JP2016129083A - Light source device, and extreme ultraviolet light emitting method - Google Patents
Light source device, and extreme ultraviolet light emitting method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016129083A JP2016129083A JP2013087900A JP2013087900A JP2016129083A JP 2016129083 A JP2016129083 A JP 2016129083A JP 2013087900 A JP2013087900 A JP 2013087900A JP 2013087900 A JP2013087900 A JP 2013087900A JP 2016129083 A JP2016129083 A JP 2016129083A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cavity
- plasma
- cavity resonator
- internal space
- light source
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- X-Ray Techniques (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
Description
本発明は、半導体ウェハに回路パターンを形成する等の目的で用いられる極端紫外光を発生させる技術に関する。 The present invention relates to a technique for generating extreme ultraviolet light used for the purpose of forming a circuit pattern on a semiconductor wafer.
リソグラフィ等に用いられる極端紫外光(以下適宜「EUV光」という。)を発生させる光源装置が提案されている(特許文献1参照)。 A light source device that generates extreme ultraviolet light (hereinafter referred to as “EUV light” as appropriate) used in lithography or the like has been proposed (see Patent Document 1).
しかし、EUV光の発生効率の観点から改良の余地が残されている。 However, there is still room for improvement from the viewpoint of EUV light generation efficiency.
そこで、本発明は、EUV光の発生効率のさらなる向上を図りうる光源装置および方法を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a light source device and method that can further improve the generation efficiency of EUV light.
本発明の光源装置は、窓を有する空洞共振器と、電気絶縁性かつ非磁性の材料からなり、かつ、前記空洞共振器の内部空間に配置されている空洞体と、前記空洞共振器の内部空間に対して電磁波を供給することにより定在波を形成するように構成されている電磁波供給装置と、前記空洞体の内部に磁界を形成するように構成されている磁石と、を備えている光源装置であって、前記光源装置は、前記電磁波供給装置に前記空洞共振器の内部空間に対して電磁波を供給させ、前記空洞体の内部に存在する希ガスまたは希ガスを含む混合ガスに前記定在波のエネルギーを吸収させることにより、プラズマを発生させるとともにその電子温度を上昇させ、当該プラズマが放出する極端紫外光を前記窓経由で前記空洞共振器の外部へ放出させる第1状態と、前記電磁波供給装置に前記空洞共振器の内部空間に対する電磁波の供給を停止させることにより、前記プラズマを消失させる第2状態と、を交互に繰り返しながら実現するように構成され、前記磁石が、前記空洞体の内部に発生した前記プラズマを構成する電子のラーモア半径が、前記磁界の方向に対して垂直な方向について前記空洞体のサイズよりも小さくなるような磁界を形成するように構成されていることを特徴とする。 The light source device of the present invention includes a cavity resonator having a window, a cavity body made of an electrically insulating and non-magnetic material and disposed in the interior space of the cavity resonator, and the interior of the cavity resonator. An electromagnetic wave supply device configured to form a standing wave by supplying an electromagnetic wave to the space; and a magnet configured to form a magnetic field inside the cavity. In the light source device, the light source device causes the electromagnetic wave supply device to supply an electromagnetic wave to the internal space of the cavity resonator, and the rare gas existing in the cavity body or a mixed gas containing a rare gas is used as the light source device. By absorbing standing wave energy, plasma is generated and its electron temperature is raised, and the extreme ultraviolet light emitted by the plasma is emitted to the outside of the cavity resonator through the window. And the second state in which the plasma is extinguished by alternately stopping the supply of electromagnetic waves to the internal space of the cavity resonator in the electromagnetic wave supply device, and the magnet, The Larmor radius of the electrons constituting the plasma generated inside the cavity is configured to form a magnetic field that is smaller than the size of the cavity in a direction perpendicular to the direction of the magnetic field. It is characterized by being.
前記空洞体が前記空洞共振器の内部空間に延在する円筒部材または有底円筒部材により形成され、前記磁石が前記円筒部材または前記有底円筒部材の延在方向に方向が一致する磁界を前記空洞体の内部に形成するように構成されていることが好ましい。 The hollow body is formed by a cylindrical member or a bottomed cylindrical member extending into the internal space of the cavity resonator, and the magnet has a magnetic field whose direction coincides with the extending direction of the cylindrical member or the bottomed cylindrical member. It is preferable to be configured to be formed inside the hollow body.
本発明の極端紫外光を発生させる方法は、電気絶縁性かつ非磁性の材料からなり、かつ、窓を有する空洞共振器の内部空間に配置されている空洞体に、希ガスまたは希ガスを含む混合ガスを供給するステップと、前記空洞共振器の内部空間に対して電磁波を供給させることにより定在波を形成し、前記空洞体の内部に存在する希ガスまたは希ガスを含む混合ガスに前記定在波のエネルギーを吸収させることにより、プラズマを発生させるとともにその電子温度を上昇させ、当該プラズマが放出する極端紫外光を前記窓経由で前記空洞共振器の外部へ放出させる第1ステップと、前記空洞共振器の内部空間に対する電磁波の供給を停止させ、前記プラズマを消失させ、極端紫外光の放出を停止させる第2ステップと、前記空洞体の内部に発生した前記プラズマを構成する電子のラーモア半径が、磁界の方向に対して垂直な方向について前記空洞体のサイズよりも小さくなるような磁界を前記空洞体の内部に形成するステップと、を含み、前記第1ステップと前記第2ステップとを交互に繰り返すことを特徴とする。 The method for generating extreme ultraviolet light according to the present invention includes a rare gas or a rare gas in a hollow body made of an electrically insulating and nonmagnetic material and disposed in an internal space of a cavity resonator having a window. Supplying a mixed gas; and forming a standing wave by supplying an electromagnetic wave to the internal space of the cavity resonator, and adding the rare gas or the mixed gas containing the rare gas to the inside of the cavity body A first step of generating plasma and increasing its electron temperature by absorbing standing wave energy, and emitting extreme ultraviolet light emitted by the plasma to the outside of the cavity through the window; A second step in which the supply of electromagnetic waves to the internal space of the cavity resonator is stopped, the plasma is extinguished, and the emission of extreme ultraviolet light is stopped; Forming a magnetic field inside the cavity so that the Larmor radius of electrons constituting the plasma is smaller than the size of the cavity in a direction perpendicular to the direction of the magnetic field, One step and the second step are alternately repeated.
(構成)
図1に示されている本発明の一実施形態としての光源装置1は、半導体ウェハWに回路パターンを形成するための極端紫外光を発生させるように構成されている半導体リソグラフィ用光源装置である。
(Constitution)
A
光源装置1は、半導体ウェハWに回路パターンを転写させる半導体リソグラフィ装置Uに対してその構成要素として組み込まれている。具体的には、半導体リソグラフィ装置Uは、光源装置1と、半導体ウェハWを配置するステージSと、ステージS上の半導体ウェハWに転写させる回路パターンが形成されたマスク(図示しない)と、光源装置1からの光をマスクに導く光学系Mとを備えている。
The
半導体リソグラフィ装置Uは、ステージS、マスクおよび光学系Mが密閉構造のケーシングCに内装されており、光源装置1がケーシングCの外面に連設されている。半導体リソグラフィ装置Uには、ケーシングC内の空間を真空にするためのロータリーポンプおよびターボ分子ポンプ(図示しない)がケーシングCに接続されている。
In the semiconductor lithography apparatus U, a stage S, a mask, and an optical system M are housed in a sealed casing C, and the
光源装置1は、内部空間101が形成された空洞共振器10と、電気絶縁性を有する非磁性の材料で形成され、内部に希ガスまたは希ガスが充填される空洞体20と、空洞共振器10の内部空間101に電磁波を供給するための電磁波供給装置3と、空洞共振器10の軸線方向に磁界を形成する電磁石31および永久磁石32とを備えている。空洞体20は、EUV光を放出可能に構成されるとともに、空洞共振器10の内部空間101に少なくとも部分的に配置されている。また、空洞共振器10は、空洞体20から放出されるEUV光を外部へ放出可能な窓または光放出部104が形成されている。光源装置1は、空洞体20に希ガスまたは希ガスを含んだ混合ガスを供給するためのガス供給装置4を備えている。
The
空洞共振器10は、電気抵抗値が低い無酸素銅等、導電性が高い金属材料から形成されている。そして、空洞共振器10は、図2に示すように上端から下端に向かって掘り下げられ、上端を開放させた空間が形成された共振器本体100と、該共振器本体100の上端を閉塞する蓋体110とを備えている。
The
共振器本体100は、円筒形状に形成された周壁部102と、周壁部102の一端開口を閉塞する底部103とで構成されている。さらに、共振器本体100は、周壁部102の内径が、電磁波の最低次の共振モードに合わせて設定されている。より具体的には、電磁波の最低次の共振モードとしてTM010モードを採用しているため、周壁部102は、内径が6[cm]に設定されている。
The resonator
共振器本体100には、空洞体20の内部で発生した希ガスのプラズマが放出するEUV光を内部空間101から外部(ケーシングCの内部)へ放出可能な光放出部104(または窓)が形成されている。光放出部104は底部103の中心に穿設された貫通孔により構成されている。光源装置1は、ケーシングCに連設されているため、光放出部104は、ケーシングCに向けて光を放出することができる。共振器本体100は、出力アンテナ30(後述する。)を挿通させるため、周壁部102に接続孔105が穿設されている。
The
蓋体110は、共振器本体100の上側に嵌合されることによって、上端開口を閉塞する閉塞部111と、閉塞部111の上端部から径方向外方に延出したフランジ部112とを備えている。
The
閉塞部111は、外径が共振器本体100の内径と略同じ大きさに設定された円柱状に形成されている。これにより、空洞共振器10は、閉塞部110が共振器本体100の上端開口を隙間なく閉塞するように構成されている。
The
フランジ部112は、閉塞部111から突出した部分に複数個のネジ孔114が穿設されており、雄ネジ体115を螺合させることができるようになっている。雄ネジ体115は、ネジ孔114に螺合された状態で先端が共振器本体100の上面に接触するように構成されている。
The
蓋体110にはその中心軸を通る貫通孔113が穿設されている。貫通孔113は、上端側が後述する配管40を挿通可能な配管挿通孔113aを構成し、下端側が空洞体20を挿通可能な空洞体挿通孔113bを構成している。
The
蓋体110は、閉塞部111を共振器本体100の上端開口に嵌合させた状態で上下方向または内部空間101の軸線方向に可動に構成されている。これにより、空洞共振器10は、共振器本体100の上端側を確実に閉塞しつつ、内部空間101の高さ、ひいてはQ値を調整することができるように構成されている。
The
空洞体20は、電気絶縁性かつ非磁性の材料により形成され、かつ、空洞共振器10の内部空間101に少なくとも部分的に配置されている。たとえば、空洞体20は、耐熱ガラス(石英ガラス)、セラミックスまたはサファイヤにより形成されている。
The
少なくとも空洞体20の一部が、空洞共振器10の内部空間101において定在波の電界振幅が最大となる位置に配置されている。具体的には、空洞共振器10の内部空間101が円柱状に形成され、空洞体20が空洞共振器10の内部空間101の中心軸(TM010モードの定在波の電界強度が最大となる箇所)に沿って延在する管状部材により形成されている。これにより、空洞体20に存在する希ガス等またはプラズマによる、空洞共振器10の内部空間101における定在波エネルギーの吸収効率の向上が図られている。
At least a part of the
空洞体20は、両端が開口した筒状体により構成されておいる。空洞体20の内径は約1〜3[mm]に設計されている。空洞体20は、光放出部103と貫通孔113の下端側(空洞体挿通孔113b)とに挿通された状態で空洞共振器10の内部空間101に少なくとも一部が位置するように配置されている。空洞体20は、略円柱状の空洞共振器10の内部空間101の軸方向に延在している。
The
電磁波供給装置3としてマグネトロンが採用されている。電磁波供給装置3は、出力アンテナ30によって空洞共振器10と接続されている。出力アンテナ30として、導波管が採用されており、一端側が電磁波供給装置3に接続され、他端側が空洞共振器10に設けられた接続孔105に挿通されている。
A magnetron is employed as the electromagnetic
一対の電磁石31は、空洞共振器10の内部空間の上側および下側のそれぞれにおいて、当該空洞共振器10を略円筒状に囲むように配置されている。一対の永久磁石32は、空洞共振器10の上端部および下端部のそれぞれに配置されている。一対の電磁石31および一対の永久磁石32のうち一部が省略されてもよい。
The pair of
磁石31,32により空洞体20の内部に形成される磁界の方向は、当該空洞体20の延在方向に対して平行である。磁界の強さは、空洞体20の内部に存在する電子のラーモア半径が、当該空洞体20の内径よりも小さくなるように、電磁石31を構成するコイルに流される電流が調節される。たとえば空洞体20におけるプラズマの電子温度が20[eV]であり、かつ、磁束密度Bが0.1[T]に調節されている場合、ラーモア半径rは1.51×10-5[m]となって空洞体20の内径1〜3×10-3[m]よりも著しく小さいことがわかる。電子のラーモア半径rは、空洞体20の内径(磁界方向に対して垂直な方向のサイズ)よりも1/10以下程度であって、電子と空洞体20との衝突による電子温度の低下を防止する観点から十分に小さい。ここでは、プラズマを構成する電子の有効質量が自由電子の有効質量に等しいと仮定している。
The direction of the magnetic field formed inside the
プラズマを構成する陽イオンの質量は、電子の質量と比較して著しく大きいので、当該磁場によって旋回運動速度成分は無視されうる。 Since the mass of the cation constituting the plasma is significantly larger than the mass of the electron, the rotational velocity component can be ignored by the magnetic field.
ガス供給装置4は、配管40を介して空洞体20に接続されている。より具体的には、配管40は、蓋体110の上端から下端に亘って貫通する貫通孔113の上端側(配管挿通孔113a)に挿通されている。空洞体20は、一端部が貫通孔113の下端側(空洞体挿通孔113b)に挿通されているため、ガス供給装置4は、空洞体20の一端から、空洞体20の内部に希ガスまたは希ガスを含んだ混合ガスを充填または流通させることができるように構成されている。
The
光学系Mは、Mo/Siの多層膜Mで構成されている。Mo/Siの多層膜Mは、湾曲形状に形成されており凹面鏡の如く形成されている。光学系Mは、光源装置1の光軸に反射面を対応させるように配置されており、光軸と略平行な線上に配置されたステージS上の半導体ウェハWに対してEUV光を照射できるようになっている。ステージSおよびマスクは、一般的な構成であるため詳細な説明を省略する。
The optical system M is composed of a Mo / Si multilayer M. The multilayer film M of Mo / Si is formed in a curved shape and is formed like a concave mirror. The optical system M is arranged so that the reflection surface corresponds to the optical axis of the
(機能)
半導体リソグラフィ装置Uを構成する光源装置1の機能、すなわちEUV光の発光動作について説明する。それに先立ち、空洞共振器10のチューニングの規準となるQ値の説明と、当該チューニング方法とに関して説明する。
(function)
The function of the
(Q値)
光源装置1は、空洞共振器10の内部空間101に蓄えることができる定在波エネルギーEQと関連付けられるQ値を最大化するための調整が可能に構成されている。Q値は、空洞共振器10に供給された電磁波のエネルギーEMおよび空洞共振器10に発生する定常波のエネルギーEQに基づき、式(1)にしたがって表現される。
(Q value)
Q=2πEQ/EM …(1)。 Q = 2πE Q / E M (1).
Q値が「10,000」である空洞共振器10に対してEM=1[KW]の電磁波が供給された場合、式(1)から空洞共振器10における電磁界のエネルギーEQは1.6[MW]と推定される。
When an electromagnetic wave of E M = 1 [KW] is supplied to the
(チューニング)
空洞共振器10のチューニング(Q値調節)により、空洞共振器10に生じる電磁界(定在波)のエネルギーの増大または最大化が図られる。具体的には、蓋体110(可動壁部)を空洞共振器10の中心線方向に手動または自動の駆動機構を用いて移動させ、内部空間101の高さを調整することに加え、マイクロ波が空洞共振器10に入射する手前に設置されたスタブチューナー32によって空洞共振器10のQ値が調整される。
(tuning)
The tuning (Q value adjustment) of the
Q値調節により、空洞共振器10の内部空間101において、電磁波供給装置3により供給された電磁波と、当該電磁波が内部空間101を画定する内面に反射して生じた反射波とが重なり合って共振することができる。その結果、内部空間101には、そこに供給された電磁波に比してQ値に応じた分だけ振幅ひいてはエネルギーが増幅された定在波を生じさせることができる。
By adjusting the Q value, in the
(発光動作)
空洞体20には、内部に希ガスまたは希ガスを含んだ混合ガスが充填される。空洞体20の内部にXeガスが充填された状態で、内圧が1[Pa]等、0.5〜2.0[Pa]の範囲に含まれるように制御される。
(Light emission operation)
The
空洞共振器10の内部空間101に対して、電磁波供給装置3から発生された電磁波が内部空間101に供給される。本実施形態では、Sバンドに属する2.45[GHz]のマイクロ波が電磁波として空洞共振器10の内部空間101に対して供給される。空洞共振器10の内部空間101に供給された電磁波と、内部空間101を画定する壁部における当該電磁波の反射波とが重なりあって共振する。その結果、内部空間101に定在波(電磁界)が発生する。
An electromagnetic wave generated from the electromagnetic
光源装置1は、Xeガスが定在波のエネルギーを吸収することによりプラズマが発生するまでの極めて短時間に、内部空間101に発生する定在波のエネルギーを空洞共振器10のQ値に応じた値にまで到達させるように構成されている。
The
たとえば、Q値が「10,000」である場合、1000[W]のエネルギーを有する電磁波が空洞共振器10の内部空間101に対して供給されることにより、内部空間101に生成される定在波のエネルギーは1.6[MW]になる(式(1)参照)。
For example, when the Q value is “10,000”, an electromagnetic wave having energy of 1000 [W] is supplied to the
これにより、電子温度がEUV光を放射可能な所定の電子温度範囲(たとえば20〜50[eV])に含まれるようなプラズマを発生させるために必要なエネルギーを、定在波から空洞体20に存在するXeガスに吸収させることができる。
As a result, the energy necessary for generating plasma such that the electron temperature falls within a predetermined electron temperature range (for example, 20 to 50 [eV]) in which EUV light can be emitted is transferred from the standing wave to the
図3(a)には、空洞体20が真空の場合における、電磁波供給装置3により空洞共振器10に供給される電磁波のエネルギーEMおよび当該電磁波により空洞共振器10に形成される定在波のエネルギーEQのそれぞれの時間変化態様が概念的に示されている。時刻T1において電磁波供給装置3により空洞共振器10の内部空間101に対して電磁波の供給が開始された後、定在波エネルギーEQが徐々に増大し、時刻T2において所定値に達した後、当該所定値に安定する。
FIG. 3A shows an electromagnetic wave energy E M supplied to the
図3(b)には、空洞体20に1[Pa]のXeガスが充填されている場合におけるEM、EQおよびプラズマのエネルギー(電子温度)EPのそれぞれの時間変化態様が概念的に示されている。時刻T3において電磁波供給装置3により空洞共振器10の内部空間101に対して電磁波の供給が開始された後、定在波エネルギーEQが上昇し、時刻T4において所定値に達する。
FIG. 3B conceptually shows how each time change of E M , E Q and plasma energy (electron temperature) E P occurs when the
時刻T3と時刻T4との時間間隔Tは、空洞共振器10のQ値および電磁波供給装置3から供給される電磁波の振動周期TMに基づき、式(2)によって表現される。
The time interval T between the time T3 and the time T4 is expressed by Expression (2) based on the Q value of the
T=(Q/2π)TM…(2)。 T = (Q / 2π) T M (2).
Q値が「10,000」、TMが0.41[ns](周波数2.45[GHz])である場合、式(2)にしたがって当該時間Tは約0.64[μs]と推定される。これは、所定値に等しいエネルギーEQを有する定在波が極めて短時間で形成されることを意味している。 When the Q value is “10,000” and T M is 0.41 [ns] (frequency 2.45 [GHz]), the time T is estimated to be about 0.64 [μs] according to the equation (2). Is done. This means that the standing waves having equal energy E Q to a predetermined value is formed in a very short time.
時刻T3と時刻T4と時間間隔Tは、時刻T1と時刻T2との時間間隔と略同一である(図3(a)および図3(b)参照)。これは、空洞体20の内部が真空である場合と、空洞体20の内部にXeガスが充填されている場合とで、定在波エネルギーEQが所定値に達するまでの時間はほぼ同一であることを意味している。
Time T3, time T4, and time interval T are substantially the same as the time interval between time T1 and time T2 (see FIGS. 3A and 3B). This is the case inside the
定在波エネルギーEQが所定値に達した後、時刻T5において空洞体20の内部に満たされたXeガスは、定在波のエネルギーを吸収し始める。これにより、時刻T5以降、空洞体20の内部にプラズマが発生してそのエネルギーEPが上昇する。一方、時刻T5以降、定在波のエネルギーEQが低下する。定在波のエネルギーEQの低下は、Xeガス由来のプラズマも含めた空洞共振器10(正確にはこれらの等価回路)の実効的なQ値が低下することを意味する。
After standing wave energy E Q has reached a predetermined value, Xe gas filled in the interior of the
プラズマのエネルギーEPは時刻T6において、プラズマがEUV光を放射することができる程度に高い極大値(または最大値)に至る。これにより、光源装置1はEUV光をケーシングC内に放射し、ケーシングC内に配置された光学系Mを経て半導体ウェハWに照射される(図1参照)。
The plasma energy E P reaches a maximum value (or maximum value) that is high enough to allow the plasma to emit EUV light at time T6. As a result, the
時刻T6以降もプラズマは定在波エネルギーEQを吸収し続けるが、定在波のエネルギーEQは、EUV光を発生するだけの高い電子温度EPを有するプラズマを生成することができない程度に低下する。このため、時刻T6以降、定在波エネルギーEQおよびプラズマエネルギーEPは低下し、プラズマが平衡状態に到達してしまい、空洞共振器10に対する電磁波供給が継続されてもプラズマエネルギーEPを上昇させることはできない。
It is also plasma time T6 after continuing to absorb standing wave energy E Q, the energy E Q of the standing wave, to the extent that they can not produce a plasma with a high electron temperature E P which only generate EUV light descend. Accordingly, the time T6 after standing wave energy E Q and plasma energy E P is lowered, the plasma will reach the equilibrium state, even if the electromagnetic wave supply is continued for a
そこで、本発明の光源装置1によれば、時刻T7(たとえば、プラズマエネルギーEQが極大値の1/10程度まで低下した時刻)において、電磁波供給装置3による空洞共振器10への電磁波の供給を停止させる。これに応じて、定在波エネルギーEQおよびプラズマエネルギーEPは0に低下し、光源装置1の発光動作が停止する。その後、電磁波供給装置3による空洞共振器10への電磁波の供給を再開させることにより、光源装置1がEUV光を再び発生させることができる。
Therefore, according to the
これにより、光源装置1によれば、EUV光が断続的またはパルス的に放出される。光源装置1により放出されるEUV光のパルス周期およびデューティー比は、電磁波供給装置3による1回あたりの電磁波供給期間τ1(図3(b)の時刻T3から時刻T7までの期間)および1回あたりの電磁波供給停止期間τ2が制御されることにより調節されうる。たとえば、τ1が100[μs]に制御され、かつ、τ2が150[μs]に制御されることにより、パルス周期が250[μs]であり、デューティー比が0.40のEUV光が生成される。τ1およびτ2がともに200[μs]に制御されることにより、パルス周期が400[μs]であり、デューティー比が0.50のEUV光が生成される。
Thereby, according to the
(光源装置の作用効果)
前記機能を発揮する光源装置1によれば、空洞共振器10の内部空間101に電磁波が供給されることにより生成された定在波のエネルギーを、空洞体20の内部に存在する希ガス等に吸収させることができる。これにより、希ガス等由来のプラズマを発生させるとともに、EUV光を放出する観点からプラズマの電子温度(エネルギー)EQを十分に上昇させることができる(図3(b)時刻T5〜T6参照)。そして、空洞共振器10の窓104を通じてこのEUV光を外部に放出させる「第1状態」を実現することができる。
(Operation effect of light source device)
According to the
磁石300により空洞体20の内部に形成される磁界により、プラズマを構成する電子を、空洞体20の内径よりも著しく小さい旋回半径(ラーモア半径)で旋回させることができる。そのため、第1状態において電子が空洞体20の内壁に衝突する頻度の低下が図られ、当該衝突に由来するプラズマの電子温度の低下が抑制される。これにより、第1状態におけるプラズマによるEUV発光強度の十分な上昇が図られる。
Due to the magnetic field formed inside the
その一方、EUV光のほか、主に可視光の放出に伴いプラズマの電子温度EQが低下すると、プラズマが定在波から吸収するエネルギーと、発光により放出するエネルギーとが釣り合う平衡状態に遷移する(図3(b)時刻T6以降参照)。このため、空洞共振器10の内部空間101に対して電磁波が連続的に供給されても、EUV光を発生可能な程度にまでプラズマの電子温度EQを上昇させ、第1状態を再現することができない。平衡状態においてもプラズマから光は放出されるものの、それはEUV光よりも低エネルギーの光であってEUV光成分を含まない。
Meanwhile, other EUV light, mainly when electron temperature E Q of the plasma with the emission of visible light is lowered, the transition energy of plasma is absorbed from the standing wave, the equilibrium and energy release are balanced by the light-emitting (See FIG. 3 (b) after time T6). Therefore, even if electromagnetic waves to the
そこで、空洞共振器10の内部空間101に対する電磁波の供給が停止されることにより、プラズマを消失させ、当該プラズマによる極端紫外光の放出を停止させる「第2状態」が実現される(図3(b)時刻T7以降参照)。すなわち、光源装置1が第1状態から第2状態にリセットされる。このリセット後の空洞共振器10への電磁波の供給再開により、第1状態が再現される。よって、光源装置1は、EUV光を断続的または間欠的に放出することができる。
Therefore, by stopping the supply of electromagnetic waves to the
光源装置1にはターゲット物質および電極が用いられていない。このため、回路パターンの形成を阻害するデブリを発生することがなく、プラズマの発生による光から半導体ウェハWに高集積化した回路(微細化した回路)を形成するのに最適な短波長の光成分(EUV光成分)を窓104から放出して半導体ウェハWに対して直接的または間接的に照射することができる(図1参照)。
The target material and the electrode are not used in the
光源装置1は、空洞共振器のQ値を調節するように構成されている調節機構をさらに備えている(前記(チューニング)参照)。調節機構は、空洞共振器10の内部空間101を画定する壁部の一部であって当該壁部の他の部分に対して可動に構成されている可動壁部(蓋部)110と、可動壁部110を駆動する駆動機構(ネジ孔114および雄ネジ体115)と、さらに、スタブチューナー32により構成されている。空洞共振器10に入射される電磁波の反射が可能な限り抑制されるように、スタブチューナー32が調整される。
The
前記構成によれば、空洞共振器10のQ値の高低が調節されることにより、第1状態の継続期間の長短が調節されうる。このため、第1状態の継続期間と、空洞共振器10への電磁波供給期間とを整合させることができる。これにより、空洞共振器10に供給される電磁波のエネルギーの、EUV光の放出のために必要なプラズマ発生エネルギーへの変換効率の向上が図られる。
According to the above configuration, the length of the duration of the first state can be adjusted by adjusting the Q value of the
空洞体20を構成する管状部材が、ガス供給装置4に一端が連通し、かつ、空洞共振器10の底部103に窓104として形成されている貫通孔に他端が連通するように配置されている。これにより、希ガス等が連続的に空洞体に供給されるため、プラズマ化効率が低下した希ガス等が空洞体の内部に滞留することが回避される。したがって、EUV光を効率的に放出する観点から適当な状態のプラズマを定常的に発生させることができる。
The tubular member constituting the
光源装置1は、パルス的に発生するEUV光を間欠的に放出することができ、極めて短時間でEUV光を発生させることができる。これにより、1パルスあたりのEUV光の強度が変動しても、EUV光を放射する回数が調整されることにより、半導体ウェハWに対して均一な回路パターンの転写が可能となる。
The
(本発明の他の実施形態)
前記実施形態において、電磁波の最低次の共振モード(TM010モード)に合わせて空洞共振器10の形状(円筒形状)および周壁部102の内径を含む寸法が設計されていたが、そのほか、電磁波の最低次の共振モードとして他のモードが採用され、当該採用モードに合わせて角筒状の空洞共振器等、空洞共振器の形状および寸法が様々な形態で設計されてもよい。
(Other embodiments of the present invention)
In the above embodiment, the dimensions including the shape (cylindrical shape) of the
前記実施形態において、電磁波供給装置3としてマグネトロンが採用されたが、そのほか、より安定性が高い電磁波を空洞共振器10に供給する観点からクライストロンが採用されてもよい。
In the above embodiment, a magnetron is employed as the electromagnetic
前記実施形態において、ケーシングCの内部空間を真空にするためにロータリーポンプが用いられたが、そのほかロータリーポンプにターボ分子ポンプが直列に接続されることでケーシングCの内部空間の真空が実現されてもよい。 In the above embodiment, a rotary pump is used to evacuate the internal space of the casing C, but in addition, a vacuum in the internal space of the casing C is realized by connecting a turbo molecular pump in series to the rotary pump. Also good.
前記実施形態において、希ガスとしてXeガスが採用されたが、そのほかNeガスが採用されてもよい。 In the embodiment, Xe gas is used as the rare gas, but Ne gas may also be used.
電磁波供給装置3が、空洞共振器10の内部空間101に対する電磁波供給期間および電磁波供給停止期間のそれぞれの長短を調節可能に構成されていてもよい。
The electromagnetic
前記構成の光源装置1によれば、第1状態の継続期間と、空洞共振器10への電磁波供給期間とを整合させることができる。これにより、空洞共振器10に供給される電磁波のエネルギーの、EUV光の放出のために必要なプラズマ発生エネルギーへの変換効率の向上が図られる。
According to the
1‥光源装置、10‥空洞共振器、20‥空洞体、31‥電磁石、32‥永久磁石。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
電気絶縁性かつ非磁性の材料からなり、かつ、前記空洞共振器の内部空間に配置されている空洞体と、
前記空洞共振器の内部空間に対して電磁波を供給することにより定在波を形成するように構成されている電磁波供給装置と、
前記空洞体の内部に磁界を形成するように構成されている磁石と、を備えている光源装置であって、
前記光源装置は、前記電磁波供給装置に前記空洞共振器の内部空間に対して電磁波を供給させ、前記空洞体の内部に存在する希ガスまたは希ガスを含む混合ガスに前記定在波のエネルギーを吸収させることにより、プラズマを発生させるとともにその電子温度を上昇させ、当該プラズマが放出する極端紫外光を前記窓経由で前記空洞共振器の外部へ放出させる第1状態と、
前記電磁波供給装置に前記空洞共振器の内部空間に対する電磁波の供給を停止させることにより、前記プラズマを消失させる第2状態と、を交互に繰り返しながら実現するように構成され、
前記磁石が、前記空洞体の内部に発生した前記プラズマを構成する電子のラーモア半径が、前記磁界の方向に対して垂直な方向について前記空洞体のサイズよりも小さくなるような磁界を形成するように構成されていることを特徴とする光源装置。 A cavity resonator having a window;
A cavity body made of an electrically insulating and non-magnetic material and disposed in the internal space of the cavity resonator;
An electromagnetic wave supply device configured to form a standing wave by supplying an electromagnetic wave to the internal space of the cavity resonator;
A light source device comprising a magnet configured to form a magnetic field inside the hollow body,
The light source device causes the electromagnetic wave supply device to supply an electromagnetic wave to the internal space of the cavity resonator, and supplies the energy of the standing wave to a rare gas or a mixed gas containing a rare gas present inside the cavity body. A first state in which plasma is generated and the electron temperature thereof is increased by absorption, and extreme ultraviolet light emitted from the plasma is emitted to the outside of the cavity through the window;
The electromagnetic wave supply device is configured to realize the second state in which the plasma disappears alternately and repeatedly by stopping the supply of electromagnetic waves to the internal space of the cavity resonator,
The magnet forms a magnetic field in which a Larmor radius of electrons constituting the plasma generated in the cavity is smaller than a size of the cavity in a direction perpendicular to the direction of the magnetic field. It is comprised in the light source device characterized by the above-mentioned.
前記空洞体が前記空洞共振器の内部空間に延在する円筒部材または有底円筒部材により形成され、
前記磁石が前記円筒部材または前記有底円筒部材の延在方向に方向が一致する磁界を前記空洞体の内部に形成するように構成されていることを特徴とする光源装置。 The light source device according to claim 1,
The hollow body is formed by a cylindrical member or a bottomed cylindrical member extending into the internal space of the cavity resonator;
The light source device characterized in that the magnet forms a magnetic field whose direction coincides with the extending direction of the cylindrical member or the bottomed cylindrical member in the hollow body.
電気絶縁性かつ非磁性の材料からなり、かつ、窓を有する空洞共振器の内部空間に配置されている空洞体に、希ガスまたは希ガスを含む混合ガスを供給するステップと、
前記空洞共振器の内部空間に対して電磁波を供給させることにより定在波を形成し、前記空洞体の内部に存在する希ガスまたは希ガスを含む混合ガスに前記定在波のエネルギーを吸収させることにより、プラズマを発生させるとともにその電子温度を上昇させ、当該プラズマが放出する極端紫外光を前記窓経由で前記空洞共振器の外部へ放出させる第1ステップと、
前記空洞共振器の内部空間に対する電磁波の供給を停止させ、前記プラズマを消失させ、極端紫外光の放出を停止させる第2ステップと、
前記空洞体の内部に発生した前記プラズマを構成する電子のラーモア半径が、磁界の方向に対して垂直な方向について前記空洞体のサイズよりも小さくなるような磁界を前記空洞体の内部に形成するステップと、を含み、
前記第1ステップと前記第2ステップとを交互に繰り返すことを特徴とする方法。 A method of generating extreme ultraviolet light,
Supplying a rare gas or a mixed gas containing a rare gas to a cavity made of an electrically insulating and non-magnetic material and disposed in an internal space of a cavity resonator having a window;
A standing wave is formed by supplying an electromagnetic wave to the internal space of the cavity resonator, and the energy of the standing wave is absorbed by a rare gas or a mixed gas containing a rare gas present inside the cavity body. A first step of generating plasma and raising its electron temperature, and emitting extreme ultraviolet light emitted by the plasma to the outside of the cavity resonator through the window;
A second step of stopping the supply of electromagnetic waves to the internal space of the cavity resonator, extinguishing the plasma, and stopping emission of extreme ultraviolet light;
A magnetic field is formed in the cavity body such that the Larmor radius of electrons constituting the plasma generated in the cavity body is smaller than the size of the cavity body in a direction perpendicular to the direction of the magnetic field. And including steps,
A method comprising alternately repeating the first step and the second step.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013087900A JP2016129083A (en) | 2013-04-18 | 2013-04-18 | Light source device, and extreme ultraviolet light emitting method |
| PCT/JP2014/060857 WO2014171497A1 (en) | 2013-04-18 | 2014-04-16 | Euv light source apparatus and method for generating euv light |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013087900A JP2016129083A (en) | 2013-04-18 | 2013-04-18 | Light source device, and extreme ultraviolet light emitting method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016129083A true JP2016129083A (en) | 2016-07-14 |
Family
ID=56384417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2013087900A Pending JP2016129083A (en) | 2013-04-18 | 2013-04-18 | Light source device, and extreme ultraviolet light emitting method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2016129083A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113759673A (en) * | 2020-09-28 | 2021-12-07 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | Extreme ultraviolet light chamber, assembly for use with extreme ultraviolet light chamber and method of use thereof |
-
2013
- 2013-04-18 JP JP2013087900A patent/JP2016129083A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113759673A (en) * | 2020-09-28 | 2021-12-07 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | Extreme ultraviolet light chamber, assembly for use with extreme ultraviolet light chamber and method of use thereof |
| US12523937B2 (en) | 2020-09-28 | 2026-01-13 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Protective ring structure for vacuum interface and method of using the same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2006128075A (en) | High-frequency heating device, semiconductor manufacturing device, and light source device | |
| KR19990029132A (en) | Plasma generator | |
| KR20000029659A (en) | Method and Apparatus for Starting Difficult to Start Electrodeless Lamps | |
| WO2014134356A1 (en) | Dc high-voltage super-radiant free-electron based euv source | |
| HU230587B1 (en) | Short period undulator | |
| CN106058618B (en) | A kind of terahertz emission source of multi-mode coherent excitation simultaneously | |
| CN104520969A (en) | Plasma emission device, and electromagnetic wave generator employed in same | |
| JP2007535103A (en) | Light source by electron cyclotron resonance | |
| JPS6324532A (en) | X-ray source | |
| JP2016129083A (en) | Light source device, and extreme ultraviolet light emitting method | |
| Koulakis et al. | Magnetron coupling to sulfur plasma bulb | |
| JP5754699B2 (en) | Light source device for semiconductor lithography | |
| JP2016129084A (en) | Light source device, and extreme ultraviolet light emitting method | |
| WO2014171497A1 (en) | Euv light source apparatus and method for generating euv light | |
| RU2387039C1 (en) | High-frequency generator with discharge in hollow cathode | |
| Kudela et al. | High-speed camera study of the surface wave discharge propagation in xenon | |
| RU2115195C1 (en) | X-ray radiator | |
| JP6263788B2 (en) | Microwave electrodeless lamp and light irradiation device using the same | |
| JP2604051Y2 (en) | Excimer lamp discharger | |
| US8698115B1 (en) | Light source device and method for generating extreme ultraviolet light | |
| JP6590296B2 (en) | Microwave electrodeless lamp and light irradiation device using the same | |
| JP2015049943A (en) | Microwave heating device | |
| JP2016062847A (en) | EUV light source system | |
| JPH07263160A (en) | Microwave excitation light source device | |
| JPWO2016043318A1 (en) | EUV light source apparatus and EUV light generation method |