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Dokumentenidentifikation DE69729588T2 23.06.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0001016092
Titel VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR ERZEUGUNG VON EXTREM-ULTRAVIOLETTLICHT FÜR DIE VERWENDUNG IN DER FOTOLITOGRAPHIE
Anmelder Advanced Energy Systems, Inc., Bethpage, N.Y., US
Erfinder GUTOWSKI, M., Robert, Glen Oaks, US;
CALIA, S., Vincent, Greenlawn, US;
TODD, M., Alan, Princeton, US
Vertreter Dehmel & Bettenhausen, Patentanwälte, 80331 München
DE-Aktenzeichen 69729588
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT, NL
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 23.12.1997
EP-Aktenzeichen 979542438
WO-Anmeldetag 23.12.1997
PCT-Aktenzeichen PCT/US97/23915
WO-Veröffentlichungsnummer 0098034234
WO-Veröffentlichungsdatum 06.08.1998
EP-Offenlegungsdatum 05.07.2000
EP date of grant 16.06.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.06.2005
IPC-Hauptklasse G21G 4/00
IPC-Nebenklasse G21G 5/00   G01J 1/00   H05G 2/00   

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen photolithographische Techniken und Apparaturen zur Verwendung bei der Herstellung von Halbleiterkomponenten, und insbesondere ein Verfahren zum Erzeugen von Extrem-Ultraviolettlicht zur Verwendung in einem Photolithographiesystem, um die Produktion von Halbleiterkomponenten mit Geometrien von 10 nm und kleiner zu ermöglichen.

Hintergrund der Erfindung

Die Anwendung photolithographischer Techniken bei der Herstellung von Halbleiterkomponenten, wie z. B. Chips dynamischer RAMs (DRAM) ist allgemein bekannt. In der Praxis derartiger photolithographischer Techniken wird Licht zum Aushärten oder Verfestigen einer Photomaske verwendet, welche das chemische Ätzen verschiedener Halbleiter-, Leiter- und Isolator-Abschnitte der Apparatur wie gewünscht verhindert.

Wie der Fachmann auf diesem Gebiet zugestehen wird, geht der Trend zu Halbleiterkomponenten mit immer größeren Dichten. Dieses gilt insbesondere in dem Bereich von Speichern, wobei es außerordentlich erwünscht ist, so viel wie möglich Speicher wie möglich in einem gegebenen Gehäuse unterzubringen.

Wie der Fachmann auf diesem Gebiet zugestehen wird, ist es erforderlich, die Liniengröße oder Geometrie der auf dem Komponentensubstrat ausgebildeten verschiedenen Halbleiter-, Leiter- und Isolator-Geometrien zu verkleinern, um eine derart gesteigerte Dichte zu ermöglichen. D. h., indem die auf dem integrierten Schaltungschip ausgebildeten individuellen Bauelemente, d. h., Transistoren, Dioden, usw. kleiner gemacht werden, kann eine größere Anzahl derartiger Bauelemente darauf ausgebildet werden. Dieses ermöglicht natürlich die Herstellung von beispielsweise DRAM-Chips mit größerer Kapazität.

Jedoch ist, wenn photolithographische Techniken angewendet werden, die untere Grenze der Liniengröße durch die Wellenlänge des in dem photolithographischen Prozeß verwendeten Lichtes definiert. Somit ist Extrem-Ultraviolettlicht (EUV) in der Lage, kleinere Liniengrößen (welche zu größeren Packungsdichtungen führen) auszubilden, als es ultraviolettes Licht oder sichtbares Licht ist. Deshalb ist es besonders erwünscht, Extrem-Ultraviolettlicht in dem photolithographischen Prozeß in Verbindung mit der Herstellung integrierter Schaltungskomponenten zu verwenden.

Gemäß der derzeitigen Methodologie schließen sich zwei wichtige Ziele in Verbindung mit der Verwendung von Extrem-Ultraviolettlicht in derartigen photolithographischen Prozessen tendenziell wechselseitig aus. Wie der Fachmann auf diesem Gebiet zugestehen wird, ist es erwünscht, eine intensive Quelle von Extrem-Ultraviolettlicht bereitzustellen, und es ist außerdem erwünscht, die Erzeugung von Schmutz während der Erzeugung von derartigem Licht zu minimieren.

Die Aushärtezeit ist direkt proportional zu der Intensität der Lichtquelle. D. h., es ist erwünscht, eine starke Lichtquelle dergestalt zu haben, daß die Maskenaushärtezeit reduziert werden und die Produktionsrate dementsprechend erhöht werden kann.

Es ist erwünscht, die Erzeugung von Schmutz zu minimieren, da derartiger Schmutz in unerwünschter Weise die Extrem-Ultraviolettstrahlung vor der Nutzung in dem Aushärtungsprozess absorbiert. Derartiger Schmutz kontaminiert und verschlechtert auch in unerwünschter Weise die Leistung der Optik, welche verwendet wird, um das Extrem-Ultraviolettlicht zu sammeln und zu fokussieren. Er erhöht auch die Vakuumpump- und Filterungsbelastung in dem System.

Die Erzeugung von derartigem Schmutz ist den derzeitigen Methodologien für die Erzeugung von Extrem-Ultraviolettlicht inhärent und tendiert zur Zunahme, wenn der Versuch gemacht wird, die Intensität des Extrem-Ultraviolettlichtes zu erhöhen.

Gemäß einer exemplarischen derzeitigen Methodologie zum Erzeugen von Extrem-Ultraviolettlicht, wird ein Energierichtstrahl, wie z. B. die Ausgabe eines Hochenergielasers, eines Elektronenstrahls oder einer Bogenentladung auf ein Keramik-, Dünnfilm- oder Festkörper-Target gerichtet. Verschiedene unterschiedliche Festkörper-Targets wurden bereits verwendet. Beispielsweise ist es bekannt, derartige Targets aus Wolfram, Zinn, Kupfer und Gold sowie festes Xenon und Eis zu erzeugen.

Das niedrige Reflexionsvermögen von Spiegeln, welche zur Verwendung bei dem gewünschten Extrem-Ultraviolettlicht geeignet sind, reduziert inhärent die Übertragung des Extrem-Ultraviolettlichtes durch das optische System und erfordert somit zusätzlich die Verwendung einer Extrem-Ultraviolettlichtquelle hoher Intensität. Die Verschlechterung der Spiegel und weiterer optischer Komponenten durch die Kontamination aufgrund von während der Erzeugung von Extrem-Ultraviolettlicht erzeugten Schmutzes ist somit höchst unerwünscht. Natürlich wird, sobald die Intensität der Extrem-Ultraviolettlicht-Erzeugungsprozesses erhöht wird, (indem die Intensität der auf das Target gerichteten Strahlungsenergie erhöht wird) mehr Schmutz erzeugt. Somit tendieren, wenn derartige Festkörper-Targetkonfigurationen eingesetzt werden, die Ziele der Schmutzreduzierung und der Intensitätsverbesserung dazu, sich wechselseitig auszuschließen.

Demzufolge wird die Anwendung von Lasern und/oder Elektronenstrahlen zum Ionisieren eines Gasflusses, um so die gewünschte Intensität von Extrem-Ultraviolettlicht zu emittieren, während gleichzeitig die Erzeugung von unerwünschtem Schmutz vermindert wird, derzeit untersucht. Somit ist es bekannt, Gasstrahlen als die Targets der Laser und Elektronenstrahlen bei der Erzeugung von Extrem-Ultraviolettlicht zu verwenden. Es ist auch bekannt, Edelgase, wie z. B. Xenon und Argon, tiefzukühlen, um so das Gas zu veranlassen, einen unterkühlten Zustand anzunehmen, in welchem die einzelnen Atome in große Gruppen von mehreren Tausend Atomen oder mehr zusammengezogen werden.

Es ist ferner aus US-A-5577092 bekannt, ein Gas mit Überschallgeschwindigkeit durch eine konvergierende-divergierende Düse fließen zu lassen, um Gruppen auszubilden, auf welche ein Laser aufgestrahlt wird, um die Emission von Extrem-Ultraviolettlicht zu stimulieren.

Obwohl sich die Verwendung derartiger Gasstrahlen und/oder Tieftemperatur-Kühlmethodologien als im Allgemeinen für Labordemonstrationen geeignet erwiesen hat, sind die Vakuumpumpanforderungen, welche für einen derartigen stabilen Betrieb bei hohen Extrem-Ultraviolettlicht-Produktionsraten erforderlich sind, wirtschaftlich prohibitiv.

Somit ist es erwünscht, eine Einrichtung für die Erzeugung von Extrem-Ultraviolettlicht mit hoher Intensität bereitzustellen, während gleichzeitig die unerwünschte Erzeugung von Schmutz minimiert wird. Es ist ferner wünschenswert, eine derartige Extrem-Ultraviolettlicht-Erzeugung unter Verwendung einer Methodologie zu erzielen, welche erheblich die Vakuumpumpanforderungen reduziert, und dadurch dementsprechend die Größe, Kosten und Energieanforderungen des Systems reduziert.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit und verringert insbesondere die vorstehend erwähnten Nachteile in Verbindung mit dem Stand der Technik. Insbesondere umfaßt die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Apparatur zum Erzeugen von Extrem-Ultraviolettlicht. Das Verfahren umfaßt die Schritte, Gas bei einer Überschallgeschwindigkeit fließen zu lassen, indem man das Gas durch eine konvergierende-divergierende Düse mit einen im Allgemeinen rechteckigen Querschnitt fließen läßt; einen Energierichtstrahl in das fließende Gas leitet, um die Emission von Extrem-Ultraviolettlicht zu stimulieren; und einen wesentlichen Anteil des Gases einfängt, um so die durch das Gas verursachte Kontamination zu vermindern.

So wie er hierin verwendet wird, ist der Begriff Schmutz so definiert, daß er alle Atome, Moleküle, Elektronen, Ionen oder anderes Material umfaßt, welches eine Komponente des fließenden Gases ist, oder welches sich aus der Wechselwirkung des fließenden Gases in dem Energierichtstrahl ergibt. Wie der Fachmann auf diesem Gebiet zugestehen wird, wird ein erheblicher Anteil von derartigem Schmutz innerhalb des Gasflußstrahls eingefangen, welcher selbst dann eingefangen wird, um so eine Kontamination zu verhindern.

Der Schritt, Gas bei einer Überschallgeschwindigkeit fließen zu lassen, umfaßt bevorzugt das Fließenlassen eines unter Druck stehenden Gases durch eine konvergierendedivergierende Düse, um so dessen Geschwindigkeit zu erhöhen. Die konvergierende-divergierende Düse besitzt einen im Allgemeinen rechteckigen Querschnitt. Die konvergierendedivergierende Düse besitzt ferner eine Länge welche im Wesentlichen größer als deren Breite ist (ein hohes Aspektverhältnis besitzt).

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind sowohl die Düse, aus welcher das Überschallgas strömt, als auch die Öffnung in dem Diffusor, in welchem das Überschallgas aufgenommen wird, angenähert 9 mm lang und angenähert 0,9 mm breit, um somit ein Aspektverhältnis von Länge zu Breite von angenähert 10 : 1 zu ergeben. Der Diffusor weist bevorzugt einen konvergierenden Abschnitt in der Nähe der Öffnung auf und besitzt daher Wände, die in einem Winkel von angenähert 6° zu seiner Gasflußsachse angeordnet sind, um so ein stabiles System von Schockwellen zu erzeugen. Die Schockwellen verringern die Geschwindigkeit des Gases innerhalb des Diffusors und erhöhen dessen Druck, wie es nachstehend detaillierter diskutiert wird.

Der Fachmann auf diesem Gebiet wird erkennen, daß die Abmessungen der Düse und des Diffusors wesentlich nach Wunsch verändert werden können. Ferner werden der Verengungsbereich, das Einlass/Verengungsbereich-Verhältnis, die Verengungslänge und der Austrittdivergenzwinkel des Diffusors bevorzugt gemäß allgemein bekannten Prinzipien für einen gegebenen Strahl optimiert, um eine erwünschte Druckrückgewinnung zu erzielen und einen Vorbeileitung von Gas (Gas, das nicht innerhalb des Diffusors aufgenommen wird) des Diffusors zu minimieren.

Der Schritt, ein Gas bei Überschallgeschwindigkeit fließen zu lassen, umfaßt bevorzugt die Expansion des Gases, um so dessen Temperatur wesentlich zu verringern. Wie der Fachmann auf diesem Gebiet zugestehen wird, steigert die Verringerung der Temperatur des Gases wesentlich dessen Dichte, indem eine Tendenz zur Verklumpung der Atome oder Moleküle des Gases miteinander bevorzugt in großen Gruppen bewirkt wird. Wie der Fachmann auf diesem Gebiet ferner zugestehen wird, verbessert die Dichtezunahme aufgrund einer derartigen Verklumpung wesentlich die Emission von Extrem-Ultraviolettlicht daraus.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Gas Edelgas, bevorzugt Argon, Helium und/oder Xenon auf. Das Gas läßt man bevorzugt bei einer Geschwindigkeit von wenigstens Mach 1, bevorzugter Mach 3 fließen.

Das Gas läßt man bevorzugt bei einer Überschallgeschwindigkeit durch eine Vakuumkammer fließen, um so die Photolithographie zu ermöglichen, wie z. B. bei der Herstellung integrierter Schaltungskomponenten. Der Energierichtstrahl besteht bevorzugt entweder aus einen Elektronenstrahl, einen Laserstrahl oder einen Mikrowellenstrahl. Der Fachmann auf diesem Gebiet wird zugestehen, daß verschiedene andere Formen von Strahlungsenergie in gleicher Weise geeignet sein können.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Energierichtstrahl in die Nähe der konvergierenden-divergierenden Düse gerichtet, aus welcher das Gas fließt, so daß der Energierichtstrahl das fließende Gas in einer Weise passiert, welche die Absorption des dadurch stimulierten Extrem-Ultraviolettlichtes zurück in das fließende Gas vermindert. Somit wird gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Rückabsorption des stimulierten Extrem-Ultraviolettlichtes insbesondere durch das fließende Gas minimiert. Um dieses zu erreichen wird der Energierichtstrahl durch das fließende Gas in der Nähe seiner Oberfläche geleitet, um so die Strecke zu reduzieren, die das stimulierte Extrem-Ultraviolettlicht durch das fließende Gas wandern muß. Man wird zugestehen, daß die Menge eines Gases, durch welches stimuliertes Extrem-Ultraviolettlicht wandern muß, proportional zu der Strecke zwischen dem Punkt der Emission, d. h., dem Punkt der Wechselwirkung zwischen dem Energierichtstrahl und dem fließenden Gas und dem Außenrand oder der Oberfläche des fließenden Gases ist, jenseits dem das Extrem-Ultraviolettlicht im Wesentlichen nur durch Vakuum wandert.

Somit wandert, indem der Energierichtstrahl so positioniert wird, daß er durch das fließende Gas in der Nähe seiner Oberfläche hindurchtritt, das durch den Energierichtstrahl innerhalb des fließenden Gases stimulierte Extrem-Ultraviolettlicht durch weniger fließendes Gas als es der Fall wäre, wenn der Energierichtstrahl tiefer innerhalb des fließenden Gases positioniert wäre.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein erheblicher Anteil des Gases innerhalb des Diffusors aufgenommen, welcher dafür konfiguriert ist, die Geschwindigkeit des Gases zu reduzieren und auch dessen Druck zu erhöhen. Somit verringert der Diffusor die Kontamination des Systems der optischen Komponenten durch Reduzierung der Menge des Gases, welches innerhalb der Vakuumkammer fließt. Die Verwendung des Diffusors reduziert auch die Belastung der Vakuumpumpe durch Reduzierung ihrer Pumpanforderungen.

Ferner wird gemäß der Methodologie der vorliegenden Erfindung das von dem Diffusor eingefangene Gas so recycled, daß es wiederholt aus der Düse fließt und wiederholt stimuliert wird, um Extrem-Ultraviolettlicht zu liefern. Ferner wird gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das aus der Vakuumkammer durch die Vakuumpumpe entfernte Gas ebenfalls recycled.

Das Aspektverhältnis des Querschnittes des Diffusors an dessen Öffnung ist bevorzugt ähnlich und angenähert dem Aspektverhältnis des Querschnittes der konvergierenden-divergierenden Düse an deren Austritt, aus welchem das Gas fließt. Alternativ kann sich das Aspektverhältnis des Querschnittes des Diffusors an seiner Öffnung sich von dem Aspektverhältnis des Querschnittes der konvergierenden-divergierenden Düse an deren Austritt unterscheiden. Beispielsweise kann die Öffnung des Diffusors optional wesentlich größer in der Querschnittsfläche als der Austritt der konvergierenden-divergierenden Düse sein, um so das Einfangen des fließenden Gases zu verbessern. Wie der Fachmann auf diesem Gebiet zugestehen wird, wird, wenn die Querschnittfläche der Öffnung des Diffusors wesentlich größer als die Querschnittsfläche des Austrittes der konvergierenden-divergierenden Düse ist, dann das Aspektverhältnis der Öffnung des Diffusors weniger kritisch.

Somit wird gemäß der Methodologie der vorliegenden Erfindung ein erheblicher Anteil der kinetischen Energie des Gases in Druck umgewandelt, um so dessen Recyceln zu erleichtern. Wie der Fachmann auf diesem Gebiet zugestehen wird, muß das Gas an die Düse mit einem erheblichen Druck geliefert werden, um so dessen Fließen bei Überschallgeschwindigkeit zu bewirken. Durch Umwandeln eines erheblichen Anteils der kinetischen Energie des Gases in Druck werden die Pumpanforderungen des Systems erheblich reduziert, um dadurch die Kosten der Konstruktion und des Betriebs des Systems zu reduzieren. Die Pumpanforderungen werden wesentlich reduziert, da der Unterschied zwischen dem Eingangs- und Ausgangsdruck der Pumpe reduziert wird, wenn der Eingangsdruck erhöht wird, wie z. B. durch Umwandlung eines erheblichen Anteils der kinetischen Energie des Gasstroms in Druck.

Das von dem Diffusor eingefangene Gas, und optional auch das von der Vakuumpumpe entfernte Gas wird komprimiert, um so dessen Druck auf den Druck zu erhöhen, welcher für die Erzielung der gewünschten Gasfließgeschwindigkeit aus der Düse erforderlich ist. Wärme wird aus dem Gas vor dessen Lieferung an die Düse abgeführt, um so dessen erwünschte Kühlung bei der Expansion zu erleichtern, wenn das Gas die Düse verläßt.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt der Diffusor wenigstens eine Schneide, welche so konfiguriert ist, daß sie die Geschwindigkeit des eingefangenen Gases dadurch verringert. Wie der Fachmann auf diesem Gebiet zugestehen wird, sind verschiedene unterschiedliche Konfigurationen derartiger Schneiden für die Reduzierung der Geschwindigkeit des durch den Diffusor eingefangenen Gases geeignet. Beispielsweise können die Schneiden konzentrische, im Allgemeinen parallele Sätze davon beispielsweise im Allgemeinen mit rechteckigen, runden oder ovalen Formen umfassen. Alternativ können die Schneiden eine Vielzahl im Allgemeinen horizontaler oder vertikaler Elemente umfassen. Es ist auch angedacht, daß eine oder mehrere punktartige Schneiden, welche im Allgemeinen als zugespitzte Nadeln konfiguriert sind, alternativ verwendet werden können, um Schockwellen zu erzeugen.

Somit sind gemäß der vorliegenden Erfindung der Düsen- und Diffusoreinlaß konfiguriert, um gasdynamische Eigenschaften eines Überschallstrahls des Gases zu nutzen, um während der Wechselwirkung des Energierichtstrahls erzeugten Schmutz und den Gasstrahl in den Diffusor zu leiten, und somit die Kontamination der optischen Komponenten des Systems dadurch zu verringern. Auf diese Weise werden die Sammel- und Fokussierungsoptik beispielsweise im Wesentlichen kontaminationsfrei gehalten, um so den damit durchgeführten Herstellungsprozess integrierter Schaltungen zu verbessern. Wie der Fachmann auf diesem Gebiet zugestehen wird, wird durch die Reduzierung der Kontamination derartiger optischer Komponenten, die Wartung, d. h., Reinigung der optischen Komponenten des Systems wesentlich reduziert und die Produktionsrate gesteigert, und dadurch ein wesentlicher wirtschaftlicher Vorteil bereitgestellt.

Die Sammel- und Fokussierungsoptik sammelt das Extrem-Ultraviolettlicht und fokussiert das Extrem-Ultraviolettlicht auf das gewünschte Ziel (z. B. eine Maske, die bei der Herstellung der integrierten Schaltungskomponente(n) ausgehärtet wird.

Somit stellen die Methodologie und die Apparatur der vorliegenden Erfindung Mittel für die Erzeugung von Extrem-Ultraviolettlicht in einem Photolithographiesystem für die Erleichterung der Produktion von Halbleiterkomponenten mit Geometrien von 10 nm (Nanometer) und kleiner bereit. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Mittel für die Erzeugung von Extrem-Ultraviolettlicht mit hoher Intensität unter gleichzeitiger Minimierung der unerwünschten Produktion von Schmutz bereitgestellt. Eine derartige Extrem-Ultraviolettlicht-Erzeugung wird ferner durch die Anwendung einer Methodologie erzielt, welche wesentlich die Vakuumpumpanforderungen verringert, und dadurch dementsprechend die Größe, Kosten und Leistungsanforderungen für das System verringert.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfaßt die Apparatur für die Erzeugung von Extrem-Ultraviolettlicht: eine konvergierende-divergierende Düse zum Beschleunigen eines Gases zum Ausbilden eines Überschallstrahls aus Gas, wobei die konvergierende-divergierende Düse einen im Allgemeinen rechteckigen Querschnitt besitzt; und eine Energierichtstrahlquelle zum Erzeugen eines Energierichtstrahls, wobei der Energierichtstrahl auf den Überschallstrahl des Gases einfällt und eine Emission von Extrem-Ultraviolettlicht stimuliert; und einen Diffusor, in welchen der Überschallstrahl des Gases geleitet wird, wobei der Diffusoreinlaß einen Diffusor aufweist, der zur Reduzierung der Geschwindigkeit des Gases und zur Erhöhung seines Druckes konfiguriert ist, wobei die Düse und der Diffusoreinlaß dafür konfiguriert sind, gasdynamische Eigenschaften des Überschallstrahls des Gases zu nutzen, um während der Wechselwirkung des Energierichtstrahls erzeugten Schmutz und den Gasstrahl in den Diffusor zu leiten, und somit die Kontamination der optischen Komponenten des Systems dadurch zu verringern.

Diese sowie weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher aus der nachstehenden Beschreibung und den Zeichnungen ersichtlich. Es versteht sich, daß Veränderungen in dem dargestellten und beschriebenen spezifischen Aufbau innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche ohne Abweichung von dem Erfindungsgedanken durchgeführt werden können.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

1 ist eine schematische Darstellung des Extrem-Ultraviolettlicht-Photolithographiesystems zur Ermöglichung der Produktion von Halbleiterkomponenten mit Geometrien von 10 nm und kleiner und stellt ein Druckprofil für das fließende Gas dar, das aus dessen konvergierender-divergierender Düse austritt;

2 ist eine perspektivische Ansicht der konvergierenden-divergierenden Düse der vorliegenden Erfindung;

3 ist eine perspektivische Ansicht des Diffusors der vorliegenden Erfindung;

4 ist eine perspektivische Ansicht, welche das aus der konvergierenden-divergierenden Düse in den Diffusor fließende Gas darstellt und auch einen Energierichtstrahl die Emission von Extrem-Ultraviolettlicht aus dem fließenden Gas stimulierenden darstellt, wobei ein Teil des Extrem-Ultraviolettlichtes durch die Systemoptik gesammelt und fokussiert wird;

5 ist eine vergrößerte Ansicht eines Satzes von Schneiden, welche als konzentrische rechteckige Elemente konfiguriert sind, um die Geschwindigkeit des ankommenden Gases zu reduzieren, während gleichzeitig dessen Druck erhöht wird;

6 ist eine perspektivische Explosionsansicht der rechteckigen Schneiden von 5;

7 ist eine Endenansicht der konvergierenden-divergierenden Düse, welcher als ein Flansch oder eine Kappe konfiguriert ist, um sie leicht an einem Impulsgenerator zu befestigen;

8 ist eine Seitenansicht der konvergierenden-divergierenden Düse von 7;

9 ist ein detailliertes Querschnittsprofil des divergierenden Abschnittes der konvergierenden-divergierenden Düse;

10 ist ein detailliertes Querschnittsprofil des Diffusors; und

11 stellt das berechnete Dichtefeld eines Extrem-Ultraviolettlicht-Quellenstrahles und des Diffusors unter Verwendung von Xenongas dar und stellt die Schockwelle dar, welche sich aus dem Auftreffen des Überschallgasflusses auf die Innenwände des Diffusors ergibt.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Die nachstehend dargelegte detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ist als eine Beschreibung der momentan bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gedacht und ist nicht als eine Darstellung der einzigen Form gedacht, in welcher die vorliegende Erfindung aufgebaut sein oder verwendet werden kann. Die Beschreibung schildert die Funktionen und die Folge der Schritte für den Aufbau und den Betrieb der Erfindung in Verbindung mit der dargestellten Ausführungsform. Es dürfte sich jedoch verstehen, daß dieselben oder äquivalente Funktionen und Ablauffolgen und unterschiedlichen Ausführungsformen, welche ebenfalls als innerhalb des Erfindungsgedankens und des Schutzumfangs der Erfindung enthalten gedacht sind, erreicht werden können. Das Extrem-Ultraviolettlicht-Photolithographiesystem der vorliegenden Erfindung für die Ermöglichung der Produktion von Halbleiterkomponenten mit Geometrien von 10 nm und kleiner ist in den 1 bis 11 dargestellt, welche eine momentan bevorzugte Ausführungsform davon zeigen. Gemäß 1 umfaßt das Extrem-Ultraviolett-Photolithographiesystem im Allgemeinen eine konvergierende-divergierende Düse 10, aus welcher Gas 11 bei Überschallgeschwindigkeit zu einem Diffusor 12 fließt, welcher einen erheblichen Anteil des fließenden Gases 11 einfängt. Die konvergierende-divergierende Düse 10 und der Diffusor 12, sowie die Sammel- und Fokussierungsoptik 29 und das Werkstück, d. h., der bzw. die herzustellenden integrierten Schaltungschips sind bevorzugt alle innerhalb einer gemeinsamen Vakuumkammer 40 untergebracht, um so die Herstellung der integrierten Schaltung unter Anwendung von Photolithographie zu erleichtern.

Wie es nachstehend im Detail beschrieben wird, reduziert der Diffusor 12 die Geschwindigkeit des fließenden Gases 11, während er gleichzeitig dessen Druck erhöht. Das Gas fließt aus dem Diffusor 12 über ein Rohr 13 zu einem Kompressor 14, welcher bevorzugt aus einen 0,53 kW (0,71 PS) Kompressor besteht. Der Kompressor 14 komprimiert, d. h., erhöht den Druck des Gases 11 so, daß es der konvergierenden-divergierenden Düse 10 wieder zugeführt werden kann und somit wiederholt verwendet werden kann, um Extrem-Ultraviolettlicht zu erzeugen. Gas fließt aus dem Kompressor 14 zu dem Wärmetauscher 16 bevorzugt einen 1,12 kW (64,1 btu/min) Wärmetauscher zum Abführen von Wärme aus dem komprimierten Gas.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Temperatur des in den Wärmetauscher 16 eintretenden Gases angenähert 610°K und die Temperatur des aus dem Wärmetauscher 16 austretenden Gases ist angenähert 300°K. Das den Wärmetauscher 16 verlassende Gas wird über ein Rohr 17 zu der konvergierenden-divergierenden Düse 10 geleitet, wo ein Staudruck von 810 kPa (6,079 Torr) entwickelt wird. Der Staudruck ist hierin als der Gasdruck definiert, wenn keine Strömung auftritt.

Gemäß Bezugnahme auch auf 2 weist die konvergierende-divergierende Düse 10 insbesondere einen Drucksammelraum 18 auf, in welchen das komprimierte Gas aus dem Wärmetauscher 16 fließt. Die konvergierende-divergierende Düse 10 weist ferner einen konvergierenden Abschnitt 20 und einen divergierenden Abschnitt 22 auf. Die konvergierende-divergierende Düse 10 ist so konfiguriert, daß sie das dadurch hindurch fließende Gas auf eine Überschallgeschwindigkeit, bevorzugt über Mach 2, bevorzugter angenähert Mach 3 beschleunigt.

Der divergierende Abschnitt 22 besitzt einen im Allgemeinen rechteckigen Querschnitt und ist bevorzugt so konfiguriert, daß die Länge, Abmessung L, wesentlich größer als die Breite, Abmessung W, davon ist. Diese Konfiguration erzeugt ein hohes Aspektverhältnis, was die Aussetzung eines erheblichen Anteils des fließenden Gases an den Energierichtstrahl ermöglicht, und was einen kurzen Pfad für das dadurch stimulierte Extrem-Ultraviolettlicht durch das fließende Gas bereitstellt.

Bezugnehmend auf die 1 und 3 weist der Diffusor 12 im Allgemeinen eine Öffnung auf, welche im Allgemeinen in Größe und Konfiguration dem breitesten Abschnitt des divergierenden Abschnittes der konvergierenden-divergierenden Düse 10 entspricht. Somit besitzt die Öffnung des Diffusors eine Länge, welche bevorzugt etwas länger ist als die Länge der konvergierenden-divergierenden Düse 10 ist, und eine Breite besitzt, welche bevorzugt etwas größer als die Breite der konvergierenden-divergierenden Düse ist, um so einen erheblichen Anteil des aus der konvergierenden-divergierenden Düse 10 fließenden Gases einzufangen. Der Fachmann auf diesem Gebiet wird zugestehen, daß verschiedene unterschiedliche Konfigurationen des Diffusors 12 möglich sind.

Der Diffusor verkleinert sich in der Querschnittsfläche von seiner Öffnung 30 zu seinem Anschlußende 32 hin, an welchem die Fluidleitung 13 angeschlossen ist. Wie es nachstehend detaillierter diskutiert wird, vergrößert sich die Querschnittsfläche des Diffusors 12 optional wieder von seinem engsten Abschnitt ausgehend, um so eine Engstelle zu definieren. Eine derartige Verjüngung oder Verschmälerung der Querschnittsfläche des Diffusors 12 erzeugt eine allmähliche Verlangsamung der dadurch eingefangenen Gase, während gleichzeitig das Auftreten einer unerwünschten Rückströmung minimiert wird, welche ansonsten auftreten könnte.

Optional sind eine oder mehrere Schneiden in oder in der Nähe des Diffusors 12 ausgebildet, um so die Verlangsamung der in die Öffnung 30 eintretenden Gase zu unterstützen. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Umfang der Öffnung 30 des Diffusors 12 als eine erste Schneide 31 ausgebildet. Zusätzliche konzentrische im Allgemeinen rechteckige Schneiden 33 und 35 sind innerhalb der Öffnung 30 des Diffusors 12 ausgebildet und daran mittels irgendeiner geeigneten Einrichtung befestigt. Schneidenstreben können optional verwendet werden, um die zweiten 33 und dritten 35 konzentrischen rechteckigen Schneiden in ihrer Lage innerhalb ihrer Öffnung 30 des Diffusors 12 zu befestigen. Der Fachmann auf diesem Gebiet wird zugestehen, daß verschiedene unterschiedliche Anzahlen und Konfigurationen derartiger Schneiden verwendet werden können, um die Erzeugung von Schocks zu bewirken, welche dazu tendieren, die Geschwindigkeit des Überschallgases zu verringern, während gleichzeitig dessen Druck innerhalb des Diffusors 12 erhöht wird.

Isobare Druckprofile des aus der konvergierenden-divergierenden Düse 10 ausfließenden Gases sind in 1 dargestellt. Gemäß Darstellung wird der Energierichtstrahl in diesen Abschnitt des fließenden Gases 11 in der Nähe der konvergierenden-divergierenden Düse 10 geleitet, um so den Wirkungsgrad der vorliegenden Erfindung zu erhöhen. Dieses ist besser in 4 dargestellt, welche die relativen Positionen des Elektronenstrahls 23 und des fließenden Gases 11 in Perspektive darstellt.

Ein Anteil des Extrem-Ultraviolettlichtes 27, dessen Emission aus dem fließenden Gas 11 durch den. Energierichtstrahl 23 stimuliert wird, wird von einer Sammel- und Fokussierungsoptik 29 gesammelt und fokussiert, welche das Extrem-Ultraviolettlicht wie gewünscht auf ein Werkstück, d. h., eine zu erzeugende integrierte Schaltungskomponente leitet.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung evakuiert eine Vakuumpumpe, bevorzugt die Vakuumpumpe 36, die zum Evakuieren der Vakuumkammer 40 verwendet wird, in welcher das Gas 11 fließt, und in welcher der photolithographische Prozeß ausgeführt wird, einen erheblichen Anteil des Gases 11, welcher nicht von dem Diffusor 12 eingefangen wird und liefert dieses Gas 11 an die konvergierendedivergierende Düse 10 bevorzugt über den Kompressor 14 und den Wärmetauscher 16 zurück, um so dessen Recycling zu erleichtern.

Gemäß 4 fließt im Betrieb ein Gas, bevorzugt ein Edelgas, wie z. B. Argon, Helium oder Xenon oder eine Kombination davon bei Ultraschallgeschwindigkeit aus der konvergierenden-divergierenden Düse 18, wenn dessen Druckzuführung zu der konvergierenden-divergierenden Düse 18 über die Gasleitung 17 erzeugt wird. Ausreichend Druck wird durch den Kompressor 14 erzeugt, um die gewünschte Gasfließgeschwindigkeit zu erreichen.

Ein Energierichtstrahl, bevorzugt ein Elektronenstrahl, wird durch den Ultraschallgasfluß 11 an einer Position geleitet, welche die Transmission des sich ergebenden Extrem-Ultraviolettlichtes durch das Gas 11 minimiert, und dadurch dessen unerwünschte Absorption mindert.

Ein erheblicher Anteil des fließenden Gases 11 wird durch den Diffusor 12 eingefangen und recycled. Ein erheblicher Anteil des nicht von dem Diffusor 12 eingefangenen Gases wird aus der Vakuumkammer 14 durch die Vakuumpumpe 38 evakuiert und recycled.

Wenigstens ein Anteil des Extrem-Ultraviolettlichtes 27, das aufgrund der Wechselwirkung des Energierichtstrahls 23 mit dem Ultraschallgas 11 emittiert wird, wird durch eine Sammel- und Fokussierungsoptik 29 gesammelt und fokussiert, um so damit die Photolithographie zu ermöglichen.

Somit wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Kontamination der Sammel- und Fokussierungsoptik 29 sowie aller anderen empfindlichen Oberflächen innerhalb der Vakuumkammer 40 gemindert. Eine derartige Kontamination wird gemindert, da der Ultraschallstrom des Gases 11 dazu tendiert, alle Gaspartikel, d. h., Moleküle, Atome, Ionen, Elektronen, usw. unter Zwang in den Diffusor 12 zu leiten, und dadurch. erheblich die Menge derartiger Partikel zu vermindern, welche frei innerhalb der Vakuumkammer 40 schweben und mit solch empfindlichen Elementen in Kontakt kommen können.

Die vorliegende Erfindung nutzt somit die gasdynamischen Eigenschaften des Ultraschallstrahls, um jedem während der Plasmaerzeugung erzeugten Schmutz in dem Diffusor und somit von der Sammel- und Fokussierungsoptik 29 sowie von dem Rest des Photolithographiesystems wegzuleiten.

Der Wirkungsgrad der vorliegenden Erfindung wird durch Minimierung der Menge des Gases 11 verbessert, durch welches das erzeugte Extrem-Ultraviolettlicht 27 hindurchtreten muß. Wie der Fachmann auf diesem Gebiet zugestehen wird, wird Extrem-Ultraviolettlicht leicht von den Edelgasen, von welchen dessen Emission stimuliert wird, absorbiert (und somit abgeschwächt). Somit ist es sehr erwünscht, den Abstand zu minimieren, durch welchen das Extrem-Ultraviolettlicht 27 durch ein derartiges Gas hindurchtreten muß. Dieses wird durch Positionieren des Energierichtstrahl 23 nahe an der Oberfläche des fließenden Gases 11 erreicht, indem bevorzugt der Energierichtstrahl 23 in der Nähe der konvergierenden-divergierenden Düse 10 positioniert wird, in welcher der Gasfluß eine vergleichsweise schmale Querschnittsfläche und eine vergleichsweise hohe Dichte besitzt.

Somit wird gemäß der vorliegenden Erfindung der Gasbereich mit hoher Dichte nahezu auf dasselbe Volumen begrenzt, wie das, das von dem Energierichtstrahl belegt wird. Somit muß das dadurch erzeugte Extrem-Ultraviolettlicht nicht durch einen erheblichen Abschnitt des Gases mit hoher Dichte wandern, nachdem es den Bereich verläßt, in welchem die stimulierte Emission auftritt.

Die Konfiguration mit hohem Aspektverhältnis der konvergierenden-divergierenden Düse hat die Tendenz, das Volumen des für die Wechselwirkung mit dem Energierichtstrahl verfügbaren fließenden Gases zu maximieren, während gleichzeitig das Volumen des fließenden Gases minimiert wird, welches das stimulierte Extrem-Ultraviolettlicht abschwächt.

Wie der Fachmann auf diesem Gebiet zugestehen wird, ist je höher die Geschwindigkeit des fließenden Gases 11 ist, dessen Massenstrom umso kleiner, welcher von dem Gasfluss, d. h., dem Strahl divergiert oder abdriftet, wenn er von sehr niedrigem Druck der Vakuumkammer umgeben ist. Jeder derartige Fluss, welcher aus dem Gasstrahl in das den Gasstrahl umgebende Hochvakuum divergiert, muß letztlich gegen ein sehr nachteiliges Druckverhältnis abgepumpt werden, welches erheblich zu den Kosten der Herstellung und Wartung des Systems beiträgt. Und was noch wichtiger ist, das Gas, das aus dem Gasstrahl austritt, wird zu einem potentiellen Kontaminanten für die Sammel- und Fokussierungsoptik und wird auch zu einer unerwünschten Abschwächungsmasse für das Extrem-Ultraviolettlicht, welches durch die Wechselwirkung des Energierichtstrahls und des Gasflusses erzeugt wird.

Ferner wird durch die Umwandlung eines erheblichen Anteils der kinetischen Energie des fließenden Gases 11 in Druck die Notwendigkeit zur Erhöhung des Druckes des Gases über den Kompressor 14 reduziert, und dadurch ein Betrieb mit einem Kompressor 14 mit kleinerer Leistung und geringeren Kosten ermöglicht.

In den 5 und 6 sind die im Allgemeinen rechteckigen konzentrischen Schneiden 33 und 35 von 3 detaillierter dargestellt. Jede im Allgemeinen konzentrische Schneide 33, 35 weist bevorzugt einen Körper 37 und eine schräge Kante 39 auf. Wie der Fachmann auf diesem Gebiet zugestehen wird, ist es der Zweck jeder Schneide 31, 33 und 35, eine Schockwelle ähnlich in der Art zu der Überschallknall-Schockwelle in Verbindung mit einem Überschallflugzeug zu erzeugen, welche einen Bereich mit erhöhtem Druck innerhalb des Diffusors 12 erzeugt, und somit die Reduzierung der Geschwindigkeit des fließenden Gases 11 ermöglicht und gleichzeitig eine Erhöhung in dessen Druck ermöglicht.

Gemäß 8 ist die konvergierende-divergierende Düse optional als eine Kappe 10a konfiguriert, welche speziell bemessen und geformt ist, um in einen Standard-Impulsgenerator zu passen. Somit weist die Kappe 10a einen Körper 50 auf, welcher für eine Aufnahme innerhalb der Austrittsöffnung eines Impulsgenerators bemessen ist, und eine Flansch 52, welcher als ein Anschlag wirkt, um die Einführung des Körpers 50 in die Austrittsöffnung zu begrenzen. Ein rechteckiger Vorsprung 54 besitzt eine darin ausgebildete rechteckige Öffnung 56. Die konvergierende-divergierende Bohrung 58 der Düse ist in einer kontinuierlichen oder damit zusammenhängenden Weise in dem Körper 50, dem Flansch 52 und Vorsprung 54 ausgebildet. Eine derartige Konstruktion ermöglicht eine leichte Entfernung und Ersetzung der konvergierenden-divergierenden Düse 10a insbesondere dann, wenn ein Standardimpulsgenerator verwendet wird.

In 9 ist ein bevorzugtes Querschnittsprofil einer Düsenöffnung dargestellt. Die Düse weist einen konvergierenden Abschnitt 60 auf, welcher abnimmt, um einen Hals 62 auszubilden, und dann in der Querschnittsfläche zunimmt, um deren divergierenden Bereich 64 auszubilden. Die Austrittsebene 66 ist die mit ihrem Ende, d. h., deren äußerer Öffnung bündige Ebene der Düse.

In 10 ist das Querschnittsprofil des Diffusors dargestellt. Gemäß der vorliegenden Erfindung verjüngt sich der Diffusor oder konvergiert von der Eintrittsebene 70 aus, um dessen konvergierenden Abschnitt 72 auszubilden. An dem Ende des konvergierenden Abschnittes 72 ist ein Hals 74 ausgebildet, und der Diffusor kann dann optional in der Querschnittsfläche divergieren oder zunehmen, um so einen divergierenden Abschnitt 76 auszubilden. Wie der Fachmann auf diesem Gebiet zugestehen wird, nimmt die Geschwindigkeit des fließenden Gases 11 innerhalb des konvergierenden Abschnittes 72 zu, während dessen Druck gleichzeitig zunimmt.

In 1 ist das berechnete Dichtefeld für einen Xenon-Extrem-Ultraviolettlicht-Quellenstrahl und Diffusor dargestellt. Gas 11a aus dem Inneren der konvergierenden-divergierenden Düse tritt davon an der Austrittsebene 66 aus, um einen Gasstrahl 11b auszubilden. Der Gasstrahl 11b tritt in den Diffusor an dessen Eintrittsebene 70 ein. Innerhalb des Diffusors 12 werden erste schiefe Schockwellen 80 aufgrund der durch die Öffnung 30 des Diffusors 12 definierten Schneiden 31 erzeugt. Die schiefen Schockwellen 80 treten in Wechselwirkung, um eine senkrechte Schockwelle 82 abstromseitig davon auszubilden. Zweite schiefe Schockwellen 84 werden erzeugt, sobald das fließende Gas mit den Innenwänden des Diffusors in Wechselwirkung tritt. Die zweiten schiefen Schockwellen 84 treten miteinander in Wechselwirkung, um so eine senkrechte Schockwelle 86 zu erzeugen. Dritte schräge Schockwellen 88 werden in einer ähnlichen Weise abstromseitig von den zweiten schrägen Schockwellen 84 erzeugt. Wie der Fachmann auf diesem Gebiet zugestehen wird, definiert jede Schockwelle einen Bereich hohen Druckes, innerhalb welchem sich das fließende Gas verlangsamt. Auf diese Weise kann eine Vielzahl von Schneiden verwendet werden, um Schockwellen auszubilden, um so eine Verlangsamung des Gasflusses und eine Erhöhung von dessen Druck zu bewirken.

Es dürfte sich verstehen, daß das hierin beschriebene und in den Zeichnungen dargestellte exemplarische Verfahren und die Apparatur für die Erzeugung von Extrem-Ultraviolettlicht nur eine momentan bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellen. Tatsächlich können verschiedene Modifikationen und Ergänzungen an einer derartigen Ausführungsform ausgeführt werden, ohne von dem Erfindungsgedanken und dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise werden verschiedene Größen, Formen, Querschnittkonfigurationen usw. der Düse und des Diffusors in Betracht gezogen. Man muß ferner zugestehen, daß verschiedene unterschiedliche andere Konfigurationen des Energierichtstrahls als der dargestellte runde verwendet werden können. Beispielsweise kann der Energierichtstrahl 23 alternativ elliptisch, quadratisch, rechteckig, dreieckig usw. sein. Es ist im Allgemeinen erwünscht, daß der Energierichtstrahl 23 in der Querschnittsfläche zu dem Abschnitt des fließenden Gases 11 in der Nähe der konvergierenden-divergierenden Düse 10 vergleichbar ist, um so die Gasmenge 11 zu minimieren, durch welche das stimulierte Extrem-Ultraviolettlicht 27 wandern muß. Ferner muß man zugestehen, daß das Verfahren und die Apparatur zum Erzeugen von Extrem-Ultraviolettlicht gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen angewendet werden können, und nicht auf die Verwendung in photolithographischen Anwendungen beschränkt sind. Ferner muß man auch zugestehen, daß das allgemeine Verfahren und die Apparatur der vorliegenden Erfindung alternativ zum Erzeugen von anderen Wellenlängen elektromagnetischer Strahlung als das Extrem-Ultraviolettlicht verwendet werden können und somit nicht auf die Erzeugung auf Extrem-Ultraviolettlicht beschränkt sind.

Somit können diese und weitere Modifikationen und Zusätze für den Fachmann auf diesem Gebiet offensichtlich sein und können implementiert werden, um die vorliegende Erfindung zur Verwendung in einer Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen anzupassen.


Anspruch[de]
  1. Ein Verfahren für die Erzeugung von Extrem-Ultraviolettlicht, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:

    – Erzeugung eines Gasflusses mit Überschallgeschwindigkeit, indem das Gas durch eine konvergierende-divergierende Düse geleitet wird, die im Allgemeinen einen rechteckigen Querschnitt hat;

    – Leitung eines Energierichtstrahls in das fließende Gas, um die Emission von Extrem-Ultraviolettlicht aus dem Gas anzuregen; und

    – Einfangen eines wesentlichen Anteils des Gases, um so die durch das Gas verursachte Kontamination zu vermindern.
  2. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Schritt der Erzeugung eines Gasflusses mit Überschallgeschwindigkeit den Schritt umfasst, ein Gas mit Überschallgeschwindigkeit durch eine konvergierende-divergierende Düse fließen zu lassen, die im Allgemeinen einen rechteckigen Querschnitt hat und die auch eine Länge hat, die im Wesentlichen größer ist als die Breite des Querschnitts.
  3. Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt, das Gas mit Überschallgeschwindigkeit fließen zu lassen den Schritt umfasst, ein Gas mit Überschallgeschwindigkeit durch eine konvergierende-divergierende Düse fließen zu lassen, die ein Längenverhältnis von Länge zu Breite von ungefähr 10 zu 1 hat.
  4. Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt, ein Gas mit Überschallgeschwindigkeit fließen zu lassen weiterhin den Schritt umfasst, das Gas auszudehnen, um die Temperatur des Gases wesentlich abzusenken, um die Emission von Extrem-Ultraviolettlicht aus dem Gas zu verstärken.
  5. Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt, ein Gas mit Überschallgeschwindigkeit fließen zu lassen, weiterhin den Schritt umfasst, ein Edelgas mit Überschallgeschwindigkeit fließen zu lassen.
  6. Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt, ein Gas mit Überschallgeschwindigkeit fließen zu lassen, weiterhin den Schritt umfasst, zum Teil wenigstens, Argongas, Heliumgas oder Xenongas mit Überschallgeschwindigkeit fließen zu lassen.
  7. Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt, ein Gas mit Überschallgeschwindigkeit fließen zu lassen, weiterhin den Schritt umfasst, das Gas mit einer Geschwindigkeit von ungefähr Mach 3 fließen zu lassen.
  8. Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt, ein Gas mit Überschallgeschwindigkeit fließen zu lassen, den Schritt umfasst, das Gas durch eine Vakuumkammer fließen zu lassen.
  9. Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schritte, ein Gas mit Überschallgeschwindigkeit fließen zu lassen, einen Energierichtstrahl in das fließende Gas zu richten und einen wesentlichen Anteil des Gases einzufangen, im Wesentlichen innerhalb einer Vakuumkammer ausgeführt werden.
  10. Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt, einen Energierichtstrahl in das fließende Gas zu richten, den Schritt umfasst, einen Elektronenstrahl in das fließende Gas zu richten.
  11. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Schritt, einen Energierichtstrahl in das fließende Gas zu richten, den Schritt umfasst, einen Laserstrahl in das fließende Gas zu richten.
  12. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Schritt, einen Energierichtstrahl in das fließende Gas zu richten, den Schritt umfasst, einen Mikrowellenstrahl in das fließende Gas zu richten.
  13. Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt, einen Energierichtstrahl in das fließende Gas zu richten, den Schritt umfasst, den Energierichtstrahl in die Nähe der konvergierenden-divergierenden Düse zu richten.
  14. Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt, einen Energierichtstrahl in das fließende Gas zu richten, den Schritt umfasst, den Energierichtstrahl durch das fließende Gas zu richten, um die Absorption des Extrem-Ultraviolettlichts durch das fließende Gas zu vermindern.
  15. Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt, einen Energierichtstrahl in das fließende Gas zu richten, den Schritt umfasst, den Energierichtstrahl durch das fließende Gas in die Nähe einer Oberfläche des fließenden Gases zu richten, um so die Entfernung zu reduzieren, die das Extrem-Ultraviolettlicht durch das fließende Gas zurücklegen muss, womit die Absorption des Extrem-Ultraviolettlichts abgeschwächt wird.
  16. Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt, einen wesentlichen Anteil des Gases einzufangen, den Schritt umfasst, einen wesentlichen Anteil des Gases in einen Diffusor aufzunehmen, wobei der Diffusor konfiguriert ist, um die Geschwindigkeit des Gases zu reduzieren und den Druck des Gases zu erhöhen.
  17. Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt, einen wesentlichen Anteil des Gases einzufangen, den Schritt umfasst, einen wesentlichen Anteil des Gases in einen Diffusor aufzunehmen, der einen Querschnitt besitzt, welcher dem Querschnitt der konvergierenden-divergierenden Düse ungefähr entspricht.
  18. Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt, einen wesentlichen Anteil des Gases einzufangen, den Schritt umfasst, einen wesentlichen Anteil des Gases in einen Diffusor aufzunehmen und einen wesentlichen Anteil des Gases, der nicht in den Diffusor aufgenommen ist, mittels einer Vakuumpumpe zu pumpen, um so das Recyceln des Gases zu erleichtern.
  19. Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend den Schritt des Recycelns des Gases, so dass das eingefangene Gas mehrfach mit Überschallgeschwindigkeit fließen gelassen und zur Emission von Extrem-Ultraviolettlicht angeregt wird.
  20. Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt, einen wesentlichen Anteil des Gases einzufangen, den Schritt umfasst, einen wesentlichen Anteil der kinetischen Energie des Gases in Druck umzuwandeln, um so das Recyceln des Gases zu erleichtern.
  21. Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend die Schritte, einen Anteil des eingefangenen Gases zu komprimieren und die Wärme vom eingefangenen Gas abzuleiten, um so das Recyceln des Gases zu erleichtern.
  22. Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt, einen wesentlichen Anteil des Gases einzufangen, den Schritt umfasst, das Gas über mindestens eine Schneide fließen zu lassen, um die Geschwindigkeit des Gases zu verringern.
  23. Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt, einen wesentlichen Anteil des Gases einzufangen, den Schritt umfasst, das Gas über eine Vielzahl konzentrischer, im Allgemeinen rechteckiger Schneiden fließen zu lassen.
  24. Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren zur Erzeugung Extrem-Ultraviolettlichts in der Erzeugung einer Halbleiterkomponente verwendet wird.
  25. Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend:

    – Bereitstellung einer Vakuumkammer;

    – Fließenlassen des Gases durch die konvergierende-divergierende Düse in die Vakuumkammer mit Überschallgeschwindigkeit;

    – Richten des Energierichtstrahls in das fließende Gas, um die Emission Extrem-Ultraviolettlichts aus dem Gas anzuregen;

    – Sammeln des Extrem-Ultraviolettlichts und Fokussierung des Extrem-Ultraviolettlichts, um Fotolithographie mit dem Extrem-Ultraviolettlicht zu erleichtern;

    – Einfangen eines wesentlichen Anteils des Gases, um so die Kontamination, der Sammel- und Fokussierungsoptik zu minimieren, wobei das Gas durch einen Diffusor eingefangen wird, der die Geschwindigkeit des Gases vermindert und seinen Druck erhöht; und

    – Recyceln des durch den Diffusor eingefangenen Gases zu der Düse, so dass das eingefangene Gas wiederholt mit Überschallgeschwindigkeit fließen gelassen und zur Emission von Extrem-Ultraviolettlicht angeregt wird.
  26. Ein Verfahren zur Erzeugung von Halbleiterkomponenten, die Geometrien von 10 nm und kleiner haben und welches das Verfahren eines der vorhergehenden Ansprüche beinhaltet.
  27. Das Verfahren gemäß Anspruch 26, wobei die Halbleiterkomponente einen Transistor umfasst.
  28. Apparatur zur Erzeugung Extrem-Ultraviolettlichts, umfassend:

    – eine konvergierende-divergierende Düse für die Beschleunigung eines Gases, um einen Überschallgasstrahl zu erzeugen; und

    – eine Strahlungsenergiequelle für die Bereitstellung eines Energierichtstrahls, wobei der Energierichtstrahl auf den Überschallgasstrahl einfällt und die Emission von Extrem-Ultraviolettlicht aus dem Gasstrahl anregt;

    – darin gekennzeichnet, dass die konvergierende-divergierende Düse einen im Allgemeinen rechteckigen Querschnitt hat und dass die Apparatur ferner umfasst:

    – einen Diffusor, in den der Überschallgasstrahl gerichtet ist, wobei die Eintrittsöffnung des Diffusors einen Diffusor umfasst, der konfiguriert ist, die Geschwindigkeit des Gases zu vermindern und seinen Druck zu erhöhen:

    – wobei die Düse und die Eintrittsöffnung des Diffusors konfiguriert sind, um von den gasdynamischen Eigenschaften des Überschallgasstrahls Gebrauch zu machen, um die Ablagerungen, welche während der Interaktion des Energierichtstrahls und des Gasstrahls entstehen, in die Einlassöffnung zu leiten und um damit die Kontamination der optischen Komponenten des Systems zu vermindern.
  29. Die Apparatur gemäß Anspruch 28, wobei die konvergierende-divergierende Düse ein Längenverhältnis der Länge zur Breite von ungefähr 10 zu 1 besitzt.
  30. Die Apparatur gemäß einem der Ansprüche 28 bis 29, wobei das Gas ein Edelgas umfasst.
  31. Die Apparatur gemäß einem der Ansprüche 28 bis 30, wobei das Gas wenigstens Argongas, Heliumgas oder Xenongas umfasst.
  32. Die Apparatur gemäß einem der Ansprüche 28 bis 31, wobei die konvergierendedivergierende Düse so konfiguriert ist, dass das durch sie hindurch fließende Gas bis zu einer Geschwindigkeit von ungefähr Mach 3 beschleunigt wird.
  33. Die Apparatur gemäß einem der Ansprüche 28 bis 32, ferner umfassend eine Vakuumkammer, in der das Gas fließt.
  34. Die Apparatur gemäß einem der Ansprüche 28 bis 33, wobei die Strahlungsenergiequelle eine Elektronenstrahlquelle umfasst.
  35. Die Apparatur gemäß einem der Ansprüche 28 bis 33, wobei die Strahlungsquelle einen Laser umfasst.
  36. Die Apparatur gemäß einem der Ansprüche 28 bis 33, wobei die Strahlungsquelle eine Mikrowellenquelle umfasst.
  37. Die Apparatur gemäß einem der Ansprüche 28 bis 36, wobei die Strahlungsenergiequelle konfiguriert ist, um den Energierichtstrahl in die Nähe der konvergierenden-divergierenden Düse zu richten.
  38. Die Apparatur gemäß einem der Ansprüche 28 bis 37, wobei die Strahlungsenergiequelle konfiguriert ist, um den Energierichtstrahl durch das fließende Gas in die Nähe einer Oberfläche des fließenden Gases zu richten, um so die Entfernung zu vermindern, die das Extrem-Ultraviolettlicht durch das Gas zurücklegen muss, wodurch die Absorption des Extrem-Ultraviolettlichts verringert wird.
  39. Die Apparatur gemäß einem der Ansprüche 28 bis 38, ferner umfassend einen Diffusor, um im Wesentlichen das Gas einzufangen.
  40. Die Apparatur gemäß Anspruch 39, ferner umfassend eine Vakuumpumpe, um einen wesentlichen Anteil des Gases, der nicht innerhalb des Diffusors enthalten ist, zurück zu der Düse zu pumpen, um so das Recyceln des Gases zu erleichtern.
  41. Die Apparatur gemäß Anspruch 39 oder 40, ferner umfassend:

    – einen Kompressor für die Kompression des durch den Diffusor eingefangenen Gases;

    – einen Wärmetauscher für die Kühlung des durch den Diffusor eingefangenen Gases; und

    wobei die Kompression und Kühlung des durch den Diffusor eingefangenen Gases das Recyceln des Gases erleichtert.
  42. Die Apparatur gemäß einem der Ansprüche 39 bis 41, ferner umfassend eine Vielzahl von Schneiden, die in der Nähe des Diffusors ausgebildet sind, um die Geschwindigkeit des Gases zu vermindern und den Druck des Gases zu erhöhen.
  43. Die Apparatur gemäß einem der Ansprüche 28 bis 42, ferner umfassend:

    – eine Vakuumkammer, wobei die Düse ausgebildet ist, um das Gas mit Überschallgeschwindigkeit in die Vakuumkammer fließen zu lassen;

    – Sammel- und Fokussierungsoptik für die Sammlung des Extrem-Ultraviolettlichts und für die Fokussierung des Extrem-Ultraviolettlichts, wobei die optischen Komponenten des Systems die Sammel- und Fokussierungsoptik beinhalten; und

    – ein Recycling-System, um das durch den Diffusor eingefangene Gas für die Düse bereitzustellen, so dass das Gas wiederholt verwendet wird, um Extrem-Ultraviolettlicht zu erzeugen.
Es folgen 6 Blatt Zeichnungen






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