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JP5757112B2 - Method for manufacturing plasma light source - Google Patents

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JP5757112B2 JP2011055255A JP2011055255A JP5757112B2 JP 5757112 B2 JP5757112 B2 JP 5757112B2 JP 2011055255 A JP2011055255 A JP 2011055255A JP 2011055255 A JP2011055255 A JP 2011055255A JP 5757112 B2 JP5757112 B2 JP 5757112B2
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

本発明は、EUV放射のためのプラズマ光源の製造方法に関する。
The present invention relates to a method of manufacturing flop plasma source for EUV radiation.

次世代半導体の微細加工のために極端紫外光源を用いるリソグラフィが期待されている。リソグラフィとは回路パターンの描かれたマスクを通して光やビームをシリコン基盤上に縮小投影し、レジスト材料を感光させることで電子回路を形成する技術である。光リソグラフィで形成される回路の最小加工寸法は基本的には光源の波長に依存している。従って、次世代の半導体開発には光源の短波長化が必須であり、この光源開発に向けた研究が進められている。   Lithography using an extreme ultraviolet light source is expected for fine processing of next-generation semiconductors. Lithography is a technique for forming an electronic circuit by exposing a resist material to light and a beam by reducing and projecting them onto a silicon substrate through a mask on which a circuit pattern is drawn. The minimum processing dimension of a circuit formed by photolithography basically depends on the wavelength of the light source. Therefore, it is essential to shorten the wavelength of the light source for next-generation semiconductor development, and research for this light source development is underway.

次世代リソグラフィ光源として最も有力視されているのが、極端紫外(EUV:Extreme Ultra Violet)光源であり、およそ1〜100nmの波長領域の光を意味する。この領域の光はあらゆる物質に対し吸収率が高く、レンズ等の透過型光学系を利用することができないので、反射型光学系を用いることになる。また極端紫外光領域の光学系は非常に開発が困難で、限られた波長にしか反射特性を示さない。   The most promising next generation lithography light source is an extreme ultra violet (EUV) light source, which means light in a wavelength region of about 1 to 100 nm. The light in this region has a high absorptance with respect to all substances, and a transmissive optical system such as a lens cannot be used. In addition, the optical system in the extreme ultraviolet region is very difficult to develop, and exhibits a reflection characteristic only at a limited wavelength.

現在、13.5nmに感度を有するMo/Si多層膜反射鏡が開発されており、この波長の光と反射鏡を組み合わせたリソグラフィ技術が開発されれば30nm以下の加工寸法を実現できると予測されている。さらなる微細加工技術の実現のために、波長13.5nmのリソグラフィ光源の開発が急務であり、高エネルギー密度プラズマからの輻射光が注目されている。   Currently, a Mo / Si multilayer reflector having a sensitivity of 13.5 nm has been developed, and if a lithography technique combining light of this wavelength and the reflector is developed, it is expected that a processing dimension of 30 nm or less can be realized. ing. Development of a lithography light source with a wavelength of 13.5 nm is urgently required to realize further microfabrication technology, and radiation from a high energy density plasma has attracted attention.

光源プラズマ生成はレーザー照射方式(LPP:Laser Produced Plasma)とパルスパワー技術によって駆動されるガス放電方式(DPP:Discharge Produced Plasma)に大別できる。DPPは、投入した電力が直接プラズマエネルギーに変換されるので、LPPに比べて変換効率で優位であるうえに、装置が小型で低コストという利点がある。   The light source plasma generation can be broadly classified into a laser irradiation method (LPP: Laser Produced Plasma) and a gas discharge method (DPP: Discharge Produced Plasma) driven by a pulse power technique. DPP has the advantage that the input power is directly converted into plasma energy, so that it has an advantage in conversion efficiency compared to LPP, and the apparatus is small in size and low in cost.

プラズマから有効波長領域(in−band)の放射光への変換効率(Plasma Conversion E.ciency:P.C.E)は次式(1)のように表される。
P.C.E=(Pinband×τ)/E・・・(1)
ここで、Pinbandは有効波長領域のEUV放射光出力、τは放射持続時間、Eはプラズマに投入されたエネルギーである。
The conversion efficiency (plasma conversion E. science: PCE) from the plasma to the radiation in the effective wavelength region (in-band) is expressed by the following equation (1).
P. C. E = (P inband × τ) / E (1)
Here, P inband is the EUV radiation output in the effective wavelength region, τ is the radiation duration, and E is the energy input to the plasma.

有効波長領域に放射スペクトルを持つ元素としては、Xe,Sn,Li等が代表的であり、実験の容易さ、取り扱いやすさから開発初期はXeを中心に研究が進められてきた。しかし、近年では高出力、高効率を理由にSnが注目を浴び研究が進められている。また、有効波長領域にちょうどLyman−α共鳴線を有する水素様Liイオン(Li2+)に対する期待も高まってきている。 Xe, Sn, Li and the like are typical elements having a radiation spectrum in the effective wavelength region, and research has been progressed mainly on Xe in the early stages of development because of ease of experimentation and ease of handling. However, in recent years, Sn has been attracting attention and research is being promoted because of its high output and high efficiency. In addition, expectation for hydrogen-like Li ions (Li 2+ ) having just a Lyman-α resonance line in the effective wavelength region is increasing.

高温高密度プラズマからの放射スペクトルは、基本的にはターゲット物質の温度と密度によって決まり、プラズマの原子過程を計算した結果によると、EUV放射領域のプラズマにするにはXe,Snの場合で電子温度、電子密度がそれぞれ数10eV、1018cm−3程度,Liの場合で20eV、1018cm−3程度が最適とされている。 The radiation spectrum from a high-temperature, high-density plasma is basically determined by the temperature and density of the target material. According to the calculation result of the atomic process of the plasma, the electron in the case of Xe, Sn is used to make the plasma in the EUV radiation region. The optimum temperature and electron density are several tens of eV and about 10 18 cm −3 , respectively, and in the case of Li, about 20 eV and 10 18 cm −3 are optimum.

なお、上述したプラズマ光源は、非特許文献1,2および特許文献1に開示されている。   The plasma light source described above is disclosed in Non-Patent Documents 1 and 2 and Patent Document 1.

佐藤弘人、他、「リソグラフィ用放電プラズマEUV光源」、OQD−08−28Hiroto Sato et al., “Discharge Plasma EUV Light Source for Lithography”, OQD-08-28 Jeroen Jonkers,“High power extreme ultra−violet(EUV) light sources for future lithography”,Plasma Sources Science and Technology, 15(2006) S8−S16Jeroen Jonkers, “High power extreme-violet (EUV) light sources for future lithography”, Plasma Sources Science and Technology 16 (Science 16)

特表2000−509190号公報、「X線放射線または極紫外線放射線を発生するための方法および装置」JP 2000-509190 A, “Method and apparatus for generating X-ray radiation or extreme ultraviolet radiation”

EUVリソグラフィ光源には、高い平均出力、微小な光源サイズ、飛散粒子(デブリ)が少ないこと等が要求される。現状では、EUV発光量が要求出力に対して極めて低く、高出力化が大きな課題の一つであるが、一方で高出力化のために入力エネルギーを大きくすると熱負荷によるダメージがプラズマ生成装置や光学系の寿命の低下を招いてしまう。従って、高EUV出力と低い熱負荷の双方を満たすためには、高いエネルギー変換効率が必要不可欠である。   An EUV lithography light source is required to have a high average output, a small light source size, a small amount of scattered particles (debris), and the like. At present, the EUV emission amount is extremely low with respect to the required output, and increasing the output is one of the major issues. On the other hand, if the input energy is increased for increasing the output, the damage caused by the thermal load will be caused by the plasma generator and The lifetime of the optical system is reduced. Therefore, high energy conversion efficiency is indispensable to satisfy both high EUV output and low heat load.

プラズマ形成初期には加熱や電離に多くのエネルギーを消費するうえに、EUVを放射するような高温高密度状態のプラズマは一般的に急速に膨張してしまうため、放射持続時間τが極端に短い。従って、変換効率を改善するためには、プラズマをEUV放射のために適した高温高密度状態で長時間(μsecオーダーで)維持することが重要になる。   In the initial stage of plasma formation, in addition to consuming a lot of energy for heating and ionization, high-temperature and high-density plasma that emits EUV generally expands rapidly, so the radiation duration τ is extremely short. . Therefore, in order to improve the conversion efficiency, it is important to maintain the plasma in a high temperature and high density state suitable for EUV radiation for a long time (on the order of μsec).

SnやLi等の常温固体の媒体はスペクトル変換効率が高い反面、プラズマ生成に溶融、蒸発等の相変化を伴うため、中性粒子等のデブリ(放電に伴う派生物)による装置内汚染の影響が大きくなる。そのため、ターゲット供給、回収システム強化も同様に要求される。   Room-temperature solid media such as Sn and Li have high spectral conversion efficiency, but the plasma generation is accompanied by phase changes such as melting and evaporation. Becomes larger. Therefore, the target supply and recovery system must be strengthened as well.

現在の一般的なEUVプラズマ光源の放射時間は100nsec程度であり出力が極端に足りない。産業応用のため高変換効率と高平均出力を両立させる為には1ショットで数μsec(少なくとも1μsec以上)のEUV放射時間を達成する必要がある。つまり、高い変換効率を持つプラズマ光源を開発するためには、それぞれのターゲットに適した温度密度状態のプラズマを1μsec以上拘束し、安定したEUV放射を達成する必要がある。   The radiation time of the current general EUV plasma light source is about 100 nsec, and the output is extremely insufficient. In order to achieve both high conversion efficiency and high average output for industrial applications, it is necessary to achieve an EUV radiation time of several μsec (at least 1 μsec or more) in one shot. In other words, in order to develop a plasma light source having high conversion efficiency, it is necessary to restrain plasma in a temperature density state suitable for each target for 1 μsec or more to achieve stable EUV radiation.

ここで、プラズマ物質供給源としてリチウム化合物(例えば、LiH等)が電極間絶縁体として用いられており、絶縁体表面での沿面放電によりプラズマ物質の供給を行っている。   Here, a lithium compound (for example, LiH) is used as an interelectrode insulator as a plasma substance supply source, and the plasma substance is supplied by creeping discharge on the surface of the insulator.

しかし、この場合、リチウム化合物は粉体から焼結により固体に成形されるが、リチウム化合物焼結体は加工性が悪く、高精度な加工が困難で、電極部との接触部分において隙間が生じる場合があった。
さらに、かかる場合において、この隙間は周方向に均一に発生するとは限らず、焼結部品個々のばらつきが発生することがあるという問題点があった。
However, in this case, the lithium compound is formed into a solid by sintering from the powder, but the lithium compound sintered body has poor processability and high-precision processing is difficult, and a gap is generated at the contact portion with the electrode portion. There was a case.
Further, in such a case, the gap is not always generated uniformly in the circumferential direction, and there is a problem in that variations in individual sintered parts may occur.

そのため、電極間放電の安定性や再現性等が、一定の水準に維持できない場合があるという問題が生じていた。   Therefore, there has been a problem that the stability and reproducibility of the interelectrode discharge may not be maintained at a certain level.

本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、電極部との接触部分において隙間を生じさせない電極間絶縁体を有するプラズマ光源の製造方法を提供することにある。
The present invention has been developed to solve such problems. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing pulp plasma source having a dielectric between not causing gap electrode in the contact portion with the electrode portion.

参考例によれば、対向配置された1対の同軸状電極と、
該同軸状電極内にプラズマ媒体を供給し、かつプラズマの発生に適した温度及び圧力に保持する放電環境保持装置と、
各同軸状電極に極性を反転させた放電電圧を印加する電圧印加装置と、を備えるプラズマ光源であって、
各同軸状電極は、単一の軸線上に延びる棒状の中心電極と、該中心電極を一定の間隔で隔てて囲む管状のガイド電極と、中心電極とガイド電極の間に位置しその間を絶縁するリング状の絶縁体とからなり、
前記絶縁体は、ホットプレスによって加圧されており、前記中心電極及び前記ガイド電極を密着して成形されるようになっている、ことを特徴とするプラズマ光源が提供される。
According to the reference example , a pair of coaxial electrodes arranged opposite to each other;
A discharge environment holding device for supplying a plasma medium into the coaxial electrode and holding the plasma medium at a temperature and pressure suitable for generating plasma;
A plasma light source comprising: a voltage applying device that applies a discharge voltage having a polarity reversed to each coaxial electrode;
Each coaxial electrode has a rod-shaped center electrode extending on a single axis, a tubular guide electrode that surrounds the center electrode with a certain interval, and is positioned between and insulates between the center electrode and the guide electrode It consists of a ring-shaped insulator,
A plasma light source is provided, wherein the insulator is pressed by a hot press and is formed by closely contacting the center electrode and the guide electrode.

また、前記中心電極及び前記ガイド電極は、タングステン又はグラファイトからなる。   The center electrode and the guide electrode are made of tungsten or graphite.

また、本発明によれば、対向配置された1対の同軸状電極を準備し、
前記各同軸電極対にプラズマ媒体を供給し、かつプラズマ発生に適した温度及び圧力に各同軸電極対内を保持し、
各同軸状電極に極性を反転させた放電電圧を印加し、
1対の同軸状電極間に管状放電を形成してプラズマを軸方向に封じ込める、ことを特徴とするプラズマ光源の製造方法であって、
各同軸状電極は、単一の軸線上に延びる棒状の中心電極と、該中心電極を一定の間隔で隔てて囲む管状のガイド電極と、中心電極とガイド電極の間に位置しその間を絶縁するリング状の絶縁体とからなり、
前記絶縁体を、ホットプレスによって加圧され、前記中心電極及び前記ガイド電極を密着するように成形する、ことを特徴とするプラズマ光源の製造方法が提供される。
Moreover, according to the present invention, a pair of coaxial electrodes arranged opposite to each other are prepared,
Supplying a plasma medium to each of the coaxial electrode pairs, and maintaining the inside of each coaxial electrode pair at a temperature and pressure suitable for plasma generation;
Apply a discharge voltage with reversed polarity to each coaxial electrode,
A method of manufacturing a plasma light source, comprising: forming a tubular discharge between a pair of coaxial electrodes to contain plasma in an axial direction;
Each coaxial electrode has a rod-shaped center electrode extending on a single axis, a tubular guide electrode that surrounds the center electrode with a certain interval, and is positioned between and insulates between the center electrode and the guide electrode It consists of a ring-shaped insulator,
There is provided a method of manufacturing a plasma light source, characterized in that the insulator is pressed by hot pressing so that the center electrode and the guide electrode are in close contact with each other.

上記発明によれば、電極間絶縁体にタングステン又はグラファイトを使用することによって、電極部との接触部分において隙間を生じさせないため、放電特性の安定性、再現性を高めることができる。   According to the above invention, by using tungsten or graphite as the interelectrode insulator, no gap is generated at the contact portion with the electrode portion, so that the stability and reproducibility of the discharge characteristics can be improved.

ラズマ光源の原理図である。It illustrates the principle of a flop plasma source. 本発明による絶縁体に対するホットプレスの概念図である。It is a conceptual diagram of the hot press with respect to the insulator by this invention. ラズマ光源の作動説明図である。It is an operation explanatory view of the flop plasma source.

以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図1は、プラズマ光源の原理図である。
この図において、プラズマ光源10は、1対の同軸状電極11、放電環境保持装置20、及び電圧印加装置30を備える。
Figure 1 is a principle diagram of a flop plasma source.
In this figure, flop plasma light source 10 is provided with coaxial electrodes 11 of the pair, the discharge environment holding unit 20, and a voltage applying device 30.

1対の同軸状電極11は、対称面1を中心として対向配置されている。
各同軸状電極11は、棒状の中心電極12、管状のガイド電極14及びリング状の絶縁体16からなる。
The pair of coaxial electrodes 11 are arranged opposite to each other with the symmetry plane 1 as the center.
Each coaxial electrode 11 includes a rod-shaped center electrode 12, a tubular guide electrode 14, and a ring-shaped insulator 16.

棒状の中心電極12は、単一の軸線Z−Z上に延びる導電性の電極である。
この例において、中心電極12の対称面1に対向する端面に凹穴12aが設けられ、後述する面状放電電流2と管状放電4を安定化させるようになっている。なお、この構成は必須ではなく、中心電極12の対称面1に対向する端面は、円弧状でも平面でもよい。
The rod-shaped center electrode 12 is a conductive electrode extending on a single axis ZZ.
In this example, a concave hole 12a is provided on the end face of the center electrode 12 facing the symmetry plane 1 so as to stabilize the planar discharge current 2 and the tubular discharge 4 described later. This configuration is not essential, and the end face of the center electrode 12 facing the symmetry plane 1 may be arcuate or flat.

管状のガイド電極14は、中心電極12を一定の間隔を隔てて囲み、その間にプラズマ媒体を保有するようになっている。なお、ガイド電極14の対称面1に対向する端面は、円弧状でも平面でもよい。   The tubular guide electrode 14 surrounds the central electrode 12 with a certain interval, and holds a plasma medium therebetween. The end face of the guide electrode 14 facing the symmetry plane 1 may be arcuate or flat.

リング状の絶縁体16は、中心電極12とガイド電極14の間に位置する中空円筒形状の電気的絶縁体であり、中心電極12とガイド電極14の間を電気的に絶縁する。
なお、絶縁体16の形状はこの例に限定されず、中心電極12とガイド電極14の間を電気的に絶縁する限りで、その他の形状であってもよい。
The ring-shaped insulator 16 is a hollow cylindrical electrical insulator positioned between the center electrode 12 and the guide electrode 14 and electrically insulates between the center electrode 12 and the guide electrode 14.
The shape of the insulator 16 is not limited to this example, and may be other shapes as long as the center electrode 12 and the guide electrode 14 are electrically insulated.

上述した1対の同軸状電極11は、各中心電極12が同一の軸線Z−Z上に位置し、かつ互いに一定の間隔を隔てて対称に位置する。   In the pair of coaxial electrodes 11 described above, the center electrodes 12 are positioned on the same axis ZZ and are symmetrically spaced apart from each other.

放電環境保持装置20は、同軸状電極11内をプラズマ発生に適した温度及び圧力に同軸状電極11を保持する。
放電環境保持装置20は、例えば、真空チャンバー、温度調節器、真空装置、及びプラズマ媒体供給装置により構成することができる。なおこの構成は必須ではなく、その他の構成であってもよい。
The discharge environment holding device 20 holds the coaxial electrode 11 at a temperature and pressure suitable for plasma generation in the coaxial electrode 11.
The discharge environment holding device 20 can be constituted by, for example, a vacuum chamber, a temperature controller, a vacuum device, and a plasma medium supply device. This configuration is not essential, and other configurations may be used.

電圧印加装置30は、各同軸状電極11に極性を反転させた放電電圧を印加する。
電圧印加装置30は、この例では、正電圧源32、負電圧源34及びトリガスイッチ36からなる。
正電圧源32は、一方(この例では左側)の同軸状電極11の中心電極12にそのガイド電極14より高い正の放電電圧を印加する。
負電圧源34は、他方(この例では右側)の同軸状電極11の中心電極12にそのガイド電極14より低い負の放電電圧を印加する。
トリガスイッチ36は、正電圧源32と負電圧源34を同時に作動させて、それぞれの同軸状電極11に同時に正負の放電電圧を印加する。
この構成により、プラズマ光源は、1対の同軸状電極11間に管状放電(後述する)を形成してプラズマを軸方向に封じ込めるようになっている。
The voltage application device 30 applies a discharge voltage with the polarity reversed to each coaxial electrode 11.
In this example, the voltage application device 30 includes a positive voltage source 32, a negative voltage source 34, and a trigger switch 36.
The positive voltage source 32 applies a positive discharge voltage higher than that of the guide electrode 14 to the center electrode 12 of the coaxial electrode 11 on one side (left side in this example).
The negative voltage source 34 applies a negative discharge voltage lower than that of the guide electrode 14 to the center electrode 12 of the other coaxial electrode 11 (right side in this example).
The trigger switch 36 simultaneously activates the positive voltage source 32 and the negative voltage source 34 to apply positive and negative discharge voltages to the respective coaxial electrodes 11 simultaneously.
This configuration flop plasma light source to form a tubular discharge (described later) is adapted to contain the plasma in the axial direction between the coaxial electrodes 11 of the pair.

図2は、本発明による絶縁体に対するホットプレスの概念図である。
この図において、17はホットプレス用ケース、18はホットプレス用圧力付与体である。
FIG. 2 is a conceptual diagram of hot pressing on an insulator according to the present invention.
In this figure, 17 is a case for hot pressing, and 18 is a pressure applying body for hot pressing.

粉体の絶縁体16を固体に成形させる場合において、絶縁体16と共に中心電極12とガイド電極14をホットプレス用ケース17に収納させ、同軸状電極11の反対側から、絶縁体16と中心電極12及びガイド電極14を一体としてホットプレス用圧力付与体18によって高温高圧下(約600℃、約100気圧、約1時間)でホットプレスして焼結することによって行われる。
かかる方法によって、絶縁体16の粉体を焼結させることで、絶縁体16と中心電極12又はガイド電極14との間に隙間を発生させない形で粉体の絶縁体16を固体に成形させることができる。
When the powder insulator 16 is formed into a solid, the center electrode 12 and the guide electrode 14 are housed in the hot press case 17 together with the insulator 16, and the insulator 16 and the center electrode are opposite from the coaxial electrode 11. 12 and the guide electrode 14 are integrally sintered by hot pressing under high temperature and high pressure (about 600 ° C., about 100 atm, about 1 hour) by the pressure applying body 18 for hot pressing.
By sintering the powder of the insulator 16 by such a method, the powder insulator 16 is formed into a solid without generating a gap between the insulator 16 and the center electrode 12 or the guide electrode 14. Can do.

また、かかる場合において、中心電極12及びガイド電極14をグラファイトやタングステン等の高融点物質に変更することによって、高温高圧下でホットプレスしても熱変形を起こさないようにすることが可能になる。
なお、タングステン又はグラファイト以外にもタンタル等を使用することも可能である。
Further, in such a case, by changing the center electrode 12 and the guide electrode 14 to a high melting point material such as graphite or tungsten, it is possible to prevent thermal deformation even when hot pressing is performed under high temperature and high pressure. .
In addition to tungsten or graphite, tantalum or the like can be used.

ホットプレス用ケース17及びホットプレス用圧力付与体18は、高温高圧下のホットプレスに耐えられるようにグラファイト等の高融点物質を用いることが望ましい。
また、中心電極12及び絶縁体16については、例えば、図2におけるD1を約10mm程度、D2を約5mm程度、W1を約10mm程度として設計するとよい。
The hot press case 17 and the hot press pressure imparting body 18 are desirably made of a high melting point material such as graphite so as to withstand hot pressing under high temperature and pressure.
The center electrode 12 and the insulator 16 may be designed, for example, with D1 in FIG. 2 of about 10 mm, D2 of about 5 mm, and W1 of about 10 mm.

なお、中心電極12をホットプレス用ケース17に接続するために、中心電極12の先端部にネジ部(図示しない)を設け、ホットプレス用ケース17と接続させる形でもよい。   In order to connect the center electrode 12 to the hot press case 17, a screw portion (not shown) may be provided at the tip of the center electrode 12 and connected to the hot press case 17.

図3は、プラズマ光源の作動説明図である。この図において、(A)は面状放電の発生時、(B)は面状放電の移動中、(C)はプラズマの形成時、(D)はプラズマ封込み磁場の形成時を示している。
以下、この図を参照して、本発明のプラズマ光源の作動を説明する。
Figure 3 is an operation explanatory view of the flop plasma source. In this figure, (A) shows the occurrence of a sheet discharge, (B) shows the movement of the sheet discharge, (C) shows the formation of plasma, and (D) shows the formation of the plasma confined magnetic field. .
The operation of the plasma light source of the present invention will be described below with reference to this figure.

プラズマ光源では、上述した1対の同軸状電極11を対向配置し、放電環境保持装置20により同軸状電極11内をプラズマ発生に適した温度及び圧力に保持し、電圧印加装置30により各同軸状電極11に極性を反転させた放電電圧を印加する。

In the plasma light source , the pair of coaxial electrodes 11 described above are arranged to face each other, the discharge environment holding device 20 holds the inside of the coaxial electrode 11 at a temperature and pressure suitable for plasma generation, and the voltage application device 30 sets each coaxial shape. A discharge voltage whose polarity is reversed is applied to the electrode 11.

図3(A)に示すように、この電圧印加により、1対の同軸状電極11に絶縁体16の表面でそれぞれ面状の放電電流(以下、面状放電2と呼ぶ)が発生する。面状放電2は、2次元的に広がる面状の放電電流である。   As shown in FIG. 3A, by applying this voltage, a planar discharge current (hereinafter referred to as planar discharge 2) is generated on the surface of the insulator 16 in the pair of coaxial electrodes 11 respectively. The planar discharge 2 is a planar discharge current that spreads two-dimensionally.

なおこの際、左側の同軸状電極11の中心電極12は正電圧(+)、ガイド電極14は負電圧(−)に印加され、右側の同軸状電極11の中心電極12は負電圧(−)、そのガイド電極14は正電圧(+)に印加されている。
なお、両方のガイド電極14を接地させて0Vに保持し、一方の中心電極12を正電圧(+)に印加し、他方の中心電極12を負電圧(−)に印加してもよい。
At this time, the center electrode 12 of the left coaxial electrode 11 is applied with a positive voltage (+), the guide electrode 14 is applied with a negative voltage (−), and the center electrode 12 of the right coaxial electrode 11 is applied with a negative voltage (−). The guide electrode 14 is applied to a positive voltage (+).
Alternatively, both guide electrodes 14 may be grounded and held at 0 V, one center electrode 12 may be applied to a positive voltage (+), and the other center electrode 12 may be applied to a negative voltage (−).

また本発明において、絶縁体16は、プラズマ媒体を主成分とする常温で固体の絶縁化合物で構成されているので、面状放電2により、絶縁化合物の表面が気化してプラズマ媒体6として同軸状電極間に供給される。   Further, in the present invention, since the insulator 16 is made of an insulating compound that is solid at room temperature and has a plasma medium as a main component, the surface of the insulating compound is vaporized by the planar discharge 2 to form the plasma medium 6 coaxially. Supplied between the electrodes.

図3(B)に示すように、面状放電2は、自己磁場によって電極から排出される方向(図で中心に向かう方向)に移動する。   As shown in FIG. 3B, the planar discharge 2 moves in a direction (direction toward the center in the figure) discharged from the electrode by the self magnetic field.

図3(C)に示すように、面状放電2が1対の同軸状電極11の先端に達すると、1対の面状放電2の間に挟まれたプラズマ媒体6が高密度、高温となり、各同軸状電極11の対向する中間位置(中心電極12の対称面1)に単一のプラズマ3が形成される。   As shown in FIG. 3C, when the sheet discharge 2 reaches the tips of the pair of coaxial electrodes 11, the plasma medium 6 sandwiched between the pair of sheet discharges 2 becomes high density and high temperature. A single plasma 3 is formed at an intermediate position (symmetric surface 1 of the center electrode 12) of the coaxial electrodes 11 facing each other.

さらに、この状態において、対向する1対の中心電極12は、正電圧(+)と負電圧(−)であり、同様に対向する1対のガイド電極14も、正電圧(+)と負電圧(−)であるので、図3(D)に示すように、面状放電2は対向する1対の中心電極12同士、及び対向する1対のガイド電極14の間で放電する管状放電4に繋ぎ換えられる。ここで、管状放電4とは、軸線Z−Zを囲む中空円筒状の放電電流を意味する。
この管状放電4が形成されると、図に符号5で示すプラズマ封込み磁場(磁気ビン)が形成され、プラズマ3を半径方向及び軸方向に封じ込むことができる。
Further, in this state, the pair of opposed center electrodes 12 are a positive voltage (+) and a negative voltage (−), and similarly, the pair of opposed guide electrodes 14 are also a positive voltage (+) and a negative voltage. Since (−), as shown in FIG. 3D, the planar discharge 2 is transformed into a tubular discharge 4 that discharges between a pair of opposed center electrodes 12 and between a pair of opposed guide electrodes 14. It can be reconnected. Here, the tubular discharge 4 means a hollow cylindrical discharge current surrounding the axis ZZ.
When this tubular discharge 4 is formed, a plasma confinement magnetic field (magnetic bin) indicated by reference numeral 5 in the figure is formed, and the plasma 3 can be confined in the radial direction and the axial direction.

すなわち、磁気ビン5はプラズマ3の圧力により中央部は大きくその両側が小さくなり、プラズマ3に向かう軸方向の磁気圧勾配が形成され、この磁気圧勾配によりプラズマ3は中間位置に拘束される。さらにプラズマ電流の自己磁場によって中心方向にプラズマ3は圧縮(Zピンチ)され、半径方向にも自己磁場による拘束が働く。
この状態において、プラズマ3の発光エネルギーに相当するエネルギーを電圧印加装置30から供給し続ければ、高いエネルギー変換効率で、プラズマ光8(EUV)を長時間安定して発生させることができる。
That is, the central portion of the magnetic bin 5 is large due to the pressure of the plasma 3 and both sides thereof are small, and a magnetic pressure gradient in the axial direction toward the plasma 3 is formed. The plasma 3 is constrained to an intermediate position by this magnetic pressure gradient. Furthermore, the plasma 3 is compressed (Z pinch) in the center direction by the self-magnetic field of the plasma current, and the restraint by the self-magnetic field also acts in the radial direction.
In this state, if the energy corresponding to the emission energy of the plasma 3 is continuously supplied from the voltage application device 30, the plasma light 8 (EUV) can be stably generated for a long time with high energy conversion efficiency.

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。   In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, is shown by description of a claim, and also includes all the changes within the meaning and range equivalent to description of a claim.

1 対称面、2 面状放電、3 プラズマ、
4 管状放電、5 プラズマ封込み磁場、
6 プラズマ媒体、8 プラズマ光(EUV光)、
10 プラズマ光源、11 同軸状電極、
12 中心電極、12a 凹穴、
14 ガイド電極、16 絶縁体(絶縁化合物)、
17 ホットプレス用ケース、18 ホットプレス用圧力付与体、
20 放電環境保持装置、30 電圧印加装置、
32 正電圧源、34 負電圧源、36 トリガスイッチ
1 symmetry plane, 2 planar discharge, 3 plasma,
4 Tubular discharge, 5 plasma confined magnetic field,
6 plasma medium, 8 plasma light (EUV light),
10 plasma light source, 11 coaxial electrode,
12 center electrode, 12a recessed hole,
14 guide electrode, 16 insulator (insulating compound),
17 Hot press case, 18 Hot press pressure applicator,
20 discharge environment holding device, 30 voltage application device,
32 Positive voltage source, 34 Negative voltage source, 36 Trigger switch

Claims (3)

対向配置された1対の同軸状電極と、
該同軸状電極内にプラズマ媒体を供給し、かつプラズマの発生に適した温度及び圧力に保持する放電環境保持装置と、
各同軸状電極に極性を反転させた放電電圧を印加する電圧印加装置と、備え、
各同軸状電極は、中心電極と、該中心電極を間隔を隔てて囲むガイド電極と、中心電極とガイド電極の間に位置しその間を絶縁する絶縁体とを有しているプラズマ光源の製造方法であって、
ホットプレス用ケースに前記ガイド電極と前記中心電極を収納し、かつ、前記ガイド電極と、該ガイド電極の内部に位置する前記中心電極との間に粉体の絶縁体を配置し、かつ、ホットプレス用ケースとホットプレス用圧力付与体とで、前記中心電極の軸線方向に粉体の絶縁体を挟んだ状態で、ホットプレス用圧力付与体により、前記粉体の絶縁体を加圧し、該絶縁体と前記中心電極及び前記ガイド電極を一体としてホットプレスして前記粉体の絶縁体を焼結する、ことを特徴とするプラズマ光源の製造方法
A pair of coaxial electrodes disposed opposite each other;
A discharge environment holding device for supplying a plasma medium into the coaxial electrode and holding the plasma medium at a temperature and pressure suitable for generating plasma;
A voltage application device that applies a discharge voltage with the polarity reversed to each coaxial electrode; and
Each coaxial electrodes includes a centered electrode, plasma light source has a guide electrode surrounding said central electrode spaced, the insulation body you insulation therebetween located between the center electrode and the guide electrode A manufacturing method of
The guide electrode and the center electrode are housed in a hot press case, and a powder insulator is disposed between the guide electrode and the center electrode located inside the guide electrode, and hot With the press case and the hot press pressure applicator sandwiching the powder insulator in the axial direction of the central electrode, the hot press pressure applicator pressurizes the powder insulator, A method of manufacturing a plasma light source , comprising: hot pressing an insulator, the center electrode, and the guide electrode together to sinter the powder insulator .
前記中心電極及び前記ガイド電極は、タングステン又はグラファイトからなる、ことを特徴とする請求項1に記載のプラズマ光源の製造方法The method for manufacturing a plasma light source according to claim 1, wherein the center electrode and the guide electrode are made of tungsten or graphite. 前記各同軸状電極の前記中心電極は、単一の軸線上に延びる棒状であり、
前記各同軸状電極の前記ガイド電極は、中心電極を一定の間隔で隔てて囲む管状であり、
前記絶縁体は、リング状である、ことを特徴とする請求項1または2に記載のプラズマ光源の製造方法
The central electrode of each coaxial electrode is a rod extending on a single axis;
The guide electrode of each coaxial electrode is a tube that surrounds the center electrode with a constant interval,
The method of manufacturing a plasma light source according to claim 1, wherein the insulator has a ring shape .
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