JP2024536746A - 電子ビームベースの極紫外線光源装置 - Google Patents

Abstract

本発明の一実施例による光源装置は、電子ビームベースで極紫外線光源を出力する光源装置であって、チャンバ、およびカソード電極と、炭素系物質とを含む、カソード電極上に離隔配置された複数のエミッタをそれぞれ備え、チャンバの内部で電子ビームを生成する電子ビーム放出部と、チャンバの内部に位置しかつ、電子ビーム放出部から離隔して位置し、電子ビームが入射しながらイオン化されてプラズマを発生させるアノード電極と、を含み、プラズマから極紫外線が生成される。

Description

本発明は、電子ビームベースの極紫外線光源装置に関し、より詳しくは、電子ビームを用いて極紫外線光源を出力する装置に関する。

極紫外線（ｅｘｔｒｅｍｅ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ、ＥＵＶ）は、Ｘ線と深紫外線（ｄｅｅｐ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ、ＤＵＶ）領域との間である約１０ｎｍから１００ｎｍに至る波長帯域の電磁波である。最近、極紫外線領域を扱う応用分野において、コンパクト（ｃｏｍｐａｃｔ）な極紫外線光源装置の開発に多くの研究が集中している。

例えば、半導体製造のためのナノメートルサイズの微細パターン工程に極紫外線リソグラフィ（ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）装置が用いられている。しかし、現在、極紫外線リソグラフィ装置は、高出力のレーザをベースとし、海外の特定会社の製品としてのみ販売されている。特に、このような極紫外線リソグラフィ装置はレーザベースであるので、非常に高価であり、内部構造が複雑であり、大きな体積を占めるだけでなく、その出力特性による非常に高出力のレーザによって、多くのくず（ｄｅｂｒｉｓ）が発生して維持補修が難しい問題点がある。

上記のような従来技術の問題点を解決するために、本発明は、内部構造が単純であり、コンパクトな大きさを有し、製造費用を低下させることができる極紫外線光源技術を提供することを目的とする。

また、本発明は、レーザに比べて低出力の電子ビームを用いることにより、くず（ｄｅｂｒｉｓ）を減らして維持補修に有利な極紫外線光源技術を提供することを他の目的とする。

さらに、本発明は、より効率的に複数の電子ビームとアノード構造を活用して光量の出力が向上した極紫外線光源技術を提供することをさらに他の目的とする。

ただし、本発明が解決しようとする課題は以上に言及した課題に制限されず、言及されていない他の課題は以下の記載から本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者に明確に理解されるであろう。

上記の課題を解決するための、本発明の一実施例による光源装置は、電子ビームベースで極紫外線光源を出力する光源装置であって、チャンバと、カソード電極および炭素系物質を含む、カソード電極の上に離隔配置された複数のエミッタとをそれぞれ備え、チャンバの内部で電子ビームを生成する電子ビーム放出部と、チャンバの内部に位置しかつ、電子ビーム放出部から離隔して位置し、電子ビームが入射される際イオン化されてプラズマを発生させるアノード電極と、を含み、プラズマから極紫外線が生成される。

アノード電極は、プラズマを発生させる金属の放射物質をその表面に含むことができる。

金属放射物質は、スズ（Ｓｎ）、リチウム（Ｌｉ）、インジウム（Ｉｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、テルル（Ｔｅ）、Ｔｂ（テルビウム）、Ｇｄ（ガドリニウム）およびアルミニウム（Ａｌ）のうちの１つ以上の金属を含むことができる。

電子ビーム放出部は、複数個が備えられ、複数の電子ビーム放出部で生成された各電子ビームは、少なくとも１つのアノード電極に対して互いに異なる位置に入射し、１つずつ入射するか、同時に複数個が入射することができる。

少なくとも２つの電子ビームは、互いに異なる角度または方向に入射することができる。

少なくとも２つの電子ビームは、互いに異なる角度で入射しかつ、互いに異なる強度を有することができる。

入射角度の大きい第１電子ビームは、入射角度の小さい第２電子ビームよりも大きい強度を有することができる。

チャンバ内で回転する回転板をさらに含み、アノード電極は、円板またはリング形状を有し、回転板に位置して回転板によって回転することができる。

電子ビーム放出部は、複数個が備えられ、アノード電極は、直径が互いに異なる複数個が備えられかつ、それぞれがその内部で離隔して配置されたリング形状を有し、複数の電子ビーム放出部で生成された各電子ビームは、複数のアノード電極に対して１つずつ入射することができる。

アノード電極は、円錐または円錐台形状を有し、各電子ビームは、円錐または円錐台形状の側面の互いに異なる位置に入射することができる。

アノード電極を支持するようにチャンバ内に設けられた支持部をさらに含み、アノード電極と支持部とを含む構造体は、円錐または円錐台形状を有し、アノード電極は、複数個が円錐または円錐台形状の側面で互いに離隔して配置されたリング形状を有し、各電子ビームは、各リング形状のアノード電極の互いに異なる位置に入射することができる。

アノード電極は、円錐または円錐台形状の中心軸を基準として回転することができる。

各電子ビームによって発生した複数の極紫外線光源は、円錐形状において頂点の向く方向または円錐台形状の上面の向く方向に進行することができる。

アノード電極を支持するアーチ形状の支持部と、極紫外線を反射する反射層とがそれぞれチャンバ内にさらに含まれ、アノード電極は、アーチ形状に沿って複数個が互いに離隔して配置され、反射層は、各アノード電極の両側に配置される。

本発明の一実施例による光源装置は、チャンバ内に設けられ、各電子ビームによって発生してその開口を通過する複数の極紫外線光源に対して中間集光（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｏｃｕｓ；ＩＦ）の役割を果たすリング形状の集光電極をさらに含むことができる。

電子ビーム放出部は、エミッタ上に離隔配置されたゲート電極をさらに含み、ゲート電極のうち複数のエミッタに対向する部分は、伝導性材質のメッシュ（ｍｅｓｈ）構造を含むことができる。

電子ビーム放出部は、ゲート電極上に離隔配置されて、負の電圧が印加されて電子ビームを集束する少なくとも１つの集束電極をさらに含むことができる。

集束電極は、第１集束電極と、第１集束電極上に離隔配置された第２集束電極とを含み、第１および第２集束電極は、電子ビームが通過するように互いに対向する開口をそれぞれ備えかつ、第２集束電極の開口が第１集束電極の開口より小さい。

上記のように構成される本発明は、電子ビームをベースとし、電子ビーム放出部とは別に、共通のアノード電極を用いて極紫外線光源を発生させるので、内部構造が単純であり、コンパクトな大きさを有し、製造費用を低減できるという利点がある。

また、本発明は、レーザに比べて低出力の電子ビームを用いてアノード電極への悪影響を低減することにより、くず（ｄｅｂｒｉｓ）などを減らして維持補修に有利であるという利点があり、複数の電子ビームと多様なアノード電極の構造により極紫外線光量を増加させることができる効果がある。

さらに、本発明は、複数の電子ビームの入射角度によるその強度調整によって、より効率的に複数の電子ビームを活用できるという利点がある。

本発明から得ることのできる効果は以上に言及した効果に制限されず、言及されていない他の効果は以下の記載から本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に明確に理解されるであろう。

本発明の一実施例による極紫外線光源装置１０の構成図を示す。 電子ビーム放出部２００の詳細な構成を示す。 図３（ａ）および図３（ｂ）は、電子ビーム放出部２００の一例であって、その斜視図および断面図を示す。 電子ビーム放出部２００の他の例であって、図３にて集束電極２５１、２５２が追加された場合の断面図を示す。 アノード電極３００の多様な例を示す。 アノード電極３００の多様な例を示す。 アノード電極３００の多様な例を示す。 アノード電極３００の多様な例を示す。 アノード電極３００の多様な例を示す。 アノード電極３００の多様な例を示す。 アノード電極３００の多様な例を示す。 電子ビームの入射角度によるアノード電極３００への影響の実験の概念図を示す。 図１２の実験による結果を示す。 図１２の実験による結果を示す。 集光電極５２０を備えた場合の多様な実施例を示す。 集光電極５２０を備えた場合の多様な実施例を示す。 集光電極５２０を備えた場合の多様な実施例を示す。 集光電極５２０を備えた場合の多様な実施例を示す。

本発明の上記の目的と手段およびそれによる効果は、添付した図面に関する以下の詳細な説明を通じてより明らかになり、それによって本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明の技術的思想を容易に実施することができる。また、本発明を説明するにあたり、本発明にかかる公知の技術に関する具体的な説明が本発明の要旨を不必要にあいまいにする可能性があると判断された場合、その詳細な説明を省略する。

他に定義がなければ、本明細書で使用されるすべての用語は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に共通して理解できる意味で使用できる。また、一般的に使用される辞書に定義されている用語は、明らかに特に定義されていない限り、理想的にまたは過度に解釈されない。

以下、添付した図面を参照して、本発明による好ましい一実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例による極紫外線光源装置１０の構成図を示す。

図１を参照すれば、本発明の一実施例による極紫外線光源装置１０は、チャンバ１００と、チャンバ１００の内部に位置する電子ビーム放出部２００と、アノード電極３００とを含む。ここで、アノード電極３００は、スズ（Ｓｎ）、リチウム（Ｌｉ）、インジウム（Ｉｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、テルル（Ｔｅ）、Ｔｂ（テルビウム）、Ｇｄ（ガドリニウム）およびアルミニウム（Ａｌ）のうちの１つ以上の金属を含んで構成される。例えば、極紫外線光源装置１０は、半導体製造のための微細パターン工程でリソグラフィ装置として用いられるが、これに限定されるものではない。

チャンバ１００は、内部を真空に保ち、電子ビームの入射によるアノード電極３００のイオン化によって発生するプラズマを維持する。チャンバ１００の内部空間のうちプラズマが維持される領域を、便宜上、「プラズマ領域」と称する。チャンバ１００は、プラズマ領域で発生する極紫外線（ｅｘｔｒｅｍｅ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ；ＥＵＶ）の光源が出力される出口１１０を含むことができる。

図２は、電子ビーム放出部２００の詳細な構成を示す。また、図３は、電子ビーム放出部２００の一例であって、その斜視図および断面図を示し、図４は、電子ビーム放出部２００の他の例であって、図３にて集束電極２５１、２５２が追加された場合の断面図を示す。

電子ビーム放出部２００は、電子ビーム（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ、ｅ^－）を生成して放出する構成である。その際、電子ビーム放出部２００は、レーザベースではなく、電界によって電子を放出する炭素系のエミッタ２３０をベースとする。

電子ビーム放出部２００は、チャンバ１００の内部に位置し、チャンバ１００内で電子ビーム放出部２００と離隔して設けられたアノード電極３００に向かって電子ビームを照射する。図２～図４を参照すれば、電子ビーム放出部２００は、カソード電極２１０と、カソード電極２１０上に位置する複数のエミッタ２３０と、複数のエミッタ２３０と離隔して複数のエミッタ２３０上に位置するゲート電極２４０とを含む。

カソード電極２１０およびアノード電極３００は、伝導性材質を含み、通常用いられる負極および正極である。例えば、カソード電極２１０およびアノード電極３００は、Ａｌ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒなどの金属、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＡＺＯ（ａｌｕｍｉｎｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）などの透明伝導性酸化物（ＴＣＯ）、導電性ポリマー、またはグラフェンなどを含むことができるが、これらに限定されるものではない。

従来技術の場合、電子ビーム放出部内にカソード電極、エミッタ、およびアノード電極が共に備えられる場合が一般的であり、この場合、電子ビーム放出部の体積が大きくなりうる。これに対し、本発明は、アノード電極３００が電子ビーム放出部２００内に備えられず、チャンバ１００の内部で電子ビーム放出部２００と離隔して別の構成として設けられる。これによって、本発明は、複数の電子ビーム放出部２００を備えても全体的な体積を低減できるという利点がある。

また、本発明は、複数の電子ビーム放出部２００がチャンバ１００内に別に備えられた共通のアノード電極３００を用いて電子ビームを放出可能なため、カソード電極、エミッタ、およびアノード電極が電子ビーム放出部内に共に備えられる場合より、内部構造が単純であり、コンパクトな大きさを有し、製造費用を低減できるという利点がある。

複数のエミッタ２３０は、カソード電極２１０から供給された電子をアノード電極３００に向かって放出させる構成である。エミッタ２３０は、先の尖ったエミッタチップで構成されるか、平らなエミッタ層で構成されてもよい。この時、エミッタチップは、針状の形状以外にも、錐形、三角形などの多様な形状に形成されてもよい。例えば、エミッタ２３０は、カソード電極２１０上に横方向および縦方向にそれぞれ一定の間隔をもって配列される。

エミッタ２３０は、炭素系物質を含むことができる。例えば、炭素系物質は、カーボンナノチューブ（Ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ、ＣＮＴ）、カーボンナノワイヤ、半導体ナノワイヤ、酸化亜鉛ナノワイヤ、カーボンナノファイバー、導電性ナノロッド、グラファイト、またはナノグラフェンなどを含むことができるが、これらに限定されるものではない。

ただし、エミッタ２３０がカーボンナノチューブで実現された場合、カーボンナノチューブ特有の高効率電界放出特性を得ることができる。例えば、このようなカーボンナノチューブのエミッタ２３０は、レーザ気相蒸着法（ｌａｓｅｒ ｖａｐｏｒｉｚａｔｉｏｎ）、アーク放電法（ａｒｃ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）、熱－ＣＶＤ（ｔｈｅｒｍａｌ－ＣＶＤ）、プラズマ－ＣＶＤ、ＨＦ－ＣＶＤ（ｈｏｔ ｆｉｌａｍｅｎｔ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｓｐｏｓｉｔｉｏｎ）などの方法で形成できるが、これに限定されるものではない。

一方、エミッタ２３０は、電界放出基板２２０上に設けられる。この時、電界放出基板２２０は、電界放出素子においてエミッタを備えるように設けられる通常のウェハであってもよい。すなわち、電界放出基板２２０は、カソード電極２１０上に設けられてエミッタ２３０を実装する。

ゲート電極２４０は、入力される電圧に応じてエミッタ２３０から放出される電子の流れを調整する構成である。ゲート電極２４０のうち複数のエミッタ２３０と向かい合う部分、すなわち複数のエミッタ２３０に対向する部分は、伝導性材質（例えば、金属など）のメッシュ（ｍｅｓｈ）構造２４１を含むことができる。例えば、メッシュ構造２４１は、薄い金属線が互いに距離をおいて網（ｎｅｔ）状に織り込まれた構成であるか、金属板において複数の開口が形成された構成であってもよい。ゲート電極２４０は、このようなメッシュ構造２４１の金属線間の空間または複数の開口を通して電子ビームを通過させながら、エミッタ２３０から放出された電子を拡散させることができる。

ゲート電極２４０は、導電性材質を含む。例えば、ゲート電極２４０は、Ａｌ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒなどの金属、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＡＺＯ（ａｌｕｍｉｎｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）などの透明伝導性酸化物（ＴＣＯ）、導電性ポリマー、またはグラフェンなどを含むことができるが、これらに限定されるものではない。

複数のエミッタ２３０周囲のカソード電極２１０とゲート電極２４０との間には、図示しない絶縁層（または絶縁スペーサ）が位置してもよい。この時、絶縁層の厚さは、複数のエミッタ２３０それぞれの高さより大きく作製されて、ゲート電極２４０が複数のエミッタ２３０と接触しないようにする。ゲート電極２４０は、このような絶縁層によってカソード電極２１０および複数のエミッタ２３０と絶縁状態を維持することができる。

カソード電極２１０には低電圧（負の電圧）が印加されるか、または接地が連結され、アノード電極３００には５ｋＶ以上の高電圧（正の電圧）が印加される。また、ゲート電極２４０にはパルス電圧が印加される。すなわち、カソード電極２１０とゲート電極２４０との電圧差によって複数のエミッタ２３０の周囲に電界が形成され、この電界によって複数のエミッタ２３０から電子ビームが放出され、放出された電子ビームは、アノード電極３００の高電圧に引かれて加速される。

この時、ゲート電極２４０のパルス電圧は、高い周波数または低いパルス幅を有する電圧であって、例えば、１００ｋＨｚ以上の高周波数特性を有することができる。このようなパルス電圧は、電子ビームの高速スイッチングを可能にし、駆動電力を低下させる効果につながる。

図３に示されるように、電子ビーム放出部２００は、集束電極２５１、２５２なしで実現されてもよく、図４に示されるように、ゲート電極２４０上に離隔配置された少なくとも１つ以上の集束電極２５１、２５２を含むように実現されてもよい。例えば、ゲート電極２４０上に離隔配置された第１集束電極２５１と、第１集束電極２５１上に離隔配置された第２集束電極２５２とが備えられる。

電子ビーム放出部２００は、複数のエミッタ２３０に対応するメッシュ構造２４１の周縁に固定されてメッシュ構造２４１を支持する支持体２４２を含むことができる。また、複数のエミッタ２３０周囲のカソード電極２１０と支持体２４２との間に第１絶縁層２６１が位置することができる。

第２絶縁層２６２がゲート電極２４０と第１集束電極２５１との間に位置してゲート電極２４０と第１集束電極２５１とを絶縁させることができ、第３絶縁層２６３が第１集束電極２５１と第２集束電極２５２との間に位置して第１集束電極２５１と第２集束電極２５２とを絶縁させることができる。もちろん、第４絶縁層（図示せず）が第２集束電極２５２上に位置して第２集束電極２５２の上部を絶縁させてもよい。

第２絶縁層２６２、第１集束電極２５１、第３絶縁層２６３、第２集束電極２５２、および第４絶縁層（図示せず）は、電子ビーム通過のための各々の開口を備える。この時、第２絶縁層２６２と第３絶縁層２６３の開口は、同じ大きさに形成されてもよい。

第１集束電極２５１の開口２７１は、その直径がゲート電極２４０のメッシュ構造２４１の全体直径より小さい大きさであってもよく、第２集束電極２５２の開口２７２は、その直径が第１集束電極２５１の開口２７１の直径より小さくてもよい。もちろん、第２集束電極２５２上に離隔配置された追加的な集束電極（図示せず）が備えられてもよいし、この場合、当該集束電極の開口は、その直径が第２集束電極２５２の開口２７２の直径より小さくてもよい。すなわち、第１集束電極２５１および第２集束電極２５２の順（すなわち、上側方向の順）に小さい大きさの開口が備えられる。

第１および第２集束電極２５１、２５２には負（－）の電圧が印加される。これによって、ゲート電極２４０のメッシュ構造２４１を通過した電子ビームは、第１集束電極２５１の開口２７１と第２集束電極２５２の開口２７２とを順次に経て、第１および第２集束電極２５１、２５２の加える斥力によって集束できる。

このような構造によって、電子ビーム放出部２００は、その内部構造の単純化が可能であり、コンパクトな大きさを有し、製造費用を低減できるという利点がある。このような利点は、アノード電極３００が、従来技術とは異なり、別にチャンバ１００の内部に設けられることにより、さらに倍加される。

すなわち、第１および第２集束電極２５１、２５２を備えた電子ビーム放出部２００は、電子ビームを集束してアノード電極３００に到達する電子ビームの大きさを低減することができ、その結果、金属くず（Ｄｅｂｒｉｓ）の生成を減らしてアノード電極３００の使用寿命を伸ばすことができる。

図５～図１１は、アノード電極３００に関する多様な例を示す。もちろん、このようなアノード電極３００に関する多様な例において、各アノード電極３００ａ～３００ｆは、チャンバ１００内で電子ビーム放出部２００と別に設けられたものである。

電子ビーム放出部２００から放出されてアノード電極３００に向かって加速された電子ビームは、アノード電極３００に入射（照射）する。電子ビームの入射によって、アノード電極３００の入射した領域はイオン化されてプラズマを発生させ、アノード電極３００を取り囲む当該プラズマ領域で極紫外線（ＥＵＶ）が生成される。すなわち、電子ビームによってアノード電極３００から発生したプラズマが、極紫外線（ＥＵＶ）を生成する光源として機能する。このように生成された極紫外線光源（ＥＵＶ）は、チャンバ１００の出口１１０を通してチャンバ１００の外部に出力される。

この時、アノード電極３００は、電子ビームの入射時にプラズマを発生させる金属放射物質を含むことができる。このような金属放射物質は、アノード電極３００の表面に対応して多様な形状にパターニング（ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）される。例えば、金属放射物質は、スズ（Ｓｎ）、リチウム（Ｌｉ）、インジウム（Ｉｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、テルル（Ｔｅ）、Ｔｂ（テルビウム）、Ｇｄ（ガドリニウム）およびアルミニウム（Ａｌ）のうちの１つ以上の金属を含むことができる。

図５および図６を参照すれば、電子ビーム放出部２００は、複数個が備えられる。この時、複数の電子ビーム放出部２００で生成された各電子ビームは、少なくとも１つのアノード電極３００に対して同一であるか、または互いに異なる位置または方向に入射することができる。

すなわち、複数の電子ビーム放出部２００は、各ゲート電極２４０に印加されるゲート電圧のパルス駆動によって１つずつ順次に電子ビームを生成するか、同時に複数個が電子ビームを生成することができる。この時、制御部（図示せず）を介して、複数の電子ビーム放出部２００で１つずつ順次に電子ビームを生成するようにするか、または同時に複数の電子ビームを生成して入射するようにするなどの制御が可能である。これによって、アノード電極３００には、複数の電子ビーム放出部２００によって生成された各電子ビームが１つずつ入射するか、同時に複数個が入射することができる。

例えば、第１実施例として、図５に示されるように、複数のアノード電極３００ａがこれらを支持する支持部４１０上に互いに離隔して配置される。もちろん、支持部４１０は、チャンバ１００内に設けられる。この時、電子ビーム放出部２００は、アノード電極３００ａの個数だけ備えられる。この場合、各電子ビーム放出部２００から放出された電子ビームが各アノード電極３００ａに対して専用で入射することができる。もちろん、電子ビーム放出部２００は、それぞれ１つずつその専用のアノード電極３００ａに電子ビームを入射させるか、同時に複数個がその専用のアノード電極３００ａに電子ビームを放出させることができる。

また、電子ビーム放出部２００がアノード電極３００ａより少ない個数だけ備えられてもよい。この場合、少なくとも１つの電子ビーム放出部２００が複数のアノード電極３００ａに対して専用で動作することができる。このために、当該電子ビーム放出部２００を移動または回転させる移動手段が追加的に含まれてもよい。

一方、図６に示されるように、１つのアノード電極３００ａに対して少なくとも２つの電子ビーム（ｅ^－ _１、ｅ^－ _２）が互いに異なる角度または方向に入射することができる。この時、当該電子ビーム（ｅ^－ _１、ｅ^－ _２）は、互いに異なる電子ビーム放出部２００から放出されたものであり、１つずつ入射するか、同時に入射することができる。このような電子ビーム（ｅ^－ _１、ｅ^－ _２）によって生成されたＥＵＶ_１とＥＵＶ_２は、互いに異なる角度または方向に出力される。

次に、第２実施例として、図７に示されるように、チャンバ１００内で回転しながらアノード電極３００ｂを支持する回転板４２０が備えられる。この場合、アノード電極３００ｂは、円板形状またはリング形状に形成されて、回転板４２０の上面に位置し、回転板４２０の回転軸は、円板形状またはリング形状の中心に対応する。すなわち、モータ（図示せず）などの駆動によって回転板４２０が回転するに伴い、アノード電極３００ｂも共に回転するが、その円板形状またはリング形状の中心を基準として回転する。

この時、少なくとも１つの電子ビームが回転板４２０の円板形状またはリング形状の側面または上面の一側に入射することができる。これによって、アノード電極３００ｂが回転するので、アノード電極３００ｂのうち電子ビームの入射部位が変化し続けながらＥＵＶが生成される。その結果、第２実施例の場合、電子ビームの入射部位が変化し続けるので、アノード電極３００のいずれか一部位にのみ電子ビームが入射し続ける場合より、電子ビームによるアノード電極３００への悪影響を低減しつつ、くず（ｄｅｂｒｉｓ）などの発生を減らし、その取替周期を延長させることができるという利点がある（以下、「第２実施例の利点」と称する）。

次に、第３実施例では、図８に示されるように、リング形状のアノード電極３００ｃが複数個備えられる。すなわち、各アノード電極３００ｃは、直径が互いに異なる複数個が備えられ、それぞれがその内部で離隔して配置される。もちろん、各アノード電極３００ｃは、第２実施例と同様に、回転板４２０の上面に位置し、その回転軸は、各アノード電極３００ｃのリング形状の中心に対応する。すなわち、モータ（図示せず）などの駆動によって回転板４２０が回転するに伴い、各アノード電極３００ｃも共に回転するが、そのリング形状の中心を基準として回転する。

もちろん、電子ビーム放出部２００は、複数個が備えられ、それぞれが各アノード電極３００ｃに対する専用の電子ビームを放出するように動作することができる。すなわち、複数の電子ビーム放出部２００で生成された各電子ビームは、専用のアノード電極３００ｃに１つずつ入射するか、同時に複数個が入射することができる。

このような第３実施例は、上述した第２実施例の利点以外にも、複数の電子ビームをベースとしたＥＵＶを出力して光量を増加させることができるだけでなく、多様な角度または方向を有するＥＵＶを出力できるという利点がある。

次に、第４実施例として、図９に示されるように、アノード電極３００ｄは、円錐または円錐台形状に形成される。この時、複数の電子ビーム放出部２００で生成された各電子ビームは、アノード電極３００ｄから円錐または円錐台形状の側面に向かって入射する。もちろん、各電子ビームは、円錐または円錐台形状の側面から互いに異なる位置に入射することができる。

この場合、アノード電極３００ｄの形状的な特性によって、各電子ビームの入射によって発生した複数のＥＵＶは、アノード電極３００ｄの円錐形状の頂点の向く方向または円錐台形状の上面の向く方向に進行することができる。もちろん、各電子ビームは、アノード電極３００ｄの互いに異なる位置に１つずつ入射するか、同時に複数個が入射することができる。

次に、第５実施例として、図１０に示されるように、アノード電極３００ｅを支持するようにチャンバ１００内に設けられた支持部４３０が備えられる。この時、アノード電極３００ｅと支持部４３０とを含む構造体（以下、「複合構造体」と称する）は、円錐または円錐台形状に形成される。すなわち、アノード電極３００ｅは、リング形状に形成されかつ、複数個が複合構造体の円錐または円錐台形状の側面で互いに離隔して配置される。この時、各電子ビームは、アノード電極３００ｅの互いに異なる位置に入射することができる。すなわち、各電子ビームは、専用のアノード電極３００ｅに対して入射するか、１つのアノード電極３００ｅに対して複数の電子ビームが互いに異なる位置に入射してもよい。もちろん、各電子ビームは、１つずつ入射するか、同時に複数個が入射することができる。

この場合、複合構造体の形状的な特性によって、各電子ビームの入射によって発生した複数のＥＵＶは、複合構造体の円錐形状の頂点の向く方向または当該構造体の円錐台形状の上面の向く方向に進行することができる。

一方、第４実施例または第５実施例において、アノード電極３００ｄまたは複合構造体は、その円錐または円錐台形状の中心軸を基準としてモータ（図示せず）などの駆動によって回転してもよい。すなわち、円錐形状における中心軸は、その底面の中心と頂点とを結ぶ線に相当することができる。また、円錐台形状における中心軸は、その上面の中心とその底面の中心とを結ぶ線に相当することができる。ただし、このような回転については、第５実施例の図１０でのみ表示したが、本発明がこれに限定されるものではない。このような中心軸を基準とした回転が可能な場合、第４実施例または第５実施例は、上述した第２実施例の利点を同様に有することができる。

次に、第６実施例として、図１１に示されるように、アノード電極３００ｆを支持するアーチ形状の支持部４３０と、ＥＵＶを反射する反射層５１０とがそれぞれチャンバ１００内に備えられる。この時、アノード電極３００ｆは、このようなアーチ形状に沿って複数個が互いに離隔して配置される。

すなわち、ある電子ビームの入射によって発生したあるアノード電極３００ｆにおけるＥＵＶは、チャンバ１００の出口１１０に直に出力されず、反射層５１０によって少なくとも１回反射した後に、チャンバ１００の出口１１０に出力される。このような反射機能がアーチ形状に適用されることにより、複数の電子ビームによって発生した各ＥＵＶは、チャンバ１００の特定位置または出口１１０に向かう方向に集光可能であり、これによって出口１１０を透過するＥＵＶの光量と強度が高くなる。

このような反射機能の円滑な作用のために、反射層５１０は、各アノード電極３００ｆの周辺または両側に配置されることが好ましい。この時、反射層５１０は、チャンバ１００の特定位置または出口１１０に向かう方向への凹んだ反射面を含む。例えば、反射層５１０としては、モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）とが交互に多層積層されたものを用いることができるが、これに限定されるものではない。

例えば、アーチ形状の支持部４３０、アノード電極３００ｆおよび反射層５１０の構造体は、チャンバ１００の他側に配置される。これによって、電子ビーム放出部２００は、チャンバ１００の一側から他側に向かう方向に各アノード電極３００ｆに電子ビームを放出することができ、放出された複数の電子ビームは、複数のアノード電極３００ｆに入射して複数のＥＵＶを発生させる。以後、発生した各ＥＵＶは、チャンバ１００内の特定位置または出口１１０に向かう方向に直に集光されるか、少なくとも１回反射部５１０で反射しながらチャンバ１００内の特定位置または出口１１０に向かう方向に集光される。

図１２は、電子ビームの入射角度によるアノード電極３００への影響に関する実験の概念図を示し、図１３および１４は、図１２の実験による結果を示す。

すなわち、図１２に示されるように、多様な電子ビームを板形状のアノード電極３００にその入射角度を異ならせて放出させ、このような電子ビームの入射角度によるアノード電極３００への影響に関する多様な値を測定した。この時、測定値は、電子ビームの浸透深さ（ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ ｄｅｐｔｈ）および浸透広さ（ａｒｅａ）である。すなわち、浸透深さが深くて浸透広さが広いほど、当該入射角度の電子ビームによってアノード電極３００により多くの悪影響を及ぼしてくず（ｄｅｂｒｉｓ）などがより多く発生しうる。

その測定結果、図１３および図１４に示されるように、電子ビームの入射角度によってアノード電極３００における浸透深さおよび浸透広さが異なることを確認することができる。このような実験結果は、複数の電子ビーム放出部２００を用いる時に活用できる。すなわち、互いに異なる電子ビーム放出部２００から放出された少なくとも２つの電子ビームがアノード電極３００に互いに異なる角度で入射しかつ、互いに異なる強度で入射するようにする。

特に、実験結果によれば、大体、電子ビームの入射角度が大きくなるほど、アノード電極３００における浸透深さおよび浸透広さが減少する。このような実験結果を複数の電子ビーム放出部２００を用いる時に活用すれば、入射角度の大きい第１電子ビームは、入射角度の小さい第２電子ビームよりも大きい強度で入射するようにする。このような活用によって、本発明は、電子ビームによるアノード電極３００への悪影響を低減してくず（ｄｅｂｒｉｓ）などの発生を減らし、その取替周期を延長させることができるという利点がある。

図１５～図１８は、集光電極５２０を備えた場合に関する多様な実施例を示す。

すなわち、図１５（ａ）～図１５（ｃ）は、板形状のアノード電極３００の多様な位置に複数の電子ビームを１つずつ入射させる場合を示し、図１６（ａ）～図１６（ｂ）は、図１５における複数の電子ビームを同時に入射させる場合を示す。また、図１７（ａ）および図１７（ｂ）は、アノード電極３００ｆの第６実施例において図１１と異なる方向に複数の電子ビームを１つずつ入射させる場合を示し、図１８は、図１７における複数の電子ビームを同時に入射させる場合を示す。ただし、図１７および図１８にて、便宜上、２つの電子ビーム放出部２００および電子ビームのみを示しており、残りの電子ビーム放出部２００および電子ビームは省略した。

一方、図１５～図１８を参照すれば、極紫外線光源装置１０は、チャンバ１００内に配置される集光電極５２０をさらに含むことができる。この時、集光電極５２０は、開口を備えたリング形状の電極であって、特定電圧（例えば、負または正の電圧）が印加されて複数のＥＵＶに対してチャンバ１００内で中間集光（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｏｃｕｓ；ＩＦ）の役割を果たす。すなわち、複数の電子ビーム放出部２００の各電子ビームによって発生した複数のＥＵＶが集光電極５２０の開口を経て、集光電極５２０の電磁的斥力によって集光できる。このような各電子ビームは、当該電子ビーム放出部２００のゲート電極に印加される駆動パルス電圧に応じて、図１５および図１７に示されるように、１つずつまたは順次に放出されるか、図１６および図１８に示されるように、複数個が同時に放出されてもよい。

本発明の詳細な説明では具体的な実施例に関して説明したが、本発明の範囲を逸脱しない限度内で様々な変形が可能であることはもちろんである。そのため、本発明の範囲は説明された実施例に限らず、後述する特許請求の範囲およびこの特許請求の範囲と均等なものによって定められなければならない。

上述のように構成される本発明は、電子ビームをベースとし、電子ビーム放出部とは別に、共通のアノード電極を用いて極紫外線光源を発生させるので、内部構造が単純であり、コンパクトな大きさを有し、製造費用を低減できるという利点がある。また、本発明は、レーザに比べて低出力の電子ビームを用いることが可能で、アノード電極への悪影響を低減してくず（ｄｅｂｒｉｓ）などを減らして維持補修に有利という利点があり、複数の電子ビームと多様なアノード電極の構造により極紫外線光量の出力を向上させることができる効果がある。さらに、本発明は、複数の電子ビームの入射角度によるその強度調整によって、より効率的に複数の電子ビームを活用できるという利点がある。

１０ ：極紫外線光源装置
１００：チャンバ
１１０：出口
２００：電子ビーム放出部
２１０：カソード電極
２２０：電界放出基板
２３０：エミッタ
２４０：ゲート電極
２４１：メッシュ構造
２４２：支持体
２５１、２５２：集束電極
２６１、２６２、２６３：絶縁層
３００、３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄ、３００ｅ、３００ｆ：アノード電極
４１０、４３０：支持部
４２０：回転板
５１０：反射層
５２０：集光電極

Claims (19)

1. 電子ビームベースで極紫外線光源を出力する光源装置であって、
   チャンバと、
   前記チャンバの内部で電子ビームを生成する電子ビーム放出部であって、カソード電極と、炭素系物質とを含み、前記カソード電極上に離隔配置された複数のエミッタとをそれぞれ備える、電子ビーム放出部と、
   前記チャンバの内部に位置しかつ、前記電子ビーム放出部から離隔して位置し、前記電子ビームが入射しながらイオン化されてプラズマを発生させるアノード電極と、を含み、
   前記プラズマから極紫外線が生成される光源装置。
2. 前記アノード電極は、前記プラズマを発生させる金属放射物質をその表面に含む、請求項１に記載の光源装置。
3. 前記金属放射物質は、スズ（Ｓｎ）、リチウム（Ｌｉ）、インジウム（Ｉｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、テルル（Ｔｅ）、Ｔｂ（テルビウム）、Ｇｄ（ガドリニウム）およびアルミニウム（Ａｌ）のうちの１つ以上の金属を含むものである、請求項２に記載の光源装置。
4. 前記電子ビーム放出部は、複数個が備えられ、
   複数の前記電子ビーム放出部で生成された各電子ビームは、少なくとも１つのアノード電極に対して互いに異なる位置に入射し、１つずつ入射するか、または同時に複数個が入射する、請求項１に記載の光源装置。
5. 少なくとも２つの前記電子ビームは、互いに異なる角度または方向に入射する、請求項４に記載の光源装置。
6. 少なくとも２つの前記電子ビームは、互いに異なる角度で入射しかつ、互いに異なる強度を有する、請求項４に記載の光源装置。
7. 入射角度の大きい第１電子ビームは、入射角度の小さい第２電子ビームよりも大きい強度を有する、請求項６に記載の光源装置。
8. 前記電子ビーム放出部は、２以上の複数個が備えられ、
   前記アノード電極は、２以上の複数個が備えられ、
   前記複数のアノード電極には、複数の電子ビーム放出部（２００）によって生成された各電子ビームが１つずつ入射するか、または同時に複数個が入射する、請求項１に記載の光源装置。
9. 前記チャンバ内で回転する回転板をさらに含み、
   前記アノード電極は、円板またはリング形状を有し、前記回転板に位置して前記回転板によって回転する、請求項１に記載の光源装置。
10. 前記電子ビーム放出部は、複数個が備えられ、
    前記アノード電極は、直径が互いに異なる複数個が備えられかつ、それぞれがその内部で離隔して配置されたリング形状を有し、
    複数の前記電子ビーム放出部で生成された各電子ビームは、複数の前記アノード電極に対して１つずつ入射する、請求項９に記載の光源装置。
11. 前記アノード電極は、円錐または円錐台形状を有し、
    前記各電子ビームは、前記円錐または円錐台形状の側面の互いに異なる位置に入射する、請求項４に記載の光源装置。
12. 前記アノード電極を支持するように前記チャンバ内に設けられた支持部をさらに含み、
    前記アノード電極と前記支持部とを含む構造体は、円錐または円錐台形状を有し、
    前記アノード電極は、複数個が前記円錐または円錐台形状の側面で互いに離隔して配置されたリング形状を有し、
    前記各電子ビームは、各リング形状の前記アノード電極の互いに異なる位置に入射する、請求項４に記載の光源装置。
13. 前記アノード電極は、円錐または円錐台形状の中心軸を基準として回転する、請求項１１または１２に記載の光源装置。
14. 前記各電子ビームによって発生した複数の極紫外線光源は、円錐形状において頂点の向く方向または円錐台形状の上面の向く方向に進行する、請求項１１または１２に記載の光源装置。
15. 前記アノード電極を支持するアーチ形状の支持部と、前記極紫外線を反射する反射層とがそれぞれ前記チャンバ内にさらに含まれ、
    前記アノード電極は、前記アーチ形状に沿って複数個が互いに離隔して配置され、前記反射層は、各アノード電極の両側に配置される、請求項４に記載の光源装置。
16. 前記チャンバ内に設けられ、前記各電子ビームによって発生してその開口を通過する複数の極紫外線光源に対して中間集光（ＩＦ）の役割を果たすリング形状の集光電極をさらに含む、請求項４に記載の光源装置。
17. 前記電子ビーム放出部は、前記エミッタ上に離隔配置されたゲート電極をさらに含み、
    前記ゲート電極のうち前記複数のエミッタに対向する部分は、伝導性材質のメッシュ構造を含む、請求項１に記載の光源装置。
18. 前記電子ビーム放出部は、前記ゲート電極上に離隔配置されて、負の電圧が印加されて電子ビームを集束する少なくとも１つの集束電極をさらに含む、請求項１７に記載の光源装置。
19. 前記集束電極は、第１集束電極と、前記第１集束電極上に離隔配置された第２集束電極とを含み、
    前記第１および第２集束電極は、電子ビームが通過するように互いに対向する開口をそれぞれ備えかつ、前記第２集束電極の開口が前記第１集束電極の開口より小さい、請求項１８に記載の光源装置。

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