特别是用于平版印刷的远紫外光的发生方法和装置制造方法及图纸

按照本发明专利技术，使激光束（２４）与致密的微液滴雾（２０）相互作用，此液体是液化的稀有气体。特别使用液体氙（６），通过气态氙（１０）的液化得到液体氙，用气态氙将液体氙加压到５×１０↑［５］～５０×１０↑［５］Ｐａ，此液体氙保持在－７０～－２０℃的温度下，将加压的液体氙注入到最小内径６０～６００μｍ的喷嘴（４）中，此喷嘴的开口向着压力等于或小于１０↑［－１］Ｐａ的区域。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及产生远紫外区光的方法和装置，所述光特别用于使用这种光的平版印刷中。集成电路功率的提高和在一个小空间中集成越来越多的功能，要求在传统上用来制造集成电路的平版印刷技术中有重大的技术飞跃。微电子工业特别采用远紫外区(EUV)辐射来给光敏树脂曝光，以在硅上得到小于或等于50nm的临界尺寸。为了得到这种波长在10～15nm的辐射，已经提出了许多种技术。特别是，用聚焦激光辐照靶子似乎是一种最有前途的技术，它能够在平均功率、空间和时间稳定性以及可靠性方面同时获得良好的性能。使用致密而定向的微细滴的雾(fog of micrometric droplet)射流作为靶子能够使这些性能最佳化。另外，使用这样的靶子产生的碎片(debris)很少，射流的定向性明显地降低了由于排放射流的喷嘴腐蚀所间接产生的碎片的量，所述喷嘴腐蚀即由激光辐射对靶子的冲击所形成的等离子体造成的腐蚀。先有技术已经知道产生EUV辐射的各种技术，比如一种包括用激光束辐照放置在真空中靶子的技术。特别在集成电路的平版印刷领域，必须寻找一种在受到激光辐照时能够产生远紫外光的靶子，而且这种靶子还要与平版印刷工业的应用相适应。由如下的文献可以知道通过辐照致密的氙射流产生EUV辐射的方法，在致密的氙射流上聚焦有由纳秒激光发射的光束。Paul D.Rockett等《用于ETS的产生高能激光的等离子体UVL源》(A high-power laser-produced plasma UVL source forETS)，第2届EUV平版印刷国际研讨会(San Francisco，2000年10月)；Kubiak和Richardson，《用于激光等离子体远紫外和软-x射线源的集束靶》(Cluster beam targets for laser plasma extremeultraviolet and soft x-ray sources)，美国专利5577092A。在下面的文献中也有报道Haas等的《用于光刻的能量发射系统》(Energy EmissionSystem for Photolithography)，WO 99/51357A。在文献中，没有明确地提到使用氙束射流(jet of xenoncluster)作为靶子，但明确地设想通过聚集气体原子来形成靶子。我们知道，氙束是平均颗粒度远小于1μm的粒子(grain)，它们是通过聚集穿过真空区喷嘴发生绝热膨胀的气体氙而得到的。由在近红外的激光束辐照此聚集束得到等离子体，它发射出能量更高的射线，此射线的波长就位于远紫外区。在对氙聚集束射流的辐照在感兴趣的波长范围内的情况下，激光和靶子之间的耦合(coupling)意义重大，因此此转化过程也可能是很有意义的。因此，大部分激光光线被吸收，这有利于通过加热该聚集束来生成等离子体。另外，在每一个聚集束中局部原子密度是比较高的，因此就有大量的原子被涉及到。再者，在激光束的聚焦区有着大量包括平均原子数足够高的聚集束，它们使得能够发射出比较强的远紫外辐射。此外，当喷嘴(nozzle)放置得太接近激光照射区时，喷嘴的腐蚀会导致大量的材料碎片。另外，照射区和喷嘴靠近会导致喷嘴被加热，使其射流的特性恶化。通过使用形成可更新靶子的射流，使得有可能在高频率(在10kHz和更高的数量级)进行操作，这就非常适合于制造具有很高集成度的集成电路用的平版印刷设备。使用氙作为聚集(clustering)气体，在发射远紫外辐射方面得到了最好的结果，因为这种气体在所考虑的光谱带，特别是在13～14nm内拥有大量的发射谱线。但是，文献和已知的EUV辐射源具有某些如下所述的缺点。—按照此文献和，当聚集束(cluster)远离该光源包括的喷嘴时，其密度大幅度降低，这标志着聚集束射流的发散性很严重。因此激光束应该在最靠近喷嘴处进行激发，可是由于来自产生的等离子体的离子的影响或者由于放电，这会造成此喷嘴的严重腐蚀。喷嘴的腐蚀严重地缩短了其寿命，也就降低了EUV光源的可靠性，而且还产生大量碎片，致使使用此光源的平版印刷设备的光学元件过早地恶化。—氙聚集物射流的定向不良导致聚集物射流本身对EUV辐射的再吸收、在聚集物射流的中心部位发生的与激光的相互作用，这就实质上降低了可以有效使用的EUV辐射的强度。—由于所用的制造方法之故，由气体氙凝聚而如此形成的聚集物的平均颗粒度，最大也不过只有几百纳米，无论如何都远小于1μm。而在所产生的EUV辐射的强度方面，与在这方面应用中典型使用的、而且脉冲时间为3～80ns之间的YAG型脉冲激光的相互作用是最优的，平均颗粒度大于1μm，一般在5～50μm的粒子之间。在下面的文献中也有报道Richardson等在《水激光等离子体X射线点光源》(Waterlaser plasma x-ray point sources)中，美国专利5,577,091A。此文献透露了一种使用微晶冰射流作为靶子的EUV光源。这涉及到以很高的频率重复出现的连续微晶，其中每个微晶的典型平均直径大于50μm。这样的微晶太大而不能使激励的激光束完全透入。减小每个微晶的尺寸能够改善与激光的相互作用，但因此会降低等离子体中EUV光子发射体的数量。因此文献中所述的技术不能达到得到足够强度EUV光源的标准。还报道了如下的文献Hertz等的《产生X射线或EUV辐射的方法和设备》(Methodand apparatus for generating x-ray or EUV radiation)，WO97/40650A。由文献可认识到基于连续液体氙微射流辐照的另一种EUV光源。这种靶子也有为了获得足够数量的潜在EUV发射体而其中所含的物质量太少的缺点。这是由于液体氙射流的直径比较小(大约10μm)。再有，由文献和所知的光源从强度的观点看不够稳定。在文献的情况下，由于与激光同步的问题，很难作到对每个冰微晶以同样的方式进行辐照。在文献的情况下，EUV强度的变化是由于连续氙射流的不稳定性。本专利技术的公开本专利技术涉及稀有气体-特别是氙-的微细滴致密雾(dense fog ofmicrometric droplets)发生器，更具体涉及该雾通过激光辐照来产生远紫外辐射(10～15nm)的用途。本专利技术的基础是在真空中由液化的稀有气体，特别是由液化的氙制造微细滴雾的致密而定向的射流。本专利技术人发现，使用这种液化的稀有气体，特别是液化的氙气，在13～14nm的波长范围内得到的EUV辐射的强度方面，能够获得最好的性能，非常符合在工业光学复印机(photorepeater)中使用的反射光学元件的特征。致密的氙雾射流在真空中以大约几十m/s的速度传播。因此，靶子就被迅速地更新，使得脉冲激光器以高重复的频率(高于或等于10kHz)辐照此靶子。为获得工业光学复印机在工业上制造集成电路所需的平均功率，这类激光是必须的。所谓“真空”，指的是不会阻碍此射流传播的足够低的压力，可以在几个Pa的数量级。然而，为了避免光线的再吸收，如同在后面将要看到的，需要比在这里所需的高得多的真空度。在本专利技术中，使用深冷(cryogenic)装置来制造液化的稀有气体，特别是液化的氙。呈气体形式的氙被送到靠近出口喷嘴的一个储槽中。注入该储槽的气态氙在那里用深冷本文档来自技高网...

【技术保护点】
通过由激光束（２４）和靶子之间相互作用生成等离子体产生远紫外区光（３０）的方法，此方法的特征在于：该靶子由微细液滴构成的致密的雾（２０）组成，此液体是液化的稀有气体，特别是液体氙，通过将稀有气体液化得到此液体，用此稀有气体将该液体加 压，在氙气的情况下，加压到５×１０↑［５］～５０×１０↑［５］Ｐａ的压力，同时将此液态氙保持在－７０℃－２０℃的温度范围，另外选择该气体的压力和温度，使得此稀有气体呈液态，将如此加压的液体注入一个喷嘴（４），其最小内径为６０～６００μｍ，此喷嘴通向一个压力等于或低于１０↑［－１］Ｐａ的区域，这样就在喷嘴出口的区域形成致密而定向的液化稀有气体滴的雾，其平均颗粒度大于１μｍ，在氙气的情况下，特别是在５～５０μｍ，此致密的雾形成按照该喷嘴的轴线（Ｘ）定向的射流，以及将激光束 聚焦在如此得到的致密的雾上，此激光束能够与此致密的雾相互作用，产生远紫外区的光。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M施米德特，O苏勒莫蒂尔，T塞科蒂，M塞格斯，
申请(专利权)人：法国原子能委员会，
类型：发明
国别省市：FR[法国]