JP2014533420A - 放射源デバイス、リソグラフィ装置、および、デバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＥＵＶ源の有効電力を増加する放射源デバイス、リソグラフィ装置、および、デバイス製造方法を提供する。【解決手段】 放電生成プラズマ源において、一対の電極は、伝送線路を使用して帯電される。一実施形態において、一対の伝送線路が使用され、対称的に電極に接続され得る。伝送線路のインピーダンスまたは伝送線路の合計のインピーダンスは、一実施形態において、放電のインピーダンスに等しい。伝送線路を使用することにより、より長い放電パルスがより一定した電位差で提供される。【選択図】 図１４

Description

［関連出願の相互参照］
[0001] 本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、２０１１年１１月１５日出願の米国仮特許出願第６１／５６０，０２０号の利益を主張する。

[0002] 本発明は、放射を生成するように構築及び配置された放射源デバイス、この放射源デバイスを備えたリソグラフィ装置、および、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上、通常、基板のターゲット部分上に付与する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に用いることができる。その場合、ＩＣの個々の層上に形成される回路パターンを生成するために、マスクまたはレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを用いることができる。このパターンは、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、ダイの一部、または１つ以上のダイを含む）に転写することができる。通常、パターンの転写は、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層上への結像によって行われる。一般には、単一の基板が、連続的にパターニングさ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] ソグラフィは、ＩＣならびに他のデバイスおよび／または構造の製造における重要なステップの１つとして広く認識されている。しかし、リソグラフィを使用して作られるフィーチャの寸法が小さくなるにつれ、リソグラフィは、小型のＩＣまたは他のデバイスおよび／もしくは構造の製造を可能にするためのより重要な要因になってきている。パターンプリンティングの限界は、式（１）に示す解像度についてのレイリー基準によって、理論的に推測することができる：

上の式で、λは、使用される放射の波長であり、ＮＡは、パターンを印刷するために使用される投影システムの開口数であり、ｋ_１は、レイリー定数とも呼ばれているプロセス依存調節係数であり、ＣＤは、印刷されたフィーチャのフィーチャサイズ（またはクリティカルディメンジョン）である。式（１）から、フィーチャの最小印刷可能サイズは、露光波長λを短くすること、開口数ＮＡを大きくすること、あるいはｋ_１の値を小さくすること、の３つの方法によって縮小することができると言える。

[0005] 露光波長を短くするため、ひいては、最小印刷可能サイズを縮小するために、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、５〜２０ｎｍの範囲内、例えば１３〜１４ｎｍの範囲内の波長を有する電磁放射である。さらに、例えば、６．７ｎｍまたは６．８ｎｍといった５〜１０ｎｍの範囲内など、１０ｎｍ未満の波長を有するＥＵＶ放射を使用することが提案されている。このような放射は、極端紫外線放射または軟Ｘ線放射と呼ばれる。考えられる放射源としては、例えば、レーザ生成プラズマ源、放電プラズマ源、または電子蓄積リング（Electron Storage Ring）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が含まれる。

[0006] ＥＵＶ放射は、プラズマを使用して生成することができる。ＥＵＶ放射を生成するための放射源デバイスは、燃料を励起してプラズマを提供するレーザと、プラズマを収容するための放射源コレクタ装置と、を備え得る。プラズマは、例えば、好適な材料（例えば、スズ）の粒子、または、媒体供給源により提供される好適なガス状媒体の流れなどの燃料にレーザビームを誘導することにより作り出すことができる。本明細書において、ガス状媒体とは、ＸｅガスまたはＬｉ蒸気といったガスまたは蒸気の形態の燃料を意味する。媒体供給源は、放射源デバイス内の特定の位置にガス状媒体を提供するように配置され得る。結果として生じるプラズマは、例えばＥＵＶ放射などの出力放射を放出し、この出力放射は放射コレクタによって集光される。放射コレクタは、鏡面仕上げの法線入射または斜入射放射コレクタであってよく、放射を受けてビームへと集束させる。放射源コレクタ装置は、プラズマを支持するための真空環境を提供するように配置された閉鎖構造またはチャンバを備え得る。このような放射システムは、通常、レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）源と呼ばれる。

[0007] 放電生成（ＤＰＰ）源は、例えばガスまたは蒸気などの媒体内での放電によって、２つの電極（アノードおよびカソード）間にプラズマを生成するものであり、それに続き、プラズマ中を流れるパルス電流によって引き起こされるオーム加熱により高温放電プラズマを作り出すことができる。この場合、所望の放射は高温放電プラズマにより放出される。動作中、ＥＵＶ放射は、ピンチを作ることにより生成される。

[0008] 一般的に、プラズマは、自由運動電子および自由運動イオン（電子を失った原子）の集まりにより形成される。原子から電子を奪ってプラズマを作る際に使用されるエネルギは、熱、電気または光（紫外線光またはレーザからの強い可視光）などの様々なエネルギ源に由来し得る。ピンチ、レーザトリガ効果および回転電極を有する放射源におけるレーザトリガ効果の適用に関して、Ｊ． Ｐａｎｋｅｒｔ、Ｇ． Ｄｅｒｒａ、Ｐ． Ｚｉｎｋ、「Ｓｔａｔｕｓ ｏｆ Ｐｈｉｌｉｐ‘ｓ Ｅｘｔｒｅｍｅ−ＵＶ ｓｏｕｒｃｅ（Ｐｈｉｌｌｉｐ製極端紫外線放射源の現状）」国際光工学会（ＳＰＩＥ）会報、６１５１−２５（２００６年）（以降、「Ｐａｎｋｅｒｔ他」と呼ぶ）にさらに詳しく記載されている。

[0009] 公知慣用の放電生成プラズマＥＵＶ源は、一対のディスク形回転電極を備え、これらの回転電極は、それぞれ、液体燃料を含んだ各々の液体槽内に部分的に浸漬されている。電極は、液体槽からの液体が電極の表面を伝って搬送されるように、回転される。点火源は、第１電極と第２電極との間の位置における放電により、電極に付着した液体から放電生成放射プラズマを誘発するように構成される。通常、一方の電極は負電位であり、他方の電極は接地電位または正電位である。電極の間隙は、例えば数ミリメートル程度と比較的小さく、パッシェンの規則に従って、間隙全体にアークを引き起こし得る。このような放電源は、放射パルスを放出し、その都度、放電が発生する。有効な生成放射の量は、放電中の電極間の電圧とパルスの持続時間とに応じて変化する。

[0010] ＥＵＶ源の有効電力を増加することが望ましい。

[0011] 本発明の一態様では、ガス状媒体中の放電を使用して放射を生成するように構築及び配置された放射源デバイスであって、第１電極および第２電極と、デバイス内の位置にガス状媒体を提供するように配置された媒体供給源と、電位差によって生じた電界内に、放射プラズマを生成する放電が生成されることを可能にするために、第１電極と第２電極との間に電位差を生成するように配置された帯電デバイスであって、伝送線路を備える帯電デバイスと、を備える放射源デバイスが提供される。

[0013] これらの態様および他の態様は、図面を参照してより詳細に説明される。

[0014] 図１は、本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置を示す。 [0015] 図２は、図１の装置のより詳細な図である。 [0016] 図３は、放射を生成するように構築および配置されたデバイスの側面図を示す。 [0017] 図４は、視点Ｂから見た図３のデバイスの上面図を概略的に示す。 [0018] 図５は、本発明の一実施形態に係る帯電デバイスの概略的な回路図である。 [0019] 図６は、図５の回路のシミュレーションにおいて、放電の両端の電圧および放電中を流れる電流を経時的に示すグラフである。 [0020] 図７は、時間軸を拡大した図６のグラフの一部を示すグラフである。 [0021] 図８は、本発明の一実施形態に係る帯電デバイスの概略的な回路図である。 [0022] 図９は、図８の回路のシミュレーションにおいて、放電の両端の電圧および放電中を流れる電流を経時的に示すグラフである。 [0023] 図１０は、時間軸を拡大した図９のグラフの一部を示すグラフである。 [0024] 図１１は、本発明の一実施形態に係る帯電デバイスの概略的な回路図である。 [0025] 図１２は、図１１の回路のシミュレーションにおいて、放電の両端の電圧および放電中を流れる電流を経時的に示すグラフである。 [0026] 図１３は、時間軸を拡大した図１２のグラフの一部を示すグラフである。 [0027] 図１４は、本発明の一実施形態において使用される伝送線路を示す概略図である。

[0028] 図１は、本発明の一実施形態に係る放射源コレクタ装置ＳＯを備えたリソグラフィ装置１００を概略的に示している。このリソグラフィ装置は、放射ビームＢ（例えば、ＥＵＶ放射）を調整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、マスクまたはレチクル）ＭＡを支持するように構築され、かつ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ポジショナＰＭに連結されたサポート構造（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、かつ基板を正確に位置決めするように構成された第２ポジショナＰＷに連結された基板テーブル（例えば、ウェーハテーブル）ＷＴと、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付けられたパターンを基板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、反射投影レンズシステム）ＰＳと、を備える。

[0029] 照明システムとしては、放射を誘導し、整形し、または制御するために、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型、またはその他のタイプの光学コンポーネント、あるいはそれらのあらゆる組合せなどのさまざまなタイプの光学コンポーネントを含むことができる。

[0030] サポート構造ＭＴは、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置の設計、および、パターニングデバイスが真空環境内で保持されているか否かなどの他の条件に応じた態様で、パターニングデバイスＭＡを保持する。サポート構造は、機械式、真空式、静電式またはその他のクランプ技術を使って、パターニングデバイスを保持することができる。サポート構造は、例えば、必要に応じて固定または可動式にすることができるフレームまたはテーブルであってもよい。サポート構造は、パターニングデバイスを、例えば、投影システムに対して所望の位置に確実に置くことができる。

[0031] 「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内にパターンを作り出すように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用できるあらゆるデバイスを指していると、広く解釈されるべきである。放射ビームに付けたパターンは、集積回路などのターゲット部分内に作り出されるデバイス内の特定の機能層に対応し得る。

[0032] パターニングデバイスは、透過型であっても、反射型であってもよい。パターニングデバイスの例としては、マスク、プログラマブルミラーアレイ、およびプログラマブルＬＣＤパネルが含まれる。マスクは、リソグラフィでは公知であり、バイナリ、レべンソン型(alternating)位相シフト、およびハーフトーン型(attenuated)位相シフトなどのマスク型、ならびに種々のハイブリッドマスク型を含む。プログラマブルミラーアレイの一例では、小型ミラーのマトリックス配列が用いられており、各小型ミラーは、入射する放射ビームを様々な方向に反射させるように、個別に傾斜させることができる。傾斜されたミラーは、ミラーマトリックスによって反射される放射ビームにパターンを付ける。

[0033] 投影システムは、照明システムと同様、使われている露光放射にとって、あるいは真空の使用といった他の要因にとって適切な、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型、または他のタイプの光学コンポーネント、あるいはそれらのあらゆる組合せなどのさまざまなタイプの光学コンポーネントを含むことができる。ＥＵＶ放射では、ガスが放射を吸収し過ぎるおそれがあるため、真空を使用することが望ましい場合がある。したがって、真空壁および真空ポンプを使って、ビームパス全体に真空環境を提供してもよい。

[0034] 本明細書に示されているとおり、リソグラフィ装置は、反射型のもの（例えば、反射型マスクを採用しているもの）である。

[0035] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）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）を有する型のものであってもよい。そのような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブルは並行して使うことができ、または予備工程を１つ以上のテーブル上で実行しつつ、別の１つ以上のテーブルを露光用に使うこともできる。

[0036] 図１を参照すると、イルミネータＩＬは、放射源コレクタ装置ＳＯから極端紫外線放射ビームを受ける。ＥＵＶ光を生成する方法としては、材料を、例えば、キセノン、リチウムまたはスズなど少なくとも１つの元素を有し、ＥＵＶ範囲内の１つ以上の輝線を有するプラズマ状態へと変換することが含まれるが、必ずしもこれに限定されない。そのような方法のうちの１つであり、しばしばレーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）と呼ばれる方法では、所望の輝線を放出する元素を有する材料の小滴、流れまたはクラスタなどの燃料をレーザビームで照射することにより所望のプラズマを生成することができる。放射源コレクタ装置ＳＯは、燃料を励起するレーザビームを提供するためのレーザ（図１中図示なし）を含むＥＵＶ放射システムの一部であってもよい。結果として生じたプラズマは、例えばＥＵＶ放射などの出力放射を放出し、この出力放射は放射源コレクタ装置内に配置される放射コレクタを使って集光される。例えば、ＣＯ_２レーザを使用して燃料励起のためのレーザビームを提供する場合、レーザと放射源コレクタ装置とは別個の構成要素とすることができる。

[0037] そのような場合には、レーザは、リソグラフィ装置の一部を形成しているとはみなされず、また放射ビームは、レーザから放射源コレクタ装置へ、例えば、適切な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを含むビームデリバリシステムを使って送られる。その他の場合、例えば、放射源がしばしばＤＰＰ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においては、放射源は、放射源コレクタ装置の一体部分であってもよい。

[0038] イルミネータＩＬは、放射ビームの角強度分布を調節するアジャスタを含むことができる。一般に、イルミネータの瞳面内の強度分布の少なくとも外側および／または内側半径範囲（通常、それぞれσ-outerおよびσ-innerと呼ばれる）を調節することができる。さらに、イルミネータＩＬは、ファセットフィールド（facetted field）および瞳ミラーデバイスといったさまざまな他のコンポーネントを含むことができる。イルミネータを使って放射ビームを調整すれば、放射ビームの断面に所望の均一性および強度分布をもたせることができる。

[0039] 放射ビームＢは、サポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴ上に保持されているパターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡ上に入射して、パターニングデバイスによってパターン形成される。パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡから反射された後、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、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームの焦点をあわせる。第２ポジショナＰＷおよび位置センサＰＳ２（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、または静電容量センサ）を使って、例えば、さまざまなターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路内に位置決めするように、基板テーブルＷＴを正確に動かすことができる。同様に、第１ポジショナＰＭおよび別の位置センサＰＳ１を使い、パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡを放射ビームＢの経路に対して正確に位置決めすることもできる。パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡおよび基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２および基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使って、位置合わせされてもよい。

[0040] 例示の装置は、以下に説明するモードのうち少なくとも１つのモードで使用できる。
１．ステップモードにおいては、サポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴおよび基板テーブルＷＴを基本的に静止状態に保ちつつ、放射ビームに付けられたパターン全体を一度にターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一静的露光）。その後、基板テーブルＷＴは、Ｘおよび／またはＹ方向に移動され、それによって別のターゲット部分Ｃを露光することができる。
２．スキャンモードにおいては、サポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴおよび基板テーブルＷＴを同期的にスキャンする一方で、放射ビームに付けられたパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一動的露光）。サポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、投影システムＰＳの（縮小）拡大率および像反転特性によって決めることができる。
３．別のモードにおいては、プログラマブルパターニングデバイスを保持した状態で、サポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴを基本的に静止状態に保ち、また基板テーブルＷＴを動かす、またはスキャンする一方で、放射ビームに付けられているパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する。このモードにおいては、通常、パルス放射源が採用されており、さらにプログラマブルパターニングデバイスは、基板テーブルＷＴの移動後ごとに、またはスキャン中の連続する放射パルスと放射パルスとの間に、必要に応じて更新される。この動作モードは、前述の型のプログラマブルミラーアレイといったプログラマブルパターニングデバイスを利用するマスクレスリソグラフィに容易に適用することができる。

[0041] 上述の使用モードの組合せおよび／またはバリエーション、あるいは完全に異なる使用モードもまた採用可能である。

[0042] 図２は、放射源コレクタ装置ＳＯ、照明システムＩＬおよび投影システムＰＳを含む装置１００をより詳細に示している。放射源コレクタ装置ＳＯは、放射源コレクタ装置ＳＯの閉鎖構造２２０内に真空環境を維持することができるように構築および配置されている。ＥＵＶ放射放出プラズマ２１０は、放電生成プラズマ源により形成することができる。ＥＵＶ放射は、例えばＸｅガス、Ｌｉ蒸気またはＳｎ蒸気などのガスまたは蒸気により生成され得る。この蒸気またはガス内で、非常に高温のプラズマ２１０が作り出され、電磁スペクトルのＥＵＶ範囲の放射を放出する。非常に高温のプラズマ２１０は、例えば、少なくとも部分的にイオン化されたプラズマを引き起こす放電によって作り出される。放射を効率的に生成するには、Ｘｅ、Ｌｉ、Ｓｎ蒸気または他の好適なガスもしくは蒸気の、例えば１０Ｐａの分圧が必要となり得る。一実施形態では、ＥＵＶ放射を生成するために励起されたスズ（Ｓｎ）のプラズマが提供される。

[0043] 高温のプラズマ２１０により放出される放射は、放射源チャンバ２１１から、放射源チャンバ２１１の開口部内またはこの開口部の後方に位置決めされた任意選択のガスバリアまたは汚染物質トラップ２３０（場合によっては汚染物質バリアまたはフォイルトラップとも呼ばれる）を介して、コレクタチャンバ２１２内へと通過する。汚染物質トラップ２３０は、チャネル構造を備え得る。汚染トラップ２３０は、ガスバリアまたはガスバリアとチャネル構造との組み合わせを備えてもよい。本明細書においてさらに示される汚染物質トラップまたは汚染物質バリア２３０は、当技術分野で公知のように、少なくともチャネル構造を備える。

[0044] コレクタチャンバ２１２は、いわゆる斜入射型コレクタであり得る放射コレクタＣＯを備えてもよい。放射コレクタＣＯは、上流放射コレクタ面２５１および下流放射コレクタ面２５２を有する。コレクタＣＯを横断する放射は、格子スペクトルフィルタ２４０で反射され、仮想放射源点ＩＦに合焦され得る。仮想放射源点ＩＦは、通常、中間焦点と呼ばれ、放射源コレクタ装置は、この中間焦点ＩＦが閉鎖構造２２０の開口部２２１内または該開口部２２１付近に位置するように配置される。仮想放射源点ＩＦは、放射放出プラズマ２１０の像である。

[0045] 続いて、放射は照明システムＩＬを横断する。照明システムＩＬは、パターニングデバイスＭＡにおいて放射ビーム２１に所望の角度分布を提供し、かつパターニングデバイスＭＡにおいて放射強度に所望の均一性を提供するように配置されたファセットフィールドミラーデバイス２２およびファセット瞳ミラーデバイス２４を含んでもよい。放射ビーム２１がサポート構造ＭＴに保持されたパターニングデバイスＭＡで反射されると、パターン付きビーム２６が形成され、このパターン付きビーム２６は、反射要素２８、３０を介して、ウェーハステージまたは基板テーブルＷＴに保持された基板Ｗ上に投影システムＰＳにより結像される。

[0046] 一般に、照明光学系ユニットＩＬおよび投影システムＰＳ内には、図示されるよりも多い要素が存在し得る。リソグラフィ装置のタイプに応じて、格子スペクトルフィルタ２４０を任意で存在させてもよい。さらに、図示されるよりも多いミラーが存在してもよく、例えば、図２に示されるよりも１〜６個多い追加の反射要素が投影システムＰＳ内に存在してもよい。

[0047] 図２に例示されるようなコレクタ光学系ＣＯは、単にコレクタ（またはコレクタミラー）の一例として、斜入射リフレクタ２５３、２５４および２５５を有する入れ子型コレクタ（nested collector）として示されている。斜入射リフレクタ２５３、２５４および２５５は、光軸Ｏを中心に軸対称に配置され、このタイプのコレクタ光学系ＣＯは、しばしばＤＰＰ源と呼ばれる放電生成プラズマ源と組み合わせて使用される。

[0048] 図１および図２の放射源デバイスＳＯ（以下、放射源とも呼ぶ）を参照し、典型的な（スズベースの）プラズマ放電源は、上記引用したＰａｎｋｅｒｔ他に記載されるように、部分的に液体スズ槽に浸漬されていることによって連続的に液体スズが塗布されている２つの回転ホイールから構成される。これらのホイールは、電極として機能し、これらのホイールが互いに最接近するポイントで放電が構築される。スズベースのプラズマ源の代わりに、キセノンやリチウムを含む他のいくつかの燃料源を使用して、１３．５ｎｍの波長でＥＵＶ放射を生成することができる。スズは、変換効率が高いため、生産ツールの仕様として好まれることが多い。

[0049] 図３および図４は、例えば、回転ディスク電極を有するスズベースのＥＵＶ源などの、公知の放射源を示す。従来技術の放射源は、２つの液体槽１ａおよび１ｂを備え、これらの液体槽内で電極２ａおよび２ｂがそれぞれ回転する。本例では、液体槽１ａ、１ｂのそれぞれは液体スズを含んでいることから、液体スズ槽と呼ばれることもある。ただし、スズの代わりに、あるいはスズに加えて、ガリウム、インジウム、リチウムまたはそれらのあらゆる組み合わせなどの他の液体を使用してもよい。液体槽１ａ、１ｂは、筐体１ｐ、１ｑ内に配置されたそれぞれの加熱要素に熱的に結合されている。加熱要素は、デバイスの起動時にスズを溶融する役目を果たす。このような液体槽１ａ、１ｂ、ならびに、これら液体槽内に部分的に浸漬された対応する回転ディスク電極２ａ、２ｂを合わせたものが、媒体供給源の一例である。

[0050] デバイスの通常運転中、加熱要素はオフに切り替えられ、筐体１ｐ、１ｑが液体槽１ａ、１ｂからヒートシンクへ熱を伝える役目を果たす。一方の液体槽１ａは負電位に接続され、他方の液体槽１ｂが接地電位または正電位である。放射源の通常運転中、スズは、点火源６により、電極の一方から蒸発する。点火源６は、パルストリガレーザなどのレーザであり得る。続いて、放電は、第１電極と第２電極との間の間隙内の放電位置３においてスズ蒸気中に構築される。間隙は、数ミリメートルの幅を有し、パッシェンの規則に従って電極間にわたってアークを提供する。スズのデブリは、放電に沿った様々な位置から放出され得る。つまり、微小粒子は主に電極表面から発生する一方、原子のデブリおよびイオンのデブリの大半は（電極間の）ピンチから生じる。一実施形態では、パルストリガレーザ６の代わりに、電子ビームジェネレータが使用される。

[0051] 一実施形態において、デバイスは、液体槽内で回転する電極を１つのみ有し、別の電極は、静止して配置されてもよい。その場合、回転する電極が液体槽から放電位置３に向けて液体を搬送する。しかし、静止配置された電極は、運転中にその表面に放電が当たるため、相対的に早く摩耗するおそれがある。両方の電極２ａ、２ｂが１つの液体槽内で回転するように実施してもよく、その場合、放電は、液体槽から電極の表面に沿って搬送される液体に当たる。さらに、電極２ａ、２ｂが液体槽１ａ、１ｂ内で回転することにより、電極２ａ、２ｂが冷却される。通常、スズの液体槽は、電極（通常８００℃に達する）より低温であり（例えば、３００℃未満）、このため、熱伝導により実質的な冷却をもたらすことができる。

[0052] 点火源６は、放電位置３における放電により、電極に付着した液体から放電生成放射プラズマを誘発するように構成される。

[0053] 点火源６、特に、この点火源がトリガレーザである場合の典型的なパラメータとしては、約５〜１００ｋＨｚの繰り返し周波数において、スズ放電におけるパルス毎のエネルギＱがおよそ１０〜１００ｍＪ、リチウム放電におけるパルス毎のエネルギＱが約１〜１０ｍＪ、パルスの持続時間がτ＝約１〜１００ナノ秒、レーザ波長が約０．２〜１０μｍが含まれる。点火源６は、電極２ｂに誘導されて、液体槽１ｂから提供された付着液体を蒸発させるレーザビームを生成し得る。

[0054] これにより、電極２ｂ上の液体材料は蒸発してガス状媒体を形成し、明確に規定された位置３（つまり、レーザビームが電極２ｂに当たる位置）において予備イオン化される。この位置から、電極２ａに向かう放電が成長し得る。放電の正確な位置３は、点火源６により制御することができる。これは、放射源デバイスの出力の安定性（つまり、均一性）において望ましく、かつ、このデバイスの放射パワーの不変性に影響し得る。この放電は、電極２ａと電極２ｂとの間に電流を生成する。この電流は磁界を誘発する。磁界は、ピンチまたはコンプレッションを生成し、このピンチまたはコンプレッション内でイオンおよび自由電子が衝突により生成される。一部の電子は、ピンチ内の原子の伝導帯より低い帯域へ降下することになり、それにより放射が生成される。液体材料がガリウム、スズ、インジウム、またはリチウム、あるいはこれらの任意の組み合わせから選択される場合、放射は、大量のＥＵＶ放射を含む。放射は、全方向に発散し、図１のイルミネータＩＬ内の放射コレクタによって集光され得る。点火源６は、パルスレーザビームを提供することができる。

[0055] 放射は、少なくともＺ軸に対する角度θが４５°〜１０５°の範囲において等方性である。Ｚ軸は、ピンチに対して位置合わせされ、かつ、電極２ａ、２ｂを貫通する軸を指し、角度θは、Ｚ軸に対する角度である。放射は、他の角度においても等方性であってもよい。

[0056] 放射を生成するデバイスは、液体槽の代わりに、例えばＳＰＩＥの会報（第６５１７巻、Ｅｍｅｒｇｉｎｇ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＸＩ（これからのリソグラフィ技術ＸＩ）、Ｍｉｃｈａｅｌ Ｊ． Ｌｅｒｃｅｌ監修、６５１７０Ｐ（２００７年３月１５日））に記載されるような、電極間に液滴を噴射する液滴インジェクタなどの代替液体供給源を備えてもよい。ホイール間への液滴の噴射は、電界強度を増すことができ、これを利用すると、レーザまたは放電プロセスを開始するための任意の他の（電子ビーム）刺激を用いずに、放電を開始することができる。

[0057] 液体材料のイオン化された原子が自由電子と再結合すると、プラズマから放射が放出される。このように生成された放射の波長は、再結合電子がどのような状態になるかに応じて変化する。プラズマ材料としてスズを使用してＥＵＶ放射を得るためには、スズ原子を完全にイオン化すること、つまり、原子から全ての電子を取り去ることが望ましい。これには、プラズマの両端の電位差が、例えば約２７００Ｖの臨界電圧よりも大きいことが必要になり得る。プラズマを形成するために使用される材料が異なる場合、あるいは、所望の波長が異なる場合は、臨界電圧が異なることもある。電位差が臨界電圧よりも小さい場合、スズ原子は部分的にのみイオン化され、再結合電子はより長い波長で放射を放出する。

[0058] 放電に先だって電極を帯電させるコンデンサを使用した、従来提案の放射源においては、放電中の電極間の電位差プロファイルは、指数関数的減衰である。したがって、電位差は、数ナノ秒の間に、急速に臨界電圧を下回り、有効な放射が生成されなくなる。したがって、そのようなＥＵＶ放射源の効率を改善する必要がある。また、プラズマの抵抗は変動するため、電極間の電位差の減衰率に影響を与え、パルスに含まれる有効エネルギの量が予測しにくくなる。改善された放射源は、例えば、より高い効率、より大きいパルスごとの有効エネルギ、より長いパルスの持続時間、および、より予測しやすいパルスごとの有効エネルギのうち、少なくとも１つを有することが望ましい。

[0059] 本発明の一実施形態では、１つ以上の伝送線路を使用して放電を起こす電極を帯電させる。伝送線路は、精密な導体の寸法および間隔、ならびにインピーダンス整合など専用の構成を利用して、電磁信号を最小限の反射およびパワー損失で搬送する。伝送線路の種類としては、はしご形線路（ladder line）、同軸ケーブル、誘電体スラブ、ストリップ線路、光ファイバおよび導波管がある。周波数が高いほど、伝送媒体内の波が短い。伝送線路は、波の波長が使用されるケーブルの長さに近づくほど周波数が高い場合に必要になる。本明細書において、伝送線路は、例えば、一対の導体であって、この導体に沿って伝播する信号の波長と比較して無視できない（つまり、信号の波動性を考慮した）長さを有する導体として定義することができる。パルス放電の場合、有効波長は、パルスの持続時間と伝送線路内を進む波の速度（伝送線路の特性インピーダンスにより決まる）との積である。このように伝送線路を利用することで、伝送線路の放電中、電極間の電位差が一定に保たれるといった利点を提供することができる。放電の持続時間は、伝送線路の長さによって決まり、この長さは、伝播遅延に関連する。放電の持続時間は、伝送線路の伝播遅延の約２倍である。したがって、本発明の実施形態は、有効放射のより長いパルス、より大きいパルスごとのエネルギ、より高いデューティ比、および／または、より予測しやすいパルスごとのエネルギを提供することができる。

[0060] 伝送線路の長さ、つまり伝播遅延により、伝送線路が放電するのにかかる時間、ひいては、パルスの長さが決定する。長さ１ｍの標準的な同軸伝送線路は、例えば、およそ７ナノ秒のパルスをもたらす。従来の絶縁材料を使用する実施形態では、伝送線路の長さは約４ｍ以上である。一実施形態において、伝送線路の長さは、約５ｍ以上である。伝送線路の最長は、利用可能な帯電電流（伝送線路は、長いほど、大きいエネルギを保持し、帯電するのに長い時間または大きい電流を要する）と装置内で伝送線路に利用できる空間とによって決定することができる。一実施形態において、伝送線路の長さは１０ｍ以下である。誘電率の高い絶縁誘電体を使用する実施形態では、伝送線路の長さはさらに短くなり得る。例えば、脱塩水（ε_ｒ＝８０）を用いると、長さ１．７ｍの伝送線路は、５０ナノ秒の伝播遅延と、１００ナノ秒のパルス長をもたらす。本発明の一実施形態の伝送線路８０は、図１４に概略的に示されている。この伝送線路は、誘電材料８２によって第２導体８３から分離された第１導体８１を備える。伝導の寸法および誘電材料８２の厚さは、所望の伝播遅延および誘電材料の比誘電率ε_ｒ（望ましくはε_ｒ≧１０、より望ましくはε_ｒ≧７０）に応じて選択される。伝送線路（複数存在する場合、各伝送線路）の伝播遅延は、２０ナノ秒より大きいと好ましく、３０ナノ秒より大きいとより好ましく、５０ナノ秒より大きいとさらに好ましい。また、伝送線路（複数存在する場合、各伝送線路）の伝播遅延は、２００ナノ秒未満であると好ましく、１５０ナノ秒未満であるとより好ましく、１００ナノ秒未満であるとさらに好ましい。

[0061] 一実施形態において、伝送線路は、誘電材料により分離された、例えば７ｍ×０．３ｍの寸法を有する一対の金属箔の形態である。これらの金属箔は、都合の良い形に折られてもよく、あるいは、丸められてもよい。伝送線路は、接地またはデバイスのフレームに接続されるフレーム導体も備えてもよい。一実施形態では、フレーム導体は、アノード導体およびカソード導体の外側に設けられる。一実施形態では、アノード導体とカソード導体との間に第３フレーム導体も設けられる。一実施形態では、伝送線路は、油、脱塩水、または別の（冷却も提供し得る）絶縁性液体に浸漬される。

[0062] 図５は、本発明の一実施形態の概略的な回路図である。ＤＣ高電圧源６０５は、例えば６ｋＶの高電圧Ｖ１を提供し、伝送線路６０８を帯電させる。電圧源６０５は、片線接地（single-ended）の電圧源または２つの差動電圧源として形成することができる。制御スイッチ６０２がコントローラ６０１により閉じられると、電圧源６０５は、レジスタ６０４を介して伝送線路６０８を帯電させる。伝送線路６０８は、約０．１Ωのインピーダンスを有する一方、レジスタ６０４は約１０Ωの抵抗または電流制限インピーダンスを有する。このことは、レジスタ６０４が伝送線路６０８を帯電させる電流を制限することを意味する。約１ｎＦの静電容量を有するコンデンサ６０６および約０．１Ωのレジスタ６０７は、伝送線路６０８から電圧源６０５への反射を防止する。伝送線路６０８の右側の回路は電極配置を表す。スイッチ６０９は、トリガデバイス６によって誘発される放電を表す。放電が誘発されると、電極６１０間のプラズマ中を電流が流れ、この電流は電流ＩＶ４として表されている。

[0063] 図５に示す回路のシミュレーションから得られた結果を示す図６には、対応するデバイスの挙動が示されている。図からわかるように、約２５マイクロ秒（横軸）の時間が経過すると、伝送線路６０８の電極側の電圧（Ｖ７で表される；破線２を参照）は、０〜約６ｋＶに上昇する。伝送線路電圧が所望の値に到達すると、本実施形態ではレーザトリガデバイス６により、放電が誘発される。これは、伝送線路内の電圧が放電する時に、電極間に短い電流パルスを引き起こす。図７は、時間尺度を拡大して単一パルスを示している。

[0064] 図７において、伝送線路の電圧は、放電が開始すると、完全に帯電された状態の半分に降下した後、伝送線路６０８が完全に帯電されるまで、そのレベルを安定的に維持する。これは、長期間にわたって放電中に一定の電圧で一定の電流が存在することを意味している。帯電源が６ｋＶ相当であり、これに対応する放電のインピーダンスが１００ｍΩであるといった典型的な数値の場合、放電中に流れる電流は、約３０ｍＡ程度である。パルスは約１００ナノ秒持続し、パルスごとの合計値は約９．０ｋＪである。図６からわかるように、２０ｋＨｚ以上の繰り返し率、つまり５０マイクロ秒の周期は容易に実現することができる。

[0065] 図８は、伝送線路の連続的な帯電を提供することにより、高電圧ＤＣの設計が簡素化された本発明の変形例を示す。それ以外は、本実施形態は図５の回路と同じである。図８において「９」の桁から始まるコンポーネントは、図５において「６」の桁から始まる符号のコンポーネントに対応している。

[0066] 図９および図１０は、図６および図７と同様のグラフである。図からわかるように、電極間の電圧Ｖ７は、急速に約６ｋＶの最大値に達し、トリガデバイスにより放電が誘発されるまでそのまま維持される。その後、図５の回路と同様に、最大値まで戻る。図１０に示した単一のパルスを拡大した図は、基本的に同じ挙動を示すが、電極間の電圧は、放電開始後すぐに最大帯電電圧の５０％まで降下するものの、その後はパルス期間の大半を安定して維持される。

[0067] 図１１にはさらに別の配置が示されている。この配置では、２つの伝送線路１３０、１３１と、２つの電極に対して対称的に配置された２つの対称ＤＣ源１２３、１２５とを使用する。両ＤＣ源１２３、１２５は、３ｋＶの出力を提供する。この配置では、放電電圧が対称的であるため、接地またはフレームを通る放電電流はない。これは、使用される絶縁に対する高電圧ストレスが半分であり、フレームを通る放電電流の流れが防止されていることを意味する。各伝送線路１３０、１３１は、放電のインピーダンスの半分（例えば、５０ｍΩ）を有する。レジスタ１２１、１２６は、高電圧源１２３、１２５から引き込まれた帯電電流を制限し、一実施形態においては、５Ωの抵抗を有する。レジスタとコンデンサの組１２８、１２９と１２６、１２７とにより、伝送線路からの反射が防止される。一実施形態において、コンデンサ１２７、１２９は、１ｎＦのコンデンサを有し、レジスタ１２６、１２８は５０ｍΩの抵抗を有する。伝送線路１３０、１３１の右側の回路は、電極配置を表す。伝送線路１３０、１３１の電極側の電圧は、符号１３２においてＹ１で示されている。スイッチ１３３は、トリガデバイス６により誘発される放電を表す。放電が誘発されると、電極１３４間のプラズマ中を電流が流れ、この電流は電流ＩＶ４として表されている。

[0068] 上記同様、図１２および図１３からわかるように、この源の挙動は、上述した実施形態と基本的に同じである。

[0069] 本明細書において、ＩＣ製造におけるリソグラフィ装置の使用について具体的な言及がなされているが、本明細書記載のリソグラフィ装置が、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用のガイダンスパターンおよび検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造といった他の用途を有し得ることが理解されるべきである。当業者にとっては当然のことであるが、そのような別の用途においては、本明細書で使用される「ウェーハ」または「ダイ」という用語はすべて、それぞれより一般的な「基板」または「ターゲット部分」という用語と同義であるとみなしてよい。本明細書に記載した基板は、露光の前後を問わず、例えば、トラック（通常、基板にレジスト層を塗布し、かつ露光されたレジストを現像するツール）、メトロロジーツール、および／またはインスペクションツールで処理されてもよい。適用可能な場合には、本明細書中の開示内容を上記のような基板プロセシングツールおよびその他の基板プロセシングツールに適用してもよい。さらに基板は、例えば、多層ＩＣを作るために複数回処理されてもよいので、本明細書で使用される基板という用語は、すでに多重処理層を包含している基板を表すものとしてもよい。

[0070] 光リソグラフィの関連での本発明の実施形態の使用について上述のとおり具体的な言及がなされたが、当然のことながら、本発明は、他の用途、例えば、インプリントリソグラフィに使われてもよく、さらに状況が許すのであれば、光リソグラフィに限定されることはない。インプリントリソグラフィにおいては、パターニングデバイス内のトポグラフィによって、基板上に創出されるパターンが定義される。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の中にプレス加工され、基板上では、電磁放射、熱、圧力、またはそれらの組合せによってレジストは硬化される。パターニングデバイスは、レジストが硬化した後、レジスト内にパターンを残してレジストの外へ移動される。

[0071] 「レンズ」という用語は、文脈によっては、屈折、反射、磁気、電磁気、および静電型光学コンポーネントを含む様々な種類の光学コンポーネントのいずれか１つまたはこれらの組合せを指すことができる。

[0072] 以上、本発明の具体的な実施形態を説明してきたが、本発明は、上述以外の態様で実施できることが明らかである。例えば、本発明は、上記に開示した方法を表す１つ以上の機械読取可能命令のシーケンスを含むコンピュータプログラムの形態、またはこのようなコンピュータプログラムが記憶されたデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリ、磁気ディスクまたは光ディスク）の形態であってもよい。上記の説明は、制限ではなく例示を意図したものである。したがって、当業者には明らかなように、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本記載の発明に変更を加えてもよい。

Claims (21)

1. ガス状媒体中の放電を使用して放射を生成する放射源デバイスであって、
   第１電極および第２電極と、
   前記デバイス内の位置に前記ガス状媒体を提供する媒体供給源と、
   電位差によって生じた電界内に、放射プラズマを生成する前記放電が生成されることを可能にするために、前記第１電極と前記第２電極との間に電位差を生成する帯電デバイスであって、伝送線路を備える帯電デバイスと、を備える、
   放射源デバイス。
2. 前記帯電デバイスは、所望波長の放射を放出するのに十分なほどに前記ガス状媒体をイオン化するために要する電圧の２倍よりも大きい出力電圧を有する高電圧ＤＣ源をさらに備える、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記帯電デバイスは、２つのＤＣ源と、２つの伝送線路とを備え、前記２つのＤＣ源および前記２つの伝送線路が前記第１電極および前記第２電極に対称的に接続される、請求項１に記載のデバイス。
4. 前記２つの高電圧ＤＣ源は、所望波長の放射を放出するのに十分なほどに前記ガス状媒体をイオン化するために要する電圧よりも大きい出力電圧を有する、請求項３に記載のデバイス。
5. 各伝送線路は、前記放電のインピーダンスに実質的に等しいインピーダンスを有する、請求項１または２に記載のデバイス。
6. 各伝送線路は、前記放電のインピーダンスの半分に実質的に等しいインピーダンスを有する、請求項３または４に記載のデバイス。
7. 前記伝送線路または各伝送線路は、２０ナノ秒より大きい伝播遅延を有する、請求項１から６のいずれか１項に記載のデバイス。
8. 前記伝播遅延は、３０ナノ秒より大きい、請求項７に記載のデバイス。
9. 前記伝播遅延は、５０ナノ秒より大きい、請求項８に記載のデバイス。
10. 前記伝送線路または各伝送線路は、２００ナノ秒より小さい伝播遅延を有する、請求項１から９のいずれか１項に記載のデバイス。
11. 前記伝播遅延は、１５０ナノ秒より小さい、請求項１０に記載のデバイス。
12. 前記伝播遅延は、１００ナノ秒より小さい、請求項１１に記載のデバイス。
13. 前記伝送線路または各伝送線路は、誘電体によって分離された導体を備え、前記誘電体は、１０以上の比誘電率を有する、請求項１から１２のいずれか１項に記載のデバイス。
14. 液体を少なくとも部分的に蒸発させ、前記ガス状媒体を形成する点火源をさらに備える、請求項１から１３のいずれか１項に記載のデバイス。
15. 前記点火源は、レーザ放射のビームおよび／または電子ビームを生成し、前記放電を誘発する、請求項１４に記載のデバイス。
16. 前記媒体供給源は、少なくとも１つの槽の形態をした液体供給源を備え、前記電極の少なくとも一方は、前記少なくとも１つの槽内に部分的に浸漬される回転電極である、請求項１４または１５に記載のデバイス。
17. 前記媒体供給源は、前記第１電極と前記第２電極との間に液滴として液体を噴射する液体インジェクタの形態の液体供給源を備える、請求項１から９のいずれか１項に記載のデバイス。
18. 請求項１から１７のいずれか１項に記載の放射源デバイスと、
    基板を保持する基板テーブルと、
    前記放射源デバイスによって生成された放射ビームを前記基板のターゲット部分上に投影する投影システムと、を備える
    リソグラフィ装置。
19. 第１電極と第２電極との間の位置にガス状媒体を供給することと、
    伝送線路を使用して前記第１電極および前記第２電極に電位差を印加し、前記電位差によって生じた電界内の放電位置においてガス状媒体中に放電を生成することと、
    前記放射ビームの断面にパターンをつけることと、
    前記パターン付き放射ビームを基板のターゲット部分上に投影することと、を含む、
    デバイス製造方法。
20. 前記第１電極および／または前記第２電極を液体槽中で動かすことによって、前記第１電極および／または前記第２電極に液体を供給することをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
21. 前記液体から放電生成放射プラズマを誘発するために、前記液体を少なくとも部分的に蒸発して前記ガス状媒体を形成することをさらに含む、請求項２０に記載の方法。

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