JP4779048B2 - Ｅｕｖ光源におけるエミッタ材料として溶融錫を連続生成するための装置 - Google Patents

Description

本発明は、ホットプラズマに基づいてＥＵＶ光を発生するための装置に関し、本装置は、液体エミッタ材料を使用し、少なくとも１つのエミッタ材料貯溜容器を備えるエミッタ材料供給ユニットと、チャンバ内部で、集束されたパルスエネルギービームが相互作用地点に向けられるような真空相互作用チャンバと、相互作用地点においてエミッタ材料の小滴を再生可能に供給し、ＥＵＶ発光のためのホットプラズマに小滴を変換するためにパルスエネルギービームと同期されるようにする注入装置とを有する。

本発明は、ガス放電式光源（ＧＤＰ）とレーザプラズマ式光源（ＬＰＰ）の分野において、また特に半導体リソグラフィに用いられる複合ＥＵＶ光源の電極被覆に応用される。

最近になって、以前は半導体リソグラフィにとってまだ不十分であった約１３ｎｍの極端紫外スペクトル領域での発光出力を、錫またはリチウムあるいはこれらの組み合わせ等の、より効率的なエミッタ物質を用いるだけでかなり増強できることが明らかになったとの報告が行われている（特許文献１）。特許文献１においては、金属エミッタを使用した場合、蒸発のために放電源をきわめて高温にする必要があり、放電源内部での金属蒸気の凝縮を防止しなければ、短時間で動作不良が発生する可能性があるという技術的な問題にもすでに言及されている。放電に関しては、大電流およびプラズマとの近接さによって電源が非常に高温になるため、高融点の電極材料（たとえば、タングステン）であっても融点付近まで加熱され、プラズマ生成のための励起部位に直接供給されない他のエミッタ材料も蒸発し、不要なデブリ成分が発生するという別の問題がある。

錫がガス状錫化合物、たとえばＳｎＣｌ_４の形で供給されると、ＥＵＶ発光プロセスに必要なものより多くのエミッタ材料が放電チャンバ内に導入されるという点で、さらに不利である。凝縮の結果、残留分が錫層および、ＳｎＣｌ_４を使用した場合は塩化物が堆積し、比較的短い動作時間で光源が故障する原因となる。

パルス光源におけるプラズマチャンバ内にエミッタ材料が過剰に存在しないようにするための１つの重要な解決方法は、１パルスについて供給されるエミッタ材料の量を、励起箇所でのプラズマ発生のためのエネルギー入力（放電（ＧＤＰ）、レーザビーム（ＬＰＰ）または電子ビームによる）によって発光プラズマに完全に変換できるだけの量に限定することである。

金属エミッタ材料が、特定の圧力が加えられたノズルから発生される、または被覆のために電極に向かって方向付けられる一連の規則的な液滴の列として供給される場合、ノズルは液体エミッタ材料の貯溜タンクに連結されていなければならない。この場合、貯溜タンクへの充填を行うために、ノズルへのエミッタ材料の供給を中断する必要があるが、これは貯溜タンクの充填中、小滴を連続的に発生させるための圧力レベルが均一に保たれないからである。

静止電極は、繰返し速度がキロヘルツ範囲のパルスが数パルス発生したところで、電極材料そのものの融点（いずれの場合もタングステンについては３６５０°Ｋ）を超える表面温度に到達するが、電極を回転させることによって平衡温度を十分に低く保つことができ、電極表面上のピーク温度であってもタングステンの融点より有意に低いままとなる。それでも、ピーク温度はエミッタ材料の融点（錫については５０５°Ｋ）よりはるかに高いため、制御下でのレーザ蒸発以外に、無制御で錫が電極に堆積する。

このようなエミッタ材料の無制御の蒸発を防止するために、特許文献２は、回転電極を用いて極端紫外光を発生させる装置を開示しており、この装置では、注入装置が、回転電極の放電領域の中の回転電極から所定の距離だけ離れた位置に、エミッタ材料の一連の個別粒滴の列を注入する。エネルギービームは、放電領域の中の個別粒滴が到達する箇所に向けられ、プラズマ生成のためのガス放電の周波数と同期され、粒滴がエネルギービームによって連続的に予備電離される。このために、注入装置は、個別粒滴をガス放電の周波数に適合された繰返し周波数で供給するように設計されている。しかしながら、これには、安定した小滴生成を確実に行うための手段が設けられていないという欠点がある。

小滴列から安定した発光を行うためには（パルス対パルスの差が小さく、供給停止がない）、ノズルから一定の距離（一般的には５０から１０００ｍｍ）だけ離れた位置に、所望の繰返し速度で各小滴を供給しなければならない。それには、きわめて安定に小滴を生成すること、すなわち小滴の大きさ、飛翔方向および小滴の速度が一定であることが要求される。その結果、必然的に、小滴発生器内の（ノズル内の）エミッタ材料の圧力を常に一定に、調節された状態に保つことが特に必要となる。

液体エミッタ材料にとって適当な圧力の調整は、たとえば特許文献３に記載されているように、圧力ガスを液体に加えることによって行うことができる。特に、小滴発生器およびエミッタ材料貯溜タンク内で所定の圧力が保持される。これら２つの容器の間に、制御可能バルブを備える接続配管が設置され、動作中に小滴発生器を再充填でき、また、同時に、小滴発生器に運ばれるエミッタ材料の量に応じて、エミッタ材料貯溜タンク内での固体エミッタ材料の融解を常に手元で制御し、小滴発生器の動作中も再充填が可能であるようになされている。

しかしながら、この目的で使用される、所定のガス圧を調整、調節するための市販の圧力調節器では、溶融金属中のガスの溶解度（液体の混合）によって、錫等の溶融金属エミッタ材料に高圧のガスが加えられたときに発生する問題が解決されない。

独国特許出願公開第１０２１９１７３Ａ１号明細書 米国特許出願公開第２００７／００８５０４４Ａ１号明細書 米国特許第７１２２８１６Ｂ２号明細書

本発明の目的は、消費されたエミッタ材料を補充する際に、エミッタ材料の連続供給を中断せずに、所定の高圧下で液体、特に金属エミッタ材料を継続して供給できる、ＥＵＶ光生成のための新規な可能性を見出すことである。

さらに、エミッタ材料を連続的に安定供給している間に圧力が加えられると発生する、エミッタ材料中への圧力ガスの溶解が低減または防止される。

エミッタ材料として溶融金属を使用する場合、特に再充填工程中（消費されたエミッタ材料の補充）の腐食を防止することも、別の目的である。

液体エミッタ材料を使用し、少なくとも１つのエミッタ材料貯溜容器を備えるエミッタ材料供給ユニットと、チャンバ内部で、集束されたパルスエネルギービームが相互作用地点に向けられるような真空相互作用チャンバと、相互作用地点においてエミッタ材料の小滴を再生可能に供給し、ＥＵＶ発光のためのホットプラズマに小滴を変換するためにパルスエネルギービームと同期されるようにする注入装置とを有する、ホットプラズマに基づいてＥＵＶ光を発生するための装置において、本発明によれば、エミッタ材料供給ユニットが貯溜容器と注入装置の間に少なくとも第一の圧力容器と第二の圧力容器を有し、注入ユニットのための高いエミッタ材料圧力を発生させることと、圧力容器に高圧ガスシステムによってメガパスカルの範囲のガス圧が加えられ、注入装置内に恒久的で一定のエミッタ材料圧力を保持することと、エミッタ材料供給ユニットが、高圧ガスシステムを一方の圧力容器からもう一方の圧力容器に切り換え、またこれに対応して注入ユニットを加圧されている各圧力容器の一定のエミッタ材料圧力に交互に切り換えるための手段を有し、小滴生成とプラズマ発生の連続動作中に圧力容器の少なくとも一方に貯溜容器からエミッタ材料を再充填できることで、上記の目的が達成される。

さらに、エミッタ材料供給ユニットを、圧力容器のうち高圧ガスシステムに対してイネーブルされていない少なくとも一方に選択的に接続される真空システムに接続して、貯溜容器から圧力容器にエミッタ材料を充填できるようにすることが有利である。こうする中で、エミッタ材料供給ユニット内の真空システムを貯溜容器に接続し、貯溜容器に別の供給源から充填できるようにすることが望ましい。貯溜容器は、外部から、または再利用容器から液体エミッタ材料を吸引することによって充填でき、あるいは外部から固体エミッタ材料を吸引することによって充填できる。

さらに、エミッタ材料供給ユニットを、貯溜容器または再利用容器に選択的に接続し、エミッタ材料を貯溜容器から圧力容器の一方に輸送するか、または圧力容器の一方に再利用されたエミッタ材料を充填することが望ましい。

低圧ガスシステムには、エミッタ材料の酸化防止のために、不活性ガスを充填することが好ましい。

エミッタ材料供給ユニットに充填レベルセンサを設置し、少なくとも圧力容器の充填レベルを測定することが有利であり、この充填レベルセンサは、エミッタ材料の加圧が圧力容器の一方からもう一方の圧力容器にタイミングよく切り換えられるのを制御し、空になった各圧力容器の充填を開始する。各種の充填レベルセンサを使用できる。

第一の有利な構成では、充填レベルセンサは動力計として構成され、各容器の重量に基づいて充填レベルを確認でき、各容器は動力計に懸吊され、柔軟な接続配管を有する。

第二の変形例では、充填レベルセンサは歪みゲージとして構成され、容器は、片側がしっかりと留め付けられ、歪みゲージを備える曲げばね（flexural spring）の自由端に懸吊され、柔軟な接続配管を有しており、充填レベルは、各容器の重量と歪みゲージの歪みに基づいて確認できる。

第三の実施形態では、充填レベルセンサは、２つの外部シリンダコイルを有する誘導型充填レベル測定装置として構成される。

第四の実施形態では、充填レベルセンサは抵抗線であり、金属エミッタ材料を充填した容器は、電気的に絶縁されるように容器内に垂直に配置される抵抗線への電線路の役割を果たす。

第五の構成では、充填レベルセンサは、抵抗線、結合型電極および回収路を有する容量型充填レベル測定装置として設計され、環帯形状の結合型電極はエミッタ材料の液面とともに移動して、抵抗線と回収路の周辺に浮く。

第六の実施形態によれば、充填レベルセンサは、電気的に絶縁された長さの異なる２つのコンタクトを有し、これらの電気コンタクトは異なる充填レベルの金属エミッタ材料によって閉じられ、最小および最大充填レベルを示す。

エミッタ材料供給ユニットには、圧力容器の中にエミッタ材料を圧力ガスから分離するための分離手段を設けて、エミッタ材料中への圧力ガスの溶解を減少させると有利である。

分離手段は、好ましくは粘着性カバーオイルにより形成すると有利である。

分離手段を実現するための第二の方法は、円筒形の圧力容器の中で上下に移動できるピストンを用いることである。

第三の実施形態では、分離手段は、エミッタ材料と圧力ガスの間の可撓膜として形成される。可撓膜は、圧力ガスで満たされ、圧力容器内のエミッタ材料を変位させる回旋状または波形のベローズとして形成すると有利であり、あるいは可撓膜は、回旋状または波形のベローズ（４６４）として、エミッタ材料で満たされ、圧力ガスによって圧縮される。これに関して、回旋状または波形のベローズは、金属ベローズとして構成することが好ましい。

本発明の根本にある基本的な考えは、ＥＵＶ光源でのプラズマ生成のために安定した再生可能な小滴流を発生させるには、ノズル噴孔でエミッタ材料に適切な高さの圧力がかかることが必要であり、これは約１から５０ＭＰａの圧力ガスをかけることにより、公知の方法で実現できる、というものである。しかしながら、ヘンリーの法則によれば、液体材料中へのガスの溶解度はガス圧に比例して増大する。このようなガスの溶解度は、液体エミッタ材料を真空チャンバ内に注入する際に大きな問題となる。液体エミッタ材料が真空下でノズルから吐出されると、自由液体噴流の大気圧が突然ほとんどゼロまで下がる。したがって、溶解したガスはエミッタ材料からきわめて流出しやすく、そのためノズルの領域、つまりノズル噴孔と連続噴流が小滴に分裂する地点までの間の領域での小滴生成が非常に不安定となり、その結果、安定した発光ができなくなる。

そこで、本発明は液体、特に金属エミッタ材料へのガスの吸収を防止または実質的に阻止し、その一方で、異なる貯溜容器と再生容器内のエミッタ材料を高圧に保ちながら、消費したエミッタ材料の補充中であってもエミッタ流を中断せず、安定した方法で生成するためのステップを提供する。

本発明による解決法では、液体の、特に金属エミッタ材料を常に所定の高い圧力で確実に加圧し続けることにより、消費したエミッタ材料の補充中にもエミッタ材料の連続的供給を中断せずに、パルスエネルギービームと相互作用させるための小滴を一定して生成し、それによって安定なＥＵＶ発光を実現することが可能となる。

さらに、連続的で一定したエミッタ材料の供給中、圧力を受けたときに起きるエミッタ材料中への圧力ガスの溶解が防止され、あるいは少なくとも大幅に低減される。さらに、本発明は、溶融金属の形態のエミッタ材料を再充填する間のエミッタ材料中の腐食を防止する。

以下に、実施形態の例を参照しながら本発明をより詳しく説明する。

再生形電極被覆を有する、プラズマベースの放射光生成システム全体の概略図である。 レーザ励起放電による液体エミッタ材料からのプラズマ生成に関する、連続的に（中断されない）ＥＵＶ光を発生させる本発明の実施形態の例を示す図である。 重量による充填レベル測定の変形例を示す図である。 誘導による充填レベル測定の変形例を示す図である。 コンタクトを利用する充填レベル測定の変形例（抵抗測定）を示す図である。 液体バリア層によってエミッタ材料と圧力ガスを分離するための実施形態を示す図である。 フローティングピストンによってエミッタ材料と圧力ガスを分離するための実施形態を示す図である。 ベローズによってエミッタ材料と圧力ガスを分離するための変形例を示す図である。 相互作用チャンバ内の励起とエミッタ材料回路内での再利用のための２方向にエミッタ材料の質量流を分離する手段を有する本発明の実施形態を示す図である。 圧力ガスが液体エミッタ材料の中に溶け込むことを防止し、これらを完全に分離することを可能にする別の変形例を示す図である。 圧力ガスが液体エミッタ材料の中に溶け込むことを防止し、これらを完全に分離することを可能にする別の変形例を示す図である。 エミッタ材料注入装置の実施形態を示す図である。

図１に示すように、ホットプラズマ１４に基づいてＥＵＶ光１５を発生させる装置は基本的にＥＵＶ光源モジュール１を備え、ＥＵＶ光源モジュール１の中では、相互作用チャンバ１３の内部でエミッタ材料２が完全にイオン化され、プラズマ１４からＥＵＶ光１５を放出するための略点状のホットプラズマ１４が形成される。

放射光発生プラズマ１４のためのエミッタ材料２は、注入装置５によって所望のプラズマ発生箇所に向けられる小滴２２の形で供給され、これは、他に選択される放電、レーザビーム、電子ビーム、イオンビーム、マイクロ波または誘導励起により実行可能なプラズマ生成のための主要プロセスに関係なく、行われる。

純粋なレーザ誘起型のプラズマベース光源のように、小滴の形のエミッタ材料２を加熱するためのエネルギーは、連続的に注入される小滴２２と相互作用するパルスエネルギービーム６によって導入される。

図１に示される例においては、一般性を限定するものではないが、エミッタ材料２の主要励起プロセスのためのエネルギーは、放電回路１２に接続された回転電極１１が真空圧１０^−１から５０Ｐａ（好ましくは約１Ｐａ）の相互作用チャンバ１３の中に相互に対向して配置することにより、放電によって導入される。

大電流放電により生じる腐食から電極１１を保護するために、電極１１の縁辺部は再生的に液体エミッタ材料２（好ましくは、金属錫またはリチウム）で被覆される。被覆は、液体エミッタ材料２を、両面被覆用ノズル３１を使って、回転する円盤状型電極１１の各々の縁辺部に連続噴霧することによって行われる。

電極１１の縁辺部付近でエミッタ材料２の同期された小滴列２３の中の小滴２２に衝突するエネルギービーム６は、放電を励起し、電極１１の間の放電路を局所的に限定する。これは好ましくはレーザビームであるが、電子ビームまたはイオンビームでもよい。エミッタ材料供給ユニット４からエミッタ材料２が注入装置５に供給され、注入装置５は、エネルギービーム６のパルス周波数と同期された小滴列２３を発生する。注入装置５は、高圧化でエミッタ材料２の噴流を吐出するノズル５１を備え、この噴流は、吐出からわずか数ミリメートルで、ノズル５１の特別な効果によって規則的な一連の小滴２２に分裂する（図１２にのみ示される）。

プラズマ生成中に利用できないエミッタ材料２は、水力学的理由から相互に近すぎる状態で生成された余剰小滴２４の形態か、電極１１から飛び散ったエミッタ材料２５（図１にのみ示される）の形態かを問わず、回収されて、エミッタ材料供給ユニット４の再利用装置８に戻される。小滴２２の供給と同様に、被覆に必要な液体エミッタ材料２もエミッタ材料供給ユニット４の中に設けられた貯溜容器４１から供給される。両面被覆用ノズル３１は、回転電極１１の縁辺部への噴霧を行う。回転運動によって、放電中に部分的に蒸発した接着エミッタ材料２が付着したものが薄膜として残る。

しかしながら、付着したエミッタ材料２の大部分は、電極１１の回転中に再び振り落とされる。回転電極１１から飛び散ったエミッタ材料２５は回収容器３２の中に捕捉され、上記と同様に再利用装置８を介してエミッタ材料供給ユニット４に戻される。

図２は、溶融金属エミッタ材料２を供給し、電極１１を被覆するだけでなく、エネルギービーム６による励起のために、所定のタイミングで質量制限された小滴２２を供給するための特殊な構成を示す。これに関連して、エネルギービーム６と放電を通じたパルスエネルギーの導入によって実際に放射光に変換できる量を超えたエミッタ材料が確実に供給されないようにすることが非常に重要である。一般性を限定するものではないが、この例においては金属錫（Ｓｎ）とされるエミッタ材料２の過剰分（余剰小滴２４または振り落とされたエミッタ材料２５）は、不必要にデブリの生成を増大させるであろう。

エネルギービームにより誘起されるプラズマ１４の中で、小滴２２（質量制限ターゲットとして）はいつでも、エネルギー放射パルスによって励起される。以下の説明においては、一般性を限定するものではないが、パルスエネルギービーム６を集束パルスレーザビームとする。

エミッタ材料２の流れが、小滴２２の供給方法の理由で、集束レーザ（図示せず）のエネルギービーム６のパルス列が衝突可能なものより多くの小滴２２が生成されるような周期的な小滴２２の列として発生された場合、利用されずにパルス間でエネルギービーム６の相互作用箇所を通過するであろう余剰小滴２４は、相互作用チャンバ１３から除去しなければならないか、あるいはその前に、注入装置５の中の先行する小滴分離チャンバ５４の中にすでに入っていなければならない。この余剰エミッタ材料２４は再利用によって生かされ、エミッタ材料供給ユニット４の回路に再び戻される。

他方、プラズマ生成と放射光発生を継続的に行うために、エミッタ材料回路がプラズマ生成プロセスのために使った、消費されたエミッタ材料２は、エミッタ材料の連続的供給の流れを中断せずに、新しい材料を周期的に回路に供給することによって補充しなければならない。

エミッタ材料注入装置５から相互作用チャンバ１３へと高速（２０から１５０ｍ／ｓの出口速度）で注入される同期された小滴列２３を生成するためには、液体エミッタ材料２を、高圧（１から５０ＭＰａの流体圧）のノズル５１の中に供給しなければならない。エミッタ材料２の再充填プロセス中も中断せずにこの高圧を保持することは、特別な課題となる。

しかしながら、エミッタ材料２をそれ自体単純なテクニカルガス（technical gases）で加圧する場合、高圧下でのガスと液体エミッタ材料２（たとえば融解金属錫）との接触については、腐蝕や金属中のガスの溶解を防止すること等、別の要求が発生するため、はるかに多くの条件が加えられる。

充填プロセス
エミッタ材料２は固体または液体の形態で、気密状態に密閉できる供給用開口部４２から貯溜容器４１に導入される。貯溜容器４１の少なくとも底部分は、加熱チャンバ４３の中に配置され、加熱チャンバ４３はエミッタ材料供給ユニット４の全部分を、エミッタ材料２の融点、たとえば錫については２３２℃より高い温度に保つ。

その後、供給用開口部４２が閉じられ、圧力システム７の中のエミッタ材料２に関わる各バルブが次のように開閉される。

低圧ガス供給源７２１と貯溜容器４１の間の低圧配管７２３の箇所で低圧バルブ７２４が閉じられる。同時に、貯溜容器４１と第一の圧力容器４４および第二の圧力容器４４’の間にある第一のエミッタ材料取込バルブ７３６と第二のエミッタ材料取込バルブ７３６’が閉じられ、貯溜容器４１への再利用回帰配管８４の中の再利用容器還流バルブ８３１が閉じられる。

次に、真空システム７１からの真空配管７１３の中の真空バルブ７１４が開かれ、充填プロセス中に捕捉された酸素が吸い出される。固体エミッタ材料２がある場合、これは加熱チャンバ４３を作動させることによって溶融される。

貯溜容器４１の中で所定の最終真空圧（１０^−２から１０^＋２Ｐａ）に到達したことを圧力センサ９１が感知したら、貯溜容器４１への真空バルブ７１４が閉じられる。

連続動作において、２つの圧力容器４４と４４’は交互に再充填されるか、あるいは高圧（１から５０ＭＰａ）に保たれ、エミッタ材料注入装置５の中で、高圧ガスシステム７３からの均一に高い圧力がノズル供給配管５２の中にある液体エミッタ材料２へと伝達される。

第一の圧力容器４４にエミッタ材料２を充填するためには、真空バルブ７１５と第一の圧力容器４４の圧力切換バルブ７３４が開かれ、その一方で高圧バルブ７３３が閉じられ、その結果、第一の圧力容器４４が真空化される。

関連する圧力センサ９２が所定の最終圧力に到達したことを検出したら、真空バルブ７１５と圧力切換バルブ７３４は再び閉じられる。第一の圧力容器４４を充填しようとするときに、第一の圧力容器４４の出口バルブ７３７が閉じられる。

エミッタ材料２が第一の圧力容器４４の中に流入できるようにするために、エミッタ取込バルブ７３６を開かなければならず、低圧ガスシステム７２を、貯溜容器４１への低圧ガス供給源７２１の低圧配管７２３の低圧バルブ７２４を開けることによって作動させなければならない。次に、貯溜容器４１の中のエミッタ材料２が、低圧ガス供給源７２１のガス圧（１００から５００ｋＰａ）によって加圧されて、エミッタ材料配管４５からフィルタ４５１を通って第一の圧力容器４４へと運ばれる。

第一の圧力容器４４の中で所望の充填レベルに到達したことを充填レベルセンサ９４が感知したら、エミッタ取込バルブ７３６が閉じられ、第一の圧力容器４４の充填が終了する。

第二の圧力容器４４’を充填するには、対応するバルブ、すなわち、真空バルブ７１５’、圧力切換バルブ７３４’、出口バルブ７３７’、エミッタ取込バルブ７３６’および低圧バルブ７２４を、上記と同様に、ただし第一の圧力容器４４とは略反循環的に制御する。バルブの制御は常に、同じ番号にアポストロフィを付けたもので示されるバルブおよび、一般的に使用されるバルブと１度だけ設けられるバルブについて行われる。

注入装置５の高圧動作
圧力システム７は、注入装置５において小滴２２を生成するために、以下のようなバルブ調整によって制御される。

高圧バルブ７３３、７３３’、真空バルブ７１５、７１５’、圧力切換バルブ７３４、７３４’および第一の圧力容器４４と第二の圧力容器４４’へのエミッタ材料取込バルブ７３６、７３６’は当初、閉じられている。出口バルブ７３７、７３７’、遮断および補償バルブ７３５およびノズル取込バルブ７３８も当初は閉じられている。

ノズル５１には、高圧ガス供給７３１からの高圧がエミッタ材料２（溶融錫）を介して作用し、高圧バルブ７３３、圧力切換バルブ７３４および第一の圧力容器４４の出口バルブ７３７およびノズル取込バルブ７３８が開かれる。すると、エミッタ材料２はノズル５１を通じて第一の圧力容器４４から押し出され、第一の圧力容器４４において充填レベルセンサ９４の下側閾値に到達し、充填レベルセンサ９４が信号を発生しところで停止する。

充填レベルセンサ９４が信号を発生すると、第二の圧力容器４４’への高圧バルブ７３３’と圧力切換バルブ７３４’が開かれる。第二の圧力予容器４４’の中の圧力が第一の圧力容器４４の中の圧力と同じであり、これが圧力センサ９２、９２’によって測定されると、第一の圧力容器４４の出口バルブ７３７は閉じられ、第二の圧力容器４４’の出口バルブ７３７’は開かれる。

これで、注入装置５の中のノズル５１には、第二の圧力容器４４’による高圧を受けたエミッタ材料２（錫）が供給される。

ノズル取り入れバルブ７３８は、必要に応じていつでも閉じて、ノズル５１からのエミッタ材料の流れを中断することができる。したがって、用途に応じた理由からＥＵＶ光源モジュール１の中のプラズマ生成と放射光発生を中断した後も、残りの各種バルブの設定を変更することなく、圧力システム７全体の圧力状態をそのまま続行させることができる。

連続動作
注入装置５の連続（中断されない）動作を確実にするために、第一の圧力容器４４が高圧ガスシステム７３と注入装置５から遮断され、その間にノズル５１に第二の圧力容器４４’からの供給が行われ、再びエミッタ材料２を充填することができるようになる。

このために、第一の圧力容器４４への高圧バルブ７３３が閉じられ、真空バルブ７１５が開かれる。必要に応じて、真空ポンプ７１１が壊れないように、減圧器および／または圧力逃がしバルブを真空配管７１２に取り付けなければならない。

第一の圧力容器４４が真空化されるとすぐに、すなわち圧力センサ９２によって最終圧力を示す信号が送られるとすぐに、真空バルブ７１５が再び閉じられ、「充填プロセス」の項で説明したように、充填プロセスが開始される。

圧力容器４４，４４’と接続配管４５は、第二の圧力容器４４’の充填レベルセンサ９４の下側閾値に到達するより十分前に充填プロセスが完了するような寸法である。

充填レベルセンサ９４から第二の圧力容器４４’の最低充填レベルを示す信号が送られるとすぐに、バルブの設定は、ノズル５１が再び第一の圧力容器４４からの供給を受け、第二の圧力容器４４’が充填モードにセットされるように切り換えられる。圧力容器４４、４４’は、第一の圧力容器４４の動作中に第二の圧力容器４４’が充填される（およびその逆）だけでなく、溶融物貯溜容器４１もまた容易に再充填できる（より長い周期で）ような寸法であることが望ましい。

エミッタ材料の再利用
一般的にプロセスに関する理由によって（規則的に生成される小滴の連鎖による）、プラズマ生成プロセス（エネルギービーム６のパルス周期に基づく）に必要な量よりはるかに大量のエミッタ材料２がノズル５１から押し出される。この余剰エミッタ材料２４は、相互作用チャンバ１３の中の回収貯溜タンク８１の中に捕捉される。供給の様子は、図２においてあくまでも概略的に示されている。回転電極１１から振り落とされたエミッタ材料２５（図１）または、変換されずに相互作用箇所を通過した、もしくは小滴密度を小さくするために回転する穴あき円盤（図示せず）によって撒き散らされた未使用のエミッタ材料２も受け取られる。

充填レベルセンサ９４により回収タンク８１の中の所定の上側充填レベルが検出されたところで、回収容器８１は、少なくとも部分的に空にしなければならない。このために、回収容器出口バルブ８１１、低圧バルブ７２５、および再利用還流バルブ８３１が閉じられると、真空バルブ７１６が開かれ、これによって再利用容器８３が真空化される（圧力＜２ｋＰａ）。回収容器８１を空にするために、真空バルブ７１６が閉じられ、回収容器出口バルブ８１１が開かれる。すると、エミッタ材料２（錫）が相互作用チャンバ１３（１０^−２から５０Ｐａの高真空）の中の回収容器８１から相互作用チャンバ１３の外の再利用容器８３の中に、重力によって流れる。これで、エミッタ材料２を回路に戻すことができる。

このために、タンク容器４１は真空バルブ７１４によって真空化される。再利用容器８３は、再利用容器８３の回収容器出口バルブ８１１と真空バルブ７１６を閉めた状態で、低圧バルブ７２５を開くことによって加圧される。再利用還流バルブ８３１を開くことにより、エミッタ材料２は再利用容器８３から出て貯溜容器４１の中へと運ばれ、ここで２つの圧力容器４４、４４’の充填用（前述のとおり）、ひいては注入装置５のノズル５１から相互作用チャンバ１３への再注入用に供給される。

２つの圧力容器４４、４４’の中のセンサ機能は、安定圧力下でのエミッタ材料２の連続供給にとって特に重要である。

第一の測定対象となるのは、全容器４１、４４、４４’、８１、８３の中のエミッタ材料２に充填レベル測定である。このための各種の方法を図３から７に示す。

図３と図４は、重量測定の原理に基づく充填レベルセンサ９４の技術的実施方法を示しており、第一の圧力容器４４に関して描かれているが、他のすべてのエミッタ材料容器への応用を制限するものではない。

この種の充填レベル測定の場合、すべての容器連結部（圧力配管および、エミッタ材料の供給配管と排出配管）の硬さは、重量測定のために特定の垂直変位Δｘが可能となるように、柔軟配管４５２によって緩和しなければならない。硬さは、たとえばらせんチューブ形状および／または適当な種類の材料もしくは構造によって緩和できる。

圧力容器４４の中のエミッタ材料２の重量は、図３によれば、たとえば重い金属錫について十分な精度のスプリングダイナモメータ９４１によって測定される。

図４のような、解像度が有意に高い実施形態では、圧力容器４４が曲げばねの自由端に懸吊され、この曲げばねは片側がしっかりと留め付けられ、歪みゲージ９４２によって曲げばねが屈曲した分が重量に対応する。

図５による充填レベル測定手段の別の技術的実施形態は、金属エミッタ材料２を含む圧力容器４４のインダクタンスを測定するセンサを利用する。この目的のために、２つのコイルの形態による誘導型充填レベル測定装置９４３は圧力容器４４の外に配置され、容器４４の充填レベルの尺度として、圧力容器４４の充填レベルに応じたインダクタンスの変化を取得する。

図６はまた別の充填レベル測定例を示しており、この例においては、エミッタ材料２として溶融金属（たとえば錫）を使用した場合に、充填レベルが下がるほど抵抗が高くなる抵抗線９４４が用いられる。

破線で示されるように、この構成は、容量性充填レベル測定装置９４５となるように変形でき、この場合、低インピーダンス回収路が高インピーダンス抵抗線９４４と平行に配置され、環帯の形の結合電極が、回収路と抵抗線９４４を取り囲む状態でエミッタ材料２の表面に浮き、（あるいは分離手段４６が設けられていれば分離手段の中に組み込まれ（下記および図８から１１参照））、接触しない容量的な方法で、抵抗線９４４から回収路へと位置依存変位電流（spatially dependent displacement current）が流れるようにする。変位電流が、圧力容器４４の充填レベルの尺度を表す。

エミッタ材料２として金属錫を使用する場合、エミッタ材料供給ユニット４の動作にとっては、溶融金属が別々のコンタクト回路における接続を閉じることで、錫を充填した容器のすべての充填レベルを金属コンタクト９４６によって示すようにすれば十分である。

たとえば、図７に示される充填レベル測定装置の技術的実施形態では、錫の導電特性を利用して、貯溜容器４１の充填レベルに関する閾値としての上側および／または下側コンタクト９４６に到達したときに信号を取得する。２つのコンタクト９４６は容器内の上側充填レベルと下側充填レベルに配置されるが、この容器は、貯溜容器４１として描かれているものの他の容器への応用は制限されず、溶融錫を収容している。充填レベルに応じて、コンタクト９４６のどちらも閉じず（充填レベルが下側レベルより下にある場合）、一方のコンタクト９４６だけが閉じ（充填レベルが下側レベルと上側レベルの間にある場合）、またはコンタクト９４６の両方とも閉じる（充填レベルが上側レベルの上にある場合）。

充填レベルを継続的に測定するために、下側充填レベルを検出するための長いコンタクト９４６として、被覆されていない抵抗線９４４の形態をとってもよい。こうすると、容器４４の実際の充填レベル（図６の説明に対応する）は、抵抗を測定することによって把握できる。

交互に動作する圧力容器４４、４４’の結合によって一定の加圧を確実に行うことができるが、これにかかわらず、エミッタ材料注入装置５のノズル５１から安定に小滴を発生させることについて、別の大きな問題が生じる。

高圧下の不活性ガス（Ｎ_２、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ．．．）によってエミッタ材料２（たとえば錫）を加圧する結果として、錫等の溶融金属であってもガスがその中にかなりの程度で溶解する。

ヘンリーの法則によれば、液体中へのガスの溶解量は、その液体に対するガス圧に比例するとされる。相互作用チャンバ１３の中で小滴２２の所望の速度を得るには、１から数十メガパスカル（１から５０ＭＰａ）という非常に高い圧力が必要となるため、相応に大量の圧力ガス７４がエミッタ材料２（錫）の中に溶解する。液体が真空中で流出すると、溶解したガスはただちに、大部分が再び放出される。エミッタ材料２としての錫がノズル５１から相互作用チャンバ１３の真空中に噴霧されると、ノズルの出口とノズル入口において、キャビテーションによって圧力が急激に低下する。これによって放出されるガスは気泡生成の原因となり、小滴の形成と、ノズル５１から吐出される液体噴流の位置安定性に悪影響を与える。

注入装置５の中で発生される規則的な小滴２２の列が上記のように不安定とならないようにするために、圧力容器４４、４４’の内部の液体エミッタ材料２（錫）への圧力ガス７４の溶解を減少させ、あるいは完全に防止するためのステップを以下に説明する。

図８は、圧力ガス７４とエミッタ材料２の間の直接的接触を防止することによる例を示す。このために、粘着性液体のバリア層４６１が圧力容器４４、４４’（図２にのみ示される）の中のエミッタ材料２に付着される。このバリア層４６１（バリア液）は、エミッタ材料２より低い密度であるが、エミッタ材料２と化学反応しない、または混合しない材料で作らなければならない。一例としては、酸化防止のために電子機器業界で使用されているようなカバーオイルを使用できる。

圧力ガス７４をエミッタ材料２から分離するための、より信頼性の高い変形例を、図９に概略的に示す。この例では、ピストン４６２がエミッタ材料２と圧力ガス７４の間に配置される。ピストン４６２は、円筒形圧力容器４４の中を上下にスライドし、これに応じて圧力を圧力ガス７４（不活性ガス）からエミッタ材料２に伝達し、同時に圧力ガス７４を液体エミッタ材料２から分離する。

図１０、１１は、圧力ガス７４が液体エミッタ材料２の中に溶け込むことを防止し、これらを完全に分離することを可能にする別の変形例を示す。

この場合、圧力に対して弾力性を有し、内部の容量を変化させることのできる閉鎖膜が圧力容器４４の中に配置される。容量変化を大きくするために、膜を回旋状または波形のベローズ４６３、４６４の形態で構成することができる。

図１０において、ベローズ４６３は、圧力ガス７４のために閉じられた容量体となり、その表面全体がエミッタ材料２と圧力ガス７４を分離する手段４６となる。圧力容器４４の中で、ベローズ４６３の弾力性により、液体の変位から生じるガス圧がエミッタ材料２の充填されたベローズ４６３に加わる。１０ＭＰａを超える非常に高い圧力であっても、ベローズ４６３の中のガスと圧力容器４４の外との圧力差は非常にわずかである。圧力差は、ベローズ４６３（膜）の弾性変形中の所定の容量変化に必要な力によってのみ生じる。動作原理は図９によるピストン４６２の動作と同様であるが、ピストン４６２と比較すると、ベローズ４６３（または膜）は完全に、かつ実質的により高い信頼性で分離することができるため、圧力ガス７４に不活性ガスではなく通常の空気を使用できる。

図１１の実施形態は図１０に示されるものと同じであるが、逆転している。この場合、液体エミッタ材料２を充填したベローズ４６４（または膜）が設置され、圧力ガス７４は圧力容器４４の中の、エミッタ材料２を充填したベローズ４６４の外に流れ込む。

加圧エミッタ材料２は、圧力ガス７４の溶解を防止することによって安定化されてから、エミッタ材料注入装置５に到達する。このエミッタ材料注入装置５はノズル５１を有し、ノズル５１は、小滴への分裂を起こさせるための手段を備え、ノズル供給配管５２を通じて供給された液体エミッタ材料２を規則的な小滴列２３として小滴選択チャンバ５３に供給する。小滴選択手段５４は、ノズル５１によって生成される小滴列から個々の小滴２２（たとえば、１０個目ごとの小滴）を選択するために設けられている。

図１２に示すこの例では、小滴選択手段５４は、帯電用電極５４１と、これに続く２つの偏向用電極５４２を有し、偏向用電極５４２は、小滴２２の大部分を余剰小滴２４として偏向させ、選択された個々の小滴２２には影響を与えない。これらの選択された小滴２２は、エネルギービーム６のパルスと同期される小滴列２３を形成する。小滴２２はプラズマ生成のための必要性に応じて選択され（この例においては７つ目ごとの小滴２２）、不要な余剰小滴２４はすべて、帯電用電極５４１を通過して飛翔する間に電圧パルスによって帯電され、その後、間に電界が生じる偏向用電極５４２の部分で偏向される。このようにして、エミッタ材料２の大部分が偏向され、回収貯溜タンク８１を介して下流の再利用容器８３へと案内される。したがって、消費されなかったこのエミッタ材料２は、循環に戻すことができ、再び貯溜容器４１の中で利用される。

１ ＥＵＶ光源モジュール
１１ 電極
１２ 放電回路
１３ 相互作用チャンバ
１４ プラズマ
１５ ＥＵＶ光
２ エミッタ材料
２１ 被覆用噴流
２２ 小滴
２３ 同期された小滴列
２４ 余剰小滴
２５ 振り落とされたエミッタ材料
３ 電極被覆システム
３１ 被覆用ノズル
３２ 回収容器
４ エミッタ材料供給ユニット
４１ 貯溜容器
４２ （貯溜容器への）供給用開口部
４３ （エミッタ材料のための）加熱チャンバ
４４ （エミッタ材料のための）圧力容器１
４４’ （エミッタ材料のための）圧力容器２
４５ （圧力容器のための）エミッタ材料供給配管
４５１ フィルタ
４５２ 柔軟配管
４６ （圧力ガスとエミッタ材料の間の）分離手段
４６１ バリア層
４６２ ピストン
４６３ （ガス容量体としての）ベローズ
４６４ （エミッタ材料容量体としての）ベローズ
５ エミッタ材料注入装置
５１ （小滴への分裂を起こさせるための）ノズル
５２ （エミッタ材料のための）ノズル供給配管
５３ 小滴選択チャンバ
５４ 小滴選択手段
５４１ 帯電用電極
５４２ 偏向用電極
６ エネルギービーム（レーザビーム）
７ （エミッタ材料のための）圧力システム
７１ 真空システム
７１１ 真空ポンプ
７１２ 真空配管（＜１０Ｐａ）
７１３ （貯溜容器への）真空配管
７１４ （貯溜容器への）真空バルブ
７１５ （第一の圧力容器への）真空バルブ
７１５’ （第二の圧力容器への）真空バルブ
７１６ （再利用容器からの）真空バルブ
７２ 低圧ガスシステム
７２１ 低圧ガス供給源
７２２ 低圧配管（５０から５００ｋＰａ）
７２３ （貯溜容器への）低圧配管
７２４ （貯溜容器への）低圧バルブ
７２５ （再利用容器からの）低圧バルブ
７３ 高圧ガスシステム
７３１ 高圧ガス供給源（１から５０ＭＰａ）
７３２ （エミッタ圧力容器への）高圧配管
７３３ （第一の圧力容器への）高圧バルブ
７３３’ （第二の圧力容器への）高圧バルブ
７３４ （第一の圧力容器への）圧力切換バルブ
７３４’ （第二の圧力容器への）圧力切換バルブ
７３５ （圧力供給配管間の）遮断および補償バルブ
７３６ （第一の圧力容器への）エミッタ取込バルブ
７３６’ （第二の圧力容器への）エミッタ取込バルブ
７３７ （第一の圧力容器からの）出口バルブ
７３７’ （第二の圧力容器からの）出口バルブ
７３８ ノズル取込バルブ
７４ 圧力ガス（１未満から５０ＭＰａ）
８ 再利用装置
８１ 回収容器
８１１ 回収容器出口バルブ
８２ （再利用容器への）回収容器排出口
８３ 再利用容器
８３１ 再利用還流バルブ
８４ 再利用還流配管
９ センサシステム
９１ （貯溜容器の）圧力センサ
９２，９２’ （圧力容器の）圧力センサ
９３ （再利用容器の）圧力センサ
９４ 充填レベルセンサ
９４１ （充填レベル測定のための）動力計
９４２ （充填レベル測定のための）歪みゲージ
９４３ 誘導型充填レベル測定装置
９４４ 抵抗線
９４５ 容量型充填レベル測定装置
９４６ （充填レベル測定のための）コンタクト

Claims (23)

1. 液体エミッタ材料を使用して、ホットプラズマに基づきＥＵＶ光を発生する装置であって、少なくとも１つのエミッタ材料貯溜容器を備えるエミッタ材料供給ユニットと、チャンバ内部で、集束されたパルスエネルギービームが相互作用地点に向けられるような真空相互作用チャンバと、前記相互作用地点にて前記エミッタ材料の小滴を再生可能に供給し、ＥＵＶ発光のためのホットプラズマに前記小滴を変換するためにパルスエネルギービームと同期されるようにする注入装置とを有する、ＥＵＶ光発生のための装置であって、
   前記エミッタ材料供給ユニット（４）は、前記注入ユニット（５）のための高いエミッタ材料圧力を発生させるために、前記貯溜容器（４１）と前記注入装置（５）の間に少なくとも第一の圧力容器（４４）と第二の圧力容器（４４’）を有すること、および
   前記注入装置（５）の中で恒久的で一定のエミッタ材料圧力を保持するために、前記圧力容器（４４、４４’）に高圧ガスシステム（７３）によってメガパスカルの範囲の圧力ガス（７４）が加えられること、および
   前記エミッタ材料供給ユニット（４）が、前記高圧ガスシステム（７３）を一方の前記圧力容器（４４、４４’）からもう一方の前記圧力容器（４４、４４’）に切り換え且つこれに対応して前記注入ユニット（５）を加圧されている各前記圧力容器（４４、４４’）の一定のエミッタ材料圧力に交互に切り換えるための手段を有し、小滴生成とプラズマ発生の連続動作中に前記圧力容器（４４、４４’）の少なくとも一方に前記貯溜容器（４１）から前記エミッタ材料（２）を再充填できることを特徴とする装置。
2. 前記エミッタ材料供給ユニット（４）がさらに、前記貯溜容器（４１）から前記エミッタ材料（２）を充填するために、前記高圧ガスシステム（７３）に対してイネーブルされていない前記圧力容器（４４、４４’）のうちの少なくとも一方に選択的に接続される真空システム（７１）に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記エミッタ材料供給ユニット（４）の前記真空システム（７１）が、前記貯溜容器（４１）に接続され、前記貯溜容器（４１）に異なる供給源から充填できることを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 前記貯溜容器（４１）は、外部から前記液体エミッタ材料（２）を吸引することによって充填できることを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 前記貯溜容器（４１）は、再利用容器（８３）から前記液体エミッタ材料（２）を吸引することによって充填できることを特徴とする請求項３に記載の装置。
6. 前記貯溜容器（４１）は、外部から固体エミッタ材料（２）を吸引することによって充填できることを特徴とする請求項３に記載の装置。
7. 前記エミッタ材料供給ユニット（４）は、前記貯溜容器（４１）または前記再利用容器（８３）に選択的に接続される低圧ガスシステム（７２）に接続され、前記エミッタ材料（２）を前記貯溜容器（４１）から前記圧力容器（４４、４４’）の一方に輸送するか、あるいは前記貯溜容器（４１）に再利用のエミッタ材料（２）を充填することを特徴とする請求項２に記載の装置。
8. 前記低圧ガスシステム（７２）には、前記エミッタ材料（２）の酸化を防止するために、不活性ガスが充填されることを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 前記エミッタ材料供給ユニット（４）に、少なくとも前記圧力容器（４４、４４’）の充填レベルを測定するための複数の充填レベルセンサ（９４）が設けられ、前記充填レベルセンサ（９４）は、前記エミッタ材料（２）の加圧を前記圧力容器（４４、４４’）の一方から他方の前記圧力容器（４４、４４’）にタイミングよく切り換えることを制御し、個々の空になった前記圧力容器（４４、４４’）の充填を開始することを特徴とする請求項１に記載の装置。
10. 前記充填レベルセンサ（９４）が動力計（９４１）として構成され、前記充填レベルは、各前記容器（４４、４４’、４１、８３）の重量に基づいて確認することができ、各前記容器（４４、４４’、４１、８３）は前記動力計（９４１）に懸吊され、柔軟な接続配管（４５２）を有することを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. 前記充填レベルセンサ（９４）は歪みゲージ（９４２）として構成され、前記容器（４４、４４’、４１、８３）は、一端がしっかりと留め付けられ、前記歪みゲージ（９４２）を設けた曲げばねの自由端に懸吊され、柔軟な接続配管（４５２）を有し、前記充填レベルは、各前記容器（４４、４４’、４１、８３）の重量と前記歪みゲージ（９４２）の歪みに基づいて確認することができることを特徴とする請求項９に記載の装置。
12. 前記充填レベルセンサ（９４）は、２つの外部シリンダコイルを有する誘導型充填レベル測定装置（９４３）として構成されることを特徴とする請求項９に記載の装置。
13. 前記充填レベルセンサ（９４）は抵抗線（９４４）であり、金属エミッタ材料（２）を充填した前記容器（４４、４４’、４１、８３）は、電気的に絶縁するように前記容器（４４、４４’、４１、８３）の中に垂直に配置された前記抵抗線（９４４）への電気配線としての役割を果たすことを特徴とする請求項９に記載の装置。
14. 前記充填レベルセンサ（９４）は、抵抗線（９４４）と結合電極と回収路を有する容量型充填レベル測定装置（９４５）として設計され、前記結合電極は環帯の形状であり、前記エミッタ材料（２）の液面とともに移動して、前記抵抗線（９４４）と前記回収路の周囲で浮かぶことを特徴とする請求項９に記載の装置。
15. 前記充填レベルセンサ（９４）は、長さの異なる２つの電気的に絶縁されたコンタクト（９４６）を有し、前記電気コンタクト（９４６）は、異なる充填レベルで前記金属エミッタ材料（２）を用いて閉じられ、最小および最大充填レベルを示すことを特徴とする請求項９に記載の装置。
16. 前記エミッタ材料供給ユニット（４）は、前記圧力容器（４４、４４’）の内部に、前記エミッタ材料（２）を前記圧力ガス（７４）から分離するための分離手段（４６）を有し、これが前記エミッタ材料（２）の中への圧力ガス（７４）の溶解を減少させることを特徴とする請求項１に記載の装置。
17. 前記分離手段（４６）がバリア層（４６１）によって形成されることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
18. 前記バリア層（４６１）が粘着性カバーオイルによって形成されることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
19. 前記分離手段（４６）が、円筒形の圧力容器（４４、４４’）の中で上下に移動できるピストン（４６２）によって形成されることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
20. 前記分離手段（４６）が、可撓膜（４６３、４６４）として設けられることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
21. 前記可撓膜は、圧力ガスを充填した回旋状または波形のベローズ（４６４）として形成されることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
22. 前記可撓膜は、前記エミッタ材料（２）を充填した回旋状または波形のベローズ（４６４）として形成されることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
23. 前記回旋状または波形のベローズ（４６３、４６４）は金属ベローズとして構成されることを特徴とする請求項２１または２２に記載の装置。
    

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