JP6784737B2 - レーザ生成プラズマeuv光源におけるソース材料送出の装置及び方法 - Google Patents

レーザ生成プラズマeuv光源におけるソース材料送出の装置及び方法 Download PDF

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Description

[0001] 本開示は、プラズマから極端紫外線(「EUV」)光を供給するEUV光源に関する。このEUV光は、ターゲット材料から生成され、集光されて、例えばリソグラフィスキャナ/ステッパによってEUV光源チャンバの外側で利用するために中間領域に送出される。
[0002] 例えば約50nm以下の波長を有する電磁放射であり(軟x線と称されることもある)、波長が約13.5nmの光を含む極端紫外線(「EUV」)光は、フォトリソグラフィプロセスで用いられ、シリコンウェーハ等の基板に極めて小さいフィーチャを生成することができる。ここでも他でも、「光」という言葉は、スペクトルの可視部分内にあるか否かにかかわらず電磁放射を包含するために用いられることは理解されよう。
[0003] EUV光を発生させるための方法は、ソース材料を液体状態からプラズマ状態に変換することを含む。ソース材料は好ましくは、例えばキセノン、リチウム、又はスズ等、スペクトルのEUV部分に1つ以上の輝線を有する少なくとも1つの元素を含む。レーザ生成プラズマ(「LPP」)と呼ばれることが多いそのような方法の1つでは、レーザビームを用いて必要な輝線放出元素を有するソース材料を照射することによって、必要なプラズマを生成することができる。
[0004] 1つのLPP技法は、ソース材料小滴ストリームを発生させ、この小滴の少なくとも一部にレーザ光を照射することを伴う。もっと理論的に言えば、LPP光源は、キセノン(Xe)、スズ(Sn)、又はリチウム(Li)等の少なくとも1つのEUV放出元素を有するソース材料にレーザエネルギを堆積し、数十eVの電子温度を有する高度に電離したプラズマを生成することによって、EUV放射を発生させる。
[0005] これらのイオンの下方遷移及び再結合の間に発生した高エネルギ放射が、プラズマから全方向に放出される。1つの一般的な構成では、近垂直入射ミラー(コレクタ又はコレクタミラーと称されるEUV光学部品の一例)が、この光を集めて中間位置へと送り出す(いくつかの構成では更に集束させる)ように位置決めされている。集められた光を次いで中間位置からスキャナ光学部品セットに中継し、最終的にはウェーハに送ることができる。
[0006] いくつかのLPPシステムでは、各小滴は多数の光パルスによって順次照明される。場合によっては、各小滴をいわゆる「プレパルス」に露光し、次いでいわゆる「メインパルス」に露光することができる。しかしながら、プレパルスの使用は任意選択的なものであること、2つ以上のプレパルスを使用可能であること、2つ以上のメインパルスを使用可能であること、及びプレパルスとメインパルスの機能はある程度重複し得ることは認められよう。
[0007] 数量的には、中間位置で約100Wを生成することを目標として現在開発が進んでいる1つの構成において、小滴発生器と同期させて10〜12kWパルス集束CO駆動レーザを使用し、毎秒約10,000〜200,000のスズ小滴を順次照射することが考えられている。この目的のため、比較的高い繰り返し率(例えば10〜200kHz以上)で安定した小滴ストリームを生成し、これらの小滴を比較的長時間にわたってタイミング及び位置について高い精度と良好な反復性で照射部位へと送出することが必要とされている。
[0008] LPP光源では、イオン阻止、デブリ軽減、光学部品の洗浄、及び/又は熱的な制御のために、チャンバ内で1つ以上のガスを用いることが望ましいことがある。場合によっては、これらのガスを流動性として、例えば蒸気及び/又は微粒子等のプラズマにより生成したデブリを所望の方向に移動させること、熱をチャンバの出口へ移動させること等を可能とする。場合によっては、これらの流動はLPPプラズマ生成中に発生し得る。例えば2010年3月2日に発行された米国特許第7,671,349号を参照のこと。この全体的な内容は引用により本願にも含まれるものとする。他のセットアップでは、非流動性すなわち静的又はほぼ静的なガスの使用を必要とする場合がある。静的なものであろうと流動性のものであろうとこれらのガスの存在、及び/又はLPPプラズマの生成/存在は、各小滴が照射領域へ移動する際にこれに変化/影響を与え、小滴の位置的安定性に悪影響を及ぼす可能性がある。これは線量性能を低下させ、従って出力パワーを低減させる恐れがある。
[0009] 2011年1月18日に発行された米国特許第7,872,245号(その全体的な内容は引用により本願にも含まれるものとする)では、小滴が小滴解放点から照射領域まで移動する小滴経路の一部を、チューブを用いて包囲することが記載されている。記載されたように、例えば小滴発生器の起動又はシャットダウン中に、小滴解放点と照射領域との間の所望の経路から外れた小滴/ターゲット材料からEUV光学部品を遮蔽し保護するため、チューブを設けている。
[0010] 2012年9月11日に発行された米国特許第8,263,953号(その全体的な内容は引用により本願にも含まれるものとする)が開示する構成では、ガスが小滴ストリームへ向かう方向に流れ、この小滴ストリームの一部に沿ってシュラウドが位置付けられている。このシュラウドは、ガスの流れから小滴を遮蔽する第1のシュラウド部分を有する。
[0011] 上記のことに留意した上で、出願人らは、レーザ生成プラズマEUV光源におけるターゲット材料送出保護のためのシステム及び方法、並びに対応した使用方法を開示する。
[0012] 以下に、1つ以上の実施形態の基本的な理解を得るため、これらの実施形態の簡略化した概要を提示する。この概要は考えられる全ての実施形態の全体像ではなく、全ての実施形態の重要な又は不可欠な要素を識別することも、いずれか又は全ての実施形態の範囲を記述することも意図していない。その唯一の目的は、1つ以上の実施形態のいくつかの概念を、後に提示するもっと詳細な説明の前置きとして簡略化形態で提示することである。
[0013] 1つの態様によれば、ソース材料流に対して平行にガスを流してガスシュラウドを形成するデバイス及び方法が提供される。ガスシュラウドは、ソース材料流が交差ガス流によって乱れることから守ることができる。また、ガスシュラウドは、ソース材料の照射中に形成されるプラズマバブルを変形させてプラズマバブルが物理シュラウドに近付き過ぎないようにすることで、ソース材料が通過する物理シュラウドの加熱を抑制すると共に、物理シュラウド上のソース材料の蓄積を抑制することができる。更に、追加の横断ガス流を確立することで、ソース材料照射中に発生する光を集めるために用いる光学部品のソース材料による汚染をガスシュラウドが引き起こさないようにするデバイス及び方法も開示する。
[0014] 別の態様においては、チャンバと、ソース材料解放点を有し、ソース材料解放点とチャンバ内の照射領域との間の経路に沿ってソース材料のストリームを照射領域に送出するように適合されたソース材料送出システムと、チャンバ内で経路の少なくとも一部に沿ってガスを流すように適合された第1のガス送出システムと、を含むデバイスが提供される。ソース材料送出システムは、ソース材料解放点から経路に対して平行に固体シュラウド端部まで延出してストリームの少なくとも一部を保護する固体シュラウドを含むことができ、第1のガス送出システムは、固体シュラウド端部と照射領域との間の経路の少なくとも一部に沿ってガスを流すように適合することができる。第1のガス送出システムがチャンバ内で経路の少なくとも一部に沿ってガスを流す流量は、ストリーム内のソース材料が照射された場合に照射領域の周囲に形成されるプラズマバブルを固体シュラウド端部から離れる方向に押しやるのに充分な大きさとすることができる。第1のガス送出システムは、チャンバ内で経路の少なくとも一部に沿って、固体シュラウドの内部で及び固体シュラウド端部から出て照射領域の方へガスを流すように適合することができる。固体シュラウドは経路に平行な長さを有することができ、第1のガス送出システムはチャンバ内で固体シュラウドの外側へ、固体シュラウドの長さに平行に、照射領域の方へガスを流すように適合することができる。
[0015] このデバイスは、コレクタ等のEUV光学部品と、EUV光学部品の方向からストリームの方へガスを流すように適合された第2のガス送出システムと、を含むことができる。第1のガス送出システムがチャンバ内で経路の少なくとも一部に沿ってガスを流す流量は、第2のガス送出システムからのガス流がストリームの照射領域の通過を妨げないのに充分な大きさとすることができる。ガス送出システムは、EUV光学部品の中央アパーチャを通してガスを流すように適合することができる。
[0016] このデバイスは、照射領域に面したEUV光学部品の実質的に半径方向に対称的な表面に隣接して配置されると共にEUV光学部品の中央アパーチャとEUV光学部品の外縁との間の距離の少なくとも一部で実質的に半径方向に延出するガス送出ラインを含む第2のガス送出システムを含むことができる。第2のガス送出システムは、照射領域に面したEUV光学部品の実質的に半径方向に対称的な表面に隣接して配置されると共に、半径方向ラインにおいてEUV光学部品表面から離れる方向に沿ってガスを追い出すため経路に実質的に平行な方向にEUV光学部品の中央アパーチャとEUV光学部品の外縁との間の距離の少なくとも一部で実質的に半径方向に延出する第1のガス送出ラインを含むことができる。第2のガス送出システムは、照射領域に面したEUV光学部品の実質的に半径方向に対称的な表面に隣接して配置されると共に、経路に実質的に平行であり中央アパーチャからの第1のガス送出ラインの方向に対して半径方向に逆の方向でEUV光学部品の中央アパーチャとEUV光学部品の外縁との間の距離の少なくとも一部で実質的に半径方向に延出する第2のガス送出ラインを含むことができる。
[0017] 別の態様によれば、内部に照射領域を有するチャンバと、中央アパーチャを有するEUV光学部品と、チャンバの内部と流体連通し、中央アパーチャを通してストリームの方へガスを流すように適合された第1のガス送出システムと、チャンバ内にソース材料解放点を有し、ソース材料解放点と照射領域との間の経路に沿ってソース材料のストリームを照射領域に送出するように適合されたソース材料送出システムであって、ソース材料解放点から経路に対して平行に固体シュラウド端部まで延出してストリームの少なくとも一部を保護する固体シュラウドを含む、ソース材料送出システムと、チャンバの内部と流体連通し、チャンバ内で経路の少なくとも一部に沿ってガスを流すように適合された第2のガス送出システムと、を含むデバイスが提供される。このデバイスは、照射領域に面したEUV光学部品の実質的に半径方向に対称的な表面に隣接して配置されると共に、半径方向ラインにおいてEUV光学部品表面から離れる方向に沿ってガスを追い出すため経路に実質的に平行な方向にEUV光学部品の中央アパーチャとEUV光学部品の外縁との間の距離の少なくとも一部で実質的に半径方向に延出する第1のガス送出ラインを更に含むことができる。
[0018] 更に別の態様によれば、チャンバ内のソース材料解放点とチャンバ内の照射領域との間の経路に沿ってソース材料のストリームを送出するステップと、チャンバ内で経路に少なくとも一部に沿ってガスをストリーム化するステップと、を含む方法が提供される。ソース材料送出システムは、ソース材料解放点から経路に対して平行に固体シュラウド端部まで延出してストリームの少なくとも一部を保護する固体シュラウドを含むことができ、ストリーム化するステップは、固体シュラウド端部と照射領域との間の経路の少なくとも一部に沿ってガスをストリーム化することを含むことができる。この方法は、ソース材料を照射してプラズマバブルを形成させるステップを更に含むことができ、ストリーム化するステップは、プラズマバブルを固体シュラウド端部から離れる方向に押しやるのに充分な大きさの流量でガスを流すことを含むことができる。
[0019] ストリーム化するステップは、チャンバ内で経路の少なくとも一部に沿って、固体シュラウドの内部で及び固体シュラウド端部から出て照射領域の方へガスを流すことを含むことができる。固体シュラウドは経路に平行な長さを有することができ、ストリーム化するステップは、チャンバ内で固体シュラウドの外側へ、固体シュラウドの長さに平行に、照射領域の方へガスを流すことを含むことができる。
[0020] この方法は、ストリーム化するステップと同時に、EUV光学部品の方向から経路の方へガスを流すステップを更に含むことができる。ストリーム化するステップは、EUV光学部品の方向から経路へ向かうガス流がソース材料の照射領域の通過を妨げないのに充分な大きさの流量でガスをストリーム化することを含むことができる。また、この方法は、照射領域に面したEUV光学部品の実質的に半径方向に対称的な表面に隣接して配置されると共にEUV光学部品の中央アパーチャとEUV光学部品の外縁との間の距離の少なくとも一部で実質的に半径方向に延出するガス送出ラインを通してチャンバ内にガスを流すことも含むことができる。
[0021] レーザ生成プラズマEUV光源の一実施形態の、一定の縮尺通りでない概略図を示す。 [0022] ソース材料ディスペンサの簡略化した概略図を示す。 [0023] 小滴ストリームの一部に沿って位置付けられたシュラウドを示す簡略化した図を示し、このシュラウドは小滴ストリーム経路方向に垂直な面内でストリームを部分的に取り囲んで小滴の位置的安定性を向上させる。 [0024] ターゲット材料を送出するシステム上に搭載され、そこから照射領域の方へ延出するように位置付けられたシュラウドの斜視図を示す。 [0025] 図4の線5−5に沿って見た、湾曲領域と平坦な延長部とを有する部分的なリングの形状のシュラウドの一実施形態の断面図を示す。 [0026] ガスソースからチャンバ内へのガス流に対するシュラウドの適切な向きを示す。 [0027] レーザ生成プラズマEUV光源において、EUV光学部品の方向からのガス流がどのように小滴ストリームを乱す可能性があるかを示す図である。 [0028] レーザ生成プラズマEUV光源において、プラズマバブルがEUV光学部品の方向からのガス流による小滴ストリームの乱れを軽減することを示す図である。 [0029] レーザ生成プラズマEUV光源において、ガスシュラウドがEUV光学部品の方向からのガス流による小滴ストリームの乱れを軽減することを示す図である。 [0030] レーザ生成プラズマEUV光源において、ガスシュラウドが物理シュラウドの加熱及び物理シュラウド上のソース材料の蓄積を軽減することを示す図である。 [0031] レーザ生成プラズマEUV光源において、ガス流を物理シュラウド内に送出してガスシュラウドを形成するための可能なノズル構成の断面図である。 [0032] レーザ生成プラズマEUV光源において、ガス流を物理シュラウドの外側に送出してガスシュラウドを形成するための別の可能なノズル構成の断面図である。 [0033] レーザ生成プラズマEUV光源において、別の可能な物理シュラウドの図である。 [0034] レーザ生成プラズマEUV光源において、別の可能な物理シュラウドである。 [0035] レーザ生成プラズマEUV光源において、ガスシュラウドを用いる場合にガス流を送出してEUV光学部品のデブリ汚染を軽減するための可能な構成の垂直面図である。 [0036] 図15の構成の平面図である。
[0037] これより図面を参照して様々な実施形態について説明する。図面全体を通して、同様の参照番号を用いて同様の要素を示す。以下の記載では、説明の目的で、1つ以上の実施形態の完全な理解を促進するために多数の具体的な詳細事項を述べる。しかしながら、いくつかの又は全ての場合において、以下に記載する実施形態のいずれも、以下に記載するそのような具体的な設計上の詳細事項を採用することなく実施可能であることは明らかであろう。他の場合、1つ以上の実施形態の説明を容易にするため、周知の構造及びデバイスをブロック図形態で示す。
[0038] まず図1を参照すると、例えばレーザ生成プラズマEUV光源20のようなEUV光源の一実施形態の概略図が示されている。図1に示すように、また以下で更に詳しく記載するように、LPP光源20は、光パルス列を発生してこの光パルスをチャンバ26内へと送出するためのシステム22を含むことができる。以下で詳述するように、各光パルスはシステム22からチャンバ26内へビーム経路に沿って移動し、照射領域28において各ターゲット小滴を照明することができる。本明細書で用いる場合、照射領域とはソース材料の照射が発生する領域であり、実際に照射が発生していない時でも照射領域であることに留意すべきである。
[0039] 図1に示すシステム22で用いるのに適したレーザはパルスレーザデバイスを含むことができ、例えばDC又はRF励起によって、例えば9.3μm又は10.6μmの放射を生成するパルスガス放電COレーザデバイスであり、例えば10kW以上の比較的高いパワーと、例えば50kHz以上の高いパルス繰り返し率で動作する。1つの特定の実施において、レーザは、多段増幅を備えた発振器−増幅器構成(例えば主発振器/電力増幅器(MOPA)又は電力発振器/電力増幅器(POPA))を有すると共に、例えば100kHzの動作が可能である比較的低いエネルギ及び高い繰り返し率のQスイッチ発振器により開始されるシードパルスを有する軸流RF励起COレーザとすればよい。発振器からのレーザパルスは、次いで増幅、整形、及び/又は集束された後、照射領域28に到達することができる。連続的に励起されるCO増幅器をシステム22のために使用可能である。例えば、1つの発振器と3つの増幅器を有する(O−PA1−PA2−PA3構成)適切なCOレーザデバイスが、2008年10月21日に発行された米国特許第7,439,530号に開示されている。その全体的な内容は引用により本願にも含まれるものとする。あるいは、レーザをいわゆる「自己ターゲット式」レーザシステムとして構成することも可能であり、この場合、小滴が光学キャビティの1つのミラーとして機能する。いくつかの「自己ターゲット式」構成では、発振器は必要ない場合がある。自己ターゲット式レーザシステムは、2009年2月17日に発行された米国特許第7,491,954号に開示され特許請求されている。その全体的な内容は引用により本願にも含まれるものとする。
[0040] 用途に応じて、例えば高パワー及び高パルス繰り返し率で動作するエキシマレーザ又は分子フッ素レーザ等のような他のタイプのレーザも適切であり得る。他の例には、例えばファイバ型、ロッド型、スラブ型、又はディスク型の活性媒質を有する固体レーザ、例えば発振器チャンバ及び1つ以上の増幅チャンバ(並列又は直列の増幅チャンバ)のように1つ以上のチャンバを有する他のレーザアーキテクチャ、主発振器/電力発振器(MOPO)構成、主発振器/電力リング増幅器(MOPRA)構成が含まれ、又は、1つ以上のエキシマ、分子フッ素、又はCO増幅器もしくは発振器チャンバをシードする(seed)固体レーザが適切であり得る。他の設計が適切である場合もある。
[0041] 更に図1に示すように、EUV光源20は、ターゲット材料の小滴をチャンバ26の内部の照射領域28へと送出するターゲット材料送出システム24も含むことができる。照射領域28において小滴は、1つ以上の光パルス、例えばゼロ、1、又はそれ以上のプレパルス及びその後の1つ以上のメインパルスと相互作用して、最終的にプラズマを生成しEUV放出を発生する。ターゲット材料は、必ずしも限定ではないが、スズ、リチウム、キセノン、又はそれらの組み合わせを含む材料を含み得る。例えばスズ、リチウム、キセノン等のEUV放出元素は、液体小滴の形態とすることができ、及び/又は液体小滴内に含有された固体粒子とすることができる。例えば元素スズを、純粋なスズとして、例えばSnBr、SnBr、SnH等のスズの化合物として、例えばスズ−ガリウム合金、スズ−インジウム合金、スズ−インジウム−ガリウム合金、又はそれらの組み合わせ等のスズ合金として使用可能である。使用する材料によるが、ターゲット材料は、室温又はほぼ室温(例えばスズ合金、SnBr)、高温(例えば純粋なスズ)、又は室温未満の温度(例えばSnH)を含む様々な温度で照射領域28に送出することができ、場合によっては、例えばSnBrのように比較的揮発性であり得る。LPP EUV光源におけるこれらの材料の使用についての更なる詳細は、2008年12月16日に発行された米国特許第7,465,946号に与えられている。その内容は引用により本願にも含まれるものとする。場合によっては、ソース材料に電荷を与えて、ソース材料を照射領域28に近付けるように又は照射領域28から遠ざけるように方向操作することができる。
[0042] 引き続き図1を参照すると、光源20はEUV光学部品30のような1つ以上のEUV光学要素も含むことができる。EUV光学部品30は垂直入射リフレクタの形態のコレクタとすることができ、例えば多層ミラー(MLM)として実施される。すなわち、SiC基板をMo/Si多層で覆い、各界面に追加の薄いバリア層を堆積して、熱により誘発される層間拡散を効果的に阻止する。Al又はSiのような他の適切な材料も使用可能である。EUV光学部品30は、レーザ光が通過して照射領域28に到達することを可能とするアパーチャを有する扁長楕円面(prolate ellipsoid)の形態とすることができる。EUV光学部品30は、例えば、第1の焦点が照射領域28にあると共に第2の焦点がいわゆる中間点40(中間焦点40とも呼ばれる)にある楕円面形状とすることができる。中間焦点40においてEUV光はEUV光源20から出力し、例えば集積回路リソグラフィツール50に入力する。リソグラフィツール50はこの光を用いて、例えばシリコンウェーハワークピース52を既知の方法で処理する。次いで、シリコンウェーハワークピース52は既知の方法で更に処理が行われて、集積回路デバイスを得る。
[0043] 光源20は、端部が開口した中空円錐形シュラウド150(例えばガス円錐(gas cone))も含むことができる。これは、EUV光学部品30から照射領域28に向かってテーパ状であり、増幅された光ビームが照射領域28に到達することを可能としながら、焦点アセンブリ22及び/又はビーム輸送システム内に入るプラズマ生成デブリの量を低減させる。この目的のため、シュラウド150において、照射領域28の方へ向かう例えばH2のガス流を提供することができる。
[0044] 引き続き図1を参照すると、EUV光源20はEUVコントローラ60も含むことができ、これは、システム22内の1つ以上のランプ及び/又はレーザデバイスをトリガすることでチャンバ26内に送出される光パルスを発生させるための発光(firing)制御システム65を含むことができる。また、EUV光源20は、1つ以上の小滴撮像器70を含み得る小滴位置検出システムも含むことができる。これは例えば、照射領域28に対する1つ以上の小滴の位置及び/又はタイミングを示す出力を与えるCCD及び/又はバックライトストロボ照明及び/又はライトカーテンを用いて画像を捕獲するためのシステム(複数のシステム)である。撮像器70は、この出力を小滴位置検出フィードバックシステム62に与えることができる。このシステム62は、例えば小滴の位置及び軌道を計算し、そこから例えば小滴ごとに又は平均して小滴エラーを計算することができる。次いで小滴位置エラーはコントローラ60に入力として与えられ、コントローラ60は例えば位置、方向、及び/又はタイミングの補正信号をシステム22に与えて、光源タイミング回路の制御及び/又はビーム位置及び整形システムの制御を行って、例えばチャンバ26内の照射領域28に送出される光パルスの軌道及び/又は焦点パワー(focal power)を変更することができる。更なる詳細については、例えば2006年8月8日に発行された米国特許第7,087,914号、及び2007年1月16日に発行された米国特許第7,164,144号に与えられているので、これらを参照のこと。これらの全体的な内容は引用により本願にも含まれるものとする。
[0045] EUV光源20は、光源20が発生したEUV光の様々な特性を測定するための1つ以上のEUV計測機器も含むことができる。これらの特性には、例えば強度(例えば全強度又は特定のスペクトル帯内の強度)、スペクトル帯域幅、分極、ビーム位置、ポインティング等が含まれ得る。EUV光源20では、この機器(複数の機器)は、例えばフォトリソグラフィスキャナ等の下流のツールの作動中(on−line)に、例えばピックオフミラー又を用いてEUV出力の一部をサンプリングすることで又は「制御されていない」EUV光をサンプリングすることで動作するように構成することができ、及び/又は、例えばフォトリソグラフィツール等の下流のツールの停止中(off−line)に、例えばEUV光源20の全EUV出力を測定することで動作することができる。
[0046] 更に図1に示すように、EUV光源20は小滴制御システム80も含むことができる。小滴制御システム80は、コントローラ60からの信号(いくつかの実施では上述の小滴エラー又は小滴エラーから得られた何らかの数量(quantity)を含み得る)に応答して動作可能であり、例えばソース材料ディスペンサ82からのターゲット材料の解放点を変更する、及び/又は小滴形成タイミングを変更して所望の照射領域28に到達する小滴のエラーを補正する、及び/又は小滴の発生とパルスレーザシステム22を同期させる。
[0047] また、図1は、EUV光源20が小滴の位置的安定性を向上させるためのシュラウド84を含み得ることを概略的に示す。すなわち、本明細書で用いる場合、「小滴の位置的安定性」という言葉とその派生語は、各小滴が小滴解放点と照射領域との間の距離の一部又は全部を移動する際の、ある小滴とそれに続く小滴との間の経路の変動の尺度を意味する。EUV光源20で用いるのに適したシュラウドの例は、必ずしも限定ではないが、先に引用した米国特許第8,263,953号に記載されたものを含む。
[0048] 図1は、例えばH、水素ラジカル、He、Ar、HBr、HCl、又はそれらの組み合わせのような1つ以上のガスを、ポート86を介してチャンバ26内に導入し、そこからポート88を用いて排出し得ることも概略的に示す。これらのガスはチャンバ26内において、例えばLPPプラズマにより発生した高速移動イオンを低速化して近傍の光学部品を保護するため、限定ではないが蒸気及び他のデブリを光学部品又は他のコンポーネントから吹き払うことを含むデブリ軽減のため、光学部品又はコンポーネント上に堆積した材料のエッチング又は化学的変化のような光学部品の洗浄のため、及び/又は特定の光学部品/コンポーネントからの熱の除去もしくはチャンバ全体からの熱の除去のような熱的な制御のために使用可能である。場合によっては、これらのガスを流動性として、例えば蒸気及び/又は微粒子等のプラズマにより生成したデブリを所望の方向に移動させること、熱をチャンバ出口へ移動させること等を可能とする。場合によっては、これらの流動はLPPプラズマ生成中に発生し得る。他のセットアップでは、非流動性すなわち静的又はほぼ静的なガスの使用を必要とすることがある。本明細書で用いる場合、「静的なガス」という言葉は、動作中のポンプと流体連通していないある体積のガスを意味する。いくつかの実施では、ガスはLPPプラズマ生成中は静的であり、LPPプラズマ生成期間以外は流動させることができる。例えば流動は、EUV光出力バースト以外でのみ行うことができる。静的なものであろうと流動性のものであろうとこれらのガスの存在、及び/又はLPPプラズマの生成/存在は、各小滴が照射領域へ移動する際にこれに変化/影響を与え、小滴の位置的安定性に悪影響を及ぼす可能性がある。LPPプラズマチャンバ内のガスの使用についての更なる詳細は、2010年3月2日に発行された米国特許第7,671,349号、2011年1月18日に発行された米国特許第7,872,245号、2010年2月20日に発行された米国特許第7,655,925号、及び2005年12月6日に発行された米国特許第6,972,421号で見ることができる。これらの各々の全体的な内容は引用により本願にも含まれるものとする。
[0049] 図2は、本明細書に記載する実施形態のいくつか又は全てにおいて使用可能である簡略化ソース材料ディスペンサ92のコンポーネントを概略図で示す。図示するように、ソース材料ディスペンサ92は導管を含むことができ、これは図示する例では、例えば溶融スズのような流体96を圧力P下に保持する貯蔵槽94である。また、図示するように、貯蔵槽94にはオリフィス98を形成することができ、圧力のかかった流体96がこのオリフィスを通って流れて連続ストリーム100を生成し、これが次いで複数の小滴102a、bに分割することを可能とする。オリフィス98はソース材料ディスペンサ92の解放点を画定するが、これは数学的な意味での点でなくソース材料がソース材料ディスペンサ92から出る位置を指すことは当業者には容易に認められよう。
[0050] 引き続き図2を参照すると、ソース材料ディスペンサ92は流体に乱れを生成するサブシステムを更に含む。このサブシステムは、流体96と動作可能に結合された電気作動式要素104と、電気作動式要素104を駆動する信号発生器106と、を有する。1つのセットアップでは、流体は圧力下で貯蔵槽から、例えば毛細管のような比較的直径が小さく長さが約10〜50mmの導管を通って流され、導管のオリフィスから出る連続ストリームを生成し、次いで複数の小滴に分割する。導管の周りに、例えばリング又はチューブのような形状を有する電気作動式要素を位置付けることができる。電気作動式要素は、駆動されると選択的に導管を圧迫してストリームを乱すことができる。
[0051] 様々な小滴ディスペンサ構成及びそれらの相対的な利点についての更なる詳細は、2011年1月18日に発行された米国特許第7,872,245号、2011年3月1日発行された米国特許第7,897,947号、2006年2月21日に出願された「LASER PRODUCED PLASMA EUV LIGHT SOURCE WITH PRE−PULSE」と題する米国特許出願第11/358,988号(2006年11月16日にUS2006/0255298A−1として公開された)、2008年7月29日に発行された米国特許第7,405,416号、及び2008年5月13日に発行された米国特許第7,372,056号に見ることができる。これらの各々の内容は引用により本願にも含まれるものとする。
[0052] ここで図3を参照すると、EUV反射光学部品300を有するデバイスが図示されている。EUV反射光学部品300は例えば近垂直入射EUV光学ミラーであり、その反射面は回転楕円の形態で、モリブデン及びシリコンの層が交互に重なったグレーデッド(graded)多層コーティングを有し、場合によっては1つ以上の高温拡散バリア層、平滑層、キャッピング層、及び/又はエッチストップ層も有する。図3は、このデバイスが、例えばターゲット材料小滴ストリーム等のターゲット材料送出システム310を更に含み得ることを示す。このシステムはターゲット材料解放点を有する。また、照射領域でターゲット材料を照射して一次プラズマ314を生成してEUV放射を発生するために、レーザビームを発生させるシステム(図1を参照のこと)も設けることができる。図3に示すように、ソース材料ディスペンサ92は、ソース材料ディスペンサ92を異なる方向に傾斜させてEUV光学ミラー300の焦点に対する小滴の位置を調整することができる方向操作機構315上に搭載することができ、小滴発生器をストリーム軸に沿って小さい一定の間隔で平行移動させることができる。ソース材料ディスペンサ92と照射領域28との間のラインは、照射領域28を通る経路の第1の部分を画定する。更に図3に示すように、プラズマ生成に使用されない小滴及びレーザ照射に露呈された材料は、照射領域を通り過ぎてある程度の距離を移動し、図示する例では例えば細長いチューブ316(円形、横長、楕円形、矩形、方形等の断面を有する)のような構造を含む捕獲部によって捕らえられる。更に詳細には、細長いチューブ316は、照射領域314を通過したターゲット材料を受容するように位置付けられて、受容した材料が飛び散ること及び反射光学部品に到達することを防ぎ得る。場合によっては、例えば約3を超える比較的大きいアスペクト比L/Wを有するチューブを用いることで、材料が飛び散ることの影響を軽減又は防止することができる。ここでLはチューブ長であり、WはLに垂直な最大チューブ内側寸法である。ターゲット材料小滴は、チューブ316の内壁に当たると速度が落ちる。この後、図示するような専用容器318内にターゲット材料を収集することができる。
[0053] 図3は、小滴ストリームの一部に沿って物理シュラウド320を位置決めし得ることも示す。物理シュラウド320は、経路方向に垂直な面内でストリームを部分的に取り囲んで、小滴の位置的安定性を向上させる。シュラウド320は、固体のシュラウドである、すなわち以下で詳述するガスシュラウドのようにガスから成るシュラウドとは対照的に固体材料から成るシュラウドであるという点で、物理的である。
[0054] 図4は物理シュラウド320の斜視図を示す。図示のように、物理シュラウド320は、ターゲット材料送出システム310上に搭載し、そこから照射領域の方へ延出するように位置付けることができる。図4は、このシュラウドに、矢印323の方向に延出する側方シュラウド開口321を形成し得ることを示す。物理シュラウド320は矢印323の方向に細長く、チャンバ26(図4には示していない)内に最も長く延出する部分が固体シュラウド端部322を画定する。図5は物理シュラウド320の断面図を示す。図示するように、シュラウド320は、湾曲領域324と平坦な延長部326a、bとを有する「U」字形状の断面を含む部分的にリングの形状とすることができる。例えば物理シュラウド320はモリブデン又はステンレス鋼(例えば316ステンレス)で形成し、小滴ストリーム出力オリフィスから約30mm延出することができる。
[0055] 図6は、ガスソース352からチャンバ26内へのガス流(矢印350a、350b、350cで示す)に対する物理シュラウド320の適切な向きを示す。この実施形態に示すように、ガスはEUV光学部品30のアパーチャを通って照射部位314の方へ流れる。また、レーザシステム22からの光がウィンドウ354を通ってチャンバ26内へ入り、EUV光学部品30のアパーチャを通って照射部位314へ到達することがわかる。上述のように、EUV光学部品30のアパーチャを通る流れを図示のように案内するため円錐部材150を設けることができる。図6は、側方シュラウド開口をガス流の下流に位置付けるような向きに物理シュラウド320を配置し得ることを示している。
[0056] 上述のようにH円錐流を用いるシステムでは、H円錐流が小滴102の軌道を変えてその安定性を損なうことがある。これを図7に示す。図7において、小滴は意図する軌道710上に放出されている。物理シュラウド320は、矢印730として示すH円錐流から小滴102を保護することで、小滴102を意図する軌道710に維持するのに役立つ。小滴102は、いったん物理シュラウド320から出たらH円錐流に露呈される。するとH円錐流によって小滴102は意図する軌道710から逸れて、矢印730で示すような流れの方向の偏向軌道740に偏向され得る。図7は簡略化のためにこのプロセスを線形として示すが、H円錐流は個々の小滴102に様々な影響を与えるので、H円錐流が小滴102の軌道を予測不可能に変化させることは当業者には理解されよう。
[0057] 図8を参照すると、いったん照射領域に一次プラズマ800が開始されたら、その周りにプラズマボール又はプラズマバブル810が形成される。このプラズマバブル810はH円錐流から小滴102をある程度保護し、図示のように偏向を軽減することができる。しかしながら図8は、プラズマバブル810の形成後であってもH円錐流が小滴の軌道を変化させ得ることを示している。図8において、物理シュラウド320の端部とプラズマバブル810との間のギャップ830は、H円錐流と小滴102との間で動的な不安定性の相互作用が起こり得る相互作用領域である。
[0058] プラズマバブル810のもっと近くまで延出する長い物理シュラウドを用いると、相互作用領域830の幅が短くなり、プラズマバブル810の近くの小滴102が保護される。これは動的な小滴位置安定性を高め、従ってEUV線量を向上させることができる。しかしながら、物理シュラウドの長さを拡大することには問題がある。例えば、物理シュラウドの長さ(すなわち物理シュラウド内の小滴軌道に対して平行な寸法)を拡大すると、物理シュラウドを構成する材料に対する熱応力が増大する。また、物理シュラウドの長さを拡大すると、結果として追加のデブリがEUV光学部品の方へ向かう可能性がある。
[0059] 図9に示すように、物理シュラウド320の長さを拡大する必要なくプラズマバブル810に近い小滴102を保護するため、一実施形態における構成はガスシュラウド910を設けることを含む。ガスシュラウド910は、物理シュラウド320とプラズマバブル810との間の物理空間(相互作用領域)内の小滴102を保護するように構成されて、小滴102とHガス円錐との間の相互作用を軽減するか又は排除するようになっている。
[0060] ガスシュラウド910は、H等のいずれかの適切なガスで形成すればよい。これは好ましくは、意図する小滴軌道710に沿って高速の水素流を発生させることで生成される。意図する小滴軌道710に沿った水素流は、EUV光学部品円錐からの横断水素流すなわちH円錐流を乱し、意図する小滴移動方向に沿って一貫した力を与える。
[0061] 小滴軸に沿ったこの流れは、定常状態で照射領域にプラズマバブル810を生成する観察されるプラズマの物理的過程と連携して機能する。乱されたH円錐流は、プラズマバブル810の周囲及びガスシュラウド910の周囲に押しやられる。プラズマバブル810とシュラウド流の組み合わせが、小滴の横方向変位(押し出し(pushout))の変動及び横断H円錐流に関連した動的な不安定性からの保護を与える。
[0062] 図9に示すように、ガスシュラウド910はある程度プラズマバブル810を変形させ得る。この効果を利用して、プラズマバブル810が物理シュラウド320に近付き過ぎるほど膨張しないようにすることができる。上述のように、物理シュラウド320がプラズマバブル810に近付き過ぎると、物理シュラウド320は過熱する可能性がある。また、物理シュラウド320は、例えばスズ等のソース材料の過剰な量をその表面上に蓄積することがある。この蓄積されたスズは次いで物理シュラウド320の表面からEUV光学部品30(図示せず)に伝播するので、EUV光学部品30を汚染させる恐れがある。また、いったんプラズマバブル810が物理シュラウド320に達したら、物理シュラウド320の冷却が不充分となる。
[0063] ガスシュラウド910はこのような影響を軽減することができる。物理シュラウド320の内部又は外部の一次プラズマ800に向かう方向の流れは、物理シュラウド320から離れる方向にプラズマバブル810を押し、このため物理シュラウド320の加熱が抑制され、物理シュラウド320に向かうスズの流れ(flux)が低減する。これを図10に示す。最適には、ガスシュラウド910を形成するガスの流量は、物理シュラウド端部322から所定の距離にプラズマバブル810を維持するために充分なものである。
[0064] 好適な実施形態において、H流量は約1から約20標準リットル/分(slm)の範囲内であり得るが、これより小さい流量及び大きい流量も使用可能である。また、ガス流は多数の小さい噴出によって送出することができる。
[0065] ガスシュラウド910は、小滴の意図する軌道に沿って高速流を発生させるためのいずれかの適切な構成によって生成することができる。例えば物理シュラウド320に、EUV光学部品30を支持するアセンブリ上のベースアタッチメントからのガス供給ラインを設けることができ、物理シュラウド320の内部にノズル構造を追加することができる。このようなノズルアセンブリを図11に示す。この場合、物理シュラウド320の長軸に沿って(図の面に対して垂直に)流れるガスはポート950を通ってプレナム940内に導入される。プレナム940の形状は、物理シュラウド320の内面及び物理シュラウド320における挿入部960によって画定される。見てわかるように、好適な実施形態では、挿入部960は実質的に鏡面対称であり、2つの側方ウィングが中央の丸い部分でつながっている。他の形状も可能である。
[0066] 図11に示す構成では、ガスシュラウド910のためのガスが物理シュラウド320の内部を通って供給される。物理シュラウド320の外部を通してガスシュラウド910のためのガスを供給することも可能である。そのような構成を図12に示す。この場合、物理シュラウド320の外部(すなわちEUV光学部品フロー(flow)に面する側)にノズルアレイ950が設けられている。ノズルアレイのノズルは、物理シュラウド320の対称軸についてほぼ対称的に位置付けられている。ノズルアレイ950は、意図する小滴軌道に対して平行にガス流を送出するような向きに配置されている。
[0067] 図11及び図12の実施形態では、物理シュラウド320は「U」又は「C」字形状に構成され、開口側が円錐流から遠い方に面している。物理シュラウド320は、開口側なしの閉鎖構成に構成することも可能である。このような実施形態を図13に示す。この場合、物理シュラウドは中空の円筒として構成されている。図13の実施形態では、ガスシュラウド910のためのガスは、小滴102が横断するのと同じ流路を介して中空の円筒の内部を通って供給される。図14も中空の円筒として構成された物理シュラウド320を示すが、この場合、ガスシュラウド910のためのガスは円筒を取り囲む円筒壁又は外装内の流路911を介して供給される。
[0068] 他の構成も使用可能であることは当業者には理解されよう。ノズル及びポートの数、並びにそれらの位置付けは異なる場合がある。また、1つ以上の内部ノズル及び外部ノズルの組み合わせを用いることも可能である。
[0069] ガスシュラウド910によって、デブリ及び他の汚染物質がEUV光学部品30に衝突することがある。この影響を軽減するため、照射領域28に面したEUV光学部品30の表面の近傍に、1つ以上の半径方向に延出するガス伝導パイプを設置することができる。図15は、2つのそのようなガス伝導パイプ960、970を備えた構成を示すが、ガス伝導パイプは1つだけ又は3つ以上用いてもよい。図示のように、ガス伝導パイプ960、970は好ましくは、物理シュラウド320によって生じるEUV光学部品30の水平方向の遮蔽(obscuration)980の影に設置される。ガス伝導パイプ960、970はオリフィス又は噴出口965、975(図15には示さないが図16で見ることができる)を含み、これらは縦の矢印で示すように、物理シュラウド320に近付きEUV光学部品30から離れる方向にH流を生成するように構成されている。ガス伝導パイプ960、970には、ガスソース976からガスを供給するためのガス供給ライン974からガスが供給される。ガス伝導パイプ960、970を通る流量は、約1から約20標準リットル/分(slm)の範囲内であり得るが、これより小さい流量及び大きい流量も使用可能である。流量が大きくなると、より大きな保護が得られる傾向がある。ガス伝導パイプ960、970には同一流量でガスを供給するか、又は異なる流量でガスを供給することができる。また、図15は、ガスソース916から物理シュラウド320内のノズル(図示せず)にガスを供給してガスシュラウド910を形成するためのガス供給ライン915も示す。
[0070] 図16にいっそう明確に見られるように、ガス伝導パイプ960、970はEUV光学部品30の前方で対向スポーク状構成に配置されて、Hを流し、EUV光学部品30から汚染物質を遠ざけておく。ガス伝導パイプ960、970は、照射領域28に面したEUV光学部品30の実質的に半径方向に対称的な表面に隣接し、EUV光学部品30の中央アパーチャ32とEUV光学部品30の外周縁34との間の距離の少なくとも一部で実質的に半径方向に延出する。EUV光学部品30のアパーチャの両側に対称構成で配置されたパイプは、アクティブなパージのため又は対称的な流れを維持するために好ましい。また、物理シュラウド320を通るガス流がデブリをEUV光学部品30の対向側へ吹き払う傾向を有する限り、EUV光学部品30のこの側のガス伝導パイプはこの影響を軽減するように機能することができる。
[0071] 上述の説明は1つ以上の実施形態の例を含む。むろん、上記の実施形態を説明する目的でコンポーネント又は方法の考えられる組み合わせを全て記載することは不可能であるが、様々な実施形態の多くの別の組み合わせ及び並べ換えが可能であることは当業者には認められよう。従って、記載した実施形態は、添付の特許請求の範囲の精神及び範囲内に該当する全てのそのような代替、変更、及び変形を包含することが意図される。更に、「含む(include)」という言葉が発明を実施するための形態又は特許請求の範囲のいずれかで用いられる限り、そのような言葉は、「備える(comprising)」という言葉が特許請求項において移行語として使用される場合に解釈されるのと同様に、包括的(inclusive)であることが意図される。更に、記載した態様及び/又は実施形態の要素は単数形で記載又は特許請求され得るが、単数に対する限定が明示的に述べられない限り、複数形も考えられる。更に、特にそれ以外の指示がない限り、いずれかの態様及び/又は実施形態の全て又は一部を、他のいずれかの態様及び/又は実施形態の全て又は一部と共に利用することができる。

Claims (10)

  1. チャンバと、
    ソース材料解放点を有し、前記ソース材料解放点と前記チャンバ内の照射領域との間の経路に沿ってソース材料のストリームを前記照射領域に送出するように適合されているソース材料送出システムと、
    前記チャンバ内で前記経路の少なくとも一部に沿ってガスを流すように適合されている第1のガス送出システムと、
    を備え、
    前記ソース材料送出システムが、前記ソース材料解放点から前記経路に対して平行に固体シュラウド端部まで延出して前記ストリームの少なくとも一部を保護する固体シュラウドを含み、
    前記第1のガス送出システムが、前記チャンバ内で前記経路の少なくとも一部に沿って、前記固体シュラウドの内部で及び前記固体シュラウド端部から出て前記照射領域の方へ、ガスを流すように適合されている、
    デバイス。
  2. コレクタミラーを含むEUV光学部品をさらに備える、請求項1に記載のデバイス。
  3. 前記EUV光学部品の方向から前記ストリームの方へガスを流すように適合されている第2のガス送出システムをさらに備え、前記第2のガス送出システムが、前記EUV光学部品の中央アパーチャを通してガスを流すように適合されている、請求項に記載のデバイス。
  4. 前記EUV光学部品の方向から前記ストリームの方へガスを流すように適合されている第2のガス送出システムをさらに備え、前記第2のガス送出システムが、前記照射領域に面した前記EUV光学部品の実質的に半径方向に対称的な表面に隣接して配置されると共に前記EUV光学部品の中央アパーチャと前記EUV光学部品の外周縁との間の距離の少なくとも一部で実質的に半径方向に延出するガス送出ラインを備える、請求項に記載のデバイス。
  5. チャンバと、
    ソース材料解放点を有し、前記ソース材料解放点と前記チャンバ内の照射領域との間の経路に沿ってソース材料のストリームを前記照射領域内のプラズマバブルに送出するように適合され、前記ソース材料解放点から前記経路に対して平行に固体シュラウド端部まで延出して前記ストリームの少なくとも一部を保護する固体シュラウドを含む、ソース材料送出システムと、
    前記固体シュラウド端部と前記プラズマバブルとの間に画定されるギャップであって、前記チャンバ内で前記固体シュラウド端部と前記照射領域との間の前記経路の少なくとも一部に沿ってガスを流すように適合されている第1のガス送出システムからの前記ガスによって所定の幅が維持される、ギャップと、
    を備え、
    前記第1のガス送出システムが、前記チャンバ内で前記経路の少なくとも一部に沿って、前記固体シュラウドの内部で及び前記固体シュラウド端部から出て前記照射領域の方へ、ガスを流すように適合されている、
    デバイス。
  6. EUV光学部品と、前記EUV光学部品の方向から前記ストリームの方へガスを流す第2のガス送出システムと、を備え、
    前記EUV光学部品が、コレクタミラーを含む、請求項に記載のデバイス。
  7. 前記第2のガス送出システムが、前記照射領域に面した前記EUV光学部品の実質的に半径方向に対称的な表面に隣接して配置されると共に前記EUV光学部品の中央アパーチャと前記EUV光学部品の外周縁との間の距離の少なくとも一部で実質的に半径方向に延出するガス送出ラインを備え、
    前記ガス送出ラインは、前記EUV光学部品の前記表面から実質的に直交して離れるようにガスを方向付けるオリフィスを有する、請求項に記載のデバイス。
  8. 前記ガス送出ラインは、前記固体シュラウドによって遮蔽される前記EUV光学部品の前記表面の部分の近くに位置付けられる、請求項に記載のデバイス。
  9. チャンバ内のソース材料解放点と前記チャンバ内の照射領域との間の固体シュラウドを通る経路に沿ってソース材料のストリームを送出するステップと、
    前記チャンバ内で前記経路に少なくとも一部に沿って、前記固体シュラウドの端部と前記照射領域内のプラズマバブルとによって画定されるギャップへと、前記固体シュラウドの前記端部から前記プラズマバブルに向かう方向で、所定の幅の前記ギャップを維持するために、ガスをストリーム化するステップと、
    を含み、
    前記ソース材料は、EUVソース材料を含み、
    前記ストリーム化するステップが、前記チャンバ内で前記経路の少なくとも一部に沿って、前記固体シュラウドの内部で及び前記固体シュラウド端部から出て前記照射領域の方へガスを流すことを含む、
    方法。
  10. 前記ストリーム化ステップと同時に、EUV光学部品の方向から前記経路の方へガスを流すステップをさらに含む、請求項に記載の方法。
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