JP5122525B2 - 放電生成プラズマ放射源、リソグラフィ装置、及び放射を生成する方法 - Google Patents

Description

[0001] 本発明は、放電生成プラズマ（ＤＰＰ）放射源、および、放電生成プラズマ放射源を使用して放射を生成する方法に関連し、特に、リソグラフィに使用される放射源および方法に関連するが、これに限定されない。

[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] 小型化が進む構造の基板上への投影を可能とするために、５〜２０ｎｍの範囲内の波長、例えば、１３〜１４ｎｍの範囲内の波長を有する極紫外線放射（ＥＵＶ）の使用が提案されている。さらに、１０ｎｍ未満の波長、例えば６．７ｎｍまたは６．８ｎｍの波長を有する放射が使用可能であることも提案されている。リソグラフィの文脈において、１０ｎｍ未満の波長は、「超ＥＵＶ（beyond EUV）」または「軟Ｘ線」と呼ばれることがある。

[0004] 極紫外線放射および超ＥＵＶ放射は、放電生成プラズマ放射源を使用して生成することができる。プラズマは、好適な材料（例えば、ガスまたは蒸気）に放電を通すことにより生成される。得られたプラズマは、圧縮され得て（つまり、ピンチ効果を受ける）、この点で電気エネルギが極紫外線（または超ＥＵＶ）の形で電磁放射に変換される。放電生成プラズマ放射源から放出された放射は、極紫外線放射を受けて放射をビームに集束する鏡面加工の（mirrored）かすめ入射コレクタのようなコレクタを使って集光される。

[0005] 放電生成プラズマ放射源は、７５ｋｅＶに達する運動エネルギを有するイオン（このようなイオンは、「高エネルギイオン」または「高速イオン」と呼ばれることもある）を生成することが観察されている。例えば、スズ電極を有する放電生成プラズマ放射源は、７５ｋｅＶに達するエネルギを有する高速スズ（Ｓｎ）イオンを生成することが観察されている。７５ｋｅＶに達するエネルギを有するイオンは、例えば、放電生成プラズマ放射源から放出される放射を受けてビームへと集束するものとして上述したかすめ入射コレクタなどの、接触する物質をスパッタすることが知られている。かすめ入射コレクタのスパッタリングは、当該コレクタの寿命に影響し得る。コレクタのスパッタリングを減少させ、ひいてはコレクタの寿命を向上させることが望ましい。これは、コレクタの交換や修理に伴うコストを最小限に抑え、さらに、リソグラフィ装置の使用においてコレクタの修理や交換に伴うダウンタイムを最小限に抑えることが望まれるためである。

[0006] 既存の放電生成プラズマ放射源、または、これら放射源と共に使用される構造では、デブリ軽減手法が採用されることが多い。デブリ軽減手法は、放射源からリソグラフィ装置内へおよびリソグラフィ装置周辺へと通過する粒子やイオンなどの数を減少させるために採用される。例えば、公知のデブリ軽減手法は、かすめ入射コレクタへ入射し、かつかすめ入射コレクタをスパッタする高速イオンの数を減少させるために採用される。公知のデブリ軽減手法は、アルゴンが充填された静止型ホイルトラップを利用している。しかし、約７５ｋｅＶのエネルギを有する高速イオンの通過を効果的に抑制するには、アルゴンガスの圧力を、技術的に到達および維持が困難なレベルとするべきである。さらに、アルゴンガス密度の望ましい増加は、放電生成プラズマ源からリソグラフィ装置までのＥＵＶ放射の全体的な伝播（transmission）を減少させる。

[0007] したがって、本発明の課題は、放電生成プラズマ放射源、および、生成される高速（高エネルギ）イオンの数を減少させる放電生成プラズマ放射源を使用した放射を生成する方法を提供することである。生成される高速イオン数における減少は、放電生成プラズマ放射源により生成される放射（例えばＥＵＶ放射）の生成または伝播における対応する減少よりも大きいことが望ましい。

[0008] 本発明の一態様では、放電生成プラズマ放射源であって、レーザビームパルスを提供して前記放電生成プラズマ放射源のプラズマ内にピンチを誘発させるように構成されたレーザビームパルスジェネレータ（例えば、レーザ）を含む、放電生成プラズマ放射源を提供する。この放電生成プラズマ放射源には、所定放電エネルギに対する所定波長の放射の最大出力を生成する最適レーザビームパルスエネルギが関連付けられている。このレーザビームパルス生成構成は、最適レーザビームパルスエネルギよりも大きいエネルギを有するレーザビームパルスを提供するように構成される。

[0009] 一実施形態において、放電生成プラズマ放射源であって、レーザビームパルスを提供して前記放電生成プラズマ放射源のプラズマ内にピンチを誘発させるように構成されたレーザビームパルスジェネレータを含む、放電生成プラズマ放射源を提供する。前記レーザビームパルスジェネレータは、所定放電エネルギに対する所定波長の放射の最大出力に対応する最適レーザビームパルスエネルギよりも大きいエネルギを有するレーザビームパルスを提供する

[0010] 前記所定波長の放射は、ＥＵＶ放射の範囲とすることができる。また、前記所定波長の放射は、ＥＵＶ放射の波長よりも短い波長を有してもよい。

[0011] 前記放電生成プラズマ放射源は、前記最適レーザビームパルスエネルギに対する前記所定波長の放射の出力が、より大きいレーザビームパルスエネルギに対する前記所定波長の放射の出力よりも大きい場合、前記放電エネルギを前記所定放電エネルギより大きく増加させるように構成される。

[0012] 前記放電生成プラズマ放射源は、少なくとも１つの電極を含み得る。前記放電生成プラズマ放射源は、２つの電極を含み得る。前記放電生成プラズマ放射源は、ひとつ以上の回転または静止電極を含み得る。前記放電生成プラズマ放射源は、約２ｍｍ〜約４ｍｍの範囲の距離で、互いに離隔された電極を含み得る。

[0013] 前記レーザビームパルス生成構成は、約２Ｊの放電エネルギに対して、約２０ｍＪより大きいエネルギを有するレーザビームパルスを提供するように構成され得る。

[0014] 前記レーザビームパルス生成構成は、約４Ｊの放電エネルギに対して、約３０ｍＪより大きいエネルギを有するレーザビームパルスを提供するように構成され得る。

[0015] 前記放電生成プラズマ放射源は、当該放電生成プラズマ放射源によって生成された放射が入射するように構成されたコレクタを備え得る。前記コレクタは、かすめ入射コレクタとすることができる。

[0016] 前記放電生成プラズマ放射源は、リソグラフィ装置に放射を提供するように構成され得る。

[0017] 本発明の一態様では、本発明の一実施形態に係る放電生成放射源により生成された放射を受けるように構成されたリソグラフィ装置を提供する。

[0018] 本発明の一態様では、本発明の一実施形態に係る放電生成放射源を備えるリソグラフィ装置を提供する。

[0019] 本発明の一実施形態において、本発明の前記リソグラフィ装置は、放射ビームを調整するよう構成された照明システムであって、前記放射ビームを形成する放射は前記放電生成プラズマ放射源により提供された、照明システムと、パターニングデバイスを支持するように構成されたサポートであって、前記パターニングデバイスは、前記放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付けされた放射ビームを形成することができる、サポートと、基板を保持するように構成された基板テーブルと、前記基板のターゲット部分に前記パターン付けされた放射ビームを投影するように構成された投影システムと、をさらに含み得る。

[0020] 前記リソグラフィ装置は、前記放電生成プラズマ放射源によって生成された放射が入射するように構成されたコレクタを備え得る。前記コレクタは、かすめ入射コレクタとすることができる。

[0021] 本発明の一態様では、放電生成プラズマ放射源を使用して放射を生成する方法を提供する。前記方法は、レーザビームパルスを提供して前記放電生成プラズマ放射源のプラズマ内にピンチを誘発させる工程を含む。前記放電生成プラズマ放射源は、所定放電エネルギに対する所定波長の放射の最大出力を生成する最適レーザビームパルスエネルギを有する。前記提供されたレーザビームパルスのエネルギは、前記最適レーザビームパルスエネルギよりも大きい。

[0022] 一実施形態において、リソグラフィ装置であって、レーザビームパルスを提供して放電生成プラズマ放射源のプラズマ内にピンチを誘発させるように構成されたレーザビームパルスジェネレータを含む放電生成プラズマ放射源を含む、リソグラフィ装置を提供する。前記レーザビームパルスジェネレータは、所定放電エネルギに対する所定波長の放射の最大出力に対応する最適レーザビームパルスエネルギよりも大きいエネルギを有する前記レーザビームパルスを提供するように構成される。前記リソグラフィ装置は、前記放電プラズマ放射源からの放射を放射ビームに調整するよう構成された照明システムと、パターニングデバイスを支持するように構成されたサポートと、を含む。前記パターニングデバイスは、前記放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付けされた放射ビームを形成する。前記リソグラフィ装置は、基板を保持するように構成された基板テーブルと、前記基板のターゲット部分に前記パターン付けされた放射ビームを投影するように構成された投影システムと、を含む。

[0023] 一実施形態において、放電生成プラズマ放射源を使用して放射を生成する方法が提供される。前記方法は、所定放電エネルギに対する所定波長の放射の最大出力を生成するための最適レーザビームパルスエネルギよりも大きなエネルギを有するレーザビームパルスにより、前記放電生成プラズマ放射源のプラズマ内にピンチを誘発させる工程を含む

[0024] 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。
[0025] 図１は、本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置を概略的に示す。 [0026] 図２は、図１に示すリソグラフィ装置をより詳細に示す概略図である。 [0027] 図３は、レーザパルスエネルギに応じた、２Ｊの放電エネルギで動作するプラズマ生成放射源により生成される高エネルギイオンの数における変動と、放射源によるＥＵＶ放射の生成における変動と、を概略的に示すグラフである。 [0028] 図４は、視覚資料として図３のグラフを使用し、高エネルギイオンの生成を減少させる原理を概略的に示す。 [0029] 図５は、レーザパルスエネルギに応じた、４Ｊの放電エネルギで動作するプラズマ生成放射源により生成される高エネルギイオンの数における変動と、放射源によるＥＵＶ放射の生成における変動と、を概略的に示すグラフである。 [0030] 図６は、視覚資料として図５のグラフを使用し、高エネルギイオンの生成を減少させる原理を概略的に示す。 [0031] 図７は、放射源のＥＵＶ放射出力に応じた放電生成プラズマ放射源による高エネルギイオンの生成の関係を示し、および、この関係が放電生成プラズマ放射源の放電エネルギに応じていかに変動するかを概略的に示すグラフである。

[0032] 図１は、本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置２を概略的に示している。このリソグラフィ装置２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）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に連結されているサポート構造（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に連結されている基板テーブル（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ている投影システム（例えば、屈折投影レンズシステム）ＰＳと、を備える。

[0033] 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。

[0034] サポート構造は、パターニングデバイスの重量を支えるなどしてパターニングデバイスを支持する。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２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。

[0035] 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。

[0036] パターニングデバイスの例としては、マスクおよびプログラマブルミラーアレイが含まれる。マスクは、リソグラフィでは公知であり、ＥＵＶ放射（または超ＥＵＶ）リソグラフィ装置においては、通常、反射型である。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。

[0037] 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、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。通常、ＥＵＶ（または超ＥＵＶ）放射リソグラフィ装置においては、光エレメントは反射型が使用されるであろう。しかし、他の光エレメントを使用してもよい。光エレメントは、真空内にあってもよい。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。

[0038] 本明細書に示されているとおり、リソグラフィ装置２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。

[0039] 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。

[0040] 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。放射源とリソグラフィ装置は、別個の構成要素であってもよい。そのような場合には、放射源は、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、放射源ＳＯからイルミネータＩＬ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。その他の場合においては、放射源は、リソグラフィ装置の一体部分とすることもできる。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要ならばビームデリバリシステムとともに、放射システムと呼んでもよい。

[0041] イルミネータＩＬは、放射ビームの角度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、インテグレータおよびコンデンサ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ＩＬを使って放射ビームＢを調整すれば、放射ビームＢ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。

[0042] 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に反射された後、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。

[0043] 例示の装置２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。

[0044] 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、単一静止露光）ターゲット部分Ｃ上に投影する。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。

[0045] 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。

[0046] 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。

[0047] 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。

[0048] 図２は、放射源ＳＯと、イルミネータＩＬ（照明システムと呼ぶこともある）と、投影システムＰＳとを備えるリソグラフィ装置２を、より詳細に示している。放射源ＳＯは、放電生成プラズマ放射源の形をとった放射エミッタ４を含む。ＥＵＶ放射は、電磁スペクトルのＥＵＶ放射範囲にある放射を生成するために、非常に高温のプラズマが生成されるＸｅガスやＬｉ蒸気といったガスまたは蒸気により生成することができる。この非常に高温のプラズマは、放電の部分的イオン化プラズマを光軸６上に衝突させることにより、生成される。高密度プラズマ領域（または「ピンチ」）が生成する位置および／またはタイミング、ひいては衝突の位置および／またはタイミングは、米国特許出願公報第２００４／０１０５０８２号に記載されるように、１つ以上のレーザビームパルスを使用することにより制御することができる。レーザビームパルスは、レーザ５（つまりレーザビームパルス生成構成、または、レーザビームパルスジェネレータ）により生成される。効率的な放射の生成には、ＸｅまたはＬｉ蒸気、もしくは他の好適なガスまたは蒸気の分圧は、例えば１０Ｐａが望ましい。

[0049] プラズマエミッタ４により放出された放射は、放射源チャンバ８からコレクタチャンバ１０内へと通過する。コレクタチャンバ１０は、汚染トラップ１２およびかすめ入射コレクタ１４（概略的に長方形で示す）を含む。コレクタ１４を通過した放射は、格子スペクトルフィルタ１６に反射され、コレクタチャンバ１０の開口２０で仮想放射源点（仮想ソースポイント：virtual source point）１８に合焦される。コレクタチャンバ１０から、放射ビーム２１は、イルミネータＩＬ内で第１および第２リフレクタ２２、２４を介し、レチクルテーブルまたはマスクテーブＭＴ上に配置されたレチクルまたはマスクＭＡ上に反射される。パターン付き放射ビーム２６が形成され、これが投影システムＰＳ内で第１および第２反射エレメント２８、３０を介して、基板テーブルＷＴ上に保持された基板Ｗ上に結像される。

[0050] 一般的に、放射源ＳＯ、照明システムＩＬ、および投影システムＰＳ内に存在し得るエレメントは、図２に示すエレメントよりも多くても少なくてもよいことが理解されるであろう。例えば、実施形態によっては、リソグラフィ装置２は、１つ以上の透過型または反射型のスペクトル純度フィルタを備えてもよい。リソグラフィ装置内に存在し得る反射エレメントは、より多くてもより少なくてもよい。

[0051] 上述したように、高エネルギイオン（つまり、例えば１０ｋｅＶより大きく、７５ｋｅＶに達する、または７５ｋｅＶを超える運動エネルギを有するイオン）の生成は、例えばＥＵＶリソグラフィ装置のかすめ入射コレクタの損傷を引き起こすことが知られている。例えば、ＥＵＶリソグラフィ装置のかすめ入射コレクタに対する高エネルギイオンのスパッタリングにより、損傷が引き起こされ得る。この起こり得る問題に対する解決策の１つとして、放電生成プラズマ放射源とコレクタとの間に、密度が増加されたアルゴンのようなバッファガスを提供することが挙げられる。しかし、この解決策は技術的に実施するのが難しい場合があり、また、放射源からリソグラフィ装置内へのＥＵＶ放射の伝播を著しく低下させることが知られている。本発明の一実施形態では、リソグラフィ装置内への高エネルギイオンの伝達を抑制または防止する試みに代えて、放電生成プラズマ放射源を、より少ない高エネルギイオンを生成するように制御されるとともに、同時にＥＵＶ放射の生成およびリソグラフィ装置内への伝播を満足できるレベルに維持する。

[0052] 本発明の原理および実施形態を、図３〜７を参照して以下に説明する。

[0053] 図３は、（上述したような）ピンチを誘発するのに使用される１つまたは複数のレーザビームパルスのエネルギにおける変動による、放電生成プラズマ源の２つの特性への影響を概略的に示すグラフである。第１の特性は、２πステラジアンにおいて放電生成プラズマ放射源によりレーザビームパルス毎に生成され、かつ１０ｋｅＶより大きい運動エネルギを有するイオン（つまり、高エネルギイオン）の数である。第２の特性は、放電生成プラズマ放射源によるレーザビームパルス毎のＥＵＶ放射の（正規化された）生成である。グラフには、２Ｊの放電エネルギで動作する放電生成プラズマ放射源における関係が示されている。当然ながら、放電生成プラズマ放射源は、以下により詳細に説明するように、異なる放電エネルギで動作することができる。

[0054] 図３は、レーザビームパルスエネルギに応じて、ＥＵＶ出力が変動することを示している。特に、放電生成プラズマ放射源のＥＵＶ出力が最大となる、２０ｍＪの最適レーザビームパルスエネルギが存在することが見て取れる。既存の構成では、最大可能ＥＵＶ放射生成を達成するために、ピンチ効果を誘発するための最適レーザビームパルスエネルギを使用することが知られている。この理由の１つとして、ＥＵＶ放射ビームの強度がリソグラフィ装置を通過するときに減少することが挙げられる。従って、可能な限り大きいＥＵＶ放射を、基板上に投影し、かつパターンを付与するのに利用することができるように、放射源において可能な限り大きいＥＵＶ放射の生成を確保することが望ましい。

[0055] 本発明の一実施形態によると、レーザビームパルスエネルギとＥＵＶ出力との関係は、レーザビームパルスエネルギと放電生成プラズマ放射源により生成される高エネルギイオンの数との関係と同一ではないことが認識されている。例えば、図３からわかるように、レーザビームパルスエネルギが２０ｍＪである時に最大ＥＵＶ出力を達成することができるが、生成される高エネルギイオンの数は、例えば、最大ではない。従って、２０ｍＪのレーザビームパルスエネルギは、ＥＵＶ放射の生成に対する最適値であり得るのに対し、高エネルギイオンの生成（および、例えば最少化）に対する最適値ではない。所定のレーザビームパルスエネルギに対する、高エネルギイオン生成の関係とＥＵＶ放射生成の関係との差を利用することができる。

[0056] 図４は、図３に示し、かつ図３を参照して説明したグラフと同一のグラフを示している。ただし、図４には、レーザパルスエネルギの多様な変化を示す矢印、および、その結果として起こる、ＥＵＶ放射の生成および高エネルギイオンの生成における影響を示す矢印も含んでいる。図４からは、２０ｍＪから３０ｍＪへレーザビームパルスエネルギが増加すると、結果として１０ｋｅＶを超える運動エネルギを有するイオンの生成数がおおよそ１０分の１に減少（ten times reduction）することがわかる。同時に、生成されるＥＵＶ放射（つまり、ＥＵＶ出力）は、約３５％しか減少していない。したがって、レーザビームパルスエネルギを（２０ｍＪから）１０ｍＪ増加させることにより、高エネルギイオンの生成は、対応するＥＵＶ放射の生成レベルの減少と比較して、はるかに大きく減少したことが分かる。

[0057] 図４からは、最大ＥＵＶ放射生成を達成するレベルを超えてレーザパルスエネルギを増加させることにより、ＥＵＶ放射生成における減少と生成される高エネルギイオンの数における減少との間でトレードオフが起こることが理解されるであろう。しかし、所定のレーザパルスエネルギの増加に対し、生成される高速エネルギイオンの数は、対応するＥＵＶ放射生成における減少と比較して、はるかに速く減少するため、レーザパルスエネルギをわずかに増加させるだけでも、生成される高エネルギイオンの数を、例えば上述したかすめ入射コレクタの寿命を大幅に延長させるレベルまで、十分に減少させることができる。したがって、本発明の一実施形態では、ピンチ効果を誘発するレーザを使用する放電生成プラズマ放射源であって、ＥＵＶ放射出力が最大化される最適レーザビームパルスエネルギが関連付けられた放電生成プラズマ放射源に対して、最適なレベルをわずかに超えたレーザビームパルスエネルギを使用することで、それに関連した効果を得ることができる。例えば、この効果としては、ＥＵＶ放射の生成における減少をわずかに抑えつつ、生成される高エネルギイオンの数を大幅に減少させることが挙げられる。また、本発明は、レーザビームパルスエネルギの最適値が前もって分かっているかまたは決定されており、レーザビームパルスエネルギがこの最適値をわずかに上回るように制御される方法を提供する。レーザビームパルス生成構成（例えば、レーザ）は、レーザビームパルスエネルギを制御するように直接的に制御されてもよいし、もしくはレーザビームパルス生成装置はコントローラ等を用いて制御されてもよい。

[0058] 図５は、図３に示し、かつ図３を参照して説明したものと同一の一般的な関係を概略的に示すグラフである。ただし、図３のグラフとは異なり、図５のグラフは、４Ｊの放電エネルギで動作する放電生成プラズマ放射源における上記関係を概略的に示す。図３に関連して説明したように、ＥＵＶ放射生成および高エネルギイオン（つまり、１０ｋｅＶを超える運動エネルギを有するイオン）生成の両方がレーザビームパルスエネルギに応じて変動することが見て取れる。図５からは、レーザビームパルスエネルギが３０ｍＪのとき、最大可能ＥＵＶ放射生成が達成されることが見て取れる。しかし、このレーザビームパルスエネルギにおいて、高エネルギイオンの数は、例えば、最少ではない。したがって、３０ｍＪのレーザビームパルスエネルギは、ＥＵＶ放射の生成にとっては最適値であり得るが、高エネルギイオンの生成（および、例えば、最少化）にとっては最適値ではない。

[0059] 図６は、レーザビームパルスエネルギの変化が、結果的にＥＵＶ放射の生成および高エネルギイオンの放射にどのように影響するかを示している。レーザビームパルスエネルギが３０ｍＪから５０ｍＪへ増加すると、結果的に、放電生成プラズマ放射源により生成される高エネルギイオンの数は１０分の１に減少する。同時に、ＥＵＶ放射の生成は、２５％しか減少しない。つまり、レーザビームパルスエネルギが（３０ｍＪから５０ｍＪへ）２０ｍＪ増加することにより、ＥＵＶ放射生成の減少と比較して、生成される高エネルギイオンの数ははるかに大きく減少することが理解されるであろう。これは、図３および４に関連して説明したように、ＥＵＶ放射の生成にとって最適なレーザビームパルスエネルギよりも大きいレーザビームパルスエネルギを使用することは、高エネルギイオンの生成に大幅な減少をもたらし、結果として、例えばＥＵＶリソグラフィ装置のかすめ入射コレクタ（または他の要素）の寿命が増加することを意味する。

[0060] 図３〜６では、放電生成プラズマ放射源が動作する所定の放電エネルギに対し、レーザビームパルスエネルギの増加が、一般的に、放電生成プラズマ放射源により生成されるＥＵＶ放射を減少させることを示した。図７は、放電生成プラズマ放射源のＥＵＶ放射生成に応じて生成される高エネルギイオン（つまり、１０ｋｅＶを超える運動エネルギを有するイオン）の数の関係を示している。グラフは、放電生成プラズマ放射源が動作することのできる３つの異なる放電エネルギ：２Ｊ、３Ｊおよび４Ｊに対する３つの関係を示している。グラフ上の矢印は、異なる放電エネルギに関する関係について、レーザビームパルスエネルギの増加を示す。図３〜６のグラフに関連して上述したのと同様に、所定の放電エネルギに対して、レーザビームパルスエネルギを増加させることによって、放電生成プラズマ放射源のＥＵＶ出力の減少といった付随的な影響もあるものの、生成される高エネルギイオンの数を減少させることができることが見て取れる。しかし、図７からは、放電生成プラズマ放射源が動作する放電エネルギを増加させることにより、ＥＵＶ放射生成の減少を打ち消すことができることが、理解されるであろう。例えば、図示する関係の全てについて、同数の高エネルギイオンの生成をもたらす放電エネルギ、レーザビームパルスエネルギ、および対応するＥＵＶ出力が存在することが確認できる。これは、生成される高エネルギイオンの数が減少する際にＥＵＶ出力が減少しないように、レーザビームパルスエネルギと放電生成プラズマ放射源の放電エネルギとのバランスを見出すことが可能であることを意味する。さらに、図７からは、放電プラズマ放射源のＥＵＶ出力を実際に増加させつつ、生成される高エネルギイオンの数を減少させることができることが見て取れる。放電エネルギの増加は、代替的にまたは追加的に、放電生成プラズマ放射源が生成することのできるＥＵＶ放射の量を増加させるのに利用してもよい。

[0061] 放電生成プラズマ放射源は、最適レーザビームパルスエネルギに対するＥＵＶ放射出力が、増加後のレーザビームパルスエネルギに対するＥＵＶ放射出力よりも大きい場合に、放電エネルギを増加するように構成されてもよい。放電エネルギの増加は、例えば、ＥＵＶ出力の変化を検出し、かつ放電生成プラズマ放射源にフィードバックをして放電エネルギを（必要であれば）変更するセンサを用いて、自動または手動で実行してもよい。他の例では、図７に例示される関係が予め分かっている場合は、ＥＵＶ放射センサを要さずに、レーザビームパルスエネルギが変更される際に（as and when）、特定の値に設定することができる。この例も、自動または手動で実行することができる

[0062] 図３〜７に示す正確な数値、およびこれらの図の説明に使用される数値は、これらの図に示される関係を生成するのに使用される特定の放電生成プラズマ放射源に関連するものであることが理解されるであろう。例えば、グラフとこれらのグラフに示される関係は、回転電極が設けられたＥＵＶ放電生成プラズマ放射源を使用して得られた。この電極の代わりに、静止型の電極を使用することもできる。この電極はスズから作られたが、代わりに、電極を形成するのに好適なあらゆる材料から作られてもよい。レーザビームパルスは、放電生成プラズマ放射源のカソード表面上に集束（focused）された。電極間のギャップは３．５ｍｍであったが、例えば約２ｍｍ〜約４ｍｍのあらゆる値とすることができる。例えば、最適なＥＵＶ出力または高エネルギイオン生成を達成するための正確なレーザビームパルスエネルギは、所定の放電生成プラズマ放射源の異なる構成や機種、さらには異なる使用期間（ages）によって異なることが理解されるであろう。しかし、上述した一般的な原理は、その他の放電生成プラズマ放射源にも等しく適用可能であると考えられる。つまり、レーザビームパルスピンチトリガを備えた放電生成プラズマ放射源には、所定の放電エネルギに対して最大のＥＵＶ放射ビーム出力をもたらす最適レーザビームパルスエネルギが存在することになる。レーザビームパルエスエネルギを、この最適レーザビームパルスエネルギより大きく増加させることにより、ＥＵＶ放射生成の減少を引き起こし得るが、高速エネルギイオンの生成の減少も引き起こし得る。生成される高エネルギイオンの数における減少の程度は、ＥＵＶ放射生成における減少の程度よりも大きくなり得る。これら他の放電生成プラズマ放射源の放電エネルギの増加は、レーザビームパルスエネルギの所定の増加に対するＥＵＶ放射生成の減少を打ち消すために使うこともできる。放電エネルギの増加は、結果として放電生成プラズマ放射源が生成可能なＥＵＶ放射の量を増加させ得る。

[0063] 上述した実施形態および関係において、レーザビームパルスは、約１μｍの波長を有する。ただし、これは、パルスから生成されるイオンのエネルギを考慮した場合に有効な（significant）レーザビームパルスのエネルギである。従って、本発明は、約１μｍの波長を有するレーザビームパルスの使用に制限されないことが理解されるであろう。他の波長を使用してもよい。

[0064] 上記本発明の実施形態は、ＥＵＶ放射（例えば、５〜２０ｎｍ）を生成する放射源に関連して説明したが、本発明は、１０ｎｍ未満の波長を有する放射である「超ＥＵＶ」放射を生成する放射源において具体化することもできる。超ＥＵＶ放射（軟Ｘ線とも呼ばれる）は、例えば、６．７ｎｍまたは６．８ｎｍの波長を有する。超ＥＵＶ放射を生成する放射源は、放射を生成するプラズマを形成するのに使用される材料にいくらかの違いはあり得るものの、一般的に、上述した放射源と同様に動作し得る。上述した放電生成プラズマ放射源および／または関連する方法は、例えば、リソグラフィ装置において、またはリソグラフィ装置に関連して使用することができる。本発明は、生成される高速イオンの数の減少が望まれるあらゆる放電生成プラズマ放射源、またはこれに関連する放射を生成する方法において有用であろう。

[0065] 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 (15)

1. 放電生成プラズマ放射源であって、
   レーザビームパルスを提供して前記放電生成プラズマ放射源のプラズマ内にピンチを誘発させるように構成されたレーザビームパルスジェネレータであって、所定放電エネルギに対する所定波長の放射の最大出力に対応する最適レーザビームパルスエネルギよりも大きいエネルギを有するレーザビームパルスを提供するように構成されたレーザビームパルスジェネレータを含む、
   放電生成プラズマ放射源。
2. 前記所定波長の放射は、ＥＵＶ放射の範囲にある、請求項１に記載の放電生成プラズマ放射源。
3. 前記所定波長の放射は、ＥＵＶ放射の波長よりも短い波長を有する、請求項１に記載の放電生成プラズマ放射源。
4. 前記放電生成プラズマ放射源は、前記最適レーザビームパルスエネルギに対する前記所定波長の放射の出力が、より大きいレーザビームパルスエネルギに対する前記所定波長の放射の出力よりも大きい場合、前記放電エネルギを前記所定放電エネルギより大きく増加させるように構成された、請求項１〜３のいずれか１項に記載の放電生成プラズマ放射源。
5. 前記放電生成プラズマ放射源は、ひとつ以上の回転または静止電極を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の放電生成プラズマ放射源。
6. 前記放電生成プラズマ放射源は、約２ｍｍ〜約４ｍｍの範囲の距離で、互いに離隔された電極を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の放電生成プラズマ放射源。
7. 前記レーザビームパルスジェネレータは、約２Ｊの放電エネルギに対して、約２０ｍＪより大きいエネルギを有するレーザビームパルスを提供するように構成された、請求項１〜６のいずれか１項に記載の放電生成プラズマ放射源。
8. 前記レーザビームパルスジェネレータは、約４Ｊの放電エネルギに対して、約３０ｍＪより大きいエネルギを有するレーザビームパルスを提供するように構成された、請求項１〜７のいずれか１項に記載の放電生成プラズマ放射源。
9. 請求項１〜８の放電生成放射源を備えた、リソグラフィ装置。
10. 放射ビームを調整するように構成された照明システムであって、前記放射ビームを形成する放射は前記放電生成プラズマ放射源により提供される、照明システムと、
    パターニングデバイスを支持するように構成されたサポートであって、前記パターニングデバイスは、前記放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付けされた放射ビームを形成するように構成された、サポートと、
    基板を保持するように構成された基板テーブルと、
    前記基板のターゲット部分に前記パターン付けされた放射ビームを投影するように構成された投影システムと、
    をさらに含む、請求項９に記載のリソグラフィ装置。
11. 前記リソグラフィ装置は、前記放電生成プラズマ放射源によって生成された放射が入射するように構成されたコレクタを備える、請求項９または１０に記載のリソグラフィ装置。
12. 前記コレクタは、かすめ入射コレクタである、請求項１１に記載のリソグラフィ装置。
13. 放電生成プラズマ放射源を使用して放射を生成する方法であって、
    レーザビームパルスを提供して前記放電生成プラズマ放射源のプラズマ内にピンチを誘発させる工程であって、前記放電生成プラズマ放射源は所定放電エネルギに対する所定波長の放射の最大出力を生成する最適レーザビームパルスエネルギを有する、工程を含み、
    前記提供されたレーザビームパルスのエネルギは、前記最適レーザビームパルスエネルギよりも大きい、
    方法。
14. リソグラフィ装置であって、
    放電生成プラズマ放射源であって、レーザビームパルスを提供して前記放電生成プラズマ放射源のプラズマ内にピンチを誘発させるように構成され、かつ所定放電エネルギに対する所定波長の放射の最大出力に対応する最適レーザビームパルスエネルギよりも大きいエネルギを有する前記レーザビームパルスを提供するように構成されたレーザビームパルスジェネレータを含む、放電生成プラズマ放射源と、
    前記放電生成プラズマ放射源からの放射を放射ビームに調整するよう構成された照明システムと、
    パターニングデバイスを支持するように構成されたサポートであって、前記パターニングデバイスは、前記放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付けされた放射ビームを形成するように構成された、サポートと、
    基板を保持するように構成された基板テーブルと、
    前記基板のターゲット部分に前記パターン付けされた放射ビームを投影するように構成された投影システムと、
    を含む、
    リソグラフィ装置。
15. 放電生成プラズマ放射源を使用して放射を生成する方法であって、
    所定放電エネルギに対する所定波長の放射の最大出力を生成するための最適レーザビームパルスエネルギよりも大きなエネルギを有するレーザビームパルスにより、前記放電生成プラズマ放射源のプラズマ内にピンチを誘発させる工程を含む、
    方法。

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