JPH0439221B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ Ｘ線平板印刷システムにして、レーザビーム
１２，１０４をターゲツト１８，５６，６６，７
６または１０２にその入射表面に対してある入射
角度でもつて照射することにより該ターゲツトか
らＸ線放射プラズマ２０を発生させ、該プラズマ
からＸ線２２がターゲツトの表面から出射され、
この際該プラズマ２０は、同時に不純物としての
細片３０を発生し、この細片３０は、これが溶融
して溶融滴となるものもあり、この溶融滴が前記
ターゲツトの表面の法線に関したある角度の方向
に複数のピーク３２，３４を持つような発生量分
布を有し、前記Ｘ線は、印刷マスク２４，１１０
に照射されるようになつているＸ線平板印刷シス
テムにおいて、 前記レーザビーム１２，１０４の入射角度は、
レーザビームが前記溶融滴の発生量分布のピーク
間を通過するように設定され、かつ前記印刷マス
ク２４，１１０は、前記ピーク３２，３４間から
出射してきた前記Ｘ線２２により照射される位置
に配置されていることを特徴とするＸ線平板印刷
システム。

２ 請求の範囲の第１項に記載の印刷システムに
おいて、前記ターゲツトは、平板状であり、前記
印刷マスク２４，１１０を含む平面に対して15度
から35度の間の角度となるように配置され、また
前記レーザビームは、前記ターゲツトの表面の法
線に対して15度から35度の角度で該ターゲツトに
入射するようになつていることを特徴とする印刷
システム。

３ 請求の範囲第１項または第２項に記載の印刷
システムにおいて、前記ターゲツトの表面には、
複数の同心の円形溝４６，７８が形成されてお
り、該円形溝の壁面は、前記印刷マスク２４，１
１０を含む平面に対して15度から35度の角度であ
ることを特徴とする印刷システム。

４ Ｘ線を発生させ、平らなマスク２４，１１０
を通してレジスト被覆半導体素子２６，２８，１
１２に該Ｘ線を照射してレジスト２６上にマスク
パターンを露光する方法にして、前記マスク２
４，１１０を含む平面に対して15度から35度の角
度に表面を含む平面が位置するようにターゲツト
材料１８，４８，８８，１０２を配置し、該ター
ゲツト材料の表面上の一点にレーザビームを集光
させてＸ線２２を発生させ、前記レーザビーム
は、前記一点にて前記ターゲツト材料の表面の法
線３８に対して15度から35度の角度で該ターゲツ
ト材料の表面に入射することを特徴とする方法。

明細書 本発明はＸ線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
ビームによつてＸ線を発生するために使用される
ターゲツトに関し、且つ更に詳しくはレーザパル
スによつて融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
ツト物質と概ね等しい厚さを有するＸ線平版印刷
機械で交換なく多数回使用するための前記したよ
うなターゲツトに関する。

過去に、「チツプ」と一般に称せられる半導体
装置は平版印刷法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エ
ーハは対応するパターンをレジスト上へ暴露させ
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。暴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ウエー
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つて、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
ジスト物質を暴露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、半導体ウエーハ上
に配置される機構の大きさが益々小さくなつてき
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つの重要な制限フアクターは光
の波長である。暴露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達しており、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機構の大きさを更
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。

Ｘ線がＸ線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年ほど早期に米国特許
3743842でスミスほかによつて提案されている。
多くの試みがレジスト被覆半導体ウエーハの暴露
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4184078に記載
されているようにナゲルほかによつてなされ、そ
こではＸ線がプラズマを発生させるに充分なエネ
ルギをもつてパルス化されたレーザビームを金属
ターゲツトにおいて集束すことによつて発生され
得ることが提案された。ソフトな、即ち長い波長
のＸ線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スク及び
レジスト被覆基体は次に暴露されることができ
た。

ナゲ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。物椎細片問題はナゲルほかによ
つて認められ、且つマイラー保護シールドが設け
られ、細片が敏感なＸ線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Ｘ
線の吸収体として作用するのを防止した。しかし
ながら、ナゲルほかによつ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Ｘ線の一部を吸収す
るので、商業的なＸ線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4408338でグロブ
マンによつて提案されており、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つて
阻止した。1987年９月８日に許可され、本出願の
譲受人へ譲渡されている米国特許4692934でフオ
ーサイスによつ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、ナゲル
ほかの技術での細片の問題を克服するために、
SPIE136巻半導体マイクロ平版印刷法の開発、
48頁、52（1978）の「パルス化されたＸ線のため
のレーザプラズマ源」と題するナゲルほかによる
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、Ｘ線平版印刷機械を作る商業的試
みは、例えば米国特許4514858及び4516253に説明
されているように、細片を放出しないＸ線管をＸ
線源として利用している。

細片問題が特に厄介な問題となつているが、ナ
ゲルほかによつ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
いスポツトに簡単に集束することによつて非常に
小さく作られ得る。第２に、提供されるＸ線のバ
ーストの期間はレーザビームが提供される時間を
制限することによつて非常に短くされ得る。最後
に、Ｘ線の平均パワーはＸ線管によつて発生され
るよりも非常に高くすることができ、在来式の紫
外線光源の暴露量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。ナゲルほかの技術の
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
平版印刷機械に含むためのＸ線源を非常に望まし
くする。

Ｘ線は最新式のＸ線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ヤドウの大きさによつ
て制限されることがある。シヤドウのぼけは次の
関係に基づいて決定され得る。

δ＝Ｓ（ｄ／Ｌ） 式中、δは源によつて投ぜられるシヤドウの幅
であり、ｄは源の直径であり、Ｌは源からマスク
までの距離であり、且つＳはマスク及びウエーハ
の離間距離である。例えば、もしＳ＝20ミクロ
ン、ｄ＝200ミクロン及びＬ＝70ミリメートルで
あるならば、マスクの縁でのシヤドウのぼけδは
0.0057ミクロンであり、それは0.5ミクロンほど
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
ウエーハの間の小さい間隔Ｓは、Ｘ線の短い波長
（例えば14オングストローム）と一緒に、回折に
よるぼけを減少する。このように、ナゲルほかに
よつ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Ｘ線源
からレジスト被覆ウエーハまでの距離は、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Ｘ線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高
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
はビームをウエ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Ｘ線発生ターゲツトの方
へ収斂するビームをウエ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。Ｘ線ターゲツト
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
はターゲツトを収める排気された室中の窓を通過
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
ターゲツ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Ｘ線ターゲツ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つて出される細
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。

本発明の１つの観点に従えば、Ｘ線放出プラズ
マを発生する充分なエネルギをもつてレーザビー
ムをターゲツトの方へ向けることによつてＸ線が
発生され、プラズマが細片を更に放出し且つシス
テムが放射される細片感知物体を更に含むＸ線シ
ステムに改良が提供される。該改良は、プラズマ
から放出される細片がプラズマにおいてターゲツ
トに対して直角な線に対して分離した角度方向変
位群で放出される溶融滴を含むことと、分離した
角度方向変位群の間で放出されるＸ線によつて放
射される物体を配置するための装置とからなる。

該ターゲツトは、プラズマからターゲツト内層
面中への熱伝導によつて発生される細片は、Ｘ線
発生に必要なターゲツト物質の小量だけがプラズ
マ加熱サイクル中に融蝕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ツトにレ
ーザビームを向けている。例えば、ジヨンソンほ
かに対する米国特許4290847及びブルクナーに対
する4608222では、ジユウテ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.Fluid23巻、５号、1012〜1030頁（1980）の
リピンほかの10−10W／cmにおける薄い箔のレー
ザープラズマ相互作用及び融蝕加速度におけるよ
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。Ｘ線防護のための薄い箔
の使用の利益は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Ｘ線平版印刷法で用い
るＸ線発生装置を示し、 第２図はターゲツト上のレーザビームの焦点ス
ポツトの周りに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Ｘ線発生装置で
あつて、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図に示すターゲツト形状の利用す
る長寿命ターゲツトの横断面図を示し、 第６図は第５図に示すターゲツトの底面図を示
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
ツ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瞬間の質量制限ターゲ
ツトを示し、且つ第８Ｂ図にプラズマ終了後の該
ターゲツトを示し、 第９Ａ図及び第９Ｂ図からなる第９図は商業的
な長寿命ターゲツトに適合する改良された質量制
限ターゲツトを第９Ａ図に示す上面図で示し且つ
第９Ｂ図に示す１つのターゲツト領域の断面図で
示し、 第１０図は、質量制限機構を組入れた、第４図
に示す長寿命ターゲツトと同様な、長寿命ターゲ
ツトを示し、 第１１Ａ図及び第１１Ｂ図は、溝間にレベル領
域を含む、第１０図の長寿命ターゲツトのより詳
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ツト
構造によつて許される利点を利用するＸ線平版印
刷機構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
ターゲツト構造を製作する方法を例示するブロツ
ク線図を示す。

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１０が図示される。この基本的
なシステム１０は前記した米国特許4184078でナ
ゲルほかによつて最初に説明され、且つしつかり
した金属ターゲツト１８の焦点スポツト１６にレ
ンズ１４によつ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
よつて、プラズマ２０がソフトなＸ線２２を発生
する形式でスポツト１６に発生される。Ｘ線２２
の若干はレジスト量２６で被覆されたヒ化ケイ素
又はヒ化ガリウムのウエーハ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
つ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。

Ｘ線２２を発生することに加えて、システム１
０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はターゲツト１８からはね
かえされた金属の溶融的、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３
０のうち、高エネルギイオン及び溶融的は平版印
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Ｘ線を吸収し始め
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
る溶融滴はスポツト１６から跳ね掛けの形で放射
され、即ちターゲツ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、相当な損傷がマスク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を使用可能にさせる。
過去に、シールドが、前記したナゲルほかおよび
グロブマンの特許に説明されるように、蒸発金属
及び溶融滴がマスクへ達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Ｘ線の若干を吸収し、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、マリーへ
の米国特許4175830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
のスポツト１６でプラズマ２０から放出される細
片３０を分析することによつ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ツ
ト物質の両方を含むこと、 (2) 細片３０の溶融滴部分は細片３０の質量の大
部分を構成し且つ２つの分離したはつきり大き
な細片群３２及び３４に集中すること、 (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 (4) 細片３０の高エネルギイオン部分はターゲツ
ト１８に対して直角な線３８に沿つて最高であ
り且つターゲツト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に沿つて後ろ
へ向けられる若干の散乱されたレーザ光線は軸
線Ｂに沿つてターゲツ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３
４はプラズマ２０の中心においてターゲツト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
ギ及びターゲツト組成物に依存して法線３８から
約45°〜55°の軸線の周りに集中される。最大物質
細片質量の２つの群３２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
溶融滴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、スポツト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質量と
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３０の質量は法線３８に沿つ
てターゲツト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２０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４
０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45°点の間で発生され、即
ち、点プラズマ２０においてターゲツト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４０の周りの細片質量
は大部分がスポツト１６の周りに概ね均等に分配
されるターゲツト物質細片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ツト１８上へ入射するレ
ーザビーム１２を選択することによつて、分散さ
れる光線の大部分が約15〜30°の間の角において
軸線Ａ又はＢに沿つて後退する。

更に第３図から、高エネルギイオンの数は法線
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
を法線３８から35°〜45°の間の角度の軸線と一致
するように整合させても、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２０から約70ミリメート
ルであることを考慮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
つてマスク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
ーゲツト１８の配置角度を40°〜45°の範囲まで移
動することによつて達成される。

次に第４図を参照すると、レーザビーム１２及
びレンズ１４、ターゲツト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、ターゲツト１８はターゲツト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１４
によつて集束され且つ法線３８から20°の角度か
らスポツト１６へ適用され、そのスポツトにおい
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室中にシ
ールされた窓が細片３０の経路中の光学要素であ
る。最後に、マスク２４がビーム１２から法線３
８の他方の側で本線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
最小細片軸線４０との整合に近づいて配置され且
つ特にスポツト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によつて第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。

従来技術で認識されているように、ターゲツト
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。ターゲツトがそのような長
い寿命をもつために、円板又はテープの形状の部
材を設け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
ラツクが使用される。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、複数のターゲツト領域の複数のトラツク
が各ターゲツト１８上に作られ得る。例えば、前
記した米国特許3743842を参照されたい。

第４図に示す角度レーザターゲツト１８を配置
する際に、ターゲツト表面の位置がターゲツト１
８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、望ましくはウエーハ２８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つ
て占められる。このため、第４図に示すターゲツ
ト形状は商業的なＸ線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ツトと同様な長寿命を有
する改良されたターゲツト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は群の軸線に沿う鎖線として図示される
ことは注目されるべきである。更に、ターゲツト
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。

ターゲツト４４は直径約３〜６インチ（76.2mm
〜152.4mm）の丸い円板の一般的な形状を有し、
４インチ（101.6mm）が公称デザインである。タ
ーゲツト４４の頂側は、基体２８が歩進操作中に
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。ターゲツト４４の
頂部は、ターゲツト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
ゲツトチヤツク及び歩進器モータ移動装置（第５
図に図示せず）によつて保持される。ターゲツト
の底部に、即ちレーザビーム１２が集束されるタ
ーゲツト４４の側に、一連のターゲツト領域が複
数個の同心円状トラツクの周りに画成され、且つ
各ターゲツト領域は歩進器モータによつて集束さ
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、ターゲツト４４の底部は
一連の予成形された同心状溝４６を有し、且つ各
溝は対向側４８及び後ろ側５０を有し、対向側４
８はレーザビーム１２が入射するように横方向及
び回転運動によつ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、各溝の対向側４８はその頂側に関して30°
の角度で配置され、且つターゲツト４４のための
移動装置はターゲツト４４を横方向へ移動するよ
うになつており、それにより溝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
が入射するターゲツト領域表面は第４図に示す角
度と同じ角度にある。溝４６の後ろ側５０の角度
は重要ではないが、該角度は溶融滴、蒸発物質又
は高エネルギイオンの細片３０がそれによつて遮
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目的を達成するために
適するように第３図によつて示されている。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
せるような他のフアクターによつて減衰されるこ
とができ、それにより角度を他のフアクターによ
つて設定し得る。考慮する必要のある考案はター
ゲツト４４に配置されるトラツクの数を含み、そ
れはより急な角度を要求し、従つて溝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図に示すターゲツト４４は細片
３０問題、従つ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はターゲツト１８の焦点
スポツト１６に集束される。焦点スポツト１６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ナノ秒のパルス
ビ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ツト１８表面の頂部
１〜２ミクロン５２はプラズマ２０が約150000℃
〜500000℃の温度まで高められるにつれて融蝕さ
れる。プラズマ２０の形成及び持続中のターゲツ
ト物質１８の融蝕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ツ
ト物質の選択に依存する。これはプラズマ２０が
ターゲツト１８から離れる方向へ発生され、且つ
ターゲツト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１
２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、ターゲツト物質の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２０が存在する時間中、ソフトなＸ
線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２０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２０からの若干のエネ
ルギが領域の運動量保存の故にターゲツト１８中
へ垂直に移動する。

次に第７Ｂ図を参照すると、熱がターゲツト１
８物質中へ伝導するにつれて、空所５４がターゲ
ツト１８物質の溶融及びイオン化のために形成さ
れる。溶融したターゲツト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ツト１８
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１
２で誘起されるプラズマ２０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ツト１８物質の約１
〜２ミクロンだけの融蝕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が誘
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、Ｘ線２２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
る質量制限ターゲツト５６が図示される。質量制
限ターゲツト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。膜６０
の正確な厚さはそれへ適用されるレーザビーム１
２のパルスのパワー及び持続時間に基づいて選択
される。膜６０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蝕を許すに
充分であるべきである。実際に、融蝕はレーザ１
２パラ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ツト密度に基
づくターゲツト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
つターゲツト膜６０物質の融蝕はレーザ１２の焦
点スポツトの周りの膜６０が厚さ全体が融蝕され
るまで起こる。膜６０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
とによつて、Ｘ線放出プラズマがレーザビーム１
２パルス後長くこれを持続するので、膜６０はレ
ーザビーム１２パルスの後縁が起こる時間だけ実
質的に融蝕され且つレーザビーム１２パルスの後
縁後数ナノ秒全体的に融蝕される。プラズマ２０
はそれが冷却するとＸ線の放出を停止する。従来
技術で第７Ｂ図に示す空所５４を形成した熱は、
焦点スポツト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６
０にむしろ大きい直径の穴６２を作る。大きい穴
６２のために、ターゲツト５６は交換が必要とさ
れる前に単一のターゲツトに作られ得る制限され
たスポツ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、商業的種類の質量制限ターゲツト６４
が図示さる。第９Ａ図はターゲツト６４の頂面図
を示し且つ第９Ｂ図は１つのターゲツト領域６６
の破断図を示す。第９Ａ図を参照すると、ターゲ
ツト６４はそれに作られ複数個の同心円即ちトラ
ツクの隣接するターゲツト領域６６を有する円板
形状の部材であり、各トラツクは多数の該ターゲ
ツト領域６６を有する。別に、ターゲツト６４は
テープの長さに沿つて作られた複数個の列のター
ゲツト領域６６を有するカセツトテープとして設
計され得る。

第９Ｂ図に、１つのターゲツト領域６６が図示
される。ターゲツト領域６６はケイ、金属又はプ
ラスチツ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つて調製され得る。
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イルム
７０がターゲツトの底部、即ちレーザビーム１２
が集束される側に固定され、且つ例えばステンレ
ス鋼のターゲツト物質７２がフイルム７０上にス
パツタリングによつて付着され又は別の方法でフ
イルム７０へ固定される。別に、膜７０は、窒化
物物質（窒化ケイ素又は窒素硼素のような）、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）、セラミツ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イルムであり得
る。フイルム７０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ツト物質７２
がフイルム７０の厚さにもかかわらず通常の処理
技術によつ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なうことができる。第
１に、それは細片を隣接のターゲツト領域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。ブラストマスク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。

ターゲツト物質７２の寸法は焦点スポツト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
焦点スポツトが直径200ミクロンである場合、タ
ーゲツト物質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を通してフイルム７０まで作られる。
穴７４は通常の技術によつて基部物質をエチツン
グすることによつて形成され得る。別に、穴７４
は最初に形成されることができ且つフイルム層７
０が穴７４の上に適用されることができた。この
ように、穴７４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つて形成されることが
できた。更に、基部６８は穴７４を形成したプラ
スチツク又は金属であり得る。ターゲツト物質の
寸法は穴７４と同じ位大きいことができ、又はフ
イルム７０を全部覆うことができる。

作動中に、レーザビーム１２がターゲツト物質
７２上に集束されると、プラズマ２０が形成され
且つターゲツト物質７２の厚さ全体がプラズマ２
０の存在中に融蝕される。プラズマ２０が終了し
た後、熱が残りのターゲツト物質７２によつて及
びフイルム７０によつて基部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
スポツ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
が残りのターゲツト物質７２及びフイルム７０を
蒸発することから放出される。従つて、基部６８
及びブラストマスク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、商業的なターゲツ
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ツト概念が第５
図及び第６図に示すターゲツト４４概念に組入れ
られている。ターゲツト７６は、レーザ１２が衝
突する底側が複数個の同心溝７８を有し且つ各溝
がレーザ１２によつて衝突される対向側８０と、
反応側８２とを有することでターゲツト４４と同
様である。更に、対向側８０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。ターゲツト７６
の基部物質８４は、ターゲツト４４に必要とされ
る物質よりはむしろケイ素ウエーハ、プラスチツ
ク、又は金属のような便利な物質で作られ得る。
加えて、フイルム８６はターゲツト７６に対する
溝付底部側に配置され且つターゲツト物質８８は
各溝７８の対向側８０に沿つて予め画成された隣
接位置においてフイルム８６の上に付着される。
ターゲツト領域８８のそれぞれはプラズマの存在
中に実質的に全部の融蝕を許す厚さを有するよう
に選択される。最後に、穴９０が金属ターゲツト
領域８８のそれぞれの上に配置される。この構造
では、質量制限ターゲツト概念は細片制限及び長
寿命ターゲツト概念を組入れており、長寿命ター
ゲツトを提供し、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つ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、
ターゲツト７６の別の実施例の拡大詳細図が図示
される。特に、第１１Ａ図にターゲツト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１１Ｂ図で、
穴９０は側部８０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９０は
表面８０に対して垂直であり且つ例えばレーザビ
ームによつて作成され得る。フイルム８６はター
ゲツト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
金属ターゲツト８８は穴９０のほぼ中心における
位置においてフイルム８６上に配置される。対向
側部８０は長さ約0.830ミリメートルであり且つ
ターゲツト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ツト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ツト７６の平面と平行に配置
された平坦部が各溝を分離する。

上の寸法によつて、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
法によつて、その中心線の方へ収斂するレーザビ
ーム１２はターゲツト８８からの垂線から離れる
方へ20°の角度（中心線）で且つターゲツト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繊細なマスク２４の膜から
離れる方向へ移動させる。

各溝を分離する平坦な領域９２は、ターゲツト
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）
によつて使用され得る。これらのパラメータの両
方はレーザビームをターゲツト領域８８に集束す
ることによつてＸ線を発生するためにターゲツト
７６を使用する時に重要になる。もしターゲツト
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、ターゲツト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ツト領域
８８はレーザビーム１２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
れたターゲツト構造を組入れる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、ターゲツト表面上の集束されたレーザビーム
１０４の入射角度は、焦点スポツトが大き過ぎる
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ツトでは、レ
ーザビームの狭い入射角度の必要並びにプラズマ
を形成するターゲツト領域とレジスト被覆ウエー
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。

ターゲツト１０２に加えて、Ｘ線平版印刷シス
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
方向付け及び集束装置１０６、ターゲツトを中に
配置する排気室１０８、マスク１１０及びチツプ
製作平版印刷技術で使用される通常の歩進器シス
テムであり得るウエーハ歩進器組立体１１２を含
む。排気室１０８内にターゲツト取扱装置１１４
があり、該ターゲツト取扱装置はターゲツト１０
２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ツト領域は集
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
ツトでターゲツト上へ向けるための通常の構造の
反射鏡１１３及び１１５及び集束レンズ１２０を
含む。

ターゲツト１０２を収容し且つプラズマが中で
発生される排気室１０８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
室１０８へレーザビーム口１１６及び差コラム１
１８が連結される。排気される口１１６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１０４を口１１６へ入れると同時に室１０
８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4484339に記載されているも
のと同様であることができ且つ１つ以上の中間室
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、中間室１２４と関連した排気口１２８
と排気室１０８と関連した排気口１３０とは、か
なりの空気流を差コラム１１８の２つの開口１３
２及び１３４を通して生じさせる。この空気流
は、質量制限ターゲツト１０２によつて依然形成
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。

ターゲツト１０２の各溝の対向側部はターゲツ
ト１０２が移動装置１１４によつて移動される平
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、従つてプラスマが終
了した後に形成され得る溶融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
最小領域は鎖線１３６，１３８及び１４０によつ
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ツト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つて、集束レンズ１２０及
びターゲツト１０２の間の距離は大きく増加され
る。これはレンズコーテイングを鏡１１５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１２０を使用するこ
とを許す。

次に第１３図を参照すると、ターゲツト７６の
製作の仕方を例示するブロツク線図が図示され
る。基本的なプロセスは２つの基本的なステツ
プ、即ち素材を準備するステツプ142と素材を加
工するステツプ144とを含む。ステツプ142の準備
される素材はプラスチツク素材又は金属素材のい
ずれかであり得る。プラスチツクであるならば、
それはブロツク１４６で示すように射出成形技術
によつて作られ得る。成形は素材に穴９０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ツト物質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ツク１４６において穴９０
を形成されないならば、ブロツク１４８に従つ
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、ブロツク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、
ブロツク１５０に従つて、穴は例えばレーザビー
ムによつ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ツプ144はフ
イルム８２及び金属ターゲツト領域８８が付加さ
れることを必要とする。最初に、ブロツク１５４
に従つて、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、ブロツク１５６に従つ
て、ステツプ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着面へ付
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つて塗布され得る。
次に、ブロツク１５８に従つて、準備されたマイ
ラーフイ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
つて所定の位置に硬化される。マイラーシートは
プレス嵌合装置、穴９０へ取付けられる真空、又
はその両方の技術によつて素材へ接合され得る。
良好な嵌合が溝７８の底部よりはむしろ穴９０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、ブロツク１６
０に従つて、金属ターゲツトと領域８８がスパツ
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ツタリング技術によつて
付加される。