RU2496282C1 - Device and method for emission generation from discharge plasma - Google Patents
Device and method for emission generation from discharge plasma Download PDFInfo
- Publication number
- RU2496282C1 RU2496282C1 RU2012105067/07A RU2012105067A RU2496282C1 RU 2496282 C1 RU2496282 C1 RU 2496282C1 RU 2012105067/07 A RU2012105067/07 A RU 2012105067/07A RU 2012105067 A RU2012105067 A RU 2012105067A RU 2496282 C1 RU2496282 C1 RU 2496282C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- discharge
- plasma
- electrodes
- radiation
- discharge plasma
- Prior art date
Links
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
- H05G2/008—Production of X-ray radiation generated from plasma involving an energy-carrying beam in the process of plasma generation
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- X-Ray Techniques (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к устройству и способу для генерации мощного оптического излучения, в частности, в области экстремального УФ (ЭУФ) или мягкого рентгеновского излучения (МРИ) в диапазоне длин волн примерно от 1 нм до 30 нм. Источником излучения служит плазма разряда с высокой частотой повторения импульсов. В разряде наряду с используемым излучением генерируются нежелательные загрязняющие частицы, способные осаждаться на поверхностях оптической системы, расположенной на пути используемого излучения, что требует подавления потока загрязняющих частиц в направлении вывода излучения к оптическому коллектору и/или защиты оптического коллектора от потока загрязняющих частиц. Область применения включает ЭУФ-литографию при производстве интегральных схем или метрологию.The invention relates to a device and method for generating high-power optical radiation, in particular in the field of extreme UV (EUV) or soft x-ray radiation (MRI) in the wavelength range from about 1 nm to 30 nm. The radiation source is a discharge plasma with a high pulse repetition rate. In addition to the radiation used, undesirable contaminant particles are generated in the discharge that can be deposited on the surfaces of the optical system located in the path of the used radiation, which requires suppressing the flow of polluting particles in the direction of radiation output to the optical collector and / or protecting the optical collector from the flow of polluting particles. The scope includes EUV lithography in the manufacture of integrated circuits or metrology.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
Разработка источников коротковолнового излучения, в частности экстремального УФ (ЭУФ) излучения, отвечающей диапазону эффективного отражения зеркальной оптики, стимулируется созданием технологии производства интегральных схем с размерами структур, имеющих размеры лишь в несколько нм. Для генерации ЭУФ излучения может использоваться плотная высокотемпературная плазма ряда элементов, в частности Sn.The development of sources of short-wave radiation, in particular extreme UV (EUV) radiation corresponding to the effective reflection range of mirror optics, is stimulated by the creation of a technology for the production of integrated circuits with dimensions of structures having dimensions of only a few nm. Dense high-temperature plasma of a number of elements, in particular Sn, can be used to generate EUV radiation.
Плазма, эффективно излучающая ЭУФ и/или МРИ излучение, может быть получена как при фокусировке излучения мощных лазеров на мишень, так и в разряде. Разрядные источники излучения обладают более высокой эффективностью, поскольку электрическая энергия, запасенная в конденсаторной батарее, непосредственно преобразуется в энергию излучающей плазмы. Наряду с эмиссией коротковолнового излучения в качестве побочного продукта из плазмы генерируется поток нежелательных заряженных и нейтральных частиц (debris), загрязняющих оптическую систему сбора коротковолнового излучения, включающую в себя коллекторную оптику, которая может состоять из одного или из нескольких зеркал, расположенных вблизи источника излучения. Если частицы обладают высокой скоростью, они могут приводить к повреждению коллекторной оптики и, возможно, других частей системы освещения, расположенных вслед за системой сбора излучения.Plasma efficiently emitting EUV and / or MRI radiation can be obtained both by focusing the radiation of high-power lasers on a target and in a discharge. Discharge radiation sources are more efficient because the electrical energy stored in the capacitor bank is directly converted to the energy of the emitting plasma. Along with the emission of short-wave radiation, a stream of unwanted charged and neutral particles (debris) is generated from the plasma as a by-product, polluting the optical system for collecting short-wave radiation, which includes collector optics, which can consist of one or several mirrors located near the radiation source. If the particles have a high speed, they can damage the collector optics and, possibly, other parts of the lighting system, located after the radiation collection system.
В наиболее эффективных источниках ЭУФ и МРИ излучения применяют разряд типа вакуумной искры. В них используется и лазерное излучение, но малой энергии - только для инициирования разряда, а нагрев плазмы до необходимого ионизационного состояния производится за счет ввода в разряд основной энергии от импульсного источника питания и магнитного сжатия плазмы. Малая область разрядного канала в районе его перетяжки - пинч, образуемый в результате магнитного сжатия, и является эффективным источником коротковолнового излучения, используемым оптической системой. Для получения высокой мощности излучения разряд осуществляют с высокой частотой повторения.In the most effective sources of EUV and MRI radiation, a vacuum spark type discharge is used. They also use laser radiation, but of low energy - only to initiate a discharge, and plasma is heated to the required ionization state by introducing the main energy into the discharge from a pulsed power source and magnetic compression of the plasma. A small region of the discharge channel in the region of its constriction is a pinch formed as a result of magnetic compression and is an effective source of short-wave radiation used by the optical system. To obtain a high radiation power, the discharge is carried out with a high repetition rate.
Оптический коллектор, как правило, предназначен для использования осесимметричного расходящегося оптического пучка с центром (вершиной) в области разрядного пинча. Коллекторный угол может достигать к стерадиан. Прилегающая к оси часть пучка не используется. Оптическая система сбора излучения может включать в себя размещаемую между источником излучения и оптическим коллектором систему его защиты от загрязняющих частиц.An optical collector, as a rule, is designed to use an axisymmetric diverging optical beam with a center (apex) in the region of the discharge pinch. The collector angle can reach to steradian. The part of the beam adjacent to the axis is not used. An optical radiation collection system may include a system for protecting it from polluting particles placed between the radiation source and the optical collector.
Известны устройство и способ для генерации излучения из плазмы разряда с системой защиты оптического коллектора, включающей в себя вращающуюся и стационарную фольговые ловушки, отделенные промежуточным пространством, в которое подается буферный газ, US Patent Application 20110002569. Благодаря указанной конструкции объем для генерации плазмы и объем, содержащий коллектор, могут поддерживаться при низком давлении, в то время как буферный газ в промежуточном пространстве может подаваться при более высоком давлении, позволяющем эффективно замедлять загрязняющие частицы. Фольговые ловушки включают в себя структуры с проходами, через которые излучение напрямую проходит в оптический коллектор, в то время, как загрязняющие частицы преимущественно конденсируются на стенках этой структуры, не достигая коллектора. При наличии вращающейся ловушки медленно движущиеся, но относительно большие и тяжелые капли, почти не отклоняемые при столкновениях с атомами буферного газа и, следовательно, проходящие через фольговую ловушку, сталкиваются с фольгами вращающейся фольговой ловушки и преимущественно осаждаются на поверхности этих фольг.A device and method are known for generating radiation from a discharge plasma with an optical collector protection system including rotating and stationary foil traps separated by an intermediate space into which buffer gas is supplied, US Patent Application 20110002569. Due to this design, the plasma generation volume and volume, containing the collector can be maintained at low pressure, while the buffer gas in the intermediate space can be supplied at a higher pressure, which allows you to effectively slow down contaminating particles. Foil traps include structures with passages through which radiation passes directly into the optical collector, while contaminants predominantly condense on the walls of this structure without reaching the collector. In the presence of a rotating trap, slowly moving, but relatively large and heavy droplets, which are almost not deflected in collisions with atoms of the buffer gas and, therefore, passing through the foil trap, collide with the foils of the rotating foil trap and are mainly deposited on the surface of these foils.
Использование системы сбора оптического излучения предусматривает применение и других методов уменьшения корпускулярного излучения в ее направлении.The use of an optical radiation collection system provides for the use of other methods for reducing corpuscular radiation in its direction.
В одних из наиболее мощных и эффективных источниках ЭУФ излучения разряд осуществляют между двумя дисковыми электродами, каждый из которых имеет вал с приводом вращения. Вращающиеся, как правило, вокруг горизонтальных осей дисковые электроды частично погружены в ванны из жидкого металла, служащего для охлаждения электродов, подвергаемых в зоне разряда с высокой частотой следования импульсов экстремально высоким тепловым нагрузкам. Одновременно ванны с жидким металлом служат в качестве скользящих контактов для подсоединения к вращающимся дисковым электродам источника питания, а также для подачи к зоне разряда жидкого металла, в частности Sn, служащего плазмообразующим веществом. В таких источниках движение загрязняющих частиц из зоны разряда происходит в направлениях, в значительной степени совпадающих с направлением выхода оптического излучения. Эффективное подавление потока загрязняющих частиц в направлении системы сбора излучения возможно за счет применения экранов, расположенных вблизи приэлектродных областей разряда и обеспечивающих прямую видимость оптического коллектора из малой части разрядной области в районе пинча. В мощных источниках излучения такие экраны должны подвергаться примерно столь же высоким тепловым нагрузкам, как и электроды.In some of the most powerful and efficient sources of EUV radiation, a discharge is carried out between two disk electrodes, each of which has a shaft with a rotation drive. As a rule, disk electrodes rotating around horizontal axes are partially immersed in molten metal baths used to cool electrodes subjected to extremely high thermal loads in the discharge zone with a high pulse repetition rate. At the same time, baths with liquid metal serve as sliding contacts for connecting a power source to rotating disk electrodes, as well as for supplying a liquid metal, in particular Sn, serving as a plasma-forming substance to the discharge zone. In such sources, the movement of polluting particles from the discharge zone occurs in directions that substantially coincide with the direction of the output of optical radiation. Effective suppression of the flow of polluting particles in the direction of the radiation collection system is possible due to the use of screens located near the electrode regions of the discharge and providing direct visibility of the optical collector from a small part of the discharge region in the pinch region. In high-power radiation sources, such screens should be subjected to approximately the same high thermal loads as the electrodes.
В известных устройстве и способе для генерации излучения из разрядной плазмы, US Patent 7557366, осуществляют лазерно-инициируемый разряд между первым и вторым электродами, в частности, вращающимися, с вводом энергии импульсного источника питания в плазму разряда, генерации из плазмы разряда излучения и его выводе в сферический угол, определяемый расположением и конфигурацией электродов, одновременно служащими защитными экранами, препятствующими движению в направлении вывода излучения загрязняющих частиц, производимых в приэлектродных областях разряда. В указанных способе и устройстве достигается эффективное уменьшение потока частиц в направлении оптического коллектора, поскольку значительная часть разряда, за исключением области в районе пинча, находится в загороженной электродами зоне, оптически не связанной с коллектором. Однако указанные устройство и способ не предусматривают подавления потока загрязняющих частиц, в частности плазмы, из области разряда в районе пинча, являющейся эффективным источником излучения и находящейся в прямой видимости оптического коллектора.In a known device and method for generating radiation from a discharge plasma, US Pat. into a spherical angle, determined by the location and configuration of the electrodes, which at the same time serve as protective shields that impede movement in the direction of radiation emission of polluting particles produced in the electrode regions tyah discharge. In the aforementioned method and device, an effective reduction of the particle flow in the direction of the optical collector is achieved, since a significant part of the discharge, with the exception of the region in the pinch region, is located in the zone enclosed by electrodes that is not optically connected to the collector. However, these devices and methods do not suppress the flow of polluting particles, in particular plasma, from the discharge region in the pinch region, which is an effective radiation source and is in direct line of sight of the optical collector.
Также известны устройство и способ для генерации излучения из разрядной плазмы, в частности, экстремального ультрафиолетового или мягкого рентгеновского излучения, в которых первый и второй электроды представляют собой струи жидкого металла, формируемые, соответственно, первым и вторым соплами, к которым подсоединен импульсный источник питания, и один из электродов облучается сфокусированным лучом лазера, инициирующим между первым и вторым электродами разряд, в котором наряду с излучением в качестве побочного продукта производятся нейтральные и заряженные загрязняющие частицы (debris), US Patent 7557366.Also known is a device and method for generating radiation from a discharge plasma, in particular extreme ultraviolet or soft X-ray radiation, in which the first and second electrodes are jets of liquid metal, formed, respectively, by the first and second nozzles to which a switching power supply is connected, and one of the electrodes is irradiated with a focused laser beam, initiating a discharge between the first and second electrodes, in which, along with radiation, ytralnye and charged dust particles (debris), US Patent 7,557,366.
Данные устройство и способ позволяют высокоэффективно получать мощное ЭУФ/МРИ излучение в большом пространственном угле. При этом величина скорости жидкого металла в струях, служащих электродами, определяет составляющую скорости потока загрязняющих частиц, в частности микро частиц и капель, в направлении движения струй, что позволяет избежать их попадания на оптический коллектор.These device and method can highly efficiently obtain powerful EUV / MRI radiation in a large spatial angle. In this case, the velocity of the liquid metal in the jets serving as electrodes determines the component of the flow rate of polluting particles, in particular micro particles and droplets, in the direction of the jets, which avoids their contact with the optical collector.
Однако данное устройство и способ также не предусматривают подавления потока загрязняющих частиц из области разряда, являющейся эффективным источником излучения.However, this device and method also do not provide for suppressing the flow of polluting particles from the discharge region, which is an effective source of radiation.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Задачей изобретения является создание устройства и способа для генерации ЭУФ/МРИ излучения из разрядной плазмы, обеспечивающих эффективное подавление в пучке излучения потока плазмы из наиболее эффективно излучающей области разряда, как правило, используемой системой сбора излучения и находящейся в прямой видимости оптического коллектора.The objective of the invention is to provide a device and method for generating EUV / MRI radiation from a discharge plasma, which effectively suppresses a plasma stream from a most efficiently emitting discharge region in a radiation beam, typically used by a radiation collection system and in direct line of sight of an optical collector.
Выполнение поставленной задачи возможно с помощью предлагаемого устройства для генерации излучения из разрядной плазмы, в частности экстремального ультрафиолетового или мягкого рентгеновского излучения, содержащегоThe task can be achieved using the proposed device for generating radiation from a discharge plasma, in particular extreme ultraviolet or soft x-ray radiation containing
импульсный источник питания, первый электрод, второй электрод, облучаемый сфокусированным лучом лазера, инициирующим между первым и вторым электродами разряд, производящий наряду с излучением в качестве побочного продукта нейтральные и заряженные загрязняющие частицы (debris),a pulsed power source, a first electrode, a second electrode irradiated by a focused laser beam, initiating a discharge between the first and second electrodes, producing, along with radiation, a neutral and charged contaminating particles (debris), as a by-product,
в котором за счет выбора места облучения электрода лазерным лучом, геометрии электродов и разрядного контура лазерно-инициируемый разряд асимметричен, имея преимущественно изогнутую/бананообразную форму, при этом градиент собственного магнитного поля тока асимметричного разряда непосредственно вблизи области разряда имеет выделенное направление, которое определяет направление преимущественного движения потока разрядной плазмы от электродов в область менее сильного магнитного поля, а направление вывода из плазмы разряда оптического излучения в виде расходящегося пучка, характеризующегося оптической осью, существенно отличается от направления преимущественного движения плазмы из области разряда.in which, due to the choice of the location of the electrode irradiation with the laser beam, the geometry of the electrodes and the discharge circuit, the laser-initiated discharge is asymmetric, having a predominantly curved / banana shape, while the gradient of the intrinsic magnetic field of the current of the asymmetric discharge directly in the vicinity of the discharge region determines the direction of the preferred the motion of the discharge plasma flow from the electrodes into the region of a less strong magnetic field, and the direction of the discharge from the discharge plasma is optical of radiation in a divergent beam, characterized by an optical axis essentially differs from the direction of preferential movement of the plasma discharge region.
Предпочтительно, что в месте облучения лазерным лучом нормаль к поверхности второго электрода, определяющая направление преимущественного распространения лазерно-индуцированной плазмы, существенно отличается от направления на ближайшую точку первого электрода.It is preferable that at the site of irradiation with a laser beam, the normal to the surface of the second electrode, which determines the direction of the predominant propagation of the laser-induced plasma, differs significantly from the direction to the nearest point of the first electrode.
В варианте реализации устройства первый и второй электроды выполнены в виде вращающихся дисков, покрытых жидким плазмообразующим металлом.In an embodiment of the device, the first and second electrodes are made in the form of rotating disks coated with a liquid plasma-forming metal.
В другом варианте реализации устройства первый и второй электроды представляют собой струи жидкого металла, формируемые, соответственно, первым и вторым соплами, к которым подсоединен импульсный источник питания.In another embodiment of the device, the first and second electrodes are jets of liquid metal, formed, respectively, by the first and second nozzles, to which a switching power supply is connected.
Способ генерации излучения из разрядной плазмы заключается в осуществлении лазерно-инициируемого разряда между первым и вторым электродами с вводом энергии импульсного источника питания в плазму разряда и генерации из плазмы разряда излучения наряду с побочным продуктом в виде нейтральных и заряженных загрязняющих частиц, при котором за счет выбора места облучения электрода лазерным лучом, геометрии электродов и разрядного контура формируют асимметричный разряд преимущественно изогнутой/бананообразной формы, собственное магнитное поле которого непосредственно вблизи разряда имеет градиент, определяющий направление преимущественного движения потока разрядной плазмы от электродов в область менее сильного магнитного поляA method for generating radiation from a discharge plasma is to carry out a laser-initiated discharge between the first and second electrodes with the introduction of the energy of a pulsed power source into the discharge plasma and generation of radiation from the discharge plasma along with a by-product in the form of neutral and charged polluting particles, in which, by choosing the places where the electrode is irradiated with a laser beam, the geometry of the electrodes and the discharge circuit form an asymmetric discharge of a predominantly curved / banana shape, its own magnetically field is directly near the discharge has a gradient, which determines the direction of the preferential discharge plasma flow from the electrodes to less strong magnetic field
и осуществляют вывод излучения в виде расходящегося пучка, характеризующегося оптической осью, в направлении, существенно отличающемся от направления преимущественного движения плазмы из области разряда.and carry out the output of radiation in the form of a diverging beam, characterized by an optical axis, in a direction substantially different from the direction of the predominant motion of the plasma from the discharge region.
В варианте реализации способа обеспечивают вращение первого и второго электродов, выполненных в виде дисков с приводом вращения, и подают плазмообразующий жидкий металл на рабочую поверхность электродов.In an embodiment of the method, the first and second electrodes are made in the form of disks with a rotation drive, and a plasma-forming liquid metal is supplied to the working surface of the electrodes.
В другом варианте реализации способа первый и второй электроды формируют в виде двух струй жидкого металла.In another embodiment of the method, the first and second electrodes are formed in the form of two jets of liquid metal.
Предложенные устройство и способ генерации излучения из разрядной плазмы за счет выбора места воздействия лазерного луча на электрод, геометрии электродов и разрядного контура обеспечивают создание собственного магнитного поля разряда, обладающего вблизи разряда выделенным направлением градиента магнитного поля. В свою очередь, это обусловливает направленное движение разрядной плазмы, включая наиболее эффективно излучающую область разрядной плазмы, предназначенную для использования системой сбора излучения и находящуюся в области прямой видимости оптического коллектора.The proposed device and method for generating radiation from a discharge plasma by choosing the location of the laser beam on the electrode, the geometry of the electrodes and the discharge circuit provide the creation of the own magnetic field of the discharge, which has the selected direction of the magnetic field gradient near the discharge. In turn, this determines the directional motion of the discharge plasma, including the most efficiently emitting region of the discharge plasma, intended for use by the radiation collection system and located in the line of sight of the optical collector.
В результате, при выводе из плазмы разряда оптического излучения в виде расходящегося пучка, характеризующегося оптической осью, в направлении, существенно отличающемся от преимущественного направления движения плазмы, достигается эффективное подавление в пучке излучения потока плазмы из наиболее эффективно излучающей области разряда. Это является высокоэффективным решением одной из наиболее сложных задач проблемы подавления потока загрязняющих частиц при генерации излучения из разрядной плазмы.As a result, when optical radiation is extracted from a discharge plasma in the form of a diverging beam characterized by an optical axis in a direction substantially different from the preferred direction of plasma motion, effective suppression of the plasma flow in the radiation beam from the most efficiently emitting region of the discharge is achieved. This is a highly effective solution to one of the most complex problems of suppressing the flow of polluting particles during the generation of radiation from a discharge plasma.
Создание потока плазмы и увлекаемых ею нейтральных загрязняющих частиц из области разряда в направлении от электродов способствуют быстрому восстановлению электрической прочности разрядного промежутка, позволяя повысить частоту следования разрядных импульсов и увеличить мощность излучения из разрядной плазмы.The creation of a plasma stream and neutral polluting particles carried away by it from the discharge region in the direction from the electrodes contributes to the rapid restoration of the electric strength of the discharge gap, which makes it possible to increase the repetition rate of discharge pulses and increase the radiation power from the discharge plasma.
Выбор места облучения лазерным лучом второго электрода указанным образом, при котором нормаль к поверхности второго электрода, определяющая направление преимущественного распространения лазерно-индуцированной плазмы существенно отличается от направления на ближайшую точку первого электрода, способствует формированию асимметричного разряда имеющего преимущественно изогнутую/бананообразную форму.The choice of the place of irradiation of the second electrode with the laser beam in this way, in which the normal to the surface of the second electrode, which determines the direction of the predominant propagation of the laser-induced plasma, differs significantly from the direction to the nearest point of the first electrode, contributes to the formation of an asymmetric discharge having a predominantly curved / banana shape.
Применение в комплексе с предложенным способом генерации излучения из разрядной плазмы известных методов защиты оптического коллектора от загрязняющих частиц, таких, как экранировка приэлектродных областей разряда, применение стационарной и вращающейся фольговых ловушек, частично заполненных газом, позволяет наиболее полно решить проблему подавления потока загрязняющих частиц в пучке излучения из разрядной плазмы.The use in combination with the proposed method for generating radiation from a discharge plasma of known methods for protecting the optical collector from contaminating particles, such as screening the electrode regions of the discharge, the use of stationary and rotating foil traps partially filled with gas, allows the most complete solution to the problem of suppressing the flow of polluting particles in the beam radiation from a discharge plasma.
Выполнение в варианте предложенных способа и устройства первого и второго электродов в виде вращающихся дисков, покрытых жидким плазмообразующим металлом, позволяет наряду высокоэффективным подавлением потока плазмы в пучке излучения получать ЭУФ/МРИ излучение высокой мощности.The embodiment of the proposed method and device of the first and second electrodes in the form of rotating disks coated with a liquid plasma-forming metal allows, along with highly effective suppression of the plasma flow in the radiation beam, to obtain high-power EUV / MRI radiation.
Выполнение первого и второго электродов в виде двух струй жидкого металла представляет собой другой вариант реализации изобретения, в котором наряду с высокоэффективным подавлением в пучке излучения потока плазмы и увлекаемых ею нейтральных частиц возможно достижение ЭУФ/МРИ излучения высокой мощности.The implementation of the first and second electrodes in the form of two jets of liquid metal is another embodiment of the invention, in which, along with highly efficient suppression of the plasma stream and the neutral particles carried away by it, it is possible to achieve high-power EUV / MRI radiation.
Все это позволяет наряду с получением мощного ЭУФ/МРИ излучения в большом, до π ср, телесном угле обеспечить выделенное направление движения загрязняющих частиц, генерируемых в плазме разряда как побочный продукт, и реализовать вывод излучения в направлении, существенно отличающемся от направления преимущественного распространения потока загрязняющих частиц.All this allows, along with the receipt of powerful EUV / MRI radiation in large, up to π cf solid angle, to provide the selected direction of motion of the polluting particles generated in the discharge plasma as a by-product, and to realize the radiation output in a direction significantly different from the direction of the predominant distribution of the polluting particles.
Таким образом, наряду с возможностью генерации мощного ЭУФ/МРИ излучения обеспечивается высокоэффективное подавление в пучке излучения потока плазмы и увлекаемых ею нейтральных частиц из разряда, в том числе из его наиболее эффективно излучающей области.Thus, along with the possibility of generating high-power EUV / MRI radiation, a highly efficient suppression of the plasma stream and neutral particles carried away by it from the discharge, including from its most efficiently emitting region, is ensured.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Рисунки в заявке представлены в виде, достаточном для понимания принципов изобретения, и ни в коей мере не ограничивают объем настоящего изобретения.The drawings in the application are presented in a form sufficient to understand the principles of the invention, and in no way limit the scope of the present invention.
На чертежах совпадающие элементы устройства имеют одинаковые номера позиций.In the drawings, matching device elements have the same item numbers.
На фиг.1 схематично изображено устройство для генерации излучения из плазмы разряда между вращающимися электродами.Figure 1 schematically shows a device for generating radiation from a discharge plasma between rotating electrodes.
На фиг.2а схематично изображено поперечное сечение в области разряда устройства для генерации излучения из плазмы разряда между электродами в виде струй жидкого металла.On figa schematically shows a cross section in the discharge region of a device for generating radiation from a discharge plasma between electrodes in the form of jets of liquid metal.
На фиг.2b представлена схема устройства с кольцевым коллектором для визуализации потоков плазмы из разряда.On fig.2b presents a diagram of a device with an annular collector for visualizing plasma flows from the discharge.
На фиг.2с показан в развернутом виде кольцевой коллектор для визуализации потоков плазмы после экспозиции в источнике излучения с электродами в виде струй жидкого металла.Figure 2c shows an expanded collector for visualizing plasma flows after exposure to a radiation source with electrodes in the form of jets of liquid metal.
ПРИМЕР ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯMODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Данное описание служит для иллюстрации осуществления изобретения, но не объема настоящего изобретения.This description serves to illustrate the implementation of the invention, but not the scope of the present invention.
Устройство для генерации из разрядной плазмы излучения, в частности экстремального ультрафиолетового или мягкого рентгеновского излучения, содержит импульсный источник питания 1, первый электрод 2, второй электрод 3, облучаемый сфокусированным лучом 4 лазера, инициирующим между первым и вторым электродами 2, 3 разряд 5, производящий наряду с излучением в качестве побочного продукта нейтральные и заряженные загрязняющие частицы (debris). В устройстве для получения излучения из разрядной плазмы за счет выбора геометрии электродов и места облучения лазерным лучом 4 электрода 3 лазерно-инициируемый разряд 5 асимметричен, имея преимущественно изогнутую/бананообразную форму. В непосредственной близости от разряда 5 в качестве токоведущих частей разрядного контура служат скин-слои 2а, 3а электродов 2, 3, расположенные преимущественно с вогнутой стороны разряда. Определяемый геометрией разряда и разрядного контура градиент собственного магнитного поля 6 тока разряда 5 вблизи него имеет выделенное направление: область сильного магнитного поля расположена с вогнутой стороны разряда. Градиент собственного магнитного поля 6 тока разряда определяет направление 7 преимущественного движения потока 8 разрядной плазмы и увлекаемых ею нейтральных загрязняющих частиц от электродов 2, 3 в область слабого магнитного поля, расположенную с выгнутой стороны разряда. При этом направление вывода из плазмы разряда 5 оптического излучения в виде расходящегося пучка 9 с вершиной в области пинча 5а и оптической осью 10, существенно отличается от направления 6 преимущественного движения потока плазмы 7 из области разряда.A device for generating radiation from a discharge plasma, in particular extreme ultraviolet or soft X-ray radiation, comprises a switching
Согласно предлагаемому изобретению предпочтительно, что в месте облучения лазерным лучом 4 нормаль к поверхности второго электрода 3, определяющая направление преимущественного распространения лазерно-индуцированной плазмы, существенно отличается от направления 12 на ближайшую точку первого электрода 2.According to the invention, it is preferable that at the site of irradiation with the
В варианте реализации устройства (фиг.1) первый и второй электроды 2, 3 выполнены в виде вращающихся дисков, покрытых тонким слоем жидкого плазмообразующего металла. При этом токоподвод к электродам 2, 3 осуществляется с помощью скользящих контактов 13а, 13b. Покрытие электродов тонким слоем жидкого плазмообразующего металла и его подача к области разряда при вращении электродов осуществляется, например, за счет частичного погружения электродов в ванны с жидким металлом, которые для упрощения не показаны на фиг.1. Ванны с жидким металлом при подключении к ним источника питания 1 служат и в качестве скользящих контактов 13а, 13b.In an embodiment of the device (Fig. 1), the first and
В другом варианте реализации устройства (фиг.2а, 2b) первый и второй электроды 2, 3 представляют собой струи жидкого металла, формируемые, соответственно, первым и вторым соплами 14, 15, к которым подсоединен импульсный источник питания (фиг.2b). Для экспериментального определения характера распределения потока плазмы из области разряда 5 устройство содержит кольцевой коллектор 16 для визуализации потоков плазмы, выполненный в виде полоски металлической фольги, окружающей разряд (фиг.2b).In another embodiment of the device (Fig. 2a, 2b), the first and
Способ генерации излучения, в частности экстремального ультрафиолетового или мягкого рентгеновского излучения из разрядной плазмы, реализуют следующим образом.A method for generating radiation, in particular extreme ultraviolet or soft X-ray radiation from a discharge plasma, is implemented as follows.
В варианте реализации способа (фиг.1) обеспечивают вращение первого и второго электродов 2, 3, выполненных в виде дисков с приводом вращения, и подают плазмообразующий жидкий металл на рабочую поверхность электродов. Включают импульсный источник питания 1, подключенный на терминалах А, В к первому и второму электродам 2, 3, в результате на электродах 2, 3 и на вакуумном разрядном промежутке между ними нарастает напряжение. Сфокусированным лучом 4 импульсного лазера облучают электрод 3, испаряя и ионизируя малую порцию материала на поверхности электрода 3. Предпочтительно, что в месте облучения лазерным лучом 4 нормаль 11 к поверхности второго электрода, определяющая направление преимущественного распространения лазерно-индуцированной плазмы, существенно отличается от направления 12 на ближайшую точку первого электрода 2. Замыкают разрядный промежуток между электродами 2, 3 разлетающейся лазерно-индуцированной плазмой. За счет выбора геометрии электродов 2, 3 и места воздействия лазерного луча 4 на электрод 3 формируют асимметричный разряд 5 преимущественно изогнутой/бананообразной формы, собственное магнитное поле 6 которого непосредственно вблизи области разряда 5 имеет градиент, определяющий преимущественное направление 7 движения потока 8 разрядной плазмы от электродов 2, 3 в область менее сильного магнитного поля 6. Направленное действие электромагнитных сил на плазму разряда 5 обусловлено формой разряда, при которой величина магнитного поля выше с вогнутой стороны разрядного канала. Кроме этого за счет выбора геометрии разрядного контура токоподводы к разряду, в качестве которых служат скин-слои 2а, 3а электродов 2, 3, расположены преимущественно с вогнутой стороны разрядного канала. Все это увеличивает разницу величин магнитного поля 6 по разные стороны разрядного канала, что повышает силу действия электромагнитных сил на разрядную плазму в выделенном направлении 7. В процессе разряда вводят энергию импульсного источника питания 1 в плазму разряда 5. За счет выбора плазмообразующего материала электрода 2, в частности олова, линии излучения ионов которого находятся в нужной области коротковолнового диапазона спектра, производят высокоэффективную генерацию ЭУФ и/или МРИ излучения из малой области разрядного канала в районе его перетяжки - пинча 5а, образованного в результате магнитного сжатия плазмы. Вывод излучения в виде расходящегося пучка 9, имеющего вершину в области пинча 5а и характеризующегося оптической осью 10, осуществляют в направлении 9, 10, существенно отличающемся от направления 7 преимущественного движения плазмы из области разряда 5. Для получения высокой средней мощности излучения разряд осуществляют с высокой частотой повторения импульсов.In an embodiment of the method (Fig. 1), the first and
Следует также отметить, что в отличие от известных аналогов, например US Patent Application 20090168967, в предложенных устройстве и способе загрязняющие частицы не задерживаются в области электродов, а беспрепятственно покидают область разряда в выделенном направлении, что обеспечивает высокоэффективную очистку разрядной области от плазмы и нейтральных частиц от предыдущего разрядного импульса и обеспечивает возможность повышения частоты разрядных импульсов. Это обеспечивает возможность повышения мощности пучка ЭУФ/МРИ излучения при высокоэффективном подавлении потока плазмы в направлении вывода пучка излучения.It should also be noted that, in contrast to known analogues, for example, US Patent Application 20090168967, in the proposed device and method, the contaminating particles do not stay in the electrode region, but freely leave the discharge region in the selected direction, which provides highly efficient cleaning of the discharge region from plasma and neutral particles from the previous discharge pulse and provides the opportunity to increase the frequency of the discharge pulses. This makes it possible to increase the power of the EUV / MRI beam with highly efficient suppression of the plasma flow in the direction of output of the radiation beam.
В другом варианте реализации способа генерации излучения из разрядной плазмы с помощью первого и второго сопел 14, 15, к которым подсоединен импульсный источник питания 1, формируют первый и второй электроды 2, 3 в виде двух струй жидкого металла (фиг.2а, 2b). В остальном данный вариант реализации способа генерации излучения из разрядной плазмы не отличается от вышеописанного.In another embodiment of the method for generating radiation from a discharge plasma using the first and
На фиг.2b представлена схема устройства с кольцевым коллектором 16 для визуализации потоков плазмы из разряда, а на фиг.2с кольцевой коллектор 16 показан в развернутом виде после длительного воздействия на него потоков плазмы и загрязняющих частиц, генерируемых в разряде наряду с излучением. Изображение на фиг.2с иллюстрирует положительный результат, достигаемый за счет применения предложенных устройства и способа, при которых выход плазмы из области разряда сосредоточен в сравнительно узком телесном угле, около 2 ср.Figure 2b shows a diagram of a device with an
Таким образом, предложенные устройство и способ обеспечивают генерацию мощного излучения из разрядной плазмы при высокоэффективном подавлении в пучке излучения потоков плазмы из разряда, в том числе, из его наиболее эффективно излучающей области.Thus, the proposed device and method provide the generation of powerful radiation from a discharge plasma with highly efficient suppression of plasma flows from a discharge in a radiation beam, including from its most efficiently emitting region.
Список обозначенийDesignation List
1. импульсный источник питания с терминалами А, В подключения к электродам1. switching power supply with terminals A, B connected to the electrodes
2. первый электрод2. first electrode
2а. область скин-слоя первого электрода2a. skin region of the first electrode
3. второй электрод3. second electrode
3а. область скин-слоя второго электрода3a. skin region of the second electrode
4. сфокусированный луч лазера4. focused laser beam
5. разряд между первым и вторым электродами 5а разрядный пинч5. discharge between the first and
6. направление преимущественного движения потока плазмы из области разряда6. direction of the predominant motion of the plasma stream from the discharge region
7. поток плазмы, распространяющейся из области разряда7. plasma flow propagating from the discharge region
8. линии магнитного поля8. magnetic field lines
9. расходящийся пучок излучения с вершиной в области пинча9. a divergent beam of radiation with a peak in the pinch region
10. оптическая ось пучка излучения10. optical axis of the radiation beam
11a, b скользящие контакты вращающихся электродов11a, b sliding contacts of rotating electrodes
12. нормаль к поверхности электрода в месте облучения лазерным лучом12. normal to the surface of the electrode at the site of irradiation with a laser beam
13. направление на ближайшую точку первого электрода в месте облучения второго электрода лазерным лучом13. direction to the nearest point of the first electrode in the place of irradiation of the second electrode with a laser beam
14. первое сопло14. first nozzle
15. второе сопло15. second nozzle
16. кольцевой коллектор для визуализации потоков плазмы.16. An annular collector for visualizing plasma flows.
Claims (8)
содержащее импульсный источник питания, первый электрод, второй электрод, облучаемый сфокусированным лучом лазера, инициирующим между первым и вторым электродами разряд, производящий наряду с излучением в качестве побочного продукта нейтральные и заряженные загрязняющие частицы (debris),
в котором за счет выбора места облучения электрода лазерным лучом, геометрии электродов и разрядного контура
лазерно-инициируемый разряд асимметричен, имея преимущественно изогнутую/бананообразную форму, при этом градиент собственного магнитного поля тока асимметричного разряда непосредственно вблизи области разряда имеет выделенное направление, которое определяет направление преимущественного движения потока разрядной плазмы от электродов в область менее сильного магнитного поля,
а направление вывода из плазмы разряда оптического излучения в виде расходящегося пучка, характеризующегося величиной пространственного угла и оптической осью, существенно отличается от направления преимущественного движения плазмы из области разряда.1. Device for generating radiation from a discharge plasma, in particular extreme ultraviolet or soft x-ray radiation,
containing a pulsed power source, a first electrode, a second electrode irradiated by a focused laser beam, initiating a discharge between the first and second electrodes, which produces, along with radiation, a neutral and charged contaminating particles (debris) as a by-product,
in which due to the choice of the location of the electrode irradiation with a laser beam, the geometry of the electrodes and the discharge circuit
the laser-initiated discharge is asymmetric, having a predominantly curved / banana-like shape, while the gradient of the intrinsic magnetic field of the asymmetric discharge current directly in the vicinity of the discharge region has a distinguished direction, which determines the direction of the predominant movement of the discharge plasma flow from the electrodes to the region of a less strong magnetic field,
and the direction of the discharge from the plasma of the discharge of optical radiation in the form of a diverging beam, characterized by the magnitude of the spatial angle and the optical axis, differs significantly from the direction of the predominant motion of the plasma from the region of the discharge.
и с помощью собственных электромагнитных сил разряда импульсно воздействуют на разрядную плазму преимущественно в выделенном направлении,
а вывод излучения в виде расходящегося пучка осуществляют в направлении, существенно отличающемся от направления преимущественного движения плазмы из области разряда.6. A method for generating radiation from a discharge plasma, in particular extreme ultraviolet or soft X-ray radiation, which consists in carrying out a laser-initiated discharge between the first and second electrodes by introducing the energy of a pulsed power source into the discharge plasma and generating radiation from the discharge plasma along with the by-product in the form of neutral and charged contaminating particles, in which as mmetrichny discharge preferably curved / shape of banana, its own magnetic field which is immediately adjacent the discharge has a gradient that defines a preferred direction preferential discharge plasma flow from the electrodes disposed in the convex part of the discharge region less strong magnetic field,
and using their own electromagnetic forces of the discharge, they pulsely act on the discharge plasma mainly in the selected direction,
and the output of radiation in the form of a diverging beam is carried out in a direction substantially different from the direction of the predominant motion of the plasma from the discharge region.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012105067/07A RU2496282C1 (en) | 2012-02-15 | 2012-02-15 | Device and method for emission generation from discharge plasma |
PCT/RU2012/000701 WO2013122505A1 (en) | 2012-02-15 | 2012-08-23 | Device and method for generating radiation from discharge plasma |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012105067/07A RU2496282C1 (en) | 2012-02-15 | 2012-02-15 | Device and method for emission generation from discharge plasma |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012105067A RU2012105067A (en) | 2013-08-20 |
RU2496282C1 true RU2496282C1 (en) | 2013-10-20 |
Family
ID=48984506
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012105067/07A RU2496282C1 (en) | 2012-02-15 | 2012-02-15 | Device and method for emission generation from discharge plasma |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2496282C1 (en) |
WO (1) | WO2013122505A1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20240118868A (en) | 2022-01-17 | 2024-08-05 | 아이에스티이큐 비.브이. | Target materials, high-brightness EUV sources and methods for generating EUV radiation |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2210140C2 (en) * | 1998-06-05 | 2003-08-10 | ООО "Высокие технологии" | Method and device for producing optical radiation |
RU2253194C2 (en) * | 2000-10-16 | 2005-05-27 | Саймер, Инк. | Radiation source built around plasma focus with improved switching-mode supply system |
JP2007201438A (en) * | 2005-12-29 | 2007-08-09 | Asml Netherlands Bv | Radiation source |
US20090168967A1 (en) * | 2004-11-29 | 2009-07-02 | Koninklijke Philips Electronics, N.V. | Method and apparatus for generating radiation in the wavelength range from about 1 nm to about 30 nm, and use in a lithography device or in metrology |
US7557366B2 (en) * | 2006-05-04 | 2009-07-07 | Asml Netherlands B.V. | Radiation generating device, lithographic apparatus, device manufacturing method and device manufactured thereby |
US7696492B2 (en) * | 2006-12-13 | 2010-04-13 | Asml Netherlands B.V. | Radiation system and lithographic apparatus |
US20110002569A1 (en) * | 2008-02-28 | 2011-01-06 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Debris mitigation device with rotating foil trap and drive assembly |
-
2012
- 2012-02-15 RU RU2012105067/07A patent/RU2496282C1/en active
- 2012-08-23 WO PCT/RU2012/000701 patent/WO2013122505A1/en active Application Filing
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2210140C2 (en) * | 1998-06-05 | 2003-08-10 | ООО "Высокие технологии" | Method and device for producing optical radiation |
RU2253194C2 (en) * | 2000-10-16 | 2005-05-27 | Саймер, Инк. | Radiation source built around plasma focus with improved switching-mode supply system |
US20090168967A1 (en) * | 2004-11-29 | 2009-07-02 | Koninklijke Philips Electronics, N.V. | Method and apparatus for generating radiation in the wavelength range from about 1 nm to about 30 nm, and use in a lithography device or in metrology |
JP2007201438A (en) * | 2005-12-29 | 2007-08-09 | Asml Netherlands Bv | Radiation source |
US7557366B2 (en) * | 2006-05-04 | 2009-07-07 | Asml Netherlands B.V. | Radiation generating device, lithographic apparatus, device manufacturing method and device manufactured thereby |
JP2009535839A (en) * | 2006-05-04 | 2009-10-01 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー.ブイ. | Radiation generating device, lithographic apparatus, device manufacturing method and device manufactured thereby |
US7696492B2 (en) * | 2006-12-13 | 2010-04-13 | Asml Netherlands B.V. | Radiation system and lithographic apparatus |
US20110002569A1 (en) * | 2008-02-28 | 2011-01-06 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Debris mitigation device with rotating foil trap and drive assembly |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012105067A (en) | 2013-08-20 |
WO2013122505A1 (en) | 2013-08-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5454881B2 (en) | Extreme ultraviolet light source device and method for generating extreme ultraviolet light | |
EP1305984B1 (en) | Method and apparatus for generating x-ray radiation | |
US6711233B2 (en) | Method and apparatus for generating X-ray or EUV radiation | |
JP5448775B2 (en) | Extreme ultraviolet light source device | |
KR101431748B1 (en) | Plasma light source and plasma light generation method | |
JP2010123929A (en) | Extreme ultraviolet light source apparatus | |
TWI255394B (en) | Lithographic apparatus with debris suppression means and device manufacturing method | |
US7115887B1 (en) | Method for generating extreme ultraviolet with mather-type plasma accelerators for use in Extreme Ultraviolet Lithography | |
KR20200092974A (en) | High-brightness LPP source and method for radiation generation and debris mitigation | |
US7928418B2 (en) | Extreme ultra violet light source apparatus | |
JP4881443B2 (en) | Radiation system and lithographic apparatus | |
JP2005197456A (en) | Light source device and exposing device using the same | |
KR20220130705A (en) | Lithographic system with deflection device for changing the trajectory of particulate debris | |
EP2170020A1 (en) | Extreme ultraviolet light source device and method for generating extreme ultraviolet radiation | |
KR100777414B1 (en) | Radiation generating device, lithographic apparatus, device manufacturing method and device manufactured thereby | |
US11252810B2 (en) | Short-wavelength radiation source with multisectional collector module and method of collecting radiation | |
Rocca et al. | Application of extremely compact capillary discharge soft x-ray lasers to dense plasma diagnostics | |
RU2496282C1 (en) | Device and method for emission generation from discharge plasma | |
RU2743572C1 (en) | High-brightness source of short-wave radiation (options) | |
RU2726316C1 (en) | High-brightness source of short-wave radiation based on laser plasma | |
EP4209120A1 (en) | Short- wavelength radiation source with multisectional collector module | |
NL2024748A (en) | Radiation System | |
Juha et al. | Ablation of organic polymers and elemental solids induced by intense XUV radiation | |
US8426834B2 (en) | Method and apparatus for the generation of EUV radiation from a gas discharge plasma | |
Endo | High-average power EUV light source for the next-generation lithography by laser-produced plasma |