JP6866463B2 - ターゲット材料を供給するための装置及び方法 - Google Patents
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Description
[0001] 本開示は、電磁スペクトルの極端紫外線（「ＥＵＶ」）部分の放射を生成するシステムにターゲット材料を供給することに関する。
[0002] 例えば約５０ｎｍ以下の波長を有する電磁放射（軟ｘ線と称されることもある）であり、また約１３．５ｎｍの波長の光を含む極端紫外線は、シリコンウェーハ等の基板において極めて小さいフィーチャを作成するためのフォトリソグラフィプロセスにおいて使用され得る。この記述及び本明細書の他の記述において、「光」という用語は、この用語を用いて記述された放射がスペクトルの可視部内にない可能性があると理解されている場合においても使用される。
[0003] ＥＵＶ光を生成するための方法は、ターゲット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。ターゲット材料は、例えばキセノン、リチウム又はスズ等、スペクトルのＥＵＶ部分内に１つ以上の輝線を有する少なくとも１つの元素を含むことが好ましい。斯かる方法のうちの１つであって、多くの場合レーザ生成プラズマ（「ＬＰＰ」）と呼ばれる方式では、必要とされるプラズマは、必要とされる輝線放出元素を有するターゲット材料を、レーザビームを用いて照射して気化させることによって生成され、照射領域にプラズマを生成する。
[0004] ターゲット材料は多くの形態を取り得る。ターゲット材料は、固体又は溶融物であってもよい。溶融物の場合は、連続流又は離散小滴の流れ等の幾つかの異なる方法で分注され得る。例えば、下記の考察の大部分におけるターゲット材料は離散小滴の流れとして分注される溶融スズである。しかし、当業者には、他のターゲット材料、ターゲット材料の位相、及びターゲット材料の送出モードが使用され得ることが理解されるであろう。
[0005] プラズマ中のイオンの脱励起及び再結合中に生成されたエネルギー放射は、プラズマからあらゆる方向に伝播する。１つの一般的な構成では、近垂直入射ミラー（「コレクタミラー」又は単に「コレクタ」と称されることが多い）は、光を中間位置に集光、誘導（また幾つかの構成では集束）するように位置決めされる。集光された光はその後、中間位置から使用される場所、例えばスキャナ光学部のセット、そしてＥＵＶ放射が半導体フォトリソグラフィに用いられている場合は、最終的にはウェーハに中継され得る。
[0006] ターゲット材料はターゲット材料ディスペンサにより照射領域に導入される。ターゲット材料ディスペンサには液状又は固形のターゲット材料が供給される。固形のターゲット材料が供給される場合は、ターゲット材料ディスペンサはターゲット材料を溶融する。次にターゲット材料ディスペンサは、溶融されたターゲット材料を照射領域を含む真空チャンバに一連の小滴として分注する。
[0007] 理解され得るように、ターゲット材料ディスペンサを実現するための１つの技術的要件はターゲット材料をターゲット材料ディスペンサに供給することである。ターゲット材料は、ＥＵＶ放射を生成するためのシステム、つまりＥＵＶ源全体の動作に頻繁な又は長期の中断を必要としないように供給されることが理想的である。同時に、ターゲット材料ディスペンサを正確かつ反復可能に「操作」する（即ち、ターゲット材料ディスペンサがターゲット材料を真空チャンバ内に放出するポイントの位置を変える）能力を提供することが望ましいため、比較的低質量のターゲット材料ディスペンサを提供することも望ましい。したがって、ＥＵＶ源全体の動作に過度の中断を必要とせず、ターゲット材料ディスペンサに過度の質量を付加しないようにターゲット材料ディスペンサにターゲット材料を供給する必要がある。
[0008] 以下では、１つ以上の実施形態について基本的な理解を提供するために、これらの実施形態の簡略な要約を提示する。この要約は、企図されている全ての実施形態に関する広範な概要ではなく、全ての実施形態の主要な又は重大な要素を特定するためのものではなく、任意又は全ての実施形態の範囲について制限を設定するためのものでもない。その唯一の目的は、後で提示されるより詳細な説明に対する前置きとして、１つ以上の実施形態の幾つかの概念を簡略な形で提示することである。
[0009] 一態様によれば、プラズマ部位において溶融されたターゲット材料からプラズマを生成することによりＥＵＶ放射を生成するためのシステムにターゲット材料を供給するための装置が提供され、装置は、固形のターゲット材料を受容するように構成されたターゲット材料貯蔵庫であって、固形のターゲット材料を受容するチャンバを備えるターゲット材料貯蔵庫と、チャンバと電磁連通し、チャンバ内のターゲット材料を電磁誘導により加熱し、チャンバ内の固形のターゲット材料を液状のターゲット材料に変換するように構成された誘導ヒーターと、を備える。装置はまた、ターゲット材料貯蔵庫と流体連通し、ターゲット材料貯蔵庫から液状のターゲット材料を受容し、液状のターゲット材料をプラズマ部位に分注するように構成されたターゲット材料ディスペンサを含む。
[0010] チャンバは電気絶縁ハウジングの内部であってもよく、誘導ヒーターは電気絶縁ハウジングの少なくとも一部に巻回されたコイルを含んでもよい。電気絶縁ハウジングはセラミック材料を含んでもよい。コイルはリッツ線を含んでもよい。電気絶縁ハウジングはまた、固形のターゲット材料をチャンバに挿入する挿入ポートを備えてもよい。電気絶縁ハウジングはまた、バッファガスをチャンバに供給する入口ポートを備えてもよい。電気絶縁ハウジングはまた、不完全真空をチャンバに印加するためのポートを備えてもよい。
[0011] 別の態様によれば、プラズマ部位において溶融されたターゲット材料からプラズマを生成することによりＥＵＶ放射を生成するためのシステムにターゲット材料を供給するための装置が提供され、装置は、固形のターゲット材料を受容するように構成されたターゲット材料貯蔵庫を備え、ターゲット材料貯蔵庫は、固形のターゲット材料を挿入ポートを通して受容するように構成されたチャンバを含むセラミックハウジングと、チャンバと電磁連通し、チャンバ内のターゲット材料を電磁誘導により加熱し、チャンバ内の固形のターゲット材料を液状のターゲット材料に変換するように構成されたコイルと、溶融されたターゲット材料がチャンバから流れ出ることを許容する、セラミックハウジング内の出口ポートと、を備え、セラミックハウジングはまた、バッファガスのチャンバへの導入を許容する入口ポートを含む。
[0012] 別の態様によれば、プラズマ部位において溶融されたターゲット材料からプラズマを生成することによりＥＵＶ放射を生成するためのシステムにターゲット材料を供給するための装置が提供され、装置は、固形のターゲット材料を受容するように構成されたターゲット材料貯蔵庫であって、固形のターゲット材料を受容するチャンバを備えるターゲット材料貯蔵庫と、チャンバと電磁連通し、チャンバ内のターゲット材料を電磁誘導により加熱し、チャンバ内の固形のターゲット材料を液状のターゲット材料に変換するように構成された誘導ヒーターと、を備え、ハンドヘルドに構成されたターゲット材料ローダーと、液状のターゲット材料をプラズマ部位に分注するように構成されたターゲット材料ディスペンサと、ターゲット材料を液状のターゲット材料で装填するために、ターゲット材料ローダーをターゲット材料ディスペンサに着脱可能に結合する結合器と、を備える。
[0013] 本発明の別の態様によれば、プラズマ部位において溶融されたターゲット材料からプラズマを生成することによりＥＵＶ放射を生成するためのシステムにターゲット材料を供給するための装置が提供され、装置は、固形のターゲット材料を含むワイヤを受容するように構成されたターゲット材料貯蔵庫を含むターゲット材料ローダーを含み、ターゲット材料貯蔵庫は、ワイヤを受容するチャンバと、チャンバの内部に電磁連通し、チャンバ内のワイヤを電磁誘導により加熱し、チャンバ内のワイヤ中のターゲット材料を液状のターゲット材料に変換するように構成された誘導ヒーターと、を備える。チャンバはセラミック材料又はガラス材料を含んでもよい。
[0014] 装置は更に、液状のターゲット材料をプラズマ部位に分注するように構成されたターゲット材料ディスペンサと、チャンバとターゲット材料ディスペンサの間に配設され、チャンバとターゲット材料ディスペンサの間の液状のターゲット材料の流れを制御する弁と、を含んでもよい。弁はボール弁であってもよい。装置はまた更に、一定量のワイヤを保持するスプールと、ワイヤをスプールからチャンバに送り込むワイヤ搬送システムと、を含んでもよい。装置は更に、ガスをチャンバの内部に供給するガス供給システムを含んでもよい。ガスはフォーミングガスであってもよい。
[0015] 別の態様によれば、プラズマ部位において溶融されたターゲット材料からプラズマを生成することによりＥＵＶ放射を生成する方法が提供され、方法は、固形のターゲット材料をターゲット材料貯蔵庫に追加することと、ターゲット材料貯蔵庫内の固形のターゲット材料を誘導加熱して、ターゲット材料貯蔵庫のチャンバ内のターゲット材料を電磁誘導により加熱して、ターゲット材料貯蔵庫内の固形のターゲット材料を液状のターゲット材料に変換することと、液状のターゲット材料をターゲット材料貯蔵庫からターゲット材料ディスペンサに供給することと、ターゲット材料ディスペンサを使用して液状のターゲット材料をプラズマ部位に分注することと、を含む。方法はまた、固形のターゲット材料をターゲット材料貯蔵庫に追加する間に、バッファガスをターゲット材料貯蔵庫に追加する追加的ステップを含んでもよい。
[0021] 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、幾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に、周知の構造及びデバイスをブロック図形態で示す。以下では、１つ以上の実施形態について基本的な理解を提供するために、これらの実施形態の簡略な要約を提示する。この要約は、企図されている全ての実施形態に関する広範な概要ではなく、全ての実施形態の主要な又は重大な要素を特定するためのものではなく、任意又は全ての実施形態の範囲について制限を設定するためのものでもない。
[0022] 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。この装置は、放射の放射ビームＢを調整するように構成された照明システムＩＬを備える。この装置はまた、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決めするように構成された第１ポジショナＰＭに接続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決めするように構成された第２ポジショナＰＷに接続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、屈折又は反射投影レンズシステム）ＰＳと、を含む。
[0023] 照明システムＩＬは、放射を誘導し、整形し、又は制御するための、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型、又はその他のタイプの光学コンポーネント、或いはそれらの任意の組み合わせなどの様々なタイプの光学コンポーネントを含むことができる。
[0024] 支持構造ＭＴは、パターニングデバイスの配向、リソグラフィ装置の設計及び、例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されているか否か等の条件に応じた方法でパターニングデバイスを保持する。支持構造ＭＴは、機械式、真空式、静電式又はその他のクランプ技術を用いて、パターニングデバイスを保持することができる。支持構造ＭＴは、例えば、必要に応じて固定又は可動式にできるフレーム又はテーブルであってもよい。支持構造ＭＴ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確実に所望の位置に来るようにしてもよい。
[0025] 図１を参照すると、照明システムＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受ける。放射源ＳＯ及び照明システムＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムとともに放射システムと呼ぶことができる。
[0026] 照明システムＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整するためのアジャスタを備えていてもよい。一般に、照明システムＩＬの瞳面における強度分布の外側及び／又は内側半径範囲（一般にそれぞれ、σ−ｏｕｔｅｒ及びσ−ｉｎｎｅｒと呼ばれる）を調節することができる。また、照明システムＩＬは、インテグレータ及びコンデンサなどの他の種々のコンポーネントを備えていてもよい。照明システムＩＬを用いて放射ビームを調節し、その断面にわたって所望の均一性と強度分布とが得られるようにしてもよい。
[0027] 放射ビームＢは、支持構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴ上に保持されたパターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡに入射し、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ＭＡを横断した放射ビームＢは、投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳは、ビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃ上に合焦させる。第２のポジショナＰＷ及び位置センサＩＦ２（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ又は容量センサ）の助けにより、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の経路に位置決めするように正確に移動できる。同様に、第１のポジショナＰＭと別の位置センサＩＦ１（図１には明示されていない）を用いて、マスクライブラリからの機械的な取り出し後又はスキャン中などに放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイスＭＡを正確に位置決めできる。
[0028] 図２は、例えば図１の装置で使用され得る放射源ＳＯの一実施形態をより詳細に示す。放射源ＳＯは、プラズマ形成部位、即ち照射領域２８で形成されるプラズマからＥＵＶ放射を生成する。プラズマは、レーザビームをターゲット材料ディスペンサ２４によりチャンバ２６内に導入されたＳｎ又はＧｄ等の適切なターゲット材料に誘導することにより生成される。レーザビームによってターゲット材料は気化され、これによってプラズマが生成される。前述のように、このタイプの放射源は、レーザ生成プラズマ、即ちＬＰＰ源と呼ばれることもある。ＬＰＰ光源ＳＯは、一連の光パルスを生成し、チャンバ２６内に送出するシステム２２を含んでもよい。以下で詳述されるように、各光パルスはシステム２２からビーム経路に沿って進み、チャンバ２６内に入り、プラズマ部位、即ち照射領域２８において各ターゲット小滴を照明する。本明細書で用いられるように照射領域は放射源材料照射が行われる領域であり、実際に照射が行われていない時も照射領域であることに留意すべきである。同様に、プラズマ部位はプラズマが生成される領域であり、実際にプラズマが生成されていない時もプラズマ部位である。後述の例では、ターゲット材料をターゲット材料の小滴の形で分注するターゲット材料ディスペンサ２４の例を用いる。しかし、ターゲット材料ディスペンサ２４はまた、ターゲット材料の連続流を含む他の形態でターゲット材料を分注できることが理解されるであろう。
[0029] 図２に示すシステムＳＯ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ＣＯ2レーザデバイスであり、例えば１０ｋＷ以上の比較的高い出力と、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ー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ＣＯ2レーザであってもよい。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ＣＯ2増幅器をシステムＳＯ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（Ｏ−ＰＡ１−ＰＡ２−ＰＡ３構成）を有する適切なＣＯ2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号に開示されており、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。或いは、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、小滴は光学キャビティの１つのミラーとして機能する。幾つかの「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おり、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。
[0030] 用途に応じて、例えば高出力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）のような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ＣＯ2増幅器若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。
[0031] 更に図２に示すように、ターゲット材料ディスペンサ２４はターゲット材料をチャンバ２６の内部の照射領域、即ちプラズマ部位２８へ送出する。照射領域２８においてターゲット材料は、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。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ＳｎＢｒ4、ＳｎＢｒ2、ＳｎＨ4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、ＳｎＢｒ4）、高温（例えば純粋なスズ）、又は室温未満の温度（例えばＳｎＨ4）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ＳｎＢｒ4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号に記載されており、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。場合によっては、ターゲット材料に電荷を与えて、ターゲット材料を照射領域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。
[0032] 引き続き図２を参照すると、光源ＳＯ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ミラーとすることができ、例えば多層ミラー（ＭＬＭ）として実施される。即ち、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のような他の基板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にするアパーチャ３５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から出力され、例えば上記のように集積回路リソグラフィツールに入力する。
[0033] ＥＵＶ光源２０は、レーザ発射制御システム６５及び例えばレーザビーム位置決めシステム（図示せず）をも含み得るＥＵＶ光源コントローラシステム６０をも含み得る。ＥＵＶ光源２０はまた、ターゲット位置検出システムを含むことができ、ターゲット位置検出システムは、例えば照射領域２８に関連する、ターゲット小滴の絶対又は相対位置を示す出力を生成する１つ以上の小滴撮像装置７０を含むことができ、この出力をターゲット位置検出フィードバックシステム６２に提供することができる。ターゲット位置検出フィードバックシステム６２は、この出力を使用してターゲット位置及び軌跡を算出することができ、算出されたターゲット位置及び軌跡からターゲットエラーの算出が可能である。ターゲットエラーは、小滴ごとに、又は平均、又はその他の基準を基に算出することができる。ターゲットエラーはその後光源コントローラ６０への入力として提供され得る。それに対して、光源コントローラ６０は、レーザ位置、方向又はタイミング補正信号等の制御信号を生成し、かつこの制御信号をレーザビーム位置決めコントローラ（図示せず）に提供することができる。レーザビーム位置決めシステムは、例えば、チャンバ２６内のレーザビーム焦点の位置及び／又は集束力を変えるように、レーザタイミング回路を制御する、及び／又はレーザビーム位置及び成形システム（図示せず）を制御するために制御信号を使用することができる。
[0034] 図２に示されるように、光源ＳＯはターゲット送出制御システム９０を含み得る。ターゲット送出制御システム９０は、照射領域２８内のターゲット小滴の位置のエラーを補正するために、例えば、上記ターゲットエラー又はシステムコントローラ６０によって提供されるターゲットエラーから導出されたある量等の信号に応答して作動することができる。これは、例えば、ターゲット材料送出機構２４がターゲット小滴を放出するポイントの位置付けを再度行うことによって達成し得る。ターゲット材料送出機構２４は、チャンバ２６内に延び、また加圧下でターゲット材料送出機構２４にターゲット材料を配置するためにターゲット材料とガス源が外部から供給される。
[0035] 図３は、チャンバ２６にターゲット材料を送出するためのターゲット材料送出機構２４をより詳細に示す。図３に示される一般化された実施形態について、ターゲット材料送出機構２４はスズ等の溶融されたターゲット材料を保持するリザーバ９４を含み得る。加熱要素（図示せず）は、ターゲット材料送出機構２４又はその選択されたセクションをターゲット材料の溶融温度よりも上の温度に制御可能に維持する。溶融されたターゲット材料は、供給線９６を通して導入されたアルゴン等の不活性ガスを使用することにより、圧力下に置かれることができる。圧力は好ましくは、ターゲット材料がフィルタ９８のセットを通過することを強制する。材料は、フィルタ９８から弁１００を通ってノズル１０２まで達し得る。例えば、弁１００は熱動弁であってもよい。弁１００を確立するためにペルチェ素子が採用されてもよく、弁１００を閉じるためにフィルタ９８とノズル１０２との間のターゲット材料が凍結され、弁１００を開けるために固化したターゲット材料が加熱される。また図３は、ターゲット送出システム９２は可動部材１０４に結合しており、それにより可動部材１０４の動きがノズル１０２から小滴が放出されるポイントの位置を変えることを示している。参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、２０１１年１２月１６日に出願され、２０１３年６月２０日に公開番号第２０１３／０１５３７９２号として公開され、Ｃｙｍｅｒ Ｉｎｃ．に譲渡された「ＤＲＯＰＬＥＴ ＧＥＮＥＲＡＴＯＲ ＳＴＥＥＲＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭ」と題する同時係属米国特許出願第１３／３２８，６２８号に記載されるように、可動部材１０４の動きは小滴放出点位置決めシステムによって制御される。
[0036] ターゲット材料送出機構２４には、１つ以上の変調又は非変調ターゲット材料ディスペンサが使用可能である。例えば、変調ディスペンサは、オリフィスが形成される毛細管を有するものが使用され得る。ノズル１０２は、１つ以上の電気駆動可能な要素、例えば圧電材料から作成されたアクチュエータを含むことができ、それは毛細管を変形させるように選択的に膨張又は収縮し、ノズル１０２からの放射源材料の放出を調節することができる。変調小滴ディスペンサの例は、米国特許番号第７，８３８，８５４号に見ることができる。
[0037] リザーバ９４に液状のターゲット材料を供給することが好ましい。したがって、初めは固体の形態で供給されるターゲット材料の場合は、固体ターゲット材料を受容し、このターゲット材料を溶融することにより液状に変換し、溶融されたターゲット材料をターゲット材料送出機構２４に供給するターゲット材料供給システムを備えることが好ましい。斯かるターゲット材料装填システムが図３に要素２００として示されている。示されているように、ターゲット材料装填システム２００は、ドア、即ちポート２１０を有し、ここから固体ターゲット材料２２０をターゲット材料供給システム２００のチャンバ２３０に配置することができる。示されている例では、ターゲット材料２２０はターゲット材料の固形の棒形状であるが、他の形態のターゲット材料を使用することもできる。チャンバ２３０は供給線２４０を通じてリザーバ９４と流体連通している。本明細書及び特許請求の範囲において、２つの要素が流体連通しているといわれる場合には、液体や気体等の流体が２つの要素間を直接的に又は間接的に、つまり介在要素を介して流れることができることを含意する意図がある。チャンバ２３０内の固体ターゲット材料２２０は溶融され、溶融されたターゲット材料はリザーバ９４に運ばれる。
[0038] 好ましい実施形態の一態様によれば、ターゲット材料の溶融は誘導ヒーターを使用して行われる。ターゲット材料を溶融する従来の方法は、電気ヒーターを使用してターゲット材料を保持する容器を加熱し、容器から容器内のターゲット材料への熱の移動を頼りにターゲット材料を溶融する。ターゲット材料を加熱するこの方法には少なくとも２つの欠点がある。第１の欠点は、容器をターゲット材料の融点まで加熱するのにかかる加熱時間と、容器が追加の固体ターゲット材料を貯蔵庫に追加できる温度まで冷えるのにかかる冷却時間とが長くなり得ることである。加熱及び冷却時間が長くなることで、総再装填時間、つまり、容器を冷却、開封、再装填、密閉し、ターゲット材料の融点を超えるまで再加熱するのに要する時間が増加し得る。容器を加熱して容器内のターゲット材料を間接的に加熱することの他の欠点は、最終的にターゲット材料を加熱するのではなく、容器を加熱するためにのみ用いられるエネルギーが浪費されることである。
[0039] これらの欠点を最小限に抑える又は回避するために、本発明の一態様によれば、ターゲット材料を溶融するのに必要なエネルギーがターゲット材料に直接加えられる。これは誘導加熱を用いてターゲット材料に渦電流を誘導することにより行われる。これによって、熱源からターゲット材料に熱を移動するための何らかの中間媒体の使用が回避される。これによって、再装填動作中に小滴生成を中断するために必要な時間を最小限に抑える可能性がもたらされる。
[0040] 本発明の一実施形態によれば、ターゲット材料ヒーターには、エネルギーをチャンバ２３０内に加えるように構成されたコイル２５０の形態をとる誘導ヒーターが含まれる。コイル２５０は、交流電流を伝送するリッツ線から作成されることが好ましい。リッツ線は、最大約１ＭＨｚの周波数で使用される導体の表皮効果及び近接効果の損失を低減するように設計されているために好ましい。リッツ線は典型的には、個々に絶縁され、かつより合わせ又は織り合わせられた多くの細線ストランドで構成される。図３の実施形態では、コイルは、チャンバ２３０を画定し、コイル２５０をシステムの残部から電気的に絶縁する絶縁ハウジング２６０に巻回される。現時点の好ましい実施形態では、絶縁ハウジング２６０はセラミック材料から作成されるが、ガラス材料等の他の材料が使用されてもよい。コイル２５０は、交流電源２７０により電力が供給される。コイル２５０は、チャンバ２３０の内部と電磁通信する、つまり、コイル２５０を流れる電流により生成される電磁場はチャンバ２３０の内部に到達可能である。
[0041] ハウジング２６０は固形のターゲット材料を受容するように構成される。本明細書で用いられるように、「受容するように構成される」は、ハウジング２６０及びチャンバ２３０が、所与の形状の固形のターゲット材料を収容するように寸法決めされ、固形のターゲット材料をハウジング２６０及びチャンバ２３０の内部に導入できるようにする適切なアパーチャ、ポート、又は他の進入手段を備えることを意味する。使用時にはポート２１０は開かれ、固体ターゲット材料２２０はチャンバ２３０に追加される。その後ポート２１０は閉じられ、交流電源２７０によりコイル２５０に交流電流が供給される。コイル２５０を電流が流れることで固体ターゲット材料２２０に渦電流が誘導され、ターゲット材料が熱くなり溶融する。そして、溶融したターゲット材料は供給線２４０を通ってリザーバ９４に流れる。
[0042] 場合によってはチャンバ２３０にガスを供給し、溶融したターゲット材料を雰囲気から、例えば酸化から保護することが好ましい。このような目的で、バッファガス、つまり不活性又は不燃性ガスを使用して、チャンバ内の酸素量を減少させることが現時点で好ましい。しかし、フォーミングガス等の他のガスを使用して酸化を抑えることもできる。また場合によっては、チャンバ２３０を真空下に維持し、溶融したターゲット材料が雰囲気ガスと望ましくない化学反応を起こすことを防止することが好ましい。これらの目的は、ターゲット材料供給システムに図３に示されていないガス接続部及び真空接続部を供給することにより達成される。
[0043] チャンバ２３０の容積は、ターゲット材料ディスペンサのリザーバの容積の何分の１かになるように選択することができる。例えば、約４００ｍｌの容積を有するターゲット材料リザーバに対して、チャンバの容積は約２００ｍｌ、即ちリザーバ容量の５０％とすることができる。
[0044] 図４は、ハンドヘルド用のターゲット材料装填システムの一実施形態を示す。図４の実施形態では、ターゲット材料供給システム２００はまた、エネルギーをチャンバ２３０に加えるように構成されたコイル２５０の形態をとる誘導ヒーターを含む。コイル２５０はまた、交流電流を伝送するリッツ線から作成されることが好ましい。図４の実施形態では、コイル２５０は、チャンバ２３０を画定し、コイル２５０をシステムの残部から電気的に絶縁する絶縁ハウジング２６０に巻回される。現時点で好ましい実施形態では、絶縁ハウジング２６０はセラミック材料から作成されるが、ガラス材料等の他の材料が使用されてもよい。コイル２５０は、線２８０から電力を受信する交流電源２７０により電力供給される。
[0045] 使用時にはポート２１０は開かれ、スズの棒の形をした固体ターゲット材料２２０はチャンバ２３０に挿入される。その後ポート２１０は閉じられ、交流電源２７０によりコイル２５０に交流電流が供給される。コイル２５０に電流が流れることで固体ターゲット材料２２０に渦電流が誘導され、ターゲット材料が熱くなり溶融する。そして、溶融したターゲット材料は供給線２４０を通ってリザーバ９４に流れる。
[0046] 既に述べたように、場合によってはチャンバ２３０にアルゴン、ヘリウム、又はこれら２つの組み合わせ等のバッファガスを供給し、溶融したターゲット材料を雰囲気から、例えば酸化から保護することが好ましい。これは図４の実施形態では入口２９０を使用して行われる。場合によっては、チャンバ２３０を真空下に維持し、溶融したターゲット材料が雰囲気ガスと望ましくない化学反応を起こすことを防止することも好ましい。これも図４の実施形態では入口２９０を使用して行われる。上で述べたように、この目的のためにフォーミングガスを使用することもできる。
[0047] 図４の実施形態はまた、挿入ポート２１０が開いている時にバッファガス又はフォーミングガスを導入するためのポート３３０を含む。図４の実施形態はまた、溶融したターゲット材料が供給線２４０に流入することができる出口ポート３００を含む。ターゲット材料供給システム２００のハンドヘルドバージョンを使用する利便性を高めるために、入口ポート２９０及び出口ポート３００は迅速接続／切断コネクタ３２０を備えることができる。ターゲット材料供給システム２００はハウジング３１０内に含まれる。示されているように、使用時にはターゲット材料供給システム２００は水平に対して下向きの角度で動作することができる、つまり、出口ポート３００が挿入ポート２１０よりも下になり、溶融したターゲット材料の出口ポートへの流れを重力により助長することができる。
[0048] ターゲット材料２２０が固形の棒形状である場合は、棒は円筒形であることが現時点で好ましい。棒の直径は約２０ｍｍ〜約３０ｍｍの範囲内にあることが好ましい。棒の長さは約１００ｍｍ〜約１５０ｍｍの範囲内にあることが好ましい。しかし、棒は１００ｍｍよりも短い長さで、その棒の幾つかを積層してチャンバ２３０内が充填されてもよい。
[0049] ターゲット材料装填システム２００は、好ましくはターゲット材料分注システム９２に永久的には接続されない。その代わりに、ターゲット材料装填システム２００は、追加のハンドリング機器を使用せずに操作できる、即ち「ハンドヘルド」で動作できるほどの寸法及び軽さを有することが好ましい。ターゲット材料装填システム２００はまた、装填が必要な時はターゲット材料分注システム９２に流体連通可能であるが、装填が不要の時はターゲット材料分注システム９２から切断可能となるようにターゲット材料分注システム９２に着脱可能に結合されることが好ましい。
[0050] チャンバ２３０の容積は、ターゲット材料ディスペンサのリザーバの容積の何分の１かになるように選択することができる。例えば、約４００ｍｌの容積を有するターゲット材料リザーバに対して、チャンバの容積は約２００ｍｌ、即ちリザーバ容量の５０％とすることができる。
[0051] 次に図５を参照すると、ターゲット材料を含む組成を有するワイヤ３５０である固形のターゲット材料を供給する実施形態及び装置が示されている。ワイヤ３５０はスプール３６０から送り出され、ワイヤ搬送システムによりチャンバ３７０に運ばれる。ワイヤ搬送システムは、例えば一対のピンチローラ３９０及びワイヤガイド４００を含んでもよい。
[0052] 現時点で好ましい実施形態では、ワイヤ３５０は全体が実質的に純粋なターゲット材料（つまり、ターゲット材料以外の材料の意図的な導入がない）から構成される。ワイヤ３５０は約１ｍｍ〜約３ｍｍの範囲内の直径を有することが現時点で好ましい。スプール３６０の容量に関して、スプール３６０は、約６００ｃｃのターゲット材料を供給する、２ｍｍワイヤを約２００ｍ保持するように寸法決めされることが現時点で好ましい。これによってＥＵＶ源に約１００時間〜約２００時間の範囲の期間連続的に動作するのに十分なターゲット材料が供給されるであろう。
[0053] 述べられたように、ワイヤ３５０はチャンバ３７０内のワイヤ入口に運ばれる。現時点で好ましい実施形態では、チャンバ３７０はガラス材料又はセラミック材料から作成された管として構成される。誘導コイル４１０は管に巻回され、電流源４２０から電流が供給される。上記のように、電流源４２０は好ましくは交流電流を供給し、誘導コイル４１０は好ましくはリッツ線から作成される。
[0054] チャンバ３７０の内部にガスを供給することも現時点で好ましい。示された実施形態では、このガスはガス源４３０により供給される。ガス源により供給されたガスは、バッファガスであってもよく、管内の酸素量を減少させて、酸化物の生成を抑えるためのフォーミングガス（還元ガス）であってもよい。知られているように、フォーミングガスは通常、金属表面上の酸化物を還元するために使用される水素分子（Ｈ2）及び不活性ガス（通常は窒素、Ｎ2）の混合物である。
[0055] 図５の実施形態はまた、溶融したターゲット材料のチャンバ３７０からターゲット材料ディスペンサ２４への流れを制御する弁４４０を含む。例えば、弁４４０は、溶融したターゲット材料のチャンバ３７０からターゲット材料ディスペンサ２４への流れを選択的に妨げたり許容したりするのに使用してもよい。
[0056] 上記の実施形態は、以下のＥＵＶ放射を生成する方法に用いられる。固形のターゲット材料がターゲット材料貯蔵庫に追加される。貯蔵庫内の固形のターゲット材料は電磁誘導により加熱され、ターゲット材料貯蔵庫内の固形のターゲット材料を液状のターゲット材料に変換する。液状のターゲット材料はターゲット材料貯蔵庫からターゲット材料ディスペンサに供給される。ターゲット材料ディスペンサは液状のターゲット材料をプラズマ部位に分注する。固形のターゲット材料をターゲット材料貯蔵庫に追加する間に、ターゲット材料貯蔵庫にガスが導入されてもよい。
[0057] 以上の説明は複数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。したがって、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斯かる代替、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、斯かる言葉は、「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ともに利用することができる。
Claims (20)
- 溶融したターゲット材料がレーザビームによって照射される間に照射チャンバから取り外されるように構成されるターゲット材料貯蔵庫と、
前記ターゲット材料貯蔵庫と流体連通し、再充填のために前記ターゲット材料貯蔵庫が結合される時に前記ターゲット材料貯蔵庫から液状のターゲット材料を受容し、前記ターゲット材料貯蔵庫が前記照射チャンバから取り外される時に前記液状のターゲット材料をプラズマ部位に分注するように構成されたターゲット材料ディスペンサと、
固形のターゲット材料を受容するチャンバであって、大気から少なくとも部分的に隔離され、不完全真空及び不活性又は不燃性ガスのうちの少なくとも１つを使用して前記ターゲット材料の汚染を低減するチャンバと、
前記チャンバの内部と電磁連通し、前記チャンバ内のターゲット材料を電磁誘導により加熱し、前記チャンバ内の固形のターゲット材料を液状のターゲット材料に変換するように構成された誘導ヒーターと、
を備える装置であって、
前記ターゲット材料ディスペンサは、オリフィスが形成される毛細管を有する変調ディスペンサである、装置。 - 前記チャンバは、電気絶縁ハウジングの内部であり、
前記誘導ヒーターは、前記電気絶縁ハウジングの少なくとも一部に巻回されたコイルを備える、請求項１に記載の装置。 - 前記電気絶縁ハウジングは、セラミック材料を含む、請求項２に記載の装置。
- 前記コイルは、リッツ線を含む、請求項２に記載の装置。
- 前記電気絶縁ハウジング内に、固形の棒形状のターゲット材料の前記チャンバへの挿入を許容できるように寸法決めされた挿入ポートを更に備える、請求項２に記載の装置。
- 前記電気絶縁ハウジング内に、固形のターゲット材料を含むワイヤの前記チャンバへの挿入を許容できるように寸法決めされた挿入ポートを更に備える、請求項２に記載の装置。
- 前記電気絶縁ハウジング内に、バッファガス及びフォーミングガスのうちの１つである前記ガスを前記チャンバに供給する入口ポートを更に備える、請求項２に記載の装置。
- 前記電気絶縁ハウジング内に、前記不完全真空を前記チャンバに印加するポートを更に備える、請求項２に記載の装置。
- 溶融したターゲット材料がレーザビームによって照射される間に照射チャンバから取り外されるように構成されるターゲット材料貯蔵庫と、
前記ターゲット材料貯蔵庫と流体連通し、再充填のために前記ターゲット材料貯蔵庫が結合される時に前記ターゲット材料貯蔵庫から液状のターゲット材料を受容し、前記ターゲット材料貯蔵庫が前記照射チャンバから取り外される時に前記液状のターゲット材料をプラズマ部位に分注するように構成されたターゲット材料ディスペンサと、
挿入ポートから固形のターゲット材料を受容するチャンバであって、大気から少なくとも部分的に隔離され、不完全真空及び不活性又は不燃性ガスのうちの少なくとも１つを使用して前記ターゲット材料の汚染を低減する、チャンバを含むセラミックハウジングと、
前記チャンバと電磁連通し、前記チャンバ内のターゲット材料を電磁誘導により加熱し、前記チャンバ内の固形のターゲット材料を液状のターゲット材料に変換するように構成されたコイルと、
前記セラミックハウジング内の、溶融したターゲット材料が前記チャンバから流れ出ることを許容する出口ポートと、
を備える装置であって、
前記セラミックハウジングはまた、バッファガスの前記チャンバへの導入を許容する入口ポートを含み、
前記ターゲット材料ディスペンサは、オリフィスが形成される毛細管を有する変調ディスペンサである、装置。 - 固形のターゲット材料の棒を受容するように構成されたターゲット材料貯蔵庫を含み、ハンドヘルドに構成され、溶融したターゲット材料がレーザビームによって照射される間に照射チャンバから取り外されるように構成されたターゲット材料ローダーと、
前記ターゲット材料ローダーが前記照射チャンバから取り外される時、前記液状のターゲット材料をプラズマ部位に分注するように構成されたターゲット材料ディスペンサと、
前記ターゲット材料ローダーが再充填のために前記ターゲット材料ディスペンサに結合される時、前記ターゲット材料に液状のターゲット材料を装填するために前記ターゲット材料ローダーを前記ターゲット材料ディスペンサに着脱可能に結合する結合器と、
前記固形のターゲット材料の棒を受容するチャンバであって、大気から少なくとも部分的に隔離され、不完全真空及び不活性又は不燃性ガスのうちの少なくとも１つを使用して前記ターゲット材料の汚染を低減するチャンバと、
前記チャンバと電磁連通し、前記チャンバ内のターゲット材料を電磁誘導により加熱し、前記チャンバ内の固形のターゲット材料を液状のターゲット材料に変換するように構成された誘導ヒーターと、
を備える装置であって、
前記ターゲット材料ディスペンサは、オリフィスが形成される毛細管を有する変調ディスペンサであり、
前記ターゲット材料ディスペンサは、電気駆動可能な要素を含むノズルを有し、
前記電気駆動可能な要素は、前記毛細管を変形させるように選択的に膨張又は収縮し、前記ノズルからの材料の放出を調節することができる、装置。 - 固形のターゲット材料を含むワイヤを受容するように構成されたターゲット材料貯蔵庫を有し、溶融したターゲット材料がレーザビームによって照射される間に照射チャンバから取り外されるように構成されたターゲット材料ローダーと、
前記ターゲット材料ローダーが前記照射チャンバから取り外された時に、前記液状のターゲット材料をプラズマ部位に分注するように構成されたターゲット材料ディスペンサと、
前記ワイヤを受容するチャンバであって、大気から少なくとも部分的に隔離され、不完全真空及び不活性又は不燃性ガスのうちの少なくとも１つを使用して前記ターゲット材料の汚染を低減するチャンバと、
前記チャンバの内部と電磁連通し、前記チャンバ内の前記ワイヤを電磁誘導により加熱し、前記チャンバ内の前記ワイヤ中のターゲット材料を液状のターゲット材料に変換するように構成された誘導ヒーターと、
を備える装置であって、
前記ターゲット材料ディスペンサは、オリフィスが形成される毛細管を有する変調ディスペンサであり、
前記ターゲット材料ディスペンサは、電気駆動可能な要素を含むノズルを有し、
前記電気駆動可能な要素は、前記毛細管を変形させるように選択的に膨張又は収縮し、前記ノズルからの材料の放出を調節することができる、装置。 - 前記チャンバは、セラミック材料を含む、請求項１１に記載の装置。
- 前記チャンバは、ガラス材料を含む、請求項１１に記載の装置。
- 前記チャンバと前記ターゲット材料ディスペンサの間に配設され、前記ターゲット材料ローダーが再装填のために前記ターゲット材料ディスペンサに結合された時に、前記チャンバと前記ターゲット材料ディスペンサの間の液状のターゲット材料の流れを制御する弁を更に備える、請求項１１に記載の装置。
- 前記弁は、ボール弁である、請求項１４に記載の装置。
- 一定量の前記ワイヤを保持するスプールと、
前記ワイヤを前記スプールから前記チャンバに送り込むワイヤ搬送システムと、
を更に備える、請求項１１に記載の装置。 - 前記ガスを前記チャンバの内部に供給するガス供給システムを更に備える、請求項１１に記載の装置。
- 前記ガスは、フォーミングガスである、請求項１７に記載の装置。
- 固形のターゲット材料をターゲット材料貯蔵庫に追加することと、
前記ターゲット材料貯蔵庫内の前記固形のターゲット材料を誘導加熱して、大気から少なくとも部分的に隔離され、不完全真空及び不活性又は不燃性ガスのうちの少なくとも１つを使用して前記ターゲット材料の汚染を低減するターゲット材料貯蔵庫チャンバ内の前記ターゲット材料を電磁誘導により加熱し、前記ターゲット材料貯蔵庫内の前記固形のターゲット材料を液状のターゲット材料に変換することと、
前記液状のターゲット材料を前記ターゲット材料貯蔵庫からターゲット材料ディスペンサに供給することであって、少なくとも前記ターゲット材料貯蔵庫を前記ターゲット材料ディスペンサに結合することを含むことと、
前記供給することの後に、前記ターゲット材料貯蔵庫を照射チャンバから取り外すことと、
前記ターゲット材料ディスペンサを使用して、前記液状のターゲット材料をプラズマ部位に分注することと、を含む方法であって、
前記ターゲット材料ディスペンサは、オリフィスが形成される毛細管を有する変調ディスペンサであり、
前記ターゲット材料ディスペンサは、電気駆動可能な要素を含むノズルを有し、
前記電気駆動可能な要素は、前記毛細管を変形させるように選択的に膨張又は収縮し、前記ノズルからの材料の放出を調節することができる、方法。 - 固形のターゲット材料を前記ターゲット材料貯蔵庫に追加する間に、前記ターゲット材料貯蔵庫にガスを追加する追加ステップ中に実行される追加的ステップを含む、請求項１９に記載の方法。
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