JP2011512684A - 極紫外線放射を使用すると共にゲッター材料を含む揮発性有機化合物吸収部材を有するリソグラフィー装置 - Google Patents

Abstract

極紫外線放射を使用すると共に、リソグラフィー装置（１０）の処理チャンバー（１３）に配置されるゲッター材料を含む炭化水素吸収部材を有する、前記装置が開示される。

Description

この発明は、極紫外線放射を使用すると共にゲッター材料を含む揮発性有機化合物（ＶＯＣｓ）吸収部材を有する、リソグラフィー装置に関する。

リソグラフィーは、集積回路を形成する部品の形状を形成するために集積回路の製造に使用される技術であり、この技術は、マイクロメカニカルシステム（その分野でＭＥＭｓとして既知）の製造工程のように、他の類似の製造工程においても使用される。この発明を説明するために、本記載では、集積回路（ＩＣｓとして既知）の製造について参照されるが、この発明は、リソグラフィー技術を使用する全ての製造工程において用いられることができる。

ＩＣｓの製造において、所定の波長での放射に曝すとその化学的挙動（例えば所定の溶媒においてのその溶解度）を変えることが可能になる特徴を示す高分子材料のフィルムは、一般的にシリコン又は他の半導体材料である１枚の支持材料の上に位置決めされ、又は液体の先駆体から形成される。高分子フィルムの部分のみに適切な放射で選択的に照射することによって、高分子フィルムは、溶媒によって後に攻撃されることが可能にするようなやり方で局所的に影響を被る（また、反対も可能であり、すなわち、フィルムそれ自体が溶媒によって攻撃されることが可能であり、放射処理がそのレジスタント（ｒｅｓｉｓｔａｎｔ）の代わりとなる。）。選択的な照射処理の後に、溶媒の化学的攻撃に影響を受ける状態にされた（又は影響を受ける状態を保持した）部分は、溶媒での処理によって取り除かれ、支持する表面の所望の部分のみを露出する。次いで、これらの部分上で、物理蒸着（ＰＶＤ、この分野で“スパッタリング”としてより一般的な技術として既知）、化学蒸着（ＣＶＤ）、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）などの技術により、導電材料又は絶縁材料などの所望の特徴を有する材料の局所的な積層体を形成することが可能である。あるいは、支持する表面の露出された部分は、例えば化学的攻撃により、支持体自体の表面に適切な形状の凹部を形成するために侵食性の処理を受けてもよい。高分子フィルムの位置決め又は積層の後の交互のサイクルによって、支持体の露出された部分又はその侵食部において、選択的にその部分の除去をし、所望の材料の“配線（ｔｒａｃｅ）”を積層することにより、集積回路の所望の構造が、最終的に製造される。

製造コストを減少するために、かつ、ますます小型の電気製品のための市場の要求に応えるために、集積回路を形成する部品の典型的な寸法は、時とともに減少を続けている。現在のリソグラフィーの技術により得られたＩＣ部品の最小の寸法は、約１００ナノメートル（ｎｍ）であるが、ＩＣｓの次世代への移行はすでに進行中であり、次世代のＩＣ部品の最小の寸法は、おおよそ３０ｎｍになるだろう。

ますます小さい形状及び構造を形成できるように、リソグラフィー作用の間中、これらの形状の寸法に匹敵する、さらに短い波長の放射を使用することが必要である。ＩＣｓの主な製造業者は、おおよそ１３．５ｎｍである次世代のＩＣｓの製造のために使用される新しい波長の規格を定義した。この値は、この分野で極紫外線（又はＥＵＶ）として定義される、さらに短い波長の紫外線放射の範囲内である。したがって、この分野で、これらの放射を使用するリソグラフィーは、“極紫外線リソグラフィー”又は略称ＥＵＶＬとして既知である。

これまで用いられたリソグラフィーの技術は、いくつかの気体、液体又は固体が透明である波長を使用した。したがって、リソグラフィーのシステムを形成した材料を適切に選択することにより、気体媒体（例えば浄化された空気）で生じる放射源から高分子フィルムへの紫外線放射の光路と、適切なレンズによる屈折によってのみ本質的に生じる放射の偏向及びフォーカスとを得ることが可能であった。ＥＵＶＬを用いることによって、もはやこれは可能ではない。ＥＵＶ波長が、全ての材料によってほとんど完全に吸収されるからである。したがって、ＥＵＶＬにおいて、放射の光路は、真空のチャンバーの内部において、かつ、反射要素（鏡、単色光分光器等）を使用することによってのみ画定されることができる。

現在開発中のＥＵＶＬ装置は、１つのチャンバーから他のチャンバーへの放射の通過のための小さな開口部を介してのみ各他のチャンバーと接続される様々な主チャンバーを具備する。通常、ＥＵＶ放射源（一般的に、レーザー又は放電によって発生されるプラズマ）と、放射源によって放射される放射の一部を集めると共に好ましい方向に沿って放射を指向させる集光器とが、第１のチャンバーに配置される。中間のチャンバーには、第１のチャンバーから出る光線をフォーカスすると共に方向づけるための要素の一部がある（例えば、単色光分光器、及び単色光分光器からの放射を方向づけるための反射要素のシステム。）。最後に、以下で“処理チャンバー”と定義される最後のチャンバーには、放射により処理されるための高分子フィルムを保持する、好ましくは半導体材料で作られる支持体上への放射をフォーカスするための最終反射要素と、前記支持体がその上に固定されるサンプルホルダーであって、自由に、かつ、放射の入射方向に垂直な平面内で制御されるやり方で移動することができるサンプルホルダー（サンプルホルダーは“Ｘ−Ｙテーブル”として既知）とがある。ポンプシステムは、チャンバーの内部で要求される真空度を維持するために装置に接続され、一般的にターボ分子ポンプ又は低温ポンプを備える。要求される真空度は、個々のチャンバーで相違すると共に、処理チャンバーでの１０^−７Ｐａよりも低い残留圧力の要求値ほど、第１のチャンバーでの要求値は厳しくない。ＥＵＶＬ装置の或る実施例は、類似の装置の個々の部品及びそれらの機能のより詳細な説明のために参照される特許文献１において開示される。

ＥＵＶＬ装置に関連する課題は、処理チャンバーの中の揮発性有機分子の存在である。高いエネルギーの紫外線放射によって照射されるとき、これらの分子は、互いに反応し、又は好ましくは半導体材料で作られる支持体の表面と反応するおそれがあり、したがって、形成時において構造に組み込まれて残存し、その欠陥を引き起こすおそれがある、後の化学的処理に耐性を示す新規な種又は残留炭素が発生し、ひいては、製造廃棄物を生じるおそれがある。有機分子の分解及び炭素を基本とする層の積層体は、ＥＵＶ放射源から来る放射を反射するための役割を有する、処理チャンバーに存在する光学レンズ上にも起こるおそれがある。レンズの表面上の炭素層の存在は、それらの光反射率を減少させ、ひいては、基板に到達する放射強度を減少させる。ひいては、このことが、フォトリソグラフィーの効率と、全体的な製造収率とを減少させる。

ＥＵＶＬ装置の中で存在するおそれのある最も一般的なＶＯＣｓ汚染物質の中に、炭化水素がある。

ＥＵＶＬ装置は、チャンバーを高真空下に維持するために様々なポンプユニットを通常備えるが、支持体上の高分子フィルムの表面を横断する放射の走査は、高分子の分解及びその中にトラップされた溶媒分子の両方によってもたらされる有機分子の発生源である。したがって、これらの分子は、システムの最も臨界的な領域において形成され、放出される。

ＥＵＶＬ装置において真空を維持するために通常設けられるポンプシステムは、有機分子が発生される領域でもある支持体から遠く離れて通常位置決めされるので、これら種が支持体上で又は支持体と共に、所望でない反応をもたらすおそれがある前に、これらのシステムは、速くてかつ効果的なやり方でこれらの種を取り除くことができない。ＥＵＶＬ装置において、ターボ分子ポンプは、反射要素又はＸ−Ｙテーブルに振動を伝達するおそれがあり、それ故に走査精度を脅かすので、この領域にすでに存在するポンプをより近くに移動することができない一方で、低温ポンプは、これらが発生する高い温度勾配に起因してそのシステムに機械変形を引き起こすおそれがあり、それ故に、この場合において、走査の不正確さをももたらす。

米国特許出願公開第２００６／０１７５５５８（Ａ１）号明細書 欧州特許第６５０６３９（Ｂ１）号明細書 欧州特許第６５０６４０（Ｂ１）号明細書 欧州特許第９１０１０６（Ｂ１）号明細書 欧州特許第９１８９３４（Ｂ１）号明細書 欧州特許第７１９６０９（Ｂ１）号明細書 欧州特許出願公開第１６００２３２（Ａ１）号明細書 欧州特許出願公開第１８２１３２８（Ａ１）号明細書 欧州特許第９０６６３５（Ｂ１）号明細書 国際公開第２００６／１０９３４３（Ａ２）号公報

したがって、この発明の目的は、処理チャンバーの中の無機揮発性分子の存在の課題を解消し又はとりあえず最小化することが可能である、極紫外線放射を使用するリソグラフィー装置を提供することにある。

この発明によれば、この目的は、処理チャンバーの内部又はそれに接続される適切な空間内においてゲッター要素を備えるＶＯＣ吸収部材を有することによって特徴付けられる、極紫外線放射を使用するリソグラフィー装置によって達成される。

本願発明者は、Ｈ_２，Ｏ_２，Ｈ_２Ｏ，ＣＯ及びＣＯ_２のような単純なガス種を吸収するための２００〜３００℃の作用温度で真空技術において通常使用されるゲッター材料が、室温で炭化水素に特にかつ包括的に関連して、ＶＯＣｓを効果的に吸収することができることを確認した。このことは、ＥＵＶＬシステムの処理チャンバーにおいて支持体の近傍での使用のために特に適したゲッター材料（ゲッター材料のみで形成される、若しくは表面の上にこれら材料の積層をする物体、又は、本物のゲッターポンプ構造であるこれら）を含む要素を構成する。実際、既知であるように、ゲッター材料は、可動部品を有さず、したがって、振動がない気体吸収部材を製造することを可能にし、室温でＶＯＣｓを吸収する能力の確認は、システムの熱平衡を変更せず、ひいては、高分子フィルムを横切る紫外線放射の走査の不正確さをもたらすことなく、これらの材料が、高分子フィルムが配置される支持体、すなわち揮発性有機化合物の発生源のごく近くに位置決めされることが可能であるという事実を導く。

ＥＵＶＬ装置の一般的な形状を示す図。 ＥＵＶＬ装置の処理チャンバーにおいてゲッター部材を位置決めする第１の可能性を示す図。 ＥＵＶＬ装置の処理チャンバーにおいてゲッター部材を位置決めする他の可能性を示す図。 ＥＵＶＬ装置の処理チャンバーにおいてゲッター部材を位置決めするさらなる可能性を示す図。

この発明は、添付された図を参照して以下に説明される。

図において示される要素及び部材の寸法は、原寸ではなく、特に、好ましくは半導体で作られた支持体、高分子フィルム、又は図４で示されるゲッター積層体など、それらいくつかの厚さは、図の理解を助けるために大幅に増加させられた。

さらに、以下において、半導体材料で作られた支持体について参照されるが、これは、この発明を実施するための好ましい実施形態にすぎず、デバイスが、例えば絶縁材料又は非導電性材料である、支持体のための様々な型の材料を必要とし得る場合があってもよい。

図１は、概略的にかつ非常に単純化されたやり方においてＥＵＶＬ装置を示す。
装置１０は、
ＥＵＶ放射源１１０と、
全ての方向について放射源から放射される放射の部分を収集して、放射を後のチャンバーに方向づける、集光器１１１と
を有する第１のチャンバー１１と、
放射源から放射された周波数帯から所望の波長を選択すると共に、後のチャンバーへ単色放射を方向づける単色光分光器１２０
を含む第２のチャンバー１２と、
半導体材料で作られた支持体上に配置された高分子フィルムの上に再現されるデザインを有するマスク１３１を保持するサンプルホルダー１３０と、
少なくとも１つの反射要素１３２（しかし、一般的に複数の反射要素が設けられる。例えば、特許文献１の図２参照。）と、
電動部材１３４により移動される“Ｘ−Ｙ”テーブル１３３と
を含む処理チャンバー１３と、
を具備する。
テーブル１３３上に、半導体材料で作られる支持体１３５が配置され、支持体１３５上に、放射によって影響を被る高分子フィルム１３６が存在し、図１の文字Ｒは、ＥＵＶ放射の経路を示す。

この発明によれば、ゲッター部材は、処理チャンバーの中で、有機分子の源に最も近い領域に配置される。

図２は、処理チャンバーにゲッター部材を導入するための第１の可能なやり方を示す。この場合において、この部材は、真のゲッターポンプである。図は、破線図で示し、壁２０によって画定される処理チャンバー１３の一部を概略的に示す。壁には、ゲッターポンプ２２をチャンバーに接続するための開口部２１が設けられ、ポンプは、例えば、多孔質ゲッター材料で作られる複数のディスク２４が固定される中央支持体２３から構成される。支持体２３は、開口部２１を閉じるフランジ２５に固定され、かつ、ポンプの位置をも固定する。ゲッターポンプは、例えば、特許文献２、特許文献３又は特許文献４において示される型の他の構造を有してもよい。図２において、ポンプは、壁２０に取り付けられて示されおり、チャンバーの内部に向いたゲッター構造を有しているが、反対の配置を使用すること、すなわちチャンバー１３の外部であるが、開口部２１を介してチャンバー１３と連通する側方の小チャンバーにゲッターポンプを配置することもまた可能である。この第２のやり方では、例えばゲッターポンプを交換、又はその再活性処理を行うことが必要とされるとき、開口部２１を閉じると共に処理チャンバーから側方のチャンバーを隔離するためのバルブを設けることも可能である。

図３は、処理チャンバーにゲッター部材を導入するための第２の可能なやり方を示す。この場合においても、ゲッター材料は、ポンプ３１の形でチャンバー１３（壁３０によって画定される）の中へ導入される。ポンプは、中空円筒の形状を有し、放射Ｒの同軸上であると共に、“Ｘ−Ｙ”テーブル１３３の近傍に配置される。ポンプ３１は、フレーム３２（一般的に金属製）と、多孔質ゲッター材料で作られる孔を空けられた複数のディスク３３から構成される。ディスクは、フレーム３２に単純に固定されて示されているが、ディスクがフレーム３２に挿入される自立構造を形成するために金属部材により固定される、より精巧な解決策を用いることが明らかに可能である。加えて、ゲッター材料部材の形状は、示されたものと異なってもよく、例えば、特許文献２に開示されるような平面の放射状に配置されるゲッター部材に基づいた形状、又は特許文献５に開示されるような正弦曲線のゲッター部材に基づいた形状、又はこの目的のために適切な他の如何なる形状を使用してもよい。好ましくは、ゲッター材料粒子がテーブル１３３又はフィルム１３６の上に落下することを避けるために、上方に立っているゲッター部材から分離するおそれのある、見込まれるこれらの粒子を収容するのに適した容積部３４を形成するように、フレームの下部は、成形される。

如何なる適切な中空のコンテナーが同じ目的及び機能を果たすであろうけども、この中空円筒構造が好ましいものである。

最後に、図４は、処理チャンバーへゲッター部材を導入するさらなる可能なやり方を示す。この場合において、吸収部材は、一般的な金属表面上にゲッター材料の積層体から構成される。図４は、放射Ｒの同軸上で、“Ｘ−Ｙ”テーブル１３３の近傍に配置される、好ましくは円筒形状をした、中空体４３の内壁に配置されるゲッター材料積層体４２から構成される部材４１を示す。この場合も、これらの粒子がテーブル１３３又はフィルム１３６の上に落下することを避けるために、かつ、積層体４２からおそらく分離される粒子を保持するために、“引き出し（ｄｒａｗｅｒ）”（図において示されない容器）を形成するように中空体４３の下部を成形することが可能である。しかしながら、積層体４２がスパッタリングにより得られるとき、この技術により得られる積層体は、一般的に小型であり、粒子を発生しないので、この解決策に頼る必要はない。

製造段階が処理チャンバーで行われる間中、ゲッター部材及びポンプは、室温下で作動する。しかしながら、これらの条件において、ゲッター材料の表面のみが使用され、それにより、表面は、数時間の作用の後に飽和され、その役割をもはや果たすことができない。したがって、ゲッター材料の吸収能力を定期的に再活性化するためのゲッター部材又はポンプのための加熱要素（図において示されていない）の存在を予見することが可能であり、ゲッター材料の再活性化は、装置を修理するために必要とされる製造工程の中断の間中に行われてもよい。

そのような加熱要素が存在するとき、ゲッター要素を加熱要素に固定することなく加熱要素の周りに配置するのが有利な構成と考えられるが、加熱要素は、ゲッターポンプのゲッター要素を固定するためにもまた使用されてもよい。これらのタイプのゲッターポンプは、「ＣａｐａｃｉＴｏｒｒ（登録商標） Ｄ２０００ ＭＫ５ ゲッターポンプ」として本願出願人により販売されている。

この発明のために適切なゲッター材料は、チタニウム、ジルコニウム、バナジウム、ニオビウム又はハフニウムの中から選ばれた単一の金属で構成されてもよく、又は、多くの金属で形成される組成を有してもよい。単一の金属の場合、単一の金属は、好ましくはチタニウム又はジルコニウムである。複数の金属材料の場合、複数の金属は、チタニウム及びジルコニウムの両方又は一方を基礎にした、Ｚｒ−Ｆｅ，Ｚｒ−Ｎｉ，Ｚｒ−Ａｌ，Ｚｒ−Ｖ−Ｆｅ，Ｚｒ−Ｃｏ−Ａ合金（ここでＡは、イットリウム、ランタン及び希土類元素の中から選択される１又は複数の元素を指す）又はＺｒ−Ｔｉ−Ｖ合金のような、遷移元素と、希土類元素と、アルミニウムとの中から選ばれる少なくとも１つの他の元素を含む合金が一般的にある。

ゲッター材料の収着速度（率）を増加するために、ゲッター材料は、高い比表面積（すなわち、材料１グラムあたりの材料の表面積）を有する形をなすことが好ましい。この条件は、例えば特許文献６又は特許文献７で説明される技術による、高多孔質ゲッター材料体を製造することによって達成され得る。あるいは、特許文献８で説明される技術により、又は特許文献９で説明されるようなスパッタリングによって、適切に整形された表面上に形成されるゲッター材料積層体を用いることが可能である。スパッタリングによってゲッター材料の積層を行うとき、不均一又は荒い表面上に積層体を形成することと、特許文献１０の教示、すなわち、スパッタリングチャンバーの中の希ガス（通常はアルゴン）の圧力が金属層の積層のために通常用いられる値よりも高く、かつ、ターゲットに印加される電力がその技術において通常使用される値よりも低い電力を用いることとの両方又は一方の条件下で作動させることによって、積層体の表面積を増加することが可能である。

Claims (13)

1. 極紫外線放射を使用するリソグラフィー装置（１０）において、
   処理チャンバー（１３）内に、又は適切な開口部により処理チャンバー（１３）に接続される適切な空間内に配置される、ゲッター材料を含む揮発性有機化合物（ＶＯＣｓ）吸収部材（２２；３１；４１）を有する
   ことを特徴とするリソグラフィー装置（１０）。
2. 前記ＶＯＣｓ吸収部材は、ゲッターポンプ支持体（２３）を具備するゲッターポンプ（２２）であり、
   前記ゲッターポンプは、処理チャンバーの壁（２０）に形成される開口部（２１）を通して処理チャンバー（１３）に挿入されると共に、前記ゲッターポンプ支持体（２３）を支持するフランジ（２５）により前記壁に接続される、
   請求項１に記載の装置。
3. 前記ＶＯＣｓ吸収部材は、処理チャンバーの外部であるが、前記開口部を介して処理チャンバーと連通する側方チャンバー内に配置されるゲッターポンプである、
   請求項１に記載の装置。
4. 前記ＶＯＣｓ吸収部材は、ゲッター材料で作られる複数のディスク（２４）から構成されると共に中央ゲッターポンプ支持体（２３）に固定されるゲッターポンプ（２２）である、
   請求項１に記載の装置。
5. 前記ＶＯＣｓ吸収部材は、ゲッター材料で作られる複数のディスク（２４）と、加熱要素とを具備するゲッターポンプ（２２）であり、
   前記ゲッターディスクは、前記加熱要素に固定される、
   請求項１に記載の装置。
6. 前記ＶＯＣｓ吸収部材は、ゲッター材料で作られる複数のディスクと、加熱要素とを具備するゲッターポンプであり、
   前記ゲッターディスクは、前記加熱要素に固定されることなく、前記加熱要素の周辺に配置される、
   請求項１に記載の装置。
7. 前記ＶＯＣｓ吸収部材は、処理チャンバー内において、紫外線放射と同軸に、かつ、支持体の支持部材の近傍に配置される、中空コンテナーの形状を有するゲッターポンプ（３１）であり、支持体の上に、放射により影響を被る高分子フィルムが存在する、
   請求項１に記載の装置。
8. 前記中空コンテナーが円筒形である、
   請求項７に記載の装置。
9. 前記ゲッターポンプは、ゲッター材料で作られ孔が空けられた複数のディスク（３３）が内部に存在する、円筒形のフレーム（３２）を具備する、
   請求項８に記載の装置。
10. 前記ゲッターポンプは、ゲッター材料で作られ放射状に配置される複数かつ平坦な部材が内部に存在する、円筒形のフレームを具備する、
    請求項８に記載の装置。
11. 前記ＶＯＣｓ吸収部材は、金属の表面上のゲッター材料の積層体である、
    請求項１に記載の装置。
12. 前記ＶＯＣｓ吸収部材（４１）は、紫外線放射と同軸に、かつ、支持体の支持部材の近傍に配置される中空体（４３）の内壁にゲッター材料の積層体（４２）から構成され、支持体の上に、放射により影響を被る高分子フィルムが存在する、
    請求項１１に記載の装置。
13. ゲッター材料は、チタニウム、ジルコニウム、バナジウム、ニオビウム若しくはハフニウム、又は、遷移元素と、希土類元素と、アルミニウムとの中から選択される少なくとももう１つの元素を含むチタニウム及びジルコニウムの両方若しくは一方を基にした合金の中から選択される、
    請求項１に記載の装置。

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