JP2006520107A - 放電生成プラズマeuv光源 - Google Patents

放電生成プラズマeuv光源 Download PDF

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Abstract

【課題】 電極間の放電を利用して発光プラズマを形成するEUV光源及び軟X線光源を提供する。
【解決手段】 プラズマを出るデブリから金属ハロゲン化物を生成する金属ハロゲンガスを使用するデブリ軽減装置を含むことができるDPPのEUV光源。EUV光源は、焦点に視準した光路によって結合された内面及び外面を有する複数の曲線遮蔽部材を含むことができるデブリ遮蔽体を有することができ、この遮蔽部材は、その間の開放空間を用いて交互させることができ、1つの回転軸で円及び別の回転軸で楕円を形成する表面を有することができる。電極には、放電の軸線方向消滅段階中の中庸な電流と、放電の半径方向圧縮段階中に生じるピークとを生成するように形成された放電パルスを供給することができる。光源は、発生チャンバに接続した入口を有してチャンバから緩衝ガスよりも多くの原料ガスを優先的にポンピングするように作動可能なターボ分子ポンプを含むことができる。光源は、第1の領域で少なくとも選択導電率まで及び第2の領域で少なくとも選択熱伝導率までドープされたドープの異なるセラミック材料を含む調整導電電極を含むことができる。第1の領域は、電極構造体の外面又はその近くにあるとすることができ、セラミック材料は、SiC又はアルミナとすることができ、ドーパントは、BNか又はSiO又はTiO2を含む金属酸化物とすることができる。光源は、電極アセンブリ取付台を交換位置から作動位置まで移動するように作動可能な可動電極アセンブリ取付台を含むことができ、可動取付台はベローズ上である。光源は、集光器に作動的に接続されてそれぞれのシェル部材の温度を調節してそれぞれのシェル部材からのかすり入射角の反射を最適化する温度関連幾何学形状を維持するように作動する温度制御機構、又はシェル部材を位置決めするための機械式保定装置を有することができる。シェルには、電圧でバイアスを掛けることができる。デブリ遮蔽体は、焦点外れレーザ放射を用いて作製することができる。アノードは、2つの冷却液通路を形成する中空内部又はこれらの通路を形成する多孔金属を用いて冷却することができる。デブリ遮蔽体は、取付リング又はハブに取り付けられるか、又は均一な分離及び補強をもたらしかつ一切の有意な量の光を妨げない連結タブで互いに取り付けられた、複数の大、中、小のフィンで形成することができる。

Description

本発明は、電極間の放電を利用して発光プラズマを形成するEUV光源及び軟X線光源に関する。
関連出願
本出願は、2003年3月8日出願の米国特許出願出願番号第10/384,967号、2002年7月3日出願の米国特許出願出願番号第10/189,824号、2002年4月10日出願の米国特許出願出願番号第10/120,655号、現在は米国特許第6,586,757号である2001年6月6日出願の米国特許出願出願番号第09/874,719号、2001年6月6日出願の米国特許出願出願番号第09/875,721号、及び2000年10月16日出願の米国特許出願出願番号第09/690,084号の一部継続出願である2003年4月8日出願の米国特許出願出願番号第10/409,254号の一部継続出願である2003年12月18日出願の米国特許出願出願番号第10/742,233号に対する優先権を主張し、かつ2002年10月31日出願の米国特許出願出願番号第60/422,808号及び2002年10月18日出願の第60/419,805号の恩典を請求するものであり、これらの全ては、本明細書において引用により組み込まれている。
例えば高電圧を電極の全体に亘って印加し、活性材料、例えばキセノンを例えば含有する例えばガス媒体において放電を発生させ、例えばキセノンに対して13.5nmのEUV波長(軟X線とも呼ばれる)で光を生成することによって作り出されたプラズマから極紫外線(EUV)光を生成することは公知である。このようなEUV光源は、一般的に放電生成プラズマ(DPP)EUV(軟X線)光源と呼ばれる。
2002年11月7日公告の公告番号US/2002−0163313−A1である発明人Ness他による2002年4月10日出願の「極紫外線及びX線光のためのパルス電力システム」という名称の現在特許出願中の米国特許出願出願番号第09/752,818号及び第10/120,655号、2003年1月9日公告の公告番号US/2003−0006383−A1である発明人Melnychuk他による2002年7月3日出願の「改良型パルス電力システムによるプラズマ焦点光源」という名称の第10/189,824号、発明人Yager他による2003年3月8日出願の「長寿命光学構成部品を有する高電力深紫外線レーザ」という名称の第10/384,967号、及び発明人Melnychuk他による2003年4月8日出願の「極紫外線光源」という名称の第10/409,254号と共に、1998年6月9日にPartloに付与された米国特許第5,763,930号、2000年4月18日にPartlo他に付与された第6,051,841号、2000年5月16日にPartlo他に付与された第6,064,072号、2002年9月17日にPartlo他に付与された第6,452,199号、2003年4月1日にPartloに付与された第6,541,786号、及び2003年7月1日にMelynchuck他に付与された第6,586,757号は、全て、特にDPPを利用して光を生成するプラズマを作り出すEUV光源の態様を説明したものであり、これらの各々の開示は、本明細書において引用により組み込まれている。
現在のEUV集束光学構成部品は、例えばある共通の周囲温度で共通の焦点を有するいくつかの入れ子式シェルから例えば成るものである。一般的に、これらのシェルは、例えばニッケルで形成され、比較的肉薄の例えば約1mm厚の壁を特徴とする。EUV光発生の結果、EUV光源点近くの構成要素に高い熱負荷が掛かる。光学構成部品の場合には、これらの熱負荷は、例えば臨界面を歪ませて焦点をずらす可能性がある。
EUV光を伝達する非常に効率的方法は、例えば「かすり入射角」反射器を通じたものである。一般的に、入れ子式集光器のシェルは、例えば平面又は曲面の例えば少なくとも2つの異なる反射面を特徴とし、放電生成プラズマからの大きな角度で発せられた光を集光して比較的小さな角度、すなわち開口数で中間焦点又は焦点面に送出することを可能にすることになる。
歪みを回避して焦点面又は焦点を維持することは、何らかの改良点を利用することができるEUV光源設計の1つの態様である。
電極寿命は、注目する必要があるEUV光源に関する別の問題である。10%出力劣化での100Mショットという電極寿命は、DPPのEUVシステムには最低限の要件であると考えられる。現在の技術は、ほぼ上述の劣化での30Mショット未満程度以上を考慮するものである。DPP生成ピンチド・プラズマによるEUV発光の副産物は、構造体及びピンチ形成部直近の要素に掛かる高い熱負荷である。これは、例えば中心電極の場合には、性能及び構成要素寿命にいくつかの悪影響をもたらす可能性があり、熱負荷は、電極の外面が例えば材料蒸発によって過度に侵食されかねないほど激しい場合がある。侵食は、最終的には、プラズマ形成に与える影響及び電極構造体の内部で循環する冷却水の圧力に耐えることができないことを含むいくつかの理由から電極交換を強いることになる。
現時点では、EUV電極の寿命は、リソグラフィ業界によって示された寿命の数値からマグニチュードが一桁離れたものである。従って、交換費用及び電極交換中の機械休止時間は、DPPのEUV光源に対する「所有コスト」の大きな部分を占めている。
SiC−BNは、防護具メッキとして防衛産業で使用されていることが公知である。BNによるSiCドープは、SiC−グラファイトシステム、例えばBNによる被覆繊維に対して一般的である。TiWは、半導体業界で接点に使用されることが公知であり、例えばPVDターゲットに対する一般的な機械加工材料である。
DPPのEUV光源に関する別の重要な考慮すべき点は、システム光学構成部品、例えば集光器光学要素に衝突する放電生成プラズマEUV光源から生じる電極デブリの悪影響を実質的に低減する必要性である。
DPPのEUV光源の別の重要な側面は、所定のエネルギ入力に対して光出力を最大にするために、DPP装置に注入されるエネルギの可能な限り効率的に利用する必要性である。非常に高いエネルギの光出力が必要とされ、かつ、例えば非常に高いエネルギパルスを所要の繰返し率で放電電極に供給する機能に対して例えばタイミング及び放熱要件のために限界が存在する。
米国特許出願出願番号第10/384,967号 米国特許出願出願番号第10/189,824号 米国特許出願出願番号第10/120,655号 米国特許第6,586,757号 米国特許出願出願番号第09/874,719号 米国特許出願出願番号第09/875,721号 米国特許出願出願番号第09/690,084号 米国特許出願出願番号第10/409,254号 米国特許出願出願番号第10/742,233号 米国特許出願出願番号第60/422,808号 米国特許出願出願番号第60/419,805号 米国特許第5,763,930号 米国特許第6,051,841号 米国特許第6,064,072号 米国特許第6,452,199号 米国特許第6,541,786号 米国特許出願出願番号第09/752,818号 US/2002−0163313−A1 US/2003−0006383−A1
プラズマを出るデブリから金属ハロゲン化物を生成する金属ハロゲンガスを使用するデブリ軽減装置を含むことができるDPPのEUV光源を開示する。EUV光源は、焦点に視準した光路によって結合された内面及び外面を有する複数の曲線遮蔽部材を含むことができるデブリ遮蔽体を有することができ、この遮蔽部材は、その間の開放空間を用いて交互させることができ、1つの回転軸で円及び別の回転軸で楕円を形成する表面を有することができる。電極には、放電の軸線方向消滅段階中の中庸な電流と、放電の半径方向圧縮段階中に生じるピークとを生成するように形成された放電パルスを供給することができる。光源は、発生チャンバに接続した入口を有してチャンバから緩衝ガスよりも多くの原料ガスを優先的にポンピングするように作動可能なターボ分子ポンプを含むことができる。光源は、第1の領域で少なくとも選択導電率まで及び第2の領域で少なくとも選択熱伝導率までドープされたドープの異なるセラミック材料を含む調整導電電極を含むことができる。第1の領域は、電極構造体の外面又はその近くにあるとすることができ、セラミック材料は、SiC又はアルミナとすることができ、ドーパントは、BNか又はSiO又はTiO2を含む金属酸化物とすることができる。光源は、電極アセンブリ取付台を交換位置から作動位置まで移動するように作動可能な可動電極アセンブリ取付台を含むことができ、可動取付台はベローズ上である。光源は、集光器に作動的に接続されてそれぞれのシェル部材の温度を調節してそれぞれのシェル部材からのかすり入射角の反射を最適化する温度関連幾何学形状を維持するように作動する温度制御機構、又はシェル部材を位置決めするための機械式保定装置を有することができる。シェルには、電圧でバイアスを掛けることができる。デブリ遮蔽体は、焦点外れレーザ放射を用いて作製することができる。アノードは、2つの冷却液通路を形成する中空内部又はこれらの通路を形成する多孔金属を用いて冷却することができる。デブリ遮蔽体は、取付リング又はハブに取り付けられるか、又は均一な分離及び補強をもたらしかつ一切の有意な量の光を妨げない連結タブで互いに取り付けられた、複数の大、中、小のフィンで形成することができる。
ここで図1を参照すると、本発明の実施形態による放電生成プラズマ(DPP)EUV及び軟X線光源20が示されている。EUV光源は、例えば放電チャンバ24を形成するハウジング22を含むことができる。例えばチャンバ22の1つの壁の開口部を通じて取り付けることができるのは、例えばカソードとすることができる外側電極28と例えばアノードとすることができる内側電極30又はその逆を含む例えばほぼ円筒形電極を含むことができる例えば一対の電極26とすることができるが、本開示の目的上、前者の指定を使用することにする。内側電極30は、図2に示すように、例えば絶縁材料70によって外側電極28に対して絶縁され、協働して、非常に高い電圧が供給された時に、電気エネルギの非常に速い立ち上がり時間パルスで、例えば図7に示す半導体パルス電力モジュール139から例えばヘリウムを含むイオン化ガスを通じて電極28及び30間で放電を生成することができる。例えば図10から図12cに示すように、予備イオン化装置206によって初期の放電を容易にすることができる。放電は、例えば図2で82で示すように、始めは絶縁材料70及び予備イオン化装置206近くの内側電極からほぼ半径方向に延び、その後に図2で84で概略的に示すように、内側電極(アノード)30の外面208に沿って伝達される時により軸線方向に延びる磁場を形成することができる。軸線方向に延びる磁場84は、例えば原料送出チューブ60を通じてピンチサイトに供給されて例えば中心電極30の先端の中心電極(アノード)先端凹部内に供給された原料物質、例えばキセノンを含む磁場84により短く閉じ込められた高密度プラズマピンチ32を形成する。
プラズマピンチから発せられた光は、光生成工程中にプラズマから発せられたデブリ、例えばイオン化キセノン粒子、又は電極から出て集光器40内の例えば反射面を潜在的に損傷する電極材料、例えばタングステンデブリを捕捉することができる例えばデブリ遮蔽体36を通過した後で、例えばかすり入射角集光器40によって例えば集光することができる。また、例えば中間焦点42という焦点又は焦点面にかすり入射角反射によって至るEUV光の単一の曲面反射光線とすることができる集光器40によって集光された光は、例えば13.5nm及び相対的に狭い帯域幅約13.5nmを除き、例えば光の実質的に全てを濾過するように作動可能なスペクトル清浄フィルタを通過することができる。
本発明の実施形態の一態様は、中間焦点42に供給されたより一貫した高EUVエネルギを生成するために、集光器40に対する熱負荷を補正することを考慮したものである。
ここで図3及び図4を参照すると、本発明の実施形態による集光器40の一部切り欠き斜視図及び本発明の実施形態による集光器40の作動例の概略図も示されている。図4で分るように、集光器40のシェル102の各々が第1のシェル部分102aと第2のシェル部分102bとを有する、いくつかの例示的な限定的な光線の光線追跡は、限定的な光線104と限定的な光線104’を有し、部分102aから部分102bへかすり入射角で限定的光線104及び104’を反射するように配置され、この部分102a及び102bの各々は、平坦又は湾曲とすることができる。部分102bでは、かすり入射角反射により、光線104及び104’内の光は、中間焦点42に向けて集光される。本出願の目的上、光は広帯域のものとすることができ、かついくつかのフィルタ、例えば図1に示すスペクトル清浄フィルタ40を通過すべきである。図4から分るように、構成要素部分102a及び102bを含む個々のシェル102の厚みを支持するために利用可能な場所、すなわち物理的空間は殆どない。これを行うと、隣接する、すなわち隣の外側シェルの伝達を妨げることになる。より厚い壁を可能にするためにシェルの幾何学形状を修正すると、それぞれのかすり角が大きくなり、その結果、この設計の伝達効率が小さくなる。例えば、光104’’及び104’’’を有するいくつかの光線は、集光器40入口の円錐部には入らず、つまり、発せられた光の波長λ及び反射面の材料により、妥当なかすり入射角、通常は約2°未満では円錐部には入らないので集光器によっては集光されない。
集光器40は、図3に示すように、各々が外側から内側に他方よりも直径が小さい複数の入れ子式シェルで形成することができる。シェルは、複数の部分、例えば部分102aがピンチサイト32に最も近い2つの部分102a及び102bで形成することができる。各シェル102の部分102aは、例えば集光器40シェル102に入射するプラズマ生成光の入射円錐部分にある光線を反射し、その光を部分102bに反射するように角度を付けることができる。部分102bでは、入射反射の更に別のかすり角を発生させることができ、これによって、例えば中間焦点42で集光される入射EUV光を角度を成して反射することができる。
シェル102は、例えば集光器40の軸線方向の長さに沿ってハブ90から延びる、例えば集光器ハブ延長部92を有することができる集光器ハブ90に取り付けることができる。また、複数例えば4つの半径方向の支柱94をハブ90に取り付けることができる。シェル102の各々は、例えば溶接又はろう付けによって支柱94に結合することができる。集光器40の構造体及び柱94へのシェル102の取り付け部は、半径方向集光器フェアリング100によって補強することができる。
本発明の実施形態の一態様によれば、集光器40に発生すると予想することができる最大熱負荷を導出することができる。集光器40、その構成シェル102、及びその部分102a及び102bの幾何学形状は、例えば、望ましい性能の態様、例えば焦点がその温度でのみ達成されるように作り出すことができる。すなわち、いくつかの公知の予め選択された温度において、望ましい作動パラメータ、例えば中間焦点42での焦点、特定のλの選択などが得られる集光器の各部の公知の幾何学形状が存在する。加熱要素(図示せず)を集光器40の個々のシェル102に、又は例えばハブ90及び/又はその延長部29に取り付けることができ、また、例えば負荷サイクル又は繰返し率に関係なく、理想的な幾何学形状を維持するために利用することができ、理想的な幾何学形状を維持されなければ、集光器40の温度が経時的に変わる可能性がある。このような変動する温度は、例えば、シェルの部分102a及び102bに反りを発生させ、及び/又は互いに対する位置関係を変える可能性がある。本発明の実施形態の別の態様によれば、加熱要素、例えば「Kryotherm」製モデル「Drift 0.8(40mm平方)172ワット」ではなく「Peltier」冷却器(図示せず)の介在で、冷却を利用して望ましい固定温度を維持することができるであろう。それにより、シェル幾何学形状を高くない温度で保証することができる。
いずれの場合も、集光器シェル102には、例えば、「Physik Instrumente」製モデル「PL122−140」シリーズなどのバイオモーフ圧電アクチュエータを装備することができ、このバイオモーフ圧電アクチュエータは、例えば、例えばろう付けによって各シェル部分102a及び102bの外面に結合することができる。電圧を圧電アクチュエータに印加すると、例えばシェル部分102a及び102bに歪みを発生させ、例えば中間焦点42に対するシェル102の焦点を効果的に変えることができる。
本発明の実施形態の一態様によれば、各シェル102は、例えば、各々が他方及びハブ90に対して独自の曲率及び/又は角度の関係を有する2つの個別の部分102a及び102bを有することができる。焦点は、例えば、例えば光軸に沿って2つの半割部102a及び102b間の関係を変えることによって維持することができる。これは、例えば運動の程度の要件により、保定モータ(図示せず)又は圧電素子(図示せず)を用いて行うことができる。モータ又は圧電素子は、例えばベローズ(図示せず)を通じてシェル102と接続したマニピュレータ(図示せず)を有する真空環境の外部に取り付けることができる。シェル102は、例えば、先に記したアクチュータの場合と同様に、例えば最外部のシェル102上の継手106などの操作が同時にシェル102の全てを操作する役目を果たすことができるように、集光器に伝達される光の大きな量を妨げない例えば肉薄接続部材により、例えば継手106で相互接続することができる。
本発明の実施形態の別の態様によれば、迅速な電極交換を可能にすることで、電極寿命を「所有経費」に関する問題として利用することができる。これは、例えば図5から図7に示すような迅速電極交換アセンブリを利用して達成することができる。
本発明の別の実施形態によれば、シェル102をバイアス電圧(図示せず)に接続して、デブリ回収用にバイアス電圧と同じ極性を有する帯電イオンをシェル102の例えば反射面から粗い面に向けて偏向させることができる。
現時点では、EUV電極の寿命は、リソグラフィ業界が見積もる数値とはマグニチュードが一桁離れている。従って、交換経費及び電極交換中の機器休止時間は、DPPのEUV光源では「所有経費」の大きな部分を占めるものである。電極26は、例えば、集束光学構成部品40、スペクトル清浄フィルタ50、デブリ捕捉器32なども収納することができる大型真空チャンバ内に位置する。例えば電極26にアクセスするために真空チャンバ24のシールを破壊すると、例えば真空チャンバ24の内部環境が周囲の部屋条件、例えば湿度や清浄度の欠如などに露出される可能性がある。真空チャンバ24の再密封時には、作動真空状態までポンピングする時間は、全体的な性能に悪影響を与える可能性があり(所有経費の一因となる)、外部環境に露出されたためにチャンバの内壁に付着したデブリ及び水蒸気のためにそれが困難なものとなる可能性がある。
完璧な環境においてさえも、ポンプ休止時間は、所要の光学構成部品を収納するのに必要と考えられる容積を有するチャンバ24を考慮すると5分から10分台である。例えば、更に別の高真空ポンプを加えることによってポンプ休止時間の短縮を達成することができるが、選択したモデルにより、かなりの経費、一台当たり約$20から$30Kとなる。しかし、休止時間の重大な要素は、場合によっては、ポンプ休止を通じてチャンバ24内に溜まった水蒸気の除去だと考えられる。
本発明の実施形態の一態様によれば、例えば電極26近くに密封フランジを加えると、容器の通気及び密封後のその後のポンプ休止を不要とすることができる。しかし、この位置は、このような密封フランジの位置として好ましいものではない。必然的に、集光器光学構成部品40(及び、そのためのデブリ捕捉器36)をピンチの地点の近くに設置すべきである。更に、例えばピンチ32に近い区域は、2000℃を超える温度を受ける可能性があり、また、例えば発光中に電極26の表面から蒸発した金属で「メッキ」されやすい可能性がある。本発明の実施形態の一態様によれば、従って、ベローズ122の使用を利用すると、例えば電極26の交換を容易にするために、例えば電極26先端と第1の光学構成部品、例えばデブリ捕捉器3の間の距離を大きくすることができる。また、このようなベローズ122は、ピンチ32位置の光学的アラインメントに対して何らかの有用性を有することができ、ピンチ32位置は、例えば繰返し率及びガス混合物及び集光器40焦点距離に影響を与える集束光学構成部品に与える熱による影響、例えば集光器40の反りで変わることを本出願人は既に観察している。
ベローズ122を倒すことにより、密封機構、例えば「仕切り弁」130を考慮するのに十分に大きな、電極26と第1の光学構成部品、例えばデブリ捕捉器32の間の間隙を確立することができる。この仕切り弁130であれば、電極26交換中に容器22を密封する機能を果たすことになる。
例えばピンチ32位置から始まる大きな熱負荷のために、ベローズ122は、例えばこれに耐えるのに十分に大きな直径でなければならない。しかし、通常の作動中に仕切り弁130の開口から後退すべきであることから、ベローズ122の直径により、例えばチャンバ24の密封するのに必要な仕切り弁130の大きさも決まる。例えば図6に示すように、電極26から「見えない場所」にベローズ122を設置すると、例えばベローズ122が受ける熱負荷をかなり小さくすることができる。「遮蔽された」ベローズ122がチャンバ24壁132と、ベローズ122とピンチ32位置の間である電極アセンブリ160のフランジ134との間に位置決めされると、ベローズ122の大きさの制限、例えば直径の縮小を容易にすることができ、この直径の縮小は、仕切り弁130にも当て嵌めることができる。
仕切り弁130は、EUV光学構成部品が位置する環境に一般的であるように、エラストマーがないものでなければならない。これは、いかなるこのようなエラストマーから出るガスも光学構成部品の寿命を大きく短くするものであるからである。しかし、エラストマー以外のシールの欠点は、表面仕上げ及び密封面の平坦さに関して要件が厳しい点である。EUVのDPP環境内では、これらの表面は、例えば電極表面から排出された蒸発金属によるメッキを最小限に抑えるように設置すべきである。本発明の更に別の実施形態は、現在設けられている表面が損なわれた場合に交換することができる互換的なシール面を含むことができる。本発明の更に別の実施形態は、シールフランジ126の付近で乾燥窒素パージ点を含むものとなる。シール面が、真空の完全性が容器内で維持することができないまでに汚れた状態になった場合(電極調整中)、漏れを検出してチャンバに乾燥窒素を充填し、水蒸気の形成及び周囲環境に含まれたデブリの侵入を防止することができる。
EUV光源20の要素は、かなり大きくなる可能性があり、その結果、かなり重量物である可能性がある。真空容器22の個々の区域は、400lbを超える重量である可能性がある。本発明の実施形態の一態様によれば、各モジュール、例えば、真空容器22の区域/DPP電極32/DPP整流子140を独立して共通の組の直線レール(図示せず)に取り付けると、図7に示すように、修理のためにこれらの区域をボルト止めせずに摺って離れることが可能にすることができる。直線レールは、例えば電極交換中に再組み付け時のモジュールの取扱い及びアラインメントを容易にするという二重の目的に供することができる。
本発明の実施形態の一態様によれば、電極26の材料は、その製作手法及び特定の構造的な側面と共に、電極が機能すべきである厳しい環境及び特に対応すべきである構造的負荷及び熱的負荷を考慮に入れて慎重に考慮すべきである。炭化珪素SiCは、SiCが例えば高い熱伝導率及び導電率が得られるように調節することができるという点で、本発明の実施形態による有用な特性を有する材料の一例である。また、この材料及び耐火金属炭化物セラミックと一般的に称される同様の材料の導電率は、以下により詳細に説明するように、特定の耐火不純物を添加することによって変えることができる。
SiC及び同様の材料の調整に加えて、例えば、アルミナ、酸化アルミニウム(AlO2)の導電率も例えばチタニアの添加によって調節することができる。得られる導電性ドープセラミックは、例えばスパッタ損傷及び熱損傷にどの金属よりも耐えることができるものとすることができる。更に、チタンタングステン(TiW)とセラミック金属の組合せ(セラミット)もSiC及び関連材料と同様に機能することができる。TiWは導電性であり、導電性を得るための金属ドーピングが不要であるが、熱伝導率に対しては限界がある。TiWは、機械加工が良好であり、真空熱間プレスによって生成された場合は、本発明の実施形態の一態様による使用に最適である。また、アルミニウム酸化チタン酸化物、アルミナ−チタニア(AlN−TiO2)システムは、低温システムの場合に機能することができる。
本出願人が見出したところでは、金属電極26、特に内側電極(アノード)30は、電極26の表面、特にピンチ32の周囲で、すなわちアノード30上で溶解したり及び/又は熱などで除去される傾向が大きいものである。使用した電極26の表面の損傷が観察され、従って、本出願人は、ピンチ32に形成されたプラズマは、電極26、特にアノード30の表面上にかなりの熱及びイオンエネルギを与える可能性があると考えている。タングステントリウム合金(W−Th)でさえも、約3500°Kで解けるのが認められ、スパッタリングを受けやすい可能性がある。
共有結合材料は、絶縁されてイオン損傷に対してより良好に抗する傾向がある。SiC又はアルミナのようなドープセラミックは、導電率及び熱伝導率が得られるように調節することができる。例えば、BNでドープされたSiCは、2700°Kで分解するので、純粋なアルミニウムの熱伝導率近くの熱伝導率を有するように修正することができる。SiCにおけるBNドープレベルは、30%ものの高い重量比とすることができる。熱衝撃抵抗は、材料の熱伝導率、強度、及び破壊靭性に比例する傾向があり、また、膨張率に反比例することから、SiC−BN複合材は、非常に高い熱衝撃抵抗を示すことができる。アルミナの熱衝撃抵抗は、200℃(ΔT℃)であり、SiC−BN複合材は、例えば30%のBNドープで630℃から1200℃(ΔT℃)を示す。
導電率は、電極26の表面近くで調節することができ、その理由は、そこでのセラミックのバルク導電率が不適切な場合があるからである。アルミナ材に関しては、アルミナ材の他の有用な特性に対する大きな逆行する変化なしに表面導電率を金属酸化物ドーピング処理(SnO、TiO2)によって高めることができる。
SiC−BN又はアルミナ−チタニアシステムは、多くの方法で合成することができる。プラズマ溶射又は液相焼結を混合原料粉体と共に使用することができる。割れたり又は爆発しない電極に極めて重要であると考えられる最適材料密度を得るには、KauaiのTrexによって使用されたものなどの微粒子によって高められたCVD成長法を修正することができる。例えば、「Trex Enterprises」のウェブページ「www.trexenterprises.com」に見られるような利用可能な文献及び情報に基づいて経済的な超高清浄炭化珪素部品の作製に関するCVC技術を参照すると、本出願人の理解するところでは、Trexでは、例えば高い成長率で高い嵩密度を維持しやすくするためにメチルクロロシラン(MCS)を用いてSiC粉体をSiCのCVD法に添加している。本発明の実施形態の一態様によれば、このSiC粉体の一部の代わりにBN粉体を使用することにより、ナノ微粒子BNが均一にセラミックに組み込まれることを可能にすることができる。Trexの方法は、低圧(100Torr)で行われることから、電極は、相対的に低い溶存ガスを有し、高い密度を有することになる。TrexのSiC材は、100%の密度に近いものであり、これは理想的なものである。このような工程は図8に概略的に示されており、例えば微粒子によって高められたCVDを通じてのSiC−BN複合材の合成、すなわち、例えば還元環境、例えばH2が存在する場合のMCSで100mTorr及び1400℃においてSiC表面144が存在する場合のBN微粒子142上へのメチルクロロシラン140の分解を概略的に示している。
他の合成方法は、例えばアルミナ−TiWの場合には、A)セラミック表面、すなわち、酸素不足かつ導電性である表面で非化学量論酸化物を作り出すために還元環境で焼結させる、B)アルミナをチタニアに入れて両者を共に焼結/拡散させる、C)2つの材料の交互層を堆積させて、その後にシステムを1900℃以上で燃焼する、又はD)耐火金属の熱間プレスが高い溶存ガスレベルを含むことができることから、例えば純粋Wに使用することができる真空熱間プレスすることとすることができる。溶存ガスレベルが高いと、金属電極において電極点食及び火山型噴出が促進される。
ここで図9を参照すると、例えば未ドーピング処理TiWとすることができる、例えばドープアルミナ又はSiC−BNで形成することができる、例えば外面を有することができる電極26、例えばアノード30が示されている。
例えばマイクロリソグラフィで使用されるEUVのための放電生成プラズマ焦点光源20でも、電極26に関して、特に冷却及び作製要件に関して他の要件が伴うものである。図2に概略的に示すカソード28とアノード30から成る同軸電極の組は、例えばパルス操作中に平均熱流束(>1kW/cm2)及び極高一過性熱流束(>1MW/cm2)に露出することができる。これには、最良の利用可能な冷却手法と共に、例えば耐火金属及び例えば上述のように特化合金の使用が必要になる可能性がある。また、熱膨張率の変動がある異種材料間では、真空及び構造上の完全性が高い継手が必要になる可能性がある。
図9から図16を参照すると、電極アセンブリ160を含む本発明の実施形態が示されている。電極アセンブリ160は、例えばカソード(外側電極)アセンブリ162及びアノードアセンブリ220を含むことができる。円筒形アノード30(内側電極)を様々な外径を有するいくつかの幾何学的な実施形態で本出願人は試験した。最小の冷却要素を0.625インチの外径で試験し、別の要素を0.725インチの外径で試験した。外径最大1インチまで又はそれ以上の大きな電極が将来的に必要とされると考えられる。しかし、大きな電極の冷却は、熱流束が分布する区域が大きくなるためにそれほど困難ではない可能性がある。しかし、異種材料間の継手は、例えば作製及び操作中には、温度による寸法の変化が相対的に大きくなるために電極の外径が大きいほど困難なものになる。逆に、電極は、直径が小さいほど作製しやすくなるが、操作中は冷却し難くなる。また、設計は、プラズマ源、例えば電極の中心を通って、例えばキセノンであると現在考えられるガスを供給する必要性が存在することにより、一般的に複雑なものになる可能性がある。この供給はまた、固相又は液相の金属であると考えられる。供給されるプラズマ源と共に電極26は、消耗品であると考えることができ、従って、費用重視でもある。
一般的に、本発明の実施形態で考えられる形式の電極を組み込む際には、ろう付けと溶融の混合による溶接技術を用いることができる。継手の形式及び作製順序は、例えば特定の設計で判断することができる。可能であれば、容易に溶接可能なステンレス鋼、例えば304L又は316Lを使用して、電極アセンブリ160を作製することができる。これによって、例えば製造経費を抑え、機械加工及び組み付けを簡素化し、完成部品の収率を向上させることができる。表面温度遷移が大きいために、適切な電極26は、例えばタングステン、及びW−Cu、W−La、W−Th、及びW−Reを含むその擬似合金などの耐火金属で作製することができる。しかし、これによって、〜4.5ppm/℃という熱膨張率(CTE)が低い脆い耐火金属を例えば〜16.6ppm/℃という相対的に高いCTEを有する鋼と接合するという問題が生じる可能性がある。このような継手は、例えば高い真空度に適合して同時に例えば1000psigを超える高い内部冷却液圧力に耐えることができるべきであると考えられる。設計は、タングステン内に深い環状冷却チャンネルを機械加工する必要性が存在することによって更に複雑なものになる可能性があり、タングステンは、通常、いわゆる「機械加工可能な」形式の擬似合金の場合でさえも、曲げたり又はフライス加工することはできず、例えば放電加工(EDM)及び研削法によって作り上げなければならない。例えば制約条件が厳しい冷却容積に関する要件の追加で電極アセンブリ160の適切かつ均一な冷却を確実に行うためには、殆どの部品の高精度機械加工が必要とされる。
本発明の実施形態の一態様によれば、本出願人は、タングステンと鋼の継手は、例えば「NIORO(登録商標)」(82%Auと18%Ni)などの金及びニッケル合金を、例えば真空炉において〜1000℃の温度で、例えば10Torrから6Torrの範囲の圧力で使用することによってろう付けすべきであると現在考えている。金は、例えば、結果的に継手内での残留応力の低減が得られるタングステンを十分に湿潤化することができる点及び延性が高いという点から選択された。本発明の実施形態の一態様による継手の特定の設計は、鋼がタングステンに対して環状の取付スロットをもたらすようなものであるとすることができる。炉内での加熱中に鋼の方が急激に膨張するので、その内径から弾力的にタングステンに歪みが発生する可能性がある。これには、例えば冷却時のタングステン内の残留応力の低減及び鋼製基部で正確に行われるタングステンのセンタリングという二重の利点があるであろう。残留応力の低減は、タングステン割れを回避する上で極めて重要なものである。
本発明の態様による別の考えられる手法は、銅バックキャストを利用することである。本出願人は、例えば耐火金属電極ブランク回りに溶融酸素なしの銅を注入することを含む方法を考慮している。その後、完成部品を得られるアセンブリから機械加工することができる。酸素なしの銅は、17ppm/℃のCTEを有するが、軟質で延性があり降伏応力は、僅か10ksi(304Lなどのオーステナイトステンレス鋼の〜25%)であるので、継手のところで局所的に得ることができ、タングステンに対する圧縮応力を大幅に低減することができる。その後、残留応力を更に低減する希望がある場合は、焼き鈍しすることができる。このような工程の特定の利点は、継手の優れた真空及び構造上の特性である。このような方法によって生成されたこのような継手は、例えば他の場合ではろう付けアセンブリに関して問題になりかねない漏れが発生する可能性が低くなると考えられる。
この手法の大きな欠点は、例えば銅に強度がない点である。銅は、本発明の実施形態の一態様によれば本発明に本質的であると考えることができる、例えばネジ付き細部、又は金属シールによって掛かる高い局所的な耐力に十分に対処するものではない。しかし、このような問題は、例えば入念な設計によって回避することができ、本出願人は、本発明の実施形態の一態様に従ってDPPのEUV電極を作製する手法の使用において限定的なものではないと考えている。米国の子会社「Schwartzkoft」を含む「Plansee」は、とりわけ、上述の方法に従って商業的に作製した継手の販売元である。
鋼にろう付けされる〜0.75インチよりも大きいタングステン製電極は、継手接続部での残留応力による割れ発生の危険性が高い可能性がある。これを回避する手法では、例えば継手内に遷移インサートを使用することができる。遷移インサートの材料選択において、例えば、CTEはタングステンのCTEに近いが、より高い応力をより良好に処理するために良好な延性を有する材料が必要である可能性があり、この良好な延性は、最終的には鋼との境界部でもたらすことができる。良好な機械加工性も有用な特性である。本発明の実施形態の一態様によれば、本出願人は、所要の判断基準を満足することができ、類似の手法でろう付けに良好に役立つことから、5.35ppm/℃のCTEを有するモリブデンの使用を考慮している。これは、考慮中の直径の大きなタングステン製電極に特に有用であり、この点により、例えば工業設計においてこの概念を利用することが示唆されている。
本発明の実施形態の一態様によれば、電極アセンブリ160は、外側電極アセンブリ162を含むことができ、外側電極アセンブリ162は、電極アセンブリ160を取付ネジ168でSSPPM139に取り付けるための電極アセンブリ取付フランジ166に接続した電極アセンブリ側壁164を有することができる。ほぼ円筒形側壁164は、カソード基部の挿入のための中央開口部及び複数の冷却チャンネル172及び174と214及び216を機械加工することができる円形冷却板170に接続するか、又は円形冷却板170と一体化することができる。
外側電極(カソード)基部210には、複数の冷却チャンネル184を機械加工することができ、入口チューブ182開口部及び出口チューブ108開口部は、カソード28を冷却するための各々が入口チューブ182及び出口チューブ108を有する4つのチャンネル184を形成する。冷却液は、冷却液入口173から入口空間172に入ることができ、入口空間172は、一対の対向する入口空間176及び178(図12c及び図14に図示)に接続される。4つの長いチューブ180のうちの2つの各々は、入口空間176又は178に接続される。4つの短い出口チューブ182のうちの2つの各々は、それぞれのチャンネル184と出口空間214又は216とに接続され、出口空間214又は216の各々は、冷却液出口175に接続される。
また、カソード基部210は、カソード内壁163を形成する中央開口部218を含むように機械加工することができる。
外側電極(カソード)アセンブリ162及び内側電極(アノード)アセンブリ220を含む電極アセンブリ160の材料は、アノード30を除いて、例えばステンレス鋼形式304Lとすることができ、アノード30は、焼結タングステン又は上述の材料で作ることができる。臨界寸法は、区画256と内壁250及び254が電極30の上部で合流する点との間の分離とすることができ、適切な冷却ができるように、区画256と電極壁250及び254との間のこの点を通過する必要がある望ましい量の冷却液流量に基づいて選択すべきである。
本発明の実施形態の一態様によれば、簡単な開放チャンネルによる冷却用配置を利用してアノード30を冷却することができ、例えば、その場合に冷却液は、内側電極30の中空内部252を有する、内側電極30によって形成された内側電極(アノード)30の一方の内壁250を上り、その後、内側電極(アノード)30の他方の内壁254を下り、これは、中空内部252内の内壁250及び254間のヒートパイプ区画256の設置によって助けることができる。熱伝達は、電極内壁250及び254間の境界での対流及び内壁250及び254と区画256との間を通過する冷却液によって達成することができる。本出願人は、例えば冷却液が内部内壁254を上り外部内壁250を下る状態で本出願において最良の熱の結果を達成することができると判断している。
別の考慮事項は、例えば肉薄有壁(0.010インチ)区画256であり、本発明の実施形態の一態様によれば、区画256は、区画256と内部内壁254の間の通路に至る内側電極(アノード)30冷却システムの入口360を、区画256と外部内壁250の間の通路を出る内側電極30の冷却のための熱交換器の排出チャンネル270から分離することができる。この区画256は、本発明の実施形態の一態様によれば、上述の流路の結果とすることができる例えば座屈を回避するために、圧縮ではなく冷却液圧力により、例えば張力をより良く掛けることができる。また、このような方法は、設計で区画256の材料、例えば304Lの完全な降伏強度を利用することを可能にすることができる。本出願人は、最大37lpmまでの流量及び800psigを超える入力圧力でこのように冷却される試作電極30を試験した。本出願人は、このような設計は、1000psigを優に超える入口水圧、かつ3kHzを超えるソースプラズマ放出繰返し率を考慮する熱負荷に耐えることができる可能性があると考えている。
しかし、例えば環状チャンネルでは、高い熱伝達係数が必要されると考えられる。本発明の実施形態の一態様によれば、例えば冷却液に露出された限定された区域は、例えば非常に効率的な熱伝達及び従って単一の熱伝達係数が必要である可能性がある。また、本発明の態様によれば、例えば内壁250及び254での高い方の温度では、例えば冷却液の沸騰、特に核沸騰とは対照的にシート又はバルク沸騰を抑制するために例えば高い圧力で高い流量の冷却液を供給する必要性がある可能性があり、核沸騰は、実際には内壁250及び254から冷却液への熱伝達を向上させることができる。
本発明の実施形態の別の態様によれば、本出願人は、電極30の中空内部内での多孔金属熱交換器の使用を考慮している。このような実施形態(図示せず)においては、例えば多孔金属媒体は、例えばろう付けにより、例えば特に電極30のピンチ開口部を含む先端部34の領域において、例えば電極30の内壁250及び254に結合することができる。これによって、例えば冷却を目的としたアノード30上の大型延長フィンに相当するものをもたらすことができる。内壁250及び254からこの延長多孔表面区域への伝導性熱伝達は、例えば環状チャンネルの単純な壁を超えて冷却液内に至る伝導性熱伝達よりも効率的なものとなり得る。従って、延長多孔表面領域では、例えば熱を冷却液内に排出する区域の方が遥かに大きいものである可能性がある。その結果、例えば、冷却液の量が少なくても熱伝達の向上があり得ることになる。また、このような構造体は、電極30の中空部分252全体を通じて、区画256及び内壁250及び254に取って代わることができる。多孔金属熱交換器に関する考えられる欠点は、例えば多孔媒体に亘って固有の圧力降下が高い可能性があることである。高いソース繰返し率では、これには、例えば高い入口圧力が必要であり、結果的にろう継手及び冷却液のポンピングにのみ関連した流れ区画に大きな機械的応力が発生する可能性があり、この点に対処する必要があると考えられる。別の潜在的な欠点は、例えば冷却液内へのより有効な熱伝達のための電極30の壁に沿った温度降下とすることができ、この温度降下により、電極30シェル壁に亘る温度降下が増幅され、これによって高い応力負荷が生じる可能性がある。
応力レベルが高くなるほど、電極のタングステン製シェル壁に構造的な欠陥が発生する可能性がある。別の設計上の判断基準は、例えばバーストモードでの電極30の作動による電極30シェル壁での交互応力である可能性があり、この交互応力は、静的応力負荷と異なる結果をもたらす可能性がある。これによって、例えば電極30の材料には、引張強度がありかつ靭性があるべきであるという要件がもたらされる。また、電極30に入る熱流束の分布は、繰返し率、ピンチ温度、負荷サイクルなどを含む、例えば異なる運転モードにおける例えば電極寿命を判断する際に考慮すべきである。しかし、本出願人は、例えば「Thermacore」から得られた例えば多孔タングステン製電極を不具合なしに負極構成で2kHzの繰返しまで試験した。本発明の実施形態の一態様による別の可能性は、例えば、例えば「Porvair」から販売されている多孔性銅発泡材を用いて作られた例えば多孔性銅冷却電極30の使用であり、この多孔性銅発砲材は、本発明の実施形態による用途に向けて、例えば放電加工(EDM)によって有用な幾何学形状に機械加工することができる。本発明の実施形態の一態様による別の可能性は、例えば電気メッキ法又はイオン溶融法を用いて、ろう付けのために均一に堆積した銀を選択された最適化したろう付け厚みに使用することである。このような手法により、例えば内側電極(アノード)30に関して上述したように多孔金属冷却の最大の可能性を達成することができる。
本発明の実施形態の一態様によれば、高い熱流束による冷却は、例えば微小チャンネルを用いることによって達成することができる。本実施形態によれば、例えば冷却液は、一連の小さな通路、つまり微小チャンネルを通じて高い入口圧力でポンピングすることができる。一般的に、これらの通路は、例えば環状又は矩形であり、0.020インチ以下の全体寸法を有することができる。このような構成におけるチャンネル表面積と冷却液容積との比率は好ましいものとすることができ、この手法は、レーザダイオード及び他の高熱流束電子装置及びパワー半導体を冷却するために現在使用されるものと類似のものであり、本発明の電極30を冷却する際に利用することができる。本出願人は、試作微小チャンネル冷却式電極30を2kHzの繰返し率まで既に試験しており、この冷却手法で遥かに高い繰返し率が達成可能であると考えている。この技術では、入口から出口にかけて相対的に高い圧力降下は発生しないが、その結果、ソース作動中、例えば相対的に剛性がある微小チャンネルインサートを上述のようにタングステン製シェルアノード30の中空部分252の内側にろう付け中にアセンブリに応力が発生する可能性があり、つまり、更に別の制約が生じてアノードアセンブリ220内に応力が生じる可能性があり、これらについて設計全体において対処すべきであることになる。
例えば図10から図15に示すように、外側電極(カソード)28は、例えば形状をほぼ環状とすることができるカソードアセンブリ162を含むことができる。カソード28自体は、カソードアセンブリ162内で例えば基部で19インチから上縁部で0.46まで変動する例えば間隙を有する例えば内側電極30に面する15°の円錐内面163の形を有することができる。上縁部は、カソード蓋212で覆うことができる。外側電極(カソード)28は、例えば内側電極(アノード)30よりもずっと大きなものとすることができ、従って冷却し難さが低減される。本発明の実施形態によれば、外側電極(カソード)28の侵食はまた、内側電極(アノード)30の場合よりも問題とはならない可能性があり、従って、材料選択ひいては作製も若干単純なものとなり得る。従って、この外側電極(カソード)28は、消耗品ではないと考えることができる。
本発明の実施形態の一態様によれば、外側電極(カソード)28は、例えば「OMG Metals Inc.」から販売されている同社独自の酸化物分散強化銅である「Glidcop(登録商標)AL−15」から例えば作製することができる。本発明の態様によれば、この材料は、例えばその高い熱伝導率及び導電率が得られるように選択したものであり、また、例えば良好な機械的強度及び妥当な機械加工性と組み合わされたものである。このような「Glidcop(登録商標)」外側電極28は、例えば304Lステンレス鋼製基部210に例えばろう付けすることができる。
基部210は、例えば外側電極28を図7に示すDPPパルス電力装置139の各部に接続することができる。本出願人は、例えば任意のニッケルベース合金、例えば「Morgan Crucible Company plc」から販売されている「Nibsi(登録商標)」(ニッケル/硼素/珪素)、及びごく最近では「Morgan Crucible Company plc」から販売されている「NIORO(登録商標)」ろう付け材料を使用して外側電極28を基部210にろう付けしたが、「NIORO(登録商標)」ろう付け材料はまた、上述のように内側電極に関して類似のろう付け準備工程及び炉内工程を用いて、上述のように内側電極30内でのろう付けにも使用した。
上述のように、外側電極28を冷却するという作業は、外側電極28の方が大きくかつ熱伝導率が高い材料を使用するために、内側電極30よりも簡素化される。相対的に大きな開放冷却チャンネル水廊184は、例えば「Glidcop(登録商標)」外側電極28本体210に機械加工することができ、この外側電極28本体210は、例えば本体210の開口部にろう付けされ、かつ入口マニホールド214及び排出マニホールド216に接続した例えば短いチューブ182で形成された例えば316L配管を通じて供給及び排出することができる。本発明の実施形態によれば、このような水廊184のうち、例えば4つ又はそれ以上を設置して、全ての場所で均一な冷却液流量、従ってより均一な冷却を保証することができる。入口及び排出配管システム、例えば入口空間214及び出口空間216(図14により詳細に図示)は、例えば各水廊184について類似の流れ抵抗、従って各水廊を通る類似の量の冷却液流量を有するように配置することができる。本発明の態様によれば、本出願人は、冷却液流量が高くかつ上述のように沸騰を防止するのに十分な逆圧を有する回廊チャンネル184は、例えば外側電極28を冷却するのに十分なものとなり得ると予想している。しかし、必要であれば、例えば上述の多孔媒体又は微小チャンネルによる冷却を使用することもできる。
本発明の実施形態の一態様によれば、例えば304Lカソードアセンブリ162の上面に機械加工された一体化冷却板170を含めることができる。この冷却板170(図16により詳細に図示)の流路は、電極28に向けて例えば実際の入口マニホールド214及び排出マニホールド216を含むことができる。これは、例えばパルス電力出力スイッチLS3(図示せず)を冷却するために行うことができ、このスイッチは、電極アセンブリ160の下に、並びに例えば各冷却水廊182への流れを均等化するために設置することができる。チャンネル、例えば214及び216は、例えばカソードアセンブリ162の上部にフライス加工することができ、また、例えば融接板で例えば密封することができる。
外側電極28は、冷却水廊184を形成する冷却チャンネルの壁で形成することができ、かつ、冷却水廊184の上部と、冷却水廊184を密封する役目を果たすカソード基部210カソード蓋212とにろう付けすることができる。
カソードアセンブリ163は、ネジ231によってアノードアセンブリ220に接合することができ、また、例えば重なり中央絶縁体222によって互いに対して絶縁することができ、この絶縁体222は、例えば窒化硼素又はアルミナで作ることができ、また、内側電極30の外壁に沿って、例えばエラストマーなし電極絶縁体224によって軸線方向に延びることができ、エラストマーなし電極絶縁体224は、例えば熱分解窒化硼素又はアルミナで作ることができ、絶縁体保持クリップ242及びその締め付けネジ244によって所定の位置に保持することができる。絶縁体224、カソード基部210、及びアノードアセンブリ220間でそれぞれの対向する溝に挿入された、絶縁体224とカソード基部210の間に1つ及び絶縁体とアノードアセンブリ220の間に1つという一対のエラストマーなし金属C密封リング230により密封を行うことができる。
本発明の実施形態の別の態様によれば、デブリ軽減は、作動的長寿命DPP/EUV光源に関して重要な考慮事項であると考えられる。本発明の実施形態の一態様によれば、放電生成プラズマEUV光源の中心電極28は、例えば先に記したように高温の好ましくは耐火性の材料で作製することができ、また、例えば強い透磁性を有することができる。本発明の実施形態の本態様によれば、例えばプラズマ照射、表面溶融又は溶発、表面沸騰などの結果、電極30から侵食されたデブリは、例えば同様に実質的に磁気を有する可能性がある。本発明の態様によれば、本出願人は、例えばプラズマの位置と例えば集光器光学要素との間の光路において、例えば、少なくとも約50mTesla(mT)かつ例えば50mTから1Tの範囲の適切な長さの磁場の生成を考慮している。このようにすると、例えばデブリを偏向させ、その後に例えば光路の周辺部に例えば適切に配置された固定磁場(図示せず)により、例えば半永久的に回収することができる。本発明の本実施形態の態様によれば、この回収磁場は、例えば電磁石によって生成することができ、その場合、デブリは、例えば再生サイクル中に一掃することができ、例えば再生サイクル中に電磁石の通電は断つことができる。適切に冷却される高温耐火磁気金属は、例えばコバルトとすることができる。
本発明の実施形態の別の態様によれば、本出願人は、一般的に、例えば放電の磁気圧縮段階中に電流を最高にすることにより、例えば有効成分(プラズマ源)を圧縮する際に例えば電流を最適に利用するために、電極30及び28に対する電流パルスの形成の利用を考慮している。本実施形態の態様によれば、SSPPMは、DPP/SSPPMの最終段階において、例えば更に別の可飽和誘導子を含むことができる。考えられる最適波形は、例えば軸線方向消滅段階中に中庸な電流で始まり、その後半径方向圧縮段階中に最高にすることができる。
本出願人は、図2の概略図に多少近い電極幾何学形状を用いてこの放電のシミュレーションを既に行っており、更に、このシミュレーションを例えばXeではなくHeで行っている。しかし、このシミュレーションでは、本発明の実施形態の態様の作動の力学を理解するためのシミュレーションの十分な詳細が得られている。このシミュレーションにおいて、例えば放電のシミュレーションは、6nHという最終段階での圧縮ヘッド可飽和誘導子向けのインダクタンスを有する本出願人の雇用主のガス放電レーザ製品で現在利用可能なSSPPMを用いて行ったが、6nHは、利用可能な材料及び幾何学形状でほぼ現在達成することができるほど低いものであり、かつ、電極に亘って可能な限り最速の放電、すなわち、放電パルスの最速立ち上がり時間が得られるものである。このシミュレーションを図18Aに示すが、時間縮尺は、例示用に細長いものとなっている。図18aで分るように、まず12nHインダクタンス使用に関する類似のシミュレーションにおいては、相対的に急速に全体で6nHインダクタンスになる更に別の可飽和誘導子のオンで放電は始めは約20kAmpになり、緩やかに約40KAまで上昇した後、インダクタンスが例えば6nHになる時点まで数Kamp戻し、この時点になると、約85Kampまでの急激なスパイクが発生し、続いて、シミュレーションによれば、約20nsで0まで降下する。電極に亘るピークコンデンサによる放電の軸線方向消滅段階中、すなわち、図18aのシミュレーションでは約50nsから約240nsまで、放電は、外側電極28の内面と内側電極30の外面の間にほぼ水平に配置され、段々に内側電極30に沿って若干上向きに角度を成して、時間と共に内側電極30の先端34での凹部の最下部の延長部にほぼ隣接して内側電極30の領域に到達する。従って、例えば82で、例えば放電を開始して電極26先端に向けて例えば80で放電を移動するように作用すると、移動中の放電を持続させるために必要な電流が少なくて済む。図18aのシミュレーションにおいて、例えば240nsと260nsの間の半径方向圧縮段階中に、プラズマが電極26の先端34で形成されると、放電は、電極26への電流の流れが急激に大きくなり、これによって、運動エネルギ量のかなりの増加分が例えばプラズマを抑制する急激に増大中の磁場を通じて例えば急激にプラズマに伝達され、その結果、例えばより良好なピンチ32が得られる。これは、図18Bに示す更に別のシミュレーションで表されている。このより良好なピンチは、例えばピンチ内の活性原料ガスイオンを長めに保ち、例えばより大きいエネルギ伝達量をイオンに導き、その結果、例えばより大きいX線発生量がピンチ32から得られるなどのいくつかの有用な特性を有する。
供給された電流のこの形状は、圧縮の付帯的な増加により、例えば半径方向消滅において、ピンチ形成中に例えば3倍から5倍もの電流を可能にすることができ、一方、全体的として、電極は、同量のエネルギをSSPPM内のピークコンデンサから分散させ、その結果、パルス全体において図18aのシミュレーションで示す従来の放電と全く異ならない熱エネルギ割当量が電極30及び28内に維持される。従来の可飽和誘導子は、図18aのシミュレーションで示すように、例えば現在の従来的可飽和インダクタンスの2倍、例えば12nHを有するSSPPM139圧縮ヘッド回路に例えば含めて、通常通り飽和させることができる。その後、並列のインダクタンスの方を小さくするために、例えば従来の可飽和誘導子と並列な更に別の可飽和誘導子を、例えば図18aのシミュレーションで示すように、例えば放電のちょうど終わりに放電電流を急激に大きくし、例えば図18Aのシミュレーションに示すように飽和するようにバイアスを掛けることができる。シミュレーションソフトウエアを利用したプラズマ流体の本出願人のシミュレーションにより、提案されたドライバ構成の利点は確認されている。
本発明の実施形態の別の態様によれば、原料ガス、例えばキセノンは、特定のλ、例えば13.5nmでのEUV光の生成のための使用に望ましいものとすることができるが、また、EUV光を十分に高い程度まで吸収して全体的な光生成出力を妨げる可能性がある。従って、本出願人は、望ましいλで生成された光を吸収する能力が劣る緩衝ガス、例えばアルゴン及びヘリウムの使用を例えばEUV光生成容器から原料がス及び緩衝ガスを区別して除去するために考慮している。本発明の実施形態によれば、例えば、アルゴン及びヘリウムに対してポンピング能力を低減しながら、特に原料ガス、例えばキセノンの高い方の分子重量に対してターボポンプ(図示せず)を形成することができる。これは、例えばポンプ作動特性、例えば内部間隙、ブレード角度、及び速度を変え、また、例えばポンプの「Holweck(分子抵抗)」ステージを排除することによって達成することができる。従って、ターボ分子ポンプの設計は、例えば分子速度に基づいて、分子量が遥かに低い方のガス、例えばヘリウムに対して、原子量(又は、適切な場合は分子量)が高い方のガス、例えばキセノンの優先的ポンピングを示すように設定することができる。
ここで図15を参照すると、本発明の実施形態によるデブリ遮蔽体300が示されている。このようなデブリ遮蔽体300は、デブリ遮蔽体300の作製の簡素化を可能にすると同時に、尚も光源からのデブリが集光器ミラーに到達するのを防止するという機能的解決策を達成する。本発明の本実施形態によれば、例えばデブリ遮蔽体300を作製するために作製簡素化手法を使用し、同時にいくつかの他の提案された作成技術、例えば円筒形構造体作製よりもコスト効率が高いものとすることができる。また、この製作構造体及び技術は、このような作製簡素化によるデブリ遮蔽体300を作ることができる可能な材料のアレイを広げるものである。
本発明の本実施形態によるデブリ遮蔽体300の設計は、円筒形構造体におけるものと同様に、例えば光子がプラズマ源32から発せられて集光器に伝達されることを可能にするように配置することができる、これは、例えば同一平面状の層302で形成することができる。デブリは、集光器40のミラーに到達するためにこれらの層302を通って移動すべきである。必要とされる層302の数は、一番外側の層302、すなわちプラズマピンチ32から一番外側の外面306によって形成されたデブリ遮蔽体300の外層をどのくらいの量のデブリが実際に出ることができるかをモニタすれば判断される。
図15で分るように、各層302は、それぞれの層302の外面306とそれぞれの層302の内面308との間に延びる複数の光路304から成る。各層302のそれぞれの外側曲面306は、例えばプラズマの中心に焦点回りに例えば第1の曲率半径を有する例えばアーク316を有することができ、この焦点は、電極30に対して固定点とすることができ、プラズマは、毎回の放電について本質的に実際のプラズマの位置、例えばその重心から例えばパルス間で動的に決められた地点に位置するように制御される。このアーク316は、焦点に中央が位置する円のアークとすることができる。それぞれの内面308の各々は、曲率半径が小さくなる点を除き、層302の厚みにより、同じ焦点に中心が配置された同じか又は類似の同心アークを有することができる。これらの表面は、例えば、2つの回転軸回りの曲率が構造体を通じて、すなわち、層の外面から層の内面まで、更にピンチ32に向けて配置された次の層の外面まで同じままに留まることができるという意味において同一平面上にある。
それぞれの層302の外面306の各々は、例えば第1の焦点上に中心が配置された楕円を形成する例えばアーク318を有することができ、この楕円は、アーク316によって形成された円、つまり円の中心がアーク316を形成する同心円の中心と一致することができる。これは、集光器40に対して利用される集光器ミラーの形状によって判断することができる。
光路304の各々は、それぞれの層302の各々において外面306と内面308の間で形状が均一であるか、又はアーク316及び318を含む形状の中心の一方又は両方に向けてテーパを付けることができる。
これらの層は、例えば金属、例えばチタン又はタングステン、セラミック又は耐火金属、例えばSiO2、アルミナAlO2、又はチタニアTiO2、又は他のセラミックと金属の組合せで形成することができる。
本発明の本実施形態の別の態様によれば、図15に示すように、各層302間に間隙があるとすることができる。それぞれの層302は、例えばコネクタポスト320により、例えば互いに取り付けることができ、コネクタポスト320は、図15に示すように、それぞれの層又は周期的に離間したコネクタポスト320間の接続空間を通じて光路304の四隅の各々に対応することができる。また、図15に示すように、層302は、例えばいずれかを図15に示す大きさの全体を有する区域か、又は図15に示す区域330のような副区域に分割することができる。このようにすると、プラズマピンチ焦点32の回りに又は実質的にその回りに収まるように、例えば回転体全体を作製することができる。
潜在的に、デブリは、提案された設計の穴の中に溜まるのではなく、遮蔽体300の底部に落ちる可能性がある。デブリ除去は、例えば交換の間隔を長くすることができる、例えば更に別の特徴とすることができる。
デブリ遮蔽体300は、例えばアーク316又は318の一方に沿って対向する側壁のみで形成された開口部304を付して形成することができ、アークは、各層302内か、又はこのような開口部がある場合には、隣接する層302の間の開口部内にあることも理解されるであろう。すなわち、光路304は、4つの壁312を有する必要はなく、依然として十分なデブリ捕捉を行いかつ構造的に確実なものとすることができるが、円の一部である1つのアーク2=316及び318、及び例えば楕円の一部である他方のアークを有するデブリ遮蔽体300の作製を容易にし、及び/又はデブリ遮蔽体300を容易にするものである。
ここで図16を参照すると、デブリ遮蔽体400の作製及び構造に関する本発明の別の実施形態が示されている。図16は、例えば光伝達路が焦点に集光されるDPP又は他のEUVデブリ遮蔽体の製造又は共通の焦点を有するテーパ付アレイ構造体に向けた他の用途に有用な「焦点外れレーザ機械加工」技術の例を示すものである。
このようなデブリ遮蔽体400では、例えば共通の焦点に向うテーパ付経路が必要である可能性がある。レーザ機械加工は、例えば集光されないレーザビームを利用して十分に高いレーザ強度で実行することができる。従って、本出願人が発見したところでは、デブリ遮蔽体及びその光路の適正な形状は、例えばグリッド状のマスク406の背後にある集光レンズ404を用いることによって作ることができる。図18の構成においては、例えば焦点外れでレーザ機械加工を行うための十分に高いレーザ電力及び適切に短いレーザ波長は、例えば本出願人の譲受人製XLA二重チャンバMOPA構成レーザを利用するともたらすことができる。一般的な設定は、図6に示されており、例えば平行レーザビーム410(必ずしも完全に平行である必要はない)を含めることができ、平行レーザビーム410は、図18に示すように、例えば右から入射するとすることができる。レーザビーム410は、例えば最初にマスク406上に入射することができ、マスク406は、例えば正方形又は円形経路412を作るためにグリッド又はメッシュとすることができる。マスクは、例えばW又はMoで作ることができるが、反射率を高めかつレーザビーム410によるマスク406の劣化を回避するために、レーザビーム410に面する側で例えば反射コーティング、例えばアルミニウムの例えば薄膜でコーティングすることができる。また、マスク406は、レーザ増幅器/発振器内への後方反射を回避するために、例えばごく僅か傾けることができる。また、メッシュ(図示せず)が円形横断面を有するワイヤで作られた場合、この後方反射の問題を小さくすることができる。レンズ404、より一般的に集束光学構成部品は、例えば所要のテーパを既に有する収束ビームレット414のアレイを生成することができる。
焦点402に中心を有するように作製及び位置決めされた被加工物420は、例えば球形固体の一部分とすることができるが、レンズ404とレーザ焦点402との間で正しい距離に設置することができる。たとえレーザビーム410が例えばすぐにデブリ遮蔽体400全体を機械加工するのに十分な強度を有していないとしても、例えばマスク406に亘って例えば走査された集束したレーザビームは、望ましい効果を有することができる。構成全体、すなわち、マスク406、レンズ404、及び被加工物420は、例えば縦方向、つまりレーザビーム410の前では図16に示すように垂直方向に移動させることができ、その後、経路を例えば連続的に機械加工することができる。被加工物の表面全体の走査は、例えば一部仕上げ穿孔によって被加工物の一部分に導入される更に別の応力がないように、例えば経路412の穿孔よりも速く制御することができる。走査を再現可能なものとするために、例えば構成全体404、406、及び420の横方向の動きを駆動することができる圧電アクチュエータによりレーザビームに対して走査をモニタ及び/又は制御することができる。代替的に、例えばレーザビームの入射方向及びレーザ焦点位置を維持することができるアクチュエータ制御式偏向光学構成部品(図示せず)により、レンズ404の全体に亘ってレーザビームを走査することができる。レーザビーム410強度は、焦点外れであってさえも、被加工物を除去するが同時にレンズ404や反射マスク406を損傷しないように十分に高いものとなるように制御することができる。従って、殆どの場合、例えばレーザビーム410の短い(紫外線)波長が最適なものとなる。本出願人は、例えばマスク406からのレーザによってスパッタリングされた材料がレンズに入り、レンズを損傷するのを回避するために、例えば図16に示すように、マスク406をレンズ404の前に置く方がよいと考えている。スパッタリングされた材料は、レーザビームが入射する方向に向けて放出されることが最も多い。例えば、被加工物420でのレーザ強度を増大させるための別の任意選択肢は、例えば745nm又は772nmでTi:サファイアレーザを用い、例えばそれぞれその後の周波数が3倍、4倍となり、次に例えばKrFエキシマレーザガス放電増幅器又はArFエキシマレーザガス放電増幅器を使用してこのパルスを増幅し、例えばフェムト秒のレーザ機械加工を考慮することとすることができる。
本発明の実施形態の別の態様によれば、デブリ除去は、電気化学反応を用いて行うことができる。本出願人は、タングステンがチャンバ温度でフッ素F2又はフッ素を含む分子、例えばNF3と直接に反応するとフッ化タングステンを形成することを利用することを考慮している。本発明の実施形態によれば、例えばタングステン電極30からの過剰タングステン原子は、例えば光源出力をフッ素又は塩素などのハロゲンガスと結合させて例えば金属ハロゲン化物を形成することにより、光源出力から除去することができる。一例として、例えばWF6又はWCl6などの分子を形成する反応性ハロゲンガスが存在する場合、不要なデブリ分子、例えばタングステン原子、タングステンイオン、及びタングステンクラスターの反応により、例えば揮発性ガスを形成することができる。固形表面(集光器光学構成部品のような)に対して高い付着確率を有する純粋なタングステン粒子とは極めて対照的に、これらの分子化合物は、固形表面に対する付着確率が非常に低く、従って、優先的に取り去られて容器から除去される。従って、例えばEUVプラズマ源から発せられた出力光に挿入されたこの揮発性ガスは、例えば不要なタングステン原子とこの「洗浄」ハロゲンガスとの間で原子衝突の増加が発生する可能性がある環境をもたらすことができる。従って、これが原因となって、例えばタングステン原子は、このガスと結合してフッ化タングステン(WF2)又は塩化タングステン(WCl6)などの化合物を形成し、かつ容器から除去される可能性がある。
本発明の実施形態の別の態様によれば、様々な異なる方法で電極の寿命を長くすることができ、及び/又は交換費用を少なくすることができる。内側電極30は、電極外壁及びアノードアセンブリ220上にネジ付き接続部を含めることによってネジ留めされるようにすることができる。電極30は、例えば外部手段、例えば容器22の壁を通って延びる取付具によって連続的に電力が供給されるようにすることができ、この取付具は、電極が経時的に磨耗する時に電極が動くように、また、容器を圧力密封するための蛇行経路をもたらすためにネジ留めすることができる。電極30は、そのようにネジ留めされたスリーブ上に取り付けることができる。電極30は、例えばアレイ状に配置された複数の電極と交換され、放電パルスを共有するために発火され、又は例えば順番に並べられ、又はしばらく未発火のままにされ、その後、放電回路内に置くことができる。電極30の形状は、長寿化を助けるように選択することができる。水冷の代わりに熱電気冷却を行うこともできる。
ここで図17Aから図17Hを参照すると、本発明の実施形態による別のデブリ遮蔽体が示されている。図17Aは、本発明の実施形態の一態様によるデブリ遮蔽体450の斜視図を示すものである。デブリ遮蔽体450は、焦点にあるプラズマ源から広がり、かつ例えば約1ステラジアンから2ステラジアンを包含する光の球面の一部を例えば覆うように延びる集光開口を形成する開口部を有する取付リング452を含むことができる。開口部の中心には、スロット455を含み、かつ例えば焦点に向けてテーパ付の側壁を有するハブ454があるとすることができる。また、取付リング452は、スロット453(図15Cに図示)を有することができる。
取付リング452又はハブ454のスロット455及び/又は453に、それぞれ、複数の肉薄の例えば約0.25cm厚の長いフィン456を係合的に取り付けることができる。スロットは、取付リング452及びハブ454の一方又は他方においてのみ必要とすることができ、及び/又はスロットは、ハブの長さに延びる例えば図17a及び図17Dに示すものとは対照的に、複数の短いスロットとすることができ、例えば特にハブ454回りに位置決めされるように、例えば特定の長いフィン456に鍵留めすることができ、すなわち、各長いフィン456は、特定の長いフィン456かつその長いフィン456のみが係合することができるハブ454テーパ部分の外面の半径に沿って垂直方向に配置された特定の1つ又は複数のスロットを有することができることが理解されるであろう。同じことが取付リング452上のスロット453にも当て嵌めることができる。
長いフィン456の中間には、本発明の実施形態の一態様により、例えば、例えば2つの長いフィン456と、例えば隣接する2つの長いフィン456との間の中間フィン458と、各々が中間フィン458と隣接する長いフィン456との中間にある2つの短いフィンとで構成された例えば5つフィンのグループが形成される。
図17Eにより詳細に示すように、長いフィン456は、中間フィンタブ受けスロット457と、短いフィンタブ受けスロット459とを有することができる。中間フィンは、図17Fに示すように、例えば隣接する長いフィン456上のそれぞれの中間タブ受けスロット457と係合することができる長いタブ460を有することができる。また、例えば一対の短いフィン470を、例えば中間フィン458と隣接する長いフィン456との中間に取り付けることができる。各短いフィン470は、それぞれの隣接する長いフィン456のそれぞれの短いフィンタブ受けスロット459に例えば係合的に嵌合することができる例えば短いフィンタブを有することができる。また、中間フィン458及び短いフィン470の各々は、場合によっては、例えばそれぞれの中間フィン458又は長いフィン454に接触して静止することができる例えば分離/補強フィン、それぞれ460a及び472aを有することができる。タブ460、460a、472、及び472aは、ピンチ32から発せられてデブリ遮蔽体450を通過する光の任意の有意な量を阻止しないように、例えばプラズマピンチ32の中心部で例えばデブリ遮蔽体の焦点まで半径に沿って延びることができることが分るであろう。図17Bの上面図で分るように、タブ460、460a、472、及び472aは、それぞれの半径に沿って焦点まで延びていることが可視である。
デブリ遮蔽体450は、例えばスロット453が取付リング452上に存在するか否かに関係なく、それぞれのフィン454、456、及び457の取付リング対向面を取付リング452に保持するために、ネジ486及び490によって取付リング上でそれぞれ所定の位置に保持された取付リング上部固定リング484及び取付リング底部固定リング488を有することができる。同様に、ハブ454は、例えば固定板ナット482及び底部固定ナット483によって所定の位置に保持することができる上部固定板480を有することができる。
作動において薄い例えば0.25cm厚フィン456、458、及び470は、フィン56、458、及び470上に被覆するデブリを集める役目を果たすことができ、また、接続タブ460及び472と分離タブ460a及び477aは、構造体のグループ内でフィン456、458、及び470を補強しかつ均一に分離させて、例えばデブリ遮蔽体450の熱への露出による反りを防止することができることが理解されるであろう。
本発明の実施形態の別の態様によれば、金属化合物を放電生成プラズマのための光源として使用ことができ、また、粉体の形態であるこのような金属化合物、例えば錫は、プラズマ形成のための光源をもたらす確実な方法とすることができることは公知である。しかし、適正な量のこのような材料を供給する確実な方法に関して、本出願人は、このような方法を発見した。本発明の実施形態の一態様により、本出願人は、例えば、一般的に、例えばできるだけ小さい、例えば直径が1μ程度の粒子の粉体の形で金属の粒子を供給することを提案する。粉体化合物、例えば錫をパルスプラズマ放電で使用されるガス原料に入れることにより、粉体をプラズマ形成サイトに供給することができる。原料、すなわち搬送ガスは、例えば担体としてのみの役目をする例えば良性ガス、例えばネオンとすることができ、又は、例えばプラズマ形成及び/又はプラズマ放電の破壊の開始を助けることができる活性ガス、例えばキセノンとすることができる。例えば錫を原料に例えば噴霧する方法は、例えばある一定量の粉体原料、例えば錫を通すか又はその上を通す方法を含むことができ、粉体原料は、例えばその金属の微粒子を生じるか又は原料ガス流内で空気伝達されるように十分に例えば圧電アクチュエータで例えば撹拌されるか又は例えば掻き混ぜることができ、その後に例えば中空アノードを通じてプラズマ形成サイトに向けることができる。
このようにすれば、精密に計られた量の粉体材料を原料ガス流、例えば単位時間あたりある一定の密度の中に挿入することができ、この量は、例えば撹拌量を変えることにより、例えば圧電アクチュエータに印加される電圧を変えることにより、必要に応じて調整することができることが理解されるであろう。また、撹拌粉体材料を通過する原料ガス流量を変えることによって制御を行うことができることも理解されるであろう。例えば、プラズマ内のデブリ形成を制限するように調整を達成することができる。調整はまた、例えば原料ガスの流量を周期的に中断することにより、例えば、例えば一切の挿入材料なしに例えばクロスフロー幾何学形状で純粋原料ガス流量を周期的に注入することにより、達成することができる。また、例えばより大きな粒子が使用される場合は、デブリ軽減は、例えばメッシュの穴がある一定の選択された大きさを超える粒子の原料ガス内の通過を防止するメッシュを使用して達成することができる。
本発明の上述の実施形態は、本出願で開示した本発明の唯一の実施形態とは見なさないものとし、実施形態には、当業者によって理解される多くの変更及び修正及びその均等物が考えられ、依然として特許請求の範囲内にあり、特許請求の範囲のみが、請求する本発明の範囲を規定すると見なすべきである。
放電生成プラズマEUV(軟X線)光源及びこのようなシステムの実施形態の主要構成要素の概略図である。 DPPのEUV光生成のための電極の実施形態の概略図である。 例えば光生成プラズマから放射円錐に光を集光するようになったEUV光源のための集光システムの実施形態を示す図である。 図3に示す集光器の実施形態のかすり入射角作動の概略断面図である。 本発明の実施形態による電極交換システムを含む本発明の実施形態を示す図である。 図4の実施形態の近接図である。 電極交換のために仕切り弁密封機構が所定の位置にある図5及び図6の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態によるDPPのための電極に有用な材料を作製する工程の概略図である。 本発明の実施形態による中心電極(アノード)の断面図である。 本発明の実施形態による電極アセンブリの一部切り欠き斜視図である。 図10に示す電極アセンブリの一部分及び図9に示す中心電極(アノード)の一部切り欠き近接斜視図である。 図10及び図11に示す電極アセンブリの上面図である。 断面が図12の線A−Aに沿って取られた図10から図12の電極アセンブリの断面図である。 断面が図12の線B−Bに沿って取られた図10から図12の電極アセンブリの断面図である。 断面が図12の線C−Cに沿って取られた図10から図12の電極アセンブリの断面図である。 中心電極(アノード)アセンブリを含む図10から図12cの電極アセンブリの断面図である。 本発明の実施形態による冷却チャンネルを示す図10から図13のアセンブリの冷却板部分を示す図である。 本発明の実施形態によるデブリ遮蔽体の斜視図である。 本発明の実施形態によるデブリ遮蔽体を作る工程の概略図である。 本発明の実施形態による別のデブリ遮蔽体を示す図である。 本発明の実施形態による別のデブリ遮蔽体を示す図である。 本発明の実施形態による別のデブリ遮蔽体を示す図である。 本発明の実施形態による別のデブリ遮蔽体を示す図である。 本発明の実施形態による別のデブリ遮蔽体を示す図である。 本発明の実施形態による別のデブリ遮蔽体を示す図である。 本発明の実施形態による別のデブリ遮蔽体を示す図である。 本発明の実施形態による別のデブリ遮蔽体を示す図である。 本発明の実施形態の一態様によるプラズマピンチの発生のシミュレーションを示す図である。 本発明の実施形態の一態様によるプラズマピンチの発生のシミュレーションを示す図である。
符号の説明
20 放電生成プラズマ(DPP)EUV及び軟X線光源
22 ハウジング
24 放電チャンバ
28 外側電極
30 内側電極

Claims (87)

  1. 金属を含む深プラズマピンチ電極を利用して、プラズマ形成から生じる金属デブリを除去するように作動するEUV光源デブリ軽減装置であって、
    EUV光源から生成された出力ビームの経路内の電極を含む金属とともに金属ハロゲン化物を生成することになる、ハロゲンガス又はハロゲン含有ガスを含む金属ハロゲン生成ガス、
    を含むことを特徴とする装置。
  2. 前記電極の前記金属は、タングステンを含み、
    前記ハロゲンガス又はハロゲン含有ガスは、フッ素を含み、
    前記金属ハロゲン化物は、フッ化タングステンを含む、
    ことを特徴とする請求項1に記載の装置。
  3. 第1のデブリ遮蔽部材であって、
    第1の回転軸に対して第1の選択形状を有する第1の曲面と、
    前記第1の回転軸に対して前記第1の選択形状を有し、かつ前記第1の曲面と該第1の回転軸の中間に配置された第2の曲面と、
    前記第1の曲面と前記第2の曲面を接続し、かつ前記第1の回転軸上の焦点に向けてテーパの付いた内部開口部を有する、前記デブリ遮蔽部材内の複数の位置合せした管状開口部と、
    を含む第1のデブリ遮蔽部材、及び
    第2のデブリ遮蔽部材であって、
    前記第1の回転軸に対して前記第1の選択形状を有し、かつ前記第2の曲面と該回転軸の中間に配置された第3の曲面と、
    前記第1の回転軸に対して前記第1の選択形状を有し、かつ前記第3の曲面と該第1の回転軸の中間に配置された第4の曲面と、
    前記第3の曲面と前記第4の曲面を接続し、かつ前記第1の回転軸上の焦点に向けてテーパの付いた内部開口部を有する、前記デブリ遮蔽部材内の複数の位置合せした管状開口部と、
    を含む第2のデブリ遮蔽部材、
    を含むことを特徴とするEUV光源デブリ遮蔽体。
  4. 前記第2及び第3の曲面は、互いに当接している、
    ことを特徴とする請求項3に記載の装置。
  5. 前記第2及び第3の曲面は、離間している、
    ことを特徴とする請求項3に記載の装置。
  6. 前記第1、第2、第3、及び第4の曲面は、第2の回転軸に関して第2の形状を有する、
    ことを特徴とする請求項3に記載の装置。
  7. 前記第1、第2、第3、及び第4の曲面は、第2の回転軸に関して第2の形状を有する、
    ことを特徴とする請求項4に記載の装置。
  8. 前記第1、第2、第3、及び第4の曲面は、第2の回転軸に関して第2の形状を有する、
    ことを特徴とする請求項5に記載の装置。
  9. 前記第1の形状は、前記第2の形状と同じである、
    ことを特徴とする請求項6に記載の装置。
  10. 前記第1の形状は、前記第2の形状と同じである、
    ことを特徴とする請求項7に記載の装置。
  11. 前記第1の形状は、前記第2の形状と同じである、
    ことを特徴とする請求項8に記載の装置。
  12. 前記第2の形状は、前記第1の形状と異なる、
    ことを特徴とする請求項6に記載の装置。
  13. 前記第2の形状は、前記第1の形状と異なる、
    ことを特徴とする請求項7に記載の装置。
  14. 前記第2の形状は、前記第1の形状と異なる、
    ことを特徴とする請求項8に記載の装置。
  15. 前記管状開口部は、前記第1の回転軸回りの前記第1、第2、第3、及び第4の曲面の曲率を定める第1の方向に沿った隣接管状開口部の隣接壁部分上の開放有壁構造体を含む、
    ことを特徴とする請求項3に記載の装置。
  16. 前記管状開口部は、前記第1の回転軸回りの前記第1、第2、第3、及び第4の曲面の曲率を定める第1の方向に沿った隣接管状開口部の隣接壁部分上の開放有壁構造体を含む、
    ことを特徴とする請求項4に記載の装置。
  17. 前記管状開口部は、前記第1の回転軸回りの前記第1、第2、第3、及び第4の曲面の曲率を定める第1の方向に沿った隣接管状開口部の隣接壁部分上の開放有壁構造体を含む、
    ことを特徴とする請求項5説明の装置。
  18. 前記管状開口部は、前記第1の回転軸回りの前記第1、第2、第3、及び第4の曲面の曲率を定める第1の方向に沿った隣接管状開口部の隣接壁部分上の開放有壁構造体を含む、
    ことを特徴とする請求項6に記載の装置。
  19. 前記管状開口部は、前記第1の回転軸回りの前記第1、第2、第3、及び第4の曲面の曲率を定める第1の方向に沿った隣接管状開口部の隣接壁部分上の開放有壁構造体を含む、
    ことを特徴とする請求項7に記載の装置。
  20. 前記管状開口部は、前記第1の回転軸回りの前記第1、第2、第3、及び第4の曲面の曲率を定める第1の方向に沿った隣接管状開口部の隣接壁部分上の開放有壁構造体を含む、
    ことを特徴とする請求項8に記載の装置。
  21. 前記管状開口部は、前記第1の回転軸回りの前記第1、第2、第3、及び第4の曲面の曲率を定める第1の方向に沿った隣接管状開口部の隣接壁部分上の開放有壁構造体を含む、
    ことを特徴とする請求項9に記載の装置。
  22. 前記管状開口部は、前記第1の回転軸回りの前記第1、第2、第3、及び第4の曲面の曲率を定める第1の方向に沿った隣接管状開口部の隣接壁部分上の開放有壁構造体を含む、
    ことを特徴とする請求項10に記載の装置。
  23. 前記管状開口部は、前記第1の回転軸回りの前記第1、第2、第3、及び第4の曲面の曲率を定める第1の方向に沿った隣接管状開口部の隣接壁部分上の開放有壁構造体を含む、
    ことを特徴とする請求項11に記載の装置。
  24. 前記管状開口部は、前記第1の回転軸回りの前記第1、第2、第3、及び第4の曲面の曲率を定める第1の方向に沿った隣接管状開口部の隣接壁部分上の開放有壁構造体を含む、
    ことを特徴とする請求項12に記載の装置。
  25. 前記管状開口部は、前記第1の回転軸回りの前記第1、第2、第3、及び第4の曲面の曲率を定める第1の方向に沿った隣接管状開口部の隣接壁部分上の開放有壁構造体を含む、
    ことを特徴とする請求項13に記載の装置。
  26. 前記管状開口部は、前記第1の回転軸回りの前記第1、第2、第3、及び第4の曲面の曲率を定める第1の方向に沿った隣接管状開口部の隣接壁部分上の開放有壁構造体を含む、
    ことを特徴とする請求項14に記載の装置。
  27. 前記管状開口部は、前記第2の回転軸回りの前記第1、第2、第3、及び第4の曲面の曲率を定める第2の方向に沿った隣接管状開口部の隣接壁部分上の開放有壁構造体を含む、
    ことを特徴とする請求項3に記載の装置。
  28. 前記管状開口部は、前記第2の回転軸回りの前記第1、第2、第3、及び第4の曲面の曲率を定める第2の方向に沿った隣接管状開口部の隣接壁部分上の開放有壁構造体を含む、
    ことを特徴とする請求項4に記載の装置。
  29. 前記管状開口部は、前記第2の回転軸回りの前記第1、第2、第3、及び第4の曲面の曲率を定める第2の方向に沿った隣接管状開口部の隣接壁部分上の開放有壁構造体を含む、
    ことを特徴とする請求項5に記載の装置。
  30. 前記管状開口部は、前記第2の回転軸回りの前記第1、第2、第3、及び第4の曲面の曲率を定める第2の方向に沿った隣接管状開口部の隣接壁部分上の開放有壁構造体を含む、
    ことを特徴とする請求項6に記載の装置。
  31. 前記管状開口部は、前記第2の回転軸回りの前記第1、第2、第3、及び第4の曲面の曲率を定める第2の方向に沿った隣接管状開口部の隣接壁部分上の開放有壁構造体を含む、
    ことを特徴とする請求項7に記載の装置。
  32. 前記管状開口部は、前記第2の回転軸回りの前記第1、第2、第3、及び第4の曲面の曲率を定める第2の方向に沿った隣接管状開口部の隣接壁部分上の開放有壁構造体を含む、
    ことを特徴とする請求項8に記載の装置。
  33. 前記管状開口部は、前記第2の回転軸回りの前記第1、第2、第3、及び第4の曲面の曲率を定める第2の方向に沿った隣接管状開口部の隣接壁部分上の開放有壁構造体を含む、
    ことを特徴とする請求項9に記載の装置。
  34. 前記管状開口部は、前記第2の回転軸回りの前記第1、第2、第3、及び第4の曲面の曲率を定める第2の方向に沿った隣接管状開口部の隣接壁部分上の開放有壁構造体を含む、
    ことを特徴とする請求項10に記載の装置。
  35. 前記管状開口部は、前記第2の回転軸回りの前記第1、第2、第3、及び第4の曲面の曲率を定める第2の方向に沿った隣接管状開口部の隣接壁部分上の開放有壁構造体を含む、
    ことを特徴とする請求項11に記載の装置。
  36. 前記管状開口部は、前記第2の回転軸回りの前記第1、第2、第3、及び第4の曲面の曲率を定める第2の方向に沿った隣接管状開口部の隣接壁部分上の開放有壁構造体を含む、
    ことを特徴とする請求項12に記載の装置。
  37. 前記管状開口部は、前記第2の回転軸回りの前記第1、第2、第3、及び第4の曲面の曲率を定める第2の方向に沿った隣接管状開口部の隣接壁部分上の開放有壁構造体を含む、
    ことを特徴とする請求項13に記載の装置。
  38. 前記管状開口部は、前記第2の回転軸回りの前記第1、第2、第3、及び第4の曲面の曲率を定める第2の方向に沿った隣接管状開口部の隣接壁部分上の開放有壁構造体を含む、
    ことを特徴とする請求項14に記載の装置。
  39. 電極パルス電源を含む放電生成プラズマEUV光源であって、
    放電電極に供給されるパルスの波形を成形するように作動する、パルス電力モジュールのチャンバステージに収容されたパルス成形可飽和誘導子、
    を含み、
    前記放電パルスは、該放電の軸線方向消滅段階中の中庸な電流、及び該放電の半径方向圧縮段階中に生じるピークから成る、
    ことを特徴とするEUV光源。
  40. 前記放電パルスの前記パルス波形は、前記軸線方向消滅段階中の前記電極への電流の流れの少なくとも3倍の前記半径方向圧縮段階中の電流の流れを含む、
    ことを特徴とする請求項39に記載の装置。
  41. 前記放電パルスの前記パルス波形は、前記軸線方向消滅段階中の前記電極への電流の流れの3倍から5倍の前記半径方向圧縮段階中の電流の流れを含む、
    ことを特徴とする請求項39に記載の装置。
  42. 前記放電パルスの前記パルス波形は、前記軸線方向消滅段階中の前記電極への電流の流れの3倍から5倍の前記半径方向圧縮段階中の電流の流れを含む、
    ことを特徴とする請求項40に記載の装置。
  43. EUV光発生チャンバと、
    前記発生チャンバに含まれた原料ガスと、
    前記原料ガスよりも低い分子量を有する前記チャンバに含まれた緩衝ガスと、
    前記発生チャンバに接続した入口を有し、該チャンバから前記緩衝ガスよりも多くの前記原料ガスを優先的にポンピングするように作動可能なターボ分子ポンプと、
    を含むことを特徴とする放電生成プラズマEUV光源。
  44. 前記ターボ分子ポンプは、分子量がより高い分子を優先的にポンピングするように選択された内部間隙、ブレード角度、及び速度を有する、
    ことを特徴とする請求項43に記載の装置。
  45. 前記ターボ分子ポンプは、前記ポンピングされたガスの原子速度に基づいて優先的にポンピングする、
    ことを特徴とする請求項43に記載の装置。
  46. 前記ターボ分子ポンプは、前記ポンピングされたガスの原子速度に基づいて優先的にポンピングする、
    ことを特徴とする請求項44に記載の装置。
  47. 前記ターボ分子ポンプは、分子抵抗ステージを含まない、
    ことを特徴とする請求項43に記載の装置。
  48. 前記ターボ分子ポンプは、分子抵抗ステージを含まない、
    ことを特徴とする請求項44に記載の装置。
  49. 前記ターボ分子ポンプは、分子抵抗ステージを含まない、
    ことを特徴とする請求項45に記載の装置。
  50. 前記ターボ分子ポンプは、分子抵抗ステージを含まない、
    ことを特徴とする請求項46に記載の装置。
  51. 第1の領域で少なくとも導電率を選択し、第2の領域で少なくとも熱伝導率を選択するようにドープされた区別してドープしたセラミック材料、
    を含む調整導電電極、
    を含むことを特徴とする放電生成プラズマEUV光源。
  52. 前記第1の領域は、前記電極の構造体の外面にあるか又はその近くにある、
    ことを特徴とする請求項51に記載の装置。
  53. 前記セラミック材料は、SiCであり、そのドーパントは、BNである、
    ことを特徴とする請求項51に記載の装置。
  54. 前記セラミック材料は、SiCであり、そのドーパントは、BNである、
    ことを特徴とする請求項52に記載の装置。
  55. 前記セラミック材料は、アルミナであり、そのドーパントは、BNである、
    ことを特徴とする請求項51に記載の装置。
  56. 前記セラミック材料は、アルミナであり、そのドーパントは、BNである、
    ことを特徴とする請求項52に記載の装置。
  57. 前記セラミックは、アルミナであり、そのドーパントは、金属酸化物である、
    ことを特徴とする請求項51に記載の装置。
  58. 前記セラミックは、アルミナであり、そのドーパントは、金属酸化物である、
    ことを特徴とする請求項52に記載の装置。
  59. 前記ドーパントは、SiO又はTiO2である、
    ことを特徴とする請求項57に記載の装置。
  60. 前記ドーパントは、SiO又はTiO2である、
    ことを特徴とする請求項58に記載の装置。
  61. 放電チャンバ内に収容された放電生成プラズマEUV光源であって、
    可動電極アセンブリ取付台内に取り付けられた放電電極を含む電極アセンブリと、
    前記可動取付台に結合され、前記電極アセンブリ取付台を交換位置から作動位置に移動するように作動する伸張可能な密封要素と、
    密封機構ハウジング内に可動的に取り付けられ、前記可動取付台が前記交換位置に移動された時に収納位置から密封位置への移動により前記放電チャンバを密封するように作動する密封機構と、
    を含むことを特徴とする光源。
  62. 前記伸張可能な密封要素は、ベローズであり、前記密封機構は、仕切り弁である、
    ことを特徴とする請求項61に記載の装置。
  63. プラズマピンチから発せられたEUV光のかすり入射角反射器を形成するために該プラズマピンチ位置に対して配置された複数の入れ子式シェル部材を含む集光器と、
    前記集光器に作動的に結合され、前記それぞれのシェル部材からの前記かすり入射角の反射を最適化する温度関連幾何学形状を維持するために該それぞれのシェル部材の温度を調節するように作動する温度制御機構と、
    を含むことを特徴とする放電生成プラズマEUV光源。
  64. 前記温度制御機構は、加熱器を含む、
    ことを特徴とする請求項63に記載の装置。
  65. 前記温度制御部材は、熱除去器を含む、
    ことを特徴とする請求項63に記載の装置。
  66. 各入れ子式シェル部材は、
    前記プラズマピンチから発せられたEUV光を集光する第1のかすり入射角反射器要素と、
    前記第1のかすり入射角反射器要素から発せられたEUV光を集光する第2のかすり入射角反射器要素と、
    を含む、
    ことを特徴とする請求項63に記載の装置。
  67. 各入れ子式シェル部材は、
    前記プラズマピンチから発せられたEUV光を集光する第1のかすり入射角反射器要素と、
    前記第1のかすり入射角反射器要素から発せられたEUV光を集光する第2のかすり入射角反射器要素と、
    を含む、
    ことを特徴とする請求項64に記載の装置。
  68. 各入れ子式シェル部材は、
    前記プラズマピンチから発せられたEUV光を集光する第1のかすり入射角反射器要素と、
    前記第1のかすり入射角反射器要素から発せられたEUV光を集光する第2のかすり入射角反射器要素と、
    を含む、
    ことを特徴とする請求項65に記載の装置。
  69. プラズマピンチから発せられたEUV光のかすり入射角反射器を形成するために該プラズマピンチ位置に対して配置された複数の入れ子式シェル部材を含む集光器と、
    前記集光器に作動的に結合され、前記それぞれのシェル部材からの前記かすり入射角の反射を最適化する幾何学形状を維持するために該それぞれのシェル部材の少なくとも1つを機械的に調節するように作動する機械的制御機構と、
    を含むことを特徴とする放電生成プラズマEUV光源。
  70. 各入れ子式シェル部材は、
    前記プラズマピンチから発せられたEUV光を集光する第1のかすり入射角反射器要素と、
    前記第1のかすり入射角反射器要素から発せられたEUV光を集光する第2のかすり入射角反射器要素と、
    を含み、
    前記機械的制御機構は、前記第1のかすり入射角反射器要素及び第2のかすり入射角反射器要素に作動的に結合した第1の調節装置を含む、
    ことを特徴とする請求項69に記載の装置。
  71. 前記機械的制御機構は、圧電アクチュエータを含む、
    ことを特徴とする請求項69に記載の装置。
  72. 前記機械的制御機構は、圧電アクチュエータを含む、
    ことを特徴とする請求項70に記載の装置。
  73. 前記圧電アクチュエータは、各それぞれのシェル部材の外面に結合したバイオモーフ圧電アクチュエータを含む、
    ことを特徴とする請求項71に記載の装置。
  74. 前記圧電アクチュエータは、各それぞれのシェル部材の外面に結合したバイオモーフ圧電アクチュエータを含む、
    ことを特徴とする請求項72に記載の装置。
  75. 各々が背面を有する反射面をそれぞれ含む複数の反射器を有するEUV光集光器と、
    前記複数の反射器の各々に電気的に接続したバイアス電圧供給源と、
    を含むことを特徴とする放電生成プラズマEUV光源。
  76. 放電は、電気極性を有するプラズマを生成し、
    前記バイアス電圧供給源の電圧は、前記プラズマの極性と反対の極性になるように選択される、
    ことを特徴とする請求項75に記載の装置。
  77. 各反射器の前記背面は、粗仕上げを有する、
    ことを特徴とする請求項74に記載の装置。
  78. 各反射器の前記背面は、粗仕上げを有する、
    ことを特徴とする請求項75に記載の装置。
  79. 放電生成プラズマEUV光源デブリ遮蔽体を生成する方法であって、
    加工ビームを含む高エネルギ照射光源と、
    前記加工ビームの経路内にあり、該加工ビームを複数の副加工ビームに分割するように作動するマスク部材と、
    前記複数の副加工ビームの経路内にあり、該複数の副加工ビームを焦点に集束させるように作動する集束光学構成部品と、
    前記集束光学構成部品と焦点の中間にあり、それによって前記複数の副加工ビームの各々が前記焦点を視準して該焦点に向かってテーパの付いた穴を開ける被加工物と、
    を含むことを特徴とする方法。
  80. 前記被加工物は、前記焦点と同軸の曲率半径を有する少なくとも1つの表面を含む、
    ことを特徴とする請求項79に記載の方法。
  81. 中空内部を有するシェルで形成された少なくとも1つのプラズマ生成電極と、
    冷却液入口から冷却液出口まで前記中空内部の一対の対向する内壁に沿って冷却液流路を形成する該中空内部内の流れ形成部材と、
    を含むことを特徴とする放電生成プラズマEUV光源。
  82. 前記流れ形成部材は、前記対向する内壁を相互結合する多孔領域を含む、
    ことを特徴とする請求項81に記載の装置。
  83. 前記流れ形成部材は、薄壁円筒部材を含み、該薄肉円筒部材は、該薄壁円筒部材と前記中空内部の内部内壁の間に形成された経路に接続した前記冷却液入口と、該薄壁円筒部材と該中空内部の外部内壁の間の経路に接続した前記冷却液出口とを有する、
    ことを特徴とする請求項81に記載の装置。
  84. 電極から除去された材料の形態のデブリが保護システム要素上の堆積から磁気的に偏向されることを可能にするほど十分に高い透磁率を有する材料を含む少なくとも1つの電極、
    を含むことを特徴とする放電生成プラズマEUV光源。
  85. 焦点を有する集光開口を形成する集光開口部を有する取付リングと、
    ハブと、
    前記ハブと前記取付リングに係合的に取り付けられた複数の大型フィンと、
    隣接大型フィンの間に取り付けられ、隣接大型フィンの中間の前記ハブ又は前記取付リングに係合的に取り付けられ、前記焦点を通って延びる半径に沿って延びて該隣接大型フィンの少なくとも一方のタブ受けスロットに係合的に取り付けられた少なくとも1つの支持タブを含む少なくとも1つの中間フィンと、
    を含むことを特徴とするEUVデブリ遮蔽体。
  86. 前記少なくとも1つの中間フィンは、第1の中間フィンと第2の中間フィンを含み、
    少なくとも1つの短いフィンが、隣接中間フィンの中間の前記ハブ又は前記取付リングに係合的に取り付けられ、前記焦点を通って延びる半径に沿って延びて該隣接中間フィンの少なくとも一方のタブ受けスロットに係合的に取り付けられた少なくとも1つの支持タブを含む、
    ことを特徴とする請求項85に記載の装置。
  87. 放電生成プラズマを形成する方法であって、
    撹拌されているある一定量の粉体材料の上に原料ガスを通すことによって粒子が内部に配置された該原料ガスに含まれた該粒子を有する粉体の形の金属の粒子の形態で生成された放電に対する原料としての金属化合物を準備する段階、
    を含むことを特徴とする方法。
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