JP3317957B2 - Plasma focus high energy photon source with blast shield - Google Patents

Plasma focus high energy photon source with blast shield

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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】本出願は、1999年3月15日に出願さ
れた米国特許出願番号09/268243と現在は米国
特許番号5,763,930である出願番号08/85
4507の一部継続出願である1998年6月8日に出
願された米国特許出願番号09/093416との一部
継続出願である1999年6月2日に出願された米国特
許出願番号09/324526の一部継続出願である。
[0001] This application is related to US patent application Ser. No. 09 / 268,243, filed Mar. 15, 1999, and Ser. No. 08/85, now US Pat. No. 5,763,930.
U.S. patent application Ser. No. 09 / 093,416 filed on Jun. 8, 1998, which is a continuation-in-part of 4507, and U.S. Pat. Is a continuation-in-part application.

【0002】[0002]

【発明の属する技術分野】本発明は、高エネルギフォト
ン源、特に高信頼性のx線及び高エネルギ紫外線源に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high energy photon source, and more particularly to a highly reliable x-ray and high energy ultraviolet source.

【0003】[0003]

【従来の技術】半導体産業によってリソグラフィー技術
は発展を続けており、該技術によりますます小寸法の集
積回路がプリント可能になっている。これらのシステム
は、高信頼性、費用効果的な処理能力比及び適度の処理
許容範囲を備えていなければならない。集積回路製造産
業は、現在、水銀のG線(436ナノメートル)及びI
線(365ナノメートル)露光源から248ナノメート
ル及び193ナノメートルのエキシマレーザフォトン源
へと変わりつつある。この変遷は、焦点深度の損失を最
小にする高リソグラフィー分解能の必要によって促進さ
れてきた。
2. Description of the Related Art The semiconductor industry continues to evolve lithography technology, which allows the printing of increasingly smaller integrated circuits. These systems must have reliable, cost-effective throughput ratios and reasonable processing tolerances. The integrated circuit manufacturing industry currently has mercury G-lines (436 nanometers) and I
There is a shift from line (365 nanometer) exposure sources to 248 and 193 nanometer excimer laser photon sources. This transition has been fueled by the need for high lithographic resolution to minimize loss of depth of focus.

【0004】集積回路産業の需要はやがて193ナノメ
ートルの露光源の分解能を超え、193ナノメートルよ
り遥かに短い波長の信頼性のある露光源の必要性を生じ
るであろう。あるエキシマ線は157ナノメートルのと
ころにあるが、この波長で十分な透過率を持ちかつ十分
な光学性能を持つ光学材料は得難いのである。それ故
に、全反射結像システムが必要となろう。全反射光学シ
ステムは透過システムより小さな開口数が求められる。
該小開口数による分解能の損失は波長を大きく減少しな
ければ補償できない。したがって、光学リソグラフィー
の分解能を193ナノメートルまたは157ナノメート
ルで得られる分解能以上に改良しなけれならないとすれ
ば、10ナノメートルの範囲の光源が必要となる。
The demands of the integrated circuit industry will soon exceed the resolution of 193 nanometer exposure sources, creating a need for reliable exposure sources at wavelengths much shorter than 193 nanometers. One excimer line is at 157 nm, but it is difficult to obtain an optical material having sufficient transmittance at this wavelength and sufficient optical performance. Therefore, a total internal reflection imaging system would be required. Total internal reflection optical systems require a smaller numerical aperture than transmission systems.
The loss of resolution due to the small numerical aperture cannot be compensated for without significantly reducing the wavelength. Therefore, if the resolution of optical lithography had to be improved beyond that obtained at 193 or 157 nanometers, a light source in the range of 10 nanometers would be required.

【0005】高エネルギ紫外線及びx線源の現在の技術
的水準では、種々の標的物質にレーザビーム、電子その
他の粒子を衝突させて作ったプラズマを利用している。
固体標的が使用されてきたが、固体標的のアブレーショ
ンによって生じた砕屑が、流れ作業操業を意図したシス
テムの種々の部品に有害な結果をもたらす。砕屑問題で
提案されている解決法に、凍結液体あるいは凍結ガス標
的を使用して光学装置の表面に付着しないようにするも
のがある。しかし、これらのシステムのいずれも、流れ
作業操業で実用できることは証明されていない。
[0005] The current state of the art in high energy ultraviolet and x-ray sources utilizes plasmas created by bombarding various target materials with laser beams, electrons and other particles.
Although solid targets have been used, debris created by ablation of solid targets has deleterious consequences on various components of the system intended for run-of-the-mill operations. One proposed solution to the debris problem is to use a frozen liquid or frozen gas target to avoid sticking to the surface of the optical device. However, none of these systems has proven to be practical in a line operation.

【0006】x線及び高エネルギ紫外線が、プラズマ絞
り込み操作で産生できることは久しく周知であった。プ
ラズマ絞り込み部では、可能な幾つかの構成の一つ、例
えば電流によって生じる磁場がプラズマ中の電子やイオ
ンを加速して、イオンの外側の電子を殆どはぎ取り、そ
の結果x線や高エネルギ紫外線を産生するのに十分なエ
ネルギを持った小容積に形成するような構成にして、電
流をプラズマ中に通している。プラズマフォーカス、即
ち、絞り込みによって高エネルギ放射を産生する種々の
従来技術は、以下の特許で説明されている。 ・ドーソン(J.M.Dawson)、「x線発生器」
米国特許番号3,961,197、1976年6月1日 ・ロバーツ(T.G.Roberts)ほか、「強力
な、高エネルギ電子ビームを援用したx線発生器」米国
特許番号3,969,628、1976年7月13日 ・リー(J.H.Lee)「内転サイクロイド絞り込み
デバイス」米国特許番号4,042,848、1977
年8月16日 ・カーツ(L.Cartz)ほか、「レーザビームプラ
ズマフォーカスx線システム」米国特許番号4,50
4,964、1985年3月12日 ・ワイス(A.Weiss)ほか、「プラズマフォーカ
スx線装置」米国特許番号4,536,884、198
5年8月20日 ・イワマツ(S.Iwamatu)「x線源」米国特許
番号4,538,291、1985年8月27日 ・ハーツィガー(G.Herziger)及びネフ
(W.Neff)「x線領域における高放射強度を持つ
プラズマ源の発生装置」米国特許番号4,596,03
0、1986年6月17日 ・ワイス(A.Weiss)ほか、「x線リソグラフィ
ーシステム」米国特許番号4,618,971、198
6年10月21日 ・ワイス(A.Weiss)ほか、「プラズマフォーカ
スx線法」米国特許番号4,633,492、1986
年12月30日 ・オカダ(I.Okada)及びサイトウ(Y.Sai
toh)「x線源及びx線リソグラフィー法」米国特許
番号4,635,282、1987年1月6日 ・グプタ(R.P.Gupta)ほか、「多真空アーク
由来プラズマフォーカスx線源」米国特許番号4,75
1,723、1988年6月14日 ・グプタ(R.P.Gupta)ほか、「ガス排出由来
環状プラズマフォーカスx線源」米国特許番号4,75
2,946、1988年6月21日 ・リオダン(J.C.Riodan.)及びペリマン
(J.S.Peariman)「x線源とともに用いる
フィルター装置」米国特許番号4,837,794、1
989年6月6日 ・ネフ(W.Neff)ほか、「プラズマ源を使ってx
線放射を発生するデバイス」米国特許番号5,023,
897、1991年6月11日 ・ハマー(D.A.Hammer)及びカランター
(D.H.Kalantar)、「x線絞り込みx線源
を使うマイクロリソグラフィーのための方法及び装置」
米国特許番号5,102,776、1992年4月7日 ・マックゲオック(M.W.McGeoch)「プラズ
マx線源」米国特許番号5,504,795、1996
年4月2日 ・シュリーバー(G.Schriever)ほか、「光
電子スペクトル分光のための狭帯域広域紫外線放射源と
してのレーザ産生リチュウムプラズマ」、応用光学第3
7巻第7部1243−1248頁、1998年9月 ・レバート(R.Lebert)ほか、「超紫外線リソ
グラフィーのための排出ガスに基づく放射源」、マイク
ロ及びナノエンジニアリングに関する国際会議、199
8年9月 ・パートロ(W.Partlo)、フォメンコフ(I.
Fomenkov)及びバークス(D.Birx)「高
密度プラズマフォーカスデバイスを使用した超紫外線
(13.5ナノメートル)発生」、国際光学エンジニア
リング協会(SPIE)会報、最新リソグラフィーテク
ノロジーについてIII、3676巻、846−858
頁、1999年3月 ・シルファスト(W.T.Silfast)ほか、「超
紫外線リソグラフィーのための13.5ナノメートル及
び11.4ナノメートルにおける高能力プラズマ排出
源」、国際光学エンジニアリング協会(SPIE)会
報、最新リソグラフィーテクノロジーについてIII、3
676巻、272−275頁、1999年3月 ・ウー(F.Wu)ほか、「真空火花及び球状絞り込み
x線/超紫外線点放射源」国際光学エンジニアリング協
会(SPIE)会報、最新リソグラフィーテクノロジー
についてIII、3676巻、410−420頁、199
9年3月 ・パートロ(W.Partlo)、フォメンコフ(I.
Fomenkov)及びバークス(D.Birx)「高
密度プラズマフォーカス及びリチュウム放出に基づく超
紫外線リソグラフィーのための13.5ナノメートルの
特性記述」、超紫外線リソグラフィーに関するセマティ
ック(SEMATECH)国際ワークショップ、199
9年10月
It has long been known that x-rays and high-energy ultraviolet radiation can be produced by a plasma focusing operation. In a plasma aperture, one of several possible configurations, for example, a magnetic field generated by a current, accelerates the electrons and ions in the plasma, stripping off most of the electrons outside the ions, resulting in x-rays and high-energy ultraviolet radiation. The current is passed through the plasma in such a configuration that it is formed into a small volume with sufficient energy to produce. Various prior art techniques for producing high energy radiation by plasma focusing, ie, focusing, are described in the following patents.・ Dawson (JM Dawson), “x-ray generator”
U.S. Patent No. 3,961,197, June 1, 1976-TG Roberts, et al., "X-ray Generator Assisted by Strong, High Energy Electron Beam" U.S. Patent No. 3,969,628 JH Lee, Adduction Cycloid Restriction Device, U.S. Pat. No. 4,042,848, 1977.
Aug. 16, 2013 L. Cartz et al., "Laser Beam Plasma Focused X-Ray System" U.S. Pat.
4,964, March 12, 1985 A. Weiss et al., "Plasma Focused X-Ray Apparatus," U.S. Pat. No. 4,536,884,198.
Aug. 20, 5 S. Iwamatsu "x-ray source" U.S. Pat. No. 4,538,291, Aug. 27, 1985 G. Herziger and W. Neff "x-rays" Apparatus for generating a plasma source with high radiation intensity in the region "US Pat. No. 4,596,03
0, June 17, 1986 A. Weiss et al., "X-Ray Lithography System", U.S. Pat. No. 4,618,971, 198.
October 21, 6 ・ A. Weiss et al., “Plasma Focus X-Ray Method” US Pat. No. 4,633,492, 1986
December 30, 2012-Okada (I. Okada) and Saito (Y. Sai)
toh) “X-ray source and x-ray lithography method” US Pat. No. 4,635,282, January 6, 1987 ・ RP Gupta et al., “Plasma focus x-ray source derived from multi-vacuum arc”, USA Patent number 4,75
1,723, June 14, 1988 • Gupta et al., “Ring Plasma Focused X-Ray Source Derived from Gas Emission”, US Pat.
2,946, June 21, 1988-JC Riodan. And JS Peariman, "Filtering devices for use with x-ray sources" U.S. Pat. No. 4,837,794,1
June 6, 989 ・ W. Neff et al., “Using a plasma source for x
Device for generating line radiation "U.S. Patent No. 5,023,
897, June 11, 1991 DA Hammer and DH Kalantar, "Methods and apparatus for microlithography using x-ray focused x-ray sources".
U.S. Pat. No. 5,102,776, Apr. 7, 1992 MW McGeoch "Plasma x-ray source" U.S. Pat. No. 5,504,795, 1996
April 2, 2010 ・ G. Schriever et al., “Laser-produced lithium plasma as a narrow-band broad-band ultraviolet radiation source for photoelectron spectroscopy”, Applied Optics No. 3
Vol. 7, Part 7, pages 1243-1248, September 1998. R. Lebert, et al., "Exhaust Gas-Based Radiation Sources for Extreme Ultraviolet Lithography", International Conference on Micro and Nano Engineering, 199.
September 2008 ・ W. Partlo, Fomenkov (I.
Fomenkov and D. Birx, "Ultraviolet (13.5 nm) Generation Using High-Density Plasma Focus Devices", Bulletin of the International Association of Optical Engineering (SPIE), Latest Lithography Technology III, 3676, 846- 858
, March 1999-WT Silfast et al., "High-Performance Plasma Emission Sources at 13.5 and 11.4 Nanometers for Ultra-Ultraviolet Lithography", International Institute of Optical Engineering (SPIE) ) Newsletter, Latest Lithography Technology III, 3
676, pp. 272-275, March 1999 ・ F. Wu et al., “Vacuum Spark and Spherical Focused X-ray / Ultraviolet Point Radiation Source”, Report of the International Association of Optical Engineering (SPIE), Latest Lithography Technology , 3676, 410-420, 199
March 9 ・ W. Partlo, Fomenkov (I.
Fomenkov and D. Birx "13.5 nanometer characterization for extreme ultraviolet lithography based on high density plasma focus and lithium emission", SEMATECH International Workshop on Extreme Ultraviolet Lithography, 199.
October 9

【0007】一般的な従来技術のプラズマフォーカスデ
バイスでは、近x線リソグラフィーに適した多量の放射
を発生することができたが、パルスあたりの大きな電気
エネルギの要求と短命な内部部品のために反復速度が限
られている。これらのシステムのための貯蔵電気エネル
ギの要求量は、1キロジュールから10キロジュールの
範囲にある。一般的に反復速度は秒あたり2−3回を超
えなかった。
[0007] Typical prior art plasma focus devices have been able to generate large amounts of radiation suitable for near x-ray lithography, but due to the high electrical energy requirements per pulse and the short-lived internal components, the repetition rate is low. Speed is limited. Storage electrical energy requirements for these systems range from 1 kilojoule to 10 kilojoules. Generally, the repetition rate did not exceed 2-3 times per second.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】必要なものは、高反復
速度で動作し、砕屑形成に関連する従来技術の問題を回
避する、高エネルギ紫外線及びx線放射を産生できる流
れ作業用の信頼性のある簡単なシステムである。
What is needed is a reliable run-of-the-mill capable of producing high energy ultraviolet and x-ray radiation that operates at high repetition rates and avoids the prior art problems associated with debris formation. It is a simple system with.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は高エネルギフォ
トン源を提供する。一対のプラズマ絞り込み電極が、真
空室内に取り付けられている。該室は機能ガス内包して
おり、該ガスは所要のスペクトル線が得られるように選
ばれた緩衝貴ガス及び活性ガスを含んでいる。パルスパ
ワー源は、電極間に放電を生じるのに十分な高電圧の電
気パルスを供給して、機能ガス中に活性ガスのスペクト
ル線で放射を供給する非常に高温高密度のプラズマ絞り
込みを産生する。該高密度プラズマフォーカスが位置す
るすぐ向こうにおかれたブラストシールドが、物理的障
害となって該絞り込みを制限してその軸方向の延伸を制
限する。小さな開口がブラストシールドに設けられ、そ
れを放射は通り抜けられるがプラズマは通り抜けられな
い。好適な一実施態様では、プラズマに向き合うシール
ドの表面はドーム型をしている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a high energy photon source. A pair of plasma focusing electrodes are mounted in the vacuum chamber. The chamber contains a functional gas, which contains a buffered noble gas and an active gas selected to obtain the required spectral lines. The pulsed power source supplies an electrical pulse of high voltage sufficient to cause a discharge between the electrodes, producing a very hot and dense plasma aperture that emits in the active gas spectral lines in the functional gas . A blast shield located directly behind the high-density plasma focus is a physical obstacle that limits the focusing and limits its axial extension. A small opening is provided in the blast shield through which radiation can pass but not plasma. In a preferred embodiment, the surface of the shield facing the plasma is dome-shaped.

【0010】好適な実施態様では、外面反射放射収集指
向器がプラズマフォーカス内で生じた放射を収集し、該
放射を所望の方向へ向ける。また、好適な実施態様で
は、活性ガスはリチウム蒸気であり、緩衝ガスはヘリウ
ムであり、放射収集器は微小入射角に対し高い反射率を
持つ物質でできているかコーティングされている。反射
体材料として良好な物は、モリブデン、パラジウム、ル
テニウム、ロジウム、金またはタングステンである。
[0010] In a preferred embodiment, an externally reflected radiation collecting director collects the radiation generated in the plasma focus and directs the radiation in a desired direction. Also, in a preferred embodiment, the active gas is lithium vapor, the buffer gas is helium, and the radiation collector is made of or coated with a material having high reflectivity for small angles of incidence. Good reflector materials are molybdenum, palladium, ruthenium, rhodium, gold or tungsten.

【0011】他の好適な実施態様では、緩衝ガスはアル
ゴンであり、リチウムガスは同軸電極構造の中央電極の
軸線に沿った孔に容れられた固体または液体のリチウム
の蒸発によって発生させる。好適な実施例では、砕屑
は、該絞り込み部から延伸して放射収集指向器へ向けら
れる光線と一直線にそろった表面を持つ円錐形の入れ子
式砕屑収集器によって収集される。該入れ子式砕屑収集
器及び該放射収集指向器は約400℃の範囲に保たれる
が、この温度はリチウムの融解温度より高く、タングス
テンの融解温度より実質的に低い。タングステンとリチ
ウム蒸気の双方とも該砕屑収集器上に収集されるが、該
リチウムは該砕屑収集器及び収集指向器から蒸発し去
り、他方該タングステンは該砕屑収集器上に永久的にと
どまり、それゆえ集まって該放射収集指向器の反射性能
を損なうことはない。該反射放射収集指向器及び該円錐
形の入れ子式砕屑収集器は一つの部品として一緒に組み
立てられることもできるし、或いはそれらは、互いに及
び該絞り込み部と一直線に並んだ、別の部品とすること
もできる。
In another preferred embodiment, the buffer gas is argon and the lithium gas is generated by evaporation of solid or liquid lithium contained in a hole along the axis of the central electrode of the coaxial electrode structure. In a preferred embodiment, debris is collected by a conical nested debris collector having a surface that is aligned with the light rays that extend from the aperture and are directed to the radiation collection director. The nested debris collector and the radiation collection director are maintained in the range of about 400 ° C., which is above the melting temperature of lithium and substantially below the melting temperature of tungsten. Both tungsten and lithium vapor are collected on the debris collector, but the lithium evaporates away from the debris collector and collection director, while the tungsten remains permanently on the debris collector, Therefore, they do not collect and impair the reflection performance of the radiation collecting director. The reflected radiation collection director and the conical nested debris collector can be assembled together as one part, or they can be separate parts, aligned with each other and with the constriction You can also.

【0012】超紫外線光は伝導するが可視光線を含む低
エネルギ光線は反射する、独特の室内のぞき窓を備え付
けることができる。この窓はシリコン、ジルコニウムま
たはベリリウムのような物質からからなる非常に薄い小
口径の窓であることが望ましい。
A unique room viewing window can be provided that transmits extreme ultraviolet light but reflects low energy light, including visible light. The window is preferably a very thin, small diameter window made of a material such as silicon, zirconium or beryllium.

【0013】出願人はここで、全ソリッドステートのパ
ルスパワー駆動を採用した超紫外線(EUV)リソグラフィ
ー用光源として、出願人及びその同僚作業者が製作した
高密度プラズマフォーカス(DPF)プロトタイプ装置
を説明する。シリコンフォトダイオードによる測定と組
み合わせた、真空格子分光計から得た結果を利用し、出
願人は、モリブデン/シリコン鏡の反射帯域内の放射の
相当量が、2価にイオン化したリチウムの13.5ナノ
メートルの輝線スペクトルを利用して発生することがで
きることを発見した。本プロトタイプ高密度プラズマフ
ォーカス(DPF)は、パルスあたり25ジュールの蓄
積電気エネルギを、4πステラジアン中へ放出される約
0.76ジュールの帯域内13.5ナノメートル放射に
変換する。このデバイスのパルス反復速度性能は、直流
電源の限界の200ヘルツまで上がることが観察されて
きた。この反復速度に至るまでに、パルスあたりの超紫
外線出力の重大な落ち込みは観察されていない。200
ヘルツでは、測定されたパルス間のエネルギ安定性はσ
=6%であり、パルスの欠落はみられない。本プロトタ
イプ高密度プラズマフォーカス(DPF)装置の電気回
路及び作動は、安定性、効率及び性能の改善を意図した
幾つかの好ましい変形実施態様の説明に沿って示されて
いる。
The applicant now describes a high-density plasma focus (DPF) prototype device made by the applicant and his colleagues as a light source for extreme ultraviolet (EUV) lithography employing an all solid state pulsed power drive. I do. Utilizing the results obtained from a vacuum grating spectrometer, combined with measurements by silicon photodiodes, Applicants have determined that a significant amount of radiation in the reflection band of the molybdenum / silicon mirror is 13.5 of divalently ionized lithium. It has been discovered that it can be generated using the nanometer emission line spectrum. The prototype high-density plasma focus (DPF) converts 25 joules of stored electrical energy per pulse into approximately 0.76 joules in-band 13.5 nanometer radiation emitted into 4π steradians. The pulse repetition rate performance of this device has been observed to go up to the limit of the DC power supply of 200 Hz. Up to this repetition rate, no significant dip in extreme ultraviolet power per pulse has been observed. 200
At Hertz, the energy stability between the measured pulses is σ
= 6%, and no pulse is missing. The electrical circuit and operation of the prototype high-density plasma focus (DPF) device is shown along with a description of several preferred alternative embodiments intended to improve stability, efficiency and performance.

【0014】本発明は、該モリブデン/シリコンまたは
モリブデン/ベリリウム鏡システムの反射帯域によく一
致した放出特性をを備えた、信頼性のある高輝度超紫外
線光源(EUV)中での超紫外線リソグラフィーの実際
の使用を提供するものである。この提案の全反射超紫外
線(EUV)リソグラフィー装置は、スリット走査に基
づくシステムであるから、本発明は高反復速度性能を備
えた超紫外線(EUV)光源を提供するものである。
[0014] The present invention is directed to the use of extreme ultraviolet lithography in a reliable high intensity extreme ultraviolet source (EUV) with emission characteristics that closely match the reflection band of the molybdenum / silicon or molybdenum / beryllium mirror system. It is intended to provide actual use. Since the proposed total internal reflection ultra-violet (EUV) lithographic apparatus is a system based on slit scanning, the present invention provides an ultra-violet (EUV) light source with high repetition rate performance.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】(第一の好ましい実施態様)高エ
ネルギ紫外線光源の簡単な図を図1に示す。主要な構成
部品は、プラズマ絞り込みユニット2、高エネルギフォ
トン収集器4、及び光伝送管6である。該プラズマ絞り
込み光源は、低インダクタンス・パルスパワー回路10
によって電力を供給される同軸電極8を有する。本好ま
しい実施態様中の該パルスパワー回路は、高電圧かつ十
分なエネルギの回路であり、1キロジュールないし2キ
ロジュールの範囲で約5マイクロ秒のパルスを1,00
0ヘルツの速度で同軸電極8に供給することができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Preferred Embodiment) A simplified diagram of a high energy ultraviolet light source is shown in FIG. The main components are a plasma focusing unit 2, a high energy photon collector 4, and a light transmission tube 6. The plasma focusing light source is a low inductance pulse power circuit 10.
And has a coaxial electrode 8 powered by. The pulsed power circuit in the preferred embodiment is a high voltage, full energy circuit that delivers about 5 microsecond pulses in the range of 1 kilojoule to 2 kilojoules to 1,00.
It can be supplied to the coaxial electrode 8 at a rate of 0 Hertz.

【0016】ヘリウム及びリチウム蒸気の混合物などの
少量の機能ガスが、図1に示すように電極8の基部の近
くに存在する。高電圧のパルスがかかるごとに、プレイ
オン化または自己降伏のいずれかによって、同軸電極8
の内部及び外部電極間に電子雪崩降伏が起きる。緩衝ガ
ス中で起きる該雪崩降伏過程で、該ガスがイオン化さ
れ、該電極基部で電極間に電導性プラズマを生じる。ひ
とたび電導性プラズマが生じれば、内部及び外部電極間
に電流が流れる。本好ましい実施態様では、内部電極は
高正電位であり、外部電極は地電位である。電流は内部
電極から外部電極へと流れ、従って電子は中央へ向かっ
て流れ、正イオンは中央から流れ出る。この電流の流れ
が磁場を発生し、それが流動する電荷担体を加速して同
軸電極8の基部から遠ざける。
A small amount of functional gas, such as a mixture of helium and lithium vapor, is present near the base of the electrode 8, as shown in FIG. Each time a high voltage pulse is applied, the coaxial electrode 8
Avalanche breakdown occurs between the internal and external electrodes. During the avalanche breakdown process that occurs in the buffer gas, the gas is ionized, creating a conductive plasma between the electrodes at the electrode base. Once the conductive plasma is generated, a current flows between the inner and outer electrodes. In this preferred embodiment, the internal electrodes are at a high positive potential and the external electrodes are at ground potential. Current flows from the inner electrode to the outer electrode, so that electrons flow toward the center and positive ions flow out of the center. This current flow generates a magnetic field which accelerates the flowing charge carriers away from the base of the coaxial electrode 8.

【0017】プラズマが中央電極の先端に到達すると、
プラズマにかかる電界及び磁界の力が、該中央電極の中
心線に沿いかつその先端のわずか先の点10のあたりの
「焦点」にプラズマを絞り込んで、該プラズマの圧力と
温度は急速に上昇し極度の高温、場合によっては太陽表
面温度より遥かに高い温度に達する。該電極の寸法及び
該回路の全電気エネルギは、好ましくはプラズマ中で所
要の黒体温度を生じるように最適化される。13ナノメ
ートル領域での放射を発生するためには、20ないし1
00電子ボルトを超える黒体温度が必要である。一般的
には、特定の同軸構造の場合、温度は、電気パルスの電
位の上昇に伴って上昇する。放射点の形は、軸線方向に
はいくらか不規則で、半径方向にはほぼガウス型であ
る。該光源の一般的な半径寸法は300ミクロンであ
り、長さはほぼ4ミリメートルである。
When the plasma reaches the tip of the center electrode,
The force of the electric and magnetic fields on the plasma narrows the plasma to a "focal point" along the center line of the central electrode and just ahead of the tip at point 10, and the pressure and temperature of the plasma rise rapidly. Extremely high temperatures, in some cases much higher than the sun's surface temperature. The dimensions of the electrodes and the total electrical energy of the circuit are preferably optimized to produce the required black body temperature in the plasma. To generate radiation in the 13 nanometer range, 20 to 1
Black body temperatures in excess of 00 eV are required. Generally, for a particular coaxial structure, the temperature will increase as the potential of the electrical pulse increases. The shape of the radiating point is somewhat irregular in the axial direction and almost Gaussian in the radial direction. The typical radial dimension of the light source is 300 microns and the length is approximately 4 millimeters.

【0018】技術文書で説明される殆どの従来技術のプ
ラズマフォーカスユニットでは、放射点は黒体にごく近
似したスペクトルで全方向に放射を発する。機能ガス中
のリチウムの目的は、放射点からの放射のスペクトルを
狭めることである。
In most prior art plasma focus units described in the technical literature, the emission point emits radiation in all directions with a spectrum very close to a blackbody. The purpose of lithium in the functional gas is to narrow the spectrum of radiation from the point of emission.

【0019】(リチウム蒸気)2価にイオン化されたリ
チウムは、13.5ナノメートルで電子遷移を示し、ヘ
リウム緩衝ガス中で放射源原子として機能する。2価に
イオン化されたリチウムは、二つの理由から優れた選択
肢である。第一はリチウムの低融点と高蒸気圧である。
放射点から放出されたリチウムが、真空室壁面及び収集
光学機器の表面を単に180℃以上に熱するだけで、こ
れらの表面に付着するのを防ぐことができるのである。
そして気相のリチウムは、普通のターボ分子汲み上げ技
術を使って、ヘリウム緩衝ガスとともに該真空室から汲
み出すことができる。また、リチウムは、単にこれら2
気体を冷やすことで該ヘリウムから容易に分離できる。
13.5ナノメートルで良好な反射を行うためにコーテ
ィング材料が利用される。図8は公表されたモリブデン
/シリコンの反射率と関連させてリチウムの放出ピーク
を示している。
(Lithium vapor) Divalent ionized lithium exhibits an electronic transition at 13.5 nm, and functions as a radiation source atom in a helium buffer gas. Divalent ionized lithium is an excellent choice for two reasons. The first is the low melting point and high vapor pressure of lithium.
Lithium released from the emission point can be prevented from adhering to the vacuum chamber wall and the surface of the collection optical device by simply heating the surface to 180 ° C. or more.
The gas phase lithium can then be pumped out of the vacuum chamber with helium buffer gas using conventional turbo molecular pumping techniques. Also, lithium is simply these two
The gas can be easily separated from the helium by cooling.
Coating materials are used to provide good reflection at 13.5 nanometers. FIG. 8 shows the lithium emission peak in relation to the published molybdenum / silicon reflectivity.

【0020】リチウムを放射源原子として利用する第三
の利点は、非イオン化リチウムは13.5ナノメートル
の放射に対して低い吸収断面を持つことである。さら
に、放射点から放出されたイオン化リチウムは、穏和な
電界で容易に一掃できる。残余の非イオン化リチウム
は、13.5ナノメートルの放射に対し殆ど無影響であ
る。13ナノメートル領域で現在提唱されている最も一
般的な放射源は、レーザで融除したキセノンの凍結ジェ
ットである。このようなシステムは、キセノンの13ナ
ノメートルでの吸収断面積が大きいので、次のパルスが
でる前に事実上すべての放出キセノンを捕獲しなければ
ならない。
A third advantage of utilizing lithium as the source atom is that non-ionized lithium has a low absorption cross section for 13.5 nanometer radiation. Further, the ionized lithium emitted from the emission point can be easily wiped out with a mild electric field. The remaining non-ionized lithium has little effect on 13.5 nanometer radiation. The most common radiation source currently proposed in the 13 nanometer range is a laser-ablated xenon frozen jet. Because of the large absorption cross section of xenon at 13 nanometers in such a system, virtually all emitted xenon must be captured before the next pulse.

【0021】(放射収集器)該放射点で産生された放射
は、全4πステラジアン中へ均一に放出される。あるタ
イプの収集光学素子では、この放射を捕獲してリソグラ
フィー機器へと向ける必要がある。これまでに提案され
た13ナノメートルの光源は、多層電気絶縁被覆鏡に基
づく収集光学素子を示唆していた。多層電気絶縁被覆鏡
は、大角度の領域で高い収集効率を得るために用いられ
た。砕屑を生む放射源は、該絶縁鏡を被覆してその反射
率を低下させ、そのため該放射源から出る収集出力を弱
めたであろう。好ましい本システムは、電極の浸食を受
け、時間の経過とともに放射点の近傍に置かれたどのよ
うな絶縁鏡をも品質低下させたであろう。
(Radiation Collector) The radiation produced at the point of radiation is uniformly emitted into all 4π steradians. Certain types of collection optics require that this radiation be captured and directed to a lithographic apparatus. Previously proposed 13 nanometer light sources have suggested collection optics based on multilayer electrically insulating coated mirrors. Multilayer electrically insulated mirrors were used to obtain high collection efficiency in large angle areas. A debris-producing radiation source would coat the insulated mirror and reduce its reflectivity, thus reducing the collected power exiting the radiation source. The preferred system would have degraded any insulated mirrors placed near the emission point over time due to electrode erosion.

【0022】13.5ナノメートルの紫外線の小さな入
射角では高反射率を持つ幾つかの物質が、利用可能であ
る。これらの幾つかに対するグラフが、図11に示され
ている。良好な選択肢には、モリブデン、ロジウム及び
タングステンがある。収集器はこれらの材料で構成する
ことができ、ニッケルのような基体構造物質に被覆とし
てそれらを塗布するのが好適である。この円錐部分は、
取り外し可能なマンドレル上にニッケル電気メッキによ
って調えられる。
Several materials are available that have high reflectivity at small angles of incidence of ultraviolet light at 13.5 nanometers. Graphs for some of these are shown in FIG. Good options include molybdenum, rhodium and tungsten. The collector can be composed of these materials, and it is preferred to apply them as a coating to a substrate structural material such as nickel. This cone is
Prepared by nickel electroplating on a removable mandrel.

【0023】大きな円錐角を受容できる収集器を作るた
めには、幾つかの円錐部分を互いに他の内部に入れ子に
することができる。各円錐部分は、その部分の放射円錐
を所望の方向へ向け変えるために、該放射を一回以上反
射することがある。微小入射角での作動のための収集の
設計をすれば、浸食された電極物質の堆積に最もよく耐
える収集器を作ることになる。このような鏡のきわめて
小さい入射角の反射率は、該鏡の表面の粗さに依存す
る。表面の粗さへの依存度は入射角が微小入射角に近づ
くにつれて減少する。我々は少なくとも25度の固定角
を超えて放射される該13ナノメートルの放射を、収集
して方向を定めることができると見積もっている。放射
を光伝送管へと向ける好適な収集器を図1,2,及び3
に示した。
In order to make a collector that can accept large cone angles, several cone sections can be nested inside one another. Each conical section may reflect the radiation one or more times to redirect the radiation cone of that section to a desired direction. Designing a collection for operation at small angles of incidence will create a collector that will best withstand the deposition of eroded electrode material. The reflectivity of such mirrors at very small angles of incidence depends on the surface roughness of the mirror. The dependence on surface roughness decreases as the angle of incidence approaches the small angle of incidence. We estimate that the 13 nanometer radiation emitted over a fixed angle of at least 25 degrees can be collected and directed. A suitable collector for directing radiation to a light transmission tube is shown in FIGS.
It was shown to.

【0024】(タングステン電極−収集器のタングステ
ン被覆)外面反射収集器の材料を選択する好適な方法
は、収集器の被覆材料を電極物質と同一にすることであ
る。タングステンは、電極としての性能と13ナノメー
トルでの屈折率が0.945であるという実際の性質と
を示してきたので、有望な候補である。該電極及び該鏡
被覆に同一物質を使えば、浸食された電極物質が該収集
鏡の上を被覆する際、鏡の反射率の低下を最小化するこ
とができるのである。
(Tungsten Electrode-Tungsten Coating of Collector) A preferred method of selecting the material of the external reflection collector is to make the coating material of the collector the same as the electrode material. Tungsten is a promising candidate because it has demonstrated performance as an electrode and the real property of a refractive index of 0.945 at 13 nanometers. Using the same material for the electrode and the mirror coating minimizes the loss of mirror reflectivity as the eroded electrode material coats over the collection mirror.

【0025】(銀電極及び被覆)銀もまた13ナノメー
トルで低い屈折率を持ち、かつ高い反復速度操作を可能
とする高い熱伝導性を持つので、電極及び被覆として優
れた選択肢である。
Silver (Silver Electrode and Coating) Silver is also an excellent choice for electrodes and coatings because it has a low refractive index at 13 nanometers and high thermal conductivity which allows high repetition rate operation.

【0026】(円錐入れ子式砕屑収集器)別の好適な実
施態様では、収集指向器は、すべてのタングステン蒸気
をそれが収集指向器に到着する前に集めてしまう砕屑収
集器5によって、蒸発電極物質による汚染から保護され
る。図9はプラズマ絞り込みから生じる砕屑を集める円
錐入れ子式砕屑収集器5を示す。砕屑収集器5は、該絞
り込み部の中心から延伸して、収集指向器4に向けられ
る光線と一直線にそろった表面を持つ円錐入れ子式の部
分からなっている。
Conical Nested Debris Collector In another preferred embodiment, the collection director is provided by a debris collector 5, which collects all the tungsten vapor before it reaches the collection director. Protected from contamination by materials. FIG. 9 shows a conical nested debris collector 5 that collects debris resulting from plasma narrowing. The debris collector 5 comprises a conical nested portion extending from the center of the aperture and having a surface aligned with the light beam directed to the collection director 4.

【0027】集められた砕屑は、タングステン電極から
出た蒸発タングステン及び蒸発リチウムを含んでいる。
該砕屑収集器は、放射収集指向器4に取り付けられてい
るかまたはその一部である。収集器は双方ともニッケル
メッキした基体からできている。該放射収集指向器4
は、非常に高い反射率を持つようにモリブデンまたはロ
ジウムで被覆される。好ましくは、双方の収集器とも約
400℃に加熱されるが、この温度はリチウムの融点よ
りかなり高く、かつタングステンの融点より実質的に低
い。リチウム蒸気もタングステン蒸気もともに砕屑収集
器5の表面に集まるが、リチウムは蒸発して去り、該リ
チウムが収集指向器4に集まっても、その後すぐに蒸発
し去る。ひとたび砕屑収集器5に集まったタングステン
は、永久的にそこにとどまる。
The collected debris contains evaporated tungsten and evaporated lithium from the tungsten electrode.
The debris collector is attached to or part of the radiation collection director 4. Both collectors are made of a nickel-plated substrate. The radiation collecting director 4
Are coated with molybdenum or rhodium to have very high reflectivity. Preferably, both collectors are heated to about 400 ° C., which is well above the melting point of lithium and substantially below the melting point of tungsten. Both the lithium vapor and the tungsten vapor collect on the surface of the debris collector 5, but the lithium evaporates away, and even if the lithium collects on the collection director 4, it evaporates immediately thereafter. Once collected in the debris collector 5, the tungsten remains there permanently.

【0028】図7は出願人が設計した収集器の光学的特
徴を示す。該収集器は5つの入れ子式微小入射角パラボ
ラ反射鏡で成り立っているが、5つの反射鏡のうち3つ
のみが示されている。内側の2つの反射鏡は図示されて
いない。この設計では収集角は0.4ステラジアンであ
る。以下で検討するように、該収集器表面は被覆され、
リチウムの堆積を防ぐために加熱される。この設計で並
行ビームが産生される。図1,3,及び10に示すよう
な他の好適な設計はビームを一点に集める。該収集器
は、13.5ナノメートル波長領域で高い微小入射角反
射率を持つ物質で被覆するべきである。2つのその様な
物質はパラジウムとルテニウムである。
FIG. 7 shows the optical features of the collector designed by the applicant. The collector consists of five nested, small angle of incidence parabolic mirrors, but only three of the five mirrors are shown. The two inner mirrors are not shown. In this design, the collection angle is 0.4 steradians. As discussed below, the collector surface is coated,
Heated to prevent lithium deposition. This design produces a parallel beam. Other preferred designs, such as those shown in FIGS. 1, 3, and 10, concentrate the beam. The collector should be coated with a material that has a high micro-incidence reflectance in the 13.5 nanometer wavelength region. Two such materials are palladium and ruthenium.

【0029】(光伝送管)堆積物質をリソグラフィー機
器の照明光学素子に近づけないことが重要である。した
がって、光伝送管6は、この分離を一層確実にすること
が望ましい。該光伝送管6は、その内部表面が外側へほ
ぼ全反射するようになった中空の光伝送管である。基本
的な収集光学素子は、収集された放射の円錐角を小さく
して、中空光伝送管の受容角に合わせるように設計摺る
ことができる。この概念は図1に示されている。図1に
示すようにタングステン、銀あるいはリチウム原子は、
中空光伝送管を流れる緩衝ガスに逆らって上流へと拡散
するはずなので、リソグラフィー機器の絶縁鏡は電極砕
屑から非常によく保護されよう。
(Light Transmission Tube) It is important that the deposited material is kept away from the illumination optics of the lithographic apparatus. Therefore, it is desirable that the optical transmission tube 6 further ensures this separation. The light transmission pipe 6 is a hollow light transmission pipe whose inner surface is almost totally reflected outward. The basic collection optics can be designed to reduce the cone angle of the collected radiation to match the acceptance angle of the hollow light transmission tube. This concept is illustrated in FIG. As shown in FIG. 1, tungsten, silver or lithium atoms are
The insulated mirror of the lithographic apparatus would be very well protected from electrode debris, as it would diffuse upstream against the buffer gas flowing through the hollow light transmission tube.

【0030】(パルスパワーユニット)好適なパルスパ
ワーユニット10は、ソリッドステートトリガー及び米
国特許5,142,166号に記載したパルスパワーユ
ニットのような磁気スイッチ回路を使用したソリッドス
テート高周波高電圧パルスパワーユニットである。これ
らのユニットは高信頼性があり、数ヶ月かつ数十億パル
スを経る間殆どメインテナンスなしに連続操業すること
ができる。米国特許5,142,166号の教示を引用
によりここに援用する。
(Pulse Power Unit) The preferred pulse power unit 10 is a solid state high frequency high voltage pulse power unit using a solid state trigger and a magnetic switch circuit such as the pulse power unit described in US Pat. No. 5,142,166. These units are reliable and can operate continuously for almost months and billions of pulses with little maintenance. The teachings of US Pat. No. 5,142,166 are incorporated herein by reference.

【0031】図4はパルスパワーを供給する簡単な電気
回路を示している。好適な実施例は、エキシマレーザに
用いるコマンド共振充電供給型の直流電源40を含んで
いる。C0は既製のコンデンサのバンクであり、併合キ
ャパシタンスが65マイクロファラデーであり、ピーキ
ングコンデンサC1もまた既製のコンデンサのバンクで
あり、併合キャパシタンスが65マイクロファラデーで
ある。可飽和インダクタ42は約1.5ナノファラデー
の飽和励振インダクタンスを持つ。トリガー44は、絶
縁ゲートバイポーラトランジスタである。ダイオード4
6とインダクタ48は、米国特許5,729,562号
で説明するものに似たエネルギ回収回路を形成し、1パ
ルスから出た反射電気エネルギを次のパルスがくる前に
0に蓄積する働きをする。
FIG. 4 shows a simple electric circuit for supplying pulse power. The preferred embodiment includes a DC power supply 40 of the command resonant charge supply type used for excimer lasers. C 0 is a bank of off-the-shelf capacitors with a merged capacitance of 65 μFaraday, and peaking capacitor C 1 is also a bank of off-the-shelf capacitors with a merged capacitance of 65 μFaraday. The saturable inductor 42 has a saturation excitation inductance of about 1.5 nanoFaraday. The trigger 44 is an insulated gate bipolar transistor. Diode 4
Functions 6 and the inductor 48, which forms an energy recovery circuit similar to the one described in U.S. Patent No. 5,729,562, to accumulate reflected electrical energy emitted from one pulse to the C 0 prior to come next pulse do.

【0032】(システム―第1の好ましい実施態様)し
たがって、図1に図示するように、最初の好適な実施例
で、ヘリウム及びリチウム蒸気の混合機能ガスは、同軸
電極8中へ放出される。パルスパワーユニット10から
の電気パルスは、十分な高温高圧で高密度のプラズマフ
ォーカスを作り出し、機能ガス中のリチウム原子を2価
にイオン化して、波長約13.5ナノメートルの紫外線
放射を産生する。
(System—First Preferred Embodiment) Thus, as illustrated in FIG. 1, in a first preferred embodiment, a mixed functional gas of helium and lithium vapor is released into the coaxial electrode 8. The electrical pulse from the pulse power unit 10 creates a dense plasma focus at a sufficiently high temperature and pressure to ionize the lithium atoms in the functional gas bivalently, producing ultraviolet radiation at a wavelength of about 13.5 nanometers.

【0033】この光は、外面全反射収集器4に集めら
れ、中空光伝送管6へ向けられ、そこで該光はさらにリ
ソグラフィー機器(図示せず)へ向けられる。放電室1
は、ターボ吸入ポンプ12で約4トルの真空に保たれ
る。機能ガス中のヘリウムガスのいくらかはヘリウム分
離器14で分離され、図1の16にに図示するように該
光伝送管を清掃するのに用いられる。該光伝送管中のヘ
リウムの圧力は、好ましくは通常低圧もしくは真空に保
たれるリソグラフィー機器の所要圧力と釣り合う。機能
ガスの温度は、熱交換機20によって所望の温度に保た
れ、該ガスは静電フィルター22によって清浄化され
る。該ガスは、図1に図示するように該同軸電極空間に
放出される。
This light is collected by an external total internal reflection collector 4 and directed to a hollow light transmission tube 6, where the light is further directed to a lithographic apparatus (not shown). Discharge chamber 1
Is maintained at a vacuum of about 4 Torr by the turbo suction pump 12. Some of the helium gas in the functional gas is separated by a helium separator 14 and used to clean the light transmission tube as shown in FIG. The pressure of helium in the light transmission tube is preferably balanced with the required pressure of the lithographic apparatus, which is usually kept at a low pressure or vacuum. The temperature of the functional gas is maintained at a desired temperature by the heat exchanger 20, and the gas is cleaned by the electrostatic filter 22. The gas is released into the coaxial electrode space as shown in FIG.

【0034】(プロトタイプユニット)出願人及び同僚
作業者によって製作されテストされたプロトタイプのプ
ラズマ絞り込みユニットの図が、図5に示されている。
主要素子はC1コンデンサデック、C0コンデンサデッ
ク、絶縁ゲートバイポーラトランジスタスイッチ、可飽
和インダクタ42、真空容器3,及び同軸電極8であ
る。
Prototype Unit A diagram of a prototype plasma focusing unit fabricated and tested by Applicants and colleagues is shown in FIG.
Major elements C 1 capacitor decks, C 0 capacitor deck, insulated gate bipolar transistor switches, saturable inductor 42, vacuum vessel 3, and coaxial electrode 8.

【0035】(テスト結果)図6は出願人が図5に図示
する該ユニットで測定した典型パルス形を示す。出願人
は、C1の電圧C1の電流及び13.5ナノメートルでの
輝度を8マイクロ秒間にわたって記録した。この代表的
パルスの全エネルギは、約0.8ジュールであった。パ
ルス幅は(半値全幅で)約280ナノ秒であった。降伏
前のC1の該電圧は1キロボルトより僅かに小さかっ
た。この実施例のプロトタイプは、200ヘルツまでの
パルス速度で操作可能である。200ヘルツでの平均帯
域内13.5ナノメートル放射の測定値は、4πステラ
ジアンで152ワットである。1シグマでのエネルギ安
定性は、6%である。出願人は該エネルギの3.2%
が、図1に図示する収集器4で有用な13.5ナノメー
トルビーム中へ向けることができると見積もっている。
(Test Results) FIG. 6 shows a typical pulse shape measured by the applicant in the unit shown in FIG. Applicants have recorded the luminance of a current and 13.5 nm of the voltage C 1 a C 1 over 8 micro seconds. The total energy of this representative pulse was about 0.8 Joules. The pulse width was about 280 nanoseconds (at full width at half maximum). The voltage at C 1 before breakdown was slightly less than 1 kilovolt. The prototype of this embodiment can operate at pulse rates up to 200 Hertz. The measured 13.5 nanometer radiation in the average band at 200 Hertz is 152 watts at 4π steradian. The energy stability at 1 sigma is 6%. Applicant has 3.2% of the energy
Estimate that it can be directed into a 13.5 nanometer beam useful with the collector 4 illustrated in FIG.

【0036】(第二の好ましいプラズマ絞り込みユニッ
ト)図2に第二の好適なプラズマ絞り込みユニットが示
されている。このユニットは米国特許4,042,84
8号で説明されたプラズマフォーカスデバイスと似てい
る。このユニットは2つの外部円盤型電極30,32及
び内部円盤型電極36を有している。該絞り込みは、特
許4,042,848号で説明され図2で指摘されたよ
うに、3方向から形成される。該絞り込みは、電極の周
辺近くから始まり、中央に向かって進み、そして図2の
34に図示するように放射点が対称軸に沿い内部電極の
中心に発現される。図1の実施例に関連して説明したよ
うに、放射は収集され方向付けられる。しかし、図2に
図示するように放射を該ユニットの両側からでてくる2
方向で捕獲することが可能である。さらに、絶縁鏡を点
38に設置して、始め左へ反射された該放射の相当な割
合を放射点を通して反射することも可能であろう。これ
は右側への放射を強めるはずである。
(Second Preferred Plasma Focusing Unit) FIG. 2 shows a second preferred plasma focusing unit. This unit is disclosed in U.S. Pat. No. 4,042,84
It is similar to the plasma focus device described in No. 8. This unit has two outer disc-shaped electrodes 30, 32 and an inner disc-shaped electrode 36. The aperture is formed from three directions, as described in patent 4,042,848 and pointed out in FIG. The constriction starts near the periphery of the electrode, progresses toward the center, and the emission point appears along the axis of symmetry at the center of the internal electrode, as shown at 34 in FIG. Radiation is collected and directed as described in connection with the embodiment of FIG. However, as shown in FIG. 2, radiation emerges from both sides of the unit.
It is possible to capture in any direction. Furthermore, it would be possible to place an insulating mirror at point 38 so that a significant proportion of the radiation initially reflected to the left is reflected through the radiation point. This should enhance radiation to the right.

【0037】(第三の好ましい実施態様)第三の好まし
い実施態様は、図3を引用して説明できる。この実施態
様は第一の好ましいな実施態様に似ている。この実施態
様では、しかし、緩衝ガスはアルゴンである。ヘリウム
は、13ナノメートルの放射に対して比較的無影響であ
るという好ましい性質を持っているが、原子量が小さい
という望ましくない性質を持っている。小原子量のた
め、我々は該システムを2ないし4トルの圧力環境で操
作しなければならない。ヘリウムの小原子量の他の欠点
は、電気的励振回路のタイミングに加速距離を合わせる
ために必要な電極の長さである。ヘリウムは軽いので、
該励振回路を通る電流がピークに達すると同時にヘリウ
ムが電極の先端から離れるように、電極を望ましいもの
より長くしなければならないのである。
(Third Preferred Embodiment) The third preferred embodiment can be described with reference to FIG. This embodiment is similar to the first preferred embodiment. In this embodiment, however, the buffer gas is argon. Helium has the desirable property of being relatively insensitive to 13 nanometer radiation, but has the undesirable property of low atomic weight. Due to the small atomic weight, we must operate the system in a 2 to 4 Torr pressure environment. Another disadvantage of the small atomic weight of helium is the length of the electrodes required to match the acceleration distance to the timing of the electrical excitation circuit. Helium is light,
The electrode must be longer than desired so that the helium moves away from the tip of the electrode as soon as the current through the excitation circuit peaks.

【0038】アルゴンのようなより重い原子は、所与の
圧力ではヘリウムより伝導性が低いが、原子量が大きい
のでより低圧でも安定した絞り込みを作り出せる。アル
ゴンの低操作圧力は、アルゴンの吸収性向の増加を償っ
てあまりある。加えて、必要な電極の長さが、原子量の
大きさのために減少する。短い電極は2つの理由で有利
である。第一は短電極を使ったときに起きる回路インダ
クタンスの減少である。インダクタンスが小さければ励
振回路が効率的になり、したがって必要な電気ポンプエ
ネルギを減少させられる。短電極の第二の利点は、電極
の先端から基部までの熱伝導経路距離の減少である。電
極に与える熱エネルギの大部分は、先端で起こり、電極
の伝導冷却は、主として基部で起きる(放射冷却もまた
起きる)。短電極では、熱い先端から冷たい基部までの
長さに沿った温度低下が小さくなる。パルスあたりのポ
ンプエネルギの小ささと改善された冷却経路の両方によ
って、該システムはより高い反復速度で動作する。反復
速度の増加は、直接に該システムの平均光学出力能力を
増加させる。該出力能力を反復速度の増加で評価するこ
とは、パルスあたりのエネルギの増加と対照して、リソ
グラフィー光源の平均出力能力の場合、最も望ましい方
法である。
[0038] Heavier atoms, such as argon, are less conductive than helium at a given pressure, but their higher atomic weights can produce a stable refinement at lower pressures. The low operating pressure of argon is too much to compensate for the increased absorption propensity of argon. In addition, the required electrode length is reduced due to the high atomic weight. Short electrodes are advantageous for two reasons. The first is the reduction in circuit inductance that occurs when using short electrodes. The lower inductance makes the excitation circuit more efficient and thus reduces the required electric pump energy. A second advantage of short electrodes is a reduction in the heat transfer path distance from the tip to the base of the electrode. Most of the thermal energy imparted to the electrode occurs at the tip, and conduction cooling of the electrode occurs primarily at the base (radiative cooling also occurs). With short electrodes, the temperature drop along the length from the hot tip to the cold base is small. The system operates at a higher repetition rate, both due to the lower pump energy per pulse and the improved cooling path. Increasing the repetition rate directly increases the average optical power capability of the system. Assessing the output power with increasing repetition rate is the most desirable method for the average output power of a lithographic light source, as opposed to increasing the energy per pulse.

【0039】この好適な実施態様では、第一第二の実施
態様と違ってリチウムを気相で真空室に注入しない。そ
のかわりに、図3に図示するように固体リチウムが中央
電極の中心の孔に入れられる。電極から出る熱が、該リ
チウムを蒸発温度に上昇させる。該電極の熱い先端に対
するリチウムの高さを調節することで、電極先端付近の
リチウムの分圧を制御できる。これを行う好適な実施例
が図3に示されている。該電極先端に対して該リチウム
棒の先端を調節する機構が与えられている。同軸電極8
の解放端が上に来て、融解リチウムが単に中央電極の先
端付近でどろどろになっていればよいように、該システ
ムを垂直に設置するのが望ましい。ビームは図5Aに示
すように垂直方向にまっすぐに出る。(代替的方法は、
リチウムが液体で加えられるように、該電極をリチウム
の融点以上の温度に熱することである)。特定の反復速
度に必要な速度で該液体を汲み上げるために、非常に低
速な流体ポンプが利用できる。タングステンの押し棒を
使って、液体リチウムを中央電極先端領域へ押し出すこ
ともできる。
In this preferred embodiment, unlike the first and second embodiments, lithium is not injected into the vacuum chamber in the gas phase. Instead, solid lithium is placed in the center hole of the center electrode as shown in FIG. Heat emanating from the electrodes raises the lithium to the evaporation temperature. By adjusting the height of lithium relative to the hot tip of the electrode, the partial pressure of lithium near the tip of the electrode can be controlled. A preferred embodiment for doing this is shown in FIG. A mechanism is provided for adjusting the tip of the lithium bar relative to the tip of the electrode. Coaxial electrode 8
Preferably, the system is installed vertically so that the open end of the top is on top and the molten lithium need only be lumpy near the tip of the center electrode. The beam exits vertically vertically as shown in FIG. 5A. (An alternative is
Heating the electrode to a temperature above the melting point of lithium so that lithium is added in liquid). Very low speed fluid pumps are available to pump the liquid at the rate required for a particular repetition rate. Liquid lithium can also be pushed to the center electrode tip region using a tungsten push rod.

【0040】電極中央に通った孔は、別の重要な利点を
もたらす。該プラズマの絞り込みは、中央電極の先端の
中心付近に形成されるので、エネルギの多くはこの領域
で消散する。この点の付近の電極物質は、融除されて圧
力容器内部の他の表面を機能阻害する。中央孔のある電
極を採用すれば、浸食される物質が大いに減少する。加
えて、出願人の実験は、この領域におけるリチウム蒸気
の存在は、電極物質の浸食速度をさらに減少することを
示している。蛇腹その他の適切なシール法を使用して、
電極装置が真空室に入る場所の良好なシールを維持すべ
きである。固体リチウムを十分に備えた取り替え用電極
は、容易かつ安価に製造でき、かつ該真空室内で容易に
取り替えできる。
The hole through the center of the electrode offers another important advantage. Since the narrowing of the plasma is formed near the center of the tip of the center electrode, much of the energy dissipates in this region. The electrode material near this point is ablated and impairs other surfaces inside the pressure vessel. Employing an electrode with a central hole greatly reduces eroded material. In addition, Applicants' experiments indicate that the presence of lithium vapor in this region further reduces the erosion rate of the electrode material. Using a bellows or other suitable sealing method
A good seal should be maintained where the electrode device enters the vacuum chamber. A replacement electrode sufficiently equipped with solid lithium can be manufactured easily and inexpensively and can be easily replaced in the vacuum chamber.

【0041】(真空室内小窓)該絞り込み部は、超紫外
線(EUV)から分離しなければならない大量の可視光線を
発生する。また、窓は、リソグラフィー光学素子がリチ
ウムやタングステンで汚染されないことを、加えて確実
にするものが望ましい。本発明によって産生される超紫
外線ビームは、固体によって非常によく吸収される。そ
れゆえビームに窓を付けるのは困難な問題である。出願
人が好適とする窓問題の解決法は、超紫外線(EUV)を通
し、可視光線を反射する非常に薄い箔を使用することで
ある。出願人が好適とする窓は、入射ビームの軸線と約
10°の入射角で傾いたベリリウムの箔(約10ないし
15ミクロン)である。この配置で殆ど全部の可視光線
は反射され、約50ないし80%の超紫外線(EUV)は透
過する。もちろんこのような薄い窓はあまり強くない。
したがって、出願人は非常に直径の小さいベリリウムの
窓を使い、該ビームは該小窓を通して絞り込まれる。好
ましくは該薄ベリリウム窓の直径は、約10ミリメート
ルである。該小窓の加熱を考慮しなければならず、高反
復速度には特別の該窓冷却が必要である。設計によって
は、この構成部品は、単にビーム分割装置として設計さ
れ、該薄光学素子を挟む圧力の差異がないので該設計は
簡単になる。
(Small Window in Vacuum Chamber) The narrowing portion generates a large amount of visible light which must be separated from extreme ultraviolet (EUV). Preferably, the window additionally ensures that the lithographic optical element is not contaminated with lithium or tungsten. The extreme ultraviolet beam produced by the present invention is very well absorbed by solids. Therefore, windowing the beam is a difficult problem. A solution to the window problem that applicants prefer is to use a very thin foil that passes extreme ultraviolet (EUV) and reflects visible light. Applicants' preferred window is a beryllium foil (about 10 to 15 microns) inclined at an angle of incidence of about 10 ° with the axis of the incident beam. In this arrangement, almost all visible light is reflected and about 50-80% of extreme ultraviolet (EUV) is transmitted. Of course, such thin windows are not very strong.
Applicants therefore use very small diameter beryllium windows, through which the beam is focused. Preferably, the diameter of the thin beryllium window is about 10 millimeters. Heating of the small window must be considered, and high repetition rates require special cooling of the window. In some designs, this component is simply designed as a beam splitter, simplifying the design because there is no difference in pressure across the thin optical element.

【0042】図10はビーム9を厚さ0.5ミクロン、
直径1ミリメートルのベリリウムの窓7を通して絞り込
むために、収集器延長部4Aによって放射収集器4が延
長される好適な実施態様を示す。
FIG. 10 shows beam 9 having a thickness of 0.5 microns,
Figure 3 shows a preferred embodiment in which the radiation collector 4 is extended by a collector extension 4A for narrowing through a 1 millimeter diameter beryllium window 7;

【0043】(プレイオン化)出願人の実験では、プレ
イオン化なしでも良好な結果が得られるが、プレイオン
化で性能が改善することが示された。図5に示す該プロ
トタイプユニットは、電極間のガスをプレイオン化する
直流駆動火花ギャッププレイオン化装置を有する。出願
人はこれらのエネルギ安定値を大いに改善し、かつ改善
プレイオン化技術によって他の性能パラメータを改善で
きるであろう。プレイオン化は、エキシマレーザの性能
を改善するために、出願人や他の人々によって使われる
よく発達した技術である。好適なプレイオン化技術が含
むのは 1) 直流駆動火花ギャップ 2) 高周波駆動火花ギャップ 3) 高周波駆動表面放電 4) コロナ放電 5) プレイオン化と組み合わせたスパイカー回路 これらの技術は、エキシマレーザに関する科学文献によ
く説明されており、かつよく知られている。
(Play-On) Applicants' experiments have shown that good results can be obtained without play-on, but that performance improves with play-on. The prototype unit shown in FIG. 5 has a DC driven spark gap pre-on device for pre-oning the gas between the electrodes. Applicants could greatly improve these energy stability values and improve other performance parameters with improved play-on techniques. Play-on is a well-developed technique used by applicants and others to improve the performance of excimer lasers. Preferred pre-on techniques include: 1) DC driven spark gaps 2) High frequency driven spark gaps 3) High frequency driven surface discharges 4) Corona discharges 5) Spiker circuits in combination with pre-onization These techniques are described in the scientific literature on excimer lasers. And is well known.

【0044】(ブラストシールド)図5Bは、好適な実
施態様においてプレイオン化をもたらす総計8個のスパ
ークプラグ138のうち2個の位置を示している。この
図は外部がステンレススチール、内部がタングステンで
できた陰極111と陽極123とをも示している。絶縁
体の被膜が陽極123を囲み、5ミルの厚いフィルム絶
縁体125が陽極と陰極とを完全に分離している。図5
Bの1ないし6は、放電の始まりから1.5マイクロ秒
の後に図5B5で頂点に達した絞り込みに至る典型的な
パルスの進行を示している。該放電の間にプラズマは、
該陽極の先端方向へ、該プラズマを流れる電流によって
生じるイオン及び電子に働くローレンス力によって加速
される。図5Bの121に示す電極の先端に達するやい
なや、半径方向の力のベクトルが該プラズマを高温に達
するまでに圧縮加熱する。
Blast Shield FIG. 5B shows the location of two of a total of eight spark plugs 138 that provide play-on in the preferred embodiment. This figure also shows a cathode 111 and an anode 123 made of stainless steel on the outside and tungsten inside. An insulator coating surrounds the anode 123 and a 5 mil thick film insulator 125 completely separates the anode and cathode. FIG.
B's 1-6 show a typical pulse progression 1.5 nm after the beginning of the discharge to the narrowing that peaked in FIG. 5B5. During the discharge, the plasma
Toward the tip of the anode, it is accelerated by the Lawrence force acting on ions and electrons generated by the current flowing through the plasma. As soon as the tip of the electrode shown at 121 in FIG. 5B is reached, the radial force vector compresses and heats the plasma until it reaches a high temperature.

【0045】ひとたび該プラズマが圧縮されると、そこ
にあって該プラズマに働く軸方向の力が、特に図5B6
に示すように、該プラズマ柱を引き伸ばす傾向がある。
この引き延ばしが不安定性を招く。ひとたび該プラズマ
柱が軸線方向にある点を超えて成長すると、圧縮プラズ
マの領域にまたがる電圧降下が大きくなりすぎて、該陽
極先端近傍の低圧ガスでは支えきれなくなる。アークオ
ーバーが起き電流の多くまたは全部が、図5B6の破線
で示すように該陽極先端付近の短い低密度ガス領域を通
って流れる。このアークオーバーは、パルスの不安定性
を生じ、相対的に早い電極浸食を引き起こすので有害で
ある。
Once the plasma has been compressed, the axial forces there and acting on the plasma, especially in FIG.
As shown in FIG. 5, the plasma column tends to be stretched.
This stretching leads to instability. Once the plasma column grows beyond a point in the axial direction, the voltage drop across the region of the compressed plasma becomes too large to be supported by the low pressure gas near the anode tip. An arcover occurs and much or all of the current flows through a short low density gas region near the anode tip, as shown by the dashed line in FIG. 5B6. This arcover is harmful because it causes pulse instability and causes relatively fast electrode erosion.

【0046】この問題の解決法は、軸線方向の該プラズ
マ柱の動きに物理的障壁を作ることである。その様な障
壁が、図5Cに素子番号143として示されており、P
DFデバイスのプラズマ浪費に対する防御物として働く
ので、出願人によってブラストシールドと呼ばれる。該
ブラストシールドは、強い機械的及び耐熱性を持つ電気
的絶縁性を持つ物質で作らなければならない。加えて、
リチウムのような高反応性元素とともに操作するときに
は、該ブラストシールド材料の化学的適合性を考慮しな
ければならない。リチウムは、この超紫外線(EUV)源と
してその13.5ナノメートルでの強い放出によって、
放出要素として提唱されている。優れた候補物質は、単
一結晶アルミナ、サファイアまたはジェネラルエレクト
リック社によって製造され、商標のある物質ルカラクス
(Lucalux)のようなアモルフォスサファイアで
ある。
A solution to this problem is to create a physical barrier to the movement of the plasma column in the axial direction. Such a barrier is shown as element number 143 in FIG.
It is called a blast shield by the applicant because it acts as a defense against plasma waste of the DF device. The blast shield must be made of an electrically insulating material with strong mechanical and heat resistance. in addition,
When operating with highly reactive elements such as lithium, the chemical compatibility of the blast shield material must be considered. Lithium, as its extreme ultraviolet (EUV) source, has its strong emission at 13.5 nanometers,
Proposed as a release element. Excellent candidate substances are single crystal alumina, sapphire or amorphous sapphire, such as the proprietary substance Lucalux, manufactured by General Electric Company.

【0047】ブラストシールドの最適の形は、図5Cに
示すような、該電極の直径と同じ半径を持ち、該電極上
に中心があるドームであることが解った。その様な形
は、プラズマの圧縮が最大の時、自然に起きるプラズマ
流の線と密接に一致している。もし、該ブラストシール
ドが、該陽極の先端からさらに遠くはなされていたら、
プラズマ柱は長すぎてプラズマ加熱が不十分になり、ア
ークオーバーの危険が生じてこよう。もし、該ブラスト
シールドの位置が該陽極先端に近すぎると、電流の中央
軸線から陰極への流れが制限され、やはりプラズマの加
熱が不十分になろう。ブラストシールド143の上側の
点144に、超紫外線(EUV)放射を逃がし、利用する
ために集めることができる孔が必要である。この孔は、
該プラズマがこの孔から脱出して該ブラストシールド上
に長く細い柱を形成する性質を帯びるように、できるだ
け小さくしなければならない。点144で示すこの孔へ
の傘型切り込みは、プラズマフォーカスデバイスで産生
する超紫外線(EUV)の軸線外収集が大きくなる。
The optimal shape of the blast shield has been found to be a dome with a radius equal to the diameter of the electrode and centered on the electrode, as shown in FIG. 5C. Such a shape closely matches the line of the naturally occurring plasma flow when the compression of the plasma is at its maximum. If the blast shield was made further away from the tip of the anode,
The plasma column will be too long and insufficient plasma heating will result in danger of arc over. If the position of the blast shield is too close to the anode tip, the flow of current from the central axis to the cathode will be limited, again resulting in insufficient heating of the plasma. At the upper point 144 of the blast shield 143, there must be a hole that can be collected for escape and use of extreme ultraviolet (EUV) radiation. This hole is
It must be as small as possible so that the plasma escapes from this hole and has the property of forming long, narrow columns on the blast shield. An umbrella cut into this hole, indicated by point 144, increases the off-axis collection of extreme ultraviolet (EUV) produced by the plasma focus device.

【0048】図5C1ないし6は、ブラストシールドが
該プラズマ絞り込みを包含し、アークオーバーを防ぐ様
子を示す。
FIGS. 5C1-6 show how the blast shield encompasses the plasma focusing and prevents arc over.

【0049】上記の実施態様は、本発明の原理の適用例
を示し得る多くの可能な特定の実施態様のほんの2,3
に過ぎないことが理解できよう。例えば、機能ガスを再
循環する代わりに、単にリチウムを捕捉してヘリウムを
放出する方が望ましいこともある。タングステンと銀で
はなく、他の電極と被覆の組み合わせの使用も可能であ
る。例えば、銅か白金の電極や被覆も利用可能であろ
う。該プラズマ絞り込みを発生する他の技術が、説明し
た特定の実施態様に代えて使用できよう。これら他の技
術のうちあるものは、本明細書の従来の技術の部で引用
した特許に記載されており、これらの記載はすべて引用
としてここに援用される。多くの高周波高圧の電気パル
スの発生法が、入手可能であり、使用できる。光伝送管
を室温に保ち、該リチウム及びタングステンが光伝送管
の全長を通過しようとする時、凝結させて取り出すのも
代替手段となろう。さらに、この凝結取りだしの考え方
は、原子が光伝送管壁への衝撃で永久的に付着するの
で、リソグラフィー機器に使われる光学部品に届く砕屑
の量を減少させるであろう。リソグラフィー機器光学素
子上への電極物質の堆積は、該収集光学素子を、放射点
を第一放電室の小さな孔を通して再結像させ、作動ポン
プ設備を使用するように設計することにより避けること
ができる。ヘリウムやアルゴンは、第二室から該開口を
通して第一室へ供給することができる。この機構は、銅
蒸気レーザの出力窓への物質堆積を防ぐのに効果的であ
ることが示されてきた。リチウムの代わりにリチウム水
素化物を使用することができる。該ユニットは、該電極
を通して流れる該機能ガスを使用しない、静的充填シス
テムを使用しても機能するであろう。言うまでもなく、
単一パルスから秒あたり5パルスないし数百数千パルス
まで広い範囲にわたる反復速度が可能である。必要であ
れば、固体リチウムの位置を調節する調節機構は、該中
央電極の先端の位置が該先端の浸食を考慮して調節可能
となるように修正することも可能であろう。
The above-described embodiments are only a few of the many possible specific embodiments which may illustrate the application of the principles of the present invention.
It can be understood that it is only. For example, instead of recirculating the functional gas, it may be desirable to simply capture lithium and release helium. Instead of tungsten and silver, other electrode and coating combinations may be used. For example, copper or platinum electrodes and coatings could be used. Other techniques for generating the plasma constriction could be used in place of the particular embodiment described. Certain of these other technologies are described in the patents cited in the Background section of this specification, and all of these descriptions are incorporated herein by reference. Many methods of generating high frequency, high voltage electrical pulses are available and can be used. An alternative would be to keep the light pipe at room temperature and condense out the lithium and tungsten as they pass through the entire length of the light pipe. In addition, this decontamination concept will reduce the amount of debris that reaches the optics used in lithographic equipment, as the atoms are permanently attached by impact on the light transmission tube walls. Deposition of electrode material on the lithographic equipment optics can be avoided by designing the collection optics to re-image the emission point through a small hole in the first discharge chamber and to use a working pump facility. it can. Helium or argon can be supplied from the second chamber to the first chamber through the opening. This mechanism has been shown to be effective in preventing material deposition on the output window of a copper vapor laser. Lithium hydride can be used instead of lithium. The unit will also function using a static filling system that does not use the functional gas flowing through the electrode. not to mention,
Repetition rates ranging from a single pulse to 5 to hundreds of thousands of pulses per second are possible. If necessary, the adjustment mechanism for adjusting the position of the solid lithium could be modified so that the position of the tip of the central electrode is adjustable in view of the erosion of the tip.

【0050】上記で説明した以外にも、多くの電極配置
が可能である。例えば、外側電極は図示するような円筒
形でなく、該絞り込み側の直径が大きい円錐形とするこ
とができる。また、実施態様によっては、該内部電極を
外部電極の先端を超えるように突出させれば性能が改善
されることがある。これはスパークプラグその他該技術
で周知のプレイオン化装置で可能になろう。他の好もし
い実施態様では、該外側電極の代わりに一般的に円筒形
または円錐形を形成するように配置した電極棒の使用が
ある。この方法は、結果的に生じるインダクションがバ
ラストの役目をするので、電極軸線に沿って中心軸のあ
る対称形の絞り込み部を維持するのに役立つ。
Many electrode arrangements other than those described above are possible. For example, the outer electrode may have a conical shape with a large diameter on the narrowed side, instead of a cylindrical shape as shown. In some embodiments, the performance may be improved by projecting the internal electrode beyond the tip of the external electrode. This will be possible with spark plugs or other play-on devices known in the art. In another preferred embodiment, the outer electrode is replaced by an electrode rod arranged to form a generally cylindrical or conical shape. This method helps to maintain a symmetric constriction with a central axis along the electrode axis, as the resulting induction acts as a ballast.

【0051】したがって、読者は該発明の範囲を、所与
の態様によらず、添付する請求項及びその法的均等物に
よって決定することが必要である。
Accordingly, it is necessary for the reader to determine the scope of the invention, regardless of the given embodiment, by the appended claims and their legal equivalents.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の好適な実施態様を示す高エネルギフォ
トン源の図である。
FIG. 1 is a diagram of a high energy photon source illustrating a preferred embodiment of the present invention.

【図2】円盤形電極を持つ三次元プラズマ絞り込み装置
の図である。
FIG. 2 is a diagram of a three-dimensional plasma focusing device having a disk-shaped electrode.

【図3】本発明の第三の好適な実施態様の図である。FIG. 3 is a diagram of a third preferred embodiment of the present invention.

【図4】本発明の好適な実施態様に対する好適な回路図
である。
FIG. 4 is a preferred circuit diagram for a preferred embodiment of the present invention.

【図5A】出願人及びその同僚作業者が製作したプロト
タイプユニットの図である。
FIG. 5A is a diagram of a prototype unit made by the applicant and his colleagues.

【図5B】スパークプラグ式プレイオン化装置を備えた
プロトタイプの電極を示す断面図である。
FIG. 5B is a cross-sectional view showing a prototype electrode provided with a spark plug type pre-on device.

【図5B1】プラズマフォーカスの成長を示す図であ
る。
FIG. 5B1 is a diagram showing growth of a plasma focus.

【図5B2】プラズマフォーカスの成長を示す図であ
る。
FIG. 5B2 is a diagram showing growth of a plasma focus.

【図5B3】プラズマフォーカスの成長を示す図であ
る。
FIG. 5B3 is a diagram showing growth of a plasma focus.

【図5B4】プラズマフォーカスの成長を示す図であ
る。
FIG. 5B4 is a diagram showing growth of plasma focus.

【図5B5】プラズマフォーカスの成長を示す図であ
る。
FIG. 5B5 is a diagram showing growth of plasma focus.

【図5B6】プラズマフォーカスの成長を示す図であ
る。
FIG. 5B6 is a diagram showing the growth of plasma focus.

【図5C】ブラストシールドを付加した電極領域の断面
図を示す。
FIG. 5C is a cross-sectional view of an electrode region to which a blast shield has been added.

【図5C1】適切にブラストシールドを付加したプラズ
マフォーカスの成長を示す図である。
FIG. 5C1 illustrates the growth of a plasma focus with the appropriate addition of a blast shield.

【図5C2】適切にブラストシールドを付加したプラズ
マフォーカスの成長を示す図である。
FIG. 5C2 illustrates the growth of a plasma focus with the appropriate addition of a blast shield.

【図5C3】適切にブラストシールドを付加したプラズ
マフォーカスの成長を示す図である。
FIG. 5C3 illustrates the growth of a plasma focus with the appropriate addition of a blast shield.

【図5C4】適切にブラストシールドを付加したプラズ
マフォーカスの成長を示す図である。
FIG. 5C4 illustrates the growth of a plasma focus with the appropriate addition of a blast shield.

【図5C5】適切にブラストシールドを付加したプラズ
マフォーカスの成長を示す図である。
FIG. 5C5 illustrates the growth of a plasma focus with the appropriate addition of a blast shield.

【図5C6】適切にブラストシールドを付加したプラズ
マフォーカスの成長を示す図である。
FIG. 5C6 illustrates the growth of a plasma focus with the appropriate addition of a blast shield.

【図6】プロトタイプユニットで産生されたプラズマの
形である。
FIG. 6 is a diagram of a plasma generated in a prototype unit.

【図7】双曲線形収集器によって生じた超紫外線(EU
V)ビームの一部を示す。
FIG. 7: Ultra-violet light (EU) produced by a hyperbolic collector
V) shows a part of the beam.

【図8】モリブデンシリコン被覆の反射率に対する1
3.5ナノメートルにおけるリチウムのピークを示す。
FIG. 8: Reflectance of molybdenum silicon coating versus 1
The peak of lithium at 3.5 nm is shown.

【図9】入れ子式円錐形砕屑収集器を示す。FIG. 9 shows a nested conical debris collector.

【図10】可視光線を反射し超紫外線(EUV)を透過
する薄いベリリウム窓を示す。
FIG. 10 shows a thin beryllium window that reflects visible light and transmits extreme ultraviolet (EUV).

【図11】13.5ナノメートルの紫外線放射に対する
種々の物質の反射率を示すグラフである。
FIG. 11 is a graph showing the reflectance of various materials for 13.5 nanometer ultraviolet radiation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 絞り込みユニット 4 高エネルギフォトン収集器 6 光伝送管 8 同軸電極 10 パルスパワーユニット 12 ターボ吸入ポンプ 14 ヘリウム分離器 20 熱交換機 22 静電フィルタ 2 Refinement unit 4 High energy photon collector 6 Optical transmission tube 8 Coaxial electrode 10 Pulse power unit 12 Turbo suction pump 14 Helium separator 20 Heat exchanger 22 Electrostatic filter

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ダニエル エル バークス アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94561 オークリー ルート 175ディー クリスモア レーン 3300 (56)参考文献 特開 昭63−284744(JP,A) 特開 昭63−211598(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05G 2/00 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Daniel El Barks 94561 Oakley Route 175 Dee Chrismore Lane 3300 California (56) References JP-A-63-284744 (JP, A) JP-A-63-211598 , A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H05G 2/00

Claims (40)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 A. 真空室、 B. 前記真空室内に設置され、電気放電領域を規定
し、かつ放電上の絞り込み部に高周波プラズマ絞り込み
が生じるように配置された少なくとも2つの電極、 C. 少なくとも1つのスペクトル線を持つ光を供給す
るように選択された活性ガス、及び貴ガスである緩衝ガ
スを含む機能ガス、 D. 前記放電領域に機能ガスを供給する機能ガス供給
システム、 E. 前記少なくとも1対の電極間に放電を生じさせる
に十分な電気パルス及び高電圧を供給するパルスパワー
源、及び F. 前記プラズマ絞り込みの伸長を制限するように設
置された電気絶縁物質からなるブラストシールドを有す
ることを特徴とする高エネルギフォトン源。
1. A. First Embodiment Vacuum chamber, B. B. at least two electrodes installed in said vacuum chamber, defining an electric discharge area, and arranged such that a high-frequency plasma narrowing occurs at a narrowing portion on the discharge; B. an active gas selected to provide light having at least one spectral line, and a functional gas including a noble gas, a buffer gas; B. a functional gas supply system for supplying a functional gas to the discharge region; B. a pulsed power source that supplies an electrical pulse and a high voltage sufficient to cause a discharge between said at least one pair of electrodes; A high-energy photon source comprising a blast shield made of an electrically insulating material and installed to limit the extension of the plasma aperture.
【請求項2】 前記ブラストシールドが、超紫外線光線
が前記絞り込み部から前記ブラストシールドを通り抜け
られるように設けられた孔を有することを特徴とする請
求項1に記載の高エネルギフォトン源。
2. The high-energy photon source according to claim 1, wherein the blast shield has a hole provided so that an ultraviolet ray can pass through the blast shield from the narrowing portion.
【請求項3】 該光線の軸外での収集ができるように、
前記孔が傘型になっていることを特徴とする請求項2に
記載の高エネルギフォトン源。
3. The method of claim 2, wherein the off-axis collection of the light beam is performed.
The high-energy photon source according to claim 2, wherein the hole has an umbrella shape.
【請求項4】 さらに、前記プラズマ絞り込み部で産生
された放射を収集し、かつ前記放射を所望の方向に向け
る外面反射放射収集指向器を備えていることを特徴とす
る請求項1に記載の高エネルギフォトン源。
4. The apparatus of claim 1, further comprising an externally-reflected radiation collection director for collecting the radiation produced by the plasma aperture and directing the radiation in a desired direction. High energy photon source.
【請求項5】 さらに、該絞り込み部から該放射収集指
向器へ伸び出ている光線と一直線に並んだ表面を持つ錐
形入れ子式砕屑収集機を備えていることを特徴とする請
求項4に記載の高エネルギフォトン源。
5. The apparatus of claim 4, further comprising a conical nested debris collector having a surface aligned with the light rays extending from the aperture to the radiation collection director. The high energy photon source as described.
【請求項6】 該錐形入れ子式砕屑収集機が該放射収集
指向器の一部として組み立てられていることを特徴とす
る請求項5に記載の高エネルギフォトン源。
6. The high-energy photon source according to claim 5, wherein the conical nested debris collector is assembled as part of the radiation collection director.
【請求項7】 前記活性ガスは融点の明確な金属の蒸気
であって、さらに前記放射収集指向器及び前記砕屑収集
機を前記金属の融点を超える温度に維持する加熱手段を
備えていることを特徴とする請求項5に記載の高エネル
ギフォトン源。
7. The method according to claim 7, wherein the active gas is a vapor of a metal having a distinct melting point, and further comprising heating means for maintaining the radiation collecting director and the clastic collector at a temperature exceeding the melting point of the metal. The high energy photon source according to claim 5, characterized in that:
【請求項8】 前記金属がリチウムであることを特徴と
する請求項4に記載の高エネルギフォトン源。
8. The high energy photon source according to claim 4, wherein said metal is lithium.
【請求項9】 前記パルスパワー源は、電気パルスを少
なくとも1000ヘルツの周波数で供給するようにプロ
グラムできることを特徴とする請求項1に記載の高エネ
ルギフォトン源。
9. The high energy photon source according to claim 1, wherein the pulsed power source is programmable to provide electrical pulses at a frequency of at least 1000 Hertz.
【請求項10】 前記活性ガスは材料の加熱によって産
生されることを特徴とする請求項1に記載の高エネルギ
フォトン源。
10. The high energy photon source according to claim 1, wherein said active gas is produced by heating a material.
【請求項11】 前記物質がリチウムであることを特徴
とする請求項6に記載の高エネルギフォトン源。
11. The high energy photon source according to claim 6, wherein said substance is lithium.
【請求項12】 前記リチウムが前記2つの電極の一方
の中に設置されることを特徴とする請求項7に記載の高
エネルギフォトン源。
12. The high energy photon source according to claim 7, wherein said lithium is disposed in one of said two electrodes.
【請求項13】 前記2つの電極が軸線となる中央電極
及び中央先端を規定するように同心円状に構成され、前
記リチウムが前記軸線に沿って設置されていることを特
徴とする請求項8に記載の高エネルギフォトン源。
13. The method according to claim 8, wherein the two electrodes are formed concentrically so as to define a central electrode and a central tip that are axes, and the lithium is disposed along the axis. The high energy photon source as described.
【請求項14】 さらに、前記リチウムを前記中央電極
先端に対して調節する位置調節手段を備えたことを特徴
とする請求項10に記載の高エネルギフォトン源。
14. The high energy photon source according to claim 10, further comprising a position adjusting means for adjusting the lithium with respect to the center electrode tip.
【請求項15】 前記活性ガスがリチウム蒸気であるこ
とを特徴とする請求項1に記載の高エネルギフォトン
源。
15. The high energy photon source according to claim 1, wherein said active gas is lithium vapor.
【請求項16】 前記活性ガスがリチウム水素化物であ
ることを特徴とする請求項1に記載の高エネルギフォト
ン源。
16. The high energy photon source according to claim 1, wherein said active gas is lithium hydride.
【請求項17】 さらに、前記収集指向器によって収集
され方向付けられた放射を伝送するように配置された光
伝送管を備えていることを特徴とする請求項1に記載の
高エネルギフォトン源。
17. The high energy photon source according to claim 1, further comprising a light transmission tube arranged to transmit the radiation collected and directed by the collection director.
【請求項18】 前記電極がある電極物質からなり、前
記収集指向器が同一の電極物質で被覆されていることを
特徴とする請求項4に記載の高エネルギフォトン源。
18. The high energy photon source according to claim 4, wherein said electrodes are made of an electrode material, and said collection director is coated with the same electrode material.
【請求項19】 前記電極物質がタングステンであるこ
とを特徴とする請求項18に記載の高エネルギフォトン
源。
19. The high energy photon source according to claim 18, wherein the electrode material is tungsten.
【請求項20】 前記電極物質が銀であることを特徴と
する請求項19に記載の高エネルギフォトン源。
20. The high energy photon source according to claim 19, wherein the electrode material is silver.
【請求項21】 前記緩衝ガスがヘリウムであることを
特徴とする請求項18に記載の高エネルギフォトン源。
21. The high energy photon source according to claim 18, wherein said buffer gas is helium.
【請求項22】 前記緩衝ガスがアルゴンであることを
特徴とする請求項1に記載の高エネルギフォトン源。
22. The high energy photon source according to claim 1, wherein said buffer gas is argon.
【請求項23】 前記緩衝ガスがラドンであることを特
徴とする請求項1に記載の高エネルギフォトン源。
23. The high energy photon source according to claim 1, wherein said buffer gas is radon.
【請求項24】 請求項1の高エネルギフォトン源であ
って、前記少なくとも2つの電極が、作動中に内部電極
と反対の極にある2つの外部電極と1つの内部電極をな
した3つの円盤形電極であることを特徴とする請求項1
に記載の高エネルギフォトン源。
24. The source of high energy photons according to claim 1, wherein said at least two electrodes comprise one internal electrode and two external electrodes at the opposite pole during operation. 2. The electrode according to claim 1, wherein the electrode is a shaped electrode.
2. A high energy photon source according to claim 1.
【請求項25】 前記2つの電極が、軸線となる中央電
極と、電極棒の配列からなる外部電極とを規定するよう
に同軸に配置されていることを特徴とする請求項1に記
載の高エネルギフォトン源。
25. The height according to claim 1, wherein the two electrodes are coaxially arranged so as to define a central electrode serving as an axis and an external electrode consisting of an array of electrode rods. Energy photon source.
【請求項26】 前記電極棒の配列が、概して円筒形を
形成するように配置されていることを特徴とする請求項
25に記載の高エネルギフォトン源。
26. The high energy photon source according to claim 25, wherein the array of electrode rods is arranged to form a generally cylindrical shape.
【請求項27】 前記電極棒の配列が、概して錐形を形
成するように配置されていることを特徴とする請求項1
に記載の高エネルギフォトン源。
27. The arrangement of claim 1, wherein the array of electrode bars is arranged to form a generally conical shape.
2. A high energy photon source according to claim 1.
【請求項28】 さらに、前記機能ガスをプレイオン化
するためのプレイオン化装置を備えていることを特徴と
する請求項1に記載の高エネルギフォトン源。
28. The high-energy photon source according to claim 1, further comprising a pre-on device for pre-on the functional gas.
【請求項29】 前記プレイオン化装置が直流火花ギャ
ップイオン化装置であることを特徴とする請求項28に
記載の高エネルギフォトン源。
29. The high energy photon source according to claim 28, wherein said play-on device is a DC spark gap ionizer.
【請求項30】 前記プレイオン化装置が高周波駆動火
花ギャップであることを特徴とする請求項28に記載の
高エネルギフォトン源。
30. The high energy photon source according to claim 28, wherein said play-on device is a high frequency driven spark gap.
【請求項31】 前記プレイオン化装置が高周波駆動表
面放電であることを特徴とする請求項29に記載の高エ
ネルギフォトン源。
31. The high energy photon source according to claim 29, wherein said pre-on device is a high frequency driven surface discharge.
【請求項32】 前記プレイオン化装置がコロナ放電で
あることを特徴とする請求項29に記載の高エネルギフ
ォトン源。
32. The high energy photon source according to claim 29, wherein the play-on device is a corona discharge.
【請求項33】 前記プレイオン化装置がスパイカー回
路を備えていることを特徴とする請求項28に記載の高
エネルギフォトン源。
33. The high energy photon source according to claim 28, wherein said play-on device comprises a spiker circuit.
【請求項34】 さらに、超紫外線放射を透過し、可視
光線を反射するための真空室窓を備えていることを特徴
とする請求項1に記載の高エネルギフォトン源。
34. The high energy photon source according to claim 1, further comprising a vacuum chamber window for transmitting extreme ultraviolet radiation and reflecting visible light.
【請求項35】 前記窓が、厚さが1ミクロン以下の固
体物質の薄片からなることを特徴とする請求項34に記
載の高エネルギフォトン源。
35. The high energy photon source according to claim 34, wherein the window comprises a flake of solid material having a thickness of 1 micron or less.
【請求項36】 前記物質が、ベリリウムとシリコンか
らなる物質群から選択されることを特徴とする請求項3
4に記載の高エネルギフォトン源。
36. The material according to claim 3, wherein the material is selected from the group consisting of beryllium and silicon.
5. The high-energy photon source according to 4.
【請求項37】 さらに、前記放射を前記窓に集中させ
るためのフォーカス手段を備えていることを特徴とする
請求項34に記載の高エネルギフォトン源。
37. A high energy photon source according to claim 34, further comprising focusing means for focusing said radiation on said window.
【請求項38】 さらに、超紫外線を透過し、可視光線
を反射するためのビーム分割装置を備えていることを特
徴とする請求項1に記載の高エネルギフォトン源。
38. The high-energy photon source according to claim 1, further comprising a beam splitting device for transmitting extreme ultraviolet light and reflecting visible light.
【請求項39】 前記窓が厚さが1ミクロン以下の固体
物質の薄片からなることを特徴とする請求項38に記載
の高エネルギフォトン源。
39. The high energy photon source according to claim 38, wherein said window comprises a flake of solid material less than 1 micron in thickness.
【請求項40】 前記物質がベリリウム、ジルコニウム
及びシリコンからなる物質群から選択されることを特徴
とする請求項38に記載の高エネルギフォトン源。
40. The source of claim 38, wherein the material is selected from the group consisting of beryllium, zirconium, and silicon.
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