JP2006107933A - デブリ除去装置、及びそれを有するx線発生装置並びに露光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 現実の発光点の形状又は大きさに対して良好なデブリ除去を実現し、安定してX線(例えば、EUV光)を効率的に発生させることができるデブリ除去装置、及びそれを有するX線発生装置並びに露光装置を提供する。
【解決手段】 プラズマを発生し、当該プラズマからX線を発生させるX線光源の前記X線の発光点で発生したデブリが光学系に到達することを防止するデブリ除去装置であって、前記デブリを吸着する複数の吸着面を含む吸着部を有し、当該吸着部は同一点を頂点とする複数の円錐を、前記同一点を中心とする球で切り出した形状を有し、前記複数の円錐のうち任意の隣接する2つの円錐の前記頂点からの広がり角の差は前記2つの円錐の内側の円錐の広がり角よりも大きいことを特徴とする。
【選択図】 図1
【解決手段】 プラズマを発生し、当該プラズマからX線を発生させるX線光源の前記X線の発光点で発生したデブリが光学系に到達することを防止するデブリ除去装置であって、前記デブリを吸着する複数の吸着面を含む吸着部を有し、当該吸着部は同一点を頂点とする複数の円錐を、前記同一点を中心とする球で切り出した形状を有し、前記複数の円錐のうち任意の隣接する2つの円錐の前記頂点からの広がり角の差は前記2つの円錐の内側の円錐の広がり角よりも大きいことを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
本発明は、X線や極端紫外線(EUV:Extreme ultraviolet)光を発生するX線発生装置及びそれを有する露光装置に関する。
フォトリソグラフィー(焼き付け)技術を用いて半導体メモリや論理回路などの微細な半導体素子を製造する際に、レチクル(又はマスク)に描画された回路パターンを投影光学系によってウェハ等に投影して回路パターンを転写する投影露光装置が従来から使用されている。
投影露光装置で転写できる最小の寸法(解像度)は、露光に用いる光の波長に比例するため、最近では紫外線光よりも更に波長が短い、波長10nm乃至15nm程度の極端紫外線(EUV)光を用いた投影露光装置(以下、「EUV露光装置」と称する。)が開発されている。EUV露光装置は、レーザー光をターゲット材に照射してプラズマを発生させてEUV光線を発生させるレーザープラズマ光源や、電極にガスを流して放電することによってプラズマを発生させてEUV光を発生させる放電型プラズマ光源を、光源として典型的に使用する(例えば、特許文献1及び特許文献2参照。)。
しかし、レーザープラズマ光源は、EUV光と共にターゲット材からデブリと呼ばれる飛散粒子を発生させてしまう。また、ターゲット材を供給する供給機構からもデブリが放出される。更に、放電型プラズマ光源でも電極材からデブリが飛散する。デブリは、照明光学系の光学素子を汚染、損傷し、反射率の低下を引き起こして照度ムラやスループットの低下をもたらす。そこで、発光点とミラーとの間にデブリを除去するデブリフィルターが配置される(例えば、特許文献3及び4)。
デブリフィルターは、プラズマ発光点を等方的にEUV光を発光する点光源と擬制し、典型的に、当該点光源を中心とする中空の球状金属体から構成される。球状金属体にはEUV光が通過する複数の貫通穴が球の中心から放射方向に形成され、貫通孔内面にはアルミなどからなる薄板状のデブリ付着部が設けられている。デブリは、満たされたヘリウム等のガス分子とランダムに衝突し運動方向が曲げられ、金属体の壁面やデブリ付着部に付着、蓄積する。一方、EUVは貫通孔を通過して次段の照明光学系に導光される(例えば、特許文献5、6を参照のこと)。
特開2002−174700号公報
特開2004−226244号公報
特開2003−142296号公報
特開2003−22950号公報
米国特許6,359,969号明細書
米国特許6,753,941号明細書
しかし、実際のプラズマ発光点は点光源ではなく、回転楕円体形状や十分な大きさの球形状を有する。このため、プラズマ発光点には、球状金属体の中心からずれた発光位置が存在し、かかる発光位置から等方的に発光するEUV光は金属体の内面で遮光されてしまい、光量及びスループットの低下を招く。
そこで、本発明は、現実の発光点の形状又は大きさに対して良好なデブリ除去を実現し、安定してX線(例えば、EUV光)を効率的に発生させることができるデブリ除去装置、及びそれを有するX線発生装置並びに露光装置を提供することを例示的目的とする。
本発明の一側面としてのデブリ除去装置は、プラズマを発生し、当該プラズマからX線を発生させるX線光源の前記X線の発光点で発生したデブリが光学系に到達することを防止するデブリ除去装置であって、前記デブリを吸着する複数の吸着面を含む吸着部を有し、当該吸着部は同一点を頂点とする複数の円錐を、前記同一点を中心とする球で切り出した形状を有し、前記複数の円錐のうち任意の隣接する2つの円錐の前記頂点からの広がり角の差は前記2つの円錐の内側の円錐の広がり角よりも大きいことを特徴とする。
本発明の別の側面としてのX線発生装置は、プラズマを生成し、当該プラズマから放射されるX線を取り出すX線発生装置であって、前記プラズマを生成する手段と、前記X線を導光する光学系と、上述のデブリ除去装置とを有する。
本発明の更に別の側面としての露光装置は、上述のX線発生装置と、パターンを有するレチクルを、前記X線発生装置が発生した前記X線により照明する照明光学系と、前記照明光学系により照明された前記レチクルのパターンを被露光体に投影する投影光学系とを有することを特徴とする。
本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、露光された前記被処理体に所定のプロセスを行うステップとを有することを特徴とする。
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
本発明によれば、現実の発光点の形状又は大きさに対して良好なデブリ除去を実現し、安定してX線(例えば、EUV光)を効率的に発生させることができるデブリ除去装置、及びそれを有するX線発生装置並びに露光装置を提供することができる。
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。図1は、光軸を横方向から見たデブリ除去装置の断面図であり、図2は光軸方向(光軸は紙面手前から奥に向かう)から見た平面図である。図1において1は後述するX線発生装置(EUV光源)において発生させたプラズマ発光点である。2はデブリフィルター(又はデブリ除去装置)であり、左半分に2点鎖線で示される仮想ミラー4にEUV光を反射して、投影光学系側に送る機能を有する。デブリフィルター2は、プラズマ発光点1からのデブリを吸収するアルミニウムなどからなる薄板円盤状のデブリ付着部材(又は吸着部)3から構成される。なお、デブリフィルター2を表す点線は、後述するように、デブリ付着部材3の切り出しを説明するために記載されており、実際のデブリフィルター2はデブリ付着部材3とその図示しない支持機構から構成され、点線で示す部分に対応する部材が存在するわけではない。
デブリ付着部材3は、デブリを吸着する複数の吸着面から構成され、デブリ付着部材3は原点Oを頂点とする複数の円錐を、原点Oを中心とする2つの異なる半径の球で切り出した形状を有する。なお、図1は、デブリ付着部材3を支持する機構を省略している。デブリ付着部材3は原点Oを頂点とする複数の円錐面の一部とし、原点Oを中心とする2つの異なる半径の球で切り出すのは、従来は、EUV光が原点Oの一点から等方的に放射すると擬制し、デブリ付着部材3の吸着面をEUV光を遮らないように原点Oから等方的に放射するEUV光と平行又はほぼ平行にするためである。しかし、実際には、図1に示すように、EUV光を発生するプラズマ発光点1は一定の広がりを有し、原点Oから離れたX部及びY部から発生して等方的に広がるEUV光は従来のデブリ付着部材の配置では遮光されるおそれがある。そこで、本実施例では、デブリ付着部材3を構成する複数の円錐のうち任意の隣接する2つの円錐の原点Oからの広がり角の差は2つの円錐の内側の円錐の広がり角よりも大きいように構成した。例えば、広がり角の差M2−M1はM1よりも大きいなどである。図1及び図2の光軸方向は円錐の高さ方向に一致する。
換言すれば、本実施例は、プラズマ発光点1の形状が点光源ではなく回転楕円体の場合、EUV光がデブリ付着部材3に遮光されずに、つまり、光量低下を招くことなくミラー4に導光するために、出射光と回転楕円体の長軸との角度が小さい場所の壁間距離を狭く、角度が大きくなるにしたがって壁間距離を大きくしている。また、プラズマ発光点1の回転楕円体の長軸と光軸をほぼ一致させている。図1において円弧距離A<B<C<Dの時(図2においては、a<b<c<dの時)、回転楕円体のもっとも中心から離れている点であるX部及びY部から射出したEUV光はデブリ付着部材3に遮光されずに所定の光量を維持することができる。
図3に示すように、真空容器内におかれたターゲット材であるキセノンに高強度のパルスレーザー光を照射し高温のプラズマを発生させた。光源サイズは約φ2(mm)、長さ5mmの回転楕円体である。デブリフィルター2は直径約60mmで内部は直径約40mmの中空部分がある球体に相当し、ほぼ中央にプラズマ発光点1が設置される。デブリフィルター2の穴の深さ(即ち、デブリ付着部材3の原点O方向の長さ)は10mmである。デブリフィルター2はレーザー光やターゲットノズル、ミラーへの光線をけらないような位置に設置された架台によって固定させる。なお、架台表面には水冷管が設けられており高温となるフィルターの冷却を行う。
次に、デブリ付着部材3の隣接する吸着面の広がり角は、Aゾーン(光軸面よりの角度片側10〜30°)は角度2°おき、Bゾーン(光軸面よりの角度片側30〜45°)、Cゾーン(光軸面より角度片側45〜60°)は2.5°おき、Dゾーン(光軸面よりの角度片側60〜80°)は4°おきとした。これにより、従来全ての角度が等間隔、例えば、2°おきであるデブリフィルターに比べて遮光されるEUV光が減少し、デブリフィルターを通過するEUV光の光量は約2割が増加した。
本実施例では、広がり角が大きい領域におけるデブリ付着部材3のデブリ除去機能を強化するために複数の吸着面は、広がり角が増加するにつれて原点O方向に増加する長さを有するようにした。即ち、図4に示すように、角度2°おきの部分を穴深さ(即ち、デブリ付着部材3の原点O方向の長さ)6〜8mmの範囲に、角度2.5°おきの部分の穴深さを10〜12mmの範囲に、角度4°おきの部分の穴深さを14〜16mmとした。つまり、角度と穴深さの比をほぼ一定に保つようにした。これにより場所によるデブリ除去の効果が不均一となることを防止することができた。
本実施例では、図4に示すように、デブリ付着部材3は、球と球よりも小さい回転楕円体で切り出した形状を有し、楕円体の中心は球の中心Oと一致し、楕円体の長軸方向は前記複数の円錐の高さ方向と一致している。
真空に保たれた電極内部の中空部分にキセノンガスを充填した後、放電により高温のプラズマを発生させた。光源サイズは約φ4(mm)、長さ20mmの回転楕円体である。デブリフィルターの外径はφ100であり内径φ80広がり角度は60°とした。図5においてデブリ付着部材である隣り合う壁と壁の距離はAゾーン(光軸面よりの角度片側0〜10°)は角度1°おき、Bゾーン(光軸面よりの角度片側10〜30°)は角度2°おき、Cゾーン(光軸面よりの角度片側30〜60°)は角度3°おきとした。これにより従来全て2°おきであったデブリフィルターに比べ、デブリフィルターを通過するEUV光の光量は約3割が増加した。
以下、図6を参照して、本実施例のデブリ除去装置を有するX線発生装置及びそれを有する露光装置100について説明する。ここで、図6は、露光装置100の構成を示す概略ブロック図である。
露光装置100は、露光用の照明光としてEUV光(例えば、波長13.4nm)を用いて、例えば、ステップ・アンド・スキャン方式やステップ・アンド・リピート方式でレチクル120に形成された回路パターンを被処理体140に露光する投影露光装置である。露光装置100は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィー工程に好適であり、以下、本実施形態ではステップ・アンド・スキャン方式の露光装置(「スキャナー」とも呼ばれる。)を例に説明する。ここで、「ステップ・アンド・スキャン方式」とは、レチクルに対してウェハを連続的にスキャン(走査)してレチクルパターンをウェハに露光すると共に、1ショットの露光終了後ウェハをステップ移動して、次の露光領域に移動する露光方法である。「ステップ・アンド・リピート方式」は、ウェハの一括露光ごとにウェハをステップ移動して次のショットの露光領域に移動する露光方法である。
露光装置100は、照明装置110と、レチクル120を載置するレチクルステージ125と、投影光学系130と、被処理体140を載置するウェハステージ145と、アライメント検出機構150と、フォーカス位置検出機構160とを有する。
照明装置110は、投影光学系130の円弧状の視野に対する円弧状のEUV光(例えば、波長13.4nm)によりレチクル120を照明する照明装置であって、EUV光源112と、照明光学系114とを有する。
本実施例のEUV光源112は、ターゲットにレーザー光LLを照射してプラズマ1を生成し、かかるプラズマ1から放射されるEUV光を取り出すレーザープラズマ光源である。EUV光源112は、レーザー光LLを照射するレーザー光源部10と、レーザー光LLをターゲットに導光する光学系20と、EUV光を導光する光学系32と、ターゲットTを供給するターゲット供給装置40とを有する。
レーザー光源部10から射出されたレーザー光LLは、光学系20を介して集光され、ターゲットTに照射される。ターゲットTは、銅、錫、アルミニウム等の他の金属でもよく、また、Xeのガス、液滴、クラスタでもよい。例えば、ターゲットTはXe液滴として、ターゲット供給装置40からレーザー光源部10のレーザー光LLの発光に同期して断続的に供給される。レーザー光LLからのエネルギーによって、ターゲットTから高温、高密度のプラズマ1が生成され、プラズマ1からEUV光が発光される。EUV光は、集光ミラー32により集められ、後段の照明光学系114へ供給される。
光学系20は、レンズ、ミラー、平行平板ガラスなどから構成され、真空チャンバーVCの真空隔壁の一部も兼ねている。レーザー光LLを真空チャンバーVCに透過するレーザー導入窓24も光学系20に含まれる。光学系20は、大気中又は真空中に設置されている。光学系20は、EUV光を効率よく取り出すために、レーザー光LLをターゲット上でプラズマ1の生成に必要、且つ、十分なスポットサイズ及びエネルギー密度となるようにする機能を有する。
プラズマ1からはEUV光だけでなく、ターゲットからのデブリ、銅などのデブリ及びターゲット供給機構40からのデブリが発生する。発生したデブリは、このままでは、集光ミラー32に徐々に付着、堆積して光量の低下をもたらす。そこで、図1乃至図4に示すデブリフィルター2が発光点1と集光ミラー32との間に配置される。デブリフィルター2は集光ミラー32のデブリによる損傷を低減及び除去しているので、EUV光の安定的な発生に寄与する。また、現実のデブリフィルター2は、プラズマ発光点の形状又は大きさに対してデブリ除去を行うのでEUV光の遮光が低減する。このため、EUV光源112は、EUV光を効率的に(即ち、より光量の高く)発生させることができ、スループットの向上に資する。
照明光学系114は、集光ミラー114a、オプティカルインテグレーター114bから構成される。集光ミラー114aは、レーザープラズマからほぼ等方的に放射されるEUV光を集める役割を果たす。オプティカルインテグレーター114bは、レチクル120を均一に所定の開口数で照明する役割を持っている。
照明光学系114は多層膜ミラーを使用しても斜入射全反射ミラーを使用してもよい。
照明光学系114は多層膜ミラーを使用しても斜入射全反射ミラーを使用してもよい。
レチクル120は、反射型レチクルで、その上には転写されるべき回路パターン(又は像)が形成され、レチクルステージ125に支持及び駆動されている。レチクル120から発せられた回折光は、投影光学系130で反射されて被処理体140上に投影される。レチクル120と被処理体140とは、光学的に共役の関係に配置される。露光装置100は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であるため、レチクル120と被処理体140を走査することによりレチクル120のパターンを被処理体140上に縮小投影する。
レチクルステージ125は、レチクル120を支持して図示しない移動機構に接続されている。レチクルステージ125は、当業界周知のいかなる構造をも適用することができる。図示しない移動機構は、リニアモーターなどで構成され、少なくともX方向にレチクルステージ125を駆動することでレチクル120を移動することができる。露光装置100は、レチクル120と被処理体140を同期した状態で走査する。
投影光学系130は、複数の反射ミラー(即ち、多層膜ミラー)130aを用いて、レチクル120面上のパターンを像面である被処理体140上に縮小投影する。複数のミラー130aの枚数は、4枚乃至6枚程度である。少ない枚数のミラーで広い露光領域を実現するには、光軸から一定の距離だけ離れた細い円弧状の領域(リングフィールド)だけを用いて、レチクル120と被処理体140を同時に走査して広い面積を転写する。投影光学系130の開口数(NA)は、0.2乃至0.3程度である。
被処理体140は、本実施形態ではウェハであるが、液晶基板その他の被処理体を広く含む。被処理体140には、フォトレジストが塗布されている。
ウェハステージ145は、ウェハチャック145aによって被処理体140を支持する。ウェハステージ145は、例えば、リニアモーターを利用してXYZ方向に被処理体140を移動する。レチクル120と被処理体140は同期して走査される。また、レチクルステージ125の位置とウェハステージ145の位置は、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。
アライメント検出機構150は、レチクル120の位置と投影光学系130の光軸との位置関係、及び、被処理体140の位置と投影光学系130の光軸との位置関係を計測し、レチクル120の投影像が被処理体140の所定の位置に一致するようにレチクルステージ125及びウェハステージ145の位置と角度を設定する。
フォーカス位置検出機構160は、被処理体140面でフォーカス位置を計測し、ウェハステージ145の位置及び角度を制御することによって、露光中、常時被処理体140面を投影光学系130による結像位置に保つ。
露光において、照明装置110から射出されたEUV光はレチクル120を照明し、投影光学系130によりレチクル120面上のパターンを被処理体140面上に結像する。本実施形態において、像面は円弧状(リング状)の像面となり、レチクル120と被処理体140を縮小倍率比の速度比で走査することにより、レチクル120の全面を露光する。露光装置100に用いられる照明装置110が有するEUV光源112は、良好なデブリ除去を実現し、安定してEUV光を効率的に発生させることができるため、高いスループットで経済性よくデバイス(半導体素子、LCD素子、撮像素子(CCDなど)、薄膜磁気ヘッドなど)を提供することができる。
次に、図7及び図8を参照して、露光装置100を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図7は、デバイス(ICやLSIなどの半導体チップ、LCD、CCD等)の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ1(回路設計)では、デバイスの回路設計を行う。ステップ2(レチクル製作)では、設計した回路パターンを形成したレチクルを製作する。ステップ3(ウェハ製造)では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ4(ウェハプロセス)は、前工程と呼ばれ、レチクルとウェハを用いてリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ5(組み立て)は、後工程と呼ばれ、ステップ4によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディング)、パッケージング工程(チップ封入)等の工程を含む。ステップ6(検査)では、ステップ5で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷(ステップ1)される。
図8は、ステップ4のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ11(酸化)では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ12(CVD)では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ13(電極形成)では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ14(イオン打ち込み)では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ15(レジスト処理)では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ16(露光)では、露光装置100によってレチクルの回路パターンをウェハに露光する。ステップ11(現像)では、露光したウェハを現像する。ステップ18(エッチング)では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ19(レジスト剥離)では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置100を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、露光装置100は、図5に示す放電型プラズマ光源を適用することも可能である。
2 デブリフィルター
3 デブリ付着部材
112 EUV光源
100 露光装置
3 デブリ付着部材
112 EUV光源
100 露光装置
Claims (10)
- プラズマを発生し、当該プラズマからX線を発生させるX線光源の前記X線の発光点で発生したデブリが光学系に到達することを防止するデブリ除去装置であって、
前記デブリを吸着する複数の吸着面を含む吸着部を有し、当該吸着部は同一点を頂点とする複数の円錐を、前記同一点を中心とする球で切り出した形状を有し、
前記複数の円錐のうち任意の隣接する2つの円錐の前記頂点からの広がり角の差は前記2つの円錐の内側の円錐の広がり角よりも大きいことを特徴とするデブリ除去装置。 - 前記複数の吸着面は、前記広がり角が増加するにつれて前記同一点方向に増加する長さを有することを特徴とする請求項1記載のデブリ除去装置。
- 前記吸着部は、前記球と当該球よりも小さい楕円体で切り出した形状を有し、前記楕円体の中心は前記球の前記中心と一致し、前記楕円体の長軸方向は前記複数の円錐の高さ方向と一致することを特徴とする請求項1記載のデブリ除去装置。
- プラズマを生成し、当該プラズマから放射されるX線を取り出すX線発生装置であって、
前記プラズマを生成する手段と、
前記X線を導光する光学系と、
前記X線の発光点で発生したデブリが前記光学系に到達することを防止するデブリ除去装置であって、前記デブリを吸着する複数の吸着面を含む吸着部を有し、当該吸着部は同一点を頂点とする複数の円錐を球で切り出した形状を有し、前記複数の円錐を、前記同一点を含む前記円錐の高さ方向から見ると、前記複数の円錐のうち任意の隣接する2つの円錐のそれぞれに対応する円の半径の差は内側の円錐に対応する円の半径よりも大きいことを特徴とするX線発生装置。 - 前記プラズマ生成手段は、電極にガスを流して放電することを特徴とする請求項4記載のX線発生装置。
- 前記X線は、20nm以下の波長を有することを特徴とする請求項4記載のX線発生装置。
- 前記プラズマ発光点はほぼ断面楕円形状を有し、当該楕円形状の長軸方向は前記複数の円錐の高さ方向とほぼ一致することを特徴とする請求項4記載のX線発生装置。
- 請求項4乃至7のうちいずれか一項記載のX線発生装置と、
パターンを有するレチクルを、前記X線発生装置が発生した前記X線により照明する照明光学系と、
前記照明光学系により照明された前記レチクルのパターンを被露光体に投影する投影光学系とを有することを特徴とする露光装置。 - 前記照明光学系は、斜入射ミラーを含むことを特徴とする請求項8記載の露光装置。
- 請求項8又は9記載の露光装置を用いて被露光体を露光するステップと、
露光された前記被露光体を現像するステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。
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2004
- 2004-10-06 JP JP2004293287A patent/JP2006107933A/ja active Pending
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