專利名稱：產(chǎn)生極紫外輻射或軟x射線輻射的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過電操縱地放電來產(chǎn)生極紫外輻射(EUV)或軟X射線輻射的方法和設(shè)備，該輻射特別用于EUV光刻或度量，其中在放電空間內(nèi)至少兩個(gè)電極之間的氣體介質(zhì)內(nèi)點(diǎn)燃等離子體，所述等離子體發(fā)射待產(chǎn)生的所述輻射。
下述本發(fā)明的優(yōu)選應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)樾枰ㄩL約為1nm至20nm的極紫外輻射(EUV)或軟X射線輻射的領(lǐng)域，例如特別是EUV光刻或度量。
本發(fā)明涉及基于氣體放電的輻射源，其中使用電極系統(tǒng)的脈沖電流產(chǎn)生熱等離子體，所述等離子體為EUV或軟X射線輻射源。
現(xiàn)有技術(shù)基本上在文件PCT/EP98/07829和PCT/EP00/06080中得到描述。
在圖8中示意性示出了關(guān)于EUV源的現(xiàn)有技術(shù)。氣體放電輻射源通常包含由陽極A和陰極K組成的電極系統(tǒng)，該電極系統(tǒng)連接到在該圖中用電容器組K0表示的電流脈沖發(fā)生器。該電極系統(tǒng)的特征在于陽極A和陰極K分別具有作為開口的鉆孔。不限制該圖的一般特性，陽極A為面向應(yīng)用的電極。該電極系統(tǒng)填充有壓強(qiáng)通常為1Pa至100Pa的放電氣體。借助通常為幾十kA到最多100kA的脈沖電流以及通常為幾十ns至幾百ns的脈沖持續(xù)時(shí)間，在陽極A和陰極K之間的間隙產(chǎn)生箍縮等離子體，其中通過脈沖電流的加熱和壓縮使該箍縮等離子體到達(dá)特定溫度(幾十eV)和密度，使其發(fā)射用于感興趣光譜范圍的工作氣體的特征輻射。如圖8所示，在中空陰極K中的后方空間(中空電極)內(nèi)產(chǎn)生在電極間隙內(nèi)形成低阻抗通道所需要的載荷子?？梢酝ㄟ^各種方式產(chǎn)生這些載荷子(優(yōu)選為電子)。例如可以提及的有通過表面放電觸發(fā)、高介電觸發(fā)、鐵電觸發(fā)、或者通過等離子體的預(yù)先離化而在中空電極K內(nèi)產(chǎn)生電子。
該電極系統(tǒng)位于壓強(qiáng)通常為1Pa至100Pa的氣體氛圍內(nèi)。選擇氣壓和電極的幾何形狀，使得在Paschen曲線的左分支上發(fā)生等離子體的點(diǎn)燃。該點(diǎn)燃隨后發(fā)生在長電場線的區(qū)域內(nèi)，這發(fā)生于鉆孔的區(qū)域中。在放電過程中可區(qū)分多個(gè)階段。首先是在鉆孔區(qū)域內(nèi)沿電場線的氣體離化。這個(gè)階段創(chuàng)造了在中空陰極K中形成等離子體(中空陰極等離子體)的條件。該等離子體隨后則引起在電極間隙內(nèi)的低阻抗通道。通過該通道發(fā)送脈沖電流，其中由電容器組K0內(nèi)的電存儲能量的放電來產(chǎn)生該脈沖電流。該電流導(dǎo)致對等離子體的壓縮和加熱，從而獲得用于有效發(fā)射在EUV范圍中所使用的放電氣體的特征輻射的條件。
這一原理的一個(gè)基本特性在于，在電極系統(tǒng)和電容器組之間原則上不需要開關(guān)元件。這使得可以低感應(yīng)地且有效地耦入電存儲能量。因此幾個(gè)焦耳的脈沖能量足以產(chǎn)生所必需的幾千安到幾十千安的電流脈沖。該放電因此可有利地工作于自擊穿，也就是說，連接到電極系統(tǒng)的電容器組K0被充電到由電極系統(tǒng)中的條件所確定的點(diǎn)燃電壓。借助第二電極，還可能影響點(diǎn)燃電壓并因此定義放電時(shí)間。或者，還可以將電容器組K0只充電到點(diǎn)燃電壓以下并通過在中空陰極中產(chǎn)生等離子體的有源措施(觸發(fā))觸發(fā)氣體放電。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的氣體放電源的一個(gè)顯著缺點(diǎn)為，只能使用氣體物質(zhì)作為放電氣體。因此，在源中可產(chǎn)生的波長就受到極大限制，這是因?yàn)檩椛涮匦匀Q于各個(gè)元素的高度離化電荷狀態(tài)。然而，就EUV光刻而言，例如鋰或錫的輻射倍受關(guān)注。Philips就關(guān)于使用鹵化物的一個(gè)申請給出了關(guān)于這方面的一個(gè)擴(kuò)展，根據(jù)該申請，通過加熱將具有低沸點(diǎn)的鹵素化合物轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)并將其引入到電極系統(tǒng)。盡管由此獲得源的有利的光譜特性，但是由于鹵素的高比例，只獲得了相對低的從電能到可用輻射能的轉(zhuǎn)換效率。因此，為了獲得需要的輻射功率，必須向該源饋入非常高的電功率，這會(huì)導(dǎo)致高的電極損耗。該損耗導(dǎo)致光源的使用壽命短。為了提高使用壽命，提出了這樣的一種系統(tǒng)，其中整個(gè)電極系統(tǒng)和電源一起旋轉(zhuǎn)，使得各個(gè)電脈沖以偏移的方式作用于電極的新表面。這個(gè)概念的一個(gè)重要的技術(shù)缺點(diǎn)為，例如必須使用允許旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的引入裝置(lead-through)將電極和冷卻系統(tǒng)以及整個(gè)電源引入真空系統(tǒng)。
因此，本發(fā)明的目標(biāo)是提供上述類型的方法，該方法沒有現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)并同時(shí)允許更大的輻射功率而沒有高的電極損耗。
根據(jù)本發(fā)明，通過前述類型的方法實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，其中從金屬熔融物質(zhì)產(chǎn)生用作放電氣體的氣體介質(zhì)，該金屬熔融物質(zhì)被涂敷于放電空間內(nèi)的表面上并至少部分地被能量束蒸發(fā)。該能量束可以是例如離子束、電子束、或激光束。優(yōu)選地，使用激光束來蒸發(fā)所述表面上的金屬熔融物質(zhì)。
所述表面優(yōu)選地為兩個(gè)電極之間區(qū)域附近的元件的表面，其中在該區(qū)域點(diǎn)燃等離子體。優(yōu)選地，該表面為電極的外表面或者布置在兩個(gè)電極之間的可選的金屬屏的表面。
因此，本發(fā)明的一個(gè)主要方面在于使用金屬熔融物質(zhì)，其中該金屬熔融物質(zhì)被涂敷到放電空間內(nèi)的表面上并以類似層的方式分布在該表面上。使用能量束蒸發(fā)該表面上的金屬熔融物質(zhì)。所產(chǎn)生的金屬蒸氣形成用于產(chǎn)生等離子體的氣體介質(zhì)。
為了使金屬熔融物質(zhì)更好地分布在所述表面上，特別是分布在電極的外表面上或金屬屏的表面上，優(yōu)選使電極與/或金屬屏在工作時(shí)旋轉(zhuǎn)。
在一個(gè)實(shí)施例中，電極的旋轉(zhuǎn)軸相互傾斜。這種情況下，即使對于圓盤形電極，也可以定義用于等離子體點(diǎn)燃的區(qū)域，該區(qū)域中電極之間的間距最小。
存在很多可能性，可將金屬熔融物質(zhì)從外部涂敷到所述表面，特別是涂敷到電極的表面與/或金屬屏的表面。例如通過饋線可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，其中該饋線的開口被布置成靠近各個(gè)表面。然而，特別優(yōu)選地，電極或金屬屏或兩者在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)浸入包含金屬熔融物質(zhì)的容器內(nèi)以接收金屬熔融物質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，假設(shè)涂敷到電極表面與/或涂敷到金屬屏表面的金屬熔融物質(zhì)的層厚被設(shè)定。在這種情況下，優(yōu)選將該層厚設(shè)置為0.5μm至40μm。
借助電極與/或金屬屏和金屬熔融物質(zhì)的緊密接觸，特別是對于在浸入包含金屬熔融物質(zhì)的容器內(nèi)時(shí)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的情況，被加熱的電極以及被加熱的金屬屏可以高效地將其能量釋放到金屬熔融物質(zhì)。則旋轉(zhuǎn)電極無需單獨(dú)冷卻。然而，設(shè)定金屬熔融物質(zhì)的溫度是有利的。
電極或金屬屏的旋轉(zhuǎn)速度優(yōu)選地被設(shè)置得較高，使得能量束的兩個(gè)連續(xù)脈沖不會(huì)在這些元件的表面上交疊。
電極和金屬熔融物質(zhì)之間的電阻抗非常低。因此優(yōu)選地通過該金屬熔融物質(zhì)向兩個(gè)電極供電。
另外優(yōu)選在真空室內(nèi)產(chǎn)生等離子體，在開始蒸發(fā)過程之前將該真空室抽真空。
在產(chǎn)生等離子體的過程中，有可能部分電極材料被蒸發(fā)并凝聚在電極系統(tǒng)的不同點(diǎn)。于是優(yōu)選地防止這些金屬蒸氣逃逸。
另外優(yōu)選將電極相對于真空室的外殼置為可定義的電勢。一方面，這可以改善電源以及用電。另一方面，這還有助于防止金屬蒸氣逃逸。
為了在使用激光束作為能量束時(shí)獲得更均勻的輻射強(qiáng)度，優(yōu)選使用玻璃纖維傳輸激光束。
如果通過反射鏡將激光束引導(dǎo)到該區(qū)域上，可以更加有效地降低或可以防止用于激光輻射的光學(xué)系統(tǒng)的污染。使用反射鏡還可以將激光束從與耦出所產(chǎn)生的EUV輻射或軟X射線輻射的一側(cè)相對的一側(cè)耦入。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，假設(shè)能量束分布在多個(gè)點(diǎn)或圓環(huán)上。
為了防止所產(chǎn)生的蒸氣凝結(jié)在外殼內(nèi)壁上，優(yōu)選地用金屬遮蔽這些電極。
在許多應(yīng)用中，期望自由地選擇EUV輻射的出耦合位置。為此，優(yōu)選改變電極的旋轉(zhuǎn)軸的取向，優(yōu)選相互傾斜，以便設(shè)置輻射的出耦合位置。
為了能夠確保所產(chǎn)生的輻射的質(zhì)量，優(yōu)選使用探測器探測所產(chǎn)生的輻射，該探測器的輸出值控制或者切斷該產(chǎn)生過程。
本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是提供上述類型的設(shè)備，該設(shè)備沒有現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)并同時(shí)可允許更高的輻射功率且沒有大的電極損耗。
根據(jù)本發(fā)明，通過前述類型的設(shè)備可實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，該設(shè)備包含用于將金屬熔融物質(zhì)涂敷到所述放電空間內(nèi)的表面上的裝置，還包含適用于將能量束引導(dǎo)到所述表面上的能量束裝置，其中該能量束至少部分地蒸發(fā)所述已涂敷金屬熔融物質(zhì)，由此產(chǎn)生用作放電氣體的氣體介質(zhì)。
由于在從屬權(quán)利要求中所描述的設(shè)備的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)基本上和根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)點(diǎn)相同，所以不給出對這些從屬權(quán)利要求的詳細(xì)描述。
現(xiàn)在將參考附圖中所示的示例性實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明，然而，本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。此外，說明書或權(quán)利要求中的任何參考符號并不限制這些特殊實(shí)施例的保護(hù)范圍。


圖1示出了根據(jù)第一實(shí)施例的設(shè)備的示意性部分?jǐn)嗝鎮(zhèn)纫晥D。
圖2示出了用于殘?jiān)鼫p緩(debris mitigation)的第一裝置的部分?jǐn)嗝鎮(zhèn)纫晥D。
圖3示出了圖2所示裝置的平面圖。
圖4示出了用于殘?jiān)鼫p緩的另一個(gè)裝置的平面圖，其中側(cè)視圖和圖2的側(cè)視圖相似。
圖5示出了將激光束耦合到電極表面上的示意圖。
圖6a、b示出了金屬熔融物質(zhì)的容器的示意性側(cè)視圖和平面圖。
圖7示出了又一個(gè)實(shí)施例的電極的示意性部分?jǐn)嗝鎴D示。
圖8示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于產(chǎn)生EUV輻射的設(shè)備的部分?jǐn)嗝鎮(zhèn)纫晥D。
圖9示出了根據(jù)又一個(gè)實(shí)施例的設(shè)備的示意性部分?jǐn)嗝鎮(zhèn)纫晥D。
現(xiàn)在將參考圖1至7描述通過電氣操縱地放電而產(chǎn)生極紫外輻射(EUV)或軟X射線輻射的設(shè)備10的多個(gè)實(shí)例。該EUV特別用于EUV光刻或度量。
設(shè)備10具有第一電極14和第二電極16，這兩個(gè)電極被布置在可預(yù)定義氣壓的放電空間12內(nèi)。這些電極14、16在可預(yù)定義區(qū)域18處相距較小的距離。
激光源(沒有更詳細(xì)示出)產(chǎn)生激光束20，該光束被引導(dǎo)到區(qū)域18內(nèi)的表面上從而蒸發(fā)該區(qū)域18內(nèi)所提供的介質(zhì)。點(diǎn)燃所形成的蒸氣，從而形成等離子體22。這種情況中所使用的介質(zhì)包含被涂敷到電極14、16外表面的金屬熔融物質(zhì)24。在所有實(shí)施例中，其能夠?qū)崿F(xiàn)是因?yàn)椋稍诠ぷ鲿r(shí)使電極14、16旋轉(zhuǎn)，且在旋轉(zhuǎn)時(shí)將其浸漬到包含金屬熔融物質(zhì)24的容器26內(nèi)以接收金屬熔融物質(zhì)24。
此外還有裝置28，該裝置用于設(shè)置可被涂敷到兩個(gè)電極14、16的金屬熔融物質(zhì)的層厚。當(dāng)然，對于這種裝置有諸多可能性，其中在這種情況下該裝置采用剝離器28，所述剝離器在各種情況下延伸到相應(yīng)電極14、16的外部邊緣。還有裝置30，用于設(shè)置金屬熔融物質(zhì)24的溫度。這通過加熱裝置30或者通過冷卻裝置30來實(shí)現(xiàn)。
在所示實(shí)施例中，通過金屬熔融物質(zhì)24為電極14、16供電。通過將電容器組48經(jīng)由絕緣饋線50連接到金屬熔融物質(zhì)24的各個(gè)容器26來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。
為了能夠在真空中產(chǎn)生EUV，為該設(shè)備提供了一外殼。
為了實(shí)現(xiàn)激光束20更佳的強(qiáng)度分布，通過玻璃纖維(未示出)傳輸該激光束。為了更好地保護(hù)為此所使用的光學(xué)系統(tǒng)，通過反射鏡34將激光束20偏轉(zhuǎn)到區(qū)域18。
從圖1可以看出，金屬屏36被布置在電極14、16之間。
另外，還有裝置38和42，它們用于防止金屬蒸氣逃逸，從而防止污染重要的部件。一種裝置為例如薄壁蜂巢結(jié)構(gòu)38，在圖2和3中示出了該結(jié)構(gòu)的不同視圖。該結(jié)構(gòu)38例如圍繞源點(diǎn)40以錐形方式來布置。
另一個(gè)裝置包含具有電勢的薄金屬片42。圖4示意性地示出了其平面圖。這些金屬片42的側(cè)視圖和圖2所示的側(cè)視圖相似。
此外，在電極14、16和外殼之間布置了屏44。
在下文中，將參考圖1至7描述產(chǎn)生EUV輻射的方法以及已經(jīng)在上文中說明的設(shè)備10的各個(gè)部件的動(dòng)作模式。
因此，本發(fā)明是一種系統(tǒng)，其中也可以使用具有高沸點(diǎn)的物質(zhì)產(chǎn)生輻射。此外，該系統(tǒng)沒有可旋轉(zhuǎn)的電流和液體冷卻管。
現(xiàn)在將描述用于提供簡單冷卻和輻射產(chǎn)生的更高效率的電極14和16、電源、冷卻系統(tǒng)和輻射介質(zhì)的特殊規(guī)定的一個(gè)特殊實(shí)施例。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的輻射源的圖示。工作電極包含兩個(gè)可被旋轉(zhuǎn)地安裝的盤型電極14、16。這些電極14、16在所有情況下都被部分地浸在溫度受控的鍍槽內(nèi)，該鍍槽包含液體金屬，例如錫。對于使用熔點(diǎn)為230℃的錫的情況，例如300℃的工作溫度是優(yōu)選的。如果電極14、16的表面可以被液體金屬或金屬熔融物質(zhì)24潤濕，則當(dāng)電極被旋轉(zhuǎn)出金屬熔融物質(zhì)24時(shí)，就在所述電極14、16上形成液體金屬薄膜。該工藝和例如鍍錫導(dǎo)線的制作工藝相似。液體金屬的層厚通常可被設(shè)置為0.5μm至40μm。這取決于諸如溫度、旋轉(zhuǎn)速度、以及材料特性的參數(shù)，但也可以按照定義的方式進(jìn)行設(shè)置，例如利用用于剝離多余材料的機(jī)械裝置(例如通過剝離器28)的機(jī)械方式。其結(jié)果為，連續(xù)地重新產(chǎn)生被氣體放電耗盡的電極表面，有利地使得電極14、16的基底材料再不會(huì)出現(xiàn)任何耗損。
該布置的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)為，通過電極14、16旋轉(zhuǎn)通過金屬熔融物質(zhì)24而發(fā)生親密的熱接觸。因此，被氣體放電加熱的電極14、16可以將其能量有效地釋放給金屬熔融物質(zhì)24。旋轉(zhuǎn)的電極14、16因此無需單獨(dú)冷卻，而只有金屬熔融物質(zhì)24必須通過采取適當(dāng)?shù)拇胧┍３衷陬A(yù)期溫度。
另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)為，電極14、16和金屬熔融物質(zhì)24之間的電阻非常低。因此，能夠容易地傳輸非常高的電流，例如在氣體放電以產(chǎn)生適用于輻射產(chǎn)生的非常熱的等離子體22的情況下，這是必要的。這樣就不需要提供電流的旋轉(zhuǎn)電容器組。可以通過一條或多條饋線50以固定的方式從外部向金屬熔融物質(zhì)24提供電流。
優(yōu)選地，電極14、16被布置在至少達(dá)到10-4mbar的基本真空的真空系統(tǒng)內(nèi)。因此，可以從電容器組48將更高的電壓(例如2-10kV)施加到電極14、16，而不會(huì)導(dǎo)致不受控的擊穿放電。該擊穿放電由適當(dāng)?shù)募す饷}沖觸發(fā)。該激光脈沖被聚焦在區(qū)域18內(nèi)電極14、16之間的最窄點(diǎn)處的電極14或16之一上。因此，位于電極14、16上的部分金屬薄膜蒸發(fā)并跨接該電極間隙。這導(dǎo)致在該點(diǎn)的擊穿放電，并導(dǎo)致來自電容器組48的非常大的電流。該電流加熱金屬蒸氣到這樣的溫度，即，使得后者被電離并在箍縮等離子體中發(fā)射預(yù)期的EUV輻射。
為了產(chǎn)生箍縮等離子體，通常一焦耳至幾十焦耳的脈沖能量被轉(zhuǎn)換。該能量大部分被集中在箍縮等離子體內(nèi)，這引起電極14、16的熱負(fù)載。箍縮等離子體引起的電極14、16的熱負(fù)載由輻射的發(fā)射以及熱粒子(離子)的發(fā)射產(chǎn)生。此外，必須從電極14、16將大于10kA的放電電流提供給氣體放電。即使在高的電極溫度下，陰極的熱發(fā)射仍不足以為該電流提供足夠的電子。從真空火花放電已知的陰極斑點(diǎn)形成過程在陰極開始，所述真空火花放電以局部的方式加熱表面使得電極材料從小區(qū)域(陰極斑點(diǎn))蒸發(fā)。從這些斑點(diǎn)可持續(xù)幾個(gè)納秒的時(shí)間獲得放電電子。之后，該斑點(diǎn)再次被驟冷并在電極14或16的其它點(diǎn)重復(fù)該現(xiàn)象，從而產(chǎn)生連續(xù)的電流。
然而，這個(gè)過程經(jīng)常伴隨著以下事實(shí)，即部分電極材料被蒸發(fā)并凝結(jié)在電極系統(tǒng)的其它點(diǎn)。此外，在氣體放電之前，激光脈沖同樣導(dǎo)致能量耦合以及部分熔融物質(zhì)膜的蒸發(fā)。這里所提出的原理提供了可以被再生的電極14、16，其原理在于，電極14、16的負(fù)載部分通過旋轉(zhuǎn)離開電流區(qū)域，被放電改變的熔融物質(zhì)薄膜的表面自動(dòng)又變得平滑，最終通過浸入到液體金屬鍍槽中而被再生。此外，通過將電極14、16連續(xù)地旋轉(zhuǎn)出高負(fù)載區(qū)域而極大地輔助了熱散逸。因此有可能容易地將幾十kW的電功率饋入系統(tǒng)，并通過熔融物質(zhì)金屬24而將其再次消散。
優(yōu)選地，電極14、16是由非常好的導(dǎo)熱材料制成(例如銅)。它們還可以用銅制成芯，并用薄的耐高溫材料(例如鉬)覆蓋。這種產(chǎn)品是可想象的，因?yàn)橥鈿び衫玢f以薄壁的方式制成并在其內(nèi)塞進(jìn)銅。熱管系統(tǒng)還可以作為有效地傳出熱量的另一個(gè)措施。例如，在集成在表面下方的通道內(nèi)可能有一種介質(zhì)，該介質(zhì)在箍縮附近最熱的點(diǎn)處蒸發(fā)，由此帶走熱量并再次在較冷的錫槽中凝結(jié)。電極14、16的另一個(gè)實(shí)施例如此設(shè)計(jì)，即，其輪廓不光滑而是具有在熔融物質(zhì)金屬24內(nèi)或錫槽內(nèi)可獲得盡可能大的表面的輪廓。
電極也可以由多孔材料(例如鎢)制成。在這種情況下，毛細(xì)力可用于傳輸熔化的材料，例如被放電消耗的錫。
整個(gè)輻射源的材料應(yīng)該和熔融的金屬(特別是錫)兼容，以避免侵蝕。適當(dāng)?shù)牟牧系氖纠秊樘沾伞f、鎢、或不銹鋼。
為了在由金屬蒸氣等離子體(通過激光蒸發(fā)從電極14、16上的金屬薄膜材料獲得)產(chǎn)生輻射的過程中，電極14、16的基底材料不受損傷，薄膜厚度不應(yīng)低于界定的最小值。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在用于產(chǎn)生蒸氣的激光的焦點(diǎn)處，材料被除去了幾個(gè)微米，而且所形成的陰極斑點(diǎn)甚至導(dǎo)致形成直徑和深度在每種情況下均為幾微米的小坑。因此，優(yōu)選地，電極14、16上的金屬薄膜應(yīng)該具有約5μm的最小厚度，采用在熔融物質(zhì)鍍槽中的涂敷過程時(shí)，這不是問題。
層厚同樣對熱性能有重要的作用。例如錫的熱導(dǎo)率明顯低于銅，電極14、16可由銅制成。因此，對于具有最小必要厚度的錫層的情況，可以散逸更多得多的熱量，這樣就可以耦入更高的電功率。
然而，在激光蒸發(fā)時(shí)若條件不當(dāng)，會(huì)在聚焦點(diǎn)發(fā)生更深的清除。這發(fā)生于例如如下情況，即所使用的激光的脈沖能量太高或者聚焦斑點(diǎn)內(nèi)的強(qiáng)度分布不適當(dāng)或者用于氣體放電的電脈沖能量太高。例如已經(jīng)證實(shí)，具有10mJ至20mJ的激光脈沖和1至2J的電能是有利的。此外，如果激光脈沖內(nèi)的強(qiáng)度分布盡可能均勻，則是優(yōu)選的。對于所謂的單模激光器的情況，強(qiáng)度分布為高斯型，因此可重復(fù)性極好，但在中心具有非常高的強(qiáng)度。
對于多模激光器，激光斑點(diǎn)內(nèi)的強(qiáng)度呈現(xiàn)非常顯著的空間和時(shí)間上的波動(dòng)。因此，這同樣會(huì)導(dǎo)致過多的材料清除。如果激光脈沖先通過光纖傳輸則是特別優(yōu)選的。借助光纖內(nèi)的多次反射，空間強(qiáng)度分布被平均，使得通過使用透鏡系統(tǒng)聚焦而在斑點(diǎn)中獲得完全均勻的強(qiáng)度分布。因此，在所產(chǎn)生的坑的直徑范圍內(nèi)，金屬薄膜也非常均勻被清除。
也不應(yīng)涂敷太厚的金屬薄膜，以便保護(hù)電極14、16。特別地，實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對于非常厚的薄膜，存在由激光脈沖和隨后的氣體放電產(chǎn)生大量金屬小滴的風(fēng)險(xiǎn)。這些小滴被高速地加速離開電極14、16，并且可能在例如反射鏡的表面上凝聚，其中需要用該反射鏡反射所產(chǎn)生的EUV輻射。因此，所述反射鏡在短時(shí)間后將變得不可用。該金屬薄膜自然地達(dá)到40μm的厚度，因此在某些情況下可能比所需要的厚度要厚。一旦電極14、16已經(jīng)被旋轉(zhuǎn)出金屬熔融物質(zhì)24，例如可以通過適當(dāng)?shù)膭冸x器28將其減小到理想的厚度。
為了確保設(shè)備10或具有相連的反射鏡光學(xué)系統(tǒng)的輻射源長時(shí)間工作，應(yīng)該防止即使非常薄的被蒸發(fā)金屬薄膜材料層沉積在表面上的情形出現(xiàn)。為此，優(yōu)選地調(diào)整所有的方法參數(shù)，使得僅僅蒸發(fā)所需量的材料。此外，可在電極14、16和反射鏡34之間安裝用于抑制該蒸氣的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)也稱為殘?jiān)鼫p緩。
其一個(gè)可能性為在源點(diǎn)40和反射鏡34之間，布置例如由高熔點(diǎn)金屬制成的盡可能為薄壁的半球形蜂巢結(jié)構(gòu)38。到達(dá)蜂巢結(jié)構(gòu)的壁的金屬蒸氣以粘附的方式保留在該壁上，因此不到達(dá)反射鏡34。在該蜂巢結(jié)構(gòu)的一優(yōu)選配置中，給定壁厚度為0.1-0.2mm時(shí)，例如蜂巢通道長度為2-5cm，蜂巢平均直徑為3-10mm，參見圖2和3。
當(dāng)主要包含荷電離子和電子的蒸氣被傳導(dǎo)穿過薄金屬片42的電極布置時(shí)，可以獲得進(jìn)一步的改進(jìn)，其中薄金屬片42上施加了幾千伏特的電壓。這些離子隨后受到額外的力，并被偏轉(zhuǎn)到電極表面上。
圖2和4示出了這些電極的配置的一個(gè)示例。顯而易見，環(huán)狀電極片的形狀為錐形的包絡(luò)面，尖端位于源點(diǎn)40內(nèi)，以便EUV輻射可以實(shí)際上不受阻礙地穿過電極間隙。該布置也可以附加地置于蜂巢結(jié)構(gòu)之后或徹底替代后者。也可以將許多金屬絲網(wǎng)以一個(gè)在另一個(gè)之后的方式布置在源和收集器反射鏡34之間，所述絲網(wǎng)對EUV輻射在很大程度上是透明的。如果在絲網(wǎng)之間施加電壓，則形成電場，該電場使金屬蒸氣離子減速并將其偏轉(zhuǎn)回到電極14、16。
防止金屬蒸氣在收集器光學(xué)系統(tǒng)上凝結(jié)的另一個(gè)可能性為，使兩個(gè)電極14、16相對于真空室的外殼處于預(yù)定電勢。當(dāng)所述電極被構(gòu)造成其不與真空室接觸時(shí)，可以以特別簡單的方式實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。例如如果兩個(gè)電極14、16相對于外殼帶負(fù)電，則箍縮等離子體所發(fā)射的帶正電的離子被減速并返回到電極14、16。
在源長時(shí)間工作時(shí)，如果諸如錫的蒸發(fā)金屬例如到達(dá)真空室的壁或絕緣體的表面，則其同樣是有破壞性的。優(yōu)選地，電極14、16設(shè)有由例如金屬片甚至玻璃片制成的附加屏44，該屏44只有在要耦出輻射的點(diǎn)處才具有開口。蒸氣凝聚在該屏44上，并通過重力返回到兩個(gè)錫槽或容器26中。
該屏44還可以用于保護(hù)源免受外部影響的干擾。例如收集器系統(tǒng)中存在的氣體會(huì)導(dǎo)致這種影響。屏44的開口可用作提高的泵浦阻抗(pumpresistance)以確保源區(qū)內(nèi)的低氣壓，其中EUV輻射穿過該開口而被發(fā)射到收集器。此外，當(dāng)在源區(qū)中使用緩沖氣體時(shí)，屏44的小開口使得這些氣體難以流動(dòng)到收集器系統(tǒng)。這種緩沖氣體的示例為對EUV輻射高度透明的氣體或者具有電負(fù)特性的氣體。使用這些氣體，可以獲得放電通道更佳的重新鞏固，可以提高輻射源的頻率，或者可以增大源對于諸如氬的氣體的容限，該氣體從收集器區(qū)流動(dòng)到源區(qū)。
在圖5所示的實(shí)施例中，例如可以使用玻璃纖維(未示出)將激光束20從激光裝置引導(dǎo)到射束形成表面，該表面將脈沖聚焦到電極14、16之一的表面上。為了不在電極14、16附近布置任何透鏡(由于所產(chǎn)生的金屬蒸氣，該透鏡的透光率容易減小)，可在那里布置具有恰當(dāng)形狀的反射鏡34。盡管金屬也在那里蒸發(fā)，不過反射鏡34不會(huì)因此顯著地降低對激光輻射的反射。如果不冷卻該反射鏡34，則該反射鏡在源附近自動(dòng)加熱。如果其溫度達(dá)到例如1000℃以上，則諸如錫的金屬在脈沖之間可再次徹底蒸發(fā)，使得對于新激光脈沖總是可以再次獲得原始的反射鏡表面。
在一些環(huán)境中，如果激光脈沖不被聚焦到單個(gè)圓點(diǎn)上，則更有利于蒸發(fā)過程。優(yōu)選地，激光能量在例如多個(gè)點(diǎn)上或者以圓的方式分布。
反射鏡34另外還具有將激光輻射或激光束20偏轉(zhuǎn)的優(yōu)點(diǎn)。因此可以布置用于耦入激光的其余光學(xué)器件，使得所產(chǎn)生的EUV輻射因此不被減弱。在另一個(gè)實(shí)施例中，反射鏡34置于和用于耦出EUV輻射的一側(cè)相對立的一側(cè)上。在這種布置中，所產(chǎn)生的EUV輻射一點(diǎn)也不會(huì)被激光光學(xué)系統(tǒng)減弱。
優(yōu)選具有相關(guān)聯(lián)的容器26或錫槽的兩個(gè)電極14、16與金屬真空室以及例如源點(diǎn)40上的蜂巢結(jié)構(gòu)38沒有任何電接觸。以無電勢的方式布置這些部件。因此，例如放電電流相對大的部分不可能流到那里并除去真空系統(tǒng)中的擊穿污垢。
此外，借助該無電勢的布置，可以以交替的方式沿不同的電壓方向?qū)﹄娙萜鹘M48充電。如果激光脈沖也因此以交替的方式被偏轉(zhuǎn)到各電極14、16上，則后者被均勻地加載并且電功率甚至可被進(jìn)一步提高。
為了從存儲在電容器中的電能通過金屬蒸氣等離子體產(chǎn)生盡可能高的峰值電流，應(yīng)將電路設(shè)計(jì)成具有特別低的電感系數(shù)。為此，例如可將附加的金屬屏36在電極14、16之間布置得盡可能靠近。借助放電時(shí)的渦流，沒有磁場進(jìn)入金屬體內(nèi)，使得由此形成低的電感系數(shù)。此外，還可以使用金屬屏36以使凝結(jié)的金屬或錫回流到兩個(gè)容器26。
在如圖9示意性所示出的另一個(gè)實(shí)施例中，金屬屏36也被旋轉(zhuǎn)，并在旋轉(zhuǎn)時(shí)浸入到包含金屬熔融物質(zhì)24的單個(gè)容器56內(nèi)以獲得金屬熔融物質(zhì)24。另外的容器56和用于電極14、16的容器26電絕緣。使用這種布置，可以實(shí)現(xiàn)殘?jiān)藉儾鄣闹苯虞斶\(yùn)以及金屬槽更佳的耐熱性。此外，可以將激光束20導(dǎo)向旋轉(zhuǎn)金屬屏36表面上的液體金屬薄膜上，從而產(chǎn)生用于等離子體的金屬蒸氣。以與參考圖1所描述的相同方式實(shí)現(xiàn)這種情況下對電極的供電。
由于借助激光和氣體放電，高達(dá)幾十kW的功率被耦入電極14、16，因此需要散逸大量的熱。為此，例如可以使用泵以電絕緣的方式將液體金屬(錫)從真空室傳導(dǎo)到熱交換器并再次返回。在該過程中，可以同時(shí)取回由于該過程而損耗的材料。此外，可以將該金屬引導(dǎo)經(jīng)過過濾器，并清除氧化物等。例如從金屬鑄造已知這種泵和過濾器系統(tǒng)。
當(dāng)然，傳統(tǒng)上還可以使用液體金屬或錫中的或容器26壁內(nèi)的冷卻旋管來散熱。為了輔助熱散逸，還可以使用浸入金屬的攪拌器以實(shí)現(xiàn)更快的流動(dòng)。
總是在電極14、16最靠近在一起的點(diǎn)處形成產(chǎn)生等離子體箍縮以及因此產(chǎn)生EUV輻射的氣體放電。對于圖1所示的容器26和電極14、16的布置的情況，該點(diǎn)位于激光脈沖也照射的頂部，使得在這種情況下也必須垂直向上地耦出輻射。然而，在一些應(yīng)用中需要其它角度，例如水平地或者傾斜向上。使用本發(fā)明所基于的相同原理同樣可以實(shí)現(xiàn)這些要求。
為此，例如電極14、16的旋轉(zhuǎn)軸不僅可以向上且可以相互橫向地傾斜。這意味著最小距離不再位于頂部，而是更大或更小程度地向下移動(dòng)，這取決于傾斜程度。另一個(gè)實(shí)施例是，電極14、16的直徑不同，且不是簡單的圓盤狀，如圖7所示。
使用圖7中電極14、16的復(fù)雜布置和設(shè)計(jì)，避免了箍縮等離子體區(qū)域和錫槽之間的通視。這導(dǎo)致對錫槽的更佳的熱屏蔽。來自等離子體的殘?jiān)浑姌O上的錫膜獲得并通過旋轉(zhuǎn)電極輸運(yùn)回到鍍槽中。
優(yōu)選地，容器26包含例如石英或陶瓷的絕緣材料，該容器直接連接到基板54，該基板同樣包含石英或陶瓷且其邊緣凸到真空系統(tǒng)中?？梢酝ㄟ^多個(gè)金屬釘52或者以真空密封的方式嵌在絕緣體內(nèi)的金屬帶，實(shí)現(xiàn)布置在外部的電容器組48與容器26內(nèi)的液體金屬的電連接。因此可以產(chǎn)生感應(yīng)特別低的電路，這是因?yàn)橛捎诘秸婵帐业木嚯x遠(yuǎn)，高電壓的絕緣特別簡單。例如可以使用生產(chǎn)白熾燈中所使用的方法實(shí)現(xiàn)這種布置。
電極14、16在旋轉(zhuǎn)時(shí)相互靠得最近且其中由激光脈沖觸發(fā)氣體放電的點(diǎn)燃的區(qū)域18對于EUV源的功能而言是非常重要的。在圖1中，為了簡化，電極14、16在外形上以矩形截面示出。因此，只有兩個(gè)銳利邊緣是相互對立的，這會(huì)導(dǎo)致太薄的金屬薄膜厚度以及非?？斓膿p耗。優(yōu)選地，這些邊緣是圓形的并且甚至設(shè)有精細(xì)的凹槽。金屬薄膜可以特別牢固地粘附在這些凹槽內(nèi)，因此保護(hù)基底材料。然而，也可以制成小杯，其直徑稍大于激光斑點(diǎn)的直徑。然而，對于這種實(shí)施例的情況，電極14、16的旋轉(zhuǎn)速度必須精確地和激光脈沖同步，使得激光器始照射小杯。
通常，可以自由地設(shè)計(jì)電極14、16，例如具有相同尺寸或者不同尺寸的盤形或錐形或其任何理想組合。可將其設(shè)計(jì)成具有尖銳或圓形的邊緣或者具有結(jié)構(gòu)化的邊緣，例如采取凹槽或小杯的形式。
在EUV源工作時(shí)，錫膜的厚度不應(yīng)改變。這會(huì)導(dǎo)致一系列缺點(diǎn)，例如形成更多的小滴，電極14、16的導(dǎo)熱性更差、或者甚至毀壞電極14、16。如果金屬薄膜太薄，激光脈沖或氣體放電也會(huì)除去電極14、16的材料。該材料被激光脈沖以及(諸如金屬，例如錫)的氣體放電所離化并電激發(fā)，因此也會(huì)發(fā)射電磁輻射。例如可以使用濾波器或光譜儀基于波長將該輻射和金屬或錫的輻射區(qū)分開。
因此，如果在EUV源內(nèi)集成了探測器(未示出，其例如包含光譜過濾器和光電探測器)，則可以將源關(guān)閉或者不同地控制該過程。如果金屬薄膜太厚，則存在產(chǎn)生多于所必要的蒸氣和小滴的風(fēng)險(xiǎn)。離化的蒸氣隨后進(jìn)入由圖4(圖2的側(cè)視圖)中所示的金屬片42所產(chǎn)生的電場區(qū)域，以便最終偏轉(zhuǎn)該蒸氣并使其遠(yuǎn)離光學(xué)系統(tǒng)，其中這些金屬片在此也被稱為次級電極。這導(dǎo)致這些次級電極之間由離子和電子產(chǎn)生的電流。這當(dāng)然也可適用前述的金屬絲網(wǎng)。
如果測量該電流，則可以根據(jù)電流信號的振幅和時(shí)間分布推出蒸氣的量以及蒸發(fā)過程。因此也能夠控制整個(gè)過程。
參考符號清單10 設(shè)備12 放電空間14 第一電極16 第二電極18 區(qū)域20 激光束22 等離子體24 金屬熔融物質(zhì)26 裝置、容器28 裝置、剝離器30 裝置、加熱裝置、冷卻裝置34 反射鏡36 金屬屏38 結(jié)構(gòu)40 源點(diǎn)42 金屬片44 屏46 旋轉(zhuǎn)軸48 電容器組50 饋線52 金屬釘54 基板56 單獨(dú)容器
權(quán)利要求
1.一種通過電氣操縱的放電而產(chǎn)生極紫外輻射(EUV)或軟X射線輻射的方法，其尤其用于EUV光刻或度量，其中在放電空間(12)內(nèi)的至少兩個(gè)電極(14、16)之間的氣體介質(zhì)內(nèi)點(diǎn)燃等離子體(22)，所述等離子體發(fā)射待產(chǎn)生的所述輻射，其中從金屬熔融物質(zhì)(24)產(chǎn)生所述氣體介質(zhì)，該金屬熔融物質(zhì)被涂敷到所述放電空間(12)內(nèi)的表面，并通過能量束、特別是激光束(20)至少部分地被蒸發(fā)。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述金屬熔融物質(zhì)(24)被涂敷到所述兩個(gè)電極(14、16)的表面，與/或涂敷到布置在所述兩個(gè)電極(14、16)之間的金屬屏(36)的表面。
3.權(quán)利要求2所述的方法，其中使所述電極(14、16)與/或所述金屬屏(36)在工作時(shí)旋轉(zhuǎn)。
4.權(quán)利要求3所述的方法，其中所述電極(14、16)被置成圍繞相互傾斜的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。
5.權(quán)利要求3或4所述的方法，其中所述電極(14、16)與/或所述金屬屏(36)在旋轉(zhuǎn)時(shí)浸入包含金屬熔融物質(zhì)(24)的容器(26、56)內(nèi)以接收金屬熔融物質(zhì)(24)。
6.權(quán)利要求5所述的方法，其中通過金屬熔融物質(zhì)(24)向所述電極(14、16)供電。
7.權(quán)利要求2至6中任意一個(gè)所述的方法，其中通過所述能量束(20)在所述兩個(gè)電極(14、16)的表面的至少一個(gè)上蒸發(fā)所述金屬熔融物質(zhì)(24)。
8.權(quán)利要求2至6中任意一個(gè)所述的方法，其中通過所述能量束(20)在所述金屬屏(36)的表面上蒸發(fā)所述金屬熔融物質(zhì)(24)。
9.權(quán)利要求1至8中任意一個(gè)所述的方法，其中能量束(20)為通過玻璃纖維傳輸?shù)募す馐?20)。
10.權(quán)利要求1至9中任意一個(gè)所述的方法，其中能量束(20)分布在所述表面上的多個(gè)點(diǎn)或圓環(huán)上，以蒸發(fā)所述金屬熔融物質(zhì)(24)。
11.權(quán)利要求1至10中任意一個(gè)所述的方法，其中使用探測器探測所產(chǎn)生的輻射，該探測器的輸出值控制或切斷所述輻射的產(chǎn)生。
12.一種通過電氣操縱放電而產(chǎn)生極紫外輻射(EUV)或軟X射線輻射的設(shè)備(10)，其尤其用于EUV光刻或度量，該設(shè)備包含布置在放電空間(12)內(nèi)的至少兩個(gè)電極(14、16)，該兩個(gè)電極相互間距一定距離，該距離允許在所述電極之間的氣體介質(zhì)內(nèi)點(diǎn)燃等離子體，其中所述設(shè)備還包含用于將金屬熔融物質(zhì)(24)涂敷到所述放電空間(12)內(nèi)的表面的裝置(26、56)，并包含適用于將能量束(20)引導(dǎo)到所述表面上的能量束裝置，該能量束至少部分地蒸發(fā)所述已涂敷的金屬熔融物質(zhì)(24)并由此產(chǎn)生所述氣體介質(zhì)。
13.權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述裝置(26、56)適用于將金屬熔融物質(zhì)(24)涂敷到所述電極(14、16)的表面與/或涂敷到布置在所述兩個(gè)電極(14、16)之間的金屬屏(36)的表面。
14.權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中可以使所述電極(14、16)與/或所述金屬屏(36)在工作時(shí)旋轉(zhuǎn)。
15.權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中所述電極(14、16)被置成圍繞相互傾斜的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。
16.權(quán)利要求14或15所述的設(shè)備，其中所述電極(14、16)與/或所述金屬屏(36)在旋轉(zhuǎn)時(shí)浸入包含金屬熔融物質(zhì)(24)的容器(26、56)內(nèi)以接收金屬熔融物質(zhì)(24)。
17.權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中通過金屬熔融物質(zhì)(24)將電極(14、16)電連接到電源。
18.權(quán)利要求16所述的設(shè)備，另外還包含用于設(shè)置被涂敷到兩個(gè)電極(14、16)與/或金屬屏(36)的金屬熔融物質(zhì)(24)的層厚的裝置(28)。
19.權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中用于設(shè)置層厚的所述裝置是延伸達(dá)到各個(gè)電極(14、16)與/或金屬屏(36)的外部邊緣的剝離器(28)。
20.權(quán)利要求12至19中任意一個(gè)所述的設(shè)備，其中電極(14、16)含有至少一個(gè)由高度導(dǎo)熱的材料制成的芯。
21.權(quán)利要求12至19中任意一個(gè)所述的設(shè)備，其中電極(14、16)含有至少一個(gè)設(shè)有耐高溫的外殼的銅芯。
22.權(quán)利要求12至21中任意一個(gè)所述的設(shè)備，另外還包含防止金屬蒸氣逃逸的裝置(38、42)。
23.權(quán)利要求22中所述的設(shè)備，其中由薄壁蜂巢結(jié)構(gòu)(38)與/或具有電勢的薄金屬片(42)與/或具有電勢的金屬絲網(wǎng)形成所述防止金屬蒸氣逃逸的裝置。
24.權(quán)利要求12至23中任意一個(gè)所述的設(shè)備，其中能量束裝置為包含用于傳輸所述激光束(20)的玻璃纖維的激光束裝置。
25.權(quán)利要求12至24中任意一個(gè)所述的設(shè)備，其中提供了將能量束(20)分布在所述表面上的多個(gè)點(diǎn)上或圓環(huán)上以蒸發(fā)所述已涂敷的金屬熔融物質(zhì)(24)的裝置。
26.權(quán)利要求12的設(shè)備，其中金屬屏(36)設(shè)置在所述電極(14，16)之間。
全文摘要
一種通過電氣操縱放電而產(chǎn)生極紫外輻射(EUV)或軟X射線輻射的方法，其尤其用于EUV光刻或度量，其中在放電空間(12)內(nèi)的至少兩個(gè)電極(14、16)之間的氣體介質(zhì)內(nèi)點(diǎn)燃等離子體(22)，所述等離子體發(fā)射待產(chǎn)生的所述輻射。從金屬熔融物質(zhì)(24)產(chǎn)生該氣體介質(zhì)，該金屬熔融物質(zhì)被涂敷到所述放電空間(12)內(nèi)的表面，且該金屬熔融物質(zhì)至少部分地被能量束、特別是激光束(20)蒸發(fā)。
文檔編號H05G2/00GK1849850SQ200480026283
公開日2006年10月18日 申請日期2004年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月11日
發(fā)明者J·約恩克爾斯, D·M·沃德雷范格, W·內(nèi)夫 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司, 弗勞恩霍弗實(shí)用研究促進(jìn)協(xié)會(huì)