極端紫外光光源装置
【課題】放電電流の電流密度を高くしてＥＵＶ光の発光強度および輝度を大きくし、かつ集光点化し、露光精度の向上を図る。
【解決手段】容器１内にＥＵＶ光を放射させるための液体等の原料を供給する手段１８と、エネルギービームを原料に照射して気化する手段３と、気化した原料を放電により容器内で加熱励起して高温プラズマを発生させるための所定距離だけ離間した一対の放電電極６，９と、放電電極間にパルス電力を供給する手段１７と、放電電極間における放電により生成された高温プラズマから放射されるＥＵＶ光を集光する手段１４と、集光されたＥＵＶ光を取り出す取出部１５とを有する極端紫外光光源装置において、一対の放電電極６，９は回転機構が接続されて回転する円盤状の放電電極であり、少なくとも一方の円盤状の放電電極の周縁部の他方の放電電極と対向する位置に、複数の突起７，１０が形成されている。
【解決手段】容器１内にＥＵＶ光を放射させるための液体等の原料を供給する手段１８と、エネルギービームを原料に照射して気化する手段３と、気化した原料を放電により容器内で加熱励起して高温プラズマを発生させるための所定距離だけ離間した一対の放電電極６，９と、放電電極間にパルス電力を供給する手段１７と、放電電極間における放電により生成された高温プラズマから放射されるＥＵＶ光を集光する手段１４と、集光されたＥＵＶ光を取り出す取出部１５とを有する極端紫外光光源装置において、一対の放電電極６，９は回転機構が接続されて回転する円盤状の放電電極であり、少なくとも一方の円盤状の放電電極の周縁部の他方の放電電極と対向する位置に、複数の突起７，１０が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、極端紫外光を発生させる極端紫外光光源装置に係わり、特に、電極を回転させながら極端紫外光を発生させる極端紫外光光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の微細化高集積化につれて、その製造用の投影露光装置においては解像力の向上が要請されている。その要請に応えるため、露光用光源の短波長化が進められ、エキシマレーザ装置に続く次世代の半導体露光用光源として、波長１３〜１４ｎｍ、特に波長１３．５ｎｍの極端紫外光（以下、ＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）光ともいう）を放出する極端紫外光光源装置（以下、ＥＵＶ光源装置ともいう）が開発されている。
【０００３】
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１つにＥＵＶ放射種を加熱して励起すること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光源装置としては、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ＥＵＶ光源装置と、ＤＰＰ（Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｐｒｏｄｕｃｅｄ 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。ＬＰＰ方式ＥＵＶ光源装置は、固体、液体、気体等のターゲットにパルスレーザを照射することにより、高温プラズマを生成する。一方、ＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置は、電流駆動により高温プラズマを生成するものである。
【０００４】
また、ＥＵＶ光源装置においては、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を放出する放射種、即ち、高温プラズマ用原料として、現在１０価前後のＸｅ（キセノン）イオンが知られているが、最近は、より強い放射強度を得るための原料としてＬｉ（リチウム）イオンとＳｎ（錫）イオンが注目されている。例えば、Ｓｎは高温プラズマを発生させるための入力エネルギーに対する波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光放射強度の比である変換効率がＸｅより数倍大きい。
【０００５】
特許文献１および特許文献２には、ＤＰＰ方式のＥＵＶ光源装置として、電極の消耗を防ぐため、電極を回転させる装置が提案されている。
【０００６】
図１１は、特許文献１の図１に示されたＥＵＶ光源装置の構成を示す断面図である。
同図において、１０１，１０２は円盤状の電極、１０３，１０４はそれぞれ電極１０１，１０２を回転させる回転軸、１０５は電極１０１，１０２の一部が浸される高温プラズマ用原料としての加熱された液体金属または溶融金属である。電極１０１，１０２の回転に伴って電極１０１，１０２の表面上に乗った液体状の金属１０５は、予め設定された電極１０１，１０２間の放電部１０６となるギャップに運ばれ、運ばれた液体状金属１０５に対してレーザビーム１０７が照射され気化される。次に、電極１０１，１０２間に気化された金属１０５を介して放電電圧が印加される。放電電圧が印加されると放電部１０６において放電が開始され、高温プラズマが発生する。高温プラズマから発生したＥＵＶ光は図面上側から取り出される。
【０００７】
上記のＥＵＶ光源装置のように放電電極１０１，１０２を回転させると、次のような利点がある。即ち、電極１０１，１０２間に形成される放電部１０６に、常に新しいＥＵＶ発生種の原料である固体または液体状の高温プラズマ用原料を供給することができる。また、電極１０１，１０２のレーザビーム１０７を照射する位置、つまり、高温プラズマが発生する放電部１０６の位置が常に変化するので、電極１０１，１０２の熱負荷が低減し、電極１０１，１０２の消耗を防ぐことができる。
【特許文献１】特表２００７−５０５４６０号公報
【特許文献２】ＷＯ２００５／１０１９２４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に示されるＥＵＶ光源装置には、次のような問題がある。即ち、高温プラズマからのＥＵＶ発光強度および輝度を向上させるためには、プラズマに放電エネルギーを効率良く供給しなければならないが、そのためには、放電部１０６に局所集中電界を発生させて放電電流の電流密度を増加させる必要がある。しかし、この装置においては、放電部１０６は２つの円盤状の電極１０１，１０２が接近している、所謂円周のエッジ部分であり、放電は電極１０１，１０２のエッジの最も接近している部分で発生することとなる。しかし、実際の装置においては、電極１０１，１０２に供給する電力や電極１０１，１０２の熱容量や電極１０１，１０２の回転速度（周波数）を考慮すると、円盤状の電極１０１，１０２の径は大きくなり、両電極１０１，１０２のエッジの最も接近している部分とその近傍とで、電極間隔に差がなくなる。
【０００９】
後述する図３（ｂ）は、上記ＥＵＶ光源装置の円盤状の電極１０１，１０２の放電部１０６の拡大図である。一例として、電極１０１，１０２は半径が約３５０ｍｍ、電極１０１，１０２間のギャップ長は約５ｍｍであり、放電部１０６は、２つの円形の電極１０１，１０２に挟まれた領域となる。同図に示すように、放電部１０６における電極１０１，１０２の外周はほぼ直線状であり、両電極１０１、１０２のギャップ長は、電極１０１，１０２の外周１０ｍｍから２０ｍｍに亘ってほとんど変わらない。そのため、放電部１０６の電気力線が分散して電界が弱くなり、放電電流の電流密度が低くなり、ＥＵＶ発光強度および輝度を大きくすることができない。
【００１０】
また、上記ＥＵＶ光源装置によれば、放電部１０６の電気力線が分散するので放電路（放電電流の通路）の空間的位置が変動する可能性が高くなる。放電路の空間的位置が変動すると、高温プラズマの空間的位置が変動し、ＥＵＶ光の発光する位置も変動する。ＥＵＶ光の発光する位置が変動すると、ＥＵＶ光の集光点が変動し、露光精度に影響を及ぼす。これを防ぐためには、ＥＵＶ光を発光するプラズマの空間的位置を安定させなければならない。そのためには、電気力線を集中させて（局所集中電界を発生させて）放電路の空間的位置を固定させなければならない。
【００１１】
本発明の目的は、上記の従来技術の問題点に鑑みて、円盤状の回転する２つの電極を備えたＥＵＶ光源装置において、放電電流の電流密度を高くしてＥＵＶ発光強度および輝度を大きくし、かつＥＵＶ光の発光する位置を固定化してＥＵＶ光を集光点化し、露光精度の向上を図った極端紫外光光源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。
第１の手段は、容器と、該容器内にＥＵＶ光を放射させるための液体または固体の原料を供給する原料供給手段と、エネルギービームを上記原料に照射して該原料を気化するエネルギービーム照射手段と、上記気化した原料を放電により上記容器内で加熱励起して高温プラズマを発生させるための所定距離だけ離間して配置された一対の放電電極と、該放電電極間にパルス電力を供給するパルス電力供給手段と、上記放電電極間における放電により生成された上記高温プラズマから放射される極端紫外光を集光する集光光学手段と、上記集光された極端紫外光を取り出す極端紫外光取出部とを有する極端紫外光光源装置において、上記一対の放電電極は回転機構が接続されて回転する円盤状の放電電極であり、少なくとも一方の円盤状の放電電極の周縁部の他方の放電電極と対向する位置に、複数の突起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である。
第２の手段は、第１の手段において、上記一対の円盤状のそれぞれの放電電極は、略同一平面上に配置されていることを特徴とする極端紫外光光源装置である。
第３の手段は、第１の手段において、上記一対の円盤状のそれぞれの放電電極は、同一軸上に平行に配置されていることを特徴とする極端紫外光光源装置である。
第４の手段は、第１の手段ないし第３の手段のいずれか１つの手段において、上記原料供給手段は、上記放電電極近傍に上記原料を滴下することを特徴とする極端紫外光光源装置である。
第５の手段は、第１の手段ないし第３の手段のいずれか１つの手段において、上記原料供給手段は、上記放電電極の表面に上記原料が塗布することを特徴とする極端紫外光光源装置である。
第６の手段は、第５の手段において、上記エネルギービーム照射手段は、上記突起の先端にエネルギービームを照射することを特徴とする極端紫外光光源装置である。
第６の手段は、第１の手段ないし第６の手段のいずれか１つの手段において、上記放電電極の周縁部に形成される突起の間隔は、該突起と対向する突起が形成されていない放電電極間が最も近接された間隔、または該突起と対向する放電電極に形成された突起間が最も近接された間隔よりも広いことを特徴とする極端紫外光光源装置である。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１ないし請求項６に記載の発明によれば、両回転電極に電力を供給した際に、突起を備える回転電極においては、電気力線は２つの対向する突起間または１つの突起に対向する回転電極間に集中するので、回転電極間に高温プラズマが形成されたとき、突起間または突起と回転電極間では電流密度が高くなり、高温プラズマから放射されるＥＵＶ光の発光強度および輝度を高くすることができる。また、電気力線が突起の先端に集中しているので、突起間または突起と回転電極間にプラズマ原料が供給されて気化すれば、対向する突起の先端間でのみ放電が生じ、その位置から極端紫外光が放射されることになる。その結果、放電路の空間的位置が固定され、極端紫外光の発光位置を安定することができる。
また、請求項７に記載の発明によれば、両回転電極に形成する突起の間隔（ピッチ）を、最も接近して対向する突起の先端間の間隔（ギャップ）よりも広くすることにより、回転電極の突起間の電気力線を、最も接近して対向する突起との先端間に集中させることができ、極端紫外光の発光位置を安定化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の第１の実施形態を図１ないし図３を用いて説明する。
図１（ａ）は、本実施形態に係る極端紫外光光源装置の概略構成を示す平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）に示した極端紫外光光源装置の要部の構成を示す正面図である。
これらの図において、１は一対の回転電極６，９等が収納される真空容器、２は放射されたＥＵＶ光を集光するＥＵＶ集光ミラー１４等が収納される真空容器、３はエネルギービーム照射手段としてのレーザー装置、４はレーザー光、５はレーザー入射窓、６は一方の円盤状の回転電極、７は回転電極６の外周縁に所定の間隔で複数配置された突起、８は回転電極６の回転軸、９は回転電極６と略同一平面上に所定距離離間して配置された他方の円盤状の回転電極、１０は突起７と対向するように回転電極９の外周縁に所定の間隔で複数配置された突起、１１は回転電極９の回転軸、１２は高温プラズマ原料のドロップレットターゲット、１３は回転電極６，９とＥＵＶ集光ミラー１４の間に設けられ、高温プラズマから発生するデブリを除去するホイルトラップ、１４は集光光学手段としてのＥＵＶ集光ミラー、１５はＥＵＶ光取出部としてのＥＵＶ光出射窓、１６はガス排気ユニット、１７は放電電極６，９にパルス電力を供給するパルス電力供給手段としてのパルス電源、１８は放電領域、１９は液体または固体の原料を供給する原料供給手段としてのドロップレット供給装置、２０はターゲット回収筒である。
【００１５】
これらの図に示すように、高温プラズマを発生させる原料（例えば、Ｓｎ）は、液体状のドロップレットとして、ドロップレット供給装置１９から、両電極６，９間に滴下供給される。滴下された高温プラズマ原料は、レーザー装置３からのレーザー照射により気化され、それと共に、回転電極６の突起７と回転電極９の突起１０間にパルス電源１７からパルス電力が供給されて放電が開始され、これにより両突起７，９間に気化した原料による高温プラズマが形成されてＥＵＶ光が放射され、放射されたＥＵＶ光はＥＵＶ集光ミラー１４により集光されたＥＵＶ光は、真空容器２に設けられたＥＵＶ光出射窓１５から取り出される。
【００１６】
図２（ａ）は、図１に示した極端紫外光光源装置の要部を詳細に説明するために回転電極６，９を上（原料供給側）から見た平面図、図２（ｂ）は、図１に示した極端紫外光光源装置の要部を詳細に説明するために回転電極６，９を正面（光出射側）から見たす正面図である。
これらの図に示すように、１対（２枚）の円盤状の回転電極６，９は同一平面上に並べて配置され、回転電極６，９の回転軸８，１１を介してモータ２１，２２が取り付けられ、回転軸８，１１を中心にして回転する。回転電極６，９の周縁部（互いに対向する回転電極６，９の側面）には、複数の突起７，１０が両者同数等間隔で形成されている。両回転電極６，９は同期して同じ速度で回転し、突起７，１０は放電領域１８において、突起７，１０の先端同士が予め設定された所定の間隔で向き合い最接近するよう設計されている。両電極６，９が最も接近する位置が放電領域１８であり、この放電領域１８または放電領域１８近傍に向けて、図１（ｂ）に示すように、上方に配置されたドロップレット供給装置１９から、図２（ｂ）に示すように、Ｓｎ等の液体状の高温プラズマ原料が滴下される。滴下された高温プラズマ原料が、放電領域１８に接近（または到達）したとき、図１（ｂ）に示すように、レーザ装置３からレーザー光１４が高温プラズマ原料に照射され気化される。それと共に、図１（ａ）、（ｂ）に示したパルス電源１７から回転電極６，９間にパルス電力が供給されて放電が開始され、これにより両電極間に高温プラズマが形成されてＥＵＶ光が出射する。
【００１７】
図３（ａ）は、図２（ａ）、（ｂ）に示した要部構成において、突起７を備える回転電極６と突起１０を備える回転電極９が対向する放電領域１８の拡大図、図３（ｂ）は従来技術に係る突起を備えない回転電極１０１と回転電極１０２とが対向する放電領域の拡大図である。
図３（ａ）、（ｂ）において、回転電極の半径は３５０ｍｍ、回転電極の回転速度は５０Ｈｚ、放電の繰り返し周波数が１０ｋＨｚ、電極間隔が５ｍｍという条件で設計し、図３（ａ）においては、突起７，１０は約１１ｍｍの間隔（ピッチ）で形成されており、図３（ｂ）においては回転電極１０１，１０２には突起が設けられていない。
【００１８】
図３（ａ）、（ｂ）の矢印は、両回転電極に電力を供給した際に、両回転電極間に生じる電界の電気力線を模式的に示したものであり、図３（ｂ）に比べて図３（ａ）に示すように、突起７，１０を備える回転電極６，９においては、電気力線は２つの対向する突起７，１０間に集中する。従って、回転電極６，９間に高温プラズマが形成されたとき、突起７，１０間では電流密度が高くなり、高温プラズマから放射されるＥＵＶ光の発光強度および輝度を高くすることができる。電気力線が突起７，１０の先端に集中しているので、両突起７，１０間に気化したプラズマ原料が供給されれば、対向する突起７，１０の先端間でのみ放電が生じ、その位置からＥＵＶ光が放射されることになる。即ち、放電路の空間的位置が固定され、ＥＵＶ光の発光位置を安定させることができる。
【００１９】
回転電極６，９に形成する突起７，１０の間隔（ピッチ）を、最も接近して対向する突起７，１０の先端間の間隔（ギャップ）よりも広くするのは次の理由による。即ち、間隔（ピッチ）の方が狭いと、回転電極６，９の突起７，１０間の電気力線が、対向する突起７，１０との間だけでなく、隣の突起７，１０との間でも集中してしまう可能性がある。そのため、放電は対向する突起７，１０の先端間以外でも生じる可能性があり、その場合には、ＥＵＶ光の発光位置が不安定になる。一方、図３（ｂ）に示すように、突起を設けない回転電極１０１，１０２の場合は、回転電極１０１，１０２の径が大きいので、放電部における回転電極１０１，１０２の外周はほぼ直線状となり、回転電極１０１，１０２の間隔は１０ｍｍ〜２０ｍｍにわたってほとんど変わらない。そのため、放電部の電気力線が分散して、電流密度が低くなり、ＥＵＶ発光強度および輝度が大きくならない。また、放電部の電気力線が分散するので放電路位置が変動し、ＥＵＶ光の発光位置が安定しない。
【００２０】
次に、本発明の第２の実施形態を図４を用いて説明する。
図４（ａ）は、本実施形態に係る極端紫外光光源装置の概略構成を示す平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）に示した極端紫外光光源装置の要部の構成を示す正面図である。
これらの図において、２３は原料供給手段としてのメタルバスであり、その他の構成は図１に示した同符号の構成に対応するので説明を省略する。
これらの図に示すように、本実施形態に係る極端紫外光光源装置は、図１に示した高温プラズマの原料供給手段としてのドロップレツト供給装置１９に代えて、メタルバス２３を用いたものである。メタルバス２３には液体状の高温プラズマ原料が溜められており、回転電極９、１０の一方または両方の一部がメタルバス２３の中に浸かり、回転電極６，９が回転するものである。メタルバス２３を通過した回転電極９の突起１０の表面には、高温プラズマ原料が付着する。
【００２１】
本実施形態の極端紫外光光源装置においては、両回転電極６，９は同期して同じ速度で回転し、突起７，１０は放電領域１８において、突起７，１０の先端同士が予め設定された所定の間隔で向き合い最接近するよう設計されている。回転電極６，９の突起７，１０が最も接近する位置が放電領域１８であり、高温プラズマ原料が付着した突起１０が、放電領域１８に接近（または到達）したとき、レーザー装置３からレーザー光１１が突起１０の先端の高温プラズマ原料に照射され気化される。それと共に、パルス電源１７から回転電極６，９間にパルス電力が供給されて突起７，１０間で放電が開始され、これにより突起７，１０間に高温プラズマが形成されてＥＵＶ光が出射する。
【００２２】
本実施形態の極端紫外光光源装置においても、回転電極６，９間に高温プラズマが形成されたとき、突起７，１０間では電流密度が高くなり、高温プラズマから放射されるＥＵＶ光の発光強度および輝度を高くすることができる。電気力線が突起７，１０の先端に集中しているので、両突起７，１０間にプラズマ原料が供給されて気化すれば、対向する突起７，１０の先端間でのみ放電が生じ、その位置からＥＵＶ光が放射されることになり、放電路の空間的位置が固定され、ＥＵＶ光の発光位置を安定させることができる。
【００２３】
次に、本発明の第３の実施形態を図５および図６を用いて説明する。
図５（ａ）は、本実施形態に係る極端紫外光光源装置の概略構成を示す平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）に示した極端紫外光光源装置の要部の構成を示す正面図、図６（ａ）は円盤状の回転電極を上から見た平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａから見た断面図である。
図５（ａ）、（ｂ）において、２４は一方の円盤状の回転電極、２５は回転電極２４の外周縁に所定の間隔で複数配置された突起、２６は回転電極２４と同一軸上に平行に所定距離離間して配置された他方の円盤状の回転電極、２７は突起２５と対向するように回転電極２６の外周縁に所定の間隔で複数配置された突起である。なお、その他の構成は図１に示した同符号の構成に対応するので説明を省略する。
【００２４】
本実施形態の極端紫外光光源装置においては、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、対向する突起２５，２７の先端同士が予め設定された所定の間隔（ギャップ）で向き合うように設計されている。また、第１の実施形態で述べたと同様の理由により、回転電極２４，２６に形成した突起２５，２７の間隔（ピッチ）を突起２５，２７の先端間の間隔（ギャップ）よりも広く構成する。両突起２５，２７の間が放電領域１８であり、この放電領域１８近傍に向けて、上方に配置されたドロップレット供給装置１９から、Ｓｎ等の液体状の高温プラズマ原料が滴下される。滴下された高温プラズマ原料が、放電領域１８に接近したとき、レーザー装置３からレーザー光４が高温プラズマ原料に照射され気化される。それと共に、パルス電源１７から回転電極２４，２６間にパルス電力が供給されて放電が開始され、これにより突起２５，２７間に高温プラズマが形成されてＥＵＶ光が出射する。
【００２５】
本実施形態の極端紫外光光源装置においても、回転電極２４，２６間に高温プラズマが形成されたとき、突起２５，２７間では電流密度が高くなり、高温プラズマから放射されるＥＵＶ光の発光強度および輝度を高くすることができる。電気力線が突起２５，２７の先端に集中しているので、突起２５，２７間に気化したプラズマ原料が供給されれば、対向する突起２５，２７の先端間でのみ放電が生じ、その位置からＥＵＶ光が放射されることになり、放電路の空間的位置が固定され、ＥＵＶ光の発光位置を安定させることができる。
【００２６】
次に、本発明の第４の実施形態を図７を用いて説明する。
図７（ａ）は、本実施形態に係る極端紫外光光源装置の概略構成を示す平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）に示した極端紫外光光源装置の要部の構成を示す正面図である。
これらの図において、２３は原料供給手段としてのメタルバス、２４は一方の円盤状の回転電極、２５は回転電極２４の外周縁に所定の間隔で複数配置された突起、２６は回転電極２４と同一軸上に平行に所定距離離間して配置された他方の円盤状の回転電極、２７は突起２５と対向するように回転電極２６の外周縁に所定の間隔で複数配置された突起である。なお、その他の構成は図１に示した同符号の構成に対応するので説明を省略する。
【００２７】
これらの図に示すように、本実施形態に係る極端紫外光光源装置は、メタルバス２３には液体状の高温プラズマ原料が溜められており、回転電極２４，２６の一方または両方の一部がメタルバス２３の中に浸かり、回転電極２４，２６が回転する。メタルバス２３を通過した回転電極２６の突起２７の表面には、高温プラズマ原料が付着する。
【００２８】
本実施形態の極端紫外光光源装置においては、回転電極２４，２６は同期して同じ速度で回転し、突起２５，２７は放電領域１８において、突起２５，２７の先端同士が予め設定された所定の間隔で向き合うように設計されている。回転電極２４，２６の突起２５，２７の間が放電領域１８であり、高温プラズマ原料が付着した突起２７の先端に、レーザー装置３からレーザー光４が照射され、高温プラズマ原料が気化される。それと共に、パルス電源１７から回転電極２３，２５間にパルス電力が供給されて放電が開始され、これにより突起２５，２７間に高温プラズマが形成されてＥＵＶ光が出射する。
【００２９】
本実施形態の極端紫外光光源装置においても、回転電極２４，２６間に高温プラズマが形成されたとき、突起２５，２７間では電流密度が高くなり、高温プラズマから放射されるＥＵＶ光の発光強度および輝度を高くすることができる。電気力線が突起２５，２７の先端に集中しているので、両突起２５，２７間にプラズマ原料が供給されて気化すれば、対向する突起２５，２７の先端付近でのみ放電が生じ、その位置からＥＵＶ光が放射されることになり、放電路の空間的位置が固定され、ＥＵＶ光の発光位置が安定させることができる。
【００３０】
上記の各実施形態に係る極端紫外光光源装置においては、一方の円盤状の回転電極の外周縁に所定の間隔で複数突起を配置すると共に、上記一方の円盤状の回転電極と所定距離離間して配置された他方の円盤状の回転電極の外周縁にも所定の間隔で複数突起を配置したが、他方の円盤状の回転電極の外周縁に突起を設けないようにすることも可能である。
図８は、一対の回転電極うち一方の回転電極にしか突起を設けない場合の電気力線を示す図である。同図に示すように、両方の回転電極に突起を形成した場合に比べて、電気力線の集中の度合いは弱くなるが、突起を設けない場合に比べれば、電流密度は高くなるので、高温プラズマから放射されるＥＵＶ光の発光強度および輝度が高くすることができる。
【００３１】
図９は、第１の実施形態に係る極端紫外光光源装置における制御システムを示す図、図１０は、図９に示した制御システムのタイムチャートを示す図である。
高周波発振器および高周波アンプからの３００ｋＨｚ程度の高周波信号(正弦波、周波数ｆ０）でピエゾ素子を振動させ、高周波信号と同期した矩形信号(周波数ｆ０）を発生させる。次に、高周波信号ｆ０と同期して高温プラズマ原料であるＳｎのドロップレットが生成される。ここで、ドロップレット形成の安定条件は３＜λ／ｄ＜８ (ドロップレット間隔λ、ノズル開口直径ｄ)、安定形成時のドロップレット直径Ｄ〜２ｄ、ドロップレット間隔λ〜４ｄ、ドロップレット速度ｖ＝ｆ０×λ、ドロップレットが放電部に到達するまでの時間τ＝Ｌ／ｖである。次に、分周器ａ（分周比１／Ａ）を用いて、１０ｋＨｚ程度の同期信号（ｆ０／Ａ）を作る。次に、遅延装置ａを介して、レーザー装置３にトリガー信号（ｆｌａｓｅｒ＝ｆ０／Ａ）を入力し、遅れ時間Δｔｌａｓｅｒ後に、レーザーパルスが発生する。ここで、放電部に到達したドロップレットにレーザーパルスが集光照射できるように、遅延装置ａの遅れ時間を設定する。次に、レーザー光がドロップレットに集光照射されると、Ｓｎの蒸発により放電部にターゲットガス（Ｓｎ蒸気）が供給される。次に、遅延装置ｂを介して、高電圧充電電源にトリガー信号(周波数ｆＤｉｓｃｈａｒｇｅ＝ｆ０／Ａ）を入力し、遅延時間ΔｔＤｉｓｃｈａｒｇｅ後に、回転電極６，９電極間に高電圧パルスを印加する。ここで、ターゲットガス条件(密度、サイズ)が膨張過程によって時間変化する。極端紫外光(ＥＵＶ、１３．５ｎｍ)の発光に最適なプラズマ条件(イオン密度、電子温度)が得られるターゲットガス条件に達した時に、高電圧パルスが印加されて放電するように、遅延装置ｂの遅れ時間を設定する。
【００３２】
一方、回転電極６，９は、ステッピングモーター(α［ｒａｄ／ｐｕｌｓｅ］)とギアボックス(ギア比ｍ)によって駆動される。ここで、回転速度は、ω＝ｍω０＝ｍαｆ０／２π＝ｍαｆｌａｓｅｒＡ／２π、突起７，１０の数Ｎとレーザー照射周波数ｆｌａｓｅｒとの関係は、ｆｌａｓｅｒ＝Ｎω、突起７，１０のピッチａは、ａ＝２πＲ／Ｎ＝２πＲω／ｆｌａｓｅｒ＝ＲαＡｍの関係を満たし、電極間ギャップδは、放電位置の安定性を向上させるために、δ＜ａの関係を満たし、Ｓｎドロップレット、レーザーパルス、高電圧パルス、回転電極突起が同期するように回転の位相差を調節する。次に、分周器ｂ（分周比１／Ｂ）を用いて、同期信号（ｆ０／Ａ）から低繰り返し同期信号（ｆ０／（Ａ×Ｂ））を作り、遅延装置ｃを介して同期ＣＣＤカメラとバックライトを駆動し、同期した画像を撮影する。ここで、ＣＣＤカメラがＮＴＳＣ規格の場合、ｆ０／（Ａ×Ｂ）＝５９．９４Ｈｚを満たすように分周比を設定し、ＣＣＤカメラの露光時間またはバックライトの発光時間を数μｓ程度以下にすることで、高速運動物体の止まった（瞬間的な）画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】第１の実施形態に係る極端紫外光光源装置の概略構成を示す平面図および極端紫外光光源装置の要部の構成を示す正面図である。
【図２】図１に示した極端紫外光光源装置の要部を詳細に説明するために回転電極を上（原料供給側）から見た平面図、および図１に示した極端紫外光光源装置の要部を詳細に説明するために回転電極を正面（光出射側）から見たす正面図である。
【図３】図２に示した要部構成において突起７を備える回転電極６と突起１０を備える回転電極９が対向する放電領域１８の拡大図、および従来技術に係る突起を備えない回転電極と回転電極が対向する放電領域の拡大図である。
【図４】第２の実施形態に係る極端紫外光光源装置の概略構成を示す平面図、および極端紫外光光源装置の要部の構成を示す正面図である。
【図５】第３の実施形態に係る極端紫外光光源装置の概略構成を示す平面図、および極端紫外光光源装置の要部の構成を示す正面図である。
【図６】円盤状の回転電極を上から見た平面図および断面図である。
【図７】第４の実施形態に係る極端紫外光光源装置の概略構成を示す平面図、および極端紫外光光源装置の要部の構成を示す正面図である。
【図８】一対の回転電極うち片方の回転電極にしか突起を設けない場合の電気力線を示す図である。
【図９】第１の実施形態に係る極端紫外光光源装置における制御システムを示す図である。
【図１０】図９に示した制御システムのタイムチャートを示す図である。
【図１１】特許文献１の図１に示されたＥＵＶ光源装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１ 真空容器
２ 真空容器
３ レーザー装置
４ レーザー光
５ レーザー入射窓
６ 回転電極
７ 突起
８ 回転軸
９ 回転電極
１０ 突起
１１ 回転軸
１２ ドロップレットターゲット
１３ ホイルトラップ
１４ ＥＵＶ集光ミラー
１５ ＥＵＶ光出射窓
１６ ガス排気ユニット
１７ パルス電源
１８ 放電領域
１９ ドロップレット供給装置
２０ ターゲット回収筒
２１，２２ モータ
２３ メタルバス
２４ 回転電極
２５ 突起
２６ 回転電極
２７ 突起
【技術分野】
【０００１】
本発明は、極端紫外光を発生させる極端紫外光光源装置に係わり、特に、電極を回転させながら極端紫外光を発生させる極端紫外光光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の微細化高集積化につれて、その製造用の投影露光装置においては解像力の向上が要請されている。その要請に応えるため、露光用光源の短波長化が進められ、エキシマレーザ装置に続く次世代の半導体露光用光源として、波長１３〜１４ｎｍ、特に波長１３．５ｎｍの極端紫外光（以下、ＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）光ともいう）を放出する極端紫外光光源装置（以下、ＥＵＶ光源装置ともいう）が開発されている。
【０００３】
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１つにＥＵＶ放射種を加熱して励起すること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光源装置としては、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ＥＵＶ光源装置と、ＤＰＰ（Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｐｒｏｄｕｃｅｄ 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。ＬＰＰ方式ＥＵＶ光源装置は、固体、液体、気体等のターゲットにパルスレーザを照射することにより、高温プラズマを生成する。一方、ＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置は、電流駆動により高温プラズマを生成するものである。
【０００４】
また、ＥＵＶ光源装置においては、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を放出する放射種、即ち、高温プラズマ用原料として、現在１０価前後のＸｅ（キセノン）イオンが知られているが、最近は、より強い放射強度を得るための原料としてＬｉ（リチウム）イオンとＳｎ（錫）イオンが注目されている。例えば、Ｓｎは高温プラズマを発生させるための入力エネルギーに対する波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光放射強度の比である変換効率がＸｅより数倍大きい。
【０００５】
特許文献１および特許文献２には、ＤＰＰ方式のＥＵＶ光源装置として、電極の消耗を防ぐため、電極を回転させる装置が提案されている。
【０００６】
図１１は、特許文献１の図１に示されたＥＵＶ光源装置の構成を示す断面図である。
同図において、１０１，１０２は円盤状の電極、１０３，１０４はそれぞれ電極１０１，１０２を回転させる回転軸、１０５は電極１０１，１０２の一部が浸される高温プラズマ用原料としての加熱された液体金属または溶融金属である。電極１０１，１０２の回転に伴って電極１０１，１０２の表面上に乗った液体状の金属１０５は、予め設定された電極１０１，１０２間の放電部１０６となるギャップに運ばれ、運ばれた液体状金属１０５に対してレーザビーム１０７が照射され気化される。次に、電極１０１，１０２間に気化された金属１０５を介して放電電圧が印加される。放電電圧が印加されると放電部１０６において放電が開始され、高温プラズマが発生する。高温プラズマから発生したＥＵＶ光は図面上側から取り出される。
【０００７】
上記のＥＵＶ光源装置のように放電電極１０１，１０２を回転させると、次のような利点がある。即ち、電極１０１，１０２間に形成される放電部１０６に、常に新しいＥＵＶ発生種の原料である固体または液体状の高温プラズマ用原料を供給することができる。また、電極１０１，１０２のレーザビーム１０７を照射する位置、つまり、高温プラズマが発生する放電部１０６の位置が常に変化するので、電極１０１，１０２の熱負荷が低減し、電極１０１，１０２の消耗を防ぐことができる。
【特許文献１】特表２００７−５０５４６０号公報
【特許文献２】ＷＯ２００５／１０１９２４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に示されるＥＵＶ光源装置には、次のような問題がある。即ち、高温プラズマからのＥＵＶ発光強度および輝度を向上させるためには、プラズマに放電エネルギーを効率良く供給しなければならないが、そのためには、放電部１０６に局所集中電界を発生させて放電電流の電流密度を増加させる必要がある。しかし、この装置においては、放電部１０６は２つの円盤状の電極１０１，１０２が接近している、所謂円周のエッジ部分であり、放電は電極１０１，１０２のエッジの最も接近している部分で発生することとなる。しかし、実際の装置においては、電極１０１，１０２に供給する電力や電極１０１，１０２の熱容量や電極１０１，１０２の回転速度（周波数）を考慮すると、円盤状の電極１０１，１０２の径は大きくなり、両電極１０１，１０２のエッジの最も接近している部分とその近傍とで、電極間隔に差がなくなる。
【０００９】
後述する図３（ｂ）は、上記ＥＵＶ光源装置の円盤状の電極１０１，１０２の放電部１０６の拡大図である。一例として、電極１０１，１０２は半径が約３５０ｍｍ、電極１０１，１０２間のギャップ長は約５ｍｍであり、放電部１０６は、２つの円形の電極１０１，１０２に挟まれた領域となる。同図に示すように、放電部１０６における電極１０１，１０２の外周はほぼ直線状であり、両電極１０１、１０２のギャップ長は、電極１０１，１０２の外周１０ｍｍから２０ｍｍに亘ってほとんど変わらない。そのため、放電部１０６の電気力線が分散して電界が弱くなり、放電電流の電流密度が低くなり、ＥＵＶ発光強度および輝度を大きくすることができない。
【００１０】
また、上記ＥＵＶ光源装置によれば、放電部１０６の電気力線が分散するので放電路（放電電流の通路）の空間的位置が変動する可能性が高くなる。放電路の空間的位置が変動すると、高温プラズマの空間的位置が変動し、ＥＵＶ光の発光する位置も変動する。ＥＵＶ光の発光する位置が変動すると、ＥＵＶ光の集光点が変動し、露光精度に影響を及ぼす。これを防ぐためには、ＥＵＶ光を発光するプラズマの空間的位置を安定させなければならない。そのためには、電気力線を集中させて（局所集中電界を発生させて）放電路の空間的位置を固定させなければならない。
【００１１】
本発明の目的は、上記の従来技術の問題点に鑑みて、円盤状の回転する２つの電極を備えたＥＵＶ光源装置において、放電電流の電流密度を高くしてＥＵＶ発光強度および輝度を大きくし、かつＥＵＶ光の発光する位置を固定化してＥＵＶ光を集光点化し、露光精度の向上を図った極端紫外光光源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。
第１の手段は、容器と、該容器内にＥＵＶ光を放射させるための液体または固体の原料を供給する原料供給手段と、エネルギービームを上記原料に照射して該原料を気化するエネルギービーム照射手段と、上記気化した原料を放電により上記容器内で加熱励起して高温プラズマを発生させるための所定距離だけ離間して配置された一対の放電電極と、該放電電極間にパルス電力を供給するパルス電力供給手段と、上記放電電極間における放電により生成された上記高温プラズマから放射される極端紫外光を集光する集光光学手段と、上記集光された極端紫外光を取り出す極端紫外光取出部とを有する極端紫外光光源装置において、上記一対の放電電極は回転機構が接続されて回転する円盤状の放電電極であり、少なくとも一方の円盤状の放電電極の周縁部の他方の放電電極と対向する位置に、複数の突起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である。
第２の手段は、第１の手段において、上記一対の円盤状のそれぞれの放電電極は、略同一平面上に配置されていることを特徴とする極端紫外光光源装置である。
第３の手段は、第１の手段において、上記一対の円盤状のそれぞれの放電電極は、同一軸上に平行に配置されていることを特徴とする極端紫外光光源装置である。
第４の手段は、第１の手段ないし第３の手段のいずれか１つの手段において、上記原料供給手段は、上記放電電極近傍に上記原料を滴下することを特徴とする極端紫外光光源装置である。
第５の手段は、第１の手段ないし第３の手段のいずれか１つの手段において、上記原料供給手段は、上記放電電極の表面に上記原料が塗布することを特徴とする極端紫外光光源装置である。
第６の手段は、第５の手段において、上記エネルギービーム照射手段は、上記突起の先端にエネルギービームを照射することを特徴とする極端紫外光光源装置である。
第６の手段は、第１の手段ないし第６の手段のいずれか１つの手段において、上記放電電極の周縁部に形成される突起の間隔は、該突起と対向する突起が形成されていない放電電極間が最も近接された間隔、または該突起と対向する放電電極に形成された突起間が最も近接された間隔よりも広いことを特徴とする極端紫外光光源装置である。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１ないし請求項６に記載の発明によれば、両回転電極に電力を供給した際に、突起を備える回転電極においては、電気力線は２つの対向する突起間または１つの突起に対向する回転電極間に集中するので、回転電極間に高温プラズマが形成されたとき、突起間または突起と回転電極間では電流密度が高くなり、高温プラズマから放射されるＥＵＶ光の発光強度および輝度を高くすることができる。また、電気力線が突起の先端に集中しているので、突起間または突起と回転電極間にプラズマ原料が供給されて気化すれば、対向する突起の先端間でのみ放電が生じ、その位置から極端紫外光が放射されることになる。その結果、放電路の空間的位置が固定され、極端紫外光の発光位置を安定することができる。
また、請求項７に記載の発明によれば、両回転電極に形成する突起の間隔（ピッチ）を、最も接近して対向する突起の先端間の間隔（ギャップ）よりも広くすることにより、回転電極の突起間の電気力線を、最も接近して対向する突起との先端間に集中させることができ、極端紫外光の発光位置を安定化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の第１の実施形態を図１ないし図３を用いて説明する。
図１（ａ）は、本実施形態に係る極端紫外光光源装置の概略構成を示す平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）に示した極端紫外光光源装置の要部の構成を示す正面図である。
これらの図において、１は一対の回転電極６，９等が収納される真空容器、２は放射されたＥＵＶ光を集光するＥＵＶ集光ミラー１４等が収納される真空容器、３はエネルギービーム照射手段としてのレーザー装置、４はレーザー光、５はレーザー入射窓、６は一方の円盤状の回転電極、７は回転電極６の外周縁に所定の間隔で複数配置された突起、８は回転電極６の回転軸、９は回転電極６と略同一平面上に所定距離離間して配置された他方の円盤状の回転電極、１０は突起７と対向するように回転電極９の外周縁に所定の間隔で複数配置された突起、１１は回転電極９の回転軸、１２は高温プラズマ原料のドロップレットターゲット、１３は回転電極６，９とＥＵＶ集光ミラー１４の間に設けられ、高温プラズマから発生するデブリを除去するホイルトラップ、１４は集光光学手段としてのＥＵＶ集光ミラー、１５はＥＵＶ光取出部としてのＥＵＶ光出射窓、１６はガス排気ユニット、１７は放電電極６，９にパルス電力を供給するパルス電力供給手段としてのパルス電源、１８は放電領域、１９は液体または固体の原料を供給する原料供給手段としてのドロップレット供給装置、２０はターゲット回収筒である。
【００１５】
これらの図に示すように、高温プラズマを発生させる原料（例えば、Ｓｎ）は、液体状のドロップレットとして、ドロップレット供給装置１９から、両電極６，９間に滴下供給される。滴下された高温プラズマ原料は、レーザー装置３からのレーザー照射により気化され、それと共に、回転電極６の突起７と回転電極９の突起１０間にパルス電源１７からパルス電力が供給されて放電が開始され、これにより両突起７，９間に気化した原料による高温プラズマが形成されてＥＵＶ光が放射され、放射されたＥＵＶ光はＥＵＶ集光ミラー１４により集光されたＥＵＶ光は、真空容器２に設けられたＥＵＶ光出射窓１５から取り出される。
【００１６】
図２（ａ）は、図１に示した極端紫外光光源装置の要部を詳細に説明するために回転電極６，９を上（原料供給側）から見た平面図、図２（ｂ）は、図１に示した極端紫外光光源装置の要部を詳細に説明するために回転電極６，９を正面（光出射側）から見たす正面図である。
これらの図に示すように、１対（２枚）の円盤状の回転電極６，９は同一平面上に並べて配置され、回転電極６，９の回転軸８，１１を介してモータ２１，２２が取り付けられ、回転軸８，１１を中心にして回転する。回転電極６，９の周縁部（互いに対向する回転電極６，９の側面）には、複数の突起７，１０が両者同数等間隔で形成されている。両回転電極６，９は同期して同じ速度で回転し、突起７，１０は放電領域１８において、突起７，１０の先端同士が予め設定された所定の間隔で向き合い最接近するよう設計されている。両電極６，９が最も接近する位置が放電領域１８であり、この放電領域１８または放電領域１８近傍に向けて、図１（ｂ）に示すように、上方に配置されたドロップレット供給装置１９から、図２（ｂ）に示すように、Ｓｎ等の液体状の高温プラズマ原料が滴下される。滴下された高温プラズマ原料が、放電領域１８に接近（または到達）したとき、図１（ｂ）に示すように、レーザ装置３からレーザー光１４が高温プラズマ原料に照射され気化される。それと共に、図１（ａ）、（ｂ）に示したパルス電源１７から回転電極６，９間にパルス電力が供給されて放電が開始され、これにより両電極間に高温プラズマが形成されてＥＵＶ光が出射する。
【００１７】
図３（ａ）は、図２（ａ）、（ｂ）に示した要部構成において、突起７を備える回転電極６と突起１０を備える回転電極９が対向する放電領域１８の拡大図、図３（ｂ）は従来技術に係る突起を備えない回転電極１０１と回転電極１０２とが対向する放電領域の拡大図である。
図３（ａ）、（ｂ）において、回転電極の半径は３５０ｍｍ、回転電極の回転速度は５０Ｈｚ、放電の繰り返し周波数が１０ｋＨｚ、電極間隔が５ｍｍという条件で設計し、図３（ａ）においては、突起７，１０は約１１ｍｍの間隔（ピッチ）で形成されており、図３（ｂ）においては回転電極１０１，１０２には突起が設けられていない。
【００１８】
図３（ａ）、（ｂ）の矢印は、両回転電極に電力を供給した際に、両回転電極間に生じる電界の電気力線を模式的に示したものであり、図３（ｂ）に比べて図３（ａ）に示すように、突起７，１０を備える回転電極６，９においては、電気力線は２つの対向する突起７，１０間に集中する。従って、回転電極６，９間に高温プラズマが形成されたとき、突起７，１０間では電流密度が高くなり、高温プラズマから放射されるＥＵＶ光の発光強度および輝度を高くすることができる。電気力線が突起７，１０の先端に集中しているので、両突起７，１０間に気化したプラズマ原料が供給されれば、対向する突起７，１０の先端間でのみ放電が生じ、その位置からＥＵＶ光が放射されることになる。即ち、放電路の空間的位置が固定され、ＥＵＶ光の発光位置を安定させることができる。
【００１９】
回転電極６，９に形成する突起７，１０の間隔（ピッチ）を、最も接近して対向する突起７，１０の先端間の間隔（ギャップ）よりも広くするのは次の理由による。即ち、間隔（ピッチ）の方が狭いと、回転電極６，９の突起７，１０間の電気力線が、対向する突起７，１０との間だけでなく、隣の突起７，１０との間でも集中してしまう可能性がある。そのため、放電は対向する突起７，１０の先端間以外でも生じる可能性があり、その場合には、ＥＵＶ光の発光位置が不安定になる。一方、図３（ｂ）に示すように、突起を設けない回転電極１０１，１０２の場合は、回転電極１０１，１０２の径が大きいので、放電部における回転電極１０１，１０２の外周はほぼ直線状となり、回転電極１０１，１０２の間隔は１０ｍｍ〜２０ｍｍにわたってほとんど変わらない。そのため、放電部の電気力線が分散して、電流密度が低くなり、ＥＵＶ発光強度および輝度が大きくならない。また、放電部の電気力線が分散するので放電路位置が変動し、ＥＵＶ光の発光位置が安定しない。
【００２０】
次に、本発明の第２の実施形態を図４を用いて説明する。
図４（ａ）は、本実施形態に係る極端紫外光光源装置の概略構成を示す平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）に示した極端紫外光光源装置の要部の構成を示す正面図である。
これらの図において、２３は原料供給手段としてのメタルバスであり、その他の構成は図１に示した同符号の構成に対応するので説明を省略する。
これらの図に示すように、本実施形態に係る極端紫外光光源装置は、図１に示した高温プラズマの原料供給手段としてのドロップレツト供給装置１９に代えて、メタルバス２３を用いたものである。メタルバス２３には液体状の高温プラズマ原料が溜められており、回転電極９、１０の一方または両方の一部がメタルバス２３の中に浸かり、回転電極６，９が回転するものである。メタルバス２３を通過した回転電極９の突起１０の表面には、高温プラズマ原料が付着する。
【００２１】
本実施形態の極端紫外光光源装置においては、両回転電極６，９は同期して同じ速度で回転し、突起７，１０は放電領域１８において、突起７，１０の先端同士が予め設定された所定の間隔で向き合い最接近するよう設計されている。回転電極６，９の突起７，１０が最も接近する位置が放電領域１８であり、高温プラズマ原料が付着した突起１０が、放電領域１８に接近（または到達）したとき、レーザー装置３からレーザー光１１が突起１０の先端の高温プラズマ原料に照射され気化される。それと共に、パルス電源１７から回転電極６，９間にパルス電力が供給されて突起７，１０間で放電が開始され、これにより突起７，１０間に高温プラズマが形成されてＥＵＶ光が出射する。
【００２２】
本実施形態の極端紫外光光源装置においても、回転電極６，９間に高温プラズマが形成されたとき、突起７，１０間では電流密度が高くなり、高温プラズマから放射されるＥＵＶ光の発光強度および輝度を高くすることができる。電気力線が突起７，１０の先端に集中しているので、両突起７，１０間にプラズマ原料が供給されて気化すれば、対向する突起７，１０の先端間でのみ放電が生じ、その位置からＥＵＶ光が放射されることになり、放電路の空間的位置が固定され、ＥＵＶ光の発光位置を安定させることができる。
【００２３】
次に、本発明の第３の実施形態を図５および図６を用いて説明する。
図５（ａ）は、本実施形態に係る極端紫外光光源装置の概略構成を示す平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）に示した極端紫外光光源装置の要部の構成を示す正面図、図６（ａ）は円盤状の回転電極を上から見た平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａから見た断面図である。
図５（ａ）、（ｂ）において、２４は一方の円盤状の回転電極、２５は回転電極２４の外周縁に所定の間隔で複数配置された突起、２６は回転電極２４と同一軸上に平行に所定距離離間して配置された他方の円盤状の回転電極、２７は突起２５と対向するように回転電極２６の外周縁に所定の間隔で複数配置された突起である。なお、その他の構成は図１に示した同符号の構成に対応するので説明を省略する。
【００２４】
本実施形態の極端紫外光光源装置においては、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、対向する突起２５，２７の先端同士が予め設定された所定の間隔（ギャップ）で向き合うように設計されている。また、第１の実施形態で述べたと同様の理由により、回転電極２４，２６に形成した突起２５，２７の間隔（ピッチ）を突起２５，２７の先端間の間隔（ギャップ）よりも広く構成する。両突起２５，２７の間が放電領域１８であり、この放電領域１８近傍に向けて、上方に配置されたドロップレット供給装置１９から、Ｓｎ等の液体状の高温プラズマ原料が滴下される。滴下された高温プラズマ原料が、放電領域１８に接近したとき、レーザー装置３からレーザー光４が高温プラズマ原料に照射され気化される。それと共に、パルス電源１７から回転電極２４，２６間にパルス電力が供給されて放電が開始され、これにより突起２５，２７間に高温プラズマが形成されてＥＵＶ光が出射する。
【００２５】
本実施形態の極端紫外光光源装置においても、回転電極２４，２６間に高温プラズマが形成されたとき、突起２５，２７間では電流密度が高くなり、高温プラズマから放射されるＥＵＶ光の発光強度および輝度を高くすることができる。電気力線が突起２５，２７の先端に集中しているので、突起２５，２７間に気化したプラズマ原料が供給されれば、対向する突起２５，２７の先端間でのみ放電が生じ、その位置からＥＵＶ光が放射されることになり、放電路の空間的位置が固定され、ＥＵＶ光の発光位置を安定させることができる。
【００２６】
次に、本発明の第４の実施形態を図７を用いて説明する。
図７（ａ）は、本実施形態に係る極端紫外光光源装置の概略構成を示す平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）に示した極端紫外光光源装置の要部の構成を示す正面図である。
これらの図において、２３は原料供給手段としてのメタルバス、２４は一方の円盤状の回転電極、２５は回転電極２４の外周縁に所定の間隔で複数配置された突起、２６は回転電極２４と同一軸上に平行に所定距離離間して配置された他方の円盤状の回転電極、２７は突起２５と対向するように回転電極２６の外周縁に所定の間隔で複数配置された突起である。なお、その他の構成は図１に示した同符号の構成に対応するので説明を省略する。
【００２７】
これらの図に示すように、本実施形態に係る極端紫外光光源装置は、メタルバス２３には液体状の高温プラズマ原料が溜められており、回転電極２４，２６の一方または両方の一部がメタルバス２３の中に浸かり、回転電極２４，２６が回転する。メタルバス２３を通過した回転電極２６の突起２７の表面には、高温プラズマ原料が付着する。
【００２８】
本実施形態の極端紫外光光源装置においては、回転電極２４，２６は同期して同じ速度で回転し、突起２５，２７は放電領域１８において、突起２５，２７の先端同士が予め設定された所定の間隔で向き合うように設計されている。回転電極２４，２６の突起２５，２７の間が放電領域１８であり、高温プラズマ原料が付着した突起２７の先端に、レーザー装置３からレーザー光４が照射され、高温プラズマ原料が気化される。それと共に、パルス電源１７から回転電極２３，２５間にパルス電力が供給されて放電が開始され、これにより突起２５，２７間に高温プラズマが形成されてＥＵＶ光が出射する。
【００２９】
本実施形態の極端紫外光光源装置においても、回転電極２４，２６間に高温プラズマが形成されたとき、突起２５，２７間では電流密度が高くなり、高温プラズマから放射されるＥＵＶ光の発光強度および輝度を高くすることができる。電気力線が突起２５，２７の先端に集中しているので、両突起２５，２７間にプラズマ原料が供給されて気化すれば、対向する突起２５，２７の先端付近でのみ放電が生じ、その位置からＥＵＶ光が放射されることになり、放電路の空間的位置が固定され、ＥＵＶ光の発光位置が安定させることができる。
【００３０】
上記の各実施形態に係る極端紫外光光源装置においては、一方の円盤状の回転電極の外周縁に所定の間隔で複数突起を配置すると共に、上記一方の円盤状の回転電極と所定距離離間して配置された他方の円盤状の回転電極の外周縁にも所定の間隔で複数突起を配置したが、他方の円盤状の回転電極の外周縁に突起を設けないようにすることも可能である。
図８は、一対の回転電極うち一方の回転電極にしか突起を設けない場合の電気力線を示す図である。同図に示すように、両方の回転電極に突起を形成した場合に比べて、電気力線の集中の度合いは弱くなるが、突起を設けない場合に比べれば、電流密度は高くなるので、高温プラズマから放射されるＥＵＶ光の発光強度および輝度が高くすることができる。
【００３１】
図９は、第１の実施形態に係る極端紫外光光源装置における制御システムを示す図、図１０は、図９に示した制御システムのタイムチャートを示す図である。
高周波発振器および高周波アンプからの３００ｋＨｚ程度の高周波信号(正弦波、周波数ｆ０）でピエゾ素子を振動させ、高周波信号と同期した矩形信号(周波数ｆ０）を発生させる。次に、高周波信号ｆ０と同期して高温プラズマ原料であるＳｎのドロップレットが生成される。ここで、ドロップレット形成の安定条件は３＜λ／ｄ＜８ (ドロップレット間隔λ、ノズル開口直径ｄ)、安定形成時のドロップレット直径Ｄ〜２ｄ、ドロップレット間隔λ〜４ｄ、ドロップレット速度ｖ＝ｆ０×λ、ドロップレットが放電部に到達するまでの時間τ＝Ｌ／ｖである。次に、分周器ａ（分周比１／Ａ）を用いて、１０ｋＨｚ程度の同期信号（ｆ０／Ａ）を作る。次に、遅延装置ａを介して、レーザー装置３にトリガー信号（ｆｌａｓｅｒ＝ｆ０／Ａ）を入力し、遅れ時間Δｔｌａｓｅｒ後に、レーザーパルスが発生する。ここで、放電部に到達したドロップレットにレーザーパルスが集光照射できるように、遅延装置ａの遅れ時間を設定する。次に、レーザー光がドロップレットに集光照射されると、Ｓｎの蒸発により放電部にターゲットガス（Ｓｎ蒸気）が供給される。次に、遅延装置ｂを介して、高電圧充電電源にトリガー信号(周波数ｆＤｉｓｃｈａｒｇｅ＝ｆ０／Ａ）を入力し、遅延時間ΔｔＤｉｓｃｈａｒｇｅ後に、回転電極６，９電極間に高電圧パルスを印加する。ここで、ターゲットガス条件(密度、サイズ)が膨張過程によって時間変化する。極端紫外光(ＥＵＶ、１３．５ｎｍ)の発光に最適なプラズマ条件(イオン密度、電子温度)が得られるターゲットガス条件に達した時に、高電圧パルスが印加されて放電するように、遅延装置ｂの遅れ時間を設定する。
【００３２】
一方、回転電極６，９は、ステッピングモーター(α［ｒａｄ／ｐｕｌｓｅ］)とギアボックス(ギア比ｍ)によって駆動される。ここで、回転速度は、ω＝ｍω０＝ｍαｆ０／２π＝ｍαｆｌａｓｅｒＡ／２π、突起７，１０の数Ｎとレーザー照射周波数ｆｌａｓｅｒとの関係は、ｆｌａｓｅｒ＝Ｎω、突起７，１０のピッチａは、ａ＝２πＲ／Ｎ＝２πＲω／ｆｌａｓｅｒ＝ＲαＡｍの関係を満たし、電極間ギャップδは、放電位置の安定性を向上させるために、δ＜ａの関係を満たし、Ｓｎドロップレット、レーザーパルス、高電圧パルス、回転電極突起が同期するように回転の位相差を調節する。次に、分周器ｂ（分周比１／Ｂ）を用いて、同期信号（ｆ０／Ａ）から低繰り返し同期信号（ｆ０／（Ａ×Ｂ））を作り、遅延装置ｃを介して同期ＣＣＤカメラとバックライトを駆動し、同期した画像を撮影する。ここで、ＣＣＤカメラがＮＴＳＣ規格の場合、ｆ０／（Ａ×Ｂ）＝５９．９４Ｈｚを満たすように分周比を設定し、ＣＣＤカメラの露光時間またはバックライトの発光時間を数μｓ程度以下にすることで、高速運動物体の止まった（瞬間的な）画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】第１の実施形態に係る極端紫外光光源装置の概略構成を示す平面図および極端紫外光光源装置の要部の構成を示す正面図である。
【図２】図１に示した極端紫外光光源装置の要部を詳細に説明するために回転電極を上（原料供給側）から見た平面図、および図１に示した極端紫外光光源装置の要部を詳細に説明するために回転電極を正面（光出射側）から見たす正面図である。
【図３】図２に示した要部構成において突起７を備える回転電極６と突起１０を備える回転電極９が対向する放電領域１８の拡大図、および従来技術に係る突起を備えない回転電極と回転電極が対向する放電領域の拡大図である。
【図４】第２の実施形態に係る極端紫外光光源装置の概略構成を示す平面図、および極端紫外光光源装置の要部の構成を示す正面図である。
【図５】第３の実施形態に係る極端紫外光光源装置の概略構成を示す平面図、および極端紫外光光源装置の要部の構成を示す正面図である。
【図６】円盤状の回転電極を上から見た平面図および断面図である。
【図７】第４の実施形態に係る極端紫外光光源装置の概略構成を示す平面図、および極端紫外光光源装置の要部の構成を示す正面図である。
【図８】一対の回転電極うち片方の回転電極にしか突起を設けない場合の電気力線を示す図である。
【図９】第１の実施形態に係る極端紫外光光源装置における制御システムを示す図である。
【図１０】図９に示した制御システムのタイムチャートを示す図である。
【図１１】特許文献１の図１に示されたＥＵＶ光源装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１ 真空容器
２ 真空容器
３ レーザー装置
４ レーザー光
５ レーザー入射窓
６ 回転電極
７ 突起
８ 回転軸
９ 回転電極
１０ 突起
１１ 回転軸
１２ ドロップレットターゲット
１３ ホイルトラップ
１４ ＥＵＶ集光ミラー
１５ ＥＵＶ光出射窓
１６ ガス排気ユニット
１７ パルス電源
１８ 放電領域
１９ ドロップレット供給装置
２０ ターゲット回収筒
２１，２２ モータ
２３ メタルバス
２４ 回転電極
２５ 突起
２６ 回転電極
２７ 突起
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器と、該容器内に極端紫外光を放射させるための液体または固体の原料を供給する原料供給手段と、エネルギービームを上記原料に照射して該原料を気化するエネルギービーム照射手段と、上記気化した原料を放電により上記容器内で加熱励起して高温プラズマを発生させるための所定距離だけ離間して配置された一対の放電電極と、該放電電極間にパルス電力を供給するパルス電力供給手段と、上記放電電極間における放電により生成された上記高温プラズマから放射される極端紫外光を集光する集光光学手段と、上記集光された極端紫外光を取り出す極端紫外光取出部とを有する極端紫外光光源装置において、
上記一対の放電電極は回転機構が接続されて回転する円盤状の放電電極であり、少なくとも一方の円盤状の放電電極の周縁部の他方の放電電極と対向する位置に、複数の突起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。
【請求項２】
上記一対の円盤状のそれぞれの放電電極は、略同一平面上に配置されてい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。
【請求項３】
上記一対の円盤状のそれぞれの放電電極は、同一軸上に平行に配置されてい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。
【請求項４】
上記原料供給手段は、上記放電電極の近傍に上記原料を滴下することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つの請求項に記載の極端紫外光光源装置。
【請求項５】
上記原料供給手段は、上記放電電極の表面に上記原料が塗布することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つの請求項に記載の極端紫外光光源装置。
【請求項６】
上記エネルギービーム照射手段は、上記突起の先端にエネルギービームが照射することを特徴とする請求項５に記載の極端紫外光光源装置。
【請求項７】
上記放電電極の周縁部に形成される突起の間隔は、該突起と対向する突起が形成されていない放電電極間が最も近接された間隔、または該突起と対向する放電電極に形成された突起間が最も近接された間隔よりも広いことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１つの請求項に記載の極端紫外光光源装置。
【請求項１】
容器と、該容器内に極端紫外光を放射させるための液体または固体の原料を供給する原料供給手段と、エネルギービームを上記原料に照射して該原料を気化するエネルギービーム照射手段と、上記気化した原料を放電により上記容器内で加熱励起して高温プラズマを発生させるための所定距離だけ離間して配置された一対の放電電極と、該放電電極間にパルス電力を供給するパルス電力供給手段と、上記放電電極間における放電により生成された上記高温プラズマから放射される極端紫外光を集光する集光光学手段と、上記集光された極端紫外光を取り出す極端紫外光取出部とを有する極端紫外光光源装置において、
上記一対の放電電極は回転機構が接続されて回転する円盤状の放電電極であり、少なくとも一方の円盤状の放電電極の周縁部の他方の放電電極と対向する位置に、複数の突起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。
【請求項２】
上記一対の円盤状のそれぞれの放電電極は、略同一平面上に配置されてい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。
【請求項３】
上記一対の円盤状のそれぞれの放電電極は、同一軸上に平行に配置されてい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。
【請求項４】
上記原料供給手段は、上記放電電極の近傍に上記原料を滴下することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つの請求項に記載の極端紫外光光源装置。
【請求項５】
上記原料供給手段は、上記放電電極の表面に上記原料が塗布することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つの請求項に記載の極端紫外光光源装置。
【請求項６】
上記エネルギービーム照射手段は、上記突起の先端にエネルギービームが照射することを特徴とする請求項５に記載の極端紫外光光源装置。
【請求項７】
上記放電電極の周縁部に形成される突起の間隔は、該突起と対向する突起が形成されていない放電電極間が最も近接された間隔、または該突起と対向する放電電極に形成された突起間が最も近接された間隔よりも広いことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１つの請求項に記載の極端紫外光光源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−１０４９２４（Ｐ２００９−１０４９２４Ａ）
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７６３３６（Ｐ２００７−２７６３３６）
【出願日】平成１９年１０月２４日（２００７．１０．２４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１９年度新エネルギー・産業技術総合開発機構「極端紫外線（ＥＵＶ）露光システムの基盤技術開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００１０２２１２）ウシオ電機株式会社 (1,414)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月２４日（２００７．１０．２４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１９年度新エネルギー・産業技術総合開発機構「極端紫外線（ＥＵＶ）露光システムの基盤技術開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００１０２２１２）ウシオ電機株式会社 (1,414)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]