清洁装置和方法与流程

本发明涉及一种用于从光刻装置的光学元件去除污染物的装置。本发明具有与euv光刻装置和euv光刻工具有关的特定但非排他性用途。本发明还涉及用于从光刻装置的光学元件去除污染物的方法、光刻工具以及这种装置或方法在光刻装置或光刻过程中的用途。

背景技术：

1、光刻装置是一种被构造为将期望图案施加到衬底上的机器。光刻装置可以用于制造例如集成电路(ic)。例如，光刻装置可以将在图案形成装置(例如，掩模)的图案投射到设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。

2、为了将图案投射在衬底上，光刻装置可以使用电磁辐射。这种辐射的波长决定了可以在衬底上形成的特征的最小尺寸。与使用例如波长为193nm的辐射的光刻装置相比，使用波长在4nm至20nm范围内(例如，6.7nm或13.5nm)的极紫外(euv)辐射的光刻装置可以用于在衬底上形成较小的特征。

3、在光刻装置中可以使用图案形成装置(例如，掩模或掩模版)将图案赋予辐射射束。辐射被提供通过图案形成装置或被反射自图案形成装置以在衬底上形成图像。图案形成装置的表面上的污染可能会导致衬底上的制造缺陷。可以提供还被称为表膜的隔膜组件，以保护图案形成装置免受空气悬浮颗粒和其他形式的污染的影响。

4、在光刻中使用表膜是众所周知的且沿用下来的。光刻装置中的表膜是一种远离图案形成装置定位并且使用时在光刻装置的焦平面之外的隔膜(还被称为表膜隔膜)。由于表膜在光刻装置的焦平面之外，所以着陆在表膜上的污染颗粒在光刻装置中是离焦的。因此，污染颗粒的图像不会被投射到衬底上。如果表膜不存在，则着陆在图案形成装置上的污染颗粒可能会被投射到衬底上，并且可能会将缺陷引入到所投射的图案中。

5、即使表膜保护掩模版不受污染物的影响，由于来自表膜的材料可能会在操作期间被转移到掩模版上，所以表膜本身也可能是污染源。同样，可能需要时常清洁光刻装置内的其他光学元件，诸如反射镜、传感器或表膜。光学元件可能对受到清洁所引起的损坏敏感，并且选择错误的清洁装置或方法要么无法有效清洁光学元件，要么可能会损坏光学元件。

6、期望提供一种能够从光刻装置的光学元件(具体地，掩模版)去除污染的装置，并且提供用于从光刻装置的光学元件去除污染的方法。当然，尽管主要期望清洁光学元件，但是还可以使用该装置和方法来清洁光刻装置的非光学元件。本发明尝试解决清洁光刻装置的被污染的光学元件的问题中的至少一些问题。

技术实现思路

1、根据第一方面，提供了一种用于从光刻装置的光学元件去除污染物的装置，所述装置包括：用于接纳光学元件的腔室、被配置为提供气体的供气源、以及从气体生成离子的等离子体生成器或离子/电子源，其中该气体包括约0.01％体积含量至约10％体积含量的至少一种烃和/或约0.01％体积含量至约50％体积含量的he、ne或ar中的至少一种。

2、光学元件可以是光刻装置的掩模版、反射镜、传感器、表膜或收集器。优选地，光学元件是掩模版。

3、光刻装置(具体地，euv光刻装置)的掩模版包括钌包覆的多层反射镜的顶部上的吸收材料图案。入射在掩模版上的euv辐射被吸收材料吸收并且被掩模版的反射区域反射。这样，对辐射射束进行图案化。掩模版上存在不同形状和宽度的线，以便向euv辐射射束提供期望图案。掩模版的前侧(被辐射射束照射的一侧)包括暴露于辐射射束的两种不同材料，从而形成两个不同区域(即，具有覆盖层的反射区域以及吸收区域)。反射区域可以包括多层反射镜。诸如钌之类的覆盖层保护多层反射镜并且包括掩模版的前侧的反射部分。可以提供包括钽的吸收区域作为经图案化层，该经图案化层可以被设置在覆盖层的顶部上。附加地或可替代地，吸收层可以由移位旋转层替换，该移位旋转层主要更改所反射的辐射的相位，以对从掩模版的反射区域反射的辐射进行干涉，无论是相长干涉还是相消干涉，并且在抗蚀剂中形成期望图案。

4、如所提及的，表膜可以用于保护掩模版的表面。表膜位于与掩模版相距几毫米的位置，以使着陆在表膜上的小于大约10微米的颗粒不会对成像产生不利影响。一些表膜包括硅，无论它的形式是元素硅还是硅的化合物，诸如氮氧化硅或氧化硅或金属硅化物。操作时，表膜位于氢气气氛内。氢等离子体能够与表膜中的硅反应以形成挥发性硅化合物，诸如硅烷。然后，硅烷能够扩散远离表膜并且朝向掩模版。然后，硅烷分解，以在掩模版上沉积硅。硅可以优先沉积在掩模版的某些区域上，并且这会造成丧失掩模版的反射区域和吸收区域之间的对比度。反过来，还会对成像产生不利影响。硅可以在原位或当掩模版暴露于大气时被氧化。如果这种情况持续下去，掩模版的特征中的一些特征将会变得不合格，因此需要清洁或更换掩模版。由氢等离子体对光刻装置内的材料的作用引起的污染可以被称为氢等离子体诱导的除气(hio)沉积。

5、表膜中的氧化硅与氢等离子体的反应如下：

6、sio2+{h*+h+}＝>sih4+h2o

7、一旦气体被输送到掩模版，它就可以通过以下反应沉积硅：

8、sih4+ru(s)+{hveuv+h*+h+}＝＞ru(s)+si(s)

9、sih4+ta(s)+{hveuv+h*+h+}＝＞ta(s)+si(s)

10、光学元件还可能受到其他材料的污染。例如，操作时，表膜可以被加热到例如大约500℃或甚至更高。具有低蒸发焓的材料(诸如氧化钼)可以从表膜中蒸发并且向掩模版扩散，它们可以沉积在该掩模版处。

11、很难从掩模版上去除氧化硅或其他污染物材料。具体地，已经发现无法使用氢等离子体从掩模版去除氧化硅，其中氧化硅已经沉积在钌上。虽然卤素可以用于使用反应离子蚀刻去除氧化硅，但由于钼和硅比钌和钽更具反应性，所以损坏掩模版(具体地，多层反射镜的各层)的风险很高。使用cl、br或i来反应离子蚀刻氧化硅表明缺乏对光学元件的材料(诸如mo和si)的选择性和反应性，并且也会损坏ru和ta。氟也因其毒性和处理过程中的危险性而不适合使用。

12、已经发现，向氢等离子体中添加少量烃则会提供如下的等离子体，该等离子体对污染物(具体地，氧化硅)具有高度选择性并且对掩模版的表面的材料(具体地，钌和钽)具有温和性。在不希望受到科学理论约束的情况下，认为向气体添加烃则会产生包括碳物种的等离子体，这些碳物种对氧化硅具有反应性以提供气态碳物种，诸如一氧化碳或二氧化碳。可以通过ch3自由基的化学溅射和/或chx离子的选择性物理溅射来进行去除。另外，去除硅比去除氧化硅快，并且认为至少部分经由挥发性硅碳氢分子去除硅。如此，本发明允许从掩模版高度选择性地去除氧化硅，这在以前是不可能的。本发明的另一优点在于，如果烃中的任何碳沉积在掩模版前侧上，则可以通过氢等离子体容易去除碳。因此，在需要去除碳的情况下，可以调整气体的组成以减少或去除所存在的烃的量，使得气体可以去除任何所沉积的碳。然后可以再次调整气体的组成以包括用于剥离污染物的烃。

13、可替代地或附加地，可以向氢气或烃/氢气混合物中添加轻稀有气体，诸如he、ne或ar。已经发现he离子、ne离子或ar离子能够从掩模版前侧去除污染物，具体地，氧化钼。选择性由污染物和光学元件的材料的物理溅射阈值的差异提供。例如，溅射较轻元素(诸如si、o或p)所需的能量比溅射较重元素(诸如ru或ta)所需能量低约30ev至100ev。另外，某些污染物(诸如氧化钼)以其氧化形式比以其元素形式更容易去除。如此，更易于去除熔点低于元素形式的熔点的某些氧化物，而无需首先还原，因此不必包括烃。

14、在这种情况下，公开了三种气体混合物。首先，存在至少一种烃在氢气中的混合物，这有利于去除硅或氧化硅污染物。第二，存在至少一种烃，he、ne和ar中的至少一种在氢气中的混合物，这有利于去除硅或氧化硅污染物。第三，存在he、ne和ar中的至少一种在氢气中的混合物，这有利于去除氧化钼或相比于对应元素形式的蒸发焓具有较低的蒸发焓的任何氧化物。

15、至少一种烃可以是饱和、不饱和和/或部分氧化的烃。烃可以是甲烷、乙烷、丙烷或丁烷。优选地，烃为甲烷。至少一种烃可以是c1-c4烃。气体可以包括不同烃的混合物，或可以仅包含一种类型的烃，例如，甲烷。烃可以具有化学式cxhyoz，其中1≤x≤4，y≤10，z≤3。虽然可以使用长链烃，但这些烃的挥发性较低，产生颗粒的风险会更大，颗粒本身可能是污染物。如此，优选具有1个至4个碳原子的烃。甲烷是最优选的烃。虽然可以使用不饱和烃，但由于它们能够聚合形成更重的化合物，并且更有可能产生颗粒，所以它们不太优选。应当领会，气体内可能存在不可避免的杂质。

16、气体可以包括约0.1％体积含量至约10％体积含量的烃、约0.2％体积含量至7％体积含量的烃、或约0.3％体积含量至5％体积含量的烃、或约0.3％至3％体积含量的烃。可替代地或附加地，气体可以包括约0.1％体积含量至约50％体积含量的he、ne和ar中的至少一种，约0.1％体积含量至约10％体积含量的he、ne、和ar的至少一种，约0.2％体积含量至约7％体积含量的he、ne和ar中至少一种，约0.3％体积含量至约5％体积含量的he、ne和ar中至少一种。可以在装置或方法的操作期间更改气体的组成。

17、可以依据装置的清洁要求调整气体的精确组成。例如，在需要高度清洁的情况下，可以增加烃的比例，然后，如果观察到任何碳积聚，则可以减少烃的比例。换言之，可以选择气体的组成和/或清洁时间，使得在每去除一个si原子或o原子的清洁期间，就有特定数目的烃离子被输送到掩模版的表面，例如，这种数目可以大于10或大于100。同样，可以依据要去除的污染物的数量来选择和调整一种或多种惰性气体(当存在时)的浓度。

18、气体的余量可以是氢或氢/惰性气体混合物，具体地，包括he、ne或ar中的一种或多种。在光刻装置内使用氢，并且选择用于光刻装置的不同部件的材料以容许氢euv诱导等离子体的气氛。优选地，该气体不含卤素。虽然卤素可以用于清洁光学元件，但它们能够损坏光学元件和/或在光学元件上留下污染物，因此已经发现不期望包括卤素。如此，气体可以包含约0.01％体积含量至约10％体积含量的烃和/或约0.01％体积含量至约50％体积含量的he、ne和ar中的一种或多种，其余为氢且无卤素。应当领会，可能存在不可避免的杂质，包括卤素，但不有意包括卤素。

19、可以通过任何合适手段生成等离子体，并且本发明不特别局限于所使用的确切方法。用于生成所需等离子体的特别适当的手段包括电子回旋共振源或电子射束。

20、等离子体生成器可以被配置为在掩模版前侧或其他光学元件处生成等离子体，该等离子体具有能量为约1ev至约100ev(优选地，能量为大约5ev至30ev)的离子。如果离子的能量过高，则可能会开始损坏正在被清洁的光学元件。典型地，离子的能量介于大约1与50ev之间，优选地，介于大约10与30ev之间。

21、为了将掩模版前侧的离子能量增加到大约1ev与大约30ev之间，可以相对于装置的所接地的壁对掩模版前侧进行偏压。偏压的幅度可以从大约1v到大约30v。应当领会，在可能的情况下，还可以对其他要清洁的光学元件进行类似偏压。

22、装置可以包括一个或多个控制器，以控制腔室内的气体的组成和/或压力。如所提及的，可以根据需要调整气体的组成。同样，可能期望增加或降低腔室内的压力以实现最佳清洁。

23、装置可以包括调节单元。调节单元可以被配置为控制光学元件的温度。光学元件可以在暴露于等离子体期间被加热，因此期望具有可以控制温度的手段。

24、装置可以被配置为遮蔽光学元件的预选区域免受等离子体中的影响。如此，装置可以包括阻挡部或屏蔽件，该阻挡部或屏蔽件防止等离子体到达光学元件的容易因暴露于等离子体而被损坏的部分。例如，在光学元件是掩模版的情况下，掩模版的侧面和后部部分包括包含氧化硅的超低膨胀玻璃。如此，由于本文中所描述的等离子体特别适合于从表面去除氧化硅，所以如果超低膨胀玻璃要暴露于源自含烃气体混合物的等离子体，则它可能会被损坏。同样，一些掩模版或其他光学元件的表面上可能包括需要被保护以免受等离子体影响的区域。

25、装置可以被配置为响应达到预定清洁阶段而更改气体的组成。例如，在存在碳积聚的情况下，可以更改气体的组成以具有更高比例的氢，以便蚀刻掉碳沉积物。

26、污染物可能为氧化硅。虽然描述主要涉及氧化硅，但也发现本发明的装置和方法还能够去除处于不同氧化态的低溅射阈值金属(诸如mg、cu)或金属氧化物(诸如moo3(具有相对较低的蒸发焓))以及磷。如此，通过源自烃的离子和/或通过稀有气体离子进行物理溅射能够去除这种污染物，具体地，moo3。

27、根据本发明的第二方面，提供了一种从光刻装置的光学元件去除污染物的方法，该方法包括：提供气体，该气体包括约0.01％体积含量至10％体积含量的烃和/或约0.01％体积含量至约50％体积含量的he、ne和ar中的至少一种；将气体的至少一部分转化为离子或等离子体；并且使污染物与离子或等离子体接触以去除污染物的至少一部分。

28、如关于本发明的第一方面所描述的，向氢气添加烃和/或he、ne、ar，且随后在等离子体中存在烃或稀有气体离子将提供了一种等离子体，该等离子体能够通过反应化学溅射或选择物理溅射从表面选择性地去除污染物，具体地，氧化硅。先前，等离子体仅包括氢，并且这无法从光学元件去除氧化硅(包括当沉积在钌上时)，沉积在钌上的硅或氧化硅和/或其他氢诱导的除气污染元素由于钌对原子氢的高复合性质抵抗通过纯氢等离子体而进行的蚀刻。添加对沉积在钌上的元素具有物理选择性或化学选择性的气体可以克服这种影响。注意，可以通过纯氢等离子体来完全去除沉积在钌或钽或光学元件上的其他元素上对氢等离子体稳固的任何碳，并且注意，惰性气体离子或原子不能积聚在光学元件的最顶层中并且影响其反射率。

29、气体可能包括饱和、不饱和或部分氧化的烃。优选地，烃为甲烷。部分氧化的烃可以具有化学式cxhyoz，其中1≤x≤4，y≤10，z≤3。

30、气体可以包括约0.1％体积含量至约10％体积含量的烃、约0.2％体积含量至7％体积含量的烃、约0.3％体积含量至5％体积含量的烃或约0.3％体积含量至3％体积含量的烃。可替代地或附加地，气体可以包括浓度高达50％(优选地，0.1％至10％)的he、ne、ar中的一种或多种。气体可以包括约0.1％体积含量至约10％体积含量的he、ne和ar中的至少一种，约0.2％体积含量至约7％体积含量的he、ne和ar中的至少一种，约0.3％体积含量至约5％体积含量的he、ne和ar中的至少一种，或约0.3％体积含量至3％体积含量的he、ne和ar中的至少一种。

31、气体的余量可能是氢。优选地，气体不含卤素。

32、光学元件处的离子的能量范围为大约1ev至大约100ev，优选地，大约5ev至大约30ev。这可以通过控制光学元件表面上等离子体中电子的温度来实现，可选地，与光学元件表面的偏压结合。

33、一个或多个控制器可以控制气体的组成和/或压力。

34、方法还可以包括：控制光学元件的温度。如关于本发明的第一方面所描述的，这可以通过调节单元来实现。

35、响应于达到预定清洁阶段，可以更改气体的组成。例如，可以增加氢气在气体中的相对比例，以去除在清洁过程中观察到的或可能已经存在的任何碳积聚。

36、光学元件可以是掩模版、反射镜、传感器、表膜或收集器。尽管根据本发明的方法可以应用于其他表面和光学元件，但其主要是指对掩模版的清洁。掩模版与光刻装置的非光学元件相比对损坏更敏感，因此用于清洁非光学元件的清洁方法和装置不一定能够简单应用于包括掩模版或反射镜的光学元件。

37、可替代地或附加地，已经发现，包括高于室温的过氧化氢或食人鱼溶液(piranhasolution)的蚀刻过程的选择性足以去除某些污染物，诸如氧化钼，而不会对存在的任何ru或ta造成损坏。

38、根据本发明的第三方面，提供了一种光刻工具，该光刻工具包括受控环境，该受控环境具有用于接纳光学元件的支架、供气源和被配置为从气体生成离子的等离子体生成器或离子/电子源。

39、光学元件可以是掩模版、反射镜、传感器、表膜或收集器。

40、供气源可以被配置为提供具有如关于本发明的第一方面或第二方面所描述的组成的气体。

41、根据本发明的第四方面，提供了根据本发明的第一方面的装置或根据本发明的第二方面的方法在光刻装置或光刻过程中的用途。

42、应当领会，关于本发明的一个方面所描述的特征同样适用于本发明的任何其他方面。另外，关于各方面中的任一方面所描述的特征可以与关于本发明的其他方面中的任一方面所描述的特点相结合。

43、现在，参考对euv光刻装置的掩模版的清洁对本发明进行描述。然而，应当领会，本发明也可以应用于对光刻装置的其他光学元件的清洁，这些光学元件包括反射镜，诸如多层反射镜。