JP4981795B2 - ガス分散性が改良された破屑軽減システム - Google Patents

Description

本発明は、特に、EUV放射線および／または軟X線用の放射線ユニットに使用される破屑軽減ユニットを有する破屑軽減システムであって、前記破屑軽減ユニットは、放射線の直線通過が可能となるいくつかの経路と、バッファガスを前記破屑軽減ユニットにガス供給するための一つまたは複数の供給配管とを有する、破屑軽減システムに関する。また、本発明は、特に薄膜トラップのような、そのような破屑軽減システムに使用され得る破屑軽減ユニットに関する。

本発明の破屑軽減ユニットは、特に、約1nmから20nmの間の波長範囲の極紫外（EUV）放射線または軟X線を放射する、放射線ユニットに利用可能である。適用分野の一例は、EUVリソグラフィーであり、この分野では、数ナノメートルの寸法しかない構造の集積回路の製作が要求される。

EUVリソグラフィー用のEUV放射線ユニットは、重要素子として、EUV放射線を放射する放射線源と、ウェハ基板上のマスク構造への投射用の照明光学素子とを有する。EUVリソグラフィーの場合、光学部品は、反射ミラーである。この波長領域での有効な透過性光学部品は、知られていないためである。必要なEUV放射線は、プラズマ放電により発生し、これは、放射線ユニットの放射線源を構成する。しかしながら、EUV放射線とは異なり、そのようなプラズマは、照明光学素子の光学表面に堆積され得る、帯電または非帯電粒子をも放射してしまう。EUV放射線源の種類に応じて、これらの粒子は、中性原子、イオン、クラスタ、または異なる化学整合性の液滴を含み得る。そのようなEUV放射線源の好ましくない粒子放射物は、まとめて破屑（debris）とも呼ばれている。EUV放射線ユニットでは、放射線源に近接する収集ミラーは、主にそのような破屑で汚染される。汚染を最小限に抑制するため、放射線源と、光学部品、特に、そのような放射線ユニットの収集ミラーとの間には、破屑軽減システムが使用される。

破屑軽減のための従来の方法は、EUV放射線源と収集ミラーの間に、バッファを供給することである。破屑粒子が原子またはイオンの場合、これらの粒子は、ガス原子との衝突により減速され、元来の飛浮方向から偏向する。バッファガスの密度が十分に大きな場合、破屑粒子は、収集ミラーに向かう途中で、完全に停止され得る。破屑が、例えば金属原子または金属液滴のような凝縮可能な物質を有する場合、EUV放射線源と収集ミラーの間に、追加の破屑軽減ユニットが使用される。そのような破屑軽減ユニットは、収集ミラーに向かう放射線の直線通過用の経路を有する構造を有し、破屑材料は、主としてこの構造の壁に衝突されるため、収集ミラーには到達しない。

従来の破屑軽減ユニットは、いくつかの薄いシートを有し、これらは、例えば、国際公開第WO01／01736A1号に示されているような、平行な構造、同心円構造またはハニカム構造を形成するように配置される。そのような破屑軽減ユニットは、薄膜トラップとも呼ばれる。

国際公開第WO03／034153A1号には、破屑軽減システムの実施例が示されており、この文献では、薄膜トラップは、中間空間により2つの部分に分割されている。バッファガスは、この中間空間に供給される。この構造により、プラズマ発生の空間および収集ミラーを収容する空間は、低圧に維持される一方、破屑粒子の有効な減速のため、中間空間にバッファガスを高圧で供給することができる。

米国特許第6,586,757B2号には、中間空間で分離された破屑軽減ユニットの別の例が示されている。この場合、バッファガスは、収集ミラーの側から供給され、中間空間内の開口を介して排気される。従って、バッファガス圧力は、薄膜トラップのこの中間空間よりも収集ミラーの側でより高くなる。

破屑粒子を有効に抑制するため、数cmの相互距離の間に、約10から100Pa（コールド圧力）のバッファガス圧力が必要となる。有効なモーメント移動を確実にするため、このガス原子の原子重量は、被停止原子およびイオンの原子重量と等しくする必要がある。実際のところ、従来の破屑軽減システムの解決法のほとんどでは、有効な破屑軽減のために必要な高圧にまで達することはない。
国際公開第WO03／034153A1号パンフレット 米国特許第6,586,757B2号明細書

本発明の目的は、特に、EUV放射線または軟X線を放射する放射線ユニット用の、破屑軽減が改良された破屑軽減システムを提供することである。

前記目的は、請求項1に記載の破屑軽減システムにより達成される。請求項11は、破屑軽減ユニットの実施例に関し、このユニットは、本発明の破屑軽減システムに使用することができる。破屑軽減システムの有意な実施例は、従属請求項の対象であり、または以降の説明に記載されている。

本発明の破屑軽減システムは、特に薄膜トラップのような破屑軽減ユニットを有し、前記破屑軽減ユニットは、該破屑軽減ユニットを通る放射線の直線通過が可能となるいくつかの自由経路と、バッファガスを前記破屑軽減ユニットにガス供給するための一つまたは複数の供給配管とを有する。前記破屑軽減ユニットは、前記経路のいくつかにまで広がる、好ましくは前記経路に対して垂直な、少なくとも一つの内部の空間を有し、前記供給配管は、前記空間に通じている。内部空間は、前記軽減ユニットの全ての通路に広がっていることが好ましい。

本発明では、バッファガスは、前記破屑軽減ユニットの前記一つまたは複数の内部空間に、直接供給され、前記バッファガスの圧力は、外側の空間に比べて、この破屑軽減ユニットの内部で最大となる。従って、例えばEUV放射線ユニットのような、放射線ユニットの光学部品および放射線源の空間では、必要な低圧を維持したまま、薄膜トラップ内での有効な破屑軽減のために必要な、このバッファガスを十分な高圧に維持することが可能となる。EUV放射線プラズマ源から放射された破屑粒子の、有効な減速または停止を確保するため、バッファガス圧力pと相互長さdの積は、少なくとも、100乃至200Pa×cm（通常の温度300Kに対して）に維持する必要があることが認められている。そのような圧力pと相互長さdの積は、本発明の破屑軽減システムにより得られ、この場合、プラズマ発生に悪影響を及ぼすこともない。

本システムの破屑軽減ユニットは、少なくとも一つの内部空間を除き、通常の従来の薄膜トラップとして構成されることが好ましく、特に、薄膜がそこから半径方向に延伸する中心軸を有することが好ましい。本発明では、そのような薄膜トラップに、複数の単薄膜内の開口により、内部空間が単純に形成される。バッファガスの供給は、外側から、またはこの薄膜トラップの中心軸を通じて行われる。後者の場合、供給配管は、この中心軸を形成し、適当な開口、または中心軸から内部空間に延在する側配管を有する。

そのような薄膜トラップが中心軸の周囲に対象に構成された場合、この中心軸に対して薄膜トラップを回転させることも可能である。回転のため、バッファガスでは停止させることのできないクラスタまたは液滴も、薄膜トラップの薄膜と衝突させ、そこに凝縮することができる。バッファガスが直接供給される内部空間と、薄膜トラップのそのような回転の組み合わせでは、極めて有効な破屑軽減システムが提供される。

本発明の破屑軽減システムが、本願において主に説明されているEUV放射線ユニットにのみ適用されるものではないことは、当業者には明らかであり、本発明は、破屑軽減が必要ないかなる他の用途に適用されても良い。

本願の記載および特許請求の範囲において、「有する」という用語は、他の素子またはステップを排斥するものではなく、「一つの」という用語は、複数のものを排斥するものではない。また、請求項内のいかなる参照符号も、これらの請求項を限定するものと解してはならない。

また、本発明の破屑軽減システムおよび対応する破屑軽減ユニットは、いくつかの一例としての実施例が記載された以下の図面を参照して説明されるが、これらの実施例は、特許請求の範囲を限定するものではない。

図1には、EUV放射線ユニットに薄膜トラップを有する、従来の破屑軽減システムの概略図を示す。この図および以降のほとんどの図には、EUV放射線を放射する放射線源として、EUVプラズマ源2が示されており、このEUV放射線は、収集ミラー3により収集され、集束される。光学軸は、参照符号1で示されており、EUV放射線の放射線経路の一例は、参照符号8で示され、破屑粒子の経路の一例は、参照符号9で示されている。

破屑軽減システムは、薄膜トラップ11を有し、これは、EUVプラズマ源2と収集ミラー3の間に配置されている。薄膜トラップ11は、複数の単薄膜を有し、これらの薄膜は、薄膜トラップ11の中心軸10から半径方向に延伸している。これは、図1の右側に示されており、これには、中心軸10の方向における視図が描かれている。全体の配置は、光軸1に対して回転対称になっている。

また図1の破屑軽減システムは、出口開口6を介してバッファガス7を供給する供給配管5を有する。これらの供給配管5は、薄膜トラップ11と収集ミラー3の間の空間、および薄膜トラップ11とEUVプラズマ源2との間の空間に、バッファガスが供給されるように配置されている。

しかしながら、そのような配置では、EUVプラズマ源2の側において、破屑粒子の効果的な停止に必要となるバッファガスの最大密度に到達することができない。その理由は、例えば、錫放電で作動するEUVプラズマ源2は、1Paのオーダーのアルゴンガス中において、最大バッファガス圧力でしか、有効に作動しないからである。より高圧では、EUV放射線の効率は、著しく低下する。従って、そのような配置では、前述のようなバッファガス圧力pおよび相互長さdに必要な条件は、満たされない。収集ミラー3の側では、収集ミラーの流束抵抗は、薄膜トラップの流束抵抗に比べて十分に小さく、薄膜トラップにおいて必要な高圧を得るためには、極めて大きなガス流束のバッファガスを提供することが必要となる。全ての利用可能なバッファガスは、EUV放射線を吸収し、そのような大きなガス流束では、許容できない極めて弱いEUV放射線が生じてしまう。

図2には、本発明による破屑軽減システムの一例としての実施例を示す。この破屑軽減システムの薄膜トラップ11は、内部空間4を有し、この内部空間には、供給配管5を介して、バッファガス7が直接供給される。このため、供給配管5は、この内部空間4内に延伸している。従って、バッファガス7は、薄膜トラップの内部で、その最大ガス密度を有する。これにより、比較的小さなガス流束で、最大限の破屑の軽減が可能となる。従って、EUVプラズマ源2の領域および収集ミラー3の領域において、ガス圧を比較的低くするという条件は、同時に満たされる。

図3には、本発明の破屑軽減システムの2つの別の実施例を、同様の概略図として示す。この場合、内部空間4は、円周ガスフローチャンネル14によって形成され、このチャンネルは、例えば、図3aおよび3bを比較することでわかるように、異なる断面を有することができる。円周ガスフローチャンネル14は、薄膜トラップ11の薄膜の適切な切り出しにより形成される。バッファガスは、ガスフローチャンネル14内を、円周方向（方位角方向）に容易に流れることができる。これにより、薄膜トラップ11の空間内に、所望の均一なガス分散が得られるとともに、薄膜トラップ11内でのガス圧力が最大となる。また、これらの実施例では、ガス配管5は、直接内部空間4内に延伸する。

図4には、図3の実施例の中心軸10の方向の正面図を示す。この図には、中心軸10から半径方向に延伸する、薄膜トラップ11の複数の単薄膜が示されている。供給配管5の外側の部分は、バッファガス7が、フローガスチャンネル14内に、同一の円周方向に流出されるように配置され、この図では、このフローガスチャンネルは、その外側および内側の限界ライン12、13で示されている。

図5には、本発明の破屑軽減システムの2つのさらに別の実施例が概略的に示されている。内部空間4は、例えば図3に示したような前述の方法と同様に形成される。図5の2つの実施例には、フローガスチャンネル14の2つの異なる断面が示されている。図5の実施例と図3の実施例の間の差異は、供給配管5の配置である。本実施例では、供給配管5の一部は、薄膜トラップ11の中心軸10を形成するとともに、ガスフローチャンネル14内に延伸する1または2以上の側配管を有する。そのような実施例では、薄膜トラップ11は、中心軸10の周りを回転することが可能である。供給配管5は、薄膜トラップ11といっしょに回転するためである。

そのような回転は、図6の実施例では、矢印で示されている。これらの実施例では、内部空間4が中心軸10まで延在しており、図5に示すような供給配管5の側配管は、不要となる。バッファガス7は、中心供給配管5の出口開口により、内部空間4に直接供給される。これにより、図5の実施例に比べて、側配管の回転のための好ましくない不均衡が生じなくなるという有意性が得られる。また、ガス配管により、放射線の光路が妨害されることもない。さらに、この実施例は、そのような軽減ユニットでは、容易に製作することができるという利点を有する。なお図6には、内部空間4の形態に関して、2つの別の例が示されている。

図7には、さらに別の実施例を示すが、この図では、円周フローチャンネル18は、内部空間により構成された単一の接続経路17により、中心軸10の供給配管5に接続されている。これは、薄膜トラップ11の異なる種類の薄膜により行われ、この薄膜トラップは、図7aおよび7bに示すように、異なる切り抜き形態を有する。そのような実施例では、改良型の破屑軽減が得られる。内部空間、すなわちフローチャンネル18および接続経路17により、破屑材料の凝縮に必要な薄膜表面の占有がより少なくなるからである。

図8には、異なる視点での、図7の実施例の薄膜における異なる切り抜きまたは開口を示す。図8aには、薄膜トラップ11の2つの隣接する薄膜19が示されており、これらは、方位角方向のガス分散のための、円周フローチャンネル18を構成する開口を有する。図8bには、一連の薄膜16を示すが、これらは、中心軸10から円周ガスフローチャンネル18への、半径方向のガス供給用の開口を有する。図8cには、一連の薄膜19を示すが、この場合も、これらは、円周フローチャンネル18のみを構成する開口を有する。この方法を継続することにより、薄膜トラップ11の全体が構成される。

従来の破屑軽減システムの概略図である。 本発明による破屑軽減システムの第1の実施例の概略図である。 本発明による破屑軽減システムの第2および第3の実施例の概略図である。 中心軸の方向における図3の破屑軽減システムの概略図である。 本発明による破屑軽減システムの第4および第5の実施例の概略図である。 本発明による破屑軽減システムの2つの別の実施例の概略図である。 本発明による破屑軽減システムのさらに別の実施例の概略図である。 図7の破屑軽減システムの破屑軽減ユニットの薄膜の構成の一例を示した図である。

符号の説明

１ 光軸、２ EUVプラズマ源、３ 収集ミラー、４ バッファガス用の内部空間、
５ 供給配管、６ 出口開口、７ バッファガス、８ 放射線経路、９ 破屑粒子の経路、１０ 薄膜トラップの中心軸、１１ 薄膜トラップ、１２ 外方限界ライン、１３ 内方限界ライン、１４ ガスフローチャンネル、１６ 半径方向のガス供給用の開口を有する薄膜、１７ 接続経路、１８ 円周ガスフローチャンネル、１９ 円周ガス供給用の開口を有する薄膜。

Claims (12)

1. 破屑軽減ユニット、および該破屑軽減ユニットにバッファガスをガス供給するための一つまたは複数の供給配管とを有する破屑軽減システムであって、
   前記破屑軽減ユニットは、中心軸を有する薄膜トラップであり、放射線の直線通過が可能となるいくつかの経路を有し、
   前記薄膜トラップは、前記中心軸から半径方向に延伸する複数の薄膜を有し、前記経路のいくつかにまで広がる、少なくとも一つの内部の空間を有し、
   前記内部の空間は、前記薄膜内の開口により形成され、
   前記供給配管は、前記空間に通じている、破屑軽減システム。
2. 前記空間は、ガスフローチャンネルを構成し、該チャンネルは、前記破屑軽減ユニットと一体化されていることを特徴とする請求項1に記載の破屑軽減システム。
3. 前記破屑軽減ユニットは、前記中心軸に対して実質的に回転対称であり、
   前記空間は、前記中心軸の周りの円周方向に延在していることを特徴とする請求項1に記載の破屑軽減システム。
4. 前記供給配管の出口部は、供給された前記バッファガスが、全ての供給配管用の前記空間内に、同じ円周方向に流れるように形成されていることを特徴とする請求項3に記載の破屑軽減システム。
5. 前記一つの供給配管または前記複数の供給配管の第1の供給配管は、前記破屑軽減ユニットの前記中心軸を形成する第1の部分と、前記中心軸から前記空間内に延伸する一つもしくは複数の側配管を形成する第2の部分とを有することを特徴とする請求項3に記載の破屑軽減システム。
6. 前記一つの供給配管または前記複数の供給配管の第1の供給配管は、前記中心軸を形成し、前記中心軸の方に延伸する前記空間に対する一つまたは複数の出口開口を有することを特徴とする請求項3に記載の破屑軽減システム。
7. 前記第1の供給配管の前記側配管または前記出口開口は、前記中心軸から前記空間に、前記バッファガスを供給するように形成され、
   前記複数の供給配管の第2の供給配管は、前記中心軸に向かう方向に、前記バッファガスを前記空間内に供給するように配置されることを特徴とする請求項5または6に記載の破屑軽減システム。
8. 前記空間は、円周チャンネルおよび接続チャンネルを形成し、
   前記円周チャンネルは、前記中心軸の周囲に円周状に延在し、前記接続チャンネルは、半径方向に延伸し、前記一つまたは複数の出口開口を前記円周チャンネルに接続することを特徴とする請求項6に記載の破屑軽減システム。
9. 前記破屑軽減ユニットは、前記中心軸に対して回転可能に設置されることを特徴とする請求項3に記載の破屑軽減システム。
10. 請求項1乃至9のいずれか一つに記載の破屑軽減システム用の破屑軽減ユニットであって、
    当該破屑軽減ユニットは、放射線の直線通過が可能となるいくつかの経路と、該経路のいくつかにまで広がる内部の空間とを有し、
    当該破屑軽減ユニットは、中心軸から半径方向に延伸する複数の薄膜を有し、
    前記複数の薄膜は、該複数の薄膜に対して垂直に伸びる前記内部の空間を形成する開口を有することを特徴とする破屑軽減ユニット。
11. 前記開口は、前記中心軸の周りの円周方向に延伸するガスフローチャンネルを形成する
    ことを特徴とする請求項10に記載の破屑軽減ユニット。
12. 前記開口は、円周チャンネルおよび接続チャンネルを形成し、
    前記円周チャンネルは、前記中心軸の周囲に円周状に延在し、前記接続チャンネルは、半径方向に延伸し、前記中心軸のバッファガス用の出口開口を、前記円周チャンネルに接続することを特徴とする請求項10に記載の破屑軽減ユニット。

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