專利名稱：輻射源、光刻裝置和器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包含陽(yáng)極和陰極的輻射源，所述陽(yáng)極和陰極被構(gòu)造和排列成在所述陽(yáng)極和陰極之間的空間內(nèi)的物質(zhì)中產(chǎn)生放電，并形成等離子體從而產(chǎn)生電磁輻射。而且，本發(fā)明還涉及具有上述輻射源的光刻投射裝置，包括一個(gè)輻射系統(tǒng)，用來提供輻射投射束；一個(gè)支持結(jié)構(gòu)，用來支撐構(gòu)圖部件，所述構(gòu)圖部件根據(jù)需要的圖案對(duì)所述投射束構(gòu)圖；一個(gè)基底臺(tái)，用來支持基底；和一個(gè)投射系統(tǒng)，用來將圖案化的射束投射到基底的靶部。
背景技術(shù)：
這里使用的術(shù)語(yǔ)“構(gòu)圖部件”應(yīng)廣義地解釋為能夠給入射的輻射束賦予帶圖案的截面的部件，其中所述圖案與要在基底的靶部上形成的圖案一致；本文中也可使用術(shù)語(yǔ)“光閥”。一般地，所述圖案與在靶部中形成的器件內(nèi)的特殊功能層相應(yīng)，如集成電路或者其它器件(如下文)。這種構(gòu)圖部件的示例包括掩模。掩模的概念在光刻中是公知的，它包括如二進(jìn)制型、交替相移型和衰減的相移掩模類型，以及各種混合掩模類型。這種掩模在輻射光束中的布置使入射到掩模上的輻射能夠根據(jù)掩模上的圖案而選擇性的被透射(在透射掩模的情況下)或者被反射(在反射掩模的情況下)。在使用掩模的情況下，支撐結(jié)構(gòu)一般是一個(gè)掩模臺(tái)，它能夠保證掩模被保持在入射輻射束中的理想位置處，并且如果需要該臺(tái)能相對(duì)光束移動(dòng)。
可編程反射鏡陣列。這種器件的一個(gè)例子是具有一粘彈性控制層和一反射表面的矩陣可尋址表面。這種裝置的基本原理是(例如)反射表面的尋址區(qū)域?qū)⑷肷涔夥瓷錇檠苌涔?，而非可尋址區(qū)域?qū)⑷肷涔夥瓷錇榉茄苌涔狻Ｓ靡粋€(gè)適當(dāng)?shù)臑V光器，可從反射的光束中過濾所述非衍射光，只保留衍射光；按照這種方式，光束根據(jù)矩陣可尋址表面的尋址圖案而產(chǎn)生圖案。采用適當(dāng)?shù)碾娮友b置就可實(shí)現(xiàn)所需的矩陣尋址。關(guān)于反射鏡陣列的更多的信息例如可以從美國(guó)專利US5296891和US5523193中得到，它們?cè)谶@里一并引為參考。在使用可編程反射鏡陣列的情況下，所述支撐結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)為框架或工作臺(tái)，例如，可以是固定的或根據(jù)需要為可移動(dòng)的；和可編程LCD陣列，該結(jié)構(gòu)的例子可以從美國(guó)專利US5229872中得到，該專利在這里一并引為參考。如上所述，在這種情況下，支撐結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)為框架或工作臺(tái)，例如，可以是固定的或根據(jù)需要為可移動(dòng)的。
為簡(jiǎn)單起見，本文的其余部分在很多地方主要針對(duì)掩模和掩模臺(tái)的例子；但是，在這樣的例子中所討論的一般原理應(yīng)適用于上述更寬范圍的構(gòu)圖部件。
光刻投射裝置可以用于例如集成電路(IC)的制造。在這種情況下，構(gòu)圖部件可產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于IC單個(gè)層的電路圖案，該圖案可以成像在已涂敷輻射敏感材料(光致抗蝕劑)層的基底(晶片)的靶部上(例如包括一個(gè)或者多個(gè)電路小片(die))。一般的，單一的晶片包含相鄰靶部的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，該相鄰靶部由投射系統(tǒng)逐個(gè)相繼輻射。在目前的裝置中，采用掩模臺(tái)上的掩模進(jìn)行構(gòu)圖，可以區(qū)別兩種不同類型的機(jī)器。在一種一類光刻裝置中，通過一次曝光靶部上的全部掩模圖案而輻射每一靶部；這種裝置通常稱作晶片分檔器(stepper)。在一種裝置(通常稱作分步掃描裝置)中，通過在投射光束沿給定的參考方向(“掃描”方向)依次掃描掩模圖案、并同時(shí)沿與該方向平行或者反平行的方向同步掃描基底臺(tái)來輻射每一靶部；因?yàn)橐话銇碚f，投射系統(tǒng)有一個(gè)放大系數(shù)M(通常＜1)，因此對(duì)基底臺(tái)的掃描速度V是對(duì)掩模臺(tái)掃描速度的M倍。關(guān)于這里描述的光刻器件的更多信息例如可以從美國(guó)專利US6046792中得到，該專利在這里一并引為參考。
在用光刻投射裝置的制造過程中，(例如在掩模中的)圖案成像在至少部分覆蓋有一層輻射敏感材料(抗蝕劑)的基底上。在這種成像步驟之前，可以對(duì)基底進(jìn)行各種處理，如涂底漆、涂敷抗蝕劑和軟烘烤。在曝光后，可以對(duì)基底進(jìn)行其它的處理，如曝光后烘烤(PEB)、顯影、硬烘烤和測(cè)量/檢查成像特征。以這一系列工藝為基礎(chǔ)，對(duì)例如IC的器件的單層形成圖案。這種圖案層然后可進(jìn)行各種處理，如蝕刻、離子注入(摻雜)、鍍金屬、氧化、化學(xué)—機(jī)械拋光等，來完成一單層所需的所有處理。如果需要多層，那么對(duì)每一新層重復(fù)全部步驟或者其變化。最終，在基底(晶片)上出現(xiàn)器件陣列。然后采用例如切割或者鋸斷的技術(shù)將這些器件彼此分開，由此單個(gè)器件可以安裝在載體上，與管腳連接等。更多的涉及這樣步驟的信息可以從例如“Microchip fabricationA Practical Guide toSemiconductor Processing”(第三版，Peter van Zant，McGraw Hill PublishingCo.，1997，ISBN 0-07-067250-4)的書中得到，在這里一并引參考。
為了簡(jiǎn)單起見，投射系統(tǒng)在下文稱為“鏡頭”；但該術(shù)語(yǔ)應(yīng)廣義地解釋為包含各種類型的投射系統(tǒng)，包括例如折射光學(xué)裝置，反射光學(xué)裝置，和反折射系統(tǒng)。輻射系統(tǒng)還可以包括根據(jù)這些設(shè)計(jì)類型中任一設(shè)計(jì)的操作部件，該操作部件用于定向、整形或者控制輻射的投射光束，這種部件在下文還可共同地或者單獨(dú)地稱作“鏡頭”。另外，光刻裝置可以具有兩個(gè)或者多個(gè)基底臺(tái)(和/或兩個(gè)或者多個(gè)掩模臺(tái))。在這種“多臺(tái)式”器件中，可以并行使用這些附加臺(tái)，或者可以在一個(gè)或者多個(gè)臺(tái)上進(jìn)行準(zhǔn)備步驟，而一個(gè)或者多個(gè)其它臺(tái)用于曝光。雙級(jí)光刻設(shè)備在例如專利US5969441和WO98/40791中都有描述，在這里一并作為參考。
在光刻裝置中，能被成像在基底上的這些特征的尺寸受限于投射輻射的波長(zhǎng)。為了制造出具有較高器件密度并從而具有較高工作速度的集成電路，就希望能夠?qū)^小的特征成像。盡管多數(shù)現(xiàn)有的光刻投射裝置都使用由汞燈或準(zhǔn)分子激光器產(chǎn)生的紫外光，但已經(jīng)提出使用約13nm的更短波長(zhǎng)輻射。這類輻射被稱作遠(yuǎn)紫外線，表示為XUV或EUV輻射。簡(jiǎn)寫“XUV”總的來說指的是波長(zhǎng)范圍從幾十分之一納米到幾十納米，結(jié)合有軟x射線和真空UV范圍，而術(shù)語(yǔ)“EUV”通常與光刻(EUVL)聯(lián)合使用，指輻射波段從大約5到20納米，即XUV范圍的一部分。
進(jìn)行XUV輻射的輻射源可以是等離子體放電輻射源，其中在陽(yáng)極和陰極之間的物質(zhì)中例如，氣體或蒸汽，通過放電產(chǎn)生等離子體，且其中高溫放電等離子體可通過等離子體的(脈沖的)電流歐姆加熱產(chǎn)生。進(jìn)一步，由通過等離子體的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)所引起的等離子體壓縮可用于在放電軸上產(chǎn)生高溫，高密度的等離子體(收縮效應(yīng))。存儲(chǔ)的電能直接轉(zhuǎn)化成等離子溫度，并從而產(chǎn)生短波輻射。可以對(duì)具有相當(dāng)高的溫度和在放電軸上的密度的等離子體進(jìn)行收縮，以提供由存儲(chǔ)的電能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬入x子體能量，從而轉(zhuǎn)變?yōu)閄UV輻射的極大的轉(zhuǎn)變效率。器件的幾何尺寸，如等離子焦點(diǎn)，Z-收縮，中空陰極和毛細(xì)放電源都可以是不同的，但在每個(gè)類型中，由放電電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)壓縮。
附圖5A到5E給出了這樣的等離子放電輻射源的結(jié)構(gòu)和操作的背景信息。附圖5A到5E示意性的示出了根據(jù)已有技術(shù)的等離子放電輻射源，包括單獨(dú)的Z-收縮中空一陰極類型的單個(gè)放電元件540。所述放電元件540具有圓柱對(duì)稱并包括一個(gè)由電絕緣的圓柱型壁525連接的陽(yáng)極520和陰極510。孔530沿中心軸B設(shè)置在陽(yáng)極520中，用來通過由放電元件540產(chǎn)生的電磁輻射。中空的陰極510具有圍繞中心軸B的環(huán)形孔511，此外在孔511的后面設(shè)置有一個(gè)大的空腔512?？涨?12同樣具有圍繞中心軸B的環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述空腔的壁為陰極510的一部分。放電電源(未示出)連接在陽(yáng)極520和陰極510上用來在放電元件540內(nèi)部的陽(yáng)極—陰極間隙之間提供脈沖電壓V。而且，適合的氣體或蒸汽由放電材料源(未示出)以一定的壓力p提供在陽(yáng)極和陰極之間。合適的物質(zhì)的例子如氙氣、鋰、錫和銦。
放電將在低初始?jí)毫?p＜0.5Torr)和高電壓(V＜10kV)的條件下發(fā)生，為此，電子平均自由路徑比陽(yáng)極—陰極間隙的尺寸要大，使得湯森電離效率低。這樣的條件的特征是大的氣體或蒸汽密度率與電場(chǎng)強(qiáng)度的比率，E/N。這一階段顯示為相當(dāng)?shù)染嚯x的電位線EP，所述電位線具有固定電勢(shì)差，如附圖5A所示。
電離度的增長(zhǎng)最初由工作在相當(dāng)?shù)偷腅/N的中空陰極510決定，結(jié)果為電子具有較小的平均自由路徑。從中空陰極510放出的電子，由空腔512內(nèi)的氣體和蒸汽產(chǎn)生，被注入到陽(yáng)極—陰極間隙，隨著電離的進(jìn)行，虛擬陽(yáng)極產(chǎn)生了，所述虛擬陽(yáng)極由陽(yáng)極520向中空陰極510傳播，將陽(yáng)極的全部電勢(shì)帶向接近陰極，如附圖5B不均衡分布的電位線EP所示。陰極510的中空腔體512的電場(chǎng)此時(shí)被顯著的增強(qiáng)。
在下面的階段，電離繼續(xù)進(jìn)行，導(dǎo)致了在中空陰極510中緊接著陰極開孔511之后，高濃度等離子區(qū)域迅速發(fā)展。最后，強(qiáng)烈的電子束e從該區(qū)域注入到陽(yáng)極—陰極間隙，同樣如附圖5B所示，形成了最終的擊穿溝道。這樣的結(jié)構(gòu)在放電量中提供了統(tǒng)一的預(yù)電離和擊穿。
附圖5C示出了放電開始和低溫度的氣體或蒸汽等離子體535在陽(yáng)極—陰極間隙中產(chǎn)生。電流將經(jīng)過等離子體從陰極510流向陽(yáng)極520，該電流在放電元件540中會(huì)導(dǎo)致水平(azimuthal)的具有磁場(chǎng)強(qiáng)度為H的磁場(chǎng)。所述水平磁場(chǎng)將等離子體535從圓柱壁525分開并且壓縮，如附圖5C示意。
進(jìn)一步如附圖5D所示，由于水平磁場(chǎng)的壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于熱等離子體的壓力H2/8π＞＞nkT，等離子體的動(dòng)態(tài)壓縮發(fā)生了，其中n代表等離子體粒子密度，k為玻爾茲曼常數(shù)，T為等離子體的絕對(duì)溫度。在等離子體壓縮的整個(gè)期間，存儲(chǔ)在與陽(yáng)極520和陰極510相連接的電容器中的電能(放電電源的一部分，未示出)被最有效率地轉(zhuǎn)換為動(dòng)力內(nèi)爆的能量。這樣就產(chǎn)生了具有高度空間穩(wěn)定性的，均勻分布的收縮(等離子收縮)550。
在等離子體壓縮的最后階段，即等離子體在中心或放電軸B處停滯，，等離子體的動(dòng)能被完全轉(zhuǎn)換為熱能并最終轉(zhuǎn)換為在XUV和EUV范圍內(nèi)非常大的分布的電磁輻射560(如附圖5E所示)。
眾所周知，在由氣體等離子放電產(chǎn)生的EUV被認(rèn)為適合(值得生產(chǎn))器件的大規(guī)模生產(chǎn)之前，需要很多的改進(jìn)，例如集成電路。這些包括更高的轉(zhuǎn)換效率?，F(xiàn)有的源典型的轉(zhuǎn)換效率(在需要的波長(zhǎng)下的能量輸出與能量輸入之比)大約為0.5％，結(jié)果是大部分的輸入能量被轉(zhuǎn)換為熱量；有效的熱去除(冷卻)。有兩部分是突出的—在放電過程中等離子體噴射的最大熱加載(peak het load)和由于重復(fù)放電的平均熱加載。熱量能得以傳播的面積通常是有限的，所以隨著能級(jí)和重復(fù)率的提升來獲得適合生產(chǎn)的輻射源，熱去除變得關(guān)鍵。如果電極的尺寸變化(變形)，一個(gè)或多個(gè)電極表面的過熱就可能發(fā)生，從而影響收縮尺寸和位置；和穩(wěn)定的脈沖定時(shí)和能量。由于使用投射光刻器件，在投射時(shí)，輻射源應(yīng)該產(chǎn)生穩(wěn)定的輸出。這可能有的負(fù)面影響有，例如EUV脈沖同步的變化(抖動(dòng))，收縮位置和尺寸的變化和EUV脈沖能量的變化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供輻射源，該輻射源產(chǎn)生值得生產(chǎn)的能級(jí)和重復(fù)率而沒有過熱的危險(xiǎn)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種輻射源，該輻射源產(chǎn)生的XUV輻射脈沖具有明確的定時(shí)和明確的能量。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供改進(jìn)的輻射源，該輻射源提高電能到輻射的轉(zhuǎn)換效率。
一方面提供一個(gè)輻射源，包括陽(yáng)極和陰極，所述陽(yáng)極和陰極被構(gòu)造和安排為在其間的空間的物質(zhì)中，在放電元件內(nèi)產(chǎn)生放電，以形成等離子體來產(chǎn)生電磁輻射，其中所述輻射源包括多個(gè)放電元件。所述物質(zhì)，例如可以是氣體或蒸汽，可以包括氙氣、鋰、錫或任何其他合適的材料。為了改進(jìn)熱逸散，每個(gè)放電元件可以僅僅使用短暫的時(shí)間段，其后選擇一個(gè)其它放電元件。
另一方面，提供了包括陽(yáng)極和陰極的輻射源，所述陽(yáng)極和陰極被構(gòu)造和安排為在其間的放電空間的物質(zhì)中產(chǎn)生放電，以形成等離子體來產(chǎn)生電磁輻射，其中所述輻射源包括觸發(fā)器件，用于通過能量束輻照靠近所述放電空間的表面來開始所述放電。通過一個(gè)或更多合適的機(jī)構(gòu)，如干擾腔體內(nèi)的電場(chǎng)，改變電極之間材料的導(dǎo)電性，通過燒蝕提供材料和/或產(chǎn)生光致電離，來形成突然的等離子體收縮。輻照例如在陰極上的表面，可以改善等離子體收縮結(jié)構(gòu)的同步和XUV脈沖的同步。
在另一方面，提供了一種輻射源，該輻射源具有低的感應(yīng)系數(shù)，包括陽(yáng)極和陰極，所述陽(yáng)極和陰極被構(gòu)造和安排為在其間的放電空間的物質(zhì)中產(chǎn)生放電，以形成等離子體，從而產(chǎn)生電磁輻射，其中所述方法一般地包括一個(gè)最初的放電，緊接著操作所述輻射源，以允許隨后由于在所述放電源中基本上自調(diào)節(jié)的振蕩從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)放電。小的尺寸和在持久的放電上多個(gè)等離子體收縮的迭加使得感應(yīng)的能量分配在多個(gè)的等離子體收縮中，提高了轉(zhuǎn)換效率。
根據(jù)又一方面，提供的光刻投射裝置包括一個(gè)用來提供輻射投射束的輻射系統(tǒng)；一個(gè)支撐結(jié)構(gòu)，用來支撐構(gòu)圖部件，所述構(gòu)圖部件根據(jù)所需的圖案為投射束提供圖案。
一個(gè)用來支撐基底的基底臺(tái)；和一個(gè)投射系統(tǒng)，用來將經(jīng)過構(gòu)圖的輻射束投射到基底的靶部，其中所述輻射系統(tǒng)包括如上所述的輻射源。
根據(jù)本發(fā)明又一方面，提供一種器件制造方法，包括如下步驟提供至少部分涂覆輻射敏感材料層的基底；提供應(yīng)用上述輻射系統(tǒng)的輻射的投射束；應(yīng)用構(gòu)圖部件為投射束賦予圖案化的截面；將已經(jīng)構(gòu)圖的輻射束投射到輻射敏感材料層的靶部。
雖然本文中制作IC的過程中可以具體引用根據(jù)本發(fā)明的裝置，但可以很清楚的理解，這樣的裝置可以具有很多其他的應(yīng)用。例如，可以用來制造集成光學(xué)系統(tǒng)，用于磁疇存儲(chǔ)器的引導(dǎo)和檢測(cè)圖案、液晶顯示板、薄膜磁頭等。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，在這種可替換的用途環(huán)境下，在說明書中任何術(shù)語(yǔ)“劃線板”，“晶片”或者“電路小片(die)”的使用應(yīng)被認(rèn)為分別可以由更普通的術(shù)語(yǔ)“掩?！?，“基底”和“靶部”代替。
在本文本中，術(shù)語(yǔ)“輻射“和“束”用來包括了所有類型的電磁輻射，包括紫外(UV)輻射(如波長(zhǎng)365，248，193，157或126nm)和遠(yuǎn)紫外(EUV)輻射(如具有5-20nm的波長(zhǎng)范圍)。


通過實(shí)施例和示意性的附圖，本發(fā)明的實(shí)施方式將在下文描述，其中相同的參考標(biāo)記表示等同或類似的部件，其中圖1示出了包括根據(jù)本發(fā)明的輻射源的光刻投射裝置；圖2A到2C示出了包括根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)放電元件的輻射源；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)輻射源的實(shí)施方式；圖4A到43示出了包括根據(jù)本發(fā)明的激光觸發(fā)單元的輻射源；圖5A到5E示出了中空陰極類型在不同放電階段的放電；圖6A到6E示出了根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)類型的放電元件在不同放電階段的放電；圖7示出了應(yīng)用了根據(jù)本發(fā)明的自動(dòng)觸發(fā)的放電元件的測(cè)量特性；圖8A到8D示出了根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)放電元件在不同放電階段的放電；圖9A到9E示出了用于根據(jù)本發(fā)明的放電觸發(fā)的不同類型圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的包括捻芯結(jié)構(gòu)的用來做放電觸發(fā)的靶結(jié)構(gòu)；圖11A到11C示出了根據(jù)本發(fā)明的可能的通過捻芯結(jié)構(gòu)的橫截面；圖12A到12C示出了根據(jù)本發(fā)明的在放電觸發(fā)的不同階段通過捻芯結(jié)構(gòu)的橫截面；圖13示出了根據(jù)本發(fā)明包括捻芯結(jié)構(gòu)的放電觸發(fā)的靶結(jié)構(gòu)；圖14示出了根據(jù)本發(fā)明的的捻芯結(jié)構(gòu)的可能的橫截面；圖15示出了包括根據(jù)本發(fā)明的捻芯結(jié)構(gòu)的放電觸發(fā)靶結(jié)構(gòu)；圖16示出了包括通過根據(jù)本發(fā)明的一種液體的多個(gè)放電元件的輻射源；圖17A到17E示出了根據(jù)本發(fā)明不同方式的放電觸發(fā)。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以明了附圖中示出的的元件僅為了簡(jiǎn)明和清楚而沒有成比例繪制。例如，相對(duì)于其他元件放大圖中一些元件的尺寸來幫助理解本發(fā)明的具體
具體實(shí)施例方式
圖1示意性的示出了根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例的光刻投射裝置，該裝置包括一種輻射系統(tǒng)LA，IL，用來提供輻射投射束PB，例如，具有波長(zhǎng)范圍5-20nm的EUV。在這個(gè)特定的例子中，輻射系統(tǒng)還包括輻射源LA；第一目標(biāo)臺(tái)(掩膜臺(tái))MT，具有用于支撐掩膜MA(如一個(gè)分劃板)的掩膜支撐臺(tái)，并且連接用來根據(jù)PL項(xiàng)精確定位掩膜的第一定位部件PM；第二目標(biāo)臺(tái)(基底臺(tái))WT，具有用于支撐基底W(如涂敷抗蝕劑的硅晶片)的基底支撐臺(tái)，并且連接用來根據(jù)PL項(xiàng)精確定位基底的第二定位部件PW；一個(gè)投射系統(tǒng)(“透鏡”)PL，用來將輻照的掩膜MA的部分成像到基底W的靶部C(如包括一個(gè)或多個(gè)電路小片)。
如所示的那樣，所述裝置為反射型的(即，具有反射掩膜)。然而，總的說來，它也可以是透射型的，例如具有透射掩膜。另外，該裝置可以應(yīng)用其它類型的構(gòu)圖部件，如上文提及的類型的可編程反射鏡陣列。
參考圖1，激光產(chǎn)生的或等離子的放電輻射源LA典型地產(chǎn)生如與光刻投射裝置運(yùn)行同步的一列脈沖的輻射束。該輻射束直接或經(jīng)過例如是濾光器的調(diào)節(jié)部件后提供到照明系統(tǒng)(照明器)IL。所述照明器IL可以包括調(diào)節(jié)部件用于設(shè)定輻射束強(qiáng)度分布的外部和/或內(nèi)部徑向范圍(通常分別表示為σ-外部和σ-內(nèi)部)。而且，其通常包括不同的其他組件，如積分儀和聚光鏡。通過這樣的方法，入射到掩膜MA上的所述射束PB在其截面上具有需要的均勻性和強(qiáng)度分布。
需要指出的是，根據(jù)圖1的輻射源LA可以在光刻投射裝置中安置，但其也可以遠(yuǎn)離所述光刻投射裝置，光刻投射裝置產(chǎn)生的輻射束可以利用例如導(dǎo)向鏡的合適的光學(xué)元件導(dǎo)向光刻投射裝置。本發(fā)明和權(quán)利要求包含了這兩種情況。
所述射束PB隨后與支撐在掩膜臺(tái)MT上的掩膜MA相交。被掩膜MA選擇性的反射后，該射束PB通過透鏡PL，該透鏡將射束PB聚焦到基底W的靶部C。借助第二定位部件PW(和干涉測(cè)量部件IF)，基底臺(tái)WT可以被精確地移動(dòng)，舉例說來，可以將不同的靶部C定位在射束PB路徑中。相似的，第一定位部件PM可以根據(jù)射束PB的路徑精確定位掩膜MA，如在將掩膜MA從掩膜庫(kù)中取回之后，或在掃描中。總體上說，目標(biāo)臺(tái)MT、WT的移動(dòng)將通過長(zhǎng)程模塊(粗定位)和短程模塊(精確定位)實(shí)現(xiàn)，這沒有在圖1中明確示出。然而，在使用晶片分檔器(相對(duì)于步進(jìn)一掃描裝置)的情況下，掩膜臺(tái)MT可以只連接到短程調(diào)節(jié)器，或可以被固定。
所述的裝置可以在以下兩種不同的模式下使用1、在步進(jìn)模式中，掩模臺(tái)MT保持基本不動(dòng)，整個(gè)掩模圖像被一次投射(即單“閃”)到靶部C上。然后基底臺(tái)WT沿x和/或y方向移動(dòng)，以使不同的靶部C能夠由光束PB照射。
2、在掃描模式，基本為相同的情況，但是所給的靶部C不是在單“閃”中曝光。取而代之的是，掩模臺(tái)MT可沿給定的方向(所謂的“掃描方向”，例如y方向)以速度v移動(dòng)，以使投射光束PB掃描整個(gè)掩模圖像；同時(shí)，基底臺(tái)WT沿相同或者相反的方向以速度V＝Mv同時(shí)移動(dòng)，其中M是鏡頭PL的放大率(例如M＝1/4或1/5)。以這種方式，可以曝光相對(duì)大的靶部C，而不必犧牲分辨率。
圖2A示出了根據(jù)本發(fā)明的輻射源LA。所述輻射源LA包括多個(gè)等離子放電元件240，一個(gè)陽(yáng)極板220，和一個(gè)陰極板210。所述陽(yáng)極板220和陰極板210是彼此電隔離的。放電元件240基本對(duì)稱于旋轉(zhuǎn)軸A，在陽(yáng)極板220和陰極板210之間設(shè)置，使得每一個(gè)放電元件240的陰極電連接到陰極板210，每一個(gè)放電元件240的陽(yáng)極電連接到陽(yáng)極板220。所述輻射源LA被安裝到合適的支撐框架上(未示出)使其可以以預(yù)定的方向圍繞軸A旋轉(zhuǎn)。當(dāng)一個(gè)放電元件240在預(yù)定的發(fā)射位置255時(shí)，輻射60通過在陽(yáng)極板220的相應(yīng)的出射孔230沿軸B出射。或者，輻射源LA可以如此構(gòu)造使得輻射從在陰極板210上的出射孔出射。每個(gè)放電元件240都可以旋轉(zhuǎn)到發(fā)射位置255—所述發(fā)射位置255基本上相對(duì)于光刻投射裝置固定。一個(gè)放電電源(未示出)連接到陽(yáng)極板220和陰極板210上來提供每個(gè)放電元件240中的陽(yáng)極—陰極間隙上的脈沖電壓V。而且合適的物質(zhì)以氣體或蒸汽的形式由放電物質(zhì)源(未示出)以一定濃度提供到陽(yáng)極和陰極之間。合適物質(zhì)的例子可以是氙氣、鋰、錫和銦。
圖2B示出了陽(yáng)極板220在光刻投射裝置中看上去的平面圖。雖然示出了環(huán)形出射孔230，其實(shí)任何幾何形狀都可以使用，如多邊形。相似地，雖然示出的陽(yáng)極板220和陰極板210為一致的圓盤形，其實(shí)任何形狀或結(jié)構(gòu)都可以應(yīng)用來允許放電元件240重復(fù)的置于發(fā)射位置255。例如，該形狀可以修改以改善冷卻，減輕質(zhì)量，和/或提高結(jié)構(gòu)的靈巧性。另外，如果材料對(duì)于發(fā)射輻射60是透明的，就可以使用沒有發(fā)射孔230的材料。
輻射源LA的操作類似于格林式機(jī)槍的操作。所述放電元件240在發(fā)射位置255被操作產(chǎn)生等離子體收縮，該等離子體收縮又產(chǎn)生輻射脈沖60。在放出輻射脈沖之后，旋轉(zhuǎn)輻射源LA使得不同的放電元件240定位在發(fā)射位置255。操作在發(fā)射位置255的放電元件240，重復(fù)該循環(huán)。每個(gè)放電元件在每次循環(huán)中只能使用一次，然后給其時(shí)間以恢復(fù)。典型的，恢復(fù)包括冷卻和重建放電條件。
可選地，每個(gè)放電元件240可以在旋轉(zhuǎn)之前，在發(fā)射位置255運(yùn)行多次等離子體收縮。所述等離子體收縮的次數(shù)與包括熱加載，和在放電元件240中重建放電條件所需要的時(shí)間等因素有關(guān)。
而且，不按順續(xù)操作放電元件240使得每個(gè)放電元件240不在每次旋轉(zhuǎn)到發(fā)射位置255時(shí)運(yùn)行是有利的。換句話說，放電元件240可以被跳過—如當(dāng)奇數(shù)的放電元件被使用，在放電操作之間，輻射源旋轉(zhuǎn)兩節(jié)，每個(gè)放電元件僅會(huì)在每?jī)纱涡D(zhuǎn)中被操作一次。
盡管示出的輻射源LA帶有八個(gè)放電元件240，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員都可以明了可以使用任何數(shù)目的放電元件240。例如，如果需要每個(gè)放電元件240啟動(dòng)一次并且要求脈沖頻率為5kHz，就可以使用大約一千個(gè)放電元件以大約每秒5圈的速度旋轉(zhuǎn)。
另外，為控制和/或診斷的目的識(shí)別當(dāng)前在發(fā)射位置255的放電元件240會(huì)是有利的。測(cè)量器件的增加可以使得放電元件240以任何順序旋轉(zhuǎn)到發(fā)射位置，和/或避免可能不充分地執(zhí)行的一個(gè)或多個(gè)放電元件240。
輻射源LA的結(jié)構(gòu)可以簡(jiǎn)單地如圖2C示出。這里放電元件240不是分離地可辨認(rèn)的結(jié)構(gòu)，而是在以合適的結(jié)構(gòu)形成的陽(yáng)極板220和陰極板210中相對(duì)應(yīng)的位置。在發(fā)射位置255的放電元件240就是陽(yáng)極板220位置和陰極板210位置的固定組合。在發(fā)射位置的放電可以由任何方便的部件進(jìn)行觸發(fā)，如在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中描述的激光觸發(fā)。很明顯本領(lǐng)域技術(shù)人員可以進(jìn)一步將輻射源LA修改成只有部分輻射源旋轉(zhuǎn)，或不同部分以不同速度旋轉(zhuǎn)。例如當(dāng)陽(yáng)極是過熱的部件時(shí)，就僅僅旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極板220或旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極板220比陰極板210快是有利的。在這種情況下，在發(fā)射位置255的放電元件240是陽(yáng)極板220位置和陰極板210位置的具體組合。
上述的實(shí)施方式在垂直于發(fā)射軸B的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)?？蛇x地，如圖3所示，輻射源LA的結(jié)構(gòu)可以修改為使得放電元件240在大致與軸B同一個(gè)平面內(nèi)沿軸A旋轉(zhuǎn)。放電元件240以基本對(duì)稱的排列設(shè)置在改型的陽(yáng)極板320和陰極板310之間，使得每個(gè)放電元件240的陰極電連接改型的陰極板310，每個(gè)放電元件240的陽(yáng)極電連接改型的陽(yáng)極板320。
示出的實(shí)施方式描述了固定位置的放電元件240的使用，并且在其使用壽命中，在發(fā)射位置255使用多次。修改輻射源LA使其連續(xù)的提供和去除單次使用的放電元件240會(huì)是有利的，其中每個(gè)放電元件240在被替換之前，在發(fā)射位置255使用一次或多次。
在另一種替換方案中，實(shí)質(zhì)上不相同的放電元件240可以被使用在一個(gè)輻射源LA中，每個(gè)放電元件240提供在例如波長(zhǎng)，截面形狀，固定發(fā)射角，尺寸和/或強(qiáng)度等方面不同的輻射束60。在輻射源提供這些類型的變化可以減少在光刻投射裝置中照明器和投射透鏡的復(fù)雜性，尤其當(dāng)處理反射光學(xué)系統(tǒng)時(shí)。
此外，可以應(yīng)用兩種替換方案減少恢復(fù)時(shí)間
放電元件240的附加冷卻，例如，通過將預(yù)定溫度的空氣強(qiáng)加到表面上，和/或攜載合適液體的冷卻通道構(gòu)造輻射源LA，所述合適液體例如是液體金屬或水；和通過將放電元件240分為多個(gè)組，增加放電材料的電流和/或供給率，每組放一個(gè)或多個(gè)電元件240具有自己的放電電源和/或分離的放電材料供給。
輻射源LA的實(shí)施例可以改為應(yīng)用各種適合的類型的放電元件240，如Z-收縮，毛細(xì)放電，等離子聚焦，中空—陰極或激光產(chǎn)生等離子體器件。尤其有好處的是，使用具有在歐洲專利申請(qǐng)No.02256907.3中描述的一個(gè)或多個(gè)特征的放電元件240，該申請(qǐng)?jiān)谶@里一并作為參考。這些方面已經(jīng)提供了提高的脈沖定時(shí)穩(wěn)定性，減少的電極腐蝕和提高的轉(zhuǎn)換效率。
此外，一些如歐洲專利申請(qǐng)No.02256907.3描述的放電元件，傳送如氙、鋰、錫和銦的液體到靠近放電空間的區(qū)域，用于為放電加料和/或在放電過程中保護(hù)電極。通過完善現(xiàn)有的液體傳輸機(jī)械或甚至將其替換，如圖16的排列可以用來縮短應(yīng)用多個(gè)放電元件240的輻射源LA的恢復(fù)時(shí)間。所述旋轉(zhuǎn)的輻射源LA設(shè)置成至少一個(gè)不在發(fā)射位置255放電元件240浸沒在盛放液體82的容器80中，其中液體將被傳輸?shù)娇拷龇烹娫姆烹娍臻g的區(qū)域。如果需要，容器80還可以包括加熱元件84(或冷卻元件)來將液體保持在恰當(dāng)?shù)臏囟?。?dāng)輻射源LA旋轉(zhuǎn)時(shí)，每個(gè)放電元件240將在發(fā)射位置255運(yùn)行零，一或多個(gè)脈沖，接著部分或全部浸沒在接近放電位置的容器80的液體82中足夠長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行恢復(fù)。
輻射源LA的另一方面如圖4A所示，設(shè)置激光觸發(fā)單元15使其可以發(fā)射激光束380到預(yù)定的輻射源LA的靶部，而不會(huì)阻擋輻射60沿軸B出射到光刻投影裝置的路徑。如圖4B所示，將激光束380沿不同于輻射60的出射路徑的路徑導(dǎo)向輻射源是有利的。該單元可以結(jié)合例如圖2C所示的輻射源LA。
圖6A到6E用來解釋使用激光束380的收縮觸發(fā)的基本原理。這些圖示出了放電元件240的截面，包括電隔離的陽(yáng)極20和陰極10。它們的裝配是基本密封的，并被提供低壓的氣體或蒸汽，例如從放電材料供給源(未示出)提供的氙氣、鋰。所述陽(yáng)極20和陰極10連接到放電電源(未示出)。同時(shí)示出了放電場(chǎng)線45。收縮形成使用合適的激光束380進(jìn)行觸發(fā)，例如光束的波長(zhǎng)可以為254-1060nm，功率在1-20ns中為10-100mJ，直徑0.3-1mm。
如圖6A所示，利用放電電源(未示出)和放電材料源(未示出)，將放電元件240帶入一種狀態(tài)，在該狀態(tài)將要形成收縮。例如，陽(yáng)極20接地，陰極10接100Hz，11kV的交流電壓，并且以4sccm(每分鐘標(biāo)準(zhǔn)立方厘米)的速率提供氙氣。在放電電源(未示出)循環(huán)的預(yù)定時(shí)刻，激光束380射在陽(yáng)極表面的預(yù)定的點(diǎn)上(參見圖6B)。激光束380導(dǎo)致區(qū)域337被加熱，一些材料35將從表面被蒸發(fā)(消融)，如圖6C所示。射出的材料35進(jìn)入放電區(qū)域，觸發(fā)了收縮效應(yīng)(參見圖6D)，導(dǎo)致一個(gè)包含熱等離子體的緊縮(收縮)50(參見圖6E)。由于截面很小，所述等離子體具有很高的阻抗，放電的電能有效地轉(zhuǎn)變?yōu)榈入x子體的熱能，最終轉(zhuǎn)換成沿軸B放出的輻射60。收縮之后，所述器件回到擴(kuò)散放電的狀態(tài)(參見圖6A)。
通過這種方法的觸發(fā)可以消除由例如電極腐蝕，電極變形，輻射材料提供率的變化和/或電源的變化引起的定時(shí)和放電空間位置的不確定性。
圖9A示出了另一個(gè)實(shí)施例的橫截面圖，放電元件240是中空陰極類型，包括電隔離的陽(yáng)極20和中空陰極10。在陰極10上有孔911，在陽(yáng)極20上有出射孔230。陽(yáng)極可以由任何合適的材料，如鎢，組成。該裝置基本密封，內(nèi)充有低壓氣體或蒸汽，例如可以是由材料供給裝置提供的氙氣、鋰(未示出)。陽(yáng)極20和陰極10連接到放電電源(未示出)。使用放電電源(未示出)和放電材料源(未示出)使放電元件240處于收縮將要形成的狀態(tài)。在放電電源(未示出)的循環(huán)的預(yù)定時(shí)刻，激光束380射在靠近陽(yáng)極20的發(fā)射孔230的區(qū)域。收縮成型和隨后的輻射發(fā)射以如圖6C到6E相似的方式發(fā)生。
預(yù)期的觸發(fā)收縮方法如圖9B到9E所示將激光束380射到陰極10上預(yù)定的靶位中空陰極10的后壁(參見圖9B)；陰極開孔911(參見圖9C)；在陽(yáng)極20和陰極10之間在陰極10上靠近陰極開孔911的點(diǎn)(參見圖9D)；和一個(gè)凸起結(jié)構(gòu)(觸發(fā)針)355，在陰極10和陽(yáng)極20之間的鄰近放電區(qū)域的表面上(如圖9E所示)。所述觸發(fā)針355可以包含與陰極相同的金屬，和/或用來產(chǎn)生等離子體的固體形態(tài)的氣體和蒸汽，和/或根據(jù)蒸發(fā)特性選擇的不同的材料，例如可以使用氙氣、錫、鋰、銦和銥。
然而，激光束380照射陽(yáng)極20的部分的實(shí)施例(如圖9A)提供了如下的優(yōu)點(diǎn)收縮位置和發(fā)出的輻射相對(duì)中心軸B是穩(wěn)定的，結(jié)果得到穩(wěn)定的輻射脈沖能量和定時(shí)；和收縮位置接近中心軸B，由電極腐蝕產(chǎn)生的碎屑比較少。
像圖9E示出的應(yīng)用凸出結(jié)構(gòu)(觸發(fā)針)355是有優(yōu)點(diǎn)的，但是要在接近發(fā)射孔230的陽(yáng)極20的表面上。進(jìn)一步的選擇方案是構(gòu)造激光束380的位置和能量使得一些或全部放電材料可以由在輻射源LA的合適表面的消融的材料提供。同樣具有優(yōu)點(diǎn)的是，應(yīng)用另一種輻射或粒子源取代激光束380，例如可以為電子束。
當(dāng)使用激光碰撞第一電極來觸發(fā)放電，所述第一電極例如是陰極，接近另一個(gè)(第二)電極，例如陽(yáng)極的等離子體具有低濃度并且具有高度不規(guī)則的阻抗。實(shí)驗(yàn)示出大約來自放電電源的大約25％的放電能量在放電啟動(dòng)之前用來克服阻抗，這就減小了放電元件的效率。可能的解決方法是應(yīng)用外部的開關(guān)來延遲從放電電源來的電流直到從第一電極消融的材料被允許在第二電極區(qū)域提高等離子體濃度。遺憾的是，使用外部開關(guān)提高了外部電路的感應(yīng)系數(shù)，這通常降低了輻射源的效率。一個(gè)特別優(yōu)越的替換方案如圖17A所示。該圖示出了放電元件240中心部分的橫截面圖，其中陰極10包括與陰極10電隔離的凸出觸發(fā)針355。當(dāng)激光束380撞擊到觸發(fā)針355時(shí)，材料被消融并向放電空間擴(kuò)散。放電僅僅當(dāng)材料既達(dá)到陽(yáng)極又達(dá)到陰極時(shí)才開始，從而使產(chǎn)生的時(shí)間延遲可以通過改變觸發(fā)針355的大小、觸發(fā)針355和放電空間之間的距離、激光束380沖擊的觸發(fā)針355的表面和電極(陽(yáng)極和陰極)之間的距離來影響。這意味著不影響輻射源的幾何形狀和感應(yīng)系數(shù)就可以選擇時(shí)間延遲。典型的輻射源陽(yáng)極20和陰極10之間的間隙為3.5mm到6.5mm之間，觸發(fā)針355和陰極20之間的間隙在0.3到0.6mm之間；觸發(fā)針在陰極表面的凸出為0.5到1.5mm之間并且觸發(fā)針的直徑大約為1到4mm。
根據(jù)需要的延遲和陰極20和陽(yáng)極10的構(gòu)造，可以有多個(gè)不同變化的可能。這些變化包括凹進(jìn)觸發(fā)針355的表面，如圖17B所示；沿不同于陽(yáng)極20的孔的路徑導(dǎo)引激光，如圖17C所示；將觸發(fā)針保持與陰極10的表面水平，如圖17D所示和當(dāng)使用如圖17E示出的不對(duì)稱陰極20/陽(yáng)極10時(shí)，將觸發(fā)針355設(shè)置在放電元件240的中間。
通過前述實(shí)施例的相似的方法，隔離的觸發(fā)針355可以包括部分陽(yáng)極而不是陰極，或者觸發(fā)針355可以是在輻射源LA中的獨(dú)立的結(jié)構(gòu)，而不是電極的一部分。進(jìn)一步對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的是，多個(gè)已知的和新的觸發(fā)方法可以結(jié)合起來進(jìn)一步提升輻射源LA的特性。
同樣有好處的是，應(yīng)用進(jìn)一步包括合適的液體表面的觸發(fā)器結(jié)構(gòu)355。在放電源中，傳輸液體的方便的方法是使用如歐洲專利申請(qǐng)No.02256907.3描述的芯捻結(jié)構(gòu)。圖10示出了改進(jìn)的芯捻結(jié)構(gòu)70，該結(jié)構(gòu)的第一端浸入容器80的液體82中，第二端設(shè)置得接近放電區(qū)域，該放電區(qū)域可以被輻射或粒子束380照射到。液體82可以是用于制作陰極或/和陽(yáng)極的材料的液體形式，和/或形成等離子體的氣體或蒸汽的液體形式，和/或根據(jù)蒸發(fā)屬性選擇的不同的液體。合適的物質(zhì)的例子如氙氣、錫、鋰、銦和銥。在一些情況中，液體82可能需要使用加熱元件84和184在容器和芯捻結(jié)構(gòu)中加熱以確保通過芯捻結(jié)構(gòu)70的穩(wěn)定流體。附圖11A示出了圖10中的芯捻結(jié)構(gòu)70沿XI-XI線的截面圖，該圖基本上包括圓柱結(jié)構(gòu)90，例如可以是彼此相互接觸放置的線。在結(jié)構(gòu)90之間的間隙95限定了基本規(guī)則的包含液體82的通道，使得間隙95的形狀和大小根據(jù)結(jié)構(gòu)90的大小和排列而改變。圖12A為沿圖11A的通過芯捻結(jié)構(gòu)70第二端的XII-XII線的截面，示出了圓柱結(jié)構(gòu)90和盛有液體82的間隙95。使用加熱元件84和184，放電加熱，或其組合，使液體82保持理想的溫度。在毛細(xì)效應(yīng)的影響下，液體82從容器80通過窄的通道95由芯捻結(jié)構(gòu)70的第一端流向第二端。如圖12A所示，由于圓柱結(jié)構(gòu)90有規(guī)則的排列，液體82均勻地分布在芯捻結(jié)構(gòu)70。而且，由于各通道95的容量和形狀基本相同，所以在每個(gè)通道95中的液體流速都基本相同。如圖12B和12C，光束380使得芯捻結(jié)構(gòu)70的第二端的區(qū)域被加熱。該區(qū)域包括多個(gè)通道95，其中的液體82將會(huì)被加熱，在表面上形成蒸汽335。所述蒸汽335進(jìn)入放電區(qū)域，并且觸發(fā)了收縮效應(yīng)。蒸發(fā)的液體335將通過毛細(xì)效應(yīng)從容器80中得到補(bǔ)充。
由每個(gè)光束380脈沖產(chǎn)生的蒸汽335的量可以通過改變臨界參數(shù)來改變，如使用的液體82，光束380的光斑大小，通道95的大小，通道95之間的距離和光束380的能量。通道95的大小可以通過，例如改變圓柱結(jié)構(gòu)90的相對(duì)排列，如圖11B所示；可以通過改變圓柱結(jié)構(gòu)90的直徑，例如如圖11C所示的更小的截面；可以通過改變結(jié)構(gòu)90的截面形狀；或者通過在同一個(gè)芯捻結(jié)構(gòu)70中結(jié)合不同直徑的圓柱結(jié)構(gòu)90來改變。相似的，光束380脈沖之間的定時(shí)和所述放電可以通過，例如，由每個(gè)光束380脈沖產(chǎn)生的蒸汽335的量，和芯捻結(jié)構(gòu)70的第二端和放電區(qū)域之間的距離來改變。輻射源的恢復(fù)時(shí)間(在下次XUV輻射脈沖可以被觸發(fā)之前的時(shí)間)可以通過改變影響流速的臨界參數(shù)來被優(yōu)化，如通道95的大小或圓柱結(jié)構(gòu)90的粗糙度。
由于光束380輻射對(duì)圓柱結(jié)構(gòu)90造成的損傷和因此在輻射源中的碎片顯著地減少，這是因?yàn)榭偟膩碚f，蒸發(fā)液體比蒸發(fā)固體需要少的多的能量。使用這樣的芯捻結(jié)構(gòu)使光束380的能量降低并隨之提高輻射源的能量轉(zhuǎn)換效率。
通過芯捻結(jié)構(gòu)70的液體82的流動(dòng)還可以通過在一定壓力下連接芯捻結(jié)構(gòu)70的第一端到容器280來進(jìn)行控制，如圖15所示。由此，通過通道95的液體82的流動(dòng)可以通過改變?cè)谌萜?80的液體壓力而變化，可以是基本恒定的，或是脈沖的。容器280中的壓力可以通過如機(jī)械裝置，液體注入，氣體注入或它們的結(jié)合來提高。
對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說很明顯的是，可以使用其他的形狀來產(chǎn)生規(guī)則的液體通道網(wǎng)絡(luò)。芯捻結(jié)構(gòu)170的另一種方案，其構(gòu)造與圖10所示結(jié)構(gòu)70相似，如圖13所示。這里，芯捻結(jié)構(gòu)170包括緊密堆疊的基本相同的球體190，例如具有0.1mm的直徑。這樣的結(jié)構(gòu)可以通過例如將這些球體在高溫高壓下擠壓而形成。通過芯捻結(jié)構(gòu)170的XIV-XIV線的截面在圖14中示出。這些球體190形成了與海綿體在對(duì)稱性和排列規(guī)則都相似的通道網(wǎng)絡(luò)195。對(duì)該芯捻結(jié)構(gòu)的操作與前述的方法相似，其中應(yīng)用毛細(xì)效應(yīng)將液體82從結(jié)構(gòu)170的第一端傳輸?shù)降诙恕?br> 放電元件240的另一實(shí)施例在圖8A到8E示意性地示出了截面圖。所述放電元件240包括電隔離的陽(yáng)極20和陰極10。該裝置基本上是密封的，并提供低壓的氣體或蒸汽，例如可以是由材料供給裝置提供的氙氣、鋰(未示出)。陽(yáng)極20和陰極10連接到放電電源(未示出)，例如可以是在100Hz下工作的交流電壓源。同樣示出了放電場(chǎng)線45。
放電元件構(gòu)造為使其具有低的感應(yīng)系數(shù)，例如低于大約20nH。這可以如下進(jìn)行在陰極10和陽(yáng)極20之間具有最小的間隙，例如可以是幾毫米；放電元件240具有最小的直徑，例如陽(yáng)極的直徑可以小于大約10mm；放電電源(未示出)和放電元件240之間為短連接；和厚的電連接，例如使用金屬盤來代替導(dǎo)線。
在放電電源循環(huán)的預(yù)定時(shí)刻，通過使放電電源發(fā)出的電流迅速增大(例如不超過100納秒)而產(chǎn)生電觸發(fā)，之后將電流保持預(yù)定的時(shí)間間隔例如10微秒。利用低感應(yīng)系數(shù)的系統(tǒng)使得可以迅速增大電流。
如圖8A所示，放電元件240進(jìn)入了一種從陰極點(diǎn)15到陽(yáng)極20的擴(kuò)散放電的狀態(tài)。所述陰極點(diǎn)是陰極表面的熱斑。由于這些熱斑比環(huán)境溫度高，因而提供放電的電子，并且在足夠高的溫度，它們可以通過蒸發(fā)提供放電的陰極材料。從陰極10流向陽(yáng)極20的電流受到放電電源(未示出)的限制。如圖8B所示，當(dāng)電流通過該系統(tǒng)時(shí)，發(fā)生了兩個(gè)物理效應(yīng)—從陰極斑15提供的陰極材料以低溫等離子體35的形式進(jìn)入到放電間隙，以及由于收縮效應(yīng)，等離子體的體積得到壓縮。如圖8C所示，收縮效應(yīng)導(dǎo)致一種包含熱等離子的壓縮(收縮)50。所述等離子體由于其小的截面而具有高阻抗，可以有效地將放電電能轉(zhuǎn)換為等離子體的熱能，并最終轉(zhuǎn)換成沿軸B發(fā)出的輻射60。收縮50的高阻抗導(dǎo)致電流下降，等離子體再次擴(kuò)散到陽(yáng)極壁，如圖8D所示。等離子體的擴(kuò)散導(dǎo)致了如圖8A所示的擴(kuò)散放電的形成。擴(kuò)散放電的阻抗很低，這樣導(dǎo)致電流進(jìn)一步提升。通過操作放電元件240使得陰極斑15連續(xù)提供材料，這樣如圖8A到8D的循環(huán)就可以連續(xù)的重復(fù)。如此，具有多個(gè)發(fā)出的輻射脈沖60的自震蕩(自動(dòng)—觸發(fā))狀態(tài)在由電源保持的電流的預(yù)定的如10微秒的時(shí)間間隔中產(chǎn)生。
圖7示出了放電元件240在自動(dòng)觸發(fā)期間的測(cè)量值。該圖表示出輸出輻射強(qiáng)度701，電源的電流702和電壓703，其中使用鋰蒸汽作為工作物質(zhì)。脈沖704的間隔時(shí)間大約為45ns(相當(dāng)于22MHz)。
等離子體區(qū)域大小的減小意味著輸入到系統(tǒng)中能量?jī)H有小部分用來在收縮的最后階段加熱等離子體。剩余的能量或以感應(yīng)現(xiàn)象而存儲(chǔ)或用來產(chǎn)生等離子體。低感應(yīng)系數(shù)的結(jié)構(gòu)和連續(xù)的放電材料的供應(yīng)相結(jié)合導(dǎo)致了多個(gè)等離子體收縮疊加在持久的放電上。感應(yīng)的能量被分給多個(gè)等離子體收縮，產(chǎn)生至少為2％的轉(zhuǎn)換效率。
另外，一些放電材料可以通過從放電元件240中的合適的表面消融的材料來提供?？梢酝ㄟ^任何合適的能量束，如激光或電子束來實(shí)現(xiàn)。
在另一個(gè)可選方案中，通過發(fā)射任何合適的能量束，在預(yù)定位置激勵(lì)形成陰極斑15，其中的能量束例如可以是在預(yù)定位置的激光或電子束。
該實(shí)施例利用電觸發(fā)沉淀最初的收縮結(jié)構(gòu)，并利用陰極斑15提供放電材料35。使用上述實(shí)施例所述的激光觸發(fā)單元觸發(fā)最初的收縮結(jié)構(gòu)可以是有利的。在這種情況下，在放電元件240中的最初收縮結(jié)構(gòu)將發(fā)生與圖6A到6E所示的相似的過程，其中放電材料35通過照射放電元件240中的合適表面的預(yù)定位置來提供。通過重復(fù)照射合適的表面使得加熱的區(qū)域337連續(xù)地提供放電材料，就可以獲得自動(dòng)觸發(fā)狀態(tài)。在前面實(shí)施例中描述的照射表面的位置的變化同樣適用與本實(shí)施例。
由此，本發(fā)明的發(fā)明范圍不僅由實(shí)施例說明，而且由附加的權(quán)利要求和其他等同的來說明。
權(quán)利要求
1.一種包含陽(yáng)極和陰極的輻射源，所述陽(yáng)極和陰極被構(gòu)造和排列成在所述陽(yáng)極和所述陰極之間的放電空間的物質(zhì)中的放電元件內(nèi)產(chǎn)生放電，以形成等離子體，從而產(chǎn)生電磁輻射，其特征在于，所述輻射源包括多個(gè)放電元件。
2.如權(quán)利要求1所述的輻射源，其特征在于，每個(gè)放電元件是其中沿使用了所述輻射源的裝置的光軸可移動(dòng)的。
3.如權(quán)利要求1或2所述的輻射源，其特征在于，所述放電元件圍繞所述輻射源的旋轉(zhuǎn)軸排列。
4.如權(quán)利要求1到3的任一項(xiàng)所述的輻射源，其特征在于，第一放電元件的陽(yáng)極與第二放電元件的陰極可以一致移動(dòng)。
5.如權(quán)利要求1到4的任一項(xiàng)所述的輻射源，其特征在于，每個(gè)放電元件的至少一部分在所述元件中開始放電之前與一種液體接觸，以使該液體覆蓋所述元件的內(nèi)表面。
6.一種包含陽(yáng)極和陰極的輻射源，所述陽(yáng)極和陰極被構(gòu)造和排列成在所述陽(yáng)極和所述陰極之間的放電空間的物質(zhì)中產(chǎn)生放電，以形成等離子體，從而產(chǎn)生電磁輻射，其特征在于，所述輻射源包括一種觸發(fā)器件來通過使用能量束照射接近所述放電空間的表面啟動(dòng)所述放電。
7.如權(quán)利要求6所述的輻射源，其特征在于，所述能量束為電磁輻射束。
8.如權(quán)利要求7所述的輻射源，其特征在于，所述能量束為激光束。
9.如權(quán)利要求6所述的輻射源，其特征在于，所述能量束為帶電粒子束。
10.如權(quán)利要求6到9任一的所述輻射源，其特征在于，所述能量束照射陽(yáng)極表面上的一個(gè)區(qū)域。
11.如權(quán)利要求6到9任一的所述輻射源，其特征在于，所述能量束照射陽(yáng)極表面接近一個(gè)發(fā)射孔的區(qū)域。
12.如權(quán)利要求6到9任一的所述輻射源，其特征在于，所述能量束照射陰極的表面的區(qū)域。
13.如權(quán)利要求6到9任一項(xiàng)所述的輻射源，其特征在于，能量束照射接近所述放電區(qū)域的靶結(jié)構(gòu)。
14.如權(quán)利要求13所述的輻射源，其特征在于，所述靶結(jié)構(gòu)包括從組氙氣(Xe)、錫(Sn)、鋰(Li)、銦(In)和銥(Ir)中選擇的元素。
15.如權(quán)利要求13或14所述的輻射源，其特征在于，所述靶結(jié)構(gòu)形成部分所述陰極。
16.如權(quán)利要求13或14所述的輻射源，其特征在于，所述靶結(jié)構(gòu)形成部分所述陽(yáng)極。
17.如權(quán)利要求15或16所述的輻射源，其特征在于，所述靶結(jié)構(gòu)與陰極電隔離。
18.如權(quán)利要求15或16所述的輻射源，其特征在于，所述靶結(jié)構(gòu)與陽(yáng)極電隔離。
19.如權(quán)利要求6到18任一項(xiàng)所述的輻射源，其特征在于，被所述能量束照射的表面包括用來將液體從連接所述芯捻結(jié)構(gòu)的液體容器中傳輸?shù)剿龇烹娍臻g的芯捻結(jié)構(gòu)。
20.如權(quán)利要求19所述的輻射源，其特征在于，所述芯捻結(jié)構(gòu)包括相互之間留有空間以通過毛細(xì)作用力傳輸所述液體的多個(gè)結(jié)構(gòu)。
21.如權(quán)利要求20所述的輻射源，其特征在于，所述芯捻結(jié)構(gòu)包括基本呈圓柱的結(jié)構(gòu)的規(guī)則排列。
22.如權(quán)利要求20所述的輻射源，其特征在于，所述芯捻結(jié)構(gòu)包括基本呈球形的結(jié)構(gòu)的規(guī)則排列。
23.如權(quán)利要求19到22任一項(xiàng)所述的輻射源，其特征在于，所述輻射源進(jìn)一步包括加壓器部件來對(duì)芯捻結(jié)構(gòu)中的液體施加壓力。
24.如權(quán)利要求23所述的輻射源，其特征在于，所述加壓器以脈沖方式施加壓力。
25.如權(quán)利要求5或權(quán)利要求19到24任一項(xiàng)所述的輻射源，其特征在于，所述液體包含從組氙氣(Xe)、錫(Sn)、鋰(Li)、銦(In)和銥(Ir)中選擇的元素。
26.一種操作輻射源的方法，該輻射源構(gòu)造成具有低感應(yīng)系數(shù)，并包括陽(yáng)極和陰極，所述陽(yáng)極和陰極被構(gòu)造和排列成在所述陽(yáng)極和所述陰極之間的放電空間的物質(zhì)中產(chǎn)生放電，以形成等離子體，從而產(chǎn)生電磁輻射，其特征在于，該方法總體上包括初始放電，然后是操作所述輻射源，以允許產(chǎn)生連續(xù)放電，所述連續(xù)放電的原因在于所述放電源內(nèi)的基本自制的振蕩。
27.如權(quán)利要求26所述的輻射源，其特征在于，放電材料由位于一個(gè)陰極斑處的蒸發(fā)提供。
28.如權(quán)利要求27所述的輻射源，其特征在于，所述初始放電由增加通過陰極斑的電流啟動(dòng)。
29.如權(quán)利要求26所述的輻射源，其特征在于，所述最初放電由能量束照射接近所述放電空間的表面來啟動(dòng)。
30.如權(quán)利要求26所述的輻射源，其特征在于，所述連續(xù)放電由能量束照射接近放電空間的表面來啟動(dòng)。
31.一種光刻投射裝置，包括一個(gè)輻射系統(tǒng)，用來提供輻射的投射束；一個(gè)用來支撐構(gòu)圖部件的支撐結(jié)構(gòu)，所述構(gòu)圖部件根據(jù)需要的圖案為投射束提供圖案；一個(gè)用來支撐基底的基底臺(tái)；一個(gè)投射系統(tǒng)，用于將圖案化的射束投向基底的靶部，其特征在于，所述輻射系統(tǒng)包括根據(jù)權(quán)利要求1到30任一項(xiàng)的輻射源。
32.一種器件制造方法，包括如下步驟提供至少部分覆蓋輻射敏感層材料的基底；使用包括根據(jù)權(quán)利要求1到30任一項(xiàng)的輻射源的輻射系統(tǒng)提供輻射的投射束；使用構(gòu)圖部件用其截面圖案將投射束構(gòu)圖；將已構(gòu)圖的輻射束投射到輻射敏感材料層的靶部。
全文摘要
一種包括陽(yáng)極和陰極的輻射源，所述陽(yáng)極和陰極被構(gòu)造和排列成可以在陽(yáng)極和陰極之間的空間中的氣體或蒸汽中產(chǎn)生放電，進(jìn)而形成等離子體收縮來產(chǎn)生電磁輻射。所述氣體或蒸汽包括氙氣、銦，鋰和/或錫。為提高熱耗散，輻射源包括多個(gè)放電元件，每個(gè)放電元件只使用短的時(shí)間間隔，之后就選擇其他的放電元件。為改善收縮形成和由之產(chǎn)生的的EUV輻射脈沖的精確同步，輻射源包括一個(gè)觸發(fā)器件。為提高轉(zhuǎn)換效率，輻射源設(shè)置為具有低感應(yīng)系數(shù)，并運(yùn)行在自觸發(fā)的狀態(tài)。
文檔編號(hào)F28D15/02GK1497349SQ0316483
公開日2004年5月19日 申請(qǐng)日期2003年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月19日
發(fā)明者K·N·科塞勒夫, V·Y·班寧, V·V·伊范諾夫, E·R·基夫特, E·R·魯普斯特拉, L·H·J·斯特文斯, Y·V·斯德科夫, V·G·科洛奇尼科夫, V·M·克里特森, R·R·加亞佐夫, O·W·V·弗里恩斯, J 斯特文斯, K N 科塞勒夫, V 弗里恩斯, 伊范諾夫, 克里特森, 加亞佐夫, 基夫特, 斯德科夫, 班寧, 科洛奇尼科夫, 魯普斯特拉 申請(qǐng)人:Asml荷蘭有限公司