JP2001215721A

JP2001215721A - 改善されたパルス電源システムを備えたプラズマ収束光源

Info

Publication number: JP2001215721A
Application number: JP2000352151A
Authority: JP
Inventors: William N Partlo; エヌパートロウィリアム; Igor V Fomenkov; ヴィフォメンコフイゴール; I Roger Oliver; ロジャーオリヴァーアイ; Richard M Ness; エムネスリチャード; Daniel L Birx; エルビルックスダニエル
Original assignee: Cymer Inc
Current assignee: Cymer Inc
Priority date: 1999-11-18
Filing date: 2000-11-20
Publication date: 2001-08-10
Also published as: EP1232517A1; TW502558B; EP1232517A4; CN1204591C; CN1390360A; CN100446167C; US6566667B1; CN1674205A; WO2001037309A1; AU1441201A

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】改善されたパルス電源システムを備えたプラ
ズマ収束光源を提供する。【解決手段】一対のプラズマピンチ電極８が真空チャ
ンバ内に配置される。該チャンバは希ガス緩衝ガスおよ
び望ましいスペクトル線を与えるように選択された活性
ガスを含む作業ガスを収容する。パルス電源１０は、非
常に高温、高密度のプラズマピンチを作業ガス中に形成
して、前記活性ガスのスペクトル線での放射線を与える
ために、電極間に放電を形成するのに充分に高い電圧で
電気パルスを提供する。好ましくは、電極は軸上のアノ
ードと同軸に構成される。好ましい実施例は、キャパシ
タンス値、アノードの長さおよび形状の最適化を提供
し、また好ましい活性ガス供給システムが開示される。
好ましい実施例はまた、充電キャパシタ、パルス変換器
を備えた磁気圧縮回路を有するパルス電源を含む。中心
アノードを冷却するためのヒートパイプ冷却システムが
記載される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この出願は、2000年6月9日に
出願された米国特許出願09/590,962号、1999年11月18日
に出願された米国特許出願第09/442,582号および1999年
6月2日に出願された米国特許出願第09/324,526号の一部
継続出願である。最後の基礎出願である米国特許出願第
09/324,526号は、1999年3月15日に出願された米国特許
出願第09/268,243号（現米国特許第6,064,072号）およ
び1998年6月8日に出願された米国特許出願第09/093,416
号（現米国特許第6,051,841号）の一部継続出願であ
る。また、この基礎出願のうちの米国特許出願第09/09
3,416号は、米国特許出願08/854,507号（現米国特許第
5,763,930号）の一部継続出願である。本発明は、高エ
ネルギー光子源、特に高信頼性のｘ線源および高エネル
ギー紫外線源に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体工業は、更に小さい寸法の集積回
路を印刷できるリソグラフィー技術を継続的に開発し続
けている。これらのシステムは、高い信頼性、コスト効
果的なスループット、および合理的なプロセス寛容度を
有していなければならない。最近になって、集積回路製
造工業は、水銀G線（436 nm）およびI線（356 nm）の露
光光源から248 nmおよび193 nmのエキシマレーザ光源に
移行した。この変更は、最小の焦点深度ロスをもったよ
り高いリソグラフィー解像度の必要性によって促進され
た。

【０００３】集積回路工業の要求は、もうすぐ193 nm露
光光源の解像能力を越えて、193 nmよりも著しく波長の
短い信頼性のある露光光源の必要性を生じるであろう。
エキシマ線は157 nmにあるが、この波長での充分な透過
性および充分に高い光学品質をもった光学材料は入手す
るのが困難である。従って、全反射撮像システムが必要
とされる可能性がある。全反射光システムは、等価型シ
ステムよりも小さい開口数を必要とする。より小さいNA
によって生じる解像度のロスは、より大きな倍率で波長
を短くすることによってのみ埋め合わせることができ
る。従って、193nmまたは157 nmで達成される程度を越
えて光リソグラフィーの解像度を改善すべきときは、10
nmの範囲の光源が必要とされる。

【０００４】高エネルギーの紫外線源およびｘ線源にお
ける現在の技術の状態は、レーザビーム、電子または他
の粒子を用いて種々のターゲット材料に衝撃を与えるこ
とにより生じるプラズマを利用するものである。固体タ
ーゲットが使用されてきたが、該固体ターゲットの消耗
により生じる破片は、製造ラインの運転を目的としたシ
ステムの種々の部品に対して有害な影響を有する。この
破片の問題に対して提案された解決策は、破片が光学機
器上に蒸着しないように、凍結液体または凍結ガスのタ
ーゲットを使用することである。しかし、これらのシス
テムが製造ラインの運転のために実際的であることは立
証されていない。

【０００５】ｘ線および高エネルギー紫外線はプラズマ
ピンチ操作において生じ得ることが、長年に亘って周知
である。プラズマピンチにおいては、幾つかの可能な構
成のうちの一つによりプラズマを通して電流が流される
結果、電流によって形成される磁界がプラズマ中の電子
およびイオンを充分なエネルギーで小さい体積の中に加
速し、イオンからの外側電子の実質的なストリッピング
を生じ、結果的にｘ線および高エネルギー紫外線を生じ
る。プラズマの収束またはピンチから高エネルギー線を
発生するための種々の先行技術が、下記の特許に記載さ
れている。

【０００６】・J.M. Dawson,「Ｘ線発生器」米国特許＃
3,961,197、1976年6月1日・T.G. Roberts, et al.,「強エネルギー電子線の補助
によるＸ線発生器」米国特許＃3,969,628、1976年7月13
日・J.H. Lee,「ヒポサイクロイドピンチ装置」米国特許
＃4,042,848、1977年8月16日・L. Cartz, et al.,「レーザビームプラズマピンチＸ
線システム」米国特許＃4,504,964、1985年3月12日・A. Weiss, et al.,「プラズマピンチＸ線装置」米国
特許＃4,536,884、1985年8月20日・S. Iwamatsu, et al.,「Ｘ線源」米国特許＃4,538,29
1、1985年8月27日・G. HerzigerおよびW. Neff,「高放射線強度を有する
プラズマ源を発生させるための装置」米国特許＃4,596,
030、1986年6月17日・A. Weiss, et al.,「Ｘ線リソグラフィーシステム」
米国特許＃4,618,971、1986年10月21日・A. Weiss, et al.,「プラズマピンチＸ線方法」米国
特許＃4,633,492、1986年12月30日・I. Okada, Y. Saitoh,「Ｘ線源およびＸ線リソグラフ
ィー方法」米国特許＃4,635,282、1987年1月6日・R.P. Gupta, et al.,「多重真空アーク誘導プラズマ
ピンチＸ線源」米国特許＃4,751,723、1988年6月14日・R.P. Gupta, et al.,「ガス放電誘導環状プラズマピ
ンチＸ線源」米国特許＃4,752,946、1988年6月21日・J.C. Riordan, J.S. Pearman,「Ｘ線源と共に使用す
るためのフィルター装置」米国特許＃4,837,794、1989
年6月6日・W. Neff, et al.,「プラズマ源を備えたＸ線を発生す
るための装置」米国特許＃5,023,897、1991年6月11日・D.A. Hammer, D.H. Kalantar,「ＸピンチＸ線源を用
いるマイクロリソグラフィーのための方法および装置」
米国特許＃5,102,776、1992年4月7日・M.W. McGeoch, et al.,「プラズマＸ線源」米国特許
＃5,504,795、1996年4月2日・Ｇ. Schriver, et al.,「光電子スペクトル分析のた
めの狭帯域拡張紫外線源としての、レーザで形成された
リチウムプラズマ」Applied Optics, Vol. 37,No.7, p
p.1243-1248, 1998 年3月・R. Lebert, et al.,「EUVリソグラフィーのためのガ
ス放電に基づく光源」,Int. Conf. On Micro and Nano
Engineering, 1998年9月・W.T. Silfast et al.,「EUVリソグラフィーのための1
3.5 nmおよび11.4 nmの高出力プラズマ放電源」, SPIE
Proc. On Emerging Lithographic Technologies III, V
ol. 3676, pp. 272-275, 1999年3月・F. Wu et al.,「真空スパークおよび球状ピンチＸ線
／EUV点源」, SPIE Proc. On Emerging Lithographic T
echnologies III, Vol. 3676, pp. 410-420, 1999年3月・I. Fomenkov, W. Partlo, D. Birx,「高密度プラズマ
装置およびリチウム発光に基づくEUVリソグラフィーの
ための13.5 nmの特性調査」, Sematech International
Workshop on EUV Lithography, 1999年10月典型的な従来技術のプラズマ収束装置は、近接Ｘ線リソ
グラフィーに適した多量の放射線を発生できるが、パル
ス当たりの大きな電気エネルギー要件および内部部品の
短い寿命に起因して反復速度が制限される。これらシス
テムについての保存電気エネルギー要件は、1 kJ〜100
kJに亘って変化する。反復速度は、典型的には1秒当た
り数パルスを越えない。

【０００７】高い反復速度で動作し且つ破片形成に伴う
従来技術の問題を回避するような、高エネルギーの紫外
線およびＸ線を生じるための、製造ラインでの信頼性が
あり且つ単純なシステムが必要とされている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、高エネルギー
光子源を提供する。一対のプラズマピンチ電極が真空チ
ャンバー内に配置される。該チャンバーには作業ガスが
収容され、該作業ガスは緩衝用希ガスと、所望のスペク
トル線を与えるように選択された活性ガスを含んでい
る。パルス電源は、電極間に放電を発生させるために充
分に高い電圧の電気的パルスを提供して、作業ガスの中
に非常に高温の高密度プラズマピンチを生じ、ソースガ
スまたは活性ガスのスペクトル線での放射を与える。好
ましくは、電極は軸上のアノードと同軸に構成される。
好ましくは、該アノードは中空であり、該アノードを通
して活性ガスが導入される。これはスペクトル線源の最
適化と、これとは別に緩衝ガスの最適化を可能にする。
好ましい実施例は、キャパシタンス値、アノードの長さ
および形状の最適化を提供し、また好ましい活性ガス供
給システムが開示される。また、好ましい実施例は、充
電キャパシタと、パルス変換器を備えた磁気圧縮回路と
を有するパルス電源システムを含んでいる。中心アノー
ドを冷却するためのヒートパイプ冷却システムが記載さ
れる。

【０００９】好ましい実施例においては、外部反射放射
コレクタディレクタがプラズマピンチ内で生じた放射線
を集め、該放射線を所望の方向に方向付けする。収束さ
れたビームおよび平行ビームを形成するための実施例が
記載される。また、好ましい実施例において、活性ガス
はリチウム蒸気であり、緩衝ガスはヘリウムであり、放
射線コレクタは高かすり入射反射率を有する材料で作製
され又はコーティングされる。反射体材料のための良好
な選択はモリブデン、パラジウム、ルテニウム、ロジウ
ム、金またはタングステンである。

【００１０】他の好ましい実施例において、緩衝ガスは
アルゴンである。またリチウムガスは、同軸電極構成の
中央電極の軸に沿った穴に配置された、固体または液体
リチウムの気化によって形成される。好ましい実施例に
おいて、破片は、ピンチ部位から延出して放射線コレク
タディレクタに向けられる光線に整列された表面を有す
る円錐形の入れ子式破片コレクタ上に集められる。この
円錐形の入れ子式破片コレクタおよび放射線コレクタデ
ィレクタは、リチウムの融点よりも高く且つタングステ
ンの融点よりも実質的に低い約400℃の範囲の温度に維
持される。タングステンおよびリチウムの蒸気は両者と
も破片コレクタ上に回収されるが、リチウムは該破片コ
レクタおよびコレクタディレクタから蒸散するのに対し
て、タングステンは永久に破片コレクタ上に残留する。
従って、タングステンは放射線コレクタディレクタ上に
は集積せず、その反射率を劣化させない。反射放射線コ
レクタディレクタおよび円錐形の入れ子式破片コレクタ
は、一つの部品として一緒に製造してもよく、或いは、
相互に整列し且つピンチ部位に整列した別々の部品であ
ってもよい。

【００１１】必要ならば、EUV光を透過し且つ可視光を
含む低エネルギー光を反射するように設計された、独特
のチャンバ窓を設けてもよい。この窓は、好ましくはシ
リコン、ジルコニウムまたはベリリウムのような極端に
薄い材料で構成された、直径の小さい窓である。

【００１２】出願人はここに、全固体パルス電源ドライ
ブを用いた極紫外線（EUV）リソグラフィーのための光
源として出願人およびその協働者が構築した、第三世代
の高密度プラズマ収束（DPF）プロトタイプ装置を記載
する。シリコン光ダイオードでの測定と組合せた真空回
折格子分光計からの結果を用いることにより、出願人
は、Mo/Siミラーの反射率帯内の実質的量の放射線が、1
3.5nm発光線の二重電離リチウムを使用して発生され得
ることを見出した。このプロトタイプDPFは、パルス当
たり25 Jの保存された電気エネルギーを、4πステラジ
アンに放出される略0.76 Jの13.5nm帯の放射線に変換す
る。この装置のパルス反復速度特性が、その200HzのDC
電源限界まで調査された。この反復速度以下では、パル
ス当たりの顕著なEUV出力の低下は見られなかった。200
Hzにおいて、測定されたパルス対パルスエネルギー安定
性はσ＝6％であり、パルスのドロップアウトは観察さ
れなかった。このプロトタイプDPF装置の電気回路およ
び動作が、安定性、効率および特性の改善を目的とした
幾つかの好ましい変形の説明と共に提示される。

【００１３】また、2,000Hzで動作可能で、パルス当た
り約20 mJ の有用なEUV放射線を2πステラジアンへ発生
できる第四世代のDPF装置が説明される。

【００１４】本発明は、Mo/SiまたはMo/Beミラーシステ
ムの反射帯に充分に適合した発光特性を有し、信頼性が
あり且つ高輝度のEUV光源を用いた、EUVリソグラフィー
の実際的な実施を提供する。

【００１５】

【発明の実施の形態】＜基本設計＞高エネルギー紫外線
光源の基本設計を示す単純化した図が、図１および図１
Ａに示されている。主要な部品は、プラズマピンチユニ
ット2、高エネルギー光子コレクタ４、および中空光パ
イプ6である。プラズマピンチ源は、低インダクタンス
パルス電源回路10によって電源を供給される同軸電極８
を備えている。この好ましい実施例におけるパルス電源
回路は、同軸電極8に対して、少なくとも1,000Hzの速度
で、1.4 kv〜2.5 kVの範囲の極めて早い上昇時間のパル
スを与えることができる、高電圧かつエネルギー効率の
よい回路である。

【００１６】図１の場合、ヘリウムおよびリチウム蒸気
の混合物のような少量の作業ガスが、図１に示す電極8
のベース付近に存在する。夫々の高電圧パルスにおいて
アバランシ降伏が生じる。夫々の高電圧パルスにおい
て、同軸電極8の内側電極と外側電極との間での予備電
離または自己降伏に起因してアバランシ降伏が生じる。
緩衝ガス中で生じるこのアバランシプロセスはガスを電
離させ、電極ベースにおいて電極間に導電性プラズマを
生じさせる。導電性プラズマが存在するようになると、
内側電極と外側電極の間に電流が流れる。この好ましい
実施例では、内側電極は高い正の電圧にあり、外側電極
は接地電位にある。電流は内側電極から外側電極へと流
れ、従って電子は中心に向かって流れ、正のイオンが中
央から流れ去るであろう。この電流は、移動する電荷キ
ャリアに対して作用する磁界を発生し、これらを同軸電
極8のベースから遠くへと加速する。

【００１７】プラズマが中央電極に到達すると、プラズ
マに対する電気的および磁気的な力によって、プラズマ
は、中心電極の端部の中心線に沿い且つそこから短い距
離にある点11の回りに「収束」され、プラズマの圧力お
よび温度は極めて高温（ある場合には太陽表面の温度よ
りも遥かに高い）にまで迅速に上昇する。電極の寸法お
よび回路内の全電気的エネルギーは、好ましくは、プラ
ズマの中に望ましい黒体温度を生じるように最適化され
る。13 nm範囲の放射線を形成するためには、20〜100 e
Vを越える黒体温度が必要とされる。一般に、特定の同
軸構成については、電気パルスの電圧が増大すると共に
温度が増大する。放射スポットの形状は軸方向に幾分不
規則であり、また半径方向では概略ガウス型である。該
ソースの典型的な半径方向寸法は300ミクロンであり、
その長さは略4 mmである。

【００１８】技術文献に記載されている従来技術のプラ
ズマピンチユニットの殆どにおいて、放射スポットは全
方向に放射線を放出し、スペクトルは黒体に密接に近似
している。作業ガス中のリチウムの目的は、放射スポッ
トからの放射線のスペクトルを狭めることである。

【００１９】第二の基本的な設計が図１Ａに示されてい
る。この場合、リチウム蒸気は活性ガスであり、アノー
ドの中心を通して注入される。緩衝ガスはヘリウムであ
り、別の位置で注入される。吸引ポンプを使用して、チ
ャンバー内に望ましい真空が形成される。リチウムライ
ンを加熱して、リチウムを蒸気の状態に維持する。

【００２０】＜リチウム蒸気＞二重に電離したリチウム
は13.5 nmに電子遷移を示し、ヘリウムの緩衝において
放射線源原子として働く。二重に電離したリチウムは、
二つの理由で優れた選択である。第一は、リチウムの低
い融点および高い蒸気圧である。放射スポットから噴出
されたリチウムは、チャンバー壁および回収光学系の表
面を180℃を越えて加熱するだけで、これら表面への付
着を妨げられる。次いで、蒸気相のリチウムは、標準の
ターボ分子ポンプ技術を使用して、ヘリウムガスと共に
チャンバーからポンプで排出することができる。また、
二つのガスを冷却するだけで、リチウムはヘリウムから
容易に分離することができる。

【００２１】13.5 nmでの良好な反射を提供するため
に、コーティング材料が利用可能である。図８は、公表
されたMoSiの反射率に対するリチウム発光ピークを示し
ている。

【００２２】ソース原子としてリチウムを使用すること
の第三の利点は、非電離リチウムが、13.5 nmの放射線
について低い吸収断面を有することである。更に、放射
スポットから噴出した何れの電離リチウムも、穏やかな
電界で容易に一掃することができる。残りの非電離リチ
ウムは、実質的には13.5 nmの放射線に対して実質的に
透明である。提案された現在最もポピュラーな13 nm範
囲の光源は、キセノンのレーザー融除凍結ジェットを使
用する。このようなシステムは、13 nmでのキセノンの
吸収断面が大きいので、次のパルスの前に全ての噴出し
たキセノンを事実上補足しなければならない。

【００２３】＜キセノンの広帯域発光＞もう一つの好ま
しい光源原子は、13.5 nmの範囲に広帯域発光を有する
キセノンである。出願人は、この明細書の後の章におい
て、吸収問題の解決策を説明する。

【００２４】＜放射線コレクタ＞放射スポットに生じた
放射線は、全4πステラジアンの中に均一に放出され
る。この放射線を補足してリソグラフィー器具に向かわ
せるために、或るタイプの回収光学系が必要とされる。
以前に提案された13 nm光源は、多層誘電体コートされ
たミラーの使用に基づく回収光学系を示唆していた。多
層誘電体ミラーの使用は、大きな角度範囲に亘って高い
回収効率を達成するために用いられる。破片を生じる如
何なる放射線源も、これらの誘電体ミラーでコートされ
るとその反射率が劣化し、従って、高原から回収される
出力を低下させるであろう。この好ましいシステムは電
極腐蝕を受け、従って、放射スポットの近傍に配置され
た何れの誘電体ミラーも経時的に劣化するであろう。

【００２５】13.5 nmのUV光について、小さいかすり入
射角で高い反射率を有する幾つかの材料が入手可能であ
る。これらの幾つかについてのグラフが図１１に示され
ている。良好な選択には、モリブデン、ロジウムおよび
タングステンが含まれる。コレクタは、これらの材料で
製造してもよいが、好ましくは、それらはニッケルのよ
うな基板構造材料上にコーティングとして適用される。
この円錐部分は、除去可能なマンドレル上にニッケルを
電着することによって製造することができる。

【００２６】大きな円錐角を収容できるコレクタを製造
するために、幾つかの円錐部分を相互に入れ子式にする
ことができる。各円錐部分は放射線の一以上の反射を用
いて、その放射円錐体のその部分を所望の方向に再方向
付けすればよい。かすり入射角に最も近い動作のための
回収を設計することは、電極腐蝕材料の付着に対してコ
レクタを最も耐性にするであろう。このようなミラーの
かすり入射角反射は、ミラーの表面粗さに強く依存す
る。表面粗さに対する依存度は、入射角がかすり入射に
近づくと共に減少する。我々は、少なくとも25度の立体
角に亘って放出される13 nmの放射線を回収して、方向
付けできると評価している。放射線を光パイプの中に方
向付けするための好ましいコレクタが、図１、図２およ
び図３に示されている。

【００２７】＜タングステン電極−コレクタのためのタ
ングステンコーティング＞外部反射コレクタのための材
料を選択する好ましい方法は、コレクタ上のコーティン
グ材料が電極材料と同じにすることである。タングステ
ンは、電極として立証された特性を有しており、その13
nmでの屈折率の実数部分は0.945であるから、有望な候
補である。浸蝕された電極材料は回収ミラー上に電着す
るので、電極およびミラーのために同じ材料を使用する
ことは、ミラー反射率の劣化を最小限にする。

【００２８】＜銀電極およびコーティング＞銀もまた、
13 nmにおける屈折率を有し、また高い反復速度動作を
可能にする高い熱伝導性を有するので、電極およびコー
ティングのための優れた選択である。

【００２９】＜円錐入れ子式破片コレクタ＞もう一つの
好ましい実施例において、コレクタディレクタは、全て
のタングステン蒸気をそれがコレクタディレクタ4に到
達する前に回収する破片コレクタによって、蒸発した電
極材料による表面汚染から保護される。図９は、プラズ
マピンチから生じる破片を回収するための、円錐型入れ
子式破片コレクタを示している。破片コレクタ5は、ピ
ンチ部位の中心から延びてコレクタディレクタ4に向か
う光線に沿った表面をもった入れ子式の円錐部分を有し
ている。

【００３０】破片コレクタは、タングステン電極から気
化したタングステンおよび気化したリチウムを含んでい
る。破片コレクタは、放射線コレクタディレクタ4に取
付けられるか、或いはその一部である。両コレクタは、
ニッケルメッキ表面で構成されている。放射線コレクタ
ディレクタ部分4は、高い反射率のためにモリブデンま
たはロジウムでコートされる。好ましくは、両コレクタ
は、リチウムの融点よりも実質的に高く且つタングステ
ンの融点よりも実質的に低い約400℃に加熱される。リ
チウムおよびタングステンの蒸気は破片コレクタ5の表
面に集積されるが、リチウムは殆ど気化により除去され
てコレクタディレクタ4上に集められ、その後直ぐに再
度蒸発して除去されであろう。タングステンは、一旦破
片コレクタ4に集積されると、永久的にそこに残留する
であろう。

【００３１】図７は、出願人が設計したコレクタの光学
的特徴を示している。該コレクタは5個の入れ子式かす
り入射角のパラボラ型反射体で構成されているが、図で
は5個の反射体のうちの三つだけが示されている。二つ
の内側反射体は図示されていない。この設計において、
回収角度は約0.4ステラジアンである。上記で述べたよ
うに、コレクタ表面はコートされ、且つリチウムの堆積
を防止するために加熱される。この設計は、平行ビーム
を形成する。図１、図３および図１０に示すような他の
好ましい設計は、ビームを収束させるであろう。該コレ
クタは、13.5 nmの波長範囲で高いかすり入射反射率を
有する材料を用いてコーティングすべきである。このよ
うな二つの材料はパラジウムおよびルテニウムである。

【００３２】ビームを収束するために設計されたもう一
つのコレクタディレクタが、図７Ｂに示されている。こ
のコレクタディレクタは楕円ミラー30を利用して、EUV
源を収束させる。このタイプのミラーは、チェコ共和国
に工場を有するReflex S.V.O.社から商業的に入手でき
る（米国内では英国およびコロラド州イングルウッドに
事務所を有するBede Scientific Instrument Ltd.社に
よって販売される）。読者は、このミラーが図７Ｂに32
で示す角度の光線のみを回収することに留意すべきであ
る。しかし、追加の光線を回収および収束させるため
に、ミラー30の内部およびミラー30の外部に追加のミラ
ー素子を含めてもよい。また、他のミラー素子をミラー
30の下流に配置して、更に狭い角度で光線を回収しても
よく、またはミラー30の上流に他のミラー素子を配置し
て、更に広い角度で光線を回収してもよいことに留意す
べきである。

【００３３】＜光パイプ＞堆積する材料を、リソグラフ
ィー器具の照射光学系から遠ざけることが重要である。
従って、この分離を更に確実にするために、光パイプ6
が採用される。光パイプ6は中空の光パイプであり、そ
の内部表面に実質的な外部全反射を用いる。主要な回収
光学系は、回収された放射線の円錐角を小さくして、中
空光パイプのアクセプタンス角度に適合させるように設
計される。この概念は図１に示されている。

【００３４】次いで、タングステン、銀またはリチウム
原子は、図1に示すように中空光パイプを下流に向かう
緩衝ガスの流れに対して逆に上流に拡散しなければなら
ないから、リソグラフィー器具の誘電体ミラーは如何な
る電極破片からも非常に良好に保護されるであろう。

【００３５】＜パルス電源ユニット＞好ましいパルス電
源ユニット10は、米国特許第5,936,988号に記載された
パルス電源ユニットのように、トリガーおよび固体磁気
スイッチ回路を利用した高周波数かつ高電圧の固体パル
ス電源ユニットである。これらのユニットは極めて信頼
性があり、数ヶ月および数十億パルスに亘って、実質的
な保守を必要とせずに連続的に運転することができる。
この米国特許第5,936,988号の教示を、本明細書の一部
をなす参照として本願に援用する。

【００３６】図４は、パルス電源を提供する単純化され
た電気回路を示している。好ましい実施例はDC電源40を
含んでおり、これはエキシマレーザに用いられるタイプ
のコマンド共鳴充電電源である。Ｃ₀は、65μFの複合キ
ャパシタンスを有する規格品キャパシタのバンクであ
り、ピーキングキャパシタＣ₁もまた、65μFの複合キャ
パシタンスを有する規格品キャパシタのバンクである。
飽和インダクタ42は、約1.5 nHの飽和駆動インダクタン
スを有する。トリガー44はIGBTである。ダイオード46お
よびインダクタ48は、米国特許第5,729,562号に記載さ
れたのと同様のエネルギー回収回路を形成し、一つのパ
ルスからの反射された電気エネルギーを、次のパルスの
前にＣ₀に保存することを可能にする。

【００３７】＜システム＞図１に示すように、ヘリウム
およびリチウム蒸気の作業ガス混合物は、同軸電極8の
中に排出される。パルス電源ユニット10からの電気パル
スは、充分に高い温度および圧力の高密度プラズマ焦点
を11に形成し、作業ガス中のリチウム原子を二重に電離
して、約13.5 nmの波長で紫外線を発生する。

【００３８】この光は、外部全反射コレクタ4の中に回
収されて中空光パイプ6の中に向けられ、更に、そこで
は光がリソグラフィー器具（図示せず）へと向けられ
る。放電チャンバ1は、ターボ吸引ポンプ12によって約4
Torrの真空に維持される。作業ガス中の幾らかのヘリ
ウムはヘリウム分離器14の中で分離されて、図１に示す
光パイプを16でパージするために使用される。光パイプ
中のヘリウム圧力は、好ましくは、典型的には低圧また
は真空に維持されるリソグラフィー器具の圧力要件に適
合される。作業ガスの温度は熱交換器20で所望の温度に
維持され、また、該ガスは静電フィルタ22で清浄化され
る。このガスは、図１に示す同軸電極空間内に放出され
る。

【００３９】＜プロトタイプユニット＞出願人および彼
の協働者によって組み立てられ、試験されたプロトタイ
ププラズマピンチユニットの図が、図５Ａに示されてい
る。主要な素子は、Ｃ₁キャパシタデッキ、Ｃ₀キャパシ
タデッキ、IGBTスイッチ、飽和性インデューサ42、真空
容器3、および同軸電極8である。

【００４０】＜試験結果＞図６は、図５に示したユニッ
トを用いて出願人が測定した典型的なパルス形状を示し
ている。出願人は、13.5 nmにおけるＣ₁電圧、Ｃ₁電流
および強度を、8マイクロ秒に亘って記録した。この典
型的なパルスにおける積算エネルギーは、約0.8Ｊであ
る。パルス幅（FWHMにおける）は、約280 nsである。降
伏前のＣ₁電圧は、1 kVよりも僅かに低い。

【００４１】このプロトタイプの実施例は、200Hz以下
のパルス速度で運転することができる。200Hzで測定さ
れた平均バンド13.5 nmの放射は、4πステラジアンにお
いて152 Ｗである。1シグマでのエネルギー安定性は約6
％である。出願人は、図１に示したコレクタ4を用い
て、エネルギーの3.2％を、有用な13.5 nmのビームに向
けることができると見積もっている。

【００４２】＜第二のプラズマピンチユニット＞第二の
プラズマピンチユニットが図２に示されている。このユ
ニットは、米国特許第4,042,848号に記載されているプ
ラズマピンチ装置と同様である。このユニットは二つの
外部ディスク形電極30および32、並びに内側ディスク形
電極36を具備している。米国特許第4,042,848号に記載
され、また図２に示されているように、ピンチは三方向
から形成される。ピンチは電極の周囲付近で開始されて
中央に向かって進み、また図２に34で示すように、対称
軸に沿って内部電極の中心に放射スポットが形成され
る。放射は、図１の実施例に関して説明したようにして
制御し、方向付けることができる。しかし、図２に示し
たユニットの両側から来る二つの方向で、放射線を捕捉
することが可能である。また、誘電体ミラーを38に配置
することによって、最初に左側に反射した放射線のかな
りの比率を、放射スポットを通して逆方向に反射させる
ことができる。これは、右側へ向かう放射を刺激する。

【００４３】＜第三のプラズマピンチユニット＞第三の
実施例は、図３を参照して説明することができる。この
実施例は、第一の好ましい実施例と同様である。しか
し、この実施例では緩衝ガスがアルゴンである。ヘリウ
ムは13 nmの放射に対して比較的透明であるという望ま
しい性質を有しているが、原子量が小さいという望まし
くない性質を有している。小さい原子量は、システムを
バックグラウンド圧力で運転せざるを得なくする。Heの
原子量が小さいことの追加の欠点は、加速距離を電気駆
動回路のタイミングに適合させるために必要な電極の長
さである。Heは軽いので、電極は、駆動回路を通る電流
のピークと同時にHeが電極の端部に落ちるために望まれ
るよりも長くなければならない。Arのような重い原子
は、Heよりも低い透過性を有するが、その高い質量いの
ため、より低い圧力で安定なピンチを形成することがで
きる。Arの低い動作圧力は、Arの増大した吸収特性を相
殺して余りあるものである。加えて、必要な電極の長さ
は、原子量が大きいために減少する。短い電極は二つの
理由で有利である。第一は、短い電極を使用すると、回
路インダクタンスが低下することである。低いインダク
タンスは駆動回路をより効率的にして、必要な電気ポン
プエネルギーを低下させる。短い電極の第二の利点は、
電極の先端から基部への熱伝導経路長の減少である。電
極に付与される熱エネルギーの大部分は先端に生じ、電
極の伝導性冷却は主に基部で生じる（放射冷却もまた生
じる）。短い電極は、熱い先端から冷たい基部までの長
さを小さい温度降下に導く。パルス当たりの小さいポン
プエネルギーおよび改善された冷却経路は、当該システ
ムがより高い反復速度で動作することを可能にする。反
復速度を増大させることは、平均光出力を直接増大させ
る。当該システムの反復速度を増大させることによる出
力のスケーリングは、パルス当たりのエネルギーを増大
させることとは対照的に、リソグラフィー光源の平均出
力のための最も望ましい方法である。

【００４４】この好ましい実施例において、リチウム
は、第一および第二の実施例のようなガス形態でチャン
バーの中に注入されることはない。その代わりに、図３
に示すように固体リチウムが中心電極の中央に配置され
る。次いで、電極からの熱が、リチウムをその気化温度
に加熱する。電極の熱い先端に対するリチウムの高さを
調節することによって、電極先端付近のリチウムの分圧
を制御することができる。これを行うための一つの好ま
しい方法が図3に示されている。電極の先端に対して固
体リチウムロッドの先端を調節する機構が設けられてい
る。当該システムは、好ましくは同軸電極8の開放側が
頂部になるように、好ましくは垂直に配置されるので、
如何なる溶融リチウムも中心電極の頂部付近を汚すに過
ぎない。ビームは、図５Ａに示すように垂直方向に真直
ぐに存在するであろう。（別のアプローチは、リチウム
が液体として加えられるように、電極をリチウムの融点
を越える温度に加熱することである）。この液体を何れ
か特定の反復速度のために必要な速度でポンピングする
ために、極端に低い流れポンプが利用可能である。タン
グステン芯材を利用して、液体リチウムを中心電極先端
の領域にまで運ぶことができる。

【００４５】電極の中心を下る孔は、もう一つの重要な
利点を提供する。プラズマピンチは中央電極先端の中心
付近に形成されるから、エネルギーの多くはこの領域で
放出される。この点付近の電極材料は除去され、遂には
圧力容器内の他の表面になるであろう。中心孔を備えた
電極を用いることは、利用可能な浸蝕せい材料を大幅に
減少させる。加えて、出願人の実験により、この領域に
おけるリチウム蒸気の存在は電極材料の除去速度を更に
低減することが示された。ベローズまたは他の適切なシ
ール方法を使用して、電極装置がチャンバ内に導入され
る部分に良好なシールを維持すべきである。固体リチウ
ムを充分にロードした置換電極は容易かつ安価に製造で
き、容器にチャンバー内で容易に置換することができ
る。

【００４６】＜小さい真空チャンバー窓＞ピンチは非常
に多量の可視光を生じ、これをEUV光から分離する必要
がある。また、リソグラフィー光学系がリチウムまたは
タングステンで汚染されないことの更なる補償を与える
ための窓が望ましい。本発明により生じる極紫外線は、
固体に強く吸収される。従って、光線のための窓を提供
することは一つの兆戦である。出願人が選択した窓によ
る解決策は、EUVを透過し且つ可視光を反射する極めて
薄い箔を利用することである。出願人が選択した窓は、
入力光線の軸に対して約10°の入射角で傾斜したベリリ
ウムの箔（約0.2〜0.5ミクロン）である。この構成で
は、殆ど全ての可視光が反射され、約50〜80％のEUVが
透過される。勿論、このような薄い窓はそれほど強くは
ない。従って、出願人は直径の非常に小さい窓を使用
し、この小さい窓を通して光線を収束させる。好ましく
は、薄いベリリウム窓の直系は約10 mmである。この小
さい窓の加熱を考慮しなければならず、また高い反復速
度のために窓の特別の冷却が必要とされるであろう。

【００４７】幾つかの設計において、この素子は単なる
ビームスプリッタとして設計することができるが、この
薄い光学素子を横切る圧力差がないため、これによって
設計は単純化されるであろう。

【００４８】図１０は、熱さ0.5ミクロンで直径1mmのベ
リリウム窓7を通してビーム9を収束させるために、放射
コレクタ4がコレクタ延長部4Aによって延長された好ま
しい実施例を示している。

【００４９】＜予備電離＞出願人の実験は、予備電離な
しでも良好な結果を得ることができるが、予備電離を用
いると特性が改善されることを示した。図５Ａに示した
プロトタイプのユニットは、電極の間でガスを予備電離
するDC駆動のスパークギャップ予備電離器を備えてい
る。改善された予備電離技術を用いれば、出願人はこれ
らのエネルギー安定性値を大幅に改善することができ、
また他の特性パラメータを改善することができるであろ
う。予備電離は、エキシマレーザにおける特性を改善す
るために、出願人および他者によって使用されている充
分に開発された技術である。好ましい予備電離技術には
下記の要素が含まれる。

【００５０】１）DC駆動のスパークギャップ２）RF駆動のスパークギャップ３）RF駆動の表面放電４）コロナ放電５）予備電離と組合せたスパイク回路これらの技術はエキシマレーザに関する化学文献に十分
に記述されており、周知である。

【００５１】＜ブラストシールド＞図５Ｂは、好ましい
実施例における予備電離を与える全部で8個のスパーク
プラグ138のうち二つの位置を示している。この図はま
た、ステンレス鋼製外側部分およびタングステン製の内
側部分からなるカソード111およびアノード123を示して
いる。絶縁体125は、カソードからのアノードの絶縁を
完成する。図５Ｂ１〜６は、放電開始の約1.2μsに、図
５Ｂ５で完全に発生するピンチを導く典型的なパルスの
進行を示している。

【００５２】放電の際に、プラズマを流れる電流により
発生したイオンおよび電子に対して作用するローレンツ
力によって、プラズマはアノードの先端に向けて加速さ
れる。図５Ｂに121で示される電極の先端に到達する
と、半径方向に向けられた力ベクトルはプラズマを圧縮
して高温に加熱する。

【００５３】プラズマが圧縮されると、プラズマに作用
する軸方向に向かって存在する力は、特に図５Ｂ６に示
すように、プラズマ柱を伸ばす傾向がある。不安定性に
導くのはこの伸びである。プラズマ柱が軸に沿って成長
して一定点を越えると、圧縮されたプラズマ領域を横切
る電圧降下が大きすぎて、アノードの先端周囲および近
傍の領域内の低圧ガスによっては維持できなくなる。ア
ークオーバーが生じ、図５Ｂ６に点線で示すように、電
流の多くまたは全部が、アノード先端付近のガスの短い
低密度領域を流れる。このアークオーバーはパルスに不
安定性を生じ、比較的迅速な電極浸蝕を起こすため有害
である。

【００５４】この問題に対する一つの解決策は、軸方向
のプラズマの移動に対する物理的バリアを与えることで
ある。このようなバリアは、図５Ｃに素子番号143とし
て示されており、それはDPF装置のプラズマ排気に対す
るシールドのように作用するので、出願人はこれを爆風
シールドと称する。この爆風シールドは、頑丈な機械的
および熱的性質をもった電気的に絶縁性の材料で製造さ
れなければならない。加えて、リチウムのような高度に
反応性の元素を用いて運転するときには、この爆風シー
ルド材料の化学的適合性を考慮しなければならない。リ
チウムは13.5 nmの強い発光に起因して、このEUV光源の
ための発光元素として提案されている。優れた候補は、
単結晶酸化アルミニウム、サファイア、またはLucalux
の商標名でジェネラルエレクトリックス者が製造する非
晶質サファイアである。

【００５５】爆風シールドの最適な形状は、図５Ｃに示
すように、アノード上に中心を合わせたアノードの直径
に等しい半径をもつドームであることが分かった。この
ような形状は、プラズマが最大圧縮下にあるときに、自
然に発生するプラズマ電流ラインに密接に適合する。爆
風シールドがアノード先端から遠くに配置されるとプラ
ズマ柱が長くなりすぎて、不充分なプラズマ加熱および
アークオーバーの危険に導くであろう。爆風シールドが
アノード先端に近接し過ぎると、中心軸からの外側およ
び下方のカソードに向かう電流は制限され、この場合に
も不充分なプラズマ加熱を導く。

【００５６】EUV放射が漏出し、回収して使用されるこ
とを可能にするために、144において爆風シールド143の
頂部側に存在する孔が必要とされる。この孔を通ってプ
ラズマが漏出し、爆風シールド上に長く狭い柱を形成す
る傾向に起因して、この孔はできるだけ小さく作製しな
ければならない。144に示すように、この孔の内側への
傾斜カットは、プラズマピンチ装置により生じたより大
きな軸外EUV放射の回収を可能にする。

【００５７】図５Ｃ１〜６は、爆風シールドがプラズマ
ピンチを収容し、アークオーバーを防止する方法を示し
ている。

【００５８】＜ガスの種類および密度の組合せ＞出願人
は、ソースガスの要件および最適化された緩衝ガスの要
件が一つのガスでは満たされないことを見出した。ソー
スガスは13.5 nmでの狭い発光帯に付いてはリチウムと
同様でなければならず、13.5 nm付近での広い発光帯に
ついてはキセノンでなければならない。リチウムおよび
キセノンの密度、降伏および吸収特性は、緩衝ガスとし
て使用するためには最適ではない。例えば、キセノンは
自己吸収性が強すぎ、またリチウムは緩衝ガスとして使
用するためには密度が充分でない。

【００５９】この矛盾した要件の問題に対処するため
に、図１２に示すように、出願人は作業ガスをソースガ
スと緩衝ガスとに分離し、ソースガス供給42（例えば5
％のXeおよび95％のHeの混合物）をアノード40の中心に
導入する。次いで、出願人は最適化された緩衝ガス、例
えばヘリウム、またはヘリウムおよびアルゴンの混合物
を、一定圧力に維持された主容器領域に供給する。こう
して、アノード内のソースガスは緩衝ガスの圧力にな
り、ソースガス42の流速は、主容器領域内において緩衝
ガスと混合されたソースガスの分圧を決定する。主容器
領域内のソースガスの分圧を最小にするためには、低い
ソースガス流速を得ることが最適である。（主容器領域
内の作業ガス圧力は、図示しない圧力調節システムによ
って調節される）。46で示すように、緩衝ガスはアノー
ド40とカソード44との間で循環される。

【００６０】＜キャパシタンスの最適化＞出願人は、駆
動キャパシタバンクからの電流ピークと同時にプラズマ
ピンチ現象が生じるときに、最高のプラズマ温度が存在
することを発見した。所与のアノード構成および緩衝ガ
ス密度について、プラズマの先端は、所与の充電電圧に
ついて所与の時間内にアノード長を下方に移動する。プ
ラズマピンチ現象の間にピークキャパシタ電流が存在す
るように、キャパシタンス値および充電電圧を調節する
ことによって、最大の発光効率が得られる。

【００６１】高い入力エネルギーレベル、従って高い充
電電圧が望ましい場合は、駆動波形のタイミングがプラ
ズマのアノード長に沿った降下時間に適合するように、
駆動キャパシタンスを低下させなければならない。キャ
パシタに蓄積されたエネルギーは、電圧の二乗に比例し
て変化し、またキャパシタンスに線形に比例して変化す
るから、電圧の増大に比例してキャパシタンスを減少さ
せれば、蓄積されたエネルギーは電圧に比例して増大す
るであろう。

【００６２】図１３は、ピンチの際に最大キャパシタ電
流を生じるようにキャパシタンスを適正に選択した好ま
しい実施例について、測定された駆動キャパシタンス電
圧、測定されたアノード電圧およびEUV強度を時間に対
して示す図である。この場合、長さ2 cmのアノードにつ
いて、He緩衝ガス圧力は2.5 Torr、C₁キャパシタンスは
3μFである。

【００６３】＜最適のアノード形状＞出願人は、中空ア
ノード構成を用いた場合に、ピンチが形成されると、プ
ラズマピンチは軸に沿って迅速に成長し、中空アノード
の開口部から下方に伸びることを発見した。このピンチ
長さが成長するに伴い、その長さに沿って電圧が著しく
降下し、アノード表面を横切ってアークオーバーが生じ
る。このアークオーバーを防止するための一つの解決策
は、爆風シールドを使用して、上記のようにアノードか
ら延出するピンチ長さの増大に対する物理的障壁を提供
することである。ピンチ長さの成長を中空アノードの中
に限定するためのもう一つの解決策は、アノードの狭い
領域内の開口径を増大させることである。これはピンチ
長さの成長を遅くし、アークオーバーを防止するであろ
う。

【００６４】従来の全ての文献は、一定の寸法の中空部
分をもった中空アノードを示している。

【００６５】図１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃおよび１４Ｄ
は、種々の中空アノード形状についてのピンチ形状の例
を示している。図１４Ｄに示した構成は、最も短いピン
チ形状を示している。

【００６６】＜露出アノードの長さ＞プラズマの下降時
間は、駆動電圧波形の何処でピンチが生じるかを決定す
るから、出願人は露出したアノード量を変化させること
によって、プラズマ収束装置におけるピンチ部分の持続
時間を調節することができ、従って停止の持続時間を調
節することができた。

【００６７】緩衝ガス密度は、望ましいプラズマピンチ
直径によって指令され、また駆動キャパシタンスは実際
には一定の範囲に限定される。これら二つのパラメータ
は、駆動電圧と組み合わされて、望ましい停止時間を決
定する。こうして、停止時間は、露出したアノードの長
さを増大または減少することによって調節することがで
きる。好ましくは、停止時間は、駆動電流波形のピーク
の際にプラズマピンチ現象が生じるように選択される。
長いプラズマピンチ持続時間が望ましければ、アノード
の露出長さを減少させて停止時間を短縮し、駆動波形に
早期にプラズマピンチを生じさせればよい。

【００６８】＜リチウム供給技術＞上記のリチウム輸送
スキームは、リチウム蒸気圧が所望のレベルに達する充
分に高い温度まで、アノード温度を上昇させることに依
存する。このような温度は1000〜1300℃である。

【００６９】一つの代替法は、リチウムを含浸させた多
孔質タングステンのような材料で、RFアンテナを製造す
ることである。このリチウムを充填した多孔質タングス
テンアンテナ50は、図15に示すように、アノード内部の
下方に配置される。RF電源52は該アンテナの上および近
傍にプラズマ層を形成し、中空アノードの中心を通し
て、ガス流54により一掃される原子およびアノードの端
部に担持されたリチウム原子を駆逐する。

【００７０】リチウムイオン形成の速度は、RF電源の出
力レベルによって容易に制御される。加えて、多孔性タ
ングステンアノードは、アノードの低部に配置された容
器56から液体リチウムを吸い上げるために充分な温度
で、このRF駆動内に維持されることができる。

【００７１】＜アノード冷却＞本発明の好ましい実施例
において、中央アノードは約0.5 cm〜1.25 cmの範囲の
外径を有する。アノードは、放電の際のプラズマ落下量
およびプラズマピンチからの放射線の吸収に起因して、
実質的なエネルギーを吸収することが予想される。約15
kwの範囲の冷却が必要とされるかもしれない。ガス圧力
は非常に低いから、緩衝ガスを介しての対流による多く
の冷却はあり得ない。放射冷却は、非常に高いアノード
温度でのみ有効であり得る。アノード長を伝導により低
下させるには、非常に大きな温度降下を必要とするであ
ろう。

【００７２】リチウム蒸気を活性ガスとして使用し、ア
ノードの中心を通してこれを注入するのであれば、アノ
ード温度を1,000℃〜1,300℃の範囲の温度に維持するこ
とが必要であろう。この高い動作温度、実質的な熱除去
要件、外被の考慮、および高電圧は、冷却技術の選択を
制限する。しかし、一つの技術、即ちリチウム（または
他のアルカリ金属）熱パイプは、比較的単純で且つ丈夫
な解決策の可能性を提供する。リチウム熱パイプは約10
00°の温度で効率的に動作し始める。このような装置の
特別な設計では、ケーシングおよび内部芯材のために、
典型的には耐熱性金属（モリブデンおよびタングステ
ン）を使用し、従って非常に高温で動作することができ
る。初期の研究によって、このようなヒートパイプはDP
Fの冷却要件に適合できる信頼性があること明らかにな
った。

【００７３】最も単純な実施例は、最良の熱カップリン
グのために、DPFのアノードと一体化された管状または
環状ヒートパイプの形態をとるであろう。同様の実施例
は、DPFのプラズマへの液体リチウムまたは気化リチウ
ムの供給を可能にするように、環状であろう。一例とし
て、15 kWを除去する直径5''の固形ヒートパイプは、75
kW/in²（11.8 kW/cm²）のワット密度を有するであろ
う。15kWの熱を除去する1''のODおよび.5''のIDを有す
る環状ヒートパイプは、25.4 kW/in²（3.9 kW/cm²）の
ワット密度を有するであろう。3.9 kW/cm²を遥かに越え
るワット密度がリチウムヒートパイプで示されているか
ら、これらの例は両者共この技術の可能性を示してい
る。動作において、ヒートパイプはその長さに沿って非
常に小さい温度勾配しか有しておらず、実際的な目的の
長さでは、一定の温度を有するとみなすことができる。
従って、ヒートパイプの「冷（凝集）」末端もまた、10
00°以上の或る温度にあるであろう。ヒートパイプの凝
集末端から熱を除去するために、好ましい実施例は、液
体冷却剤（例えば水）ジャケットへの放射冷却を利用し
てもよい。放射熱移動は温度の４乗に比例して変化し、
従って、提案された動作温度での高速の熱移動が可能で
ある。ヒートパイプは、15kWで定常状態動作できる環状
の水熱交換器によって取囲まれるであろう。他の実施例
では、ヒートパイプの凝集末端をステンレス鋼のような
もう一つの材料で絶縁し、該材料の外表面を液体冷却剤
で冷却してもよい。如何なる技術を使用するとしても、
ヒートパイプが凝集端において冷却剤で「ショック」を
受けないこと、即ち、蒸発端よりも遥かに強制冷却され
ることが重要である。これは、特性に対して著しいイン
パクトを与えることができる。また、ヒートパイプ温度
がその長さに沿った何れかの点において作業液体の凍結
点未満（リチウムについては〜180℃）になると、それ
は全く働かなくなる。

【００７４】中心電極（アノード）の基部付近における
部品の動作温度に対する制限は、この領域への熱移動が
最小化されるべきことを必要とするかもしれない。この
条件は、例えば、ヒートパイプの外側を、低温耐性領域
付近の低放射率材料でコーティングすることによって達
成すればよい。次いで、ヒートパイプと所望の低温部品
との間に真空ギャップを作製することができる。真空は
非常に低い熱伝導率を有し、ヒートパイプは低放射率材
料でコートされるから、ヒートパイプと冷却器部品との
間に最小の熱移動が生じるであろう。変化する電力ロー
ドレベル下で制御されたアノード温度を維持すること
が、もう一つの考慮要件である。これは、ヒートパイプ
と水冷外側ジャケットとの間にシリンダを配置すること
によって達成すればよい。このシリンダは、その内径上
での高反射率およびその外径上での低放射率のためにコ
ーティングされ、または仕上げが施されるであろう。放
射性ヒートパイプと水冷ジャケットとの間にシリンダが
完全に挿入されれば、放射はヒートパイプに向けて逆反
射され、ヒートパイプからジャケットへのパワーの流れ
を低減するであろう。「制限器」シリンダが抜き取られ
ると、ヒートパイプの凝集器の大きな部分は、水ジャケ
ット熱交換器に対して直接放射することができる。従っ
て、「制限器」位置の調節は、ヒートパイプおよび最終
的にはアノードの定常状態動作温度を設定するパワーの
流れを制御する。

【００７５】ヒートパイプ冷却を使用する好ましい実施
例が、図１７に示されている。この図にはアノード８
Ａ、カソード８Ｂおよび絶縁素子９が示されている。こ
の場合、リチウム蒸気は活性ガスとして使用され、440
で示されるように、アノード８Ａの中心を通して放電チ
ャンバーの中に供給される。アノード8Aは、リチウムヒ
ートパイプ444を備えたリチウムヒートパイプシステム4
42で冷却される。ヒートパイプ444の熱移動領域446内の
リチウムは、電極8Aの熱末端付近で蒸発し、該蒸気はヒ
ートパイプの冷末端に向かって流れる。そこでは、放射
冷却によって、ヒートパイプから水コイル450で冷却さ
れるヒートシンク表面448を有するヒートシンクユニッ
ト446へと、熱が移動される。リチウム蒸気の冷却はそ
の状態を液体へと変化させ、周知のヒートパイプ技術に
従って、該液体は毛細管ポンピングにより熱末端へと戻
される。この実施例において、制限器シリンダ452は、
図示しない温度フィードバック制御ユニットの一部であ
るドライブに基づいて、ヒートシンク表面448の内部に
おいて、454で示されるように上下に摺動する。アノー
ドヒートパイプユニットはまた、プラズマピンチ装置が
充分な熱を生じていないときに、リチウムをその凍結点
を超える温度に維持するために、補助的な加熱システム
を具備するのが好ましい。

【００７６】＜第四世代の装置＞図１６は、出願人が構
築し試験した、第四世代プロトタイププラズマピンチ装
置400の断面図である。図１６Ａは、ピンチ領域401を更
に詳細に示す装置の拡大部分である。図１６Ｂは、この
実施例のための高電圧パルス電源駆動システムの重要な
電気素子を示す回路図である。このユニットは、約2 kH
z以下のパルス反復速度でプラズマピンチを生じる。電
極の間の電気エネルギー放電は、パルス当たり約12Ｊで
ある。出願人は、問題のEUVにおける各ピンチによって
生じる有用な光エネルギーは2πステラジアンの中に放
出され、約20 mJの範囲にあると評価する。

【００７７】図１６に示した実質的に全ての部品は、電
極の放電電気パルスを供給するための固体パルス電源シ
ステム404の一部である。この実施例では、約4〜5 keV
の正の電圧パルスが中心アノード8Aに供給される。カソ
ード8Bは接地電位にある。予備電離は、カソードおよび
アノード間の空間の低部において予備電離スパークを生
じる8個のスパークプラグ138によって提供される。これ
らのスパークプラグは、30 kVの10 mHzのサイン波発生
器（図示せず）を電源として使用し、20 kvで動作す
る。

【００７８】＜電気回路＞以下、図１６Ｂを参照し、時
には図１６および図１６Ａを参照して、この好ましいパ
ルス電源システムの電気回路図を説明する。

【００７９】＜プラズマ収束電力システム＞略700 Vの
従来のdc電源を使用して、実用208ボルトの3相電源から
のac電力を略700Ｖのdc 50A電力に変換する。この電源4
00は、共鳴充電ユニット402のための電力を提供する。
電源400は大きな1500μFフィルターキャパシタバンク、
即ちC-1を充電する。外部トリガー信号からのコマンド
を受けると、共鳴充電器はコマンド充電スイッチS1を閉
じて、充電サイクルを開始する。このスイッチが閉じる
と、C-1キャパシタ、充電インダクタL1、および固体パ
ルス電源システム（SSPPS）404の一部を形成するC0キャ
パシタバンクから共鳴回路が形成される。従って、電流
はC-1〜L1インダクタを通してC0へと放電を始め、当該
キャパシタンスを充電する。C-1キャパシタンスは非常
に大きく、C0キャパシタンスよりも遥かに大きいから、
C0での電圧は、この共鳴充電プロセスンの間に、C1での
初期電圧の略2倍を達成することができる。充電電流パ
ルスは半サイン曲線形状をとり、C0上での電圧は「１−
コサイン」波形に類似する。

【００８０】C0での最終電圧を制御するために、幾つか
の動作が起きる。まず、コマンド充電スイッチS1は、正
常な充電サイクルの間に何時でも開くことができる。こ
の場合、電流はC-1から流れるのを停止するが、既に充
電インダクタ中に蓄えられた電流は、フリーホイールダ
イオードD3を通ってC0へと流れ続ける。これは、更なる
エネルギーがC-1からのC0へと移動するのを停止する効
果を有する。充電インダクタL1に残されたエネルギー
（これは実質的なものであり得る）がC0に移動し続け、
それを高電圧に充電させるだけである。

【００８１】加えて、この充電インダクタを横切る「de
-qing」スイッチS2を閉じることができ、充電インダク
タを効果的に短絡させて、共鳴回路を「de-qing」す
る。これはインダクタを共鳴回路から本質的に除去し、
インダクタ内での何れかの電流がC0を更に充電し続ける
のを妨げる。次いで、インダクタ内の電流はロードから
分流され、充電インダクタL1、de-qingスイッチS2、お
よびde-qingダイオードD4で構成されるループの中にト
ラップされる。ダイオードD4が回路に含まれているが、
これは、IGBTが当該装置に含められた逆の反平行ダイオ
ードを有しており、これが通常は逆方向電流を通すから
である。その結果、ダイオードD4は、さもなければ充電
サイクル際に充電インダクタをバイパスし得るこの逆電
流をブロックする。

【００８２】充電サイクルが完全に終了したときは、C0
上の電圧の極めて精密な調節を達成するために、最終的
には「流出(bleed down)」もしくは分流スイッチおよび
直列抵抗体（何れもこの好ましい実施例には図示されて
いない）を使用して、C0からエネルギーを放出すること
ができる。

【００８３】このｄc電源は、208V, 90Aの ac入力、800
V, 50Aのdc出力に調節された電圧源であり、Universal
Voltronics、Lamda/EMI、Kaiser Systems、Sorensen等
の販売業者によって提供される。第二の実施例は、当該
システムのための全電圧、電流および平均電力要件を与
えるために、直列および／または並列に接続された複数
の低電力電源を使用することができる。

【００８４】C-1キャパシタは、直列に接続された450V
dc、3100μFの二つの電解キャパシタを含んでいる。得
られるキャパシタンスは、900Vで評価して1500μFであ
り、典型的な700〜800Vの動作範囲に対する充分なマー
ジンを提供する。これらのキャパシタは、Sprague、Mal
lory、Aerovoxなどの販売業者から得ることができる。

【００８５】この実施例における共通の充電スイッチS1
および出力直列スイッチS3は、1200V、300AのIGBTスイ
ッチである。このスイッチの実際の部品番号は、Powere
x社からのCM300HA-24Hである。De-qingスイッチS2は、1
700V、400AのIGBTスイッチであり、これもまたPowerex
社からの部品番号CM400HA-34Hである。

【００８６】充電インダクタL1は、50-50％NiFeテープ
を巻回したトーラス状コア上で、二つの1/8''空気ギャ
ップおよび略140μHのインダクタンスで形成された2組
の平行巻線（各20回）のLitsワイヤで製造された特注品
である。National Arnold社が、この特別のコアを提供
する。他の実施例は、ポリパーマロイ（Metglas^TM）等
を含むコアのための異なった磁気材料を利用することが
できる。

【００８７】直列のde-qingおよびフリーホイールダイ
オードは全て1400V、300Aのダイオードであり、Powerex
社からの部品番号R6221430PSである。

【００８８】上記で述べたように、SSPPSは従来技術に
記載されているものとして言及したのと同様である。共
鳴充電器402がC0を充電すると、共鳴充電器内の制御ユ
ニット（図示せず）によってトリガーが発生され、これ
はIGBTスイッチS4が閉じるのをトリガーする。概略図に
は一つしか示されていないが（明瞭化のため）、S4は、
C0をC1に放電するために使用される8個の並列IGBTから
なっている。C0キャパシタからの電流は、次いでIGBTを
通って第一の磁気スイッチLS1の中に放電される。実質
的な電流が放電回路の中に蓄積される前に、8個の並列I
GBTの全てを完全にオンさせる（即ち、閉じる）ことを
可能にするために、充分なボルト-秒がこの磁気スイッ
チの設計の中に与えられる。閉じた後に主電流パルスが
発生され、C0からC1にエネルギーを移動するために使用
される。C0からC1への移動時間は典型的には5μsのオー
ダーであり、LS1の飽和インダクタンスは略230 nHであ
る。C1での電圧が完全に望ましい電圧になるときに、第
二の磁気スイッチLS2上のボルト-秒が流れ出て当該スイ
ッチが飽和し、C1上のエネルギーを下記でより詳細に説
明する1:4パルス変換器406に移動させる。この変換器
は、基本的には並列に接続された三つの一回主「巻線」
および一つの二次「巻線」からなっている。この二次導
電体は一次側の高電圧端末に結合され、その結果とし
て、設定比率は自動変換構成における1:3の代わりに1:4
になる。次いで、二次「巻線」がC2キャパシタバンクに
結合され、次いで、これはC1からのエネルギー移動（パ
ルス変換器を介して）によって充電される。C1からC2へ
の移動時間は略500nsであり、LS2の飽和インダクタンス
は略2.3 nHである。C2上で電圧が形成されるときに、第
三の磁気スイッチLS3のボルト-秒積が達成され、それは
また飽和して、図１４Ａおよび図１４Ｂに示すように、
C2上の電圧をアノード8aに移動させる。LS3の飽和イン
ダクタンスは略1.5 nHである。

【００８９】第四の磁気スイッチは、DPFが適正に機能
しない場合の保護装置として提供される。予備電離パル
スが正しい時間（主パルスの直前）に印加されない場合
似、主パルス電圧は、アノードとカソードとの間の絶縁
体を降伏させるために充分ではない。その結果、この開
いた回路条件の中に導入されたパルス電圧は本質的に倍
化し、所望のDPF電極以外の或る位置において、機械に
おける望ましくない降伏に導く可能性がある。この場
合、殆どのエネルギーは反射してSSPPSの「前端」に戻
される。このような大きな逆電圧パルスは、SSPPSにお
ける直列ダイオードのアバランシ降伏を生じ、装置の可
能な損傷または破損に導く可能性がある。この第四の磁
気スイッチは、主DPF電極が降伏しなければボルト・秒
積が過剰になるように設計される。この場合、電圧が倍
化して顕著な損傷を生じる前に、磁気スイッチがロード
を短縮するように設計される。第四の磁気スイッチLS4
の飽和インダクタンスは略22 nHであり、それは抵抗が
〜1.5Ωでインダクタンスが〜75μHである並列RLロード
の中で終端する。

【００９０】概略図１４Ｂに408で示すバイアス回路も
また、第四の磁気スイッチを適正にバイアスするために
使用される。バイアス電源V1からの電流は、磁気スイッ
チLS4およびLS3を通る。次いでそれは分割され、電流の
一部はバイアスインダクタL5を通ってバイアス電源V1に
戻る。残りの電流はパルス変換器の二次巻線を通り、次
いで磁気スイッチLS2およびLS1を通り、バイアスインダ
クタL3を通って電源V1に戻る。バイアスインダクタL2
は、電源に対して、パルス変換器の一次巻線を通る電流
からアースへの戻り経路を提供する。バイアス電源V1は
接地電位へと閉じるように動作するので（バイアス接続
が行われるSSPPSで発生する電位とは反対に）、バイア
スインダクタL3およびL5はまた、SSPPSにおけるパルス
の際の電圧絶縁を提供する。

【００９１】C0、C1およびC2キャパシタンスは、厚い
（6〜10 oz）銅メッキが施された印刷回路基板上に装着
された多くの並列ポリプロピレンフィルムキャパシタで
作製されている。この印刷回路基板は、4つのボードが
高電圧および接地接続のための円筒状バスを供給する円
筒状キャパシタデッキを形成するように、楔状に成形さ
れている。このような方法で低インダクタンス接続が形
成されるが、これはパルス圧縮およびDPF自身における
プラズマピンチの安定性に重要である。C0およびC1キャ
パシタは、ドイツ国のWima社またはノースカロライナ州
のVishay Roederstein社のような販売業者から入手され
る0.1μF、1600Vのキャパシタである。パルス変換器の
二次側の電圧は〜5 kvであるから、C2キャパシタは全体
の電圧規格を達成するために、直列にスタックされた３
区画のキャパシタからなっている。C2キャパシタは0.01
μFで2000Vのdc部品であり、これもWima社またはVishay
Roederstein社から入手したものである。

【００９２】SSPPSスイッチは1400V、1000AのIGBTスイ
ッチである。実際の部品番号は、Powerex社から入手し
たCM1000HA-28Hである。先に述べたように、C0からC1に
放電するために8個のIGBTスイッチが使用される。

【００９３】SSPPSシリーズのダイオードは全て、Power
x社から入手した1400V、300Aのダイオードであり、部品
番号はR6221430である。夫々のIGBTスイッチについて二
つのダイオードが使用され、合計で16の並列装置もたら
される。

【００９４】磁気スイッチLS1は、トーラス状フェライ
トコア上に16組のLitsワイヤ並列巻線（各6回）が巻回
された、特注で作製されたインダクタである。この特別
のコアは、Ceramic Magnetics of New Jerseyによって
提供され、またCN-20フェライト材料製である。このト
ーラスの厚さは0.5''であり、I.D.は5.0''、O.D.は8.
0''である。

【００９５】磁気スイッチLS2は一回巻きであり、トー
ラス型インダクタである。磁気コアは、Honeywellから
入手した幅2''、厚さ0.7ミルの2605-S3A Metglas^TMを使
用して、厚さ0.1ミルのマイラーを層の間に巻回しなが
ら、O.D.が8.875''のマンドレル上に外径10.94''まで巻
回したテープである。

【００９６】磁気スイッチLS3もまた一回巻きのトーラ
ス状インダクタである。その磁気コアは、O.D.が8.87
5''のマンドレル上に、厚さ0.1ミルのマイラーを層の間
に巻回しながら、Honeywellから入手した幅2''、厚さ0.
7ミルの2605-S3A Metglas^TMを外径10.94''まで巻回した
テープである。

【００９７】パルス変換器は、米国特許第5,936,988号
に記載されたのと同様の構成である。三つの変換器コア
の夫々は、Honeywellから入手した幅2''、厚さ0.7ミル
の2605-S3A Metglas^TMを使用して、厚さ0.1ミルのマイ
ラーを層の間に巻回しながら、O.D.が8.875''のマンド
レル上に外径14.65''まで巻回したテープである。三つ
のコア418の夫々はリング形状であり、I.D.は12.8、O.
D.は約14インチで、1インチの高さを有する。三つのコ
ア、並びに一次および二次「巻線」の物理的配置を示す
軸断面スケッチが、図１４Ｃに示されている。夫々の一
次巻線は、実際にはマンドレル422およびロッド状スペ
ーサ424にボルト止めされた二つの円形リング420Aおよ
び420Bから形成されている。二次「巻線」は、48の円形
に離間されたボルト426で構成される。

【００９８】変換器は、線形加速器の原理と同様の原理
で動作する。三つの一次「巻線」における高電圧電流パ
ルスは、二次「巻線」において、一次電圧に略等しい電
圧上昇を誘導する。その結果、一次電圧パルスの三倍に
等しい電圧が二次巻線（即ち、ロッド426）に発生す
る。しかし、二次巻線の低電圧側が一次巻線に結合され
るから、四倍の変換が与えられる。

【００９９】バイアスインダクタL3およびL4は、両者
共、モリパーマロイ磁性コアに巻回されたトーラス状イ
ンダクタである。特定のコア寸法は、高さが0.8''、I.
D.が3.094''、およびO.D.が5.218''である。このコアの
部品番号は、Group Arnoldから入手したa-430026-2であ
る。インダクタ13は、〜7.3mHのインダクタンスのため
にトーラス上に巻回された90回巻きの12AWGワイヤを有
しているのに対して、L4は、〜18mHのインダクタンスの
ためにその上に巻回された140回の12AWGワイヤを有して
いる。

【０１００】バイアスインダクタL6は、6''の直径で巻
回された16回の12AWGに過ぎない。バイアスインダクタL
4は、6''の直径の30回12AWGである。バイアスインダク
タL2は、直径6''の8回12AWGワイヤである。

【０１０１】抵抗体R1は、20個の並列抵抗体のアレイで
あり、その夫々は27オーム、2Wの炭素組成抵抗体であ
る。

【０１０２】＜エネルギー回収＞全体の効率を改善する
ために、この第四世代の高密度プラズマ収束装置は、パ
ルス対パルスのベースでの、回路の放電部分から反射さ
れた電気パルスエネルギーのパルスエネルギー回収を提
供する。ここで利用されるエネルギー回収技術は、米国
特許際5,729,562号に記載されたものと同様であり、該
特許は本明細書の一部をなす参照として本願に援用され
る。エネルギー回収は、図１６Ｂを参照して下記に説明
するようにして達成される。

【０１０３】放電の後に、C2は負に駆動される。これが
生じたとき、LS2は既にC1からC2への電流について飽和
している。従って、エネルギーリンギングを有する代わ
りに、当該装置（電極浸蝕を生じ易い）において、LS2
の飽和状態がC2上で逆充電を起こし、共鳴的にC1に逆輸
送される。この移動は、LS2を通しての、電流の前方へ
の継続した流れによって達成される。C2〜C1への電荷の
移動の後、C1は、C0（この時点では略接地電位にある）
に比較して負の電位を有し、また（LS2の場合のよう
に）LS1は、丁度生じたばかりのパルスの間に、大きな
電流に起因して前方へと導通し続ける。結果として電流
はC0からC1へと流れ、C1の電位を略アース電位とし、C0
に負の電位を生じる。

【０１０４】なお、このC0への逆エネルギー移動は、全
部または実質的に全てのエネルギーがC0上に回収される
まで、全ての飽和インダクタ（LS1、LS2およびLS3）が
前方に導通したままであるときにのみ可能であることに
留意すべきである。浪費されたエネルギーがC0にへと戻
された後に、C0はその最初に保存された電荷に対して負
である。この時点で、パルス電力制御によってスイッチ
54が開かれる。接地電位に接続されたインダクタL1およ
び固体ダイオードD3を含む反転回路は、共鳴フリーホイ
ーリングの結果としてC0極性の反転を生じる（即ち、L1
〜C0回路の半サイクルのリンギングは、ダイオードD3に
よってインダクタL1における電流の反転に対してクラン
プされ、C0の部分的再充電によってエネルギーが回収さ
れるという正味の結果をもたらす）。従って、さもなけ
れば電極の浸蝕に寄与したであろうエネルギーが回収さ
れ、後続パルスのための充電要件を軽減する。

【０１０５】＜試験結果＞図１６Ｄおよび１６Ｅは、第
四世代プロトタイプ装置から得られた試験結果を示して
いる。図１６Ｄは、キャパシタC2上でのパルス形状およ
び電極を横切るパルス形状を示している。また、図１６
Ｅは、キセノンを活性ガスとして測定された光ダイオー
ド信号を示している。

【０１０６】上記で述べた実施例は、本発明の原理の応
用を表し得る多くの可能な特定の実施例の少数のみを例
示したものであることが理解される。例えば、作業ガス
を再循環させる代わりに、リチウムのみをトラップし、
ヘリウムを放出することが好ましいかもしれない。タン
グステンおよび銀以外に、他の電極／コーティングの組
合せを使用することも可能である。例えば、銅または白
金の電極およびコーティングが作動し得るであろう。説
明した特定の実施例を、プラズマピンチを発生させるた
めの他の技術で置換することができる。これらの他の技
術の幾つかについては、本明細書の発明の背景の項を参
照して説明したが、これら説明は全て本明細書の一部を
なすものとして援用される。高周波高電圧の電気パルス
を発生する多くの方法が入手可能であり、利用すること
ができる。別の選択肢は、リチウムおよびタングステン
を、それが光パイプの長さを下に移動しようとするとき
にこれらを凍結するために、光パイプを室温に維持する
ことであろう。原子は衝撃の際に光パイプの壁に永久に
付着するであろうから、この凍結概念は、リソグラフィ
ー器具に使用される光部品に到達する破片の量を更に減
少させるであろう。リソグラフィー器具の光学系に対す
る電極材料の堆積は、主放電チャンバ内の小さなオリフ
ィスを通して放射スポットを再画像化するようにコレク
タ光学系を設計し、また差動ポンプ装置を使用すること
によって防止することができる。ヘリウムまたはアルゴ
ンは、第二のチャンバーからオリフィスを通して第一の
チャンバの中に供給することができる。このスキーム
は、銅蒸気レーザの出力窓に対する材料の堆積を防止す
るのに有効であることが示されている。水素化リチウム
を、リチウムの代わりに使用してもよい。当該ユニット
はまた、電極を通して作業ガスを流さずに、静的な充填
システムとして動作してもよい。勿論、1秒当たり1〜約
5パルスから、1秒当たり数百もしくは数千パルスまでの
非常に広範囲の反復速度が可能である。もし望むなら
ば、中央電極の先端の位置も調節して先端の浸蝕をなく
すように、固体リチウムの位置を調節するための調節機
構を変形してもよい。

【０１０７】上記で述べた以外にも、他の多くの電極構
成が可能である。例えば、外側電極は円筒形ではなく
て、ピンチに向かって大きな直系をもった円錐形状であ
ってもよいであろう。また、幾つかの実施例における特
性は、外側電極の端部を超えて内側電極を突出させるこ
とにより改善され得るであろう。これは、当該技術にお
いて周知のスパークプラグまたは他の予備電離器を用い
て行うことができるであろう。もう一つの好ましい選択
肢は、外側電極のために、一般的に円筒形または円錐系
を形成するように配置されたロッドのアレイを使用する
ことである。このアプローチは、結果として誘導安定性
が得られるので、電極軸に沿って中心を合わせた対称な
ピンチの維持を補助する。

【０１０８】従って、読者は、上記で述べた例によって
ではなく、添付の特許請求の範囲およびその法的均等物
によって本発明の範囲を決定することが要求される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の好ましい実施例を表す高エネ
ルギー光子源の図である。

【図１Ａ】図１Ａは、本発明の好ましい実施例を表す高
エネルギー光子源の図である。

【図２】図２は、ディスク形状の電極を備えた三次元プ
ラズマピンチ装置の図である。

【図３】図３は、本発明の第四の好ましい実施例の図で
ある。

【図４】図４は、本発明の好ましい実施例の好ましい回
路図である。

【図５Ａ】図５Ａは、出願人および協力者の仕事によっ
て構築されたプロトタイプユニットの図である。

【図５Ｂ】図５Ｂは、スパークプラグ予備電離器を備え
たプロトタイプの電極を示す断面図である。

【図５Ｂ１】プラズマピンチの増強を示す図である。

【図５Ｂ２】プラズマピンチの増強を示す図である。

【図５Ｂ３】プラズマピンチの増強を示す図である。

【図５Ｂ４】プラズマピンチの増強を示す図である。

【図５Ｂ５】プラズマピンチの増強を示す図である。

【図５Ｂ６】プラズマピンチの増強を示す図である。

【図５Ｃ】図５Ｃは、爆風シールドを追加した電極領域
の断面図である。

【図５Ｃ１】爆風シールドを適所に配置したときのプラ
ズマピンチの増強を示す図である。

【図５Ｃ２】爆風シールドを適所に配置したときのプラ
ズマピンチの増強を示す図である。

【図５Ｃ３】爆風シールドを適所に配置したときのプラ
ズマピンチの増強を示す図である。

【図５Ｃ４】爆風シールドを適所に配置したときのプラ
ズマピンチの増強を示す図である。

【図５Ｃ５】爆風シールドを適所に配置したときのプラ
ズマピンチの増強を示す図である。

【図５Ｃ６】爆風シールドを適所に配置したときのプラ
ズマピンチの増強を示す図である。

【図６】図６は、プロトタイプユニットによって生じた
パルス形状である。

【図７】図７は、双曲線コレクタによって生じたEUVビ
ームの一部を示している。

【図７Ａ】図７Ａは、双曲線コレクタの斜視図である。

【図７Ｂ】図７Ｂは、楕円コレクタにより形成されたEU
Vビームの一部を示している。

【図８】図８は、MoSiコーティングの反射率に対する1
3.5 nmリチウムピークを示している。

【図９】図９は、入れ子式の円錐形破片コレクタを示し
ている。。

【図１０】図１０は、可視光を反射しEBU光を透過する
ための細いBe窓を示している。

【図１１】図１１は、13.5 nmの紫外線に対する種々の
材料の反射率を示すチャートである。

【図１２】図１２は、ソースガスおよび作業ガスを導入
するための技術を示す図である。

【図１３】図１３は、アノード電圧およびEUV強度を示
す時間チャートである。

【図１４Ａ】図１４Ａは、プラズマピンチに関する種々
のアノード設計の影響を示す図である。

【図１４Ｂ】図１４Ｂは、プラズマピンチに関する種々
のアノード設計の影響を示す図である。

【図１４Ｃ】図１４Ｃは、プラズマピンチに関する種々
のアノード設計の影響を示す図である。

【図１４Ｄ】図１４Ｄは、プラズマピンチに関する種々
のアノード設計の影響を示す図である。

【図１５】図１５は、RFエネルギーを使用してリチウム
蒸気ソースガスを使用する技術を示す図である。

【図１６】図１６は、第四世代プロトタイププラズマピ
ンチ装置の特徴を示す図である。

【図１６Ａ】図１６Ａは、第四世代プロトタイププラズ
マピンチ装置の特徴を示す図である。

【図１６Ｂ】図１６Ｂは、第四世代プロトタイププラズ
マピンチ装置の特徴を示す図である。

【図１６Ｃ】図１６Ｃは、第四世代プロトタイププラズ
マピンチ装置の特徴を示す図である。

【図１６Ｄ】図１６Ｄは、第四世代プロトタイププラズ
マピンチ装置の試験結果を示す図である。

【図１６Ｅ】図１６Ｅは、第四世代プロトタイププラズ
マピンチ装置の試験結果を示す図である。

【図１７】図１７は、好ましいDPF装置におけるアノー
ドのためのヒートパイプ冷却技術を示している。

【符号の説明】

2…プラズマピンチユニット、4…高エネルギー光子コレ
クタ、6…中空光パイプ、8…同軸電極、10…低インダク
タンスパルス電源回路、11…点、12…ターボ吸引ポン
プ、14…ヘリウム分離器、20…熱交換器、22…静電フィ
ルタ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年１２月１５日（２０００．１２．
１５）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図５】図５は、出願人および協力者の仕事によって構
築されたプロトタイプユニットの図である。

【図５Ｂ１】プラズマピンチの増強を示す図である。

【図５Ｂ２】プラズマピンチの増強を示す図である。

【図５Ｂ３】プラズマピンチの増強を示す図である。

【図５Ｂ４】プラズマピンチの増強を示す図である。

【図５Ｂ５】プラズマピンチの増強を示す図である。

【図５Ｂ６】プラズマピンチの増強を示す図である。

【図７Ａ】図７Ａは、双曲線コレクタの斜視図である。

【符号の説明】 2…プラズマピンチユニット、4…高エネルギー光子コレ
クタ、6…中空光パイプ、8…同軸電極、10…低インダク
タンスパルス電源回路、11…点、12…ターボ吸引ポン
プ、14…ヘリウム分離器、20…熱交換器、22…静電フィ
ルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｇ 2/00 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５３１ＳＨ０５Ｈ 1/06 Ｈ０５Ｇ 1/00 Ｋ (72)発明者イゴールヴィフォメンコフアメリカ合衆国カリフォルニア州 92129 サンディエゴジャーナルウェイ 14390 (72)発明者アイロジャーオリヴァーアメリカ合衆国カリフォルニア州 92117 サンディエゴカーソンストリート 3944 (72)発明者リチャードエムネスアメリカ合衆国カリフォルニア州 92126 サンディエゴシトラスヴィユーコート 9248 (72)発明者ダニエルエルビルックスアメリカ合衆国メリーランド州 20854 ポトマックホワイトポストコート 8505

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ａ．真空チャンバと；Ｂ．前記真空チャンバの内に同軸に装着され、放電領域
を画定し、放電のときにピンチ部位に高周波数プラズマ
ピンチを形成するように構成された少なくとも二つの電
極と；Ｃ．活性ガスおよび緩衝ガスを含む作業ガスであって、
前記緩衝ガスは希ガスであり、前記活性ガスは少なくと
も一つのスペクトル線を与えるように選択される作業ガ
スと；Ｄ．前記活性ガスを前記放電領域に供給するための活性
ガス供給システムと；Ｅ．充電キャパシタおよび磁気圧縮回路を含むパルス電
源システムであって、前記磁気圧縮回路は、電気パルス
および前記少なくとも一対の電極の間に放電を形成する
のに十分に高い電圧を与えるためのパルス変換器とを有
する電源システムとを具備する高エネルギー光子源。
【請求項２】請求項１に記載の高エネルギー光子源で
あって、前記二つの電極の一方は中空アノードであり、
前記活性ガスは前記中空アノードを通して前記真空チャ
ンバの中に導入される光子源。
【請求項３】請求項２に記載の高エネルギー光子源で
あって、前記活性ガスはリチウムを含む光子源。
【請求項４】請求項３に記載の高エネルギー光子源で
あって、前記活性ガスはキセノンを含む光子源
【請求項５】請求項２に記載の高エネルギー光子源で
あって、前記緩衝ガスは希ガスである光子源。
【請求項６】請求項２に記載の高エネルギー光子源で
あって、前記パルス電源は、前記プラズマピンチと同時
にピークキャパシタ電流を与えるように最適化された少
なくとも一つのキャパシタを含む光子源。
【請求項７】請求項２に記載の高エネルギー光子源で
あって、前記中空アノードは、ピンチ末端、該ピンチ末
端付近の第一の内径、および該第一の内径よりも前記ピ
ンチ末端から遠い第二の内径を定義し、前記第二の内径
は前記第一の内径よりも大きい光子源
【請求項８】請求項７に記載の高エネルギー光子源で
あって、前記第一の内径は、アークオーバーを防止する
ように選ばれた距離だけ前記ピンチ末端から伸びる光子
源。
【請求項９】請求項２に記載の高エネルギー光子源で
あって、前記アノードは露出したアノード長さを有し、
この長さは、ピーク駆動電流と略同時にプラズマピンチ
が発生するように選ばれる光子源
【請求項１０】請求項２に記載の高エネルギー光子源
であって、更に、多孔質材料で構成されるリチウム源を
含む光子源。
【請求項１１】請求項１０に記載の高エネルギー光子
源であって、前記多孔質材料は多孔質タングステンであ
る光子源。
【請求項１２】請求項１１に記載の高エネルギー光子
源であって、更に、前記多孔質材料の少なくとも一部を
取囲むプラズマを形成するように構成されたRF源を具備
する光源．
【請求項１３】請求項１に記載の高エネルギー光子源
であって、前記パルス電源システムは、前記充電キャパ
シタを充電するための共鳴充電システムを具備する光子
源。
【請求項１４】請求項１に記載の高エネルギー光子源
であって、前記磁気圧縮回路は、少なくとも二つの飽和
可能なインダクタと、該少なくとも二つの飽和可能なイ
ンダクタをバイアスするためのバイアス回路を具備する
光子源。
【請求項１５】請求項１に記載の高エネルギー光子源
であって、更に、前記電極から反射したエネルギーを前
記充電キャパシタ上に回収するためのエネルギー回収回
路を具備する光子源。
【請求項１６】前記充電キャパシタは個別キャパシタ
のバンクで構成される高エネルギー光子源．
【請求項１７】請求項１に記載の高エネルギー光子源
であって、更に、前記電極の少なくとも一方を冷却する
ためのヒートパイプを具備する光子源。
【請求項１８】請求項２に記載の高エネルギー光子源
であって、更に、前記中空アノードを冷却するためのヒ
ートパイプ冷却システムを具備する光子源。
【請求項１９】請求項１８に記載の高エネルギー光子
源であって、前記ヒートパイプ冷却システムおよび前記
中空カソードは、前記活性ガスを導入するための部分を
有し且つヒートパイプで冷却される中空カソードを具備
する光子源。
【請求項２０】請求項１に記載の高エネルギー光子源
であって、前記パルス変換器は、磁気材料で構成された
複数のリング形状コアと、該コアの夫々に電磁気的に結
合された一次巻線で構成される光子源。
【請求項２１】請求項２０に記載の高エネルギー光子
源であって、前記磁気材料は、マンドレル上に巻き付け
た高透磁率フィルムで構成される光子源。
【請求項２２】請求項２１に記載の高エネルギー光子
源であって、前記パルス変換器は、複数のロッドで構成
される二次巻線を定義する光子源。
【請求項２３】請求項２１に記載の高エネルギー光子
源であって、前記マンドレルは、各一次巻線について前
記一次巻線の一部を形成する光子源。