JP2014525677A - 放射源 - Google Patents

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Abstract

【課題】リソグラフィ装置のイルミネ−タに放射ビームを提供するのに適した放射源を提供する。
【解決手段】放射源は、燃料小滴の流れを軌道に沿ってプラズマ形成位置へと誘導するノズルを備える。放射源は、第1の量の放射がプラズマ形成位置で燃料小滴に入射するように及び第1の量の放射がエネルギーを燃料小滴に伝達して改質燃料分布を生成するように第1の量の放射を受け、改質燃料分布は表面を有する。放射源は、表面の一部に対してｐ偏光された成分を有する第2の量の放射が改質燃料分布の表面に入射するように及び第2の量の放射が改質燃料分布にエネルギーを伝達して第3の量の放射を放出する放射生成プラズマを生成するように第2の量の放射を受ける。放射源は、第3の量の放射の少なくとも一部を集光し誘導するコレクタを備える。放射源は、改質燃料分布の表面の一部への法線に対して平行ではない第1の方向に第2の量の放射が伝搬するように構成される。
【選択図】図５

Description

関連出願の相互参照
[0001] 本出願は、全体が参照により本明細書に組み込まれている２０１１年９月２日出願の米国仮特許出願第６１／５３０，６８４号の利益を主張する。
[0002] 本発明は放射源に関する。本発明はさらに、リソグラフィ装置及びデバイス製造方法に関する。
[0003] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、通常は基板のターゲット部分に適用する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用可能である。このような場合、代替的にマスク又はレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを使用して、ＩＣの個々の層上に形成すべき回路パターンを生成することができる。このパターンを、基板（例えばシリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば１つ又は幾つかのダイの一部を含む）に転写することができる。パターンの転写は通常、基板に設けた放射感応性材料（レジスト）の層への結像により行われる。一般的に、１枚の基板は、順次パターンが与えられる隣接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。
[0004] リソグラフィは、ＩＣ及びその他のデバイス及び／又は構造の製造の主要な工程の１つとして広く認知されている。しかしながら、リソグラフィを用いて製造されるフィーチャの寸法が小さくなるにしたがって、リソグラフィは超小型ＩＣ又はその他のデバイス及び／又は構造を製造可能にするさらに重要な要素になりつつある。
[0005] パターン印刷の理論的な推定限界は、式（１）に示す解像度についてのレイリー基準によって与えられる。
Figure 2014525677
ここで、λは使用する放射の波長、ＮＡはパターンを印刷するのに使用される投影システムの開口数、ｋ１はレイリー定数とも呼ばれるプロセス依存調整因子、ＣＤは印刷されたフィーチャのフィーチャサイズ（又はクリティカルディメンション）である。式（１）から、フィーチャの最小印刷可能サイズの縮小は３つの方法、すなわち、露光波長λを短くするか、開口数ＮＡを増加させるか、又はｋ１の値を低減することにより達成されることが分かる。
[0006] 露光波長を短くして、フィーチャの最小印刷可能サイズを低減するために、極端紫外線（ＥＵＶ）放射源を使用することが提案されている。ＥＵＶ放射は、５ｎｍ〜２０ｎｍ、例えば、１３ｎｍ〜１４ｎｍ、又は例えば６．７ｎｍ若しくは６．８ｎｍなどの５ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内の波長を有する電磁放射である。可能な放射源は、例えば、レーザ生成プラズマ源、放電プラズマ源、又は電子蓄積リングによって提供されるシンクロトロン放射に基づく放射源を含む。
[0007] ＥＵＶ放射はプラズマを用いて生成できる。ＥＵＶ放射を生成する放射システムは、燃料を励起してプラズマを生成するレーザと、プラズマを含む放射源コレクタモジュールと、を含んでもよい。プラズマは、例えば、好適な物質（例えば、スズ）の小滴若しくは微粒子、又はＸｅガス若しくはＬｉ蒸気などの好適なガス又は蒸気のストリームなどの燃料にレーザビームを誘導することで生成できる。燃料によって吸収されるエネルギーの量を最大にするように、燃料に誘導されるレーザビームを燃料の表面に対して垂直に配向する。結果として得られるプラズマは、放射コレクタを用いて収集されるＥＵＶ放射などの出力放射を発する。放射コレクタは、放射を受光して放射をビームに合焦させるミラー付き垂直入射放射コレクタであってもよい。放射源コレクタモジュールは、プラズマを支持する真空環境を提供するように構成された構造又はチャンバを含んでもよい。そのような放射システムは、通常、レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）放射源と呼ばれる。
[0008] （ＥＵＶ放射などの）放射を出力するために上述したＬＰＰ放射源を使用することは極めて非効率であることが判明している。ＬＰＰ放射源の効率の尺度の１つは変換効率（ＣＥ）である。ＣＥの尺度の１つは、所望の出力波長の周囲の２％の帯域幅内でＬＰＰ放射源によって放射されるエネルギーと、ＬＰＰ放射源に供給される入力エネルギーと、の比率である。ＥＵＶ放射を生成するために動作する上述したＬＰＰ放射源で出願人が達成したＣＥの最大の経験値は５％未満であり、場合によっては３〜３．５％である。
[0009] ＬＰＰ放射源を使用することが非効率である理由の１つは、レーザを燃料に結合する効率が乏しいことである。すなわち、燃料によるレーザ放射の吸収率が低いことである。場合によっては、燃料によって吸収されるレーザ放射は５０％未満である。燃料によるレーザ放射の吸収率が低いことは、プラズマにより生成される出力放射の量が低減するだけではなく、かなりの割合のレーザ放射がプラズマによって反射又は透過されることを意味する。プラズマによって反射又は透過されるレーザ放射は、（基板などの）放射源コレクタモジュールの下流側のリソグラフィ装置の一部へと通過することがある。放射源コレクタモジュールから放射源コレクタモジュールの下流側のリソグラフィ装置の一部へと通過するレーザ放射は、帯域外（ＯｏＢ）放射と呼んでもよい。ＯｏＢ放射はリソグラフィ装置の結像性能を低減し、及び／又はリソグラフィ装置の加熱を引き起こし、その結果、リソグラフィ装置の一部の損傷を生じることがある。
[0010] 本明細書又は別の文献のいずれに記載しているかを問わず、先行技術の少なくとも１つの問題点を防止又は軽減するか、又は既存の装置又は方法の代替策を提供することが望ましい。
[0011] 本発明の第１の態様によれば、リソグラフィ装置のイルミネータに放射ビームを提供するのに適した放射源であって、燃料小滴の流れを軌道に沿ってプラズマ形成位置へと誘導するように構成されたノズルを備え、放射源は、第１の量の放射がプラズマ形成位置で燃料小滴に入射するように、及び、第１の量の放射がエネルギーを燃料小滴に伝達して改質燃料分布を生成するように、第１の量の放射を受けるように構成され、改質燃料分布が表面を有する、放射源が提供される。放射源は、表面の一部に対してｐ偏光された成分を有する第２の量の放射が改質燃料分布の表面の一部に入射するように、及び、第２の量の放射が改質燃料分布にエネルギーを伝達して第３の量の放射を放出する放射生成プラズマを生成するように、第２の量の放射を受けるように構成される。放射源は、第３の量の放射の少なくとも一部を集光し誘導するように構成されたコレクタをさらに備え、放射源は、改質燃料分布の表面の一部への法線に対して平行ではない第１の方向に第２の量の放射が伝搬するように構成される。
[0012] 放射源は、第１及び第２の量の放射を生成する少なくとも１つの二次放射源を備えてもよい。
[0013] 少なくとも１つの二次放射源は、第１の二次放射源と第２の二次放射源とを有し、第１の二次放射源が第１の量の放射を生成するように構成し、第２の二次放射源が第２の量の放射を生成するように構成してもよい。
[0014] 少なくとも１つの二次放射源は、ＣＯ２又はＹＡＧレーザを含んでもよい。
[0015] 放射源は、第１の方向と、改質燃料分布の表面の一部への法線との間の角度が約１０°〜約３０°の間にあるように構成してもよい。
[0016] 放射源は、第２の量の放射が直線ｐ偏光、円偏光、又はランダム偏光放射の１つであるように構成してもよい。
[0017] 放射源は、改質燃料分布がほぼ円板の形状であり、改質燃料分布の表面の一部がほぼ平坦であるように構成してもよい。
[0018] 放射源は、改質燃料分布がほぼ円錐形又はほぼ球形キャップの形状であり、改質燃料分布の表面の一部がそれぞれほぼ円錐形の表面又はほぼ球形キャップ状の表面であるように構成してもよい。
[0019] 燃料小滴は、キセノン、スズ又はリチウムを含んでもよい。
[0020] 本発明の第１の態様による、及び上記８つの段落に記載の発明の各々の記述は、以下に記載の本発明の第２及び第３の態様にも適用でき、したがってそれらにもよるものであることを理解されたい。
[0021] 本発明の第２の態様によれば、パターニングデバイスから基板上にパターンを投影するように構成されたリソグラフィ装置であって、該リソグラフィ装置は、少なくとも１つの二次放射源と、放射ビームを光軸に沿ってパターニングデバイスに提供するように構成された放射源と、を備え、放射源は、燃料小滴の流れを軌道に沿ってプラズマ形成位置へと誘導するように構成されたノズルを有し、放射源は、第１の量の放射がプラズマ形成位置で燃料小滴に入射するように、及び、第１の量の放射がエネルギーを燃料小滴に伝達して改質燃料分布を生成するように、第１の量の放射を少なくとも１つの二次放射源から受けるように構成され、改質燃料分布が表面を有し、放射源は、表面の一部に対してｐ偏光された成分を有する第２の量の放射が改質燃料分布の表面の一部に入射するように、及び、第２の量の放射が改質燃料分布にエネルギーを伝達して第３の量の放射を放出する放射生成プラズマを生成するように、第２の量の放射を少なくとも１つの二次放射源から受けるように構成され、放射源は、第３の量の放射の少なくとも一部を集光し光軸に沿ってパターニングデバイスへと誘導するように構成されたコレクタをさらに有し、放射源は、改質燃料分布の表面の一部への法線に対して平行ではない第１の方向に第２の量の放射が伝搬するように構成される、リソグラフィ装置が提供される。
[0022] 改質燃料分布の表面の一部への法線は、光軸に対して平行であってもよい。
[0023] 第１の方向は、光軸に対して平行であってもよい。
[0024] 第１の方向は、光軸と同軸であってもよい。
[0025] 本発明の第３の態様によれば、リソグラフィ装置を使用したデバイス製造方法であって、リソグラフィ装置が、少なくとも１つの二次放射源と、パターニングデバイスと、ノズルを有する放射源と、プラズマ形成位置と、コレクタと、を備え、燃料小滴の流れを軌道に沿ってプラズマ形成位置へと誘導するステップと、第１の量の放射がプラズマ形成位置で燃料小滴に入射するように、少なくとも１つの放射源から第１の量の放射を生成するステップと、エネルギーを第１の量の放射から燃料小滴へと伝達して、表面を有する改質燃料分布を生成するステップと、第２の量の放射が改質燃料分布の表面の一部に入射するように、少なくとも１つの放射源から表面の一部に対してｐ偏光された成分を有する第２の量の放射を生成するステップと、エネルギーを第２の量の放射から改質燃料分布に伝達して、第３の量の放射を放出する放射生成プラズマを生成するステップと、コレクタで第３の量の放射の少なくとも一部を集光して放射ビームを生成するステップと、放射ビームをコレクタから光軸に沿ってパターニングデバイスへと誘導するステップと、パターニングデバイスを使用してパターニングされた放射ビームを生成するステップと、パターニングされた放射ビームを基板上に投影するステップと、を含み、第２の量の放射が、改質燃料分布の表面の一部への法線に対して平行ではない第１の方向に伝搬する、方法が提供される。
[0026] デバイス製造方法は、プラズマ共鳴により最大限のエネルギー量が第２の量の放射から改質燃料分布に伝達される、第１の方向と改質燃料分布の表面の一部への法線との間の角度を決定するステップと、第２の量の放射が第１の方向に伝搬するように第２の量の放射を生成するステップと、をさらに含み、第１の方向と改質燃料分布の表面の一部への法線との間の角度は、プラズマ共鳴により最大限の量のエネルギーが第２の量の放射から改質燃料分布へと伝達される、第１の方向と改質燃料分布の表面の一部への法線との間の角度である。
[0027] 本発明の別の特徴及び利点、並びに本発明の様々な実施形態の構造及び動作は、添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。本発明は、本明細書に記載する特定の実施形態に限定されないことに留意されたい。このような実施形態は、例示のみを目的として本明細書に記載されている。本明細書に含まれる教示に基づいて当業者はさらなる実施形態を容易に思い付くであろう。
[0028] 本明細書に組み込まれ、その一部を形成する添付の図面は本発明を図示し、説明とともに、さらに本発明の原理を説明し、当業者が本発明を作成して使用できるようにする働きをする。
[0029]本発明の実施形態によるリソグラフィ装置を示す。 [0030]図１のリソグラフィ装置のより詳細な図を示す。 [0031]プラズマの表面に入射する放射ビームの概略図である。 [0032]異なる条件下での２つのプラズマの全吸収を示すグラフである。 [0033]本発明の第１の実施形態による放射源の概略断面図である。 [0034]本発明の第２の実施形態による放射源の概略断面図である。 [0035]本発明の第３の実施形態による放射源の概略断面図である。 [0036]本発明の第４の実施形態による放射源の概略断面図である。
[0037] 本発明の特徴及び利点は、同様の参照符号は全体を通して対応する要素を識別する図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことでさらに明白になろう。図面では、一般に、同様の参照番号は、同一の、機能的に同様な及び／又は構造的に同様な要素を示す。ある要素が最初に出現する図面は、対応する参照番号の左端の１つ以上の数字によって示される。
[0038] 本明細書は、本発明の特徴を組み込んだ１つ以上の実施形態を開示する。開示される実施形態は本発明を例示するにすぎない。本発明の範囲は開示される実施形態に限定されない。
[0039] 記載された実施形態、及び本明細書で「一実施形態」、「ある実施形態」、「例示的実施形態」などに言及した場合、それは記載された実施形態が特定の特徴、構造、又は特性を含むことができるが、それぞれの実施形態が必ずしも特定の特徴、構造、又は特性を含まないことがあることを示す。さらに、このようなフレーズは、必ずしも同じ実施形態に言及するものではない。さらに、ある実施形態に関連して特定の特徴、構造、又は特性について記載している場合、明示的に記載されているか、記載されていないかにかかわらず、このような特徴、構造、又は特性を他の実施形態との関連で実行することが当業者の知識にあることが理解される。
[0040] 本発明の実施形態はハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア又はその任意の組合せで実施することができる。本発明の実施形態は、１つ以上のプロセッサで読み取り、実行することができる機械読み取り式媒体に記憶した命令として実施することもできる。機械読み取り式媒体は、機械（例えば、計算デバイス）で読み取り可能な形態で情報を記憶するか、又は伝送する任意の機構を含むことができる。例えば、機械読み取り式媒体は、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリデバイス、電気、光、音響又は他の形態の伝搬信号（例えば、搬送波、赤外線信号、デジタル信号など）、及びその他を含んでもよい。さらに、ファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令を、本明細書では特定の行為を実行するものとして記述してもよい。しかしながら、このような記述は便宜的なものにすぎず、このような行為は実際には計算デバイス、プロセッサ、コントローラ、又はファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令などを実行する他のデバイスの結果であることを認識されたい。
[0041] このような実施形態を詳述する前に、本発明の実施形態を実施することができる例示の環境を提示することが有用であろう。
[0042] 図１は、放射源、この場合は、本発明の一実施形態による放射源コレクタモジュールＳＯを含むリソグラフィ装置１００を概略的に示す。この装置は、放射ビームＢ（例えば、ＥＵＶ放射）を調節するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、パターニングデバイス（例えば、マスク又はレチクル）ＭＡを支持するように構築され、パターニングデバイスを正確に位置決めするように構成された第１のポジショナＰＭに接続された支持構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴと、基板（例えば、レジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構築され、基板を正確に位置決めするように構成された第２のポジショナＰＷに接続された基板テーブル（例えば、ウェーハテーブル）ＷＴと、基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つ以上のダイを含む）上にパターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢへ付与されたパターンを投影するように構成された投影システム（例えば、反射投影システム）ＰＳと、を備える。
[0043] 照明システムは、放射の誘導、整形、又は制御を行うための、屈折、反射、磁気、電磁、静電型等の光学コンポーネント、又はその任意の組合せなどの種々のタイプの光学コンポーネントを含んでいてもよい。
[0044] 支持構造ＭＴは、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計等の条件、例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されているか否かに応じた方法で、パターニングデバイスＭＡを保持する。この支持構造は、パターニングデバイスを保持するために、機械式、真空式、静電式等のクランプ技術を使用することができる。支持構造は、例えばフレーム又はテーブルでよく、必要に応じて固定式又は可動式でよい。支持構造は、パターニングデバイスが例えば投影システムなどに対して確実に所望の位置にくるようにしてもよい。
[0045] 「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分にパターンを生成するように、放射ビームの断面にパターンを付与するのに使用することができる任意のデバイスを指すものとして広義に解釈されるべきである。放射ビームに付与されるパターンは、集積回路などのターゲット部分に生成されるデバイスの特定の機能層に相当する。
[0046] パターニングデバイスは透過性又は反射性でよい。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、及びプログラマブルＬＣＤパネルがある。マスクはリソグラフィにおいて周知のものであり、これには、バイナリマスク、レベンソン型(alternating)位相シフトマスク、ハーフトーン型(attenuated)位相シフトマスクのようなマスクタイプ、さらには様々なハイブリッドマスクタイプも含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例として、小さなミラーのマトリクス配列を使用し、そのミラーは各々、入射する放射ビームを異なる方向に反射するよう個々に傾斜することができる。傾斜したミラーは、ミラーマトリクスによって反射する放射ビームにパターンを付与する。
[0047] 照明システムのような投影システムは、使用する露光放射、又は真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、例えば屈折光学システム、反射光学システム、磁気光学システム、電磁光学システム、静電光学システム等の光学コンポーネント、又はその任意の組合せなどの種々のタイプの光学コンポーネントを含んでいてもよい。ガスは放射を吸収しすぎるため、ＥＵＶ放射用には真空を使用することが望ましいことがある。したがって、真空壁及び真空ポンプを用いてビーム経路全体に真空環境を設けてもよい。
[0048] 本明細書で示すように、装置は反射型である（例えば反射型マスクを使用する）。
[0049] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）又はそれ以上の基板テーブル（及び／又は２つ以上のマスクテーブル）を有するタイプでもよい。このような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブルを並行して使用するか、又は１つ以上の他のテーブルを露光に使用している間に１つ以上のテーブルで予備工程を実行してもよい。
[0050] 図１を参照すると、イルミネータＩＬは、放射源コレクタモジュールＳＯから極端紫外線（ＥＵＶ）放射ビームを受光する。ＥＵＶ放射を生成する方法は、物質を少なくとも１つの元素、例えば、キセノン、リチウム又はスズを有し、ＥＵＶ範囲内の１つ以上の輝線を有するプラズマ状態に変換する工程を含むが、これに限定されない。多くの場合、レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）と呼ばれるそのような１つの方法では、燃料をレーザビームで照射することで要求されるプラズマを生成できる。燃料は、例えば、要求される輝線放出元素を有する物質の小滴、ストリーム又はクラスタなどであってもよい。放射源コレクタモジュールＳＯは、燃料を励起するレーザビームを提供するレーザ（図１には示さず）を含むＥＵＶ放射システムの一部であってもよい。結果として得られるプラズマは、放射源コレクタモジュール内に配置された放射源者コレクタを用いて収集される出力放射、例えば、ＥＵＶ放射を放出する。レーザ及び放射源コレクタは、例えば、ＣＯ２レーザを用いて燃料励起のためのレーザビームを提供する場合のように、独立した構成要素であってもよい。そのような例では、レーザは、リソグラフィ装置の一部を形成するとは考えられず、例えば、好適な誘導ミラー及び／又はビームエクスパンダを備えるビームデリバリシステムを用いて放射ビームはレーザから放射源コレクタモジュールへ渡される。別の例では、例えば、放射源が、多くの場合、ＤＰＰ放射源と呼ばれる放電生成プラズマＥＵＶジェネレータである場合のように、放射源はコレクタモジュールの一体化部分であってもよい。
[0051] イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整するアジャスタを備えてもよい。通常、イルミネータの瞳面における強度分布の少なくとも外側及び／又は内側半径範囲（一般にそれぞれ、σ-outer及びσ-innerと呼ばれる）を調整することができる。さらに、イルミネータＩＬは、ファセット型フィールド及び瞳ミラーデバイスなどの他の種々のコンポーネントを備えてもよい。イルミネータを用いて放射ビームを調節し、その断面に所望の均一性と強度分布とが得られるようにしてもよい。
[0052] 放射ビームＢは、支持構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴ上に保持されたパターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡに入射し、パターニングデバイスによってパターニングされる。パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡに反射した後、放射ビームＢは投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳはビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃ上に合焦させる。第２のポジショナＰＷと位置センサＰＳ２（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ又は容量センサ）を用いて、基板テーブルＷＴは、例えば、様々なターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路に位置決めできるように正確に移動できる。同様に、第１のポジショナＰＭと別の位置センサＰＳ１を用いて、放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡを正確に位置決めできる。パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡ及び基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２及び基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。
[0053] 図示の装置は、以下のモードのうち少なくとも１つにて使用可能である。
[0054] １．ステップモードにおいては、支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴ及び基板テーブルＷＴは、基本的に静止状態に維持される一方、放射ビームに付与したパターン全体が１回でターゲット部分Ｃに投影される（すなわち単一静的露光）。次に、別のターゲット部分Ｃを露光できるように、基板テーブルＷＴがＸ方向及び／又はＹ方向に移動される。
[0055] ２．スキャンモードにおいては、支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴ及び基板テーブルＷＴは同期的にスキャンされる一方、放射ビームに付与されるパターンがターゲット部分Ｃに投影される（すなわち単一動的露光）。支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）及び像反転特性によって求めることができる。
[0056] ３．別のモードにおいては、支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴはプログラマブルパターニングデバイスを保持して基本的に静止状態に維持され、基板テーブルＷＴを移動又はスキャンさせながら、放射ビームに付与されたパターンをターゲット部分Ｃに投影する。このモードでは、一般にパルス状放射源を使用して、基板テーブルＷＴを移動させるごとに、又はスキャン中に連続する放射パルスの間で、プログラマブルパターニングデバイスを必要に応じて更新する。この動作モードは、以上で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを使用するマスクレスリソグラフィに容易に適用できる。
[0057] 上述した使用モードの組合せ及び／又は変形、又は全く異なる使用モードも利用できる。
[0058] 図２は、放射源（放射源コレクタモジュールＳＯ）、照明システムＩＬ、及び投影システムＰＳを含む装置１００をより詳細に示している。放射源コレクタモジュールＳＯは、真空環境が放射源コレクタモジュールＳＯの密封構造２２０内に維持されるように構成され、配置される。
[0059] レーザＬＡは、レーザビーム２０５を介して燃料供給源２００から供給されるキセノン（Ｘｅ）、スズ（Ｓｎ）、又はリチウム（Ｌｉ）などの燃料にレーザエネルギーを堆積することによって、数１０ｅＶの電子温度を有する高電離プラズマ２１０を生成するように配置される。これらのイオンの脱励起及び再結合中に生成されるエネルギー出力放射はプラズマから放出され、垂直に近い入射コレクタ光学系ＣＯによって集光され、合焦される。以下に記載の実施形態では、燃料はスズ（Ｓｎ）である。
[0060] 燃料により吸収される燃料に入射する放射エネルギー（例えばレーザビーム）の比率が大きいほど、プラズマのエネルギーは大きくなり、それ故、プラズマが生成する出力放射の量が大きくなる。
[0061] レーザＬＡは放射源の一部を形成しなくてもよく、すなわち放射源の外部にあり、及び／又は放射源と別個のものでもよい。
[0062] レーザＬＡは燃料に入射する２つの放射量を放出する（それ故、対応する２つの量のレーザエネルギーが燃料内に伝達される）。レーザＬＡによって放出される、燃料に入射する第１の量の放射は、プリパルスと呼んでもよい。レーザＬＡによって放出され、燃料に入射する第２の量の放射は、主パルスと呼んでもよい。プリパルスは燃料を加熱する。場合によっては、プリパルスは燃料を低密度プラズマに転換する。プリパルスは燃料を整形することもある。プリパルスのレーザエネルギーが燃料に伝達された後（すなわち燃料がプリパルスによって加熱され、及び／又は整形されると）、燃料は改質燃料分布と呼んでもよい。次に、主パルスは改質燃料分布に入射する。主パルスは高電離プラズマ２１０を生成し、これが第３の量の放射を放出する。（出力放射、例えばＥＵＶ放射とも呼ばれる）この第３の量の放射はコレクタ光学系ＣＯによって集光され、合焦され、次に上述のようにリソグラフィ装置を通って下流側に伝搬する。
[0063] 本発明のこの実施形態は、第１及び第２の量の放射（プリパルス及び主パルス）を提供するレーザＬＡを有するが、本発明の別の実施形態では、任意の別の適切な放射源が第１及び第２の量の放射を提供してもよい。本発明の幾つかの実施形態では、別個の放射源（例えば別個のレーザ）が第１及び第２の量の放射のそれぞれを提供してもよい。
[0064] コレクタ光学系ＣＯによって反射される放射は、仮想放射源ポイントＩＦへと合焦される。仮想放射源ポイントＩＦは一般に中間焦点と呼ばれ、放射源コレクタモジュールＳＯは、中間焦点ＩＦが密封構造２２０内の開口２２１に、又はその近傍に位置するように配置される。仮想放射源ポイントＩＦは、放射放出プラズマ２１０の像である。
[0065] その後、放射は照明システムＩＬを横切る。照明システムＩＬは、パターニングデバイスＭＡでの放射ビーム２１の所望の角分散及びパターニングデバイスＭＡでの放射強度の所望の均一性を提供するように構成されたファセット型フィールドミラーデバイス２２及びファセット型瞳ミラーデバイス２４を含んでもよい。パターニングデバイスＭＡにて放射ビーム２１が反射すると、パターン付ビーム２６が形成され、パターン付ビーム２６は、投影システムＰＳによって反射要素２８、３０を介して、基板テーブルＷＴによって保持された基板Ｗ上に結像される。
[0066] 照明システムＩＬ及び投影システムＰＳ内には、一般に、図示するよりも多くの要素が存在していてもよい。さらに、図に示すよりも多くのミラーが存在してもよく、例えば、投影システムＰＳ内には、図２に示す他に１〜６個の追加の反射要素があってもよい。
[0067] 次に装置のレーザ生成プラズマ部分に戻ると、幾つかの既知のリソグラフィ装置（例えば本発明の一部を形成しないリソグラフィ装置）では、以下のプロセスが実行される。幾つかの既知のリソグラフィ装置では、プリパルス（すなわち第１の量の放射）は存在しない。すなわち、燃料が主放射パルスに曝される前に、燃料は改質燃料分布になるように改質されない。別の既知のリソグラフィ装置では、プリパルス（すなわち第１の量の放射）が使用され、改質燃料分布が生成される。これらの方法の両方に共通して、主ビームが入射する未改質燃料又は改質燃料分布の表面に垂直な方向に伝搬するように、未改質燃料又は改質燃料分布のいずれかに提供される主パルスは、それぞれ未改質燃料又は改質燃料に誘導される。
[0068] 主ビームが入射する未改質燃料又は改質燃料分布の表面に垂直な方向に伝搬するように、主ビームを未改質燃料又は改質燃料分布に誘導することにはかなりの技術的先入観がある。その理由は、エネルギーを主パルスから未改質燃料又は改質燃料分布に伝達する際に使用されるメカニズムの１つが、制動放射吸収などの少なくとも１つの従来の吸収プロセスであるからである。未改質燃料又は改質燃料分布への従来の放射吸収は、主パルスが入射する未改質燃料又は改質燃料分布の表面に垂直に主パルスが入射する場合に最大になることは知られている。
[0069] 従来の吸収メカニズムにより主パルスから未改質燃料又は改質燃料によって吸収されるエネルギー量は、主パルスが未改質燃料又は改質燃料分布の表面に垂直に入射することによって最大になるが、出力放射（例えばＥＵＶ放射）を生成するためにこれらの従来の吸収メカニズムを使用することは極めて非効率であることが判明している。例えば、主パルスによって提供されるエネルギーの５％未満しか有用な出力放射に変換されない。この理由の１つは、主パルスから未改質燃料又は改質燃料分布へと吸収されるエネルギーの量は、主パルスが未改質燃料又は改質燃料分布の表面に垂直に入射することによって最大になるが、主パルスから未改質燃料又は改質燃料分布へのエネルギー結合が乏しいからである。すなわち、未改質燃料又は改質燃料分布による主パルスの（従来の吸収メカニズムによる）吸収が低い。場合によっては、未改質燃料又は改質燃料分布によって主パルスの５０％未満しか吸収されない。この理由の少なくとも一部は、燃料の光学特性にある。例えば、燃料（それ故、燃料から生成される任意の改質燃料分布）は、主パルスの放射に対する反射率が高い。このため、相当量の主パルスは未改質燃料又は改質燃料分布によって吸収され、それ故、高電離プラズマ、それ故、出力放射（例えばＥＵＶ放射）を生成するために使用されずに未改質燃料又は改質燃料分布から反射される。未改質燃料又は改質燃料分布による主パルス放射の吸収率が低いことによってプラズマにより生成される出力放射の量が低減するだけではなく、上述のように、主パルス放射のかなりの部分が未改質燃料又は改質燃料分布によって反射又は透過される。
[0070] 未改質燃料又は改質燃料分布によって反射又は透過されるレーザ放射は、放射源（放射源コレクタモジュールＳＯ）から、放射源コレクタモジュールの下流側のリソグラフィ装置の一部、例えばイルミネータ、投影システム、パターニングデバイス又は基板へと通過することがある。放射源から放射源の下流側のリソグラフィ装置の一部へと通過するレーザ放射は、帯域外（ＯｏＢ）放射と呼んでもよい。ＯｏＢ放射はリソグラフィ装置の結像性能を低下させ、及び／又はリソグラフィ装置の一部の加熱を引き起こし、その結果、リソグラフィ装置に損傷を生じることがある。
[0071] 出願人は、驚くべきことに、及び当技術分野の先入観とは異なり、主パルスからの放射を燃料に伝達するために従来の吸収メカニズム以外のメカニズムを使用してもよいことを発見した。
[0072] 図３は、プラズマ４４の表面４２に入射する放射ビーム４０の概略図を示す。放射ビーム４０は、電界Ｅｐが入射面に対して平行になるようにｐ偏光される。入射面は、放射ビーム４０の進行方向と、プラズマ４４の表面４２への法線４６とによって画定される平面である。磁界Ｈｐは、図の平面に対して垂直であり、図面から観察者へと効果的に向かうような磁界である。放射ビーム４０は、プラズマ４４の表面４２への法線４６に対して角度φをなす波動ベクトルｋを有する。プラズマ４４は、矢印４８で示すｚ方向の電子密度勾配Ｎｅを有する。
[0073] 出願人は、図３に示すシステムでプラズマ共鳴が生じることを認識した。プラズマ共鳴吸収の量Ａｐは下記の関係式によって与えられる。
Figure 2014525677
ここで、ｋは入射レーザ放射の波動ベクトルの大きさ（入射レーザ放射の波動ベクトルｋの大きさは、２π／λによって与えられ、ここで、λは入射レーザ放射の波長である）、δはプラズマ密度スケール長さ、及びφは入射レーザ放射ビームの波動ベクトルｋとプラズマ表面への法線との間の（入射角とも呼ばれる）角度である。プラズマ密度スケール長さδは、プラズマ密度（すなわちイオン及び／又は電子の密度）の変化率の尺度である。プラズマ密度スケール長さδが短いほど、プラズマ密度の変化率は高くなる。逆に、プラズマ密度スケール長さδが長いほど、プラズマ密度の変化率は低くなる。
[0074] 図４は、度で示す入射角φの関数としての全吸収Ａ（すなわち、プラズマ共鳴吸収、及び制動放射吸収などのその他のメカニズムによる吸収を含む）のグラフを示す。プラズマによる全吸収Ａは入射する放射の比率として示され、ここで、１はプラズマにより入射放射が完全に吸収されることを示し（すなわち、プラズマによる入射放射の１００％の吸収）、０はプラズマにより入射放射が吸収されないことを示す。
[0075] グラフ内で、線５０及び５２は、プラズマ密度スケール長さδが２０であるプラズマに関する線であり、線５４及び５６は、プラズマ密度スケール長さδが１０であるプラズマに関する線である。グラフで、線５０及び５４は、（プラズマ表面に対して）ｐ偏光されたプラズマへの放射入射に関する線であり、線５２及び５６は、（プラズマ表面に対して）ｓ偏光されたプラズマへの放射入射に関する線である。
[0076] グラフからプラズマによるｓ偏光放射の全吸収Ａは、入射角φが増大すると減少することが分かる。しかしながら、グラフは、ｐ偏光入射放射の場合は、入射角φがゼロから増大すると全吸収Ａは最大値まで増大し、次いで減少することを示している。グラフに示した例では、（線５０で示される）プラズマ密度スケール長さδが２０であるプラズマによるｐ偏光入射放射の最大全吸収Ａは、約１７°の入射角φで生じる。同様に、（線５４で示される）プラズマ密度スケール長δさが１０であるプラズマによりｐ偏光入射放射の最大全吸収Ａは、約２２°の入射角で生じる。
[0077] ｐ偏光放射に関するグラフの各々の線（５０，５４）について、最大全吸収と入射角φが０°である場合の全吸収との差は、プラズマ共鳴吸収による余剰吸収によるものである。プラズマ共鳴吸収は、入射角が０°ではないプラズマにｐ偏光放射が入射する場合に生じる。グラフから、（線５０で示される）プラズマ密度スケール長さδが２０である入射ｐ偏光放射を有するプラズマの場合、プラズマ共鳴吸収は入射角φが０°での約０．４から入射角φが約１７°での約０．７に増大することが分かる。同様に、プラズマ密度スケール長さδが１０で、（線５４で示される）入射ｐ偏光放射のプラズマの場合、プラズマ共鳴吸収は全吸収Ａを入射角φが０°である場合の約０．２３から入射角φが約２２°である場合の約０．６３まで増大させる。
[0078] プラズマに入射する放射の全吸収Ａは、入射する放射の波長、入射する放射の入射角、及びプラズマ密度スケール長さに依存することが理解されよう。さらに、プラズマへの放射入射角の所与の任意の波長で最大全吸収Ａが生じる入射角は、入射する放射の波長、及びプラズマ密度スケール長さに依存することが理解されよう。通常はプラズマ密度スケール長さが長くなると、最大全吸収が生じる入射角はより小さくなる（すなわち０°に近くなる）。より長いプラズマ密度スケール長さは、長いレーザパルス持続時間及び／又は長いレーザ波長を用いるレーザによって（例えばプリパルスを用いて）生成されるプラズマで生じる可能性が高い。
[0079] 本発明は、放射が入射する燃料の表面に対して垂直ではない入射角でプラズマに入射する放射が、プラズマ共鳴吸収により燃料による全吸収を増大させるという出願人の驚くべき発見を利用している。
[0080] 図５は、本発明の実施形態による放射源６０の一部の概略図を示す。放射源６０は、燃料小滴６２の流れを軌道６４に沿ってプラズマ形成位置６６へと誘導するように構成されたノズル（図示せず）を備える。放射源６０は、（プリパルスとも呼んでもよい）第１の量の放射６８を第１の二次放射源（図示せず）から受けるように構成される。第１の二次放射源は放射源６０の一部を形成してもよく、又は放射源６０と別個のものでもよい。第１の量の放射は、プラズマ形成位置６６で燃料小滴６２ａに入射する。第１の量の放射６８は、エネルギーを燃料小滴６２に伝達して改質燃料分布７０を生成する。
[0081] 改質燃料分布７０は、燃料小滴６２ａに第１の量の放射６８が入射するポイントから軌道６４に沿って変位することが分かる。図５は、第１の量の放射によって燃料小滴（改質燃料分布を形成するために第１の量の放射によって改質されているため図示しない）から形成される改質燃料分布７０を示している。改質燃料分布７０は、改質燃料分布７０がそれから生成された燃料小滴に入射する第１の量の放射６８によって改質燃料分布７０が生成されたポイントから重力の作用で移動する。本発明の幾つかの実施形態では、改質燃料分布は、第１の量の放射６８がそれぞれの燃料小滴に入射することによって改質燃料分布が生成された位置と同じ位置に留まってもよい。改質燃料分布７０と共に、図５は、第１の量の放射６８が入射する後続の燃料小滴（すなわち、燃料小滴が改質燃料分布７０を生成した後にノズル（図示せず）によって放出された燃料小滴）を示している。
[0082] 第１の量の放射６８は、第１の量の放射６８から燃料小滴６２ａへのエネルギー伝達によって生成される改質燃料分布７０が、その中心から第１の量の放射６８の伝搬方向とほぼ垂直な平面へと外側に膨張するように、燃料小滴６２ａのほぼ中心へと誘導される。その結果、この場合の改質燃料分布７０は、（図５が円板の断面を示しているため目視できないが）ほぼ円板状の形状である。改質燃料分布７０は、ほぼ平坦な（又はほぼ平板な）表面７０ａを有する。
[0083] 「表面」という用語は、単一の連続面だけではなく、複数の離散面からなる表面（例えば燃料のミストなどの多数の燃料小滴の表面）も含むものとして広義に解釈されるべきであることを理解されたい。「表面」という用語はまた、２つの異なる材料間の界面である明確な表面を含むだけではなく、本発明の場合のようにプラズマ粒子の密度勾配などの不明確な表面も含むように広義に解釈されるべきである。この場合のプラズマ粒子の密度勾配は、改質燃料分布の表面のプラズマ粒子の密度が、改質燃料分布の中心からの距離が増すほど低くなるような密度勾配である。
[0084] 改質燃料分布７０はミストと呼ばれてもよく、通常は直径が約５００ミクロン〜約６００ミクロンである。しかしながら、本発明の別の実施形態では、改質燃料分布、すなわちミストの寸法は上記と異なっていてもよいことを理解されたい。
[0085] 放射源６０はまた、第２の二次放射源（図示せず）から（主パルスとも呼ばれる）第２の量の放射７２を受けるようにも構成される。第２の二次放射源は放射源６０の一部を形成してもよく、又は放射源６０と別個のものでもよい。第１及び第２の二次放射源は別個のものでもよく、又はこの実施形態の場合のように単一の二次放射源でもよい。本発明の実施形態では、第１及び第２の二次放射源は、赤外線（ＩＲ）波長で放射を出力するレーザである。例えば、第１及び第２の二次放射源は、二酸化炭素（ＣＯ２）又はイットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）レーザであってよい。本発明の別の実施形態では、第１及び第２の量の放射源によって任意の適切な波長の放射を生成してもよいことを理解されたい。
[0086] 第２の量の放射７２は、改質燃料分布７０の（表面とも呼ばれる）第１の表面７０ａの一部に入射する。第２の量の放射７２は、改質燃料分布７０の表面７０ａの一部に対してｐ偏光された成分を有する。
[0087] 本発明のこの実施形態では、第２の量の放射７２は、第２の量の放射７２の全体がｐ偏光されるように直線ｐ偏光される。しかしながら、本発明の別の実施形態では、第２の量の放射７２は、第２の量の放射が改質燃料分布７０の表面７０ａの一部に対してｐ偏光された成分を有していれば、円偏光又はランダム偏光してもよい。ｐ偏光された放射の比率が大きいほどプラズマ共鳴吸収が生じる量が多くなることを理解されたい。
[0088] 第２の量の放射７２はエネルギーを改質燃料分布７０に伝達してプラズマを生成する放射を生成する。プラズマを生成する放射は、（全体的に矢印７４で示される）第３の量の放射を放出する。本発明のこの実施形態の場合は、第３の量の放射７４はＥＵＶ放射である。しかしながら、本発明の別の実施形態では、第３の量の放射は任意の適切な波長を有する任意の適切なタイプの放射でもよいことを理解されたい。
[0089] 放射源６０はさらに、第３の量の放射７４の少なくとも一部を集光し、誘導（及び／又は合焦）するように構成されたコレクタ光学系ＣＯの形態のコレクタを備える。コレクタは第３の量の放射７４の少なくとも一部を光軸ＯＡに沿って中間焦点ＩＦへと誘導する。
[0090] 本発明の実施形態の範囲内で、第１の量の放射６８と燃料小滴６２ａとの間でのエネルギー伝達によって生成される改質燃料分布７０の表面７０ａは、それが光軸ＯＡに対して実質的に垂直であるように位置合わせされる。すなわち、第２の量の放射７２が入射する表面７０ａの一部への法線は、光軸ＯＡに対して実質的に平行（又は同軸）である。本発明の実施形態の範囲内で、第２の量の放射７２は第１の方向に伝搬する。第１の方向は、改質燃料分布７０の表面７０ａの一部への法線に対して角度θ１をなす。
[0091] この実施形態では、第２の量の放射が入射する改質燃料分布の表面の一部への法線が光軸ＯＡに対して実質的に平行（又は同軸）であるため、第１の方向も光軸ＯＡに対して角度θ１をなす。
[0092] 本発明のこの実施形態では、本発明の別の実施形態の場合と同様に、第２の量の放射７２は第１の方向に伝搬し、第１の方向は、第２の量の放射７２が入射する改質燃料分布７０の表面７２ａの一部への法線に対して平行ではない。
[0093] 図５に示す本発明の実施形態には、第２の量の放射７２から改質燃料分布７０へのエネルギー伝達により生成される第３の量の放射７４の分配が、コレクタ光学系ＣＯの光軸ＯＡに対してほぼ対称であるという利点がある。その理由は、改質燃料分布７０の表面７０ａの一部への法線がコレクタ光学系ＣＯの光軸ＯＡに対して実質的に平行であるからである。第３の量の放射７４の分配がコレクタ光学系ＣＯの光軸ＯＡに対してほぼ対称であるという利点は、それによって所望の強度分布を有するパターニングされたビームを得るために、放射源の光学系に必要な下流側の複雑さを低減することができることである。
[0094] 図６は、本発明の代替実施形態を示す。図５に示す本発明の実施形態のフィーチャと実質的に同一である、図６に示す実施形態のフィーチャには同じ番号が付される。図６に示す放射源６０ａの基本的な動作原理は、図５に示す放射源６０の動作原理と実質的に同一である。図６に示す放射源６０ａは、第１の量の放射６８ａがプラズマ形成位置６６で燃料小滴６２ａに入射し、第１の量の放射６８ａが光軸ＯＡに対して角度θ２（ここで、θ２は０°ではない）をなす方向に伝搬することが図５に示す放射源と異なっている。本発明の範囲内で、表面７０ｃを有する改質燃料分布７０ｂが存在する。上述のように、第１の量の放射６８ａは、第１の量の放射６８ａから燃料小滴６２ａに伝達されるエネルギーによって、改質燃料分布７０ｂが改質燃料分布７０ｂの中心から、第１の量の放射６８ａの伝搬方向に対して実質的に垂直な平面内に外側に延びるように、燃料小滴６２ａの実質的に中心に入射する。このため、この実施形態では、第２の量の放射７２ａが入射する改質燃料分布７０ｂの表面７０ｃの一部への法線は、放射源６０ａの光軸ＯＡに対して角度θ２をなす。
[0095] 図６に示す本発明の実施形態では、図５に示す本発明の実施形態とは異なり、第２の量の放射７２ａは、放射源６０ａの光軸ＯＡに対して実質的に平行（又は同軸）の方向に伝搬する。
[0096] この実施形態では、放射源６０ａの光軸ＯＡに対する第１及び第２の量の放射６８ａ及び７２ａの伝搬方向は、図５に示す実施形態と比較して異なっているが、本発明の全ての実施形態に共通して、第２の量の放射７２ａは、第２の量の放射７２ａが入射する改質燃料分布７０ｂの表面７０ｃの一部への法線に対して平行ではない方向に伝搬することを理解されたい。
[0097] 本発明の全ての実施形態に共通して、図６に示す実施形態の第２の量の放射７２ａは、第２の量の放射７２ａが入射する改質燃料分布７０ｂの表面７０ｃの一部に対してｐ偏光された成分を有する。
[0098] 図６に示す本発明の実施形態には幾つかの利点がある。これらの利点は以下に記載する。上述のように、この実施形態では第１の量の放射６８ａは光軸ＯＡに対して平行な方向には伝搬しない。したがって、第１の量の放射６８ａから燃料小滴６２ａへのエネルギーの伝達によって、それへの法線が放射源６０ａの光軸ＯＡに対して平行ではない平面内に改質燃料分布７０ｂが実質的に生成される。その結果、改質燃料分布７０ｂの表面７０ｃへの法線も、放射源６０ａの光軸ＯＡに対して平行ではない。そのため、改質燃料分布７０ｂによって反射される第２の量の放射７２ａの一部は、θ３で示される光軸ＯＡからの角度をなす（矢印７６ａで示す）方向に進行する。角度θ３は角度θ２の２倍である。比較すると、図５に示す実施形態の改質燃料分布７０によって反射される第２の量の放射の一部は、放射源６０の光軸ＯＡに対してθ１に等しい角度をなす（矢印７６で示す）方向に進行する。すなわち、図５の実施形態では、改質燃料分布７０によって反射される第２の量の放射７２の一部の伝搬方向と光軸ＯＡとの間になされる角度は、第２の量の放射の伝搬方向と光軸ＯＡとの間になされる角度に等しい。比較すると、図６に示す本発明の実施形態では、改質燃料分布７０ｂによって反射される第２の量の放射７２ａの一部の伝搬方向と光軸ＯＡとの間になされる角度は、第１の量の放射の伝搬方向と光軸ＯＡとの間になされる角度の２倍に等しい。
[0099] 図６に示す実施形態の反射する放射７６ａの方向が光軸ＯＡに対して、第１の量の放射の伝搬方向と光軸ＯＡとでなされる角度の２倍である角度θ３をなすことによって、図６に示す実施形態での第２の量の放射の反射部分の（矢印７６ａで示す）伝搬方向が、図５に示す実施形態と比較して、光軸ＯＡに対してより大きい角度をなす可能性が高くなる。図６に示す実施形態での（７６ａで示す）第２の量の放射の反射部分が光軸ＯＡに対してより大きい角度をなすことによって、第２の量の放射の反射部分（帯域外の有用ではない放射）と、第３の量の放射（有用な出力放射）と、の間により大きい角度分離が生じる。帯域外放射と出力放射との角度分離が大きいと、スペクトル純度フィルタなどの光学系を使用して帯域外放射を出力放射から分離することが（それ故、帯域外放射を除去することが）容易になるため、帯域外放射が放射源の下流側のリソグラフィ装置の一部に達することがなくなる。
[00100] 図６に示す実施形態の改質燃料分布７０ｂがその生成時に、燃料小滴の軌道６４と平行ではない平面で膨張すると、改質燃料分布７０ｂが後続の（隣接する）燃料小滴６２ａと相互作用する可能性が低下する。改質燃料分布７０ｂが後続の燃料小滴６２ａと相互作用すると、改質燃料分布７０ｂは後続の燃料小滴６２ａの位置決め及び／又は軌道を変化させる。このような場合は、第１の量の放射６８ａに対する後続の燃料小滴６２ａの位置の正確さに悪影響を及ぼすことがある。例えば、後続の燃料小滴６２ａの軌道は、第１の量の放射６８ａが後続の燃料小滴６２ａに入射しなくなる程度まで改質燃料分布７０ｂによる影響を受けることがある。第１の量の放射６８ａが後続の燃料小滴６２ａに入射しないと、後続の燃料小滴６２ａは独自の改質燃料分布を生成することができず、したがってプラズマを、それ故、出力放射を生成するために改質燃料分布を使用できなくなる。
[00101] さらに、図６に示す実施形態では、改質燃料分布７０ｂが後続の（隣接する）燃料小滴６２ａと相互作用する可能性が低いため、ノズルが高い小滴生成率で（すなわち、隣接する燃料小滴間の少ない分離で）動作することが可能になり、その結果、所与の時間内に放射源によって生成可能な出力放射の量が増大する。
[00102] 図６に示す本発明の実施形態では、改質燃料分布７０ｂは、光軸ＯＡに対して角度θ２をなす方向に伝搬する第１の量の放射６８ａによって生成される。改質燃料分布７０ｂを生成するため、第１の量の放射６８ａは改質燃料分布を形成する実質的に中心の燃料小滴に入射する。その結果、それへの法線が光軸ＯＡに対して平行ではない表面７０ｃを有する改質燃料分布７０ｂが生じる。言い換えると、表面７０ｃへの法線と光軸ＯＡとの間の角度は、第１の量の放射の伝搬方向と光軸ＯＡとの間の角度から生じる。それへの法線が光軸ＯＡに対して平行ではない表面を有する改質燃料分布を生成する別の方法は、光軸ＯＡに対して実質的に平行（又は同軸）の方向で伝搬する第１の量の放射を生成するが、燃料小滴の中心から外れた部分に入射するように第１の量の放射を誘導することである。
[0100] 図７は、本発明の実施形態による放射源６０ｂの代替実施形態を示す。上述のように、図５及び図６に示した実施形態のフィーチャと実質的に同一のフィーチャを有する図７に示す実施形態のフィーチャには同じ番号が付してある。図７に示す放射源６０ｂの基本的動作原理は、図５及び図６に示した放射源６０、６０ａの基本的動作原理と実質的に同一である。図７に示す放射源６０ｂは、改質燃料分布７０ｄが異なる基本形状を有することで図６に示した放射源と異なっている。改質燃料分布７０ｄはほぼ円錐形の形状である（ほぼ円錐の形状を有するとも言う）。改質燃料分布７０ｄは図７には概略断面図で示されている。ほぼ円錐形の形状の改質燃料分布７０ｄは、放射源６０ｂの光軸ＯＡ上に位置する頂点を有する。ほぼ円錐形の形状の改質燃料分布７０ｄの軸は、放射源６０ｂの光軸ＯＡと実質的に同軸である。本発明の別の実施形態では、放射源の光軸ＯＡに対するほぼ円錐形の形状の改質燃料分布の任意の適切な位置及び／又は配向を用いてもよいことを理解されたい。ほぼ円錐形の形状の改質燃料分布７０ｄは、ほぼ円錐形の表面７０ｅを有する。ほぼ円錐形の形状の改質燃料分布７０ｄは、ほぼｖ字形の断面を有する。
[0101] 改質燃料分布７０ｄは、適切な方法で生成してよい。本発明の実施形態の場合は、改質燃料分布７０ｄは、（同様の２つの別個のプリパルスとも呼ばれる）同様の２つの第１の量の放射６８ｂ、６８ｃを燃料小滴６２ａに誘導することによって生成される。同様の２つの別個の第１の量の放射６８ｂ、６８ｃの各々は、放射源６０ｂの光軸ＯＡに対して角度θ４をなしている。別個の第１の量の放射６８ｂ及び６８ｃは、光軸ＯＡを中心に互いに１８０°の角度で角度分離される。別個の第１の量の放射は同時に、又は順に燃料小滴６２ａに入射してもよい。別個の第１の量の放射は、単一の第１の二次放射源（図示せず）、又は別個の２つの第１の放射源（図示せず）によって供給してもよい。
[0102] 本発明の別の実施形態では、特定の特徴を有する別個の２つの共線上の第１の量の放射を使用して改質燃料分布７０ｄを生成することができる。
[0103] 図７に示す本発明の実施形態の第２の量の放射７２ｂは、光軸ＯＡと実質的に同軸の方向に伝搬する。改質燃料分布７０ｄのほぼ円錐形の表面７０ｅの一部への法線は、光軸ＯＡに対して角度θ４をなしている。その結果、第２の量の放射７２ｂは、第２の量の放射が改質燃料分布７０ｄの表面７０ｅの一部への法線は、光軸ＯＡに対して角度θ４をなしている。その結果、第２の量の放射７２ｂは、第２の量の放射の伝搬方向が改質燃料分布７０ｄの表面７０ｅの一部への法線に対して角度θ４をなすようにほぼ円錐形の表面７０ｅに入射する。
[0104] 図７に示す本発明の実施形態は、第２の量の放射７２ｂから改質燃料分布７０ｄへのエネルギーの伝達によって生成される第３の量の放射７４の分布がコレクタ光学系ＣＯの光軸ＯＡに対して（それ故、放射源６０ｂの光軸ＯＡに対して）ほぼ対称であるため有利である。その理由は、改質燃料分布７０ｄの頂点が光軸ＯＡ上に位置し、及び改質燃料分布７０ｄの軸がコレクタ光学系ＣＯの光軸ＯＡと（それ故、放射源６０ｂの光軸ＯＡと）同軸であるためである。第３の量の放射７４の分布がコレクタ光学系ＣＯの光軸ＯＡに対して（それ故、放射源６０ｂの光軸ＯＡに対して）ほぼ対称であることの利点は、それによって所望の強度分布を有するパターニングされたビームを得るために、放射源の下流側に必要な光学系の複雑さを低減することができることである。
[0105] さらには、図７に示す本発明の実施形態が有利であるのは、図６に示す実施形態と共通して、改質燃料分布７０ｄによって反射される第２の量の放射７２ｂの一部が、第１の量の放射６８ｂ、６８ｃのいずれかの伝搬方向と光軸ＯＡとの間でなされる角度θ４の２倍である、光軸ＯＡに対してなされる角度θ５をなす（矢印７６ｂで示される）方向で進行するためである。図７に示す実施形態の反射する放射７６ｂの方向が、第１の量の放射６８ｂ、６８ｃのいずれかの伝搬方向と光軸ＯＡとの間でなされる角度の２倍である角度θ５を光軸ＯＡに対してなすことによって、図７に示す実施形態での（７６ｂで示される）第２の量の放射の反射部分の伝搬方向が、例えば図５に示す実施形態と比較して光軸ＯＡに対してより大きい角度をなす可能性が高くなる。図７に示す実施形態の（７６ｂで示される）第２の量の放射の反射部分が、光軸ＯＡに対してより大きい角度をなすことによって、第２の量の放射７６ｂの反射部分（帯域外の、有用ではない放射）と第３の量の放射７４（有用な出力放射）との間の角度分離がより大きくなる。帯域外放射７６ｂと出力放射７４との角度分離が大きいと、スペクトル純度フィルタなどの光学系を使用して帯域外放射７６ｂと出力放射７４とを分離することが（それ故、帯域外放射を除去することが）容易になるため、帯域外放射が放射源の下流側のリソグラフィ装置の一部に達することがなくなる。
[0106] 図８は、図７に示した本発明の実施形態による放射源６０ｃの代替実施形態を示す。上述のように、図５から図７に示した実施形態のフィーチャと実質的に同一のフィーチャを有する図８に示す実施形態のフィーチャには同じ番号が付してある。図８に示す放射源６０ｃの基本的動作原理は、図７に示した放射源６０ｂの基本的動作原理と実質的に同一である。図８に示す放射源６０ｂは、改質燃料分布７０ｆが異なる配向を有することで図７に示した放射源と異なっている。
[0107] 図７に示した実施形態の改質燃料分布７０ｄと同様に、改質燃料分布７０ｆはほぼ円錐形の形状である（ほぼ円錐の形状を有するとも言う）。改質燃料分布７０ｆは図８には概略断面図で示されている。ほぼ円錐形の形状の改質燃料分布７０ｆは、放射源６０ｃの光軸ＯＡ上に位置する頂点を有する。ほぼ円錐形の形状の改質燃料分布７０ｆの軸は、放射源６０ｃの光軸ＯＡと実質的に同軸である。ほぼ円錐形の改質燃料分布７０ｄの頂点が、ほぼ円錐形の改質燃料分布７０ｄのベース（図示せず）よりも第２の量の放射７２ｂの放射源（図示せず）に近い図７の実施形態とは対照的に、ほぼ円錐形の形状の改質燃料分布７０ｆのベース（図示せず）は、ほぼ円錐形の形状の改質燃料分布７０ｆの頂点よりも第２の量の放射７２ｃの放射源（図示せず）に近い。図７では、ほぼ円錐形の形状の改質燃料分布７０ｄの頂点は、改質燃料分布７０ｄがコレクタ光学系ＣＯの方向を向くような頂点でよい。図８では、ほぼ円錐形の形状の改質燃料分布７０ｆの頂点は、中間焦点ＩＦの方向を向くような頂点でよい。ほぼ円錐形の形状の改質燃料分布７０ｆはほぼｖ字形の断面を有するが、その配向のため、逆ｖ字形の断面を有すると言ってもよい。
[0108] 図８に示す実施形態は、図７に示す実施形態に関して記載した利点を有する。
[0109] 改質燃料分布７０ｆは適切な方法で生成してよい。この実施形態の場合は、改質燃料分布７０ｆは、（同様の２つの別個のプリパルスとも呼ばれる）同様の２つの第１の量の放射６８ｄ、６８ｅを燃料小滴６２ａに誘導することによって生成される。同様の２つの別個の第１の量の放射６８ｄ、６８ｅの各々は、放射源６０ｃの光軸ＯＡに対して角度θ６をなしている。別個の第１の量の放射６８ｄ及び６８ｅは、光軸ＯＡを中心に互いに１８０°の角度で角度分離される。別個の第１の量の放射は同時に、又は順に燃料小滴６２ａに入射してもよい。別個の第１の量の放射は、単一の第１の二次放射源（図示せず）、又は別個の２つの第１の放射源（図示せず）によって供給してよい。
[0110] 図８の実施形態に示す第１の量の放射６８ｄ、６８ｅは中間焦点ＩＦとは反対側のコレクタ光学系ＣＯの位置から伝搬するが、別の実施形態では、第１の量の放射は、中間焦点ＩＦと同じ側のコレクタ光学系ＣＯの位置から伝搬してもよい。
[0111] 図７及び図８に示す実施形態では、改質燃料分布７０ｄ及び７０ｆは、ほぼ円錐形の形状を有する。したがって、ほぼ円錐形の形状の改質燃料分布７０ｄ及び７０ｈは、ほぼｖ字形の断面を有する。本発明の別の実施形態では、改質燃料分布は、ほぼ球形キャップの形状を有する。このようなほぼ球形キャップの形状の改質燃料分布は、ほぼ湾曲した、又は円弧状の断面を有する。ほぼ球形キャップの形状の改質燃料分布は、図７及び図８に示す実施形態の改質燃料分布と同様の配向を有してもよい。
[0112] 上述した全ての実施形態では、（プラズマ共鳴吸収により）改質燃料分布によって吸収される第２の量の放射のエネルギーの比率を最大限にするため、ある条件が効果的であることが判明している。例えば、第２の量の放射の伝搬方向と、第２の量の放射が入射する改質燃料分布の表面の一部への法線と、の角度を特定の範囲にすることで、ある条件下で改質燃料分布によって吸収されるエネルギーを最大限にするために特に効果的である。例えば、燃料（それ故、改質燃料分布）がスズ（Ｓｎ）であり、第２の量の放射の波長が約１０．６μｍである場合、第２の量の放射の伝搬方向と、第２の量の放射が入射する改質燃料分布の表面の一部への法線と、の間の角度が約１０°〜約３０°の間にある場合に特に効果的であることが判明している。本発明の幾つかの実施形態では、第２の量の放射の伝搬方向と、第２の量の放射が入射する改質燃料分布の表面の一部への法線と、の間の角度は約５°〜約３５°の間、約１０°〜約２５°の間、約１０°〜約２０°の間、約１０°〜約１５°の間、約１５°〜約３０°の間、約１５°〜約２５°の間、約１５°〜約２０°の間、約２０°〜約３０°の間、及び約２０°〜約２５°の間の少なくとも１つでよい。
[0113] 本発明の幾つかの実施形態では、リソグラフィプロセスで放射源を動作させる前に、第２の量の放射の伝搬方向と、第２の量の放射が入射する改質燃料分布の表面の一部への法線と、の間の角度、すなわちプラズマ共鳴吸収により最大量のエネルギーが第２の量の放射から改質燃料分布へと伝達される角度を決定してよい。この決定に基づいて、次に、第２の量の放射の伝搬方向と、第２の量の放射が入射する改質燃料分布の表面の一部への法線と、の間の角度が、プラズマ共鳴吸収により最大量のエネルギーが第２の量の放射から改質燃料分布へと伝達される角度になるように放射源が動作される。
[0114] 本文ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及しているが、本明細書で説明するリソグラフィ装置には他の用途もあることを理解されたい。例えば、これは、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用誘導及び検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造である。こうした代替的な用途に照らして、本明細書で「ウェーハ」又は「ダイ」という用語を使用している場合、それぞれ、「基板」又は「ターゲット部分」という、より一般的な用語と同義と見なしてよいことが当業者には認識される。本明細書に述べている基板は、露光前又は露光後に、例えばトラック（通常はレジストの層を基板に塗布し、露光したレジストを現像するツール）、メトロロジーツール及び／又はインスペクションツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上及びその他の基板処理ツールに適用することができる。さらに基板は、例えば多層ＩＣを生成するために、複数回処理することができ、したがって本明細書で使用する基板という用語は、既に複数の処理済み層を含む基板も指すことができる。
[0115] 光リソグラフィの分野での本発明の実施形態の使用に特に言及してきたが、本発明はその他の用途、例えばインプリントリソグラフィでも使用することができ、文脈によっては、光リソグラフィに限定されないことを理解されたい。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイス内のトポグラフィが基板上に作成されたパターンを画定する。パターニングデバイスのトポグラフィは基板に供給されたレジスト層内に刻印され、電磁放射、熱、圧力又はそれらの組合せを印加することでレジストは硬化する。パターニングデバイスはレジストから取り除かれ、レジストが硬化すると、内部にパターンが残される。
[0116] 「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁、及び静電型光学コンポーネントを含む様々なタイプの光学コンポーネントのいずれか１つ、又はその組合せを指すことができる。
[0117] 「ＥＵＶ放射」という用語は、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲内、例えば１３ｎｍ〜１４ｎｍの範囲内、又は例えば６．７ｎｍ若しくは６．８ｎｍなどの５ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内の波長を有する電磁放射を包含するものと見なしてもよい。
[0118] 「放射」という用語は、電磁放射又は粒子放射（通常は高速で移動する荷電粒子）を含む任意の適切なタイプの放射を包含するものと解釈してもよい。例えば、燃料小滴に提供される第１の量の放射は、本発明の幾つかの実施形態では、電子ビームでよい。
[0119] 以上、本発明の具体的な実施形態について説明してきたが、本発明は上記以外の方法でも実施できることを理解されたい。例えば、本発明は、上記開示した方法を記述する機械可読命令の１つ以上のシーケンスを含むコンピュータプログラム、又はそのようなコンピュータプログラムを内部に記憶したデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリ、磁気又は光ディスク）の形態をとってもよい。上記説明は例示するものであって限定するものではない。したがって、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく上記の本発明を様々に修正できることは当業者には明らかであろう。
[0120] 特許請求の範囲を解釈するには、「発明の概要」及び「要約書」の項ではなく、「発明を実施するための形態」の項を使用するよう意図されていることを理解されたい。「発明の概要」及び「要約書」の項は、本発明者が想定するような本発明の１つ以上の例示的実施形態について述べることができるが、全部の例示的実施形態を述べることはできず、したがって本発明及び添付の特許請求の範囲をいかなる意味でも限定しないものとする。
[0121] 以上では、特定の機能の実施態様を例示する機能的構成要素及びその関係を用いて本発明について説明してきた。これらの機能的構成要素の境界は、本明細書では説明の便宜を図って任意に画定されている。特定の機能及びその関係が適切に実行される限り、代替的な境界を画定することができる。
[0122] 特定の実施形態に関する以上の説明は、本発明の全体的性質を十分に明らかにしているので、当技術分野の知識を適用することにより、過度の実験をせず、本発明の全体的概念から逸脱することなく、このような特定の実施形態を容易に修正する、及び／又はこれらを様々な用途に適応させることができる。したがって、このような適応及び修正は、本明細書に提示された教示及び案内に基づき、開示された実施形態の同等物の意味及び範囲内に入るものとする。本明細書の言葉遣い又は用語は説明のためのもので、限定するものではなく、したがって本明細書の用語又は言葉遣いは、当業者には教示及び案内の観点から解釈されるべきことを理解されたい。
[0123] 本発明の幅及び範囲は、上記例示的実施形態のいずれによっても限定されず、特許請求の範囲及びその同等物によってのみ規定されるものである。

Claims (14)

  1. リソグラフィ装置のイルミネータに放射ビームを提供するのに適した放射源であって、
    燃料小滴の流れを軌道に沿ってプラズマ形成位置へと誘導するノズルを備え、
    前記放射源は、第１の量の放射が前記プラズマ形成位置で燃料小滴に入射するように、及び、前記第１の量の放射がエネルギーを前記燃料小滴に伝達して改質燃料分布を生成するように、前記第１の量の放射を受け、前記改質燃料分布は表面を有し、
    前記放射源は、前記表面の一部に対してｐ偏光された成分を有する第２の量の放射が前記改質燃料分布の前記表面の一部に入射するように、及び、前記第２の量の放射が前記改質燃料分布にエネルギーを伝達して第３の量の放射を放出する放射生成プラズマを生成するように、前記第２の量の放射を受け、
    前記放射源は、前記第３の量の放射の少なくとも一部を集光し誘導するコレクタをさらに備え、
    前記放射源は、前記改質燃料分布の前記表面の前記一部への法線に対して平行ではない第１の方向に前記第２の量の放射が伝搬するように構成される、放射源。
  2. 前記放射源は、前記第１及び第２の量の放射を生成する少なくとも１つの二次放射源を備える、請求項１に記載の放射源。
  3. 前記少なくとも１つの二次放射源は、第１の二次放射源と第２の二次放射源とを有し、前記第１の二次放射源が前記第１の量の放射を生成し、前記第２の二次放射源が前記第２の量の放射を生成する、請求項２に記載の放射源。
  4. 前記少なくとも１つの二次放射源は、ＣＯ２又はＹＡＧレーザを含む、請求項２又は３に記載の放射源。
  5. 前記放射源は、前記第１の方向と、前記改質燃料分布の前記表面の前記一部への前記法線と、の間の角度が約１０°〜約３０°の間にあるように構成される、請求項１から４のいずれか一項に記載の放射源。
  6. 前記放射源は、前記第２の量の放射が直線ｐ偏光、円偏光、又はランダム偏光放射の１つである、請求項１から５のいずれか一項に記載の放射源。
  7. 前記放射源は、前記改質燃料分布がほぼ円板の形状であり、前記改質燃料分布の前記表面の前記一部がほぼ平坦であるように構成される、請求項１から６のいずれか一項に記載の放射源。
  8. 前記放射源は、前記改質燃料分布がほぼ円錐形又はほぼ球形キャップの形状であり、前記改質燃料分布の前記表面の前記一部がそれぞれほぼ円錐形の表面又はほぼ球形キャップ状の表面であるように構成される、請求項１から６のいずれか一項に記載の放射源。
  9. 前記燃料小滴は、キセノン、スズ又はリチウムを含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の放射源。
  10. パターニングデバイスから基板上にパターンを投影するリソグラフィ装置であって、該リソグラフィ装置は、少なくとも１つの二次放射源と、放射ビームを光軸に沿って前記パターニングデバイスに提供する放射源と、を備え、
    前記放射源は、燃料小滴の流れを軌道に沿ってプラズマ形成位置へと誘導するノズルを有し、
    前記放射源は、第１の量の放射が前記プラズマ形成位置で燃料小滴に入射するように、及び、前記第１の量の放射がエネルギーを前記燃料小滴に伝達して改質燃料分布を生成するように、前記第１の量の放射を前記少なくとも１つの二次放射源から受け、前記改質燃料分布は表面を有し、
    前記放射源は、前記表面の一部に対してｐ偏光された成分を有する第２の量の放射が前記改質燃料分布の前記表面の一部に入射するように、及び、前記第２の量の放射が前記改質燃料分布にエネルギーを伝達して第３の量の放射を放出する放射生成プラズマを生成するように、前記第２の量の放射を前記少なくとも１つの二次放射源から受け、
    前記放射源は、前記第３の量の放射の少なくとも一部を集光し前記光軸に沿って前記パターニングデバイスへと誘導するコレクタをさらに有し、
    前記放射源は、前記改質燃料分布の前記表面の前記一部への法線に対して平行ではない第１の方向に前記第２の量の放射が伝搬するように構成される、リソグラフィ装置。
  11. 前記改質燃料分布の前記表面の前記一部への前記法線は、前記光軸に対して平行である、請求項１０に記載のリソグラフィ装置。
  12. 前記第１の方向は、前記光軸に対して平行である、請求項１０に記載のリソグラフィ装置。
  13. リソグラフィ装置を使用したデバイス製造方法であって、
    前記リソグラフィ装置は、少なくとも１つの二次放射源と、パターニングデバイスと、ノズルを有する放射源と、プラズマ形成位置と、コレクタと、を備え、
    燃料小滴の流れを軌道に沿って前記プラズマ形成位置へと誘導するステップと、
    前記第１の量の放射が前記プラズマ形成位置で燃料小滴に入射するように、前記少なくとも１つの放射源から第１の量の放射を生成するステップと、
    エネルギーを前記第１の量の放射から前記燃料小滴へと伝達して、表面を有する改質燃料分布を生成するステップと、
    第２の量の放射が前記改質燃料分布の前記表面の前記一部に入射するように、前記少なくとも１つの放射源から前記表面の一部に対してｐ偏光された成分を有する前記第２の量の放射を生成するステップと、
    エネルギーを前記第２の量の放射から前記改質燃料分布に伝達して、第３の量の放射を放出する放射生成プラズマを生成するステップと、
    前記コレクタで前記第３の量の放射の少なくとも一部を集光して放射ビームを生成するステップと、
    前記放射ビームを前記コレクタから光軸に沿って前記パターニングデバイスへと誘導するステップと、
    前記パターニングデバイスを使用してパターニングされた放射ビームを生成するステップと、
    前記パターニングされた放射ビームを基板上に投影するステップと、を含み、
    前記第２の量の放射は、前記改質燃料分布の前記表面の前記一部への法線に対して平行ではない第１の方向に伝搬する、方法。
  14. プラズマ共鳴により最大限のエネルギー量が前記第２の量の放射から前記改質燃料分布に伝達される、前記第１の方向と前記改質燃料分布の前記表面の前記一部への前記法線との間の角度を決定するステップと、
    第２の量の放射が前記第１の方向に伝搬するように前記第２の量の放射を生成するステップと、をさらに含み、
    前記第１の方向と前記改質燃料分布の前記表面の前記一部への法線との間の角度は、プラズマ共鳴により最大限の量のエネルギーが前記第２の量の放射から前記改質燃料分布へと伝達される前記角度である、請求項１３に記載の方法。
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