(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノードおよびカソードを含む放射線源にして、前記アノードおよびカソードが、電磁放射線を生成するよう、それらの間の空間の作業ガスまたは蒸気に放電を生成するよう構成され、配置された放射線源であって、前記カソードが、前記放電を開始するよう、前記放射線源の中心軸の周囲にほぼ環状の形状を有する口を有する中空の空隙を備え、
前記放射線源がリチウムと錫の少なくとも１つを含む材料を保持するホルダ、前記材料の蒸気を生成するよう前記ホルダを加熱する加熱器、および前記蒸気を前記ホルダから前記アノードとカソードの間の前記空間に案内する管状構造を備える放射線源。
【請求項２】
前記空隙が放射線源の中心軸の周囲にほぼ環状の形状を有する請求項１に記載された放射線源。
【請求項３】
ドライバ・ガスまたは蒸気を前記空隙に供給する請求項１または２に記載された放射線源。
【請求項４】
前記ドライバ・ガスが、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）および水素（Ｈ2）を含むグループから選択された少なくとも１つを含む請求項３に記載された放射線源。
【請求項５】
前記作業ガスまたは蒸気が前記アノードとカソードとの間の前記空間で前記中心軸の周囲の領域に供給される請求項１から４までのいずれか１項に記載された放射線源。
【請求項６】
前記作業ガスまたは蒸気が前記中心軸に沿って供給される請求項５に記載された放射線源。
【請求項７】
前記作業ガスまたは蒸気がキセノンを含む請求項１から６までのいずれか１項に記載された放射線源。
【請求項８】
前記作業ガスまたは蒸気がリチウム蒸気および錫蒸気を含むグループから選択された少なくとも１つを含む請求項１から７までのいずれか１項に記載された放射線源。
【請求項９】
前記放射線源がリチウムと錫の少なくとも１つを含む材料を保持するホルダ、前記材料の液体を生成するよう前記ホルダを加熱する加熱器、および毛管作用によって前記アノードとカソードとの間の前記空間に前記液体を案内する構造を備える請求項８に記載された放射線源。
【請求項１０】
前記アノードとカソードとの間に絶縁物を設け、前記アノードとカソードの間の前記空間と前記絶縁物との間に前記空間へ提供される前記蒸気を凝縮するための手段が設けられている請求項８または９に記載された放射線源。
【請求項１１】
トリガ電極を前記空隙に挿入する請求項１から１０までのいずれか１項に記載された放射線源。
【請求項１２】
前記放射線源が前記トリガ電極に電圧パルスを加えるよう構築され、配置された電気回路を備える請求項１１に記載された放射線源。
【請求項１３】
前記電気回路が１次および２次巻線を有する変圧器を備え、前記１次巻線が前記電圧パルスの源に接続され、前記２次巻線が前記カソードおよび前記トリガ電極に接続される請求項１２に記載された放射線源。
【請求項１４】
前記放射線源が、例えば５から２０ｎｍ、特に９から１６ｎｍの範囲の波長を有するような極紫外線の投影ビームを生成するようになっている請求項１から１３までのいずれか１項に記載された放射線源。
【請求項１５】
リソグラフィ投影装置であって、放射線の投影ビームを提供する放射線システムと、パターン化手段を支持する支持構造とを備え、パターン化手段は、所望のパターンにしたがって投影ビームをパターン化する働きをし、さらに、基板を保持する基板テーブルと、パターン化したビームを基板の標的部分に投影する投影システムとを備え、前記放射線源が、請求項１から１４までのいずれか１項に記載された放射線源を備える装置。
【請求項１６】
前記支持構造が、マスクを保持するマスク・テーブルを備える請求項１５に記載された装置。
【請求項１７】
少なくとも部分的に放射線感受性材料の層で覆われた基板を提供するステップと、請求項１から１４までのいずれか１項に記載された放射線源を備えた放射線システムを使用して、放射線の投影ビームを提供するステップと、断面にパターンを有する投影ビームを与えるために、パターン化手段を使用するステップと、放射線の投影ビームを放射線感受性材料の層の標的部分に投影するステップとを含むデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アノードおよびカソードを含む放射線源に係り、電磁放射線を生成するように、アノードおよびカソードがこれらの間の空間におけるガスまたは蒸気に放電を生成しかつ作業ガスまたは蒸気のプラズマを形成するよう構成され、配置されてなる放射線源に関する。さらに、本発明は、このような放射線源を有し、放射線の投影ビームを供給する放射線システムと、パターン化手段を支持する支持構造とを備え、パターン化手段が所望のパターンにしたがって投影ビームをパターン化する働きをし、さらに、基板を保持する基板テーブルと、パターン化したビームを基板の標的部分上に投影する投影システムとを備えるリソグラフィ投影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本明細書で使用する「パターン化手段」という用語は、基板の標的部分に生成されるパターンに対応する、パターン化した断面を有する入射放射ビームを与えるのに使用することができる手段を指すと広く解釈され、「光弁」の用語も、この文脈で使用することができる。概して、前記パターンは、集積回路または他のデバイス（以下参照）など、標的部分に生成されているデバイスの特定の機能的層に対応する。このようなパターン化手段の例は以下を含む。
【０００３】
マスク。マスクの概念はリソグラフィでよく知られ、バイナリ・タイプ、交互位相シフト・タイプ、減衰位相シフト・タイプ、さらに様々な混合マスク・タイプなどのマスク・タイプを含む。このようなマスクを放射ビームに配置すると、マスクのパターンに応じて、マスクに衝突する放射線の選択的透過（透過性マスクの場合）または反射（反射性マスクの場合）を引き起こす。マスクの場合、支持構造は概してマスク・テーブルであり、これによりマスクを入射放射ビームの所望の位置に保持でき、所望に応じてビームに対して移動できることが保証される。
【０００４】
プログラマブル・ミラー・アレイ。このようなデバイスの一例は、粘弾性制御層および反射性表面を有する、マトリクスでアドレス可能な表面である。このような装置の基本的原理は、（例えば）反射性表面のアドレスされた区域が入射光を回折光として反射し、アドレスされない区域は、入射光を非回折光として反射する。適切なフィルタを使用して、前記非回折光を反射ビームから除去し、回折光のみを残すことができ、この方法で、ビームはマトリクスでアドレス可能な表面のアドレス指定パターンにしたがってパターン化される。必要なマトリクスのアドレス指定は、適切な電子的手段を使用して実行することができ、このようなミラー・アレイに関するさらなる情報は、例えば米国特許第５，２９６，８９１号および第５，５２３，１９３号から収集することができ、これは参照により本明細書に組み込まれる。プログラマブル・ミラー・アレイの場合、前記支持構造は、例えばフレームまたはテーブルとして実現してもよく、これを必要に応じて固定または可動状態にすることができる。
【０００５】
プログラマブルＬＣＤアレイ。このような構造の一例が米国特許第５，２２９，８７２号で与えられ、これは参照により本明細書に組み込まれる。上述したように、この場合、支持構造は例えばフレームまたはテーブルとして具体化してもよく、これを必要に応じて固定または可動状態にされてもよい。
【０００６】
単純化のため、本明細書の残りの部分では、特定の位置でマスクおよびマスク・テーブルに関わる例を特に指すが、このような場合に検討される一般的原理は、以上で述べたようなパターン化手段のより広い文脈で見られたい。
【０００７】
リソグラフィ投影装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造に使用することができる。このような場合、パターン化手段は、ＩＣの個々の層に対応する回路パターンを生成することができ、このパターンを、放射線感受性材料（レジスト）の層でコーティングしてある基板（シリコン・ウェーハ）の標的部分（例えば１つまたは複数のチップを含む）に撮像することができる。概して、１つのウェーハが、投影システムを介して１回に１つずつ連続的に照射される隣接した標的部分のネットワーク全体を含む。マスク・テープル上のマスクによるパターン化を使用する現在の装置では、２つの異なるタイプの機械を識別することができる。１タイプのリソグラフィ投影装置では、マスク・パターン全体を１回で標的部分上に露出することにより、各標的部分を照射し、このような装置は一般にウェーハ・ステッパと呼ばれる。一般的に走査ステップ装置と呼ばれる代替装置では、所望の好ましい方向（「走査」方向）で投影ビーム下のマスク・パターンを漸進的に走査しながら、この方向に平行または逆平行に基板テーブルを同期走査することにより、各標的部分を照射する。概して、投影システムは倍率Ｍ（一般的には＜１）を有するので、基板テーブルを走査する速度Ｖは、倍率Ｍにマスク・テーブルを走査する速度を掛けた値である。本明細書で述べるようなリソグラフィ・デバイスに関するさらなる情報は、例えば米国特許第６，０４６，７９２号から収集することができ、これは参照により本明細書に組み込まれる。
【０００８】
リソグラフィ投影装置を使用する製造プロセスでは、（例えばマスクの）パターンを、少なくとも部分的に放射線感受性材料（レジスト）の層で覆われた基板に撮像する。この撮像ステップの前に基板は、プライミング、レジスト・コーティングおよびソフト・ベークなどの様々な手順を実行してよい。露光後、基板は、現像前ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハード・ベークおよび撮像機構の測定／検査など、他の手順を実行してよい。この一連の手順は、例えばＩＣなど、デバイスの個々の層をパターン化するベースとして使用する。このようなパターン化した層は、次に、エッチング、イオン注入（ドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学機械的研磨などの様々なプロセスを実行してよく、これは全て、個々の層を仕上げることを意図する。幾つかの層が必要な場合は、手順全体またはその変形を新しい層ごとに反復しなければならない。最終的に、基板（ウェーハ）上に列状のデバイスが存在する。次に、ダイシングまたはソーイングなどの技術により、これらのデバイスを相互から分離し、これで個々のデバイスをキャリアに装着したり、ピンに接続したりすることができる。このようなプロセスに関するさらなる情報は、例えばPeter van Zantによる「Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing」(McGraw Hill Publishing Co., 1997, ISBN 0-07-067250-4)という著書から獲得することができ、これは参照により本明細書に組み込まれる。
【０００９】
単純化のため、投影システムをこれ以降「レンズ」と呼ぶが、この用語は、例えば屈折性光学機器、反射性光学機器、反射屈折性システムを含む様々なタイプの投影システムを含むものと広く解釈されたい。放射システムは、放射線の投影ビームを配向、成形、または制御するため、これらの設計タイプのいずれかにより作動する構成要素も含むことができ、このような構成要素も、以下ではまとめて、または単独で「レンズ」と呼ぶことができる。さらに、リソグラフィ装置は、２つ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）を有するタイプでよい。このような「多段」デバイスでは、追加のテーブルを平行で使用するか、１つ以上のテーブルで準備的ステップを実行する間、１つ以上の他のテーブルを露光に使用することができる。二段リソグラフィ装置が、例えば米国特許第５，９６９，４４１号および国際特許第９８／４０７９１号に記載され、これは参照により本明細書に組み込まれる。
【００１０】
リソグラフィ装置では、ウェーハ上に撮像できる特徴のサイズが、投影放射線の波長によって制限される。より高密度のデバイスを有する集積回路を生成し、したがって作業速度を上げるには、より小さい特徴を撮像できることが望ましい。現在のリソグラフィ投影装置の大部分は、水銀灯またはエキシマ・レーザで生成した紫外線を使用するが、約１３ｎｍのより短い波長の放射線を使用することが提案されている。このような放射線は極紫外線と呼ばれ、ＸＵＶまたはＥＵＶ放射線とも呼ばれる。「ＸＵＶ」という略語は概ね、数十分の一ナノメートルから数十ナノメートルの波長範囲を指し、軟Ｘ線と真空ＵＶ範囲を組み合わせ、「ＥＵＶ」という用語は通常、リソグラフィ（ＥＵＶＬ）と組み合わせて使用され、約５〜２０ｎｍの放射線帯、つまりＸＵＶ範囲の一部を指す。
【００１１】
ＸＵＶ放射線の放射線源は放電プラズマ放射線源でよく、ここでプラズマはアノードとカソード間のガスまたは蒸気の放電によって生成され、高温の放電プラズマは、プラズマを通って流れる（パルス状）電流によるオーム加熱で生成することができる。さらに、プラズマを通って流れる電流によって生成された磁界により、ある体積を有するプラズマが圧縮され、これを用いて放電軸上に高温、高密度のプラズマを生成することができる（動的ピンチ効果）。ピンチするプラズマの運動エネルギーはプラズマの温度に、したがって短波放射線に直接伝達される。動的ピンチは、放電軸線上に非常に高い温度および密度を有し、保存された電気エネルギーの熱プラズマ・エネルギー、したがってＸＵＶ放射線内への非常に高い変換効率を提供する放電プラズマを考慮している。
【００１２】
「A gas discharge based radiation source for EUVL」と題した講演(Sematech Workshop Moneterey(1999))でR. Lebert、G. SchrieverおよびW. Neffが、プラズマ生成を誘発するために中空のカソードを使用するよう提案している。放電を自動開始する非常に効果的な方法は、中空カソードのいわゆる遷移中空カソード放電（ＴＨＣＤ）で獲得することができる。Lebertその他によって提案されたような放射線源は、軸線対称のシステムで、特に構成されたカソードが軸線上に小さい口を有し、その背後にある大きい空隙が中空のカソード領域を形成する。しかし、中空のカソードは放電破壊を生成し、したがってプラズマが放電軸上のみ、または放電軸の周囲の小さい体積のみになり、そのため上述した動的ピンチ効果を（十分に）利用することができない。さらに、放電軸または中心軸の周囲でプラズマが占有する体積は、概して制御が困難であり、したがって圧縮後に放出軸上の停滞は、生成されたＸＵＶ放射線の正確に時間を合わせたパルスを有するよう十分に予測することができない。
【００１３】
従来の中心の中空カソードを有するプラズマ放電放射線源の別の欠点は、生成されたプラズマが、高い密度を有する高温プラズマが生成された軸線上に存在するので、中空カソードの口を腐食させ、その形状を変化させることである。したがって、口は、軸線方向のプラズマ・ジェットによって必然的に損傷を受け、これはカソードの寿命を制限し、放射線源の保守間隔を短くする。さらに、プラズマを誘発する中空カソードの適切な機能は、口のサイズと空隙の深さとの間で予め決定した関係に依存する。したがって、口の腐食は、プラズマの誘発瞬間および生成されたＸＵＶ放射線のパルスのタイミングに望ましくない影響を与える。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
電気エネルギーの放射線への変換効率を上げるため、高温、高密度のプラズマを生成する動的ピンチ効果を利用することができる効果的な自動開始機能を有する放射線源を提供することが本発明の目的である。
【００１５】
本発明の別の目的は、長い保守間隔を有する放射線源を提供することである。
【００１６】
生成されたＸＵＶ放射線のパルス、つまりショットの明確に画定されたタイミングを有する放射線源を提供することが、本発明のさらに別の目的である。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、アノードおよびカソードを含む放射線源であって、電磁放射線を生成するよう、アノードとカソードがこれらの間の空間のガスまたは蒸気に放電を生成し、作業ガスまたは蒸気のプラズマを形成するよう構成および配置されてなる放射線源が提供され、前記カソードは、前記放電を開始するよう、前記放射線源の中心軸の周囲に、ほぼ環状の形状を有する口を有する中空の空隙を備える。作業ガスまたは蒸気は、キセノン、リチウム蒸気または錫蒸気を含んでもよい。
【００１８】
本発明は、放電が、放射線源の中心軸から所定の距離にある環状の中空カソードによって開始され、動的ピンチ効果を利用する。放電は、初期プラズマを生成するよう、少なくとも、環状の口に対応する中心軸から所定の距離のところに生成される。アノードとカソード間でプラズマを通って流れる電流が、密で高温のプラズマを生成するよう、環状の口に対応する距離（または半径）から中心軸に向かってプラズマを圧縮する磁界を生成する。
【００１９】
環状口の上に生成された放電プラズマは、口の腐食を引き起こさないよう、低密度を有するように選択することができる。プラズマの密度と環状口までのその距離とは両方とも、中心軸に向かって圧縮されると増加する。環状口の距離は、中心軸上でのプラズマの最終停滞、つまり崩壊時に口の腐食を引き起こさないよう、十分大きい値を選択することができる。
【００２０】
さらに、環状中空カソード間の所定の距離は、プラズマの圧縮が開始する制御半径を提供し、その結果、ＸＵＶ放射線のパルスの崩壊および生成のタイミングを適切に制御することができる。
【００２１】
好ましい実施形態では、ドライバ・ガスまたは蒸気を前記空隙に供給する。さらに、作業ガスまたは蒸気を、前記アノード、カソード間で前記空間の前記中心軸の周囲にある領域に供給すると都合がよい。このような実施形態では、ＸＵＶ放射線のパルス生成の制御が改良される。
【００２２】
中空カソードは、高い再現性とともに高い繰返し数を達成することができる実際的特徴を有する、効果的な自己編成放電開始を提供する。操作は、基本的に自動的に誘発することができる。放電、および最終的にＸＵＶ放射線のパルス生成の正確なタイミングをさらに向上させるため、本発明による放射線源の好ましい実施形態は、空隙に挿入されるトリガ電極を備える。放射線源が、ほぼ自動誘発が生じかけているような状態にある場合、トリガ電極に加えられる電圧パルスにより、プロセスが誘発されるよう、空隙内の電界が妨害される。この方法で、自動誘発のタイミングにある不確定さは、トリガ電極に加えるトリガ・パルスのタイミングを正確にとることにより解消される。適切な電気回路を使用して、前記トリガ電極に電圧パルスを加える。
【００２３】
電気的に保存されたエネルギーのショット間隔を安定させ、アノードおよびカソードに電気エネルギーを非常に高速で供給するため、放射線源は、前記アノードおよびカソードに接続されたコンデンサを備えることができ、さらに、前記コンデンサに接続された充電回路を備えることができ、前記充電回路は、さらなるコンデンサ、および前記コンデンサを前記さらなるコンデンサに電気的に結合する変圧器を備える。スイッチで、前記さらなるコンデンサによる前記コンデンサの充填、および電源による前記さらなるコンデンサの充電を制御することができる。
【００２４】
絶縁物を設けて、アノードとカソードとを分離する。リチウム蒸気または錫蒸気による絶縁物の劣化を防止するため、前記蒸気が提供される前記アノード、カソード間の前記空間の領域と、前記絶縁物との間に通路を構築し、前記蒸気が前記通路に沿って凝縮するための空間を画定する。
【００２５】
本発明のさらなる態様によると、放射線の投影ビームを提供する放射線システムと、パターン化手段を支持する支持構造とを備え、パターン化手段が、所望のパターンにしたがって投影ビームをパターン化する働きをし、さらに、基板を保持する基板テーブルと、パターン化したビームを基板の標的部分へと投影する投影システムとを備え、前記放射線システムが上述したような放射線源を備えるリソグラフィ投影装置が提供される。
【００２６】
本発明は、少なくとも部分的に放射線感受性材料の層で覆われた基板を設けるステップと、上述したような放射線源を備える放射線システムを使用し、放射線の投影ビームを提供するステップと、断面にパターンを有する投影ビームを与えるため、パターン化手段を使用するステップと、放射線のパターン化したビームを放射線感受性材料の層の標的部分に投影するステップとを含むデバイス製造方法も提供する。
【００２７】
本文では、本発明による装置をＩＣの製造に使用することに特に言及しているが、このような装置は他にも多くの可能な用途を有することを明示的に理解されたい。例えば、一体型光学システム、磁気ドメイン・メモリの誘導および検出パターン、液晶表示パネル、薄膜磁気ヘッドなどの製造に使用することができる。このような代替用途の文脈では、本文で「レチクル」、「ウェーハ」または「ダイ」という用語を使用した場合、これはそれぞれ「マスク」、「基板」および「標的部分」という、より一般的用語に置換して考察すべきであることが、当業者には理解される。
【００２８】
本明細書では、「放射線」および「ビーム」という用語は、紫外線（例えば３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの波長の紫外線）および極紫外線（ＸＵＶまたはＥＵＶ、例えば５から２０ｎｍの範囲の波長を有する極紫外線）を含むあらゆるタイプの電磁放射線を含むよう使用される。
【００２９】
本発明およびそれに付随する利点について、例示的実施形態および添付の概略図に関して以下で説明し、ここで同様の部品は同様の参照番号で指示される。
【００３０】
【発明の実施の形態】
実施形態１
図１は、本発明の特定の実施形態によるリソグラフィ投影装置を概略的に示す。装置は、ＸＵＶ放射線の投影ビームＰＢを供給する放射線システムＥｘ、ＩＬを備え、この特定の場合、放射線システムは放射線源ＬＡも備え、さらに、マスクＭＡ（例えばレチクル）を保持するようマスク・ホルダを設け、品目ＰＬに対してマスクを正確に位置決めするため、第１位置決め手段に接続された第１標的テーブル（マスク・テーブル）と、基板Ｗ（例えばレジストをコーティングしたシリコン・ウェーハ）を保持するよう基板ホルダを設け、品目ＰＬに対して基板を正確に位置決めするため、第２位置決め手段に接続された第２標的テーブル（基板テーブル）と、マスクＭＡの照射部分を基板Ｗの標的部分Ｃ（例えば１つ以上のチップを含む）に撮像する投影システム（「レンズ」）ＰＬとを備える。ここで示すように、装置は反射タイプである（つまり反射性マスクを有する）。しかし、概して、例えば（透過性マスクを有する）透過タイプでもよい。あるいは、装置は、上述したようなタイプのプログラマブル・ミラー・アレイなど、別の種類のパターン化手段を使用してもよい。現在のところ、ＥＵＶ（ＸＵＶ）放射線を透過する材料は知られていないので、レンズも概して反射性要素で構成される。
【００３１】
源ＬＡは放射ビームを生成する。このビームは、直接に、または例えばビーム拡張器などの調整手段を横断した後、照明システム（照明器）ＩＬに供給される。照明器ＩＬは、ビームの強度分布の外径および／または内径範囲（一般に外σおよび内σと呼ぶ）を設定する調節手段を備えることができる。また、積分器および集光器など、概して他の様々な構成要素を備える。この方法で、マスクＭＡに衝突するビームＰＢは、その断面に所望の強度分布を有する。
【００３２】
図１に関して、源ＬＡは、リソグラフィ投影装置のハウジング内にあるが、リソグラフィ投影装置から離し、生成された放射ビームを（例えば適切な配向ミラーの補助により）装置へと導いてもよいことに留意されたい。本発明および請求の範囲は、このシナリオの両方を含む。
【００３３】
ビームＰＢは、その後、マスク・テーブルＭＴ上に保持されたマスクＭＡと交差する。ビームＰＢは、マスクＭＡにより選択的に反射した後、レンズＰＬを通過し、これはビームＰＢを基板Ｗ上に集束させる。第２位置決め手段（および干渉計測定手段ＩＦ）の補助により、例えばビームＰＢの通路に様々な標的位置Ｃを配置するよう、基板テーブルＷＴを正確に移動させることができる。同様に、例えばマスク・ライブラリからマスクＭＡを機械的に取り出した後、または走査中に、第１位置決め手段を使用し、ビームＰＢの通路に対してマスクＭＡを正確に位置決めすることができる。概して、標的テーブルＭＴ、ＷＴの動作は、長いストロークのモジュール（粗い位置決め）および短いストロークのモジュール（微小位置決め）の補助で実現され、これらは図１では明示的に図示されていない。しかし、（走査ステップ装置ではなく）ウェーハ・ステッパの場合、マスク・テーブルＭＴを短いストロークのアクチュエータに接続するか、固定するだけでよい。
【００３４】
図示された装置は、次の２つの異なるモードで使用することができる。
１．ステップ・モードでは、マスク・テーブルＭＴを基本的に静止状態に維持し、マスクの像全体を１回で（つまり単一の「フラッシュ」で）標的部分に投影する。次に、ビームＰＢで異なる標的部分Ｃを照射できるよう、基板テーブルＷＴをｘおよび／またはｙ方向にシフトさせる。
２．走査モードでは、基本的に同じシナリオが当てはまるが、単一の「フラッシュ」で任意の標的部分Ｃが露光しない。その代わり、マスク・テーブルＭＴが速度ｖで所与の方向（いわゆる「走査方向」で、例えばｙ方向）に移動可能であり、したがって投影ビームＰＢがマスク像全体を走査する。同時に、基板テーブルＷＴが速度Ｖ＝Ｍｖで同方向または逆方向に移動し、ここでＭはレンズＰＬの倍率である（通常Ｍ＝１／４または１／５）。この方法で、解像度の妥協を必要とすることなく、比較的大きい標的部分Ｃを露光することができる。
【００３５】
図２ａから図２ｅは、本発明による放電プラズマ放射線源を示す。源は円筒対称で、電気的に絶縁性の円筒壁３０によって接続されたアノード１０およびカソード２０を備える。源からの電磁放射線を通過させるため、中心軸Ａ上でアノード１０に口１１を設ける。カソード２０には、中心軸Ａの周囲に環状口２１を設け、さらに、口２１の背後に大きい空隙２２を設ける。空隙２２も、中心軸Ａの周囲に環状の形状を有し、空隙の壁はカソード２０の一部である。適切な電気回路（図２ａ〜図２ｅには図示せず）をアノード１０およびカソード２０に接続し、放射線源の内側でアノード・カソード間ギャップにパルス状電圧Ｖを与える。さらに、アノードとカソードの間にキセノンまたはリチウム蒸気などの適切な作業ガスまたは蒸気を特定の圧力ｐで与える。
【００３６】
放電は、低い初期電圧（ｐ＜０．５Ｔｏｒｒ）および高い電圧（Ｖ＜１０ｋＶ）の状態で生じ、ここで電子の平均自由路はアノード・カソード間のギャップの寸法と比較して大きく、したがってタウンゼント・イオン化が無効である。これらの状態は、ガスまたは蒸気密度に対する電界強度の比率Ｅ／Ｎが大きいことを特徴とする。この段階は、図２ａで示すように、固定された電位差を有するかなり等間隔の等ポテンシャル曲線ＥＰを示す。
【００３７】
イオン化の成長は、最初は、かなり低いＥ／Ｎで作動する中空カソードの内側の事象に支配され、その結果、電子の平均自由路が小さくなる。中空カソード２０から生じ、空隙２２内のドライバ・ガスまたは蒸気から獲得される電子ｅを、アノード・カソード間ギャップに注入すると、実行中のイオン化で仮想アノードが生成され、仮想アノードはアノード１０から中空カソード２０へと伝播し、一様に分布した等ポテンシャル曲線ＥＰによって、図２ｂに示すように、アノードの電位を全てカソード付近にもたらす。これで、カソード２０の中空の空隙２２内にある電界が大幅に強化される。
【００３８】
次の相ではイオン化が継続し、これにより、中空カソードの内側でカソードの口２１のすぐ背後に、高密度のプラズマが急速に成長する。最後に、これも図２ｂに示すように、この領域からの強力な電子ビームをアノード・カソード間ギャップに注入すると、最終的な破壊チャネルが形成される。この形状は、放電ボリュームに一様な事前のイオン化と破壊を提供する。
【００３９】
図２ｃは、放電が開始され、アノード・カソード間ギャップに作業ガスまたは蒸気のプラズマが生成されていることを示す。電流が、プラズマ内でカソード２０からアノード１０へと流れ、この電流は放射線源内に、磁界強度Ｈを有する方位磁界を誘発する。方位電界により、プラズマが円筒壁３０から分離し、図２ｃで概略的に示すように、圧縮される。
【００４０】
プラズマの動的圧縮は、図３ｄでさらに示すように、方位磁界の圧力が熱プラズマの圧力よりはるかに大きい（Ｈ2／８π≫ｎｋＴ）ために生じ、ここでｎはプラズマ粒子の密度、ｋはボルツマン定数、Ｙはプラズマの絶対温度を表す。アノード１０およびカソード２０に接続されたコンデンサ・バンク（図２には図示せず）に保存された電気エネルギーは、プラズマ圧縮の間中、最も効率的に運動内破のエネルギーに変換される。高い空間的安定性で一様に充填されたピンチが生成される。
【００４１】
プラズマ圧縮の最終段階、つまり中心軸または放電軸Ａ上でのプラズマ停滞時に、プラズマの運動エネルギーはプラズマの熱エネルギーに完全に変換され、最終的にはＸＵＶおよびＥＵＶ範囲に非常に大きく寄与する電磁放射線に変換される。
【００４２】
本発明による放射線源は、アノード・カソード間ギャップ内の作業ガスの低い初期圧力で作動して、源と真空環境とのインタフェースを容易にとり、放電ボリューム内の事前イオン化を向上させることができる。さらに、低い初期圧力および中空のカソードという概念により、コンデンサ・バンクをアノード・カソード間ギャップと電気的に直接結合することができる。低い初期圧力は、環状の中空カソードの妥当な半径によって補償され、放電軸Ａ上に密な結果の狭窄プラズマを生成する。合計放射電力は密度の２乗に比例するので、結果として生じた密度は重要である。環状の中空カソードと放電軸との間により大きい距離を選択することにより、密度が上昇した狭窄プラズマが獲得される。
【００４３】
図２ａから図２ｅに関連して述べたプロセスは、以下で開示する本発明の実施形態にも当てはまる。
【００４４】
実施形態２
図３は、本発明による放射線源の第２の実施形態を示す。これはアノード１０およびカソード２０の形状を示し、これは絶縁物３０によって分離状態に維持され、コンデンサ・バンク４０に接続される。放射線源の中心部分は、中心軸Ａの周囲に円筒対称を有する。図３は、さらに、環状のカソードの口２１および中心軸Ａの周囲にある環状のカソード空隙２２を示す。
【００４５】
空隙内に低い圧力を提供するよう、入口２５を介してドライバ・ガスまたは蒸気を空隙２２に供給する。この実施形態では、ドライバ・ガスとしてアルゴン（Ａｒ）を選択するが、例えばヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）および水素（Ｈ2）など、基本的にどのガスも適切である。水素が特に好ましいのは、ＥＵＶ範囲で放射線の低い吸収を示すからである。空隙２２内のドライバ・ガスを、電子源として使用し、アノードとカソード間の放電を開始する。用途によっては、作業ガスまたは蒸気、または存在する他のガスまたは蒸気に背景圧力が残留し、それがカソード空隙２２内で十分であると判明した場合、別個のドライバ・ガスまたは蒸気を省いてもよい。
【００４６】
カソード空隙２２は作業ガスまたは蒸気源６０を囲み、これは中心軸Ａの周囲の領域でアノード・カソード間ギャップに作業ガスまたは蒸気を射出する。作業ガスまたは蒸気は、プラズマとしての分光放射で選択する。この実施形態は、約１３．５ｎｍに非常に強力な輝線があるので、リチウム（Ｌｉ）を使用する。キセノン（Ｘｅ）も使用することができ、これは電磁放射スペクトルのＸＵＶ（およびＥＵＶ）領域に広い発光スペクトルを有する。別の選択肢は、リチウムの代わりに錫（Ｓｎ）を使用する。図示のＬｉ源６０は、容器６２の下に加熱器６１を備え、容器は加熱器６１によって液体および蒸気に変換すべき固体リチウムを含む。気化したＬｉは、ラバル管６３を通してアノード・カソード間のギャップに到達する。
【００４７】
トリガ電極５０をカソード空隙２２に挿入する。電圧パルスを電極に加えて、図２ｂおよび図２ｃに関して述べた放電を開始するため、電極５０を適切な電気回路（図３には図示せず）に接続する。図２ｂに示した状態では、放射線源は自動誘発に近い。トリガ電極５０に加えられた電圧パルスによって、カソード空隙２２内に電界が分布し、これにより中空カソードが誘発されて破壊チャネルが形成され、その後、カソード２０とアノード１０間に放電が生じる。トリガ電極５０は、カソード空隙２２内で軸Ａを囲むリングを備え、外側の電子機器に接続される。
【００４８】
崩壊したプラズマから放出される放射線は、アノード１０の開口１１を通過して真空室７０に入り、これは真空室の壁の開口７１を通して排気される。プラズマおよび砕片粒子も開口１１を通って逃げることができる。フライホィール・シャッター８０が存在し、ＸＵＶ放射線パルスがない場合に、これらの粒子がＸＵＶ放射線の投影システムＰＬへの放射線路内にある光学素子に到達するのを防止するため、これらの粒子を遮断する。
【００４９】
実施形態３
図４は、本発明の第３の実施形態を示し、これは第２の実施形態の変形であり、中心軸Ａでのプラズマ崩壊からカソード２０の口領域をさらに保護する。アノード１０とカソード２０とは両方とも、「帽子状」構造を有する。環状のカソード空隙２２および口２１を帽子の底側に配置する。口２１における放電によって生成されたプラズマが、中心軸Ａに向かって上方向および「角の周り」に圧縮される。さらに、アノード１０とカソード２０の位置が交換されている。カソード２０は、構成の外側に位置し、ＸＵＶ放射線を真空室７０へと通過させる口２３を備える。この実施形態のトリガ電極５０は、カソード空隙２２に挿入された針状電極の形態をとる。
【００５０】
しかし、この実施形態の作業ガスまたは蒸気、さらにＬｉ蒸気の密度は、カソード２０の環状口２１では、放電およびプラズマを生成するには低すぎることがある。実施形態３では、放射線源は、ドライバ・ガス内で放電を生成するため、アノード・カソード間ギャップ内の環状口２１の領域に十分に高い圧力のドライバ・ガスまたは蒸気、つまりこの実施形態ではＡｒを生成するよう構成される。ドライバ・ガスの結果のプラズマは、中心軸Ａに向かって圧縮を開始し、ある点で十分に高い圧力の作業ガスまたは蒸気に遭遇して、作業ガスまたは蒸気のプラズマを生成し、これは、中心軸Ａ上で停滞するまでさらに圧縮する。ドライバ・ガスまたは蒸気のプラズマは、最初でも「コーナの回り」を進んで十分に高い圧力の作業ガスまたは蒸気に到達しなければならないこともある。
【００５１】
実施形態４
図５は、本発明の第４の実施形態による放射線源の電気回路１００を示し、上記で開示した実施形態で使用することができる。電気回路１００およびトリガ電極５０は、中心の中空カソードを有する放電プラズマ放射線源でも使用することができるが、環状の中空カソードの概念で使用することが好ましい。
【００５２】
回路１００では、ＡＣ電圧が整流器１０１で整流され、電子的に制御可能なスイッチ１１０の閉状態で第１コンデンサ・バンクＣ１に加えられる。スイッチ１１０は、適切なパルスを加えることによって、閉状態にすることができる。その後のＸＵＶ放射線パルス間の間隔より（わずかに）短い間隔に、第１コンデンサＣ１を公称電圧まで充電する。
【００５３】
第１コンデンサＣ１を充電すると、第２電子制御スイッチ１２０が閉じ、５〜１０Ｊの範囲の保存エネルギーで、変圧器ＴＶ１を通して第２コンデンサ・バンクＣ２を数マイクロ秒以内に３〜５ｋＶの範囲の作業電圧まで充電する。第２コンデンサ・バンクＣ２を、放射線源のアノードおよびカソードに接続する。第２コンデンサ・バンクＣ２は、図３および図４に示すコンデンサ・バンク４０に対応する。
【００５４】
コンデンサ・バンクＣ２は、アノード１０とカソード２０間に放電が発生すると放電される。放電は、第２の実施形態に関して述べたように、カソード空隙２２に挿入されたトリガ電極５０を使用して誘発される。電圧パルスは、第２変圧器ＴＶ２を介してトリガ電極５０に供給することができる。
【００５５】
実施形態５
図６は、本発明の別の実施形態を概略的に示し、これはリチウム、または錫（Ｓｎ）などの別の適切な材料を毛管作用によってアノード・カソード間ギャップへと通過させる構造を組み込む。実施形態５は、下記以外は以前の実施形態に対応する。構造は、例えば３ｍｍの内径を有する管９０の形態をとり、管９０の一方端は、リチウムを液体にするような温度（約３００℃以上）まで加熱器６１で加熱したリチウムの浴６２に挿入する。液体リチウムを、毛管作用によって管の内部通路に引き込み、他方端へと移送する。この端部で、別の加熱器９１でリチウムを（約７００℃まで）加熱し、リチウムを管から出して、アノード・カソード間ギャップに入れる。管の出口の寸法に応じて、リチウムはジェットとして管を出るが、その角度の輪郭は熱の角度（コサイン）分布より急なピークを有する。
【００５６】
図７は、毛管作用によってリチウムをアノード・カソード間ギャップへと移送するため、図６の管９０と置換できる多孔性ロッド９５を示す。室９６を、アノード・カソード間ギャップに近いロッド９５の端部に設けて、リチウム浴６２から多孔性ロッドを通して移送したリチウムを収集する。開口の寸法、室内のリチウムの温度（加熱器９１によって約７００℃の温度まで加熱）および室内に蓄積したリチウムの圧力に応じて、リチウムは軸Ａに沿って急なピークを有する角度輪郭を有するジェットとして、開口９７を出る。
【００５７】
図６は、さらに、アノードとカソード間の絶縁物３０が、リチウムをアノード・カソード間ギャップに導入する領域からある距離のところに配置されることを示す。リチウムはアノードとカソード間に設けたセラミック絶縁物と化学反応し、したがってこれを腐食したり、これを導電性にしたりすることがあるが、これは両方とも回避すべきである。そのため、アノード・カソード間ギャップにあるリチウム蒸気が絶縁物３０に到達するのを防止するよう措置を執る。リチウム蒸気が絶縁物３０に到達する前にこれを凝縮させるための装置を組み込み、凝縮したリチウムを収集してリチウム浴６２に移送することができる。
【００５８】
図６は、プラズマが形成されるアノード・カソード間ギャップの高温領域と、絶縁材３０との間の距離が、路に沿ったある点で気化リチウムの「凝固点」が提供されるような温度を有する、十分に長く狭い路１５０を提供することを示す。路は、路の壁に衝突するとリチウム蒸気が冷却されるほど十分に長く、狭い。また、路は、図６の右手側で示すように、その壁と蒸気との衝突数を増加させるため、湾曲した伸長部１５１も有することができる。さらに、左手側で示すように、路に沿って冷却要素１５２を設けてもよい。路１５０は、図示の実施形態では、軸Ａを囲む上部壁１５５、１５６を呈し、上壁１５５はアノード１０に電気的に接続されて、下壁１５６はカソード２０に電気的に接続される。
【００５９】
リチウムが凝縮するために、路に沿った凝固点での温度は約３００℃以下であるとよい。約３００℃の温度にすると、リチウムが液体の状態で維持され、したがって容易に収集され、リチウム浴に返還される。図６から、液体が重力により路の壁をリチウム浴６２へと流れ落ちることによって、いかにこれが達成されるかが明白である。
【００６０】
本発明の特定の実施形態について以上で述べてきたが、本発明は説明以外の方法で実践できることが理解されよう。その説明は本発明を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による放射線源を備えるリソグラフィ投影装置を示す。
【図２ａ】本発明の第１の実施形態による放射線源、および放電開始、プラズマ生成およびプラズマ圧縮のある段階を示す。
【図２ｂ】本発明の第１の実施形態による放射線源、および放電開始、プラズマ生成およびプラズマ圧縮のある段階を示す。
【図２ｃ】本発明の第１の実施形態による放射線源、および放電開始、プラズマ生成およびプラズマ圧縮のある段階を示す。
【図２ｄ】本発明の第１の実施形態による放射線源、および放電開始、プラズマ生成およびプラズマ圧縮のある段階を示す。
【図２ｅ】本発明の第１の実施形態による放射線源、および放電開始、プラズマ生成およびプラズマ圧縮のある段階を示す。
【図３】本発明の第２の実施形態による放射線源を示す。
【図４】本発明の第３の実施形態による放射線源を示す。
【図５】本発明の第４の実施形態により、コンデンサ・バンクに充電し、放射線源のトリガ電極にトリガ・パルスを供給する回路図を示す。
【図６】本発明のさらに別の実施形態による放射線源を示す。
【図７】図６の放射線源の一部の代替実施形態の詳細を示す。
【符号の説明】
１０  アノード
１１  開口
２０  カソード
２１  口
２２  空隙
２３  口
２５  入口
３０  絶縁物
４０  コンデンサ・バンク
５０  トリガ電極
６０  源
６１  加熱器
６２  容器
６３  ラバル管
７０  真空室
７１  開口
８０  フライホィール・シャッター
９０  管
９１  加熱器
９５  ロッド
９６  室
９７  開口
１００  電気回路
１０１  整流器
１１０  スイッチ
１２０  スイッチ
１５１  伸長部
１５２  冷却要素
１５５  上壁
１５６  下壁
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図２ｄ】
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【図２ｅ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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