JP2014086516A - ラジカルを供給する供給装置、リソグラフィ装置、及び物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ラジカルの生成に伴って放射された赤外光による弊害を低減する。
【解決手段】 ラジカルを供給する供給装置は、チャンバー内に配置され、前記チャンバー内に供給された気体を活性化してラジカルを生成する生成部と、一端が前記チャンバーに接続され、他端からラジカルを放出する輸送管と、を有する。前記生成部は、前記気体の活性化に赤外光の放射を伴う。前記輸送管の内面は、前記輸送管に入射した前記赤外光より前記輸送管から射出する前記赤外光が低減するように、凹凸を有する形状に形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ラジカルを供給する供給装置、リソグラフィ装置、及び物品の製造方法に関する。

従来、半導体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リソグラフィ方法の１つとして、エネルギー線としての紫外線を用いた投影露光方法が行われてきた。しかし、半導体素子の高集積化が進むにつれて、従来の波長の紫外線を用いたリソグラフィでは実現不可能な３５ｎｍ以下の解像力を得るリソグラフィ技術を確立する要求が高まってきている。投影露光における解像度は、露光に用いる光の波長に比例する。そのため、上記のような非常に微細な回路パターンを効率よく焼きつける１つの方法として、従来の紫外線よりも更に波長が短い波長５〜２０ｎｍの極端紫外線（ＥＵＶ）光をエネルギー線として用いたリソグラフィ技術の開発が進んでいる。

ＥＵＶ領域では、ほとんど全ての物質が強い吸収を持つため、従来の紫外線を露光光とするリソグラフィのように屈折を利用した透過型の光学素子はほとんど使えない。したがって、ＥＵＶ露光装置では、エネルギー線を制御するためにミラーなど反射型の光学素子をエネルギー線の照射系に使用する。光学素子の表面には光学定数の異なる２種類以上の層を積層した多層膜が形成される。光学素子としては、例えば、精密な形状に研磨されたガラス基板の表面にモリブデンとシリコンを交互に積層したものが知られている。また、荷電粒子線をエネルギー線として用いて半導体基板に微細な回路パターンを直接描画するリソグラフィ技術も従来から注目されている。

ＥＵＶは大気中に存在する気体成分によっても吸収され、著しく減衰するため、露光装置内は露光光が減衰しない程度の真空に保たれている。また、電子線を利用するリソグラフィ装置においても、電子線発生源及びビーム経路は真空に保持されている。しかし、リソグラフィ装置内の真空雰囲気中には、主に炭素化合物や水を主成分とする気体がわずかではあるが残留している。これらの残留気体は、露光装置内部で使用される部品やケーブル、有機材料部品などから発生する。また、ウエハ上に塗布された感光剤（以降レジストと称す）からも揮発ガスが発生する。

残留気体は、露光装置内で用いられる光学素子表面上において、吸着と脱離を繰り返しているが、物理吸着のみで光学素子表面上に付着したり反応をおこしたりすることは起こり難い。しかし、光学素子にＥＵＶ光が照射されると、その際に光学素子表面で発生した二次電子によって、物理吸着していた気体が解離し、解離による生成物質が光学素子表面上に堆積したり、生成した反応活性種により光学素子表面が変質したりすることがある。これらはコンタミネーションと呼ばれている。コンタミネーションの主なものとして以下の２つの現象が挙げられる。１つは、残留気体のうち炭素を含む成分が光学素子表面上に物理吸着し、そこにＥＵＶ光が照射されるとそれらが解離をおこし、光学素子表面上に炭素またはそれを含む化合物が堆積していく現象である。もう１つは、光学素子表面上に吸着した水の成分が同じくＥＵＶ光の照射により解離し、活性な酸素を生成して光学素子表面を酸化する現象である。

光学素子表面上に炭素またはそれを含む化合物がある量を超えて堆積する、又は光学素子表面が酸化されると、光学素子の性能が劣化し露光装置の性能が低下してしまう。特に、ＥＵＶ露光装置においては、光学素子が反射型多層膜ミラーの場合、炭素化合物がミラー１枚につき僅か数ｎｍ堆積する、又は最上層が僅か数ｎｍ酸化するだけでも、スループットに著しい影響を及ぼすほどの反射率低下を招く。これらのコンタミネーションのうち、表面の酸化については耐酸化膜を設けるという方法で回避しようと試みられている。一方、炭素等の堆積に関しては、程度の差はあっても堆積が避けられないと考えられ、堆積した炭素や炭素化合物を除去することが試みられている。

これまでに、光学素子上に堆積した炭素を除去する方法はいくつか提案されてきた。例えば、特許文献１では、洗浄用の光源を別途配置し、露光停止時に、露光に使用した光路と同じ光路に洗浄用の光源を照射する方法が提案されている。この例によると、気体供給系も設置し、例えば酸素やオゾンのような酸化性の気体、水素、水などを導入しながら光洗浄を行なう。これらの気体を導入すると、炭素を含む化合物がこれらの気体と反応して除去されやすくなる。特許文献２には、活性な原子状水素（水素ラジカル）を生成させ、光学素子表面に導くことによって、多層膜ミラー上のカーボン堆積物を除去する方法が提案されている。特許文献３には、還元性ガスを導入しながら光学素子表面に露光光を照射することにより、光学素子表面上の酸化膜やカーボン堆積物を除去する方法が提案されている。

これらの方法の中でも、水素ラジカルを利用する方法は、カーボン堆積物を除去する能力と酸化されたミラー表面を還元させる能力を併せ持つことから、有望な方法として期待されている。図４にＥＵＶ露光装置において水素ラジカルを適用したコンタミネーション除去の構成例を示す。水素ラジカルを発生させるためには、活性化源であるフィラメント１２に電流を流して約１５００℃以上に発熱させ、導入口１３から水素ガスを導入する。このとき、排気は露光装置の排気系１５を利用するので、チャンバー１１内で生成された水素ラジカルは輸送管１４を通り、露光装置内に設置されたミラーを保持（収容）する筐体１０内に流入する。流入した水素ラジカルは、ミラー７、８、９の表面に堆積したカーボンコンタミネーションと反応し、炭化水素の気体となって排気系１５から排気される。これによって、ミラー７、８、９のカーボンコンタミネーションが除去され、これらミラーの反射率が回復する。

水素を活性化して水素ラジカルを生成するフィラメント１２は前述したように１５００℃以上の高温となるため、そのまま露光装置内に設置するとミラー７、８、９や筐体１０に輻射熱を与える。そうすると高精度に位置調整されているミラー７、８、９等の光学系を乱すこととなる。これを避けるため、例えば図４に示すように、フィラメント１２を収容するチャンバー１１を、露光装置を収容する真空容器１の外に設置し、生成されたラジカルを輸送管１４にて露光装置内に導入する等の工夫がされている。また、同図には記載していないが、チャンバー１１を構成する容器は、熱伝導等による影響を回避するために水冷などの温度調節がされうる。

このようにして、フィラメント１２は熱源となるため、光学素子や装置構成部品から可能な限り熱的に遠ざける必要から、輸送管１４を長くする必要が生じる。一方で、水素ラジカルはフィラメント１２を囲むチャンバー１１の壁、輸送管１４の内壁、光学素子表面、装置の構成部品など、別の固体に接触することで活性を失うことが従来から指摘されている。このため、輸送管１４はできる限り太く短くしたいという要請がある。また、特許文献４によれば、ラジカルの輸送部分の内面はラジカルの失活を少なくするために表面粗さをより小さくする必要があると記載されている。

特開２００５−２４４０１５号公報 特開２００４−２００６８６号公報 特開２００７−２８１３２１号公報 特開平５−２７１９５１号公報

しかしながら、ラジカルの輸送管１４の内面を平滑な面にすることによって、別の課題が発生する。ラジカルを生成するために例えばタングステンのフィラメント１２などを用いると、フィラメント１２は温度が高くなると同時に光源となる。このフィラメント１２からは可視光から赤外光にわたる波長の光が発生し、八方に放射する。その一部は図に示すように輸送管１４の内面に入射することになる。輸送管１４は円筒状あるいは角筒状の管であるため、内面に入射する光は入射角が大きくなる。一般的に入射角が大きいと表面での反射率は高くなる傾向があり、更に輸送管の内面での反射の回数が少ないままで光は輸送管１４を抜け出てしまう。

このように反射率が高くかつ少ない回数の反射で輸送管１４を出た光は、図４の１７、１８に示すように、そのまま光学素子や光学素子を保持している筐体（例えば鏡筒）に照射されることになる。フィラメント１２にて発生した赤外線（赤外光）を含む光が物体に照射されると、その部分の温度が上昇し、熱膨張を生じることになる。その物体が光学素子であればわずかながらも部分的に形状が変化することになる。物体の形状が露光を再開するときまでに元に戻らなければ、露光光の軌道に影響を与えることになり、露光性能が低下する。図４の１７、１８に示すように、不要な光が露光装置内に照射されると部分的なゆがみを生じ光学素子の位置関係に影響を与えることになる。フィラメント１２からの赤外線を含む光がミラー７や筐体１０に照射されてミラー７の反射面が変化すると、光路１６にて露光を行うはずが、ずれた光路１９にて露光を行うことになり、露光性能を低下させる。

また、荷電粒子線（電子線）描画装置において荷電粒子（電子）光学系を構成する素子のコンタミネーションを除去または低減するために同様のラジカル生成部とラジカルの輸送管とを設置する場合にも同様の課題が生じる。ラジカル生成部のフィラメントから発生する赤外線が輸送管内面で反射し、光学系の素子や素子を保持する筐体に到達する。到達した部分はその光を吸収し、僅かながら熱膨張して、素子の形状や配置に設計値からのずれを生じさせ、描画のための荷電粒子線の軌道がわずかに変化しうる。これによって、描画性能が低下するという課題が生じる。

そこで、本発明は、例えば、ラジカルの生成に伴って放射された赤外光による弊害を低減することを目的とする。

本発明は、ラジカルを供給する供給装置であって、チャンバー内に配置され、前記チャンバー内に供給された気体を活性化してラジカルを生成する生成部と、一端が前記チャンバーに接続され、他端からラジカルを放出する輸送管と、を有し、前記生成部は、前記気体の活性化に赤外光の放射を伴い、前記輸送管の内面は、前記輸送管に入射した前記赤外光より前記輸送管から射出する前記赤外光が低減するように、凹凸を有する形状に形成されている、ことを特徴とする。

本発明によれば、例えば、ラジカルの生成に伴って放射された赤外光による弊害を低減することができる。

実施例１におけるＥＵＶ露光装置の概略構成図。 輸送管の断面図。 実施例２における荷電粒子線描画装置の概略構成図。 従来技術の課題を説明するための図。 実施例３における輸送管の半割状態図。 実施例４における供給装置を示す図。 実施例４における供給装置を示す図。 実施例５における輸送管の断面図。

以下、本発明に係るラジカルを供給する供給装置と、それを備え、エネルギー線で基板にパターンを形成するリソグラフィ装置について説明する。

実施例１
図１に、投影光学系のミラーに付着したコンタミネーションを、ラジカルを利用して除去するように構成されたＥＵＶ露光装置の例を示す。ＥＵＶ露光装置は、ＥＵＶ光をエネルギー線として使用し、照明系及び投影光学系（エネルギー線の照射系）を構成する光学素子がエネルギー線を制御する素子として使用される。なお、露光装置を構成する要素は他にもあるが、それらは本発明を説明するために特に必要ではないので省略している。本実施例１では、タングステンフィラメントに電流を流して発熱させ、そこに水素ガスを導入して水素分子が高温のタングステンフィラメントに接触した際に水素ラジカル（原子状水素）に解離する現象を利用する。

真空容器１は、ＥＵＶ露光装置の投影光学系を真空に維持する。真空容器２には、ＥＵＶ光の光源及び照明光学系が収容されている。真空容器１には、原版（レチクル）３、原版ステージ４、基板（ウエハ）５、ウエハステージ６、ＥＵＶ光を反射するミラー（光学素子）７〜９、排気系１５が配置されている。光学素子（ミラー）７〜９は、筐体（鏡筒）１０によって保持される。水素ラジカルを供給する供給装置は、チャンバー１１と、一端がチャンバー１１に接続され、チャンバー１１の中で生成されたラジカルを他端から露光装置内に放出するラジカル輸送管（輸送管）１４を含む。チャンバー１１には、水素ガス（気体）を活性化してラジカル（水素ラジカル）を生成するフィラメント（生成部）１２と、水素ガスをチャンバー内に供給する水素ガスの導入口１３が配置されている。

フィラメント１２は、前述したように水素ガスを活性化するときに１５００℃以上の高温となるため、赤外光の放射を伴う。点線１６はＥＵＶ光路を示し、実線２０はフィラメント１２から発生した赤外光の軌跡例を示す。したがって、フィラメント１２は、露光装置内に設置するとミラー７、８、９やミラーを保持する筐体１０に輻射熱を与える。その結果として、高精度に位置調整されている投影光学系を乱すことになる。これを避けるため、実施例１では、図１に示すように、フィラメント１２を収容するチャンバー１１を露光装置が収容された真空容器２の外に設置し、輸送管１４にてラジカルを露光装置内に導入するという工夫がされている。フィラメント１２は、そこから放射された光がラジカルを供給する対象である筐体（鏡筒）１０に直接放射されることを妨げるチャンバー１１の位置に配置される。すなわち、フィラメント１２と筐体（鏡筒）１０とを結ぶ直線上には、輸送管１４の内壁又はチャンバー１１の壁の一部が、筐体（鏡筒）１０に光が直接放射されることを遮る部材として位置する。それによって、フィラメント１２で発生した光が露光装置内に入りにくいようにしている。また、図１には記載していないが、チャンバー１１は、熱伝導等による影響を回避するために水冷による温度調節がされている。

以下に供給装置の露光装置での具体的な利用について説明する。通常の露光を行う際には、投影光学系の筐体（鏡筒）１０内は例えば１×１０^-5Ｐａ程度の高真空に維持されている。但し、このような高真空状態でも微量の残留ガスが存在するし、ウエハ（基板）５の露光時にはウエハ面上に塗布されたレジストから有機物が装置内に微量ながらも拡散する。このため、投影光学系を構成する光学素子７〜９の面上では、ＥＵＶ光が照射されることによって有機物が光化学反応を起こしてカーボンコンタミネーションとして固着する。露光を繰り返すことによって、固着するカーボンコンタミネーションは増え、露光装置内に堆積してゆく。

カーボンコンタミネーションが例えば２ｎｍ程度の厚さに堆積すると、投影光学系を構成しているミラー７〜９の反射率は、約１％低下する。投影光学系を構成するミラー７〜９は十数枚となるため、仮に１枚のミラーに付き１％の反射率低下が生じると、投影光学系全体では１０％を超える反射率の低下となり、利用効率が著しく低下する。このような現象を把握するため、露光装置では時々ウエハ５の位置やレチクル３の位置、あるいは予め設定された位置で、照度計（不図示）を用いて照度を計測する。照度を計測した結果、例えば初期照度（露光装置出荷時の照度）に比較して照度が１０％低下していたら、各ミラー表面のコンタミネーションを除去するモードに切り替える。どれくらいの低下量で除去するかは、露光装置を利用する半導体メーカーが、効率面を考えて設定する値であるので、必ずしも１０％の低下で除去作業を行うということではない。

カーボンコンタミネーションの除去を行う場合には、以下の工程を順に行う。まず、通常の露光工程を停止し、レチクル３、ウエハ５を回収する。これは、レチクルステージ４、ウエハステージ６等の駆動を停止するために必要である。更に、例えば露光用の光源部分等、洗浄工程を行う必要のない光学系は可能な限りゲートバルブ等（不図示）にて空間を切り離す。これで除去工程を行う装置側の準備は完了する。

次に、水素ラジカルを生成して露光装置内に供給する準備を始める。洗浄対象となる光学素子７〜９にできる限り多くの水素ラジカルを供給するため、必要に応じて輸送管１４を露光光路内に侵入させても良い。次に、導入口１３から水素ガスをチャンバー１１の中に供給する。この際に、露光装置の排気系１５の排気能力を本来の状態よりも低下させ、水素ガスの供給量が過大とならないよう調整する。例えば、主排気経路を閉じてバイパスの排気経路（不図示）にて排気を行い、排気コンダクタンスを小さくするといった方法もある。通常の露光工程時には３０００ｌ／秒程度の排気速度を維持しているが、この時は１／１００程度にしている。本例では露光装置の鏡筒空間の圧力が１５Ｐａとなるように導入した。もちろんこの圧力よりも高くても低くても良く、適する圧力範囲は０．１Ｐａ乃至１００Ｐａである。

水素ガスの供給開始後に、フィラメント１２に電流を流し、フィラメント１２の温度を上昇させる。フィラメント１２の温度は、１８００℃になるよう電流を制御する。この時、フィラメント１２にかかる電圧をモニターし、フィラメント１２の抵抗値を算出してフィラメント１２の温度を推計している。もちろんフィラメント１２から発生する光を利用して温度をモニターする方法でも良い。フィラメント１２の温度は１４００℃から２２００℃程度の範囲の適切な温度を選定すれば良く、カーボンコンタミネーションの除去目標量からその都度設定してもよい。フィラメント１２の温度とラジカル生成量との間には概ね相関があるため、多くのラジカルを生成させる必要があるならば、フィラメント１２の温度を高めに設定する。但し、フィラメント１２の温度をあまり高く設定すると、フィラメント材が蒸発し始める場合もあり、フィラメント１２の耐久性が低下する恐れもあるため、蒸発速度が所定の値以下となる温度であることが望ましい。

チャンバー１１で発生した水素ラジカルは輸送管１４を通過し、露光装置内の光学素子７〜９は配置されている筐体内に供給される。水素ラジカルがミラー表面に到達することによって、ミラー表面に堆積していたカーボンコンタミネーションと結びつき炭化水素ガスとなって空間内に放出される。これらは排気系１５で露光装置外に排気される。

堆積していたカーボンコンタミネーションの除去が完了したら、フィラメント１２への電流供給を停止する。フィラメント１２への電流供給を停止すれば、フィラメント１２の温度はすぐに低下する。１０００℃以下になれば、ほとんど水素ラジカルは発生しない。フィラメント１２の温度を早く低下させるためにも水素ガスの導入停止を少し遅らせる。この間の時間は数十秒程度から数分で良い。その後、水素ガスの供給を停止させ、露光装置の排気系１５を通常の排気能力にさせて、露光装置内の圧力が低下するのを待つ。また、並行して露光光の光路に挿入していた輸送管１４を光路から退避させる。水素を利用したために、露光装置内の圧力はやや下がりにくいが、水素はＥＵＶ光の吸収率が低いので、1×１０^-2Ｐａ程度以下になったら、露光の準備を開始して良い。露光用光源と接続し、露光光を装置内に導入して照度計測等を行い、カーボンコンタミネーションの除去の効果を確認する等の露光のための準備を開始する。これら準備が整い、かつ露光装置内の圧力が通常の露光圧力になったら、ウエハ５を搬送して露光を再開させる。

実施例１に用いられている輸送管１４について、図２を用いてより詳しく説明する。図２は円筒形状の輸送管１４の断面例であり、内壁面は、フィラメント１２にて発生し輸送管１４から放出される光の強度を低減するように波型形状（凹凸形状）に加工されている。輸送管１４は、長さＬ、内径Ｄ、波型加工の高さＨ、波型加工の周期長Ｆを有する。輸送管１４の一端から他端にわたって延びる中心軸を含む平面で切った輸送管１４の内壁の断面は、中心軸に傾斜する第１線分Ｌ１及び第２線分Ｌ２の組を含む。第１線分Ｌ１及び第２線分Ｌ２は、第１線分Ｌ１の法線と第２線分Ｌ２の法線とが交わるように構成されている。具体的には、第１線分Ｌ１及び第２線分Ｌ２は、図２に示すようにα、βの傾斜角を持って構成されている。また、図２中の点線Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれフィラメント１２で発生した赤外線を含む光を示す。

実施例１の輸送管１４の内壁面は、輸送管１４の内壁面に当たるように入射した光が輸送管１４の内壁面で２回以上反射しないと露光装置内に放出されない構造となっている。光Ｂの場合は、輸送管１４内をほぼ対角に入射して最も下流側の波型面に当たる。波型の角度αが以下の式１を満足する場合には図２の光Ｂに示すような１回の反射で輸送管１４を通過することが可能である。
α＞π／４＋（ｔａｎ^-1（Ｄ／（Ｌ−Ｆ）））／２・・・（１）

また、Ｌ＞＞Ｆであるため、（ｔａｎ^-1（Ｄ／（Ｌ−Ｆ）））と（ｔａｎ^-1（Ｄ／Ｌ））とはほぼ等しい。よって、式１は式２で代替できる。
α＞π／４＋（ｔａｎ^-1（Ｄ／Ｌ））／２・・・（２）

したがって、下式３を満たすようにα、Ｄ、Ｌを構成すると、光Ｂのように輸送管１４の内壁に小さな角度で入射しても、光は１回の反射では輸送管１４を通過することができない。
α＜π／４＋（ｔａｎ^-1（Ｄ／Ｌ））／２・・・（３）

また、光Ｃは、輸送管１４にほぼ垂直に入射してくる場合だが、この場合に下式４を満たすようにβを構成すると、光は１回の反射では輸送管１４を通過できることができない。
β＜π／４・・・（４）

具体的な数値例としては、輸送管１４の長さＬを３００ｍｍ、内径Ｄを３０ｍｍ、波型の高さＨを２ｍｍとして、波型角度はαを６０°、βを４０°とした。輸送管１４をこのように構成することにより、フィラメント１２で発生した光は、例えば光Ａのように輸送管１４内に入射するが、図に示すように管内側の波型加工により管内で反射を繰り返す。その結果、フィラメント１２で発生した光が輸送管１４の出口を通過するときには入射したときの光強度に比べて大きく減衰している。更に、入射角度が少し違うと出射方向が大きく変わる。これによって、仮に輸送管１４の内面で複数回反射した光が輸送管１４を通過して露光装置に到達しても、そのときには減衰して散乱しているため、投影光学系内の温度を上昇させるような影響はほとんど無くなっている。

前述した輸送管１４の具体的な数値はあくまでも例であって、これに限るものではないが、適切な波型の高さＨは周期長Ｆと同等から半分程度である。本発明が意図するところの波型形状での壁面にて赤外線を反射させるためには、波型を形成する面幅は赤外線の波長よりも長くしておく必要がある。赤外線の最も長い波長は約１ｍｍである。波型の高さＨを赤外線の最大波長の１ｍｍ以上とすれば、波型角度を如何に設定しても波面幅は１ｍｍを上回ることになる。また、波型の高さＨは、明確な閾値を設定できるわけではないが、凹凸形状によって実管径が小さくなりすぎてはラジカルの輸送に支障が生じるため、管径よりも充分に小さくするべきである。波型の高さＨは、管径の１／５以下程度が望ましい。

また、輸送管１４の内面形状は本例に限るものではない。表面積をできるだけ小さくした方がラジカルの失活が少ない。例えば、チャンバー１１に近い方では凹凸形状を大きくし、出口に近い側では凹凸形状を小さくするといった工夫もあってよい。更に、凹凸形状は１個では効果は小さいので複数個必要である。本実施例１のように筒内に連続して凹凸形状が続く構成が望ましいが、必須条件ではない。その場合、どんなに少なくとも輸送管１４の入射口と出射口とその中間の３か所には凹凸形状を設置することが好ましい。

フィラメント１２を収容するチャンバー１１及び輸送管１４からなる供給装置は露光装置に対して一台のみとは限らない。光学素子７〜９が多数必要とされ、かつラジカルが届く範囲はある程度限られるために、光学素子の数個毎に供給装置が１台程度必要になる。例えばＥＵＶ露光装置の場合には照明光学系に３つ、投影光学系に２つの供給装置が必要と考えられる。

実施例２
図３に、基板に荷電粒子線を照射して基板にパターンを形成する荷電粒子線描画装置（電子線描画装置）に供給装置を利用した実施例２を示す。リソグラフィ装置の他の例としての電子線描画装置においては、エネルギー線は電子線であり、エネルギー線を制御する素子は、電子銃、電子レンズ、電子線を成形するアパーチャ、ビーム軌道を制御する偏向器等を含みうる。図３において、容器（真空チャンバー）２１は、その内部を真空に保つ。鏡筒２２は、電子光学系を保持する。電子（線）源である電子銃２３の射出した電子線は、成形素子２４（コリメータレンズおよびアパーチャアレイを含みうる）によって成形される。その後側の電子光学系２５は、電子レンズや、ブランキング用偏向器、ブランキング用絞り、走査用偏向器等を含みうる。

電子線描画装置においては、カーボンコンタミネーションは電子線を成形するアパーチャ、ビーム軌道を制御する偏向器、加速電極、磁場レンズ等の表面に付着する。これら電子光学系を形成する部品にカーボンコンタミネーションが堆積すると、以下のような不具合が生じる。先ず、電子線を成形するアパーチャの開口部に堆積すると、本来通過させたい量および形の電子線の通過が妨げられる。例えば、２０ｎｍφ程度の微細な電子線を成形する場合には、電子レンズで１／１０００に集光するとして、アパーチャ径は２００００ｎｍφ（＝０．０２ｍｍφ）となる。この開口に厚さ１００ｎｍのカーボンが堆積するとアパーチャ開口面積は２％小さくなる。これは電子線の通過を２％低下させることになる。電子線の通過量が減少すると、レジストに必要な照射量を確保するために照射時間を長くする必要があり、単位時間当たりの処理数が減少する。

また、カーボンは通常は導電体と考えられるが、コンタミネーションとして炭素化合物の状態で堆積すると、絶縁体の性質が出てしまう。そのために、照射された荷電粒子又はそれによって生じた散乱電子が堆積したコンタミネーションの表面に滞在し、電荷を帯びる。この現象はチャージアップと呼ばれる。例えば、アパーチャは通常導体で形成されているために、入射した電子線の電荷は確実に逃がされる。しかし、アパーチャにカーボンが堆積してゆくとその表面の電荷は滞在することになる。これによって、アパーチャが電位を持つと、そこに照射される電子線の軌道に影響を与え、必要量の電子線がアパーチャを通過できない等の不具合を生じることになる。

電子線の制御性が低下したら、アパーチャアレイ２４や電子光学系２５の表面に付着したカーボンコンタミネーションを除去する必要がある。本実施例２でも水素ラジカルを用いる場合を例にとり、以下に手順を示す。電子線を用いて描画する際には、真空容器２１内は１×１０^-6Ｐａ程度あるいはそれ以下の高真空に維持されている。必要に応じて電子銃２３の部分を不図示のゲートバルブにて閉じて高真空に維持しても良い。水素ガスを導入して必要な圧力を維持するために、排気系１５の排気能力を下げる。次に、コンタミネーションを除去すべき鏡筒２２内の必要な箇所近くまで輸送管１４を挿入し、導入口１３から水素ガスの導入を開始し、フィラメント１２に電流を流して水素ラジカルを生成させる。このとき鏡筒２２内は、水素及び水素ラジカルによって５Ｐａ程度の圧力に維持される。実施例１でも述べたが、このときの圧力は０．１Ｐａ乃至１００Ｐａの範囲で適切に設定すべきである。フィラメント１２の表面温度は約１７００℃になるが、チャンバー１１は従来から水冷（不図示）されているので、輸送管１４を介してフィラメント１２の熱が電子線描画装置に影響を及ぼすことは無い。

供給された水素ラジカルによって、アパーチャアレイ２４及び電子光学系２５のカーボンコンタミネーションがほぼ除去できたら、フィラメント１２への電流供給を停止し、つづいて水素供給も停止する。輸送管１４は電子線照射時に邪魔にならない位置に退避し、排気系１５の排気能力を元に戻して容器（真空チャンバー）２１全体を高真空状態にする。電子線描画装置の場合は、水素が多く残留していると影響が生じるから、鏡筒２２内部の圧力が１×１０^-５Ｐａ以下になるまで待ち、描画を再開させる。カーボンコンタミネーションを除去する活性種は水素ラジカルに限らず、酸素ラジカル、窒素ラジカル、プラズマなどを用いても良い。

実施例３
次に、輸送管の形状の別例を説明する。実施例３では、輸送管の内面を凹凸形状にした表面上に赤外線反射防止膜を付加する。実施例１にて説明したような波型形状を加工する際には、程度の差はあるが波の頂点と底はどうしても曲面になってしまう。また表面積をより少なくするために実施例１にて限定した角度よりも大きい角度にすることで滑らかな波型の凹凸が形成できる。このような形状では波型の頂点近傍で反射する光が複数回反射することなく輸送管１４を通過してしまうが、実施例３では、この波型形状の表面に赤外線反射防止膜を成膜する。これによって、輸送管１４の内面で反射による光の通過量を減少させることができる。フィラメント１２から発生する光の中でも、輸送管１４を通過して照射された筐体１０等の温度が上昇するのは赤外線による影響が大きい。このため、赤外線に対する反射をより低くするための赤外線反射防止膜を付加することでより高い効果を得ることができる。

赤外線反射防止膜の材料としては、炭素や炭素化合物が挙げられる。特に炭化ケイ素は赤外線の吸収率が高く、かつ活性種が失活しにくい性質があるため、赤外線反射防止膜として適している。また、金属酸化物も多くは金属そのものよりも吸収係数が高くなるため、反射回数が少なくても赤外線を減衰させることができる。炭化ケイ素のようにラジカルを失活させにくい膜材料として、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化アルミニウムも使用することができる。

細長い輸送管１４のしかも凹凸形状のある内面に赤外線反射防止膜をつけることは簡単ではないが、成膜する方法の１例を、図５に示す。図５のように、輸送管を縦に２つ以上に割った樋形状のもの３１を用意し、これらの湾曲内側面を波形の凹凸形状３２に加工した後、赤外線反射防止膜を成膜する。この赤外線反射防止膜が成膜された半割の樋３１を２つ作製し、向かい合わせて結合して筒状の輸送管１４とする。

実施例４
図６、７に供給装置の別の例を示す。実施例１，２や従来技術のようにチャンバー１１を露光装置の外に設置すると、光学素子が設置されている空間まで延びるために、輸送管１４が非常に長くなってしまうことがある。この場合、輸送管１４内でラジカルが失活してしまい、コンタミネーションの除去に十分な量のラジカルが必要な空間に届かないということも懸念される。そこで、実施例４では、供給装置を露光装置内に設置し、短い輸送管１４で必要空間にラジカルを運ぶ。このようにするためには、供給装置を可能な限りコンパクトにする。

本実施例４では、供給装置をコンパクトにするためにチャンバー１１を小さくし、かつ、フィラメント１２をチャンバー１１の中央に設置した。フィラメント１２をこのように配置すると、フィラメント１２から放射される光のかなりの割合が輸送管１４内で反射することなくミラー７〜９等に至る構成となってしまう。そこで、実施例４では、フィラメント１２からの光がミラー７〜９等に到達することを防止するために、図６のように、輸送管１４の出口の近傍に光を遮蔽する遮光版３４を配置する。

また、図７のように、フィラメント１２と輸送管１４の入り口側の一端との間に遮蔽板３５を置くこともできる。図７の構成の場合には、輸送管１４の内面に凹凸形状がなくてもフィラメント１２からの光がミラー７〜９等に到達することを防止できる。しかし、チャンバー１１で発生したラジカルの失活を防ぐために、遮蔽板をできるだけ小さくしたいという要請もある。また、チャンバー１１内での乱反射光が輸送管１４に入射することもある。これらのことを考慮すると、輸送管１４の内面で光が反射通過しにくい構造とする方が設計に自由度が増すことになる。

実施例５
輸送管の形状のさらなる別例を説明する。輸送管にこれまで説明したような波型形状を構成し、特に影響が大きいと考える赤外線成分を反射させるためには、輸送管の表面には反射率の高い例えばアルミニウム等の金属膜を用いることが望ましい。一方、水素ラジカル等の活性種は、構造物の表面に接触すると活性を失いやすくなる。構造物の表面の材料によって失活の程度が異なることがこれまでも報告されている。活性種は、金属表面に比べて酸化物表面の方が失活しにくいと言われている。特に石英（ＳｉＯ_２）は失活しにくい材料とされている。このため、輸送管１４の内面は石英であることが望ましい。

本実施例５はこの点に着目し、輸送管１４の内面を波型形状の金属反射面にて構成し、その金属反射面の上に石英層を成膜した。図８に本実施例５の輸送管１４の断面図を示す。図８に示されるように、輸送管１４は、輸送管筺体４１にアルミニウム薄膜から成る赤外線反射層４２が成膜され、赤外線反射層４２の上に石英層４３が成膜されている。このような構成にすることで、フィラメント１２から発生して輸送管１４内に入射した赤外線は、石英層は透過して赤外線反射層にて反射されるときにその強度を大きく減少させる。また、輸送管１４の本来の目的であるラジカルの輸送については、輸送管１４のラジカルが接触する内表面を石英膜で覆うことで、輸送管内面でのラジカルの失活を最小限に抑えることができる。なお、実施例５におけるアルミニウム薄膜から成る赤外線反射層４２を赤外線吸収材の層とし、赤外線吸収材の層の上に石英層を成膜する構成でも良い。

［物品製造方法］
本発明の実施形態に係る物品製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。該製造方法は、感光剤が塗布された基板の該感光剤に上記のリソグラフィ装置を用いてパターンを形成する工程（パターンを基板に形成する工程）と、当該工程でパターンが形成された基板を加工する（例えば現像する）工程とを含みうる。さらに、または当該形成工程につづいて、該製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含みうる。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

Claims (13)

1. ラジカルを供給する供給装置であって、
   チャンバー内に配置され、前記チャンバー内に供給された気体を活性化してラジカルを生成する生成部と、
   一端が前記チャンバーに接続され、他端からラジカルを放出する輸送管と、
   を有し、
   前記生成部は、前記気体の活性化に赤外光の放射を伴い、
   前記輸送管の内面は、前記輸送管に入射した前記赤外光より前記輸送管から射出する前記赤外光が低減するように、凹凸を有する形状に形成されている、ことを特徴とする供給装置。
2. 前記一端から前記他端にわたって延びる前記輸送管の軸を含む前記輸送管の断面において、前記内面は、前記軸に対して傾斜し且つ連続する第１線分及び第２線分の繰り返しを含み、前記軸の法線に対する前記第１線分の傾斜角と前記第２線分の傾斜角とは、互いに異なっている、ことを特徴とする請求項１に記載の供給装置。
3. 前記ラジカルを供給する対象と前記生成部とを結ぶ直線上に、前記生成部から放射された前記赤外光を遮る部材を有する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の供給装置。
4. 前記部材は、前記チャンバーの壁の一部を含む、ことを特徴とする請求項３に記載の供給装置。
5. 前記部材は、前記生成部と前記輸送管の前記一端との間に配置されている、ことを特徴とする請求項３に記載の供給装置。
6. 前記輸送管の前記他端から射出された前記赤外光を遮る部材を有する、ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の供給装置。
7. 前記輸送管の内面には、前記赤外光に対する反射防止膜が形成されている、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の供給装置。
8. 前記反射防止膜は、炭素、炭素化合物又は金属酸化物を含む、ことを特徴とする請求項７に記載の供給装置。
9. 前記輸送管の内面には、酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素又は酸化アルミニウムの膜が形成されている、ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の供給装置。
10. エネルギー線で基板にパターンを形成するリソグラフィ装置であって、
    前記エネルギー線を射出する光学系と、
    前記光学系にラジカルを供給する請求項１乃至９のいずれか１項に記載の供給装置と、
    を有することを特徴とするリソグラフィ装置。
11. 前記光学系は、前記エネルギー線としてＥＵＶ光を射出する、ことを特徴とする請求項１０に記載のリソグラフィ装置。
12. 前記光学系は、前記エネルギー線として荷電粒子線を射出する、ことを特徴とする請求項１０に記載のリソグラフィ装置。
13. 請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置を用いてパターンを基板に形成する工程と、
    前記工程で前記パタ−ンを形成された前記基板を加工する工程と、
    を含むことを特徴とする物品の製造方法。

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