JP2009104924A - Extreme ultraviolet light source device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、極端紫外光を発生させる極端紫外光光源装置に係わり、特に、電極を回転させながら極端紫外光を発生させる極端紫外光光源装置に関する。 The present invention relates to an extreme ultraviolet light source device that generates extreme ultraviolet light, and more particularly to an extreme ultraviolet light source device that generates extreme ultraviolet light while rotating an electrode.
半導体集積回路の微細化高集積化につれて、その製造用の投影露光装置においては解像力の向上が要請されている。その要請に応えるため、露光用光源の短波長化が進められ、エキシマレーザ装置に続く次世代の半導体露光用光源として、波長13〜14nm、特に波長13.5nmの極端紫外光(以下、EUV(Extreme Ultra Violet)光ともいう)を放出する極端紫外光光源装置(以下、EUV光源装置ともいう)が開発されている。 With the miniaturization and high integration of semiconductor integrated circuits, improvement in resolving power is demanded in the projection exposure apparatus for production. In order to meet the demand, the exposure light source has been shortened, and as a next-generation semiconductor exposure light source following the excimer laser apparatus, extreme ultraviolet light (hereinafter referred to as EUV (hereinafter referred to as EUV)) having a wavelength of 13 to 14 nm, particularly 13.5 nm. Extreme ultraviolet light source devices (hereinafter also referred to as EUV light source devices) have been developed that emit light (also referred to as Extreme Ultra Violet) light.
EUV光源装置において、EUV光を発生させる方法はいくつか知られているが、そのうちの1つにEUV放射種を加熱して励起することより高温プラズマを発生させ、このプラズマから放射されるEUV光を取り出す方法がある。このような方法を採用するEUV光源装置としては、高温プラズマの生成方式により、LPP(Laser Produced Plasma:レーザ生成プラズマ)方式EUV光源装置と、DPP(Discharge Produced Plasma:放電生成プラズマ)方式EUV光源装置とに大きく分けられる。LPP方式EUV光源装置は、固体、液体、気体等のターゲットにパルスレーザを照射することにより、高温プラズマを生成する。一方、DPP方式EUV光源装置は、電流駆動により高温プラズマを生成するものである。 There are several known methods for generating EUV light in an EUV light source apparatus. One of them generates high-temperature plasma by heating and exciting EUV radiation species, and EUV light emitted from this plasma is emitted. There is a way to take out. As EUV light source apparatuses adopting such a method, an LPP (Laser Produced Plasma) type EUV light source apparatus and a DPP (Discharge Produced Plasma) type EUV light source apparatus are produced by a high temperature plasma generation system. And can be broadly divided. The LPP EUV light source device generates high-temperature plasma by irradiating a target of solid, liquid, gas or the like with a pulse laser. On the other hand, the DPP EUV light source device generates high-temperature plasma by current drive.
また、EUV光源装置においては、波長13.5nmのEUV光を放出する放射種、即ち、高温プラズマ用原料として、現在10価前後のXe(キセノン)イオンが知られているが、最近は、より強い放射強度を得るための原料としてLi(リチウム)イオンとSn(錫)イオンが注目されている。例えば、Snは高温プラズマを発生させるための入力エネルギーに対する波長13.5nmのEUV光放射強度の比である変換効率がXeより数倍大きい。 In EUV light source devices, Xe (xenon) ions of about 10 valence are currently known as radioactive species that emit EUV light with a wavelength of 13.5 nm, that is, as a raw material for high-temperature plasma. Li (lithium) ions and Sn (tin) ions have attracted attention as raw materials for obtaining strong radiation intensity. For example, Sn has a conversion efficiency that is a ratio of the EUV light emission intensity with a wavelength of 13.5 nm to the input energy for generating high temperature plasma several times larger than Xe.
特許文献1および特許文献2には、DPP方式のEUV光源装置として、電極の消耗を防ぐため、電極を回転させる装置が提案されている。 Patent Documents 1 and 2 propose a device that rotates an electrode as a DPP type EUV light source device in order to prevent the electrode from being consumed.
図11は、特許文献1の図1に示されたEUV光源装置の構成を示す断面図である。
同図において、101,102は円盤状の電極、103,104はそれぞれ電極101,102を回転させる回転軸、105は電極101,102の一部が浸される高温プラズマ用原料としての加熱された液体金属または溶融金属である。電極101,102の回転に伴って電極101,102の表面上に乗った液体状の金属105は、予め設定された電極101,102間の放電部106となるギャップに運ばれ、運ばれた液体状金属105に対してレーザビーム107が照射され気化される。次に、電極101,102間に気化された金属105を介して放電電圧が印加される。放電電圧が印加されると放電部106において放電が開始され、高温プラズマが発生する。高温プラズマから発生したEUV光は図面上側から取り出される。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing the configuration of the EUV light source device shown in FIG.
In the figure, 101 and 102 are disk-shaped electrodes, 103 and 104 are rotating shafts for rotating the
上記のEUV光源装置のように放電電極101,102を回転させると、次のような利点がある。即ち、電極101,102間に形成される放電部106に、常に新しいEUV発生種の原料である固体または液体状の高温プラズマ用原料を供給することができる。また、電極101,102のレーザビーム107を照射する位置、つまり、高温プラズマが発生する放電部106の位置が常に変化するので、電極101,102の熱負荷が低減し、電極101,102の消耗を防ぐことができる。
しかしながら、上記特許文献1に示されるEUV光源装置には、次のような問題がある。即ち、高温プラズマからのEUV発光強度および輝度を向上させるためには、プラズマに放電エネルギーを効率良く供給しなければならないが、そのためには、放電部106に局所集中電界を発生させて放電電流の電流密度を増加させる必要がある。しかし、この装置においては、放電部106は2つの円盤状の電極101,102が接近している、所謂円周のエッジ部分であり、放電は電極101,102のエッジの最も接近している部分で発生することとなる。しかし、実際の装置においては、電極101,102に供給する電力や電極101,102の熱容量や電極101,102の回転速度(周波数)を考慮すると、円盤状の電極101,102の径は大きくなり、両電極101,102のエッジの最も接近している部分とその近傍とで、電極間隔に差がなくなる。
However, the EUV light source device disclosed in Patent Document 1 has the following problems. That is, in order to improve the EUV emission intensity and brightness from the high-temperature plasma, it is necessary to efficiently supply discharge energy to the plasma. For this purpose, a local concentrated electric field is generated in the
後述する図3(b)は、上記EUV光源装置の円盤状の電極101,102の放電部106の拡大図である。一例として、電極101,102は半径が約350mm、電極101,102間のギャップ長は約5mmであり、放電部106は、2つの円形の電極101,102に挟まれた領域となる。同図に示すように、放電部106における電極101,102の外周はほぼ直線状であり、両電極101、102のギャップ長は、電極101,102の外周10mmから20mmに亘ってほとんど変わらない。そのため、放電部106の電気力線が分散して電界が弱くなり、放電電流の電流密度が低くなり、EUV発光強度および輝度を大きくすることができない。
FIG. 3B, which will be described later, is an enlarged view of the
また、上記EUV光源装置によれば、放電部106の電気力線が分散するので放電路(放電電流の通路)の空間的位置が変動する可能性が高くなる。放電路の空間的位置が変動すると、高温プラズマの空間的位置が変動し、EUV光の発光する位置も変動する。EUV光の発光する位置が変動すると、EUV光の集光点が変動し、露光精度に影響を及ぼす。これを防ぐためには、EUV光を発光するプラズマの空間的位置を安定させなければならない。そのためには、電気力線を集中させて(局所集中電界を発生させて)放電路の空間的位置を固定させなければならない。
Further, according to the EUV light source device, since the electric lines of force of the
本発明の目的は、上記の従来技術の問題点に鑑みて、円盤状の回転する2つの電極を備えたEUV光源装置において、放電電流の電流密度を高くしてEUV発光強度および輝度を大きくし、かつEUV光の発光する位置を固定化してEUV光を集光点化し、露光精度の向上を図った極端紫外光光源装置を提供することにある。 In view of the above-mentioned problems of the prior art, an object of the present invention is to increase the EUV light emission intensity and brightness by increasing the current density of the discharge current in an EUV light source device having two disk-shaped rotating electrodes. Another object of the present invention is to provide an extreme ultraviolet light source device in which the EUV light emission position is fixed and the EUV light is focused to improve the exposure accuracy.
本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。
第1の手段は、容器と、該容器内にEUV光を放射させるための液体または固体の原料を供給する原料供給手段と、エネルギービームを上記原料に照射して該原料を気化するエネルギービーム照射手段と、上記気化した原料を放電により上記容器内で加熱励起して高温プラズマを発生させるための所定距離だけ離間して配置された一対の放電電極と、該放電電極間にパルス電力を供給するパルス電力供給手段と、上記放電電極間における放電により生成された上記高温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手段と、上記集光された極端紫外光を取り出す極端紫外光取出部とを有する極端紫外光光源装置において、上記一対の放電電極は回転機構が接続されて回転する円盤状の放電電極であり、少なくとも一方の円盤状の放電電極の周縁部の他方の放電電極と対向する位置に、複数の突起が形成されていることを特徴とする極端紫外光光源装置である。
第2の手段は、第1の手段において、上記一対の円盤状のそれぞれの放電電極は、略同一平面上に配置されていることを特徴とする極端紫外光光源装置である。
第3の手段は、第1の手段において、上記一対の円盤状のそれぞれの放電電極は、同一軸上に平行に配置されていることを特徴とする極端紫外光光源装置である。
第4の手段は、第1の手段ないし第3の手段のいずれか1つの手段において、上記原料供給手段は、上記放電電極近傍に上記原料を滴下することを特徴とする極端紫外光光源装置である。
第5の手段は、第1の手段ないし第3の手段のいずれか1つの手段において、上記原料供給手段は、上記放電電極の表面に上記原料が塗布することを特徴とする極端紫外光光源装置である。
第6の手段は、第5の手段において、上記エネルギービーム照射手段は、上記突起の先端にエネルギービームを照射することを特徴とする極端紫外光光源装置である。
第6の手段は、第1の手段ないし第6の手段のいずれか1つの手段において、上記放電電極の周縁部に形成される突起の間隔は、該突起と対向する突起が形成されていない放電電極間が最も近接された間隔、または該突起と対向する放電電極に形成された突起間が最も近接された間隔よりも広いことを特徴とする極端紫外光光源装置である。
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
The first means includes a container, a raw material supply means for supplying a liquid or solid raw material for emitting EUV light into the container, and an energy beam irradiation for irradiating the raw material with the energy beam to vaporize the raw material. Means, a pair of discharge electrodes arranged at a predetermined distance to generate heat plasma by heating and exciting the vaporized material in the container by discharge, and supplying pulsed power between the discharge electrodes Pulse power supply means, condensing optical means for condensing extreme ultraviolet light emitted from the high-temperature plasma generated by discharge between the discharge electrodes, and extreme ultraviolet light extraction for extracting the collected extreme ultraviolet light And the pair of discharge electrodes are disk-shaped discharge electrodes that are rotated by a rotation mechanism connected thereto, and at least one of the disk-shaped discharge electrodes. A position opposed to the other of the discharge electrodes of the electrode of the periphery, is extreme ultraviolet light source device, wherein a plurality of protrusions are formed.
The second means is the extreme ultraviolet light source apparatus according to the first means, wherein the pair of disc-shaped discharge electrodes are arranged on substantially the same plane.
A third means is the extreme ultraviolet light source device according to the first means, wherein the pair of disc-shaped discharge electrodes are arranged in parallel on the same axis.
A fourth means is an extreme ultraviolet light source device according to any one of the first means to the third means, wherein the raw material supply means drops the raw material in the vicinity of the discharge electrode. is there.
A fifth means is the extreme ultraviolet light source device according to any one of the first means to the third means, wherein the raw material supply means applies the raw material to the surface of the discharge electrode. It is.
A sixth means is the extreme ultraviolet light source apparatus according to the fifth means, wherein the energy beam irradiating means irradiates the tip of the protrusion with an energy beam.
According to a sixth means, in any one of the first means to the sixth means, the interval between the protrusions formed on the peripheral edge portion of the discharge electrode is a discharge in which no protrusion facing the protrusion is formed. The extreme ultraviolet light source device is characterized in that the distance between the electrodes is closest or the distance between the protrusions formed on the discharge electrode facing the protrusion is wider than the closest distance.
請求項1ないし請求項6に記載の発明によれば、両回転電極に電力を供給した際に、突起を備える回転電極においては、電気力線は2つの対向する突起間または1つの突起に対向する回転電極間に集中するので、回転電極間に高温プラズマが形成されたとき、突起間または突起と回転電極間では電流密度が高くなり、高温プラズマから放射されるEUV光の発光強度および輝度を高くすることができる。また、電気力線が突起の先端に集中しているので、突起間または突起と回転電極間にプラズマ原料が供給されて気化すれば、対向する突起の先端間でのみ放電が生じ、その位置から極端紫外光が放射されることになる。その結果、放電路の空間的位置が固定され、極端紫外光の発光位置を安定することができる。
また、請求項7に記載の発明によれば、両回転電極に形成する突起の間隔(ピッチ)を、最も接近して対向する突起の先端間の間隔(ギャップ)よりも広くすることにより、回転電極の突起間の電気力線を、最も接近して対向する突起との先端間に集中させることができ、極端紫外光の発光位置を安定化することができる。
According to the first to sixth aspects of the invention, when electric power is supplied to both the rotating electrodes, in the rotating electrode provided with the protrusions, the electric lines of force face each other between the two opposing protrusions or one protrusion. Therefore, when high temperature plasma is formed between the rotating electrodes, the current density increases between the protrusions or between the protrusions and the rotating electrode, and the emission intensity and luminance of EUV light emitted from the high temperature plasma is reduced. Can be high. In addition, since the lines of electric force are concentrated at the tips of the protrusions, if the plasma raw material is supplied and vaporized between the protrusions or between the protrusions and the rotating electrode, a discharge is generated only between the tips of the opposing protrusions. Extreme ultraviolet light will be emitted. As a result, the spatial position of the discharge path is fixed, and the emission position of extreme ultraviolet light can be stabilized.
According to the invention described in
本発明の第1の実施形態を図1ないし図3を用いて説明する。
図1(a)は、本実施形態に係る極端紫外光光源装置の概略構成を示す平面図、図1(b)は図1(a)に示した極端紫外光光源装置の要部の構成を示す正面図である。
これらの図において、1は一対の回転電極6,9等が収納される真空容器、2は放射されたEUV光を集光するEUV集光ミラー14等が収納される真空容器、3はエネルギービーム照射手段としてのレーザー装置、4はレーザー光、5はレーザー入射窓、6は一方の円盤状の回転電極、7は回転電極6の外周縁に所定の間隔で複数配置された突起、8は回転電極6の回転軸、9は回転電極6と略同一平面上に所定距離離間して配置された他方の円盤状の回転電極、10は突起7と対向するように回転電極9の外周縁に所定の間隔で複数配置された突起、11は回転電極9の回転軸、12は高温プラズマ原料のドロップレットターゲット、13は回転電極6,9とEUV集光ミラー14の間に設けられ、高温プラズマから発生するデブリを除去するホイルトラップ、14は集光光学手段としてのEUV集光ミラー、15はEUV光取出部としてのEUV光出射窓、16はガス排気ユニット、17は放電電極6,9にパルス電力を供給するパルス電力供給手段としてのパルス電源、18は放電領域、19は液体または固体の原料を供給する原料供給手段としてのドロップレット供給装置、20はターゲット回収筒である。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1A is a plan view showing a schematic configuration of the extreme ultraviolet light source device according to the present embodiment, and FIG. 1B is a configuration of a main part of the extreme ultraviolet light source device shown in FIG. FIG.
In these figures, 1 is a vacuum container in which a pair of rotating electrodes 6 and 9 are accommodated, 2 is a vacuum container in which an EUV collector mirror 14 and the like that collects emitted EUV light is accommodated, and 3 is an energy beam. Laser device as irradiation means, 4 is a laser beam, 5 is a laser incident window, 6 is one disk-shaped rotating electrode, 7 is a plurality of protrusions arranged at predetermined intervals on the outer peripheral edge of the rotating electrode 6, and 8 is rotating The rotation axis of the electrode 6, 9 is the other disk-shaped rotation electrode arranged on the substantially same plane as the rotation electrode 6 at a predetermined distance, and 10 is predetermined on the outer peripheral edge of the rotation electrode 9 so as to face the
これらの図に示すように、高温プラズマを発生させる原料(例えば、Sn)は、液体状のドロップレットとして、ドロップレット供給装置19から、両電極6,9間に滴下供給される。滴下された高温プラズマ原料は、レーザー装置3からのレーザー照射により気化され、それと共に、回転電極6の突起7と回転電極9の突起10間にパルス電源17からパルス電力が供給されて放電が開始され、これにより両突起7,9間に気化した原料による高温プラズマが形成されてEUV光が放射され、放射されたEUV光はEUV集光ミラー14により集光されたEUV光は、真空容器2に設けられたEUV光出射窓15から取り出される。
As shown in these drawings, a raw material (for example, Sn) that generates high-temperature plasma is supplied dropwise from a droplet supply device 19 between the electrodes 6 and 9 as a liquid droplet. The dropped high temperature plasma raw material is vaporized by laser irradiation from the laser device 3, and at the same time, pulse power is supplied from the pulse power source 17 between the
図2(a)は、図1に示した極端紫外光光源装置の要部を詳細に説明するために回転電極6,9を上(原料供給側)から見た平面図、図2(b)は、図1に示した極端紫外光光源装置の要部を詳細に説明するために回転電極6,9を正面(光出射側)から見たす正面図である。
これらの図に示すように、1対(2枚)の円盤状の回転電極6,9は同一平面上に並べて配置され、回転電極6,9の回転軸8,11を介してモータ21,22が取り付けられ、回転軸8,11を中心にして回転する。回転電極6,9の周縁部(互いに対向する回転電極6,9の側面)には、複数の突起7,10が両者同数等間隔で形成されている。両回転電極6,9は同期して同じ速度で回転し、突起7,10は放電領域18において、突起7,10の先端同士が予め設定された所定の間隔で向き合い最接近するよう設計されている。両電極6,9が最も接近する位置が放電領域18であり、この放電領域18または放電領域18近傍に向けて、図1(b)に示すように、上方に配置されたドロップレット供給装置19から、図2(b)に示すように、Sn等の液体状の高温プラズマ原料が滴下される。滴下された高温プラズマ原料が、放電領域18に接近(または到達)したとき、図1(b)に示すように、レーザ装置3からレーザー光14が高温プラズマ原料に照射され気化される。それと共に、図1(a)、(b)に示したパルス電源17から回転電極6,9間にパルス電力が供給されて放電が開始され、これにより両電極間に高温プラズマが形成されてEUV光が出射する。
FIG. 2A is a plan view of the rotating electrodes 6 and 9 as viewed from above (raw material supply side) in order to explain in detail the main part of the extreme ultraviolet light source device shown in FIG. These are the front views which look at the rotating electrodes 6 and 9 from the front (light emission side) in order to explain the principal part of the extreme ultraviolet light source device shown in FIG. 1 in detail.
As shown in these drawings, a pair (two) of disk-shaped rotating electrodes 6 and 9 are arranged side by side on the same plane, and the motors 21 and 22 are arranged via rotating shafts 8 and 11 of the rotating electrodes 6 and 9. Is attached and rotates about the rotation shafts 8 and 11. A plurality of
図3(a)は、図2(a)、(b)に示した要部構成において、突起7を備える回転電極6と突起10を備える回転電極9が対向する放電領域18の拡大図、図3(b)は従来技術に係る突起を備えない回転電極101と回転電極102とが対向する放電領域の拡大図である。
図3(a)、(b)において、回転電極の半径は350mm、回転電極の回転速度は50Hz、放電の繰り返し周波数が10kHz、電極間隔が5mmという条件で設計し、図3(a)においては、突起7,10は約11mmの間隔(ピッチ)で形成されており、図3(b)においては回転電極101,102には突起が設けられていない。
FIG. 3A is an enlarged view of a discharge region 18 in which the rotating electrode 6 including the
3 (a) and 3 (b), the design is made under the condition that the radius of the rotating electrode is 350 mm, the rotating speed of the rotating electrode is 50 Hz, the discharge repetition frequency is 10 kHz, and the electrode interval is 5 mm. The
図3(a)、(b)の矢印は、両回転電極に電力を供給した際に、両回転電極間に生じる電界の電気力線を模式的に示したものであり、図3(b)に比べて図3(a)に示すように、突起7,10を備える回転電極6,9においては、電気力線は2つの対向する突起7,10間に集中する。従って、回転電極6,9間に高温プラズマが形成されたとき、突起7,10間では電流密度が高くなり、高温プラズマから放射されるEUV光の発光強度および輝度を高くすることができる。電気力線が突起7,10の先端に集中しているので、両突起7,10間に気化したプラズマ原料が供給されれば、対向する突起7,10の先端間でのみ放電が生じ、その位置からEUV光が放射されることになる。即ち、放電路の空間的位置が固定され、EUV光の発光位置を安定させることができる。
The arrows in FIGS. 3A and 3B schematically show the electric lines of force of the electric field generated between the rotating electrodes when electric power is supplied to the rotating electrodes. 3A, in the rotating electrodes 6 and 9 including the
回転電極6,9に形成する突起7,10の間隔(ピッチ)を、最も接近して対向する突起7,10の先端間の間隔(ギャップ)よりも広くするのは次の理由による。即ち、間隔(ピッチ)の方が狭いと、回転電極6,9の突起7,10間の電気力線が、対向する突起7,10との間だけでなく、隣の突起7,10との間でも集中してしまう可能性がある。そのため、放電は対向する突起7,10の先端間以外でも生じる可能性があり、その場合には、EUV光の発光位置が不安定になる。一方、図3(b)に示すように、突起を設けない回転電極101,102の場合は、回転電極101,102の径が大きいので、放電部における回転電極101,102の外周はほぼ直線状となり、回転電極101,102の間隔は10mm〜20mmにわたってほとんど変わらない。そのため、放電部の電気力線が分散して、電流密度が低くなり、EUV発光強度および輝度が大きくならない。また、放電部の電気力線が分散するので放電路位置が変動し、EUV光の発光位置が安定しない。
The interval (pitch) between the
次に、本発明の第2の実施形態を図4を用いて説明する。
図4(a)は、本実施形態に係る極端紫外光光源装置の概略構成を示す平面図、図4(b)は図4(a)に示した極端紫外光光源装置の要部の構成を示す正面図である。
これらの図において、23は原料供給手段としてのメタルバスであり、その他の構成は図1に示した同符号の構成に対応するので説明を省略する。
これらの図に示すように、本実施形態に係る極端紫外光光源装置は、図1に示した高温プラズマの原料供給手段としてのドロップレツト供給装置19に代えて、メタルバス23を用いたものである。メタルバス23には液体状の高温プラズマ原料が溜められており、回転電極9、10の一方または両方の一部がメタルバス23の中に浸かり、回転電極6,9が回転するものである。メタルバス23を通過した回転電極9の突起10の表面には、高温プラズマ原料が付着する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
4A is a plan view showing a schematic configuration of the extreme ultraviolet light source device according to the present embodiment, and FIG. 4B is a configuration of a main part of the extreme ultraviolet light source device shown in FIG. FIG.
In these figures, reference numeral 23 denotes a metal bus as a raw material supply means, and the other configurations correspond to the configurations of the same reference numerals shown in FIG.
As shown in these drawings, the extreme ultraviolet light source device according to the present embodiment uses a metal bath 23 instead of the droplet supply device 19 as the high temperature plasma raw material supply means shown in FIG. is there. A liquid high-temperature plasma raw material is stored in the metal bath 23, and one or both of the
本実施形態の極端紫外光光源装置においては、両回転電極6,9は同期して同じ速度で回転し、突起7,10は放電領域18において、突起7,10の先端同士が予め設定された所定の間隔で向き合い最接近するよう設計されている。回転電極6,9の突起7,10が最も接近する位置が放電領域18であり、高温プラズマ原料が付着した突起10が、放電領域18に接近(または到達)したとき、レーザー装置3からレーザー光11が突起10の先端の高温プラズマ原料に照射され気化される。それと共に、パルス電源17から回転電極6,9間にパルス電力が供給されて突起7,10間で放電が開始され、これにより突起7,10間に高温プラズマが形成されてEUV光が出射する。
In the extreme ultraviolet light source device of the present embodiment, both the rotating electrodes 6 and 9 are rotated at the same speed synchronously, and the
本実施形態の極端紫外光光源装置においても、回転電極6,9間に高温プラズマが形成されたとき、突起7,10間では電流密度が高くなり、高温プラズマから放射されるEUV光の発光強度および輝度を高くすることができる。電気力線が突起7,10の先端に集中しているので、両突起7,10間にプラズマ原料が供給されて気化すれば、対向する突起7,10の先端間でのみ放電が生じ、その位置からEUV光が放射されることになり、放電路の空間的位置が固定され、EUV光の発光位置を安定させることができる。
Also in the extreme ultraviolet light source device of the present embodiment, when high-temperature plasma is formed between the rotating electrodes 6 and 9, the current density increases between the
次に、本発明の第3の実施形態を図5および図6を用いて説明する。
図5(a)は、本実施形態に係る極端紫外光光源装置の概略構成を示す平面図、図5(b)は図5(a)に示した極端紫外光光源装置の要部の構成を示す正面図、図6(a)は円盤状の回転電極を上から見た平面図、図6(b)は図6(a)のA−Aから見た断面図である。
図5(a)、(b)において、24は一方の円盤状の回転電極、25は回転電極24の外周縁に所定の間隔で複数配置された突起、26は回転電極24と同一軸上に平行に所定距離離間して配置された他方の円盤状の回転電極、27は突起25と対向するように回転電極26の外周縁に所定の間隔で複数配置された突起である。なお、その他の構成は図1に示した同符号の構成に対応するので説明を省略する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 5A is a plan view showing a schematic configuration of the extreme ultraviolet light source device according to the present embodiment, and FIG. 5B is a configuration of a main part of the extreme ultraviolet light source device shown in FIG. FIG. 6A is a plan view of the disk-shaped rotating electrode as viewed from above, and FIG. 6B is a cross-sectional view as viewed from AA in FIG. 6A.
5A and 5B, reference numeral 24 denotes one disk-shaped rotating electrode, 25 denotes a plurality of protrusions arranged at predetermined intervals on the outer peripheral edge of the rotating electrode 24, and 26 is on the same axis as the rotating electrode 24. The other disk-shaped rotating electrode 27 arranged in parallel and spaced apart by a predetermined distance, 27 is a plurality of protrusions arranged at predetermined intervals on the outer peripheral edge of the rotating electrode 26 so as to face the protrusion 25. Other configurations correspond to the configurations of the same reference numerals shown in FIG.
本実施形態の極端紫外光光源装置においては、図6(a)、(b)に示すように、対向する突起25,27の先端同士が予め設定された所定の間隔(ギャップ)で向き合うように設計されている。また、第1の実施形態で述べたと同様の理由により、回転電極24,26に形成した突起25,27の間隔(ピッチ)を突起25,27の先端間の間隔(ギャップ)よりも広く構成する。両突起25,27の間が放電領域18であり、この放電領域18近傍に向けて、上方に配置されたドロップレット供給装置19から、Sn等の液体状の高温プラズマ原料が滴下される。滴下された高温プラズマ原料が、放電領域18に接近したとき、レーザー装置3からレーザー光4が高温プラズマ原料に照射され気化される。それと共に、パルス電源17から回転電極24,26間にパルス電力が供給されて放電が開始され、これにより突起25,27間に高温プラズマが形成されてEUV光が出射する。 In the extreme ultraviolet light source device of the present embodiment, as shown in FIGS. 6A and 6B, the tips of the opposing protrusions 25 and 27 face each other at a predetermined interval (gap) set in advance. Designed. Further, for the same reason as described in the first embodiment, the interval (pitch) between the protrusions 25 and 27 formed on the rotary electrodes 24 and 26 is configured wider than the interval (gap) between the tips of the protrusions 25 and 27. . Between the two protrusions 25 and 27 is the discharge region 18, and liquid high-temperature plasma raw material such as Sn is dropped from the droplet supply device 19 disposed above toward the vicinity of the discharge region 18. When the dropped high temperature plasma raw material approaches the discharge region 18, the laser beam 4 is irradiated from the laser device 3 to the high temperature plasma raw material and vaporized. At the same time, pulse power is supplied from the pulse power supply 17 to the rotating electrodes 24 and 26 to start discharging, whereby high-temperature plasma is formed between the protrusions 25 and 27 and EUV light is emitted.
本実施形態の極端紫外光光源装置においても、回転電極24,26間に高温プラズマが形成されたとき、突起25,27間では電流密度が高くなり、高温プラズマから放射されるEUV光の発光強度および輝度を高くすることができる。電気力線が突起25,27の先端に集中しているので、突起25,27間に気化したプラズマ原料が供給されれば、対向する突起25,27の先端間でのみ放電が生じ、その位置からEUV光が放射されることになり、放電路の空間的位置が固定され、EUV光の発光位置を安定させることができる。 Also in the extreme ultraviolet light source device of this embodiment, when high temperature plasma is formed between the rotating electrodes 24 and 26, the current density increases between the protrusions 25 and 27, and the emission intensity of EUV light emitted from the high temperature plasma. And the brightness can be increased. Since the electric lines of force are concentrated at the tips of the projections 25 and 27, if the vaporized plasma raw material is supplied between the projections 25 and 27, a discharge is generated only between the tips of the opposing projections 25 and 27, and the position The EUV light is emitted from the discharge path, the spatial position of the discharge path is fixed, and the emission position of the EUV light can be stabilized.
次に、本発明の第4の実施形態を図7を用いて説明する。
図7(a)は、本実施形態に係る極端紫外光光源装置の概略構成を示す平面図、図7(b)は図7(a)に示した極端紫外光光源装置の要部の構成を示す正面図である。
これらの図において、23は原料供給手段としてのメタルバス、24は一方の円盤状の回転電極、25は回転電極24の外周縁に所定の間隔で複数配置された突起、26は回転電極24と同一軸上に平行に所定距離離間して配置された他方の円盤状の回転電極、27は突起25と対向するように回転電極26の外周縁に所定の間隔で複数配置された突起である。なお、その他の構成は図1に示した同符号の構成に対応するので説明を省略する。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 7A is a plan view showing a schematic configuration of the extreme ultraviolet light source device according to this embodiment, and FIG. 7B is a configuration of a main part of the extreme ultraviolet light source device shown in FIG. FIG.
In these drawings, 23 is a metal bath as a raw material supply means, 24 is one disk-shaped rotating electrode, 25 is a plurality of protrusions arranged at predetermined intervals on the outer peripheral edge of the rotating electrode 24, and 26 is a rotating electrode 24. The other disk-shaped rotary electrode 27 arranged in parallel on the same axis and spaced apart from each other by a predetermined distance 27 is a plurality of protrusions arranged at predetermined intervals on the outer peripheral edge of the rotary electrode 26 so as to face the protrusion 25. Other configurations correspond to the configurations of the same reference numerals shown in FIG.
これらの図に示すように、本実施形態に係る極端紫外光光源装置は、メタルバス23には液体状の高温プラズマ原料が溜められており、回転電極24,26の一方または両方の一部がメタルバス23の中に浸かり、回転電極24,26が回転する。メタルバス23を通過した回転電極26の突起27の表面には、高温プラズマ原料が付着する。 As shown in these drawings, in the extreme ultraviolet light source device according to the present embodiment, a liquid high-temperature plasma raw material is stored in the metal bath 23, and one or both of the rotating electrodes 24 and 26 have a part. The rotating electrodes 24 and 26 rotate by being immersed in the metal bath 23. A high temperature plasma raw material adheres to the surface of the protrusion 27 of the rotating electrode 26 that has passed through the metal bath 23.
本実施形態の極端紫外光光源装置においては、回転電極24,26は同期して同じ速度で回転し、突起25,27は放電領域18において、突起25,27の先端同士が予め設定された所定の間隔で向き合うように設計されている。回転電極24,26の突起25,27の間が放電領域18であり、高温プラズマ原料が付着した突起27の先端に、レーザー装置3からレーザー光4が照射され、高温プラズマ原料が気化される。それと共に、パルス電源17から回転電極23,25間にパルス電力が供給されて放電が開始され、これにより突起25,27間に高温プラズマが形成されてEUV光が出射する。 In the extreme ultraviolet light source device of this embodiment, the rotating electrodes 24 and 26 rotate at the same speed synchronously, and the protrusions 25 and 27 are predetermined in the discharge region 18 where the tips of the protrusions 25 and 27 are set in advance. Designed to face each other. Between the projections 25 and 27 of the rotating electrodes 24 and 26 is the discharge region 18, and the laser beam 4 is irradiated from the laser device 3 to the tip of the projection 27 to which the high-temperature plasma raw material adheres, and the high-temperature plasma raw material is vaporized. At the same time, pulse power is supplied from the pulse power source 17 to the rotating electrodes 23 and 25 to start discharging, whereby high temperature plasma is formed between the protrusions 25 and 27 and EUV light is emitted.
本実施形態の極端紫外光光源装置においても、回転電極24,26間に高温プラズマが形成されたとき、突起25,27間では電流密度が高くなり、高温プラズマから放射されるEUV光の発光強度および輝度を高くすることができる。電気力線が突起25,27の先端に集中しているので、両突起25,27間にプラズマ原料が供給されて気化すれば、対向する突起25,27の先端付近でのみ放電が生じ、その位置からEUV光が放射されることになり、放電路の空間的位置が固定され、EUV光の発光位置が安定させることができる。 Also in the extreme ultraviolet light source device of this embodiment, when high temperature plasma is formed between the rotating electrodes 24 and 26, the current density increases between the protrusions 25 and 27, and the emission intensity of EUV light emitted from the high temperature plasma. And the brightness can be increased. Since the lines of electric force are concentrated at the tips of the projections 25 and 27, if a plasma raw material is supplied between the projections 25 and 27 and vaporizes, a discharge is generated only in the vicinity of the tips of the opposing projections 25 and 27. The EUV light is emitted from the position, the spatial position of the discharge path is fixed, and the emission position of the EUV light can be stabilized.
上記の各実施形態に係る極端紫外光光源装置においては、一方の円盤状の回転電極の外周縁に所定の間隔で複数突起を配置すると共に、上記一方の円盤状の回転電極と所定距離離間して配置された他方の円盤状の回転電極の外周縁にも所定の間隔で複数突起を配置したが、他方の円盤状の回転電極の外周縁に突起を設けないようにすることも可能である。
図8は、一対の回転電極うち一方の回転電極にしか突起を設けない場合の電気力線を示す図である。同図に示すように、両方の回転電極に突起を形成した場合に比べて、電気力線の集中の度合いは弱くなるが、突起を設けない場合に比べれば、電流密度は高くなるので、高温プラズマから放射されるEUV光の発光強度および輝度が高くすることができる。
In the extreme ultraviolet light source device according to each of the above embodiments, a plurality of protrusions are arranged at a predetermined interval on the outer peripheral edge of one disk-shaped rotating electrode, and are spaced apart from the one disk-shaped rotating electrode by a predetermined distance. A plurality of protrusions are also arranged at a predetermined interval on the outer peripheral edge of the other disk-shaped rotating electrode arranged in this manner, but it is also possible not to provide a protrusion on the outer peripheral edge of the other disk-shaped rotating electrode. .
FIG. 8 is a diagram showing lines of electric force when a protrusion is provided only on one of the pair of rotating electrodes. As shown in the figure, the electric field lines are less concentrated than when the protrusions are formed on both rotating electrodes, but the current density is higher than when the protrusions are not provided. The emission intensity and luminance of EUV light emitted from the plasma can be increased.
図9は、第1の実施形態に係る極端紫外光光源装置における制御システムを示す図、図10は、図9に示した制御システムのタイムチャートを示す図である。
高周波発振器および高周波アンプからの300kHz程度の高周波信号(正弦波、周波数f0)でピエゾ素子を振動させ、高周波信号と同期した矩形信号(周波数f0)を発生させる。次に、高周波信号f0と同期して高温プラズマ原料であるSnのドロップレットが生成される。ここで、ドロップレット形成の安定条件は3<λ/d<8 (ドロップレット間隔λ、ノズル開口直径d)、安定形成時のドロップレット直径D〜2d、ドロップレット間隔λ〜4d、ドロップレット速度v=f0×λ、ドロップレットが放電部に到達するまでの時間τ=L/vである。次に、分周器a(分周比1/A)を用いて、10kHz程度の同期信号(f0/A)を作る。次に、遅延装置aを介して、レーザー装置3にトリガー信号(flaser=f0/A)を入力し、遅れ時間Δtlaser後に、レーザーパルスが発生する。ここで、放電部に到達したドロップレットにレーザーパルスが集光照射できるように、遅延装置aの遅れ時間を設定する。次に、レーザー光がドロップレットに集光照射されると、Snの蒸発により放電部にターゲットガス(Sn蒸気)が供給される。次に、遅延装置bを介して、高電圧充電電源にトリガー信号(周波数fDischarge=f0/A)を入力し、遅延時間ΔtDischarge後に、回転電極6,9電極間に高電圧パルスを印加する。ここで、ターゲットガス条件(密度、サイズ)が膨張過程によって時間変化する。極端紫外光(EUV、13.5nm)の発光に最適なプラズマ条件(イオン密度、電子温度)が得られるターゲットガス条件に達した時に、高電圧パルスが印加されて放電するように、遅延装置bの遅れ時間を設定する。
FIG. 9 is a diagram showing a control system in the extreme ultraviolet light source apparatus according to the first embodiment, and FIG. 10 is a diagram showing a time chart of the control system shown in FIG.
A piezoelectric element is vibrated by a high frequency signal (sine wave, frequency f 0 ) of about 300 kHz from a high frequency oscillator and a high frequency amplifier, and a rectangular signal (frequency f 0 ) synchronized with the high frequency signal is generated. Then, in synchronization with the high-frequency signal f 0 is Droplet Sn is a high temperature plasma raw material is produced. Here, the stable condition of droplet formation is 3 <λ / d <8 (droplet interval λ, nozzle opening diameter d), droplet diameter D to 2d at stable formation, droplet interval λ to 4d, droplet speed v = f 0 × λ, and time τ = L / v until the droplet reaches the discharge portion. Next, using a frequency divider a (frequency division ratio 1 / A), a synchronization signal (f 0 / A) of about 10 kHz is generated. Next, a trigger signal (f laser = f 0 / A) is input to the laser device 3 through the delay device a, and a laser pulse is generated after a delay time Δt laser . Here, the delay time of the delay device a is set so that the laser pulse can be focused and applied to the droplets that have reached the discharge part. Next, when the laser beam is condensed and irradiated onto the droplet, target gas (Sn vapor) is supplied to the discharge part by evaporation of Sn. Next, a trigger signal (frequency f Discharge = f 0 / A) is input to the high voltage charging power supply via the delay device b, and a high voltage pulse is applied between the rotating electrodes 6 and 9 after the delay time Δt Discharge. To do. Here, the target gas conditions (density and size) change over time according to the expansion process. Delay device b so that a high voltage pulse is applied and discharge is performed when a target gas condition that provides optimum plasma conditions (ion density, electron temperature) for emission of extreme ultraviolet light (EUV, 13.5 nm) is reached. Set the delay time.
一方、回転電極6,9は、ステッピングモーター(α[rad/pulse])とギアボックス(ギア比m)によって駆動される。ここで、回転速度は、ω=mω0=mαf0/2π=mαflaserA/2π、突起7,10の数Nとレーザー照射周波数flaserとの関係は、flaser=Nω、突起7,10のピッチaは、a=2πR/N=2πRω/flaser=RαAmの関係を満たし、電極間ギャップδは、放電位置の安定性を向上させるために、δ<aの関係を満たし、Snドロップレット、レーザーパルス、高電圧パルス、回転電極突起が同期するように回転の位相差を調節する。次に、分周器b(分周比1/B)を用いて、同期信号(f0/A)から低繰り返し同期信号(f0/(A×B))を作り、遅延装置cを介して同期CCDカメラとバックライトを駆動し、同期した画像を撮影する。ここで、CCDカメラがNTSC規格の場合、f0/(A×B)=59.94Hzを満たすように分周比を設定し、CCDカメラの露光時間またはバックライトの発光時間を数μs程度以下にすることで、高速運動物体の止まった(瞬間的な)画像が得られる。
On the other hand, the rotary electrodes 6 and 9 are driven by a stepping motor (α [rad / pulse]) and a gear box (gear ratio m). Here, the rotational speed is ω = mω 0 = mαf 0 / 2π = mαf laser A / 2π, and the relationship between the number N of
1 真空容器
2 真空容器
3 レーザー装置
4 レーザー光
5 レーザー入射窓
6 回転電極
7 突起
8 回転軸
9 回転電極
10 突起
11 回転軸
12 ドロップレットターゲット
13 ホイルトラップ
14 EUV集光ミラー
15 EUV光出射窓
16 ガス排気ユニット
17 パルス電源
18 放電領域
19 ドロップレット供給装置
20 ターゲット回収筒
21,22 モータ
23 メタルバス
24 回転電極
25 突起
26 回転電極
27 突起
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum vessel 2 Vacuum vessel 3 Laser apparatus 4 Laser beam 5 Laser incident window 6
Claims (7)
上記一対の放電電極は回転機構が接続されて回転する円盤状の放電電極であり、少なくとも一方の円盤状の放電電極の周縁部の他方の放電電極と対向する位置に、複数の突起が形成されていることを特徴とする極端紫外光光源装置。 A container, a raw material supply means for supplying a liquid or solid raw material for emitting extreme ultraviolet light into the container, an energy beam irradiation means for irradiating the raw material with an energy beam to vaporize the raw material, and the vaporization A pair of discharge electrodes spaced apart from each other by a predetermined distance for heating and exciting the raw material in the container by discharge to generate high-temperature plasma, and pulse power supply means for supplying pulse power between the discharge electrodes A condensing optical means for condensing the extreme ultraviolet light emitted from the high-temperature plasma generated by the discharge between the discharge electrodes, and an extreme ultraviolet light extraction section for extracting the condensed extreme ultraviolet light In the ultraviolet light source device,
The pair of discharge electrodes are disk-shaped discharge electrodes that are rotated by a rotation mechanism connected thereto, and a plurality of protrusions are formed at positions facing the other discharge electrode at the periphery of at least one disk-shaped discharge electrode. An extreme ultraviolet light source device.
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