(57)【要約】  ルテニウム膜の酸化およびルテニウム膜への炭素の堆積のうち少なくとも前者を低減する新規な技術を提供する。露光光を用いて原版を介し基板を露光する露光装置を、該露光光を反射する多層膜と前記多層膜の上に配されたルテニウム膜とを有し、該露光光を反射する反射手段と、前記反射手段を内包する真空容器と、前記真空容器内を排気する排気手段と、前記真空容器内の気体成分の量を検出する検出手段と、前記真空容器内に水の気体および炭素系の気体の少なくとも一方を供給する供給手段と、前記検出手段により検出された気体成分の量に基づいて、前記真空容器内において水の気体の量と炭素系の気体の量とが予め定められた関係になるように、前記供給手段による該少なくとも一方の供給量を制御する制御手段と、を有するものとする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光光を用いて原版を介し基板を露光する露光装置であって、
該露光光を反射する多層膜と前記多層膜の上に配されたルテニウム膜とを有し、該露光光を反射する反射手段と、
前記反射手段を内包する真空容器と、
前記真空容器内を排気する排気手段と、
前記真空容器内に水を供給し、前記真空容器内の水の量を調整する調整手段と
を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記調整手段は、さらに、前記真空容器内にハイドロカーボンおよびアルコールの少なくとも一方を供給し、前記真空容器内の該少なくとも一方の量を調整することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記反射手段に真空紫外光を照射する照射手段をさらに有することを特徴とする請求項１または２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記調整手段は、前記真空容器内の水の圧力を１×１０−６Ｐａ以上１×１０−２Ｐａ以下に調整することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の露光装置。
【請求項５】
前記調整手段は、前記真空容器内の該少なくとも一方の圧力を１×１０−１０Ｐａ以上１×１０−６Ｐａ以下に調整することを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項６】
該露光光は極紫外光であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の露光装置。
【請求項７】
露光光を用いて原版を介し基板を露光する露光方法であって、
該露光光を反射する多層膜と該多層膜の上に配されたルテニウム膜とを有し該露光光を反射する反射手段を内包する真空容器内を排気する排気ステップと、
該真空容器内に水を供給し、該真空容器内の水の量を調整する調整ステップと
を有することを特徴とする露光方法。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれかに記載の露光装置を用いて基板を露光するステップを有することを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項９】
露光光を用いて原版を介し基板を露光する露光装置であって、
該露光光を反射する多層膜と前記多層膜の上に配されたルテニウム膜とを有し、該露光光を反射する反射手段と、
前記反射手段を内包する真空容器と、
前記真空容器内を排気する排気手段と、
前記真空容器内の気体成分の量を検出する検出手段と、
前記真空容器内に水の気体および炭素系の気体の少なくとも一方を供給する供給手段と、
前記検出手段により検出された気体成分の量に基づいて、前記真空容器内において水の気体の量と炭素系の気体の量とが予め定められた関係になるように、前記供給手段による該少なくとも一方の供給量を制御する制御手段と
を有することを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
該予め定められた関係の情報を記憶する記憶手段をさらに有することを特徴とする請求項９に記載の露光装置。
【請求項１１】
前記記憶手段は、複数の露光条件のそれぞれに関して、該予め定められた関係の情報を記憶することを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
【請求項１２】
該露光条件は、該露光光の照射条件を含むことを特徴とする請求項１１に記載の露光装置。
【請求項１３】
該露光条件は、該露光光のエネルギーを含むことを特徴とする請求項１１に記載の露光装置。
【請求項１４】
該炭素系の気体は、炭化水素およびアルコールの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項９乃至１３のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１５】
前記反射手段に真空紫外光を照射する照射手段をさらに有することを特徴とする請求項９乃至１４のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１６】
該露光光は極紫外光であることを特徴とする請求項９乃至１５のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１７】
露光光を用いて原版を介し基板を露光する露光方法であって、
該露光光を反射する多層膜と該多層膜の上に配されたルテニウム膜とを有し該露光光を反射する反射手段を内包する真空容器内を排気する排気ステップと、
該真空容器内の気体成分の量を検出する検出ステップと、
該真空容器内に水の気体および炭素系の気体の少なくとも一方を供給する供給ステップと
を有し、
前記供給ステップは、前記検出ステップにおいて検出された気体成分の量に基づいて、該真空容器内において水の気体の量と炭素系の気体の量とが予め定められた関係になるように、該少なくとも一方の供給量を調整する
ことを特徴とする露光方法。
【請求項１８】
請求項９〜１６のいずれかに記載の露光装置を用いて基板を露光するステップを有することを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光光を用いて原版を介し基板を露光する露光装置および方法ならびにデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在メモリや論理回路など微細な半導体素子を製造するための先端リソグラフィ技術として、紫外（ＵＶ）光を用いた縮小投影露光装置が使われている。しかし素子の高集積化が進み５０ｎｍ以下の線幅が使用されるようになると、ＵＶ光を用いたリソグラフィでは十分な解像力を提供できないことが危惧されている。この状況を打開するために、１１〜１５ｎｍとさらに短い波長を有する極紫外（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ：ＥＵＶ）光を用いたリソグラフィ技術が開発されている。【０００３】
ＥＵＶ光は物質に強く吸収されるため、ＵＶリソグラフィのように屈折を利用した透過型光学素子は使えない。ＥＵＶリソグラフィでは反射型光学素子を使用し、その表面には光学定数の異なる２種類の物質を交互に積層した多層膜を置く。精密な形状に研磨されたガラス系基板表面に、モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）を交互に積層するものが、波長１３．５ｎｍおよびその近傍のＥＵＶ光を効率よく反射する。ＥＵＶ露光装置では、この反射型素子で構成される縮小投影光学系によりウエハ上にマスクのパターン像を形成する。【０００４】
ＥＵＶ光は雰囲気中に存在するガス成分によっても吸収されるため、露光装置内は適度の真空に保たれる。この真空雰囲気には、水分や炭素系の物質を含むガスが残留している。これらのガスは、主に露光装置内部で使用される部品やケーブルから発生する。またウエハ上に塗布されたレジスト（感光性物質）から揮発する成分も含まれる。これら残留ガス成分は光学素子表面に吸着し、その滞在時間中にＥＵＶ光の照射を受ける。ＥＵＶ光は物質を分解する能力も高いため、炭素系残留ガス成分の場合は表面での分解で炭素の堆積が生じる。水分の場合は同様に表面での分解で活性酸素成分が生じ、表面素材が酸化される。このような炭素、酸素成分が表面に加わると、その厚さに応じてＥＵＶ光を吸収する。この吸収は無視できない量であり、その結果光学素子のＥＵＶ光反射率が劣化する。解像力に優れる縮小投影系を構成するには多数の光学素子を使用するので、一素子当たりの反射率劣化を相乗する形で光学系を通過する光量は減少する。これに相応して露光時間は増加し、露光装置の性能は低下する。【０００５】
これまで炭素の堆積については、堆積を防ぐ方法や堆積物を除去する方法が提案されてきた。炭素堆積の防止には、光学素子が置かれる雰囲気の対象ガス圧力を低く押さえる考え方が一般的である。対象ガスとしてメタン、エタン、もしくはプロパンなどの炭化水素、イソプロピルアルコールもしくはポリメチルメタクリエートなどの直鎖有機物、およびベンゼンもしくはフタル酸エステルなどの環状有機物を挙げた例がある（特許文献１）。【０００６】
堆積炭素除去法として、光学素子が置かれる雰囲気に水、窒素酸化物、および酸素含有炭化水素から選択された酸素含有種の存在下で、２５０ｎｍに満たない波長を有するＵＶ光もしくはＥＵＶ光を照射する方法が提案されている（特許文献２）。また炭素除去法として、水蒸気、酸素、オゾン及びラジカル群から選択された少なくとも１つの物質を含む処理ガスを導入し、電子線を照射する方法が提案されている（特許文献３）。【０００７】
酸化防止では、多層膜の最上層がＳｉの場合に光学素子設置雰囲気にエタノールを導入し、露光することがある程度有効であると分かっている（非特許文献１）。また多層膜最上層に薄いルテニウム（Ｒｕ）保護膜を置くとＲｕに酸化耐性があるため、ＥＵＶ光の吸収がある程度押さえられることが分かっている（非特許文献２）。
【特許文献１】特許第３４６７４８５号公報
【特許文献２】特開２００３−１８８０９６号公報
【特許文献３】特開２００２−２３７４４３号公報
【非特許文献１】Ｌ．Ｋｌｅｂａｎｏｆｆ、２ｎｄ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ＥＵＶＬ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐ、［ｏｎｌｉｎｅ］、平成１２年１０月１９−２０日、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ＳＥＭＡＴＥＣＨ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｉｎｉｔｉａｔｉｖｅ、［平成１７年６月１０日検索］、インターネット＜ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｅｍａｔｅｃｈ．ｏｒｇ／ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ／ｌｉｔｈｏ／ｍｅｅｔｉｎｇｓ／ｅｕｖｌ／２０００１０１９／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍ＞
【非特許文献２】Ｓ．Ｂａｊｔ、Ｈ．Ｃｈａｐｍａｎ、Ｎ．Ｎｇｕｙｅｎ、Ｊ．Ａｌａｍｅｄａ、Ｊ．Ｒｏｂｉｎｓｏｎ、Ｍ．Ｍａｌｉｎｏｗｓｋｉ、Ｅ．Ｇｕｌｌｉｋｓｏｎ、Ａ．Ａｑｕｉｌａ、Ｃ．Ｔａｒｒｉｏ、Ｓ．Ｇｒａｎｔｈａｎ、ＳＰＩＥ、平成１５（２００３）年、第５０３７巻、ｐ．２３６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
現在多層膜保護膜として最も有望と考えられているＲｕ膜は、炭素系残留ガス成分が少ない環境で、かつ露光装置環境を模擬して導入された水分の存在下で、ＥＵＶ光照射実験を行なうと、酸化が進行し、ＥＵＶ光反射率が劣化する。この反射率劣化の結果生じる露光能力の低下は、実用段階の露光装置では許容できない程度であることが知られている。【０００９】
本発明は、上記の課題を考慮してなされたもので、ルテニウム膜の酸化およびルテニウム膜への炭素の堆積のうち少なくとも前者を低減する新規な技術を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明は、露光光を用いて原版を介し基板を露光する露光装置であって、
該露光光を反射する多層膜と前記多層膜の上に配されたルテニウム膜とを有し、該露光光を反射する反射手段と、
前記反射手段を内包する真空容器と、
前記真空容器内を排気する排気手段と、
前記真空容器内に水を供給し、前記真空容器内の水の量を調整する調整手段と
を有することを特徴とする露光装置である。【００１１】
また、第２の発明は、露光光を用いて原版を介し基板を露光する露光方法であって、
該露光光を反射する多層膜と該多層膜の上に配されたルテニウム膜とを有し該露光光を反射する反射手段を内包する真空容器内を排気する排気ステップと、
該真空容器内に水を供給し、該真空容器内の水の量を調整する調整ステップと
を有することを特徴とする露光方法である。【００１２】
また、第３の発明は、前記第１の発明の露光装置を用いて基板を露光するステップを有することを特徴とするデバイス製造方法である。【００１３】
また、第４の発明は、露光光を用いて原版を介し基板を露光する露光装置であって、
該露光光を反射する多層膜と前記多層膜の上に配されたルテニウム膜とを有し、該露光光を反射する反射手段と、
前記反射手段を内包する真空容器と、
前記真空容器内を排気する排気手段と、
前記真空容器内の気体成分の量を検出する検出手段と、
前記真空容器内に水の気体および炭素系の気体の少なくとも一方を供給する供給手段と、
前記検出手段により検出された気体成分の量に基づいて、前記真空容器内において水の気体の量と炭素系の気体の量とが予め定められた関係になるように、前記供給手段による該少なくとも一方の供給量を制御する制御手段と
を有することを特徴とする露光装置である。【００１４】
また、第５の発明は、露光光を用いて原版を介し基板を露光する露光方法であって、
該露光光を反射する多層膜と該多層膜の上に配されたルテニウム膜とを有し該露光光を反射する反射手段を内包する真空容器内を排気する排気ステップと、
該真空容器内の気体成分の量を検出する検出ステップと、
該真空容器内に水の気体および炭素系の気体の少なくとも一方を供給する供給ステップと
を有し、
前記供給ステップは、前記検出ステップにおいて検出された気体成分の量に基づいて、該真空容器内において水の気体の量と炭素系の気体の量とが予め定められた関係になるように、該少なくとも一方の供給量を調整する
ことを特徴とする露光方法である。【００１５】
さらに、第６の発明は、前記第４の発明の露光装置を用いて基板を露光するステップを有することを特徴とするデバイス製造方法である。【００１６】
本発明の他の目的、特徴および効果等は、添付図面を参照してなされた後述の説明により明らかにされている。なお、当該図面において、同一または類似の符号は複数の図面を通して同一または類似の構成要素を表している。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ルテニウム膜の酸化およびルテニウム膜への炭素の堆積のうち少なくとも前者を低減する新規な技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態における露光装置の構成図
【図２】露光装置の要部構成図
【図３】オージェ／スパッタ法で調べた元素組成を示す図
【図４】半導体デバイスの製造プロセスのフローを示す図
【図５】本発明の別の実施形態における露光装置の要部構成図
【図６】露光装置の動作を示すフローチャート
【符号の説明】
【００１９】
１  露光装置
２  真空容器
１０  レーザー光源
１２  集光レンズ
１４  プラズマスポット
１６  照明光学系
１８  マスクステージ
２０  マスク
２２  投影光学系
２４  ウエハステージ
２６  ウエハ
２８  排気手段
３０  ガス導入系
３１´  検出器
３３´  水供給源
３４  炭素系ガス供給源
３５  制御器
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（第１の実施形態）
図１に本発明の一実施形態であるＥＵＶ露光装置１の概略を示す。レーザー光源１０からのレーザー光の集光点に形成されるプラズマスポット１４から放射されるＥＵＶ光は多数の反射鏡で構成される照明光学系１６によって集光・整形され、反射型マスク２０に導かれる。マスクには所望のパターンが形成されており、その反射パターンを投影光学系２２を介してウエハ２６上に結像する。マスク、ウエハは、それぞれ並進運動が可能なマスクステージ１８、ウエハステージ２４上に搭載される。マスクとウエハとを一方向に同期走査しながらマスクのパターンを介してウエハを露光することにより、当該走査方向に大きなサイズのパターンをウエハ上に投影することができる。ＥＵＶ光を生成する光源部は、上記のようなレーザープラズマ光源の他に、例えば放電型プラズマ光源を用いてもよい。ＵＶ光を利用する場合は、ＥＵＶ光源から放射されるＵＶ光を積極的に利用するか、照明光学系の途中でＵＶ光源からの光を導入する。ＵＶ光はウエハ上の結像を妨げる悪影響もあるので、過度に加えることはできない。ＥＵＶ光源の方式により、光源が発する光にＵＶ光が含まれる場合がある。これを許容値以下とするために照明系内にフィルタを設置する場合は、その厚さを適切に設定する必要がある。【００２１】
マスク２０、照明光学系１６、投影光学系２２に用いる光学素子には多層膜をコーティングするが、前述のようにＳｉとＭｏを５０対程度堆積するのが一般的である。ウエハ２６、マスク２０、照明投影系１６、投影光学系２２、マスクステージ１８、ウエハステージ２６などは真空容器２内に収められる。真空容器は、ターボ分子ポンプなどの排気手段２８によって１０−５〜１０−６Ｐａ程度の圧力まで一旦排気される。その後、ガス導入系３０により水分を定められた圧力まで導入し、その状態を保持しながら露光を行なう。このように露光装置を運転する時、光学素子が置かれる雰囲気に継続して定められた圧力の水分を導入することが本実施形態の特徴である。真空容器空間がフィルタあるいは微小コンダクタンス通路でさらに細分される場合、必要な場所に排気系２８およびガス導入系３０を追加すればよい。【００２２】
ガス導入系３０は必要に応じて複数のガスを供給できるようにする。図２は、真空容器２内の水（水蒸気）の量を調整する調整手段としての、水分を供給する系統（水供給系）およびガス導入系３０の構成例を説明するための模式図である。ガス導入系３０は、ここでは、排気手段２８が接続されたタンクとして構成されている。図２において、３１は真空容器２内の圧力（水の分圧）を測定する圧力センサ、３２は圧力センサ３１の出力に応じて開度が変化する調整弁を含む流量調整機構、３３は超純水を保持する容器である。３１〜３３は水供給系を構成する。容器３３は水を冷凍する機能を備えている。容器３３内の超純水は一旦冷凍される。その状態で、上記調整弁を閉じ、排気手段２８を用いて、水供給系を十分排気する。その後水を液体に戻し、液体から蒸発する水蒸気をガス導入系３０に供給する。ガス導入系３０への水の流量は、圧力センサ３１の信号に従って流量調整機構３２により調整される。なお、圧力を粗調するために、容器３３の出口に開度が一定の調整弁を設けてもよい。また、ガス導入系３０に装着する排気手段２８の排気速度を制御することは、真空容器２へのガス供給量を微調するのに有効な場合がある。このようにして、露光装置の真空容器２内の水圧力（分圧）を所望の値とすることができる。さらに、炭素系ガスを供給する系統を、必要に応じて、例えば水供給系と同様の構成で、ガス導入系３０に接続し、あるいは独立に追加することができる。使用する炭素系ガスに応じ、適切な供給方法を用いればよい。供給対象物質の常温常圧での常態がガスである場合は、供給系に冷凍機能は必要ない。【００２３】
この発明は以下に述べる加速試験を行なう過程で見出された。露光装置投影光学系２２に照射されるＥＵＶ光強度は０．２−２０ｍＷ／ｃｍ２程度と光学素子によって大きく異なる。露光装置投影光学系は少なくとも数年、もしくは露光装置と等しい寿命があることが望ましい。そこで、高強度の照射を受けるミラーを基準にして５００倍程度の加速試験を行なう主旨で、１０Ｗ／ｃｍ２のＥＵＶ光を照射した。この実験に使用した真空容器を数日排気したときの残留ガススペクトラムを測定した結果、残留ガス全圧力値７ｘ１０−５Ｐａの主成分は質量数１８の水であることが判明した。ＥＵＶ照射によりＲｕ表面に影響を及ぼす炭素系ガス成分としては、質量数５５を目安にすることが一般的であり、この成分の量は質量数１８の量の１／１００００程度であった。この炭素系成分は、実験装置で使用している部品やケーブルから出たものである。しかし、露光装置の真空容器２内でも、量的には異なり得るが、炭素系成分が同様に存在することが予想される。そこで、上記の雰囲気中にＥＵＶ光を導入し、最上層として２ｎｍのＲｕを付加したＭｏ、Ｓｉ多層膜基板（光学素子サンプル）を照射した。【００２４】
実験の結果、２．３ｘ１０５Ｊ／ｃｍ２の照射を受けても、照射中心では反射率が当初の値の９９％を保持していることが分かった。２．３ｘ１０５Ｊ／ｃｍ２は２０ｍＷ／ｃｍ２で照明される光学素子でも１．２ｘ１０７秒（約３３００時間）の照射に相当する。何故このように反射率が保持されるかを調べるため、照射位置の深さ方向元素組成をオージェ電子分析器とイオンスパッタリングとを用いる方法で調べた。図３はその結果であり、横軸はイオンスパッタする時間、縦軸は元素組成である。この結果から、Ｒｕ表面に薄い炭素層が形成・保持され、それがＲｕ表面の酸化を極く低いレベルに抑えていることが判明した。なお、図３の結果は、炭素層が最も明確な形で観測されるＥＵＶ光照度位置での結果である。ＥＵＶ光照度が高いところでは、炭素層の形成度がより少ないところもある。しかし、その場所でもＥＵＶ光照射で刻々生成される炭素層がＲｕの酸化を有効に防止することが分かっている。この炭素層は、ＥＵＶ光照射で生成された、水に起因する酸化成分により酸化されて揮発物（気体）に変わり、表面から脱離する。この過程により、Ｒｕの酸化が抑制される。【００２５】
基礎知識から、加速試験のときは水分の圧力も、照度と同等に上げる必要があることが分かっている。そこで次に全圧力が１ｘ１０−２Ｐａとなるまで水分を導入し、照射実験を行った。この実験は、照射量が７００Ｊ／ｃｍ２となるまで行ったが、照射中心での反射率はやはり当初値の９９％を保持していた。詳しい評価から、このとき水導入に伴って比例的に質量数５５の炭素系ガスも導入されたことが分かった。この影響にもかかわらず、ＥＵＶ光反射率が保持されるのは、本発明の幅広い有効性を示唆するものである。Ｒｕの素材特性に注目すると、光学素子が置かれる雰囲気に存在する炭素系成分と水分との量的関係で、Ｒｕ表面に薄い炭素保護膜が形成される可能性がある。すなわち、Ｒｕ表面に薄い炭素膜が堆積し、その結果、反射率の低下を極微に留めた状態でＲｕの酸化が防止される。【００２６】
このことに着目すると、光学素子が置かれる雰囲気の水分量を積極的に制御することが有効である。この水分量の適量は雰囲気中に存在する炭素系残留ガス成分量に依存する。また照射するＥＵＶ光の強度にも依存する。最適な状態を生むために、炭素系成分ガスを積極的に導入することも有効である。保護膜を形成するために、ＥＵＶ光に加えて真空紫外光を同時に照射することも有効である。【００２７】
これまでの実験で、ＥＵＶ光の強度が極めて微弱な領域では厚い炭素層の堆積があり、それに応じてＥＵＶ光反射率が低下することが分かっている。したがって、次のことなどを確認のうえ、適切な方法を選択することが望ましい。【００２８】
ｉ）露光装置内の雰囲気および照射条件により、導入水分量の制御のみで所望の効果を得られるか。【００２９】
ｉｉ）水分の注入および適当な炭素系ガスの注入を併用する必要があるか。【００３０】
ｉｉｉ）さらに真空紫外光の照射を併用する必要があるか。【００３１】
例えば、露光装置の光学素子が置かれる雰囲気で、質量数５５で表現される炭素系ガスの存在量を現実的に可能な範囲まで下げ、適当な水分を導入することにより、所望の効果が得られるように、装置を設定できることが望ましい。なお、水供給系の構成を考慮することで、質量数５５で表現される炭素系ガスの混入を過度に伴わず、所望の水分を導入することができる。例えば、水供給系では極めて純度の高い水を用いること、および水を冷凍した状態での水供給系の排気を十分に行うことが有効である。【００３２】
なお、上述の水供給系およびガス導入系を含む調整手段により調整される真空容器内の水の圧力は、１×１０−６Ｐａ以上１×１０−２Ｐａ以下であることが好ましい。下限の１×１０−６Ｐａは、実用上圧力調整が可能な下限値であり、また、この圧力値未満では炭素層の堆積を抑制する効果を期待できない。上限の圧力値１×１０−２Ｐａを超えると、ＥＵＶ光の減衰および光学素子表面の酸化といった悪影響が生じる。【００３３】
また、当該調整手段により、真空容器内の炭素系ガスの圧力を調整する場合、真空容器内に供給するガスは、ハイドロカーボンおよびアルコールの少なくとも一方であることが望ましい。その際、調整手段により調整される真空容器内の当該ガスの圧力は、１×１０−１０Ｐａ以上１×１０−６Ｐａ以下であることが好ましい。下限の１×１０−１０Ｐａは、実用上圧力調整が可能な下限値であり、また、この圧力値未満では光学素子表面の酸化を抑制する炭素層の生成の効果を期待できない。上限の圧力値１×１０−６Ｐａを超えると、炭素層の過剰な堆積による光学素子の反射率の低下といった悪影響が生じる。【００３４】
次に、本発明の別の実施形態を説明する。図５は、本実施形態に係るＥＵＶ露光装置の要部構成図である。ＥＵＶ露光装置の全体的な構成は、図１に記載したものと同様である。また、図２と同様または類似の構成要素には、図２と同様または類似の符号を付し、その説明を適宜省略する。【００３５】
ＥＵＶ露光装置の真空容器２内には、投影光学系のみならず、マスクステージやウエハステージ等が内包される。そのため、真空容器２内の雰囲気中の残留ガス成分は、露光装置の設計製作の後に判明し、また、使用状況等により経時的に変動し得る。このため、真空容器２内の残留ガス成分の量を検出するための検出器３１´を設ける。検出器３１´としては、例えば、４重極型質量分析器を用いることができる。また、本実施形態においては、真空容器２内へ水（ガス）を供給するための水供給源３３に加えて、真空容器２内へ炭素系ガスを供給するための炭素系ガス供給源３４を設けている。当該炭素系ガスとしては、例えば、炭化水素またはアルコールとして特定される化合物群の中から選択されたものを用いることができる。【００３６】
また、符号３５は、制御器（コントローラ）を示し、制御器３５は、検出器３１´により検出されたガス成分の量に基づいて、バルブ３２の開度を制御して水の供給量を調整することができる。また、制御器３５は、検出器３１´により検出されたガス成分の量に基づいて、バルブ３２´の開度を制御して炭素系ガスの供給量を調整することができる。さらに、符号３６は、記憶器（メモリー）であり、水および炭素系ガスの少なくとも一方の供給量を決定するための情報、例えば、水の量と炭素系ガスの量との関係の情報を記憶する。当該関係の情報は、複数の露光条件のそれぞれに関して記憶されていることが好ましい。当該露光条件は、露光光（ＥＵＶ光）の照射条件、または露光光のエネルギー、等を含む。【００３７】
なお、当該関係の情報は、例えば、各露光条件につき用意された、水の量と炭素系ガスの量との対応関係を示すテーブル形式の情報とすることができる。【００３８】
つづいて、図６を参照して、本実施形態に係るＥＵＶ露光装置の動作を説明する。図６は、当該動作の流れを示すフローチャートである。まず、ステップＳ６１において、排気手段２８を用いてＥＵＶ露光装置の真空容器２内の排気を開始する。真空容器２内の真空度が予め定められた露光に適した真空度に達した後、検出器３１´を用いて真空容器２内の残留ガス成分の量（分圧）を検出する（ステップＳ６２）。【００３９】
例えば、質量数１８（水）のガスの成分および質量数４５以上の各ガスの成分がどのような量で存在するかにより、水に対する炭素系残留ガス成分の多寡を判定することができる。実用的には、質量数５５のガスの量により判定できる場合が多い。一例では、この量が水（質量数１８）の量の１／１００００を超えるときは多、１／１００００以下の時は寡と判定することができる。但し、この判定基準は、存在するガス種等にもより、水の量の１／１００００とは異なる数値になることもあり得る。【００４０】
よって、上述したように、実際に真空容器２内においてＥＵＶ光で露光されたＲｕ膜表面の元素分布を測定することにより、露光条件ごとに、水と炭素系ガスとの適切な量的関係を予め求めておくのが好ましい。ここで、適切な量的関係は、Ｒｕ膜の酸化が抑えられ、かつＲｕ膜上の炭素の堆積が抑えられるような量的関係である。求められた当該量的関係は、上述した記憶器に記憶させておくことにより、制御器３５による水および炭素系ガスの少なくとも一方の供給量の決定に利用される。【００４１】
炭素系残留ガス成分量が多の場合、制御器３５は、真空容器２内に水が供給されるように、水供給源３３を有する水供給手段におけるバルブ３２を開く。このとき、Ｒｕ膜の酸化が進まないような適切な水の分圧となるように、バルブ３２の開度を自動制御する。一方、炭化水素系残留ガス成分量が寡の場合には、制御器３５は、真空容器２内に炭素系ガス（例えば、炭化水素およびアルコールの少なくとも一方）が供給されるように、炭素系ガス供給源３４を有する炭素系ガス供給手段におけるバルブ３２´を開く。このとき、Ｒｕ膜上に過度の炭素堆積が生じないような適切な炭素系ガスの分圧となるように、バルブ３２´の開度を自動制御する。【００４２】
なお、炭素系ガスの分圧を要求値まで低下させようとして炭素系ガスの供給量を低下させる、または排気量を増大させると、水分圧も低下してしまう場合がある。また、水と炭素系ガスとの適量が酸化及び／又は炭素の堆積を低減する効果を最適に発揮することもあり得る。これらのような場合、水と炭素系ガスとの両者を真空容器２内に導入し、両者の分圧を適切に制御することが有効である。【００４３】
このようにして、制御器３５は、検出器３１´を用いて検出された真空容器２内の残留ガス成分の量（分圧）に基づいて、水（ガス）および炭素系ガスの少なくとも一方の供給量を決定する（ステップＳ６３）。当該決定にあたっては、上述した、予め求められ記憶器３６に記憶された、露光条件ごとの、水と炭素系ガスとの適切な量的関係の情報が参照される。【００４４】
つづいて、制御器は、決定された水および炭素系ガスの少なくとも一方の供給量に基づいて、バルブ３２および３２´の少なくとも一方の開度を制御する（ステップＳ６４）。これにより、真空容器２内に水（ガス）および炭素系ガスの少なくとも一方が供給され、その供給量はバルブ３２および３２´の少なくとも一方の開度により調整される。【００４５】
以上のようにして、真空容器２内のＲｕ膜への炭素の堆積が低減され、または、同Ｒｕ膜への炭素の堆積が低減され且つ同Ｒｕ膜の酸化が低減される。そのような真空容器２内において、そのようなＲｕ膜を有する反射手段（ミラー）１６、２２および反射型マスク２０を介して、ウエハ（基板）２６を露光する（ステップＳ６５）。【００４６】
なお、本実施形態における以上の説明では、水供給源３３と炭素系ガス供給源３４との双方を備えている例を説明した。しかし、装置構成及び／又は装置使用条件等により、真空容器２内において水（ガス）および炭素系ガスのいずれか一方の量（分圧）が必ず支配的に大であることも考えられる。その場合には、水供給源３３と炭素系ガス供給源３４とのうち必要な一方のみを備えるようにすることも可能である。【００４７】
次に、半導体デバイスを例に、上記露光装置を利用したデバイスの製造プロセスを説明する。図６は半導体デバイスの製造プロセスのフローを示す図である。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク作製）では設計した回路パターンに基づいてマスク（原版またはレチクルともいう）を作製する。【００４８】
一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハ（基板ともいう）を製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記のマスクとウエハを用いて、上記の露光装置によりリソグラフィ技術を利用してウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組み立て工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、ステップ７でこれを出荷する。【００４９】
上記ステップ４のウエハプロセスは以下のステップを有する。ウエハの表面を酸化させる酸化ステップ、ウエハ表面に絶縁膜を成膜するＣＶＤステップ、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する電極形成ステップ、ウエハにイオンを打ち込むイオン打ち込みステップ、ウエハに感光剤を塗布するレジスト処理ステップ、上記の露光装置によって回路パターンをレジスト処理ステップ後のウエハに転写する露光ステップ、露光ステップで露光したウエハを現像する現像ステップ、現像ステップで現像したレジスト像以外の部分を削り取るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト剥離ステップ。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。【００５０】
本願は、２００５年９月２日提出の日本国特許出願第２００５−２５５０９０号を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。
【図１】
2007026816.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年6月27日(2007.6.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光光を用いて原版を介し基板を露光する露光装置であって、
該露光光を反射する多層膜と前記多層膜の上に配されたルテニウム膜とを有し、該露光光を反射する反射手段と、
前記反射手段を内包する真空容器と、
前記真空容器内を排気する排気手段と、
前記真空容器内に水蒸気を供給し、前記真空容器内の水蒸気の量を調整する調整手段と、
を有し、
前記調整手段は、前記真空容器内の水蒸気の量が前記真空容器内の炭素系気体の量に依存して決められた量になるように、前記真空容器内の水蒸気の量を調整する、
ことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記調整手段は、さらに、前記真空容器内にハイドロカーボンおよびアルコールの少なくとも一方を供給し、前記真空容器内の該少なくとも一方の量を調整することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記反射手段に真空紫外光を照射する照射手段をさらに有することを特徴とする請求項１または２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記調整手段は、前記真空容器内の水蒸気の圧力を１×１０−６Ｐａ以上１×１０−２Ｐａ以下に調整することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の露光装置。
【請求項５】
前記調整手段は、前記真空容器内の該少なくとも一方の圧力を１×１０−１０Ｐａ以上１×１０−６Ｐａ以下に調整することを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項６】
該露光光は極紫外光であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の露光装置。
【請求項７】
露光光を用いて原版を介し基板を露光する露光方法であって、
該露光光を反射する多層膜と該多層膜の上に配されたルテニウム膜とを有し該露光光を反射する反射手段を内包する真空容器内を排気する排気ステップと、
該真空容器内に水蒸気を供給し、該真空容器内の水蒸気の量を調整する調整ステップと、
を有し、
前記調整ステップは、該真空容器内の水蒸気の量が該真空容器内の炭素系気体の量に依存して決められた量になるように、該真空容器内の水蒸気の量を調整する、
ことを特徴とする露光方法。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれかに記載の露光装置を用いて基板を露光するステップを有することを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項９】
露光光を用いて原版を介し基板を露光する露光装置であって、
該露光光を反射する多層膜と前記多層膜の上に配されたルテニウム膜とを有し、該露光光を反射する反射手段と、
前記反射手段を内包する真空容器と、
前記真空容器内を排気する排気手段と、
前記真空容器内の気体成分の量を検出する検出手段と、
前記真空容器内に水の気体および炭素系の気体の少なくとも一方を供給する供給手段と、
前記検出手段により検出された気体成分の量に基づいて、前記真空容器内において水の気体の量と炭素系の気体の量とが予め定められた関係になるように、前記供給手段による該少なくとも一方の供給量を制御する制御手段と
を有することを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
該予め定められた関係の情報を記憶する記憶手段をさらに有することを特徴とする請求項９に記載の露光装置。
【請求項１１】
前記記憶手段は、複数の露光条件のそれぞれに関して、該予め定められた関係の情報を記憶することを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
【請求項１２】
該露光条件は、該露光光の照射条件を含むことを特徴とする請求項１１に記載の露光装置。
【請求項１３】
該露光条件は、該露光光のエネルギーを含むことを特徴とする請求項１１に記載の露光装置。
【請求項１４】
該炭素系の気体は、炭化水素およびアルコールの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項９乃至１３のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１５】
前記反射手段に真空紫外光を照射する照射手段をさらに有することを特徴とする請求項９乃至１４のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１６】
該露光光は極紫外光であることを特徴とする請求項９乃至１５のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１７】
露光光を用いて原版を介し基板を露光する露光方法であって、
該露光光を反射する多層膜と該多層膜の上に配されたルテニウム膜とを有し該露光光を反射する反射手段を内包する真空容器内を排気する排気ステップと、
該真空容器内の気体成分の量を検出する検出ステップと、
該真空容器内に水の気体および炭素系の気体の少なくとも一方を供給する供給ステップと
を有し、
前記供給ステップは、前記検出ステップにおいて検出された気体成分の量に基づいて、該真空容器内において水の気体の量と炭素系の気体の量とが予め定められた関係になるように、該少なくとも一方の供給量を調整する
ことを特徴とする露光方法。
【請求項１８】
請求項９〜１６のいずれかに記載の露光装置を用いて基板を露光するステップを有することを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項１９】
露光光を用いて原版を介し基板を露光する露光装置であって、
該露光光を反射する多層膜と前記多層膜の上に配されたルテニウム膜とを有し、該露光光を反射する反射手段と、
前記反射手段を内包する真空容器と、
前記真空容器内を排気する排気手段と、
前記真空容器内に炭素系気体を供給し、前記真空容器内の炭素系気体の量を調整する調整手段と、
を有し、
前記調整手段は、前記真空容器内の炭素系気体の量が前記真空容器内の水蒸気の量に依存して決められた量になるように、前記真空容器内の炭素系気体の量を調整する、
ことを特徴とする露光装置。
【請求項２０】
前記調整手段は、該炭素系気体として、炭化水素またはアルコールとして特定される化合物群の中から選択されたものを前記真空容器内に供給することを特徴とする請求項１９に記載の露光装置。
【請求項２１】
前記反射手段に真空紫外光を照射する照射手段をさらに有することを特徴とする請求項１９または２０に記載の露光装置。
【請求項２２】
該露光光は極紫外光であることを特徴とする請求項１９乃至２１のいずれかに記載の露光装置。
【請求項２３】
露光光を用いて原版を介し基板を露光する露光方法であって、
該露光光を反射する多層膜と該多層膜の上に配されたルテニウム膜とを有し該露光光を反射する反射手段を内包する真空容器内を排気する排気ステップと、
該真空容器内に炭素系気体を供給し、該真空容器内の炭素系気体の量を調整する調整ステップと、
を有し、
前記調整ステップは、該真空容器内の炭素系気体の量が該真空容器内の水蒸気の量に依存して決められた量になるように、該真空容器内の炭素系気体の量を調整する、
ことを特徴とする露光方法。
【請求項２４】
請求項１９乃至２２のいずれかに記載の露光装置を用いて基板を露光するステップを有することを特徴とするデバイス製造方法。
【国際調査報告】
2007026816.tif 000008
2007026816.tif 000009
2007026816.tif 000010
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