JP2002124397A - 放射線源、リソグラフィ装置、デバイス製造方法、およびそれによって製造したデバイス - Google Patents
放射線源、リソグラフィ装置、デバイス製造方法、およびそれによって製造したデバイスInfo
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Abstract
身間の空間のガスまたは蒸気に放電を生成して、作業ガ
スまたは蒸気のプラズマを形成するため、アノードおよ
びカソードを備える。 【解決手段】 カソードは、放電を開始するため、前記
放射線源の中心軸の周囲にほぼ環状の形状を有する口を
有する中空の空隙を備える。ドライバ・ガスまたは蒸気
をカソードの空隙に供給し、作業ガスまたは蒸気を、ア
ノードとカソード間で中心軸の周囲の領域に供給する。
作業ガスまたは蒸気は、キセノン、リチウム蒸気および
錫蒸気を噴くんでよい。
Description
ソードを含む放射線源に係り、電磁放射線を生成するよ
うに、アノードおよびカソードがこれらの間の空間にお
けるガスまたは蒸気に放電を生成しかつ作業ガスまたは
蒸気のプラズマを形成するよう構成され、配置されてな
る放射線源に関する。さらに、本発明は、このような放
射線源を有し、放射線の投影ビームを供給する放射線シ
ステムと、パターン化手段を支持する支持構造とを備
え、パターン化手段が所望のパターンにしたがって投影
ビームをパターン化する働きをし、さらに、基板を保持
する基板テーブルと、パターン化したビームを基板の標
的部分上に投影する投影システムとを備えるリソグラフ
ィ投影装置に関する。
という用語は、基板の標的部分に生成されるパターンに
対応する、パターン化した断面を有する入射放射ビーム
を与えるのに使用することができる手段を指すと広く解
釈され、「光弁」の用語も、この文脈で使用することが
できる。概して、前記パターンは、集積回路または他の
デバイス(以下参照)など、標的部分に生成されている
デバイスの特定の機能的層に対応する。このようなパタ
ーン化手段の例は以下を含む。
く知られ、バイナリ・タイプ、交互位相シフト・タイ
プ、減衰位相シフト・タイプ、さらに様々な混合マスク
・タイプなどのマスク・タイプを含む。このようなマス
クを放射ビームに配置すると、マスクのパターンに応じ
て、マスクに衝突する放射線の選択的透過(透過性マス
クの場合)または反射(反射性マスクの場合)を引き起
こす。マスクの場合、支持構造は概してマスク・テーブ
ルであり、これによりマスクを入射放射ビームの所望の
位置に保持でき、所望に応じてビームに対して移動でき
ることが保証される。
うなデバイスの一例は、粘弾性制御層および反射性表面
を有する、マトリクスでアドレス可能な表面である。こ
のような装置の基本的原理は、(例えば)反射性表面の
アドレスされた区域が入射光を回折光として反射し、ア
ドレスされない区域は、入射光を非回折光として反射す
る。適切なフィルタを使用して、前記非回折光を反射ビ
ームから除去し、回折光のみを残すことができ、この方
法で、ビームはマトリクスでアドレス可能な表面のアド
レス指定パターンにしたがってパターン化される。必要
なマトリクスのアドレス指定は、適切な電子的手段を使
用して実行することができ、このようなミラー・アレイ
に関するさらなる情報は、例えば米国特許第5,29
6,891号および第5,523,193号から収集す
ることができ、これは参照により本明細書に組み込まれ
る。プログラマブル・ミラー・アレイの場合、前記支持
構造は、例えばフレームまたはテーブルとして実現して
もよく、これを必要に応じて固定または可動状態にする
ことができる。
構造の一例が米国特許第5,229,872号で与えら
れ、これは参照により本明細書に組み込まれる。上述し
たように、この場合、支持構造は例えばフレームまたは
テーブルとして具体化してもよく、これを必要に応じて
固定または可動状態にされてもよい。
は、特定の位置でマスクおよびマスク・テーブルに関わ
る例を特に指すが、このような場合に検討される一般的
原理は、以上で述べたようなパターン化手段のより広い
文脈で見られたい。
(IC)の製造に使用することができる。このような場
合、パターン化手段は、ICの個々の層に対応する回路
パターンを生成することができ、このパターンを、放射
線感受性材料(レジスト)の層でコーティングしてある
基板(シリコン・ウェーハ)の標的部分(例えば1つま
たは複数のチップを含む)に撮像することができる。概
して、1つのウェーハが、投影システムを介して1回に
1つずつ連続的に照射される隣接した標的部分のネット
ワーク全体を含む。マスク・テープル上のマスクによる
パターン化を使用する現在の装置では、2つの異なるタ
イプの機械を識別することができる。1タイプのリソグ
ラフィ投影装置では、マスク・パターン全体を1回で標
的部分上に露出することにより、各標的部分を照射し、
このような装置は一般にウェーハ・ステッパと呼ばれ
る。一般的に走査ステップ装置と呼ばれる代替装置で
は、所望の好ましい方向(「走査」方向)で投影ビーム
下のマスク・パターンを漸進的に走査しながら、この方
向に平行または逆平行に基板テーブルを同期走査するこ
とにより、各標的部分を照射する。概して、投影システ
ムは倍率M(一般的には<1)を有するので、基板テー
ブルを走査する速度Vは、倍率Mにマスク・テーブルを
走査する速度を掛けた値である。本明細書で述べるよう
なリソグラフィ・デバイスに関するさらなる情報は、例
えば米国特許第6,046,792号から収集すること
ができ、これは参照により本明細書に組み込まれる。
セスでは、(例えばマスクの)パターンを、少なくとも
部分的に放射線感受性材料(レジスト)の層で覆われた
基板に撮像する。この撮像ステップの前に基板は、プラ
イミング、レジスト・コーティングおよびソフト・ベー
クなどの様々な手順を実行してよい。露光後、基板は、
現像前ベーク(PEB)、現像、ハード・ベークおよび
撮像機構の測定/検査など、他の手順を実行してよい。
この一連の手順は、例えばICなど、デバイスの個々の
層をパターン化するベースとして使用する。このような
パターン化した層は、次に、エッチング、イオン注入
(ドーピング)、メタライゼーション、酸化、化学機械
的研磨などの様々なプロセスを実行してよく、これは全
て、個々の層を仕上げることを意図する。幾つかの層が
必要な場合は、手順全体またはその変形を新しい層ごと
に反復しなければならない。最終的に、基板(ウェー
ハ)上に列状のデバイスが存在する。次に、ダイシング
またはソーイングなどの技術により、これらのデバイス
を相互から分離し、これで個々のデバイスをキャリアに
装着したり、ピンに接続したりすることができる。この
ようなプロセスに関するさらなる情報は、例えばPeter
van Zantによる「Microchip Fabrication: A Practical
Guide to Semiconductor Processing」(McGraw Hill P
ublishing Co., 1997, ISBN 0-07-067250-4)という著書
から獲得することができ、これは参照により本明細書に
組み込まれる。
「レンズ」と呼ぶが、この用語は、例えば屈折性光学機
器、反射性光学機器、反射屈折性システムを含む様々な
タイプの投影システムを含むものと広く解釈されたい。
放射システムは、放射線の投影ビームを配向、成形、ま
たは制御するため、これらの設計タイプのいずれかによ
り作動する構成要素も含むことができ、このような構成
要素も、以下ではまとめて、または単独で「レンズ」と
呼ぶことができる。さらに、リソグラフィ装置は、2つ
以上の基板テーブル(および/または2つ以上のマスク
・テーブル)を有するタイプでよい。このような「多
段」デバイスでは、追加のテーブルを平行で使用する
か、1つ以上のテーブルで準備的ステップを実行する
間、1つ以上の他のテーブルを露光に使用することがで
きる。二段リソグラフィ装置が、例えば米国特許第5,
969,441号および国際特許第98/40791号
に記載され、これは参照により本明細書に組み込まれ
る。
できる特徴のサイズが、投影放射線の波長によって制限
される。より高密度のデバイスを有する集積回路を生成
し、したがって作業速度を上げるには、より小さい特徴
を撮像できることが望ましい。現在のリソグラフィ投影
装置の大部分は、水銀灯またはエキシマ・レーザで生成
した紫外線を使用するが、約13nmのより短い波長の
放射線を使用することが提案されている。このような放
射線は極紫外線と呼ばれ、XUVまたはEUV放射線と
も呼ばれる。「XUV」という略語は概ね、数十分の一
ナノメートルから数十ナノメートルの波長範囲を指し、
軟X線と真空UV範囲を組み合わせ、「EUV」という
用語は通常、リソグラフィ(EUVL)と組み合わせて
使用され、約5〜20nmの放射線帯、つまりXUV範
囲の一部を指す。
射線源でよく、ここでプラズマはアノードとカソード間
のガスまたは蒸気の放電によって生成され、高温の放電
プラズマは、プラズマを通って流れる(パルス状)電流
によるオーム加熱で生成することができる。さらに、プ
ラズマを通って流れる電流によって生成された磁界によ
り、ある体積を有するプラズマが圧縮され、これを用い
て放電軸上に高温、高密度のプラズマを生成することが
できる(動的ピンチ効果)。ピンチするプラズマの運動
エネルギーはプラズマの温度に、したがって短波放射線
に直接伝達される。動的ピンチは、放電軸線上に非常に
高い温度および密度を有し、保存された電気エネルギー
の熱プラズマ・エネルギー、したがってXUV放射線内
への非常に高い変換効率を提供する放電プラズマを考慮
している。
ce for EUVL」と題した講演(Sematech Workshop Monete
rey(1999))でR. Lebert、G. SchrieverおよびW. Neff
が、プラズマ生成を誘発するために中空のカソードを使
用するよう提案している。放電を自動開始する非常に効
果的な方法は、中空カソードのいわゆる遷移中空カソー
ド放電(THCD)で獲得することができる。Lebertそ
の他によって提案されたような放射線源は、軸線対称の
システムで、特に構成されたカソードが軸線上に小さい
口を有し、その背後にある大きい空隙が中空のカソード
領域を形成する。しかし、中空のカソードは放電破壊を
生成し、したがってプラズマが放電軸上のみ、または放
電軸の周囲の小さい体積のみになり、そのため上述した
動的ピンチ効果を(十分に)利用することができない。
さらに、放電軸または中心軸の周囲でプラズマが占有す
る体積は、概して制御が困難であり、したがって圧縮後
に放出軸上の停滞は、生成されたXUV放射線の正確に
時間を合わせたパルスを有するよう十分に予測すること
ができない。
マ放電放射線源の別の欠点は、生成されたプラズマが、
高い密度を有する高温プラズマが生成された軸線上に存
在するので、中空カソードの口を腐食させ、その形状を
変化させることである。したがって、口は、軸線方向の
プラズマ・ジェットによって必然的に損傷を受け、これ
はカソードの寿命を制限し、放射線源の保守間隔を短く
する。さらに、プラズマを誘発する中空カソードの適切
な機能は、口のサイズと空隙の深さとの間で予め決定し
た関係に依存する。したがって、口の腐食は、プラズマ
の誘発瞬間および生成されたXUV放射線のパルスのタ
イミングに望ましくない影響を与える。
線への変換効率を上げるため、高温、高密度のプラズマ
を生成する動的ピンチ効果を利用することができる効果
的な自動開始機能を有する放射線源を提供することが本
発明の目的である。
する放射線源を提供することである。
ショットの明確に画定されたタイミングを有する放射線
源を提供することが、本発明のさらに別の目的である。
ドおよびカソードを含む放射線源であって、電磁放射線
を生成するよう、アノードとカソードがこれらの間の空
間のガスまたは蒸気に放電を生成し、作業ガスまたは蒸
気のプラズマを形成するよう構成および配置されてなる
放射線源が提供され、前記カソードは、前記放電を開始
するよう、前記放射線源の中心軸の周囲に、ほぼ環状の
形状を有する口を有する中空の空隙を備える。作業ガス
または蒸気は、キセノン、リチウム蒸気または錫蒸気を
含んでもよい。
所定の距離にある環状の中空カソードによって開始さ
れ、動的ピンチ効果を利用する。放電は、初期プラズマ
を生成するよう、少なくとも、環状の口に対応する中心
軸から所定の距離のところに生成される。アノードとカ
ソード間でプラズマを通って流れる電流が、密で高温の
プラズマを生成するよう、環状の口に対応する距離(ま
たは半径)から中心軸に向かってプラズマを圧縮する磁
界を生成する。
口の腐食を引き起こさないよう、低密度を有するように
選択することができる。プラズマの密度と環状口までの
その距離とは両方とも、中心軸に向かって圧縮されると
増加する。環状口の距離は、中心軸上でのプラズマの最
終停滞、つまり崩壊時に口の腐食を引き起こさないよ
う、十分大きい値を選択することができる。
は、プラズマの圧縮が開始する制御半径を提供し、その
結果、XUV放射線のパルスの崩壊および生成のタイミ
ングを適切に制御することができる。
たは蒸気を前記空隙に供給する。さらに、作業ガスまた
は蒸気を、前記アノード、カソード間で前記空間の前記
中心軸の周囲にある領域に供給すると都合がよい。この
ような実施形態では、XUV放射線のパルス生成の制御
が改良される。
繰返し数を達成することができる実際的特徴を有する、
効果的な自己編成放電開始を提供する。操作は、基本的
に自動的に誘発することができる。放電、および最終的
にXUV放射線のパルス生成の正確なタイミングをさら
に向上させるため、本発明による放射線源の好ましい実
施形態は、空隙に挿入されるトリガ電極を備える。放射
線源が、ほぼ自動誘発が生じかけているような状態にあ
る場合、トリガ電極に加えられる電圧パルスにより、プ
ロセスが誘発されるよう、空隙内の電界が妨害される。
この方法で、自動誘発のタイミングにある不確定さは、
トリガ電極に加えるトリガ・パルスのタイミングを正確
にとることにより解消される。適切な電気回路を使用し
て、前記トリガ電極に電圧パルスを加える。
間隔を安定させ、アノードおよびカソードに電気エネル
ギーを非常に高速で供給するため、放射線源は、前記ア
ノードおよびカソードに接続されたコンデンサを備える
ことができ、さらに、前記コンデンサに接続された充電
回路を備えることができ、前記充電回路は、さらなるコ
ンデンサ、および前記コンデンサを前記さらなるコンデ
ンサに電気的に結合する変圧器を備える。スイッチで、
前記さらなるコンデンサによる前記コンデンサの充填、
および電源による前記さらなるコンデンサの充電を制御
することができる。
分離する。リチウム蒸気または錫蒸気による絶縁物の劣
化を防止するため、前記蒸気が提供される前記アノー
ド、カソード間の前記空間の領域と、前記絶縁物との間
に通路を構築し、前記蒸気が前記通路に沿って凝縮する
ための空間を画定する。
投影ビームを提供する放射線システムと、パターン化手
段を支持する支持構造とを備え、パターン化手段が、所
望のパターンにしたがって投影ビームをパターン化する
働きをし、さらに、基板を保持する基板テーブルと、パ
ターン化したビームを基板の標的部分へと投影する投影
システムとを備え、前記放射線システムが上述したよう
な放射線源を備えるリソグラフィ投影装置が提供され
る。
性材料の層で覆われた基板を設けるステップと、上述し
たような放射線源を備える放射線システムを使用し、放
射線の投影ビームを提供するステップと、断面にパター
ンを有する投影ビームを与えるため、パターン化手段を
使用するステップと、放射線のパターン化したビームを
放射線感受性材料の層の標的部分に投影するステップと
を含むデバイス製造方法も提供する。
に使用することに特に言及しているが、このような装置
は他にも多くの可能な用途を有することを明示的に理解
されたい。例えば、一体型光学システム、磁気ドメイン
・メモリの誘導および検出パターン、液晶表示パネル、
薄膜磁気ヘッドなどの製造に使用することができる。こ
のような代替用途の文脈では、本文で「レチクル」、
「ウェーハ」または「ダイ」という用語を使用した場
合、これはそれぞれ「マスク」、「基板」および「標的
部分」という、より一般的用語に置換して考察すべきで
あることが、当業者には理解される。
ム」という用語は、紫外線(例えば365、248、1
93、157または126nmの波長の紫外線)および
極紫外線(XUVまたはEUV、例えば5から20nm
の範囲の波長を有する極紫外線)を含むあらゆるタイプ
の電磁放射線を含むよう使用される。
て、例示的実施形態および添付の概略図に関して以下で
説明し、ここで同様の部品は同様の参照番号で指示され
る。
影装置を概略的に示す。装置は、XUV放射線の投影ビ
ームPBを供給する放射線システムEx、ILを備え、
この特定の場合、放射線システムは放射線源LAも備
え、さらに、マスクMA(例えばレチクル)を保持する
ようマスク・ホルダを設け、品目PLに対してマスクを
正確に位置決めするため、第1位置決め手段に接続され
た第1標的テーブル(マスク・テーブル)と、基板W
(例えばレジストをコーティングしたシリコン・ウェー
ハ)を保持するよう基板ホルダを設け、品目PLに対し
て基板を正確に位置決めするため、第2位置決め手段に
接続された第2標的テーブル(基板テーブル)と、マス
クMAの照射部分を基板Wの標的部分C(例えば1つ以
上のチップを含む)に撮像する投影システム(「レン
ズ」)PLとを備える。ここで示すように、装置は反射
タイプである(つまり反射性マスクを有する)。しか
し、概して、例えば(透過性マスクを有する)透過タイ
プでもよい。あるいは、装置は、上述したようなタイプ
のプログラマブル・ミラー・アレイなど、別の種類のパ
ターン化手段を使用してもよい。現在のところ、EUV
(XUV)放射線を透過する材料は知られていないの
で、レンズも概して反射性要素で構成される。
ムは、直接に、または例えばビーム拡張器などの調整手
段を横断した後、照明システム(照明器)ILに供給さ
れる。照明器ILは、ビームの強度分布の外径および/
または内径範囲(一般に外σおよび内σと呼ぶ)を設定
する調節手段を備えることができる。また、積分器およ
び集光器など、概して他の様々な構成要素を備える。こ
の方法で、マスクMAに衝突するビームPBは、その断
面に所望の強度分布を有する。
影装置のハウジング内にあるが、リソグラフィ投影装置
から離し、生成された放射ビームを(例えば適切な配向
ミラーの補助により)装置へと導いてもよいことに留意
されたい。本発明および請求の範囲は、このシナリオの
両方を含む。
MT上に保持されたマスクMAと交差する。ビームPB
は、マスクMAにより選択的に反射した後、レンズPL
を通過し、これはビームPBを基板W上に集束させる。
第2位置決め手段(および干渉計測定手段IF)の補助
により、例えばビームPBの通路に様々な標的位置Cを
配置するよう、基板テーブルWTを正確に移動させるこ
とができる。同様に、例えばマスク・ライブラリからマ
スクMAを機械的に取り出した後、または走査中に、第
1位置決め手段を使用し、ビームPBの通路に対してマ
スクMAを正確に位置決めすることができる。概して、
標的テーブルMT、WTの動作は、長いストロークのモ
ジュール(粗い位置決め)および短いストロークのモジ
ュール(微小位置決め)の補助で実現され、これらは図
1では明示的に図示されていない。しかし、(走査ステ
ップ装置ではなく)ウェーハ・ステッパの場合、マスク
・テーブルMTを短いストロークのアクチュエータに接
続するか、固定するだけでよい。
ドで使用することができる。 1.ステップ・モードでは、マスク・テーブルMTを基
本的に静止状態に維持し、マスクの像全体を1回で(つ
まり単一の「フラッシュ」で)標的部分に投影する。次
に、ビームPBで異なる標的部分Cを照射できるよう、
基板テーブルWTをxおよび/またはy方向にシフトさ
せる。 2.走査モードでは、基本的に同じシナリオが当てはま
るが、単一の「フラッシュ」で任意の標的部分Cが露光
しない。その代わり、マスク・テーブルMTが速度vで
所与の方向(いわゆる「走査方向」で、例えばy方向)
に移動可能であり、したがって投影ビームPBがマスク
像全体を走査する。同時に、基板テーブルWTが速度V
=Mvで同方向または逆方向に移動し、ここでMはレン
ズPLの倍率である(通常M=1/4または1/5)。
この方法で、解像度の妥協を必要とすることなく、比較
的大きい標的部分Cを露光することができる。
ラズマ放射線源を示す。源は円筒対称で、電気的に絶縁
性の円筒壁30によって接続されたアノード10および
カソード20を備える。源からの電磁放射線を通過させ
るため、中心軸A上でアノード10に口11を設ける。
カソード20には、中心軸Aの周囲に環状口21を設
け、さらに、口21の背後に大きい空隙22を設ける。
空隙22も、中心軸Aの周囲に環状の形状を有し、空隙
の壁はカソード20の一部である。適切な電気回路(図
2a〜図2eには図示せず)をアノード10およびカソ
ード20に接続し、放射線源の内側でアノード・カソー
ド間ギャップにパルス状電圧Vを与える。さらに、アノ
ードとカソードの間にキセノンまたはリチウム蒸気など
の適切な作業ガスまたは蒸気を特定の圧力pで与える。
r)および高い電圧(V<10kV)の状態で生じ、こ
こで電子の平均自由路はアノード・カソード間のギャッ
プの寸法と比較して大きく、したがってタウンゼント・
イオン化が無効である。これらの状態は、ガスまたは蒸
気密度に対する電界強度の比率E/Nが大きいことを特
徴とする。この段階は、図2aで示すように、固定され
た電位差を有するかなり等間隔の等ポテンシャル曲線E
Pを示す。
/Nで作動する中空カソードの内側の事象に支配され、
その結果、電子の平均自由路が小さくなる。中空カソー
ド20から生じ、空隙22内のドライバ・ガスまたは蒸
気から獲得される電子eを、アノード・カソード間ギャ
ップに注入すると、実行中のイオン化で仮想アノードが
生成され、仮想アノードはアノード10から中空カソー
ド20へと伝播し、一様に分布した等ポテンシャル曲線
EPによって、図2bに示すように、アノードの電位を
全てカソード付近にもたらす。これで、カソード20の
中空の空隙22内にある電界が大幅に強化される。
り、中空カソードの内側でカソードの口21のすぐ背後
に、高密度のプラズマが急速に成長する。最後に、これ
も図2bに示すように、この領域からの強力な電子ビー
ムをアノード・カソード間ギャップに注入すると、最終
的な破壊チャネルが形成される。この形状は、放電ボリ
ュームに一様な事前のイオン化と破壊を提供する。
ソード間ギャップに作業ガスまたは蒸気のプラズマが生
成されていることを示す。電流が、プラズマ内でカソー
ド20からアノード10へと流れ、この電流は放射線源
内に、磁界強度Hを有する方位磁界を誘発する。方位電
界により、プラズマが円筒壁30から分離し、図2cで
概略的に示すように、圧縮される。
すように、方位磁界の圧力が熱プラズマの圧力よりはる
かに大きい(H2/8π≫nkT)ために生じ、ここで
nはプラズマ粒子の密度、kはボルツマン定数、Yはプ
ラズマの絶対温度を表す。アノード10およびカソード
20に接続されたコンデンサ・バンク(図2には図示せ
ず)に保存された電気エネルギーは、プラズマ圧縮の間
中、最も効率的に運動内破のエネルギーに変換される。
高い空間的安定性で一様に充填されたピンチが生成され
る。
たは放電軸A上でのプラズマ停滞時に、プラズマの運動
エネルギーはプラズマの熱エネルギーに完全に変換さ
れ、最終的にはXUVおよびEUV範囲に非常に大きく
寄与する電磁放射線に変換される。
ード間ギャップ内の作業ガスの低い初期圧力で作動し
て、源と真空環境とのインタフェースを容易にとり、放
電ボリューム内の事前イオン化を向上させることができ
る。さらに、低い初期圧力および中空のカソードという
概念により、コンデンサ・バンクをアノード・カソード
間ギャップと電気的に直接結合することができる。低い
初期圧力は、環状の中空カソードの妥当な半径によって
補償され、放電軸A上に密な結果の狭窄プラズマを生成
する。合計放射電力は密度の2乗に比例するので、結果
として生じた密度は重要である。環状の中空カソードと
放電軸との間により大きい距離を選択することにより、
密度が上昇した狭窄プラズマが獲得される。
スは、以下で開示する本発明の実施形態にも当てはま
る。
す。これはアノード10およびカソード20の形状を示
し、これは絶縁物30によって分離状態に維持され、コ
ンデンサ・バンク40に接続される。放射線源の中心部
分は、中心軸Aの周囲に円筒対称を有する。図3は、さ
らに、環状のカソードの口21および中心軸Aの周囲に
ある環状のカソード空隙22を示す。
5を介してドライバ・ガスまたは蒸気を空隙22に供給
する。この実施形態では、ドライバ・ガスとしてアルゴ
ン(Ar)を選択するが、例えばヘリウム(He)、ネ
オン(Ne)および水素(H 2)など、基本的にどのガ
スも適切である。水素が特に好ましいのは、EUV範囲
で放射線の低い吸収を示すからである。空隙22内のド
ライバ・ガスを、電子源として使用し、アノードとカソ
ード間の放電を開始する。用途によっては、作業ガスま
たは蒸気、または存在する他のガスまたは蒸気に背景圧
力が残留し、それがカソード空隙22内で十分であると
判明した場合、別個のドライバ・ガスまたは蒸気を省い
てもよい。
60を囲み、これは中心軸Aの周囲の領域でアノード・
カソード間ギャップに作業ガスまたは蒸気を射出する。
作業ガスまたは蒸気は、プラズマとしての分光放射で選
択する。この実施形態は、約13.5nmに非常に強力
な輝線があるので、リチウム(Li)を使用する。キセ
ノン(Xe)も使用することができ、これは電磁放射ス
ペクトルのXUV(およびEUV)領域に広い発光スペ
クトルを有する。別の選択肢は、リチウムの代わりに錫
(Sn)を使用する。図示のLi源60は、容器62の
下に加熱器61を備え、容器は加熱器61によって液体
および蒸気に変換すべき固体リチウムを含む。気化した
Liは、ラバル管63を通してアノード・カソード間の
ギャップに到達する。
する。電圧パルスを電極に加えて、図2bおよび図2c
に関して述べた放電を開始するため、電極50を適切な
電気回路(図3には図示せず)に接続する。図2bに示
した状態では、放射線源は自動誘発に近い。トリガ電極
50に加えられた電圧パルスによって、カソード空隙2
2内に電界が分布し、これにより中空カソードが誘発さ
れて破壊チャネルが形成され、その後、カソード20と
アノード10間に放電が生じる。トリガ電極50は、カ
ソード空隙22内で軸Aを囲むリングを備え、外側の電
子機器に接続される。
は、アノード10の開口11を通過して真空室70に入
り、これは真空室の壁の開口71を通して排気される。
プラズマおよび砕片粒子も開口11を通って逃げること
ができる。フライホィール・シャッター80が存在し、
XUV放射線パルスがない場合に、これらの粒子がXU
V放射線の投影システムPLへの放射線路内にある光学
素子に到達するのを防止するため、これらの粒子を遮断
する。
実施形態の変形であり、中心軸Aでのプラズマ崩壊から
カソード20の口領域をさらに保護する。アノード10
とカソード20とは両方とも、「帽子状」構造を有す
る。環状のカソード空隙22および口21を帽子の底側
に配置する。口21における放電によって生成されたプ
ラズマが、中心軸Aに向かって上方向および「角の周
り」に圧縮される。さらに、アノード10とカソード2
0の位置が交換されている。カソード20は、構成の外
側に位置し、XUV放射線を真空室70へと通過させる
口23を備える。この実施形態のトリガ電極50は、カ
ソード空隙22に挿入された針状電極の形態をとる。
気、さらにLi蒸気の密度は、カソード20の環状口2
1では、放電およびプラズマを生成するには低すぎるこ
とがある。実施形態3では、放射線源は、ドライバ・ガ
ス内で放電を生成するため、アノード・カソード間ギャ
ップ内の環状口21の領域に十分に高い圧力のドライバ
・ガスまたは蒸気、つまりこの実施形態ではArを生成
するよう構成される。ドライバ・ガスの結果のプラズマ
は、中心軸Aに向かって圧縮を開始し、ある点で十分に
高い圧力の作業ガスまたは蒸気に遭遇して、作業ガスま
たは蒸気のプラズマを生成し、これは、中心軸A上で停
滞するまでさらに圧縮する。ドライバ・ガスまたは蒸気
のプラズマは、最初でも「コーナの回り」を進んで十分
に高い圧力の作業ガスまたは蒸気に到達しなければなら
ないこともある。
回路100を示し、上記で開示した実施形態で使用する
ことができる。電気回路100およびトリガ電極50
は、中心の中空カソードを有する放電プラズマ放射線源
でも使用することができるが、環状の中空カソードの概
念で使用することが好ましい。
で整流され、電子的に制御可能なスイッチ110の閉状
態で第1コンデンサ・バンクC1に加えられる。スイッ
チ110は、適切なパルスを加えることによって、閉状
態にすることができる。その後のXUV放射線パルス間
の間隔より(わずかに)短い間隔に、第1コンデンサC
1を公称電圧まで充電する。
子制御スイッチ120が閉じ、5〜10Jの範囲の保存
エネルギーで、変圧器TV1を通して第2コンデンサ・
バンクC2を数マイクロ秒以内に3〜5kVの範囲の作
業電圧まで充電する。第2コンデンサ・バンクC2を、
放射線源のアノードおよびカソードに接続する。第2コ
ンデンサ・バンクC2は、図3および図4に示すコンデ
ンサ・バンク40に対応する。
とカソード20間に放電が発生すると放電される。放電
は、第2の実施形態に関して述べたように、カソード空
隙22に挿入されたトリガ電極50を使用して誘発され
る。電圧パルスは、第2変圧器TV2を介してトリガ電
極50に供給することができる。
リチウム、または錫(Sn)などの別の適切な材料を毛
管作用によってアノード・カソード間ギャップへと通過
させる構造を組み込む。実施形態5は、下記以外は以前
の実施形態に対応する。構造は、例えば3mmの内径を
有する管90の形態をとり、管90の一方端は、リチウ
ムを液体にするような温度(約300℃以上)まで加熱
器61で加熱したリチウムの浴62に挿入する。液体リ
チウムを、毛管作用によって管の内部通路に引き込み、
他方端へと移送する。この端部で、別の加熱器91でリ
チウムを(約700℃まで)加熱し、リチウムを管から
出して、アノード・カソード間ギャップに入れる。管の
出口の寸法に応じて、リチウムはジェットとして管を出
るが、その角度の輪郭は熱の角度(コサイン)分布より
急なピークを有する。
ード・カソード間ギャップへと移送するため、図6の管
90と置換できる多孔性ロッド95を示す。室96を、
アノード・カソード間ギャップに近いロッド95の端部
に設けて、リチウム浴62から多孔性ロッドを通して移
送したリチウムを収集する。開口の寸法、室内のリチウ
ムの温度(加熱器91によって約700℃の温度まで加
熱)および室内に蓄積したリチウムの圧力に応じて、リ
チウムは軸Aに沿って急なピークを有する角度輪郭を有
するジェットとして、開口97を出る。
絶縁物30が、リチウムをアノード・カソード間ギャッ
プに導入する領域からある距離のところに配置されるこ
とを示す。リチウムはアノードとカソード間に設けたセ
ラミック絶縁物と化学反応し、したがってこれを腐食し
たり、これを導電性にしたりすることがあるが、これは
両方とも回避すべきである。そのため、アノード・カソ
ード間ギャップにあるリチウム蒸気が絶縁物30に到達
するのを防止するよう措置を執る。リチウム蒸気が絶縁
物30に到達する前にこれを凝縮させるための装置を組
み込み、凝縮したリチウムを収集してリチウム浴62に
移送することができる。
カソード間ギャップの高温領域と、絶縁材30との間の
距離が、路に沿ったある点で気化リチウムの「凝固点」
が提供されるような温度を有する、十分に長く狭い路1
50を提供することを示す。路は、路の壁に衝突すると
リチウム蒸気が冷却されるほど十分に長く、狭い。ま
た、路は、図6の右手側で示すように、その壁と蒸気と
の衝突数を増加させるため、湾曲した伸長部151も有
することができる。さらに、左手側で示すように、路に
沿って冷却要素152を設けてもよい。路150は、図
示の実施形態では、軸Aを囲む上部壁155、156を
呈し、上壁155はアノード10に電気的に接続され
て、下壁156はカソード20に電気的に接続される。
固点での温度は約300℃以下であるとよい。約300
℃の温度にすると、リチウムが液体の状態で維持され、
したがって容易に収集され、リチウム浴に返還される。
図6から、液体が重力により路の壁をリチウム浴62へ
と流れ落ちることによって、いかにこれが達成されるか
が明白である。
べてきたが、本発明は説明以外の方法で実践できること
が理解されよう。その説明は本発明を制限するものでは
ない。
影装置を示す。
よび放電開始、プラズマ生成およびプラズマ圧縮のある
段階を示す。
よび放電開始、プラズマ生成およびプラズマ圧縮のある
段階を示す。
よび放電開始、プラズマ生成およびプラズマ圧縮のある
段階を示す。
よび放電開始、プラズマ生成およびプラズマ圧縮のある
段階を示す。
よび放電開始、プラズマ生成およびプラズマ圧縮のある
段階を示す。
す。
す。
バンクに充電し、放射線源のトリガ電極にトリガ・パル
スを供給する回路図を示す。
示す。
示す。
Claims (19)
- 【請求項1】 アノードおよびカソードを含む放射線源
にして、前記アノードおよびカソードが、電磁放射線を
生成するよう、それらの間の空間のガスまたは蒸気に放
電を生成するよう構成され、配置された放射線源であっ
て、前記カソードが、前記放電を開始するよう、前記放
射線源の中心軸の周囲にほぼ環状の形状を有する口を有
する中空の空隙を備えることからなる放射線源。 - 【請求項2】 前記空隙が放射線源の中心軸の周囲にほ
ぼ環状の形状を有する請求項1に記載された放射線源。 - 【請求項3】 ドライバ・ガスまたは蒸気を前記空隙に
供給する請求項1または2に記載された放射線源。 - 【請求項4】 前記ドライバ・ガスが、ヘリウム(H
e)、ネオン(Ne)、アルゴン(Ar)および水素
(H2)を含むグループから選択された少なくとも1つ
を含む請求項3に記載された放射線源。 - 【請求項5】 前記作業ガスまたは蒸気が前記アノード
とカソードとの間の前記空間で前記中心軸の周囲の領域
に供給される請求項1から4までのいずれか1項に記載
された放射線源。 - 【請求項6】 前記作業ガスまたは蒸気が前記中心軸に
沿って供給される請求項5に記載された放射線源。 - 【請求項7】 前記作業ガスまたは蒸気がキセノンを含
む請求項1から6までのいずれか1項に記載された放射
線源。 - 【請求項8】 前記作業ガスまたは蒸気がリチウム蒸気
および錫蒸気を含むグループから選択された少なくとも
1つを含む請求項1から7までのいずれか1項に記載さ
れた放射線源。 - 【請求項9】 前記放射線源がリチウムと錫の少なくと
も1つを含む材料を保持するホルダ、前記材料の蒸気を
生成するよう前記ホルダを加熱する加熱器、および前記
蒸気を前記アノードとカソードとの間の前記空間に案内
する構造を備える請求項8に記載された放射線源。 - 【請求項10】 前記放射線源がリチウムと錫の少なく
とも1つを含む材料を保持するホルダ、前記材料の液体
を生成するよう前記ホルダを加熱する加熱器、および毛
管作用によって前記アノードとカソードとの間の前記空
間に前記液体を案内する構造を備える請求項8に記載さ
れた放射線源。 - 【請求項11】 前記アノードとカソードとの間に絶縁
物を設け、前記蒸気を提供する前記アノードとカソード
との間の前記空間の領域に通路を設け、前記絶縁物は、
前記蒸気が前記路に沿って凝結するための空間を画定す
るよう構築され、配置される請求項8から10までのい
ずれか1項に記載された放射線源。 - 【請求項12】 トリガ電極を前記空隙に挿入する請求
項1から11までのいずれか1項に記載された放射線
源。 - 【請求項13】 前記放射線源が前記トリガ電極に電圧
パルスを加えるよう構築され、配置された電気回路を備
える請求項12に記載された放射線源。 - 【請求項14】 前記電気回路が1次および2次巻線を
有する変圧器を備え、前記1次巻線が前記電圧パルスの
源に接続され、前記2次巻線が前記カソードおよび前記
トリガ電極に接続される請求項13に記載された放射線
源。 - 【請求項15】 前記放射線源が、例えば5から20n
m、特に9から16nmの範囲の波長を有するような極
紫外線の投影ビームを生成するようになっている請求項
1から14までのいずれか1項に記載された放射線源。 - 【請求項16】 リソグラフィ投影装置であって、 放射線の投影ビームを提供する放射線システムと、 パターン化手段を支持する支持構造とを備え、パターン
化手段は、所望のパターンにしたがって投影ビームをパ
ターン化する働きをし、さらに、 基板を保持する基板テーブルと、 パターン化したビームを基板の標的部分に投影する投影
システムとを備え、 前記放射線源が、請求項1から15までのいずれか1項
に記載された放射線源を備える装置。 - 【請求項17】 前記支持構造が、マスクを保持するマ
スク・テーブルを備える請求項16に記載された装置。 - 【請求項18】 少なくとも部分的に放射線感受性材料
の層で覆われた基板を提供するステップと、 請求項1から15までのいずれか1項に記載された放射
線源を備えた放射線システムを使用して、放射線の投影
ビームを提供するステップと、 断面にパターンを有する投影ビームを与えるために、パ
ターン化手段を使用するステップと、 放射線の投影ビームを放射線感受性材料の層の標的部分
に投影するステップとを含む装置製造方法。 - 【請求項19】 請求項18に記載された方法により製
造したデバイス。
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