感測器。ILIAS感測器是一種干涉波前測量設備，可對高階透鏡像差進行靜態測量。ILIAS感測器130d可用於測量極紫外光輻射108中的波前誤差。
應當注意的是，基板平台124可包括多個其他感測器，以實現目標功能。多個不同的感測器可以組合為單一感測器，以實現多種功能。舉例而言，TIS感測器可以與ILIAS感測器組合以測量投影圖案潛像和波前誤差。
在部分實施例中，極紫外光照明工具100包括殼體140。殼體140定義一內部容積142。真空泵144可連接到殼體140，以在內部容積142中建立真空環境。基板平台124設置在內部容積142中，以維持極紫外光微影製程在真空狀態下執行。
極紫外光照明工具100的其他部件（例如，聚光器110、光罩座106和投影光學模組118）可設置在殼體140中或單獨的多個殼體中。
在部分實施例中，極紫外光照明工具100包括一清潔模組132。清潔模組132配置以從極紫外光照明工具100的多個內表面去除污染物（例如，感測器130的多個外表面）。在其他污染物中，清潔模組132可用於去除由光阻層、潤滑劑、及泵的使用所引起在光學件多個表面上的沉積。
清潔模組132可包括一自由基產生器134，其配置成提供自由基到內部容積142中以去除污染物。自由基產生器134可以使用一熱燈絲、振盪場電極、一磁控射頻發射器以產生自由基。舉例而言，自由基產生器134可以是一氫自由基產生器。氫自由基產生器係配置為使用一種或多個熱燈絲以產生氫自由基。氫自由基可與污染物反應（例如，由光阻釋放的碳沉積物），以形成揮發性烴（例如甲烷（CH4））。揮發性烴可通過真空泵144從內部容積142中除去。
在部分實施例中，自由基產生器134設置在內部容積142中。清潔模組132可包括一致動器組件136。致動器組件136係配置為將自由基產生器134引導至待清潔的部件（例如，感測器130）。在部分實施例中，致動器組件136是一機器人。
極紫外光照明工具100更包括一控制器138。根據部分實施例，控制器138係配置為執行一清潔程序。控制器138可配置為監視極紫外光照明工具100中一或多個參數，以確定是否應該開始執行清潔過程。在部分實施例中，控制器138連接到感測器130以監測一或多個感測器測量值。控制器138根據所監測的感測器測量判斷感測器130是否需要清潔。控制器138向自由基產生器134發送指令以執行一清潔過程。
第1B圖是極紫外光照明工具100的局部剖視圖，其顯示安裝在基板平台124上的感測裝置130上的污染物。多個光阻（例如，有機光阻）可能在極紫外光照明工具100中的真空環境排出碳氫化合物。此類排出的碳氫化合物在輻射下（例如在利用極紫外光輻射146對基板122進行圖案化時）可能分離為碳。長時間下來，碳沉積物可能累積在感測器130的一外表面150上，進而形成污染148而使感測器130失去準確性。外表面150可配置為接收輻射以藉由感測器130完成測量（故外表面150亦稱作輻射接收表面）。在極紫外微影製程期間，除了碳之外極紫外光照明工具100可包括釋放到真空中的其他元素（例如，從金屬氧化物為基底的光阻所排出的金屬排氣、由焊料或極紫外光源所釋出的鋅、或者自不銹鋼中的微量元素的鋅）。
感測器130上的污染148導致極紫外光照明工具100的性能隨時間偏移。舉例而言，沉積在TIS感測器130a、130b的上表面上的碳可能使極紫外光照明工具100的焦點發生偏移。在連續運行的極紫外光照明工具中，受到在輻射接收表面上的碳沉積影響，基板平台上的TIS感測器的焦點可能每個月發生約10nm的偏移。沉積在點感測裝置130c的上表面上的碳可能使極紫外光照明工具100在不同加工批次間發生臨界尺寸的變化。在連續操作的極紫外光照明工具中，基板平台上的點感測器可能受在輻射接收表面上的碳沉積的影響，而具有約0.5nm的批次臨界尺寸（critical dimension lot to lot, CD LtL）變化。在ILIAS感測器130d的上表面所沉積的碳可能使極紫外光照明工具100具有鄰近偏移（proximity drift）。在連續運行的極紫外光照明工具中，受輻射接收表面上的碳沉積影響，基板平台上的ILIAS感測器可能每六個月具有約1nm的鄰近偏移。
取決於曝光期間使用的能量大小、批量大小以及/或者光源功率，極紫外光照明工具的感測器可能在多次曝光之後形成污染並需要進行清潔。一般而言，類似於極紫外光照明工具100的連續操作的極紫外光照明工具通常至少每六個月關閉約48小時以清除碳沉積物。清潔過程通常需要大約24小時才能去除碳沉積物，另外24小時需要重新校準極紫外光照明工具100。感測器上的碳沉積物可以手動除去，或者使用氫自由基產生器除去。極紫外光照明工具100的校準包括使用一批基板進行先導程序（pilot runs）。長時間的關機以及所投入的勞動力與材料皆增加極紫外光微影工具的擁有成本。
本揭露所述的實施例提供了一種用於清除感測器的污染而無需重新校準極紫外光照明工具100的方法。具體而言，本揭露所述的實施例允許在短時間內使用氫自由基清潔感測器，同時性能偏移仍高於偏移公差而不須在清潔之後重新校準極紫外光照明工具100。
自由基產生器134可以用於向感測器130的外表面150傳遞自由基（例如氫自由基）以去除污染148。第1C圖是極紫外光照明工具100的局部剖視圖，其中顯示根據部分實施例中使用自由基產生器134自感測器130去除污染物。
自由基產生器134可包括限定一內部容積154的一殼體152。殼體152包括用於從氣體源接收前軀氣體的一入口156。殼體152更包括配置為輸出自由基的一出口158。一或多個燈絲160可排列在入口156和出口158之間的內部容積154中。燈絲160可以是鎢（W）或鉭（Ta）線或線圈，其可以通過電加熱。可以將燈絲160加熱至所需溫度以解離前軀氣體分子鍵結以產生自由基。在自由基產生器134中，自由基產生器134更包括圍繞殼體152纏繞的一冷卻管162。冷卻流體（例如，水）可在冷卻管162中循環以防止自由基產生器134對周遭過渡加熱。
在部分實施例中，含氫氣體可透過入口154向自由基產生器152的內部的容積154進行供應。含氫氣體可以是包括氫分子的氣體混合物（例如，氫氣、氘化氫、氘、三氚化合物及氚）。可以將含氫氣體和惰性氣體（例如氦氣）的混合物供應到入口154。在部分實施例中，可以將燈絲160加熱到約1500℃至約3000℃之間以自含氫氣體中的氫分子產生氫自由基。
在操作期間，自由基產生器134可藉由像是連接到自由基產生器134的致動器136移動到感測器130附近以進行清潔。在部分實施例中，出口158可以指向感測器130的外表面150。在部分實施例中，自由基產生器134的出口158可位於距外表面150小於約5cm的位置。自由基產生器134接近感測器130放置可以防止氫自由基擴散，進而提高效率。
此外，將自由基產生器134接近感測器130進行放置亦可減少氫自由基與極紫外光照工具100中的其他組件（例如，反光鏡上的反射表面）進行反應。其他類型的污染（例如，錫、鋅、金屬或金屬氧化物）可與氫自由基反應而形成金屬氫化物。金屬氫化物可能沉積在光學元件上進而損害光學元件。
如第1C圖所示，氫自由基從自由基產生器134向感應器130發送以去除污染物148。如第1D圖所示，氫自由基與污染物148中的碳反應，並形成易揮發的甲烷，進而從感應器130去除氫污染物。
在部分實施例中，第1C-1D圖所示的清潔過程可以是在受污染影響導致性能偏移（將觸發正常清潔程序）之前在操作期間執行的小型清潔程序。上述正常清潔程序通常透過極紫外光照明工具的製造商預先程式化。在部分實施例中，小型清潔程序所持續的停機時間僅為正常清潔程序一部分。在另一個實施例中，小型清潔程序是僅涉及一個感測器或感測器的一部分的局部清潔程序，並且僅使用正常清潔程序所需時間的一小部分。或者，除了縮短清潔時間之外，可以使用與正常清潔過程不同的配方來執行小型清潔程序。舉例而言，使用具有更高或更低的氫自由基分壓或者使用不同的前軀物。
根據本揭露的實施例，當一或多個感測器測量值達到閾值時，則可觸發小型清潔程序。在正常清潔程序中，當感測器130的測量受到其上的污染的影響時，則對感測器130進行清潔，以使極紫外光照明工具100的性能的偏移達到或接近達到製程所能接受的性能偏移偏差。與正常清潔過程不同的是，小型清潔程序是在當感測器測量結果指示某種程度的污染累積但在性能偏移發生之前或保證正常清潔過程的性能偏移量發生之前即開始執行。與正常清潔過程不同，在每個小型清潔程序之後可以避免重新校准或先導程序，這可以進一步減少停機時間並省去在重新校準和先導程序所使用的原物料的成本。
第2A-2C圖是根據部分實施例的極紫外光照明工具100中監測的感測器的測量的示意圖。第2A圖顯示出了由TIS感測器（例如，TIS感測器130a、130b）隨時間接收的相對輻射強度的曲線202。相對輻射強度是由位於基板平台處的TIS感測器接收的絕對輻射強度與由輻射源（例如，極紫外光源102）發送的絕對來源輻射強度的比值。絕對輻射強度可藉由TIS感測器（例如TIS感測器130a、130b）中的換能器而獲得。
可以從極紫外光輻射源102中的感測器獲得絕對來源輻射強度。以及/或者，在TIS感測器上游的其他部件中（例如聚光器110、光罩座106、和/或投影光學模組118）所測量的極紫外光輻射束的絕對輻射強度，可用作於計算相對輻射強度的絕對來源輻射強度。
降低的相對輻射強度表示由TIS感測器的輻射接收外表面（例如，外表面150）上的污染引起的強度損失。第2A圖顯示根據部分實施例中TIS感測器所接收的相對輻射強度是如何進行偵測以及是如何用作於觸發一小型清潔程序。如第2A圖所示，受污染物的積累（例如，碳沉積物）影響，相對輻射強度隨著時間的推移而減少。當相對輻射強度達到閾值時，即可啟動一小型清潔程序。在部分實施例中，閾值可高於約0.6。舉例而言，閾值可以在約0.6至約0.9的範圍內。在部分實施例中，閾值可以約為0.9。在一些實施例中，閾值可以根據絕對來源輻射強度的來源而變化。舉例而言，當絕對來源輻射強度是從待清潔的TIS感測器的更上游的部件而獲得時，由於考量較長反射路徑中的強度損失，則可選擇較低的閾值。
第2B圖顯示由點感測器（例如，點感測器130c）隨時間接收的相對輻射強度的曲線204。相對輻射強度是位於基板平台的點感測器所接收的絕對輻射強度與輻射源（例如，極紫外光源102）發送的絕對來源輻射強度的比率。絕對輻射強度可通過點感測器中的換能器（例如，點感測器130c）而獲得。
降低的相對輻射強度表示點感測器的輻射接收外表面（例如，外表面150）上的污染所引起的強度損失。第2B圖顯示根據本揭露的實施例中相對輻射強度如何透過點感測器接收並用作於觸發一小型清潔程序。如第2B圖所示，由於碳沉積物等污染物的累積相對輻射強度隨著時間的推移而減少。當相對輻射強度達到閾值時，可以啟動小型清潔程序。在部分實施例中，閾值可以高於約0.6。舉例而言，閾值可以在約0.6至約0.9的範圍內。在部分實施例中，閾值可以約為0.9。在一些實施例中，閾值可以根據絕對來源輻射強度的來源而變化。舉例而言，當絕對來源輻射強度由較欲被清潔的點感測器更上游的元件而獲得，而上述元件認為具有較長的反射路徑，則以選擇較低的閾值。
第2C圖顯示ILIAS感測器（例如，ILIAS感測器130d）隨時間測量的像差的曲線206。像差可以通過在極紫外光照明系統100中接收極紫外光輻射的ILIAS感測器中的換能器來進行測量。像差的增加表示ILIAS感測器接收輻射的外表面（例如外表面150）受污染影響而引起ILIAS感測器的光學性質的變化。
第2C圖顯示部分實施例中如何監測由ILIAS感測器測量的像差並將其用作觸發小型清潔程序的啟動。如第2C圖所示，所測量的像差受到像是碳沉積物之類的污染物的累積而隨時間增加。當測量的像差達到閾值時，可啟動小型清潔程序。在部分實施例中，閾值可在約0.2nm至約0.3nm的範圍內。
第3圖是根據部分實施例中用於圖形化半導體基板的方法300的示意性流程圖。方法300涉及藉由極紫外微影加工半導體基板。方法300可以使用上述極紫外光照明工具100而執行。在一些實施例中，方法300在正常清潔過程之後開始。操作310、320、330在循環中執行而不中斷任何額外的正常清潔程序或重新校準程序。
方法300中的操作310包括使用極紫外光工具（例如，極紫外光照明工具100）圖案化多個半導體基板，同時監測感測器中的極紫外光工具。具有光阻層形成於其上的多個半導體基板可以在極紫外光工具中連續地進行圖案化。一個或多個感測器（例如，TIS感測器、點感測量器、及ILIAS感測器）可以安裝在極紫外光工具中的基板平台上，並用於控制、監測、評估以及/或者優化極紫外光工具的成像性能。
可以在圖案化製程期間監視來自至少一個感測器的一或多個感測器測量值。在部分實施例中，一個或多個感測器測量值表示累積在相應感測器的外表面上的污染量。感測器的外表面配置成將輻射傳輸到相應的感測器中的換能器。在部分實施例中，外表面的蓋板的表面，上述蓋板的表面對於圖案化基板的波長的輻射完全透明或一部分或多個部分透明。
在部分實施例中，可對於具有用於接收輻射的窗口的每個感測器的測量值進行監測。以及/或者，僅對於一或多個代表的感測器的測量值進行監測。在部分實施例中，一或多個感測器測量值包括由TIS感測器（例如，TIS感測器130a、130b）接收的相對輻射強度。一或多個感測器測量值還可以包括由點感測器（例如，點感測裝置130c）接收的相對輻射強度。一或多個感測器測量值還可以包括由ILIAS感測器（例如，ILIAS感測器130d）測量的像差。
在部分實施例中，在操作310開始後，極紫外光工具中的一或多個感測器處於原始條件（pristine condition）。原始條件可以是正常清潔程序執行完畢後當下的條件。
在操作320中，分析感測器測量值以判斷是否開始小型清潔程序。上述判斷可以在系統控制器中執行（例如，極紫外光照明工具100中的控制器138）。小型清潔程序是否開始可以基於感測器中至少一個的測量值是否已達到相應的閾值來進行判斷。
可對每個TIS感測器的相對輻射強度進行監測，並且相應的閾值可以高於約0.6（例如，在約0.6至約0.9的範圍內）。在部分實施例中，閾值可以約為0.9。
可對於每個點傳感器的相對輻射強度進行監測，並且相應的閾值可以高於約0.6（例如在約0.6至約0.9的範圍內）。在部分實施例中，閾值可以為約0.9。
可對每個ILIAS感測器測量的像差進行監測。在部分實施例中，所測量的像差的閾值可以在約0.2nm至約0.3nm之間。
在部分實施例中，當一個感測器測量值到達相應的閾值時，可啟動一小型清潔程序。或者，當二個或更多個感測器測量值達到相應的閾值時，可啟動一小型清潔程序。在其他實施例中，當多個感測器測量值的預定部分（例如，50％的監測感測器測量值）達到相應的閾值時，可啟動一小型清潔程序。
若在操作320中判斷尚未滿足開始一小型清潔程序的條件，則繼續操作310中的圖案化製程。若在操作320中判斷已滿足開始一小型清潔程序的條件，則停止操作310中極紫外光照明工具的操作（例如，在圖案化一或多個基板之後並且在圖案化另一或多個基板之前）並開始執行操作330的小型清潔程序。
小型清潔程序可僅持續正常清潔程序所需的停機時間的一小部分。在部分實施例中，小型清潔程序可能只佔正常清潔程序中使用的停機時間的2％至5％。舉例而言，小型清潔程序可能需要約30分鐘至約60分鐘的停機時間。
在部分實施例中，小型清潔程序的持續時間是進行選擇以回復感測器條件至操作310開始時的原始條件或接近原始條件。在部分實施例中，小型清潔程序的持續時間是根據實證結果而為一固定值。在部分實施例中，可以從一系列監測的感測器條件和一系列清潔持續時間的查找表（look up table）中選擇小型清潔程序的持續時間。查找表可以通過實驗獲得。相對於形成於多個感測器上較多的污染則執行較久的小型清潔程序，反之亦然。在部分實施例中，小型清潔程序可以使用與正常清潔程序中使用的相同的清潔裝置和清潔配方來執行，但小型清潔程序是在很短的時間內執行。舉例而言，小型清潔程序可以使用極紫外光工具製造商提供的製造清潔配方進行，並調整清潔時間。
以及/或者，小型清潔程序可以是僅涉及一個感測器或感測器的一部分的局部清潔程序，並且僅在正常清潔製程所須的時間的一小部分內完成。以及/或者，小型清潔程序可以使用與正常清潔程序不同的配方來執行，例如具有更高或更低的氫自由基分壓，或者除了縮短清潔時間之外還具有前軀物的變化。
在部分實施例中，小型清潔程序包括使用氫自由基產生器產生氫自由基並將氫自由基傳遞到待清潔的感測裝置。在感應器上累積的污染物可以與氫自由基反應形成揮發性烴（例如甲烷），揮發性烴可以從極紫外光照明工具的內部容積中除去。
在部分實施例中，小型清潔程序包括將氫自由基產生器移向待清潔的一個或多個感測器，產生氫自由基，並將氫自由基供應到多個感應器以自多個感應器去除污染物。
在操作330的小型清潔程序之後，方法300繼續至操作極紫外光照明工具以在操作310中執行圖案化加工，而不須經過極紫外光照明工具的一正常清潔程序後所執行的校正程序。
在極紫外光照明工具的傳統操作期間，對感測器多個測量值以及/或者正在處理的基板進行監測以確定是否需要正常清潔程序。當感測器測量值達到閾值或性能數據表示顯著的性能偏移時，關閉極紫外光照明工具以進行一正常清潔程序。在正常清潔程序的觸發條件下，感測器的性能也已過度偏移，故感應器需要在正常清潔程序之後重新校準。極紫外光照明工具因感測器校準過程的執行而添加額外的停機時間。如第4圖所示，當執行如本揭露所述的小型清潔程序時，感測器的性能在清潔程序之間沒有足以觸發重新校準程序的過度漂移。如此一來，可以改善整體性能並且可以減少停機時間。
第4圖顯示根據多個實施例中包括感測器的多個量測值以及一具有污染移除程序的示範性的極紫外光微影的性能結果的曲線圖。此示範性極紫外光微影製程可使用與上述方法300類似的方法來執行。此極紫外光微影製程可使用類似極紫外光照明工具100的極紫外光照明工具來執行。極紫外光照明工具至少包括TIS感測器、點感測器和安裝在基板平台上的ILIAS感測器。感測器配置為監視、評估、控制、以及/或者優化極紫外光照明工具的圖像性能。
在第4圖所顯示的示範性極紫外光微影製程期間，TIS感測器的狀況可透過TIS感測器的測量值所計算出的相對輻射強度來進行監測。曲線402a、402b、及402c是相對輻射強度的示意圖。點感測器的狀況可以透過根據點感測器的測量值計算的相對輻射強度來進行監測。曲線404a、404b、及404c是相對輻射強度的示意圖。ILIAS感測器的條件可使用由ILIAS感測器測量的像差來進行監測。曲線406a、406b、及406c是像差的示意圖。
多個線段420包括在示範性微影製程期間執行的多個小型清潔程序。第一小型清潔程序在時間t1 執行，此時由TIS感測器的測量值所計算的相對輻射強度達到閾值。在第一個小型清潔程序之後，在時間t'1 重新開始圖案化製程，並且所有感測器測量值從時間t1 的測量值開始改善。第二小型清潔程序在時間t2 執行，此時由點感測器的測量值所計算的相對輻射強度達到閾值。在第二個小型清潔程序之後，在時間t'2 重新開始圖案化製程，並且所有感測器測量值從時間t2 的測量值開始改善。當ILIAS感測器的像差的測量值達到閾值時，在時間t3 執行第三小型清潔程序。
在部分實施例中，時間t1 和t2 之間的時間間隔以及t2 和t3 之間的時間間隔約為一星期。時間t1 和t'1 之間、時間t2 和t'2 之間、及時間t3 和t'3 之間的時間間隔在約30分鐘至約60分鐘的範圍內。在這樣的情況下，小型清潔程序在六個月內的總停機時間為13小時至26小時，與正常清潔程序（停機時間約為48小時）相比，停機時間減少超過50％。
曲線408、410、412是沒有執行小型清潔程序的極紫外光工具的焦點偏移、批次臨界尺寸變化、及接近偏移的示意圖。曲線414、416、418是執行多個小型清潔程序的極紫外光工具的焦點偏移、批次臨界尺寸變化、及接近偏移的示意圖。如曲線408、412、414、418所示，當沒有執行小型清潔程序時，焦點偏移和接近偏移隨時間增加，但在執行多個小型清潔程序後則幾乎偵測不到焦點偏移和接近偏移。比較曲線410和416後，藉由小型清潔程序的執行，批次臨界尺寸變化減小約60％。
儘管以上描述涉及在極紫外光照明工具中去除感測器的污染，但是本揭露的實施例可以用於去除極紫外光照明工具中的其他組件的污染，例如來自光罩座和光學器件的汙染。儘管以上描述了極紫外光微影工具和製程，但是本揭露的實施例可以用在任何在真空條件下操作的微影工具以去除內部部件（例如感測器）的污染。
本揭露的實施例包括具有多個小型清潔程序的微影製成的方法，以去除微影工具（例如極紫外光工具）中的感測器的污染。小型清潔程序提供多種優點。舉例而言，小型清潔程序的執行減少了正常清潔程序之後的重新校准或試運行過程來減少停機時間。此外，小型清潔程序的停機時間總和短於正常清潔程序的停機時間。此外，與使用正常清潔程序相比，小型清潔程序確保感測器具有更高的清潔度，從而提高微影工具整體的成像性能。
部分實施例提供一種清潔方法。方法包括監測一感測器測量值，該感測器測量值表示形成於一微影工具的一感測器的一輻射接收表面的污染量，以及當該感測器測量值達到一閥值時，在該微影工具中執行一清潔程序。該清潔程序包括提供自由基至該輻射接收表面。在該清潔程序之後，該感測器無需經過重新校準即可操作以提供該感測器測量值。
在上述實施例中，該感測器為一TIS感測器（transmission image sensor）。TIS感測器安裝在該微影工具的一基板平台之上，並且該感測器測量值包括通過該輻射接收表面並由該TIS感測器所量測的一輻射強度與由一輻射源所發送的一輻射強度的比值。在感測器為一TIS感測器的實施例中，上述閥值介於0.6至0.9的範圍內。
或者，該感測器為一點感測器（spot sensor）。點感測器安裝在該微影工具內的一基板平台之上，並且該感測器測量值包括通過該輻射接收表面並由該點感測器所量測的一輻射強度與由一輻射源所發送的一輻射強度的比值。在感測器為一點感測器的實施例中，上述閥值介於0.6至0.9的範圍內。
或者，該感測器為一ILIAS感測器。ILIAS感測器安裝在該微影工具內的一基板平台之上，並且該感測器測量值包括一通過該輻射接收表面並由該ILIAS感測器所接收與測量的像差。在感測器為一ILIAS感測器的實施例中，上述閥值介於0.2 nm至0.3nm的範圍內。
在上述實施例中，該清潔程序包括使用一內部自由基產生器產生氫自由基。並且，該清潔程序更包括在產生該氫自由基之前，移動該自由基產生器朝向該感測器。
部分實施例提供一種清潔方法。上述方法包括使用一微影工具連續性圖案化複數個半導體基板，同時監測在該微影工具中的一感測器的一感測器測量值；當該感測器測量值達到一閥值時，在一微影工具中執行一清潔程序；以及重新開始使用該微影工具連續性圖案化該等半導體基板，其中在重新開始圖案化該等半導體基板的期間，該感測器係可操作以提供該感測器測量值而無需在該清潔程序後重新校準。
在上述實施例中，該感測器測量值代表形成在該感測器上的一輻射接收表面的一汙染量。
在上述實施例中，該感測器測量值包括自以下群組所選擇之至少一者：由通過一TIS感測器的一輻射接收表面並由該TIS感測器所量測的一輻射強度與由一輻射源所發送的一輻射強度的比值所定義的一第一相對輻射強度；由通過一點感測器的一輻射接收表面並由該點感測器所量測的一輻射強度與由一輻射源所發送的一輻射強度的比值所定義的一第二相對輻射強度；以及由通過一ILIAS感測器的一輻射接收表面並由該ILIAS感測器所接收的一像差。
在上述實施例中，該感測器測量值包括該群組中的該第一相對輻射強度、該第二相對輻射強度、或該像差其中所選定的至少二者，並且在該等感測器測量值其中至少一者超過達到的一閥值時，執行該清潔程序。或者，該感測器測量值包括該第一相對輻射強度、該第二相對輻射強度以及該像差，並且在該等感測器測量值全部達到對應的閥值時，執行該清潔程序。
在上述實施例中，執行該清潔程序的一時間間隔在約30分鐘至約60分鐘的範圍內。該清潔程序的執行包括使用一內部自由基產生器產生氫自由基。該清潔程序的執行包括執行預先程式化的一清潔程序一時間間隔。上述時間間隔係一完整清潔程序中預先定義的一時間間隔的2%至5%。該清潔程序的執行包括在產生氫自由基之前，移動該自由基產生器朝向該感測器。
部分實施例提供一種微影工具。上述微影工具包括一殼體，定義有一內部容積；一基板平台，配置用於固定並移動在該內部容積中的一基板；一感測器，安裝在該基板平台之上，其中該感測器包括一用於接收輻射的一外表面；一自由基產生器，配置用於傳遞自由基至該內部容積；以及一控制器，可通訊地耦接至該感測器與該自由基產生器。控制器係配置用於：監測來自該感測器的一感測器測量值。該感測器測量值表示形成於一感測器的該外表面的污染量；當該感測器測量值達到一閥值時，引發該自由基產生器執行一清潔程序。該清潔程序包括自該自由基產生器提供自由基至該感測器的該外表面，該感測器係可操作以提供該感測器測量值而無需重新校準。
在上述實施例中，該感測器包括多個感測器，該等感測器包括一TIS感測器、一點感測器、及一ILIAS感測器。並且，該感測器測量值至少包括：通過該TIS感測器的一外表面並由該TIS感測器所量測的一輻射強度與由一輻射源所發送的一輻射強度的比值所定義的一相對輻射強度；通過該點感測器的一外表面並由該點感測器所量測的一輻射強度與由該輻射源所發送的該輻射強度的比值所定義的一相對輻射強度；通過該ILIAS感測器的一外表面並由該ILIAS感測器所接收的一像差。
以上雖然詳細描述了實施例及它們的優勢，但應該理解，在不背離所附申請專利範圍限定的本揭露的精神和範圍的情況下，對本揭露可作出各種變化、替代和修改。此外，本申請的範圍不旨在限制於說明書中所述的製程、機器、製造、物質組成、工具、方法和步驟的特定實施例。作為本領域的普通技術人員將容易地從本揭露中理解，根據本揭露，可以利用現有的或今後將被開發的、執行與在本揭露所述的對應實施例基本相同的功能或實現基本相同的結果的製程、機器、製造、物質組成、工具、方法或步驟。因此，所附申請專利範圍旨在將這些製程、機器、製造、物質組成、工具、方法或步驟包括它們的範圍內。此外，每一個申請專利範圍構成一個單獨的實施例，且不同申請專利範圍和實施例的組合都在本揭露的範圍內。
100‧‧‧極紫外光照明工具
102‧‧‧輻射源（極紫外光源）
104‧‧‧光罩
106‧‧‧光罩座
108‧‧‧輻射（極紫外光輻射）
110‧‧‧聚光器
112A、112B‧‧‧表面
114‧‧‧反射器
116A-116D‧‧‧反光鏡
118‧‧‧投影光學模組
120‧‧‧圖案化表面
122‧‧‧基板
124‧‧‧基板平台
126‧‧‧靜電座
128‧‧‧頂表面
130‧‧‧感測器
130a、130b‧‧‧感測器（TIS感測器）
130c‧‧‧感測器(點感測器)
130d‧‧‧感測器（ILIAS感測器）
132‧‧‧清潔模組
134‧‧‧自由基產生器
136‧‧‧致動器組件
138‧‧‧控制器
140‧‧‧殼體
142‧‧‧內部容積
144‧‧‧真空泵
148‧‧‧污染
150‧‧‧外表面（輻射接收表面）
152‧‧‧殼體
154‧‧‧內部容積
156‧‧‧入口
158‧‧‧出口
160‧‧‧燈絲
162‧‧‧冷卻管
202、204、206‧‧‧曲線
300‧‧‧方法
310、320、330‧‧‧操作
402a、402b、402c‧‧‧曲線
404a、404b、404c‧‧‧曲線
406a、406b、406c‧‧‧曲線
408、414、416、418‧‧‧曲線
420‧‧‧線段
第1A圖顯示根據部分實施例一極紫外光照明工具的示意圖。 第1B圖顯示根據部分實施例在極紫外光照明工具的一基板平台上的多個感測器的部分剖面圖。 第1C-1D圖顯示根據部分實施例極紫外光照明工具在污染移除製程中的部分剖面圖。 第2A-2C圖顯示根據部分實施例在極紫外光照明工具中的感測器測量值的示意圖表。 第3圖顯示根據部分實施例用於圖案化多個半導體積板的方法的示意流程圖。 第4圖顯示根據部分實施例中在具有污染移除程序的極紫外光微影製程中感測器讀數的示意圖表。

Claims (1)

  1. 一種清潔方法，包括： 監測一感測器測量值，該感測器測量值表示形成於一微影工具的一感測器的一輻射接收表面的污染量；以及 當該感測器測量值達到一閥值時，在該微影工具中執行一清潔程序，其中該清潔程序包括提供自由基至該輻射接收表面，其中在該清潔程序之後，該感測器無需經過重新校準即可操作以提供該感測器測量值。
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