[发明专利]用于产生特别是EUV辐射和/或软X射线辐射的方法和设备

说明书

本发明涉及一种借助于电的气体放电来产生特别是EUV辐射和/或软X射线辐射的方法和设备。

远紫外辐射(简称EUV辐射)和软X射线辐射覆盖了从大约1nm到20nm的波长范围。这种EUV辐射主要在半导体制造中被设计来用于光刻工序。

这样的方法和设备是公知的。它们是基于借助于带电气体放电所产生的且发射EUV辐射和软X射线辐射的等离子体，就象例如在WO-A-01/01736中所公开的。

EP-A-1 248 499描述了一种用于产生EUV辐射的方法和设备，提到了用于等离子体的稳定产生和用于控制能量的措施。现在将参照来自EP-A-1 248 499的、如图13中所示的相关类型设备来阐明本发明的基本工作原理。图13中所示的设备包括具有阳极18和空心阴极20的电极系统。在由电极18、20和绝缘体19形成的放电空间14中存在工作气体(operating gas)22。通过放电空间14中占优势的压力来具体限定气体放电的工作点，所述压力一般处于1到100Pa的范围中。

当电源21向电极18、20施加具有几十纳秒到几百纳秒脉冲持续时间的、几千安培到100千安培的周期性可换向的电流时，创建了所谓的收缩等离子体26，其通过欧姆加热和电磁压缩而被加热到一定的温度，并且其具有一个密度，在该密度时收缩等离子体26发射EUV辐射12。

在该实施例中EUV辐射12可以通过辐射发射窗口16被耦合出来。辐射发射窗口16与安排在阴极20中且连接放电空间14到空心空间42的开口17一起限定了图13中用点划线显示的轴。空心空间42主要用于使电荷载体24可获得以便形成离开阴极20的低欧姆通道。

一般地，电荷载体24是等离子体的电子和离子，它们是用各种方式以高再现性而形成的，即借助于在空心空间42中等离子体26的表面放电触发、电触发、铁电触发或预电离而形成，正如在这里所示的。在阴极20的空心空间42中的轴上安排触发设备25，致使有可能借助于实现起来相对简单的电位控制来释放电荷载体24。

因而气体放电可以以所谓的自发击穿模式(spontaneous breakdownmode)来操作，同时免除了电流开关元件。电源21给电极系统充电，直至达到由帕邢(Paschen)曲线限定的工作点。可借助于电源来减小触发设备25的辅助电极和阴极20之间的电位差，例如使得不会发生在阳极18和阴极20之间低欧姆通道的形成。辅助电极电位的受控的减小最终可以控制，即触发一个气体放电开始并形成等离子体26的时刻。

结果，可获得具有等离子体的高重复率和快速复原的等离子体，从而可得到EUV辐射源，其具有在从几十瓦特到高达几百瓦特范围内的以2π的输出功率。

DE-A-101 51 080建议使用从表面放电得到的高能光子和电荷载体来控制气体放电的产生。此中公开的触发设备也安排在空心空间中，其属于电极之一并连接到放电空间。

如上所述的安排在等离子体紧接的空间附近中的这些触发设备由于离子轰击和辐射而不可避免地容易受到高的热负荷。

当然可以冷却图13中所示的触发设备25，但在随后的放电操作过程中会发生相当强的对辅助电极的腐蚀，其导致了缩短的产品寿命。

此外，在空心空间中可能存在不足数量的电荷载体，尤其是在较长的操作暂停之后，使得缺乏足够的预电离，且得到的是存储的电能从空心空间到放电空间的低效耦合。这导致不太精确地控制等离子体的点燃时刻，而且如果用高重复频率来操作气体放电还会导致减小的气体放电稳定性。

此外，最高的可达到重复频率由于气体放电后残留在空心空间中的电荷载体而减小，即因为在可以再一次给电极系统施加电压之前，所述电荷载体必须通过例如再结合(recombination)来消除。

如果在较长的操作暂停之后或设备新起动之后存在较小数量的电荷载体，或根本没有电荷载体，则尤其在＞4kHz的频率处的放电操作过程中会出现另外的问题。这里的术语“操作暂停”表示比操作过程中发生在两个放电之间的时间跨度要长的时间跨度。

因此本发明的目的是提供一种产生由等离子体发射的特别是EUV辐射和/或软X射线辐射的方法，其中该等离子体是由工作气体在放电空间中形成的，所述放电空间至少包括辐射发射窗口和具有至少一个阳极和至少一个阴极的电极系统，该系统借助于被引入放电空间的电荷载体而将电能传输到等离子体中，该方法致使有可能通过简单的手段而以高重复频率并对于较长操作暂停来可靠地点燃所述气体放电。