JP4340780B2 - Ｅｕｖ液滴発生器用標的かじ取りシステム - Google Patents

Description

【０００１】
【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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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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