СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАПРАВЛЕННОГО ЭКСТРЕМАЛЬНОГО УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО (ЭУФ) ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ ПРОЕКЦИОННОЙ ЛИТОГРАФИИ ВЫСОКОГО РАЗРЕШЕНИЯ И ИСТОЧНИК НАПРАВЛЕННОГО ЭУФ ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2014 года по МПК H05G2/00 H01L21/27 

Область техники

Предлагаемое изобретение относится к способам получения направленного (сформированного) мягкого рентгеновского излучения или, что то же самое, экстремального ультрафиолетового излучения (ЭУФ) с длиной волны 13,5 нм или 6,7 нм, или иной другой, лежащей в диапазоне 3-30 нм, применяемым в настоящее время или в ближайшей перспективе в проекционной литографии высокого разрешения.

Предшествующий уровень техники

Интенсивные исследования, направленные на поиск способов получения сформированного ЭУФ излучения (длина волны 13,5 нм ±1%), применяемого в настоящее время в проекционной литографии высокого разрешения, привели к созданию целой серии источников различных типов, конкурирующих между собой. На сегодняшний день наибольшей эффективности достигли способы, использующие для генерации ЭУФ излучения линейчатое излучение многозарядных ионов олова, поскольку более ста линий излучения ионов олова с зарядом от +6 до +11 попадают в указанный диапазон длин волн. Для эффективного формирования направленного ЭУФ излучения используют многослойные рентгеновские зеркала нормального падения, в фокальную область которых помещают плазму, содержащую ионы олова с необходимым зарядом. При этом размер плазмы, испускающей экстремальное ультрафиолетовое излучение, должен быть минимальным (именно размер плазмы в основном и определяет качество формирования используемого в проекционной литографии ЭУФ излучения). Известные способы получения сформированного ЭУФ излучения отличаются методами получения плазмы, содержащей многозарядные ионы олова: это разряды, создаваемые мощными лазерами, различными типами пинчей и т.д. (см., например, EUV Sources for Lithography. Vivek Bakshi. SPIE. 2006; Lithography. Edited by Michael Wang. InTech. 2010; патент RU 2365068 МПК H05G 2/00 (2006.01), публ. 20.08.2009; патент RU 2278483 МПК H05G 2/00 (2006.01), публ. 20.06.2006, пат. США US 6973164 МПК⁷ G21K 5/00, H05G 2/00, публ. 06.12.2005). Основным недостатком известных способов-аналогов является их недостаточная эффективность, что обусловлено трудностями получения высоких температур электронов в квазиравновесных условиях разрядов указанных типов.

Наиболее эффективным из известных способов получения направленного экстремального ультрафиолетового излучения для проекционной литографии высокого разрешения и наиболее близким по технической сущности является способ, использующий для генерации экстремального ультрафиолетового излучения импульсное излучение СО₂ лазера, которое при низких давлениях остаточного газа (в глубоком вакууме) фокусируется на специально сформированный поток капель олова с размерами меньше 1 мм (Пат. США US 7067832 МПК H05G 2/00, G01J 1/00 (2006.01) «Extreme Ultraviolet Light Source», публ. 27.06.2006). В способе-прототипе момент влета очередной капли в фокус оптической лазерной системы синхронизируют с моментом включения короткого лазерного импульса. Параметры взаимодействия (интенсивность и длительность импульса излучения, размеры капель) подбирают так, чтобы образовалось облако многократно ионизованной плазмы, причем кратность ионизации была оптимальной для генерации ЭУФ в заданном диапазоне, таким образом, получают «точечный» с характерными размерами 50-100 мкм, быстро (со скоростью 10⁶ м/с) расширяющийся источник ЭУФ излучения. Излучающую ЭУФ область - фокус оптической системы CO₂ лазера совмещают с фокусом первого (например, параболического) рентгеновского зеркала системы рентгеновской оптики, обеспечивая тем самым спектральную фильтрацию и формирование направленного излучения в виде параллельного или сходящегося в промежуточный фокус пучка излучения.

Основными недостатками способа-прототипа являются: относительно низкий ресурс работы, обусловленный загрязнением элементов оптической системы не полностью испарившимися каплями олова, распылением поверхности зеркал быстрыми ионами, образующимися в плазме, и высокое содержание, по мощности до 80%, рассеянного излучения CO₂ лазера. Это рассеянное излучение поглощается в элементах оптической схемы, что приводит к значительному увеличению радиационной нагрузки на элементы, требует дополнительных средств его подавления и снижает энергетическую эффективность литографической установки.

Для реализации известных способов получения сформированного ЭУФ излучения в настоящее время известны различные конструкции источников ЭУФ излучения, которые обладают теми же упомянутыми недостатками, что и способы, лежащие в их основе. Наиболее эффективным среди них является реализующий упомянутый способ прототип известный источник ЭУФ излучения низкого давления для проекционной литографии высокого разрешения, который содержит генератор нейтральных капель олова с размерами примерно 100 мкм, мощный импульсный СO₂ лазер, излучение которого поглощается в каплях олова и образующейся плазме, и рентгеновское зеркало для формирования направленного излучения в виде параллельного или сходящегося пучка (Пат. США US 7067832 МПК H05G 2/00, G01J 1/00 (2006.01) «Extreme Ultraviolet Light Source», публ. 27.06.2006), который выбран в качестве прототипа предлагаемого источника ЭУФ излучения. Рентгеновское зеркало, в фокусе которого происходит очень быстрый нагрев капель олова и образование излучающей ЭУФ плазмы ограниченного размера (размер излучающей области определяется скоростью разлета материала капли и составляет примерно 100 мкм), содержащей многозарядные ионы, формирует направленное ЭУФ излучение, пригодное для литографии высокого разрешения.

Основной недостаток источника ЭУФ излучения прототипа связан с тем, что для образования многократно ионизованной плазмы малых размеров, испускающей ЭУФ излучение в требуемом диапазоне, в источнике-прототипе необходимо использовать короткие импульсы мощного излучения CO₂ лазера с длиной волны 10,6 мкм, что приводит к образованию капель неиспарившегося олова, потоков быстрых ионов и электронов, которые долетают до рабочей поверхности рентгеновского зеркала, выводя его из строя. Этот уже отмечавшийся недостаток известных источников ЭУФ излучения обусловлен самим принципом их действия, на котором они основаны, поэтому представляется основным препятствием на пути их широкого использования. Другим существенным недостатком источника-прототипа является необходимость использования импульсно-периодического режима работы, что вынуждает применять сложные дорогостоящие источники питания и вызывает технологические проблемы, связанные с импульсно-периодическими нагрузками на элементы конструкции.

Раскрытие изобретения

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа получения направленного экстремального ультрафиолетового излучения для проекционной литографии высокого разрешения и устройства для его реализации, обеспечивающих повышение эффективности и ресурса работы источников ЭУФ излучения.

Технический результат в части способа в предлагаемом изобретении достигается за счет того, что разработанный способ, как и способ-прототип, основан на использовании линейчатого излучения многозарядных ионов в заданном диапазоне ЭУФ, для создания и возбуждения которых применяют плазму ограниченного размера, нагрев электронов в которой осуществляют мощным электромагнитным излучением, а формирование направленного ЭУФ излучения производят с помощью рентгеновского зеркала нормального падения, в фокусе которого помещают упомянутую плазму ограниченного размера.

Новым в разработанном способе является то, что плазму предварительно формируют сторонним узконаправленным инжектором, после чего нагрев электронов плазмы производят в магнитном поле в условиях электронно-циклотронного резонанса мощным электромагнитным излучением миллиметрового или субмиллиметрового диапазона длин волн в непрерывном режиме, а для формирования плазмы ограниченного размера используют упомянутое магнитное поле и ограничивающее поперечные размеры плазмы отверстие на оси симметрии рентгеновского зеркала, при этом рабочую сторону рентгеновского зеркала изолируют от потоков плазмы, нейтральных капель материала катода и энергичных частиц.

Технический результат в части устройства в предлагаемом изобретении достигается за счет того, что конструкция разработанного источника направленного ЭУФ излучения низкого давления для проекционной литографии высокого разрешения на основе плазмы ограниченных размеров с многозарядными ионами, так же как и устройство-прототип, содержит генератор электромагнитного излучения, обеспечивающий нагрев плазмы, образование и возбуждение упомянутых многозарядных ионов, линии излучения которых лежат в заданном диапазоне ЭУФ, и рентгеновское зеркало, формирующее направленное ЭУФ излучение в виде параллельного или сходящегося пучка.

Новым в разработанном источнике направленного экстремального ультрафиолетового излучения низкого давления для проекционной литографии высокого разрешения является то, что в него введен инжектор узконаправленного потока плазмы в магнитную ловушку, на выходе которой установлено упомянутое рентгеновское зеркало, отверстие на оси симметрии которого уменьшает поперечный размер потока плазмы, при этом рентгеновское зеркало развернуто рабочей стороной от инжектора плазмы, за фокальной областью рентгеновского зеркала расположен уловитель плазмы, а конфигурация магнитного поля магнитной ловушки, размеры уловителя плазмы и отверстия на оси рентгеновского зеркала подобраны таким образом, чтобы обеспечить изоляцию рабочей стороны рентгеновского зеркала от потоков заряженных и нейтральных частиц, генератор же электромагнитного излучения миллиметрового или субмиллиметрового диапазона длин волн для нагрева электронов плазмы снабжен вогнутыми зеркалами, направляющими электромагнитное излучение со стороны инжектора на поток плазмы в магнитной ловушке в область электронно-циклотронного резонанса.

В первом частном случае реализации разработанного источника направленного ЭУФ излучения для проекционной литографии высокого разрешения целесообразно на выходе магнитной ловушки перед многослойным рентгеновским зеркалом ввести ограничивающую диафрагму, уменьшающую поперечный размер плазмы.

Во втором частном случае реализации разработанного источника направленного ЭУФ излучения целесообразно ввести в него входную диафрагму, расположенную на входе магнитной ловушки и образующую совместно с ограничивающей диафрагмой многомодовый резонатор, использование которого обеспечивает многопроходовое поглощение электромагнитного излучения в области электронно-циклотронного резонанса, улучшая согласование электромагнитного излучения с плазмой.

В третьем частном случае реализации разработанного источника целесообразно в качестве ограничивающей диафрагмы и стенки резонатора использовать многослойное рентгеновское зеркало, обратная сторона которого изготовлена таким образом, что может служить стенкой резонатора, а отверстие на оси ограничивает поперечный размер плазмы.

Авторы разработанного изобретения для решения поставленной задачи предлагают использовать, в отличие от прототипа, узконаправленный непрерывный поток плазмы, содержащей ионы металла (например, ионы олова для генерации излучения с длиной волны 13,5 нм, ионы тербия или гадолиния для генерации излучения с длиной волны 6,7 нм) с поперечными размерами меньше мм, который инжектируют в магнитную ловушку, например, простой осесимметричный пробкотрон, вдоль магнитного поля. При этом магнитное поле обеспечивает поперечное удержание плазмы по всей длине источника, которую затем направляют в уловитель плазмы. Сущность изобретения заключается также в том, что в определенную область потока плазмы в магнитной ловушке направляют мощное электромагнитное излучение миллиметрового или субмиллиметрового диапазона длин волн в непрерывном режиме работы. В этой выбранной области пространства в условиях электронно-циклотронного резонанса осуществляют нагрев электронов плазмы. В выбранной области электронно-циклотронного резонанса частота электромагнитного излучения равна частоте вращения электронов в магнитном поле, что обеспечивает эффективную (на уровне 70-80%) резонансную передачу энергии электромагнитного излучения в энергию электронов плазмы (см., например, монографию «Электродинамика плазмы» под ред. А.И.Ахиезера, М., изд. «Наука», 1974 г. и цитированную там литературу), что существенно выше, чем в прототипе, и обеспечивает более высокую эффективность работы предлагаемого источника ЭУФ излучения по сравнению с прототипом.

В предлагаемом источнике ЭУФ излучения длина свободного пробега электронов при используемых параметрах плазмы превышает длину магнитной ловушки так, что по мере распространения потока плазмы (за время пролета плазмы вдоль магнитной ловушки) нагреваемые СВЧ излучением электроны плазмы производят дополнительную ее ионизацию, в результате образуются многозарядные ионы, линии излучения которых лежат в нужной (требуемой) спектральной области экстремального ультрафиолета. Необходимую степень ионизации обеспечивают за счет подбора параметра удержания nT (здесь n - плотность плазмы, Т - время нахождения ионов в магнитной ловушке, определяемое длиной ловушки и направленной скоростью движения ионов Т=L/v, длина магнитной ловушки ~1 см, скорость потока плазмы ~10⁶ см/с), который поддерживают достаточно высоким (на уровне 10⁹) (см., например, Geller R. Electron cyclotron resonance ion sources and ECR plasmas. Institute of Physics. Bristol. 1996), что осуществляют за счет увеличения плотности плазмы до 10¹⁴ см^-3. Для поддержания температуры электронов на высоком уровне, достаточном для ионизации и возбуждения многозарядных ионов, используют, как уже отмечалось, мощное электромагнитное излучение миллиметрового или субмиллиметрового диапазона длин волн. Согласование электромагнитного излучения с плотной замагниченной плазмой осуществляют в условиях электронно-циклотронного резонанса (ЭЦР), причем ввод СВЧ излучения в область ЭЦР должен осуществляться под малым углом к магнитным силовым линиям со стороны сильного магнитного поля. Именно такие условия ввода при плотности плазмы меньше критической обеспечивают заметное поглощение плазмой электромагнитного излучения в первой зоне ЭЦР (см., например, монографию В.Л.Гинзбурга «Распространение электромагнитных волн в плазме», изд. «Физматгиз», М., 1960, и цитированную там литературу). Для поддержания плазмы с плотностью 10¹⁴ см^-3 в разработанных способе и устройстве предлагается использовать электромагнитное излучение с частотой на уровне сотен гигагерц (миллиметровый или субмиллиметровый диапазон длин волн). Как установлено авторами, соответствующая циклотронному резонансу для этой частоты электромагнитного излучения напряженность магнитного поля в магнитной ловушке заведомо обеспечивает удержание плазмы в поперечном направлении в широком диапазоне параметров плазмы, т.е. обеспечивает локализацию плазмы вблизи оси магнитной ловушки. За счет подбора размеров элементов конструкции источника, мощности микроволнового нагрева, плотности плазмы обеспечивают требуемые для генерации ЭУФ излучения в заданном диапазоне (например, в диапазоне 13,5 нм ±1%) условия. Действительно, по мере движения ионов в магнитной ловушке повышается заряд ионов и соответственно спектр излучения плазмы смещается в область экстремального ультрафиолета. Таким образом, при определенных условиях можно обеспечить необходимый заряд ионов и соответственно максимум излучения плазмы в необходимом диапазоне ЭУФ на некотором расстоянии от начала магнитной ловушки. Причем поперечный размер излучающей в необходимом спектральном диапазоне области регулируют, изменяя размеры отверстий в инжекторе плазмы и на оси многослойного рентгеновского зеркала и поддерживая их на уровне долей миллиметра. По оценкам авторов продольный размер излучающей области, определяемый сечением возбуждения многозарядных ионов в плазме, при выбранных параметрах плазмы также может быть меньше миллиметра. Таким образом, обеспечивают размер излучающей экстремальный ультрафиолет области меньше миллиметра, т.е. получают почти точечный источник ЭУФ излучения. Формирование направленного ЭУФ излучения в предлагаемом источнике осуществляют с помощью традиционной рентгеновской оптики нормального падения на основе многослойных брегговских зеркал (с формой параболоида или эллипсоида вращения, или иной геометрической формы, в том числе состоящих из отдельных сегментов), обеспечивающих фильтрацию и формирование рентгеновского излучения (например, в виде параллельного или сходящегося в промежуточный фокус пучка рентгеновского излучения), причем конструкция разработанного устройства позволяет обеспечить достаточно большой телесный угол сбора ЭУФ излучения. За областью излучения - за фокальной областью рентгеновского зеркала располагают компактный уловитель (коллектор) плазмы, который обеспечивает поглощение потока плазмы и его утилизацию, кроме того, геометрические размеры и конструкции рентгеновского зеркала и уловителя плазмы обеспечивают перехват и утилизацию капель материала катода, образующихся в инжекторе. Таким образом, разработанная конструкция источника направленного ЭУФ излучения позволяет исключить или существенно уменьшить потоки плазмы, нейтральных капель и энергичных частиц (электронов и ионов) на рабочую поверхность рентгеновского зеркала и, как следствие, повысить ресурс работы разработанного источника ЭУФ излучения.

Краткое описание чертежей

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого источника направленного ЭУФ излучения для проекционной литографии высокого разрешения в общем случае реализации в соответствии с п.2 формулы.

На фиг.2 представлена блок-схема предлагаемого источника направленного ЭУФ излучения для проекционной литографии высокого разрешения в первом частном случае реализации в соответствии с п.3 формулы.

На фиг.3 представлена блок-схема предлагаемого источника направленного ЭУФ излучения для проекционной литографии высокого разрешения во втором частном случае реализации в соответствии с п.4 формулы.

На фиг.4 представлена блок-схема предлагаемого источника направленного ЭУФ излучения для проекционной литографии высокого разрешения в третьем частном случае реализации в соответствии с п.5 формулы.

Варианты осуществления изобретения

Источник направленного ЭУФ излучения для проекционной литографии высокого разрешения в общем случае реализации, представленный на фиг.1, содержит инжектор 1 с катодом 2 узконаправленного потока плазмы 3 в магнитную ловушку 4, на выходе которой установлено рентгеновское зеркало 11, развернутое рабочей стороной в сторону от инжектора 1. Отверстие 16 на оси симметрии зеркала 11 ограничивает поперечный размер потока плазмы 3. За фокальной областью 12 рентгеновского зеркала 11 расположен компактный уловитель плазмы 15, обеспечивающий поглощение потока плазмы 3. Распределение силовых линий 5 магнитного поля магнитной ловушки 4, размеры уловителя плазмы 15 и отверстия 16 на оси рентгеновского зеркала 11 подобраны таким образом, чтобы обеспечить изоляцию элементов рентгеновской оптики (прежде всего рабочей стороны рентгеновского зеркала 11) от потоков заряженных и нейтральных частиц. Генератор 6 электромагнитного излучения 7 миллиметрового или субмиллиметрового диапазона длин волн для нагрева электронов потока плазмы 3 снабжен вогнутыми зеркалами 8, направляющими электромагнитное излучение 7 со стороны инжектора 1 на поток плазмы 3 в магнитной ловушке 4 в область электронно-циклотронного резонанса 9.

Инжектор 1 плазмы может быть выполнен, например, на основе вакуумно-дугового разряда с катодом 2 из олова. Магнитная ловушка 4 может быть выполнена, например, в виде простого осесимметричного пробкотрона, формируемого двумя катушками, распределение силовых линий 5 магнитного поля которого показано на фиг.1, при этом инжектор 1 плазмы установлен в начале магнитной ловушки 4 в области максимальной напряженности магнитного поля.

Для формирования в фокусе 12 рентгеновского зеркала 11 плазмы с ограниченными поперечными размерами отверстие 16 на оси рентгеновского зеркала выполнено с диаметром 0,1-0,3 мм. В качестве генератора 6 мощного электромагнитного излучения миллиметрового или субмиллиметрового диапазона длин волн может быть использован, например, гиротрон. Осесимметричное рентгеновское зеркало 11 может быть выполнено в виде многослойного резонансного зеркала брэгговского типа нормального падения с формой параболоида или эллипсоида вращения, или другой формы, с отверстием 16 на оси симметрии. Длина магнитной ловушки 4 и положение рентгеновского зеркала 11 выбраны таким образом, чтобы оптимальный заряд ионов и соответственно максимум излучения плазмы в диапазоне, например 13,5 нм (Δλ=±1%), располагался в фокусе 12 зеркала 11. Рентгеновское зеркало 11 обеспечивает спектральную фильтрацию и формирование направленного ЭУФ излучения в виде параллельного или сходящегося в промежуточный фокус пучка. Причем размеры и расположение упомянутых элементов источника обеспечивают большой телесный угол сбора 14 экстремального ультрафиолетового излучения - до 6 стерадиан.

Источник направленного ЭУФ излучения для проекционной литографии высокого разрешения в первом частном случае реализации в соответствии с п.3 формулы представлен на фиг.2. По сравнению с источником на фиг.1 он дополнен ограничивающей диафрагмой 10, уменьшающей поперечный размер потока плазмы 3. Ограничивающая диафрагма 10 установлена на выходе магнитной ловушки 4 перед рентгеновским зеркалом 11.

Источник направленного ЭУФ излучения во втором частном случае реализации в соответствии с п.4 формулы представлен на фиг.3. По сравнению с источником на фиг.2 он дополнен входной диафрагмой 17, расположенной на входе магнитной ловушки 4 и образующей совместно с ограничивающей диафрагмой 10 многомодовый резонатор, использование которого обеспечивает многопроходовое поглощение электромагнитного излучения 7 в области электронно-циклотронного резонанса 9.

Источник направленного ЭУФ излучения в третьем частном случае реализации в соответствии с п.5 формулы представлен на фиг.4. По сравнению с конструкцией на фиг.3 в данной конструкции в качестве ограничивающей диафрагмы, служащей стенкой резонатора, использовано многослойное рентгеновское зеркало 11, обратная сторона которого изготовлена таким образом, что может служить стенкой резонатора, а отверстие 16 на оси симметрии зеркала 11 ограничивает поперечный размер потока плазмы 3.

Разработанный способ направленного ЭУФ излучения для проекционной литографии высокого разрешения с помощью разработанного источника направленного ЭУФ излучения по п.2 формулы реализуют следующим образом (см. фиг.1).

С помощью стороннего инжектора 1 плазмы предварительно формируют узконаправленный (поперечные размеры плазмы меньше миллиметра) поток плазмы 3, содержащей, например, ионы олова, который инжектируют в магнитную ловушку 4, магнитное поле 5 которой обеспечивает поперечное удержание плазмы 3 вдоль оси магнитной ловушки по всей ее длине. После чего на поток плазмы 3 в магнитной ловушке 4 направляют мощное электромагнитное излучение 7 миллиметрового или субмиллиметрового диапазона в непрерывном режиме от генератора 6, при этом с помощью вогнутых зеркал 8 излучение 7 направляют в плазму под малыми углами к линиям 5 магнитного поля со стороны инжектора 1 в область электронно-циклотронного резонанса 9, обеспечивая тем самым эффективный нагрев электронов потока плазмы 3. Эти высокоэнергичные электроны, в свою очередь, производят дополнительную ионизацию плазмы, в результате чего образуются многозарядные ионы, например многозарядные ионы олова. По мере движения ионов плазмы 3 вдоль оси магнитной ловушки 4 повышается заряд ионов и соответственно спектр излучения плазмы смещается в нужную область экстремального ультрафиолета. Поскольку длина магнитной ловушки 4 и соответственно месторасположение рентгеновского зеркала 11 подобраны таким образом, чтобы максимум излучения плазмы 3 в требуемом диапазоне ЭУФ приходился на то место, где расположен фокус 12 рабочей стороны рентгеновского зеркала 11 с отверстием 16 на оси, то с помощью зеркала 11 эффективно формируют направленное ЭУФ излучение 13 требуемого диапазона длин волн. Поперечный размер излучающей в необходимом спектральном диапазоне области плазмы 3 регулируют, изменяя размер выходного отверстия в инжекторе 1 плазмы и отверстия 16 на оси рентгеновского зеркала 11. С помощью уловителя 15 плазмы, расположенного за фокальной областью 12 рентгеновского зеркала 11, обеспечивают поглощение потока плазмы 3 и его утилизацию, кроме того, за счет выбора геометрических размеров, конструкции и расположения рентгеновского зеркала 11 и уловителя 15 плазмы обеспечивают перехват и утилизацию капель материала катода 2, образующихся в инжекторе 1. Таким образом, разработанные способ получения направленного ЭУФ излучения и конструкция источника направленного ЭУФ излучения позволяют исключить или существенно уменьшить потоки плазмы, нейтральных капель и энергичных частиц (электронов и ионов) на рабочую поверхность рентгеновского зеркала, то есть позволяют решить поставленную задачу.

Особенностью реализации разработанного способа получения направленного ЭУФ излучения с помощью разработанного источника направленного ЭУФ излучения по п.3 формулы является использование ограничивающей диафрагмы 10, уменьшающей поперечный размер плазмы и расположенной на выходе магнитной ловушки 4 перед рентгеновским зеркалом 11 (см. фиг.2). Ограничивающая диафрагма 10 ограничивает поперечные размеры плазмы до 0,1-0,3 мм и преграждает путь каплям металла, вылетевшим из катода 2 вакуумно-дугового инжектора 1, защищая тем самым дорогостоящую рентгеновскую оптику.

Особенностью реализации разработанного способа получения направленного ЭУФ излучения с помощью разработанного источника направленного ЭУФ излучения по п.4 формулы является использование входной диафрагмы 17 (см. фиг.3), расположенной на входе магнитной ловушки 4 и образующей совместно с ограничивающей диафрагмой 10 многомодовый резонатор. Использование многомодового резонатора из диафрагм 10 и 17 обеспечивает многопроходовое поглощение электромагнитного излучения 7 миллиметрового или субмиллиметрового диапазона длин волн в области электронно-циклотронного резонанса 9, что позволяет улучшить согласование микроволнового излучения с плазмой 3 и повысить тем самым полный кпд источника направленного ЭУФ излучения.

Особенностью реализации разработанного способа получения направленного ЭУФ излучения с помощью разработанного источника направленного ЭУФ излучения по п.5 формулы является использование в качестве ограничивающей диафрагмы, служащей стенкой резонатора, рентгеновского зеркала 11, обратная сторона которого изготовлена таким образом, что может служить стенкой резонатора, а отверстие 16 на оси симметрии зеркала 11 ограничивает поперечный размер потока плазмы. Такая конструкция удешевляет изготовление источника ЭУФ излучения.

Таким образом, отличительной особенностью разработанного изобретения по сравнению с прототипом и аналогами является использование для создания и нагрева плазмы 3 двух различных устройств: инжектора 1 узконаправленного потока плазмы и генератора 6 электромагнитного излучения миллиметрового или субмиллиметрового диапазона длин волн, что позволяет обеспечить пространственное разделение области нагрева (область электронно-циклотронного резонанса 9) электронов плазмы и области плазмы, где происходит излучение экстремального ультрафиолетового излучения (это область, где за счет дополнительной ионизации образовались ионы со степенью ионизации, необходимой для излучения экстремального ультрафиолета), что, в свою очередь, позволяет, как уже отмечалось выше, за счет использования магнитной изоляции, отверстия, уменьшающего поперечный размер плазмы, и уловителя плазмы обеспечить защиту рентгеновской оптики (в том числе рабочей стороны рентгеновского зеркала) от потоков плазмы, нейтральных капель и энергичных частиц и тем самым повысить ресурс работы источника направленного ЭУФ излучения.

Изобретение относится к источникам получения направленного (сформированного) мягкого рентгеновского излучения, или, что то же самое, экстремального ультрафиолетового излучения (ЭУФ) с длиной волны 13,5 нм или 6,7 нм, применяемым в настоящее время или в ближайшей перспективе в проекционной литографии высокого разрешения. Технический результат - повышение эффективности и ресурса работы источников ЭУФ излучения. Плазму предварительно формируют сторонним узконаправленным инжектором, после чего нагрев электронов плазмы производят в магнитном поле в условиях электронно-циклотронного резонанса мощным электромагнитным излучением микроволнового диапазона в непрерывном режиме. Для формирования плазмы ограниченного размера используют магнитное поле и ограничивающее поперечные размеры плазмы отверстие на оси симметрии рентгеновского зеркала, при этом рабочую сторону рентгеновского зеркала изолируют от потоков плазмы, нейтральных капель материала катода и энергичных частиц. Для реализации способа в разработанный источник направленного ЭУФ излучения введен инжектор 1 узконаправленного потока плазмы 3 в магнитную ловушку 4, на выходе которой установлено рентгеновское зеркало 11, отверстие 16 на оси симметрии которого уменьшает поперечный размер потока плазмы 3. При этом рентгеновское зеркало 11 развернуто рабочей стороной от инжектора 1 плазмы, за фокальной областью 12 рентгеновского зеркала расположен уловитель плазмы 15, а конфигурация магнитного поля магнитной ловушки 4, размеры уловителя плазмы 15 и отверстия 16 на оси рентгеновского зеркала 11 подобраны таким образом, чтобы обеспечить изоляцию рабочей стороны рентгеновского зеркала 11 от потоков заряженных и нейтральных частиц. Генератор 6 электромагнитного излучения миллиметрового или субмиллиметрового диапазона длин волн для нагрева электронов плазмы 3 снабжен вогнутыми зеркалами 8, направляющими электромагнитное излучение 7 со стороны инжектора 1 на поток плазмы 3 в магнитной ловушке 4 в область электронно-циклотронного резонанса 9. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ получения направленного экстремального ультрафиолетового (ЭУФ) излучения для проекционной литографии высокого разрешения, основанный на использовании линейчатого излучения многозарядных ионов в заданном диапазоне ЭУФ, для создания и возбуждения которых применяют плазму ограниченного размера, нагрев электронов в которой осуществляют мощным электромагнитным излучением, а формирование направленного ЭУФ излучения производят с помощью рентгеновского зеркала нормального падения, в фокусе которого помещают упомянутую плазму ограниченного размера, отличающийся тем, что плазму предварительно формируют сторонним узконаправленным инжектором, после чего нагрев электронов плазмы производят в магнитном поле в условиях электронно-циклотронного резонанса мощным электромагнитным излучением миллиметрового или субмиллиметрового диапазона длин волн в непрерывном режиме, а для формирования плазмы ограниченного размера используют упомянутое магнитное поле и уменьшающее поперечные размеры плазмы отверстие на оси симметрии рентгеновского зеркала, при этом рабочую сторону рентгеновского зеркала изолируют от потоков плазмы, нейтральных капель материала катода и энергичных частиц.

2. Источник направленного экстремального ультрафиолетового (ЭУФ) излучения для проекционной литографии высокого разрешения на основе плазмы ограниченных размеров с многозарядными ионами, содержащий генератор электромагнитного излучения, обеспечивающий нагрев плазмы, образование и возбуждение упомянутых многозарядных ионов, линии излучения которых лежат в заданном диапазоне ЭУФ, и рентгеновское зеркало, рабочая сторона которого позволяет формировать направленное ЭУФ излучение в виде параллельного или сходящегося пучка, отличающийся тем, что в него введен инжектор узконаправленного потока плазмы в магнитную ловушку, на выходе которой установлено упомянутое рентгеновское зеркало, отверстие на оси симметрии которого уменьшает поперечный размер потока плазмы, при этом рентгеновское зеркало развернуто рабочей стороной от инжектора плазмы, за фокальной областью рентгеновского зеркала расположен компактный уловитель плазмы, а конфигурация магнитного поля, размеры уловителя плазмы и отверстия на оси рентгеновского зеркала подобраны таким образом, чтобы обеспечить изоляцию рабочей стороны рентгеновского зеркала от потоков заряженных и нейтральных частиц, генератор же электромагнитного излучения миллиметрового или субмиллиметрового диапазона длин волн для нагрева электронов плазмы снабжен вогнутыми зеркалами, направляющими электромагнитное излучение со стороны инжектора на поток плазмы в магнитной ловушке в область электронно-циклотронного резонанса.

3. Источник направленного ЭУФ излучения для проекционной литографии высокого разрешения по п.2, отличающийся тем, что на выходе магнитной ловушки перед рентгеновским зеркалом введена ограничивающая диафрагма, уменьшающая поперечный размер плазмы.

4. Источник направленного ЭУФ излучения для проекционной литографии высокого разрешения по п.3, отличающийся тем, что введена входная диафрагма, образующая совместно с ограничивающей диафрагмой многомодовый резонатор, использование которого обеспечивает многопроходовое поглощение электромагнитного излучения в области ЭЦР резонанса, улучшая согласование электромагнитного излучения с плазмой.

5. Источник направленного ЭУФ излучения для проекционной литографии высокого разрешения по п.3, отличающийся тем, что качестве ограничивающей диафрагмы и стенки резонатора использовано рентгеновское зеркало, обратная сторона которого служит стенкой резонатора, а отверстие на оси ограничивает поперечный размер плазмы.