DE60127212T2

DE60127212T2 - Lithographischer Projektionsapparat

Info

Publication number: DE60127212T2
Application number: DE60127212T
Authority: DE
Inventors: Vadim Yevgenyevich Banine; Jeroen Jonkers
Original assignee: ASML Netherlands BV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV; ASML Netherlands BV
Priority date: 2000-09-04
Filing date: 2001-08-31
Publication date: 2007-12-20
Anticipated expiration: 2021-09-01
Also published as: JP2002124464A; KR20020018960A; US20020051123A1; US6714279B2; KR100731898B1; DE60127212D1; TWI232356B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine lithographische Projektionsvorrichtung, mit:

– einem Strahlungssystem zum Bereitstellen eines Projektionsstrahls aus Strahlung;
– einer Haltekonstruktion zum Halten von Musteraufbringungseinrichtungen, wobei die Musteraufbringungseinrichtungen dazu dienen, den Projektionsstrahl gemäß einem gewünschten Muster zu mustern;
– einem Substrattisch zum Halten eines Substrats; und
– einem Projektionssystem zum Projizieren des gemusterten Strahls auf einen Zielabschnitt des Substrats.

Der hier verwendete Begriff „Musteraufbringungseinrichtung" sollte so weit interpretiert werden, dass er sich auf Einrichtungen bezieht, die dafür verwendet werden können, einem eingehenden Strahl aus Strahlung einen gemusterten Querschnitt gemäß einem Muster aufzuprägen, das in einem Zielabschnitt des Substrats erzeugt werden soll; der Begriff „Lichtventil" kann in diesem Zusammenhang ebenfalls verwendet werden. Im Allgemeinen entspricht das besagte Muster einer bestimmten Funktionsschicht in einem im Zielabschnitt erzeugten Bauelement, wie einer integrierten Schaltung oder einem anderen Bauelement (siehe unten). Beispiele einer derartigen Musteraufbringungseinrichtung umfassen:

– Eine Maske. Das Konzept einer Maske ist in der Lithographie gut bekannt und umfasst binäre, wechselnde Phasenverschiebungs- und reduzierte Phasenverschiebungsmaskenarten sowie verschiedene Arten von Hybridmasken. Die Anordnung einer derartigen Maske im Strahlungsstrahl bewirkt selektive Lichtdurchlässigkeit (im Falle einer lichtdurchlässigen Maske) bzw. Reflexion (im Falle einer reflektierenden Maske) der auf die Maske auftreffenden Strahlung gemäß dem Muster auf der Maske. Im Fall einer Maske ist die Haltekonstruktion im allgemeinen ein Maskentisch, der gewährleistet, dass die Maske in einer gewünschten Position im eingehenden Strahl aus Strahlung gehalten werden kann und dass sie, sofern erwünscht, bezogen auf den Strahl bewegt werden kann.
– Ein programmierbares Spiegelfeld. Ein Beispiel für ein derartiges Element ist eine matrixadressierbare Oberfläche, die eine viskoelastische Steuerschicht und eine reflektierende Oberfläche aufweist. Das Grundprinzip hinter einer derartigen Vorrichtung ist, dass (zum Beispiel) adressierte Bereiche der reflektierenden Oberfläche auftreffendes Licht als gebeugtes Licht reflektieren, wohingegen unadressierte Bereiche auftreffendes Licht als ungebeugtes Licht reflektieren. Wird ein geeigneter Filter verwendet, kann das besagte ungebeugte Licht aus dem reflektierten Strahl herausgefiltert werden, wobei nur das gebeugte Licht zurückgelassen wird; auf diese Weise wird der Strahl gemäß dem Adressierungsmuster der matrixadressierbaren Oberfläche gemustert. Die erforderliche Matrixadressierung kann unter Verwendung geeigneter elektronischer Einrichtungen durchgeführt werden. Weitere Informationen über derartige Spiegelfelder können beispielsweise den US-Patenten 5,296,891 und US 5,523,193 entnommen werden. Im Fall eines programmierbaren Spiegelfeldes kann die Haltekonstruktion beispielsweise als Rahmen oder Tisch gebildet sein, der nach Wunsch fixiert oder beweglich ist.
– Ein programmierbares LCD-Feld. Ein Beispiel für eine derartige Konstruktion ist im US-Patent 5,229,872 gegeben. Wie vorstehend, kann die Haltekonstruktion in diesem Fall beispielsweise als Rahmen oder Tisch gebildet sein, der fixiert oder beweglich ist.

Aus Gründen der Vereinfachung kann sich der Rest dieses Textes an bestimmten Stellen speziell auf Beispiele beziehen, die eine Maske und einen Maskentisch verwenden; die in diesen Fällen erörterten allgemeinen Prinzipien sollten jedoch im weiteren Kontext der Musteraufbringungseinrichtung gesehen werden, wie er vorstehend festgelegt worden ist.
Lithographische Projektionsvorrichtungen können beispielsweise für die Herstellung von integrierten Schaltungen (ICs) verwendet werden. In so einem Fall kann die Musteraufbringungseinrichtung ein Schaltungsmuster entsprechend einer einzelnen Schicht der integrierten Schaltung erzeugen und dieses Muster kann auf einen Ziel abschnitt (der z.B. einen oder mehrere Dies enthält) auf einem Substrat (Silizium-Wafer), das mit einer Schicht aus strahlungssensitivem Material (Schutzlack) überzogen worden ist, abgebildet werden. Im allgemeinen enthält ein einzelner Wafer ein ganzes Netzwerk benachbarter Zielabschnitte, die sukzessive einer nach dem anderen durch das Projektionssystem bestrahlt werden. Bei den allgemein üblichen Vorrichtungen, bei denen die Musteraufbringung über eine Maske auf einem Maskentisch erfolgt, kann zwischen zwei unterschiedlichen Maschinentypen unterschieden werden. Bei einer Art von lithographischer Projektionsvorrichtung wird jeder Zielabschnitt bestrahlt, indem das gesamte Maskenmuster in einem Schritt auf den Zielabschnitt aufgebracht wird; eine derartige Vorrichtung wird im allgemeinen als Wafer-Stepper bezeichnet. Bei einer anderen Vorrichtung – die im allgemeinen als Step-and-Scan-Vorrichtung bezeichnet wird – wird jeder Zielabschnitt bestrahlt, indem das Maskenmuster unter dem Projektionsstrahl in einer vorbestimmten Referenzrichtung (der „abtastenden" Richtung) fortschreitend abgetastet wird, während der Substrattisch parallel oder antiparallel zu dieser Richtung synchron abgetastet wird; da das Projektionssystem im allgemeinen einen Vergrößerungsfaktor M (im allgemeinen < 1) aufweist, ist die Geschwindigkeit V, bei welcher der Substrattisch abgetastet wird, um einen Faktor M mal so groß wie diejenige, bei welcher der Maskentisch abgetastet wird. Weitere Informationen hinsichtlich lithographischer Vorrichtungen, wie sie hier beschrieben sind, können beispielsweise der US 6,046,792 entnommen werden.
Bei einem Herstellungsprozess, bei dem eine erfindungsgemäße lithographische Projektionsvorrichtung eingesetzt wird, wird ein Muster (z.B. in einer Maske) auf ein Substrat abgebildet, das zumindest teilweise von einer Schicht aus strahlungsempfindlichem Material (Resist) bedeckt ist. Vor diesem Abbildungsschritt kann das Substrat mehreren Verfahrensschritten unterzogen werden, wie z.B. Grundieren, Schutzlackbeschichtung und ein Softbake. Nach der Belichtung kann das Substrat weiteren Verfahrensschritten ausgesetzt werden, wie z.B. Post-Exposurebake (PEB), Entwicklung, Hardbake und Messen/Inspizieren der abgebildeten Strukturen. Diese Folge von Verfahrensschritten wird als Basis verwendet, um eine individuelle Schicht eines Bauelements, z.B. einer integrierten Schaltung, mit einem Muster zu versehen. Eine derart gemusterte Schicht kann dann mehreren Verfahrensschritten wie z.B. Ätzen, Ionenimplantation (Doping), Metallisierung, Oxydation, chemo-mechanisches Polieren etc. ausgesetzt werden, die alle dazu dienen, eine individuelle Schicht fertig zu stellen. Sind mehrere Schichten erforderlich, muss die gesamte Prozedur, oder eine Variante davon, für jede neue Schicht wiederholt werden. Schließlich befindet sich eine Gruppe von Bauelementen auf dem Substrat (Wafer). Diese Elemente werden dann durch ein Verfahren wie z.B. Teilen (Dicing) oder Sägen voneinander getrennt, wonach die einzelnen Elemente auf einen Träger montiert, an Pins angeschlossen werden können, etc.. Weitere Informationen hinsichtlich derartiger Verfahrensschritte können zum Beispiel dem Buch „Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing", 3. Ausgabe, von Peter van Zant, McGraw Hill Publishing Co., 1997, ISBN 0-07-067250-4 entnommen werden.
Der Einfachheit halber kann das Projektionssystem im Folgenden als „Linse" bezeichnet werden; jedoch sollte dieser Begriff so weit interpretiert werden, dass er verschiedene Arten von Projektionssystemen umfasst, die beispielsweise lichtbrechende Optiken, reflektierende Optiken, und katadioptrische Systeme umfassen. Das Strahlungssystem kann auch Komponenten umfassen, die gemäß jeder dieser Konstruktionstypen zum Leiten, Formen oder Steuern des Projektionsstrahls aus Strahlung arbeiten, und derartige Komponenten können nachstehend auch zusammen oder einzeln als eine „Linse" bezeichnet werden. Ferner kann die lithographische Vorrichtung derart sein, dass sie zwei oder mehr Substrattische (und/oder zwei oder mehr Maskentische) aufweist. Bei derartigen „mehrstufigen" Geräten können die zusätzlichen Tische parallel verwendet werden, bzw. es können an einem oder an mehreren Tischen vorbereitende Schritte durchgeführt werden, während ein oder mehrere weitere Tische für Belichtungen verwendet werden. Zweistufige lithographische Vorrichtungen sind zum Beispiel in der US 5,969,441 und in der WO 98/40791 beschrieben.
Im Falle der vorliegenden Erfindung besteht das Projektionssystem im allgemeinen aus einem Spiegelfeld und die Maske wird reflektierend sein; siehe zum Beispiel die in der WO 99/57596 erörterten Vorrichtung. In diesem Fall ist die Strahlung vorzugsweise elektromagnetische Strahlung im extrem ultravioletten (EUV) Bereich, die durch eine Plasmaquelle erzeugt werden kann. Gewöhnlich weist die Strahlung eine Wellenlänge unter ca. 50 nm auf, vorzugsweise unter ca. 20 nm und noch besser unter ca. 15 nm. Ein Beispiel einer Wellenlänge im EUV-Bereich, das für die lithographische Industrie immer interessanter wird, weist 13,4 nm auf, auch wenn es in diesem Bereich weitere vielversprechende Wellenlängen gibt, zum Beispiel 11 nm. Die US 6,031,598 beschreibt eine lithographische Vorrichtung, die im EUV-Bereich arbeitet.
Ein Beispiel des für die Verwendung mit derartiger Strahlung geeigneten Strahlungssystems ist in der WO 00/36471 beschrieben. Ein derartiges Strahlungssystem kann einen geeigneten Kondensor für die Verwendung mit EUV wie in der EP 1037113 beschrieben umfassen.
Es ist bekannt, dass Schmutzpartikel wie Kohlenwasserstoffmoleküle und Wasserdampf in einer lithographischen Projektionsvorrichtung vorhanden sind. Diese Schmutzpartikel können Partikel und Nebenprodukte enthalten, die vom Substrat gelöst worden sind, zum Beispiel durch einen Strahl aus EUV Strahlung. Diese Partikel können auch Partikel von der EUV-Quelle, an Stellgliedern, Leitungskabeln etc. freigesetzte Verunreinigungen umfassen. Da Teile einer lithographischen Projektionsvorrichtung, wie das Strahlungssystem und das Projektionssystem, im allgemeinen zumindest teilweise evakuiert sind, neigen diese Schmutzpartikel dazu, in jene Bereiche abzuwandern. Dann lagern sich die Partikel auf den Oberflächen der optischen Komponenten, die in diesen Bereichen angeordnet sind, an. Diese Kontamination der optischen Komponenten bewirkt eine Minderung der Reflexionsfähigkeit, was umgekehrt die Genauigkeit und Effizienz der Vorrichtung beeinflussen und auch die Oberflächen der Komponenten zersetzen kann, wodurch sich deren Lebenszeit reduziert.
Frühere Maßnahmen, die für die Entfernung von Verunreinigungen von der Vorrichtung vorgeschlagen worden sind, beinhalteten das Unterdrücken der Bewegung von Partikeln, die durch Loslösen von der Oberfläche des Substrats erzeugt worden sind, zum Projektionssystem. Zum Beispiel ist früher vorgeschlagen worden, das Problem anzugehen, indem der Abstand zwischen dem Substrat und der entgültigen optischen Komponente durch Einführen eines „Gasvorhangs" zwischen dem Substrat und der entgültigen optischen Komponente erhöht wird, um die Partikel wegzuwischen. Derartige Maßnahmen sind darauf ausgerichtet zu verhindern, dass Schmutzpartikel zum Beispiel in das Projektionssystem eindringen. Allerdings können einige Schmutzpartikel immer noch in das System eindringen oder können vom System selbst erzeugt werden, z.B. durch sich bewegende Teile.
Die WO 00/41875 stellt eine Steuerung der Partikelkontamination bereit, indem mehrere Druckzonen mit unterschiedlichem Druck innerhalb der lithographischen Projektionsvorrichtung vorgesehen sind, und wird als am nächsten kommender Stand der Technik angesehen.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine lithographische Vorrichtung zu schaffen, bei der die Kontamination optischer Komponenten unterdrückt wird, wodurch die vorstehend beschriebenen Probleme der früher verwendeten Systeme angegangen werden.
Gemäß der Erfindung ist eine lithographische Projektionsvorrichtung geschaffen worden, wie sie in der Einleitung spezifiziert ist, wobei ein Raum, der zumindest einen Teil des Strahlungssystems enthält und/oder ein Raum, der zumindest einen Teil des Projektionssystems enthält, ein Inertgas mit einem Teildruck enthält, so dass der Gesamtdruck in dem Raum/den Räumen zwischen 1 bis 10 Pa liegt.
Durch Einführen eines Inertgases in entweder eines oder beide der Strahlungs- bzw. Projektionssysteme wird der mittlere freie Weg jeglicher im System befindlichen Schmutzpartikel reduziert. Dadurch wird die Kontamination jeglicher optischer Komponenten wie z.B. Spiegel, die im Strahlungs- und/oder Projektionssystem angeord net sind, unterdrückt. Die Kontamination derartiger optischer Komponenten kann durch einen Faktor von ca. 10 bis 10³ unter Verwendung dieses Verfahrens unterdrückt werden. Somit sind die Spiegelflächen geschützt und die Verringerung ihrer Reflexionsfähigkeit über die Zeit wird reduziert, wodurch sich ihre Lebenszeit erhöht.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements unter Verwendung einer lithographischen Projektionsvorrichtung, das folgende Schritte umfasst:

– Bereitstellen eines Substrats, das zumindest teilweise von einer Schicht aus strahlungsempfindlichem Material bedeckt ist;
– Bereitstellen eines Projektionsstrahls aus Strahlung unter Verwendung einer Strahlungssystems;
– Verwenden von Musteraufbringungseinrichtungen, um den Projektionsstrahl in seinem Querschnitt mit einem Muster zu versehen;
– Projizieren des gemusterten Strahls aus Strahlung auf einen Zielabschnitt der Schicht aus strahlungsempfindlichem Material;

Obwohl in diesem Text speziell auf die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der Herstellung von integrierten Schaltungen hingewiesen werden kann, sollte klar sein, dass eine derartige Vorrichtung viele weitere Anwendungsmöglichkeiten hat. Sie kann zum Beispiel bei der Herstellung von integrierten optischen Systemen, Leit- und Erfassungsmustern für Magnetblasenspeicher, Flüssigkristall-Anzeigetafeln, Dünnschicht-Magnetköpfen und dergleichen verwendet werden. Der Fachmann wird erkennen, dass im Kontext mit derartigen alternativen Anwendungsmöglichkeiten jede Benutzung der Begriffe „Retikel", „Wafer" oder „Die" in diesem Text jeweils durch die allgemeineren Begriffe „Maske", „Substrat" und „Zielabschnitt" ersetzt worden sind.
Im vorliegenden Dokument wird die Erfindung unter Verwendung eines Referenzsystems orthogonaler X-, Y- und Z-Richtungen beschrieben, und die Rotation um eine Achse parallel zur I-Richtung ist mit Ri bezeichnet. Sofern es im Kontext nicht anders erforderlich ist, soll sich ferner der hierin verwendete Begriff „vertikal" (Z) eher auf die Richtung senkrecht zur Substrat- oder Maskenoberfläche als auf jegliche spezielle Ausrichtung der Vorrichtung beziehen.
Die Erfindung und ihre zugehörigen Vorteile werden nachstehend mit Bezug auf exemplarische Ausführungsformen und die zugehörigen schematischen Zeichnungen näher beschrieben, wobei:
1 eine erfindungsgemäße lithographische Projektionsvorrichtung zeigt;
2 das Beleuchtungssystem der Erfindung genauer zeigt; und
3 das Projektionssystem der Erfindung genauer zeigt.
In den Zeichnungen sind gleiche Teile durch gleiche Bezugsziffern identifiziert.
Ausführunasform 1
1 ist eine schematische Darstellung einer lithographischen Projektionsvorrichtung gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. Die Vorrichtung umfasst:

• ein Strahlungssystem Ex, IL zum Bereitstellen eines aus Strahlung (z.B. EUV-Strahlung) bestehenden Projektionsstrahls PB. In diesem speziellen Fall umfasst das Strahlungssystem auch eine Strahlungsquelle LA;
• einen ersten Objekttisch (Maskentisch) MT, der einen Maskenhalter zum Halten einer Maske MA (z.B. eines Retikels) aufweist und mit ersten Positionierungsmitteln PM zur genauen Positionierung der Maske im Hinblick auf den Gegenstand PL verbunden ist;
• einen zweiten Objekttisch (Substrattisch) WT, der einen Substrathalter zum Halten eines Substrats W (z.B. ein mit einer Schutzschicht beschichteten Silizium-Wafer) aufweist und mit zweiten Positionierungsmitteln PW zur genauen Positionierung des Substrats im Hinblick auf den Gegenstand PL verbunden ist;
• ein Projektionssystem („Linse") PL (z.B. ein Spiegelfeld) zum Abbilden eines bestrahlten Bereichs der Maske MA auf einen Zielabschnitt C (der z.B. einen oder mehrere Dies aufweist) des Substrats W.

Wie hier gezeigt, ist die Vorrichtung reflektierender Art (d.h. sie weist eine reflektierende Maske auf). Im allgemeinen kann sie jedoch zum Beispiel auch lichtdurchlässiger Art sein (mit einer durchlässigen Maske). Alternativ kann die Vorrichtung eine weitere Art von Musteraufbringungseinrichtung aufweisen, z.B. ein programmierbares Spiegelfeld der vorstehend genannten Art.
Die Quelle LA (z.B. ein Undulator bzw. Wiggler, der um einen Weg eines Elektronenstrahls in einem Speicherring oder Synchrotron angeordnet ist, eine durch Laser erzeugte Plasmaquelle oder eine Abführquelle) erzeugt einen Strahl aus Strahlung. Dieser Strahl wird zu einem Beleuchtungssystem IL (Illuminator) geführt, entweder direkt oder nachdem er Konditionierungseinrichtungen wie zum Beispiel einen Strahlexpander Ex durchlaufen hat. Der Illuminator IL kann Anpassungsmittel AM zum Anpassen der äußeren und/oder inneren radialen Erstreckung (gewöhnlich jeweils mit σ-innen und σ-außen bezeichnet) der Intensitätsverteilung im Strahl umfassen. Darüber hinaus umfasst er im allgemeinen verschiedene andere Bauelemente wie z.B. einen Integrator IN und einem Kondensor CO. Auf diese Weise erhält der auf die Maske MA auftreffende Strahl PB in seinem Querschnitt eine gewünschte Gleichmäßigkeit und Intensitätsverteilung.
Mit Bezug auf 1 ist festzustellen, dass die Quelle LA innerhalb des Gehäuses der lithographischen Projektionsvorrichtung angeordnet sein kann (wie es oft der Fall ist, wenn die Quelle LA beispielsweise eine Quecksilberlampe ist), sie kann sich jedoch auch entfernt von der lithographischen Projektionsvorrichtung befinden, wobei der durch sie erzeugte Strahlungsstrahl in die Vorrichtung geleitet wird (z.B. mit Hilfe geeigneter Leitungsspiegel); dieses letztgenannte Szenario ist oft gegeben, wenn die Quelle LA ein Excimer-Laser ist. Die vorliegende Erfindung und ihre Ansprüche beinhalten beide Szenarien.
Danach tritt der Strahl PB in die Maske MA ein, die in einem Maskenhalter auf einem Maskentisch MT gehalten wird. Nachdem er die Maske MA durchquert hat, läuft der Strahl PB durch die Linse PL, die den Strahl PB auf einen Zielabschnitt C des Substrats W fokussiert. Mit Hilfe des zweiten Positioniermittels (und interferometrischen Messmittels IF) kann der Substrattisch WT genau bewegt werden, zum Beispiel um unterschiedliche Zielabschnitte C im Weg des Strahls PB zu positionieren. Auf gleiche Weise kann das erste Positioniermittel verwendet werden, um die Maske MA im Hinblick auf den Weg des Strahls PB genau zu positionieren, zum Beispiel nachdem die Maske MA mechanisch von einer Maskenbibliothek geholt worden ist, oder während einer Abtastung. Im allgemeinen wird die Bewegung der Objekttische MT, WT mit Hilfe eines langhubigen Moduls (Grobpositionierung) und eines kurzhubigen Moduls (Feinpositionierung) durchgeführt, die in 1 nicht explizit dargestellt sind. Allerdings kann im Falle eines Wafer-Steppers (im Gegensatz zu einer Step-and-scan-Vorrichtung) der Maskentisch MT nur mit einem kurzhubigen Betätigungselement verbunden werden, oder er kann fixiert sein.
Die gezeigte Vorrichtung kann auf zwei unterschiedliche Arten eingesetzt werden:

1) Im Step-Modus wird der Maskentisch MT im wesentlichen stationär gehalten, und ein ganzes Maskenbild wird in einem Schritt (d.h. einem einzelnen „Flash") auf einen Zielabschnitt C projiziert. Der Substrattisch WT wird dann in x- und/oder y-Richtung verschoben, so dass ein anderer Zielabschnitt C durch den Strahl PB bestrahlt werden kann.
2) Im Scan-Modus geschieht im wesentlichen das Gleiche, mit der Ausnahme, dass ein bestimmter Zielabschnitt C nicht in einem einzigen „Flash" belichtet wird. Stattdessen ist der Maskentisch MT in einer vorgegebenen Richtung (der sogenannten „Abtastrichtung", z.B. der y-Richtung) mit einer Geschwindigkeit ν bewegbar, um zu veranlassen, dass der Projektionsstrahl PB ein Maskenbild abtastet; gleichzeitig wird der Substrattisch WT simultan in die gleiche oder entgegengesetzte Richtung mit einer Geschwindigkeit V = Mν bewegt, vorbei M die Vergrößerung der Linse PL ist (gewöhnlich ist M = ¼ oder 1/5). Auf diese Weise kann ein relativ großer Zielabschnitt C belichtet werden, ohne dass hinsichtlich der Auflösung Kompromisse eingegangen werden müssen.

2 zeigt das Beleuchtungssystem eines speziellen Falles der Erfindung genauer. In diesem Fall wird ein Inertgas dem gesamten Beleuchtungssystem zugeführt, um die Kontamination optischer Komponenten in diesem Bereich zu unterdrücken, Das Beleuchtungssystem IL, das einen Spiegel 3 und optional verschiedene weitere optische Komponenten enthält, wie vorstehend mit Bezug auf 1 beschrieben, befindet sich innerhalb einer Kammer 2. Der Kammer wird ein Inertgas von einer Inertgaszufuhr 5 zugeführt, die ein unter Druck stehender Behälter sein kann, der ein gasförmiges oder flüssiges Inertgas enthält. Das Inertgas kann jegliches chemische Inertgas wie ein Edelgas sein, zum Beispiel Helium, Neon, Argon, Krypton oder Xenon, oder es kann Stickstoff oder ein Gemisch aus jeglichem dieser Gase sein. Das Inertgas ist vorzugsweise eines oder ein Gemisch aus Helium, Argon oder Strickstoff, da diese Gase im extrem ultravioletten Bereich eine relativ hohe Durchlässigkeit für Strahlung aufweisen. Das Inertgas wird der Kammer 2 durch den Einlass 6, der ein Ventil aufweist, zugeführt.
Der Druck in der Kammer 2 wird unter Verwendung eines Drucksensors 4 überwacht. Der Teildruck von Inertgas in der Kammer wird unter Verwendung des Ventils so eingestellt, dass der Gesamtdruck in der Kammer zwischen 1 bis 10 Pa bleibt, vorzugsweise 1 bis 5 Pa und noch besser 2 bis 3 Pa.
3 zeigt das Projektionssystem eines speziellen Falles der Erfindung genauer. In diesem Fall wird ein Inertgas dem gesamten Projektionssystem zugeführt, um die Kontamination optischer Komponenten in diesem Bereich zu unterdrücken. Das Pro jektionssystem PL, das einen Spiegel 8 und optional verschiedene weitere optische Komponenten enthält, wie vorstehend mit Bezug auf 1 beschrieben, befindet sich innerhalb einer Kammer 7. Der Kammer wird ein Inertgas von einer Inertgaszufuhr 10 zugeführt, die ein unter Druck stehender Behälter sein kann, der ein gasförmiges oder flüssiges Inertgas enthält. Das Inertgas kann jegliches chemische Inertgas wie die vorstehend mit Bezug auf 2 beschrieben Gase sein. Das Inertgas wird der Kammer 7 durch den Einlass 11, der ein Ventil aufweist, zugeführt.
Der Druck in der Kammer 7 wird unter Verwendung eines Drucksensors 9 überwacht. Der Teildruck von Inertgas in der Kammer wird unter Verwendung des Ventils so eingestellt, dass der Gesamtdruck in der Kammer zwischen 1 bis 10 Pa bleibt, vorzugsweise 1 bis 5 Pa und noch besser 2 bis 3 Pa.
Bei einem weiteren speziellen Fall der vorliegenden Erfindung befinden sich das Beleuchtungssystem und das Projektionssystem in zwei separaten Kammern und jeder der Kammern wird ein Inertgas wie vorstehend mit Bezug auf die 2 und 3 beschrieben zugeführt.
Das Einführen eines niedrigen Druckes eines Inertgases in die Kammern 2 und 7 bewirkt eine Minderung des mittleren freien Weges jedes Schmutzpartikels wie Kohlenwasserstoffmoleküle oder Wasserdampf, die sich in der Kammer befinden. In einer auf einen Druck von 10^–1 Pa oder darunter evakuierten Kammer ist der mittlere freie Weg derartiger Partikel größer als die typische Abmessung einer derartigen Kammer. Die Strömung der Partikel zu einer optischen Komponente, wie einem Spiegel, in der Kammer wird daher durch direkte Molekularbombardierung der Oberfläche der Komponente bestimmt. Die Molekularströmung kann unter Verwendung folgender Gleichung berechnet werden:
wobei n_CHx die Schmutzkonzentration (die zum Hauptteil aus Kohlenwasserstoff besteht, jedoch zum Beispiel auch Wasser sein kann) und v die mittlere Geschwindigkeit der Schmutzpartikel ist.
Durch Einführen eines Inertgases in die Kammer bei einem Teildruck, so dass der Gesamtdruck in dem Raum/den Räumen zwischen 1 bis 10 Pa liegt, wird der mittlere freie Weg der Schmutzpartikel gemindert, und die Strömung der Partikel zu der optischen Komponente wird nun durch Diffusion bestimmt. Die Diffusionsströmung kann wie folgt berechnet werden:
wobei D, der Diffusionskoeffizient, bestimmt wird durch
l ist die charakteristische Größe der Vakuumkammer, σ ist der Diffusionsquerschnitt, ρ ist der Hintergrunddruck in der Kammer und k ist die Boltzmannkonstante. σ kann unter Verwendung eines bekannten Diffusionskoeffizienten für Ar-CH_x-Gemische mit einem bestimmten T und p berechnet werden. v, die mittlere Geschwindigkeit der Moleküle in dem Gemisch, kann in diesem Fall wie folgt berechnet werden:
wobei M die Masse eines Moleküls im Gemisch ist.
Der Grad, bei dem die Einführung von Inertgas in die Kammer die Kontamination einer optischen Komponente unterdrückt, kann hinsichtlich eines Unterdrückungsfaktors in Betracht gezogen werden, der wie folgt berechnet wird:
Aus dieser Gleichung kann bestimmt werden, dass das Unterdrücken von Kontamination erhöht wird, wenn die Schmutzpartikel größer sind oder wenn der Hintergrunddruck erhöht wird. Ein erhöhter Teildruck von Inertgas in der Kammer führt jedoch zu einer erhöhten Durchlässigkeit der EUV-Strahlung und erhöht daher die Effizient des Systems. Auch wenn dieser Effekt für Gase wie Helium, Argon und Stickstoff, die für EUV-Strahlung hochdurchlässig sind, weniger wichtig ist, besteht immer noch ein signifikanter Unterschied bei der Durchlässigkeit dieser Gase für EUV-Strahlung mit zunehmendem Druck. Folglich sollte der Druck des Inertgases auf oder unter 10 Pa, vorzugsweise auf oder unter 3 Pa, gehalten werden.
Obwohl die vorstehenden speziellen Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden sind, kann die Erfindung selbstverständlich auch anders als beschrieben durchgeführt werden. Die Beschreibung soll die Erfindung nicht einschränken.

Claims

Lithographische Projektionsvorrichtung, mit: – einem Strahlungssystem (Ex, IL) zur Bereitstellung eines Projektionsstrahls (PB) aus Strahlung; – einer Haltekonstruktion (MT) zum Halten von Musteraufbringungseinrichtungen (MA), wobei die Musteraufbringungseinrichtungen dazu dienen, den Projektionsstrahl gemäß einem gewünschten Muster zu mustern; – einem Substrattisch (WT) zum Halten eines Substrats (W); und – einem Projektionssystem (PL) zum Projizieren des gemusterten Strahls auf einen Zielabschnitt des Substrats; und – einem Raum, der zumindest einen Teil des Strahlungssystems enthält und/oder einem Raum, der zumindest einen Teil des Projektionssystems enthält, der ein Inertgas enthält; dadurch gekennzeichnet, dass das Inertgas einen derartigen Teildruck aufweist, dass der Gesamtdruck in dem Raum/den Räumen zwischen 1 bis 10 Pa liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Strahlungssystem (Ex, IL) so angepasst ist, dass es einen Projektionsstrahl (PB) aus extrem ultravioletter Strahlung mit einer Wellenlänge von weniger als 50 nm erzeugt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Strahl aus extrem ultravioletter Strahlung eine Wellenlänge zwischen 8 bis 20 nm, insbesondere 9 bis 16 nm, aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Inertgas Helium, Argon oder Stickstoff oder ein Gemisch daraus ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Gesamtdruck in dem Raum/den Räumen zwischen 1 bis 5 Pa liegt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Gesamtdruck in dem Raum/den Räumen zwischen 2 bis 3 Pa liegt.
Verfahren zum Herstellen eines Bauelements unter Verwendung einer lithographischen Projektionsvorrichtung, das folgende Schritte umfasst: – Bereitstellen eines Substrats (W), das zumindest teilweise von einer Schicht aus strahlungsempfindlichem Material bedeckt ist; – Bereitstellen eines Projektionsstrahls (PB) aus Strahlung unter Verwendung einer Strahlungssystems; – Verwenden von Musteraufbringungseinrichtungen (MA), um den Projektionsstrahl in seinem Querschnitt mit einem Muster zu versehen; – Projizieren des gemusterten Strahls aus Strahlung auf einen Zielabschnitt der Schicht aus strahlungsempfindlichem Material; – Versorgen eines Raumes, der zumindest einen Teil des Strahlungssystems enthält und/oder eines Raumes, der zumindest einen Teil des Projektionssystems enthält, mit einem Inertgas; dadurch gekennzeichnet, dass das Inertgas so zugeführt wird, dass der Gesamtdruck in dem Raum/den Räumen zwischen 1 bis 10 Pa liegt.