浸没式光刻曝光系统及探测其中异物的方法技术方案

本发明专利技术涉及浸没式光刻曝光系统及探测其中异物的方法。具体地，本发明专利技术的实施方式提出了用于在浸没式光刻曝光机中探测颗粒或气泡的照明光的系统和方法等。更具体地，这里的实施方式提供了浸没式光刻曝光系统，其包括：用于保持晶片的晶片保持器、用于覆盖该晶片的浸液、分配和封锁所述浸液的浸头以及对该晶片上的抗蚀剂进行光刻曝光的光源。该系统还包括在浸头的第一位置的光探测器和在所述浸头中的第二位置的激光光源。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施方式描述了用于在浸没式步进投影光刻机(immersion lithography st印per)中用于探测颗粒或气泡的照明光的 系统和方法等。
技术介绍
在制造集成电路(IC )比如微处理器和存储器芯片中的光刻是一 种高度专门化的印刷工艺，用于将细节图案置于硅晶片上。通过确定 图案的掩模将包含所需图案的图像投影在晶片上。在通过掩模投射光 之前，对所述晶片涂敷薄层的被称为"抗蚀剂，，的感光材料。所述图像 图案的亮的部分引发化学反应，其使得抗蚀剂材料变得更易溶解，从 而在显影液中被溶解掉；所述图像图案的暗的部分仍然不溶解。在显 影之后，该抗蚀剂在整个晶片表面上形成精确匹配所需的掩模图案的 模印图案(stenciled pattern )。最后，在蚀刻工艺中将所述图案永久 转移到晶片表面上。在蚀刻工艺中，例如使用化学蚀刻剂来蚀刻晶片 表面没有被抗蚀剂保护的部分。这里所提到的很多传统工艺在在前的 专利和公开说明书中都有描述，比如美国专利申请公开说明书 No.2005/0213061A1，该公开在此通过引用结合进本说明书中。由于光刻的图像分辨率成为IC器件尺度缩放的限制因素，光刻元 件和技术的改进是更先进、小型IC的持续发展的关键。浸没式光刻正 在成为使光刻扩展到更小尺度的主要技术。但是，还存在几个实施浸 没式光刻的实际问题，包括维持纯的无障碍传输介质以及设备和具 有浸液介质的晶片的兼容性。在6mm以下的工作距离上的光吸收率为 5%并且折射率11为1.47的纯净脱气水可以是用于浸没式光刻的合适的 介质。但是，可能无意地向传输介质中引入微粒、碎屑以及其它异物，由此不利地影响了图像分辨率。此外，仍存在在扫描工艺期间容易形 成气泡的问题。光刻膝光设备上的台在晶片上从一个位置步进到另一个位置，对每一个场扫描中间掩模版(reticle)图像。为得到更高的 产率，所述台必须快速加速，准确地移到下一个场位置，停下来,扫描 图^f象，然后步进到下一个位置，所有这些动作都在短时间内进行。水 介质易在靠近移动表面的易形成气穴的水层(cavitation-prone water layer)中形成孩支米泡和纳米泡。
技术实现思路
本专利技术的实施方式提出了用于在浸没式步进光刻机中用于探测 颗粒或气泡的照明光的系统和方法等。更具体地，这里的实施方式提供 了浸没式光刻曝光系统，其包括:用于保持晶片的晶片保持器、用于覆 盖该晶片的浸液、封锁浸液的啄光头以及用于对晶片上的抗蚀剂进行 光刻膝光的光(曝光)源。该系统还包括至少一个在浸头第一端的光 探测器，可以包括在浸头第二端的激光光源。该光探测器也可以靠近 浸头的第二端、第三端和/或第四端。膝光源和激光光源都照射浸液。在浸液中的异物散射这种光。散 射的光通过光探测器采集，由此识别浸液中的异物。该系统还包括至 少一个透镜，其中该透镜将散射的光汇聚到光探测器上。该透镜靠近 浸头的第一端、第二端、第三端和/或第四端。该光源被设置在浸头的外部。这里的实施方式还包括在浸没式光刻瀑光系统中探测异物的方 法，其步骤如下首先，用来自光源的光对晶片进行光刻曝光；接下 来，光透过覆盖晶片(或一部分晶片)的浸液，其中在浸液中的异物 散射光。然后，散射的光通过透镜汇聚到至少一个光探测器上，其中 该光探测器探测散射光。另外，该方法可以包括使激光光束透过浸液，其包括将该激光 光束定向为平行于晶片表面，其中浸液中的异物散射激光光束而产生 散射的激光光束。在此之后，通过透镜将散射的激光光束汇聚测器上，其中该光探测器探测散射的激光光束。因此，本专利技术的实施方式提供了一种用于通过监测散射的曝光辐 射探测浸液中的缺陷和气泡的方法。通过使用原有的光源，所需的硬 件改变量大大地降低了。另外，照射光的波长很短，使得其对小缺陷 更为敏感。这里的实施方式还提供了内置于浸头的外加独立光源的类 似光采集机制。结合附图和下面的说明将更好地领会和理解本专利技术的这些和其 它方面和目的。但是应理解，尽管指出了本专利技术的实施方式及其大量 的具体细节，作出下面的描述是为了说明而不是限制本专利技术。可以在 不脱离本专利技术的精神实质的范围内作出许多变化和修改，本专利技术包括 所有这样的修改。附图说明从下面结合附图的具体的说明中将更好地理解本专利技术，附图中图l为浸没式光刻膝光系统的剖面图2为显示光散射的浸没式光刻膝光系统的剖面图3为浸没式光刻啄光系统的顶视图4为信噪散射模式的示意图5的图表图解了信号对窗口高度的比。图6为显示激光光源的浸没式光刻啄光系统的透视图7为显示激光光源的浸没式光刻膝光系统的顶视图；以及图8为图解用于在浸没式光刻曝光系统中探测异物的方法的流程图。具体实施例方式参考下面说明中的附图和细节中说明的非限制性实施方式更完 全地解释了本专利技术及其各种特征和优点细节。应理解附图中图解的方 面没有必要按比例绘制。删除了对公知元件和工艺技术的描述以避免 不必要地模糊本专利技术的焦点。在此使用的例子只是为了方便理解，使 得可以实施本专利技术，并进一步使本领域普通技术人员能够实施本专利技术。 因此，不要将这些例子理解为是对本专利技术的范围的限制。本专利技术的实施方式提供了一种用于通过监测散射的啄光辐射探 测浸液中的缺陷和气泡的方法。通过使用原有的膝光辐射，所需的硬件改变的量大大地降低了。另外，膝光辐射的波长^^短(比如193nm)， 使得其对小缺陷更为敏感。这里的实施方式还提供了内置于浸头的外 加独立光源的类似光采集机制。更具体地，本专利技术的实施方式包括使用透镜，其组成光学步进光 刻机的浸头的内部的一部分。更大直径(更高数值孔径)的透镜提供 了更高的分辨率，也更为此应用所需。透镜面积越大，则分辨率越高。 采集透镜被设置为离开(图案)照明区域，这样就不考虑下面的构形 或者晶片上的抗蚀剂或ARC (减反射涂层)中的颗粒。从晶片上地构 形散射的光的大部分(其轨迹使其能够进入采集光学器件)将不得不 穿过相对较长的距离来通过ARC/抗蚀剂材料，从而被其吸收。仍会探 测到抗蚀剂顶面的缺陷。此外，在另一种实施方式中，用来采集散射 光的相似透镜可以用来汇聚光束，比如来自激光光源的光束，以形成 用于微粒/气泡探测的第二种实施方式。该透镜和光学元件被设计为允 许激光平行于晶片表面传播并和晶片表面尽可能接近。此笫二种实施 方式能够探测在关键印刷空间之外的缺陷(需要使激光不使抗蚀剂膝 光)。本专利技术的一些实施方式使用曝光用照射激光来提供用于颗粒或 气泡探测的光源。首先，这样的实施方式实施起来相对比较容易且便 宜，因为无需向浸头内集成照明系统(其已经是光刻系统的固有部分)。 第二，这些实施方式使用最优的光波长(人)，其为曝光波长，比如波 长为193nm。优选更短的波长，因为波长越短，散射效率越高；散射 和1/(V)成比例，这样即使缩短一点波长也能很大地提高散射效率。但 是，比曝光波长短得多的波长被浸液吸收，可能以不需要的图像产生对 图案化抗蚀剂的曝光。这样，在采用应用独立激光器的照明的第二类 型的实施方式中，必须使用比膝光波长更大的波长，从而降低了灵敏 度。第三，当采用曝光照明用于颗粒探测时，只从感兴趣区(也就是， 浸液在曝光期间由曝光光线照射的部分)探测该液体中的有散射作用 的颗粒/气泡的信号。余下的被限本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种浸没式光刻曝光系统，包括：用于保持晶片的晶片保持器；覆盖所述晶片的浸液；封锁所述浸液的浸头；至少一个在所述浸头中第一位置处的光探测器；以及光源，用于对所述晶片上的抗蚀剂进行光刻曝光，其中所 述光源还发光透过所述浸液到达所述光探测器，以识别所述浸液中的异物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：戴维V霍拉克，查尔斯W克伯格三世，古川俊治，彼德H米切尔，斯蒂芬J霍姆斯，马克C哈克，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]