JP5732393B2 - 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] 本発明は、リソグラフィ装置および極端紫外線を生成する方法に関する。
[0002] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板上、通常、基板のターゲット部分上に付与する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に用いることができる。その場合、ＩＣの個々の層上に形成される回路パターンを生成するために、マスクまたはレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを用いることができる。このパターンは、基板（例えば、シリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば、ダイの一部、または１つ以上のダイを含む）に転写することができる。通常、パターンの転写は、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層上への結像によって行われる。一般には、単一の基板が、連続的にパターニングされる隣接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。公知のリソグラフィ装置としては、ターゲット部分上にパターン全体を一度に露光することにより各ターゲット部分を照射するステッパ、および放射ビームによってある特定の方向（「スキャン」方向）にパターンをスキャンすると同時に、この方向に平行または逆平行に基板をスキャンすることにより各ターゲット部分を照射する、スキャナが含まれる。
[0003] パターンプリンティングの限界の理論的な推測は、以下の解像度についてのレイリー基準によって与えられ得る：
Figure 0005732393
[0004] 上の式で、λは、使用される放射の波長であり、ＮＡＰＳは、パターンを印刷するために使用される投影システムの開口数であり、ｋ１は、レイリー定数とも呼ばれているプロセス依存調節係数であり、ＣＤは、印刷されたフィーチャのフィーチャサイズ（またはクリティカルディメンジョン）である。このレイリー基準から、フィーチャの最小印刷可能サイズの縮小は、以下の３つの方法：露光波長λを短くすることによって、開口数ＮＡＰＳを大きくすることによって、あるいはｋ１の値を小さくすることによって、達成することができる、と言える。
[0005] 露光波長を短くするため、ひいては、クリティカルディメンジョンを縮小するために、極端紫外線（ＥＵＶ）放射源を使用することが提案されている。ＥＵＶ放射源は、約１３ｎｍの放射波長を出力するように構成される。従って、ＥＵＶ放射源は、小さいフィーチャの印刷を達成するための重大なステップを構成し得る。ＥＵＶの放射源として考えられるものには、例えば、レーザ生成プラズマ源、放電プラズマ源、または電子蓄積リングからのシンクロトロン放射が挙げられる。プラズマ源を使用する場合、プラズマ生成の副生成物として、汚染粒子が生成される。一般的に、このような汚染粒子は、例えばリソグラフィ装置の反射面に付着するため、望ましくない。リソグラフィ装置の反射面に汚染粒子が堆積することにより、これら表面の反射率が減少し、結果的にリソグラフィ装置の実現可能なスループットが減少してしまう。
[0006] リソグラフィ装置の反射面上の汚染粒子の蓄積を減少させることが望ましい。
[0007] 本発明の一態様では、望ましい放射および望ましくない放射を含む放射ビームを、プラズマを使用して生成するように構成された放射源と、放射ビームを調整し、かつリソグラフィ装置の動作中に水素ガスを受けるように構成された照明システムと、パターニングデバイスを保持するように構成されたサポート構造と、を備えるリソグラフィ装置が提供される。パターニングデバイスは、放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付き放射ビームを形成することができる。基板テーブルは、基板を保持するように構成され、投影システムは、パターン付き放射ビームを基板のターゲット部分上に投影するように構成される。リソグラフィ装置は、照明システムに入射する際の放射ビームがプラズマにより生成された望ましくない放射を少なくとも５０％含み、かつ水素ラジカルを生成するための前記水素ガスと相互作用する放射波長を含むように構成される。
[0008] 本発明の一態様では、望ましい放射および望ましくない放射を含む放射ビームを、プラズマを使用して生成することと、放射ビームを調整する照明システムを通して放射ビームを誘導することと、放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付き放射ビームを形成するパターニングデバイス上に放射ビームを誘導することと、投影システムを使って基板のターゲット部分上にパターン付き放射ビームを投影することと、照明システムおよび／または投影システムに水素ガスを提供することと、プラズマから生成された望ましくない放射を使って、水素ガスから水素ラジカルを生成することと、を含むデバイス製造方法を提供する。放射ビームは、照明システムおよび／または投影システムに入射する際に、水素ラジカルを生成するために使用される望ましくない放射を少なくとも５０％含む。
[0009] 本発明の一態様では、プラズマを使用して放射ビームを生成するように構成された放射源と、放射ビームを調整するように構成された照明システムと、パターニングデバイスを保持するように構成されたサポート構造と、を備えるリソグラフィ装置が提供される。前記パターニングデバイスは、前記放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付き放射ビームを形成することができる。基板テーブルは、基板を保持するように構成され、投影システムは、パターン付き放射ビームを基板のターゲット部分上に投影するように構成される。放射源、照明システム、および投影システムのうちの１つ以上は、リソグラフィ装置の動作中に水素ガスおよび不活性ガスを受けるように構成される。放射ビームは、水素ガスにより提供される洗浄量を増加させるために、不活性ガスと相互作用して原子水素を生成する。
[00010] 本発明の一態様では、放射源の一部を形成するプラズマを使用して放射ビームを生成することと、放射ビームを調整する照明システムを通して放射ビームを誘導することと、放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付き放射ビームを形成するパターニングデバイス上に放射ビームを誘導することと、投影システムを使って基板のターゲット部分上にパターン付き放射ビームを投影することと、放射源、照明システム、および投影システムのうちの１つ以上に水素ガスおよび不活性ガスの混合物を供給することと、
水素ガスによって提供される洗浄量を増加させるために、放射ビームおよび不活性ガスを使って原子水素を生成することと、を含むデバイス製造方法が提供される。
[00011]
本発明のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の概略図を参照して以下に説明する。これらの図面において同じ参照符号は対応する部分を示す。
[00011] 図１は、本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置を概略的に示す。 [00012] 図２は、本発明の前記実施形態に係るリソグラフィ装置をより詳細に概略的に示す。
[00014] 図１は、本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置１を概略的に示している。このリソグラフィ装置は、放射ビームＢを調整するように構成された照明システム（照明システム）ＩＬを備える。また、リソグラフィ装置は、パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡを支持するように構成され、かつ特定のパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に位置決めするように構成された第１ポジショナＰＭに連結されるサポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴと、基板（例えば、レジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構成され、かつ特定のパラメータに従って基板を正確に位置決めするように構成された第２ポジショナＰＷに連結された基板テーブル（例えば、ウェーハテーブル）ＷＴと、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付けられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つ以上のダイを含む）上に投影するように構成された投影システム（例えば、屈折または反射投影レンズシステム）ＰＳと、を備える。
[00015] 照明システムとしては、放射を誘導し、整形し、かつ／または制御するために、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型、またはその他のタイプの光コンポーネント、あるいはそれらのあらゆる組合せなどのさまざまなタイプの光コンポーネントを含むことができる。
[00016] サポート構造ＭＴは、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置の設計、および、パターニングデバイスが真空環境内で保持されているか否かなどの他の条件に応じた態様で、パターニングデバイスを保持する。サポート構造ＭＴは、機械式、真空式、静電式またはその他のクランプ技術を使って、パターニングデバイスを保持することができる。サポート構造ＭＴは、例えば、必要に応じて固定または可動式にすることができるフレームまたはテーブルであってもよい。サポート構造ＭＴ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所望の位置に確実に置くことができる。本明細書において使用される「レチクル」または「マスク」という用語はすべて、より一般的な「パターニングデバイス」という用語と同義であると考えるとよい。
[00017] 本明細書において使用される「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分内にパターンを作り出すように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用できるあらゆるデバイスを指していると、広く解釈されるべきである。なお、留意すべき点として、放射ビームに付与されたパターンは、例えば、そのパターンが位相シフトフィーチャまたはいわゆるアシストフィーチャを含む場合、基板のターゲット部分内の所望のパターンに正確に一致しない場合もある。通常、放射ビームに付けたパターンは、集積回路などのターゲット部分内に作り出されるデバイス内の特定の機能層に対応することになる。
[00018] パターニングデバイスは、反射型であってよい。パターニングデバイスの例としては、マスク、プログラマブルミラーアレイ、およびプログラマブルＬＣＤパネルが含まれる。マスクは、リソグラフィでは公知であり、バイナリ、レべンソン型(alternating)位相シフト、およびハーフトーン型(attenuated)位相シフトなどのマスク型、ならびに種々のハイブリッドマスク型を含む。プログラマブルミラーアレイの一例では、小型ミラーのマトリックス配列が用いられており、各小型ミラーは、入射する放射ビームを様々な方向に反射させるように、個別に傾斜させることができる。傾斜されたミラーは、ミラーマトリックスによって反射される放射ビームにパターンを付ける。
[00019] 本明細書において使用される「投影システム」という用語は、使われている露光放射にとって適切な、屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁型、および静電型光学系、またはそれらのあらゆる組合せを含むあらゆる型の投影システムを包含していると広く解釈されるべきである。本明細書において使用される「投影レンズ」という用語はすべて、より一般的な「投影システム」という用語と同義であると考えるとよい。
[00020] 本明細書に示されているとおり、リソグラフィ装置は、反射型のもの（例えば、反射型マスクを採用しているもの）であり得る。
[00021] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）以上の基板テーブル（および／または２つ以上のパターニングデバイステーブル）を有する型のものであってもよい。そのような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブルは並行して使うことができ、または予備工程を１つ以上のテーブル上で実行しつつ、別の１つ以上のテーブルを露光用に使うこともできる。
[00022] 図１を参照すると、照明システムＩＬは、放射源ＳＯから放射を受ける。放射源ＳＯおよび照明システムＩＬは、必要ならばビームデリバリシステムＢＤとともに、放射システムと呼んでもよい。
[00023] 照明システムＩＬは、放射ビームの角強度分布を調節するアジャスタＡＤを含むことができる。一般に、照明システムの瞳面内の強度分布の少なくとも外側および／または内側半径範囲（通常、それぞれσ-outerおよびσ-innerと呼ばれる）を調節することができる。さらに、照明システムＩＬは、インテグレータおよびコンデンサといったさまざまな他のコンポーネントを含むことができる。照明システムを使って放射ビームを調整すれば、放射ビームの断面に所望の均一性および強度分布をもたせることができる。
[00024] 放射ビームＢは、サポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴ上に保持されているパターニングデバイス（例えば、マスクＭＡ）上に入射して、パターニングデバイスによってパターン形成される。パターニングデバイスＭＡを通り抜けた後、放射ビームＢは投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳは、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームの焦点をあわせる。第２ポジショナＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、または静電容量センサ）を使って、例えば、さまざまなターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路内に位置決めするように、基板テーブルＷＴを正確に動かすことができる。同様に、第１ポジショナＰＭおよび別の位置センサＩＦ１を使い、例えば、マスクライブラリから機械的に取り出した後またはスキャン中に、パターニングデバイスＭＡを放射ビームＢの経路に対して正確に位置決めすることもできる。通常、サポート構造ＭＴの移動は、第１ポジショナＰＭの一部を形成する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）を使って達成することができる。同様に、基板テーブルＷＴの移動も、第２ポジショナＰＷの一部を形成するロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールを使って達成することができる。ステッパの場合は（スキャナとは対照的に）、サポート構造ＭＴは、ショートストロークアクチュエータのみに連結されてもよく、または固定されてもよい。パターニングデバイスＭＡおよび基板Ｗは、パターニングデバイスアライメントマークＭ１およびＭ２と、基板アライメントマークＰ１およびＰ２とを使って、位置合わせされてもよい。例示では基板アライメントマークが専用ターゲット部分を占めているが、基板アライメントマークをターゲット部分とターゲット部分との間の空間内に置くこともできる（これらは、スクライブラインアライメントマークとして公知である）。同様に、複数のダイがパターニングデバイスＭＡ上に設けられている場合、パターニングデバイスアライメントマークは、ダイとダイの間に置かれてもよい。
[00025] 例示の装置は、以下に説明するモードのうち少なくとも１つのモードで使用できる。
[00026] １．ステップモードにおいては、サポート構造ＭＴおよび基板テーブルＷＴを基本的に静止状態に保ちつつ、放射ビームに付けられたパターン全体を一度にターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一静的露光）。その後、基板テーブルＷＴは、Ｘおよび／またはＹ方向に移動され、それによって別のターゲット部分Ｃを露光することができる。ステップモードにおいては、露光フィールドの最大サイズによって、単一静的露光時に結像されるターゲット部分Ｃのサイズが限定される。
[00027] ２．スキャンモードにおいては、サポート構造ＭＴおよび基板テーブルＷＴを同期的にスキャンする一方で、放射ビームに付けられたパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一動的露光）。サポート構造ＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、投影システムＰＳの（縮小）拡大率および像反転特性によって決めることができる。スキャンモードにおいては、露光フィールドの最大サイズによって、単一動的露光時のターゲット部分の幅（非スキャン方向）が限定される一方、スキャン動作の長さによって、ターゲット部分の高さ（スキャン方向）が決まる。
[00] ３．別のモードにおいては、プログラマブルパターニングデバイスを保持した状態で、サポート構造ＭＴを基本的に静止状態に保ち、また基板テーブルＷＴを動かす、またはスキャンする一方で、放射ビームに付けられているパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する。このモードにおいては、通常、パルス放射源が採用されており、さらにプログラマブルパターニングデバイスは、基板テーブルＷＴの移動後ごとに、またはスキャン中の連続する放射パルスと放射パルスとの間に、必要に応じて更新される。この動作モードは、前述の型のプログラマブルミラーアレイといったプログラマブルパターニングデバイスを利用するマスクレスリソグラフィに容易に適用することができる。
[00] 上述の使用モードの組合せおよび／またはバリエーション、あるいは完全に異なる使用モードもまた採用可能である。
[00030] 図２は、図1の装置をより詳細に示し、この装置は、放射源ＳＯ、照明システムＩＬ、および投影システムＰＳを備えている。放射源ＳＯは、ＥＵＶ放射、ならびに、例えば紫外線（ＵＶ）放射、深紫外線（ＤＵＶ）放射、および赤外（ＩＲ）放射などの非ＥＵＶ放射をプラズマ２から生成する。プラズマ２は、液滴生成器２０から生成された、ＳｎまたはＧｄといった好適な材料の液滴上にレーザビーム５を誘導することにより、生成される。レーザビーム５は、この液滴を気化させ、これによりプラズマ２が生成される。このタイプの放射源は、レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）源と呼ばれ得る。
[00031] プラズマ２から放出された放射は、コレクタ３により集光され、中間焦点８へと導かれる。中間焦点８は、放射源ＳＯのアパーチャで仮想放射原点８として作用する。放射源ＳＯから、放射ビーム９は、照明システムＩＬ内で第１および第２法線入射リフレクタ１０、１１を介して、サポート構造ＭＴ上に位置決めされたパターニングデバイスＭＡ（例えば、マスク）上へと反射される。パターン付きビーム１２が形成され、投影システムＰＳ内で第１および第２反射エレメント１３、１４を介して、基板テーブルＷＴ上に保持された基板Ｗ上へと結像される。照明システムＩＬおよび投影システムＰＳ内には、一般的に、図示されているより多くのエレメントが存在し得る。
[00032] （図示されない）代替的な構成では、ＥＵＶ放射は、放電の部分的にイオン化されたプラズマを光軸に衝突させることにより生成されてもよい。この放射源は、放電生成プラズマ（ＤＰＰ）源と呼ばれ得る。例えば、Ｘｅ、Ｌｉ，Ｓｎ蒸気または他の好適なガスまたは蒸気の１０Ｐａの分圧を使用して、ＥＵＶ放射放出プラズマを生成することができる。
[00033] 図２に示すコレクタ３は単一曲面ミラーだが、コレクタは他の形態を取ってもよい。例えば、コレクタは、２つの集光面を有するシュヴァルツシルトコレクタとすることができる。別の例では、コレクタは、互いに入れ子になった複数の略円筒形リフレクタを備えたかすめ入射コレクタであってもよい。かすめ入射コレクタは、ＤＰＰ源での使用に適し得る。
[00034] 一般的に、コレクタは、プラズマ２により生成された放射を集光し、集光した放射をフォーカスして放射ビームを形成するように構成され得る。放射ビームは、放射源ＳＯと照明システムＩＬとの間のアパーチャ６（説明を簡略化するために、図では、放射源ＳＯ内と照明システムＩＬ内の別個のアパーチャとして概略的に示されている）を通過し得る。アパーチャ６は、円形形状であってもよく、あるいは別の形状（例えば、楕円形、正方形など）を有してもよい。アパーチャ６は、例えば、（リソグラフィ装置の光軸と交差する方向に測定した場合に）約１０ｃｍ未満、好ましくは１ｃｍ未満の直径を有する小さいものであってよい。
[00035] レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）源または放電生成プラズマ（ＤＰＰ）源を使用する際、汚染は、高速イオンおよび／または中性粒子（例えば、Ｓｎ（スズ））の形で生成され得る。このような汚染は、コレクタ３の反射面上に堆積し、コレクタの反射率を損失させ、これによりコレクタの効率を低下させる。汚染は、時間が経つにつれ、リソグラフィ装置の他の反射コンポーネント（例えば、ミラー１０、１１、１３、１４またはパターニングデバイスＭＡ）の反射率も損失させ得る。リソグラフィ装置のスループットは、露光されている基板に入射するＥＵＶ放射の強度に左右される。コレクタまたはリソグラフィ装置の他の反射面上の汚染の堆積により引き起こされる反射率の低下は、リソグラフィ装置のスループットを低下させることになる。
[00036] 本発明の一実施形態では、リソグラフィ装置の反射面の汚染は、水素ラジカルを使って除去することができる。水素ラジカルは、汚染と反応することにより、反射面からこの汚染を除去する。例えば、水素ラジカルは、スズ（Ｓｎ）汚染と反応して、後にリソグラフィ装置からポンプ排出され得るガス状のＳｎＨ４を形成することができる。別の例では、水素ラジカルは炭素（Ｃ）汚染と反応して、後にリソグラフィ装置からポンプ排出され得る炭化水素を形成することができる。
[00037]汚染の除去に加えて、水素ラジカルは、第一に、汚染が反射面上に付着するのを抑制し得る。
[00038] 水素ラジカルは、水素分子の解離により生成され得る。この解離は、プラズマ２により放出される放射が水素分子に入射し、この水素分子を霧化させることによって生じ、水素ラジカルを形成し得る。
[00039] 放射源ＳＯは、使用中（つまり、リソグラフィ装置の動作中）、水素（つまり、水素ガス）の雰囲気を含み得る。放射源ＳＯ内の水素の圧力は、放射源がＬＰＰ源かＤＰＰ源かに応じて変わり得る。ＬＰＰ源では、水素の圧力は、例えば、数十パスカル、１００Ｐａ程度、または数百パスカルとすることができる。ＤＰＰ源では、水素の圧力は、例えば、２〜５Ｐａの範囲、例えば、３Ｐａとすることができる。放射源内の圧力は、ベース圧力と呼ばれることがある。
[00040] 場合によっては、プラズマは、放射源ＳＯ内のチャンバ（図示なし）内で生成され得る。本明細書ではプラズマチャンバと呼ばれるチャンバは、例えば、ＬＰＰ源内に存在し得る。チャンバ内の水素ガスの圧力は、放射源ＳＯの残りの部分における水素ガスの圧力よりも高くてよい。
[00041] プラズマ２により放出される放射は、放射源ＳＯ内（プラズマチャンバが存在する場合は、プラズマチャンバも含む）で水素ガスの水素分子の解離を引き起こすことによって、水素ラジカルを生成する。水素ラジカルは、放射源内の反射面から汚染を除去し、反射面上の汚染の付着も抑制し得る。
[00042] プラズマ２から放出された放射を使用して水素ラジカルを生成することには、いくつかの利点があると言える。例えば、水素ラジカルを生成するために、専用の水素ラジカルジェネレータなどのハードウェアを使用する必要がない。専用の水素ラジカルジェネレータは、高価なだけでなく、一般的にタングステンフィラメントを使って水素を解離することによって動作する。タングステンフィラメントは、リソグラフィ装置内に、望ましくないタングステンの汚染を引き起こす場合がある。本発明の実施形態では、専用の水素ラジカルジェネレータを必要としないため、このタングステン汚染のリスクが回避される。
[00043] プラズマ２によって放出される放射を使って水素ラジカルを生成することのさらなる利点としては、リソグラフィ装置の動作中に（つまり、リソグラフィ装置による基板の露光と同時に）リソグラフィ装置の反射面の洗浄を行なうことができる点がある。
[00044] 反射面上の汚染の堆積を減少させることにより得られるさらなる利点は、放射の吸収による反射面の加熱の程度を低下させることができる点にある。これは、反射面の反射率が、汚染の堆積を減少させない場合よりも高く、吸収される放射がより少なくなるためである。
[00045] 従来のリソグラフィ装置では、フィルタは、通常、パターニングデバイスＭＡから基板Ｗ上にパターンを投影するために必要とされない放射の波長（「望ましくない波長」と呼ばれ得る）をフィルタ除去するために使用される。例えば、リソグラフィ装置が、基板上へパターンを投影するためにＥＵＶ放射を使用するように構成されている場合、例えば、フィルタは、例えばＥＵＶの波長領域内である１３．５ｎｍの波長を有する望ましい放射を透過する一方、他の波長を有する望ましくない放射を遮蔽するように構成されたスペクトル純度フィルタとすることができる。望ましくない放射には、ＵＶ、ＤＵＶ、および放射源内でプラズマにより生成されるＩＲ放射が含まれ得る。スペクトル純度フィルタは、従来、リソグラフィ装置の照明システムＩＬおよび投影システムＰＳ内へと通過する放射の量を制限するために、プラズマ２に隣接して（例えば、放射源ＳＯのコレクタ３とアパーチャ６との間に）設けられる。「スペクトル純度フィルタ」という用語は、電磁スペクトルの特定の望ましい部分（例えば、１３．５ｎｍ、６．７ｎｍ、または６．８ｎｍ）を選択するフィルタを意味するものとみなされ得る。
[00046] 水素の水素ラジカルへの解離は、プラズマにより生成される放射の強度、および／または、プラズマにより生成される放射の波長に関連し得る。これらの理由から、本発明の一実施形態では、スペクトル純度フィルタは、プラズマ２に隣接して配置されるのではなく、照明システムＩＬまたは投影システムＰＳ内に配置される。
[00047] 本発明の一実施形態では、スペクトル純度フィルタ８０は、放射ビームを最後に受光する、投影システムＰＳの端部に位置決めされる。スペクトル純度フィルタ８０は、放射ビームを最後に受光する、投影システムＰＳの端部に配置されるため、プラズマ２により放出されるフィルタ処理されない放射は、放射源ＳＯを通過するのに加えて、照明システムＩＬおよび投影システムＰＳを通過する。このフィルタ処理されない放射は、放射源ＳＯ、照明システムＩＬ、および投影システムＰＳ内に存在する水素を解離することができ、これによりコレクタ３、照明システムミラー１０、１１、および投影システムミラー１３、１４の光学面を洗浄する水素ラジカルが生成される。一実施形態では、放射源ＳＯにより生成され、かつ水素ラジカルを生成するために使用可能な望ましくない放射の少なくとも５０％が照明システムＩＬおよび投影システムＰＳを通過する。一実施形態では、放射源ＳＯにより生成される望ましくない放射の少なくとも７０％が照明システムＩＬおよび投影システムＰＳを通過する。一実施形態では、放射源ＳＯにより生成される望ましくない放射の少なくとも９０％が照明システムＩＬおよび投影システムＰＳを通過する。
[00048] フィルタ処理されない放射の強度は、この放射が反射面１０、１１、１３、１４により反射される度に損失を受けるため、照明光学ユニットおよび投影システムを通過するにつれて徐々に減少することになる。しかし、フィルタ処理されない放射は、照明システムＩＬおよび投影システムＰＳに入射する前にスペクトル純度フィルタによりフィルタ処理される場合よりも、強度が高い。
[00049] スペクトル純度フィルタ８０に当たる放射の強度は、プラズマ２に隣接して配置された場合のスペクトル純度フィルタに当たる放射の強度よりも低い。このように強度を低くした結果、スペクトル純度フィルタの寿命を大幅に増加することができる。
[00050] 本発明の一実施形態では、スペクトル純度フィルタ８１は、放射ビームを最後に受光する、照明システムＩＬの端部に位置決めされる。スペクトル純度フィルタ８１は、放射ビームを最後に受光する、照明システムＩＬの端部に配置されるため、プラズマにより放出されるフィルタ処理されない放射は、放射源ＳＯを通過するのに加えて、照明システムＩＬを通過する。このフィルタ処理されない放射は、放射源ＳＯおよび照明システムＩＬ内に存在する水素を解離することができ、これにより、コレクタ３の光学面および照明システムミラー１０、１１を洗浄する水素ラジカルが生成される。照明システムＩＬ内にスペクトル純度フィルタを設けることにより、放射ビームは、パターニングデバイスＭＡに入射する前に確実にフィルタ処理される。これは、例えばフィルタ処理されない放射ビームによりパターニングデバイスに過度な熱が伝わることが予想される場合に、望ましいと言える。
[00051] スペクトル純度フィルタ８１は、例えば、投影システム内のスペクトル純度フィルタ８０の代わりに、あるいはこれに加えて、照明システム内に設けられ得る。
[00052] 照明システムスペクトル純度フィルタ８１および投影システムスペクトル純度フィルタ８０は、照明システム内および投影システム内の任意の好適な位置に設けられ得る。図２に示すような位置は、例にすぎない。
[00053] スペクトル純度フィルタは、（図２に示すような）透過型フィルタ８０、８１でもよいし、例えばブレーズド格子のような反射型フィルタであってもよい。スペクトル純度フィルタが透過型フィルタの場合、このフィルタは、ＥＵＶ放射（例えば１３．５ｎｍの）などの望ましい放射に対して、例えば、少なくとも４０％、少なくとも６０％、少なくとも８０％、または少なくとも９０％の透過率を有し得る。スペクトル純度フィルタが反射型フィルタの場合、このフィルタは、ＥＵＶ放射（例えば１３．５ｎｍの）などの望ましい放射に対して、例えば、少なくとも４０％、少なくとも６０％、少なくとも８０％、または少なくとも９０％の反射率を有し得る。スペクトル純度フィルタにおいて、ＤＵＶ放射に対するＥＵＶ放射の透過率比は、１００、１０００、または１０５にまでおよび得る。
[00054] スペクトル純度フィルタ８０、８１は望ましくない放射をフィルタ除去するように構成され得る。望ましくない放射は、パターンを基板上に投影するのに使用される波長以外の波長（例えば、１３．５ｎｍ以外の波長）を有する放射として定義され得る。スペクトル純度フィルタにより反射または吸収され得る望ましくない放射は、望ましい放射よりも長いまたは短い波長を有し得る。本発明の一実施形態では、望ましくない放射および望ましい放射は、共に、水素を水素ラジカルへと解離するのに使用される。この解離は、リソグラフィ装置の放射源ＳＯ、照明システムＩＬ、または投影システムＰＳ内で起こり得る。望ましくない放射には、深紫外線（ＤＵＶ）放射および紫外線（ＵＶ）放射が含まれ得る。
[00055] スペクトル純度フィルタ８０、８１は、交互層から成る多層構造を含み得る。スペクトル純度フィルタの多層構造は、例えば、２〜２００の交互層、１０〜１００の交互層、または２０〜５０の交互層を有し得る。交互層は、例えば、０．２〜１００ｎｍ、０．２〜２０ｎｍ、または０．５〜５ｎｍの厚さを有し得る。交互層のそれぞれは、実質的に一定の厚さの連続的な層から形成され得る。交互層から成る多層構造の全体的な厚さは、１０〜７００ｎｍ、および１００〜２００ｎｍの範囲にわたり得る。
[00056] スペクトル純度フィルタ８０、８１の交互層から成る多層構造は、任意の好適な数の異なる交互層から形成され得る。例えば、互いに交互に重なる２つの異なる層が存在し得る。あるいは、互いに交互に重なる３つの異なる層が存在してもよい。
[00057] スペクトル純度フィルタ８０の多層構造を形成する交互層は、ＺｒおよびＳｉ層、ＺｒおよびＢ４Ｃ層、ＭｏおよびＳｉ層、ＣｒおよびＳｃ層、ＭｏおよびＣ層、ならびに、ＮｂおよびＳｉ層、のいずれかの組み合わせから形成され得る。交互層から成る多層構造は、例えばＺｒおよびＳｉの交互層を、例えばイオン研磨を伴った、またはイオン研磨を伴わない、マグネトロンスパッタリング、エピタキシ、イオンスパッタリング、および電子ビーム蒸着といった任意の好適な技術を使って付着させることにより形成することができる。スペクトル純度フィルタに関するさらなる情報は、参照により内容の全体が本明細書に組み込まれる、２００８年５月１３日に交付された同時係属のＵＳ特許第７，３７２、６２３号を参照されたい。
[00058] 本発明の一実施形態では、２つ以上の放射フィルタをリソグラフィ装置内に設けてもよい。例えば、赤外放射を遮蔽するフィルタ８２は、放射源ＳＯ内に設けられ得る。赤外放射は、水素分子の解離による水素ラジカルの生成を、ほとんど、あるいは全く補助し得ない。赤外放射は、照明システムＩＬおよび投影システムＰＳ内のミラーに望ましくない加熱をもたらすため、赤外線フィルタ８２を使用して、赤外放射が照明システムＩＬおよび投影システムＰＳ内に入射する前にこの赤外放射をフィルタ除去する。赤外線フィルタ８２は、例えば、除去されるべき放射の波長よりも小さい周期を有する金属グリッドを含み得る。
[00059] 一般的に、望ましい波長よりも長い波長を遮蔽するローパスフィルタは、放射源ＳＯに隣接して、または放射源ＳＯ内に、またはリソグラフィ装置内の他の任意の好適な位置に設けられ得る。
[00060] 一般的に、基板上へのパターンのリソグラフィ投影において使用するのに望ましくなく、かつ水素ラジカルの生成を補助しない波長の少なくともいくらかをフィルタ除去する１つ以上のフィルタは、放射源ＳＯに隣接して、または放射源ＳＯ内に、または他の任意の好適な位置に設けられ得る。１つ以上のフィルタは、放射ビームが照明システムＩＬのリフレクタに入射する前に、当該１つ以上フィルタによりフィルタ処理されるように設けられ得る。上述した赤外線フィルタ８２は、この種のフィルタの一例とみなしてよい。
[00061] 一般的に、水素ラジカルの生成を補助するものの、基板上へのパターンのリソグラフィ投影での使用に望ましくない波長をフィルタ除去する１つ以上のフィルタは、投影システムＰＳ内（例えば、基板テーブルＷＴに隣接して）、または照明システム内、または他の任意の好適な位置に設けられ得る。上述したスペクトル純度フィルタ８０、８１は、この種のフィルタの例とみなしてよい。
[00062] 放射のフィルタ処理を提供することに加えて、フィルタは、基板ステージＷＴに隣接した投影システムＰＳ封止することができる。フィルタは、投影システムの後であり、かつ使用に際して基板Ｗが提供される位置の前に配置され得る。例えば、フィルタは、基板に向けてガスを吹き付けるように構成された動的ガスロックに隣接して設けられ得る。これが行なわれる場合、フィルタは、動的ガスロックにより放出されるガスが基板に向けてフィルタの表面で反射されるように配置され、これにより基板に向かうガスの流れを改善することができる。
[00063] 水素の圧力は、放射源ＳＯおよび／または照明システムＩＬおよび／または投影システムＰＳ内で実質的に同一であってよい。あるいは、この圧力は、これらの位置の各々で異なってもよい。所与の位置での水素の圧力は、例えば、当該位置において反射面上に生じると予想される汚染の種類および程度に基づいて設定され得る。例えば、放射源ＳＯ内（例えば、コレクタ３にて）では、汚染がより多く、汚染物質は、例えば、スズ（Ｓｎ）であり得る。一方、照明システムＩＬおよび／または投影システムＰＳでは、汚染がより少なく、汚染物質は、例えば、炭素（Ｃ）であり得る。従って、水素圧力は、照明システムＩＬ内よりも放射源ＳＯ内で高くなり得る。同様の理由から、水素圧力は、投影システムＰＳ内よりも照明システムＩＬ内で高くなり得る。
[00064] 一実施形態では、放射源ＳＯ内における水素の圧力範囲は、２〜２００Ｐａの範囲であり、１００Ｐａ程度であってよい。一実施形態では、照明システムＩＬおよび投影システムＰＳ内の水素の圧力範囲は、０．３〜２０Ｐａの範囲であり、３Ｐａ程度であってよい。
[00065] 単一のガス供給システムを使用して、リソグラフィ装置の異なる部位に（例えば、放射源ＳＯ、照明システムＩＬおよび投影システムＰＳに）水素を提供することができる。あるいは、それぞれの別個の部位が、水素を提供するように構成された専用のガス供給システムを備えてもよい。
[00066] 一実施形態では、（プラズマ２に加えて）放射源を設けてもよく、この放射源は、ＤＵＶおよび／またはＵＶ放射をリソグラフィ装置内に提供することにより、水素ガスから水素ラジカルを生成するのを補助するように構成される。例えば、ＤＵＶおよび／またはＵＶ放射を放出する追加の放射源（図示なし）を、投影システムＰＳに設けることができる。ＤＵＶおよび／またはＵＶ放射を放出する追加の放射源は、照明システムＩＬ内に設けてもよい。これが行なわれる場合、スペクトル純度フィルタは、リソグラフィ装置の動作中、追加の放射源からの放射が基板Ｗに入射するのを遮蔽されるように、追加の放射源と基板テーブルＷＴとの間に位置決めされ得る。
[00067] 本発明の一実施形態では、水素ガスと共にアルゴンガスがリソグラフィ装置内に導入され得る。アルゴンガスは、不活性であるため、リソグラフィ装置の反射面からの汚染除去を直接的には補助しない。しかし、アルゴンは、原子状水素の生成を補助する。結果的に、さらなる原子状水素を生成することができ、対応する洗浄効率の増加が観察できる。
[00068] アルゴンガスは、放射ビームからエネルギを受けることができ、このエネルギは、その後アルゴンから水素へ伝達され、水素分子の解離を介して原子状水素の生成をもたらす。このアルゴンから水素へのエネルギ伝達は、放射ビームによる水素分子の直接的な励起と比較して、水素分子にエネルギを付与するためのより効率的メカニズムであり得る。
[00069] 放射ビームによりアルゴンに提供され得るエネルギの量は、アルゴンが、水素により提供された洗浄量に（アルゴン不使用時に水素に提供される洗浄と比較して）測定可能な増加をもたらすのに十分な原子状水素を生成することが可能な量である。原子状水素を生成するためにアルゴンを促進する電界または他の手段は必要ない。
[00070] アルゴンガスは、リソグラフィ装置の放射源ＳＯ、照明システムＩＬ、および投影システムＰＳのうち１つ以上に提供され得る。
[00071] アルゴンは、水素ガスと共にリソグラフィ装置内に導入され得る二次ガスの一例である。二次ガスは、任意の不活性ガスとすることができる。非不活性の二次ガスはリソグラフィ装置内に望ましくない汚染を引き起こし得るため、不活性ガスが好ましい。例えば、炭素、酸素、または窒素を含むガスは、それぞれ、炭素汚染、ミラーのルテニウム層の酸化、および窒化スズの形成を引き起こし得る。
[00072] リソグラフィ装置内に提供される二次ガスの量は、水素ガスの量よりも少なくてよい。例えば、ガス混合物は、少なくとも８０％の水素、少なくとも９０％の水素、少なくとも９５％の水素、または少なくとも９９％の水素を含み得る。
[00073] この混合物中に存在させる二次ガスの量を選択する際は、以下の要因を考慮すべきである。具体的には、より大量の二次ガスを提供することにより（水素ラジカルの生成が増加することで）、クリーニング効果の向上はより大きくなるが、二次ガス分子がリソグラフィ装置の反射面上へスパッタリングすることに起因して生じる損傷の程度もより大きくなり得る。スパッタリングが反射面の損傷を引き起こす程度は、二次ガス分子の質量に依存し得る。例えば、二次ガスとして、アルゴンガスよりも大きい割合のヘリウムを使用して、スパッタリングに起因する反射面の大きな損傷を生じさせないことが可能である。
[00074] 本発明の実施形態の上記説明では、リソグラフィ装置の反射面に言及している。これらの反射面は、リソグラフィ装置の光学面の例とみなすことができる。必ずしも、リソグラフィ装置の全ての光学面が反射面であるとは限らない。
[00075] 上記使用した極端紫外線（ＥＵＶ）放射という用語は、２０ｎｍ未満の波長、例えば１０〜２０ｎｍの範囲内、例えば１３〜１４の範囲内、例えば５〜１０ｎｍの範囲内、例えば６．７ｎｍまたは６．８ｎｍなど、の波長を有する電磁放射を意味するものと解釈することができる。
[00076] 本明細書において、ＩＣ製造におけるリソグラフィ装置の使用について具体的な言及がなされているが、本明細書記載のリソグラフィ装置が、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用のガイダンスパターンおよび検出パターン、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といった他の用途を有し得ることが理解されるべきである。また、そのような別の用途においては、本明細書で使用される「ウェーハ」または「ダイ」という用語はすべて、それぞれより一般的な「基板」または「ターゲット部分」という用語と同義であるとみなしてよいことが理解されるべきである。本明細書に記載した基板は、露光の前後を問わず、例えば、トラック（通常、基板にレジスト層を塗布し、かつ露光されたレジストを現像するツール）、メトロロジーツール、および／またはインスペクションツールで処理されてもよい。適用可能な場合には、本明細書中の開示内容を上記のような基板プロセシングツールおよびその他の基板プロセシングツールに適用してもよい。さらに基板は、例えば、多層ＩＣを作るために複数回処理されてもよいので、本明細書で使用される基板という用語は、すでに多重処理層を包含している基板を表すものとしてもよい。
[00077] 上記説明は、限定的なものではなく、例示を目的としたものである。従って、当業者には明らかなように、以下に記す特許請求の範囲から逸脱しない限り、本発明に変更を加えることができる。
[00078] 本発明は、上記実施形態に記載したようなリソグラフィ装置の適用またはリソグラフィ装置における使用に限定されない。さらに、図面は、通常、本発明を理解するのに必要なエレメントおよび特徴のみを含んでいる。加えて、リソグラフィ装置の図面は、概略的であり、縮尺通りではない。本発明は、概略図に示されたこれらのエレメント（例えば、概略図に示されたミラーの数など）に限定されない。
[00079] 当業者には理解されるであろうが、上述した実施形態を組み合わせてもよい。

Claims (10)

  1. リソグラフィ装置であって、
    基板上にパターンを投影するのに使用される波長を有する第１放射および前記第１放射の波長以外の波長を有する第２放射を含む放射ビームを、プラズマを使用して生成する放射源と、
    前記放射ビームを調整し、かつ前記リソグラフィ装置の露光中に水素ガスを受ける照明システムと、
    パターニングデバイスを保持するサポート構造であって、前記パターニングデバイスは、前記放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付き放射ビームを形成することができる、サポート構造と、
    基板を保持する基板テーブルと、
    前記パターン付き放射ビームを前記基板のターゲット部分上に投影する投影システムと、
    を備え、
    前記プラズマにより生成された前記第２放射の少なくとも５０％が前記照明システムに入射し、かつ前記第２放射は水素ラジカルを生成するための前記水素ガスと相互作用する放射波長を含む、
    リソグラフィ装置。
  2. 前記第１放射は、極端紫外線放射を含む、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
  3. 前記第２放射は、紫外線放射および／または深紫外線放射を含む、請求項１又は２に記載のリソグラフィ装置。
  4. 前記投影システムは、前記リソグラフィ装置の動作中に水素ガスを受け、
    前記プラズマにより生成された前記第２放射の少なくとも５０％が前記照明システムに入射し、かつ前記第２放射は水素ラジカルを生成するための前記水素ガスと相互作用する波長放射を含む、
    請求項１乃至３いずれか一項に記載のリソグラフィ装置。
  5. 前記投影システム内に設けられる１つ以上のフィルタをさらに備え、前記１つ以上のフィルタは、前記水素ラジカルの生成を補助する波長の前記第２放射をフィルタ除去する、請求項１乃至４いずれか一項に記載のリソグラフィ装置。
  6. 前記１つ以上のフィルタは、前記放射ビームを最後に受ける前記投影システムの端部に配置される、請求項５に記載のリソグラフィ装置。
  7. 前記１つ以上のフィルタは、前記投影システムと前記基板テーブルとの間に配置される、請求項５に記載のリソグラフィ装置。
  8. 前記１つ以上のフィルタは、前記リソグラフィ装置の動的ガスロックに隣接して配置される、請求項５に記載のリソグラフィ装置。
  9. 前記１つ以上のフィルタは、スペクトル純度フィルタである、請求項５に記載のリソグラフィ装置。
  10. 前記水素ラジカルは、前記リソグラフィ装置内の反射面から汚染を除去する、
    請求項１乃至９いずれか一項に記載のリソグラフィ装置。
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