JP2003008124A - 光源装置及びそれを用いた露光装置 - Google Patents
光源装置及びそれを用いた露光装置Info
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- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
- G03F7/7015—Details of optical elements
- G03F7/70175—Lamphouse reflector arrangements or collector mirrors, i.e. collecting light from solid angle upstream of the light source
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70008—Production of exposure light, i.e. light sources
- G03F7/70033—Production of exposure light, i.e. light sources by plasma extreme ultraviolet [EUV] sources
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高能率であり、かつ、デブリの発生を抑制す
ることができる光源装置を提供する。 【解決手段】 ターゲットにレーザビームを照射するこ
とにより極端紫外光を発生する光源装置であって、ター
ゲットとして、レーザビームが照射される時点におい
て、又はレーザビームが照射された直後においてガス状
態である物質を供給するターゲット供給部１１３、１１
９と、レーザ媒質として二酸化炭素ガスを含む混合ガス
を使用し、波長１０μｍ帯のレーザ光を発生させ、ター
ゲットにレーザビームを照射することによりプラズマを
発生させるレーザ部１１１、１１２と、プラズマから放
出される極端紫外光を集光して出射する集光光学系１１
５とを具備する。
ることができる光源装置を提供する。 【解決手段】 ターゲットにレーザビームを照射するこ
とにより極端紫外光を発生する光源装置であって、ター
ゲットとして、レーザビームが照射される時点におい
て、又はレーザビームが照射された直後においてガス状
態である物質を供給するターゲット供給部１１３、１１
９と、レーザ媒質として二酸化炭素ガスを含む混合ガス
を使用し、波長１０μｍ帯のレーザ光を発生させ、ター
ゲットにレーザビームを照射することによりプラズマを
発生させるレーザ部１１１、１１２と、プラズマから放
出される極端紫外光を集光して出射する集光光学系１１
５とを具備する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ターゲットにレー
ザビームを照射することにより極端紫外（ＥＵＶ：Ｅｘ
ｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）光を発生する
光源装置に関する。さらに、本発明は、そのような光源
装置を用いた露光装置に関する。
ザビームを照射することにより極端紫外（ＥＵＶ：Ｅｘ
ｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）光を発生する
光源装置に関する。さらに、本発明は、そのような光源
装置を用いた露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体プロセスの微細化に伴って光リソ
グラフィも微細化が急速に進展しており、次世代におい
ては、１００〜７０ｎｍの微細加工、更には５０ｎｍ以
下の微細加工が要求されるようになる。例えば、５０ｎ
ｍ以下の微細加工の要求に応えるべく、波長１３ｎｍの
ＥＵＶ光源と縮小投影反射光学系（Ｃａｔａｏｐｔｒｉ
ｃ Ｓｙｓｔｅｍ）とを組み合わせた露光装置の開発が
期待されている。
グラフィも微細化が急速に進展しており、次世代におい
ては、１００〜７０ｎｍの微細加工、更には５０ｎｍ以
下の微細加工が要求されるようになる。例えば、５０ｎ
ｍ以下の微細加工の要求に応えるべく、波長１３ｎｍの
ＥＵＶ光源と縮小投影反射光学系（Ｃａｔａｏｐｔｒｉ
ｃ Ｓｙｓｔｅｍ）とを組み合わせた露光装置の開発が
期待されている。
【０００３】ＥＵＶ光源としては、レーザビームをター
ゲットに照射することによって生成するプラズマを用い
たＬＰＰ（Ｌａｓｅｒ Ｐｒｏｄｕｃｅｄ Ｐｌａｓｍ
ａ）光源と、放電によって生成するプラズマを用いたＤ
Ｐ（Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｐｌａｓｍａ）光源と、軌道
放射光を用いたＳＲ（Ｓｙｎｃｒｏｔｒｏｎ Ｒａｄｉ
ａｔｉｏｎ）光源との３種類がある。これらの内でも、
ＬＰＰ光源は、プラズマ密度をかなり大きくできるので
黒体輻射に近い極めて高い輝度が得られ、ターゲット材
料を選択することにより必要な波長帯のみの発光が可能
であり、ほぼ等方的な角度分布を持つ点光源であるので
光源の周囲に電極等の構造物がなく、２πsteradという
極めて大きな捕集立体角の確保が可能であること等の利
点から、数十ワット以上のパワーが要求されるＥＵＶリ
ソグラフィ用の光源として有力であると考えられてい
る。
ゲットに照射することによって生成するプラズマを用い
たＬＰＰ（Ｌａｓｅｒ Ｐｒｏｄｕｃｅｄ Ｐｌａｓｍ
ａ）光源と、放電によって生成するプラズマを用いたＤ
Ｐ（Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｐｌａｓｍａ）光源と、軌道
放射光を用いたＳＲ（Ｓｙｎｃｒｏｔｒｏｎ Ｒａｄｉ
ａｔｉｏｎ）光源との３種類がある。これらの内でも、
ＬＰＰ光源は、プラズマ密度をかなり大きくできるので
黒体輻射に近い極めて高い輝度が得られ、ターゲット材
料を選択することにより必要な波長帯のみの発光が可能
であり、ほぼ等方的な角度分布を持つ点光源であるので
光源の周囲に電極等の構造物がなく、２πsteradという
極めて大きな捕集立体角の確保が可能であること等の利
点から、数十ワット以上のパワーが要求されるＥＵＶリ
ソグラフィ用の光源として有力であると考えられてい
る。
【０００４】ＬＰＰ光源において、プラズマを発生させ
るためにレーザビームを照射するターゲットとして固体
材料を用いると、レーザビーム照射領域がプラズマ化す
るときにレーザビームの照射により発生する熱がレーザ
ビーム照射領域の周辺に伝わり、その周辺において固体
材料が溶融する。溶融した固体材料は、直径数μｍ以上
の粒子隗（デブリ）となって多量に放出され、集光ミラ
ーにダメージを与え、その反射率を低下させる。一方、
ターゲットとして気体を用いると、デブリは少なくなる
ものの、レーザ発振器に供給するパワーからＥＵＶ光の
パワーへの変換効率が低下してしまう。
るためにレーザビームを照射するターゲットとして固体
材料を用いると、レーザビーム照射領域がプラズマ化す
るときにレーザビームの照射により発生する熱がレーザ
ビーム照射領域の周辺に伝わり、その周辺において固体
材料が溶融する。溶融した固体材料は、直径数μｍ以上
の粒子隗（デブリ）となって多量に放出され、集光ミラ
ーにダメージを与え、その反射率を低下させる。一方、
ターゲットとして気体を用いると、デブリは少なくなる
ものの、レーザ発振器に供給するパワーからＥＵＶ光の
パワーへの変換効率が低下してしまう。
【０００５】図５に、レーザ媒質としてＹＡＧを用い、
ターゲットとしてキセノンガスを用いた従来の光源装置
の構成を示す。キセノンガスに圧力をかけて、ノズル１
０３からターゲットとしてキセノンガスを上方に噴出さ
せる。ノズル１０３の開口部から距離Ｄだけ離れた位置
において、ＹＡＧレーザ発振器１０１から発生したレー
ザ光を集光レンズ１０２により収束させたレーザビーム
をキセノンガスに照射して、プラズマ１０４を生成す
る。プラズマから放出されたＥＵＶ光は、反射鏡１０５
により集光され、平行光１０７となってデブリシールド
１０６を通過した後、露光器へ伝送される。
ターゲットとしてキセノンガスを用いた従来の光源装置
の構成を示す。キセノンガスに圧力をかけて、ノズル１
０３からターゲットとしてキセノンガスを上方に噴出さ
せる。ノズル１０３の開口部から距離Ｄだけ離れた位置
において、ＹＡＧレーザ発振器１０１から発生したレー
ザ光を集光レンズ１０２により収束させたレーザビーム
をキセノンガスに照射して、プラズマ１０４を生成す
る。プラズマから放出されたＥＵＶ光は、反射鏡１０５
により集光され、平行光１０７となってデブリシールド
１０６を通過した後、露光器へ伝送される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ここで、ＬＤ励起ＹＡ
Ｇレーザは、パルス継続時間が数ｎｓで、レーザ光の波
長が１μｍ帯である。一方、数万度を超えるプラズマの
生成過程は、ｐｓ（１０ -12秒）のスケールで進展す
る。レーザビームが照射される初期の時点におけるプラ
ズマの密度が小さいと、それ以降においてレーザビーム
はターゲット中の分子や原子を十分にプラズマ化するこ
とができずに素通りしてしまう。逆に、プラズマの密度
が大き過ぎる場合には、レーザビームが照射される側の
プラズマに遮られて、十分な体積のプラズマが生成でき
なくなる。従って、プラズマの密度、あるいは、ターゲ
ットとなる気体の密度には、最適な範囲が存在する。Ｙ
ＡＧレーザを用いる場合には、レーザビームをプラズマ
に効率良く吸収させるために、レーザビームをかなり密
度が大きいガス状ターゲットと相互作用させる必要があ
る。そのため、ノズルの噴出口近くの密度の大きいガス
にレーザビームを照射することが必要であり、ノズルの
噴出口周辺にプラズマが衝突し、ノズル材料が侵食され
て発生するデブリが大きな問題となっていた。また、Ｌ
Ｄ励起ＹＡＧレーザは、レーザ光発生効率が５％〜６％
と低く、高出力化するとガスレーザと比較して装置が大
型化するという問題もあった。さらに、ＬＤ励起ＹＡＧ
レーザを高出力化した場合に、ＹＡＧガスの熱歪で横モ
ードが悪化し、ターゲットへの照射効率が低下してしま
うという問題があった。
Ｇレーザは、パルス継続時間が数ｎｓで、レーザ光の波
長が１μｍ帯である。一方、数万度を超えるプラズマの
生成過程は、ｐｓ（１０ -12秒）のスケールで進展す
る。レーザビームが照射される初期の時点におけるプラ
ズマの密度が小さいと、それ以降においてレーザビーム
はターゲット中の分子や原子を十分にプラズマ化するこ
とができずに素通りしてしまう。逆に、プラズマの密度
が大き過ぎる場合には、レーザビームが照射される側の
プラズマに遮られて、十分な体積のプラズマが生成でき
なくなる。従って、プラズマの密度、あるいは、ターゲ
ットとなる気体の密度には、最適な範囲が存在する。Ｙ
ＡＧレーザを用いる場合には、レーザビームをプラズマ
に効率良く吸収させるために、レーザビームをかなり密
度が大きいガス状ターゲットと相互作用させる必要があ
る。そのため、ノズルの噴出口近くの密度の大きいガス
にレーザビームを照射することが必要であり、ノズルの
噴出口周辺にプラズマが衝突し、ノズル材料が侵食され
て発生するデブリが大きな問題となっていた。また、Ｌ
Ｄ励起ＹＡＧレーザは、レーザ光発生効率が５％〜６％
と低く、高出力化するとガスレーザと比較して装置が大
型化するという問題もあった。さらに、ＬＤ励起ＹＡＧ
レーザを高出力化した場合に、ＹＡＧガスの熱歪で横モ
ードが悪化し、ターゲットへの照射効率が低下してしま
うという問題があった。
【０００７】そこで、本発明は、高能率であり、かつ、
デブリの発生を抑制することができる光源装置を提供す
ることを目的とする。また、本発明は、そのような光源
装置を用いることにより、微細な光リソグラフィを実現
することができる露光装置を提供することを目的とす
る。
デブリの発生を抑制することができる光源装置を提供す
ることを目的とする。また、本発明は、そのような光源
装置を用いることにより、微細な光リソグラフィを実現
することができる露光装置を提供することを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の第１の観点に係る光源装置は、ターゲット
にレーザビームを照射することにより極端紫外光を発生
する光源装置であって、ターゲットとして、レーザビー
ムが照射される時点、又はレーザビームが照射された直
後においてにおいてガス状態である物質を供給するター
ゲット供給部と、レーザ媒質として二酸化炭素ガスを含
む混合ガスを使用し、波長１０μｍ帯のレーザ光を発生
させ、ターゲットにレーザビームを照射することにより
プラズマを発生させるレーザ部と、プラズマから放出さ
れる極端紫外光を集光して出射する集光光学系とを具備
する。
め、本発明の第１の観点に係る光源装置は、ターゲット
にレーザビームを照射することにより極端紫外光を発生
する光源装置であって、ターゲットとして、レーザビー
ムが照射される時点、又はレーザビームが照射された直
後においてにおいてガス状態である物質を供給するター
ゲット供給部と、レーザ媒質として二酸化炭素ガスを含
む混合ガスを使用し、波長１０μｍ帯のレーザ光を発生
させ、ターゲットにレーザビームを照射することにより
プラズマを発生させるレーザ部と、プラズマから放出さ
れる極端紫外光を集光して出射する集光光学系とを具備
する。
【０００９】本発明の第２の観点に係る光源装置は、タ
ーゲットにレーザビームを照射することにより極端紫外
光を発生する光源装置であって、ターゲットとして、レ
ーザビームが照射される時点において、又はレーザビー
ムが照射された直後においてガス状態となる物質を供給
するターゲット供給部と、レーザ媒質として一酸化炭素
ガスを含む混合ガスを使用し、波長５μｍ〜６μｍ帯の
レーザ光を発生させ、ターゲットにレーザビームを照射
することによりプラズマを発させるレーザ部と、プラズ
マから放出される極端紫外光を集光して出射する集光光
学系とを具備する。
ーゲットにレーザビームを照射することにより極端紫外
光を発生する光源装置であって、ターゲットとして、レ
ーザビームが照射される時点において、又はレーザビー
ムが照射された直後においてガス状態となる物質を供給
するターゲット供給部と、レーザ媒質として一酸化炭素
ガスを含む混合ガスを使用し、波長５μｍ〜６μｍ帯の
レーザ光を発生させ、ターゲットにレーザビームを照射
することによりプラズマを発させるレーザ部と、プラズ
マから放出される極端紫外光を集光して出射する集光光
学系とを具備する。
【００１０】また、本発明に係る露光装置は、本発明に
係る光源装置と、光源装置によって発生された極端紫外
光を複数のミラーを用いてマスクに集光する照明光学系
と、前記マスクから反射された極端紫外光を用いて対象
物を露光させる投影光学系とを具備する。
係る光源装置と、光源装置によって発生された極端紫外
光を複数のミラーを用いてマスクに集光する照明光学系
と、前記マスクから反射された極端紫外光を用いて対象
物を露光させる投影光学系とを具備する。
【００１１】本発明によれば、レーザ媒質として炭酸ガ
スを使用したレーザ部から出射した波長の長いレーザビ
ームをガス状態のターゲットに照射して極端紫外光を発
生するので、低密度のガスを使った場合におけるＥＵＶ
光の発生能率を高め、かつ、デブリの発生を抑制するこ
とができる。
スを使用したレーザ部から出射した波長の長いレーザビ
ームをガス状態のターゲットに照射して極端紫外光を発
生するので、低密度のガスを使った場合におけるＥＵＶ
光の発生能率を高め、かつ、デブリの発生を抑制するこ
とができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面に基いて本発明の実施
の形態について説明する。なお、同一の構成要素につい
ては同一の参照番号を付して、これらの説明を省略す
る。図１に、本発明の第１の実施形態に係る光源装置の
構成を示す。この光源装置は、レーザ部として、レーザ
媒質に炭酸ガスを使用してレーザ光を発生するレーザ発
振器１１１と、レーザ発振器１１１が発生するレーザ光
を集光してレーザビームにする照射光学系とを含んでい
る。本実施形態においては、照射光学系が、集光レンズ
１１２によって構成されている。集光レンズ１１２とし
ては、平凸レンズやシリンドリカルレンズが使用され
る。
の形態について説明する。なお、同一の構成要素につい
ては同一の参照番号を付して、これらの説明を省略す
る。図１に、本発明の第１の実施形態に係る光源装置の
構成を示す。この光源装置は、レーザ部として、レーザ
媒質に炭酸ガスを使用してレーザ光を発生するレーザ発
振器１１１と、レーザ発振器１１１が発生するレーザ光
を集光してレーザビームにする照射光学系とを含んでい
る。本実施形態においては、照射光学系が、集光レンズ
１１２によって構成されている。集光レンズ１１２とし
ては、平凸レンズやシリンドリカルレンズが使用され
る。
【００１３】また、光源装置は、ターゲット供給部とし
て、レーザビームが照射されるターゲットとなる物質を
供給するターゲット供給装置１１９と、ターゲット供給
装置１１９から供給される物質を噴射するためのノズル
１１３とを含んでいる。レーザ部が、ターゲット供給部
から供給されるターゲットにレーザビームを照射するこ
とにより、プラズマを生成する。
て、レーザビームが照射されるターゲットとなる物質を
供給するターゲット供給装置１１９と、ターゲット供給
装置１１９から供給される物質を噴射するためのノズル
１１３とを含んでいる。レーザ部が、ターゲット供給部
から供給されるターゲットにレーザビームを照射するこ
とにより、プラズマを生成する。
【００１４】さらに、光源装置は、プラズマから放出さ
れる極端紫外（ＥＵＶ：ＥｘｔｒａＵｌｔｒａ Ｖｉｏ
ｌｅｔ）光を集光して出射する集光光学系を構成する反
射鏡１１５と、レーザビーム照射領域の周辺から放出さ
れる直径数μｍ以上の粒子隗（デブリ）を取り除いてＥ
ＵＶ光のみを通過させるデブリシールド１１６とを含ん
でいる。反射鏡１１５としては、放物面鏡あるいは球面
鏡又は複数の曲率を有する球面鏡を使用することができ
る。本発明において、ＥＵＶ光は、５ｎｍ〜５０ｎｍの
波長を有している。
れる極端紫外（ＥＵＶ：ＥｘｔｒａＵｌｔｒａ Ｖｉｏ
ｌｅｔ）光を集光して出射する集光光学系を構成する反
射鏡１１５と、レーザビーム照射領域の周辺から放出さ
れる直径数μｍ以上の粒子隗（デブリ）を取り除いてＥ
ＵＶ光のみを通過させるデブリシールド１１６とを含ん
でいる。反射鏡１１５としては、放物面鏡あるいは球面
鏡又は複数の曲率を有する球面鏡を使用することができ
る。本発明において、ＥＵＶ光は、５ｎｍ〜５０ｎｍの
波長を有している。
【００１５】ターゲットとなる物質を供給するためのノ
ズル１１３の上方には回収ダクト１１８が設けられ、ノ
ズルの開口部と回収ダクトの開口部とが対向するように
配置されている。ノズルから供給され、プラズマ化しな
かったか、又は、定常状態に戻ったターゲット物質は、
回収ダクト１１８の開口部から吸引されてターゲット回
収装置１２０に回収される。
ズル１１３の上方には回収ダクト１１８が設けられ、ノ
ズルの開口部と回収ダクトの開口部とが対向するように
配置されている。ノズルから供給され、プラズマ化しな
かったか、又は、定常状態に戻ったターゲット物質は、
回収ダクト１１８の開口部から吸引されてターゲット回
収装置１２０に回収される。
【００１６】本発明においては、ターゲットとして、レ
ーザビームが照射される時点において、又はレーザビー
ムが照射された直後においてガス状態である物質を使用
する。このような物質としては、通常、露光装置が使用
されるような温度でガス状態となるような物質であれば
特に限定はなく、具体的には、常温（２０℃）でガス状
態である物質が該当し、例えば、キセノン（Ｘｅ）、キ
セノンを主成分とする混合物、アルゴン（Ａｒ）、クリ
プトン（Ｋｒ）、又は、低気圧状態でガスである水（Ｈ
2Ｏ）、アルコールを用いることができる。極端紫外光
発生部は真空状態にする必要があるので、常温で水を供
給してもノズルから出た後は気体となる。
ーザビームが照射される時点において、又はレーザビー
ムが照射された直後においてガス状態である物質を使用
する。このような物質としては、通常、露光装置が使用
されるような温度でガス状態となるような物質であれば
特に限定はなく、具体的には、常温（２０℃）でガス状
態である物質が該当し、例えば、キセノン（Ｘｅ）、キ
セノンを主成分とする混合物、アルゴン（Ａｒ）、クリ
プトン（Ｋｒ）、又は、低気圧状態でガスである水（Ｈ
2Ｏ）、アルコールを用いることができる。極端紫外光
発生部は真空状態にする必要があるので、常温で水を供
給してもノズルから出た後は気体となる。
【００１７】ターゲットとなる物質は、ノズル１１３か
ら、ガス状態、液体状態、固体状態又はこれらの混合状
態で放出される。例えば、気体のみからなる物質、固体
又は液体の微粒子のみからなる物質、液体又は固体の微
粒子と気体とが混合された物質が挙げられる。ただし、
ターゲットとなる物質が、ノズル１１３から放出された
時点で液体又は固体である場合には、レーザビームが照
射される時点又はレーザビームが照射された直後におい
てガス状態となることが必要である。
ら、ガス状態、液体状態、固体状態又はこれらの混合状
態で放出される。例えば、気体のみからなる物質、固体
又は液体の微粒子のみからなる物質、液体又は固体の微
粒子と気体とが混合された物質が挙げられる。ただし、
ターゲットとなる物質が、ノズル１１３から放出された
時点で液体又は固体である場合には、レーザビームが照
射される時点又はレーザビームが照射された直後におい
てガス状態となることが必要である。
【００１８】ターゲットとなる物質が最初からガス状態
である場合には、この気体に圧力を加えてノズル１１３
の開口部から放出することにより、この気体をガス状態
のままで供給してもよい。又は、この気体を、正イオン
又は負イオンを核として複数個の原子又は分子が凝集し
てできる電荷を帯びた原子又は分子の集合体（クラスタ
ーイオン）のジェット（噴射）として供給しても良い。
である場合には、この気体に圧力を加えてノズル１１３
の開口部から放出することにより、この気体をガス状態
のままで供給してもよい。又は、この気体を、正イオン
又は負イオンを核として複数個の原子又は分子が凝集し
てできる電荷を帯びた原子又は分子の集合体（クラスタ
ーイオン）のジェット（噴射）として供給しても良い。
【００１９】あるいは、ターゲットとなる物質を冷却し
て液体化し、この物質に圧力を加えてノズルの開口部か
ら液体状で放出したり、液体化された物質にノズル内で
熱を加えてノズルの開口部から液滴状で放出して、レー
ザビームが照射される時点においてこの物質をガス状態
としてもよい。さらに、ターゲットとなる物質を冷却固
化して微粒子状にし、この物質をノズルの開口部から放
出して、レーザビームが照射される時点においてこの物
質をガス状態としてもよい。なお、これらの場合におい
て、ターゲットとなる物質に圧力を加える手段や温度を
調節する手段を、ノズル等に適宜設けることができる。
て液体化し、この物質に圧力を加えてノズルの開口部か
ら液体状で放出したり、液体化された物質にノズル内で
熱を加えてノズルの開口部から液滴状で放出して、レー
ザビームが照射される時点においてこの物質をガス状態
としてもよい。さらに、ターゲットとなる物質を冷却固
化して微粒子状にし、この物質をノズルの開口部から放
出して、レーザビームが照射される時点においてこの物
質をガス状態としてもよい。なお、これらの場合におい
て、ターゲットとなる物質に圧力を加える手段や温度を
調節する手段を、ノズル等に適宜設けることができる。
【００２０】本実施形態においては、ターゲットとして
キセノン（Ｘｅ）を用いている。その場合、発生するＥ
ＵＶ光は約１０ｎｍ〜約１５ｎｍの波長を有する。ター
ゲット供給装置１１９がキセノンガスに圧力を加えるこ
とにより、ノズル１１３の開口部から上方に向けてキセ
ノンガスを噴射する。ノズル１１３は、スリット状の開
口を有するか、又は直線上に配列された複数の開口を有
する。従って、噴出したキセノンガスは、開口部の長手
方向に広い幅を有しながら垂直に流動し、キセノンガス
の柱を形成することになる。
キセノン（Ｘｅ）を用いている。その場合、発生するＥ
ＵＶ光は約１０ｎｍ〜約１５ｎｍの波長を有する。ター
ゲット供給装置１１９がキセノンガスに圧力を加えるこ
とにより、ノズル１１３の開口部から上方に向けてキセ
ノンガスを噴射する。ノズル１１３は、スリット状の開
口を有するか、又は直線上に配列された複数の開口を有
する。従って、噴出したキセノンガスは、開口部の長手
方向に広い幅を有しながら垂直に流動し、キセノンガス
の柱を形成することになる。
【００２１】あるいは、冷却されて液体状態又は固体状
態となったキセノンを、ノズル１１３の開口部から噴射
するようにしてもよい。ただし、レーザビームが照射さ
れる位置においては、キセノンがガス状態となるように
する。
態となったキセノンを、ノズル１１３の開口部から噴射
するようにしてもよい。ただし、レーザビームが照射さ
れる位置においては、キセノンがガス状態となるように
する。
【００２２】レーザ発振器１１１は、レーザ媒質に二酸
化炭素ガスを含む混合ガスを使用することにより１０μ
ｍ帯の波長を有するレーザ光を発生するか、又は、レー
ザ媒質に一酸化炭素ガスを含む混合ガスを使用すること
により５μｍ〜６μｍの波長を有するレーザ光を発生す
る。レーザ発振器１１１から発生されたレーザ光は、集
光レンズ１１２により集光され、実質的にライン状の断
面形状を有するレーザビームとなって、キセノンガスの
柱に向けて照射される。照射されるレーザビームがキセ
ノンガスと交差する位置において、例えば、約０．５ｃ
ｍ〜２ｃｍの長さの葉巻状のプラズマ１１４が発生す
る。
化炭素ガスを含む混合ガスを使用することにより１０μ
ｍ帯の波長を有するレーザ光を発生するか、又は、レー
ザ媒質に一酸化炭素ガスを含む混合ガスを使用すること
により５μｍ〜６μｍの波長を有するレーザ光を発生す
る。レーザ発振器１１１から発生されたレーザ光は、集
光レンズ１１２により集光され、実質的にライン状の断
面形状を有するレーザビームとなって、キセノンガスの
柱に向けて照射される。照射されるレーザビームがキセ
ノンガスと交差する位置において、例えば、約０．５ｃ
ｍ〜２ｃｍの長さの葉巻状のプラズマ１１４が発生す
る。
【００２３】プラズマが発生する位置の周囲には、反射
鏡１１５が設置されている。反射鏡１１５には、レーザ
ビームを通過させるための開口と、ノズル１１３から回
収ダクト１１８へ向けてターゲットを噴射させるための
開口と、ターゲットを回収ダクトに吸収するための開口
とが形成されている。プラズマ１１４から放出されたＥ
ＵＶ光は、反射鏡１１５によって平行光となり、デブリ
シールド１１６を通過して出力される。本実施形態にお
いては、照射されるレーザビームの光軸が、出力される
ＥＵＶ光の光軸と実質的に平行となっている。反射鏡１
１５の内面（集光鏡）のコーティングとしては、波長１
３ｎｍのＥＵＶ光を発生する場合にはＭｏ／Ｓｉ又はＭ
ｏ／Ｓｒを用い、波長１１ｎｍのＥＵＶ光を発生する場
合にはＭｏ／Ｂｅ又はＭｏ／Ｓｒを用いると、集光効率
を向上させることができる。
鏡１１５が設置されている。反射鏡１１５には、レーザ
ビームを通過させるための開口と、ノズル１１３から回
収ダクト１１８へ向けてターゲットを噴射させるための
開口と、ターゲットを回収ダクトに吸収するための開口
とが形成されている。プラズマ１１４から放出されたＥ
ＵＶ光は、反射鏡１１５によって平行光となり、デブリ
シールド１１６を通過して出力される。本実施形態にお
いては、照射されるレーザビームの光軸が、出力される
ＥＵＶ光の光軸と実質的に平行となっている。反射鏡１
１５の内面（集光鏡）のコーティングとしては、波長１
３ｎｍのＥＵＶ光を発生する場合にはＭｏ／Ｓｉ又はＭ
ｏ／Ｓｒを用い、波長１１ｎｍのＥＵＶ光を発生する場
合にはＭｏ／Ｂｅ又はＭｏ／Ｓｒを用いると、集光効率
を向上させることができる。
【００２４】本実施形態に係る光源装置においては、Ｙ
ＡＧレーザビームを用いた光源装置と比べて、ノズル１
１３の開口部からプラズマ１１４までの距離Ｄをかなり
長く採ることができ、例えば１０ｃｍ〜２０ｃｍ程度と
することができる。ＹＡＧレーザは、１μｍ帯の短い波
長を有するレーザ光を出力するため、密度の大きいター
ゲットガスと相互作用させないと効率良くプラズマを発
生することができない。一方、炭酸ガスレーザは、約１
０μｍの長い波長を有するレーザ光を出力するため、密
度の比較的小さいターゲットガスと相互作用させても効
率良くプラズマを発生することができる。また、一酸化
炭素レーザは、波長およそ５μｍ〜６μｍのレーザ光を
出力するため、炭酸ガスレーザと同様の効果を期待でき
る。
ＡＧレーザビームを用いた光源装置と比べて、ノズル１
１３の開口部からプラズマ１１４までの距離Ｄをかなり
長く採ることができ、例えば１０ｃｍ〜２０ｃｍ程度と
することができる。ＹＡＧレーザは、１μｍ帯の短い波
長を有するレーザ光を出力するため、密度の大きいター
ゲットガスと相互作用させないと効率良くプラズマを発
生することができない。一方、炭酸ガスレーザは、約１
０μｍの長い波長を有するレーザ光を出力するため、密
度の比較的小さいターゲットガスと相互作用させても効
率良くプラズマを発生することができる。また、一酸化
炭素レーザは、波長およそ５μｍ〜６μｍのレーザ光を
出力するため、炭酸ガスレーザと同様の効果を期待でき
る。
【００２５】従って、本実施形態によれば、ノズルの開
口部から離れた位置において、レーザビームをターゲッ
トガスに照射することが可能となる。これによって、プ
ラズマによるノズルのダメージや加熱の問題を軽減し、
デブリの発生を抑圧して反射鏡の寿命を長くすることが
できる。また、ノズルの開口部とプラズマが発生する位
置との間隔を離すことができるので、ＥＵＶ光を取り出
すための集光光学系の配置に関する設計が容易になる。
さらに、ターゲットガスの柱の幅方向にレーザビームを
照射した場合に、その幅の最遠端においてもプラズマを
発生することができる。また、ノズル１１３としてラバ
ールノズルを用いて、超音速でガス状又はクラスター状
にターゲットを噴射することも可能である。図４に、ラ
バールノズルの断面形状を示す。図４に示すように、タ
ンクＡとタンクＢとの間にスロートが設けられている。
スロートは、タンクＡの出口において急速に狭まり、そ
の後、タンクＢに向かって徐々に広がる形状を有してい
る。なお、レーザ発振器１１１の炭酸ガスレーザとして
は、パルス発振レーザであってもよく、不安定共振器を
用いて集光性を高めることも可能である。
口部から離れた位置において、レーザビームをターゲッ
トガスに照射することが可能となる。これによって、プ
ラズマによるノズルのダメージや加熱の問題を軽減し、
デブリの発生を抑圧して反射鏡の寿命を長くすることが
できる。また、ノズルの開口部とプラズマが発生する位
置との間隔を離すことができるので、ＥＵＶ光を取り出
すための集光光学系の配置に関する設計が容易になる。
さらに、ターゲットガスの柱の幅方向にレーザビームを
照射した場合に、その幅の最遠端においてもプラズマを
発生することができる。また、ノズル１１３としてラバ
ールノズルを用いて、超音速でガス状又はクラスター状
にターゲットを噴射することも可能である。図４に、ラ
バールノズルの断面形状を示す。図４に示すように、タ
ンクＡとタンクＢとの間にスロートが設けられている。
スロートは、タンクＡの出口において急速に狭まり、そ
の後、タンクＢに向かって徐々に広がる形状を有してい
る。なお、レーザ発振器１１１の炭酸ガスレーザとして
は、パルス発振レーザであってもよく、不安定共振器を
用いて集光性を高めることも可能である。
【００２６】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。図２に、本発明の第２の実施形態に係る発光装
置の構成を示す。本実施形態においては、レーザビーム
の光軸を、集光光学系から出射されるＥＵＶの光軸と実
質的に直交させている。その他の点に関しては、第１の
実施形態と同一である。
明する。図２に、本発明の第２の実施形態に係る発光装
置の構成を示す。本実施形態においては、レーザビーム
の光軸を、集光光学系から出射されるＥＵＶの光軸と実
質的に直交させている。その他の点に関しては、第１の
実施形態と同一である。
【００２７】図２に示すように、ノズル１１３の開口部
からターゲットとなるキセノンガスを下方に向けて噴射
すると、横に広がったターゲットガスの柱が形成され
る。レーザ発振器１１１から発生されたレーザ光は、シ
リンドリカル集光レンズ１１２により集光されたレーザ
ビームとなる。レーザビームがガス状のターゲットに照
射されることにより、葉巻状のプラズマ１１４が生成さ
れる。なお、プラズマ化しなかったか、又は、定常状態
に戻ったターゲットは、回収ダクト１１８によって吸収
される。発生したプラズマから放射されるＥＵＶ光は、
反射鏡１１５により反射集光されて平行光１１７となっ
て出力される。
からターゲットとなるキセノンガスを下方に向けて噴射
すると、横に広がったターゲットガスの柱が形成され
る。レーザ発振器１１１から発生されたレーザ光は、シ
リンドリカル集光レンズ１１２により集光されたレーザ
ビームとなる。レーザビームがガス状のターゲットに照
射されることにより、葉巻状のプラズマ１１４が生成さ
れる。なお、プラズマ化しなかったか、又は、定常状態
に戻ったターゲットは、回収ダクト１１８によって吸収
される。発生したプラズマから放射されるＥＵＶ光は、
反射鏡１１５により反射集光されて平行光１１７となっ
て出力される。
【００２８】次に、本発明の一実施形態に係る露光装置
について説明する。図３に、本発明の一実施形態に係る
露光装置の構成を示す。この露光装置は、本発明に係る
光源装置を光源として用いており、光源におけるデブリ
が少ないため、光学系への悪影響を小さくできる。
について説明する。図３に、本発明の一実施形態に係る
露光装置の構成を示す。この露光装置は、本発明に係る
光源装置を光源として用いており、光源におけるデブリ
が少ないため、光学系への悪影響を小さくできる。
【００２９】図３に示すように、露光装置１は、ＥＵＶ
光を発生する光源装置１００と、光源装置１００によっ
て発生されたＥＵＶ光を複数のミラーを用いてレチクル
ステージ３００に取り付けられたレチクル（マスク）に
集光する照明光学系２００と、前記マスクから反射され
たＥＵＶ光を用いて対象物を露光させる投影光学系４０
１とを含んでいる。投影光学系４０１は、ウエハを設置
するためのウエハステージ４０２や、ウエハ５００の位
置を検出するウエハアライメントセンサ４０３と共に、
露光器４００を構成している。露光装置１の全体は、真
空ポンプ等により低圧力に保たれた真空系内に設置され
ている。
光を発生する光源装置１００と、光源装置１００によっ
て発生されたＥＵＶ光を複数のミラーを用いてレチクル
ステージ３００に取り付けられたレチクル（マスク）に
集光する照明光学系２００と、前記マスクから反射され
たＥＵＶ光を用いて対象物を露光させる投影光学系４０
１とを含んでいる。投影光学系４０１は、ウエハを設置
するためのウエハステージ４０２や、ウエハ５００の位
置を検出するウエハアライメントセンサ４０３と共に、
露光器４００を構成している。露光装置１の全体は、真
空ポンプ等により低圧力に保たれた真空系内に設置され
ている。
【００３０】本実施形態に係る露光装置の動作について
説明する。照明光学系２００は、光源装置１００によっ
て発生されたＥＵＶ光を、集光ミラー２０１、２０２、
２０３によって、レチクルステージ３００に集光する。
このように、照明光学系２００は、全て反射系で構成さ
れており、トータルの反射率は、約０．６５となってい
る。
説明する。照明光学系２００は、光源装置１００によっ
て発生されたＥＵＶ光を、集光ミラー２０１、２０２、
２０３によって、レチクルステージ３００に集光する。
このように、照明光学系２００は、全て反射系で構成さ
れており、トータルの反射率は、約０．６５となってい
る。
【００３１】レチクルステージ３００の図中下側には、
所望のパターンが形成されたマスクが取り付けられてお
り、このマスクは、形成されたパターンに従って、照明
光学系２００から入射されたＥＵＶ光を反射する。露光
器４００に設けられた投影光学系４０１は、マスクによ
って反射されたＥＵＶ光を、ウエハステージ４０２上の
ウエハ５００に塗布されたレジストに投影して、レジス
トを露光する。これにより、マスク上のパターンを縮小
して、ウエハ上のレジストに転写することができる。レ
チクルステージ３００及びウエハステージ４０２は、光
軸に対して垂直に移動可能であり、レチクルステージ３
００及びウエハステージ４０２を移動させることによ
り、全マスクパターンを露光する。
所望のパターンが形成されたマスクが取り付けられてお
り、このマスクは、形成されたパターンに従って、照明
光学系２００から入射されたＥＵＶ光を反射する。露光
器４００に設けられた投影光学系４０１は、マスクによ
って反射されたＥＵＶ光を、ウエハステージ４０２上の
ウエハ５００に塗布されたレジストに投影して、レジス
トを露光する。これにより、マスク上のパターンを縮小
して、ウエハ上のレジストに転写することができる。レ
チクルステージ３００及びウエハステージ４０２は、光
軸に対して垂直に移動可能であり、レチクルステージ３
００及びウエハステージ４０２を移動させることによ
り、全マスクパターンを露光する。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ターゲットにレーザビームを照射することにより極端紫
外光を発生する光源装置において、能率を高め、かつ、
デブリの発生を抑制することができる。また、この光源
装置を用いて、微細な光リソグラフィを実現する露光装
置を提供することができる。
ターゲットにレーザビームを照射することにより極端紫
外光を発生する光源装置において、能率を高め、かつ、
デブリの発生を抑制することができる。また、この光源
装置を用いて、微細な光リソグラフィを実現する露光装
置を提供することができる。
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光源装置の構成
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施態様に係る光源装置の構成
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る露光装置の構成を示
す図である。
す図である。
【図４】ラバールノズルの形状を示す断面図である。
【図５】従来の光源装置の構成を示す断面図である。
１ 露光装置
１００ 光源装置
１０１ ＹＡＧレーザ発振器
１０２、１１２ 集光レンズ
１０３、１１３ ノズル
１０４、１１４ プラズマ
１０５、１１５ 反射鏡
１０６、１１６ デブリシールド
１０７、１１７ ＥＵＶの平行光
１１１ 炭酸ガスレーザ発振器
１１８ 回収ダクト
１１９ ターゲット供給装置
１２０ ターゲット回収装置
２００ 照明光学系
２０１、２０２、２０３ 集光ミラー
３００ レチクルステージ
４００ 露光器
４０１ 投影光学系
４０２ ウエハステージ
４０３ ウエハアライメントセンサ
５００ ウエハ
Claims (15)
- 【請求項１】 ターゲットにレーザビームを照射するこ
とにより極端紫外光を発生する光源装置であって、 前記ターゲットとして、レーザビームが照射される時点
において、又はレーザビームが照射された直後において
ガス状態となる物質を供給するターゲット供給部と、 レーザ媒質として二酸化炭素ガスを含む混合ガスを使用
し、波長１０μｍ帯のレーザ光を発生させ、前記ターゲ
ットにレーザビームを照射することによりプラズマを発
生させるレーザ部と、 前記プラズマから放出される極端紫外光を集光して出射
する集光光学系と、を具備する光源装置。 - 【請求項２】 ターゲットにレーザビームを照射するこ
とにより極端紫外光を発生する光源装置であって、 前記ターゲットとして、レーザビームが照射される時点
において、又はレーザビームが照射された直後において
ガス状態となる物質を供給するターゲット供給部と、 レーザ媒質として一酸化炭素ガスを含む混合ガスを使用
し、波長５μｍ〜６μｍ帯のレーザ光を発生させ、前記
ターゲットにレーザビームを照射することによりプラズ
マを発させるレーザ部と、 前記プラズマから放出される極端紫外光を集光して出射
する集光光学系と、を具備する光源装置。 - 【請求項３】 ５ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内の波長を有す
る極端紫外光を発生する請求項１又は２記載の光源装
置。 - 【請求項４】 前記ターゲット供給部が、前記ターゲッ
トとして常温（２０℃）でガス状態である物質を供給す
る、請求項１〜３のいずれか１項記載の光源装置。 - 【請求項５】 前記ターゲット供給部が、前記ターゲッ
トとしてキセノン、キセノンを主成分とする混合物、ア
ルゴン、クリプトン、低気圧状態でガスである水（Ｈ2
Ｏ）、アルコールの内の少なくとも１つを供給する、請
求項４記載の光源装置。 - 【請求項６】 前記ターゲット供給部が、ガス状態であ
る物質に圧力を加えてノズルの開口部から放出すること
により、前記ターゲットとなる物質をガス状態又はクラ
スター状態で供給する、請求項１〜５のいずれか１項記
載の光源装置。 - 【請求項７】 前記ターゲット供給部が、前記ターゲッ
トとなる物質を冷却して液体化し、液体化された物質に
圧力を加えてノズルの開口部から液体状で放出すること
により、前記ターゲットとなる物質をレーザビームが照
射される時点において、又はレーザビームが照射された
直後においてガス状態とする、請求項１〜５のいずれか
１項記載の光源装置。 - 【請求項８】 前記ターゲット供給部が、前記ターゲッ
トとなる物質を冷却して液体化し、液体化された物質に
ノズル内で熱を加えてノズルの開口部から液滴状で放出
することにより、前記ターゲットとなる物質をレーザビ
ームが照射される時点において、又はレーザビームが照
射された直後においてガス状態とする、請求項１〜５の
いずれか１項記載の光源装置。 - 【請求項９】 前記ターゲット供給部が、前記ターゲッ
トとなる物質を冷却して固体化し、固体化された物質を
ノズルの開口部から粒子状で放出することにより、前記
ターゲットとなる物質をレーザビームが照射される時点
において、又はレーザビームが照射された直後において
ガス状態とする、請求項１〜５のいずれか１項記載の光
源装置。 - 【請求項１０】 前記ターゲット供給部が、前記ターゲ
ットとなる物質を放出するためのスリット状の開口部を
有する、請求項６〜８のいずれか１項記載の光源装置。 - 【請求項１１】 前記ターゲット供給部が、直線上に配
列された複数の開口部を有する、請求項６〜９のいずれ
か１項記載の光源装置。 - 【請求項１２】 前記レーザ部が、 レーザ媒質として炭酸ガスを使用してレーザ光を発生す
るレーザ発振器と、 前記レーザ発振器が発生するレーザ光を集光して、実質
的にライン状の断面形状を有するレーザビームを照射す
る照射光学系と、を含む、請求項１〜１１のいずれか１
項記載の光源装置。 - 【請求項１３】 前記照射光学系が、前記集光光学系か
ら出射される極端紫外光の光軸と実質的に平行な光軸を
有する、請求項１２記載の光源装置。 - 【請求項１４】 前記照射光学系が、前記集光光学系か
ら出射される極端紫外光の光軸と実質的に直交する光軸
を有する、請求項１２記載の光源装置。 - 【請求項１５】 請求項１〜１４のいずれか１項記載の
光源装置と、 前記光源装置によって発生された極端紫外光を複数のミ
ラーを用いてマスクに集光する照明光学系と、 前記マスクから反射された極端紫外光を用いて対象物を
露光させる投影光学系と、を具備する露光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001183025A JP4995379B2 (ja) | 2001-06-18 | 2001-06-18 | 光源装置及びそれを用いた露光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001183025A JP4995379B2 (ja) | 2001-06-18 | 2001-06-18 | 光源装置及びそれを用いた露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003008124A true JP2003008124A (ja) | 2003-01-10 |
| JP4995379B2 JP4995379B2 (ja) | 2012-08-08 |
Family
ID=19023030
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001183025A Expired - Fee Related JP4995379B2 (ja) | 2001-06-18 | 2001-06-18 | 光源装置及びそれを用いた露光装置 |
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|---|---|
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