(57)【要約】本発明は内部空間（１５）を囲む筐体（１ａ）、内部空間（１５）に配置される少なくとも一つの反射光学素子（５、６、８、９、１０、１４．１〜１４．６）、内部空間（１５）に残留ガス雰囲気を発生させる真空生成ユニット（１ｂ）、および残留ガス雰囲気中の少なくとも一つの汚染物質を検出する残留ガス分析器（１８ａ、１８ｂ）を有するＥＵＶリソグラフィ装置（１）に関する。残留ガス分析器（１８ａ）は汚染物質（１７ａ）を貯蔵するための貯蔵デバイス（２１）を有する。また、本発明は、少なくとも一つの反射光学素子（５、６、８、９、１０、１４．１〜１４．６）が配置される内部空間を有する筐体（１ａ）を備え且つ残留ガス分析を実行するために汚染物質を貯蔵デバイスに貯蔵するＥＶＵリソグラフィ装置（１）の残留ガス雰囲気の残留ガス分析により少なくとも一つの汚染物質を検出する方法に関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空間（１５）を囲む筐体（１ａ）と、
前記内部空間（１５）に配置される少なくとも一つの反射光学素子（５、６、８、９、１０、１４．１〜１４．６）と、
前記内部空間（１５）に残留ガス雰囲気を発生させる真空生成ユニット（１ｂ）と、
前記残留ガス雰囲内の少なくとも一つの汚染物質（１７ａ）を検出する残留ガス分析器（１８ａ、１８ｂ）とを備え、
前記残留ガス分析器（１８ａ、１８ｂ）は、前記汚染物質（１７ａ）を貯蔵する貯蔵デバイス（２１、２１ａ；３１、３１ａ、３１ｂ）を有する
ことを特徴とするＥＵＶリソグラフィ装置（１）。
【請求項２】
請求項１に記載のＥＵＶリソグラフィ装置において、前記貯蔵デバイス（２１、３１、３１ａ、３１ｂ）は汚染物質（１７ａ）を蓄積するように構成されることを特徴とするＥＵＶリソグラフィ装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のＥＵＶリソグラフィ装置において、前記貯蔵デバイス（２１ａ、３１、３１ａ、３１ｂ）は前記汚染物質を前記残留ガス雰囲気に含まれる他の物質から分離するように構成されることを特徴とするＥＵＶリソグラフィ装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のＥＵＶリソグラフィ装置において、前記残留ガス分析器（１８ａ）は汚染物質（１７ａ）をイオン化するイオン化デバイス（２０）を有し、前記イオン化デバイスは特にレーザを有し、前記貯蔵デバイスはイオントラップ（２１、２１ａ）であることを特徴とするＥＵＶリソグラフィ装置。
【請求項５】
請求項４に記載のＥＵＶリソグラフィ装置において、前記イオントラップ（２１、２１ａ）は汚染物質（１７ａ）を検出するように構成されることを特徴とするＥＵＶリソグラフィ装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載のＥＵＶリソグラフィ装置において、前記残留ガス分析器（１８ａ）は前記汚染物質（１７ａ）を前記残留ガス雰囲気内の他の物質から分離する質量フィルタ（２１ａ）を有することを特徴とするＥＵＶリソグラフィ装置。
【請求項７】
請求項４〜請求項６のいずれか１項に記載のＥＵＶリソグラフィ装置において、前記イオントラップは、フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴トラップ、ペニングトラップ、四極子イオントラップ、プールトラップ、リニアトラップ、オービットラップ、ＥＢＩＴ、およびＲＦバンチャーによって構成される群から選択されることを特徴とするＥＵＶリソグラフィ装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のＥＵＶリソグラフィ装置において、前記貯蔵デバイス（３１）は、前記汚染物質（１７ａ）を凍結または凝縮する表面（３１’）を冷却する冷却ユニット（３３）と、好適には、次に表面（３１’）から汚染物質（１７ａ）を脱着するための加熱ユニット（３３）とを有することを特徴とするＥＵＶリソグラフィ装置。
【請求項９】
請求項８に記載のＥＵＶリソグラフィ装置において、前記冷却ユニット（３３）および／または前記加熱ユニット（３３）は、表面（３１’）の温度を設定する制御器（３２）に接続されることを特徴とするＥＵＶリソグラフィ装置。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載のＥＵＶリソグラフィ装置において、前記汚染物質を蓄積するための貯蔵デバイスはガス結合物質（３１ａ、３１ｂ）であることを特徴とするＥＵＶリソグラフィ装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のＥＵＶリソグラフィ装置において、前記ガス結合物質（３１ｂ）を通して前記汚染物質を吸出すポンプ機（３６）を備えることを特徴とするＥＵＶリソグラフィ装置。
【請求項１２】
請求項８〜請求項１１のいずれか１項に記載のＥＵＶリソグラフィ装置において、前記ガス結合物質および／または前記冷却可能面（３１’）から前記汚染物質（１７ａ）を脱着するための照射機（３５）、特に電子銃（３５）またはレーザ（３７）を備えることを特徴とするＥＵＶリソグラフィ装置。
【請求項１３】
請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載のＥＵＶリソグラフィ装置において、前記貯蔵デバイス（３１、３１ａ、３１ｂ）は、前記内部空間（１５）の外部のポンプ経路（１９）内に配置されることを特徴とするＥＵＶリソグラフィ装置。
【請求項１４】
請求項１〜請求項１３のいずれか１項に記載のＥＵＶリソグラフィ装置において、前記残留ガス分析器（１８ａ、１８ｂ）は、前記貯蔵デバイス（２１）への前記汚染物質（１７）の脈動的送入のための可変注入口（２２）を有することを特徴とするＥＵＶリソグラフィ装置。
【請求項１５】
請求項１〜請求項１４のいずれか１項に記載のＥＵＶリソグラフィ装置において、前記内部空間（１５）の残留ガスの全圧は１０−５ｍｂａｒ（１０−３Ｐａ）を超え、好適には１０−４ｍｂａｒ（１０−２Ｐａ）を超えることを特徴とするＥＵＶリソグラフィ装置。
【請求項１６】
請求項１〜請求項１５のいずれか１項に記載のＥＵＶリソグラフィ装置において、前記内部空間（１５）の汚染物質（１７ａ）の分圧は１０−９ｍｂａｒ（１０−７Ｐａ）未満であり、好適には１０−１２ｍｂａｒ（１０−１０Ｐａ）未満であり、特には１０−１４ｍｂａｒ（１０−１２Ｐａ）未満であることを特徴とするＥＵＶリソグラフィ装置。
【請求項１７】
少なくとも一つの反射光学素子（５、６、８、９、１０、１４．１〜１４．６）が配置される内部空間（１５）を有する筐体（１ａ）を備えるＥＵＶリソグラフィ装置の残留ガス雰囲気の残留ガス分析により少なくとも一つの汚染物質の検出方法であって、
前記残留ガス分析を実行するために、貯蔵デバイス（２１、２１ａ；３１、３１ａ、３１ｂ）に前記汚染物質（１７ａ）を貯蔵する
ことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法において、前記汚染物質は前記貯蔵デバイス（２１、３１、３１ａ、３１ｂ）に蓄積されることを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１７または請求項１８に記載の方法において、前記汚染物質は前記貯蔵デバイス（２１ａ、３１、３１ａ、３１ｂ）の前記残留ガス雰囲気に含まれる他の物質から分離されることを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１７〜請求項１９のいずれか１項に記載の方法において、前記汚染物質（１７ａ）は最初に貯蔵デバイス（３１）の冷却面（３１’）に蓄積され、次に検出のために前記冷却面（３１’）から脱着されることを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法において、前記表面（３１’）の温度は、汚染物質を排他的に前記冷却面（３１’）から取込めるように設定されることを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項１７〜請求項２１のいずれか１項に記載の方法において、前記汚染物質（１７ａ）はガス結合物質（３１ａ、３１ｂ）に蓄積され、次に、検出のために前記ガス結合物質（３１ａ、３１ｂ）から脱着されることを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項１７〜請求項２２のいずれか１項に記載の方法において、前記汚染物質（１７ａ）を排出する少なくとも一つの構成材（１７）が前記内部空間（１５）に配置され、前記構成材の排出率は前記残留ガス分析によって決まる前記汚染物質の量から求められることを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２０〜請求項２３のいずれか１項に記載の方法において、前記汚染物質はレーザ（３７）および／または電子銃（３５）を用いた照射により前記冷却面（３１’）および／またはガス結合物質（３１ａ、３１ｂ）から脱着されることを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項１７〜請求項２４のいずれか１項に記載の方法において、前記残留ガス分析を実行するために、前記ＥＵＶリソグラフィ装置（１）の前記残留ガスの一部が前記ＥＵＶリソグラフィ装置（１）から空間的に分離される残留ガス分析器（１８ａ）の貯蔵デバイス（２１）に送込まれることを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項１７〜請求項２５のいずれか１項に記載の方法において、前記汚染物質は前記貯蔵デバイス（２１）に貯蔵される前にレーザを用いた照射により好適にイオン化されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部空間を囲む筐体と、内部空間に配置される少なくとも一つの反射光学素子と、内部空間に残留ガス雰囲気を発生させる真空生成ユニットと、残留ガス雰囲気内のおける少なくとも一つの汚染物質を検出する残留ガス分析器とを備えるＥＵＶリソグラフィ装置に関する。また、本発明は、少なくとも一つの反射光学素子が配置される内部空間を有する筐体を備えるＥＵＶリソグラフィ装置の残留ガス雰囲気の残留ガス分析により少なくとも一つの汚染物質を検出する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
約１３．５ｎｍの波長において十分に高い透過度を有する光学部材が無いので、反射素子、特にミラーが、ＥＵＶリソグラフィ装置における光学素子として通常用いられる。多層ミラーの耐用時間は汚染物質により制限されるので、投影露光装置においては、真空下、典型的には１０−９ｍｂａｒ（１０−７Ｐａ）から１０−１ｍｂａｒ（１０Ｐａ）の（全）圧下においてミラーを用いることが必要である。汚染物質は、特に気相である重質炭化水素であって、極紫外線の照射により硬質炭としてミラー表面に堆積し、それによってミラーの反射性が減じる。
【０００３】
ＥＵＶリソグラフィ装置による露光処理を開始可能な時点を限定するために、光学素子が配置されるＥＵＶリソグラフィ装置の内部空間の汚染物質の残留量は出来るだけ正確に、またリアルタイムで測定されるべきである。この時点において、内部空間における汚染物質の比率は所定の限界値以下であるべきである。気相からの汚染物質のミラーの表面における堆積量をできるだけ小さくするために、過度に大きな残留物の発生時に、例えばパージガスを強烈に送り込むなどの適切な対処を必要に応じて開始するために、露光処理中も汚染物質の残留量が監視可能であることは言うまでも無い。
【０００４】
気相における汚染または汚染物質を検出するために、４０−２００原子質量単位のガス状物質に対してＥＵＶリソグラフィ装置の残留ガスの質量スペクトルの記録に四極子質量分析計を用いることが知られている（特許文献１参照）。しかし、そこで示される残留ガススペクトルのイオン電流は正規化されないため、極端に低分圧（＜１０−１４ｍｂａｒ（１０−１２Ｐａ））な個々の汚染物質またはその汚染物質の個々のイオンが上述の質量分析計を用いて検出することが出来ない。
【０００５】
本願出願人の名義の特許文献２において、内部空間への内部ガスの一定の流入漏洩を発生させる校正漏洩を用いて、ＥＵＶリソグラフィ装置における残留ガス分析器の校正を行うことを開示している（特許文献２参照）。校正漏洩の漏洩率に関連して、残留ガス分析器が校正され得、その機能が検査され得る。正確な校正のために、不活性ガスは検出されるべき汚染物質の質量電荷比に近い質量電荷比を有すれば好都合である。特に、質量電荷比が極端に異なる複数の汚染物質を検出することが意図されている場合には、校正のために複数の異なる不活性ガスを用いることが必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７２１２２７３号明細書
【特許文献２】国際公開第２００８／０３４５８２号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
微少量の汚染物質であっても、特に、高い残留ガス圧に含まれた状態における少量の汚染物質であっても検出可能な少なくとも一つの汚染物質を検出するＥＵＶリソグラフィ装置および方法を提供することが、本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、残留ガス分析器が汚染物質を格納する貯蔵デバイスを有し、導入部において述べた種類のＥＵＶリソグラフィ装置によって達成される。従来技術として知られ、イオン化した汚染物質が四極子質量分析計の電磁場に格納されること無く、瞬間的にのみ電磁場を通過する残留ガス分析器とは対照的に、貯蔵デバイスを設けることにより、より長期間汚染物質を測定に用いることが出来るので、残留ガス分析器の検出感度を増加させることが可能である。この場合、残留ガス分析器または貯蔵室はＥＵＶリソグラフィ装置の筐体内に設けられることが可能であり、または筐体の縁部に取り付けられることも可能である。
【０００９】
ある好適な実施形態において、貯蔵デバイスは汚染物質を蓄積するように設計される。貯蔵期間中の蓄積により、さらなる汚染物質または残留ガスに対して検査されるべき汚染物質のＳ／Ｎ比、雑音特性および／または残留ガス分析器に用いられる検出器の検出閾値を増加させることが可能である。
【００１０】
また、他の好適な実施形態では、貯蔵デバイスは残留ガス雰囲気下に包含される他の物質から汚染物質を分離するように設計される。蓄積に加え、または蓄積の代替として、貯蔵期間中に汚染物質を準備することが可能である。すなわち、汚染物質を残留ガス雰囲気下の他の物質から分離し、必ずしも蓄積を必要とすることなく検出可能である。
【００１１】
好適には、残留ガス分析器は、汚染物質をイオン化させる、特に電子銃やレーザなどのイオン化デバイスと貯蔵デバイスとしてのイオントラップとを有する。汚染物質の検出のために、イオントラップ内で質量分析は実行され得る。イオントラップ質量分析器は特に極端な低濃度の汚染物質の検出に対しても特に適している。加熱素子がイオン化デバイスとして一般的に用いられるが、例えば電子銃やレーザーシステムを用いた方法による衝突電離によりイオンを生成させることも可能である。イオン化デバイスはイオントラップ内に配置することができ、または別構造のユニットとして実施することができる。イオントラップ質量分析器は一般的に不連続で運転される。すなわち、イオン数の分析は所定の蓄積時間の後に実行し得る。イオントラップ質量分析器は、さらにイオン励起と質量選択との多数の繰返しを、さらなる機構を必要とすることなく、可能足らしめる。特に、イオントラップにおいては、適当であるならば、汚染物質の蓄積と残留ガス雰囲気内に存在するさらなる物質からの汚染物質の分離とをも遂行可能である。
【００１２】
一つ有益な発展において、イオントラップは汚染物質を検出するように設計される。（交流）電場および／または磁場を生成するために設けられるイオントラップの電極は、同時に、イオントラップ中に存在するイオンによる交流電場および／または交流磁場の変更を測定することにより特定の質量数であるイオンの検出にも役立てられる。
【００１３】
特に好適な実施形態では、残留ガス分析器は残留ガス雰囲気内の汚染物質を他の物質から分離する質量フィルタを有する。質量フィルタは質量分離のための通常の四極子フィルタとすることができるが、異なる質量数であるイオンの（空間）分離のためのイオントラップを代替として用いることも可能である。
【００１４】
イオントラップは、フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴（ＦＴ−ＩＣＲ）トラップ、ぺニングトラップ、ポールトラップ、四極子イオントラップ、リニアトラップ、オービットラップ（Ｏｒｂｉｔｒａｐ）、電子ビームイオントラップ（ＥＢＩＴ）、およびＲＦバンチャーによって構成される群から好適に選択される。ＦＴ−ＩＣＲトラップは、イオンが交流電場と静磁場とに注入されるペニングトラップの改良形を構成する。ＦＴ−ＩＣＲトラップにおいて、質量分析はサイクロトロン共鳴励起を用いて実行される。改良において、ペニングトラップは付加的な緩衝ガスを用いて操作され、電気双極子場によるマグネトロン励起と電気四極子場によるサイクロトロン励起との組合わせた緩衝ガスを用いてイオンの空間分離による質量選択を引起すことが可能であり、ぺニングトラップは他の物質から汚染物質を分離するのに用いることも可能である。この種類のトラップにおける緩衝ガスは一般的に封入したイオンにおいて運動減衰効果および“冷却”効果を有しているので、この種類のトラップは“クーラートラップ”とも呼ばれる。リニアトラップは、イオントラップの貯蔵能力を増やすために３次元四極子場で無く付加的エッジ場を用いた２次元四極子場においてイオンが捕らえられる四極子トラップまたはポールトラップの改良形である。いわゆるオービトラップは中央にスピンドル形状の電極を有し、電気的引力によりイオンを周回軌道上に保持し、イオンの分散注入は中央電極の軸に沿った振動を引起こし、ＦＴ−ＩＣＲと同様の方法で検出され得る信号を検出板に生成する。ＥＢＩＴ（電子ビームイオントラップ）はイオン銃による衝突電離によってイオンが生成されるイオントラップであり、このような方法で生成されたイオンは電子銃により引付けられ、後者により捕捉される。イオンはＲＦ（無線周波数）バンチャー、例えばいわゆるＲＦＱ（四極子）バンチャー（Ｎｅｕｍａｙｒ、Ｊｕｒｅｇｏｎ  Ｂｅｎｎｏ  （２００４）  ミュンヘンＬＭＵ物理学部  学術論文  “ＳＨＩＰＴＲＡＰのための緩衝ガス室と抽出ＲＦＱ”参照）にも貯蔵され得る。言うまでも無く、上述の種類のトラップに加えて、残留ガス分析のためのほかの種類のイオントラップを用いることも可能である。
【００１５】
さらに好適な実施形態において、貯蔵デバイスは汚染物質を凍結または凝縮させるために表面を冷却する冷却ユニットを有し、好適には、続けて表面から汚染物質を脱着するために加熱ユニットを有する。このような方法で汚染物質の熱蓄積が行われ、蒸発または分解された種（分子片）の方法の温度制御下脱着分光法とともに加熱ユニットを用いて汚染物質の急速な解凍または蒸発によって検出が行われる。この場合、冷却指を解凍することによって、対象方法によって凍結または凝縮された、例えばガス種は急速に脱着され、検出されるべき汚染物質に関して残留ガスの標準的な密度においてＥＵＶリソグラフィ装置が操作されている間に満ち広がる分圧より高い次数の分圧を発生する。冷却指の解凍に加えて、検出のために凝縮または凍結された汚染物質を気相に相転移させるために電子銃（Ｅ―Ｇｕｎ）またはレーザを用いて後者に高エネルギー粒子を照射することも可能である。
【００１６】
さらに有益な実施形態においては、冷却ユニットおよび／または加熱ユニットは表面温度を設定する制御器に接続される。制御器は冷却指上に形成される面の温度を例えば、背景ガスでなく重質炭化水素などの汚染物質が凍結する温度に設定することが出来る。背景ガスが凍結または凝縮する温度は用いられる背景ガスの凝縮点に依存し、ヘリウムの場合には約４．２Ｋであり、水素の場合には約２０．３Ｋであり、クリプトンの場合には約１２０Ｋである。上述の温度値を選択することにより、背景ガス中において減失することなく汚染物質の選択的な蓄積を果たすことが可能である。水などのように、例えば非加熱状態のＥＵＶリソグラフィ装置内に存在し得る物質による問題を避けるために、制御または調節が、相応して解凍曲線を調整し且つ関連的に知られた例えば水の脱着温度において長い待機に用いられ得る。
【００１７】
さらに好適な実施形態においては、汚染物質を蓄積するための貯蔵デバイスはガス結合物質である。ガス結合物質は、汚染物質を不活発に吸収する吸収剤またはフィルタである。上述と同様の方法で、汚染物質または分解物すなわち検出されるべき汚染物質の分子片は、強いガス放出と分析されるように、（熱的または照射による）刺激された脱着によりガス結合物質から放出される。ガス結合物質は、例えば高温（分離された（真空）領域）下で、循環的に再生される。言うまでも無く、脱着の代わりに、適当であるならば、汚染物質の検出のためにガス結合物質または冷却表面の直接の表面物理的分析が可能である。さらに言うまでも無く、ガス結合物質は、蓄積を促進するために冷却されてもよい。
【００１８】
ＥＵＶリソグラフィ装置は好適にはガス結合物質中の汚染物質を吸出するためのポンプ機を有する。この場合、フィルタとしてのガス結合物質を介して残留ガスを伝導することにより活発な蓄積が遂行され、ガス結合物質は好適に大きな表面積を有し特に多孔質である。これらの要求を満たす物質の種類は、例えばゼオライトである。
【００１９】
特に有益な実施形態において、ＥＵＶリソグラフィ装置は、汚染物質をガス結合物質および／または冷却性表面から脱着するための照射デバイス、特に電子銃またはレーザを備える。特に、適切な照射デバイスは、汚染物質を非熱的または適当であるならば熱的脱着によってガス結合物質および／または冷却性表面から除去する方法を用いる光源または電子源を含む。脱着の方法に関わらず、蓄積のおかげで、例えば通常の四極子分析計を用いた通常の残留ガス分析によって後の汚染物質の検出が遂行可能である。
【００２０】
特に好適には、貯蔵デバイスは内部空間の外側にあるポンプ経路内に配置される。ポンプ経路は筐体または内部空間を空にし、またはパージガスを流すための排出経路としての役割を果たすことが可能である。しかし、ポンプ経路は、ＥＵＶリソグラフィ装置の残留ガスが通過する洗浄ループを通過するポンプ循環路の一部でもあり得る。
【００２１】
特に好適には、残留ガス分析器は残留ガスを貯蔵デバイスに脈動的に導入する可変の注入口を有する。この場合、連続する脈動の中の汚染物質を検出可能とするために、および／または事前に決定可能な時間間隔における汚染物質の蓄積または脱着を可能とするために、可変注入口は制御信号に応じて開閉する注入口を意味すると理解される。
【００２２】
ある実施形態において、内部空間における残留ガスの全圧は１０−５ｍｂａｒ（１０−３Ｐａ）より大きく、特に１０−４ｍｂａｒ（１０−２Ｐａ）より大きい。ＥＵＶリソグラフィ装置は、例えば希ガスや水素などの背景ガスによって生じる比較的高い残留ガス圧で一般的に運転される。そのような背圧においては、更なる少量の残留ガスを検出しようとすると、通常の残留ガス分析器では失敗に終わる。貯蔵デバイスを用いれば、全圧が高くても、低分圧の汚染物質でさえ検出可能である。
【００２３】
さらなる実施形態では、内部空間における汚染物質の分圧は１０−９ｍｂａｒ（１０−７Ｐａ）未満で、好適には１０−１２ｍｂａｒ（１０−１０Ｐａ）未満で、特に１０−１４ｍｂａｒ（１０−１２Ｐａ）未満である。内部空間における真空の高残留ガス圧におけるそのような低分圧（数百粒子／ｃｍ２）の汚染物質の検出は、上述のような方法により遂行され得る。
【００２４】
発明の更なる態様は、残留ガス分析を行うために汚染物質を貯蔵デバイスに貯蔵する導入部で言及した種類の方法により現実化される。前記において説明したように、汚染物質は貯蔵デバイスに蓄積および／または用意される、すなわち、残留ガス雰囲気に含まれる他の物質から分離可能な方法で、貯蔵される。
【００２５】
有益な変形例では、汚染物質は最初に貯蔵デバイスの冷却表面上に蓄積され、次に検出のために冷却表面から脱着され、そこでは汚染物質のみが表面から取込まれるように好適に表面温度が設定される。単一または複数の検出すべき汚染物質、例えば質量数の高い（＞４４原子質量単位）炭化水素を冷却表面から出来るだけ取込み可能なように、冷却表面の温度は理想的に選択される一方、汚染を形成せず、一般的に極めて高い分圧の残留ガスの部分は冷却表面上に凍結されない。
【００２６】
好適な変形例では、汚染物質はガス結合物質に蓄積され、次に検出のためにガス結合物質から脱着される。この場合でも、ガス結合物質自体またはこの物質の特性、例えば温度は、検出されるべき汚染物質が他の物質より遥かに多く取込めるように選択される。
【００２７】
ある有益な変形例では、汚染物質は、レーザおよび／または電子銃の照射により冷却表面および／またはガス結合物質から脱着される。特に、汚染物質が非加熱脱着によるガス結合物質および／または冷却表面から除去できる方法を用いた光源または電子源が照射に適している。
【００２８】
また、有益な変形例では、汚染物質を排出する少なくとも一つの構成材が内部空間に配置され、構成材からの排出率は残留ガス分析器により決まる汚染物質の量によって定められる。例えば、半田結合部や粘着結合部のように特定の物質で構成される構成材は汚染物質を排出する場合があり、汚染物質は一般的にはこれらの物質に明白に振分けられる。汚染物質の量を決めることにより、理想的物質により構成される単一または複数の構成材の排出率を決めることが可能である。この場合、ＥＵＶ照射が内部空間に無く、特にＥＵＶ光源が起動される前または露光動作が開始される前であるＥＵＶリソグラフィ装置の休止中に、汚染物質の検出が好適に遂行される。残留ガス成分も、汚染物質の変質（分解）の結果、ＥＵＶ照射の影響下において変化する。
【００２９】
特に有益な変形例では、残留ガス分析を実行するために、ＥＵＶリソグラフィ装置の残留ガスの一部は、ＥＵＶリソグラフィ装置から空間的に分離される残留ガス分析器の貯蔵デバイスに送込まれる。この場合、ＥＵＶリソグラフィ装置から空間的に分離した残留ガス分析器はホースのようなガス気密性の結合を介してＥＵＶリソグラフィ装置に結合される必要は必ずしも無く、最初に内部空間からの残留ガスはＥＵＶリソグラフィ装置から分離可能な小室に即座に貯蔵され、次に、残留ガスを有する小室がＥＵＶリソグラフィ装置から分離され、残留ガス分析器に供給される。このように、残留ガス分析は、所望のどんな時期においても、特にＥＵＶリソグラフィ装置の運転の休止中（いわゆるオフライン）においても遂行可能である。
【００３０】
ある有益な変形例において、汚染物質は貯蔵デバイスに貯蔵される前にレーザを照射することにより好適にイオン化される。汚染物質をイオントラップに貯蔵するつもりであれば、イオン化は必要であり、レーザまたは適当であるならば電子銃による汚染物質のイオン化は、この場合イオン化のための加熱線を不要にするので、好都合である。
【００３１】
発明の更なる特徴および長所は、発明の本質的な詳細を示す図に関して発明の代表的な実施形態の後述の記載、および特許請求の範囲から明らかである。個々の特徴はそれ自身個々に、または発明の変形例における望ましい複数の組合わせによって実現化される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】２つの残留ガス分析器を有するＥＵＶリソグラフィ装置の一実施形態の概要図である。
【図２】残留ガス分析器の貯蔵デバイスとして示されるＦＴ−ＩＣＲトラップの概要図である。
【図３】質量選択緩衝ガスの冷却方法を実行する貯蔵デバイスとして示されるぺニングトラップの概要図である。
【図４ａ】冷却指を有する貯蔵デバイスの概要図である。
【図４ｂ】汚染物質の吸着およびその後の脱着のためのガス結合物質を有する貯蔵デバイスの概要図である。
【図４ｃ】汚染物質の吸着およびその後の脱着のためのガス結合物質を有する貯蔵デバイスの概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
代表的な実施形態は概要図に表示され、また以下の記述により説明される。
図１は、真空生成ユニット１ｂに割当てられる筐体１ａを有するＥＵＶリソグラフィ装置１の概要図である。筐体１ａは、そこに配置される構成部位の光学的機能に従って、３つの筐体部（図１に図示せず）に細分化され、正確には第１に、例えばプラズマ光源（図示せず）および発光した照明を集光するためのＥＵＶ集光ミラー２ａを備える光生成ユニット２を有する第１の筐体部に細分化される。
【００３４】
ここに隣接する第２の筐体部には照明系３が配置され、照明系３は、光線の進路に従って、フィールドラスタ素子５を有するミラーと瞳ラスタ素子６とを光混合器として有する。望遠対物レンズ７の役割を務める３枚のミラーの下流群は、通常入射の下で作動される第１、第２のミラー８、９と、微小角入射となるように光が衝突する第３のミラー１０とを備える。照明系３は対物面１１上に出来るだけ同質な画像場を生成し、対物面１１には縮小した方法で像が描かれる構成（図示せず）を有するレチクル１２が配置される。
【００３５】
対物面１１におけるレチクル１２上に配置される構成は、第３の筐体部に配置される下流投影系４によって像面１３上に映出され、像面１３には感光層（図示せず）を有するウェハーが位置付けられる。投影系４は、画像を縮小するために反射光学素子として６枚のミラー１４．１〜１４．６を有する。
【００３６】
ＥＵＶリソグラフィ装置の運転中、真空生成ユニット１ｂは筐体１ａ内に、通常で１０−５ｍｂａｒ（１０−３Ｐａ）より大きな全圧で約１０−１２ｍｂａｒ（１０−１０Ｐａ）以下の重質炭化水素（＞約４０質量単位）の炭化水素分圧の真空状態を発生させる。重質炭化水素は光学素子２ａ、５、６、８〜１０、１４．１〜１４．６の光学面上に固体として堆積し、以下汚染物質と表記する。言うまでも無く、重質炭化水素に加えて、更なる汚染ガスも筐体１ａの内部空間１５に発生し得、汚染ガスも同様に後述する方法によって検出され得る。
【００３７】
汚染物質は、筐体１ａの内部空間１５内で光線経路１６外または内であってＥＵＶ照射が例えば像面のウェハーに衝突する位置に配置される構成材からガスとして通常は解き放たれる。筐体２の壁の一部に取付けられ且つ汚染物質１７ａとして重質炭化水素を放出する構成材１７（例として、半田結合部）は図１において例として示される。筐体１ｂ内に汚染物質１７ａを排出する構成材の取付けは、ＥＵＶリソグラフィ装置に用いられる多くの物質が過熱され得ないので、完全には防止できない。
【００３８】
内部空間１５の残留ガス雰囲気内の構成材１７によって産出される汚染物質１７ａ全体または汚染物質毎の比率を決定するために、第１の残留ガス分析器１８ａが筐体１ａに取付けられ、第２の残留ガス分析器１８ｂが内部空間１５の外部のポンプ経路１９に配置される。言うまでも無く、ＥＵＶリソグラフィ装置に単一の残留ガス分析器１８ａ、１８ｂを設けるだけでも一般的には十分であるが、必要に応じて異なる種類の汚染物をよりよく検出可能とするために異なる種類の２つの残留ガス分析器１８ａ、１８ｂを設けられ得る。
【００３９】
第１の残留ガス分析器１８ａは以下により詳細に記載される。第１の残留ガス分析器１８ａは、汚染物質１７ａをイオン化するためのグローワイヤ（フィラメント）の形であるイオン化デバイス２０、汚染物質１７ａを貯蔵するためのイオントラップの形である貯蔵デバイス２１、および貯蔵デバイス２１にイオンを送込む送入器２２を有する。イオン化デバイス２０は、内部空間１５内の圧力においてイオンを発生させるのに必要な電流を用いて発光し、例えば脈動的に運転される。言うまでも無く、代替物として又は付加的に、イオン化デバイス２０は集光レーザビームを用いてイオンを生成するレーザ、特にパルスレーザも有し得る。
【００４０】
送入器２２はイオン化デバイス２０に直接隣接するように配置され、グローワイヤで生成されたイオンが脈動的に貯蔵デバイス２１に送入されるために、イオン光学ユニット（図示せず）とともに真空チューブ２２ａを有する。送入器は内部空間側に第１の可変仕切り２２ｂを有し、第１の可変仕切り２２ｂにより、例えば露光処理中のように内部空間１５が０．５〜２ｍｂａｒ（５０〜２００Ｐａ）の高圧下であっても残留ガス分析の実行が保証される。仕切り２２ｂおよび必要に応じて更に横断面および／または差動ポンプ段は、残留ガス分析に用いられる通常の残留ガス分析器を使用可能にするために、貯蔵デバイス２１側を約１０−５ｍｂａｒ（１０−３Ｐａ）に残留ガス圧を減圧することを保証する。貯蔵デバイス内の粒子の流動を維持するために、貯蔵デバイス２１の圧力も、この理由のために内部空間１５の圧力より著しく低くあるべきである。第２の仕切り２２ｃは真空チューブ２２ａの貯蔵デバイス２１側の出口に配置され、貯蔵デバイスにイオンが蓄積される場合に第２の仕切りは開かれる。したがって、送入器２２は、幾分脈動的な時間外においてイオンを貯蔵デバイス２１に蓄積可能にし、それによって、図２を用いて以下に詳細に説明されるように、残留ガス分析中に測定感度を著しく増加させることが可能である。
【００４１】
図２は貯蔵デバイス２１内の測定原理を示しており、貯蔵デバイス２１はＦＴ−ＩＣＲの小室として実施され、貯蔵デバイス２１内においてイオンはＸＹＺ座標系のＺ方向に沿って流れる均質な磁場Ｂに閉込められ、貯蔵デバイス２１は質量依存循環周波数で循環路をＺ方向に向かってイオンをＦＴ−ＩＣＲトラップに注入させる。ＦＴ−ＩＣＲトラップは更に６つの電極２４を有し、磁場Ｂに垂直に交流電場が印加され、このようにしてサイクロトロン共鳴が生成される。照射される交流場の周波数とサイクロトロンの角周波数が対応する場合には、共鳴状態が発生し、関連するイオンのサイクロトロン半径は増加し、結果として交流場からエネルギーが取込まれる。これらの変化によりＦＴ−ＩＣＲトラップ２１の電極に測定可能な信号が発生し、増幅器２５を介してＦＦＴ（“高速フーリエ変換”）分光計２６に送信される電流Ｉが発生する。分光計２６に受信された時間依存電流Ｉは、周波数ｆに依存する質量スペクトルを得るためにフーリエ変換され、得られた質量スペクトルが図２の右下に図示される。
【００４２】
図３を用いて以下に説明するように、ＦＴ−ＩＣＲ小室２１内のイオンの蓄積による汚染物質の検出の代替として、汚染物質のイオンを直接、すなわちイオントラップの形態である貯蔵室２１ａ内に蓄積することなく、検出することも可能である。図３は、Ｃｅｒｎ（ｈｔｔｐ：／／ｉｓｏｌｔｒａｐ．ｗｅｂ．ｃｅｒｎ．ｃｈ／ｉｓｏｌｔｒａｐ／）において実験的に設けられた“ＩＳＯＬＴＲＡＰ”に用いられるように、ペニング種の冷却トラップの形であるイオントラップ２１を示す。そこでは超伝導磁石（図示せず）を用いて、一時的に一定の磁場が生成される。イオントラップ２１ａの対称軸に沿って電場が形成され、図３の右側に示されるＺ方向に沿っており且つ外側と内側との電位井戸を有する電位分布が形成されるように配置された複数の個々の電極２８と中央環状電極２７とによって、一定な電場が生成される。例えば、参照により本願に援用される、Ｄｒ．Ａｌｘａｎｄｅｒ  Ｋｏｈｌによる学術論文“Ｄｉｒｅｋｔｅ  Ｍａｓｓｅｎｂｅｓｔｉｍｍｕｎｇ  ｉｎ  ｄｅｒ  Ｂｌｅｉｇｅｇｅｎｄ  ｕｎｄ  Ｕｎｔｅｒｓｕｃｈｕｎｇ  ｅｉｎｅｓ  Ｓｔａｒｋｅｆｆｅｋｔｓ  ｉｎ  ｄｅｒ  Ｐｅｎｎｉｎｇｆａｌｌｅ”（先頭近辺における直接質量決定とペニングトラップにおけるＳｔａｒｋ効果試験）Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ大学、１９９９年、により包括的に記載され、例えばヘリウムなどの冷却ガスをイオントラップ２１ａに導入する、いわゆる質量選択緩衝ガス冷却方法を用いて、電気双極子場を用いたマグネトロン励起と電気四極子場を用いたサイクロトロン励起とを組合わせることにより、ＥＵＶリソグラフィ装置１の内部空間１５において高残留圧であっても、異なる質量電荷比を有するイオンの空間分離を遂行し得る。それゆえ、貯蔵室２１ａは、残留ガス雰囲気における他の物質からの汚染物質の空間的分離のための質量フィルタの役割を果たす。
【００４３】
言うまでも無く、イオントラップ２１、２１ａを用いる場合には、イオンは加熱素子によって必ずしも生成される必要なく、例えば、電子源を用いた衝突電離によりイオン化は遂行され得る。上述のイオントラップ２１、２１ａに加えて、ペニングトラップ、四極子イオントラップ、ポールトラップ、リニアトラップ、オービットラップ、電子ビームイオントラップ（ＥＢＩＴ）、または汚染物質の検出のための他の種類のイオントラップを用いることも可能である。さらに、所定の質量電荷比を有するイオンのみをトラップに入れるために、必要に応じて、イオントラップ２１、２１ａの上流に四極子質量フィルタなどの質量フィルタが配置されてもよい。
【００４４】
図４ａ〜図４ｃは、図１においてポンプ経路１９に配置される残留ガス分析器１８ｂの実施形態の一例を示し、実施形態では汚染物質はイオン化されず、蓄積のために吸着され、後の脱着時に比較的多量の汚染物質が検出のために利用可能である。
【００４５】
図４ａにおいて、可変弁（図示せず）を用いてポンプ経路１９から分離可能な小室３０は残留ガス分析器に配置され、冷却指３１が貯蔵デバイスとして小室内に取付けられる。冷却指３１は、少なくとも一つの汚染物質を冷却指の表面で凍結し蓄積され得るように冷却指３１の表面３１’の温度を設定するために結合冷却／加熱素子３３を駆動する制御器３２に接続される。この場合、冷却指３１の温度は、通常はヘリウムまた必要に応じて水素などの光学素子を汚染しない背景ガスを凝縮させずに、汚染物質、特に４４を超える質量数である炭化水素のみを表面３１’上に凝縮させる温度に設定され得る。この目的のために、冷却指３１の温度は各背景ガスの凝縮点、即ちヘリウムの場合には約４．２Ｋで、水素の場合には約２０．３Ｋを超える温度のままにする事が必要である。
【００４６】
汚染物質の蓄積の終了後、小室３０とポンプ経路１９との間の弁が閉じられ、小室内において、冷却指３１は温度調整により解凍または加熱され、汚染物質が表面３１’から脱着され得、適当であるならば冷却指に蓄積した更なる物質とともに蓄積した汚染物質を検出する通常の質量分析計３４に、汚染物質が送入される。さらに、または結合冷却／加熱素子を用いた冷却指３１の加熱の代替として、特に脈動的に運転され得るレーザ３７からの集光した発光に表面を曝すことによって表面３１’から汚染物質を脱着させることが可能である。
【００４７】
図４ｂに示すように、この代替として、小室３０における蓄積は、貯蔵デバイスまたは吸収器としてのゼオライトなどのガス結合物質３１ａ上においても遂行され得る。ガス結合物質３１ａからの汚染物質の脱着のために、ガス結合物質は電子銃３５（および／またはレーザ（図示せず））を用いて照射される。十分な蓄積期間の経過後すぐに、制御器３２を用いて電子銃３５は活性化される。質量分析計３４内で脱着した汚染物質を検出するために、上述の方法により小室３０はポンプ経路１９から分離される。
【００４８】
図４ｂにおいて、ガス結合物質３１ａ上で受動的に蓄積が発生している間、ガス結合物質を介してポンプ機３６を用いて残留ガスを吸出すことにより、汚染物質の活発な蓄積も遂行され得（図４ｃ参照）、ガス結合物質は濾過が可能なほど十分に多孔質なのでフィルタとしての役割を果たし且つゼオライトによって構成され得る。同様にポンプ機３６もガス結合物質から汚染物質を解放するために用いられ、ポンプ機は反対方向に駆動され、高い脱着能力を有し、汚染物質は小室３０に吸込まれ、小室３０において図４ａ、４ｂを用いて説明したような方法で汚染物質が検出される。
【００４９】
言うまでも無く、汚染物質の取込みおよび次の脱着のために図４ａ〜図４ｃに示したものを組合わせることも可能である。特に、吸着／脱着は、ガス結合物質３１ａ、３１ｂの冷却／加熱によって支持される。さらに、ガス結合物質３１ａ、３１ｂまたは冷却指３１の直接的な定量的表面分析が、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）または飛行時間型二次イオン質量分析法（ＴＯＦ−ＳＩＭＳ）を用いて実行される場合に、適当であるならば脱着は完全に省かれ得る。
【００５０】
残留ガス分析器１８ａ、１８ｂは、汚染物質、特に重質炭化水素の分圧が仕様の範囲、即ち通常のＥＵＶリソグラフィ装置１においてρ（ＣｘＨｙ）が１０−１０ｍｂａｒ（１０−８Ｐａ）未満であるか否かを確認するためにも使用可能である。この結果、スイッチオン処理、すなわち筐体２の内部空間１５に真空状態を作る間、およびＥＵＶ光生成ユニット１ｂの露光処理が実際にスイッチオンされる前に、汚染物の量に依存して１〜１００秒の間、通常は３０〜６０秒の間で可能な最短の時間間隔で、内部空間１５の残留ガスの分析が遂行され得る。光生成ユニット２は、汚染物が選択された仕様、すなわち閾値未満の範囲に入るとすぐに、活性化される。
【００５１】
残留ガス分析器１８ａ、１８ｂにおける残留ガス分析の結果、内部空間１５における汚染物質１７ａの量または分圧を推定可能である。汚染物質の量から、対応する汚染物質を排出する部材を有する構成材１７のガス化率について論述可能であり、そのような能力で遂行する残留ガス分析は露光動作が進行していないときに一般的に実行される。
【００５２】
言うまでも無く、残留ガス分析器１８ａは必ずしもＥＵＶリソグラフィ装置に取付けられる必要が無く、適当であるならば装置から空間的に分離して配置され、適当であるならば加熱される内部空間１５に例えば管を介して接続されてもよい。さらには、残留ガス分析器はＥＵＶリソグラフィ装置に接続される必要が無い、何故ならば、ＥＵＶリソグラフィ装置の内部空間の残留ガスの試料は、残留ガスのオフライン分析を可能足らしめるために残留ガス分析器に輸送されるガス気密容器に、導入可能だからである。
【００５３】
さらに言うまでもなく、汚染物質の蓄積のための貯蔵デバイス３１、３１ａ、３１ｂに用いられる物質は、吸着剤として大きな表面積を有し、または除去剤として用いられ得る物質である。これらの物質は、ＩＳＯ３５２９／ＩＩに応じて吸着ポンプまたは除去ポンプのためにも用いられ得る、と知られた物質である。それゆえ、上述のゼオライトとは別に、タンタル、ニオブ、チタン、ジルコニウム、およびトリウムのような金属でも、特にジルコニウム合金のような合金が貯蔵デバイス３１、３１ａ、３１ｂに好適な物質である。
【００５４】
要約すると、上述の方法では、スイッチオン段階中および投影露光装置の露光運転中すなわち、０．５ｍｂａｒ（５０Ｐａ）以上の高い背圧であっても、検出および内部空間１５の汚染物質の量の決定のための残留ガス分析を実行可能であり、特に１０−１４ｍｂａｒ（１０−１２Ｐａ）以下の低分圧の汚染物質でさえ検出可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【国際調査報告】
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