JP5606498B2 - 放射源およびリソグラフィ装置 - Google Patents

放射源およびリソグラフィ装置 Download PDF

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Description

[0001] 本発明は、放射源および放射源を含むリソグラフィ装置に関する。本発明は、リソグラフィ、特に高解像度リソグラフィによる、デバイス、集積回路、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における使用に適している。
[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。
[0003] リソグラフィは、ＩＣや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。しかしながら、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ＩＣあるいは他のデバイスおよび／または構造を製造できるようにするための最も重要な要因になりつつある。
[0004] パターンプリンティングの限界の理論的な推測は、式（１）で示される解像度についてのレイリー基準によって与えられ得る：
Figure 0005606498
 上の式で、λは、使用される放射の波長であり、ＮＡＰＳ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る。ｋ１は、レイリー定数とも呼ばれているプロセス依存調整係数であり、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の縮小は、３つの方法：露光波長λを短くすることによって、開口数ＮＡＰＳを大きくすることによって、あるいはｋ１の値を小さくすることによって達成することができる、と言える。
[0005] 露光波長を縮小するため、したがって、最小印刷可能サイズを縮小させるためには、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放射源は、約１３ｎｍ（一般的には５〜２０ｎｍの範囲内）の放射波長を出力するように構成されている。したがって、ＥＵＶ放射源は、小さなフィーチャの印刷を達成するための重大なステップを構成し得る。そのような放射は、極限紫外線または軟Ｘ線と呼ばれ、可能な放射源としては、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からのシンクロトロン放射が挙げられる。
[0006] 均一なＥＵＶ放射を提供するＥＵＶ源を用いることが望ましい。ＥＵＶ放射における不均一性は、リソグラフィ装置がパターンを基板に投影することができる精度を減少する可能性がある。実際には、完全に均一のＥＵＶ放射を提供することは可能でない場合がある。
[0007] 少なくとも一部の従来のＥＵＶ放射源によって生成されるＥＵＶ放射より均一であるＥＵＶ放射を提供するように構成されたＥＵＶ放射源を提供することが望ましい。
[0008] 本発明の一態様によると、燃料の小滴を相互作用点に送出するように構成された燃料小滴ジェネレータと、燃料蒸発および励起放射を相互作用点に送出し、それによってプラズマを生成するように構成された光学系と、プラズマによって放たれるＥＵＶ放射を集光するように構成されたコレクタとを含み、光学系は使用中において燃料蒸発および励起放射が相互作用点における燃料小滴の１つより多い側面に入射するように構成されている、ＥＵＶ放射源が提供される。
[0009] 本発明の一態様によると、ＥＵＶ放射を生成するように構成された放射源が提供される。放射源は、燃料の小滴を相互作用点に送出するように構成された燃料小滴ジェネレータと、プラズマを生成するために燃料蒸発および励起放射を相互作用点に送出するように構成された光学系とを含む。光学系は、使用中において燃料蒸発および励起放射が相互作用点における燃料蒸発の１つより多い側面に入射するように構成されている。放射源は、プラズマによって放たれるＥＵＶ放射を集光するように構成されたコレクタも含む。
[0010] 本発明の一態様によると、燃料の小滴を相互作用点に送出するように構成された燃料小滴ジェネレータと、燃料蒸発および励起放射を相互作用点に送出し、それによってプラズマを生成するように構成された光学系と、プラズマによって放たれるＥＵＶ放射を集光するように構成されたコレクタとを含み、光学系は収束する環状分布によって燃料蒸発および励起放射を相互作用点に送出するように構成されている、ＥＵＶ放射源が提供される。
[0011] 本発明の一態様によると、ＥＵＶ放射を生成するように構成された放射源が提供される。放射源は、燃料の小滴を相互作用点に送出するように構成された燃料小滴ジェネレータと、プラズマを生成するために燃料蒸発および励起放射を相互作用点に送出するように構成された光学系とを含む。光学系は、収束する環状分布によって燃料蒸発および励起放射を相互作用点に送出するように構成されている。放射源は、プラズマによって放たれるＥＵＶ放射を集光するように構成されたコレクタも含む。
[0012] 本発明の実施形態のＥＵＶ放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成してもよい。
[0013] 本発明の一態様によると、ＥＵＶ放射を生成するように構成された放射源を含むリソグラフィ装置が提供される。放射源は、燃料の小滴を相互作用点に送出するように構成された燃料小滴ジェネレータと、プラズマを生成するために燃料蒸発および励起放射を相互作用点に送出するように構成された光学系とを含む。光学系は、使用中において燃料蒸発および励起放射が相互作用点における燃料小滴の１つより多い側面に入射するように構成されている。放射源は、プラズマによって放たれるＥＵＶ放射を集光するように構成されたコレクタも含む。リソグラフィ装置は、コレクタによって形成されるＥＵＶ放射ビームを調整するように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構造とをさらに含む。パターニングデバイスは、ＥＵＶ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ＥＵＶ放射ビームを形成することが可能である。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、基板のターゲット部分にパターン付けされたＥＵＶ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。
[0014] 本発明の一態様によると、燃料の小滴を相互作用点に送出すること、燃料小滴が蒸発、かつプラズマを形成するように燃料蒸発および励起放射を相互作用点に送出すること、および、プラズマによって放たれるＥＵＶ放射を集光し、ＥＵＶ放射をリソグラフィのために使用することができるビームに形成するためにコレクタを用いることを含み、燃料蒸発および励起放射は相互作用点における燃料蒸発の１つより多い側面に入射する、ＥＵＶ放射を生成する方法が提供される。
[0015] 本発明の一態様によると、ＥＵＶ放射を生成する方法が提供される。かかる方法は、燃料の小滴を相互作用点に送出すること、燃料小滴が蒸発し、かつプラズマが形成するように燃料蒸発および励起放射が相互作用点における燃料小滴の１つより多い側面に入射するように燃料蒸発および励起放射を相互作用点に送出すること、コレクタを用いてプラズマによって放たれるＥＵＶ放射を集光すること、および、リソグラフィにおける使用のためにＥＵＶ放射をビームに形成することを含む。
[0016] 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。
[0017] 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す。 [0018] 図２は、図１のリソグラフィ装置のより詳細ではあるが概略図を示す。 [0019] 図３は、本発明の一実施形態による放射源の概略的な断面図である。 [0020] 図４は、図３の放射源の一部の概略的な断面図である。 [0021] 図５は、本発明の一実施形態による放射源の一部の概略的な断面図である。 [0022] 図６は、本発明の一実施形態による放射源の概略的な断面図である。 [0023] 図７は、本発明の一実施形態による放射源の概略的な断面図である。
[0024] 図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置１を概略的に示している。装置１は、放射ビーム（例えば、ＥＵＶ放射）を生成するように構成された放射源ＳＯと、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。
[0025] 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。
[0026] サポート構造は、パターニングデバイスを支持、つまり、重さを支える。サポート構造は、パターニングデバイスの方向性、リソグラフィ装置１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が、例えば、投影システムに対して所望の位置にあることを確実にすることができる。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。
[0027] 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。
[0028] 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、一般的には、ＥＵＶ放射リソグラフィ装置では反射型である。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。
[0029] 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放射リソグラフィ装置では、光エレメントは反射型である。しかしながら、他の種類の光エレメントを使用してもよい。光エレメントは、真空中にあってもよい。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。
[0030] 本明細書に示されているとおり、装置１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。
[0031] 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、追加のテーブルを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。
[0032] 図１を参照すると、イルミネータＩＬは、放射源ＳＯによって放射放出ポイント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ない場合がある。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。以下に放射源ＳＯをさらに説明する。
[0033] 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もよい。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さまざまな他のコンポーネントを含んでもよい。イルミネータＩＬは、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ように放射ビームＢを調整するために使用することができる。
[0034] 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によって反射された後、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のポジショナ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、基板テーブルＷＴを、例えば、様々なターゲット部分Ｃを放射ビームＢのパス内に位置付けるように正確に動かすことができる。同様に、第１のポジショナ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のパス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のポジショナ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のポジショナ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、１つより多いダイがマスク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。
[0035] 例示の装置１は、以下のモードのうち少なくとも１つのモードで使用できる。
[0036] 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。
[0037] 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。
[0038] 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。
[0039] 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。
[0040] 図２は、放射源ＳＯ、イルミネータＩＬおよび投影システムＰＳを含む図１の装置をより詳細に示す。放射源ＳＯは、プラズマ２から極端紫外線（ＥＵＶ）を生成する。プラズマ２は、燃料小滴ジェネレータ２０によって生成されるＳｎまたはＧｄのような適した燃材料の小滴上にレーザ放射（図２に図示せず）を誘導することによって生成される。レーザ放射は小滴を蒸発させ、それによってプラズマ２を生成する。
[0041] プラズマ２によって放たれるＥＵＶ放射は、ＥＵＶ放射ビームＢを形成するためにコレクタ３によって集光される。ＥＵＶ放射ビームＢは、格子スペクトルフィルタ７へと誘導される。次いでＥＵＶ放射ビームは、格子スペクトルフィルタ７から中間焦点８へと進む。中間焦点８は、放射源ＳＯ内のアパーチャにおける仮想放射源ポイント８として作用する。ＥＵＶ放射ビーム９は、第１および第２法線入射リフレクタ１０および１１を介してサポート構造ＭＴ上に位置付けされたパターニングデバイスＭＡ（例えば、マスク）へとイルミネータＩＬ内で反射される。パターン付けされたＥＵＶ放射ビーム１２が形成され、これは、投影システムＰＳにおいて第１および第２反射エレメント１３および１４を介して基板テーブルＷＴ上で保持されている基板Ｗに結像される。イルミネータＩＬおよび投影システムＰＳ内には、通常、図示されたものよりも多くのエレメントが存在し得る。
[0042] 図３は、図１および図２の放射源ＳＯの一部を概略的に示す。第１、第２および第３ミラー３１〜３３を含む光学系が、コレクタ３とともに図３に示される。ミラー３１〜３３は、相互作用点２ａにおける燃料小滴に入射するようにレーザビーム３０を誘導し、それによってプラズマ２を形成するように構成されている。コレクタ３は、プラズマ２によって放たれるＥＵＶ放射を集光し、ＥＵＶ放射をＥＵＶ放射ビームに形成する。
[0043] 図３は二次元で示されているが、ミラー３１〜３３（およびコレクタ３）は三次元である。第１ミラー３１は円錐形であり、外側反射面を有する。このミラーを以下において円錐ミラー３１と呼ぶ。第２ミラー３２はフラスト円錐形であり、内側反射面を有する。このミラーを以下においてフラスト円錐ミラー３２と呼ぶ。ミラー構成の第３のミラー３３は略フラスト円錐形であるが、凹状の内側反射面を有する。略フラスト円錐形という用語は、フラスト円錐形状に近似しているが、（例えば、光パワーを提供するために）多少の曲率を含むので完全にフラスト円錐形ではないミラーを含んでいると解釈されてもよい。第３ミラーを以下において曲面ミラー３３と呼ぶ。本実施形態では、ミラー３１〜３３は、ミラーの光軸であると考えられ得る軸Ｏに対して回転対称である。一実施形態では、ミラー３１〜３３は非回転対称であってもよい。
[0044] 使用中、燃料小滴は燃料小滴ジェネレータ（図２では２０）から相互作用点２ａへと進む（燃料小滴はコレクタ３と曲面ミラー３３との間を通る）。レーザ（図示せず）は、プラズマ２を生成するために燃料小滴を蒸発および励起させることに適した波長のレーザビーム３０を生成する。例えば、レーザはＣＯ２レーザである。レーザビーム３０はコリメートされてもよい。
[0045] ディスク状の断面を有し得るレーザビーム３０は、図３では４つの矢印によって表されている。レーザビームは円錐ミラー３１に入射し、この円錐ミラー３１は光軸Ｏに対して横方向にレーザビームを反射させ、それによって半径方向に伝搬するレーザ放射３０ａを提供する。半径方向におけるこのレーザ放射の反射は、光軸Ｏに対する円錐ミラー３１の反射面によって規定される４５度の角度αから生じる。反射したレーザビームの幅は、片側３０ｌは円錐ミラー３１の先端によって、かつ反対側３０ｒは入射レーザビーム３０の外周によって規定される。
[0046] フラスト円錐ミラー３２は、レーザ放射が環状分布３０ｂにおいて光軸Ｏに平行して伝搬するように半径方向に延在するレーザ放射３０ａを反射させる。このレーザ放射の反射は、光軸Ｏに対するフラスト円錐ミラー３２の反射面によって規定される４５度の角度βから生じる。
[0047] 曲面ミラー３３は、環状に分布したレーザ放射３０ｂを収束する環状に分布したレーザ放射３０ｃとして反射させる。レーザ放射３０ｃは、プラズマ２が形成される相互作用点２ａへと合焦される。合焦されたレーザ放射３０ｃは、相互作用点２ａにおける燃料小滴を蒸発させ、それによってＥＵＶ放射を放つプラズマ２を生成する。
[0048] 図３に示される光学系（ミラー３１〜３３）の構成は、プラズマ２がコレクタ３と組み合わせてより均一なＥＵＶ放射ビームを提供するという方法で相互作用点２ａの照明を提供する。この文脈では、「より均一な」という用語は、従来技術で知られている従来の方法で（すなわち、レーザビームがコレクタ３の中心にあるアパーチャを通り抜けることによって）相互作用点が照明された場合より均一であることを意味する。
[0049] 図３に示されるミラーの構成がなぜ好都合であるかを理解しやすくするために、ＥＵＶ放射が燃料小滴から生成される方法を説明する。レーザビームが燃料小滴に入射した場合、結果として生じるプラズマは入射レーザビームの伝搬の方向に沿って、かつ入射レーザビームの伝搬の方向に逆らってＥＵＶ放射を放つ。ＥＵＶ放射は他の角度でも放たれるが、放たれたＥＵＶ放射の強度は入射レーザビームの軸に対して規定された角度が大きくなるにつれて小さくなる。ＥＵＶ放出プラズマによって放たれる放射の強度は、入射レーザ放射３０ｃの軸の中心の周りの強度プロフィールによってフィットされてもよい。強度プロフィールは、例えば、ガウス、ランバートまたは放物線の形態に基づいてもよい。
[0050] 従来の放射源では、プラズマ２はコレクタ３の中心におけるアパーチャを通り抜けたレーザビームによって生成される。この状況では、放たれたＥＵＶ放射の最も高い強度部分は、コレクタ３の中心およびコレクタの隣接領域に向かって進む。より低い強度放射は、コレクタ３の外側領域に向かって放たれる。この影響は、放射源によって形成されるＥＵＶ放射ビームにおける不均一性を上げる。具体的には、ＥＵＶ放射の強度は、実質的にＥＵＶ放射ビームの端よりＥＵＶ放射ビームの中心において大きい。ＥＵＶ放射ビームの断面に渡るこの望ましくない強度変動は、以下に説明するように、コレクタの形状および可変反射率から生じる影響によって増加する。
[0051] コレクタ３は、（従来技術と本発明の実施形態との両方において）部分的に楕円として形成されてもよい。コレクタ３の相互作用点２ａは楕円の第１焦点に配置され、中間焦点８（図２を参照）は楕円の第２焦点に配置される。コレクタ３は部分的に楕円であるので、コレクタの中心はコレクタの外側領域より相互作用点２ａに近い。この距離の差は重要であり得る。例えば、コレクタ３の外側領域は、コレクタの中心より相互作用点２ａから３０％より多く、４０％より多くまたは５０％より多く離れている。例えば、コレクタの中心領域は相互作用点２ａから２０ｃｍであり、コレクタの外側領域は相互作用点から３０ｃｍより大きい。コレクタ３の中心領域はコレクタの外側領域より相互作用点２ａに近いため、中心領域は外側領域より高い強度のＥＵＶ放射を受ける（これはプラズマ２によって放たれるＥＵＶ放射が均一であった場合でも起こる）。コレクタ３が受けるＥＵＶ放射の強度の変動は、コレクタが中心領域からより高い強度ＥＵＶ放射を、そして外側領域からより低い強度ＥＵＶ放射を反射させる。
[0052] コレクタ３によって反射されるＥＵＶ放射の強度の変動は、コレクタ３がＥＵＶ放射を反射させる態様からも生じ得る。コレクタ３は複数の層から形成された反射面を有する。複数の層は、９０度（垂直）で入射するＥＵＶ放射が建設的干渉を起こし、それによって反射されたＥＵＶ放射ビームを形成するように層間隔を有する。コレクタ３の楕円形状は、コレクタ３の中心の近くに入射するＥＵＶ放射がほぼ垂直の入射角を有する一方、コレクタの外側領域に入射するＥＵＶ放射は垂直からは程遠い入射角を有する。この結果として、コレクタの中心に近いＥＵＶ放射は、コレクタの外側領域におけるＥＵＶ放射よりさらに効率的に反射される。
[0053] 上記の３つの影響はそれぞれ、従来の放射源を用いて形成されるＥＵＶ放射ビームがＥＵＶ放射ビームの中心の近くでより強く、ＥＵＶ放射ビームの中心から離れるとあまり強くならないようにする。３つの影響は協同し（すなわち、それら全てが合わせられる）、それによってこの望ましくない強度変動の大きさを増大させる。
[0054] 図３に示すミラー構成は、放射源によって生成されるＥＵＶ放射ビームの強度の望ましくない変動を減少させる（従来の放射源と比較して）。強度変動のこの減少の一つには、光軸Ｏに存在しないレーザ放射３０ｃによる相互作用点２ａの照明から生じる。
[0055] ＥＵＶ放射ビームの減少した強度変動は、レーザ放射３０ｃが相互作用点２ａにおける燃料小滴の１つより多い側面に入射するという事実から生じ得る。強度変動は、例えば、レーザ放射３０ｃが燃料小滴２の１つの側面のみに入射した場合に見られるときよりも小さい。図３は、燃料小滴の２つの側面（上および下から）に入射しているレーザ放射３０ｃを示す。しかしながら、図３は三次元装置（上記で説明したように）の概略図であるので、レーザ放射３０は燃料小滴の２つより多くの側面に入射すると考えられてもよい。
[0056] 合焦されたレーザ放射３０ｃは、光軸Ｏに対する角度γで相互作用点２ａにおける燃料小滴に入射する。例えば、角度γは、４５度より大きく、６０度より大きく、７０度より大きく、あるいは８０度より大きい。角度は９０度であってもよい。結果として生じるプラズマ２は、図４に概略的に示される強度分布を有するＥＵＶ放射を放つ。例示の簡便性のために、図４は、曲面ミラー３３の１つの側面のみから相互作用点２ａへと進む合焦されたレーザ放射３０ｃを示す。
[0057] プラズマ２は、点線４０によって概略的に示される強度分布を有するＥＵＶ放射を放つ。点線４０は、本発明の実施形態を分かりやすくするために放たれたＥＵＶ放射の強度分布の概略的な表示を意図しており、放たれたＥＵＶ放射の強度分布の正確な表示を意図してはいない。
[0058] 図４から分かるように、より高い強度のＥＵＶ放射がコレクタ３ａの外側領域に向かって放たれる一方、より低い強度のＥＵＶ放射がコレクタ３ｂの中心領域に向かって放たれる。
[0059] さらに上述したように、コレクタ３の外側領域３ａは、コレクタの中心領域３ｂより相互作用点２ａから離れている。これは、プラズマ２によって放たれるより高い強度のＥＵＶ放射がコレクタ３に対してより遠く進まなければならない（ＥＵＶ放射はコレクタの外側領域３ａへと進む）一方、より低い強度のＥＵＶ放射はコレクタ３に対して少ない距離進む（ＥＵＶ放射はコレクタの中心領域３ｂへと進む）ことを意味する。より高い強度のＥＵＶ放射はコレクタ３に対してより遠くに進まなければならないので、ＥＵＶ放射は一度コレクタ３に届くとより幅広い範囲の角度に渡って広がる。したがって、ＥＵＶ放射はコレクタに入射したときにはあまり強くはない。より低い強度の放射は、コレクタに対して少ない距離進み、より小さい範囲の角度に渡って広がる。したがって、より小さい強度の減少を受ける。それにより、コレクタ３の楕円形状から生じる強度変動はプラズマから放たれる放射の強度変動４０と逆の考え方で作用する。
[0060] さらに上述したように、コレクタ３の反射率は、ＥＵＶ放射がコレクタに入射する角度に依存する。この影響もプラズマから放たれる放射の強度変動４０と逆の考え方で作用する。
[0061] コレクタ３の外側領域３ａに向かってより高い強度のＥＵＶ放射を放つプラズマを生成し、かつコレクタ３の外側領域３ａで反射されるＥＵＶ放射の強度を減少させることによって、従来の放射源によって提供されるＥＵＶ放射ビームより均一であり得るＥＵＶ放射ビームが提供される。
[0062] 図４は、単一のビームとして相互作用点２ａに入射するレーザ放射３０ｃを示す。しかしながら、曲面ミラー３３の形は略フラスト円錐形であるため、レーザ放射３０ｃは単一のビームとしてよりむしろ収束する環状分布として相互作用点２ａに入射する。したがって、レーザ放射３０ｃは複数の異なる側面から相互作用点２ａに入射する。同様に、プラズマ２によって放たれるＥＵＶ放射は、図４に示される二次元分布４０よりむしろ三次元分布を有する。この三次元分布を概念的に示すことができる一方法は、二次元分布４０を光軸Ｏの周りで回転することである。
[0063] レーザ放射３０ｃは収束する環状分布として相互作用点２ａに入射するため、レーザ放射３０ｃは光軸Ｏに対して１つより多い角度を規定してもよい。したがって、一部の場合において角度γは様々な範囲の角度であってもよい。
[0064] 図５は、図３に示されたものに類似した光学系３１〜３３の構成を示す。しかしながら、図５では曲面ミラー３３はフラスト円錐ミラー３２にかなり近い。結果的に、曲面ミラーは、レーザ放射３０ｃを約１００度の角度γで相互作用点２ａに向かって誘導する。例えば、角度γは、１３５度より小さく、１２０度より小さく、１１０度より小さく、あるいは１００度より小さい。角度γ９０度であってもよい。
[0065] 図５に示される光学系３１〜３３が用いられた場合、燃料小滴はジェネレータ（図２では２０）から曲面ミラー３３の外側（すなわち、曲面ミラーの右）を越えて相互作用点２ａへと進んでもよい。
[0066] 上述したように、曲面ミラー３３は、レーザ放射３０ｃを９０度の角度γで相互作用点２ａへと誘導するように位置付けされてもよい。このような場合においては、曲面ミラー３３は相互作用点２ａを囲んでもよい。燃料小滴が燃料小滴ジェネレータから相互作用点２ａへと進むことを可能にするように開口部が曲面ミラー３３に設けられてもよい。
[0067] さらに上述したように、曲面ミラー３３は、レーザ放射３０ｃが相互作用点２ａで合焦されるように形作られている。相互作用点２ａにおけるレーザ放射の強度を強めるためにレーザ放射の多少の合焦が望ましいが、曲面ミラー３３によってレーザ放射の合焦を提供するとは限らない。図６に示される別の構成では、フラスト円錐ミラー３２は曲面ミラー３２ａに置き換えられ、曲面ミラー３３はフラスト円錐ミラー３３ａに置き換えられている。図６に示されるミラー３１、３２ａおよび３３ａは、レーザ放射の合焦が曲面ミラー３２ａによって提供されることを除いては図３に示されるミラーと同等の方法で働く。曲面ミラー３２ａから相互作用点２ａへの光路長は図３の曲面ミラー３３から相互作用点２ａへの光路長より大きいため、曲面ミラー３２ａの光パワーは少ない（光パワーは、レーザ放射３０が相互作用点２ａで合焦されるように選択される）。
[0068] 一実施形態（図示せず）では、円錐ミラー３１は、レーザ放射３０の合焦が円錐ミラーで始まるように曲面反射面を有してもよい。一般には、ミラー構成のミラー３１〜３３のうちの１つ以上は湾曲して（すなわち、光パワーを有する）いてもよい。
[0069] 図３〜図５に示される本発明の実施形態の光学系は、円錐ミラーおよび略フラスト円錐形である２つのミラー（１つ以上がいくらかのフォーカス光パワーを提供し得る）を含む。これらのミラーは、収束する環状分布へと形成されるレーザ放射によって相互作用点２ａの照明を提供する（収束点が相互作用点と一致する）。しかしながら、相互作用点２ａがレーザ放射の収束する環状分布によって照明されるとは限らない。例えば、相互作用点は２つ以上の放射ビーム（例えば、２つのビーム、３つのビーム、４つのビームまたはそれ以上）によって照明されてもよい。２つ以上の放射ビームは、相互作用点２ａにおける燃料小滴の２つ以上の側面に入射する。
[0070] 図３を再び参照すると、第１ミラー３１は、例えば、円錐ミラーの代わりに図の平面へと延在する２つの長方形ミラー（以下、第１平面反射ミラー３１と呼ぶ）を含む。第２ミラー３２は、フラスト円錐ミラーの代わりに図の平面へと延在する２つの平面ミラー（以下、第２平面ミラー３２と呼ぶ）を含んでもよい。第３ミラー３３は、略フラスト円錐ミラーの代わりに図の平面へと延在する２つの略平面であるが湾曲したミラーを含んでもよい。略平面であるが湾曲したミラーという用語は、光パワーを有していない場合には平面であるが、ミラー自体の光パワーを提供する曲率を有するミラーを意味する。略平面であるが湾曲したミラーは、以下においてフォーカスミラー３３と呼ぶ。フォーカスミラー３３は、図の平面の中で湾曲していることに加えて、図の平面に対して横方向に湾曲していてもよい。それによってフォーカスミラー３３は、図の平面の中および図の平面に対して横方向にレーザ放射３０ｃの合焦を提供することができる。
[0071] 上述したミラーは、相互作用点２ａにおける燃料小滴へと合焦される２つのレーザ放射ビームを生じさせる。
[0072] 別の構成では、２つの長方形ミラーを含む第１ミラー３１の代わりに、第１ミラーは四角錘として構成される４つの三角形ミラーを含んでもよい。さらに、４つの平面ミラー３２および４つの曲面ミラー３３を設けてもよい。これは相互作用点２ａへと合焦される４つのレーザビームを生じさせる。
[0073] さらなる別の構成では、２つの長方形ミラーを含む第１ミラー３１の代わりに、第１ミラーは三角錐として構成される３つの三角形ミラーを含んでもよい。さらに、３つの平面ミラー３２および３つの曲面ミラー３３を設けてもよい。これは相互作用点２ａへと合焦される３つのレーザビームを生じさせる。
[0074] あらゆる他の数のミラーを使用してもよい。
[0075] 図７は、本発明の一実施形態を概略的に示す。図７では、中心にアパーチャ４０を有するコレクタ３が提供される。透過型フォーカスレンズ４１は、コレクタの後方に配置され、アパーチャ４０と同軸である（レンズ４１とアパーチャ４０の双方は光軸Ｏ上に存在する）。曲面ミラー４２は、コレクタ３に対して相互作用点２ａの反対側に設けられる。アパーチャ４３は曲面ミラー４２の中心に設けられ、かかるアパーチャは光軸上に存在する。透過型フォーカスレンズ４１と曲面ミラー４２とは共に、レーザ放射３０を相互作用点２ａへと送出するように構成された光学系を含む。
[0076] 使用中、レーザビーム３０はレンズ４１へと誘導され、かかるレンズ４１はレーザビームを焦点４４へと合焦させる。焦点４４は、コレクタ３におけるアパーチャ４０内（またはその近く）に存在する。焦点４４を一度通り過ぎると、レーザ放射は様々な範囲の角度に渡って発散する。発散するレーザ放射における放射線の例は、矢印３０ｄで表されている。曲面ミラー４２は、発散するレーザ放射を集光し、かつ収束する環状に分布されたレーザ放射３０ｅとして相互作用点２ａへと合焦させる。
[0077] 相互作用点２ａへと送出される燃材料の小滴は合焦されたレーザビームによって蒸発および励起され、それによってＥＵＶ放出プラズマ２を形成する。プラズマ２は様々な範囲の角度に渡ってＥＵＶ放射を放つ。入射放射ビームは様々な範囲の角度に渡って相互作用点に入射するため、プラズマによって放たれるＥＵＶ放射の分布は、図４に概略的に示されるものより複雑であり、図７には示されていない。ＥＵＶ放射は様々な範囲の角度に渡って分布される。
[0078] コレクタ３はＥＵＶ放射を集光し、例えば、曲面ミラー４２に設けられたアパーチャ４３に配置されるかまたはその近くに配置される中間焦点へと合焦させる。
[0079] 曲面ミラー４２は二次元でのみ示されているが、この曲面ミラー４２は三次元ミラーであり、例えば、楕円形、放物線状または他の適した形を有してもよい。
[0080] 従来の放射源と比較して図７に示される本発明の実施形態の潜在的利点は、レーザビーム３０ｅが単に直線レーザビームとしてではなく様々な範囲の角度に渡って相互作用点２ａを照明するという事実から生じる。プラズマ２は、従来の放射源より幅広い範囲の角度に渡ってＥＵＶ放射を生成する。したがって、コレクタ３によって集光されるＥＵＶ放射は、従来の放射源によって形成されるＥＵＶ放射ビームより均一であり得るＥＵＶ放射ビームを形成する。
[0081] 図７に示される本発明の実施形態は、図３〜図６に示される実施形態と異なる。しかしながら、全ての実施形態は、一方向からのみ相互作用点に入射する単一のレーザビームによって相互作用点２ａを照明しないことで共通する。その代わりとして、相互作用点は、収束する環状に分布されたレーザ放射によって、または複数の異なる箇所から相互作用点に入射する複数のレーザ放射ビームによって照明される。
[0082] 図３〜図６に示される本発明の実施形態は、従来のＥＵＶ源と比較して長いレーザ放射３０のパス長を含む。しかしながら、パス長の増大は、レーザ放射が既に通ったパス長の比較的小部分であり得る。例えば、図３に示されるミラーは、約１〜２メートルの追加のパス長を足す。しかしながら、レーザ放射は、円錐ミラー３１に入射する前に既に１５メートル進んでいる場合がある。結果的に、２メートルによるパス長の増大は、レーザ放射に対してわずかな影響を与え得る。
[0083] 本発明の実施形態は、従来の放射源によって形成されるものと比較してＥＵＶ放射ビームの均一性の改善を提供することができる。これはコレクタ３の形の変更なしに達成することができる。コレクタ３の形に関しては少しの柔軟性が可能である。これは、相互作用点２ａが楕円の第１焦点に配置され、かつＥＵＶ放射ビームの中間焦点が楕円の第２の焦点にあるようにコレクタが楕円形を有することが望ましいからである。
[0084] 本発明を用いてＥＵＶ放射ビームの均一性を改善することは、リソグラフィ装置のイルミネータＩＬ（図１および図２を参照）がより均一な照明モードを提供することを可能にし得るので有利であり得る。この均一な照明モードは、次に、投影システムＰＳが改善された精度を用いてパターニング手段ＭＡから基板Ｗにパターンを投影すること可能にし得る。
[0085] 本発明の実施形態は、従来のＥＵＶ源によって提供されるＥＵＶ放射と比較して改善された均一性を有するＥＵＶ放射ビームを提供することができる。ＥＵＶ放射ビームの均一性を改善することはできるが、ＥＵＶ放射ビームが完全に均一であるとは限らない。
[0086] 略フラスト円錐形という用語は、光学系のいくつかのミラーに関して上記で用いられた。この用語は、フラスト円錐形状に近似しているが、（例えば、光パワーを提供するために）多少の曲率を含むので完全にフラスト円錐形ではないミラーを含んでいると解釈されてもよい。
[0087] 燃料蒸発および励起放射が、燃料の励起の際、光軸Ｏに沿って伝搬するＥＵＶ放射ビームの方向と実質的に異なる方向にさらに伝搬し、マスクを照明して基板をパターニングするために用いられることが理解されたい。結果的に、蒸発および励起放射による、照明システムまたは投影システムのスペクトル純度フィルタおよびミラー要素といったＥＵＶ放射ビームの光路に沿った光エレメントに対する有害な影響は、上述した実施形態にてさらに緩和することができる。
[0088] 本発明の説明された実施形態は、プラズマ２を形成するためにレーザ放射３０、３０ａ〜ｅを用いて燃料小滴を蒸発および励起させることに言及した。しかしながら、レーザビームを用いることは絶対的ではない。レーザとは別の放射源によって生成される放射が用いられてもよい。一般には、燃料小滴を蒸発および励起させるために用いられる放射は、燃料蒸発および励起放射と呼ぶことができる。
[0089] 本発明の説明された実施形態は、小滴ジェネレータ２０から相互作用点２ａへと燃料小滴を送出する様々な方法に対して言及した。これらは、コレクタ３と曲面ミラー３３との間に燃料小滴を通過させること、燃料小滴を曲面ミラー３３の外側（すなわち、曲面ミラーの右側）に通すことを含む。これらの方法は燃料小滴を光軸Ｏに垂直な方向から送出するが、燃料小滴は光軸Ｏに垂直ではない方向から送出されてもよい。
[0090] 本明細書において、集積回路の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。
[0091] 本明細書で使用される「放射」および「ビーム」という用語は、文脈によっては、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）を含むあらゆる種類の電磁放射を包含している。
[0092] 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 (11)

  1. ＥＵＶ放射を生成するように構成された放射源であって、
    燃料の小滴を相互作用点に送出するように構成された燃料小滴ジェネレータと、
    プラズマを生成するために燃料蒸発および励起放射を前記相互作用点に送出するように構成された光学系と、
    前記プラズマによって放たれるＥＵＶ放射を集光するように構成されたコレクタと、
    を備え、
    前記光学系は、前記燃料蒸発および励起放射の収束点が前記相互作用点と一致するように構成され、
    前記コレクタは、前記相互作用点へ送出される前記燃料蒸発および励起放射の入射方向が、当該コレクタの外側領域に向かう位置に配置されている、
    放射源。
  2. 前記光学系は、前記コレクタの外周を越えるように前記燃料蒸発および励起放射を誘導し、次に前記相互作用点に向かって前記燃料蒸発および励起放射を誘導するように構成されたミラーを含む、請求項１に記載の放射源。
  3. 前記光学系は、前記相互作用点を越えるように前記燃料蒸発および励起放射を誘導し、次に前記相互作用点に向かって前記燃料蒸発および励起放射を誘導するように構成されたミラーを含む、請求項１に記載の放射源。
  4. 前記光学系は、前記燃料蒸発および励起放射が前記燃料小滴に入射したときに前記燃料蒸発および励起放射が前記コレクタの光軸に対して４５度から１３５度の間の角度を規定するように構成されている、請求項１に記載の放射源。
  5. 前記光学系は、前記燃料蒸発および励起放射が前記燃料小滴に入射したときに前記燃料蒸発および励起放射が前記コレクタの前記光軸に対して７０度から１１０度の間の角度を規定するように構成されている、請求項４に記載の放射源。
  6. 前記光学系は、前記燃料蒸発および励起放射が前記燃料小滴に入射したときに前記燃料蒸発および励起放射の少なくとも一部が前記コレクタの光軸に対して９０度の角度を規定するように構成されている、請求項１に記載の放射源。
  7. 前記光学系は、さらに外側反射面を有する円錐またはピラミッド型のミラーを含む、請求項１に記載の放射源。
  8. 前記光学系は、さらに内側反射面を有するフラスト円錐ミラーを含む、請求項１に記載の放射源。
  9. 前記フラスト円錐ミラーは、前記燃料蒸発および励起放射が前記相互作用点に向かって合焦される光パワーを有する、請求項８に記載の放射源。
  10. 前記光学系は、収束する環状分布によって前記燃料蒸発および励起放射を前記相互作用点に送出するようにさらに構成されている、請求項１に記載の放射源。
  11. 請求項１−１０のいずれか一項に記載された放射源と、
    前記コレクタによって形成されるＥＵＶ放射ビームを調整するように構成された照明システムと、
    前記ＥＵＶ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ＥＵＶ放射ビームを形成することが可能である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構造と、
    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ＥＵＶ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。
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