(57)【要約】【課題】  後段の光学系に含まれる光学素子への汚染を低減することが可能な光源装置を提供する。【解決手段】  プラズマを生成し、前記プラズマから放射される光を光学系に供給する光源装置であって、前記プラズマを生成する領域を覆うチャンバー内の気体に含まれる炭化水素化合物の濃度が３００ｐｐｂ以下であることを特徴とする光源装置を提供する。【選択図】          図１
2007018931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマを生成し、前記プラズマから放射される光を光学系に供給する光源装置であって、
前記プラズマを生成する領域を覆うチャンバー内の気体に含まれる炭化水素化合物の濃度が３００ｐｐｂ以下であることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
プラズマを生成し、前記プラズマから放射される光を光学系に供給する光源装置であって、
前記プラズマを生成するために供給される物質に含まれる炭化水素化合物の濃度が３００ｐｐｂ以下であることを特徴とする光源装置。
【請求項３】
前記物質に含まれる炭化水素化合物の濃度が３０ｐｐｂ以下であることを特徴とする請求項２記載の光源装置。
【請求項４】
前記物質は、流体であることを特徴とする請求項２記載の光源装置。
【請求項５】
前記物質は、固体であることを特徴とする請求項２記載の光源装置。
【請求項６】
前記プラズマから発生するデブリが前記光学系に到達することを防止するために供給される流体物質に含まれる炭化水素化合物の濃度が３００ｐｐｂ以下であることを特徴とする請求項２記載の光源装置。
【請求項７】
プラズマを生成し、前記プラズマから放射される光を光学系に供給する光源装置であって、
前記プラズマを生成するための物質を供給する第１の供給配管と、
前記第１の供給配管に設けられ、前記物質の純度を向上させる第１の純度向上手段とを有することを特徴とする光源装置。
【請求項８】
前記プラズマから発生するデブリが前記光学系に到達することを防止するためのバッファガスを供給する第２の供給配管と、
前記第２の供給配管に設けられ、前記バッファガスの純度を向上させる第２の純度向上手段とを有することを特徴とする請求項７記載の光源装置。
【請求項９】
前記第１の純度向上手段は、前記物質に含まれる炭化水素化合物の濃度を３００ｐｐｂ以下にすることを特徴とする請求項７記載の光源装置。
【請求項１０】
前記第２の純度向上手段は、前記バッファガスに含まれる炭化水素化合物の濃度を３００ｐｐｂ以下にすることを特徴とする請求項８記載の光源装置。
【請求項１１】
前記第１の純度向上手段及び前記第２の純度向上手段は、炭化水素化合物を吸収する活性炭フィルタ、多孔質の金属又はコールドトラップであることを特徴とする請求項７又は８記載の光源装置。
【請求項１２】
前記第１の供給配管は、少なくとも前記第１の純度向上手段から前記物質を供給する供給口までの間を、金属のみで構成されることを特徴とする請求項７記載の光源装置。
【請求項１３】
前記第１の供給配管は、金属のみで構成されることを特徴とする請求項７記載の光源装置。
【請求項１４】
前記第２の供給配管は、少なくとも前記第２の純度向上手段から前記バッファガスを供給する供給口までの間を、金属のみで構成されることを特徴とする請求項８記載の光源装置。
【請求項１５】
前記第２の供給配管は、金属のみで構成されることを特徴とする請求項８記載の光源装置。
【請求項１６】
前記第１の純度向上手段は、前記物質の供給源よりも前記物質を供給する供給口側に配置されていることを特徴とする請求項７記載の光源装置。
【請求項１７】
前記第２の純度向上手段は、前記バッファガスの供給源よりも前記バッファガスを供給する供給口側に配置されていることを特徴とする請求項８記載の光源装置。
【請求項１８】
請求項１乃至１７のうちいずれか一項記載の光源装置からの光を用いてマスクに形成されたパターンを照明し、前記パターンを被処理体に露光することを特徴とする露光装置。
【請求項１９】
請求１８記載の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、
露光された前記被処理体を現像するステップと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、一般には、露光装置に係り、特に、半導体ウェハ用の単結晶基板、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用のガラス基板などの被処理体を露光する露光装置の光源装置に関する。本発明は、例えば、露光光源として極端紫外線（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ  ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光を利用する露光装置に好適である。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィー（焼き付け）技術を用いて半導体素子を製造する際に、マスク（レチクル）に描画された回路パターンを投影光学系によってウェハ等に投影して回路パターンを転写する縮小投影露光装置が従来から使用されている。
【０００３】
縮小投影露光装置で転写できる最小の寸法（解像度）は、露光に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数（ＮＡ）に反比例する。従って、波長を短くすればするほど解像度はよくなる。そして、近年の半導体素子の微細化への要求に伴い露光光の短波長化が進められている。このため、超高圧水銀ランプ（ｉ線（波長約３６５ｎｍ））、ＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）が露光光源とされ、露光光としての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、紫外線光を用いたリソグラフィーでは限界がある。そこで、０．１μｍ以下の非常に微細な回路パターンを効率よく転写するために、縮小投影露光装置（以下、「ＥＵＶ露光装置」と称する。）が開発されている。そのＥＵＶ露光装置は、紫外光よりも更に波長が短い、波長１０ｎｍ乃至１５ｎｍ程度の極端紫外（ＥＵＶ）光を用いている。
【０００５】
ＥＵＶ露光装置は、光源として、レーザープラズマ光源や放電型プラズマ光源を典型的に使用する（例えば、特許文献１及び２参照。）。レーザープラズマ光源は、レーザー光をターゲット材に照射してプラズマを生成することによりＥＵＶ光を発生させる。放電型プラズマ光源は、電極にガスを流して放電することによってプラズマを生成してＥＵＶ光を発生させる。プラズマからのＥＵＶ光は、集光ミラーによって集光点に集光され、かかる集光点から発散し、光源と照明光学系との間に形成された開口を介して、後段の照明光学系に入射する。
【特許文献１】特開２００２−１７４７００号公報
【特許文献２】特開２００３−０７７６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、プラズマ（発光部）を収納する光源チャンバー内には、発光に必要な物質、即ち、ターゲット材や放電ガスが供給されるため、それらの物質に含まれる不純物も流入してしまう。かかる不純物に含まれる炭化水素化合物（ハイドロカーボン）は、ＥＵＶ光が照射された部分に汚染物質である炭素を堆積（付着）させ、集光ミラーなどの光学素子の反射率を低下させてしまう。
【０００７】
更に、光源と照明光学系との間の開口（接続部）には、真空隔壁として機能する窓材を配置することが好ましいが、ＥＵＶ光を透過する物質、又は、露光に必要なパワーのＥＵＶ光による熱負荷に十分に耐えられる物質が存在しない。従って、発光に必要な物質に含まれる炭化水素化合物は、開口を介して、照明光学系及び投影光学系を収納するチャンバーに流入し、照明光学系及び投影光学系の光学素子にも炭素を付着させ、反射率を低下させてしまう。更に、照度が不均一になる場合もある。その結果、スループットや解像力の低下を招いてしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、後段の光学系に含まれる光学素子への汚染を低減することが可能な光源装置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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての光源装置は、プラズマを生成し、前記プラズマから放射される光を光学系に供給する光源装置であって、前記プラズマを生成する領域を覆うチャンバー内の気体に含まれる炭化水素化合物の濃度が３００ｐｐｂ以下であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の別の側面としての光源装置は、プラズマを生成し、前記プラズマから放射される光を光学系に供給する光源装置であって、前記プラズマを生成するために供給される物質に含まれる炭化水素化合物の濃度が３００ｐｐｂ以下であることを特徴とする。
【００１１】
本発明の更に別の側面としての光源装置は、プラズマを生成し、前記プラズマから放射される光を光学系に供給する光源装置であって、前記プラズマを生成するための物質を供給する第１の供給配管と、前記第１の供給配管に設けられ、前記物質の純度を向上させる第１の純度向上手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の更に別の側面としての露光装置は、上述の光源装置からの光を用いてマスクに形成されたパターンを照明し、前記パターンを被処理体に露光することを特徴とする。
【００１３】
本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、露光された前記被処理体を現像するステップとを有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、後段の光学系に含まれる光学素子への汚染を低減することが可能な光源装置を提供することができる。また、光学系内のミラーの反射率の低下を緩和し、被照明面内の照度の不均一さを低減し、それによって高いスループット及び高解像力を達成することが可能な露光装置及びデバイス製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して、本発明の一側面としての光源装置について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。ここで、図１は、本発明の光源装置１の構成を示す概略断面図である。
【００１７】
光源装置１は、プラズマＰＬを生成し、かかるプラズマＰＬから放射されるＥＵＶ光ＥＬ（波長２０ｎｍ以下の光、好ましくは波長が１３ｎｍ以上１５ｎｍ以下の光）を後段の光学系５０に供給する光源装置である。光源装置１は、本実施形態では、放電型プラズマ光源として具現化される。但し、光源装置１は、放電型プラズマ光源に限定するものではなく、レーザープラズマ光源やその他の方式の光源であってもよい。
【００１８】
光源装置１は、電極１２と、第１の純度向上手段１４と、第１の供給配管１６とを有するプラズマ生成部１０と、集光ミラー２２と、第２の純度向上手段２４と、第２の供給配管２６とを有する集光部２０とから構成される。また、ＥＵＶ光ＥＬは、ガスによって吸収される性質を有するため、かかる吸収を防ぐために、プラズマ生成部１０は生成チャンバーＧＣに、集光部２０は集光チャンバーＣＣの内部に配置される。なお、生成チャンバーＧＣ及び集光チャンバーＣＣは、図示しない真空排気系によって排気がなされており、所定の真空度を維持している。生成チャンバーＧＣ及び集光チャンバーＣＣは、本実施形態では、光源チャンバーＬＣを構成する。
【００１９】
プラズマ生成部１０は、電極１２に印加された高電圧によって後述する第１の供給配管１６から供給されるプラズマＰＬを生成するためのプラズマ生成ガス（本実施形態では、キセノン（Ｘｅ）ガス）に放電を生じさせる。更に、荷電粒子流の自己磁場によるピンチ作用によって高密度のプラズマＰＬが生じ、かかるプラズマＰＬからＥＵＶ光ＥＬが放射される。
【００２０】
プラズマ生成ガスであるＸｅガスは、図示しない供給源であるＸｅボンベから第１の純度向上手段１４及び第１の供給配管１６を介して、生成チャンバーＧＣに供給される。
【００２１】
第１の純度向上手段１４は、Ｘｅガスの純度を向上させる機能を有し、特に、Ｘｅガスに含まれる炭化水素化合物を除去し、かかるＸｅガスの炭化水素化合物の濃度を３００ｐｐｂ以下、好ましくは、３０ｐｐｂ以下にする。その結果として、光源チャンバー（前述の生成チャンバー、集光チャンバー等）内の炭化水素化合物の濃度を３００ｐｐｂ以下、好ましくは、３０ｐｐｂ以下にすることが望ましい。特に、集光チャンバー内の炭化水素化合物の濃度を３００ｐｐｂ以下、好ましくは、３０ｐｐｂ以下にすることが望ましい。
【００２２】
また、本実施例では、Ｘｅガスの供給配管（供給系）を主な炭化水素化合物の供給源として考えているが、もし元々光源チャンバー内に含まれている物質が炭化水素化合物の供給源となる場合も考えられる。その場合には、Ｘｅガスの供給配管から供給されるガス内の炭化水素化合物の濃度は３００ｐｐｂより低い濃度、例えば２００ｐｐｂ以下、より望ましくは２０ｐｐｂ以下とすることが望ましい。
【００２３】
第１の純度向上手段１４は、本実施形態では、プラズマ生成ガスに不純物として含まれる微量の炭化水素化合物を吸着する活性炭で構成されたガスフィルタを使用する。これにより、活性炭を透過したプラズマ生成ガスに含まれる炭化水素化合物の濃度は、供給源であるＸｅボンベにおける炭化水素化合物の濃度の１／１００乃至１／１０００程度となる。但し、第１の純度向上手段１４は、活性炭で構成されたガスフィルタに限定されず、炭化水素化合物に対して吸着作用を有する多孔質（ポーラス）の金属やコールドトラップでもよい。
【００２４】
また、本実施例において（その他の実施例においても）、光源チャンバー内の炭化水素化合物のうち後段の光学系内のミラーに到達する量を減らすための手段を別途設けても構わない。例えば、光源チャンバー内で炭化水素を吸着する部材（前述のコールドトラップ）や、光源チャンバー内のＸｅガスの純度を向上させる部材（ガス循環系と炭化水素化合物を吸着するフィルタの組み合わせ等）等が考えられる。
【００２５】
なお、第１の供給配管１６が長い場合には、配管内壁からの不純物の離脱などによってプラズマ生成ガスの炭化水素化合物の濃度が上昇しやすい。そこで、プラズマ生成ガスを供給する生成チャンバーＧＣの近傍（即ち、第１の供給配管１６の供給口１６ｃの近傍）に第１の純度向上手段１４を配置し、その影響を極力低減する構成とすることが好ましい。
【００２６】
第１の供給配管１６は、図示しないＸｅボンベからのＸｅガス（プラズマ生成ガス）を供給口１６ｃを介して生成チャンバーＧＣに供給する。第１の供給配管１６は、内壁から不純物が離脱することを防止するために、金属（本実施形態では、ステンレス鋼）で構成される。また、第１の供給配管１６は、残留ガスを除去するために、ベーキングすると共に、所定の時間真空引きすることが好ましい。
【００２７】
配管材料として形状が自由になるテフロンチューブなどの樹脂を用いると、内壁からの炭化水素化合物の離脱が著しいため、第１の供給配管１６は、生成チャンバーＧＣの内外を問わずステンレス鋼のような金属で構成することが望ましい。特に、第１の純度向上手段１４から供給口１６ｃまでの間の第１の供給配管１６ｂは、内壁から離脱した炭化水素化合物を第１の純度向上手段１４で除去することができなくなるため、金属で構成する必要がある。
【００２８】
また、第１の純度向上手段１４の不純物除去効果には寿命があり、純度の悪いガスを用いると寿命が短くなるため、供給源であるＸｅボンベと第１の純度向上手段１４との間の第１の供給配管１６ａも金属で構成することが望ましい。
【００２９】
集光部２０において、プラズマＰＬからのＥＵＶ光は、デブリ粒子を除去するデブリフィルタ３０を通過し、回転楕円面を反射面とする２対のミラーで構成される集光ミラー２２によって反射され、集光点ＣＰに集光する。集光ミラー２２は、本実施形態では、斜入射タイプのミラーを用いているが、これに限定するものではなく、多層膜を有する直入射タイプのミラーであってもよい。
【００３０】
デブリフィルタ３０は、本実施形態では、後述する生成チャンバーＧＣと集光チャンバーＣＣとの間に配置される。デブリフィルタ３０は、プラズマＰＬ又はプラズマＰＬの近傍の部材から発生し、後述する第２の供給配管２６から供給されるバッファガス（本実施形態では、アルゴン（Ａｒ）ガス）によって直進を妨げられたデブリを付着させる。換言すれば、デブリフィルタ３０は、デブリの量を低減する機能を有し、集光ミラー２２や光学系５０にデブリが付着することを防止する。
【００３１】
バッファガスであるＡｒガスは、図示しない供給源であるＡｒボンベから第２の純度向上手段２４及び第２の供給配管２６を介して、集光チャンバーＣＣに供給される。なお、バッファガスは、デブリ粒子が飛散するプラズマＰＬの発光時のみに供給されればよい。
【００３２】
第２の純度向上手段２４は、Ａｒガスの純度を向上させる機能を有し、特に、Ａｒガスに含まれる炭化水素化合物を除去し、かかるＡｒガスの（第２の供給配管から供給されるＡｒガスに含まれる）炭化水素化合物の濃度を３００ｐｐｂ以下、好ましくは、３０ｐｐｂ以下にする。
【００３３】
第２の純度向上手段２４は、本実施形態では、バッファガスに不純物として含まれる微量の炭化水素化合物を吸着する活性炭で構成されたガスフィルタを使用する。これにより、活性炭を透過したバッファガスに含まれる炭化水素化合物の濃度は、供給源であるＡｒボンベにおける炭化水素化合物の濃度の１／１００乃至１／１０００程度となる。但し、第２の純度向上手段２４は、活性炭で構成されたガスフィルタに限定されず、炭化水素化合物に対して吸着作用を有する多孔質の金属やコールドトラップでもよい。
【００３４】
なお、第２の供給配管２６が長い場合には、配管内壁からの不純物の離脱などによってバッファガスの炭化水素化合物の濃度が上昇しやすい。そこで、バッファガスを供給する集光チャンバーＣＣの近傍（即ち、第２の供給配管２６の供給口２６ｃの近傍）に第２の純度向上手段２４を配置し、その影響を極力低減する構成とすることが好ましい。
【００３５】
第２の供給配管２６は、図示しないＡｒボンベからのＡｒガス（バッファガス）を供給口２６ｃを介して集光チャンバーＣＣに供給する。第２の供給配管２６は、内壁から不純物が離脱することを防止するために、金属（本実施形態では、ステンレス鋼）で構成される。
【００３６】
特に、第２の純度向上手段２４から供給口２６ｃまでの間の第２の供給配管２６ｂは、内壁から離脱した炭化水素化合物を第２の純度向上手段２４で除去することができなくなるため、金属で構成する必要がある。
【００３７】
また、第２の純度向上手段２４の不純物除去効果には寿命があり、純度の悪いガスを用いると寿命が短くなるため、供給源であるＡｒボンベと第２の純度向上手段２４との間の第２の供給配管２６ａも金属で構成することが望ましい。
【００３８】
集光点ＣＰに到達したＥＵＶ光ＥＬは、光学系５０を収納する光学系チャンバーＯＣに供給される。光学系チャンバーＯＣは、光源チャンバーＬＣと同様に、図示しない真空排気系によって排気がなされており、所定の真空度を維持している。光学系５０は、例えば、反射ミラー５２やオプティカルインテグレーター５４で構成される。本実施形態では、ＥＵＶ光ＥＬは、反射ミラー５２で反射され、オプティカルインテグレーター５４に入射し、均一な照明光となる。
【００３９】
生成チャンバーＧＣは、上述したように、真空排気系による排気がなされているものの、第１の供給配管１６から供給されるプラズマ生成ガスであるＸｅガスが存在する。かかるＸｅガスは、デブリフィルタ３０を通過し、集光チャンバーＣＣに流入する。更に、集光チャンバーＣＣと後述する光学系チャンバーＯＣとの間に形成されたアパーチャＡＰを介して、Ｘｅガスと第２の供給配管２６から供給されるバッファガスであるＡｒガスが光学系チャンバーＯＣに流入する。
【００４０】
プラズマ生成ガス及びバッファガスによるＥＵＶ光ＥＬの吸収を防ぐためには、ガスを導入した位置（チャンバー）で極力排気し、その他の位置（他のチャンバー）への流入を最小限にすることが望ましい。従って、各チャンバーの境界に形成されるアパーチャ（開口）のガスコンダクタンスを小さくし、作動排気がなされる必要がある。
【００４１】
集光チャンバーＣＣと光学系チャンバーＯＣとの間の作動排気においては、アパーチャＡＰを集光点ＣＰと略同じ大きさにすることで、光学系チャンバーＯＣの圧力を集光チャンバーＣＣの圧力の１／１０乃至１／１００程度とすることができる。
【００４２】
しなしながら、生成チャンバーＧＣと集光チャンバーＣＣとの間には、デブリフィルタ３０が配置され、より多くのＥＵＶ光ＥＬを集光ミラー２２に入射させるためにデブリフィルタ３０の形成する開口は大きくなる。従って、生成チャンバーＧＣと集光チャンバーＣＣとの間の圧力低減は、集光チャンバーＣＧと光学系チャンバーＯＣとの間の作動排気ほど著しいものではない。
【００４３】
そこで、本実施形態では、第１及び第２純度向上手段１４及び２４、及び、第１及び第２の供給配管１６及び２６によって、プラズマ生成ガス及びバッファガスの不純物（炭化水素化合物）の濃度を低減させている。これにより、プラズマ生成ガス及びバッファガスが集光チャンバーＣＣ及び光学系チャンバーＯＣに流入した際にも、光学系に炭素が付着することを低減させ、反射率の低下や照度の不均一が生じることを防止することができる。
【００４４】
以下、本発明の効果について、表１に実験データを示して説明する。
【００４５】
表１は、条件Ａ乃至Ｃにおける、光源チャンバーＬＣの炭化水素化合物の濃度、及び、ＥＵＶ光ＥＬを照射したＳｉ／Ｍｏ多層膜サンプルミラーの反射率の低下率をまとめたものである。ここで、条件Ａ（本発明）は、第１及び第２の供給配管１６及び２６が全てステンレス鋼、且つ、第１及び第２の純度向上手段１４及び２４にガスフィルタを使用した場合である。条件Ｂは、第１及び第２の供給配管１６及び２６が全てステンレス鋼、且つ、第１及び第２の純度向上手段１４及び２４を設けない場合である。条件Ｃは、光源チャンバーＣＬの外の第１及び第２の供給配管１６及び２６にテフロンチューブを使用（１ｍ）する共に、光源チャンバーＣＬの内部の第１及び第２の供給配管１６及び２６にステンレス鋼を使用した場合である。また、条件Ｃでは、第１及び第２の純度向上手段１４及び２４は設けていない。
【００４６】
なお、条件Ａ乃至Ｃにおいて、以下に関しては同様である。第１の供給配管１６及び第２の供給配管２６の長さは、３．３ｍである。プラズマ生成ガス（Ｘｅガス）の流量は、８０ｓｃｃｍである。バッファガス（Ａｒガス）の流量は、１２００ｓｃｃｍである。Ｘｅボンベでの炭化水素化合物の濃度は、２ｐｐｍである。Ａｒボンベでの炭化水素化合物の濃度は、５００ｐｐｂである。Ｓｉ／Ｍｏ多層膜サンプルミラーは、集光ミラー２２と集光点ＣＰとの間の集光ミラー２２の近傍に配置する。Ｓｉ／Ｍｏ多層膜サンプルミラーの初期反射率は、６４．２％である。光源チャンバーＬＣの圧力は、０．８Ｐａである。炭化水素化合物の濃度は、光源チャンバーＬＣから光学系チャンバーＯＣに流入するガスを光学系チャンバーＯＣに接続した四重極子型質量分析計によって分析した。なお、条件Ａでは、光源チャンバーＬＣへのガスをガスクロマトグラフによって分析した。
【００４７】
【表１】
2007018931.tif 000003
【００４８】
表１を参照するに、本発明（条件Ａ）は、Ｓｉ／Ｍｏ多層膜サンプルミラーの反射率の低下を著しく改善していることが理解される。また、多層膜ミラーの反射率の低下は、主に、炭素である汚染物質の付着が原因であるため、多層膜を用いない斜入射ミラーの反射率の低下も著しく改善する。即ち、本発明によれば、集光ミラー２２や光学系５０の反射ミラー５２（照明光学系ミラー及び投影光学系ミラー）などの光源チャンバーＬＣからのガスが到達する範囲に配置される光学素子への汚染物質の付着を低減させることができる。これにより、かかる光学素子の反射率の低下を大幅に改善することができる。
【００４９】
特に、照明光学系を構成する光学素子への汚染物質の付着は、反射率の低下によるスループットの低下や、光学特性の変化による照度の不均一化を生じ、解像力の低下を招くが、本発明はこれらを防止する。また、投影光学系を構成する光学素子への汚染物質の付着は、反射率の低下によるスループットの低下を生じさせる。更に、投影光学系は極めて高価であるため、ランニングコストの大幅な増大となるが、本発明はこれらを防止する。
【００５０】
このように、本発明は、照明光学系及び投影光学系を構成する光学素子の長寿命化を図ることができ、スループット及び解像力の低下を防止して、優れた露光性能を発揮する経済的な露光装置を提供することができる。
【００５１】
また、本発明者は、炭化水素化合物の濃度とミラーの反射率の低下率との間には、略比例の関係があることを発見した。例えば、ＥＵＶ光を１００時間照射した際に、ミラーの反射率の低下率を１０％以下に抑えるためには、表１から見積もると、光源チャンバー内の炭化水素化合物の濃度を３００ｐｐｂ（好ましくは３０ｐｐｂ）以下に抑える必要がある。照明光学系のミラーの反射率が低下した場合は、かかるミラーを交換したり、又は、クリーニングしたりしなければならず、露光装置の稼働を停止することになる。従って、光源チャンバー（特に集光チャンバー）内の炭化水素化合物の濃度を３００ｐｐｂ以下に抑えることが、露光装置の稼働のための必要条件となる。但し、露光装置の稼働停止時間が長くなる場合や、交換するミラーのコストが高い場合には、炭化水素化合物の濃度を３０ｐｐｂ以下に抑え、１０００時間の稼働で反射率の低下を１０％以下にすることが好ましい。ここで、光源チャンバー内の炭化水素化合物の濃度を３００ｐｐｂ以下にするために、光源チャンバーに供給されるＸｅガス内に含まれる炭化水素化合物の濃度を３００ｐｐｂ以下とすることが望ましい。なお、光源チャンバー内の炭化水素化合物の濃度を３０ｐｐｂ以下にするために、光源チャンバーに供給されるＸｅガス内に含まれる炭化水素化合物の濃度を３０ｐｐｂ以下とすることが更に望ましい。
【００５２】
なお、より大きな排気能力の排気系によって光源チャンバーＬＣの圧力を小さくできるならば、プラズマ生成ガス及びバッファガスの炭化水素化合物の濃度が３００ｐｐｂより大きくても反射率の低下を抑えることができると考えられる。しかしながら、実際には、プラズマＰＬの生成条件やチャンバーの現実的な大きさやそれに伴う排気系コンダクタンスの制約によって、光源チャンバーＬＣの圧力は、光源の方式に依存せずに１×１０−１Ｐａ乃至１０Ｐａ程度となる。従って、光源の方式に依らず、炭化水素化合物の濃度とミラー（光学素子）の反射率の低下との関係は、大きく変わるものではない。
【００５３】
集光ミラー２２においては、飛散するデブリの量が多い場合には、汚染物質の付着の進行が遅くなることが考えられる。しかし、本実験におけるＳｉ／Ｍｏ多層膜サンプルミラーの反射率の低下率と光学系５０の反射ミラー５２の反射率の低下率とはほぼ同程度であるため、汚染物質の付着に影響があるほどデブリの量は多くはないと考えられる。
【００５４】
これまでは、プラズマＰＬの発光時に必要なガスであるプラズマ生成ガス及びバッファガスにおける炭化水素化合物の濃度について説明した。しかし、プラズマＰＬの発光時以外に供給されるガス、例えば、メンテナンスのためにチャンバーを開放する際に用いる窒素ガスも炭化水素化合物の濃度を低減することが好ましい。このようなガスは、チャンバーを真空に排気しはじめた直後には、チャンバー内に残留するからである。
【００５５】
また、光源装置１がレーザープラズマ光源である場合も同様に、ターゲット材に含まれる炭化水素化合物の濃度やバッファガスに含まれる炭化水素化合物の濃度を抑えることによって、光学素子の反射率の低下を改善することができる。
【００５６】
次に、図２を参照して、光源装置１の変形例である光源装置１Ａについて説明する。光源装置１Ａは、光源装置１と比較して、プラズマ生成部１０Ａの構成に関して異なる。ここで、図２は、図１に示す光源装置１の変形例である光源装置１Ａの構成を示す概略断面図である。
【００５７】
光源装置１Ａは、基本的には、放電型プラズマ光源である。プラズマ生成部１０Ａにおいて、生成チャンバーＧＣに配置された錫ロッドＳＲに、集光レンズ１９で集光したレーザー光ＬＬを照射して錫を気化させ、錫蒸気（ワーキングガス）をプラズマ生成ガスとしてプラズマＰＬを生成する。
【００５８】
錫ロッドＳＲは、高純度錫を使用する。炭化水素化合物は、精製過程の溶融状態である溶湯において、錫と炭化水素の比重の差によって容易に分離することができる。従って、錫ロッドＳＲに炭化水素化合物が含有されることはない。また、錫ロッドＳＲには、表面への炭化水素化合物の付着がないように洗浄した錫を使用する。これにより、錫ロッドＳＲの気化と共に、炭化水素化合物が生じることはない。
【００５９】
一方、バッファガスであるＡｒガスは、光源装置１と同様に、第２の純度向上手段２４及び第２の供給配管２６によって、炭化水素化合物の濃度が３０ｐｐｂ以下となっている。
【００６０】
従って、光源装置１Ａは、光学素子の反射率の低下や照度の不均一化を防止することができ、スループット及び解像力の低下を防止して、優れた露光性能を発揮する経済的な露光装置を提供することができる。
【００６１】
以下、図３を参照して、本発明の光源装置１又は１Ａを適用した例示的な露光装置３００について説明する。ここで、図３は、本発明の一側面としての露光装置３００の構成を示す概略断面図である。
【００６２】
本発明の露光装置３００は、ＥＵＶ光（例えば、波長１３．４ｎｍ）を露光光とし、ステップ・アンド・スキャン方式又はステップ・アンド・リピート方式でマスク３２０のパターンを被処理体５４０に露光する投影露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィー工程に好適であり、以下、本実施形態ではステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる。）を例に説明する。ここで、「ステップ・アンド・スキャン方式」とは、マスクに対してウェハを連続的にスキャン（走査）してマスクパターンをウェハに露光する方式である。また、「ステップ・アンド・スキャン方式」では、１ショットの露光終了後ウェハをステップ移動して、次の露光領域に移動する。「ステップ・アンド・リピート方式」は、ウェハの一括露光ごとにウェハをステップ移動して次のショットの露光領域に移動する方式である。
【００６３】
図３を参照するに、露光装置３００は、照明装置３１０と、マスク３３０を載置するマスクステージ３３５と、投影光学系３４０と、被処理体３５０を載置するウェハステージ３５５と、アライメント検出機構３６０と、フォーカス位置検出機構３７０とを有する。
【００６４】
また、図３に示すように、少なくともＥＵＶ光ＥＬが通る光路を真空環境とするため、真空チャンバーＶＣを設けている。ＥＵＶ光ＥＬは、大気に対する透過率が低く、また、残留ガス（高分子有機ガスなど）成分との反応によりコンタミナントを生成してしまうからである。
【００６５】
照明装置３１０は、投影光学系３４０の円弧状の視野に対応して円弧状のＥＵＶ光（例えば、波長１３．４ｎｍ）ＥＬによりマスク３３０を照明する照明装置であって、光源装置１と、照明光学系３１４とを有する。
【００６６】
光源装置１は、上述した通りのいかなる形態をも適用可能であり、ここでの詳細な説明は省略する。また、図３では、図１に示す光源装置１を使用するが、かかる形態は例示的であり本発明はこれに限定されない。例えば、図２に示す光源装置１Ａを使用してもよい。
【００６７】
照明光学系３１４は、反射ミラー３１４ａ、オプティカルインテグレーター３１４ｂから構成される。反射ミラー３１４ａは、光源装置１から供給されるＥＵＶ光ＥＬを反射し、後段の光学素子（光学系）に導光する役割を果たす。オプティカルインテグレーター３１４ｂは、マスク３３０を均一に所定の開口数で照明する役割を持っている。また、照明光学系３１４は、マスク３３０と共役な位置に、マスク３３０の照明領域を円弧状に限定するためのアパーチャを有してもよい。
【００６８】
マスク３３０は、反射型マスクで、その上には転写されるべき回路パターン（又は像）が形成され、マスクステージ３３５に支持及び駆動される。マスク３３０から発せされた回折光は、投影光学系３４０で反射されて被処理体３５０上に投影される。マスク３３０と被処理体３５０とは、光学的に共役の関係に配置される。露光装置３００は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であるため、マスク３３０と被処理体３５０を走査することによりマスク３３０のパターンを被処理体３５０上に縮小投影する。
【００６９】
マスクステージ３３５は、マスク３３０を支持して図示しない移動機構に接続されている。マスクステージ３３５は、当業界周知のいかなる構造をも適用することができる。図示しない移動機構は、リニアモーターなどで構成され、少なくともＸ方向にマスクステージ３３５を駆動することで、マスク３３０を移動させることができる。露光装置３００は、マスク３３０と被処理体３５０とを同期した状態で走査する。ここで、マスク３３０又は被処理体３５０面内で走査方向をＸ、それに垂直な方向をＹ、マスク３３０又は被処理体３５０面内に垂直な方向をＺとする。
【００７０】
投影光学系３４０は、複数の反射ミラー（即ち、多層膜ミラー）３４２を用いて、マスク３３０面上のパターンを像面である被処理体３５０上に縮小投影する。複数の反射ミラー３４２の枚数は、４枚乃至６枚程度である。少ない枚数のミラーで広い露光領域を実現するには、光軸から一定の距離だけ離れた細い円弧状の領域（リングフィールド）だけを用いて、マスク３３０と被処理体３５０を同時に走査して広い面積を転写する。投影光学系３４０の開口数（ＮＡ）は、０．２乃至０．３程度である。
【００７１】
被処理体３５０は、本実施形態ではウェハであるが、液晶基板その他の被処理体を広く含む。被処理体３５０には、フォトレジストが塗布されている。
【００７２】
ウェハステージ３５５は、ウェハチャックを介して被処理体３５０を支持する。ウェハステージ３５５は、例えば、リニアモーターを利用してＸＹＺ方向に被処理体３５０を移動する。マスク３３０と被処理体３５０は、同期して走査される。また、マスクステージ３３５の位置とウェハステージ３５５の位置とは、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。
【００７３】
アライメント検出機構３６０は、マスク３３０の位置と投影光学系３４０の光軸との位置関係、及び、被処理体３５０の位置と投影光学系３４０の光軸との位置関係を計測する。かかる計測結果に基づいて、マスク３３０の投影像が被処理体３５０の所定の位置に一致するようにマスクステージ３３５及びウェハステージ３５５の位置及び角度を設定する。
【００７４】
フォーカス位置検出機構３７０は、被処理体３５０面でフォーカス位置を計測し、ウェハステージ３５５の位置及び角度を制御することによって、露光中、常時被処理体３５０面を投影光学系３４０による結像位置に保つ。
【００７５】
露光において、照明装置３１０から射出されたＥＵＶ光ＥＬはマスク３３０を照明し、投影光学系３４０によりマスク３３０面上のパターンを被処理体３５０面上に結像する。本実施形態において、像面での露光フィールドは円弧状（リング状）である。そして、マスク３３０と被処理体３５０とを投影光学系３４０の縮小倍率比と同じ速度比で走査することにより、マスク３３０のパターン全体が被処理体３５０に転写される。露光装置３００に用いられる照明装置３１０が有する光源装置１は、照明光学系３１４や投影光学系３４０を構成する光学素子の反射率の低下や照度の不均一化を防止することができる。これにより、露光装置３００は、高いスループットで経済性よく高品位なデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。
【００７６】
以下、図４及び図５を参照して、上述の露光装置３００を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図４は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する行程であり、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）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００７７】
図５は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置３００によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置３００を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。
【００７８】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の一側面としての光源装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】図１に示す光源装置の変形例である光源装置の構成を示す概略断面図である。
【図３】本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略断面図である。
【図４】デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。
【図５】図４に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
【００８０】
１                        光源装置
１０                      プラズマ生成部
１４                      第１の純度向上手段
１６                      第１の供給配管
２０                      集光部
２２                      集光ミラー
２４                      第２の純度向上手段
２６                      第２の供給配管
３０                      デブリフィルタ
５０                      光学系
１Ａ                      光源装置
１０Ａ                    プラズマ生成部
１９                      集光レンズ
ＰＬ                      プラズマ
ＥＬ                      ＥＵＶ光
ＣＰ                      集光点
ＧＣ                      生成チャンバー
ＣＣ                      集光チャンバー
ＬＣ                      光源チャンバー
ＯＣ                      光学系チャンバー
ＳＲ                      錫ロッド
３００                    露光装置
３１０                    照明装置
３１４                    照明光学系
３３０                    マスク
３４０                    投影光学系
３５０                    被処理体
【図１】
2007018931.tif 000004
【図２】
2007018931.tif 000005
【図３】
2007018931.tif 000006
【図４】
2007018931.tif 000007
【図５】
2007018931.tif 000008