JP7842866B2 - 誘導結合型プラズマ光源 - Google Patents

誘導結合型プラズマ光源

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Description

[0001]本明細書で使用される章の見出しは、整理の目的のためだけであり、本出願に説明される主題をいかようにも限定するものと解釈されるべきではない。
［導入］
[0002]多数の商業及び学問用途が、スペクトルの極紫外（ＥＵＶ）領域における高輝度の光を必要としている。例えば、ＥＵＶ光は、計測学、加速試験、フォトレジスト、欠陥検査、及び顕微鏡法など、多数の工業用途に必要とされる。ＥＵＶ光の他の用途としては、顕微鏡法、分光学、面積式イメージング、及びブランクマスク検査が挙げられる。これら及び他の用途は、極紫外光子のこれらの重要な源から高い信頼性、小さい物理的サイズ、低い固定費、低い運転費、及び低い複雑性を有するＥＵＶ源を必要とする。
[0003]紫外光源のためのプラズマチャンバであり得る本教示によるプラズマチャンバは、プラズマ閉じ込め領域を画定するプラズマ発生領域を含む。発生した紫外放射線がチャンバの外へ透過することを可能にするポートが、プラズマ発生領域の側面に隣接して位置付けられる。ガス供給ポートが、プラズマ発生領域に近接して位置付けられ得る。真空ポンプポートが、プラズマ発生領域に近接して位置付けられ得る。
[0004]高電圧領域が、プラズマ発生領域に結合される。接地に結合されるように構成される外面を画定し、包囲誘導コアを受容するために寸法決定される接地領域が、高電圧領域に結合される。高電圧領域の幅は、接地領域の幅よりも大きい。様々な実施形態において、高電圧領域の幅は、接地領域の幅よりも少なくとも２倍大きくてもよい。プラズマ発生領域の幅はまた、接地領域の幅よりも小さくてもよい。
[0005]絶縁領域が、接地領域に結合されてもよく、接地電位に結合されるように構成されてもよい。絶縁領域はまた、紫外光を通すアパーチャを有してもよい。絶縁領域は、プラズマ発生領域において発生したイオンの引き付けを低減するために、接地領域に近接して負電位を減少させるように構成されてもよい。プラズマ発生領域にガスを提供するためのガス供給ポートが、絶縁領域に位置付けられてもよい。プラズマ診断ポートもまた、絶縁領域に位置付けられてもよい。絶縁領域におけるポートが、紫外光を通すためのアパーチャを含んでもよい。
[0006]プラズマ発生領域において発生した少なくとも一部の光を反射してプラズマ発生領域へ戻すように配向されるミラーが、接地領域に隣接して位置付けられてもよい。ミラーは、プラズマにおいて発生した一部の光が出力ポートを通過するように、部分的に透過していてもよい。
[0007]電流をプラズマループへ結合する内側誘導コアが、プラズマ発生領域の周りに位置付けられてもよい。外側誘導コアが、内側誘導コアの周りに位置付けられてもよい。誘導コアが、接地領域の一部分の周りに位置付けられ、電流が接地領域を流れることを防ぐように構成されてもよい。
[0008]本教示は、好ましい及び例示的な実施形態に従って、それらのさらなる利点と一緒に、添付の図面と併せて以下の詳細な説明においてより具体的に説明される。当業者は、以下に説明される図面が例証の目的にすぎないことを理解するものとする。図面は、必ずしも縮尺通りではなく、むしろ全体的に、教示の原則を例証する際に強調される。図面は、出願者の教示の範囲をいかようにも限定することは意図されない。
Ｚピンチ紫外光源のための本教示によるプラズマチャンバを例証する図である。 本教示による、プラズマ閉じ込め領域、高電圧領域、接地領域、及び絶縁領域を含む紫外光源を例証する図である。 本教示の紫外光源の実施形態のパルス動作を示す、オシロスコープからのグラフを例証する図である。 絶縁領域に結合されるガス供給ポートを含む、本教示による紫外光源の実施形態を例証する図である。 絶縁領域に結合される診断プローブポートを含む、本教示による紫外光源の実施形態を例証する図である。 絶縁領域に光学的に結合される出力を有するレーザ源を含む、本教示による紫外光源の別の実施形態を例証する図である。 絶縁領域に結合される発生した紫外光を通すための透過領域を備えるポートを含む、本教示による紫外光源の実施形態を例証する図である。 発生した紫外光を反射してプラズマ閉じ込め領域へ戻すためのミラーを含む、本教示による紫外光源の実施形態を例証する図である。
［様々な実施形態の説明］
[0017]本教示はこれより、添付の図面に示されるようなそれらの例示的な実施形態を参照してより詳細に説明される。本教示は、様々な実施形態及び例と併せて説明されるが、本教示がそのような実施形態に限定されることは意図されない。逆に、本教示は、当業者によって理解されるように、様々な代替形態、修正形態、及び等価物を包含する。本明細書における教示を利用できる当業者は、本明細書に説明されるような本開示の範囲内である、追加の実装形態、修正形態、及び実施形態、並びに他の使用分野を認識するものとする。
[0018]本明細書における「１つの実施形態」又は「一実施形態」への言及は、その実施形態と関連して説明される特定の特徴、構造、又は特性が、本教示の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。本明細書の様々な箇所における「１つの実施形態において」という表現の登場は、必ずしもすべて同じ実施形態について言及しているわけではない。
[0019]本教示の方法の個々のステップは、本教示が動作可能なままである限り、任意の順序で、及び／又は同時に、実施されてもよいことを理解されたい。さらには、本教示の装置及び方法は、本教示が動作可能なままである限り、任意の数の説明された実施形態又は説明された実施形態のすべてを含んでもよいことを理解されたい。
[0020]極紫外光源は、多数の光学測定及び露光用途において重要な役割を果たす。これらの源が多数の使用事例に対応するように構成されることが望ましい。１つの課題は、高出力及び高輝度ＥＵＶ光を、多数の用途との統合を可能にし、さらに高安定性及び高信頼性を呈する構成で発生させることである。
[0021]極紫外放射線は、当業者により様々な呼び方をされる。一部の当業者は、時として、極紫外放射線を、ＸＵＶと省略され得る高エネルギー紫外放射線と呼んでいた。極紫外放射線は、一般的には、名目上１２４ｎｍ～１０ｎｍの波長に及ぶ電磁スペクトルの一部である電磁放射線を指す。極紫外放射線と光学スペクトルであるとみなされるものとの間にはいくらかの重複が存在する。目的とする１つの特定のＥＵＶ波長は、１３．５ｎｍであるが、これは、その波長がリソグラフィのために一般的に使用されるからである。本教示による極紫外放射線源は、ＥＵＶ放射線の生成に限定されない。当該技術分野において知られるように、プラズマは、広いスペクトル範囲の光子を発生させるために使用され得る。例えば、本教示に従って発生したプラズマはまた、軟ｘ線光子（ＳＸＲ）を発生させるために使用され得る。これは、例えば、１０ｎｍ未満の波長を有する光子を含む。
[0022]軸方向に電流を有するいわゆるＺピンチプラズマは、ＥＵＶ及びＳＸＲ光を生成することにおいて効果的であることが示されている。しかしながら、最もよく知られる源は、高放電電流をプラズマへ伝導するために電極を採用していた。典型的には高温プラズマと接触状態にあるこれらの電極は、溶けて、著しいデブリを生み出すことがあり、これは、源の有用な寿命を大きく低減することがあるため、非常に望ましくない。
[0023]ＥＵＶを発生させるための無電極手法が望ましく、かなりの市場ニーズを満たすことになる。そのような源は、例えば、ＭＡ州ウィルミントンにあるＥｎｅｒｇｅｔｉｑ， ａ Ｈａｍａｍａｔｓｕ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能である。これらの源は、Ｚピンチプラズマに基づくが、電流をプラズマへ誘導結合することによって電極を完全に回避する。これらのＥＵＶ源におけるプラズマは、源の壁から離れて磁気的に閉じ込められて、熱負荷を最小限にし、デブリを低減し、優れた開ループ空間的安定性及び安定した繰り返し可能な電力出力を提供する。既知のＺピンチプラズマチャンバの１つの課題は、チャンバ壁の高電圧領域が、Ｚピンチ領域の片側（本明細書では裏側と呼ばれる）を覆い隠すことである。これは、プラズマが実行している間に高電圧領域で接地電位を達成することができないことから、裏側アクセスを提供するようにチャンバを修正することを困難又は不可能にする。
[0024]本教示のＥＵＶ源の１つの特徴は、それらが多方面にわたり、様々な用途をサポートすることである。例えば、ＥＵＶ源動作条件は、ユーザ調整可能である。特に、本教示のＥＵＶ源は、それらが特定の用途のためにユーザによって要求されるように、ピーク電力又はピーク輝度が最適化され得ることから、既知のＺピンチ設計を改善する。プラズマサイズは、典型的には、典型的な動作条件下では直径１ｍｍ未満であってもよい。この設計は、応用設備に接続するためにシステム筐体の片側においてユーザに提供される単純かつ柔軟性のある光学インターフェースをサポートする。カスタムインターフェースにも、特定の用途のために対応してもよい。
[0025]本教示のＥＵＶ源の別の特徴は、それらがプラズマチャンバへの両面光学アクセスに対応することである。この特徴は、Ｚピンチシステム条件を生成するために使用される高電圧チャンバに対する適切な修正によって、少なくとも部分的に提供される。
[0026]図１は、Ｚピンチ紫外光源のための本教示によるプラズマチャンバ１００を例証する。チャンバ１００は、ターゲットガス１０４をチャンバ１００へ通すインターフェース１０２を含む。ポンプ１０６が、チャンバ領域１０８を所望の作動圧まで排気するため、及び／又はチャンバ１００におけるガス流を制御するために使用される。
[0027]ポート１１０が、プラズマによって生成されたＥＵＶ放射線を通すために提供される。ポート１１０は、所望のＥＵＶ放射線を通すＥＵＶ出力ポートを含んでもよい。ポート１１０はまた、望ましくない放射線をブロックするフィルタ構造を含むように構成されてもよい。いくつかの実施形態において、ポート１１０は、可視光を通さないように構成される。例えば、様々な実施形態において、ＥＵＶ透明ポート１１０は、スペクトル浄化ホイルを含むことがあるアパーチャである。典型的には、ポート１１０は、ビームラインに沿って伝播する放射線を通すビームラインアパーチャポートである。ポートはまた、特定の方向に伝播する光を物理的にブロックするように所望の直径を有するように構成されてもよい。さらには、アパーチャの直径は、所望の圧力差を提供するように選択されてもよい。
[0028]様々なシステムにおいて、ポート１１０は、ユーザが、ＥＵＶ放射線がポート１１０を直接通る応用システム（図示せず）に取り付けるのに適応可能であるように構成される。プラズマ発生領域１１２は、磁気誘導を使用して、以下により詳細に説明されるプラズマ閉じ込め領域１１３を画定する。プラズマ閉じ込め領域１１３は、動作中コア（図示せず）を励磁する電流を流すパルス形成及び電力送達区域１１５によって形成される。高電圧領域１１４が、プラズマ発生領域１１２に取り付けられる。
[0029]接地領域１１６が、高電圧領域１１４に取り付けられる。接地領域１１６は、第１の場所１１８において接地に結合される外面を有する。絶縁破壊１２２を含む絶縁真空パイプ１２０が、第１の場所１１８に隣接して位置付けられる。絶縁破壊１２２を形成する絶縁材料は、セラミック、又はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のような１つ若しくは複数の他の高温絶縁材料、又は同様の材料で形成されてもよい。真空パイプ１２０は、チャンバ１００の入力／出力ポート１２６の近くの絶縁破壊１２２の後の位置１２４で接地される。絶縁真空パイプ１２０は、所望の通りに動作中さらに下流の構成要素（図示せず）へイオンを引き付けるために、負電位を減少させる絶縁破壊をもたらす役割を果たす。
[0030]チャンバ１００はまた、動作中チャンバ１００のために誘導電流を提供する磁石を位置付けるために領域１２８、１３０を含む。チャンバ１００の、領域の最後、すなわち第１の場所１１８もまた、接地される。まとめて、絶縁破壊１２２を有する接地した絶縁真空パイプ１２０及び出力ポート１２６における接地領域１２４は、絶縁領域１２９と呼ばれることがある。本明細書に説明されるチャンバの絶縁領域１２９の１つの特徴は、それが、チャンバ１００の外側からのユーザ及び／又は他の下流設備によるアクセスを可能にするチャンバの安全な接地した外部領域を提供することである。
[0031]本教示の１つの特徴は、絶縁真空パイプ１２０によって画定される入力／出力ポート１２６が、様々な下流の構成要素（図示せず）の柔軟な接続のために構成されることである。この特徴は、異なる応用に対処するためにチャンバ１００の様々なカスタム及びセミカスタム構成をサポートする。例えば、入力／出力ポート１２６は、プラズマ発生領域１１２にガスを提供するガス供給ポートを形成してもよい。入力／出力ポート１２６は、プラズマ診断ポートを形成してもよい。これは、例えば、動作中に入力／出力ポート１２６からプラズマ発生領域１１２におけるプラズマの光学イメージング、分光、及び／又は電子プローブを可能にする。入力／出力ポート１２６は、プラズマから生成される紫外光を通すためのアパーチャを形成してもよい。入力／出力ポート１２６は、接地位置１２４に隣接して位置付けられるミラーを含んでもよい。ミラー（図示せず）は、完全又は部分的に反射性であってもよく、プラズマ発生領域１１２において発生した少なくとも一部の光を反射してプラズマ発生領域１１２へ戻すように所望の通りに配向される。いくつかの実施形態において、ミラーは、プラズマ発生領域１１２において発生した一部の光が入力／出力ポート１２６を通過し、一部の光が反射されて戻るように、部分的に透過性である。いくつかの実施形態において、この光は、プラズマ発生領域において発生したＥＵＶ放射線であり、いくつかの実施形態において、この光はまた、例えば、プラズマと相互作用する、及び／又はこれをプローブするレーザ光又は他の光を含んでもよい。
[0032]図２Ａは、本教示による、プラズマ閉じ込め領域２０２、高電圧領域２０４、接地領域２０６、及び絶縁領域２０８を含む紫外光源２００を例証する。源２００は、高信頼性及び高安定性を提供するためにチャンバ２１０の構成要素から離れてプラズマ閉じ込め領域２０２のプラズマの磁気閉じ込めを使用する誘導設計である。ターゲットガス２１２は、インターフェース２１４を通ってチャンバ２１０へ入る。いくつかの実施形態において、ターゲットガスは、キセノンである。ポンプ２１６が、チャンバ領域２１８を所望の作動圧まで排気するために使用される。ポート２２０が、ＥＵＶ放射線、すなわちプラズマによって生成されたＥＵＶ光２３６を通すために提供される。
[0033]パルス形成及び電力送達区域２２２は、電流を、区域２２２を通じて接地へ流すように駆動する並列接続のコンデンサ２２４及びパルス発生器２２６を使用して駆動される。パルス発生器２２６は、コンデンサに負の高電圧パルスを印加する。いくつかの実施形態において、コンデンサ２２４は、複数のコンデンサの集まりである。故に、チャンバ２１０のパルス形成及び電力送達区域２２２は、高電圧側２２８及び接地側２３０を有する。パルス形成及び電力送達区域２２２を通って流れる電流パルスによって励磁される内側磁気コア２３２及び外側磁気コア２３４は、磁気的に閉じ込められたＺピンチを形成するプラズマ発生領域２０２において合流する少なくとも３つの誘導結合したプラズマループ（図示せず）を生成する。ループは、内側コア２３２と外側コア２３４との間の領域を通って、及びプラズマ発生領域２０２を通って流れる。
[0034]動作中、パルス発生器２２６からの電圧パルスは、コンデンサ２２４を帯電させる。帯電時間中、コア２３２、２３４からの少量の漏れ電流が、プラズマループを持続させる。ピンチ動作は、それが適切な機能のために、イオン化したガスを必要とすることから、持続したループを必要とする。外側コア２３４は飽和して、インピーダンスをゼロへと駆動する。次いでコンデンサは放電する。これは、有益なパルス圧縮を結果としてもたらす。内側コア２３２は、電流パルスをプラズマループに結合して、Ｚピンチとして知られるプラズマ電流において大きいパルスを結果としてもたらす。
[0035]プラズマ発生領域２０２は、プラズマによって生成されるＥＵＶ放射線のほぼ１００％を生成し、放出する。プラズマループは、ＥＵＶ光を生成しない。その結果として、源２００は、プラズマ発生領域２０２における明確かつ安定したピンチプラズマ閉じ込め領域２３８からＥＵＶ光２３６の高品質の比較的小型の源を生成する。パルス形成及び電力送達区域２２２を使用してプラズマを駆動及び含むことによって、源２００は、既知のシステムにおいて放電電流をプラズマへ伝導するために共通して使用される電極の使用なしに動作する。
[0036]既知のＺピンチプラズマチャンバは、高電圧領域２０４とプラズマ発生領域２０２との間に電気的連続性を有する。結果的に、チャンバ２１０の外側が高電位電圧にあるとき、チャンバへの裏側アクセスを有することは困難又は不可能である。
[0037]対照的に、図２Ａに示される構成では、高電圧領域２０４は、パルス形成及び電力送達区域２２２の高電圧側２２８に電気的に接続される一方、接地領域２０６は、高電圧領域２０４に結合される。特に、接地領域２０６は、第１の場所２４０において接地に結合される外面を有する。さらには、絶縁破壊２４２を含む絶縁領域２０８には絶縁真空パイプが存在する。この構成では、絶縁領域２０８は、チャンバ２１０の出力２４６の近くに絶縁破壊２４２の後の位置２４４で接地される。その結果として、絶縁領域２０８は、所望の通りに動作中さらに下流の構成要素にイオンを引き付ける負電位を減少させる絶縁破壊をもたらす役割を果たす。
[0038]電流防止誘導コア２４８は、チャンバ２１０の高電圧領域２０４と接地領域２０６との間の境界に位置付けられる。接地領域２０６の位置２４０、２４４に接続されるハード接地、及び接地側２３０に接続される接地は、電気的に接続される。バイアス電流が、電流防止誘導コア２４８に印加される。このバイアス電流は、高電圧領域２０４から接地領域２０６へ流れる電流を減少させる。
[0039]動作中、いくらかのパルス漏れ電流が、誘導コア２４８を通じてチャンバの端部に近接したパイプ（１１８又は２４０）に沿って流れる。パイプ（１１８、２４０）における電流の時間変化は、コア２４８の周方向に流れる磁束の時間変化をもたらす。磁束の時間変化は、チャンバの端部に近接したパイプ（１１８又は２４０）に逆電流を流す。結果的に、漏れ電流は、結果として生じる誘導電流によって相殺され、以て、漏れ電流がその先へ流れることを防ぐ。高電圧側２２８の電圧が負から正へ振れると、電流防止コア２４８は自動的にリセットする。
[0040]様々な実施形態は、チャンバ２１０において異なる寸法の要素を使用してもよい。一般には、接地領域の幅２５０ＷＧは、プラズマ発生領域２０２の幅２５１ＷＰＧよりも大きい。いくつかの実施形態において、電流防止誘導コア２４８の電流防止コア２４８における磁束に垂直の断面積は、内側コア２３２よりも大きい。いくつかの実施形態において、電流防止誘導コア２４８の断面積は、内側コア２３２の断面積の少なくとも２倍である。この場合、高電圧領域の幅２５２ＷＨＶは、接地領域の幅２５０ＷＧよりも大きい。いくつかの構成において、高電圧領域の幅２５２ＷＨＶは、接地領域の幅２５０ＷＧの少なくとも２倍である。
[0041]図１に関連して説明される入力／出力ポート１２６のように、入力／出力ポート２４６は、源２００のカスタム及びセミカスタム構成をサポートして多数の異なる用途に対処するために、様々な下流構成要素の多目的接続のために構成されてもよい。発生したＥＵＶ放射線２３６はまた、ピンチ閉じ込め領域２３８の裏側に向けられてもよい（裏側のＥＵＶ放射線は示されない）。出力２４６は、この裏側のＥＵＶ放射線を収集し、それを下流構成要素へ投射するように構成されてもよい。例えば、入力／出力ポート２４６は、出力において多層鏡を使用してＥＵＶ放射線を強化するように構成されてもよい。入力／出力ポート２４６はまた、光学アクセス及びガス燃料供給目的のために使用されてもよい。入力／出力ポート２４６のこれらの構成のすべて又は一部は、同様に組み合わされてもよい。これらの構成のいくつかは、以下により詳細に説明される。
[0042]例えば、１つの特定の実施形態において、源２００は、８Ｗ／ｍｍ２－ｓｒの輝度で２－ｐｉステラジアンにおいて約２０ワットの１３．５ｎｍ波長ＥＵＶ放射線を生成するように構成される。源放射線は、約２．５ｋＨｚなどの比較的高いパルスであってもよく、輻射率は、ユーザ構成可能であってもよい。そのような源のためのプラズマ閉じ込め領域２３８は、直径１ｍｍ未満であってもよく、又はさらに直径０．５ｍｍ未満であってもよい。動作のいくつかの方法において、プラズマ閉じ込め領域２３８の実際の位置は、パルスごとに数ミクロン未満だけ異なる。
[0043]図２Ｂは、本教示の紫外光源の実施形態のパルス動作を示す、オシロスコープからのグラフ２９０を例証する。第１のトレース２９２は、Ｚピンチプラズマを作り出すために使用されるコンデンサ放電を例証する。第２のトレース２９４は、接地へのパイプ位置２４０（図２Ａ）において測定される電圧を例証する。これらの電圧は共に大きく、５００Ｖ以上の負の高電圧振幅である。第３のトレース２９６は、接地へのパイプ位置２４４（図２Ａ）において測定される電圧である。
[0044]故に、図２Ａに説明される構成は、パイプ位置２４４における漏れ電圧を、オペレータが保守及び再構成するのに安全である比較的低い電圧レベルに至るまで低減した。プラズマ電流は、電圧が低から高へ振れるときにのみ流れるため、主要電流パルスは常に同じ方向にある。コンデンサ電圧が正に振れる間、負の電圧は常により大きいため、電流防止誘導コア２４８は、各パルス後に負に帯電され、また正の印加電圧によってリセットされてもよい。
[0045]図３は、絶縁領域３０８に結合されるガス供給ポート３０２を含む、本教示による紫外光源３００の実施形態を例証する。図２Ａと関連して説明される源２００及び図１と関連して説明されるチャンバ１００と同様、源３００は、チャンバ３０１、高電圧領域３０４、接地領域３０６、絶縁領域３０８、プラズマ閉じ込め領域３１０、ＥＵＶ放射線３１２を通すためのポート３１４、内側コア３１６、外側コア３１８、電流防止コア３２０、及びポンプ３２２など、多くの共通構成要素を含む。
[0046]ガス３２４は、チャンバ３０１へのガス供給ポート３０２を通じてプラズマ閉じ込め領域へ供給される。いくつかの実施形態において、ガス３２４は、キセノンガスである。ガス３２４は、破線３２６によって例証されるようにチャンバ３０１を通って流れてポンプ３２２から出る。いくつかの実施形態において、ガス供給ポート３０２は、ガス３２４をプラズマ発生領域へ送達するガスジェットの挿入をサポートする。ガス供給ポート３０２を絶縁領域３０８に取り付ける１つの利点は、そのような構成が、プラズマ閉じ込め領域３１０において作り出されるプラズマの燃料供給を改善することである。このような改善は、より高いプラズマ密度につながることがあり、このことがＥＵＶ放射線３１２のより高いパワー及び／又はより高い輝度を結果としてもたらす。いくつかの実施形態において、ガス供給ポート３０２は、チャンバ３０１における唯一のガスポートである。いくつかの実施形態において、２つ以上のガスポートが使用される。
[0047]図４Ａは、絶縁領域４０８に結合される診断プローブポート４０２を含む、本教示による紫外光源４００の実施形態を例証する。図２Ａと関連して説明される源２００及び図１と関連して説明されるチャンバ１００と同様、源４００は、チャンバ４０１、高電圧領域４０４、接地領域４０６、絶縁領域４０８、プラズマ閉じ込め領域４１０、ＥＵＶ放射線４１２を通すポート４１４、内側コア４１６、外側コア４１８、電流防止コア４２０、及びポンプ４２２など、多くの共通構成要素を含む。
[0048]診断プローブポート４０２は、光学ポート４２４を含む。光学ポート４２４は、プラズマ発生領域４１０の裏側から収集される光４２６を通す。この光４２６は、例えば、位置及び／又は時間の関数としての光学出力パワーなどのプラズマ特性を検出するのに役に立つことがある。ポート４２４はまた、プローブ光４２８をチャンバ４０１へ通してもよい。プローブ光４２８は、プラズマ閉じ込め領域へ向けられてもよく、ポート４２４へ戻るプラズマ発生領域４１０の裏側から収集される結果として生じる光４２６は、様々なプラズマ特性を決定するために検出されてもよい。プローブ光４２８はまた、ガスの特性を決定することなど、多数の他の目的のために使用されてもよい。本教示によるチャンバの１つの特徴は、安全の理由から接地電位にある光学ポート４２４を有することが非常に望ましいということである。
[0049]図４Ｂは、光がチャンバを通過してプラズマ閉じ込め領域へ入るように、絶縁領域４０８に光学的に結合される出力を有するレーザ源４３０を含む、本教示による紫外光源４５０の別の実施形態を例証する。図２Ａと関連して説明される源２００、図１と関連して説明されるチャンバ１００、及び図４Ａと関連して説明される源４００と同様、源４５０は、チャンバ４０１、高電圧領域４０４、接地領域４０６、絶縁領域４０８、プラズマ閉じ込め領域４１０、ＥＵＶ放射線４１２を通すポート４１４、内側コア４１６、外側コア４１８、電流防止コア４２０、及びポンプ４２２など、多くの共通構成要素を含む。
[0050]図４Ａと関連して説明される構成のように、診断プローブポート４０２は、所望の周波数で放射線を通す光学ポート４２４を含む。光学ポートは、所望の放射線だけを通すフィルタを含んでもよい。図４Ｂの光学ポート４２４は、概して、レーザ４３０によって生成されるレーザ放射線を通すように構成される。追加的に、光学ポート４０２は、図４Ａと関連して説明されるように特性を検出するため及び／又はプラズマをプローブするために診断目的で使用されてもよい。
[0051]レーザ光学素子４２３は、レーザ４３０によって生成されたレーザ放射線をプラズマ閉じ込め領域へ向けるために、レーザ４３０の出力に対して位置付けられる。例えば、レーザ光学素子４３２は、レーザ放射線をレーザ４３０の出力からプラズマ閉じ込め領域へ向ける、示されるようなミラー又はミラーの集合であってもよい。他の実施形態において、レーザ光学素子４３０は、レーザ放射線をプラズマ閉じ込め領域へ通し、これを集束させる透過レンズを含んでもよい。様々な実施形態において、レーザ４３０は、Ｚピンチプラズマを形成するためにプラズマを加熱する所望の波長で十分なパワーを発生させる。図４Ａと関連して説明されるように、チャンバの１つの特徴は、それが安全の理由から接地電位にある光学ポート４２４を含むことである。
[0052]図５は、絶縁領域５０８に結合される発生した紫外光を通すための透過領域を有するポート５０２を含む、本教示による紫外光源５００の実施形態を例証する。図２Ａと関連して説明される源２００及び図１と関連して説明されるチャンバ１００と同様、源５００は、チャンバ５０１、高電圧領域５０４、接地領域５０６、絶縁領域５０８、プラズマ閉じ込め領域５１０、ＥＵＶ放射線５１２を通すためのポート５１４、内側コア５１６、外側コア５１８、電流防止コア５２０、及びポンプ５２２など、多くの共通構成要素を含む。
[0053]ポート５０２は、プラズマ発生領域５１０において発生したＥＵＶ放射線５２４を裏側から通すように構成される。ポート５０２はまた、チャンバ５０１への顧客供給システムであり得るビームラインアセンブリシステムとインターフェースをとるように構成される。いくつかの実施形態において、このシステムは、動作中チャンバにおいて所望の圧力を維持するようにポート５２０とインターフェースをとる密閉システムであってもよい。他の実施形態において、透明ポートがポートを密閉し、光は、ポートを通って、取り付けられたシステムへと透過する。源５００の１つの特徴は、ＥＵＶ放射線が前側ＥＵＶ放射線５１２及び裏側ＥＵＶ放射線５２４の両方として出現することである。この特徴は、２つのシステムが、一方は前側アクセス及び一方は裏側アクセスにより同じ源５００から供給されることを可能にする。様々な実施形態において、２つのシステムは、同じシステム又は異なるシステムであってもよい。
[0054]図６は、発生した紫外光を反射してプラズマ閉じ込め領域へ戻すためのミラー６０２を含む、本教示による紫外光源６００の実施形態を例証する。図２Ａと関連して説明される源２００及び図１と関連して説明されるチャンバ１００と同様、源６００は、チャンバ６０１、高電圧領域６０４、接地領域６０６、絶縁領域６０８、プラズマ閉じ込め領域６１０、ＥＵＶ放射線６１２を通すためのポート６１４、内側コア６１６、外側コア６１８、電流防止コア６２０、及びポンプ６２２など、多くの共通構成要素を含む。ミラー６０２は、前側からのＥＵＶ放射線６１２と共伝播するように、プラズマ発生領域６１０からの少なくとも一部の放出ＥＵＶ放射線６２４をチャンバの前部へ向けて反射して戻す。いくつかの構成において、ミラー６０２は、反射光をプラズマ発生領域へ戻して集束させるパラボラ形状又は何らかの他の湾曲形状で形成される。ミラー６０２は、ＥＵＶ放射線６２４に対して非常に反射性であるように構成されてもよい。これらの構成において、ミラー６０２は、ポート６１４において源６００から利用可能な光学パワーにおいてかなりの改善をもたらすことがある。この改善は、ほぼ２倍であることがある。他の構成において、ミラー６０２は、部分反射ミラーである。
[0055]ミラー６０２は、モリブデン及びシリコンの多層構造を使用することによってなど、多数のやり方で構築されてもよい。ミラー６０２は、絶縁領域６０８に取り付けられる固定部材６２６によって保持及び／又は位置付けられてもよい。固定部材６２６は、ＥＵＶ放射線６２４を透過するポートを含んでもよい。
[0056]本教示によるＥＵＶ源のための高電圧チャンバ構成の１つの特徴は、それが、一方の端部から放射線を放出するＺピンチプラズマ源の他方の端部への安全かつ柔軟なアクセスを可能にすることである。本教示によるチャンバ構成の別の特徴は、それが、必要な高電圧駆動プロトコル、並びにプラズマ電流を駆動するために誘導コイルを使用してＺピンチ及び関連プラズマループを生成及び持続するために必要とされるシステム構成要素をサポートすることである。
[0057]本教示によるＥＵＶ源は、源と一緒に最初に供給され得る、又はシステムライフサイクルにおける後の時点で追加され得る、幅広い試験及び測定能力をサポートすることができるということを理解されたい。本教示のＥＵＶ源の別の利点は、それらが、既知のＥＵＶシステムよりも多くのより可能な構成を結果としてもたらす、プラズマによって生成されるＥＵＶ放射線への非常に柔軟なアクセスをサポートすることができるということである。加えて、本教示のＥＵＶ源は、１つ又は複数の光学励磁、光学プローブ、及び供給ガス管理を使用してプラズマとのより多くの相互作用及びプラズマの制御をもたらすことができる。さらには、本教示のＥＵＶ源は、様々なタイプの光学素子を本構成の裏側アクセスエリア内、及び／又はその近くに組み込むことによって、より柔軟なＥＵＶ光学ビーム形成及び管理をサポートすることができる。
[0058]当業者は、本教示による紫外光を発生させる多数の方法が存在することを理解するものとする。これらの方法は、概して、プラズマチャンバにおけるプラズマ閉じ込め領域に供給ガスを提供する。いくつかの方法はまた、絶縁領域に隣接するなど、様々な場所のうちの１つ又は複数に位置付けられるポートにガスを印加する。高電圧が、プラズマチャンバにおけるプラズマ閉じ込め領域に接続される高電圧領域に印加される。接地領域が、高電圧領域に電気的に接続される。一連の電圧パルスが、プラズマ閉じ込め領域の周りに位置付けられる内側磁気コアを囲む外側磁気コアに電気的に接続される少なくとも１つのコンデンサに印加される。電圧パルスは、外側磁気コアが飽和するように少なくとも１つのコンデンサを帯電させ、結果として、放電するコンデンサ（複数可）が内側コアに電流パルスをプラズマ閉じ込め領域へ結合させ、以て、プラズマが漏れ電流によって電圧パルス間で持続されるループでプラズマを形成する。プラズマは、プラズマ閉じ込め領域に隣接して位置付けられる透明ポートを通って伝播する紫外光を発生させる。
[0059]多数の性能利点は、プラズマループにおいて発生したイオンの接地領域への引き付けを低減するために、接地され、接地領域に結合される絶縁領域を提供することによって達成される。接地領域への電流を低減するために、電流が、プラズマチャンバの接地領域の一部分を囲む誘導コアに印加される。
[0060]加えて、いくつかの方法は、プラズマ閉じ込め領域に隣接して位置付けられる透明ポートを通過する紫外光の輝度を増加させるために、接地領域に入る発生した紫外光の一部分を逆反射してプラズマ発生領域へと戻すステップを含む。また、いくつかの方法は、接地領域に入る発生した紫外光の一部分を、絶縁領域に隣接して位置付けられる透明ポートに通すステップを含む。また、いくつかの方法は、絶縁領域に隣接して位置付けられる透明ポートを通過した発生した紫外光を特徴付けるステップを含む。いくつかの方法はまた、診断プローブビームを、絶縁領域に隣接して位置付けられる透明ポートを介して、プラズマ発生領域へ通す。いくつかの方法は、診断プローブビーム及びプラズマの相互作用に応答して、プラズマの特性を測定する。
等価物
[0061]本出願者の教示は、様々な実施形態と併せて説明されるが、本出願者の教示がそのような実施形態に限定されることは意図されない。対照的に、本出願者の教示は、本教示の趣旨及び範囲から逸脱することなく本明細書においてなされ得る、当業者により理解されるであろう様々な代替形態、修正形態、及び等価物を包含する。

Claims (32)

  1. プラズマチャンバであって、
    ａ）プラズマ閉じ込め領域を画定するプラズマ発生領域と、
    ｂ）発生した光が通過して前記チャンバの外へ出ることを可能にする、前記プラズマ発生領域の第１の側に隣接して位置付けられるポートと、
    ｃ）前記プラズマ発生領域に結合される高電圧領域と、
    ｄ）前記高電圧領域に結合される接地領域であって、接地に結合されるように構成される外面を画定する接地領域と、
    ｅ）前記接地領域の一部を囲み、前記高電圧領域と前記接地領域との間の境界に位置付けられた電流防止誘導コアと、を備える
    、プラズマチャンバ。
  2. 前記プラズマチャンバの軸方向に垂直な方向において、前記高電圧領域の幅が、前記接地領域の幅よりも大きい、請求項１に記載のプラズマチャンバ。
  3. 前記プラズマチャンバの軸方向に垂直な方向において、前記高電圧領域の幅が、前記接地領域の幅よりも少なくとも２倍大きい、請求項１に記載のプラズマチャンバ。
  4. 前記プラズマチャンバの軸方向に垂直な方向において、前記プラズマ発生領域の幅が、前記接地領域の幅よりも小さい、請求項１に記載のプラズマチャンバ。
  5. 前記接地領域に結合される第１の端部及び接地電位に結合されるように構成される第２の端部を有する絶縁領域をさらに備える、請求項１に記載のプラズマチャンバ。
  6. 前記絶縁領域の前記第２の端部が、ポートを備える、請求項５に記載のプラズマチャンバ。
  7. 前記絶縁領域の前記第２の端部における前記ポートに位置付けられるガス供給ポートをさらに備え、前記ガス供給ポートが、前記プラズマ発生領域にガスを提供する、請求項６に記載のプラズマチャンバ。
  8. 前記絶縁領域の前記第２の端部における前記ポートが、プラズマ診断ポートを備える、請求項６に記載のプラズマチャンバ。
  9. 前記絶縁領域の前記第２の端部における前記ポートが、光を通すためのアパーチャを備える、請求項６に記載のプラズマチャンバ。
  10. 前記プラズマ発生領域において発生した少なくとも一部の光を反射して前記プラズマ発生領域へ戻すように配向される、前記接地領域に隣接して位置付けられるミラーをさらに備える、請求項１に記載のプラズマチャンバ。
  11. 前記接地領域に結合される第１の端部及び接地電位に結合されるように構成される第２の端部を有する絶縁領域をさらに備え、
    前記ミラーが、前記プラズマ発生領域において発生した一部の光が前記絶縁領域の前記第２の端部における前記ポートを通過するように、部分的に透過させる、請求項１０に記載のプラズマチャンバ。
  12. 前記プラズマ発生領域に近接して位置付けられるガス供給ポートをさらに備える、請求項１に記載のプラズマチャンバ。
  13. 前記プラズマ発生領域に近接して位置付けられる真空ポンプポートをさらに備える、請求項１に記載のプラズマチャンバ。
  14. ａ）プラズマチャンバであって、
    ｉ）プラズマ閉じ込め領域を画定するプラズマ発生領域と、
    ｉｉ）発生した光が通過して前記チャンバの外へ出ることを可能にする、前記プラズマ発生領域の第１の端部に隣接して位置付けられるポートと、
    ｉｉｉ）前記プラズマ発生領域の第２の端部に結合される高電圧領域と、
    ｉｖ）前記高電圧領域に結合される接地領域と、を備える、プラズマチャンバ、
    ｂ）前記接地領域に結合される第１の端部及び接地電位に結合されるように構成される第２の端部を有する絶縁領域であって、前記プラズマ発生領域において発生したイオンの引き付けを低減するために前記接地領域に近接する負電位を減少させる、絶縁領域、
    ｃ）電流をプラズマループへ結合する、前記プラズマ発生領域の周りに位置付けられる内側誘導コア、
    ｄ）前記内側誘導コアの周りに位置付けられる外側誘導コア、及び
    ｅ）前記接地領域の一部分の周りに位置付けられ、電流が前記接地領域を流れることを防ぐように構成される、誘導コアを具備する、光源。
  15. 前記高電圧領域の幅が、前記接地領域の幅よりも大きい、請求項１４に記載の光源。
  16. 前記高電圧領域の幅が、前記接地領域の幅よりも少なくとも２倍大きい、請求項１４に記載の光源。
  17. 前記プラズマ発生領域の幅が、前記接地領域の幅よりも小さい、請求項１４に記載の光源。
  18. 前記絶縁領域の前記第２の端部が、ポートを備える、請求項１４に記載の光源。
  19. 前記絶縁領域の前記第２の端部における前記ポートに位置付けられるガス供給ポートをさらに備え、前記ガス供給ポートが、前記プラズマ発生領域にガスを提供する、請求項１８に記載の光源。
  20. 前記絶縁領域の前記第２の端部における前記ポートが、プラズマ診断ポートを備える、請求項１８に記載の光源。
  21. 前記絶縁領域の前記第２の端部における前記ポートが、光を通すためのアパーチャを備える、請求項１８に記載の光源。
  22. 前記プラズマ発生領域において発生した少なくとも一部の光を反射して前記プラズマ発生領域へ戻すように配向される、前記接地領域に隣接して位置付けられるミラーをさらに備える、請求項１４に記載の光源。
  23. 前記ミラーが、前記プラズマ発生領域において発生した一部の光が前記ポートを通過するように、部分的に透過させる、請求項２２に記載の光源。
  24. 前記プラズマ発生領域に近接して位置付けられるガス供給ポートをさらに備える、請求項１４に記載の光源。
  25. 前記プラズマ発生領域に近接して位置付けられる真空ポンプポートをさらに備える、請求項１４に記載の光源。
  26. 光を発生させる方法であって、
    ａ）プラズマチャンバにおけるプラズマ閉じ込め領域に供給ガスを提供するステップと、
    ｂ）前記プラズマチャンバにおける前記プラズマ閉じ込め領域に接続される高電圧領域に高電圧パルスを印加するステップと、
    ｃ）前記高電圧領域に電気的に接続される接地領域を接地するステップと、
    ｄ）前記プラズマ閉じ込め領域の周りに位置付けられる内側磁気コアを囲む外側磁気コアに電気的に接続される少なくとも１つのコンデンサに一連の電圧パルスを印加するステップであって、前記電圧パルスは、前記外側磁気コアが飽和するように少なくとも１つのコンデンサを帯電させ、結果として放電する前記少なくとも１つのコンデンサが前記内側磁気コアに電流パルスを前記プラズマ閉じ込め領域へ結合させ、以て、プラズマを、前記プラズマが漏れ電流によって電圧パルス間で持続されるループで形成し、前記プラズマは、前記プラズマ閉じ込め領域に隣接して位置付けられる透明ポート中を伝播する光を発生させる、ステップと、
    ｅ）前記接地領域に結合される絶縁領域を接地し、以て、前記プラズマループにおいて発生したイオンの前記接地領域への引き付けを低減するステップと、
    ｆ）前記プラズマチャンバの前記接地領域の一部分を囲む誘導コアに電流を印加し、以て、前記接地領域への電流を低減するステップと、を含む、方法。
  27. 前記プラズマ閉じ込め領域に隣接して位置付けられる透明ポートを通過する光の輝度を増加させるために、前記接地領域に入る前記発生した光の一部分を反射して前記プラズマ閉じ込め領域へと戻すステップをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
  28. 前記接地領域に入る前記発生した光の一部分を、前記絶縁領域に隣接して位置付けられる透明ポートに通すステップをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
  29. 前記絶縁領域に隣接して位置付けられる前記透明ポートを通過した前記発生した光を特徴付けるステップをさらに含む、請求項２８に記載の方法。
  30. 診断プローブビームを、前記絶縁領域に隣接して位置付けられる透明ポートを介して、前記プラズマ閉じ込め領域へ通すステップをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
  31. 前記診断プローブビーム及び前記プラズマの相互作用に応答して、前記プラズマの特性を測定するステップをさらに含む、請求項３０に記載の方法。
  32. 前記絶縁領域に隣接して位置付けられるポートにガスを印加するステップをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
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