JP2009070982A - 飛散粒子除去装置、飛散粒子の低減方法、光源装置、照明光学装置、露光装置及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 飛散粒子を効率良く除去することで、光学系の光学性能の低下を防止する。
【解決手段】 プラズマを生成したときに発生する飛散粒子を除去する飛散粒子除去装置において、プラズマから放射されるＥＵＶ光の光路内に配置された電極板と、ＥＵＶ光の光路外に配置され、電極板に正電圧又は負電圧を印加する電圧印加部と、を備えたことを特徴とする。また、電極板は、ＥＵＶ光の光路に対して交差するように配置される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、プラズマを生成したときに発生する飛散粒子を除去する飛散粒子除去装置、飛散粒子の低減方法、また、飛散粒子除去装置を備えた光源装置、照明光学装置及び露光装置、さらには電子デバイスの製造方法に関する。

従来、半導体プロセスの微細化に伴う光リソグラフィー技術に対する要求が高まってきている。周知のように、光リソグラフィー技術は、マスク（レクチル）に形成された回路パターンをレジストが塗布されたウェハ基板に露光する技術であり、このような光リソグラフィー技術に用いられる光源としてＥＵＶ（Extreme Ultra Violet）光源が挙げられる。最近では、ＥＵＶ光源を用いた露光装置が提案されている（特許文献１など）。

ＥＵＶ光源としては、真空中でレーザ光をターゲット材料に照射することで生成されるプラズマを利用するレーザ励起型の光源や、放電によって生成されるプラズマを利用する放電型の光源などが挙げられる。
特許第3696163号公報

しかしながら、このようなＥＵＶ光源では、プラズマを生成する際にデブリ（debris）と呼ばれる飛散粒子が発生してしまい、これら飛散粒子がマスクを傷つける、又はＥＵＶ光源とマスクとの間に配置された光学系に付着して、光学系の性能を低下させるなどの問題がある。

本発明は、上述した課題を解決するために発明されたものであり、飛散粒子を効率良く除去又は低減することで、光学系の光学性能の低下を防止することができるようにした飛散粒子除去装置、飛散粒子の低減方法、光源装置、照明光学装置、露光装置及び電子デバイスの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の飛散粒子除去装置は、プラズマを生成したときに発生する飛散粒子を除去する飛散粒子除去装置において、前記プラズマから放射されるＥＵＶ光の光路内に配置された電極板と、前記ＥＵＶ光の光路外に配置され、前記電極板に正電圧又は負電圧を印加する電圧印加部と、を備えたことを特徴とする。

また、前記電極板は、前記ＥＵＶ光の光路に対して交差するように配置されることを特徴とする。

また、前記電極板は、複数の微小な開口部を有するメッシュ状で構成されることを特徴とする。

また、前記電極板は、少なくとも１つの開口部を有することを特徴とする。

また、前記ＥＵＶ光の光路外に配置され、正電圧又は負電圧が印加された回収部をさらに備えることを特徴とする。

また、前記回収部は、前記ＥＵＶ光の進行方向に対して、前記電極板よりも上流に配置されることを特徴とする。

また、本発明の飛散粒子の低減方法は、プラズマを生成したときに発生する飛散粒子を除去する飛散粒子の低減方法において、前記プラズマから放射されるＥＵＶ光の光路内に配置された電極板に正電圧又は負電圧を印加する第１工程と、前記プラズマを生成したときに発生する飛散粒子を前記電極板によって除去する第２工程と、を備えたことを特徴とする。

また、前記第２工程は、前記飛散粒子を前記ＥＵＶ光の進行方向とは異なる方向へ偏向させることを含むことを特徴とする。

また、前記飛散粒子を除去する回収部に正電圧及び負電圧を印加し、前記飛散粒子を前記ＥＵＶ光の光路外へ除去する工程をさらに含むことを特徴とする。

また、本発明の光源装置は、上記記載の飛散粒子除去装置と、供給されたターゲット材料からプラズマを生成することで、当該プラズマから発生するＥＵＶ光を放出するプラズマ生成部と、を備えたことを特徴する。

また、本発明の照明光学装置は、上記記載の飛散粒子除去装置と、供給されたターゲット材料からプラズマを生成することで、当該プラズマから発生するＥＵＶ光を放出するプラズマ生成部と、少なくとも１つの照度均一化素子を備えた照明光学系とを備えることを特徴とする。

また、上記の照明光学装置であって、前記飛散粒子除去装置は、前記ＥＵＶ光の光路内で、且つ照度均一化素子よりも上流側に配置されることを特徴とする。

また、本発明の露光装置は、上記記載の飛散粒子除去装置と、供給されたターゲット材料からプラズマを生成することで、当該プラズマから発生するＥＵＶ光を放出するプラズマ生成部と、前記ＥＵＶ光を被照射面に照射する照明光学系と、前記被照射面を介した前記ＥＵＶ光を感光性基板に投影する投影光学系と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明の露光装置は、ＥＵＶ光で被照射面を照明する、上記記載の照明光学装置と、前記被照射面を介した前記ＥＵＶ光を感光性基板に投影する投影光学系と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明の電子デバイスの製造方法は、リソグラフィー工程を含む電子デバイスの製造方法であって、前記リソグラフィー工程において、上記記載の露光装置を用いることを特徴とする。

本発明によれば、プラズマを発生させることで生成される飛散粒子を効率良く除去又は低減することで、飛散粒子に起因する光学系の光学性能の低下を防止することができる。ひいては、露光装置のスループットを向上させることができる。

図１は、本発明の実施形態における露光装置１０の構成を示す機能ブロック図、図２は、露光装置１０に用いられる光学系の構成を示す説明図である。なお、図２においては、光源装置１２としては集光ミラー５６のみを示し、他の箇所は省略して示している。この露光装置１０は、真空チャンバ１１と、この真空チャンバ１１に取り付けられる光源装置１２を備えている。この真空チャンバ１１の内部には、レチクルステージ１５、ウェハステージ１６が設けられる他に、光源装置１２からのＥＵＶ光をレチクル１９（被照射面）に照明する照明光学系１７と、レチクル１９で反射したＥＵＶ光をウェハステージ１６に保持される感光性基板２０に投影する投影光学系１８とが設けられている。

ここで、レチクル１９は、レチクルステージ１５に吸着などによって保持され、レジストが塗布されたウェハなどの感光性基板２０は、ウェハステージ１６に吸着保持されている。また、レチクルステージ１５とウェハステージ１６とは、投影光学系１８の投影倍率に合わせた速度でそれぞれ移動する。なお、レチクルステージ１５及びウェハステージ１６は、それぞれ制御装置２１によって作動制御される。

照明光学系１７は、たとえば、コリメータミラー２５、フライアイミラー（照度均一化素子）２６，２７及び反射ミラー２８、２９を有している。光源装置１２から照射されるＥＵＶ光は、コリメータミラー２５で反射され略平行光束にされる。コリメータミラー２５を介したＥＵＶ光は、フライアイミラー２６，２７の順で反射され、レチクル１９の照明領域をほぼ均一に照明する。

投影光学系１８は、ＥＵＶ光を反射する多層膜を備えた、例えば４つの反射ミラー３０〜３３を有している。レクチル１９にて反射されるＥＵＶ光は、これらミラー３０〜３３に順次反射されながら、感光性基板２０に集光される。

光源装置１２は、例えばＹＡＧレーザ装置のようなレーザ装置４０、レーザ光学系４１、プラズマ生成部４２を有している。また、レーザ光学系４１は、例えば２枚の反射ミラー４５，４６とレンズ４７とから構成される。レーザ装置４０からのレーザ光は、反射ミラー４５，４６により反射された後、レンズ４７により後述する真空チャンバ５５の内部に導かれる。

プラズマ生成部４２は、ターゲット材料５０をプラズマ化し、ＥＵＶ光を発生させる。このプラズマ生成部４２は、内部が真空状態に維持される真空チャンバ５５を備えている。なお、ターゲット材料５０としては、例えば液体、気体或いは固体のＸｅ、ＳｎやＳｎ化合物などが挙げられる。

この真空チャンバ５５の内部には、ＥＵＶ光を反射する集光ミラー５６と、ＥＵＶ光を検出するＥＵＶ光検出器５７が配置される。真空チャンバ５５の上部には、ターゲット材料５０を供給するターゲット供給部６０が配置される。このターゲット供給部６０は、真空チャンバ５５の内部に差し込まれたノズル６０ａを備えている。このノズル６０ａを介してターゲット材料５０が供給される。なお、このターゲット供給部６０と、上述したレーザ装置４０とは、光源制御装置６１によって制御される。この真空チャンバ５５の下部には、ターゲット材料５０を回収する回収部６２が設けられている。

また、真空チャンバ５５の側部には、レーザ光学系４１によって導光されるレーザ光を真空チャンバ５５の内部に導くレーザ導入窓５５ａが設けられている。さらに、このレーザ導入窓５５ａとは反対側には、集光ミラー５６によって集光されたＥＵＶ光の光路５５ｂが設けられている。この光路５５ｂを介してＥＵＶ光が、照明光学系１７へと導かれる。

さらに、例えば、真空チャンバ５５の内部に設けられた集光ミラー５６と、照明光学系１７のコリメータミラー２５との間には、デブリ除去装置７０が設けられている。このデブリ除去装置７０は、ターゲット材料５０にレーザ光を集光してプラズマを生成したときに発生したデブリ９２（図５参照）を除去する装置である。

図３に示すように、本実施形態におけるデブリ除去装置７０は、電極板７１と、電圧印加部７２とから構成される。電極板７１は、ＥＵＶ光の光軸Ｌ１に直交するように配置されている。電圧印加部７２は、電極板７１に例えば１００Ｖの正電圧を印加する。これにより、電極板７１は陽極となる。なお、電極板７１をＥＵＶ光の光軸Ｌ１に直交するように配置しているとしているが、これに限定されるものではなく、デブリを除去又は低減できるように配置されていれば良いので、必ずしも電極板７１を光軸Ｌ１に直交させる必要はなく、電極板７１を光軸Ｌ１に交差させるように配置してもよいし、ＥＵＶ光の光路又はＥＵＶ光の進行方向に略直交又は交差するように配置してもよい。

図４に示すように、電極板７１は、例えば正六角形状の微小な開口部７１ａが複数設けられたメッシュ状の円板から構成される。電極板７１に複数の開口部７１ａが設けられていることで、ＥＵＶ光の透過率を下げることなく、ＥＵＶ光を通過させることができる。なお、開口部７１ａの形状は正六角形に限定される必要はなく、三角形状、四角形状であっても良いし、円形状や台形状であっても良い。また、例えば、上述のメッシュ（開口部７１ａ）のピッチ（所定方向の大きさ）は、１ｍｍ程度でよい。

上述した露光装置１０では、ターゲット供給部６０のノズル６０ａの先端から例えば液化Ｘｅなどのターゲット材料５０を間歇的又は連続的に噴出させる。噴出されたターゲット材料５０が所定の位置（集光ミラー５６の焦点）に到達したときに、レーザ装置４０からレーザ光が出射され、レーザ光学系４１のレンズ４７によってターゲット材料５０に集光される。レーザ光がターゲット材料５０に集光されることで、ターゲット材料５０をプラズマ化する。

さらに、プラズマ９０から放出されたＥＵＶ光は集光ミラー５６により集光され、真空チャンバ１１の内部に配置された照明光学系１７に導かれる。照明光学系１７から出射されたＥＵＶ光は、レチクルステージ１５に設けられたレチクル１９で反射される。そして、レチクル１９からの反射光は、投影光学系１８を介して、レジストが塗布されたウェハなどの感光性基板２０上に結像する。

上述したように、ターゲット供給部６０から噴出されたターゲット材料５０は、レーザ光によってプラズマ化される。このプラズマ化されるときに、デブリ９２が発生し、このデブリ９２は、ＥＵＶ光の光路を浮遊する。ＥＵＶ光の光路を照明光学系１７に向けて浮遊するデブリ９２は、電極板７１の近傍に到達する。

図５は、デブリ９２が電極板７１の近傍まで到達した後のデブリの動きを示す説明図であり、例えばデブリ９２のうち、正に帯電されたデブリについては符号９２ａを付し、負に帯電されたデブリについては符号９２ｂを付して示している。電極板７１は陽極となるように正電圧が印加されていることから、正に帯電されたデブリ９２ａが電極板７１に向けて移動してくると、電極板７１とデブリ９２ａとが反発し、デブリ９２ａの移動方向が変化（偏向）する（例えば、電極板７１によってデブリ９２ａが押し返される）。したがって、正電圧又は負電圧が印加された電極板７１によって、電極板７１の周辺又はＥＵＶ光の光路中には不均一な電場が形成される。また、電極板７１の上流側で、ＥＵＶ光の光路から外れた箇所には、回収板７５が配置されており、この回収板７５は負電圧が印加されることで陰極として機能する。これにより、押し返された（偏向された）デブリ９２ａは、回収板７５に引きつけられた後、回収板７５に付着する。

一方、電極板７１の近傍まで移動してきたデブリ９２のうち、負に帯電されたデブリ９２ｂは電極板７１に引きつけられ、電極板７１に付着する。なお、電極板７１は、ＥＵＶ光の光軸Ｌ１に略垂直となるように配置されることで、ＥＵＶ光の光路を、ＥＵＶ光の進行方向に沿って移動するデブリ９２のうち、正に帯電されたデブリ９２ａをＥＵＶ光の進行方向とは異なる方向に押し返し、負に帯電されたデブリ９２ｂを付着させることになる。これにより、照明光学系１７に向けて移動するデブリ９２が正に帯電、又は負に帯電していたとしても、ＥＵＶ光の進行方向において照明光学系（図３においては、コリメータミラー２５）の上流側で、これらデブリ９２をＥＵＶ光の光路から効率良く除去又は低減することができる。

なお、例えば、正に帯電されたデブリ９２ａの光路中の移動速度が速く、正電圧が印加された電極板７１を通過してしまう可能性がある場合には、上流以外に下流にも回収板７５を配置することで、デブリを除去又は低減させることができる。

また、ＥＵＶ光の光路からデブリ９２を除去又は低減することで照明光学系１７への付着を防止でき、デブリ９２が光学系に付着することに起因する光学性能の低下を防止することができる。なお、電極板７１には複数の開口部７１ａが設けられていることから、電極板７１を通過するＥＵＶ光の光量の低下は無視できる。

以下、本発明に係る電子デバイスの製造方法の実施の形態の例を説明する。図６は、本発明の電子デバイス製造方法の一例を示すフローチャートである。この例の製造工程は以下の各主工程を含む。
（１）ウェハを製造するウェハ製造工程（又はウェハを準備するウェハ準備工程）
（２）露光に使用するマスクを制作するマスク製造工程（又はマスクを準備するマスク準備工程）
（３）ウェハに必要な加工処理を行うウェハプロセッシング工程
（４）ウェハ上に形成されたチップを１個ずつ切り出し、動作可能にならしめるチップ組立工程
（５）チップを検査するチップ検査工程
なお、それぞれの工程はさらにいくつかのサブ工程からなっている。

これらの主工程の中で、半導体デバイスの性能に決定的な影響を及ぼす主工程がウェハプロセッシング工程である。この工程では設計された回路パターンをウェハ上に順次積層し、メモリやＭＰＵとして動作するチップを多数形成する。このウェハプロセッシング工程は、以下の各工程を含む。
（１）絶縁層となる誘電体薄膜や、配線部、あるいは電極部を形成する金属薄膜等を形成する薄膜形成工程（ＣＶＤやスパッタリングなどを用いる）
（２）この薄膜層やウェハ基板を酸化する酸化工程
（３）薄膜層やウェハ基板などを選択的に加工するためにマスク（レクチル）を用いてレジストのパターンを形成するリソグラフィー工程
（４）レジストパターンに従って薄膜層や基板を加工するエッチング工程
（例えばドライエッチング技術を用いる）
（５）イオン・不純物注入拡散工程
（６）レジスト薄利工程
（７）さらに加工されたウェハを検査する検査工程
なお、ウェハプロセッシング工程は必要な層数だけ繰り返し行い、設計通り動作する電子デバイスを製造する。

本実施の形態である電子デバイスの製造方法においては、リソグラフィー工程に本発明の実施形態である露光装置１０を使用している。よって、微細な線幅のパターンの露光を行うことができると同時に、高スループットで露光を行うことができ、効率良く電子デバイスを製造することができる。

本実施形態では、デブリ除去装置７０を構成する電極板７１に正電圧を印加することで陽極として機能させているが、これに限定する必要はなく、電極板７１に負電圧を印加させて陰極として機能させることも可能である。この場合、電極板７１を陰極とすることで、負に帯電されたデブリ９２ｂが押し返されるが、正に帯電されたデブリ９２ａが電極板７１に付着する。また、回収板７５に正電圧を印加することで陽極とすることで、押し返されたデブリ９２ａを回収板７５に付着させることができる。この場合も、本実施形態と同様の効果を得ることができる。

本実施形態における電極板７１は、複数の微小な開口部を有する構成であるが、これに限定する必要はなく、少なくとも１つの開口部を有する構成であればよいし、ＥＵＶ光を透過可能であれば開口部はなくてもよい。

本実施形態では、レーザ光をターゲット材料５０に集光することでプラズマを発生させるレーザ励起型の光源装置１２としているが、これに限定されるものではなく、放電を用いてプラズマを発生させる放電型の光源装置を用いることも可能である。

本実施形態では、デブリ除去装置７０を集光ミラー５６と、照明光学系１７のコリメータミラー２５との間に配置した構成としているが、これに限定される必要はない。たとえば、デブリ除去装置７０を配置する位置は、ＥＵＶ光の進行方向において、コリメータミラー２５とフライアイミラー２６との間に配置してもよい。なお、デブリ除去装置７０をフライアイミラー２６よりも上流に配置すれば、本実施形態におけるデブリ除去装置７０によって、レチクル１９上でのＥＵＶ光の照度均一性が少し低下されたとしても、フライアイミラー２５によってレチクル１９上での高い照度均一性を保つことができる。

本実施形態では、露光装置１０にデブリ除去装置７０を配置した実施形態を示しているが、デブリ除去装置７０を有する光源装置１２を備えた露光装置１０であってもよい。また、この他に、本発明のデブリ除去装置を、本発明の光源装置１２と照明光学系１７とからなる照明光学装置に配置した状態で、露光装置に組み付けてもよい。

本実施形態では、ＥＵＶ光の進行方向において、電極板７１よりも上流側に、且つＥＵＶ光の光路から外れる位置に回収板７５を配置しているが、回収板７５を配置する位置は、ＥＵＶ光の進行方向において、電極板７１の近傍に配置されていれば良く、電極板７１よりも下流側に配置されてもよいし、図７に示すように、例えば電極板７１の上下又は左右に、電極板７１を挟み込むように二枚の回収板９６，９７を配置することも可能である。この場合も、本実施形態と同様に、電極板７１、二枚の回収板９６，９７のいずれか一方を陰極として、他方を陽極として機能させるように、それぞれ電圧を印加する。

本発明の露光装置の構成を示す機能ブロック図である。 露光装置に用いられる光学系の構成を示す説明図である。 デブリ除去装置の一例を示す概略図である。 電極板の一例を示す正面図である。 デブリの流れを示す説明図である。 電子デバイス製造方法の一例を示すフローチャートである。 回収板の配置の変形例を示す説明図である。

符号の説明

１０…露光装置，１２…光源装置，１５レチクルステージ，１６…ウェハステージ，１７…照明光学系，１８…投影光学系，１９…レチクル，２０…感光性基板，２５…コリメータミラー，２６，２７…フライアイミラー，４０…レーザ装置，４２…プラズマ生成部，７０…デブリ除去装置，７１…電極板，７２…電圧印加部，７５…回収板

Claims (15)

1. プラズマを生成したときに発生する飛散粒子を除去する飛散粒子除去装置において、
   前記プラズマから放射されるＥＵＶ光の光路内に配置された電極板と、
   前記ＥＵＶ光の光路外に配置され、前記電極板に正電圧又は負電圧を印加する電圧印加部と、
   を備えたことを特徴とする飛散粒子除去装置。
2. 請求項１記載の飛散粒子除去装置において、
   前記電極板は、前記ＥＵＶ光の光路に対して交差するように配置されることを特徴とする飛散粒子除去装置。
3. 請求項１又は２記載の飛散粒子除去装置において、
   前記電極板は、複数の微小な開口部を有するメッシュ状で構成されることを特徴とする飛散粒子除去装置。
4. 請求項１又は２記載の飛散粒子除去装置において、
   前記電極板は、少なくとも１つの開口部を有することを特徴とする飛散粒子除去装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の飛散粒子除去装置において、
   前記ＥＵＶ光の光路外に配置され、正電圧又は負電圧が印加された回収部をさらに備えることを特徴とする飛散粒子除去装置。
6. 請求項５に記載の飛散粒子除去装置において、
   前記回収部は、前記ＥＵＶ光の進行方向に対して、前記電極板よりも上流に配置されることを特徴とする飛散粒子除去装置。
7. プラズマを生成したときに発生する飛散粒子を除去する飛散粒子の低減方法において、
   前記プラズマから放射されるＥＵＶ光の光路内に配置された電極板に正電圧又は負電圧を印加する第１工程と、
   前記プラズマを生成したときに発生する飛散粒子を前記電極板によって前記ＥＵＶ光の進行方向とは異なる方向へ除去する第２工程と、
   を備えたことを特徴とする飛散粒子の低減方法。
8. 請求項７記載の飛散粒子の低減方法において、
   前記第２工程は、前記飛散粒子を前記ＥＵＶ光の進行方向とは異なる方向へ偏向させることを含むことを特徴とする飛散粒子の低減方法。
9. 請求項７又は８に記載の飛散粒子の低減方法において、
   前記飛散粒子を除去する回収部に正電圧及び負電圧を印加し、前記飛散粒子を前記ＥＵＶ光の光路外へ除去する工程をさらに含むことを特徴とする飛散粒子の低減方法。
10. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の飛散粒子除去装置と、
    供給されたターゲット材料からプラズマを生成することで、当該プラズマから発生するＥＵＶ光を放出するプラズマ生成部と、
    を備えたことを特徴する光源装置。
11. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の飛散粒子除去装置と、
    供給されたターゲット材料からプラズマを生成することで、当該プラズマから発生するＥＵＶ光を放出するプラズマ生成部と、
    少なくとも１つの照度均一化素子を備えた照明光学系と、
    を備えることを特徴とする照明光学装置。
12. 請求項１１に記載の照明光学装置であって、
    前記飛散粒子除去装置は、前記ＥＵＶ光の光路内で、且つ前記照度均一化素子よりも上流側に配置されることを特徴とする照明光学装置。
13. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の飛散粒子除去装置と、
    供給されたターゲット材料からプラズマを生成することで、当該プラズマから発生するＥＵＶ光を放出するプラズマ生成部と、
    前記ＥＵＶ光を被照射面に照射する照明光学系と、
    前記被照射面を介した前記ＥＵＶ光を感光性基板に投影する投影光学系と、
    を備えたことを特徴とする露光装置。
14. ＥＵＶ光で被照射面を照明する請求項１１又は１２に記載の照明光学系と、
    前記被照射面を介した前記ＥＵＶ光を感光性基板に投影する投影光学系と、
    を備えたことを特徴とする露光装置。
15. リソグラフィー工程を含む電子デバイスの製造方法であって、
    前記リソグラフィー工程において、請求項１３又は１４に記載の露光装置を用いることを特徴とする電子デバイスの製造方法。

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