JP4340780B2 - Euv液滴発生器用標的かじ取りシステム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は一般にEUV線源に関し、より詳細には標的気化領域に正確に標的液滴をかじ取りする標的かじ取り装置を用いるEUV線源に関する。
【0002】
【従来の技術】
マイクロエレクトロニック集積回路は通常、当業者によく知られたフォトリソグラフィプロセスにより基板にパターン形成され、該プロセスにおいて回路素子はマスクを介して進む光束により画成される。フォトリソグラフィプロセス及び集積回路構築の技術の現状が発達するにつれて、回路素子はより小さくなり、回路素子間の間隔もより密となる。回路素子が小さくなるにつれて、より短い波長及びより高い周波数の光束を発生するフォトリソグラフィ光源を用いることが必要である。すなわち、光源の波長が減少するにつれてフォトリソグラフィプロセスの解像度が増加して、より小さい集積回路素子を画成することが可能となる。フォトリソグラフィ光源に関する現在の技術の現状は、極紫外(EUV)又は軟X線波長(13−14nm)の光を発生させる。
【0003】
2000年8月23日に出願され、本出願の譲受人に譲渡された米国特許出願第09/644,589号、発明の名称:レーザープラズマ極紫外光源用標的としての液体噴霧、はフォトリソグラフィシステムのためのレーザープラズマEUV線源を開示し、該線源はレーザープラズマを発生させるため標的材料として液体、通常キセノンを用いる。キセノン標的材料は望ましいEUV波長を与え、得られる蒸発キセノンガスは化学的に不活性で、線源の真空システムにより容易に送出できる。クリプトン及びアルゴン等の他の液体及び気体、並びに液体及び気体の組合せもまたEUV線を発生させるレーザ標的材料として利用可能である。
【0004】
EUV線源は、標的液滴の流れを発生する線源ノズルを用いる。液滴流れは、液体標的材料をオリフィス(直径50−100ミクロン)に強制的に通し、ノズル送出し管に取り付けた圧電トランスデューサ等の励起源からの電圧パルスで流動を乱すことにより生じる。通常、液滴は連続流動流れに関するレイリーの不安定性崩壊周波数(Rayleigh instability break−up frequency)で高速(10−100kHz)に生成される。液滴をノズルから真空中に放射してもよく、真空中で液滴の急速な蒸発及び凍結がもたらされる。または、液滴を適切な圧力及び温度のバッファガス中に放出し液滴の気化速度を制御することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
EUVフォトリソグラフィを使用して製造する次世代の商用半導体に関するEUV出力及び線量の規制条件を満たすため、レーザビーム源は通常5−10kHzの高速でパルシングされなければならない。それ故、レーザーパルス間での液滴流れの回復がすばやい高密度液滴標的を供給して、すべてのレーザーパルスが最適の条件下標的液滴と相互作用するようにすることが必要となる。これにより各レーザーパルスから100マイクロ秒以内に液滴を生成する液滴発生器が必要となる。
【0006】
液滴発生器は、下流の差動式に吸入排出(pumping)される空洞(cavity)を含めると比較的かさばって重く、多くの冷却材、真空及び電線路用接続部を用いる。したがって、重量及び構成による制約は液滴発生器の位置決めを困難にし、その結果その位置決め応答時間(positioning response time)を厳しく限定する。さらに、標的場所に対する液滴発生器の向きを偏軸とする必要がある場合がある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の教示によれば、液滴発生器により発生した液滴流れを標的領域までかじ取りするかじ取り装置を用いるEUV線源が開示される。液滴発生器は、液滴の流れを位置センサにより検出される一定の方向に向ける。検出された液滴流れの位置は、かじ取り装置の向きを制御するアクチュエータに送られる。液滴流れはかじ取り板に衝突し、そこから標的領域に向けて偏向される。
【0008】
本発明の追加の目的、利点及び特徴は、添付図面とともに取り上げることにより以下の説明及び添付の特許請求の範囲から明らかとなろう。
【0009】
【発明の実施の形態】
かじ取り板を用いるEUV線源に関する本発明の実施の形態についての以下の説明は、本質的に単に代表的なものであり、決して本発明又はその用途又は使用を限定することを意図するものではない。
【0010】
図1は、ノズル12及びレーザビーム源14を含むEUV線源10の上面図である。キセノン等の液体16は、適当な源からノズル12内を流れる。液体16は加圧下ノズル12の出口オリフィス20を強制通過し、そこで標的場所34に向けられた液滴22の流れ26となる。ノズル12上に位置決めされた圧電トランスデューサ24が液体16の流れを乱して液滴22を発生させる。
【0011】
源14からのレーザビーム30は、光学素子32の焦点を標的場所34の液滴22に合わせることにより集束される。源14は、液滴22が標的場所34に到達するときに、液滴22の速度と相関的にパルス状態にされる。レーザビーム30からの熱が液滴22を気化させ、EUV線36を放射するプラズマを発生させる。EUV線36は集合光学素子38によって集合され、パターン形成される回路(図示せず)に向けられる。集合光学素子38は、線36を集合し方向づける目的のため適当な任意の形状を有することができる。本設計において、レーザビーム30は集合光学素子38の開口40を介して進むが、しかし他の設計では異なった集合光学素子設計が用いられる。プラズマ発生プロセスは真空中で行われる。
【0012】
標的場所34に対するノズル12の向きは、液滴22の流れ26がまっすぐ標的場所34に向けられるよう線源10内において与えられる。しかしながら、実際のシステムでは、液滴22が正確に標的場所34に向けられるようノズル12を集合光学素子38に対し方向づけするのは困難である。さらに、システム作動パラメータが時折り液滴22がノズル12から若干異なった経路に沿って放射される原因となる。さらに、いくつかの設計において、標的場所に対するノズルの方向づけは特にオフアクシス(軸から外れた)状態となるよう設計される。
【0013】
図2は、本発明の実施の形態によるEUV線源50の上面図である。線源50は、液体キセノン等の標的材料を源54から受ける液滴発生器52を含む。上述のノズル12は、液滴発生器52内に設けられて液滴を発生する型のノズルとされている。液滴発生器52は、その特定の構成は本発明にとって重要でないので一般的に示され、したがってここに説明する目的に適した任意の液滴発生器を表すことを意図したものである。
【0014】
標的材料は通常室温及び室圧で気体なので、標的材料を例えば液体窒素で冷却して液状とする。冷却源56からの冷却材が液滴発生器52に加えられ、発生器52内で標的材料を液状に維持する。さらに、液滴発生器52を真空状態に維持して、液滴形成プロセスと相互作用できる気体を限定する。ポンプ60を発生器52のポンプ出口62に接続して発生器52内の気体を除去できるようにする。
【0015】
液滴発生器52は液滴68の流れ66を発生する。液滴68は、EUV線発生プロセスのため所定の間隔と大きさを有するが、このことは当業者によく理解されている。上述のように、液滴68は真空又は低圧室に放射され、そこで液滴68は所望の大きさに蒸発、凝縮及び凍結し始める。
【0016】
この例では、流れ66は液滴発生器52から、線源の標的場所に対しオフアクシス状態で向けられる。流れ66を方向変換させて標的場所に対し適切に方向づけするため、本発明により反射かじ取り板74が提供される。かじ取り板74は、液滴68を偏向させるのに適当な任意の反射面又は装置とすることができる。液滴がかじ取り板74に到達するまでに、液滴68はそれ自身の低温及び線源の低圧環境の結果、実質上凍結するのでかじ取り板から容易に偏向される。
【0017】
この例では、かじ取り板74は、流れ66及び液滴68が元の経路から実質上90°偏向されるよう位置決めされる。流れ66は、液滴68が標的場所76を通過するようかじ取り板74によって方向変換され、レーザビーム78は、標的液滴68が標的場所76に入った時に該標的液滴68を打つ。さらに、標的場所76は一次集合光学素子80の焦点位置にある。
【0018】
流れ66が標的場所76に向けられていることを測定するため、位置センサ84が流れ66に沿った戦略的な場所に配置される。凍結液滴を検出でき、EUV線源に適した任意の型のセンサを使用できる。センサ84は線86により電気信号をかじ取り板アクチュエータ88に送り返し、該アクチュエータはかじ取り板74の向きを調節して流れ66の方向を修正する。かくして、位置センサ84は、液滴68が標的場所76に対し適切な線上にあるか否かを検出する。特に図示はしないが、公知のEUV線源は、望ましい場所で液滴68が適切に気化されているかを測定する検出器を用いる。それ故、システムは、液滴68が標的場所76に向けられていることを確実にするためフィードバックを含むであろう。
【0019】
センサ84の位置は、流れ66がかじ取り板74によって偏向された後の場所に示されている。しかしながら、この例に限ることなく、であり、センサ84は流れ66の経路に沿った任意の好都合な場所に位置決めすることができる。例えば、センサ84を液滴発生器52とかじ取り板74との間に位置決めできる。さらに、他の設計において多数のかじ取り板及び多数のセンサを設けることができる。
【0020】
かじ取り板74は図2において液滴68の流れ66を約90°方向変換するとして示されている。他の設計において、一次光学素子80に対する液滴発生器52の向きに応じて、流れ66の偏向量を最小にして適切な向きを与えることができる。本発明は、流れ66の小さい及び大きい方向変更を含み、いかなる理由による流れ66の整列不良をも修正することを意図する。例えば、液滴発生器52及び関連のハードウェアはとても扱い難く、それを適切にレーザビーム78に方向づけするのが困難なことがある。かじ取り板74を使用して流れ66に微調節を施し、細かな調整を実現することができる。さらに、いかなる理由にせよ、液滴発生器52からの液滴68の方向は時間と共に変化しうる。かじ取り板74を使用して、可能な限り一滴ずつのベースで流れ66の方向を絶えず修正することもできる。
【0021】
かじ取り板74は、凍結材料を偏向させるのに適した任意の固体表面又は板とすることができる。かじ取り板74を、高周波かじ取り並びにDCポインティング(pointing)のため、小型、軽量とすることができる。液滴68は凍っているので、かじ取り板74からある程度弾力的に(quasi−elastically)はずむ。かじ取り板74をチップ/チルト(tip/tilt)アクチュエータに装着することにより十分なかじ取り自由度が与えられ、かさばって重い液滴発生システムを整列するための要件が大幅に減少される。また、入射流れ66の軸に沿ったかじ取り板74の高周波数変換を使用して、全飛行距離に変化を与えることにより、液滴発生器52での持続する変化を打ち消すことができる。
【0022】
アクチュエータ88は、種々のEUV源の応用に適した任意の高又は低周波アクチュエータとすることができる。高周波かじ取り応答は、ガルバノメータ、ボイスコイル、圧電駆動式アクチュエータ又はMEMS型ミラーを使用して得られる。アクチュエータ88は、従来の高速かじ取り光学ミラーで使用されるもの等の任意の適当な市販の規格品の構成部品でよい。そのような装置の非限定的な例には、ボールエアロスペース(Ball Aerospace)社、ジーエスアイルモニックス(GSI Lumonics)社、ピエゾシステムズ(Piezosystems)社及びアプライドMEMS(Applied MEMS)社から入手可能なアクチュエータが含まれる。
【0023】
上述の説明は単に本発明の代表的な実施の形態を開示し説明するものである。当業者であれば、そのような説明並びに添付の図面及び特許請求の範囲から、添付の特許請求の範囲に規定した本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、種々の変更、改良及び変形をなしうることを容易に認識するであろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】EUV線源の上面図である。
【図2】本発明の実施の形態による液滴流れかじ取り板を用いるEUV線源の別の上面図である。
【符号の説明】
50 EUV線源 52 液滴発生器
54 標的材料源 56 冷却源
60 ポンプ 62 ポンプ用取出口
66 流れ 68 液滴
74 かじ取り板 76 標的場所
78 レーザビーム 80 一次光学素子
84 位置センサ 86 線
88 アクチュエータ
Claims (9)
- 極紫外(EUV;extreme ultraviolet)線源であって、
初期経路に沿って液滴の流れを発生する液滴発生器と、
該液滴を該初期経路から標的経路に偏向させるかじ取り装置と、
該液滴の流れの位置を検出するセンサと、
該センサからの信号に応答し、該かじ取り板の向きを変えて、該液滴が該標的経路上の標的場所へと偏向されるようにするアクチュエータとを備える、線源。 - 請求項1による線源において、該かじ取り装置が固体表面板を含む、線源。
- 請求項1による線源において、該アクチュエータがガルバノメータ、ボイスコイル、圧電駆動体及びMEMS装置から成る群より選ばれたアクチュエータである、線源。
- 請求項1による線源において、該液滴が該かじ取り装置によって偏向される前に該センサを該初期経路に対し位置決めする、線源。
- 請求項1による線源において、該液滴が該かじ取り装置によって偏向された後に該センサを該標的経路に対し位置決めする、線源。
- 請求項1による線源において、該液滴が該かじ取り装置によって偏向されるときに該液滴が凍っている、線源。
- 請求項6による線源において、該液滴がキセノンである、線源。
- 請求項1による線源において、該初期経路と該標的経路とが互いに約90°である、線源。
- 請求項1による線源において、一次光学素子をさらに備え、前記標的場所が該一次光学素子の焦点にある、線源。
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