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JP5693587B2 - 放射源コレクタ装置、リソグラフィ装置およびデバイス製造方法 - Google Patents
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放射源コレクタ装置、リソグラフィ装置およびデバイス製造方法 Download PDF

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Description

[0001] 本発明は、リソグラフィ装置およびデバイスを製造する方法に関する。
[0002] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板上、通常、基板のターゲット部分上に付与する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に用いることができる。その場合、ＩＣの個々の層上に形成される回路パターンを生成するために、マスクまたはレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを用いることができる。このパターンは、基板（例えば、シリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば、ダイの一部、または１つ以上のダイを含む）に転写することができる。通常、パターンの転写は、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層上への結像によって行われる。一般には、単一の基板が、連続的にパターニングされる隣接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。
[0003]リソグラフィは、ＩＣや他のデバイスおよび／または構造の製造における重要なステップの１つとして広く認識されている。しかしながら、リソグラフィを使用して作られるフィーチャの寸法が小さくなるにつれ、リソグラフィは、小型ＩＣあるいは他のデバイスおよび／または構造を製造できるようにするためのより一層重要な要因になりつつある。
[0004] パターン印刷の限界の理論推定値は、式（１）に示す解像度に関するレイリー基準によって与えられることができる。
Figure 0005693587
上の式で、λは使用される放射の波長であり、ＮＡはパターンを印刷するために使用される投影システムの開口数であり、ｋ１はレイリー定数とも呼ばれるプロセス依存調整係数であり、ＣＤは印刷されたフィーチャのフィーチャサイズ（またはクリティカルディメンジョン）である。式（１）から、フィーチャの最小印刷可能サイズの縮小は、以下の３つの方法、露光波長λを短縮することによって、開口数ＮＡを増加させることによって、あるいはｋ１の値を低下させることによって達成することができる、と言える。
[0005] 露光波長を短縮するため、したがって、最小印刷可能サイズを縮小させるためには、極端紫外線（ＥＵＶ）放射原を使用することが提案されている。ＥＵＶ放射は、１０〜２０ｎｍの範囲内、例えば１３〜１４ｎｍの範囲内の波長を有する電磁放射である。さらに、１０ｎｍより小さい波長、例えば６．７ｎｍまたは６．８ｎｍといったように５〜１０ｎｍの範囲内の波長を有するＥＵＶ放射が使用されてもよいことが提案されている。そのような放射を極端紫外線または軟Ｘ線と呼ぶ。可能な放射源としては、例えば、レーザ生成プラズマ源、放電プラズマ源または電子蓄積リングによって提供されるシンクロトロン放射に基づく放射源が挙げられる。
[0006] ＥＵＶ放射は、プラズマを用いて生成することができる。ＥＵＶ放射を生成するための放射システムは、プラズマを提供するために燃料を励起するレーザと、プラズマを収容する放射源コレクタ装置（以下、放射源コレクタモジュールまたは放射源モジュールと呼ぶ）を含んでよい。プラズマは、例えば、適切な材料（例えば、スズ）の粒子などの燃料にレーザビームを向けることによって、あるいはＸｅガスまたはＬｉ蒸気などの適切なガスまたは蒸気の流れにレーザビームを向けることによって生成することができる。結果として生じるプラズマは、放射、例えばＥＵＶ放射を放出し、これは、放射コレクタを用いて集光される。放射コレクタは、放射を受けてその放射をビームへと集束させるミラー(mirrored)法線入射放射コレクタであってよい。放射源コレクタ装置は、プラズマを支持するために真空環境を提供するように構成された密閉構造を含んでよい。そのような放射システムを、一般的にレーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）源と呼ぶ。
[0007] 放射に加えて、プラズマ放射源のプラズマは、熱化された原子、イオン、ナノクラスタ、バッファガス原子に結合された燃料原子からなる分子などの粒子および／または微粒子の形態の汚染を生成する。そのような汚染を、以下デブリと呼ぶ。汚染は、所望の放射とともに放射源から放射コレクタに向かって出力され、これは法線入射放射コレクタおよび／または他の部品に対してダメージを与え得る。例えば、所望のＥＵＶを生成するためにスズ（Ｓｎ）小滴を使用するＬＰＰ源は、原子、イオン、ナノクラスタおよび／または微粒子の形態を有するかなりの量のスズデブリを生成し得る。
[0008] 汚染が放射コレクタに到達するのを防止することが望ましい。汚染が放射コレクタに到達することはＥＵＶパワーを減少し得る。または、汚染が閉鎖構造の部分に到達するのを防止することが望ましい。汚染が閉鎖構造の部分に到達することは他の問題をもたらし得る。特にイオンを止めるためには、バッファガスを使用することができるが、この種のデブリ緩和では、大きな流れのバッファガスを必要とすることがあり、これは大きなポンプおよび大きなバッファガスの供給を有することを望ましくし得る。所望のバッファガスの供給の体積を減少させるためには、放射源コレクタモジュールの閉鎖構造は、閉鎖構造内に配置されたバッファガスの閉ループ流路を画定し、ポンプは閉ループ流路を通してガスを押し出すことができる。熱交換器を用いて流路内に流れるガスから熱を除去することができる。フィルタを用いて流路内に流れるガスから汚染の少なくとも一部を除去することができる。
[0009] 汚染の存在は、ＥＵＶパワーに対して有害な影響を与え得るだけではなく、上記の閉ループ流を維持するために使用されるポンプの動作性に対しても有害な影響を与え得る。これらの影響をさらに軽減することが望ましい。
[0010] 本発明の一態様によると、極端紫外線リソグラフィ装置のための放射源コレクタ装置が提供される。放射源コレクタ装置では、極端紫外線は、放射を放出するプラズマを提供するために燃料を励起することによって生成され、放射源コレクタ装置は、閉鎖構造であって、閉鎖構造内に配置されたバッファガスに対する閉ループ流路を画定するように構成された閉鎖構造と、閉ループ流路を通してバッファガスを押し出すように構成されたポンプと、燃料材料とバッファガス材料との化合物を分解し、かつバッファガス材料の少なくとも一部を閉ループ流路にフィードバックするように構成されたガス分解器(gas decomposer)とを含む。
[0011] 本発明の一態様によると、リソグラフィ装置が提供されており、リソグラフィ装置は、放射ビームを調整するように構成された照明システムと、放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付き放射ビームを形成することができるパターニングデバイスを保持するように構成されたサポート構造と、基板を保持するように構成された基板テーブルと、パターン付き放射ビームを基板のターゲット部分上に投影するように構成された投影システムと、上記したような放射源コレクタ装置とを含む。
[0012] 本発明のさらなる態様によると、パターン付き放射ビームを基板上に投影することを含むデバイス製造方法が提供される。製造のために用いられる極端紫外線リソグラフィ装置の放射源コレクタ装置では、極端紫外線は、放射を放出するプラズマを提供するために燃料を励起することによって生成されかつ反射コレクタによって集光される。デバイス製造方法は、コレクタと放射放出プラズマとの間のエリアを通り抜ける閉ループ流路を通してバッファガスを押し出すことと、燃料材料とバッファガス材料との化合物を分解することと、バッファガス材料の少なくとも一部を閉ループ流路にフィードバックすることとを含む。
[0013] 本発明の一態様によると、放射源コレクタ装置を含むリソグラフィ装置が提供される。放射源コレクタ装置は、閉鎖構造であって、閉鎖構造内でバッファガスに対する閉ループ流路を画定するように構成された閉鎖構造と、閉ループ流路を通してバッファガスを押し出すように構成されたポンプと、燃料材料とバッファガス材料との化合物を分解し、かつバッファガス材料の少なくとも一部を閉ループ流路にフィードバックするように構成されたガス分解器と、燃料材料から形成されたプラズマによって放出された極端紫外線を集光するように構成されたコレクタとを含む。リソグラフィ装置は、さらに、集光した極端紫外線を調整して放射ビームを形成するように構成された照明システムと、パターニングデバイスを保持するように構成されたサポート構造とを含む。パターニングデバイスは、放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付き放射ビームを形成することができる。リソグラフィ装置は、さらに、基板を保持するように構成された基板テーブルと、パターン付き放射ビームを基板のターゲット部分上に投影するように構成された投影システムとを含む。
[0014] 本発明の一態様によると、放射を放出するプラズマを提供するために燃料を励起することによって極端紫外線を生成することと、放射源コレクタ装置内の反射コレクタによって放射を集光することと、コレクタと放射放出プラズマとの間のエリアを通り抜ける閉ループ流路を通してバッファガスを押し出すことと、燃料材料とバッファガス材料との化合物を分解することと、バッファガス材料の少なくとも一部を閉ループ流路にフィードバックすることと、集光した放射をパターン付き放射ビームにパターン付けすることと、パターン付き放射ビームを基板上に投影することとを含む、デバイス製造方法が提供される。
[0015] 本発明の一態様によると、上記の燃料はスズを含み、上記のバッファガスは水素を含む。
[0016] 本発明のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の概略図を参照して以下に説明する。これらの図面において同じ参照符号は対応する部分を示す。
[0017] 図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を示す。 [0018] 図２は、放射源コレクタ装置、並びに図１に示すリソグラフィ装置の照明システムおよび投影システムを詳細に示す。 [0019] 図３は、バッファガス源、ポンプおよびガス分解器を含む閉流路システムを示す。 [0020] 図４は、排出システムをさらに含む図３のシステムを示す。 [0021] 図５は、補助的ガス分解器をさらに含む図４のシステムを示す。 [0022] 図６は、温度の関数としてのＳｎＨ４またはＳｎＨｘ分解の特性時間の図を示す。 [0023] 図７は、分解器表面と分解器表面との間のある一定の特性距離ｄを提供するためにインサートを有する円形のガス分解器の設計を示す。 [0024] 図８は、ねじれたインサートを有するガス分解器を示す。 [0025] 図９は、本発明の実施形態による垂直の向きのガス分解器および水平の向きのガス分解器を示す。
[0026] 図１は、本発明の一実施形態による放射源コレクタ装置ＳＯを含むリソグラフィ装置１００を概略的に示す。このリソグラフィ装置は、放射ビームＢ（例えば、ＥＵＶ放射）を調整するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、パターニングデバイス（例えば、マスクまたはレチクル）ＭＡを支持するように構成され、かつ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に連結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に連結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、屈折投影レンズシステム）ＰＳとを備える。
[0027] 照明システムとしては、放射を誘導し、整形し、または制御するために、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型、またはその他のタイプの光コンポーネント、あるいはそれらのあらゆる組合せなどのさまざまなタイプの光コンポーネントを含むことができる。
[0028] サポート構造ＭＴは、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置の設計、および、パターニングデバイスが真空環境内で保持されているか否かなどの他の条件に応じた態様で、パターニングデバイスＭＡを保持する。サポート構造は、機械式、真空式、静電式またはその他のクランプ技術を使って、パターニングデバイスを保持することができる。サポート構造は、例えば、必要に応じて固定または可動式にすることができるフレームまたはテーブルであってもよい。サポート構造は、パターニングデバイスを、例えば、投影システムに対して所望の位置に確実に置くことができる。
[0029] 「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分内にパターンを作り出すように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用できるあらゆるデバイスを指していると、広く解釈されるべきである。放射ビームに付けたパターンは、集積回路などのターゲット部分内に作り出されるデバイス内の特定の機能層に対応することができる。
[0030] パターニングデバイスは、透過型であっても、反射型であってもよい。パターニングデバイスの例としては、マスク、プログラマブルミラーアレイ、およびプログラマブルＬＣＤパネルが含まれる。マスクは、リソグラフィでは公知であり、バイナリ、レべンソン型(alternating)位相シフト、およびハーフトーン型(attenuated)位相シフトなどのマスク型、ならびに種々のハイブリッドマスク型を含む。プログラマブルミラーアレイの一例では、小型ミラーのマトリックス配列が用いられており、各小型ミラーは、入射する放射ビームを様々な方向に反射させるように、個別に傾斜させることができる。傾斜されたミラーは、ミラーマトリックスによって反射される放射ビームにパターンを付ける。
[0031] 投影システムは、照明システムのように、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型、またはその他のタイプの光コンポーネント、あるいはそれらのあらゆる組合せなどのさまざまなタイプの光コンポーネントを含むことができる。他のガスは放射を吸収しすぎることがあるので、ＥＵＶ放射に対しては真空を使用することが望ましい場合がある。したがって、真空壁および真空ポンプを用いてビームパス全体に真空環境を提供することができる。
[0032] 本明細書に示されているとおり、リソグラフィ装置は、反射型のもの（例えば、反射型マスクを採用しているもの）であってもよい。
[0033] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）以上の基板テーブル（および／または２つ以上のマスクテーブル）を有する型のものであってもよい。そのような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブルは並行して使うことができ、または予備工程を１つ以上のテーブル上で実行しつつ、別の１つ以上のテーブルを露光用に使うこともできる。
[0034] 図１を参照すると、イルミネータＩＬは、放射源コレクタモジュールＳＯから極端紫外線（ＥＵＶ）放射ビームを受ける。ＥＵＶ光を生成する方法としては、材料を、ＥＵＶ範囲内の１つ以上の輝線を有する、例えばキセノン、リチウムまたはスズなどの少なくとも１つの元素を有するプラズマ状態に変換することが挙げられるが必ずしもこれに限定されない。そのような一方法では、レーザ生成プラズマ（「ＬＰＰ」）と呼ばれることが多いプラズマを、所要の線発光元素(line-emitting element)を有する材料の小滴、流れまたはクラスタなどの燃料をレーザビームで照射することによって生成することができる。放射源コレクタモジュールＳＯは、燃料を励起するレーザビームを提供するためである、図１に図示されていないレーザを含むＥＵＶ放射システムの一部分であってもよい。結果として生じるプラズマは、例えばＥＵＶ放射などの出力放射を放出し、これは、放射源コレクタモジュールに配置された放射コレクタを用いて集光される。例えば、燃料励起のためのレーザビームを提供するためにＣＯ２レーザが使用される場合、レーザと放射源コレクタモジュールは、別個の構成要素であってもよい。
[0035] そのような場合には、レーザは、リソグラフィ装置の一部分を形成しているとはみなされず、また放射ビームは、レーザから放射源コレクタモジュールへ、例えば、適切な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを含むビームデリバリシステムを使って送られる。その他の場合においては、例えば、放射源がＤＰＰ源と呼ばれることが多い放電生成プラズマＥＵＶジェネレータである場合、放射源は、放射源コレクタモジュールの一体部分とすることもできる。
[0036] イルミネータＩＬは、放射ビームの角強度分布を調節するアジャスタを含むことができる。通常、イルミネータの瞳面内の強度分布の少なくとも外側および／または内側半径範囲（それぞれ値σ-outerおよび値σ-innerを有する）を調節することができる。さらに、イルミネータＩＬは、ファセット視野および瞳ミラーデバイスといったさまざまな他のコンポーネントを含むことができる。後者のデバイスは、上記のアジャスタの一部であってもよい。イルミネータを使って放射ビームを調整すれば、放射ビームの断面に所望の均一性および強度分布をもたせることができる。
[0037] 放射ビームＢは、サポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴ上に保持されているパターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡ上に入射して、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（例えば、マスク）ＭＡから反射した後、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、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームの焦点をあわせる。第２ポジショナＰＷおよび位置センサＩＦ２（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、または静電容量センサ）を使って、例えば、さまざまなターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路内に位置決めするように、基板テーブルＷＴを正確に動かすことができる。同様に、第１ポジショナＰＭおよび別の位置センサＩＦ１を使い、パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡを放射ビームＢの経路に対して正確に位置決めすることもできる。パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡおよび基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１およびＭ２と、基板アライメントマークＰ１およびＰ２とを使って、位置合わせされてもよい。
[0038] 例示のリソグラフィ装置は、以下に説明するモードのうち少なくとも１つのモードで使用できる。
[0039] １．ステップモードにおいては、サポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴおよび基板テーブルＷＴを基本的に静止状態に保ちつつ、放射ビームに付けられたパターン全体を一度にターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一静的露光）。その後、基板テーブルＷＴは、Ｘおよび／またはＹ方向に移動され、それによって別のターゲット部分Ｃを露光することができる。
[0040] ２．スキャンモードにおいては、サポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴおよび基板テーブルＷＴを同期的にスキャンする一方で、放射ビームに付けられたパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一動的露光）。サポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、投影システムＰＳの（縮小）拡大率および像反転特性によって決めることができる。
[0041] ３．別のモードにおいては、プログラマブルパターニングデバイスを保持した状態で、サポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴを基本的に静止状態に保ち、また基板テーブルＷＴを動かす、またはスキャンする一方で、放射ビームに付けられているパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する。このモードにおいては、通常、パルス放射源が採用されており、さらにプログラマブルパターニングデバイスは、基板テーブルＷＴの移動後ごとに、またはスキャン中の連続する放射パルスと放射パルスとの間に、必要に応じて更新される。この動作モードは、前述の型のプログラマブルミラーアレイといったプログラマブルパターニングデバイスを利用するマスクレスリソグラフィに容易に適用することができる。
[0042] 上述の使用モードの組合せおよび／またはバリエーション、あるいは完全に異なる使用モードもまた採用可能である。
[0043] 図２は、放射源コレクタ装置ＳＯ、照明システムＩＬおよび投影システムＰＳを含む投影装置１００をより詳細に示す。放射源コレクタモジュールは、真空環境が放射源コレクタモジュールＳＯの閉鎖構造２２０内で維持されるように構成される。典型的な構成では、閉鎖構造２２０内の大気圧は、帯域内ＥＵＶ放射の比較的低い吸収率を有するガスに限定される。放射源コレクタ装置ＳＯは、ＬＰＰ放射システムの一部であり、レーザＬＡは、キセノン（Ｘｅ）、スズ（Ｓｎ）またはリチウム（Ｌｉ）などの燃料にレーザエネルギーを堆積させるように構成され、数十ｅＶの電子温度を有する高イオン化されたプラズマ２１０を生成する。これらのイオンの逆励起および再結合中に生成されるエネルギー放射はプラズマから放出され、近法線入射集光系ＣＯによって集光されて閉鎖構造２２０内の開口部２２１上で合焦される。この開口部２２１でまたはその近くで、放射放出プラズマ２１０のイメージＩＦが形成される。イメージＩＦは、多くの場合、中間焦点と呼ばれる。
[0044] その後、放射は照明システムＩＬを通り抜ける。この照明システムＩＬは、パターニングデバイスにて放射ビーム２１の所望の角分布を提供しかつパターニングデバイス（および基板Ｗ）にて所望の放射強度の均一性を提供するように構成された視野ファセットミラーデバイス２２および瞳ファセットミラーデバイス２４を含んでよい。サポート構造ＭＴによって保持されるパターニングデバイスＭＡにて放射ビーム２１が反射すると、パターン付きビーム２６が形成され、このパターン付きビーム２６は、投影システムＰＳによって反射エレメント２８および３０を介してウェーハステージまたは基板テーブルＷＴによって保持された基板Ｗ上に結像される。照明光学ユニットＩＬおよび投影システムＰＳ内には、通常、図示されたものよりも多くのエレメントが存在し得る。
[0045] 集光ミラーＣＯとしての近法線入射ミラーの代わりに、かすめ入射法線入射コレクタを適用してもよい。そのようなコレクタは、光軸の周りに軸対称に配置された入れ子化されたリフレクタを特徴とし、かつＤＰＰ源と呼ばれることが多い放電生成プラズマ源と組み合わせて使用されることが好ましい。
[0046] ＥＵＶ放射放出プラズマ２１０は、放射源コレクタモジュールＳＯの閉鎖構造２２０で維持される真空環境に含まれる。
[0047] ＥＵＶ放射に加えて、プラズマ２１０は、高エネルギーイオン、燃料蒸気、中性原子および燃料微小滴の形態を有するかなりの量の燃料デブリを生成する。これらのタイプのデブリのうち、コレクタＣＯのミラーコーティングに対して最も有害なのは高エネルギーイオンである。高エネルギーイオンによるコレクタの衝撃は、ＥＵＶ帯域内の反射率に対して、それ故コレクタの寿命に対して有害な影響をもたらし得る。コレクタ寿命を拡大するために、高エネルギーイオンの影響は、コレクタＣＯとプラズマ２１０との間の経路２２２に沿って流れるバッファガスを提供することによって緩和される。一般的に、バッファガスとして水素を使用してよい。高エネルギーイオンが水素中を移動するにつれて、それらはＨ２分子と相互作用し、そのエネルギーをバッファガスに解放する。それによって、イオンがコレクタ表面に到達した場合であっても、コレクタ表面に不変的なダメージを与えるほどのエネルギーを有さない。一般的に、１５０ｓｌｍ（標準リットル毎分）より多いＨ２の流れは、現在および未来のＬＰＰ ＥＵＶ源のために使用される。
[0048] バッファガスの供給を減少させるために、放射源コレクタモジュールＳＯは、その閉鎖構造２２０の中に、閉ループ流路を通してバッファガスを押し出すように構成されたポンプＢＰＳを含む。熱交換器ＧＣ１を用いて流路を流れるガスから熱を除去することができ、また、図２に図示していないフィルタを用いて汚染およびデブリの少なくとも一部を流路に流れるガスから除去することができる。
[0049] プラズマ２１０は、燃料バッファガス化合物の形態でも汚染を生成することが理解されたい。例えば、この実施形態では、燃料はスズであってよく、この場合汚染はＳｎＨ４および／またはＳｎＨｘなどの水素化スズを含む。本発明の実施形態の一態様によると、閉鎖構造２２０の中に水素化スズ分解器ＴＤ１が設けられる。ＳｎＨ４またはＳｎＨｘのモル分率はガス流の中で数％までであり得ることが理解されたい。Ｈ２を閉鎖構造２２０に戻るように供給するために、水素化スズはフィルタリングではなく分解器によって除去されることが好ましい。本発明の一態様は、水素化スズ分解器を提供することであり、水素化スズ分解は、一次不均一反応に基づく。そのような反応は、温度の上昇に伴い増加する反応速度を有する。したがって、水素化スズ分解器ＴＤ１が、高温で動作できるように、かつ十分に延在しまたは十分に長い相互作用領域を表面上に提供することによってＳｎＨ４またはＳｎＨｘ分子と分解器表面との間の十分な接触が容易になるように構成されることが望ましい。本実施形態における水素化スズの分解は、ポンプ故障に対する低い危険性へと繋がり得るだけではなく、バッファガスに対する低い消費にも繋がり得る。なぜなら、分解された水素は閉鎖構造内へとフィードバックされるからである。
[0050] 本発明の一態様によると、図３に示すように、上記の閉ループ流は、閉鎖構造２２０を、チャンバ３１０の外部の案内路３２０と流体連通しているチャンバ３１０として形成することによって実現される。ここで、ポンプＢＰＳおよびガス分解器ＴＤ１は案内路に配置される。原理上、ガス分解器は、ポンプＢＰＳの上流または下流のどちらに配置されてもよい。どちらの場合であっても、コレクタ寿命およびポンプ寿命に対する水素化スズによる有害な影響を緩和することができる。外部の案内路３２０の供給は、ＳｎＨ４またはＳｎＨｘ分解から生じるＨ２ガスが１つ以上の入口３３０を介してチャンバ３１０に供給されるように構成されてよい。この１つ以上の入口３３０は、コレクタＣＯとプラズマ２１０との間の領域の近くに配置されており、ここではバッファガスは最も少なく汚染されることが望ましい。図３に概略的に示すように、クリーンな水素の１つ以上の源Ｑ１および／またはＱ２は、閉鎖構造２２０（より詳細には、チャンバ３１０）と流体連通して閉ループ流における水素の損失を補償するために提供されてよい。さらに、図３のバルブＣＶ１などの１つ以上のバルブを用いて流れを制御することができる。ガス源Ｑ１およびＱ２は、クリーンなＨ２をチャンバ３１０に供給し、供給されたクリーンな水素の流れの量は、システムの中で再循環する流れのごく一部（〜１０％）である。一実施形態では、供給されたクリーンな水素の流れの量は、システム内で再循環する流れの５〜２０％の範囲内の一部であってよい。供給された流れは、制御バルブＣＶ１を用いて調節される。一態様によると、ポンプＢＰＳは、直列に配置された多数のポンプ、並列に構成された多数のポンプ、または、直列に配置された多数のポンプと並列に構成された多数のポンプとの組み合わせを含むポンプのシステムであってよい。ポンプは、ブースタポンプであってよい。
[0051] 図４に示すように、一実施形態では、ガス分解器ＴＤ１は、ポンプＢＰＳの上流に配置される。チャンバ３１０から来る汚染されたＨ２は、水素化スズ分解器ＴＤ１を通過する。水素化スズ分解器ＴＤ１では、最もエネルギーのある水素化スズが分解され、ブースタポンプスタックＢＰＳ内のＳｎ堆積を防止する。本発明の一態様によると、ガスクーラＧＣ１とも呼ばれる熱交換器ＧＣ１が提供される。この熱交換器ＧＣ１は、外部のガイド３２０を通り抜ける流路内で流れるガスから熱を除去するように構成され、ガス分解器ＴＤ１とポンプＢＰＳとの間に配置される。クーラＧＣ１では、ガス流は室温に冷却される。この温度では、水素化スズ分解は１０分より多くかかる。これは、ＳｎＨ４またはＳｎＨｘ分子が分解を伴わずにブーストポンプスタックＢＰＳを介して移動するのに十分に長い。加えて、ガスは室温未満に冷却されてポンプＢＰＳの高温部分上のＳｎＨ４またはＳｎＨｘ分解を減少または回避さえもする。
[0052] 本発明の一態様によると、さらに図４に示すように、一実施形態では、案内路３２０は、排出(abatement)システムＡＳとの流体連通を確立するためにポンプＢＰＳとガス分解器ＴＤ１との間に配置された出口を含んでよい。バルブＣＶ２は、閉鎖構造から出て排出システムＡＳへと誘導されるガス流を制御するように構成される。システム内で再循環する流れのごく一部（〜１０％）は、排出システムＡＳへと誘導されてよい。排出システムＡＳへと誘導される一部は、一実施形態では、システム内で再循環する流れの５〜２０％の範囲内の一部であってよい。
[0053] 一実施形態では、図５に示すように、上記した図４に示す実施形態と関連して、ポンプＢＰＳの下流にある案内路３２０に配置された補助的ガス分解器ＴＤ２が提供される。ここで説明されるタイプの水素化スズ分解器の相対的な圧力低下が比較的高い場合（ガス分解器が相対的に低い圧力で動作される場合）、相対的に高い分解効率を達成することは困難であることが理解されたい。ガス分解器ＴＤ１は、ガス分解器ＴＤ２が動作する圧力に対して相対的に低い圧力で動作される。それによって、上記したように、少なくとも最もエネルギーがある水素化スズは分解され、ブースタポンプスタックＢＰＳ内のＳｎ堆積を防止する。さらなる補助的ガス分解器の供給は、放射源コレクタモジュールの全体的な水素化スズ分解効率をさらに改善することができる。図示した実施形態では、ポンプＢＰＳは、ガスを５倍より多く圧縮することができる。それによって、ガス分解器ＴＤ２は、ガス分解器ＴＤ１が動作する圧力に対して相対的に高い圧力で動作されてよく、これは比較的低い相対的な圧力低下へと繋がる。この供給は、ガス分解器ＴＤ１が動作するあまり好ましくない状況下の影響を軽減することができる。
[0054] 本発明の一態様によると、図５にさらに示すように、流路に流れるガスに熱を提供するように構成され、かつ案内路３２０内で補助的ガス分解器ＴＤ２とポンプＢＰＳとの間に配置された熱交換器ＧＨが提供されてよい。ポンプＢＰＳによって５倍より多くガスを圧縮すると、ガスはガスヒータＧＨに入り、ここでは、水素化スズ分解器ＴＤ２内の効率的なＳｎＨ４またはＳｎＨｘ分解が可能である温度にまで加熱される。分解器ＴＤ２を通り抜けた後、ガスは熱交換器またはガスクーラＧＣ２内で冷却されてよい。熱交換器またはガスクーラＧＣ２は、流路内で流れるガスから熱を除去するように構成され、かつ案内路３２０内で補助的ガス分解器ＴＤ２の下流に配置されてよい。次に、ＳｎＨ４またはＳｎＨｘを実質的に有さないＨ２流は、実質的にクリーンなＨ２がチャンバ３１０に再度供給されるように粒子フィルタＰＦおよびガスフィルタＧＦを介して誘導されてよい。
[0055] 一実施形態では、上記したガス分解器は、ＳｎＨ４またはＳｎＨｘ分解に対する特性時間ｔｄｅｃがＳｎＨ４またはＳｎＨｘ分子が分解器を通り抜ける間の滞留時間ｔｒｅｓより長いように構成される。式（２）はｔｒｅｓを以下のように表す。
Figure 0005693587
ここで、Ｐ［Ｐａ］は分解器内の圧力であり、Ａ［ｍ∧２］は平均分解器断面であり、Ｌ［ｍ］はガスが分解器を通って移動する長さである。分解器温度における全体的なガス流は、式（２）でＱによって表されており、Ｑは［Ｐａ．ｍ∧３／ｓ］または標準リットル毎分［ｓｌｍ］で表されてよい。例えば、流れは３００ｓｌｍであり、分解器断面は直径４００ｍｍの円形パイプの断面に対応し、分解器内のガス移動距離は５ｍであり、分解器温度は５００℃であり、圧力は１２０Ｐａである。この場合、滞留時間ｔｒｅｓは０．０５２秒である。
[0056] 図６では、ＳｎＨ４またはＳｎＨｘ分解の特性時間ｔｄｅｃが垂直軸に沿って秒数で、水平軸に沿った摂氏温度の関数として示される。２０℃と１００℃との間のデータは、公的に入手可能な証拠物件からとられている。１００℃より大きい温度のポイントは、このデータの外挿である。５００℃では、特性時間ｔｄｅｃは約１０秒であり、これは上記の段落で計算した滞留時間ｔｒｅｓよりかなり大きい。
[0057] 両方の数字ｔｄｅｃおよびｔｒｅｓを合わせるために、ガス移動距離、ガス圧力（源の動作環境によって制限され得る）および分解器温度を増加させることが望ましい。
[0058] 分解器内でのＳｎＨ４またはＳｎＨｘ分子の滞留時間は、分子が分解器表面へと拡散するのに十分な時間を有するほどに長い必要がある。特性拡散長Ｌｄｉｆｆを以下のように表す。
Figure 0005693587
ここで、ＤｃはＳｎＨ４またはＳｎＨｘ拡散係数である。分解器の断面における分解器表面間の特性長は拡散長Ｌｄｉｆｆと等しい必要がある。図７に示すように、円形断面を有する分解器ＴＤに対して、インサートＩＳを用いて所望の特性長ｄを提供することができる。同じ原理を他の形状の断面を有する分解器に対して使用することができる。インサート内のセルＣＥの数ｎは、以下の単純な関係を用いて計算することができる。
Figure 0005693587
ここで、Ｄはパイプの直径であり、例えば、図７に示すような分解器の円筒壁の直径である。
[0059] ガス移動距離をさらに増大させるために、図８に示すように、インサートＩＳを分解器ＴＤの対称軸ＳＡの周りに巻き付けてよい。ねじれ構成は、分解器の大きさを比較的小さく保ちつつねじれ構造のまだ許容のフロー伝導を維持することが可能であることが理解されたい。
[0060] 本発明の一態様によると、分解器表面をＳｎまたは銅Ｃｕなどの別の金属で予め覆うことによって、望ましくは分解器動作の開始部分で、ＳｎＨ４分解効率を改善することができる。インサートＩＳの１つ以上の表面の少なくとも一部がスズまたは銅によって予め覆われるか、または燃料バッファガス化合物の流れに露出された分解器の内面の少なくとも一部がスズまたは銅によって予め覆われてよいことが理解されたい。
[0061] 上記したあらゆる実施形態では、ガス分解器ＴＤ１および／またはＴＤ２は高温で動作されてよい。スズ溶融温度である２３２℃より低い温度のガス分解器に対しては、スズは分解器壁に堆積される。かなりの量のＳｎが分解器内で累積されると、分解器は取り替える必要がある。あるいは、分解器は、２３２℃より高い温度で保たれる。この場合、図９に概略的に示すように、液体スズ９５０は、重力によって１つ以上のインサートＩＳを介して分解器のリザーバに誘導されてよい。このリザーバは、液体スズ９５０を捉えかつ液体スズ９５０をドレナージ９３０に誘導するように構成される。この実施形態では、ガス分解器の置換は必要としない場合がある。図９では、水素化スズ分解器９００および９４０は、それぞれ、垂直および水平に方向付けされる。傾斜バーは、インサートＩＳを概略的に示す。開口部９２０は水素と水素化スズとの混合物用の入口であり、出口９１０は水素用の出口である。
[0062] 一実施形態では、熱交換器ＧＣ１は、流れの中のガスを約３０℃のまたは約２０℃〜約４０℃の範囲の温度に冷却するように構成される。ガスクーラの設計は、ガス分解器の上記の設計と類似していてよい。ガスクーラＧＣ１内のガス滞留時間は、ガスからクーラ壁への熱拡散の特性時間と同程度であることが望ましい。滞留時間は式２によって示される。熱拡散に対する特性長Ｌｈを以下のように表す。
Figure 0005693587
ここで、ｋは熱伝導係数であり、Ｃｐはガス熱容量であり、ρはガス密度である。再び、分解器に対しては、インサートを用いて断面におけるクーラ表面間の特性長ｄを制御することができる（図７参照）。特性長ｄは、熱拡散長Ｌｈと等しい必要がある。他の形状の断面を有するクーラに対して同じ原理を用いることができる。インサート内のセルの数ｎは、ＬｄｉｆｆをＬｈで置き換える式（４）を用いて計算することができる。クーラ面は、室温近くの一定の温度で保たれる。
[0063] ガスクーラは以下のさらなる機能性を有することが理解されたい。源からのガス流を−５２℃より低い温度にまで冷却することによって、水素化スズは液化され、ドレナージシステムを介して除去することができる。
[0064] 本明細書において、ＩＣ製造におけるリソグラフィ装置の使用について具体的な言及がなされているが、本明細書記載のリソグラフィ装置が、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用のガイダンスパターンおよび検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造といった他の用途を有し得ることが理解されるべきである。
[0065] 光リソグラフィの関連での本発明の実施形態の使用について上述のとおり具体的な言及がなされたが、当然のことながら、本発明は、他の用途、例えば、インプリントリソグラフィに使われてもよく、さらに状況が許すのであれば、光リソグラフィに限定されることはない。
[0066] 本明細書で使用される「放射」および「ビーム」という用語は、極端紫外線（ＥＵＶ）（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）のあらゆる種類の電磁放射を包含している。
[0067] 以上、本発明の具体的な実施形態を説明してきたが、本発明は、上述以外の態様で実施できることが明らかである。例えば、本発明は、上記に開示した方法を表す１つ以上の機械読取可能命令のシーケンスを含むコンピュータプログラムの形態、またはこのようなコンピュータプログラムが記憶されたデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリ、磁気ディスクまたは光ディスク）の形態であってもよい。
[0068] 上記の説明は、制限ではなく例示を意図したものである。したがって、当業者には明らかなように、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本記載の発明に変更を加えてもよい。

Claims (17)

  1. 極端紫外線リソグラフィ装置のための放射源コレクタ装置であって、前記極端紫外線は放射を放出するプラズマを提供するために燃料を励起することによって生成され、前記放射源コレクタ装置は、
    閉鎖構造であって、前記閉鎖構造内でバッファガスに対する閉ループ流路を画定する閉鎖構造と、
    前記閉ループ流路を通して前記バッファガスを押し出すポンプと、
    燃料材料とバッファガス材料との化合物を分解し、かつ前記バッファガス材料の少なくとも一部を前記閉ループ流路にフィードバックするガス分解器と
    を含み、
    前記閉鎖構造はチャンバを含んでおり、前記チャンバはその外部の案内路と流体連結し、前記ポンプおよび前記ガス分解器は前記案内路内に位置決めされており、
    前記ガス分解器は、前記ポンプの上流に位置決めされており、
    前記流路内に流れるガスから熱を除去する熱交換器は、前記ガス分解器と前記ポンプとの間に位置決めされている、放射源コレクタ装置。
  2. 補助的ガス分解器は、前記案内路内で前記ポンプの下流に位置決めされている、請求項１に記載の放射源コレクタ装置。
  3. 前記流路内に流れるガスに熱を提供する第２熱交換器は、前記案内路内で前記補助的ガス分解器と前記ポンプとの間に位置決めされている、請求項２に記載の放射源コレクタ装置。
  4. 前記流路内に流れるガスから熱を除去する第３熱交換器は、前記案内路内で前記補助的ガス分解器の下流に位置決めされている、請求項３に記載の放射源コレクタ装置。
  5. 前記案内路は、前記ポンプと前記ガス分解器との間にある出口と、前記出口と流体連結している排出システムとを含み、前記閉鎖構造から出るガス流を提供および制御するように構成されている、請求項１〜４のいずれかに記載の放射源コレクタ装置。
  6. 前記閉鎖構造には、バッファガス源に接続された入口が形成されている、請求項１〜５のいずれかに記載の放射源コレクタ装置。
  7. 前記燃料はスズを含み、前記バッファガスは水素を含む、請求項１〜６のいずれかに記載の放射源コレクタ装置。
  8. 前記化合物は水素化スズである、請求項７に記載の放射源コレクタ装置。
  9. 放射ビームを調整する照明システムと、
    前記放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付き放射ビームを形成することができるパターニングデバイスを保持するサポート構造と、
    基板を保持する基板テーブルと、
    前記パターン付き放射ビームを前記基板のターゲット部分上に投影する投影システムと、
    請求項１〜８のいずれかに記載の放射源コレクタ装置と
    を含む、リソグラフィ装置。
  10. リソグラフィ装置であって、
    閉鎖構造であって、前記閉鎖構造内でバッファガスに対する閉ループ流路を画定する閉鎖構造と、
    前記閉ループ流路を通して前記バッファガスを押し出すポンプと、
    燃料材料とバッファガス材料との化合物を分解し、かつ前記バッファガス材料の少なくとも一部を前記閉ループ流路にフィードバックするガス分解器と、
    前記燃料材料から形成されたプラズマによって放出された極端紫外線を集光するコレクタと
    を含み、
    前記閉鎖構造はチャンバを含んでおり、前記チャンバはその外部の案内路と流体連結し、前記ポンプおよび前記ガス分解器は前記案内路内に位置決めされており、
    前記ガス分解器は、前記ポンプの上流に位置決めされており、
    前記流路内に流れるガスから熱を除去する熱交換器は、前記ガス分解器と前記ポンプとの間に位置決めされている、
    放射源コレクタ装置と、
    前記集光した極端紫外線を調整して放射ビームを形成する照明システムと、
    前記放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付き放射ビームを形成することができるパターニングデバイスを保持するサポート構造と、
    基板を保持する基板テーブルと、
    前記パターン付き放射ビームを前記基板のターゲット部分上に投影する投影システムと
    を含む、リソグラフィ装置。
  11. 放射を放出するプラズマを提供するために燃料を励起することによって極端紫外線を生成することと、
    放射源コレクタ装置内の反射コレクタによって前記放射を集光することと、
    前記コレクタと前記放射放出プラズマとの間のエリアを通り抜ける閉ループ流路を通してバッファガスを押し出すことであって、前記閉ループ流路は、閉鎖構造によって確定され、
    燃料材料とバッファガス材料との化合物をガス分解器によって分解することと、
    前記バッファガス材料の少なくとも一部を前記閉ループ流路にフィードバックすることと、
    前記集光した放射をパターン付き放射ビームにパターン付けすることと、
    前記パターン付き放射ビームを基板上に投影することと
    を含み、
    前記閉鎖構造はチャンバを含んでおり、前記チャンバはその外部の案内路と流体連結し、前記ポンプおよび前記ガス分解器は前記案内路内に位置決めされており、
    前記ガス分解器は、前記ポンプの上流に位置決めされており、
    前記流路内に流れるガスから熱を除去する熱交換器は、前記ガス分解器と前記ポンプとの間に位置決めされている、デバイス製造方法。
  12. 前記燃料はスズを含み、前記バッファガスは水素を含む、請求項１１に記載の方法。
  13. 前記化合物は水素化スズである、請求項１２に記載の方法。
  14. 前記ガス分解器は、少なくとも１つのインサートを囲うパイプを含む、請求項１〜６のいずれかに記載の放射源コレクタ装置。
  15. 前記ガス分解器は、少なくとも一つのねじれたインサートを囲うパイプを含む、請求項１〜６のいずれかに記載の放射源コレクタ装置。
  16. 前記ガス分解器は、２３２℃より高い温度で維持された構造を含む、請求項７に記載の放射源コレクタ装置。
  17. 前記構造は、リザーバおよびドレインを含む、請求項１６に記載の放射源コレクタ装置。
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