JP4403216B2 - 極紫外（ｅｕｖ）線を発生するｅｕｖ線源 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般にレーザープラズマ極紫外（ＥＵＶ）線源に関し、より詳細には線源のノズルを発生プラズマから電気的に絶縁してアーキング（ａｒｃｉｎｇ）及びノズルの浸食を減少させる技術を含むレーザープラズマ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水準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傾向は、極紫外（ＥＵＶ）又は軟Ｘ線波長（１３−１４ｎｍ）の光を発生するシステムを発展させることである。
【０００３】
ＥＵＶ線を発生する種々の装置が該技術分野において知られている。最も一般的なＥＵＶ線源の１つは、レーザープラズマ標的材料としてガス、通常キセノンを使用するレーザープラズマガス凝縮源である。アルゴン及びクリプトン等の他のガス、及びガスの組合せもレーザ標的材料として知られている。レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）に基づく公知のＥＵＶ線源において、ガスは通常ノズル内で液状へと極低温冷却され、その後強制的にオリフィス又は他のノズル開口部を介して真空室中に連続的な液体の流れ又はフィラメント状物として送られる。極低温冷却標的材料（即ち、室温ではガス）が必要なのは、ＥＵＶ光学素子上で凝縮せず、また真空室によって排気しなければならない副生物の生成が最小だからである。いくつかの設計では、ノズルを振動させて、所定の直径（３０−１００μｍ）及び所定の液滴間隔を有する液滴の流れとして標的材料がノズルから放射されるようにする。
【０００４】
液体標的材料の低温及び真空環境内の低蒸気圧により標的材料は急速に凍結する。いくつかの設計ではシート状の凍結した極低温材料を回転基板上に用いるが、これはくず片（ｄｅｂｒｉｓ）及び繰返し数の制限のためＥＵＶ源の生成には実用的でない。
【０００５】
標的流れは通常Ｎｄ：ＹＡＧレーザの高出力レーザビームにより照射され、該レーザビームは標的材料を加熱し、ＥＵＶ線を放射する高温プラズマを生成する。レーザビームは、望ましい周波数を有するレーザーパルスとして標的領域に送出される。レーザビームは、プラズマを発生させるのに十分な熱を供給すべく標的領域で所定の強度を有しなければならない。
【０００６】
図１は上述の型のＥＵＶ線源１０の平面図であり、ノズル１２を含み、該ノズルは圧力下にキセノン等の適当な標的材料を貯蔵する標的材料室１４を有する。室１４は、標的材料を液状へと極低温冷却する熱交換器又は凝縮器を含む。液体標的材料はノズル１２の狭いのど状部１６を強制的に通過され、標的領域２０に向けて真空室内にフィラメント状物又は流れ１８として放射される。液体標的材料は真空環境内で急速に凍結し、標的領域２０に向けて進むにつれて標的材料の固体フィラメント状物を形成する。真空環境及び標的材料内の蒸気圧により、凍結した標的材料は、流れ１８が移動する距離に依存して結局凍結した標的破片へと分解する。
【０００７】
レーザ源２４からのレーザビーム２２は標的領域２０に向けられ標的材料を気化する。レーザビーム２２からの熱により、標的材料はＥＵＶ線３２を放射するプラズマ３０を発生する。ＥＵＶ線３２は集合光学素子３４により集合され、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３４は、放物線形状等、線３２を集合し且つ方向づける目的に適した任意の形状を有することができる。この設計において、レーザビーム２２は図示のように集合光学素子３４の開口部３６を介して進む。他の設計では他の構成を用いることができる。
【０００８】
代替の設計において、のど状部１６を圧電振動子等の適当な装置により加振し、該のど状部から放射される液体標的材料が液滴の流れを形成するようにすることができる。振動の周波数により液滴の大きさ及び間隔が決定される。標的流れ１８が一連の液滴のときは、レーザビーム２２はパルス状にされて、すべての液滴又は一定の数ごとの液滴と衝突する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
標的流れ１８は真空室における該流れの位置で標的材料を蒸発させる一定の定常圧力を持つ。真空室内の圧力は標的流れ１８から遠ざかるにつれて減少する。この差圧によりプラズマ３０とのど状部１６との間に等圧線が画成される。これらの等圧線は、標的材料に依存する特定の圧力範囲内でプラズマ３０からノズル１２に至る電流又はアーキング路（ａｒｃｉｎｇｐａｔｈ）を供給する。放電アークは、等圧線に沿ってプラズマ３０からノズル１２の導電性部分へ放射され、プラズマ３０からノズル１２まで比較的大きな距離を移動できる。もし圧力が高すぎたり又は低すぎたりすると、放電アークは支持又は誘引されない。また、標的材料から放射された高速原子及び未蒸発の余分な標的材料の固体片がノズル１２に衝突することがある。
【００１０】
プラズマ３０からの放電アークはノズル材料を溶解又は気化させて、ノズルを損傷させ該室内に余分なくず片を生じさせる。また、高速原子及び余分な標的材料はノズル１２を浸食する。このくず片の発生はまた、光学素子や他の線源構成部品を損傷させ、加工費が増加する結果となる。前述の各々のくず片発生メカニズムは、線源のくず片発生を効果的に最小にするようにしなければならない。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の教示によれば、レーザプラズマＥＵＶ線源が開示され、該線源は、プラズマにより発生した放電及びアーク放電によって線源のノズルの材料が浸食され、気化するのを解消するための手法を用いる。この手法は、ガラス製毛管等のアークを伝導しない非導電性ノズル出口端を用いることを含む。ノズル出口端は、適当な距離だけノズルのすべての導電性表面を越えてプラズマの方に延長し、そのためプラズマに最も接近したノズルの導電性部分の周囲における室圧は十分低く、アーク放電を支持又は誘引しない。
【００１２】
本発明の追加の目的、利点及び特徴は、以下の説明及び添付の特許請求の範囲を添付図面とともに読むことにより明らかとなろう。
【００１３】
【発明の実施の形態】
プラズマアーク放電を防止するノズルを含む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。
【００１４】
図２は、上述した線源１０内のノズル１２の代わりに適用可能な本発明の実施の形態によるノズル組立体４０の上面図である。ノズル組立体４０は標的材料室４２を含み、この標的材料室４２は標的材料を液状に極低温冷却し、それを圧力下に保持する。ノズル組立体４０はまた、適当な取付装置４４によって室４２に取り付けられたノズル出口管４６を含み、標的材料は管４６を強制的に通過される。管４６は、取付装置４４を貫いて延長し、室４２と流体連通している。標的材料のフィラメント状流れ４８は、管４６から放射され、該室内で急速に凍結する。凍結フィラメント状流れ４８はレーザビーム２２によって気化され、上述のようにＥＵＶ線３２を発生する。
【００１５】
本発明によれば、ノズル出口管４６は非導電性材料で作られるのでプラズマ３０からの放電及びアーキングは管４６に引き寄せられず、したがってノズル組立体４０を損傷しない。１つの実施の形態において、管４６はガラス又はセラミック製の毛管である。しかしながら、これは非限定的な例であり、他の非導電性材料を用いることもできる。さらに、オリフィス板等他の非導電性ノズル構成部品を標的領域２０のそばに設けてアーキングを防止することもできる。
【００１６】
プラズマ３０に最も接近したノズル組立体４０の導電性部分は取付装置４４である。本発明によれば、取付装置４４はプラズマ３０から十分離れて設置され、そのため取付装置はプラズマ３０からの放電を誘引するには圧力が低すぎる真空室の領域内にある。すなわち、プラズマ３０からのアーク（ａｒｃｓ）は十分な圧力を有する真空室内の領域を移動しなければならないので、アークは取付装置４４に達しない。取付装置４４の周囲の圧力が低すぎるからである。他の設計において、ノズル組立体４０の最も接近した導電性部分は取付装置４４でなくともよく、同様に真空室の低圧領域に位置決めされるノズル組立体４０の他の導電性部分であってもよい。
【００１７】
１つの例において、管４６の出口端部は２．５４ｍｍ（０．１インチ）等の十分な距離だけノズル組立体４０のすべての導電性表面を越えて延長する。この距離は、真空室内の圧力及びキセノン等の標的材料の種類に基づき設定される。ＥＵＶ生成室において、液体又は固体標的材料の蒸発に起因するガス圧力は、主として管４６の開口部の向こう（下流）の領域に閉じこめられる。管４６に隣接した圧力は、プラズマ３０と取付装置４４との間に設定されるアークを起こすには不十分となる。
【００１８】
本発明の別の実施の形態によれば、ノズル組立体４０は真空室壁に取り付けられた非導電性取付板５０を含み、典型的には接地されている該室壁からノズル組立体４０を電気的に絶縁する。したがって、ノズル組立体４０の導電性部分は該室壁と直接接触しない。ノズル組立体４０から該室壁への電流路を遮断することにより、プラズマ３０からのアーク放電はノズル組立体４０を損傷しない。板５０は、取付装置４４と該室壁との間の電気的導通を遮断する任意の非導電性絶縁部材とすることができる。この設計において、取付板５０は、アークが管４６を通過して移動するのを防止するために、管４６は導電性であってもよい。当業者によって認識されるように、板５０は、ガラス等の任意の適当な非導電性材料で作ることができ、またノズル組立体４０の構造的な構成における任意の都合のよい場所に位置決めして、プラズマ３０からの放電に起因する電流の導電路を遮断することができる。
【００１９】
本発明のさらに別の実施の形態においては、ＤＣバイアス源５２を取付装置４４又はノズル組立体４０の別の導電性部分に電気的に接続して、ノズル組立体４０の電位をアークの電位まで高める。ノズル組立体４０の電位を放電の電位まで高めることにより、電流はアークからノズル組立体４０内に流れ込まない。効果的であるために、ノズル組立体４０に適切なＤＣバイアス電位を適用できるためには、アークの電位を予め知っていなければならないであろう。
【００２０】
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され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、改良及び改変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線源の平面図である。
【図２】図１に示すＥＵＶ線源のための、本発明の実施の形態によるノズルの平面図である。
【符号の説明】
１０ ＥＵＶ線源 １２ ノズル
１４ 標的材料室 １６ のど状部
１８ フィラメント状物又は流れ ２０ 標的領域
２２ レーザビーム ２４ レーザ源
３０ プラズマ ３２ ＥＵＶ線
３４ 集合光学素子 ３６ 開口部
４０ ノズル組立体 ４２ 標的材料室
４４ 取付装置 ４６ノズル出口管
４８ フィラメント状流れ ５０ 取付板
５２ バイアス源

Claims (5)

1. 極紫外（ＥＵＶ）線を発生するＥＵＶ線源であって、線源ノズル組立体と、レーザビームを放射するレーザ源とを備え、
   前記線源ノズル組立体は、標的材料を保持する線源材料室と、該材料室に導電性取付装置により取り付けられた非導電性毛管とを含み、前記毛管により該ノズル組立体が標的領域へ標的材料流れを放射するようになっており、
   前記レーザビームを放射するレーザ源は、該レーザビームが該標的領域の該標的材料流れに衝突して該ＥＵＶ線を放射するプラズマを生じさせるようになっており、
   前記毛管が、該プラズマにより発生した放電が該ノズル組立体を損傷するのを防止する、ＥＵＶ線源。
2. 請求項１によるＥＵＶ線源において、該毛管がガラス及びセラミックから成る群から選択された材料で作られている、ＥＵＶ線源。
3. 請求項１によるＥＵＶ線源において、該取付装置が、該プラズマからの該放電を支持又は誘引しないような十分低い圧力の線源真空室の一部内に位置する、ＥＵＶ線源。
4. 極紫外（ＥＵＶ）線源により発生したプラズマによって生じた放電から該線源のノズル組立体を保護する方法であって該ノズル組立体が標的材料を保持する線源材料室を有するものにあって、
   該ノズル組立体から標的領域に標的材料流れを放射するステップと、
   レーザ源から該標的領域へレーザビームを放射し、該標的材料流れを気化して該プラズマを生じさせるステップと、
   該プラズマにより生じた該放電が該ノズル組立体を損傷するのを防止するステップとを備え、
   このプラズマにより生じた該放電が該ノズル組立体を損傷するのを防止するステップは、前記線源材料室に導電性取付装置により取り付けられた非導電性毛管を設けて該毛管から標的材料流れを放射するようにした、方法。
5. 請求項４による方法において、該毛管がガラス及びセラミックから成る群から選択された材料で作られている、方法。

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