JP4966312B2 - EUV light generator and EUV exposure apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、EUV(Extreme Ultraviolet)光の発生装置、及びそれを光源として用いたEUV露光装置に関する。 The present invention relates to an EUV (Extreme Ultraviolet) light generator and an EUV exposure apparatus using the same as a light source.
半導体素子の集積度の向上に伴って回路パターンが微細化し、可視光や紫外光よりも短波長のEUV光を使用する露光装置が開発されている。EUV露光装置用のEUV光源としては、プラズマ光源と放射(SOR:Synchrotron Orbital Radiation)光源とが知られている。 An exposure apparatus that uses EUV light having a shorter wavelength than visible light or ultraviolet light has been developed with a finer circuit pattern as the degree of integration of semiconductor elements increases. As an EUV light source for an EUV exposure apparatus, a plasma light source and a radiation (SOR: Synchrotron Orbital Radiation) light source are known.
プラズマ光源は、レーザプラズマ(LPP:Laser Produced Plasma)EUV光源と放電プラズマ(DPP:Discharge Produced Plasma)EUV光源とがある。プラズマ光源で使用するターゲット物質としては、比較的高い変換効率が得られること、及びデブリ(debris:飛散粒子)が生じにくいことから、Xeガス又は液化Xeが使用されることが多い(得られるEUV光の波長は13.5nm)。また、より高出力のEUV光源を得るために、Xeよりも高い変換効率のSnを使用することが研究されている。下記特許文献1には、ターゲット物質としてSnを使用する場合の問題(大量のデブリの発生)を解決し、高い変換効率を実現するために、液体Snを使用する方法が開示されている。
Plasma light sources include laser plasma (LPP: Laser Produced Plasma) EUV light sources and discharge plasma (DPP: Discharge Produced Plasma) EUV light sources. As a target material used in a plasma light source, Xe gas or liquefied Xe is often used because a relatively high conversion efficiency is obtained and debris (scattered particles) are hardly generated (the obtained EUV). The wavelength of light is 13.5 nm). In addition, in order to obtain a higher-power EUV light source, the use of Sn having a higher conversion efficiency than Xe has been studied.
偏向磁石やアンジュレータを用いる放射光源は良質のEUV光を発生するが、そのパワーは50mW程度である。 A radiation light source using a deflecting magnet or an undulator generates high-quality EUV light, but its power is about 50 mW.
一方、みらくる型放射光源では、電子ビームを薄膜に衝突させて発生する遷移放射によって1W程度のEUV光を生成できることが知られている。
しかし、プラズマEUV光源は、EUV光への変換効率が低く、デブリが発生し、それがミラーなどに付着して光学系の性能を低下させる問題がある。上記特許文献1によって、ミラーなどに付着したデブリの除去が容易にはなるが、デブリの発生を無くすことはできない。
However, the plasma EUV light source has a problem that the conversion efficiency into EUV light is low, and debris is generated, which adheres to a mirror or the like and degrades the performance of the optical system. Although
プラズマEUV光源は、エミッタンスが大きいために、発生するEUV光の一部しか使用することができず非効率的であり、EUV露光用の光源として使用するには大きな電力を必要とするという問題も有る。 Since the plasma EUV light source has a large emittance, only a part of the generated EUV light can be used, which is inefficient and requires a large amount of power to be used as a light source for EUV exposure. Yes.
また、EUV光は反射効率が悪く、ミラーを多層膜に形成したとしても70%程度の反射率であり、半導体プロセスには約100W以上の出力が必要とされるが、従来のプラズマEUV光源で高出力のEUV光を実現することは容易ではない。 Also, EUV light has poor reflection efficiency, and even if a mirror is formed in a multilayer film, the reflectivity is about 70%, and an output of about 100 W or more is required for a semiconductor process. However, with a conventional plasma EUV light source, It is not easy to realize high output EUV light.
通常の放射光源及びみらくる型放射光源は、エミッタンスが小さく、変換効率の高い光源であるが、EUV露光用としては、パワーが不十分である。 Ordinary radiation sources and Miracle-type radiation sources have low emittance and high conversion efficiency, but have insufficient power for EUV exposure.
従って、本発明の目的は、上記したプラズマEUV光源の問題を生じることなく、半導体プロセスでの使用に十分な強度および小さなエミッタンスのEUV光を出力することができるEUV光発生装置及びEUV露光装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an EUV light generation apparatus and an EUV exposure apparatus capable of outputting EUV light having a sufficient intensity and a small emittance for use in a semiconductor process without causing the above-described problems of the plasma EUV light source. It is to provide.
さらには、本発明の目的は、投影光学系のエレメントの数を減らして、露光強度を向上させたEUV露光装置を提供することにある。 Furthermore, an object of the present invention is to provide an EUV exposure apparatus in which the number of elements of the projection optical system is reduced and the exposure intensity is improved.
本発明の目的は、以下の手段によって達成される。 The object of the present invention is achieved by the following means.
即ち、本発明に係るEUV発生装置は、シンクロトロンと、該シンクロトロン内部の電子の周回軌道上に配置され、電子が入射されてEUV光を発生する複数の薄膜またはワイヤ状ターゲットと、入射される前記EUV光を所定の方向に反射するマジックミラーと、該マジックミラーで反射されたEUV光を前記シンクロトロンの外部に取り出す出力ポートとを備え、前記マジックミラーで反射されたEUV光が集光光または平行光であることを特徴としている。 That is, an EUV generation apparatus according to the present invention is arranged on a synchrotron, a plurality of thin-film or wire-like targets that are arranged on a circular orbit of electrons inside the synchrotron, and generate EUV light upon incidence of electrons. A magic mirror that reflects the EUV light in a predetermined direction, and an output port that extracts the EUV light reflected by the magic mirror to the outside of the synchrotron, and collects the EUV light reflected by the magic mirror. It is characterized by being light or parallel light.
上記EUV発生装置において、複数の前記ターゲットの各々は、他の前記ターゲットから発生するEUV光を遮らないように配置されていることができる。 In the EUV generation apparatus, each of the plurality of targets may be arranged so as not to block EUV light generated from the other targets.
また、前記ターゲットは、幅が10nm以上100μm以下の薄膜であり、EUV光を発生しやすい物質からなる単層、又はEUV光を発生しやすい物質とEUV光を発生しにくい物質とからなる多層に形成されていることができる。 The target is a thin film having a width of 10 nm or more and 100 μm or less, and is a single layer made of a substance that easily generates EUV light, or a multilayer made of a substance that easily generates EUV light and a substance that does not easily generate EUV light. Can be formed.
また、前記ターゲットは、太さが10nm以上10μm以下のワイヤであり、単一のEUV光を発生しやすい物質で形成されていてもよい。 The target may be a wire having a thickness of 10 nm or more and 10 μm or less, and may be formed of a material that easily generates a single EUV light.
また、EUV光を発生しやすい前記物質は、C、Be、Mg、Al、Ca、Zn、Ga、Sn、Pt、及びPbからなる群の中から選択される物質であり、EUV光を発生しにくい前記物質は、真空または、K、Cu、Ge、Rb、Ag、In、Cs、Ba、及びAuからなる群の中から選択される物質であることができる。 The substance that easily generates EUV light is a substance selected from the group consisting of C, Be, Mg, Al, Ca, Zn, Ga, Sn, Pt, and Pb, and generates EUV light. The difficult material can be a vacuum or a material selected from the group consisting of K, Cu, Ge, Rb, Ag, In, Cs, Ba, and Au.
本発明に係るEUV露光装置は、EUV光源と、該EUV光源からのEUV光をレティクルに照射し、該レティクルに形成されたパターンをウエハ上の感光膜に露光転写する光学系とを備えるEUV露光装置であって、前記EUV光源が上記EUV光発生装置であることを特徴としている。 An EUV exposure apparatus according to the present invention includes an EUV light source and an optical system that irradiates a reticle with EUV light from the EUV light source and exposes and transfers a pattern formed on the reticle onto a photosensitive film on a wafer. An EUV light source is the EUV light generator.
上記EUV露光装置において、前記光学系は、前記EUV光発生装置から平行光として出力されるEUV光を反射して、前記レティクルに入射させる第1ミラー(M1)と、前記レティクルによって反射されたEUV光を、平行光の幅方向に絞って前記感光膜に照射する第2ミラー(M2)とを備えていることができる。In the EUV exposure apparatus, the optical system reflects the EUV light to be output as parallel light from the EUV light generator, the first mirror to be incident on the reticle (M 1), it is reflected by the reticle A second mirror (M 2 ) that irradiates the photosensitive film with EUV light focused in the width direction of parallel light may be provided.
また、前記EUV光発生装置から平行光として出力されるEUV光は前記レティクルに入射し、前記光学系は、前記レティクルによって反射されたEUV光を、平行光の幅方向に絞って前記感光膜に照射するミラー(M3又はM7)を備えていてもよい。The EUV light output as parallel light from the EUV light generation apparatus is incident on the reticle, and the optical system squeezes the EUV light reflected by the reticle in the width direction of the parallel light on the photosensitive film. it may be provided with a mirror to be irradiated (M 3 or M 7).
また、前記光学系は、前記EUV光発生装置から平行光として出力されるEUV光を反射して、前記レティクルに入射する第1ミラー(M4)と、前記レティクルによって反射されたEUV光を反射する第2ミラー(M5)と、該第2ミラーによって反射されたEUV光を、平行光の幅方向に絞って前記感光膜に照射する第3ミラー(M6)とを備えていてもよい。The optical system reflects the EUV light output as parallel light from the EUV light generation apparatus, and reflects the first mirror (M 4 ) incident on the reticle and the EUV light reflected by the reticle. a second mirror (M 5), the EUV light reflected by the second mirror may comprise a third mirror which is irradiated on the photosensitive film concentrates in the width direction of the parallel light (M 6) .
本発明によれば、強度が10W以上のEUV光を所望の方向に出力することができる。 According to the present invention, EUV light having an intensity of 10 W or more can be output in a desired direction.
また、本発明のEUV光発生装置から出力するEUV光を、所定の焦点に集光させることによって、半導体プロセスにおける従来のEUV露光装置の光学系を使用することができる。即ち、従来の、レーザプラズマEUV光源や放電プラズマEUV光源に置き換えて、本発明のEUV光発生装置をEUV光源として使用することができる。 Further, by converging EUV light output from the EUV light generation apparatus of the present invention at a predetermined focal point, it is possible to use an optical system of a conventional EUV exposure apparatus in a semiconductor process. That is, the EUV light generation apparatus of the present invention can be used as an EUV light source in place of a conventional laser plasma EUV light source or discharge plasma EUV light source.
また、本発明のEUV光発生装置から出力するEUV光は、平行性が高く細長いビーム断面形状をしているために平行光として出力することによって、EUV露光装置のミラーの数を少なくすることができる。従って、ミラーの反射による光強度の低減を抑制することができ、ターゲットで発生したEUV光を効率的に使用することができる。このことは、従来よりも強度の小さいEUV光でも半導体プロセスの露光に使用できることを意味する。 Further, since the EUV light output from the EUV light generation apparatus of the present invention has a high parallelism and has an elongated beam cross-sectional shape, the number of mirrors of the EUV exposure apparatus can be reduced by outputting it as parallel light. it can. Therefore, it is possible to suppress the reduction of the light intensity due to the reflection of the mirror, and the EUV light generated at the target can be used efficiently. This means that EUV light having a lower intensity than before can be used for exposure in a semiconductor process.
1 シンクロトロンリング部
2 電子ビーム(電子の周回軌道)
3 マジックミラー
4 出力ポート
L、L1〜L4 EUV光
T、T1〜T4 ターゲット
r 電子の周回軌道の半径
d ターゲットの間隔
t ターゲットの厚さ
w ターゲットの幅
F 焦点
O 電子の周回軌道の中心
M1〜M7 第1〜第7ミラー
IR1〜IR4 照明光学系を構成する反射鏡
PR1〜PR4、PM1〜PM6 投影光学系を構成する反射鏡
R レティクル
W ウエハ1 Synchrotron
3 magic mirror 4 output port L, L 1 to L 4 EUV light T, T 1 to T 4 target r radius of electron orbit d target distance t target thickness w target width F focus O electron orbit Center M 1 to M 7 first to seventh mirrors IR 1 to IR 4 reflecting mirrors PR 1 to PR 4 and PM 1 to PM 6 constituting the projection optical system R reflecting mirror R reticle W wafer
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態に関して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(EUV光発生装置)
図1は、本発明の実施の形態に係るEUV光発生装置の概略構成を示す平面図である。本実施の形態に係るEUV光発生装置は、内部で電子を周回させるシンクロトロンリング部1と、電子の周回軌道(電子ビームとも記す)2上に配置された複数のターゲットTと、ターゲットTから放射されるEUV光Lを反射するマジックミラー3と、マジックミラー3によって反射されたEUV光Lをシンクロトロンリング部1の外部に取り出す出力ポート4とを備えて構成されている。(EUV light generator)
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of an EUV light generation apparatus according to an embodiment of the present invention. The EUV light generation apparatus according to the present embodiment includes a
図1において、シンクロトロンを構成するために必要な機器、例えば、電子の周回軌道を制御するためにシンクロトロンリング部1に装備される磁石(電磁石、永久磁石)、電磁石の電流の時間変化を制御する制御装置、及び、電子を発生させてシンクロトロンリング部1に導く入射器などは省略されている。それらによって、真空状態になっているシンクロトンリング部1の内部に、シンクロトロンリング部1の中心Oを中心とする、半径rのほぼ円軌道の電子ビーム2が形成される。
In FIG. 1, the time change of the current of the equipment necessary for constituting the synchrotron, for example, the magnet (electromagnet, permanent magnet) and the electromagnet provided in the
マジックミラー3は準楕円ミラーとも呼ばれ、反射面の断面形状が微小な楕円形の集合として形成されている(R. Lopez-Delgado and H. Szwarc, Opt. Commun. 19 (1976) 286などによって公知であるので詳細説明は省略する)。マジックミラー3の反射面の具体的な形状は、反射面の所定領域で反射された後の光の光路(例えば集光、平行など)に応じて適宜設計され得る。なお、マジックミラーは極端な場合、楕円ミラーあるいは放物線ミラーに一致する。図1では、マジックミラー3は、反射されたEUV光Lが出力ポート4から出力して焦点Fで集光するように、反射面の表面形状が形成され、シンクロトロンリング部1内の適切な位置に配置されている。マジックミラー3は、電子の周回面に垂直な方向(図1において紙面に垂直な方向)に平坦であってもよいが、EUV光Lの発散を押さえるために、垂直方向に楕円形状あるいは放物線形状であることが望ましい。また、マジックミラー3の表面は多層膜で形成されており、例えば波長13.5nmのEUV光を反射するように、Mo及びSiが交互に6〜7nmの厚さで40〜50層積層されている。 The magic mirror 3 is also called a quasi-elliptical mirror, and is formed as an assembly of ellipses whose cross-sectional shapes are minute (R. Lopez-Delgado and H. Szwarc, Opt. Commun. 19 (1976) 286, etc.) Since it is publicly known, detailed description is omitted). The specific shape of the reflection surface of the magic mirror 3 can be appropriately designed according to the optical path (for example, light collection, parallelism, etc.) of the light after being reflected by a predetermined region of the reflection surface. In an extreme case, the magic mirror coincides with an elliptical mirror or a parabolic mirror. In FIG. 1, the magic mirror 3 is formed with a reflective surface shape so that the reflected EUV light L is output from the output port 4 and collected at the focal point F. Placed in position. The magic mirror 3 may be flat in a direction perpendicular to the electron circulation surface (direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1). However, in order to suppress the divergence of the EUV light L, the magic mirror 3 is elliptical or parabolic in the vertical direction. It is desirable that Further, the surface of the magic mirror 3 is formed of a multilayer film. For example, 40 to 50 layers of Mo and Si are alternately laminated with a thickness of 6 to 7 nm so as to reflect EUV light having a wavelength of 13.5 nm. Yes.
図2は、図1のターゲットT付近を拡大して示す部分平面図である。以下、図2を参照してターゲットTについて詳細に説明する。なお、図2では、4つのターゲットTの各々を符号T1〜T4で区別し、ターゲットT1〜T4の各々から放射されるEUV光Lを符号L1〜L4で区別して示す。FIG. 2 is an enlarged partial plan view showing the vicinity of the target T in FIG. Hereinafter, the target T will be described in detail with reference to FIG. In FIG. 2, to distinguish each of the four targets T by symbol T 1 through T 4, showing distinguished EUV light L emitted from each of the target T 1 through T 4 by the reference numeral L 1 ~L 4.
ターゲットTは、遷移放射によってEUV光(波長約13.5nm)が発生するように、所定の厚さ(電子の走行方向の厚さ)tの薄膜状に形成されている。例えば、約20MeVの電子ビームを使用する場合、各ターゲットTはt=0.1〜0.2(μm)の厚さに形成されていることが望ましい。また、ターゲットTの幅wは、例えば10nm〜100μmであり、10μm以下が望ましい。薄膜の材質及び構造は、EUV光を発生しやすい物質からなる単層、又はEUV光を発生しやすい物質とEUV光を発生しにくい物質とからなる多層である。EUV光を発生しやすい物質とは、プラズマ周波数が比較的高い物質を意味し、例えばC、Be、Mg、Al、Si、Ca、Zn、Ga、Sn、Pt、Pb等である。また、EUV光を発生しにくい物質とは、プラズマ周波数が比較的低い物質を意味し、例えば真空、K、Cu、Ge、Rb、Ag、In、Cs、Ba、Au等である。尚、本明細書において、便宜上真空を物質として記載する。EUV光を発生しにくい物質として真空を採用する場合、EUV光が発生しやすい物質を所定の間隔を空けて複数配置して多層構造に形成する。 The target T is formed in a thin film shape having a predetermined thickness (thickness in the electron traveling direction) t so that EUV light (wavelength of about 13.5 nm) is generated by the transition radiation. For example, when an electron beam of about 20 MeV is used, each target T is preferably formed to a thickness of t = 0.1 to 0.2 (μm). Further, the width w of the target T is, for example, 10 nm to 100 μm, and preferably 10 μm or less. The material and structure of the thin film may be a single layer made of a substance that easily generates EUV light, or a multilayer made of a substance that easily generates EUV light and a substance that does not easily generate EUV light. A substance that easily generates EUV light means a substance having a relatively high plasma frequency, such as C, Be, Mg, Al, Si, Ca, Zn, Ga, Sn, Pt, and Pb. The substance that hardly generates EUV light means a substance having a relatively low plasma frequency, such as vacuum, K, Cu, Ge, Rb, Ag, In, Cs, Ba, Au, and the like. In this specification, vacuum is described as a substance for convenience. When a vacuum is adopted as a substance that does not easily generate EUV light, a plurality of substances that are likely to generate EUV light are arranged at predetermined intervals to form a multilayer structure.
ターゲットT1〜T4は、所定の間隔dで電子の周回軌道2上に配置されており、各ターゲットTi(i=1〜3)から放射されるEUV光Li(i=1〜3)が隣接するターゲットTi+1(i=1〜3)に当たらないようにすることが必要である。即ち、EUV光が隣接するターゲットによって遮られないように、ターゲットの間隔d及び幅wは、配置するターゲットの数N及び電子の周回軌道2の半径rに応じて適切な値に決定されることが必要である。このとき、EUV光L1〜L4は、それぞれターゲットT1〜T4から電子ビーム2のほぼ接線方向に放射されるので、各EUV光L1〜L4の方向が異なる。従って、全てのEUV光L1〜L4がマジックミラー3に入射するように、マジックミラー3の大きさを考慮して、ターゲットT1〜T4を配置する電子の周回軌道2上の範囲が適切に決定されなければならない。例えば、半径r=150(mm)の円軌道上に幅w=0.1(mm)=100(μm)のターゲットを配置する場合、間隔d=8.17(mm)にすればよい。The targets T 1 to T 4 are arranged on the
尚、図1、図2では、4つのターゲットT1〜T4が電子の周回軌道2上に配置されているが、これに限定されず、所望するEUV光の強度に応じた数のターゲットTを配置することができる。例えば、1つのターゲットで約1Wの強度のEUV光を生成できる場合、半導体プロセスにおける露光に要求される約100WのEUV光を得るには、約100個のターゲットを電子軌道2上に配置すればよい。1 and 2, four targets T 1 to T 4 are arranged on the
以上のように、本実施の形態に係るEUV光発生装置は、所望する強度に応じた所定数のターゲットを電子の周回軌道上に配置し、ターゲットから発生するEUV光をマジックミラーで反射し、集光光または平行光として出力することができる。 As described above, the EUV light generation apparatus according to the present embodiment arranges a predetermined number of targets according to the desired intensity on the electron orbit, reflects the EUV light generated from the targets by the magic mirror, It can be output as condensed light or parallel light.
以上では、ターゲットを等間隔に配置する場合を説明したが、隣接するターゲットによってEUV光が遮られることが無ければ、ターゲットが等間隔に配置されていなくてもよい。 Although the case where the targets are arranged at equal intervals has been described above, the targets may not be arranged at equal intervals as long as the EUV light is not blocked by the adjacent targets.
また、ターゲットの表面が電子の入射方向に対して略垂直になるようにターゲットを配置する場合を説明したが、これに限定されない。例えば、図3に示したよう、ターゲットの表面が電子の入射方向に対して傾斜するようにターゲットT’を配置してもよい。このようにターゲットT’を傾斜させて配置することによって、幅wが比較的大きいターゲットであっても、EUV光がターゲットに当たらないように、相互に近接させて配置することが容易になる。 Moreover, although the case where a target is arrange | positioned so that the surface of a target may become substantially perpendicular | vertical with respect to the incident direction of an electron was demonstrated, it is not limited to this. For example, as shown in FIG. 3, the target T ′ may be arranged so that the surface of the target is inclined with respect to the incident direction of electrons. By arranging the target T ′ so as to be inclined as described above, even if the target has a relatively large width w, it becomes easy to arrange it close to each other so that EUV light does not hit the target.
また、複数のターゲットの望ましい配置として、各ターゲットが、隣接するターゲットから放射されるEUV光を遮らないように配置される場合を説明したが、これに限定されない。一部のターゲットが、隣接するターゲットから放射されるEUV光の一部を遮断するように配置されていてもよい。その場合、発生するEUV光の利用効率的が低下するが、従来よりも強力なEUV光を生成することはできる。また、EUV光が当ったターゲットは発熱するので、ターゲットに融点の高い物質を使用したり、冷却手段を備えたりすることが望ましい。 Moreover, although the case where each target is arrange | positioned so that EUV light radiated | emitted from an adjacent target may not be shielded as desirable arrangement | positioning of a some target was demonstrated, it is not limited to this. Some targets may be arranged to block a part of the EUV light emitted from adjacent targets. In that case, the utilization efficiency of the generated EUV light is reduced, but it is possible to generate EUV light that is stronger than before. In addition, since the target irradiated with EUV light generates heat, it is desirable to use a substance having a high melting point or provide a cooling means for the target.
また、図2ではターゲットが薄膜の場合を示しているが、ターゲットは細いワイヤ状に形成されていてもよい。例えば、ワイヤ状のターゲットは、単一のEUV光を発生しやすい物質を用いて、太さが10nm〜10μm、望ましくは0.2μm以下に形成されていてもよい。 Moreover, although FIG. 2 shows the case where the target is a thin film, the target may be formed in a thin wire shape. For example, the wire-like target may be formed to have a thickness of 10 nm to 10 μm, preferably 0.2 μm or less, using a material that easily generates a single EUV light.
また、1つのマジックミラーを用いる場合を説明したが、複数のマジックミラーを備えていてもよい。マジックミラーを複数備える場合、各々のマジックミラーの反射光が同じ焦点に集光するように、各マジックミラーの表面形状を形成し、各マジックミラーを配置すればよい。 Further, although the case where one magic mirror is used has been described, a plurality of magic mirrors may be provided. When a plurality of magic mirrors are provided, the surface shape of each magic mirror may be formed and each magic mirror may be arranged so that the reflected light of each magic mirror is collected at the same focal point.
また、マジックミラーによる反射光が焦点Fに集光する場合に限らず、マジックミラーの反射面の形状を適切に形成して、反射されるEUV光を平行光として出力してもよい。 In addition, the reflected light from the magic mirror is not limited to condensing at the focal point F, and the shape of the reflective surface of the magic mirror may be appropriately formed to output the reflected EUV light as parallel light.
(EUV露光装置)
上記したEUV光発生装置を、EUV光源として使用した、半導体プロセスで使用されるEUV露光装置について説明する。(EUV exposure equipment)
An EUV exposure apparatus used in a semiconductor process using the EUV light generation apparatus described above as an EUV light source will be described.
本発明に係るEUV光発生装置によって生成されるEUV光は、1つのターゲットからの放射角が10〜15mradであり、エミッタンスが非常に小さい。例えば、ターゲットの横幅(図1〜3において紙面に垂直な方向の長さ)が100μmとした場合、全ターゲットからのエミッタンスは7×10-4mm2rad2であり、通常のプラズマ光源のエミッタンス(3.5mm2rad2)よりも非常に小さい。図4に、マジックミラーで反射されて幅約100mm×厚さ3mmの平行光として出力されるEUV光の、その光路に垂直な断面図を示す。このように、本発明のEUV光発生装置が出力するEUV光はエミッタンスが小さいことから、電子の周回軌道平面に垂直な方向の広がりが非常に小さい。従って、この特性を利用して、EUV露光装置の光学系を従来よりも簡単な構成にすることができる。The EUV light generated by the EUV light generation apparatus according to the present invention has an emission angle of 10 to 15 mrad from one target and a very low emittance. For example, when the width of the target (the length in the direction perpendicular to the paper surface in FIGS. 1 to 3) is 100 μm, the emittance from all targets is 7 × 10 −4 mm 2 rad 2 , and the emittance of a normal plasma light source It is much smaller than (3.5 mm 2 rad 2 ). FIG. 4 is a cross-sectional view perpendicular to the optical path of EUV light reflected by a magic mirror and output as parallel light having a width of about 100 mm and a thickness of 3 mm. As described above, since the EUV light output from the EUV light generation apparatus of the present invention has a low emittance, the spread of the electrons in the direction perpendicular to the orbital plane is very small. Therefore, using this characteristic, the optical system of the EUV exposure apparatus can be made simpler than the conventional one.
図5〜8の各々は、本発明の実施の形態に係るEUV露光装置の概略構成を示す図である。何れのEUV露光装置においても、EUV光源は上記した本願発明に係るEUV光発生装置を用いている。また、図5〜8の何れにおいても、(a)はEUV露光装置の斜視図であり、(b)はEUV光の光路を示す断面図(シンクロトロンは省略)である。図5の(c)は、ターゲットT付近を拡大して示した部分斜視図である。また、図5〜7では、ウエハWがシンクロトロン内の電子軌道と平行に配置されており、図8では、ウエハWがシンクロトロン内の電子軌道と垂直に配置されている。 Each of FIGS. 5 to 8 is a diagram showing a schematic configuration of an EUV exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. In any EUV exposure apparatus, the EUV light generation apparatus according to the present invention described above is used as the EUV light source. 5-8, (a) is a perspective view of the EUV exposure apparatus, and (b) is a cross-sectional view showing the optical path of EUV light (the synchrotron is omitted). FIG. 5C is a partial perspective view showing the vicinity of the target T in an enlarged manner. 5-7, the wafer W is arrange | positioned in parallel with the electron orbit in a synchrotron, and the wafer W is arrange | positioned perpendicularly to the electron orbit in a synchrotron in FIG.
図5に示したEUV露光装置では、マジックミラー3によって反射された平行光のEUV光Lは、第1ミラーM1、レティクル(反射型)R、第2ミラーM2の順に反射され、ウエハWの表面に照射される。ここで、ウエハWの表面には感光膜(図示せず)が塗布されている(図6〜8においても同じ)。第1ミラーM1は平面鏡であり、第2ミラーM2は、平行光であるEUV光Lの幅方向に所定の曲率を有する凹面鏡である。従って、EUV光は、第2ミラーM2によって集光するように反射されて幅が絞られるので、レティクルRのパターンがウエハW上の感光膜に縮小投影される。この光学系では2枚のミラーを備えており、従来のEUV露光装置と比較してミラーの枚数が非常に少ないので、EUV光の反射による強度の低減を抑制することができる。In the EUV exposure apparatus shown in FIG. 5, the parallel EUV light L reflected by the magic mirror 3 is reflected in the order of the first mirror M 1 , the reticle (reflection type) R, and the second mirror M 2 , and the wafer W Irradiate the surface. Here, a photosensitive film (not shown) is applied to the surface of the wafer W (the same applies to FIGS. 6 to 8). The first mirror M 1 is a plane mirror, a second mirror M 2 is a concave mirror having a predetermined curvature in the width direction of the parallel light EUV light L. Thus, EUV light, since the reflected the width is narrowed so that condensed by the second mirror M 2, the pattern of reticle R is reduced and projected on the photoresist on the wafer W. This optical system is provided with two mirrors, and the number of mirrors is very small as compared with a conventional EUV exposure apparatus, so that reduction in intensity due to reflection of EUV light can be suppressed.
例えば、EUV光源(EUV光発生装置)から出力される平行光であるEUV光の幅が100mmであり、ウエハWの感光膜上でEUV光の幅を25mmにする場合、縮小率が1/4になるように第2ミラーM2の曲率を設計すればよい。平行光を幅方向にのみ縮小するように第2ミラーM2に曲率を持たせた場合、平行光の厚さ方向に縮小されないので、平行光の厚さ方向に縮小するには、マジックミラー3及び第2ミラーM2の少なくとも一方において、平行光の厚さ方向に曲率を持たせればよい。これによって、例えば、ウエハWの感光膜上で幅25mm×1mmの領域にEUV光を照射することができる。尚、ウエハWの感光膜上にEUV光を照射する領域はこれに限定されない。EUV光源から出力される所定の幅及び厚さの断面形状を有するEUV光を、ウエハWの感光膜上において、ほぼ長方形の所望領域に照射するには、マジックミラー3及び第2ミラーM2の曲率を適切に設計すればよい。For example, when the width of EUV light that is parallel light output from an EUV light source (EUV light generator) is 100 mm and the width of EUV light on the photosensitive film of the wafer W is 25 mm, the reduction ratio is 1/4. the second curvature of the mirror M 2 may be designed to be. If gave a curvature in a second mirror M 2 so as to reduce the parallel light only in the width direction, since it is not reduced in the thickness direction of the parallel light, to shrink in the thickness direction of the collimated light, magic mirror 3 and in the second at least one of the mirror M 2, it is sufficient to have a curvature in a thickness direction of the parallel light. As a result, for example, EUV light can be irradiated onto an area having a width of 25 mm × 1 mm on the photosensitive film of the wafer W. The region where the EUV light is irradiated on the photosensitive film of the wafer W is not limited to this. In order to irradiate a substantially rectangular desired area on the photosensitive film of the wafer W with EUV light having a predetermined width and thickness output from the EUV light source, the magic mirror 3 and the second mirror M 2 What is necessary is just to design a curvature appropriately.
図6に示したEUV露光装置では、図5よりも簡単な構成の光学系を採用している。即ち、マジックミラー3によって反射された平行光のEUV光Lは、レティクルR、第3ミラーM3の順に反射され、ウエハW上の感光膜に照射される。第3ミラーM3は、図5の第2ミラーM2と同様に、EUV光Lの幅方向に所定の曲率を有する凹面鏡である。従って、レティクルRのパターンは第3ミラーM3によってウエハW上の感光膜に縮小投影される。この光学系では1枚のミラーを備えており、図5に示した光学系よりもさらにEUV光の反射による強度の低減を抑制することができる。The EUV exposure apparatus shown in FIG. 6 employs an optical system having a simpler configuration than that shown in FIG. That is, the parallel EUV light L reflected by the magic mirror 3 is reflected in the order of the reticle R and the third mirror M 3 , and is applied to the photosensitive film on the wafer W. The third mirror M 3 is a concave mirror having a predetermined curvature in the width direction of the EUV light L, like the second mirror M 2 in FIG. Thus, the pattern of reticle R is reduced and projected on the photosensitive film on the wafer W by the third mirror M 3. This optical system includes a single mirror, and can further suppress a reduction in intensity due to reflection of EUV light as compared with the optical system shown in FIG.
図6の光学系に関しても図5の光学系と同様に、EUV光源から出力される所定の幅及び厚さの断面形状を有するEUV光を、ウエハWの感光膜上において、ほぼ長方形の所望領域に照射するには、マジックミラー3及び第3ミラーM3の曲率を適切に設計すればよい。As with the optical system of FIG. 5, EUV light having a predetermined width and thickness of a cross-sectional shape output from the EUV light source is applied to the optical system of FIG. to irradiate the may be appropriately designing the curvature of the magic mirror 3 and the third mirror M 3.
図7に示したEUV露光装置では、図5、6と異なる光学系を採用している。即ち、マジックミラー3によって反射された平行光のEUV光Lは、第4ミラーM4、レティクルR、第5ミラーM5、第6ミラーM6の順に反射され、ウエハW上の感光膜に照射される。第4及び第5ミラーM4、M5は平面鏡であり、第6ミラーM6は、EUV光Lの幅方向に所定の曲率を有する凹面鏡である。従って、レティクルRのパターンは第6ミラーM6によってウエハW上の感光膜に縮小投影される。この光学系では3枚のミラーを備えており、従来のEUV露光装置と比較してミラーの枚数が非常に少ないので、EUV光の反射による強度の低減を抑制することができる。図7の光学系では、図5、6よりもミラーの枚数が多いが、ウエハW上の感光膜上でEUV光を走査させるための機構設計が容易になる利点がある。The EUV exposure apparatus shown in FIG. 7 employs an optical system different from that shown in FIGS. That is, the parallel EUV light L reflected by the magic mirror 3 is reflected in the order of the fourth mirror M 4 , reticle R, fifth mirror M 5 , and sixth mirror M 6 , and irradiates the photosensitive film on the wafer W. Is done. The fourth and fifth mirrors M 4 and M 5 are plane mirrors, and the sixth mirror M 6 is a concave mirror having a predetermined curvature in the width direction of the EUV light L. Thus, the pattern of reticle R is reduced and projected on the photosensitive film on the wafer W by the sixth mirror M 6. This optical system is provided with three mirrors, and the number of mirrors is very small as compared with a conventional EUV exposure apparatus, so that a reduction in intensity due to reflection of EUV light can be suppressed. In the optical system of FIG. 7, the number of mirrors is larger than in FIGS. 5 and 6, but there is an advantage that the mechanism design for scanning the EUV light on the photosensitive film on the wafer W becomes easy.
図7の光学系に関しても図5、図6の光学系と同様に、EUV光源から出力される所定の幅及び厚さの断面形状を有するEUV光を、ウエハWの感光膜上において、ほぼ長方形の所望領域に照射するには、マジックミラー3、第6ミラーM6の曲率を適切に設計すればよい。なお、上記では、第5ミラーM5を平面鏡としたが、第5ミラーM5に凹面鏡を用いてEUV光を縮小するために使用してもよい。例えば、第5ミラーM5でEUV光の幅を縮小し、第6ミラーM6でEUV光の厚さを縮小してもよい。Regarding the optical system of FIG. 7 as well, the EUV light having a predetermined width and thickness cross-sectional shape output from the EUV light source is substantially rectangular on the photosensitive film of the wafer W, as in the optical systems of FIGS. to the illumination in the desired area, the magic mirror 3 may be suitably designing the curvature of the sixth mirror M 6. In the above, the fifth mirror M 5 was a plane mirror may be used to reduce the EUV light with a concave mirror to the fifth mirror M 5. For example, to reduce the width of the EUV light in the fifth mirror M 5, it may be reduced the thickness of the EUV light in the sixth mirror M 6.
図8に示したEUV露光装置では、ウエハが水平に配置され、電子軌道面が鉛直になるようにEUV光発生装置が配置されている、即ち、ウエハが電子軌道平面に垂直に配置されている。これによって図6と同様に光学系を簡単にすることができる。即ち、マジックミラー3によって反射された平行光のEUV光Lは、レティクルR、第7ミラーM7の順に反射され、ウエハW上の感光膜に照射される。第7ミラーM7は、EUV光Lの幅方向に所定の曲率を有する凹面鏡である。従って、レティクルRのパターンは、第7ミラーM7によってウエハW上の感光膜に縮小投影される。この光学系では1枚のミラーを備えており、図5と同様に、EUV光強度の低減を抑制することができる。In the EUV exposure apparatus shown in FIG. 8, the EUV light generator is arranged so that the wafer is horizontally arranged and the electron orbit plane is vertical, that is, the wafer is arranged perpendicular to the electron orbit plane. . As a result, the optical system can be simplified as in FIG. That is, the parallel EUV light L reflected by the magic mirror 3 is reflected in the order of the reticle R and the seventh mirror M 7 and is irradiated onto the photosensitive film on the wafer W. Seventh mirror M 7 is a concave mirror having a predetermined curvature in the width direction of the EUV light L. Thus, the pattern of reticle R is reduced and projected by the seventh mirror M 7 on the photosensitive film on the wafer W. This optical system includes a single mirror, and can reduce the reduction in EUV light intensity as in FIG.
図8の光学系に関しても図5〜7の光学系と同様に、EUV光源から出力される所定の幅及び厚さの断面形状を有するEUV光を、ウエハWの感光膜上において、ほぼ長方形の所望領域に照射するには、マジックミラー3及び第7ミラーM7の曲率を適切に設計すればよい。8, EUV light having a cross-sectional shape with a predetermined width and thickness output from the EUV light source is substantially rectangular on the photosensitive film of the wafer W, as in the optical systems of FIGS. to irradiate the desired region may be appropriately designing the curvature of the magic mirror 3 and the seventh mirror M 7.
なお、第1〜第7ミラーM1〜M7の表面は、EUV光を効率よく反射するように、マジックミラー3と同様に多層膜で形成されている。The surfaces of the first to seventh mirrors M 1 to M 7 are formed of a multilayer film like the magic mirror 3 so as to reflect EUV light efficiently.
以上のEUV露光装置における4種類の光学系は一例に過ぎず、これらに限定されない。ウエハ上の感光膜に投影するレティクルパターンの縮小率や、EUV光をウエハ上で走査する機構などに応じて、適宜ミラーの数を増やしたり、平面鏡及び凹面鏡の配置及び曲率を変更したりすることができる。 The four types of optical systems in the above EUV exposure apparatus are merely examples, and the present invention is not limited to these. Depending on the reduction ratio of the reticle pattern projected onto the photosensitive film on the wafer and the mechanism for scanning the EUV light on the wafer, the number of mirrors may be increased as appropriate, and the arrangement and curvature of the plane mirror and concave mirror may be changed. Can do.
また、ウエハ及びEUV光発生装置の配置は、図5〜8に示した配置に限定されない。例えば、図8においてウエハWを水平に配置する場合、それに応じてEUV光発生装置の配置を変更すれば良い。 Further, the arrangement of the wafer and the EUV light generation apparatus is not limited to the arrangement shown in FIGS. For example, when the wafer W is horizontally arranged in FIG. 8, the arrangement of the EUV light generation apparatus may be changed accordingly.
また、以上では、本願発明に係るEUV光発生装置が出力するEUV光の特性に適した光学系を採用する場合を説明したが、従来のEUV露光装置の光学系を使用することもできる。この場合、図1に示したように、EUV光発生装置から出力されるEUV光を焦点Fで集光させる。そして、集光させた光を回転楕円体ミラーなどで平行光にして、従来のEUV露光装置の光学系、例えば、図9に示す照明光学系および投影光学系に入射させる。図9は、従来のEUV露光装置の光学系の一例を示す断面図である(特許文献1参照)。IR1〜IR4は照明光学系を構成する反射鏡であり、PR1〜PR4は投影光学系を構成する反射鏡である。Wは露光対象であるウエハ、Rはレティクル(反射型)である。本発明に係るEUV光発生装置から出力され、焦点Fで集光されたEUV光は、反射鏡Dによって平行光として反射され、照明光学系を構成する最初の反射鏡IR1に入射する。その後、反射鏡IR1〜IR4により順次反射され、マスクMの所定領域を照明する。マスクMに形成されたパターンによって反射されたEUV光は、投影光学系の反射鏡PR1〜PR4によって順次反射され、マスクパターンに対応する縮小された像をウエハW上の感光膜に結像する。In the above, the case where the optical system suitable for the characteristics of the EUV light output from the EUV light generation apparatus according to the present invention has been described, but the optical system of a conventional EUV exposure apparatus can also be used. In this case, as shown in FIG. 1, the EUV light output from the EUV light generation apparatus is condensed at the focal point F. Then, the condensed light is converted into parallel light by a spheroid mirror or the like, and is incident on an optical system of a conventional EUV exposure apparatus, for example, an illumination optical system and a projection optical system shown in FIG. FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example of an optical system of a conventional EUV exposure apparatus (see Patent Document 1). IR 1 to IR 4 are reflecting mirrors constituting the illumination optical system, and PR 1 to PR 4 are reflecting mirrors constituting the projection optical system. W is a wafer to be exposed, and R is a reticle (reflection type). The EUV light output from the EUV light generation apparatus according to the present invention and collected at the focal point F is reflected as parallel light by the reflecting mirror D, and enters the first reflecting mirror IR 1 constituting the illumination optical system. Thereafter, the light is sequentially reflected by the reflecting mirrors IR 1 to IR 4 to illuminate a predetermined area of the mask M. The EUV light reflected by the pattern formed on the mask M is sequentially reflected by the reflecting mirrors PR 1 to PR 4 of the projection optical system, and a reduced image corresponding to the mask pattern is formed on the photosensitive film on the wafer W. To do.
光学系は、図9に示した光学系に限らず、種々の光学系を使用することができる。例えば、投影光学系として図10に示した光学系を用いてもよい。図10では、投影光学系が6枚の非球面ミラーPM1〜PM6によって構成されている。The optical system is not limited to the optical system shown in FIG. 9, and various optical systems can be used. For example, the optical system shown in FIG. 10 may be used as the projection optical system. In FIG. 10, the projection optical system is configured by six aspherical mirrors PM 1 to PM 6 .
また、反射光が平行光となるように表面形状を形成したマジックミラーを備えたEUV光発生装置を用いることもできる。その場合、EUV光発生装置によって生成され、光学系に入射するEUV光は平行光であるので、上記のように集光された光を平行光にするための回転楕円体ミラー(例えば図9の反射鏡D)が不要である。 Also, an EUV light generation apparatus including a magic mirror having a surface shape so that reflected light becomes parallel light can be used. In that case, since the EUV light generated by the EUV light generation apparatus and incident on the optical system is parallel light, a spheroid mirror (for example, in FIG. 9) for converting the light collected as described above into parallel light. The reflector D) is not necessary.
以上、実施の形態を用いて本発明を説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されず、種々の変更を加えて実施することができ、それらも本発明の技術的範囲に含まれる。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, this invention is not limited to above-described embodiment, It can add and implement various changes, These are also contained in the technical scope of this invention. It is.
本発明によれば、半導体プロセスでの使用に十分な強度および小さなエミッタンスのEUV光を出力することができるEUV光発生装置及びEUV露光装置を提供するができる。 According to the present invention, it is possible to provide an EUV light generation apparatus and an EUV exposure apparatus that can output EUV light with sufficient intensity and small emittance for use in a semiconductor process.
Claims (9)
該シンクロトロン内部の電子の周回軌道上に配置され、電子が入射されてEUV光を発生する複数の薄膜またはワイヤ状ターゲットと、
入射される前記EUV光を所定の方向に反射するマジックミラーと、
該マジックミラーで反射されたEUV光を前記シンクロトロンの外部に取り出す出力ポートとを備え、
前記マジックミラーで反射されたEUV光が集光光または平行光であることを特徴とするEUV光発生装置。Synchrotron,
A plurality of thin-film or wire-like targets that are arranged on the orbit of electrons inside the synchrotron and that generate EUV light when the electrons are incident;
A magic mirror that reflects the incident EUV light in a predetermined direction;
An output port for extracting EUV light reflected by the magic mirror to the outside of the synchrotron,
An EUV light generation apparatus, wherein the EUV light reflected by the magic mirror is condensed light or parallel light.
幅が10nm以上100μm以下の薄膜であり、
EUV光を発生しやすい物質からなる単層、又はEUV光を発生しやすい物質とEUV光を発生しにくい物質とからなる多層に形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のEUV光発生装置。The target is
A thin film having a width of 10 nm to 100 μm,
The single layer made of a substance that easily generates EUV light, or a multilayer that consists of a substance that easily generates EUV light and a substance that hardly generates EUV light. EUV light generator.
太さが10nm以上10μm以下のワイヤであり、
単一のEUV光を発生しやすい物質で形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のEUV光発生装置。The target is
A wire having a thickness of 10 nm to 10 μm,
The EUV light generation apparatus according to claim 1, wherein the EUV light generation apparatus is formed of a material that easily generates a single EUV light.
EUV光を発生しにくい前記物質が、真空または、K、Cu、Ge、Rb、Ag、In、Cs、Ba、及びAuからなる群の中から選択される物質であることを特徴とする請求項3又は4に記載のEUV光発生装置。The substance that easily generates EUV light is a substance selected from the group consisting of C, Be, Mg, Al, Si, Ca, Zn, Ga, Sn, Pt, and Pb,
The said substance which does not generate | occur | produce EUV light is a substance selected from the group which consists of a vacuum or K, Cu, Ge, Rb, Ag, In, Cs, Ba, and Au. The EUV light generator according to 3 or 4.
該EUV光源からのEUV光をレティクルに照射し、該レティクルに形成されたパターンをウエハ上の感光膜に露光転写する光学系とを備えるEUV露光装置であって、
前記EUV光源が請求項1〜5の何れかに記載のEUV光発生装置であることを特徴とするEUV露光装置。An EUV light source;
An EUV exposure apparatus comprising: an optical system that irradiates a reticle with EUV light from the EUV light source and exposes and transfers a pattern formed on the reticle onto a photosensitive film on a wafer;
An EUV exposure apparatus, wherein the EUV light source is the EUV light generation apparatus according to claim 1.
前記EUV光発生装置から平行光として出力されるEUV光を反射して、前記レティクルに入射させる第1ミラーと、
前記レティクルによって反射されたEUV光を、平行光の幅方向に絞って前記感光膜に照射する第2ミラーとを備えることを特徴とする請求項6に記載のEUV露光装置。The optical system is
A first mirror that reflects EUV light output as parallel light from the EUV light generation apparatus and makes it incident on the reticle;
The EUV exposure apparatus according to claim 6, further comprising: a second mirror that irradiates the photosensitive film with EUV light reflected by the reticle in a width direction of parallel light.
前記光学系が、前記レティクルによって反射されたEUV光を、平行光の幅方向に絞って前記感光膜に照射するミラーを備えることを特徴とする請求項6に記載のEUV露光装置。EUV light output as parallel light from the EUV light generator enters the reticle,
The EUV exposure apparatus according to claim 6, wherein the optical system includes a mirror that irradiates the photosensitive film with EUV light reflected by the reticle in a width direction of parallel light.
前記EUV光発生装置から平行光として出力されるEUV光を反射して、前記レティクルに入射する第1ミラーと、
前記レティクルによって反射されたEUV光を反射する第2ミラーと、
該第2ミラーによって反射されたEUV光を、平行光の幅方向に絞って前記感光膜に照射する第3ミラーとを備えることを特徴とする請求項6に記載のEUV露光装置。The optical system is
A first mirror that reflects EUV light output as parallel light from the EUV light generation apparatus and enters the reticle;
A second mirror that reflects EUV light reflected by the reticle;
The EUV exposure apparatus according to claim 6, further comprising a third mirror that irradiates the photosensitive film with EUV light reflected by the second mirror in a width direction of parallel light.
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