JPH02500625A - 最小細片用ターゲツト配置 - Google Patents

最小細片用ターゲツト配置

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 最小細片用ターゲット配置 本発明はXS放出プラズマを発生するに充分なパワーでそれへ向けられるパルス 化されたレーザビームによってXIIを発生するために使用されるターゲットに 関し、且つ更に詳しくはレーザパルスによって融触され且つシステム中で整合さ れてプラズマ発生に起因する細片を最小にするターゲット物質と概ね等しい厚さ を有するXII平版印刷機械で交換なく多数回使用するための前記したようなタ ーゲットに関する。
過去に、「チップ」と一般に称せられる半導体装置は平版印w4法と呼ばれる方 法を用いて作られている。この方法では、レジスト被覆半導体ウェーハは対応す るパターンをレジスト上へ暴露させるためにそれへ適用されるエネルギのパター ンを有する。暴露されたレジストは除去されることができ、又は暴露されたレジ スト以外の全てが除去されることができ、且つパターン化されたウェーハは次に 更に処理される。!露及び別の処理を多数回繰返すことによって、非常に精巧な 半導体装置が製作され得る。つい最近まで、紫外線光がレジスト物質をIflす るエネルギとして商業的応用において殆ど専ら使用されている。しかしながら、 技術が進歩するにつれて、半導体ウェーハ上に配置される機構の大きさが益々小 さくなっできて今では機構の大きさは紫外線光エネルギによる正確なパターン化 の限界に達している。紫外線光を使用する際の1つの重要な制限ファクターは光 の波長である。暴露される機構の大きさは今では使用される紫外線の波長に達し ており、妥当な焦点深さ並びに単一レベルのレジストのような処理の単純性を同 時に維持しながら機構の大きさを更に減少することはもは−P素外線光を用いて は可能ではない。
xllがX線のかなり小さい波長のために光よりも良い平版印刷a需用エネルギ 源を提供することは、少なくとも1973年はど早期に米国特許3,743.8 42でスミスほかによって!!i案されている。多くの試みがレジスト被覆半導 体ウェーハの暴露で使用するための各種形式のX線平版印刷機械の提案について スミスほかの教示に続いている。当業界でのかなりの前進が米国特許4゜184 .078に記載されているようにナゲルほかによってなされ、そこではXIIが プラズマを発生させるに充分なエネルギをもってパルス化されたレーザビームを 金属ターゲットにおいて集束することによって発生され得ることが提案された。
ソフトな、即ち長い波長のxllはプラズマから提供され、且つそのように発生 されたX線の経路中に配置されたマクス及びレジスト被W1基体は次に!!露さ れることができた。
ナゲルほかの教示は先のスミスほかの教示より多くの利点を有するが、それはレ ーザ講起プラズマが、Xllを発生することに加えて、プラズマを発生するに必 要とされる15万℃以上の温度の結果として物質及びイオン細片を発生した1つ の重大な欠点を有する。物質細片問題はナゲルほかによって認められ、且つマイ ラー保護シールドが設けられ、細片が敏感なX線マスク膜を損傷するのを防止し 又はマスク上に堆積するのを防止し且つX線の吸収体として作用するのを防止し た。しかしながら、ナゲルほかによって提案されたマイラーシールドは、薄い′ マイラーシートでさえ入射X線、特により有効なソフトなXliの一部を吸収す るので、商業的なXI1片版印版印刷機械込むに望ましいものではない。更に、 膜自体は、それが堆積された細片のために益々不透明になるので、又はそれが大 きな部分の細片が衝突するために破滅的な損傷を受けるので定期的に交換され又 は更新されねばならない。
回転するシールドが米国特許4,408.338でグロブマンによって提案され ており、そこでは交互に開き且つ閉じる溝穴を有する回転円板がXIIを開いた 溝穴に通過させ且つ細片を閉じた溝穴によって阻止した。1987年9月8日に 許可され、本出願の譲受人へ譲渡されている米国特許4,692.’934でフ ォーサイスによって提案されたような細片を排除する他の試みは細片をそらせる ためにガスの空気力学的シートを使用することを含む。また、ナゲルほかの技術 での細片の問題を克服するために、5PIF136巻半導体マイクロ平版印刷創 り1ljii−,48頁、52 (1978)の「パルス化されたXIIのため のレーザプラズマ源」と題するナゲルほかによる論文に記載されているような他 の技術が試みられている。現在、X線平版印刷機械を作る商業的試みは、例えば 米国特許4,514.858及び4,516.253に説明されているように、 細片を放出しないXII管をX線源として利用している。
細片問題が特に厄介な問題となっているが、ナゲルほかによって最初に提案され た技術に利益がある。第1に、源の大きさはレーザビームを小さいスポットに簡 単に集束することによって非常に小さく作られ得る。第2に、提供されるxIl のバーストの期間はレーザビームが提供される時間を制限することによって非常 に短くされ得る。
最後に、XIIの平均パワーはXII管によって発生されるよりも非常に高くす ることができ、在来式の紫外線光源の!露量に匹敵し又はそれを越えるat量を 達成することができる。ナゲルほかの技術のこれら利益の全ては、らば、商業的 なX線平版印刷機械に含むためのxi源を非常に望ましくする。
Xl1Iは最新式のXI!平版印w4機械で近接印刷モードで使用されているの で、!!露され得る機構の大きさは、源の有限の大きさのためにマスク機構の縁 の周りに向けられるシャドウの大きさによって制限されることがある。
シャドウのぼけは次の関係に基づいて決定され得る。
δ−3(d/L) 式中、δは源によって投ぜられるシャドウの幅であり、dは源の直径であり、L は源からマスクまでの距離であり、且つSはマスク及びウェーハの離問距暖であ る。例えば、もし5−20ミクロン、d−200ミクロン及びL−70ミリメー トルであるならば、マスクの緑でのシャドウのほけδは0.0057ミクロンで あり、それは0.5ミクロンはど小さい又はそれより小さい機構の大きさを印刷 するために許容し得る値である。また、マスク及びウェーハの間の小さい間隔S は、xmの短い波長(例えば14オングストローム)と−緒に、回折によるぼけ を減少する。このように、ナゲルほかによって提案されたパルス化されたレーザ 誘起プラズマxmmの小さい寸法の故に、プラズマX線源からレジスト被覆ウェ ーハまでの距離は、レジストへ到達し且つその上に所望のパターンを暴露するX sの強さを最大限にするために約70ミリメ゛−トルまで減少され得る。
70〜100ミリメートルの閤隔内でそのような高エネルギレーザビームを直接 に集束することは、実用的でないほど速い(低f/数)集束システムを必要とす る。
その代わりに、好ましい集束方法はビームをウェーハ平面より上に配置された集 束レンズに通過させ、且つXII発生ターゲットの方へ収斂するビームをウェー ハ平面の直ぐ上に配置された鏡で反射することである。XIIターゲット領域は 望ましくは外部ビームIl路に対して減少された圧力に雑持されているので、集 束するビームはターゲットを収める排気された室中の窓を通過する。レーザビー ムがプラズマによるレーザエネルギの最大吸収に対して、それ故xma射の最大 可能発生に対して45度又はそれより少ない角度でターゲットの方へ向けられる ので、追加の気化形状的制約が生じる。これらの設計上の制約はビーム運搬光学 機器での少なくとも若干のレーザ集束をX線ターゲットに近づけることは避けら れず、且つこれはプラズマ発生過程によって出される細片からの起こり得る汚染 の作用をビーム光学機器に与える。
本発明の1つの観点に従えば、X!!放出プラズマを発生するに充分なエネルギ をもってレーザビームを夕、−ゲットの方へ向けることによってXI!が発生さ れ、プラズマが細片を更に放出し且つシステムが放射される細片感知物体を更に 含むX線システムに改良が提供される。該改良は、プラズマから放出される細片 がプラズマにおいてターゲットに対して直角な線に対して分離した角度方向変位 群で放出される溶融滴を含むことと、分離した角度方向変位群の間で放出される X線によって放射される物体を配置するための装置とからなる。
該ターゲットでは、プラズマからターゲット内層面中への熱伝導によって発生さ れる細片は、Xm発生に必要なターゲット物質の小量だけがプラズマ加熱サイク ル中に融触されるので最小限にされる。従来技術では、他のものが細片を排除す ることに間係しない目的のために簿いターゲットにレーザビームを向けている。
例えば、ジョンソンほかに対する米国特許4,290.847及びブルクナーに 対する4、608.222では、シュウチリウム及びトリチウムで充満されたマ イクロカプセルに熱核反応を起こす試みでレーザを衝突させている。他のものは Phys、 Fluid 23巻、5号、1012〜1030頁(1980)の りピンはかの1O−10W/αにおける薄い箔のレーザープラズマ相互作用及び 融触加速度におけるように物質の加速度対レーザ加熱を研究するために薄い箔を 使用している。XI!防護のための薄い箔の使用の利益はこれまで実現されてい ない。これらの利益を実現するために、レーザプラズマ細片発生の多くのことれ まで知られない機構を考慮しなければならない。
本発明の1つの好適な実施例が次の図面を特に参考として以下に説明される。
第1図は従来技術によるxsi平版平版印刷用いるXI!発生装置を示し、 第2図はターゲット上のレーザビームの焦点スポットの周りの細片の溶融滴及び 蒸発物質部分の角度方向変位の図を示し、 第3図は細片及びイオンの両方共にレーザパルス誘起プラズマから放出される細 片の質量対角度方向変位及び高エネルギイオン数対角度方向変位の2つの重合せ たグラフを示し、 第4図は第1図のものと同様なXII発生装置であって、発生されるプラズマか ら放出される溶融滴及び蒸発物質細片の最小質層を利用するためにレーザビーム 及びマスクの特別の配置を有する装置を示し、 第5図は第4図に示すターゲット形状の利用する長野命ターゲットの横断面図を 示し、 第6図は第5図に示すターゲットの底面図を示し、第7A図及び第7B図からな る第7図はプラズマの発生中の拡大図を第7A図に示し且つターゲット質量中に 空所をあけるプラズマからの熱の作用を第7B図に示し、第8A図及び第8B図 からなる第8図は第8A図にプラズマが形成される瞬間の質量制限ターゲットを 示し、且つ第8B図にプラズマ終了後の該ターゲットを示し、第9A図及び第9 B図からなる第9図は商業的な長寿命ターゲットに適合する改良された質!制限 ターゲットを第9A図に示す上面図で示し且つ第9B図に示す1つのターゲット 領域の断面図で示し、 第10図は、質量制限機構を組入れた、第4図に示す長寿命ターゲットと同様な 、長寿命ターゲットを示し、第11A図及び第118図は、溝間にレベル領域を 含む、第10図の長寿命ターゲットのより詳細な図をそれぞれの横断面図及び底 面図で示し、 第12図はここで説明される新規なターゲット構造によって許される利点を利用 するX線平版印刷機械の構成部品の配置を示し、且つ 第13図は第10図及び第11図に示す新規なターゲット構造を製作する方法を 例示するブロック絵図を示す。
さて、第1図を参照すると、基本的な従来技術のパルス化されたレーザビーム誘 起プラズマX線平版印刷システム1oが図示される。この基本的なシステム10 は前記した米国特許4,184,078でナゲルほかによって最初に説明され、 且つしつかりした金属ターゲット18の焦点スポット16にレンズ14によって 集束されるレーザビーム12を含む。ビーム12に充分なパワーを備えることに よって、プラズマ20がソフトなX[I22を発生する形式でスポット16に発 生される。X線22の若干はレジスト1126で被覆されたヒ化ケイ素又はヒ化 ガリウムのウェーハ28の方へxmマスク24を通して適用されてマスクのパタ ーンによって規制されるパターンをレジスト層26上にIiHすることができる 。
X1122を発生することに加えて、システム10は、プラズマ20を発生する に必要とされる少なくとも15万℃のN温度の結果として細片30をも発生する 。細片30はターゲット18からはねかえされた金属の溶融滴、蒸発した金属及 び高エネルギイオンの形をとり得る。各種形式の細片30のうち、高エネルギイ オン及び溶ff1)iiiは平版印刷方法に直接の反対の作用を及ぼすことがで あるが、蒸発した金属は単にマスク24上に集まるだけであり、且つ蒸発金属の 量がX[Iを吸収し始めるに充分になるまでは重大な作用を及ぼさない。
細片の高エネルギイオン部分はマスク24を加熱することがあり、それによりマ スクの反りを生じ且つマスク24及びレジスト層26の閤に必要とされる臨界間 隔を変える。かなりの質量を有する溶融滴はスポット16から跳ね掛けの形で放 射され、即ちターゲット表面近くの液体プールの表面上の力は膨張するプラズマ への初期の反応から現れる。もし溶融滴がマスク24に衝突するならば、相当な 損傷がマスク24の1〜2ミクロン厚の膜基体に起こることがある。事実、溶融 滴はマスク24の膜を通して完全に移動することができ、又はマスク24の膜中 へ埋没することができ、それによりマスク24を使用不能にさせる。過去に、シ ールドが、前記したナゲルはかおよびグロブマンの特許に説明されるように、蒸 発金属及び溶融滴がマスクへ達するのを阻止するために使用されている。そのよ うなシールドは不運にも細片を阻止すると共にX線の若干を吸収し、且つ単一の レーザ照射からさえ溶11滴細片からの破滅的な**を受ける。
更に、従来技術は、マリ−への米国特許4,175,830で11案されるよう に、高エネルギイオンをマスク面からそらすために磁石を使用することを教えて いる。これは興空環境で有効であるが、どの環境においても中性物質細片に作用 しない。
次に、第2図及び第3図を参照すると、第1図のスポット16でプラズマ20か ら放出される細片3oを分析することによって次のことが発見されている。即ち 、(1) 細片質量は溶融した滴及び蒸発したターゲット物質の両方を含むこと 、 (2) 細片30の溶融m部分は細片30の質量の大部分を構成し且つ2つの分 離したはっきり大きな細片群32及び34に集中されること、 (3) 細片30の蒸発金属部分は概ね細片の全質量の小部分であり且つ概ね均 等に分配されること、及び+41 18片30の高エネルギイオン部分はターゲ ット18に対して直角な[138に沿って最高であり且つターゲット18への法 線から約45°の点まで徐々に減少されることである。
(5) 大部分が第1図でレーザ軸I!Aに沿って後ろへ向けられる若干の散乱 されたレーザ光線は軸FILLSに沿ってターゲットからスペクトル的に反射さ れる。
2つの大きい細片群32及び34のうち、群34はプラズマ20の中心において ターゲット18に対して直角なI!38の因りに対称的に集中され、且つ円錐形 状にされた群32はレーザエネルギ及びターゲット組成物に依存して法!138 から約45°〜55°の軸線の周りに集中される。最大物Iji&細片質量の2 つの群32及び34の間で放出される細片質量の最小40Mは蒸発物質だけを含 み且つ溶WIIFIiを含まないと信じられる。加えて、大割レーザ放射はこの 領域で発散される光線を最小限にするように設定され得る。
溶融滴及び蒸発金属からなる物質細片30IP−@するこの発見は、スポット1 6の周りでプラズマ2oから放出される細片の角度方向変位対itとして第2図 に示される。同じ情報は在来式のX−Yグラフとして第3図に示される。第3図 はプラズマ20から放出される高エネルギイオン数の角度方向分散をその上に重 ね合せて更に有する。第3図から理解され得るように、プラズマ2oから放出さ れる物質細片30の質1は法線38に沿ってターゲット18までのピーク34と 、法線から約55°の軸線における別のピーク32とを有する。プラズマ2゜か ら放出される物質細片30の最小質量は法I!38から20°及び35°の間で 離れた点4oにおいて起こり、且つ大きく減少した細片は第3図の曲線のコ5° 及び45°点の間で発生され、即ち、点プラズマ20においてターゲット18か らの法線38から15°及び45゜の間で発生される。第2図及び第3図の曲線 の点4oの周りの細片質量は大部分がスポット16の周りに概ね均等に分配され るターゲット物質細片30の蒸発金属物質部分であると信じられる。法[138 から20〜25°の間の角度においてターゲット18上へ入射するレーザビーム 12を選択することによって、分散される光線の大部分が約15〜30’の間の 角度において軸I!A又はBに沿って後追する。
更に第3図から、高エネルギイオンの数は法1a38から30’を越えると低く なることは理解され得る。この故に、たとえマスク24及び基体26を法1i3 Bから35°〜45°の間の角度の軸線と一致するように整合させでも、実責的 に溶融滴細片又は分散光線ではなく高エネルギイオンの低い量が臨界マスク24 膜表面に衝突するであろう。この角度からマスク24に衝突する高エネルギイオ ンの量はマスクがプラズマ20から約70ミリメートルであることを考慮すると 低く且つ許容し得る限界内であり、且つ第12図に関して後述するようにかかる イオンは1つの雰囲気ヘリウムmiを通ってマスク24へ移動する時に消散され る。後述するように、細片問題に関係しない他の利益はターゲット18の配置角 度を40°〜45°の範囲まで移動することによって達成される。
次に第4図を参照すると、レーザビーム12及びレンズ14、ターゲット18及 びマスク24の好ましい整合の線図が、細片を分散させるために見つけられてい る様式を利用するために図示されている。第4図で、前に説明した同様な構成部 品は同じ参照数字を与えられている。
第4図に示すように、ターゲット18はターゲット24及び基体28が存在する 平面に関して45°の角度で配置される。加えて、レーザビーム12はレンズ1 4によって集束され且つ法線38から20°の角度からスポット16へ適用され 、そのスポットにおいてプラズマが形成される。第4図に示すように、レンズ1 4は細片3゜の経路中に示されるレーザ光学要素であるが、実際には排気された !中にシールされた窓が細片30の経路中の光学要素である。最後に、マスク2 4がビーム12がら法1138の他方の側で本113Bから45°の角度で配置 される。このようにして、レーザビーム12、及びその関連した光学要素、及び マスク24の両方は最小細片輪1140との整合に近づいて配置され且つ特にス ポット16からOo及び50〜55°軸線の周りに放出される損傷を与える溶融 滴から離れて配置される。この配置は、レンズ14によって第4図で代表される 光学要素及び繊細なマスク24膜の両方に対する損傷を防止するように構成され る。
従来技術で認識されているように、ターゲット18が数秒毎に生ずるレーザパル スの率で4〜8時間の間の連続使用のような比較的長い寿命をもっことが必要で ある。
ターゲットがそのような長い寿命をもつために、円板又はテープの形状の部材を 設は且つ各照射後に小量回転させることが提案されている。このようにして、円 板に沿う全トラックが使用される。次に円板は横方向へ移動され且つ完全な段階 的回転が再び起こる。このようにして、複数のターゲット領域の複数のトラック が各ターゲット18上に作られ得る。例えば、前記した米国特許3,743.8 42を参照されたい。
第4図に示す角度でレーザターゲット18を配置する際に、ターゲット表面の位 置がターゲット18及びマスク24の間の空間中へ侵入することは明らかである 。X線平版印刷システムの好適な実施例では、該空間は、望ましくはウェーハ2 8をマスク24へ整合させるために例えば光学システムのような他の構成部品又 はサブシステムによって占められる。このため、第4図に示すターゲット形状は 商業的なX11平版印刷機械で許容できない。
次に第5図及び第6図を参照すると、第4図に関して説明した望ましい配置を利 用し且つ更に従来技術の回転円板ターゲットと同様な長寿命を有する改良された ターゲット4411成が図示されている。第5図で、前述した同様な要素は同じ 数字表示を与えられる。最大細片質量のンつの群32及び34は群の軸輪に沿う 鎖線として図示されることは注目されるべきである。更に、ターゲット44はそ の11部を一層明瞭に示し得るために他の要素との関係で拡大して図示されてい る。
ターゲット44は直径約3〜6インチ(76,2−〜152.4履)の丸い円板 の一般的な形状を有し、4インチ<101.6am)が公称デザインである。タ ーゲット44の頂側は、基体28が歩道操作中に移動される平面に対して及びマ スク24が配置される平面に対して平行である。ターゲット44の頂部は、ター ゲット44をその頂部の平面で回転させ且つ横方向へ移動するために使用される ターゲットチャック及び歩道器モータ移動装置(第5図に図示せず)によって保 持される。ターゲットのj!部に、即ちレーザビーム12が集束されるターゲッ ト44の側に、一連のターゲット領域が複数個の同心円状トラックの周りに画成 され、且つ各ターゲット領域は歩3!器モータによって集束されるレーザビーム 12を横切るように配置し得る。
第6図に示すように、ターゲット44の底部は一層の予成形された同心状[46 を有し、且つ6溝は対向側48及び後ろ側50を有し、対向fl!!48はレー ザビーム12が入射するように横方向及び回転運動によって整合される時にそれ に集束されたレーザビーム12を有する。
第5図に示すように、6溝の対向側48はその頂側に関して30”の角度で配置 され、且つターゲット44のための移動装置はターゲット44を横方向へ移動す るようになっており、それにより溝46の対向側48のそれぞれはレーザビーム 12を入射するように整合される。このようにして、レーザビーム12が入射す るターゲット領域表面は第4図に示す角度と同じ角度にある。溝46の後ろ側5 0の角度は重要ではないが、該角度は溶融滴、蒸発物質又は高エネルギイオンの 細片30がそれによって遮られないようにするに充分であるべきである。
溝46の対向表面48の45°の角度の選択は溶融滴及び高エネルギイオンの両 方を最小限にする希望性に基づいており且つこの目的を達成するために適するよ うに第3図によって示されている。しかしながら、若干の場合には、高エネルギ イオンは第12図に関して後述するようにマスク24への移動中に1つの雰囲気 ヘリウム充満経路を通過させるような他のファクターによって減衰されることが でき、それにより角度を他のファクターによって設定し得る。考慮する必要のあ る考案はターグツト44に配置されるトラックの数を含み、それはより急な角度 を要求し、従って溝46の幅をより狭くし、又はレーザビーム12が与えられる 角度を増す要求を含み、それもより急な角度を要求する。
第5図及び第6図に示すターゲット44は細片30問題、従って従来技術の厄介 なことの多くを回避する。しかしながら、細片の源の追加の研究はそれが殆ど全 部排除され得ることを示している。次に第7A図及び第7B図からなる第7図を 参照すると、細片の源の説明が与えられる。第7図で、第1図に関して先に説明 したものと同様な構成部品は同じ数字の表示を与えられる。第7A図で、レーザ ビーム12はターゲット18の焦点スポット16に集束される。焦点スポット1 6は第1図から拡大されて200ミクロン直径円であり、且つレーザビーム12 は約10〜20ナノ秒のパルスビームとして与えられる。
レーザビーム12が与えられた直後に、プラズマ20は形成され且つターゲット 18表面の頂部1〜2ミクロン52はプラズマ20が約150.000℃〜50 0゜000℃の温度まで高められるにつれて融触される。プラズマ2oの形成及 び持続中のターゲット物質18の融触52の実際の量はレーザご−ム12のパワ ー及び持続時間に依存し且つターゲット物質の選択に依存する。これはプラズマ 20がターゲット18から離れる方向へ発生され、且つターゲット18上又は中 に発生されないためである。このxII放出プラズマ20の状態はレーザ12の パルスの持続時間の間及びその接散ナノ秒の間続く。
しかしながら、ターゲット物質の52はレーザビーム12パルスの提供中に実質 的に完了する。プラズマ2oが存在する時間中、ソフトなX線がそれから連続的 に放出される。レーザビームが止むと、プラズマ2oは冷却し始め、且つ数ナノ 秒後にX線放出は停止し且つプラズマ20は消散する。この時、プラズマ20か らの若干のエネルギが領域の運動量保存の故にターゲット18中へ垂直に移動す る。
次に第7B図を参照すると、熱がターゲット18物質中へ伝導するにつれて、空 所54がターゲット18物質の溶融及びイオン化のために形成される。溶融した ターゲット18物質は先に説明した溶@滴を放出し、且つ溶融したターゲット1 8の部分は先に説明した蒸発金属として放出される。約1マイクロ秒のオーダー の時間の後、熱は充分に分配され、それにより空所54はもはヤ寸沫を増加せず 且つそれ以上の細片20は放出されない。
上の説明から、パルス化されたレーザビーム12で誘起されるプラズマ20の有 用な結果、即ちソフトなxII22がプラズマ20の存在中に発生され且つこの 時間中にターゲット18物質の約1〜2ミクロンだけの融触52が起こることは 明らかである。パルス化されたレーザビーム12で誘起されるプラズマ20の無 用な且つ望ましくない結果、即ち細片30は、X1122が放出を停止した後の 空所54の形成中に発生される。
次に第8A図及び第8B図からなる第8図を参照すると、第7図に関してなされ た観察を利用する11111!!!ターゲツト56が図示される。質I制限ター ゲット56は支持体58と、1〜2ミクロンの間の厚さの薄い金属膜60とを含 む。1160の正確な厚さはそれへ適用されるレーザビーム12のパルスのパワ ー及び持続時間に基づいて選択される。膜60の厚さはX線がプラズマ20から 放出される時間中に膜の厚さ全体の融触を許すに充分であるべきである。実際に 、11蝕はレーザ12パルスの提供時間中に実質的に完了する。今日のレーザ技 術及び利用し得るターゲット密度に基づくターゲット6oの厚さの外限界は1! 10ミクロンと10ミクロン程度との間であるが、前述したように1〜2ミクロ ンの間が好ましい。
第8A図に示すように、レーザビーム12が1I60に衝突すると、プラズマ2 0が発生され、且つターゲット膜60物質の融触はレーザ12の焦点スポットの 周りの膜60の厚さ全体が融触されるまで起こる。[ll60の厚さ並びにレー ザビーム12のエネルギ及び持続時間を適当に選択することによって、XII放 出プラズマがレーザビーム12パルス後長くこれを持続するので、膜60はレー ザビーム12パルスの後縁が起こる時間だけ実質的に融触され且つレーザビーム 12パルスの後縁掻取ナノ秒全体的に融触される。プラズマ20はそれが冷却す るとxisの放出を停止する。従来技術で第7B図に示す空所54を形成した熱 は、焦点スポット16から外方へ膜60(第8B図参照)を通して半径方向へ伝 導し、それにより1!60にむしろ大きい直径の穴62を作る。大きい穴62の ために、ターゲット56は交換が必要とされる前に単一のターゲットに作られ得 る制限されたスポット数のために商業的利用をIJ限される。更に、熱が半径方 向へ消散されて穴62を形成する時、細片が更に発生される。この種類の細片は 蒸発金属及び支持構造細片であり且つより直ちに破滅的な溶融滴細片ではない。
次に第9A図及び第9B図からなる第9図を参照すると、商業的種類の質量制限 ターゲット64が図示さる。
第9A図はターゲット64の頂面図を示し且つ第9B図は1つのターゲット領1 a66の破断図を示す。第9A図を参照すると、ターゲット64はそれに作られ た複数個の同心円即ちトラックの隣接するターゲット領域66を有する円板形状 のS林であり、各トラックは多数の該ターゲット領域66を有する。別に、ター ゲット64はテープの長さに泊って作られた複数個の列のターゲット領域66を 有するカセットテープとして設計され得る。
第9B図に、1つのターゲット領域66が図示される。
ターゲット領域66はケイ素、金属又はプラスチックであり得る?I?111物 質68に作られ、それらの全ては在来の技術によって:!l製され得る。基部物 質68は良好なヒートシンクとして作用するように選択される。例えばボリイミ ド又はマイラーのようなポリマー物質の薄い膜又はフィルム7oがターゲットの 底部、即ちレーザビーム12が集束される側に固定され、且つ例えばステンレス 鋼のターゲット物質72がフィルム7o上にスパッタリングによって付着され又 は別の方法でフィルム7oへ固定される。別に、WA70は、窒化物物質く窒化 ケイ素又は窒化硼素のような)、オキシニトライド物質(シリコンオキシニトラ イドのような)、セラミックまたは他の誘電体物質又はチタンのような金属の薄 いフィルムであり得る。フィルム70の必要な特性は、それが良好な熱伝導体で あること及び金属ターゲット物質72がフィルム7oの厚さにもかかわらず通常 の処理技術によってそれへ容易に付着されることである。
プラストマスク71が膜支持体70の上に加えられ且つ幾つかの作用を行うこと ができる。第1に、それは細片を隣接のターゲット領域66から離れる方へ向け 、それにより寸法のより密接した詰込みを可能にする。更に、それは別のヒート シンクとして作用し、それにより発生される中性の細片の量を制限する。最後に 、それは溶解した穴の緑での粒子発生の可能性に対する特別のものを提供する。
プラストマスク71は機械的剛度及びかなりのヒートシンク能力を僑えるために 25ミクロン厚さより大きくあるべきである。
ターゲット物質72の寸法は焦点スポット16の直径よりも少なくとも僅かに大 きいように選択される。例えば、集束されるレーザビーム12の焦点スポットが 直径200ミクロンである場合、ターゲット物jlj72は300ミクロン直径 の円であり得る。次に、約500〜1500ミクロン直径の穴74が基部68を 通してフィルム70まで作られる。穴74は通常の技術によって基部物質をエツ チングすることによって形成され得る。別に、穴74は最初に形成されることが でき且つフィルムW70が穴74の上に適用されることができた。このように、 穴74はレーザ穴あけ、又は通常の機械加工、又はエツチングによって形成され ることができた。更に、基部68は穴74を成形したプラスチック又は金属であ り得る。
ターゲット物質の寸法は穴74と同じ位大きいことができ、又はフィルム70を 全部覆うことができる。
作動中に、レーザビーム12がターゲット物質72上に集束されると、プラズマ 20が形成され且つターゲット物質72の厚さ全体がプラズマ20の存在中に融 触される。プラズマ20が終了した後、熱が残りのターゲット物質72によって 及びフィルム70によって基部68の方へ且つその中へ半径方向に伝導される。
熱はもはや第7図に示すように従来技術での状態であるような1つのスポットに 集中しないので、空所が基部68に形成されず、それ故かなりの量の蒸発した細 片だけが残りのターゲット物質72及びフィルム7oを蒸発することから放出さ れる。従って、基部68及びプラストマスク71はプラズマ20からの熱のヒー トシンクとして作用し、加えて形成される横方向穴の寸法を制限し、それにより 第8B図に示す問題を解決する。
次に第10図を参照すると、商業的なターゲット76が図示され、それには第7 図〜第9図に関して上で説明した質量制限ターゲット概念が第5図及び第6図に 示すターゲット441!念に組入れられている。ターゲット76は、レーザ12 が衝突する底側が複数個の同心溝78を有し且つ6溝がレーザ12によって衝突 される対向側80と、反対側82とを有することでターゲット44と同様である 。更に、対向側80及び反対側82の角度方向配置は、前述したようにマスク2 4及びレーザビーム光学要素の両方を最小細片点40及び42と整合させること ができる。ターゲット76の基部物質84は、ターゲット44に必要とされる物 質よりはむしろケイ素つ工−ハ、プラスチック、又は金属のような便利な物質で 作られ得る。加えて、フィルム86はターゲット76に対する溝付底部側に配置 され且つターゲット物質88は6溝78の対向側80に沿って予め画成された隣 接位置においてフィルム86の上に付着される。ターゲット領域88のそれぞれ はプラズマの存在中に実質的に全部の融触を許す厚さを有するように選択される 。最後に、穴90が金属ターゲット領域88のそれぞれの上に配置される。この 構造では、質1制限ターゲット概念は細片制限及び長寿命ターゲット概念を組入 れており、長寿命ターゲットを提供し、以前放出され得る細片から重要な要素を 防護するシステムで使用するために適当に配@することによって放射される細片 を最小限にする。
次に第11A図及び第11B図を参照すると、ターゲット76の別の実施例の拡 大詳細因が図示される。特に、第11A図にターゲット76の溝付側部の部分の 平面図が図示され且つ第11B図に第11A図の線11B−11Bを横切る横断 面図が図示される。第11A図及び第11B図で、穴90は側部8oに対して垂 直に配置され且つ直径約0.6〜1.0ミリメートルに作られる。
穴9oは表面8oに対して垂直であり且つ例えばレーザビームによって作成され 得る。フィルム86はターゲット76の溝付表面全体の上に配置され且つ直径約 0.20ミリメートル〜0.30ミリメートルの円形金属ターゲット88は穴9 oのほぼ中心における位置においてフィルム86上に配置される。対向側部8o は長さ約0.830ミリメートルであり且つターゲット76の底部の平面から約 25°の角度で配置され、且つ反対側部82は長さ約1.125ミリメートルで あり且つターゲット76の平面から約25°の角度で配置される。長さ約0.3 0ミリメートルを有し且つターゲット76の平面と平行に配置された平坦部が6 溝を分離する。
上の寸法によって、各溝間の中心から中心までの間隔は約2.00ミリメートル である。これらの寸法によって、その中心線の方へ収斂するレーザビーム12は ターゲット88からの垂線から離れる方へ20°の角度(中心線)で且つターゲ ット76の水平面から25°の角度で提供され得る。この配置は放出される細片 をm細なマスク24の膜から離れる方向へ移動させる。
多溝を分離する平坦な領域92は、ターゲット76の平行に関する垂直方向位置 及び整合を感知するためのシステム10の感知1ll(図示せず)によって使用 され得る。これらのパラメータの両方はレーザビームをターゲット領域88に集 束することによってX11を発生するためにターゲット76を使用する時に11 要になる。もしターゲットが高過ぎ又は低過ぎ又はレベルがでないことを感知さ れるならば、ターゲット76の位置を調節する装W(図示せず)がシステム1o と共に設けられることができ、それにより金属ターゲット領域88はレーザビー ム12の所望の焦点位置に配置され得る。
次に第12図を参照すると、第10図の改良されたターゲット構造を組入れるX 11平版印刷システム100が図示される。よく知られているように、ターゲッ ト表面上の集束されたレーザビーム104の入射角度は、焦点スポットが大き過 ぎるほど広がるのを防止するために約45°よりも小さい。従来技術の平坦な長 寿命ターゲットでは、レーザビームの狭い入射角度の必要並びにプラズマを形成 するターゲット領域とレジスト被覆ウェーハとの間の間隔が70ミリメートルを 大きく越えないことの必要が、非常に速いレーザ集束レンズを必要とし且つ収斂 する集束ビームの単位領域当りの高パワーを処理し得る特別に被覆された光学要 素を要する結果を生じる。
ターゲット102に加えて、Xla平版印刷システム100の他の主要な構成部 品は、レーザビーム発生装置(図示せず)、レーザビーム104の方向付は及び 集束装[106、ターゲットを中に配置する排気v1o8、マスク110及びチ ップ製作平版印刷技術で使用される通常の歩道器システムであり得るウェーハ歩 進器組立体112を含む。排気Wl 08内にターゲット取扱装置114があり 、該ターゲット取扱装置はターゲット102を移動させるための横方向モータ及 び回転モータを含み、それによりその各ターゲット領域は集束レーザビーム10 4を入射するように移動される。レーザ集束システムは、集束された20ジユー ルのレーザビームを200ミクロン直径の焦点スポットでターゲット上へ向ける ための通常のI造の反[1113及び115及び集束レンズ120を含む。
ターゲット102を収容し且つプラズマが中で発生される排気=108はプラズ マを形成させるために20トルより低い圧力(ヘリウム雰囲気中)に維持されね ばならない。排気!108の外側に、1つの雰囲気ヘリウム環境が存在する。排 気空108へレーザピームロ116及び差コラム118が連結される。排気され る口116はレーザビーム104の入射角度で配置され、且つレーザビーム10 4を0116へ入れると量的に至108の内側及び外側の間に圧力差を維持する シールされた窓122を含む。差コラム118はマロツジほかへの米国特許4, 484,339に記載されているものと同様であることができ且つ1つ以上の中 間至24を含むことができる。差コラム118の出力部分126の1つの雰囲気 ヘリウム環境は菖エネルギイオンがマスク110に衝突するのを阻止する。更に 、中間至124と関連した排気口128と排気v108と関連した排気口130 とは、かなりの空気流を差ロラム118の2つの開口132及び134を通して 生じさせる。この空気流は、質量制限ターゲット102によって依然形成され得 る小さい細片がマスク11oの方へ伝達されるのを阻止する傾向を更に有する。
ターゲット102の多溝の対向側部はターゲット102が移動装置114によっ て移動される平面に関して45°の角度で配置される。これは、プラズマが形成 される点から、従ってプラズマが終了した後に形成され得る溶融滴の経路から直 ぐ下方にマスク110を配置することを許す。更に、レーザ口116は垂直線か ら60’の角度で配置されて溶融滴細片の最小領域にある。溶融滴細片の最小領 域は鎖線136.138及び140によって示され且つ第2図の2つの群32及 び34に対応する。第12図に示すようにレーザ口116を約60°に配置し得 ること及びターゲット102の入射面に対して45°限界内にレーザ入射角度を 依然維持し得ることによって、集束レンズ120及びターゲット102の間の距 離は大きく増加される。これはレンズコーティングを鏡115及び窓122に適 用することを許し且つ更により小口径の、即ち大きいf数のレンズ120を使用 することを許す。
次に第13図を参照すると、ターゲット76の製作の仕方を例示するブロック線 図が図示される。基本的なプロセスは2つの基本的なステップ、即ち素材を準備 するステップ142と素材を加工するステップ144とを含む。ステップ142 の準備される素材はプラスチック素材又は金属素材のいずれかであり得る。プラ スチックであるならば、それはブロック146で示すように割出成形技術によっ て作られ得る。成形は素材に穴90を有し又は有していないことができ且つこれ は穴が第9図及び第10図に示すように垂直であるか、又は第11B図に示すよ うにターゲット物質88に対して垂直であるかに依存することができる。もし成 形される素材がブロック146において穴90を形成されないならば、ブロック 148に従って、穴90は例えばレーザビームを使用して穴あけ加工される。も し金属の素材が使用されるならば、ブロック150は素材が溝78の適当な寸法 及び配置を有するように機械加工される。次に、ブロック150に従って、穴は 例えばレーザビームによって加工された素材に配置される。
次に、素材を加工する主要なステップ144はフィルム82及び金属ターゲット 領i!88が付加されることを必要とする。!初に、ブロック154に従って、 薄いマイラー又は他の適当な物質のシートが準備される。次に、ブロック156 に従って、ステップ142から準備された素材は紫外線硬化反応接着剤又はエポ キシを素材の溝付表面へ付加させる。これは接着剤の均等な厚さを生じるために 素材を旋回することによって塗布され得る。次に、ブロック158に従って、準 備されたマイラーフィルムシートは接着剤を被覆した素材に接合され且つそれに 対して向けられる紫外線光によって所定の位置に硬化される。マイラーシートは ブレス嵌合装置、穴90へ取付けられる真空、又はその両方の技術によって素材 へ接合され得る。良好な嵌合が溝78の底部よりはむしろ穴90を取囲む領域で 起こることが最も重要であり、この故に真空技術が望ましい。最後に、ブロック 160に従って、金属ターゲットと領域88がスパッタリングのために穴90の 中心と整合されたマスクを利用する既知のスパッタリング技術によって付加され る。
手続補正書 1、事件の表示 PCT / US 88 / 02881−き 」 同時に出願審査請求書を提出してあります。
「2、特許請求の範囲 1、X線平版印刷システム(10又は100)であって、X線(22)がX線を 放出するプラズマ(20)を発生するに充分なエネルギをもってレーザビーム( 12又は104)をターゲット(18,56,66、76又は102)の方へ向 けることによって発生され、前記プラズマ(20)力ぐ照射される細片感知物体 (24又は110)を更に含み、前記システム(10又は100)が、前記プラ ズマ(20)から放出される前記細片(30)が前記プラズマ(20)において 前記ターゲラ) (i8.56.66、76又は102)に対して垂直な線(3 8)に対して分離した角度方向変位群(32及び34)で放出される溶融滴(3 0)を含むこと、及び前記物体(24又は110)がそれが細片(30)の前記 分離した角度方向変位群(32及び34)の間から放出される前記X線(22) によって照射されるように配置されることを特徴とするシステム。
2、前記レーザビーム(12又は104)が前記分離した角度方向変位群(32 及び34)の間(4o)の入射経路に沿って前記ターゲット(18,56,66 、76又は102)へ入射することを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の システム。
3、前記ターゲット(44,66、76又は102)が円形であり且つ複数個の 同心状溝(46または78)を含み、6溝(46又は78)が前記物体(24又 は110)の平面に関して15°及び35°の間の角度で側部(48又は80) を有することを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項のいずれか1つに記 載のシステム。
剣 平らなマスク(24又は110)を通して向けられる発生されたX線(22 )でレジスト被覆半導体要素(26,28又は112)を暴露してマスクパター ンをレジスト(26)上に暴露する方法であって、前記マスク(24又は110 )の平面に関して15°及び35’の間で角度でターゲット物質(18,48, 88又は102)を備えることと、レーザビーム(12又は104)を、前記X 線(22)が前記ターゲット物質(18,48,88又は102)上の前記レー ザビーム(12又は104)の焦点(16)からの法線(38)から15°及び 35°の間の中心線経路に沿って発生される点(1りにおいて前記ターゲット物 質(18,48,88又は102)上に集束することとのステップを特徴とする 方法。j国際調歪報告

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.X線平版印刷システム(10又は100)であって、X線(22)がX線を 放出するプラズマ(20)を発生するに充分なエネルギをもつてレーザビーム( 12又は104)をターゲット(18、56、66、76又は102)の方へ向 けることによつて発生され、前記プラズマ(20)が照射される細片感知物体( 24又は110)を更に含み、前記システム(10又は100)が、前記プラズ マ(20)から放出される前記細片(30)が前記プラズマ(20)において前 記ターゲット(18、56、66、76又は102)に対して垂直な線(38) に対して分離した角度方向変位群(32及び34)で放出される溶融滴(30) を含むこと、及び前記物体(24又は110)がそれが細片(30)の前記分離 した角度方向変位群(32及び34)の間から放出される前記X線(22)によ つて照射されるように配置されることを特徴とするシステム。 2.前記レーザビーム(12又は104)が前記分離した角度方向変位群(32 及び34)の間(40)の入射経路に沿つて前記ターゲット(18、56、66 、76又は102)へ入射することを特徴とする請求の範囲第1項に記載のシス テム。 3.前記物体(24又は110)が前記異なる分離した角度方向変位群(32及 び34)の間(40)の異なる経路に配置され、且つ前記レーザビーム(12又 は104)が該異なる経路に対して入射することを特徴とする請求の範囲第1項 又は第2項の1つに記載のシステム。 4.前記細片(30)が溶融した滴及び蒸発したターゲット物質の両方の形であ り、該溶融滴が前記ターゲット(18、56、66、76又は102)からの法 線(38)に関して規制された角度の対内で放出され、前記規制された対の角度 がそれぞれ前記変位群(32又は34)を画成することを特徴とする請求の範囲 第1項又は第2項の1つに記載のシステム。 5.前記細片(30)が溶融した滴及び蒸発したターゲット物質の両方であり、 前記溶融滴が前記ターゲット(18、56、66、76又は102)からの法線 の周りに第1の規制された角度で境界される第1の量(34)内と、前記法線に 関して第2及ひ第3の規制された角度で境界された第2の量(32)内とに放出 され、且つ前記第1の規制された角度が第1の変位群(34)を画成し且つ前昆 記2及び第3の規制された角度が第2の変位群(32)を画成することを特徴と する請求の範囲第1項又は第2項に記載のシステム。 6.前記物体(24又は110)が前記第1及び第2の変位群(34及ひ32) の間から放出されるX線(22)によつて照射されるように配置され、且つ前記 レーザビーム(12又は104)が前記第1及び第2の変位群(34及び32) の間の経路に沿って入射することを特徴とする請求の範囲第5項に記載のシステ ム。 7.前記ターゲット(18、56、66、76又は102)が前記物体(24又 は110)の平らな整合に関して15°及ひ35°の間の角度で配置されること を特徴とする請求の範囲第6項に記載のシステム。 8.前記集束されたレーザビーム(12又は104)の中心が前記ターゲット( 18、56、66、76又は102)からの法線に関して15°及び35°の間 の角度で前記ターゲット(18、56、66、76又は102)へ入射すること を特徴とする請求の範囲第7項に記載のシステム。 9.前記ターゲット(18、56、66、76又は102)が前記物体(24又 は110)の平らな整合に関して20°及び30°の間の角度で配置されること を特徴とする請求の範囲第6項に記載のシステム。 10.前記集束されたレーザビーム(12又は104)の中心が前記ターゲット (18、56、66、76又は102)からの法線に関して20°及ひ30°の 間の角度で前記ターゲット(18、56、66、76又は102)へ入射するこ とを特徴とする請求の範囲第9項に記載のシステム。 11.前記物体(24又は110)が平らであり且つ前記ターゲット(18、5 6、66、76又は102)が前記物体(24又は110)の平面に関して15 °及び35°の間の角度で配置される請求の範囲第1項又は第2項の1つに記載 のシステム。 12.前記集束されたレーザビーム(12又は104)の中心が前記ターゲット (18、56、66、76又は102)からの法線に関して15°及ひ35°の 間の角度で前記ターゲット(18、56、66、76又は102)へ入射するこ とを特徴とする請求の範囲第11項に記載のシステム。 13.前記物体(24又は110)が平らであり且つ前記ターゲット(18、5 6、66、76又は102)が前記物体(24又は110)の平面に関して20 °及び30°の間の角度で配置される請求の範囲第1項又は第2項の1つに記載 のシステム。 14.前記集束されたレーザビーム(12又は104)の中心が前記ターゲット (18、56、66、76又は102)からの法線に関して20°及ひ30°の 間の角度で前記ターゲット(18、56、66、76又は102)へ入射するこ とを特徴とする請求の範囲第13項に記載のシステム。 15.前記ターゲット(44、66、76又は102)が円形であり且つ複数個 の同心状溝(46または78)を含み、各溝(46又は78)が前記物体(24 又は110)の平面に関して15°及ひ35°の間の角度で側部(48又は80 )を有することを特徴とする請求の範囲第1項又は第2項のいずれか1つに記載 のシステム。 16.前記ターゲット(44、66、76又は102)は各溝(78)の連続す る領域(90)がそれに向けられたレーザパルス(12又は104)ともち得る ように回転し得ることを特徴とする請求の範囲第15項に記載のシステム。 17.平らなマスク(24又は110)を通して向けられる発生されたX線(2 2)でレジスト被覆半導体要素(26、28又は112)を暴露してマスクパタ ーンをレジスト(26)上に暴露する方法であって、前記マスク(24又は11 0)の平面に関して15°及び35°の間で角度でターゲット物質(18、48 、88又は102)を備えることと、レーザビーム(12又は104}を、前記 X線(22)が前記ターゲット物質(18、48、88又は102)上の前記レ ーザビーム(12又は104)の焦点(16)からの法線(38)から15°及 び35°の間の中心線経路に沿って発生される点(16)にむいて前記ターゲッ ト物質(18、48、88又は102)上に集束することとのステツプを特徴と する方法。 18.前記ターゲット物質(18、48、88又は102)の角度が前記マスク (24又は110)の平面に関して20°及び30°の間であることを特徴とす る請求の範囲第17項に記載の方法。 19.前記レーザビーム(12又は104)の集束角度が前記ターゲット物質( 18、48、88又は102)上の前記レーザビーム(12又は104)の焦点 (16)からの法線(38)から20°及び30°の間であることを特徴とする 請求の範囲第17項又は第16項に記載の方法。
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