产生远紫外辐射的方法技术

一种产生远紫外辐射的方法，其中辐射介质是对基本材料进行处理产生的等离子体，辐射介质的基本材料配置包括金属锂（Ｌｉ）、铟（Ｉｎ）、锡（Ｓｎ）、锑（Ｓｂ）、碲（Ｔｅ）、铝（Ａｌ）的卤化物中至少一种，和／或卤素，和／或惰性气体，以锂（Ｌｉ）和氯（Ｃｌ）以及锂和氟（Ｆ）为基础的卤化物除外。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种，其中的辐射介质是根据基本材料的配置而产生的等离子体。这种方法早已问世。例如，在制造半导体的光刻投影中就使用这种方法。对于光刻投影今后的换代产品来说，需要使用远紫外区大约5～50nm波长的短波辐射加强光源，远紫外区在下文中称作EUV。确切地说，由于可以使用有效的多层反射器，最有希望的设想是采用13.5nm范围内的一个非常狭窄的波段。一般来说，目的在于获得用于光刻的EUV光源，该光源在50W到100W范围内，具有较高的、全面的有效EUV输出。在进入光学照明系统时就可以得到这种输出，而且这是为了满足光刻方法的生产能力条件所必不可少的。为了能够满足这些极高的要求，该系统需要具有很高的整体效率。就光源而论，最重要的因素是辐射源体积的紧密度，以及电功率输入到EUV辐射的高转化效率。能够实现上述目的的各种思路一般都很熟悉同步辐射X射线源，激光产生等离子体(在下文中称作LPP)，以及放电源。同步辐射X射线源有一些缺点。如果要把这种射线源用在半导体制造过程中，这些缺点是无法接受的。这些缺点包括极为昂贵的造价，以及射线源及其周围相关设备所需占有的庞大空间地位。用于EUV范围的激光产生等离子体源采用高功率激光束，激光束聚焦在气态、液态或固态靶上，产生可以发出EUV辐射的热等离子体。目前一般建议采用的系统，其最重要的缺点是由等离子区发射出的以离子、原子或颗粒形式而形成的大量杂质。这一缺点可能会使收集EUV辐射的光学系统迅速损坏。对于固态靶来说，这是十分关键的问题。在液态或气态靶的情况下，也是很严重的，液态和气态靶通常是由一种特殊类型的喷嘴发出的。最经常和LPP一起使用的氧和Xe靶所引起的问题是输入电功率转化为可用的EUV输出功率的效率只能达到大约0.25％，效率很低。要达到必要的EUV水平，必须有脉冲频率大于1kHz的许多千瓦的激光束输出。目前还无法得到这样的激光系统，即使能得到，也是引人注目的研制成果，将会非常昂贵。最后，放电源通过一个电力驱动的放射等离子体，来产生EUV辐射。目前正在讨论的各种设想，例如，有毛细管放电，z箍缩放电(z-pinchdischarge)，以及DE 19922566中公布的空心阴极触发放电。放电源的主要优点是体积小，成本比较低，并且储存的电能可以直接转化，形成可以产生EUV的热等离子体。在大部分LPP和放电EUV源中，都用Xe作辐射介质。尽管与其他辐射气体相比，Xe的转化效率比较高，但Xe源的绝对转化效率最多只有约0.5％。考虑到用来收集光与投射光的光学系统内大量EUV的光损耗，以及薄片级别所必需的EUV强度，放电源必须以很小的辐射体积提供大约100W EUV功率。用上述转化效率除以必需的功率，得出所有Xe源所必需的输入功率至少为20kW，该功率必须通过激光或放电提供。这样就引起了严重的技术问题。如果在等离子体形成过程中能够使用效率很高的辐射体，则由激光系统或电极放电系统实现的条件能够显著减轻。有些作者提出用锂金属蒸气作为高效EUV辐射体，例如，Partlo等人在美国专利6,064,072、6,051,841、5,763,930中，Silfvast等人在美国专利6,031,241、5,963,616、5,499,282及WO 99/34395中都提出这一方法。同样，锡也被提出作为激光发生等离子体源的有效EUV辐射体，例如，由T.Tomie等人于2000年10月在旧金山的第二届国际Sematec EUV光刻专题研讨会上提出。按照上述现有技术，只有锂或锡的金属蒸气被用作辐射介质。然而，已经知道，锂蒸发要求放电系统具有很高的温度。锡蒸发需要的温度甚至更高，在可能采用的气体放电源中不可能轻易达到这样高的温度。金属蒸气不仅存在于等离子体体积中，而且存在于放电源至少部分的内部元件体积中。如果与金属蒸气接触的放电源内部元件不够热，金属就会凝结。很可能这样就会迅速导致系统错误。即使能够防止凝结，也可能出现其他关于金属热蒸气引起内部元件腐蚀的严重问题，这是普遍认为特别在锂蒸气的情况下存在的问题。因此，本专利技术的目的是提供篇首段落中谈到的方法，能够利用简单的技术装置，制备用于产生EUV的可靠的等离子体，并能避免现有技术的缺点。在篇首段落所谈到的方法中，按照本专利技术，实现这一目的辐射介质的基本材料配置包括金属锂(Li)、铟(In)、锡(Sn)、锑(Sb)，碲(Te)，铝(Al)等金属的至少一种卤化物，和/或卤素，和/或惰性气体，但以锂(Li)和氯Cl)以及锂和氟(F)为基础的卤化物除外。采用上述介质，通过等离子体产生EUV，有一个重大优点，即可以在大大低于采用纯金属蒸气所需的温度下，产生预定的蒸气压，这就使必需的功率显著降低。但是，如果必须在特定温度下生成等离子体，也可以借助于本专利技术提出的介质，在明显提高的蒸气压下完成。按照本专利技术的一个更为有利的实施方案，可以产生大约5～50nm范围的EUV辐射。从而确保完成光刻所必需的波长。此外，可以便利地以相对于大约116,000K的至少10eV的电子温度产生等离子体。从而实现EUV范围内的有效辐射。按照本专利技术的一个更为有利的实施方案，在基础材料配置中至少添加一种惰性气体。为了进一步增加温度优势，在基础材料配置中还可以至少再添加一种被称为“蒸发器”的卤化物。如果上述添加的卤化物是以金属为基础的卤化物，就更为有利了。为了进一步减少等离子体生成组件的凝结或腐蚀的危险，还可以在基础材料配置中至少添加一种纯卤素，其用量可以使这种卤素达到过饱和状态，这样做也是有利的。为了达到光刻照明以及投影光学系统的高光学效率，本专利技术还提出远紫外主要辐射的辐射体积小于30mm3。此外，按照本专利技术的一个实施方案，远紫外辐射发出的波长范围是10～15nm。这一点对采用了Mo-Si多层反射镜的较新型的光刻方法尤其有利。此外，用来产生可以发出EUV辐射的等离子体体积的装置是在两个电极之间进行放电的设备。按照本专利技术，用来产生可以发出EUV辐射的等离子体体积的装置还可能至少是一个激光束。如果金属卤化物、碘或别的金属卤化物的平均压力在大约1～1000Pa范围内，则特别有利。如果在基础材料配置中包括至少一种液相形式的金属卤化物，例如呈水滴状或水流状，则更容易生成等离子体。此外，按照另一个实施方案，如果基础材料配置包括在气流中输送的固态金属卤化物颗粒，则更为有利。如果基础材料配置中至少有一部分呈气态，则可大大扩展适用范围。此外，可以方便地以脉冲方式产生等离子体，但是也可以按连续工作方式产生等离子体。另外，等离子体还可以通过空心阴极触发放电产生。按照本专利技术的另一个实施方案，等离子体可以通过箍缩放电形成。WO 01/99143A1公开了以锂和氯以及锂和氟为基础的卤化物的形成情况。然而，这些卤化物的蒸气压明显劣于纯锂的蒸气压，见附图说明图1所示。参考下文所描述的(各种)实施方案，本专利技术的这些特性及其他情况就可以明确起来，并将得到进一步阐述。在附图中图1表示金属锂和锂的卤化物的蒸气压随温度的变化。图2表示金属锡和锡的卤化物的蒸气压对温度的曲线。图3表示可以发出EUV的各种卤化物和纯碘的蒸气压对温度的曲线。图4表示在溴化锂和碘化铝具有相同克分子量的混合物的情况下，气相成分与蒸气压的关系曲线的示例。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种产生远紫外辐射的方法，其中辐射介质是根据基本材料配置产生的等离子体，其特征在于辐射介质的基本材料配置包括金属锂（Ｌｉ）、铟（Ｉｎ）、锡（Ｓｎ）、锑（Ｓｂ）、碲（Ｔｅ）、铝（Ａｌ）的卤化物中的至少一种，和／或卤素，和／或惰性气体，以锂（Ｌｉ）和氯（Ｃｌ）以及锂和氟（Ｆ）为基础的卤化物除外。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：GH德拉，U尼曼恩，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]