WO2002076156A1 - Verfahren und worrichtung zur erzeugung von euv-strahlung - Google Patents

Verfahren und worrichtung zur erzeugung von euv-strahlung Download PDF

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Boris Chichkov
André EGBERT
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Lzh Laserzentrum Hannover E.V.
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05G—X-RAY TECHNIQUE
    • H05G2/00—Apparatus or processes specially adapted for producing X-rays, not involving X-ray tubes, e.g. involving generation of a plasma
    • H05G2/001—X-ray radiation generated from plasma
    • H05G2/003—X-ray radiation generated from plasma being produced from a liquid or gas

Definitions

  • the invention relates to a method of the type mentioned in the preamble of claim 1 and a device of the type mentioned in the preamble of claim 14 for generating UV radiation, in particular EUV radiation.
  • EUV extreme ultraviolet
  • BESTATIGUNGSKOPIE in which laser pulses are used to generate a plasma that emits EUV radiation.
  • laser pulses are directed at a high repetition rate onto a target which consists, for example, of xenon, a plasma being produced when the target is irradiated, which emits the EUV radiation.
  • the EUV radiation generated in this way can then be used, for example, in EUV lithography in the production of semiconductor circuits.
  • a disadvantage of the known methods is that the laser pulses must have a high energy so that a plasma which emits EUV radiation is generated in the desired manner.
  • the high power lasers required in the known methods are therefore complex and expensive, so that economical use in the mass production of semiconductor circuits is not possible.
  • the invention is based on the object of specifying a method and a device for generating UV radiation, in particular EUV radiation, in which or in which the generation of UV radiation, in particular EUV radiation, using simple means and thus inexpensively is possible.
  • the invention is based on the knowledge that an economical use of lasers in the production of an EUV radiation-emitting plasma is only possible if simple and inexpensive lasers are used, but that the power of such lasers for generating the plasma is not sufficient. Proceeding from this, the invention is based on the idea not to direct the laser pulses directly onto the target, but to amplify the energy of the laser pulses beforehand in such a way that a plasma which emits EUV radiation can be generated in the desired manner. To increase the energy of the laser pulses, the invention provides
  • Teach that the laser pulses are directed at photoelectric transducer means that generate pulses of electrically charged particles under the action of the laser pulses. These electrically charged particles can then be accelerated in a simple manner in an electrical field to such an extent that when the particles subsequently hit the target, sufficient energy is available to generate a plasma which emits EUV radiation.
  • the increase in the energy of the particles is only limited by the strength of the electric field, so that with appropriate selection of the field strength of the field, the energy of the particles can easily be increased to such an extent that EUV radiation is emitted when it subsequently hits the target Plasma is generated.
  • the method according to the invention can be used wherever UV radiation, in particular EUV radiation, is required.
  • the method according to the invention is particularly well suited for use in EUV lithography.
  • any electrically charged particles can be used.
  • Such photocathodes are inexpensive, so that the method according to the invention according to this development is particularly simple and therefore inexpensive to carry out.
  • an anode is used to accelerate the electrons, to which a high voltage is applied.
  • the degree of increase in the energy of the electrons until it hits the target is only dependent on the value of the high voltage applied.
  • the anode is expediently essentially annular, so that the electrons pass through the opening in the anode and are thereby accelerated. This makes it possible in a particularly simple manner to direct the electrons onto the target arranged behind the anode in the beam direction of the electron beam.
  • the electrically charged particles are focused on the target.
  • a further development of the aforementioned embodiment provides that the electrically charged particles are focused using at least one electromagnetic optic.
  • Such electromagnetic optics are simple and therefore inexpensive to implement, so that the method according to the invention is simple and therefore inexpensive to carry out.

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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
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Abstract

Verfahren zur Erzeugung von EUV-Strahlung. Laserpulse werden auf fotoelektrische Wandlermittel (10) gerichtet, die unter Einwirkung der Laserpulse Pulse elektrisch geladene Teilchen (6) erzeugen. Die elektrisch geladenen Teilchen werden in einem elektrischen Feld beschleunigt und auf ein Target (4) gerichtet, so dass das Target unter Einwirkung der elektrisch geladenen Teilchen ein EUV-Strahlung emittierendes Plasma erzeugt.

Description

VERFÄHREN UND VORRICHTUNG ZUR ERZEUGUNG VON EUV-STRAHLUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art und eine Einrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 14 genannten Art zur Erzeugung von UV-Strahlung, insbesondere von EUV- Strahlung.
Bei der Herstellung integrierter Schaltungen werden in großem Umfang Verfahren zur optischen Projektions-Lithographie eingesetzt, um auf die Oberfläche von Halbleiter- afern Muster abzubilden, die die inte- grierten Schaltungen definieren. Hierbei sind die Abmessungen der projizierten Muster vor allem von der Wellenlänge der zur Projektion verwendeten Strahlung abhängig, wobei sich umso feinere Muster abbilden lassen, je kürzer die Wellenlänge der verwendeten Strah- lung ist.
Um gegenüber den bekannten Verfahren zur optischen Projektions-Lithographie eine weitergehende Miniaturisierung von Halbleiterschaltungen zu erreichen, ist es bekannt, bei der Lithographie EUV (Extreme Ultra- violet) -Strahlung mit einer Wellenlänge von 11 bis 14 nm zu verwenden.
Durch die Veröffentlichungen "EUV Lithography - The Successor to Optical Lithography?", Intel Technology Journal Q3'98, und "Extreme Ultraviolet Lithogra- phy", J. Vac. Sei Technol . B 16 (6), Nov./Dec. 1998, sind Verfahren zur Erzeugung von EUV-Strahlung bekannt,
BESTATIGUNGSKOPIE bei denen Laserpulse zur Erzeugung eines Plasmas verwendet werden, das EUV-Strahlung emittiert. Bei den bekannten Verfahren werden Laserpulse mit hoher Repeti- tionsrate auf ein Target gerichtet, das beispielsweise aus Xenon besteht, wobei bei Bestrahlung des Target ein Plasma entsteht, das die EUV-Strahlung emittiert. Die auf diese Weise erzeugte EUV-Strahlung kann dann beispielsweise in der EUV-Lithographie bei der Herstellung von Halbleiterschaltungen verwendet werden. Ein Nachteil der bekannten Verfahren besteht darin, daß die Laserpulse eine hohe Energie aufweisen müssen, damit in der gewünschten Weise ein EUV-Strahlung emittierendes Plasma erzeugt wird. Die bei den bekannten Verfahren erforderlichen Laser hoher Leistung sind daher aufwendig und teuer, so daß ein wirtschaftlicher Einsatz in der Massenproduktion von Halbleiterschaltungen nicht möglich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Erzeugung von UV-Strah- lung, insbesondere EUV-Strahlung anzugeben, bei dem bzw. bei der die Erzeugung von UV-Strahlung, insbesondere EUV-Strahlung mit einfachen Mitteln und damit kostengünstig möglich ist.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die im Anspruch 1 angegebene Lehre und hinsichtlich der Einrichtung durch die im Anspruch 14 angegebene Lehre gelöst .
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß ein wirtschaftlicher Einsatz von Lasern bei der Erzeugung eines EUV-Strahlung emittierenden Plasmas nur dann möglich ist, wenn einfache und kostengünstige Laser verwendet werden, daß die Leistung solcher Laser zur Erzeugung des Plasmas jedoch nicht ausreichend ist. Hiervon ausgehend liegt der Erfindung der Gedanke zugrunde, die Laserpulse nicht unmittelbar auf das Target zu richten, sondern die Energie der Laserpulse zuvor so zu verstärken, daß in der gewünschten Weise ein EUV-Strahlung emittierendes Plasma erzeugbar ist. Zur Erhöhung der Energie der Laserpulse sieht die erfindungsgemäße
Lehre vor, daß die Laserpulse auf fotoelektrische Wandlermittel gerichtet werden, die unter Einwirkung der Laserpulse Pulse elektrisch geladener Teilchen erzeugen. Diese elektrisch geladenen Teilchen können dann in einfacher Weise in einem elektrischen Feld soweit beschleunigt werden, daß bei einem darauffolgenden Auftreffen der Teilchen auf das Target eine ausreichende Energie zur Verfügung steht, um ein EUV-Strahlung emittierendes Plasma zu erzeugen. Die Erhöhung der Energie der Teilchen ist hierbei nur durch die Stärke des elektrischen Feldes begrenzt, so daß sich bei entsprechender Wahl der Feldstärke des Feldes die Energie der Teilchen ohne weiteres so weit erhöhen läßt, daß beim darauffolgenden Auftreffen auf das Target ein EUV-Strahlung emittierendes Plasma erzeugt wird.
Bei entsprechender Wahl der Feldstärke des elektrischen Feldes können somit Laser mit relativ geringer Leistung, die einfach und kostengünstig sind, verwendet werden, so daß die erfindungsgemäße Lehre einen wirtschaftlichen Einsatz von Lasern bei der Erzeugung von EUV-Strahlung ermöglicht.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist überall dort einsetzbar, wo UV-Strahlung, insbesondere EUV-Strah- lung, erforderlich ist. Besonders gut ist das erfindungsgemäße Verfahren für einen Einsatz in der EUV-Li- thographie geeignet .
Grundsätzlich können beliebige elektrisch geladene Teilchen verwendet werden. Zweckmäßigerweise sind die elektrisch geladenen Teilchen Elektronen, wobei die fotoelektrischen Wandlermittel gemäß einer Weiterbildung wenigstens eine Fotokathode aufweisen, die bei Bestrahlung mit Laserpulsen Pulse von Elektronen emit- tiert. Derartige Fotokathoden sind kostengünstig, so daß das erfindungsgemäße Verfahren gemäß dieser Weiterbildung besonders einfach und damit kostengünstig durchführbar ist.
Zur Erhöhung der Energie der Elektronen ist es bei der vorgenannten Ausführungsform zweckmäßig, daß zur Beschleunigung der Elektronen eine Anode verwendet wird, an die eine Hochspannung angelegt wird. Das Maß der Erhöhung der Energie der Elektronen bis zum Auftreffen auf das Target ist hierbei lediglich von dem Wert der angelegten Hochspannung abhängig.
Bei der vorgenannten Ausführungsform ist die Anode zweckmäßigerweise im wesentlichen ringförmig ausgebildet, so daß die Elektronen durch die Öffnung in der Anode hindurchtreten und hierbei beschleunigt werden. Dies ermöglicht es in besonders einfacher Weise, die Elektronen auf das in Strahlrichtung des Elektronenstrahles hinter der Anode angeordnete Target zu richten.
Um die Energie der elektrisch geladenen Teilchen auf einen räumlich begrenzten Teil des Targets zu konzentrieren, ist es zweckmäßig, daß die elektrisch geladenen Teilchen auf das Target fokussiert werden.
Eine Weiterbildung der vorgenannten Ausführungs- form sieht vor, daß die elektrisch geladenen Teilchen mittels wenigstens einer elektromagnetischen Optik fokussiert werden. Derartige elektromagnetische Optiken sind einfach und damit kostengünstig realisierbar, so daß das erfindungsgemäße Verfahren einfach und damit kostengünstig durchführbar ist. ω M ιo M o LΠ o LΠ O LΠ
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im Aufbau und einfach und damit kostengünstig herstellbar.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Erzeugung von UV-Strahlung, insbesondere von EUV-Strahlung,
bei dem Laserpulse zur Erzeugung eines Plasmas verwen- det werden, das UV-Strahlung, insbesondere EUV-Strahlung emittiert,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Laserpulse auf fotoelektrische Wandlermittel gerichtet werden, die unter Einwirkung der Laserpulse Pulse elektrisch geladener Teilchen erzeugen und
daß die elektrisch geladenen Teilchen in einem elek- trischen Feld beschleunigt und auf ein Target gerichtet werden, derart, daß das Target unter Einwirkung der elektrisch geladenen Teilchen ein UV-Strahlung, insbesondere EUV-Strahlung emittierendes Plasma erzeugt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch geladenen Teilchen Elektronen sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als fotoelektrische Wandlermittel wenigstens eine Fotokathode verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 und 3 , dadurch gekennzeichnet, daß zur Beschleunigung der Elektronen eine Anode verwendet wird, an die eine Hochspannung angelegt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine im wesentlichen ringförmige Anode verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch geladenen Teilchen auf das Target fokussiert werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch geladenen Teilchen mittels wenigstens einer elektromagnetischen Optik auf das Target fokussiert werden.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Target Tröpfchen einer Flüssigkeit aufweist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit Wasser oder Xenon ist.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Target ein Clustertarget ist .
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Plasma im Vakuum erzeugt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserpulse eine hohe Repetitionsrate von wenigstens etwa 1.000 Hz aufweisen.
13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Target ein hochrepetierendes Target ist.
14. Einrichtung zur Erzeugung von UV-Strahlung, insbesondere von EUV-Strahlung,
mit einem Laser, der Laserpulse zur Erzeugung eines Plasmas erzeugt, das UV-Strahlung, insbesondere EUV- Strahlung emittiert,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Laser die Laserpulse auf fotoelektrische Wandlermittel richtet, die unter Einwirkung der Laserpulse Pulse elektrisch geladener Teilchen erzeugen und
daß Mittel zur Erzeugung eines elektrischen Feldes vor- gesehen sind, das die elektrisch geladenen Teilchen beschleunigt und auf ein Target richtet, derart, daß das Target unter Einwirkung der elektrisch geladenen Teilchen ein UV-Strahlung, insbesondere EUV-Strahlung emittierendes Plasma erzeugt.
15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch geladenen Teilchen Elektronen sind.
16. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die fotoelektrischen Wandlermittel wenigstens eine Fotokathode (4) aufweisen.
17. Einrichtung nach Anspruch 15 und 16, dadurch ge- kennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung eines elektrischen Feldes eine Anode (8) aufweisen, an die eine Hochspannung angelegt ist.
18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich- net, daß die Anode (8) ringförmig ausgebildet ist.
19. Einrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch Mittel zur Fokussierung der elektrisch geladenen Teil- chen auf das Target .
20. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Fokussierung der elektrisch geladenen Teilchen wenigstens eine elektromagnetische Optik aufweisen.
21. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Target Tröpfchen (10) einer Flüssigkeit aufweist .
22. Einrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit Wasser oder Xenon ist.
23. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich- net, daß das Target ein Clustertarget ist.
24. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung des Plasmas in einem Vakuum erfolgt .
25. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser Laserpulse mit einer hohen Repetitionsrate von wenigstensetwa 1.000 Hz erzeugt.
26. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Target ein hochrepetierendes Target ist.
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