JP4067078B2 - リソグラフィ投影装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、
放射線の投影ビームを供給するための放射線システムと、
所望のパターンに従って前記投影ビームにパターニングするパターニング手段を支持するための支持構造体と、
基板を保持するための基板テーブルと、
前記パターニングされたビームを基板のターゲット部分に投影するための投影システムと、
を有するリソグラフィ投影装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本明細書で使用される用語「パターニング手段」は、基板のターゲット部分に形成するパターンに対応してパターニングされた（パターンを与えられた）断面を入射放射線ビームに与えるために使用することができる手段を表すものと広く解釈すべきである。用語「光バルブ」をこのような文脈で使用することもできる。一般に、前記パターンは、集積回路やその他のデバイス（以下参照）などターゲット部分に作成されるデバイス内の特定の機能層に対応する。このようなパターニング手段の例としては、次のようなものが挙げられる。
（１）マスク： マスクの概念はリソグラフィの分野でよく知られており、二相、交流移相、減衰移相などのマスク・タイプ、ならびに様々なハイブリッド・マスク・タイプを含む。放射線ビーム中にそのようなマスクを配置することにより、マスク上のパターンに従って、マスクに衝突する放射線の選択透過（透過性マスクの場合）または反射（反射性マスクの場合）が生じる。マスクの場合、支持構造体は通常マスク・テーブルであり、マスク・テーブルは、入射する放射線ビームの所望の位置にマスクを保持することができ、且つ必要であればマスクをビームに対して移動することもできる。
（２）プログラム可能なミラー・アレイ： そのようなデバイスの一例は、粘弾性制御層および反射表面を有するマトリックス・アドレス可能な表面である。そのような装置の背後にある基本原理は、（例えば）反射表面のアドレスされた領域が入射光を回折光として反射し、アドレスされていない領域が入射光を非回折光として反射することにある。適切なフィルタを使用して、前記非回折光を反射ビームからフィルタ除去し、背後に回折光のみを残すことができる。このようにして、マトリックス・アドレス可能表面のアドレス指定パターンに従ってビームがパターニングされる。必要なマトリックス・アドレス指定は、適切な電子手段を使用して行うことができる。そのようなミラー・アレイに関するより多くの情報は、例えば参照により本明細書に組み込む米国特許第５２９６８９１号および米国特許第５５２３１９３号から得ることができる。プログラム可能なミラー・アレイの場合、前記支持構造体は、例えばフレームまたはテーブルとして設けることができ、必要に応じて、固定するか、または可動にすることができる。
（３）プログラム可能ＬＣＤアレイ： そのような構成の一例が、参照により本明細書に組み込む米国特許第５２２９８７２号に与えられている。上記と同様に、この場合の支持構造体も、例えばフレームまたはテーブルとして設けることができ、必要に応じて、固定するか、または可動にすることができる。
簡単化のために、本明細書では、ここから先いくつかの箇所で、特にマスクおよびマスク・テーブルに係る例に向けられることがある。しかし、そのような例において論じられる一般的な原理は、本明細書で上述したパターニング手段の、より広い文脈で見られるべきである。
【０００３】
リソグラフィ投影装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造で使用することができる。そのような場合、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ことができ、このパターンを、放射線感受性材料（レジスト）の層で被覆されている基板（シリコン・ウエハ）上のターゲット部分（例えば１つまたは複数のダイを備える）にイメージすることができる。一般に、単一のウエハが、１度に１つずつ投影システムによって連続的に放射される隣接ターゲット部分の回路網全体を含む。マスク・テーブル上のマスクによるパターニングを採用する現行装置は、２つの異なるタイプの機械に区分することができる。１つのタイプのリソグラフィ投影装置では、各ターゲット部分が、マスク・パターン全体を一括してターゲット部分に露光することによって照射される。そのような装置は、一般にウエハ・ステッパと呼ばれる。代替装置（一般にステップ・アンド・スキャン装置と呼ばれる）では、各ターゲット部分が、所与の基準方向（「スキャン」方向）に投影ビーム下でマスク・パターンを漸次スキャンし、それと同時に、この方向に平行に、または反平行に基板テーブルを同期させてスキャンすることによって照射される。一般に、投影システムが倍率Ｍ（通常、Ｍ＜１）を有するので、基板テーブルがスキャンされる速度Ｖは、マスク・テーブルがスキャンされる速度のＭ倍となる。ここに記述したリソグラフィ・デバイスに関するより多くの情報は、例えば参照により本明細書に組み込む米国特許第６０４６７９２号から得ることができる。
【０００４】
リソグラフィ投影装置を使用する製造プロセスでは、（例えばマスクでの）パターンが、放射線感受性材料（レジスト）の層によって少なくとも部分的にカバーされた基板にイメージ（結像）される。このイメージング・ステップの前に、基板にプライミング、レジスト・コーティング、ソフト・ベークなど様々な処置を施すことができる。露光後に、露光後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハード・ベーク、およびイメージされたフィーチャの測定／検査など他の処置を基板に施すこともできる。この一連の処置は、デバイス、例えばＩＣの個々の層をパターニングするための基礎として使用される。次いで、そのようなパターン付けされた層に、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、化学的機械研磨など様々なプロセスを施すことができる。これらは全て、個々の層を完成させるためのものである。複数の層が必要な場合、手順全体、またはその変形が、各新たな層ごとに繰り返されなければならない。最終的に、デバイスのアレイが基板（ウエハ）上に存在することになる。次いで、これらのデバイスを、ダイシングやソーイングなどの技法によって互いに分離し、個々のデバイスを、例えばキャリアに取り付けるか、あるいはピンに接続することができる。そのようなプロセスに関する詳しい情報は、例えば参照により本明細書に組み込むピーター・ヴァン・ツァント（Ｐｅｔｅｒ ｖａｎ Ｚａｎｔ）の著書「Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ： Ａ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」，第３版，マグローヒル出版社，１９９７，ＩＳＢＮ０−０７−０６７２５０−４から得ることができる。
【０００５】
簡略化のために、本明細書では以後投影システムを「レンズ」と呼ぶ場合がある。しかし、この用語は、例えば屈折光学系、反射光学系、反射屈折光学系を含む様々なタイプの投影システムを包含するものとして広く解釈すべきである。また、放射線システムは、それらの設計タイプのいずれかに従って動作する、放射線の投影ビームを指向し、成形し、または制御するための構成要素を含むことができ、そのような構成要素も以下で総称して、または個別に「レンズ」と呼ぶ。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）を有するタイプのものであってよい。そのような「多段」デバイスでは、追加テーブルを並列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に関して予備ステップを行い、その一方で１つまたは複数の他のテーブルを露光のために使用することができる。二段リソグラフィ装置は、例えば、参照により本明細書に組み込む米国特許第５９６９４４１号およびＷＯ９８／４０７９１号に記載されている。
【０００６】
本発明の場合、投影システムは一般にミラー・アレイからなり、マスクは反射性のものである。例えば、ＷＯ９９／５７５９６に記載されている装置を参照されたい。この場合の放射線は、好ましくは、極紫外（ＥＵＶ）範囲の電磁放射線である。通常、放射線は、約５０ｎｍ未満、好ましくは約２０ｎｍ未満、最も好ましくは約１５ｎｍ未満の波長を有する。リソグラフィ産業で注目されているＥＵＶ領域での波長の一例は１３．４ｎｍであり、しかしこの領域内で、例えば１１ｎｍなど他の有望な波長もある。
【０００７】
そのような放射線と共に使用するのに適した放射線システムの一例がＷＯ００／３６４７１に記載されている。そのような放射線システムは、ＥＰ１０３７１１３に記載された、ＥＵＶと共に使用するのに適した集光器を備えることができる。
【０００８】
ＥＵＶ放射線源は通常、プラズマ源、例えばレーザ発生プラズマまたは放電源である。レーザ発生プラズマ源は、ＥＵＶ放射線を発生するためにレーザによって照射される水滴、キセノン、または固体ターゲットを備えることができる。適したレーザ発生プラズマ源の例はＥＰ１１０９４２７に記載されている。放電源は、２つの電極間での放電によって発生するプラズマを含む。適した放電源の例としては、キャピラリー放電源、プラズマ・フォーカス源およびＺピンチ型源が含まれ、例えば本願と同時係属の欧州特許出願第０１３０５６７１．８号に記載されているものが挙げられる。
【０００９】
任意のプラズマ源に共通の特徴は、プラズマから全方向に放出される高速イオンおよび原子の本来的な発生である。これらの粒子は、一般に多層ミラーからなる、脆弱な表面のコレクタ・ミラーおよびコンデンサ・ミラーに損傷を及ぼす恐れがある。これらの表面は、プラズマから放出される粒子の衝撃またはスパッタリングにより徐々に劣化し、それによりミラーの耐用期間が短縮される。
【００１０】
スパッタリング効果は、コレクタ・ミラーに関して特に問題となる。このミラーの目的は、プラズマ源によって全方向に放出された放射線を収集すること、およびそれを照明システム内の他のミラーに向けることである。コレクタ・ミラーは、プラズマ源に非常に近接し、且つプラズマ源と視野方向を合わせて位置決めされ、したがって、プラズマから大きな高速粒子束を受け取る。システム内の他のミラーは通常、ある程度遮蔽することができるので、プラズマから放出される粒子のスパッタリングによる損傷をそれ程受けない。
【００１１】
ミラーに対する損傷の問題に対処すべく以前から使用されている手段は、ヘリウムのバックグラウンド・ガスを使用して、衝突によって粒子を妨害し、ミラーに対する粒子束の衝撃を低減するものである。しかし、このタイプの技法は、放射線ビームに対する十分な透明度を保証する十分に低いヘリウムのバックグラウンド圧力を維持しながらスパッタリング・レートを許容可能なレベルまで低減することができない。したがって代替方法は、この問題に対処することを求められる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、放射線源がプラズマ源であるときに、放射線システム内に含まれるミラーに対する高速イオン、原子、または分子による損傷を低減するための手段を備えるリソグラフィ投影装置を提供することである。本発明の他の目的は、前記損傷を低減するための方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、発明の詳細な説明の冒頭で規定したリソグラフィ投影装置において、
ミラーを収容する空間にガス状炭化水素を供給するためのガス供給手段と、
前記ミラーの反射率を監視するための反射率センサ手段、および／または前記空間内のバックグラウンド圧力を監視するための圧力センサ手段と、
前記反射率および／または圧力センサ手段によってそれぞれ測定される反射率および／またはバックグラウンド圧力に応答して前記ガス供給手段を制御するための制御手段と、
を有することを特徴とする装置が提供される。
【００１４】
ミラーを収容するチャンバ内の炭化水素分子の存在が、ミラーの表面上に生じる炭化水素キャップ層をもたらすことが知られている。このキャップ層は、化学的腐食、例えば酸化からミラーを保護するのに役立つように以前から使用されているが、ミラーの反射率を低減するので不利とみなされることが多い。
【００１５】
そこで本発明者は、ミラー表面上のキャップ層を使用して、プラズマ源から放出される高速イオンおよび原子によって生じるスパッタリング損傷からミラーを保護することができることを発見した。炭化水素は、ミラーを収容する空間に追加されると、ミラーの表面に物理的または化学的に吸着し、それにより表面上に保護層を生成する。この表面層は、炭化水素分子、および場合により不純物としてシステム内に存在する他の汚染粒子、ならびにガス供給源からシステム内に導入される他の任意の分子からなる。プラズマによって発生された高速イオンおよび原子は、ミラーの表面に当たるときに保護層に接触し、それにより炭化水素分子をキャップ層から遊離させ、ミラー表面自体に対する損傷が回避される。
【００１６】
しかし、キャップ層をこの目的で使用する場合、いくつかの問題を克服しなければならない。第１に、キャップ層がスパッタリングによって徐々に破壊され、浸食されると、ミラー表面に対する損傷が生じる。第２に、キャップ層が非常に厚い場合、ミラーの反射率が許容できないレベルまで低減し、投影装置の効率が低減する。
【００１７】
これらの問題を克服するために、本発明者は動的キャップ層（ダイナミック・キャップ層）を使用している。これは、継続的にスパッタ除去され、且つさらに他の分子で置き代えられるキャップ層であり、したがって層の厚さは実質的に一定であり、許容可能な範囲内にある。これを達成するために、ミラーの反射率および／または空間のバックグラウンド圧力が監視される。キャップ層が非常に厚く成長したことによりミラーの反射率が非常に低減した場合、空間内の炭化水素ガスの圧力が低減され、それによりキャップ層の一部がスパッタ除去されるようにする。このようにして生成されるより薄いキャップ層は、反射率レベルの増大をもたらす。逆に、キャップ層が非常に薄くなった場合、スパッタリングによって層に穴が生成され、それによりミラー表面が露出される恐れがある。この場合、空間内の炭化水素ガスの圧力が増大されて、キャップ層が維持されるよう保証する。炭化水素圧力を注意深く調整することにより、炭化水素キャップ層の成長がプラズマ粒子放出によるキャップ層の破壊と等しい安定状態を達成することができる。
【００１８】
したがって本発明は、ミラーの耐用期間を長くし、それと同時に高レベルのミラー反射率を維持してシステムの効率を維持するリソグラフィ投影装置を提供する。
【００１９】
本発明はまた、リソグラフィ投影装置を使用してデバイスを製造する方法であって、
放射線感受性材料の層によって少なくとも部分的に覆われた基板を提供するステップと、
放射線システムを使用して放射線の投影ビームを提供するステップと、
パターニング手段を使用して投影ビームの断面にパターンを与えるステップと、
前記パターニングされた放射線ビームを放射線感受性材料の層のターゲット部分に投影するステップと、
を含む製造方法において、
ミラーを収容する空間にガス状炭化水素を供給するステップと、
前記ミラーの反射率および／または前記空間内のバックグラウンド圧力を監視するステップと、
前記ミラーの反射率および／または前記空間のバックグラウンド圧力に応答して前記空間に供給するガス状炭化水素量を制御するステップと、
を含むことを特徴とする製造方法に関するものである。
【００２０】
この方法の一実施形態では、前記ミラーが少なくとも４０の多層を備えていてもよく、この方法は、前記ミラーの最上層（１または複数の層）がスパッタリングによって除去されるように空間に供給されるガス状炭化水素の量を適合させるステップをさらに含む。
【００２１】
動的に成長するキャップ層の厚さの制御に基づくこの方法を用いてミラーの耐用期間を長くすることができることを本発明者は見出した。この方法を使用するとき、ミラー上に生成するキャップ層の厚さを、測定されたミラー反射率または空間内のバックグラウンド圧力に応答して制御することができる。例えば、ミラーの反射性が非常に低くなると、チャンバ内の圧力が低減され、それによりスパッタリング・レートが相対的に増大することによって動的キャップ層の厚さが低減する。これは、キャップ層および／またはミラー最上層（１または複数の層）を除去し、清浄なミラー表面を提供する効果がある。多層ミラーが、反射率に大きく寄与しない付加的なミラー層を備えている場合には、幾層かの最上層が、反射率を大きく低下させることなくスパッタ除去されてもよい。最上層のスパッタリングは、ミラーを交換することが必要になるまで、数回行うことができる。この場合、ミラーの反射率が監視されることが好ましく、反射率とバックグラウンド圧力の両方が監視されることがより好ましい。
【００２２】
したがって、この方法により、ミラーの耐用期間が延長され、さらに、システムに追加されるガスの圧力を常時正確に監視することが不可欠ではなくなる。
【００２３】
本発明はさらに、前記照明システム内の、ミラーを収容する空間にガス状アルコールを供給することを特徴とするデバイス製造方法に関するものである。
【００２４】
投影装置内へのエタノールの導入が、表面への自己終結キャップ層の形成をもたらすことが以前からわかっている。すなわち、エタノール・キャップ層の厚さは、最大値に達すると、エタノールの分圧が引き続き加えられても時間と共に増大しない。これは、水およびＥＵＶ放射線の存在によって投影光学系を酸化から保護する文脈において報告されている。あるいは、キャップ層の厚さは、エタノールの導入と同時にミラーが酸素や水などの酸化作用成分に露出されるときにも制限される。紫外放射線と組み合せると、キャップ層からの炭素が酸化され、表面から除去される。最終的に、比較的薄いキャップ層のみが生成される。ただし、本発明者は、上述の方法を本発明に適用し、ミラーを収容する空間内に導入するための炭化水素としてエタノールなどのアルコールを使用するのが特に有利であることを見出した。アルコール・キャップ層は、本発明の全ての利点、特にミラー表面の保護と、ミラーの反射率を保持することによる装置の効率の維持とを提供し、しかしまた、アルコールのバックグラウンド圧力の注意深い監視が必要でないという利点も有する。
【００２５】
本明細書では、本発明による装置のＩＣ製造における使用に特に言及する場合があるが、そのような装置が多くの他の可能な適用例も有することをはっきりと理解されたい。例えば、集積光学系、磁区メモリ用の誘導および検出パターン、液晶表示パネル、薄膜磁気ヘッドなどの製造に使用することができる。そのような代替適用例の文脈では、本明細書における用語「焦点板」、「ウエハ」、または「ダイ」の使用を、より一般的な用語「マスク」、「基板」、および「ターゲット部分」でそれぞれ置き代えられるものとみなすべきであることを当業者は理解されよう。
【００２６】
本発明の、およびそれに付随する利点を、例示実施形態および添付の概略図面を参照して以下で詳細に述べる。
【００２７】
図中、同じ部分は同じ参照符号で示す。
【００２８】
以下の説明では、直交するＸ、Ｙ、およびＺ方向の基準システムを使用して本発明を説明する。
【００２９】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１は、本発明のある特定の実施形態によるリソグラフィ投影装置を概略的に示す。この装置は、以下のものを備える。
（１）放射線（例えばＥＵＶ放射線）の投影ビームＰＢを供給するための放射線システムＥｘ、ＩＬ。この特定の場合には、放射線システムは放射線源ＬＡも備える。
（２）マスクＭＡ（例えば焦点板）を保持するためのマスク・ホルダを備え、アイテムＰＬに関してマスクを正確に位置決めするための第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。
（３）基板Ｗ（例えばレジスト被覆シリコン・ウエハ）を保持するための基板ホルダを備え、アイテムＰＬに関して基板を正確に位置決めするための第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。
（３）基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つまたは複数のダイを含む）にマスクＭＡの照射部分をイメージするための投影システム（「レンズ」）ＰＬ（例えば、ミラー群）。
本明細書で示すように、この装置は、反射性タイプの（すなわち反射性マスクを有する）ものである。しかし一般には、例えば透過性タイプの（透過性マスクを有する）ものであってもよい。別法として、この装置は、上で言及したタイプのプログラム可能なミラー・アレイなど別の種類のパターニング手段を使用することができる。
【００３０】
放射線源ＬＡ（例えば、レーザ発生プラズマ源、あるいは放電源）は放射線ビームを発生する。このビームは、直接的に、または例えばビーム拡大器Ｅｘなどの調整手段を横切った後に、照明システム（照明器）ＩＬに供給される。照明器ＩＬは、ビームの強度分布の外側および／または内側放射線範囲（一般にそれぞれσ外側およびσ内側と呼ばれる）を設定するための調節手段ＡＭを有していてもよい。さらに、一般には、積分器ＩＮや集光レンズＣＯなど様々な他の構成要素も有している。このようにして、マスクＭＡに衝突するビームＰＢが、その断面で所望の均一性および強度分布を有するようにする。
【００３１】
図１に関して、放射線源ＬＡは、（例えば放射線源ＬＡが水銀ランプであるときにしばしばそうであるように）リソグラフィ投影装置のハウジング内部にある場合があり、しかしリソグラフィ投影装置から離れていて、生成する放射線ビームが（例えば適切な方向付けミラーによって）装置内に導かれる場合もあることに留意されたい。この後者のシナリオは、放射線源ＬＡがエキシマ・レーザであるときにしばしばそうである。本発明および特許請求の範囲はこれら両方のシナリオを包含する。
【００３２】
ビームＰＢはその後、マスク・テーブルＭＴ上に保持されているマスクＭＡに交差する。ビームＰＢは、マスクＭＡを横切ると、レンズＰＬを通過し、レンズＰＬが、基板Ｗのターゲット部分ＣにビームＰＢを合焦（すなわち結像）する。第２の位置決め手段（および干渉計測定手段ＩＦ）によって、基板テーブルＷＴを、例えばビームＰＢの経路内に様々なターゲット部分Ｃを位置決めするように正確に移動することができる。同様に、第１の位置決め手段を使用して、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で、あるいはスキャン中に、ビームＰＢの経路に関してマスクＭＡを正確に位置決めすることができる。一般に、オブジェクト・テーブルＭＴ、ＷＴの移動は、図１には明示していない長ストローク・モジュール（粗い位置決め）と短ストローク・モジュール（精密位置決め）とを用いて実現される。しかし、（ステップ・アンド・スキャン装置と異なり）ウエハ・ステッパの場合には、マスク・テーブルＭＴを短ストローク・アクチュエータにのみ接続、あるいは固定することができる。
【００３３】
図示した装置は、２つの異なる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が本質的に静止して保たれ、マスク・イメージ全体が、ターゲット部分Ｃに１度に（すなわちただ１回の「フラッシュ」で）投影される。次いで、基板テーブルＷＴがｘおよび／またはｙ方向にシフトされ、それにより別のターゲット部分ＣをビームＰＢによって照射することができる。
（２）スキャン・モードでは、所与のターゲット部分Ｃがただ１回の「フラッシュ」で露光されない点を除き、本質的に同じシナリオが適用される。１回のフラッシュで露光するのではなく、マスク・テーブルＭＴが速度ｖで所与の方向（いわゆる「スキャン方向」、例えばｙ方向）に移動可能であり、それにより投影ビームＰＢがマスク・イメージ全体にわたってスキャンするようになっている。それと並行して、基板テーブルＷＴが、速度Ｖ＝Ｍｖで同方向または逆方向に同時に移動される。ここでＭはレンズＰＬの倍率である（典型的にはＭ＝１／４または１／５）。このようにすると、分解能を損なわずに、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。
【００３４】
図２は、放射線システムＬＡ、ＩＬをより詳細に示す概略図である。図１を参照して述べたように、放射線の投影ビームＰＢを供給するための放射線源ＬＡは、コレクタ・ミラーＣＭと共にチャンバ３内部に収容される。放射線源により発生された放射線はコレクタ・ミラーＣＭで反射され、上述した照明システムＩＬ内に備えられた様々な他の光学構成要素にビームＰＢとして向けられる。ここで示す照明システム内の光学構成要素のいくつかはチャンバ３内部に収容されていない。しかし、照明システムＩＬの光学構成要素のいくつかまたは全てを、コレクタ・ミラーＣＭと共にチャンバ３内部に収容することができる。
【００３５】
チャンバ３は、ガス状炭化水素、例えばエタノールなどのアルコールをチャンバに供給するためのガス供給手段を備え、この手段は、所望の炭化水素の供給源６（例えば、加圧ガス状または液状炭化水素のシリンダ）と、バルブを備えた入口２とを有する。チャンバ内の炭化水素の分圧は、前記バルブによって制御することができる。チャンバはまた、チャンバ内のバックグラウンド圧力を監視するための圧力センサ手段５、および／またはコレクタ・ミラーＣＭの反射率を監視するための反射率センサ手段７を備えることができる。好ましくは、チャンバは、圧力センサ手段５と反射率センサ手段７の両方を備える。反射率センサ手段は、投影ビームＰＢに沿ってビーム強さを測定することによって、またはコレクタ・ミラーの反射率を直接測定することによってミラーの反射率を監視することができる。
【００３６】
本発明の特定の場合には、放射線源ＬＡは、ＥＵＶ放射線のビームＰＢを発生するプラズマ源である。プラズマ源はまた、全方向に高速原子およびイオン８を放出し、これら放出された粒子は、チャンバ内の様々な光学構成要素、特にコレクタ・ミラーＣＭに接触する場合がある。
【００３７】
炭化水素は入口２を介してチャンバ３内に導入され、炭化水素分子はミラーＣＭの表面に吸着し、それによりミラーＣＭ上にキャップ層を形成する。このキャップ層は、プラズマ源によって発生される高速原子およびイオンによる衝撃、またはスパッタリングによって徐々に浸食される。入口２を介してチャンバ３内に導入される炭化水素の量を調節することによって、キャップ層を、スパッタ除去されるのとほぼ同じ速度で成長させることができる。
【００３８】
必要な炭化水素の量は、圧力センサ手段５および／または反射率センサ手段７を使用して求めることができる。例えば、圧力センサ手段５が、チャンバ内の圧力が非常に低いことを示す場合、キャップ層が、スパッタ除去されるよりもゆっくりと成長しており、チャンバ内に導入される炭化水素の量を増加すべきである。さらに、反射率センサ手段７が、反射率が低減したことを示す場合、キャップ層は、スパッタ除去されるよりも速く成長しており、反射率が再び許容可能レベルに到達するまでチャンバ内に導入される炭化水素の量を低減すべきである。キャップ層は少なくともスパッタ除去されるのと同じ速さで成長し、ミラーＣＭの表面の保護を保証することが好ましい。最も好ましい状況は、層の成長がスパッタ除去される速さと等しい安定状態である。
【００３９】
（実施形態２）
以下に述べる点を除き第１の実施形態と同じである本発明の第２の実施形態では、チャンバ内に導入される炭化水素がアルコール、好ましくはエタノールである。この場合、エタノールは通常、実質的に一定の圧力で供給され、自己終結キャップ層がコレクタ・ミラーＣＭ上に生成し得る。エタノールがチャンバ内に導入されるレート（割合）は、キャップ層からスパッタ除去された分子を迅速に置き代えることができるようなチャンバ内のエタノールの分圧を提供するのに十分なものでなければならない。
【００４０】
チャンバに供給しなければならないエタノールの最低限必要な分圧は、ミラーに向かう有害粒子（例えばキセノン（Ｘｅ））のフラックス（ｆｌｕｘ；流量）に依存する。有害キセノン粒子の最大流量Γ_Xe ^maxは以下のように計算することができる。
【数１】

ここで、ｎ_Xeは平均キセノン原子密度（通常２×１０²⁴ｍ^-3）であり、Ｖ_focusは、レーザ・ビームの集束の容量（０．０２５ｍｍ^-3）であり、ｆ_repは、発生源の繰返し速度であり（６ｋＨｚ）、ｄはプラズマとミラーの間の距離である。
【００４１】
ミラーに向かうエタノールの分子流量Γ_ethは以下のように計算することができる。
【数２】

ここで、ｐ_ethは、エタノールの分圧であり、ｋ_Bはボルツマン定数であり、Ｔは絶対温度であり、Ｍ_ethはエタノールの質量である。ミラー表面に当たる各キセノン・イオンまたは原子ごとに対して、単一エタノール分子がキャップ層から放出され、エタノール分子の０．０１％だけがミラー表面に吸着されるが、エタノール層がスパッタ除去されるのを防止するためには、１０^-4Γ_ethがキセノン流量よりも大きくなければならない。したがって、例えば、プラズマとミラーの間の距離ｄが少なくとも１０ｃｍであるとき、エタノールの分圧は少なくとも１０^-2ｍｂａｒでなければならない。
【００４２】
しかし、０．０１％よりも多い、例えば１００％のエタノール分子がミラー表面に吸着すると仮定した場合、より低い分圧のエタノールを使用することができる。この場合、例えば、少なくとも１０ｃｍの距離ｄで少なくとも１０^-6ｍｂａｒのエタノールの分圧が必要となる。
【００４３】
理想的には、この実施形態では、エタノールの特定の分圧が選択され、この圧力が実質的に一定のレートで加えられる。このようにすると、圧力および反射率の監視が必要でなくなる。しかし、圧力および／または反射率、好ましくはその両方が、実施形態１で述べたように常に監視され、必要であれば分圧に対する調節を行うことができることが好ましい。しかし、分圧の監視は、アルコール以外の炭化水素類を使用したときほど頻繁でなくてよく、且つ正確でなくてよい。
【００４４】
（実施形態３）
図２を参照して以下に述べる点以外は第１の実施形態と同じである本発明の第３の実施形態では、ミラーＣＭが多層ミラーである。多層ミラーＣＭは、少なくとも４０層を有し、好ましくは少なくとも５０層であり、最も好ましくは少なくとも６０層を有する。
【００４５】
このシステムは、炭化水素ガスを供給するためのガス供給手段６を備える。しかし炭化水素類以外のガスを使用することも想定される。前記手段は、必要なガスの供給源６および入口２を備える。ガスがチャンバ３に供給され、チャンバ内のガスの分圧はセンサ５によって監視することができる。システム内のガスの圧力は、多層ミラーＣＭ上に生成するガス状粒子のキャップ層が時間にわたって浸食されないように十分高く維持される。
【００４６】
反射率センサ手段７を使用して、何時、ミラー上のキャップ層が非常に厚くなって多層ミラーの反射性が低減するかを測定する。これが起きたとき、チャンバ内のガスの圧力を低減し、それによりスパッタリング・レートを増大させることができる。スパッタリング・レートの増大により、多層ミラーの最上層（１層または複数層）がキャップ層と共に除去される。次いで、システム内のガス圧力が増大し、さらに他の層が除去されるのを再び防止する。
【００４７】
この実施形態では多層ミラーのみを記述したが、本発明を制限するものではない。１つの代替形態は、かすめ入射線ミラーであり、ミラー上に約２０°よりも小さい角度で放射線が指向され、このミラーは必ずしも多層を含む必要はなく、単一金属層として製造することができる。そのようなミラーは、ＥＵＶ放射線源によって発生する原子およびイオンに露出されたときに上記と同様に劣化する。同じ方法をこれらのミラーに適用することもできる。
【００４８】
本発明の特定の実施形態を説明してきたが、本発明を上述以外の方法で実施することもできることを理解されたい。上述の発明の詳細な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】本発明によるリソグラフィ投影装置を示す図である。
【図２】本発明によるリソグラフィ投影装置の放射線システムを示す図である。
【符号の説明】
２ 入口
３ チャンバ
５ 圧力センサ手段
６ ガス供給手段
７ 反射率センサ手段
８ 高速原子およびイオン
ＣＯ 集光レンズ
Ｅｘ ビーム拡大器
ＩＬ 照明システム
ＩＮ 積分器
ＬＡ 放射線源
ＭＡ マスク
ＭＴ マスク・テーブル
ＰＢ 投影ビーム
ＰＬ 投影システム
ＷＴ 基板テーブル

Claims (13)

1. 放射線の投影ビームを供給するための放射線システムと、
   該投影ビームを所望のパターンに従ってパターニングするパターニング手段を支持するための支持構造体と、
   基板を保持するための基板テーブルと、
   前記パターニングされたビームを基板のターゲット部分に投影するための投影システムとを有するリソグラフィ投影装置において、
   ミラーを収容している空間にガス状アルコールを供給するためのガス供給手段と、
   前記ミラーの反射率を監視するための反射率センサ手段および前記空間内のバックグラウンド圧力を監視するための圧力センサ手段のうちの少なくとも一方と、
   前記反射率センサ手段および／または圧力センサ手段によってそれぞれ測定された反射率および／またはバックグラウンド圧力に応答して前記ガス供給手段を制御するための制御手段とを有することを特徴とするリソグラフィ投影装置。
2. 前記放射線システムが、ミラーを収容している前記空間を含む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. 前記放射線システムが、前記投影ビームとして極紫外（ＥＵＶ）放射線のビームを供給するレーザ発生プラズマ源または放電源を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のリソグラフィ投影装置。
4. 前記極紫外放射線ビームが約５０ｎｍ未満の波長を有している請求項３に記載のリソグラフィ投影装置。
5. 前記極紫外放射線ビームが８〜２０ｎｍの範囲、特に９〜１６ｎｍの範囲の波長を有している請求項４に記載のリソグラフィ投影装置。
6. 前記アルコールがエタノールである請求項１に記載のリソグラフィ投影装置。
7. 前記ミラーがコレクタ・ミラーである請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のリソグラフィ投影装置。
8. リソグラフィ投影装置を用いてデバイスを製造する方法であって、
   放射線感受性材料の層によって少なくとも部分的に覆われた基板を提供するステップと、
   放射線システムを用いて放射線の投影ビームを提供するステップと、
   前記投影ビームの断面にパターンを与えるためにパターニング手段を用いるステップと、
   前記パターン付けされた放射線ビームを放射線感受性材料の層のターゲット部分に投影するステップとを含むデバイス製造方法において、
   ミラーを収容している空間にガス状アルコールを供給するステップと、
   前記ミラーの反射率を監視するステップおよび前記空間内のバックグラウンド圧力を監視するステップのうちの少なくとも一方と、
   前記ミラーの反射率および／または前記空間のバックグラウンド圧力に応答して前記空間に供給するガス状アルコールの量を制御するステップとを含むことを特徴とするデバイス製造方法。
9. 前記アルコールがエタノールである請求項８に記載のデバイス製造方法。
10. 前記ミラーが少なくとも４０層の多層を有し、前記デバイス製造方法が、前記ミラーの最上にある１以上の層をスパッタリングによって除去するように、前記空間に供給される前記ガス状アルコールの量を適合させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項８または請求項９に記載のデバイス製造方法。
11. リソグラフィ投影装置を用いてデバイスを製造する方法であって、
    放射線感受性材料の層によって少なくとも部分的に覆われた基板を提供するステップと、
    放射線システムを用いて放射線の投影ビームを提供するステップと、
    前記投影ビームの断面にパターンを与えるためにパターニング手段を用いるステップと、
    前記パターン付けされた放射線ビームを放射線感受性材料の層のターゲット部分に投影するステップとを含むデバイス製造方法において、
    前記放射線システム内の、ミラーを収容している空間にガス状アルコールを提供するステップを含むことを特徴とするデバイス製造方法。
12. 前記アルコールが前記ミラー上にキャップ層を形成し、また該アルコールは、前記キャップ層の厚さを時間の経過と共に実質的に増大させないような圧力で前記空間に供給される請求項１１に記載のデバイス製造方法。
13. 前記アルコールがエタノールである請求項１１または請求項１２に記載のデバイス製造方法。

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