JP6107694B2 - ホイルトラップ用櫛状中間リング - Google Patents
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Description
EUV光源装置において、EUV光を発生させる方法はいくつか知られているが、そのうちの一つにEUV放射種の加熱励起により高温プラズマを発生させ、このプラズマから放射されるEUV光を取り出す方法がある。
このような方法を採用するEUV光源装置は、高温プラズマの生成方式により、LPP(LaserProduced Plasma:レーザ生成プラズマ)方式EUV光源装置とDPP(DischargeProduced Plasma:放電生成プラズマ)方式EUV光源装置とに大きく分けられる。
DPP方式は、例えば内部に電極が配置された放電容器内をガス状の高温プラズマ原料雰囲気とし、当該雰囲気中の電極間において放電を発生させて初期プラズマを生成する。ここで、放電により電極間を流れる電流の自己磁場の作用により、上記した初期プラズマは収縮される。これにより初期プラズマの密度は高くなり、プラズマ温度が急激に上昇する。このような作用を、以下ピンチ効果と称する。ピンチ効果による加熱によって、高温となったプラズマのイオン密度は1017〜1020cm−3、電子温度は20〜30eV程度に到達し、この高温プラズマからEUV光が放射される。
EUV光源装置は、放電容器であるチャンバ1を有する。チャンバ1内には、一対の円板状の放電電極2a,2bなどが収容される放電部1aと、ホイルトラップ5や集光光学手段であるEUV集光鏡9などが収容されるEUV集光部1bとを備えている。
1cは、放電部1a、EUV集光部1bを排気して、チャンバ1内を真空状態にするためのガス排気ユニットである。
2a,2bは円盤状の電極である。電極2a,2bは所定間隔だけ互いに離間しており、それぞれ回転モータ16a,16bが回転することにより、16c,16dを回転軸として回転する。
14は、波長13.5nmのEUV光を放射する高温プラズマ原料である。高温プラズマ原料14は、加熱された溶融金属(meltedmetal)例えば液体状のスズ(Sn)であり、コンテナ15a、15bに収容される。
電極2a,2bに、電力供給手段3からパルス電圧が印加された後、高温プラズマ原料14がレ−ザ光17の照射により気化されることにより、両電極2a,2b間にパルス放電が開始し、高温プラズマ原料14によるプラズマPが形成される。放電時に流れる大電流によりプラズマが加熱励起され高温化すると、この高温プラズマPからEUV光が放射される。
高温プラズマPから放射したEUV光は、EUV集光鏡9により集光鏡9の集光点(中間集光点ともいう)fに集められ、EUV光取出部8から出射し、EUV光源装置に接続された点線で示した露光機40に入射する。
EUV集光鏡9は、反射面形状が回転楕円面形状、ウォルター型形状等いずれかの形状であって、径が互いに異なる回転体形状の凹面ミラーを複数枚具える。EUV集光鏡を構成するこれらの凹面ミラーは、同一軸上に、焦点位置が略一致するように回転中心軸を重ねて配置される。このように凹面ミラーを入れ子状に高精度に配置することにより、EUV集光鏡9は、0°〜25°の斜入射角度のEUV光を良好に反射し、かつ、一点に集光できるように構成される。
LPP方式ではプラズマ生成用ドライバレーザをターゲットに照射することでプラズマを生成する。ターゲット材料は、EUV光発生用高温プラズマ原料として、LDP方式同様にLi(リチウム)とSn(スズ)が注目されている。
図8は、LPP方式のEUV光源装置を簡易的に説明するための図である。
LPP方式のEUV光源装置は、光源チャンバ1を有する。光源チャンバ1には、EUV放射種である原料(高温プラズマ原料)を供給するための原料供給ユニット10および原料供給ノズル20が設けられている。原料供給ノズル20からは、原料14として、例えば液滴状のスズ(Sn)が放出される。
光源チャンバ1の内部は、真空ポンプ等で構成されたガス排気ユニット1cにより真空状態に維持されている。
また、高温プラズマ生成用のレーザ光22は、迷光としてEUV光取出部8に到達することもある。よって、EUV光取出部の前方(高温プラズマ側)にEUV光を透過して、レーザ光22を透過させない不図示のスペクトル純度フィルタを配置することもある。
上述したEUV光源装置において、高温プラズマPからは種々のデブリが発生する。それは、例えば、高温プラズマPと接する金属(例えば、一対の円板状の放電電極2a,2b)が上記プラズマによってスパッタされて生成する金属粉等のデブリや、高温プラズマ原料14であるSnに起因するデブリである。
これらのデブリは、プラズマの収縮・膨張過程を経て、大きな運動エネルギーを得る。すなわち、高温プラズマPから発生するデブリは高速で移動するイオンや中性原子であり、このようなデブリはEUV集光鏡9にぶつかって反射面を削ったり、反射面上に堆積したりして、EUV光の反射率を低下させる。
図9に、特許文献2に示されるようなホイルトラップの概略構成を示す。
ホイルトラップ5は、ホイルトラップ5の中心軸(図9ではEUV光の光軸に一致)を中心として、半径方向に放射状に配置された、複数の薄膜(ホイル)または薄い平板(プレート)(以下薄膜と平板を合せて「ホイル5a」と呼ぶ)と、この複数のホイル5aを支持する、同心円状に配置された中心支柱5bとリング状支持体である外側リング5cのとから構成されている。
ホイル5aは、その平面がEUV光の光軸に平行になるように配置され支持されている。そのため、ホイルトラップ5を極端紫外光源(高温プラズマP)側から見ると、中心支柱5bと外側リング5cの支持体の部分を除けば、ホイル5aの厚みしか見えない。したがって、高温プラズマPからのEUV光のほとんどは、ホイルトラップ5を通過することができる。
なお、ホイルトラップ5は、高温プラズマの近くに配置されるので、受ける熱負荷も大きい。よって、ホイルトラップ5を構成するホイル5aやコーン5bは、例えば、モリブデン(Mo)などの高耐熱材料から形成される。
EUV光出力の高出力化を実現するために、高温プラズマから放出されるEUV光をEUV集光鏡で捕集する際の立体角(後述する図10における集光角)を大きくすることが望まれる。それに伴い、高温プラズマと集光鏡との間に配置されるホイルトラップも大型化する。そのため、光軸から放射方向(半径方向)に伸びる各ホイルの長さが長くなる。
ホイルトラップ5のEUV光透過率が低下すると、EUV集光鏡9によって集光されるEUV光の集光点(以下、中間集光点ともいう)におけるEUV光のパワーが低下することになり、EUV光源装置からのEUV光取り出し効率が悪化する。
上記問題を解決するため、本発明においては、ホイルトラップに、該ホイルトラップの主軸と同軸の中心軸を有し、ホイルが係合する切り込み部を有する円錐台形状の櫛状中間リングを取り付け、この中間リングによりホイルが撓まないように支持する。
上記円錐台形状の側面は、近傍を通過するプラズマからのEUV光線に対して平行となるように構成し、EUV光を遮らないようにするのが望ましい。また、上記櫛状中間リングを、ホイルトラップの中心支柱と上記外側リングとを連結するスポークにより支持すれば、櫛状中間リングの中心軸がホイルトラップの主軸からずれることがない。
さらに、櫛状中間リングの径の大きさを、EUV集光鏡の凹面ミラーのいずれか一つのミラーの光入射側の端部にほぼ一致するように構成することで、当該櫛状中間リングにより生ずるEUV光の影の影響を小さくすることができる。
以上に基づき、本発明においては、次のようにして上記課題を解決する。
(1)EUV光を放出するプラズマの近傍に配置され、主軸から放射状に伸びる複数のホイルを備え、上記EUV光は通過するが上記プラズマからのデブリは捕捉し、且つ、上記複数のホイルの一端が主軸上に配置された中心支柱により支持され、上記複数のホイルの他端が上記主軸と同軸の中心軸を有する外側リングにより支持されたホイルトラップに用いられる櫛状中間リングであって、上記櫛状中間リングは、帯状の板状部材を円錐台形状に成形したリングであって、該円錐台の底面側から上面側方向、または上面側から底面側方向に、複数の切り込みが設けられ、該切り込みを上記ホイルの光入射側の端部および/または光出射側の端部に係合させて、該切り込みに上記ホイルを挿入し、上記主軸と同軸の中心軸を有するように上記ホイルトラップのEUV光入射側もしくはEUV光出射側の少なくとも一方に取り付ける。
(2)上記(1)において、上記櫛状中間リングの円錐台状の側面を、近傍を通過するプラズマからのEUV光線に対して平行とする。
(3) EUV光を放出するプラズマと、径が互いに異なる回転体形状の複数枚の凹面ミラーを入れ子状に配置してなる斜入射型の集光鏡との間に配置され、主軸から放射状に伸びる複数のホイルを備え、上記EUV光は通過するが上記プラズマからのデブリは捕捉し、且つ、上記複数のホイルの一端が主軸上に配置された中心支柱により支持され、上記複数のホイルの他端が上記主軸と同軸の中心軸を有する外側リングにより支持されたホイルトラップに用いられる櫛状中間リングであって、上記櫛状中間リングは、帯状の板状部材を円錐台形状に成形したリングであって、該円錐台の底面側から上面側方向、または上面側から底面側方向に、複数の切り込みが設けられ、該切り込みを上記ホイルの光入射側の端部および/または光出射側の端部に係合させて、該切り込みに上記ホイルを挿入し、
上記主軸と同軸の中心軸を有するように上記ホイルトラップのEUV光入射側もしくはEUV光出射側の少なくとも一方に取り付けられ、上記櫛状中間リングは、その中心軸と上記斜入射型の集光鏡の光軸とが略一致するように配置され、上記櫛状中間リングの径の大きさは、当該櫛状中間リングにより生じる上記EUV光の影が上記回転体形状の凹面ミラーのいずれか一つのミラーの光入射側の端部にほぼ一致するように構成されている。
(1)ホイルトラップに、該ホイルトラップの主軸と同軸の中心軸を有し、各ホイルが係
合する切り込み部を有する円錐台形状の櫛状中間リングを取り付けて、各ホイルをその中
間付近で支持するようにしたので、ホイルトラップが大型化しホイルの長さが長くなって
も、ホイルが撓まないように支持することができる。
また、各ホイルと櫛状中間リングを同定せずに、各ホイルを櫛状中間リングの切り込み
部に挿入して支持するようにしたので、高温ブラズマPからの放射により、ホイルトラップの各ホイルや櫛状中間リングが熱膨張しても、切り込み部により安定して各ホイルを支持することができ、ホイルや櫛状中間リングが変形するのを防ぐことができる。
(2)櫛状中間リングの円錐台状の側面を、近傍を通過するプラズマからのEUV光線に対して平行としたので、中間リングによるEUV光の遮光量を小さくすることができる。
(3)ホイルトラップの中心支柱と上記外側リングとを連結する複数のスポークにより櫛状中間リングを支持することにより、櫛状中間リング中心軸が、ホイルトラップの主軸からずれるのを防ぎ、櫛状中間リングを所定の位置に位置決めすることができる。
(4)櫛状中間リングの径の大きさを、当該櫛状中間リングにより生ずるEUV光の影が集光鏡のいずれか一つのミラーの光入射側の端部(ミラーの光入射側の円環状のエッジ部分)にほぼ一致するように構成することにより、櫛状中間リングによって生じるEUV光の影の影響を最小限にすることができる。
同図に示すホイルトラップ5は、ホイルトラップ5のEUV光入射側もしくはEUV光出射側の少なくとも一方に各ホイル5aを挟んで保持する櫛状のリングを設けたものであり、図1では、ホイルトラップ5のEUV光出射側に櫛状中間リング6を設けた場合を示している。
ホイル5aは、その平面がEUV光の光軸に平行になるように配置され支持されている。そのため、ホイルトラップ5を高温プラズマP側から見ると、中心支柱5bと外側リング5cの支持体の部分を除けば、ホイル5aの厚みしか見えない。したがって、高温プラズマPからのEUV光のほとんどは、ホイルトラップ5を通過する。
櫛状中間リング6は、図1に示すように、一定の幅を有する帯状の板状体を円錐台形状のリング形状としたものであり、リングの一方の端部(EUV光入射側のエッジあるいはEUV光出射側のエッジ)を始点として、その側面に切り込み部6aが設けられたものである。後で示すように、櫛状中間リング6は、この切り込み部6aにホイルトラップ5の各ホイル5aの一部を挿入させた状態でホイルトラップ5のEUV光入射側もしくはEUV光出射側の少なくとも一方に設けられる。
すなわち、図1(b)に示すように櫛状中間リング6を構成する円錐台形状の側面をs1、円錐台形状の上面をs2、円錐台形状の底面をs3とすると、櫛状中間リング6を光出射側に取り付ける場合は、その円錐台形状の側面s1に、上面s2側から底面s3側方向に切り込6aを設けたものである。なお、後述するように櫛状中間リング6を光入射側に取り付ける場合は、その円錐台形状の側面s1に、底面s3側から上面s2側方向に、上記ホイル5aが挿入される複数の切り込み部6aを設ける。
図2(a)は、ホイルトラップ5の各ホイル5aが切り込み部6aに挿入された状態で、櫛状中間リング6がホイルトラップ5に取り付けられた様子を示す斜視図である。なお、理解を容易にするために、ホイルトラップ5を構成する中心支柱5b、外側リング5cは省略されている。また、実際は、各ホイル5aの一方の端部は中心支柱5bによって支持されるが、図2(a)においては、各ホイル5aは光軸から放射方向(半径方向)に伸びるように描写されている。
すなわち、上記櫛状中間リング6は、高温プラズマPから放出されるEUV光をできるだけ遮光しないように構成されている。
よって、高温プラズマPからの放射により各ホイル5aが熱膨張してホイル5aが動いても、上記切り込み部6aはホイル5aの動きを妨げることなく安定して上記各ホイル5aを支持できる。
すなわち、図2(b)の矢印方向、図2(c)の矢印方向にホイル5aが熱膨張して動いても、切り込み部6aはホイル5aの熱膨張方向の動きを規制しない。よって、上記櫛状中間リング6や、熱膨張に伴うホイル5aの変形を抑制することができる。
図3に示すEUV集光鏡9は、上記した斜入射集光鏡であり、例えばウォルター型形状である複数枚の薄い凹面ミラー9aが入れ子状に配置されている。各凹面ミラーの光入射側の端部T(エッジ)の形状は円環形状であり、円環の太さは凹面ミラーの厚みに相当する。すなわち、各凹面ミラーは、光入射側にEUV光を遮光する円環状領域を有する。この円環状領域に照射されるEUV光は、EUV光源鏡9には入射せず、EUV光源装置からは取り出すことができない。
よって、図3(b)に示すように、櫛状中間リング6を、その中心軸と上記斜入射型の集光鏡9の光軸とが略一致するように配置し、当該櫛状中間リング6によって生じるEUV光の影を、上記集光鏡9のいずれかの回転体形状の凹面ミラーの光入射側の端部Tにおける円環状領域に対応させることが望ましい。
すなわち、櫛状中間リング6の中心軸と集光鏡の光軸とが略一致している場合において、櫛状中間リング6の径の大きさは、当該櫛状中間リング6によって生じるEUV光の影を斜入射集光鏡であるEUV集光鏡9を構成する回転体形状の凹面ミラーのいずれか一つの光入射側円環状領域にほぼ一致するように構成する。
これにより、櫛状中間リング6を設けたことにより生ずる影の影響を最小限にすることができる。
同図に示すように、スポーク5dは、中間支柱と外側リング5cにより保持される各ホイル5a間に複数個設けられる。なお図4は、理解を容易にするために、スポーク5dの幅を太く強調して示しているものであり、各ホイル5aの幅と各スポーク5dとの幅との大小関係を必ずしも正確に反映したものではない。本発明の櫛状中間リング6は、スポーク5dの端部(図4の場合は、EUV光出射側端部)に固定されて、櫛状中間リング6によって生じるEUV光の影が、斜入射集光鏡であるEUV集光鏡9を構成する凹面ミラーのいずれか一つの光入射側円環状領域に対応するように位置決めされる。
図5は櫛状中間リングをホイルの光入射側、光出射側に設けた場合の構成を示す図であり、図5(a)はホイルトラップをEUV光入射側から見た図、図5(b)は図5(a)のA−A断面図である。同図に示すように、櫛状中間リング6をホイルトラップ5の光入射側および光出射側の双方に設けることができる。
また、図6は図5の構成において、スポークを追記して示した図であり、図6(a)はホイルトラップをEUV光入射側から見た図、図6(b)は図6(a)のA−A断面図である。同図に示すように櫛状中間リング6をホイルトラップ5の光入射側および光出射側の双方に設け、ホイルトラップ5の光入射側、光出射側にスポーク5dを設けてもよい。
当然ながら、各ホイル5aを支持する櫛状中間リング6が多い程、ホイルトラップ5が大型化しても各ホイル5aをより正確に位置決めすることができる。よって、櫛状中間リング6は、ホイルトラップ5の光入射側および光出射側の双方に設けることが望ましい。
1a 放電部
1b EUV集光部
1c ガス排気ユニット
2a,2b 放電電極
3 電力供給手段
5 ホイルトラップ
5a ホイル
5b 中心支柱
5c 外側リング
5d スポーク
6 櫛状中間リング
6a 切り込み部
8 EUV光取出部
9 EUV集光鏡
10 原料供給ユニット
14 高温プラズマ原料
15 コンテナ
16a,16b 回転モータ
16c,16d 回転軸
17 レーザ光
17a レーザ源
20 原料供給ノズル
21 励起用レーザ光発生装置
22 レーザ光(レーザビーム.)
23 レーザ光入射窓部
24 レーザ光集光手段
40 露光機
P 高温プラズマ
Claims (3)
- EUV光を放出するプラズマの近傍に配置され、主軸から放射状に伸びる複数のホイルを備え、上記EUV光は通過するが上記プラズマからのデブリは捕捉し、且つ、上記複数のホイルの一端が主軸上に配置された中心支柱により支持され、上記複数のホイルの他端が上記主軸と同軸の中心軸を有する外側リングにより支持されたホイルトラップに用いられる櫛状中間リングであって、
上記櫛状中間リングは、帯状の板状部材を円錐台形状に成形したリングであって、該円錐台の底面側から上面側方向、または上面側から底面側方向に、複数の切り込みが設けられ、該切り込みを上記ホイルの光入射側の端部および/または光出射側の端部に係合させて、該切り込みに上記ホイルを挿入し、
上記主軸と同軸の中心軸を有するように上記ホイルトラップのEUV光入射側もしくはEUV光出射側の少なくとも一方に取り付けられる
ことを特徴とする櫛状中間リング。 - 上記櫛状中間リングの円錐台形状の側面は、近傍を通過するプラズマからのEUV光線に対して平行である
ことを特徴とする請求項1記載の櫛状中間リング。 - EUV光を放出するプラズマと、径が互いに異なる回転体形状の複数枚の凹面ミラーを入れ子状に配置してなる斜入射型の集光鏡との間に配置され、主軸から放射状に伸びる複数のホイルを備え、上記EUV光は通過するが上記プラズマからのデブリは捕捉し、且つ、上記複数のホイルの一端が主軸上に配置された中心支柱により支持され、上記複数のホイルの他端が上記主軸と同軸の中心軸を有する外側リングにより支持されたホイルトラップに用いられる櫛状中間リングであって、
上記櫛状中間リングは、帯状の板状部材を円錐台形状に成形したリングであって、該円錐台の底面側から上面側方向、または上面側から底面側方向に、複数の切り込みが設けられ、該切り込みを上記ホイルの光入射側の端部および/または光出射側の端部に係合させて、該切り込みに上記ホイルを挿入し、
上記主軸と同軸の中心軸を有するように上記ホイルトラップのEUV光入射側もしくはEUV光出射側の少なくとも一方に取り付けられ、
上記櫛状中間リングは、その中心軸と上記斜入射型の集光鏡の光軸とが略一致するように配置され、
上記櫛状中間リングの径の大きさは、当該櫛状中間リングにより生じる上記EUV光の影が上記回転体形状の凹面ミラーのいずれか一つのミラーの光入射側の端部にほぼ一致するように構成されている
ことを特徴とする櫛状中間リング。
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