CN101690419B - 光刻设备和器件制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了配置以产生用于光刻设备的辐射的源。所述源包括阳极和阴极。阴极和阳极被配置以在阳极和阴极之间的放电空间中的燃料中产生放电，以便产生等离子体，阴极和阳极彼此相对地定位，使得在使用中在阳极和阴极之间延伸的电流线大致弯曲，以便产生大致径向地压缩仅在阴极或阳极的上表面附近的区域中的等离子体的力。

Description

光刻设备和器件制造方法

技术领域

本发明涉及一种光刻设备和方法。 

背景技术

光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上，通常是衬底的目标部分上的机器。例如，可以将光刻设备用在集成电路(IC)的制造中。在这种情况下，可以将可选地称为掩模或掩模版的图案形成装置用于生成在所述IC的单层上待形成的电路图案。可以将该图案转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分管芯、一个或多个管芯)上。通常，图案的转移是通过把图案成像到提供到衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上进行的。通常，单独的衬底将包含被连续形成图案的相邻目标部分的网络。公知的光刻设备包括：步进机，在所述步进机中，通过将全部图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分；以及扫描器，在所述扫描器中，通过辐射束沿给定方向(“扫描”方向)扫描所述图案、同时沿与该方向平行或反向平行的方向扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。也能够以通过将图案压印(imprinting)到衬底的方式从图案形成装置将图案转移到衬底上。 

已广泛地承认光刻术是IC和其它的器件和/或结构制造中的关键步骤之一。目前，没有可替代的技术看上去能够提供具有类似精度、速度和经济的生产率的期望的图案建构。然而，随着使用光刻术制造的特征的尺寸不断变小，光刻术成为了使微型的IC或其它器件和/或结构能够在真实的大尺度上制造的即便不是最关键的门槛(gating)因素，也是最关键的门槛因素中的一个。 

可以通过如方程式(1)中所示出的分辨率的瑞利准则(Rayleighcriterion)来给出图案印刷的限制的理论估计：  $\mathrm{CD}=k_1*\frac{\mathrm{\λ}}{{\mathrm{NA}}_{\mathrm{PS}}}---\left(1\right)$ 其中，λ是所使用的辐射的波长，NA_PS是用于印制图案的投影系统的数值孔径，k₁是依赖于工艺的调整因子，也称为瑞利常数，以及CD是被印制的特征的特征尺寸(或临界尺寸)。 

从方程式(1)可以得出，可以以三种方式实现减小特征的最小可印制尺寸：通过缩短曝光波长λ，通过增加数值孔径NA_PS或通过减小k₁的值。 

为了显著地缩短曝光波长，并因此使最小可印制的节距减小，已经提出使用极紫外(EUV)辐射源。与配置以输出大于或等于约157nm的辐射波长的传统的紫外辐射源相比，EUV辐射源被配置以输出约13nm的辐射波长。因此，EUV辐射源可以构成迈向获得小的特征印刷的非常重要的一步。这样的辐射用术语极紫外或软x射线来表示，可能的源例如包括由激光诱导等离子体源、放电等离子体源或来自电子储存环的同步加速器辐射。 

发明内容

由EUV辐射源辐射的功率依赖于所述源的尺寸。通常，期望聚集尽可能大的由所述源辐射的功率，因为辐射功率的大的聚集效率意味着可以减小提供给所述源的功率，这将有益于所述源的寿命。源的尺寸与聚集角一起形成所述源的集光率。只有被发射的在所述源的集光率中的辐射可以被考虑和被用于照射图案形成装置。 

在本发明的一个方面中，提供了被配置用以产生用于光刻设备的辐射的源，该源包括阳极和阴极，所述阴极和阳极被配置以在所述阳极和所述阴极之间的放电空间中的燃料中产生放电，以便产生等离子体，所述阴极和阳极彼此相对地定位使得在使用中在所述阳极和所述阴极之间延伸的电流线大致弯曲以便产生大致径向地压缩仅在所述阴极或所述阳极的上表面附近的区域中的等离子体的力。 

在本发明的一个方面中，提供了一种光刻系统，其包括源，所述源配置以产生用于光刻设备的辐射，所述源包括阳极和阴极，所述阴极 和阳极被配置以在所述阳极和所述阴极之间的放电空间中的燃料中产生放电，以便产生等离子体，所述阴极和阳极彼此相对地定位使得在使用中在所述阳极和所述阴极之间延伸的电流线大致弯曲以便产生大致径向地压缩仅在所述阴极或所述阳极的上表面附近的区域中的等离子体的力；图案支撑件，其被配置以保持图案形成装置，所述图案形成装置配置以使所述辐射图案化以形成图案化的辐射束；衬底支撑件，其被配置以支撑衬底；和投影系统，其被配置以将所述图案化的辐射束投影到所述衬底上。 

在本发明的一个方面中，提供了一种用于产生用在光刻设备中的辐射的方法，所述方法包括步骤：将燃料供给位于阴极和阳极之间的放电空间；在所述阴极和所述阳极之间在所述燃料中产生放电以形成适合于发射所述辐射的等离子体；和彼此相对地定位所述阴极和所述阳极，使得在使用中在所述阳极和所述阴极之间延伸的电流线大致弯曲以便产生大致径向地压缩仅在所述阴极或阳极的上表面附近的区域中的等离子体的力。 

在本发明的一个方面中，提供了一种器件制造方法，其包括步骤：产生辐射束，所述产生步骤包括将燃料供给位于阴极和阳极之间的放电空间；在所述阴极和所述阳极在所述燃料中之间产生放电，以形成适合于发射所述辐射的等离子体；和彼此相对地定位所述阴极和所述阳极，使得在使用中在所述阳极和所述阴极之间延伸的电流线大致弯曲以便产生大致径向地压缩仅在所述阳极或阴极的上表面附近的区域中的等离子体的力；图案化所述辐射束以形成图案化的辐射束；和将所述图案化的辐射束投影到衬底上。 

附图说明

下面仅通过示例的方式，参考示意性附图对本发明的实施例进行描述，其中示意性附图中相应的参考标记表示相应的部件，在附图中： 

图1示意性地示出根据本发明的一个实施例的光刻设备； 

图2示意性地示出根据图1的光刻投影设备的EUV照射系统和投影光学装置的侧视图； 

图3a-b是根据本发明的一个实施例的EUV等离子体源的示意图； 

图4a示意性地显示出等离子体中的颗粒的密度分布； 

图4b示意性地显示出根据本发明的实施例的EUV等离子体源； 

图4c示意性地显示出根据本发明的一个实施例的等离子体中的颗粒的密度分布； 

图5示意性地示出根据本发明的一个实施例的EUV等离子体源； 

图6示意性地示出根据本发明的一个实施例的EUV等离子体源； 

图7示意性地示出根据本发明的一个实施例的EUV等离子体源； 

图8示意性地示出根据本发明的一个实施例的EUV等离子体源；和 

图9示意性地示出根据本发明的一个实施例的用辐射束烧蚀燃料材料。 

具体实施方式

图1示意地示出了根据本发明的一个实施例的光刻设备1。所述光刻设备1包括被配置以产生辐射的源SO；照射系统(照射器)IL，其配置用于调节来自从所述源SO接收的辐射的辐射束B(例如，EUV辐射)。该源SO可以被设置成独立的单元。支撑件(例如掩模台)MT，其还可被称为图案支撑件，其被配置用于保持图案形成装置(例如掩模)MA，并与配置用于根据确定的参数精确地定位图案形成装置MA的第一定位装置PM相连。衬底台或衬底支撑件(例如晶片台)WT，其被配置用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并与配置用于根据确定的参数精确地定位衬底W的第二定位装置PW相连。投影系统(例如折射式投影透镜系统)PS配置用于将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如包括一根或多根管芯)上。 

照射系统可以包括各种类型的光学部件，例如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其它类型的光学部件、或其任意组合，以引导、成形、或控制辐射。 

所述支撑件MT以依赖于图案形成装置的方向、光刻设备的设计以及诸如图案形成装置是否保持在真空环境中等其它条件的方式保持图案形成装置。所述支撑件可以采用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术来保持图案形成装置。所述支撑件可以是框架或台，例如，其可以根据需要成为固定的或可移动的。所述支撑件可以确保图案形成装置位于所需的位置上(例如相对于投影系统)。在这里任何使用的术语“掩模版”或“掩模”都可以认为与更上位的术语“图案形成装置”同义。 

这里所使用的术语“图案形成装置”应该被广义地理解为表示能够用于将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束、以便在衬底的目标部分上形成图案的任何装置。应当注意，被赋予辐射束的图案可能不与在衬底的目标部分上的所需图案完全相符(例如如果该图案包括相移特征或所谓的辅助特征)。通常，被赋予辐射束的图案将与在目标部分上形成的器件中的特定的功能层相对应，例如集成电路。 

图案形成装置可以是透射式的或反射式的。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列以及可编程液晶显示(LCD)面板。掩模在光刻术中是公知的，并且包括诸如二元掩模类型、交替型相移掩模类型、衰减型相移掩模类型和各种混合掩模类型之类的掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，每一个小反射镜可以独立地倾斜，以便沿不同方向反射入射的辐射束。所述已倾斜的反射镜将图案赋予由所述反射镜矩阵反射的辐射束。 

这里使用的术语“投影系统”应该广义地解释为包括任意类型的投影系统，包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型和静电型光学系统、或其任意组合，如对于所使用的曝光辐射所适合的、或对于诸如使用浸没液或使用真空之类的其它因素所适合的。这里使用的术语“投影透镜”可以认为是与更上位的术语“投影系统”同义。 

如这里所示的，所述设备是反射型的(例如，采用反射式掩模)。替代地，所述设备可以是透射型的(例如，采用透射式掩模)。 

所述光刻设备可以是具有两个(双台)或更多衬底台(和/或两个或更多的支撑结构)的类型。在这种“多台”机器中，可以并行地使用 附加的台和/或支撑结构，或可以在一个或更多个台上和/或支撑结构上执行预备步骤的同时，将一个或更多个其它台和/或支撑结构用于曝光。 

参照图1，所述照射器IL接收从辐射源SO发出的辐射。该源SO和所述光刻设备可以是分立的实体(例如当该源为准分子激光器时)。在这种情况下，不会将该源SO考虑成形成光刻设备的一部分，并且通过包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统的帮助，将所述辐射从所述源SO传到所述照射器IL。在其它情况下，所述源SO可以是所述光刻设备的组成部分(例如当所述源是汞灯时)。可以将所述源SO和所述照射器IL、以及如果需要时设置的所述束传递系统(未在图1中示出)一起称作辐射系统。 

所述照射器IL可以包括配置用于调整所述辐射束的角强度分布的调整装置。通常，可以对所述照射器的光瞳平面中的强度分布的至少所述外部和/或内部径向范围(一般分别称为σ-外部和σ-内部)进行调整。此外，所述照射器IL可以包括各种其它部件，例如积分器和聚光器(未在图1中示出)。可以将所述照射器用于调节所述辐射束，以在其横截面中具有所需的均匀性和强度分布。 

所述辐射束B入射到保持在支撑件(例如，掩模台)MT上的所述图案形成装置(例如，掩模)MA上，并且通过所述图案形成装置来形成图案。在被图案形成装置MA反射之后，所述辐射束B通过投影系统PS，所述投影系统PS将辐射束投影到所述衬底W的目标部分C上。通过第二定位装置PW和位置传感器IF2(例如，干涉仪器件、线性编码器或电容传感器)的帮助，可以精确地移动所述衬底台WT，例如以便将不同的目标部分C定位于所述辐射束B的路径中。类似地，例如在从掩模库的机械获取之后，或在扫描期间，可以将所述第一定位装置PM和另一个位置传感器IF1(例如，干涉仪器件、线性编码器或电容传感器)用于相对于所述辐射束B的路径精确地定位图案形成装置MA。通常，可以通过形成所述第一定位装置PM的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)的帮助来实现支撑件MT的移动。类似地，可以采用形成所述第二定位装置PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现所述衬底台WT的移动。在步进机的情况下(与扫描器相反)， 支撑结构MT可以仅与短行程致动器相连，或者可以是固定的。可以使用图案形成装置对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置MA和衬底W。尽管所示的衬底对准标记占据了专用目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间(这些公知为划线对齐标记)中。类似地，在将多于一个的管芯设置在图案形成装置MA上的情况下，所述图案形成装置对准标记可以位于所述管芯之间。 

所示的设备可以用于以下模式中的至少一种中： 

在步进模式中，在将支撑件MT和衬底台WT保持为基本静止的同时，将赋予所述辐射束的整个图案一次投影到目标部分C上(即，单一的静态曝光)。然后，将所述衬底台WT沿X和/或Y方向移动，使得可以对不同目标部分C曝光。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单一的静态曝光中成像的所述目标部分C的尺寸。 

在扫描模式中，在对支撑件MT和衬底台WT同步地进行扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上(即，单一的动态曝光)。衬底台WT相对于支撑件MT的速度和方向可以通过所述投影系统PS的(缩小)放大率和图像反转特性来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单一动态曝光中所述目标部分的宽度(沿非扫描方向)，而所述扫描运动的长度确定了所述目标部分的高度(沿所述扫描方向)。 

在另一个模式中，将保持可编程图案形成装置的支撑件MT保持为基本静止，并且在对所述衬底台WT进行移动或扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上。在这种模式中，通常采用脉冲辐射源，并且在所述衬底台WT的每一次移动之后、或在扫描期间的连续辐射脉冲之间，根据需要更新所述可编程图案形成装置。这种操作模式可易于应用于利用可编程图案形成装置(例如，如上所述类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻术中。 

也可以采用上述使用模式的组合和/或变体，或完全不同的使用模式。 

图2更详细地显示出投影设备1，其包括辐射系统42、照射光学单元44和投影系统PS。辐射系统42包括可以由放电等离子体形成的辐射源SO。可以通过例如Xe气体、Li蒸汽或Sn蒸汽的气体或蒸汽来产生EUV辐射，其中产生非常热的等离子体以发射在电磁频谱的EUV范围中的辐射。通过由例如放电导致的至少部分电离的等离子体，来产生非常热的等离子体。对于辐射的有效生成来说，可能需要Xe、Li、Sn蒸汽或任何其它合适的气体或蒸汽的分压例如为10Pa。由辐射源SO发射的辐射经由定位在源腔47中的开口中或后面的气体阻挡件或污染物阱49从源腔47进入到聚集器腔48中。污染物阱49可以包括通道结构。污染物阱49还可以包括气体阻挡件或气体阻挡件和通道结构的组合。在一个实施例中，如图3所讨论的，Sn源用作EUV源。

聚集器腔48包括辐射聚集器50，其可以由掠入射聚集器形成。辐射聚集器50具有上游辐射聚集侧50a和下游辐射聚集侧50b。辐射聚集器50包括反射器142、143和外反射器146，如图2所示。穿过聚集器50的辐射可被反射离开光栅光谱滤光片，以聚焦到在聚集器腔48的孔处的虚源点52上。来自聚集器室48的辐射束56在照射光学单元44中经由正入射反射器53、54反射到定位在支撑件MT上的图案形成装置MA上。形成了图案化的束57，其经由反射元件58、59在投影系统PS中成像到衬底台WT上。比所显示出的元件更多的元件通常可以出现在照射光学单元44和投影系统PS中。依赖于光刻设备的类型，可以可选择地提供光栅光谱滤光片51。另外，可以具有比如图2中所显示的反射镜更多的反射镜，例如可以具有比反射元件58、59多1-4个的反射元件。 

应当理解，辐射聚集器50可以在外反射器146的外表面上具有另外的特征，或在外反射器146周围具有另外的特征，例如保护性保持装置、加热器等。参考标记180显示出两个反射器之间(例如反射器142和143之间)的空间。每个反射器142、143、146可以包括至少两个相邻的反射表面，距离源SO更远的反射表面比更靠近源SO的反射表面与光学轴线O所成的角度小。这样，掠入射聚集器50被配置以产生沿光轴O传播的(E)UV辐射束。 

可以应用正入射聚集器来代替使用掠入射反射镜作为聚集器反射镜50。 

另外，可以应用透射型光学滤光片替代如图2中示意性地示出的光栅51。对于EUV来说是透射型的和对于UV辐射来说是较不透射型的或甚至基本上吸收UV辐射的光学滤光片在本领域中是已知的。因此，在此处“光栅光谱纯度滤光片”还表示为“光谱纯度滤光片”，其包括光栅或透射型的滤光片。EUV透射型光学滤光片不仅在图2中示出，而且被包含作为可选择的光学元件，例如布置在照射单元44和/或投影系统PS中的光学EUV透射型滤光片或聚集器反射镜50的上游。 

应当理解，污染物阱49和/或辐射聚集器50和/或光谱纯度滤光片51可以是照射光学装置44的一部分。类似地，反射元件53和54可以是辐射系统42的一部分。 

在图1和2的实施例中，光刻设备1是无掩模设备，其中图案形成装置MA是可编程反射镜阵列。这个阵列的一个示例是具有粘弹性控制层的矩阵可寻址表面和反射表面。这样的设备所依据的基本原理是例如反射表面的被寻址区域将入射辐射作为衍射辐射反射，而未被寻址的区域将入射辐射作为未被衍射的辐射反射。使用适合的滤光片，可以从反射束中过滤掉未被衍射的辐射，而仅留下衍射的辐射。以这种方式，所述束根据矩阵可寻址表面的寻址图案而被图案化。可编程反射镜阵列的一个可替代的实施例采用微小的反射镜的矩阵布置，可通过施加适合的局部电场或通过采用压电致动器使得微小的反射镜中的每一个独立地关于轴线倾斜。再次，反射镜是矩阵可寻址的，使得被寻址的反射镜沿不同于未被寻址的反射镜的方向反射入射的辐射束。以这种方式，根据矩阵可寻址反射镜的寻址图案对反射束进行图案化。所需的矩阵寻址可以通过使用适合的电子装置来执行。在上文所描述的两个情形中，图案形成装置可以包括一个或更多个可编程的反射镜阵列。如此处所涉及有关反射镜阵列的更多信息可以例如参见美国专利No.5,296,891和5,523,193，以及PCT公开出版物No.WO 98/38597和WO 98/33096。在可编程反射镜阵列的情形中，支撑结构可以具体地体现为框架或台，例如其可以根据需要而成为固定的或可移动的。 

可编程反射镜阵列中的反射镜的尺寸通常大于出现在传统(反射型或透射型)掩模上的图案的临界尺寸。同样，无掩模光刻设备通常需 要比非无掩模的设备更高的缩减因子的投影透镜。例如，无掩模光刻设备的缩减因子大约为100，而非无掩模光刻设备的缩减因子大约为4。因此，对于给定的投影系统的数值孔径，与使用传统的(反射型或透射型)掩模的光刻设备相比，在无掩模设备中通过投影系统PS聚集的图案化的辐射束要小得多。这反过来限制了无掩模设备的集光率(etendue)。 

针对传统的图案形成装置应用开发的现有的EUV源的源集光率可以显著地大于无掩模光刻设备。如果源的集光率大于光刻设备的集光率，那么可能造成辐射损失。结果，每个衬底的曝光时间可能更长。这可能影响衬底的生产量。 

由于无掩模设备的小集光率，因此期望通过光刻设备1来聚集由辐射源SO发射的所有辐射，以限制辐射损失。为了确保基本上由源SO发射的所有辐射照射图案形成装置MA，且通过投影系统PS来聚集，期望将源SO的集光率和光刻设备1的集光率进行匹配。例如，在图1和2的实施例中，期望将源的集光率限制在低于约0.03mm²球面度的范围内。 

等离子体的有效轴向尺寸影响源的集光率。为了调整(例如减小)等离子体源SO的集光率，从而将源的集光率与光刻设备1的集光率匹配，构造和布置源SO使得在放电期间来减小等离子体的径向和/或轴向尺寸。 

图3a-b显示出根据本发明的实施例的用于图1和2的光刻设备中的等离子体源300。图3a显示在x-z平面中的等离子体源300的示意性剖视图。图3b显示在x-y平面中的所述源300的示意性俯视图。应当理解，等离子体源300不限于图3a-b中显示的例子。 

如图3a-3b中显示的，等离子体源300包括阴极305、阳极310和位于阳极和阴极之间的放电空间315。阴极和阳极305、310中的每个是大致圆柱形，其中心大致地位于公共的z轴线上。在图3a中，z轴线被称为放电轴线。阳极310和阴极305与电源相连，使得在操作中可以在电极之间施加高的电压。应当理解，阴极305和阳极310的示出的位置在本实施例或其它的实施例中是可以被颠倒的。 

在操作中，通过将放电施加到阴极305和阳极310之间的工作材料(例如燃料)中来产生高温放电等离子体。用于产生等离子体的工作材料或燃料位于放电空间315中。最初，工作材料可以是固态的、液态的或气态的。例如，在图3a-3b的实施方式中，工作材料(燃料)可以由位于阴极305的上表面307上的锡(Sn)的薄层306来构成。阴极305的上表面307大致垂直于z-轴线。在一个实施方式中，工作材料可包括气体(例如Xe)。在一个实施方式中，可以使用诸如锂或铟的不同的材料。 

可以用激光源325来执行等离子体放电的点燃。由激光源325输出的辐射束330通过开口335聚焦到阴极305的上部307上。可以使用光学系统(未在图3a中示出)将辐射束330聚焦到上表面307上。由于对薄层306中的激光能量的吸收，Sn被蒸发且被部分地电离以形成等离子体320。 

在阴极305和阳极310之间的放电期间等离子体320膨胀且填充由阴极和阳极之间的燃料材料所限定的体积。具体地，在激光烧蚀之后的几十纳秒，燃料蒸汽膨胀且到达阳极310的边缘，在阴极305和阳极310之间形成导电路径。等离子体320中的颗粒密度沿轴向z方向变化。在激光烧蚀之后立即将等离子体320中的颗粒限制在靠近阴极305设置的小的区域中。随着燃料蒸汽的膨胀，等离子体320中的颗粒的浓度减小，包含等离子体320的包络的半径r(在x-y平面中)增加。通常，包含等离子体320的包络的半径r作为在z方向上距离阴极的距离的函数大致线性地增加。 

如果形成了导电路径，阳极310和阴极305之间的放电被触发，从而导致等离子体320内的进一步的电离和加热。在点燃等离子体之后，由欧姆加热来维持等离子体320，其中在等离子体中产生另外的电离。由阳极310和阴极305之间的电流流动产生磁场。磁场导致洛仑兹力F作用到等离子体320中的颗粒上。由磁场产生的磁压沿径向方向压缩等离子体320以形成沿z方向(箍缩轴线)伸长的等离子体箍缩。这称作为箍缩效应。 

等离子体320的磁压缩继续，直到到达平衡为止，在该平衡处，作用到等离子体上的磁压缩被等离子体中的热压力平衡。由于这种压缩(即箍缩效应)，沿放电轴线(即z轴线)产生等离子体柱。在距离辐射电极(即图3a-b中的阴极305)的给定的距离处等离子体柱的横截面中的颗粒(原子和离子)的颗粒数目对应于等离子体柱的横截面的半径上积分得到的最初的燃料(工作材料)的密度。等离子体中的这种颗粒密度随着离阴极的距离的增加而减小。 

另外的磁压缩(即等离子体的尺寸减小)可以通过打破作用到等离子体上的磁压缩和等离子体内的热压之间的平衡而仅局部地发生。平衡的打破导致产生“颈”类型的不稳定性。实际上，可通过或者来自所述颈的等离子体的外流或/和来自等离子体的强辐射发射来产生平衡的破坏。由颈不稳定性导致的等离子体包括多个等离子体点或微箍缩，所述等离子体点或微箍缩能够在不稳定性产生的初始阶段在EUV光谱区域中辐射。在EUV范围中强烈地辐射的微箍缩的产生，对于在主要的等离子体柱中形成的特定的初始条件是可以的。例如，如果等离子体中的颗粒的初始线性密度位于在下文限定为N_MIN和N_MAX的特定界限内，那么可以满足这些初始条件中的一个。 

现在参考图4a，这个图示意性地显示出在沿z方向的放电期间等离子体320中的颗粒密度的分布。如之前示出的，EUV机制(regmine)可以仅针对颗粒密度的受限制的区域(在N_MAX和N_MIN之间)而产生，该区域示意性地显示在图4a中。沿放电轴线(z轴线)的颗粒密度的这一区域的对应的长度表示为D1。D1对应于箍缩的长度，其中，EUV辐射微箍缩出现。 

实际上，沿D1的箍缩包括多个基础源或等离子体点、斑或微箍缩。这些微箍缩可以仅出现在由D1限定的这一区域中。这些基础源的特性可能依赖于例如用于产生等离子体(Sn、Xe等)的燃料、源的几何构型(例如阴极和阳极的尺寸、阴极和阳极之间的距离)以及供给至所述源的功率。这些基础源的径向和轴向尺寸通常彼此成比例。例如，如果等离子体燃料由锡(Sn)构成，那么EUV辐射点的径向和轴向尺寸可以分别是大约0.02cm和0.05cm。 

参考图4b，这个图显示出各个基础源340a-d的示意图，所述基础源340a-d可以在等离子体放电期间出现在距离D1上。图4b还显示出在图4a中示出的颗粒密度的分布。多个基础源340a-d随时间的聚集效应确定源00的有效轴向尺寸。源SO的有效轴向尺寸反过来影响源的集光率。基础源越多，集光率越高。 

为了将源300的集光率与光刻设备1的集光率匹配，等离子体内的颗粒密度的分布可被改变成箍缩的长度D减小的新的分布。例如，参考图4c，从图4a的浅分布到图4c的陡分布的变化可以显著地减小箍缩沿轴向z方向的长度。对于相同的颗粒密度，箍缩D2的长度小于箍缩D1的长度。 

在本发明的实施例中，等离子体中的颗粒密度的修改和因此箍缩的长度的减小通过产生初始的等离子体参数的强梯度来实现。 

再参考图3a-b，相对于阳极310定位阴极305，使得在初始压缩之后在等离子体柱中出现等离子参数的强梯度。在开始放电时，由阳极310和阴极305之间流动的电流线(current line)的强的曲率来产生初始等离子体的参数的这些强梯度。在这样的条件下，如在传统的z箍缩中，靠近阴极305的电流线被沿放电轴线z引导，且磁压产生沿等离子体半径引导的力F，从而朝放电轴线压缩等离子体。在距离阴极305的某一距离处，电流线具有强的曲率。电流线的这种强的曲率导致沿轴向的等离子体的额外的膨胀，因此减小了在阴极305的表面附近的区域外部的预压缩的等离子体柱中的颗粒数量。 

现在参考图5，该图示意性地显示出在相对于阳极310定位阴极305以便产生初始的等离子体参数的强梯度时的等离子体320的膨胀。用激光源325执行等离子体放电的点燃。将由激光源325输出的辐射束330通过开口335聚焦到阴极305的上部307上。由于在薄层306中激光能量的吸收，Sn被蒸发且部分地电离以形成等离子体320。 

在激光烧蚀之后的几十纳秒，燃料蒸汽膨胀且到达阳极310的边缘，形成阴极305和阳极310之间的导电路径。一旦形成了导电路径，阳极310和阴极305之间的放电被触发，从而导致等离子体320内的进一步的电离和加热。图5显示出在燃料蒸汽的膨胀期间在阴极305和阳 极310之间出现的电流线360a-d。电流线360a-d产生磁场B和洛仑兹力F。如从图5中所看到的，电流线360a-d被强烈地引导至源300的左区域365a和右区域365b，从而在这些区域中产生大致沿轴线z方向的洛仑兹力F。结果，由于电流线360a-d的强的曲率和洛仑兹力F的方向，等离子体320的压缩可以仅在靠近阴极305的非常受限制的区或区域370中出现。在靠近阴极305的表面的区域370中，洛仑兹力的方向大致垂直于z方向且洛仑兹力沿z方向在小的距离上径向压缩等离子体320。在这个配置中，可以沿z方向仅出现单个微箍缩或EUV热斑。在区或区域370外面，电流线的强曲率导致等离子体沿轴向方向的另外的膨胀，因此减小了预压缩的等离子体柱中的颗粒的数量。 

在本发明的实施例中，初始等离子体参数的强梯度可以通过将阳极310定位于阴极305附近来获得，使得沿x方向(即大致垂直于放电轴线或z方向的方向)分隔阴极305和阳极310的距离L更大，优选地基本上大于沿z方向分隔阴极305和阳极310的距离l。因此，应当满足下述条件：L＞＞l。在一个实施例中，至少距离L比距离l至少大50％。在另一个实施例中，L＝2*l。 

可基于等离子体柱或箍缩的期望的轴向尺寸，来确定和调整阳极和阴极之间的距离。在一个实施例中，在装配源300的期间可以预设和固定阳极310和阴极305之间的距离，使得源SO的集光率与光刻设备的集光率匹配。如本领域普通技术人员所能理解的，可基于校准来确定这个距离。 

可替代地，阳极310和阴极305可以相对于彼此移动，例如沿放电轴线(z方向)，以便调整箍缩的轴向尺寸。例如，在一个实施例中，阳极310可以与驱动单元相连，所述驱动单元被构造和布置以例如沿轴向方向对阳极进行移位。驱动单元可以与控制器通信，以调整阳极的位置。控制器可以可操作性地连接至监控单元(例如照相机)，所述监控单元配置以在放电期间监控等离子体箍缩。例如，监控单元可以确定，初始的阴极-阳极配置产生具有一个或更多个EUV辐射点的等离子体箍缩。基于监控单元的结果，控制器可以被配置以控制驱动单元，来相对 于阳极调整阴极的位置(例如轴向位置)，以便减小或增加EUV辐射点或热斑的数量，并因此调整源300的集光率。 

现在参考图6，这个图显示出根据本发明的实施例的等离子体源600。等离子体600包括阴极605、阳极610和位于阳极和阴极之间的放电空间615。阴极605和阳极610具有大致圆柱形形状，相对于放电轴线或z轴线是旋转对称的。阳极610被相对于阴极定位，使得阴极的上表面620和阳极的上表面625大致共平面。这个电极配置可以被称为开放型电极几何构型，其中l≈0。 

等离子体源600还可以包括用于点燃等离子体的激光源630。在这样的配置中，可以在阴极605的上表面620上布置锡(Sn)层。如在图3a-b的实施例中所指出的，将由激光源630输出的辐射束635聚焦到阴极605的上表面620上。由于吸收激光能量，Sn被蒸发且被部分地电离。 

在操作中，在阴极605和阳极610之间施加高的电压。由燃料(例如锡)电离产生的电子和离子促使阴极605和阳极610之间被贯穿，其反过来产生等离子体640。由于在阴极605和阳极610之间产生的高的电流和在阴极605处的电流线650的集中，等离子体640箍缩在阴极605的上表面620上或其附近。 

在图6的实施例中，阴极的上表面620和阳极的上表面625大致在同一平面内，例如共平面。如在图5的实施例中所讨论的，应当理解，当沿z轴线以一小距离分隔开上表面620、625时，沿放电轴线(轴向或z轴线)的箍缩的膨胀仍然可以被减小。 

尽管图3a-6中的EUV源被示出使用完全轴向对称的电极系统，但是应当理解也可以用不轴向对称的电极系统来执行EUV辐射等离子体的轴向尺寸的调节。由于被辐射束蒸发的初始等离子体的旋转对称性，等离子体箍缩的位置稳定性即使在不旋转对称的系统也可以被基本上改善，例如类似于图7中示意性地显示出的示例。 

图7显示出根据本发明的一个实施例的等离子体源700。等离子体源700包括阴极705和阳极710和位于阳极和阴极之间的放电空间715。阳极710包括第一部分710a和位于阴极705附近的第二部分710b。阳极 710的第一和第二部分710a-b具有大致弯曲的形状，其包围阴极705的一部分。第一和第二部分710a-b可以大致以距离阴极705相同的距离定位，如图7所显示的。然而，应当理解，阴极705和第一部分710a之间的距离以及阴极705和第二部分710b之间的距离在本发明的实施例中可以不同。 

在图7中，相对于阴极705定位第一和第二部分710a-b，使得阳极710和阴极705的上表面711a-b之间沿z方向的距离l比在x-y平面中的分隔阴极705和阴极710的距离L小，优选地，相当小。距离l可以是正的或负的，即阳极710的上表面711a-b可以在阴极705的上表面的上方或下方。 

类似于图6，等离子体源700可以包括用于点燃等离子体740的激光源730。在这样的配置中，可以将锡(Sn)层布置到阴极的上表面上。如在图3a-b的实施例中所指出的，将由激光源730输出的辐射束735聚焦到阴极705的上表面上。由于吸收激光能量，Sn被蒸发且被部分地电离。图7显示出在阴极705处的电流线750的集中。 

图8显示出根据本发明的一个实施例的等离子体源800。等离子体源800包括阴极805、阳极810和位于阳极和阴极之间的放电空间815。阳极810包括第一板810a和位于阴极805附近的第二板810b。第一和第二板810a-b大致平行于阴极805，且以距离阴极805大致相同的距离L定位。应当理解，阴极805和第一部分810a之间的距离以及阴极805和第二部分810b之间的距离在本发明的另一实施例中可以不同。 

如在图7中，第一和第二板810a-b被相对于阴极805定位，使得沿z方向的阳极810和阴极805的上表面810a-b之间的距离l比在x-y平面中分隔阴极805和阳极810的距离L小，期望地相当小。距离l可以是正的或负的，即阳极810的上表面811a-b可以位于阴极805的上表面的上方或下方。 

另外，类似于图6，等离子体源800可以包括用于点燃等离子体840的激光源830。在这样的配置中，可以将锡(Sn)层布置在阴极的上表面上。如在图3a-b的实施例中所指出的，将由激光源830输出的辐射 束835聚焦到阴极805的上表面上。由于吸收激光能量，Sn被蒸发且被部分地电离。图8显示出在阴极805处的电流线850集中。 

应当理解，在本发明的其它实施例中可以修改图6-8中显示的系统。另外，鉴于图5-8中的阳极不阻挡由等离子体箍缩发射的辐射的事实，可以基本上增加EUV辐射的聚集角。 

通过控制用辐射束将工作材料烧蚀到阴极的表面上，还可附加地或可替代地在本发明的实施例中产生初始的等离子体参数的强梯度。由辐射束和工作材料(燃料)之间在阴极上的相互作用产生的初始的燃料蒸汽和等离子体的膨胀可能依赖于阴极上的辐射束的斑尺寸和辐射束的聚焦条件。 

例如参考图9，阴极910的上表面可以大致定位于光学系统936的焦平面中，该光学系统936将辐射束935引导到阴极的上表面上。在该实施例中，相当大地减小了阴极的上表面上的辐射束的径向斑。这种配置产生了大致等方向性地膨胀的初始的等离子体940，如在图9中示意性地显示的。由于激光烧蚀的电离的气体的蒸汽的膨胀在图9中由箭头920示意性地表示。应当理解，在初始的等离子体940中沿z轴线的颗粒的密度小于大致沿z轴线膨胀的非等方向性的等离子体中的颗粒的密度。因此，在图9的实施例中的等离体的压缩以及因此微箍缩的形成可以仅出现在靠近阴极910的表面的区域中。在一个实施例中，辐射束935的斑的尺寸(例如直径)小于约50μm。在一个实施例中，从在约30μm和50μm之间的范围选择出斑的尺寸。 

虽然在本文中详述了光刻设备用在制造IC(集成电路)，但是应该理解到这里所述的光刻设备可以在制造具有微米尺度、甚至纳米尺度的特征的部件方面有其它的应用，例如制造集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、包括液晶显示器(LCD)的平板显示器、薄膜磁头等。应该认识到，在这种替代应用的情况中，可以将此处使用的任意术语“晶片”或“管芯”分别认为是与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。这里所指的衬底可以在曝光之前或之后进行处理，例如在轨道(一种典型地将抗蚀剂层涂到衬底上，并且对已曝光的抗蚀剂进行显影的工具)、量测工具和/或检验工具中。另外，所述 衬底可以处理一次以上，例如为产生多层IC，使得这里使用的所述术语“衬底”也可以表示已经包含多个已处理层的衬底。 

虽然以上已经做出了具体的参考，在光学光刻术的情况中使用本发明的实施例，但应该理解的是，本发明可以有其它的应用，例如压印光刻术，并且只要情况允许，不局限于光学光刻术。在压印光刻术中，图案形成装置中的拓扑限定了在衬底上产生的图案。可以将所述图案形成装置的拓扑印刷到提供给所述衬底的抗蚀剂层中，在其上通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来使所述抗蚀剂固化。在所述抗蚀剂固化之后，所述图案形成装置从所述抗蚀剂上移走，并在抗蚀剂中留下图案。 

尽管以上已经描述了本发明的特定的实施例，但是应该理解的是本发明可以以与上述不同的形式实现。例如，本发明可以采取包含用于描述上述公开的方法的一个或更多个机器可读指令序列的计算机程序的形式，或者采取具有在其中存储的这种计算机程序的数据存储介质的形式(例如，半导体存储器、磁盘或光盘)。 

以上描述旨在进行解释，而不是限制性的。因而，本领域普通技术人员可以理解，在不偏离下述权利要求的保护范围的前提下可以对所描述的发明进行修改。 

本发明不限于光刻设备的应用或用于如在本实施例中描述的光刻设备中。另外，附图通常仅包括对于理解本发明所必需的元件和特征。除此之外，光刻设备的附图是示意性的，不是成比例的。本发明不限于示意图中显示的这些元件(例如在示意图中绘出的反射镜的数量)。此外，本发明不限于关于图1和2描述的光刻设备。 

Claims (33)

1.一种配置用以产生用于光刻设备的辐射的源，所述源包括：

阳极；和

阴极，

所述阴极和阳极被配置以在所述阳极和所述阴极之间的放电空间中的燃料中产生放电，以便产生等离子体，所述阴极和阳极彼此相对地定位使得在使用中在所述阳极和所述阴极之间延伸的电流线大致弯曲以便产生大致径向地压缩仅在所述阴极或所述阳极的上表面附近的区域中的等离子体的力，其中沿大致平行于所述上表面的方向分隔所述阴极和所述阳极的距离L大于沿大致垂直于所述上表面的方向分隔所述阴极和所述阳极的距离l。

2.根据权利要求1所述的源，其中所述力基本上导致所述等离子体沿大致垂直于所述上表面的方向且在所述上表面附近的区域的外部的膨胀。

3.根据权利要求1所述的源，其中，L≥2*l。

4.根据权利要求1所述的源，其中所述上表面与所述阳极或阴极中的另一个的上表面大致共平面。

5.根据权利要求1所述的源，其中所述阴极和阳极是旋转对称的。

6.根据权利要求1所述的源，其中所述燃料被布置到所述上表面上。

7.根据权利要求1所述的源，其中所述燃料包括Sn、Xe及Li中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的源，其中所述源的集光率大致与所述光刻设备的集光率匹配。

9.根据权利要求1所述的源，其中所述源的集光率小于0.03mm²的球面度。

10.根据权利要求1所述的源，其中所述阴极或阳极包括第一部分和第二部分，且其中所述阴极或阳极中的另一个定位在所述第一部分和第二部分之间。

11.根据权利要求1所述的源，其中所述辐射具有在极紫外范围内的波长。

12.根据权利要求1所述的源，还包括配置以输出辐射束的辐射源和配置以将所述辐射束引导到所述上表面上的光学系统，其中所述上表面大致定位在所述光学系统的焦平面中。

13.根据权利要求12所述的源，其中在所述上表面上的辐射束的斑尺寸在30μm和50μm之间的范围中。

14.根据权利要求1所述的源，其中在所述上表面附近的区域中的所述等离子体的压缩在所述放电期间产生单个辐射发射斑。

15.根据权利要求1所述的源，其中所述上表面是所述阴极的上表面。

16.一种光刻系统，包括：

源，所述源配置以产生用于光刻设备的辐射，所述源包括：

阳极；和

阴极，

所述阴极和阳极被配置以在所述阳极和所述阴极之间的放电空间中的燃料中产生放电，以便产生等离子体，所述阴极和阳极彼此相对地定位使得在使用中在所述阳极和所述阴极之间延伸的电流线大致弯曲以便产生大致径向地压缩仅在所述阴极或所述阳极的上表面附近的区域中的等离子体的力；

图案支撑件，其被配置以保持图案形成装置，所述图案形成装置配置以使所述辐射图案化以形成图案化的辐射束；

衬底支撑件，其被配置以支撑衬底；和

投影系统，其被配置以将所述图案化的辐射束投影到所述衬底上，

其中沿大致平行于所述上表面的方向分隔所述阴极和所述阳极的距离L大于沿大致垂直于所述上表面的方向分隔所述阴极和所述阳极的距离l。

17.根据权利要求16所述的光刻系统，其中所述力基本上导致所述等离子体沿大致垂直于所述上表面的方向且在所述上表面附近的区域的外部的膨胀。

18.根据权利要求16所述的光刻系统，其中，L≥2*l。

19.根据权利要求16所述的光刻系统，其中所述上表面与所述阳极或阴极中的另一个的上表面大致共平面。

20.根据权利要求16所述的光刻系统，其中在所述上表面附近的区域中的所述等离子体的压缩在所述放电期间产生单一辐射发射斑。

21.根据权利要求16所述的光刻系统，其中所述燃料被布置到所述上表面上。

22.根据权利要求16所述的光刻系统，其中所述燃料包括Sn、Xe及Li中的至少一种。

23.根据权利要求16所述的光刻系统，其中所述源的集光率大致与所述光刻设备的集光率匹配。

24.根据权利要求16所述的光刻系统，其中所述上表面是所述阴极的上表面。

25.一种用于产生用在光刻设备中的辐射的方法，所述方法包括步骤：

将燃料供给位于阴极和阳极之间的放电空间；

在所述阴极和所述阳极之间在所述燃料中产生放电以形成适合于发射所述辐射的等离子体；和

彼此相对地定位所述阴极和所述阳极，使得在使用中在所述阳极和所述阴极之间延伸的电流线大致弯曲，以便产生大致径向地压缩仅在所述阴极或阳极的上表面附近的区域中的等离子体的力，

其中沿大致平行于所述上表面的方向分隔所述阴极和所述阳极的距离L大于沿大致垂直于所述上表面的方向分隔所述阴极和所述阳极的距离l。

26.根据权利要求25所述的方法，其中所述力基本上导致所述等离子体沿大致垂直于所述上表面的方向且在所述上表面附近的区域的外部的膨胀。

27.根据权利要求25所述的方法，其中，L≥2*l。

28.根据权利要求25所述的方法，其中所述上表面与所述阳极或阴极中的另一个的上表面大致共平面。

29.根据权利要求25所述的方法，其中在所述上表面附近的区域中的所述等离子体的压缩在所述放电期间产生单一辐射发射斑。

30.根据权利要求25所述的方法，其中所述燃料被布置到所述上表面上。

31.根据权利要求25所述的方法，其中所述燃料包括Sn、Xe及Li中的至少一种。

32.根据权利要求25所述的方法，其中定位步骤包括彼此相对地定位所述阴极和所述阳极，使得被配置以产生所述等离子体的源的集光率大致与所述光刻设备的集光率匹配。

33.一种器件制造方法，其包括步骤：

产生辐射束，所述产生步骤包括：

将燃料供给位于阴极和阳极之间的放电空间，

在所述阴极和所述阳极之间在所述燃料中产生放电，以形成适合于发射所述辐射的等离子体，和

彼此相对地定位所述阴极和所述阳极，使得在使用中在所述阳极和所述阴极之间延伸的电流线大致弯曲，以便产生大致径向地压缩仅在所述阳极或阴极的上表面附近的区域中的等离子体的力；

图案化所述辐射束以形成图案化的辐射束；和

将所述图案化的辐射束投影到衬底上，

其中沿大致平行于所述上表面的方向分隔所述阴极和所述阳极的距离L大于沿大致垂直于所述上表面的方向分隔所述阴极和所述阳极的距离l。

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