JP3972207B2 - デブリ抑制手段を備えたリソグラフィ装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、
放射線源を含む放射線系、および放射線の投影ビームを供給する照明系と、
所望のパターンに従って投影ビームにパターンを付与する働きをするパターン形成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、
パターンが付与された投影ビームを基板のターゲット部分に投影する投影系と
を有するリソグラフィ投影装置に関するものである。

リソグラフィ装置では、基板の表面に結像することができるフィーチャのサイズが、投影放射線の波長によって制限される。より高いデバイス密度を有する集積回路、すなわちより大きい動作速度を有する集積回路を製造するためには、より小さいフィーチャを結像できることが望ましい。現在のリソグラフィ投影装置はほとんど、水銀ランプまたはエキシマ・レーザによって生み出される紫外光を使用しているが、より短い波長の放射線、例えば波長約１３ｎｍの放射線を使用することが提案されている。このような放射線は、極紫外線（ＥＵＶ）または軟Ｘ線と呼ばれ、可能な放射線源としては、例えば、レーザ生成プラズマ源、放電プラズマ源、または電子ストレージ・リングからのシンクロトロン放射線が含まれる。

いくつかの極紫外線源、特にプラズマ源は、かなりの量の汚染分子、イオンおよび他の（高速）粒子を放出する。このような粒子が、放射線源の下流にある照明系あるいは装置のさらに下流まで到達した場合、粒子は、デリケートな反射器および／または他の要素を傷つけ、光学要素の表面に吸収層を蓄積させる可能性がある。このような損傷および吸収層の蓄積は、望ましくないビーム強度の損失を引き起こし、これによって露光時間の延長が必要となり、したがってマシン・スループットが低減する。このような損傷および吸収層は除去または修復が難しい。汚染粒子が照明系に到達するのを防ぐために、放射線系の出口または照明系の入口に物理的な障壁または窓を設けることが提案されている。しかし、このような窓はそれ自体が汚染粒子による損傷および吸収層の蓄積を受けやすい。さらに、大部分の材料は、リソグラフィで使用することが提案されている波長の極紫外放射線を吸収するので、このような窓は、例え新しくきれいなものであってもビーム・エネルギーのかなりの部分を吸収し、スループットを低減させる。この吸収は、窓に熱応力を生じさせ、これが窓の破壊につながる可能性もある。

ＥＰ−Ａ−０ ９５７ ４０２には中空管を使用する汚染障壁が開示されている。これは、投影系の最後の固体表面と基板の間に配置され、そして基板に向かって流れるガスでフラッシングされ、それによってレジストから放出された汚染物質が投影レンズに付着することを防ぐようになっている。

ＥＰ−Ａ−１ ２２３ ４６８には、イオン化手段を含む汚染障壁が導入されたリソグラフィ投影装置およびデバイス製造方法が記載されている。このようなイオン化手段は、例えば電子源とすることができ、あるいは容量ＲＦ放電、誘導ＲＦ放電、またはＡＣ放電によって生み出されたプラズマとすることができる。これは、望ましくない汚染物質を除去するための比較的複雑な解決方法である。

本発明の目的は、放射線源によって生み出された望ましくない汚染物質（デブリ）を除去するためにリソグラフィ投影装置内で使用することができるシンプルな手段を提供することにある。本発明の他の目的は、リソグラフィ投影装置を使用している際に汚染物質を除去する方法を提供することにある。

第１の目的は、冒頭の段落に記載したリソグラフィ投影装置であって、電極と、放射線源と電極の間に電界を適用するための電圧源とを有しており、それによって放射線源と電極の間に放電を生じさせることを特徴とするリソグラフィ投影装置を提供することによって達成される。

この解決方法の利点は、（容量または誘導ＲＦ放電、あるいはＡＣ放電のように）複雑な電子源またはプラズマ発生手段を使用する代わりに、追加の電極を装置に導入するだけ、好ましくは投影ビーム中に配置するだけでよいこと、およびシンプルな方法で、放射線源によって生み出される電子を使用することによって、電子雪崩が生成され、その結果、装置の残りの部分へのデブリの導入を実質的に抑制し排除する「シンプルな」プラズマが得られることにある。このように、電極を使用して、放射線源からの投影ビーム中の汚染粒子（デブリ）を捕獲する。

一実施例では、装置の放射線源ＬＡと電極の間に適用される電界がＤＣ電界である。この電界は例えば、調整され放射線源ＬＡと同期した方形波とすることができる。

一実施例によれば、本発明は、冒頭の段落に記載のリソグラフィ装置と電極とを有しており、この電極を使用して放射線源と電極の間に電界を適用し、それによって放射線源と電極の間に放電を生み出すことができる。この電極は陰極として使用することが好ましい。この電極は中空ジオメトリを有することができる。他の実施例では、本発明が、放射線源を備えた放射線系と、放射線系と電極の間に放電を生み出すための電極との組合せを有している。

他の実施例では、本発明の装置または組合せが、投影ビームの伝搬方向に関して放射線系および追加の電極の下流にある汚染障壁（時に「フォイル・トラップ」または「トラップ」と呼ばれる）をさらに有している（これは、例えばＷＯ０２／０５４１５３に記載されている）。本発明の装置は、それ自体が電極であり且つそのように使用される汚染障壁をさらに備えることができる。このことは、汚染障壁が、装置の電気的に絶縁された部分として存在することを意味する。また本発明は、放射線源を備えた放射線系と、放射線源と汚染障壁の間に電界を適用してこれらの間に追加の放電を生み出すための電極として使用される汚染障壁との組合せをさらに有している。これらの実施例は本発明の前記利点を導く。

軸方向の磁界を適用するための磁界発生装置を配置することによって、電子の閉じ込めを改善することは有益である。移動している電子にかかるローレンツ力は、放射線源と追加の電極との間に電子を閉じ込めることを助ける。これによって、放射線源と電極の間の容積内の電子およびイオンの密度が高まる。他の実施例では、追加の電極と放射線源の間の電界によるイオン化の効果を、放射線源と追加の電極との間に軸方向の磁界を適用する磁界発生装置を提供することによって向上させることができる。

他の実施例では、前記投影ビームが横切る領域にガスが提供されており、好適には、このガスは、ＥＵＶにとって透明な（希）ガス、例えばＨｅ、Ａｒ、Ｎ_２およびＨ_２のうちの１種以上であることが好ましい。したがって、例えば投影ビームが横切る前記領域にこのようなガスを提供するように構築および配置されたガス供給ユニットが設けられている。前記投影ビームが横切る前記領域から前記ガスを除去し、実質的に汚染粒子の伝搬方向とは反対の方向のガスの流れを生み出すために、任意選択的に、投影ビームの伝搬方向に対してこのガス供給ユニットの上流に配置された出口を本発明のリソグラフィ装置に含めることができる。

本発明の他の態様によれば、例えば約１５７または１２６ｎｍの波長、あるいは約８から２０ｎｍの範囲の波長を有する紫外または極紫外放射線などの放射線源を備えた電離放射線系のデブリ抑制方法が提供される。この方法は、投影ビームの伝搬方向に関して放射線源の下流に配置された電極を提供し、放射線源と電極の間に電界を適用してそれらの間に放電を生じさせることを特徴とする。

本発明の他の実施例では、リソグラフィ装置を使用したデバイス製造方法であって、
放射線源を含む放射線系、および放射線の投影ビームを供給する照明系を提供する段階と、
所望のパターンに従って投影ビームにパターンを付与する働きをするパターン形成手段を支持する支持構造を提供する段階と、
基板を保持する基板テーブルを提供する段階と、
パターンが付与された投影ビームを基板のターゲット部分に投影する投影系を提供する段階と
を含む方法が提供される。この方法は、投影ビームの伝搬方向に関して放射線源の下流に配置された電極を提供し、放射線源と電極の間に電界を適用してそれらの間に放電を生じさせることを特徴とする。

本発明はさらに、以上に説明した装置によって製造されたデバイス、または以上に説明した方法に従って製造されたデバイスを含む。

次に、いくつかの図面を参照して本発明を説明する。これらの図面は単に、本発明を例示することを意図したものであって、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。

本明細書で使用する用語「パターン形成手段」は、基板のターゲット部分に形成するパターンに対応した断面パターンを入射放射線ビームに付与する目的に使用することができる手段を指すものと広く解釈しなければならない。この文脈では用語「光弁（ｌｉｇｈｔ ｖａｌｖｅ）」を使用することもできる。一般に前記パターンは、ターゲット部分に製造中の集積回路などのデバイスの特定の機能層に対応している（下記参照）。このようなパターン形成手段の例には以下のようなものがある。

（１）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おり、これには、バイナリ、交互位相シフト、減衰位相シフトなどのマスク・タイプ、ならびにさまざまなハイブリッド・マスク・タイプが含まれる。このようなマスクを放射線ビーム中に配置すると、マスク上のパターンに従って、マスクに入射した放射線の選択的な透過（透過マスクの場合）または反射（反射マスクの場合）が起こる。マスクの場合には前記支持構造が一般に、マスクを入射放射線ビーム中の所望の位置に保持できること、および希望する場合には放射線ビームに対してマスクを動かすことができることを保証するマスク・テーブルである。

（２）プログラム可能ミラー・アレイ
このようなデバイスの一例は、粘弾性制御層および反射面を有する、マトリックス式のアドレス指定が可能な表面である。このようなデバイスの基本原理は、（例えば）反射面のアドレス指定された領域は入射光を回折光として反射し、アドレス指定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うものである。適当なフィルタを使用して前記非回折光を反射ビームから除き、回折光だけを残すことができる。このようにして反射ビームには、マトリックス式アドレス指定可能面のアドレス指定パターンに従ったパターンが付与される。プログラム可能ミラー・アレイの代替例では、適当な局所電界を適用することによって、または圧電作動手段を使用することによって軸線を中心にそれぞれを個別に傾けることができる小さなミラーのマトリックス配置が使用される。この場合も、ミラーはマトリックス式のアドレス指定が可能であり、アドレス指定されたミラーは入射放射線ビームを、アドレス指定されていないミラーとは異なる方向に反射する。このようにして、反射ビームに、マトリックス式アドレス指定可能ミラーのアドレス指定パターンに従ったパターンが付与される。必要なマトリックス式アドレス指定は適当な電子手段を使用して実施することができる。上で説明したどちらの例でも、パターン形成手段は、１つまたは複数のプログラム可能ミラー・アレイを備えることができる。ここで述べたミラー・アレイの詳細な情報は、例えば参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第５２９６８９１号および５５２３１９３号、ならびにＰＣＴ特許出願ＷＯ９８／３８５９７およびＷＯ９８／３３０９６から得ることができる。プログラム可能ミラー・アレイの場合、前記支持構造は例えばフレームまたはテーブルとして具体化することができ、これらは必要に応じて固定または可動とすることができる。

（３）プログラム可能ＬＣＤアレイ
このような構造の例が、参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第５２２９８７２号によって与えられる。プログラム可能ミラー・アレイの場合と同様に、支持構造はこの場合も、例えばフレームまたはテーブルとして具体化することができ、これらは必要に応じて固定または可動とすることができる。

分かりやすくするために、本明細書の残りの部分は、特定の位置で、マスクおよびマスク・テーブルを含む例を特に対象とするが、このような事例で論じられる一般原理は、先に記載したパターン形成手段のより幅広い文脈で理解しなければならない。

リソグラフィ投影装置は例えば集積回路（ＩＣ）製造で使用することができる。このような場合には、パターン形成手段は、ＩＣの個々の層に対応する回路パターンを生み出し、このパターンを、放射線感光材料（レジスト）の層でコーティングされた基板（シリコン・ウェーハ）のターゲット部分（例えば１つまたは複数のダイを含む部分）に結像させることができる。一般に、単一の基板は、投影系によって１度に１つずつ連続して照射される、隣接したターゲット部分の全ネットワークを含む。マスク・テーブル上のマスクによるパターン形成を使用する現行の装置には、異なる２つのタイプのマシンがある。一方のタイプのリソグラフィ投影装置では、１つのターゲット部分にマスク・パターン全体を一度に露光することによってそれぞれのターゲット部分を照射する。このような装置は普通、ウェーハ・ステッパまたはステップ・アンド・リピート装置と呼ばれている。ステップ・アンド・スキャン式装置と一般に呼ばれている代替装置では、投影ビームの下のマスク・パターンを、所与の基準方向（「走査」方向）に漸進走査し、同時にこの方向に平行に、または非平行に基板を同期走査することによってそれぞれのターゲット部分を照射する。投影系は一般に倍率Ｍ（一般にＭ＜１）を有するので、基板テーブルを走査する速度Ｖは、倍率Ｍにマスク・テーブルを走査する速度を掛けたものになる。ここで説明したリソグラフィ装置に関する詳細な情報は、例えば参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第６０４６７９２号から得ることができる。

リソグラフィ投影装置を使用した製造プロセスでは、放射線感光材料（レジスト）の層によって少なくとも部分的に覆われた基板上にパターン（例えばマスク上のパターン）を結像させる。この結像ステップの前に、基板は、例えばプライミング、レジスト被覆、ソフト・ベークなど、さまざまな手順を経る。露光後、基板は、例えば露光後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハード・ベーク、結像させたフィーチャの測定／検査など、他の手順を経る。この一連の手順は、例えばＩＣといったデバイスの個々の層にパターンを形成する基礎として使用される。パターン形成されたこのような層は次いで、例えばエッチング、イオン注入（ドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学的機械研摩など、さまざまなプロセスを経る。これらのプロセスは全て、個々の層の完成を意図したものである。複数の層が必要な場合には、この手順全体またはその変形手順をそれぞれの新しい層に対して繰り返されなければならない。最終的に、基板（ウェーハ）上に並んだデバイスの列（アレイ）が得られる。これらのデバイスは次いで、ダイシング、ソーイングなどの技法によって互いから分離され、個々のデバイスをその後、キャリヤ上に取り付けたり、ピンに接続したりすることができる。このようなプロセスに関する詳細情報は、例えば参照によって本明細書に組み込まれるピーター・ファン・ツァント（Ｐｅｔｅｒ ｖａｎ Ｚａｎｔ）の著書「マイクロチップの製造；半導体処理のための実用ガイド（Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：Ａ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）」第３版、マグローヒル出版社、１９９７、ＩＳＢＮ ０−０７−０６７２５０−４から得ることができる。

分かりやすくするために、以下では、投影系を「レンズ」と呼ぶことがある。しかし、用語「レンズ」は、例えば屈折光学系、反射光学系および反射屈折光学系を含む、さまざまなタイプの投影系を包含するものと広く解釈しなければならない。放射線系も、上記の任意の設計タイプに従って動作して放射線投影ビームを誘導し、成形し、制御する構成要素を含むことができ、以下、このような構成要素を集合的にまたは単独で「レンズ」と呼ぶ場合がある。さらに、リソグラフィ装置は、２つ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）を有するタイプの装置とすることができる。このような「マルチ・ステージ」マシンでは、これらの追加のテーブルを並行して同時に使用することができ、あるいは１つまたは複数のテーブルを露光に使用している間に他の１つまたは複数のテーブル上で準備ステップを実施することができる。デュアル・ステージ・リソグラフィ装置は例えば、参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第５９６９４４１号およびＷＯ９８／４０７９１に記載されている。

本明細書ではＩＣ製造での本発明のリソグラフィ装置の使用について特に言及しているが、この装置は他の多くの可能な用途を有することをはっきりと理解されたい。本発明の装置は例えば、集積光学系、磁区メモリの誘導および検出パターン、液晶ディスプレイ・パネル、薄膜磁気ヘッドなどの製造で使用することができる。このような代替応用の文脈において、本明細書で使用される用語「レチクル」、「ウェーハ」または「ダイ」はそれぞれ、より一般的な用語「マスク」、「基板」および「ターゲット部分」によって置き換えられると考えなければならないことを当業者は理解されよう。

本明細書で使用する用語「放射線」および「ビーム」は、紫外（ＵＶ）放射線（例えば波長３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの放射線）、極端紫外（ＥＵＶ）放射線（例えば波長５〜２０ｎｍの範囲の放射線）、およびイオン・ビーム、電子ビームなどの粒子ビームを含む、全てのタイプの電磁放射線を包含するが、特に（光）電子を生成する上記タイプの放射線だけを包含する。

次に、添付の概略図を参照して本発明のいくつかの実施例をより詳細に例示する。図中、同じ参照符号は同じ部分を示す。

（実施例１）
図１に、本発明の特定の実施例に基づくリソグラフィ投影装置１を概略的に示す。この装置は、
（１）ビーム・エキスパンダＥｘを備えた放射線系であって、この特定のケースでは放射線源ＬＡをさらに備えた放射線系、および放射線（例えばＥＵＶ放射線）投影ビームＰＢを供給する照明系ＩＬと、
（２）マスクＭＡ（例えばレチクル）を保持するマスク・ホルダを備えた第１のオブジェクト・テーブル（マスク・テーブル）ＭＴであって、アイテムＰＬに対してマスクを正確に配置する第１の位置決め手段ＰＭに接続された第１のオブジェクト・テーブル（マスク・テーブル）ＭＴと、
（３）基板Ｗ（例えばレジストでコーティングされたシリコン・ウェーハ）を保持する基板ホルダを備えた第２のオブジェクト・テーブル（基板テーブル）ＷＴであって、アイテムＰＬに対して基板を正確に配置する第２の位置決め手段ＰＷに接続された第２のオブジェクト・テーブル（基板テーブル）ＷＴと、
（４）マスクＭＡの照射された部分を、基板Ｗの（例えば１つまたは複数のダイを含む）ターゲット部分Ｃの表面に結像させる投影系（「レンズ」）ＰＬ（例えば屈折系、反射屈折系または反射系）と
を有している。

図示のとおり、この装置は反射型の装置である（すなわち反射マスクを有する）。しかし一般に、例えば（例えば透過マスクを有する）透過型装置とすることもできる。この装置はあるいは、先に述べたタイプのプログラム可能ミラー・アレイなど、他の種類のパターン形成手段を使用することもでき、この概略図に示した以外の他の光学装置などを有することもできる。

ＬＡは、放射線源（図２も参照されたい）、例えばレーザ生成プラズマ源、放電プラズマ源、あるいはストレージ・リングまたはシンクロトロン中の電子ビームの経路の周囲に配置されたアンデュレータまたはウィグラを有し、放射線ビームを生成する。このビームは直接、または例えばビーム・エキスパンダＥｘなどの調整手段を通過させた後に、照明系（照明装置）ＩＬに供給される。照明装置ＩＬは、ビームの強度分布の半径方向外側および／または半径方向内側の範囲（普通はσアウターおよびσインナーと呼ばれる）を設定する調整手段ＡＭを備えることができる。さらに照明装置は一般に、インテグレータＩＮ、コンデンサＣＯなど、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に入射するビームＰＢは、所望の均一性および断面強度分布を有する。

投影ビームＰＢは、マスク・テーブルＭＴ上に保持されたマスクＭＡをインターセプトする（途中で捕らえる）。マスクＭＡを通った後、投影ビームＰＢはレンズＰＬを通過する。レンズＰＬは投影ビームＰＢを、基板Ｗのターゲット部分Ｃの表面に集束させる。第２の位置決め手段ＰＷ（および干渉計測定手段ＩＦ）を用いて、基板テーブルＷＴを、例えばビームＰＢの通り道に別のターゲット部分Ｃが配置されるように正確に移動させることができる。同様に、第１の位置決め手段ＰＭを使用して、例えばマスクＭＡをマスク・ライブラリから機械的に取り出した後に、または走査中に、マスクＭＡをビームＰＢの経路に対して正確に配置することができる。オブジェクト・テーブルＭＴ、ＷＴの移動は一般に、図１には明示されていない長ストローク・モジュール（おおまかな位置決め）および短ストローク・モジュール（細かい位置決め）を用いて実現される。しかし、ウェーハ・ステッパの場合には（ステップ・アンド・スキャン式装置とは対照的に）、マスク・テーブルＭＴを短ストローク・アクチュエータにだけ接続することができ、あるいはマスク・テーブルＭＴを固定することができる。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Ｐｌ、Ｐ２を使用して位置合せすることができる。

一般に、このリソグラフィ投影装置は、放射線投影ビームを供給するように構築され配置された放射線系と、マスクを保持するように構築された第１のオブジェクト・テーブルと、基板を保持するように構築された第２のオブジェクト・テーブルと、マスクの照射された部分を基板のターゲット部分に結像させるように構築され配置された投影系とを有している。

図示の装置は異なる２つのモードで使用することができる。

（１）ステップ・モードでは、マスク・テーブルＭＴを本質的に静止した状態に保ち、マスクの像全体を１つのターゲット部分Ｃの表面に一度に（すなわち１回の「フラッシュ」で）投影する。次いで、ビームＰＢによって別のターゲット部分Ｃを照射できるように、基板テーブルＷＴをＸおよび／またはＹ方向に移動させる。

（２）走査モードでは、本質的に同じシナリオが適用されるが、与えられたターゲット部分Ｃが１回の「フラッシュ」では露光されない点が異なる。その代わりに、マスク・テーブルＭＴが、所与の方向（いわゆる「走査方向」、例えばｙ方向）に速度ｖで移動することができ、そのため投影ビームＰＢはマスクの像の上を走査する。同時に、基板テーブルＷＴを、同じ方向または反対方向に速度Ｖ＝Ｍｖで同期移動させる。ただし、ＭはレンズＰＬの倍率である（一般にＭ＝１／４または１／５）。このようにすると、解像度を犠牲にすることなく、比較的大きなターゲット部分Ｃを露光することができる。

放射線源ＬＡを備えた放射線系、照明系ＩＬおよび投影系ＰＬはそれぞれ、それぞれの区画（「ボックス」）の中に収容することができる。これらの区画は排気され、投影ビームの放射線にとって透明なガスでフラッシングされる。これらの異なる区画間で投影ビームは区画の壁の開口を通して受け渡される。放射線源ＬＡから照明系ＩＬへ投影ビームＰＢを受け渡すための配置の一例を図２に詳細に示す。

図２に、図１のリソグラフィ投影装置１の一実施例を示す。この装置は、放射線系３（すなわち「放射線源とコレクタのモジュール」）、照明系ＩＬおよび投影系ＰＬを含む。放射線系３は放射線源ＬＡを備えており、放射線源ＬＡは放電プラズマ源を含むことができる。放射線源ＬＡは、放射線源の電極間の放電によって非常に高温のプラズマを生み出すことができるＸｅガス、Ｌｉ気相などのガスまたは気相を使用して、電磁スペクトルのＥＵＶ範囲の放射線を発射する。この非常に高温のプラズマは、部分的にイオン化された放電プラズマを光軸０上でつぶすことによって生み出される。放射線を効率的に生み出すためには、Ｘｅガス、Ｌｉ気相あるいは他の適当なガスまたは気相の分圧が例えば０．１ｍｂａｒである必要がある。

キセノンを使用すると、このプラズマは、約１３．５ｎｍのＥＵＶ範囲の放射線を生み出すことができる。ＥＵＶを効率的に生み出すためには一般に、放射線源の電極の近くで約０．１ｍｂａｒの圧力が必要である。このような比較的に高いＸｅ圧力の欠点は、ＸｅガスがＥＵＶ放射線を吸収することである。例えば、０．１ｍｂａｒのＸｅ中を１ｍ以上伝わる波長１３．５ｎｍのＥＵＶ放射線は全体の約０．３％でしかない。したがって、かなり高いＸｅ圧力を放射線源の周辺の限られた領域に、例えば「汚染障壁」によって閉じ込める必要がある。したがってこの実施例では、放射線源ＬＡによって発射された放射線が放射線源室７から汚染障壁９へ送られる。汚染障壁９は、例えば参照によって本明細書に組み込まれる欧州特許出願ＥＰ−Ａ−１ ０５７ ０７９に詳述されているものなどのチャネル構造を有していることが好ましい。

放射線系３（すなわち「放射線源−コレクタ・モジュール」）は放射線コレクタ１０を備える。この放射線コレクタは、格子入射コレクタによって形成することができる。放射線コレクタ１０を通過した放射線は、格子スペクトル・フィルタ１１またはミラーで反射されて、仮想放射線源ポイント（ｖｉｒｔｕａｌ ｓｏｕｒｃｅ ｐｏｉｎｔ）１２の開口のところで集束する。投影ビームＰＢは、照明系ＩＬの中で通常の入射反射器１３、１４によって反射され、レチクルまたはマスク・テーブルＭＴ上に配置されたレチクルまたはマスクに入射する。パターンが付与されたビーム１７が形成され、これが、投影光学系ＰＬの中で反射要素１８、１９によってウェーハ・ステージまたは基板テーブルＷＴ上に結像される。照明系ＩＬおよび投影系ＰＬには一般に、図示したよりも多くの要素が存在することができる。

図３に、図２に基づくリソグラフィ投影装置の一部分を概略的に示す。放射線源ＬＡ、すなわち放射線源ＬＡの中の放電生成電極１１０は、所望の投影放射線ビームＰＢだけでなく、汚染粒子１１１のビームも発射する。放電またはレーザ生成プラズマ源を使用する場合には特にそうである。汚染粒子ビーム１１１が投影ビームＰＢと一緒に移動することは避けられず、汚染粒子ビーム１１１が開口１１２を通して照明系ＩＬに入らないようにしなければならない。そのために、放射線源ＬＡの下流に汚染障壁９を配置する。投影ビームＰＢの吸収を減らすために照明系ＩＬの中の気体は除去されている。汚染障壁９は装置の他の部分から電気的に絶縁されており（１１３）、また放射線源ＬＡと汚染障壁９の間には電圧源１４０により電界Ｅが適用される。

放射線源によって発射されたＥＵＶ光子は、放射線源と汚染障壁９の間の空間に存在するバッファ・ガスによって部分的に吸収され、イオンおよび自由電子を生み出す。汚染障壁に衝突した光子はさらに２次電子を生み出す。これらの電子は全て電界Ｅによって加速される。加速された電子は次いで、（電子衝撃イオン化による）電子雪崩を引き起こし、より多くの電子およびイオンを生み出す。この比較的にシンプルな方法では、電界がない場合よりも荷電粒子密度の大きいガス放電が維持される。この雪崩プロセスは比較的に急速であり、そのためイオン化の程度を短時間で調整することができる。荷電粒子どうしの衝突の断面積は、中性粒子と荷電粒子の衝突のそれよりもはるかに大きいので、イオン化ガス中にイオンが存在すると、帯電したデブリ粒子とイオン化ガス中の粒子との衝突の確率が増大する。

汚染障壁９（電極）を陰極として使用すると、正に帯電した粒子は、ゲッタとしても使用される汚染障壁に引き寄せられる。これらの粒子の衝突によって、追加の２次電子が放出される可能性がある。さらに、この追加の放電は、放射線源によって放出された中性のデブリをイオン化し、これをビームから電磁的に遠ざけることができる。バッファ・ガスは中性デブリも止める。不要なデブリを抑制し、装置内の光学部品の損傷を減らす一種のシンプルなプラズマが生み出される。このようにして、デブリを抑制するシンプルな手段が得られる。一般に、デブリまたは荷電粒子が生み出されるこの電極と放射線源（この実施例では電極１１０、特に接地されたほうの電極）の間の距離は、約１ｃｍから５０ｃｍ、例えば約１０ｃｍである。

ガスのイオン化を高めるため、任意選択で、例えばコイル１３７によって形成された磁気トラップを配置して、放射線源ＬＡと汚染障壁９の間に（軸方向の）磁界を生み出すことができる。これは、ローレンツ力によって自由電子を閉じ込め、汚染障壁９のきれいな側に向かって移動しているガスのイオン化を増大させる。これによって照明系ＩＬの光学要素、例えばミラー１３、１４の損傷および光学要素への付着を防ぐことができる。コイル１３７はいくつかのコイルを含むことができる。

一実施例では、装置の放射線源ＬＡと汚染障壁９の間に適用される電界ＥがＤＣ電界である。放射線源と追加の電極の間の電界Ｅの電圧差は最大約１０００Ｖとすることができる。電界Ｅは、変調されて放射線源ＬＡと同期した方形波とすることができる。電子雪崩は比較的に急速なので、このような変調は短時間で可能である。照明装置に向かって電気破壊が生じる可能性があるので、これよりも高い電圧は通常は回避される。

図３では、電圧源１４０が汚染障壁９に接続されている。しかし一般に、任意のタイプの電極を電圧源１４０に接続して、このような電極と放射線源ＬＡとの間に所望の電界Ｅを生み出すことができる。図３によれば、この電極を参照符号９により参照されることもある。

放射線源ＬＡと汚染障壁９の間の容積は、放射線源ＬＡと電極の間に電界を適用し、放射線源ＬＡと電極の間に追加の放電を生み出す追加の電極を導入するのによく適している。局所的な圧力は比較的高く、この容積は比較的によくカプセル化される。このようにして、追加の放電または「シンプルな」プラズマが生み出される。しかし、装置の放射線源ＬＡと追加の電極の間の十分なイオン化および放電を維持し持続させるため、投影ビームが横切る領域に追加のガスを供給したほうが望ましいことがある。このガスは希ガスであることが好ましく、前記希ガスがＨｅまたはＡｒであることがより好ましい。このガスはあるいは、Ｎ_２またはＨ_２のようなＥＵＶにとって透明な他のガスである。あまりに多くのガスが放射線源ＬＡに流入することを防ぐため、この領域の希ガスの全圧は最大でも放射線源の圧力に等しいことが好ましい。したがって本発明はさらに、放射線源と追加の電極の間の投影ビームが横切る領域に追加のガスを供給する実施例を含む。最大でも放射線源の圧力に等しい圧力が維持され、この圧力を調整しおよび／または維持するための手段を備えることが好ましい。Ｘｅ放電源の一般的な圧力は約０．１ｍｂａｒであり、したがって前記領域の圧力は約０．１ｍｂａｒに維持することができる。このような実施例では、装置が、放射線源と追加の電極との間の領域に前記ガスを供給するガス供給ユニット１１５をさらに備えることができる。

他の実施例では、本発明に基づく装置がさらに、投影ビームの横切る前記領域に前記ガスが流れるように構築され配置されたガス供給ユニット１１５を備えることができる。前記ガスは実質的に汚染粒子の伝搬方向とは反対の方向に導かれる。投影ビームＰＢが横切る領域からガスを除去し、必要な圧力を維持するため、装置は、投影ビームＰＢの伝搬方向に関してガス供給ユニットの上流に配置された出口１１４を備えることができる。出口１１４は例えば、放射線系ＬＡの近くに配置することができる。このガスは、汚染物質が投影ビームと一緒に移動することを効果的に妨げる。したがって本発明はさらに、放射線源ＬＡと電極の間の領域に先に説明したようにガスを供給する方法を含む。出口１１４は、一方ではガスの流れが投影ビームの伝搬方向とは反対の方向に維持され、他方ではガスの流れが放射線源に完全に導かれることがないようなやり方で配置することができる。

放射線源ＬＡの下流にある本発明の電極９は、放射線源ＬＡに対して負に帯電している（陰極である）ことが好ましい。こうすると、電子が装置の他の部分から離れて維持され、また正に帯電した電極よりも照明装置に向かっての放電が起こりにくいので有利である。さらに、負に帯電した電極を使用することによって、電極から解放された電子を利用することができる。

（プラズマ放電源のように）電極１１０を備えた放射線源ＬＡの場合には（例えば図３参照）、放射線源ＬＡの負に帯電したほうの電極はかなり高い（負の）電圧に達する。したがって、電極９の電圧を大地に対して定義する（すなわち、図３の例の放射線源ＬＡの右側の電極を接地する）ことが好ましく、したがって電界の向きは追加の電極に向かう方向でなければならない。本発明の装置は、放射線系として、レーザ生成プラズマ放射線源または放電プラズマ放射線源を備えることが好ましい。本発明の装置は、（極端）紫外放射線、例えば１５７ｎｍ、１２６ｎｍの波長、または８〜２０ｎｍ、特に９〜１６ｎｍの範囲の波長を有する放射線に対して特に有用である。ただし本発明は、これらの範囲および波長に限定されない。

先に述べたとおり、使用する電界Ｅは、調整されて放射線源ＬＡと同期した方形波とすることができる。有用な１つの方式は、放射線源ＬＡの放電中には追加の電極に電位を与えず、放射線源ＬＡの放射線源プラズマが消滅した直後に電極に電圧をかける方式である。こうすると、放射線源ＬＡの放射線源プラズマに対する電極の電圧の影響が最小限に抑えられ、その一方で、放射線源ＬＡと汚染障壁９の間のガスの中を移動するのには時間がかかるので、汚染障壁９に向かって放射線源ＬＡを出た高速のイオンの速度は低下する。放射線系の調整周波数は通常、レーザおよびＸｅ放電源の場合で数ｋＨｚである。

（実施例２：中空陰極ジオメトリおよび汚染障壁）
先に述べたとおり、一般に、任意のタイプの電極を電圧源１４０に接続して、このような電極と放射線源ＬＡとの間に所望の電界Ｅを生み出すことができる。放射線源ＬＡと汚染障壁９の間の追加の放電が別個の電極１５０によって提供される第２の実施例の一例を示す。電極は円筒電極１５０とすることができる。これは陰極として使用することが好ましい。図４を参照されたい。中空陰極１５０は電圧源１４０に接続されている。このジオメトリを汚染障壁９と組み合わせると、中空電極１５０と放射線源ＬＡの間に生み出される電界によって、放射線源ＬＡからのイオン化した電極材料を、投影ビームＰＢとは別に導くことができ、すなわち、汚染障壁９の小板に向かってを導くことができるので、さらに有利である。追加の電極１５０が導入されるため、図３に記載した実施例とは違って、汚染障壁９を装置の他の部分から電気的に絶縁する必要はない（１１６）。追加の電極１５０は別のジオメトリを有することができる。例えば追加の電極は、投影ビームにいくぶん平行な表面を有する円錐形の形状を有することもできる。

この実施例は、図４に示したこの実施例の概略図に限定されない。例えば、この実施例は任意選択的に、放射線源ＬＡと電極１５０の間に（軸方向の）磁界を生み出す磁気トラップをさらに含むことができる。したがってコイル１３７を配置することができる。概略的に描かれたこのコイル１３７は、いくつかのコイルを含むことができ、さまざまな方法で配置することができる。例えばコイル１３７は、中空電極１５０の片側または両側に配置することができる。この実施例はさらに、ガスを導入しまたはガスの流れを維持する先に述べたガス供給ユニットを含むことができる。

（実施例３：中空陰極ジオメトリ）
図５に他の実施例を示す。この実施例は実施例２に似ているが、汚染障壁９を持たない。この実施例は、モリブデンやタングステンのような放射線源ＬＡの電極材料のイオン化エネルギーが、アルゴン、ヘリウム、キセノンなどの希ガスのイオン化エネルギーよりもはるかに低いという洞察に基づいている。したがってガス放電中にモリブデンおよびタングステン原子が存在するときには、これらのイオンが効率的にイオン化される。放射線源ＬＡのスパッタリングされた全ての電極材料を、放射線源ＬＡと電極１５０の間の電界Ｅによって生じた追加の放電中でイオン化し、これを、ゲッタの働きをする電極の表面に電磁的に集めることもできると思われる。したがってデブリを全てイオン化できる場合には、汚染障壁９はもはや必要ではなくなる。

この実施例は、図５に示したこの実施例の概略図に限定されない。例えば、この実施例は任意選択的に、放射線源ＬＡと電極１５０の間に（軸方向の）磁界を生み出す磁気トラップをさらに含むことができる。この実施例はさらに、ガスを導入しまたはガスの流れを維持する先に述べたガス供給ユニットを含むことができる。

本発明の装置はさらに、ＥＰ−Ａ−０ ９５７ ４０２に記載されているもののような追加の汚染障壁を有していてもよく、あるいはＥＰ−Ａ−１ ２２３ ４６８に記載されているもののような、例えば電子源によるイオン化手段、あるいは容量ないし誘導ＲＦ放電またはＡＣ放電によって生成されたプラズマによるイオン化手段を備えた追加の汚染障壁を有していてもよい。

以上に本発明の特定の実施例を説明したが、本発明は、記載した以外の方法でも実施できることを理解されたい。以上の説明は本発明を限定することを意図したものではない。

リソグラフィ投影装置を概略的に示す図。 図１に基づくリソグラフィ投影装置のＥＵＶ照明系および投影光学部品の側面図。 一実施例に基づく電極としての汚染障壁を示す図。 他の実施例に基づく中空陰極ジオメトリおよび汚染障壁を示す図。 他の実施例に基づく中空陰極ジオメトリを示す図。

符号の説明

ＬＡ 放射線源
Ｅｘ ビーム・エキスパンダ
ＩＬ 照明系
ＡＭ 調整手段
ＩＮ インテグレータ
ＣＯ コンデンサ
ＰＢ 投影ビーム
ＭＡ マスク
Ｃ ターゲット部分
Ｍ１、Ｍ２ マスク・アライメント・マーク
ＩＦ 干渉計測定手段
ＭＴ マスク・テーブル
ＰＭ 第１の位置決め手段
ＰＬ 投影系（レンズ）
Ｗ 基板
Ｐ１、Ｐ２ 基板アライメント・マーク
ＷＴ 基板テーブル
ＰＷ 第２の位置決め手段
１ リソグラフィ投影装置
３ 放射線系
７ 放射線源室
９ 汚染障壁
１０ 放射線コレクタ
１１ 格子スペクトル・フィルタ
１２ 仮想放射線源ポイント
１３、１４ 入射反射器
１７ パターンが付与されたビーム
１８、１９ 反射要素
１１０ 放電生成電極
１１１ 汚染粒子
１１２ 開口
１１４ 出口
１１５ ガス供給ユニット
１３７ コイル
１４０ 電圧源
１５０ 中空電極

Claims (22)

1. 放射線源を含む放射線系、および放射線の投影ビームを供給する照明系と、
   所望のパターンに従って前記投影ビームにパターンを付与するように働くパターン形成手段を支持するための支持構造と、
   基板を保持する基板テーブルと、
   パターンが付与された前記投影ビームを前記基板のターゲット部分に投影する投影系と
   を有するリソグラフィ投影装置であって、
   電極（９；１５０）と、
   前記放射線源（ＬＡ）と前記電極（９；１５０）の間に電界を適用して前記放射線源（ＬＡ）と前記電極（９；１５０）の間に放電を生じさせるための電圧源（１４０）と
   をさらに有することを特徴とするリソグラフィ投影装置。
2. 前記電極（９；１５０）は前記放射線源（ＬＡ）と前記照明系（ＩＬ）との間で前記投影ビーム（ＰＢ）の中に配置されており、また
   前記電極（９；１５０）は、前記放射線源（ＬＡ）から放出された放射線が実質的に妨げられることなく該電極（９；１５）を通過することが可能なように構成および配置されている請求項１に記載のリソグラフィ投影装置。
3. 前記投影ビームの伝搬方向に関して前記放射線源の下流にある汚染障壁（９）をさらに有する請求項１または請求項２に記載のリソグラフィ投影装置。
4. 前記汚染障壁（９）が前記電極である請求項３に記載のリソグラフィ投影装置。
5. 前記電極（１５０）が陰極、好ましくは中空陰極である請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のリソグラフィ投影装置。
6. 前記電圧源（１４０）がＤＣ電界を生じるようになされている請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のリソグラフィ投影装置。
7. 前記電圧源（１４０）が、前記放射線源（ＬＡ）と同期された方形波の変調電界を生じるようになされている請求項１から６までのいずれかに記載のリソグラフィ投影装置。
8. 前記放射線源（ＬＡ）と前記電極（９；１５０）の間に軸方向の磁界を適用するように磁界発生装置（１３７）が設けられている請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のリソグラフィ投影装置。
9. 前記投影ビームが横切る領域にガスが提供されており、該ガスが、好ましくは、ＥＵＶに透明なガスを含み、より好ましくは、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎ_２およびＨ_２のうちの１種以上のガスを含む請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載のリソグラフィ投影装置。
10. 前記投影ビームが横切る前記領域に前記ガスを提供するように構成および配置されたガス供給ユニット（１１５）をさらに有する請求項９に記載のリソグラフィ投影装置。
11. 前記投影ビームの伝搬方向に関して前記ガス供給ユニット（１１３）の上流に配置された出口（１１４）であって、前記投影ビームが横切る前記領域から前記ガスを除去するため、および実質的に汚染粒子の伝搬方向とは反対の方向のガスの流れを生み出すための出口（１１４）をさらに有する請求項１０に記載のリソグラフィ投影装置。
12. レーザ生成プラズマ放射線源または放電プラズマ放射線源を有している請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載のリソグラフィ投影装置。
13. 前記投影ビームが、例えば約１５７または１２６ｎｍの波長、または８から２０ｎｍ、特に９から１６ｎｍの範囲の波長を有する紫外または極端紫外放射線を含む請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載のリソグラフィ投影装置。
14. 放射線源（ＬＡ）を含む放射線系と、
    前記放射線源と電極の間に電界を適用するための電極であって、それによって前記放射線源と電極の間に付加的な放電を生じさせて前記放射線源（ＬＡ）からの汚染粒子を捕獲する電極（１５０）と
    の組合せ。
15. 汚染障壁（９）をさらに有する請求項１４に記載の組合せ。
16. リソグラフィ装置を用いたデバイス製造方法であって、
    放射線源を含む放射線系、および放射線の投影ビームを供給する照明系を提供するステップと、
    所望のパターンに従って前記投影ビームにパターンを付与するように働くパターン形成手段を支持するための支持構造を提供するステップと、
    基板を保持する基板テーブルを提供するステップと、
    パターンが付与された前記投影ビームを前記基板のターゲット部分に投影する投影系を提供するステップと
    を含むデバイス製造方法において、
    前記投影ビームの伝搬方向に関して前記放射線源（ＬＡ）の下流に配置された電極（９；１５０）を提供し、前記放射線源（ＬＡ）と前記電極（９；１５０）の間に電界を適用して前記放射線源（ＬＡ）と前記電極（９；１５０）の間に放電を生じさせるステップをさらに含むことを特徴とするデバイス製造方法。
17. 前記電界がＤＣ電界である請求項１６に記載のデバイス製造方法。
18. 前記電界が、方形波に変調され且つ前記放射線源（ＬＡ）と同期されている請求項１６または請求項１７に記載のデバイス製造方法。
19. 前記電極が汚染障壁（９）である請求項１６から請求項１８までのいずれか１項に記載のデバイス製造方法。
20. 前記放射線源（ＬＡ）と前記電極（９；１５０）の間の電界の電圧差が最大１０００Ｖである請求項１６から請求項１９までのいずれか１項に記載のデバイス製造方法。
21. 前記放射線源（ＬＡ）と前記電極（９；１５０）の間の領域にガスが提供されている請求項１６から請求項２０までのいずれか１項に記載のデバイス製造方法。
22. 放射線源を含むイオン化性放射線系のデブリ抑制方法であって、電極（９；１５０）を提供し、前記放射線源（ＬＡ）と前記電極（９；１５０）の間に電界を適用して前記放射線源（ＬＡ）と前記電極（９；１５０）の間に放電を生じさせるステップを含むことを特徴とするデブリ抑制方法。

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