JP2007317598A - 極端紫外光源装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも極端紫外光を放射するプラズマをパルス動作により生成するターゲット供給装置11、ターゲットノズル12及びレーザ装置15と、該プラズマから放射される極端紫外光を集光するEUV集光ミラー17と、磁場が形成されている空間にパルス動作によりマイクロ波を照射して電子サイクロトロン共鳴を生じさせることにより、該プラズマから放出される中性粒子をイオン化するマイクロ波発生装置20、マイクロ波導波管21及びマイクロ波アンテナ22と、上記磁場を発生させると共に、少なくともイオン化された粒子をトラップする磁場を形成する電磁石コイル19a及び19bとを含む。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の第1の実施形態に係る極端紫外(EUV)光源装置の構成を示す図である。また、図2は、図1に示すII−IIにおける断面図である。本実施形態に係るEUV光源装置は、レーザビームをターゲット物質に照射して励起させることによりEUV光を生成するレーザ励起プラズマ(LPP)方式を採用している。図1に示すように、このEUV光源装置は、EUV光の生成が行われるチャンバ10と、ターゲット供給装置11と、ターゲットノズル12と、プレパルス用レーザ装置13と、メインパルス用レーザ装置15と、集光レンズ14及び16と、EUV集光ミラー17と、ターゲット回収筒18とを備えている。また、本実施形態に係るEUV光源装置は、電磁石コイル19a及び19b、マイクロ波発生装置20と、マイクロ波導波管21と、マイクロ波アンテナ22と、ターゲット回収配管23と、イオン排出管24と、ターゲット排気管25と、ターゲット循環装置26と、ターゲット供給管27と、ターゲット同期モニタ28(図2)、同期コントローラ29とを更に含んでいる。
EUV集光ミラー17は、プラズマ4から放射される様々な波長成分の内から、所定の波長成分(例えば、13.5nm付近のEUV光)を集光する集光光学系である。EUV集光ミラー17は凹状の反射面を有しており、この反射面には、例えば、波長が13.5nm付近のEUV光を選択的に反射するモリブデン(Mo)/シリコン(Si)多層膜が形成されている。このEUV集光ミラー17により、EUV光は所定の方向(図1においては、マイナスY方向)に反射集光され、例えば、露光装置に出力される。なお、EUV光の集光光学系は、図1に示すような集光ミラーに限定されず、複数の光学部品を用いて構成しても良いが、EUV光の吸収を抑えるために反射光学系とすることが必要である。
また、本実施形態においては、磁場を形成するために電磁石コイルを用いているが、その替わりに、超伝導磁石や永久磁石を用いても良い。
F=q(v×B) …(1)
f=qB/(2πm) …(2)
f(Hz)=2.8×1010B
となる。たとえば、磁束密度Bを0.5(T)とすると、サイクロトロン周波数fは14(GHz)のマイクロ波帯域となる。
そのようにしてECRによりイオン化された粒子は、電磁石コイル19a及び19bによって形成される磁場の作用によりZ軸付近にトラップされ、電磁石コイル19a及び10bの外側に排出される。
イオン排出管24は、その開口が電磁石コイル19bの中心開口に接続されるように設置されており、プラズマ4から放射され、磁場の作用により電磁石コイル19bの外側に導出された荷電粒子を回収して、ターゲット循環装置26に搬送する。
ターゲット循環装置26は、ターゲット回収配管23や、イオン排出管24や、ターゲット排気管25を介して回収された残存ターゲット物質やイオンを再利用するための装置であり、吸引動力源(吸引ポンプ)、ターゲット物質の精製機構、及び、圧送動力源(圧送ポンプ)を備えている。ターゲット循環装置26は、チャンバ10内から回収されたターゲット物質等を精製機構において精製し、ターゲット供給管27を介してターゲット供給装置11に圧送する。
なお、ターゲット循環装置26によるポンプ作用を補助するために、ターゲット回収配管23や、イオン排出管24や、ターゲット排気管25に、排気ポンプを別途設けても良い。
電子供給用コントローラ32は、電源装置を含んでおり、電子供給装置31の動作を制御する。
図6に示すように、本実施形態に係るEUV光源装置は、電子供給装置31及び電子供給用コントローラ32を有するEUV光源装置において、それらの動作を同期コントローラ29によって制御するようにしたものである。その他の構成については、図5に示すものと同様である。
図8は、熱電子放射型電子銃の電子発生原理を説明するための図である。図8に示すように、加熱用電源33aによってフィラメント33bを加熱することにより、フィラメント33bの先端から熱電子が発生する。この熱電子が、加速用電極(陽極)33cによって加速され、放出される。
図10に示すように、本実施形態に係るEUV光源装置は、図6に示す電子供給装置31及び電子供給用コントローラ32の替わりに、紫外線電離器35及び電子供給用コントローラ36を有しており、紫外線電離の原理により初期電子7を供給する。その他の構成については、図6に示すものと同様である。
電子供給用コントローラ36によって放電電極35aに高電圧を印加することにより、パルス放電を生じさせると、その際に紫外線8が発生する。この紫外線8によって付近に存在する残留ガスが照射されると、残留ガスが電離して電子7が発生する。また、放電電極35a間にも残留ガスが存在している場合には、残留ガスがパルス放電によって電離されて電子7が発生する。このようにして発生した電子7は、電磁石コイル19a及び19b(図10)によって形成される磁場の作用により磁束線6に沿ってプラズマ発光点付近に導かれ、ECRにおける初期電子として利用される。
図12に示すように、本実施形態に係るEUV光源装置は、図6に示す電子供給装置31及び電子供給用コントローラ32の替わりに、電子供給用レーザ装置37と、集光レンズ38と、電子供給用ターゲット39とを有しており、レーザ生成プラズマの原理により、チャンバ10内に初期電子7を供給する。その他の構成については、図6に示すものと同様である。
図13に示すように、本実施形態に係るEUV光源装置は、図12に示す電子供給用ターゲット39の替わりに光電子発生用ターゲット40を有しており、光電子発生の原理により、チャンバ10内に初期電子7を供給する。また、本実施形態においては、電子供給用レーザ装置37から射出したレーザビームを集光する必要はないので、集光レンズ38(図12)は設けていない。その他の構成については、図12に示すものと同様である。
図14に示すように、本実施形態に係るEUV光源装置は、図6に示すマイクロ波アンテナ22の替わりに、又は、マイクロ波アンテナ22に追加して、マイクロ波高指向装置41を設けたものである。その他の構成については、図6に示すものと同様である。
図16は、マイクロ波用放物面鏡42によってマイクロ波高指向装置を形成する例を示している。この場合には、マイクロ波導波管21を伝播したマイクロ波を、マイクロ波放物面鏡42に入射させる。ここで、放物面に入射した入射波は入射角に拘わらず所定の方向に反射されるので、平行に伝播するマイクロ波9を形成することができる。
このように、本実施形態によれば、マイクロ波の指向性を高くするので、所定の時間内にプラズマが膨張した範囲に、十分な強度を有するマイクロ波を集中的に照射することが可能になる。
Claims (14)
- 少なくとも極端紫外光を放射するプラズマをパルス動作により生成するプラズマ生成手段と、
該プラズマから放射される極端紫外光を集光する集光光学系と、
磁場が形成されている空間にパルス動作によりマイクロ波を照射して電子サイクロトロン共鳴を生じさせることにより、該プラズマから放出される中性粒子をイオン化するマイクロ波放射手段と、
前記磁場を発生させると共に、少なくともイオン化された粒子をトラップする磁場を形成する磁場形成手段と、
少なくとも前記プラズマ生成手段及び前記マイクロ波放射手段を同期制御する制御手段と、
を具備する極端紫外光源装置。 - 前記プラズマ生成手段が、
ターゲット物質を供給するターゲット供給装置と、
前記ターゲット供給装置から供給されるターゲット物質を噴射するターゲットノズルと、
前記ターゲットノズルから噴射されるターゲット物質に対してパルス動作によりレーザビームを照射することにより、プラズマを生成するレーザ装置と、
を有する、請求項1記載の極端紫外光源装置。 - 前記プラズマ生成手段が、前記ターゲットノズルによって供給されるターゲット物質に対してパルス動作によりレーザビームを照射することにより、該ターゲット物質の密度を変化させる第2のレーザ装置をさらに有する、請求項2記載の極端紫外光源装置。
- 前記プラズマ生成手段が、
電圧を印加されることにより放電してプラズマを生じるプラズマ生成物質を供給するプラズマ生成物質供給手段と、
該プラズマ生成物質に印加される電圧をパルス動作により形成する電圧形成手段と、
を有する、請求項1記載の極端紫外光源装置。 - 前記制御手段が、前記マイクロ波放射手段が前記プラズマ生成手段よりも先に動作を開始するように、前記プラズマ生成手段及び前記マイクロ波放射手段を同期制御する、請求項1〜4のいずれか1項記載の極端紫外光源装置。
- 前記マイクロ波放射手段によってマイクロ波が照射される領域に電子を供給する電子供給手段をさらに具備する請求項1〜5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、前記プラズマ生成手段と、前記マイクロ波放射手段と、前記電子供給手段とを同期制御する、請求項6記載の極端紫外光源装置。
- 前記制御手段が、前記マイクロ波放射手段及び前記電子供給手段が前記プラズマ生成手段よりも先に動作を開始するように、前記プラズマ生成手段及び前記電子供給手段を同期制御する、請求項7記載の極端紫外光源装置。
- 前記電子供給手段が電子銃を含む、請求項6〜8のいずれか1項記載の極端紫外光源装置。
- 前記電子供給手段が、放電電極及び該放電電極に電圧を印加する手段を含む請求項6〜8のいずれか1項記載の極端紫外光源装置。
- 前記電子供給手段が、
レーザビームを照射されることによりプラズマを生成する第2のターゲット物質と、
前記第2のターゲット物質に照射されるレーザビームを射出する第3のレーザ装置と、
を有する、請求項6〜8のいずれか1項記載の極端紫外光源装置。 - 前記電子供給手段が、
レーザビームを照射されることにより光電子を放出する第3のターゲット物質と、
前記第3のターゲット物質に照射されるレーザビームを射出する第4のレーザ装置と、
を有する、請求項6〜8のいずれか1項記載の極端紫外光源装置。 - 前記マイクロ波放射手段から放射されるマイクロ波の指向性を高くするマイクロ波高指向手段をさらに具備する請求項1〜12のいずれか1項記載の極端紫外光源装置。
- 前記マイクロ波高指向手段が、マイクロ波用放物面鏡又はマイクロ波回転楕円面鏡又は誘電体マイクロ波レンズを含む、請求項13記載の極端紫外光源装置。
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