(57)【要約】本発明は、アノード（２）と、カソード（３）と、アノード（２）とカソード（３）との間の放電ギャップ（４）と、放電ギャップ（４）内の気体導入管（３０）とを具備する放射源に関するものである。気体導入管（３０）は、アノード及びカソードに電気的に接続されている。本発明は気体導入管（３０）が気体供給管路（３２）によって気体を供給され、前記気体供給管路が、気体導入管（３０）に接続されたそれの部分（４２）と固定電位に接続された他方のそれの部分との間に、気体供給管路が気体導入管（３０）内部の放電の発生を阻止するように電気インピーダンスを形成するべく設計されたことを特徴としている。
2005531923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード（２）と、
カソード（３、８）と、
アノード（２）とカソード（３）との間の放電空間（４）と、
放電空間（４）内に気体を導入するための気体導入管（３０）であって、アノード（２）またはカソード（３、８）に電気的に接続されている気体導入管（３０）と、
外部へ向かう放射線の放出を引き起こす放電を放電空間（４）内に供給された気体内に生み出すための手段（１３〜２３）と、を具備する放射源において、
気体導入管（３０）が気体供給管路（４３）によって気体を供給され、前記気体供給管路（４３）が、気体導入管（３０）に接続された気体供給管路（４３）の部分（４２）と、固定電位に接続された気体供給管路（４３）の他の部分（４４）との間に、気体導入管（３０）の内部における放電の発生が阻止されるような電気インピーダンスを形成するように配置されることを特徴とする、放射源。
【請求項２】
固定電位及びアノード（２）が接地され、また気体導入管（３０）がカソード（３、８）に電気的に接続されることを特徴とする、請求項１に記載の放射源。
【請求項３】
アノード（２）を冷却するための冷却システム（４５）をさらに具備することを特徴とする、請求項１または２に記載の放射源。
【請求項４】
冷却システム（４５）が、アノード（２）の中または表面に冷却流体の循環があることを特徴とする、請求項２又は３に記載の放射源。
【請求項５】
冷却流体が水を含んでなることを特徴とする、請求項４に記載の放射源。
【請求項６】
冷却流体が空気を含んでなることを特徴とする、請求項４に記載の放射源。
【請求項７】
冷却流体が油を含んでなることを特徴とする、請求項４に記載の放射源。
【請求項８】
気体供給管路（４３）によって形成される電気インピーダンスが、電気インダクタンスを含んでなることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の放射源。
【請求項９】
気体供給管路（４３）が、固定電位に接続された気体供給管路（４３）の部分（４４）と、気体導入管（３０）に接続された気体供給管路（４３）の部分（４２）との間に導電材料を具備して、インダクタンスを形成するために巻回されることを特徴とする、請求項８に記載の放射源。
【請求項１０】
気体供給管路（４３）が、放射源の電気絶縁組立体構成要素（３４）に面し且つ電気絶縁組立体構成要素（３４）から離間されて巻回されることを特徴とする、請求項９に記載の放射源。
【請求項１１】
放電空間（４）内に放電を生み出すための手段（１３〜２３）が、少なくとも一つの電荷蓄積コンデンサ（１４）を具備し、前記電荷蓄積コンデンサ（１４）が、第一端子（１５）によってカソード（３、８）に、及び第二端子（１６）によって少なくとも一つのコミュテーションコンデンサ（１９）の第一端子（１７）に接続され、前記少なくとも一つのコミュテーションコンデンサ（１９）は、その第二端子（２０）によってアノード（２）に電気的に接続されており、電気コミュテーション手段が、少なくとも一つのコミュテーションコンデンサ（１９）の第一端子（１８）と第二端子（２０）との間に設けられ、また充電電圧源が少なくとも一つのコミュテーションコンデンサ（１９）の第一端子（１８）と第二端子（２０）との間に設けられることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の放射源。
【請求項１２】
コミュテーション手段が、単一パルスモードで制御されるスイッチを具備することを特徴とする、請求項１１に記載の放射源。
【請求項１３】
コミュテーション手段が、１０ｋＨｚ以下の繰り返し周波数におけるパルスモードで制御されるスイッチを具備することを特徴とする、請求項１１に記載の放射源。
【請求項１４】
充電電圧源及びコミュテーション手段は、少なくとも一つの電荷蓄積コンデンサ（１４）がコミュテーション手段のコミュテーションの直前に充電電圧源によって充電されるような、充電電圧源及びコミュテーション手段であることを特徴とする、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の放射源。
【請求項１５】
複数の電荷蓄積コンデンサ（１４）が設けられていて、カソード（３、８）が、放電空間（４）に接続された中央部分（６）に接続された環状部分（８）を具備していて、電荷蓄積コンデンサ（１４）が、中央部分（６）の周りに配置されて、その第一端子（１５）によって環状部分（８）に接続され、またその第二端子（１６）によって、少なくとも一つのコミュテーションコンデンサ（１９）の第一端子（１８）に電気的に接続された導電リング（１３）に接続されることを特徴とする、請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の放射源。
【請求項１６】
アノード（２）が、放電空間（４）内で放出された放射線の通過のための円錐台穴（１０）を具備し、該穴が、その短い底によって放電空間（４）に接続され、また放電空間（４）内で放出された放射線が外部の方へ通ることを可能にするために、円錐台穴（１０）の長い底によって外部の方へ接続されることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の放射源。
【請求項１７】
アノード（２）が、放電空間（４）内で放出された放射線の通過のための中央円筒状穴を具備し、該穴が、放電ギャップ（４）内で放出された放射線が外部の方へ通ることを可能にするために、放電空間（４）に接続されることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の放射源。
【請求項１８】
カソード（３、８）が、気体の通過のための中央円錐台穴（１２）を具備し、前記円錐台穴（１２）の短い底が放電空間（４）に接続され、また前記円錐台穴（１２）の長い底が気体導入管（３０）に接続されることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の放射源。
【請求項１９】
カソード（３、８）が、気体の通過のための中央円筒状穴を具備し、前記中央円筒状穴が、一方の側で放電ギャップ（４）に接続され、他方の側で気体導入管（３０）に接続されることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の放射源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射源に関するものであり、特に紫外又は極紫外スペクトル域における放射線の放射源に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本発明の一つの適用分野は、リソグラフィによって集積回路を製造することに使用される紫外放射線の生成に関係している。
【０００３】
集積回路の集積密度の増大は、それを構成する部品寸法を縮小に導く。
【０００４】
従って、７０ナノメートル未満の寸法をもつ構成部品を有する回路を、紫外線放射源を使用して作り出すことが望ましく、このことは結果的に、放射源によって作り出される紫外放射線の波長を例えば１３．５ナノメートルより小さな値に減じる必要性に至る。
【０００５】
極紫外域で放射できるいくつかのタイプの放射源、つまりシンクロトロン放射源、レーザーにより生成される放射源、及び放電によって生成される放射源がある。
【０００６】
Eric Robert, Branimir Blagojevic, Remi Dussart, Smruti R. Mohanty, Moulay M. Idrissy, Dunpin Hong, Raymond Viladrosa, Jean-Michel Pouvesle, Claude Fleurier, Christophe Cachoncinlle, による文献の「新しいリソグラフィ世代のためのＥＵＶ生成に供される毛細管放電の分光学的及びエネルギー学的研究（Spectroscopic and energetic investigation of capillary discharges devoted to EUV production for new lithography generation）」、及び「イマージング リソグラフィック テクノロジーズ Ｖ、プロシーディング オブ ＳＰＩＥ（Emerging Lithographic Technologies V, Proceedings of SPIE）」第４３４３巻（２００１）が、放電による極紫外域での放射源を記載している。
【０００７】
放電は、気体が充填された空間においてアノードとカソードとの間に生み出される。放電が、脱励起になるために放射線を放出する気体分子を励起する。
【０００８】
放電放射源の欠点の一つは、それらが放射するエネルギーが少量であることである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、放射されるエネルギー量を増大できる放電放射源を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このために、本発明の主題は：
アノードと、
カソードと、
アノードとカソードとの間の放電空間と、
放電空間内に気体を導入する気体導入管であって、アノードまたはカソードに電気的に接続されている気体導入管と、
外部へ向かう放射線の放出を引き起こす放電を放電空間内に供給された気体内に生み出すための手段と、を具備する放射源であって、
気体導入管が気体供給管路によって気体を供給され、前記気体供給管路が、気体導入管に接続された気体供給管路の部分と、固定電位に接続された気体供給管路の他の部分との間に、気体導入管の内部における放電の発生が阻止されるような電気インピーダンスを形成するように配置されることを特徴とする、放射源である。
【００１１】
発明者は、公知の放射源においては、放電空間内に気体を導入するための導入管のカソードへの接続が、放電空間にではなく導入管に位置付けられた気体に多数の放電を発生させ、したがって放射されるエネルギー量をさらに減少させることを見出した。
【００１２】
本発明によって、導入管内に配置された気体における寄生放電の数が減少されるか、又は除去さえされ、本発明は、放電空間内で発生する放電の数と、従って放射されるエネルギー量とを増やす。
【００１３】
本発明の他の特徴によると、
固定電位及びアノードが接地され、また気体導入管がカソードに電気的に接続され；
放射源が、アノード冷却システムをさらに具備し；
冷却システムが、アノードの中又は表面に冷却流体の循環を有し；
冷却流体が、水を含んで成るものであるか、又は；
冷却流体が、空気を含んで成るものであるか、又は；
冷却流体が、油を含んで成るものであり；
気体供給管路によって形成される電気インピーダンスが電気インダクタンスを含んで成るものであり；
気体供給管路が、気体供給管路の、固定電位に接続された部分と、気体供給管路の、気体導入管に接続された部分との間に導電材料を具備して、インダクタンスを形成するために巻回され；
気体供給管路が、放射源の電気絶縁組立体構成要素に面し且つ前記構成要素から離間して巻回され；
放電空間内に放電を発生させるための手段が、少なくとも一つの電荷蓄積コンデンサを具備し、前記少なくとも一つの電荷蓄積コンデンサが、第一端子によってカソードに、及び第二端子によって少なくとも一つのコミュテーション（commutation）コンデンサの第一端子に電気的に接続され、前記少なくとも一つのコミュテーションコンデンサが、その第二端子によってアノードに電気的に接続され、電気コミュテーション手段が、少なくとも一つのコミュテーションコンデンサの第一端子と第二端子との間に設けられ、充電電圧源が、少なくとも一つのコミュテーションコンデンサの第一端子と第二端子との間に設けられ；
コミュテーション手段が、単一パルスモードで制御されるスイッチを具備するか、又は；
コミュテーション手段が、１０ｋＨｚ以下の繰り返し周波数のパルスモードで制御されるスイッチを具備し；
充電電圧源及びコミュテーション手段は、少なくとも一つの電荷蓄積コンデンサがコミュテーション手段のコミュテーションの直前に充電電圧源によって充電されるような充電電圧源及びコミュテーション手段であり；
複数の電荷蓄積コンデンサが設けられて、カソードが、放電空間に接続された中央部分に接続された環状部分を具備し、また電荷蓄積コンデンサが、中央部分の周りに配置されて、その第一端子によって環状部分に接続され、またその第二端子によって、少なくとも一つのコミュテーションコンデンサの第一端子に電気的に接続されている導電リングに接続され；
アノードが、放電空間内で放出された放射線の通過のための円錐台穴を具備し、該穴が、その短い底によって放電空間に接続され、また放電空間内で放出された放射線が外部の方へ通ることを可能にするために、その長い底によって外部の方へ接続されるか、又は；
アノードが、放電空間内で放出された放射線の通過のための中央円筒状穴を具備し、放電空間内で放出された放射線が外部の方へ通ることを可能にするために、前記穴が放電空間に接続され；
カソードが、気体の通過のための中央円錐台穴を具備し、前記中央円錐台穴の短い底が放電空間に接続され、前記中央円錐台穴の長い底が気体導入管に接続されるか、又は；
カソードが、気体の通過のための中央円筒状穴を具備し、前記穴が、一方の側で放電空間に接続され、また他方の側で気体導入管に接続される。
【００１４】
本発明は、添付図面を参照しながら、純粋に非限定の例として提示された以下の記述を読むことからよく理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図において、本発明による放射源１はアノード２とカソード３とを具備しており、それらの両方が導電性であり、また放電用の空間４によって互いから分離されている。
【００１６】
アノード２は例えば、縦軸線５を有する概ね円形円筒状金属構成要素によって形作られており、またカソード３は例えば、帽子形でありかつ軸線５を有する円形円筒状ポットの形をした中央部分６を具備する金属構成要素によって形作られており、前記中央部分６の基部７は放電空間４の方に方向付けられていて、前記中央部分６の開放部分は、軸線５を有する環状部分８に接続されている。アノード及び／又はカソードは、高い融点を有する例えば３％のトリア含有タングステンのような導電材料のものである。
【００１７】
放電空間４は例えば毛細管によって形作られており、前記毛細管は軸線５に沿って方向付けられており、また前記毛細管は、部分６の基部７とアノード２との間に取り付けられた電気絶縁円板９によって軸線５に対して横に範囲を定められている。アノード２は、その中央に、例えば半角２５度の頂部を有する円錐台穴１０を具備しており、前記円錐台穴１０の短い底は放電空間４に接続されていて、長い底１１は放電空間４から離れており、また円板９は、空間４内で放電によって放出された放射線が通過することを可能にするように外側の方に通じている。カソード３の基部７も、例えば半角２５度の頂部を有する円錐台穴１２を具備しており、前記円錐台穴１２の短い底は放電空間４に接続されていてその長い底は環状部分８の方に方向付けられている。穴１０及び１２は、軸線５に関して同様に円筒形であることも可能である。円板９は例えば、セラミック材料のものであり、また０．１ｍｍから４０ｍｍの縦方向の厚さで、例えば１０ｍｍの縦方向の厚さを有する。
【００１８】
軸線５を有する導電リング１３が、部分６と電気的に絶縁するように環状部分８から離間されて中央部分６の周りに固定されている。複数の電荷蓄積コンデンサ１４が、中央部分６の周りに配列されていて、それらの第一電気端子１５によって環状部分８に、またそれらの第二電気端子１６によってリング１３に接続されている。さらにリング１３は、端子１６に接続された側面から隔たった側のその側面の部分で、一つ以上のコミュテーションコンデンサ１９の第一電気端子１８に接続するための導体１７に接続されており、前記一つ以上のコミュテーションコンデンサ１９は、その第二電気端子２０によって、例えば鉄鋼の導電リング２１に接続されており、前記導電リング２１の中央には、アノード２が取り付けられていて、アノード２は接触要素２３によってリング２１の内面２２に接触している。
【００１９】
空間４に放電を生み出すための電気回路は、例えば公知のブルームライン（Blumlein）タイプのものである。
【００２０】
電気コミュテーション手段（非図示）は、端子を互いに接続するためにコミュテーションコンデンサ１９の端子１８と２０との間に設けられ、コミュテーション手段は例えば、サイラトロン又は他の適切なコミュテータ（commutator）を具備して、例えば、１Ｈｚから１０ｋＨｚの、及び特に１Ｈｚから５ｋＨｚの、及び例えば１ｋＨｚに等しい繰返し周波数のパルス電流を供給する外部の発生器によって制御される。
【００２１】
コミュテーションコンデンサ１９の端子１８と２０との間に、コミュテーション手段と並列に、電圧源が設けられており、前記電圧源は、例えば連続で、３０ｋＶオーダーまでの値を有するか、又は０．１から１ｋＨｚの間の周波数、若しくは１ｋＨｚに等しい周波数によりパルス化された値を有する。
【００２２】
図２は６個の電荷蓄積コンデンサ１４を示しており、その各々は２０ｋＶを支えることができる４ｎＦの値を有している。しかし、任意の数のコンデンサ１４、例えば単一のコンデンサ１４を数ｎＦと数十ｎＦとの間の全体的キャパシタンスのために設けることが可能である。
【００２３】
電気絶縁心だしリング２４が、リング２１と円板９との間で、アノード２の周りに取り付けられている。軸線５を有する円筒状ピース２５が、リング２１の前面かつ中央に取り付けられており、また穴１０から来る放射線が通ることを可能にする外側開口２６を具備している。
【００２４】
放電気体を放電空間４に導くためのパイプ３０が、カソード３の中央部分６の内側に取り付けられている。気体導入管３０は、気体の通過のための縦方向円筒状空間３２の範囲を定める縦方向壁３１を具備しており、前記縦方向円筒状空間３２は、一方の側が、穴１２において気密様態で終わっており、また他方の側は、壁３１の内面で気密様態例えばねじ込みによって固定されているプラグ３３によって気密様態で閉じられている。
【００２５】
電気絶縁リング３４が、環状部分８に接して取り付けられており、また気体導入管３０は電気絶縁リング３４の中央を通って延びている。リング２１及び３４は、ロッド３５を使って互いに固定されており、前記ロッド３５は、上述の要素の周りに配列されており、また前記ロッド３５は電気絶縁性のもの、例えばＰＶＣである。各ロッド３５は、縦方向圧縮ねじ３６および３７によってリング３４及びリング２１にそれぞれ固定されている。リング２１及び３４は、気体導入管３０とカソード３との間に、及びカソード３と放電空間４との間に、及び放電空間４とアノード２との間に気密接続を与えるために、ロッド３５によって互いの方に縦方向に圧縮されている。
【００２６】
気体導入管３０の壁３１は、横貫通穴４１を具備しており、前記横貫通穴４１は、一方の側が気体の通過用空間３２に通じており、また横貫通穴４１の他方の側に気体供給管路４３用のコネクタ４２が、気密様態で挿入される。
【００２７】
気体供給管路４３は、コネクタ４２から遠く離れた部分４４を具備しており、前記部分４４は固定電位に接続されている。
【００２８】
気体供給管路４３は、該供給管路４３、コネクタ４２、通過空間３２、及び穴１２を経由して放電空間４の中に気体を導くために、その上流または部分４４において放電気体供給源５０に接続されている。コネクタ４２は導電性でありまた金属のものである。コミュテーション手段の適切な制御が後に続く蓄積コンデンサ１４の事前の充電は、放電空間４内に供給された気体内での放電の発生と、穴１０及び開口２６の方へ向かう、放電空間４における放射線の放出とを引き起こす。気体は、例えばキセノン、酸化窒素、アルゴン、またはクリプトンである。気体は、例えば、１０から５０ｎｍの間の、例えば１３．５ｎｍの波長を有する極紫外放射線を放電によって生成するために選択される。
【００２９】
気体供給管路４３は、それが、固定電位に接続されたそれの部分４４と、気体導入管３０に接続されたそれの部分４２との間に、気体導入管３０内部での放電の発生を妨げる電気インピーダンスを形成するようになっている。
【００３０】
この固定電位は例えばアノードと同じ様態で接地される一方で、カソードはアースの電位より低い電位を有し、このことは、冷却流体が導電性か否かにかかわらず、アノード２の本体の中の又はその本体表面の任意の冷却流体の循環によって冷却システムが提供されることを有利に可能にする。図１において、アノード２の冷却システムは、その本体内に凹部４５を具備しており、前記凹部４５内を冷却流体が循環する。本発明はしたがって、電気を伝えまた安価な水のような良好な熱交換特性を有する冷却流体を使用する可能性を提供する。冷却流体は、水、空気、若しくは油であるか又はそれらを含んで成るものである。
【００３１】
気体供給管路４３の部分４２と部分４４との間で気体供給管路４３によって形成されるインピーダンスは、例えば、気体供給管路４３の部分４２と４４との間で巻回された部分的に又は完全に導電性材料のものである管路４３によって形成された電気インピーダンスを含んで成るものである。この巻回は、例えば、管路４３が部分４２から部分４４の方へパイプ３０の周りで二回以上わずかに曲げられることにより形成される。管路４３は、リング３４及びソース１の他の構成要素から間隔をあけて配置され、またロッド３５およびねじ３６によって横に間隔をあけて取り囲まれる。気体供給管路４３の、リング３４に面し且つリング３４から間隔をあけた配置は、その空間的要求条件が減少されることを可能にする。
【００３２】
気体供給管路４３の巻回は、螺旋状又はコイル状の形であるか、又は図３に示されるように、気体導入管３０に半径方向で近い巻回の内側部分４５であって、パイプ３０から遠い回線の半径方向外側部分４６よりリング３４に縦方向で近い内側部分４５を有することが可能である。
【００３３】
このように、気体供給管路４３によって形成された電気インピーダンスは、放電が気体導入管３０内で排除されることを可能にする値を有する。同時に、気体供給管路４３は、気体導入管３０内での放電の発生を防止可能にして、気体導入管３０に気体が供給されることを可能にし、かくして追加の電気構成要素に関する節約をする。
【００３４】
このように、蓄積コンデンサ１４を充電するために蓄積コンデンサ１４に供給される電気エネルギーは、気体導入管３０内の寄生放電としてもはや浪費されず、その結果同一の電源をもつ放射源からの放射線放出のエネルギー効率を高める。
【００３５】
さらに、この効率は、コミュテーション手段の各コミュテーションの直前で蓄積コンデンサを充電することによって更に高められる。このコミュテーションは、単一パルスモード又は１０ｋＨｚまでのパルスモードにおいて実行可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明による放射源の概略の軸方向断面図である。
【図２】図１による放射源の概略の背面図である。
【図３】図１及び２による放射源の概略の側面図である。
【図１】
2005531923.tif 000003
【図２】
2005531923.tif 000004
【図３】
2005531923.tif 000005
【国際調査報告】
2005531923.tif 000006
2005531923.tif 000007
2005531923.tif 000008
2005531923.tif 000009