(57)【要約】【課題】Ｘ線光源として利用されるレーザープラズマ、ディスチャージいずれの方式でもプラズマ源となる消耗品を供給し続けなければならない。露光装置や計測装置があるロットを処理している最中で、消耗品が切れるとそのロットは無駄になってしまう可能性があり、これを防止する必要がある。【解決手段】消耗品の残量の確認と露光、計測に必要な消耗品量の見積を行い、露光もしくは計測ロットの処理が行われる前に実行してよいかの判断を行うことで、露光や計測の生産性を著しく落としてしまうようなことを未然に防止する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマを発生することにより、ＥＵＶを発生させるＥＵＶ光源の消耗品管理方法で、消耗品の残量もしくは寿命をモニタして、発光可能量を推定することを特徴とする消耗品管理方法。
【請求項２】
前記モニタ手段は、消耗品の残量もしくは効率をセンサを用いて計測することにより、発光可能量を推定することを特徴とする請求項１記載の消耗品管理方法。
【請求項３】
前記モニタ手段は、消耗品の交換時から発光数をカウントすることにより、発光可能量を推定することを特徴とする請求項１記載の消耗品管理方法。
【請求項４】
前記モニタ手段は、発生したＥＵＶの光量をモニタすることにより、消耗品の交換時期を推定することで、発光可能量を推定することを特徴とする請求項１記載の消耗品管理方法。
【請求項５】
前記消耗品は、レーザープラズマ光源においては、ターゲットとなる材料、ターゲット供給手段、ＥＵＶ集光ミラー、励起レーザーの部品、励起レーザー光学系であることを特徴とする請求項１記載の消耗品管理方法。
【請求項６】
前記消耗品は、ディスチャージ光源においては、プラズマ源となるガスもしくは電極、集光ミラーであることを特徴とする請求項１記載の消耗品管理方法。
【請求項７】
請求項１記載の消耗品管理方法で、ＥＵＶを利用する装置の実行単位を開始する前に、ＥＵＶの利用予定量と発光可能量を比較して、実行単位を開始するかどうかの判断を行うことを特徴とする請求項１記載の消耗品管理方法。
【請求項８】
請求項１記載の消耗品管理方法で、消耗品の残量が所定の値を割り込んだ際にワーニングを発することを特徴とする請求項１記載の消耗品管理方法。
【請求項９】
請求項１記載の消耗品管理方法で、消耗品の残量が所定の値を割り込んだ際、消耗品を自動で交換することを特徴とする請求項１記載の消耗品管理方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９記載の消耗品管理方法を有するＥＵＶ光源。
【請求項１１】
請求項１０記載のＥＵＶ光源を有する露光装置。
【請求項１２】
請求項１０記載のＥＵＶ光源を有する計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造における微細なパターンを転写するためのＥＵＶ露光装置用のＥＵＶ光源に関わるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体メモリや論理回路などの微細な半導体素子を製造するための焼き付け（リソグラフィー）方法として、紫外線を用いた縮小投影露光が行われてきた。
【０００３】
縮小投影露光で転写できる最小の寸法は転写に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数に反比例する。このため微細な回路パターンを転写するためには用いる光の短波長化が進められ、水銀ランプｉ線（波長３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）と用いられる紫外光の波長は短くなってきた。
【０００４】
しかし半導体素子は急速に微細化しており、紫外光を用いたリソグラフィーでは限界がある。そこで０．１μｍを下回るような非常に微細な回路パターンを効率よく焼き付けるために、紫外線よりも更に波長が短い波長１０〜１５ｎｍ程度の極端紫外光（ＥＵＶ光）を用いた縮小投影露光装置が開発されている。図６はＥＵＶ露光装置の概念図である。
【０００５】
ＥＵＶ光源として、レーザープラズマ方式もしくは、ディスチャージ方式が用いられる。レーザープラズマ方式は、真空容器中に置かれたターゲット材に高強度のパルスレーザー光を照射し、高温のプラズマを発生させ、これから放射される例えば波長１３ｎｍ程度のＥＵＶ光を利用するものである。ターゲット材としては、金属薄膜、微粒子、不活性ガス、液滴、冷却固化した不活性ガスなどが用いられ、金属薄膜ならテープ状にして送ることにより供給し、不活性ガス、液滴、冷却固化した不活性ガスなら、ノズルによって真空容器内に供給される。ターゲットから放射されるＥＵＶ光の平均強度を高くするためにはパルスレーザーの繰り返し周波数は高い方が良く、通常数ｋＨｚの繰り返し周波数で運転される。一方ディスチャージ方式は、エンクロージャーの中に不活性ガスを満たし、高圧電源からのエネルギーをコンデンサに蓄え、スイッチをオンすると、エンクロージャー内にプラズマが発生し、ＥＵＶ光が放射される。ディスチャージ方式として、Ｚピンチ、プラズマ・フォーカス、キャピラリー・ディスチャージ、ホロウカソード・トリガードＺピンチ等の方式がある。
【０００６】
また、ターゲットから放射されるＥＵＶ光を効率よく利用するために集光ミラーが設けられている。集光ミラーで使用される光学素子は、モリブデンとシリコンの膜の対を２０層ほど積層させた多層膜ミラーからなる。
【０００７】
照明光学系は、複数の多層膜または斜入射ミラーとオプティカルインテグレータ等から構成される。オプティカルインテグレータはマスクを均一に所定の開口数で照明する役割を持っている。
【０００８】
照明系から供給されたＥＵＶ光は原版であるレチクルで反射され、４〜６枚の多層膜ミラーからなる投影光学系で１／４程度に縮小されて、レジストを塗布されたウエハに照射される。レチクル及びウエハは、それぞれレチクルステージ、ウエハステージに保持され、アライメント光学系で精密に位置合わせ、フォーカス検出光学系で精密にフォーカスされた状態で、縮小倍率に比例した速度比で同期して走査する機構をもつ。このようにして、レチクルの縮小投影像がウエハ上に結像した状態でそれらを同期走査するという動作が繰り返される（ステップ・アンド・スキャン）。こうして、ウエハ全面にレチクルの転写パターンが転写される。
【０００９】
また、ＥＵＶ露光装置で使用される多層膜ミラーを評価するためには、ＥＵＶ反射率計測器が必要である。図７はその概略図である。
【００１０】
光源から出射されたＥＵＶ光は、前置鏡により集光され、スリットＳ１で下流の光学素子への照射領域を限定し、回折格子に入射する。回折格子は、角度を振ることによって所望の波長のＥＵＶ光のみを選択することができる。スリットＳ２で一次回折光以外の不要光を遮断し、後置鏡で再び集光し、多層膜のサンプルに入射する。その反射光を検出器で計測することで、反射率を求めることができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ＥＵＶ光源として利用されるレーザープラズマ、ディスチャージいずれの方式でもプラズマ源となる消耗品を供給し続けなければならず、残量の管理をする必要がある。ＥＵＶ露光装置があるロットを処理している最中で、消耗品が切れるとそのロットは無駄になってしまう可能性がある。また、ＥＵＶ光を使った計測装置、例えば反射率計測器や波面計測器では計測中に消耗品が切れると、計測シーケンスが途中で止まってしまい、それまでの計測が無駄になってしまう可能性があり、特に計測量が多い場合には深刻である。
【００１２】
また、励起レーザー用の部品の劣化、集光ミラーのデブリによる汚染による反射率の低下、ノズルや電極のプラズマによる損傷により、プラズマの発生位置や温度、密度が変化してしまうことで、ＥＵＶ光の利用効率が低下する。
【００１３】
このように消耗品が途中で切れたり、各種部品の劣化によりＥＵＶ光の利用効率が落ちると、露光や計測の生産性を著しく落としてしまうという問題があった。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題に対して本発明では、消耗品の残量の確認と交換部品の寿命の確認を行い、発光可能量の見積もりと、露光、計測に必要な発光量の見積を行い比較することで、露光もしくは計測が行われる前に次のシーケンスに進んでよいかの判断を行うことで、露光や計測の生産性を著しく落としてしまうようなことを未然に防止することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
以下、図面を用いて本発明の第一の実施例を説明する。
【００１６】
前半ではプラズマ源であるガスの供給に関して、後半は損傷により交換が必要なノズル、集光ミラー、励起レーザー部品に関して述べる。
【００１７】
図１は本発明に係るガスをターゲットとしたレーザープラズマ光源の概要図である。ガスとしては、Ｘｅ等の不活性ガスやＣＯ２が用いられる。
【００１８】
１０１はＥＵＶ光を発生させる真空チャンバで、雰囲気の圧力と清浄度を保つために真空ポンプ１０２が接続されている。１０７はターゲットとなるガスを供給するボンベで配管１０８を通じて、真空チャンバ１０１に導入されている。ガスの供給圧力は、圧力センサ１０９でモニタされ、光源コントローラ１１５に取り込まれている。一方、流量は流量センサ１１７によってモニタされ、その情報をもとに光源コントローラ１１５が流量可変バルブ１１０を制御することにより、適正量のターゲットガスがチャンバ１０１内に導入される。また、ガスの温度や圧力を調整することによって、ガスのみならず液滴、クラスタや固体にして、導入することも可能である。図１では、液体がストリーム１２２になったときの様子を示している。
【００１９】
一方励起レーザー１０３は所定の周波数でパルス発光し、レーザー光１０４は集光レンズ１０５及び透過窓１０６を経て、ターゲットのストリーム１２２上に集光され、そこにプラズマ１１２が発生する。プラズマ１１２からは、ＥＵＶ光１１３が発散し、多層膜からなる集光ミラー１１４で集光され、ＥＵＶ露光装置やＥＵＶ反射率計等の計測装置に利用される。
【００２０】
１１６はＥＵＶ露光装置やＥＵＶ反射率計等の計測装置の上位コントローラで光源コントローラ１１５に対して発光のＯＮ／ＯＦＦもしくは、発光パルス数の指令を行う。光源コントローラ１１５は、ターゲットガスの残量を圧力センサ１０９からの信号から、あと何発発光できるかを推定する。もしくは、ボンベを交換したときからのカウント値でも管理できる。例えば、ボンベ１本で１億パルス発光できることがわかっていれば、交換時にカウンタをゼロにリセットしておけば、ボンベの交換時期は推定できる。
【００２１】
上位コントローラ１１６からｎパルス分の発光指令があった場合、光源コントローラ１１５が推定した残パルス数ｍと比較し、ｎ≦ｍなら発光し、ｎ＞ｍならエラーを返すことで、露光もしくは計測の途中でガスがなくなることは回避できる。もしくは、上位コントローラ１１６が露光もしくは計測を始める前に光源コントローラ１１５に残パルス数ｍを問い合わせることでも実現できる。さらにＥＵＶ露光装置ならウエハ、ＥＵＶ反射率計等の計測装置ならサンプルをロットという単位で処理することが一般的である。
【００２２】
例えば、ＥＵＶ露光装置の場合、１ロットはウエハ２５枚、ウエハ１枚は８０ショット、１ショットは１０００パルスとしたとき、１ロットあたりのパルス数は、
２５　＊　８０　＊　１０００　＝　２ｅ６（パルス）
２００万パルスとなる。
【００２３】
ＥＵＶ反射率計の場合、１ロットは８サンプル、１サンプルでの計測点２５＊２５点、１計測点での波長を３０点、１回の計測あたり１０パルスとすると、１ロットあたりのパルス数は、
８　＊　２５＊２５　＊　３０　＊　１０　＝　１．５ｅ６（パルス）
１５０万パルスとなる。
【００２４】
上位コントローラ１１６は、残パルス数ｍをロットを処理する前に光源コントローラ１１５から取得し、ロットで必要となる発光パルス数ｎと比較することで、ロットの途中で処理が止まるのを防止することができる。また、ロットで必要となる発光パルス数ｎがいつも同じ程度の値である場合は、光源コントローラ１１５にワーニングレベルＷを設けて、それを切った時点で上位に知らせることで、処理中のロットは最後まで処理できることを保証することができる。
【００２５】
図２は、複数のボンベ１０７を接続した例で光源コントローラ１１５からの指令でバルブ２０１が切り替えられるようになっている。圧力を圧力センサ１０９でモニタし、圧力が所定の値以下になったところで、別のボンベに切り替えることで、シームレスに処理を続けることができる。また、使用済みの空のボンベ１０７は、処理中でも交換できるので、装置のダウンタイムを実質無くすことができる。
【００２６】
以下、損傷により交換が必要なノズル、集光ミラー、励起レーザー部品の管理方法に関して述べる。
【００２７】
ターゲット材を供給するノズル１１１は、ストリーム１２２の位置安定性の制約から、プラズマ１１２にある程度近くに実装する必要がある。するとプラズマ１１２から発生するデブリによる損傷が避けられず、定期的に交換しなければならない。交換の時期は、交換してからの発光カウント数が所定の値に達するか、ノズル１１１の位置が後退するか、ＥＵＶ光１１３が所定の強度に満たなくなったかをもって判断することができる。ノズル１１１の位置は、光電センサ１２１によりモニタし、交換時より、例えば０．１ｍｍ後退したら交換を促すワーニングを光源コントローラ１１５から上位コントローラ１１６に伝達する。もしくは、ＥＵＶ光１１３の強度低下の支配的要因がノズル１１１の損傷の場合は、ＥＵＶ光１１３の強度をＥＵＶ検出器１１８によりモニタし、交換時の強度より１０％低下したら、交換時期と判断し、同様に交換を促すワーニングを光源コントローラ１１５から上位コントローラ１１６に伝達する。
【００２８】
同様に、集光ミラー１１４も損傷やデブリによる汚染で反射率が低下し、ＥＵＶの利用効率が低下するため、適宜交換の必要がある。交換時期は、交換してからの発光カウント数が所定の値に達するかもしくは、ＥＵＶ光１１３の強度をＥＵＶ検出器１１８によりモニタし、交換直後の強度より１０％低下したら、交換時期と判断し、交換を促すワーニングを光源コントローラ１１５から上位コントローラ１１６に伝達する。
【００２９】
同様に、励起レーザー１０３もＹＡＧレーザーの場合はＹＡＧの結晶、励起用フラッシュランプもしくはレーザーダイオードの劣化、エキシマレーザーの場合はガスの劣化が起こり、定期的に交換する必要がある。励起レーザー単体の劣化は、ビームスプリッタ１２０、集光レンズ１０５を用いて、レーザー光１０４の一部を強度検出器１１９に入射し、交換直後の強度より１０％低下したら、交換時期と判断し、同様に交換を促すワーニングを光源コントローラ１１５から上位コントローラ１１６に伝達する。
【００３０】
また、レーザー光１０４をターゲットに集光するための集光レンズ１０５や透過窓１０６も透過率が低下してくる。そのモニタは、ノズル同様、交換してからのカウント数で管理するか、チャンバ１０１内に強度検出器を設けるか、ターゲットへの照射が低下するとＥＵＶ光１１３の強度が落ちるので、レーザー光１０４もしくはＥＵＶ光１１３が、交換直後の強度より１０％低下したら、交換時期と判断し、同様に交換を促すワーニングを光源コントローラ１１５から上位コントローラ１１６に伝達する。
【００３１】
またこれらの管理方法は、プラズマの温度、密度等の条件を変えることにより、様々な波長のＸ線を利用したアプリケーション、例えば、プロキシミティＸ線露光装置（ＰＸＬ）、波面計測器、顕微鏡、形状計測器、医療器、組成分析器、構造解析器にも有用であることは言うまでも無い。
【００３２】
（実施例２）
以下、図面を用いて本発明の第二の実施例を説明する。
【００３３】
図３は金属ターゲットを用いたレーザープラズマ光源の概要図である。ターゲットとして、用いられる金属は、銅、アルミニウム、鉄等あらゆる金属が要求するスペクトルに応じて利用できる。
【００３４】
励起レーザー１０３からのレーザー光１０４が集光レンズ１０５を通じて、棒状の金属ターゲット３０１上にフォーカスされ、そこにプラズマ１１２が発生する。プラズマ１１２からは、ＥＵＶ光１１３が発散し、ＥＵＶ露光装置やＥＵＶ反射率計等の計測装置に利用される。
【００３５】
金属ターゲット１１２上にレーザー光１０４を照射すると、レーザーアブレーションにより穴が空き、発光効率の低下やデブリの増加を引き起こすため、常に場所をずらしながら照射しなければならない。そのために駆動機構３０２が設けてあり、金属ターゲット３０１を回転させながら、上方向にずらすことで常に新しい面にレーザー光１０４が照射されるようになっている。
【００３６】
金属ターゲットがあとどれ位使用できるかをモニタするために、測距センサ３０３が設けられている。実施例１の圧力センサ１０９同様、測距センサ３０３の出力をもとに残パルス数の推定や、しきい値を超えると上位コントローラ１１６への通知といった使い方ができる。
【００３７】
金属ターゲットは、棒状のものだけではなく、板状のものや、粉末にして、ノズルで導入するといった方法がある。板状のものは、棒と同様測距センサ３０３で残パルス数が推定できるし、粉末の場合は、タンクの重さをモニタしたり、レベルを光電センサでモニタすることで同様の効果を実現することができる。
【００３８】
図４は、テープ式金属ターゲットの概略図で金属を数１０μｍ厚の薄膜にして、高分子でラミネートしてテープ４０１にしたものをリール４０３に巻き取り、駆動する方式である。この方式の特徴はデブリが少ないことである。
【００３９】
レーザー光１０４の集光点には、テープ保持部４０２があり、テープ４０１と集光点の位置関係を精度よく再現させている。テープ４０１は、光電センサ４０４によりリール４０３における巻取り量をモニタしている。これにより残パルス数の推定や、しきい値を超えると上位コントローラ１１６への通知といった使い方ができる。
【００４０】
また、テープの残量を検知したい個所に穴もしくは、マークを打っておいて、テープ保持部４０２近傍に設けたフォトスイッチ４０５により検出したり、二つのリール間に微弱な電圧をかけて、テープ保持部４０２近傍で電圧を読み取ることにより、テープの電気抵抗に応じた抵抗分圧比が得られ、テープの残量を精度よく検出することができる。
【００４１】
（実施例３）
以下、図面を用いて本発明の第三の実施例を説明する。
【００４２】
図５は本発明に係るディスチャージ方式の一つであるＺピンチ方式の光源の概要図である。５０１は高電圧電源で、そのエネルギーをコンデンサ５０２に蓄え、スイッチ５０３をオンにすると、アノード５０３とカソード５０４の間にプラズマ１１２が発生し、中心付近に集まることで高密度化し、そこからＥＵＶ光１１３が発光される。
【００４３】
プラズマ源であるガスとしては、Ｘｅ等の不活性ガスが用いられる。１０７はターゲットとなるガスを供給するボンベで配管１０８を通じて、真空チャンバ１０１に導入されている。ガスの供給圧力は、圧力センサ１０９でモニタされ、光源コントローラ１１５に取り込まれている。一方、流量は流量センサ１１７によってモニタされ、その情報をもとに光源コントローラ１１５が流量可変バルブ１１０を制御することにより、適正量のターゲットガスがチャンバ１０１内に導入される。光源コントローラ１１５は、ターゲットガスの残量を圧力センサ１０９の信号から、あと何発発光できるかを推定するか、もしくは、ボンベを交換したときからのカウント値でも管理できる。例えば、ボンベ１本で１億パルス発光できることがわかっていれば、交換時にカウンタをゼロにリセットしておけば、ボンベの交換時期は推定できる。
【００４４】
また、電極であるアノード５０３とカソード５０４もプラズマ１１２による損傷を受ける。電極が損傷するとプラズマ１１２がピンチする場所が変わったり、温度や密度が下がったりするため、ＥＵＶ光の強度低下を引き起こす。よって、同様に発光数をカウントするか、ＥＵＶ光１１３の強度をモニタして劣化の判断を行う。
【００４５】
ディスチャージ方式には、この他にプラズマ・フォーカス、キャピラリー・ディスチャージ、ホロウカソード・トリガードＺピンチ等の方式があるが、同様な方法で消耗品や交換部品の管理は実現できる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明はさまざまなタイプのＥＵＶ光源について、消耗品の残量の確認と露光、計測に必要な消耗品量の見積を行い、露光、計測が行われる前に次のシーケンスに進んでよいかの判断を行ったり、消耗品の補充、交換部品の交換を促したりすることで、ＥＵＶ光源を利用するアプリケーションの生産性を著しく落としてしまうことを未然に防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係るガスターゲットを用いたレーザープラズマ光源の概略図
【図２】複数ボンベを用いたときの概略図
【図３】本発明の第２の実施例に係る金属ターゲットを用いたレーザープラズマ光源の概略図
【図４】本発明の第２の実施例に係る金属テープを用いたレーザープラズマ光源の概略図
【図５】本発明の第３の実施例に係るディスチャージ光源の概略図
【図６】ＥＵＶ露光装置の概略図
【図７】ＥＵＶ反射率計測器の概略図
【符号の説明】
１０１　真空チャンバ
１０３　励起レーザー
１０４　レーザー光
１０７　ガスボンベ
１０９　圧力センサ
１１１　ノズル
１１２　プラズマ
１１３　ＥＵＶ光
１１５　光源コントローラ
３０１　金属ターゲット
３０３　測距センサ
４０１　テープ
４０４　光電センサ
４０５　フォトスイッチ
５０１　高電圧電源
５０３　アノード
５０４　カソード
【図１】
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【図２】
2004111454.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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