JP4943554B2 - プラズマ放射源を有する装置、放射ビームを形成する方法、およびリソグラフィ装置 - Google Patents
プラズマ放射源を有する装置、放射ビームを形成する方法、およびリソグラフィ装置 Download PDFInfo
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Description
[0001] 本発明は、プラズマ放射源を用いて放射ビームを形成するための装置、放射ビームを形成する方法、およびリソグラフィ装置に関する。
[0002] 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。公知のリソグラフィ装置としては、ターゲット部分上にパターン全体を一度に露光することにより各ターゲット部分を照射するいわゆるステッパ、および放射ビームによってある特定の方向(「スキャン」方向)にパターンをスキャンすると同時に、この方向に平行または逆平行に基板をスキャンすることにより各ターゲット部分を照射するいわゆるスキャナが含まれる。パターンを基板上にインプリントすることにより、パターニングデバイスから基板にパターンを転写することも可能である。
[0003] 米国特許出願公開第2005/0279946号には、フォトリソグラフィ用のEUV放射を生成するプラズマ源の使用が記載される。プラズマ源は、発生されたEUV放射を集めるコレクタミラーに損傷を引き起こしうる不所望のイオンおよび電子も放出しうることが記載されている。このような粒子に対処すべく様々な手段が提案されている。まず、プラズマ源とコレクタミラーとの間のEUV放射の経路における、磁場と組み合わされたフォイルトラップが提案されている。別案として、プラズマ源からコレクタミラーへのEUVの経路における、磁場と組み合わされたグリッドが提案されている。グリッドは、EUV放射の伝播方向を横断するように延在する。グリッドは、グリッドを通過するイオンの速度を落とすことでそれらの軌道が磁場の影響をより受け易くする。
[0004] 米国特許第6,906,788号は、放射システムと光学素子との間のビーム経路に位置付けられる第1スクリーンの使用を記載している。正の電圧が第1スクリーンに印加されて、正に帯電された粒子を光学素子から離すように反発させる。第2スクリーンが、スクリーンの少なくとも片側のビーム経路に位置付けられ、負の電圧が第2スクリーンに印加されて、負の粒子を第1スクリーンから離すように反発させる。
[0005] フォイルトラップは、比較的低速なイオンに有効であることが分かっている。しかし、フォイルトラップは、非常に高速なイオン(例えば、超10keVに対応する運動エネルギーを有するイオン)に対してはあまり有効ではない場合がある。
[0006] プラズマ源を用いてEUV放射を発生させるフォトリソグラフィ装置においてミラーに引き起こされる損傷を低減することが望ましい。
[0007] 本発明の第1の態様では、電磁放射ビームを形成するための装置が提供される。この装置は、プラズマ放射源と、プラズマ源からの放射の方向に実質的に平行に延在する複数の薄フォイルが設けられたフォイルトラップを含む。グリッドが、プラズマ放射源とフォイルトラップとの間に配置される。グリッドとフォイルトラップとの間には空間がある。この装置は更に、グリッドがプラズマ放射源によって放出される電子を反発し、且つ、グリッドとフォイルトラップとの間に正の空間電荷を作成してプラズマ放射源によって放出されるイオンをフォイルトラップに向けて偏向させるように、グリッドに電位を印加する電位印加回路を含む。
[0008] 本発明の別の態様では、放射ビームを形成する方法が提供される。この方法は、プラズマ放射源から放射を発生することと、放射をフォイルトラップに通すことと、フォイルトラップとプラズマ源との間の空間内に、プラズマ源と空間との間にあるグリッドに電位を印加することを含み、電位のレベルは、グリッドがプラズマ放射源によって放出される電子を反発するようなレベルであり、正に帯電されたイオンの正味の空間電荷が、フォイルトラップとプラズマ源との間の空間内に作成される。
[0009] 本発明の別の態様では、放射ビームを形成する方法が提供される。この方法は、プラズマ放射源から放射を発生することと、放射をフォイルトラップに通すことと、フォイルトラップとプラズマ源との間の空間内に、プラズマ源と空間との間にあるグリッドに電位を印加することにより正に帯電されたイオンの正味の空間電荷を発生させることを含み、電位のレベルは、グリッドがプラズマ放射源によって放出される電子を反発するようなレベルである。
[0010] 本発明の更なる態様では、プラズマ放射源と、プラズマ源からの放射の方向に実質的に平行に延在する複数の薄フォイルが設けられたフォイルトラップとを含む電磁放射ビーム形成装置を含むリソグラフィ装置が提供される。グリッドが、プラズマ放射源とフォイルトラップとの間に配置される。グリッドとフォイルトラップとの間には空間がある。電磁放射ビーム形成装置は更に、グリッドがプラズマ放射源によって放出される電子を反発し、且つ、グリッドとフォイルトラップとの間に正の空間電荷を作成してプラズマ放射源によって放出されるイオンをフォイルトラップに向けて偏向させるように、グリッドに電位を印加する電位印加回路を含む。リソグラフィ装置は更に、電磁放射ビームにパターンを付けるパターニングデバイスと、パターン付き電磁放射ビームを基板上に投影する投影システムとを含む。
[0011] 本発明のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の概略図を参照して以下に説明する。これらの図面において同じ参照符号は対応する部分を示す。
[0019] 図1は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置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、UV放射または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)MAを支持するように構成され、かつ特定のパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に位置付け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成され、かつ特定のパラメータに従って基板を正確に位置付け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、屈折投影レンズシステム)PSとを含む。
[0020] 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コンポーネントを含むことができる。
[0021] サポート構造は、パターニングデバイスを支持する、すなわち、その重量を支える。サポート構造は、パターニングデバイスの配向、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。本明細書において使用される「レチクル」または「マスク」という用語はすべて、より一般的な「パターニングデバイス」という用語と同義であると考えるとよい。
[0022] 本明細書において使用される「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。なお、留意すべき点として、放射ビームに付与されたパターンは、例えば、そのパターンが位相シフトフィーチャまたはいわゆるアシストフィーチャを含む場合、基板のターゲット部分内の所望のパターンに正確に一致しない場合もある。通常、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機能層に対応することになる。
[0023] 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、レゼンソン型(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。
[0024] 本明細書において使用される「投影システム」という用語は、使われている露光放射に、あるいは液浸液の使用または真空の使用といった他の要因に適切な、屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁型、および静電型光学系、またはそれらのあらゆる組合せを含むあらゆる型の投影システムを包含していると広く解釈されるべきである。本明細書において使用される「投影レンズ」という用語はすべて、より一般的な「投影システム」という用語と同義であると考えるとよい。
[0025] 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。あるいは、リソグラフィ装置は、透過型のもの(例えば、透過型マスクを採用しているもの)であってもよい。
[0026] 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。
[0027] 図1を参照すると、イルミネータILは、放射源SOから放射ビームを受ける。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んでよい。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、インテグレータおよびコンデンサといった様々な他のコンポーネントを含むことができる。イルミネータを用いて放射ビームを調整して、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。
[0028] 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。マスクMAを通り抜けた後、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IF2(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の経路内に位置付けるように、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IF1を使い、例えば、マスクライブラリからマスクを機械的に取り出した後またはスキャン中に、マスクMAを放射ビームBの経路に対して正確に位置付けることもできる。通常、マスクテーブルMTの移動は、第1ポジショナPMの一部を形成するロングストロークモジュール(粗動位置決め)およびショートストロークモジュール(微動位置決め)を使って達成することができる。同様に、基板テーブルWTの移動も、第2ポジショナPWの一部を形成するロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールを使って達成することができる。ステッパの場合は(スキャナとは対照的に)、マスクテーブルMTは、ショートストロークアクチュエータのみに連結されてもよく、または固定されてもよい。マスクMAおよび基板Wは、マスクアライメントマークM1およびM2と、基板アライメントマークP1およびP2とを使って、位置合わせされてもよい。例示では基板アライメントマークが専用ターゲット部分を占めているが、基板アライメントマークをターゲット部分とターゲット部分との間の空間内に置くこともできる(これらは、スクライブラインアライメントマークとして公知である)。同様に、複数のダイがマスクMA上に設けられている場合、マスクアライメントマークは、ダイとダイの間に置かれてもよい。
[0029] 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。
[0030] 1.ステップモードにおいては、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(すなわち、単一静的露光)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。ステップモードにおいては、露光フィールドの最大サイズによって、単一静止露光時に結像されるターゲット部分Cのサイズが限定される。
[0031] 2.スキャンモードにおいては、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)。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。スキャンモードにおいては、露光フィールドの最大サイズよって、単一動的露光時のターゲット部分の幅(非スキャン方向)が限定される一方、スキャン動作の長さによって、ターゲット部分の高さ(スキャン方向)が決まる。
[0032] 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、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。
[0033] 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。
[0034] 図2は、プラズマ源20、グリッド22、フォイルトラップ24、およびコレクタミラー26をこの順番で含み、本明細書では単に放射(好適にはEUV放射)と呼ぶ電磁放射がプラズマ源20からコレクタミラー26へ、壁27間を通過可能とするように構成された放射源アセンブリを示す。更に、この放射源は、グリッド22とプラズマ源20との間に結合される電圧源28を含む。フォイルトラップ24は、プラズマ源20からコレクタミラー26への放射の1つ以上の方向に実質的に平行に延在する複数の薄フォイルを含んでよい。図示する実施形態では、フォイルトラップ24は、プラズマ源20からの放射の方向に沿ってそれぞれ延在する複数のフォイル25を含み、各フォイルは、放射の方向を横断する平面における断面を有し、この断面は、放射の方向に沿ってのフォイルの長さより相当に小さく、例えば、その長さの10分の1より小さい、または、その長さの100分の1より小さい。フォイル25間を、プラズマ源20からの放射が、コレクタミラーへと伝播することができる。これらのフォイル25は、EUV放射の伝播方向から逸脱する進行方向を有する電荷粒子を捕捉するよう機能する。フォイルトラップに関する詳しい情報は、EP1391785から入手することができる。グリッド22およびフォイルトラップ24は、互いから所定の距離で配置される。この距離は、グリッド22とフォイルトラップ24との間にイオンの正味の空間電荷が成長することを可能とするよう十分に大きいように選択され、正味の空間電荷は、高速イオンをその直線経路から偏向させてフォイルトラップ24のフォイル上で当該イオンを捕捉するのに十分な角度で高速イオンを偏向する電界を生成するのに十分に大きい。一実施形態では、この所定距離は、約10乃至約40ミリメートルである。グリッド22は、好適には、平らなプレーナグリッドであるが、代わりに、湾曲グリッドを用いてもよい。グリッド22の少なくとも一部が、プラズマ源20からフォイルトラップ24への仮想線を横断する接平面を有する(すなわち、この線に対して直交または90度とは異なる非ゼロ角度)。一実施形態では、仮想線に対して90度とは異なる角度にある平面を有する少なくとも部分的にプレーナなグリッドを用いる。これにより、回転対称軸が回避される。軸対称がないことと、ゼロ偏向の電界を有するEUVビームに沿っての方向がないことは、高速イオンを偏向するのに有用でありうる。
[0035] なお、比較的簡単な構成が図示されており、これは小さい立体角にのみ対応する(よく知られているように、立体角は、3次元における複数の方向の連続的な集まりである)。実際には、より広い立体角に亘るプラズマ源20からの放射を用いてよい。この場合、そのようにより大きい立体角に亘って延在するグリッド22を用いてよく、このグリッドは、(例えば、極から特定の緯度といった)球面の扇形として成形される表面を有する。あるいは、複数の直線プレーナグリッドセクションから形成されるグリッドを用いてもよく、これらのセクションは、互いに対して非ゼロの角度に設けられ、それにより、セクションのセットは、球面の扇形に近似する。フォイルトラップ24も同様に、それ自体は知られている方法で大きい立体角に亘って延在してもよい。
[0036] 電圧源28は、グリッド22に電位を印加する電位印加回路として機能する。グリッド22は、電圧源28によって印加された電位でプラズマ源20からグリッド22に到着する電子用のバリアとしてグリッド22を機能させるサイズの複数の開口を有する。電圧源28は、グリッド22に結合された第1端子と、接地された第2端子を有する。プラズマ源20の電極とフォイルトラップ24も接地される。電圧源28は、第1端子(したがってグリッド)の電位を、グリッド22に向かうプラズマ源20の面の電位より低くするように設計される。この面の電位は、時間と共に変化しうる。この場合、第1端子(したがってグリッド)の電位は、プラズマ源20からの膨張プラズマがグリッド22に到達するときのプラズマ源20の面の電位より低くされる。このとき、プラズマ源のアノードおよびカソードは共に、通常、同じ電位にある。別の実施形態として、プラズマ源20およびフォイルトラップ24は、浮遊電位にあってもよい。
[0037] 上述したように、プラズマ源20のアノード−カソードシステムの両電極は、膨張プラズマがグリッド22に到達するときに、同じ電位を有してよい。そのときに、プラズマ源におけるメインのEUV生成放電が終了している。「プラズマ源電位」(plasma source electrical potential)と呼ぶプラズマ源20のこの電位は、接地電位または周囲の壁27の電位では必ずしもないことを理解されたい。代わりに、プラズマ源電位は、グリッド22と、グリッド22に向かうプラズマ源20の面との電位差である。電圧源28の第2端子、プラズマ源20、およびフォイルトラップ24の接地への連結は、この電位差を制御するために可能な電気的な構成の一例に過ぎないことを理解されたい。
[0038] 動作中、グリッド22は、グリッド22がプラズマ源20からグリッド22に導かれる正電荷に力を加える電界を発生させて、それにより、グリッドから電子を反発させ(正に帯電された)イオンを引き寄せるような電位におかれる。結果として得られる電界は、プラズマ源20によって放出される電子の少なくとも一部がグリッド22を通過することを阻止する。この電位は、グリッド22に、プラズマ源20からの正のイオンを通過させる(更には加速させる)。その結果、少なくとも、プラズマ源20からの平均正味プラズマ電流がゼロである場合に、グリッド22とフォイルトラップ24との間の空間に正味の正の空間電荷が蓄積される。
[0039] グリッド22とフォイルトラップ24との間の空間に蓄積される正味の正の空間電荷は、プラズマ源20からフォイルトラップ24に向かって進行するイオンを偏向させる電界を作成する。その結果、グリッドなしの場合よりも多くのイオンがフォイルトラップ24によって捕捉される。この効果は、先のグリッド22のない従来のフォイルトラップでは効果的にインターセプトされない場合のある高速イオンの捕捉にも有効であることが分かっている。高速イオンは、例えば、zピンチプラズマ源が用いられる場合に、特に問題となりうる。偏向効果を実現するためには、グリッド22とフォイルトラップ24との間に、空間電荷のためのスペースを与えるべく特定の最小空間量があることが望ましい。フォイルトラップの立体角が小さい場合、グリッド22とフォイルトラップ24との間の距離は、好適にはフォイルトラップ24の直径と少なくとも同じ大きさのオーダーである、例えば、プラズマ源20とフォイルトラップ24との間の仮想線を横断するフォイルトラップ24の断面の半径の少なくとも4分の1、より好適には少なくとも2分の1である。典型的な一例では、少なくとも10ミリメートルの距離が用いられる。大きい立体角に亘って放射が集められる場合、同様の距離を用いてもよいが、フォイルトラップの連続フォイル間の距離の複数倍(例えば、10倍)に少なくとも等しいべきである。グリッド22とフォイルトラップ24との間の距離の上限は、通常、利用可能な空間によって決定されるのであって、偏向の有効性の考慮によっては決定されない。典型的な一例では、最大40ミリメートルの距離を用いてよいが、空間がある場合には、より大きい距離も可能である。一実施形態では、電圧源28は、接地に対し、または、プラズマ源20の外部が接地電位にない場合は、プラズマ源に対し、0乃至500ボルトの負の電位をグリッド22に印加するように構成される。
[0040] 偏向電界は、グリッド22に亘る正電荷勾配によるものである。この勾配を増加することを目的として、装置は、プラズマ源20とグリッド22との間の空間に隣接する複数の壁27を含んでよい。一実施形態では、導電性の壁が用いられて、それらはグリッド22と同じ電位に維持される。イオンの正味の空間電荷は、壁27付近で形成する傾向があり、それにより、そこに小さい正の電荷が作成され、他のイオンに偏向効果をもたらす。壁27の使用は、EUV放射が大きい立体角に亘って集められる場合、より一層有利である。
[0041] フォイルトラップ24が浮遊電位を有する場合、フォイルトラップ24も正に帯電されて、システムの有効性が増加するが、この場合は、寄生故障のリスクがある。寄生故障は、追加のタイプのデブリ粒子をもたらしてしまいうる。
[0042] 別の実施形態では、グリッド22は、接地電位に(または、より一般的には、プラズマ源20の向かう面と同じ電位に)おかれうる。この場合、電圧源28は、接地への単純な連結とすることができる。この実施形態は、電子が正帯電されたイオンよりも周囲構造によって早く吸収される傾向にあることから、プラズマがプラズマ源20の向かう面といった周囲構造に対して正味の正の電位を成長する傾向を持つことにより、機能する。したがって、グリッド22は、プラズマ源20の面と同じ電位(例えば、接地電位)にある場合でも、電子に対する反発効果(およびイオンに対する引力効果)を有する。興味深いのは、プラズマ中の電子へのグリッド22の反発効果(および対応してそのイオンへの引力効果)である。しかし、周囲に対して負の電位をグリッド22において使用することは、空間電荷の発生をより効果的にし、また、大きいメッシュ間隔のグリッド22を使用することを可能ならしめる。
[0043] 一実施形態では、グリッド22は、平行導電性素子の少なくとも2つのアレイから構成され、異なるアレイの素子は、互いに交差している。導電性素子は、グリッドの一体部分であっても織り込まれた素子であってもよい。あるいは、機械加工された孔がエッチングされたグリッドを用いてもよい。したがって、グリッドは、開口を有する。別の例として、平行導電性素子のみのアレイをグリッド22に用いてもよい。大きい光透過性と、電子を妨害するように働く有限サイズの電気開口がある限り、任意の構造のグリッド22が可能である。
[0044] 一実施形態では、開口のサイズ(ここでは、グリッドの(直線または湾曲)面における任意の点から、グリッド22の導電性素子上の最近傍の点への最大距離として定義する)は、好適には、電子がグリッド22によってあらゆるところに反発されるよう小さい。これは、サイズを、グリッド22のプラズマ源側のプラズマのデバイ長の大きさのオーダーにおける長さ以下にすることによって達成しうる。よく知られているように、デバイ長は、プラズマの固有特性である。プラズマは、電荷からの距離が増加すると、グリッド22の素子といった帯電領域の効果をより多くシールドする。プラズマ中の電子の拡散係数および移動度に依存するデバイ長は、このシールドが顕著になり始める特性距離を示す。
[0045] 更に負の電位をグリッド22に印加すると、より大きいサイズを有し、依然として電子を反発する開口を使用することができる。より大きいサイズの開口は、より多くのEUV放射が通過するという利点を有する。負の電位は、開口の中心において電子に対するバリアを増加することを助ける。最大サイズLは、好適には、
L=Rd*sqrt(1−Vg/Vp)
以下(および、より好適には、実質的にこれに等しい)である。ここで、「Rd」はプラズマのデバイ長であり、「sqrt」は平方根関数であり、Vgはグリッド電位であり、Vpはプラズマ電位(プラズマ電位と、プラズマ源20の外部の電位、または、プラズマ源が関連の時点において接地電位にある実施形態において接地との差)である。したがって、ゼロ電圧と負のグリッド電圧では、最大グリッド開口は、好適には、プラズマのデバイ長(Rd)に少なくとも等しい。グリッド22の電位がより負である場合、より大きい開口を用いることができ、これは、より多くの放射を通過可能にする。典型的な一例では、Lは、約0.05乃至約1ミリメートルの範囲で選択される。これは、電子を実質的にブロックするのに十分に小さい開口と、十分に大きい光透過性を与える。
L=Rd*sqrt(1−Vg/Vp)
以下(および、より好適には、実質的にこれに等しい)である。ここで、「Rd」はプラズマのデバイ長であり、「sqrt」は平方根関数であり、Vgはグリッド電位であり、Vpはプラズマ電位(プラズマ電位と、プラズマ源20の外部の電位、または、プラズマ源が関連の時点において接地電位にある実施形態において接地との差)である。したがって、ゼロ電圧と負のグリッド電圧では、最大グリッド開口は、好適には、プラズマのデバイ長(Rd)に少なくとも等しい。グリッド22の電位がより負である場合、より大きい開口を用いることができ、これは、より多くの放射を通過可能にする。典型的な一例では、Lは、約0.05乃至約1ミリメートルの範囲で選択される。これは、電子を実質的にブロックするのに十分に小さい開口と、十分に大きい光透過性を与える。
[0046] 使用時、高速イオンによるグリッド22のエッチングは問題であり、この問題により、グリッド22の定期的な交換が必要となっている。交換期間は、例えば、約100μmのサイズであるより大きい厚さと、グリッドを通る進行方向における約1mmの長さを有するグリッド22を用いることによって延ばすことができる。
[0047] 図3aは、追加の複数の分離体30(1つのみを示す)が、グリッド22とフォイルトラップ24との間の空間に含まれた実施形態を示す。好適には、分離体30は導電性であり、また、好適には、その電位は、グリッド22と同じ電位に維持される。図3bは、分離体30を断面で示す。一実施形態では、分離体30は、フォイルトラップ24のフォイルの一部を、フォイルトラップ24全体とグリッド22との間の空間内に延在させることによって実現しうる。分離体30は、グリッド22とフォイルトラップ24との間の空間における空間電荷を、個別の空間電荷に分ける。空間電荷のエッジ付近のエッジ領域は、イオンを偏向するのに最も効果的であることが分かっている。大きい空間電荷エリアが用いられる場合、空間電荷の直径はこのエッジ領域より大きく、それにより、空間電荷領域の一部が偏向に最適に寄与しない。グリッド22とフォイルトラップ24との間の空間における分離体30は、小さい空間電荷領域を作成する効果を有し、最適な偏向特性を有するエッジ領域が大部分を占めるようになる。したがって、より効率のよい偏向が実現される。好適には、分離体30は、グリッド22とフォイルトラップ24との間の空間を、(グリッド22からフォイルトラップ24への方向における)長さと(その方向を横断する)幅がほぼ同じ複数のコンパートメントに分割する。これは、最適な結果を与えることが分かっている。一例では、分離体30の間(分離体が放射状に設けられる場合には、分離体の放射状先端の間)に、約10乃至約40ミリメートルの距離が用いられる。一実施形態では、コンパートメントの直径(グリッド22からフォイルトラップ24への仮想線に直交する平面における隣接する分離体30間の最長の仮想線の長さ)は、グリッド22とフォイルトラップ24との間の距離の半分から2倍の間である。
[0048] フォイルトラップ24の連続するフォイル25間の距離は、通常、分離体30間の距離よりも相当に小さく、したがって、フォイルトラップ24内では、関連の偏向効果を有する空間電荷が成長しない。一例では、連続するフォイル(放射状先端)間の距離は、約1または2ミリメートルである。対照的に、分離体30の間には、空間電荷の形成を可能にするために十分な空間があるべきである。したがって、分離体30が、フォイルトラップ24のフォイルの延長部によって形成される場合、一部のフォイル25、例えば、フォイルトラップ24の5〜30フォイルのうちの1つが延長されて、分離体30を形成すべきである。別案として、フォイルトラップ24の延長部ではない分離体30を用いてもよい。しかし、フォイルトラップ24の延長部である分離体30を用いると構成が単純となる。
[0049] グリッド22は、実質的に平らなグリッドであってよい(開口のサイズは、グリッドの厚さより大きい)。別の実施形態では、開口のサイズは、グリッドの厚さより小さい。したがって、開口の壁は、グリッド22からフォイルトラップ24の方向に、この方向に横断するそのサイズより大きい距離に亘って延在する。これは、グリッド22の冷却を向上させる利点を有しうる。しかし、グリッド22からフォイルトラップ24への方向におけるグリッドの素子の範囲は、好適には、グリッド22が、イオンを捕捉する強力なフォイルトラップとして作用してしまうことを阻止すべく制限される。グリッド22を用いて、プラズマ源20からグリッド22に進行するイオンから、グリッド22とフォイルトラップ24との間の空間に空間電荷を作成するので、グリッド22が多くのイオンを捕捉しすぎるのは望ましくない。グリッド22における開口の開口直径の最大で10倍の範囲が好適に用いられる。
[0050] グリッドとフォイルトラップを有する単一の構造を図示したが、一実施形態では、EUV源の大きい立体角に対応すべく互いに隣接して配置される、複数のこの種類の構造が連結して用いてもよいことを理解されたい。図5aおよび図5bは、プラズマ源(図示せず)からフォイルトラップ(図示せず)への放射の断面に対応すべく、定間隔で配置された複数の分離体30を有する実施形態を示す。例えば、図5bには、分離体30のハニカム構造を断面で示す。他の構成を用いてグリッド22とフォイルトラップとの間の空間を複数の2次元コンパートメントに分離することができる。図示するように、グリッド22は、大きい立体角を含む球体の一セクションの形状を有したり、または、グリッド22は、複数の平らなプレーナセクションから構成されたりしてよい。分離体30は、プラズマ源から分離体30の位置までのビームに平行に方向付けられる複数の平面のセットであってもよい。したがって、図3bに示すように、全ての分離体がそこから延在する単一の中心線ではなく、複数の中心線があり、各中心線は、当該の中心線から延在する複数の分離体を含むグループに対応する。中心線は、プラズマ源20から、例えば、方向の2次元グリッド状に放射する仮想線である。図5bの例では、分離体間の交差点が、そのような線を形成する。
[0051] 一実施形態では、ガス流が、フォイルトラップ24の中に導入され、グリッド22およびフォイルトラップ24からの2次的にスパッタリングされたデブリを除去する。本実施形態または別の実施形態では、追加のフォイルトラップ(図示せず)、例えば、回転フォイルトラップを、プラズマ源20とグリッド22との間に追加してよい。これは、イオン数とグリッドの汚染を更に減少する。
[0052] 図4は、追加のグリッド40が、プラズマ源20とグリッド22との間に追加された実施形態を示す。追加のグリッド40は、追加の電圧源42を介して接地される。追加のグリッド40は、グリッド22によって吸収される電子数の減少に役立つ。追加のグリッド40は、プラズマ源20および壁よりもグリッド22に近いプラズマ電子のシンクを形成する。これは、グリッド22の背後の容積空間電荷を増加し、これは、偏向電界を増加することになる。追加のグリッド40は、より効果的な電子捕捉をもたらす。追加のグリッド40がなければ、プラズマ電子は、グリッド22からより離れた距離、プラズマ源または壁において捕捉されるのみである。これらの構造に対する抵抗は大きくなり、これは、捕捉される電子の数と空間電荷を減少する。好適には、追加のグリッド40は、(例えば、プラズマ源20に向かう方向において)グリッド22より大きい空間範囲を有し(プラズマとのより良好な接触を与え)、また、グリッド22より大きい開口サイズを有する。
[0053] 本明細書にて、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は、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。
[0054] 本明細書で使用される「放射」および「ビーム」という用語は、紫外線(UV)(例えば、365nm、355nm、248nm、193nm、157nm、または126nmの波長、またはおよそこれらの値の波長を有する)、および極端紫外線(EUV)(例えば、5〜20nmの範囲の波長を有する)、ならびにイオンビームや電子ビームなどの微粒子ビームを含むあらゆる種類の電磁放射を包含している。
[0055] 「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、および静電型光コンポーネントを含む様々な種類の光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。
[0056] 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。
[0057] 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 (25)
- プラズマ放射源と、
前記プラズマ源からの放射の方向に実質的に平行に延在する複数の薄フォイルが設けられたフォイルトラップと、
前記プラズマ放射源と前記フォイルトラップとの間に配置されるグリッドであって、該グリッドと前記フォイルトラップとの間に空間がある、グリッドと、
前記グリッドが前記プラズマ放射源によって放出される電子を反発し、且つ、前記グリッドと前記フォイルトラップとの間に正の空間電荷を作成して前記プラズマ放射源によって放出されるイオンを前記フォイルトラップに向けて偏向させるように、前記グリッドに電位を印加する電位印加回路と、を含み、
前記グリッドの複数のグリッド開口が、前記グリッドのプラズマ源側で前記プラズマ源によって動作中に発生されるプラズマのデバイ長を、前記グリッドの電位を前記グリッドのプラズマ源側の前記プラズマと前記プラズマ源の前記電位との電位差によって除算した比を1から減算したものの平方根によって乗算したもの以下のサイズを有する、
電磁放射ビームを形成するための装置。 - プラズマ放射源と、
前記プラズマ源からの放射の方向に実質的に平行に延在する複数の薄フォイルが設けられたフォイルトラップと、
前記プラズマ放射源と前記フォイルトラップとの間に配置されるグリッドであって、該グリッドと前記フォイルトラップとの間に空間がある、グリッドと、
前記グリッドが前記プラズマ放射源によって放出される電子を反発し、且つ、前記グリッドと前記フォイルトラップとの間に正の空間電荷を作成して前記プラズマ放射源によって放出されるイオンを前記フォイルトラップに向けて偏向させるように、前記グリッドに電位を印加する電位印加回路と、を含み、
前記グリッドと前記フォイルトラップとの間の距離は、前記フォイルトラップの半径の半分に少なくとも等しい、
電磁放射ビームを形成するための装置。 - プラズマ放射源と、
前記プラズマ源からの放射の方向に実質的に平行に延在する複数の薄フォイルが設けられたフォイルトラップと、
前記プラズマ放射源と前記フォイルトラップとの間に配置されるグリッドであって、該グリッドと前記フォイルトラップとの間に空間がある、グリッドと、
前記グリッドが前記プラズマ放射源によって放出される電子を反発し、且つ、前記グリッドと前記フォイルトラップとの間に正の空間電荷を作成して前記プラズマ放射源によって放出されるイオンを前記フォイルトラップに向けて偏向させるように、前記グリッドに電位を印加する電位印加回路と、を含み、
前記空間は十分大きいように選択され、これにより、イオンの正の空間電荷が、前記プラズマ放射源によって放出されるイオンを前記フォイルトラップのフォイル上に偏向させるのに十分大きくされる、
電磁放射ビームを形成するための装置。 - 前記電位印加回路は、前記グリッドと前記グリッドに向かう前記プラズマ放射源の少なくとも1つの面との間の電圧差に極性を与え、それにより前記グリッドが前記プラズマ放射源の前記面における電位に対して負の電位にあるようにさせる電圧源を含む、
請求項1から3の何れか一項に記載の装置。 - 前記電位印加回路は、前記グリッドと前記グリッドに向かう前記プラズマ放射源の面に、同じ電位を印加する、
請求項1から3の何れか一項に記載の装置。 - 前記グリッドは、球体のセグメントに一致する、または、仮想球体セグメントに応じて互いに分散された角度にある複数の平面セグメントに一致する湾曲形状を有する、
請求項1から3の何れか一項に記載の装置。 - 前記グリッドと前記フォイルトラップとの間の前記空間を複数のコンパートメントに分割する少なくとも1つの分離体を更に含み、各コンパートメントは、前記フォイルトラップの各フォイル間の空間より大きいサイズを有し、前記複数のコンパートメントは、前記グリッドから前記フォイルトラップに向かって延在する、
請求項1から3の何れか一項に記載の装置。 - 前記少なくとも1つの分離体は、前記フォイルトラップの複数の前記フォイルのうちの1つの延長部である、
請求項7に記載の装置。 - 前記複数のコンパートメントは、前記グリッドと前記フォイルトラップとの間の距離の約半分乃至2倍の直径を有する、
請求項7に記載の装置。 - 前記少なくとも1つの分離体は、前記プラズマ放射源から放射状に広がる複数の線から互いに角度をなして延在する複数の分離体を含む、
請求項7に記載の装置。 - 前記グリッドは、前記プラズマ源から前記フォイルトラップへの第1方向において、前記第1方向を横断する第2方向におけるよりも更に延在する複数の細長いグリッド素子を含む、
請求項1から3の何れか一項に記載の装置。 - 前記グリッドと前記プラズマ源との間の第2グリッドと、前記電位印加回路によって前記グリッドに印加される電位より高い更なる電位を前記第2グリッドに印加する第2電位印加回路とを更に含む、
請求項1から3の何れか一項に記載の装置。 - 放射ビームを形成する方法であって、
プラズマ放射源から放射を発生することと、
前記放射をフォイルトラップに通すことと、
前記フォイルトラップと前記プラズマ源との間の空間内に、前記プラズマ源と前記空間との間にあるグリッドに電位を印加することにより正に帯電されたイオンの正味の空間電荷を発生させることと、を含み、
前記電位のレベルは、前記グリッドが前記プラズマ放射源によって放出される電子を反発するようなレベルであり、
前記グリッドの複数のグリッド開口が、前記グリッドのプラズマ源側で前記プラズマ源によって動作中に発生されるプラズマのデバイ長を、前記グリッドの電位を前記グリッドのプラズマ源側の前記プラズマと前記プラズマ源の前記電位との電位差によって除算した比を1から減算したものの平方根によって乗算したもの以下のサイズを有する、
方法。 - 放射ビームを形成する方法であって、
プラズマ放射源から放射を発生することと、
前記放射をフォイルトラップに通すことと、
前記フォイルトラップと前記プラズマ源との間の空間内に、前記プラズマ源と前記空間との間にあるグリッドに電位を印加することにより正に帯電されたイオンの正味の空間電荷を発生させることと、を含み、
前記電位のレベルは、前記グリッドが前記プラズマ放射源によって放出される電子を反発するようなレベルであり、
前記グリッドと前記フォイルトラップとの間の距離は、前記フォイルトラップの半径の半分に少なくとも等しい、
方法。 - 放射ビームを形成する方法であって、
プラズマ放射源から放射を発生することと、
前記放射をフォイルトラップに通すことと、
前記フォイルトラップと前記プラズマ源との間の空間内に、前記プラズマ源と前記空間との間にあるグリッドに電位を印加することにより正に帯電されたイオンの正味の空間電荷を発生させることと、を含み、
前記電位のレベルは、前記グリッドが前記プラズマ放射源によって放出される電子を反発するようなレベルであり、
前記空間は十分大きいように選択され、これにより、イオンの正の空間電荷が、前記プラズマ放射源によって放出されるイオンを前記フォイルトラップのフォイル上に偏向させるのに十分大きくされる、
方法。 - 前記グリッドに、前記グリッドに向かう前記プラズマ源の面の電位に対して負の電位を印加することを更に含む、
請求項13から15の何れか一項に記載の方法。 - 前記グリッドと、前記グリッドに向かう前記プラズマ源の面とに同じ電位を印加することを更に含む、
請求項13から15の何れか一項に記載の方法。 - 前記グリッドと前記フォイルトラップとの間の空間電荷を、複数の分離コンパートメントにおける別個の空間電荷に分けることを更に含む、
請求項13から15の何れか一項に記載の方法。 - 前記グリッドと前記プラズマ源との間の第2グリッドで電子を収集することを更に含む、
請求項13から15の何れか一項に記載の方法。 - 電磁放射ビームを形成するビーム形成装置と、前記電磁放射ビームにパターンを付けるパターニングデバイスと、前記パターン付き電磁放射ビームを基板上に投影する投影システムと、を含むリソグラフィ装置であって、
前記ビーム形成装置は、
プラズマ放射源と、
前記プラズマ源からの放射の方向に実質的に平行に延在する複数の薄フォイルが設けられたフォイルトラップと、
前記プラズマ放射源と前記フォイルトラップとの間に配置されるグリッドであって、前記グリッドと前記フォイルトラップとの間に空間がある、グリッドと、
前記グリッドが前記プラズマ放射源によって放出される電子を反発し、且つ、前記グリッドと前記フォイルトラップとの間に正の空間電荷を作成して前記プラズマ放射源によって放出されるイオンを前記フォイルトラップに向けて偏向させるように、前記グリッドに電位を印加する電位印加回路と、を含み、
前記グリッドの複数のグリッド開口が、前記グリッドのプラズマ源側で前記プラズマ源によって動作中に発生されるプラズマのデバイ長を、前記グリッドの電位を前記グリッドのプラズマ源側の前記プラズマと前記プラズマ源の前記電位との電位差によって除算した比を1から減算したものの平方根によって乗算したもの以下のサイズを有する、
リソグラフィ装置。 - 電磁放射ビームを形成するビーム形成装置と、前記電磁放射ビームにパターンを付けるパターニングデバイスと、前記パターン付き電磁放射ビームを基板上に投影する投影システムと、を含むリソグラフィ装置であって、
前記ビーム形成装置は、
プラズマ放射源と、
前記プラズマ源からの放射の方向に実質的に平行に延在する複数の薄フォイルが設けられたフォイルトラップと、
前記プラズマ放射源と前記フォイルトラップとの間に配置されるグリッドであって、前記グリッドと前記フォイルトラップとの間に空間がある、グリッドと、
前記グリッドが前記プラズマ放射源によって放出される電子を反発し、且つ、前記グリッドと前記フォイルトラップとの間に正の空間電荷を作成して前記プラズマ放射源によって放出されるイオンを前記フォイルトラップに向けて偏向させるように、前記グリッドに電位を印加する電位印加回路と、を含み、
前記グリッドと前記フォイルトラップとの間の距離は、前記フォイルトラップの半径の半分に少なくとも等しい、
リソグラフィ装置。 - 電磁放射ビームを形成するビーム形成装置と、前記電磁放射ビームにパターンを付けるパターニングデバイスと、前記パターン付き電磁放射ビームを基板上に投影する投影システムと、を含むリソグラフィ装置であって、
前記ビーム形成装置は、
プラズマ放射源と、
前記プラズマ源からの放射の方向に実質的に平行に延在する複数の薄フォイルが設けられたフォイルトラップと、
前記プラズマ放射源と前記フォイルトラップとの間に配置されるグリッドであって、前記グリッドと前記フォイルトラップとの間に空間がある、グリッドと、
前記グリッドが前記プラズマ放射源によって放出される電子を反発し、且つ、前記グリッドと前記フォイルトラップとの間に正の空間電荷を作成して前記プラズマ放射源によって放出されるイオンを前記フォイルトラップに向けて偏向させるように、前記グリッドに電位を印加する電位印加回路と、を含み、
前記空間は十分大きいように選択され、これにより、イオンの正の空間電荷が、前記プラズマ放射源によって放出されるイオンを前記フォイルトラップのフォイル上に偏向させるのに十分大きくされる、
リソグラフィ装置。 - 放射ビームを形成する方法であって、
プラズマ放射源から放射を発生することと、
前記放射をフォイルトラップに通すことと、
前記プラズマ放射源と前記フォイルトラップとの間にあるグリッドに電位を印加することと、を含み、
前記電位のレベルは、前記グリッドが前記プラズマ放射源から放出される電子を反発するようなレベルであり、正に帯電されたイオンの空間電荷が前記フォイルトラップと前記プラズマ源との間の空間内に作成され、
前記グリッドの複数のグリッド開口が、前記グリッドのプラズマ源側で前記プラズマ源によって動作中に発生されるプラズマのデバイ長を、前記グリッドの電位を前記グリッドのプラズマ源側の前記プラズマと前記プラズマ源の前記電位との電位差によって除算した比を1から減算したものの平方根によって乗算したもの以下のサイズを有する、
方法。 - 放射ビームを形成する方法であって、
プラズマ放射源から放射を発生することと、
前記放射をフォイルトラップに通すことと、
前記プラズマ放射源と前記フォイルトラップとの間にあるグリッドに電位を印加することと、を含み、
前記電位のレベルは、前記グリッドが前記プラズマ放射源から放出される電子を反発するようなレベルであり、正に帯電されたイオンの空間電荷が前記フォイルトラップと前記プラズマ源との間の空間内に作成され、
前記グリッドと前記フォイルトラップとの間の距離は、前記フォイルトラップの半径の半分に少なくとも等しい、
方法。 - 放射ビームを形成する方法であって、
プラズマ放射源から放射を発生することと、
前記放射をフォイルトラップに通すことと、
前記プラズマ放射源と前記フォイルトラップとの間にあるグリッドに電位を印加することと、を含み、
前記電位のレベルは、前記グリッドが前記プラズマ放射源から放出される電子を反発するようなレベルであり、正に帯電されたイオンの空間電荷が前記フォイルトラップと前記プラズマ源との間の空間内に作成され、
前記空間は十分大きいように選択され、これにより、イオンの正の空間電荷が、前記プラズマ放射源によって放出されるイオンを前記フォイルトラップのフォイル上に偏向させるのに十分大きくされる、
方法。
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