專利名稱:遠(yuǎn)紫外光發(fā)生器、采用該發(fā)生器的曝光設(shè)備和半導(dǎo)體制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于X射線投影曝光設(shè)備的遠(yuǎn)紫外光發(fā)生器，利用該遠(yuǎn)紫外光發(fā)生器的曝光設(shè)備以及半導(dǎo)體制造方法。更具體的說，本發(fā)明涉及一種可以減少碎片量的遠(yuǎn)紫外光發(fā)生器，這種碎片是因?yàn)殡姌O材料的熔融和蒸發(fā)而產(chǎn)生的。而且本發(fā)明涉及一種利用該遠(yuǎn)紫外光發(fā)生器的曝光設(shè)備以及半導(dǎo)體制造方法。
背景技術(shù)：
為了制造半導(dǎo)體集成電路，通常采用一種利用可見光或者紫外光將掩模上形成的非常細(xì)的圖案轉(zhuǎn)印到涂布有抗蝕劑的晶片上的縮小投影方法。但是由于圖案尺寸接近于衍射極限，因此理論上難以將這種微細(xì)圖案通過利用可見光或者紫外光的縮小投影方法進(jìn)行轉(zhuǎn)印。因此，為了轉(zhuǎn)印這種微細(xì)圖案，已經(jīng)研制出采用波長比紫外光波長短的為11nm-13nm的遠(yuǎn)紫外光(以下稱之為EUV光)的縮小投影曝光技術(shù)(EUV光刻技術(shù))。
波長在EUV光范圍內(nèi)的光會在所有的物質(zhì)中發(fā)生強(qiáng)烈吸收。因此，例如透鏡等的折射類型光學(xué)元件不能用于投影光學(xué)系統(tǒng)，對該投影光學(xué)系統(tǒng)采用反射類型的光學(xué)元件。另外，由于通常使用的反射鏡的反射率非常低，因此反射光學(xué)元件的反射表面應(yīng)當(dāng)具有多層膜結(jié)構(gòu)(以下稱之為EUV多層膜反射鏡)。該EUV多層膜結(jié)構(gòu)可以對具有用于EUV光刻投影的波長的EUV光具有高反射率。
目前，已經(jīng)知道鉬(Mo)和硅(Si)形成的多層膜或者鉬(Mo)和鈹(Be)形成的多層膜可以獲得接近70％的反射率。因此，建議將上述的其中一種多層膜用于EUV光刻技術(shù)的反射鏡。Mo/Si多層膜在13nm左右的波長處提供高反射率，Mo/Be多層膜在11nm左右的波長處提供高反射率。因此，用于EUV光刻技術(shù)的光源需要輻射出波長約為11nm-13nm的電磁波。
關(guān)于用于EUV光刻技術(shù)的光源，建議采用利用等離子體箍縮的激光產(chǎn)生的等離子體光源或者放電等離子體光源(密集焦點(diǎn)等離子體光源)。
激光產(chǎn)生的等離子體光源利用了從高溫等離子體輻射出來的EUV光，該高溫等離子體是通過將脈沖激光束聚焦在靶材料(固體、液體或者氣體)上以將靶材料激發(fā)為等離子體狀態(tài)而產(chǎn)生的。
在日本專利申請公開平10-319195中公開了密集焦點(diǎn)等離子體光源的一個(gè)示例。
圖5是顯示如上述專利申請中披露的密集焦點(diǎn)等離子體光源示例結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖5顯示了等離子體箍縮單元100。該等離子體箍縮單元100設(shè)有聚光器104和光波導(dǎo)103。在該等離子體箍縮單元100中，設(shè)置中央電極101和環(huán)繞著該中央電極101的圓筒狀周邊電極102。中央電極101通過絕緣體108而與周邊電極102相絕緣。作為等離子體箍縮源的脈沖電源105連接至電極101和102各自的基部。當(dāng)從脈沖電源105施加高脈沖電壓時(shí)，在電極101和102之間產(chǎn)生放電。來自氣體容器106的氣體管道107也連接至電極101和102各自的基部。在氣體容器106中，注入例如鋰的活性氣體和氦緩沖氣體的工作氣體混合物，其中活性氣體會通過電極101和102之間產(chǎn)生的放電導(dǎo)致理想的躍遷。氣體容器106連接至設(shè)有熱交換器111、渦輪分子泵112、靜電濾波器113、氦分離器114等的系統(tǒng)。
當(dāng)來自脈沖電源105的高脈沖電壓施加至電極101和102時(shí)，在電極101和102之間產(chǎn)生放電。在放電開始時(shí)，在電極101和102基部周圍觀察到沿面放電。沿面放電將從氣體容器106中引入的工作氣體離子化，以產(chǎn)生最初的等離子體。一旦產(chǎn)生等離子體以后，等離子體中的電子和離子因?yàn)殡姌O101和102之間的電勢差導(dǎo)致的電梯度而移動，因此在等離子體中產(chǎn)生電流。等離子體中的電子和離子由于和電流產(chǎn)生的磁場之間的相互作用而被引導(dǎo)并集中在中央電極101的遠(yuǎn)端。結(jié)果，在中央電極101的遠(yuǎn)端，產(chǎn)生高溫和高密度等離子體，它輻射出包括EUV光的電磁波。
形成等離子體的物質(zhì)主要是聚焦等離子體所激發(fā)的工作氣體。并且從該等離子體中輻射出其波長對應(yīng)于工作氣體和電極材料的離子躍遷的電磁波。從其中輻射出EUV光的區(qū)域基本包括在直徑為1mm的球形區(qū)域中。等離子體的輻射持續(xù)大約0.1-1微秒。當(dāng)工作氣體包括鋰蒸汽時(shí)，獲得顯示出具有13.5nm波長的EUV光的線光譜，它對應(yīng)于鋰離子的躍遷。據(jù)報(bào)道，密集焦點(diǎn)等離子體光源的一次放電輻射的EUV光的量超過了激光產(chǎn)生的等離子體光源輻射的EUV光的量。根據(jù)該報(bào)道，可以按照幾KHz的高脈沖重復(fù)頻率向密集等離子體光源供能。
如上所述基本在所有物質(zhì)中都吸收的EUV光在EUV多層膜反射鏡的反射表面上附著的小污染物中被吸收。因此反射鏡的反射率降低。因此，需要盡可能的防止污染物附著在EUV多層膜反射鏡的反射表面上。在密集焦點(diǎn)等離子體光源中，在等離子體發(fā)生處從電極飛濺的碎片會導(dǎo)致反射表面的污染。如詳細(xì)描述的那樣，當(dāng)產(chǎn)生非常高溫的等離子體時(shí)，部分電極被迅速加熱，導(dǎo)致該部分被熔融或者蒸發(fā)。熔融或者蒸發(fā)的碎片因?yàn)樵诘入x子體產(chǎn)生處的沖擊而在電極周圍飛濺。如果EUV多層膜反射鏡設(shè)置在電極附近，該碎片會附著在反射鏡的反射表面上，因此降低了光學(xué)系統(tǒng)的性能。
在EUV光刻中，需要在單位時(shí)間內(nèi)輻射大量的光，并且光源可以按照高的重復(fù)頻率被供能，從而獲得足夠的處理速度(輸出量)。而且EUV光刻已經(jīng)發(fā)展到可以在相對掃描其上形成有要轉(zhuǎn)印的圖案的EUV反射掩模和其上要曝光圖案的晶片的同時(shí)利用能夠獲得高分辨率的弧形照射區(qū)(其長度約為30nm，其寬度約為2nm)來曝光寬的區(qū)域。因此，優(yōu)選的是，例如激光產(chǎn)生的等離子體光源和密集焦點(diǎn)等離子體光源的脈沖光源具有盡可能高的重復(fù)頻率，以保持均勻的曝光。
為此，需要使產(chǎn)生等離子體時(shí)的重復(fù)頻率在KHz的數(shù)量級上。但是在這種高重復(fù)頻率處產(chǎn)生的等離子體加大了對電極的加熱，由于升高了溫度和擴(kuò)大了熔融部分而增加了碎片的量。因此，即使在產(chǎn)生等離子體時(shí)的重復(fù)頻率高，也需要能夠顯著防止碎片量增加的密集焦點(diǎn)等離子體光源或者方法。另外，需要通過使用這種密集焦點(diǎn)等離子體光源能長時(shí)間穩(wěn)定制造半導(dǎo)體的半導(dǎo)體制造方法。
本發(fā)明是鑒于上述問題而作出的，本發(fā)明的目的是提供一種能夠有效輻射遠(yuǎn)紫外光并防止增加由于電極的熔融和蒸發(fā)而濺出的碎片量的遠(yuǎn)紫外光發(fā)生器。本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供利用這種遠(yuǎn)紫外光發(fā)生器的曝光設(shè)備。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種長期穩(wěn)定制造半導(dǎo)體的半導(dǎo)體制造方法。
發(fā)明概述為了解決上述問題，本發(fā)明的遠(yuǎn)紫外光發(fā)生器包括真空腔，具有抽空部件；一對放電電極，設(shè)置在所述腔內(nèi)；電源，用于在所述電極之間施加高脈沖電壓；以及氣體供應(yīng)部件，用于在所述放電電極之間提供工作氣體，其中放電部分限于局部，并且提供的所述工作氣體在所述放電部分被激發(fā)為高溫高密度等離子體，從所述等離子體中輻射出對應(yīng)于所述工作氣體中特定離子的躍遷能的遠(yuǎn)紫外光；所述遠(yuǎn)紫外光發(fā)生器還包括冷卻部件，用于液體冷卻所述放電電極。
在本發(fā)明中，由于放電電極由冷卻部件冷卻，從而其溫度不會升高，防止放電電極的熔融和蒸發(fā)，由此減少了碎片量。
在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，在所述放電電極中形成冷卻水流動通道，所述流動通道內(nèi)壁涂布有絕緣和具有高導(dǎo)熱性的薄膜。
在這種情況下，可以采用金剛石薄膜作為絕緣和具有高導(dǎo)熱性的薄膜。由于金剛石是絕緣體，在向放電電極施加電壓的同時(shí)，電流不會朝著放電電極流動。并且，因?yàn)榻饎偸哂懈邔?dǎo)熱性，在放電電極處產(chǎn)生的熱量可以有效的轉(zhuǎn)移到冷卻水流動通道中。
在本發(fā)明中，還優(yōu)選的是，靠近所述放電部分的部分放電電極由多孔金屬形成，靠近所述放電部分的所述部分放電電極設(shè)有用于提供和滲透液體的部件，所述真空腔的所述抽空部件具有足夠的抽空能力來維持足夠低的壓力以傳播遠(yuǎn)紫外光。
在這種情況下，如果所產(chǎn)生的等離子體集中在放電電極的遠(yuǎn)端，則在多孔金屬形成的放電電極的表面上滲出的液體蒸發(fā)，并成為等離子體，因此發(fā)出電磁波。該液體蒸發(fā)時(shí)的汽化熱冷卻放電電極。由于蒸發(fā)的液體被具有足夠抽空能力的抽空部件所抽空，因此真空腔內(nèi)的壓力可以保持在能夠傳播軟X射線的壓力上。
作為多孔金屬，可以使用孔隙率為10-40％的鎢或者鉭。
另外，優(yōu)選的是，靠近所述放電部分的部分放電電極由多孔陶瓷形成，靠近所述放電部分的所述部分放電電極設(shè)有用于提供和滲透電解液的部件，用于抽空所述真空腔的所述抽空部件具有足夠的抽空能力來維持足夠低的壓力以傳播遠(yuǎn)紫外光。
在這種情況下，該部分放電電極由其中滲透了電解液的多孔陶瓷制成，該多孔陶瓷自身不具有導(dǎo)電性。由于陶瓷的熔點(diǎn)高于金屬，因此可以減少碎片的量。并且由于發(fā)出電磁波的等離子體由從陶瓷中滲出的電解液形成，因此可以準(zhǔn)確的輻射出波長大約為13nm的EUV光。
對于多孔陶瓷，可以使用孔隙率為10-40％的氧化鋁和碳化硅。
另外，所述液體可以是水，所述特定離子是所述水中的氧。
在這種情況下，從多孔金屬形成的放電電極滲出的水蒸發(fā)并躍遷為等離子體。當(dāng)形成水的氧原子躍遷為等離子體時(shí)，輻射出波長為13nm的EUV光，該波長對應(yīng)于5價(jià)離子(O5+4d→2p)的躍遷。并且水的汽化熱防止放電電極的溫度升高，因此減少了碎片量。真空腔的內(nèi)部被抽空，由于水的毛細(xì)作用水會始終滲透到放電電極中。因此可以給光發(fā)生器重復(fù)供能。
另外，優(yōu)選的是，如權(quán)利要求
所述的遠(yuǎn)紫外光發(fā)生器包括冷卻部件，用于冷卻所述液體或者所述電解液。
通過采用該冷卻部件，可以抑制放電電極的溫度升高，因此減少了碎片量。冷卻部件可以將液體或者電解液冷卻至20℃。
本發(fā)明的曝光設(shè)備包括上述遠(yuǎn)紫外光發(fā)生器；照射光學(xué)系統(tǒng)，用于將所述遠(yuǎn)紫外光照射在掩膜上；投影光學(xué)系統(tǒng)，用于將所述掩膜上反射的光投影在晶片上。
在該曝光設(shè)備中，該遠(yuǎn)紫外光可以穩(wěn)定的用于長時(shí)間曝光。
本發(fā)明的半導(dǎo)體制造方法包括利用上述曝光設(shè)備的光刻過程。
在該半導(dǎo)體制造方法中，可以長期穩(wěn)定而有效的制造半導(dǎo)體元件。
附圖的簡要說明
圖1是表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的X射線曝光設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)圖；圖2是表示圖1的X射線曝光設(shè)備的部分遠(yuǎn)紫外光發(fā)生器的放大圖；圖3是表示本發(fā)明X射線曝光設(shè)備的遠(yuǎn)紫外光發(fā)生器的另一個(gè)實(shí)施方案的視圖；圖4是表示制造微器件(例如，如IC和LSI的半導(dǎo)體芯片，液晶顯示面板、CCD、薄膜磁頭和微型機(jī)器)的制造方法流程圖；圖5是如在日本專利申請公開平10-319195中披露的的密集焦點(diǎn)等離子體光源的示意結(jié)構(gòu)圖。
優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)說明以下參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。
首先，解釋X射線縮小投影曝光設(shè)備的概要。
圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的X射線曝光設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)圖。
圖2是圖1的X射線曝光設(shè)備的遠(yuǎn)紫外光發(fā)生器的部分放大圖。
這些圖中顯示的X射線曝光設(shè)備利用波長大約為13nm的軟X射線(EUV光)進(jìn)行步進(jìn)和掃描類型的曝光。
在圖1所示的X射線曝光設(shè)備的最上面，設(shè)置遠(yuǎn)紫外光發(fā)生器1。該遠(yuǎn)紫外光發(fā)生器1設(shè)有真空腔4，它連接至真空泵(抽空部件)20。該真空泵20將真空腔4內(nèi)部抽空在10Pa或更低。
在真空腔4內(nèi)，將中空管形狀的中央放電電極2和環(huán)繞著該中央電極2的圓柱形周邊放電電極3彼此同軸設(shè)置。如圖2中放大圖所示，中央放電電極2與周邊放電電極3通過絕緣體8相絕緣。中央放電電極2由高熔點(diǎn)的鎢(熔點(diǎn)是3387攝氏度)形成。中央放電電極2的遠(yuǎn)端2a是封閉的，其基部端2b是打開的。中央放電電極2的中空部分(用于冷卻水的通道)2c的內(nèi)壁涂布有厚度約為0.2mm的金剛石薄膜10。該金剛石薄膜10將中央放電電極2的中空部分2c的內(nèi)壁電絕緣。
在中央放電電極2的中空部分2c中，設(shè)置冷卻水管11的遠(yuǎn)端，冷卻水管是連接至冷卻水供應(yīng)源12的循環(huán)流動通道。冷卻水供應(yīng)源12中的冷卻水的溫度始終保持在20攝氏度。中央放電電極2與冷卻水管11熱連接，同時(shí)通過金剛石薄膜10與冷卻水管11電絕緣。放電電極2和3連接至高脈沖電壓施加裝置5，該裝置在電極2和3之間施加約為1KV的高脈沖電壓。而且，工作氣體供應(yīng)設(shè)備6通過氣體管路7連接至放電電極2和3。在工作氣體供應(yīng)設(shè)備6中，填充鋰蒸汽和氦的氣體混合物(工作氣體)。
當(dāng)通過氣體管路7從工作氣體供應(yīng)設(shè)備6提供工作氣體并且從高脈沖電壓施加裝置5施加高脈沖電壓時(shí)，在中央放電電極2的遠(yuǎn)端2a處產(chǎn)生高溫高密度等離子體P。產(chǎn)生該等離子體的重復(fù)頻率約為1KHz。通過產(chǎn)生等離子體，工作氣體中的鋰輻射出波長約為13nm的EUV光。這種等離子體發(fā)生過程在日本專利申請公開平10-319195中有更詳細(xì)的描述。
中央放電電極2的表面由高溫等離子體P在高重復(fù)頻率下加熱。結(jié)果，作為高溫高密度等離子體P產(chǎn)生之處的中央放電電極2的遠(yuǎn)端2a過熱至非常高的溫度(例如是2000攝氏度)。在這種遠(yuǎn)紫外光發(fā)生器中，由于通過冷卻水管11從冷卻水供應(yīng)源12給中央放電電極2的中空部分2c供應(yīng)冷卻水，因此中央放電電極2的溫度迅速下降，因此防止中央放電電極2的溫度進(jìn)一步升高。并且，由于設(shè)置在中央放電電極2和冷卻水管11之間的金剛石薄膜10是絕緣體，因此當(dāng)向中央放電電極2施加大約為1KV的電壓時(shí)，電流不會朝著冷卻水管11流動。同時(shí)，在中央放電電極2處產(chǎn)生的熱量能有效的傳遞給冷卻水管11，因?yàn)榻饎偸哂懈邔?dǎo)熱性。通過采用上述方法冷卻中央放電電極2，防止中央放電電極熔融和蒸發(fā)，由此減少碎片量。
順便說一句，在該實(shí)施方案中通過提供冷卻水來冷卻中央電極2的中空部分2c，也可以采用如以下(1)和(2)所示的方法來冷卻中空部分2c。
(1)形成實(shí)心式的中央放電電極2，將例如金剛石的絕緣體設(shè)置在中央放電電極2的后端。因此該中央放電電極2通過絕緣體而冷卻。
(2)通過采用例如peltier元件的冷卻部件對中央放電電極2進(jìn)行冷卻，不需要機(jī)械操作。
以下參考圖1描述X射線曝光設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)。
在真空腔4內(nèi)，在放電電極2和3的上方設(shè)置旋轉(zhuǎn)對稱的拋物線反射鏡15。該旋轉(zhuǎn)對稱的拋物線反射鏡15的凹反射面涂布有Mo/Si多層膜。該多層膜只允許所有EUV光中通過產(chǎn)生等離子體而輻射的并且入射在旋轉(zhuǎn)對稱拋物線反射鏡15上的波長為13nm的EUV光準(zhǔn)直并將其朝著遠(yuǎn)紫外光發(fā)生器1的下方反射。
在該遠(yuǎn)紫外光發(fā)生器1中，設(shè)置曝光腔33，其中設(shè)有聚光鏡類型的反射鏡、蠅眼類型的反射鏡等構(gòu)成的照射光學(xué)系統(tǒng)17。該照射光學(xué)系統(tǒng)17將在旋轉(zhuǎn)對稱拋物線反射鏡15處反射的EUV光成型為弧形光束，將其朝著圖的左側(cè)反射。
在圖中照射光學(xué)系統(tǒng)17的左側(cè)，設(shè)置EUV光反射鏡19。該EUV光反射鏡19具有圖中右側(cè)所示的圓形凹面反射面19a，并由未顯示的支撐部件豎直支撐。在圖中EUV光反射鏡19的右側(cè)，傾斜的設(shè)置光通道改變反射鏡21。在該光通道改變反射鏡21之上，水平設(shè)置反射掩膜23，從而其反射表面指向下方。從照射光學(xué)系統(tǒng)17發(fā)出的EUV光由EUV反射鏡19反射和聚焦，然后通過光通道改變反射鏡21到達(dá)反射掩膜23的反射表面。
反射鏡19和21的反射表面由石英精確加工而成。反射表面19a以及旋轉(zhuǎn)對稱拋物線反射鏡15的反射表面涂布有對波長13nm的EUV光具有高反射率的Mo/Si多層膜。順便說一句，當(dāng)采用波長為10-15nm的X射線時(shí)，該多層膜可以是例如釕(Ru)和銠(Rh)的材料和例如Si、Be(鈹)和B4C(碳化四硼)的其他材料形成的多層膜。
反射掩膜23的反射表面也涂布有多層膜形成的反射膜。與要轉(zhuǎn)印到晶片上的圖案相對應(yīng)的掩膜圖案由反射膜形成。該反射掩膜23被支撐在圖中上部所示的掩膜臺25上。掩膜臺25可以至少在Y方向移動，光通道改變反射鏡21所反射的EUV光連續(xù)發(fā)射在掩膜23上。
在反射掩膜23下，將投影光學(xué)系統(tǒng)27和晶片29按照所說的順序設(shè)置。該投影光學(xué)系統(tǒng)27由多個(gè)反射鏡構(gòu)成，它將反射掩膜23所反射的EUV光按照預(yù)定的投影放大率(例如1/4)投射在晶片29上。該晶片29可以卡在能夠沿著X、Y和Z方向移動的晶片臺31上。
當(dāng)進(jìn)行曝光時(shí)，照射光學(xué)系統(tǒng)17將EUV光照射在反射掩膜23的反射表面上。此時(shí)，反射掩膜23和晶片29相對于投影光學(xué)系統(tǒng)27按照與投影光學(xué)系統(tǒng)27的投影放大率對應(yīng)的速度被相對掃描。通過這種操作，采用步進(jìn)和掃描方法將反射掩膜23上的整個(gè)電路圖案連續(xù)轉(zhuǎn)印到晶片的多個(gè)瞄準(zhǔn)區(qū)域上。順便說一句，寬度為0.07微米的線和間隔的IC圖案被投射在晶片上涂布的抗蝕劑上，以制造具有25nm側(cè)邊長度的方形的芯片。
以下參考圖3描述本發(fā)明遠(yuǎn)紫外光發(fā)生器的另一實(shí)施方案。
圖3是表示本發(fā)明X射線曝光設(shè)備的遠(yuǎn)紫外光發(fā)生器的另一實(shí)施方案。
該實(shí)施方案中的遠(yuǎn)紫外光發(fā)生器51設(shè)有真空腔54，該真空腔的結(jié)構(gòu)與上述遠(yuǎn)紫外光發(fā)生器1的真空腔結(jié)構(gòu)相同。該真空腔54設(shè)有真空泵(抽空部件)60，它能夠抽空至(例如)大約10-3Pa。在真空腔54內(nèi)，中空管形狀的中央放電電極52和環(huán)繞著該中央放電電極52的圓柱狀周邊放電電極53彼此同軸設(shè)置。中央放電電極52與周邊放電電極53通過絕緣體8絕緣。在該實(shí)施方案中，中央放電電極52由孔隙率約為10-40％的多孔鎢制成。
中央放電電極52的中空部分52c通過管路61連接至容器63。該管路61和容器63由聚四氟乙烯(Teflon)形成。容器63中的水溫始終維持在20攝氏度。容器63中的水提供給中央放電電極52的中空部分52c，并滲透至多孔鎢。具有與遠(yuǎn)紫外光發(fā)生器1的高脈沖電壓施加裝置相同結(jié)構(gòu)的高脈沖電壓施加裝置5與放電電極52和53連接。由于管路61和容器63由聚四氟乙烯形成，因此從高脈沖電壓施加裝置5提供給放電電極52和53的電荷不會逃逸。
當(dāng)氦氣體作為緩沖氣體引入到真空腔54內(nèi)，并且從高脈沖電壓施加裝置5施加大約為1KV的脈沖電壓時(shí)，在中央放電電極52的遠(yuǎn)端52c處產(chǎn)生高溫高密度等離子體P。此時(shí)，滲透到中央放電電極52中的水要比鎢更早的蒸發(fā)，因?yàn)樗娜埸c(diǎn)和沸點(diǎn)低于鎢。結(jié)果，反復(fù)產(chǎn)生等離子體。一旦構(gòu)成水分子的氧原子被激發(fā)為等離子體狀態(tài)，就獲得了顯示出與5價(jià)離子躍遷(O5+4d→2p)相對應(yīng)的約13nm波長的線光譜。由于提供給中央放電電極52的水在容器63中冷卻，因此防止中央放電電極52的溫度升高。并且，水蒸發(fā)時(shí)的汽化熱也冷卻了放電電極，由此防止中央放電電極52的溫度升高。因此，防止了中央放電電極52的熔融和蒸發(fā)，由此減少了碎片量。
在產(chǎn)生等離子體之后，水由真空泵60抽空。通過利用真空泵60來抽空，即使水在真空腔54內(nèi)蒸發(fā)，也可以保持足夠低的壓力以傳播EUV光。并且真空腔54的內(nèi)部被抽空，水始終因?yàn)槠浔砻鎻埩Χ鴿B透到中央放電電極52中。結(jié)果，遠(yuǎn)紫外光發(fā)生器可以被重復(fù)供能。
中央放電電極52可以由多孔陶瓷例如氧化鋁形成。在這種情況下，對于容器63中的液體，可以使用具有導(dǎo)電性的電解液來代替水。由于陶瓷的熔點(diǎn)比金屬高，因此可以防止增加碎片量。并且由于能夠輻射出電磁波的等離子體是由滲透到陶瓷中的電解液形成的，因此可以準(zhǔn)確的輻射出波長約為13nm的EUV光。
以下解釋采用上述X射線發(fā)生裝置的半導(dǎo)體制造方法。
圖4是表示表示制造微器件(例如，如IC和LSI的半導(dǎo)體芯片，液晶顯示面板、CCD、薄膜磁頭和微型機(jī)器)的制造方法流程圖。
在步驟S1中(電路設(shè)計(jì))，設(shè)計(jì)半導(dǎo)體器件的電路圖案。
在步驟S2中(掩模制造)制造其上形成有所設(shè)計(jì)圖案的掩模。此時(shí)可以通過局部調(diào)整掩模的大小而對像差導(dǎo)致的模糊不清進(jìn)行校正。
在步驟S3中(晶片制造)，通過適當(dāng)?shù)牟牧侠绻鑱碇圃炀?br> 在步驟S4中(氧化)，對晶片的表面進(jìn)行氧化。在步驟S5中(CVD)，用絕緣膜來涂布晶片的表面。在步驟S6中(形成電極)，在晶片上通過汽相沉積來形成電極。在步驟S7中(離子植入)，在晶片中植入離子。在步驟S8(抗蝕劑加工)中，在晶片上涂布光敏材料。
在步驟S9中(X射線曝光)，在步驟2中在掩模上形成的電路圖案通過上述X射線曝光設(shè)備印在晶片上。
在步驟S11中(顯影)，將曝光的晶片顯影。在步驟S12(蝕刻)中，對除了抗蝕劑影像之外的部分進(jìn)行選擇性蝕刻。在步驟S13中(除去抗蝕劑)，將蝕刻之后不必要的抗蝕劑除去。通過重復(fù)步驟S4-S13，在晶片上多次形成電路圖案。
在步驟S14中(組裝)，稱之為后處理步驟，經(jīng)上述步驟制造的晶片制成半導(dǎo)體芯片。步驟S14包括組裝步驟(切割、粘合)、包裝步驟(芯片鈍化)等。在步驟S15中(檢驗(yàn))，對步驟S14中制造的半導(dǎo)體芯片就操作性和耐久性進(jìn)行檢驗(yàn)。通過這些步驟，半導(dǎo)體完全制成并裝運(yùn)(步驟S16)。
盡管上面解釋了利用波長約為13nm的EUV光的X射線曝光設(shè)備，但是本發(fā)明不限于此。通過選擇工作氣體的類型，形成放電電極的材料，以及滲透到電極中的液體類型，本發(fā)明可以用于各種波長區(qū)域。
工業(yè)實(shí)用性如上所述，本發(fā)明可以提供能減少因?yàn)殡姌O熔融和蒸發(fā)濺出的碎片量的遠(yuǎn)紫外光發(fā)生器，以及利用該發(fā)生器的曝光設(shè)備。并可以提供能長期有效而且穩(wěn)定的制造半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體制造方法。
權(quán)利要求
1.一種遠(yuǎn)紫外光發(fā)生器，包括真空腔，具有抽空部件；一對放電電極，設(shè)置在所述腔內(nèi)；電源，用于在所述電極之間施加高脈沖電壓；以及氣體供應(yīng)部件，用于在所述放電電極之間提供工作氣體；其中放電部分限于局部，并且提供的所述工作氣體在所述放電部分被激發(fā)為高溫高密度等離子體，從所述等離子體中輻射出對應(yīng)于所述工作氣體中特定離子的躍遷能的遠(yuǎn)紫外光；所述遠(yuǎn)紫外光發(fā)生器還包括冷卻部件，用于液體冷卻所述放電電極。
2.如權(quán)利要求
1所述的遠(yuǎn)紫外光發(fā)生器，其中在所述放電電極內(nèi)形成冷卻水流通道，并且所述流動通道的內(nèi)壁涂布有絕緣和高導(dǎo)熱性的薄膜。
3.如權(quán)利要求
1所述的遠(yuǎn)紫外光發(fā)生器，其中靠近所述放電部分的部分放電電極由多孔金屬形成，靠近所述放電部分的所述部分放電電極設(shè)有用于供應(yīng)和滲透液體的部件，以及所述真空腔的所述抽空部件具有足夠的抽空能力來維持足夠低的壓力，以傳播遠(yuǎn)紫外光。
4.如權(quán)利要求
1所述的遠(yuǎn)紫外光發(fā)生器，其中靠近所述放電部分的部分放電電極由多孔陶瓷形成，靠近所述放電部分的所述部分放電電極設(shè)有用于供應(yīng)和滲透電解液的部件，以及用于抽空所述真空腔的所述抽空部件具有足夠的抽空能力來維持足夠低的壓力，以傳播遠(yuǎn)紫外光。
5.如權(quán)利要求
3所述的遠(yuǎn)紫外光發(fā)生器，其中所述液體是水，所述特定離子是所述水中的氧。
6.如權(quán)利要求
3或4所述的遠(yuǎn)紫外光發(fā)生器，還包括冷卻部件，用于冷卻所述液體或者所述電解液。
7.一種曝光設(shè)備，包括如權(quán)利要求
1-6中任一所述的遠(yuǎn)紫外光發(fā)生器；照射光學(xué)系統(tǒng)，用于將所述遠(yuǎn)紫外光照射在掩模上；以及投影光學(xué)系統(tǒng)，用于將從所述掩模上反射的光投影在晶片上。
8.一種半導(dǎo)體制造方法，包括利用如權(quán)利要求
7所述的曝光設(shè)備進(jìn)行光刻過程。
專利摘要
一種遠(yuǎn)紫外光發(fā)生器(1)，能夠抑制電極部件熔融和蒸發(fā)產(chǎn)生的分散顆粒量，還提供一種利用該發(fā)生器的曝光設(shè)備和半導(dǎo)體制造方法。該遠(yuǎn)紫外光發(fā)生器(1)設(shè)置在X射線曝光設(shè)備的最上游側(cè)，在其真空腔(4)同軸設(shè)置中央放電電極(2)和周邊放電電極(4)。中央放電電極(2)由鎢形成，其中空部分(2c)內(nèi)表面涂布有厚度大約為0.2mm的金剛石薄膜(10)。在中空部分(2c)中設(shè)置其尖端連接至冷卻水供應(yīng)設(shè)備(12)的冷卻水管(11)。冷卻水供應(yīng)設(shè)備(12)中的冷卻水始終被冷卻至大約20攝氏度，并通過冷卻水管(11)提供給中央放電電極(2)的中空部分(2c)。由此，中央放電電極(2)的熱量迅速擴(kuò)散，可以抑制中央放電電極(2)溫度升高，由此減少所產(chǎn)生的分散顆粒量。
文檔編號G21K5/02GKCN1494819SQ02805547
公開日2004年5月5日 申請日期2002年2月26日
發(fā)明者神高典明 申請人:株式會社尼康導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan