JP4058404B2 - リソグラフィ投影装置およびリソグラフィ工程により集積構造を製造する方法 - Google Patents

Description

本発明は、
− 放射線ソースにより放出される放射線から、放射線の投影ビームを形成する放射線システムと、
− 該投影ビームをパターン化するために投影ビームが照射されるパターニング手段を保持するように構成された支持構造と、
− 基板を保持するように構成された基板テーブルと、
− パターニング手段の照射部分を基板の目標部分に結像するように構成、配列された投影システムと、
− 照射中に形成された二次電子が、シールドされる対象物に入射するのを防ぐよう電磁界を作り出すシールド手段とにより構成されるリソグラフィ投影装置において、該シールド手段が、
− 対象物に近接した電極と、
− 電極に対応して対象物に電圧を印加する、対象物および／または電極に接続した電圧ソースとから成るリソグラフィ投影装置に関する。

欧州特許出願第ＥＰ１１８２５１０において、例えば浮遊粒子に対するマスクのような対象物を保護するために、メッシュの形状をとる粒子シールドを使用するリソグラフィ投影装置が開示されている。粒子シールドは、荷電粒子に力を及ぼし、かつメッシュから荷電粒子を偏向させる電磁界を作り出す。粒子シールドはメッシュであるが、他の構成も同様に可能である。

本明細書において使用する「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断面を与えるために使用し得る手段に当たるもの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において使用される。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周知のものであり、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、レベンソンマスク、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であり、かつ、必要な場合、ビームに対して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イ。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イ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。前述の双方の場合、パターニング手段は１つ以上のプログラマブルミラーアレイから構成可能である。ここに参照を行ったミラーアレイに関する詳細な情報は、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イの場合、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アレイ。このような構成の例が米国特許第ＵＳ５，２２９，８７２号に開示されている。この内容を本明細書に引用したものとする。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。

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、シングルウェハは、投影システムを介して１つずつ順次照射される近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ハステッパあるいはステップアンドリピート装置と称されている。ステップアンドスキャン装置と称される別の装置では、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順次スキャニングし、これと同時に基板テーブルをこの方向と平行に、あるいは非並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、参考までに記載を行うと、例えば、米国特許第ＵＳ６，０４６，７９２号から得ることが出来る。

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、および像形成フューチャの測定／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、もしくはその類似の工程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、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。

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ことが出来る。こうした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つ以上のテーブルにて実行される。例えば、参考までに記載を行うと、デュアルステージリソグラフィ装置について、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。

リソグラフィ装置において、基板上に結像可能なフィーチャのサイズは投影放射線の波長により制限されている。高密度デバイスを有し、よって高速のオペレーティングスピードを可能にする集積回路を作り出すためには、より小さいフィーチャの結像が可能であることが望ましい。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が用いられているが、５ｎｍから２０ｎｍ範囲の、特に約１３ｎｍのより短い波長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）またはソフト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、また、電子ストレージリングからのシンクロトロン放射線を含む。放電プラズマソースを使用する装置については以下において、すなわち、Ｗ．Ｐａｒｔｌｏ、Ｉ．Ｆｏｍｅｎｋｏｖ、Ｒ．Ｏｌｉｖｅｒ、Ｄ．Ｂｉｒｋにより、Ｐｒｏｃ． ＳＰＩＥ３９９７（２０００年）の１３６ページから１５６ページにおいて発表された“Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａｎ ＥＵＶ（１３．５ｎｍ） Ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅ Ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ ａ Ｄｅｎｓｅ Ｐｌａｓｍａ Ｆｏｃｕｓ ｉｎ Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｖａｐｏｒ”、かつ、Ｍ．Ｗ．ＭｃＧｅｏｃｈにより同Ｐｒｏｃ． ＳＰＩＥ３９９７（２０００年）の８６１ページから８６６ページにおいて発表された“Ｐｏｗｅｒ Ｓｃａｌｉｎｇ ｏｆ ａ Ｚ−ｐｉｎｃｈ Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ Ｓｏｕｒｃｅ”、かつ、Ｗ．Ｔ．Ｓｉｌｆｖａｓｔ、Ｍ．Ｋｌｏｓｎｅｒ、Ｇ．Ｓｈｉｍｋａｖｅｇ、Ｈ．Ｂｅｎｄｅｒ、Ｇ．Ｋｕｂｉａｋ、Ｎ．Ｆｏｒｎａｃｉａｒｉにより同Ｐｒｏｃ． ＳＰＩＥ３６７６（１９９９年）の２７２ページから２７５ページにおいて発表された“Ｈｉｇｈ−Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｓｏｕｒｃｅ ａｔ １３．５ ａｎｄ １１．４ｎｍ ｆｏｒ ＥＵＶ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ”、かつ、Ｋ．Ｂｅｒｇｍａｎｎ等によりＡｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ（「応用光学」）第３８巻（１９９９年）の５４１３ページから５４１７ページにおいて発表された“Ｈｉｇｈｌｙ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ，Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｓｏｕｒｃｅ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ａ Ｇａｓ−Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｐｌａｓｍａ”にて詳細なる説明がなされている。

上記参照の放電プラズマ放射線ソースといったようなＥＵＶ放射線ソースは、ＥＵＶ放射線を放出するために、ガスまたは蒸気の、やや高い部分圧の使用を要する。放電プラズマソースにおいて、例えば放電は電極間にて作り出され、続いて、結果の部分的にイオン化されたプラズマが崩壊されて、ＥＵＶ範囲の放射線を放出する非常に高温のプラズマを生ずる。Ｘｅプラズマは約１３．５ｎｍの極紫外線（ＥＵＶ）範囲の放射を行うことから、非常に高温のプラズマは頻繁にＸｅにて作り出される。効果的なＥＵＶ生成のために、電極近傍にて放射線ソースに対して０．１ｍｂａｒの一般的な圧力が必要とされる。こうしたやや高いＸｅ圧力を有することの欠点は、ＸｅガスがＥＵＶ放射線を吸収してしまうことにある。例えば、０．１ｍｂａｒのＸｅは、１３．５ｎｍの波長を有するＥＵＶ放射線を１ｍの距離をわずか０．３％のみしか伝達しない。ゆえに、やや高いＸｅ圧力はソース周辺の限定された領域に制限される必要がある。これを達成するために、コレクタミラーおよび照明光学系が含まれる実質的に真空のチャンバからチャンバの壁によって分けられた、ソース用としてのみの真空チャンバにソースを収容することが可能である。

真空壁は、チャネルアレイ、すなわち所謂「フォイルトラップ」により設けられた該壁の複数の開口部により、ＥＵＶ放射線に対し透過となることが可能である。こうしたチャネルアレイ、すなわちフォイルトラップは、欧州特許出願番号第ＥＰ−Ａ−１ ２２３ ４６８、並びに第ＥＰ−Ａ−１ ０５７ ０７９において提案されている。このフォイルトラップは、支障なく放射線を通過させるが流れ抵抗を作り出すために互いに近接して配置された複数のラメラから成る多数の合焦チャネル状構造によって構成されている。詳細は上記文献を参照されたい。

リソグラフィ投影装置における光学部品（例えばＥＵＶリソグラフィ投影装置におけるすれすれ入射ミラーや多層ミラー）の例えば炭素による分子汚染は重大な問題である。ＥＵＶリソグラフィ投影装置における反射素子の汚染は、炭化水素と、ＥＵＶ照明によって作り出される二次電子の存在から生じる。

さらなる問題に、ソースからの放射線の照射量と、光学部品上に集められる汚染量をいかにモニターするかということがある。分子汚染は、二次電子を光学部品から反発させることにより減じることが可能である。さらに、ソースからの放射線の照射量と、光学部品上に集まる汚染量は、光学部品からの電子束を計測することによってモニター可能となる。分子汚染の削減と電子束計測の両方において、光学部品から電子を反発させるために電界を用いる。この電界は正イオンを光学部品方向に加速させることにもなる。結果のイオン衝撃は反射表面のスパッタリングにつながる。

従い、ＥＵＶリソグラフィ投影装置における光学部品へのＥＵＶ放射線の照射によって生じる汚染の量を減じることを目的とする。

本発明は、反射素子が二次電子からシールドされた、かつ同時に、正帯電粒子を引き寄せないようにしたＥＵＶリソグラフィ投影装置を提供することをもう一つの目的とする。

本発明は、照射量および汚染量を計測するための技術を提供することをもう一つの目的とする。

本発明は、正イオンによる光学部品上のスパッタリングの量を減じることをもう一つの目的とする。

これらの目的、並びに他の目的は、冒頭の段落で特定を行ったようなリソグラフィ投影装置において本発明に従って達成される。ここで、放射線ソースはパルス方式にて高低状態間を稼動するようにされていることを特徴とし、また、リソグラフィ投影装置は、電極に対応して対象物に反復的な負電位を与える時間的に変化する電圧を、放射線ソースと同期して、対象物および／または電極に供給する同期手段を備えていることを特徴とする。

このようにして、二次電子は負（相対的）電位パルスによって放射線ビーム内の対象物表面から反発されるか、あるいは電極の正（相対的）電位によって引き離される。加えて、集められた二次電子の量は放射線の照射量および汚染量の測度となる。この測度は、電極に接続した電流計測手段を用いて容易に判断可能である。電流は対象物においても計測可能である。

本発明に従うリソグラフィ投影装置の一実施形態において、リソグラフィ投影装置は、照射中に形成された実質的に全ての二次電子を対象物から移すのに十分な時間にわたって、時間的に変化する電圧により反復的な負電位を、電極に対応して対象物に印加することを特徴とする。このようにして、二次電子は作り出されると即座に、かつ完全に取り除かれる。対象物の照射表面上に存在する電子が対象物表面の分子汚染を増大させることから、これは重要である。対象物へのＥＵＶパルス終了後、（放出された）二次電子が対象物から電極に移るように十分に長く負電位パルスが供給されると、こうした電子雲は確実に存在しなくなる。

本発明に基づくリソグラフィ投影装置のさらなる実施形態において、リソグラフィ投影装置は、０．０１マイクロ秒と１０マイクロ秒の間の時間、より好ましくは０．１マイクロ秒間、負電位パルスが印加されることを特徴とする。このタイムスパンは比較的軽い二次電子を確実に反発するのに十分に長いものでる。これはしかし、シールドされる対象物方向への、正に帯電した重い粒子の加速と引き寄せを生じさせるには短過ぎるものである。

ゆえに本発明のさらなる実施形態においてリソグラフィ投影装置は、負電位パルスが０Ｖと−１０００Ｖの間であり、より好ましくは−１００Ｖであることを特徴とする。この電圧により、二次電子は放射線ビーム内の対象物から引き離されるか、もしくは対象物から反発される。それにより二次電子は対象物の表面を一度横断するのみとなり、よって二次電子から生じる汚染の量を減じる。

またさらなる実施形態において、本発明は、電圧ソースが対象物に連結を行っていることを特徴とする。負電圧が対象物に直接接続することから、二次電子は回復する可能性なく、即座に対象物から反発される。正の電極は対象物からかなり離して配置されるか、あるいは真空チャンバの壁部で形成可能である。

またさらなる実施形態において、本発明は、電圧ソースが対象物に近接した電極に接続していることを特徴とする。電極に正の電圧を印加することにより、二次電子のような負に帯電した粒子が対象物から引き離される。

またさらなる実施形態において、本発明は、負電位が放射線ソースの高位状態と同位相にて印加されることを特徴とする。好都合に、ＥＵＶパルスの間に作り出された二次電子はその形成の瞬間に、比較的短い負電圧パルスによって、放射線の当たる表面から反発される。従い、二次電子が対象物の表面に戻り二度にわたって該表面を横断する可能性は減じられることから、汚染を生じる機会も減る。

またさらなる実施形態において、本発明は、負電位の印加と放射線ソースの高位状態間における位相差が任意であることを特徴とする。これは、放射線ソースの駆動と、パルス化電圧の供給を正確に同時に行うことはそれほど重要ではないことを意味する。放射線パルスと電圧パルス間の任意の位相差も受け入れられる。

またさらなる実施形態において、本発明は、反復的な負電位に、関係した正の電位が後続することを特徴とする。これは、正に帯電したイオンが運動量を得て、そして、特に低圧力環境において、シールドされる対象物の表面方向に動くという問題を克服する。この理由は、比較的重いイオンが、この場合約ゼロに近くなる時間平均フィールドに直面するためである。これに対して、比較的軽い二次電子は瞬間存在フィールドに従うことにより、負電圧パルスによって取り除かれる。

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る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。

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のみならず、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。

本発明の実施例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。図面において、一致する参照符合はその対応一致する部分を示す。

図１は、本発明の独自の実施形態に基づくリソグラフィ投影装置１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システムに放射線源ＬＡも備えた、例えば１１ｎｍから１４ｎｍの波長を有する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決め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ハ）を保持する基板ホルダを備え、かつ、品目ＰＬに対して正確に基板の位置決めを行う第二位置決め手段ＰＷに連結を行っ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とから構成されている。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可能である。

ソースＬＡ（例えば放電プラズマＥＵＶ放射線ソース）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。

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がエキシマレーザーである場合が多い。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。

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と衝突する。ビームＰＢはマスクＭＡを横断して基板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ＰＷ（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ＰＭ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）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。マスクＭＡと基板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を用いて位置決めされる。

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。代わって、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。

図２は、コレクタソース装置もしくは放射線装置３および照明光学装置４を備えた放射線システムＩＬ、と投影光学システム装置ＰＬとからなる投影装置１を示したものである。放射線装置３は、例えば放電プラズマソース６（図３）からなる放射線ソース装置ＬＡに連結している。ＥＵＶ放射線ソース６は、非常に高温のプラズマが作り出されて電磁スペクトルのＥＵＶ範囲の放射線を放射するＸｅガスあるいはＬｉ蒸気といったようなガスまたは蒸気を使用する。非常に高温のプラズマは、放電の部分的イオン化プラズマを光軸Ｏ上で崩壊させることにより作り出される。放射線の効果的な生成には、Ｘｅガス、Ｌｉ蒸気、あるいは他の適したガスまたは蒸気の部分圧０．１ｍｂａｒを必要とする。放射線ソース６より放射される放射線は、ガスバリヤ構造、すなわち「フォイルトラップ」９を介して、ソースチャンバ７からコレクタチャンバ８に送られる。ガスバリヤ構造は、例えば、本出願人による、欧州特許番号第ＥＰ−Ａ−１ ２２３ ４６８号、並びに欧州特許番号第ＥＰ−Ａ−１ ０５７ ０７９号において記載されているようなチャネル構造により構成される。

コレクタチャンバ８は、本発明に従って、すれすれ入射コレクタにより形成される放射線コレクタ１０から成る。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に反射し、コレクタチャンバ８の開口部における仮想ソースポイント１２にて焦点が合わせられる。投影ビーム１６は、チャンバ８から、照明光学装置４内の通常の入射リフレクタ１３、１４を介して、レチクルまたはマスクテーブルＭＴ上のレチクルあるいはマスクに反射する。パターン化ビーム１７が形成され、投影光学システムＰＬ内の反射素子１８、１９を介してウェハステージもしくは基板テーブルＷＴ上に結像される。照明光学装置４および投影システムＰＬにおいて、ここに示した以外の素子もまた一般に使用可能である。

図３より分かるように、すれすれ入射コレクタ１０は複数のネスト化したリフレクタ素子２１、２２、２３から成る。このタイプのすれすれ入射コレクタは文献にて「Ｗｏｌｔｅｒ」タイプとして周知であり、例えば、ドイツ特許出願番号ＤＥ−１０１ ３８ ２８４．７号において示されている。

図４は本発明に従う第一実施例を示したものである。放射線のパルス化投影ビームすなわち放射線パルス１６を供給可能なＥＵＶソース６はタイマー回路４１に接続している。タイマー回路４１は、放射線ソース６から入力を受取り、電圧ソース４３に出力信号を供給する。この電圧ソース４３は、電圧を、好ましくは電圧パルスを、例えばミラーあるいはマスクといったような光学部品である対象物４７に供給することが出来る。電圧は、方形波電圧パルスに、または正弦波電圧パルスに成形される。また、異なる形状の電圧パルスも同様に使用可能である。電圧ソース４３は対象物４７に接続を行っている。ＥＵＶソース６から発せられたＥＵＶビームが対象物４７の表面に当たると、二次電子４８が作り出される。二次電子４８は負電圧によって反発される。電圧ソース４３は対象物４７を約１００Ｖの電圧−１００Ｖと接地とに交互に接続することも可能である。対象物４７の近傍で、電極４５は、例えば、電圧ソース４３により供給される低電圧よりも高い電圧、例えば接地電圧とされる。アセンブリは２つの方法にて稼動可能である。

第一に、タイマー回路４１は、放射線ビーム１６が供給されている間に（同位相にて）、低（負）電圧パルスを対象物４７に供給することが可能である。この方法によって、作り出された二次電子４８は対象物４７から加速して離れる。しかし、ＥＵＶパルスの間に作り出された正に帯電した粒子は引き寄せられ、対象物４７に向かって加速する。また、ＥＵＶ放射線の間、対象物４７の表面に負電圧があることから、対象物４７内の電子は、二次電子放射収率をわずかながら増しながら対象物４７表面に引き寄せられる。

第二に、タイマー回路４１は、放射線ビーム１６が供給されていない間に（位相不一致にて）、低電圧パルスを対象物４７に供給することが可能である。これは、二次電子放射収率を変えないままである。この欠点は、二次電子雲４９が比較的長い時間、対象物４７の表面上方に存在し、それにより、汚染を生じて対象物４７の表面に二次電子が戻る可能性を増す。約１０マイクロ秒間存在する二次電子雲（４９）によって汚染がかなり増すことが実証されている。

低電圧パルスの印加と、放射線ビーム１６の供給がなされる時間の開始に、任意の時間差をもうけることが別の可能性として考えられる。これにより、二次電子の存在と、放射線パルスと同位相ではない電子束（例えば投影ビーム内の他の構成部品から生じる電子）を減じることが出来る。

一般的にリソグラフィ投影装置は複数の光学部品を順次配列し構成されている。光学部品に沿ってトラベルする放射線パルス１６は、後続する各光学部品には現時光学部品よりも遅い時間に到着する。よって、放射線パルスの到着時間は異なる光学部品により異なってくる。タイマー回路４１は電圧パルスの印加を放射線パルス１６の到着と同期させる。電圧パルス幅は、二次電子４８全てが電極４５によって集められるようなものでなくてはならない。これは、電圧パルスのパルス幅が、対象物に当たる（局所的）ＥＵＶビーム終了後に終わるものでなくてはならないことを意味する。ＥＵＶビーム露光が終了した後の持続時間は、全ての（放出された）二次電子が対象物表面から電極４５に移動するのに十分な時間でなくてはならない。集められた二次電子量は、放射線照射量と光学部品上の汚染量の測度である。二次電子の量は、例えば電流計５３といったような計測手段を用いて明確にできる。

図５は、本発明に従う第二実施例を示したものである。本図において図４に一致する参照番号を用いる。図５の実施例は図４の実施例と比較し得る。図４の実施例に対して、ここでは、電圧ソース４３は電極４５に接続しており、対象物４７は電圧ソース４３ではなく接地に接続している。図５における電圧ソース４３は、例えば＋１００Ｖの比較的高い電圧と接地間を切り替え可能である。この電圧は、二次電子４８を電極４５に引き寄せる、すなわち引く。図４の実施例においては、これに対し、二次電子４８は対象物４７から反発される、すなわち押しはなされている。上述したように、ＥＵＶソース６からの放射線１６のパルス化投影ビームと同位相にて、または（部分的に）位相不一致にて電圧ソース４３により電圧が電極４５に印加され得る。

電子とイオンの平均自由行程が、システムにおける一般的距離（例えば各々の電極間の距離）よりも実質的に大きいアルゴンガスにおいて、二次電子は、１００Ｖの電位差を有する電極間における１０ｍｍのギャップを横切るのに約３．４ｎｓかかることが計算によって得られる。しかし、この時間の間、アルゴン粒子はギャップ長の１０^−５のみを横切り、従い、電極間の電位差の１０^−５倍のエネルギーを得る。平均自由行程がシステムにおける一般的距離よりも小さいシステムにおいては、電子がギャップを横切るのにかかる時間は上記の３．４ｎｓよりも大きい。電子がギャップを横切るのに十分に長いパルス、かつ、イオンをあまり加速しないような短いパルスを与えることにより、ＤＣ電圧の場合に関して、イオン束によって誘発される対象物へのダメージをかなり減じる。

電極４５は一般的に薄いワイヤのメッシュ形状をとる。また、電極と対象物４７間の距離は１０ｍｍが典型的である。メッシュは放射線ビーム内に配置される。メッシュのワイヤが互いに近すぎない限り、メッシュはビームにごくわずかの影を生じるのみである。放射線との干渉を生じないように、電極を放射線ビームの外に配置することも可能である。グリッドタイプの電極もまた別の可能性として考えられる。

例えば電極４５に接続した電流計５３といったような計測手段を使用して二次電子の量を計測する以外にも、対象物４７上の電流量を計測することが可能であることを注記する。

図６ａ、６ｂ、６ｃ、および６ｄはそれぞれ、時間に対応した、放射線ソース６からの放射線の変化、および電極４５と対象物４７の電位の変化を説明する例である。図６ａにおいて、放射線ソース６からのパルスシーケンスを示している。図６ｂにおいて、電極４５の正電圧を示している。電極４５の電圧は、太線で示すように図６ａのパルスと同位相にて印加され得る。しかし、放射線パルスが供給された後に電圧をある時間印加することも可能である。これを図６ｂにおいて点線で示している。この方法にて放射線パルスと電圧パルス間には位相差Ｑがある。電圧パルスが全放射線パルスの間存在している必要はない。図６ｃにおいて、シールドされる対象物４７における負電圧パルスの変化対時間を示している。位相差および位相の有無に関しては、図６ｂに関連して説明を行った注釈と同様である。図６ｄは時間を軸とした対象物４７における電圧の有利な変化を示したものである。存在する二次電子を取り除くために負電圧パルスを印加した後、対象物４７は正電圧パルスにより帯電される。比較的重いイオンは、負と正の電圧パルスにより生じる、時間により平均化される電界により作り出される力によって作用する。この時間平均はゼロ、あるいはほとんどゼロであり、それによりイオンは対象物４７に向かって加速しないか、あるいはわずかに加速するのみである。

以上、本発明の実施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。本詳細説明は本発明を制限する意図ではない。

本発明の実施例に従ったリソグラフィ投影装置を示したものである。 本発明に従ったリソグラフィ投影装置におけるＥＵＶ照明システムおよび投影光学素子の側面図である。 本発明における放射線ソースおよびすれすれ入射コレクタの詳細図である。 本発明の第一実施例における配列を示したものである。 本発明の第二実施例における配列を示したものである。 本発明における、パルス化電圧に関した放射線ソースの可能なパルスシーケンスの例を示したものである。

Claims (17)

1. 放射線ソースにより放出される放射線から放射線の投影ビームを形成する放射線システムと、
   前記投影ビームをパターン化するために前記投影ビームが照射されるパターニング手段を保持するように構成された支持構造と、
   基板を保持するように構成された基板テーブルと、
   前記パターニング手段の照射部分を前記基板の目標部分に結像するように構成、配列された投影システムと、
   照射中に形成された二次電子が、シールドされる対象物に入射するのを防ぐよう電磁界を作り出すシールド手段とを備えるリソグラフィ投影装置であって、
   前記シールド手段は、前記対象物に近接した電極と、前記電極に相対して前記対象物に電圧を印加するために前記対象物又は前記電極に接続した電圧ソースとを備え、
   前記放射線ソースは、パルス方式にて高低状態間を稼動するようにされていることを特徴とし、
   前記リソグラフィ投影装置は、前記電極に相対して前記対象物に反復的な負電位を与える時間的に変化する電圧を、前記放射線ソースと同期して、前記対象物又は前記電極に供給する同期手段を備えており、前記反復的な負電位の後に正電位が続くことを特徴とするリソグラフィ投影装置。
2. 前記時間的に変化する電圧は、照射中に形成された実質的に全ての二次電子が前記対象物から遷移する時間にわたって、前記電極に相対して前記対象物に反復的な負電位を与えることを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィ投影装置。
3. 前記負電位は、０．０１マイクロ秒と１０マイクロ秒との間の時間、印加されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリソグラフィ投影装置。
4. 前記負電位は、０．１マイクロ秒間、印加されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリソグラフィ投影装置。
5. 前記負電位は、０Ｖと−１０００Ｖとの間であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうち何れか１項に記載のリソグラフィ投影装置。
6. 前記負電位は、−１００Ｖであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうち何れか１項に記載のリソグラフィ投影装置。
7. 前記電圧ソースは、前記対象物に連結していることを特徴とする請求項１乃至請求項６のうち何れか１項に記載のリソグラフィ投影装置。
8. 前記電圧ソースは、前記対象物に近接した前記電極に連結していることを特徴とする請求項１乃至請求項６のうち何れか１項に記載のリソグラフィ投影装置。
9. 前記負電位は、前記放射線ソースの高位状態と同位相にて印加されることを特徴とする請求項１乃至請求項８のうち何れか１項に記載のリソグラフィ投影装置。
10. 前記負電位は、前記放射線ソースの高位状態とは位相差不一致にて印加されることを特徴とする請求項１乃至請求項８のうち何れか１項に記載のリソグラフィ投影装置。
11. 前記正電圧は、０Ｖと＋１０００Ｖとの間であることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のうち何れか１項に記載のリソグラフィ投影装置。
12. 前記正電圧は、＋１００Ｖであることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のうち何れか１項に記載のリソグラフィ投影装置。
13. 前記時間的に変化する電圧は、方形波の形状を有することを特徴とする請求項１乃至請求項１２のうち何れか１項に記載のリソグラフィ投影装置。
14. 前記時間的に変化する電圧は、正弦波の形状を有することを特徴とする請求項１乃至請求項１２のうち何れか１項に記載のリソグラフィ投影装置。
15. 前記リソグラフィ投影装置は、前記電極において二次電子により作り出される電流を計測する計測手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項１４のうち何れか１項に記載のリソグラフィ投影装置。
16. 放射線ソースにより放出される放射線から放射線の投影ビームを形成する放射線システムを提供し、
    前記投影ビームをパターン化するために前記投影ビームが照射されるパターニング手段を保持するように構成された支持構造を提供し、
    基板を保持するように構成された基板テーブルを提供し、
    前記パターニング手段の照射部分を前記基板の目標部分に結像するように構成、配列された投影システムを提供し、
    照射中に形成された二次電子が、シールドされる対象物に入射するのを防ぐように電磁界を作り出すステップとからなる、リソグラフィ工程により集積構造を製造する方法において、
    前記放射線ソースをパルス方式にて高低状態間を稼動させ、
    前記対象物に近接した電極に相対して前記対象物に反復的な負電位を与える時間的に変化する電圧を、前記放射線ソースと同期して、前記対象物又は前記電極に供給し、前記反復的な負電位の後に正電位が続くことを特徴とする、リソグラフィ工程により集積構造を製造する方法。
17. 前記電極に入射する二次電子量が計測されることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。

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