JPH11345698A

JPH11345698A - レーザプラズマｘ線源およびそれを用いた半導体露光装置並びに半導体露光方法

Info

Publication number: JPH11345698A
Application number: JP10155582A
Authority: JP
Inventors: Nobuyoshi Konakawa; 信好粉川; Tetsuya Matsui; 哲也松井; Masatsugu Nishi; 政嗣西
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-06-04
Filing date: 1998-06-04
Publication date: 1999-12-14

Abstract

(57)【要約】【課題】デブリの発生が少なく、Ｘ線変換効率が高いレ
ーザプラズマＸ線源およびそれを用いた半導体露光装置
並びに半導体露光方法を提供する。【解決手段】微粒子混合ガスターゲット１０は、ポリス
チレンなどの有機物質１０ａに金などの金属１０ｂをコ
ーティングした微粒子１０ｄとＸ線透過率が高いガス１
０ｃとで構成し、その微粒子混合ガスターゲット１０に
レーザ光２を照射してＸ線１４を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光をターゲ
ットに照射してプラズマを生成し、そのプラズマからＸ
線を発生させるレーザプラズマＸ線源に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平6−281799 号公報は、巻き取りさ
れるテープ状の固体ターゲットにレーザ光を照射してＸ
線を発生させることを記載する。

【０００３】特開昭61−153935号公報は、滴下された液
体金属にレーザ光を照射してＸ線を発生させることを記
載する。

【０００４】特開平2−100297 号公報は、レーザ光のス
ポット径よりも小さいビュレット状のターゲットにレー
ザ光を照射してＸ線を発生させることを記載する。

【０００５】特願昭57−41167 号公報は、固体化された
希ガスや水の粒子にレーザ光を照射してＸ線を発生させ
ることを記載する。

【０００６】「オーエスエー・トレンド・イン・オプテ
ィクス・アンド・フォトニクス，第４巻，エクストリー
ム・ウルトラバイオレット・リソグラフィ(OSA, Trends
inOptics and Photonics, vol.4, EXTREME ULTRAVIOLE
T LITHOGRAPHY)（１９９６年），６６頁」は、真空容器
中に加圧ガスを噴射し、噴射されたガスにレーザ光を照
射してＸ線を発生させることを記載する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】レーザ光がターゲット
に照射されると、ターゲット中の原子や分子は光学的に
絶縁破壊（オプティカルブレイクダウン）してイオン化
し、レーザプラズマが発生する。発生したレーザプラズ
マからＸ線が発生する。ターゲットの元素の種類や状態
によって、オプティカルブレイクダウンに必要なレーザ
光強度は異なる。オプティカルブレイクダウンが起こる
ときのレーザ光強度をブレイクダウン閾値という。

【０００８】ブレイクダウン閾値は、１：気体（ガ
ス），２：液体，３：固体の順に高い。言い換えれば、
固体および液体のターゲットは、気体よりも低いレーザ
光強度でＸ線を発生させることができる。従って、液体
および固体のターゲットを用いる場合は、Ｘ線変換効率
（照射したレーザのエネルギーに対する発生したＸ線の
エネルギーで表わされる。）は気体のターゲットを用い
る場合よりも高い。

【０００９】しかし、レーザ径よりも大きい塊状やテー
プ状などの固体および液体のターゲットでは、レーザ光
の照射によって発生する熱が周辺に伝わり、ターゲット
が溶融する。そしてレーザプラズマの発生に伴う膨張圧
力で溶融したターゲットが飛散して、数１０μｍのデブ
リとなる。デブリは、真空容器内の光学素子などに付着
して損傷を与える。

【００１０】固体および液体のターゲットをレーザ径よ
りも小さい粒子状にすれば、周囲に粒子がないからデブ
リも減少し、Ｘ線変換効率は固体および液体と変わりが
ないが、粒子状のターゲットをレーザ光の照射にあわせ
て供給することは難しく、安定してＸ線を発生させるこ
とも困難である。

【００１１】希ガス等の化学的に安定な気体を氷結させ
た粒子のターゲットは、溶融しても希ガス等の化学的に
安定な気体になるので、デブリを発生しないが、供給す
ることは難しく、安定してＸ線を発生させることも困難
である。また、Ｘ線変換効率は金属ターゲットよりも低
い。

【００１２】一方、気体のターゲットでは、固体および
液体のターゲットに比べて、周囲への熱伝導が小さく溶
融が起こらないからデブリは少なく、連続して供給でき
るので安定してＸ線を発生させることができるが、Ｘ線
変換効率は固体および液体よりも低い。

【００１３】本発明の目的は、デブリの発生が少なく、
Ｘ線変換効率が高いレーザプラズマＸ線源およびそれを
用いた半導体露光装置並びに半導体露光方法を提供する
ことにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の特徴は、金属をその金属よりも比重の小さい物質に
コーティングした粒子と気体とを混合してターゲットと
し、ターゲット噴射装置がターゲットを噴射し、レーザ
照射装置が噴射されたターゲットにレーザ光を照射する
ことにある。この特徴によれば、粒子と気体とを混合し
たターゲットの熱伝導は小さく、粒子の溶融が起こらな
いので、デブリの発生を少なくすることができる。ま
た、粒子と気体とを混合したターゲットは噴射されて流
体となり、照射されたレーザに対して常にターゲットが
供給されるので、Ｘ線を安定に発生させることができ
る。また、粒子と気体とを混合したターゲットのレーザ
光が貫く体積は気体のみのターゲットの場合と同じであ
るが、ブレイクダウン閾値は固体のターゲットと同様で
気体のみターゲットよりも低いので、気体のみのターゲ
ットよりもプラズマ化可能領域が大きく、プラズマ化可
能領域に多くの粒子と気体分子が含まれるから、オプテ
ィカルブレイクダウンする微粒子の数は、粒子のみター
ゲット、および、気体のみのターゲットの場合より多く
なるので、発生するＸ線の輝度も、粒子のみターゲッ
ト、および、気体のみのターゲットより高くすることが
できる。よって、Ｘ線変換効率も高くすることができ
る。また、粒子状のターゲットの比重を金属のみで粒子
を構成するものより小さくして粒子の密度を上げ、粒子
を高密度に発生させることができるから、プラズマ化可
能領域に多くの粒子が存在し、オプティカルブレイクダ
ウンが起こらない頻度は０であるから、レーザ光を照射
すれば必ずレーザプラズマが生成され、レーザ光を無駄
にせずにＸ線を安定に発生させることができる。また、
粒子の表面が金属であることにより、非金属元素よりも
Ｘ線変換効率を一層高くすることができる。

【００１５】本発明の他の特徴は、請求項２のように、
金属をコーティングする物質には無機物質よりも加工し
やすい有機物質のうち、ポリマー粒子を用いることであ
る。これにより、モノマー粒子を用いることに比べて軽
くて強くて長持ちするため、均一な微粒子を成形して微
粒子を安定かつ高密度に発生させることができる。よっ
て、Ｘ線を安定に発生させることができる。

【００１６】また、請求項３に記載のように、ポリマー
粒子としてポリスチレン系のものを用いることを特徴と
したものは、他のポリマー粒子に比べて成形加工性に優
れ比重が軽く熱膨張率がコーティングする金属により近
いため高性能なターゲット用の粒子が構成でき、レーザ
の照射を受ける前に熱を加えられる過程があっても、コ
ーティングした金属が剥離せず、正常なターゲット用の
粒子がレーザの照射場（プラズマ化可能領域）に供給さ
れ、Ｘ線を安定に発生させることができる。

【００１７】本発明の他の特徴は、請求項４のように、
ターゲットを構成している粒子の径がターゲットに照射
されるレーザ光の径より小さいことに特徴のあるもの
は、プラズマ化可能領域により多くの粒子が存在するの
で、発生するＸ線の輝度はより高くすることができる。

【００１８】本発明の他の特徴は、請求項５のように、
コーティングの金属材料が金，錫あるいはタングステン
であることを特徴とするもので、８〜１４ｎｍの軟Ｘ線
の発生強度が銅やニッケルよりも高く、効率よくＸ線を
発生させることができる。

【００１９】本発明の他の特徴は、請求項６のように、
ターゲットを構成する気体は窒素，空気，ヘリウム，ア
ルゴン，酸素あるいはネオンであることを特徴とするも
ので、８〜１４ｎｍの軟Ｘ線の透過率がその波長の全帯
域で８０％を超える高い透過率を示すので、発生させた
８〜１４ｎｍの軟Ｘ線の気体による減衰が少なく、波長
が８〜１４ｎｍで輝度の高い状態の軟Ｘ線を取り出すこ
とができ、多層膜Ｘ線反射ミラーの反射率が高い帯域を
含む軟Ｘ線を取り出して反射させて使用するのに好適で
ある。

【００２０】本発明の他の特徴は、請求項７のように、
粒子と気体とを混合してターゲットとし、ターゲット噴
射装置がターゲットを噴射し、ターゲット回収装置がタ
ーゲット噴射装置の噴射口に対向して開口する回収口を
有してターゲットを回収し、レーザ照射装置が、噴射口
と回収口との間のターゲットにレーザ光を照射すること
にある。この特徴によれば、プラズマ化しなかった粒子
や定常状態に戻った粒子を回収するので、真空容器内を
低圧に保つことができ、発生したＸ線の損失を防ぐこと
ができる。

【００２１】本発明の他の特徴は、請求項８のように、
集光ミラーが請求項１−７のいずれか一項のレーザプラ
ズマＸ線源で発生したＸ線をマスクに導き、Ｘ線縮小露
光ミラーがマスクで反射したＸ線を縮小して半導体ウエ
ハに投影することにある。この特徴によれば、レーザプ
ラズマＸ線源でデブリの発生が少ないので、半導体露光
装置の集光ミラー，マスク，Ｘ線縮小露光ミラーなどの
Ｘ線光学素子や真空隔壁の損傷を防ぐことができる。ま
た、レーザプラズマＸ線源から安定に輝度が高いＸ線が
供給されるので、露光が不足することがなく、露光時間
を短くすることができる。

【００２２】本発明の他の特徴は、請求項９のように、
金属を前記金属よりも比重の小さい物質にコーティング
して作られた粒子と気体とを混合してターゲットとする
ステップ、前記ターゲットを真空容器中に噴射するステ
ップ、および、前記真空容器中に噴射されたターゲット
にレーザ光を照射してプラズマを生成させるステップ、
そのプラズマからＸ線を発生させ、発生したＸ線を半導
体ウエハに導いて前記半導体ウエハに半導体装置パター
ンを露光することを特徴とする半導体装置露光方法であ
る。この特徴を備えると、粒子間は気体で熱の伝達が少
ないからレーザプラズマＸ線源でデブリの発生が少ない
ので、半導体露光装置の集光ミラー，マスク，Ｘ線縮小
露光ミラーなどのＸ線光学素子や真空隔壁の損傷を防ぐ
ことができる。また、金属のみの粒子に比べて比重を小
さくして粒子の密度を高めることができるので、レーザ
プラズマＸ線源から安定に輝度が高いＸ線が供給され、
露光が不足することがなく、露光時間を短くすることが
できる。

【００２３】

【発明の実施の形態】発明者らは、固体および液体ター
ゲットの高いＸ線変換効率およびＸ線の高い輝度と、気
体ターゲットの少ないデブリに着目し、固体または液体
をレーザ径よりも十分小さい微粒子状のターゲットにす
ることを考え付いた。そして、安定してＸ線を発生させ
るために、固体および液体の微粒子状のターゲットを気
体に混合し、真空容器中に噴射して供給することを発明
した。

【００２４】また、発明者らは、固体または液体の微粒
子と気体を混合したターゲット（以下、微粒子混合ガス
ターゲットと称する）について、気体を含んでいるがブ
レイクダウン閾値は固体または液体の粒子のブレイクダ
ウン閾値と同じであることを実験で確かめ、塊状および
テープ状の固体または液体ターゲットよりやや小さい
が、固体または液体の微粒子のみからなるターゲット
（以下、微粒子ターゲットと称する）、および、気体の
みからなるターゲット（以下、気体ターゲットと称す
る。）に比べて、大きなＸ線変換効率を有することを発
見した。

【００２５】以下で、微粒子混合ガスターゲットを用い
るＸ線源およびそれを用いた半導体露光装置の実施例に
ついて説明する。

【００２６】（実施例１）本発明の第１の実施例である
レーザプラズマＸ線源を用いた半導体露光装置を図１に
示す。半導体露光装置は、Ｘ線を発生するＸ線発生部１
００と露光部200とから構成される。露光部２００は、
Ｘ線発生部１００で発生したＸ線１４をＸ線集光ミラー
１５でマスク１６に導き、マスク１６で反射したマスク
パターンをＸ線縮小露光ミラー１７で縮小してウエハ１
８（試料）に投影するものである。次に、Ｘ線発生部１
００を詳しく説明する。Ｘ線発生部１００は、ターゲッ
トの周りを取り囲む真空容器５、微粒子混合ガスをター
ゲットとして真空容器５内に供給するターゲット供給装
置１１０，微粒子混合ガスターゲット１０にレーザ光２
を照射するレーザ照射装置１２０、および真空容器５内
の微粒子混合ガスを回収するターゲット回収装置１３０
から構成される。

【００２７】ターゲット供給装置１１０は、レーザ径直
径数１０μｍ〜数１００μｍよりも十分小さい直径１μ
ｍ〜３μｍとなるように、金属をコーティングした微粒
子が充填された微粒子タンク６，Ｘ線透過率が高いガス
が充填されたガスボンベ７，微粒子タンク６から供給さ
れる金属をコーティングした微粒子と、ガスボンベ７か
ら供給されるガスとを混合する混合器８、および混合器
８でつくられた微粒子混合ガスを真空容器５中に噴射す
る供給ノズル９を備える。

【００２８】レーザ照射装置１２０は、レーザ光２を発
生するレーザ光発生器１、およびレーザ光２を収束する
収束レンズ３を備える。レーザ光発生器１は、ＹＡＧレ
ーザやエキシマレーザなどの、パルス幅が数１０ｎｓ以
下で、１パルスあたりの出力が数１０ｍＪから数１０Ｊ
のレーザ光２を発生するものがよい。レーザ光２は、真
空容器５中の微粒子混合ガスターゲット上で数１０〜数
１００μｍになるように収束レンズ３で収束される。レ
ーザプラズマ１１を発生させるために、微粒子混合ガス
ターゲット１０上でのエネルギー密度は１０¹⁵〜１０²²
Ｗ／ｍ²程度がよい。

【００２９】ターゲット回収装置１３０は、真空容器５
内に供給され、プラズマ化しなかったまたは定常状態に
戻った金属をコーティングした微粒子を引き込む回収ダ
クト１２、および回収器１３を備える。

【００３０】真空容器５内には、供給ノズル９の噴射口
と回収ダクト１２の回収口とが対向するように配置され
ている。レーザ照射装置１２０からのレーザ光２は、真
空容器５の壁面に設けられたレーザ光透過窓４を透過し
て、供給ノズル９から噴射された微粒子混合ガスターゲ
ット１０に照射される。真空容器５内は、真空ポンプ
（図示せず）によって低圧力に保たれている。例えば、
真空容器５中の圧力を１０^-2〜１０^-3torrとし、供給ノ
ズル９内の圧力を数torr以上にすれば、微粒子混合ガス
ターゲット１０は、噴出して流体の状態となる。そし
て、プラズマ化しなかったまたは定常状態に戻った微粒
子混合ガスターゲット１０は回収ダクト１２に入り、真
空容器５内から除去される。

【００３１】微粒子混合ガスターゲット１０に収束させ
たレーザ光２を照射すると、レーザ光２の強力な電場な
どにより、微粒子混合ガスターゲット１０中の金属元素
コーティング微粒子は光学的に絶縁破壊（オプティカル
ブレイクダウン）をしてイオン化する。金属元素コーテ
ィング微粒子のイオン化により発生した電子が、逆制動
輻射などの過程によりレーザ光２のエネルギーを吸収し
て加熱され、微粒子混合ガスターゲット１０のレーザ光
２が貫く範囲に、高温高密度なレーザプラズマ１１が形
成される。

【００３２】レーザプラズマ１１の電子温度や密度は、
微粒子混合ガスターゲット１０に含まれるコーティング
された金属元素の種類、およびレーザの種類や条件によ
って異なるが、電子温度で数１００ｅＶ以上、電子密度
で１０²⁰〜１０²²／cm³程度のプラズマが発生するとよ
い。

【００３３】レーザプラズマ１１中の電子の制動輻射、
プラズマの再結合過程における自由−自由遷移や自由−
束縛遷移の過程により、レーザプラズマ１１から連続的
なスペクトルのＸ線が放出され、また、プラズマの再結
合過程における束縛−束縛遷移の過程により、特性Ｘ線
が放出される。レーザプラズマ１１から放出されたＸ線
は隣接する露光部２００で用いられる。

【００３４】次に、供給ノズルから真空容器中に噴射さ
れる微粒子混合ガスターゲット１０について、説明す
る。

【００３５】供給ノズル９から真空容器中に噴射される
微粒子混合ガスターゲット１０の構成を図２に示す。微
粒子混合ガスターゲット１０は微粒子１０ｄと窒素など
のガス１０ｃが混合されて構成されている。収束された
レーザ光２が微粒子１０ｄに照射されると光学的に絶縁
破壊をしてレーザプラズマ１１が形成され、このレーザ
プラズマ１１からＸ線１４が放出される。このＸ線１４
を安定に輝度が高いものにするにはレーザプラズマ１１
を高温高密度に形成する主な要因である微粒子１０ｄを
ガス１０ｃ中に高密度に発生させることが重要である。
ターゲット供給装置１１０では、単位時間あたりに発生
させうる粒子の重量が制限されているため、比重が重い
と発生できる粒子数が限られる。材料としては図５のよ
うに、銅（元素記号Ｃｕ）やニッケル（元素記号Ｎｉ）
よりも８〜１４ｎｍの軟Ｘ線の発生強度が高い元素が望
ましいが、特に、図６の反射率特性のある多層膜Ｘ線反
射ミラーを用いる半導体露光装置では、波長が１３ｎｍ
の軟Ｘ線の反射効率がよいので、半導体露光にＸ線を効
率よく用いるために、波長が１３ｎｍの軟Ｘ線の発生強
度が高い元素である錫，金，タングステンが用いられ
る。錫，金，タングステンなどは、単体ではそれぞれ比
重が７.３，１９，１９と大きいため、図７のように粒
子の比重と粒子の密度との関係から高密度化は難しい。
そこで、ポリスチレンなどの有機物質１０ａに金などの
金属１０ｂをコーティングした直径１μｍ−３μｍの微
粒子を用いることで比重を小さくすることができる。こ
のように異なる物質を表面にコーティングした場合の比
重Ｗは、次式で表される。ここで、核となる物質である
有機物質１０ａの比重をｗ１、表面にコーティングした
物質の比重をｗ２、総体積をＡとし、核となる物質の体
積をａ１、表面にコーティングした物質の体積をａ２と
する。

【００３６】

【数１】Ｗ＝（ｗ１・ａ１＋ｗ２・ａ２）／Ａ …（式１）Ａ＝ａ１＋ａ２したがって、ポリスチレンなどの有機物質１０ａに金な
どの金属１０ｂをコーティングした微粒子１０ｄの比重
Ｗは、ポリスチレンの比重をｗ１＝１.０５、金の比重
をｗ２＝１９，総体積をＡ＝１とし、核となる物質の体
積をａ１＝0.9、表面にコーティングした物質の体積を
ａ２＝０.１とすれば（数１）より、比重Ｗは、２.８
５となる。このように比重を小さくできるので微粒子
を高密度に発生させることができる。

【００３７】この比重ｗ１＝１.０５のポリスチレンを
本実施例では有機物質１０ａとして用いるが、表１に掲
げたその他のポリマー粒子であっても、モノマーに比べ
て軽くて強くて長持ちするので、用いることが考えられ
るが、熱による平均的な線膨張率が表１の中では６×１
０^-5〜８×１０^-5と最も少なくてコーティングされる上
述の金属の線膨張率の範囲（０.４６×１０^-5〜２.３×
１０^-5）に近い材料を選択し、微粒子１０ｄに加熱工程
が加えられても、選択した有機物質１０ｄとコーティン
グされる上述の金属との熱膨張差によるコーティングの
剥離や脱落を避けて効率よい確実なＸ線への変換に寄与
させる。

【００３８】

【表１】

【００３９】さらに、このＸ線１４を輝度が高い状態で
取り出すには、ガス１０ｃ中のＸ線１４の透過率が重要
である。ガス１０ｃの候補としては、Ｘ線透過率が高い
ガスを選定する必要がある。ガスのＸ線透過率の比較を
図３に示す。このＸ線透過率の導出条件は、圧力が１to
rr、距離が１cmのときである。横軸が波長、縦軸がＸ線
の透過率で、１点鎖線が窒素(元素記号Ｎ₂）とクリプト
ン（元素記号Ｋｒ）、細線が空気とアルゴン（元素記号
Ａｒ）、破線がヘリウム（元素記号Ｈｅ）と酸素(元素
記号Ｏ₂）、太い破線がネオン（元素記号Ｎｅ）、実線
がキセノン（元素記号Ｘｅ）を示す。必要なＸ線の特定
波長は１３ｎｍとすると、この１３ｎｍで透過率が高い
のは、高い順からヘリウム，アルゴン，窒素，空気，酸
素，ネオン，クリプトン，キセノンとなり、Ｘ線透過率
が０.８以上であるのはヘリウム，アルゴン，窒素，空
気，酸素，ネオンであるため、使用するガスとしてはヘ
リウム，アルゴン，窒素，空気，酸素，ネオンが適して
いる。また、窒素，アルゴンは安価なため、ランニング
コストを削減することができる。

【００４０】本実施例によれば、以下の効果が得られ
る。

【００４１】本実施例では、レーザ光の径よりも小さい
微粒子１０ｄとガスとを混合した微粒子混合ガスターゲ
ット１０を用いることにより、金属微粒子ターゲット、
および、希ガスターゲットよりもＸ線変換効率がよい。

【００４２】微粒子混合ガスターゲット１０は、微粒子
１０ｄ間のガス１０ｃによって熱伝導が小さく隣接微粒
子１０ｄ間での熱伝導による溶融が起こらないので、デ
ブリを少なくできる。

【００４３】本実施例では、有機物質１０ａに金属１０
ｂをコーティングした微粒子１０ｄとガス１０ｃとを混
合した微粒子混合ガスターゲット１０を真空容器５内に
噴射し、噴射されて流体となった微粒子混合ガスターゲ
ット１０にレーザ光２が照射されるので、レーザパルス
に対して常に微粒子混合ガスターゲット１０が供給され
るので、Ｘ線を安定に発生させることができる。

【００４４】また、微粒子１０ｄは有機物質１０ａに金
属１０ｂをコーティングしたものであるため、金属微粒
子単体に比べ、比重が小さくなり微粒子を高密度に発生
させることができる。

【００４５】また、微粒子１０ｄの表面が金属であるこ
とにより、非金属元素よりもＸ線変換効率を高くするこ
とができる。

【００４６】また、特にＸ線透過率が８０％の高いガス
を選定することにより、Ｘ線を輝度が高い状態で取り出
すことができる。

【００４７】本実施例では、プラズマ化しなかった微粒
子混合ガスターゲットを回収するので、真空容器内を低
圧に保つことができ、発生したＸ線の損失を防ぐことが
できる。

【００４８】（実施例２）本発明の第２の実施例を図４
により説明する。本実施例は、第１の実施例におけるタ
ーゲット回収装置１３０に微粒子１０ｄを分離する分離
器３０を設け、元の微粒子タンク６に戻してリサイクル
するようにしたものである。

【００４９】よって、本実施例によれば、装置メンテナ
ンスが低減でき、また、有機物質のコーティング材とし
て、金のような高価な金属を用いる場合にはランニング
コストが低減できるという効果がある。

【００５０】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、金属を前記金
属より比重の小さい物質にコーティングした粒子と気体
とを混合してターゲットとし、そのターゲット中に混合
された気体が粒子間の断熱手段として作用するので、そ
のターゲットにレーザ光を照射してＸ線を得る際に、粒
子の溶融が起こらないので、デブリの発生を少なくする
ことができる。また、レーザに対して常にターゲットが
供給されるので、Ｘ線を安定に発生させることができ
る。また、粒子は金属微粒子単体よりも比重が小さくな
り、粒子が高密度に発生することができるので、レーザ
光を照射すれば必ずレーザプラズマが生成され、レーザ
光を無駄にせずにＸ線を安定に発生させることができ
る。また、粒子の表面が金属であることにより、非金属
元素よりもＸ線変換効率を高くすることができる。

【００５１】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
による効果に加えて、ポリマーの軽くて強くて長持ち
し、成形加工性も優れている性質を利用して、ターゲッ
トを構成する粒子の比重を小さくするのに有効に作用
し、成形加工性も優れて粒子製造に好ましい効果が得ら
れる。

【００５２】請求項３の発明によれば、請求項２の発明
による効果に加えて、ポリスチレン系のポリマーは他の
ポリマーよりも比重が小さく且つ熱膨張率も小さいか
ら、ターゲットを構成する粒子の比重を一層小さくでき
るとともに、粒子へのコーティング金属の熱膨張差によ
る剥離等の悪影響が少なくできるという効果が得られ
る。

【００５３】請求項４の発明によれば、請求項１の発明
による効果に加えて、粒子の径がターゲットに照射され
るレーザ光の径より小さいことにより、プラズマ化可能
領域により多くの粒子が存在して、発生するＸ線の輝度
をより高くすることができる。

【００５４】請求項５の発明によれば、請求項１から請
求項４までのいずれか一項の発明による効果に加えて、
半導体露光装置で用いられる８〜１４ｎｍの軟Ｘ線を効
率よく得ることができる。

【００５５】請求項６の発明によれば、請求項５の発明
による効果に加えて、８〜１４ｎｍの軟Ｘ線を気体によ
る減衰を少なくして効率よく透過するので、軟Ｘ線を輝
度が高い状態で取り出すことができる。

【００５６】請求項７の発明によれば、請求項１から請
求項６までのいずれか一項の発明による効果に加えて、
ターゲットを回収して真空容器内を低圧に保って、発生
したＸ線の損失を防ぐことができる。

【００５７】請求項８の発明によれば、レーザプラズマ
Ｘ線源でデブリの発生が少ないので、半導体露光装置の
集光ミラー，マスク，Ｘ線縮小露光ミラーなどのＸ線光
学素子や真空隔壁の損傷を防ぐことができる。また、レ
ーザプラズマＸ線源から安定に輝度が高いＸ線が供給さ
れるので、露光が不足することがなく、露光時間を短く
することができる。

【００５８】請求項９の発明によれば、デブリによる半
導体露光装置の損傷抑制効果と、露光不足を解消して露
光時間を短くし、露光作業時間を短縮する効果とを発揮
する半導体装置露光方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例によるレーザプラズマＸ
線源を用いた半導体露光装置の全体概略図である。

【図２】図１における供給ノズルから真空容器中に噴射
される微粒子混合ガスターゲットの構成を示す図であ
る。

【図３】ガスのＸ線透過率の比較を示すグラフ図であ
る。

【図４】本発明の第２の実施例によるレーザプラズマＸ
線源を用いた半導体露光装置の全体概略図である。

【図５】本発明の各実施例で用いられる粒子にコーティ
ングされる各金属のＸ線発生強度のグラフ図である。

【図６】各Ｘ線波長の多層膜Ｘ線反射ミラーの反射率を
示すグラフ図である。

【図７】粒子の比重と粒子の密度との関係を示したグラ
フ図である。

【符号の説明】

１…レーザ光発生器、２…レーザ光、３…収束レンズ、
４…レーザ光透過窓、５…真空容器、６…微粒子タン
ク、７…ガスボンベ、８…混合器、９…供給ノズル、１
０…微粒子混合ガスターゲット、１１…レーザプラズ
マ、１２…回収ダクト、１３…回収器、１４…Ｘ線、１
５…Ｘ線集光ミラー、１６…マスク、１７…Ｘ線縮小露
光ミラー、１８…ウエハ、１９…露光装置、２０…真空
排気系、３０…分離器、３１…リサイクル用配管、１０
０…Ｘ線発生部、１１０…ターゲット供給装置、１２０
…レーザ照射装置、１３０…ターゲット回収装置、２０
０…露光部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空容器内でレーザ光をターゲットに照射
してプラズマを生成し、そのプラズマからＸ線を発生さ
せるレーザプラズマＸ線源において、前記ターゲットは、金属を前記金属より比重の小さい物
質にコーティングした粒子と気体とを混合したものであ
り、前記ターゲットを噴射するターゲット噴射装置と、
前記レーザ光を噴射された前記ターゲットに照射するレ
ーザ照射装置を備えることを特徴とするレーザプラズマ
Ｘ線源。
【請求項２】前記物質は、有機物質であって、かつポリ
マー粒子であることを特徴とする請求項１のレーザプラ
ズマＸ線源。
【請求項３】前記ポリマー粒子は、ポリスチレン系のポ
リマー粒子であることを特徴とする請求項２のレーザプ
ラズマＸ線源。
【請求項４】前記金属をコーティングした粒子の径は、
前記ターゲットに照射されるレーザ光の径より小さいこ
とを特徴とする請求項１のレーザプラズマＸ線源。
【請求項５】前記金属の材料は、金，錫あるいはタング
ステンであることを特徴とする請求項１から請求項４ま
でのいずれか一項のレーザプラズマＸ線源。
【請求項６】前記気体は窒素，空気，ヘリウム，アルゴ
ン，酸素あるいはネオンであることを特徴とする請求項
５のレーザプラズマＸ線源。
【請求項７】前記ターゲット噴射装置の噴射口に対向し
て開口する回収口を有して前記ターゲットを回収するタ
ーゲット回収装置を備え、前記噴射口と前記回収口との
間の前記ターゲットに、前記レーザ光を照射するもので
あることを特徴とする請求項１から請求項６までのいず
れか一項のレーザプラズマＸ線源。
【請求項８】請求項１から請求項７までのいずれか一項
に記載のレーザプラズマＸ線源と、前記レーザプラズマ
Ｘ線源で発生したＸ線をマスクに導く集光ミラーと、前
記マスクで反射したＸ線を縮小して半導体ウエハに投影
するＸ線縮小露光ミラーとを備える半導体露光装置。
【請求項９】レーザ光をターゲットに照射してプラズマ
を生成させ、そのプラズマからＸ線を発生させ、発生し
たＸ線を半導体ウエハに導いて前記半導体ウエハに半導
体装置パターンを露光する半導体装置露光方法におい
て、金属を前記金属よりも比重の小さい物質にコーティング
して作られた粒子と気体とを混合してターゲットとする
ステップ、前記ターゲットを真空容器中に噴射するステ
ップ、および、前記真空容器中に噴射されたターゲット
にレーザ光を照射してプラズマを生成させるステップ、
そのプラズマからＸ線を発生させ、発生したＸ線を半導
体ウエハに導いて前記半導体ウエハに半導体装置パター
ンを露光することを特徴とする半導体装置露光方法。