用於監視和控制在沉浸光刻系統中成像的方法和設備的製作方法
2023-10-09 01:43:24 2
專利名稱：用於監視和控制在沉浸光刻系統中成像的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及集成電路製造的領域，更特別的是，涉及用於通過沉浸光刻(immersion lithography)監視和/或控制晶片成像的方法和設備。
背景技術：
晶片上的多種集成電路(IC)結構的形成經常依賴光刻過程，其有時也被稱為光刻蝕法(photolithography)。例如，通過使光能經過具有把所需的圖案成像到光阻(PR)層的布置的掩模(mask)(或中間掩模(reticle))，能夠從PR層形成圖案。結果，圖案被傳遞到PR層。在PR被充分曝光並且在顯影周期(development cycle)過後的區域內，PR材料能夠變成可溶解的，使其能夠被除去，以便選擇性地對在下層(underlying layer)(例如半導體層、金屬層或含金屬層(metal containinglayer)、絕緣層等)進行曝光。不曝光至閥值數量的光能的部分PR層將不被除去，並用作保護下層。然後，下層被曝光的部分能夠被蝕刻(例如，通過使用化學的溼式蝕刻或乾式反應離子蝕刻(dry reactive ionetch)(RIE))，使得從PR層形成的圖案被傳遞到下層。可選的，PR層可被用於阻擋摻雜物注入下層受保護的部分，或用於阻止(retard)下層的受保護部分的反應。此後，PR層的剩餘部分能夠被除去。
在IC製作技術中存在一種普遍的趨勢，即，對多種結構被布置所使用的密度進行增大。結果，存在相應的增大光刻系統的分辨(resolution)能力的需要。對於傳統的光學光刻而言，一個有前途的選項是被稱為沉浸光刻的新一代光刻技術。在沉浸光刻中，通過光刻系統要被成像的晶片被放置在液體介質中，帶有圖案的光傳輸經過液體介質。沉浸介質(immersion medium)代替傳統上存在於傳統的乾式光刻成像系統的最後的透鏡和晶片之間的空氣間隙。
不過，實施沉浸光刻的嘗試遭遇到了很多挑戰。例如，存在於沉浸介質中的雜質(或多個雜質)能夠對入射到晶片上的曝光圖案的質量產生不利的影響。
因此，在該技術中存在這種需求，即，改進的沉浸光刻系統和使用沉浸光刻系統控制成像的相關方法。
發明內容
根據本發明的一個方面，本發明涉及沉浸光刻系統的監視方法。該方法可包括把要被曝光的晶片浸入液體沉浸介質；引導雷射束通過曝光圖案被配置穿過的沉浸介質的容積；並確定超過預定閥值的雷射束的一部分是否變成發散的，由此表明在所穿過的容積中雜質是存在的，並且沉浸介質處於無法接受使用曝光圖案來曝光晶片的狀態。
根據本發明的另一個方面，本發明涉及用於沉浸光刻系統的監視和控制系統。該沉浸光刻系統可以包括例如腔體和成像系統，腔體用於接收要被曝光的晶片，並把晶片浸入到沉浸介質中，成像系統用於把曝光圖案導向晶片並通過沉浸介質。監視和控制系統包括沉浸介質監視子系統，其包括用於引導雷射束通過曝光圖案被配置穿過的沉浸介質的容積的雷射器；以及檢測器組件，其用於在雷射束離開所穿過的容積後對其進行接收，並用於輸出信號，該信號包含沉浸介質中存在或不存在雜質的指示性信息；以及控制器，該控制器對信號進行接收和分析，以確定沉浸介質是否處於可接受使用曝光圖案來曝光晶片的狀態。
參考下面的描述和附圖，本發明的這些特徵和其他特徵將是顯而易見的，其中圖1是示例性集成電路處理布置的示意性框圖；以及圖2是用於示例性集成電路處理布置的沉浸介質監視和控制組件的示意性框圖。
具體實施例方式
在下面詳細的描述中，一些相應的組件被賦予相同的附圖標記，而無論它們是否在本發明的不同實施例中被示出。為了以清楚和簡明的方式對本發明進行說明，附圖可以不必按比例，並且某些特徵可以用示意性的形式被示出。
這裡的描述以製作具有形成於其上的集成電路(IC)的晶片的示例性內容被給出。示例ICs包括由數千或數百萬個電晶體、快閃記憶體陣列或任何其他專用電路製成的通用微處理器。不過，本領域技術人員將能理解，這裡描述的方法和設備也能應用於利用光刻進行製造的任何物品，例如微型機械、磁碟驅動器磁頭、基因晶片、微電子機械系統(MEMS)等的製作中。
這裡描述的設備和方法能夠提供給用於沉浸光刻的關鍵參數的實時檢測。也就是，雜質(或多個雜質)存在或不存在能夠得到監視，以確定對於曝光晶片而言，條件是否是有利的。例如，雜質可以包括例如懸浮在沉浸介質24中的微粒。示例微粒包括、但不限於灰塵、汙染物、零落的光阻塊等。雜質還可以包括氣泡，例如陷入沉浸介質24的空氣泡或其他氣體泡。雜質還可以是帶有粘附於其上的氣泡的微粒。即使非常小的雜質也能干擾沉浸光刻過程。因此，這裡描述的檢測設備能夠被構造成對沉浸介質中具有大約50nm到大約數微米尺寸的雜質進行檢測。
參考圖1，其示出了包括沉浸光刻系統10的示例性IC處理布置的示意性框圖，沉浸光刻系統10用於把圖案成像到晶片12或晶片12的區域上。例如，系統10可以是分步重複(step-and-repeat)曝光系統或分步掃描(step-and-scan)曝光系統，但不限於這些示例系統。系統10可以包括用於把光能16導向掩模18(有時被稱為中間掩模)的光源14。光能16可以具有例如深紫外(DUV)波長(例如，大約248nm或大約193nm)或真空紫外(VUV)波長(例如，大約157nm)。
掩模18選擇性地阻擋光能16，使得由掩模18限定的光能圖案16』向晶片12傳遞。例如分步器(stepper)組件或掃描器組件的成像子系統20繼續把通過掩模18傳輸的能量圖案16』導向晶片12上一系列所需的位置。成像子系統20可以包括一系列透鏡和/或反射鏡，用於對光能16』進行調整，並把其以成像(或曝光)光能圖案22的形式導向晶片12。
成像圖案22(或曝光圖案)由成像子系統20傳輸通過具有相對高的折射率(例如，大於1的折射率)的沉浸液或沉浸介質24。沉浸介質24可以是液體。在一個例子中，淨化的脫離子水(purified de-ionizedwater)可以與193nm光源14(例如，氬氟(ArF)雷射器)相結合進行使用。在另一個例子中，聚氟化醚(polyfluoroether)可以與157nm光源14相結合進行使用。
另外，參考圖2，其示出的是用於示例性IC處理布置10的沉浸介質監視和控制組件26的示意性框圖。就象由本領域普通技術人員所能理解的那樣，在沉浸介質24中雜質28的存在能夠對由成像子系統20輸出併入射到晶片12上的成像圖案22產生有害的影響。例如，一個或多個雜質28的存在能夠導致被製作在晶片12上的集成電路中的缺陷。
不受到理論的限制，雜質28存在的原因可以是多方面的。例如，沉浸介質24中的湍流(turbulence)可能導致氣泡形成和/或沉浸在沉浸介質24中。湍流的一個來源可能是晶片12可以安裝在其上並相對於成像子系統20移動的平臺(未示出)的運動。例如，晶片12可以被曝光，然後被移動大約30mm，到達新的位置並被停止，用於第二次曝光等。晶片運動速度可以是大約250mm/秒到大約500mm/秒。這種運動可能對沉浸介質24的性質產生可能導致雜質存在的湍流或其他變化。此外，可以預計，沉浸介質24可能被有目的地置於運動中(例如，在晶片12上的流動圖案(flow pattern)中)或經受水的壓力。在曝光期間，在光阻中可能產生氣體。這些氣體在沉浸液中能夠溶解，最終導致氣泡形成。還可以預計，雜質28可能被攜帶在晶片上並被帶入沉浸介質24中，而雜質28離開晶片12並開始「漂浮」在沉浸介質24中。
因此人們希望，為了雜質28的存在而對沉浸介質24進行監視，並控制沉浸介質24，使雜質28的存在被檢測到。因此，組件26可以包括例如編程用於控制IC處理布置10的計算機的控制器30，以及沉浸介質控制子系統32。控制器10能夠接收輸入信號或來自沉浸介質監視子系統34的信號。
正如所指出的，成像子系統20可以包括輸出透鏡36或其他最後的光學結構。包括透鏡36的成像子系統20的至少一部分能夠進入包含沉浸介質24和晶片12的腔體38。透鏡36將與沉浸介質24密切接觸，使得由透鏡36輸出的成像圖案22經過沉浸介質24進行投影，併入射到被布置或浸入在沉浸介質24內的晶片12的至少一部分上。
成像圖案22的曝光域中的沉浸介質24的容積(例如，成像圖案22穿越經過的沉浸介質24的一部分的容積)在這裡將被稱為穿越的容積(traversed volume)40。在一個實施例中，透鏡36可以被布置在晶片12上方大約1mm。不過，透鏡36和晶片12之間的距離可以根據照明波長、沉浸介質24、特殊的處理布置10、在晶片12上被製作的器件、所使用的特定的光阻等而有所不同。在某些布置中，穿越的容積可以是大約25mm寬和10mm長，雖然這些參數可能變化很大。
監視子系統34包括用於監視沉浸介質24或沉浸介質24的一部分，例如沉浸介質24的穿越的容積40部分的設備，用於雜質28的存在。監視子系統34可以包括例如雷射束源42和檢測器組件44。檢測器組件44可以使用例如光電倍增管進行實施。在一個實施例中，由雷射器42產生的光束46的直徑是數百微米。因此，由一個或多個雷射器42產生的多光束46能夠被用於貫穿穿越的容積40的整個容積對沉浸介質24同時進行監視。如果需要，可以增加其他的檢測器組件44。為了簡便起見，僅與一束光46相關的監視被示出並描述。不過，對於本領域普通技術人員而言，實施多光束系統應是顯而易見的。在一個可選實施例中，可以經過穿越的容積40對一個或多個光束46進行掃描，以便貫穿穿越的容積40對沉浸介質24進行監視。
雷射器42應該被選擇用於產生輸出波長，以避免布置在晶片12上的光阻的活化(activation)。例如，波長應該在大約300nm或300nm以上(例如，在可視頻譜中)，但這個參數可以根據所使用的光阻的性質而改變。在一個實施例中，可以使用氦氖(HeNe)雷射器。
腔體36可以包括入口窗48和出口窗50，由雷射器42產生的光束46經過入口窗48進入腔體38，該光束經過出口窗50離開腔體38。窗48、50對由雷射器40產生的光束46的波長應該是能透射的，並可以包括防反射的塗層或用於促進光束46傳輸的其他機構。
如果光束46不遇到雜質28，光束46將基本上直接通過沉浸介質24。結果，光束46將入射到檢測器組件44上，處在可預料的位置中和/或具有可預料的強度。通過檢測器組件44能夠產生和輸出可表示光束46的位置和/或強度的信號。通過檢測器組件44輸出的信號可以被控制器30接收。在一個實施例中，控制器30被編程，用於分析從檢測器組件44所接收的信號。如果控制器30確定光束46沒有遇到雜質28，則能夠得出結論，即，存在對晶片12進行曝光的有利條件。因此，可以對控制器30進行編程，用於向處理布置10發送控制命令，以便曝光晶片12。
在光束46的確遇到雜質28的情況下，光束46的大部分可能直接通過沉浸介質24併入射到檢測器44上。不過，在某些情況下，入射到檢測器組件44上的光束將是變小的光束46』(例如，具有不同於所需的位置和/或具有小於所需的強度)。
同樣，當雜質28存在時，光束46的一部分可能變成散射的，以形成散射光部分52。檢測器組件44可以被配置成對散射光部分52和/或變小的光束46』進行檢測。在散射光部分52和/或變小的光束46』的檢測的基礎上，檢測器組件44可以被配置成產生包含信息的信號，該信息表明雜質28幹擾了光束46。該信息可以包括關於被檢測的散射光部分50的位置和強度和/或變小的光束46』的位置和強度的數據。
該信號能夠被控制器30接收，然後控制器30被編程用於處理信號。在一個例子中，控制器30能夠確定散射光部分52是否包含低於閥值數量(例如，表明雜質28存在)或高於閥值數量(例如，表明雜質28不存在)的光量。在另一個例子中，雜質28存在或不存在可以通過把涉及入射到檢測器組件44上的光束46或變小的光束46』的信息(例如，位置和/或強度值)與所需的結果進行比較而被確定。仍在另一個例子中，來自散射光部分52和/或光束46(或變小的光束46』)的信息的結合可以被用於對雜質28的存在或不存在進行監視。
由控制器30進行處理與在至少穿過的容積40內識別雜質28應該是一致的，由於沉浸介質24內的條件可能不利於獲得晶片12的令人滿意的曝光，所以可以對控制器30進行編程，用於推遲晶片12的曝光。
如所表明的，多光束可以用於在穿過的容積40的多個位置處，如果不是所有的穿過的容積40，對雜質28(或多個雜質)的存在進行監視。可選的，一個或多個光束可以越過穿過的容積40進行掃描，用於在穿過的容積40的多個位置處，如果不是所有的穿過的容積38，對雜質28(或多個雜質)的存在進行監視。在這些實施例中，檢測器組件44(或多個組件)可以被配置成用於為控制器30產生合成信號或多個信號。
在一個實施例中，通過檢測器組件的光的測量或來自監視子系統34的原始數據能夠以輸入信號或多個輸入信號的形式從檢測器組件44傳輸到控制器30，其中，雜質28的檢測能夠由監視子系統34確定。控制器30可以對輸入信號進行處理，以確定雜質28是否存在於穿過的容積40中的任何位置。
如果雜質28沒有被檢測到，則控制器30可以對系統10發出命令，以曝光晶片12。不過，如果雜質28被檢測到，則可以得出結論，即，條件不利於曝光晶片12，並且控制器30被編程，用於推遲曝光晶片。在後一種情況下(即，當雜質28被檢測到時)，控制器30可以被編程，用於執行一個或多個特殊的動作。例如，控制器28可以被編程，以簡單地等待預定的時間段，在這段時間內，預計雜質28將從穿過的容積40移出。預定時間段之後，沉浸介質監視子系統34可以被控制用於對雜質28的存在進行再次測試。在另一個實施例中，控制器30被編程用於採取校正動作。示例校正動作可以包括向沉浸介質控制子系統32發送命令，例如用於減小或增大沉浸介質24流動速度的命令，以便增大沉浸介質24的壓力(例如，試圖擠出或溶解雜質28)等。在另一個實施例中，控制器30可以被編程，用於警告操作者對於成像晶片12的不利環境。警告操作者可以被預定用於這種情況，即，沉浸介質24的重複測量已經揭示了雜質28的存在。仍在另一個例子中，控制器30可以被編程，用於實施多於一個前述的功能，例如等待預定的時間段，並採取校正動作。
雖然本發明的特殊實施例已經得到詳細描述，可以理解，本發明不被相應地限制在該範圍內，而是包括在後附的權利要求的項目和精神內的所有的變化、更改和等價體。
權利要求
1.一種監視沉浸光刻系統(10)的方法，其包括把要被曝光的晶片(12)浸入液體沉浸介質(24)中；引導雷射束(46)通過曝光圖案(22)被配置穿過的所述沉浸介質的容積；以及確定超過預定閥值的雷射束的一部分是否變成發散的，由此表明在所述穿過的容積中雜質是存在的，並且所述沉浸介質處於無法接受使用所述曝光圖案來曝光所述晶片的狀態。
2.根據權利要求1所述的方法還包括如果所述確定表明所述雷射束的散射部分低於所述預定閥值，則使用所述曝光圖案曝光所述晶片。
3.根據權利要求1-2的任何一項所述的方法，其中，所述確定通過分析信息被實現，所述信息被選自所述散射光的強度、所述散射光的位置以及它們的組合。
4.根據權利要求1所述的方法，其中，所述確定通過分析信息被實現，所述信息被選自入射到檢測組件上的所述雷射束的強度、入射到檢測組件上的所述雷射束的位置以及它們的組合。
5.根據權利要求1-4的任何一項所述的方法，其中，所述整個的穿過的容積受到監視，用於所述雜質的所述存在。
6.根據權利要求5所述的方法，其中，多雷射束被用於對所述雜質的所述存在進行監視。
7.根據權利要求5所述的方法，其中，至少一個雷射束通過穿過的容積進行掃描，用於對所述雜質的所述存在進行監視。
8.根據權利要求1-7的任何一項所述的方法還包括控制所述沉浸光刻系統，用於如果所述沉浸介質處於無法接受使用所述曝光圖案來曝光所述晶片的狀態，則推遲曝光所述晶片。
9.一種用於沉浸光刻系統(10)的監視和控制系統，所述沉浸光刻系統包括用於接收要被曝光的晶片(12)並把所述晶片浸入沉浸介質(24)中的腔體(38)，以及用於把曝光圖案(22)導向所述晶片並通過所述沉浸介質的成像子系統(20)，其包括沉浸介質監視子系統(34)，其包括用於引導雷射束(46)通過所述曝光圖案被配置穿過的所述沉浸介質的容積的雷射器(42)，以及檢測器組件(44)，其用於在所述雷射束離開所述穿過的容積後接收所述雷射束，並用於輸出包含沉浸介質中存在或不存在雜質的指示性信息的信號；以及控制器(30)，所述控制器接收並分析所述信息，用於確定所述沉浸介質是否處於可接受使用所述曝光圖案來曝光所述晶片的狀態中。
10.根據權利要求9所述的監視和控制系統，其中，如果所述確定表明所述雷射束的散射部分低於所述預定閥值，則所述控制器控制所述沉浸光刻系統使用所述曝光圖案以曝光所述晶片。
全文摘要
一種監視沉浸光刻系統(10)的方法，其中，晶片(12)可以被浸入液體沉浸介質(22)中，用於通過曝光圖案進行曝光。該方法對沉浸介質中雜質的存在進行檢測，以便由此確定該沉浸介質是否處於可接受使用曝光圖案來曝光晶片的狀態。用於沉浸光刻系統的監視和控制系統(26)也被公開。
文檔編號G03F7/20GK1826559SQ200480020864
公開日2006年8月30日 申請日期2004年7月23日 優先權日2003年8月11日
發明者H·J·萊文森 申請人:先進微裝置公司