專利名稱：曝光裝置的控制方法、使用該方法的曝光方法及裝置、以及元件制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)將掩膜的圖案像形成在基板上的曝光裝置的控制方法、 使用該方法的曝光方法及裝置、以及使用利用紫外線及極端紫外線進(jìn)行曝 光的曝光裝置的元件制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，伴隨半導(dǎo)體集成電路的微細(xì)化，為提高光的折射限度所達(dá)成 的光學(xué)系統(tǒng)的分辨率，而開發(fā)有使用紫外線的曝光技術(shù)。此外，也持續(xù)開
發(fā)有取代紫外線而使用比該紫外線波長(zhǎng)短(例如11 ~ 14nm)的極端紫外線的 曝光技術(shù)(參照日本專利特開2003-14893號(hào)公報(bào))。

發(fā)明內(nèi)容
于上述曝光裝置中，在紫外線及極端紫外線下使用照明及投影用光學(xué) 系統(tǒng)時(shí)，即使將該光學(xué)系統(tǒng)所處的環(huán)境作成惰性氣體環(huán)境氣氛或真空，也 無法自構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)元件周圍將氧、水分、有機(jī)物等完全排除。另 一方面，紫外線及極端紫外線具有較大的能量。此時(shí)，由于氧及水分與光 學(xué)元件表面的物質(zhì)是由紫外線及極端紫外線所照射，故會(huì)引起氧化反應(yīng)。 又，由于有機(jī)物與光學(xué)元件表面的物質(zhì)是由紫外線及極端紫外線所照射， 故會(huì)引起光化學(xué)氣相沉積(光CVD)，于光學(xué)元件表面產(chǎn)生碳膜。由于這些 現(xiàn)象，光學(xué)元件的透過特性及反射特性會(huì)惡化，光學(xué)系統(tǒng)的壽命縮短，此 為問題所在。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能長(zhǎng)期間良好地維持光學(xué)元件的特
性的曝光裝置的控制方法。
又，本發(fā)明的目的在于提供一種使用能長(zhǎng)期間良好地維持光學(xué)元件的 特性的上述控制方法的曝光方法及曝光裝置、以及使用該曝光裝置的元件 制造方法。
為解決上述課題，本發(fā)明的曝光裝置的控制方法具備監(jiān)測(cè)步驟，用
以監(jiān)測(cè)反映曝光裝置的光學(xué)系統(tǒng)的惡化要因及征兆中至少 一 方的觀察要
素；以及導(dǎo)入步驟，是依據(jù)該觀察要素的監(jiān)測(cè)結(jié)果，將包含還原性氣體、 氧化性氣體、及氟化氣體中至少一種的惡化抑制氣體導(dǎo)入該容器中。
上述控制方法中，由于依據(jù)觀察要素的監(jiān)測(cè)結(jié)果，將包含還原性氣體、 氧化性氣體、及氟化氣體中至少一種的惡化抑制氣體導(dǎo)入前述容器中，因 此能將因氧等惡化要因氣體的存在導(dǎo)致的光學(xué)元件表面的氧化、碳膜成長(zhǎng) 等影響，藉由惡化抑制氣體適當(dāng)?shù)咒N。因此，能長(zhǎng)期間良好地維持光學(xué)元 件或曝光裝置用的光學(xué)系統(tǒng)的特性。
將上述曝光裝置的控制方法具體化的第1形態(tài)具備監(jiān)測(cè)步驟，用以 監(jiān)測(cè)在收容曝光裝置的光學(xué)系統(tǒng)的容器中包含氧、水及有機(jī)物中至少一種 的惡化要因氣體的分壓；以及導(dǎo)入步驟，是依據(jù)惡化要因氣體的監(jiān)測(cè)結(jié)果， 將惡化抑制氣體導(dǎo)入容器中，以使包含還原性氣體、氧化性氣體、及氟化 氣體中至少 一種的惡化抑制氣體的分壓，相對(duì)于容器中的惡化要因氣體的 分壓成為既定范圍的比率。
上述控制方法中，由于依據(jù)惡化要因氣體的監(jiān)測(cè)結(jié)果，將惡化抑制氣 體導(dǎo)入容器中，以使惡化抑制氣體的分壓，相對(duì)于容器中的惡化要因氣體 的分壓成為既定范圍的比率，因此藉由惡化抑制氣體能將惡化要因氣體所 導(dǎo)致的光學(xué)元件表面的氧化及碳膜成長(zhǎng)的效果適當(dāng)?shù)咒N。此時(shí)，藉由將惡 化要因氣體與惡化抑制氣體的分壓比設(shè)為既定范圍，能限制惡化抑制氣體 的作用變得過剩時(shí)反而對(duì)光學(xué)元件造成損傷的可能性。因此，能長(zhǎng)期間良 好地維持光學(xué)元件或爆光裝置用的光學(xué)系統(tǒng)的特性。
本發(fā)明的具體形態(tài)中，于上述控制方法中，惡化要因氣體是包含氧及 水中至少 一種的氧化惡化性氣體，惡化抑制氣體是包含還原性氣體及氟化 氣體中至少一種的氧化阻止氣體。此時(shí)，例如在能量較高的光線存在的情
形，能防止光學(xué)元件因氧化反應(yīng)而自表面受到侵蝕，或者能防止在光學(xué)元 件表面形成成為特性惡化原因的氧化膜，能長(zhǎng)期間良好地維持光學(xué)元件的 透過特性及反射特性。
本發(fā)明另 一形態(tài)中，作為惡化抑制氣體的氧化阻止氣體的既定范圍的 比率是1 X 10^至1 x 104。此時(shí)，為邊確保排氣用真空泵的安全確實(shí)的動(dòng)作 邊抑制還原性氣體或氟化氣體環(huán)境氣氛導(dǎo)致的弊害，而設(shè)定所述氧化阻止 氣體的上限比率為lxl04，且考慮氧化阻止氣體的效果確保與監(jiān)測(cè)用傳感 器的感度下限，而設(shè)定氧化阻止氣體的下限比率為lxl(T7。
本發(fā)明又另 一形態(tài)中，惡化要因氣體是包含有機(jī)物的被膜形成氣體， 惡化抑制氣體是包含還原性氣體、氧化性氣體、及氟化氣體中至少一種的 被膜除去氣體。此時(shí)，例如在能量較高的光線存在的情形，能防止因有機(jī)
光學(xué)元件的透過特性及反射特性。
本發(fā)明又另一形態(tài)中，作為惡化抑制氣體的被膜除去氣體的既定范圍的 比率是1 x 10-2至1 x 108。此時(shí)，為邊確保排氣用真空泵的安全確實(shí)的動(dòng)作 邊抑制還原性氣體、氧化性氣體、及氟化氣體環(huán)境氣氛導(dǎo)致的弊害，而設(shè)定 所述被膜除去氣體的上限比率為1 x 108，且考慮被膜除去氣體的效果確保與 監(jiān)測(cè)用傳感器的感度下限，而設(shè)定氧化阻止氣體的下限比率為1 x l(T2。
將本發(fā)明曝光裝置的控制方法具體化的第2形態(tài)具備監(jiān)測(cè)步驟，用 以監(jiān)測(cè)構(gòu)成曝光裝置的光學(xué)系統(tǒng)的至少一種的光學(xué)元件的分光特性；以及 導(dǎo)入步驟，是依據(jù)至少一種的光學(xué)元件的分光特性的監(jiān)測(cè)結(jié)果，將包含還 原性氣體、氧化性氣體、及氟化氣體中至少一種的惡化抑制氣體，導(dǎo)入收 容至少一種的光學(xué)元件的容器中。此處，光學(xué)元件的"分光特性"，是在曝光用光的波長(zhǎng)域中的光學(xué)元件的透過率及反射率等光學(xué)特性。
上述控制方法中，由于依據(jù)至少一個(gè)光學(xué)元件的分光特性的監(jiān)測(cè)結(jié)果， 來導(dǎo)入包含還原性氣體、氧化性氣體、及氟化氣體中至少一種的惡化抑制 氣體，因此藉由惡化抑制氣體能將因氧等惡化要因氣體的存在所導(dǎo)致的光 學(xué)元件表面的氧化等效果適當(dāng)?shù)咒N。因此，能長(zhǎng)期間良好地維持光學(xué)元件 或曝光裝置用光學(xué)系統(tǒng)的特性。
本發(fā)明的具體形態(tài)中，于上述控制方法中，收容于容器中的光學(xué)系統(tǒng)， 是使用于紫外線及極端紫外線中至少一種的波長(zhǎng)域。此時(shí)，雖成為在光學(xué) 元件表面容易產(chǎn)生氧化及碳膜的曝光環(huán)境，但如上述由于在適當(dāng)時(shí)點(diǎn)將惡 化抑制氣體導(dǎo)入，因此不拘束于所處曝光環(huán)境，能長(zhǎng)期間良好地維持曝光 裝置用光學(xué)系統(tǒng)的特性。
本發(fā)明的第1曝光方法，是用以將掩膜的圖案像形成在基板上，其具 備監(jiān)測(cè)步驟，用以監(jiān)測(cè)在收容曝光用光學(xué)系統(tǒng)的容器中的包含氧、水、
及有機(jī)物中至少一種的惡化要因氣體的分壓；以及導(dǎo)入步驟，是依據(jù)惡化 要因氣體的監(jiān)測(cè)結(jié)果，將惡化抑制氣體導(dǎo)入容器中，以使包含還原性氣體、 氧化性氣體、及氟化氣體中至少一種的惡化抑制氣體的分壓，相對(duì)于容器 中的惡化要因氣體的分壓成為既定范圍的比率。此外，將惡化抑制氣體導(dǎo)入 容器中的時(shí)點(diǎn)，可為例如曝光處理的停止期間及中斷中、或是曝光處理中。
上述曝光方法中，由于依據(jù)惡化要因氣體的監(jiān)測(cè)結(jié)果，將惡化抑制氣 體導(dǎo)入容器中，以使惡化抑制氣體的分壓，相對(duì)于惡化要因氣體的分壓成 為既定范圍的比率，因此能藉由惡化抑制氣體將惡化要因氣體所導(dǎo)致的光 學(xué)元件表面的氧化及碳膜成長(zhǎng)的效果適當(dāng)?shù)咒N。因此，能長(zhǎng)期間良好地維 持光學(xué)元件或曝光裝置用光學(xué)系統(tǒng)的特性。
本發(fā)明的第2曝光方法，是用以將掩膜的圖案像形成于基板上，其具 備:監(jiān)測(cè)步驟，用以監(jiān)測(cè)構(gòu)成曝光用光學(xué)系統(tǒng)的至少一個(gè)光學(xué)元件的分光 特性；以及導(dǎo)入步驟，是依據(jù)至少一個(gè)光學(xué)元件的分光特性的監(jiān)測(cè)結(jié)果，
將包含還原性氣體、氧化性氣體、及氟化氣體中至少一種的惡化抑制氣體， 導(dǎo)入收容至少一個(gè)光學(xué)元件的容器中。
上述曝光方法中，由于依據(jù)至少一個(gè)光學(xué)元件的分光特性的監(jiān)測(cè)結(jié)果， 導(dǎo)入包含還原性氣體、氧化性氣體、及氟化氣體中至少一種的惡化抑制氣 體，因此藉由惡化抑制氣體能將氧等惡化要因氣體的存在所導(dǎo)致的光學(xué)元 件表面的氧化等效果適當(dāng)?shù)咒N。因此，能長(zhǎng)期間良好地維持光學(xué)元件或曝 光裝置用光學(xué)系統(tǒng)的特性。
本發(fā)明的第1曝光裝置具備光源，是產(chǎn)生位在紫外線及極端紫外線 中至少一種的波長(zhǎng)域的光源光；將來自光源的光源光引導(dǎo)至轉(zhuǎn)印用掩膜的 照明光學(xué)系統(tǒng);將掩膜的圖案像形成在基板上的投影光學(xué)系統(tǒng)；傳感器， 用以監(jiān)測(cè)惡化要因氣體的分壓，該惡化要因氣體是在收容掩膜、照明光學(xué) 系統(tǒng)、及投影光學(xué)系統(tǒng)中至少一部分的光學(xué)元件的容器中，包含氧、水及 有機(jī)物中至少一種；氣體導(dǎo)入裝置，是將包含還原性氣體、氧化性氣體、 及氟化氣體中至少一種的惡化抑制氣體導(dǎo)入容器中；以及控制裝置，是依 據(jù)惡化要因氣體的監(jiān)測(cè)結(jié)果來控制氣體導(dǎo)入裝置的動(dòng)作，藉此，使惡化抑 制氣體的分壓相對(duì)于容器中的惡化要因氣體的分壓成為既定范圍的比率。
上述曝光裝置中，由于控制裝置依據(jù)惡化要因氣體的監(jiān)測(cè)結(jié)果來控制 氣體導(dǎo)入裝置的動(dòng)作，藉此，使惡化抑制氣體的分壓相對(duì)于容器中的惡化 要因氣體的分壓成為既定范圍的比率，因此能藉由惡化抑制氣體，將惡化 要因氣體導(dǎo)致的光學(xué)元件表面的氧化及碳成長(zhǎng)的效果適當(dāng)抑制、抵銷。因 此，能長(zhǎng)期間良好地維持光學(xué)元件的特性或曝光裝置的性能。
本發(fā)明的具體形態(tài)中，上述第1曝光裝置中，惡化要因氣體是包含氧 及水中至少一種的氧化惡化性氣體，惡化抑制氣體是包含還原性氣體及氟 化氣體中至少一種的氧化阻止氣體。
本發(fā)明另一形態(tài)中，惡化要因氣體是包含有機(jī)物的被膜形成氣體，惡 化抑制氣體是包含還原性氣體、氧化性氣體、及氟化氣體中至少一種的被
膜除去氣體。
本發(fā)明的第2曝光裝置具備光源，是產(chǎn)生位在紫外線及極端紫外線 中至少一種的波長(zhǎng)域的光源光；將來自光源的光源光引導(dǎo)至轉(zhuǎn)印用掩膜的 照明光學(xué)系統(tǒng)；將掩膜的圖案像形成在基板上的投影光學(xué)系統(tǒng)；傳感器， 用以監(jiān)測(cè)構(gòu)成掩膜、照明光學(xué)系統(tǒng)、及投影光學(xué)系統(tǒng)且收容于容器中的至 少一部分光學(xué)元件中，至少一個(gè)光學(xué)元件的分光特性；氣體導(dǎo)入裝置，是 將包含還原性氣體、氧化性氣體、及氟化氣體中至少一種的惡化抑制氣體 導(dǎo)入容器中；以及控制裝置，是依據(jù)至少一個(gè)光學(xué)元件的分光特性的監(jiān)測(cè) 結(jié)果來控制氣體導(dǎo)入裝置的動(dòng)作。
上述曝光裝置中，由于控制裝置依據(jù)至少一個(gè)光學(xué)元件的分光特性的 監(jiān)測(cè)結(jié)果來控制氣體導(dǎo)入裝置的動(dòng)作，因此能藉由惡化抑制氣體，將氧等 惡化要因氣體的存在所導(dǎo)致的光學(xué)元件表面的氧化等效果適當(dāng)?shù)咒N。因此， 能長(zhǎng)期間良好地維持光學(xué)元件或曝光裝置用光學(xué)系統(tǒng)的特性。
又，依據(jù)本發(fā)明的元件制造方法，藉由使用上述曝光裝置，能制造高 性能的元件。


圖1是用以說明本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的投影曝光裝置的方塊圖。 圖2是顯示半導(dǎo)體元件的一制造工藝的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是用以說明本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的曝光裝置的構(gòu)造的圖。此曝光裝 置10中，光學(xué)系統(tǒng)具備用以產(chǎn)生極端紫外線(波長(zhǎng)11-14nm)的光源裝置 50;藉由極端紫外線的照明光來照明掩膜MA的照明光學(xué)系統(tǒng)60;以及將 掩膜MA的圖案像轉(zhuǎn)印至J4反(晶片WA)的投影光學(xué)系統(tǒng)70,機(jī)械機(jī)構(gòu) 具備用以支持掩膜MA的掩膜載臺(tái)81、及用以支持晶片WA的晶片載臺(tái)
82。又，曝光裝置10具備用以收容上述光源裝置50的一部分及光學(xué)系 統(tǒng)60、 70的真空容器84;將真空容器84中的氣體排氣的排氣裝置85;用 以將惡化抑制氣體導(dǎo)入至真空容器84中的氣體導(dǎo)入裝置(氣體供應(yīng)裝置 86);用以監(jiān)測(cè)真空容器84中的既定氣體的分壓的質(zhì)量分析裝置87;以及 用以檢測(cè)構(gòu)成投影光學(xué)系統(tǒng)70等的既定光學(xué)元件的反射率降低的照度傳感 器88。再者，曝光裝置10具備控制裝置90,其統(tǒng)括性控制曝光裝置IO各 部的動(dòng)作，具體而言，即光源裝置50、掩膜載臺(tái)81、晶片載臺(tái)82、排氣裝 置85、氣體供應(yīng)裝置86、及質(zhì)量分析裝置87等的動(dòng)作。
光源裝置50具備用以產(chǎn)生等離子體激發(fā)用激光的激光光源51、及將 目標(biāo)材料的氙氣等氣體供應(yīng)至框體SC中的管52。又，該光源裝置50附設(shè)有 聚光透鏡54及準(zhǔn)直鏡55。藉由使來自激光光源51的激光光聚光于自管52 前端射出的氛氣，該部分的目標(biāo)材料等離子體化以產(chǎn)生極端紫外線。聚光透 鏡54是將在管52前端S產(chǎn)生的極端紫外線聚光。經(jīng)過聚光透鏡54的極端 紫外線，是邊收斂邊射出至框體SC外，并射入準(zhǔn)直鏡55。此外，能使用來 自方丈電等離子體光源、SOR(同步福射synchrocyclotron oscillation resonance) 光源的放射光等，取代來自上述激光等離子體型光源裝置50的光源光。
照明光學(xué)系統(tǒng)60是由反射型光學(xué)積分器61、 62、聚光透鏡反射鏡63、 及彎折反射鏡64等構(gòu)成。藉由光學(xué)積分器61、 62將來自光源裝置50的光 源光作為照明光邊均勻化邊藉由聚光透鏡反射鏡63聚光，通過彎折反射鏡 64使其射入至掩膜MA上的既定區(qū)域(例如帶狀區(qū)域)。藉此，能以適當(dāng)波 長(zhǎng)的極端紫外線對(duì)掩膜MA上的既定區(qū)域進(jìn)行均勻照明。
此外，在極端紫外線的波長(zhǎng)域未存在具有充分透過率的物質(zhì)，且掩膜 MA是使.用反射型掩膜而非透過型掩膜。
投影光學(xué)系統(tǒng)70是由多數(shù)個(gè)反射鏡71、 72、 73、 74構(gòu)成的縮小投影 系統(tǒng)。形成于掩膜MA上的圖案像(電路圖案)，是藉由投影光學(xué)系統(tǒng)70 成像在涂敷有光刻膠的晶片WA上以轉(zhuǎn)印至該光刻膠。此時(shí)，電路圖案一
次投影的區(qū)域是直線狀或圓弧狀切縫區(qū)域，藉由例如使掩膜MA與晶片WA
同步移動(dòng)的掃描曝光，能將形成在掩膜MA上的矩形電路圖案完全轉(zhuǎn)印至
晶片\^人上的矩形區(qū)域。
掩膜載臺(tái)81是在控制裝置90的控制下，邊支持掩膜MA邊精密地監(jiān) 測(cè)掩膜MA的位置及速度等，并且能使其移動(dòng)至期望的位置。又，晶片載 臺(tái)82是在控制裝置90的控制下，邊支持晶片WA邊精密地監(jiān)測(cè)晶片WA 的位置及速度等，并且能使其移動(dòng)至期望的位置。
上述光源裝置50中配置在極端紫外線的光路上的部分、照明光學(xué)系統(tǒng) 60、及投影光學(xué)系統(tǒng)70,是配置在真空容器84中，以防止曝光用光衰減。 亦即，極端紫外線雖會(huì)由大氣吸收而衰減，但將裝置整體藉由真空容器84 自外部隔離，且將極端紫外線的光路維持在既定真空度(例如，1.3xl(r3Pa 以下)，藉此防止極端紫外線的衰減，即轉(zhuǎn)印像的亮度降低及對(duì)比降低。
于真空容器84中，配置于極端紫外線的光路上的光學(xué)元件54、 55、 61、 62、 63、 64、 71、 72、 73、 74及掩膜MA，是在基材、例如石英玻璃制基 材上形成有反射膜。反射膜是藉由將相對(duì)于真空折射率不同的兩種以上物 質(zhì)所構(gòu)成的薄膜層，例如交互積層在基板上而形成的數(shù)層至數(shù)百層的多層 膜。構(gòu)成該多層膜的兩種以上的薄膜層，能使用例如Mo層及Si層。
排氣裝置85具有連接于真空容器84的真空泵，且根據(jù)控制裝置90的 控制將真空容器84內(nèi)部維持在必要的真空度。另一方面，氣體供應(yīng)裝置86 具有還原性氣體的氣體源86a、氧化性氣體的氣體源86b、氟化氣體的氣 體源86c、以及用以調(diào)節(jié)這些氣體的流量的氣體流量控制器86e。氣體供應(yīng) 裝置86是根據(jù)控制裝置90的控制，通過導(dǎo)入管將還原性氣體、氧化性氣 體、或氟化氣體等惡化抑制氣體在適當(dāng)時(shí)點(diǎn)僅供應(yīng)必要量至真空容器84中。 藉此，能將在真空容器84中的還原性氣體、氧化性氣體、或氟化氣體的分 壓調(diào)節(jié)為目標(biāo)量，進(jìn)而能抑制光學(xué)元件54、 55、 61、 62、 63、 64、 71、 72、 73、 74等的表面的氧化及碳膜成長(zhǎng)。此外，氣體流量控制器86e能取代成
將流量計(jì)、壓力調(diào)整器等組合于附加有馬達(dá)等驅(qū)動(dòng)裝置的微漏閥。
質(zhì)量分析裝置87是由例如四重極質(zhì)量分析計(jì)等構(gòu)成，并具有用以自質(zhì) 量頻鐠檢測(cè)真空容器84中的分子及原子的存在量的分壓傳感器的功能。該
質(zhì)量分析裝置87能檢測(cè)出惡化要因氣體、例如氧及水的氧化惡化性氣體的
分壓，上述氧化惡化性氣體的分壓的計(jì)算測(cè)量結(jié)果是即時(shí)或在適當(dāng)?shù)臅r(shí)點(diǎn)
輸出至控制裝置90。又，質(zhì)量分析裝置87能檢測(cè)出惡化要因氣體、例如有 機(jī)物的被膜形成氣體的分壓，上述被膜形成氣體的分壓的計(jì)算測(cè)量結(jié)果也 即時(shí)或在適當(dāng)?shù)臅r(shí)點(diǎn)輸出至控制裝置90。當(dāng)檢測(cè)有機(jī)物的被膜形成氣體時(shí)， 由于毫無遺漏檢測(cè)出全部有^/L物在現(xiàn)實(shí)上無法達(dá)成，因此也考慮質(zhì)量分析 裝置87的能力，以在質(zhì)量數(shù)45以上未滿200的范圍的質(zhì)量數(shù)的總和代替 的方法較筒便。此外，上述四重極質(zhì)量分析計(jì)能取代為二重極質(zhì)量分析計(jì) 等。
此處，氧、水等氧化惡化性氣體作為光學(xué)元件54、 55、 61、 62、 63、 64、 71、 72、 73、 74等的環(huán)境氣氛氣體而存在時(shí)，若極端紫外線射入上述 光學(xué)元件54、 55、 61、 62、 63、 64、 71、 72、 73、 74,則該光學(xué)元件表面 的多層膜會(huì)因氧化反應(yīng)而逐漸侵蝕，或在多層膜表面形成氧化膜，而經(jīng)時(shí) 有光學(xué)元件的反射率降低的虞慮。因此，根據(jù)質(zhì)量分析裝置87的檢測(cè)結(jié)果 來監(jiān)測(cè)氧化惡化性氣體的分壓，當(dāng)氧化惡化性氣體的分壓超過既定上限時(shí)， 調(diào)節(jié)設(shè)于氣體供應(yīng)裝置86的氣體流量控制器86e而將來自氣體源86a、 86c 的惡化抑制氣體(氧化阻止氣體)僅導(dǎo)入適當(dāng)量至真空容器84。自一側(cè)氣體 源86a供應(yīng)的惡化抑制氣體是還原性氣體，較佳的使用例如氬、乙醇等。 自另一側(cè)氣體源86c供應(yīng)的惡化抑制氣體是氟化氣體，較佳的是使用例如 氟化氫、氟化氮、氟化碳等。將惡化抑制氣體導(dǎo)入真空容器84的量，是根 據(jù)氧化惡化性氣體的分壓與惡化抑制氣體的還原力，成為能將氧化惡化性 氣體的效果抵銷的程度的量。例如，當(dāng)能將氧化惡化性氣體的分壓回到容 許的最大限以下時(shí)，由于考慮為氧化惡化性氣體導(dǎo)致的光學(xué)元件的侵蝕及
氧化被膜形成會(huì)停止，因此在氧化惡化性氣體回到上述最大限以下的適當(dāng) 的通常值為止之前持續(xù)導(dǎo)入惡化抑制氣體。也考慮有另外的方法。當(dāng)惡化 抑制氣體自導(dǎo)入后分壓明顯降低時(shí)，藉由惡化抑制氣體可消耗氧化惡化性 氣體。亦即，惡化抑制氣體的分壓降低停止為止之前也能持續(xù)導(dǎo)入惡化抑 制氣體。惡化抑制氣體的導(dǎo)入開始時(shí)點(diǎn)，可為氧化惡化性氣體的分壓增加 至既定值以上后的適當(dāng)?shù)臅r(shí)點(diǎn)，但此時(shí)，也能形成光源裝置50動(dòng)作而對(duì)構(gòu)
成照明光學(xué)系統(tǒng)60及投影光學(xué)系統(tǒng)70的各光學(xué)元件照射有極端紫外線的
狀態(tài)。此時(shí)，極端紫外線發(fā)揮用以促進(jìn)惡化抑制氣體及氧化惡化性氣體間 的氧化還原反應(yīng)及氟化反應(yīng)等的功能。
還原性氣體的具體的例子中，當(dāng)進(jìn)行導(dǎo)入成為氫、乙醇等惡化抑制氣
體的分壓相對(duì)于氧、水等氧化惡化性氣體的分壓成為比率1 x 1(T 至1 x 104 的范圍時(shí)，可觀察到氧化惡化性氣體的消耗，而能避免光學(xué)元件54、 55、 61、 62、 63、 64、 71、 72、 73、 74的反射率P爭(zhēng)低。以下的反應(yīng)式是用以說 明惡化抑制氣體的乙醇導(dǎo)致的氧化惡化性氣體(氧、水分)的消耗。
302+C2H5OH — 2C02+3H20
3H20+C2H5OH — 2C02+6H2
又，氟化氣體的具體的例子中，當(dāng)進(jìn)行導(dǎo)入成為氟化氳、氟化氮、氟 化碳等惡化抑制氣體的分壓相對(duì)于氧、水等氧化惡化性氣體的分壓成為比
率1 x 10—7至1 x 104的范圍時(shí)，可觀察到表面氧化膜的成長(zhǎng)抑制，而能避免
光學(xué)元件54、 55、 61、 62、 63、 64、 71、 72、 73、 74的反射率降低。以下 的反應(yīng)式是用以說明惡化抑制氣體的氟化氫、氟化氮、及氟化碳所導(dǎo)致的 氧化膜的分解。
Si02+4HF —SiF4+2H20
3Si02+4NF3 — 3SiF4+2N203Si02+CF4 —SiF4+C02
另一方面，有機(jī)物的被膜形成氣體作為光學(xué)元件54、 55、 61、 62、 63、 64、 71、 72、 73、 74等的環(huán)境氣氛氣體而存在時(shí)，若極端紫外線射入上述 光學(xué)元件，則有機(jī)物會(huì)因光CVD現(xiàn)象而分解，在該光學(xué)元件表面形成碳膜， 而經(jīng)時(shí)有反射率降低的虞慮。因此，根據(jù)質(zhì)量分析裝置87的檢測(cè)結(jié)果來監(jiān) 測(cè)被膜形成氣體的分壓，當(dāng)被膜形成氣體的分壓超過既定上限時(shí)，調(diào)節(jié)設(shè) 于氣體供應(yīng)裝置86的氣體流量控制器86e而將來自氣體源86a、 86b、 86c 的惡化抑制氣體(被膜除去氣體)僅導(dǎo)入適當(dāng)量至真空容器84。自氣體源86a 供應(yīng)的惡化抑制氣體是還原性氣體，較佳的是使用例如氫、乙醇等。又， 自氣體源86b供應(yīng)的惡化抑制氣體是氧化性氣體，較佳的是使用例如臭氧、 氧、 一氧化氮、二氧化硫等。再者，自氣體源86c供應(yīng)的惡化抑制氣體是 氟化氣體，較佳的是使用例如氟化氬、氟化氮、氮化碳等。將惡化抑制氣 體導(dǎo)入真空容器84的量，是根據(jù)被膜形成氣體的分壓與惡化抑制氣體的還 原力及氧化力等，成為能將被膜形成氣體的效果抵銷的程度的量。例如， 當(dāng)能將^L膜形成氣體的分壓回到容許的最大限以下時(shí)，由于考慮為在光學(xué) 元件表面上的碳膜形成會(huì)停止，因此在被膜形成氣體回到上述最大限以下 的適當(dāng)?shù)耐ǔＶ禐橹怪俺掷m(xù)導(dǎo)入惡化抑制氣體。也考慮有另外的方法。 當(dāng)惡化抑制氣體自導(dǎo)入后分壓明顯降低時(shí)，藉由惡化抑制氣體能消耗被膜 形成氣體使碳膜減少。亦即，惡化抑制氣體的分壓降低停止之前也能持續(xù) 導(dǎo)入惡化抑制氣體。惡化抑制氣體的導(dǎo)入開始時(shí)點(diǎn)，可為被膜形成氣體的 分壓增加至既定值以上后的適當(dāng)?shù)臅r(shí)點(diǎn)，但此時(shí)，也能形成光源裝置50動(dòng) 作而對(duì)構(gòu)成照明光學(xué)系統(tǒng)60及投影光學(xué)系統(tǒng)70的各光學(xué)元件照射有極端 紫外線的狀態(tài)。此時(shí)，極端紫外線發(fā)揮用以促進(jìn)惡化抑制氣體與有機(jī)物及 碳膜之間的氧化還原反應(yīng)的功能。
具體的例子中，當(dāng)進(jìn)行導(dǎo)入成為還原性氣體及氧化性氣體等惡化抑制 氣體的分壓相對(duì)于有機(jī)物的被膜形成氣體的分壓成為比率1 x 10-2至1 x io8
的范圍時(shí)，可觀察到被膜形成氣體的消耗等，而能避免光學(xué)元件54、 55、 61、 62、 63、 64、 71、 72、 73、 74的反射率降低。以下的反應(yīng)式是用以說 明惡化抑制氣體所導(dǎo)致的 一皮膜形成氣體的消耗及碳膜的除去。
CnH2n+2+(n-l)H2 —nCH4 CnH2n+2+4nHF — nCF4+(3n+l)H2 3CnH2n+2+4nNF3 — 3nCF4+2nN2+(3n+3)H2 [碳膜的氧化；由氧、臭氧、 一氧化氮所導(dǎo)致]
c+o2—co2
3C+203 —3C02 C+2NO —C02+N2 C+4HF — CF4+2H2 3C+4NF3 —3CF4+2N2
照度傳感器88是以可進(jìn)退自如的方式配置在投影光學(xué)系統(tǒng)70的光路 上的光電子增倍管等光電轉(zhuǎn)換元件，藉由將通過投影光學(xué)系統(tǒng)70內(nèi)的曝光 用光(具體而言是來自反射鏡74的反射光)的極端紫外線轉(zhuǎn)換為電氣訊號(hào)， 而能計(jì)算測(cè)量曝光用光的強(qiáng)度。照度傳感器88是受控制裝置90控制而動(dòng) 作，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)點(diǎn)將曝光用光的檢測(cè)結(jié)果輸出至控制裝置90。此外，照度 傳感器88不限于直接檢測(cè)來自反射鏡74等的反射光的照度傳感器，也能 為檢測(cè)來自構(gòu)成投影光學(xué)系統(tǒng)70等的反射鏡74等光學(xué)元件的散射光的照
度傳感器。此時(shí)，不需要照度傳感器88的在光路上的進(jìn)退機(jī)構(gòu)，檢測(cè)強(qiáng)度
的增加是顯示光學(xué)元件的像光的反射率的降低、即光學(xué)特性的惡化。
此處，上述被膜形成氣體及氧化性氣體作為光學(xué)元件54、 55、 61、 62、 63、 64、 71、 72、 73、 74等環(huán)境氣氛氣體而存在時(shí)，在極端紫外線存在的 情形，在光學(xué)元件的表面形成碳膜及氧化膜，而經(jīng)時(shí)有反射率降低的虞慮。 因此，根據(jù)照度傳感器88的檢測(cè)結(jié)果來監(jiān)測(cè)曝光用光的照度，當(dāng)照度達(dá)到 既定下限時(shí)，調(diào)節(jié)設(shè)于氣體供應(yīng)裝置86的氣體流量控制器86e而將來自氣 體源86a、 86b、 86c的惡化抑制氣體僅導(dǎo)入適當(dāng)量至真空容器84。將惡化 抑制氣體導(dǎo)入真空容器84的量，是能將光學(xué)元件表面的碳膜藉由氧化還原 除去，或能將光學(xué)元件表面的氧化膜藉由氟化除去的程度的量。惡化抑制 氣體的導(dǎo)入時(shí)點(diǎn)，可為曝光用光的照度減少至既定值以下后的適當(dāng)?shù)臅r(shí)點(diǎn)， 但此時(shí)，也能形成光源裝置50動(dòng)作而對(duì)構(gòu)成照明光學(xué)系統(tǒng)60及投影光學(xué) 系統(tǒng)70的各光學(xué)元件照射有極端紫外線的狀態(tài)。此時(shí)，極端紫外線發(fā)揮用 以促進(jìn)惡化抑制氣體與碳膜之間的氧化還原反應(yīng)的功能。當(dāng)照度傳感器88 的計(jì)算測(cè)量結(jié)果、曝光用光的照度回復(fù)至既定值以上時(shí)，控制裝置90使排 氣裝置85動(dòng)作而將真空容器84中的惡化抑制氣體排出至外部，停止氧化 還原反應(yīng)及氟化反應(yīng)的進(jìn)行。
具體的例子中，當(dāng)進(jìn)行導(dǎo)入成為還原性氣體、氧化性氣體、及氟化氣
x 10々至1 x 108的范圍時(shí)，能使光學(xué)元件54、 55、 61、 62、 63、 64、 71、 72、 73、 74的反射率回復(fù)。 .
以下，說明圖1所示的曝光裝置的整體的動(dòng)作。該曝光裝置中，藉由 來自照明光學(xué)系統(tǒng)60的照明光來照明掩膜MA,將掩膜MA的圖案像藉由 投影光學(xué)系統(tǒng)70投影在晶片WA上。藉此，將掩膜MA的圖案像轉(zhuǎn)印至晶 片WA。此時(shí)，藉由質(zhì)量分析裝置87來監(jiān)測(cè)氧化性氣體及被膜形成氣體等
惡化要因氣體的分壓，在控制裝置90的控制下將來自氣體供應(yīng)裝置86的
惡化抑制氣體適當(dāng)導(dǎo)入真空容器84中，因此能長(zhǎng)期間良好地維持構(gòu)成投影 光學(xué)系統(tǒng)70等光學(xué)元件的光學(xué)特性。又，藉由照度傳感器88來監(jiān)測(cè)構(gòu)成 投影光學(xué)系統(tǒng)70等光學(xué)元件的反射率降低，在控制裝置90的控制下將來 自氣體供應(yīng)裝置86的惡化抑制氣體適當(dāng)導(dǎo)入真空容器84中。藉此，也能 長(zhǎng)期間良好地維持構(gòu)成投影光學(xué)系統(tǒng)70等光學(xué)元件的光學(xué)特性。
以上是說明曝光裝置IO及使用該曝光裝置的曝光方法，藉由使用上述 曝光裝置10，能提供一種以較高集成度制造半導(dǎo)體元件等的微元件的元件 制造方法。具體而言，如圖2所示，微元件是經(jīng)過以下步驟加以制造進(jìn) 行微元件的功能及性能設(shè)計(jì)等的步驟(S101);根據(jù)該設(shè)計(jì)步驟制造掩膜MA 的步驟(S102);準(zhǔn)備元件基材的基板、即晶片WA的步驟(S103);藉由前述 實(shí)施形態(tài)的曝光裝置IO將掩膜MA的圖案曝光至晶片WA的曝光處理步驟 (S104);反復(fù)一連串的曝光及蝕刻等而完成元件的元件組裝步驟(S105);以 及組裝后的元件檢查步驟(S106)等。此外，元件組裝步驟(S105)—般包含有 芯片切割步驟、接合步驟、及封裝步驟等。
雖就以上實(shí)施形態(tài)來說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施形態(tài)。 例如，上述實(shí)施形態(tài)中，說明作為曝光用光而使用極端紫外線的曝光裝置， 但于作為曝光用光而使用紫外線的曝光裝置中，也能裝入上述氣體供應(yīng)裝 置86、質(zhì)量分析裝置87、及照度傳感器88等。此時(shí)，以控制裝置90來控 制氣體供應(yīng)裝置86、質(zhì)量分析裝置87、及照度傳感器88等的動(dòng)作，藉此， 能有效地防止構(gòu)成曝光裝置的反射型或透過型光學(xué)元件的光學(xué)特性惡化 (包含氧化及碳附著所導(dǎo)致的反射率降低及透過率降低等)。
又，上述實(shí)施形態(tài)中，將氧化惡化性氣體的監(jiān)測(cè)結(jié)果、被膜形成氣體 的監(jiān)測(cè)結(jié)果、及曝光用光的照度的監(jiān)測(cè)結(jié)果加以分別判斷，藉此，將對(duì)應(yīng) 的惡化抑制氣體導(dǎo)入真空容器84中，但也能將氧化惡化性氣體的監(jiān)測(cè)結(jié)果、 被膜形成氣體的監(jiān)測(cè)結(jié)果、及曝光用光的照度的監(jiān)測(cè)結(jié)果加以綜合，來決
定將還原性氣體及氧化性氣體中的其中一種導(dǎo)入真空容器84中，并持續(xù)將
這些氣體導(dǎo)入真空容器84中至效果出現(xiàn)為止。
又，可于光學(xué)元件54、 55、 61、 62、 63、 64、 71、 72、 73、 74及掩膜 MA形成由單層金屬膜等構(gòu)成的反射膜等來取代多層膜。
又，上述實(shí)施形態(tài)中，說明作為曝光用光而使用極端紫外線的曝光裝 置，但于作為曝光用光而使用極端紫外線以外的紫外線的投影曝光裝置中， 也能裝入圖1等所示的光學(xué)元件54、 55、 61、 62、 63、 64、 71、 72、 73、 74及掩膜MA,藉由與上述相同的環(huán)境氣氛控制，能抑制碳附著等所導(dǎo)致 的光學(xué)元件的反射特性的惡化。
權(quán)利要求
1.一種曝光裝置的控制方法，其特征在于，具備監(jiān)測(cè)步驟，用以監(jiān)測(cè)反映曝光裝置的光學(xué)系統(tǒng)的惡化要因及征兆中至少一方的觀察要素；以及導(dǎo)入步驟，是依據(jù)該觀察要素的監(jiān)測(cè)結(jié)果，將包含還原性氣體、氧化性氣體、及氟化氣體中至少一種的惡化抑制氣體導(dǎo)入該容器中。
2. 如權(quán)利要求1所述的曝光裝置的控制方法，其中，所述觀察要素是 在收容所述光學(xué)系統(tǒng)的容器中的包含氧、水、及有機(jī)物中至少一種的惡化 要因氣體的分壓；依據(jù)該惡化要因氣體的監(jiān)測(cè)結(jié)果，將所述惡化抑制氣體導(dǎo)入容器中， 圍的比率。
3. 如權(quán)利要求2所述的曝光裝置的控制方法，其中，所述惡化要因氣 體是包含氧及水中至少 一種的氧化惡化性氣體，所述惡化抑制氣體是包含 還原性氣體及氟化氣體中至少 一種的氧化阻止氣體。
4. 如權(quán)利要求3所述的曝光裝置的控制方法，其中，作為惡化抑制氣 體的氧化阻止氣體的既定范圍的比率是1 x 10-7至1 x 104。
5. 如權(quán)利要求2所述的曝光裝置的控制方法，其中，所述惡化要因氣 體是包含有機(jī)物的被膜形成氣體，所述惡化抑制氣體是包含還原性氣體、 氧化性氣體、及氟化氣體中至少一種的被膜除去氣體。
6. 如權(quán)利要求5所述的曝光裝置的控制方法，其中，作為惡化抑制氣 體的被膜除去氣體的既定范圍的比率是1 x 10-2至1 x 108。
7. 如權(quán)利要求1所述的曝光裝置的控制方法，其中，所述觀察要素是 構(gòu)成曝光裝置的光學(xué)系統(tǒng)的至少一個(gè)光學(xué)元件的分光特性；依據(jù)該至少一個(gè)光學(xué)元件的分光特性的監(jiān)測(cè)結(jié)果，將所述惡化抑制氣 體導(dǎo)入收容該至少 一個(gè)光學(xué)元件的容器中。
8. 如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的曝光裝置的控制方法，其中，收 容于容器中的光學(xué)系統(tǒng)，是使用于紫外線及極端紫外線中至少 一種的波長(zhǎng)域。
9. 一種曝光方法，是用以將掩膜的圖案像形成在基板上，其特征在于， 具備監(jiān)測(cè)步驟，用以監(jiān)測(cè)反映曝光用光學(xué)系統(tǒng)的惡化要因及征兆中至少一 方的觀察要素；以及導(dǎo)入步驟，是依據(jù)該觀察要素的監(jiān)測(cè)結(jié)果，將包含還原性氣體、氧化 性氣體、及氟化氣體中至少 一種的惡化抑制氣體導(dǎo)入該容器中。
10. 如權(quán)利要求9所述的曝光方法，其中，所述觀察要素是在收容所述 光學(xué)系統(tǒng)的容器中的包含氧、水、及有機(jī)物中至少一種的惡化要因氣體的 分壓；依據(jù)該惡化要因氣體的監(jiān)測(cè)結(jié)果，將所述惡化抑制氣體導(dǎo)入容器中， 以使惡化抑制氣體的分壓相對(duì)于容器中的惡化要因氣體的分壓成為既定范 圍的比率。
11. 如權(quán)利要求9所述的曝光方法，其中，所述觀察要素是構(gòu)成光學(xué)系 統(tǒng)的至少 一個(gè)光學(xué)元件的分光特性；依據(jù)該至少一個(gè)光學(xué)元件的分光特性的監(jiān)測(cè)結(jié)果，將所述惡化抑制氣 體導(dǎo)入收容該至少一個(gè)光學(xué)元件的容器中。
12. —種曝光裝置，其特征在于，具備光源，用以產(chǎn)生位于紫外線及極端紫外線中至少 一種的波長(zhǎng)域的光源光；將來自該光源的光源光引導(dǎo)至轉(zhuǎn)印用掩膜的照明光學(xué)系統(tǒng)； 將該掩膜的圖案像形成于基板上的投影光學(xué)系統(tǒng)； 傳感器，用以監(jiān)測(cè)反映包含該投影光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)的惡化要因及 征兆中至少 一 方的觀察要素；氣體導(dǎo)入裝置，是依據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果來導(dǎo)入包含還原性氣體、氧化性氣體、 及氟化氣體中至少一種的惡化抑制氣體；以及依據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果來控制該氣體導(dǎo)入裝置的動(dòng)作的控制裝置。
13. —種曝光裝置，其特征在于，具備光源，用以產(chǎn)生位于紫外線及極端紫外線中至少 一種的波長(zhǎng)域的光源光；將來自該光源的光源光引導(dǎo)至轉(zhuǎn)印用掩膜的照明光學(xué)系統(tǒng)；將該掩膜的圖案像形成于基板上的投影光學(xué)系統(tǒng)；傳感器，用以監(jiān)測(cè)惡化要因氣體的分壓，該惡化要因氣體是在收容所 述掩膜、照明光學(xué)系統(tǒng)、及投影光學(xué)系統(tǒng)中至少一部分的光學(xué)元件的容器 中，包含氧、水、及有機(jī)物中至少一種；氣體導(dǎo)入裝置，是將包含還原性氣體、氧化性氣體、及氟化氣體中至 少一種的惡化抑制氣體導(dǎo)入所述容器中；以及控制裝置，是依據(jù)惡化要因氣體的監(jiān)測(cè)結(jié)果來控制氣體導(dǎo)入裝置的動(dòng) 作，藉此，使惡化抑制氣體的分壓相對(duì)于容器中的惡化要因氣體的分壓成 為既定范圍的比率。
14. 如權(quán)利要求13所述的曝光裝置，其中，所述惡化要因氣體是包含 氧及水中至少 一種的氧化惡化性氣體，所述惡化抑制氣體是包含還原性氣 體及氟化氣體中至少一種的氧化阻止氣體。
15. 如權(quán)利要求13所述的曝光裝置，其中，所述惡化要因氣體是包含 有機(jī)物的被膜形成氣體，所述惡化抑制氣體是包含還原性氣體、氧化性氣 體、及氟化氣體中至少一種的被膜除去氣體。
16. —種曝光裝置，其特征在于，具備光源，用以產(chǎn)生位于紫外線及極端紫外線中至少 一種的波長(zhǎng)域的光源光；將來自該光源的光源光引導(dǎo)至轉(zhuǎn)印用掩膜的照明光學(xué)系統(tǒng)； 將該掩膜的圖案像形成于基板上的投影光學(xué)系統(tǒng)；傳感器，用以監(jiān)測(cè)構(gòu)成所述掩膜、照明光學(xué)系統(tǒng)、及投影光學(xué)系統(tǒng)且 收容于容器中的至少一部分光學(xué)元件中的至少一個(gè)光學(xué)元件的分光特性；氣體導(dǎo)入裝置，是將包含還原性氣體、氧化性氣體、及氟化氣體中至少一種的惡化抑制氣體導(dǎo)入所述容器中；以及控制裝置，是依據(jù)所述至少一個(gè)光學(xué)元件的分光特性的監(jiān)測(cè)結(jié)果來控 制所述氣體導(dǎo)入裝置的動(dòng)作。
17. —種元件制造方法，其特征在于使用權(quán)利要求12至16中任一項(xiàng) 所述的曝光裝置。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種能長(zhǎng)期間良好地維持光學(xué)元件的特性的曝光裝置的控制方法。藉由質(zhì)量分析裝置87來監(jiān)測(cè)氧化性氣體及被膜形成氣體等惡化要因氣體的分壓，在控制裝置90的控制下，將來自氣體供應(yīng)裝置86的惡化抑制氣體適當(dāng)導(dǎo)入真空容器84中，因此能長(zhǎng)期間良好地維持構(gòu)成投影光學(xué)系統(tǒng)70等的光學(xué)元件的光學(xué)特性。又，藉由照度傳感器88來監(jiān)測(cè)構(gòu)成投影光學(xué)系統(tǒng)70等的光學(xué)元件的反射率降低，在控制裝置90的控制下，將來自氣體供應(yīng)裝置86的惡化抑制氣體適當(dāng)導(dǎo)入真空容器84中。據(jù)此，能長(zhǎng)期間良好地維持構(gòu)成投影光學(xué)系統(tǒng)70等的光學(xué)元件的光學(xué)特性。
文檔編號(hào)G03F7/20GK101103440SQ20058002252
公開日2008年1月9日 申請(qǐng)日期2005年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月9日
發(fā)明者松成秀一 申請(qǐng)人:尼康股份有限公司