JP4599342B2 - 光学装置、リソグラフィ装置、および、デバイス製造方法 - Google Patents

Description

[0001] 本発明は（Ｅ）ＵＶ放射などの短波長のための光学装置、リソグラフィ装置、および、デバイスを製造する方法に関する。

[0002] リソグラフィ装置は所望のパターンを基板上、通常は基板のターゲット部分上に与える装置である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用され得る。この例において、代わり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は、ＩＣの個別の層上に形成される回路パターンを生成するために使用され得る。このパターンは（例えば、シリコンウェーハなどの）基板上の（例えば、１つまたはいくつかのダイの部分を含む）ターゲット部分上に転写され得る。パターンの転写は、典型的に基板上に供給された放射感応性材料（レジスト）の層上でのイメージングを介する。一般に、単一の基板は、連続してパターン形成された隣接したターゲット部分のネットワークを含む。知られているリソグラフィ装置は、パターン全体をターゲット部分上に１回で露光することにより各ターゲット部分が照射される所謂ステッパ、および、放射ビームを介してパターンを特定の方向（「スキャン」方向）にスキャンしつつ、これと同期して、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が照射される所謂スキャナを含む。基板上にパターンを刻印することによりパターニングデバイスから基板にパターンを転写することも可能である。

[0003] リソグラフィ装置を使用して製造されたデバイスの構造的詳細の大きさは継続して小さくなっている。したがって、ＵＶおよびＥＵＶ領域への益々より短い波長の光（より一般的には、放射）を使用したいと所望されてきた。例えば、光源としてシンクロトロンが提案されている。このような短い波長の放射を使用する光学装置は（屈折性の）レンズの代わりに反射性のミラーを典型的に使用している。残念ながら、これらのミラーは、ミラー表面における放射により誘導された化学物質との反応により、劣化し易いことが見出されている。短い波長の放射は電気的光分解を引き起こし、これにより、電子がミラーから遊離される。これらの電子は、今度は、ミラー表面またはその付近において酸素のような気体分子または水の分子を化学的に活性化し、活性化された分子が表面と反応する。

[0004] 米国特許第６５３３９５２号明細書において、この問題を解決するために「緩和（mitigation）」と呼ばれる処理が提案されている。同様の技術は第ＷＯ０２／０５３４７号明細書にも記載されている。本明細書において使用されている「緩和」は、気体の導入による光学表面の劣化の制限である。基本的に、緩和が使用されると、汚染の問題を引き起こす気体分子は、それらの分子の影響が均衡するように追加される。

[0005] 炭化水素は、ＥＵＶを照射されるとミラー上で炭素を成長させることが知られている一方、例えば酸素は、露光中に最上層を酸化させることが知られている。第１のタイプ（例えば、炭化水素）と第２のタイプ（例えば、Ｈ_２ＯまたはＯ_２）の分子の混合物がミラーの表面付近の空間に導入される。混合物中の第１と第２のタイプの分子の間の比は、ミラーへの恒久的な影響が大幅に防止されるように選択される。この目的に対してリソグラフィ装置に加えられる気体の圧力は、存在している背景気体分子の圧力よりもはるかに高く選択されており、そのため、背景気体は反応の均衡に大幅には影響を及ぼせない。

[0006] この緩和法は、シンクロトロンのような擬似連続ＥＵＶ光源が使用された時に良好に機能する。しかし、シンクロトロンは非常に高価かつ大型である。プラズマ光源のようなさほど高価でない放射源を使用することが好ましい。しかし、シンクロトロンとは対照的に、それらは非常に低い負荷サイクルを持つパルス光源である。低い負荷サイクルを持つそのようなパルス放射源が使用されても気体の導入自体が緩和につながる訳ではないことが見出されている。逆に、緩和混合物の導入は光学表面の劣化を深めるように見えさえする。

[0007] パルス放射源が使用されても機能する緩和の形態を提供することが望ましい。

[0008] 本発明の１つの態様によれば、光学装置が提供される。光学装置は、パルス放射ビームを形成するように構成された照射システムと、動作中に放射ビームが入射する表面を備えた光学エレメントと、表面と隣接した空間に第１のタイプおよび第２のタイプの気体の混合物を供給するように構成されたガスソースと、を含む。第１および第２のタイプの気体の粒子は、放射ビームにより活性化されると表面と反応することが可能となり、かつ、表面とそれぞれ反応した第２および第１のタイプの気体の粒子とも反応することが可能となる。ガスソースは、少なくとも放射ビームのパルスの前に、動作条件下で、表面上の第１および第２のタイプの気体の分子の表面占有数の組合せを発生するように構成されており、少なくとも表面占有数の組合せが放射ビームのパルスにおける放射により変化されない限り、表面占有数の組合せは、放射ビームのパルスの最中の粒子の表面との反応が、その大多数において逆転されている安全領域にある。本明細書において使用されているように、「粒子」は分子、イオン化分子、原子、および、イオン化原子を含む。

[0009] 本発明の他の態様によれば、リソグラフィ装置が提供される。リソグラフィ装置は、パルス放射ビームを条件調整するように構成された照射システムと、パターニングデバイスを支持するように構築された支持部と、を含む。パターニングデバイスはパターン形成された放射ビームを形成するために放射ビームにその断面においてパターンを与えるように構成されている。装置は、基板を保持するように構築された基板テーブルと、パターン形成された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た投影システムと、照射システムまたは投影システムにおける光学エレメントも含む。光学エレメントは放射ビームが入射する表面を有する。装置は、表面に隣接した空間に第１および第２のタイプの気体の混合物を供給するように構成されたガスソースをさらに含む。放射ビームにより活性化されると、第１および第２のタイプの気体の粒子は表面と反応することが可能となり、かつ、表面とそれぞれ反応した第２および第１のタイプの気体の粒子と反応することが可能となる。ガスソースは、少なくとも放射ビームのパルスの前に、動作条件下で、表面上の第１および第２のタイプの気体の分子の表面占有数の組合せを発生するように構成されており、少なくとも表面占有数の組合せが放射ビームのパルスにおける放射により変化されない限り、表面占有数の組合せは、放射ビームのパルスの最中の粒子の表面との反応がその大多数において逆転されている安全領域にある。

[0010] 本発明の他の態様によれば、放射のビームを光学的に処理する方法が提供される。方法は、放射のパルスビームを発生する工程と、パルスビームを表面上に差し向ける工程と、第１および第２のタイプの気体の混合物を表面に隣接した空間に供給する工程と、を含む。放射ビームにより活性化されると、第１および第２のタイプの気体の粒子は表面と反応することが可能となり、かつ、表面とそれぞれ反応した第２および第１のタイプの気体の粒子と反応することが可能となる。方法は、放射ビームのパルスの各開始時において表面上の第１および第２のタイプの気体の分子の表面占有数の組合せを発生する工程も含み、少なくとも表面占有数の組合せが放射ビームのパルスにおける放射により変化されない限り、表面占有数の組合せは、放射ビームのパルスの最中の粒子の表面との反応がその大多数において逆転されている安全領域にある。

[0011] 本発明の他の態様によれば、デバイス製造方法が提供される。デバイス製造方法は、パルス放射ビームを発生する工程と、パターニングデバイスを使用して放射ビームをパターン形成する工程と、パターニングデバイスから基板にビームを投影する工程と、ビームが入射する表面に隣接した空間に第１および第２のタイプの気体の混合物を供給する工程と、を含む。放射ビームにより活性化されると、第２および第１のタイプの気体の粒子は表面と反応することが可能となり、かつ、表面とそれぞれ反応した第２および第１のタイプの気体の粒子と反応することが可能となる。方法は、放射ビームのパルスの各開始時において表面上の第１および第２のタイプの気体の分子の表面占有数の組合せを発生する工程も含み、少なくとも表面占有数の組合せが放射ビームのパルスにおける放射により変化されない限り、表面占有数の組合せは、放射ビームのパルスの最中の粒子の表面との反応がその大多数において逆転されている安全領域にある。

[0012] 本発明の実施形態が、対応する参照符号が対応する部分を示す添付の模式的図面を参照して、例としてのみ説明される。

[0016] 図１は本発明の１つの実施形態によるリソグラフィ装置を模式的に示す。装置は、放射ビームＢ（例えば、ＵＮ放射またはＥＵＶ放射）を条件調整するように構成された照射システム（照明器）ＩＬと、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築され、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の位置決め器ＰＭに接続された支持構造体（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築され、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の位置決め器ＰＷに接続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により放射ビームＢに与えられたパターンを基板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、屈折性投影レンズシステム）ＰＳを含む。

[0017] 照射システムは、放射を差し向け、整形し、または、制御するために、屈折性、反射性、磁性、電磁性、静電性、もしくは、他のタイプの光学構成部分、または、それらの任意の組合せなどの様々なタイプの光学構成部分を含むことができる。

[0018] 支持構造体はパターニングデバイスの重量を支持、すなわち、負担する。支持構造体は、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、他の条件、例えば、パターニングデバイスが真空の環境において保持されているかどうかなどに依存した方法で、パターンデバイスを保持する。支持構造体は、パターニングデバイスを保持するために機械式、真空、静電気、または、他のクランプ技術を使用することができる。支持構造体は、例えば必要に応じて固定または可動とすることができるフレームまたはテーブルとすることができる。支持構造体は、パターニングデバイスが、例えば投影システムに関して、所望の位置にあることを確実にすることができる。本明細書における用語「レチクル」または「マスク」のいずれの使用も、より一般的な用語「パターニングデバイス」と同義と考えられ得る。

[0019] 本明細書において使用されている用語「パターニングデバイス」は、基板のターゲット部分にパターンを作成するように、放射ビームにその断面においてパターンを与えるために使用され得る任意のデバイスを指すものと広義に解釈されたい。放射ビームに与えられたパターンは、例えばもしパターンが位相シフト特性または所謂アシスト特徴を含んでいれば、基板のターゲット部分における所望のパターンに正確に対応しないことがあることに注意されたい。一般に、放射ビームに与えられたパターンは、集積回路などのターゲット部分に作成されているデバイスにおける特定の機能層に対応している。

[0020] パターニングデバイスは透過性または反射性とすることができる。パターニングデバイスの例はマスク、プログラマブルミラーアレイ、および、プログラマブルＬＣＤパネルを含む。マスクはリソグラフィにおいてよく知られており、２値、Alternating位相シフト、および、減衰位相シフトなどのマスクタイプ、ならびに、様々な混成マスクタイプを含む。プログラマブルミラーアレイの例は、入来放射ビームを様々な方向に反射するように、各々が個別に傾けられ得る小さなミラーの行列配列を採用している。傾けられたミラーは、ミラー行列により反射された放射ビーム内にパターンを与える。

[0021] 本明細書において使用されている用語「投影システム」は、使用されている放射の露光に対して、または、浸漬液体の使用もしくは真空の使用などの他の要因に対して適切である屈折性、反射性、反射屈折性、磁性、電磁性、および、静電性の光学システム、または、それらの任意の組合せも含めて、いかなるタイプの投影システムも包含するものとして広義に解釈されたい。本明細書における用語「投影レンズ」のいずれの使用も、より一般的な用語「投影システム」と同義と考えられ得る。

[0022] 本明細書に示されているように、装置は（反射性マスクを採用している）反射性タイプのものである。代案として、装置は（例えば、透過性マスクを採用する）透過性タイプのものとすることもできる。

[0023] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）または複数の基板テーブル（および／または２つまたは複数のマスクテーブル）を有するタイプのものとすることもできる。このような「マルチステージ」装置において、追加のテーブルは平行して使用され得るか、または、１つまたは複数の他のテーブルが露光のために使用されている一方で準備工程が１つまたは複数のテーブル上で行われ得る。

[0024] リソグラフィ装置は、投影システムと基板の間の空間を充填するように、基板の少なくとも一部が比較的高い屈折率を有する液体、例えば、水により覆われ得るタイプのものとすることもできる。浸漬液体は、リソグラフィ装置における他の空間、例えばマスクと投影システムの間にも与えられ得る。浸漬技術は投影システムの開口数を増大させるために当技術分野ではよく知られている。本明細書において使用されている用語「浸漬」は、基板などの構造体が液体中に浸されなければならないことを意味する訳ではないが、露光中に投影システムと基板の間に液体が見出されることのみをむしろ意味する。

[0025] 図１を参照すると、照明器ＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受光する。線源およびリソグラフィ装置は、例えば線源がエキシマレーザであれば、分離された機体とすることができる。この場合、線源はリソグラフィ装置の一部を形成するとは考えられず、例えば適した差向けミラーおよび／またはビームエクスパンダを含むビーム伝達システムの支援を得て、放射ビームは線源ＳＯから照明器ＩＬに通過される。他の場合、線源は、線源が水銀ランプであれば、リソグラフィ装置の一体化された部分とすることができる。線源ＳＯおよび照明器ＩＬは、必要であればビーム伝達システムとともに、放射システムと呼ばれ得る。

[0026] 照明器ＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整するための調整器を含むことができる。一般に、照明器の瞳面上の強度分布の少なくとも（一般に、それぞれσ-outerおよびσ-innerと呼ばれる）外側および/または内側半径範囲は調整され得る。加えて、照明器ＩＬは集積器および集光器などの様々な他の構成部分を含むことができる。照明器は、放射ビームの断面において所望の均一性および強度分布を有するために、放射ビームを条件調整するために使用され得る。

[0027] 放射ビームＢは、支持構造体（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）に入射し、かつ、パターニングデバイスによりパターン形成される。マスクＭＡを横切ると、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はこのビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃ上に合焦させる。第２の位置決め器ＰＷおよび位置センサＩＦ２（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、または、容量センサ）の支援を得て、基板テーブルＷＴは、例えば放射ビームＢ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、正確に移動され得る。同様に、第１の位置決め器ＰＭおよび他の位置センサＩＦ１は、例えばマスク保管庫からの機械式取出しの後、または、スキャン中に、放射ビームＢの経路に関してマスクＭＡを正確に位置決めするために使用され得る。一般に、マスクテーブルＭＴの移動は、第１の位置決め器ＰＭの一部を形成してい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）の支援を得て実現され得る。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２の位置決め器ＰＷの一部を形成してい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用して実現され得る。（スキャナに対立するものとしての）ステッパの場合、マスクテーブルＭＴは短行程アクチュエータのみに接続され得るか、または、固定されている。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Ｐ１、Ｐ２を使用して位置合わせされ得る。図示されているような基板アライメントマークは専用のターゲット部分を占有しているが、それらのマークはターゲット部分間の空間（これらは罫書き線（スクライブライン）アライメントマークとして知られている）に位置されることもできる。同様に、マスクＭＡ上に２つ以上のダイが設けられている状況では、マスクアライメントマークがダイ間に位置されることもできる。

[0028] 示された装置は以下のモードの少なくとも１つにおいて使用され得る。

[0029] １．ステップモードにおいて、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴは基本的に静止に保たれる一方、放射ビームに与えられたパターンの全体はターゲット部分Ｃに１回で（すなわち、単一の静止露光で）投影される。続いて、異なったターゲット部分Ｃが露光され得るように、基板テーブルＷＴはＸおよび／またはＹ方向に移動される。ステップモードにおいて、露光フィールドの最大サイズは単一の静止露光で画像形成されるターゲット部分Ｃのサイズを制限している。

[0030] ２．スキャンモードにおいて、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴは同期してスキャンされる一方、放射ビームに与えられたパターンはターゲット部分Ｃ（すなわち、単一の動的露光）に投影される。マスクテーブルＭＴを基準とした基板テーブルＷＴの速度および方向は投影システムＰＳの拡大（縮小）および画像反転の特性により決定され得る。スキャンモードにおいて、露光領域の最大サイズは単一の動的露光中のターゲット部分の（非スキャン方向における）幅を制限しているのに対し、スキャン運動の長さはターゲット部分の（スキャン方向における）高さを決定している。

[0031] ３．他のモードにおいて、マスクテーブルＭＴは基本的に静止に保たれ、プログラマブルパターニングデバイスを保持し、基板テーブルＷＴは移動またはスキャンされる一方、放射ビームに与えられたパターンはターゲット部分Ｃに投影される。このモードにおいて、一般に、パルス放射源が採用され、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の各移動の後、または、スキャン中に連続した放射パルスの合間に、必要に応じて更新される。このモードの動作は、上記に言及されたようなタイプのプログラマブルミラーアレイなどの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そのまま適用され得る。

[0032] 上述された使用のモードに関する組合せおよび／もしくは変形、または、完全に異なった使用のモードも採用され得る。

[0033] 本発明の１つの実施形態によれば、放射源ＳＯは、例えばプラズマ線源などのパルス放射源である。典型的な例において、放射源は０．１ミリ秒毎に１００ナノ秒のパルスを生成する。このようなパルス放射源は、はるかに低い費用で、シンクロトロンなどの準連続線源よりもはるかにコンパクトなサイズで実現され得る。

[0034] 図２は照明器ＩＬまたは投影システムＰＳにおけるミラー構成を模式式に示す。このミラー構成は放射ビームＢの経路内の光学エレメントとして機能するミラー２０と、ミラー２０の表面付近に取出し口２４を備えた気体混合物源２２と、ミラー２０に差し向けられた補助放射源２６と、を含む。補助放射源２６は、例えばＤＵＶランプを含む。補助放射源２６は、この線源が放射ビームＢを遮断せず、かつ、ミラー２０が放射を補助放射源２６から放射ビームＢの経路内に反射しないように、位置されている。

[0035] 動作において、放射源ＳＯはパルス放射ビームを生成し、補助放射源２６はミラー２０を少なくとも放射ビームＢのパルスの外で一時的に照射する。

[0036] 気体混合物源２２および取出し口２４は、ビームＢを反射するミラー２０の表面付近の空間に気体の混合物を供給するように機能する。気体混合物源２２および取出し口２４が図２において象徴的にのみ示されていることは理解されよう。現実には、ミラー２０の表面および／またはその付近に差し向けられた１つまたは複数の取出し口から混合されて、または、個別に気体を供給するため、または、ミラー２０が位置されている（図示されていない）キャビネット全体を通じて雰囲気を作成するためのいずれについても、様々な構成が使用され得る。気体混合物および圧力は、連続ビーム光源が使用された場合に従来技術で使用されてきたような気体供給装置を使用して、使用および供給され得る。例えば、ＭＭＡ（メチルメタクリレート）が１０^−７ｍｂａｒの分圧において、および、酸素が５×１０^−４ｍｂａｒの分圧において供給され得る。

[0037] 補助放射源２６からの放射は、放射ビームＢのパルスの少なくとも前に、ミラー２０の表面において活性化され吸収された核種の濃度比に影響を及ぼすように機能する。実験は、緩和ガスなしで２００時間を超える照射の後に反射率の１％を超える低下が発生した状況下で、２００時間を超える放射Ｂの照射の後には測定可能な劣化が発生していないこと（すなわち、反射率の０．２％未満の劣化）が達成され得ることを示している。以下の理論はこの効果に対して提案されているが、これは単に、この理論の理解が緩和を実施するために必要という訳ではないものの、この効果を理解する役割をする理論に過ぎないことを理解されたい。

[0038] 存在すれば、放射ビームＢはミラー２０から電子を遊離させる。これらの電子は、光学エレメントの表面上の吸収された気体分子を（例えば、それらの分子をイオン化すること、および／または解離させることにより）活性化する。したがって、放射ビームＢは間接的に気体分子を活性化する。活性化された分子は（ＩおよびＩＩと呼ばれる）２つのタイプのものであり、例えば、それぞれＭＭＡおよび酸素から導出されたものである。異なったタイプの活性化された分子はミラー表面と異なった過程で反応する。タイプＩの分子はミラー上での炭素の成長につながる一方、タイプＩＩの分子はミラーの酸化につながる。もしタイプＩＩの分子がミラー表面と反応し、これがミラー表面の酸化につながるなら、タイプＩＩの分子はそれでもタイプＩの分子と反応することができ、それにより、タイプＩＩの分子は表面から取外される（したがって、酸化された表面は本来の表面組成に戻される）という意味で、ミラー２０の表面との反応は当初は可逆的である。しかし、ミラー２０の表面との反応が逆転されずに長い期間連続すると、分子はミラー２０の益々より深い層に付着され（体積酸化）、他のタイプの分子との反応によっても分子はこの層から除去され得ない。

[0039] 図３はミラー２０の表面の単位面積における表面占有（対数的にプロットされたＮＩ，ＮＩＩ）の組合せの状態図であり、同図において、ＮＩは第１のタイプ（例えば、ＭＭＡのような炭化水素）の分子の占有であり、ＮＩＩは第２のタイプ（例えば、酸素または水）の分子の占有である。状態図中の各点はミラー２０の表面上の占有の可能な組合せに対応する。境界線３０、３２は占有の「安全な」組合せの領域Ｓの境界を示し、ここで、もし分子が活性化されれば、ミラー２０への非可逆的な付着は発生しないか、または、ミラー２０と反応した分子の少なくとも大多数（＞５０％および、好ましくは、＞９０％または＞９９％）は他の分子との反応により除去されている。これらの境界３０、３２の外で、状態図は「非安全」領域ＵＩおよびＵＩＩを有する。非安全領域ＵＩにおいて、ミラーは炭素を成長させ、このことは、他のタイプの分子との反応により逆転されない過程で、反射率の損失につながる。非安全領域ＵＩＩにおいて、ミラーは、他のタイプの分子との反応により逆転されない過程で酸化される。点３４は占有の「安全な」組合せを示す。連続または擬似連続照射の場合、従来技術において説明された如く、表面占有は表面に向かった気体の圧力、したがって、ガスの流束を適合することにより到達され得る。パルスされた照射に対して、このことは同様ではない。なぜなら、表面において核種の吸着と脱離の間の平衡があるからである。本明細書において使用されているように、「（擬似）連続放射」は連続放射の形態であるか、または、占有数の静止状態がパルスの最中に実質的に到達され、かつ、静止状態は次のパルスの開始まで持続するように、パルスの持続時間およびパルス間の距離を持つか、もしくは、パルスの影響下で到達された静止状態がパルス持続時間のほとんどにわたり実質的に発生するようなパルス持続時間を持つパルスを有するパルスされた放射の形態である。本発明において使用されているパルス放射源は、そのような（擬似）連続放射を生成しないタイプのものである。

[0040] 表面占有の動力学は以下の式を使用してモデル化され得る。
ｄＮＩ／ｄｔ＝吸着（ｐＩ，ＮＩ）−脱離（ＮＩ）−反応１（ＮＩ，ＮＩＩ） （１）
ｄＮＩＩ／ｄｔ＝吸着（ｐＩＩ，ＮＩＩ）−脱離（ＮＩＩ）−反応２（ＮＩ，ＮＩＩ） （２）

[0041] 「反応１、反応２」は、典型的には、表面に対して反応することにより、または、他のタイプの分子が表面に拘束されると、この分子と反応することにより、第１および第２のタイプの分子が除去される反応の速度である。反応速度は、占有数ＮＩ、ＮＩＩ、表面の状態、および、照射強度の少なくとも１つに典型的に依存する。吸着の速度は、ミラー２０の表面上で分子の流束を引き起こす気体の分圧ｐＩ、ｐＩＩ、および、占有ＮＩ、ＮＩＩに典型的に依存する。典型的には、吸着は分圧、および、占有されていない表面の部分（１−ＮＩ−ＮＩＩ）に比例している。ミラー２０からの分子の脱離は占有に依存すると見出されている。典型的には、脱離は占有に比例している。占有の飽和値、ならびに、吸着および脱離に対する比例の定数は、一般に、異なったタイプの気体に対して異なっている。

[0042] 反応速度は、異なったタイプの分子の濃度および照射強度に依存している。もし高強度を持つ連続ビームがあれば、静止状態は展開し（ｄＮＩ／ｄｔ＝０およびｄＮＩＩ／ｄｔ＝０）、ここで、反応速度は実質的に吸着速度に等しい。この場合、脱離は無視され得る。これらの状況下で、占有は以下に従う。
０＝吸着（ｐＩ，ＮＩ）−反応１（ＮＩ，ＮＩＩ） （３）
０＝吸着（ｐＩＩ，ＮＩＩ）−反応２（ＮＩ，ＮＩＩ） （４）

[0043] 点３４はこれらの式の解である占有の組合せの例である。

[0044] 放射の強度がなければ、活性化された分子がほとんどないか、全くなく、反応はない。この場合、占有ＮＩ、ＮＩＩの静止した組合せは展開し、ここで、吸着は脱離に等しい。
０＝吸着（ｐＩ，ＮＩ）−脱離（ＮＩ） （５）
０＝吸着（ｐＩＩ，ＮＩＩ）−脱離（ＮＩＩ） （６）

[0045] 十分に高い分圧において、これは占有の飽和につながり、ここで、吸着の項は脱離の速度に等しく、占有数ＮＩ、ＮＩＩは飽和値に近づく。放射のないか、または、パルスされた放射と連続放射の間の効果の差は、揮発性（高脱離速度）である核種に対して最大となり、したがって、小さな飽和表面占有を有する。したがって、飽和値は気体の核種の特性に大きく依存している。例えば、ＭＭＡに対する飽和値は、匹敵する圧力における酸素に対する飽和値よりもはるかに高い。その結果は、飽和した占有の比が対応する圧力の比とは完全に異なっているということである。したがって、実際の各圧力は、飽和占有の比が一般に（例えば、点３６における非安全領域ＵＩＩにおいて）状態図の安全領域Ｓの外にあることを回避するのに役立ち得ない。

[0046] 理論では、このことは、実質的な酸素表面飽和を、それにより、適度のＭＭＡ圧力におけるＭＭＡ効果との均衡を達成するために、ミラー付近の非常に高い酸素ガスの分圧を使用することにより回避され得る。しかし、必要な酸素の占有は非現実的に高い酸素分圧を使用してのみ実現され得ることが見出されている。すなわち、放射がなければ、安全領域Ｓにおける状態を提供することは現実的に不可能となる。このことは、水蒸気などの酸素を供給する他の気体に対しても成り立つ。この場合の他の可能性は、理論においては、酸素の効果との均衡を再び達成するためにＭＭＡ圧力を低減することとなり得る。しかし、この場合、ＭＭＡの圧力は、表面占有が非常に小さくなるほどに小さく、全ての効果は背景気体により支配されている。

[0047] 放射がなければ、反応もなく、もし連続ビームが使用されれば、占有の状態は非安全点３６から安全点３４に即座に移動し、ＭＭＡおよび酸素の表面占有をその飽和値より下方に低下させるので、通常、問題はない。しかし、もし安全点３４に到達するために必要な時間よりも短いか、または、さほど長くないパルスを備えたパルスビーム源が使用されたなら、ビームの放射の大半が反応に影響を及ぼす一方、状態は非安全領域ＵＩＩにある。このことはミラーの劣化につながる。パルス間の典型的な時間は０．１〜１ｍｓである一方、定常状態の表面占有に到達するための時間は、例えば、ＭＭＡのような揮発性炭化水素に対してはマイクロ秒の領域にあり、酸素に対してはより短くさえある。

[0048] しかし、ビームパルスの外の期間中に補助放射を供給すること、かつ、好ましくは連続的に供給することにより、占有の静止状態３８が、実際に制御可能な酸素（または、水蒸気）の圧力を使用してさえ発生され得るか、または、安全領域Ｓにおいて実現され得る。

[0049] 補助放射源２６は、放射ビームＢの各パルスの開始における適合された占有を提供するために使用される。補助放射は、放射ビームＢのパルスの外のミラー２０の表面上に静止状態を作り出す。補助放射は分子を活性化し、特定の量の反応を引き起こし、そのため、静止状態は以下に従う。
０＝吸着（ｐＩ，ＮＩ）−脱離（ＮＩ）−反応１（ＮＩ，ＮＩＩ） （７）
０＝吸着（ｐＩＩ，ＮＩＩ）−脱離（ＮＩＩ）−反応２（ＮＩ，ＮＩＩ） （８）

[0050] これらの式の解である占有ＮＩおよびＮＩＩは、放射のない占有よりも低い。なぜなら、反応がより大きな速度で分子を除去するように作用するからである。好ましくは、補助放射の強度および波長は（例えば、占有を少なくとも飽和値の半値未満に低減することにより）表面における飽和を防止するために十分であり、それにより、２つの気体の間の飽和値の差はミラー表面の全体的な汚染速度に対して最早決定的ではない。

[0051] もしビームＢが連続であれば、放射ビームＢが及ぼす影響と同じ規模の影響を補助放射源２６が占有に対して及ぼす必要のないことに注意されたい。したがって、補助放射源２６がビーム源と同じ波長または同じ強度の放射を生成することは必要ではない。安全領域Ｓのどこかにある動的平衡状態が到達されることで十分である。劣化の抑制の効力に大幅に影響を及ぼさずに広い範囲の値のどこかで補助放射源２６の強度が取られ得ることが見出されている。

[0052] それ故、補助放射源２６は、投影ビームＢと比較して相対的に低い強度の放射を生成するタイプのものとすることができる。このことは、ビームＢの発生源よりも補助放射源２６に対して、はるかに低い要求が求められる必要があるという長所を有する。同様に、補助放射源２６からの放射は放射ビームＢと同じ波長を有する必要がなく、例えば、投影ビームＢの波長よりも容易に生成され得るより大きな波長が使用され得る。当然、波長は少なくとも分子が活性化されるほどに短くしなければならず、かつ、強度は、超えれば十分な緩和が活性となる最小値を超えていなければならない。この両者は、先ず、活性化がいつ起こるかを観察するために低減されつつある波長を使用して、続いて、例えば、劣化の発生がいつ始まるかを観察するために低減されつつある強度を使用して試験することにより決定され得る。例えば、２４８ｎｍの光を使用したこれらの核種の活性化が証明されている。

[0053] 好ましくは、ビームＢのパルスの合間に放射を連続して供給する線源である連続補助放射源２６が使用される。好ましくは、補助放射源２６の強度も同様に時間において一定である。しかし、これは必須ではないことに注意されたい。補助放射源２６の強度の変化は許容され得る。ビームＢの各パルスの前に補助放射源２６からの放射の徐々の強化を利用することも考えることができ、それにより、占有状態は安全領域Ｓの外から始まり、かつ、各パルスの前に安全領域Ｓ内に移動するが、但し、補助放射の強度が徐々に変化されることを条件とし、低い強度を維持する一方で占有状態は安全領域Ｓに向かって移動し、それにより、最小の不要な反応が起きる。

[0054] 電磁（光）放射源の代わりに、気体を活性化するために表面に電子を供給するために電子線源が使用され得る。本明細書において使用されているように、そのような電子線源も放射源と呼ばれている。ミラー２０の表面に追加の放射が供給される実施形態が適用されたが、代案として、または、それに加えて、放射は、例えば、ウェーハ上に画像形成されるパターンを含むレチクルの表面、または、ビームをモニタするために使用されているセンサの表面へのビームＢの経路内の他の表面に供給され得ることを理解されたい。

[0055] リソグラフィ装置が放射ビームＢの経路内に複数のミラーを有する１つの実施形態において、各々がミラーの個々の１つに補助放射を供給することを目的とした複数の補助放射源が設けられている。他の実施形態において、補助放射を複数のミラーに差し向ける補助放射源が設けられ得る。大きな強度の、または、慎重に整形および合焦された放射が必要ではないため、このことは補助放射源に高度な要求を求めない。

[0056] より低い脱離速度を有する気体核種による酸素の置き換えは、安全領域Ｓにおける占有状態を発生または実現させるために使用され得る他の施策である。好ましくは、脱離に対して酸素よりも高い活性化エネルギーを有する気体核種が使用される。この適したタイプの気体の例は、水、および、酸化性原子団を含むさらに重い分子である。Ｈ_２Ｏが例えば１Ｅ^−３ｍｂａｒの分圧で供給されると、理論は、安全領域Ｓにおける状態が１Ｅ^−７ＭＭＡの分圧ｍｂａｒで実現され得ることを予測する。より大きな表面占有を持つ酸化剤の場合、ＭＭＡの圧力がより高いことが可能となるか、または、より低い蒸気圧を持つ炭化水素さえが使用され得る。

[0057] 補助放射源２６の使用に加えて、または、これの代案として、そのような気体核種が使用され得る。例えば水蒸気およびＭＭＡの組合せを使用すると、安全領域Ｓにおける状態を実現するための分圧は、補助放射なしにビームのパルスの前に発生または実現され得る。この場合、補助放射は必要ない。他の圧力において、または、他の気体核種が使用されると、補助放射はまだ役立つことがある。

[0058] 本文面において、特定の参照がＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に対してなされ得たが、本明細書に説明されたリソグラフィ装置は、集積光学システム、磁性領域メモリのための誘導および検出用パターン、フラットパネルディスプレー、液晶ディスプレー（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造などの他の実用例を有し得ることを理解されたい。当業者は、そのような代案実用例の状況において、本明細書における用語「ウェーハ」または「ダイ」のいずれの使用も、より一般的な用語「基板」または「ターゲット部分」とそれぞれ同義と考えられ得ることを理解されよう。本明細書において言及された基板は、露光の前または後に、例えばトラック（典型的には、基板にレジストの層を与え、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において処理され得る。適用可能であれば、本明細書における開示は、そのような、および、他の基板処理ツールにも適用され得る。さらに、基板は、例えば多層ＩＣを作成するために、２回以上処理され得、そのため、本明細書において使用された用語基板は、多数の処理済みの層を既に含む基板も指し得る。

[0059] 特定の参照が光学的リソグラフィの状況における本発明の実施形態の用途に対してなされ得たが、本発明が、例えば刻印リソグラフィなどの他の実用例において使用され得、かつ、状況が許容する場合には光学的リソグラフィに限定されないことが理解されよう。刻印リソグラフィにおいては、パターニングデバイスにおける構造形状が基板上に作成されるパターンを規定する。パターニングデバイスの構造形状は基板に供給されたレジストの層内に押圧され得、レジストは、電磁放射、熱、圧力、または、それらの組合せを与えることによりその基板上で硬化される。パターニングデバイスはレジストから取外され、レジストが硬化された後にレジスト中にパターンを残す。

[0060] 本明細書において使用された用語「放射」および「ビーム」は、（例えば、３６５、３５５、２４８、１９３、１５７、または、１２６ｎｍの、または、ほぼそれらの波長を有する）紫外（ＵＶ）放射、および、（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）極端紫外（ＥＵＶ）放射、ならびに、イオンビームまたは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を包含する。

[0061] 状況が許容する場合、用語「レンズ」は、屈折性、反射性、磁性、電磁性、および、静電性の光学構成部分を含めた様々なタイプの光学構成部分のいずれか１つまたは組合せを指し得る。

[0062] 本発明の特定の実施形態が上記に説明された一方、本発明は説明されたもの以外でも実施され得ることを理解されよう。例えば、本発明は、上記に開示された方法を記述する１つまたは複数のまとまりの機械読取可能な指示を含むコンピュータープログラム、または、内部に保存されたそのようなコンピュータープログラムを有する（例えば、半導体メモリ、磁気または光学ディスクなどの）データ保存媒体の形態を取り得る。

[0063] 上記の説明は、限定ではなく、説明することを意図されている。したがって、当業者には、説明された本発明に対して、冒頭に述べられている特許請求の範囲を逸脱せずに修正が行われ得ることは明らかであろう。

[0013]本発明の実施形態によるリソグラフィ装置の図である。 [0014]ミラー構成を示す図である。 [0015]ミラーの表面占有数の図である。

Claims (15)

1. パルス放射ビームを形成するように構成された照射システムと、
   動作中に前記放射ビームが入射する表面を備えた光学エレメントと、
   前記表面に隣接した空間に第１および第２のタイプの気体の混合物を供給するように構成されたガスソースであって、前記第１および第２のタイプの気体の粒子のうちの一方は、前記放射ビームにより活性化されると前記表面と反応することが可能となり、かつ、前記第１および第２のタイプの気体の粒子のうちの他方は、前記表面と反応した前記第１および第２のタイプの気体の粒子のうちの一方と反応することが可能となるガスソースと、
   を含み、
   前記ガスソースは、前記第１および第２のタイプの気体の粒子のうちの一方が前記表面に非可逆的に付着しないか、または、前記表面と反応した前記第１および第２のタイプの気体の粒子のうちの一方が、前記第１および第２のタイプの気体の粒子のうちの他方によって除去されるように、前記表面における前記第１および第２のタイプの気体の粒子の占有割合を調整する、
   光学装置。
2. 前記表面における前記第１および第２のタイプの気体の粒子のうちの一方が活性化されるように、前記表面を照射するように構成された補助放射源をさらに含む、
   請求項１に記載の光学装置。
3. 前記補助放射源は、前記放射の連続したパルスの対間に連続して放射を供給するように構成されている、
   請求項２に記載の光学装置。
4. 前記補助放射源は、前記放射ビームの強度未満である前記表面における放射強度を持つ放射を供給するように構成されている、
   請求項２または３に記載の光学装置。
5. 前記補助放射源は、前記放射ビームの主発光帯域の波長より上方の波長の主発光帯域を有する、
   請求項２〜４のいずれか１項に記載の光学装置。
6. 前記補助放射源は、電子ビーム源を含み、前記補助放射源は、放出された電子で前記第１および第２のタイプの気体の粒子のうちの一方を活性化する、
   請求項２〜５のいずれか１項に記載の光学装置。
7. 前記第１および第２のタイプの気体は、それぞれ炭化性気体および酸化性気体である、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の光学装置。
8. 前記第１および第２のタイプの気体は、それぞれメチルメタクリレートおよび酸素である、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の光学装置。
9. 前記第１および第２のタイプの気体は、それぞれ炭化水素および水蒸気である、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の光学装置。
10. パルス放射ビームを条件調整するように構成された照射システムと、
    パターニングデバイスを支持するように構築された支持部であって、前記パターニングデバイスはパターン形成された放射ビームを形成するために前記放射ビームにその断面においてパターンを与えることが可能である支持部と、
    基板を保持するように構築された基板テーブルと、
    前記パターン形成された放射ビームを前記基板のターゲット部分上に投影するように構成された投影システムと、
    前記照射システムまたは前記投影システムにおける光学エレメントであって、前記光学エレメントは前記放射ビームが入射する表面を有する光学エレメントと、
    前記表面に隣接した空間に第１および第２のタイプの気体の混合物を供給するように構成されたガスソースであって、前記第１および第２のタイプの気体の粒子のうちの一方は、前記放射ビームにより活性化されると前記表面と反応することが可能となり、かつ、前記表面と反応した前記第１および第２のタイプの気体の粒子のうちの他方と反応することが可能となるガスソースと、
    を含み、
    前記ガスソースは、前記第１および第２のタイプの気体の粒子のうちの一方が前記表面に非可逆的に付着しないか、または、前記表面と反応した前記第１および第２のタイプの気体の粒子のうちの一方が、前記第１および第２のタイプの気体の粒子のうちの他方によって除去されるように、前記表面における前記第１および第２のタイプの気体の粒子の占有割合を調整する、
    リソグラフィ装置。
11. 前記表面における前記第１および第２のタイプの気体の粒子のうちの一方が活性化されるように、前記表面を照射するように構成された補助放射源をさらに含む、
    請求項１０に記載のリソグラフィ装置。
12. 照射システムによってパルス放射ビームを発生する工程と、
    前記放射ビームを光学エレメントの表面上に入射させる工程と、
    ガスソースから、第１および第２のタイプの気体の混合物を、前記表面に隣接した空間に供給する工程であって、前記第１および第２のタイプの気体の粒子のうちの一方は、前記放射ビームにより活性化されると前記表面と反応することが可能となり、かつ、前記第１および第２のタイプの気体の粒子のうちの他方は、前記表面と反応した前記第１および第２のタイプの気体の粒子のうちの一方と反応することが可能となる工程と、
    を含み、
    前記ガスソースから、前記第１および第２のタイプの気体の混合物を、前記表面に隣接した空間に供給する工程においては、前記第１および第２のタイプの気体の粒子のうちの一方が前記表面に非可逆的に付着しないか、または、前記表面と反応した前記第１および第２のタイプの気体の粒子のうちの一方が、前記第１および第２のタイプの気体の粒子のうちの他方によって除去されるように、前記表面における前記第１および第２のタイプの気体の粒子の占有割合を調整する、
    方法。
13. 補助放射を使用して前記表面を照射する工程であって、前記補助放射によって、前記表面における前記第１および第２のタイプの気体の粒子のうちの一方を活性化する工程を含む、
    請求項１２に記載の方法。
14. 照射システムによってパルス放射ビームを発生する工程と、
    パターニングデバイスを使用して前記放射ビームをパターン形成する工程と、
    前記パターニングデバイスから基板に前記放射ビームを投影する工程と、
    ガスソースから、第１および第２のタイプの気体の混合物を、前記放射ビームが入射する表面に隣接した空間に供給する工程であって、前記第１および第２のタイプの気体の粒子のうちの一方は、前記放射ビームにより活性化されると前記表面と反応することが可能となり、かつ、前記第１および第２のタイプの気体の粒子のうちの他方は、前記表面と反応した前記第１および第２のタイプの気体の粒子のうちの一方と反応することが可能となる工程と、
    を含み、
    前記ガスソースから、前記第１および第２のタイプの気体の混合物を、前記表面に隣接した空間に供給する工程においては、前記第１および第２のタイプの気体の粒子のうちの一方が前記表面に非可逆的に付着しないか、または、前記表面と反応した前記第１および第２のタイプの気体の粒子のうちの一方が、前記第１および第２のタイプの気体の粒子のうちの他方によって除去されるように、前記表面における前記第１および第２のタイプの気体の粒子の占有割合を調整する、
    デバイス製造方法。
15. 補助放射を使用して前記表面を照射する工程であって、前記補助放射によって、前記表面における前記第１および第２のタイプの気体の粒子のうちの一方を活性化する工程を含む、
    請求項１４に記載のデバイス製造方法。

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