JP2006156577A - 極端紫外光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 液体ターゲットが液体ターゲット回収筒に回収されずに真空容器内に飛散して真空容器内の真空度が低下するのを防止するとともに、前記液体ターゲットが液体ターゲット回収筒に付着してつらら形状の氷に成長するのを防止すること。

【解決手段】 プラズマ発光光源装置１のレーザ光照射位置Ａ１を通過した液体ターゲットＴが進入する液体ターゲット回収用の内側回収筒９と、前記内側回収筒９の外周面を囲むように配置された外側回収筒１３とを有する液体ターゲット回収筒９，１３と、前記液体ターゲット回収筒９，１３回収ノズル加熱装置Ｈ１，Ｈ２と、前記内側回収筒９の内部Ｒ１の気体を排気する内側回収筒排気装置Ｓ１と、前記内側回収筒９の外側面と前記外側回収筒１３の内側面との間の円筒状空間Ｒ２の気体を排気する円筒状空間排気装置Ｓ２とを備えた液体ターゲット回収装置Ｋ。
【選択図】 図３

Description

本発明は、液体ターゲットをレーザ光照射領域に連続的または断続的に供給してプラズマ発光させて所定の波長の光を得るレーザ生成プラズマ方式による光源装置および液体ターゲット回収装置に関する。
前記光源装置は、光リソグラフィ露光用光源として使用可能である。

前記液体ターゲットをレーザ光照射領域に連続的または断続的に供給してプラズマ発光させて所定の波長の光を得るレーザ生成プラズマ方式による光源装置では、真空状態に保持されるプラズマ発光室内のレーザ光照射位置に液体ターゲットを吐出する液体ターゲット吐出ノズルと、前記液体ターゲット吐出ノズルに対向する位置に配置され且つ前記液体ターゲット吐出ノズルから吐出されて前記レーザ光照射位置を通過した液体ターゲットを回収する液体ターゲット回収筒とが使用される。

前記液体ターゲット回収筒は、前記液体ターゲット吐出ノズルに対向する位置に配置されており、液体ターゲット吐出ノズルから吐出された液体ターゲットは、前記レーザ光照射位置を通過してから前記液体ターゲット回収筒の先端から回収筒内部に進入し、回収される。
前記液体ターゲット回収筒内部は排気装置により真空に排気されており、その先端部は、通常直径数ミリから１ｃｍのパイプまたは、真空度を維持するためのためのスキーマ（直径数１００μｍのアパーチャ）が設けられている。

前記液体ターゲット吐出ノズルから、真空容器の内部に形成されるプラズマ発光室内のレーザ光照射位置に吐出される液体ターゲットは、真空中において自身の流体不安定性により、形状および位置が大きく変化する。このため、前記液体ターゲットが液体ターゲット回収筒の先端部から回収筒内部に流入せずに、真空容器内に飛散し、真空度を大きく低下させることがあった。真空度の低下はプラズマ発光により得られた所定の波長の光（例えば、極端紫外光）が吸収されるため、前記所定の波長の光を高出力で取り出す上で大きな障害であった。

本発明は前述の事情に鑑み、次の記載内容（Ｏ01）〜（Ｏ03）を技術的課題とする。
（Ｏ01）液体ターゲットがその流体不安定性による形状および位置のふらつきにより液体ターゲット回収筒に回収されずに真空容器内に飛散するのを防止すること。
（Ｏ02）液体ターゲットが真空容器内に飛散して真空容器内の真空度が低下するのを防止すること。
（Ｏ03）液体ターゲットが液体ターゲット回収筒に付着してつらら形状の氷に成長するのを防止すること。

次に、前記課題を解決した本発明を説明するが、本発明の要素には、後述の実施例の要素との対応を容易にするため、実施例の要素の符号をカッコで囲んだものを付記する。なお、本発明を後述の実施例の符号と対応させて説明する理由は、本発明の理解を容易にするためであり、本発明の範囲を実施例に限定するためではない。

（第１発明）
第１発明のプラズマ発光光源装置（１）は、下記の構成要件（Ａ01）〜（Ａ06）を備えたことを特徴とする。
（Ａ01）真空状態に保持されるプラズマ発光室（Ａ）、
（Ａ02）前記真空プラズマ発光室（Ａ）内のレーザ光照射位置（Ａ１）に液体ターゲット（Ｔ）を吐出する液体ターゲット吐出ノズル（４）、
（Ａ03）前記液体ターゲット吐出ノズル（４）に対向する位置に配置され且つ前記液体ターゲット吐出ノズル（４）から吐出されて前記レーザ光照射位置（Ａ１）を通過した液体ターゲット（Ｔ）が進入する液体ターゲット回収用の内側回収筒（９）と、前記内側回収筒（９）の外周面を囲むように配置された外側回収筒（１３）とを有する液体ターゲット回収筒（９，１３）、
（Ａ04）内側回収筒（９）の先端部を加熱する内側回収筒加熱装置（Ｈ１）、
（Ａ05）前記内側回収筒（９）の内部（Ｒ１）の気体を排気する内側回収筒排気装置（Ｓ１）、
（Ａ06）前記内側回収筒（９）の外側面と前記外側回収筒（１３）の内側面との間の円筒状空間（Ｒ２）の気体を排気する円筒状空間排気装置（Ｓ２）。

（第１発明の作用）
前記構成要件（Ａ01）〜（Ａ06）を備えた第１発明のプラズマ発光光源装置（１）では、液体ターゲット吐出ノズル（４）は、真空状態に保持されるプラズマ発光室（Ａ）内のレーザ光照射位置（Ａ１）に液体ターゲット（Ｔ）を吐出する。
前記液体ターゲット吐出ノズル（４）から吐出されて前記レーザ光照射位置（Ａ１）を通過した液体ターゲット（Ｔ）は、前記液体ターゲット吐出ノズル（４）に対向する位置に配置された液体ターゲット回収用の内側回収筒（９）に進入する。前記内側回収筒（９）の内部の気体は、内側回収筒排気装置（Ｓ１）により排気される。したがって、前記液体ターゲット吐出ノズル（４）から吐出されて前記内側回収筒（９）に進入した液体ターゲット（Ｔ）は、前記内側回収筒排気装置（Ｓ１）の排気にともなって、内側回収筒内部（Ｒ１）から排出される。
前記内側回収筒（９）の外側面と、その外周面を囲むように配置された外側回収筒（１３）の内周面との間の円筒状空間（Ｒ２）の気体は、円筒状空間排気装置（Ｓ２）により排気される。したがって、前記液体ターゲット吐出ノズル（４）から吐出されて前記内側回収筒（９）の外側面と前記外側回収筒（１３）の内側面との間の円筒状空間（Ｒ２）に進入した液体ターゲット（Ｔ）は、前記円筒状空間排気装置（Ｓ２）の排気にともなって、前記円筒状空間（Ｒ２）から排出される。
したがって、液体ターゲット（Ｔ）が、その流体不安定性による形状および位置のふらつきにより液体ターゲット回収筒（９）に回収されずに真空容器（２）内に飛散するのを防止することができる。また、液体ターゲット（Ｔ）が真空容器（２）内に飛散して真空容器（２）内の真空度が低下するのを防止することができる。
内側回収筒加熱装置（Ｈ１）は、前記内側回収筒（９）の先端部を加熱するので、内側回収筒（９）の先端部に付着した液体ターゲット（Ｔ）がつらら形状の氷に成長するのを防止することができる。

（第１発明の形態１）
第１発明の形態１のプラズマ発光光源装置（１）は、前記第１発明において下記の構成要件（Ａ07）を備えたことを特徴とする。
（Ａ07）前記外側回収筒（１３）の先端部を加熱する外側回収筒加熱装置（Ｈ２）。
（第１発明の形態１の作用）
前記構成要件（Ａ07）を備えた第１発明の形態１のプラズマ発光光源装置（１）では、外側回収筒加熱装置（Ｈ２）は、前記外側回収筒（１３）の先端部を加熱する。したがって、前記外側回収筒（１３）の先端部に付着した液体ターゲット（Ｔ）がつらら形状の氷に成長するのを防止することができる。

（第２発明）
第２発明の液体ターゲット回収装置（Ｋ）は、下記の構成要件（Ａ03）〜（Ａ06）を備えたことを特徴とする。
（Ａ03）前記液体ターゲット吐出ノズル（４）に対向する位置に配置され且つ前記液体ターゲット吐出ノズル（４）から吐出されて前記レーザ光照射位置（Ａ１）を通過した液体ターゲット（Ｔ）が進入する液体ターゲット回収用の内側回収筒（９）と、前記内側回収筒（９）の外周面を囲むように配置された外側回収筒（１３）とを有する液体ターゲット回収筒（９，１３）、
（Ａ04）内側回収筒（９）の先端部を加熱する内側回収筒加熱装置（Ｈ１）、
（Ａ05）前記内側回収筒（９）の内部（Ｒ１）の気体を排気する内側回収筒排気装置（Ｓ１）、
（Ａ06）前記内側回収筒（９）の外側面と前記外側回収筒（１３）の内側面との間の円筒状空間（Ｒ２）の気体を排気する円筒状空間排気装置（Ｓ２）。

（第２発明の作用）
前記構成要件（Ａ03）〜（Ａ06）を備えた第２発明の液体ターゲット回収装置（Ｋ）では、前記液体ターゲット吐出ノズル（４）から吐出されて前記レーザ光照射位置（Ａ１）を通過した液体ターゲット（Ｔ）は、前記液体ターゲット吐出ノズル（４）に対向する位置に配置された液体ターゲット回収用の内側回収筒（９）に進入する。前記内側回収筒（９）の内部の気体は、内側回収筒排気装置（Ｓ１）により排気される。したがって、前記液体ターゲット吐出ノズル（４）から吐出されて前記内側回収筒（９）に進入した液体ターゲット（Ｔ）は、前記内側回収筒排気装置（Ｓ１）の排気にともなって、内側回収筒内部（Ｒ１）から排出される。
前記内側回収筒（９）の外側面と、その外周面を囲むように配置された外側回収筒（１３）の内周面との間の円筒状空間（Ｒ２）の気体は、円筒状空間排気装置（Ｓ２）により排気される。したがって、前記液体ターゲット吐出ノズル（４）から吐出されて前記内側回収筒（９）の外側面と前記外側回収筒（１３）の内側面との間の円筒状空間（Ｒ２）に進入した液体ターゲット（Ｔ）は、前記円筒状空間排気装置（Ｓ２）の排気にともなって、前記円筒状空間（Ｒ２）から排出される。
したがって、液体ターゲット（Ｔ）が、その流体不安定性による形状および位置のふらつきにより液体ターゲット回収筒（９，１３）に回収されずに真空容器（２）内に飛散するのを防止することができる。また、液体ターゲット（Ｔ）が真空容器（２）内に飛散して真空容器（２）内の真空度が低下するのを防止することができる。
内側回収筒加熱装置（Ｈ１）は、前記内側回収筒（９）の先端部を加熱するので、内側回収筒（９）の先端部に付着した液体ターゲット（Ｔ）がつらら形状の氷に成長するのを防止することができる。

前記本発明は次の作用効果（Ｅ01）〜（Ｅ03）を奏することができる。
（Ｅ01）液体ターゲットがその流体不安定性による形状および位置のふらつきにより液体ターゲット回収筒に回収されずに真空容器内に飛散するのを防止することができる。
（Ｅ02）液体ターゲットが真空容器内に飛散して真空容器内の真空度が低下するのを防止することができる。
（Ｅ03）液体ターゲットが液体ターゲット回収筒に付着してつらら形状の氷に成長するのを防止することができる。

（実施例１）
図１は本発明のレーザ生成プラズマ方式による光源装置の実施例１の要部説明図である。
図１において、レーザ生成プラズマ方式による光源装置１は、内部にプラズマ発光室Ａを形成する真空容器２を有している。真空容器２に支持されたレーザ光照射装置３から出射したレーザ光Ｌは、プラズマ発光室Ａ内のレーザ光照射位置Ａ１に集光する。前記レーザ光照射位置Ａ１を挟んで上方には液体ターゲット吐出ノズル４が配置され、下方には液体ターゲット回収装置５が配置されている。

液体ターゲット吐出ノズル４は、その先端に吐出口を有している。液体ターゲット吐出ノズル４から吐出される液体ターゲットＴの吐出流の直径を変更（調整）するには、吐出口の口径が異なる液体ターゲット吐出ノズル４に交換する。また、前記液体ターゲット吐出ノズル４に供給する液体ターゲットＴを収容する図示しない液体ターゲット供給用タンク内の圧力は調節可能であり、前記圧力を調節することにより、液体ターゲット吐出ノズル４から吐出される液体ターゲットＴの吐出量を調節することが可能である。

液体ターゲット吐出ノズル４から吐出された液体ターゲットＴはレーザ光照射位置Ａ１を通過する際に高出力のレーザ光Ｌにより照射され、プラズマＰの生成（プラズマ発光）に使用される。生成したプラズマＰからは、液体ターゲットＴに含まれるターゲットに応じた波長の光が四方八方に一様に放射される。
前記レーザ光照射位置Ａ１を通過した液体ターゲットＴは、液体ターゲット回収装置Ｋに回収される。

（液体ターゲット回収装置）
図２は本発明のノズル装置Ｎの斜視図である。
図３はノズル装置Ｎの要部拡大図であり、図３Ａは図２のＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ線縦断面図、図３Ｂは図３Ａの矢印ＩＩＩＢ−ＩＩＩＢから見た図で、図３Ｃは内側回収筒の要部拡大図である。
前記図１において、液体ターゲット回収装置Ｋはターボ分子ポンプＰ１、ルーツポンプＰ２、補助ポンプＰ３、外部タンクＱおよびノズル装置Ｎを有している。
図１〜図３において、ノズル装置Ｎはターボ分子ポンプ連結フランジ６を有している。ターボ分子ポンプ連結フランジ６の中心部に設けられた貫通孔６ａ（図３Ａ参照）には、下部円筒部材７の下端部が圧入されている。前記下部円筒部材７の上端にはリング状のプレート８がロウ付けされている。前記プレート８に設けられた中心孔の内周面８ａには、円筒状の内側回収筒９の下端部がロウ付けにより固定されている。
前記内側回収筒９の上部は円錐状に形成されており、その最上部には内側ターゲット回収口９ａが形成されている。

図１において、ターボ分子ポンプ連結フランジ６の下側に連結されたターボ分子ポンプＰ１は、内側回収筒９および下部円筒部材７の内側の流体（空気および液体ターゲットＴの蒸気等）をルーツポンプＰ２に排出する。前記ルーツポンプＰ２は、ターボ分子ポンプＰ１から流入した流体を外部タンクＱに排出する。前記外部タンクＱは前記ルーツポンプＰ２から流入した流体の中の回収すべきものは回収し、空気等は大気中に放出する。
前記内側回収筒９の外側面には内側ノズル加熱ヒータ（内側回収筒加熱装置）Ｈ１（図２斜線部参照）が巻きつけられている。
ターボ分子ポンプ連結フランジ６、下部円筒部材７、前記内側回収筒９、内側ノズル加熱ヒータＨ１、ターボ分子ポンプＰ１、ルーツポンプＰ２および外部タンクＱ等によって内側回収筒排気装置Ｓ１が構成されている。

図２、図３において、前記プレート８の上面には上部円筒部材１０がロウ付けにより固定されている。前記上部円筒部材１０の側面には排気パイプ１１ａ、ヒータ電源導入パイプ１１ｂおよび熱電対導入パイプ１１ｃが圧入されている。前記各パイプ１１ａ〜１１ｃの内部は前記上部円筒部材１０の内側に連通している。前記排気パイプ１１ａの外端部には補助ポンプ連結フランジ１２が装着されている。
前記上部円筒部材１０の上部には円筒状の外側回収筒１３がロウ付けにより固着されている。
前記外側回収筒１３の上端部は円錐状に形成されており、その上端には外側ターゲット回収口１３ａが形成されている。前記外側ターゲット回収口１３ａは前記内側ターゲット回収口９ａと同じ高さの位置またはそれよりやや高い位置に形成されており、前記内側ターゲット回収口９ａよりも広い口径を有している。

前記外側ターゲット回収口１３ａが前記内側ターゲット回収口９ａと同じ高さより高い位置に形成されていると、内側回収筒９の先端のテーパ部に当たって周囲に飛び散ったターゲット部材を、前記外側回収筒１３内に容易に回収することができる。
本実施例１では、液体ターゲット回収装置Ｋは、回収口９ａ，１３ａを二重構造として内側および外側の回収口９ａ，１３ａに独立にターボ分子ポンプＰ１および補助ポンプＰ３を接続し、プラズマ発光室Ａ、外側回収筒１３内部、および内側回収筒９内部の圧力が順次高くなる差動排気機構が構成されており、プラズマ発光室Ａの高真空度を維持するよう構成されている。

図１において、前記補助ポンプ連結フランジ１２に連結された補助ポンプＰ３は、外側回収筒１３の内側の流体(空気および液体ターゲットＴの蒸気等)を外部タンクＱに排出する。前記外部タンクＱは補助ポンプＰ３から流入した流体の中の回収すべきものは回収し、空気等は大気中に放出する。
前記外側回収筒１３の外側面には外側ノズル加熱ヒータ（外側回収筒加熱装置）Ｈ２が巻きつけられている。
前記上部円筒部材１０、排気パイプ１１ａ、補助ポンプ連結フランジ１２、外側回収筒１３、外側ノズル加熱ヒータＨ２、補助ポンプＰ３および外部タンクＱ等によって、円筒状空間排気装置Ｓ２が構成されている。

前記内側回収筒９の外側面に巻きつけられた内側ノズル加熱ヒータＨ１は、図示しない外部電源Ｅに接続され且つヒータ電源導入パイプ１１ｂを貫通する供電線を介して給電される。また前記内側ノズル加熱ヒータＨ１付近には、内側ノズル加熱ヒータＨ１の温度検出信号を出力する図示しない温度センサＳＮが設けられている。前記温度センサＳＮは前記温度センサ導入パイプ１１ｃを貫通する信号線を介して図示しないコントローラＣに接続されている。
前記外側回収筒１３の外側面に巻きつけられた外側ノズル加熱ヒータＨ２は、図示しない外部電源Ｅに接続された供電線を介して給電される。

前記液体ターゲット吐出ノズル４から高真空状態のプラズマ発光室Ａ内に吐出された液体ターゲットＴは断熱膨張により急速に冷却されるため、液体ターゲット回収装置Ｋのノズル装置Ｎの内側回収筒９、外側回収筒１３等に接触するとつらら形状の氷が成長し、液体ターゲットＴの連続回収を妨げる。そのため前記ノズル装置Ｎでは、前記加熱ヒータＨ１，Ｈ２により液体ターゲットＴの氷の成長を防止するよう構成されている。

（実施例１の作用）
レーザ光照射位置Ａ１を通過した液体ターゲットＴは、液体ターゲット回収装置Ｋのノズル装置Ｎの内側ターゲット回収口９ａを通過し、内側回収筒９内部Ｒ１に進入する。前記内側回収筒排気装置Ｓ１は前記内側回収筒９内部Ｒ１に進入した前記液体ターゲットＴを排気する。
また、前記液体ターゲットＴの流体不安定性による形状および位置のふらつきによって前記内側ターゲット回収口９ａから外れた前記液体ターゲットＴは、前記内側ターゲット回収口９ａの周囲に形成された前記外側ターゲット回収口１３ａを通過して、前記内側回収筒９の外側面と外側回収筒１３の内周面との間の円筒状空間Ｒ２に進入する。前記外側回収筒排気装置Ｓ２は前記円筒状空間Ｒ２に進入した前記液体ターゲットＴを排気する。

したがって本発明の液体ターゲット回収装置Ｋのノズル装置Ｎでは、液体ターゲットＴがその流体不安定性による形状および位置のふらつきにより内側回収筒９の内側ターゲット回収口９に進入しない場合、より口径の広い外側ターゲット回収口１３ａから円筒状空間Ｒ２に進入する。
これにより内側回収筒９に回収されなかった液体ターゲットＴが真空容器Ａ内に飛散するのを防止することができる。また、液体ターゲットＴが真空容器Ａ内に飛散して真空容器Ａ内の真空度が低下するのを防止することができる。

前記内側回収筒９の外側面に巻きつけられた内側ノズル加熱ヒータＨ１は前記内側ノズル９を加熱する。加熱された前記内側回収筒９は、前記内側回収筒９の先端部に付着した前記液体ターゲットＴの冷却および凍結を防止する。
また、前記外側回収筒１３の外側面に巻きつけられた外側ノズル加熱ヒータＨ２は前記外側ノズル１３を加熱する。加熱された前記外側回収筒１３は、前記外側回収筒１３の先端部に付着した前記液体ターゲットＴの冷却および凍結を防止する。
したがって、本発明の液体ターゲット装置Ｋのノズル装置Ｎは、内側回収筒９に回収されずに内側回収筒９の先端部または、前記外側回収筒１３の内周面および外周面の先端部に付着した液体ターゲットＴが、つらら形状の氷に成長するのを防止することができる。

（変更例）
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例を下記に例示する。
（Ｈ01）本発明の液体ターゲットには、水やメタノール、またはエタノール等の極性溶媒に、ターゲット物質であるリチウムのハロゲン化合物または錫の化合物塩等を溶かした溶液等を使用することが可能である。

図１は本発明のレーザ生成プラズマ方式による光源装置の実施例１の要部説明図である。 図２は本発明のノズル装置Ｎの斜視図である。 図３はノズル装置Ｎの要部拡大図であり、図３Ａは図２のＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ線縦断面図、図３Ｂは図３Ａの矢印ＩＩＩＢ−ＩＩＩＢから見た図で、図３Ｃは内側回収筒の要部拡大図である。

符号の説明

１・・・プラズマ発光光源装置
４・・・液体ターゲット吐出ノズル
９・・・内側回収筒
１３・・・外側回収筒
９，１３・・・液体ターゲット回収筒
Ａ・・・プラズマ発光室
Ａ１・・・レーザ光照射位置
Ｈ１・・・内側回収筒加熱装置
Ｈ２・・・外側回収筒加熱装置
Ｒ１・・・内側回収筒内部
Ｒ２・・・円筒状空間
Ｓ１・・・内側回収筒排気装置
Ｓ２・・・円筒状空間排気装置
Ｔ・・・液体ターゲット、

Claims (3)

1. 下記の構成要件（Ａ01）〜（Ａ06）を備えたプラズマ発光光源装置、
   （Ａ01）真空状態に保持されるプラズマ発光室、
   （Ａ02）前記真空プラズマ発光室内のレーザ光照射位置に液体ターゲットを吐出する液体ターゲット吐出ノズル、
   （Ａ03）前記液体ターゲット吐出ノズルに対向する位置に配置され且つ前記液体ターゲット吐出ノズルから吐出されて前記レーザ光照射位置を通過した液体ターゲットが進入する液体ターゲット回収用の内側回収筒と、前記内側回収筒の外周面を囲むように配置された外側回収筒とを有する液体ターゲット回収筒、
   （Ａ04）内側回収筒の先端部を加熱する内側回収筒加熱装置、
   （Ａ05）前記内側回収筒の内部の気体を排気する内側回収筒排気装置、
   （Ａ06）前記内側回収筒の外側面と前記外側回収筒の内側面との間の円筒状空間の気体を排気する円筒状空間排気装置。
2. 下記の構成要件（Ａ07）を備えた請求項１記載のプラズマ発光光源装置
   （Ａ07）前記外側回収筒の先端部を加熱する外側回収筒加熱装置。
3. 下記の構成要件（Ａ03）〜（Ａ06）を備えた液体ターゲット回収装置。
   （Ａ03）前記液体ターゲット吐出ノズルに対向する位置に配置され且つ前記液体ターゲット吐出ノズルから吐出されてレーザ光照射位置を通過した液体ターゲットが進入する液体ターゲット回収用の内側回収筒と、前記内側回収筒の外周面を囲むように配置された外側回収筒とを有する液体ターゲット回収筒、
   （Ａ04）内側回収筒の先端部を加熱する内側回収筒加熱装置、
   （Ａ05）前記内側回収筒の内部の気体を排気する内側回収筒排気装置、
   （Ａ06）前記内側回収筒の外側面と前記外側回収筒の内側面との間の円筒状空間の気体を排気する円筒状空間排気装置。
   
   

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