(57)【要約】【課題】デブリの影響を抑え、強いＥＵＶ光を発生させる液体状のターゲットを効果的に供給することのできるＥＵＶ光源を提供する。【解決手段】本発明によるＥＵＶ光源は、ターゲット（ＬＱ）からプラズマを生成し、前記プラズマから発生するＥＵＶ光を放出するＥＵＶ光源であって、線状部材（１０１）を備え、前記ターゲットが液体状であり、前記線状部材は、前記ターゲットが前記線状部材に沿って供給されるように構成されたことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲットからプラズマを生成し、前記プラズマから発生するＥＵＶ光を放出するＥＵＶ光源であって、線状部材を備え、前記ターゲットが液体状であり、前記線状部材は、前記ターゲットが前記線状部材に沿って供給されるように構成されたことを特徴とするＥＵＶ光源。
【請求項２】
前記線状部材が、少なくとも一部に、その中を前記ターゲットが移動する溝を備えたことを特徴とする請求項１に記載のＥＵＶ光源。
【請求項３】
前記線状部材が、少なくとも一部に、その中を前記ターゲットが移動する中空部を備えたことを特徴とする請求項１に記載のＥＵＶ光源。
【請求項４】
前記ターゲットの温度を制御するように、前記線状部材の温度を制御する温度制御装置をさらに備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のＥＵＶ光源。
【請求項５】
前記ターゲットを、前記線状部材から排出する機構をさらに備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のＥＵＶ光源。
【請求項６】
前記ターゲットを、前記線状部材に供給するノズルを備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のＥＵＶ光源。
【請求項７】
前記ノズルが、前記線状部材を、前記ノズルの近傍に保持する機構を備えたことを特徴とする請求項６に記載のＥＵＶ光源。
【請求項８】
前記線状部材が金属性ワイヤであることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のＥＵＶ光源。
【請求項９】
前記ターゲットが、Ｈ２ＯまたはＨ２Ｏを溶媒とする溶液であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のＥＵＶ光源。
【請求項１０】
前記ターゲットが、液体状有機溶剤であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のＥＵＶ光源。
【請求項１１】
前記ターゲットが、液体金属であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のＥＵＶ光源。
【請求項１２】
前記ターゲットが、液体金属合金であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のＥＵＶ光源。
【請求項１３】
前記ターゲットが、不活性液体であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のＥＵＶ光源。
【請求項１４】
ＥＵＶ光源からのＥＵＶ光を、照明光学系を介してマスクに照射し、マスクに形成されたパターンを、投影光学系により感応基板に露光転写するＥＵＶ露光装置であって、前記ＥＵＶ光源が請求項１から１３のいずれか１項に記載されたものであることを特徴とするＥＵＶ露光装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載されたＥＵＶ露光装置を使用して、マスクに形成されたパターンを感応基板に露光転写する工程を有することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光用の光源および該光源を使用した露光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路の微細化に伴い、光の回折限界によって制限される光学系の解像力を向上させるために、従来の紫外線に代えてこれより短い波長（１１〜１４ｎｍ）のＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光（極端紫外線）を使用した投影リソグラフィ技術が開発されている。この技術は、最近ではＥＵＶリソグラフィと呼ばれており、従来の波長１９０ｎｍ程度の光線を用いた光リソグラフィでは実現不可能な、７０ｎｍ以下の解像力を得られる技術として期待されている。
【０００３】
このようなＥＵＶ光を使用した露光装置に使用されるＥＵＶ光発生装置として、特に有力視されているのがレーザプラズマＥＵＶ光源（以下では、ＬＰＰ（Laser Produced Plasma）と記載することがある）と放電プラズマＥＵＶ光源である。
【０００４】
ＬＰＰは、パルスレーザ光を真空容器内の標的材料（ターゲット）上に集光し、標的材料をプラズマ化して、このプラズマから輻射されるＥＵＶ光を利用するものである。
【０００５】
また、Dense Plasma Focus（ＤＰＦ）などの放電プラズマを用いたＥＵＶ光源は小型であり、ＥＵＶ光量が多く低コストである。
【０００６】
ＥＵＶ露光装置で使用される波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光源として、（レーザプラズマ光源、放電プラズマ光源ともに）ターゲット物質としてＸｅガスまたは液化Ｘｅを使用したＸｅプラズマを利用するものが広く研究開発されている。その理由は、比較的高い変換効率（入力エネルギーに対して得られるＥＵＶ光強度の比率）が得られること、Ｘｅは常温で気体の材料なのでデブリ（debris 飛散粒子）による光学素子の汚染の問題が生じにくいことである。
【０００７】
しかしながら、より高出力のＥＵＶ光源を得るためには、ターゲット物質としてＸｅガスを使用したものでは限界があり、より高密度の物質を使用することが望まれている。より高密度の物質を使用するには、デブリによる光学素子の汚染の問題を解決する必要がある。
【０００８】
ここで、デブリによる光学素子の汚染について説明する。デブリは、ターゲットが飛散したものや、ターゲットがスパッタリングした周辺部材などが飛散したものからなる。デブリが多層膜表面に付着して光吸収の原因となるほかにも表面粗さを増加させたり、デブリによって多層膜表面が削り取られたりすることにより、ＥＵＶ光源に使用される多層膜反射鏡（集光ミラー）の反射効率が低下する。また、ＥＵＶ光は、ほとんど全ての物質に吸収されるのでＥＵＶ露光装置内は真空状態に保持される。このため、デブリもＥＵＶ露光装置のＥＵＶ光源から照明光学系および投影光学系に広く拡散し、これらの光学系中の多層膜反射鏡の反射効率を同様に低下させる。この結果、回路焼付け光量が低下し、ＥＵＶ露光装置のスループットが低下する。
【０００９】
より高出力のＥＵＶ光源を得るために、液体状の金属をターゲット物質として使用することも提案されている（たとえば特許文献１）。しかし、デブリの影響を抑え、強いＥＵＶ光を発生させる液体状のターゲットを効果的に供給することのできるＥＵＶ光源は実用化されていない。
【特許文献１】WO2006/006408
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、デブリの影響を抑え、強いＥＵＶ光を発生させる液体状のターゲットを効果的に供給することのできるＥＵＶ光源および該ＥＵＶ光源を備えたＥＵＶ露光装置に対するニーズがある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によるＥＵＶ光源は、ターゲットからプラズマを生成し、前記プラズマから発生するＥＵＶ光を放出するＥＵＶ光源であって、線状部材を備え、前記ターゲットが液体状であり、前記線状部材は、前記ターゲットが前記線状部材に沿って供給されるように構成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、デブリの影響を抑えながら、強いＥＵＶ光を発生させることができるＥＵＶ光源が得られる。また、本発明によるＥＵＶ光源を使用する、本発明によるＥＵＶ露光装置は、高いスループットを達成することができる。また、本発明によるＥＵＶ露光装置を使用する、本発明による半導体デバイスの製造方法によれば、高いスループットで半導体デバイスを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図８は、本発明の一実施形態によるＥＵＶ露光装置の構成を示す図である。
【００１４】
ＥＵＶ露光装置は、後で詳細に説明するＥＵＶ光源３１、照明光学系３３および投影光学系３０１を含む。
【００１５】
ＥＵＶ光源３１から放出されたＥＵＶ光は、コリメータミラーとして作用する凹面反射鏡３４を介してほぼ平行光束となり、一対のフライアイミラー３５ａおよび３５ｂからなるオプティカルインテグレータ３５に入射する。
【００１６】
こうして、フライアイミラー３５ａの反射面の近傍、すなわちオプティカルインテグレータ３５の射出面の近傍には、所定の形状を有する実質的な面光源が形成される。実質的な面光源からの光は平面反射鏡３６により偏向された後、マスク(レチクル)Ｍ上に細長い円弧状の照明領域を形成する。ここで、円弧状の照明領域を形成するための開口板は、図示していない。マスクＭの表面で反射された光は、その後、投影光学系３０１の多層膜反射鏡Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６で順に反射されて、露光光１として、マスクＭの表面に形成されたパターンの像を、レジスト３を塗布したウエハ２（感応基板）上に形成する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態によるＥＵＶ光源３１の構成を示す図である。本実施形態のＥＵＶ光源は、液体状のターゲットを供給するノズル１０３と、液体状のターゲットをレーザ集光点Ｐに導く線状部材１０１と、図示しないレーザ光源と、レーザ集光レンズ２０１と、集光ミラー２０３とを備える。集光ミラー２０３は多層膜反射鏡である。
【００１８】
液体状のターゲットは、ノズル１０３によって線状部材１０１に供給され、線状部材１０１によってレーザ集光点Ｐに導かれる。レーザ光源からのレーザ光Ｌは、集光レンズ２０１によってレーザ集光点Ｐに集光され、ターゲットに当たり、ＥＵＶ光を発光させる。発生したＥＵＶ光は、集光ミラー２０３によって集光され、露光装置の照明光学系３３へ送られる。
【００１９】
ここで、図１に示すように、ターゲットを供給するノズル１０３の中心軸と、レーザ光の中心軸と、集光ミラー２０３で反射された主光線の軸とは互いに直交するよう配置してもよい。このように配置することにより、互いに干渉することが防止される。
【００２０】
図２は、ノズル１０３と線状部材１０１とを含むターゲット供給機構の構成を示す図である。ノズル１０３の先端から供給された液体状ターゲットＬＱは、線状部材１０１に到達すると表面張力によって線状部材１０１の表面を伝わって移動し、レーザ集光点Ｐに到達する。レーザ集光点Ｐにおいて、励起レーザ光Ｌを受けた液体状ターゲットＬＱは、プラズマとなり、ＥＵＶ光を発する。
【００２１】
線状部材１０１を設けることにより、液体状ターゲットＬＱの供給量を管理するのが容易となる。液体状ターゲットＬＱの供給量を管理するのに、ノズル１０３内において、液体状ターゲットＬＱを加圧したり、回転させたりしてもよい。
【００２２】
図３は、ノズル１０３と線状部材１０１との構成の一実施形態を示す図である。線状部材１０１の先端が、ノズル１０３の開口部に入り込んでおり、該開口部の周縁によってノズル１０３の先端の近傍に保持されるように構成されている。
【００２３】
図４は、ノズル１０３と線状部材１０１との構成の他の実施形態を示す図である。線状部材１０１の先端は、ノズル１０３に接続された保持部材１０３１によってノズル１０３の先端の近傍に保持されるように構成されている。
【００２４】
図５は、ノズル１０３と線状部材１０１との構成のさらに他の実施形態を示す図である。本実施形態において、線状部材１０１は磁性を有する金属からなる。ノズル１０３の先端に磁石１０３３を取り付けることにより、線状部材１０１の先端は、ノズル１０３の先端の近傍に保持される。
【００２５】
一般的に、線状部材１０１は鋼や融点の高いタングステンやその他の金属からなるワイヤであってもよい。
【００２６】
線状部材の長手方向に垂直な断面は、円形や多角形であってもよい。
【００２７】
図６は、線状部材の他の実施形態を示す図である。本実施形態において、線状部材１０１１は溝型状である。液体状ターゲットＬＱは、溝の中を伝わる。溝を設けることにより、ノズル１０３の先端から供給する液体状ターゲットＬＱの量を管理するのがより容易になる。
【００２８】
図７は、線状部材のさらに他の実施形態を示す図である。本実施形態において、線状部材１０１３は中空部を備えた管状である。液体状ターゲットＬＱは、該中空部を伝わる。管を設けることにより、ノズル１０３の先端から供給する液体状ターゲットＬＱの量を管理するのがより容易になる。線状部材１０１３は、励起レーザ光Ｌを照射し、ＥＵＶ光を拡散させるための、一または複数の開口部ＯＰを備える。
【００２９】
ここで、液体状ターゲットＬＱについて考察する。液体状ターゲットＬＱとしては、高密度でありながら、供給量を管理することによりデブリの発生量を抑えるのが容易であり、デブリとなって多層膜反射鏡に付着した場合でも反射率の低下が小さい物質、すなわち屈折率の小さい物質が好ましい。このような物質としてＨ２Ｏがある。
【００３０】
そこで、以下においては、一例として、液体状ターゲットＬＱとしてＨ２Ｏを使用する場合について説明する。
【００３１】
線状部材１０１の表面でＨ２Ｏがより早く一様に分布するように、線状部材１０１の表面の濡れ性を高めるようにしてもよい。具体的には、線状部材１０１の表面の粗さを低減することや、線状部材１０１の表面を、たとえば酸化チタンなどの親水性の物質でコートすることや、Ｈ２Ｏに、線状部材１０１の表面の親水性を高める物質（たとえば、界面活性剤）を混入してもよい。
【００３２】
線状部材１０１の太さは、励起レーザ光の集光径（数十マイクロメータから１００マイクロメータ）と同程度か、その数倍とするのが好ましい。線状部材１０１を伝わるＨ２Ｏの膜の厚さは、該集光径を確実に上回る範囲でできるだけ小さいのが好ましい。線状部材１０１に供給するＨ２Ｏの量を、発光に必要な量を確保しながら低減すれば、ＥＵＶ光を発光させるのに使用されない余剰のＨ２Ｏの量が低減されるので、余剰のＨ２Ｏを処理する負荷が低減する。
【００３３】
Ｈ２Ｏがノズル１０３の先端から真空中に放出されると、断熱膨張により固化してしまう。固化を防止するために、図２に示すように、線状部材１０１にヒータなどの温度調整装置１０５を取り付けて、線状部材１０１の温度を、たとえば、Ｈ２Ｏの沸点付近の温度に調整してもよい。
【００３４】
線状部材１０１の温度を調整することにより、発光に使用されなかった余剰のＨ２Ｏを蒸発させることもできる。余剰のＨ２Ｏを蒸発させることにより、固化したＨ２Ｏが、排気ポンプに吸い込まれて排気ポンプを破損する恐れが低減する。
【００３５】
さらに、発光に使用されなかった余剰のＨ２Ｏを回収するため、図２に示すように、Ｈ２Ｏを線状部材１０１から、回収装置に導く回収機構１０７を線状部材１０１に取り付けてもよい。回収機構１０７は一例としてば、ワイヤであってもよい。
【００３６】
余剰のＨ２Ｏを回収することにより、余剰のＨ２ＯがデブリとしてＥＵＶ露光装置内に飛散するのを防止することができる。
【００３７】
液体状ターゲットＬＱとしてＨ２Ｏを使用する場合について説明したが、他の物質を使用することもできる。たとえば、Ｈ２Ｏ溶媒に他の物質（たとえば、先に説明した界面活性剤など）が混入された物質、ＣＨ３ＯＨ、Ｃ２Ｈ５ＯＨなどの液体状有機溶剤、Ｈｇ、Ｇａなどの液体純金属またはこれらが不純物を含むもの、Ｇａ-Ｉｎ、Ｇａ-Ｉｎ-Ｓｎ、Ｇａ-Ｉｎ-Ｚｎ、Ｇａ-Ｓｎ、Ｇａ-Ｚｎなどの液体金属合金、フロリナートおよびそれに類する不活性液体などである。
【００３８】
以上、レーザプラズマ光源の実施形態について説明したが、本発明は、放電プラズマ光源にも適用することができる。放電プラズマ光源の実施形態においては、ノズルから供給される液体状ターゲットを、線状部材によって放電プラズマ光源の放電空間に導くように構成される。
【００３９】
上記のように、本発明によるＥＵＶ光源は、デブリの影響を抑え、強いＥＵＶ光を発生させることができる。また、本発明によるＥＵＶ光源を使用する、本発明によるＥＵＶ露光装置は、高いスループットを達成することができる。
【００４０】
以下、本発明に係わる半導体デバイスの製造方法の実施の形態の例を説明する。図９は、本発明の半導体デバイス製造方法の実施形態の一例を示す流れ図である。この例の製造工程は以下の各工程を含む。
【００４１】
（１）ウエハを製造するウエハ製造工程(またはウエハを準備するウエハ準備工程)
（２）露光に使用するマスクを製作するマスク製造工程(またはマスクを準備するマスク準備工程)
（３）ウエハに必要な露光処理を行うウエハプロセッシング工程
（４）ウエハ上に形成されたチップを１個ずつ切り出し、動作可能にならしめるチップ組立工程
（５）できたチップを検査するチップ検査工程
なお、それぞれの工程はさらにいくつかのサブ工程からなっている。
【００４２】
これらの主工程の中で、半導体デバイスの性能に決定的な影響を及ぼす主工程がウエハプロセッシング工程である。この工程では、設計された回路パターンをウエハ上に順次積層し、メモリやＭＰＵとして動作するチップを多数形成する。このウエハプロセッシング工程は、以下の各工程を含む。
【００４３】
（１）絶縁層となる誘電体膜や配線部、あるいは電極部を形成する金属薄膜などを形成する薄膜形成工程（ＣＶＤやスパッタリングなどを用いる）
（２）この薄膜層やウエハ基板を酸化する酸化工程
（３）薄膜層やウエハ基板などを選択的に加工するためにマスク（レクチル）を用いてレジストのパターンを形成するリソグラフィ工程
（４）レジストパターンにしたがって薄膜層や基板を加工するエッチング工程（たとえばドライエッチング技術を用いる）
（５）イオン・不純物注入拡散工程
（６）レジスト剥離工程
（７）さらに加工されたウエハを検査する検査工程
なお、ウエハプロセッシング工程は必要な層数だけ繰り返し行い、設計通り動作する半導体デバイスを製造する。
【００４４】
本実施形態においては、上記リソグラフィ工程において、本発明によるＥＵＶ光源を備えた本発明によるＥＵＶ露光装置を使用している。したがって、高いスループットで半導体デバイスを製造することができる。
【００４５】
本実施形態によるＥＵＶ光源によれば、線状部材に沿ってＥＵＶ光の発生に必要な量の液体状のターゲットを供給するのが容易になる。したがって、ターゲットの余剰量を抑え、デブリの発生を抑えることができる。
【００４６】
本発明の実施形態では、線状部材が、少なくとも一部に、その中をターゲットが移動する溝を備えることにより、線状部材の溝によってターゲットの供給量を管理するのがより容易になる。
【００４７】
本発明の実施形態によるＥＵＶ光源は、線状部材が、少なくとも一部に、その中をターゲットが移動する中空部を備えることにより、線状部材の中空部によってターゲットの供給量を管理するのがより容易になる。
【００４８】
本発明の実施形態によるＥＵＶ光源は、ターゲットの温度を制御するように、線状部材の温度を制御する温度制御装置をさらに備えることにより、液体状のターゲットが固化して、ＥＵＶ露光装置内に広がるのを防止することができる。
【００４９】
本発明の実施形態によるＥＵＶ光源は、ターゲットを、線状部材から排出する機構をさらに備えることにより、ターゲットを線状部材から排出することにより、余剰のターゲットがデブリとしてＥＵＶ露光装置内に飛散するのを防止することができる。
【００５０】
本発明の実施形態によるＥＵＶ光源は、ターゲットを、線状部材に供給するノズルを備えることにより、ノズルから線状部材に容易にターゲットを供給することができる。
【００５１】
本発明の実施形態によるＥＵＶ光源は、ノズルが、線状部材をノズルの近傍に保持する機構を備えることにより、ノズルからその近傍の線状部材に確実にターゲットを供給することができる。
【００５２】
本発明の実施形態によるＥＵＶ光源は、ターゲットを、Ｈ２ＯまたはＨ２Ｏを溶媒とする溶液としているが、Ｈ２ＯまたはＨ２Ｏを溶媒とする溶液は、供給量を管理することによりデブリの発生量を抑えるのが容易であり、屈折率が低いのでデブリとなって多層膜反射鏡に付着した場合でも多層膜反射鏡の反射率の低下が小さい。
【００５３】
本発明の実施形態による露光装置によれば、デブリの影響を抑え、強いＥＵＶ光を発生させることができるので、高いスループットを達成することができる。
【００５４】
本発明の実施形態による半導体デバイスの製造方法によれば、デブリの影響を抑えながら、強いＥＵＶ光を発生させることができるので、高いスループットで半導体デバイスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施形態によるＥＵＶ光源の構成を示す図である。
【図２】ノズルと線状部材とを含むターゲット供給機構の構成を示す図である。
【図３】ノズルと線状部材との構成の一実施形態を示す図である。
【図４】ノズルと線状部材との構成の他の実施形態を示す図である。
【図５】ノズルと線状部材との構成のさらに他の実施形態を示す図である。
【図６】線状部材の他の実施形態を示す図である。
【図７】線状部材のさらに他の実施形態を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態によるＥＵＶ露光装置の構成を示す図である。
【図９】本発明の半導体デバイス製造方法の実施形態の一例を示す流れ図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０１…線状部材、１０３…ノズル、１０５…温度調整装置、１０７…排出機構、２０１…集光レンズ、２０３…集光ミラー
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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