JP2010080593A - 極端紫外光光源装置用ホイルトラップ - Google Patents

極端紫外光光源装置用ホイルトラップ Download PDF

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Abstract

【課題】多数のホイルを備えたホイルトラップにおいて、多数のホイルを確実に支持でき、またホイルを放射状に並べることができるようにすること。
【解決手段】ホイルトラップは、EUV光の光軸に沿って設けられた円柱部材18と、該円柱部材18から半径方向に放射状に配置された複数のホイル20と、外側リング19から構成されている。外側リング19内周には、スリット21が形成され、そのスリットにホイル20が挿入され、ホイル20の他端は、円柱部材19の周側面に突き当てられる。円柱部材18を配置し、ホイル20を円柱部材18の周側面に突き当てるようにしたので、ホイルの枚数が多くなっても、ホイルを放射状にそろえて並べることができる。なお、円柱部材18の周側面にスリットを形成し、一部のホイルを挿入するように構成すればホイルトラップの組み立てが容易になる。
【選択図】 図1

Description

本発明は、極端紫外光を出射する極端紫外光光源装置用のホイルトラップに関し、さらに詳細には、極端紫外光源である高温プラズマから放出されるデブリから集光鏡等を保護するためのホイルトラップに関する。
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)を出射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。
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、そのうちの一つに極端紫外光放射種(以下、EUV放射種)を加熱して励起することにより高温プラズマを発生させ、この高温プラズマから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。
上記した両方式のEUV光源装置において、波長13.5nmのEUV光を放出する放射種、すなわち、高温プラズマ用原料としてLi(リチウム)イオンとSn(錫)イオンが注目されている。
図6に、DPP方式のEUV光源装置の構成例を示す。
EUV光光源装置は、放電容器であるチャンバ1を有する。チャンバ1は、放電部2とEUV光集光部3とを内部に有する。
放電部2は、EUV放射種を加熱して励起する加熱励起手段である。EUV光集北部3は、放電部2においてEUV放射種が加熱励起されて生成した高温プラズマから放出されるEUV光を集光して、チャンバ1に設けられたEUV光取出部4より、図示を省略した露光装置の照射光学系へ導く。チャンバ1は排気ユニット5と接続されていて、チャンバ1内部はこの排気ユニット5により減圧雰囲気とされる。
放電部2は、第1の放電電極2aと第2の放電電極2bとが絶縁材2cを挟むように配置された構造である。両電極はともに金属製の円盤状部材であり、両者の中心は略同軸上に配置され、絶縁材2cの厚みの分だけ離間した位置に固定されている。
絶縁材2cの厚み、すなわち、第1の放電電極2aと第2の放電電極2bの離間距離は1mm〜10mm程度である。なお、第2の放電電極2bの直径は、第1の放電電極2aの直径よりもやや大きい。
第2の放電電極2bの中心には、モータ6の回転シャフト6aが取り付けられている。 上記したように、第1の放電電極2aの中心と第2の放電電極2bの中心は、ほぼ一致して固定されているので、回転シャフト6aが回転すると、第1の放電電極2aと第2の放電電極2bは、同じ回転中心を中心として回転する。
回転シャフト6aは、例えば、メカニカルシール6bを介してチャンバ1内に導入される。メカニカルシール6bは、チャンバ1内の減圧雰囲気を維持しつつ、回転シャフト6aの回転を許容する。
第2の放電電極2bの下側には、例えばカーボンブラシ等で構成される第1の摺動子7aおよび第2の摺動子7bが設けられている。第2の摺動子7bは第2の放電電極2bと電気的に接続される。一方、第1の摺動子7aは第2の放電電極を貫通する貫通孔2eを介して第1の放電電極2aと電気的に接続される。
なお、図示を省略した絶縁機構により、第1の放電電極2aと電気的に接続される第1の摺動子7aと、第2の放電電極2bとの間では絶縁破壊が発生しないように構成されている。
第1の摺動子7aと第2の摺動子7bは摺動しながらも電気的接続を維持する電気接点であり、パルス電力発生器7と接続される。パルス電力発生器7は、第1の摺動子7a、第2の摺動子7bを介して、第1の放電電極2aと第2の放電電極2bとの間にパルス電力を供給する。すなわち、モータ6が動作して第1の放電電極2aと第2の放電電極2bとが回転していても、第1の放電電極2aと第2の放電電極2bとの間には、第1の摺動子7a、第2の摺動子7bを介して、パルス電力発生器7よりパルス電力が印加される。 パルス電力発生器7は、コンデンサCと磁気スイッチSRとからなる磁気パルス圧縮回路部を介して、負荷である第1の放電電極2aと第2の放電電極2bとの間にパルス幅の短いパルス電力を印加する。なお、パルス電力発生器7から第1の摺動子7a、第2の摺動子7bとの配線は、図示を省略した絶縁性の電流導入端子を介してなされる。電流導入端子は、チャンバ1に取り付けられ、チャンバ1内の減圧雰囲気を維持しつつ、パルス電力発生器7から第1の摺動子7a、第2の摺動子7bとの電気的接続を可能とする。
金属製の円盤状部材である第1の放電電極2a、第2の放電電極2bの周辺部は、エッジ形状に構成される。パルス電力発生器7より第1の放電電極2a、第2の放電電極2bに電力が印加されると、両電極のエッジ形状部分間で放電が発生する。第2の放電電極2bの周辺部には溝部2dが設けられ、この溝部2dに、原料供給ユニット80から、高温プラズマ用原料である固体スズ(Sn)や固体リチウム(Li)が供給される。
原料供給ユニット80を用いる場合、原料供給ユニット80に加熱機構を持たせ、原料となるSnやLiを加熱により液化させ、この液化した原料を第2の放電電極2bの溝部2dに供給するように構成してもよい。
モータ6は一方向にのみ回転し、モータ6が動作する事により回転シャフト6aが回転し、回転シャフト6aに取り付けられた第2の放電電極2b及び第1の放電電極2aが一方向に回転する。第2の放電電極2bの溝部2dに供給されたSnまたはLiは、第2の放電電極2bの回転により放電部2におけるEUV光出射側であるEUV光集光部3側に移動する。
一方、チャンバ1には、上記EUV集光部3側に移動したSnまたはLiに対してレーザ光を照射するレーザ照射機9が設けられる。レーザ照射機9からのレーザ光は、上記EUV集光部3側に移動した原料(SnまたはLi)上に照射される。レーザ光が照射された原料は、第1の放電電極2a、第2の放電電極2b間で気化し一部は電離する。
このような状態下で、第1、第2の放電電極2a,2b間にパルス電力発生器7より電圧が約+20kV〜−20kVであるようなパルス電力を印加すると、両電極2a,2bの周辺部に設けられたエッジ形状部分間で放電が発生する。
このとき両電極2a,2b間で気化した原料の一部電離した部分にパルス状の大電流が流れる。その後、ピンチ効果によるジュール加熱によって、両電極2a,2b間の周辺部には、気化した原料による高温プラズマが形成され、この高温プラズマから波長13.5nmのEUV光が放射される。
放電部により放出されたEUV光は、EUV光集光部3に設けられた斜入射型のEUV集光鏡3aにより集光され、チャンバ1に設けられたEUV光取出部4より図示を省略した露光装置の照射光学系へ導かれる。
EUV集光鏡3aは、径の異なる回転楕円体、または回転放物体形状のミラーを複数枚具える。これらのミラーは、同一軸上に、焦点位置が略一致するように回転中心軸を重ねて配置され、例えば、ニッケル(Ni)等からなる平滑面を有する基体材料の反射面側に、ルテニウム(Ru)、モリブデン(Mo)、およびロジウム(Rh)などの金属膜を徴密にコーティングすることで、0°〜25°の斜入射角度のEUV光を良好に反射できるように構成されている。
なお、EUV集光鏡3aにおける、複数のミラーの支持は、特許文献2に示されるように、ミラーの径方向に伸びるスパイダと呼ばれる棒状の固定用部材で行われる。
上記した放電部2とEUV光集光部3との間には、隔壁12が設けられ、そこにはEUV集光鏡3aのダメージを防ぐために、ホイルトラップ11が設置される。ホイルトラップ11は、第1および第2の放電電極2a,2bが高温プラズマによってスパッタされて生じる金属粉等のデブリや、原料のSnまたはLiに起因するデブリを捕捉してEUV光のみを通過させる。
上記のEUV光源装置によれば、第1および第2の放電電極2a,2bが回転しているので、両電極2a,2bにおいてパルス放電が発生する位置はパルス毎に変化する。よって、第1および第2の放電電極2a,2bが受ける熱的負荷は小さくなり、放電電極の磨粍スピードが減少し、放電電極2a,2bの長寿命化が可能となる。
上記のように、EUV光源装置において、放電部とEUV光集光部との間には、EUV集光鏡のダメージを防ぐために、ホイルトラップ11が設置される。ホイルトラップ11は、電極がスパッタされて生じる金属粉等のデブリや、原料のSnまたはLiに起因するデブリを捕捉してEUV光のみを通過させる働きをする。
このようなホイルトラップとして、次のようなものが提案されてきている。
特許文献1に記載のホイルトラップは、放電部から放射されるEUV光の光軸を中心として、半径方向に放射状に複数の厚さが0.1〜0.2mm程度の薄いプレート(以下ホイルと呼ぶ)とリングから構成されている。外側リング内周には、配置するホイルの数だけスリットが形成され、そのスリットにホイルが挿入されている。
複数のホイルのうち、2枚のホイルは、中央部に、切込みが形成され、2枚のホイルを互いの切り込みに差し込んで十字に組み合わせて両端がリングの溝に挿入されている。その他のホイルは、一端をリングの溝に挿入し、他端は十字に組んだホイルの交点付近で、他のプレートの端と突き当てて配置される。十字に組んだホイル以外のホイルは片持ちであるがホイルと他のホイルと突き当たるのでリングの径方向の移動が制限され抜け落ちることなく支持される。図示しないが、ホイルトラップ自体は、リングの部分を支持することによりチャンバ1内部に取り付けられる。
ホイルは、その平面が光軸に平行になるように配置されている。そのため、ホイルトラップを極端紫外光源(高温プラズマ)側から見ると、内側リングと外側リングの支持体の部分を除けば、ホイルの厚みしか見えない。したがってEUV光のほとんどは、ホイルトラップを通過することができる。
一方、ホイルトラップの複数のホイルは、配置された空間を細かく分割し該空間のコンダクタンスを下げて圧力を上げる働きをする。放電部において生じたデブリは、ホイルトラップにより圧力が上がった領域において衝突確率が上がり、速度が低下して、その多くは、ホイルやホイルの支持体により捕捉される。
また、DPP方式EUV光源装置においては、光軸上の光(高温プラズマから0°の角度(放射角が0°)で出射する光)は、露光には使用されず、むしろ存在しないほうが好ましい。そのため、ホイルトラップの内部リングを中実な部材である円柱部材とし、光軸上の光を遮光する遮光手段として兼用(使用)することも考えられている。
特開2007−5542号公報 特開2005−310922号公報
上記したように、特許文献1に記載のホイルトラップにおいては、ホイルはたがいにの端を突き当てることにより保持される。従来は、ホイルの枚数は数十枚であり、このような構成でも問題はなかった。
しかし、近年EUV光のパワーアップの要求により、EUV光を放射するプラズマのエネルギーも大きくなってきている。このため、従来のようなホイル枚数ではデブリを止める性能は充分でなく、デブリを止める性能を高めるためには、ホイル枚数を200枚〜500枚に増やしたいという要望がある。
このようにホイルの枚数が増えて多数になると、特許文献1に示されたような構成では、ホイルの端をホイルトラップの中心(2枚のホイルを十字に組み合わせた部分)に集中させることができなくなり、ホイルを放射状に並べることができず、またホイルを支えることができないという問題が生じた。なお、ホイルを放射状に並べることができないと、ホイルにより遮られるEUV光の成分が増加する。
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その課題とするところは、多数のホイルを備えたホイルトラップにおいて、多数のホイルを確実に支持でき、またホイルを放射状に並べることができるようにすることである。
上記課題を本発明においては、次のように解決する。
(1)極端紫外光光源装置に用いられるホイルトラップにおいて、ホイルトラップの中心(光軸が通過する部分)に、光軸に沿って一方の底面が放電電極側に、他方が反射ミラー側に向くように、円柱部材を配置する。
ホイルは、一端は外側リング(円環状部材)に形成した溝部(スリット)挿入され、他端は、円柱部材の周側面に突き当てられる。
円柱部材は全周方向からホイルによって押される。これにより、外側リング(円還状部材)と円柱部材の位置関係が決まり、ホイルは放射状にそろって並ぶ。また、ホイルは自身の弾性によって支持される。
(2)上記(1)において、円柱部材の周側面にスリットを形成し、一部のホイルをそこに挿入するようにしてもよい。このように構成すれば、円柱部材が回転するのを防ぐことができ、ホイルトラップの組み立てが容易になる。
(3)上記(1)(2)において、円環状部材(外側リング)から伸びる円柱支持部材を設け、上記円柱部材を支持しても良い。
(4)上記(3)のように円柱支持部材を設ける場合には、円柱支持部材をホイルトラップの光出射側に設けることが好ましい。なぜなら、極端紫外光による支持部材の、スパイダ上への投影像が小さくなるからである。
(5)上記(3)(4)において、円柱支持部材を、極端紫外光による支持部材の投影像が、集光鏡の各ミラーを支持するスパイダ上に投影されるように配置する。
本発明においては、以下の効果を得ることができる。
(1)ホイルトラップの中心に円柱部材を配置し、一端が円環状部材のスリットに挿入されたホイルの他端を、円柱部材の周側面に突き当てるようにしたので、円環状部材と円柱部材の位置関係が決まり、ホイルの枚数が多くなっても、ホイルを放射状にそろえて並べることができる。また、ホイルも自身の弾性によって支持される。
(2)円柱部材の周側面にスリットを形成し、一部のホイルをそこに挿入するようにすれば、円柱部材の回転を防ぐことができ、ホイルトラップの組み立てが容易になる。
(3)円柱部材を、円環状部材(外側リング)から伸びる円柱支持部材により支持することにより、より確実に円柱部材をホイルトラップの中央部(光軸上)に支持できる。
(4)円柱部材を支持するための円柱支持部材を設ける場合、円柱支持部材をホイルトラップの光出射側に設けることにより、極端紫外光により投影される支持部材の影が小さくなり、光の利用効率の低下をより防ぐことができる。
(5)さらに、円柱支持部材は、放電部からのEUV光を遮るが、その影が、集光鏡のスパイダ上に投影されるように配置することにより、光の利用効率の低下を防ぐことができる。
図1は、本発明のホイルトラップの第1の実施例の構成を示す図である。図1(a)はホイルトラップの光軸に沿った面での断面図であり、ホイルに沿った平面で切った断面を示している。また、図1(b)はEUV集光鏡側から見たホイルトラップの平面図である。
同図において、18は直径が約15mmの円柱部材、19は外側の円環状の支持体(以下、外側リングという)、20は厚さ約0.2mm、長さは約100mmの薄い板状のプレートであるホイルである。外側リング19には、ホイル20を挿入するスリット21がホイルの数だけ放射状に形成されている。
円柱部材18は中実な部材であり、一方の底面が放電電極側に、他方の集光鏡側に向くように光軸上に配置される。
ホイル20は、一方の端が、外側リング19のスリット21に挿入され、支持される。ホイル20のもう一方の端は、光軸上に配置される円柱部材18の周側面に突き当てられる。同図ではホイルは8枚しか示していないが、実際は200枚から500枚設ける。
図2は、円柱部材の周側面に多数のホイルの端が突き当てられている部分を拡大して示した図であり、同図(a)は円柱部材にホイルが突き当っている様子を示し(ホイルの左半分のみを示している)、同図(b)は円柱部分近傍の拡大図である。
実際は図2に示すようにホイルの端は、円柱部材18の周側面において隣のホイルと隙間なく接し、これによりホイルは円柱部材を中心にして放射状にそろって並ぶ。円柱部材は全周方向からホイルによって押されて、外側リングに対する位置関係が決まり、また、ホイルは自身の弾性によって支持される。
図1に戻り、円柱部材18とホイル20は、プラズマ8にさらされ高温となるため、例えば、モリブデンのような高融点材料により作られる。一方、外側リング19は、プラズマ8から離れているので、高融点材料を用いる必要がなく、例えばステンレス製である。また、アルミ製であってもよい。
ホイル20は、プラズマ8からEUV光を遮らないように、その平面が光軸に平行になるように設けられている。
また、外側リング19の中央部の開口は、プラズマ8から放射されるEUV光の拡がりに合わせて、プラズマ8側の内径に対して、EUV集光鏡側の内径が広くなっている。すなわち、プラズマ側から見ると、上記開口は底が抜けたすり鉢状に形成されている。
外側リング19に形成したスリット21は、外側リング19の厚さ方向(光軸に沿った方向)に貫通しているが、ホイル20がスリット21から抜け落ちることがないように、外側リング19を挟み込むように、リング状の押さえ板19aが止めねじ19bにより取り付けられている。
なお、スリット21は、貫通させず途中で止めておき、一方からのみリング状の押さえ板19aでホイル20の抜け落ちを防ぐようにしてもよい。なお、図1(b)では、押さえ板を省略して示している。
図3は、ホイルトラップの第2の実施例の構成を示す図であり、図1と同様、図3(a)はホイルトラップの光軸に沿った面での断面図、図3(b)はEUV集光鏡側から見たホイルトラップの平面図である。
本実施例の構成は基本的には、図1に示したものと同様であるが、本実施例では、円柱部材18の周側面に、数箇所スリット21を加工し、そこに一部のホイルを挿入する。これにより円柱部材18の回転を防ぐことができ、ホイルトラップの組み立てが容易になる。なお、円柱部材18のスリット21に挿入されるホイルは、他のホイル(スリットに挿入されないホイル)よりも長さがやや長くなる。
なお、第1と第2の実施例において、図4に示すように、円柱部材18の両底面に、円柱部材の径よりも大きい円盤状のホイル位置規制部材18aを取り付けておくと、円柱部材の長手方向に対するホイル20の位置が決まりやすく、また円柱部材18も長手方向に移動しにくくなるので、ホイルトラップの組み立てがさらに容易になる。
図5は、ホイルトラップの第3の実施例の構成を示す図である。第3の実施例は、第1の実施例または第2の実施例のホイルトラップにおいて、円柱部材18の支持を確実にするために、外側リングから伸びる円柱支持部材22を備える。なお、図5は、集光鏡3aの光出射側から見た斜視図であり、集光鏡3aと、ホイルトラップ11と、ホイルトラップ11の円柱部材18を支持する円柱支持部材22の関係を示している。
上記したように、集光鏡3aは、径の異なる、回転楕円体または回転放物体形状の、複数のミラーから構成され、これらのミラーは、同一軸上に、焦点位置が略一致するように回転中心軸を重ねて配置されている。
そして、各ミラーの支持は、ミラーの径方向に伸びるスパイダ31と呼ばれる固定用部材で行われる(スパイダについては、例えば特許文献2に記載されている)。本実施例では、4本のスパイダ31が直交するように設けられている。
ホイルトラップ11は、集光鏡3aの光入射側に設けられる。本実施例では、8枚のホイル20が示されている(前記したように実際には200枚〜500枚のホイルが設けられる)。
ホイルトラップ11の中央部(光軸上)には、中実な円柱部材18が、その両底面を放電部側と集光鏡側に向けて配置される。
円柱支持部材22は、その支柱22aがホイルトラップ11の外側リング19にねじ止めにより固定される。また、円柱支持部材22は、円柱部材18をねじ止めにより支持する。このため、円柱部材18、外側リング19にはねじ孔22bが設けられ、ねじ22cにより円柱支持部材22が固定される。
円柱支持部材22の支柱22aは、放電部のプラズマから放射されるEUV光による自身の投影像が、集光鏡3aのスパイダ31上に投影されるように、形状や取り付け方が決められる。本実施例の場合、円柱支持部材22は、直交して設けられているスパイダに合わせて、その支柱も直交して形成される。そして、円柱支持部材22は、スパイダ31の十字の伸びる方向と、支柱22aの伸びる方向とが一致するように、外側リング19に取り付けられる。これにより、円柱支持部材22自体の影は、集光鏡3aの集光点には投影されない。
円柱支持部材22は、ホイルトラップ11の光出射側に設けることが望ましい。なぜなら、電極で発生した高温プラズマから放射されるEUV光は広がって進むので、円柱支持部材22は、高温プラズマから遠ざけたほうが、スパイダ31上に投影される支柱の影が小さくなるからである。スパイダ31上に投影される支柱の影が大きくなると、場合によっては、その影がスパイダからはみ出して、EUV光を遮ることがあるからである。
本発明のホイルトラップの第1の実施例の構成を示す図である。 円柱部材の周側面に多数のホイルの端が突き当てられている部分を拡大して示した図である。 本発明のホイルトラップの第2の実施例の構成を示す図である。 円柱部材にホイル位置規制部材を取り付けた状態を示す図である。 本発明のホイルトラップの第3の実施例の構成を示す図である。 DPP方式のEUV光源装置の構成例を示す図である。
符号の説明
3a 集光鏡
11 ホイルトラップ
18 円柱部材
18a ホイル位置規制部材
19 外側リング
19a 抑え板
20 ホイル
21 スリット
22 円柱支持部材
31 スパイダ

Claims (5)

  1. 極端紫外光光源装置に用いられるホイルトラップであって、
    極端紫外光の光軸上に、一方の底面が放電電極側に、他方が反射ミラー側に向くように配置された円柱部材と、
    上記円柱部材の周側面に、一端を接して設けられ、上記極端紫外光の光軸を中心として、該光軸に対して放射状に伸びる多数のホイルと、
    上記ホイルの他端が挿入されるスリットが形成された円環状部材とを備えている
    ことを特徴とする極端紫外光光源装置用ホイルトラップ。
  2. 上記円柱部材にはスリットが設けられ、上記複数のホイルのうち、一部のホイルが、上記円柱部材のスリットに挿入されている
    ことを特徴とする請求項1に記載の極端紫外光光源装置用ホイルトラップ。
  3. 上記ホイルトラップの円柱部材は、上記円環状部材から伸びる円柱支持部材により支持されている
    ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の極端紫外光光源装置用ホイルトラップ。
  4. 上記ホイルトラップの円柱支持部材は、ホイルトラップの光出射側に設けられている
    ことを特徴とする請求項3に記載の極端紫外光光源装置用ホイルトラップ。
  5. 上記ホイルトラップの円柱支持部材は、上記極端紫外光による該支持部材の投影像が極端紫外光光源装置に設けられた集光鏡のスパイダ上に投影されるように配置される
    ことを特徴とする請求項3または請求項4に記載の極端紫外光光源装置用ホイルトラップ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015053365A (ja) * 2013-09-06 2015-03-19 ウシオ電機株式会社 ホイルトラップ及びこのホイルトラップを用いた光源装置
WO2015118862A1 (ja) * 2014-02-06 2015-08-13 ウシオ電機株式会社 ホイルトラップおよび光源装置

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