JP6047573B2 - 放射源 - Google Patents
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Description
［関連出願の相互参照］
[0001] 本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる２０１１年９月２日に出願の米国特許仮出願第６１／５３０，７８２号の利益を主張する。
[0001] 本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる２０１１年９月２日に出願の米国特許仮出願第６１／５３０，７８２号の利益を主張する。
[0002] 本発明は、リソグラフィ装置と併用して使用するのに適した放射源、又は、リソグラフィ装置の一部を形成する放射源に関する。
[0003] 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べき回路パターンを生成するために、マスク又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、又は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。
[0004] リソグラフィは、ＩＣや他のデバイス及び／又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、小型のＩＣ又は他のデバイス及び／若しくは構造の製造を可能にするためのより重要な要因になりつつある。
[0005] パターン印刷の限界は、式（１）に示す解像度についてのレイリー基準によって、理論的に推測することができる。
[0006] 上の式で、λは、使用される放射の波長であり、ＮＡ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り、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（又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は、露光波長λを短くすること、開口数ＮＡを大きくすること、又は、ｋ１の値を小さくすること、の３つの方法によって縮小することができると言える。
[0007] 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するために、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放射は、５〜２０ｎｍの範囲内、例えば１３〜１４ｎｍの範囲内の波長を有する電磁放射である。さらには、１０ｎｍ未満の波長、例えば、６．７ｎｍ又は６．８ｎｍといった５〜１０ｎｍの範囲内の波長を有するＥＵＶ放射が使用され得ることも提案されている。そのような放射は、極端紫外線または軟ｘ線と呼ばれる。考えられる放射源としては、例えば、レーザ生成プラズマ源、放電プラズマ源、又は電子蓄積リングによって提供されるシンクロトロン放射に基づく放射源が含まれる。
[0008] ＥＵＶ放射は、プラズマを使用して生成することができる。ＥＵＶ放射を生成するための放射システムは、燃料を励起してプラズマを提供するレーザと、プラズマを収容するための放射源コレクタモジュールと、を備え得る。プラズマは、例えば、適切な燃料材料（例えば、現在最も信頼性の高い材料と考えられ、そのためＥＵＶ放射源用の燃料に選択されることが多いスズ）の粒子（つまり、小滴）、又は、Ｘｅガス又はＬｉ蒸気といった適切なガス又は蒸気の流れなどの燃料にレーザビームを誘導することにより作り出すことができる。結果として生じるプラズマは、例えばＥＵＶ放射などの出力放射を放出し、この出力放射は放射コレクタによって集光される。放射コレクタは、鏡面仕上げの法線入射放射コレクタであってよく、放射を受けてビームへと集束させる。放射源コレクタモジュールは、プラズマを支持するための真空環境を提供するように配置された閉鎖構造又はチャンバを備え得る。このような放射システムは、通常、レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）源と呼ばれる。同様にレーザの使用を採用し得る別のシステムでは、放射は、放電を使用して形成されたプラズマによって生成され得る、放電生成プラズマ（ＤＰＰ）源がある。
[0009] 提案されるＥＵＶ ＬＰＰ源は、シードレーザ（seed laser）を備える。シードレーザは、シードレーザビームを、１つ以上の光増幅器（例えば、高利得増幅器又は前置増幅器と、それに続く１つ以上の電力増幅器）内に向け、かつ、これらの光増幅器を通るように誘導する。増幅されたレーザ放射は、その後、燃料小滴に向けて誘導されて燃料小滴に入射する。増幅されたレーザ放射を使用して、例えば、燃料小滴を少なくとも部分的に蒸発させ、ＥＵＶ放射を生成する。しかし、増幅されたレーザ放射が燃料小滴に入射すると、増幅されたレーザ放射の一部分は、この燃料小滴で反射され、当初のビームパスを通ってシードレーザに向けて戻される。この戻りビームは、シードレーザへと戻る途中に光増幅器によって増幅され、増幅されたレーザビームがシードレーザ自体に入射し得る。これによって、シードレーザに損傷を与えるおそれがある。
[0010] 本明細書内又はそれ以外で特定される従来技術の少なくとも１つの問題を防止又は軽減すること、あるいは、既存の装置又は既存の方法の代替物を提供することが望ましい。
[0011] 本発明の第１の態様によると、燃料小滴の流れを軌道に沿ってプラズマ形成位置に向けて誘導するように構成されたノズルと、プラズマ形成位置にある燃料小滴にレーザ放射を誘導して、使用中、放射生成プラズマを生成するように構成されたレーザと、を備えた放射源であって、レーザは、シードレーザビームを提供するためのシードレーザと、シードレーザからシードレーザビームを受けるためのビームスプリッタと、ビームスプリッタからシードレーザビームを受けて光増幅を行うための光増幅器と、光増幅器の下流側に配置され、シードレーザビームを、光増幅器を通してビームスプリッタへと戻すべく誘導するように構成された第１リフレクタと、ビームスプリッタのさらに下流側に配置され、ビームスプリッタからシードレーザビームを受け、かつ、シードレーザビームの少なくとも一部分をビームスプリッタに向けて戻すべく誘導するように構成された第２リフレクタと、を備える、放射源が提供される。
[0012] ビームスプリッタは、偏光している又は偏光された（polarizing or polarized）ビームスプリッタであり得る。
[0013] ビームスプリッタと第１リフレクタとの間のビームパス内には波長板が位置付けられ得る。波長板は４分の１波長板であってよい。波長板は、この波長板を二度通過した後、放射の偏光状態が確実に９０°変更される（つまり、回転される）ように構成することができる。
[0014] ビームスプリッタは、シードレーザビームの一部分（例えば、１０％）のみを光増幅器へと誘導するように配置され得る。大部分（例えば、９０％）が、例えばビームダンプなどといった他の場所に誘導され得る。
[0015] 第２リフレクタは燃料小滴であり得る。
[0016] 光増幅器は、高利得増幅器又は前置増幅器（又は、増幅プロセスにおいて１つ以上の増幅器が使用される場合は、少なくとも最高利得を有する増幅器）であり得る。
[0017] ビームスプリッタと第２リフレクタとの間のビームパス内には、１つ以上の更なる（例えば、上述した光増幅器よりも低い利得を有する）光増幅器が配置されてもよい。
[0018] 本発明の第２の態様によると、シードレーザビームを提供するためのシードレーザと、シードレーザからシードレーザビームを受けるためのビームスプリッタと、ビームスプリッタからシードレーザビームを受け、かつ光増幅を行うための光増幅器と、光増幅器の下流側に配置され、シードレーザビームを、光増幅器を通してビームスプリッタへと戻すべく誘導するように構成された第１リフレクタと、ビームスプリッタのさらに下流側に配置され、ビームスプリッタからシードレーザビームを受け、かつ、シードレーザビームの少なくとも一部分をビームスプリッタに向けて戻すべく誘導するように構成された第２リフレクタと、を備えるレーザが提供される。
[0019] 本明細書に記載する１つ以上の任意の増幅器は、シードレーザによりポンピング又は作動することができる。その代わりに又はそれに加えて、１つ以上の増幅器が、例えば、電気入力などの使用といった１つ以上の他の方式によって、励起（又は増幅）状態にポンピングされてもよい。
[0020] 本発明の第３の態様によると、本発明の他の態様の放射源若しくはレーザを備える、又は当該放射源若しくはレーザに接続されている、又は当該放射源若しくはレーザに接続可能な、リソグラフィ装置が提供される。
[0021] リソグラフィ装置は、放射ビームを提供するための照明システムと、放射ビームの断面にパターンを付与するためのパターニングデバイスと、基板を保持するための基板ホルダと、パターン付き放射ビームを基板のターゲット部分上に投影するための投影システムと、をさらに備えてもよい。
[0022] 本発明の第４の態様によると、レーザ放射を生成する方法であって、シードレーザビームをビームスプリッタに向けて誘導することと、ビームスプリッタが、シードレーザビームを光増幅のために光増幅器へと誘導することと、シードレーザビームが光増幅器を通過した後、シードレーザビームを、光増幅のために光増幅器を通し、その後、ビームスプリッタへと戻すべく誘導することと、ビームスプリッタが、シードレーザビームを下流側へと誘導し、その後、シードレーザビームの少なくとも一部分がビームスプリッタに向けて戻るように誘導されることと、を含む、方法が提供される。
[0023] 増幅器はキャビティと呼ばれることもある。
[0024] 本発明の一態様に関連して説明される１つ以上の特徴は、適切な場合に、本発明の任意の他の態様にも適用可能であることを理解されたい。
[0025] 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。
[0032] 本発明の特徴及び利点は、これらの図面と併せて以下に記載される詳細な説明からより明らかになるであろう。図面において、同じ参照記号は、全体を通じて対応する要素を特定する。図面において、同じ参照番号は、基本的に、同一の、機能的に同様な、及び／又は、構造的に同様な要素を示す。ある要素が初めて登場する図面は、対応する参照番号における左端の数字によって示される。
[0034] 本明細書は、本発明の特徴を組み込んだ１つ以上の実施形態を開示する。開示される実施形態は本発明を例示するに過ぎない。本発明の範囲は、開示される実施形態に限定されない。
[0035] 説明される（１つ以上の）実施形態、及び明細書中の「一実施形態」、「ある実施形態」、「例示的な実施形態」等への言及は、説明される実施形態が特定の特徴、構造、又は特性を含み得ることを示すが、必ずしもすべての実施形態がその特定の特徴、構造、又は特性を含んでいなくてもよい。また、かかる表現は、必ずしも同じ実施形態を指すものではない。また、特定の特徴、構造、又は特性がある実施形態に関連して説明される場合、かかる特徴、構造、又は特性を他の実施形態との関連においてもたらすことは、それが明示的に説明されているか否かにかかわらず、当業者の知識内のことであると理解される。
[0036] 図１は、本発明のある実施形態に係る放射源コレクタモジュールＳＯを備えたリソグラフィ装置ＬＡＰ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、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、マスク又はレチクル）ＭＡを支持するように構築され、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築され、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、反射投影レンズシステム）ＰＳと、を備える。
[0037] 照明システムとしては、放射を誘導し、整形し、又は制御するために、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型、若しくはその他のタイプの光学コンポーネント、又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学コンポーネントを含むことができる。
[0038] 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、及び、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、静電式又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、必要に応じて固定式又は可動式にすることができるフレーム又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。
[0039] 「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の機能層に対応することになる。
[0040] 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、及びプログラマブル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、及びハーフトーン型（attenuated）位相シフトなどのマスク型、並びに、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。傾斜させられたミラーは、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。
[0041] 投影システムは、照明システムと同様に、使われている露光放射にとって、若しくは、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、磁気型、電磁型、静電型、又は他のタイプの光学コンポーネント、若しくは、それらのあらゆる組合せなどのさまざまなタイプの光学コンポーネントを含むことができる。ＥＵＶ放射では、ガスが放射の多くを吸収するおそれがあるため、真空を使用することが望ましいことがある。したがって、真空壁及び真空ポンプを使って、ビームパス全体に真空環境を提供してもよい。
[0042] 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。
[0043] 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（及び／又は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、又は予備工程を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。
[0044] 図１を参照すると、照明システムＩＬは、放射源コレクタモジュールＳＯから極端紫外線放射を受ける。ＥＵＶ光を生成する方法としては、例えば、キセノン、リチウム又はスズなどといった、ＥＵＶ範囲内の１つ以上の輝線を有する元素を少なくとも１つ有する材料を、プラズマ状態へと変換することが含まれるが、必ずしもこれに限定されない。そのような方法のうちの１つであり、しばしばレーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）と呼ばれる方法では、所望の輝線を放出する元素を有する材料の小滴、流れ又はクラスタなどの燃料をレーザビームで照射することにより所望のプラズマを生成することができる。放射源コレクタモジュールＳＯは、燃料を励起するレーザビームを提供するためのレーザ（図１中図示なし）を含むＥＵＶ放射システムの一部であってもよい。結果として得られるプラズマは、例えばＥＵＶ放射などの出力放射を放出し、この出力放射は放射源コレクタモジュール内に配置される放射コレクタを使って集光される。例えば、ＣＯ２レーザを使用して燃料励起のためのレーザビームを提供する場合、レーザ及び放射源コレクタモジュールは別個の構成要素とすることができる。
[0045] このような場合には、レーザは、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、放射ビームは、レーザから放射源コレクタモジュールへ、例えば、適切な誘導ミラー及び／又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、例えば、放射源がしばしばＤＰＰ源と呼ばれる放電生成プラズマＥＵＶジェネレータである場合においては、放射源は、放射源コレクタモジュールの一体部分とすることもできる。
[0046] 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及び／又は内側半径範囲（通常、それぞれσ-outer及び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、ファセットフィールド（facetted field）及び瞳ミラーデバイス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及び強度分布をもたせることができる。
[0047] 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及び位置センサＰＳ２（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、又は静電容量センサ）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の経路内に位置決めするように、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及び別の位置センサＰＳ１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決めすることもできる。パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡ及び基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１及びＭ２と、基板アライメントマークＰ１及びＰ２とを使って、位置合わせされてもよい。
[0048] 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。
[0049] 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及び基板テーブル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及び／又は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。
[0050] 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及び基板テーブル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の速度及び方向は、投影システムＰＳの（縮小）拡大率及び像反転特性によって決めることができる。
[0051] 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を移動させる又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、又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。
[0052] 上述の使用モードの組合せ及び／又はバリエーション、もしくは、完全に異なる使用モードもまた採用可能である。
[0053] 図２は、放射源コレクタモジュールＳＯ、照明システムＩＬ及び投影システムＰＳを含むリソグラフィ装置ＬＡＰをより詳細に示している。放射源コレクタモジュールＳＯは、放射源コレクタモジュールの閉鎖構造２内に真空環境を維持することができるように構築及び配置されている。
[0054] レーザ４は、レーザビーム６を介して、燃料源８から提供されるキセノン（Ｘｅ）、スズ（Ｓｎ）又はリチウム（Ｌｉ）などの燃料内にレーザエネルギを付与するように配置される。（小滴の形態である可能性が最も高い）スズは、現在のところ、最も信頼性が高いと考えられており、そのため、ＥＵＶ放射源用の燃料に選択されることが多い。燃料内にレーザエネルギを付与すると、プラズマ形成位置１２において、数十電子ボルト（ｅＶ）の電子温度を有する高度にイオン化されたプラズマ１０を作り出す。これらイオンの脱励起及び再結合中に生成されるエネルギ放射は、プラズマ１０から放出され、近法線入射放射コレクタ１４によって集光及び合焦される。レーザ４及び燃料源８（及び／又はコレクタ１４）は、合わせて、放射源、具体的にはＥＵＶ放射源を構成するとみなされ得る。ＥＵＶ放射源は、レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）放射源と呼ばれ得る。
[0055] 第２レーザ（図示なし）を設けてもよい。第２レーザは、レーザビーム６が燃料に入射する前にこの燃料を予熱するように構成される。このアプローチを使用するＬＰＰ源は、デュアルレーザパルス（ＤＬＰ）源と呼ばれ得る。
[0056] 図示はないが、燃料源は、軌道に沿ってプラズマ形成位置１２に向けて燃料小滴の流れを誘導するように構成されたノズルを備える、又は、このノズルに接続される。
[0057] 放射コレクタ１４によって反射された放射Ｂは仮想放射源点１６にて合焦される。仮想放射源点１６は、通常中間焦点と呼ばれ、放射源コレクタモジュールＳＯは、この中間焦点１６が閉鎖構造２内の開口部１８上又は開口部１８近傍に位置付けられるように配置される。仮想放射源点１６は放射放出プラズマ１０の像である。
[0058] 続いて、放射Ｂは、照明システムＩＬを横断する。照明システムＩＬは、パターニングデバイスＭＡにおいて放射ビームＢに所望の角度分布を与え、かつ、パターニングデバイスＭＡにおいて放射強度に所望の均一性を与えるように配置されたファセットフィールドミラーデバイス２０及びファセット瞳ミラーデバイス２２を備え得る。サポート構造ＭＴにより保持されたパターニングデバイスＭＡで放射ビームが反射されると、パターン付きビーム２４が形成され、このパターン付きビーム２４は、投影システムＰＳにより、反射要素２６、２８を介して、ウェーハステージ又は基板テーブルＷＴによって保持された基板Ｗ上に結像される。
[0059] 一般に、照明システムＩＬ及び投影システムＰＳ内には、図示されるよりも多い要素が存在し得る。さらに、図に示されるよりも多いミラーが存在してもよく、例えば、図２に示されるよりも１〜６個多い追加の反射要素が投影システムＰＳ内に存在してもよい。
[0060] 図３は、上述した放射源の一部として使用するのに適したレーザ（例えば、図２のレーザ４）を概略的に示す。図３に戻ると、レーザは、シードレーザビーム３２を提供するためのシードレーザ３０を備える。シードレーザビーム３２は、１つ以上の光増幅器３４、３６、３８（例えば、前置増幅器又は高利得増幅器３４及び１つ以上の電力増幅器３６、３８）に向け、かつ、これらを通過するように誘導される。光増幅器３４、３６、３８を通過した後、増幅されたシードレーザビーム３２は燃料小滴４０上に入射する。上述したように、ＥＵＶ放射を生成するために、燃料小滴４０の少なくとも部分的な蒸発が起こり得る。
[0061] 生成されたレーザ放射は、その全てが、燃料小滴４０の蒸発に使用されるとは限らない。代わりに、レーザ放射４２の一部分は、小滴４０から反射され、当初のレーザビームパスと実質的に同一のパスに沿って、光増幅器３４、３６、３８及びシードレーザ３０自体に戻り得る。このように誘導される場合、反射され、それにより戻って行くビームは、シードレーザ３０上に入射する前に再び増幅され得る。特に、高利得増幅器又は前置増幅器３４において、顕著な増幅が起こることがある。これは、シードレーザビーム４２が増幅器３４を最初に通過する時、アヴァランシェ効果により、増幅器３４の実質的に出口部分のみが励起（excited）状態又は上昇（elevated）状態にある電子が空（emptied）である（つまり、これらの電子のみが、より低い又は最も低いエネルギレベルに戻される）ためである。これにより、増幅器の他方の（すなわち入口）部分がそのような励起状態又は上昇状態の電子で満たされることになるため、シードレーザビームがこの増幅器を通って逆方向に戻る際、更なる増幅が起こり得る。シードレーザ３０に入射する増幅された（シード）レーザビームは、このシードレーザ３０に損傷を与え得る。シードレーザ上に入射するあらゆるレーザビームの増幅を最小限に抑え、レーザへの損傷を最小限に抑えるか、又は防止することが望ましい。
[0062] 上述した問題は、本発明により防止又は軽減することができる。本発明によれば、レーザが提供される。レーザは、シードレーザビームを提供するためのシードレーザを備える。本発明によると、シードレーザからシードレーザビームを受けるためにビームスプリッタが設けられる。ビームスプリッタは、（例えば、適宜、透過又は反射により）シードレーザビームを光増幅させるために、光増幅器（例えば、上述したような高利得増幅器又は前置増幅器）に向けて誘導する。光増幅器の下流側には、第１リフレクタ（例えば、ミラー又はプリズムなど）が配置される。シードレーザビームが増幅器を通過した後、リフレクタは、シードレーザビームを、光増幅器を通ってビームスプリッタへと戻すべく誘導するように構成されている。シードレーザビームを、確実に、逆の二方向から光増幅器を通過させることにより、光増幅器は、励起状態又は上昇状態の電子が実質的に「空」になるため、以降でより詳細に説明するように、戻りビームの更なる利得又は増幅をもたらさないようにすることができる。しかし、同時に、シードレーザビームは、この空の状態のために、従来技術よりも一層増幅されることになる。つまり、増幅器の両端部分が空になることにより、増幅はおよそ二倍になる。シードレーザビームは、その後、ビームスプリッタに向かってビームスプリッタを通り、さらに第２リフレクタ上に入射するように誘導される。第２リフレクタは、燃料小滴であってよく、この燃料小滴がプラズマ生成放射に変換され得る。第２リフレクタは、ビームスプリッタからシードレーザビームを受け、かつ、このシードレーザビーム（その一部分を含む）の少なくとも一部分をビームスプリッタに向けて戻すべく誘導するように構成される。この戻りビームがビームスプリッタを通過したとしても、上述したように増幅器は励起電子が空の状態であり、更なる増幅をもたらすことができないため、光増幅器による戻りビームの増幅は起こり得ない。このような構成でなければ、この増幅が、ビームがシードレーザ自体に戻るように誘導された場合に、シードレーザに損傷を与えるおそれがある。
[0063] 本発明のある実施形態を、例示のみを目的として、図４〜図６を参照して以下に説明する。これらの図において、一貫性及び明確性のために、同じ特徴には、同じ参照番号が付与されている。これらの図面は、特定の縮尺に合わせて描かれたものではない。
[0064] 図４は、上述した放射源の一部として使用するのに適したレーザ（例えば図２のレーザ４）を概略的に示している。図４に戻ると、レーザは、シードレーザビーム５２を提供するためのシードレーザ５０を備える。ビームスプリッタ５４は、シードレーザビーム５２を受け、かつ、このシードレーザビームの少なくとも一部分５６を主要な光増幅器５８（例えば、上述したような高利得増幅器もしくは前置増幅器、又は、少なくともレーザ内で最高利得を有する増幅器）に向けて誘導するために設けられている。光増幅は光増幅器５８内で起こる。光増幅器５８の下流側には、第１リフレクタ６０（例えば、ミラーまたはプリズムなど）が配置されている。第１リフレクタ６０は、シードレーザビームの一部分を、当初の誘導方向とは実質的に逆方向から光増幅器５８を通して戻すべく誘導するように構成されている。シードレーザビームを、これら実質的に逆の二方向から光増幅器５８を通過させることにより、光増幅器は、励起状態の電子を実質的に「空」にすることができる。これは、例えば戻りビームの更なる利得または増幅が光増幅器５８内で起こり得ないことを意味する（以下、より詳細に説明する）。
[0065] 光増幅器５８を通過した後、シードレーザビーム６２はビームスプリッタ５４に向かって進み続ける。以下でより詳細に説明するように、ビームスプリッタ（１つ以上の追加の構成要素と組み合わされている可能性もある）は、増幅された放射のほとんど又は全てがシードレーザ５０に戻らずに、別の下流方向へと通過するべく誘導するように構成されている。この方向は、例えば、更なる光増幅器６４、６６（例えば、より低利得の電力増幅器）に通じており、この更なる増幅器において更なる増幅が起こり、その後、増幅されたレーザビーム６８がターゲットの燃料小滴７０上に入射する。ここで、燃料小滴７０の少なくとも部分的な蒸発が起こり、ＥＵＶ放射が生成され、かつ、例えば上述したようなリソグラフィ装置内で放射ビームとして使用するために集光することが可能となり得る。しかし、燃料小滴７０を少なくとも部分的に蒸発させるために、レーザビーム放射６８の全てが使用されるわけではない。代わりに、レーザビーム放射の一部分７２が反射などによって、当初のビームパスと実質的に同一のパスに沿って、増幅器６４、６６を通って、ビームスプリッタ５４に向けて戻るように誘導される場合がある。ビームスプリッタ５４の構成に応じて、この戻りビームは、ビームスプリッタ５４を通過するのを防止される場合もあれば、戻りビーム７２の一部分のみがビームスプリッタ５４を通過し得るように構成される場合もある。一部分がビームスプリッタ５４を通過して高利得増幅器５８に入射て高利得増幅器５８を通り、結果として及び／又は場合によって、シードレーザ５０自体に入射したとしても、光増幅器５８は、前述のシードビーム５６が増幅器５８を「二重通過」することで励起電子が「空」であるため、光増幅器５８内で更なる増幅は起こり得ない。したがって、シードレーザへの損傷は防止又は軽減される。
[0066] 簡単に上述したように、ビームスプリッタ（及び、場合によっては他の構成要素）は、戻り放射（つまり、小滴、又は、一般に第２リフレクタから反射された放射）のほとんど又は全てを通過させず、シードレーザ５０へと戻さないことを確実にするべく、適切に構成又は設けられ得る。本発明のいくつかの実施形態によれば、これは、図５及び図６においてそれぞれ別々に記載される２つの方法のうちの１つによって実現することができる。
[0067] 図５を参照すると、ビームスプリッタは、具体的には偏光している又は偏光されたビームスプリッタ８０であり、この偏光ビームスプリッタ８０は、シードレーザビーム５２を偏光することが可能であるか、又は、第１偏光を有する放射を反射し、かつ、第２偏光方向を有する放射を実質的に透過することが少なくとも可能である。ビームスプリッタ８０の下流側には、ビームスプリッタ８０と第１リフレクタ６０との間のビームパス内に位置付けられる波長板８２が設けられる。例えば、波長板８２は４分の１波長板であってよい。
[0068] 使用中、シードレーザビーム５２は、やはり、ビームスプリッタ８０に向け、さらに、（増幅のために）増幅器５８および第１リフレクタ６０に向けて誘導される。しかしながら、本実施形態では、シードレーザビーム５２（あるいは、少なくともその一部分５６）は、波長板８２を通過し、この波長板８２で偏光状態が（例えば、直線偏光から円偏光へと）変更される。第１リフレクタ６０により反射され、増幅器５８を通過した後、シードレーザビームの一部分は、再び、偏光状態が（例えば、円偏光から直線偏光へと）変更されるが、ここでは、直線偏光は、ビームスプリッタ８０がシードレーザ５０から受けた放射に最初に与えた向きとは（例えば、９０°）異なる向きを有する。この新規の、異なる向きを有することで、シードレーザビームがビームスプリッタ８０を実質的にまっすぐ通過し、例えば、更なる（例えば、より低利得の）光増幅器６４、６６上に入射し、その後、上述したようにＥＵＶ放射を生成するために燃料小滴７０上に入射するよう、偏光が生じる。
[0069] 反射により戻される放射６８はいずれも、小滴７０に入射する放射と同一の偏光状態を有するべきである。これは、戻り放射６８が、増幅器６４、６６に向かい、かつこれらを通過し、さらにビームスプリッタ８０をまっすぐ通過するように誘導され得ることを意味する。その後、第１リフレクタ６０による反射後でビームスプリッタ８０への入射前に波長板８２を二度通過した後、再び偏光方向が（例えば、９０°）変更されることになる。偏光状態が（例えば、９０°）変更されているため、放射ビームは、ビームスプリッタ８０を通過することができず、代わりに、ビームスプリッタ８０によりシードレーザ５０に向けて反射される。この時、シードレーザ５０に戻るように誘導されるシードレーザビームの部分は、小滴７０により反射される量が小さいため、小さくなる。さらに、上述したように、主要な増幅器５８は、励起電子が既に「空」であるために増幅が防止されることから、この増幅器５８内ではシードレーザビームの増幅は起こらない。したがって、シードレーザ５０への損傷は防止又は軽減される。
[0070] 当然のことながら、戻りビーム部分が更なる増幅器６４、６６を通過する際に、最小限の増幅は起こり得る。しかし、そのような増幅は、（一般的に）より低い利得を有するため、増幅に最小限の影響しか及ぼさない。また、そのような増幅器は、より低い利得を有することから、シードレーザビームの一度の通過で空になる可能性が高く、戻りビームのあらゆる増幅は最小限に抑えられる。
[0071] 図６は、偏光ビームスプリッタを使用する必要のない別の実施形態を概略的に示している。本実施形態では、一般的なビームスプリッタ、具体的には、シードレーザビーム５２の小さい部分５６のみを光増幅器５８へと誘導し、かつ、例えば、シードレーザビームの大半部分９２がビームスプリッタを通過可能とする（および、例えば、ビームダンプなどに入射可能とする）ことができるビームスプリッタ９０が使用される。本実施形態では、上述したような態様により、増幅器５８は励起電子があらかじめ「空」であるため、この増幅器５８内では戻りビーム６８の増幅が起こり得ないという１つの利点がある。別の利点としては、シードレーザビームの小さい部分５６のみがビームスプリッタ９０に戻され、かつ、ビームスプリッタ９０の透過特性により、この小さい部分のうちさらに小さい部分しかシードレーザ５０に向けて戻るべく誘導され得ない。例えば、ビームスプリッタが当初のシードレーザビームの９０％を透過し、１０％のみを増幅に向けて反射する場合、（増幅あるいはそれ以外の状態の）戻りビームのうち１０％しかシードレーザ５０には戻り得ないため、シードレーザ５０に与えられ得るあらゆる損傷を最小限に抑えることができる。
[0072] ここでもやはり、当然のことながら、戻りビーム部分が更なる増幅器６４、６６を通過する際に最小限の増幅は起こり得る。しかしながら、そのような増幅は、（一般的に）より低い利得を有するため、増幅に最小限の影響しか及ぼさない。また、そのような増幅器は、より低い利得を有することから、シードレーザビームの一度の通過で空になる可能性が高く、戻りビームのあらゆる増幅は最小限に抑えられる。
[0073] 上述した実施形態では、レーザは燃料小滴などの蒸発に関連し、この燃料小滴がレーザの第２リフレクタを形成するものとして説明した。他の実施形態では、燃料小滴は第２リフレクタとして使用する必要はなく、ミラー又はプリズムなどが第２リフレクタであってもよい。
[0074] 上述した実施形態において、異なる方向に進むビームは、互いから分離した状態又は互いからオフセットした状態で図示されているが、これは、単に明確さを目的としたものである。実際は、これらのビームは、同一のビームパス又は実質的に同一のビームパスを共有することになる。
[0075] 本明細書に記載するレーザは、主要な増幅レーザビームを生成するためにシードレーザを使用していることから、主発振器電力増幅器（ＭＯＰＡ）レーザとして説明され得る。
[0076] 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。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」又は「ダイ」という用語はすべて、それぞれより一般的な「基板」又は「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／又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。
[0077] 「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、および静電型光学コンポーネントを含む様々な種類の光学コンポーネントのいずれか１つ又はこれらの組合せを指すことができる。
[0078] 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。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 (9)
- 放射源であって、
燃料小滴の流れを軌道に沿ってプラズマ形成位置に向けて誘導するノズルと、
前記プラズマ形成位置にある燃料小滴にレーザ放射を誘導して、使用中、放射生成プラズマを生成するレーザと、を備え、
前記レーザは、
シードレーザビームを提供するシードレーザと、
前記シードレーザから前記シードレーザビームを受けるビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタから前記シードレーザビームを受けて、増幅されたシードレーザビームを提供する光前置増幅器と、
増幅された前記シードレーザビームを受け、増幅された前記シードレーザビームを前記光前置増幅器を介して前記ビームスプリッタに向けて誘導し、二度増幅されたシードレーザビームを提供する第１リフレクタと、
前記ビームスプリッタを介して二度増幅された前記シードレーザビームを受け、さらなる光増幅器の一度の通過で二度増幅された前記シードレーザビームをさらに増幅し、前記レーザビームを生成するさらなる光増幅器と、
第２リフレクタであって、プラズマ内に燃料小滴を向けるための前記放射源の動作使用時に前記燃料小滴は前記第２リフレクタとして機能し、前記さらなる光増幅器から前記レーザビームを受け、前記レーザビームの少なくとも一部分を前記さらなる光増幅器に向けて戻すように誘導する第２リフレクタと、を備える、放射源。 - 前記ビームスプリッタは、偏光する又は偏光されたビームスプリッタである、請求項１に記載の放射源。
- 前記ビームスプリッタと前記第１リフレクタとの間のビームパス内には波長板が配置される、請求項１又は２に記載の放射源。
- 前記波長板は４分の１波長板である、請求項３に記載の放射源。
- 前記ビームスプリッタは、前記シードレーザビームの一部分のみを前記光前置増幅器へと誘導する、請求項１に記載の放射源。
- シードレーザビームを提供するシードレーザと、
前記シードレーザから前記シードレーザビームを受けるビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタから前記シードレーザビームを受けて、増幅されたシードレーザビームを提供する光前置増幅器と、
増幅された前記シードレーザビームを受け、増幅された前記シードレーザビームを前記光前置増幅器を介して前記ビームスプリッタに向けて誘導し、二度増幅されたシードレーザビームを提供する第１リフレクタと、
前記ビームスプリッタを介して二度増幅された前記シードレーザビームを受け、さらなる光増幅器の一度の通過で二度増幅された前記シードレーザビームをさらに増幅し、前記レーザビームを生成するさらなる光増幅器と、
第２リフレクタであって、プラズマ内に燃料小滴を向けるための前記放射源の動作使用時に前記燃料小滴は前記第２リフレクタとして機能し、前記さらなる光増幅器から前記レーザビームを受け、前記レーザビームの少なくとも一部分を前記さらなる光増幅器に向けて戻すように誘導する第２リフレクタと、を備える、レーザ。 - 請求項１〜６のいずれかに記載の放射源若しくはレーザを備える、又は、前記放射源若しくはレーザに接続されている、又は、前記放射源若しくはレーザに接続可能な、リソグラフィ装置。
- 放射ビームを提供する照明システムと、前記放射ビームの断面にパターンを付与するパターニングデバイスと、基板を保持する基板ホルダと、前記パターン付き放射ビームを前記基板のターゲット部分上に投影する投影システムと、をさらに備える、請求項７に記載のリソグラフィ装置。
- レーザ放射を生成する方法であって、
シードレーザビームをビームスプリッタに向けて誘導することと、
前記ビームスプリッタを用いて前記シードレーザビームを光前置増幅器へと誘導し、増幅されたシードレーザビームを提供することと、
前記シードレーザビームが前記光前置増幅器を通過した後、増幅された前記シードレーザビームを第１リフレクタから反射させて誘導し、前記光前置増幅器を介して再び前記ビームスプリッタに誘導し、二度増幅されたシードレーザビームを提供することと、
二度増幅された前記シードレーザビームをさらなる光増幅器に一度通過させてさらに増幅し、前記レーザビームを生成することと、
第２リフレクタとして機能する燃料小滴から反射された前記レーザビームの少なくとも一部分をさらなる光増幅器で受けることと、を含む、方法。
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