TWI606308B - 用於反射光學機構原位修復之方法及裝置 - Google Patents

Description

用於反射光學機構原位修復之方法及裝置

本發明揭露有關光學元件設計來在其經受污染 及磨損之環境中運作。此種環境之一範例為針對由源材料之放電或雷射剝離所生成的電漿產生極紫外線(EUV)輻射之裝置的真空腔體。此應用中，光學元件被使用來針對例如半導體光微影製程之真空腔體外部應用，譬如聚集及導引輻射。

極紫外線，例如電磁輻射，具有約為50nm或更 小之波長(有時亦稱為軟X射線(soft x-rays))，且包括約為13.5nm之光波長，其可用於光微影製程以在諸如矽晶圓之基體中生成極小的形貌體。

用於產生EUV光之方法包括將一靶材自液態轉 換成電漿態。靶材較佳地包括具有在EUV範圍內之一或更多放射線之至少一元素，例如氙、鋰或錫。在一通常稱為雷射生成電漿(LPP)之此種方法中，所需電漿可藉由使用一雷射束照射具有所需線放射元素之靶材。

一種LPP技術涉及產生靶材液滴之串流且以雷 射光脈衝照射至少部分液滴。以較為學術用語，LPP光源藉 由將雷射能量置入具有至少一種例如氙(Xe)、錫(Sn)、或鋰(Li)之EUV放射元素的靶材，產生具有幾10個電子伏特之電子溫度的高度離子化電漿。

在這些離子解除激發及復合其間所產生之能量 輻射，自電漿以各個方向放射。一常見配置中，一近乎垂直入射之鏡子(常稱為「聚集器鏡子」或簡稱「聚集器」)配置來聚集、導引(而在其他配置中為聚焦)光線至一中間位置。聚集的光線可接著自中間位置轉傳到一組掃描器光學系統，且最終至一晶圓。

譜線之EUV部分中，對於聚集器使用反射光學一 般被視為必要的。聚集器有利地在所涉及的波長下以多層鏡子(MLM)來實現。如同其名所示，此MLM一般由位於基礎或基體上方之材料替代層所組成。

光學元件必須放置在具有電漿之真空腔體內來 聚集與重新導引EUV光。腔體內之環境不利於光學元件，而因此限制其使用壽命，例如降低其反射性。此環境內之光學元件可能暴露在高能量離子或源材料之粒子下。源材料之粒子可污染光學元件暴露表面。源材料之粒子亦可造成MLM表面之實體損害及局部加熱。源材料可能與由MLM之至少一層製成之材料特別有反應，例如鉬及矽。即使使用如錫、銦、或氙之反應性較低的源材料，溫度穩定性、離子佈值及擴散問題仍可能需要被解決。

即使在這些嚴厲條件下，仍有用以增加光學元件 壽命之技術可實行。例如，可使用保護層或中間擴散層來 將MLM層與環境隔離。聚集器可加熱至一高的溫度，例如500℃，以自其表面將碎片蒸發。聚集器表面可使用氫基材料來清潔。可使用例如鹵素蝕刻物之蝕刻物，蝕刻來自聚集器表面之碎片，且在反射器表面附近產生屏蔽電漿。後兩者技術可自聚集器表面清除汙染的源材料，但它們自聚集器表面清除損壞的原始聚集器材料一般無效。因此仍然對於均較佳地不必將聚集器自其運作環境移除藉由清潔聚集器表面及自聚集器表面清除損壞的聚集器材料，而來延長聚集器壽命有一需求。依此想法，申請人揭露用於光學元件之原位清潔及表面修復的裝置。

以下呈現一或多個實施例之簡明概要以提供對 實施例之基本了解。此概要並未對所有預期實施例作廣泛綜覽，且不欲指明所有實施例之關鍵或主要元件，亦未描繪任何或所有實施例之範圍。其唯一目的係為以簡明形式呈現一或多個實施例之部分概念作為稍後所示之更詳細敘述的前言。

根據一態樣，本發明係為修復設置於真空腔體之 光學元件的方法，包含步驟如下：在光學元件位於真空腔體中時清潔光學元件之暴露表面，清除暴露表面上至少部分污染物，以產生一清潔後之暴露表面；及在光學元件位於真空腔體內時，將清潔後之暴露表面暴露在由離子槍產生之離子流中，以清除由於暴露在真空腔體內環境而受損之表面的至少些許區域。此清潔步驟可藉由使暴露表面經 受氫基材料來實行，且可自暴露表面清除實質上所有污染物。

此暴露步驟可清除已因暴露於真空腔體內之環 境而損壞之表面的實質上所有區域。此暴露步驟可包含下列額外步驟：使用一離子槍產生離子流，及導引離子槍使離子撞擊已因暴露於真空腔體內之環境而損壞之表面的至少些許區域或全部表面。

本發明另一態樣係為在用以產生半導體光微影 用之EUV光的系統中修復一多層鏡的方法，此多層鏡配置於真空腔體中，源材料於真空腔體中被蒸發以產生EUV光，此方法包含下列步驟：當多層鏡位於真空腔體中時清潔多層鏡之暴露表面，以清除暴露表面上至少些許源材料，以產生一清潔後的暴露表面；及當多層鏡位於真空腔體中時將清潔後的暴露表面暴露在離子流中，以清除已因暴露於真空腔體內之環境而損壞之表面的至少些許區域。

本發明又一態樣係為一裝置，其包含一真空腔 體、配置於真空腔體內之一光學元件、配置於真空腔體內之一離子源、及一致動器，其機械耦合至離子源且設置為響應一控制信號而將離子源對準光學元件之暴露表面的至少一部分。

本發明更一態樣係為用以針對半導體光微影產 生EUV光之裝置，此裝置包含一真空腔體，其中蒸發一源材料以產生EUV光；配置於真空腔體中之一多層鏡；配置於真空腔體內之一離子源；及一致動器，其機械耦合至離 子源且設置為響應一控制信號而使離子源對準光學元件之暴露表面的至少一部分。

20‧‧‧EUV光源

22‧‧‧雷射源

24‧‧‧靶材傳遞系統

26‧‧‧腔體

28‧‧‧照射區域

30‧‧‧聚集器

40‧‧‧中間點/中間焦點

50‧‧‧積體電路光微影工具

52‧‧‧矽晶圓工作件

100‧‧‧離子槍

110‧‧‧製程氣體

120‧‧‧幫浦

130‧‧‧掃描控制系統

140‧‧‧致動器

S1~S4‧‧‧步驟

圖1根據本發明之一態樣針對一雷射生成電漿EUV光源系統繪示一非依尺寸之整體廣泛概念的一概要示圖。

圖2係為聚集器表面損壞之一掃描式電子顯微鏡影像。

圖3係為聚集器表面損壞之一穿透式電子顯微鏡影像。

圖4為顯示用以清潔及修復圖1之聚集器30的製程步驟之流程圖。

圖5係為針對圖1之修復聚集器30之一配置之一實施例的圖式。

多種實施例現參照附圖敘述，其中使用相同參考數字表示相同元件。以下敘述中，為解釋目的，將說明許多特定細節以增進對一或多個實施例之詳盡了解。然而，在一些或所有實例中可明顯看出，以下所述之任何實施例可在不採用下列所述之特定設計細節的情況下被實施。其他實例中，為輔助一或多個實施例之敘述，習知結構及元件以方塊圖形式呈現。

一開始參照圖1，繪示一範例EUV光源之示意圖，例如根據本發明之一實施例的一態樣之一雷射生成電 漿EUV光源20。如同所示，此EUV光源20可包括一脈衝或連續雷射源，其可例如為一脈衝放電CO₂雷射源在10.6μm時產生輻射。此脈衝氣體放電CO₂雷射源可具有DC或RF激發運作在高功率及高脈衝重複率下。

此EUV光源20亦包括用以傳遞流體液滴或連續 流體束形式之靶材的靶材傳遞系統24。此靶材可由錫或錫化合物組成，亦可使用其他材料。靶材傳遞系統24將靶材引入一腔體26內部至一照射區域28，其中此靶材可被照射以生成電漿。一些情況中，電荷會置於靶材上以容許靶材朝向或遠離照射區域28。應注意的是本文所使用之照射區域係為可能發生靶材照射的區域，且甚至有時係為實際上未發生照射的照射區域。

接續圖1，光源20亦可包括一或多個光學元件， 諸如一聚集器30。此聚集器30可為一垂直入射反射鏡，例如實現作為MLM，亦即塗有Mo/Si多重層之碳化矽(SiC)基體，此基體又有額外薄障壁層積設於各介面以有效地阻擋熱誘發的層間擴散。其他諸如鋁或矽之基體材料亦可使用。聚集器30可為一扁長橢圓形式，其具有一孔徑以允許雷射光通過並到達照射區域28。此聚集器30可例如為具有在照射區域28之第一焦點及在一所謂中間點40(亦稱為中間焦點40)之第二焦點的一橢圓形態，其中於該中間點，EUV光可自EUV光源20輸出及輸入到例如積體電路光微影工具50，此工具50使用該光而例如以一習知方式處理矽晶圓工作件52。此矽晶圓工作件52接著以一習知方式另外處 理以獲得一積體電路裝置。

如同上述，諸如聚集器30之光學元件的設計中， 技術上的挑戰之一者係為延長其壽命。一般為一塗層之聚集器的表面，被例如錫之源材料汙染。使用一習知方式之氫基材料的原位清潔可用來清除來自聚集器表面之汙染物。原位聚集器清潔非常合於吾人期望，因為其大幅地縮短工具停機時間及降低替換聚集器之支出。然而，基於氫基材料的清潔方法並不能修復聚集器表面之損壞。此型態的損壞可能相當嚴重，如同分別為聚集器表面損壞之掃描式電子顯微鏡影像及穿透式電子顯微鏡影像的圖2及3所見。

因此，聚集器塗層之表面損壞在實行清潔後仍存 在。此種清潔後之表面損壞可導致聚集器反射率加速降低。為了在清潔而使得反射率接近一新聚集器後改善聚集器壽命，聚集器表面損壞處需要原位修復。當在此所使用時，「修復」及其相似詞表示清除一些或所有因暴露於腔體環境中之情況而損壞的聚集器材料。

為達到此目的，在一實施例中，本發明係為一種 聚集器表面之原位清潔及原位修復的方法。此方法現將配合圖4敘述，而圖4係為此發明之一實施例的流程圖。圖4所示之方法中，一特定源材料，亦即錫，被提及，但熟於此技者將會了解此方法同等適用於使用其他類型源材料之系統。

第一步驟S1中，系統使用基於氫基材料技術之一 習知技術或其他適合技術來清潔。清潔步驟S1施行到步驟S2中判定例如較佳地實質全部量之一預定量的錫已被清除為止。判定是否已清除足夠之錫，可用任何想要的方法達成。例如，步驟S1的完成可由量測來決定，譬如，藉由量測剩餘錫量，或僅是繼續實行步驟S1一段已判定能充分清除足夠之錫剩餘物的時間。

一旦在步驟S2中判定足夠的錫已自聚集器表面 清除，步驟S3中將一離子源或槍，諸如圖5中所示之離子槍100，引入真空腔體26。當在此使用時，「離子源」或「離子槍」表示特別適於在不產生污染粒子的情況下主要在一給定方向產生離子之一裝置；且特別排除產生附屬於一些其他諸如產生EUV光之程序的離子之裝置及設置。步驟S4中，離子槍藉由清除聚集器30表面之些許或所有損壞區域來修復聚集器表面。離子槍100藉由產生朝向聚集器30表面之離子流量來實現。離子之能量被選定以提供表面之有效濺鍍(典型地為200-1000V)。由於聚集器30表面之損壞係為侷限於表面下方，亦即於頭50nm左右中，離子撞擊將清除所有損壞區域並留下聚集器30之未損壞的內部層體。

如圖5中所示，離子槍100配置成與製程氣體110 流體連通，其中製程氣體可為氬氣或其他任何適合氣體，諸如氪氣或氦氣。製程氣體流入離子槍100之流量可為在0.1-10slm範圍內。

真空腔體26使用一幫浦120維持真空，其較佳地係為一高通量渦輪分子幫浦(大於500L/sec之抽泵速度)。

離子槍100可設置於靠近聚集器30之主要焦點， 且指向聚集器表面。此離子槍產生朝向聚集器之離子流，而射束在聚集器表面之橫截面尺寸較佳地依據離子槍100之特定設計在2-50cm範圍內。此射束可透過在掃描控制系統130之控制下對準或傾斜離子槍100來掃描聚集器表面。 掃描控制系統130可控制離子槍以修復聚集器30之全部表面，或僅聚集器30表面之選定面積。掃描控制系統130藉由對準離子槍100實現此功能，例如藉由透過控制機械耦合至離子槍100之一致動器140傾斜離子槍100之頭部。當在此使用時，一致動器係為用以響應一控制信號而造成移動之任何元件。掃描控制系統130可藉由可諸如響應使用者輸入或控制程式產生控制信號的任何裝置來具現，例如以對於熟於此技者易於明顯瞭解之方式適當規劃之一處理器。

離子槍100撞擊聚集器30表面之選定區域直到表 面之一預定量已清除。此可藉由量測依據清除材料之數量的參數來完成，例如反射率。此亦可藉由以離子撞擊表面之選定區域一段已判定能充分確保清除足夠材料之時間。

以上敘述包括一或多個實施例之範例。當然，不可能為了敘述先前所述實施例而闡述每個想得到的構件或方法組合，但熟於此技者可認知不同實施例的許多進一步之組合及排列係為可能的。因此，所述之實施例意圖含括落入後附申請專利範圍之精神及範圍內的所有此等變更、修改及變化。而且，對於「包括」一詞使用在詳細敘述或申請專利範圍中之程度而言，此用語意圖以類似「包含」 一詞在用於請求項中作為過渡語時被解釋地那樣，具涵括性。此外，雖然所述的態樣及/或實施例之元件可能以單數形容或請求，但除非明確敘述限制於單數，否則，複數係想得到的。另外，除非另有敘述，任何態樣及/或實施例之所有或一部分可配合其他任何態樣及/或實施例之所有或一部分來運用。

26‧‧‧腔體

30‧‧‧聚集器

100‧‧‧離子槍

110‧‧‧製程氣體

120‧‧‧幫浦

130‧‧‧掃描控制系統

140‧‧‧致動器

Claims (18)

1. 一種修復配置於真空腔體內之光學元件的方法，其包含下列步驟：於該光學元件位於該真空腔體內時，清潔該光學元件之一暴露表面，以清除至少些許該暴露表面上之一汙染物，以產生一清潔後之暴露表面；及於該光學元件位於該真空腔體內時，暴露該清潔後之暴露表面於由一離子槍產生之一離子流中，以清除已因暴露在該真空腔體內之環境而損壞的表面之至少些許區域。
2. 如請求項1之方法，其中該清潔步驟藉由將該暴露表面經受氫基材料來實行。
3. 如請求項1之方法，其中該清潔步驟把實質上所有該汙染物自該暴露表面清除。
4. 如請求項1之方法，其中該暴露步驟清除已因暴露在該真空腔體內之環境而損壞的表面之實質上所有區域。
5. 如請求項1之方法，其中該暴露步驟包含下列額外步驟：使用一離子槍產生該離子流；及導引該離子槍以使離子撞擊已因暴露在該真空腔體內之環境而損壞的表面之至少些許區域。
6. 如請求項1之方法，其中該暴露步驟包含下列額外步驟：使用一離子槍產生該離子流；及導引該離子槍以使離子撞擊已因暴露在該真空腔 體內之環境而損壞的表面之實質上所有區域。
7. 一種修復在用以產生半導體光微影用之極紫外線(EUV)光的系統中之多層鏡的方法，該多層鏡配置於蒸發一源材料以產生該EUV光之一真空腔體內，該方法包含下列步驟：於該多層鏡位於該真空腔體中時，清潔該多層鏡之一暴露表面，以清除至少些許該暴露表面上之源材料，已產生一清潔後的暴露表面；及於該多層鏡位於該真空腔體中時，暴露該清潔後的暴露表面於由一離子槍產生之一離子流中，以清除已因暴露在該真空腔體內之環境而損壞的表面之至少些許區域。
8. 如請求項7之方法，其中該清潔步驟藉由將該暴露表面經受氫基材料來實行。
9. 如請求項7之方法，其中該清潔步驟把實質上所有汙染物自該暴露表面清除。
10. 如請求項7之方法，其中該暴露步驟清除已因暴露在該真空腔體內之環境而損壞的表面之實質上所有區域。
11. 如請求項7之方法，其中該暴露步驟包含下列額外步驟：使用一離子槍產生該離子流；及導引該離子槍以使離子撞擊已因暴露在該真空腔體內之環境而損壞的表面之至少些許區域。
12. 如請求項7之方法，其中該暴露步驟包含下列額外步驟：使用一離子槍產生該離子流；及 導引該離子槍以使離子撞擊已因暴露在該真空腔體內之環境而損壞的表面之實質上所有區域。
13. 一種裝置，包含：一真空腔體；設置於該真空腔體內之一光學元件；設置於該真空腔體內之一離子源；及一致動器，其機械耦合至該離子源且配置來響應一控制信號而將該離子源對準該光學元件之一暴露表面的至少一部分。
14. 如請求項13之裝置，其中該離子源產生一射束，且其中該射束在該暴露表面上之橫截面尺寸係在約2至50cm的範圍內。
15. 如請求項13之裝置，更包含連接來提供該控制信號給該致動器以對準該致動器之一掃描控制系統。
16. 一種用以產生半導體光微影用之EUV光的裝置，此裝置包含：蒸發一源材料以產生該EUV光之一真空腔體；設置於該真空腔體中之一多層鏡；設置於該真空腔體內之一離子源；及一致動器，其機械耦合至該離子源且配置來響應一控制信號而將該離子源對準該多層鏡之一暴露表面的至少一部分。
17. 如請求項16之裝置，其中該離子源產生一射束，且其中該射束在該暴露表面上之橫截面尺寸係在約2至50cm 的範圍內。
18. 如請求項16之裝置，更包含連接來提供該控制信號給該致動器以對準該致動器之一掃描控制系統。