RU2278483C2 - Extreme ultraviolet source with rotary electrodes and method for producing extreme ultraviolet radiation from gas-discharge plasma - Google Patents
Extreme ultraviolet source with rotary electrodes and method for producing extreme ultraviolet radiation from gas-discharge plasma Download PDFInfo
- Publication number
- RU2278483C2 RU2278483C2 RU2004111488/28A RU2004111488A RU2278483C2 RU 2278483 C2 RU2278483 C2 RU 2278483C2 RU 2004111488/28 A RU2004111488/28 A RU 2004111488/28A RU 2004111488 A RU2004111488 A RU 2004111488A RU 2278483 C2 RU2278483 C2 RU 2278483C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrodes
- discharge
- source
- euv radiation
- extreme ultraviolet
- Prior art date
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 41
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 34
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 16
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 5
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 5
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 238000001900 extreme ultraviolet lithography Methods 0.000 description 4
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 2
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 2
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05G—X-RAY TECHNIQUE
- H05G2/00—Apparatus or processes specially adapted for producing X-rays, not involving X-ray tubes, e.g. involving generation of a plasma
- H05G2/001—Production of X-ray radiation generated from plasma
- H05G2/003—Production of X-ray radiation generated from plasma the plasma being generated from a material in a liquid or gas state
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05G—X-RAY TECHNIQUE
- H05G2/00—Apparatus or processes specially adapted for producing X-rays, not involving X-ray tubes, e.g. involving generation of a plasma
- H05G2/001—Production of X-ray radiation generated from plasma
- H05G2/003—Production of X-ray radiation generated from plasma the plasma being generated from a material in a liquid or gas state
- H05G2/005—Production of X-ray radiation generated from plasma the plasma being generated from a material in a liquid or gas state containing a metal as principal radiation generating component
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- X-Ray Techniques (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройству и способу для получения преимущественно экстремального УФ излучения, а также рентгеновского и мягкого рентгеновского излучения из плотной горячей плазмы разрядов пинчевого типа с вращающимися электродами. Область применений включает ЭУФ литографию, в частности, в спектральном полосе 13.5±0.135 нм, отвечающей диапазону эффективного отражения зеркальной оптики с Mo/Si покрытием.The invention relates to a device and method for producing predominantly extreme UV radiation, as well as X-ray and soft X-ray radiation from a dense hot plasma of pinch-type discharges with rotating electrodes. The field of application includes EUV lithography, in particular, in the spectral band of 13.5 ± 0.135 nm, which corresponds to the effective reflection range of mirror optics with a Mo / Si coating.
Известны устройство и способ для получения ЭУФ излучения из плазмы цилиндрического z-пинча в ксеноне с системой ВЧ инициирования разряда [1]. Для данных устройства и способа система формирования вспомогательного ВЧ разряда, совмещенная с разрядной камерой, препятствует эффективному охлаждению электродов, а диэлектрическая стенка разрядной камеры подвержена воздействию мощных потоков излучения, что ограничивает возможности повышения мощности ЭУФ излучения.A known device and method for producing EUV radiation from a plasma of a cylindrical z-pinch in xenon with a rf discharge initiation system [1]. For the data of the device and method, the auxiliary RF discharge generation system combined with the discharge chamber prevents efficient cooling of the electrodes, and the dielectric wall of the discharge chamber is exposed to powerful radiation fluxes, which limits the possibility of increasing the power of EUV radiation.
Частично этих недостатков лишен источник ЭУФ излучения, в котором между двумя электродами, имеющими соосные отверстия, размещен вращающийся дискообразный изолятор с множеством отверстий [2]. В способе получения ЭУФ излучения из газоразрядной плазмы посредством указанного устройства разряд пинчевого типа зажигают в момент совмещения оси одного из отверстий вращающегося изолятора с осью отверстий электродов. Однако в данном устройстве и способе не решена проблема эффективного охлаждения электродов и увеличения их времени жизни при повышении мощности ЭУФ излучения.Partially these disadvantages are deprived of the EUV radiation source, in which a rotating disk-shaped insulator with many holes is placed between two electrodes having coaxial holes [2]. In the method for producing EUV radiation from a gas-discharge plasma by means of said device, a pinch-type discharge is ignited at the moment of alignment of the axis of one of the holes of the rotating insulator with the axis of the holes of the electrodes. However, in this device and method, the problem of effective cooling of the electrodes and increasing their life time with increasing power of EUV radiation has not been solved.
В значительной мере этих недостатков лишен способ получения ЭУФ излучения из лазерной плазмы, получаемой в режиме с высокой частотой следования импульсов при фокусировке импульсного лазерного пучка на субмиллиметровой мишени, содержащей рабочее вещество, линии излучения атомных элементов которого находятся в нужной области ЭУФ диапазона [3]. Устройство [3], реализующее указанный способ, включает в себя инжектор следующих друг за другом твердых или жидких субмиллиметровых мишеней, содержащих рабочее вещество, такое как ксенон (Хе), литий (Li), олово (Sn) или оксид олова (SnO2), и лазерную систему, формирующую мощный лазерный пучок с высокой частотой повторения. Один из недостатков источника ЭУФ излучения на основе лазерной плазмы обусловлен его малой по сравнению с газоразрядными ЭУФ источниками эффективностью.To a large extent, these drawbacks are devoid of the method of obtaining EUV radiation from a laser plasma obtained in the regime with a high pulse repetition rate when focusing a pulsed laser beam on a submillimeter target containing a working substance whose emission lines of atomic elements are in the desired region of the EUV range [3]. A device [3] that implements this method includes an injector of successive solid or liquid submillimeter targets containing a working substance, such as xenon (Xe), lithium (Li), tin (Sn) or tin oxide (SnO 2 ) , and a laser system that forms a powerful laser beam with a high repetition rate. One of the drawbacks of the source of EUV radiation based on laser plasma is due to its low efficiency compared to gas-discharge EUV sources.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является ЭУФ источник с вращающимися электродами, жестко закрепленными на валу, включающий в себя импульсную систему инициирования разряда и источник питания разряда, подсоединенный к электродам [4]. ЭУФ источник содержит n идентичных пар электродов с соосными отверстиями, размещенных на одинаковом расстоянии от оси вращения, при этом система инициирования разряда выполнена в виде устройства формирования вспомогательного скользящего разряда по поверхности цилиндрического диэлектрика, установленного неподвижно на том же расстоянии от оси вращения вала, что и n пар вращающихся электродов.The closest technical solution, selected as a prototype, is an EUV source with rotating electrodes that are rigidly fixed to the shaft, which includes a pulsed discharge initiation system and a discharge power source connected to the electrodes [4]. The EUV source contains n identical pairs of electrodes with coaxial holes located at the same distance from the axis of rotation, and the discharge initiation system is made in the form of an auxiliary sliding discharge forming device on the surface of a cylindrical dielectric mounted motionless at the same distance from the axis of rotation of the shaft as n pairs of rotating electrodes.
Способ получения ЭУФ излучения из газоразрядной плазмы посредством указанного устройства заключается в инициировании разряда между разнополярными электродами и зажигании разряда пинчевого типа при вращении с частотой ν вала [4]. В указанном способе инициируют разряд в момент совмещения оси одной из вращающихся электродных пар с осью неподвижной системы формирования вспомогательного разряда, осуществляя предыонизацию газа в разрядной зоне, и зажигают разряд пинчевого типа в газе или парогазовой смеси с частотой повторения f=n·ν последовательно в каждой из n электродных пар.A method of obtaining EUV radiation from a gas-discharge plasma by means of the indicated device consists in initiating a discharge between bipolar electrodes and igniting a pinch-type discharge during rotation with a shaft frequency ν [4]. In the indicated method, a discharge is initiated at the moment of alignment of the axis of one of the rotating electrode pairs with the axis of the stationary auxiliary discharge formation system by gas preionization in the discharge zone, and a pinch-type discharge is ignited in a gas or vapor-gas mixture with a repetition frequency f = n · ν sequentially in each of n electrode pairs.
Прототип позволяет обеспечить большое время жизни электродов при высокой средней мощности ЭУФ излучения.The prototype allows for a long electrode life at a high average power of EUV radiation.
Недостатком прототипа является ограниченная возможность повышения частоты следования импульсов, что усложняет повышение средней мощности ЭУФ излучения до уровня, отвечающего требованиям индустриальных применений, к наиболее важному из которых относится ЭУФ литография на λ=13,5 нм. Указанный недостаток обусловлен тем, что в прототипе разряд пинчевого типа зажигают в разрядной зоне между электродами, имеющими осевую симметрию. Такая геометрия разряда определяет достаточно большое (>1 см) расстояние между осями соседних электродных пар, что при необходимых для ЭУФ литографии частотах следования импульсов (≥7 кГц) требует высоких (>70 м/сек), трудно реализуемых линейных скоростей вращения электродов. Кроме этого, в прототипе использование паров металла в качестве рабочего вещества может быть неоптимальным, поскольку возможность автоматической генерации таких паров предусмотрена на сильноточной фазе разряда, а не на стадии его инициирования.The disadvantage of the prototype is the limited ability to increase the pulse repetition rate, which complicates the increase in the average power of EUV radiation to a level that meets the requirements of industrial applications, the most important of which is EUV lithography at λ = 13.5 nm. This disadvantage is due to the fact that in the prototype a pinch-type discharge is ignited in the discharge zone between electrodes having axial symmetry. Such a discharge geometry determines a sufficiently large (> 1 cm) distance between the axes of adjacent electrode pairs, which at pulse repetition frequencies (≥7 kHz) required for EUV lithography requires high (> 70 m / s), linear electrode velocities that are difficult to realize. In addition, in the prototype, the use of metal vapors as a working substance may not be optimal, since the possibility of automatic generation of such vapors is provided for at the high-current phase of the discharge, and not at the stage of its initiation.
Техническим результатом изобретения является повышение частоты следования импульсов и средней мощности ЭУФ излучения газоразрядной плазмы при обеспечении ее малых размеров, увеличение времени жизни и повышение эффективности ЭУФ источника при высокой стабильности излучения от импульса к импульсу.The technical result of the invention is to increase the pulse repetition rate and the average power of the EUV radiation of a gas-discharge plasma while ensuring its small size, increase the lifetime and increase the efficiency of the EUV source with high stability of the pulse-to-pulse radiation.
Указанная задача может быть осуществлена усовершенствованием ЭУФ источника с вращающимися электродами, жестко закрепленными на валу, включающего в себя импульсную систему инициирования разряда и источник питания разряда, подсоединенный к электродам.This task can be carried out by improving the EUV source with rotating electrodes, rigidly mounted on a shaft, which includes a pulse system for initiating a discharge and a discharge power source connected to the electrodes.
Усовершенствование устройства состоит в том, что в качестве электродов использованы два дискообразных элемента, центральные оси симметрии которых совмещены с осью вала, периферийная часть поверхности, по крайней мере, одного из электродов покрыта слоем легкоплавкого металла, и введена система подачи легкоплавкого металла на поверхность, по крайней мере, одного из электродов, а в качестве системы инициирования разряда применено устройство формирования парового канала в периферийной области межэлектродного зазора.An improvement of the device consists in the fact that two disk-shaped elements are used as electrodes, the central axis of symmetry of which are aligned with the axis of the shaft, the peripheral part of the surface of at least one of the electrodes is covered with a layer of low-melting metal, and a system for supplying low-melting metal to the surface is introduced, according to at least one of the electrodes, and a device for generating a vapor channel in the peripheral region of the interelectrode gap was used as a system for initiating a discharge.
В качестве устройства формирования парового канала применен лазер или электронная пушка с системой фокусировки пучка на слой легкоплавкого металла, в качестве которого использовано рабочее вещество, преимущественно олово (Sn), плазма которого имеет линии излучения в ЭУФ диапазоне спектра.As a device for forming a vapor channel, a laser or an electron gun with a system for focusing the beam onto a layer of low-melting metal, which uses a working substance, mainly tin (Sn), the plasma of which has emission lines in the EUV spectral range, is used.
В одном из вариантов реализации устройства система подачи легкоплавкого металла на поверхность электродов выполнена в виде двух ванн, заполненных жидким оловом, при этом электроды установлены с возможностью их частичного погружения в ванны при вращении.In one embodiment of the device, the system for supplying low-melting metal to the surface of the electrodes is made in the form of two bathtubs filled with liquid tin, while the electrodes are installed with the possibility of partial immersion in the baths during rotation.
Ванны могут быть электрически изолированы друг от друга, и источник питания подключен к вращающимся электродам посредством жидкого олова, заполняющего ванны.The baths can be electrically isolated from each other, and the power source is connected to the rotating electrodes by means of liquid tin filling the baths.
В каждой ванне с жидким оловом может быть размещен теплообменник для отвода тепла от электродов.A heat exchanger can be placed in each liquid tin bath to remove heat from the electrodes.
Кроме этого, электроды могут быть снабжены лопастями для обеспечения циркуляции жидкого олова через теплообменник.In addition, the electrodes can be equipped with blades to circulate liquid tin through a heat exchanger.
Способ получения ЭУФ излучения из плазмы газового разряда посредством источника ЭУФ излучения с вращающимися электродами заключается в инициировании разряда между разнополярными электродами и зажигании разряда пинчевого типа при вращении с частотой ν вала.A method for producing EUV radiation from a gas discharge plasma by means of an EUV radiation source with rotating electrodes consists in initiating a discharge between bipolar electrodes and igniting a pinch-type discharge during rotation with a shaft frequency ν.
Усовершенствование способа состоит в том, что в периферийной, удаленной на расстояние R от оси вращения области межэлектродного зазора импульсно формируют канал из паров рабочего вещества для замыкания межэлектродного зазора величиной d, a затем осуществляют зажигание разряда пинчевого типа, при этом производят разрядные циклы с частотой повторения f≥2πνR/d и компенсируют расход рабочего вещества путем непрерывной подачи легкоплавкого металла на поверхность, по крайней мере, одного из электродов.An improvement of the method consists in the fact that in a peripheral region of the interelectrode gap that is remote from the axis of rotation, a channel is formed from the vapor of the working substance to close the interelectrode gap of d value, and then a pinch type discharge is ignited, and discharge cycles with a repetition rate are performed f≥2πνR / d and compensate for the flow of the working substance by continuously supplying low-melting metal to the surface of at least one of the electrodes.
Усовершенствование способа также состоит в том, что формирование парового канала осуществляют импульсным лазерным или электронным пучком, сфокусированным на слой легкоплавкого металла.The improvement of the method also consists in the fact that the formation of the vapor channel is carried out by a pulsed laser or electron beam focused on a layer of low-melting metal.
Существо изобретения поясняется прилагаемыми чертежами.The invention is illustrated by the accompanying drawings.
На фиг.1 схематично изображено устройство ЭУФ источника с вращающимися электродами. На фиг.2 - устройство ЭУФ источника, в котором покрытие электродов легкоплавким металлом осуществляется путем их частичного погружения в ванны с жидким оловом.Figure 1 schematically shows a device EUV source with rotating electrodes. Figure 2 - device EUV source, in which the coating of the electrodes with fusible metal is carried out by partial immersion in baths with liquid tin.
ЭУФ источник содержит жестко закрепленные на валу 1 электроды 2, 3, выполненные в виде дискообразных элементов, центральные оси симметрии которых совмещены с осью вала. Периферийная часть поверхности, по крайней мере, одного электрода 3 покрыта слоем 4 легкоплавкого металла. В качестве системы инициирования разряда ЭУФ источник содержит устройство 5 формирования парового канала, включающее в себя лазер или электронную пушку с системой фокусировки пучка на слой 4 легкоплавкого металла, покрывающий периферийную часть поверхности электрода 3. В качестве легкоплавкого металла используется рабочее вещество, преимущественно олово, атомные элементы которого имеют линии излучения в ЭУФ диапазоне спектра. Импульсный источник питания 6 подключен к электродам 2, 3 через скользящие контакты 7, 8. Скользящие контакты могут быть выполнены щеточными, жидкометаллическими, или плазменными. Импульсный источник питания может содержать такие элементы, как накопительный конденсатор с коммутатором, импульсный трансформатор, импульсный конденсатор и магнитный ключ. С целью снижения индуктивности разрядного контура часть элементов импульсного источника питания, например импульсный конденсатор и магнитный ключ, может быть установлена непосредственно на вращающихся электродах. Электроды 1, 2 размещены в разрядной камере 9. Вблизи разрядной зоны, положение которой определяется местом фокусировки пучка устройства 5 формирования парового канала, установлена ловушка 10, препятствующая распространению паров рабочего вещества и ионов плазмы разряда в область вывода ЭУФ излучения. К разрядной камере 9 подсоединена коллекторная камера 11, в которую осуществляют вывод ЭУФ излучения. Разрядная камера 9 снабжена системой вакуумной откачки 12 для обеспечения в ней низкого давления паров и газа, и уплотнением пары вращательного движения - для герметизации вала 1. В другом варианте устройства с целью герметизации вала 1 для его привода может использоваться магнитная муфта. ЭУФ источник также содержит систему 13 подачи легкоплавкого металла на поверхность, по крайней мере, одного из электродов. В качестве легкоплавкого металла используется рабочее вещество, преимущественно олово, плазма которого наиболее эффективно излучает в ЭУФ области спектра. Система 13 служит для подачи легкоплавкого металла на поверхность электродов 2, 3 одним из следующих методов: лужением (смачиванием), напылением, гидравлическим заполнением пористых структур, выполненных в материале электродов. С целью отвода тепла электроды 2, 3 снабжены каналами для циркуляции охлаждающей жидкости 14 (фиг.1).The EUV source contains
В варианте устройства, показанном на фиг.2, оба вращающихся электрода 2, 3 покрыты слоем 4 олова. Для этого в области, оптически не связанной с разрядной зоной, размещены две ванны 15, 16 с жидким оловом 17, в которые частично погружены электроды. Ванны 15, 16 электрически изолированы друг от друга, при этом заполняющий ванны жидкий металл 17 одновременно служит в качестве жидкометаллических скользящих контактов, посредством которых источник питания 6 подключен к вращающимся электродам 2, 3. Кроме этого, с целью отвода тепла в ваннах 15, 16 с жидким оловом размещены теплообменники 18, внутри которых циркулирует охлаждающая жидкость. При этом каждый вращающийся электрод снабжен лопастями 19 для обеспечения циркуляции жидкого олова через теплообменники 18.In the embodiment of the device shown in FIG. 2, both rotating
Способ получения ЭУФ излучения из газоразрядной плазмы реализуют следующим образом.A method of obtaining EUV radiation from a gas discharge plasma is implemented as follows.
Вокруг оси вала 1 с частотой ν производят равномерное вращение жестко закрепленных на нем дискообразных электродов 2, 3, периферийная часть, по крайней мере, одного из которых покрыта слоем 4 легкоплавкого металла. При включении импульсного устройства 5 лазерным или электронным пучком, сфокусированным на слой 4 легкоплавкого металла в периферийной области межэлектродного зазора, испаряют оптимально малую порцию легкоплавкого металла. В результате формируется паровой канал, замыкающий разрядный промежуток между вращающимися электродами 2, 3 в фиксированной области пространства, определяемой местом фокусировки пучка. Включают импульсный источник питания 6 и производят зажигание разряда пинчевого типа в среде металлического пара и окружающего газа. Одной из разновидностей разряда пинчевого типа может быть сильноточная вакуумная искра. Ток разряда протекает по цепи, включающей в себя импульсный источник питания 6, скользящие контакты 7, 8, вращающиеся электроды 2, 3. В процессе протекания разрядного тока происходит дополнительное испарение легкоплавкого металла, что повышает плотность газоразрядной плазмы разряда. За счет применения в качестве легкоплавкого металла рабочего вещества, в частности олова, в парах которого осуществляется разряд пинчевого типа, обеспечивается высокоэффективное испускание из разрядной плазмы ЭУФ излучения. Используемую часть излучения выводят из разрядной камеры 9 через полупрозрачную ловушку 10 в коллекторную камеру 11. Ловушка 10 предотвращает попадание паров, продуктов эрозии электродов и плазменных потоков в коллекторную камеру 11. Для более эффективной работы ловушки 10 в нее вводят буферный газ, например Ar. После поворота электродов 2, 3 на угол, достаточный для выноса пробки горячего пара и газа из разрядной зоны, включающей в себя область фокусировки лазерного или электронного пучка системы формирования парового канала 5, цикл работы повторяют. Поскольку поперечные размеры плазменного пинча не превосходят размер d межэлектродного зазора, для пространственной стабилизации пинча достаточно производить сдвиг периферийной части электродов на расстояние, меньшее величины d. Это позволяет осуществлять разрядные циклы с частотой f>2πνR/d, где R - расстояние от оси вала 1 до разрядной зоны. При R=300 мм, d=3 мм, ν=650 об/мин допустимая частота следования импульсов f превышает величину 7 кГц. В процессе работы с помощью системы вакуумной откачки 12 обеспечивают малое давление паров и газа в разрядной камере 10, что снижает поглощение ЭУФ излучения. Также в процессе работы с помощью системы 13 непрерывно подают на поверхность электрода 3 олово (Sn). Это компенсирует его убыль в результате разрядных импульсов. Охлаждение электродов 2, 3 производят циркулирующей в них охлаждающей жидкостью 14.Around the axis of the
В варианте устройства, показанном на фиг.2, ток разряда пинчевого типа протекает по цепи, включающей в себя электроды 2, 3, импульсный источник питания 6 и скользящие контакты. За счет частичного погружения электродов в ванны 15, 16 с жидким металлом (оловом) 17 осуществляется подача легкоплавкого металла на поверхность обоих электродов методом их смачивания. Это обеспечивает восстановление расходуемого материала на обоих электродах, что повышает ресурс ЭУФ источника. В процессе работы тепло отводится от электродов через жидкий металл 17, заполняющий ванны 15, 16 к теплообменникам 18. Лопатки 19, которыми снабжены дискообразные электроды 2, 3, обеспечивают циркуляцию жидкого металла между электродами и теплообменниками 18, что улучшает охлаждение электродов.In the embodiment of the device shown in FIG. 2, a pinch-type discharge current flows through a
Выполнение источника ЭУФ излучения с вращающимися электродами в указанном виде позволяет осуществлять разряд пинчевого типа в периферийной области дискообразных электродов, имеющей любую азимутальную координату. При этом в отличие от прототипа, содержащего дискретное количество вращающихся разрядных камер, не требуется тщательная синхронизация включения системы инициирования разряда с моментом прохождения вращающейся электродной системой определенной координаты. Это существенно упрощает работу источника ЭУФ излучения с вращающимися электродами. Кроме этого, в прототипе величина поворота электродной системы между очередными импульсами составляет несколько градусов, в то время как в предлагаемом ЭУФ источнике необходим поворот менее чем на десятые доли градуса. Это позволяет значительно увеличить частоту следования разрядных импульсов и среднюю мощность ЭУФ излучения при снижении скорости вращения. За счет этого достигается возможность получения средней мощности излучения, в частности на λ=13.5 нм, необходимой для индустриального применения в ЭУФ литографии с разрешением ≤ 50 нм.The implementation of the source of EUV radiation with rotating electrodes in the specified form allows you to discharge the pinch type in the peripheral region of the disk-shaped electrodes having any azimuthal coordinate. Moreover, unlike the prototype, which contains a discrete number of rotating discharge chambers, careful synchronization of the inclusion of the discharge initiation system with the moment of passage of a certain coordinate by the rotating electrode system is not required. This greatly simplifies the operation of the EUV radiation source with rotating electrodes. In addition, in the prototype the magnitude of the rotation of the electrode system between successive pulses is several degrees, while in the proposed EUV source, a rotation of less than tenths of a degree is necessary. This allows you to significantly increase the repetition rate of discharge pulses and the average power of the EUV radiation while reducing the rotation speed. Due to this, it is possible to obtain an average radiation power, in particular at λ = 13.5 nm, which is necessary for industrial use in EUV lithography with a resolution of ≤ 50 nm.
Инициирование разряда путем формирования парового канала в периферийной области межэлектродного зазора обеспечивает высокую позиционную стабильность разряда пинчевого типа между вращающимися электродами и, как следствие, самого ЭУФ излучателя. Формирование парового канала импульсным лазерным или электронным пучком, сфокусированным на слой легкоплавкого металла на поверхности электрода, позволяет формировать паровой канал за малые времена в малом объеме, что наряду с высокой пространственной стабильностью ЭУФ излучателя позволяет получать малые размеры излучающей области, необходимые для основных применений.The initiation of the discharge by forming a vapor channel in the peripheral region of the interelectrode gap provides high positional stability of the pin-type discharge between the rotating electrodes and, as a result, of the EUV emitter itself. The formation of a vapor channel by a pulsed laser or electron beam focused on a layer of low-melting metal on the electrode surface allows one to form a vapor channel in small volumes for short times, which, along with high spatial stability of the EUV emitter, allows one to obtain small dimensions of the emitting region necessary for basic applications.
Использование в качестве легкоплавкого металла рабочего вещества, преимущественно олова, обеспечивает получение высокой эффективности излучения разрядной плазмы в ЭУФ диапазоне спектра, в частности, вблизи λ=13.5 нм. При этом введение системы непрерывной подачи легкоплавкого металла на поверхность, хотя бы, одного из электродов, компенсирует расход рабочего вещества в процессе работы и обеспечивает высокую стабильность энергии ЭУФ излучения от импульса к импульсу.The use of a working substance, primarily tin, as a low-melting metal, provides high-efficiency discharge plasma radiation in the EUV spectral range, in particular, near λ = 13.5 nm. In this case, the introduction of a system for continuously supplying fusible metal to the surface of at least one of the electrodes compensates for the consumption of the working substance during operation and ensures high stability of the EUV radiation energy from pulse to pulse.
Покрытие электродов легкоплавким металлом, осуществляемое путем их частичного погружения в ванны с жидким оловом, обеспечивает компенсацию происходящего в результате разрядных импульсов расхода материала обоих электродов. Это повышает время жизни электродной системы и ЭУФ источника в целом. Подключение источника питания к вращающимся электродам посредством жидкого олова, заполняющего ванны, обеспечивает подвод энергии к разряду через жидкометаллические контакты, обладающие высоким ресурсом. Размещение в каждой ванне с жидким оловом теплообменника и снабжение электродов лопастями для циркуляции жидкого олова через теплообменник обеспечивает высокую скорость охлаждения электродов с помощью жидкометаллического теплоносителя.The coating of the electrodes with fusible metal, carried out by partially immersing them in bathtubs with liquid tin, provides compensation for the material flow of both electrodes resulting from discharge pulses. This increases the lifetime of the electrode system and the EUV source as a whole. The connection of the power source to the rotating electrodes by means of liquid tin filling the baths ensures the supply of energy to the discharge through liquid metal contacts with a high resource. Placing a heat exchanger in each bath with liquid tin and supplying electrodes with blades for circulating liquid tin through the heat exchanger provides a high cooling rate of the electrodes using a liquid metal coolant.
Таким образом, предлагаемые устройство и способ позволяют повысить эффективность и среднюю мощность ЭУФ излучения горячей плазмы разряда при уменьшении ее размеров, увеличить время жизни ЭУФ источника, повысить его пространственную и энергетическую стабильность.Thus, the proposed device and method can increase the efficiency and average power of the EUV radiation of a hot discharge plasma while decreasing its size, increase the lifetime of the EUV source, and increase its spatial and energy stability.
Источники информацииInformation sources
1. Патент США 5504795; кл. США 378/119; заявлено 6.02.96.1. US patent 5504795; class US 378/119; Declared 6.02.96.
2. Патент США 6677600; кл. США 250/504R; заявлено 27.03.2003.2. US patent 6677600; class U.S. 250 / 504R; claimed 03/27/2003.
3. Патент WO 03085707; МКИ6 Н 01 L 21/027, Н 05 Н 1/24; заявлено 04.04.2003.3. Patent WO 03085707; MKI6 H 01 L 21/027, H 05
4. Заявка на патент РФ №2002120301 от 31.07.2002.4. Application for a patent of the Russian Federation No. 20022120301 dated 07/31/2002.
Claims (8)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004111488/28A RU2278483C2 (en) | 2004-04-14 | 2004-04-14 | Extreme ultraviolet source with rotary electrodes and method for producing extreme ultraviolet radiation from gas-discharge plasma |
PCT/EP2005/003869 WO2005101924A1 (en) | 2004-04-14 | 2005-04-13 | Method and device for obtaining euv radiation from a gas-discharge plasma |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004111488/28A RU2278483C2 (en) | 2004-04-14 | 2004-04-14 | Extreme ultraviolet source with rotary electrodes and method for producing extreme ultraviolet radiation from gas-discharge plasma |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004111488A RU2004111488A (en) | 2005-10-20 |
RU2278483C2 true RU2278483C2 (en) | 2006-06-20 |
Family
ID=34966511
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004111488/28A RU2278483C2 (en) | 2004-04-14 | 2004-04-14 | Extreme ultraviolet source with rotary electrodes and method for producing extreme ultraviolet radiation from gas-discharge plasma |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2278483C2 (en) |
WO (1) | WO2005101924A1 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2658314C1 (en) * | 2016-06-14 | 2018-06-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Эуф Лабс" | High-frequency source of euf-radiation and method of generation of radiation from laser plasma |
RU2709183C1 (en) * | 2019-04-26 | 2019-12-17 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Эуф Лабс" | X-ray source with liquid metal target and method of radiation generation |
US12014918B2 (en) | 2021-05-24 | 2024-06-18 | Hamamatsu Photonics K.K. | Laser-driven light source with electrodeless ignition |
US12144072B2 (en) | 2022-03-29 | 2024-11-12 | Hamamatsu Photonics K.K. | All-optical laser-driven light source with electrodeless ignition |
US12156322B2 (en) | 2022-12-08 | 2024-11-26 | Hamamatsu Photonics K.K. | Inductively coupled plasma light source with switched power supply |
US12165856B2 (en) | 2022-02-21 | 2024-12-10 | Hamamatsu Photonics K.K. | Inductively coupled plasma light source |
Families Citing this family (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005023060B4 (en) | 2005-05-19 | 2011-01-27 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Gas discharge radiation source, in particular for EUV radiation |
JP4904809B2 (en) * | 2005-12-28 | 2012-03-28 | ウシオ電機株式会社 | Extreme ultraviolet light source device |
US7501642B2 (en) | 2005-12-29 | 2009-03-10 | Asml Netherlands B.V. | Radiation source |
DE102006015641B4 (en) * | 2006-03-31 | 2017-02-23 | Ushio Denki Kabushiki Kaisha | Device for generating extreme ultraviolet radiation by means of an electrically operated gas discharge |
DE102006015640B3 (en) * | 2006-03-31 | 2007-10-04 | Xtreme Technologies Gmbh | Extreme ultraviolet radiation generating device for use in extreme ultraviolet lithography, has high voltage supply unit comprising capacitor battery, which consists of capacitor units that are arranged along round rings |
DE102006022823B4 (en) * | 2006-05-12 | 2010-03-25 | Xtreme Technologies Gmbh | Arrangement for generating EUV radiation based on a gas discharge plasma |
DE102006027856B3 (en) * | 2006-06-13 | 2007-11-22 | Xtreme Technologies Gmbh | Extreme ultraviolet radiation generating arrangement for semiconductor lithography, has electrodes immersed into containers, directed into vacuum chamber and re-guided into containers after electrical discharge between electrodes |
US8766212B2 (en) * | 2006-07-19 | 2014-07-01 | Asml Netherlands B.V. | Correction of spatial instability of an EUV source by laser beam steering |
TW200808134A (en) | 2006-07-28 | 2008-02-01 | Ushio Electric Inc | Light source device for producing extreme ultraviolet radiation and method of generating extreme ultraviolet radiation |
US7518134B2 (en) * | 2006-12-06 | 2009-04-14 | Asml Netherlands B.V. | Plasma radiation source for a lithographic apparatus |
US7759663B1 (en) * | 2006-12-06 | 2010-07-20 | Asml Netherlands B.V. | Self-shading electrodes for debris suppression in an EUV source |
US7696492B2 (en) | 2006-12-13 | 2010-04-13 | Asml Netherlands B.V. | Radiation system and lithographic apparatus |
DE102007004440B4 (en) * | 2007-01-25 | 2011-05-12 | Xtreme Technologies Gmbh | Apparatus and method for generating extreme ultraviolet radiation by means of an electrically operated gas discharge |
US20080237501A1 (en) | 2007-03-28 | 2008-10-02 | Ushio Denki Kabushiki Kaisha | Extreme ultraviolet light source device and extreme ultraviolet radiation generating method |
JP2009087807A (en) | 2007-10-01 | 2009-04-23 | Tokyo Institute Of Technology | Extreme ultraviolet light generation method and extreme ultraviolet light source device |
JP4893730B2 (en) * | 2008-12-25 | 2012-03-07 | ウシオ電機株式会社 | Extreme ultraviolet light source device |
JP5471663B2 (en) | 2010-03-19 | 2014-04-16 | ウシオ電機株式会社 | Extreme ultraviolet light source device and condensing optical means position adjustment method |
DE102013000407B4 (en) * | 2013-01-11 | 2020-03-26 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Process for improving the wettability of a rotating electrode in a gas discharge lamp |
DE102013110760B4 (en) | 2013-09-27 | 2017-01-12 | Ushio Denki Kabushiki Kaisha | Radiation source for generating short-wave radiation from a plasma |
US11869742B2 (en) * | 2019-04-26 | 2024-01-09 | Isteq B.V. | X-ray source with rotating liquid-metal target |
CN115103499B (en) * | 2022-06-09 | 2024-03-22 | 大连理工大学 | An underwater gallium indium tin liquid metal wire-forming discharge explosion device and method |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19743311A1 (en) * | 1996-09-30 | 1998-04-02 | Fraunhofer Ges Forschung | Target for generating pulsed x=ray and extreme ultraviolet radiation using pulsed laser radiation |
JP2003288998A (en) * | 2002-03-27 | 2003-10-10 | Ushio Inc | Extreme ultraviolet light source |
EP1401248B1 (en) * | 2002-09-19 | 2012-07-25 | ASML Netherlands B.V. | Radiation source, lithographic apparatus, and device manufacturing method |
EP1406124A1 (en) * | 2002-10-03 | 2004-04-07 | ASML Netherlands B.V. | Radiation source, lithographic apparatus, and device manufacturing method |
DE10342239B4 (en) * | 2003-09-11 | 2018-06-07 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Method and apparatus for generating extreme ultraviolet or soft x-ray radiation |
-
2004
- 2004-04-14 RU RU2004111488/28A patent/RU2278483C2/en not_active IP Right Cessation
-
2005
- 2005-04-13 WO PCT/EP2005/003869 patent/WO2005101924A1/en active Application Filing
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2658314C1 (en) * | 2016-06-14 | 2018-06-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Эуф Лабс" | High-frequency source of euf-radiation and method of generation of radiation from laser plasma |
RU2709183C1 (en) * | 2019-04-26 | 2019-12-17 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Эуф Лабс" | X-ray source with liquid metal target and method of radiation generation |
US12014918B2 (en) | 2021-05-24 | 2024-06-18 | Hamamatsu Photonics K.K. | Laser-driven light source with electrodeless ignition |
US12176200B2 (en) | 2021-05-24 | 2024-12-24 | Hamamatsu Photonics K.K. | Laser-driven light source with electrodeless ignition |
US12165856B2 (en) | 2022-02-21 | 2024-12-10 | Hamamatsu Photonics K.K. | Inductively coupled plasma light source |
US12144072B2 (en) | 2022-03-29 | 2024-11-12 | Hamamatsu Photonics K.K. | All-optical laser-driven light source with electrodeless ignition |
US12156322B2 (en) | 2022-12-08 | 2024-11-26 | Hamamatsu Photonics K.K. | Inductively coupled plasma light source with switched power supply |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004111488A (en) | 2005-10-20 |
WO2005101924A1 (en) | 2005-10-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2278483C2 (en) | Extreme ultraviolet source with rotary electrodes and method for producing extreme ultraviolet radiation from gas-discharge plasma | |
US7619232B2 (en) | Method and device for producing extreme ultraviolet radiation or soft X-ray radiation | |
EP0858249B1 (en) | Laser plasma X-ray source, semiconductor lithography apparatus and method using those devices | |
TWI382789B (en) | Method and apparatus for producing extreme ultraviolet radiation or soft x-ray radiation | |
US4751723A (en) | Multiple vacuum arc derived plasma pinch x-ray source | |
US7531820B2 (en) | Arrangement and method for the generation of extreme ultraviolet radiation | |
US7557511B2 (en) | Apparatus and method utilizing high power density electron beam for generating pulsed stream of ablation plasma | |
JP4810351B2 (en) | Radiation generator by gas discharge | |
US3746860A (en) | Soft x-ray generator assisted by laser | |
KR20130138313A (en) | Methods and system for controlled fusion reactions | |
JP2011505668A (en) | Laser heating discharge plasma EUV light source | |
TWI412300B (en) | Method and device for generating in particular euv radiation and/or soft x-ray radiation | |
Haworth et al. | Improved electrostatic design for MILO cathodes | |
JP2007273454A (en) | Extreme ultraviolet rays generator by gas discharge operating electrically | |
US3946236A (en) | Energetic electron beam assisted X-ray generator | |
JPS6324532A (en) | X-ray source | |
JPH05242820A (en) | Ion generating apparatus with ionization compartment composed of or coated with material having high coefficient of secondary emission | |
RU2252496C2 (en) | Device and method for producing short-wave radiation from gas- discharge plasma | |
RU170782U1 (en) | VACUUM DISCHARGE | |
JP3490770B2 (en) | Target device and X-ray laser device | |
Mendel Jr et al. | 15‐cm hybrid ion diode on PBFA‐I | |
RU2607398C2 (en) | Method of coatings application by plasma spraying and device for its implementation | |
Borisov et al. | High-power EUV (13.5 nm) light source | |
JPH04264325A (en) | Dispenser cathode having radiating surface which is in parallel with ion flow and use thereof in thyratron | |
JPH06325708A (en) | X-ray generating device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070415 |