JP2008507840A - クリーニング構成を有する光学システム - Google Patents

Abstract

光学システムのための、特に、ＥＵＶ放射のためにデザインされた光学システムのためのクリーニング構成について開示している。クリーニング構成は反応ガス（２９）のガス入口（２８）を有する。光学要素（１１０）の表面に堆積した汚染物質（２３）は反応ガスにより分離される。クリーニングされるべき表面の反対側に好適に配置されたゲッタ表面（３２）がまた、備えられ、それにより、それらの表面から分離された汚染物質が吸着される。この吸着は、ゲッタ表面における凝縮の結果として及び化学反応により起こる。

Description

本発明は、クリーニングガスのためのガス入口を有する光学システムのためのクリーニング構成に関する。光学要素の表面に付いた汚染物質はガスにより分離される。

欧州特許第１２１３６１７号明細書において、方向付けられた酸素の供給がリソグラフィユニットに対して行われる場合、露光のために用いられる放射はそれ自体で、そのユニットの内部の汚染物質を清浄にするために、露光ビーム経路において十分であることが記載されている。このために、汚染の程度が連続的に決定され、予め設定された閾値と比較される。リソグラフィユニットへの酸素の供給が、現在の汚染の程度の関数として調節される。供給される酸素は露光ビーム経路において活性化され、拡散及び僅かな対流の結果として、リソグラフィユニットの内部全体に亘って分散されるようになる。そのガスは、そのとき、汚染物質の膜と反応する。酸素のインフィードは、しかしながら、金属の汚染物質を除去する適切な方法ではない。

米国特許出願公開第２００４／０００７２４６号明細書において、収集器を除染するための構成を有するＥＵＶリソグラフィシステムについて開示されている。収集器の清浄化は、フッ素を含む雰囲気中の反応性放電により達成される。この方法を用いると、例えば、高周波技術又はマイクロ波により、プラズマが先ず、生成される必要がある。この方法を用いるとき、化学的に反応性のフッ素ラジカルに対して耐性のある材料を用いなければならない。
欧州特許第１２１３６１７号明細書 米国特許出願公開第２００４／０００７２４６号明細書

本発明の目的は、光学システムのためのクリーニング構成であって、そのシステムにより汚染物質が光学要素から除去される、クリーニング構成を提供することである。

本発明にしたがった光学システムは、反応性ガス入口を有するクリーニング構成と、ビーム経路から離れて備えられているゲッタ表面とを有するクリーニング構成を有する。光要素の汚染が、このようにして抑制される、又は少なくとも減少される。光学的表面上に存在する汚染物質は、反応性ガスと協働する結果として、入射した放射により分離され、ガス相に戻される。汚染物質が少なくとも１つのゲッタ表面に衝突するとき、前記汚染物質はゲッタ表面により結合される。

ゲッタ表面への汚染物質の永久的結合を支援するように、ゲッタガスの供給がなされ、ゲッタガスは、ゲッタ表面の方に方向付けられるように、化学反応の結果としてゲッタ表面により汚染物質が吸着されるようにする。このゲッタガスは、そのゲッタ表面に備えられている１つ又はそれ以上のゲッタガス入口を通って入る。

ゲッタ表面はビーム経路から離れて備えられているため、それらの表面を、ＥＵＶ放射により容易に加熱することができる。ゲッタ表面への汚染物質の永久的結合は、この手段により容易に促進することができる。

ゲッタ表面による汚染物質の吸着を、好適には、複数のガス入口を通るゲッタガスの入来により促進することが可能である。ゲッタ表面に形成された孔を通して導入されるゲッタガスの供給がまた、行われることが可能である。

ゲッタガスの代替として又はそれに付加して、コーティングを備えたゲッタ表面を用いることがまた、可能である。ゲッタ表面に衝突する汚染物質は、このコーティングの結果としてゲッタ表面に結合される。

また、代替として又は付加的に、冷却されるようになっているゲッタ表面を備えることが可能である。間欠的にのみ冷却されるようになっているゲッタ表面を備えることが可能である。

ゲッタ表面を取り替えることにより、汚染物質をそのシステムから永久的に除去することができる。

ゲッタ表面のために選択されたゲッタガス又はコーティングは、好適には、スズ、インジウム、アンチモン、テルル、リチウム、モリブデン、タングステン、及び、炭化物、窒化物又は酸化物等のそれらの混合物のような無機物質の吸着を特に支援するものである。しかしながら、特に関心のあることは、汚染物質を構成する炭素又は炭素を有する化合物の吸着である。

ハロゲン又は水素、ハロゲン又は水素ラジカル、若しくは反応性ガスとして用いられるハロゲン又は水素を有する化合物の供給を行うことが可能である。それらの反応性ガスを希ガスと共に用いることが可能である。

孔状の開口は、反応性ガスの入来のために備えられることが可能である。それらの開口は、ゲッタ表面に、若しくは露出面に又は後者に隣接して備えられることが可能である。

本発明の上記の及び他の特徴については、以下に詳述する実施形態を参照して明らかになり、理解されるであろう。

半導体産業のための光リソグラフィにおいて、必要な高基準のイメージングを確実にするように、高コストで複雑な光学システムが使用される。ＥＵＶリソグラフィと呼ばれる極端紫外線を用いるリソグラフィにおいては特に、ミラー光学要素１１０が、ウェーハにマスクの構造のイメージを形成するために用いられている。図１に示す実施形態においては、放射源１１２とシリコンウェーハ１２０との間の真空システム１１７内にコレクタミラー１１０及びミラー１１３が備えられている。ＥＵＶリソグラフィにおいては、ミラー光学システム１１１が、ＥＵＶ放射の何れの吸収を低く保つように用いられている。生じるＥＵＶ放射の高度の吸収のために、現在、放射源１１２と光学システム１１０、１１１との間に窓を備えないことが可能である。それに代えて、放射源及び照射光学システムは、マスク（図示せず）及びウェーハ１２０と共に、連続的な真空システム１１７を構成している。真空は、ガスがＥＵＶ放射を極めて高度に吸収するために、必要である。

連続的な真空システム１１７は、光源からのガス及び粒子が光学システム１１０、１１１への進路を進むことを意味する。その場合、それらのガス及び粒子は、光学構成要素１１０、１１３の品質を低下させる可能性がある危険な汚染物質を有する。

放電プラズマ又はレーザープラズマが、ＥＵＶリソグラフィのための放射源１１２として利用可能である。それら両方の場合、短波長のＥＵＶ領域において多重イオン化されたイオンが発せられる非常に熱いプラズマが生成される。放電プラズマにおいては、プラズマは、放電の電気エネルギーにより生成され、加熱される。レーザープラズマにおいては、レーザが非常に高いパワーでガス、液体又は固体ターゲットに適用され、そのことは、熱プラズマが生成されることを意味する。

ＥＵＶ領域で有効に放射し、多層ミラーについて特に有利である、特に１３．５ｎｍの波長に値域を定める物質は、キセノン、リチウム、スズ、インジウム、アンチモン及びテルルである。希ガスとしてのキセノンは容易に揮発する一方、金属物質は揮発することが困難である。クリーニング構成が存在しない場合、それらの物質は、放射源から光学構成要素への進路を進み、それら光学構成要素上で凝縮する。

それ故、光学構成要素上に、特に、コレクタミラー１１０上に層が形成される。このようにして、それらの層における吸収による損失のために、それらのミラーにおいて反射率が低下する。放射がウェーハ１２０に達する前に必要とされるミラーにおける適切な反射の観点から、反射損失は利用可能な放射強度に多大な影響を与える。放射強度及び、それと共に、単位時間当たりのウェーハのスループットは非常に重要な因子であるため、反射による損失は回避されなければならない。汚染物質の堆積は、ミラーの反射率の低下を時間的に及び空間的にもたらす。

光学構成要素が堆積物質をクリーニングされるように意図され、その真空システムは、備えられているクリーニング構成により及びクリーニング方法により処理される。このようにして、時間的に及び空間的に均一であるウェーハ及びマスクのＥＵＶ照射が確実になる。

図１を参照するに、真空システム１１７内部で、放射源１１２からの放射は処理されるべき被処理物、特にウェーハに方向付けられる、ビーム経路が形成される、ＥＵＶリソグラフィのためのシステム１００内に構成されている光学構成要素１１０をクリーニングするために、本発明にしたがった構成の動作の原理を示している。特に、この場合、放射源１１２は極端紫外線及び／又は軟Ｘ線を生成する。その放射は、この場合、熱プラズマにより放射源１１２において生成される。このようなプラズマを生成するように、例えば、レーザビームのプラズマにより気化されるターゲットの及び金属の蒸気のような、電気放電により励起されるべき作用ガスの両方が用いられることが可能である。それら両方の場合、無機物質１１４、特に、金属を含む、更に特に、スズを含む物質が、放射源１１２により真空システム１１７に、それらの汚い部分、特に、光学構成要素１１０に導入される。

真空システム１１７内に行き渡っている温度及び圧力の条件下で、好適には、気体及び／又は液体である反応物１１９の、図４及び５に示す反応ガス入口２８を通って、システム１００の動作中に主に実行される許容されたことの結果として、図４及び５に示すように、その無機物質１１４により、特に、光学構成要素１１０を汚す堆積汚染物質２５との化学反応が開始する。この化学反応が起こるとき、堆積物２５は揮発性化合物３１に変化する。それ故、反応ガス入口２８を通って供給される反応ガス２９が、例えば、真空システム１１７の部品と生じる可能性がある何れの副反応を殆ど回避するように、迅速且つ選択的な変換が起こることが、予測される汚染２３の関数として選択される。回避されなｋればならない他のことは、ミラー表面が反応ガスにより攻撃されることである。

光学構成要素１１３と異なり、図示している、特に光学構成要素１１０は、ここでは、放射源１１２の比較的近くに位置付けられているため、反応ガス２９が放射源１１２と光学構成要素１１０との間に供給されることが望ましい。無機物質１１４の堆積が高速であることが、この領域では予測される。

反応ガス２９として考えられるものは、特に、水素含有物質並びに／若しくはハロゲン及びハロゲン間含有及びハロゲン含有化合物並びに／若しくはそれらの組み合わせである。ラジカルは、特に、それらの高反応性のために適切である。例えば、塩素単体は、この場合、ＥＵＶ光線に対して低吸収性を示し、真空システム１１７において高い反応性の塩素ラジカルに容易になる。化学反応において形成される塩化物は、しばしば、非常に高い蒸気圧を有し、それ故、含まれる無機の陽イオンより低い沸点を有する。このように、例えば、錫単体は、通常条件下で、約２６８７℃で沸点に達し、同じ条件下で、ＳｎＣ１２は約６０５℃で沸点に達し、そしてＳｎＣ１４は約１１４℃のみで沸点に達する。

特に、反応ガス２９は、ここで説明している処理の結果として、光学構成要素１１０の何れの汚染を回避するように、放射源１２が動作している間に供給される。この反応ガス２９のインフィードは、所定の反応の動態の関数として起こるような方法で、連続的に及びパルスの形で制御されることが可能である。

入来される２つの異なる反応ガスの供給をまた、行うことが可能である。第１反応ガスは、光学面に存在する汚染物質を変化させるように意図されている。このために好適に用いられるものは、入射放射によってのみ生成されるラジカルである。放射はまた、これが起こるときに吸収されるが、例えば、イメージングのために選択される１３．５ｎｍの放射においてそれによりもたらされる減少は非常に小さく、それ故、無視できる。

反応、それ故、結合過程が、それぞれの場合に、ゲッタ表面において又はゲッタ物質により起こる。この反応においては、汚染物質と反応ガス２９とが化合した揮発性化合物は、汚染物質２３とゲッタ表面３４とが化合した不揮発性化合物に変化し、反応ガス２９が得られることが可能である。ゲッタ物質は、その不揮発性物質が前に存在した揮発性化合物３１より安定であるように選択される。問題のゲッタ反応は、それ故、自発的に可逆的ではなく、その安定な不揮発性物質は、凝縮された形で影となっているその表面１４に留まる。

この機構により、残骸物質ともいわれる汚染物質は、クリーンにされるべき表面１３からコレクタシェル１４の後部側に効果的に移送される。それらの影となっている表面は、ゲッタ表面３２を構成する。

反応機構が、何れの深い熟慮を伴わないで想定されている場合、ゲッタガス３４がそこで進むとき、クリーンにされるべき表面１３でまた、起こる上記のゲッタ表面の可能性から外れることは先ず、可能でない。このことは剤含物質の移送を抑制し、又は妨げることさえある。また、ゲッタガス３４は堆積物質と直接、反応し、安定な不揮発性化合物を形成することが可能であり、それ故、堆積物２３と反応ガス２９が化合した不揮発性化合物の形成は起こらない。

しかしながら、本発明の場合には、有利点は、問題の表面１３が光源１に晒されることにある。高エネルギーの光子６、電子及び放射源１におけるプラズマからのイオン２７の衝突の結果、堆積された物質２４とゲッタガス３４との間で形成された安定な化合物２５は常に再び解離され、そのことは、堆積物質２４の放出が繰り返して行われることを意味する。入射光子２６は先ず、表面から光子−電子を分離することができ、この光子−電子は、次いで、化合物の解離をもたらすという更なる機構が存在する。最終的には、放出される堆積物質の少なくとも一部は反応ガス２９と反応し、気化し、そして影となっている反対側の表面に拡散することとなる。その場合、それは、問題の表面１４は光源１に対して影となっているため、ゲッタ物質３５、３４との反応の結果として安定に結合され、再び放出されることはない。

それ故、得られるものは、暴露されている表面１３から影となっている表面１４に、堆積物質の正味の量が移送される。安定な不揮発性化合物は影となっている表面に留まり、クリーンにされるべき表面１３における放射、電子及びイオンへの暴露は、安定な化合物が永久的に形成されないようにする。その結果、堆積された汚染物質２４のある割合は、クリーニングガスにより揮発性化合物を生成し、気化しそして影となっている表面１４の方に進むことで繰り返されるようになっている。

クリーニング機構については、図４及び５に示す実施形態に関連して説明する。光源からの放射２１は、クリーニングされるコレクタの表面２０で反射される２２。汚染物質２３はまた、放射源１から表面２０に進み、そこで堆積される２４。汚染物質２４はまた、表面２０において安定な不揮発性化合物２５になることができる。そのような化合物２５は、放射源１において熱プラズマから光子２１、電子又はイオン２７の衝突の結果として、解離されることが可能である２６。反応ガス入口２８により入来する反応ガス２９は、放出された又は未だに反応していない堆積物質２４と反応する。揮発性化合物３１は気化し、少なくともその一部は、光源に対して影となっている反対側に位置付けられた表面３２に拡散する。ゲッタガス３４は、ゲッタガス入口３３を通って供給されることが可能である。しかしながら、ゲッタ物質はまた、影になっている表面３２において層３５の形で存在することが可能であり、それはまた、ゲッタ表面と呼ばれるものである。ゲッタ物質と反応する３６ことにより、揮発性化合物３１は、より安定な不揮発性化合物３７に変化する。

反応ガス２９のための反応ガス入口２８がクリーンにされるべき表面２０の方に狙いを定めること、及びゲッタガス３４のためのゲッタガス入口３３が、汚染物質が凝縮するようになっている、影となっている表面に狙いを定めることは有用なことである。このように、各々の場合に、ガス２９、３４の濃度における差により所望の反応に対して優先性が与えられる。

影となっている表面の場合に、図５における実施例として示されているように、例えば、孔の形でガス入口が表面に組み込まれることは有用である。

できるだけ大きい表面反応速度及びできるだけ大きい被覆能力を得るように、表面の面積が最大化されるように影となっている表面３２が構造化されることはまた、有用である。

これは、不揮発性化合物による完全な被覆が存在する場合には、クリーニング操作は排除されるため、固体又は液体層３５の形で影となっている表面３２にゲッタ物質が存在する場合、特に重要である。

ゲッタ物質が層３５の形にある場合、このことは、前記ゲッタ物質が局所的にのみ存在し、クリーニングされるべき表面２０への進路を求めることができないという大きい有利点を有する。有利な効果が異なる反応、気化及び凝縮過程に影響を及ぼすように、基板２０、３２の温度が加熱又は冷却システムにより制御されることは助けになる。高温の暴露された表面と影となっている低温の表面との間の温度勾配が、コレクタ１１０について適切な熱的デザインを採用することによりできるだけ大きく改善されることはまた、有利である。

冷却目的で、冷却用液体が流れる冷却管が、影となっている表面に備えられることが可能である。

熱的分離のための手段、例えば、エアギャップが、影となっている表面３２と及び暴露表面２０との間に備えられることは有利である。暴露表面は、入射放射のみにより容易に加熱される。この場合、表面の光学特性が加熱により変化することに留意する必要がある。それ故、材料が、少なくとも、良好な熱伝導性を有する暴露表面に対して、及び、暴露表面における温度変動に対して用いられること、即ち、小さいことは有利である。暴露表面における所望の温度についてのデザインにおいて考慮がなされる必要がある。

クリーンにされるべき表面への進路を進む汚染物質の主要部分は、放射源１からの汚染物質である。それらの汚染物質は主に、先ず、無機物質から成る。特別に関心のある物質は金属であり、特に、錫、インジウム、アンチモン、リチウム、テルル、モリブデン及び、例えば、酸化物、炭化物及び窒化物などのそれらの化合物である。また、特に関心のある物質は、炭素及び炭素含有化合物である。

単体の状態か又は混合物のどちらかとして、クリーニングガスとして適切であるガスは、ハロゲン、水素又はハロゲン含有若しくはハロゲン含有化合物である。揮発性化合物は、それ故、例えば、金属ハロゲン化物又は金属水素である。

単体か又は混合物であるゲッタ物質として適切な物質は、酸素、窒素、炭素若しくは酸素含有、窒素含有又は炭素含有化合物である。不揮発性化合物は、それ故、例えば、酸化物、窒化物又は炭化物である。

ＥＵＶイメージングシステムの模式図である。 光学システムとしてコレクタを用いるＥＵＶ放射源の模式図である。 図２のコレクタの拡大図である。 反応ガスの入口及びゲッタガスの入口があるコレクタの一部の詳細図である。 ゲッタガス及び反応ガスの入口がゲッタ表面に組み込まれたコレクタの一部の詳細図である。

Claims (19)

1. 光学システムであって、特に、光学要素により規定されるビーム経路を有し、反応ガス入口と前記ビーム経路から離れて備えられている少なくとも１つのゲッタ表面とを有するクリーニング構成を有するＥＵＶ放射のためのものであることを特徴とする光学システム。
2. 請求項１に記載の光学システムであって、第２ガス入口がゲッタガスのために備えられている、ことを特徴とする光学システム。
3. 請求項１に記載の光学システムであって、前記ゲッタ表面はゲッタコーティングを有する、ことを特徴とする光学システム。
4. 請求項１に記載の光学システムであって、前記ゲッタ表面は、前記ゲッタ表面のゲッタ領域を大きくするための表面構造を備えている、ことを特徴とする光学システム。
5. 請求項１に記載の光学システムであって、前記反応ガス入口は光学要素のクリーニングされるべき表面の方を向いている、ことを特徴とする光学システム。
6. 請求項１に記載の光学システムであって、前記ゲッタガス入口は前記ゲッタ表面の方を向いている、ことを特徴とする光学システム。
7. 請求項１又は２に記載の光学システムであって、前記ゲッタガス入口及び／又は前記反応ガス入口は複数の開口又は開いた孔構造を有する、ことを特徴とする光学システム。
8. 請求項１又は２に記載の光学システムであって、前記ゲッタガス入口の前記開口は前記ゲッタ表面に組み込まれている又は前記ゲッタ表面に備えられている、ことを特徴とする光学システム。
9. 請求項１に記載の光学システムであって、前記ゲッタ表面は冷却システムを備えている、ことを特徴とする光学システム。
10. 請求項１に記載の光学システムであって、光学的に活性な表面を加熱するために、前記光学要素は該光学要素に関連付けられた加熱構成を有する、ことを特徴とする光学システム。
11. 請求項１に記載の光学システムであって、前記ゲッタ表面は、前記放射が適用される前記光学要素の表面と反対側に又は隣接して備えられている、ことを特徴とする光学システム。
12. 請求項１に記載の光学システムであって、前記光学システムは、互いに同軸上に備えられているミラー表面と、該ミラー表面及び前記ミラー表面の反対側の間に、好適には、前記ミラー表面から等距離に備えられ、そして好適には、他の光学要素に備えられているゲッタ表面と、を有する、ことを特徴とする光学システム。
13. 請求項１又は２に記載の光学システムであって、前記反応ガス入口の前記開口は前記ゲッタ表面又は前記ミラー表面に組み込まれ、クリーニングされるべき前記表面に隣接して備えられている、ことを特徴とする光学システム。
14. 光学システム、特に、クリーンにされるべき表面の方を向いた反応ガス入口を有し、汚染物質を吸収するためにゲッタ表面を有する、ＥＵＶ放射のためにデザインされた光学システムで用いるためのものであることを特徴とするクリーニング構成。
15. 表面をクリーニングする方法であって、クリーニングされるべき前記表面は、前記表面から汚染物質を分離するために反応ガスを適用され、分離される前記汚染物質は凝縮により及び／又は化学反応によりゲッタ表面によって吸着されることを特徴とする方法。
16. 請求項１５に記載の方法であって、ゲッタガス、特に、炭素含有及び／又は窒素含有及び／又は酸素含有ガスが前記ゲッタ表面に対して流れる、ことを特徴とする方法。
17. 請求項１５に記載の方法であって、ハロゲン含有ガス又は水素含有ガスが反応ガスとして用いられる、ことを特徴とする方法。
18. 請求項１５に記載の方法であって、前記反応ガスの入来はパルス化されて行われる、ことを特徴とする方法。
19. コレクタシステムとして請求項１乃至１２の少なくとも一に記載の光学システムを有することを特徴とするＥＵＶ放射を生成するための放射源。

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