JP5669736B2 - 放射システムおよびリソグラフィ装置 - Google Patents

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Description

[0001] 本発明は、放射システム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。
[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や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定値は、式（１）に示す分解能のレイリー規準によって与えられ得る：
Figure 0005669736
ここで、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、開口数ＮＡＰＳを大きくすること、または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] 露光波長を短くするため、従って、最小印刷可能サイズを縮小させるために、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放射源は、約１３ｎｍの放射波長を出力するように構成されている。従って、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] 現在のＥＵＶ源は、プラズマ、ならびに中性およびイオンデブリを停止させるために、機械式デバイスと、ガスまたは磁場を使用する。特にレーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）源でのデブリの抑制は、現在不十分である（１０ｎｍ／Ｍショットまでのスズの堆積）。
[0007] リソグラフィ装置向けの改善された放射システムを提供することが望ましい。また、放射システムのコレクタ上に集まるデブリの量を低減させることができるリソグラフィ装置向けの放射システムを提供することが望ましい。
[0008] 本発明の一実施形態において、放射ビームを生成するように構成された放射システムであって、放射およびデブリを放出するプラズマを生成するように構成された放射源と、集光された放射を放射ビーム放出開口に誘導する放射コレクタと、磁場強度の勾配を有する磁場を発生させて前記プラズマを前記放射コレクタから離して誘導するように構成された磁場ジェネレータと、を含む、放射システムが提供される。
[0009] 本発明の一実施形態において、放射源および放射コレクタを含む放射システム内のデブリを抑制する方法であって、放射およびデブリを放出するプラズマを生成することと、前記放射コレクタを使用して前記放射を集光することと、前記放射システム内に磁場勾配を生成して、前記プラズマを前記放射コレクタから離して誘導することと、を含む、方法が提供される。
[0010] 本発明の一実施形態において、リソグラフィ装置であって、放射ビームを生成するように構成された放射システムであって、放射およびデブリを放出するプラズマを生成するように構成された放射源と、集光された放射を放射ビーム放出開口に誘導する放射コレクタと、磁場勾配を生成して前記プラズマを前記放射コレクタから離して誘導するように構成された磁場ジェネレータと、を含む、放射システムと、前記放射ビーム放出開口から前記集光された放射を受け、かつ前記集光された放射を調整して放射ビームにするように構成および配置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および配置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与え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るサポートと、前記パターン付けされた放射ビームを基板上に投影するように構成および配置された投影システムと、を含む、リソグラフィ装置が提供される。
[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。
[0012] 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。 [0013] 図２は、本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置を示す。 [0014] 図３は、本発明の一実施形態に係る放射源および法線入射コレクタを示す。 [0015] 図４は、本発明の一実施形態に係る放射源およびシュヴァルツシルト（Schwarzschild）型法線入射コレクタを示す。 [0016] 図５は、本発明の一実施形態に係る放射源および法線入射コレクタを示す。 [0017] 図６は、本発明の一実施形態に係る放射源および法線入射コレクタを示す。 [0018] 図７は、本発明の一実施形態に係る放射源および法線入射コレクタを示す。 [0019] 図８は、本発明の一実施形態に係る放射システム内のイオンの阻止長を示す２つのグラフである。 [0020] 図９は、本発明の一実施形態に係る磁場ジェネレータを示す。 [0021] 図１０は、本発明のさらなる実施形態に係る放射源および法線入射コレクタを示す。
[0022] 図１は、リソグラフィ装置の一実施形態を概略的に示しており、本発明の一実施形態とする、または本発明の一実施形態を含むことができる。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成され、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に連結されているサポート構造またはパターニングデバイスサポート（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た投影システム（例えば、反射投影レンズシステム）ＰＳと、を含む。
[0023] 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の、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。
[0024] 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。
[0025] 「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。放射ビームに付与されたパターンは、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し得る。
[0026] 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。
[0027] 「投影システム」という用語は、使われている露光放射にとって、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とって適切な、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得る。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。ＥＵＶまたは電子ビーム放射に対しては真空を用いることが望ましいことがある。というのは、他のガスは放射または電子を吸収し過ぎる場合があるからである。従って、真空壁および真空ポンプを用いて、真空環境をビームパス全体に提供することができる。
[0028] 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。また、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。
[0029] 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。
[0030] 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ＳＯは、放射システム３（すなわち、放射生成ユニット３）の一部としてよい。放射システム３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、放射システム３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、放射システム３の放射源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。
[0031] 放射システム３の放射源ＳＯは、さまざまな方法で構成することができる。例えば、放射源ＳＯは、レーザ生成プラズマ源（ＬＰＰ源）、例えばスズＬＰＰ源（そのようなＬＰＰ原はそれ自体が周知である）、または放電生成プラズマ源（ＤＰＰ源）であってよい。また、放射源は他のタイプの放射源であってもよい。
[0032] 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、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。
[0033] 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、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付けることもできる。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。
[0034] 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。
[0035] 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。
[0036] 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。
[0037] 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。
[0038] 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。
[0039] 図２は、ＥＵＶリソグラフィ装置のさらなる実施形態を概略的に示しており、このＥＵＶリソグラフィ装置は、図１の実施形態に示す装置の動作と同様の動作の原理を有している。図２の実施形態において、装置は、ソースコレクタモジュールまたは放射ユニット３（本明細書では放射システムとも呼ばれる）と、照明システムＩＬと、投影システムＰＳとを含む。一実施形態において、放射ユニット３は、放射源ＳＯ、好ましくはレーザ生成プラズマ（「ＬＰＰ」）源を備える。本実施形態において、放射源ＳＯから放出された放射は、放射源チャンバ７から、ガスバリアまたは「フォイルトラップ」９を介してチャンバ８内へ送られ得る。図２において、チャンバ８は放射コレクタ１０を含む。
[0040] 図２は、かすめ入射コレクタ１０の適用を示している。しかし、このコレクタは、特に放射源がＬＰＰ源である場合、法線入射コレクタとすることができる。
[0041] 放射は、チャンバ８内の開口の仮想放射源点１２（すなわち、中間焦点ＩＦ）に合焦し得る。チャンバ８から、放射ビーム１６が、照明システムＩＬ内で法線入射リフレクタ１３および１４を介し、サポート構造またはパターニングデバイスサポート（例えば、レチクルまたはマスクテーブル）ＭＴ上に位置決めされたパターニングデバイス（例えば、レチクルまたはマスク）上で反射される。パターン付けされたビーム１７が形成され、投影システムＰＳによって反射エレメント１８および１９を介してウェーハステージまたは基板テーブルＷＴ上に結像される。図示されたエレメントより数の多いエレメントが、通常、照明システムＩＬおよび投影システムＰＳに存在し得る。
[0042] 反射エレメントの１つは、その前に、開口２１を有する開口数（ＮＡ）ディスク２０を有してよい。開口２１の大きさは、パターン付けされた放射ビーム１７が基板テーブルＷＴに当たる際にこの放射ビーム１７によって定められる角度αｉを決定する。
[0043] 他の実施形態において、放射コレクタは、集光された放射を放射ビーム放出開口内に集束させるように構成されたコレクタ、放射源と一致する第１焦点および放射ビーム放出開口と一致する第２焦点を有するコレクタ、法線入射コレクタ、単一の略楕円放射集光面部分を有するコレクタ、および２つの放射集光面を有するシュヴァルツシルトコレクタのうちの１つ以上のコレクタである。
[0044] また、別の実施形態において、放射源ＳＯは、所定の波長を有するコヒーレント光ビームを燃料上に集束させるように構成された光源を含むレーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）源であってもよい。
[0045] 例えば、図３は、法線入射コレクタ７０を含む放射源ユニット３の一実施形態を断面で示している。コレクタ７０は、２つの自然楕円焦点Ｆ１およびＦ２を有する楕円状の構成を有する。特に、法線入射コレクタは、楕円体の部分の形状を有する単一の放射集光面７０ｓを有するコレクタを含む。言い換えると、楕円放射集光面部分は、仮想楕円体（その一部が図面において点線Ｅで示されている）に沿って延在する。
[0046] 当業者に理解されるように、集光ミラー７０が楕円状（すなわち、楕円体に沿って延在する反射面７０ｓを含む）である場合、集光ミラー７０は、１つの焦点Ｆ１から別の焦点Ｆ２へと放射を合焦させる。焦点は、楕円の中心から距離ｆ＝（ａ２−ｂ２）１／２において楕円体の長軸上に位置し、ここで２ａおよび２ｂは、それぞれ長軸および短軸の長さである。図１に示す実施形態がＬＰＰ放射源ＳＯを含む場合、コレクタは、図３に示すような単一の楕円ミラーであってもよく、ここで、光源ＳＯは１つの焦点（Ｆ１）に位置決めされ、中間焦点ＩＦはミラーの他方の焦点（Ｆ２）で確立される。第１焦点（Ｆ１）に配置された放射源から反射面７０ｓに向かって放出される放射、および、その表面に反射して第２焦点Ｆ２に向かう反射された放射は、図面において線ｒで示されている。例えば、一実施形態において、上述の中間焦点ＩＦは、リソグラフィ装置のコレクタと照明システムＩＬと（図１、図２を参照）の間に配置されてもよく、または、必要に応じて照明システムＩＬ内に配置されてもよい。
[0047] 図４は、コレクタ１７０を含む本発明の一実施形態による放射源ユニット３’を断面で概略的に示している。この場合、コレクタは、２つの法線入射コレクタ部分１７０ａおよび１７０ｂを含み、部分１７０ａおよび１７０ｂの各々は、好ましくは（必然的でない）略楕円放射集光面部分を有する。特に、図４の実施形態は、好ましくは２つのミラー１７０ａおよび１７０ｂからなるシュヴァルツシルトコレクタの設計を含む。放射源ＳＯは、第１焦点Ｆ１に配置されてもよい。例えば、第１集光ミラー部分１７０ａは、凹状の反射面（例えば、楕円状または放物線状）を有してもよく、この反射面は、第１焦点Ｆ１から放出される放射を第２集光ミラー部分１７０ｂへと、特に、第２焦点Ｆ２へと合焦させるように構成されている。第２ミラー部分１７０ｂは、第１ミラー部分１７０ａによって誘導される放射を第２焦点Ｆ２へと、さらなる焦点ＩＦ（例えば、中間焦点）へと合焦させるように構成され得る。第１ミラー部分１７０ａは、（第２ミラー１７０ｂによって反射された）放射がさらなる焦点ＩＦに向かって通り抜け得る開口１７２を含む。例えば、図４の実施形態は、有利に、ＤＰＰ放射源と組み合わせて使用されてもよい。
[0048] 図５に示すように、本実施形態において、放射源ＳＯはＬＰＰ源であり、このＬＰＰ源は、所定の波長を有するコヒーレント光のレーザビームを生成するように構成されたレーザ源と関連している。レーザ生成プラズマプロセスにおいて、レーザ光ＬＢは燃料源ＳＯ（燃料は、例えば燃料供給装置によって供給され、また例えばスズ小滴などの燃料小滴を含む）上に集束して燃料源ＳＯからの放射を生成する。本実施形態において、結果として得られる放射はＥＵＶ放射であってよい。非限定的な実施形態において、レーザ光の所定の波長は１０．６ミクロン（すなわち、μｍ）である。当業者には理解されるように、例えば燃料はスズ（Ｓｎ）であってよく、または別のタイプの燃料であってもよい。
[0049] 放射コレクタ７０は、放射源ＳＯによって生成された放射を集光し、かつ集光された放射をチャンバ３の下流の放射ビーム放出開口６０に集束させるように構成され得る。
[0050] 例えば、（図３および図４のように）放射源ＳＯは、発散放射を放出するように構成されてもよく、コレクタ７０は、放出開口６０へと向かって収束する収束放射ビームを提供するために発散放射を反射させるように配置されてもよい。特に、コレクタ７０は、システムの光軸Ｏ上の焦点ＩＦ上に放射を合焦させることができ（図２を参照）、焦点ＩＦは放出開口６０内に配置される。
[0051] 放出開口６０は、円形の開口であってよく、または他の形状（例えば、楕円形、正方形、または他の形状）を有していてもよい。放出開口６０は、小さいことが好ましく、例えば約１０ｃｍ未満、好ましくは１ｃｍ未満の直径（放射透過方向Ｔを横断する方向、例えば開口６０が円形の断面を有する場合には半径方向で測定される）を有する。光軸Ｏは開口６０の中心を貫通することが好ましいが、これは必須ではない。
[0052] 放射源ＳＯが発生させ得るデブリ（微小粒子は除く）は、プラズマ（相互作用するイオンおよび電子）、イオン（相互作用しないイオン）、および中性粒子（いわゆる「中性物質」）から成ると考えてよい。デブリを軽減し、デブリがコレクタの反射面またはミラー上に集まるのを実質的に防止するために、デブリ軽減システム２００を設けることができる。デブリ軽減システムは、放射源ＳＯおよびコレクタ７０の付近に磁場を発生させるように構成および配置された磁場ジェネレータを含み得る。
[0053] 図６に示すように、放射源によって生成されたプラズマ２１０を、磁場の勾配によってコレクタ（例えば、ＭＬミラー）の反射面７０から低磁場の方向に向かって逸らすことができる。図５、図６、および図７に示す実施形態において、磁場ジェネレータによって発生した磁場は、コレクタミラーのコレクタ側の反射面の付近で高い磁気値（すなわち、より強い）を有し、磁場内に形成された勾配が存在するように、コレクタから離れるにつれてより低い磁気値（すなわち、より弱い）を有する。このことは、図中の磁場線２２０の区分によって示されている。これらは、コレクタ７０から離れるにつれて互いに隔たっている。すなわち、磁場の値は、コレクタ付近の方がコレクタからより離れているよりも高い。コレクタ付近でより強く、かつコレクタから離れてより弱い磁場を有することによって、磁場ジェネレータは、少なくとも成分を有するプラズマを、コレクタから離して放射コレクタの中心光軸に平行な方向に誘導するように構成される。好ましくは、図示の通り、プラズマは、放射コレクタから離れる方向に中心光軸と実質的に平行に誘導される。プラズマ（相互作用する電子およびイオンの集合）がより低い磁場に向かって移動する傾向があることはプラズマの性質である。従って、本発明の磁場ジェネレータを検討する別の点は、磁場ジェネレータはプラズマの各側で異なる強度を持つ磁場を発生させるように構成されることである。磁場強度は、プラズマと放射コレクタとの間での方が、プラズマの他の側（すなわち、放射コレクタから遠い側）でよりも強い。
[0054] 図６および図７に示すように、ガス供給部２３０は、水素（Ｈ２）または重水素（Ｄ２）またはヘリウム（Ｈｅ）などのガスを磁場２２０内に、すなわち、プラズマが生成される体積部（チャンバ３）内に供給するように構成され得る。ガスはプラズマ２１０と相互作用し得る。ガスは質量を有するので、プラズマ２１０の偏流（すなわち、磁気勾配に起因する、プラズマがコレクタから離れる動き）が減速し得るが、停止し得ない。ガス供給部はガスを供給して、そのガスが、プラズマが生成される体積部内で１０Ｐａ、３０Ｐａ、または５０Ｐａより大きい、望ましくは７５Ｐａまたは１００Ｐａより大きい圧力を有するように構成され得る。
[0055] プラズマ２１０は、より高い磁力を有する磁場２２０の一部から離れて流れるので、磁場は、ポンプ、すなわち、磁気ポンプであると見なされ得る（図７）。このことは以下のように作用する。プラズマがコレクタから離れて移動すると、真空がコレクタの後ろに残る。ガス供給部からのガスが移動してその真空を満たす。このように、ガス流が、コレクタから離れる方向に、磁場によって生成される。ガス内に捕捉されるデブリも、このガス流によって排出される。ガスは、中性粒子（例えば、スズ）も正電荷のイオン（スズイオンなど）も捕捉することができる。中性粒子は磁場の影響を受けず、一方で荷電粒子は磁場の影響を受け、コレクタの光軸に実質的に垂直な方向に磁束線または磁場線に沿って進むことになる。
[0056] スズが放射源での燃料として使用される場合、スズ（Ｓｎ）イオンはガス供給部によって供給されるガスと相互作用することがあり、ガスは排出されるスズ中性粒子および他の粒子と相互作用することがある。中性粒子は磁場と相互作用しないが、ガス供給部によって提供されるガスは、中性粒子と相互作用し中性粒子に質量を加え得るので、中性粒子さえも排出され得る。一実施形態において、スズ中性粒子はイオン化されて磁場の影響を受けることがある。磁場とともに水素などのガスを利用することによって、スズ中性物質でさえも磁気的に排出され得る。
[0057] 中性のスズ粒子が（あらゆる方向に）プラズマから離れて移動すると、粒子は水素原子と衝突する。水素原子はスズ粒子（原子）よりはるかに軽いので、スズ原子はそれらの進路から逸れない。しかし、スズ粒子からエネルギーが取り出されるので、スズ粒子は減速する。図８は、水素中を通過する際にイオンの経路がどのように逸れるかを示している。中性粒子についての結果は、同様であると思われる。従って、水素の存在は、中性粒子がプラズマから離れる軌道において減速することを意味する。中性粒子は、磁気ポンプが引き起こしたガス流の影響を受ける程度に十分に減速する。それによって、中性粒子は、プラズマの後ろで水素ガス内に排出される。
[0058] プラズマから逃れたイオンに関して、これらのイオンは、コレクタの光軸に実質的に垂直な方向に、磁場線の周囲を螺旋状に動く。しかし、これらのイオンも水素原子との衝突によって減速する。粒子は磁場線の周囲を螺旋状に動いているので、粒子が直線の軌道を有する場合よりも、プラズマからかなり短い距離内で減速する。それによって、イオンは減速し、そして中性粒子のように、磁気ポンプによって排出されるガスとともに運び去られることが可能である。本発明は、磁場の勾配におけるプラズマおよびデブリの処理について必要な方向のプラズマ加速に対してＥＵＶプラズマ（およびそのエネルギー）を使用すると解することができ、それがこの方向の周囲ガスの動きを引き起こし、それによってポンプ効果がもたらされ、かつＥＵＶ源領域からデブリが除去される。
[0059] 電子が存在してもよい。電子は、（正電荷を有する）プラズマに引き付けられ、それによって、磁場勾配に起因して移動しながらコレクタから離れるプラズマを電子が追う際に、光軸に実質的に平行な方向に、コレクタから離して除去される傾向がある。しかし、このことはさほど重要ではない。というのは、電子は一般に小さすぎるエネルギーを有するためコンポーネントに損傷を与えることはないからである。
[0060] 磁場によって発生する磁気圧は、Ｂ２／２μ０として計算され得る。ここでＢは磁場強度であり、μ０は相対的浸透率である。比較のために、約１Ｔの磁場は、プラズマに作用する約４バールの磁気圧を発生させ得る。この圧力は体積部に供給されるガスの圧力よりかなり高く、プラズマ制限の主な要因となり得る。
[0061] さらに、勾配磁場に起因して、磁場内で収縮されるプラズマを成す泡がより低い磁場方向に移動することがあり、それによって磁場の後ろに空間が残され、従ってシステムに供給されるガスが音速でこの空間に吸収され得る（すなわち、磁気ポンプ）。このことは、先行するショットからのスズの残り、およびガスまたは中性物質の再チャージに起因する、磁場の影響を受けない粒子を阻止するのに役立ち得る。磁場勾配内に広がり移動するプラズマ雲はＳｎおよびガス（例えば、Ｈ２またはＤ２またはＨｅ）イオンを含有し、プラズマ雲が通過する際に小滴の後ろで減圧ガスの領域を形成する場合があり、それによって、ほぼ音波程度の速度を有する領域内にガス流が形成される。渦状のガスが結果として起こり得る。
[0062] プラズマ領域の大きさは、以下のような式で表され得る。
Figure 0005669736
ここで、Ｐｍａｇｎｅｔｉｃは圧力、Ｖはガスの体積、γは断熱係数、そしてＥｐｕｌｓｅはパルスのエネルギーである。例えば、１Ｔおよび０．１Ｊパルスに対して、含まれる泡の大きさは約１．５ｍｍであろう。この大きさの１０倍大きい泡にも効力があり、これは、なお有用な磁場が３０分の１であってよい（そして必ずしも超伝導性磁石ではない）ことを意味する。
[0063] いったん多量のプラズマが排出されると、残存する特定量のイオンは、これ以上はプラズマを構成せず、従って単なるイオンとして見なすことができる。磁場内にガスが存在しないと、イオンは磁場内で旋回し、磁場線に沿って移動し得る。磁場線がコレクタの反射面から離れている場合、イオンの経路は反射面から逸れることがある。イオンが磁場線に沿って移動しながらガスが導入される場合、イオンは、上述の通り、ガスと相互作用し、減速し、排出され得る。
[0064] ガスがアルゴン（Ａｒ）などのいわゆる「重い」ガスである実施形態において、イオンは散乱することがあり、毎衝突後に、不規則な方向に、磁場線から離れ去ることがある。このことは、イオンがミラーに対する磁場に垂直に拡散し得ることを意味する。従って、磁場およびコレクタに供給されるガスの効果は倍増し得ず、実際には逆効果を招き得る。このことは、ガスとして水素または重水素が好まれる理由である。
[0065] ガスが水素（Ｈ２）、重水素（Ｄ２）、またはヘリウム（Ｈｅ）などのいわゆる「軽い」ガスである実施形態において、イオンはそれほど多く散乱し得ないが、減速し得る。イオンが緩慢になりガス流によって排出可能となるまで、イオンは磁場線に沿って移動し続け、磁場線に沿って減速し得る。磁場に沿った軌道は磁場無しの軌道より長いという事実に起因して（イオンは磁場線の周りを螺旋状に動いているので）、イオンを阻止する効率はより高くなり得る。
[0066] 図８は、５２ＰａでのＨ２内の３ｋＥＶのイオンに対する阻止長を示している。１００Ｐａでは、阻止長は５ｃｍ未満であると予想される。従って、（磁場線に沿ってイオンを螺旋状に動かすことによって）イオンの移動経路を延長することによって、イオン抑制の向上が証明され得る。全体として、予想されるプラズマの効果は１００００〜１０００００倍であり、イオンについてさらに１０倍である。より高い水素圧について、存在するイオンはあまり散乱せずに（増加した衝突に起因して）より低いエネルギーを有すると予想される。
[0067] 図９は、本発明の一実施形態に係る磁場ジェネレータ１００の一実施形態を示している。図示の通り、磁場ジェネレータは、複数のコイル１０２と、コイル間に位置する強磁性材料１０６とを含む。強磁性材料１０６は、磁場内に勾配を形成するように構成され得る。強磁性材料１０６はチューブ、例えばスチールコーンとすることができ、またはヨーク内の２片の金属とすることができる。図１０の線は、コイル１０２によって発生した磁場線を表している。断面図に２つのコイルしか示されていないが、追加のコイルを使用してよい。強磁性材料１０６の磁気性は加熱されると低下し得るので、冷却システム１０８を設けてよい。冷却システム１０８は、強磁性材料１０６を冷却して、放射にさらされても強磁性材料１０６の磁気性が実質的に変化しないように構成および配置され得る。
[0068] 明らかなように、図５〜図７に示す磁場以外の磁場を使用してプラズマ２１０をコレクタ７０から離して誘導してよい。プラズマとコレクタとの間の位置での方がプラズマの他の側でよりも磁場が強い場合、このことは同じ効果を有するであろう。例えば、そのような配置において、磁場はコレクタ７０で実際にそれほど強くない場合がある。一実施形態を図１０に示す。ここで、プラズマの磁場がより弱い側よりもプラズマのコレクタに近い側で強磁場が発生する。図１０の実施形態において、プラズマは再び、通常、放射コレクタの中心光軸に平行な方向に移動する。しかし、このことは必ずしも常に当てはまらない。
[0069] 図５〜図７の実施形態は、磁場線に対して垂直な磁場強度勾配を有している。しかし、磁場線に平行な方向に磁場強度を変化させることも可能である。プラズマは磁場線に沿って容易に移動するので、そのようなシステムはより実行しやすく、かつより効果的になり得る。他の場合において、プラズマが磁場線に垂直に移動する際に、プラズマにいくらかの不安定性が発生し得る。
[0070] 本発明の一実施形態において、放射ビームを生成するように構成された放射システムが提供される。放射システムは、放射およびデブリを放出するプラズマを生成するように構成された放射源と、放射源によって生成された放射を集光し、かつ集光された放射を放射ビーム放出開口に誘導するように構成された反射面を含む放射コレクタとを含む。ガス供給部が、プラズマを含む体積部にガスを供給するように構成され、磁場ジェネレータが、磁場を発生させてプラズマを放射コレクタの反射面から離して誘導するように構成される。
[0071] 本発明の一実施形態において、放射システム内のデブリを抑制する方法が提供される。放射システムは、放射源および放射コレクタを含む。この方法は、放射源によって生成された放射により発生したデブリ粒子と相互作用するガスを供給することと、放射システム内に磁場を発生させてデブリ粒子を放射コレクタの反射面から離して誘導することとを含む。
[0072] 本発明の一実施形態において、放射システムで放射を生成する方法が提供される。放射システムは、放射源およびコレクタを含む。この方法は、放射およびデブリ粒子を放出するプラズマを放射源で生成することと、コレクタで放射を集光し、かつ集光された放射を放射ビーム放出開口に誘導することとを含む。また、この方法は、デブリ粒子と相互作用するガスを供給することと、放射システム内に磁場を発生させてデブリ粒子をコレクタの反射面から離して誘導することとを含む。
[0073] 本発明の一実施形態において、放射ビームを生成するように構成された放射システムを含むリソグラフィ装置が提供される。放射システムは、放射およびデブリを放出するプラズマを生成するように構成された放射源と、放射源によって生成された放射を集光し、かつ集光された放射を放射ビーム放出開口に誘導するように構成された反射面を有する放射コレクタとを含む。ガス供給部が、プラズマを含む体積部にガスを供給するように構成され、磁場ジェネレータが、磁場を発生させてデブリを放射コレクタの反射面から離して誘導するように構成される。また、リソグラフィ装置は、放射ビーム放出開口から集光された放射を受け、かつ集光された放射を調整して放射ビームにするように構成および配置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および配置されたサポートとを含む。パターニングデバイスは、放射ビームの断面にパターンを与え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る。また、リソグラフィ装置は、パターン付けされた放射ビームを基板上に投影するように構成および配置された投影システムを含む。
[0074] 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。
[0075] 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。
[0076] 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。
[0077] 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。
[0078] 上記の説明は、制限ではなく例示を意図したものである。従って、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。
[0079] なお、当然ながら本出願において、「含む」という用語は、他のエレメントやステップを排除しない。また、「１つの（a）」と「１つの（an）」という用語の各々は、複数を排除しない。請求項中の参照符号は、請求の範囲を限定するものとして解釈されてはならない。

Claims (14)

  1. 放射ビームを生成する放射システムであって、
    放射およびデブリを放出するプラズマを生成する放射源と、
    集光された放射を放射ビーム放出開口に誘導する放射コレクタと、
    前記プラズマと前記コレクタとの間の位置での方が前記プラズマの他の側でよりも強い磁場勾配を生成して、前記プラズマの少なくとも一成分を前記放射コレクタから離して前記放射コレクタの中心光軸に平行な方向に誘導する磁場ジェネレータと、を含む、放射システム。
  2. 前記放射コレクタは、前記放射源によって生成された前記放射を集光する反射面を含み、
    前記磁場ジェネレータは、前記デブリを前記反射面から離して誘導するように構成される、請求項１に記載の放射システム。
  3. 前記プラズマを含む体積部にガスを供給するガス供給部をさらに含む、請求項１または２に記載の放射システム。
  4. 前記ガスは、水素および／または重水素および／またはヘリウムを含む、請求項３に記載の放射システム。
  5. 前記ガス供給部および磁場ジェネレータは、前記デブリの中性粒子を前記コレクタから離して誘導する磁気ポンプとして機能する、請求項３または４に記載の放射システム。
  6. 前記ガス供給部は、前記磁場内の荷電イオンの形態をとるデブリを減速させて前記デブリが前記磁気ポンプによって除去されるように構成される、請求項５に記載の放射システム。
  7. 前記放射源は、燃料の小滴に誘導されたレーザビームを提供するレーザ源を含む、請求項１〜６のいずれかに記載の放射システム。
  8. 前記磁場は、前記プラズマが前記放射コレクタのコンポーネントと接触するのを実質的に防止するように構成される、請求項１〜７のいずれかに記載の放射システム。
  9. 前記磁場ジェネレータは、前記磁場を発生させる複数のコイルを含む、請求項１〜８のいずれかに記載の放射システム。
  10. 前記磁場ジェネレータは、前記コイル間の強磁性材料をさらに含み、前記強磁性材料は、前記磁場内に勾配を生成するように構成および配置される、請求項９に記載の放射システム。
  11. 前記磁場ジェネレータは、前記プラズマと前記コレクタとの間での方が前記プラズマの他の側でよりも前記磁場が強くなるようにするための強磁性チューブを含む、請求項１〜１０のいずれかに記載の放射システム。
  12. 前記強磁性チューブを冷却する冷却システムをさらに含む、請求項１１に記載の放射システム。
  13. 放射源および放射コレクタを含む放射システム内のデブリを抑制する方法であって、
    放射およびデブリを放出するプラズマを生成することと、
    前記放射コレクタを使用して前記放射を集光することと、
    前記プラズマと前記コレクタとの間の位置での方が前記プラズマの他の側でよりも強い磁場勾配を前記放射システム内に生成して、前記プラズマの少なくとも一成分を前記放射コレクタから離して前記放射コレクタの中心光軸に平行な方向に誘導することと、を含む、方法。
  14. リソグラフィ装置であって、
    放射ビームを生成する放射システムであって、
    放射およびデブリを放出するプラズマを生成する放射源と、
    集光された放射を放射ビーム放出開口に誘導する放射コレクタと、
    前記プラズマと前記コレクタとの間の位置での方が前記プラズマの他の側でよりも強い磁場勾配を生成して、前記プラズマの少なくとも一成分を前記放射コレクタから離して前記放射コレクタの中心光軸に平行な方向に誘導するように構成された磁場ジェネレータと、を含む、放射システムと、
    前記放射ビーム放出開口から前記集光された放射を受け、かつ前記集光された放射を調整して放射ビームにする照明システムと、
    パターニングデバイスを支持するサポートであって、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与えてパターン付けされた放射ビームを形成するサポートと、
    前記パターン付けされた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。
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