JP3696201B2 - リソグラフィ装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、以下により構成されるリソグラフィ投影装置に関する。すなわち、− 放射線の投影ビームを供給する放射線システムと、
− 所望するパターンに従い投影ビームをパターン化するパターニング手段を支持する支持構造と、
− 基板を保持する基板テーブルと、
− パターン化されたビームを基板の目標部分に投影する投影システムとにより構成される。
【0002】
【従来の技術】
ここに使用する「パターニング手段」なる用語は、入射する放射線ビームに、基板の目標部分に作り出されるべきパターンと一致するパターンを有する断面を与えるために使用し得る手段にとして広義に解釈されるべきである。また、「ライトバルブ」なる用語もこうした状況下で使用される。一般的に、上記のパターンは、集積回路や他のデバイス(以下を参照)であるような、デバイスにおいて目標部分に作り出される特別な機能層に相当する。そのようなパターニング手段には以下が含まれる。すなわち、
− マスク。マスクの概念はリソグラフィにおいてよく知られているところであり、これには、様々なハイブリッドマスクタイプのみならず、バイナリマスク、交番位相シフトマスク、減衰位相シフトマスクといったようなマスクタイプも含まれる。放射線ビームにこのようなマスクを配置することにより、マスクに照射する放射線の、マスクパターンに従う選択的透過(透過性マスクの場合)や選択的反射(反射性マスクの場合)を可能にする。マスクの場合、その支持構造は一般的に、入射する放射線ビームの所望する位置にマスクを保持しておくことが可能な、かつ、必要な場合、ビームに相対的に運動させることの可能なマスクテーブルである。
− プログラマブルミラーアレー。このようなデバイスの一例として、粘弾性制御層および反射面を有するマトリクスアドレス可能面があげられる。こうした装置の基本的原理は、(例えば)反射面のアドレスされた領域は入射光を回折光として反射するが、アドレスされていない領域は入射光を非回折光として反射するといったことである。適切なフィルタを使用することにより、回折光のみを残して上記非回折光を反射ビームからフィルタすることが可能である。この方法において、ビームはマトリクスアドレス可能面のアドレスパターンに従ってパターン形成される。プログラマブルミラーアレーのまた別の実施形態では小さな複数のミラーのマトリクス配列を用いる。そのミラーの各々は、適した局部電界を適用することによって、もしくは圧電作動手段を用いることによって、軸を中心に個々に傾けられている。もう一度言うと、ミラーはマトリクスアドレス可能であり、それによりアドレスされたミラーはアドレスされていないミラーとは異なる方向に入射の放射線ビームを反射する。このようにして、反射されたビームはマトリクスアドレス可能ミラーのアドレスパターンに従いパターン形成される。必要とされるマトリクスアドレッシングは適切な電子手段を用いて実行される。上述の両方の状況において、パターニング手段は1つあるいはそれ以上のプログラマブルミラーアレーから構成可能である。ここに参照を行ったミラーアレーに関するより多くの情報は、参照までにここに引用を行うと、例えば、米国特許第US5,296,891号および同第US5,523,193号、並びに、PCT特許種出願第WO98/38597および同WO98/33096から得ることが出来る。プログラマブルミラーアレーの場合、上記支持構造は、例えばフレームもしくはテーブルとして具体化され、これは必要に応じて、固定式となるか、もしくは可動式となる。
− プログラマブルLCDアレー。このような構成の例が、参照までにここに引用を行うと、米国特許第US5,229,872号に開示されている。上記同様、この場合における支持構造も、例えばフレームもしくはテーブルとして具体化され、これも必要に応じて、固定式となるか、もしくは可動式となる。簡潔化の目的で、本文の残りを、特定の箇所において、マスクおよびマスクテーブルを必要とする例に限定して導くものとする。しかし、こうした例において論じられる一般的な原理は、既に述べたようなパターニング手段のより広範な状況において理解されるべきである。
【0003】
リソグラフィ投影装置は例えば、集積回路(IC)の製造において使用可能である。この場合、パターニング手段はICの個々の層に対応する回路パターンを生成する。そして、放射線感光原料(レジスト)の層が塗布された基板(シリコンウェーハ)上の目標部分(例えば1つあるいはそれ以上のダイから成る)にこのパターンを像形成することが出来る。一般的に、シングルウェーハは、投影システムを介して1つずつ順次照射される隣接目標部分の全体ネットワークを含んでいる。マスクテーブル上のマスクによるパターニングを用いる現在の装置は、異なる2つのタイプのマシンに区分される。リソグラフィ投影装置の一タイプでは、全体マスクパターンを目標部分に1回の作動にて露光することによって各目標部分が照射される。こうした装置は一般的にウェーハステッパと称されている。ステップアンドスキャン装置と称されている別の装置では、所定の基準方向(「スキャニング」方向)にマスクパターンを投影ビーム下で徐々にスキャニングし、これと同時に基板テーブルをこの方向と平行に、あるいは反平行にスキャニングすることにより、各目標部分が照射される。一般的に、投影装置は倍率係数M(一般的に、<1)を有することから、基板テーブルが走査される速度Vは、マスクテーブルが走査される速度の係数M倍となる。ここに記載を行ったリソグラフィデバイスに関するさらなる情報は、参考までにここに引用を行うと、例えば、米国特許第US6,046,792号から得ることが出来る。
【0004】
リソグラフィ投影装置を使用する製造工程において、パターン(例えばマスクにおける)は少なくとも部分的に放射線感光材(レジスト)の層で覆われた基板上に像形成される。この像形成ステップに先立ち、基板は、プライミング、レジスト塗布、およびソフトベークといったような各種の工程を経る。露光後、基板は、ポストベーク(PEB)、現像、ハードベーク、および結像フューチャの測定/検査といったような他の工程を通る。この工程の配列は、例えばICといったような素子の個々の層をパターン化するための基準として使用される。このようなパターン形成された層は、それから、全て個々の層を仕上げる目的である、エッチング、イオン注入(ドーピング)、メタライゼーション、酸化、化学機械的研磨等といった種々のプロセスを経る。数枚の層が必要とされる場合には、全体工程、もしくはその変形をそれぞれの新しい層に繰り返す必要がある。最終的に、素子のアレイが基板(ウェーハ)上に形成される。次に、これらの素子はダイシングやソーイングといったような技法で相互より分離される。それから個々の素子は、キャリアに装着されたり、ピンに接続されたりし得る。こうした工程に関するさらなる情報は、例をあげると、1997年にマグローヒル出版会社より刊行された、Peter van Zant著、「マイクロチップ製造:半導体処理に対する実用ガイド」という名称の書籍(“Microchip Fabrication:A Pratical Guide to Semiconductor Processing”)の第3版、ISBN0−07−067250−4より入手可能である。これは参考までにここに引用を行った。
【0005】
簡潔化の目的で、これより投影システムを「レンズ」と称するものとする。しかし、この用語は、例えば屈折光学システム、反射光学システム、および反射屈折光学システムを含むさまざまなタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。放射線システムはまた、放射線の投影ビームの誘導、成形、あるいは制御を行う、こうした設計タイプのいずれかに応じて稼動する構成要素も備える。そして、このような構成要素もまた以降において集約的に、あるいは単独的に「レンズ」と称する。さらに、リソグラフィ装置は2つあるいはそれ以上の基板テーブル(および/あるいは2つもしくはそれ以上のマスクテーブル)を有するタイプのものである。このような「多段」デバイスにおいては、追加のテーブルが並列して使用される。もしくは、1つあるいはそれ以上の他のテーブルが露光に使用されている間に予備工程が1つあるいはそれ以上のテーブルにて実行される。例えば、参考までに引用を行うと、ツインステージリソグラフィク装置について、米国特許第US5,969,441号および国際特許出願第WO98/40791号において記載がなされている。
【0006】
リソグラフィ装置において、基板上に像形成することが可能なフューチャのサイズは投影放射線の波長によって制限されている。より高密度のデバイスを有する、よって、より速い稼動速度の集積回路を作り出すために、より小さいフューチャの像形成が可能であるようにすることが望ましい。現在使用されているほとんどのリソグラフィ投影装置では水銀ランプあるいはエキシマレーザーにより生成される紫外線光を用いているが、13nmほどのより短い波長の放射線を用いることが提案されている。こうした放射線は極紫外線(EUV)または軟X線と称されており、可能なソースとして、例えば、レーザー生成プラズマソース、放電プラズマソース、あるいは電子ストレージ・リングからのシンクロトロン放射線が含まれる。
【0007】
典型的な放電プラズマソースにおいて、プラズマは放電により形成される。プラズマは圧縮され、それによって高度にイオン化され、かなりの高温に達し、EUV放射線の放射を生じる。EUV放射線を作り出すために使用される原料は一般にキセノンやリチウム蒸気であるが、クリプトン、錫、あるいは水蒸気といったような他のガスも使用され得る。しかし、これらのガスはEUV範囲内において放射線吸収が比較的高くなるか、もしくは、投影ビームのさらに下流にある光学系にダメージを与える。ゆえに、こうしたガスの存在はリソグラフィ装置の残り部分においては最小限に抑えられなくてはならない。放電プラズマソースは、参考までに記載すると、例えば、米国特許第5,023,897号、並びに同第5,504,795号において開示されている。
【0008】
レーザー生成プラズマソースにおいて、例えば(クラスター化された)キセノンのジェットがノズルより噴出される。ノズルからいくらか距離をおいて、ジェットは適した波長のレーザーパルスにより照射されて、EUV放射線を放射するプラズマを作り出す。水滴、氷粒子、リチウム、あるいは錫蒸気等といったような他の原料もまたノズルから噴出され、EUV生成に使用される。また別のレーザー生成プラズマソースにおいては、拡張された固体(あるいは液体)原料が照射され、EUV放射線のプラズマを作り出す。レーザー生成プラズマソースは、参考までに記載すると、例えば、米国特許第5,459,771号、同第4,872,189号、さらに同第5,577,092号において開示されている。
【0009】
上記におけるソースの共通の特徴は、これらのオペレーションにおいてソースの領域内、またはソースの領域付近にて、あるソースガスの、もしくは複数種のソースガス(蒸気も含む)のバックグラウンド圧力を誘導することである。ソースガスは、EUV生成のためにプラズマが作り出される、そうしたガスあるいは蒸気から成るだけでなく、例えば固体原料あるいは液体原料のレーザー照射によってソース稼動中に作り出されたガスや蒸気も含む。ソースガスは、EUV放射線の相当な吸収の原因となり、また、リソグラフィ装置の残りの部分に汚染およびダメージを与える原因となることから、ソースガスはそのソース領域に限定されるべきである。
【0010】
EUV放射線よりも高い波長を有する投影放射線を用いるシステムでは一般的に、透過性ウィンドウを使用してシステムの残りの部分からソースに存在するガスを分離する。これらのウィンドウはソースから出るガスの動きをブロックするが、投影ビームは通過する。しかし、EUV投影ビームと透過性ウィンドウの使用を可能にする、EUV放射線に対し十分に透過性のある材料はいまだ提案されていない。EUV装置のソースエリア内にガスを含ませるよう使用されている他のシステムにはアルゴンの逆流がある。このタイプのシステム例が、米国特許第5,023,897号において詳細記載されている。このタイプの装置においては、放射線ビームの方向とは逆の方向に、アルゴンがソース内にポンプ注入される。このシステムは、リソグラフィ装置の排気部分からソース内のガスを排出することを試みたものである。しかし、このシステムはソース内に乱流を発生させるため、装置の稼動に問題が生じる。さらに、アルゴンによりソース内に存在するガスの汚染が問題となる。プラズマソースにおいて一般的に使用されるガスであるキセノンは高価であり、ゆえにリサイクルがなされることが望ましい。しかし、ガスの混合からキセノンを再生成することは困難である。ゆえに、そのような逆流装置におけるアルゴンによるキセノンの汚染は、リサイクル工程に関わるコストに著しく加わってくる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、極紫外線の放電プラズマソースあるいはレーザー生成プラズマソースとの使用に適し、かつ、ソース内のあるいはソース付近のガスが、装置のさらに別の部分に入り込むのを制限するリソグラフィ装置を提供することを目的とする。
【0012】
【発明を解決するための手段】
本発明による当目的および他の目的は、
− 極紫外線のビームを作り出す、上記放射線システムの一部分であるプラズマソースと、
− (i)該プラズマソースと、(ii)該プラズマソースからのソースガスとを含んだ第一スペースと、
− ビームの開口を有するウォールにより該第一スペースと分かれた、該ソースガスとは異なるバッファガスを含んだ第二スペースとから成り、該第二スペースの圧力は該第一スペースの圧力よりも低いか、もしくはこれと同等であり、また、該投影ビームは該第一スペースと該第二スペースとを通過することに特徴を有する、冒頭の段落において特定したようなリソグラフィ装置において達成される。
【0013】
第二スペースにおけるバッファガスの存在は、第二スペースに向かうソースガスの動きを妨げる。さらには、第二スペースに入っているソースガスは、実際上、一般に継続的にリフレッシュされるバッファガスとともにポンプ排出される。このように、本発明の装置により、プラズマソースからのガスを実質上特定のスペース内に含ませ、装置の残り部分に入り込むのを制限することが可能である。よって装置を通過する投影ビームの透過率を上げ、さらに下流にある光学系の汚染やダメージを回避することが出来る。本発明は透過性ウィンドウや逆流システムの使用を必要とすることなく、上述の従来技術における方法に関わる問題を回避することが可能である。特に、ソースを含んだスペースに向かうバッファガスの動きが回避される。ゆえに、ソースにおいて使用されるガスは実質的に純粋なままであり、比較的安価に再利用のための再生成が可能となる。
【0014】
本発明のさらなる態様に基づいて、デバイスの製造方法が提供される。該デバイスの製造方法は、次のステップから成る。すなわち、
− 放射線感光材料の層により少なくとも部分的に覆われた基板を提供し、
− 放射線システムを用いて放射線の投影ビームを供給し、
− パターニング手段を用いて、投影ビームのその断面にパターンを与え、
− 放射線感光材料の層の目標部分に放射線のパターン化されたビームを投影するステップから成る。さらに、該デバイスの製造方法は、次の特徴を有する。すなわち、
− 上記放射線システムの一部であるプラズマソースを用いて、極紫外線から成る上記投影ビームを供給し、
− 該プラズマソースを含み、該プラズマソースからのソースガスをさらに含んだ第一スペースを配備し、
− 該第二スペースの圧力が該第一スペースの圧力よりも低くなるように、あるいはこれと同等であるように、該ソースガスとは異なるバッファガスを第二スペースに供給し、ここで、第二スペースは、ビームの開口を有するウォールにより該第一スペースと分離されており、また、該投影ビームは該第一スペースと該第二スペースとを通過することを特徴とする。
【0015】
本発明による装置の使用法に関して、本文ではICの製造において詳細な参照説明を行うものであるが、こうした装置が他の多くの用途においても使用可能であることは明確に理解されるべきである。例えば、本発明による装置は、集積光学装置、磁気ドメインメモリ用ガイダンスおよび検出パターン、液晶ディスプレイパネル、薄膜磁気ヘッド等の製造に使用され得る。こうした代替的な用途においては、本文にて使用した「レチクル」、「ウェーハ」、「ダイ」といった用語は、それぞれ「マスク」、「基板」、「目標部分」といった、より一般的な用語に置き換えて使用され得ることは当該技術分野の専門家にとって明らかである。
【0016】
本明細書において使用した「放射線」および「ビーム」という用語は、イオンビームあるいは電子ビームといったような粒子ビームなど、また紫外線(例えば、365nm、248nm、193nm、157nm、あるいは126nmの波長を有する)、および極紫外線(EUV)(例えば、5nm−20nmの範囲の波長を有する)を含む、あらゆるタイプの電磁放射線を網羅するものである。
【0017】
本発明の実施の形態についての詳細説明を、添付の図面を参照に、例示の方法においてのみ行うものとする。尚、図面において、一致する参照符合はその一致した部分を示すものとする。
【0018】
【発明の実施の形態】
実施の形態1
図1は、本発明の特別な実施形態に基づいたリソグラフィ投影装置を示したものである。この装置は、特別な本実施形態において放射線源LAも備えた、放射線の投影ビームPB(例えばEUV放射線)を供給する放射線システムEx、ILと、マスクMA(例えばレクチル)を保持するマスクホルダーw備え、かつ、品目PLに対して正確にマスクの位置合わせを行う第一位置決め手段PMに連結を行った第一オブジェクト・テーブル(マスクテーブル)MTと、基板W(例えば、レジスト塗布シリコンウェーハ)を保持する基板ホルダーを備え、かつ、品目PLに対して正確に基板の位置合わせを行う第二位置決め手段PMに連結した第二オブジェクト・テーブル(基板テーブル)WTと、マスクMAの照射部分を、基板Wの目標部分C(例えば、1つあるいはそれ以上のダイから成る)に像形成する投影システム(「レンズ」)PLとにより構成されている。ここで示しているように、この装置は反射タイプ(すなわち、反射マスクを有する)である。しかし、一般的には、例えば透過マスクを有する透過タイプのものも可能である。あるいは、本装置は、上記に関連するタイプであるプログラマブルミラーアレイといったような、他の種類のパターニング手段も使用し得る。
【0019】
ソースLA(例えば、放電プラズマソースあるいはレーザ生成プラズマソース)は放射線のビームを作り出す。このビームは、直接的に、あるいは、例えばビームエキスパンダーExといったようなコンディショニング手段を横断した後に、照明システム(照明装置)ILに供給される。照明装置ILは、ビームにおける強度分布の外部かつ/あるいは内部放射範囲(一般的にそれぞれ、σ−outerおよびσ−innerに相当する)を設定する調整手段AMから成る。さらに、照明装置ILは一般的に積分器INおよびコンデンサCOといったような、他のさまざまな構成要素を備える。このようにして、マスクMAに照射するビームPBは、その断面に亘り所望する均一性と強度分布とを有する。
【0020】
図1に関して、ソースLAはリソグラフィ装置のハウジング内にある(これは例えばソースが水銀ランプである場合に多い)が、しかし、リソグラフィ投影装置から離して配置することも可能であることを注記する。この場合、ソースLAが作り出す放射線ビームは(適した誘導ミラーにより)装置内に導かれる。この後者のシナリオでは、ソースLAがエキシマレーザである場合が多い。本発明および請求項はこれら両方のシナリオを網羅するものである。
【0021】
続いてビームPBはマスクテーブルMT上に保持されているマスクMAとに入射する。ビームPBはマスクMAにより選択的に反射され、基板Wの目標部分C上にビームPBの焦点を合わせるレンズPLを通過する。第二位置決め手段(および干渉計測手段IF)により、基板テーブルWTは、例えばビームPBの経路における異なる目標部分Cに位置を合わせるために正確に運動可能である。同様に、第一位置決め手段は、例えばマスクライブラリからマスクMAを機械的に検索した後に、あるいは走査運動の間に、ビームPBの経路に対してマスクMAを正確に位置決めするように使用可能である。一般的に、オブジェクト・テーブルMTおよびオブジェクト・テーブルWTの運動はロングストロークモジュール(粗調整の位置合わせ)およびショートストロークモジュール(微調整の位置合わせ)にて行われる。これについては図1に明示を行っていない。しかし、ウェーハステッパの場合(ステップアンドスキャン装置とは対照的に)、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に連結されるだけであるか、あるいは固定される。
【0022】
ここに表した装置は2つの異なるモードにて使用可能である。
1. ステップモードにおいて、マスクテーブルMTは基本的に静止状態に保たれている。そして、マスクの像全体が1回の作動(すなわち1回の「フラッシュ」)で目標部分Cに投影される。次に基板テーブルWTがx方向および/あるいはy方向にシフトされ、異なる目標部分CがビームPBにより照射され得る。
2. スキャンモードにおいて、基本的に同一シナリオが適用されるが、但し、ここでは、所定の目標部分Cは1回の「フラッシュ」では露光されない。その代わり、マスクテーブルMTが、速度vにて所定方向(いわゆる「走査方向」、例えばy方向)に運動可能であり、それによってビームPBがマスクの像を走査する。これと同時に、基板テーブルWTが速度V=Mvで、同一方向あるいは反対方向に運動する。ここで、MはレンズPLの倍率(一般的にM=1/4あるいは1/5)である。このように、解像度を妥協することなく、比較的大きな目標部分Cを露光することが可能となる。
【0023】
本発明の実施の形態を図2に示している。この実施の形態において、極紫外線(例えば5nmから20nmの範囲の、特に9nmから16nmの範囲の波長を有する)を作り出すプラズマソースであるソースLAが、第一スペース、すなわちソースゾーン11に含まれている。ソースLAは好ましくは、EUV放射線を作り出す放電プラズマソースあるいはレーザー生成プラズマソースである。例えば、欧州特許第EP01305671.8[P−0191]、欧州特許第EP00311177.0[P−0162]、および、前文にて引例を行った米国特許の参照にて開示されている放電プラズマソースのような、そうしたいかなるプラズマソースも本発明との組み合わせにおいて使用され得る。
【0024】
ソースゾーンは、第二スペースすなわちバッファゾーン12と、例えばウォール2によって分離されている。ウォール2は、EUV放射線の通過が可能であり、かつ、ガスが通り抜けることの可能なオリフィス(開口部)を有している。投影ビームPBはソースLAからオリフィスを通ってそこからバッファゾーンを通過する。ソースゾーンとバッファゾーンとを分けているウォールにあるオリフィスはソースオリフィスであるか、もしくは、直接ソースオリフィスと隣接していることが望ましい。本発明において使用されるソースの例を図3にて示しており、実施の形態2との関連においてさらに詳細に説明を行う。
【0025】
ソースゾーンは、レーザー照射あるいは放電によりプラズマ状態にされると、EUV放射線を効果的に有効生成するように選択されたソースガスを含む。このようなガスの例には、キセノン、クリプトン、リチウム蒸気、錫蒸気、および水蒸気がある。装置を通過する投影ビームの透過率を最大限に上げるよう、また、投影ビームのさらに下流にある光学系の汚染やダメージを回避するように、投影ビームが通過する装置の部分にソースガスが入り込まないようにするか、またはこれを制限することが望ましい。
【0026】
バッファゾーンはバッファガスを含み、これは、望ましくは投影ビームの波長での放射線を低吸収する、すなわち低EUV吸収であるガスシステムである。こうしたガスの例には、アルゴン、ヘリウム、窒素、および水素がある。バッファガスはこれらガスのうちの1種、もしくはこれらガスの混合を含む。
【0027】
バッファゾーンにおけるバッファガスの圧力は、ソースゾーンにおけるソースガスの圧力よりも低く、あるいはほぼ同等であるように選択される。それにより確実に、バッファガスがソースガスゾーンに実質的に流れることがなく、かつ、ソースガスは実質的に純粋なままである。これとは対照的に、バッファゾーンがバッファガスとソースガスの混合を含むように、ソースゾーンからバッファゾーンへの適度な流れあるいはある程度の拡散が容認される。ソースゾーンに放電プラズマソースを含んでいる場合、ソース内のアルゴン、窒素、ヘリウム、および水素といったようなガスの存在が問題となるため、このフューチャは特に重要である。バッファゾーンにおける圧力と温度を調整することにより、ソースオリフィスを通過するガスの流出を制御することが可能である。典型的には、バッファガスの圧力はソースガスのそれと同程度の大きさであり、両方のガスシステムに適した圧力は、例えば0.05mbarから0.15mbarの範囲の、0.1mbar周辺である。
【0028】
装置には、バッファゾーンにバッファガスを供給するサプライ3、および、バッファゾーンからガスを取り除くポンプ4が配備される。ポンプ4は、望ましくは、投影ビームの方向にほぼ垂直な方向にてガスを取り除く。バッファゾーンに存在するガスはこのようにリフレッシュされる。これは、ソースガスとバッファガスの混合からソースガスを選択的に取り除くことにより可能である。例えば、液体窒素温度にてコールドスポットを使用するクライオポンプを使用して、キセノンと、ヘリウムあるいはアルゴンの混合からキセノンを選択的に取り除く。これは、ヘリウムとアルゴンは両方ともガスであるが、液体窒素の沸点でキセノンは固体であることから、可能である。一般的に、ゾーン12における全てのガスはポンプ排出され、サプライ3によりフレッシュバッファガスが供給される。しかし、ポンプ4は不要な場合もある。
【0029】
典型的には、バッファゾーン12は実質上排気された第三ゾーン13に隣接する。一般的に、ゾーン13は、照明システムから成るか、あるいは、確実に投影ビームの最大透過率を得るために投影ビームが通過し、かつ排気される装置の他の部分から成る。バッファゾーンにおけるバッファガスの低圧力を維持しながらゾーン13の真空を維持するために、差動排気システムが必要とされる。
【0030】
ゾーンを通過するガスの動きを図2に示しており、以下に詳細なる説明を行う。すなわち、ガスは、ウォール5における制限された開口を通りバッファゾーンからゾーン13へと送り込まれ、ガスフローQfとなる。ポンプ4は、レートSPにてバッファゾーンからガスを取り除き、ガス流出SPpとなる。ここで、pはバッファゾーンの圧力である。サプライ3によりフレッシュバッファガスがバッファゾーンに供給され、ガス流入Qeとなる。また、ソースゾーンから流れ出るソースガスのため、あるいは、ソースゾーンとバッファゾーンの圧力がほぼ等しいとき、ソースゾーンから拡散して、さらなるガスの動きが生じる。これはガスフローQsとして定義される。
【0031】
ガスフローQfおよびガスフローSPpは両方ともソースガスのフラクション2を含む。フローQsはソースガスのみから成ると仮定される。バッファゾーンにおける一定の圧力を仮定して、ソースガスの粒子バランスは次のように定義される。
【数1】
Figure 0003696201
ウォール5の制限された開口を通過するフローの式は次の通りとなる。
【数2】
Figure 0003696201
バッファガスの再生率を増加させ、ガスフローQfにおけるソースガスの量が減ることがこの式から明らかである。このように、バッファガスの存在はソースからのソースガスの流出を妨げ、バッファチャンバとゆえにシステムの残りの部分に入るソースガスの量を実質的に減じる。
【0032】
本発明の一実施形態において、ソース内に流れるバッファガスを制限するために、追加のソースガスがソースオリフィス近くに加えられる。例えば、これを達成するため、Bergmann等によりAppl.Optics38,5413(1999年)において詳細なる説明がなされているソースが使用される。このソースは円錐形のオリフィスを有し、継続的にソースガスによって満たされ、かつリフレッシュされる。よって、ソース内へのバッファガスの拡散流量は無視することができるレベルにまで減じられる。望ましくは、この実施の形態により生じるソースガスの追加フローは、ソースオリフィスにおけるバッファガスとソースガスの拡散混合のそれと同程度の大きさとなるべきである。
【0033】
実施の形態2
本発明の第二実施形態を図3に示しており、次に記載の内容以外は第一実施形態と同様である。図3は、円柱のソースゾーン11から成るZピンチプラズマ放電ソースを示したものである。EUV放射線はソースゾーン内で作り出され、フランジ226により示されているソースオリフィスを通りソースゾーン11の外側スペースであるバッファゾーン12に放射される。
【0034】
この実施の形態においては、ソース225から第一ソースガスがソースゾーンに注入され、予備電離される。このガスは高温プラズマを生成するその能力により選択される。電圧が電圧ソース224から、環状アノード222および環状カソード間に印可され、こうして、高温かつ高圧にてピンチボリューム229を生成する。EUV放射線の放射におけるその効率のために選択される、さらなるソースガスがソース227からピンチボリュームに注入される。ピンチボリューム内のソースガスは圧縮され、かつ熱せられ、オリフィスを通りバッファゾーン12に向かいソースゾーンを出ていくEUV投影ビームPBを放出する。
【0035】
上述の実施形態1において説明を行ったように、オリフィスを通りソースゾーン11を出ていくソースガスの影響を減じるため、バッファガスがバッファゾーン12に供給される。
【0036】

次のかなり簡潔化された例において、本発明のバッファシステムを用いるリソグラフィ装置の真空システムに入るソースガスのフラクションを計算する。
【0037】
使用される装置は図2に示したものである。ゾーン11は、ソースガスとしてキセノンを含む、例えば図3において示しているような放電プラズマソースである。このソースはフランジにより明確化されているソースオリフィスを有する。このフランジは、例えば図3において表されたフランジ226のようなフランジであるか、または円錐形の20mmの厚さを有するフランジである。バッファゾーン12は圧力0.1mbarおよび温度400Kにてアルゴンを含む。ソースゾーン11の圧力はこれよりもわずかに高圧である。ゾーン13は排気がなされる。アルゴンにおけるキセノン原子の平均フリーパスは、アルゴン温度400Kに対し、ほぼ1mm程度である。この長さ、およびソースオリフィスのサイズは、ソースオリフィスにおけるキセノンとアルゴンの混合が拡散するほどに小さい。
【0038】
拡散流量によるガスフローは以下のように表される。
【数3】
Figure 0003696201
ここで、kはボルツマン定数であり、Tはガス(キセノン)の温度であり、D12はキセノンとアルゴンの混合の拡散係数であり、dはソースオリフィスの直径であり、nXsはキセノンの濃度である。微分値は、長さ)xに対するキセノン密度)nXsにおける差により概算が可能である。圧力0.1mbarおよび温度400Kにて、キセノンとアルゴンの混合の拡散係数D12は、2x103cm2/sである。密度勾配については、キセノンの濃度が、ソースオリフィスフランジの厚さに等しい長さに対し、おおよそゼロまで減じられるものと仮定する。ソースオリフィスを通る、結果の拡散「フロー」Qsは0.02mbar.l/s.である。ソースが真空システムに直接連結している場合、このフローは、オリフィスを通るフローよりもほとんど低くなりそうなレベルである。(これは0.23mbar.l/s.となろう。)Qfは10mbar.l/s.に等しいと仮定され、Spは100l/sとして解される。このように、上記の式(2)を用い、フローQfのキセノンのフラクションは0.01mbar.l/s.となる。バッファゾーンにおけるキセノンの圧力は1x10-4mbarである。7cmの光路において、EUV透過率は0.73から0.90まで上がる。
【0039】
以上、本発明の実施の形態を詳細に説明したが、本発明の範囲を逸脱することなく他の方法でも具体化できることは当業者にとって明らかである。ここに行った詳細説明は本発明を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に基づくリソグラフィ投影装置を示したものである。
【図2】本発明の望ましい実施の形態を図示したものである。
【図3】本発明との使用に適する極紫外線ソースを示したものである。

Claims (7)

  1. − 放射線の投影ビームを供給する放射線システムと、
    パターニング手段を支持する支持構造と、
    − 前記パターニング手段に放射線を照射し、所望するパターンに従って投影ビームをパターン化する照明手段と、
    − 基板を保持する基板テーブルと、
    − パターン化されたビームを基板の目標部分に投影する投影システムとにより構成されており、また、
    − 極紫外線のビームを作り出す、上記放射線システムの一部分であるプラズマソースと、
    − (i)該プラズマソースと、(ii)該プラズマソースからのソースガスとを含んだ第一スペースと、
    第1ビーム開口を有する第1ウォールにより該第一スペースと分かれた、該ソースガスとは異なるバッファガスを含んだ第二スペースと、
    − 少なくとも前記照明手段を収容し、第2ビーム開口を有する第2ウォールにより第二スペースから分かれた第三スペースと、
    を有し、
    ここで該第二スペースの圧力は該第一スペースの圧力よりも低いかもしくはこれと同等であり、また、該投影ビームは該第一スペースと該第二スペースとを通過し、該第三スペースに入ることを特徴とするリソグラフィ投影装置
  2. 上記ソースガスは、キセノン、リチウム蒸気、錫蒸気、クリプトン、または水蒸気から成ることを特徴とする請求項1に記載の装置。
  3. 上記バッファガスは、アルゴン、窒素、ヘリウム、および水素から選択される1種のガス、もしくはこれらから選択されるガスの混合であることを特徴とする先行記載の請求項のうちのいずれか1項に記載の装置。
  4. さらに、上記バッファガスを上記第二スペースに供給する手段を備えていることを特徴とする先行記載の請求項のうちのいずれか1項に記載の装置。
  5. さらに、上記第二スペースからガスを取り除く手段を備えていることを特徴とする先行記載の請求項のうちのいずれか1項に記載の装置。
  6. 支持構造は、マスクを保持するマスクテーブルから成ることを特徴とする先行記載の請求項のうちのいずれか1項に記載の装置。
  7. − 放射線感光材料の層により少なくとも部分的に覆われた基板を提供し、
    − 放射線システムを用いて放射線の投影ビームを供給し、
    照明手段によりパターニング手段に放射線を照射して、投影ビームのその断面にパターンを与え、
    − 放射線感光材料の層の目標部分に放射線のパターン化されたビームを投影するステップから成り、また、
    − 上記放射線システムの一部であるプラズマソースを用いて、極紫外線から成る上記投影ビームを供給し、
    − 該プラズマソースを含み、かつ該プラズマソースからのソースガスをさらに含んだ第一スペースを配備し、
    − 該第二スペースの圧力が該第一スペースの圧力よりも低くなるように、あるいはこれと同等であるように、該ソースガスとは異なるバッファガスを第二スペースに供給するようになし、ここで、第二スペースは、第1ビーム開口を有する第1ウォールにより該第一スペースと分離されており、また、該投影ビームは該第一スペースと該第二スペースとを通過し、少なくとも前記照明手段を収容し、かつ該第2スペースから第2ビーム開口を有する第2ウォールにより分離された第三スペースに入ることに特徴を有するデバイスの製造方法。
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