JP2008277829A

JP2008277829A - 極端紫外線リソグラフィー用光学系のクリーニング方法

Info

Publication number: JP2008277829A
Application number: JP2008117483A
Authority: JP
Inventors: Kohei Taruya; 浩平樽谷; Cheng-Feng Hsiao; チェン−ファン・シアオ; Hideyuki Sato; 英行佐藤
Original assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 2007-05-03
Filing date: 2008-04-28
Publication date: 2008-11-13

Abstract

【課題】Ｓｎ堆積物のエッチング速度を高めることができる極端紫外線リソグラフィー用光学系のクリーニング方法を提供する。
【解決手段】プラズマ源としてＳｎを用いる極端紫外線リソグラフィーのための光学系をクリーニングするにあたり、ＨＣｌ／Ｃｌ₂混合ガスを前記光学系に供給することを特徴とする極端紫外線リソグラフィー用光学系のクリーニング方法。前記ＨＣｌ／Ｃｌ₂混合ガス中のＨＣｌ含有量は０．１〜２０体積％であることが好ましい。
【選択図】図３

Description

本発明は、極端紫外線リソグラフィー用光学系のクリーニング方法に関する。

現在、３２ｎｍ以下の特徴サイズを有する半導体装置を製造するために、極端紫外線（ＥＵＶ）リソグラフィーが開発されつつある。ＥＵＶリソグラフィーでは、波長１３．５ｎｍのＥＵＶを発光するプラズマ源として主にＳｎが用いられる。

プラズマ源としてＳｎを用いる場合、ＥＵＶリソグラフィー用光学系たとえばミラー上に、デブリー（ｄｅｂｒｉｓ）と呼ばれるＳｎ堆積が起こる。このミラーの良好な反射率を維持するためには、ミラー上に堆積したＳｎのドライ洗浄が必要となる。

Ｂｏｗｅｒｉｎｇらは、ＥＵＶ用途において、ＨＢｒ、Ｂｒ₂、Ｃｌ₂、ＨＣｌおよびＨ₂からなる群より選択されるエッチャント、特にＨＢｒを用いて堆積したＳｎを除去することを開示している（特許文献１）。

Ｂａｋｋｅｒらは、ＥＵＶ用途において、水素含有ガスたとえばＨ₂とハロゲン含有ガスたとえばＩ₂を用いてＳｎやＳｎＯ₂の堆積物を除去することを開示している（特許文献２）。
米国特許第７，１０９，５０３号明細書米国特許出願公開第２００６／０１７５５５８号明細書

本発明者は、ＥＵＶリソグラフィー用光学系上のＳｎ堆積物を除去するためのガスについて検討した。その結果、クリーニングに用いるガスによっては、Ｓｎ堆積物のエッチング速度が十分でないため、ガスの消費量が多くなるという問題があることがわかった。また、同時にエッチング速度の増加のため、ガスの圧力を高めることにより、ガスの排気時間の延長やガスによるＥＵＶ光の吸収の問題があることもわかった。

本発明の目的は、Ｓｎ堆積物のエッチング速度を高めることができる極端紫外線リソグラフィー用光学系のクリーニング方法を提供することにある。

本発明の一態様に係る極端紫外線リソグラフィー用光学系のクリーニング方法は、プラズマ源としてＳｎを用いる極端紫外線リソグラフィーのための光学系をクリーニングするにあたり、ＨＣｌ／Ｃｌ₂混合ガスを前記光学系に供給することを特徴とする。

本発明においては、前記ＨＣｌ／Ｃｌ₂混合ガス中のＨＣｌ含有量が０．１〜２０体積％であることが好ましい。混合ガス中のＨＣｌ含有量が０．１体積％未満ではＳｎ堆積物のエッチング速度を高めることが困難である。混合ガス中のＨＣｌ含有量が２０体積％を超えると、パーティクルが発生しやすくなる。

本発明の方法によれば、極端紫外線リソグラフィー用光学系のクリーニングにＨＣｌ／Ｃｌ₂混合ガスを用いることにより、Ｓｎ堆積物のエッチング速度を高めることができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。

図１は、比較例として、１００％Ｃｌ₂でＳｎ堆積物をエッチングした後、１００ｓｃｃｍの流量でＡｒガスを流してパージしたときの、パージ時間とＳｎ堆積物のクリーニングレート（ｎｍ／ｍｉｎ）との関係を示す図である。Ａｒガス１００ｓｃｃｍ、室温においては、パージ時間が２時間までの間はほとんどクリーニングがなされないが、パージ時間が１２時間になるとクリーニングレートは２ｎｍ／ｍｉｎ以上になっている。一方、８０℃においては、パージ時間が１時間で５ｎｍ／ｍｉｎ以上のクリーニングレートが得られることがわかる。図１の結果は、１００％Ｃｌ₂を用いて室温でクリーニングを行った場合、Ｓｎ堆積物の表面に水分あるいは酸素等の汚染層が生成し、十分なクリーニングレートが得られないことを示唆している。

図２は、Ａｒガス１００ｓｃｃｍで１時間パージを行った後、クリーニング試験を行った例である。１００％Ｃｌ₂、５００ｓｃｃｍでＳｎ堆積物をエッチングしたときの、Ｃｌ₂圧力とＳｎ堆積物のエッチングレートとの関係を示す図である。１０ＴｏｒｒのＣｌ₂圧力で３．５５ｎｍ／ｍｉｎのエッチングレートが得られ、６０Ｔｏｒｒ以下のＣｌ₂圧力ではエッチングレートがＣｌ₂圧力とともにほぼ線形に増加する傾向が認められた。しかし、６０Ｔｏｒｒを超えるＣｌ₂圧力では、エッチングレートがＣｌ₂圧力とともに増加する傾向は認められなかった。これは、Ｃｌ₂圧力が６０Ｔｏｒｒを超えると、Ｃｌ₂とＳｎとの反応により生成する液状のＳｎＣｌ₄がエッチング部をカバーし、エッチング部へのＣｌ₂の供給を妨げるためであると考えられる。

なお、Ｃｌ₂とＳｎとの反応は非常に激しく、発火を起こすこともあるので高圧でのＣｌ₂の導入には注意が必要である（ＲＥＩＴＰ３のカテゴリーＢ）。一方、ＥＵＶリソグラフィー用途でのクリーニング工程はプロセス時間が短いことが要求される。

このため、１００％Ｃｌ₂を用いた場合、Ｓｎ堆積物のエッチングレートの向上と、安全性とを両立させることが困難である。

本発明者らは、ＥＵＶリソグラフィーのための光学系をクリーニングするために、ＨＣｌ／Ｃｌ₂混合ガスを用いることを検討した。

図３に、ＨＣｌ／Ｃｌ₂混合ガス中のＨＣｌ濃度（体積％）とＳｎ堆積物のエッチングレートとの関係を示す図である。図３にＣｌ₂とＨＣｌの総流量５００ｓｃｃｍ、圧力１０Ｔｏｒｒの条件で試験を行った例を示す。ＨＣｌ／Ｃｌ₂混合ガス中のＨＣｌ濃度が０．１体積％以上で高いエッチングレートが得られている。なお、ＨＣｌ／Ｃｌ₂混合ガス中のＨＣｌ濃度が２０体積％を超えると、高いエッチングレートが得られるものの、パーティクルの発生が多くなるので好ましくない。ＨＣｌ／Ｃｌ₂混合ガス中のＨＣｌ含有量が０．１〜２０体積％の範囲では、Ｃｌ₂単独の場合と比較して約１０倍以上のエッチングレートを得ることができ、ガス消費量を約１／１０以下にすることができる。また、ＨＣｌの添加によりＣｌ₂の分圧を低下させることは、安全性の向上、ＥＵＶ光の吸収の低減、ガスの排気時間の短縮につながる。

次に、各種のガスを用いてＳｎ堆積物をエッチングしたときのエッチング状態を顕微鏡写真に基づいて比較する。

図４は１００％Ｃｌ₂（５００ｓｃｃｍ、１０Ｔｏｒｒ）を用いたときのＳｎ堆積物のエッチング状態を示す顕微鏡写真（倍率５０００倍）である。

図５は１０％ＨＣｌ／Ｃｌ₂（５００ｓｃｃｍ、１０Ｔｏｒｒ）を用いたときのＳｎ堆積物のエッチング状態を示す顕微鏡写真（倍率２０００倍）である。

図６は１０％ＨＣｌ／Ｃｌ₂（５００ｓｃｃｍ、１０Ｔｏｒｒ）を用いたときのＳｎ堆積物のエッチング状態を示す顕微鏡写真（倍率１００倍）である。

図７は１００％ＨＣｌ（５００ｓｃｃｍ、１０Ｔｏｒｒ）を３０秒導入し、１００％Ｃｌ₂（５００ｓｃｃｍ、１０Ｔｏｒｒ）に切り替えたときのＳｎ堆積物のエッチング状態を示す顕微鏡写真（倍率１００倍）である。

図８は１００％ＨＣｌ（５００ｓｃｃｍ、１０Ｔｏｒｒ）を３０秒導入し、ＡｒによってＨＣｌをパージし、１００％Ｃｌ₂（５００ｓｃｃｍ、１０Ｔｏｒｒ）に切り替えたときのＳｎ堆積物のエッチング状態を示す顕微鏡写真（倍率１００倍）である。

図４に示されるように、１００％Ｃｌ₂を用いた場合には、Ｓｎ堆積物がシャープにエッチングされていることがわかる。１００％Ｃｌ₂によるエッチングでは孔食（pitting）タイプのエッチングが起こっているようである。

図５および図６に示されるように、１０％ＨＣｌ／Ｃｌ₂を用いた場合には、より一般的な腐食（corrosion）タイプのエッチングが起こっているようである。これは、ＨＣｌの添加により、Ｓｎ堆積物の表面へのＣｌ₂の吸着が改善されたためであると考えられる。

しかし、ＨＣｌのみを用いた場合、ＳｎＣｌ₄よりも蒸気圧が低いＳｎＣｌ₂が生成し、ＳｎＣｌ₂は室温条件で蒸発しないため、パーティクルになると考えられる。このようなパーティクルは、ＥＵＶ光学系のミラー上に残留し反射率を低減させる問題や、ＥＵＶチャンバーの下流で問題を引き起こす。

図７では、孔食（pitting）タイプのエッチングと、白く見えるパーティクル状の反応生成物が少量観察される。

図８では、白く見えるパーティクル状の反応生成物が多く観察される。

以上の結果から、ＥＵＶチャンバーに導入する前に、ＨＣｌとＣｌ₂とを混合しておくことが重要である。

１００％Ｃｌ₂でＳｎ堆積物をエッチングした後、Ａｒガスでパージしたときの、パージ時間とＳｎ堆積物のクリーニングレートとの関係を示す図。１００％Ｃｌ₂でＳｎ堆積物をエッチングしたときの、Ｃｌ₂圧力とＳｎ堆積物のエッチングレートとの関係を示す図。ＨＣｌ／Ｃｌ₂混合ガス中のＨＣｌ濃度とＳｎ堆積物のエッチングレートとの関係を示す図。１００％Ｃｌ₂を用いたときのＳｎ堆積物のエッチング状態を示す顕微鏡写真（倍率５０００倍）。１０％ＨＣｌ／Ｃｌ₂を用いたときのＳｎ堆積物のエッチング状態を示す顕微鏡写真（倍率２０００倍）。１００％Ｃｌ₂を用いたときのＳｎ堆積物のエッチング状態を示す顕微鏡写真（倍率１００倍）。１０％ＨＣｌ／Ｃｌ₂を用いたときのＳｎ堆積物のエッチング状態を示す顕微鏡写真（倍率１００倍）。１００％ＨＣｌを３０秒導入し、ＡｒによってＨＣｌをパージし、１００％Ｃｌ₂に切り替えたときのＳｎ堆積物のエッチング状態を示す顕微鏡写真（倍率１００倍）。

Claims

プラズマ源としてＳｎを用いる極端紫外線リソグラフィーのための光学系をクリーニングするにあたり、ＨＣｌ／Ｃｌ₂混合ガスを前記光学系に供給することを特徴とする極端紫外線リソグラフィー用光学系のクリーニング方法。
前記ＨＣｌ／Ｃｌ₂混合ガス中のＨＣｌ含有量が０．１〜２０体積％であることを特徴とする請求項１に記載の極端紫外線リソグラフィー用光学系のクリーニング方法。