WO2005020644A1 - Ｅｕｖ光源 - Google Patents

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Takashi Yamada
Hiroaki Nishimura
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Rigaku Industrial Corporation
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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70008—Production of exposure light, i.e. light sources
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
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    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01019—Potassium [K]

Definitions

  • the present invention relates to a light source that generates EUV (Extreme UltraViolet) having a wavelength of about 13.5 nm.
  • EUV Extra UltraViolet
  • a laser plasma light source that irradiates liquefied Xe (xenon) with a YAG laser to generate EUV having a wavelength of 13.5 nm is being developed (for example, see Patent Document 1). Paragraph 0003).
  • a diffraction grating, an artificial multilayer film, and a filter are required as an evaluation optical system.
  • a light source for evaluation a light source that generates EUV with a wavelength of about 13.5 nm is required.
  • Light sources for this evaluation include SR (Synchrotron Radiation) light, discharge plasma, and a light source that emits an electron beam to a Si target to generate EUV.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-185798
  • the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and provides an EUV light source that can stably generate EUV having a sufficient intensity with a simple structure, and is an alternative to a laser plasma light source.
  • the purpose is to:
  • an EUV light source includes an X-ray tube having a primary target, and a secondary target irradiated with X-rays generated from the X-ray tube. Secondary The target generates one fluorescent X-ray selected from the group consisting of Be- ⁇ -ray, Si-L-ray and ⁇ 1-L-ray.
  • a secondary target is irradiated with X-rays from an X-ray tube, and EUV is used as Be—K a line (wavelength: 11.4 nm), Si_L line (wavelength: 13.55 nm) or A1-L Since it generates lines (wavelength 17.14 nm), it can generate EUV of sufficient intensity stably with a simple structure, and can be used in place of a laser plasma light source (wavelength 13.5 nm).
  • X-rays generated from the X-ray tube excite Si-K shell electrons in the secondary target and generate Si-L lines by cascade excitation.
  • the oxide film on the surface of the secondary target is removed.
  • the X-rays generated from the X-ray tube are condensed by a polycavity and irradiated to a secondary target.
  • the X-rays generated from the secondary target be monochromated into the one fluorescent X-ray by an artificial multilayer film or a total reflection mirror.
  • FIG. 1 is a schematic view of an EUV light source according to an embodiment of the present invention.
  • this light source includes an X-ray tube 1 having Mo, Rh, Pd or Cr as a primary target, and an X-ray 2 generated from the X-ray tube 1 (depending on the primary target, Mo—L line (wavelength 0.541 nm), Rh-La line (wavelength 0.460 nm), Pd-La line (wavelength 0.437 nm) or Cr-a line (wavelength 0.229 nm) And a secondary target 4 of Si to be irradiated with, and from the secondary target 4, a Si—L line 5 which is a fluorescent X-ray as EUV is generated.
  • this light source including the secondary target 4 is used in a vacuum, an oxide film is reapplied on the surface of the Si secondary target 4 during use after removal. It is never formed.
  • Be- ⁇ rays or A1-L rays may be generated as EUV. In this case, Be or A1 is used for the secondary target 4.
  • Be-— shells are directly excited by X-rays 2 from X-ray tube 1 without using cascade excitation.
  • cascade excitation is used as in the case of Si-L lines.
  • the X-rays 2 generated from the X-ray tube 1 are condensed by the polycabillary 4 and irradiated to the secondary target 4.
  • the X-rays 5 generated from the secondary target 4 include force-multilayer films (including Si—K rays and scattered X-rays 2 generated from the X-ray tube 1 in addition to the intended Si—L rays). Here, it can be monochromaticized to Si-L line by Bragg reflection at 6).
  • the Si-L line that has been Bragg-reflected by the artificial multilayer film 6 is totally reflected by a total reflection mirror (here, a curved type) 7, passes through a slit 8 as a focal point, and irradiates, for example, a diffraction grating 10 to be evaluated.
  • the light is diffracted and is incident on the CCD 9, which is a detector, while being focused.
  • the Si-L line that has passed through the slit 8 is Bragg-reflected when the evaluation target is an artificial multilayer film, and is filtered and input to the CCD 9 when the evaluation target is a filter.
  • an X-ray detector such as an F-PC may be used instead of the CCD as the detector.
  • the artificial multilayer film 6 and the total reflection mirror 7 are arranged in a so-called KB (Kirkpatrick-Baez) arrangement so that the vertical component and the horizontal component of the X-ray 5 generated from the secondary target 4 are independently condensed. I have. Also, if both the artificial multilayer film 6 and the total reflection mirror 7 reflect at the Brewster angle, the intensity of the Si—L line after reflection at the total reflection mirror 7 is lost, so that at least one of the reflection angles is Brewster's angle. Set off the corner. The X-rays 5 generated from the secondary target 4 have longer wavelengths than the Si-L lines and hardly contain X-rays. Therefore, instead of using the artificial multilayer film 6, a total reflection mirror is used.
  • the secondary target 4 and the X-ray 5 generated by the second total reflection mirror 7 are totally reflected twice, so that X-rays with shorter wavelengths than Si-L lines (Si-K X-rays 2 scattered rays generated from 1) can be removed, and as a result, monochromatic shading can be performed on Si-L lines. Furthermore, if the detector 9 has a sufficiently high energy resolution, it is not necessary to monochromatize it. The light can enter the slit 8 as it is. [0013] According to the light source of this embodiment, the secondary target 4 of Si is irradiated with the X-ray 2 from the X-ray tube 1, and the Si-L line (wavelength 13.55 nm) 5 is generated as EUV.
  • EUV5 With a simple structure, EUV5 with sufficient intensity can be generated stably, and can be used as an alternative to a laser plasma light source (wavelength: 13.5 nm).
  • the X-rays 2 generated from the X-ray tube 1 excite the electrons of the Si—K shell in the secondary target 4 and generate the Si—L lines 5 by cascade excitation. Since there is no oxide film on the surface of the get 4, EUV5 can be generated particularly efficiently.
  • the X-rays 2 generated from the X-ray tube 1 are condensed to a diameter of, for example, about 150 zm by the polycabillary 3 and irradiated to the secondary target 4, as an alternative to the laser plasma light source which is condensed minutely, More preferred.
  • the X-rays 5 generated from the secondary target 4 are converted into monochromatic Si-L lines by the artificial multilayer film 6, so that the detector 9 does not require energy resolution.
  • the secondary target may be irradiated without condensing the X-rays from the X-ray tube without using a polycapillary or the like.
  • the optical system may be a system based on a parallel method instead of a concentrated method (a system using a flat artificial multilayer film or a total reflection mirror and a solar slit).
  • the number of artificial multilayer films or total reflection mirrors used need not be two or more, but may be one.
  • X-rays from an X-ray tube are irradiated onto a secondary target without being condensed, and the X-ray force generated from the secondary target passes through a solar slit and is monochromatic to EUV with a single flat artificial multilayer film EUV light sources that are converted and irradiated to the evaluation object are also included in the present invention.

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Abstract

　簡単な構造で、十分な強度のＥＵＶを安定して発生させることができ、レーザプラズマ光源の代替となるＥＵＶ光源を提供する。１次ターゲットを有するＸ線管１と、そのＸ線管１から発生したＸ線２が照射される２次ターゲット４とを備え、その２次ターゲット４から、Ｂｅ−Ｋα線、Ｓｉ−Ｌ線およびＡｌ−Ｌ線の一群から選ばれた１つの蛍光Ｘ線５を発生させる。

Description

明 細 書
EUV光源
技術分野
[0001] 本発明は、波長 13. 5nm近傍の EUV (Extreme UltraViolet )を発生する光源に関 する。
背景技術
[0002] 現在、半導体製造用の露光光源として、液化 Xe (キセノン）に YAGレーザを照射し て波長 13· 5nmの EUVを発生させるレーザプラズマ光源の開発が進められている（ 例えば、特許文献 1の段落 0003参照）。この開発中の光源を評価するためには、評 価用の光学系として、回折格子、人工多層膜およびフィルタが必要となり、これらの 光学系を評価するためには、開発中の光源の代替となる評価用の光源として、波長 13. 5nm近傍の EUVを発生する光源が必要となる。この評価用の光源として、 SR ( Synchrotron Radiation )光や、放電プラズマや、 Siターゲットに電子線を照射して EU Vを発生させる光源がある。
[特許文献 1] 特開 2003 - 185798号公報
[0003] しかし、 SR光を得るには巨大な設備が必要であり、放電プラズマにおいては長期 安定動作が難しい。また、 Siターゲットに電子線を照射するものでは、可視光や赤外 光も発生するので、それが検出器に入射して EUVの検出を妨害することのないよう に出射部に Be膜などの窓を設ける必要があり、そのために EUVの強度が著しく減衰 してしまう。さらに、 Siターゲットの表面が電子線によって損傷するので、長時間の安 定動作が困難である。
発明の開示
[0004] 本発明は前記従来の問題に鑑みてなされたもので、簡単な構造で、十分な強度の EUVを安定して発生させることができ、レーザプラズマ光源の代替となる EUV光源 を提供することを目的とする。
[0005] 前記目的を達成するために、本発明にかかる EUV光源は、 1次ターゲットを有する X線管と、その X線管から発生した X線が照射される 2次ターゲットとを備え、その 2次 ターゲットから、 Be— Κ α線、 Si— L線および Α1— L線の一群力ら選ばれた 1つの蛍光 X線を発生させる。
[0006] 本発明によれば、 2次ターゲットに X線管からの X線を照射し、 EUVとして Be— K a 線（波長 11. 4nm)、 Si_L線（波長 13. 55nm)または A1—L線（波長 17. 14nm)を 発生させるので、簡単な構造で、十分な強度の EUVを安定して発生させることがで き、レーザプラズマ光源（波長 13. 5nm)の代替にできる。
[0007] 本発明においては、前記 X線管から発生した X線が前記 2次ターゲットにおいて Si -K殻の電子を励起し、カスケード励起により Si-L線を発生させることが好ましい。こ こで、 2次ターゲット表面の酸化膜が除去されていることがさらに好ましい。また、前記 X線管から発生した X線がポリキヤビラリにより集光されて 2次ターゲットに照射される ことが好ましい。さらに、人工多層膜または全反射ミラーにより、前記 2次ターゲットか ら発生した X線が前記 1つの蛍光 X線に単色化されることが好ましい。
図面の簡単な説明
[0008] [図 1]本発明の一実施形態である EUV光源の概略図である。
発明を実施するための最良の形態
[0009] 以下、本発明の一実施形態である EUV光源について説明する。この光源は、図 1 に示すように、 Mo、 Rh、 Pdまたは Crを 1次ターゲットとして有する X線管 1と、その X 線管 1から発生した X線 2 (前記 1次ターゲットに応じて、 Mo— Lひ線（波長 0. 541nm )、 Rh-L a線（波長 0· 460nm)、 Pd-L a線（波長 0· 437nm)または Cr一 Κ a線（ 波長 0· 229nm)となる）が照射される Siの 2次ターゲット 4とを備え、その 2次ターゲッ ト 4から、 EUVとして蛍光 X線である Si— L線 5を発生させる。
[0010] ここで、 X線管 1からの X線 2によって Si— L殻を直接に効率よく励起することは容易 でないので、 X線管 1から発生した X線 2で Si— K殻の電子を励起し、カスケード励起 により Si-L線 5を発生させる。 Siの 2次ターゲット 4表面に酸化膜があると Si-L線 5が 発生しにくぐ例えば熱処理などによって自然酸化膜よりも厚い酸化膜が形成されて レ、ると特に発生しにくいので、この実施形態の光源では、あら力じめ弗酸を用いて Si の 2次ターゲット 4表面の酸化膜を除去してレ、る。 2次ターゲット 4を含むこの光源は、 真空中で使用されるので、除去後使用中に Siの 2次ターゲット 4表面に酸化膜が再 度形成されることはない。なお、 EUVとして Be— Κ α線または A1— L線を発生させても よぐこの場合には対応して 2次ターゲット 4には Beまたは A1を用いる。 Be— Κ α線を 発生させる場合には、カスケード励起によらず X線管 1からの X線 2で直接に Be— Κ殻 を励起する。 A1-L線を発生させる場合には、 Si-L線と同様にカスケード励起による
[0011] この実施形態の光源では、 X線管 1から発生した X線 2がポリキヤビラリ 4により集光 されて 2次ターゲット 4に照射される。 2次ターゲット 4から発生する X線 5には、 目的と する Si— L線の他に Si— K線や X線管 1から発生した X線 2の散乱線も含まれる力 人 ェ多層膜 (ここでは湾曲型） 6でのブラッグ反射により Si— L線に単色化できる。人工 多層膜 6でブラッグ反射された Si— L線は、全反射ミラー（ここでは湾曲型） 7で全反射 され、スリット 8を焦点として通過して、評価対象の例えば回折格子 10に照射されて 回折され、検出器である CCD9に集光されつつ入射する。スリット 8を通過した S i一 L線は、評価対象が人工多層膜である場合にはブラッグ反射され、フィルタである 場合にはフィルタリングされて、 CCD9に入射する。評価対象が人工多層膜やフィル タである場合には、検出器として、 CCDに代えて F— PCなどの X線検出器を用いても よい。
[0012] 人工多層膜 6と全反射ミラー 7は、 2次ターゲット 4から発生した X線 5の垂直成分と 水平成分をそれぞれ独立に集光するようにいわゆる KB (Kirkpatrick-Baez)配置とな つている。また、人工多層膜 6と全反射ミラー 7の両方がブリュースター角で反射する と、全反射ミラー 7で反射後の Si— L線の強度がなくなってしまうので、少なくとも一方 の反射角はブリュースター角から外れるように設定する。なお、 2次ターゲット 4から発 生した X線 5には Si— L線よりも波長の長レ、 X線はほとんど含まれていないので、人工 多層膜 6の代わりに全反射ミラーを用レ、、もう 1枚の全反射ミラー 7とで 2次ターゲット 4 力 発生した X線 5を 2回全反射することにより、 Si— L線よりも波長の短い X線（Si— K 線や X線管 1から発生した X線 2の散乱線など）を除去し、結果として Si-L線に単色 ィ匕することもできる。さらに、検出器 9が十分に高いエネルギー分解能をもつ場合に は、単色化は不要となるので、人工多層膜 6や全反射ミラー 7を用いず、 2次ターゲッ ト 4から発生した X線 5をそのままスリット 8に入射させることができる。 [0013] この実施形態の光源によれば、 Siの 2次ターゲット 4に X線管 1からの X線 2を照射し 、 EUVとして Si— L線 (波長 13. 55nm) 5を発生させるので、簡単な構造で、十分な 強度の EUV5を安定して発生させることができ、レーザプラズマ光源（波長 13. 5nm )の代替にできる。ここで、 X線管 1から発生した X線 2が 2次ターゲット 4において Si— K殻の電子を励起し、カスケード励起により Si— L線 5を発生させ、し力、も Siの 2次ター ゲット 4の表面には酸化膜がなレ、ので、特に効率よく EUV5を発生させることができる 。また、 X線管 1から発生した X線 2がポリキヤビラリ 3により例えば直径 150 z m程度 に集光されて 2次ターゲット 4に照射されるので、微小に集光されるレーザプラズマ光 源の代替として、より好ましい。さらに、人工多層膜 6により、 2次ターゲット 4から発生 した X線 5が Si— L線に単色化されるので、検出器 9にはエネルギー分解能が要求さ れない。
[0014] なお、本発明においては、ポリキヤビラリなどを用いず、 X線管からの X線を集光せ ずに 2次ターゲットに照射してもよい。また、光学系には、集中法でなく平行法による もの（平板型の人工多層膜または全反射ミラーとソーラースリットとを用いるもの）を採 用してもよレ、。さらに、用いる人工多層膜または全反射ミラーは、全部で 2つ以上であ る必要はなぐ 1つでもよい。例えば、 X線管からの X線が集光されずに 2次ターゲット に照射され、 2次ターゲットから発生した X線力 ソーラースリットを通過し、単一の平 板型人工多層膜で EUVに単色化されて、評価対象に照射されるような EUV光源も 、本発明に含まれる。

Claims

請求の範囲
[1] 1次ターゲットを有する X線管と、
その X線管から発生した X線が照射される 2次ターゲットとを備え、
その 2次ターゲットから、 Be_Kひ線、 Si— L線および A1— L線の一群力 選ばれた 1 つの蛍光 X線を発生させる EUV光源。
[2] 請求項 1において、
前記 X線管から発生した X線が前記 2次ターゲットにおいて Si— K殻の電子を励起 し、カスケード励起により Si— L線を発生させる EUV光源。
[3] 請求項 1において、
前記 2次ターゲット表面の酸化膜が除去されている EUV光源。
[4] 請求項 1において、
前記 X線管から発生した X線がポリキヤビラリにより集光されて 2次ターゲットに照射 される EUV光源。
[5] 請求項 1において、
人工多層膜または全反射ミラーにより、前記 2次ターゲットから発生した X線が前記 1つの蛍光 X線に単色化される EUV光源。
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