用来确定和控制污染的系统和方法技术方案

优选的实施方案包括在半导体加工系统中用来监测放置在气流中的过滤器的性能的方法。该方法包括在过滤器上游的某个位置抽取气流样品以检测出现在气流中的分子污染物；识别上游污染物的目标物种；选择浓度高于目标物种浓度的污染物的非污染物种；在众多位置测量气流中的非污染物种；以及依据非污染物种的测量结果确定过滤器关于目标物种的性能。众多位置包括在过滤器下游的位置和在过滤器里面的位置。此外，用来监测的方法包括产生在过滤器上游某个位置采样的气流的色谱的数字表达。用来监测的方法包括分子量低于目标物种的非污染物种。除此之外，在用来监测的方法中采样步骤包括收集难熔的化合物，高分子量化合物和低分子量化合物。过滤器包含吸附性物质。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
相关的专利申请这份申请是2001年9月24日申请的共同未审的美国专利申请第09/961,802号的部份继续申请。上述申请的全部内容在此通过引证把完整地并入本文。本专利技术的现有技术半导体制造者继续测量和控制处理环境中的污染水平，尤其是在光刻程序的关键步骤期间。确定在净室制造环境中气体样品的污染的质量和数量的典型方法包括用通常包含诸如聚合物Tenax之类吸附介质的采样管或采样陷阱采集诸如经过过滤的和尚未过滤的空气、洁净干燥的空气和氮气之类的空气和吹扫气体的样品。跟在这个采样程序之后的是使用热解吸、气相色谱和质谱(TD/GC/MS)的分析。TD/GC/MS的组合提供样品成份的识别和这些成份的浓度的确定。在这些制造环境中最丰富的污染物是诸如丙酮和异丙醇之类的低分子量成份。当前用于现有的陷阱的采样时间通常在0.5和6小时之间，累积的样品总体积通常在20和50公升之间变动。此外，在诸如光刻之类指向光学元件的制造或使用的应用中，分子量比较高的化合物(例如，硅氧烷)的检测和定量是主要关心的。然而，这些分子量比较高的化合物与分子量较低的物种相比通常处在低得多的浓度。进而，分子量高的化合物也可以被定义为沸点通常高于大约150℃的可冷凝的化合物。当前用来确定污染的方法受基于较轻的或分子量较低的成份(例如，通常碳原子少于六个的化合物)的总陷阱容量的样品体积限制。当较重的成份通常以低得多的浓度存在的时候，收集足够质量的这些分子量较高的物种受到限制。此外，污染物质或玷污物质可能附着在光学元件上并且减少光线的传输。当前已注意到净室环境中的空气污染，几乎不考虑可能吸附在光学元件表面上的污染物。吸附的污染减少光线通过光学元件和系统的传输。因此，随着电磁谱中较短的波长被采用，光学系统的污染作为对于光刻和其它的半导体制造工艺的重要危险被显现出来。然而，光学表面上的分子膜物理吸附和散射入射光线。在光刻光学表面中被散射或吸附的光线引起波前的球面质量的扭曲。当包含在球面波前中的信息被扭曲的时候，由此产生的图像也是误成形的或畸变的。图像扭曲或在光刻的情况下无法正确地复制标线上的电路图案将引起关键尺寸控制和加工产量的损失。此外，过滤系统被用来在半导体加工环境中消除分子污染。这些系统在适当的位置以便测量这种过滤系统的性能。然而，典型的过滤性能监测包括要么借助工艺失败或借助在过滤系统的排放处检测经过过滤的目标气体测量过滤器突破。然而，这些测量意味着在突破已经发生之后才检测它。仍然存在对精确而有效地确定能够改变和降低半导体加工工具中的光学系统的等级的污染物的出现和数量的需求。而且进一步存在着在突破故障出现之前监测气相过滤系统的性能的需求。本专利技术的概述本专利技术的系统的优选实施方案提供确定和/或控制在气体样品里面能降低在半导体加工工具中(例如，在深紫外光刻曝光工具的光路之内)使用的光学元件的性能的污染的质量和/或数量的精确而有效的系统。在本专利技术的优选实施方案中，污染可能是气体的，而且可能是吸附在光学表面上的污染。光学性可以在不受限制的情况下作为通过光学系统传输或反射的光线的水平被评估。本专利技术的系统和方法的实施方案是在承认具有高分子量和低分子量两者的化合物都能对光学系统污染有贡献但是能以不同的速率操作的基础上断定的。同样，对光学元件的性能有负面影响的污染物能根据不同的级(例如，一级、二级三级效应)予以描述。一级和二级污染效应对光学系统的污染具有大于三级或四级污染物的影响。一级污染物可能包括高分子量有机物，例如，C6硅氧烷和有不通过与氧组合挥发的无机成份的C6碘酸盐。二级污染物可能包括高分子量有机物，例如，包括碳原子数在大约6到30范围内变动的碳原子(C6-C30)的化合物。三级效应能由有机物(例如，C3-C6，具有大约3到6个碳原子)的污染效应引起。进而，四级污染物包括有大约1到5个碳原子的有机物，例如，甲烷。在许多应用中，一级和二级污染可以有比三级和/或四级污染低得多的浓度，而且对系统的操作具有大得多的影响。依照本专利技术用来在半导体加工系统中检测和监测而且优选除去的污染的方法的优选实施方案包括把来自处理系统的气体样品交付给收集装置。对于高分子量化合物，所述方法进一步包括通过在超过收集装置的饱和量的持续时间里采集气体样品从收集装置中的气体收集包括难熔化合物、高分子量化合物和低分子量化合物的污染。高分子量化合物是沸点通常高于大约150℃的可冷凝的化合物。本专利技术用来确定污染的系统和方法的优选实施方案包括难熔化合物(例如，硅氧烷、硅烷和碘酸盐)和高分子量的有机物的检测。优选实施方案包括除去全部对光学系统的污染有贡献而且能以不同的污染速率操作的难熔的化合物、高分子量有机物和低分子量有机物。本专利技术用来确定污染的系统能使用不同类型的样品采集介质。在优选的实施方案中，样品采集介质能仿效感兴趣的光学表面的环境，例如，光学表面的吸附特性或反应特性。测量吸附在光学表面上的污染使污染物能减少到最低限度并且优选被清除。在另一个优选的实施方案中，对于吸附高沸点化合物有高容量的聚合物(例如，Tenax，一种基于2，6-二苯基对苯撑的聚合物)被用在收集装置中。依照本专利技术的优选实施方案，系统的操作包括定量测量在同一样品中低沸点和高沸点的化合物两者的浓度，其中收集装置已被驱动超过收集介质捕获低分子量化合物的突破体积或饱和量。收集装置的突破体积在优选的实施方案中被定义为超越装置的吸附能力所需要的气体的量。依照本专利技术的优选实施方案，用来检测污染的方法包括延长采样时间(例如，许多小时、许多天或许多星期)使适当质量的以比较低的浓度存在的污染物能够被收集起来。在优选的实施方案中，采样时间通常超过收集装置的低分子量成份突破能力，至少是六小时之久，并且对于采样管系统优选在6到24小时的范围内。延长时间考虑到收集较高质量的甚至比低分子量化合物更可能干扰光学元器件的性能的难熔化合物和高分子量化合物。分子量比较高的化合物包括但不限于，例如，硅氧烷和硅烷。依照本专利技术的另一个优选实施方案，半导体加工工具(例如，光刻机组)为了除去污染物包括过滤系统。过滤系统包括从气流中滤除有机化合物的选择性薄膜。优选的实施方案包括用来在半导体加工系统中监测被放置在气流中的过滤器的性能的方法。该方法包括在过滤器上游某个位置采集气流样品以检测存在于气流中的分子污染物；识别过滤器上游污染物中的目标物种；选择污染物中浓度高于目标物种的浓度的非污染物种；在众多位置测量气流中的非污染物种；以及依据非污染物种的测量结果确定过滤器关于目标物种的性能。众多位置包括但不限于在过滤器下游的位置和在过滤器里面的位置。此外，该监测方法包括产生在过滤器上游某个位置采样的气流的色谱的数字表达。该监测方法包括非污染物种有低于目标物种的分子量。相关关系在低分子量化合物和高分子量化合物之间建立起来。此外，在用来监测的方法中，采样的步骤包括收集难熔化合物、高分子量化合物和低分子量化合物。过滤器包括吸附性物质。优选的实施方案包括用来确定和监测光刻工具中的污染的有至少一个穿过所述工具的光学系统伸出与气流流体连通的收集装置的系统，收集装置有模拟光学元件的物质，和光源提供高能光线给收集装置，以致气流中至少一种污染物与光线反应在所述物质上产生沉积层。此外，系统包括至少本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来监测半导体加工系统中的污染物的方法，该方法包括下述步骤：在气流中采样以检测出现在气流中的污染物；识别污染物的目标物种；选择浓度高于目标物种的第二污染物；测量气流中的第二污染物；以及依据第二污染物的测量结果确定目标物种的浓度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：欧雷格P克史科维奇，德文肯奇德，马克C费尔普斯，威廉姆M古德温，
申请(专利权)人：安格斯公司，
类型：发明
国别省市：US[]