JP4922638B2 - リソグラフィ装置、シール、デバイス製造方法、コンピュータプログラム、およびデータ記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、
・ 放射の投影ビームを供給するための放射システム
・ マスクを保持するためのマスク・テーブル
・ 基板を保持するための基板テーブル
・ マスクの照射部分を基板の目標部分に画像化するための投影システム
を備えたリソグラフィ投影装置に関する。

このタイプの装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造に使用することができる。その場合、マスク（レチクル）は、ＩＣの個々の層に対応する回路パターンを含むことができ、このパターンが、感光材料（レジスト）の層で被覆された基板（シリコン・ウェハ）上の目標領域（ダイ）に画像化される。通常、１枚のウェハには、レチクルを介して順次照射される隣接するダイの回路網全体が含まれている。あるタイプのリソグラフィ投影装置では、レチクル・パターン全体を１回の照射でダイに露光することによって個々のダイが照射され、このような装置は、一般にウェハステッパと呼ばれている。一般にステップ・アンド・スキャン装置と呼ばれている代替装置では、レチクル・パターンを投影ビームの下で所与の基準方向（「走査」方向）に連続的に走査し、且つ、ウェハ・テーブルをこの方向に平行又は非平行に同期走査することによって個々のダイが照射される。投影システムは倍率係数Ｍ（通常、＜１）を有しているため、ウェハ・テーブルを走査する速度νは、レチクル・テーブルを走査する速度を係数Ｍ倍した速度になる。本明細書において説明されているリソグラフィ・デバイスに関する詳細な情報については、国際特許出願ＷＯ９７／３３２０５を参照されたい。

このタイプの装置は、ごく最近まで単一マスク・テーブル及び単一基板テーブルを備えていた。しかしながら、現在では、個々に移動させることができる少なくとも２つの基板テーブルを備えたマシンが利用可能になっており、例えば国際特許出願ＷＯ９８／２８６６５及びＷＯ９８／４０７９１に記載されている多重ステージ装置を参照されたい。このような多重ステージ装置の基礎をなしている基本動作原理は、第１の基板テーブルが投影システムの真下に位置し、第１の基板テーブルの上に配置されている第１の基板の露光を可能にしている間、第２の基板テーブルを装荷位置に移動させ、露光済みの基板を解放し、新しい基板をピック・アップし、ピック・アップした新しい基板に対する初期アライメント測定の一部を実行し、且つ、第１の基板の露光が完了すると直ちにその新しい基板を投影システムの真下の露光位置へ移送するべく待機することができることである。このサイクルは自ら繰り返されるため、この方法によれば実質的にマシン・スループットを改善することができ、延いてはマシンのオーナシップのコストを低減することができる。

現在利用可能なリソグラフィ・デバイスに使用されている放射は、通常、例えばエキシマ・レーザ又は水銀灯から引き出すことができる紫外（ＵＶ）光であり、多くのこのようなデバイスには、波長が３６５ｎｍ又は２４８ｎｍのＵＶ光が使用されている。しかしながら、急速に発展している電子産業は、これまでにない高解像度を達成することができるリソグラフィ装置を絶えず要求しており、それが電子産業をこれまでにない短い波長の放射、とりわけ波長が１９３ｎｍ又は１５７ｎｍのＵＶ光に向けて強制している。それ以上の短い波長に対して、バンド内極ＵＶ光（即ちＥＵＶであり、その波長は５０ｎｍ以下、例えば１３．４ｎｍ、１３．５ｎｍ又は１１ｎｍである）、Ｘ線、イオン・ビーム又は電子ビームの使用を始めとするいくつかの可能なシナリオが存在している。これらのいわゆる次世代放射はすべて空気中で吸収されるため、これらの放射を使用する環境を少なくとも部分的に排気することが必要になってくる。この排気の必要性は、重大な問題をもたらしている。

例えばＪ．Ｂ．Ｍｕｒｐｈｙらの論文（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ ３２（２４）、６９２０〜６９２９頁（１９９３年））に、リソグラフィ投影装置にＥＵＶを使用する一般的な考察が記載されている。また、ＵＳ５，０７９，１１２及びＵＳ５，２６０，１５１並びにＥＰ−Ａ９８２０１９９７．８（Ｐ−０１１３．０００−ＥＰ）に、電子ビーム・リソグラフィに関する同様の考察が記載されている。

参照により本出願に組み込まれている欧州特許出願ＥＰ０９５７４０２Ａ２に、介在する空間によって投影システムと基板テーブルが分離されたリソグラフィ装置が記述されている。介在するこの空間は、少なくとも部分的に排気することができる。介在するこの空間には、ガスの流れによって連続的にフラッシングされる、基板テーブルと投影システムの間の相互汚染を軽減するための中空管が含まれている。ガスは実質的にＥＵＶ放射を吸収しない。ＥＰ０９５７４０２Ａ２によれば、ガスはＡｒ又はＫｒである。使用中、放射は、投影システムから中空管を介して基板テーブルによって保持されている基板へ導かれる。アルゴンを使用する利点は、アルゴンの「リムーバビリティ」又は「ポンパビリティ」が比較的良好であることである。例えば、リソグラフィ装置に使用されるターボ分子ポンプなどの典型的な真空ポンプの場合、水素（相対分子質量２）などの極めて軽いガスのポンピング速度、或いはキセノン（相対分子質量１３１）のような極めて重いガスのポンピング速度と比較すると、アルゴン（相対分子質量４０）のポンピング速度は比較的速い。

同じく参照により本明細書に組み込まれている国際出願ＷＯ０１／８４２４１Ａ１に、パージ・ガスを使用した非接触シールを備えたリソグラフィ装置及び方法が記述されている。この国際出願には、光源の表面とオプティカル・ターゲットの表面の間のパージ光路、並びに光源の表面とオプティカル・ターゲットの表面の間の相対移動が提供されている。制御された純度のパージ・ガスが使用されている。

本発明の目的は、冒頭の段落で言及した、真空環境又は半真空環境でも使用することができるリソグラフィ投影装置を改良することである。詳細には、本発明の目的は、このような装置を、ＥＵＶ、荷電粒子又はＸ線を含む放射の使用と両立させることである。より詳細には、本発明の目的は、このような装置を、投影システムの退化に起因する動作性能の低下による重大な「ダウン・タイム」の問題を生じることのない装置にすることである。本発明の他の目的は、異なる装置のゾーンを互いに密閉し、ゾーン間の相互汚染の防止を促進する少なくとも１つのシールを提供することである。

これらの目的を達成するための基本装置は、冒頭の段落で明記した装置を備えており、
ａ）少なくとも部分的に排気することができる、使用される放射を基板テーブルに向けて導く固体表面によって投影システムの位置にその範囲が定められた介在空間によって投影システムと基板テーブルが分離されていること、
ｂ）該介在空間が、前記固体表面と基板テーブルの間に配置され、且つ、放射の光路の周りに位置する中空管を含み、該中間管の形状及びサイズが、投影システムによって基板テーブルに集束する放射が該中空管の壁を遮らないようになされていること、
ｃ）ガスの流れを使用して中空管の内部を連続的にフラッシングするための手段が提供されていること
を特徴としている。

これは、ダイナミック・ガス・ロックとして知られており、例えばＵＳ６，４５９，４７２Ｂ１に記載されている。以下、装置を改良している他の特徴について説明する。

ポイント（ａ）で参照されている「固体表面」は、例えば、放射を基板に向けて導く投影システムの最終ミラーであるか、或いはガラス状の材料からなる（薄い）オプティカル・フラット（即ちオプティカル・ウィンドウ）である。ガラス状のという用語は、ここでは、ケイ酸塩、水晶、様々な透明な酸化物及びフッ化物（例えばフッ化マグネシウムなど）、及び他の耐熱物質などの材料を包含するものとして解釈されたい。

本発明に至った実験では、本発明者らは、放射システムがＥＵＶ（波長が約１３．４ｎｍのＥＵＶ）を引き渡すプロトタイプのデバイスを構築した。試験ウェハを取り付けることができる基板テーブルにレーザ放射を集束させるための投影システム（様々なミラーを備えた）が使用された。放射源から基板までの放射の光路、したがって投影システムと基板テーブルの間に介在する空間を含む光路に実質的に空気が存在しないよう、レーザの出口開口によってその範囲の一方の端部が定められ（拘束され）、基板テーブルによってその範囲のもう一方の端部が定められた（拘束された）、実質的に排気されたエンクロージャが投影システムの周りに提供された。この介在空間は、投影システムの最後のミラー（上では「固体表面」で参照されている）によって、基板テーブルと対向する側にその範囲が定められた。空気中ではＥＵＶが有意に吸収されるため、基板レベルにおける実質的な光損失を回避するためにこのような排気が必要であった。

このプロトタイプのシステムを使用して、本発明者らは、基板テーブル上のレジスト被覆ウェハに投影される微細画像（サブミクロン・サイズの画像）の解像度及び鮮明度の急激な退化を観察した。投影システムの最終光学表面（ミラー）が許容不可能な汚染に至ったことを本発明者らが最終的に観察するまでの間に、この問題についての多くの様々な可能原因が追求され、調査された。さらなる分析の結果、この汚染が、後にウェハ上のレジスト層からのデブリス及び副産物からなるものであることが識別された有機物質による見せかけの被覆の存在によるものであることが分かった。このような物質は、明らかに、ＥＵＶビームによってウェハから「スパッタ」解放されたものであり、ウェハと投影システムの間に介在する排気された空間が、この解放された物質を実質的な散乱又は偏向を伴うことなく投影システム（及び近傍の他の表面）に向かって移動させたものである。投影システムの高度に正確な光学表面は、投影システムに到達した物質を吸着し、その光学表面が劣化する。

この問題に対処する努力の一環として、本発明者らは、基板テーブルと投影システムの間の間隔を広くしたが、依然として投影システムの最終光学表面の急激な汚染が観察された。引き続く計算（以下の「レジスト汚染物質」参照）により、このような手法は、実際、不満足な結果に終わる運命にあったこと、また、もっと根本的な汚染防止手段が必要であることが分かった。最終的には、他の様々な手法を試行した後、本発明者らは、上記ステップ（ｂ）及び（ｃ）に記載されている解決法に到達した。本発明による解決法によれば、第１に、ガスのフラッシングによって投影システムへのレジスト・デブリスの到達が防止される。

フラッシングに使用するガスは、投影ビーム中の放射（例えばＥＵＶ）を実質的に吸収しない物質でなければならず、また、汚染物質に対する拡散係数が実質的に小さい物質でなければならない。ダイナミック・ガス・ロックに使用されているこのようなガスの一例は、Ａｒ及びＫｒである。

したがって、本発明の第１の態様によれば、パターニング・デバイスから基板へパターンを投影するようになされたリソグラフィ装置であって、リソグラフィ装置の異なるゾーンとゾーンの間を展開している少なくとも１つのガス・パージ・シーリング開口を備えたリソグラフィ装置が提供される。このリソグラフィ装置は、軽いガスをシーリング開口に供給するようになされた少なくとも１つのサプライヤを備えている。

ＵＳ６，１９８，７９２Ｂ１に、Ａｒなどのガスを使用したダイナミック・ガス・ロックが記載されており、その中に、投影システム領域と基板領域を分離している膜に穿たれた、投射放射を基板に衝突させるための孔が記述されている。放射ビームが透過する方向を横切って不活性ガスが流れている。

ＵＳ６，６８３，９３６Ｂ２、ＵＳ６，６４２，９９６Ｂ２及びＥＰ０５３２９６８Ａ１に、投影放射の方向と同じ方向に流れる流れを表し、投影放射が透過しなければならない膜即ち窓をさらに有するダイナミック・ガス・ロックが記載されている。これらの後者の文書に記載されている、不活性ガスを導く中空管は、その形状を円錐にすることができ、また、その頂部端は、放射が基板に衝突する前に通過しなければならない膜で覆われている。この膜は、投影システムに向かって上方へ流れる不活性ガスを防止している。

不活性ガスの上方への流れを防止するための膜を有することに係る問題は、膜を通過する投影放射が必然的にある程度吸収され、或いは偏向することである。典型的な損失は、ＥＵＶ放射強度の半分に及んでいる。Ａｒなどの重いガスを使用することに係る問題は、移動質量がより大きいため、所望するより重いガスの流れを生成するためにはより高い圧力が必要であることである。

本発明の目的は、ＥＵＶ放射の損失を防止し、且つ、ダイナミック・ガス・ロックの利点を最適化することである。

本発明による装置は、前記固体表面から基板テーブルに向かって展開している方向に内側に先細りになった、形状が円錐の中空管を備えることができる。投影システムは、画像を基板に集束させるように機能しているため、投影システムから出現する放射は、ウェハ上の最終画像に向かって内側に先細りになる。使用する中空管の形状が、この前記先細りを模倣する円錐形である場合、この中空管は、前記出現する放射をカプセル封じするために必要な最小体積を有することになる。有効なフラッシングを生成するために必要なガスの流れが最小化され、延いては材料が節約されるため、また、システムに対するガス負荷が小さくなるため、体積が最小であることは有利である。

ガスは、中空管の壁に穿たれた少なくとも１つの開口を介して中空管に導入することができる。別法としては、例えば中空管の頂部リムからガスを導入することも可能である。前述の実施例の特定のバージョンでは、開口は、使用するガスに対して多孔性の領域である。

中空管内のガスのフラッシングは、少なくとも部分的に基板テーブルに向けて導くことができる。基板と投影システムの間にガスが少しでも存在している場合（静的であれ、動的であれ）、正にそのガスの存在によって、基板から移動するデブリスに対する散乱障壁が提供される。しかしながら、このようなガスがさらに基板に向かって導かれると、投影システムに到達するこのようなデブリスに対する追加保護が提供される。フラッシングはそのすべてを基板に向けて導く必要はなく、例えば、中空管の壁に穿たれた、該中空管の上限（リム）と下限（リム）の間のいずれかのポイント（例えば中間）に位置している開口を介してガスが導入される場合、ガスの一部を孔から上に向かって（投影システムに向けて）流すことができ、残りのガスを下に向かって（基板に向けて）流すことができることに留意されたい。

ダイナミック・ガス・ロックは、上で説明したように提供することができ、使用されるガスは、水素、重水素即ちジュウテリウム、重水素化水素又は他の軽いガスである。

ダイナミック・ガス・ロックは、中空管を含む空間から介在空間を分離するための部材を有していなくても良く、また、中空管は、基板から流出する汚染物質の流れとガスの流れが逆方向である領域を含むことができる。

固体表面は反射表面であっても良く、また、この反射表面から基板テーブルに保持されている基板の目標部分までの光路が通過することができるのは流体のみである。つまり、中空部材を含む空間から介在空間を分離するための部材が存在していなくても良い。

第２の実施例は、アルゴンのみを使用した場合と比較すると、少なくともアルゴン及び水素を含んだパージ・ガス混合物によってシーリング開口の良好な付加的シーリング効果が提供される、という本発明の概念に基づいている。本発明によれば、アルゴンと水素の適切に選択された混合物によって、シーリング開口のシーリングに関して比較的大きい性能指数が提供される。また、この混合物は、純アルゴンを使用した場合と比較すると、装置からのポンピングが比較的容易である。さらに、水素とアルゴンの混合物を使用することにより、シーリング・ガスの熱伝導率が向上する。また、本発明によれば、純アルゴンを使用することによって生じる可能性のあるイオン化効果を潜在的に抑制することができる。ガスがシステムに流入する時期を選択することによって特定のレベルのシーリング性能が達成され、また、アルゴンと水素の適切に選択された混合物を使用することによって、アルゴンのみ又は水素のみの場合より照明エネルギーの吸収を少なくすることができる。

同様に、アルゴンの使用を考慮することができる真空アプリケーションの場合、水素を抑制する効果のため、水素とアルゴンの混合物を有利に使用することができる。このようなアプリケーションには、汚染を少なくするためのガス・カーテン、真空チャンバ内における背景レベルの不活性ガスの使用、及びパージングのための不活性ガスの使用がある。

また、本発明は、純アルゴン及び純水素をシーリング・ガスとして使用しないことが有利である、という本発明の着想に基づいている。本発明によれば、純水素を使用する利点と純アルゴンを使用する利点を結合し、且つ、その欠点を緩和するアルゴンと水素の適切な混合物を使用しなければならない。驚くべきことには、この混合物によって、例えば水分と炭化水素の相互汚染がさらに軽減される。また、この混合物は、水素及びアルゴンを比較的速い速度で供給している場合であっても、例えば１つ又は複数のターボ分子ポンプによって比較的容易に、且つ、有効に装置から除去することができる。例えば非制限の例として、典型的なターボ分子ポンプの場合、アルゴンのポンピング速度は約２８００リットル／ｓであり、一方、対応する水素のポンピング速度は、わずかに約１８００リットル／ｓにすぎない。２つのガスの５０％／５０％混合物のポンピング速度の良好な近似は、その中間、つまり約２３００リットル／ｓである。

本発明は、本発明の以下の概念によって説明することができる。第１に、シーリング構造の性能は、とりわけ使用するシーリング・ガスのタイプ及びガスの流量によって決まる。また、シーリング・ガス化学種は、特性質量及び例えばそのシーリング・ガス化学種によって阻止又は除去すべき汚染化学種との衝突断面を備えた分子を有している。汚染物質の流れを抑制するためのシーリング・ガスの有効性は、特性質量及び衝突断面並びに前記流量で決まる。この有効性は、拡散定数Ｄ_ｃによってガス毎に定量化することができる。

第２に、本発明によれば、前記開口をシールするためにより多くのガスが使用され、より多くの放射、例えばＥＵＶ放射がそのガスによって所与のポンプ容量で吸収されることがある。例えば過剰なガスの流れは、ＥＵＶ投影放射の望ましくない減衰の原因になることがある。

したがって、本発明によれば、シーリング・ガス化学種の性能指数Ｆ_ｍは、Ｆ_ｍ＝１／（２２．５．α．Ｄ_ｃ）で計算することができる。したがって、本発明によれば、アルゴンの性能指数は、開口のシーリングに関しては比較的小さいと言える。投影ビームが波長の短いビーム、例えばＥＵＶビームである場合、水素の性能指数は比較的大きく、少なくともアルゴンの性能指数より大きい。

しかしながら水素はその分子質量が比較的小さく、したがって、例えば低分子質量における圧縮比が小さい１つ又は複数のターボ分子ポンプを使用している場合、水素は、アルゴンと比較すると装置からの除去が比較的困難である。しかしながら、水素はその分子質量が小さいため、水素によってもたらされる装置内のガスの流れのコンダクタンス損失はより小さい。

したがって、アルゴンのみの場合より良好なシーリングを所与の吸収比率で提供し、且つ、水素のみの場合より良好に除去することができる水素とアルゴンの適切な混合物がシーリング流体として使用される。アルゴンと水素の混合物をシーリング・ガス混合物として使用する単純な着想に匹敵する着想は、本発明の以前には存在していない。この混合物は、このような量のアルゴンを含有し、また、可能な限り多くの水素を含有していることが好ましく、水素が爆発する可能性が依然として防止されていることが好ましい。

本発明の他の実施例によれば、パターン化された放射のビームをリソグラフィ装置内の基板に投射するステップを含み、リソグラフィ装置の少なくとも２つのゾーンが少なくとも１つのガス・パージ・シーリング開口によって互いに密閉されたデバイス製造方法であって、水素、ヘリウム、重水素化水素、ジュウテリウム即ち重水素、又は少なくともアルゴンと水素の混合物のうちの少なくとも１つによって前記シーリング開口をパージす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が提供される。

本発明の他の実施例によれば、リソグラフィ装置の２つのゾーンとゾーンの間を展開しているガス・パージ・シーリング開口を備えたリソグラフィ装置のためのシールであって、軽いガスをシーリング開口に供給するようになされた少なくとも１つのサプライヤを備えたシールが提供される。

本発明の他の実施例によれば、リソグラフィ投影装置のシーリング開口をフラッシングするための、水素、ヘリウム、重水素化水素、ジュウテリウム即ち重水素、及び実質的に水素及びアルゴンを含有した混合物のうちの少なくとも１つの使用が提供される。

本発明の他の実施例によれば、上で説明した方法を記述した１つ又は複数の機械可読命令シーケンスを含んだコンピュータ・プログラム、及びこのようなコンピュータ・プログラムを記憶したデータ記憶媒体が提供される。

本発明によるリソグラフィ投影装置を使用した製造プロセスでは、マスクのパターンが、少なくとも一部がエネルギー感応材料（レジスト）の層で被覆された基板上に画像化される。この画像化ステップに先立って、プライミング、レジスト・コーティング及びソフト・ベークなどの様々な処理手順が基板に加えられる。露光後、露光後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハード・ベーク及び画像化されたフィーチャの測定／検査などの他の処理手順が基板に加えられる。この一連の処理手順は、例えばＩＣなどのデバイスの個々の層をパターン化するための基本として使用される。次に、パターン化されたこのような層に、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、化学機械研磨などの様々な処理が施される。これらの処理はすべて個々の層の仕上げを意図したものである。複数の層を必要とする場合、すべての処理手順又はそれらの変形手順を新しい層の各々に対して繰り返さなければならないが、最終的には複数のデバイスのアレイが基板（ウェハ）上に出現する。これらのデバイスは、次に、ダイシング又はソーイングなどの技法を使用して互いに分割される。分割された個々のデバイスは、キャリアに実装すること、ピンに接続することなどが可能である。このようなプロセスに関する詳細な情報については、例えば、著書「Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：Ａ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」（Ｐｅｔｅｒ ｖａｎ Ｚａｎｔ著、第３版、ＭｃＧｒａｗ Ｈｉｌｌ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏ．、１９９７年、ＩＳＢＮ０−０７−０６７２５０−４）を参照されたい。

以上では、本発明による装置の使用について、とりわけＩＣの製造における使用が参照されているが、このような装置は、他の多くの可能アプリケーションを有していることを明確に理解されたい。例えば、本発明による装置は、集積光学系、磁気領域メモリのための誘導及び検出パターン、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することができる。このような代替アプリケーションのコンテキストにおいては、本明細書における「レチクル」、「ウェハ」又は「ダイ」という用語の使用はすべて、それぞれより一般的な「マスク」、「基板」及び「目標領域」という用語に置換されるものと見なすべきであることは当業者には理解されよう。

本明細書における考察は幾分かＥＵＶの使用に注目しているが、本発明は、他のタイプの放射を使用したシステムにも適用することができることを明確に留意されたい。例えば基板の汚染を少なくするためにＵＶ光を（部分的に）排気された環境と組み合わせて使用しているリソグラフィ装置の場合、本発明により、ＵＶ投影光学系に対するレジスト・デブリスの蓄積が排除される。同様に、電子ビーム・リソグラフィ又はイオン・ビーム・リソグラフィの場合、本発明により、視野レンズ電極に対する基板生成汚染物質の蓄積が排除される。また、いずれの場合においても、本発明により、基板からマスク、放射源等へのデブリスの移動が排除される。

以下、本発明及び本発明に付随する利点について、例示的実施例及び添付の略図を使用して詳細に説明する。

図において、同様の参照記号は、対応する特徴を表している。

装置の概要
図１は、本発明との使用に適したリソグラフィ投影装置を略斜視図で示したものである。このリソグラフィ投影装置は、
・ 放射（例えば波長の範囲が１０〜１５ｎｍのＥＵＶ光若しくは電子束、イオン束又はＸ線束）の投影ビームＰＢを供給するための放射システムＳＯ、ＩＬ
・ マスクＭＡ（例えばレチクル）を保持し、且つ、位置決めするためのマスク・テーブルＭＴ
・ 基板Ｗ（例えばレジスト被覆シリコン・ウェハ）を保持し、且つ、位置決めするための基板テーブルＷＴ
・ マスクＭＡの照射部分を基板Ｗの目標部分Ｃ（ダイ）に画像化するための投影システムＰＳ（例えば反射系（ミラー群）又は視野レンズ）
を備えている。

放射システムは、放射のビームを生成する放射源ＳＯ（例えばシンクロトロン、アンジュレータ即ちレーザ若しくは荷電粒子又はＸ線源）を備えている。このビームは、ビーム整形システムＩＬを通過し、ＩＬを通過したビームＰＢは、実質的に平行ビームであり、強度はその断面全体に亘って一様である。

放射源が例えばエキシマ・レーザである場合、放射源及びリソグラフィ装置は、個別の構成要素にすることができる。このような場合、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成しているとは見なされず、放射ビームは、例えば適切な誘導ミラー及び／又はビーム・エキスパンダを備えたビーム引渡しシステムを使用して放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ引き渡される。それ以外の例えば放射源が水銀灯などの場合、放射源はリソグラフィ装置の一構成要素にすることができる。放射源ＳＯ及びイルミネータＩＬは、必要に応じてビーム引渡しシステムと共に放射システムと呼ぶことができる。

イルミネータＩＬは、放射ビームの角強度分布を調整するためのアジャスタを備えることができる。通常、イルミネータのひとみ平面内における強度分布の少なくとも外部及び／又は内部ラジアル・エクステント（一般に、それぞれσ−外部及びσ−内部と呼ばれている）は調整が可能である。また、イルミネータＩＬは、インテグレータ及びコンデンサなどの他の様々なコンポーネントを備えることができる。イルミネータを使用して放射ビームを条件付け、所望する一様な強度分布をその断面に持たせることができる。

投影ビームＰＢは、次に、マスク・テーブルＭＴ上のマスク・ホルダに保持されているマスクＭＡで遮られる。投影ビームＰＢは、マスクＭＡから、投影ビームＰＢを基板Ｗの目標領域Ｃに集束させる投影システムＰＳを通過する。

基板テーブルＷＴは、第２のポジショナＰＷ及び位置センサＩＦ２（例えば干渉デバイス、直線エンコーダ又は容量センサ）を使用して正確に移動させることができ、それにより例えば異なる目標部分Ｃを放射ビームＰＢの光路内に配置することができる。同様に、第１のポジショナＰＭ及びもう１つの位置センサＩＦ１を使用して、例えばマスク・ライブラリから機械的に検索した後、又は走査中に、マスクＭＡを放射ビームＰＢの光路に対して正確に配置することができる。通常、マスク・テーブルＭＴの移動は、第１のポジショナＰＭの一部を形成している長ストローク・モジュール（粗位置決め）及び短ストローク・モジュール（精密位置決め）を使用して実現することができる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２のポジショナＰＷの一部を形成している長ストローク・モジュール及び短ストローク・モジュールを使用して実現することができる。ステッパの場合（スキャナではなく）、マスク・テーブルＭＴは、短ストローク・アクチュエータのみに接続することができ、或いは固定することも可能である。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスク・アライメント・マークＭ１、Ｍ２及び基板アライメント・マークＰ１、Ｐ２を使用して整列させることができる。図には専用目標部分を占有している基板アライメント・マークが示されているが、基板アライメント・マークは、目標部分と目標部分の間の空間に配置することも可能である（このような基板アライメント・マークは、スクライブ・レーン・アライメント・マークとして知られている）。同様に、複数のダイがマスクＭＡ上に提供される場合、ダイとダイの間にマスク・アライメント・マークを配置することができる。

図に示す装置は、２つの異なるモードで使用することができる。
・ ステップ・モード：マスク・テーブルＭＴが固定され、マスク画像全体が目標領域Ｃに１回で投影される（即ち単一「フラッシュ」）。次に、基板テーブルＷＴがｘ方向及び／又はｙ方向にシフトされ、異なる目標領域Ｃが（静止）ビームＰＢによって照射される。
・ 走査モード：所与の目標領域Ｃが単一「フラッシュ」で露光されない点を除き、基本的に同じシナリオが適用される。走査モードでは、マスク・テーブルＭＴを速度νで所与の方向（いわゆる「走査方向」、例えばｘ方向）に移動させることができるため、投影ビームＰＢを使用してマスク画像が走査され、同時に、基板テーブルＷＴが速度Ｖ＝Ｍνで同じ方向又は逆方向に移動する。Ｍは、投影システムＰＳの倍率である（例えばＭ＝１／４又は１／５）。この方法によれば、解像度を犠牲にすることなく比較的大きい目標領域Ｃを露光することができる。

支持構造はパターニング・デバイスを支持している。つまり、支持構造はパターニング・デバイスの重量を支えている。支持構造は、パターニング・デバイスの配向、リソグラフィ装置の設計及び他の条件、例えばパターニング・デバイスが真空環境中で保持されているか否か等に応じた方法でパターニング・デバイスを保持している。支持構造には、パターニング・デバイスを保持するための機械式クランプ技法、真空クランプ技法、静電クランプ技法又は他のクランプ技法を使用することができる。支持構造は、例えば必要に応じて固定又は移動させることができるフレーム又はテーブルであっても良い。支持構造は、パターニング・デバイスを例えば投影システムに対して確実に所望の位置に配置することができる。本明細書における「レチクル」又は「マスク」という用語の使用はすべて、より一般的な「パターニング・デバイス」という用語の同義語と見なすことができる。

本明細書に使用されている「パターニング・デバイス」という用語は、放射ビームの断面にパターンを付与し、それにより基板の目標部分にパターンを生成するべく使用することができる任意のデバイスを意味するものとして広義に解釈されたい。放射ビームに付与されるパターンは、例えばそのパターンに移相フィーチャ又はいわゆる補助フィーチャが含まれている場合、基板の目標部分における所望のパターンに必ずしも厳密に対応している必要はないことに留意されたい。放射ビームに付与されるパターンは、通常、目標部分に生成されるデバイス、例えば集積回路などのデバイス中の特定の機能層に対応している。

パターニング・デバイスは、透過型であっても或いは反射型であっても良い。パターニング・デバイスの実施例には、マスク、プログラム可能ミラー・アレイ及びプログラム可能ＬＣＤパネルがある。マスクについてはリソグラフィにおいては良く知られており、バイナリ、交番移相及び減衰移相などのマスク・タイプ、並びに様々なハイブリッド・マスク・タイプが知られている。プログラム可能ミラー・アレイの実施例には、マトリックスに配列された、入射する放射ビームが異なる方向に反射するよう個々に傾斜させることができる微小ミラーが使用されている。この傾斜したミラーによって、ミラー・マトリックスで反射する放射ビームにパターンが付与される。

本明細書に使用されている「投影システム」という用語には、例えば使用する露光放射に適した、若しくは液浸液の使用又は真空の使用などの他の要因に適した、屈折光学系、反射光学系、カタディオプトリック光学系、磁気光学系、電磁光学系及び静電光学系、又はそれらの任意の組合せを始めとする任意のタイプの投影システムが包含されているものとして広義に解釈されたい。本明細書における「投影レンズ」という用語の使用はすべて、より一般的な「投影システム」という用語の同義語と見なすことができる。

図に示すように、このリソグラフィ装置は、反射型（例えば反射型マスクを使用した）タイプの装置である。別法としては、このリソグラフィ装置は、透過型（例えば透過型マスクを使用した）タイプの装置であっても良い。

リソグラフィ装置は、２つ（二重ステージ）以上の基板テーブル（及び／又は複数のマスク・テーブル）を有するタイプの装置であっても良い。このような「多重ステージ」マシンの場合、追加テーブルを並列に使用することができ、或いは１つ又は複数の他のテーブルを露光のために使用している間、１つ又は複数のテーブルに対して予備ステップを実行することができる。

ＥＵＶ、荷電粒子又はＸ線などの放射が投影ビームＰＢに含まれている場合、図に示す装置は、通常、少なくとも放射源ＳＯからウェハＷまでの投影ビームＰＢの光路に沿って少なくとも部分的に排気しなければならない。このような排気には、ウェハＷから比較的長い距離に亘るレジスト・デブリスの移動を許容し、とりわけ投影システムＰＳへの移動を許容する欠点があり、したがって光学表面（例えばミラー）にこのようなデブリスが蓄積し、その品質の重大な低下を招くことになる。

これらの光学表面へのデブリスの蓄積を防止するために、基板と投影システムの光学表面を分離するための窓即ち透明部材を提供することが知られている。しかしながら、今度はその透明部材にデブリスが蓄積し、デブリスが蓄積した透明部材によって放射が減衰するため、この方法では実際には問題は解決されない。

この問題は、例えば後述する実施例の中で説明する本発明を使用することによって対処することができる。

レジスト汚染物質
上で記述したレジスト汚染は、溶媒と露光製品の２つの部分に分けることができる。溶媒は、レジストをウェハにスピンニングするために必要であるが、通常、例えば１６０〜１７５℃程度の温度での数時間のベーキングの後、蒸発することになる。分子質量が大き過ぎるため、露光中にレジストのすべての分子が蒸発することはあり得ない。しかしながら、露光中にビームによってレジスト分子に亀裂が入った後にその一部が蒸発することが考えられる。

レジストが強力な放射で照射されると、使用しているレジストのタイプ、即ちネガ型レジスト又はポジ型レジストに応じてレジスト分子の長鎖が相互接続するか或いは破壊することになる。長鎖が破壊する場合、有機材料の短鎖が生成され、レジストから蒸発することになる。真空システムの場合、これらの粒子は真空システムを通って自由に移動し、レジストと光学系の間の距離が十分に長い（例えば約０．５メートル）場合であっても、投影システムの照射ウェハから「見える」光学エレメントに到達する。炭素及び酸化物を含有した分子は、比較的容易にミラー表面に吸着する。

汚染分子の平均自由経路は、

である。上式で、
ｋ_Ｂ＝ボルツマン定数［１．３８×１０^−２３Ｊ／Ｋ］
Ｔ＝ガスの温度［例えば２６．８５℃（３００Ｋ）］
ｐ＝カメラ内部の背景ガスの圧力［Ｐａ］
ｄ＝汚染分子の有効径
である。

平均的には、環境の圧力が３×１０^−４ｍｂａｒ未満である場合、デブリス分子は、散乱することなく０．５ｍの表面に到達することができる。この圧力は、ＥＵＶシステムの圧力に等しいか或いはそれより高いため、デブリス分子は何ら妨害されることなく投影システムの最終ミラーに到達する、と仮定することができる。汚染分子は、ｃｏｓ（θ）角分布で放出されると仮定されている。したがって、少なくともＥＵＶビームの立体角と同じ立体角内で放出される分子は、すべて最終ミラーに到達することになる。ＮＡ（開口数）＝０．１の場合、総生成量のうちのこの微小部分は、

である。αは、ＥＵＶビームの半開口角である［ＮＡ０．１⇒α〜５．５°］。最終ミラーに到達するこれらの分子の微小部分が吸着することになる。この吸着によってミラーの反射率が減少し、且つ／又はミラー表面の滑らかさが劣化し、延いてはＥＵＶ光の散乱が増加する。

総積分散乱（ＴＩＳ）は、σがＲＭＳ表面粗さであり、λが入射光の波長である（４πσ／λ^２）程度である。１％程度の表面粗さによるＴＩＳを許容することにより、０．１ｎｍ程度の最大許容可能ＲＭＳ表面粗さが得られる。この粗さのうちの５０％が汚染吸着によるものであると仮定すると、

が得られる。上式で、
Δｚ：吸着した汚染の有効厚さ
Σ： ミラー上の照射フットプリント内の粒子の合計
Ｎ： ミラー上の照射フットプリント内の単分子膜粒子の数
ｆ： フラクショナル・モノレイヤ・カバレージ
である。

吸着分子の直径が０．２５ｎｍ程度（例えばＣＯ_２の場合、０．２３ｎｍ）であると仮定すると、約５％の最大許容分別単分子膜有効範囲が計算される。つまり、０．０５単分子膜の汚染が付着すると、光学系は、もはや粗さ要求事項を遵守しなくなる。これは、投影システムの最終ミラー上のビームのＥＵＶフットプリント内に１ｃｍ^２当たり最大１０^１４個のデブリス分子の吸着が許容されることを意味している（例えばＵＳ５，０６３，５６８に記載されている「Ｊｅｗｅｌｌ型」投影システム）。

最大許容デブリス層が露光ミラーに付着するまでの時間を計算するためには、１３．４ｎｍの衝撃によるデブリス束を知る必要がある。λ＝１３．４ｎｍＥＵＶ（９２．７ｅＶ）又は１１ｎｍ（１０９ｅＶ）のＥＵＶによる照射の後に放出される中性物質の光脱着量は、４．９ｅＶ光子（２５４ｎｍ放射）又は２５ｅＶ電子の衝撃後の量を測定することによって予測することができる（Ｇ．Ｈｉｒａｏｋａ著、ＩＢＭ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ、１９７７年、１２１〜１３０頁参照）。この予測は、単純に励起エネルギーを使用してこの微小エネルギー・レンジに対する量を計ること、また、この量が励起のタイプに無関係であることを仮定して実施される（Ｇ．Ｄ．ＫｕｂｉａｋらのＪ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ １０（６）、１９９２年、２５９３〜２５９９頁）。表１に示すデータ（上記Ｈｉｒａｏｋａの論文から得たもの）から、ＰＭＭＡレジストの場合、１００ｅＶの入射光子当たり１個程度の炭化水素分子が解放されると推論した（ＣＯ_２の生成を無視して）。１３．４ｎｍの放射に対するＰＭＭＡの感度を７５ｍＪ／ｃｍ^２と仮定すると、表に示すデータから、ＰＭＭＡの場合、ＥＵＶ放射による露光毎の総光脱着量が１ｃｍ^２当たり５×１０^１５個程度の分子であることが分かる。ＡＺ．ＰＮ１１４レジストの場合、この値が２桁小さくなる。複数の製造者によって専用のＥＵＶレジストが開発されている。ある程度のガス放出が期待されている。

３００ｍｍウェハの面積のうちの４０％を露光する場合、生成される炭化水素の量は、ＰＭＭＡの場合、ウェハ当たり１０^１８個程度の分子であり、また、ＡＺ．ＰＮ１１４の場合、ウェハ当たり１０^１６個程度の分子である。上で既に示したように、これらの炭化水素分子のうちの１％が光路を逆行し、最終ミラーを覆うことになる。最終ミラー上のフットプリントは、〜１００^２ｃｍであり、これは、ＰＭＭＡレジストを使用したウェハを照射する毎に、１ｃｍ^２当たり１０^１４個のデブリス分子が露光ミラーに当たることを意味している。つまり、すべての分子が突き刺さると仮定すると、最終ミラーは、たった１枚のウェハを露光しただけで既に最大許容値を超える範囲がデブリスで覆われることになる。

上の計算は、大まかな近似にすぎないが、示されている汚染を黙認することはできないことは明らかである。したがって、光学エレメントの寿命を長くする方法を見出すことが重要である。

「実施例１及び２」
表２は、本発明によるフラッシュ・ガスの使用に関するもので、様々なガス導入量及び様々なガス導入位置に対する計算圧力分布及び汚染分布を示したものである。背景圧力は２．５Ｐａである。１ステラジアン毎のガス負荷が与えられており、したがってシステムに対する実際のガス負荷は、それより２π大きい。

上の数字は、コンピュータ流体力学計算を使用して得られたものである。これらの計算における、信頼性の高い結果を保証するための最も低い背景圧力は、２．５Ｐａである。しかしながら実際のシステムでは、この背景圧力はもっと低くすることができる。

入口位置におけるガスの圧力が一定の場合、ウェハの上方のガス導入高さを高くするほど効率が向上し、且つ、ガスの経路が長くなる。これは、一般に、投影システムが配置されている（真空）エンクロージャへのデブリスの流入を防止するために十分に効果があるのは、ウェハに向かって流れるガスのみであり、また、より高い位置にガスが導入される場合、より長い距離に亘ってデブリスの流入が防止されることによるものである。ガスの経路が変化することによって生じる吸収の変化は、それほど重大ではない。吸収は、最も高い導入ポイントを除くすべての場合において１０％未満である。

ウェハと２０ｍｍの中空管の底との間の最終距離が仮定されているため、中空管中への３０ｍｍに対応するウェハ上の約５０ｍｍの導入ポイントにおけるガスの圧力が３５Ｐａの場合に妥当な結果が得られる。この動作ポイントでは、１０^１１のデブリス抑制効率が可能であり（光学系の次の浄化までの平均時間経過間隔が４桁以上長くなる）、ＥＵＶ光吸収は、わずかに９％にすぎない。

通常、ＥＵＶの吸収が同じである場合、Ｈ_２の停止効率とＡｒの停止効率は、いずれも同様である。しかしながら、完全なシステムの構成は、システム全体を通してＡｒなどの重いガスの十分な圧力を許容しない。Ｈ_２、Ｄ、ＨＤ及びＨｅなどのより軽いガスの場合、このような問題が生じることはない。これは、より重いガスの場合より、より大量のより軽いガスを分子レジームで同じ開口を通してポンピングすることができることによるものである。分子速度は、分子の質量の平方根に正比例する。つまり、軽いガスは、システムが許容することができる圧力レベルでのポンピングがより容易である。

当分野における上記の状態によれば、より重いガスは、より軽いガスと比較すると、第１には適切な方向へ流れる可能性がより高く、第２には基板から流出する汚染分子を妨害する可能性がより高いため、水素又はヘリウムなどのより軽い元素の使用については明白ではない。

「実施例１」
図２は、図１に示す装置の一部を示したもので、本発明の第１の実施例を図１に示す装置に適用する方法が示されている。

マスクＭＡから入射する（例えばマスクＭＡで反射した）投影ビームＰＢは、基板テーブルＷＴの上に位置している基板Ｗに衝突する前に投影システムＰＳを通過する。この実施例では、投影システムＰＳは、所与の仕様に従って投影ビームＰＢを集束させる４つのリフレクタ（ミラー）Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４を備えている。この特定の実施例では、投影システムＰＳは、投影ビームＰＢの入射及び射出を可能にしている入口開口Ｉ及び出口開口Ｏを備えたエンクロージャＢの中に配置されている。エンクロージャＢの存在は、ミラーＲ_１〜Ｒ_４の表面へのレジスト・デブリスの蓄積を防止する役割を補助しているが、それだけではなく、このエンクロージャＢによって、例えば開口Ｏを介してこれらのミラーに到達するこのようなデブリスの量を少なくすることができる。しかしながら、開口Ｏを覆っている膜即ち窓は存在していない。膜即ち窓は、基板からのデブリスが上昇してエンクロージャＢの中に入るのを防止することはできるが、この膜によって大量の投影ビームが減衰するため、他のポテンシャル領域に投影ビーム強度誤差が生じる可能性があり、また、放射ビームを供給している光源により大きい開始強度を要求することになる。さらに、膜即ち窓自体にデブリスが蓄積し、放射ビームに対するその透明度が低下する可能性がある。

投影システムＰＳは、介在する空間Ｌによって基板テーブルＷＴから分離されている。この空間Ｌは、投影システムＰＳの「最終」ミラーＲ_４の固体反射表面Ｓによって投影システムＰＳの位置にその範囲が定められている。放射が最終的に基板Ｗに向かって導かれるのはこのミラーＲ_４からであることに留意されたい。

空間Ｌには、固体反射表面Ｓから基板テーブルＷＴまでの途中の放射ビームＰＢの光路の周りに配置された中空管Ｔが含まれている。したがってこの中空管Ｔは、中空管Ｔの壁が放射ビームＰＢを遮らないように形状化され、サイズ化され、且つ、配置されている。この特定の実施例では、中空管Ｔは、出口開口Ｏから外側に向かって突出した、エンクロージャＢの継続として具体化されている。また、図に示すように、中空管Ｔは、基板テーブルＷＴの方向に先細りになっている。

本発明の第１の実施例によれば、中空管Ｔには、ＥＵＶを実質的に吸収しないガス、例えばＨ_２、Ｈｅ、Ａｒ又はＫｒが含まれている。このガスは、中空管Ｔを通って基板Ｗの方向にフラッシングされることが好ましい。このフラッシングは、例えば下に向かうガスの流れを中空管Ｔの頂部リム（Ｅ１）の近傍から中空管Ｔに導入し、或いは中空管Ｔの頂部リムと底部リムの間のいずれかのポイント（Ｅ２）から中空管Ｔに導入することによって達成することができ、後者の中間ポイント（Ｅ２）から導入する場合、例えば流れの一部を下に向け、また、流れの一部を上に向けることができる。Ｈ_２のようなより微小な分子を使用する利点は、中空管に導入すべきガスが通る多孔性開口にガスをより円滑に適合させ得ることである。

中空管は、空間Ｂと流体連絡している。これは、中空管の頂部端の余計な窓即ち膜で減衰することなく放射ビームＰＢを基板に到達させるためである。中空管と空間Ｂが流体連絡しているため、放射ビームＰＢの最終強度の精度をより高くすることができる。しかしながら、基板表面Ｗからの汚染物質による投影システム（例えばＲ_４）の汚染を除去するための最も適切な方向に確実に不活性ガスが流れるよう、不活性ガスＧに角度を付けることができる。したがって、不活性ガスの流れの少なくとも一部は、基板表面から流れる汚染物質の方向とは逆方向、つまり基板表面Ｗに向かって下向きに流れる。例えば、ライフリングを中空管内に使用して下向きのガスの流れを強制し、それにより汚染物質を中空管から外側に向かって流出させることができる。

例えばＡｒではなく軽い分子を使用する他の利点は、軽い分子の方がＥＵＶ放射（又は使用されている他の放射）によるイオン化により有利に反応することである。Ａｒは、ミラーの表面をエッチングしてその寿命を短くするが、Ｈｅ、ＨＤ、Ｄ及びＨ_２によるエッチングは、分子の大きさがより小さいため、エッチングが生じるとしてもごくわずかである。

また、Ｈ_２又はその同位体を使用する利点は、それらがＥＵＶ放射（例えば）によって照射されると、汚染物質と反応してその場で炭化水素汚染又はＳｎ汚染を阻止し、ガスの流れと共に汚染物質を運び去ることができる水素基即ち活性Ｈ_２分子又は他の活性化学種を形成することができることである。

「実施例２」
図３は、アルゴン（Ａｒ）と水素（Ｈ）の混合物をリソグラフィ装置に供給するためのガス供給システム１０を備えるようになされた図１に示す装置をさらに略図で示したものである。この略図には、さらに、１つ又は複数のガス・ポンプを備えた、リソグラフィ装置からガスを少なくとも部分的に除去するためのポンピング・システム２０が示されている。ガス供給システム１０は、ガス・パージ・シーリング開口を提供するために、少なくともアルゴンと水素の混合物をリソグラフィ装置のシーリング開口に供給するようになされている。シーリング開口は、分かり易くするために図１には特に示されていない。シーリング開口は、前記アルゴンと水素の混合物を使用してリソグラフィ装置の異なるゾーンを互いに密閉する役割を果している。

図４は、本発明の一実施例の他の例を略図で示したもので、隣接する２つのゾーン１と３の間を展開しているガス・パージ・シーリング開口２を備えている。図４では、このガス・パージ・シーリング開口２は、リソグラフィ装置の実質的に分離された２つのゾーン１と３の間を展開している流体通路である。このガス・パージ・シーリング開口は、ダイナミック・ガス・ロック、ダイナミック・ガス・シール等々と呼ぶことも可能である。シーリング開口の各々には、様々な寸法、配向及び形状を持たせることができる。

リソグラフィ装置は、様々なガス・パージ・シーリング開口２を備えることができ、それらの各々は、リソグラフィ装置の様々なゾーンとゾーンの間を展開させることができる。前記欧州特許出願ＥＰ０９５７４０２Ａ２に開示されているように、例えば複数のガス・パージ・シーリング開口のうちの１つ又は複数を使用して、リソグラフィ装置の部品と部品の間で前記放射の投影ビームを透過させることができる。また、参照により本明細書に組み込まれている米国特許ＵＳ６，３３３，７７５に開示されているシーリング・アセンブリ又はそれに類似したシーリング・アセンブリのようなバイブレーション・アイソレータ・シーリング・アセンブリの一部として、或いは前記国際出願ＷＯ０１／８４２４１Ａ１に開示されている構造に類似したバイブレーション・アイソレータ・シーリング・アセンブリの一部としてガス・パージ・シーリング開口２を使用することも可能である。また、本発明による１つ又は複数のシーリング開口によって上記放射源ＳＯが含まれている放射源ゾーンを密閉することも可能である。例えば、シーリング開口は、投影光学系である投影システムＰＳが含まれている光学系ゾーンとイルミネータＩＬが含まれているイルミネータ・ゾーンの間を展開させることができ、或いはシーリング開口は、前記放射源ＳＯが含まれている放射源ゾーンと前記イルミネータＩＬが含まれているイルミネータ・ゾーンの間を展開させることができる。

例えば、シーリング開口２は、
放射ビームを条件付けるようになされた照明システムのための照明ゾーンと、
パターン化された放射ビームＰＢを形成するべく放射ビームの断面にパターンを付与することができるパターニング・デバイスＭＡを支持するように構築されたサポートのためのパターニング・デバイス・ゾーンと、
基板Ｗを保持するように構築された基板テーブルＷＴのための基板ゾーン３と、
放射源ＳＯが含まれている放射源ゾーンと、
パターン化された放射ビームを基板の目標部分に投射するようになされた投影システムＰＳのための投影光学系ゾーン１と
から選択される装置領域と装置領域の間を展開させることができる。

図４では、シーリング開口２は、例えば、投影光学系が含まれている光学系ゾーン１と少なくとも１つの基板Ｗを保持するようになされた基板ゾーン３の間の界面を展開している。別法としては、前記シーリング開口は、例えば、パターニング・デバイスのためのサポート手段が含まれているパターニング・デバイス・ゾーンと、リソグラフィ装置の投影光学系が含まれている光学系ゾーンの間を展開している。

ポンピング・システム２０は、リソグラフィ装置に特定の圧力が蓄積するのを防止するために、リソグラフィ装置の個々の領域から水素及びアルゴンを除去するように特に設計され、且つ、構成されている。ポンピング・システム２０は、例えば、リソグラフィ装置の関連する１つ又は複数のゾーンを比較的低い圧力まで排気するのに適した少なくともターボ分子ポンプであることが好ましい少なくとも１つのポンプを備えることができる。図４に示す実施例では、光学系ゾーン１からガスを除去するための１つ又は複数の第１の真空ポンプＶ１が光学系ゾーン１に結合されている。また、同様にガス・パージ・シーリング開口２からガスを除去するための１つ又は複数の第２の真空ポンプＶ２がガス・パージ・シーリング開口２に結合されている。リソグラフィ装置は、さらに、例えば基板ゾーン３を排気するための１つ又は複数の第３の真空ポンプＶ３を備えている。また、前記真空ポンプＶ１、Ｖ２、Ｖ３のうちの１つ又は複数を統合することも可能である。さらに、ポンピング手段を適用してリソグラフィ装置の他の領域を排気することができる。真空ポンプＶ１、Ｖ２、Ｖ３の各々は、様々な位置でリソグラフィ装置の個々のゾーンに結合することができる。

本発明の一態様によれば、前記ガス混合物には、９９％ないし１％のアルゴン及び１％ないし９９％の水素が含まれている。本明細書においては、スループットは、ｍｂａｒ／ｓｅｃで明記されている。前記混合物が７９％ないし３９％のアルゴン及び２１％ないし６１％の水素を含有している場合に良好な結果が得られる。例えば、前記混合物は、６９％ないし４９％のアルゴン及び３１％ないし５１％の水素を含有することができる。このようなガス・シーリング混合物によって、ガス・パージ・シーリング開口２に到達する可能性のある相互汚染の極めて有効な抑制が提供される。また、このガス混合物は、例えば１つ又は複数のターボ分子ポンプを使用してリソグラフィ装置から比較的良好に除去することができる。また、水素の分子質量は比較的小さいため、ガス混合物中に水素を適用することにより、リソグラフィ装置内のガスの流れのコンダクタンス損失がより小さくなる。

表３はアルゴン及び水素の多数の特性の比較を示す。

拡散定数は、Ｄａｙｔｏｎ（Ｄａｙｔｏｎ，Ｂ．Ｂ．、Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｖａｃｕｕｍ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ｅｄ．Ｊ．Ｌａｆｆｅｒｔｙ、Ｗｉｌｅｙ、１９９８年参照）から計算されたものである。表３から、波長λが１３．５ｎｍのＥＵＶ放射を使用する場合、アルゴンは比較的大きい吸収係数を有していると言える。水素は、より小さい吸収係数を有している。また、アルゴンの拡散定数は水素の拡散定数より小さい。本発明によれば、水素のメリット１／（２２．５．α．Ｄ_ｃ）の上記数字は、この例の場合、アルゴンに対する数字より７．４倍大きい。一方、アルゴンは、水素と比較すると、真空ポンプによってリソグラフィ装置からより容易に除去することができる。したがって、本発明によれば、ガス・パージ・シーリング開口２をパージするためのアルゴンと水素の前記混合物の使用が提供され、それによりリソグラフィ装置の個々のゾーンとゾーンの間の相互汚染が良好に低減され、且つ、これらのゾーンのうちの１つ又は複数が比較的低い真空圧力に維持される。

図４の実施例で示したように、前記ガス供給システム１０は、例えば、アルゴン・リザーバ１１を備えた少なくとも１つのアルゴン・サプライヤ、水素リザーバ１２を備えた少なくとも１つの水素サプライヤ、及び前記アルゴン・リザーバ１１及び水素リザーバ１２をガス・パージ・シーリング開口２に相互接続するための１つ又は複数の供給通路１３、１５を備えることができる。ガス供給システムは、例えば、実質的にアルゴン及び水素を含有した混合物をガス・パージ・シーリング開口に供給するように構成することができる。この実施例では、リソグラフィ装置は、さらに、アルゴン・サプライヤ１１と水素サプライヤ１２の間に配置されたガス・フロー・コントローラ１４を備えている。ガス・フロー・コントローラ１４は、水素及びアルゴンの適切な流れを混合し、且つ、得られた水素／アルゴン混合物を通路１５を介してガス・パージ・シーリング開口２に供給するようになされている。別法としては、このガス供給システムは、所望の水素／アルゴン混合物がガス・パージ・シーリング開口２内に形成されるよう、水素及びアルゴンを別々に前記ガス・パージ・シーリング開口２に供給するように構成することができる。前記ガス・サプライヤは、当業者には明らかであるように、他の様々な方法で構成することができる。

動作中、図３及び／又は４に示す装置は、パターン化された放射のビームを基板Ｗに投射するステップであって、少なくとも１つのガス・パージ・シーリング開口２によって少なくとも２つのゾーン１、３が互いに密閉されるステップを含むデバイス製造方法に使用することができる。本発明によれば、次に、前記シーリング開口が少なくともアルゴンと水素の混合物によってパージされる。この混合物には、実質的にアルゴン及び水素のみが含まれていることが好ましい。例えば、上記から、前記ガス混合物は、９９％ないし１％のアルゴン及び１％ないし９９％の水素を含有することができ、例えば、７９％ないし３９％のアルゴン及び２１％ないし６１％の水素、詳細には６９％ないし４９％のアルゴン及び３１％ないし５１％の水素を含有することができる。本明細書においては、スループットは、ｍｂａｒ／ｓｅｃで明記されている。

本発明の方法によれば、少なくとも１つの基板を保持するようになされた基板ゾーン３と、リソグラフィ装置の投影光学系が含まれている光学系ゾーン１の間に前記シーリング開口を少なくとも展開させることができ、それにより基板ゾーン３から光学系ゾーンへの汚染の到達を防止することができる。使用中は、少なくとも１つのターボ分子ポンプが前記ゾーン及び／又は前記シーリング開口のうちの少なくとも一方を所望する特定の圧力レベル又は適切な圧力レベルまでポンピングしていることが好ましい。図２に示す実施例では、前記水素及びアルゴンは、前記シーリング開口２への供給に先立って、ガス・フロー・コントローラ１４によって混合される。別法としては、前記水素及びアルゴンを前記シーリング開口に別々に供給し、前記開口の中で適切なシーリング・ガス混合物を形成することも可能である。水素／アルゴン混合物が使用されるため、とりわけ純アルゴンをシーリング・ガスとして使用する既知の方法と比較すると、１つ又は複数のターボ分子ポンプを使用して混合物をポンピングする際のポンプのロータの望ましくない高い温度を防止することができる。これは、アルゴン／水素混合物のより大きい熱伝導率と比較すると、アルゴンの熱伝導率が比較的小さいことによって説明することができる（例えばアルゴンの熱伝導率は０．０１７４Ｗ／ｍＫであり、一方、水素の熱伝導率は０．１７５Ｗ／ｍＫである）。また、純アルゴンを使用した場合、イオン化効果が生じ、そのためにリソグラフィ装置の光学系が損傷することになる。アルゴンと水素の前記混合物を使用することによってこのようなイオン化効果を回避することができ、或いは少なくともイオン化効果を小さくすることができる。

アルゴンと水素の混合物の流量は、約３〜１００ｍｂａｒ．ｌ／ｍｉｎの範囲であることが好ましい。前記流量は比較的量が多く、それにより汚染の流れを有効に抑制している。一方、前記流量は、必要に応じて、また、搭載されている任意の真空ポンピング手段の容量に応じて、依然として比較的低い真空圧量をリソグラフィ装置に提供している。

本明細書においては、とりわけＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用が参照されているが、本明細書において説明したリソグラフィ装置は、集積光学系、磁気領域メモリのための誘導及び検出パターン、フラット・パネル・ディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造などの他のアプリケーションを有していることを理解されたい。このような代替アプリケーションのコンテキストにおいては、本明細書における「ウェハ」又は「ダイ」という用語の使用はすべて、それぞれより一般的な「基板」又は「目標部分」という用語の同義語と見なすことができることは当業者には理解されよう。本明細書において参照されている基板は、例えばトラック（通常、基板にレジストの層を塗布し、且つ、露光済みのレジストを現像するツール）、度量衡学ツール及び／又は検査ツール中で、露光前又は露光後に処理することができる。適用可能である場合、本明細書における開示は、このような基板処理ツール及び他の基板処理ツールに適用することができる。また、基板は、例えば多層ＩＣを生成するために複数回に亘って処理することができるため、本明細書において使用されている基板という用語は、処理済みの複数の層が既に含まれている基板を指している場合もある。

本明細書に使用されている「放射」及び「ビーム」という用語には、紫外（ＵＶ）放射（例えば３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ又は１２６ｎｍの波長或いはその近辺の波長の放射）及び極紫外（ＥＵＶ）放射（例えば波長の範囲が５〜２０ｎｍ、例えば１３．５ｎｍの放射）、並びにイオン・ビーム又は電子ビームなどの粒子線を含むあらゆるタイプの電磁放射が包含されている。

コンテキストが許容する場合、「レンズ」という用語は、屈折光学コンポーネント、反射光学コンポーネント、磁気光学コンポーネント、電磁光学コンポーネント及び静電光学コンポーネントを始めとする様々なタイプの光学コンポーネントのうちの任意の１つ又は組合せを意味している場合がある。

以上、本発明の特定の実施例について説明したが、説明した以外の方法で本発明を実践することができることは理解されよう。例えば本発明は、上で開示した方法を記述した１つ又は複数の機械可読命令シーケンスを含んだコンピュータ・プログラムの形態を取ることができ、或いはこのようなコンピュータ・プログラムを記憶したデータ記憶媒体（例えば半導体記憶装置、磁気ディスク又は光ディスク）の形態を取ることができる。

以上の説明は例証を意図したものであり、本発明を制限するものではない。したがって、特許請求の範囲に示す各請求項の範囲を逸脱することなく、上で説明した本発明に改変を加えることができることは当業者には明らかであろう。

例えば、アルゴン、水素及び／又はアルゴン／水素混合物にガス浄化ステップを実行するようになされたガス浄化システムを備えることができる。図４に、ガス・フロー・コントローラ１４の下流側に配置された、水素／アルゴン混合物を浄化するためのガス浄化システム５１が略図で示されている。

ガス・サプライヤは様々な方法で構成することができ、また、例えば水素とアルゴンを所定のガス比率で混合し、且つ、所望の時間期間の間、水素とアルゴンの所定のプリセット・ガス比率を維持するように構成することができる。

また、ガス・サプライヤは、当業者には明らかであるように、ガスの流れを制御するための１つ又は複数のバルブ５２（図４参照）又は類似のフロー制御手段を備えることができる。

また、リソグラフィ装置は、ガス混合物及びガスの流れを制御するための、例えばコンピュータ又はコントローラなどの適切なコントロール５０を備えることができる。様々な方法でガス供給システムに接続することができるコントロール５０は、少なくともアルゴンと水素の混合物をシーリング開口に供給するために、少なくとも１つのサプライヤを制御するように構成することができる。このようなコントロール５０は、例えば上記コンピュータ・プログラムをコントロールにロードすることにより、上記コンピュータ・プログラムを使用して動作させることができる。

また、シーリング開口は、例えばシーリング開口の寸法に応じて様々な圧力レジームで動作させることができ、例えば流れが分子流であるか又は遷移流である圧力レジームで動作させることができ、或いは他の圧力レジームでも動作させることができる。

リソグラフィ投影装置の略図である。 図１に示す装置の部分横断面図である。 リソグラフィ投影装置の第２の略図である。 図２に示す装置の部分横断面図である。

符号の説明

Ｂ エンクロージャ（空間）
Ｃ 目標部分（目標領域）
Ｅ１ 中空管の頂部リム
Ｅ２ 中空管の頂部リムと底部リムの間のいずれかのポイント
Ｇ 不活性ガス
Ｉ 入口開口
ＩＦ１、ＩＦ２ 位置センサ
ＩＬ 放射システム（ビーム整形システム、イルミネータ）
Ｌ 介在空間
ＭＡ マスク
ＭＴ マスク・テーブル
Ｍ１、Ｍ２ マスク・アライメント・マーク
Ｏ 出口開口
ＰＢ 投影ビーム（放射ビーム）
ＰＭ 第１のポジショナ
ＰＳ 投影システム
ＰＷ 第２のポジショナ
Ｐ１、Ｐ２ 基板アライメント・マーク
Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４ リフレクタ（ミラー）
Ｓ 固体反射表面
ＳＯ 放射システム（放射源）
Ｔ 中空管
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３ 真空ポンプ
Ｗ 基板（ウェハ、基板表面）
ＷＴ 基板テーブル
１ 投影光学系ゾーン
２ ガス・パージ・シーリング開口
３ 基板ゾーン
１０ ガス供給システム
１１ アルゴン・リザーバ（アルゴン・サプライヤ）
１２ 水素リザーバ（水素サプライヤ）
１３、１５ 供給通路
１４ ガス・フロー・コントローラ
２０ ポンピング・システム
５０ コントロール
５１ ガス浄化システム
５２ バルブ

Claims (22)

1. パターニング・デバイスから基板へパターンを投影するようになされたリソグラフィ装置であって、
   前記リソグラフィ装置の異なるゾーンとゾーンの間に展開している少なくとも１つのガス・パージ・シーリング開口と、所定のガス比率で混合されたアルゴンと水素の混合物を前記ガス・パージ・シーリング開口に供給するようになされた少なくとも１つのサプライヤとを備え、
   前記ガス・パージ・シーリング開口が、少なくとも、少なくとも１つの基板が保持され、パターン化されたＥＵＶ放射ビームにより前記基板がパターン露光される基板ゾーンと、パターン化された前記ＥＵＶ放射ビームを前記基板の目標部分に投影するための投影光学系が含まれている光学系ゾーンとの間に展開している、リソグラフィ装置。
2. 前記混合物が、９９％ないし１％のアルゴン及び１％ないし９９％の水素を含有している、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. 前記混合物が、７９％ないし３９％のアルゴン及び２１％ないし６１％の水素を含有している、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
4. 前記ガス・パージ・シーリング開口が、
   パターニング・デバイスのためのサポート手段が含まれているパターニング・デバイス・ゾーンと、前記光学系ゾーンとの間、
   前記光学系ゾーンとイルミネータが含まれているイルミネータ・ゾーンとの間、或いは
   放射源が含まれている放射源ゾーンと前記イルミネータ・ゾーンとの間
   に展開している、請求項１から３までのいずれか一項に記載のリソグラフィ装置。
5. 前記異なるゾーンが、少なくとも
   前記ＥＵＶ放射ビームを条件付けるための照明システムのための照明ゾーンと、
   パターン化された前記ＥＵＶ放射ビームを生成するべく前記ＥＵＶ放射ビームの断面にパターンを付与するようになされたパターニング・デバイスを支持するためのサポートのためのパターニング・デバイス・ゾーンと、
   前記基板ゾーンと、
   放射源が含まれている放射源ゾーンと、
   前記光学系ゾーンと
   を含む、請求項１から４までのいずれか一項に記載のリソグラフィ装置。
6. 前記リソグラフィ装置が、前記ゾーンのうちの少なくとも１つ及び／又は前記ガス・パージ・シーリング開口の少なくとも一部を排気するための少なくとも１つのポンプを備え、前記少なくとも１つのポンプが少なくともターボ分子ポンプを備えている、請求項１から５までのいずれか一項に記載のリソグラフィ装置。
7. 前記サプライヤが、少なくとも１つの水素リザーバと、少なくとも１つのアルゴン・リザーバと、前記水素リザーバ及び前記アルゴン・リザーバを前記ガス・パージ・シーリング開口に相互接続するための少なくとも１つの供給通路とを備えた、請求項１から６までのいずれか一項に記載のリソグラフィ装置。
8. 前記サプライヤが、実質的にアルゴン及び水素を含む混合物を前記ガス・パージ・シーリング開口に供給するようになされた、請求項１から７までのいずれか一項に記載のリソグラフィ装置。
9. 前記リソグラフィ装置の少なくとも２つの個別ゾーンの間に少なくとも１つの流体通路が展開している、請求項１から８までのいずれか一項に記載のリソグラフィ装置。
10. 前記サプライヤが、前記流体通路への水素及びアルゴンの供給に先立って水素及びアルゴンを混合するための手段を備えた、請求項９に記載のリソグラフィ装置。
11. 前記サプライヤが、水素及びアルゴンを別々に前記流体通路に供給するようになされた、請求項９に記載のリソグラフィ装置。
12. アルゴン、水素及び／又はアルゴン／水素混合物を浄化するためのガス浄化システムを備えた、請求項１から１１までのいずれか一項に記載のリソグラフィ装置。
13. 前記サプライヤが、１つ又は複数のガスの流れを制御するための１つ又は複数のバルブを備えた、請求項１から１２までのいずれかに記載のリソグラフィ装置。
14. 少なくともアルゴンと水素の混合物を前記ガス・パージ・シーリング開口に供給するための少なくとも１つのサプライヤを制御するためのコントロールを備えた、請求項１から１３までのいずれか一項に記載のリソグラフィ装置。
15. 前記ＥＵＶ放射ビームを供給するための放射システムと、
    マスクを保持するためのマスク・テーブルと、
    基板を保持するための基板テーブルと、
    前記マスクの照射部分を前記基板の目標部分に画像化するための投影システムと
    を備え、
    ａ）少なくとも部分的に排気することができる、前記ＥＵＶ放射ビームを前記基板テーブルに向けて導く固体表面によって前記投影システムの位置にその範囲が定められた介在空間によって前記投影システムと前記基板テーブルが分離され、
    ｂ）前記介在空間が、前記固体表面と前記基板テーブルの間に配置され、且つ、前記ＥＵＶ放射ビームの光路の周りに位置する中空管を含み、前記中間管の形状及びサイズが、前記投影システムによって前記基板テーブルに集束する前記ＥＵＶ放射ビームが前記中空管の壁を遮らないようになされ、
    ｃ）ガスの流れを使用して前記中空管の内部を連続的にフラッシングするためのフラッシング手段が提供された
    請求項１から１４までのいずれかに記載のリソグラフィ装置。
16. 前記中空管を含む空間から前記介在空間を分離する部材が存在せず、また、前記中空管が、前記基板から流出する汚染物質が流れる方向とガスが流れる方向が逆方向である領域を含む、請求項１５に記載のリソグラフィ装置。
17. 前記固体表面が反射表面であり、前記反射表面から前記基板テーブルによって保持されている前記基板の前記目標部分までの光路が通過するのが流体のみである、請求項１５又は１６に記載のリソグラフィ装置。
18. リソグラフィ装置の２つのゾーンとゾーンの間を展開しているガス・パージ・シーリング開口を備えた前記リソグラフィ装置のためのシールであって、所定のガス比率で混合されたアルゴンと水素の混合物からなるガスを前記ガス・パージ・シーリング開口に供給するようになされた少なくとも１つのサプライヤを備え、
    前記ガス・パージ・シーリング開口が、少なくとも、少なくとも１つの基板が保持され、パターン化されたＥＵＶ放射ビームにより前記基板がパターン露光される基板ゾーンと、パターン化された前記ＥＵＶ放射ビームを前記基板の目標部分に投影するための投影光学系が含まれている光学系ゾーンとの間に展開している、シール。
19. パターン化されたＥＵＶ放射ビームをリソグラフィ装置内の基板に投射するステップを含むデバイス製造方法であって、前記リソグラフィ装置の少なくとも２つのゾーンが少なくとも１つのガス・パージ・シーリング開口によって互いに密閉され、前記方法が、所定のガス比率で混合されたアルゴンと水素の混合物によって前記ガス・パージ・シーリング開口をパージするステップをさらに含み、
    前記ガス・パージ・シーリング開口が、少なくとも、少なくとも１つの基板が保持され、パターン化された前記ＥＵＶ放射ビームにより前記基板がパターン露光される基板ゾーンと、パターン化された前記ＥＵＶ放射ビームを前記基板の目標部分に投影するための投影光学系が含まれている光学系ゾーンとの間に展開している
    ことを特徴とするデバイス製造方法。
20. 前記ガスの流量が約３〜１００ｍｂａｒ／ｍｉｎの範囲である、請求項１９に記載のデバイス製造方法。
21. 請求項１９又は２０に記載の方法を記述した１つ又は複数の機械可読命令シーケンスを含んだコンピュータ・プログラム。
22. 請求項２１に記載のこのようなコンピュータ・プログラムを記憶したデータ記憶媒体。

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