JPH02500626A - 質量制限ターゲット - Google Patents
質量制限ターゲットInfo
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- JPH02500626A JPH02500626A JP63507729A JP50772988A JPH02500626A JP H02500626 A JPH02500626 A JP H02500626A JP 63507729 A JP63507729 A JP 63507729A JP 50772988 A JP50772988 A JP 50772988A JP H02500626 A JPH02500626 A JP H02500626A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
質量制限ターゲット
本発明はXI!放出プラズマを発生するに充分なパワーでそれへ向けられるパル
ス化されたレーザビームによってXI!を発生するために使用されるターゲット
に関し、且つ更に詳しくはレーザパルスによって′g&蝕され且つシステム中で
整合されてプラズマ発生に起因する細片を最小にするターゲット物質と概ね等し
い厚さを有するXIl平版印刷機械で交換なく多数回使用するための前記したよ
うなターゲットに関する。
過去に、「チップ」と一般に称せられる半導体装置は平版印刷性と呼ばれる方法
を用いて作られている。この方法では、レジスト被覆半導体ウェーハは対応する
パターンをレジスト上へ!!露させるためにそれへ適用されるエネルギのパター
ンを有する。l露されたレジストは除去されることができ、又は暴露されたレジ
スト以外の全てが除去されることができ、且つパターン化されたつ工−ハは次に
更に処理される。暴露及び別の処理を多数回繰返すことによって、非常に精巧な
半導体装置が製作され得る。つい最近まで、紫外線光がレジスト物質をNi!す
るエネルギとして商業的応用において殆ど専ら使用されている。しかしながら、
技術が進歩するにつれて、半導体ウェーハ上に配置される機構の大きざが益々小
さくなっできて今では機構の大きさは紫外線光エネルギによる正確なパターン化
の限界に達している。紫外線光を使用する際の1つの重要な制限ファクターは光
の波長であるaNBされる機構の大きさは今では使用される紫外線の波長に遅し
ており、妥当な焦点深さ並びに単一レベルのレジストのような処理の単純性を同
時に維持しながら151構の大きさを更に減少することはもはや紫外線光を用い
ては可能ではない。
XIIがXIlのかなり小さい波長のために光よりも良い平版印刷暴露用エネル
ギ源を提供することは、少なくとも1973年はど早期に米国特許3,743.
842でスミスほかによって提案されている。多くの試みがレジスト被覆半導体
ウェーハの暴露で使用するための各種形式のX線平版印刷機械の提案についてス
ミスほかの教示に続いている。当業界でのかなりの前進が米国特許4゜184.
078に記載されているようにナブルほかによってなされ、そこではX線がプラ
ズマを発生させるに充分なエネルギをもってパルス化されたレーザビームを金属
ターゲットにおいて集束することによって発生され得ることが提案された。ソフ
トな、即ち長い波長のxiはプラズマから提供され、且つそのように発生された
X線の経路中に配置されたマクス及びレジスト被N基体は次に!露されることが
できた。
ナブルほかの教示は先のスミスほかの教示より多くの利点を有するが、それはレ
ーザ誘起プラズマが、X線を発生することに加えて、プラズマを発生するに必要
とされる15万℃以上の温度の結果として物質及びイオン細片を発生した1つの
重大な欠点を有する。物質細片問題はナブルほかによって認められ、且つマイラ
ー保護シールドが設けられ、細片が敏感なXI!マスク膜を損傷するのを防止し
又はマスク上に堆積するのを防止し且つxllの吸収体として作用するのを防止
した。しかしながら、ナブルほかによって提案されたマイラーシールドは、薄い
マイラーシートでさえ入射X線、特により有効なソフトなXIIの一部を吸収す
るので、商業的なX11片版印刷機械に組込むに望ましいものではない。更に、
膜自体は、それが堆積された細片のために益々不透明になるので、又はそれが大
きな部分の細片が衝突するために破滅的な損傷を受けるので定期的に交換され又
は更新されねばならない。
回転するシールドが米国特許4.408.338でグロブマンによって提案され
ており、そこでは交互に開き且つ閉じる溝穴を有する回転円板がX線を開いた溝
穴に通過させ且つ細片を閉じた溝穴によって阻止した。1987年9月8日に許
可され、本出願の課受入へ譲渡されている米国特許4,692,934でフォー
サイスによって提案されたような細片を排除する他の試みは細片をそらせるため
にガスの空気力学的シートを使用することを含む。また、ナブルほかの技術での
細片の問題を克服するために、SP]E136巻半導体マイクロ平版印刷り些員
11.48頁、52 (1978)の「パルス化されたXIIのためのレーザプ
ラズマ漁」と題するナブルほかによる論文に記載されているような他の技術が試
みられている。現在、XII平版印刷機械を作る商業的試みは、例えば米国特許
4,514,858及び4,516,253に説明されているように、細片を放
出しないX線管をxis源として利用している。
細片問題が特に厄介な問題となっているが、ナブルほかによって最初に提案され
た技術に利益がある。第1に、源の大きさはレーザビームを小さいスポットに簡
単に集束することによって1常に小さく作られ得る。第2に、提供されるXII
のバーストの期間はレーザビームが提供される時間をXII限することによって
非常に短くされ得る。
最後に、X線の平均パワーはXWA管によって発生されるよりも非常に高くする
ことができ、在来式の紫外線光源の暴i!儲に匹敵し又はそれを越える暴露量を
達成することができる。ナブルほかの技術のこれら利益の全ては、もし細片問題
が片づけられ又は好ましくは排除されるならば、商業的なX線平版印81機械に
含むためのXII源を非常に望ましくする。
XIIは最新式のXIi平版印刷機械で近接印刷モードで使用されているので、
暴露され得る機構の大きさは、源の有限の大きさのためにマスク機構の縁の周り
に向けられるシャドウの大きさによって制限されることがある。
シャドウのぼけは次の関係に基づいて決定され得る。
δ−3(d/L)
式中、δは源によって投ぜられるシャドウの幅であり、dは源の直径であり、し
は源からマスクまでの距離であり、且つSはマスク及びウェーハの離開距離であ
る。例えば、もし5=20ミクロン、d−200ミクロン及びし−70ミリメー
トルであるならば、マスクの縁でのシャドウのほけδは0.0057ミクロンで
あり、それは0.5ミクロンはど小さい又はそれより小さい機構の大きさを印刷
するために許容し得る値である。また、マスク及びウェーハの間の小さい間隔S
は、X1mの短い波長(例えば14オングストローム)と−緒に、回折によるぼ
けを減少する。このように、ナブルほかによって提案されたパルス化されたレー
ザ誘起プラズマX線源の小さい寸法の故に、プラズマxisからレジスト被覆ウ
ェーハまでの距離は、レジストへ到達し且つその上に所望のパターンを暴露する
X1mの強さを最大限にするために約70ミリメートルまで減少され得る。
70〜100ミリメートルの間隔内でそのような蟲エネルギレーザビームを直接
に集束することは、実用的でないほど速い(低f/数)集束システムを必要とす
る。
その代わりに、好ましい集束方法はビームをウェーハ平面より上に配置された集
束レンズに通過させ、且つxII発生ターゲットの方へ収斂するビームをウェー
ハ平面の直ぐ上に配置された鏡で反射することである。xsiiターゲット領域
は望ましくは外部ビーム経路に対して減少された圧力に維持されているので、集
束するビームはターゲットを収める排気された空中の窓を通過する。レーザビー
ムがプラズマによるレーザエネルギの最大吸収に対して、それ故X線放射の最大
可能発生に対して45度又はそれより少ない角度でターゲットの方へ向けられる
ので、追加の気化形状的制約が生じる。これらの設計上の制約はビーム運搬光学
機器での少なくとも若干のレーザ集束をXIIターゲットに近づけることは避け
られず、且つこれはプラズマ発生過程によって出される細片からの起こり得る汚
染の作用をビーム光学機器に与える。
るに充分なパワーでレーザビームをターゲット上へ集束するごとによって発生さ
れるX線がマスター基体組合せの方へ向けられてxIlのパターンを基体上のレ
ジスト層へaSさゼるXS平版印刷システムにおいて、ターゲットが支持装置と
、支持装置によって保持されたターゲット物質の漕いシートとを具備することの
改良が提供さる。
ターゲット物質シートはレーザが集束される点においてターゲット物質全体の融
触を、レーザパルスが提供される時間中に実質的に完了させるに充分な厚さを有
する。
該ターゲットでは、プラズマからターゲット内層面中への熱伝導によって発生さ
れる細片は、xI!発生に必要なターゲット物質の小量だけがプラズマ加熱サイ
クル中に融触されるので最小限にされる。従来技術では、他のものが細片を排除
することに関係しない目的のために薄いターゲットにレーザビームを向けている
。例えば、ジョンソンほかに対する米国特許4,290.847及びブルクナー
に対する4、608.222では、シュウチリウム及びトリチウムで充満された
マイクロカプセルに熱核反応を起こす試みでレーザを衝突させている。他のもの
はPhys、 Huid 23巻、5号、1012〜1030頁(1980)の
りビンはかの1O−10W/aRにおける薄い箔のレーザープラズマ相互作用及
び融触加速度にあけるように物質の加速度対レーザ加熱を研究するために薄い箔
を使用している。Xi!vJffのための薄い箔の使用の利益tまこれまで実現
されていない。これらの利益を実現するために、レーザプラズマ細片発生の多く
のことれまで知られない機構を考慮しなければならない。
本発明の1つの好適な実施例が次の図面を特に参考として以下に説明される。
第1図は従来技術によるXI!平版平版印刷用いるX線発生装置を示し、
第2図はターゲット上のレーザビームの焦点スポットの周りの細片の溶融滴及び
蒸発物質部分の角度方向変位の図を示し、
第3図は細片及びイオンの両方共にレーザパルス誘起プラズマから放出される細
片の質量対角度方向変位及び高エネルギイオン数対角度方向変位の2つの重合せ
たグラフを示し、
第4図は第1図のものと同様なxm発生装置であって、発生されるプラズマから
放出される溶融滴及び蒸発物質細片の最小質量を利用するためにレーザビーム及
びマスクの特別の配置を有する装置を示し、
第5図は第4図に示すターゲット形状の利用する長寿命ターゲットの横断面図を
示し、
第6図は第5図に示すターゲットの底面図を示し、第7A図及び第7B図からな
る第7図はプラズマの発生中の拡大図を第7A図に示し且つターゲット質量中に
空所をあけるプラズマからの熱の作用を第7B図に示し、第8A図及び第8B図
からなる第8図は第8A図にプラズマが形成される11間の質1i11J限ター
ゲットを示し、且つ第8B図にプラズマ終了後の該ターゲットを示し、第9A図
及び第9B図からなる第9図は商業的な長寿命ターゲットに適合する改良された
質量制限ターゲットを第9A図に示す上面図で示し且つ第9B図に示す1つのタ
ーゲット領域の断面図で示し、
第10図は、質i1閥限機構を組入れた、第4図に示す長寿命ターゲットと同様
な、長寿命ターゲットを示し、第11A図及び第11B図は、溝間にレベル領域
を含む、第10図の長寿命ターゲットのより詳細な図をそれぞれの横断面図及び
底面図で示し、
第12図はここで説明される新規なターゲット構造によって許される利点を利用
するX線平版印fIA機械の構成部品の配置を示し、且つ
第13図は第10図及び第11図に示す新規なターゲットlli造を製作する方
法を例示するブロックsi図を示す。
さて、第1図を参照すると、基本的な従来技術のパルス化されたレーザビーム誘
起プラズマX線平版印刷システム1oが図示される。この基本的なシステム10
は前記した米国時rF4,184.078でナブルほかによって鍛初に説明され
、且つしつかりした金属ターゲット18の焦点スポット16にレンズ14によっ
て集束されるレーザビーム12を含む。ビーム12に充分なパワーを備えること
によって、プラズマ20がソフトなX線22を発生する形式でスポット16に発
生される。X1ii22の若干はレジスト層26で被覆されたヒ化ケイ素又はヒ
化ガリウムのウェーハ28の方へX線マスク24を通して適用されてマスクのパ
ターンによって規制されるパターンをレジスト層26上に暴露することができる
。
xIl22を発生することに加えて、システム10は、プラズマ20を発生する
に必要とされる少なくとも15万℃の高温度の結果として細片30をも発生する
。細片30はターゲット18からはねかえされた金属の溶融滴、蒸発した金属及
び高エネルギイオンの形をとり得る。各種形式の細片30のうち、高エネルギイ
オン及び溶融滴は平版印刷方法に直接の反対の作用を及ぼすことがであるが、蒸
発した金属は単にマスク24上に集まるだけであり、且つ蒸発金属の量がxIl
を吸収し始めるに充分になるまでは重大な作用を及ぼさない。
細片の高エネルギイオン部分はマスク24を加熱することがあり、それによりマ
スクの反りを生じ且つマスク24及びレジスト層26の間に必要とされる臨界間
隔を変える。かなりの質量を有する溶@滴はスポット16がら跳ね掛けの形で放
射され、即ちターゲット表面近くの液体プールの表面上の力は膨張するプラズマ
への初期の反応から現れる。もし溶融滴がマスク24に衝突するならば、相当な
111mがマスク24の1〜2ミクロン厚の膜基体に起こることがある。事実、
溶融滴はマスク24の膜を通して完全に移動することができ、又はマスク24の
膜中へ埋没することができ、それによりマスク24を使用不能にさせる。過去に
、シールドが、前記したナブルほかおよびグロブマンの特許に説明されるように
、蒸発金属及び溶#&滴がマスクへ遼するのを阻止するために使用されている゛
。そのようなシールドは不運にも細片を阻止すると共にXI!の若干を吸収し、
且つ単一のレーザ照射からさえ溶融滴細片からの破滅的な損傷を受ける。
更に、従来技術は、マリ−への米国特i4.175,830で提案されるように
、高エネルギイオンをマスク面からそらすために磁石を使用することを教えてい
る。これは真空環境で有効であるが、どの環境においても中性物質細片に作用し
ない。
次に、第2図及び第3図を参照すると、第1図のスポット16でプラズマ2oか
ら放出される細片3oを分析することによって次のことが発見されている。即ち
、(1) 細片質量は溶融した滴及び蒸発したターゲット物質の両方を含むこと
、
tz is片30の溶融滴部分は細片3oの質量の大部分を構成し且つ2つの分
離したはっきり大きな細片群32及び34に集中されること、
(3) 細片30の蒸発金属部分は概ね細片の全質量の小部分であり且つ概ね均
等に分配されること、及び141 il1片30の高エネルギイオン部分はター
ゲット18に対して直角なI!38に沿って最高であり且つターゲット18への
法線から約45°の点まで徐々に減少されることである。
(5) 大部分が第1図でレーザ軸線A&:泊って後ろへ向けられる若干の散乱
されたレーザ光線は軸線已に沿ってターゲットからスペクトル的に反射される。
2つの大きい細片群32及び34のうち、群34はプラズマ20の中心において
ターゲット18に対して直角な線38の周りに対称的に集中され、且つ円錐形状
にされた群32はレーザエネルギ及びターゲット組成物に依存して法1138か
ら約45°〜55°の軸線の周りに集中される。最大物質細片質−の2つの群3
2及び34の間で放出される細片質量の最小40量は蒸発物質だけを含み且つw
aFHを含まないと信じられる。加えて、入射レーザ放射はこの領域で発散され
る光線を最小限にするように設定され得る。
溶融滴及び蒸発金属からなる物質細片30に関するこの発見は、スポット16の
周りでプラズマ20から放出される細片の角度方向変位対IIとして第2図に示
される。同じ情報は在来式のX−Yグラフとして第3図に示される。第3図はプ
ラズマ20から放出される高エネルギイオン数の角度方向分散をその上に重ね合
せて更に有する。第3図から理解され得るように、プラズマ20から放出される
物質細片3oの質量は法線38に沿ってターゲット18までのピーク34と、法
線から約55°の軸線における別のピーク32とを有する。プラズマ2゜から放
出される物質細片30の最小質量は法線38から20゛及び35°の間で離れた
点40において起こり、且つ大きく減少した細片は第3図の曲線の15°及び4
5°点の間で発生され、即ち、点プラズマ20に6いてターゲット18からの法
線38から15°及び45゜の間で発生される。第2図及び第3図の曲線の点4
00周りの細片質量は大部分がスポット16の周りに概ね均等に分配されるター
ゲット物質細片30の蒸発金属物質部分であると信じられる。法線38から20
〜25°の間の角度においてターゲット18上へ入射するレーザビーム12を選
択することによって、分散される光線の大部分が約15〜30°の間の角度にお
いて軸線△又は已に沿って後退する。
更に第3図から、高エネルギイオンの数は洗練38から30”を越えると低くな
ることは理解され得る。この故に、たとえマスク24及び基体26を法[138
から35°〜45°の閤の角度の軸線と一致するように整合させでも、実質的に
溶融滴細片又は分散光線ではなく高エネルギイオンの低い量が臨界マスク24膜
表面に衝突するであろう。この角度からマスク24に衝突する高エネルギイオン
の量はマスクがプラズマ2oから約70ミリメートルであることを考i!すると
低く且つ許容し得る限界内であり、且つ第12図に関して後述するようにかかる
イオンは1つの雰囲気ヘリウム環境を通ってマスク24へ移動する時に消散され
る。後述するように、細片問題に関係しない他の利益はターゲット18の配置角
度を40”〜45°の範囲まで移動することによって連成される。
次に第4図を参照すると、レーザビーム12及びレンズ14、ターゲット18及
びマスク24の好ましい整合の線図が、細片を分散させるために見つけられてい
る様式を利用するために図示されている。第4図で、前に説明した同様な構成部
品は同じ参照数字を与えられている。
第4図に示すように、ターゲット18はターゲット24及び基体28が存在する
平面に関して45°の角度で配置される。加えて、レーザビーム12はレンズ1
4によって集束され且つ法I!38から20°の角度からスポット16へ適用さ
れ、そのスポットにおいてプラズマが形成される。第4図に示すように、レンズ
14は細片30の経路中に示されるレーザ光学要素であるが、実際には排気され
た空中にシールされた窓が細片3oの経路中の光学要素である。最後に、マスク
24がビーム12から法1138の他方の側で本!38から45°の角度で配置
される。このようにして、レーザビーム12、及びその関連した光学要素、及び
マスク24の両方は最小細片輪1140との整合に近づいて配置され且つ特にス
ポット16から0°及び50〜55°軸線の周りに放出される損傷を与える溶融
滴から離れて配置される。この配置は、レンズ14によって第4図で代表される
光学要素及び繊細なマスク24膜の両方に対する損傷を防止するように構成され
る。
従来技術で!i!!識されているように、ターゲット18が数秒毎に生ずるレー
ザパルスの率で4〜8時間の間の連続使用のような比較的長い寿命をもつことが
必要である。
ターゲットがそのような長い寿命をもつために、円板又はテープの形状の部材を
設は且つ各照射後に小量回転させることが提案されている。このようにして、円
板に沿う全トラックが使用される。次に円板は横方向へ移動され且つ完全な段階
的回転が再び起こる。このようにして、複数のターゲット領域の複数のトラック
が各ターゲット18上に作られ得る。例えば、前記した米国特許3.743.8
42を参照されたい。
第4図に示す角度でレーザターゲット18を配置する際に、ターゲット表面の位
置がターゲット18及びマスク24の間の空間中へ侵入することは明らかである
。X線平版印刷システムの好適な実施例では、該空間は、望ましくはウェーハ2
8をマスク24へ整合させるために例えば光学システムのような他の構成部品又
はサブシステムによって占められる。このため、第4図に示すターゲット形状は
商業的なXli平版印刷機械で許容できない。
次に第5図及び第6図を参照すると、第4図に関して説明した望ましい配置を利
用し且つ更に従来技術の回転円板ターゲットと同様な長寿命を有する改良された
ターゲット44構成が図示されている。第5図で、前述した同様な要素は同じ数
字表示を与えられる。最大細片質量の2つの群32及び34は群の軸線に沿う!
illとして図示されることは注目されるべきである。更に、ターゲット44は
その細部を一層明瞭に示し得るために他の要素との関係で拡大して図示されてい
る。
ターゲット44は直径約3〜6インチ(76,2履〜152.4嗣)の丸い円板
の一般的な形状を有し、4インチ(101,6a*)が公称デザインである。タ
ーゲット44の頂側は、基体28が歩道操作中に移動される平面に対して及びマ
スク24が配置される平面に対して平行である。ターゲット44の頂部は、ター
ゲット44をその頂部の平面で回転させ且つ横方向へ移動するために使用される
ターゲットチャック及び歩進器モータ移動装W(第5図に図示せず)によって保
持される。ターゲットの底部に、即ちレーザビーム12が集束されるターゲット
44の側に、一連のターゲット領域が複数個の同心円状トラックの周りに画成さ
れ、且つ各ターゲット領域は歩道器モータによって集束されるレーザビーム12
を横切るように配置し得る。
第6図に示すように、ターゲット44の底部は一連の予成形された同心状溝46
を有し、且つ多溝は対向側48及び後ろ側5oを有し、対向側48はレーザビー
ム12が入射するように横方向及び回転運動によって整合される時にそれに集束
されたレーザビーム12を有する。
第5図に示すように、多溝の対向側48はその頂側に関して30°の角度で配置
され、且つターゲット44のための移動装置はターゲット44を横方向へ移動す
るようになっており、それにより満46の対向側48のそれぞれはレーザビーム
12を入射するように整合される。このようにして、レーザビーム12が入射す
るターゲット領域表面は第4図に示す角度と同じ角度にある。溝46の後ろ側5
0の角度は重要ではないが、該角度は溶@滴、蒸発物質又は高エネルギイオンの
細片3oがそれによって遮られないようにするに充分であるべきである。
溝46の対向表面48の45°の角度の選択は溶融滴及び高エネルギイオンの両
方を最小限にする希望性に基づいており且つこの目的を達成するために適するよ
うに第3図によって示されている。しかしながら、若干の場合には、高エネルギ
イオンは第12図に関して後述するようにマスク24への移動中に1つの雰囲気
ヘリウム充満経路を通過させるような他のファクターによって減衰されることが
でき、それにより角度を他のファクターによって設定し得る。考慮する必要のあ
る考案はターゲット44に配置されるトラックの数を含み、それはより急な角度
を要求し、従って溝46の幅をより狭くし、又はレーザビーム12が与えられる
角度を増す要求を含み、それもより急な角度を要求する。
第5図及び第6図に示すターゲット44は細片30問題、従って従来技術の厄介
なことの多くを回避する。しかしながら、細片の源の追加の研究はそれが殆ど全
部排除され得ることを示している。次に第7A図及び第7B図からなる第7図を
参照すると、細片の源の説明が与えられる。第7図で、第1図に関して先に説明
したものと同様な構成部品は同じ数字の表示を与えられる。第7A図で、レーザ
ビーム12はターゲット18の焦点スポット16に集束される。焦点スポット1
6は第1図から拡大されて200ミクロン直径円であり、且つレーザビーム12
は約10〜20ナノ秒のバルスヒームとして与えられる。
レーザビーム12が与えられた直後に、プラズマ20は形成され且つターゲット
18表面の頂部1〜2ミクロ>52は75ズv20が約150,000℃〜50
0゜000℃の温度まで高められるにつれて融触される。プラズマ20の形成及
び持続中のターゲット物質18の融触52の実際の量はレーザビーム12のパワ
ー及び持続時間に依存し且つターゲット物質の選択に依存する。これはプラズマ
2oがターゲット18から離れる方向へ発生され、且つターゲット18上又は中
に発生されないためである。このX線放出プラズマ20の状態はレーザ12のパ
ルスの持続時間の間及びその後数ナノ秒の間続く。
しかしながら、ターゲット物質の52はレーザビーム12パルスの提供中に実質
的に完了する。プラズマ2oが存在する時間中、ソフトなxiがそれから連続的
に放出される。レーザビームが止むと、プラズマ2oは冷却し始め、且つ数ナノ
秒後にX線放出は停止し且つプラズマ20は消散する。この時、プラズマ2oが
らの若干のエネルギが領域の運動量保存の故にターゲット18中へ垂直に移動す
る。
次に第7B図を参照すると、熱がターゲット18物質中へ伝導するにつれて、空
所54がターゲット18物質の溶融及びイオン化のために形成される。溶融した
ターゲット18物質は先に説明した溶融滴を放出し、且つ溶融したターゲット1
8の部分は先に説明した蒸発金属として放出される。約1マイクロ秒のオーダー
の時間の後、熱は充分に分配され、それにより空所54はもはや寸法を増加せず
且つそれ以上の細片20は放出されない。
上の説明から、パルス化されたレーザビーム12で誘起されるプラズマ2oの有
用な結果、即ちソフトなX線22がプラズマ20の存在中に発生され且つこの時
間中にターゲット18物質の約1〜2ミクロンだけの融触52が起こることは明
らかである。パルス化されたレーザビーム12で誘起されるプラズマ20の無用
な且つ望ましくない結果、即ち細片30は、Xl122が放出を停止した後の空
所54の形成中に発生される。
次に第8A図及び第8B図からなる第8図を参照すると、第7図に関してなされ
た観察を利用する質ll11限ターゲット56が図示される。vi量制限ターゲ
ット56は支持体58と、1〜2ミクロンの間の厚さの薄い金属膜60とを含む
。WA6oの正確な厚さはそれへ適用されるレーザビーム12のパルスのパワー
及び持続時間に基づいて選択される。I!160の厚さはX線がプラズマ20か
ら放出される時間中に膜の厚さ全体の融触を許すに充分であるべきである。実際
に、融触はレーザ12パルスの提供時間中に実質的に完了する。今日のレーザ技
術及び利用し得るターゲット密度に基づくターゲット60の厚さの外限界は1/
10ミクロンと10ミクロン程度との間であるが、前述したように1〜2ミクロ
ンの間が好ましい。
第8A図に示すように、レーザビーム12が膜60に衝突すると、プラズマ20
が発生され、且つターゲット!1J60物質の融触はレーザ12の焦点スポット
の周りの1160の厚さ全体が融触されるまで起こる。1I60の厚さ並びにレ
ーザビーム12のエネルギ及び持続時間を適当に選択することによって、X線放
出プラズマがレーザど−ムコ2バルス後長くこれを持続するので、1160はレ
ーザビーム12パルスの後縁が起こる時間だけ実質的に!!蝕され且つレーザビ
ーム12パルスの後縁投数ナノ秒全体的に!!蝕される。プラズマ20はそれが
冷却するとXI!の放出を停止する。従来技術で第7B図に示す空所54を形成
した熱は、焦点スポット16から外方へ膜60(第8B図参照)を通して半径方
向へ伝導し、それにより膜60にむしろ大きい直径の穴62を作る。大きい穴6
2のために、ターゲット56は交換が必要とされる前に単一のターゲットに作ら
れ得る制限されたスポット数のために商業的利用を制限される。更に、熱が半径
方向へ消散されて穴62を形成する時、細片が更に発生される。この種類の細片
は蒸発金属及び支持構造細片であり且つより直ちに破滅的な溶融滴細片ではない
。
次に第9A図及び第9B図からなる第9図を参照すると、商業的種類の質1副限
ターゲット64が図示さる。
第9A図はターゲット64の頂面図を示し且つ第9B図は1つのターゲット領域
66の破断図を示す。第9A図を参照すると、ターゲット64はそれに作られた
複数個の同心円即ちトラックの隣接するターゲット領域66を有する円板形状の
muであり、各トラックは多数の該ターゲット領域66を有する。別に、ターゲ
ット64はテープの長さに沿って作られた複数個の列のターゲット領域66を有
するカセットテープとして設計され得る。
第9B図に、1つのターゲット領1t66が図示される。
ターゲット領域66はケイ素、金属又はプラスチックであり得る基部物質68に
作られ、それらの全ては在来の技術によって調製され得る。基部物質68は良好
なヒートシンクとして作用するように選択される。例えばポリイミド又はマイラ
ーのようなポリマー物質の薄い膜又はフィルム70がターゲットの底部、即ちレ
ーザど一ム12が集束される側に固定され、且つ例えばステンレス鋼のターゲッ
ト物質72がフィルム70上にスパッタリングによって付着され又は別の方法で
フィルム70へ固定される。別に、膜70は、窒化物物質(窒化ケイ素又は窯化
硼素のような)、オキシニトライド物質(シリコンオキシニトライドのような)
、セラミックまたは他の誘電体物質又はチタンのような金属の薄いフィルムであ
り得る。フィルム7oの必要な特性は、それが良好な熱伝導体であること及び金
属ターゲット物質72がフィルム70の厚さにもかかわらず通常の処理技術によ
ってそれへ容易に付着されることである。
プラストマスク71が膜支持体70の上に加えられ且つ幾つかの作用を行うこと
ができる。第1に、それは細片を隣接のターゲット領域66から離れる方へ向け
、それにより寸法のより密接した詰込みを可能にする。更に、それは別のヒート
シンクとして作用し、それにより発生される中性の細片の量を制限する。最後に
、それは溶解した穴の縁での粒子発生の可能性に対する特別のものを提供する。
プラストマスク71は機械的剛度及びかなりのヒートシンク能力を備えるために
25ミクロン厚さより大きくあるべきである。
ターゲット物質72の寸法は焦点スポット16の直径よりも少なくとも僅かに大
きいように選択される。例えば、集束されるレーザビーム12の焦点スポットが
直径200ミクロンである場合、ターゲット物質72は300ミクロン直径の円
であり得る。次に、約500〜1500ミクロン直径の穴74が基部68を通し
てフィルム70まで作られる。穴74は通常の技術によって基部物質をエツチン
グすることによって形成され得る。別に、穴74は最初に形成されることができ
且つフィルム層70が穴74の上に適用されることができた。このように、穴7
4はレーザ穴あけ、又は通常の機械加工、又はエツチングによって形成されるこ
とができた。更に、基部68は穴74を成形したプラスチック又は金属であり得
る。
ターゲット物質の寸法は穴74と同じ位大きいことができ、又はフィルム70を
全部覆うことができる。
作動中に、レーザビーム12がターゲット物質72上に集束されると、プラズマ
20が形成され且つターゲット物質72の厚さ全体がプラズマ2oの存在中に融
触される。プラズマ20が終了した後、熱が残りのターゲット物質72によって
及びフィルム70によって基部68の方へ且つその中へ半径方向に伝導される。
熱はもはや第7図に示すように従来技術での状態であるような1つのスポットに
集中しないので、空所が基部68に形成されず、それ故かなりの量の蒸発した細
片だけが残りのターゲット物質72及びフィルム7oを蒸発することから放出さ
れる。従って、基部68及びプラストマスク71はプラズマ20からの熱のヒー
トシンクとして作用し、加えて形成される横方向穴の寸法を制限し、それにより
第8B図に示す問題を解決する。
次に第10図を参照すると、商業的なターゲット76が図示され、それには第7
図〜第9図に関して上で説明した質量制限ターゲット概念が第5図及び第6図に
示すターゲット441念に組入れられている。ターゲット76は、レーザ12が
衝突する底側か複数個の同心溝78を有し且つ合溝がレーザ12によって衝突さ
れる対向側80と、反対側82とを有することでターゲット44と同様である。
更に、対向側8o及び反対側82の角度方向配置は、前述したようにマスク24
及びレーザビーム光学要素の両方を最小細片点40及び42と整合させることが
できる。ターゲット76の基部物質84は、ターゲット44に必要とされる物質
よりはむしろケイ素つ工−ハ、プラスチック、又は金属のような便利な物質で作
られ得る。加えて、フィルム86はターゲット76に対する溝付底部側に配置さ
れ且つターゲット物質88は合溝78の対向側8oに沿って予め画成された隣接
位置においてフィルム86の上に付着される。ターゲット領域88のそれぞれは
プラズマの存在中に実質的に全部の融触を許す厚さを有するように選択される。
最後に、穴90が金属ターゲット領域88のそれぞれの上に配置される。この構
造では、質量制限ターゲット概念は細片制限及び長寿命ターゲット概念を組入れ
ており、長寿命ターゲットを提供し、以前放出され得る細片から重要な要素を防
護するシステムで使用するために適当に配置することによって放射される細片を
最小限にする。
次に第11A図及び第11B図を参照すると、ターゲット76の別の実施例の拡
大詳細図が図示される。特に、第11A図にターゲット76の溝付側部の部分の
平面図が図示され且つ第11B図に第11A図の線11B−11Bを横切る横断
面図が図示される。第11A図及び第118図で、穴90は側部8oに対して垂
直に配置され且つ直径約0.6〜1.0ミリメートルに作られる。
穴9oは表面80に対して垂直であり且つ例えばレーザビームによって作成され
得る。フィルム86はターゲット76の溝付表面全体の上に配置され且つ直径約
0.20ミリメートル〜0.30ミリメートルの円形金属ターゲット88は穴9
oのほぼ中心にお番ブる位置においてフィルム86上に配置される。対向側部8
0は長さ約0.830ミリメートルであり且つターゲット76の底部の平面から
約25°の角度で配置され、且つ反対側部82は長さ約1.125ミリメートル
であり且つターゲット76の平面から約25゛の角度で配置される。長さ約0.
30ミリメートルを有し且つターゲット76の平面と平行に配置された平坦部が
合溝を分離する。
上の寸法によって、各溝間の中心から中心までの間隔は約2.00ミリメートル
である。これらの寸法によって、その中心線の方へ収斂するレーザビーム12は
ターゲット88からの垂線から離れる方へ20”の角度(中心線)で且つターゲ
ット76の水平面から25°の角度で提供され得る。この配置は放出される細片
をallなマスク24の膜から離れる方向へ移動させる。
合溝を分離する平坦な領域92は、ターゲット76の平行に関する垂直方向位置
及び整合を感知するためのシステム10の感知装置(図示せず)によって使用さ
れ得る。これらのパラメータの両方はレーザビームをターゲット領域88に集束
することによってX11を発生するためにターゲット76を使用する時に重要に
なる。もしターゲットが高過ぎ又は低過ぎ又はレベルがでないことを感知される
ならば、ターゲット76の位置を調節する装置(図示せず)がシステム10と共
に設けられることができ、それにより金属ターゲット領域88はレーザビーム1
2の所望の焦点位置に配置され得る。
次に第12図を参照すると、第10図の改良されたターゲット構造を組入れるX
線平版印刷システム100が図示される。よく知られているように、ターゲット
表面上の集束されたレーザビーム104の入射角度は、焦点スポットが大き過ぎ
るほど広がるのを防止するために約45°よりも小さい。従来技術の平坦な長寿
命ターゲットでは、レーザビームの狭い入射角度の必要並びにプラズマを形成す
るターゲット領域とレジスト被覆ウェーハとの間の間隔が70ミリメートルを大
きく越えないことの必要が、非常に速いレーザ集束レンズを必要とし且つ収斂す
る集束ビームの単位領域当りの高パワーを処理し得る特別に被覆された光学要素
を要する結果を生じる。
ターゲット102に加えて、XI!平版印刷システム100の他の主要な構成部
品は、レーザビーム発生装置(図示せず)、レーザビーム104の方向付は及び
集束!1106、ターゲットを中に配置する排気室108、マスク11o及びチ
ップ製作平版印刷技術で使用される通常の歩道器システムであり得るウェーへ歩
道器組立体112を含む。排気室108内にターゲット取扱装@114があり、
該ターゲット取扱装置はターゲット102を移動させるための横方向モータ及び
回転モータを含み、それによりその各ターゲット領域は集束レーザビーム104
を入射するように移動される。レーザ集束システムは、集束された20ジユール
のレーザビームを200ミクロン直径の焦点スポットでターゲット上へ向けるた
めの通常の構造の反射!113及び115及び集束レンズ120を含む。
ターゲット102を収容し且つプラズマが中で発生される排気室1o8はプラズ
マを形成させるために20トルより低い圧力(ヘリウム雰囲気中)に維持されね
ばならない、排気室108の外側に、1つの雰囲気ヘリウム環境が存在する。排
気苗108ヘレーザビームロ116及び差コラム118が連結される。排気され
る0116はレーザビーム104の入射角度で配置され、且つレーザビーム10
4を0116へ入れると同時に室108の内側及び外側の間に圧力差を維持する
シールされた窓122を含む。差コラム118はマロツジほかへの米国特許4,
484,339に記載されているものと同様であることができ且つ1つ以上の中
間至24を含むことができる。差コラム118の出力部分126の1つの雰囲気
ヘリウム環境は高エネルギイオンがマスク110に衝突するのを阻止する。更に
、中間空124と関連した排気口128と排気’1108と関連した排気口13
0とは、かなりの空気流を差ロラム118の2つの開口132及び134を通し
て生じさせる。この空気流は、質量制限ターゲット102によって依然形成され
得る小さい細片がマスク110の方へ伝達されるのを阻止する傾向を更に有する
。
ターゲット102の合溝の対向側部はターゲット102が移動装!1114によ
って移動される平面に関して45°の角度で配置される。これは、プラズマが形
成される点から、従ってプラズマが終了した後に形成され得る溶81滴の経路か
ら直ぐ下方にマスク110を配置することを許す。更に、レーザ口116は垂直
線から60゜の角度で配置されて溶融滴細片の最小領域にある。溶融滴細片の最
小領域は鎮I!J136.138及び140によって示され且つ第2図の2つの
群32及び34に対応する。第12図に示すようにレーザ口116を約60°に
配置し得ること及びターゲット102の入射面に対して45°限界内にレーザ入
射角度を依然維持し得ることによって、集束レンズ120及びターゲット102
の間の距離は大きく増加される。これはレンズコーティングを!1115及び窓
122に適用することを許し且つ更により小口径の、即ち大きいf数のレンズ1
20を使用することを許す。
次に第13図を参照すると、ターゲット76の製作の仕方を例示するブロック線
図が図示される。基本的なプロセスは2つの基本的なステップ、即ち素材を準備
するステップ142と素材を加工するステップ144とを含む。ステップ142
のtlLiiされる素材はプラスチック素材又は金属素材のいずれかであり得る
。プラスチックであるならば、それはブロック146で示すように射出成形技術
によって作られ得る。成形は素材に穴9oを有し又は有していないことができ且
つこれは穴が第9図及び第10図に示すように垂直であるか、又は第11B図に
示すようにターゲット物質88に対して垂直であるかに依存することができる。
もし成形される素材がブロック146において穴90を形成されないならば、ブ
ロック148に従って、穴90は例えばレーザビームを使用して穴あけ加工され
る。もし金属の素材が使用されるならば、ブロック150は素材が溝78の適当
な寸法及び配置を有するように機械加工される。次に、ブロック150に従って
、穴は例えばレーザビームによって加工された素材に配置される。
次に、素材を加工する主要なステップ144はフィルム82及び金属ターゲット
領域88が付加されることを必要とする。最初に、ブロック154に従って、薄
いマイラー又は他の適当な物質のシートが準備される。次に、ブロック156に
従って、ステップ142から準備された素材は紫外線硬化反応接着剤又はエポキ
シを素材の溝付表面へ付加させる。これは接着剤の均等な厚さを生じるために素
材を旋回することによって塗布され得る。次に、ブロック158に従って、準備
されたマイラーフィルムシートは接着剤を被覆した素材に接合され且つそれに対
して向けられる紫外線光によって所定の位置に硬化される。マイラーシートはブ
レス嵌合装置、穴90へ取付けられる真空、又はその両方の技術によって素材へ
接合され得る。良好な嵌合が満78の底部よりはむしろ穴9oを取囲む領域で起
こることが最も重要であり、この故に真空技術が望ましい。最後に、ブロック1
60に従って、金属ターゲットと領域88がスパッタリングのために穴90の中
心と整合されたマスクを利用する既知のスパッタリング技術によって付加される
。
手続補正書
1.事件の表示
PCT / US 88 / 028822、発明の名称
質量制限ターゲット
3、補正をする者
事件との関係 特許出願人
インコーホレーテッド
4、代理人
居 所 〒100東京都千代田区大手町二丁目2番1号新大手町ビルヂング33
1
同時に出願審査請求書を提出してあります。
η・ら
(特許請求の範囲の第3項七第18項および第22項を削除する。)
「2、特許請求の範囲
1、X線放出プラズマ(20)を発生するに充分なパワーでレーザビームパルス
(12又は104)をターゲット(1B、 44.56.66、76又は102
)上へ集束することによってX線(22)が発生され、前記発生されたX線(2
2)がマスク−基体組合せ(24,28又は110.112)に衝突してX線の
パターンを前記基体(28又は112)上のレジスト層(26)へ暴露させるX
線平版印刷システムであって、前記ターゲット(1B、44.56.66、76
又は102)が支持装置(44,58,68又は84)と、前記支持装置(44
,58,68又は84)によって保持されたターゲット物質(60,72又は8
8)の薄いシートと、前記ターゲット物質(60,72又は88)のシートが前
記レーザパルス(12又は104)が提供される時間中に前記レーザパルス(1
2又は104)が集束される点においてターゲット物質(60゜72又は88)
全体の融触を許すに充分な厚さを有することとを特徴とするX線平版印刷システ
ム。
当 前記支持装置445868又は84 が前記X−線放出プラズマ(20の終
端後に存在する熱の3、X線(22)のパターンをレジスト被覆(26)要素(
28又は112)上に、X線放出プラズマ(20)を形成するためにターゲット
(56,66,76又は102)においてパルス化されたレーザビーム(12又
は104)を集束すること及び前記プラズマ(20)によって放出されたX4%
(22)の経路中にマスク(24又は110)及び前記要素(28又は112)
を整合させることのステップによって暴露する方法であって、前記レーザパルス
(12又は104)が生じる間に前記レーザパルス(12又は104)の焦点に
おいてターゲット物質(60,72又は88)の厚さを実質的に融触することを
特徴とする方法。
先 前記プラズマ(20)からの熱を前記焦点スポットから半径方向へ離れる方
へ向けることを更に特徴とする特許請求の範囲第主項に記載の方法。
色 前記熱を前記ターゲラ)(66,76又は1o2)の基部を形成するヒート
シンク(68又は84)中へ消散させることを更に特徴とする特許請求の範囲第
旦項X追募土盪に記載の方法。J
国際調査報告
Claims (22)
- 1.X線放出プラズマ(20)を発生するに充分なパワーでレーザビームパルス (12又は104)をターゲット(18、44、56、66、76又は102) 上へ集束することによってX線(22)が発生され、前記発生されたX線(22 )がマスクー基体組合せ(24、28又は110、112)に衝突してX線のパ ターンを前記基体(28又は112)上のレジスト層(26)へ暴露させるX線 平版印刷システムであつて、前記ターゲット(18、44、56、66、76又 は102)が支持装置(44、58、68又は84)と、前記支持装置(44、 58、68又は84)によつて保持されたターゲット物質(60、72又は88 )の薄いシートと、前記ターゲツト物質(60、72又は88)のシートが前記 レーザパルス(12又は104)が提供される時間中に前記レーザパルス(12 又は104)が集束される点においてターゲツト物質(60、72又は88)全 体の融蝕を許すに充分な厚さを有することとを特徴とするX線平版印刷システム 。
- 2.前記ターゲツト物質(60、72又は88)が0.1及ひ10ミクロンの間 の厚さの金属の層であることを特徴とする請求の範囲第1項に記載のシステム。
- 3.前記ターゲツト物質(60、72又は88)が1.0及び2.0ミクロンの 間の金属の層であることを特徴とする請求の範囲第1項に記載のシステム。
- 4.前記支持装置(44、58、68又は84)がフイルム(70又は86)に よって覆われた開口(74又は90)を有し、且つ前記ーゲツト物質(60、7 2又は88)が前記フイルム(70又は86)の上で且つ前記開口(74又は9 0)の下に配置されることを特徴とする請求の範囲第1項に記載のシステム。
- 5.前記ターゲット物質(72又は88)の表面領域及ひ前記開口(74又は9 0)が両方共に前記レーザビーム(12又は104)の焦点スポットの領域の大 きさのオーダー内であることを特徴とする請求の範囲第4項に記載のシステム。
- 6.前記開口(74又は90)の横断面積が前記レーザビーム(12又は104 )の焦点スポットの寸法の二倍より大きくない寸法を有し、且つ前記ターゲツト 物質(72又は88)の面積が前記開口(74又は90)の横断面積よりも小さ いことを特徴とする請求の範囲第5項に記載のシステム。
- 7.前記支持装置(44、58、68又は84)がX線発生ブラスマ(20)の 終了後に存在する熱のためのヒートシンクであることを特徴とする請求の範囲第 4項に記載のシステム。
- 8.前記フイルム(70又は86)が熱を前記ヒートシンク(44、58、68 又は84)へ伝導するための伝導性物質であることを特徴とする請求の範囲第7 項に記載のシステム。
- 9.前記フイルム(70又は86)が前記ターゲツト物質(72又は88)を前 記フイルム(70又は86)へ固定させる物質であるように選択されることを特 徴とする請求の範囲第4項に記載のシステム。
- 10.前記フイルム(70又は86)が熱伝導性物質であることを特徴とする請 求の範囲第4項に記載のシステム。
- 11.前記フイルム(70又は86)が前記ターゲツト物質(72又は88)を 前記フイルム(70又は86)へ固定させる物質であるように選択されることを 特徴とする請求の範囲第10項に記載のシステム。
- 12.前記フイルム(70又は86)がポリマー物質であることを特徴とする請 求の範第1項から第11項のいずれか1項に記載のシステム。
- 13.前記フイルム(70又は86)がポリイミド物質であることを特徴とする 請求の範囲第12項に記載のシステム。
- 14.前記フイルム(70又は86)が窒化物物質であることを特徴とする請求 の範囲第1項から第11項のいずれか1項に記載のシステム。
- 15.前記フイルム(70又は86)が窒化ケイ素物質であることを特徴とする 請求の範囲第14項に記載のシステム。
- 16.前記フイルム(70又は86)が窒化■素物質であることを特徴とする請 求の範囲第14項に記載のシステム。
- 17.前記フイルム(70又は86)がオキシニトラィド物質であることを特徴 とする請求の範囲第1項から第11項のいずれか1項に記載のシステム。
- 18.前記フイルム(70又は86)がシリコンオキシニトライド物質であるこ とを特徴とする請求の範囲第17項に記載のシステム。
- 19.X線(22)のパターンをレジスト被覆(26)要素(28又は112) 上に、X線放出ブラスマ(20)を形成するためにターゲツト(56、66、7 6又は102)においてパルス化されたレーザビーム(12又は104)を集束 すること及び前記プラズマ(20)によつて放出されたX線(22)の経路中に マスク(24又は110)及び前記要素(28又は112)を整合させることの ステツプによつて暴露する方法であつて、前記レーザパルス(12又は104) が生じてする間に前記レーザパルス(12又は104)の焦点においてターゲツ ト物質(60、72又は88)の厚さを実質的に融蝕することを特徴とする方法 。
- 20.前記ブラスマ(20)からの熱を前記焦点スポットから半径方向へ離れる 方へ向けることを更に特徴とする請求の範囲第19項に記載の方法。
- 21.前記熱を前記ターゲツト(66、76又は102)の基部を形成するヒー トシンク(68又は84)中へ消散させることを更に特徴とする請求の範囲第1 9項に記載の方法。
- 22.熱を前記ターゲツト物質(72又は88)の上方の開いた領域(74又は 90)中へ消散させることを更に特徴とする請求の範囲第19項、第20項又は 第21項の1項に記載の方法。
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