(57)【要約】【課題】高温、高密度のプラズマを発生させるとともに、プラズマの発生に伴って生じるデブリを効果的に回収できるリソグラフィ用光源を提供する。【解決手段】半導体ウェハ上に回路パターンを形成するための短波長の光を発生させる半導体リソグラフィ用光源において、負圧の状態でスタナンガスが充填される内部空間を画定する外周壁部を有する光源本体と、光源本体の内部空間内に、スタナンガスを介してプラズマを発生させるべく、この内部空間に逆磁場配位を発生させる逆磁場配位発生手段と、光源本体の内部空間でのプラズマの発生により生じるデブリを回収するためのデブリ回収手段と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハ上に回路パターンを形成するための短波長の光を発生させる半導体リソグラフィ用光源において、
負圧の状態でスタナンガスが充填される内部空間を画定する外周壁部を有する光源本体と、
光源本体の内部空間内に、スタナンガスを介してプラズマを発生させるべく、この内部空間に逆磁場配位を発生させる逆磁場配位発生手段と、
光源本体の内部空間でのプラズマの発生により生じるデブリを回収するためのデブリ回収手段と、を備えることを特徴とする半導体リソグラフィ用光源。
【請求項２】
逆磁場配位発生手段は、光源本体の周りに設けられるテータピンチコイルと、光源本体の内部空間に軸磁場を発生させるための軸磁場用電磁石と、光源本体の内部空間にカスプ磁場を発生させるためのカスプ磁場用コイルと、を備える請求項１に記載の半導体リソグラフィ用光源。
【請求項３】
デブリ回収手段は、光源本体の内部空間にカスプ磁場用コイルにより発生するカスプ磁場に誘導されるデブリを回収するデブリ回収容器を備える請求項１又は２に記載の半導体リソグラフィ用光源。
【請求項４】
デブリ回収容器は非磁性体によって構成されており、デブリ回収容器の内面には、金属膜が形成される請求項３に記載の半導体リソグラフィ用光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハに回路パターンを形成するための短波長の光を発生させる半導体リソグラフィ用光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、パーソナルコンピュータや、携帯電話、ナビゲーションシステム等の各種電気機器の記憶素子や情報処理素子等として採用される半導体集積回路の製造方法として、回路パターンの形成されたマスクに光源からの光を照射し、半導体ウェハ上の感光性樹脂（フォトレジスト）に対してマスクの回路パターンを転写するリソグラフィが知られている。
【０００３】
そして、現状において、リソグラフィに用いられる光の波長として、高圧水銀灯のｇ線（波長：４３６ｎｍ）、ｉ線（波長：３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（波長：２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（波長：１９３ｎｍ）が主流になっているが、光の波長が長いとフォトレジスト上での回路パターンの解像度が低くなる傾向にあるため、上述の波長の光では半導体の高集積化（回路パターンの微細化）に対応できないとして、さらに波長の短い光（ＥＵＶ光）を発生させるレーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）光源や放電生成プラズマ（ＤＰＰ）光源が提供されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ところで、短波長の光（例えばＥＵＶ光（極端紫外光））は、ガラスに吸収される特性を有するため、ガラス製の光学系（レンズ等）で光の進路の変更等を行うことができないといった理由から、短波長（１３．５ｎｍの波長）で反射率にピークがあるＭｏ／Ｓｉの多層膜を光の進路を変更するための光学系（反射鏡）として採用されつつある。
【０００５】
これに伴い、レーザ生成プラズマ光源及び放電生成プラズマ光源の何れもが、光学系の特性に合った波長の光（光学系での反射のロスが少ない１３．５ｎｍの波長の光）を発生できるように構成されている。具体的には、レーザ生成プラズマ光源は、強力なレーザ（ＹＡＧ（ヤグ）レーザ）をターゲット物質としてのスズ（Ｓｎ）やスズ（Ｓｎ）化合物に照射することで、１３．５ｎｍ付近に強い発光ピークがあるプラズマ光を発生させるように構成されている。これに対し、放電生成プラズマ光源は、一対の電極間に定常周波数の高電流を流して放電させること電極間に１３．５ｎｍの波長の光成分を含むプラズマ光を発生させるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１３０２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年の技術の高度化に伴い、フォトレジスト上での回路パターンの解像度をさらに高める技術の開発が進められている。これを達成するには、半導体リソグラフィ用光源の光の強度を高める必要がある。すなわち、より高温、高密度のプラズマを発生させる半導体リソグラフィ用光源が求められている。
【０００８】
さらに、上記何れの光源も、プラズマの発生に伴ってデブリ（不純物）が発生し、半導体ウェハに対する回路パターンの転写を阻害するといった問題がある。すなわち、レーザ生成プラズマ光源では、プラズマ発生に伴ってターゲット物質（常温で固体であるスズ）からデブリが発生し、放電生成プラズマでは、プラズマ発生に伴って電極からデブリが発生するため、そのデブリが光学系や、マスク、半導体ウェハ等に付着してしまい、半導体ウェハに対する回路パターンの転写を阻害するといった問題がある。したがって、このように発生したデブリを効果的に回収することも必要になる。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、高温、高密度のプラズマを発生させるとともに、プラズマの発生に伴って生じるデブリを効果的に回収できるリソグラフィ用光源を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記の課題を解決するためのものであって、半導体ウェハ上に回路パターンを形成するための短波長の光を発生させる半導体リソグラフィ用光源において、負圧の状態でスタナンガスが充填される内部空間を画定する外周壁部を有する光源本体と、光源本体の内部空間内に、スタナンガスを介してプラズマを発生させるべく、この内部空間に逆磁場配位を発生させる逆磁場配位発生手段と、光源本体の内部空間でのプラズマの発生により生じるデブリを回収するためのデブリ回収手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
かかる構成によれば、光源本体の内部空間に逆磁場配位発生手段によって、逆磁場配位を発生させ、スタナンガスとの反応によって、高温、高密度のプラズマを発生させることが可能になる。さらに、デブリ回収手段によって、プラズマの発生によって生じるデブリを回収することによって、好適な半導体リソグラフィ用光源を実現できる。
【００１２】
また、本発明に係る半導体リソグラフィ用光源によれば、逆磁場配位発生手段は、逆磁場配位発生手段は、光源本体の周りに設けられるテータピンチコイルと、光源本体の内部空間に軸磁場を発生させるための軸磁場用電磁石と、光源本体の内部空間にカスプ磁場を発生させるためのカスプ磁場用コイルとを備える。
【００１３】
かかる構成によれば、テータピンチコイル、軸磁場用電磁石、カスプ磁場用コイルによって、光源本体の内部空間に逆磁場配位を発生させ、スタナンガスとの反応によって、高温、高密度のプラズマを発生させることが可能になる。
【００１４】
また、本発明に係る半導体リソグラフィ用光源によれば、デブリ回収手段は、光源本体の内部空間にカスプ磁場用コイルにより発生するカスプ磁場に誘導されるデブリを回収するデブリ回収容器を備える。
【００１５】
かかる構成によれば、カスプ磁場用コイルによるカスプ磁場によって、光源本体の内部空間に生じるデブリをデブリ回収容器に効果的に誘導して回収することができる。
【００１６】
また、本発明に係る半導体リソグラフィ用光源によれば、デブリ回収容器は非磁性体によって構成されており、デブリ回収容器の内面には、金属膜が形成される。
【００１７】
かかる構成によれば、デブリ回収容器の内面に形成される金属膜によって、デブリを効果的に回収することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、高温、高密度のプラズマを発生させるとともに、プラズマの発生に伴って生じるデブリを効果的に回収できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明に係る半導体リソグラフィ用光源の概念図を示す。
【図２】図２は、本発明に係る半導体リソグラフィ用光源による短波長の発生原理を説明するための図である。
【図３】図３は、デブリ回収容器の例を示す。
【図４】図４は、デブリ回収容器の他の例を示す。
【図５】図５は、リソグラフィ用光源の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。本発明に係る半導体リソグラフィ用光源は、半導体ウェハ上に回路パターンを形成するための短波長（特にＥＵＶ）の光を発生させるものである。
【００２１】
図１〜図５は、半導体リソグラフィ用光源（以下、単に「光源」という）の一実施形態を示す。図１に示すように、光源１は、負圧の状態でスタナンガス（ＳｎＨ4）が充填される内部空間２を画定する外周壁部３を有する光源本体４と、光源本体４の内部空間２に、スタナンガスを介してプラズマを発生させるべく、この内部空間２に逆磁場配位（ＦＲＣ：Ｆｉｅｌｄ  Ｒｅｖｅｒｓｅｄ  Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ）を発生させる逆磁場配位発生手段５と、光源本体４の内部空間２でのプラズマの発生により生じるデブリを回収するためのデブリ回収容器６と、を備える。
【００２２】
さらに、光源１は、内部空間２を負圧にする吸引ポンプ（図示しない）と、内部空間２に所定圧でスタナンガスを充填するガス充填源（図示しない）と、ガス充填源からのスタナンガスを光源本体４に供給するためのガス供給部７とを備える。吸引ポンプ及びガス充填源は、光源本体４に対して直接的又は間接的に流体的に接続されている。光源１は、吸引ポンプによって、内部空間２を負圧（例えば０．１Ｐａ〜１０Ｐａ）にするようになっている。
【００２３】
光源本体４は、少なくとも外周壁部３が電気絶縁性を有する非磁性の材料で円筒状に構成されている。また、光源本体４は、少なくとも一部にプラズマの発生に伴う発光の光成分を外部に放出可能な光放出部８が形成されている。光源本体４は、外周壁部３が筒状に形成されており、その一端開口が光放出部８に設定されている。光源本体４は、内部の状態を確認できるように少なくとも外周壁部３が耐熱ガラスで形成されることが好ましい。
【００２４】
逆磁場配位発生手段５は、光源本体４の周りに設けられるテータ（シータ）ピンチコイル１１と、光源本体４の内部空間２に軸磁場を発生させるための軸磁場用電磁石１２と、光源本体４の内部空間２にカスプ磁場を発生させるためのカスプ磁場用コイル１３を有する。
【００２５】
テータピンチコイル１１の内側には、光源本体４が挿通されている。テータピンチコイル１１は、光源本体４の内部空間２に後述する所定の磁場を発生させるために使用される。
【００２６】
本実施形態において、軸磁場用電磁石１２には、ソレノイドコイル等による電磁石が採用される。軸磁場用電磁石１２は円筒状に構成されている。また、カスプ磁場用コイル１３は、高導電率の銅（Ｃｕ）によって、例えばワンターンによるリング状（環状）に構成されている。
【００２７】
デブリ回収容器６は、石英ガラス等の非磁性体によって中空状に構成される。デブリ回収容器６は、その一端部が光源本体４と一体に構成され、その他端部がスタナンガスを供給するためのガス供給部７と一体に構成される。デブリ回収容器６は、光源本体４及びガス供給部７とは別体に構成してもよい。これによって、デブリ回収容器６を光源本体４及び／又はガス供給部７に対して着脱自在に構成することができる。したがって、デブリ回収容器６は、交換が容易になり、メンテナンス性が向上したものになる。
【００２８】
図２は、デブリ回収容器６を光源本体４に対して着脱自在に構成した場合の例を示す。デブリ回収容器６は、光源本体４と同軸状に配置される胴部１５と、胴部１５の中途部に形成されるデブリ回収部１６と、デブリ回収容器６を光源本体４に接続するための第１接続部材１７と、デブリ回収容器６をガス供給部７に接続する第２接続部材１８とを有する。
【００２９】
胴部１５は、光源本体４に接続されるように、光源本体４の外周壁部３の径とほぼ同じ径の円筒状に構成される。胴部１５は、第１接続部材１７によって光源本体４の端部に連結される。
【００３０】
デブリ回収部１６は、胴部１５の中途部から半径方向に突出している。デブリ回収部１６は、胴部１５の周方向全体に渡って円板状に構成されている。このデブリ回収部１６は、中空状に構成されるとともに、その内面全体に金属膜１９が形成されている。この金属膜１９は、例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属によって薄膜状に形成される。
【００３１】
第１接続部材１７は、胴部１５の端部が差し込まれる筒部１７ａと、筒部１７ａから突出して形成されるフランジ部１７ｂとを有する。筒部１７ａは、その内面にＯリング等のシール手段を備える。フランジ部１７ｂは、円板状に構成されており、筒部１７ａの端部から半径方向外方に突出している。フランジ部１７ｂは、ボルト・ナットその他の締結手段によって、光源本体４に接続される。
【００３２】
具体的には、光源本体４にも第１接続部材１７と同じ構成の接続部材が設けられる。第１接続部材１７のフランジ部１７ｂは、光源本体４の接続部材のフランジ部に接触する。この状態で、両フランジ部を締結手段によって締結することによって、デブリ回収容器６は、光源本体４に接続される。なお、第１接続部材１７のフランジ部１７ｂと光源本体４に設けられる接続部材のフランジ部との間には、Ｏリング等のシール手段が設けられている。
【００３３】
本実施形態において、第２接続部材１８としては、第１接続部材１７と同形のものが使用される。第２接続部材１８は、第１接続部材１７と同様に、筒部１８ａと、フランジ部１８ｂとを有する。筒部１８ａは、シール手段を介してデブリ回収容器６の胴部１５に設けられている。フランジ部１８ｂは、ガス供給部７に設けられる接続部材に接続される。ガス供給部７に設けられる接続部材は、第２接続部材１８と同じ構成のものである。第２接続部材１８のフランジ部１８ｂは、ガス供給部７の接続部材に形成されるフランジ部に接触する。両フランジ部は、締結手段によって締結される。第２接続部材１８のフランジ部１８ｂとガス供給部７に設けられる接続部材のフランジ部との間には、Ｏリング等のシール手段が設けられている。
【００３４】
図３は、デブリ回収容器６の他の例を示す。図３に示すデブリ回収容器６は、デブリ回収部１６の内面の構成が図２の例とは異なる。デブリ回収部１６の内面には凹部２１と凸部２２が交互に形成される凹凸状に構成されている。このデブリ回収部１６の内面全体には、図２の例と同様に金属膜１９が形成されている。このようにデブリ回収部１６の内面を凹凸形状に構成で、この内面の面積を増加させることができる。
【００３５】
以下、本発明に係る光源１によるプラズマ発生の原理について、図４及び図５を参照して説明する。なお、図５では、説明の便宜上、デブリ回収容器６を省略した状態でリソグラフィ用光源１を表示している。
【００３６】
光源１は、軸磁場用電磁石１２によって、光源本体４の内部空間２に、軸方向に沿う軸磁場ＡＭを生成する。この磁場ＡＭの両端に設けられているカスプ磁場用コイル１３によって、テータピンチコイル１１に電流が流されたときに、逆方向の軸磁場（磁力線ＣＭ、図１参照）が形成され、その両端部には、カスプ磁場用コイル１３（図１参照）によるカスプ磁場配位が形成される。
【００３７】
次に、光源本体４の内部空間２に、スタナンガスを充填する。ワンターンのテータピンチコイル１１に電流を流すことにより、上述した軸磁場と逆方向の逆バイアス磁場が生成される。次にテータピンチコイル１１に、図５に示す矢印の方向の電流、すなわち逆バイアス磁場を生成したときとは、逆向きのピンチコイル電流を流す。この電流により軸磁場（磁力線ＭＬ１）が形成される。これと同時に、方位角（テータ）方向に電場が形成され、プラズマ電流Ｃが誘起される。これによって、光源本体４の内部空間２に高温プラズマＰが発生する。
【００３８】
軸磁場用電磁石１２と同方向の軸磁場が発生し、プラズマＰは半径方向中心部に圧縮加熱される。このピンチ電流により両端に置かれたカスプ磁場用コイル１３にピンチ電流と逆向きの電流が誘起され、軸磁場用電磁石１２と逆向きの磁場（磁力線ＭＬ２）が発生し、軸磁場用電磁石１２とカスプ磁場用コイル１３の間にカスプ磁場配位が形成される。そして、軸磁場用電磁石１２とカスプ磁場用コイル１３によって生成された磁場が再結合を起こし、図４に示される逆磁場配位（ＦＲＣ配位）が形成される。磁場の再結合により磁力線は閉じ、プラズマＰは軸方向に圧縮され、高温で高密度のプラズマが生成される。
【００３９】
次に、プラズマＰの両端において逆方向を向いている軸磁場が途切れ、内側と外側の軸磁場が合体し一本の閉じた磁力線ＭＬ３が形成される。
【００４０】
上記のように、磁場がつなぎ替わり一本の磁力線になると、この磁力線は収縮し、プラズマＰとともに軸方向に圧縮され、逆磁場配位（ＦＲＣ）が形成される。上述した半径方向の圧縮に加え、この軸方向の圧縮により、プラズマＰは、高温の状態でＥＵＶ光（極端紫外光）を放射する。光源１は、光放出部８を介して光源本体４外に、ＥＵＶ光を放出する。
【００４１】
なお、テータ（θ）ピンチ放電を起こすためにテータピンチコイル１１に印加されるコイル電流の繰り返し周波数は、１ｋＨｚ以上２０ｋＨｚ以下で、高いほど望ましい。この電流は、１０ｋＡ以上２０ｋＡ以下であることが望ましい。また、この電流の立ち上げ時間は、０．１μｓｅｃ以下が望ましい。
【００４２】
カスプ磁場用コイル１３によって形成されるカスプ磁場ＣＭは、逆磁場配位（ＦＲＣ）の生成を確実にする。さらに、プラズマ高温部（ＦＲＣプラズマ中心部）で生成されるデブリ（Ｓｎイオン）が半径方向あるいは軸方向に拡散し開いた軸磁場の先のカスプ磁場ＣＭによってデブリ回収容器６に誘導される。デブリ回収容器６は、その内面にデブリを吸着して回収する。すなわち、カスプ磁場用コイル１３とデブリ回収容器６とによって、デブリを効果的に回収するデブリ回収手段が構成される。このデブリ回収手段によって、デブリが、半導体リソグラフィ装置に使用されるＥＵＶミラーや、半導体ウェハに吸着することを防止できる。
【００４３】
なお、閉じた高温プラズマ領域の外側に開いた磁力線領域が存在し、ここに低温のプラズマが存在する。このプラズマは、光源本体４の外周壁部３内面にスタナン（ＳｎＨ4）が吸着することを防ぐ役割を果たす。したがって、テータピンチ放電を妨げられることはない。
【００４４】
以上説明した本発明に係る光源１によれば、光源本体４の内部空間２に逆磁場配位発生手段５によって、逆磁場配位を発生させ、スタナンガスとの反応によって、高温、高密度のプラズマを発生させることが可能になる。これにより、高効率、高出力の半導体リソグラフィ用光源を実現できる。さらに、デブリ回収手段によって、プラズマの発生によって生じるデブリを回収することによって、好適な半導体リソグラフィ用光源を実現できる。
【００４５】
より具体的には、テータピンチコイル１１、軸磁場用電磁石１２、及びカスプ磁場用コイル１３によって、光源本体４の内部空間２に逆磁場配位を発生させ、スタナンガスとの反応によって、高温、高密度のプラズマを発生させることが可能になる。さらに、カスプ磁場用コイル１３によるカスプ磁場ＣＭによって、光源本体４の内部空間２に生じるデブリを、デブリ回収容器６によって効果的に誘導して回収することができる。デブリ回収容器６の内面に形成される金属膜１９によって、デブリを効果的に回収することができるようになる。
【００４６】
なお、本発明に係る半導体リソグラフィ用光源は、上記実施形態の構成に限定されるものではない。また、本発明に係る半導体リソグラフィ用光源は、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明に係る半導体リソグラフィ用光源は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１…半導体リソグラフィ用光源、２…内部空間、３…外周壁部、４…光源本体、５…逆磁場発生手段、６…デブリ回収容器、７…ガス供給部、８…光放出部、１１…テータ（シータ）ピンチコイル、１２…軸磁場用電磁石、１３…カスプ磁場用コイル、１５…胴部、１６…デブリ回収部、１７…第１接続部材、１８…第２接続部材、１９…金属膜、２１…凹部、２２…凸部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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