JP2006294606A - プラズマ放射線源 - Google Patents

Abstract

【課題】プラズマ放射線源を提供する。
【解決手段】プラズマ放射線源の目的は、デブリに対する効果的な防御を確保することであり、特に副次的なスパッタリングを妨害することである。ターゲットノズルを用いて、ターゲット生成装置によって提供されるターゲット流およびパルス状の励起ビームによって生成されるプラズマは、光軸に対して横断方向に向けられるガス流によって真空室の中で包囲される。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマ生成のためのターゲット流の計量および配向のためのターゲットノズルを備えたターゲット生成装置と、放射線放出プラズマを生成するために、パルス状の励起ビームがターゲット流に向けられる真空室と、を備え、その放射線が少なくとも１つの光学素子から真空室の放射線出口開口部に向けられ、デブリ防御として機能するガス流のためのガス入口およびガス出口を有するプラズマ放射線源に関する。

超紫外線におけるリソグラフィは、放射線が十分に強く、デブリの負担が少ない放射線源を必要とする。デブリは放射線の利用のためにビーム成形作用を実行する光学部品に有害な影響を及ぼしうることから、デブリの負担が少ないことは重要である。したがって、光学部品の耐用年数の低下に歯止めをかけるために、適切な処置を講じなければならない。

一方では、プラズマ励起の種類、プラズマ環境の設計およびプラズマの材料組成の選択によって、可能な限り小さいデブリを生成するような放射線源を考えることができるが、これは、最適な変換効率に反することがよくある。

他方では、積極的な保護処置が周知であり、電界および／または磁界による偏向、表面における吸収、たとえばフォイルトラップおよび機械的なシャッタなどを必要とする。

さらに、平坦に流れるガス層によって粒子に対する防御を提供することが知られている（特許文献１）。

特許文献２は、十分なデブリ抑制が、集光光学素子の保護専用であり、放射線源によって光軸に垂直に延びるか、または光軸に配置されるノズルから拡散体に向けられる超音速ガスジェットを用いることによって、高いガス流によってのみ達成することができるという欠点を克服しようとしている。しかし、この欠点は、十分に排除されていない。他の欠点は、副次的なスパッタリングに対応していないことにある。

欧州特許第０ １７４ ８７７ Ｂ１号明細書 国際公開第０３／０２６３６３ Ａ１号明細書

したがって、本発明の目的は、デブリに対するより効果的な防御を確実にすることにある。

本発明によれば、この目的は、冒頭で述べたタイプのプラズマ放射線源において達成され、そこではターゲット流および放射線放出プラズマは、光軸に対して横断方向に向けられたガス流によって包囲される。

本発明によるプラズマ放射線源は、特に好都合な態様においてさらに発展させることができ、そこではターゲットノズルはガス入口を形成する環状ノズルの中心を通るように向けられ、光軸に対して横断方向に向けられ、ターゲット流および放射線放出プラズマを包囲するガス流が環状ノズルから生成される。

環状ノズルは、ラバルリングジェットノズルとして形成されることが好都合であり、デブリ防御として、中空シリンダとして同軸にターゲット流および放射線放出プラズマを包囲する超音速ガス流を生成する。

本発明の実質的な利点は、ターゲット流、特に放射線放出プラズマの囲い込みの結果として、プラズマを出る高速粒子が、放射線源の作用にとって不可欠なプラズマの周囲の領域で減速され、熱化されることにある。その結果、高速粒子からの直接的な損傷に対して平行光線化光学素子乃至集光光学素子（ｃｏｌｌｉｍａｔｉｎｇ ｏｐｔｉｃｓ）が保護されるほか、全方向に移動中の高速粒子によって引き起こされるエロージョンから生じる放射線源の中の材料の剥離も防止することができる。そうでなければ、気化材料が凝縮のために放射線源の内側の機能素子の上に析出することになり、平行光線化光学素子のミラーの艶消しが生じることになるであろう。

本発明の特定の実施形態において、ガス入口を形成し、中心の周囲に割り当てられるノズル装置が設けられ、ターゲットノズルがノズル装置の中へ向けられ、ノズル装置は、相互に重なることによって、ターゲット流および放射線放出プラズマを少なくとも部分的に包囲する部分ガス流を生成する。

好都合な実施形態において、ノズル装置はラバルノズル装置として構成されることができ、超音速ガス流として部分ガス流を生成する。

重なって、向けられた部分ガス流によって、部分ガス流の配置により決定される立体角は、デブリの伝搬を平行光線化光学素子および放射線源の他の構成要素部分に対する有害な影響が防止される範囲に制限することによって、プラズマから完全に防御されることができる。円形の断面として効果的に重なるように構成することができるわずかに楕円形のジェット断面が、特に好都合である。

本発明の処置に基づき、ガス流がターゲット流およびプラズマに近接しているため、平行光線化光学素子によって反射される放射線の大部分が発散のために円柱状のガス流を越えて向けられることから、デブリ低減のために用いられるガスによる生成放射線の吸収を低く維持することができる。このように、ガスの負担は、周知の技術的解決策に比べて、本発明により低減される。

本発明は、概略図を参照して以下にさらに詳細に説明される。

図１および図２に示されるプラズマ放射線源は、真空室１においてレーザ放射線によって誘発されるプラズマ２を含む。プラズマ２によって放出される放射線Ｓは、真空室１の中に配置されて集光ミラー３として構成される光学素子によって、真空室１の放射線出口開口部４に向けられる。中間焦点が、集光ミラー３によってプラズマ２を撮像することによって生成され、この中間焦点は、放射線出口開口部４またはその付近に集中され、ＥＵＶ波長領域向けに設計されることが好ましいプラズマ放射線源が設けられる半導体露光機器において、光学素子を露光するためのインターフェイスとして機能する。

レーザ５によって生成されるレーザ放射線Ｌは、励起放射線としてプラズマの生成のためのターゲット流６に対して垂直に向けられることが好ましく、このターゲット流６は、たとえば連続液滴として、ターゲット生成装置７によってターゲットノズル８を通って供給されることが好都合である。当然のことながら、プラズマ２、たとえば電子ビームを励起するのに適している場合には、レーザ放射線Ｌに加えて、他のタイプの高エネルギ放射線もまた、励起放射線として用いることができる。

ターゲットノズル８は、デブリ防御として機能するガス流のために、真空室１にガス入口を形成する環状ノズルの中心に向けられる。

好ましい構成では、ラバルリングジェットノズル９が、中空シリンダとして同軸にターゲット流６およびプラズマ２を包囲する超音速ガス流１０を生成するための環状ノズルとして用いられ、その結果、集光ミラー３に加えて、プラズマ２に露光される放射線源の他の構造的な構成要素部分もまた、エロージョンから防御される。

特に、本発明は、プラズマ２から来る高速粒子によって引き起こされる副次的なスパッタリングに対する防御を確実にする。副次的なスパッタリングにおいて、放射線源において物体へ衝突するとき、高速粒子が、凝縮によって放射源における表面に、そして集光ミラー３の表面にも析出する材料を剥離する。当該材料は、直接衝突する粒子のように、ミラーの艶消しをもたらすものである。

超音速ガス流１０は、ガス出口１１に向けられ、ガス出口１１に接続される真空ポンプ１２によって真空室１の外へ誘導されて、一方では真空室１のフラディングを防止し、他方では別のポンプデバイス１３と共に真空室１を空にする。

図３および図４に含まれる実施形態の形では、個別のノズル１４、１５、好ましくはラバルノズルからなるノズル装置は、ターゲットノズル８が向けられる中心Ｚの周囲に配置される。図１および図２によるラバルリングジェットノズル９とは対照的に、自己完結型（ｓｅｌｆ−ｃｏｎｔａｉｎｅｄ）ガスジェットではなく、互いに重なる部分ガスジェット１６、１７がある。任意の数の部分ガスジェット１６、１７を配置することができ、これにより、図１および２による構成のように、ターゲット流６およびプラズマ２は、ターゲット流に沿ったガス膜によって同軸に完全に包囲されるか、または部分ガスジェットが選択された立体角だけに制限される（例えば部分ガスジェット１６のみを配置する）ということを確実にする。この後者の配置の結果、ターゲット流６およびプラズマ２は、ターゲット流６の方向においてガス膜によって部分的にのみ包囲される。分かりやすくするため、図３は、関連する部分ガス流１６、１７を備えた２つの個別のノズル１４、１５のみを示す。

円筒形ガス流がターゲット流およびプラズマを包囲するプラズマ放射線源の垂直断面図を示す。 図１によるプラズマ放射線源の水平断面図を示す。 ターゲット流およびプラズマが部分ガス流に包囲されるプラズマ放射線源の垂直断面図を示す。 ターゲット流およびプラズマを包囲する重なる部分ガス流を有するプラズマ放射線源の水平断面図を示す。

符号の説明

１ 真空室
２ プラズマ
３ 集光ミラー
４ 放射線出口開口部
５ レーザ
６ ターゲット流
７ ターゲット生成装置
８ ターゲットノズル
９ ラバルリングジェットノズル
１０ 超音速ガス流
１１ ガス出口
１２ 真空ポンプ
１３ 別のポンプデバイス
１４ 個別のノズル
１５ 個別のノズル
１６ 部分ガスジェット
１７ 部分ガスジェット
Ｌ レーザ放射線
Ｏ−Ｏ 光軸
Ｓ 放射線
Ｚ 中心

Claims (5)

1. プラズマ生成のために、ターゲット流の計量および配向のためのターゲットノズルを備えたターゲット生成装置と、放射線放出プラズマを生成するために、パルス状の励起放射線が前記ターゲット流に向けられる真空室と、を備え、その放射線が少なくとも１つの光学素子から前記真空室の放射線出口開口部まで向けられ、デブリ防御として機能するガス流のためのガス入口およびガス出口を有し、前記ターゲット流（６）および前記放射線放出プラズマ（２）は光軸（Ｏ−Ｏ）に対して横断方向に向けられるガス流に包囲されることを特徴とするプラズマ放射線源。
2. 前記ターゲットノズル（８）は、前記ガス入口を形成する環状ノズルの中心（Ｚ）を通って向けられ、前記環状ノズルを通して、前記光軸（Ｏ−Ｏ）に対して横断方向に向けられ、前記ターゲット流（６）および前記放射線放出プラズマ（２）を包囲するガス流が生成されることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ放射線源。
3. 前記環状ノズルは、中空シリンダとして同軸に前記ターゲット流（６）および前記放射線放出プラズマ（２）を包囲する超音速ガス流をデブリ防御として生成するラバルリングジェットノズル（９）として形成されることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ放射線源。
4. 前記ガス入口を形成し、中心（Ｚ）の周囲に割り当てられるノズル装置が設けられ、前記ターゲットノズル（８）は前記ノズル装置の中へ向けられ、前記ノズル装置は、相互に重なることによって前記ターゲット流（６）および前記放射線放出プラズマ（２）を少なくとも部分的に包囲する部分ガス流（１６、１７）を生成することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ放射線源。
5. 前記ノズル装置は、超音速ガス流として前記部分ガス流（１６、１７）を生成するラバルノズル装置として構成されることを特徴とする請求項４に記載のプラズマ放射線源。
   

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