JP2009033164A - 光学エレメントから堆積を除去する方法、リソグラフィ装置、およびデバイスを製造する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の光学エレメントから堆積を除去する方法を提供する。
【解決手段】この方法は、水素を含む気体を装置の少なくとも一部分に提供するステップと、水素を含む気体から水素ラジカルを生成するために、前記装置の一部分に窒素ラジカルを提供するステップと、光学エレメントを水素ラジカルの少なくとも一部分と接触させて、堆積を除去するステップとを含む。
【選択図】図２

Description

[0001] 本発明は、光学エレメント上の堆積を除去する方法、装置、リソグラフィ装置、およびデバイスを製造する方法に関する。

[0002] 当技術分野で知られるリソグラフィ装置は、投影放射ビームを提供するように構成された放射システムを含む。通常は、紫外放射源が使用される。そのような源は、波長約１９３ｎｍまたは約１５７ｎｍの放射ビームを生成するように構成することができる。別法として、放射源は、波長約５０ｎｍ未満（通常１３．５ｎｍ）の極端紫外（ＥＵＶ）放射を生成するように構成することもできる。複数の適切に構成された光学エレメントを含む照明システムは、放射ビームを調整するように、たとえば放射ビームを中間焦点位置で集束させるように構成することができる。リソグラフィ装置は、たとえば集積回路（ＩＣ）の製造で使用することができる。そのような場合、放射ビームは、適切なパターニングデバイスを使用してパターニングされ、その後適切なパターニング可能な基板上に投影される。パターニング可能な基板は、基板テーブル上に配置されることが好ましく、基板テーブルは、基板を保持するように、また必要に応じて基板を移動させるように構成することができる。

[0003] 「パターニングデバイス」とは、基板のターゲット部分に生成されるべきパターンに対応して、入射する放射ビームに、パターニングされた断面を与えるために使用できるデバイスを指す。一般に、パターンは、集積回路または他のデバイスなど、ターゲット部分に生成されているデバイス内の特定の機能層に対応する。パターニングデバイスの一例は、マスクである。マスクの概念は、リソグラフィでは周知であり、それには、２値、レベンソン型（alternating）位相シフト、ハーフトーン型（attenuated）位相シフトなどのマスクタイプ、ならびに様々な複合マスクタイプが含まれる。放射ビーム内にそのようなマスクを配置することにより、マスクのパターンに応じて、マスクに当たる放射の選択的透過（透過型マスクの場合）または反射（反射型マスクの場合）を生じさせる。マスクは通常、マスクテーブルのような支持構造によって支持され、それによって、マスクは確実に、入射する放射ビーム内の所望の位置で保持でき、また必要に応じてビームに対して移動させることができる。

[0004] パターニングデバイスの別の例は、プログラマブルミラーアレイである。そのようなアレイの一例は、たとえば粘弾性制御層および反射表面を有するマトリックスアドレス指定可能な表面である。そのようなミラーアレイの機能の基本的な原理は、たとえば、反射表面のアドレス指定された領域が、入射光を回折光として反射し、一方アドレス指定されていない領域が、入射光を非回折光として反射するということである。適切なフィルタを使用すると、非回折光は、反射されたビームからフィルタリングして除去し、回折光だけを残すことができる。このようにして、ビームは、マトリックスアドレス指定可能な表面のアドレス指定パターンに応じてパターニングされる。プログラマブルミラーアレイの代替実施形態では、小さなミラーのマトリックス配置を使用し、各ミラーは、適切な局所的な電界を与えることによって、または圧電アクチュエータを使用することによって、軸の周囲に個別に傾けることができる。この場合も、ミラーは、マトリックスアドレス指定可能であり、したがってアドレス指定されたミラーは、入射する放射ビームを、アドレス指定されていないミラーに対して異なる方向に反射する。マトリックスアドレス指定は、適切な電子回路を使用して実行することができる。上述したどちらの状況でも、パターニングデバイスは、１つまたは複数のプログラマブルミラーアレイを含むことができる。プログラマブルミラーアレイの場合、対応する支持構造は、フレームまたはテーブルとして実施することができ、たとえば、必要に応じて固定または可動とすることができる。

[0005] パターニングデバイスの別の例は、プログラムされたＬＣＤアレイである。一例が、米国特許第５２２９８７２号に与えられている。そのようなパターニングデバイスの場合もまた、支持構造は、フレームまたはテーブルとして実施することができ、たとえば、望みに応じて固定または可動とすることができる。

[0006] リソグラフィ装置は、パターニングされた放射ビームを基板のターゲット部分上へ投影するように構成された適切な複数のさらなる光学エレメントで構成される投影システムをさらに含む。この投影システムは、「レンズ」と呼ばれることが多い。しかし、この用語は、たとえば屈折光学系、反射光学系、および反射屈折システムを含む、様々なタイプの投影システムを包含するものとして広く解釈することができる。

[0007] パターンの転写は通常、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層上に像を形成することによって行われる。一般に、単一の基板は、連続してパターニングされた、網目状の隣接するターゲット部分を含む。知られたリソグラフィ装置は、パターン全体をターゲット部分上へ一度に露光することによって各ターゲット部分が照射される、いわゆるステッパと、パターンを放射ビームで所与の方向（「スキャン」方向）にスキャンしながら、同時に基板をこの方向に対して平行または逆平行にスキャンすることによって各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナとを含む。

[0008] リソグラフィ装置では、放射に誘発された炭素汚染の堆積が生じて、光学エレメント上に寄生膜、たとえば炭化水素または炭素膜が形成される可能性があり、それによって、リソグラフィ工程の品質を低下させる恐れがあることが認められている。非常に薄い炭素膜でも、著しい量の投影ビームを吸収して、光学トレイン内のエネルギー処理量の低減を招く恐れがある。これは特に、ＥＵＶ放射ビームに当てはまる。さらに、これらの炭素膜は、不均質である可能性があり、したがって、位相シフトおよびパターニングエラーをもたらす恐れがある。したがって、炭素汚染の影響を軽減することが望ましい。

[0009] 炭素堆積を除去するための構成の一実施形態が、米国特許出願２００４／０１０５０８４に公開されている。この構成は、リソグラフィ装置の雰囲気中に、１つまたは複数の過ハロゲン化Ｃ１−Ｃ６アルカンを含む組成物と、１つもしくは複数の窒素原子および水素原子からなる１つまたは複数の化合物とを提供するように構成される。組成物および化合物は、活性化されて、特に化合物の分子が励起しかつ解離して、反応種になると考えられる。化合物源は、リソグラフィ装置の雰囲気と流動的に連通するように構成され、化合物が、気体の形でまたは分子ビームとして供給される。

[0010] 化合物の活性化がリソグラフィ装置の不特定の領域で生じ、そのため、適切な活性種の清浄作用の効率が低下する恐れがあるということは、上述の構成の欠点となる可能性がある。たとえば、水素分子の解離によって形成できる水素ラジカルの自由行程は、比較的短い。具体的には、３体再結合および表面再結合速度では、知られたリソグラフィ装置の雰囲気中に形成された水素ラジカルが、ミラー、レチクル、格子、特定の光学エレメントのネストシェル、たとえば多層膜などのようなターゲット領域に到達できず、それによって一部の領域で汚染層が大幅に蓄積する可能性がある。

[0011] 堆積の除去、たとえば炭化水素および／またはＳｎ堆積の除去が改善されたリソグラフィ装置を提供することが望ましい。

[0012] 本発明の一態様によれば、装置の光学エレメントから堆積を除去する方法が提供される。この方法は、装置の少なくとも一部分で水素を含む気体を提供するステップと、装置のこの部分で窒素ラジカルを提供して、水素を含む気体から水素ラジカルを生成するステップと、光学エレメントを水素ラジカルの少なくとも一部分と接触させて堆積を除去するステップとを含む。

[0013] 本発明の一態様によれば、光学エレメントと、装置の少なくとも一部分で水素を含む気体を提供する第１の入口と、水素を含む気体から水素ラジカルを生成するために、装置のこの部分で窒素ラジカルを提供する第２の入口とを含む装置が提供される。

[0014] 本発明の一態様によれば、放射ビームを調整する第１の光学エレメントを含む照明システムと、パターニングデバイスを支持する支持体とを含むリソグラフィ装置が提供される。パターニングデバイスは、パターニングされた放射ビームを形成するために、放射ビームの断面にパターンを与える。この装置はまた、基板を保持する基板テーブルと、パターニングされた放射ビームを基板のターゲット部分上へ投影する第２の光学エレメントを含む投影システムと、水素を含む気体と、第１の光学エレメントおよび／または第２の光学エレメントの少なくとも表面から堆積を除去するために、水素を含む気体から水素ラジカルを生成する窒素ラジカル源とを含む。

[0015] 本発明の一態様によれば、リソグラフィ装置を使用して、パターニングされた放射ビームを基板上へ投影するステップと、リソグラフィ装置の雰囲気中で窒素ラジカルを提供して、前記雰囲気中に存在する水素を含む気体と相互作用させ、水素ラジカルを生成して、リソグラフィ装置の光学エレメントの表面から堆積を除去するステップとを含む、デバイスを製造する方法が提供される。

[0016] 本発明の実施形態について、例としてのみ、添付の概略図面を参照して以下に説明する。添付の概略図面では、対応する参照記号は、対応する部分を示す。

[0019] 図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置の概略図である。この装置は、放射ビームＢ（たとえば、ＵＶ放射またはＥＵＶ放射）を調整するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬを含む。本発明の一実施形態は、１９３ｎｍおよび１５７ｎｍで動作するものなどの低波長リソグラフィシステム、ならびに極端紫外リソグラフィツールを対象とする。通常、ＥＵＶシステムは、約５０ｎｍ未満、好ましくは約２０ｎｍ未満、最も好ましくは約１５ｎｍ未満の波長を使用して動作する。リソグラフィ業界で相当な関心を集めているＥＵＶ領域内の波長の一例は、１３．４ｎｍであるが、この領域には、たとえば１１ｎｍなどの他の有望な波長もある。この装置はまた、パターニングデバイス（たとえば、マスク）ＭＡを支持するように構成され、かつ特定のパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に位置決めするように構成された第１のポジショナＰＭに接続された支持構造（たとえば、マスクテーブル）ＭＴと、基板（たとえば、レジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構成され、かつ特定のパラメータに従って基板を正確に位置決めするように構成された第２のポジショナＰＷに接続された基板テーブル（たとえば、ウェーハテーブル）ＷＴと、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに与えられたパターンを、基板Ｗのターゲット部分Ｃ（たとえば、１つまたは複数のダイを含む）上に投影するように構成された投影システム（たとえば、屈折投影レンズシステム）ＰＳとを含む。

[0020] 照明システムは、放射を誘導し、整形し、または制御するために、屈折、反射、磁気、電磁、静電、もしくは他のタイプの光学コンポーネントなどの様々なタイプの光学コンポーネント、またはそれらの任意の組合せを含むことができる。

[0021] 支持構造は、パターニングデバイスを支持し、すなわちその重量に耐える。支持構造は、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置の設計、および、たとえばパターニングデバイスが真空環境内に保持されているか否かなどの他の条件に依存する形で、パターニングデバイスを保持する。支持構造は、機械、真空、静電、または他のクランプ技術を使用して、パターニングデバイスを保持することができる。支持構造は、フレームまたはテーブルとすることができ、たとえば、必要に応じて固定または可動とすることができる。支持構造は、パターニングデバイスが確実に、たとえば投影システムに対して、所望の位置にあるようにすることができる。本明細書での「レチクル」または「マスク」という用語の使用はいずれも、「パターニングデバイス」というより一般的な用語と同義であるとみなすことができる。

[0022] 本明細書で使用される「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分内にパターンを生成するように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用できるあらゆるデバイスを指すものとして広く解釈されたい。放射ビームに与えられるパターンは、たとえばパターンが位相シフトするフィーチャ、またはいわゆるアシストフィーチャを含む場合、基板のターゲット部分内の所望のパターンに厳密に対応しない可能性があることに留意されたい。一般に、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路など、ターゲット部分内に生成されるデバイス内の特定の機能層に対応する。

[0023] パターニングデバイスは、透過型または反射型とすることができる。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、およびプログラマブルＬＣＤパネルが含まれる。マスクは、リソグラフィでは周知であり、バイナリ、レベンソン型（alternating）位相シフト、およびハーフトーン型（attenuated）位相シフトなどのマスクタイプ、ならびに様々な複合マスクタイプが含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例は、小さいミラーのマトリックス配置を使用し、各小型ミラーは、入射する放射ビームを異なる方向に反射するように個別に傾けることができる。傾けられたミラーは、ミラーマトリックスによって反射される放射ビーム内にパターンを与える。

[0024] 本明細書で使用される「投影システム」という用語は、使用されている露光放射、または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、反射、反射屈折、磁気、電磁、および静電光学システムを含むあらゆるタイプの投影システム、またはそれらの任意の組合せを包含するものとして広く解釈されたい。「投影レンズ」という用語の使用はいずれも、「投影システム」というより一般的な用語と同義であるとみなすことができる。

[0025] ここに示す装置は、反射タイプ（たとえば、反射型マスクを使用する）である。別法として、装置は、透過タイプ（たとえば、透過型マスクを使用する）とすることができる。

[0026] リソグラフィ装置は、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２つ以上のマスクテーブル）を有するタイプとすることができる。そのような「マルチステージ」機では、追加のテーブルを同時に使用することができ、または１つもしくは複数の他のテーブルを露光に使用しながら、１つもしくは複数のテーブル上で予備ステップを実施することもできる。

[0027] リソグラフィ装置はまた、投影システムと基板の間の空間を埋めるように、屈折率が比較的高い液体、たとえば水によって、基板の少なくとも一部分を覆うことができるタイプとすることができる。浸液はまた、リソグラフィ装置内の他の空間、たとえばマスクと投影システムの間に与えることもできる。投影システムの開口数を増やすための液浸技術は、当技術分野では周知である。本明細書で使用する「液浸」という用語は、基板などの構造体が液体中に浸漬されなければならないことを意味するのではなく、むしろ、露光中に投影システムと基板の間に液体が存在することを意味するだけである。

[0028] 図１を参照すると、イルミネータＩＬは、放射ソースＳＯから放射ビームを受け取る。たとえばソースがエキシマレーザーであるときは、ソースとリソグラフィ装置は、別個のものとすることができる。そのような場合、ソースは、リソグラフィ装置の一部分を形成するものとはみなされず、放射ビームは、たとえば適切な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを含むビームデリバリシステムを用いて、ソースＳＯからイルミネータＩＬへ伝えられる。その他の場合、たとえばソースが水銀ランプであるときは、ソースは、リソグラフィ装置の一体化した一部分とすることができる。ソースＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要な場合はビームデリバリシステムとともに、放射システムと呼ぶことができる。

[0029] イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整するためのアジャスタを含むことができる。一般に、イルミネータの瞳面内の強度分布の少なくとも外側および／または内側半径範囲（一般に、それぞれσ-outerおよびσ-innerと呼ばれる）は、調整することができる。さらに、イルミネータＩＬは、インテグレータおよびコンデンサなどの様々な他のコンポーネントを含むこともできる。イルミネータを使用して放射ビームを調整し、その断面で所望の均一性および強度分布になるようにすることができる。

[0030] 放射ビームＢは、支持構造（たとえば、マスクテーブルＭＴ）上に保持されたパターニングデバイス（たとえば、マスクＭＡ）に入射し、パターニングデバイスによってパターニングされる。マスクＭＡを横切った後、放射ビームＢは、投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳが、このビームを、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上へ集束させる。第２のポジショナＰＷおよび位置センサＩＦ２（たとえば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、または容量センサ）を用いて、基板テーブルＷＴは、たとえば放射ビームＢの経路内に異なるターゲット部分Ｃを位置決めするように、正確に移動させることができる。同様に、たとえばマスクライブラリからの機械検索後、またはスキャン中に、第１のポジショナＰＭおよび別の位置センサＩＦ１を使用して、マスクＭＡを放射ビームＢの経路に対して正確に位置決めすることができる。一般に、マスクテーブルＭＴの移動は、第１のポジショナＰＭの一部分を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）を用いて実現することができる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２のポジショナＰＷの一部分を形成するロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールを使用して実現することができる。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、マスクテーブルＭＴは、ショートストロークアクチュエータだけに接続させることができ、または固定させることができる。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を使用して位置合わせすることができる。図示の基板アライメントマークは、専用のターゲット部分を占めるが、ターゲット部分間の空間に配置することもできる（これらは、スクライブレーンアライメントマークと呼ばれる）。同様に、２つ以上のダイがマスクＭＡ上に設けられている状況では、マスクアライメントマークは、ダイ間に配置させることができる。

[0031] 図示の装置は、以下のモードのうちの少なくとも１つで使用することができる。

[0032] １．ステップモードでは、放射ビームに与えられたパターン全体が一度にターゲット部分Ｃ上へ投影される間、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴは、本質的に静止したまま保持される（すなわち、単一の静止露光）。次いで、基板テーブルＷＴは、異なるターゲット部分Ｃを露光できるように、Ｘおよび／またはＹ方向に移動される。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズにより、単一の静止露光で像を形成されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。

[0033] ２．スキャンモードでは、放射ビームに与えられたパターンがターゲット部分Ｃ上に投影されるのと同時に、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴはスキャンされる（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ＰＳの拡大（縮小）および画像反転特性によって決めることができる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズにより、単一の動的露光でのターゲット部分の幅（スキャンしていない方向）が制限され、スキャン運動の長さにより、ターゲット部分の高さ（スキャン方向）が決まる。

[0034] ３．別のモードでは、放射ビームに与えられたパターンがターゲット部分Ｃ上へ投影される間、プログラマブルパターニングデバイスを保持するマスクテーブルＭＴは、本質的に静止したまま保持され、基板テーブルＷＴは、移動またはスキャンされる。このモードでは、通常、パルス放射源が使用され、プログラマブルパターニングデバイスは、基板テーブルＷＴの移動のたびに、またはスキャン中の連続放射パルスの間に、必要に応じて更新される。このモードの動作は、上で参照したタイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを利用するマスクなしリソグラフィに容易に適用することができる。

[0035] 上述の使用モードもしくは完全に異なる使用モードの組合せおよび／または変形形態を使用することもできる。

[0036] 本発明の一態様によれば、リソグラフィ装置は、リソグラフィ装置内に存在する水素を含む気体から水素ラジカルを生成するために、リソグラフィ装置の少なくとも一部分で窒素ラジカルを提供するように構成された窒素ラジカル源を含むモジュール６を備える。水素を含む気体という用語は、水素原子を有する分子を含む気体を指すことができることを理解されたい。このように形成された水素ラジカルは、リソグラフィ装置の光学エレメントの少なくとも表面から堆積を除去すると考えられる。光学エレメントは、ミラー、格子、レチクル、またはセンサに関連することができる。モジュール６の動作について、図２を参照してより詳細に説明する。

[0037] 本発明のこの態様によれば、光学エレメントから堆積を除去する効果的な方法が提供される。このように除去しようとする堆積は、Ｂ、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、およびＳｎからなる群から選択される１つまたは複数の元素を含むことができる。水素ラジカルの表面再結合速度と窒素ラジカルの表面再結合速度には、根本的な違いがある。表１は、文献に見られる、窒素ラジカル（γ_Ｎ）および水素（γ_Ｈ）ラジカルに特徴的な表面再結合係数の比較の要約を示す。

[0038]
上表で、
［１］G. N. Haysら,「Surface catalytic efficiency of a sputtered molybdenum layer on quartz and pyrex for the recombination of nitrogen atoms」, J. Chem. Phys. 60, 2027 - 2034 (1973)
［２］R. A. Young,「Measurements of the diffusion coefficient of atomic nitrogen in molecular nitrogen and the catalytic efficiency of silver and copper oxide surfaces」, J. Chem. Phys. 34, 1295 - 1301 (1961)
［３］B. J. Wood, H. Wise,「Kinetics of hydrogen atom recombination on surfaces」, J. Phys. Chem. 65, 1976 - 1983 (1961)
［４］W. V. Smith,「The surface recombination of H atoms and OH radicals」, J. Chem. Phys. 11, 110-125 (1943)
［５］H. WiseおよびB. J. Wood,「Reactive collisions between gas and surface atoms」, Adv. At. Mol. Phys. 3, 291- 353 (1967)

[0039] 表面再結合係数の圧力依存性は、以下の式によって与えられる。
γ（ｐ）＝Ａ［ｅｘｐ（−Ｃｐ）＋ｑ］
上式で、
ｐは、圧力であり、
Ａ、Ｃは、表面材料の種類および温度に依存する定数であり、
ｑは、表面再結合の確率に相当する定数である。

[0040] 表面が粗く、また分子による表面の遮へいに乱れが生じる確立が高いので、気体原子の一部は、圧力が非常に高い場合でも表面に到達する。通常、ｑは実質的に１未満である。たとえばＥＵＶリソグラフィに使用される光学エレメントの表面条件に対応して、表面粗度が実質的に低い場合、定数ｑの値は、実質的にゼロに等しくなることが判明した。

[0041] ＥＵＶリソグラフィの場合、窒素ラジカルに対する表面再結合係数は、１０ｍｂａｒを上回る圧力で、実質的に低下することが判明した。これは、窒素ラジカルの寿命が大幅に延び、水素ラジカルの清浄範囲に比べて、装置の雰囲気中の清浄範囲が長くなることを意味する。たとえば、水素ラジカルの場合、実際には、高速の気体流および１００ｍｂａｒ以上の圧力を使用して、約１０ｃｍの清浄範囲に到達できるが、窒素ラジカルの場合、実質的に０．０１ｍｂａｒから約１０００ｍｂａｒの範囲内のあらゆる圧力で、約１０ｃｍの清浄範囲に到達することができる。実際には、リソグラフィ装置に適用できる実質的にすべての圧力を使用することができる。したがって、清浄化しようとする装置の雰囲気中に窒素ラジカルが提供されるとき、窒素ラジカルは、清浄化しようとする表面に実質的に到達し、前記表面の実質的にすぐ近傍に水素ラジカルを生成する。このことは、清浄効率を実質的に改善する。一実施形態では、水素源を設けることができる。水素源は、水素分子源とすることができ、窒素ラジカル源近傍に配置することができる。水素分子源は、窒素ラジカル源と一体化させることができ、それによって複合源が得られる。複合源は、清浄化しようとする光学エレメント近傍に、たとえばリソグラフィ装置の照明システム近傍に位置決めできると有利である。このように形成された水素ラジカルは、光学エレメント上に堆積する炭化水素層を効果的に除去し、ならびに、プラズマ源によって生じる粒子汚染、たとえばＳｎ汚染を効果的に除去することが判明した。別法として、または加えて、水素源および窒素ラジカル生成器は、投影システム近傍に配置して、投影システムのターゲットとする光学エレメント、たとえばミラーを清浄化することができる。清浄化しようとする他の光学エレメントは、空間光変調器のレチクル、ＬＣＤアレイ、もしくはミラーアレイ、またはセンサを含む。後者の実施形態では、このように形成された水素ラジカルは、投影システムの光学エレメント上の炭化水素膜の形成のように、主に炭素および炭素関連汚染を除去するために使用される。

[0042] 図２は、前述のリソグラフィ装置の一部分１０の一実施形態を、概略的な形で示す。部分１０は、照明システムにおよび／もしくはリソグラフィ装置の投影システムに関連させることができ、または部分１０は、別の適切な装置、たとえばＥＵＶ顕微鏡の光学システムに関連させることができる。この特定の実施形態は、水素源３が設けられる一実施形態に関し、またその源は、窒素ラジカル源２とともに動作する。水素分子源は、モジュール６内の窒素ラジカル源と一体化させることができる。そのような源は、複合源と呼ぶことができる。窒素ラジカル源は、無線周波数放出源などの放出源を含むことができる。水素分子源３の気体出口３ａは、窒素ラジカル源２の気体出口２ａのすぐ近傍に配置されることがより好ましい。複合源では、水素分子の入口と窒素分子の入口が、近接して配置または結合され、したがってＨ２分子とＮ２分子はどちらも、無線周波数源の動作によって解離できることが好ましい。清浄化しようとするまたは清浄化の対象とする光学エレメント４を、図２に概略的に示す。たとえば、光学エレメントは、複数の表面を有する多層ミラーに関連させることができる。

[0043] 窒素原子ラジカルで水素原子を生成するための可能な化学的な反応は、以下を含む。
Ｎ^・＋Ｈ２→ＮＨ２、その後、
ＮＨ２＋Ｈ２→Ｈ^・
Ｈ２以外の他の分子をラジカル化して水素ラジカルを得ることもできることに留意されたい。

[0044] 水素ラジカルを生成するためのさらなる化学反応は、以下を含む。
Ｎ（ｇ）＋２Ｈ２（ｇ）→ＮＨ３（ｇ）＋Ｈ（ｇ）
ＮＨ（ｇ）＋１．５Ｈ２（ｇ）→ＮＨ３（ｇ）＋Ｈ（ｇ）
ＮＨ２（ｇ）＋Ｈ２（ｇ）→ＮＨ３（ｇ）＋Ｈ（ｇ）
Ｎ（ｇ）＋１．５Ｈ２（ｇ）→ＮＨ２（ｇ）＋Ｈ（ｇ）

[0045] 窒素ラジカル生成器のすぐ近傍に水素分子源を設けることによって、水素ラジカルの制御された生成が実現されることが判明した。水素ラジカルの流束は、少なくとも１×１０^１４／ｃｍ^２から１×１０^１６／ｃｍ^２の間の光表面で、より好ましくは約１×１０^１５／ｃｍ^２で選択することができる。光表面の窒素流束は、好ましくは少なくとも１×１０^１４／ｃｍ^２から１×１０^１６／ｃｍ^２の間に、より好ましくは約１×１０^１５／ｃｍ^２に設定される。

[0046] さらに、それぞれの気体源または複合源と、清浄化しようとする光学エレメントとの間の軌道に沿って、実質的に高い水素および／または窒素気体流を使用すると有利であることが判明した。それぞれの気体流が、装置の雰囲気中で音速の約６０％〜９９％の範囲で、好ましくは音速の約８０％〜９９％の範囲で、より好ましくは音速の約９０％を上回る速度で選択されている場合に、良好な結果が得られた。たとえば、水素ラジカルの寿命が約１０ｍｓである場合、前記流速で約１０ｃｍの自由行程が得られる。

[0047] 少なくとも窒素ラジカル源は、清浄化しようとする表面のすぐ近傍に配置し、それによって、リソグラフィ装置内の特定の位置で水素ラジカルを形成させることができる。水素ラジカルの平均自由行程が比較的短いために、光学エレメントのターゲット表面近傍で水素ラジカルを生成することで、清浄効率を高めることができる。光学エレメント、たとえばＭｏ／Ｓｉ多層ミラーの一例は、Ｒｕ表面、特にＲｕキャップ層を含む。Ｒｕキャップ層の一実施形態は、米国特許出願２００６／００７２０８４からわかる。

[0048] 一実施形態では、比較的少量の水素を含むメタンを雰囲気中に加えることができ、その雰囲気中で水素ラジカルが形成される。これは、適切なメタン源７を加えることによって可能にすることができる。約５％のメタンを加えると、清浄速度を実質的に高めることが判明した。Ｒｕ表面から、清浄速度は、数桁ほど高まり、たとえば、０．６ｎｍのＳｎ箔を、１時間未満の時間内に除去することができる。

[0049] 一実施形態では、表面は、Ｓｉ_３Ｎ_４コーティングでコートすることができる。そのようなコーティングは、清浄速度を改善し、かつＲｕ表面を強力な反応物質（水素ラジカル）から保護する、清浄キャップ層の機能を有することができる。５ｎｍのＳｉ_３Ｎ_４がＲｕ表面上に堆積したとき、清浄速度は、ケイ素表面からの清浄速度とほぼ同様（＞７００ｎｍ／時）であったことが判明しており、このことは、実質的な改善をもたらす。特に、そのような清浄キャップ層を加えると、リソグラフィ装置の照明システムの一部分を形成するコレクタミラーを実質的に完全に清浄化することが判明した。特に、照明システムで使用される斜入射コレクタで、良好な結果が得られた。斜入射コレクタは斜入射ミラーを含み、その上に、放射が約２０度未満の角度で誘導される。そのような斜入射ミラーは、多層からまたは単一の金属層から製造することができる。このように形成された水素ラジカルが、Ｓｎ粒子および／または炭化水素などのＳｎおよび／またはＣ汚染を除去するための効果的な手段を提供することがさらに実証された。窒素原子がまた、装置、たとえばリソグラフィ装置の光学エレメント上の指定された堆積の除去の効率向上に貢献できることにも留意されたい。

[0050] 本記載で、ＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用を特に参照したが、本明細書に記載のリソグラフィ装置には、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用の誘導および検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造など、他の適用分野もありうることを理解されたい。そのような代替適用分野では、本明細書中の「ウェーハ」または「ダイ」という用語の使用はいずれも、それぞれ「基板」または「ターゲット部分」というより一般的な用語と同義であるとみなすことができることが、当業者には理解されよう。本明細書で参照する基板は、露光の前または後に、たとえばトラック（通常レジスト層を基板に与え、かつ露出したレジストを現像するツール）、メトロロジーツール、および／またはインスペクションツール内で加工することができる。該当する場合、本明細書中の開示は、そのようなおよび他の基板処理ツールに適用することができる。さらに、基板は、たとえば多層ＩＣを生成するために２度以上加工することができ、したがって、本明細書で使用する基板という用語はまた、複数の加工された層をすでに含む基板を指すこともできる。

[0051] 光学リソグラフィでの本発明の実施形態の使用を上で特に参照してきたが、本発明は、他の適用分野、たとえばインプリントリソグラフィで使用することができ、文脈が許す限り、光学リソグラフィに限定されないことを理解されよう。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイス内のトポグラフィが、基板上に生成されるパターンを規定する。パターニングデバイスのトポグラフィは、基板に供給されたレジスト層内に押し込むことができ、その基板上で、電磁放射、熱、圧力、またはそれらの組合せを与えることによってレジストを硬化させる。レジストが硬化した後、パターニングデバイスは、レジストから移動されて、レジスト内にパターンを残す。

[0052] 本明細書で使用する「放射」および「ビーム」という用語は、紫外（ＵＶ）放射（たとえば、３６５、３５５、２４８、１９３、１５７、もしくは１２６ｎｍの、またはその付近の波長を有する）および極端紫外（ＥＵＶ）放射（たとえば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むすべてのタイプの電磁放射、ならびにイオンビームまたは電子ビームなどの粒子ビームを包含する。

[0053] 「レンズ」という用語は、文脈が許す限り、屈折、反射、磁気、電磁、および静電光学コンポーネントを含む、様々なタイプの光学コンポーネントの任意の１つまたは組合せを指すことができる。

[0054] 本発明の特定の実施形態について上に説明したが、本発明は、記載以外の他の方法で実施できることが理解されよう。たとえば、本発明は、前述の方法を記述する機械読取可能命令の１つもしくは複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、またはそのようなコンピュータプログラムが中に記憶されたデータ記憶媒体（たとえば、半導体メモリ、磁気もしくは光学ディスク）の形式をとることができる。

[0055] 上の説明は、例示的なものであり、限定するものではない。したがって、以下に述べる特許請求の範囲から逸脱することなく、記載の本発明に対して修正形態を加えることができることが、当業者には明らかになるであろう。

[0017]本発明によるリソグラフィ装置の一実施形態の概略図である。 [0018]本発明によるリソグラフィ装置の一部分の一実施形態の概略図である。

Claims (31)

1. 装置の光学エレメントから堆積を除去する方法であって、
   前記装置の少なくとも一部分で水素を含む気体を提供するステップと、
   前記水素を含む気体から水素ラジカルを生成するために、前記装置の前記部分で窒素ラジカルを提供するステップと、
   前記光学エレメントと前記水素ラジカルの少なくとも部分とを接触させて前記堆積を除去するステップとを含む、方法。
2. 前記堆積が、Ｂ、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、およびＳｎからなる群から選択される１つまたは複数の元素を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記窒素ラジカルが、窒素を含む気体から、フィラメント、プラズマ、または放射によって生成される、請求項１に記載の方法。
4. 前記水素を含む気体が、水素分子源から提供される、請求項１に記載の方法。
5. 前記水素分子源が、窒素ラジカル源と一体化されて、前記装置の少なくとも前記部分で窒素ラジカルおよび水素ラジカルを提供するための複合源が得られる、請求項４に記載の方法。
6. 前記複合源が、前記光学エレメント近傍に配置される、請求項５に記載の方法。
7. 前記装置が、リソグラフィ装置を含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記光学エレメントが、ミラー、格子、レチクル、およびセンサからなる群から選択される、請求項７に記載の方法。
9. 前記光学エレメントが、斜入射コレクタモジュールの一部分を形成する、請求項８に記載の方法。
10. 前記装置の雰囲気中で、前記雰囲気に関連する音速の約６０〜９９％の範囲で、少なくとも窒素ラジカルを含む気体の流れを生成するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
11. 前記装置の少なくとも一部分でメタンを提供するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
12. 装置であって、
    光学エレメントと、
    前記装置の少なくとも一部分で、水素を含む気体を提供する第１の入口と、
    前記水素を含む気体から水素ラジカルを生成するために、前記装置の前記部分に窒素ラジカルを提供する第２の入口とを含む、装置。
13. 前記第２の入口が、窒素ラジカル源の一部分を形成し、前記源が、フィラメント、プラズマ、および放射からなる群から選択される、請求項１２に記載の装置。
14. 前記第１の入口が、水素分子源の一部分を形成し、前記源が、前記窒素ラジカル源と一体化された、請求項１２に記載の装置。
15. 前記装置が、リソグラフィ装置を含む、請求項１４に記載の装置。
16. 前記光学エレメントが、ミラー、格子、レチクル、およびセンサからなる群から選択される、請求項１２に記載の装置。
17. 少なくとも前記窒素ラジカル源が、前記装置の雰囲気中で、前記雰囲気に関連する音速の約６０％〜９９％の範囲で窒素気体の流れを生成する、請求項１２に記載の装置。
18. リソグラフィ装置であって、
    放射ビームを調整する第１の光学エレメントを含む照明システムと、
    パターニングデバイスを支持する支持体であって、前記パターニングデバイスが、パターニングされた放射ビームを形成するために、放射ビームの断面にパターンを与える、支持体と、
    基板を保持する基板テーブルと、
    前記パターニングされた放射ビームを前記基板のターゲット部分上へ投影する第２の光学エレメントを含む投影システムと、
    水素を含む気体と、
    前記第１の光学エレメントおよび／または前記第２の光学エレメントの少なくとも表面から堆積を除去するために、前記水素を含む気体から水素ラジカルを生成する窒素ラジカル源とを含む、リソグラフィ装置。
19. 前記窒素ラジカル源が、フィラメント、プラズマ、および放射からなる群から選択される、請求項１８に記載のリソグラフィ装置。
20. 水素を含む気体源をさらに含み、前記源が、前記窒素ラジカル源と一体化された、請求項１８に記載のリソグラフィ装置。
21. 前記水素を含む気体源の気体出口が、前記窒素ラジカル源の気体出口のすぐ近傍に配置された、請求項２０に記載のリソグラフィ装置。
22. 少なくとも前記窒素ラジカル源が、清浄化されるべき前記表面のすぐ近傍に配置された、請求項１８に記載のリソグラフィ装置。
23. 前記第１の光学エレメントおよび／または前記第２の光学エレメントが、ミラー、格子、レチクル、およびセンサからなる群から選択される、請求項１８に記載のリソグラフィ装置。
24. 前記光学エレメントがＲｕ表面を含む、請求項１８に記載のリソグラフィ装置。
25. メタン源をさらに含む、請求項１８に記載のリソグラフィ装置。
26. 前記表面が、Ｓｉ_３Ｎ_４コーティングを備える、請求項１８に記載のリソグラフィ装置。
27. 前記堆積が、Ｂ、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、およびＳｎからなる群から選択される１つまたは複数の元素を含む、請求項１８に記載のリソグラフィ装置。
28. 前記照明システムが、斜入射コレクタを含む、請求項１８に記載のリソグラフィ装置。
29. 少なくとも前記窒素ラジカル源が、前記装置の前記雰囲気中で、前記雰囲気に関連する音速の約０．６０〜０．９９の範囲で、窒素気体の流れを生成する、請求項１８に記載のリソグラフィ装置。
30. デバイスを製造する方法であって、
    リソグラフィ装置を使用して、パターニングされた放射ビームを基板上へ投影するステップと、
    前記リソグラフィ装置の雰囲気中に窒素ラジカルを提供して、前記雰囲気中に存在する水素を含む気体と相互作用させ、水素ラジカルを生成して、前記リソグラフィ装置の光学エレメントの表面から堆積を除去するステップとを含む、方法。
31. 前記雰囲気にメタンを加えるステップをさらに含む、請求項３０によるデバイスを製造する方法。

Images