JP2003518729A - 極短波放射線を発生する方法、前記放射線によって装置を製造する方法、極短波放射線源装置およびこのような放射線源装置が装備されたリソグラフィ投影装置 - Google Patents

極短波放射線を発生する方法、前記放射線によって装置を製造する方法、極短波放射線源装置およびこのような放射線源装置が装備されたリソグラフィ投影装置

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JP2003518729A JP2001549063A JP2001549063A JP2003518729A JP 2003518729 A JP2003518729 A JP 2003518729A JP 2001549063 A JP2001549063 A JP 2001549063A JP 2001549063 A JP2001549063 A JP 2001549063A JP 2003518729 A JP2003518729 A JP 2003518729A
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テオドルス、エイチ．ジェイ．ビショップス
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Abstract

(57)【要約】 固体媒体（３３）を真空ポンプ（３５）に接続された放射線源空間（３４）を通して移送するステップと、媒体の一部（３７）を前記媒体の一部に集束された強力なパルス化レーザビーム（４１）で照射し、したがってＥＵＶ放射線を放射するプラズマ（４７）を形成するステップとを含むＥＵＶ放射線を発生する方法が記載されている。ＥＵＶ放射線の強度を増加させ、媒体から剥離された粒子（５１、５２、５３）を収集する可能性を改善するために、少なくとも照射される媒体の一部（３７）は凹形形状を有する。この方法は、媒体を希ガスの流れに置くことにより効果がある。この方法およびＩＣ装置ような装置の製造およびリソグラフィ投影装置での方法の用途を実現するＥＵＶ放射線源装置も記載されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、固体媒体が真空空間を通って移送され、真空空間の媒体の異なる部
分が毎回パルス化され、集束された高エネルギーのレーザビームで照射され、前
記媒体の一部が極短波放射線を放射するプラズマに部分的に変換される極短波放
射線を発生する方法に関するものである。
【０００２】 本発明も、この放射線によって装置を製造する方法に関するものである。さら
に、本発明は、極短波放射線源装置およびこのような放射線源装置が装備された
リソグラフィ投影装置に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
極短波放射線は、リソグラフィ投影装置で使用できる極端な紫外線（ＥＵＶ）
放射およびいろいろの用途のためのＸ線放射線を示すものと理解される。
【０００４】 固体媒体は、レーザビーム衝撃によって局部的に破裂でき、解放された粒子が
極短波放射線を放射するプラズマを形成する、固体形状を有する金属のような媒
体であると理解される。この金属媒体は、真空あるいは放射線源空間を通して移
送されるテープあるいはワイヤであってもよい。
【０００５】 Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ，Ｖｏｌ．３２，Ｎｏ．３４，１Ｄｅｃｅｍｂ
ｅｒ １９９３，ｐｐ６９０１−６９１０の論文「軟Ｘ線投影リソグラフィのた
めのレーザプラズマ流動パラメータの特性把握および制御」は、可動媒体として
すず（Ｓｎ）の回転ディスクを使用するリソグラフィ装置で使用するためのＥＵ
Ｖ放射線を発生する方法を示している。
【０００６】 リソグラフィ装置は、とりわけ、マスクにあるＩＣマスクパターンを毎回基板
の異なるＩＣ領域上に描画する集積電子回路あるいはＩＣの製造で使用される。
放射線に敏感な層で被覆されるこの基板は、多数のＩＣ領域に対する空間を提供
する。リソグラフィ装置は、例えば、液晶画像ディスプレイパネル、集積あるい
は平面光学系、電荷結合検出器（ＣＣＤ）あるいは磁気ヘッドの製造でも使用さ
れてもよい。
【０００７】 ますます多数の電子部品がＩＣに収容されるべきであるので、ＩＣパターンの
ますますより小さい細部、すなわち線幅が描画されねばならない。したがって、
ますますより厳しい要求が、投影システムが一般的に最新のリソグラフィ装置に
おけるレンズシステムである装置の投影システムの描画画質および解像力に課さ
れる。なお描画できる最小細部の目安である解像力は、λ／ＮＡに比例し、ここ
で、λは描画ビームあるいは投影の波長であり、ＮＡは投影システムの開口数で
ある。解像力を増加させるために、開口数が、原則として大きくされてもよいし
、および／または波長が減少されてもよい。λ／ＮＡ２に比例する投影システム
の焦点の深さは、あまりも小さくなり、必要とされる画像視野に対する補正はあ
まりにも困難であるために、現在既にかなり大きい開口数の増加は、実際はもは
やあまり十分可能でない。
【０００８】 投影システムに課されるべき要求は軽減されてもよいし、あるいは解像力は、
ステップ・アンド・スキャンリソグラフィ装置がステップ式リソグラフィ装置の
代わりに使用される場合、これらの要求が保持されている間、解像力は増加され
てもよい。ステッピング装置では、全視野照明が使用される、すなわち全マスク
パターンが１回の実行で照明され、まとめて基板のＩＣ領域上に描画される。第
１のＩＣ領域が照明された後、次のＩＣ領域に対する工程が行われる、すなわち
基板ホルダは、次のＩＣ領域がマスクパターンの下に置かれるように移動され、
その後、基板の全ＩＣ領域はマスクパターンを装備されるまで、この領域は照明
等される。ステップ・アンド・スキャン装置では、マスクパターンの矩形あるい
は環状のセグメント状領域だけ、したがって基板ＩＣの対応するサブ領域は照明
され、マスクパターンおよび基板は、投影システムの倍率を考慮する一方同期し
て照明ビームによって移動される。次に、マスクパターンの次の領域は、毎回基
板の関連ＩＣ領域の対応するサブ領域上に描画される。全マスクパターンがこの
ようにＩＣ領域上に描画された後、基板ホルダは１つの工程を実行する、すなわ
ち、次のＩＣ領域の始めは投影ビームに導入され、マスクは、例えば、その初期
位置に設定され、その後、前記次のＩＣ領域は、マスクパターンを介して走査照
明される。
【０００９】 さらに小さい細部がステップ・アンド・スキャンリソグラフィ装置で十分に描
画されるべきである場合、唯一の可能性は投影ビームの波長を減らすことにある
。最新のステップ・アンド・スキャン装置では、深い紫外線（ＤＵＶ）放射線、
すなわち約数百ナノメートルの波長、例えば、エキシマレーザからの例えば２４
８ｎｍあるいは１９３ｎｍを有する放射線が既に使用されている。他の可能性は
、数ｎｍ乃至数十ｎｍの波長を有する軟Ｘ線放射線とも呼ばれる、極端な紫外線
（ＥＵＶ）放射である。約０．１μｍの極端に小さい細部は、このような放射線
で十分描画できる。
【００１０】 ＥＵＶ放射線に適する利用可能なレンズ材料は全然ないので、ミラー投影シス
テムは、これまでの従来のレンズ投影システムの代わりに、マスクパターンを基
板上に描画するために使用されねばならない。ＥＵＶ放射線源からの放射線の適
当な照明ビームを形成するために、ミラーが照明システムでも使用される。Ａｐ
ｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ，Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．３４，０１−１２−９３、ｐ
ｐ.７０５０−５６の論文「軟Ｘ線リソグラフィのフロントエンド設計問題」は
、ＥＵＶ放射線が使用され、その照明システムが３つのミラーを含み、描画、あ
るいは投影システムが４つのミラーを含むリソグラフィ装置を記載している。
【００１１】 ＥＵＶリソグラフィ装置では、十分高い強度で基板を照明することは大きな問
題である。全ＥＵＶ装置に対するこの問題の第１の原因は、使用されるミラーが
１００％よりもかなり小さく反射している。これらのミラーの各々は、その組成
が使用される投影ビームの波長にできるだけ十分に適合される多層構造を有する
。このような多層構造の例は米国特許第５，１５３，８９８号に記載されている
。頻繁に文献に示されている多層構造は、モリブデン層と互い違いにするシリコ
ン層からなる構造である。プラズマ供給源から得られる放射線の場合、これらの
層は理論的には約７３％〜７５％の反射率を有するが、実際には反射率は現在の
ところ６５％よりも大きくない。各々が６８％の反射を有する前記７つのミラー
数が使用される場合、この供給源によって放射される放射線の６．７％だけが基
板に到達する。リソグラフィ装置の場合、これは、実際には、照明時間が基板上
で所望の放射エネルギー量を得るために比較的長くあるべきであり、走査速度が
特に走査装置に対して比較的小さいことを意味している。しかしながら、走査速
度をできるだけ高くし、照明時間は、できるだけ短くして、スループット、すな
わち単位時間毎に照明される基板数をできるだけ大きくすることはこれらの装置
にとってきわめて重要である。これは十分な強度を供給するＥＵＶ放射供給源に
よってのみ達成される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、鉄のような固体媒体が使用される現在公知のレーザプラズマ供
給源は低いＥＵＶ放射線出力を有する。リソグラフィ装置でこれらの種類の供給
源を使用する場合、細かくであるが排他的に生じない第２の問題は、大きな速度
を有する媒体粒子が媒体のレーザビーム衝撃中未制御のままで剥離され得るとい
うことである。これらの粒子は、放射線源空間で発生されたＥＵＶ放射線を吸収
し、この空間に配置されたミラーを損傷しうる。ＥＵＶ放射線を通すことを意図
された放射線源空間の壁の開口によって、前記粒子はこの装置の他の空間にも到
達しこれらの空間の光学部品を損傷し得る。
【００１３】 本発明の目的は、極短波放射線のより高い効率を得ることができ、ＥＵＶ放射
線源の前記問題およびＸ線放射線源の同様な問題を取り除くことができる方法を
提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この目的のために、この方法は、照射の方向に観察されると、少なくとも照射
される部分の領域に凹形形状を有する媒体の使用が行われることを特徴とする。
【００１５】 レーザビームは媒体の凹形部に入射するので、媒体から剥離され、プラズマを
形成しようとする粒子は小さい領域に集束される。したがって、プラズマは、よ
り高い密度およびより高い温度で得られる。プラズマのＥＵＶ放射力はこの密度
および温度によって決まるので、ＥＵＶ放射出力はかなり増加される。さらに、
プラズマに到達しない追い払われた媒体粒子は、これらの粒子が破壊効果を有す
る前にこれらの粒子を収集することはより簡単で凹形媒体の集束効果によって集
中される。
【００１６】 本発明による方法の第１の実施形態は、ピットを装備されたテープ状媒体の使
用が行われることを特徴とする。
【００１７】 放射線源空間を通るテープフィードスルーおよびレーザのパルスの同期によっ
て、ＥＵＶ発生処理が十分制御されるように毎回テープの凹形部にレーザパルス
を入射することができる。
【００１８】 この方法の第２の実施形態は、幅方向に曲げられるテープ状媒体が用いられる
ことを特徴とする。
【００１９】 凹形媒体部は、次に各レーザパルスに対して自動的に使用可能である。
【００２０】 この方法の第３の実施形態は、凹形プロフィールを有するワイヤ状媒体が用い
られることを特徴とする。
【００２１】 ワイヤ状の媒体は、放射線源の真空技術分野に関する長所を有する。
【００２２】 前記実施形態は、好ましくはさらに金属が媒体として使用されることを特徴と
する。
【００２３】 鉄、炭素およびスズなどの金属は媒体として適している。
【００２４】 有害な媒体粒子の集合体に関して改善される方法は、媒体が媒体の移動の方向
に平行な真空空間を通して移送される少なくとも希ガスの粘性流にはめ込まれる
ことを特徴とする。
【００２５】 媒体によって追い払われ、濃縮された形で排出されない粒子およびプラズマに
よってまだ追い払われていない粒子は、希ガスの流れによって粒子が少しの損傷
も生じる可能性がない空間に案内されてもよい。それによって、真空、あるいは
放射線源、空間は極短波放射線に対し十分トランスペアレントのままであること
が達成され、媒体の前記粒子が照明システムのミラーおよび投影システムのミラ
ーがある装置の他の空間を貫通できることが十分防止される。希ガスの流れは粘
性流であるので、取り除くべき物質を十分大きな力で吸引する。この流れは、好
ましくは層流するので、希ガスの戻り流およびその中にある媒体の要素は非常に
効率的に抑制される。
【００２６】 この方法は、好ましくはさらに希ガスの２つの粘性流がまだ照射されていない
媒体の一部が伝達する真空空間の一部を通過されることを特徴とする。
【００２７】 希ガスの２つのあるいはそれ以上の追加流を使用することによって、そのプロ
フィールが可動媒体と希ガスとの相互作用によってかき乱され得る希ガスの速度
プロフィールが回復できる。
【００２８】 この方法は、好ましくはさらにヘリウムが希ガスとして使用されることを特徴
とする。
【００２９】 思い描かれている目的は、希ガスの中で最も軽く、殆ど極短波放射線を吸収し
ないヘリウムで大いに実現できる。ヘリウムの代わりに、例えば、一方媒体要素
をいっそうよく放出できるが他方ヘリウムよりも多く吸収するアルゴンも使用さ
れてもよい。
【００３０】 論文「軟Ｘ線リソグラフィのためのレーザプラズマ流動パラメータの特性把握
および制御」が金属から得られる粒子によって生じ得る問題を取り扱っているこ
とに注目すべきである。一方、衝突が放射線源粒子が放射線源から離れて移動す
ることを防止し、最少量のＥＵＶ放射線がヘリウムによって吸収されるような圧
力で放射線源空間をヘリウムで充填することが提案される。この目的のために、
ヘリウムは、全放射線源空間を充填しなければならないので、より多くのヘリウ
ムが必要とされ、ＥＵＶ放射線の吸収の危険が本発明による放射線源によるより
も大きい。
【００３１】 さらに、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｘ−ｒａｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅ
ｃｈｎｏｌｏｇｙ，３、１９９２、ｐｐ.１３３−１５１の論文「マイクロリソ
グラフィのための高反復率ＫｒＦレーザプラズマＸ線放射線源の性能最適化」は
、鉄棒がプラズマ放射線源において媒体として使用される場合、多数の吸収粒子
および汚染粒子が剥離されることを示している。これらの粒子の欠点を軽減する
ために、この論文は、棒状媒体の代わりにテープ状媒体を使用し、ヘリウム流を
使用することを提案している。しかしながら、このヘリウムは、１バールランの
圧力でレーザビームに平行に流れ、放射線源空間でこのビームを集束するレンズ
を保護することを目的としている。
【００３２】 本発明は、最小細部の寸法が基板上で０．２５μｍよりも小さい装置を製造す
る方法にも関連し、この方法において、この装置の異なる層は、ＥＵＶ放射線に
よって、各層ごとに最初に特定のマスクパターンを放射線に敏感な層で被覆され
る基板上に描画し、その後材料をマスク像によってマークされる領域から取り除
きあるいは材料をマスク像によってマークされる領域に加えることによって連続
工程で形成される。この方法は、ＥＵＶ放射線が前述された方法によって生成さ
れることを特徴とする。
【００３３】 本発明は、さらに −第１の側面で真空ポンプに接続された放射線源空間と、 −固体媒体を放射線源空間を通して移送する移送装置と、 −パルス化高電力レーザと、 −媒体が通過する放射線源空間内の固体位置にレーザによって供給されたレーザ
ビームを集束する光学系とを備えている極短波放射線源装置に関するものである
。この放射線源装置は、動作において、移送装置が、所与の位置で、レーザビー
ムの方向に観察されると凹形形状を有する媒体を装備されていることを特徴とす
る。
【００３４】 この放射線源装置の第１の実施形態は、移送装置が移送方向から見ると一方が
他方の後にあるピットを有するテープ状媒体を移送するように構成されることを
特徴とする。
【００３５】 放射線源装置の第２の実施形態は、移送装置が幅方向に曲げられるテープ状媒
体を移送するように構成され、凹形側がレーザビームに面することを特徴とする
。
【００３６】 放射線源装置の第３の実施形態は、移送装置がその凹形側がレーザビームに面
する凹形ワイヤを移送するように構成されることを特徴とする。
【００３７】 前記実施形態は、好ましくはさらに媒体が金属からなることを特徴とする。
【００３８】 放射線源装置は、好ましくは、プラズマ形成中剥離された媒体粒子を取り除く
他の装備を含む。このような装備を有する放射線源装置は、放射線源空間が、第
１の側面に対向する第２の側面で希ガス注入口に接続され、媒体を包んでいる放
射線源空間で希ガスの粘性流を生じさせ、その流れは媒体の移動の方向に平行で
ある。
【００３９】 放射線源空間がレーザビームを放射線源空間に入り、放射線源空間から出させ
、生成された極短波放射線を前記放射線源空間から出させる開口を有する壁によ
って囲まれる追加装備を有する放射線源装置の第１の実施形態は、チューブが放
射線源空間で放射線源空間の第２の側面に配置され、媒体の移動方向に平行であ
り、そのチューブが前記注入口に接続され、希ガスの粘性流を生じさせることを
特徴とする。
【００４０】 この実施形態は、好ましくはさらに、第２のチューブが放射線源空間で第１の
チューブに平行に配置され、その第２のチューブが前記注入口に接続され、媒体
の移動方向に平行に希ガスの第２の粘性流を生じさせることを特徴とする。
【００４１】 追加装備を有する放射線源装置の第２の実施形態は、放射線源空間が、第１の
側面の第１の閉鎖部、第２の側面の第２の閉鎖部および外界と通じている中央部
によって形成され、第２の放射線源空間部の壁が前記希ガス注入口に接続されて
いるチューブによって形成され、かつチューブの壁および第１の放射線源空間部
の壁が、エジェクタ形状を構成する放射線源空間の中央部の領域でこのような形
状を有することを特徴とする。
【００４２】 エジェクタ形状あるいはジェットポンプ形状によって引き起こされた追加吸引
のために、希ガスおよび媒体粒子が光学部品を収容する装置空間に到達すること
が防止される。
【００４３】 追加装備を有する放射線源装置の第３の実施形態は、放射線源空間が、第１の
側面の第１の閉鎖部、第２の側面の第２の閉鎖部および外界と通じている中央部
によって形成され、第２の放射線源空間部の壁が前記希ガス入口に接続されてい
る環状チューブによって形成され、かつチューブの壁および第１の放射線源空間
部の壁が、エジェクタ形状を構成する放射線源空間の中央部の領域でこのような
形状を有することを特徴とする。
【００４４】 第２の実施形態と比較すると、この実施形態は、このポンプの満足な動作が保
証されるようにジェットポンプの一部であるチューブが狭く、レーザビームの焦
点と媒体が通過する位置との若干の距離を形成する可能性も生じるという長所を
有する。媒体がピットを有するテープである場合特に、ピットがレーザビームに
よって当てられない危険はより小さい。したがって、このピットのレーザエネル
ギーの密度は制限されたままであるので、エネルギー含有の厄介な媒体粒子の数
も制限されたままであってもよい。
【００４５】 最後に、本発明は、放射線に敏感な層で装備された基板上にマスクパターンを
描画するリソグラフィ投影装置に関し、この装置は、マスクパターンを照明する
照明システムと、照明されたマスクパターンを基板上に描画する投影システムと
を備え、照明システムがＥＵＶ放射線源を含み、一方照明システムの光学部品お
よび投影システムの光学部品が真空空間にある。この装置は、ＥＵＶ放射線源が
前述されたようなＥＵＶ放射線源であることを特徴とする。
【００４６】 本発明のこれらの態様および他の態様は、後述される実施形態から明らかであ
り、この後述される実施形態を参照して明らかにされる。
【００４７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明によるＥＵＶ放射線源が使用されてもよく、本発明による方法
が実行されてもよいステップ・アンド・スキャンリソグラフィ投影装置１の実施
形態を概略で示している。この装置は、マスクＭＡを照明する照明システムと、
マスクにあるマスクパターンを基板Ｗ、例えばＥＵＶ放射線に敏感なフォトレジ
ストＷＲが装備されている半導体基板上に描画するミラー投影システムとを含む
。図１の左側部分に示された照明システム１０は、マスクＭＡの領域にシステム
によって供給された照明ビームＩＢが環状セグメントあるいは矩形の形の断面を
有し、均一の強度を有するように公知の方法で設計されている。この照明システ
ムは、３つのミラーがモリブデン層を互い違いにする多層構造、例えばシリコン
層を有するために、例えば約１３ｎｍの波長でＥＵＶ放射線を最大に反射する、
例えば、３つのミラー１１、１２および１３を含む。マスクＭＡは、マスクテー
ブルＭＴの一部を形成するマスクホルダＭＨに配置される。このテーブルによっ
て、このマスクは、マスクパターンの全領域が照明ビームＩＢによって形成され
た照明スポットの下に導入できるように走査方向ＳＤに、図の平面に垂直な第２
の方向に移動できる。マスクテーブルおよびマスクホルダは、概略だけで示され
、異なる方法で構成されてもよい。照明される基板Ｗは、ステージとも呼ばれる
基板テーブルＷＴによって支持される基板ホルダＷＨに配置されている。このテ
ーブルは、基板を走査方向ＳＤに移動させることができるが、図の平面に垂直な
方向にも移動させることができる。基板テーブルは、例えば、テーブルベアリン
グＳＴによって支持される。ステップ・アンド・スキャン装置の他の細部に関し
ては、例としてＰＣＴ特許出願第ＷＯ９７／３３２０４号（ＰＨＱ９６００４）
に関する参照が行われる。
【００４８】 例えば、４ｘの縮小でマスクパターンを基板上に描画することによって、例え
ば、４つのミラー２１、２２、２３および２４を含むミラー投影システム２０は
、マスクと基板との間に配置される。簡単にするために、このミラーは平面鏡と
して示されているが、実際は照明システム１０のミラーと同様にこれらのミラー
は、凹面鏡および凸面鏡であり、ミラー投影システム２０は、所望の鮮明な像が
例えば４ｘの縮小で実現されるように設計される。ミラー投影システムの設計は
本特許出願の一部を形成していない。照明システムのミラーと同様に、各ミラー
２１、２２、２３および２４には、第２の屈折率を有する第２の層を互い違いに
する第１の屈折率を有する第１の層の多層構造が装備されている。
【００４９】 ４つのミラーの代わりに、ミラー投影システムは、その代わりに例えば、３つ
、５つあるいは６つの異なる数のミラーを含んでもよい。通常、像の精度は、ミ
ラーの数が大きくなるにつれて大きくなるが、放射線損失も多くなる。したがっ
て、基板上の画質と放射線強度との間で妥協点を見つけなければならなく、その
強度は基板を照射し、この装置を通過する速度も決定する。リソグラフィ装置の
ための４つ、５つあるいは６つのミラーを有するミラー投影システムは、それ自
体は公知である。例えば、６つのミラーシステムはＥＰ−Ａ０７７９５２８号に
示されている。
【００５０】 ＥＵＶ放射線は大気で吸収されるので、この放射線が伝搬する空間は非常に真
空度の高い空間でなければならない。ほんの少しだけに、放射線源からマスク間
において照明システムは、またマスクから基板間において投影システムは、図１
の枠１６によって示される真空空間に配置されねばならない。同じ枠で示される
空間に収容される代わりに、照明システムおよび投影システムは代わりに別の空
間に収容されてもよい。
【００５１】 マスクＭＡおよび基板Ｗは、図２に示されるように互いに対向する代わりに図
２に示されるように並置されてもよい。この図では、図１の構成要素に対応する
構成要素は、同じ参照番号又は記号を有する。照明システムの個々のミラーは、
図２に示していないが、照明ビームが所望の形状および均一強度となるような照
明システムを示すブロック１０の一部を形成する。図２は、マスクパターンＣを
有するマスクの平面図および基板フィールドを有する基板Ｗの平面図である。マ
スクパターンＣの像は各フィールド上に形成される。マスクおよび基板は、それ
ぞれ２つあるいはそれ以上の整列マークＭ１およびＭ２、およびＰ１およびＰ２
を含み、この整列マークＭ１およびＭ２、およびＰ１およびＰ２の各々は、マス
クパターンが投影される前に基板に対してあるいは各基板フィールドに対して別
々にマスクパターンを整列させるために使用される。マークおよび基板の移動を
検知するために、リソグラフィ投影装置は、非常に精度の高い測定システムであ
る干渉計システムＩＦ１およびＩＦ２であるとよい。
【００５２】 図１および図２の参照番号２に示されたブロックは、ＥＵＶ照射が、固体媒体
、例えば、金属を高強度レーザビームで照射することによって発生されるＥＵＶ
放射線源装置を含む。図３は、このような放射線源装置の実施形態の断面を示す
。この装置は、例えば、金属のテープ３３を真空放射線源空間３４を通して移送
する例えば供給リール３１および巻き取りリール３２である移送装置３０を含む
。この空間は、ターボポンプ、例えば、空間３４を１０−４ミリバールまで真空
にする、例えば１０００ｄｍ３／ｓｅｃの出力を有するポンプ３５に接続される
。
【００５３】 放射線源装置は、例えば、１０Ｈｚの周波数、および例えば８ｎｓのパルス持
続時間、ならびに０．４５ジュールのエネルギー容量のレーザパルスを供給する
高出力レーザ４０、例えばＮｄ−ＹＡＧレーザをさらに含む。レーザ放射線の光
学的周波数は、約５３０ｎｍの波長を有するレーザ放射線が得られるように公知
の方法により２倍にしてもよい。エキシマレーザ、例えば２４８ｎｍの波長で放
射するＫｒ−Ｆレーザを、代わりにレーザ源として使用してもよい。レーザ４０
によって放射されるビーム４１は、窓４３を通って放射線源空間３４の壁の中に
入る。このビームは、単一レンズ要素によって示されたレンズ系４２によってほ
ぼテープ３３のレーザに対抗する表面３６と一致する平面の位置４６の放射スポ
ット４５に集束される。パルス化ビーム４２は、瞬時に位置４６にあるテープの
一部に毎回ほぼ集束される。放射スポット４５は、例えば１０μｍの直径を有す
る。例えばテープ上の衝撃領域においてレーザビームが約１０２１Ｗ／ｍ３と極
端に高いエネルギー密度を有する結果として、この領域は、材料、例えば金属粒
子がテープから追い払われるように部分的に破裂される。追い払われた粒子は、
図４ａおよび図４ｂに示されるようにプラズマを構成する。
【００５４】 これらの図では、参照番号３６は、テープ３３の衝撃面を示し、参照番号４１
はレーザビームを示す。プラズマは参照番号４７によって示される。このプラズ
マは、約数十ｅＶのエネルギーに対応する温度に達する。そのとき、ＥＵＶ放射
線は、数ｎｍ〜数十ｎｍの範囲の波長で発生される。発生された放射線の波長は
、テープ３３の材料のようなプロセスパラメータによって決まる。図４ａは、レ
ーザビームがテープ上の領域を衝撃した直後の状況を示している。この瞬時に、
高エネルギーのイオン５１および原子５２はプラズマから追い払われる。その後
すぐに、加熱された１枚の金属５３、あるいは金属粒子のクラスタが、図４ｂに
示されるように蒸発する。ＥＵＶ放射線が形成される方法および条件についての
詳細は、前述された論文「軟Ｘ線投影リソグラフィのためのレーザプラズマ流動
パラメータの特性把握および制御」に記載されている。
【００５５】 本発明によれば、テープ３３の表面３６には、ピット幅が、例えば、図５に示
されるように、テープの領域でのレーザビームの断面にほぼ等しいピット３７が
設けられている。この図は、ピットがあるテープ３３のわずかな部分を示す断面
図である。図５に示されるように、テープは、一定の小さい厚さを有し、ピット
はテープ上の局部突起によって形成される。このピットは、代わりにより厚いテ
ープの局部へこみの形状を有してもよい。このピットは円筒状であってもよいし
あるいは球体であってもよい。
【００５６】 照射されるテープのこの形状の局部面のために、そこに形成されたプラズマは
より小さい容積で集中されるので、プラズマは、平坦なテープをプラズマ成形媒
体として使用する場合よりもかなり高い密度および温度となる。より高い密度お
よび温度のために、放射されるＥＵＶ放射線は、公知のＥＵＶ金属プラズマ放射
線源においてよりもかなり高い強度を有する。
【００５７】 高強度利得に加えて、プラズマ成形媒体としてピットを有するテープは、他の
も長所を有する。ピット構造のために、イオン３９、原子４１および金属ピース
４２も集中され、すなわちこれらの粒子が追い払われる空間角がかなり減少され
る。これは、放射線源空間内に配置された粒子コレクタ、あるいはレセプタクル
４８によって放射線源空間内にこれらの粒子を収集する可能性を与える。テープ
３６は、鉄、すずあるいは炭素のようないろいろの金属からなってもよい。金属
の代わりに、他の固体材料は媒体として使用されてもよい。このような材料に課
された要求は、材料が高出力レーザビームによる衝撃の際にＥＵＶ放射プラズマ
を形成すべきで、放射線源空間を介する移送に適している形状になり得ることで
ある。
【００５８】 媒体の形状に関して、図６、図７および図８に示されるように、いろいろの可
能性がある。図６は、ピット３７が装備された前述のストリップあるいはテープ
３３のレーザビームの方向の立面図である。この種のテープが使用される場合、
放射線源装置を、レーザパルスが毎回ピットに当たるようにしてもよい。図３に
示されるように、移送装置は、遅延要素を含む電子回路５０を介してレーザドラ
イバと同期化できるので、レーザパルスは、ピット３７が位置４６に到達するそ
の瞬間に形成される。
【００５９】 図７は、凹形側面５６がレーザに面するように放射線源空間を通して移送され
る湾曲テープ５５である媒体の透視図である。この媒体の実施形態では、各レー
ザパルスが所望の凹形形状のテープ部に当たるという長所がある。
【００６０】 これは、図８に示された媒体にも適用できる。この媒体は、その凹形面５８が
放射線源空間３４を通る際にレーザビームに面する凹形ワイヤ５７の形状を有す
る。
【００６１】 この空間の壁には、それを通って発生されたＥＵＶ放射線が出ることができる
１つあるいはそれ以上の開口（図示せず）が設けられている。発生されたＥＵＶ
放射線を収束し、所定方向へ向ける１つあるいはそれ以上のミラー４９が、この
空間に配置されてもよい。それとは別に、このようなミラーは、この空間を出る
ＥＵＶ放射線をさらに収束し、所定方向へ向けるようにこの空間外に配置されて
もよい。必要とされるミラー数は、収束し、プラズマによりを全方向に放射され
るＥＵＶ放射線の割合によって決まる。
【００６２】 前述された放射線源装置では、放射線源空間３４にある金属要素５１、５２お
よび５３がＥＵＶ放射線を通過させる開口を介して装置の他の空間に到達し得る
ＥＵＶ放射線を吸収する問題が生じ得る。これらの粒子は、そのときこれらの空
間に配置されたミラーを損傷し得る。これは、ミラーの反射率の低下により、特
にリソグラフィ投影装置で重要な問題であり、それによってあまり放射線はマス
ク、特に基板に到達できなく、このような装置の重要な性能パラメータ、すなわ
ち基板が照明できる速度に直接影響を及ぼす。
【００６３】 この問題は、媒体３３の移動の方向に平行に、希ガスの流れを放射線源空間を
通して送ることによって除去あるいは少なくとも十分減少できる。
【００６４】 図９は、これが実現される放射線源装置の第１の実施形態を示している。この
図では、図３の要素に対応する要素は同一参照番号によって示される。さらに、
本発明にとって重要でない放射線源装置の構成要素は、この図および次の図にも
はや示されていない。図９では、参照番号６１は、例えばシリンダの形状を有し
、固体媒体３３が移動される放射線源空間６０の壁を示している。この壁は、例
えば２．５ｍｍの直径を有し、それを介してパルス化レーザビーム４１がこの空
間６０に入ることができる、例えば狭い開口６３が装備されている。発生された
ＥＵＶ放射線は、この開口あるいは他の開口（図示せず）を介して放射線源空間
６０を離れ、空間６５に入り得る。概略で示されているだけであり、例えば、１
０−４ミリバールの高真空の図３の参照番号３５によって示された真空ポンプに
よって保持されるこの空間では、ＥＵＶ放射線は、照明システムのミラーを介し
てマスクの方へ案内される。この空間６５は、ヘリウムのような希ガスあるいは
例えば１０−１ミリバールの低圧の水素で充填してもよい。
【００６５】 希ガス、例えばヘリウムの流れ７７、７８は、ヘリウムの流れがテープ３３の
移動方向に平行であるように放射線源空間６０へ導入される。この目的のために
、放射線源空間は、例えば、タンク７３の形のヘリウム供給口と通じているチュ
ーブ７０を有する。このチューブは、例えば５ｍｍの直径を有する。放射線源に
接続された真空ポンプ７５は、ヘリウムの連続流が保持され、放射線源空間のヘ
リウム圧力が例えば、１０−１ミリバールを超えないことを保証する。この低ヘ
リウム圧力では発生されたＥＵＶ放射線が吸収されない。テープ３３は、チュー
ブそして十分な吸引力を有する粘性のヘリウムの流れの中にはいされっる配され
る。結果として、媒体粒子は、ヘリウム円柱内に囲まれ、ヘリウムの流れによっ
て案内され、放射線源空間の外へ移送される。チューブ７０は、その中にあるヘ
リウムガスおよびヘリウム粒子が逆流できないようにヘリウム流が層流であるこ
とを保証する。
【００６６】 テープ３３とヘリウム流との相互作用のために、ヘリウム流の所望のフロープ
ロフィールが乱されることがある。これを防止するために、ヘリウムタンク７３
に接続された第２のチューブ７１が放射線源空間６０に配置されてるので、第２
のヘリウム流７８は、第１の流れ７７と同軸方向へ生じさせられる。フロープロ
フィールは第２の流れにより再び回復される。
【００６７】 ヘリウムの代わりに、他の希ガスにより、水蒸気および過剰の小さな水滴を放
射線源空間から排出してもよい。他のガスの例としては、ヘリウムよりもさらに
よい吸引力を有するようにヘリウムの分子よりも大きい分子を有するアルゴンが
ある。しかしながら、アルゴンは、ヘリウムよりも多くのＥＵＶ放射線を吸収す
る。ガスの選択においては、最小吸収力と最大吸引力との間で妥協点を見つけな
ければならない。
【００６８】 図１０は、希ガス流が使用される放射線源装置の第２の実施形態の一部の断面
図である。この実施形態は、とりわけ、放射線源空間６０がより小さい直径、例
えば５ｍｍを有し、３つの部分からなる点において図９の実施形態とは異なる。
壁８１は下部を囲む。上部は、希ガスの供給のためのテープ３３を囲むチューブ
８８の壁８２によって囲まれる。レーザビーム４１の放射線経路の領域の放射線
源空間の中央部８５は外界と通じている。この中央部の領域で、壁８１および８
２は、わずかに外側に曲げられるので、いわゆるエジェクタ形状が得られる。真
空ポンプ７５および放射線源空間の中央部の領域のこのポンプの特定の壁形状の
組合せは、いわゆるエジェクタポンプあるいはジェットポンプとして作動する。
このようなポンプは、この外界に存在しうる粒子も吸収し、この粒子を取り除く
ために、ヘリウムあるいは他の粒子が放射線源空間の外界に漏洩することを防止
する。放射線源空間６０の開放中央部８５は、集束レーザビーム４１が制約され
ずに放射線源空間に入ることができるような高さを有することが必要となるだけ
である。
【００６９】 ヘリウムガスあるいは他の希ガスが、テープ３３と壁８２との間のヘリウム注
入口７３から供給される。このヘリウムガスは、層流として真空ポンプ７５によ
って下方へ吸引され、媒体粒子を案内する。放射線源空間のジェットポンプ形状
のために、高真空空間６５への媒体粒子の移動およびヘリウムガスの損失が防止
され、これは図９の実施形態の場合よりも強い程度まで防止される。このように
、この空間６５のヘリウムガス圧力はさらに減少される。
【００７０】 ジェットポンプとして作動することができるために、放射線源空間６０の直線
部は、小さい直径、例えば５ｍｍでなければならない。したがって、レーザビー
ムは、プラズマ成形媒体が通過する位置にほぼ集束されねばならない。そのとき
、レーザビームが前記位置からある距離に集束されるので、このビームはこの位
置でより大きい直径を有する場合と比較して、ビーム放射線がこの媒体の所望の
ピットに当たらないという可能性が大きい。さらに、前記位置にレーザビームを
集束する場合、レーザ放射線はこの位置で大きなエネルギー密度を有する。
【００７１】 このような問題は、図１１に示された実施形態によって軽減される。この実施
形態もジェットポンプも含む。しかしながら、注入口チューブ９０は環状断面を
有し、リングの幅、例えば１ｍｍは、例えば１０ｍｍであるリングの内径よりも
かなり小さい。壁部９２および壁８１の上部はさらにエジェクタ形状を構成する
。チューブ９０を通して供給されるカーテン状のガスは、媒体粒子が取り込まれ
たままであり、排出されることを保証する。ジェットポンプ形状は、カーテン状
のガスが高速度で下方へ移動し、希ガスが高真空空間６５に漏洩することを防止
する。ジェットチューブは環状断面を有するので、放射線源空間６０は、水滴が
通過しても蒸発しないように指定所定位置からある距離にレーザビームが集束で
きるように比較的大きい直径を有してもよい。したがって、図１１の実施形態は
、図１０の実施形態の長所と図９の実施形態の長所とを持ち合わせる。
【００７２】 ジェットポンプについての理論的な背景および詳細に関しては、Ｊｏｕｒｎａ
ｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃ
ａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ， Ｖｏｌ．１８， Ｎｏ．２ ｐｐ．１１１３−１
２５、１９９７の論文「環状ジェット拡散器エジェクタの出口フロー特性」に記
載されている。
【００７３】 ＥＵＶ放射線源は、リソグラフィ投影装置でばかりでなく、非常に高い解像力
を有するＥＵＶ顕微鏡でも使用されてもよい。このような顕微鏡のＥＵＶ放射線
の放射線経路は高真空になければならない。この真空状態が放射線源や光学部品
により侵されることを防止するために、本発明および本発明のいろいろの示され
た実施形態がそれらの顕著な長所のために使用される。
【００７４】 ＥＵＶ放射線の波長は約１ｎｍあるいはそれよりも小さい波長を有する実際の
Ｘ線放射線の波長に近いために、ＥＵＶ放射線は軟Ｘ線放射線としても公知であ
ることは前述に示されている。前述された放射線源で発生された放射線の波長は
、特に使用される媒体によって決まる。Ｘ線放射線を発生するために、ＥＵＶ放
射線を発生するときに生じる問題と同様な問題を抱える放射線源を用いることは
可能である。このために、本発明は、Ｘ線放射線源に用いても顕著な長所を有す
る。さらに、本発明は、Ｘ線顕微鏡あるいはＸ線解析装置のような放射線源およ
び装置に関するものであるので、クレームで使用される用語である極短波放射線
はＥＵＶ放射線およびＸ線放射線と解釈される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による放射線源が使用されてもよいステップ・アンド・スキャンリソグ
ラフィ投影システムの第１の実施形態を示す。
【図２】 このような装置の第２の実施形態を示している。
【図３】 本発明が使用されるＥＵＶ放射線源の断面である。
【図４】 プラズマ粒子および追い払われた媒体粒子を示す。
【図５】 照射されるテープ状媒体の一部を示す。
【図６】 この媒体の異なる実施形態を示す。
【図７】 この媒体の異なる実施形態を示す。
【図８】 この媒体の異なる実施形態を示す。
【図９】 希ガス流が使用される放射線源装置の異なる実施形態を示す。
【図１０】 希ガス流が使用される放射線源装置の異なる実施形態を示す。
【図１１】 希ガス流が使用される放射線源装置の異なる実施形態を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｈ０５Ｈ 1/24 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５３１Ｓ (72)発明者 テオドルス、エイチ．ジェイ．ビショップ ス オランダ国5656、アーアー、アインドーフ ェン、プロフ．ホルストラーン、６ Ｆターム(参考） 2H097 CA15 GB00 LA10 4C092 AA06 AA17 AB21 AC09 5F046 BA03 GC03

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 極短波放射線を発生する方法であって、固体媒体を、真空空間を移送し、かつ
    毎回前記真空空間の前記媒体の異なる部分を、パルス状の集束された高エネルギ
    ー・レーザビームで照射して、前記媒体の一部を、極短波放射線を放射するプラ
    ズマに変換する方法であって、少なくとも照射される部分の領域が照射の方向に
    凹形形状を有する媒体を用いることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 ピットが設けられているテープ状媒体を用いることを特徴とする請求項１記載
    の方法。
  3. 【請求項３】 幅の方向に湾曲したテープ状媒体を用いることを特徴とする請求項１記載の方
    法。
  4. 【請求項４】 凹形断面を有するワイヤ状媒体を用いることを特徴とする請求項１記載の方法
    。
  5. 【請求項５】 金属媒体を用いることを特徴とする請求項１、２、３あるいは４記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記媒体が、前記真空空間の前記媒体の移動方向に平行に移送される少なくと
    も希ガスの粘性流に置かれることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載
    の方法。
  7. 【請求項７】 少なくとも希ガスの２つの粘性流が、まだ照射されない媒体の一部が伝達する
    真空空間の一部を通過することを特徴とする請求項６記載の方法。
  8. 【請求項８】 希ガスとしてヘリウムガスを用いることを特徴とする請求項６あるいは７記載
    の方法。
  9. 【請求項９】 装置を製造する方法であって、最小細部の寸法が基板上で、０．２５μｍより
    も小さく、前記装置の異なる層が、各層に対してＥＵＶ放射線によって、放射線
    に敏感な層によって被覆される基板上に最初に特定のマスクパターンを描画し、
    かつその後、材料を前記マスク像によってマークされた領域から取り除くかある
    いは材料を前記マスク像によってマークされた領域に加えることによって連続工
    程で、前記ＥＵＶ放射線が、請求項１乃至８のいずれかに記載の方法によって発
    生されることを特徴とする装置を製造する方法。
  10. 【請求項１０】 極短波放射線源装置であって、 第１の側面で真空ポンプに接続された放射線源空間と、 固体媒体を前記放射線空間を通して移送する移送装置と、 パルス化高電力レーザと、 前記レーザによって供給された前記レーザビームを前記媒体が通過する前記放
    射線空間内の固定位置に集束する光学系とを備え、動作において、前記移送装置
    には、少なくとも所与の位置で、前記レーザビームの方向に凹形形状を有する媒
    体が設けられていることを特徴とする極短波放射線源装置。
  11. 【請求項１１】 前記移送方向において、一方が他方の後ろに置かれたピットを有するテープ状
    媒体を前記移送装置が移送することを特徴とする請求項１０記載の極短波放射線
    源装置。
  12. 【請求項１２】 幅方向に湾曲したテープ状媒体であって、前記凹形側面が前記レーザビームに
    面するように前記移送装置が前記媒体を移送することを特徴とする請求項１０記
    載の極短波放射線源装置。
  13. 【請求項１３】 凹形側面を有する凹形ワイヤであって、その凹形側面が前記レーザビームに面
    するように前記移送装置が前記凹形ワイヤを移送することを特徴とする請求項１
    ０記載の極短波放射線源装置。
  14. 【請求項１４】 前記媒体が金属からなることを特徴とする請求項１０記載の極短波放射線源装
    置。
  15. 【請求項１５】 前記放射線源空間が、前記第１の側面に対向する第２の側面で希ガス注入口に
    接続され、前記媒体を包んでいる前記放射線空間で希ガスの粘性流を生じさせ、
    その流れが前記媒体の移動方向に平行であることを特徴とする請求項１０乃至１
    ４のいずれかに記載の極短波放射線源装置。
  16. 【請求項１６】 前記放射線源空間が、前記レーザビームを前記放射線空間の中に入れ、かつ前
    記放射線空間から出させ、かつ発生された極短波放射線を前記放射線源空間から
    出させる開口を有する壁によって閉じ込められ、チューブが、前記放射線源空間
    の前記第２の側面上の前記放射線源空間で、かつ前記媒体の移動の方向に平行で
    、そして前記希ガスの前記粘性流を生じさせる前記注入口に接続されることを特
    徴とする請求項１５記載の極短波放射線源装置。
  17. 【請求項１７】 第２のチューブが、前記放射線源空間で前記第１のチューブに平行に配置され
    、そして前記注入口に接続され、前記媒体の移動の方向に平行な希ガスの第２の
    粘性流を生じさせることを特徴とする請求項１６記載の極短波放射線源装置。
  18. 【請求項１８】 前記放射線源空間が、前記第１の側面上の第１の閉鎖部、前記第２の側面上の
    第２の閉鎖部および外界に通じている中央部によって形成され、前記第２の放射
    線源空間部の前記壁が、前記希ガス注入口に接続されるチューブによって形成さ
    れ、かつ前記チューブの壁および前記第１の放射線源空間部の壁が、前記放射線
    源空間の前記中央部の領域でエジェクタ形状を有することを特徴とする請求項１
    ５記載の極短波放射線源装置。
  19. 【請求項１９】 前記放射線源空間が、前記第１の側面上の第１の閉鎖部、前記第２の側面上の
    第２の閉鎖部および外界に通じている中央部によって形成され、前記第２の放射
    線源空間部の前記壁が、前記希ガス入口に接続される環状チューブによって形成
    され、かつ前記チューブの壁および前記第１の放射線源空間部の壁が、前記放射
    線源空間の前記中央部の領域で環状エジェクタ形状を有することを特徴とする請
    求項１５記載の極短波放射線源装置。
  20. 【請求項２０】 放射線に敏感な層が設けれている基板上にマスクパターンを描画するリソグラ
    フィ投影装置であって、前記マスクパターンを照明する照明システムと、照明マ
    スクパターンを前記基板上に描画する投影システムとを備え、前記照明システム
    が、ＥＵＶ放射線源を含むと同時に前記照明システムの光学部品および前記投影
    システムの光学部品が真空空間にあり、前記ＥＵＶ放射線源が、請求項１０乃至
    １９のいずれかに記載の放射線源装置であることを特徴とするリソグラフィ投影
    装置。
JP2001549063A 1999-12-23 2000-12-11 極短波放射線を発生する方法、前記放射線によって装置を製造する方法、極短波放射線源装置およびこのような放射線源装置が装備されたリソグラフィ投影装置 Pending JP2003518729A (ja)

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