用于产生波长范围从大约1nm至大约30nm的辐射并在光刻装置或计量学中使用的方法和设备

本发明涉及通过电操作放电产生波长范围从大约1nm至大约30nm的辐射的方法和设备，为此，使用至少一个第一电极和与第一电极间隔一段距离的至少一个第二电极，其中工作气体在电极之间提供，并且等离子体在工作气体内被点燃，该等离子体产生的辐射通过第一开口发送，以进一步使用，并且其中碎片微粒在电极中的至少一个的至少一个区域内产生。本发明还涉及在光刻装置或计量学中该方法和/或该设备的使用。

这类方法和装置从EP 1 248 499 A1可以了解到。放电空间至少由电连接到电源的至少一个阳极和一个阴极部分地限定。工作气体引入放电空间，后者也称为电极间隙。

从WO-A 99/29145了解到，绝缘体直接布置在间隔的电极之间，并且绝缘体燃耗在放电模式期间减小。等离子体点和绝缘体之间足够大的距离依靠复杂的电极几何形状实现。

本发明人还了解激光束或能量束蒸发在预先限定的区域内的供应的介质的这类方法，在预先限定的区域第一和第二电极彼此间隔小的距离。点燃蒸汽以形成等离子体，等离子体为要产生的远紫外辐射或软X射线辐射的源。

一旦达到由电极间距和工作气体的分压力限定的工作点，当达到击穿电压时，等离子体点燃。点燃的等离子体通过电极供应电能，其中等离子体加热到几十eV的温度，使得等离子体发射波长范围从1至30nm的辐射。在这个波长内的辐射此后称为EUV或软X射线辐射。这种情况下的能量束包括等离子体的富能量的辐射和微粒子辐射。微粒子辐射例如由当电流流过时自然出现的电极腐蚀产生。辐射例如由Z等离子体线柱在全部空间方向内发射。辐射最终通过第一开口脱离电极间隙。

具体地，当使用这样产生的辐射用于EUV光刻或计量学时，离开放电空间的辐射中的至少一些通过第一开口发送，以进一步使用。使用还包括通过测量装置确定辐射的强度，以在上面描述的辐射源的工作期间设定至少一个工作参数，例如诸如放电空间内的分压力。

碎片微粒在电极中的至少一个的至少一个区域内产生，当离开电极间隙时，该碎片微粒沉积在表面，和/或弄脏和/或损害例如要照射的工件，这对于这样的辐射源尤其是不利的。碎片微粒包括微粒，微滴，或包括原子，分子或团的类似物质，其在例如沉积在收集器上后，可能显著地缩短它的使用寿命，因为沉积能够永久地在反射表面造成阴影。如果微粒以高的动能到达收集器，反射表面还可能被所谓的溅射损害。

因此，本发明的目的为提供具有上述特征的设备和方法，其中在辐射源工作期间形成的碎片微粒由电极或电极区域保留至少最大部分。

根据本发明，该目的以上述类型的方法实现，即至少该区域相对于第一开口以这样的方式布置，即碎片微粒的运动路径至少主要在由第一开口限定的区域外边延伸。

对于本发明，例如当电流传输时，碎片微粒以定向方式离开电极尤其重要。至少一个电极的区域形成碎片微粒的运动路径的开始点。作为产生的碎片微粒的基础，开始点可以相对于第一开口以这样的方式空间定位，即运动路径例如平行于第一开口的区域延伸。

为了保留大多数碎片微粒，在该方法中，在电极之间传输的电流的电流源布置在至少一个电极的区域内。该区域从而也可以包括两个电极的电流源，这为碎片微粒提供基础。

在最简单的情况下，该基础限定了虚拟平面。第二电极相对于第一电极以这样的方式布置，即其与虚拟平面相交。该平面限定了由能量辐射释放的碎片微粒可能出现的区域。因此，第二电极的微粒也被阻止到达第一开口。

该方法具有特殊的优点，可以实施该方法使得具体地具有瞬时可变的强度的能量束以这样的方式朝着电极中的至少一个的区域定向，即高能量传输到该区域。

为了间歇地点燃等离子体，和/或当必要时把工作气体引入放电空间，能量束，例如光的形式，引导到电极上。光束可以为了这个目的是连续的或脉冲的，也就是说具有随时间变化的强度。区域可以限定表面的部分，例如通过点状的或线性的能量束聚焦，并且区域为延伸进入其中碎片微粒出现的电极间隙的区域的基础。

具体地，该方法的一个有利的实施例提供光束用作能量束。

该方法另一个实施例提供区域以这样的方式布置，即存在于电极之间的至少一个绝缘体定位在产生的碎片微粒的运动路径的外面。

当然，保留的碎片微粒沉积在与运动路径相交的电极和/或绝缘体的部分上。如果有明显的电极腐蚀，并且在绝缘体的情况下，这可以导致两个电极的电连接，使得结果发生的短路必须以复杂的方式消除。通过在运动路径外面定位绝缘体，短路可以防止，并且使用寿命可以增加。

典型地，碎片微粒的运动路径接近释放它们的电极的表面开始，且在由此限定的区域内延伸。大多数碎片微粒因此离开表面，而能量束撞击表面。该方法的一个有利的实施例提供电流和/或能量束在第一开口的方向，朝着远离第一开口的电极的侧面定向。

可以以这样的方式布置远离第一开口的电极的侧面，例如通过相对于第一开口横向放置至少受电流和/或能量束作用的电极的区域，即在电极表面释放的碎片微粒从第一开口在它们的运动路径上离开。这还尤其关于用作阳极的电极的区域应用，所述区域称为阳极点。

根据该方法的一个尤其有利的实施例，其提供电极中的至少一个达到高于或多少等于工作气体的熔化温度的温度。换句话说，保证湿润电极的材料保持为液体。

下面这将理解为提供工作气体的材料的熔点。

由电流和/或能量束从电极除去的材料和在工作期间沉积在电极的另外的点上的工作气体可以导致电极内的变化。例如，如果第一和第二电极之间的距离由于在电极表面的较冷的点上沉积的碎片微粒而减小的话，工作点可能在其他恒定条件下移动。等离子体可靠的点燃在大约几KHz和更大的等离子体形成的高重复速率下尤其受到消极的影响。依靠至少电极的间歇的回火至工作气体的熔化温度，液体形式的材料可以供应到在由能量辐射腐蚀的危险中的区域，并且也从受沉积影响的电极区域除去。当然，绝缘体也可能达到相应的温度。一旦达到工作气体的熔点，沉积的材料形成运动的液相。

有利地，实施该方法使得电流和/或能量束朝着彼此间隔小的距离的电极定向。

依靠彼此间隔小的距离的电极，等离子体从由能量束作用的区域开始，沿着或多或少以电极之间最短的连接线形成的电场线点燃。电极材料的腐蚀的开始点从而以这样的方式限定，即此处形成的碎片微粒不能到达第一开口。

根据本发明，根据该方法的另一个有利的实施例，其提供辐射传到布置在辐射的传播方向内和碎片微粒的运动路径外面的光学装置。

光学装置包括镜子，格栅，收集器，箔捕获器，单色仪，光电二极管，反射，吸收表面，或它们的结合，但本发明不限制在其上。

从等离子体源开始，辐射在全部空间方向内以直线行进，其中只有立体角的区域，例如圆锥区域，用来通过第一开口发送辐射至光学装置。此处立体角由作为顶点的等离子体源和接触第一开口或第一开口的一部分的边缘的表面限定。以这样的方式制定第一开口的尺寸，即能够发送相对大数量的等离子体产生的EUV辐射，其中通过选择等离子体和第一开口之间合适的距离，第一开口不与碎片微粒的运动路径相交。

等离子体点通常接近用作阴极的电极。为了形成导电通道，受能量束作用的区域可以随后提供在阴极上，以实现工作气体的预电离。一个有利的方法因此提供区域布置在第一电极的凹陷或突起上。

在工作期间释放的碎片微粒接近电流源和/或接近受能量束作用的区域释放，并且例如通过几乎漏斗形的凹陷以这样的方式定向，即它们的运动路径在第一开口和光学装置的外面定向。通过突起，具有在辐射的传播方向和/或在第一开口的方向内的运动路径的所述碎片微粒被偏转，由于碰撞沉积在突起上或减慢。碎片微粒不能离开电极间隙并且/或不能到达绝缘体。

根据一个有利的方法，其提供一个电极的至少一个远侧面相对于另一个电极以这样的方式布置，即沿着这个远侧面的表面延伸的线会合另一个电极的表面。在这种情况下，出现在另一个电极的区域的碎片微粒的运动路径可以以这样的方式定向，即它们在到达第一开口前与第一电极相交。

本发明的另一个目的为提供上述类型的设备，其几乎完全防止在放电模式期间形成的碎片微粒通过第一开口离开。

根据本发明，该目的在上述类型的设备内实现，至少该区域相对于第一开口以这样的方式布置，即碎片微粒的运动路径至少主要在由第一开口限定的区域的外面定向。

用来传输电能的电极释放物质，物质包括工作气体和/或例如由于腐蚀现象被除去的电极材料的微粒。当考虑具有在邻接空间内0至2∏的立体角的平电极表面时，所述微粒可以在典型的直线运动路径上运动。由等离子体产生的辐射均匀地在全部空间方向内发射，使得第一开口可以相对于电极以这样的方式布置，即碎片微粒的运动路径不与所述开口相交。

根据设备的一个有利的实施例，其提供在电极之间传输的电流的电流源布置在区域内。

通过适当地定向受电能作用的至少该区域，通过碎片微粒可以到达的区域可以布置为使得碎片微粒不能到达第一开口和/或不能离开电极之间的体积。

一个尤其有利的设备构造为使得特别地具有瞬时可变的强度的能量束可以以这样的方式朝着电极中的一个定向，即高能量可以直接，或间接或通过电极传输到区域内。从而，电流源可以在电极中的至少一个上限定。在电流源周围，碎片微粒释放到电极间隙内。从而可能以这样的方式在空间形式下布置运动路径，即它们不能到达第一开口。能量束能够此外朝着例如在远离放电空间的电极的侧面上提供的电极的一部分定向，并且能量由于热传导传到区域。

等离子形成可以以脉冲的方式通过具有随时间变化的强度的能量束构造。为此，根据本发明的设备有利地设计为能量束为光束。具有可调整频率，强度和/或波长的尤其便宜的激光装置可以用作光束并用来减小电极腐蚀和碎片微粒的产生。

由于大多数碎片微粒保持在放电空间的事实，沉积可以出现。为了防止这样的沉积，设备可以以这样的方式设计，即区域布置为使得存在于电极之间的至少一个绝缘体定位在产生的碎片微粒的运动路径的外面。绝缘体可以具有任何几何形状，并且可以布置在第二开口内。第二开口可以例如在电极中的一个内提供。绝缘体随后在第二开口内部以偏移的方式布置，使得电极释放的碎片微粒不撞击绝缘体。

典型地，碎片微粒具有基本上离开释放它们的电极的表面定向的平移方向，而能量束在朝着表面的方向传播。因此，一个尤其有利的设备设计为使得电流和/或能量束可以在第一开口的方向内朝着远离第一开口的电极的侧面定向。碎片微粒在这种情况下在离开第一开口的运动路径上运动。

因为碎片微粒主要保持在电极间隙内，沉积物也可以形成在电极上。除了Paschen曲线上的工作点内的移动外，这些沉积物也可以例如在电极之间布置的绝缘体上导致电流桥。设备的一个尤其有利的实施例因此提供电极中的至少一个配备用于设定温度的装置，该温度高于或多少等于工作气体的熔化温度。

在电极间隙内的任何沉积物从而当必要时在由能量束作用的，也可以包括电流源的区域内作为液体材料供应回来或运走，也就是说依赖于工作气体和/或电极材料的沉积速率。

根据本发明，根据设备的一个尤其有利的实施例，其提供电流和/或能量束可以朝着彼此间隔小的距离的电极的区域定向。

接近区域释放的碎片微粒可以通过相对接近第一电极的表面布置的第二电极保留，例如通过吸收现象和/或凝结。碎片微粒因此不能到达例如相对于第一电极的电极表面横向布置的第一开口。

为了延长使用寿命，根据本发明的设备可以有利地设计为使得光学装置在辐射的传播方向布置在第一开口的后面，和碎片微粒的运动路径的外面。

第一开口通常制定尺寸并布置为使得可以提供等离子体发射的尽量大数量的辐射，以进一步使用。具体地，由电极腐蚀形成的碎片微粒通过第一开口在运动路径上沿着辐射的传播方向离开电极间隙。由于辐射和碎片微粒不同的源，以这样的方式在辐射路径内定位光学装置是可能的，即碎片微粒的运动路径不到达所述光学装置。

到达或遮蔽光学装置和/或对光学装置的损害通过第一开口和光学装置之间相对大的距离也可以几乎完全防止。而且，光学装置也可以包括所谓的箔捕获器，其例如也可以在第一开口内提供。

根据本发明的设备可以有利地设计为使得区域布置在电极的凹陷内或突出上。

在放电模式期间由第一电极释放到区域内的碎片微粒可以例如通过凹陷或突出的表面在到达第一和/或第二开口或光学装置之前被偏转，吸收或减慢。

根据另一个有利的设备，其可以提供一个电极的至少一个远侧面相对于另一个电极以这样的方式布置，即沿着这个远侧面延伸的线会合另一个电极的表面。通过以这样的方式布置配备各自区域的两个电极的侧面，即使得它们相对彼此偏移，例如对于用作阳极的电极的以锐角迁移到所述电极的表面的碎片微粒被保留是可能的。

根据本发明，根据设备的一个尤其有利的实施例，其提供电极布置在第一模块的内部。

容纳电极的第一模块可以用作真空室并且具有至少一个壁，在壁内提供辐射通道要求的第一开口。在设备工作期间形成的大多数碎片微粒可以保留在电极间隙内。具体地，通过合并第一模块内产生辐射需要的所有部件，如果根据本发明的设备失灵，对于第一模块快速替代是可能的，使得维护和修理时间因此缩短。

以这样的方式设计设备尤其有利，即提供能量束的能量束源固定或可移动地定位在第一模块或第一模块内。因此，能量束源可以快速替代和/或定位在第一模块内上或第一模块上不同的位置。而且，能量束可以在第一开口的方向朝着电极区域定向。释放的碎片微粒主要具有不同于离开第一模块的辐射的传播方向的运动路径。

有利地，根据本发明的设备设计为使得光学装置布置在第二模块内。

依靠具有作为辐射源的第一模块和容纳光学装置的第二模块的模块化设计，对于所述模块通过辐射源和第二模块之间的第一开口彼此连接是可能的，提供能够快速适用广范围的应用的光源是可能的。作为例子，如果必要的话，许多光学装置可以布置在第二模块的内部。如果例如由于第一模块内不利的工作状态光学装置的变脏出现，例如对于替代光学装置，对于增加另外的光学装置，例如箔捕获器，和/或对于在第一开口和光学装置之间设定更大的距离，具有低的费用是可能的。

不把根据本发明的设备或根据本发明的方法的通常的使用限制于通过电操作放电产生波长范围从大约1nm到大约30nm的辐射，在光刻装置或计量学中提供一个有利的使用。

在辐射源的放电模式期间产生的极端短波辐射可以连接到例如所谓的扫描仪装置以通过光刻工艺加工工件，例如晶片。

产生的辐射也可以在计量学中使用，例如通过显微镜分析物体的结构。

参考附图中所示的实施例的例子进一步描述本发明，然而，本发明不限制于这些实施例。

图1示出了根据实施例的第一个例子的设备的示意截面图。

图2示出了根据本发明的设备的实施例的第二个例子的示意截面图。

图3示出了设备的实施例的第三个例子的侧视图。

图3a示出了根据本发明的设备的实施例的第四个例子的侧视图。

图4示出了设备的实施例的第五个例子的侧视图。

图5示出了根据实施例的第六个例子的设备的示意侧视图。