TWI466736B - 自光學表面移除污染層之方法、產生清洗氣之方法，及其應用，以及清洗氣產生裝置 - Google Patents

自光學表面移除污染層之方法、產生清洗氣之方法，及其應用，以及清洗氣產生裝置 Download PDF

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Description

自光學表面移除污染層之方法、產生清洗氣之方法，及其應用，以及清洗氣產生裝置
本發明關於一種自一EUV反射光學元件之一光學表面至少部分地移除一污染層的方法，其係藉由將一較佳包括原子氫的清洗氣帶到與該污染層接觸達成；一種對應清洗裝置；一種產生一較佳包括原子氫之清洗氣噴流的方法，該清洗氣噴流欲導往一EUV反射光學元件之一光學表面上的一污染層；一種對應清洗氣產生裝置；以及一種EUV微影系統。
用於EUV波長範圍(自約5nm至約20nm)之微影曝照系統通常包括一EUV光源、一用於利用來自該EUV光源之光線均勻地照射一設置在一光罩上之圖案的照明系統，及一用於使該圖案在一光敏基板(晶圓)上成像的投影系統。在本申請案中，〝光線〞一辭係指波長不限於可見光範圍中的電磁輻射，亦即〝光線〞一辭亦用於EUV或VUV波長範圍的輻射。
在曝光程序中，一主要含有碳的污染層會在EUV微影系統之光學元件之光學表面上成長，其係由碳氫化合物分子之輻射誘致裂解作用觸發，即便EUV微影系統之隔間係在真空條件下操作亦無法避免此層出現。污染物(特定言之為碳)可藉由使光學表面上之污染層與一清洗氣譬如原子氫接觸的方式清除。當前而言，預料中EUV微影系統之每一EUV反射元件將會配備一個游離氫產生器(hydrogen radical generator,HRGs)，使得清除作業可在現場進行，亦即不必從EUV微影系統卸下光學元件。在本申請案中，〝原子氫〞一辭係用於所有類型的活性氫(H2 )，亦即不僅是指呈游離氫H‧型態的氫，還涵蓋氫離子譬如H+ 或H2 + 或是呈激發(電子)態的氫H*。
一般而言，由清洗氣自污染層移除之物質的量無法被精確判定。因此，清洗氣應當被帶到與污染層接觸的清洗時間僅知大概。如果清洗時間太短，部分污染層將不會從光學表面移除，即使在清洗後也會造成不想要的反射損失。因此，為確保整個污染層被清除，可能選擇一太長的清洗時間(一般稱〝過度清洗〞)，如此特別是在接近清洗程序結束之時，有些清洗氣可能與光學表面發生接觸。由於光學表面通常也會與清洗氣發生反應，會在每個清洗循環中在光學表面上造成低量的不可逆污染。由於在EUV反射元件之使用壽命當中僅容許1%因不可逆污染造成的反射損失，EUV微影系統之光學系的使用壽命會由相繼清洗程序間之平均時間乘上容許清洗循環次數決定。
在文獻US 2003/0051739A1中，揭示一種用於自一EUV微影系統中之一反射鏡元件之一光學表面移除碳污染物的器件。在一實例中，該器件包括二個清洗氣產生器，每一者用於產生一被導往該光學表面的清洗氣噴流。在另一實例中，使用單一個圓柱形清洗氣產生器，其係安置為圍繞該反射鏡之外周。該清洗氣係藉由利用由一旁熱式燈絲(heated filament)之熱發射產生的加速電子激活一供給氣的方式產生。
WO 2004/104707 A2揭示一種現場清洗設置在一真空容器內之一EUV或軟X光輻射光學元件之一光學表面的方法，該光學表面被一由一輻射源引入之無機物質污染。在該方法中，視優勢條件而定，透過一真空容器之一供給系統添加對該輻射而言係大致半透明或透明的至少一試劑(譬如分子氫)。該試劑與污染物發生化學反應以自該光學表面移除污染物。該試劑可利用一激活光源之輻照而被激活，且可以一脈衝方式產生。該方法亦可受電子方式控制，譬如將污染層之厚度納入考量。
本發明之一目的是提出一種自一EUV反射元件之一光學表面至少部分地移除一污染層的方法，一種產生一清洗氣的方法，以及一種對應清洗裝置和一種對應清洗氣產生裝置，以上全都適合減輕或避免該EUV反射元件之光學表面原本會因為清洗程序造成的損害。
依據一第一觀點，提出一種如引言敘述的方法，該方法包括以下步驟：將一清洗氣噴流導往該污染層以自該污染層移除物質，監測該污染層以產生一代表該污染層之厚度的信號，且藉由利用代表該污染層之厚度的該信號當作一反饋信號使該清洗氣噴流相對於該光學表面移動的方式控制該清洗氣噴流。
在上述方法中，藉由監測該污染層之厚度且利用該污染層之厚度當作反饋資訊以控制該清洗氣噴流，有關該污染層之實際厚度的資訊在整個清洗程序當中均可供應。依此方式，有可能採取適當措施避免該光學表面可能因該清洗氣與該光學表面發生接觸時造成的損害。特定言之，如果該污染層之厚度降到一給定閾值以下，舉例來說可藉由減少送到該光學表面之清洗氣流量的方式減緩清洗作用，或者可根據該污染層之厚度控制該清洗氣或清洗方法之選擇，亦即在清洗過程中當該污染層之厚度係相對較大時採用較具磨蝕性的清洗方法且當該污染層之厚度減小時採取較低侵略性的清洗方法。依此方式，清洗作業可被加快，同時仍避免因清洗氣造成之光學表面不可逆污染。
在照明程序期間，污染層可能在光學表面上生長，具有一顯示出一相依於光學表面上之位置之區域性變化的厚度分佈，但因此在一些情況中一厚度變異可能是中等的，當作一第一近似值，可假設一具備一均勻厚度分佈的污染層。在此情況中，亦即當光學表面上之污染層夠均質時，僅在光學表面上之一點監測污染層厚度可能就夠了。但是，如果污染層在光學表面上具有一不均勻分佈，最好以一空間解析方式測量厚度，較佳是監測光學表面每一點處的污染層厚度分佈。
應理解到在本申請案中，〝污染層〞一辭不一定是指沈積在光學表面上之一連續物質層，亦即〝污染層〞一辭也涵蓋具備一不連續結構的污染物分佈，譬如在光學表面上形成彼此不相連的污染斑點或區域。又，〝控制〞一辭在本說明書中涵蓋開路和閉路控制。
在一較佳變種中，該清洗氣噴流之移動係藉由移位或是藉由改變該清洗氣噴流相對於該光學表面之方向的方式控制。藉由進行一平移運動或是藉由傾斜/旋轉該清洗氣噴流，該清洗氣噴流在該污染層上的撞擊區位置可受控制，從而允許以一專用、亦即空間解析方式自該污染層移除物質。另一選擇或除此之外，有可能修改該清洗氣噴流在該污染層上之衝擊區的形狀和大小，譬如藉由改變該清洗氣噴流之方向或是藉由修改一清洗氣源(譬如一清洗頭)與該光學表面間之距離的方式達成。相反於此，在當今技藝中，僅採用單一個靜態清洗頭，其因為清洗氣噴流之特性而僅允許以一不均勻方式清洗，致使不等量的物質自污染層之不同區域移除。因此，即使是用一具有大致恆定厚度的污染層，清洗作業仍是以一不均勻方式進行，亦即在一些區域中會移除比其他區域多的物質。因此在當今技藝中，為了從光學元件移除整個污染層，無法避免光學表面之過度清洗，因為為了也要完全移除每單位時間移除較少物質之區域中的污染層，較多物質被移除的區域已經是沒有污染物，使得清洗氣不可避免地與光學表面之後者區域發生接觸。
在一較佳後續發展中，該清洗氣噴流經相對於該光學表面以一掃描方式移位或傾斜。依此方式，該污染層之物質可自該光學表面以一系統化方式移除。較佳來說，該清洗氣噴流在該光學表面上之衝擊區的大小係相對較小，譬如該光學表面之總面積的約10%或5%，允許吾人以一專用方式自該光學表面移除物質，從而提高清洗之一致性，且特定言之根據該污染層之區域性厚度調適局域移除物質的量。
在一極佳變種中，至少另一清洗氣噴流被導往該污染層以自該污染層移除物質。同時使用二或更多清洗氣噴流允許吾人加快清洗作業，因為在一清洗頭中可產生之單位時間清洗氣量會受到技術性限制條件而有限，在使用原子氫當作清洗劑時得到一通常約0.05nm/分鐘的清除速率。因此，如果曝光程序必須為了清洗程序而被中斷，清洗所需之EUV系統停機時間可減小。一以上之清洗頭的使用因而特別適合用在設置於光學路徑開頭(亦即靠近EUV光源)之處的EUV反射元件，因為這些元件暴露於EUV輻射在整個EUV系統中有最高輻射強度且因此其光學表面上之污染層會有一相對較大的厚度。
此外，一以上之清洗氣噴流的使用的好處在於清洗程序之一致性得以提升，因為該等清洗氣噴流可被選擇性地啟用，譬如一次僅啟用一道噴流，或者是在清洗程序之不同時距期間同時啟用數道或所有噴流。特定言之，頃已證明使用二道、較佳三或更多道環繞光學表面外周分布的清洗氣噴流是非常有利的。
在更另一較佳變種中，該污染層之厚度經由產生該污染層之厚度分佈之一地圖的方式監測。此地圖之產生方式可為將監測光線導往至少一子區域、較佳係導往整個光學表面，且在一空間解析偵測器中分別測量從該光學表面反射及從該污染層反射之光線強度，該反射光強度代表該污染層之厚度。另一選擇，可將該監測光線導往該光學表面上單一點，該點之位置可藉由使監測光源相對於該光學表面移位或傾斜/旋轉的方式改變，致使該地圖可以一掃描方式產生。在更另一替代變種中，如果用於產生該清洗氣噴流之清洗頭經相對於該光學表面橫向移位且該清洗氣噴流大致上以一直角導往該光學表面，該監測光源及該(不一定是空間解析的)偵測器可隨該清洗頭一起移位，譬如將該監測光源和偵測器設置在該清洗頭附近適當位置，從而測量目前受處理衝擊區中之污染層厚度，這在清洗作業係以一掃描方式進行時可能就夠了。
在一極佳變種中，該方法更包括產生清洗氣的步驟，該清洗氣之產生速率根據該污染層之厚度受控制。依此方式，當該污染層之厚度降到一臨界值以下時，單位時間清洗氣量可減小。在當今技藝中，由於測量期間之污染層實際厚度是未知，清洗氣之產生速率會在清洗程序期間保持大致恆定，亦即通常採用最大可能產生速率。
在更另一極佳變種中，當該污染層之厚度降到一預定厚度(較佳為10nm之厚度，更佳為5nm之厚度，特別是1nm之厚度)以下時，使用原子氫當作清洗氣。由於原子氫清洗並非極具侵略性的清洗方法，可在達到該預定厚度之前採用更具侵略性的清洗方法來加快物質自該污染層之移除。此等侵略性快速清洗方法譬如使用刀片之機械清洗方法或是使用一高原子量濺射氣體之濺射方法可能對於多層系統之最頂層(帽罩層)有破壞性，即便有一小厚度污染層依然存在於光學表面上的情況亦如是。因此，最好採用一低侵略性清洗方法譬如原子氫清洗方法移除污染層殘餘物，該方法非常有效地用於此目的。應理解到由於污染層之厚度可能在光學表面上各有不同，清洗氣或清洗方法之選擇可為根據污染層之區域性厚度決定。
在一極佳後續發展中，在使用原子氫當作清洗氣之前，藉由另一清洗方法自該污染層移除物質，該另一清洗方法較佳從下列方法組成之群中選出：濺射法，較佳使用氫、氦、氬、氖、或氪當作濺射氣體；接觸式機械清洗方法；熱致脫附；及化學清洗。當採用濺射法當作清洗方法時，使一濺射氣體離子化然後在一電場中使濺射氣體離子加速並導往EUV反射元件之光學表面以移除污染物。使用一相對較低分子量的濺射氣體會提高對於碳污染物的選擇度。濺射氣體之原子量越大，也從光學表面移除其他物質的機率就越高，譬如從帽罩層移除釕，或是從帽罩層底下多層移除矽或鉬。因此，濺射氣體可為根據污染層之即時厚度選擇，例如用一高原子量濺射氣體開始清洗程序，然後在清洗期間當污染層之厚度減小時切換成一較小原子量濺射氣體。機械清洗法(譬如使用刮刀者)、化學清洗法(譬如將一會溶解碳之清洗劑帶到與光學表面發生接觸)、或熱致脫附法(亦即均勻地或局域地加熱EUV反射元件之環境或EUV反射光學元件之光學表面本身)，後者譬如利用一雷射源當作熱源將輻射導往光學表面上一斑點狀區域。整體而言，為保護光學表面，這些方法不應用在污染層厚度降到一臨界值以下之時。
在更另一較佳變種中，清洗作業係在該EUV反射光學元件受EUV輻射輻照期間進行。在此例中，產生清洗氣噴流的實體以及用來監測光學表面厚度的實體一定要設置在EUV光之光學路徑以外，從而允許清洗程序〝現地現時(in operando)〞進行。應理解到清洗程序亦可為在EUV微影系統之停機期間進行。當EUV微影系統中用於在光學路徑外設置前述實體所需要的空間不夠時可能正是如此，這可能正是EUV微影系統中某些反射鏡的情況。
在一極佳實施例中，清洗氣噴流經控制用以自光學表面移除整個污染層。在此例中，藉由利用來自監測單元之反饋，即使污染層具有極不規則的厚度分佈亦可從光學表面移除而不傷到光學表面。
在一較佳替代變種中，清洗氣噴流經控制用以僅移除污染層之部分物質，清洗後之污染層物質分佈具有一期望形狀。污染層之一局域變動厚度分佈造成EUV反射光學元件之一局域變動反射率。因此，藉由僅自污染層選擇性地移除物質、譬如僅移除光學表面之選定子區域中的物質，得以產生EUV反射光學元件之一期望光學特質，亦即可選擇污染層之期望形狀致使EUV微影系統之系統參數譬如遠心率(telecentricity)、透射度、一致度、橢圓率(ellipticity)等被最佳化。污染層之期望形狀可在一先前步驟中藉由利用EUV微影系統之光學特質之計算值或實測值決定。
在一較佳變種中，將該EUV反射元件設置在一EUV微影系統中，且決定一代表該EUV微影系統之至少一光學特性的信號並利用該信號當作一用於控制該清洗氣噴流的輸入信號，該光學特性較佳係從下列特性組成之群中選出：遠心率，透射度，一致度，橢圓率，及波前誤差。依此方式，可利用由測量設備產生之一或多個信號決定該污染層之期望形狀，該測量設備通常提供在EUV微影系統內用於進行系統測量，譬如利用適當感測器(譬如俗稱之狹縫感測器)以波動水準測量EUV輻射之強度分佈。此外，此信號舉例來說亦可用於決定何時需要起始該EUV微影系統內一或多個EUV反射光學元件之清洗程序。
本發明之另一觀點係以如引言所述之一種方法施行，該方法包括以下步驟：以一脈衝方式控制清洗氣之產生速率，清洗氣脈衝之持續時間及相繼清洗氣脈衝間之持續時間經控制致使EUV反射光學元件之清洗作業被最佳化。藉由以一特定方式選擇每一清洗氣脈衝之持續時間及脈衝間之持續時間，清洗作業可被最佳化，詳見下文。
在一極佳變種中，清洗氣脈衝之持續時間及相繼清洗氣脈衝間之持續時間經控制致使在EUV反射元件或其附近不會超過一最大溫度。當將一清洗氣帶到與污染層發生接觸時，透過該清洗氣與該污染層之化學反應，下方光學表面被加熱。由於該光學表面形成所在之該EUV反射元件之多層系統的構成材料可能因過度加熱而受損，建議要控制該清洗氣之產生速率，亦即如果該EUV反射元件之溫度或該光學元件附近之溫度達到一給定(最大)值則產生較少清洗氣。如果需要判定該EUV反射光學元件之即時溫度，可使用一溫度感測器產生一用於控制的反饋信號。另一選擇，有可能藉由將該EUV反射系統因清洗作業造成之加熱效應納入考量計算該系統之熱行為的方式判斷該EUV反射元件之溫度。如果清洗作業係在曝光程序期間進行，則亦必須將曝照光線造成之加熱效應納入考量。該計算可更進一步受事先已進行之溫度測量支援。必須運用藉以使該光學表面之溫度保持在臨界溫度以下的清洗脈衝持續時間及相繼清洗脈衝間持續時間相依於數項參數，譬如該指定EUV反射光學元件之尺寸和重量以及該光學元件之最大容許溫度(包含由曝照光線造成之加熱效應)，這些參數可能在一EUV微影系統之光學元件當中全部有著顯著差異。熟習此技藝者會理解到清洗氣脈衝之持續時間及相繼清洗氣脈衝間之持續時間可在清洗期間被修改以將該EUV微影系統內之狀況變化納入考量。
在另一極佳變種中，清洗氣脈衝之持續時間及相繼清洗氣脈衝間之持續時間經控制致使氫誘致除氣產物之產生被阻止。氫誘致除氣(HIO)產物係在一具備易於與原子氫形成揮發性化合物之組件的化學反應中產生。此等組件譬如是焊接接頭，其包括金屬物質譬如錫或鋅，在與原子氫發生接觸時分別生成氫化錫及氫化鋅。這些及其他氫誘致除氣產物的問題在於其可能被送到該EUV反射光學元件之光學表面使得其裸料譬如錫或鋅沈積成一不可逆污染。因此，應當避免此等氫誘致除氣產物的產生。本文所述避免此等HIOs產生的方法係利用下述事實，即在大多數情況中，EUV反射光學元件所在真空環境內之物質係以氧化物呈現。在幾乎所有情況中，一原子氫噴流能夠使這些氧化物還原，致使裸料可蒸發或者其可與原子氫形成氫化物，何者可能發生係由氫化物之蒸氣壓及裸料(通常是金屬物質)之蒸氣壓決定。由於氫誘致除氣產物通常會在EUV反射光學元件之光學表面上產生不可逆污染(見上文)，在有諸如Sn、Zn、Mn、Na、P、S、Si等具有低蒸氣壓之物質存在的情況，一脈衝式清洗策略係有利的，因為利用原子氫噴流使易於產生HIO產物之此等物質上之氧化物層還原的程序要花費相當時間。當採取脈衝式清洗時，清洗氣脈衝之持續時間可經控制致使這些物質上之氧化物層不被完全移除，且清洗氣脈衝間之持續時間可被選擇為長到足以使該氧化物層復原。依此方式，有可能在易於產生氫誘致除氣產物之組件被定位在EUV反射光學元件或其附近的情況中亦進行氫清洗。
在一極佳變種中，該清洗氣係藉由激活一供給氣體的方式產生，該清洗氣之產生速率係藉由調整該供給氣體之激活速率、較佳以一脈衝方式調整而受控制。在此例中，該清洗氣係藉由一供給氣體(較佳為分子氫)之激活而產生，其方式為將該供給氣體帶到一激發(電子)態或是解離作用，從而產生自由基或離子，譬如像文獻US 2003/0051739 A1中所述，該專利之完整內容以引用的方式併入本文中。
此種激活程序之一實例是利用電子當作激活手段從分子氫產生原子氫。供給氣體之激活較佳係以一脈衝方式完成，亦即交替地使用一進行激活的第一時間期和一不進行激活的第二時間期。舉例來說，在一工作週期期間，可在一第一時間期譬如10分鐘當中進行激活，然後在一第二時間期譬如20分鐘當中可停止激活並讓系統再次冷卻。此工作週期可針對EUV微影系統之一給定佈局最佳化。在上述案例中，即使供給氣體係以恆定壓力和流率供應，清洗氣之產生速率仍可受控制。
在一較佳變種中，利用一旁熱式燈絲激活該供給氣體並調整激活速率，該燈絲之溫度受控制。該燈絲經加熱以藉由熱發射產生電子。從該燈絲射出的電子可在一電場中被加速並用於激活該供給氣體。較佳來說，該燈絲以一脈衝方式運作，亦即在工作循環之一第一時間期當中接通並保持一給定溫度且在一第二時間期當中關斷，在該第二時間期中EUV微影系統內不再存在由清洗程序產生之熱及由該燈絲產生之熱。該給定溫度可為根據EUV微影系統內該EUV反射光學元件之環境設定，亦即其可為相依於該EUV反射元件之位置而變動。應理解到該激活速率亦可為藉由以一連續而非脈衝方式修改該燈絲之溫度的方式受控制。
在一極佳變種中，該清洗氣之產生速率係藉由調整該供給氣體之流率、較佳以一脈衝方式調整而受控制。因此，可利用該供給氣體之流率影響該清洗氣之產生速率。在此例中，該燈絲或任何其他用於激活該清洗氣之適當器件可被永久性接通且該產生速率依然可受控制。以一脈衝方式提供該供給氣體特別有利，因為該EUV微影系統係在真空條件下運作。因此，在不提供供給氣體之時間期中，出現在該光學表面之清洗氣未激活部分會被送走，致使當再次接通該供給氣體時，該清洗氣會被快速輸送，因為其不被背景氣體中之擴散作用妨礙。在此例中，即使在工作週期當中該供給氣體有一段時間被關斷，清除速率仍可增強。熟習此技藝者會理解到同樣在此情況中，清洗氣脈衝之持續時間及相繼清洗氣脈衝間之持續時間可經控制致使該清洗氣送往該污染層的輸送將不受擴散作用限制。
應理解到這兩項原則、亦即脈衝式激活及脈衝式氣流操作可有利地結合，亦即在接通該氣流之前接通該燈絲幾秒鐘，且將該氣流與該燈絲一起關斷。此外，此二原則亦可應用在其他清洗氣產生技術，譬如利用RF的技術。應理解到清洗氣之產生可為離線進行(亦即在停機期間進行)或線上進行(亦即在EUV系統之常態運作期間進行)，且脈動策略對這兩種情況都有用。特定言之，就線上清洗來說，脈動可能有著可使平均碳清除速率與平均碳化速率(因暴露於EUV光而造成)達成平衡的額外好處。
在更另一較佳變種中，該供給氣體之壓力被選擇為在10-3 mbar至1mbar之範圍內，較佳在0.05mbar至0.5mbar之範圍內，更佳在0.1mbar至0.2mbar之範圍內。在較佳用於清洗的這些條件下，清洗氣(還有未激活供給氣體)送往EUV反射元件之表面的輸送速率受到擴散作用限制，致使如前所述以使用一脈衝式氣流為特別有利。
在更另一極佳變種中，在如前所述一種自一EUV反射光學元件之一光學表面移除一污染層的方法中，清洗氣被以一清洗氣噴流導往該污染層，致使兩種方法可有利地結合。
更另一觀點係以一用於自一EUV反射光學元件至少部分地移除一污染層的清洗裝置施行，該清洗裝置包括：一用於將一清洗氣噴流導往該污染層以自該污染層移除物質的清洗頭；一用於監測該污染層以產生一代表該污染層之厚度的信號的監測單元；至少一用於使該清洗頭相對於該光學表面移動的移動機構；及一利用代表該污染層厚度之該信號當作一反饋信號控制該清洗頭之運動的控制單元。在該清洗裝置中，該清洗頭之控制係根據該污染層厚度進行，從而允許吾人根據該污染層厚度修改清洗程序，特定言之係根據該污染層厚度選擇不同清洗方法或清洗氣。此外，該清洗氣噴流之衝擊區的位置暨其大小和形狀可根據該污染層厚度受控制。特定言之，藉由該清洗頭之一適當運動，得以避免對該光學表面上沒有污染之區域進行清洗。
在一較佳實施例中，該清洗裝置包括至少另一清洗頭，用於將另一清洗氣噴流導往該污染層。利用一以上之清洗頭，清洗一致性得以提升且清洗程序得以加快，因為單位時間可用於清洗的清洗氣量會增加。此外，該等清洗頭之構造可為不同，例如每一清洗頭可經針對一特定清洗氣之產生最佳化，或者該等清洗頭當中用於清洗氣生成的產生機制可能各不相同。
在一極佳實施例中，該監測單元包括一用於產生該污染層之厚度之一地圖的空間解析偵測器。藉由使用空間解析偵測器，可判定該污染層之厚度分佈，亦即可藉由測量監測光線從該光學表面反射之空間解析反射率而產生該污染層之一立體地圖。
在更另一較佳實施例中，該監測單元包括至少一光源、電子源或離子源以將監測光線、監測電子或監測離子導往該光學表面。該光源可經設計以一定向方式產生監測光線，例如在使用LEDs的情況就是如此。在此例中，該監測光線可被以相同入射角導往該光學表面上之數個點，例如藉由使用一分光器或光導譬如光纖等達成。如果使用一將光線射入不同方向的光源，入射角可因該光學表面上的位置而異。由於該污染層之厚度與反射光之強度間的關係係相依於入射角，在每一受監測表面點，必須將入射角納入考量以得到該污染層之厚度之正確值。有關監測程序之細節請參見本申請人之德國專利申請案DE 10 2007 037942.2，該案之完整內容以引用的方式併入本文中。另一選擇或除此之外，該監測單元可包括一電子源或一離子源，其分別可用於進行電子能譜術或離子能譜術。
在另一較佳實施例中，該移動機構包括一用於使該清洗頭相對於該光學表面傾斜的傾斜機構。該傾斜機構允許改變方向，亦即使該清洗氣噴流相對於該光學表面旋轉。當使用一具備一相對較小衝擊區之清洗氣噴流時，同樣在此例中，清洗作業可為以一掃描方式進行。由於在清洗程序期間使清洗頭傾斜所需要的EUV系統內空間量相較於用一平移傳動裝置(translatory drive)使清洗頭移位所需要的EUV系統內空間量較小，此實施例特別適合現地現時清洗，因為清洗頭不必橫越光學路徑以進行清洗作業。
在更另一較佳實施例中，該控制單元經設計以一掃描方式控制該清洗頭之運動，從而允許以一系統化且更一致的方式清洗該光學表面。
更另一觀點係以一清洗氣產生裝置施行，其包括：一用於產生一欲導往一EUV反射光學元件之一光學表面上一污染層之清洗氣噴流的清洗氣產生器；及一用於以一脈衝方式控制該清洗氣之產生速率的控制單元，清洗氣脈衝之持續時間及相繼清洗氣脈衝間之持續時間經控制致使該EUV反射光學元件之清洗被最佳化。
在一較佳實施例中，該控制單元控制清洗氣脈衝之持續時間及相繼清洗氣脈衝間之持續時間致使在該EUV反射元件或其附近不會超過一最大溫度。依此方式，可避免因該清洗氣與該污染層之反應導致該光學表面加熱而造成的光學表面損害。此外，依此方式，有可能避免可能因該EUV反射元件之多層系統及/或基板之區域性膨脹而造成的成像誤差。如前文較詳細的說明，溫度可由一計算判定，該計算可為依據在先前測量中收到之資料。為在清洗程序期間精確判定溫度，該清洗裝置較佳更包括一用於偵測該EUV反射元件或其附近之溫度的溫度感測器。
較佳來說，該控制單元控制清洗氣脈衝間之持續時間及相繼清洗氣脈衝間之持續時間致使氫誘致除氣產物之產生被阻止。如前文較詳細的說明，此可藉由將清洗氣脈衝之持續時間選擇為短到足以防止移除易於使氫誘致除氣產物除氣之組件上之氧化物層的方式，且藉由將清洗氣脈衝間之持續時間選擇為長到足以讓氧化物層再生的方式達成。較佳來說，該氧化物層之生長被一氧化劑譬如氧氣或水汽加速，該氧化劑特定言之被以一局域方式帶到與該組件接觸，較佳是在不發生照明(EUV光線停用狀態)時的時槽(time slots)中進行。為檢查清洗作業是否正確進行，可提供一氣體偵測器譬如質譜儀，清洗氣脈衝在該氣體偵測器偵測到除氣產物時被立即關斷。必須用來防止氫誘致除氣產物產生之清洗脈衝持續時間及相繼清洗脈衝間持續時間可能取決於數種參數，譬如氧化物之種類、氧化物層之厚度等，這些參數可能因易於產生氫誘致除氣產物之該組件之種類和材料而有極大差異。
在一極佳實施例中，該清洗氣產生器包括一用於藉由激活一供給氣體而產生該清洗氣的激活單元，該控制單元經設置藉由調整該供給氣體之激活速率(較佳以一脈衝方式調整)控制該清洗氣之產生速率。較佳來說，該激活單元包括至少一旁熱式燈絲，該控制單元經設計用以控制該燈絲之溫度藉以調整該激活速率。為此之故，一通過該燈絲的電流可被以一會產生一期望溫度暨發射電流的方式控制。此外，該燈絲之電位與一反電極之電位間的差異可經調整以影響電子之加速度暨激活速率。
在更另一較佳實施例中，該清洗氣產生裝置包括一供給氣體供應單元，該控制單元經設計用以控制從該供給氣體供應單元送往該激活單元之供給氣體流率，較佳係以一脈衝方式控制。該供給氣體之流率可利用一用於將該供給氣體從一貯氣槽泵送到該激活單元之可變泵設定。
在另一較佳實施例中，該供給器供應單元經設計以一在10-3 mbar至1mbar之範圍內、較佳在0.05mbar至0.5mbar之範圍內、更佳在0.1mbar至0.2mbar之範圍內的壓力提供該供給氣體。在一具備上述範圍內之供給氣體(較佳為氫)之分壓的真空室內，該清洗氣送往光學表面的流量受擴散作用限制。因此，藉由以一脈衝方式提供該供給氣體，清洗程序可如前文較詳細說明被加快。
更另一觀點係以一用於使一光罩上之一結構映照至一光敏基板上的EUV微影系統施行，其包括：至少一EUV反射光學元件；如前所述之至少一清洗裝置及/或如前所述之至少一清洗氣產生裝置。應理解到該清洗裝置及該清洗氣產生裝置最好結合，利用該清洗氣產生裝置產生清洗氣噴流然後由該清洗裝置控制該噴流。當結合此二裝置時，可僅使用單一個控制單元。較佳來說，不同EUV反射元件之清洗/清洗氣產生裝置具備不同構造，針對其使用對象之特定EUV反射元件經調適。
在一極佳實施例中，該EUV微影系統包括一EUV光源，該EUV反射元件係設置在該EUV光源之一光學路徑中，該監測單元及/或清洗頭係設置在該光學路徑以外。依此方式，得以進行該EUV反射光學元件之現場清洗。應理解到當清洗作業係在EUV微影系統之停機時間進行時，一或多個清洗頭亦可被移入該光學路徑內進行清洗。但當進行現地現時清洗時，清洗所需之組件皆不可移入該光學路徑內，因為曝光程序不應受到清洗作業之負面影響。
其他特徵和優點將在以下範例實施例說明中參照示出顯著細節之圖式呈現，且由申請專利範圍項定義。個別特徵可每一者被單獨使用或是以任何期望組合將其中多者結合以便實施期望變異。
第1圖示出一經設計用於製造高集成度半導體器件之EUV微影系統的示意圖。EUV微影系統1包括一射束成型系統2、一照明系統3及一投影系統4，每一者被設置在一各自獨立的真空隔間內。射束成型系統2包括一EUV光源5，該光源可被施行為一電漿源或一同步輻射源且發射EUV光線，其形成一貫穿EUV微影系統1之光學路徑6。以一介於5nm與20nm間之波長範圍從EUV光源5發出的EUV光線首先被送到一準直器7，然後藉由調整該EUV光線射到一單色鏡8之一光學表面8a上的入射角的方式(見圖中雙箭頭)選取用於曝光程序之期望操作波長(通常是13.5nm)。準直器7和單色鏡8大體上來說被施行為反射光學元件。
照明系統3用於從射束成型系統2所提供之EUV光線產生一均勻輻射分佈且包括第一和第二EUV反射光學元件9、10，每一者具有一經定位用於將EUV光線反射給一當作另一EUV反射光學元件之光罩11的光學表面9a、10a，該光罩包括一圖案，該圖案被投影系統4以一縮小比例映照在一晶圓12之一光敏基板上。為此之故，投影系統4包括第三和第四EUV反射光學元件13、14，每一者具有一用於將EUV光線導往該晶圓的相應光學表面13a、14a，晶圓12被設置在投影系統4之一成像面中。
EUV反射元件8至11、13和14遭遇到因雜質譬如碳氫化合物分子造成的污染，即便隔間2至4係在真空條件下運作亦無法避免。這些碳氫化合物分子與光學路徑6內之EUV光線發生反應致使碳沈積物產生在EUV反射元件8至10、13、14之對應光學表面8a至10a、13a、14a上。以下將說明用於自這些表面移除污染物之適當裝置，此等裝置未示於第1圖中以求簡化。
第2圖顯示第1圖EUV微影系統1之四個光學元件14之光學表面14a上的碳沈積物在光學表面14a上形成一污染層15。光學表面14a被定位在具有交替鉬矽層之一多層系統16之最頂層(帽罩層)17上。多層系統16係設置在EUV反射元件14之一表面18上。為自光學表面14a至少部分地移除污染層15，在EUV微影系統1內提供一清洗裝置，該清洗裝置包括一清洗頭19，將一當作清洗氣之原子氫噴流20導往污染層15以自後者移除物質，如第2圖之左上角所示。
清洗頭20安裝在一平移傳動裝置21上，該平移傳動裝置當作一移動機構用於使清洗頭20相對於光學表面14a在一由第一和第二軸線X、Y定義之平面中移位。平移傳動裝置21暨清洗頭20之運動由一控制單元22控制，該控制單元經設計用於使清洗頭21以一掃描方式在光學表面14a上方移動。如第2圖之左下角所示，污染層15是不連續的且僅在光學表面14a上形成小污染斑點，致使清洗氣噴流20必須僅被導往這些斑點移除污染層15以便避免清洗氣傷到光學表面14a。由於在此情況中清洗頭21必須要精確定位，後者有一小的斑點大小，亦即在光學表面14a上有一小衝擊區。應理解到衝擊區之大小可藉由使清洗頭20亦沿一垂直於光學表面之第三軸線Z移動的方式得到調整。由於清洗頭20在光學表面14a上方以一掃描方式移位，清洗頭20必定會被帶到第1圖所示光學路徑6內。因此，在清洗程序期間，曝光程序必須中斷。
為決定清洗氣噴流20必須導往光學表面14a上哪些正確位置，清洗裝置包括分別用於檢視光學表面14a和污染層15的監測單元，示於第2圖之右下角。該監測單元包括一監測光源23和一空間解析偵測器24，二者均設置在光學路徑6(示於第1圖)以外使其不干擾曝光程序。監測光線25從監測光源22以一覆蓋整個光學表面14a的大立體角射出，且反射的監測光線25在空間解析偵測器24中被測得。從光學表面14a反射之監測光線強度代表污染層15之厚度。污染層15越厚，從光學表面14a反射之監測光線的量越小。偵測器24產生之強度信號被送往操作性耦接於偵測器24之控制單元22。控制單元22產生光學表面之一立體地圖，該地圖之一二維剖面圖示於第2圖之右上角。藉由產生一立體地圖，不僅有可能判定光學表面14a上之污染斑點的位置，亦有可能判定這些斑點之污染層15厚度。因為控制單元22經設計為利用反射監測光線25之強度與污染層15之厚度間之一已知(譬如由先前測量判定)相關性從偵測器24之空間解析強度分佈算出一厚度分佈而使這成為可行。特定言之，為產生立體地圖26，必須將光學表面14a上之監測光線25之入射角之相關性的相依度納入考量，如本申請人在DE 10 2007 037942.2中所詳述。特定言之，為提高測量之靈敏度，最好將監測光線25之波長選擇為會使污染層15之一給定厚度範圍內的強度信號變化可因一給定入射角而最大化，這例如在選擇可見光範圍(亦即400nm至800nm之波長範圍)內之一波長時係可行。
有關光學表面14a上之污染層15之厚度分佈的資訊不僅可用於將清洗頭19導往光學表面14a上之正確位置，亦可透過污染層15之厚度減小的線上監測用於調整清洗時間、亦即清洗氣噴流20必須被導往光學表面14a上一特定位置以完全移除污染層15的時間。
熟習此技藝者會理解到除了使用原子氫當作清洗氣，亦可採用其他適當清洗氣，譬如原子氮、鹵化物類(Br、I等)、氧自由基類、氬自由基類、氫自由基類、氖自由基類、氦自由基類、氪自由基類、純氣電漿及其混合物，特別是氬電漿和氧電漿。清洗頭19之構造可經調適以適用於所用清洗頭，或者可經調適供依序提供給該清洗頭之一以上的清洗氣使用。特定言之，清洗氣或清洗方法的選擇可因污染層之厚度而異，詳見下文參照第3圖所述。
第3圖示出第1圖之第一EUV反射光學元件9暨用於自其光學表面9a移除一污染層15’的另一清洗裝置。第3圖之清洗裝置包括二個清洗頭19a、19b，每一者產生一相應清洗氣噴流20a、20b。清洗頭19a、19b連接至一相應用於使清洗氣噴流20a、20b之方向相對於光學表面9a改變的傾斜機構27a、27b。傾斜機構譬如旋臂係以一使清洗氣噴流20a、20b可抵達光學表面9a上任一點進行清洗的方式建構。在第3圖實例中，污染層15’是一連續相對較厚層，在左手邊之一表面區域中具有一約15nm的厚度，且在靠近右手邊之一表面區域中具有一小於5nm的減小厚度。兩清洗頭之第一者19a使用氦當作清洗用濺射氣體，其較第二清洗氣噴流20b中用作清洗氣之原子氫更具侵略性。為避免傷到該光學表面，第一清洗頭19a係用來頂多使污染層15’之厚度減小到5nm，而第二清洗頭19b係用來移除污染層15’之殘餘物。為進行濺射，藉由一電壓產生器(圖中未示)在EUV反射光學元件9與清洗頭19a之間產生一電位差以使導往光學表面9a之清洗氣噴流20a內之氦離子加速。應理解到亦可採用其他濺射氣體，例如氫、氦、氬、氖、或氪。另一選擇或除此之外，有可能藉由其他清洗方法將污染層移除為至少剩下一特定厚度、譬如5nm，此等其他清洗方法包含藉由接觸式方法進行之機械清洗、熱致脫附、或化學清洗。
當然，亦有可能兩清洗頭19a、19b使用相同清洗氣以增進清洗作業之一致性。應理解到亦可使用二以上的清洗頭以增進一致性，這些清洗頭較佳設置為圍繞EUV反射光學元件9之周圍依一周向方向等距間隔。
第3圖所示清洗裝置異於第2圖所示清洗裝置之處不僅在於清洗頭之數量，還有污染層15’之立體地圖26之產生方式，該立體地圖之一剖面圖示於第3圖之右上角。在第3圖之監測單元中，使用一雷射二極體當作光源23’以一定向方式將可見光波長範圍內之監測光線射往光學表面9a，如右下角中所示。來自光源23’的監測光線25’射在一分光器23a上，該分光器將監測光線25’之一第一部分送到光學表面9a上一第一點且將監測光線25’之一第二部分反射給一反射鏡23b，該反射鏡將監測光線25’該第二部分反射到光學表面9a上一第二點。依此方式，監測光線25’在相同入射角下照射到光學表面9a上之二點，致使從由一空間解析偵測器24’測得之強度信號計算厚度的過程不需要作入射角修正。熟習此技藝者會理解到監測光線25’照射之點的數量可藉由使用額外分光器或藉由使用一以上之監測光源予以調整。應理解到可使用UV或EUV波長範圍內之光線進行反射測定。
熟習此技藝者會理解到污染層15’之厚度可利用一監測單元監測，該監測單元可以多樣方式設計。舉例來說，有可能使用一具備一成像光學件之高解析度照相機檢視光學表面9a，該成像光學件之焦點經偏移以產生離光學表面9a不同距離之污染層15’剖面影像。又，污染層15’之厚度監測可為藉由測量因EUV或UV輻射照射在光學表面9a上誘致之光電流的方式或是藉由傳統表面分析方法譬如X射線光電子能譜術(XPS)、掃描電子顯微術(SEM)及歐傑電子能譜術(AES)進行。
在第3圖所示清洗裝置之實例中，清洗作業可為現地現時進行，因為其不需要清洗頭19a、19b移入光學路徑6內以移除污染層15’。由於第一EUV反射元件9暴露於所有EUV反射元件9至11、13、14當中最高強度的EUV光線，污染層15’會以一更高速率生長，使得現地現時清洗特別有利於此情況以縮短EUV微影系統1之停機時間。
應理解到除了傾斜機構27a、27b，還有可能使用一允許清洗頭19a、19b以一平移運動移位的移動機構，且第2圖之清洗頭19亦可具備一額外的傾斜機構(圖中未示)。
以下參照第4圖說明第2圖所示清洗氣噴流20之產生，在此圖中將更詳細地示出清洗頭19。為產生原子氫H‧噴流20，清洗頭19連接於一貯氫槽29譬如一高壓氫瓶或另一適當容器，其可被設置在EUV微影系統1內或外之一遠處。分子氫H2 從貯氫槽29經由一供給氣體供應單元30利用一泵(圖中未示)以一約0.1mbar之恆壓送到清洗頭19內部，該清洗頭包括一燈絲31和一電壓產生器34藉以在燈絲31與一操作性連接於電壓產生器31的反電極34a之間產生一電場33。燈絲31之兩端連接到一電源32以藉由產生一通過燈絲31之電流使該燈絲加熱。燈絲31連同電源32、電壓產生器31及反電極34a係當作一用於分子氫H2 之激活單元，因為其提供經加速的電子使分子氫H2 裂解成原子氫H‧，然後在噴流20中用原子氫當作清洗氣。應理解到在正常情況下不可能所有供給氣體均被上述方式激活，致使除了清洗氣還有一些供給氣體會提供至噴流20。
為避免光學元件14過度加熱，控制單元22操作性連接於一溫度感測器28，該溫度感測器測量光學表面14a附近之溫度T。控制單元22經設計用於控制供給氣體供應單元30(亦即其泵動力)以調整分子氫H2 之流率並控制電源32以藉由根據溫度T控制通過燈絲31之電流的方式調整燈絲31之溫度。另一選擇，光學表面14a附近的溫度可藉由模擬EUV微影系統1內部之熱轉移並將清洗作業產生之熱納入考量的計算判定。
控制單元22係用來將光學表面14a附近之溫度T保持在一臨界溫度TMAX 以下，該臨界溫度對於標準多層式反射鏡係約60℃且對於高溫多層式反射鏡係約200℃，後者通常包括用於防止各層間之交互擴散的障壁層，從而防止多層系統16之材料因過度加熱造成之交互擴散而受損。為了不超過臨界溫度TMAX ，控制單元22以一脈衝方式採用如第5圖所示之工作循環控制燈絲31之溫度及供給氣體之流率。
在該工作循環期間，首先將通過燈絲31之電流I設定為一定值使燈絲31被加熱幾秒鐘。依此方式，燈絲31達成預加熱，使得燈絲可在氣流接通並設定成一亦為恆定的流率F之前被加熱到一期望溫度。在一約兩分鐘的持續時間t1之清洗脈衝C1之後，電流I和流率F皆被控制單元22設定為零一段約四分鐘的時間△t1。在此期間，在EUV微影系統1內產生一真空的真空泵(圖中未示)將重組或未激活的清洗氣以及由原子氫與來自污染層15之碳發生反應產生之氣體混合物抽離。因此，當燈絲31和清洗氣流再次接通時，會在開始一後續工作循環時產生另一清洗脈衝C2，清洗氣流很快就流到光學表面14a，因為其不受清洗期間出現在光學表面14a之背景氫氣中的擴散作用妨礙，該背景氫氣具有一約0.1mbar的分壓(大致相當於來自氣體供應單元30之氫氣H2 之壓力)且因此限制原子氫H‧送到光學表面14a之輸送速率。因此，藉由清洗氣之脈衝式生成，有可能加快清洗程序並且防止光學表面14a過熱。熟習此技藝者會理解到上述持續時間t1、△t1僅為範例值且可修改這些數值使其配合欲接受清洗之EUV微影系統內之每一個別EUV反射元件之狀況。
應理解到藉由增加通過熱燈絲之氫流量且/或將燈絲加熱至更高溫，供給氣體H2 會有更多部分被激活且因此清洗作業亦可被加快，這在曝光程序會在清洗期間被中斷的情況可能特別有用。但是，由於將燈絲加熱至更高溫也會導致環境更為加熱，必須在清洗速度與加熱之間做出抉擇。就得到充分冷卻(譬如用水當作冷卻液)的EUV反射元件來說，燈絲可被加熱至更高溫度，這在清洗作業係於通常呈現一相對較大厚度污染層之EUV反射光學元件譬如照明系統3之第一或第二EUV反射光學元件9、10上進行時特別合用。就投影系統4之第三和第四EUV反射光學元件13、14來說，加熱的問題較大且意料中較少污染，故燈絲之溫度在此情況中可被設定成一較低值。無論如何，當進行脈衝式清洗時，在曝光程序期間，污染物生長速率及污染物移除速率可達平衡，使得EUV反射光學元件之污染水準在曝光期間保持恆定。
第6圖示出一裝置，其與第4圖所示裝置不同之處在於清洗頭19不包括一產生電場的實體。供給氣體流過被加熱至大約2000℃之燈絲31，此溫度足以使分子氫H2 裂解成原子氫H‧。為了加熱，電源32連接到燈絲之兩端35a、35b。在第6圖所示裝置中，加熱較不成問題，因為使用一冷卻單元(圖中未示)冷卻EUV反射光學元件14，使得通過燈絲31之電流I在清洗過程中保持恆定處於一約2000℃之溫度，如第7圖所示，該圖亦示出清洗氣之流率F。
第6圖裝置與第4圖裝置之差異更在於一呈包括鋅(Zn)或錫(Sn)之焊料形式易於產生氫誘致除氣產物的組件35，其係設置在EUV反射光學元件14之基板18上。清洗頭19經設置離基板18一段距離、譬如約100mm，且由於組件35被定位在待清洗光學表面14a附近，來自清洗氣噴流20之清洗氣有一些會與組件35發生接觸且使組件35頂上之一氧化物層(圖中未示)還原。由於在整個氧化物層移除之後，裸料可能蒸發，或者可能與原子氫形成氫化物(形成一氫誘致除氣產物)，此產物在沈積於EUV反射光學元件14之光學表面14a上時通常會產生不可逆污染，在光學表面14a附近有低蒸氣壓物質譬如Sn、Zn、Mn、Na、P、S、Si等存在的情況中，最好採取一脈衝式清洗策略，因為使譬如組件35上之氧化物層還原的程序會花費一段時間。在脈衝式清洗中，清洗氣脈衝C1之持續時間t2(幾分鐘、譬如十分鐘)經控制致使組件35上之氧化物層不被完全移除，且清洗氣脈衝C1與後續清洗氣脈衝C2間之持續時間△t2(譬如約20分鐘)經選擇為夠長使得組件35上之氧化物層得以復原，此復原程序可藉由將氧化劑局域性引導至組件35附近而加速。藉由依上述方式採用脈衝式清洗，有可能在易於產生氫誘致除氣產物之組件被定位在EUV反射光學元件或其附近的情況亦進行氫清洗作業。為確保在清洗過程中沒有氫誘致除氣產物產生，一呈質譜儀形式之氣體偵測器36連接到控制單元22，致使清洗氣噴流20可在萬一偵測到氫誘致除氣產物譬如錫、鋅或其氫化物時被立即關斷。依此方式，氧化物層之復原的起始可因測得除氣物產物而被觸發。
熟習此技藝者會理解到除了使用如第5圖和第7圖所示之矩形清洗氣脈衝C1、C2，亦可改以不同脈衝形狀之清洗氣脈衝用於清洗作業，在此情況中這些脈衝之持續時間通常被定義為全寬處於半最大值。
藉由上述裝置和方法，污染層15、15’可被以一極有效方式自光學表面9a、14a完全移除而不損及多層式系統16之材料。但除了自光學表面14a完全移除污染層15’的方式，亦有可能改採僅移除此層之局部，亦即透過清洗作業產生一期望形狀之污染層，該污染層之形狀經調適用於產生EUV微影系統1之一期望光學特質，譬如使其遠心率最佳化。控制單元22’或另一計算單元(圖中未示)可經設計用以根據EUV微影系統1之光學特質之測量結果計算EUV反射光學元件9至11、13、14上之污染層之期望形狀，舉例來說此可為利用適當感測器(譬如俗稱之狹縫感測器)以波動水準測量EUV輻射之強度分佈的方式進行。但對於第2圖所示不連續污染層15來說，沒有足夠材料產生一期望形狀，故污染層15要自光學表面14a完全移除。
除了碳，尚可能有其他污染物沈積在EUV反射光學元件上，譬如從晶圓12上之光阻劑除氣生成的污染物，例如在清洗期間從EUV源或從特殊材料釋出的硫化合物或金屬氫化物。熟習此技藝者會理解到此等污染物亦可利用上述方法及裝置有效地移除或避免。
今已以舉例方式提出較佳實施例之說明。經由以上說明，熟習此技藝者不僅會理解到本發明及其從屬優點，也會找出本文揭示之結構和方法的各種變化和修改。因此，本申請人意欲涵蓋落入由隨附申請專利範圍項暨其等效內容定義之發明精神和範圍內的所有此等變化和修改。
1．．．EUV微影系統
2．．．射束成型系統
3．．．照明系統
4．．．投影系統
5．．．EUV光源
6．．．光學路徑
7．．．準直器
8．．．單色鏡
9、10、13、14．．．EUV反射光學元件
9a、10a、13a、14a．．．光學表面
11．．．光罩
12．．．晶圓
15、15’．．．污染層
15、16．．．多層系統
17．．．頂層(帽單層)
18．．．表面
19、19a、19b、20．．．清洗頭
20a、20b、20．．．清洗氣噴流
21．．．平移傳動裝置
22．．．控制單元
23．．．監測光源
23’．．．光源
23a．．．分光器
23b‧‧‧反射鏡
24、24’‧‧‧空間解析偵測器
25、25’‧‧‧監測光線
26‧‧‧立體地圖
27a、27b‧‧‧傾斜機構
28‧‧‧溫度感測器
29‧‧‧貯氫槽
30‧‧‧供給氣體供應單元
31‧‧‧燈絲
32‧‧‧電源
33‧‧‧電場
34‧‧‧電壓產生器
34a‧‧‧反電極
35‧‧‧組件
35a、35b‧‧‧兩端
36‧‧‧氣體偵測器
C1、C2‧‧‧清洗脈衝
t1、△t1、t2、△t2‧‧‧時間
F‧‧‧流率
I‧‧‧電流
H2‧‧‧氣體
範例實施例示於示意圖式中且在下文說明。圖式中：
第1圖是一依據本發明一實施例之EUV微影系統的簡圖；
第2圖是一用於清洗第1圖之EUV微影系統之EUV反射元件一者的清洗裝置之一實施例的簡圖；
第3圖是一用於清洗第1圖EUV微影系統之另一EUV反射元件的清洗裝置之另一實施例的簡圖；
第4圖是一用於產生原子氫之清洗氣產生裝置之一實施例的簡圖；
第5圖是一第4圖清洗氣產生裝置之一激活單元和一供給氣體供應單元之工作循環的簡圖；
第6圖是一清洗氣產生裝置之另一實施例的簡圖；且
第7圖是一第6圖清洗氣產生裝置之工作循環的簡圖。
14．．．EUV反射光學元件
14a．．．光學表面
15．．．污染層
15、16．．．多層系統
17．．．頂層(帽罩層)
18．．．表面
19、20．．．清洗頭
20．．．清洗氣噴流
21．．．平移傳動裝置
22．．．控制單元
23．．．監測光源
24．．．空間解析偵測器
25．．．監測光線
26．．．立體地圖

Claims (39)

  1. 一種自一EUV反射光學元件(9、14)之一光學表面(14a、9a)至少部分地移除一污染層(15、15’)的方法，其係藉由使一較佳包括原子氫(H．)的清洗氣與該污染層(15、15’)接觸而達成，該方法包括以下步驟：將一清洗氣噴流(20、20b)導往該污染層(15、15’)以自該污染層(15、15’)移除物質，監測該污染層(15、15’)以產生代表該污染層(15、15’)之厚度的一信號，以及利用代表該污染層(15、15’)之厚度的該信號當作一反饋信號，使該清洗氣噴流(20、20b)相對於該光學表面(9a、14a)移動，進而控制該清洗氣噴流(20、20b)，其中該EUV反射元件(9、14)設置於一EUV微影系統(1)內，且其中代表該EUV微影系統(1)之至少一光學特性的一信號經判定且當作一輸入信號，用於控制該清洗氣噴流(20、20b)。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該清洗氣噴流(20、20b)之移動係藉由使該清洗氣噴流(20、20b)移位或藉由改變該清洗氣噴流(20、20b)相對於該光學表面(9a、14a)之方向的方式受控制。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中該清洗氣噴流(20、20b)是以一掃描方式而相對於該光學表面(9a、14a)移位或傾斜。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中至少另一清洗 氣噴流(20a)被導往該污染層(15、15’)以自該污染層(15、15’)移除物質。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中藉由產生該污染層(15、15’)之厚度分佈之一地圖(26)而監測該污染層(15、15’)之厚度。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之方法，該方法更包括產生清洗氣的步驟，該清洗氣之產生速率係根據該污染層(15、15’)之厚度而受控制。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中當該污染層(15’)之厚度低於一預定厚度時使用原子氫(H．)當作一清洗氣，該預定厚度較佳為10nm、更佳為5nm、特別是1nm的厚度。
  8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中在使用原子氫(H．)當作一清洗氣之前，藉由另一種清洗方法自該污染層(15’)移除物質，該另一種清洗方法較佳選自下列方法：濺射法，較佳使用氫、氦、氬、氖、或氪當作一濺射氣體；接觸式機械清洗法；熱致脫附法；及化學清洗法。
  9. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中該清洗氣選自：原子氫；原子氮；鹵化物類；氧自由基類；氬自由基類；氫自由基類；氖自由基類；氦自由基類；氪自由基類；純氣電漿及其混合物，特別是氬電漿和氧電漿。
  10. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中該清洗係在該EUV反射光學元件(9)受EUV輻射輻照期間進行。
  11. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中該清洗氣噴流(20)經控制用於自該光學表面(14a)移除整個污染層(15)。
  12. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中該清洗氣噴流(20b)經控制用於僅移除該污染層(15’)之部分物質，清洗後該污染層(15’)之物質的分佈具有一期望形狀。
  13. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中該光學特性選自下列特性：遠心率；透射度；一致度；橢圓率；及波前誤差。
  14. 一種產生一清洗氣噴流(20)的方法，該清洗氣噴流(20)較佳包括原子氫(H．)且被導往一EUV反射光學元件(14)之一光學表面(14a)上之一污染層(15)，該方法包括以下步驟：以一脈衝方式控制該清洗氣之產生速率，清洗氣脈衝(C1、C2)之持續時間(t1 、t2 )及相繼清洗氣脈衝(C1、C2)間之持續時間(△t1 、△t2 )經控制致使該EUV反射光學元件(14)之清洗被最佳化。
  15. 如申請專利範圍第14項之方法，其中該清洗氣脈衝(C1、C2)之持續時間(t1 )及該相繼清洗氣脈衝(C1、C2)間之持續時間(△t1 )經控制效使在該EUV反射元件(14)或其附近不會超過一最大溫度(TMAX )。
  16. 如申請專利範圍第14或15項之方法，其中該清洗氣脈衝(C1、C2)之持續時間(t2 )及該相繼清洗氣脈衝(C1、C2)間之持續時間(△t2 )經控制致使氫誘致除氣產物 之產生被阻止。
  17. 如申請專利範圍第14項之方法，其中該清洗氣係藉由激活較佳為分子氫(H2 )的一供給氣體產生，該清洗氣之產生速率係藉由較佳以一脈衝方式調整該供給氣體之激活速率控制。
  18. 如申請專利範圍第17項之方法，其中利用一旁熱式燈絲(31)激活該供給氣體，且其中為了調整激活速率，該燈絲(31)之溫度受到控制。
  19. 如申請專利範圍第17或18項之方法，其中該清洗氣之產生速率係較佳以一脈衝方式而藉由調整該供給氣體(31)之流率(F)控制。
  20. 如申請專利範圍第17或18項之方法，其中該供給氣體之壓力經選擇而在10-3 mbar至1mbar之範圍內，較佳在0.05mbar至0.5mbar之範圍內，更佳在0.1mbar至0.2mbar之範圍內。
  21. 如申請專利範圍第14項之方法，其中該清洗氣被依如申請專利範圍第1至12項中任一項之方法當作一清洗氣噴流(20)導往該污染層(15)。
  22. 一種用於自一EUV反射光學元件(14、9)至少部分地移除一污染層(15、15’)的清洗裝置(19至24、19a、19b、20a、20b、22’至24’、27a、27b)，該清洗裝置包括：一清洗頭(20、20b)，用於將一清洗氣噴流(19、19b)導往該污染層(15、15’)以自該污染層(15、15’)移 除物質；一監測單元(23、24、23’、23a、23b、24’)，用於監測該污染層(15、15’)並用於產生代表該污染層(15、15’)之厚度之一信號；至少一移動機構(21、27a、27b)，用於使該清洗頭(19、19a、19b)相對於該光學表面(14a、9a)移動；及一控制單元(22、22’)，其利用代表該污染層(15、15’)之厚度之該信號當作一反饋信號控制該清洗頭(20、20b)之運動，其中該EUV反射元件(9、14)設置於一EUV微影系統(1)內，且其中代表該EUV微影系統(1)之至少一光學特性的一信號經判定且當作一輸入信號，用於控制該清洗氣噴流(19、19b)。
  23. 如申請專利範圍第22項之清洗裝置，其包括至少另一清洗頭(20a)，用於將另一清洗氣噴流(19a)導往該污染層(15’)。
  24. 如申請專利範圍第22或23項之清洗裝置，其中該監測單元包括一空間解析偵測器(24、24’)，用於產生該污染層(15、15’)之厚度之一地圖。
  25. 如申請專利範圍第22或23項之清洗裝置，其中該監測單元包括至少一光源(23、23’)、電子源或離子源，用於將監測光線(25、25’)、監測電子或監測離子導往該光學表面(14a、9a)。
  26. 如申請專利範圍第22或23項之清洗裝置，其中該移動機構包括至少一平移傳動裝置(21)，用於使該清洗頭 (19)依至少一軸線(x、y、z)之方向移位。
  27. 如申請專利範圍第22或23項之清洗裝置，其中該移動機構包括一傾斜機構(27a、27b)，用於使該清洗頭(19a、19b)相對於該光學表面(9a)旋轉。
  28. 如申請專利範圍第22或23項之清洗裝置，其中該控制單元(22、22’)經設計用於以一掃描方式控制該清洗頭(19、20b)之運動。
  29. 一種清洗氣產生裝置(19、22、28、32、34、34a)，其包括：一清洗氣產生器(19)，用於產生欲導往一EUV反射光學元件(14)之一光學表面(14a)上之一污染層(15)的一清洗氣噴流(20)；及一控制單元(22)，用於以一脈衝方式控制該清洗氣之產生，清洗氣脈衝(C1、C2)之持續時間(t1 、t2 )及相繼清洗氣脈衝(C1、C2)間之持續時間(△t1 、△t2 )經控制致使該EUV反射光學元件(14)之清洗被最佳化。
  30. 如申請專利範圍第29項之清洗氣產生裝置，其中該控制單元(22)控制該清洗氣脈衝(C1、C2)之持續時間(t1 )及該相繼清洗氣脈衝(C1、C2)間之持續時間(△t1 )致使在該EUV反射元件(14)或其附近不會超過一最大溫度(TMAX )。
  31. 如申請專利範圍第30項之清洗氣產生裝置，其更包括一溫度感測器(28)，用於偵測在該EUV反射元件(14) 或其附近之溫度(T)。
  32. 如申請專利範圍第29至31項中任一項之清洗氣產生裝置，其中該控制單元(22)控制該清洗氣脈衝(C1、C2)之持續時間(t2 )及該相繼清洗氣脈衝(C1、C2)間之持續時間(△t2 )致使氫誘致除氣產物之產生被阻止。
  33. 如申請專利範圍第32項之清洗氣產生裝置，其更包括一氣體偵測器(36)，用於偵測氫誘致除氣產物。
  34. 如申請專利範圍第29項之清洗氣產生裝置，其中該清洗氣產生器(19)包括一激活單元(31、32、34、34a)，用於藉由激活一供給氣體而產生該清洗氣，該控制單元(22)經設計藉由較佳以一脈衝方式調整該供給氣體之激活速率而控制該清洗氣之產生速率。
  35. 如申請專利範圍第34項之清洗氣產生裝置，其中該激活單元包括至少一旁熱式燈絲(31)，該控制單元(22)經設計用於控制該燈絲(31)之溫度藉以調整該激活速率。
  36. 如申請專利範圍第34或35項之清洗氣產生裝置，其更包括一供給氣體供應單元(30)，該控制單元(22)經設計較佳以一脈衝方式控制該供給氣體從該供給氣體供應單元(30)送往該激活單元(31、32、34、34a)之流率。
  37. 如申請專利範圍第36項之清洗氣產生裝置，其中該供給氣體供應單元(30)經設計以一在10-3 mbar至1mbar之範圍內、較佳在0.05mbar至0.5mbar之範圍內、更佳在0.1mbar至0.2mbar之範圍內的壓力提供該供給氣 體。
  38. 一種用於使一光罩(11)上之一結構映照至一光敏基板(12)上的EUV微影系統，其包括：至少一EUV反射光學元件(9至11、13、14)；至少一如申請專利範圍第21至27項中任一項的清洗裝置及/或至少一如申請專利範圍第28至36項中任一項的清洗氣產生裝置。
  39. 如申請專利範圍第38項之EUV微影系統，其更包括一EUV光源(5)，該EUV反射元件(9至11、13、14)設置於該EUV光源(5)之一光學路徑(6)中，該監測單元(23、24、23’、23a、23b、24’)及/或該清洗頭(20、20b)設置於該光學路徑(6)以外。
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