DE10219173A1

DE10219173A1 - Verfahren zur Erzeugung von Extrem-Ultraviolett-Strahlung

Info

Publication number: DE10219173A1
Application number: DE10219173A
Authority: DE
Inventors: Guenther Derra; Ulrich Niemann
Original assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 2002-04-30
Filing date: 2002-04-30
Publication date: 2003-11-20
Also published as: EP1502485A1; US20050167617A1; US7385211B2; KR101068677B1; KR20040101571A; JP4657709B2; CN100342759C; CN1650676A; TW200404483A; AU2003216694A1; WO2003094581A1; TWI304306B; ATE532390T1; JP2005524943A; EP1502485B1

Abstract

Verfahren zur Erzeugung einer Extrem-Ultraviolett-Strahlung, bei dem das strahlende Medium ein aus einer Anfangsmaterialverarbeitung erzeugtes Plasma ist, wobei die Anfangsmaterialverteilung des strahlenden Mediums aus mindestens einem Halogenid der Metalle Lithium (Li), Indium (In), Zinn (Sn), Antimon (Sb), Tellur (Te), Aluminium (Al) und/oder einem Halogen und/oder einem Edelgas besteht mit der Ausnahme von Halogeniden auf der Basis von Lithium (Li) und Chlor (Cl) sowie Fluor (F).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Extrem-Ultraviolett-Strahlung, bei dem das strahlende Medium ein aus einer Anfangsmaterialverteilung erzeugtes Plasma ist.

Derartige Verfahren sind bekannt. Sie werden zum Beispiel bei der lithographischen Projektion verwandt, die bei Halbleiterproduktionen benutzt werden. Für zukünftige Generationen der lithographischen Projektion wird eine intensive Lichtquelle für Strahlung kurzer Wellenlänge in dem extremen Ultraviolettbereich, im folgenden kurz EUV genannt, von etwa 5 bis 50 nm benötigt. Genau gesagt, aufgrund der Verfügbarkeit von effizienten mehrlagigen Reflektoren werden die am meisten versprechenden Konzepte ein sehr enges Wellenlängenband in der Gegend von 13,5 nm verwenden. Allgemein kann gesagt werden, dass die Suche für eine EUV-Lichtquelle für die Lithographie auf eine hohe totale nutzbare EUV-Ausgangsleistung im Bereich von etwa 50 W bis 100 W abzielt, die bei dem Eintritt in die Illuminationsoptiken zur Verfügung steht, welche notwendig ist, um die Durchsatzbedingungen des lithographischen Prozesses zu erfüllen.

Um in der Lage zu sein, diese extrem hohen Anforderungen zu verwirklichen, ist eine große Gesamteffizienz des Systems notwendig. Die wichtigsten Faktoren vom Standpunkt der Lichtquelle aus sind Kompaktheit des strahlenden Volumens und eine hohe Konversionseffizienz der elektrischen Eingangsleistung zu EUV-Strahlung.

Verschiedene Konzepte sind allgemein bekannt, um diese oben genannten Ziele zu erreichen: Synchrotron-Quellen, lasererzeugte Plasmen, im folgenden LPP genannt, und Entladungsquellen.

Die Synchrotron-Quellen haben einige Nachteile, die nicht bei der Integration in einen Halbleiterherstellungsprozess akzeptiert werden können. Sie sind nämlich extrem kostspielig und haben große Anforderungen bezüglich des Raumes bzw. Platzes, der von der Quelle und des entsprechend umgebenden Equipments eingenommen wird.

Die Quellen zur Erzeugung des Plasmas mittels eines Lasers für den EUV-Bereich verwendet Hochleistungslaserstrahlen, die auf gasförmige, flüssige oder feste Ziele fokussiert sind und ein die EUV-Strahlung emittierendes heißes Plasma erzeugen.

Der vorrangigste Nachteil der zur Zeit vorgeschlagenen Systeme besteht in der starken Bildung von Verunreinigungen in Form von Ionen, Atomen oder Partikeln, die von dem Plasmabereich emittiert werden.

Dies kann eine rapide Degradation der EUV-Strahlung sammelnden Optiken zur Folge haben. Dieses Problem ist am kritischsten für feste Ziele, ist aber ebenfalls ein ernstes für flüssige oder gasförmige Ziele, die allgemein von einem bestimmten Typ einer Düse ausgestoßen werden. Die meist bei LPPs verwendeten Sauerstoff und Xenon-Ziele führen zu einem Problem dahingehend, dass eine sehr geringe Konversionseffizienz bei etwa 0,25% von elektrischer Eingangsleistung in nutzbare EUV-Ausgangsleistung.

Um die benötigten EUV-Pegel zu verwirklichen, sind viele Kilowatt Laserstrahlleistung mit einer Pulsfrequenz von über 1 kHz notwendig. Diese Lasersysteme sind zur Zeit nicht verfügbar und selbst wenn sie nach extremen Entwicklungsanstrengungen zur Verfügung stehen sollten, werden sie sehr kostspielig sein.

Schließlich erzeugen Entladungsquellen EUV-Strahlung mittels eines elektrisch angetriebenen Entladungsplasmas. Verschiedene Konzepte werden zur Zeit diskutiert, zum Beispiel kapillare Entladungen, z-Pinch-Entladungen sowie eine zum Beispiel in DE 199 22 566 offenbarte Hohlkathoden getriggerte Entladungen.

Die Hauptvorteile der Entladungsquellen sind ihre Kompaktheit, relativ geringe Kosten sowie eine direkte Konversion der gespeicherten elektrischen Energie in die Bildung eines heißen Plasmas, das EUV erzeugt.

Für die meisten LPP- und Enladungs-EUV-Quellen wird Xenon als strahlendes Medium verwandt. Trotz der relativ hohen Konversionseffizienz, verglichen mit anderen strahlenden Gasen, ist die absolute Konversionseffizienz für Xe-Quellen maximal etwa 0,5%. Unter Berücksichtigung deutlicher Verluste des EUV-Lichtes innerhalb der lichtsammelnden und abbildenden Optiken sowie der auf der Waver-Ebene schließlich notwendigen EUV-Intensität, muss die Quelle etwa 100 W EUV-Leistung aus einem sehr kleinen strahlenden Volumen liefern. Durch Division der notwendigen Leistung durch die oben angegebene Konversionseffizienz ergibt sich, dass für alle Xe-Quellen eine Eingangsleistung von mindestens 20 kW nötig ist, die von einem Laser oder einer elektrischen Entladung geliefert werden muss. Dies führt zu ernsten technologischen Problemen.

Eine spürbare Erleichterung der Bedingungen für das Lasersystem oder das Elektrodenentladungssystem können erreicht werden, falls wesentlich effektivere Strahler bei der Bildung des Plasmas verwendet werden könnten.

Verschiedene Autoren schlugen die Verwendung von Lithium-Metalldampf als hocheffizientem EUV-Strahler vor. So zum Beispiel Partlo et al. in US-Patente 6 064 072, 6 051 841, 5 763 930, Silfvast et al. in US-Patente 6 031 241, 5 963 616, 5 499 282 und WO 99/34395. Auch wurde Zinn als ein effizienter EUV-Strahler für lasererzeugte Plasmaquellen vorgeschlagen, siehe zum Beispiel T. Tomie et al. in Second Int. Sematec a Workshop on EUV Lithography, San Francisco, October 2000.

Bei dem oben beschriebenen Stand der Technik wurden lediglich Metalldämpfe aus Lithium oder Zinn als strahlendes Medium verwandt. Es ist allerdings bekannt, dass die Verdampfung von Lithium sehr hohe Temperaturen des Entladungssystems benötigt. Für die Verdampfung von Zinn sind sogar noch höhere Temperaturen notwendig, was in einer möglichen Gasentladungsquelle nicht einfach realisiert werden kann. Die Metalldämpfe werden nicht nur in dem Plasmavolumen vorhanden sein, sondern auch in zumindest einem Teil des inneren Quellenvolumens. Falls die inneren Teile der Quelle, die sich in Kontakt mit dem Metalldampf befinden, nicht heiß genug sind, tritt ein Kondensieren des Metalls auf. Dies führt mit höchster Wahrscheinlichkeit zu einem schnellen Systemfehler. Selbst wenn das Kondensieren vermieden wird, könnten zusätzlich ernste Probleme bezüglich der Korrosion der inneren Teile der Quelle durch den heißen Metalldampf auftreten, was insbesondere im Falle von Lithium allgemein bekannt ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das unter Vermeidung der bekannten Nachteile mit technisch einfachen Mitteln eine zuverlässige Erzeugung eines Plasmas zur EUV-Erzeugung ermöglicht.

Dies wird bei dem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Anfangsmaterialverteilung des strahlenden Mediums aus mindestens einem Halogenid der Metalle Lithium (Li), Indium (In), Zinn (Sn), Antimon (Sb), Tellur (Te), Aluminium (Al) und/oder einem Halogen und/ oder einem Edelgas besteht mit der Ausnahme von Halogeniden auf der Basis von Lithium (Li) und Chlor (Cl) sowie Fluor (F).

Die Verwendung dieser angegebenen Medien zur Erzeugung der EUV-Strahlung mit Hilfe eines Plasmas hat den wesentlichen Vorteil dahingehend, dass zur Erzeugung eines vorgegebenen Dampfdrucks, verglichen mit einer Verwendung reiner Metalldämpfe eine wesentlich geringere Temperatur notwendig ist. Dies führt zu einer erheblichen Reduzierung der benötigten Leistung. Soll aber bei einer bestimmten Temperatur das Plasma erzeugt werden, so kann dies mit Hilfe der erfindungsgemäßen Medien mit einem wesentlich höheren Dampfdruck erfolgen.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass EUV-Strahlung im Bereich von etwa 5 nm bis etwa 50 nm erzeugt wird. Dadurch ist sichergestellt, dass die für die Lithographie notwendige Wellenlänge erreicht wird.

Des weiteren kann vorteilhafterweise vorgesehen werden, dass ein Plasma mit einer Elektronentemperatur von mindestens 10 eV entsprechend in etwa 116.000 K erzeugt wird. Dadurch wird eine effektive Strahlung im EUV-Bereich erreicht.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass der Anfangsmaterialverteilung mindestens ein Edelgas zugegeben wird.

Um den Temperaturvorteil noch weiter zu vergrößern, ist es vorteilhaft, wenn der Anfangsmaterialverteilung mindestens ein weiteres Halogenid als sogenannter "Verdampfer" zugegeben wird.

Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn das weitere Halogenid ein auf ein Metall basierendes Halogenid ist.

Damit die Gefahr einer Kondensation und/oder Korrosion der plasmaerzeugenden Anlagen noch weiter reduziert werden kann, kann es vorteilhaft sein, wenn der Anfangsmaterialverteilung mindestens ein reines Halogen in einer derartigen Menge zugegeben wird, dass ein Übersättigungszustand des Halogens besteht.

Zum Erreichen eines hohen optischen Wirkungsgrades der lithographischen Beleuchtungs- und Projektionsoptik wird vorteilhafterweise vorgeschlagen, dass das Emissionsvolumen der Extrem-Ultraviolett-Hauptstrahlung kleiner als 30 mm³ ist.

Weiterhin ist es gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Extrem- Ultraviolett-Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 10 bis 15 nm emittiert wird.

Dies ist insbesondere für Lithographieprozesse neuerer Generation von Vorteil, bei denen Mo-Si-Vielschichtspiegel verwendet werden.

Ferner ist es vorgesehen, dass das Mittel zur Erzeugung des EUV-Strahlung emittierenden Plasmavolumens eine zwischen zwei Elektroden auftretende Entladung ist.

Auch ist es erfindungsgemäß möglich, dass das Mittel zur Erzeugung des EUV-Strahlung emittierenden Plasmavolumens mindestens ein Laserstrahl ist.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der mittlere Druck des Metallhalogenids, des Jods oder anderer Metallhalogenide in einem Bereich von etwa 1 bis 1000 Pa liegt.

Die Erzeugung des Plasmas ist vorteilhaft möglich, wenn die Anfangsmaterialverteilung mindestens ein Metallhalogenid in flüssiger Form, als Tröpfchen oder als Flüssigkeitsstrahl enthält.

Des weiteren ist es gemäß einer anderen Ausführungsform vorteilhaft, wenn die Anfangsmaterialverteilung feste Metallhalogenidteilchen enthält, die mit einen Gasstrom transportiert werden.

Eine große Variationsbreite einer angepassten Anwendung ist dann gegeben, wenn die Anfangsmaterialverteilung mindestens zum Teil gasförmig ist.

Ferner ist es vorteilhafterweise möglich, dass das Plasma gepulst erzeugt wird, aber auch kontinuierlicher Betrieb ist möglich.

Zusätzlich ist es möglich, dass das Plasma durch eine Hohlkathoden getriggerte Entladung erzeugt wird.

Eine weitere Verfahrensmöglichkeit ist dadurch gegeben, dass das Plasma durch eine Pinchentladung gebildet wird.

Aus der WO 01/99143 A1 ist es bekannt, Halogenide auf der Basis von Lithium mit Chlor und Fluor zu bilden. Allerdings liefern diese Halogenide deutlich schlechtere Dampfdrücke als das reine Lithium. Dies ist unter anderem in Fig. 1 dargestellt.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsformen sowie aus den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. Es zeigen:
Fig. 1 Dampfdrücke von metallischem Lithium und Lithiumhalogeniden in Abhängigkeit von der Temperatur;
Fig. 2 Dampfdrücke von metallischem Zinn und Zinnhalogeniden über der Temperatur;
Fig. 3 Dampfdrücke verschiedener EUV emittierender Halogenide und reinem Jod über der Temperatur;
Fig. 4 Beispiele für die Gasphasenzusammensetzung im Bezug auf Dampfdrücke mit einer Mischung von Lithiumbromid- und Zinnjodidphasen gleicher molarer Menge; und
Fig. 5 Beispiele für die Gasphasenzusammensetzung in Bezug auf Dampfdrücke mit einer Mischung von Lithiumjodid- und Aluminiumjodidphasen gleicher molarer Mengen.
Anhand der Fig. 1 bis 5 werden nunmehr verschiedene Ausführungsbeispiele beschrieben, wobei unter anderem die chemischen Gleichgewichte komplexer Gasphasen zu neuen attraktiven Möglichkeiten führen, um die im Zusammenhang mit metallischem Lithium- oder metallischen Zinn-Dampf auftretenden Probleme zumindest stark zu reduzieren, wenn nicht vollständig zu beseitigen. Es werden neue Möglichkeiten von EUV-Radiatoren bzw. -Strahlern angegeben, die auf Lithium, Zinn oder anderen Verbindungen oder auch reinen Elementen basieren.
Wie oben bereits teilweise erwähnt, bestanden die Ziele der Erfindung aus folgenden:

1. Neue Verfahren zur Verwendung von Lithium (Li) als Strahler in einer EUV-Quelle;
2. Neue Verfahren zur Verwendung von Zinn (Sn) als Strahler in einer EIJV-Quelle;
3. Neue Verfahren zur Verwendung von Lithium (Li) und Zinn (Sn) als Strahler in einer EUV-Quelle bei niedrigen Temperaturen, als die bei der Verbindung von reinen Metallen benötigte;
4. Neue Verfahren zur Verwendung von Lithium (Li) und Zinn (Sn) als Strahler in einer EUV-Quelle mit niedrigerem Korrosionsrisiko verglichen mit demjenigen bei der Verwendung reiner Metalle; und
5. Neue Verfahren zur Verwendung anderer Elemente der fünften Periode des Periodensystems als effiziente EUV-Strahler anzugeben.

Diese Ziele wurden unter anderem ereicht durch Zuführen von Lithium (Li) und Zinn (Sn) zu der Entladungsquelle nicht als reiner Metalldampf, sondern in Form von verschiedenen Lithium- oder Zinn-Halogeniden, und zwar mit oder ohne Vorhandensein anderer metallischer Halogenide.

Reine Metallhalogenide

Zunächst wird der Dampfdruck von einzelnen Lithium- und Zinn-Halogeniden betrachtet. Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, kann der Dampfdruck der Halogenide von Lithium und Zinn deutlich höher als derjenige reiner Metalle sein. In dem in Fig. 1 gezeigten Fall von Lithium kann zum Beispiel Lithiumjodid als Strahlmedium verwandt werden, welches in der Gasphase vorhanden ist als Monomer (LiJ)- Dimer (Li₂J₂)- Gleichgewicht. Es kann ein Totaldruck Lithium enthaltender Elemente in Höhe von 10^-4 bis 10^-3 bar, ein für die Erzeugung von EUV mittels Gasentladungsquellen typischer Druckbereich, bei einer Temperatur von etwa bis zu 90 K geringer erreicht werden, als es für die Verdampfung von reinem Metall notwendig wäre. Bei einer spezifischen Temperatur ist der totale Druck der Lithium enthaltenden Elemente eine Größenordnung höher als der Dampfdruck des reinen Metalls in der entsprechenden Temperaturzone.
Die in Fig. 1 dargestellten Halogenide sind Li₂J₂, Li₁J₁, Li₂Br₂ sowie Li₁Br₁ und zwar gegenüber dem reinen Metall Li. Gemäß Fig. 1 liefert das Dimer von Lithiumjodid, also Li₂J₂, die größten Vorzüge. Die Dampfdrücke der Halogenide auf der Basis von Lithium und Chlor bzw. Fluor sind allerdings deutlich schlechter als der Dampfdruck reinen Lithiums.
In dem in Fig. 2 dargestellten Fall bezüglich der Verwendung des Zinns kann ein Dampfdruck von 10^-4 bis 10^-3 bar beispielsweise unter Verwendung von Zinnchlorid (SnCl₂) oder Zinnbromid (SnBr₂) bei einer Temperatur von in etwa 550 K bis 600 K erreicht werden. Bei vierwertigen Zinnhalogeniden, z. B. SnCl₄, SnBr₄ und SnJ₄ sind hierfür sogar nur Temperaturen unterhalb 400 K nötig. Diese Temperatur ist sehr viel geringer, als es für die Verdampfung des reinen Metalls notwendig ist. Bei einer spezifischen Temperatur, in dem in Fig. 2 gezeigten Fall in etwa bei 900 K, ist der Dampfdruck von SnCl₂ oder SnBr₂ mehr als 10 Größenordnungen höher als derjenige des reinen Zinnmetalls.
In Fig. 2 sind die Halogenide Zinnfluorid (SnF₂), Zinnchlorid (SnCl₂) und (SnCl₄), Zinnbromid (SnBr₂) und (SnBr₄) sowie Zinnjodid (SnJ₂) und (SnJ₄) mit Bezug auf das reine Zinnmetall dargestellt.
Wie sich aus Fig. 3 ergibt, können zusätzlich zu den als EUV-Strahler bekannten Haliden bzw. Halogeniden aus Lithium oder/und Zinn ebenfalls andere Halogenide als effiziente EUV-Strahler verwandt werden. Insbesondere die Elemente Indium (In), Antimon (Sb) und Tellur (Te) zeigen Strahlungsbänder im Bereich der EUV. Auch für diese Elemente existieren Halogenide mit einem großen Dampfdruck, was zu einer vereinfachten Verdampfung ausreichend hoher Mengen in dem Entladungsvolumen führt. Die Temperaturen, die zur Verdampfung von genügend Metallhalogenid für ein EUV- emittierendes Plasma notwendig sind, liegen zwischen 300 K und 600 K.
Zusätzlich zu den Metallhalogeniden kann auch das elementare Jod (J) als ein EUV- Strahler verwandt werden. Der Dampfdruck von Jod ist selbst bei Raumtemperatur sehr hoch (vergleiche dies mit Fig. 1). Dadurch ist klar, dass auch ein reines Halogen ein attraktiver Strahler ist.
Die in Fig. 3 aufgezeigten Halogenide sind Antimonbromid (SbBr₃), Tellurjodid (Te₂J₂), Antimonjodid (SbJ₃), Tellurbromid (TeBr₄), Indiumbromid (InBr, InBr₃, InBr₆), Indiumjodid (InJ), und zwar auch noch im Vergleich mit reinem Jod, in diesem Fall J₂.

Kombinationen metallischer Halogenide

Zusätzlich zu den reinen metallischen Halogeniden können ebenfalls Kombinationen von metallischen Halogeniden verwandt werden. Überraschenderweise hat sich dabei herausgestellt, dass dies den effektiven Druck von Lithium oder Zinn noch weiter verbessern kann, und zwar noch weiter als es durch Verwenden lediglich eines Halogenids bzw. reiner Halogenide der Fall ist. Dieser Effekt kann auf die Bildung sogenannter "Heterokomplexe" in der Gasphase zurückgeführt werden.
In Fig. 4 ist ein Beispiel angegeben für eine Mischung gleicher molarer Mengen von Lithiumbromid und Zinnjodid, und zwar unter Verwendung einer bekannten Berechnungsart chemischer Gleichgewichte. In Fig. 4 ist die komplexe Komposition der resultierenden Gasphase über den zwei Halogeniden detailliert dargestellt. Bezüglich der EUV-Entladungsquelle sind hier die relevantesten Kurven diejenigen, die auf Lithium oder Zinn enthaltende chemische Zusammensetzungen bezogen sind.
Wie mit Hilfe der Pfeile erkennbar, ist aufgrund eines Vergleichs mit Fig. 1 die notwendige Temperatur, um die Lithium enthaltenden Substanzen mit einem Dampfdruck von 10^-4 bar in die Gasphase zu versetzen von 800 K auf 670 K reduziert und zwar aufgrund der Bildung der Gasphase des komplexen Lithiumzinnjodids (LiSnJ₃). Mit anderen Worten, der effektive Druck der Lithium enthaltenden Zusammensetzungen ist um mehr als zwei Größenordnungen verbessert bzw. erhöht worden.
Ein sogar noch effizienteres Beispiel bezüglich der Erhöhung des effektiven Druckes von Lithium enthaltenden Zusammensetzungen ist in Fig. 5 dargestellt. Anstelle von Zinnjodid (SnJ₂) ist Aluminiumjodid (AIJ₃) als ein sogenannter "Verdampfer" verwendet worden, um einen hohen Gasphasenkomplexdruck des Lithiums aufzubauen. Wie aus Fig. 5 im Hinblick auf die Pfeile entnehmbar, ist im Vergleich mit Fig. 1 die notwendige Temperatur, um 10^-4 bar für Lithium enthaltenden Zusammensetzungen in der Gasphase zu erzielen, nunmehr von 800 K auf 380 K reduziert, und zwar durch die Bildung der Gasphase des Komplexes Lithiumaluminiumjodid (LiAlJ₄). Der Lithiumdruck ist um mehrere Größenordnungen bezüglich des reinen Lithiumjodids verbessert worden, und zwar aufgrund der Bildung des Gasphasenkomplexes mit Aluminium.
Die Erfindung ist nicht auf die zwei oben gezeigten Beispiele beschränkt. Andere Verhältnisse molarer Füllmengen der Halogenide sind ebenfalls möglich und zeigen gute Ergebnisse. Des weiteren ist die Auswahl von Metallhalogeniden, die Lithium oder Zinn enthalten, sowie des "verdampfenden" Metallhalogenids, wie zum Beispiel Zinnhalogenide oder Aluminiumhalogenide, nicht auf die dargestellten Beispiele der Metallhalogenide beschränkt. Der gesamte Bereich metallischer Halogenide und auch deren Kombination ist möglich und zwar einschließlich der "Verdampfer"-Halogenide von zum Beispiel Gallium, Indium, Thallium usw., um einen ausreichenden erhöhten Druck von Lithium oder Zinn enthaltenden Zusammensetzungen in den Plasmavolumen zu erzielen, das für die Erzeugung von EUV-Strahlung verwandt wird.

Übersättigung von Halogen

Es ist bekannt, dass aufgrund der hohen Temperaturen innerhalb des EUV-erzeugenden Plasmas, Moleküle, wie zum Beispiel metallische Halogenide, in ihre elementaren Bestandteile zerfallen können. Nach dem Verlassen des Plasmabereichs können die Bestandteile sich wieder zu ihrer originären metallischen Halogenidform rekombinieren. Dies kann sowohl in dem Gasvolumen als auch an den Wandungen des Gerätes, zum Beispiel den Elektroden im Fall einer elektrischen Entladung, auftreten. In vielen Fällen ist allerdings der Betriebsdruck sehr gering. So kann zum Beispiel die mittlere freie Weglänge der Atome und Moleküle verglichen zu den Dimensionen des Quellensystems groß sein. Das kann dazu führen, dass die Rekombination der Bestandteile der originären metallischen Halogenide unvollständig ist. Das hat eventuell zur Folge, dass Lagen bzw. Schichten aus metallischen Bestandteilen sich in der Nähe der Plasmaregion ausbilden können, zum Beispiel an den Elektroden der elektrischen Entladungseinrichtung.
Um dieses Problem zu vermeiden, kann eine Übersättigung von Halogenen in dem System verwandt werden. Das zusätzliche Halogen erhöht die Wahrscheinlichkeit der Rekombination des Metalles mit dem Halogen und entfernt somit die metallischen Bestandteile durch Bilden von flüchtigen metallischen Halogeniden. Auf diese Weise können die unerwünschten Verschmutzungsschichten aus metallischen Halogenidbestandteilen verhindert werden. Zusätzlich kann die effektive Konzentration des metallischen Halogenids in dem Bereich des Plasmas erhöht werden.

Vorteile der Erfindung

Für die Auslegung und den Betrieb einer auf Plasma basierenden Erzeugung von EUV- Strahlung unter Verwendung der oben genannten Bestandteile können folgende Vorteile erzielt werden:

- Die für die Verdampfung der strahlenden Bestandteile notwendige Temperatur kann spürbar gesenkt werden, oder aber, als Äquivalent dazu, kann der Druck bzw. die Dichte der strahlenden Bestandteile deutlich erhöht werden. Dies führt zu einer deutlichen Reduzierung technischer Probleme, die mit der Erzeugung und der Handhabung heißer Metalldämpfe einhergehen.
- Das Temperaturniveau, das zur Vermeidung unerwünschter Kondensation von Metalldampf notwendig ist, kann signifikant reduziert werden. Dies führt zu einer technisch einfacheren Quellenauslegung und zu einer geringeren thermischen Belastung der Quellenmaterialien.
- Aufgrund der nun möglichen tieferen Temperaturpegel können Korrosionsprobleme mit agressiven Metalldämpfen vermieden werden. Das Ausfallrisiko der Quelle kann dadurch stark reduziert werden.
- Ein erhöhter Druck bzw. eine erhöhte Dichte der strahlenden Bestandteile führt zu einer höheren Effizienz bei der EUV-Erzeugung.

Claims

1. Verfahren zur Erzeugung einer Extrem-Ultraviolett-Strahlung, bei dem das strahlende Medium ein aus einer Anfangsmaterialverteilung erzeugtes Plasma ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anfangsmaterialverteilung des strahlenden Mediums aus mindestens einem Halogenid der Metalle Lithium (Li), Indium (In), Zinn (Sn), Antimon (Sb), Tellur (Te), Aluminium (Al) und/oder einem Halogen und/oder einem Edelgas besteht mit der Ausnahme von Halogeniden auf der Basis von Lithium (Li) und Chlor (Cl) sowie Fluor (F).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Extrem-Ultraviolett-Strahlung im Bereich von etwa 5 nm bis etwa 50 nm erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Plasma mit einer Elektronentemperatur von mindestens 10 eV erzeugt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anfangsmaterialverteilung mindestens ein Edelgas zugegeben wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anfangsmaterialverteilung mindestens ein weiteres Halogenid als sogenannter "Verdampfer" zugegeben wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Halogenid ein auf ein Metall basierendes Halogenid ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anfangsmaterialverteilung mindestens ein reines Halogen in einer derartigen Menge zugegeben wird, dass ein Übersättigungszustand des Halogens besteht.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptemissionsvolumen der Extrem-Ultraviolett-Stahlung kleiner als 30 mm³ ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Extrem-Ultraviolett-Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 10 bis 15 nm emittiert wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Erzeugung des Extrem-Ultraviolett-Strahlung emittierenden Plasmavolumens eine zwischen zwei Elektroden auftretende Entladung ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Erzeugung des Extrem-Ultraviolett-Strahlung emittierenden Plasmavolumens mindestens ein Laserstrahl ist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Druck des Metallhalogenids, des Jods oder anderer Metallhalogenide in einem Bereich von etwa 1 bis 1000 Pa liegt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Anfangsmaterialverteilung mindestens ein Metallhalogenid in flüssiger Form, als Tröpfchen oder als Flüssigkeitsstrahl enthält.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Anfangsmaterialverteilung feste und/oder flüssige Metallhalogenidteilchen enthält, die in einem Gasstrom transportiert werden.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Anfangsmaterialverteilung mindestens zum Teil gasförmig ist.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Plasma gepulst erzeugt wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Plasma in einem kontinuierlichen Betriebsmodus erzeugt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Plasma durch eine Hohlkathoden getriggerte Entladung erzeugt wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Plasma durch eine Pinchentladung gebildet wird.