JP2006135286A - リソグラフィ装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光学システムにおける放射線ビーム中の望ましくない放射線の強度を小さくするリソグラフィ装置およびデバイス製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明のリソグラフィ装置は、所定の波長または所定の波長範囲を有する所望の放射線、および他の波長または他の波長範囲を有する望ましくない放射線を含む放射線ビームを伝送するようになされた照明システムと、放射線ビームの断面にパターンを付与するようになされたパターニング構造を支持するようになされた支持構造と、基板を保持するようになされた基板テーブルと、パターンを付与された放射線ビームを基板のターゲット部分に投射するようになされた投影システムとを有し、また使用に際して、リソグラフィ装置の少なくとも一部に、所望の放射線の少なくとも一部に対して実質的に透過性であり、且つ望ましくない放射線の少なくとも一部に対して実質的に透過性の小さいガスを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、リソグラフィ装置、例えばリソグラフィ装置における光学システムの放射線ビーム中の望ましくない放射線の強度を低下させるための方法、デバイス製造方法、光学システムにおけるガスの使用、およびデバイスに関するものである。

リソグラフィ装置は、基板のターゲット部分に所望のパターンを適用するマシンである。リソグラフィ装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造に使用することができる。その場合、マスクなどのパターニング（ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）構造を使用して、ＩＣの個々の層に対応する回路パターンが生成され、このパターンが、放射線感光材料（レジスト）の層を有する基板（例えばシリコン・ウェハ）上のターゲット部分（例えば１または複数のダイの一部を含む）にイメージされる。通常、１枚の基板は、順次露光される隣接ターゲット部分の網（ネットワーク）を含む。公知のリソグラフィ装置には、パターン全体を１回でターゲット部分に露光することによってターゲット部分の各々を照射する、いわゆるステッパと、パターンを投影ビームで所与の方向（「走査」方向）に走査し、同時に、基板をこの方向に平行に、あるいは逆平行に同期走査することによってターゲット部分の各々を照射する、いわゆるスキャナとがある。

リソグラフィ装置では、基板上にイメージすることができるフィーチャのサイズが投影放射線の波長によって制限されている。デバイス密度がより高く、したがって動作速度がより速い集積回路を製造するためには、より小さいフィーチャをイメージすることができることが望ましい。現在使用されているほとんどのリソグラフィ投影装置には、水銀灯もしくはエキシマ・レーザによって生成される紫外光が使用されているが、より短い波長放射線、例えば約１３ｎｍの波長放射線の使用が提案されている。このような放射線は、極紫外線（ＥＵＶ）あるいは軟Ｘ線と呼ばれており、利用可能な放射線源として、例えばレーザ生成プラズマ源、放電プラズマ源あるいは電子ストレイジ・リングからのシンクロトロン放射線がある。

極紫外線源、とりわけプラズマ源の中には、広範囲の周波数に亘って放射線を放出するものがあり、これらの放射線には、赤外線（ＩＲ）、可視光、紫外線（ＵＶ）および遠紫外線（ＤＵＶ）なども含まれる。望ましくないこれらの周波数が伝搬し、照明システムおよび投影システムにおける加熱の問題をもたらし、また、ブロックされていない場合にはレジストの不要な露光の原因になっている。照明システムおよび投影システムの多層膜反射鏡が、所望の波長、例えば１３ｎｍの波長の反射に対して最適化されている場合であっても、それらは光学的にフラットであり、ＩＲ、可視光およびＵＶ波長に対して極めて高い反射率を有している。したがって、比較的狭い周波数帯域の投影ビームを放射線源から選択することが望ましい。放射線源が比較的狭い輝線を有している場合であっても、その輝線からの、とりわけより長い波長の放射線を阻止することが望ましい。この機能を実行するためのフィルタとして薄膜の使用が提案されているが、このような膜は極めて華奢であり、また非常に熱くなるため（例えば２００〜３００℃またはそれ以上になるため）、高い熱応力およびクラックの原因になり、またリソグラフィ投影装置に必要な高出力レベルにおける昇華および酸化の原因になっている。また、通常、所望の放射線の少なくとも５０％が膜フィルタによって吸収される。

リソグラフィ投影装置の放射線システムに回折格子スペクトル・フィルタを使用したリソグラフィ投影装置が欧州特許第１１９７８０３号明細書に記述されている。この回折格子スペクトル・フィルタは、投影ビームを形成するべく所望の波長の放射線を通過させ、且つ望ましくない波長の放射線を偏向させるように設計されている。回折格子スペクトル・フィルタは、所望の波長における複素屈折率が１に近い材料で実質的に形成されており、シリコン突起を含んでいる（この構造は、ＥＵＶ放射線には「見えない」構造である）。このシリコン突起は、層状鋸歯形プロファイルもしくは層状矩形波プロファイル（それぞれ欧州特許第１１９７８０３号の図３および図４に示すプロファイル）を有している。

しかしながら、他の回折格子についても同様であるが、欧州特許第１１９７８０３号明細書の回折格子スペクトル・フィルタは、所望の放射線の反射率を大きく損失させる原因にもなっており、例えば放射線強度の損失量は、最大５０％以上に及んでいる。

したがって、本発明の１つの観点によれば、例えば所望の放射線に対する強度損失の誘発が小さい代替光フィルタが、例えばリソグラフィ装置などの光学システムに提供される。また本発明のさらなる観点によれば、例えば所望の放射線の強度損失を小さくすることができる光フィルタを使用した、光学システムにおける放射線ビーム中の望ましくない放射線の強度を小さくするための方法およびデバイス製造方法が提供される。

本発明によれば、本発明の一実施例では、
所定の波長もしくは所定の波長範囲を有する所望の放射線、および他の波長もしくは波長範囲を有する望ましくない放射線を含む放射線を提供するための放射線源と、
放射線ビームを提供するための照明システムと、
投影ビームの断面にパターンを付与するように機能するパターニング構造を支持するための支持構造と、
基板を保持するための基板テーブルと、
パターニングされたビームを基板のターゲット部分に投影するための投影システムと
を有するリソグラフィ装置であって、
使用中、リソグラフィ装置の少なくとも一部が、所望の放射線の少なくとも一部に対して実質的に透過性のガスであって、望ましくない放射線の少なくとも一部に対して実質的に透過性の小さいガスを有していることを特徴とするリソグラフィ装置が提供される。

本発明の一実施例では、
所定の波長もしくは所定の波長範囲を有する所望の放射線、および他の波長もしくは他の波長範囲を有する望ましくない放射線を含んだ放射線ビームを引き渡すようになされた照明システムと、
放射線ビームの断面にパターンを付与するようになされたパターニング構造を支持するようになされた支持構造と、
基板を保持するようになされた基板テーブルと、
パターニングされた放射線ビームを基板のターゲット部分に投射するようになされた投影システムと
を有するリソグラフィ装置であって、
使用中、リソグラフィ装置の少なくとも一部が、所望の放射線の少なくとも一部に対して実質的に透過性のガスであって、望ましくない放射線の少なくとも一部に対して実質的に透過性の小さいガスを有しているリソグラフィ装置が提供される。

本明細書に使用されている「放射線」および「ビーム」という用語には、紫外（ＵＶ）放射線（例えば波長λが約３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍもしくは１２６ｎｍの放射線）、極紫外（ＥＵＶ）放射線（例えば波長の範囲が約５〜２０ｎｍの放射線）、およびイオン・ビームあるいは電子ビームなどの粒子線を含むあらゆるタイプの電磁放射線が包含される。通常、波長が約７８０ｎｍと３０００ｎｍ（もしくはそれ以上）の間の放射線はＩＲ放射線と見なされている。ＵＶは、波長が約１００〜４００ｎｍの放射線を意味している。また、リソグラフィにおいては、ＵＶは、通常、水銀放電灯によって生成されるＧライン４３６ｎｍ、Ｈライン４０５ｎｍ、Ｉライン３６５ｎｍの波長にも適用される。ＶＵＶは、真空ＵＶ（つまり空気によって吸収されるＵＶ）であり、約１００〜２００ｎｍの波長を意味している。ＤＵＶは遠ＵＶであり、通常、エキシマ・レーザによって生成される、例えば１２６ｎｍ〜２４８ｎｍの波長のリソグラフィに使用されている。

「望ましくない放射線」あるいは「望ましくない波長」は、使用を意図した波長より長い（あるいは短い）波長を放射線が有していることを意味している。例えば、波長λが約１３．５ｎｍのＥＵＶ放射線が望ましい場合に、波長が約１０ｎｍより短い放射線あるいは約２０ｎｍより長い放射線は望ましくない放射線であり、より好ましくは、約１３．５ｎｍ±２％の範囲の波長を有さない放射線が望ましくない放射線である。これは、当業者には明らかであるように、「波長λの放射線」という表現が無限微小帯域幅λの放射線への制限を意図するものではないことを意味している。光エレメントは、１つの特定の波長λに対して設計することも、あるいは一定の範囲の波長に対して設計することも可能であり、また１つの特定の波長λに対して、あるいは一定の範囲の波長に対してガスを使用することができる。「帯域内ＥＵＶ」という用語は、波長の範囲が約１０〜１６ｎｍ、とりわけ約１３．５ｎｍ±２％のＥＵＶ放射線を意味しており、帯域外ＥＵＶは、波長がこの帯域内ＥＵＶの波長範囲より短いかあるいは長い放射線であり、例えばＸ線、ＶＵＶ、ＤＵＶ、可視光およびＩＲである。

本発明によるリソグラフィ装置の利点の１つは、例えばＥＵＶ放射線を適用する場合に、帯域外ＥＵＶ放射線、ＶＵＶ放射線およびＤＵＶ放射線から選択される１つまたは複数の放射線を、所望のＥＵＶ放射線（ＥＵＶ帯域内放射線）に対して比較的十分に小さくできることにある。この方法によれば、例えば現況技術による光フィルタ（欧州特許第１１９７８０３号明細書の光フィルタのような）を使用した場合と比較して、所望の（例えばＥＵＶ）放射線の少なくとも一部に対する強度損失の誘発がより小さいか、あるいは全く誘発することなく望ましくない放射線の少なくとも一部をフィルタ除去することができるガス光フィルタ機能が提供される。

特定の実施例では、本発明は、所望の放射線がＥＵＶ放射線を含み、放射線ビームがＥＵＶ放射線を含み、また、透過性ガスがＥＵＶ透過性ガスを含むリソグラフィ装置を対象としている。本発明のさらに他の実施例では、帯域内ＥＵＶ放射線が所望の放射線に含まれており、１０〜１６ｎｍ以外の波長を有するすべての放射線（帯域外）が望ましくない放射線である。

本発明の一実施例では、所望の放射線の少なくとも一部に対して実質的に透過性のガスであって、望ましくない放射線の少なくとも一部に対して実質的に透過性の小さいこのガスは、望ましくない放射線を実質的に吸収するガスである。

一実施例では、本発明は、少なくとも一部が少なくとも約０．１Ｐａ．ｍのＥＵＶ透過性ガスを含むリソグラフィ装置を対象としている。本発明の他の実施例では、少なくとも一部が少なくとも約１Ｐａ．ｍのＥＵＶ透過性ガスを含むリソグラフィ装置が提供される。Ｐａ．ｍは、リソグラフィ装置のＥＵＶ透過性ガスを有する部分を通過する放射線ビームの長さで積分した圧力である。放射線ビームの長さの単位はメートル（ｍ）、圧力の単位はパスカル（Ｐａ）である。また、例えば１Ｐａｍは０．０１ｍｂａｒｍに等しく、この場合、圧力の単位は「ｍｂａｒ」、長さの単位は「ｍ」である。例えばＨｅの圧力が１０Ｐａ（０．１ｍｂａｒ）の容積（ｖｏｌｕｍｅ）を通って放射線ビームが１ｍ通過するか、あるいは、例えば光路長がＨｅの２０Ｐａ（０．２ｍｂａｒ）の容積を通る０．５ｍの長さである場合、１０Ｐａ．ｍ（０．１ｍｂａｒ．ｍ）のＨｅが達成される。アルゴンおよび窒素の場合、放射線の吸収、とりわけ望ましくない放射線の吸収は、約０．１Ｐａ．ｍから著しくなり、ヘリウムの場合、放射線の吸収が著しくなるのは約１Ｐａ．ｍからである。この減衰は、ガス原子吸収によって決まるものと思われ、軽いガス（例えばヘリウム）に対しては小さく、ガスが重くなる（例えばアルゴン、窒素）ほど大きくなる。

他の実施例では、本発明は、約０．１〜１００Ｐａ．ｍの範囲のＥＵＶ透過性ガスを含むリソグラフィ装置を対象としている。本発明の他の実施例では、約１〜１００Ｐａ．ｍの範囲のＥＵＶ透過性ガスを含んだリソグラフィ装置が提供される。

放射線ビームがこのような長さ×圧力の値で通過する場合、有利には、ＤＵＶ放射線、ＶＵＶ放射線等を減少させることができ、一方、帯域内ＥＵＶ放射線は、実質的に全く減少しないか、あるいはわずかに減少するだけである。したがって一例示的実施例では、本発明は、望ましくない放射線が、帯域外ＥＵＶ放射線、ＶＵＶ放射線およびＤＵＶ放射線のうちの少なくとも１つから選択される放射線を含むリソグラフィ装置を対象としている。

他の例示的実施例では、本発明は、ＥＵＶ透過性ガスが、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｎ_２、ＣＯ、ＣＯ_２およびＯ_２のうちの少なくとも１つから選択されるガスを含むリソグラフィ装置を対象としている。これらのガスによって所望の光フィルタ機能が提供され、またこれらは不活性である。例えば一実施例では、本発明は、少なくとも一部が少なくとも約０．１Ｐａ．ｍのＡｒ、例えば約０．１Ｐａ．ｍと１０Ｐａ．ｍの間のＡｒを含み、場合によっては例えば約１〜１０Ｐａ．ｍのＡｒを含むリソグラフィ装置を対象としている。さらに他の実施例では、本発明は、少なくとも一部が少なくとも約１Ｐａ．ｍのＨｅ、例えば約１Ｐａ．ｍと１００Ｐａ．ｍの間のＨｅを含み、場合によっては例えば約１０〜１００Ｐａ．ｍのＨｅを含むリソグラフィ装置を対象としており、またさらに他の実施例では、本発明は、少なくとも一部が少なくとも約０．１Ｐａ．ｍのＮ_２、例えば約０．１Ｐａ．ｍと１０Ｐａ．ｍの間のＮ_２を含み、場合によっては例えば約１〜１０Ｐａ．ｍのＮ_２を含むリソグラフィ装置を対象としている。

ガス光フィルタは、様々な光学装置に使用することができ、またこのような光学装置の様々な部品に使用することができる。一実施例では、本発明は、少なくとも一部がＥＵＶ透過性ガスを含むリソグラフィ装置であって、コレクション・チャンバ（集束チャンバ）を有しており、またＥＵＶ透過性ガスを含む部分が、コレクション・チャンバ、照明システムおよび投影システムのうちの少なくとも１つから選択されたものであるリソグラフィ装置を対象としている。特定の実施例では、コレクション・チャンバにＥＵＶ透過性ガスが含まれている。このような実施例の場合、有利には、望ましくない放射線の少なくとも一部が初期の段階でフィルタ除去されるため、他の（非ガス）光フィルタもしくは光エレメントを損傷する可能性が小さく、また、より良好なイメージ特性が得られる。他の実施例では、リソグラフィ装置のＥＵＶ透過性ガスを含んだ部分が、コレクション・チャンバ、照明システムおよび投影システムを含む。

特定の実施例では、本発明は、コレクション・チャンバ、照明システムおよび投影システムのうちの少なくとも１つが、少なくとも約０．０１ＰａのＥＵＶ透過性ガスのガス圧力、例えば約０．０１〜１０ＰａのＥＵＶ透過性ガスのガス圧力を有し、場合によっては、例えばＥＵＶ透過性ガスの種類もしくはＥＵＶ透過性ガスの組合せに応じて、例えば約０．０１〜１０Ｐａもしくは約０．１〜１００Ｐａ、例えば約０．１〜１０Ｐａのガス圧力を有するリソグラフィ装置を対象としている。

他の実施例では、本発明は、少なくとも一部がＥＵＶ透過性ガスを含むリソグラフィ装置であって、このリソグラフィ装置がコレクション・チャンバを有しており、またＥＵＶ透過性ガスを含む部分が、コレクション・チャンバと照明システムの間の第１の動的ガス・ロック、照明システムと投影システムの間の第２の動的ガス・ロック、および投影システムと基板テーブルの間の第３のガス・ロックのうちの少なくとも１つから選択される動的ガス・ロックであるリソグラフィ装置を対象としている。例えばこのガス・ロックは、例えば参照により本明細書に組み込まれる米国特許第６４５９４７２号明細書に記載されているガス・ロックに基づくガス・ロックであっても良い。他の実施例では、本発明は、動的ガス・ロックが少なくとも１Ｐａ．ｍのＥＵＶ透過性ガス、例えば少なくとも２Ｐａ．ｍのＥＵＶ透過性ガスを含み、場合によっては１〜１００Ｐａ．ｍ、例えば２〜１００Ｐａ．ｍのＥＵＶ透過性ガスを含むリソグラフィ装置を対象としている。

本発明の他の実施例によれば、光学システムにおける放射線ビーム中の望ましくない放射線の強度を小さくするための方法が提供される。光学システムには、放射線を提供するための放射線源が含まれており、放射線には、所定の波長もしくは所定の波長範囲を有する所望の放射線、および他の波長もしくは波長範囲を有する望ましくない放射線が含まれており、所望の放射線の少なくとも一部に対して実質的に透過性であり、且つ望ましくない放射線の少なくとも一部に対して実質的に透過性の小さいガスが放射線ビームに提供されることを特徴としている。

本発明の他の実施例では、光学システムにおける放射線ビーム中の望ましくない放射線の強度を小さくするための方法が提供される。光学システムは、所定の波長もしくは所定の波長範囲を有する所望の放射線、および他の波長もしくは他の波長範囲を有する望ましくない放射線を含む放射線を提供するようになされた放射線源を備えている。この方法には、所望の放射線の少なくとも一部に対して実質的に透過性であり、且つ望ましくない放射線の少なくとも一部に対して実質的に透過性の小さいガスを放射線ビーム中に導入するステップが含まれている。

本発明による、光学システムにおける放射線ビーム中の望ましくない放射線の強度を小さくするためのこのような方法の利点は、例えばＥＵＶ放射線を適用する場合、帯域外ＥＵＶ放射線、ＶＵＶ放射線およびＤＵＶ放射線から選択される１つまたは複数の放射線を、所望のＥＵＶ放射線（ＥＵＶ帯域内放射線）に対して比較的十分に小さくできることにある。この方法によれば、例えば現況技術による光フィルタ（欧州特許第１１９７８０３号明細書の光フィルタのような）を使用した場合と比較して、所望の（例えばＥＵＶ）放射線の少なくとも一部に対する強度損失の誘発がより小さいか、あるいは全く誘発することなく、望ましくない放射線の少なくとも一部をフィルタ除去することができるガス光フィルタ機能が提供される。

他の実施例では、本発明は、所望の放射線がＥＵＶ放射線を含み、放射線ビームがＥＵＶ放射線を含み、また透過性ガスがＥＵＶ透過性ガスを含む方法を対象としている。

特定の実施例では、本発明は、望ましくない放射線が、帯域外ＥＵＶ放射線、ＶＵＶ放射線およびＤＵＶ放射線のうちの少なくとも１つから選択される放射線を含む方法を対象としている。

さらに他の実施例では、本発明は、光学システムの少なくとも一部がＥＵＶ透過性ガスを含む方法を対象としており、この方法には、少なくとも約０．１Ｐａ．ｍのＥＵＶ透過性ガスを放射線ビームに提供するステップがさらに含まれている。Ｐａ．ｍは、光学システムのＥＵＶ透過性ガスを備えた部分を通過する放射線ビームの長さで積分した圧力である。

また本発明による、光学システムにおける放射線ビーム中の望ましくない放射線の強度を小さくするための方法は、本明細書において言及されている本発明によるリソグラフィ装置の実施例と同様、例えば光学システムの少なくとも一部が少なくとも約０．１Ｐａ．ｍのＡｒを含んだ実施例、光学システムの少なくとも一部が少なくとも約１Ｐａ．ｍのＨｅを含んだ実施例、光学システムの少なくとも一部が少なくとも約０．１Ｐａ．ｍのＮ_２を含んだ実施例を対象としている。またこの方法に使用される光学システムは、例えば本明細書において説明する本発明によるリソグラフィ装置である。

有利には、上で言及した、光学システムにおける放射線ビーム中の望ましくない放射線の強度を小さくするための方法は、デバイス製造方法に適用することができる。したがって本発明のさらに他の観点態様では、本発明は、さらに、
所定の波長もしくは所定の波長範囲を有する所望の放射線、および他の波長もしくは波長範囲を有する望ましくない放射線を含んだ放射線を提供するための放射線源を提供するステップと、
基板を提供するステップと、
照明システムを使用して投影放射線ビームを提供するステップと、
投影ビームの断面にパターンを付与するようにパターニング構造を使用するステップと、
パターニングされた放射線ビームを基板のターゲット部分に投射するステップと
を含み、
所望の放射線の少なくとも一部に対して実質的に透過性のガスであって、望ましくない放射線の少なくとも一部に対して実質的に透過性の小さいガスを放射線ビームに提供するステップを特徴とするデバイス製造方法を対象としている。

本発明の他の実施例では、
所定の波長もしくは所定の波長範囲を有する所望の放射線、および他の波長もしくは他の波長範囲を有する望ましくない放射線を含む放射線ビームを提供するステップと、
所望のパターンに従って放射線ビームをパターニングするステップと、
パターニングされた放射線ビームを基板のターゲット部分に投射するステップと、
所望の放射線の少なくとも一部に対して実質的に透過性のガスであって、望ましくない放射線の少なくとも一部に対して実質的に透過性の小さいガスを放射線ビーム中に導入するステップと
を含むデバイス製造方法が提供される。

本発明によるリソグラフィ装置および小さくするための方法に関連して本明細書において言及した実施例と同様、本発明は、例えば所望の放射線がＥＵＶ放射線を含み、放射線ビームがＥＵＶ放射線を含み、また透過性ガスがＥＵＶ透過性ガスを含むデバイス製造方法の実施例、あるいは望ましくない放射線が、帯域外ＥＵＶ放射線、ＶＵＶ放射線およびＤＵＶ放射線のうちの少なくとも１つから選択される放射線を含む実施例をさらに対象としている。

本発明によるデバイス製造方法のさらに他の実施例では、本発明は、リソグラフィ装置が使用され、リソグラフィ装置の少なくとも一部がＥＵＶ透過性ガスを含む方法を対象としており、この方法には、少なくとも約０．１Ｐａ．ｍのＥＵＶ透過性ガスを放射線ビームに提供するステップがさらに含まれている。Ｐａ．ｍは、リソグラフィ装置のＥＵＶ透過性ガスを含んだ部分を通過する放射線ビームの長さで積分した圧力である。本発明によるリソグラフィ装置および小さくするための方法に関連して本明細書において言及した実施例と同様、本発明は、例えば光学システムの少なくとも一部が少なくとも約０．１Ｐａ．ｍのＡｒを含んだ本発明によるデバイス製造方法の実施例、光学システムの少なくとも一部が少なくとも約１Ｐａ．ｍのＨｅを含んだ実施例、光学システムの少なくとも一部が少なくとも約０．１Ｐａ．ｍのＮ_２を含んだ実施例をさらに対象としている。また、この方法に使用される光学システムは、例えば本発明によるリソグラフィ装置であっても良い。このデバイス製造方法に使用されるリソグラフィ装置は、コレクション・チャンバ、照明システムおよび投影システム等を備えることができる。

本発明の一実施例では、
第１の端部および第２の端部を備え、第１の端部から第２の端部まで放射線ビームの光路の周りで半径方向に延びている細長い中空ボディと、
ボディと連絡しているガス・フラッシング・ユニットであって、ボディの内部にガスを供給するようになされたガス・フラッシング・ユニットと
を有する動的ガス・ロックにおいて、
放射線ビームが所望の放射線および望ましくない放射線を含み、ガスが、所望の放射線の少なくとも一部に対して実質的に透過性であり、且つ望ましくない放射線の少なくとも一部に対して実質的に透過性が小さいガスであることを特徴とする動的ガス・ロックが提供される。

本発明の他の観点では、本発明は、光学システムの放射線ビームに光フィルタとしてガスを使用することを対象としており、光学システムには、所定の波長もしくは所定の波長範囲を有する所望の放射線、および他の波長もしくは波長範囲を有する望ましくない放射線を含んだ放射線を提供するための放射線源が含まれており、光フィルタとして使用されるガスは、所望の放射線の少なくとも一部に対して実質的に透過性であり、且つ望ましくない放射線の少なくとも一部に対して実質的に透過性が小さいガスである。特定の実施例では、本発明は、所望の放射線がＥＵＶ放射線を含み、放射線ビームがＥＵＶ放射線を含み、また透過性ガスがＥＵＶ透過性ガスを含む方法を対象としている。

上で言及した利点以外の他の利点は、ガスを使用して、例えば放射線ビームに沿って移動するＥＵＶ源からのデブリ、基板に到達するデブリあるいは他の光エレメント（回折格子、ミラー、レンズなど）に到達するデブリを停止させ、拘束し、あるいは少なくすることができることである。したがって透過性ガスは光フィルタとして、また放射線ビームからのデブリを停止させるか、拘束するかのうちの少なくともいずれか、およびデブリによるスパッタリングを低減するための構造として使用することができる。しかしながら、有利には、透過性ガスを使用して、放射線ビームで照射する際のデブリによる基板のスパッタリングを停止させ、拘束し、あるいは少なくすることも可能である。

本発明のさらに他の観点によれば、本発明によるデバイス製造方法に従って製造されるデバイス、あるいは本発明によるリソグラフィ装置を使用して製造されるデバイスが提供される。

この文脈における「透過性」あるいは「実質的に透過性」は、ガス（所望の放射線の少なくとも一部に対して透過性のガス）、例えばＥＵＶ透過性ガスを介した透過率がゼロより大きく、好ましくは例えば少なくとも約３０％あるいは少なくとも約５０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、例えば少なくとも約９０％もしくは少なくとも約９５％であり、より好ましくは少なくとも約９８％であることを意味している。したがって「吸収される」は、吸収率がゼロより大きく、好ましくは例えば少なくとも約３０％あるいは少なくとも約５０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、例えば少なくとも約９０％もしくは少なくとも約９５％であり、より好ましくは少なくとも約９８％であることを意味している。「ＥＵＶ透過性」あるいは「ＥＵＶ放射線に対して透過性」という用語は、ガスがＥＵＶ放射線（とりわけ帯域内ＥＵＶ）の少なくとも一部に対して透過性であることを意味している。このガスは、例えば約１２〜１４ｎｍの所定の帯域内波長範囲を有する放射線に対して実質的に透過性のガスであっても良い。

本発明の文脈における「透過性の小さい」あるいは「実質的に透過性の小さい」という表現は、ある波長、ある波長範囲もしくは複数の波長範囲に対するガスの透過率が、望ましくない波長を有する放射線に対する透過率より小さいことを意味している。所望の放射線（例えば帯域内ＥＵＶ放射線のような放射線）の少なくとも一部に対する透過率が、望ましくない放射線の少なくとも一部に対する透過率より大きいガスは、それぞれ光フィルタとして使用することができるが、これらのガスは、所望の放射線の少なくとも一部に対する透過率が、望ましくない放射線の少なくとも一部に対する透過率より実質的に大きいガス、例えば透過率の差が例えば約３０％、場合によっては例えば約５０％のガスが選択されることを理解されたい。しかしながら、このような透過率の差が意味しているのは、例えば約０．０１ｍｂａｒ．ｍ（１Ｐａｍ）のＮ_２圧力が存在している場合における１３．５ｎｍに対する透過率と３５ｎｍに対する透過率の約３０％の透過率差のように、特定の波長に対してのみであることに留意されたい（Ｐａ．ｍは、リソグラフィ装置のＥＵＶ透過性ガスを備えた部分を通過する放射線ビームの長さで積分した圧力である）。これについては図３を参照されたい。本発明の文脈においては、「放射線の少なくとも一部」という用語は、スペクトル波長範囲の少なくとも一部を意味している。ガスは、１つまたは複数の異なる波長範囲の放射線に対して実質的に透過性のガスであっても、あるいは実質的に透過性の小さいガス、すなわち放射線を実質的に吸収するガスであっても良い。

ガスの透過率は、とりわけガスの圧力および放射線ビームが通過する光路長によって決まる。圧力の値は、「少なくとも０．１Ｐａ．ｍ」あるいは「少なくとも０．０１Ｐａ」のように、ＰａもしくはＰａ．ｍの単位で与えることができる。圧力は、所望のフィルタ機能が得られるように、また、放射線ビームの所望の放射線の強度が十分な放射線強度になるように選択することができる。

この文脈における「吸収されない」あるいは「実質的に吸収されない」は、放射線の吸収が約１００％未満であり、好ましくは例えば約７０％未満、あるいは約５０％未満もしくは約３０％未満、約２０％未満、例えば約１０％未満もしくは約５％未満であり、より好ましくは約２％未満であることを意味している。「透過性」、「吸収される」および「吸収されない」は、ガスの透過率もしくは吸光度に依存しているだけでなく、例えばガスを通過する放射線ビームの光路長などの他の要因にも依存していることを理解されたい。

ここでは、「透過性」、「吸収される」および「吸収されない」は、ある波長、ある波長範囲もしくは複数の波長範囲に対するものであることを意味している。しかしながら、本発明の文脈においては、本発明に従って適用することができる、ＶＵＶ放射線に対する透過性が小さいガスは、ＵＶ放射線もしくはＤＵＶ放射線の一部に対して透過性であり、その意味では、「透過性」、「吸収される」および「吸収されない」という用語は、所望の放射線の少なくとも一部もしくは望ましくない放射線の少なくとも一部に関連するものとして理解すべきである。

本発明の文脈におけるガスは、望ましくない放射線もしくは望ましくない放射線の少なくとも一部に対する所望の放射線もしくは所望の放射線の少なくとも一部の比率を改善するための光フィルタとして使用することができるガスである。波長が５〜２０ｎｍのＥＵＶアプリケーションの場合、このようなガスには、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｎ_２、ＣＯ、ＣＯ_２およびＯ_２のうちの少なくとも１つから選択されるガスが含まれる。また、このようなガスには、ガスの組合せが含まれており、したがってＰａ（ｍｂａｒ）もしくはＰａ．ｍ（ｍｂａｒ．ｍ）の単位で表されるこれらの圧力に関連する値は、ガスもしくはガスの組合せのいずれかに関連しており、ガスは、本発明によるガスである。フィルタ機能を実行することができる場合、上で言及した他のガスを使用することができる。ガスは不活性であることが好ましい。ガスを組み合わせて使用する場合、個々のガスの吸光度および吸光度の差を考慮しなければならないことを理解されたい。

本発明の文脈においては、「光学システム」には、例えばリソグラフィ装置が含まれる。光学システムは、異なるコンポーネント、例えばコレクション・チャンバ、照明システムおよび投影システムを有することができ、またコレクション・チャンバと照明システムの間、照明システムと投影システムの間、および投影システムと基板テーブルの間に、それぞれ第１、第２および第３の動的ガス・ロックを有することができる。コンポーネントの各々は一定の容積を有しており、ガスもしくはガスの組合せが充填されているかあるいは実質的に真空である。また、光学システムは、それぞれ一定の容積を有する異なるコンポーネントを有している場合、放射線ビームが通過する中間のスペースすなわち容積を備えることも可能である。

「光学システムの少なくとも一部」あるいは「リソグラフィ装置の少なくとも一部」という表現は、このような光学システムあるいはリソグラフィ装置が、所望の放射線の少なくとも一部に対して実質的に透過性のガスであって、望ましくない放射線の少なくとも一部に対して実質的に透過性の小さいガスを含むことができる１つまたは複数のコンパートメントもしくは中間スペース（いずれも容積を有するものとして表すことができる）を備えることができることを意味している。複数のこのようなコンパートメントおよび中間スペースが存在している場合、それらのうちの１つまたは複数がこのようなガスを含むことができる。コンパートメント、複数のコンパートメント、中間スペースもしくは複数の中間スペースがこのようなガスを含むようにそれぞれ選択される。光路長で積分した圧力の値は、透過性ガスを含んだ個々の容積内における光路長（例えば投影ビームの光路長、とりわけ投影ビームの中心光線の光路長）で圧力を積分することによって予測される。

本明細書においては、リソグラフィ装置のとりわけＩＣの製造における使用について言及されているが、本明細書において説明するリソグラフィ装置は、集積光学系、磁気領域メモリのための誘導および検出パターン、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造などの他のアプリケーションを有し得ることを理解されたい。このような代替アプリケーションの文脈においては、本明細書における「ウェハ」あるいは「ダイ」という用語の使用はすべて、それぞれより一般的な「基板」あるいは「ターゲット部分」という用語の同義語と見なすことができることを理解されたい。本明細書において言及されている基板は、例えばトラック（通常、基板にレジスト層を塗布し、また露光済みレジストを現像するツール）あるいは度量衡学ツールもしくは検査ツール中で、露光前もしくは露光後に処理することができる。適用可能である場合、本明細書における開示は、このような基板処理ツールおよび他の基板処理ツールに適用することができる。また基板は、例えば多層ＩＣを生成するように複数回に亘って処理することができるため、本明細書に使用されている基板という用語は、処理済みの複数の層が既に含まれている基板を指している場合もある。

本明細書に使用されている「パターニング構造」という用語は、投影ビームの断面にパターンを付与し、それにより基板のターゲット部分にパターンを生成するように使用することができる構造を意味するものとして広義に解釈されたい。また、投影ビームに付与されるパターンは、基板のターゲット部分における所望のパターンに必ずしも厳密に対応している必要はないことに留意されたい。通常、投影ビームに付与されるパターンは、ターゲット部分に生成されるデバイス、例えば集積回路中の特定の機能層に対応している。

パターニング構造は、透過型であってもあるいは反射型であっても良い。パターニング構造の実施例には、マスク、プログラム可能ミラー・アレイおよびプログラム可能ＬＣＤパネルがある。マスクについてはリソグラフィにおいては良く知られており、バイナリ、交互位相シフトおよび減衰位相シフトなどのマスク・タイプ、および様々なハイブリッド・マスク・タイプが知られている。プログラム可能ミラー・アレイの実施例には、マトリックスに配列された微小ミラーが使用される。微小ミラーの各々は、入射する放射線ビームが異なる方向に反射するよう個々に傾斜させることができるため、この方法によって反射ビームがパターニングされる。

支持構造は、パターニング構造を支持している。つまり、支持構造は、パターニング構造の重量を支えている。支持構造は、パターニング構造の配向、リソグラフィ装置の設計および他の条件、例えばパターニング構造が真空環境中で保持されているか否か等に応じた方法でパターニング構造を保持している。パターニング構造の支持には、機械式クランプ法、真空クランプ法もしくは他のクランプ法、例えば真空条件下における静電クランプ法を使用することができる。支持構造は、例えば必要に応じて固定もしくは移動させることができ、且つ、例えば投影システムに対してパターニング構造を確実に所望の位置に配置することができるフレームであっても、あるいはテーブルであっても良い。本明細書における「レチクル」あるいは「マスク」という用語の使用はすべて、より一般的な「パターニング構造」という用語の同義語と見なすことができる。

本明細書に使用されている「投影システム」という用語には、例えば使用する露光放射線に適した、あるいは液浸液の使用もしくは真空の使用などの他の要因に適した、屈折光学系、反射光学系およびカタディオプトリック光学系を始めとする様々なタイプの投影システムが包含されているものとして広義に解釈されたい。本明細書における「レンズ」という用語の使用はすべて、より一般的な「投影システム」という用語の同義語と見なすことができる。

また、照明システムには、投影放射線ビームを導き、整形し、あるいは制御するための屈折光学コンポーネント、反射光学コンポーネントおよびカタディオプトリック光学コンポーネントを始めとする様々なタイプの光学コンポーネントが包含されており、このようなコンポーネントについても、以下、集合的もしくは個々に「レンズ」と呼ぶ。

リソグラフィ装置は、場合によっては２つ（デュアル・ステージ）以上の基板テーブル（および／または複数のマスク・テーブル）を有するタイプの装置であり、このような「マルチ・ステージ」マシンの場合、追加のテーブルを並列に使用することができ、あるいは１つまたは複数の他のテーブルを露光のために使用している間に１つまたは複数のテーブルに対して予備ステップを実行することができる。

またリソグラフィ装置は、基板が比較的屈折率の大きい液体（例えば水）中に浸され、それにより投影システムの最終エレメントと基板の間のスペースが充填されるタイプの装置であっても良い。また、リソグラフィ装置内の他のスペース、例えばマスクと投影システムの第１のエレメントの間に液浸液を充填することも可能である。液浸技法は、当分野においては、投影システムの開口数を増やすことで良く知られている。

以下、本発明の実施例について、単なる実施例に過ぎないが、添付の略図を参照して説明する。図において、対応する参照記号は対応する部品を表す。

図１は、本発明の一実施例によるリソグラフィ装置を略図で示したものである。この装置は、投影放射線（例えばＵＶ放射線もしくはＥＵＶ放射線）ビームＰＢを提供するようになされた照明システム（イルミネータ）ＩＬと、パターニング構造（例えばマスク）ＭＡを支持するようになされ、且つパターニングデバイスを投影システム（「レンズ」）ＰＬに対して正確に配置するようになされた第１の位置決めデバイスＰＭに接続された第１の支持構造（例えばマスク・テーブル）ＭＴと、基板（例えばレジスト被覆ウェハ）Ｗを保持するようになされ、且つ基板を投影システムＰＬに対して正確に配置するようになされた第２の位置決めデバイスＰＷに接続された基板テーブル（例えばウェハ・テーブル）ＷＴと、パターニング構造ＭＡによって投影ビームＰＢに付与されたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つまたは複数のダイを含む）にイメージするようになされた投影システム（例えば反射型投影レンズ）ＰＬとを有している。

図に示すように、このリソグラフィ装置は、反射型（例えば反射型マスク、もしくは上で言及したタイプのプログラム可能ミラー・アレイを使用した）タイプの装置である。別法としては、このリソグラフィ装置は、透過型（例えば透過型マスクを使用した）タイプの装置であっても良い。

イルミネータＩＬは、放射線源ＳＯから放射線を受け取る。放射線源が例えばプラズマ放電源である場合、放射線源およびリソグラフィ装置は、別個の構成要素とすることができる。このような場合、放射線源は、リソグラフィ装置の一部を形成しているとは見なされず、放射線ビームは、通常、例えば適切な集光ミラーおよび／またはスペクトル純度フィルタを備えた放射線コレクタを使用して放射線源ＳＯからイルミネータＩＬへ引き渡される。それ以外の、例えば放射線源が水銀灯などの場合、放射線源はリソグラフィ装置の一構成要素である。放射線源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、放射線システムと呼ぶことができる。

イルミネータＩＬは、放射線ビームの角強度分布を調整するようになされた調整デバイスを備えることができる。通常、イルミネータのひとみ平面内における強度分布の少なくとも外部および／または内部ラジアル・エクステント（一般に、それぞれσアウターおよびσインナーと呼ばれる）は調整が可能である。イルミネータは、所望の一様な強度分布をその断面に有する調節済み放射線ビームＰＢを提供する。

放射線ビームＰＢは、マスク・テーブルＭＴ上に保持されているマスクＭＡに入射する。マスクＭＡで反射した放射線ビームＰＢは、ビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃに集束させるレンズＰＬを通過する。基板テーブルＷＴは、第２の位置決めデバイスＰＷおよび位置センサＩＦ２（例えば干渉デバイス）を使用して正確に移動させることができ、それにより例えば異なるターゲット部分Ｃを放射線ビームＰＢの光路内に配置することができる。同様に、第１の位置決めデバイスＰＭおよび位置センサＩＦ１（例えば干渉デバイス）は、例えばマスクＭＡをマスク・ライブラリから機械的に検索した後で、もしくはマスクＭＡを走査中に、マスクＭＡを放射線ビームＰＢの光路に対して正確に配置するように使用することができる。通常、オブジェクト・テーブルＭＴおよびＷＴの移動は、位置決めデバイスＰＭおよびＰＷの一部を形成している長ストローク・モジュール（粗位置決め）および短ストローク・モジュール（精密位置決め）を使用して実現されるが、ステッパ（スキャナではなく）の場合、マスク・テーブルＭＴは、短ストローク・アクチュエータのみに接続することができ、あるいは固定することも可能である。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスク・アライメント・マークＭ１、Ｍ２および基板アライメント・マークＰ１、Ｐ２を使用して整列させることができる。

図に示す装置は、以下に示す好ましいモードで使用することができる。
（１） ステップ・モードでは、基本的にマスク・テーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴが静止状態に維持され、投影ビームに付与されたパターン全体がターゲット部分Ｃに１回で投影される（すなわち単一の静止露光）。次に、基板テーブルＷＴがＸおよび／またはＹ方向にシフトされ、異なるターゲット部分Ｃが露光される。ステップ・モードでは、露光視野の最大サイズによって、単一静止露光でイメージされるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。
（２） 走査モードでは、投影ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影されている間、マスク・テーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴが同期走査される（すなわち単一の動的露光）。マスク・テーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、投影システムＰＬの倍率（縮小率）および画像反転特性によって決定される。走査モードでは、露光視野の最大サイズによって、単一動的露光におけるターゲット部分の幅（非走査方向の幅）が制限され、また、走査運動の長さによってターゲット部分の高さ（走査方向の高さ）が左右される。
（３） 他のモードでは、プログラム可能パターニング構造を保持するようにマスク・テーブルＭＴが基本的に静止状態に維持され、投影ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影されている間、基板テーブルＷＴが移動もしくは走査される。このモードでは、通常、パルス放射線源が使用され、走査中、基板テーブルＷＴが移動する毎に、あるいは連続する放射線パルスと放射線パルスの間に、必要に応じてプログラム可能パターニング構造が更新される。この動作モードは、上で言及したタイプのプログラム可能ミラー・アレイなどのプログラム可能パターニング構造を利用しているマスクレス・リソグラフィに容易に適用することができる。

上で説明した使用モードの組合せおよび／またはその変形形態もしくは全く異なる使用モードを使用することも可能である。

図２は、放射線システム４２、照明光学系ユニット４４および投影システムＰＬを有する投影装置１をより詳細に示したものである。放射線システム４２は、放電プラズマによって形成することができる放射線源ＳＯを備えている。ＥＵＶ放射線は、ＸｅガスもしくはＬｉ蒸気などのガスもしくは蒸気によって生成される。これらのガスもしくは蒸気中に極めて熱いプラズマが生成され、それにより電磁スペクトルのＥＵＶレンジの放射線が放出される。この極めて熱いプラズマは、部分的にイオン化された放電プラズマを光軸Ｏ上に崩壊させることによって生成される。効率良く放射線を生成するためには、例えば１０ＰａのＸｅもしくはＬｉ蒸気、あるいは他の任意の適切なガスもしくは蒸気の分圧が必要である。放射線源ＳＯによって放出される放射線は、例えばガス障壁構造すなわち汚染トラップ４９を介してソース・チャンバ４７からコレクタ・チャンバ４８へ引き渡される（汚染トラップ４９は、ソース・チャンバ４７内の開口もしくは開口の後側に配置される）。ガス障壁構造４９は、例えば参照により本明細書に組み込む欧州特許出願第１０５７０７９号明細書および欧州特許出願第１２２３４６８号明細書に記載されているようなチャネル構造を備えている。コレクタ・チャンバ４８は、グレージング入射コレクタによって形成することができる放射線コレクタ５０を備えている。コレクタ５０によって引き渡された放射線は、回折格子スペクトル・フィルタ５１で反射され、コレクタ・チャンバ４８の開口４０１で仮想ソース・ポイント５２に集束する。コレクタ・チャンバ４８から入射した投影ビーム５６は、照明光学系ユニット４４内で、垂直入射リフレクタ５３、５４を介して、レチクルすなわちマスク・テーブルＭＴ上に配置されたレチクルすなわちマスク上へ反射される。パターニングされたビーム５７が形成され、投影光学系システムＰＬ内で反射エレメント５８、５９を介してウェハ・ステージすなわち基板テーブルＷＴ上にイメージされる。照明光学系ユニット４４および投影システムＰＬには、通常、図に示されているエレメントの数よりさらに多くのエレメントが存在している。

放射線コレクタ５０については、従来技術によって知られており、例えば参照により本明細書に組み込まれる欧州特許出願第１１８６９５７号明細書に、本発明に使用することができる放射線コレクタの実施例の１つが記載されている。

図２をさらに参照すると、コレクション・チャンバ４８、照明光学系４４および投影システムＰＬには、本発明によるガスが含まれている。このガスは、例えば約０．１〜１０Ｐａ．ｍのガス圧力×光路長を提供するべく、ガス中における投影ビーム５６（放射線ビーム）の光路長が汚染トラップ４９（ソース・チャンバ４７内の開口もしくは開口の後側に配置されている）から始まってウェハ・テーブルＷＴ上のウェハで終了するように含まれている。投影ビーム中の中心光線の最も短い長さが「長さ」として選択される。図２の点線４１０は、一例としてこれを示したものである（汚染トラップ４９から始まる「中心光線」（中心光線４１０の一部は光軸Ｏと一致していることに留意されたい）は、回折格子スペクトル・フィルタ５１、垂直入射リフレクタ５３および５４の中心へ移動してマスクに投射し、反射エレメント５８および５９の中心へさらに移動した後、基板テーブルＷＴ上に投射されている）。

ここでは、コレクション・チャンバ内における中心光線４１０の長さを計算する場合、コレクション・チャンバ４８内における中心光線４１０の長さには、ソース・チャンバ４７内の長さは含まれず、中心光線４１０は、ソース・チャンバを通過した後の汚染トラップ４９（存在している場合）から始まっている。コレクション・チャンバ４８、照明光学系４４および投影光学系システムＰＬ内（および中間容積内、例えばコレクション・チャンバ４８と照明システム４４の間、照明システム４４と投影システムＰＬの間、および投影システムＰＬと基板すなわちウェハ・テーブルＷＴの間の中間容積内）の局部圧力は、少なくとも約０．０１Ｐａ（１０^−３ｍｂａｒ）のＥＵＶ透過性ガスの圧力にすることができる（ＥＵＶリソグラフィ装置と仮定して）。

本発明の一実施例によれば、図２に示すリソグラフィ装置が使用される。これは、例えばＥＵＶ透過性ガスがＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｎ_２、ＣＯ、ＣＯ_２およびＯ_２のうちの少なくとも１つから選択されるガスを含むＥＵＶアプリケーション用のリソグラフィ装置とすることができる。この実施例の変形例では、圧力×光路長の値は、使用するガスによって決まり、例えば、少なくとも一部が少なくとも約０．１Ｐａ．ｍのＡｒを含んだリソグラフィ装置、あるいは少なくとも一部が少なくとも約１Ｐａ．ｍのＨｅを含んだリソグラフィ装置、もしくは少なくとも一部が少なくとも約０．１Ｐａ．ｍのＮ_２を含んだリソグラフィ装置を使用することができる。これは、光路長（４１０）で積分した圧力を計算する際に、これらのｍｂａｒ．ｍ値が得られるようにリソグラフィ装置全体に亘って圧力が分布していることを意味している。

図３は、このような値に対する透過率を簡易グラフで示したものである（１ｍに対して計算されている）。ｙ軸は透過率を０〜１で表したもので、０〜１００％の透過率に対応している。ｘ軸は、ｎｍ単位の波長を表している。

図３から、約１Ｐａ．ｍ（０．０１ｍｂａｒ．ｍ）のＡｒによって約１０ｎｍと約４０ｎｍの間で高透過率がもたらされ、また、このガスは、約４０ｎｍから最大約８０ｎｍに対しては透過性が小さいことが分かる（Ａｒに対しては、これより長い波長に対する透過率は決定されていない）。有利には、Ａｒは急峻な勾配を有している。また、図３から、約１Ｐａ．ｍ（０．０１ｍｂａｒ．ｍ）のＮ_２によって約１０ｎｍと約２０ｎｍの間で高透過率がもたらされ、また、このガスは、約２０ｎｍから最大約６０ｎｍに対しては透過性が小さく、約６０ｎｍまで波長の増加に伴って透過率が減少することが分かる。このガスの透過率は約６０ｎｍから再び上昇し、したがって望ましくない放射線に対する透過性が大きくなる（ＥＵＶ装置と仮定して）。Ｎ_２に対しては、１２０ｎｍより長い波長に対する透過率は計算されていない。

最後に、図３から、約１０Ｐａ．ｍ（０．１ｍｂａｒ．ｍ）のＨｅは、約１０ｎｍ近辺における透過率が大きく、約１０ｎｍから約５０ｎｍまで透過率が一定の割合で減少することが分かる（Ｈｅに対しては、これより長い波長に対する透過率は決定されていない）。有利には、Ｈｅも同じく急峻な勾配を有している。

本発明の他の実施例によれば、主としてコレクション・チャンバ４８内にガスが存在しており、リソグラフィ装置の残りの部分は実質的に真空であり、主として約１．１０^−５ｍｂａｒ（１．１０^−３Ｐａ）未満の圧力を有している。主としてコレクション・チャンバ４８内に透過性ガスを使用する利点は、望ましくない放射線のほとんどが、リソグラフィ装置内におけるもっと先の他の光エレメント、例えばミラー５３および５４等に到達しないことである。この実施例では、光路長に対する圧力の積分は、ビームすなわち放射線が透過性ガスを通過するコレクション・チャンバ４８の容積内で実施される。

例えばコレクション・チャンバ４８内の圧力は、例えば約０．１Ｐａ．ｍと１０Ｐａ．ｍの間のＡｒ、あるいは例えば約１Ｐａ．ｍと１００Ｐａ．ｍの間のＨｅ、もしくは例えば約０．１Ｐａ．ｍと１０Ｐａ．ｍの間のＮ_２にすることができる。また、所望のフィルタ機能が得られるよう、ガスを組み合わせて使用することもできる。

本発明の他の実施例によれば、コレクション・チャンバを備えたリソグラフィ装置の少なくとも一部がＥＵＶ透過性ガスを含んでおり、リソグラフィ装置のＥＵＶ透過性ガスを含んだ部分は、コレクション・チャンバと照明システムの間の第１の動的ガス・ロック、照明システムと投影システムの間の第２の動的ガス・ロック、および投影システムと基板テーブルの間の第３の動的ガス・ロックのうちの少なくとも１つから選択される動的ガス・ロックである。

図４は、図１に示す装置の一部の実施例を一例として示したものであるが、これをさらに例証し、且つガス・ロックを使用する場合の本発明の適用方法を例証したものである。マスク・テーブルＭＴ上のマスクＭＡから入射する（例えばマスクＭＡで反射して入射する）放射線ビームＰＢは、投影システムＰＬを通過した後、基板テーブルＷＴ上に配置された基板Ｗに衝突するが、図４に示す実施例の場合、投影システムＰＬは、放射線ビームＰＢを集束させる４つのリフレクタ（ミラー）Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４を備えている（図２には、一例として２つの反射光学系５８および５９が示されていることに留意されたい）。

この特定の実施例では、投影システムＰＬは、図２に示す投影システムＰＬと同様、放射線ビームＰＢの入射および射出を可能にする開口４０３および開口４０４を備えたエンクロージャの中に配置されている。投影システムＰＬは、介在するスペースＬだけ基板テーブルＷＴから分離されている。このスペースＬは、投影システムＰＬ内の「最終」ミラーＲ４の固体反射表面Ｓによって、投影システムＰＬの位置での範囲が定められている。放射線が最終的に基板Ｗに向けて導かれるのはミラーＲ４からであることに留意されたい。このスペースＬには、表面Ｓから基板テーブルＷＴに向かう放射線ビームＰＢの光路の周りに配置された中空管Ｔが含まれている。したがってこの中空管Ｔは、中空管Ｔの壁が放射線ビームＰＢを遮断しないように形成され、寸法付けされ、配置されている。この実施例では、中空管Ｔは、エンクロージャＢに連続して構築されており、射出開口４０４から外側に向かって突出している。また図に示すように、中空管Ｔは、基板テーブルＷＴの方向にテーパが施されている（他の形状も可能である）。

本発明の一実施例によれば、中空管Ｔは、このような光路長に亘って、ＥＵＶ放射線の少なくとも一部に対して実質的に透過性であるばかりでなく、望ましくない放射線の少なくとも一部に対して実質的に透過性の小さい圧力のガスを（一時的に）含むことができる。このガスは、中空管Ｔを介して基板Ｗの方向にフラッシングすることができる。このフラッシングは、例えばフラッシング・ユニットＦＵを使用して、下流方向へのガスＧの流れを開口ＧＯ１を介して中空管Ｔの頂部リムＥ１の近傍から中空管Ｔに導入するか、あるいは開口ＧＯ２を介して中空管Ｔの頂部リムと底部リムの間のいずれかのポイントＥ２から中空管Ｔに導入することによって達成される。後者の中間位置Ｅ２から導入する場合、例えば流れの一部が下流側に向かい、一部は上流側に向かうことになる。また中空管Ｔと、中空管内の１つまたは複数の位置（例えばＧＯ１、ＧＯ２および中間位置Ｅ２）から１つまたは複数のガスを導入するようになされた構造、および中空管Ｔを少なくとも部分的に排気するようになされた任意選択の構造を備えたフラッシング・ユニットＦＵとを備えた同様のガス・ロックを、開口４０３もしくは他の開口に提供することも可能である。

例えば図２では、それぞれ参照番号４０１〜４０４で、リソグラフィ装置の異なる部分における開口が示されている。これらの場所では、例えば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第６４５９４７２号明細書に記載されたガス・ロックに基づくガス・ロックなどのガス・ロックを使用することができる。ガス・ロックは、中空管Ｔと同様の開口であり、光学システムの２つの部分の間に介在するスペースを生成している。ガス・ロックは、ガスを備えたフラッシング・ユニットＦＵを使用して、例えば二方向にフラッシングすることができる。このようなスペースが介在する開口は、少なくとも部分的に排気することができる。介在するスペースには中空管が含まれており、その形態およびサイズは、投影システムによって基板テーブル上に集束する放射線が中空管の壁を遮らないようになされている。フラッシング・ユニットは、中空管によって画成される内部領域をガスの流れを使用して（連続的に）フラッシングするように構築および配置することができる。

照明システム４４と投影システムＰＬの間のガス・ロック（同じく「第２の動的ガス・ロック」として表されている）は、開口４０２もしくは４０３のいずれかに配置することができ、あるいは両方の開口に配置することも可能である。光学システムの種類、とりわけリソグラフィ装置の種類に応じて、開口の数を少なくすることもあるいは多くすることも可能である。

本発明の他の実施例では、中空管Ｔの形は円錐形である（図４参照）。投影システムは、画像を基板に集束させるように機能するため、投影システムから出現する放射線は、ウェハ上の最終画像に向かって内側に先細りになる。使用されている中空管の形が、この先細りを模倣する円錐形である場合、中空管は、出現する放射線を内部に閉じ込めるために必要な最小容積を有することになり、それにより、有効なフラッシングの生成に必要なガスの流れが最少化され、延いては材料が節約される。また、システムに対するガス負荷が軽減される。

本発明の他の実施例では、中空管Ｔの壁に穿たれている少なくとも１つの開口を介して中空管Ｔにガスが導入される（それにより、例えばガスの流れＧ１（開口ＧＯ１を通る流れ）もしくはＧ２（開口ＧＯ２を通る流れ）あるいはその両方が提供される）。別法としては、例えば中空管の頂部リム（Ｅ１）の上もしくは他のポイント（例えばＥ２で示すポイント）にガスを導入することも可能である。開口ＧＯ１あるいはＧＯ２もしくはその両方は、あるいは別法として中空管Ｔ全体は、使用されるガスもしくはガス混合物に対して多孔性の領域を有していてもよい。

本発明のさらに他の実施例では、中空管内のガスのフラッシングが少なくとも部分的に基板テーブルＷＴに向かって導かれるようにフラッシング・ユニットが使用される。基板Ｗと投影システムの間のすべてに存在する（静的であれ動的であれ）ガスが、光フィルタ機能に続いて、基板Ｗから移動するデブリに対する散乱障壁を提供するが、このようなガスが基板Ｗに向かってさらに移動すると、それにより、このようなデブリの投影システムＰＬへの到達に対する保護がさらに提供される。フラッシングは、必ずしもそのすべてを基板Ｗに向けて導入する必要はなく、例えば中空管の壁に穿たれた、中空管の上部と下部の限界（リム）の間のいずれかのポイント（例えばＥ２のように中間のポイント）に設けた開口を介してガスが導入される場合、孔から上に向かって（投影システムに向かって）ガスの一部が流れることに留意されたい。このガス・ロックは、基板テーブルＷＴと投影システムＰＬの間の４０４に配置される。４０４部分のガス・ロックは、少なくとも１Ｐａ．ｍのＥＵＶ透過性ガスの光路長×圧力値を提供することができる。ここでは、圧力は、ガス・ロックの容積内における放射線ビームの光路長で積分されている。

他の実施例では、位置４０１にガス・ロック（ガスの流れが照明システムＩＬからコレクション・チャンバ４８に向けて導かれ、それにより光フィルタ機能と、コレクション・チャンバ４８から照明システムＩＬおよびリソグラフィ装置の残りの部分への、放射線源（ソース・チャンバ４７内の）からの存在し得るデブリの移動の減少とを提供する第１の動的ガス・ロック）が存在している。

他の実施例では、コレクション・チャンバ４８、照明光学系４４（ＩＬ）および投影光学系システムＰＬ内に存在している透過性ガス、および４０１部分の存在し得るガス・ロック（第１の動的ガス・ロック）、４０２および４０３部分の存在し得るガス・ロック（第２の動的ガス・ロック）内に存在している透過性ガスが、少なくとも約０．１Ｐａ．ｍのＥＵＶ透過性ガス（例えばＥＵＶ透過性）、例えば少なくとも約１Ｐａ．ｍの透過性ガスの光路長×圧力値を提供する。

実施例のいくつかは、とりわけＥＵＶアプリケーションおよびＥＵＶ光エレメントについて記述されているが、本発明は、例えばＤＵＶ、ＶＵＶ、ＵＶあるいはＶＩＳなどの他のスペクトル・レンジの光学系にも適用することができる。本発明は、リソグラフィ装置のアプリケーションあるいは実施例の中で説明したリソグラフィ装置における使用に何ら限定されない。また、本発明は、例えば個別のコレクション・チャンバが存在しない透過型リソグラフィ装置に使用することも可能である。また、図面には、本発明を理解するために必要な要素および特徴が含まれている。さらに、リソグラフィ装置の図面は略図であり、スケール通りには描かれていない。本発明は、略図に示す構成要素に何ら制限されない。例えばガスを提供するようになされた構造、例えばガス入口、ポンプ、真空ポンプ、コンジット、噴射装置、弁およびガスの圧力を制御するようになされた構造、例えば圧力計、センサ等を提供し、それにより透過性ガスを導入し、制御し、あるいは除去することができ、また本発明によるリソグラフィ装置などの光学システムにおける透過性ガスの圧力（分圧）を制御することができることを理解されたい。また、本発明による透過性ガスの使用は、他のガスの使用を排他するものではない。さらに、本発明は、本明細書において説明した実施例に何ら限定されない。本発明はまた、本明細書において説明した実施例の組合せをも対象としている。

本発明の一実施例によるリソグラフィ装置の略図である。 図１に示すリソグラフィ投影装置のＥＵＶ照明システムおよび投影光学系の略側面図である。 本発明に従って適用することができる多数のガスの透過率を示すグラフである。 リソグラフィ投影装置の投影光学系の他の実施例の略側面図である。

符号の説明

Ｂ エンクロージャ
Ｃ 基板のターゲット部分
Ｅ１ 中空管の頂部リム
Ｅ２ 中空管の頂部リムと底部リムの間のポイント
ＦＵ フラッシング・ユニット
Ｇ ガス
Ｇ１、Ｇ２ ガスの流れ
ＩＦ１、ＩＦ２ 位置センサ
ＩＬ、４４ 照明システム、イルミネータ、照明光学系ユニット、照明光学系
Ｌ スペース
Ｍ１、Ｍ２ マスク・アライメント・マーク
ＭＡ パターニング構造（マスク）
ＭＴ 第１の支持構造（マスク・テーブル）
Ｏ 光軸
Ｐ１、Ｐ２ 基板アライメント・マーク
ＰＢ、５６ 投影放射線ビーム（投影ビーム、放射線ビーム）
ＰＬ 投影システム（レンズ、投影光学系システム）
ＰＭ 第１の位置決めデバイス
ＰＷ 第２の位置決めデバイス
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４ リフレクタ（ミラー）
Ｓ 固体反射表面
ＳＯ 放射線源
Ｔ 中空管
Ｗ 基板
ＷＴ 基板テーブル（ウェハ・テーブル）
１ 投影装置
４２ 放射線システム
４７ ソース・チャンバ
４８ コレクタ・チャンバ（コレクション・チャンバ）
４９ 汚染トラップ（ガス障壁構造）
５０ 放射線コレクタ
５１ 回折格子スペクトル・フィルタ
５２ 仮想ソース・ポイント
５３、５４ 垂直入射リフレクタ
５７ パターニングされたビーム
５８、５９ 反射エレメント
４０１、４０２、４０３、４０４、ＧＯ１、ＧＯ２ 開口
４１０ 中心光線（光路長）

Claims (39)

1. 放射線ビームを伝送するように構成された照明システムであって、前記放射線ビームは、所定の波長または所定の波長範囲を有する所望の放射線、および他の波長または他の波長範囲を有する望ましくない放射線を含んでいる照明システムと、
   パターニング構造を支持するように構成された支持構造であって、前記パターニング構造は、前記放射線ビームの断面にパターンを付与するように構成されている支持構造と、
   基板を保持するように構成された基板テーブルと、
   パターンが付与された前記放射線ビームを前記基板のターゲット部分に投影するように構成された投影システムと
   を有するリソグラフィ装置において、
   前記リソグラフィ装置の少なくとも一部が、使用中に、前記所望の放射線の少なくとも一部に対して実質的に透過性のガスであって、前記望ましくない放射線の少なくとも一部に対して実質的に透過性のより小さいガスを有しているリソグラフィ装置。
2. 前記所望の放射線がＥＵＶ放射線を含み、前記透過性ガスがＥＵＶ透過性ガスを含む、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. 前記リソグラフィ装置の少なくとも一部が少なくとも約０．１Ｐａ．ｍのＥＵＶ透過性ガスを有している、請求項２に記載のリソグラフィ装置。
4. 前記ＥＵＶ透過性ガスが、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｎ_２、ＣＯ、ＣＯ_２およびＯ_２のうちの少なくとも１つから選択されるガスを含む、請求項２に記載のリソグラフィ装置。
5. 前記リソグラフィ装置の少なくとも一部が少なくとも約０．１Ｐａ．ｍのＡｒを有している、請求項３に記載のリソグラフィ装置。
6. 前記リソグラフィ装置の少なくとも一部が少なくとも約１Ｐａ．ｍのＨｅを有している、請求項３に記載のリソグラフィ装置。
7. 前記リソグラフィ装置の少なくとも一部が少なくとも約０．１Ｐａ．ｍのＮ_２を有している、請求項３に記載のリソグラフィ装置。
8. 前記リソグラフィ装置の少なくとも一部が少なくとも約１Ｐａ．ｍのＥＵＶ透過性ガスを有している、請求項３に記載のリソグラフィ装置。
9. コレクション・チャンバをさらに有し、前記リソグラフィ装置の前記ＥＵＶ透過性ガスを有する前記一部が、前記コレクション・チャンバ、前記照明システムおよび前記投影システムのうちの少なくとも１つから選択されたものである、請求項２に記載のリソグラフィ装置。
10. 前記コレクション・チャンバ、前記照明システムおよび前記投影システムのうちの少なくとも１つが、少なくとも約０．０１ＰａのＥＵＶ透過性ガス圧力を有している、請求項９に記載のリソグラフィ装置。
11. コレクション・チャンバをさらに有し、前記リソグラフィ装置の前記ＥＵＶ透過性ガスを有する前記一部が、前記コレクション・チャンバと前記照明システムの間に配置される第１の動的ガス・ロック、前記照明システムと前記投影システムの間に配置される第２の動的ガス・ロック、および前記投影システムと前記基板テーブルの間に配置される第３の動的ガス・ロックのうちの少なくとも１つから選択される動的ガス・ロックである、請求項２に記載のリソグラフィ装置。
12. 前記動的ガス・ロックが、少なくとも０．１Ｐａ．ｍのＥＵＶ透過性ガスを有している、請求項１１に記載のリソグラフィ装置。
13. 前記動的ガス・ロックが、少なくとも１Ｐａ．ｍのＥＵＶ透過性ガスを有している、請求項１２に記載のリソグラフィ装置。
14. 前記望ましくない放射線が、帯域外ＥＵＶ放射線、ＶＵＶ放射線およびＤＵＶ放射線のうちの少なくとも１つから選択される放射線を含む、請求項２に記載のリソグラフィ装置。
15. 前記所望の放射線が帯域内ＥＵＶ放射線を含み、前記透過性ガスがＥＵＶ透過性ガスを含む、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
16. 前記照明システムに放射線を供給するように構成された放射線源をさらに有する、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
17. 光学システムにおける放射線ビーム中の望ましくない放射線の強度を小さくするための方法であって、前記光学システムが、放射線を提供するように構成された放射線源を有し、前記放射線が、所定の波長または所定の波長範囲を有する所望の放射線、および他の波長または他の波長範囲を有する望ましくない放射線を含んでいる方法において、
    前記所望の放射線の少なくとも一部に対して実質的に透過性のガスであって、前記望ましくない放射線の少なくとも一部に対して実質的に透過性のより小さいガスを前記放射線ビーム中に導入するステップを含む方法。
18. 前記所望の放射線がＥＵＶ放射線を含み、前記放射線ビームがＥＵＶ放射線を含み、前記透過性ガスがＥＵＶ透過性ガスを含む、請求項１７に記載の方法。
19. 前記望ましくない放射線が、帯域外ＥＵＶ放射線、ＶＵＶ放射線およびＤＵＶ放射線のうちの少なくとも１つから選択される放射線を含む、請求項１８に記載の方法。
20. 前記光学システムの少なくとも一部がＥＵＶ透過性ガスを有し、前記導入するステップが、少なくとも約０．１Ｐａ．ｍのＥＵＶ透過性ガスを前記放射線ビーム中に導入するステップを含む、請求項１８に記載の方法。
21. 前記ＥＵＶ透過性ガスが、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｎ_２、ＣＯ、ＣＯ_２およびＯ_２のうちの少なくとも１つから選択されるガスを含む、請求項１８に記載の方法。
22. 前記光学システムの少なくとも一部が少なくとも約０．１Ｐａ．ｍのＡｒを有している、請求項２０に記載の方法。
23. 前記光学システムの少なくとも一部が少なくとも１Ｐａ．ｍのＨｅを有している、請求項２０に記載の方法。
24. 前記光学システムの少なくとも一部が少なくとも０．１Ｐａ．ｍのＮ_２を有している、請求項２０に記載の方法。
25. 前記光学システムがリソグラフィ装置である、請求項１７に記載の方法。
26. 所定の波長または所定の波長範囲を有する所望の放射線、および他の波長または他の波長範囲を有する望ましくない放射線を含む放射線ビームを提供するステップと、
    所望のパターンに従って前記放射線ビームをパターニングするステップと、
    パターニングされた前記放射線ビームを基板のターゲット部分に投影するステップと、
    前記所望の放射線の少なくとも一部に対して実質的に透過性のガスであって、前記望ましくない放射線の少なくとも一部に対して実質的に透過性のより小さいガスを前記放射線ビーム中に導入するステップと
    を含むデバイス製造方法。
27. 前記所望の放射線がＥＵＶ放射線を含み、前記透過性ガスがＥＵＶ透過性ガスを含む、請求項２６に記載の方法。
28. 前記望ましくない放射線が、帯域外ＥＵＶ放射線、ＶＵＶ放射線およびＤＵＶ放射線のうちの少なくとも１つから選択される放射線を含む、請求項２７に記載の方法。
29. 前記導入するステップが、少なくとも約０．１Ｐａ．ｍのＥＵＶ透過性ガスを前記放射線ビーム中に導入するステップを含む、請求項２７に記載の方法。
30. 前記ＥＵＶ透過性ガスが、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｎ_２、ＣＯ、ＣＯ_２およびＯ_２のうちの少なくとも１つから選択されるガスを含む、請求項２７に記載の方法。
31. 前記リソグラフィ装置の少なくとも一部が少なくとも約０．１Ｐａ．ｍのＡｒを有している、請求項２９に記載の方法。
32. 前記リソグラフィ装置の少なくとも一部が少なくとも約１Ｐａ．ｍのＨｅを有している、請求項２９に記載の方法。
33. 前記リソグラフィ装置の少なくとも一部が少なくとも約０．１Ｐａ．ｍのＮ_２を有している、請求項２９に記載の方法。
34. 前記ガス中における前記所望の放射線と前記望ましくない放射線との透過率の差が少なくとも約３０％である、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
35. 前記透過率の差が少なくとも５０％である、請求項３６に記載のリソグラフィ装置。
36. 第１の端部および第２の端部を有する細長い中空ボディであって、放射線ビームの経路の半径方向の周囲で、前記第１の端部から前記第２の端部へと延びている細長い中空ボディと、
    前記ボディと連通しているガス・フラッシング・ユニットであって、前記ボディの内部にガスを供給するように構成されたガス・フラッシング・ユニットと
    を有する動的ガス・ロックであって、
    前記放射線ビームが所望の放射線および望ましくない放射線を含み、前記ガスが、前記所望の放射線の少なくとも一部に対して実質的に透過性のガスであって、前記望ましくない放射線の少なくとも一部に対して実質的に透過性がより小さいガスである動的ガス・ロック。
37. 前記ガス・フラッシング・ユニットが、前記第１の端部に近い位置と前記第２の端部に近い位置の間で、前記放射線ビームが伝搬する方向と同じ方向に前記ガスをフラッシングするようにさらに構成されている、請求項３６に記載の動的ガス・ロック。
38. 前記ボディが、前記第１の端部と前記第２の端部の間で先細りのテーパになっている、請求項３７に記載の動的ガス・ロック。
39. 請求項２６に記載の方法に従って製造されたデバイス。

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