(57)【要約】高エネルギ光子源。真空チャンバ（１０）内に１対のプラズマピンチ電極が配置される。チャンバ（１０）は、バッファ希ガスと目標とするスペクトル線を形成するように選択された活性ガスとを含む作動ガスを包含する。パルス電源は、１０００ヘルツ又はそれ以上の繰返し率と、作動ガス中に非常な高温かつ高密度のプラズマピンチを生成して材料ガスつまり活性ガスのスペクトル線での放射をもたらす電極間の放電を生起するのに十分な高電圧とで電気パルスを供給する。活性ガスとしてキセノンを用い、２πステラジアンの中に２０００ヘルツの繰返し率で２０ミリジュール及び１３．５ナノメートルのパルスを生成する第４世代ユニットを説明する。このユニットは、充電コンデンサバンクを充電する共振充電器と、高電圧電気パルスを２０００ヘルツ又はそれ以上で発生するパルス変成器を含む磁気圧縮回路とを有するパルスパワーシステムを含む。真空チャンバ内のガス流は、放電領域における活性ガスの目標とする濃度を保証し、ピンチ領域下流側のビーム経路における活性ガス濃度を最小にするように制御される。好ましい実施形態においては、活性ガスがピンチ領域の下流側にノズル（２）を通して注入され、アノードの中央にある排出ポート（３）を通して軸線方向に排出される。別の好ましい実施形態においては、レーザビームがピンチ領域の近傍であるがその下流側の位置に金属蒸気を発生し、その蒸気がアノードを通って軸線方向に排出される。
2004501491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビーム経路及びビーム方向を形成する極紫外線光ビームを生成するための高エネルギ光子源であって、
Ａ．真空チャンバ、
Ｂ．前記真空チャンバ内に同軸に搭載されて放電領域を形成し、放電時に高周波プラズマピンチをピンチサイトに作り出すように配置された少なくとも２つの電極、
Ｃ．少なくとも１つのスペクトル線で光を形成するように選択された活性ガスと、希ガスであるバッファガスとを含む作動ガス、
Ｄ．活性ガスを放電領域内で目標とする濃度に維持し、放電領域外のビーム経路内の活性ガスを最小にするために、バッファガス及び活性ガスを前記真空チャンバに供給し、ガスを真空チャンバから排出するガス制御システム、
Ｅ．電気パルスと前記少なくとも１対の電極間に放電を引き起こすだけの十分に高い電圧とを供給するパルス変成器を有する磁気圧縮回路、及び、充電コンデンサを含むパルスパワーシステム、
Ｆ．前記ピンチサイトからのＥＵＶビームを収集し、それらを所定の経路に沿って誘導するように構成されたコレクタ・導波器ユニット、及び、
Ｇ．前記ピンチサイトから放射されて前記コレクタ・導波器に向かって誘導されるＥＵＶビームと一線に並ぶ狭い通路を含み、前記ピンチサイトの近くに装着されたデブリコレクタ、
を含むことを特徴とする光子源。
【請求項２】
前記２つの電極の一方は、中空であり、前記活性ガスは、前記中空電極を通って前記真空チャンバ内に導入されることを特徴とする請求項１に記載の高エネルギ光子源。
【請求項３】
前記２つの電極の一方は、中空であり、前記ガス制御システムは、真空チャンバガスを前記中空電極を通して排出する排出手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の高エネルギ光子源。
【請求項４】
前記デブリコレクタは、上流部分及び下流部分の２つの部分から成り、前記ガス制御システムは、前記上流部分及び前記下流部分の間の位置に真空チャンバガスを排出するガス排出部分を含むことを特徴とする請求項３に記載の高エネルギ光子源。
【請求項５】
前記ガス制御システムは、バッファガスが前記ビーム方向とは逆の方向に前記下流部分を通って流れるように、また、前記活性ガスが前記ビーム方向に前記上流部分を通って流れるように構成されることを特徴とする請求項４に記載の高エネルギ光子源。
【請求項６】
前記活性ガスは、前記中空電極と前記デブリコレクタとの間の位置で前記真空チャンバ内に導入されることを特徴とする請求項３に記載の高エネルギ光子源。
【請求項７】
前記ビーム経路は、ビーム軸線を形成し、前記活性ガスは、前記ビーム軸線上に位置し、前記中空電極の方向に向けられたノズルを通して前記真空チャンバ内に導入されることを特徴とする請求項３に記載の高エネルギ光子源。
【請求項８】
前記中空電極は、中空アノードであることを特徴とする請求項３に記載の高エネルギ光子源。
【請求項９】
前記活性ガスは、金属蒸気として前記真空チャンバ内に導入されることを特徴とする請求項１に記載の高エネルギ光子源。
【請求項１０】
前記金属蒸気は、リチウム蒸気であることを特徴とする請求項９に記載の高エネルギ光子源。
【請求項１１】
リチウム金属を短いレーザパルスで照射することにより前記リチウム蒸気を生成するように構成されたレーザシステムを更に含むことを特徴とする請求項１０に記載の高エネルギ光子源。
【請求項１２】
前記レーザシステムは、エキシマレーザであることを特徴とする請求項１１に記載の高エネルギ光子源。
【請求項１３】
前記電極の一方は、中空であり、前記リチウム金属は、前記中空電極の下流に置かれ、前記レーザパルスは、前記中空電極を通って前記リチウム金属に向けられることを特徴とする請求項１１に記載の高エネルギ光子源。
【請求項１４】
前記リチウム金属は、前記電極の一方の表面又は内部に位置し、前記レーザパルスは、前記ビーム経路の軸線に沿って前記リチウム金属の方向に向けられることを特徴とする請求項１１に記載の高エネルギ光子源。
【請求項１５】
複数のスパーク装置を有する予備電離システムを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の高エネルギ光子源。
【請求項１６】
前記予備電離システムは、無線周波数電源を含むことを特徴とする請求項１に記載の高エネルギ光子源。
【請求項１７】
前記予備電離システムは、前記パルスパワーシステムによって生成される放電の約１マイクロ秒前に予備電離を開始するように構成されることを特徴とする請求項１６に記載の高エネルギ光子源。
【請求項１８】
前記コレクタ・導波器ユニットは、タンデム型楕円面鏡を含むことを特徴とする請求項１に記載の高エネルギ光子源。
【請求項１９】
前記活性ガスは、キセノンを含むことを特徴とする請求項１に記載の高エネルギ光子源。
【請求項２０】
前記希ガスは、ヘリウムであることを特徴とする請求項１９に記載の高エネルギ光子源。
【請求項２１】
前記パルス電源は、ピークコンデンサ電流を前記プラズマピンチと同時に供給するように最適化された少なくとも１つのコンデンサを含むことを特徴とする請求項１に記載の高エネルギ光子源。
【請求項２２】
前記パルスパワーシステムは、前記充電コンデンサを充電するための共振充電システムを含むことを特徴とする請求項１に記載の高エネルギ光子源。
【請求項２３】
前記磁気圧縮回路は、少なくとも２つの可飽和インダクタと、前記少なくとも２つの可飽和インダクタにバイアスをかけるバイアス回路とを含むことを特徴とする請求項１に記載の高エネルギ光子源。
【請求項２４】
前記電極から反射されたエネルギを前記充電コンデンサに回収するエネルギ回収回路を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の高エネルギ光子源。
【請求項２５】
前記充電コンデンサは、個別のコンデンサのバンクから成ることを特徴とする請求項１に記載の高エネルギ光子源。
【請求項２６】
前記パルス変成器は、磁性材料から成る複数の環状磁心、及び、前記磁心の各々と電磁気的に関連した一次巻線から成ることを特徴とする請求項１に記載の高エネルギ光子源。
【請求項２７】
前記磁性材料は、マンドレルに巻きつけた高透磁率フィルムから成ることを特徴とする請求項２６に記載の高エネルギ光子源。
【請求項２８】
前記パルス変成器は、複数のロッドから成る二次巻線を形成することを特徴とする請求項２６に記載の高エネルギ光子源。
【請求項２９】
前記マンドレルは、各一次巻線に対して前記一次巻線の一部を形成することを特徴とする請求項２７に記載の高エネルギ光子源。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本出願は、２０００年１０月１６日出願の米国特許出願シリアル番号０９／６９０，０８４号、２０００年６月９日出願の米国特許出願シリアル番号０９／５９０，９６２号、及び、１９９９年１１月１８日出願の米国特許出願シリアル番号０９／４４２，５８２号の一部継続出願であり、また、現在米国特許第６，０６４，０７２号になっている１９９９年３月１５日出願の米国特許出願シリアル番号０９／２６８，２４３号と、現在米国特許第５，７６３，９３０号になっている米国特許出願シリアル番号０８／８５４，５０７号の一部継続出願であった現在米国特許第６，０５１，８４１号になっている１９９８年６月８日出願の米国特許出願シリアル番号０９／０９３，４１６号との一部継続出願であった１９９９年６月２日出願の米国特許出願シリアル番号０９／３２４，５２６号の一部継続出願でもある。本発明は、高エネルギ光子源、特に高い信頼性を有するＸ線及び高エネルギ紫外線源に関する。
【０００２】
（背景技術）
半導体産業は、益々寸法が微細になる集積回路を印刷することができるリソグラフィ技術の開発を続けている。現在のこの産業用の最先端光源は、２４８ナノメートル及び１９３ナノメートルのエキシマレーザである。
集積回路産業の要件は、１９３ナノメートルの露光源の分解能を間もなく超えようとしており、従って１９３ナノメートルよりも相当に短い波長における信頼性のある露光源の必要性を作り出している。１５７ナノメートルで作動するＦ２エキシマレーザが利用可能であり、更に回路寸法を小さくするためにこの光源を利用してもよい。
【０００３】
現在の高エネルギ紫外線光源における最先端技術は、レーザビーム、電子、又は、他の粒子を様々なターゲット材に衝突させることによって生じるプラズマを利用している。これまで固体ターゲットが使用されてきたが、固体ターゲットの溶発によって生じるデブリは、生産ライン運用が意図されたシステムの様々な構成要素に対して有害な影響を及ぼす。デブリ問題に対して提案されている解決法は、凍結液体又は凍結ガスターゲットを使用し、それによってデブリが光学機器上を覆うことにならないようにすることである。しかし、これらのシステムのいずれも、生産ライン運用に対して実用的であることは証明されていない。
【０００４】
Ｘ線又は高エネルギ紫外線放射がプラズマピンチ作動によって生成し得ることは、長い間に亘って公知である。プラズマピンチの場合、電流は、流れる電流によって生じた磁界が、イオンから外側電子を実質的にはぎ取り結果的にＸ線及び高エネルギ紫外線放射の生成を引き起こすだけの十分なエネルギを用いて、プラズマ中の電子及びイオンを微小体積の中に加速するような幾つかの可能な形態の１つでプラズマを通過させられる。
【０００５】
一般的な従来技術のプラズマピンチ装置は、近接Ｘ線リソグラフィに適した大量の放射を生成することができるが、パルスあたりの大きな電気エネルギの要求と内部構成要素の短寿命とによって繰返し率が制限される。これらのシステムに対する蓄積電気エネルギ要件は、１キロジュールから１００キロジュールの範囲に及ぶ。繰返し率は、一般に毎秒数パルスを超えない。
必要とされるものは、生産ラインで信頼性を有し、高繰返し率で作動してデブリ形成に付随する従来技術の諸問題を回避する、高エネルギ紫外線及びＸ線を生成するための簡単なシステムである。
【０００６】
（発明の開示）
本発明は、高エネルギ光子源を提供する。真空チャンバ内に１対のプラズマピンチ電極が配置される。このチャンバは、バッファ希ガスと目標とするスペクトル線を形成するように選択された活性ガスとを含む作動ガスを包含する。パルス電源は、１０００ヘルツ又はそれ以上の繰返し率と、作動ガス中に非常な高温かつ高密度のプラズマピンチを生成して材料ガスつまり活性ガスのスペクトル線での放射をもたらす電極間の放電を生起するのに十分な高電圧とで電気パルスを供給する。活性ガスとしてキセノンを用い、２πステラジアンの中に２０００ヘルツの繰返し率で２０ミリジュール及び１３．５ナノメートルのパルスを生成する第４世代ユニットを説明する。
【０００７】
このユニットは、充電コンデンサバンクを充電する共振充電器と、高電圧電気パルスを２０００ヘルツ又はそれ以上の繰返し率で発生するパルス変成器を含む磁気圧縮回路とを有するパルスパワーシステムを含む。真空チャンバ内のガス流は、放電領域における活性ガスの目標とする濃度を保証し、ピンチ領域下流側のビーム経路における活性ガス濃度を最小にするように制御される。好ましい実施形態においては、ピンチ領域下流側に活性ガスが注入され、アノードの中心を通って軸線方向に排出される。別の好ましい実施形態においては、レーザビームがピンチ領域の近傍であるがその下流側の位置に金属蒸気を発生し、その蒸気がアノードを通って軸線方向に排出される。
反射放射コレクタ導波器は、プラズマピンチ内で生成された放射を集め、その放射を目標とする方向に向ける。集束したビームを生成する実施形態が説明されている。好ましい一実施形態においては、タンデム型楕円面鏡を使用して、改善されたビーム特性を有する集束したビームが生成される。
【０００８】
好ましい実施形態は、ピンチ領域と放射コレクタ導波器との間に位置するデブリコレクタを含む。このデブリコレクタは、ピンチ領域から出る光線とそれぞれが一直線に並ぶ多数の通路から成り、それによって、直線的に進む光線の通過は許すが、より不規則な経路を進むデブリの通過を妨げる。更に、ガス流は、ピンチ領域に向かう方向にデブリコレクタを通って供給され、放射コレクタ導波器に向かうデブリの通過及び活性ガスの通過を更に妨げる。
更に別の実施形態においては、活性ガスは、アノードを通って軸線方向に注入され、デブリコレクタの上流でバッファガスと共に排出される。
【０００９】
（発明を実施するための最良の形態）
第４世代のピンチ装置
図１は、本出願人が建設及び試験した第四世代原型プラズマピンチ装置４００の断面図である。図１Ａは、ピンチ領域４０１を詳細に示す装置の拡大部分である。図１Ｂは、この実施形態に対する高電圧パルスパワー駆動システムの重要な電気的要素を示す回路図である。このユニットは、最大約２キロヘルツまでのパルス繰返し率でプラズマピンチを生成する。電極間で放電する電気的エネルギは、約１２ジュール／パルスである。本出願人は、この装置と活性ガスとしてのキセノンとを使用して、当該のＥＵＶ波長範囲の各ピンチによって２πステラジアン内に生成される２０ミリジュールを超える有用な光エネルギを測定した。
【００１０】
図１に示す実質的に全ての構成要素は、電極の放電電気パルスを供給する半導体パルスパワーシステム４０４の一部である。この実施形態においては、約４〜５キロボルトの正電圧パルスが中央アノード８Ａに印加される。カソード８Ｂは地電位である。予備電離は、カソード及びアノード間の空間の底部で予備電離スパークを生じる８つのスパーク装置１３８によってもたらされる。これらのスパーク装置は、電源として３０キロボルト１０ミリヘルツの正弦波発生器（図示しない）を使用し、２０キロボルトで作動する。これらのスパーク装置は、出力で３０キロボルトを生み出す１０メガヘルツ正弦波発生器によって駆動される。
【００１１】
電気回路
この好ましいパルスパワーシステムの電気回路図の説明は、図１Ｂと、随時図１及び図１Ａとを参照して以下に示される。
共振充電器
従来の約７００ボルト直流電源を使用して、交流電力が、公共の２０８ボルト３相電力から約７００ボルトの直流５０アンペア電力に変換される。この電源４０３は、共振充電器ユニット４０２用の電力を供給する。電源４０３は、大きな１５００マイクロファラドの第１のコンデンサバンクＣ−１を充電する。外部トリガ信号からの指令があると、共振充電器は、指令・充電スイッチＳ１を閉じることによって充電サイクルを開始する。スイッチが閉じた状態で、共振回路が、Ｃ−１コンデンサ、充電インダクタＬ１、及び、半導体パルスパワーシステム（ＳＳＰＰＳ）４０４の一部を形成するＣ０コンデンサバンクから形成される。従って、電流は、Ｃ−１からＬ１インダクタを通ってＣ０の中に放電され始め、その静電容量を充電する。Ｃ−１の静電容量は、Ｃ０の静電容量よりも遙かに大きいので、Ｃ０の電圧は、この共振充電過程の間にＣ−１の電圧の初期電圧の約２倍に達することができる。充電電流パルスは、半正弦波の形状を有し、Ｃ０の電圧は、「エル・コサイン」波形に似ている。
【００１２】
Ｃ０の終端電圧を制御するために、幾つかの作用を発生させることができる。第１に、通常の充電サイクルの間に、指令・充電スイッチＳ１をいつでも開路することができる。Ｓ１が開路すると、電流はＣ−１から流れることを止めるが、既に充電インダクタＬ１に蓄積された電流（それを引き出すことができる）は、フリーホイールダイオードＤ３を通ってＣ０の中に流れ続ける。
更に、充電インダクタに亘る「ｄｅ−ｑｉｎｇ」スイッチＳ２を閉路することができ、効率的に充電インダクタを短絡させ、共振回路を「ｄｅ−ｑｉｎｇ」する。これは、実質的に共振回路からインダクタを取り除き、インダクタ中のそれ以上のいかなる電流をもＣ０を充電し続けることを防ぐ。インダクタ中の電流は、次いで負荷から分路して離され、充電インダクタＬ１、「ｄｅ−ｑｉｎｇ」スイッチＳ２、及び、「ｄｅ−ｑｉｎｇ」ダイオードＤ４から形成されたループ内に捕らえられる。ＩＧＢＴが通常は逆電流を行うであろうリバース・アンチパラレル・ダイオードを含むために、ダイオードＤ４が回路に含まれている。その結果、ダイオードＤ４は、遮断しなければ充電サイクル中に充電インダクタを迂回したかもしれないこの逆電流を遮断する。
最後に、充電サイクルが完全に終了した状態で、Ｃ０の電圧の非常に精密な調節を達成するために、「ブリードダウン」又はシャント・スイッチ、及び、直列抵抗器（両方ともこの好ましい実施形態に示されていない）を使用してＣ０からエネルギを放出することができる。
【００１３】
直流電源４０３は、ユニバーサル・ボルトロニクス、ラムダ／ＥＭＩ、カイザー・システムズ、及び、ソレンセンなどのような専門業者によって提供される２０８ボルト、９０アンペアの交流入力、及び、８００ボルト、５０アンペアの直流出力調整電圧電源である。第２の実施形態は、システムの全体的な電圧、電流、及び、平均出力要件を満足させるために、直列及び／又は並列の組合せで接続された多重低出力電源を使用することができる。
【００１４】
Ｃ−１コンデンサは、相互に直列に接続された直流４５０ボルト、３１００マイクロファラドの２つの電解コンデンサから成る。得られる静電容量は、通常の７００〜８００ボルトの作動範囲に亘って十分な余裕を与える９００ボルトで定格された１５００マイクロファラドである。これらのコンデンサは、スプラーグ、マロリー、及び、エアロボックスのようなコンデンサ専門業者から入手することができる。
本実施形態における指令充電スイッチＳ１と出力直列スイッチＳ３は、１２００ボルト、３００アンペアのＩＧＢＴスイッチである。スイッチの実際の部品番号は、パワレックス製のＣＭ３００ＨＡ−２４Ｈである。「ｄｅ−ｑｉｎｇ」スイッチＳ２は、同じくパワレックス製の部品番号ＣＭ４００ＨＡ−３４Ｈで１７００ボルト、４００アンペアのＩＧＢＴスイッチである。
【００１５】
充電インダクタＬ１は、２つの１／８インチ空隙と約１４０マイクロヘンリーの得られるインダクタンスとを有する、５０−５０％ＮｉＦｅテープを巻いたトロイダル磁心上に形成された「リッツ」線の２組の並列巻線（それぞれ２０巻回）で作られたインダクタである。ナショナル・アーノルドは、この特定の磁心を供給している。他の実施形態では、モリパーマロイ又はメトグラス（登録商標）のような磁心用の異なる磁性材料を利用することができる。
直列「ｄｅ−ｑｉｎｇ」フリーホイールダイオードは、全て部品番号Ｒ６２２１４３０ＰＳのパワレックス製１４００ボルト、３００アンペアのダイオードである。
【００１６】
パルス圧縮及び電圧増幅
共振充電器４０２がＣ０を充電した状態で、ＩＧＢＴスイッチＳ４を閉じるように作動させるトリガが共振充電器内の制御ユニット（図示しない）によって発生される。回路図にはただ１つしか示されていないが、Ｓ４は、Ｃ０をＣ１の中に放電するのに使用される実際には８つの並列ＩＧＢＴから成る。Ｃ０コンデンサからの電流は、次いでＩＧＢＴを通って第１の磁気スイッチＬＳ１の中に放電する。この磁気スイッチの設計には、十分なボルト・秒が与えられるので、放電回路の十分な電流蓄積の前に、８つの並列ＩＧＢＴ全てのスイッチを完全にＯＮにする（すなわち閉路する）ことを可能にする。閉路後に、主電流パルスが生成され、エネルギをＣ０からＣ１に移すのに使用される。Ｃ０からＣ１への移送時間は、通常５マイクロ秒程度であり、ＬＳ１の飽和インダクタンスは、約２３０ナノヘンリーである。Ｃ１の電圧が目標とする電圧まで十分に蓄積される時、第２の磁気スイッチＬＳ２のボルト・秒はなくなり、そのスイッチが飽和してＣ１のエネルギを以下で更に詳細に説明する１：４パルス変成器４０６の中に移送する。この変成器は、基本的に並列に接続された３つの１巻回一次「巻線」、及び、単一の二次「巻線」から成る。二次導体（自動変圧器構成の）は、一次巻線の高圧端子に結合され、結果的に昇圧比が１：３の代わりに１：４になる。二次「巻線」は、次いでコンデンサバンクＣ２に結合され、Ｃ２は、その後Ｃ１からのエネルギ移送（パルス変成器を通じて）によって充電される。Ｃ１からＣ２への移送時間は、約５００ナノ秒であり、ＬＳ２の飽和インダクタンスは、約２．３ナノヘンリーである。電圧がＣ２に蓄積する時、第３の磁気スイッチＬＳ３のボルト・秒の積が達成され、それはまた飽和してＣ２の電圧を図１Ａ及び図１Ｂに示すアノード８ａに移送する。ＬＳ３の飽和インダクタンスは、約１．５ナノヘンリーである。
【００１７】
過電圧保護
第４の磁気スイッチＬＳ４は、ＤＰＦが適切に機能しない場合の保護装置として設けられる。予備電離パルスが正しい時間（主パルスの直前）に加えられない場合、主パルス電圧は、アノードとカソードとの間のガスを分解するのに十分ではなく、ガスは絶縁体として作用する。その結果、この開路状態の中へのパルス化電圧は、基本的に２倍になる可能性があり、目標とするＤＰＦ電極以外の別の場所で機械の有害な破壊をもたらす。この場合、エネルギのほとんどは、次にＳＳＰＰＳの「先端」に反射して戻される。そのような大きな逆電圧パルスは、ＳＳＰＰＳ内の直列ダイオードの電子雪崩を引き起こす可能性があり、装置の損傷又は破壊の可能性を導く。この第４の磁気スイッチは、主ＤＰＦ電極が破壊しない場合に、そのボルト・秒の積を上回るように設計されている。これが起こる場合、磁気スイッチＬＳ４は、損傷を防ぐために電圧倍化の前に負荷を短絡させる。スイッチＬＳ４の飽和インダクタンスは、約２２ナノヘンリーであり、それは、約１．５オームの抵抗と約７５マイクロヘンリーのインダクタンスとを有する並列ＲＬ負荷４０７の中に終端される。
【００１８】
バイアス回路
回路図１Ｂの４０８で示すバイアス回路はまた、４つの磁気スイッチに適切にバイアスをかけることに使用される。バイアス電源Ｖ１からの電流は、磁気スイッチＬＳ４及びＬＳ３を通る。それは、その後分かれて、電流の一部分は、バイアス・インダクタＬ５を通過してバイアス電源Ｖ１に戻る。残りの電流は、パルス変成器の二次巻線を通過し、その後磁気スイッチＬＳ２及びＬＳ１とバイアス・インダクタＬ３とを通過し、バイアス電源Ｖ１に戻る。バイアス・インダクタＬ２は、パルス変成器４０６を通過して主として接地へ流れている電流に対して接地から電源に戻る通路を形成する。バイアス・インダクタＬ３及びＬ５はまた、バイアス電源Ｖ１が地電位近くで作動するので（バイアス接続が形成されるＳＳＰＰＳ内で発生される電位とは対照的）、ＳＳＰＰＳ内のパルスの間に電圧分離をもたらす。
【００１９】
コンデンサバンク
Ｃ０、Ｃ１、及び、Ｃ２の静電容量は、厚い（６〜１０オンス）の銅メッキを施したプリント回路基板に搭載したいくつかの並列ポリプロピレンフィルムコンデンサから成り立っている。プリント回路基板は、４つの基板が高電圧及び接地接続の両方のための円筒形バスに給電する円筒形コンデンサデッキを構成するようにくさび形をしている。このようにして、パルス圧縮とＤＰＦそれ自体のプラズマピンチの安定性との両方にとって重要な低インダクタンス接続が形成される。Ｃ０及びＣ１の全静電容量は、それぞれ２１．６マイクロファラドであり、一方Ｃ２の全静電容量は、１．３３マイクロファラドである。Ｃ０コンデンサは、０．０４７マイクロファラド、２０００ボルトのコンデンサであり、Ｃ１コンデンサは、０．１マイクロファラド、１６００ボルトのコンデンサであって、ドイツ所在のワイマ、又は、米国ノースカロライナ州所在のビシェイ・ローダーシュタインのような専門業者から得られる。Ｃ２の静電容量は、パルス変成器の二次側の電圧が約５キロボルトであるから、全体の電圧定格を達成するために直列に重ねられた３つの部分のコンデンサから成り立っている。Ｃ２コンデンサは、同様にワイマ製又はビシェイ・ローダーシュタイン製の０．０１マイクロファラド、直流２０００ボルトのコンデンサである。
【００２０】
スイッチ及びダイオード
ＳＳＰＰＳスイッチは、１４００ボルト、１０００アンペアのＩＧＢＴスイッチである。実際の部品番号は、パワレックス製のＣＭ１０００ＨＡ−２８Ｈである。先に指摘したように、Ｃ０をＣ１内へ放電するのに８つの並列ＩＧＢＴスイッチが使用される。
磁気スイッチＬＳ１は、トロイダルフェライト磁心上に形成された「リッツ」線の１６組の並列巻線（それぞれ６巻回）で作られた特注のインダクタである。この特定の磁心は、米国ニュージャージー州所在のセラミック・マグネチクスから供給され、ＣＮ−２０フェライト材料からできている。このトロイドは、厚さ０．５インチ、内径５．０インチ、及び、外径８．０インチである。
【００２１】
磁気スイッチＬＳ２は、単一巻回のトロイダルインダクタである。磁心は、外径８．８７５インチのマンドレル上に幅２インチ、厚さ０．７ミルのハネウェル製２６０５−ＳＣメトグラス（登録商標）を使用してテープ巻きしたものであり、外径１０．９４インチに達するまで層間に厚さ０．１ミルの「マイラー」を巻いている。
磁気スイッチＬＳ３は、同じく単一巻回のトロイダルインダクタである。磁心は、外径９．５インチのマンドレル上に幅１インチ、厚さ０．７ミルのハネウェル製２６０５−Ｓ３Ａメトグラス（登録商標）を使用してテープ巻きしたものであり、外径１０．９４インチに達するまで層間に厚さ０．１ミルの「マイラー」を巻いている。
【００２２】
パルス変成器
パルス変成器は、磁心数が少なく、各磁心の直径がとても大きい点を除けば、米国特許第５，９３６，９８８号で説明している構成と類似である。３つの変成器磁心の各々は、外径１２．８インチのマンドレル４２２上に幅１インチ、厚さ０．７ミルのハネウェル製２６０５−Ｓ３Ａメトグラス（登録商標）を使用してテープ巻きされており、外径が１４．６５インチに達するまで層間に厚さ０．１ミルの「マイラー」が巻かれている。３つの磁心４１８の各々は、内径１２．８インチ及び外径約１４インチで１インチの高さを有するリング形状を有する。３つの磁心と第１及び第２「巻線」との物理的配置を示す軸線方向の断面概略図は、図１Ｃに示されている。３つの一次巻線のそれぞれは、実際はリング状マンドレル４２２及びロッド状スペーサ４２４にボルト締めされた２つの円形の平坦リング４２０Ａ及び４２０Ｂで形成される。二次「巻線」は、単一の直線状導体として機能するように全て並列に接続され円形に間隔を空けて配置された４８本のボルト４２６から成る。
変成器は、原理上は線形加速器の変成器と同様に作動する。３つの一次「巻線」の高圧電流パルスは、二次「巻線」に一次電圧とほぼ等しい電圧上昇を誘導する。その結果、二次巻線（すなわち、４８本の並列ロッド４２６）に発生した、一次電圧パルスの３倍に等しい電圧が得られる。しかし、二次巻線の低圧側が一次巻線と結合しているので、４段階の変圧がもたらされる。
【００２３】
インダクタ
バイアス・インダクタＬ３及びＬ４は、両方とも「モリパーマロイ」磁心に巻かれたトロイダルインダクタである。この特定磁心の寸法は、高さ０．８インチ、内径３．０９４インチ、及び、外径５．２１８インチである。磁心の部品番号は、グループ・アーノルド製ａ−４３００２６−２である。インダクタＬ３は、約７．３ミリヘンリーのインダクタンスに対してトロイド上に巻かれた１２ＡＷＧ（米国電線規格）線の９０巻回を有し、一方、Ｌ４は、約１８ミリヘンリーのインダクタンスに対して１２ＡＷＧ線の１４０巻回が巻かれている。
バイアス・インダクタＬ６は、直径６インチに巻かれた１２ＡＷＧ線の単なる１６巻回である。バイアス・インダクタＬ４は、直径６インチに巻かれた３０巻回の１２ＡＷＧ線である。バイアス・インダクタＬ２は、直径６インチに巻かれた８巻回の１２ＡＷＧ線である。
【００２４】
他の構成要素
抵抗器Ｒ１は、それぞれが２７オーム及び２ワットの炭素組成抵抗である２０個の並列抵抗のアレーである。
ＳＳＰＰＳ直列ダイオードは、全て１４００ボルト、３００アンペアのパワレックス製部品番号Ｒ６２２１４３０のダイオードである。各ＩＧＢＴスイッチには２つのダイオードが使用され、合計１６個の並列装置になる。
【００２５】
エネルギ回収
全体的な効率を改善するために、この第４世代高密度プラズマ集束装置は、回路の放電部分から反射された電気パルスエネルギのパルス毎のエネルギ回収をもたらす。本明細書で用いられるエネルギ回収技術は、本明細書に引用により組み込まれている米国特許第５，７２９，５６２号で説明されている技術に類似する。エネルギ回収は、図１Ｂを参照する以下の説明のように達成される。
放電後、Ｃ２は、図１Ｄに示すように負にされる。これが起きる時、ＬＳ２は、Ｃ１からＣ２への電流の流れに対して既に飽和している。すなわち、エネルギを装置内でリンギングさせる代わりに（それは、電極浸食を生じやすい）、ＬＳ２の飽和状態は、Ｃ２の逆電荷をＣ１の中に共振的に移送して戻させる。この移送は、ＬＳ２を通る前進方向の連続する電流の流れによって達成される。Ｃ２からＣ１への電荷移送の後、Ｃ１は、次にＣ０（この時点では、ほぼ地電位である）と比較すると負の電位を有し、（ＬＳ２の場合と同様に）ＬＳ１は、直前に生じたパルス発生時の大きな電流の流れのために前方伝導であり続ける。その結果、電流はＣ０からＣ１へ流れ、Ｃ１の電位を約地電位まで引き上げてＣ０に負電位を生じる。
【００２６】
このＣ０に戻る逆エネルギ移送は、エネルギの全て又は実質的に全てがＣ０上に回収されるまで全ての可飽和インダクタ（ＬＳ１、ＬＳ２、及び、ＬＳ３）が前進伝導状態のままである時に限り可能であることに留意する必要がある。無駄なエネルギがＣ０に伝播して戻った後、Ｃ０は、その初期貯蔵電荷に対して負になる。この時点で、スイッチＳ４がパルスパワー制御によって開路される。インダクタＬ１と、接地された半導体ダイオードＤ３とを含む反転回路により、共振フリーホイーリングの結果としてＣ０の極性の反転が生じる（すなわち、ダイオードＤ３によるインダクタＬ１の電流の反転に課せられたＬ１−Ｃ０回路のリンギングの半サイクルであって、正味の結果は、エネルギがＣ０の部分的再充電によって回収されるということである）。好ましい実施形態において、「ｄｅ−ｑｉｎｇ」スイッチは、この期間閉路したままにされ、その結果、Ｃ０の電圧は、エネルギ回収過程の間ほぼ０ボルト電位で停止し、回収されたエネルギは、充電インダクタＬ１の電流の形で貯蔵される。「ｄｅ−ｑｉｎｇ」スイッチは、次のパルスが要求されるまでの全期間閉じたままに保持され、回収エネルギ電流を回路に維持し、後で使用するためにそれを貯蔵しておく。従って、それ以外では電極を浸食する原因となったであろうエネルギが回収され、次のパルスに必要な充電が低減される。次のパルスが必要になった状態で、「ｄｅ−ｑｉｎｇ」スイッチＳ２は、充電スイッチＳ１が入ると同時に切られる。この時、回収エネルギ電流の残り（「ｄｅ−ｑｉｎｇ」回路の有限な抵抗のために、幾らかのエネルギ損失が生じることになる）は、Ｃ−１からの充電電流に加えられ、２つの合計がＣ０を正に充電し始める。
第２の実施形態においては、回収された電圧は、エネルギ回収過程の間でＣ０電圧がその負のピーク電圧に達した時点で出力スイッチＳ３を開路することにより、Ｃ０の負電圧として貯蔵される。
【００２７】
スパーク予備電離
図１Ａ及び図１Ｆは、好ましい予備電離技術の特徴を示している。この場合、図１Ａに示すような１０メガヘルツの無線周波数発生器６０によって給電される８つのスパーク装置は、ピンチ放電と同調するようにタイミングを調節した１マイクロ秒のパルスで必要な予備電離をもたらす。好ましいタイミングは、図１Ｆに示されている。無線周波数電力は、ピンチ放電が始まる約１マイクロ秒前に印加される。予備電離破壊は、アノード８Ａとカソード８Ｂとの間の隙間で、無線周波数パルスが約０．１マイクロ秒経過した時に生じる。スパークは、スパーク装置の端部とアノード及びカソードの各表面との間で生じる。これによって、アノード及びカソード間の領域は、高度に導電性のプラズマで充たされる。この予備電離プラズマは、２つの目的に役立つ。第１に、それはＣ２が充電中の全時間に亘って排出するように設計される。プラズマの導電性は、十分に高く保たれるので、可飽和インダクタＬＳ３を通って流れる通常の漏れ電流に対する非常に低いインピーダンス経路を作り出す。これにより、Ｃ２が充電されている間はアノード電位が接地近くに保たれ、これは、インダクタＬＳ３が飽和して主放電が始まる時のアノードへの完全なエネルギ移送を保証するのに役立つ。予備電離によって生成された十分な導電性を有するプラズマがなければ、アノードは、Ｃ２の最大電圧以前にアノード・カソード間隙の主放電の早すぎる放電を引き起こすのに十分な高さの電圧まで充電されるであろう。予備電離プラズマの第２の目的は、主放電のための初期プラズマ供給源を準備し、それを各パルスに対して更に均一かつ一貫したものにすることである。
【００２８】
無線周波数パルスの形状は、図１Ｆに示されている。それは、約４０キロボルトで始まり、各パルスの終端に向かってゼロ近くで消滅していく。電流は、８つのスパーク装置の各々に対して約１００アンペアであり、合計で約８００アンペアである。スパーク装置は、図１Ａに示されている。各プラグは、ポ−ト６４を通じてＳＦ６ガスで連続的に加圧されてスペース６２における内部崩壊を防ぎ、各プラグには、フィッシャー製の市販高電圧コネクタ６４が設けられる。
【００２９】
試験結果
図１Ｄ及び図１Ｅは、第４世代原型装置の試験結果を示している。図１Ｄは、電極を横切るコンデンサＣ２上のパルス形状を示し、図１Ｅは、活性ガスとしてキセノンを使用して測定されたフォトダイオード信号を示している。ＥＵＶ光パルスは、電気放電の開始後約１００ナノ秒後に始まり、放電開始後約１３０ナノ秒にピークに達することに注意されたい。
活性ガス及びバッファガス制御
活性ガス及びバッファガス制御技術は、図２Ａ、図２Ｂ、及び、図２Ｃを参照して説明される。
【００３０】
アノードを通じての注入
図２Ａは、本発明の好ましい実施形態の特徴を示しており、この場合Ｘｅ（Ｈｅと１パート及び１４パートで混合）である活性ガスは、アノードを通じて注入される。バッファガス（この場合１００％Ｈｅ）は、コレクタ導波器８の下流側領域の１２において注入される。デブリコレクタ６は、入れ子になった円錐形部分を含み、ピンチ領域の中心からコレクタ導波器８へ延びる光線と一直線になった細い通路を形成する。これらの通路は、コレクタ導波器８へ向けられた光子の約８５％を通過させるが、ピンチ領域で生成され、ＥＵＶ光よりも遙かに不規則な経路を辿るデブリの通過を実質的に妨げる。ガスは、４０リットル毎秒の真空ポンプによって、真空チャンバ１０からポート１４を通って排出される。従って、ガス供給装置１２からデブリコレクタ６の狭い通路を通過するバッファガスの流れは、ピンチからのデブリの通過を更に妨げ、また、ピンチ領域からチャンバ１０の領域に入るＸｅ活性ガスの流れも同じく妨げる。従って、ピンチ領域から出るデブリ、及び、ポート２４を通して注入される活性ガスの事実上全ては、ポート１４を通って排出されるか、又は、デブリコレクタの表面又はデブリコレクタ上流の容器の内壁を被覆する。これは、ピンチからのデブリによるコレクタ導波器８の汚染を回避し、デブリコレクタ６の狭い通路を通過するバッファガスの流れがいかなる相当量のキセノンをもデブリコレクタ６下流の領域に流入することを防ぐために、キセノンガスによるビームの減衰を最小にする。
【００３１】
２方向ガス流
図２Ｂは、本発明による実施形態の特徴を示しており、２方向ガス流を使用することによってピンチ領域近傍の活性ガスの濃度制御が可能になり、活性ガスの最小濃度は、ＥＵＶビーム経路の下流側部分になる。この場合、活性ガスは、図２Ｂの２４で示すアノード１８Ａの中心を通って導入される。この好ましい実施形態においては、導入されるガスは、キセノンとヘリウムの１／１５対１４／１５の混合物である。ヘリウムはまた、上記の実施形態の１２においても導入される。両方の供給源から導入されたガスは、１４において上述の種類の真空ポンプで排出される。ガス流は、コレクタ導波器領域からのガス流がピンチ領域からの流れよりもずっと大きくなるように、ピンチ領域において約０．７５トル、及び、コレクタ導波器領域において約１トルの圧力を生むように制御される。
【００３２】
活性ガスの上流側注入
図２Ｃは、デブリ及び活性ガス制御し、活性ガスによるＥＵＶ吸収を最小化する別の好ましい技術を示している。ピンチ領域におけるガス圧は、約０．５トルである。この実施形態では、真空チャンバ１０内のガス流は、ピンチ領域から出るデブリがコレクタ導波器ユニット８領域に到達するのを抑えるのに役立ち、ピンチ領域を取り囲む隣接容積を超えた領域の活性ガス量を最小にするように準備される。例えばキセノンであり得る活性ガスは、ピンチ領域の約３センチメートル上流で、ノズル２を通じて約５ＳＣＣＭの速度で注入され、ほとんどその全部は、電極１８Ａを通りその軸線に沿って延びる排出ポート３を通じて５０リットル毎秒のポンピング速度で排出される。排出される流れは、カナダの会社であるシナジー・バキュームが販売する「アネクト・イワタ・ＩＳＰ−５００」スクロールポンプによって支援されたデザイン・ブロワーのような真空ポンプによって供給される。これは、毎秒４０リットルのポンプ速度を与える。キセノンは、デブリキャッチャ６の中央領域を通って延びるガス管４を通じてノズル２に供給される。デブリキャッチャ６は、ピンチサイトの中央から延びてコレクタ導波器８に向けられた光線と一線に並ぶ表面を有する、６Ａにおける入れ子式の円錐形部分から構成される。これらの入れ子式円錐形部分は、ピンチで生成されコレクタ導波器８に向けられたＥＵＶ光子のための比較的障害物のない通路を形成する。この通路は狭く、約１０センチメートルの長さである。
デブリコレクタ６は、タングステン電極１８Ａから蒸発したタングステンを収集する（凝結により）。（活性ガスがリチウム蒸気デブリの場合、蒸気は、デブリコレクタ６の表面に凝結することになる。）
【００３３】
この実施形態においてはヘリウムであるバッファガスは、１２に示すようにコレクタ導波器８の下流に注入され、バッファガスのほとんどは、上述の種類の真空ポンプ（図示しない）によって、排出ポート１４を通って真空チャンバ１０から排出される。ヘリウムの流れの約９０％は、ピンチ領域に向かう方向にコレクタ導波器８を通過し、バッファガスの全ては、入れ子式円錐形部分の領域６Ａを通過する。上記の例のように、このガス流は、ピンチ領域で生じたデブリがコレクタ導波器８に到達するのを防ぐのに役立ち、また、コレクタ導波器８によって収集され方向付けされる光の経路内の活性ガス量を最小にして出力ＥＵＶビームを生成する。デブリコレクタ８の表面への如何なるデブリの蓄積もその反射率を低減し、ＥＵＶビーム経路の活性ガスがビームを減衰させることになるので、これらの機能は重要である。
ポート３を通って排出されたガスは、濾過して外気に排出することが好ましい。ポート１４を通って排出されたガスもまた、このシステムのヘリウムガス流の合計が毎時間約１６グラムに過ぎないので、過剰のガス費用をかけずに外気に排出しても良い。代替的には、ヘリウム及び／又は他の活性ガスを分離して再循環させることができる。
【００３４】
活性ガスとしてのリチウム
上記の例で、キセノンは活性ガスとして説明されている。キセノンは、気体状態まで蒸発させる必要があるリチウムと比較すると作業が容易である。リチウム蒸気は、ピンチエネルギを目標とする波長範囲における有用な光に更に効率的に変換することができる。リチウムは、室温で固体であり、１８０℃から１３４２℃の間で液体である。多くの方法を利用して、リチウム蒸気を放電領域及びピンチ領域に導入することができる。リチウムは、その蒸発温度まで加熱して蒸気として導入することができる。それを固体又は液体として導入し、放電又はピンチによって蒸発させることができるであろうし、あるいは、高エネルギレーザパルスのような他の形態のエネルギにより、又は、抵抗加熱素子、放電、又は、無線周波加熱のような何らかの他の形式の加熱により、蒸発させることもできるであろう。リチウムはまた、Ｌｉ２Ｏ、ＬｉＨ、ＬｉＯＨ、ＬｉＣｌ、Ｌｉ２ＣＯ３、ＬｉＦ、及び、ＣＨ３のような化合物、又は、それらの水又は他の液体の溶液として導入することができる。
【００３５】
リチウムはまた、レーザ誘導蒸発又は溶発によってピンチ領域に供給されてもよい。リチウム金属ターゲット３０は、図２Ｄに示すようにデブリコレクタの中央ディスクに装着された容器に取り付けられることになる。好ましい一実施例においては、ＫｒＦエキシマ３２は、波長２４８ナノメートルのパルスレーザビームを生成し、パルスあたり１００ミリジュールから２００ミリジュールのエネルギが、５０ナノ秒の有効パルス長でアノードの上流側に取り付けられた窓３４を通過する。光は、中空アノードを通過し、真空チャンバの外側に取り付けられたレンズ３６によって、直径約１ミリメートルのスポットに集束されることになる。このレーザ強度及びスポット寸法は、温度上昇が蒸発の潜熱によって支配されるほどの高速でＬｉ金属を加熱するのに十分である。必要な出力密度の閾値は、約５×１０７ワット／平方センチメートルである。低出力においては、Ｌｉはまた、所定温度におけるその蒸気圧によって支配される速度で蒸発させることができる。
代替的実施形態では、アノードの中央領域は、図２Ｅの３８で示すようにＬｉ金属で包まれ、レーザビームは、デブリ遮蔽体の中央を通される。このバージョンでは、デブリ遮蔽体８は４０の位置に示されている。
【００３６】
Ｌｉをピンチ領域に供給することができる別の技術は、永久磁石を含むハウジング上に取り付けたタングステン板にＬｉ金属を取り付けることである。この装置は、デブリコレクタからの絶縁シャフトに取り付けられる。Ｌｉ金属は、更にタングステンマスクによって覆われ、Ｌｉの小領域のみが露出される。無線周波数生成プラズマは、Ｌｉターゲットの前の領域で、５００メガヘルツから２．４５ギガヘルツの周波数で作動する無線周波数発生器によって生成される。放電は、パルスモード又はＣＷモードのいずれかで作動されてもよい。パルスモードでは、放電は、プラズマピンチと同期することになる。一般に５０００ワットの無線周波数出力があれば十分である。
【００３７】
生成されたプラズマは、一般にＨｅであるバッファガスから構成されることになる。Ｈｅイオンは、負のバイアス電圧をＬｉターゲットに印加することによってプラズマから抽出されることになる。５００ボルトから２００ボルトのバイアスで十分であろう。Ｌｉに衝突するＨｅ＋イオンは、その表面からＬｉ原子をスパッタすることになる。上述のバイアスエネルギに亘るスパッタ率は、通常の場合、約０．２から０．３まで変動する。斜入射の場合や高温でのＬｉに対しては、相当に高いスパッタ率を期待することができる。
【００３８】
コレクタ導波器
タンデム型楕円面鏡
図３は、ＥＵＶビームプロフィールを大いに改善する好ましいコレクタ導波器デザインを示している。これは、プラズマピンチで生成されたＥＵＶ放射を収集して導波するタンデム型楕円面鏡ユニットである。
ほとんどのリソグラフィ用途では、ターゲット領域を均一に露出する必要がある。図２Ａに示す種類の単一又は入れ子式の楕円面鏡は、ＥＵＶ放射を収集して再集束するのに使用すると、図２Ａに示す焦点１１の上流及び下流において非常に不均一な放射の環を生じる。これは、楕円体コレクタの幾何学形状によって生じる自然な結果である。鏡の前部は、鏡の後部よりも、単位鏡面面積当りより大きな光源放射の立体角を収集する。この効果は、図３で示すように、第１の鏡４２とタンデム式に第２の楕円面鏡４４を使用することによって反転させることができる。（この実施形態では、単一楕円面鏡を使用し、第２の入れ子式楕円面鏡を使用していない。）第２の楕円面鏡４４は、第１の鏡の第２焦点に関して「反射」された第１の楕円面鏡４２の鏡像である。これは、第２の楕円面鏡を第１の鏡と同じ光学軸線上に置き、それによって、その第１焦点が第１の鏡の第２焦点にくるようにしている。このタンデム型楕円面鏡の場合、第２の鏡の第２焦点を出る放射は環形であるが、環形内部の放射は均一である。露出の均一性は、これで楕円面鏡の表面形状の関数となり、楕円面鏡固有の収集幾何学形状の関数にはならない。
【００３９】
解析
タンデム型楕円面鏡の光学特性は、本出願人によって、米国マサチューセッツ州リトルトン所在のラムダ・リサーチ・コーポレーションから供給される光線追跡コード「ＴｒａｃｅＰｒｏ」を使用して解析された。ＤＰＦ光源からのＥＵＶ放射は非干渉性である。その結果、光線追跡コードを使用して、タンデム鏡に収集されてそれを出ていく放射の特性を判断することができる。ＥＵＶ放射は、モリブデン又はルテニウムのような特別の反射面を必要とする。この解析は、鏡面が完全な楕円体反射面を有し、放射が反射の間に偏光しないという仮定の下に行われた。鏡面は、１３．５ナノメートルで反射する純粋なルテニウムであると仮定された。また、光源は、５０ミクロンの直径を有するディスクであり、放射は、その表面の各点から等方的に放出されていると仮定された。これらの仮定は、均一な環状露出領域を生成するタンデム鏡の基本的能力を損なうものではない。
【００４０】
タンデム型楕円面鏡の幾何学的形状は、図３に示されており、両方の鏡は、同じパラメータを有している。それらの小さい方の半径は４０ミリメートルであり、それらの焦点距離は１５０ミリメートルである。鏡は、それぞれ長さ１００ミリメートルであり、それらの小さい方の直径を通って切られている。図はまた、第１の鏡によって集められた数本の不規則な光線を示している。第１の鏡の第１焦点でプラズマピンチ光源４６を出る放射の部分は、集められて第１の鏡の第２焦点１１に再結像する。光源４６から３００ミリメートルの所にある焦点１１を出る放射は、第２の楕円面鏡によって集められ、焦点１１から３００ミリメートルの所にある第２の鏡４８の第２焦点で再結像する。焦点４８において、光源の１：１の像が生成される。放射が焦点４８を離れるに従い、光線は拡散し、焦点４８から９ミリメートルの所に位置する検出器５０において環状露出区域を生成する。この環状領域における強度は、図３Ａの「ＴｒａｃｅＰｒｏ」計算によって示すように均一である。主環状領域の均一性は、平均値の±２．５％以内である。本出願人が行った検出器５０におけるビームプロフィールのシミュレーションは図３Ｂに示されており、これを焦点１１の下流側９ミリメートルでのビーム断面に対して為された同様なシミュレーションと比較することができる。２つのプロフィールの断面は、図３Ｃにおいて、５２で示す検出器５０での断面、及び、５４での図３Ａのビームプロフィールの断面と比較される。
【００４１】
製作
楕円面鏡製作の技術は、過去数十年間に亘って改善されてきた。これらの鏡の表面品質は、今日では、それらをＥＵＶ領域で使用するための表面形態、表面粗度、及び、反射面の材料の要件を満足するように作ることができる。４つの材料、すなわち、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、及び、パラジウムは、ＥＵＶ楕円面鏡表面の可能な候補として特定されている。これらの材料は、１３．５ナノメートルでの比較的高い斜入射反射率を有する。斜入射反射率は、光源からの範囲を限定する適切な立体角を鏡に集めさせるために、比較的高い角度で高くあり続ける必要がある。理論的には、ルテニウムは、列挙した４つの材料の中で最大の収集効率を有する。
【００４２】
これらの鏡は、一連の工程を通して製作される。最初に、目標とする鏡の外形を有するマンドレルが製造される。通常は、アルミニウムを使用してマンドレルを小さめに作り、次いで、１５％のリンを含有する無電解ニッケルで被覆してマンドレルを大きめにする。無電解ニッケルは、約０．５ミリメートルの厚さに被覆され、それによって、米国マサチューセッツ州マルボーロ所在のコーニング・ネトプティックのような専門業者がするように、表面全体を目標とする鏡面形状に変えるためにダイヤモンド旋削することができる。これで、通常約０．１ミリメートルのニッケルがマンドレル表面上に残る。現在のダイヤモンド旋削の技術は非常に良いが、この段階での表面は、ＥＵＶ鏡として使用するには不適当である。ダイヤモンド旋削は、楕円表面前後に亘るそれからのずれ、及び、表面の丸みを含めた形状の要件に対しては十分に正確であると言えるが、微小な粗さは大きすぎる。ダイヤモンド旋削表面を研磨し、微小な粗さが０．５ナノメートルＲＭＳ（二乗平均）未満になるまで低減しなければならない。無電解ニッケルの高いリン含有量が付与するニッケル表面の硬さが、高度の研磨にとって必要である。無電解ニッケルの表面が適切に研磨され、表面形状が仕様内に収まった後、反射表面材料がマンドレル表面に被覆される。表面を被覆するのに使用する正確な手続きは、表面に加えられる反射材料の特性によって影響される。反射被覆がマンドレルに施された後、ニッケルがこの表面上に約０．５ミリメートルの厚さまで電気鋳造される。電鋳ニッケルは、マンドレルの軸線に沿ってマンドレルと電鋳ニッケルとの間に力を印加することによりマンドレルから取り除かれる。反射面は、電鋳ニッケルのシェルと共に残り、それがマンドレル上のニッケル表面から滑って外れて鏡を形成する。高いリン含有量を有する高度に研磨された無電解ニッケルの表面は、反射面の自然の離型材として作用する。鏡がマンドレルから取り除かれてマンドレルが再研磨された後、そのマンドレルは、次に第１の鏡の正確な複製である更なる鏡を作るのに利用することができる。
【００４３】
位置合わせ
光源に対する、及び、相互に対する鏡の位置決めは、タンデム型楕円面鏡の正しい機能にとって非常に重要である。位置合わせは、ＤＰＦ・ＥＵＶ光源と同じ位置に置かれた光源を有する光学作業台上で達成することができる。ここでは、これらの楕円面鏡の光学的性質を利用する必要がある。検出器平面が第２焦点近くで光学軸と垂直に置かれる場合、例えば直径５０ミクロンの小さな光源は、それを楕円の第１焦点近くに置くことができる。像は、検出器が第２焦点にある場合のみ、中心に位置して対称性を有することになる。第２焦点の軸線方向の位置が判断された後、検出器アレーを焦点から取り去ることができる。これで、光源が鏡軸線上にある場合のみ、像が対称性を有することになる。これは、光源を２つの空間的次元で位置決めすることを要求する。第１焦点の軸方向位置は、検出器を第２焦点に移動し、次いで検出器が像の中心で最大の信号を与えるまで光源を鏡軸に沿って移動することにより判断することができる。
【００４４】
この手続きは、第２の鏡に対して繰り返す必要がある。２つの鏡が位置合わせした後、アセンブリ全体は、ＤＰＦに移送されなければならない。取付具を適切に調節して、ＥＵＶ光源を第１の鏡の第１焦点に配置する必要がある。位置決めの精度は、ＤＰＦ・ＥＵＶ光源の有効直径の少なくとも２５％でなければならない。ＤＰＦ光源直径の現時点の推定値は、機械の軸線に沿って見た時に８０ミクロンである。従って、期待される位置合わせの精度は、機械軸線と垂直な平面において２０ミクロンである。タンデム鏡の軸線方向の位置合わせは、それほど重要ではなく、約０．５ミリメートルであると予想される。
【００４５】
デブリの軽減
２つの鏡の間の中央焦点１１と最終焦点４８との両方によって、ＤＰＦ光源領域をリソグラフィ露出領域から切り離すことができる。これらの点で、ＥＵＶ放射は、あらゆるソースデブリ又は活性ガス（第１の楕円鏡ユニットの領域内に進入したもの）が露出チャンバに到達するのを遮断するがＥＵＶ放射を遮断しないピンホールを通過することができる。また、これらの小さなピンホールは、ＤＰＦ作動が必要とするものよりも遙かに低い圧力を露出チャンバが有することを可能にする。
【００４６】
リソグラフィ投影用光学機器
ＥＵＶ投影用光学機器は、光源スポットを投影光学機器の入口瞳孔内にマップし、光源の遠距離強度をレチクル上にマップする（すなわち、エネルギ対角度）ように設計する必要がある。入口瞳孔における均一性は重要ではあるが決定的というわけではなく、一方、レチクル平面での均一性は決定的に重要であるから、そのような設計が好ましい。この設計概念は、放射が等方的であり、従って角度に対する強度の均一性を有するという事実を利用している。二重鏡の概念は、この均一な強度対角度の特性を復元させる（少なくとも鏡に対する捕捉角の円錐内で）。ＥＵＶ照明器は、強度対角度の「環」を取り、それを部分又は弧に分解し、これらの弧をレチクル上に重ねる。これは均一性を更に改善し、これをＥＵＶシステムで行うことができるが、それは、このシステムがスキャナであり、従ってスリット領域上でのみ照明が必要となるからである。
【００４７】
上述の実施形態は、本発明の原理の応用を表すことができる多くの可能な特定実施形態のほんの数例を例示するものであることが理解される。リチウム及びキセノン以外の活性ガスを使うことができるであろうし、１３．５ナノメートル近傍の範囲以外の範囲の波長が必要な場合、これらの他の活性ガスが必要になるであろう。デブリコレクタ内の通路は、多くの異なる形状のいずれも可能であろう。しかし、好ましくは、これらの通路は、ピンチサイトからの光線と一線に並び、通路を通るガス流を妨げるのに十分なほど長くかつ狭いことが必要である。
【００４８】
コレクタ導波器は、上述の通り、単一ユニット又はタンデム式ユニットから成ることができる。
それは、単一形状か、図２Ａ、図２Ｂ、及び、図２Ｃに示すような一方が他方の入れ子になった２つの形状か、又は、２つよりも多い入れ子になった形状から構成されることができるであろう。コレクタ導波器は、上記の図に示すようにＥＵＶビームを集束させるか、又は、平行ビーム又は発散ビームのような任意の目標とするビーム特性を作り出すように配置することができる。特許請求の範囲でビーム経路と呼ぶ場合、ピンチからコレクタ導波器を通るビームの経路を意味し、ビーム方向という用語によってＥＵＶ光線がピンチ領域からデブリコレクタ及びコレクタ導波器を通過する時のその方向を意味する。コレクタ導波器ユニットの表面の反射率を改善するのに、多くの公知の技術を応用することができるであろう。上記で検討したように、通常は極めて平滑な表面が望まれることになるが、場合によっては、何らかの表面粗度又は何らかの表面模様が必要な場合がある。
従って、本発明の範囲は、与えられた実施例によってではなく、特許請求の範囲及びそれらの法的均等物により判断されることが必要である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
第４世代プラズマピンチ装置の断面を示す図である。
【図１Ａ】
図１の装置のアノード、カソード、及び、予備電離器を示す拡大断面図である。
【図１Ｂ】
図１の装置に対するパルスパワーシステムの回路図である。
【図１Ｃ】
図１の装置で使用されるパルス変成器の幾つかの形態を示す図である。
【図１Ｄ】
図１の装置により生成された放電パルス形状を示す図である。
【図１Ｅ】
図１の装置により生成されたＥＵＶパルスの形状を示す図である。
【図１Ｆ】
図１の装置に対する無線周波数予備電離器システムのパルス形状を示す図である。
【図２Ａ】
好ましい実施形態の真空容器内の活性ガス及びバッファガスを制御する技術を示す図である。
【図２Ｂ】
好ましい実施形態の真空容器内の活性ガス及びバッファガスを制御する技術を示す図である。
【図２Ｃ】
好ましい実施形態の真空容器内の活性ガス及びバッファガスを制御する技術を示す図である。
【図２Ｄ】
好ましい実施形態の真空容器内の活性ガス及びバッファガスを制御する技術を示す図である。
【図２Ｅ】
好ましい実施形態の真空容器内の活性ガス及びバッファガスを制御する技術を示す図である。
【図３】
タンデム型楕円面鏡の配置を示す図である。
【図３Ａ】
２つの焦点のすぐ下流におけるＥＵＶプロフィールの形状を示す図である。
【図３Ｂ】
２つの焦点のすぐ下流におけるＥＵＶプロフィールの形状を示す図である。
【図３Ｃ】
２つの焦点のすぐ下流におけるＥＵＶプロフィールの形状を示す図である。
【図１Ｂ】
2004501491.tif 000003
【図１Ｄ】
2004501491.tif 000004
【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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