JP2004172626A - リソグラフィー装置中の主要室ガスから光源ガスを分離する装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リソグラフィー装置で第１ガスと第２ガスが混合しない方法および装置を提供する。
【解決手段】第３ガスを使用して第２ガスから第１ガスを分離する方法および装置であり、第１ガスにもとづく光を放射する素子を有する第１室、方法を実施するために放射した光を使用し、第２ガスを有する第２室、第１ガスと第２ガスを結合するガスロック、ガスロック中で第１ガスを第２ガスから分離するように、ガスロック中に第１ガスと第２ガスの間に第３ガスを供給するガス源を有する装置において、第１室から第１ガスおよび第３ガスを供給し、互いに分離して、第１ガスを循環させて放射した光を形成するために再利用する。
【選択図】図３

Description

本発明は、一般的にリソグラフィー装置に関する。より詳しくは本発明はリソグラフィー装置内の光源ガスを循環することに関する。

リソグラフィーは１個以上の基板（例えば半導体ウェーハまたは類似物）の表面に形状物（例えば装置）を形成するために使用される方法である。基板は平面状パネルディスプレー、回路板、種々の集積回路等の製造に使用される基板を含むことができる。リソグラフィーの間に、基板は基板位置に配置され、基板表面に投影された画像に露光される。露光装置により画像が形成される。露光装置は光源、光学部品および画像を形成するために使用されるパターンを有するレチクル（例えばマスク）を有する。レチクルは一般に光源と基板の間に配置される。極端紫外線（ＥＵＶ）または電子線装置において、光源は光源真空室内に収容され、露光装置および基板が光学真空室内に収容される。光源室および光学室はガスロックを介して結合していてもよい。

リソグラフィーにおいて、形状物（例えば装置）の大きさは光源の波長にもとづく。高い作業速度を可能にするかなり高い密度の装置を有する集積回路を製造するために、かなり小さい形状を表現することが好ましい。これらの小さい形状を製造するために、短い波長（例えば約１３ｎｍ）の光を放射する光源が必要である。この放射線はＥＵＶ光と呼ばれ、プラズマ源、放電源、電子貯蔵リングからのシンクロトロン放射等により製造される、
一部の装置において、放電プラズマ光源を利用することによりＥＵＶ光を生じる。この種の光源はイオン化してプラズマを生じるガスまたはターゲット材料を使用する。例えばプラズマベース光源はキセノンのようなガスを使用することができる。引き続き放電によりプラズマが形成される。典型的にはＥＵＶ放射線は１３〜１４ｎｍの範囲内であってもよい。他の装置において、レーザー励起プラズマ源からＥＵＶ放射線を製造する。レーザー励起プラズマ源において、材料（例えばキセノン、クラスターキセノン、水滴、氷粒子、リチウム、錫蒸気等）のジェットをノズルから噴出することができる。レーザーはノズルから一定の距離をおいて配置され、パルスを放射し、パルスがジェットを放射し、ジェットがプラズマを生じる。引き続きこのプラズマがＥＵＶ放射線を放射する。

比較的大きい量のＥＵＶ光を製造するために、（例えば光源室内で）プラズマが製造されるキセノンの濃度はかなり高くなければならない。これは残りの装置（例えば光学部品室）を通過するＥＵＶ光の透過効率には高すぎる圧力を生じる。結果として、ＥＵＶ光が移動する通路は排気されなければならない。一般に大きい真空ポンプを使用して、ソースガスがＥＵＶ光を製造する機能を実施した後でソースガスをできるだけ速く除去する。残念ながら機械の処理量が高い場合に、かなり多くの量のソースガスが排出される。キセノンのようなソースガスの費用はかなり高く、ソースガスが循環されない場合はウェーハコストに対して高くなる。ソースガスの循環はソースガスと混合するＥＵＶリソグラフィー装置の残りの部分から排出される他のガスを含むことにより複雑になる。

従って一部のリソグラフィー装置において、きわめて薄い膜によりリソグラフィー装置の他の部分内のガスからソースガスを分離させておく。この膜は特別なフィルターとして機能することにより好ましくない放射線を除去する。しかし高い処理量および高い光強度を有するリソグラフィー装置は、膜を破壊する高い熱負荷により膜を有することができないことがある。熱の計算は光源が始動した場合に蒸発を避けるために膜がきわめて大きな表面積を有しなければならないことを示す。大きい表面、きわめて薄い膜は、その脆い性質により、たとえ製造できたとしても、実際に使用することができない。膜を除去した場合に、ソース室と装置の残りの部分の間にバリアがなくなり、ガスの混合が起こり、ソースガス循環作業がきわめて困難になり、一部の場合は完全に実施できなくなる。

従って、ソース室内のガスを有効に循環させるために、リソグラフィー装置の残りの部分から排出されるガスから光源室内のガスを分離する方法および装置が必要である。

前記課題は本発明により解決される。

本発明の１つの実施態様は、第１ガスにもとづく光を放射する部品を有する第１室および方法を実施するために放射した光を使用し、かつ第２ガスを有する第２室を有する装置を提供する。この装置は第１室を第２室と結合するガスロックを有する。この装置は更にガスロックにより第２ガスから第１ガスが分離するように、ガスロック中に第１ガスと第２ガスの間に第３ガスを供給するガス源を有する。

本発明の他の実施態様は、第１ガスを有する光源室、第２ガスを有する光学部品室、光源室を光学部品室に結合する第１手段および第２ガスから第１ガスを分離するために第１手段に第３ガスを導入する第２手段を有する装置を提供する。

本発明の他の１つの実施態様は、
（ａ）第１ガスを用いて光を製造する工程、
（ｂ）第２ガスを用いて光学部品を処理する工程、および
（ｃ）第１ガスと第２ガスの間を流れる第３ガスを用いて第２ガスから第１ガスを分離する工程
からなる方法を提供する。

本発明の１つの実施態様において、第１ガスおよび第３ガスを第１室から供給し、第１ガスを再利用のために循環できるように、第１ガスを第３ガスから分離する。

本発明の他の実施態様、特徴および利点、および本発明の種々の実施態様の構造および運転を図面により以下に詳細に説明する。

本発明に含まれ、明細書の一部を形成する図面は本発明を説明し、発明の詳細な説明とともに発明の原理を説明するために用いられ、当業者が発明を作成し、使用することを可能にする。

図１は本発明の実施態様によるリソグラフィー装置である。

図２は本発明の実施態様によるリソグラフィー装置である。

図３は図２のリソグラフィー装置内のガスロックを通過するガス流を示す。

図４は本発明の１つの実施態様による方法を表す流れ図である。

本発明を図面により説明する。図面において類似する参照番号は同じかまたは機能が類似する部品を示す。付加的に参照番号の最も左側の数字は参照番号が最初に現れる図面と同じである。

ここでは特定の構成および配置が論じられているが、これは説明の目的にのみ使用すると理解されるべきである。本発明の思想および枠から離れることなく他の構成および配置を使用できることは当業者に認識される。本発明が種々の他の用途に使用されることは当業者に明らかである。

図１は本発明の実施態様によりウェーハまたは基板１０２にパターンを形成する装置１００を示す。光源１０４（例えばＥＵＶ光源）は光線を発射し、この光線はビームコンディショナー１０６および照明光学部品１０８を通過し、その後レチクルまたはマスク１１０から反射される。レチクルまたはマスク１１０から反射された後で光線は投影光学部品１１２を通過し、この光学部品はレチクルまたはマスク１１０の表面１１４からウェーハまたは基板１０２の表面１１６にパターンを写すために使用する。これらの部品の他の配置は本発明の思想および枠を離れることなく使用することができる。

図２は本発明の１つの実施態様による例示された装置２００を詳細に示す。装置２００は第１室（例えば光源室または真空光源室）２０２および第２室（例えば光学部品室または光学部品真空室）２０４を有する。第２室２０４は以下のものを１個以上有することができる。ビームコンディショナー、照明光学部品、レチクル、投影光学部品および／またはウェーハ。第１室２０２および第２室２０４はガスロック２０６を介して結合していてもよい。基本的にガスロックは第１ガスおよび第２ガスがこれらの間を流れる第３ガスに対して互いに分離されて維持される（例えばこれらの間にバリアを形成する）部分であり、第１ガスと第２ガスの混合または第１室２０２から第２室２０４へのまたはこの反対の材料の移動を抑制する。

プラズマベース光源が第１室２０２に収容されている場合に、第１ガスまたは他の材料２０８（例えばキセノン、リチウム蒸気、錫、クリプトン、水蒸気、金属ターゲット等）が、前記のようにイオン化されてプラズマを形成する。光が製造されている間は、第１室２０２に第１ガス２０８のみを供給する。他の時間（例えば待機、アイドル、メインテナンスまたは他の状態の間）中は、第１室２０２は実質的に真空状態にある。第２室２０４は第２ガス（例えばヘリウム、アルゴン、水素、窒素等のようなプロセスガス）２１０を含む。第２ガス２１０は第２室２０４内で汚染を減少し、第２室２０４内に配置されたリソグラフィー装置ミラーを保護するために使用することができる。第１ガス２０８と同様に、第２ガス２１０は浄化および保護が必要である間は、第２室２０４にのみ供給する。他の時間中は、第２室２０４は実質的に真空状態にある。ＥＵＶ光はかなり短い波長（例えば１３〜１４ｎｍ）を有し、容易にガスを通過できず、一般にガスを吸収するので、室２０２および２０４ではＥＵＶ光を伝えるために真空状態が必要である。真空状態はこの光の波長を容易に第２室２０４に伝え、および第２室を通過して伝える。

図３は本発明の実施態様によるガスロック２０６内のガスの相互作用を示す。第１ガス２０８および第２ガス２１０を、第１ガス源３００および第２ガス源３０２を介して第１室２０２および第２室２０４に供給する。第３ガス３０４（例えばヘリウム、ネオン、窒素等）をガス源（図示されていない）から導入口２０６を介してガスロック２０６に導入する。１つの実施態様において、第３ガス３０４を、導入口を介してガスロック２０６に連続的に導入することができる。第３ガス３０４は、前記のように、循環装置段階（例えば浄化および循環段階）の間、第１ガス２０８を容易に排出するように選択されるべきである。第１ガス２０８の浄化および循環により、本発明の装置２００は、第２ガス２１０と混合するために最初に使用した後で第１ガス２０８を捨てなければならない従来の装置より費用が減少する。第１ガス２０８の除去は装置の運転費用のかなりの量を構成する。

第３ガス３０４の流れは第１ガス２０８の分子を矢印３０８の方向に移動させる。同様に第３ガス３０４の流れは第２ガス２１０の分子を矢印３１０の方向に移動させる。従って第３ガス３０４の流れは第２ガス２１０から第１ガス２０８を分離する。１つの実施態様において、第１ガス２０８および第３ガス３０４を、ポンプ（例えば真空ポンプ）３１２を使用して第１室２０２から供給する。引き続き第１ガスを再使用して放射した光を形成するために、再生装置３１４内で第３ガス３０４から第１ガス２０８を分離する。例えば第１ガス２０８の凝固点（例えば−２００℃）よりはるかに高い凝固点（例えば−６０℃）を有するように、第３ガス３０４を選択することができる。引き続き第３ガス３０４を凍結し、第１ガス２０８から分離し、再生装置３１４から除去する。種々の実施態様において第１ガス２０８を直接再生装置３１４から再利用するかまたはガス源３００に供給することができる。

種々の実施態様において第３ガス３０４を、再生装置３１４を出た後で再利用するかまたは廃棄することができることが理解されるべきである。ポンプ３１２および再生装置３１４が直接第１室２０２の頭部に結合して示されているにもかかわらず、ポンプ３１２および再生装置３１４のいずれか一方または両方が第１室２０２に間接的に結合するかおよび／または第１室２０２に対して任意の位置に配置することができることが理解されるべきである。図示されていないにもかかわらず、技術水準のように、同様のまたは機能が類似した装置を使用して第２ガス２１０を循環できることが理解されるべきである。

図４は本発明の１つの実施態様による方法４００を表す流れ図を示す。工程４０２で第１ガス（例えばキセノン、リチウム蒸気、錫、クリプトンおよび水蒸気）を使用して光（例えば極端紫外線）を製造する。工程４０４で第２ガス（例えばヘリウム、アルゴン、水素および窒素）を使用して光学部品を処理する。工程４０６で第１ガスと第２ガスの間を流れる第３ガス（例えばヘリウム、ネオンおよび窒素）を使用して第２ガスから第１ガスを分離（例えば隔離）する。

本発明の種々の実施態様を記載したが、これらは例としてのみ示したのであり、例に限定されないことが理解される。本発明の思想および枠から逸脱することなく種々の変形が行われることは当業者に明らかである。従って本発明の範囲は前記の実施例に限定されるものでなく、以下の請求の範囲およびその相当するものによってのみ規定されるべきである。

本発明の実施態様によるウェーハまたは基板にパターンを形成する装置の図である。

本発明の実施態様による装置を詳細に示す図である。

本発明の実施態様によるガスロック内のガスの相互作用を示す図である。

本発明の１つの実施態様による方法を表す流れ図である。

Claims (26)

1. 第１ガスにもとづく光を放射する部品を有する第１室、
   方法を実施するために放射した光を使用し、かつ第２ガスを有する第２室、
   第１ガスと第２ガスを結合するガスロック、および
   ガスロック中で第２ガスから第１ガスを分離するために、ガスロック中に第１ガスと第２ガスの間に第３ガスを供給するガス源
   を有する装置。
2. 前記第１ガスがキセノン、リチウム蒸気、錫、クリプトンおよび水蒸気からなる群から選択される請求項１記載の装置。
3. 前記第２ガスがヘリウム、アルゴン、水素および窒素からなる群から選択される請求項１記載の装置。
4. 前記第３ガスがヘリウム、ネオンおよび窒素からなる群から選択される請求項１記載の装置。
5. 更に、
   第１室から第１ガスおよび第３ガスを供給するポンプ、および
   第１ガスを再利用して放射した光を形成するために、第３ガスから第１ガスを分離する再生装置
   を有する請求項１記載の装置。
6. ポンプおよび再生装置が第１室の外部に配置されている請求項５記載の装置。
7. 前記部品が極端紫外線を放射する請求項１記載の装置。
8. 第１室がプラズマ光源を収容する請求項１記載の装置。
9. プラズマ光源が極端紫外線を生じる請求項８記載の装置。
10. 第１ガスを有する光源室、
    第２ガスを有する光学部品室、
    前記光学部品室に前記光源室を結合する第１手段、および
    前記第２ガスから前記第１ガスを分離するために、第３ガスを前記第１手段に導入する第２手段
    を有する装置。
11. 前記第１ガスがキセノン、リチウム蒸気、錫、クリプトンおよび水蒸気からなる群から選択される請求項１０記載の装置。
12. 前記第２ガスがヘリウム、アルゴン、水素および窒素からなる群から選択される請求項１０記載の装置。
13. 前記第３ガスがヘリウム、ネオンおよび窒素からなる群から選択される請求項１０記載の装置。
14. 更に、
    第１室から第１ガスおよび第３ガスを供給するポンプ、および
    第１ガスを再利用して放射した光を形成するために、第３ガスから第１ガスを分離する再生装置
    を有する請求項１０記載の装置。
15. ポンプおよび再生装置が第１室の外部に配置されている請求項１４記載の装置。
16. 第１室が極端紫外線を放射する請求項１０記載の装置。
17. 第１室がプラズマ光源を収容する請求項１０記載の装置。
18. プラズマ光源が極端紫外線を生じる請求項１７記載の装置。
19. （ａ）第１ガスを用いて光を製造する工程、
    （ｂ）第２ガスを用いて光学部品を処理する工程、および
    （ｃ）第１ガスと第２ガスの間を流れる第３ガスを用いて第２ガスから第１ガスを分離する工程
    からなる方法。
20. 前記第１ガスがキセノン、リチウム蒸気、錫、クリプトンおよび水蒸気からなる群から選択される請求項１９記載の方法。
21. 前記第２ガスがヘリウム、アルゴン、水素および窒素からなる群から選択される請求項１９記載の方法。
22. 前記第３ガスがヘリウム、ネオンおよび窒素からなる群から選択される請求項１９記載の方法。
23. 更に第３ガスから第１ガスを分離し、第１ガスを循環することからなる請求項１９記載の方法。
24. 前記製造工程（ａ）が極端紫外線を生じる請求項１９記載の方法。
25. 前記処理工程（ｂ）が光学部品室内の汚染を減少する請求項１９記載の方法。
26. 前記処理工程（ｂ）が光学部品室内の光学部品を保護する請求項１９記載の方法。

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