JP2007200615A - 極端紫外光源装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】液滴生成室100と、該液滴生成室と開口部101aを介して接続されているプラズマ発生室110と、プラズマ生成室内にターゲット物質を供給するノズル102と、ノズルから供給される溶融金属のターゲット物質に基づいて、繰り返し滴下する溶融金属の液滴108を生成するピエゾ素子103及びピエゾドライバ106と、生成されたターゲット物質の液滴108aが、開口部を通過するのを妨げる液滴遮断ユニット107と、液滴遮断ユニットが所定のタイミングで動作するように制御する制御部115と、レーザ光を出射するレーザ光源111と、レーザ光源から出射したレーザ光を、液滴生成室において生成され、開口部を通過してプラズマ発生室に導入されたターゲット物質の液滴108bに照射させるレンズ112とを含む。
【選択図】図1
Description
ノズル1は、加圧供給される液体又は気体のターゲット物質を噴射することにより、レーザ光照射点7を通るターゲット噴流を形成する。ターゲット物質として、キセノン(Xe)等の常温において気体の物質を用いる場合には、ノズルの上流側に、ターゲット物質を加圧冷却することにより液化させる機構を設けることもある。反対に、常温では固体である錫やリチウムを用いる場合には、ノズルの上流側に、ターゲット物質を溶融温度以上に加熱して液化させる機構が設けられる。
図1は、本発明の原理を説明するための図であり、極端紫外(extreme ultra violet:EUV)光源装置の一部を模式的に示している。このEUV光源装置は、LPP(Laser Produced Plasma)型であり、液滴生成室100と、ピエゾドライバ106と、EUV光を生成するためのプラズマ発生が行われるプラズマ発生室110と、プラズマ発生室においてターゲット物質の液滴を照射するレーザ光を発生するレーザ光源111と、レーザ光源111から出射したレーザ光L1をレーザ光照射点113に導くレンズ112と、制御部115とを含んでいる。液滴生成室100とプラズマ発生室110とは、狭窄部101に設けられた開口部101aを通じて接続されている。
図2に示すように、このEUV光源装置は、遮断棒121が取り付けられたピエゾ素子120と、ピエゾ素子120に供給される駆動信号を発生するピエゾドライバ122とを含んでいる。本実施形態においては、アクチュエータタイプのピエゾ素子120を用いている。アクチュエータタイプのピエゾ素子は、印加される電圧の極性に応じた方向に伸縮する素子であり、駆動信号に対する時間応答性が高いことを特徴としている。ピエゾドライバ122は、制御部115の制御の下で、ピエゾ素子120を伸張又は収縮させるための駆動信号を、所定の時間間隔で発生する。遮断棒121は、ピエゾ素子120が伸張したときに、液滴108の軌道に達し、ピエゾ素子120が収縮したときに、液滴108の軌道から外れるように、ピエゾ素子120における位置及び長さを調整されている。
なお、本実施形態においても、図3に示すものと同様に、遮断棒131及び133の先端に傾斜をつけたり、ヒータを設けても良い。
図5に示すEUV光源装置は、遮断部141が取り付けられたアクチュエータタイプのピエゾ素子140と、ピエゾ素子140に供給される駆動信号を発生するピエゾドライバ142とを含んでいる。遮断部141は、液滴列の方向に長さを有する遮断棒141aを含んでいる。遮断棒141aは、ピエゾ素子141が1回伸縮することにより、複数の液滴108aと衝突し、それらの液滴108aを破壊し、又は、それらの軌道を変更させる。このように、1度に複数の液滴108aを破壊等することにより、ピエゾ素子の駆動周波数を小さくすることができるので、ピエゾ素子の長寿命化を図ることができる。
図6に示すように、このEUV光源装置は、2つのアクチュエータタイプのピエゾ素子150及び151と、2つのピエゾ素子150及び151の間に取り付けられている遮断部152と、2つのピエゾ素子150及び151に供給される駆動信号を発生するピエゾドライバ153とを含んでいる。
図8に示すように、このEUV光源装置は、遮断棒161が取り付けられたピエゾ素子160と、ピエゾ素子に供給される駆動信号を発生するピエゾドライバ162とを含んでいる。本実施形態においては、ピエゾ素子160として、バイモルフ型やマルチモルフ型のベンディングタイプ(屈曲変位型)を用いている。
図10に示すように、このEUV光源装置は、遮断棒171が取り付けられたアクチュエータタイプのピエゾ素子170と、ピエゾドライバ172とを含んでいる。
図12に示すように、このEUV光源装置は、遮断棒181が取り付けられたモータ180と、モータ180の動作を制御するモータ制御部182とを含んでいる。また、図13の(a)は、モータ180及び遮断棒181をZ軸方向から見た図を示している。図13の(a)に示すように、モータ180は、Z軸を回転軸として回転し、それに伴い、遮断棒181は、XY平面内において回転する。遮断棒181は、液滴108の軌道を横切るように、長さを調節されている。
図14に示すように、このEUV光原装置は、穴開き円盤191が取り付けられたモータ190と、モータ190の動作を制御するモータ制御部192とを含んでいる。また、図15の(a)は、モータ190及び穴開き円盤191をZ軸方向から見た図を示している。図15の(a)に示すように、モータ190は、Z軸を回転軸として回転し、それに伴い、穴開き円盤191は、XY平面内において回転する。穴開き円盤191には、液滴108の軌道を通るように位置調節された液滴通過口191aが形成されている。
図16に示すように、このEUV光源装置は、液滴を破壊するために用いられるレーザ光源200と、レーザ光源200から出射したレーザ光L2を液滴108の軌道上に導くレーザ伝播光学系201とを含んでいる。レーザ光源200は、制御部115の制御の下で、所定の繰り返し動作周波数及びタイミングでレーザ光L2を出射する。例えば、レーザ光源200は、液滴の生成周波数に合わせてレーザ光L2を出射すると共に、プラズマを発生させるためのレーザ光源111の繰り返し動作周波数に合わせてレーザ光L2の出射を停止する。また、レーザ伝播光学系201は、レーザ光L2を、液滴108の軌道上において所定のスポット径となるように集光する。これにより、液滴108aはレーザ光を照射されて破壊され、又は、その軌道を変更される。一方、液滴108bは、レーザ光を照射されることなく開口部101aを通過し、プラズマ発生室110に導入される。
また、レーザ光L2のスポット径は、1つの液滴を破壊し得る十分な大きさを有していれば良い。なお、レーザ伝播光学系201は、図16に示すように、液滴生成室100の外部に設けても良いし、その一部又は全部を内部に設けても良い。
図19に示すように、このEUV光源装置は、高圧ガスノズル220と、ガスボンベ221と、ガス供給管222と、ガス遮蔽板223と、ガス遮蔽板駆動部224と、ガス遮蔽板制御部225とを含んでいる。
ピエゾドライバ241は、制御部115の制御の下で、ピエゾ素子240を伸縮させる駆動信号を所定のタイミングで発生する。ピエゾ素子240は、供給される駆動信号に基づいて伸縮することにより、ノズル102の位置を変位させ、又は、ノズル102の向きを傾斜させる。その結果、ノズル102から滴下する液滴108の軌道を変更することができる。制御部115は、液滴108aが滴下するときに、液滴の軌道を開口部101aの方向からずれるように、ピエゾ素子240を駆動させる。それにより、液滴108aが開口部101aを通過してプラズマ発生室110に進入するのを妨げ、液滴108bのみをプラズマ発生室110に導入することができる。
本実施形態において、狭窄部250は、例えば、フレキシブルチューブのように、適当な外力を加えることによって変形可能な部材によって作製されている。また、狭窄部250に外力を加える機構として、ピエゾ素子251を用いている。
帯電用電極260a及び260bは、ノズル102の近傍に、ノズル102から滴下する液滴108の軌道を挟み、対向して配置されている。また、帯電用電極260aは接地配線に接続されており、帯電用電極260bは帯電用電源261に接続されている。ノズル102から滴下した液滴108は、帯電用電極260a及び260bの間を通過する間に、帯電用電源260から、帯電用電極260a及び260bを介して電荷を供給され、帯電する。
なお、本実施形態も、溶融させた錫やリチウム等の溶融金属、水又はアルコールに錫や銅等の微小な金属粒子を分散させたものや、水にフッ化リチウム(LiF)を溶解させたイオン溶液等のように、導電性のターゲット物質を用いる場合に有効である。
本実施形態によれば、微粒化されたターゲット物質の内のほとんどが捕捉用電極280a及び280bに捕捉されるので、開口部101aを通ってプラズマ発生室110に流入するターゲット物質を大幅に低減することができる。
図27には、液滴を生成するためのピエゾ素子103に供給される駆動信号を発生するピエゾドライバ106を制御する液滴生成用コントローラ300と、液滴遮断ユニット107を制御する液滴遮断用コントローラ301と、ターゲット物質を照射するレーザ光を出射するレーザ光源を制御するレーザ光源用コントローラ302とが示されている。液滴生成用コントローラ300は、例えば、100kHzで駆動信号を発生するようにピエゾドライバ106を制御している。また、レーザ光源用コントローラ302は、液滴生成用コントローラから供給されるトリガ信号に同期して、例えば、10kHzの繰り返し動作周波数でレーザ光を出射するようにレーザ光源111を制御している。また、液滴遮断用コントローラ301には、液滴遮断ユニットを動作させるための駆動周波数や、動作時間の長さや、動作周期や、動作強度等が予めプログラムされている。
図29において、総合コントローラ304は、液滴生成用コントローラ300及び液滴遮断用コントローラ301にスタートトリガ信号を供給し、レーザコントローラ302にトリガ信号を供給する。それにより、液滴生成用コントローラ300は、設定された生成周波数で液滴の生成を開始し、液滴遮断用コントローラ301は、予めプログラムされた駆動周波数や、動作時間の長さや、動作周期や、動作強度等に従って動作を開始する。また、レーザコントローラ302は、レーザ光源111に所定の繰り返し動作周波数でレーザ発振を起こさせる。
Claims (22)
- レーザ光源から出力されたレーザ光をターゲット物質に照射することにより、前記ターゲット物質をプラズマ化して極端紫外光を放射させる極端紫外光源装置であって、
第1のチャンバと、
前記第1のチャンバと開口を介して接続されている第2のチャンバと、
前記第1のチャンバ内にターゲット物質を供給するターゲット物質供給手段と、
前記ターゲット物質供給手段によって供給される溶融金属のターゲット物質に基づいて、繰り返し滴下する溶融金属の液滴を生成する液滴生成手段と、
前記液滴生成手段によって生成されたターゲット物質の液滴が前記開口を通過するのを妨げる少なくとも1つの遮断手段と、
前記少なくとも1つの遮断手段が所定のタイミングで動作するように前記少なくとも1つの遮断手段を制御する制御手段と、
レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射したレーザ光を、前記第1のチャンバにおいて生成され、前記開口を通過して前記第2のチャンバに導入されたターゲット物質の液滴に照射させる光学系と、
を具備する極端紫外光源装置。 - 前記ターゲット物質供給手段が、ターゲット物質を噴射するノズルを含み、
前記液滴生成手段が、前記ノズルから噴射されるターゲット物質に所定の周波数の振動を与える手段を含む、
請求項1記載の極端紫外光源装置。 - 前記少なくとも1つの遮断手段が、ターゲット物質の液滴を破壊し、又は、その軌道を変更し、若しくは、ターゲット物質の液滴から前記開口を遮蔽する、請求項1又は2記載の極端紫外光源装置。
- 前記少なくとも1つの遮断手段が、ターゲット物質の液滴と衝突し、又は、ターゲット物質の液滴の軌道に挿入される遮断部材と、前記遮断部材の位置又は角度を変化させる変位手段とを含む、請求項1〜3のいずれか1項記載の極端紫外光源装置。
- 前記変位手段が、前記遮断部材に取り付けられたピエゾ素子を含む、請求項4記載の極端紫外光源装置。
- 前記変位手段が、前記遮断部材に取り付けられたモータを含む、請求項4記載の極端紫外光源装置。
- 前記遮断部材が、棒状、板状、又は、円盤形状を有する、請求項4〜6のいずれか1項記載の極端紫外光源装置。
- 前記遮断部材に、加熱手段が設けられている、請求項4〜7のいずれか1項記載の極端紫外光源装置。
- 前記少なくとも1つの遮断手段が、ターゲット物質の液滴を照射するレーザ光を出射する第2のレーザ光源と、前記第2のレーザ光源から出射したレーザ光をターゲット物質の液滴の軌道上に伝播する伝播光学系とを含む、請求項1〜3のいずれか1項記載の極端紫外光源装置。
- 前記少なくとも1つの遮断手段が、ターゲット物質の液滴に吹き付けられる高圧ガスを噴射するノズルと、前記ノズルに高圧ガスを供給するガス供給手段と、前記ノズルから噴射される高圧ガスをターゲットガスの液滴から遮蔽するシャッタ手段とを含む、請求項1〜3のいずれか1項記載の極端紫外光源装置。
- 前記少なくとも1つの遮断手段によって破壊され、又は、その軌道を変更されたターゲット物質の液滴を回収する回収手段をさらに具備する請求項3〜10のいずれか1項記載の極端紫外光源装置。
- 前記少なくとも1つの遮断手段が、前記ノズルの位置又は角度を変化させることにより、前記ノズルから噴射されるターゲット物質の液滴の軌道を前記開口からずらす、請求項1又は2記載の極端紫外光源装置。
- 前記少なくとも1つの遮断手段が、前記ノズルに設けられた第2のピエゾ素子と、前記第2のピエゾ素子に供給される駆動信号を発生する駆動信号発生手段とを含む、請求項12記載の極端紫外光源装置。
- 前記第1のチャンバと前記第2のチャンバとが、変形可能な部材に設けられた開口を介して接続されており、
前記少なくとも1つの遮断手段が、前記開口をターゲット物質の液滴の軌道からずらすように、前記部材を変形させる変形手段を含む、請求項1〜3のいずれか1項記載の極端紫外光源装置。 - 前記変形手段が、前記部材に設けられたピエゾ素子と、前記ピエゾ素子に供給される駆動信号を発生する駆動信号発生手段とを含む、請求項14記載の極端紫外光源装置。
- 前記少なくとも1つの遮断手段が、ターゲット物質の液滴を帯電させる電荷供給手段と、帯電した液滴を偏向するために電界を形成する電界形成手段とを含む、請求項1〜3のいずれか1項記載の極端紫外光源装置。
- 前記電荷供給手段が、プラズマ発生手段を含む、請求項16記載の極端紫外光源装置。
- 前記電荷供給手段が、電子ビーム発生手段を含む、請求項16記載の極端紫外光源装置。
- 前記少なくとも1つの遮断手段が、ターゲット物質の液滴に電圧を印加することにより液滴を微粒化する微粒化手段を含む、請求項1〜3のいずれか1項記載の極端紫外光源装置。
- 前記微粒化手段によって微粒化されたターゲット物質を捕捉するための電界を形成する捕捉手段をさらに具備する請求項19記載の極端紫外光源装置。
- 前記開口の周辺を加熱する加熱手段をさらに具備する請求項1〜20のいずれか1項記載の極端紫外光源装置。
- 前記制御手段が、前記液滴生成手段によって生成される液滴の生成周波数と、前記レーザ光源の繰り返し動作周波数とに基づいて、前記少なくとも1つの遮断手段の動作タイミングを制御する、請求項1〜21のいずれか1項記載の極端紫外光源装置。
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