TW393662B - Laser plasma X-ray source and semiconductor lithography apparatus using the same and a method thereof - Google Patents

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TW393662B
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Tetsuya Matsui
Kimio Yamada
Masatsugu Nishi
Manabu Ueno
Masahiro Tooma
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Description

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ___ B7_ 五、發明說明◦) 〔產業上之利用領域〕 本項發明是有關於將雷射光照射了靶料之後生成電漿 ’並且從其電漿使之產生X射線的雷射電漿X射線源。 〔先行技術〕 在特開平6_2 8 1 7 9 9號公報上記載有在被捲取 之帶狀的固體靶料上照射了雷射光之後可使之產生X射線 〇 在特開昭6 1 — 1 5 3 9 3 5號公報上記載有在被滴 下的液體金屬上照射了雷射光而使之產生X射線》 在特開平 2 — 1 0029 7號公報上記載有在比起 雷射光之點(SPOT)徑要小的滴定管狀的靶料上照射了雷 射光之後使之產生X射線。
在特願昭5 7 — 4 1 1 6 7號公報上記載有在被固體 化了的稀氣體或水的粒子上照射了雷射光之後使之產生X 射線。 (0 S A > Trends in Optics and photonics, vol.4, EXTREME ULTRAVIOLET LITHOGRAPHY ) ( 1 9 9 6 年) ,6 6頁)中記載有在真空容器中噴射加壓氣體,且在被 噴射的氣體上照射雷射光而使之產生X射線。 本發明所欲解決的課題
雷射光一照射在IG料上,則IG料中的原子或分子會做 光學性的絕緣破壞(光學性崩潰— OPTICAL BREAK --------l·----、.裝--- ,- f (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) *SJ. ,線「· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -4 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _B7 五、發明說明(2 ) DOWN )後離子化,而產生雷射電漿。並且從所產生的雷射 電漿產生X射線。又,因應靶料之種類或狀態之不同,貝1J 在光學性崩潰上所要求的雷射光強度也不一樣。並將在產 生光學性崩潰時的雷射光強度的下限値稱之爲崩潰値。 崩潰値其高低係依1 :氣體(氣體),2 :液體,3 :固體之順序排列。換言之,爲使同數之原子電漿化的雷 射光強度,在使用了固體及液體之靶料的情況下,能夠比 使用了氣體時來的低。因此,在使用了液體及固體的靶料 的情況下,X射線的變換效率(以對於照射了的雷射能源 所產生之X射線的能源來表示之)比起使用了氣體靶料的 情況下要來得高。 但是,至於比起雷射徑大的塊狀或帶狀等的固體及液 體的靶料,當被雷射光所照射之領域電漿化時,藉著雷射 光的照射所產生的熱量傳達到被雷射光所照射之領域的四 周,而其四周開始溶融之。而且以伴隨著雷射電漿之產生 的膨漲壓力其溶融了的部份飛散之。又,這飛散片稱之爲 崩堆塊,且其狀態爲離子狀,並且是從集束狀至數1 0 "m的粒子狀的東西。這崩堆塊附著在真空容器內的光學 素子等上面會造成損傷。 若將固體及液體的靶料做成比雷射徑小的粒子狀的話 ,則因周圍沒有粒子而也可減少崩堆塊,這雖然X射線變 換效率與固體及液體時沒有改變,但是要將粒子狀的標的 目配合雷射光的照射而供給之是有困難的,而且要使之產 生穩定的X射線亦有困難。 --------^-----裝--- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .SJ· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(2】0 * 297公釐) -5- A7 ___B7_____ 五、發明說明(3 ) --------J----^麵/:裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 使稀氣體等化學性安定之氣體結冰的粒子膜靶料,即 使溶融也成爲稀氣體等之化學性安定的氣體,雖然不會產 生崩堆塊,但不易供給之,且要使之安定後來產生X射線 亦有困難。再者,由於特性X射線的波數有限,則與所要 求的波長一有差距,則實質上X射線變換效率會比金屬靶 料來得低。 另一方面,氣體的靶料比起固體及液體的靶料,由於 往周圍的熱傳導小且不會引起溶融,因此崩堆塊少,且可 以連續供給之,所以可以安定後使之產生X射線,但是由 於崩潰値高,又靶料的原子數密度也低之故,其X射線變 換效率比起固體及液體要來得低。 本發明的目的是在於能夠提供減少崩堆塊之產生且X 射線變換效率高的雷射電漿X射線源及使用其之半導體曝 光裝置及半導體曝光方法。 線」 〔欲解決課題的方法〕 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 爲達成上述目的之本發明的特徵是在於將粒子與氣體 混合後做爲靶料,且靶料噴射裝置噴射靶料,並雷射照射 裝置將雷射光照射在被噴射了的靶料上。依照這個特徵, 由於將粒子與氣體混合了的靶料其熱傳導小,且不會引起 被雷射光照射之領域周邊部的粒子的溶融,所以能夠減少 崩堆塊的產生。 再者’將粒子與氣體混合了的靶料在噴射後成爲流體 ’由於對於雷射脈衝可不時地供給靶料,所以能夠穩定地 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) A7 __B7___ _ 五、發明說明(4 ) 產生X射線。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 又’混合了粒子與氣體之靶料的雷射光所貫穿的體積 雖然與僅是氣體之靶料的情況下是相同的,但是崩潰値是 與固體之靶料同樣的,比起僅是氣體之靶料來得低,所以 其比起僅是氣體的靶料其電漿化的可能領域大,且在電獎 化可能的領域上包含有較多的粒子與氣體分子,且因爲光 學性崩潰的微粒子數,比僅是粒子的靶料,及僅是氣體之 靶料的情況下要來得多,所以所產生之X射線的輝度也能 夠比起僅是粒子的靶料,及僅是氣體的靶料要來得高。 因此,X射線變換效率也能夠提高。 再者,在電漿化可能的領域上存在有較多的粒子與氣 體分子’因爲不引起光學性崩潰的頻度是〇,所以只要照 射了雷射光就必定能生成雷射電漿,故能夠不浪費雷射光 使之穩定地產生X射線。 本發明的其他特徵爲粒子的徑比照射在靶料上的雷射 光的徑小,且由於藉著電漿化可能之領域可存在較多的粒 子,所以所產生之X射線的輝度能夠更高。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明的其他特徵是其氣體是稀氣體,由於稀氣體分 子其化學性安定,所以在離子的狀態下附著於真空容器內 的光學素子等上,其也會與電子結合成中性化而做爲去污 劑不去附著之。因此,其結果爲由於不會成爲崩堆塊,所 以能夠更加減少崩堆塊的產生。 又,本發明的其他特徵爲粒子是低融點的金屬,且由 於雷射光所照射的粒子會完成地電漿化,所以能夠減少崩 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 __B7__ 五、發明說明(5 ) 堆塊的產生。 本發明的其他特徵係靶料是由各種特性X射線之波長 幾乎相同的金屬粒子與稀氣體的混合體所構成。依照這個 特徴,由於在電漿中金屬粒子與稀氣體分子會放出相同波 長的X射線’所以在靶料上能夠獲得比起包含任何一方情 況下之高輝度的X射線。 本發明的其他特徵是在於將粒子與氣體混合後做爲靶 料’且靶料噴射裝置噴射靶料,而靶料回收裝置對向著靶 料噴射裝置的噴射口,且具有開口的回收口來回收靶料, 而雷射照射裝置將雷射光照射在噴射口與回收回之間的靶 料上。則依據此特徵,由於回收了未電漿化的粒子及氣體 分子或已返回到守恆狀態的粒子及氣體分子,所以能夠將 真空容器內保持低壓,並且能夠防止所產生之X射線的損 失。 又,本發明的其他特徵在於具有雷射照射裝置將雷射 光做線狀聚焦之聚焦透鏡,且將線狀聚焦的雷射光照射在 靶料上。因此依照這特徵,一照射了線狀聚焦的雷射光, 則產生葉捲型的電漿,且在電漿的長軸方向上能夠放出較 多的X射線,並能夠獲得強度大的X射線。 本發明的其他特徵是在於聚光鏡以申請專利範圍第1 項的雷射電漿X射線源將所產生的X射線引導到面罩( MASK)上,且X射線之縮小曝光鏡以面罩(MA SK )將反射的X射線縮小之後投影至半導體晶圓上。 所以,依據這個特徵’由於在雷射電漿X射線源上減 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱)~ -8- -----—K----r,k —— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · --線; A7 B7 五、發明說明(6 ) 少崩堆塊的產生,因此能夠防止半導體曝光裝置之聚光鏡 、面罩、X射線縮小曝光鏡等的X射線光學素子或真空隔 壁的損傷。再者,由於可從雷射電漿X射線源提供安定且 輝度高的X射線,所以不會有曝光不足的情形,並能夠縮 短曝光時間。 又,不藉著靶料噴射裝置來執行噴射,而將粒子與氣 體混合後做爲靶料且即使照射了雷射光,混合了粒子與氣 體之靶料的熱傳導小,且不會引起粒子的溶融,所以能夠 減少崩堆塊的產生,並比起僅是粒子的靶料及僅是氣體的 靶料其X射線變換效率較好。 〔發明的實施形態〕 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明者們著眼於固體及液體靶料之高X射線的變換效 率及X射線的高輝度,以及氣體靶料的少崩堆塊上,並且 考慮到要將固體或液體做成比起雷射徑小非常多之微粒子 狀的靶料。然後,爲了安定地使之產生X射線,所以將固 體及液體的微粒子狀的靶料混合成氣體,而發明了在真空 容器中噴射後供給之。 又,發明者們就有關於固體或液體之微粒子與氣體混 合了的靶料(以下稱之爲微粒子混合氣體靶料),以實驗 證實了雖然包含著氣體但其崩潰値是與固體或液體之粒子 的崩潰値是相同的,而且雖然比塊狀及帶狀的固體或液體 靶料稍小,可是比起僅由固體或液體之微粒子所構成的靶 料(以下稱之爲微粒子靶料)及僅由氣體構成之靶料(以 -9- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公釐) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 __B7 五、發明說明(7 ) 下稱之爲氣體靶料),發現了其具了較大的X射線變換效 率。 以下就使用了微粒子混合氣體靶料之X射線源及使用 其之半導體曝光裝置的實例案例說明之。 (實施例1 ) 如第1圖所示爲本發明之第1實施例之使用了雷射電 漿X射線源的半導體曝光裝置。而半導體曝光裝置是由產 生X射線之X射線產生部1 〇 〇與曝光部2 0 0所構成。 曝光部2 0 0是將在X射線產生部1 0 〇所產生的X射線 1 4以X射線聚光鏡1 5引導至面罩1 6上,且將在面罩 1 6上所反射之面罩型式以X射線縮小曝光鏡1 7縮小之 後投影至晶片1 8 (試料)上。 接下來詳細說明X射線產生部1 〇 〇。X射線產生部 1 0 0是由圍住靶料周圍之真空容器5、以微粒子混合氣 體爲靶料供給給真空容器5內部之靶料供給裝置 1 1 0,在微粒子混合氣體靶料1 〇上照射雷射光2的雷 射照射裝置1 2 0,以及回收真空容器5內之微粒子混合 氣體之靶料回收裝置1 3 0所構成。 靶料供給裝置1 1 0具備有比起雷射徑爲非常小的金 屬微粒子所充塡之微粒子桶6、稀氣體所充塡之氣體筒7 、及可將從微粒子桶6所提供之金屬微粒子與可由氣體筒 7提供之稀氣體混合的混合器8,還有將以混合器8所製 造的微粒子混合氣體噴射至真空容器5中的供給噴嘴9 » 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -10- -------------:1V 裝--------訂---------線,7 ;· f 「 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明(8 ) 雷射照射裝置1 2 0具備有產生雷射光2的雷射光產 生器1及聚焦雷射光2之聚焦透鏡3。而雷射光產生器1 是以其YAG雷射或激元雷射等的脈衝幅在數1 0 n s以 下’且每個脈衝的輸出能產生數1 〇m J至數1 0 J之雷 射光2者較好。又,雷射光2是在真空容器5中的微粒子 混合氣體靶料上,以聚焦透鏡3來讓其聚焦成數1 0〜數 lOOym。而爲使之產生雷射電漿11,是以微粒子混 合氣體靶料1〇上之能源密度在1〇15〜1〇22W/m2 的程度較佳。 靶料回收裝置1 3 0,是具備有能夠供給真空容器5 內部’且可引進未電漿化或回至穩定狀態的金屬微粒子及 稀氣體之回收管1 2以及回收器1 3。 在真空容器5內是將供給噴嘴9的噴射口與回收管 1 2的回收口安置成相對著狀態。來自雷射照射裝置 1 2 0的雷射光2透過安裝在真空容器5之壁面上的雷射 光透過窗4,並照射在從供給噴嘴9所噴射之微粒子混合 氣體靶料上。而真空容器5內藉著真空泵(未圖示)來保 持低壓力。例如,將真空容器5中的壓力訂在1 〇-2〜1 0_3t 〇 r r,若將供給噴嘴9內的壓力調成數 T 〇 r r以上的話,則微粒子混合氣體靶料1 〇會噴出成 流體的狀態。而且未電漿化或回復至穩定狀態的微粒子混 合氣體靶料1 0進入回收管1 2 ,而從真空容器5內中去 除之。 在微粒子混合氣體靶料1 0上一照射了所聚焦了的雷 — — — — — 111· — —^ 1*·'裝!訂----!!線^' • · / ^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -η - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ____B7 五、發明說明(9 ) 射光2,則藉著雷射光2的強力電場等,則微粒子混合氣 體靶料10中的金屬元素與稀氣體分子做光學性的絕緣破 壞(OPTICAL BREAK DOWN)後離子化之。而藉著金屬元 素與稀氣體分子的離子化所產生的電子,利用逆制動輻射 等的過程吸收了雷射光2的能源後加熱之,且微粒子混合 氣體靶料10的雷射光2在貫穿的範圍上形成高溫高密度 的雷射電漿1 1。 雷射電漿1 1的電子溫度或密度因微粒子混合氣體紀 料1 0所含有之金屬元素與稀氣體之元素的種類以及雷射 的種類或條件的不同而有不一樣,而以能產生電子溫度在 數1 00 e v以上,電子密度在1 〇2°〜1 〇22/cm3 程度的電漿較好。 雷射電漿1 1中的電子制動輻射,藉用著於電漿再結 合過程中之自由一自由遷移或自由一束縛遷移的過程,可 從雷射電漿1 1放出連續性的光譜X射線,再者,利用在 電漿再結合過程上束縛-束縛遷移的過程,能夠放出特性 X射線。而從雷射電漿11所放出之X射線使用在鄰接之 曝光部2 0 0上。 接下來,就有關於電漿化可能領域內的粒子數與產生 X射線的關係說明之。 將以聚焦透鏡3所聚焦之雷射光2的形狀與雷射光強 度分布的關係示於第2圖。而雷射光2聚焦後其徑越小則 雷射光強度越大》在藉著微粒子混合氣體靶料1 〇的雷射 光2所貫穿的領域中,當雷射光強度在崩潰値以上的領域 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -12- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) >·裝 *SJ· A7 B7 五、發明說明(10 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 則引起光學性崩潰而產生雷射電漿,但是當雷射光強度在 崩潰値以下的領域則不會產生雷射電漿。而產生雷射電漿 的領域就是所謂的電漿化的可能領域。 若微[粒子的徑比起雷射聚焦部斷面的徑來得非常小的 話’則在電漿化可能領域內X個的微粒子其存在確率(K (_X ))依從泊松分佈(p〇isson),表示如下式。在此處 中,將電漿化可能領域的體積做爲V ( m 3 ),將微粒子混 合氣體靶料10中的微粒子密度做爲n(/m3)。 〔數1〕 α χ Κ ( X ) = - e - α X ! (但是,α = η V ) 因此,求得從微粒子崩潰値所決定之電漿化可能領域 的體體V後代入(數1),且若改變微粒子混合氣體的微 粒子密度η的話,則可以確率K ( χ)將電漿化可能領域 內的微粒子定成所要求的數。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 接下來,就有關於在微粒子混合氣體靶料1 0上照射 了雷射光2後使之產生雷射電漿11時的在電漿化可能領 域上之微粒子數與光學性崩潰微粒子數予以說明之。在實 驗上使用YAG雷射的第2高調波(波長5 3 2 nm)的 雷射光2,且在輸出1 0 〇m J /脈衝(脈衝幅約1 0 n s )上將雷射聚焦部斷面的徑做爲約1 〇 。而微粒 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 χ 297公« ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7____ 五、發明說明(11 ) 混合氣體是使用了 0 . 5 // m徑的微粒子與稀氣體。 將照射了在雷射照射方向(第2圖的Z方向)之1脈 衝的雷射,且將測定了使之生成雷射電漿時之可視光的發 光強度分布的結果表示如第3圖。當微粒子(金屬微粒子 與稀氣體分子)電漿化後一強烈發光,亦即微粒子一光學 性崩潰,則成爲發光強度的巔峯狀態而可測定之。在電獎 化可能領域內有1個化學性崩潰了之微粒子的情況(a ) 下,出現1個巔峯狀態,而在電漿化可能領域內具有2個 光學性崩潰了的微粒子的情況(b)下出現2個巔峯狀態 0 將照射了 1脈衝之雷射並使之生成雷射電漿時的光學 性崩潰了的微粒子數(實驗値)的頻度分布與使用了(數 1 )之泊松分布計算出來之光學性崩潰之微粒子數(計算 値)的頻度分布依每個電漿化可能領域內的平均粒子數α 表示如第4圖。 當平均粒子數α約在1.5以下,則計算値與實驗値 幾乎一致,並可明白如理論上所述在電漿化可能領域內的 微粒子會做光學性崩潰之。 再者,在這種情況下,即使照射了雷射也不產生雷射 電漿的狀態(即崩潰是0的狀態)的頻率很高。 另一方面’當平均粒子數£1爲6 . 6的情況下,實驗 値的頻度分布偏離了計算値。亦即,在實驗上光學性崩潰 了的微粒子數比計算値少。這是由於光學性崩潰了的微粒 子吸收了雷射光’而當很多的微粒子一做光學性崩潰則雷 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -]Δ- (!|項^寫本頁) -it裝
•5J Γ •線 A7 ___B7______ 五、發明說明(12 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 射光強度不足,且其以上的微粒子無法崩潰之故。但是’ 若將雷射光強度更加加強的話,則可增加光學性崩潰之微 粒子的數量。 再者,在這種情況下,因爲不產生光學性崩潰的頻度 (光學性崩潰之微粒子數是0頻度)是〇 ’所以若照射了 雷射光必定能夠產生雷射電漿。因此’在這種程度的條件 下比較能夠不浪費雷射光而使之穩定地產生X射線。若依 據本實施例的話,能夠獲得以下的效果。 在本實施例上藉著使用了將比雷射光徑小之金屬微粒 子與稀氣體混合了的微粒子混合氣體靶料’其比起金屬微 粒子靶料及稀氣體靶料其X射線變換效率較佳。 微粒子混合氣體靶料,其熱傳導小,且在照射了雷射 光領域的四周部上不會引起金屬微粒子的溶融,並由於稀 氣體分子不會成爲崩堆塊,所以能夠減少崩堆塊。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 雷射光貫穿之微粒子混合氣體靶料的體積與在稀氣體 靶料的情況下是相同的,但是崩潰値是與固體金屬靶料是 同樣地即比起氣體靶料低,所以比起氣體靶料電漿化可能 領域較大。而且,因爲在這個電漿化可能領域上包含有很 多的金屬微粒子與稀氣體的分子,所以由於光學性崩潰之 微粒子數會比起金屬微粒子靶料及稀氣體靶料情況下要來 得多,故X射線的輝度變高。 又,由於在電漿化可能領域上存在有許多@微粒子, 所以不產生光學性崩潰的頻度是0,而若照射了雷射光的 話必定可產生雷射電漿,並能夠不浪費雷射光使之穩定地 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -15- A7 B7 五、發明說明(13 ) 產生X射線。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> 本實施例子上是將金屬微粒子與稀氣體混合了的靶料 在真空容器5內噴射之,由於噴射後成流體的靶料被照射 了雷射光,且對於雷射脈衝靶料能夠不時地供給之,所以 能夠使之穩定地產生X射線。 本實施例子上,由於回收未電漿化的靶料,所以能夠 將真空容器5保持在低壓上,且由於防止由真空容器5內 之氣體所導致之X射線的吸收,所以能夠防止所產生之X 射線的損失。 本實施例子上,雖然使用金屬微粒子,但是不限於金 屬,而是電漿化後只要能產生X射線者即可。再者,若使 用低融點的微粒子的話,可從電漿化可能的領域內完全分 解成原子狀,所以能夠抑制崩堆塊的產生。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 又,在固體或液體的微粒子元素及氣體的元素上要選 擇會產生與所要求之X射線之波長帶相同特性之X射線的 元素即可。而雷射電漿是由於其物質能夠離子化至非常高 之價數爲止,所以不僅K殼、L殼,而且能夠產生μ殼以 上的特性X射線。例如,若使用S η或S b等的元素的微 粒子的話,則由於S η或S b等其Μ殼的特性X射線是近 1 3 nm,所以能夠獲得軟X射線領域1 3 nm附近的X 射線。又,在氣體上即使使用會放出1 3 nm附近的特性 X射線的X e,也可獲得1 3 n m附近的X射線。而將 S η或S b等的元素微粒子與X e氣體混合後用在靶料上 的話’在靶料上能夠獲得比起包含任何一方之情況要來得 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) A7 B7_ 五、發明說明(14 ) 輝度高之1 3 nm附近的X射線。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 將本發明之第2實施例子藉第5圖說明之。本實施例 子是在第1實施例的雷射電漿X射線源上’在所放出的X 射線上使之具有指向性,且是裝置有回收向X射線取出方 向飛散而來之崩堆塊裝置的例子。 與第1的實施例子同樣地’在真空容器(未圖示)內 在從供給噴嘴9所噴射之微粒子混合氣體上,照射了以聚 焦透鏡了所聚焦之雷射光2並使之產生X射線。在本實施 例子上是使用將雷射光2做線狀聚焦之聚焦透鏡3,且在 能放出之X射線的四周將照射電子光束2 2的電子槍等( 未圖示)介著真空容器的窗子(未圖示)安裝在真空容器 外,又,在能夠放出X射線的四周安裝外加了負電壓的離 子回收電極2 4。 被聚焦成線狀的雷射光2 -照射在微粒子混合氣體靶 料1 0上,則產生葉捲型的雷射電漿1 1 ,且在雷射電漿 1 1的長軸方向上能夠放出很多的X射線1 4。如此般一 使所放出的X射線具有指向性,則能夠獲得強度大的X射 線。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一在向長軸方向飛散過來之粒子狀或原子狀的崩堆塊 2 1上一照射了電子光束2 2,則粒子狀或原子狀的崩堆 塊2 1完全陽離子化之。而陽離子化了的崩堆塊2 1能夠 被離子回收電極2 4吸引之後回收之。這個回收電極2 4 連電漿化後以離子狀飛散過來的崩堆塊亦可回收之。因此 ,能夠將X射線之取出部(未圖示)的崩堆塊2 1減至最 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS〉A4規格(210 X 297公釐) ΚΙ _____Β7_ 五、發明說明(15 ) (請先閱讀背面之注意事項再填窝本頁) 低,並且能夠防止X射線光學元素或真空間隔的損傷。再 者,取代了回收在電場離子化了的崩堆塊2 1之回收電極 2 4,藉著改變在磁場已離子化之崩堆塊2 1的軌道,亦 可防止崩堆塊21侵入至X射線的取出部。 藉著第6圖說明本發明的第3實施例子。本實施例子 是在將微粒子混合氣體做爲靶料之雷射電漿X射線源上, 將照射之雷射光2以有時間差之2個脈衝來照射雷射電漿 X射線源的例子。 產生2個脈衝,並做爲照射方法是使用雷射光分岐延 遲光學系2 6。而雷射光分岐延遲光學系2 6是具備有使 雷射產生器1之雷射光分岐之光束分散器2 7與可將分岐 了之雷射光中之一方的雷射光光路比另一方之雷射光之光 路長的鏡子2 8及可將2個雷射光會成之再次成爲1個雷 射光2之光束混合器2 9。而2個雷射光的脈衝與光路差 成比例並延遲照射時間。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 先在微粒子混合氣體靶料10上所照射的第1脈衝上 ,產生雷射電漿110而且藉著接下來所照射之第2的脈 衝能夠加熱雷射電漿,並且能夠提高X射線的產生效率。 再者,第1的脈衝,將未能完全分解至原子狀態爲止的微 粒子,以由第2脈衝所導致的加熱,能夠更形分解之,所 以能夠更加地抑制來自電漿化可能領域之粒子狀崩堆塊的 產生。 再者,2個脈衝的照射方法不僅在使用本實施例子之 雷射光分岐延遲光學系2 6的情況下,在使用2台之雷射 -18 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) A7 B7 五、發明說明(16 ) 產生器1時亦可。 若依照本實施例子,能夠獲得高度X射線的產生效率 ’而且並具有能夠抑制粒子狀崩堆塊的產生。 藉第7圖說明本發明的第4實施例子。本實施例子是 在第1實施例的靶料回收裝置1 1 3上安裝分離金屬微粒 子與稀氣體的分離器3 0,且是製作成使其回復至原來的 微粒子桶6及氣體筒7後做重覆循環的例子。 藉此,依照本實施例子的話,能夠減低裝置的維修, 再者,在做爲氣體、使用Xe氣體般價昂之稀氣體的情況 下具有能夠減低運轉成本的效果。 由本發明可以獲得以下的效果。 將粒子與氣體混合後做爲靶料,並且靶料噴射裝置噴 射靶料,而由於藉著雷射照射裝置在所噴射的靶料上照射 雷射光而不會引起粒子的溶融,所以能夠減少崩堆塊的產 生。再者,比起僅是粒子的靶料及僅是氣體的靶料其X射 線變換效率較好。又,由於對於雷射脈衝靶料能不時地供 給之,所以能夠穩定之產生X射線。再者,比起僅是氣體 的靶料其電漿化可能的領域較大,且在電漿化可能的領域 上包含有很多的粒子與氣體分子,所以光學性崩潰之微粒 子數也多,且所產生之X射線的輝度也能夠比起僅是粒子 的靶料及僅是氣體的靶料要來得高。又,照射了雷射光的 話必定可生成雷射電漿,所以可以不浪費雷射光而穩定地 產生X射線。 藉著粒子的徑比照射在靶料上之雷射光徑小,並電獎 -------------l· —N;:裝 i I · - f {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂·. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -10- A7 _B7 五、發明說明(17 ) 化可能領域而可存在很多的粒子,所以能夠更加增高所產 生之X射線的輝度。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 利用在氣體上使用稀氣體,則稀氣體分子在化學性上 安定且不會變成崩堆塊’所以能夠更加減少崩堆塊的產生 〇 藉著使用低融點的金屬粒子,所以能夠更加減少崩堆 塊的產生。 藉著以各種各樣之特性X射線之波長幾乎相同的金屬 粒子與稀氣體的混合體來構成靶料,則在靶料上能夠獲得 比起僅包含任何一方之情況下要來得輝度高的X射線。 將粒子與氣體混合後做爲靶料,而靶料噴射裝置噴射 靶料,且靶料回收裝置具有對著靶料噴射裝置之噴射口開 口的回收口而來回收靶料,且雷射照射裝置藉著在噴射口 與回收口之間的靶料上照射雷射光,所以能夠將真空容器 內保持在低壓下,且防止所產生之X射線的損失。 雷射照射裝置具有將雷射光做線狀聚焦之聚焦透鏡, 且藉用著線狀聚焦之雷射光能夠照射在靶料上,則在所產 生之葉卷型的電漿之長軸方向上獲得強度大的X射線。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 聚光鏡將以在申請專利範圍第1項之雷射電漿X射線 源所產生之X射線引導至面罩上,並且藉著X射線縮小曝 光鏡以面罩將反射了的X射線縮小之並投影在半導體晶圓 上,則由於在雷射電漿的X射線源上較少崩堆塊的產生, 所以能夠防止半導體曝光裝置的聚光鏡、面罩,X射線縮 小曝光鏡等的X射線光學素子或真空間隔的損傷。再者, -20- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公芨) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ______B7__ 五、發明說明(18 ) 由於從雷射電漿X射線源可提供安定且高輝度的X射線, 所以不會有曝光不足的情況,並能夠縮短曝光時間。 再者,藉著靶料噴射裝置不執行噴射,且將粒子與氣 體混合後做爲靶料而即使照射了雷射光,由於混合了粒子 與氣體之靶料的熱傳導小,且不會引起粒子的溶融,所以 能夠減少崩堆塊的產生,並且比起僅是粒子的靶料及僅是 氣體的靶料X射線變換效率較好。 〔圖面之簡單說明〕 第1圖是表示使用了第1實施例之雷射電漿X射線源 的半導體曝光裝置圖。 第2圖是表示聚焦了雷射光之強度分布圖。 第3圖是表示在使之生成雷射電獎時之可視光的發光 強度分布之測定結果圖。 * 第4圖是表示在電漿化可能的領域內其崩潰數的頻度 分布圖。 第5圖是表示第2實施例之雷射電漿X射線源圖。 第6圖是表示第3實施例之雷射電漿X射線源圖。 第7圖是表示在第4實施例之使用了雷射電漿X射線 /:源的半導體曝光裝置圖。 〔圖號說明〕 1 雷射產生器 2 雷射光 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂---- 線「· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -21 - A7 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 _B7 五、發明說明(19 ) 3 聚 光 透 鏡 4 雷 射 光 透 過 窗 5 真 空 容 器 6 微 粒 子 桶 7 氣 體 筒 8 混 合 器 9 供 給 噴 嘴 1 0 微 企丄 子 混 合 氣 體 ftTf. 靶料 1 1 雷 射 電 漿 1 2 回 收 管 1 3 回 收 器 1 4 X 射 線 1 5 X 射 線 聚 光 鏡 1 6 面 罩 1 7 X 射 線 縮 小 曝 光 鏡 1 8 晶 片 1 9 曝 光 裝 置 2 0 真 空 排 氣 系 統 2 1 ut-r 朋 堆塊 2 2 電 子 束 2 3 離 子 化 之 M-J 朋 堆塊 2 4 離 子 回 收 電 極 2 5 電 源 2 6 雷 射 光 分 岐 延 遲 光學系 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 *5· 國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -22- 五、發明說明(2〇 ) 2 7 光 束分 裂 器 2 8 鏡 子 2 9 光 束混 合 器 3 0 分 離器 3 1 再 生用 配 管 1 0 0 X射 線 產 生 部 1 1 0 靶料供給 裝 置 1 2 0 雷射 照 射 裝 置 1 3 0 靶料 回 收 裝 置 2 0 0 曝光 部 A7 B7 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂-------- -線「. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -23-

Claims (1)

  1. 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印裝 AS B8 C8 D8六、申請專利範圍 1 . 一種雷射電漿X射線源,係將雷射光照射在靶料 上生成電漿’從該電漿產生X射線的雷射電漿X射線源, 其特徵爲: 前述靶料是粒子與氣體混合而成,且具備有噴射前述 靶料之靶料噴射裝置;及照射在噴射有前述雷射光之前述 靶料上的雷射照射裝置。 2 .如申請專利範圍第1項之雷射電漿X射線源,其 中前述粒子的徑比起照射在前述靶料上之雷射光的徑要小 3 .如申請專利範圍第 中前述氣體是稀有氣體。 4 .如申請專利範圍第 中前述粒子是低融點金屬。 5 ·如申請專利範圍第 中前述靶料是以各個特性X 稀有氣體之混合體構成。 6.—種雷射電漿X射 上生成電漿,從該電漿產生 其特徵爲: .前述靶料是粒子與氣體 之靶料噴射裝置;及面對前 回收口,以回收上|靶料的 有前述雷射光之前述靶料上 射裝置係將前述雷射光照射 1項之雷射電漿X射線源,其 1項之雷射電漿X射線源,其 1項之雷射電漿X射線源,其 線之波長略相同的金屬粒子及 線源,係將雷射光·照射在靶料 X射線之雷射電漿X射線源,. 混合而成,具有噴射前述鞭料 述-耙料噴射裝置之噴射口設有、 靶料回收裝置;及照射在噴射 的雷射照射裝置;前述雷射照 在前述噴射口與前述回收口之 . — — — — — — — till· — · · I I :· f (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁> M6· · ^ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(2〗0 X 297公釐) A8B8C8D8 六、申請專利範圍 間的前述靶料上者。. .如申請專利範圍第1項之雷射電漿X射線源,其 中前述雷-射照射裝置具有將前述雷射光聚焦成線狀之聚焦 透鏡’且可將線狀聚焦之雷射光照射在前述靶料上。 8 .—種半導體曝光裝置,其特徵爲具有:申請專利 範圍第1項之雷射電漿X射線源:將前述雷射電漿X射線 _上所產生之X射線引導至光罩的聚光透鏡;i及將前述光 ,罩反射之X射線縮小並投影在半導體晶圓上的X射線縮小 曝光透鏡。 9 .—種半導體裝置曝光方法,係將雷射光照射在靶 料上產生電漿,由..該電漿產生X射線,將所產生之X射線 弓i導至半導體晶圓上並在前述半導體晶圓上進行半導體裝 盧圖型之曝光的半導體裝置曝光方法,其特徵爲具有: 將粒子與氣體混合之步驟;將混合之粒子與氣體噴射 於真空容器中之步驟;及以噴射之粒子與氣體之混合體做 爲.耙料,並照射雷射光之步驟。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ------------->1-裝 i — (請先閱讀背面之注意事項!ί填寫本頁) 1 0 · —種雷射電漿X射線源,係將雷射光照射在靶 料上生成電漿,由該電漿產生X射線的雷射電漿X射線源 ,其特徵爲:前述靶料是粒子與氣體混合而成。 1 1 ·—種半導體裝置曝光方法,係將雷射光照射在 靶料上生成電漿,由該電漿產生X射線,將所產生之X射 線引導至半導犛晶圓上且在前述半導體晶圓上進行半導體 裝置圖型之曝光的半導體裝置曝光方法,其特徵爲具有: 將粒子與氣體混合的步驟;及以粒子與氣體之混合體 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 做爲靶料並照射雷射光的步驟 -n l_i el n n I I Ae I I · n (請先閱讀背面之注咅?事項*ί>λ寫本頁) 訂. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公釐) -26-
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