成果報告書詳細
管理番号20120000000483
タイトル平成20年度~平成22年度成果報告書 次世代半導体材料・プロセス基盤技術の開発 次世代半導体材料・プロセス基盤(MIRAI)プロジェクト(石特会計) EUV光源高信頼化技術開発

公開日2012/6/8
報告書年度2008 - 2010
委託先名技術研究組合極端紫外線露光システム技術開発機構
プロジェクト番号P01014
部署名電子・材料・ナノテクノロジー部
和文要約件名:平成20年度?平成22年度成果報告書 次世代半導体材料・プロセス基盤技術の開発/次世代半導体材料・プロセス基盤(MIRAI)プロジェクト(石特会計)/EUV光源高信頼化技術開発

1)光源起因マスク・ミラーの汚染評価技術の研究開発:LPP光源では、発生する燃料デブリの流入計測技術として、LIF(レーザ誘起蛍光法)を用いたSn原子計測技術の開発を行い、3,000時間で反射率低下が10%以下となるSn汚染量に相当するSn原子密度2×106個/cm3の測定感度を達成した。さらに高感度を目指して、フォトンカウンティングを用いた超高感度LIF錫計測技術の開発を実施した。DPP光源では、光源から流入する汚染を特定するためXPSと反射率(測定精度+/-0.2%)の測定可能なマスク・ミラー汚染損傷評価装置を開発し、LA-DPP実機に搭載して汚染評価実験を行った。その結果、Snの流入の無いこと、CとOによる汚染は3,000時間照射でも反射率低下2%程度と軽微であることがわかった。 2)集光光学系などの清浄化技術の開発 2?1)集光光学系の清浄光源モジュールの開発:LPP光源では、磁場によるSnイオンの制御技術、及び、Sn中性粒子による汚染低減を検討した。0.6Tの磁束密度により、集光ミラー位置でSnイオンがファラデーカップの検出限界以下になり磁束方向にイオンが収束することを確認した。一方、中性Snによる集光ミラー汚染対策として、Sn原子の発生低減とイオン化促進のため、小径Snドロップレット・ターゲットとプレパルス照射法の開発を行い、更に、集光ミラー表面に堆積したSnの除去技術として、エッチングガスを用いたクリーニング技術の開発を行った。その結果、<30μmφの小径化ドロップレットの安定生成とプレパルス照射によるフラグメントの消失を確認した。また、クリーニング速度>1nm/minの条件を見出した。DPP光源では、中性およびイオンデブリの発生低減と高捕獲率DMT(Debris Mitigation Tool)の開発を行なった。中性デブリは、回転電極へのSn塗布膜の薄膜化(従来の1/10の10µm)により1/3に低減し、イオンデブリはアドバンスドレーザトリガー法により1/5に減少した。コレクタへのSnの堆積は動作ショット数によらず0.1nm程度で、Ru反射面で2nm/Gパルスのスパッタが観測された。しかし、Ru表面状態に変化はなく、反射率の低下は見られないことから、コレクタ寿命>1年と見積もられた。 2?1)高出力対応熱管理技術の開発:LPP光源の直入射コレクタの熱管理技術開発では、EUV光源の高出力動作時のコレクタへの入熱による熱変形のシミュレーション解析と、除熱機構付きコレクタの試作を進めた。その結果を元に、EUV反射率>50%、直径400mmの実用レベルの大口径の直入射コレクタを製作した。DPP光源では、HVMレベルのDeCo (Debris Mitigation Toll – Collector Module)を一体化した温度-構造-光学連携シミュレーション技術の開発、発光点(プラズマ)からの放射成分(輻射、非輻射成分)の計測、およびHVMレベル大型コレクタの温度上昇の実測により、180W出力でのDeCoの熱管理技術を確立した。 3)IF変動防止技術の開発:DPP光源コレクタの高速位置補正手法として、ファジー推論と学習効果機能を適用したアルゴリズムを開発し、また、IF変動ライブラリを併用することにより、0.5秒という高速自動アライメント技術を開発した。更に、光源側でのIF特性をモニタする方法を考案し、同様な精度で高速補正できることを確認した。
英文要約1) Evaluation Technologies of Debris due to EUV Source 1-1) LPP source: LIF (Laser Induced Fluorescence) measurement system was developed, to evaluate Sn neutral atoms quantitatively. Sn neutral atoms are generated at LPP plasma and flowing into the exposure optics as a sort of debris. The developed LIF system is capable to detect 2E6 particle/cm3 at around IF position. This sensitivity corresponds to 10% loss of optical mirror reflectivity under 180W source power.. 1-2) DPP source: The evaluation tool of debris from DPP source was developed. The tool measures the degradation of optics (mirrors/mask) reflectivity and identifies the characteristics of debris with XPS..The accuracy of reflection loss on witness mirrors was improved to +/-0.2% and chemical analysis of debris was successfully carried out. It was confirmed that the Sn debris flowing into exposure optics is negligible and the reflectivity degradation by Carbon and Oxygen is only 2% after 3,000 hour-EUV irradiation. 2) Debris Mitigation and Cleaning Technologies for Collector Optics 2-1) LPP source: The mitigation techniques for Sn neutrals as well as Sn ions were investigated. Sn ions are thrust out by a magnetic system and effectively removed with the relatively low magnetic flux of 0.6T. To mitigate the neutral Sn debris, small sized Sn droplet target, pre-pulse method and etching-gas cleaning process were developed. The result has shown the stable Sn droplet generation of less than 30μm diameter, which means perfect Sn fragment vaporization, when pre-pulse method is applied. Also the cleaning rate of more than 1nm/min was sufficiently achieved. Both Sn ions and Sn neutrals could be removed by using these mitigation methods simultaneously. 2-2) DPP source: A movable foil trap was developed to catch the Sn particles emitted from DPP source. More than 90% Sn particles are captured by the trap. This foil trap, used together with a buffer gas flow is very effective to suppress Sn debris deposition on the mirrors. To achieve high EUV power operation, the thinner Sn coating on the rotating electrodes is essential for the more reduction of Sn neutrals, and a new trigger laser process is also necessary for suppressing energetic Sn ions. (both neutral Sn deposition and Sn ion debris detected by Faraday cup are suppressed to ~1/3, and ~1/5, respectively). The lifetime of a collector mirror is estimated to be more than 1 year, based on the Ru sputtering rate of 0.2nm/Giga-shots on the collector surface. 3) Thermal Management for EUV Source 3-1) LPP source: Heat loading, as well as thermal deformation of collector mirror due to high energy plasma was evaluated by a simulation. Based on the simulation and the analysis of small sample LPP collector, a new collector of 400mm diameter with cooling system was successfully fabricated for HVM LPP source. 3-2) DPP source: A simulation for DeCo(Debris mitigation tool-Collector module) of HMV was developed, combining temperature, collector structure and optical performance. The simulation accuracy was considerably improved, and the thermal effect during high EUV power operation can be preciously calculated. As a result, the thermal management of DeCo for HVM can be optimized by a proper water-cooling system. 4) IF Position Stability for DPP Source: A new IF alignment system was developed to maintain EUV power level and its angular distribution at IF. Alignment optimization time was improved to be less than 0.5sec, when using a library of IF position table. In addition, a new IF monitering system placed within source chamber was developed and confirmed the same performance with original one, set behind IF position.
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