JP5099793B2 - 光学面から汚染層を除去するための方法、洗浄ガスを生成するための方法、ならびに対応する洗浄および洗浄ガス生成の構造 - Google Patents

Description

本発明は、好ましくは原子状水素を含む洗浄ガスを汚染層に接触させることによって、ＥＵＶ反射光学要素の光学面から汚染層を少なくとも部分的に除去するための方法と、対応する洗浄構造と、ＥＵＶ反射光学要素の光学面上の汚染層に向けて送られる、好ましくは原子状水素を含む洗浄ガスの噴流を生成するための方法と、対応する洗浄ガス生成構造と、さらに、ＥＵＶリソグラフィ・システムとに関する。

ＥＵＶ波長範囲（約５ｎｍ〜約２０ｎｍ）のためのリソグラフィ露光システムは、一般に、ＥＵＶ光源と、ＥＵＶ光源からの光によってマスク上に配置されたパターンを均一に照明するための照明システムと、感光性基板（ウェハ）上にそのパターンを結像させるための投影システムとを含む。本願では、用語「光」は、波長が可視領域に限定されない電磁放射線を表す、すなわち用語「光」は、ＥＵＶまたはＶＵＶの波長範囲中の放射線についても使用される。

露光プロセス中、主に炭素を含む汚染層は、炭化水素分子が放射線に誘発されて分解され、それによって誘起されて、ＥＵＶリソグラフィ・システムの光学要素の光学面上に成長し、その汚染層の存在は、たとえＥＵＶリソグラフィ・システムの区画が真空条件下で動作したとしても、回避することができない。汚染物質、具体的には炭素は、光学面上の汚染層を原子状水素などの洗浄ガスと接触させることによって取り除くことができる。現在、その場で洗浄をすることができる、すなわちＥＵＶリソグラフィ・システムから光学要素を取り外すことなく洗浄をすることができるように、ＥＵＶリソグラフィ・システムのそれぞれのＥＵＶ反射要素に１つの水素ラジカル生成器（ＨＲＧ：hydrogen radical generator）を設けることが予知されている。本願では、用語「原子状水素」は、すべてのタイプの活性化された水素（Ｈ₂）、すなわち水素ラジカルＨ・の形態での水素を表すだけでなく、励起（電子）状態でのＨ⁺、Ｈ₂ ⁺、または水素Ｈ＊など、水素イオンも表すために使用される。

一般に、洗浄ガスによって汚染層から除去される物質の量は、正確には決定することができない。その結果として、洗浄ガスを汚染層に接触させるべき期間の洗浄時間は、概略的に知られるだけである。洗浄時間が短すぎる場合、汚染層の一部分は、光学面から除去されないことになり、洗浄後でさえ、不要の反射損失が生じることになる。したがって、必ず汚染層全体が洗浄によって除去されるようにするために、長すぎる（いわゆる「過剰洗浄」）洗浄時間が選択されることがあり、したがって、洗浄プロセスの終わり近くでは特に、洗浄ガスの一部分が光学面と接触する恐れがある。光学面は、一般に、洗浄ガスとまた反応するので、不可逆的汚染が、洗浄サイクル当たり少ない量で光学面上に生じる。不可逆的汚染による１％の反射損失だけが、ＥＵＶ反射要素の耐用年限にわたって許容されるので、ＥＵＶリソグラフィ・システムの光学系の耐用年限は、一連の洗浄プロセス間の平均時間に、許容される洗浄サイクル数を掛けることによって決定される。

特許文献、米国特許出願公開第２００３／００５１７３９ Ａ１号に、ＥＵＶリソグラフィ・システム中のミラー要素の光学面から炭素汚染物を除去するためのデバイスが開示されている。一実施例では、デバイスは、２つの洗浄ガス生成器を含み、そのそれぞれは、光学面に向けて送られる洗浄ガスの噴流を生成するためのものである。他の実施例では、ミラーの周囲部のまわりに位置する、管状形の単一洗浄ガス生成器が使用される。洗浄ガスは、加熱されたフィラメントからの熱放射によって生成された、加速された電子を使用する、供給ガスの活性化によって生成される。

国際公開公報第ＷＯ ２００４／１０４７０７ Ａ２号に、真空容器中に配置されたＥＵＶまたは軟Ｘ線の放射線のための光学要素の光学面をその場で洗浄するための方法が開示されており、その光学面は、放射線放射源によって導入された無機物質によって汚染される。この方法では、放射線に対して実質的に半透明または透明な、少なくとも１つの化学薬品（分子状水素など）が、一般の条件に依存して、真空容器の供給システムを通して添加される。化学薬品は、汚染物と化学的に反応して、それらを光学面から除去する。化学薬品は、活性化光源による照射によって活性化することができ、パルス状の挙動で生成することができる。この方法は、また、たとえば汚染層の厚さを考慮に入れることによって電子的に制御することができる。

米国特許出願公開第２００３／００５１７３９号 ＷＯ ２００４／１０４７０７ Ａ２

本発明の目的は、ＥＵＶ反射要素の光学面から汚染層を少なくとも部分的に除去するための方法と、洗浄ガスを生成するための方法と、さらに、対応する洗浄構造と、対応する洗浄ガス生成構造とを提供することであり、そのすべては、そうしなければ洗浄プロセスによって引き起こされる恐れがある、ＥＵＶ反射要素の光学面への損傷を減少させる、または回避するのに適する。

第１の態様によれば、導入部で述べた方法が提供され、その方法は、汚染層から物質を除去するために、汚染層に向けて洗浄ガスの噴流を送るステップと、汚染層の厚さを表す信号を生成するために、汚染層をモニタするステップと、汚染層の厚さを表す信号をフィードバック信号として使用して、光学面に対して洗浄ガス噴流を移動させることによって、洗浄ガス噴流を制御するステップとを含む。

上記に提案した方法では、洗浄ガス噴流を制御するために、汚染層の厚さをモニタし、汚染層の厚さをフィードバック情報として使用することによって、汚染層の実際の厚さに関する情報を洗浄プロセスの全体中で利用できる。そのようにして、洗浄ガスを光学面に接触させたとき、引き起こされる恐れがある光学面への損傷を回避するための適切な対策を取ることが可能になる。具体的には、汚染層の厚さが所与の閾値より低くなった場合、洗浄は、たとえば、光学面への洗浄ガスの流量を減少させることによって減速させることができ、あるいは、洗浄ガスの選択または洗浄方法の選択を、汚染層の厚さに応じて制御することができる、すなわち、汚染層の厚さが比較的厚いとき、より研磨性が高い洗浄方法を使用し、汚染層の厚さが洗浄中に減少したとき、より強力でない洗浄方法に訴えることができる。そのようにして、洗浄は、洗浄ガスによって引き起こされる、光学面への不可逆的な汚染物をやはり回避しながら、加速することができる。

照明プロセス中に、汚染層は、光学面上に成長する可能性があり、厚さの分布が、光学面上の位置に依存して局所的な変動を示すけれども、そのような厚さ変動は、いくつかの場合、中程度であるので、最初の近似として、厚さ分布が均一な汚染層を仮定することができる。この場合、すなわち、光学面上の汚染層が十分に均一であるとき、光学面上の１点だけの汚染層の厚さをモニタすると十分であり得る。しかし、汚染層が光学面の全体にわたって不均一な分布を有する場合、空間分解法で、好ましくは光学面のそれぞれの点における汚染層の厚さの分布をモニタすることによって、厚さを測定することが得策である。

本願では、用語「汚染層」は、必ずしも光学面上に堆積された物質の連続層を言うものでないことを、すなわち用語「汚染層」は、たとえば、光学面上に互いに接続されていない汚染スポットまたは領域を形成する不連続構造を有する汚染分布も含んでいることを理解すべきである。また、用語「制御」は、オープン・ループおよびクローズド・ループの制御両方について、ここでは使用される。

好ましい変形形態では、洗浄ガス噴流の動作が、光学面に対して洗浄ガス噴流を移動させる、またはその方向を変更することによって制御される。洗浄ガス噴流を並進運動させることによって、またはそれを傾ける／回転させることによって汚染層上の洗浄ガス噴流の衝突ゾーンの位置を制御することができ、それによって、専用の、つまり空間分解の方法で、汚染層から物質を除去することが可能になる。代替えとして、または追加として、たとえば洗浄ガス噴流の方向を変えることによって、または洗浄ガス供給源（たとえば洗浄ヘッド）と光学面の間の距離を変更することによって、汚染層上の洗浄ガス噴流の衝突ゾーンの形状およびサイズを変更することが可能になる。これと対照的に、最新技術では、単一のスタティックな洗浄ヘッドだけが使用され、そのため、洗浄ガス噴流の特性による、不均一なやり方の洗浄だけが可能であり、したがって、汚染層の異なる領域から、物質のまちまちで一様でない量が除去される。それゆえ、厚さが本来一定の汚染層の場合でさえ、洗浄は、不均一なやり方で行われる、つまり、いくつかの領域では、他の領域と比べたとき、より多くの物質が除去される。したがって、最新技術では、光学要素から汚染層すべてを除去するために、光学面の過剰な洗浄を避けることができない、というのは、物質が、時間単位当たりより少なく除去される領域中の汚染層をやはり完全に除去すると、物質がより多く除去される領域は、既に汚染物がなくなっており、したがって洗浄ガスは、否応なく、それらの領域中の光学面と接触することになる。

好ましいさらなる開発形態では、洗浄ガス噴流は、走査する手法で光学面に対して移動させる、または傾けられる。このようにして、汚染層の物質は、システム的な方法で光学面から除去することができる。光学面上の、洗浄ガス噴流の衝突ゾーンのサイズが比較的小さい、たとえば光学面の全面積の約１０％または５％であるから、専用の方法で光学面から物質を除去することが可能になり、それによって洗浄の均等性を高め、かつ、具体的には汚染層の局所的な厚さに応じて、局所的に除去される物質の量を適合させることが好ましい。

高度に好ましい変形形態では、少なくとも１つの洗浄ガスのさらなる噴流が、汚染層から物質を除去するために、汚染層に向けて送られる。２つ以上の洗浄ガス噴流を同時に使用することによって、洗浄をスピードアップすることが可能になる、というのは、洗浄ヘッド中で発生することができる、単位時間当たりの洗浄ガスの量が、技術的制約によって限定されるので、洗浄剤として原子状水素を使用するとき、通常約０．０５ｎｍ／分の洗浄速度になるからである。したがって、露光プロセスが洗浄プロセスのために中断させなければならない場合、洗浄のために必要な、ＥＵＶシステムのダウンタイムは、減少させることができる。したがって、２つ以上の洗浄ヘッドの使用は、光路の先頭に、すなわちＥＵＶ光源に接近して配置されたＥＵＶ反射要素について特に役立つ、というのは、これらの要素は、放射線強度がＥＵＶシステム全体を通してもっとも高いＥＵＶ放射線に晒され、それゆえ、それらの光学面上の汚染層が、比較的厚い厚さを有するからである。

さらに、２つ以上の洗浄ガス噴流の使用は、有利である、というのは、たとえば洗浄プロセス中の異なる時間間隔の間、一度に１つだけの洗浄ガス噴流を活性化する、またはいくつか、またはすべての噴流を同時に活性化するなど、洗浄ガス噴流を選択的に活性化することができるので、洗浄プロセスの均等性を向上させることができる。具体的には、２つ、好ましくは３つ以上の洗浄ガス噴流を、光学面の周辺部のまわりに分布させて使用することは、高度に有利であることが判明している。

さらに好ましい変形形態では、汚染層の厚さは、汚染層の厚さ分布のマップを作成することによってモニタされる。そのようなマップは、少なくとも小区域に、好ましくは光学面全体に向けてモニタリング用光を送り、光学面から、それぞれ汚染層から反射された光の強度を空間分解検出器によって測定することによって作成することができ、その反射光の強度は、汚染層の厚さを表す。あるいは、モニタリング用光は、光学面上の単一点に向けて送ってもよく、その位置は、光学面に対してモニタリング用光の光源を移動させる、または傾ける／回転させることによって変化させることができ、したがってマップは、走査する手法で作成することができる。さらに代替の変形形態では、洗浄ガス噴流を生成するための洗浄ヘッドを光学面に対して横方向に移動させ、洗浄ガス噴流が光学面に対して直角で基本的にそれに向けて送られる場合、モニタリング用光源および（必ずしも空間分解ではない）検出器は、たとえばそれらを洗浄ヘッドに隣接した適切な位置に配置することによって、洗浄ヘッドとともに移動させることができ、それゆえ、現在処理中の衝突ゾーン中の汚染層の厚さを測定することができ、洗浄が走査する手法で実施されたとき、それは、十分であり得る。

高度に好ましい変形形態では、本方法は、洗浄ガスを生成する、さらなるステップを含み、その洗浄ガスの生成速度は、汚染層の厚さに応じて制御される。このようにして、時間単位当たりの洗浄ガスの量は、汚染層の厚さが臨界値より低くなったとき、減少させることができる。最新技術では、測定中の汚染層の実際の厚さが未知なので、洗浄ガスの生成速度は、洗浄プロセス中、基本的に一定に保たれる、すなわち、通常、最大の可能な生成速度が使用される。

さらに高度に好ましい変形形態では、汚染層の厚さが所定の厚さ、好ましくは１０ｎｍの厚さ、より好ましくは５ｎｍの厚さ、具体的には１ｎｍの厚さより低くなったとき、原子状水素が洗浄ガスとして使用される。原子状水素による洗浄は、大変強力な洗浄方法ではないので、より強力な洗浄方法が、汚染層からの物質の除去をスピードアップするために、所定の厚さに達するまで使用することができる。たとえば刃を使用する機械的洗浄、または高原子質量のスパッタ・ガスを使用するスパッタリングなど、そのような強力な、かつ速い洗浄方法は、厚さが薄い汚染層が光学面上にまだ存在している場合でさえ、マルチレイヤ・システムの最上部層（キャップ層）に破壊をもたらす恐れがある。したがって、より強力でない洗浄方法を使用して、たとえば原子状水素による洗浄によって汚染層の残余物を除去することが望ましく、原子状水素による洗浄は、この目的のために非常に効率的に使用することができる。汚染層の厚さが、光学面の全体にわたって変動することがあるので、洗浄ガスの選択または洗浄方法の選択は、汚染層の局所的な厚さに応じて行うことができることを理解されたい。

高度に好ましいさらなる開発形態では、原子状水素が洗浄ガスとして使用される前に、スパッタ・ガスとして水素、ヘリウム、アルゴン、ネオン、またはクリプトンを好ましくは使用するスパッタリング、接触方法による機械的洗浄、加熱誘発脱離および化学的洗浄からなる群から好ましくは選択された、他の洗浄方法によって、物質が汚染層から除去される。スパッタリングが洗浄方法として使用されるとき、スパッタ・ガスは、イオン化され、次いでスパッタ・ガスのイオンが、汚染物を除去するために、電場で加速されてＥＵＶ反射要素の光学面に向けて送られる。原子質量が比較的低いスパッタ・ガスを使用することによって、炭素汚染物に対する選択性が増加される。スパッタ・ガスの原子質量が大きいほど、さらに、光学面から他の物質、たとえばキャップ層からルテニウム、あるいはキャップ層の下にある層からシリコンまたはモリブデンを除去する確率もより高くなる。したがって、スパッタ・ガスは、汚染層のその瞬間の厚さに応じて選択することができる、たとえば原子質量がより高いスパッタ・ガスを用いて洗浄プロセスを始め、その後、汚染層の厚さが洗浄中に減少したとき、原子質量がより低いスパッタ・ガスに切り替えることができる。機械的洗浄は、たとえばスクレーパを使用し、化学的洗浄は、適切な洗浄剤（それは、炭素を分解する）を光学面に接触させる、あるいは加熱誘発脱離は、すなわちＥＵＶ反射要素の周囲を加熱する、またはＥＵＶ反射光学要素自体の光学面を均一に、または局所的に加熱し、その後者は、たとえば熱源としてレーザ放射源を使用して、放射線を光学面上のスポット状の領域に向けて送る。一般に、光学面を保護するために、これらの方法は、汚染層の厚さが臨界値より低くなったとき、使用すべきでない。

さらに好ましい変形形態では、洗浄は、ＥＵＶ放射線を用いたＥＵＶ反射光学要素の照射中に実施される。この場合、洗浄ガスの噴流（または複数）を発生する実体、ならびに光学面の厚さをモニタするために使用される実体は、必ずＥＵＶ光の光路の外部に配置され、それによって「イン・オペランド（in operando）」の洗浄プロセスを実施することが可能になる。洗浄プロセスは、また、ＥＵＶリソグラフィ・システムのダウンタイム中に実施することができることを理解されたい。これは、光路の外部に上述の実体を配置するために必要な、ＥＵＶリソグラフィ・システム中のスペースが十分でないときの場合であり得、それは、ＥＵＶリソグラフィ・システム中のいくつかのミラーについての場合としてあり得る。

高度に好ましい実施形態では、洗浄ガス噴流が、光学面から汚染層の全体を除去するように制御される。この場合、モニタリング・ユニットからのフィードバックを使用することによって、厚さ分布が非常に不規則な汚染層でさえも、光学面を損傷させることなく、光学面から除去することができる。

好ましい代替の変形形態では、洗浄ガス噴流が、汚染層の物質の一部分だけを除去するように制御され、洗浄後の汚染層の物質の分布が、所望の形状を有する。汚染層の局所的に変動する厚さ分布は、結局ＥＵＶ反射光学要素の反射率が局所的に変動することになる。したがって、汚染層から物質を選択的に除去することだけによって、たとえば光学面の選択された小区域中だけの物質を除去することによって、ＥＵＶ反射光学要素の所望の光学的特性を生じさせることができる、すなわち、テレセントリック性、透過性、均等性、楕円中心性（ellipticentricity）など、ＥＵＶリソグラフィ・システムのシステム・パラメータを最適化するように、汚染層の所望の形状を選択することができる。汚染層の所望の形状は、ＥＵＶリソグラフィ・システムの光学的特性の計算値または測定値を使用することによって、前のステップ中で決定することができる。

好ましい変形形態では、ＥＵＶ反射要素が、ＥＵＶリソグラフィ・システム中に配置され、ＥＵＶリソグラフィ・システムの少なくとも１つの光学的特性を表す信号が決定され、洗浄ガス噴流を制御するために入力信号として使用され、そして光学的特性は、テレセントリック性、透過性、均等性、楕円率および波面誤差からなる群から好ましくは選択される。そのようにして、測定装置によって生成された１つまたは複数の信号は、汚染層の所望の形状を決定するために使用することができ、その測定装置は、システム測定を実施する、たとえば振動レベルでＥＵＶ放射線の強度分布を適切なセンサ（たとえば、いわゆるスリット・センサ）を使用して測定するために、ＥＵＶリソグラフィ・システムの内部に通常設けられる。さらに、そのような信号は、また、たとえばＥＵＶリソグラフィ・システムの内部にある１つまたは複数のＥＵＶ反射光学要素の洗浄プロセスの開始がいつ必要なのかを決定するために、使用することができる。

本発明のさらなる態様は、導入部で述べた方法において実施され、その方法は、パルス状の挙動で洗浄ガスの生成速度を制御するステップを含み、洗浄ガス・パルスの期間、およびその後の洗浄ガス・パルス間の期間が、ＥＵＶ反射光学要素の洗浄を最適化するように制御される。特定の方法で、それぞれの洗浄ガス・パルスの期間およびそのパルス間の期間の両方を選択することによって、洗浄は、下記により詳細に述べるように、最適化することができる。

高度に好ましい変形形態では、洗浄ガス・パルスの期間およびその後の洗浄ガス・パルス間の期間は、ＥＵＶ反射要素において、またはその近傍で最大温度を超えないように制御される。洗浄ガスを汚染層に接触させたとき、洗浄ガスの汚染層との化学反応によって、その下にある光学面が加熱される。光学面がその上に形成されたＥＵＶ反射要素のマルチレイヤ・システムを構成する物質が、過剰な加熱によって損傷を被る恐れがあるので、洗浄ガスの生成速度を制御すること、すなわちＥＵＶ反射要素の温度、または光学要素の近傍の温度が所与の（最大の）値に達した場合、洗浄ガスをより少なく生成することが提案されている。ＥＵＶ反射光学要素の瞬間的な温度を決定する必要がある場合、制御のためのフィードバック信号を生成する温度センサを使用することができる。あるいは、洗浄によって引き起こされるシステムの加熱を考慮に入れた、ＥＵＶ反射システムの熱的振る舞いの計算によって、ＥＵＶ反射要素の温度を決定することが可能である。洗浄が露光プロセス中に実施される場合、露光用光によって生じる加熱は、また、この計算に考慮する必要がある。計算は、事前に実施されている温度測定によって、さらにサポートすることができる。洗浄パルスの期間およびその後の洗浄パルス間の期間は、光学面の温度を臨界温度より低く保つために使用する必要があり、いくつかのパラメータ、たとえば特定のＥＵＶ反射光学要素の寸法および重量、ならびに露光用光によって生じる加熱を含む光学要素の最大許容温度に依存し、そのパラメータのすべては、ＥＵＶリソグラフィ・システムの光学要素の間でかなり異なることがある。洗浄ガス・パルスの期間およびその後の洗浄ガス・パルス間の期間は、ＥＵＶリソグラフィ・システムの内部の条件の変化を考慮に入れるために、洗浄中に変更することができることを、当業者は認識するはずである。

他の高度に好ましい変形形態では、洗浄ガス・パルスの期間およびその後の洗浄ガス・パルス間の期間は、水素誘起のガス放出生成物の生成を防止するように制御される。水素誘起のガス放出（ＨＩＯ：hydrogen-induced outgassing）生成物は、原子状水素と揮発性化合物を形成することが可能な構成要素との化学反応で生成される。そのような構成要素は、たとえば、原子状水素と接触したとき、水素化スズおよび水素化亜鉛をそれぞれ形成するスズまたは亜鉛などの金属物質を含む、はんだ接合部である。これらおよび他の水素誘起のガス放出生成物に関する問題は、それらがＥＵＶ反射光学要素の光学面まで運ばれる恐れがあることであり、そこでは、むき出しの物質、たとえば亜鉛またはスズが、不可逆的な汚染物として堆積される。したがって、そのような水素誘起のガス放出生成物の生成は、避けるべきである。これらＨＩＯの生成を回避するための、ここで述べるアプローチは、ほとんどの場合、ＥＵＶ反射光学要素が配置された真空環境の内部の物質が、酸化物として存在するという事実を利用することである。ほとんどすべての場合、原子状水素の噴流が、これらの酸化物を還元することが可能であり、したがってむき出しの物質が蒸発する恐れがある、またはそれが原子状水素と水素化物を形成することができ、どちらの経路の尤度も、水素化物の蒸気圧およびむき出しの、通常、金属である物質の蒸気圧によって決定される。水素誘起のガス放出生成物は、通常、蒸気圧が低いＳｎ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｎａ、Ｐ、Ｓ、Ｓｉなどの物質の存在において、ＥＵＶ反射光学要素の光学面上に不可逆的な汚染物を生成する（上記参照）ので、パルス状の洗浄戦略が有利になる、というのは、原子状水素の噴流を使用して、ＨＩＯ生成物を生成する可能性があるそのような物質上の酸化物層を還元するプロセスは、いくらかの時間がかかるからである。パルス状の洗浄を使用したとき、洗浄ガス・パルスの期間は、それらの物質上の酸化物層が完全には除去されないように制御することができ、そして、洗浄ガス・パルス間の期間は、酸化物層が再生することができるように、十分長く選択することができる。そのようにして、水素誘起のガス放出生成物を生成することが可能な構成要素が、ＥＵＶ反射光学要素において、またはその近傍に位置する場合、また水素洗浄を実施することが可能である。

高度に好ましい変形形態では、洗浄ガスは、供給ガスを活性化することによって生成され、洗浄ガスの生成速度は、好ましくはパルス状の挙動で供給ガスの活性化速度を調節することによって制御される。この場合、洗浄ガスは、供給ガス、好ましくは分子状水素の活性化を介して供給ガスを励起（電子）状態にさせることによって、または解離によって生成され、それによって、たとえば、参照によってその全体がここに組み込まれる特許文献、米国特許出願第２００３／００５１７３９ Ａ１号に述べられているように、ラジカルまたはイオンが生じる。

そのような活性化プロセスの一例は、活性化手段として電子を使用した、分子状水素からの原子状水素の生成である。供給ガスの活性化は、パルス状の挙動で実施されることが好ましい、すなわち活性化が実施される間の第１の期間と、活性化が実施されない間の第２の期間とを交互に使用して実施される。たとえば、デューティ・サイクル中、活性化は、第１の期間中、たとえば１０分間実施することができ、その後、活性化は、停止することができ、システムは、第２の期間中、たとえば２０分間、元の状態にクールダウンすることが可能になる。このデューティ・サイクルは、ＥＵＶリソグラフィ・システムの所与のレイアウトに関して最適化することができる。上述の場合、洗浄ガスの生成速度は、たとえ供給ガスが一定の圧力および流量で供給されるとしても、制御することができる。

好ましい変形形態では、加熱されるフィラメントが、供給ガスを活性化するために使用され、活性化速度を調節するために、そのフィラメントの温度が制御される。フィラメントは、熱放射によって電子を発生させるために加熱される。フィラメントから放射された電子は、電場で加速されて、供給ガスを活性化するために使用することができる。フィラメントは、パルス状の挙動で、すなわちデューティ・サイクルの第１の期間の間、オンされて所与の温度に保たれ、デューティ・サイクルの第２の期間中はオフにされ、そこでは洗浄プロセスによって生じる熱だけでなく、フィラメントによって生じる熱も、ＥＵＶリソグラフィ・システム中にもう存在しないように動作させることが好ましい。所与の温度は、ＥＵＶリソグラフィ・システム内部のＥＵＶ反射光学要素の環境に応じて設定することができる、すなわち、温度は、ＥＵＶ反射要素の位置に応じて変えることができる。活性化速度は、また、パルス状の挙動の代わりに、連続的な手法でフィラメントの温度を変更することによって制御することができることを理解されたい。

高度に好ましい変形形態では、洗浄ガスの生成速度は、好ましくはパルス状の挙動で供給ガスの流量を調節することによって制御される。したがって、供給ガスの流量は、洗浄ガスの生成速度を支配するために使用することができる。この場合、フィラメントまたは洗浄ガスを活性化するための、いずれもの他の適切なデバイスは、恒久的にオンにしておくことができ、生成速度は、なお制御することができる。パルス状の挙動で供給ガスを供給することは、特に有利である、というのは、ＥＵＶリソグラフィ・システムは、真空条件下で動作するからである。したがって、供給ガスが供給されない期間では、光学面において存在する、洗浄ガスの活性化されていない部分が、運び去られることになり、したがって供給ガスを再びオンにしたとき、洗浄ガスは、迅速に運ばれることになる、というのは背景ガス中の拡散によって妨害されないからである。この場合、洗浄速度は、供給ガスがデューティ・サイクル中の一定時間の間オフにされているけれども、高めることができる。この場合、また、洗浄ガス・パルスの期間およびその後の洗浄ガス・パルス間の期間は、洗浄ガスの汚染層への搬送が、拡散によって限定されることにならないように、制御することができることを、当業者は認識するはずである。

両方の原理、すなわちパルス状の活性化およびパルス状のガス流の動作を有利に結合することができる、つまり、数秒間フィラメントをオンにした後、ガス流をオンにし、フィラメントとガス流を一緒にオフすることによって、結合することができることを理解すべきである。さらに、両方の原理は、また、たとえばＲＦを使用することによって、他の洗浄ガス生成技術に適用することができる。洗浄ガスの生成は、オフライン（すなわち、ダウンタイム中）でも、オンライン（ＥＵＶシステムの通常の動作中）でも実施することができ、パルス化戦略は、両方の場合に役立つことを理解されたい。具体的には、オンライン洗浄には、パルス化によって、平均炭素洗浄速度と平均炭化速度（ＥＵＶ光への露光による）を釣り合わせることができるという利点を追加することができる。

さらに好ましい変形形態では、供給ガスの圧力は、１０−３ｍｂａｒ〜１ｍｂａｒの範囲内に、好ましくは０．０５ｍｂａｒ〜０．５ｍｂａｒの範囲内に、より好ましくは０．１ｍｂａｒ〜０．２ｍｂａｒの範囲内になるように選択される。洗浄のために使用されることが好ましい、これらの条件下で、ＥＵＶ反射要素の面への洗浄ガスの搬送速度（および、また非活性化供給ガスの搬送速度）は、拡散によって限定され、したがって上述したように、パルス状のガス流の使用が特に有利である。

さらに高度に好ましい変形形態では、洗浄ガスは、上記に述べたように、ＥＵＶ反射光学要素の光学面から汚染層を除去するための方法で、洗浄ガス噴流として汚染層に向けて送られ、したがって両方の方法を有利にも結合することができる。

さらなる態様が、ＥＵＶ反射光学要素から汚染層を少なくとも部分的に除去するための洗浄構造において実施され、その洗浄構造は、汚染層から物質を除去するために、洗浄ガスの噴流を汚染層に向けて送るための洗浄ヘッドと、汚染層の厚さを表す信号を生成するために、汚染層をモニタするためのモニタリング・ユニットと、光学面に対して洗浄ヘッドを移動させるための、少なくとも１つの動作機構と、汚染層の厚さを表す信号をフィードバック信号として使用して、洗浄ヘッドの動作を制御するための制御ユニットとを含む。その洗浄構造では、洗浄ヘッドの制御は、汚染層の厚さに応じて実施され、それによって、汚染層の厚さに応じて洗浄プロセスを変更すること、具体的には、汚染層の厚さに応じて異なる洗浄方法を選択する、または洗浄ガスを選択することが可能になる。さらに、洗浄ガス噴流の衝突ゾーンの位置、ならびにそのサイズおよび形状も、汚染層の厚さに応じて制御することができる。具体的には、洗浄ヘッドの適切な動作によって、汚染物がない光学面上の領域の洗浄を回避することができる。

好ましい実施形態では、洗浄構造は、洗浄ガスのさらなる噴流を汚染層に向けて送るために、少なくとも１つのさらなる洗浄ヘッドを含む。２つ以上の洗浄ヘッドを使用すると、洗浄の均等性を向上させることができ、かつ洗浄プロセスをスピードアップすることができる、というのは、洗浄のために利用できる、単位時間当たりの洗浄ガスの量が、増加されるからである。さらに、洗浄ヘッドの構築は、異なるものにすることができる、たとえば、それぞれの洗浄ヘッドは、特定の洗浄ガスの生成のために最適化することができる、または洗浄ガスの生成のための生成機構を洗浄ヘッド間で変えることができる。

高度に好ましい実施形態では、モニタリング・ユニットは、汚染層の厚さのマップを作成するための空間分解検出器を含む。空間分解検出器を使用することによって、汚染層の厚さ分布を決定することができる、すなわち、光学面からのモニタリング用光の空間分解反射率を測定することによって、汚染層の３次元マップを作成することができる。

さらに好ましい実施形態では、モニタリング・ユニットは、モニタリング用光、モニタリング用電子またはモニタリング用イオンを光学面に向けて送るために、少なくとも１つの光源、電子放射源またはイオン放射源を含む。光源は、指示された挙動でモニタリング用光を発生するように設計することができ、それは、たとえばＬＥＤに関する場合である。この場合、モニタリング用光は、たとえばビーム・スプリッタまたはオプティカル・ガイド、たとえばファイバなどを使用することによって、同じ入射角で光学面上のいくつかの点に向けて送ることができる。異なる方向に光を放射する光源が使用された場合、入射角は、光学面上の位置に応じて変動することがある。汚染層の厚さと反射光の強度の間の関係は、入射角に依存するので、それぞれのモニタされる面の点について、入射角は、汚染層の厚さの正確な値を生成するために、考慮する必要がある。モニタリング・プロセスの細部に関して、本出願人による独国特許出願第ＤＥ １０ ２００７ ０３７９４２．２号を参照することにし、それは、参照によってその全体がここに組み込まれる。代替えとして、または追加として、モニタリング・ユニットは、電子分光計またはイオン分光計としてそれぞれ働くために使用することができる、電子放射源またはイオン放射源を含むことができる。

他の好ましい実施形態では、動作機構は、少なくとも１つの軸の方向に洗浄ヘッドを移動させるために、少なくとも１つの並進駆動部を含む。少なくとも２つの方向の洗浄ヘッドの平行移動によって、洗浄ヘッドの位置、したがって汚染層上の洗浄ガス噴流の衝突ゾーンを、走査する手法で、変更することができる。

さらに好ましい実施形態では、動作機構は、光学面に対して洗浄ヘッドを傾斜させるための傾斜機構を含む。その傾斜機構によって、方向を変えることが可能になる、すなわち光学面に対して洗浄ガス噴流を回転させることが可能になる。またこの場合、衝突ゾーンが比較的小さい洗浄ガス噴流が使用されたとき、洗浄は、走査する手法で実施することができる。洗浄プロセス中、洗浄ヘッドを傾斜させるためにＥＵＶシステム内部に必要なスペースが、並進駆動部によって洗浄ヘッドを移動させる場合に比べて、より小さくなるので、この実施形態は、イン・オペランドの洗浄には特に適する、というのは、洗浄ヘッドが、洗浄を実施するために光路を横切る必要がないからである。

さらに好ましい実施形態では、制御ユニットは、走査する手法で洗浄ヘッドの動作を制御するように設計され、それによってシステム的でより均等な方法で光学面を洗浄することが可能になる。

さらなる態様が、洗浄ガス生成構造において実施され、その洗浄ガス生成構造は、ＥＵＶ反射光学要素の光学面上の汚染層に向けて送られる洗浄ガスの噴流を生成するための洗浄ガス生成器と、パルス状の挙動で洗浄ガスの生成速度を制御するための制御ユニットとを含み、洗浄ガス・パルスの期間およびその後の洗浄ガス・パルス間の期間が、ＥＵＶ反射光学要素の洗浄を最適化するように制御される。

好ましい実施形態では、制御ユニットは、ＥＵＶ反射要素において、またはその近傍で最大温度を超えないように、洗浄ガス・パルスの期間およびその後の洗浄ガス・パルス間の期間を制御する。そのようにして、洗浄ガスの汚染層との反応による光学面の加熱によって生じる光学面の損傷を回避することができる。さらに、そのようにして、マルチレイヤ・システムおよび／またはＥＵＶ反射要素の基板の局所的な膨張によって生じる恐れがある結像誤差を回避することが可能になる。上記により詳しく述べたように、温度は、前の測定で受け取られたデータに基づくことができる計算によって決定することができる。洗浄プロセス中の温度の正確な決定のために、洗浄構造は、ＥＵＶ反射要素において、またはその近傍で温度を検出するための温度センサをさらに含むことが好ましい。

制御ユニットは、水素誘起のガス放出生成物の生成を防止するように、洗浄ガス・パルスの期間およびその後の洗浄ガス・パルス間の期間を制御することが好ましい。上記により詳しく述べたように、これは、水素誘起のガス放出生成物を放出することが可能な構成要素上の酸化物層の除去を防止するのに十分短い、洗浄ガス・パルスの期間を選択し、かつ、酸化物層の再成長のために十分長い、洗浄ガス・パルス間の期間を選択することによって実施することができる。酸化物層の成長は、構成要素と接触させる酸素ガスまたは水蒸気などの酸化剤によって加速する、具体的には、好ましくは照明が行われていないとき（ＥＵＶ光がオフ状態）のタイム・スロットで、一部に局限される手法でその酸化剤接触させることが好ましい。洗浄が正しく実施されたかどうかをチェックするために、ガス検出器、たとえば質量分析計を設けることができ、洗浄ガス・パルスは、ガス検出器がガス放出生成物を検出したとき直ちにオフにされる。洗浄ガス・パルスの期間、および水素誘起のガス放出生成物の生成を防止するために使用する必要がある、その後の洗浄パルス間の期間は、いくつかのパラメータ、たとえば酸化物のタイプ、酸化物層の厚さなどに依存する可能性があり、それらは、水素誘起のガス放出生成物を生成することが可能な構成要素のタイプおよび物質に応じて、かなり異なる可能性がある。

高度に好ましい実施形態では、洗浄ガス生成器は、供給ガスの活性化による洗浄ガスの生成のための活性化ユニットを含み、制御ユニットは、好ましくはパルス状の挙動で、供給ガスの活性化速度を調節することによって、洗浄ガスの生成速度を制御するように設計される。活性化ユニットは、少なくとも１つの加熱フィラメントを含み、制御ユニットは、活性化速度を調節するためにフィラメントの温度を制御するように設計されることが好ましい。この目的のために、所望の温度、したがって放射電流が生成されるように、フィラメントを流れる電流を制御することができる。さらに、電子の加速度、したがって活性化速度を支配するために、フィラメントの電位と対向電極の電位の間の差を調節することができる。

さらに好ましい実施形態では、洗浄ガス生成構造は、供給ガス供給ユニットを含み、制御ユニットは、供給ガス供給ユニットから活性化ユニットに送られる供給ガスの流量を、好ましくはパルス状の挙動で制御するように設計される。供給ガスの流量は、ガス貯蔵器から活性化ユニットに供給ガスを送るための可変ポンプを使用して、設定することができる。

また他の好ましい実施形態では、供給ガス供給ユニットは、圧力が、１０−３ｍｂａｒ〜１ｍｂａｒの範囲内で、好ましくは０．０５ｍｂａｒ〜０．５ｍｂａｒの範囲内で、より好ましくは０．１ｍｂａｒ〜０．２ｍｂａｒの範囲内で供給ガスを供給するように設計される。供給ガス、好ましくは水素の分圧が上記の範囲内にある真空チャンバ中で、洗浄ガスの光学面への流れは、拡散によって限定される。したがって、供給ガスをパルス状の挙動で供給することによって、洗浄プロセスは、上記により詳しく述べたように、スピードアップすることができる。

さらなる態様が、フォトマスク上の構造を感光性基板上に結像させるためのＥＵＶリソグラフィ・システムにおいて実施され、そのＥＵＶリソグラフィ・システムは、少なくとも１つのＥＵＶ反射光学要素、ならびに上記に述べた、少なくとも１つの洗浄構造および／または上記に述べた、少なくとも１つの洗浄ガス生成構造を含む。洗浄構造および洗浄ガス生成構造は、有利にも組み合わすことができ、洗浄ガス生成構造は、洗浄ガス噴流を生成するために使用され、次いでその洗浄ガスは、洗浄構造によって制御されることを理解すべきである。２つの構造を組み合わせたとき、単一の制御ユニットだけを使用することができる。異なるＥＵＶ反射要素の洗浄構造／洗浄ガス生成構造は、異なる構築のものであり、それらが用いられるための特定のＥＵＶ反射要素に適合させることが好ましい。

高度に好ましい実施形態では、ＥＵＶリソグラフィ・システムは、ＥＵＶ光源を含み、ＥＵＶ反射要素は、ＥＵＶ光源の光路中に配置され、モニタリング・ユニットおよび／または洗浄ヘッドは、光路の外部に配置される。このようにして、ＥＵＶ反射光学要素のその場での洗浄を実施することができる。ＥＵＶリソグラフィ・システムのダウンタイム中に洗浄が実施されるとき、洗浄のために、１つまたは複数の洗浄ヘッドを、また、光路中に移動させることができることを理解されたい。しかし、イン・オペランドの洗浄を実施するとき、洗浄に必要な構成要素のいずれをも光路中に移動させずにすますことができる、というのは、露光プロセスは、洗浄によって悪影響を被るべきではないからである。

さらなる特徴および利点は、重要な細部を示す図面の図を参照して、例示の実施形態に関する以下の説明中に述べられ、そして特許請求の範囲によって定義される。個々の特徴は、所望の変更を実施するために、それぞれを単独で使用することができ、または、それらのいくつかを、どのような所望の組み合わせによっても、一緒に扱うことができる。

例示の実施形態は、図面に示し、以下の説明で述べる。以下に示す。

本発明の実施形態によるＥＵＶリソグラフィ・システムを示す概略図である。 図１のＥＵＶリソグラフィ・システムのＥＵＶ反射要素の１つを洗浄するための洗浄構造の実施形態を示す概略図である。 図１のＥＵＶリソグラフィ・システムのさらなるＥＵＶ反射要素を洗浄するための洗浄構造のさらなる実施形態を示す概略図である。 原子状水素の生成のための洗浄ガス生成構造の実施形態を示す概略図である。 図４の洗浄ガス生成構造の活性化ユニットおよび供給ガス供給ユニットのデューティ・サイクルを示す線図である。 洗浄ガス生成構造のさらなる実施形態を示す線図である。 図６の洗浄ガス生成構造のデューティ・サイクルを示す線図である。

図１に、高度に集積化される半導体デバイスを製造するように設計されたＥＵＶリソグラフィ・システムの概略を示す。ＥＵＶリソグラフィ・システム１は、ビーム成形システム２と、照明システム３と、投影システム４とを含み、そのそれぞれは、別々の真空区画中に配置される。ビーム成形システム２は、プラズマ放射源として、またはシンクロトロン放射源として実装することができ、ＥＵＶリソグラフィ・システム１を通る光路６を形成するＥＵＶ光を放射するＥＵＶ光源５を含む。波長が５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲内でＥＵＶ光源５から放射されるＥＵＶ光は、まずコリメータ７に送られ、その後、露光プロセスのための所望の動作波長（通常１３．５ｎｍ）が、単色光分光器８の光学面８ａ上に衝突するＥＵＶ光の入射角（双頭の矢印参照）を調節することによって選択される。コリメータ７および単色光分光器８は、一般に、反射光学要素として実装される。

照明システム３は、ビーム成形システム２から供給されたＥＵＶ光から均一な放射線分布を生成するように働き、第１および第２のＥＵＶ反射光学要素９および１０を含み、そのそれぞれは、さらなるＥＵＶ反射光学要素としてのフォトマスク１１にＥＵＶ光を反射させるように位置付けられた光学面９ａおよび１０ａをそれぞれ含み、そのフォトマスクは、投影システム４によって、ウェハ１２の感光性基板上に縮尺して結像されるパターンを含む。この目的のために、投影システム４は、第３および第４のＥＵＶ反射光学要素１３および１４を含み、そのそれぞれは、ＥＵＶ光をウェハ上に向けて送るために、それぞれの光学面１３ａおよび１４ａを含み、ウェハ１２は、投影システム４の結像面中に配置される。

ＥＵＶ反射要素８〜１１、１３および１４は、不純物、たとえば炭化水素分子による汚染の影響を受け易く、それは、たとえ区画２から４が真空条件下で動作するにしても、避けることができない。これら炭化水素分子は、光路６中でＥＵＶ光と反応し、それによって炭素堆積物が、対応するＥＵＶ反射要素８〜１０、１３および１４の光学面８ａ〜１０ａ、１３ａおよび１４ａ上に生成される。以下では、これらの面から汚染物を除去するための適切な構造が述べられ、その構造は、簡単化のために、図１には示されていない。

図２に、図１のＥＵＶリソグラフィ・システム１の第４の光学要素１４の光学面１４ａ上にある炭素堆積物が、光学面１４ａ上に汚染層１５を形成することを示す。光学面１４ａは、モリブデン層およびシリコン層を交互に有するマルチレイヤ・システム１６の最上部層（キャップ層）１７上に位置する。マルチレイヤ・システム１６は、ＥＵＶ反射要素１４の基板１８上に配置される。光学面１４ａから汚染層１５を少なくとも部分的に除去するために、洗浄構造がＥＵＶリソグラフィ・システム１中に設けられ、その洗浄構造は、図２の上部左側コーナーに示すように、汚染層１５から物質を除去するために、汚染層１５に向けて原子状水素の噴流２０を洗浄ガスとして送る洗浄ヘッド１９を含む。

洗浄ヘッド２０は、第１および第２の軸ＸおよびＹによって画定される平面上で光学面１４ａに対して洗浄ヘッド２０を移動させるための動作機構として働く並進駆動部２１上に搭載される。並進駆動部２１の動作、したがって洗浄ヘッド２０の動作は、制御ユニット２２によって制御され、その制御ユニットは、光学面１４ａの上を走査する手法で洗浄ヘッド２１を移動させるように設計される。図２の下部左側コーナーに示すように、汚染層１５は、光学面１４ａ上で不連続であり、小さな汚染スポットだけを形成し、したがって、洗浄ガス噴流２０は、洗浄ガスによる光学面１４ａの損傷を避けるために、汚染層１５の除去の目的で、これらのスポットにだけ向けて送る必要がある。この場合、洗浄ヘッド２１の正確な位置決めが要求されるので、洗浄ヘッドは、小さなスポット・サイズ、すなわち光学面１４ａ上の小さな衝突ゾーンを有する。衝突ゾーンのサイズは、また光学面に対して垂直な第３の軸Ｚに沿って洗浄ヘッド２０を移動させることによって、調節することができることを理解されたい。洗浄ヘッド２０を、走査する手法で光学面１４ａの上を移動させるので、洗浄ヘッド２０は、必ず図１に示す光路６中に入れられる。したがって、露光プロセスは、洗浄プロセス中、中断しなければならない。

洗浄ガス噴流２０をそれに向けて送る必要がある、光学面１４ａ上の正確な位置を決定するために、洗浄構造は、図２の下部右側コーナーにそれぞれ示すように、光学面１４ａおよび汚染層１５を調べるためのモニタリング・ユニットを含む。モニタリング・ユニットは、モニタリング用光源２３および空間分解検出器２４を含み、その両方は、露光プロセスを妨げないように、光路６の外部に配置される（図１に示す）。モニタリング用光２５は、光学面１４ａ全体をカバーする大きい固定角にわたってモニタリング用光源２２から放射され、反射されたモニタリング用光２５が空間分解検出器２４中で検出される。光学面１４ａから反射されたモニタリング用光の強度は、汚染層１５の厚さを表す。汚染層１５が厚いほど、光学面１４ａから反射されたモニタリング用光の量が小さくなる。検出器２４によって生成された強度信号が、検出器２４に動作可能に結合された制御ユニット２２に送られる。制御ユニット２２は、光学面の３次元マップ２６を作成し、その２次元の断面図が、図２の上部右側コーナーに示されている。３次元マップを作成することによって、光学面１４ａ上の汚染スポットの位置を決定することが可能になるだけでなく、これらのスポット中の汚染層１５の厚さも決定することが可能になる。これは、制御ユニット２２が、反射されたモニタリング用光２５の強度と汚染層１５の厚さの間の知られた（たとえば前の測定値によって決定される）相関を使用して、検出器２４の空間分解強度分布から厚さ分布を計算するように設計されるので、可能になる。具体的には、３次元マップ２６を作成するために、本出願人が独国特許出願第ＤＥ １０ ２００７ ０３７９４２．２号に詳しく述べたように、モニタリング用光２５の光学面１４ａ上への入射角に対する相関の依存性を考慮する必要がある。具体的には、測定感度を上げるために、汚染層１５の所与の厚さの範囲内の強度信号の変化を、所与の入射角について最大にすることができる、モニタリング用光２５の波長を選択することが望ましく、それは、たとえば可視領域内である、すなわち４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲内の波長を選択したとき、可能である。

光学面１４ａ上の汚染層１５の厚さ分布に関する情報は、光学面１４ａ上の正確な位置に洗浄ヘッド１９を向けるために使用することができるだけでなく、洗浄時間、つまり汚染層１５の厚さの減少をオンラインでモニタすることによって、汚染層１５を完全に除去するために、光学面１４ａ上の特定位置に向けて洗浄ガス噴流２０を送ることが必要な時間を調整するためにも、使用することができる。

洗浄ガスとして原子状水素を使用する代わりに、また、原子状窒素、ハロゲン化物（Ｂｒ、Ｉなど）、酸素ラジカル、アルゴン・ラジカル、水素ラジカル、ネオン・ラジカル、ヘリウム・ラジカル、クリプトン・ラジカル、純ガスのプラズマおよびそれらの混合体、具体的にはアルゴン・プラズマおよび酸素プラズマなど、他の適切な洗浄ガスを用いることができることを、当業者は認識するはずである。洗浄ヘッド１９の構造は、使用される洗浄ガスに適合させることができる、または順々に洗浄ヘッドにそのとき供給される、２つ以上の洗浄ガスを使用するように適合させることができる。具体的には、図３を参照して以下に述べるように、洗浄ガスの選択または洗浄方法の選択は、汚染層の厚さに応じて変えることができる。

図３に、図１の第１のＥＵＶ反射光学要素９を、汚染層１５’をその光学面９ａから除去するために使用されるさらなる洗浄構造とともに示す。図３の洗浄構造は、２つの洗浄ヘッド１９ａおよび１９ｂを含み、そのそれぞれは、洗浄ガス噴流２０ａおよび２０ｂをそれぞれ生成する。両方の洗浄ヘッド１９ａおよび１９ｂは、光学面９ａに対して洗浄ガス噴流２０ａおよび２０ｂの向きを変えるために、それぞれの傾斜機構２７ａおよび２７ｂに接続される。傾斜機構、たとえばスイベルで回転可能なアームは、洗浄ガス噴流２０ａおよび２０ｂが、洗浄を実施するために、光学面９ａ上のいずれもの点に達することができるように構築される。図３の例では、汚染層１５’は、連続した比較的厚い層であり、その厚さが、左側上の表面領域中では約１５ｎｍであり、厚さが、右側に接近した表面領域中では、薄くて５ｎｍより小さい。２つの洗浄ヘッドの第１のヘッド１９ａは、洗浄のためのスパッタ・ガスとしてヘリウムを使用し、第２の洗浄ガス噴流２０ｂ中で洗浄ガスとして使用される原子状水素より強力である。光学面の損傷を避けるために、第１の洗浄ヘッド１９ａは、汚染層１５’の厚さを５ｎｍの厚さにまでだけ減少させるために使用され、一方第２の洗浄ヘッド１９ｂは、汚染層１５’の残余物を除去するために使われている。スパッタリングについては、ＥＵＶ反射光学要素９と洗浄ヘッド１９ａの間の電位差が、光学面９ａに向けて送られる、洗浄ガス噴流２０ａ中のヘリウム・イオンを加速するために、電圧発生器（図示せず）によって発生される。他のスパッタ・ガス、たとえば水素、ヘリウム、アルゴン、ネオン、またはクリプトンもまた同様に使用することができることを理解されたい。代替えとして、または追加として、接触方法による機械的洗浄、加熱誘起脱離または化学的洗浄を含む他の洗浄方法によって、ある厚さ、たとえば５ｎｍまで汚染層を除去することが可能である。

もちろん、洗浄の均等性を高めるために、両方の洗浄ヘッド１９ａおよび１９ｂが同じ洗浄ガスを使用することも可能である。３つ以上の洗浄ヘッドを、均等性を高めるために使用することもでき、それらは、ＥＵＶ反射光学要素９の周辺部のまわりに円周方向に等しく隔置されることが好ましいことを理解されたい。

図３に示す洗浄構造は、洗浄ヘッドの数だけでなく、汚染層１５’の３次元マップ２６を作成する方法も図２に示す洗浄構造と異なっており、その３次元マップの断面図を図３の上部右側コーナーに示す。図３のモニタリング・ユニットでは、レーザ・ダイオードが光源２３’として使用され、それは、下部右側コーナーに示すように、光学面９ａに向けて送るように、波長が可視領域内のモニタリング用光２５’を放射する。光源２３’からのモニタリング用光２５’は、ビーム・スプリッタ２３ａ上に衝突し、そのビーム・スプリッタは、モニタリング用光２５’の第１の部分を光学面９ａ上の第１の点に送り、モニタリング用光２５’の第２の部分をミラー２３ｂに向けて反射し、そのミラーは、モニタリング用光２５’の第２の部分を光学面９ａ上の第２の点に向けて反射する。このようにして、モニタリング用光２５’は、同じ入射角で光学面９ａ上の２つの点上に衝突し、それゆえ、空間分解検出器２４’によって検出された強度信号から厚さを計算するために入射角の補正が必要でない。モニタリング用光２５’が衝突する点の数は、追加のビーム・スプリッタを使用することによって、または２つ以上のモニタリング用光源を使用することによって調節することができることを、当業者は認識されるはずである。反射率測定法は、ＵＶまたはＥＵＶ波長範囲内の光を使用して、実施することができることを、理解されたい。

汚染層１５’の厚さは、様々な方法で設計することができるモニタリング・ユニットを使用してモニタすることができることを、当業者は認識するはずである。たとえば、光学面９ａを調べるために結像光学系を有し、その結像光学系の焦点が、光学面９ａからの距離を変えて汚染層１５’の断面図の像を生成するために、シフトされる、高分解能カメラを使用することが可能である。また、汚染層１５’の厚さのモニタリングは、光学面９ａ上に衝突したＥＵＶまたはＵＶ放射線によって誘起された光電流を測定することによって、あるいはＸ線光電子分光法（ＸＰＳ：X-ray Photoelectron Spectroscopy）、走査電子顕微鏡法（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscopy）およびオージェ電子分光法（ＡＥＳ：Auger Electron Spectroscopy）など、古典的な面解析方法によって、実施することができる。

図３に示す洗浄構造の例では、洗浄は、イン・オペランドで実施することができる、というのは、汚染層１５’を除去するために、洗浄ヘッド１９ａおよび１９ｂを光路６中に移動させる必要がないからである。第１のＥＵＶ反射要素９が、ＥＵＶ反射要素９〜１１、１３および１４のすべての中でもっとも高い強度を有するＥＵＶ光に露光されるので、汚染層１５’は、高められた速度で成長し、したがってイン・オペランド洗浄が、この場合、ＥＵＶリソグラフィ・システム１のダウンタイムを減少させるために、特に有利である。

傾斜機構２７ａおよび２７ｂに加えて、洗浄ヘッド１９ａおよび１９ｂを並進運動で移動させることが可能な動作機構を使用することが可能であり、図２の洗浄ヘッド１９が、また、追加の傾斜機構（図示せず）を備えることができることを理解されたい。

以下に、図２に示す洗浄ガスの噴流２０の生成を、図４を参照して述べ、図４に、洗浄ヘッド１９をより詳しく示す。原子状水素Ｈ・の噴流２０の生成には、洗浄ヘッド１９が、加圧水素用の水素貯蔵器２９、たとえば瓶または他の適切な容器に接続され、それは、ＥＵＶリソグラフィ・システム１の内部または外部の遠隔位置に配置することができる。分子状水素Ｈ₂が、供給ガス供給ユニット３０によって水素貯蔵器２９からポンプ（図示せず）を使用して約０．１ｍｂａｒの一定圧で洗浄ヘッド１９の内部に送られ、その洗浄ヘッドは、フィラメント３１、およびフィラメント３１と対向電極３４ａの間に電場３３を生成するための電圧発生器３４を備え、その対向電極に電圧発生器３１が動作可能に接続される。フィラメント３１の２つの端部が電源３２に接続され、フィラメント３１を流れる電流を発生することによって、フィラメントが加熱される。電源３２と一緒のフィラメント３１、電圧発生器３１および対向電極３４ａは、分子状水素Ｈ₂のための活性化ユニットとして使用される、というのは、それらは、加速された電子を供給し、電子は、分子状水素Ｈ₂を原子状水素Ｈ・に分解するために使用され、次いで原子状水素は、噴流２０の形で洗浄ガスとして使用されるからである。通常、供給ガスのすべてを、上記に述べた方法では活性化することができず、したがって洗浄ガスは別として、供給ガスの一部分がまた噴流２０に供給されることを理解されたい。

光学要素１４の過剰な加熱を防止するために、制御ユニット２２は、光学面１４ａの近傍で温度Ｔを測定する温度センサ２８に動作可能に接続される。制御ユニット２２は、分子状水素Ｈ₂の流量を調節するために供給ガス供給ユニット３０（すなわち、そのポンプ・パワー）を制御し、温度Ｔに応じてフィラメント３１を流れる電流を制御することによってフィラメント３１の温度を調節するために電源３２を制御するように設計される。あるいは、光学面１４ａに近いところの温度は、洗浄によって生じる熱を考慮した、ＥＵＶリソグラフィ・システム１の内部の熱伝達をシミュレートする計算によって決定することができる。

制御ユニット２２は、光学面１４ａ近くの温度Ｔを臨界温度Ｔ_MAXより低く維持するために使用され、その臨界温度は、標準的なマルチレイヤ・ミラーには約６０℃であり、高温マルチレイヤ・ミラーには約２００℃であり、その高温マルチレイヤ・ミラーは、通常、個々の層の間の相互拡散を防止するためのバリア層を含み、したがってマルチレイヤ・システム１６の物質が、過剰な加熱による相互拡散によって引き起こされる損傷から保護される。臨界温度Ｔ_MAXを超えないようにする目的で、制御ユニット２２は、図５に示すデューティ・サイクルを使用して、フィラメント３１の温度、およびパルス状の挙動で供給ガスの流量の両方を制御する。

デューティ・サイクル中、最初に、フィラメント３１が、フィラメント３１を流れる電流Ｉを一定値に設定することによって、数秒間、加熱される。このようにして、フィラメント３１の事前加熱が達成され、したがってフィラメントは、ガス流が、オンにされ、やはり一定である流量Ｆに設定される前に、所望の温度まで加熱することができる。期間ｔ１が約２分の洗浄パルスＣ１の後、電流Ｉおよび流量Ｆの両方が、時間Δｔ１が約４分の間、制御ユニット２２によってゼロに設定される。この時間の間、ＥＵＶリソグラフィ・システム１の内部を真空にさせる真空ポンプ（図示せず）が、再結合した、または活性化されなかった洗浄ガス、ならびに原子状水素の汚染層１５からの炭素との反応から生じたガスの混合体も送り出す。したがって、フィラメント３１および洗浄ガスの流れが再度オンにされ、その後のデューティ・サイクルが開始されたときにさらなる洗浄パルスＣ２が生成されたとき、洗浄ガスの光学面１４ａへの流れは、速くなる、というのは、洗浄の間に光学面１４ａに存在した背景水素ガス中の拡散によって妨げられないからであり、その流れは、約０．１ｍｂａｒの分圧（ガス供給ユニット３０からの水素ガスＨ₂の圧力に基本的に対応する）を有し、したがって原子状水素Ｈ・の光学面１４ａへの搬送速度を限定する。したがって、洗浄ガスのパルス状の生成によって、洗浄プロセスのスピードアップも、光学面１４ａの過熱の防止も可能になる。上記に与えられた期間ｔ１およびΔｔ１は、単に例示の値であり、これらの値を変更して、洗浄されるＥＵＶリソグラフィ・システム内の、それぞれ個々のＥＵＶ反射要素の条件にそれらの値を合わせることができることを、当業者は認識するはずである。

熱いフィラメントの上を流れる水素流量を増加することによって、および／またはより高い温度までフィラメントを加熱することによって、供給ガスＨ₂のより多い部分が、活性化され、その結果、さらに洗浄をスピードアップすることができ、そのことは、露光プロセスが洗浄中に中断されるときは、特に有益になり得ることを理解されたい。しかし、たとえばより高い温度までフィラメントを加熱することは、また、結局周囲の加熱が大きくなり、洗浄速度と加熱の間で妥協しなければならない。たとえば冷却液として水を使用することによって効率的に冷却されるＥＵＶ反射要素には、フィラメントは、より高い温度まで加熱することができ、そのことは、一般に厚さが比較的厚い汚染層を示す照明システム３の第１または第２のＥＵＶ反射光学要素９および１０などのＥＵＶ反射光学要素に、洗浄が実施されるとき、殊に望ましい。投影システム４の第３および第４のＥＵＶ反射光学要素１３および１４には、加熱はより重大であり、汚染がより少ないと予想され、したがって、この場合、フィラメントの温度は、より低い値に設定してもよい。いずれの場合も、パルス状の洗浄を実施するとき、露光プロセス中の汚染の成長および汚染物の除去の速度は、バランスさせることができ、したがってＥＵＶ反射光学要素の汚染レベルは、露光中一定に保つことができる。

図６に、図４に示す構造と異なる構造を示し、そこでは、洗浄ヘッド１９が、電場を生成する実体を含んでいない。供給ガスが、約２０００℃の温度まで加熱されたフィラメント３１の上を流れ、その温度は、分子状水素Ｈ₂を分解して原子状水素Ｈ・を形成するのに十分である。加熱する目的で、電源３２は、フィラメントの端部３５ａおよび３５ｂの両方に接続される。図６に示す構造では、加熱は、それほど重大でない、というのは冷却ユニット（図示せず）が、ＥＵＶ反射光学要素１４を冷却するために使用され、したがってフィラメント３１を流れる電流Ｉが、図７に示すように、洗浄中、約２０００℃の温度で一定に保たれるからであり、また図７に、洗浄ガスの流量Ｆを示す。

図６の構造は、亜鉛（Ｚｎ）またはスズ（Ｓｎ）を含むはんだの形である、水素誘起のガス放出生成物を生成することが可能な構成要素３５が、ＥＵＶ反射光学要素１４の基板１８上に配置されている点で、図４の構造とさらに異なる。洗浄ヘッド１９は、基板１８からたとえば約１００ｍｍの距離に配置され、構成要素３５は、洗浄される光学面１４ａに接近して位置付けられているので、洗浄ガス噴流２０からの洗浄ガスの一部分は、構成要素３５と接触して、構成要素３５の上部上の酸化物層（図示せず）を還元する。酸化物層すべてが除去された後、むき出しの物質が蒸発する可能性がある、あるいはその物質は、原子状水素と水素化合物を形成する可能性があり（水素誘起のガス放出生成物を形成）、それは、通常、蒸気圧が光学面１４ａの近傍で低いＳｎ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｎａ、Ｐ、Ｓ、Ｓｉなどの物質が存在して、ＥＵＶ反射光学要素１４の光学面１４ａ上に堆積されたとき、不可逆的な汚染物を生成するので、そのためパルス状の洗浄戦略が有利になる、というのは、たとえば構成要素３５上の酸化物層を還元するプロセスに、一定の時間がかかるからである。パルス状の洗浄では、構成要素３５上の酸化物層が完全に除去されないように、洗浄ガス・パルスＣ１の期間ｔ２（数分、たとえば１０分）が制御され、かつ、構成要素３５上の酸化物層が再生することができるように、洗浄ガス・パルスＣ１とその後の洗浄ガス・パルスＣ２の間の期間Δｔ２（たとえば、約２０分）が十分長く選択され、その再生は、構成要素３５の近傍に酸化剤を局所的に導入することによって加速することができるプロセスである。上記に述べたような方法によるパルス状の洗浄を使用することによって、水素誘起のガス放出生成物を生成することが可能な構成要素が、ＥＵＶ反射光学要素において、またはその近傍に位置付けられている場合、なお水素洗浄を実施することが可能になる。水素誘起のガス放出生成物が洗浄プロセス中に決して生成されないようにするために、質量分析計の形のガス検出器３６が制御ユニット２２に接続され、それによって、スズ、亜鉛、またはそれらの水素化物などの水素誘起のガス放出生成物が検出された場合は直ちに、洗浄ガス噴流２０をオフにすることができる。そのようにして、ガス放出生成物を検出することによって、酸化物層の再生の開始を引き起こすことができる。

図５および図７に示す、四角形の形状を有する洗浄ガス・パルスＣ１およびＣ２を使用する代わりに、洗浄のために異なるパルス形状の洗浄ガス・パルスを洗浄のために使用することもでき、これらのパルスの期間が、この場合、半値全幅として従来通り定義されることを、当業者は認識するはずである。

上記に述べた構造および方法によって、汚染層１５および１５’は、マルチレイヤ・システム１６の物質を損傷させることなく、極めて効率的なように光学面９ａおよび１４ａから完全に除去することができる。しかし、光学面１４ａから汚染層１５’を完全に除去する代わりに、この層の一部分だけを除去することが可能である、すなわち洗浄によって所望の形状の汚染層を生成し、その汚染層の形状は、たとえばそのテレセントリック性を最適化することによって、ＥＵＶリソグラフィ・システム１の所望の光学的特性を生じるように適合させることが可能である。制御ユニット２２’またはさらなる計算ユニット（図示せず）は、ＥＵＶリソグラフィ・システム１の光学的特性の測定に基づき、ＥＵＶ反射光学要素９〜１１、１３および１４上の汚染層の所望の形状を計算するように設計することができ、その測定は、たとえば、適切なセンサ（たとえば、いわゆるスリット・センサ）を使用して、振動レベルでＥＵＶ放射線の強度分布を測定することによって実施することができる。しかし、図２に示す不連続である汚染層１５には、所望の形状を生成するための物質が十分に存在せず、それゆえ汚染層１５は、光学面１４ａから完全に除去される。

炭素は別として、ウェハ１２上のフォトレジストからガス放出される汚染物、たとえば、洗浄中にＥＵＶ放射源から、または特別な物質から放出される硫黄化合物または金属水素化物など、他の汚染物質も同様に、ＥＵＶ反射光学要素上に堆積することがある。そのような汚染物も、上記に述べた方法および構造を使用することによって、効率的に除去する、または避けることができることを、当業者は認識するはずである。

好ましい実施形態の上記の説明は、例として提示されている。提示した開示から、当業者は、本発明およびそれに付随する利点を理解するだけでなく、明らかな様々な変更および修正を開示された構造および方法に見出すことにもなるはずである。したがって、本出願人は、添付の特許請求の範囲およびその同等物によって定義される、本発明の趣旨および範囲内に含まれるものとして、そのような変更および修正のすべてがカバーされることを求めるものである。

１ ＥＵＶリソグラフィ・システム； ２ ビーム成形システム；
３ 照明システム； ４ 投影システム； ５ ＥＵＶ光源；
６ 光路； ７ コリメータ； ８ 単色光分光器；
９，１０，１３，１４ （第１，第２，第３，第４の）ＥＵＶ反射光学要素；
１１ フォトマスク； １２ ウェハ；
１５ 汚染層； １６ マルチレイヤ・システム；
１７ 最上部層（キャップ層）； １８ 基板１８；
１９ 洗浄ヘッド； ２０ 原子状水素の噴流；
２１ 並進駆動部； ２２ 制御ユニット。

Claims (14)

1. 洗浄ガス生成構造（１９、２２、２８、３２、３４、３４ａ）であって、
   ＥＵＶ反射光学要素（１４）の光学面（１４ａ）上の汚染層（１５）に向けて送られる洗浄ガスの噴流（２０）を生成するための洗浄ガス生成器（１９）と、
   パルス状の挙動で前記洗浄ガスの前記生成を制御するための制御ユニット（２２）とを含み、
   前記ＥＵＶ反射光学要素（１４）の洗浄が最適化されるように、洗浄ガス・パルス（Ｃ１、Ｃ２）の期間（ｔ₁、ｔ₂）およびその後の洗浄ガス・パルス（Ｃ１、Ｃ２）間の期間（Δｔ₁、Δｔ₂）が、制御され、
   前記制御ユニット（２２）は、前記ＥＵＶ反射要素（１４）において、またはその近傍で最大温度（Ｔ _MAX ）を超えないように、前記洗浄ガス・パルス（Ｃ１、Ｃ２）の前記期間（ｔ ₁ ）およびその後の洗浄ガス・パルス（Ｃ１、Ｃ２）間の前記期間（Δｔ ₁ ）を制御する、
   ことを特徴とする洗浄ガス生成構造。
2. 前記ＥＵＶ反射要素（１４）において、またはその近傍で温度（Ｔ）を検出するための温度センサ（２８）をさらに含む、請求項１に記載の洗浄ガス生成構造。
3. 前記制御ユニット（２２）は、水素誘起のガス放出生成物の生成が防止されるように、前記洗浄ガス・パルス（Ｃ１、Ｃ２）の前記期間（ｔ ₂ ）およびその後の洗浄ガス・パルス（Ｃ１、Ｃ２）間の前記期間（Δｔ ₂ ）を制御する、請求項１乃至２のいずれか１項に記載の洗浄ガス生成構造。
4. 水素誘起のガス放出生成物を検出するためのガス検出器（３６）をさらに含む、請求項３に記載の洗浄ガス生成構造。
5. 前記洗浄ガス生成器（１９）は、供給ガスの活性化によって前記洗浄ガスを生成するための活性化ユニット（３１、３２、３４、３４ａ）を含み、
   前記制御ユニット（２２）は、前記供給ガスの活性化速度を、好ましくはパルス状の挙動で調整することによって前記洗浄ガスの生成速度を制御するように設計される、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の洗浄ガス生成構造。
6. 前記活性化ユニットは、少なくとも１つの加熱されるフィラメント（３１）を含み、
   前記制御ユニット（２２）は、前記活性化速度を調節するために、前記フィラメント（３１）の温度を制御するように設計される、
   請求項５に記載の洗浄ガス生成構造。
7. 供給ガス供給ユニット（３０）をさらに含み、
   前記制御ユニット（２２）は、好ましくはパルス状の挙動で、前記供給ガス供給ユニット（３０）から前記活性化ユニット（３１、３２、３４、３４ａ）に送られる前記供給ガスの流量を制御するように設計される、
   請求項５または６に記載の洗浄ガス生成構造。
8. 前記供給ガス供給ユニット（３０）は、圧力が１０ ^-3 ｍｂａｒ〜１ｍｂａｒの範囲内で、好ましくは０．０５ｍｂａｒ〜０．５ｍｂａｒの範囲内で、より好ましくは０．１ｍｂａｒ〜０．２ｍｂａｒの範囲内で前記供給ガスを供給するように設計される、請求項７に記載の洗浄ガス生成構造。
9. ＥＵＶ反射光学要素（１４）の光学面（１４ａ）上の汚染層（１５）に向けて送られる、原子状水素（Ｈ・）を含むことが好ましい洗浄ガスの噴流（２０）を生成するための方法であって、
   パルス状の挙動で前記洗浄ガスの生成速度を制御するステップを含み、
   前記ＥＵＶ反射光学要素（１４）の洗浄が最適化されるように、洗浄ガス・パルス（Ｃ１、Ｃ２）の期間（ｔ ₁ 、ｔ ₂ ）およびその後の洗浄ガス・パルス（Ｃ１、Ｃ２）間の期間（Δｔ ₁ 、Δｔ ₂ ）が、制御され、
   前記洗浄ガス・パルス（Ｃ１、Ｃ２）の前記期間（ｔ ₁ ）およびその後の洗浄ガス・パルス（Ｃ１、Ｃ２）間の前記期間（Δｔ ₁ ）は、前記ＥＵＶ反射要素（１４）において、またはその近傍で最大温度（Ｔ _MAX ）を超えないように制御される、
   ことを特徴とする方法。
10. 前記洗浄ガス・パルス（Ｃ１、Ｃ２）の前記期間（ｔ ₂ ）およびその後の洗浄ガス・パルス（Ｃ１、Ｃ２）間の前記期間（Δｔ ₂ ）は、水素誘起のガス放出生成物の生成が防止されるように制御される、請求項９に記載の方法。
11. 前記洗浄ガスは、供給ガス、好ましくは分子状水素（Ｈ ₂ ）を活性化することによって生成され、
    前記洗浄ガスの前記生成速度が、前記供給ガスの活性化速度を、好ましくはパルス状の挙動で調節することによって制御される、請求項９乃至１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 加熱されるフィラメント（３１）が、前記供給ガスを活性化するために使用され、
    前記活性化速度を調節するために、前記フィラメント（３１）の温度が制御される、請求項１１に記載の方法。
13. 前記洗浄ガスの前記生成速度は、好ましくはパルス状の挙動で、前記供給ガス（３１）の流量（Ｆ）を調節することによって制御される、請求項１１または１２に記載の方法。
14. 前記供給ガスの圧力が、１０ ^-3 ｍｂａｒ〜１ｍｂａｒの範囲内に、好ましくは０．０５ｍｂａｒ〜０．５ｍｂａｒの範囲内に、より好ましくは０．１ｍｂａｒ〜０．２ｍｂａｒの範囲内になるように選択される、請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の方法。

Images