JP7156331B2 - 極端紫外光光源装置 - Google Patents
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Description
本発明は、極端紫外光光源装置に関する。
近年、半導体集積回路の微細化および高集積化につれて、露光用光源の短波長化が進められている。次世代の半導体露光用光源としては、特に波長１３．５ｎｍの極端紫外光（以下、ＥＵＶ（Extreme Ultra Violet）光ともいう）を放射する極端紫外光光源装置（以下、ＥＵＶ光源装置ともいう）の開発が進められている。
ＥＵＶ光源装置において、ＥＵＶ光（ＥＵＶ放射）を発生させる方法はいくつか知られている。それらの方法のうちの一つに、極端紫外光放射種（以下、ＥＵＶ放射種ともいう）を加熱して励起することにより高温プラズマを発生させ、その高温プラズマからＥＵＶ光を取り出す方法がある。
ＥＵＶ光源装置において、ＥＵＶ光（ＥＵＶ放射）を発生させる方法はいくつか知られている。それらの方法のうちの一つに、極端紫外光放射種（以下、ＥＵＶ放射種ともいう）を加熱して励起することにより高温プラズマを発生させ、その高温プラズマから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（Laser Produced Plasma：レーザ生成プラズマ）方式と、ＤＰＰ（Discharge Produced Plasma：放電生成プラズマ）方式とに分けられる。
ＤＰＰ方式のＥＵＶ光源装置は、ＥＵＶ放射種（気相のプラズマ原料）を含む放電ガスが供給された電極間の間隙に高電圧を印加して、放電により高密度高温プラズマを生成し、そこから放射される極端紫外光を利用するものである。ＤＰＰ方式としては、例えば、特許文献１に記載されているように、放電を発生させる電極表面に液体状の高温プラズマ原料（例えば、Ｓｎ（スズ））を供給し、当該原料に対してレーザビーム等のエネルギービームを照射して当該原料を気化し、その後、放電によって高温プラズマを生成する方法が提案されている。このような方式は、ＬＤＰ（Laser Assisted Discharge Plasma）方式と呼ばれることもある。
ＤＰＰ方式のＥＵＶ光源装置は、ＥＵＶ放射種（気相のプラズマ原料）を含む放電ガスが供給された電極間の間隙に高電圧を印加して、放電により高密度高温プラズマを生成し、そこから放射される極端紫外光を利用するものである。ＤＰＰ方式としては、例えば、特許文献１に記載されているように、放電を発生させる電極表面に液体状の高温プラズマ原料（例えば、Ｓｎ（スズ））を供給し、当該原料に対してレーザビーム等のエネルギービームを照射して当該原料を気化し、その後、放電によって高温プラズマを生成する方法が提案されている。このような方式は、ＬＤＰ（Laser Assisted Discharge Plasma）方式と呼ばれることもある。
特許文献１に記載の技術では、電極の熱負荷を軽減するために、一対の円板状の回転電極が用いられている。これらの電極は、周縁部が近接するように配置されている。回転電極には、一定周期（例えば４ｋＨｚ以上）で放電のためのパルス電力が印加され、極端紫外光を放出するプラズマが一定周期で生成される。
エネルギーの効率よくプラズマを発生させる（プラズマ発生に要するエネルギーの損失を少なくする）ためには、両回転電極間での放電電流の立ち上がりを早くすることが望ましい。
そこで、本発明は、放電電流の立ち上がりを早くすることができる極端紫外光光源装置を提供することを目的とする。
本発明のある態様に係る極端紫外光光源装置は、円板状のカソードと、前記カソードが連結された金属製の第１の回転軸と、前記カソードから離間した位置に配置された円板状のアノードと、前記アノードが連結された金属製の第２の回転軸と、前記カソードに液相のスズをコートする第１のスズ供給部と、前記アノードに液相のスズをコートする第２のスズ供給部と、前記カソードにコートされたスズにエネルギービームを照射して、前記スズを気化させ、前記カソードと前記アノードの間の間隙に気相のスズを発生させるエネルギービーム照射装置と、前記カソードと前記アノードに電力を供給し、前記カソードと前記アノードの間で放電を生じさせ、前記カソードと前記アノードの間の間隙に、極端紫外光を放出するプラズマを発生させる電力供給装置と、前記カソードを支持する金属製の第１の支持構造体と、前記アノードを支持する金属製の第２の支持構造体を備える。前記第１の支持構造体と前記第２の支持構造体は互いに接触しない。前記第１の支持構造体は、第１の支持壁部と、前記第１の支持壁部から突出して前記第１の回転軸を包囲する第１の筒部を有し、前記第１の筒部は、前記第１の支持壁部と前記カソードの間に配置されている。前記第２の支持構造体は、第２の支持壁部と、前記第２の支持壁部から突出して前記第２の回転軸を包囲する第２の筒部を有し、前記第２の筒部は、前記第２の支持壁部と前記アノードの間に配置されている。前記第１の支持壁部と前記第２の支持壁部が互いに重ねられている。前記第１の支持壁部に前記第２の筒部が挿入された貫通孔が形成されているか、前記第２の支持壁部に前記第１の筒部が挿入された貫通孔が形成されている。
この態様においては、カソードとアノードの間を流れる放電電流の立ち上がりを早くすることができる。このため、プラズマ発生に要するエネルギーの損失が少なく、発生する極端紫外光の輝度を高めることができる。放電電流の立ち上がりを早くすることができる原理は、確実ではないが、下記のように推定することができる。カソードとアノードをそれぞれ支持する金属製の第１の支持構造体と第２の支持構造体は、カソードとアノードの間で放電を生じさせる放電回路を構成する。この態様では、第１の支持構造体の第１の支持壁部と第２の支持構造体の第２の支持壁部が互いに重ねられ、一方の支持構造体の支持壁部の貫通孔に他方の支持構造体の筒部が挿入されている。これにより、金属製の第１の支持構造体と第２の支持構造体、特に第１の支持壁部と第２の支持壁部を極めて近接させることが可能である。このように逆方向に電流が流れる物体が極めて近くに配置されることにより、第１の支持構造体と第２の支持構造体の起磁力が相殺される。したがって、放電回路全体のインダクタンスを小さくすることができ、放電電流の立ち上がりを早くすることができると推定される。
好ましくは、前記第１の支持構造体は、前記第１の支持壁部から突出して前記第２の支持壁部の外周面に対向する外壁部を有する。
この場合には、第１の支持構造体と第２の支持構造体の近接部分が増加するので、第１の支持構造体と第２の支持構造体の起磁力がさらに相殺される。
この場合には、第１の支持構造体と第２の支持構造体の近接部分が増加するので、第１の支持構造体と第２の支持構造体の起磁力がさらに相殺される。
好ましくは、前記第２の支持構造体は、前記第２の支持壁部から突出して前記第１の支持壁部の外周面に対向する外壁部を有する。
この場合には、第１の支持構造体と第２の支持構造体の近接部分が増加するので、第１の支持構造体と第２の支持構造体の起磁力がさらに相殺される。
この場合には、第１の支持構造体と第２の支持構造体の近接部分が増加するので、第１の支持構造体と第２の支持構造体の起磁力がさらに相殺される。
好ましくは、前記第１の支持構造体と前記第２の支持構造体の間に、絶縁体が配置されている。
この場合には、第１の支持構造体と第２の支持構造体が絶縁され、これらの間の間隔が適切に維持される。
この場合には、第１の支持構造体と第２の支持構造体が絶縁され、これらの間の間隔が適切に維持される。
好ましくは、前記第１の支持構造体と前記第２の支持構造体を支持する金属製の支持基材をさらに備え、
前記支持基材と前記第１の支持構造体の間の間隙、および前記支持基材と前記第２の支持構造体の間の間隙の少なくとも一方は、キャパシタで閉塞されている。
この場合には、放電回路の周囲にキャパシタが配置されるので、さらに放電回路全体のインダクタンスを小さくすることができる。
前記支持基材と前記第１の支持構造体の間の間隙、および前記支持基材と前記第２の支持構造体の間の間隙の少なくとも一方は、キャパシタで閉塞されている。
この場合には、放電回路の周囲にキャパシタが配置されるので、さらに放電回路全体のインダクタンスを小さくすることができる。
本発明の態様においては、放電電流の立ち上がりを早くすることができる。
以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る様々な実施の形態を説明する。図面の縮尺は必ずしも正確ではなく、一部の特徴は誇張または省略されることもある。
極端紫外光光源装置（ＥＵＶ光源装置）１は、半導体デバイス製造におけるリソグラフィ装置の光源装置またはリソグラフィに使用されるマスクの検査装置の光源装置として使用可能な、例えば波長１３．５ｎｍの極端紫外光（ＥＵＶ光）を放出する装置である。
実施形態に係るＥＵＶ光源装置１は、ＤＰＰ方式のＥＵＶ光源装置である。より具体的には、ＥＵＶ光源装置は、放電を発生させる一対の電極の表面に供給された液相のプラズマ原料にレーザビーム等のエネルギービームを照射してプラズマ原料を気化し、その後、電極間の放電によって高温プラズマを発生させる。プラズマからはＥＵＶ光が放出される。
実施形態に係るＥＵＶ光源装置１は、ＤＰＰ方式のＥＵＶ光源装置である。より具体的には、ＥＵＶ光源装置は、放電を発生させる一対の電極の表面に供給された液相のプラズマ原料にレーザビーム等のエネルギービームを照射してプラズマ原料を気化し、その後、電極間の放電によって高温プラズマを発生させる。プラズマからはＥＵＶ光が放出される。
図１および図２に示すように、ＥＵＶ光源装置１は、一対の放電電極２１ａ，２１ｂを有する。放電電極２１ａ，２１ｂは、同形同大の円板であり、放電電極２１ａがカソードとして使用され、放電電極２１ｂがアノードとして使用される。放電電極２１ａ，２１ｂは、例えば、タングステン、モリブデン、タンタル等の高融点金属から形成されている。
放電電極２１ａ，２１ｂは、互いに離間した位置に配置されており、放電電極２１ａ，２１ｂの周縁部が近接している。カソード２１ａの周縁部とアノード２１ｂの周縁部が最も接近した位置で、カソード２１ａとアノード２１ｂの間の間隙では、放電が発生し、これに伴い高温プラズマが発生する。以下、カソード２１ａの周縁部とアノード２１ｂの周縁部が最も接近した位置にあるカソード２１ａとアノード２１ｂの間の間隙を「放電領域Ｄ」と呼ぶ。
放電電極２１ａ，２１ｂは、互いに離間した位置に配置されており、放電電極２１ａ，２１ｂの周縁部が近接している。カソード２１ａの周縁部とアノード２１ｂの周縁部が最も接近した位置で、カソード２１ａとアノード２１ｂの間の間隙では、放電が発生し、これに伴い高温プラズマが発生する。以下、カソード２１ａの周縁部とアノード２１ｂの周縁部が最も接近した位置にあるカソード２１ａとアノード２１ｂの間の間隙を「放電領域Ｄ」と呼ぶ。
カソード２１ａは、モータ２２ａの回転軸（第１の回転軸）２３ａに連結されており、カソード２１ａの軸線周りに回転する。アノード２１ｂは、モータ２２ｂの回転軸（第２の回転軸）２３ｂに連結されており、アノード２１ｂの軸線周りに回転する。このように放電電極２１ａ，２１ｂは、別個のモータ２２ａ，２２ｂによってそれぞれ駆動される。モータ２２ａ，２２ｂの回転軸２３ａ，２３ｂは金属製である。
モータ２２ａ，２２ｂの回転は、制御部１５によって制御される。
モータ２２ａ，２２ｂの回転は、制御部１５によって制御される。
ＥＵＶ光源装置１は、プラズマ原料である液相のスズ２５ａが貯留されたスズ槽２６ａと、液相のスズ２５ｂが貯留されたスズ槽２６ｂを有する。スズ槽２６ａ，２６ｂには、加熱された液相のスズ２５ａ，２５ｂが供給される。
カソード２１ａの下部は、スズ槽２６ａ内のスズ２５ａに浸されており、アノード２１ｂの下部は、スズ槽２６ｂ内のスズ２５ｂに浸されている。したがって、放電電極２１ａ，２１ｂには、プラズマ原料である液相のスズ（Ｓｎ）が付着する。放電電極２１ａ，２１ｂの回転に伴って、液相のスズ２５ａ，２５ｂは、高温プラズマを発生させるべき放電領域Ｄに輸送される。
カソード２１ａの下部は、スズ槽２６ａ内のスズ２５ａに浸されており、アノード２１ｂの下部は、スズ槽２６ｂ内のスズ２５ｂに浸されている。したがって、放電電極２１ａ，２１ｂには、プラズマ原料である液相のスズ（Ｓｎ）が付着する。放電電極２１ａ，２１ｂの回転に伴って、液相のスズ２５ａ，２５ｂは、高温プラズマを発生させるべき放電領域Ｄに輸送される。
したがって、スズ槽２６ａ単体、またはスズ槽２６ａとモータ２２ａの組み合わせは、カソード２１ａに液相のプラズマ原料をコートする第１のスズ供給部として機能する。同様に、スズ槽２６ｂ単体、またはスズ槽２６ｂとモータ２２ｂの組み合わせは、アノード２１ｂに液相のプラズマ原料をコートする第２のスズ供給部として機能する。但し、原料供給部としては、この実施形態のタイプに限定されず、他のタイプであってもよい。
ＥＵＶ光源装置１は、カソード２１ａにコートされたスズ２５ａにエネルギービームを照射して、スズ２５ａを気化させるレーザ（エネルギービーム照射装置）２８を有する。レーザ２８は、例えばＮｄ：ＹＶＯ４レーザ（Neodymium-doped Yttrium Orthovanadate レーザ）であり、赤外レーザビームＬを発する。但し、エネルギービーム照射装置は、スズ２５ａを気化させることができるレーザビーム以外のビームを発する装置であってもよい。
レーザ２８によるレーザビームの照射タイミングは、制御部１５によって制御される。
レーザ２８によるレーザビームの照射タイミングは、制御部１５によって制御される。
レーザ２８から放出された赤外レーザビームＬは、可動ミラー３１に導かれる。レーザ２８と可動ミラー３１の間には、典型的には、集光手段が配置される。集光手段は、例えば集光レンズ２９を有する。
赤外レーザビームＬは、可動ミラー３１により反射されて、放電領域Ｄ付近のカソード２１ａの外周面に照射される。
可動ミラー３１で反射された赤外レーザビームＬは、アノード２１ｂの側からカソード２１ａに向けて進行し、アノード２１ｂの外周面付近を通過した後に、カソード２１ａの外周面に到達する。赤外レーザビームＬの進行を邪魔しないように、アノード２１ｂはカソード２１ａより、図１の上側に退避している。
放電領域Ｄ付近のカソード２１ａの外周面にコートされた液相のスズ２５ａは、赤外レーザビームＬの照射により気化して、気相のプラズマ原料が放電領域Ｄに発生する。
赤外レーザビームＬは、可動ミラー３１により反射されて、放電領域Ｄ付近のカソード２１ａの外周面に照射される。
可動ミラー３１で反射された赤外レーザビームＬは、アノード２１ｂの側からカソード２１ａに向けて進行し、アノード２１ｂの外周面付近を通過した後に、カソード２１ａの外周面に到達する。赤外レーザビームＬの進行を邪魔しないように、アノード２１ｂはカソード２１ａより、図１の上側に退避している。
放電領域Ｄ付近のカソード２１ａの外周面にコートされた液相のスズ２５ａは、赤外レーザビームＬの照射により気化して、気相のプラズマ原料が放電領域Ｄに発生する。
放電領域Ｄで高温プラズマを発生させるため（気相のプラズマ原料をプラズマ化するため）、パルス電力供給部（電力供給装置）３５がカソード２１ａとアノード２１ｂに電力を供給し、カソード２１ａとアノード２１ｂの間で放電を生じさせる。パルス電力供給部３５は、周期的にパルス電力を放電電極２１ａ，２１ｂに供給する。
この実施形態では、パルス電力供給部３５から延びる２つの給電線は、それぞれスズ槽２６ａ，２６ｂに接続されている。スズ槽２６ａ，２６ｂは、導電性材料から形成されており、スズ槽２６ａ，２６ｂの内部のスズ２５ａ，２５ｂも導電性材料、スズである。スズ槽２６ａ，２６ｂの内部のスズ２５ａ，２５ｂには、放電電極２１ａ，２１ｂが浸されている。したがって、パルス電力供給部３５がスズ槽２６ａ，２６ｂにパルス電力を供給すると、結果的にパルス電力が放電電極２１ａ，２１ｂに供給される。
この実施形態では、パルス電力供給部３５から延びる２つの給電線は、それぞれスズ槽２６ａ，２６ｂに接続されている。スズ槽２６ａ，２６ｂは、導電性材料から形成されており、スズ槽２６ａ，２６ｂの内部のスズ２５ａ，２５ｂも導電性材料、スズである。スズ槽２６ａ，２６ｂの内部のスズ２５ａ，２５ｂには、放電電極２１ａ，２１ｂが浸されている。したがって、パルス電力供給部３５がスズ槽２６ａ，２６ｂにパルス電力を供給すると、結果的にパルス電力が放電電極２１ａ，２１ｂに供給される。
カソード２１ａとアノード２１ｂの間で放電が発生すると、放電領域Ｄにおける気相のプラズマ材料が、大電流により加熱励起されて、高温プラズマが発生する。また、高熱により、放電領域Ｄ付近のアノード２１ｂの外周面にコートされた液相のスズ２５ｂもプラズマ化される。
高温プラズマからはＥＵＶ光Ｅが放出される。ＥＵＶ光Ｅは、他の光学系装置（リソグラフィ装置またはマスクの検査装置）で使用される。
パルス電力供給部３５は、放電電極２１ａ，２１ｂに一定周期（例えば４ｋＨｚ以上）で放電のためのパルス電力を印加し、放電領域Ｄでは、ＥＵＶ光Ｅを放出するプラズマが一定周期で生成される。
高温プラズマからはＥＵＶ光Ｅが放出される。ＥＵＶ光Ｅは、他の光学系装置（リソグラフィ装置またはマスクの検査装置）で使用される。
パルス電力供給部３５は、放電電極２１ａ，２１ｂに一定周期（例えば４ｋＨｚ以上）で放電のためのパルス電力を印加し、放電領域Ｄでは、ＥＵＶ光Ｅを放出するプラズマが一定周期で生成される。
次に、放電電極２１ａ，２１ｂと回転軸２３ａ，２３ｂを支持する支持構造を詳しく説明する。
ＥＵＶ光源装置１は、カソード２１ａを支持する金属製の第１の支持構造体４０と、アノード２１ｂを支持する金属製の第２の支持構造体５０を備える。第１の支持構造体４０と第２の支持構造体５０は互いに接触せず、両者の間に配置された複数の絶縁体６０によって絶縁されている
ＥＵＶ光源装置１は、カソード２１ａを支持する金属製の第１の支持構造体４０と、アノード２１ｂを支持する金属製の第２の支持構造体５０を備える。第１の支持構造体４０と第２の支持構造体５０は互いに接触せず、両者の間に配置された複数の絶縁体６０によって絶縁されている
図１～図３に示すように、第１の支持構造体４０は、第１の支持壁部４１と、第１の支持壁部４１から突出して第１の回転軸２３ａを包囲する第１の筒部４２を有する。第１の筒部４２は、第１の支持壁部４１とカソード２１ａの間に配置されている。
この実施形態では、第１の支持壁部４１は、矩形の平板である。但し、第１の支持壁部４１の輪郭は矩形でなくてもよい。この実施形態では、第１の筒部４２は中空な四角筒の形状を有する。但し、第１の筒部４２は、円筒その他の筒の形状を有していてもよい。また、この実施形態では、第１の筒部４２は完全に回転軸２３ａを包囲するが、第１の筒部４２に孔または切り欠きが形成されていてもよい。
第１の筒部４２の第１の支持壁部４１とは反対側の端部には端壁４３が設けられ、端壁４３には軸受Ｂ１が取り付けられている。軸受Ｂ１はカソード２１ａに固定された回転軸２３ａを支持する。図示しないが、軸受Ｂ１の周囲には、放電領域Ｄを真空状態に維持するため、シール部材が設けられている。端壁４３は、スズ槽２６ａの壁としても使用される。
この実施形態では、第１の支持壁部４１は、矩形の平板である。但し、第１の支持壁部４１の輪郭は矩形でなくてもよい。この実施形態では、第１の筒部４２は中空な四角筒の形状を有する。但し、第１の筒部４２は、円筒その他の筒の形状を有していてもよい。また、この実施形態では、第１の筒部４２は完全に回転軸２３ａを包囲するが、第１の筒部４２に孔または切り欠きが形成されていてもよい。
第１の筒部４２の第１の支持壁部４１とは反対側の端部には端壁４３が設けられ、端壁４３には軸受Ｂ１が取り付けられている。軸受Ｂ１はカソード２１ａに固定された回転軸２３ａを支持する。図示しないが、軸受Ｂ１の周囲には、放電領域Ｄを真空状態に維持するため、シール部材が設けられている。端壁４３は、スズ槽２６ａの壁としても使用される。
図１、図２および図４に示すように、第２の支持構造体５０は、第２の支持壁部５１と、第２の支持壁部５１から突出して第２の回転軸２３ｂを包囲する第２の筒部５２を有する。第２の筒部５２は、第２の支持壁部５１とアノード２１ｂの間に配置されている。
この実施形態では、第２の支持壁部５１は、矩形の平板である。但し、第２の支持壁部５１の輪郭は矩形でなくてもよい。この実施形態では、第２の筒部５２は中空な四角筒の形状を有する。但し、第２の筒部５２は、円筒その他の筒の形状を有していてもよい。また、この実施形態では、第２の筒部５２は完全に回転軸２３ａを包囲するが、第２の筒部５２に孔または切り欠きが形成されていてもよい。
第２の筒部５２の第２の支持壁部５１とは反対側の端部には端壁５３が設けられ、端壁５３には軸受Ｂ３が取り付けられている。軸受Ｂ３はアノード２１ｂに固定された回転軸２３ｂを支持する。図示しないが、軸受Ｂ３の周囲には、放電領域Ｄを真空状態に維持するため、シール部材が設けられている。端壁５３は、スズ槽２６ｂの壁としても使用される。
この実施形態では、第２の支持壁部５１は、矩形の平板である。但し、第２の支持壁部５１の輪郭は矩形でなくてもよい。この実施形態では、第２の筒部５２は中空な四角筒の形状を有する。但し、第２の筒部５２は、円筒その他の筒の形状を有していてもよい。また、この実施形態では、第２の筒部５２は完全に回転軸２３ａを包囲するが、第２の筒部５２に孔または切り欠きが形成されていてもよい。
第２の筒部５２の第２の支持壁部５１とは反対側の端部には端壁５３が設けられ、端壁５３には軸受Ｂ３が取り付けられている。軸受Ｂ３はアノード２１ｂに固定された回転軸２３ｂを支持する。図示しないが、軸受Ｂ３の周囲には、放電領域Ｄを真空状態に維持するため、シール部材が設けられている。端壁５３は、スズ槽２６ｂの壁としても使用される。
第１の支持壁部４１と第２の支持壁部５１は、互いに重ねられている。この実施形態では、第１の支持壁部４１よりも第２の支持壁部５１が放電電極２１ａ，２１ｂの近くに配置されており、第２の支持壁部５１には、第１の筒部４２が挿入された貫通孔５５が形成されている。この実施形態では、第１の筒部４２と第２の筒部５２は互いにほぼ平行に配置されており、回転軸２３ａ，２３ｂも互いにほぼ平行に配置されている。
カソード２１ａに固定されたモータ２２ａの回転軸２３ａは、第１の支持構造体４０の第１の筒部４２の端壁４３に配置された軸受Ｂ１と、第１の支持構造体４０の第１の支持壁部４１に配置された軸受Ｂ２によって支持されている。
アノード２１ｂに固定されたモータ２２ｂの回転軸２３ｂは、第２の支持構造体５０の第２の筒部５２の端壁５３に配置された軸受Ｂ３と、第１の支持構造体４０の第１の支持壁部４１に配置された軸受Ｂ４によって支持されている。第２の支持構造体５０の第２の支持壁部５１には、回転軸２３ｂが通過する貫通孔５６が形成されている。第１の支持壁部４１に配置された軸受Ｂ４の代わりに、あるいは軸受Ｂ４に加えて、貫通孔５６に回転軸２３ｂを支持する軸受が配置されてもよい。
カソード２１ａに固定されたモータ２２ａの回転軸２３ａは、第１の支持構造体４０の第１の筒部４２の端壁４３に配置された軸受Ｂ１と、第１の支持構造体４０の第１の支持壁部４１に配置された軸受Ｂ２によって支持されている。
アノード２１ｂに固定されたモータ２２ｂの回転軸２３ｂは、第２の支持構造体５０の第２の筒部５２の端壁５３に配置された軸受Ｂ３と、第１の支持構造体４０の第１の支持壁部４１に配置された軸受Ｂ４によって支持されている。第２の支持構造体５０の第２の支持壁部５１には、回転軸２３ｂが通過する貫通孔５６が形成されている。第１の支持壁部４１に配置された軸受Ｂ４の代わりに、あるいは軸受Ｂ４に加えて、貫通孔５６に回転軸２３ｂを支持する軸受が配置されてもよい。
この実施形態では、第２の支持構造体５０は、第２の支持壁部５１から突出して第１の支持壁部４１の外周面に対向する２つの外壁部５７を有する。２つの外壁部５７は、第２の支持壁部５１の２つの側部に配置されて、第１の支持壁部４１の２つの側面に対向する。但し、外壁部５７が第２の支持壁部５１の上部と下部に配置されて、第１の支持壁部４１の上面と下面に対向してもよい。これらの外壁部５７は、第１の支持壁部４１を全周にわたって包囲してもよい。
ＥＵＶ光源装置１は、第１の支持構造体４０と第２の支持構造体５０を支持する金属製の支持基材６５をさらに備える。支持基材６５と第１の支持構造体４０の間の間隙、および支持基材６５と第２の支持構造体５０の間の間隙は、キャパシタ６６で閉塞されている。
支持基材６５は、ＥＵＶ光源装置１のチャンバ（筐体）の一部である。チャンバは、剛体、例えば金属から形成されており、チャンバ内には、放電電極２１ａ，２１ｂ、スズ槽２６ａ，２６ｂ、筒部４２，５２が配置されている。チャンバ１１の内部は、ＥＵＶ光Ｅの減衰を抑制するため真空にされる。上記の通り、軸受Ｂ１，Ｂ３の周囲には、放電領域Ｄを真空状態に維持するため、シール部材（図示せず）が設けられている。
支持基材６５は、ＥＵＶ光源装置１のチャンバ（筐体）の一部である。チャンバは、剛体、例えば金属から形成されており、チャンバ内には、放電電極２１ａ，２１ｂ、スズ槽２６ａ，２６ｂ、筒部４２，５２が配置されている。チャンバ１１の内部は、ＥＵＶ光Ｅの減衰を抑制するため真空にされる。上記の通り、軸受Ｂ１，Ｂ３の周囲には、放電領域Ｄを真空状態に維持するため、シール部材（図示せず）が設けられている。
発明者は、実施形態に係るＥＵＶ光源装置１における放電電流の立ち上がりを調べる実験を行った。
図５は、比較例として使用したＥＵＶ光源装置の概略図である。図５の比較例では、カソード２１ａに固定された回転軸２３ａは、金属製の第１の筒部４２で包囲され、アノード２１ｂに固定された回転軸２３ｂは、金属製の第２の筒部５２で包囲されている。しかし、この比較例には、第１の支持壁部４１に相当するものはなく、第２の支持壁部５１に相当するものもない。カソード２１ａに固定されたモータ２２ａの回転軸２３ａは、第１の筒部４２の一方の端壁４３に配置された軸受Ｂ１と、第１の筒部４２の他方の端壁に配置された軸受Ｂ２によって支持されている。アノード２１ｂに固定されたモータ２２ｂの回転軸２３ｂは、第２の筒部５２の一方の端壁５３に配置された軸受Ｂ３と、第２の筒部５２の他方の端壁に配置された軸受Ｂ４によって支持されている。第１の筒部４２と第２の筒部５２は、支持基材６５で支持されている。第１の筒部４２と第２の筒部５２と支持基材６５は接触せず、複数の絶縁体６０によって絶縁されている。
図５は、比較例として使用したＥＵＶ光源装置の概略図である。図５の比較例では、カソード２１ａに固定された回転軸２３ａは、金属製の第１の筒部４２で包囲され、アノード２１ｂに固定された回転軸２３ｂは、金属製の第２の筒部５２で包囲されている。しかし、この比較例には、第１の支持壁部４１に相当するものはなく、第２の支持壁部５１に相当するものもない。カソード２１ａに固定されたモータ２２ａの回転軸２３ａは、第１の筒部４２の一方の端壁４３に配置された軸受Ｂ１と、第１の筒部４２の他方の端壁に配置された軸受Ｂ２によって支持されている。アノード２１ｂに固定されたモータ２２ｂの回転軸２３ｂは、第２の筒部５２の一方の端壁５３に配置された軸受Ｂ３と、第２の筒部５２の他方の端壁に配置された軸受Ｂ４によって支持されている。第１の筒部４２と第２の筒部５２は、支持基材６５で支持されている。第１の筒部４２と第２の筒部５２と支持基材６５は接触せず、複数の絶縁体６０によって絶縁されている。
図６は、実施形態に係るＥＵＶ光源装置１での放電電極２１ａ，２１ｂの間で生じる放電時の電流波形と、ＥＵＶ光Ｅの放射エネルギーの変化を示すグラフである。図７は、図５の比較例に係るＥＵＶ光源装置での放電電極２１ａ，２１ｂの間で生じる放電時の電流波形と、ＥＵＶ光Ｅの放射エネルギーの変化を示すグラフである。
図６および図７から明らかなように、比較例に比べ、実施形態においては、カソード２１ａとアノード２１ｂの間を流れる放電電流の立ち上がりを早くすることができる。このため、プラズマ発生に要するエネルギーの損失が少なく、発生するＥＵＶ光Ｅの輝度を高めることができる。
図６および図７から明らかなように、比較例に比べ、実施形態においては、カソード２１ａとアノード２１ｂの間を流れる放電電流の立ち上がりを早くすることができる。このため、プラズマ発生に要するエネルギーの損失が少なく、発生するＥＵＶ光Ｅの輝度を高めることができる。
実施形態が放電電流の立ち上がりを早くすることができる原理は、確実ではないが、下記のように推定することができる。カソード２１ａとアノード２１ｂをそれぞれ支持する金属製の第１の支持構造体４０と第２の支持構造体５０は、カソード２１ａとアノード２１ｂの間で放電を生じさせる放電回路を構成する。放電電極２１ａ，２１ｂが連結された回転軸２３ａ，２３ｂと、回転軸２３ａ，２３ｂに接触する軸受Ｂ１～Ｂ４も、金属製であって、放電回路を構成する。
第１の支持構造体４０の第１の支持壁部４１と第２の支持構造体５０の第２の支持壁部５１は、互いに重ねられ、第２の支持構造体５０の第２の支持壁部５１の貫通孔５５に第１の支持構造体４０の第１の筒部４２が挿入されている。これにより、金属製の第１の支持構造体４０と第２の支持構造体５０、特に第１の支持壁部４１と第２の支持壁部５１を極めて近接させることが可能である。このように逆方向に電流が流れる物体が極めて近くに配置されることにより、第１の支持構造体４０と第２の支持構造体５０の起磁力が相殺される。したがって、放電回路全体のインダクタンスを小さくすることができ、放電電流の立ち上がりを早くすることができると推定される。
第１の支持構造体４０の第１の支持壁部４１と第２の支持構造体５０の第２の支持壁部５１は、互いに重ねられ、第２の支持構造体５０の第２の支持壁部５１の貫通孔５５に第１の支持構造体４０の第１の筒部４２が挿入されている。これにより、金属製の第１の支持構造体４０と第２の支持構造体５０、特に第１の支持壁部４１と第２の支持壁部５１を極めて近接させることが可能である。このように逆方向に電流が流れる物体が極めて近くに配置されることにより、第１の支持構造体４０と第２の支持構造体５０の起磁力が相殺される。したがって、放電回路全体のインダクタンスを小さくすることができ、放電電流の立ち上がりを早くすることができると推定される。
また、この実施形態では、第２の支持構造体５０は、第２の支持壁部５１から突出して第１の支持壁部４１の外周面に対向する外壁部５７を有する。したがって、第１の支持構造体４０と第２の支持構造体５０の近接部分が増加するので、第１の支持構造体４０と第２の支持構造体５０の起磁力がさらに相殺され、放電回路全体のインダクタンスがさらに小さくなる。
この実施形態では、第１の支持構造体４０と第２の支持構造体５０の間に、絶縁体６０が配置されている。したがって、第１の支持構造体４０と第２の支持構造体５０が絶縁され、これらの間の間隔が適切に維持される。
また、この実施形態では、第１の支持構造体４０と第２の支持構造体５０が金属製の支持基材６５で支持されており、支持基材６５と第１の支持構造体４０の間の間隙、および支持基材６５と第２の支持構造体５０の間の間隙は、キャパシタ６６で閉塞されている。このように、放電回路の周囲にキャパシタ６６が配置されるので、さらに放電回路全体のインダクタンスを小さくすることができる。
この実施形態では、第１の支持構造体４０と第２の支持構造体５０の間に、絶縁体６０が配置されている。したがって、第１の支持構造体４０と第２の支持構造体５０が絶縁され、これらの間の間隔が適切に維持される。
また、この実施形態では、第１の支持構造体４０と第２の支持構造体５０が金属製の支持基材６５で支持されており、支持基材６５と第１の支持構造体４０の間の間隙、および支持基材６５と第２の支持構造体５０の間の間隙は、キャパシタ６６で閉塞されている。このように、放電回路の周囲にキャパシタ６６が配置されるので、さらに放電回路全体のインダクタンスを小さくすることができる。
図８は、本発明の他の実施形態に係るＥＵＶ光源装置１Ａを示す。このＥＵＶ光源装置１Ａでは、ＥＵＶ光源装置１とは逆に、第２の支持壁部５１よりも第１の支持壁部４１が放電電極２１ａ，２１ｂの近くに配置されており、第１の支持壁部４１には、第２の筒部５２が挿入された貫通孔４５が形成されている。
この実施形態でも、第１の支持構造体４０の第１の支持壁部４１と第２の支持構造体５０の第２の支持壁部５１が互いに重ねられ、第１の支持構造体４０の第１の支持壁部４１の貫通孔４５に第２の支持構造体５０の第２の筒部５２が挿入されている。これにより、金属製の第１の支持構造体４０と第２の支持構造体５０、特に第１の支持壁部４１と第２の支持壁部５１を極めて近接させることが可能である。このように逆方向に電流が流れる物体が極めて近くに配置されることにより、第１の支持構造体４０と第２の支持構造体５０の起磁力が相殺されると考えられる。
また、この実施形態では、第２の支持構造体５０は、第２の支持壁部５１から突出して第１の支持壁部４１の外周面に対向する外壁部５７を有する。したがって、第１の支持構造体４０と第２の支持構造体５０の近接部分が増加するので、第１の支持構造体４０と第２の支持構造体５０の起磁力がさらに相殺され、放電回路全体のインダクタンスがさらに小さくなる。
この実施形態でも、第１の支持構造体４０の第１の支持壁部４１と第２の支持構造体５０の第２の支持壁部５１が互いに重ねられ、第１の支持構造体４０の第１の支持壁部４１の貫通孔４５に第２の支持構造体５０の第２の筒部５２が挿入されている。これにより、金属製の第１の支持構造体４０と第２の支持構造体５０、特に第１の支持壁部４１と第２の支持壁部５１を極めて近接させることが可能である。このように逆方向に電流が流れる物体が極めて近くに配置されることにより、第１の支持構造体４０と第２の支持構造体５０の起磁力が相殺されると考えられる。
また、この実施形態では、第２の支持構造体５０は、第２の支持壁部５１から突出して第１の支持壁部４１の外周面に対向する外壁部５７を有する。したがって、第１の支持構造体４０と第２の支持構造体５０の近接部分が増加するので、第１の支持構造体４０と第２の支持構造体５０の起磁力がさらに相殺され、放電回路全体のインダクタンスがさらに小さくなる。
この実施形態では、カソード２１ａに固定されたモータ２２ａの回転軸２３ａは、第１の支持構造体４０の第１の筒部４２の端壁４３に配置された軸受Ｂ１と、第２の支持構造体５０の第２の支持壁部５１に配置された軸受Ｂ２によって支持されている。第１の支持構造体４０の第１の支持壁部４１には、回転軸２３ａが通過する貫通孔４６が形成されている。第２の筒部５２に配置された軸受Ｂ２の代わりに、あるいは軸受Ｂ２に加えて、貫通孔４６に回転軸２３ａを支持する軸受が配置されてもよい。
アノード２１ｂに固定されたモータ２２ｂの回転軸２３ｂは、第２の支持構造体５０の第２の筒部５２の端壁５３に配置された軸受Ｂ３と、第２の支持構造体５０の第２の支持壁部５１に配置された軸受Ｂ４によって支持されている。
アノード２１ｂに固定されたモータ２２ｂの回転軸２３ｂは、第２の支持構造体５０の第２の筒部５２の端壁５３に配置された軸受Ｂ３と、第２の支持構造体５０の第２の支持壁部５１に配置された軸受Ｂ４によって支持されている。
図９は、本発明の他の実施形態に係るＥＵＶ光源装置１Ｂを示す。このＥＵＶ光源装置１Ｂでは、第１の支持構造体４０は、第１の支持壁部４１から突出して第２の支持壁部５１の外周面に対向する２つの外壁部４７を有する。２つの外壁部４７は、第１の支持壁部４１の２つの側部に配置されて、第２の支持壁部５１の２つの側面に対向する。但し、外壁部４７が第１の支持壁部４１の上部と下部に配置されて、第２の支持壁部５１の上面と下面に対向してもよい。これらの外壁部４７は、第２の支持壁部５１を全周にわたって包囲してもよい。
図１０は、本発明の他の実施形態に係るＥＵＶ光源装置１Ｃを示す。このＥＵＶ光源装置１Ｃでは、カソード２１ａの外周面に赤外レーザビームＬを照射するのを容易にするため、放電電極２１ａ，２１ｂの軸線は平行ではない。回転軸２３ａ，２３ｂの間隔は、モータ側が狭く、電極側が広くなっている。したがって、第１の筒部４２は第１の支持壁部４１に対して傾斜し、第２の筒部５２は第２の支持壁部５１に対して傾斜している。
他の変形例
以上、本発明の好ましい実施形態を参照しながら本発明を図示して説明したが、当業者にとって特許請求の範囲に記載された発明の範囲から逸脱することなく、形式および詳細の変更が可能であることが理解されるであろう。このような変更、改変および修正は本発明の範囲に包含されるはずである。
以上、本発明の好ましい実施形態を参照しながら本発明を図示して説明したが、当業者にとって特許請求の範囲に記載された発明の範囲から逸脱することなく、形式および詳細の変更が可能であることが理解されるであろう。このような変更、改変および修正は本発明の範囲に包含されるはずである。
例えば、上記の実施形態は、矛盾しない限り、組み合わせてもよい。
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 極端紫外光光源装置（ＥＵＶ光源装置）
２１ａ カソード
２１ｂ アノード
２２ａ モータ（第１のスズ供給部）
２２ｂ モータ（第２のスズ供給部）
２３ａ 回転軸（第１の回転軸）
２３ｂ 回転軸（第２の回転軸）
２６ａ スズ槽（第１のスズ供給部）
２６ｂ スズ槽（第２のスズ供給部）
２８ レーザ（エネルギービーム照射装置）
３５ パルス電力供給部（電力供給装置）
４０ 第１の支持構造体
４１ 第１の支持壁部
４２ 第１の筒部
４５ 貫通孔
４７ 外壁部
５０ 第２の支持構造体
５１ 第２の支持壁部
５２ 第２の筒部
５５ 貫通孔
５７ 外壁部
６０ 絶縁体
６５ 支持基材
Ｌ 赤外レーザビーム
Ｐ プラズマ
Ｄ 放電領域
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４ 軸受
２１ａ カソード
２１ｂ アノード
２２ａ モータ（第１のスズ供給部）
２２ｂ モータ（第２のスズ供給部）
２３ａ 回転軸（第１の回転軸）
２３ｂ 回転軸（第２の回転軸）
２６ａ スズ槽（第１のスズ供給部）
２６ｂ スズ槽（第２のスズ供給部）
２８ レーザ（エネルギービーム照射装置）
３５ パルス電力供給部（電力供給装置）
４０ 第１の支持構造体
４１ 第１の支持壁部
４２ 第１の筒部
４５ 貫通孔
４７ 外壁部
５０ 第２の支持構造体
５１ 第２の支持壁部
５２ 第２の筒部
５５ 貫通孔
５７ 外壁部
６０ 絶縁体
６５ 支持基材
Ｌ 赤外レーザビーム
Ｐ プラズマ
Ｄ 放電領域
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４ 軸受
Claims (5)
- 円板状のカソードと、
前記カソードが連結された金属製の第１の回転軸と、
前記カソードから離間した位置に配置された円板状のアノードと、
前記アノードが連結された金属製の第２の回転軸と、
前記カソードに液相のスズをコートする第１のスズ供給部と、
前記アノードに液相のスズをコートする第２のスズ供給部と、
前記カソードにコートされたスズにエネルギービームを照射して、前記スズを気化させ、前記カソードと前記アノードの間の間隙に気相のスズを発生させるエネルギービーム照射装置と、
前記カソードと前記アノードに電力を供給し、前記カソードと前記アノードの間で放電を生じさせ、前記カソードと前記アノードの間の間隙に、極端紫外光を放出するプラズマを発生させる電力供給装置と、
前記カソードを支持する金属製の第１の支持構造体と、
前記アノードを支持する金属製の第２の支持構造体を備え、
前記第１の支持構造体と前記第２の支持構造体は互いに接触せず、
前記第１の支持構造体は、第１の支持壁部と、前記第１の支持壁部から突出して前記第１の回転軸を包囲する第１の筒部を有し、前記第１の筒部は、前記第１の支持壁部と前記カソードの間に配置されており、
前記第２の支持構造体は、第２の支持壁部と、前記第２の支持壁部から突出して前記第２の回転軸を包囲する第２の筒部を有し、前記第２の筒部は、前記第２の支持壁部と前記アノードの間に配置されており、
前記第１の支持壁部と前記第２の支持壁部が互いに重ねられ、
前記第１の支持壁部に前記第２の筒部が挿入された貫通孔が形成されているか、前記第２の支持壁部に前記第１の筒部が挿入された貫通孔が形成されている
ことを特徴とする極端紫外光光源装置。 - 前記第１の支持構造体は、前記第１の支持壁部から突出して前記第２の支持壁部の外周面に対向する外壁部を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の極端紫外光光源装置。 - 前記第２の支持構造体は、前記第２の支持壁部から突出して前記第１の支持壁部の外周面に対向する外壁部を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の極端紫外光光源装置。 - 前記第１の支持構造体と前記第２の支持構造体の間に、絶縁体が配置されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の極端紫外光光源装置。 - 前記第１の支持構造体と前記第２の支持構造体を支持する金属製の支持基材をさらに備え、
前記支持基材と前記第１の支持構造体の間の間隙、および前記支持基材と前記第２の支持構造体の間の間隙の少なくとも一方は、キャパシタで閉塞されている
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の極端紫外光光源装置。
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