CN1618259A - 特别是用于平版印刷的远紫外光的发生方法和装置 - Google Patents

Abstract

按照本发明，使激光束(24)与致密的微液滴雾(20)相互作用，此液体是液化的稀有气体。特别使用液体氙(6)，通过气态氙(10)的液化得到液体氙，用气态氙将液体氙加压到5×10⁵～50×10⁵Pa，此液体氙保持在－70～－20℃的温度下，将加压的液体氙注入到最小内径60～600μm的喷嘴(4)中，此喷嘴的开口向着压力等于或小于10^－1Pa的区域。

Description

特别是用于平版印刷的远紫外光的发生方法和装置

技术领域

本发明涉及产生远紫外区光的方法和装置，所述光特别用于使用这种光的平版印刷中。

集成电路功率的提高和在一个小空间中集成越来越多的功能，要求在传统上用来制造集成电路的平版印刷技术中有重大的技术飞跃。

微电子工业特别采用远紫外区(EUV)辐射来给光敏树脂曝光，以在硅上得到小于或等于50nm的临界尺寸。

为了得到这种波长在10～15nm的辐射，已经提出了许多种技术。特别是，用聚焦激光辐照靶子似乎是一种最有前途的技术，它能够在平均功率、空间和时间稳定性以及可靠性方面同时获得良好的性能。

使用致密而定向的微细滴的雾(fog of micrometric droplet)射流作为靶子能够使这些性能最佳化。另外，使用这样的靶子产生的碎片(debris)很少，射流的定向性明显地降低了由于排放射流的喷嘴腐蚀所间接产生的碎片的量，所述喷嘴腐蚀即由激光辐射对靶子的冲击所形成的等离子体造成的腐蚀。

先有技术

已经知道产生EUV辐射的各种技术，比如一种包括用激光束辐照放置在真空中靶子的技术。

特别在集成电路的平版印刷领域，必须寻找一种在受到激光辐照时能够产生远紫外光的靶子，而且这种靶子还要与平版印刷工业的应用相适应。

由如下的文献可以知道通过辐照致密的氙射流产生EUV辐射的方法，在致密的氙射流上聚焦有由纳秒激光发射的光束。

[1]Paul D.Rockett等《用于ETS的产生高能激光的等离子体UVL源》(A high-power laser-produced plasma UVL source forETS)，第2届EUV平版印刷国际研讨会(San Francisco，2000年10月)；

[2]Kubiak和Richardson，《用于激光等离子体远紫外和软-x射线源的集束靶》(Cluster beam targets for laser plasma extremeultraviolet and soft x-ray sources)，美国专利5577092A。

在下面的文献中也有报道：

[3]Haas等的《用于光刻的能量发射系统》(Energy EmissionSystem for Photolithography)，WO 99/51357A。

在文献[3]中，没有明确地提到使用氙束射流(jet of xenoncluster)作为靶子，但明确地设想通过聚集气体原子来形成靶子。

我们知道，氙束是平均颗粒度远小于1μm的粒子(grain)，它们是通过聚集穿过真空区喷嘴发生绝热膨胀的气体氙而得到的。

由在近红外的激光束辐照此聚集束得到等离子体，它发射出能量更高的射线，此射线的波长就位于远紫外区。在对氙聚集束射流的辐照在感兴趣的波长范围内的情况下，激光和靶子之间的耦合(coupling)意义重大，因此此转化过程也可能是很有意义的。

因此，大部分激光光线被吸收，这有利于通过加热该聚集束来生成等离子体。

另外，在每一个聚集束中局部原子密度是比较高的，因此就有大量的原子被涉及到。再者，在激光束的聚焦区有着大量包括平均原子数足够高的聚集束，它们使得能够发射出比较强的远紫外辐射。

此外，当喷嘴(nozzle)放置得太接近激光照射区时，喷嘴的腐蚀会导致大量的材料碎片。

另外，照射区和喷嘴靠近会导致喷嘴被加热，使其射流的特性恶化。

通过使用形成可更新靶子的射流，使得有可能在高频率(在10kHz和更高的数量级)进行操作，这就非常适合于制造具有很高集成度的集成电路用的平版印刷设备。

使用氙作为聚集(clustering)气体，在发射远紫外辐射方面得到了最好的结果，因为这种气体在所考虑的光谱带，特别是在13～14nm内拥有大量的发射谱线。

但是，文献[1]和[2]已知的EUV辐射源具有某些如下所述的缺点。

—按照此文献[1]和[2]，当聚集束(cluster)远离该光源包括的喷嘴时，其密度大幅度降低，这标志着聚集束射流的发散性很严重。因此激光束应该在最靠近喷嘴处进行激发，可是由于来自产生的等离子体的离子的影响或者由于放电，这会造成此喷嘴的严重腐蚀。喷嘴的腐蚀严重地缩短了其寿命，也就降低了EUV光源的可靠性，而且还产生大量碎片，致使使用此光源的平版印刷设备的光学元件过早地恶化。

—氙聚集物射流的定向不良导致聚集物射流本身对EUV辐射的再吸收、在聚集物射流的中心部位发生的与激光的相互作用，这就实质上降低了可以有效使用的EUV辐射的强度。

—由于所用的制造方法之故，由气体氙凝聚而如此形成的聚集物的平均颗粒度，最大也不过只有几百纳米，无论如何都远小于1μm。而在所产生的EUV辐射的强度方面，与在这方面应用中典型使用的、而且脉冲时间为3～80ns之间的YAG型脉冲激光的相互作用是最优的，平均颗粒度大于1μm，一般在5～50μm的粒子之间。

在下面的文献中也有报道：

[4]Richardson等在《水激光等离子体X射线点光源》(Waterlaser plasma x-ray point sources)中，美国专利5,577,091A。

此文献[4]透露了一种使用微晶冰射流作为靶子的EUV光源。这涉及到以很高的频率重复出现的连续微晶，其中每个微晶的典型平均直径大于50μm。

这样的微晶太大而不能使激励的激光束完全透入。减小每个微晶的尺寸能够改善与激光的相互作用，但因此会降低等离子体中EUV光子发射体的数量。因此文献[4]中所述的技术不能达到得到足够强度EUV光源的标准。

还报道了如下的文献：

[5]Hertz等的《产生X射线或EUV辐射的方法和设备》(Methodand apparatus for generating x-ray or EUV radiation)，WO97/40650A。

由文献[5]可认识到基于连续液体氙微射流辐照的另一种EUV光源。这种靶子也有为了获得足够数量的潜在EUV发射体而其中所含的物质量太少的缺点。这是由于液体氙射流的直径比较小(大约10μm)。

再有，由文献[4]和[5]所知的光源从强度的观点看不够稳定。在文献[4]的情况下，由于与激光同步的问题，很难作到对每个冰微晶以同样的方式进行辐照。在文献[5]的情况下，EUV强度的变化是由于连续氙射流的不稳定性。

本发明的公开

本发明涉及稀有气体-特别是氙-的微细滴致密雾(dense fog ofmicrometric droplets)发生器，更具体涉及该雾通过激光辐照来产生远紫外辐射(10～15nm)的用途。

本发明的基础是在真空中由液化的稀有气体，特别是由液化的氙制造微细滴雾的致密而定向的射流。

本发明人发现，使用这种液化的稀有气体，特别是液化的氙气，在13～14nm的波长范围内得到的EUV辐射的强度方面，能够获得最好的性能，非常符合在工业光学复印机(photorepeater)中使用的反射光学元件的特征。

致密的氙雾射流在真空中以大约几十m/s的速度传播。因此，靶子就被迅速地更新，使得脉冲激光器以高重复的频率(高于或等于10kHz)辐照此靶子。为获得工业光学复印机在工业上制造集成电路所需的平均功率，这类激光是必须的。

所谓“真空”，指的是不会阻碍此射流传播的足够低的压力，可以在几个Pa的数量级。然而，为了避免光线的再吸收，如同在后面将要看到的，需要比在这里所需的高得多的真空度。

在本发明中，使用深冷(cryogenic)装置来制造液化的稀有气体，特别是液化的氙。

呈气体形式的氙被送到靠近出口喷嘴的一个储槽中。注入该储槽的气态氙在那里用深冷装置就地液化。在喷嘴出口的液体氙被雾化，形成了致密而且定向的氙雾滴射流。此射流可以是连续的，也可以由机电或压电手段形成脉冲的。注入气体的压力和该储槽中所含液体的温度可以调节。

由聚焦的激光辐照如此得到的射流生成等离子体，这种等离子体具有在13～14nm之间EUV辐射的发射峰，因此此辐射可以作为光源用于平版印刷。

本发明提供一种没有上述缺点的EUV辐射的发生技术。

更一般说，本发明涉及由液体生成致密的液滴雾的方法和装置，此方法和装置可用来得到EUV辐射，并具有高可靠性以及对于工业应用很关键的高简便性。

更具体说，本发明的目的是通过激光束和靶子的相互作用生成等离子体，从而产生远紫外光的方法，此方法的特征在于：

该靶子由包括微细液滴的致密的雾组成，此液体是液化的稀有气体，特别是液体氙，通过将稀有气体液化得到此液体，用此稀有气体给该液体加压，在氙气的情况下，加压到5×10⁵～50×10⁵Pa的压力，同时将此液态氙保持在-70℃～-20℃的温度范围，另外还要选择该气体的压力和温度，使得此稀有气体呈液态，将如此加压的液体注入一个喷嘴，该喷嘴的最小内径为60～600μm，此喷嘴通向一个压力等于或低于10^-1Pa的区域，这样就在喷嘴出口区域形成致密而定向的液化稀有气体的雾滴，其平均粒度大于1μm，在氙气的情况下，特别是在5～50μm，此致密的雾滴形成按照该喷嘴的轴线定向的射流，以及

另外将激光束聚焦在如此得到的致密的雾上，此激光束能够与此致密的雾相互作用，产生在远紫外区的光。

按照作为本发明目标的该方法的一个优选实施模式，稀有气体是氙气，由该氙气将液化的氙加压到15×10⁵～25×10⁵Pa，并将此液化的氙保持在-45℃～-30℃的温度范围内。

当稀有气体优选是氙气时，可以使用产生的远紫外区光来使上面涂布了光敏树脂层的基片曝光。

本发明的另一个目的是通过由激光束和由微细液滴组成的致密雾之间相互作用产生等离子体来产生远紫外区光的装置，此装置的特征在于，该液体是液化的稀有气体，特别是液化的氙气，其特征还在于，该装置包括：

—用来装载该液体的储槽；

—在压力下将稀有气体注入该储槽的装置，用此稀有气体给在储槽中装载的液体加压，在氙气的情况下，此液体的压力为5×10⁵～50×10⁵Pa；

—通过将注入到此储槽中的稀有气体液化，生成在该储槽中所含液体的装置，当稀有气体是氙气时，该液体被保持在-70℃～-20℃的温度范围内；

—喷嘴，其最小的内径为60～600μm，而且与该储槽相连；

—包含该喷嘴的真空室；

—使能够与该雾相互作用的激光束进入真空室的装置；

—获得产生的光使其得到利用的装置；以及

—用于在此真空室中建立大约等于或低于10^-1Pa的第一压力的第一抽吸装置，

此注入装置和制造液体的装置所处的操作条件，使得能够将液化的稀有气体保持在喷嘴中，并且能够在真空室中，在该喷嘴的出口处产生致密而定向的液化稀有气体滴的雾，其平均颗粒度大于1μm，在氙的情况下，特别在5～50μm的范围内，此致密的雾形成按照喷嘴轴线定向的射流。

按照本发明的装置的一个优选实施模式，该稀有气体是氙气，装在该储槽中的液态氙所受到的压力为15×10⁵～25×10⁵Pa，而保持液体氙的温度为-45℃～-30℃。

本发明目的的装置还可包括：

—界定一个次级区(secondary area)的壁，在该壁上开有一个朝着喷嘴的小孔，此小孔位于此喷嘴的轴线上；以及

—第二抽吸装置，用来在此次级区内建立高于第一压力的第二压力。

该壁优选包括一个收集器(skimmer)，其轴线与喷嘴的轴线相重合，其开孔构成该壁的小孔。

本发明的目的装置还可以包括一个热屏障，其上面开孔并朝着喷嘴用来让由致密的雾形成的射流通过。

构成喷嘴的材料，其电阻优选大于或等于10⁸Ω·cm，此材料的热导大于或等于40W/mK，其维氏(Vicker)硬度值大于或等于8000N/mm²。

此材料是比如一种陶瓷。

这种陶瓷优选是氮化铝。

本发明的目的装置还可以包括一个集光器，能够使产生的光定向或者聚焦到使用此光的装置上。

此集光器可包括至少一个凹面反光器。

按照本发明的目的装置的一个具体的实施模式，此装置还包括对可能装在该装置内的光学元件进行保护使之免遭可能出现的碎片影响的装置。

按照不同的具体实施模式，这些保护装置是：

—使真空室内的稀有气体在曝露于这些碎片中的光学元件的表面前流动的装置；或

—加热这些曝露于这些碎片中的光学元件表面的装置；或

—将这些光学元件所包括的金属层进行正偏压化的装置。

本发明还涉及对半导体基片进行平版印刷的设备，此设备包括：

—支撑半导体基片的装置，在此基片上涂布有光敏树脂层，按照预定的图案对此树脂层进行曝光；

—包含放大形式预定图案的遮掩模；

—按照本发明发生远紫外区光线的装置；

—使光线透过至遮掩模的光学元件，此遮掩模提供放大形式的图案影象，以及

—将此影象缩小并将其投影到光敏树脂层的光学元件。

附图简述

参照附图，通过阅读下面给出的实施例将更好地理解本发明，这些实施例仅仅用于说明，完全没有限制的意义，在这些附图中：

—图1是用于产生致密的氙滴雾的本发明目的装置的一个特定实施方案的示意图；

—图2和图3是在图1的装置中使用的喷嘴实施例的示意图；

—图4是氙的相图的一部分，在饱和蒸汽压曲线的上方表示图1装置的操作区(斜线)和该装置的最佳操作区(交叉斜线)；

—图5是表示图1的装置在不同的喷嘴和储槽温度下产生的EUV辐射相对强度变化的实验曲线图；以及

—图6是按照本发明的平版印刷装置的示意图。

特定实施模式的详细公开

在图1上示意性显示的本发明的产生雾的装置A包括一个储槽2和喷嘴4。此喷嘴4的位置靠近储槽2并与之相连。

此储槽2用来储存液体氙(6)。深冷装置8用来把气态氙10转化为液体氙6。

另外，液体氙6被此气态氙10加压。借助于管道12将气态氙注入到储槽2中，并通过深冷装置8将其液化，得到液体氙6。

作为例子，此深冷装置包括围绕着储槽和喷嘴的管道8a，在图1中用虚线仅表示出此管道的一部分，在此管道中通入深冷流体，比如氮。

另外，此深冷装置8还包括调节装置(未显示)，能够将液体氙的固定温度T保持在-70℃≤T≤-20℃，优选-45℃≤T≤-30℃。

喷嘴4和储槽2的温度条件，以及注入到储槽2中的气态氙10的压力条件构成确定从喷嘴4中出去的氙液滴尺寸的关键参数。

此喷嘴4开口在真空室14中，此真空室装有抽吸装置16，用以建立低于气态氙10压力很多的压力。

到达喷嘴4的液体氙6被猛烈地推动经过喷嘴的小孔18，进入真空室14，并在这里形成由液体氙滴构成的致密雾20。

此致密雾20形成射流，此射流被严格局限在喷嘴的轴线X上，这也是此喷嘴的小孔18的轴线。

现在考虑氙的液滴致密雾20在产生EUV辐射时的应用。

为了激励此雾20，使用了比如YAG型脉冲激光器22，其脉冲能优选为0.2～2J，其脉冲持续时间优选为3～80ns。另外，聚焦装置应使得激光束在靶子上达到足够的照度，以激发出等离子体，即对于氙来说，照度等于或大于5×10¹¹W/cm²。

借助于透镜26或镜面把由激光器22提供的光束24聚焦在雾20上。

在所介绍的实施例中明确指出，经过安装在真空室室壁上的对此激光束是透明的窗口28把激光束24引入到真空室14中。

在图1中，用箭头30表示由液体氙滴发射出的EUV射线，其方向是向着各个方向的。然而，最大量的EUV光是由面对着激光束的等离子体半球产生的，此等离子体是由致密雾和激光束的相互作用而产生的。

在真空室14的一个或几个壁上准备一个或几个窗口(未显示)用来获得EUV辐射以便使用。但是，把此光源集成到一个使用所产生的射线的设备内，特别是如果此设备在与该光源相同的气体环境下操作，可以不使用窗口，这并不偏离本发明范围。在此情况下，整个设备的体系就代替了真空室14的功能。

为了使致密雾20和聚集激光束24的相互作用产生最佳的EUV辐射30，通过调节注入的气态氙的压力和喷嘴4以及储槽2的温度来调节雾滴的平均尺寸。

优选地当稀有气体是氙时，注入的气态氙的压力可以为15～25bar(15×10⁵～25×10⁵Pa)，喷嘴和储槽的温度为-45℃～-30℃，此时雾滴的平均尺寸是5～50μm。

可以通过同时使用液氮和任何加热的装置来调节喷嘴和储槽的温度，以使其保持恒定。也可以使用一种或几种具有Peltier组件，或者使用传统的冷却系统或热泵操作系统来实现这一点。

为了使聚焦激光束24和雾20的相互作用产生的EUV辐射源达到最佳的操作，液体氙由储槽2通往真空室14粉化为雾所经过的喷嘴4的材料应该具有如下所述的物理性能。

1)此材料应该是电绝缘的，以避免在喷嘴4和由激光束和靶子(致密的雾)之间的相互作用而形成的等离子体之间可能发生的放电现象。此材料的电阻率应高于10⁸Ω·cm，优选在10¹⁴Ω·cm左右；

2)此材料应该是热的良导体，以使喷嘴4的进口和出口之间的氙保持液态。此材料的热导率应该大于40W/mK。优选在180W/mK左右；

3)此材料应该有足够的硬度，以耐受液体氙在喷嘴4中的流动和耐受可能出现的由于激光束和由致密的雾形成的靶子相互作用而产生的等离子体造成的磨损。其维氏硬度指数应大于8000N/mm²，可优选在12000N/mm²左右。

喷嘴优选使用的材料是陶瓷，优选氮化铝(AlN)。

但是，其他陶瓷，比如氧化铝或氮化硅也是可以使用的。

可以在真空室14中，在面对着喷嘴4的地方放置隔膜，即带有标定小孔的单块膜片，或者放置收集器32，使真空室分隔为分开的两部分34和36，以使真空室14更容易进行抽吸，收集器与隔膜的不同之处在于其尖端处的形状，这使其较少遮挡EUV辐射，从而赋予其更大的优势。

因此，如在图1上所看到的，准备一个壁38，用来把一部分36和另一部分34隔开，而收集器32延伸了壁38。

此收集器32的轴线与喷嘴4的轴线X相重合。另外，此收集器与喷嘴4距离是D，其位于被照射区附近和距喷嘴10mm处之间，此收集器的内径为1～4mm。

真空室14的34部分，即包含喷嘴4以及由激光束和雾滴射流的相互作用而形成的等离子体的部分被抽吸装置16抽吸，直至在此部分34中得到的压力低于或等于10^-1Pa。此10^-1Pa的值是所允许的最大值，以避免在真空室14的此部分34或上部分中存在的气态氙对EUV辐射有太大的再吸收现象。

一部分没有与激光束发生相互作用的雾穿过收集器32被抽到真空室14的另一部分，即下部36中。在真空室14的此下部36中，压力可达到大约10Pa而不会使EUV辐射源的操作恶化。

在对真空室14的部分34和36进行抽吸时，优选不产生任何碳氢化合物，以不对收集EUV辐射的光学元件(未显示)产生化学污染。

真空室14上部34的抽吸装置16可以由比如一台或几台与干式初级泵(dry primary pump)相连的带有磁轴承的涡轮分子型泵构成。

真空室14下部36的抽吸装置16a可由一台或几台干式初级泵构成。

收集器的材料优选具有如上对喷嘴4所述的物理性能，以避免对此收集器的腐蚀。

此收集器所优选使用的材料是氮化铝(AlN)，或者氧化铝或氮化硅等其他陶瓷材料。

准确地说，收集器32可用由一个平板形成的单一膜片代替，该平板将壁38封闭，并对着喷嘴4的小孔18有一个位于轴线X上的小孔，此平板是用与收集器同样的材料制造的。

在喷嘴4和激光束24与靶子20的相互作用点O之间可提供一个热屏障39，从而减少由于此相互作用产生的等离子体对喷嘴的加热。

此热屏障39优选由与喷嘴材料具有同样物理性质的材料(比如AlN)制造，它固定在产生雾的装置4a部分上，这部分被深冷装置8冷却。在所介绍的实施例中，此部分围绕着喷嘴4。

因此，此热屏障被深冷装置8所冷却。更一般说，此热屏障优选装有冷却装置，此冷却装置可以是使气态氙液化的装置，也可以是与此不同的装置。

喷嘴4的几何形状是影响射流20方向性的参数之一。图2和图3分别介绍了该喷嘴几何形状的两个例子。

在注入的气态氙10的压力(5×10⁵～50×10⁵Pa)条件和喷嘴与储槽的温度条件(-70℃～-20℃)下，喷嘴的最小直径d，或者更准确说其小孔18的最小直径为60～600μm。

如在图2中所示，在与此相同的条件下，喷嘴4的小孔18在喷嘴的整个长度上可整体具有圆锥的形状。此圆锥的直径在射流20传播的方向上逐渐增加。此圆锥的顶半角β为1～10°。

在一个实施方案中，此喷嘴4的小孔18具有围绕轴线X对称的圆柱体的形状。

如在图3上所示，无论喷嘴的小孔是哪一种形状(圆柱体还是圆锥体)，朝向真空室的此小孔18的端部18a都可具有扩张的形状，其长度l为0.2～2mm，这使得喷嘴的直径有局部的扩大。这个扩张的形状(沿着X轴的纵向剖面)可以是按照圆、抛物线、双曲线、指数或对数曲线的。

合理地选择喷嘴4的几何形状能够使射流在沿着此射流传播的轴线X上的定向作到最优化。

比如，在喷嘴温度为大约-35℃，注入气态氙的压力为大约20×10⁵Pa时，长度l为1mm，平均直径为150μm，在其末端18a包含圆形扩口的具内圆柱形的喷嘴能够提供发散半角(divergence half-angle)α为大约3°的雾滴。

与传统的聚集物射流的发散半角(大约20°左右，见文献[1]和[2])相比，这样的发散半角是很小的，它能够在喷嘴出口到激光束和雾的作用点之间保持足够大的距离，而不会降低产生的EUV辐射的强度。

如果象在传统的聚集物射流的情况下(文献[1]和[2])，此距离不够大，小于或等于1mm，则激光束和射流之间相互作用产生的等离子体就会对喷嘴出口有很强的加热作用，造成射流的恶化和喷嘴腐蚀，而此腐蚀又会诱发碎片。

此致密的液体氙滴雾射流是充分定向的，足以保持喷嘴出口到激光束和此射流相互作用点之间的距离为1～5mm，这就能够得到更强的EUV辐射源，并且实际上没有材料碎片。

按照优选的方式，本发明的EUV光源还包括一个EUV光线集光器。这样的集光器由反射光学元件组成，比如放在此光源周围的一个或几个凹面镜，这样就可以接收尽可能多的EUV辐射，并将其定向或聚焦到使用此光线的装置上。这样的集光器对于本领域技术人员是已知的，在此不做更多的叙述。同理在附图中没有更多的说明，它的位置取决于使用此光线的装置的位置，而这些装置也是先有技术的专业人员已知的，在图1上没有介绍。

最后，本发明优选还包括用来保护这些装置的光学元件(比如窗口、聚焦装置等)不受由该光源中可能产生的碎片的影响的装置，即使本发明的光源也会产生少量这类碎片。这些装置可以是用来在曝露于EUV辐射的表面前面产生由封闭区的环境气体组成的轻微气流的装置，即使处于很低的压力下。它们也可以由能够对这些光学元件进行轻微加热的装置构成。最后，它们也可以由在足以除去离子碎片的电压下，比如在几百伏或更高的电压下，对这些光学元件中通常包括的金属层正偏压化的装置构成。

图4是氙的相图的一部分，该图表示本发明的操作区(斜线)，其压力为5×10⁵～50×10⁵Pa，温度为-70～-20℃，这位于饱和蒸汽压曲线的上方。该图还表示最佳操作区(交叉的斜线)，这相当于15×10⁵～25×10⁵Pa的压力和-45～-30℃的温度。饱和蒸汽压P随温度t变化曲线中，压力的单位是bar(1bar＝10⁵Pa)，而温度的单位是℃。

此图位于此曲线左上方的部分相当于液体氙(L)，而位于右下方的部分相当于气态氙(G)。

图5是当激光的作用点位于离喷嘴3mm处，注入的气态氙压力大约为24×10⁵Pa时，表示产生的波长接近13.5nm的EUV辐射的相对强度Ir与储槽和喷嘴的测量温度T(℃)之间的关系变化图。

图5指出了用传统的氙聚集物射流和用致密的液体氙滴雾所产生的EUV辐射强度的差别。

图5显示出不同的3个部分：

—部分I：储槽2和喷嘴4的测量温度低于-25℃。在此部分I，氙的相图清楚地显示出，在此温度和压力的条件下氙是液态。储槽2只包含液体氙。因此，存在着喷嘴4上游的液体氙经雾化形成的致密液体氙雾滴射流。生成的EUV辐射的光通量很高。

—部分II：储槽和喷嘴的测量温度为-25℃～大约-21.3℃。在此部分II，氙的相图显示出，氙经过液态到达气态。储槽2中同时包含液体氙和气态氙。这就涉及到液-气的相变。产生的EUV辐射的光通量降低。

—部分III：储槽和喷嘴的测量温度高于-21.3℃。在此部分III，氙的相图清楚地显示出，在此温度和压力条件下氙是气态。储槽2只包含气态氙。在此温度和压力条件下，以及在喷嘴直径500m时，由在喷嘴上游的气态氙的冷凝形成氙聚集物传统射流。得到的EUV辐射的光通量很小，大约只有用致密氙雾滴得到的1/5。

图6很示意性地说明由本发明的装置得到的EUV辐射在纳米平版印刷中的应用。

在此图6上示意性地表示的纳米平版印刷设备包括一个参照图1叙述的EUV辐射源型的产生EUV辐射的装置40。

然而，由于此设备本身也是在很低的压力下操作，它的某些组件可以是和光源共同的，特别是抽真空装置。它还可以包括的组件比如EUV集光器，虽然就其功能讲EUV集光器属于光源部分，但如果机械地固定在刻蚀设备中也不超出本发明的范围。也可以在纳米平版印刷设备中以机械的方式置入对光学元件清除来自光源的碎片的任选清洗装置。

图6的纳米平版印刷设备还包括待加工的半导体基片44使用的支架42，此基片上覆盖着将要按照预定图案曝光的光敏树脂层46。

此设备还包括：

—包含放大形式的此图案的遮掩模48；

—光学元件50，用来使来自装置40的标为52的EUV辐射成形，并将此辐射送到遮掩模48上，此时该遮掩模提供呈放大形式的图案影象；以及

—光学元件54，用来将此放大的影象缩小，并将此缩小的影象投射到光敏树脂层46上。

支架42、遮掩模48和光学元件50和54都放置在没有显示的真空室中，为了简化，此真空室优选是在其中形成曝光EUV辐射52的真空室。

本发明不仅可用于制造具有很高集成度的集成电路的平版印刷：由本发明所产生的EUV辐射还具有许多其他的应用，特别是在材料科学和在显微镜方面。

另外，本发明不限于氙。可以使用其他的稀有气体，比如氩气生成致密的雾以及产生EUV辐射。

但是，对于平版印刷术，优选使用氙。

本发明旨在得到EUV光。但其产生大量的由可见光到软X射线的光线，对于所有产生的波长都是可以使用的。

Claims (18)

1.通过由激光束(24)和靶子之间相互作用生成等离子体产生远紫外区光(30)的方法，此方法的特征在于：

该靶子由微细液滴构成的致密的雾(20)组成，此液体是液化的稀有气体，特别是液体氙，通过将稀有气体液化得到此液体，用此稀有气体将该液体加压，在氙气的情况下，加压到5×10⁵～50×10⁵Pa的压力，同时将此液态氙保持在-70℃～-20℃的温度范围，另外选择该气体的压力和温度，使得此稀有气体呈液态，将如此加压的液体注入一个喷嘴(4)，其最小内径为60～600μm，此喷嘴通向一个压力等于或低于10^-1Pa的区域，这样就在喷嘴出口的区域形成致密而定向的液化稀有气体滴的雾，其平均颗粒度大于1μm，在氙气的情况下，特别是在5～50μm，此致密的雾形成按照该喷嘴的轴线(X)定向的射流，以及

将激光束聚焦在如此得到的致密的雾上，此激光束能够与此致密的雾相互作用，产生远紫外区的光。

2.如权利要求1的方法，其中稀有气体是氙气，因此气态氙将液体氙加压到15×10⁵～25×10⁵Pa的压力，同时将此液体氙保持在-45℃～-30℃的温度。

3.如权利要求1和2中任何一项的方法，其中稀有气体是氙气，使用在远紫外区产生的光使上面涂布了光敏树脂层(46)的基片(44)曝光。

4.通过由激光束(24)和由微液滴组成的致密雾(20)相互作用生成等离子体产生远紫外光(30)的装置，此装置的特征在于，该液体是液化的稀有气体，特别是液体氙，其特征还在于，该装置包括：

—用来装载该液体的储槽(2)；

—在压力下将稀有气体注入该储槽的装置(12)，由此稀有气体给在储槽中装载的液体加压，在氙气的情况下，使此液体的压力达到5×10⁵～50×10⁵Pa；

—通过将注入到此储槽中的稀有气体液化，生成在该储槽中所含液体的装置(8)，当此稀有气体是氙气时，该液体被保持在-70℃～-20℃的温度范围内；

—喷嘴(4)，其最小的内径为60～600μm，而且与该储槽相连；

—包含该喷嘴的真空室(14)；

—使能够与该雾相互作用的激光束进入该真空室的装置(28)；

—获得产生的光并使其得到利用的装置；

—用于在此真空室中建立大约等于或低于10^-1Pa的第一压力的第一抽吸装置(16)，

此注入装置和生成液体的装置所处的操作条件，使得能够将液化的稀有气体保持在喷嘴中，并且能够在真空室中，在该喷嘴的出口处产生致密而定向的液化稀有气体滴的雾，其平均颗粒度大于1μm，在氙的情况下，其尺寸特别在5～50μm的范围内，此致密的雾形成沿喷嘴轴线(X)定向的射流。

5.如权利要求4的装置，其中的稀有气体是氙，在该储槽(2)中所装的液体氙所处的压力为15×10⁵～25×10⁵Pa的压力，此液体氙被保持的温度为-45℃～-30℃。

6.如权利要求4和5中任何一项的装置，该装置还包括：

—界定一个次级区的壁(38)，在该壁上开有一个朝着喷嘴的小孔，此小孔位于此喷嘴的轴线(X)上；以及

—第二抽吸装置(16a)，用来在此次级区内建立高于第一压力的第二压力。

7.如权利要求6的装置，其中该壁包括一个收集器(32)，其轴线与该喷嘴的轴线(X)重叠，其小孔构成壁上的开孔。

8.如权利要求5～8中任何一项的装置，该装置还包括一个热屏障(39)，在其上面向着喷嘴开有孔，用来通过由致密的雾形成的射流。

9.如权利要求4～8中任何一项的装置，其中构成喷嘴(4)的材料的电阻率高于或等于10⁸Ω·cm，其热导率应该大于或等于40W/mK，其维氏硬度指数应大于或等于8000N/mm²。

10.如权利要求9的装置，其中该材料是陶瓷。

11.如权利要求10的装置，其中该陶瓷是氮化铝。

12.如权利要求4～11中任何一项的装置，该装置还包括一个能够将产生的光线定向或聚焦到使用此光线装置的集光器。

13.如权利要求12的装置，其中该集光器包括至少一个凹面反射器。

14.如权利要求4～13中任何一项的装置，还包括保护在该装置中可能装有的光学元件使其不受可能存在的碎片影响的装置。

15.如权利要求14的装置，其中所述保护装置是使真空室内的稀有气体通过曝露于此碎片下的光学元件表面前的装置。

16.如权利要求14的装置，其中所述保护装置是对曝露于此碎片下的光学元件的表面进行加热的装置。

17.如权利要求14的装置，其中所述保护装置是将此光学元件所包括的金属层进行正偏压化的装置。

18.一种半导体基片的平版印刷设备，此设备包括：

—支撑半导体基片(44)的装置(48)，在此基片上涂布有光敏树脂层(46)，树脂层(46)按照预定的图案曝光；

—包含放大形式的预定图案的遮掩模(48)；

—按照权利要求4～17中任何一项发生远紫外区光的装置；

—使该光线透至遮掩模的光学元件(50)，此遮掩模提供放大形式的图案影象，以及

—将此影象缩小并将其投影到光敏树脂层的光学元件(54)。

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