JP2007088267A - 極端紫外光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】露光のために用いるエネルギーの安定したＥＵＶ光を発生するＬＰＰ型極端紫外光源装置を提供する。
【解決手段】ターゲット射出装置２３と、レーザ発振器４２と、コレクタミラー１３と、集光光の内から所定の波長成分を有するＥＵＶ光を選択的に透過させるフィルタ１４と、発光点におけるＥＵＶ光のエネルギーを測定するＥＵＶエネルギーモニタ装置５０と、集光点におけるＥＵＶ光のエネルギーを測定するＥＵＶダイオード６３と、ＥＵＶエネルギーモニタ装置の測定値Ｅ１とＥＵＶダイオードの測定値Ｅ２との関係を格納する記憶装置１０ａと、測定値Ｅ１と上記関係とに基づいて露光機に出力されるＥＵＶエネルギーを算出すると共に、測定値Ｅ１と測定値Ｅ２とに基づいて上記関係を補正する制御装置１０とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、露光装置の光源として用いられる極端紫外（ＥＵＶ：extreme ultra violet）光源装置に関する。

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、５０ｎｍ以下の微細加工の要求に応えるべく、波長１３ｎｍ程度のＥＵＶ光源と縮小投影反射光学系（catadioptric system）とを組み合わせた露光装置の開発が期待されている。

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 plasma：レーザ励起プラズマ）光源と、放電によって生成するプラズマを用いたＤＰＰ（discharge produced plasma）光源と、軌道放射光を用いたＳＲ（synchrotron radiation）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、ターゲット物質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、２πsteradian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。

関連する技術として、特許文献１には、レーザプラズマ光源を用いた極端紫外光リソグラフィ技術において、ウェハ上の露光量を高精度に制御するために、レーザ光を標的に照射して極端紫外光領域の光を発生する光源と、照明光学系と投影光学系とを有し、該極端紫外光を該照明光学系を介してマスクに照射し、該マスクのパターンを該投影光学系を介して試料に転写する露光装置において、該極端紫外光の強度を検出する手段と、該検出結果に基づき、該標的から発生する該極端紫外光の強度を変化させて、該試料における露光量を制御する手段とを有する露光装置が開示されている。
特開２０００−９１１９５号公報（第１、２頁）

ところで、時間的に安定したＥＵＶ露光を実現するためには、光源から露光機に同一条件で露光光を入射しなければならない。そのためには、以下の３つの条件が同時に満たされる必要がある。
第１の条件として、発光点位置は、露光機光学系に対して空間的に一定位置（理想発光点）になければならない。第２の条件として、コレクタミラーによってＥＵＶ光が集光される集光点位置は、露光機光学系に対して空間的に一定位置（理想集光点）になければならない。第３の条件として、集光点におけるＥＵＶ放射分布及び放射エネルギーは、ほぼ一定でなければならない。
これらの点について、特許文献１においては、ＥＵＶエネルギーを検出し、レーザエネルギーを増減させることによりＥＵＶエネルギーを制御している（第２頁）。

しかし、ＥＵＶ光源装置を長期間に渡って使用する場合には、そのような制御を行う際にコレクタミラーの劣化に対応しなければならない。ＥＵＶプラズマからは、高エネルギーのイオンや中性粒子、微粒子が放出されるので、それらによる損傷のために、コレクタミラーは徐々に劣化し、その反射率が低下してしまうからである。

しかも、この劣化は、プラズマの生成状態に応じて、反射面の各部分において、不均一な反射率の低下を引き起こす。つまり、ＥＵＶエネルギーを一定に保つための制御を行う場合に、ＥＵＶエネルギーの検出装置は必須であるが、ＥＵＶ光の一部のみをモニタするだけでは、露光機に投入される全てのＥＵＶエネルギーを反映していない場合が生じる。このような傾向は、コレクタミラーの劣化が進み、反射率の分布おけるバラツキが大きくなるほど強くなる。上記の特許文献においては、それらの点が考慮されていないので、実用に供するには困難が伴うことが考えられる。

上記の問題点に鑑み、本発明は、露光機における露光のために用いられるＥＵＶ光を発生するＬＰＰ型極端紫外光源装置において、安定したＥＵＶ光を発生させることを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の１つの観点に係る極端紫外光源装置は、真空チャンバの内部に供給されたターゲット物質に、該ターゲット物質を励起させるためのレーザ光を照射することによりプラズマを生成し、該プラズマから発生する極端紫外光を集光ミラーによって所定の位置に集光して露光機に出力するレーザ励起プラズマ方式による極端紫外光源装置であって、ターゲット物質を真空チャンバ内に供給するターゲット射出装置と、該ターゲット射出装置によって供給されたターゲット物質を励起してプラズマを生成するためのレーザ光を射出するレーザ発振器と、プラズマから発生した光を所定の位置に集光する集光ミラーと、該集光ミラーによって集光された光の内から、所定の波長成分を有する極端紫外光を選択的に透過させるフィルタと、プラズマから直接放射される極端紫外光のエネルギーを測定する第１の受光素子と、集光ミラーによって集光された光の光路上に挿入されたときに、集光ミラーによって集光された極端紫外光のエネルギーを測定する第２の受光素子と、第１の受光素子によって取得される第１の測定値と、第２の受光素子によって取得される第２の測定値との関係を格納する格納装置と、第１の測定値と格納装置に格納されている関係とに基づいて、露光機に出力される極端紫外光のエネルギーを算出すると共に、第１の測定値と第２の測定値とに基づいて上記関係を補正する制御装置とを具備する。

本発明によれば、発光点におけるＥＵＶエネルギーの測定値と集光点におけるＥＵＶエネルギーの測定値との関係を随時補正するので、露光中においても、その関係と発光点におけるＥＵＶエネルギーの測定値とに基づいて、ＥＵＶ光源装置から出力されるＥＵＶエネルギーを正確に見積ることが可能となる。従って、そのようなＥＵＶエネルギーに基づいて各部を制御することにより、ＥＵＶ光源装置において安定したＥＵＶ生成を行うことが可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るＥＵＶ光源装置を示す模式図である。このＥＵＶ光源装置は、ＬＰＰ（レーザ励起プラズマ）方式を採用しており、露光装置（露光機）用の光源として用いられる。

ここで、本願においては、プラズマが実際に生成される空間的座標のことを発光点といい、ＥＵＶ光源装置のアライメント設計によって定まる発光点の位置のことを理想発光点という。また、プラズマから発生した光が実際に集光される空間的座標のことを集光点といい、ＥＵＶ光源装置のアライメント設計によって定まる集光点の位置のことを理想集光点という。

図１に示すように、本実施形態に係るＥＵＶ光源装置は、ＥＵＶ光の生成が行われるＥＵＶチャンバ（真空チャンバ）１１を含んでいる。ＥＵＶチャンバ１１には、ターゲット（標的）１を励起してプラズマ２を発生させるためのレーザ光（励起用レーザ光）３を導入する窓１２と、コレクタミラー１３と、ＥＵＶフィルタ１４とが備えられている。

図１に示すように、励起用レーザ光３がターゲット１を照射することにより、プラズマ２が生成され、１３．５ｎｍの波長成分を有するＥＵＶ光と共に、種々の波長成分を含む光が放射される。コレクタミラー１３は、プラズマ２から発生した光を反射して所定の方向に集光する。また、ＥＵＶフィルタ１４は、コレクタミラー１３によって集光された光の内の所定の波長成分を選択的に透過させるためのフィルタであり、ＥＵＶ光源装置から露光装置に不要な波長成分を進入させないために配置されている。例えば、露光装置において１３．５ｎｍのＥＵＶ光が用いられる場合には、ＥＵＶフィルタ１４として、ジルコニウム（Ｚｒ）フィルタが用いられる。ＥＵＶフィルタ１４を透過したＥＵＶ光は、光伝送系を介して露光装置に導入される。なお、後述するように、ＥＵＶフィルタ１４には、ＩＦ位置センサ６２を使用する際にＥＵＶフィルタ１４を光路から退避させるための駆動機構が設けられている。

また、図１に示すＥＵＶ光源装置は、ＥＵＶ光源制御装置１０と、ターゲット制御装置２０と、ターゲット供給装置２１と、ターゲット温度・圧力（流量）調整装置２２と、ターゲット射出装置２３と、ターゲット位置調整装置３０と、ターゲット位置モニタ装置３１と、レーザ制御装置４０と、レーザ励起強度調整装置４１と、レーザ発振器４２と、レーザエネルギーモニタ装置４３と、光学系４４と、集光レンズ４５と、ＥＵＶエネルギーモニタ装置５０と、レーザ焦点調整装置４６と、プラズマモニタ装置５１と、コレクタミラー駆動装置６０と、コレクタミラー変位モニタ装置６１と、ＩＦ（intermediate focus：中間集光点）位置センサ６２と、ＥＵＶダイオード６３とを含んでいる。

ＥＵＶ光源制御装置１０は、ＥＵＶ光源装置において安定してＥＵＶ光が生成されるように各部を制御する。また、ＥＵＶ光源制御装置１０は、ＥＵＶ光源装置から出力されているＥＵＶエネルギーの値を求めるための算出処理を行うと共に、そのようなＥＵＶエネルギー算出処理の較正を行う。ＥＵＶ光源装置１０は、そのために必要な情報等を格納するための記憶装置１０ａを備えている。

ターゲット供給装置２１は、キセノン（Ｘｅ）ガス等のターゲット物質を、ターゲット射出装置２３に供給する。また、ターゲット温度・圧力調整装置２２は、ターゲット物質の温度、及び、圧力又は流量を調整する。さらに、ターゲット射出装置２３は、所定の径を有する噴射ノズルを備えており、ターゲット供給装置２１から供給されたターゲットをＥＵＶチャンバ１１内に噴射する。ターゲット制御装置２０は、ＥＵＶ光源制御装置１０の制御の下で、これらの各装置の動作を制御する。例えば、ターゲットとして液体キセノン（Ｘｅ）が用いられる場合に、ターゲット制御装置２０は、キセノンガスを液化するために、ターゲット温度・圧力調整装置２２における冷却温度の制御及び圧縮圧力の制御を行うと共に、液体キセノンが所定の圧力で噴射されるように、供給圧力又は流量を制御する。それにより、例えば、直径が数十μｍである液体キセノン（Ｘｅ）のターゲット１が、ジェット（噴流）の状態でＥＵＶチャンバ１１内に供給される。

図２は、ターゲット位置調整装置３０及びその周辺部を示している。
ターゲット位置調整装置３０は、例えば、ベローズ付きの真空対応自動ＸＹステージを備えており、ＥＵＶ光源制御装置１０の制御の下で、ターゲット射出装置２３を、ターゲット流とほぼ直交する平面内において、所定の範囲内で移動させる。

ターゲット位置モニタ装置３１は、例えば、ＣＣＤ（charge coupled device）等の撮像素子を含むカメラであり、ターゲット１を撮像することにより、その画像を表す信号をＥＵＶ光源制御装置１０に出力する。ターゲット位置モニタ装置３１から出力された画像情報は、ＥＵＶ光源制御装置１０において、ターゲット１の位置をアライメントするために用いられる。

ターゲット位置モニタ装置３１は、互いに異なる２つ以上の方向からターゲット１を見込むように配置されている。また、ターゲット位置モニタ装置３１の位置は、ターゲット１が理想発光点を通過するように位置調節されている場合に、ターゲット１が視野中心付近を通過するようにアライメントされていることが望ましい。また、ターゲット位置モニタ装置３１は、ターゲット位置調整装置３０がストロークエンドまで動作した場合においても、ターゲット１を視野範囲に納めているように配置されることが望ましい。さらに、その視野内においては、ターゲット位置調整装置３０の移動方向が水平に臨めることが望ましい。そのためには、例えば、ターゲット位置調整装置３０のＸＹステージのＸ方向、及び、それと直交するＹ方向からターゲット１を見込むようにターゲット位置モニタ装置３１を設置すれば良い。加えて、図２に示すように、ターゲット位置モニタ装置３１は、その視野中心が発光点（プラズマが生成される位置）から外れるように、理想発光点の直上を見込むように配置されている。その理由は、プラズマ生成時に、プラズマからの強烈な発光の影響によってＣＣＤ等の出力が飽和するのを防ぐためである。

再び、図１を参照すると、レーザ励起強度調整装置４１は、レーザ発振器４２から射出させるレーザ光の励起強度を調整する。レーザ発振器４２は、レーザ発振を行うことにより、ターゲットに照射される励起用レーザ光３を射出する。レーザ制御装置４０は、ＥＵＶ光源制御装置１０の制御の下で、これらの装置４１及び４２の動作を制御する。例えば、レーザ制御装置４０は、レーザ発振に備えて、励起用電源のウォームアップ、チラーの駆動、共振器及び光学素子の温度調整等を行う。また、レーザ制御装置４０は、ＥＵＶ光源制御装置１０からレーザ射出条件の信号が送られた場合に、その発振条件をレーザ励起強度調整装置４１及びレーザ発振器４２にセットする。さらに、レーザ制御装置４０は、ＥＵＶ光源制御装置１０からレーザ発振信号を受け取ることにより、レーザ発振器４２にレーザ発振を開始させる。

レーザエネルギーモニタ装置４３は、レーザ発振器４２から射出したレーザ光のエネルギーをモニタしており、レーザ光のエネルギー値を表す信号をレーザ制御装置４０に出力する。この信号は、レーザ制御装置４０により、レーザエネルギーが所定の値を維持するようにレーザ励起強度調整装置４１を制御するために用いられる。

光学系４４は、反射ミラーや、適切な光整形光学系を含んでおり、レーザ発振器４２から射出した励起用レーザ光３を集光レンズ４５に導く。集光レンズ４５は、励起用レーザ光３を集光し、ＥＵＶチャンバ１１に設けられた窓１２を介して、理想発光点を照射させる。なお、コレクタミラー１３には、励起用レーザ光３を通過させるための空孔が形成されている。

レーザ焦点調整装置４６は、ＥＵＶ光源制御装置１０の制御の下で、集光レンズ４５を励起用レーザ光３の照射軸方向、及び、それと直交する面内の２つの軸について調節する。レーザ焦点調整装置４６としては、例えば、モータによって駆動するＸＹＺステージ等を用いることができる。

ＥＵＶエネルギーモニタ装置５０は、ＥＵＶ光のエネルギーを検出する受光素子を備えている。ＥＵＶエネルギーモニタ装置５０は、理想発光点付近を見込むように設置されており、発光点から放射されるＥＵＶ光を検出して、そのエネルギー強度を表す信号をＥＵＶ光源制御装置１０に出力する。ＥＵＶエネルギーモニタ装置５０からの出力値（ＥＵＶエネルギー測定値）は、ＥＵＶ光源制御装置１０において、ＥＵＶ光源装置から出力されているＥＵＶエネルギーを算出するために用いられる。この算出方法については、後で説明する。また、ＥＵＶエネルギーモニタ装置５０からの出力値は、プラズマ２の位置及びエネルギーを安定させるために、ターゲット１の位置、並びに、励起用レーザ光３の強度及び照射位置を制御するためにも用いられる。

プラズマモニタ装置５１は、例えば、ＣＣＤ等の撮像素子を含むカメラであり、プラズマ等を撮像することによって得られた画像情報をＥＵＶ光源制御装置１０に出力する。この画像情報は、励起用レーザ光３のターゲット１に対する照射位置を調整するために用いられる。

プラズマモニタ装置５１は、理想発光点を視野に納めることができるように、理想発光点付近に配置されている。また、プラズマモニタ装置５１は、プラズマを３次元的に観測するために、理想発光点を異なる２以上の方向から臨むように、望ましくは、視野中心に理想発光点が配置されるように、アライメントされている。例えば、演算を簡単にするためには、２つのプラズマモニタ装置５１の観測軸を直交させることが望ましい。ただし、プラズマモニタ装置５１は、コレクタミラー１３によって集光される光（捕集光）の光路の影にならないように配置する必要がある。

ここで、プラズマは高輝度であるため、撮像素子としてＣＣＤを用いる場合には、受光面の前面に適切な光学式バンドパスフィルタを設けることが望ましい。例えば、図３に示すように、撮像素子であるＣＣＤ５１ａの前面に、駆動機構５１ｂが設けられた光学バンドパスフィルタ５１ｃを配置する。駆動機構５１ｂは、光学バンドパスフィルタ５１ｃの位置を変化させるために設けられており、その動作は、ＥＵＶチャンバ１１の外部から制御することができる。

ＥＵＶ光源装置のアライメント等を行う場合には、レーザ等の参照光が用いられるが、その際には、図３の（ａ）に示すように、光学バンドパスフィルタ５１ｃが撮像素子５１ａに入射する光の光路から退避される。一方、プラズマを観測する場合には、図３の（ｂ）に示すように、光学バンドパスフィルタ５１ｃが撮像素子５１ａの前面に挿入される。このようなフィルタを設ける理由は、市販の多くの撮像素子においては、微弱な光を検出できるようにするために、輝度のダイナミックレンジが調整されているため、高輝度のプラズマをそのまま入射させると、その出力が飽和してしまうからである。しかし、駆動機構が設けられたフィルタを用いることにより、参照用の光を観測する場合と、プラズマを観測する場合とにおいて、撮像素子を兼用することが可能になる。

プラズマモニタ装置５１の変形例として、光学バンドパスフィルタ５１ｃの代わりに、ジルコニウム（Ｚｒ）等のＥＵＶ光フィルタを用いることにより、プラズマのＥＵＶ放射領域を観測するようにしても良い。或いは、ＣＣＤカメラに絞りや露出時間の調整機構を設けることにより、参照光やプラズマ等の入射光量を調整しても良い。

再び、図１を参照すると、コレクタミラー駆動装置６０は、プラズマ２から発生した光がコレクタミラー１３によって効率良く集光され、露光装置への光伝送系に導かれるように、コレクタミラー１３の位置及び姿勢を調節する。図４は、コレクタミラー１３及びその周辺部を示している。図４に示すように、コレクタミラー駆動装置６０は、コレクタミラー駆動制御部６０１と、ＸＹＺステージ６０２と、Θステージ６０３と、βステージ６０４とを含んでいる。これらのステージ６０２〜６０４は機械的に結合されていると共に、ＥＵＶチャンバ１１の外部にマウントされており、真空チャンバとはベローズ等を介して連結されている。このようにステージを設置する理由は、ＥＵＶチャンバ１１からの機械的振動及び熱伝導からアイソレーション（隔離）するためである。なお、コレクタミラー１３は、通常、十分な冷却が施されることにより、それ自体の熱変形は除去されている。

コレクタミラー変位モニタ装置６１は、コレクタミラー１３の位置及び姿勢の変動を、非接触でモニタしており、コレクタミラー１３の変位を表す検出信号をＥＵＶ光源制御装置１０に出力する。図４に示すように、コレクタミラー変位モニタ装置６１は、レーザ変位計６１１と、ＣＣＤ等の撮像素子６１２と、半導体レーザ等の傾き検知用光源６１３とを含んでいる。レーザ変位計６１１は、コレクタミラー１３のＸＹＺ軸の位置変動を検出する。また、撮像素子６１２は、傾き検知用光源６１３から射出し、コレクタミラー１３の背面に設けられている傾き検知用基準反射面６１４から反射された光を検出することにより、コレクタミラー１３のΘ角及びβ角の変位を検出する。

プラズマから発生した光が理想集光点に集光するようにコレクタミラー１３が調整されている場合に、そのときのコレクタミラー変位モニタ装置６１による検出値は、コレクタミラーの位置及び姿勢の基準値を表すものとして、記憶装置１０ａに格納される。また、ＥＵＶ光源装置の動作中におけるコレクタミラー変位モニタ装置６１の検出値は、ＥＵＶ光源制御装置１０において、コレクタミラー１３の位置及び姿勢を調整するために用いられる。

ＩＦ位置センサ６２は、例えば、ＣＣＤ等の撮像素子を含むカメラであり、集光点付近における像を撮像するために、理想集光点付近に設けられている。ここで、通常、ＥＵＶ光の理想集光点はＥＵＶフィルタ１４上に形成されるように設計されているので、ＩＦ位置センサ６２はＥＵＶフィルタ１４の背後（露光装置側）に配置される。また、ＩＦ位置センサ６２には、ＥＵＶチャンバ１１の外部から制御可能な駆動機構が設けられている。図４に示すように、ＩＦ位置センサ６２は、集光点付近の観測を行う場合には、理想集光点付近を観測できる位置（ＥＵＶ光の光路）に挿入され、露光装置において露光を行っている間には、ＥＵＶ光の光路外に退避させられる。

図５は、ＩＦ位置センサ６２と、その前方に配置されているＥＵＶフィルタ１４との位置関係を示している。図５に示すように、ＥＵＶフィルタ１４には、ＥＵＶチャンバ１１の外部から制御可能な駆動機構が設けられている。ＥＵＶ光源装置のアライメント等を行う場合に、レーザの参照光等をＩＦ位置センサ６２に入射させる場合には、ＥＵＶフィルタ１４は光路外に退避させられる。一方、図５の（ｂ）に示すように、ＩＦ位置センサ６２によってＥＵＶ光の集光点を観測する場合には、ＥＵＶフィルタ１４が光路に挿入される。

ＩＦ位置センサ６２によって取得された画像情報は、ＥＵＶ光源制御装置１０に出力され、主に、各部のアライメントを行うために用いられる。例えば、理想発光点、理想集光点、及び、露光光路を通るように光路調整された参照光の画像をＩＦ位置センサ６２によって予め取得しておく。また、その後で、プラズマを生成し、プラズマの画像をＩＦ位置センサ６２によって取得する。そして、ＥＵＶ光源制御装置１０において、参照光の画像とプラズマの画像とを比較することにより、プラズマが理想発光点に発生するように、ターゲット１の位置や励起用レーザ光３の照射位置を調整することができる。

再び、図１を参照すると、ＥＵＶダイオード６３は、ＥＵＶ光を選択的に透過させるフィルタがフォトダイオードの受光面に設けられた受光素子であり、所定の場合に、ＥＵＶ光の光路上の理想集光点付近に移動されて、ＥＵＶフィルタ１４を透過したＥＵＶ光のエネルギーを測定するために用いられる。ここで、所定の場合とは、ＥＵＶ光源装置の初期設定を行う場合や、ＥＵＶエネルギー算出処理の較正を行う場合である。

本実施形態に係るＥＵＶ光源装置において、ＥＵＶエネルギーの測定は次のように行われる。まず、測定に先立って、ＥＵＶ光源装置の初期状態のように、コレクタミラー１３やＥＵＶフィルタ１４に損傷や劣化等が生じていない段階で、ＥＵＶチャンバ１１内にターゲット１を供給し、それに励起用レーザ光３を照射することにより、プラズマ２を発生する。そして、ＥＵＶエネルギーモニタ装置５０によって、プラズマ２から放射されるＥＵＶ光のエネルギーを測定する。一方、ＥＵＶダイオード６３をコレクタミラー１３の集光点付近に配置することにより、ＥＵＶ光のエネルギーを測定する。そして、ＥＵＶエネルギーモニタ装置５０によって得られた発光点におけるＥＵＶエネルギーの測定値と、ＥＵＶダイオード６３によって得られた集光点におけるＥＵＶエネルギーの測定値とを対応づけ、両者の関係を図１に示す記憶装置１０ａに格納しておく。例えば、ＥＵＶエネルギーモニタ装置５０による測定値をＥ１とし、ＥＵＶダイオード６３による測定値をＥ２とした場合に、両者の関係は、Ｅ２＝ｆ（Ｅ１）という関数によって表される。或いは、両者の関係を、テーブルによって表しても良い。

露光中にＥＵＶ光源装置から出力されているＥＵＶエネルギーを測定する場合には、ＥＵＶエネルギーモニタ装置５０によって取得された測定値Ｅ１と、記憶装置１０ａに格納されている関数Ｅ２＝ｆ（Ｅ１）とに基づいて、ＥＵＶ光源制御装置１０がＥＵＶエネルギーを算出する。

このように、ＥＵＶエネルギーの出力値を、ＥＵＶエネルギーモニタ装置５０を用いて間接的に求めるのは、次の理由からである。即ち、集光ミラー１３による集光光の光路（露光光路）上に受光素子等を配置することにより、ＥＵＶエネルギーを直接的に測定する方法によれば、ＥＵＶ光の一部のみをモニタすることになる。それに対して、本実施形態においては、露光を行っていないときには、ＥＵＶダイオード６３により、出力される全てのＥＵＶエネルギーを測定することができるので、それによって得られた関数Ｅ２＝ｆ（Ｅ１）を用いることにより、露光装置に投入される全てのＥＵＶエネルギーが反映された値を得ることが可能となる。

次に、本発明の第１の実施形態に係るＥＵＶ光源装置におけるＥＵＶエネルギー算出処理の較正動作について、図１を参照しながら説明する。
ＥＵＶ光源装置を長期間使用することにより、コレクタミラー１３やＥＵＶフィルタ１４の損傷や劣化が生じる。例えば、プラズマから発生した中性粒子やイオンによりコレクタミラー１３やＥＵＶフィルタ１４が削られて、ＥＵＶ光の集光点の位置がずれたり、ＥＵＶフィルタ１４の透過率が部分的に高くなってしまう。反対に、プラズマ生成に寄与しなかったターゲット物質（デブリス）がコレクタミラー１３やＥＵＶフィルタ１４に付着することにより、ミラーの反射率やフィルタの透過率が低下してしまう。その結果、ＥＵＶエネルギーモニタ装置５０の測定値に基づいて算出されたＥＵＶエネルギーと、実際にＥＵＶ光源装置から露光装置に出力されたＥＵＶエネルギーとの間に乖離が生じる場合がある。このような現象を防止するためには、ＥＵＶエネルギーの算出処理を定期的に較正する必要がある。

ＥＵＶエネルギー算出処理の較正を行う場合には、露光装置において露光を行っていない時に、ＥＵＶダイオード６３を理想集光点に移動させ、コレクタミラー１３によって集光されたＥＵＶ光のエネルギーＥ２を測定する。この測定値Ｅ２は、ＥＵＶ光源制御装置１０に出力される。

また、それと同時に、ＥＵＶエネルギーモニタ装置５０により、ＥＵＶエネルギーの測定値Ｅ１を取得する。ＥＵＶ光源制御装置１０は、この測定値Ｅ１に基づいて得られたＥＵＶエネルギーの出力値と、ＥＵＶダイオード６３により取得された測定値Ｅ２とを比較することにより、ＥＵＶエネルギーモニタ装置５０からの出力値を較正する。具体的には、今回取得された測定値Ｅ１及びＥ２を、記憶装置１０ａに予め格納されている関数に代入し、関数が成立するようにその関数を補正する。

このような較正を随時、又は、一定期間ごとに行うことにより、現在出力されているＥＵＶエネルギーの値を、常に正確に把握することが可能となる。また、それに加えて、コレクタミラー１３の反射率やＥＵＶフィルタ１４の透過率に変化があった場合に、ＥＵＶ光源制御装置１０はその変化を容易に検知することが可能となる。それにより、例えば、コレクタミラー１３の反射率が低下していた場合には、レーザ制御装置４０に対して指令信号を出力してレーザ出力を増加させることにより、ＥＵＶ光の出力エネルギーを一定に保つことができる。
また、ＥＵＶ光源装置１０は、この較正動作により、コレクタミラー１３の反射率が所定の値以下になっていると判断する場合には、コレクタミラーの交換時期であることをユーザに知らせるようにしても良い。

この較正動作においては、露光に用いられるＥＵＶ光の一部を測定するのではなく、露光装置に供給される全てのＥＵＶ光を測定するので、コレクタミラー１３に偏磨耗が生じていた場合においても、ＥＵＶエネルギーを正確に検出することができる。

本実施形態に係るＥＵＶ光源装置においてＥＵＶエネルギーを較正する別の方法として、ＩＦ位置センサ６２を用いても良い。即ち、ＩＦ位置センサ６２によってプラズマ像を撮像し、ＥＵＶ光源制御装置１０において、プラズマ画像の総輝度の積分値とＥＵＶダイオード６３による測定値との対応関係を予め取得しておく。それにより、ＥＵＶダイオード６３の替わりにＩＦ位置センサ６２を用いることによって、ＥＵＶエネルギー算出処理の較正を行うことができる。また、ＥＵＶ光源装置の製造時にこの対応関係を取得しておくことにより、出荷後のＥＵＶ光源装置の動作環境において、ＥＵＶダイオード６３を省略することができる。

なお、コレクタミラー１３の偏磨耗状態等を検出する方法としては、次に説明する方法も挙げられる。露光装置において露光を行っていない時に、ＩＦ位置センサ６２を理想集光点付近に配置する。そして、ＩＦ位置センサ６２によってＥＵＶ光を撮像し、その画像情報をＥＵＶ光源制御装置１０に出力する。ＥＵＶ光源制御装置１０は、ＥＵＶ光の画像の強度分布に基づいて、コレクタミラーの偏磨耗状態を検出する。

その結果、ＥＵＶ光の画像に著しい輝点が観察された場合には、ＥＵＶフィルタ１４が損傷している可能性がある。そのような場合に、ＥＵＶ光源制御装置１０は、ＥＵＶフィルタ１４の交換が必要である旨をユーザに知らせるようにしても良い。
このような検査も定期的に行うことが望ましい。

次に、本発明の第２の実施形態に係るＥＵＶ光源装置について、図６を参照しながら説明する。
図６に示すように、本実施形態に係るＥＵＶ光源装置においては、ＥＵＶダイオード６３の位置が、第１の実施形態におけるもの（図１）と異なっている。即ち、ＥＵＶダイオード６３は、図６の（ａ）に示すように、露光光路以外の位置であって、図６の（ｂ）に示すように、コレクタミラー１３を傾けた場合に、コレクタミラー１３の集光点後方となる位置に配置されている。その他の構成については、第１の実施形態におけるものと同様である。

本実施形態に係るＥＵＶ光源装置におけるＥＵＶエネルギー算出処理の較正動作について説明する。
図６の（ａ）に示すように、露光装置において露光を行っている間に、コレクタミラー１３は、理想集光点に焦点を形成するように調節された位置及び姿勢を維持している。それに対して、図６の（ｂ）に示すように、ＥＵＶエネルギー算出処理の較正を行う場合には、コレクタミラー１３を僅かに傾ける。それにより、コレクタミラー１３による集光光がＥＵＶダイオード６３に入射する。その状態におけるＥＵＶダイオード６３の測定値Ｅ２と、ＥＵＶエネルギーモニタ５０の測定値Ｅ１とに基づいて、記憶装置１０ａに格納されている両者の関係を補正する。なお、測定値Ｅ１については、露光中に得られたものであっても良い。
このように、本実施形態によれば、ＥＵＶダイオード６３を移動させることなくＥＵＶ光の光路に挿入することができる。従って、機械的に空間が制限され易い露光装置との接続部分の装置構成を簡単にすることができる。

次に、本発明の第３の実施形態に係るＥＵＶ光源装置について、図７を参照しながら説明する。
図７に示すように、本実施形態に係るＥＵＶ光源装置においては、図１に示すＥＵＶ光源装置に対して、ＥＵＶダイオード６３がＥＵＶチャンバ１１の内部に配置されていると共に、駆動機構が設けられた較正用ミラー６４が追加されている。ＥＵＶダイオード６３は、較正用ミラー６４がコレクタミラー１３による集光光の光路に挿入された場合に、較正用ミラー６４によって反射された光の集光点となる位置に配置されている。その他の構成については、第１の実施形態におけるものと同様である。

本実施形態に係るＥＵＶ光源装置におけるＥＵＶエネルギー算出処理の較正動作について説明する。
図７の（ａ）に示すように、露光装置において露光を行っている間に、較正用ミラー６４は、コレクタミラー１３による集光光の光路から退避している。それに対して、図７の（ｂ）に示すように、ＥＵＶエネルギー算出処理の較正を行う場合には、較正用ミラー６４がコレクタミラー１３による集光光の光路に挿入される。それによって反射された光がＥＵＶダイオード６３に入射する。その状態におけるＥＵＶダイオード６３の測定値Ｅ２と、ＥＵＶエネルギーモニタ５０の測定値Ｅ１とに基づいて、記憶装置１０ａに格納されている両者の関係を補正する。なお、測定値Ｅ１については、露光中に得られたものであっても良い。

このように、本実施形態によれば、ＥＵＶチャンバ１１と露光装置との接続部分の装置構成を極めて簡単にすることができるので、装置の設計が容易となる。なお、この構成を用いる場合には、ＥＵＶダイオード６３は、ＥＵＶフィルタ１４を通過していない光を受光することになるので、ＥＵＶ光エネルギーによる撮像素子等の損傷を防ぐために、独自にＥＵＶフィルタを設ける必要がある。また、本実施形態においては、ＥＵＶフィルタ１４を通過していない光をＥＵＶダイオード６３によって検出するので、ＥＵＶフィルタ１４の劣化等を判定することはできない。

以上説明したように、本発明の第１〜第３の実施形態によれば、ＥＵＶエネルギー算出処理の較正を随時又は一定の期間ごとに行うことにより、ＥＵＶ光源装置から露光装置に出力されるＥＵＶ光の正確なエネルギー値を常に取得することが可能となる。従って、そのようなＥＵＶ光のエネルギー値に基づいてＥＵＶ光源装置の各部や露光装置を制御することにより、安定したＥＵＶ光の生成や露光動作を行うことが可能となる。

以上においては、ターゲット流を形成するＥＵＶ光源装置について説明したが、第１〜第３の実施形態において説明したＥＵＶエネルギーの算出処理及びその較正動作は、ガスパフターゲットやドロップレット（液滴）・ターゲットを形成するＥＵＶ光源装置にも適用することが可能である。

図８を参照しながら、ドロップレット・ターゲットを形成する機構が設けられたＥＵＶ光源装置について説明する。
図８に示すＥＵＶ光源装置は、図１に示すターゲット制御装置２０の替わりにターゲット制御装置８０を有しており、それに加えて、ターゲット射出タイミング調整装置８１を備えている。また、このＥＵＶ光源装置は、図１に示すターゲット位置モニタ装置３１の替わりに、ターゲット位置・速度モニタ装置８２を有している。さらに、このＥＵＶ光源装置は、図１に示すレーザ制御装置４０、レーザ励起強度調整装置４１、レーザエネルギーモニタ装置４３、及び、プラズマモニタ装置５１の替わりに、レーザ制御装置８３、レーザ励起強度・タイミング調整装置８４、レーザエネルギー・タイミングモニタ装置８５、及び、プラズマ位置・タイミングモニタ装置８６を有している。

ここで、ドロップレットを形成する場合には、ドロップ・オン・デマンド法又はコンティニュアス・ジェット法を用いるのが一般的である。いずれの方法においても、ドロップレットの射出タイミングは、マイクロヒータの加熱タイミング（ドロップ・オン・デマンド法の場合）、又は、ピエゾ素子の駆動タイミング（コンティニュアス・ジェット法の場合）を与える制御信号を外部から供給することにより、制御することが可能である。本願においては、１つの例として、コンティニュアス・ジェット法によってキセノン（Ｘｅ）ドロップレットを形成する場合について説明する。

コンティニュアス・ジェット法においては、ピエゾ素子によって与えられる擾乱周期λとドロップレット径Ｄとの間に、λ/Ｄ〜８というドロップレット安定生成条件が存在することが知られている。数十μｍのドロップレットを実現しようとする場合には、擾乱周期λは、メガヘルツオーダになる可能性が高い。一方、現在提唱されているＬＰＰ方式ＥＵＶ光源装置において用いられるレーザの繰り返し周波数は、高くても１００ｋＨｚ程度であり、ドロップレットの生成に必要な周期に比べて一桁程度少ない。そのため、コンティニュアス・ジェット法によれば、数個のドロップレットの内の１個に励起用レーザ光が照射されることになる。

図８に示すように、ＥＵＶ光源制御装置１０は、ＥＵＶ発光命令を受けることにより、ターゲット制御装置８０を駆動させる。このＥＵＶ発光命令には、ＥＵＶエネルギー及びＥＵＶ発光タイミングが含まれる。そして、ＥＵＶ光源制御装置１０は、ＥＵＶ発光タイミングと同じ繰り返しの基準タイミング信号を生成し、ターゲット射出タイミング調整装置８１に供給する。

ターゲット制御装置８０は、ターゲット供給装置２１によって供給されるキセノンガスを液化するために、ターゲット温度・圧力調整装置２２における冷却温度の制御及び圧縮圧力の制御を行うと共に、液体キセノンが所定の圧力（流量）で噴射されるように、ターゲット噴射装置における供給圧力又は流量を制御する。

ターゲット射出タイミング調整装置８１は、例えば、ピエゾ素子を備えており、ＥＵＶ光源制御装置１０から供給された基準タイミング信号に基づいて、所定の振動の周波数でピエゾ素子を駆動することにより、ターゲット射出装置２３を振動させる。具体的には、ピエゾ素子の振動の周波数は、基準タイミング信号の整数倍となる。それにより、ターゲット射出装置２３から射出されるターゲットがドロップレット化される。

ターゲット位置・速度モニタ装置８２は、射出されたドロップレット・ターゲット７を撮像することにより、その画像を表す信号をＥＵＶ光源制御装置１０に出力する。
レーザエネルギー・タイミングモニタ装置８５は、レーザ発振器４２から射出したレーザ光のエネルギー及び照射タイミングをモニタしており、レーザ光のエネルギー値を表す信号を所定のタイミングでレーザ制御装置８３に出力する。この信号は、レーザ制御装置８３により、レーザエネルギー及び照射タイミングが所定の値を維持するようにレーザ励起強度・タイミング調整装置８４を制御するために用いられる。

プラズマ位置・タイミングモニタ装置８６は、ドロップレット・ターゲット７に励起用レーザ光３を照射することによって生成されたプラズマ２を、互いに異なる２つの方向（例えば、Ｘ方向及びＹ方向）から観測する。プラズマ位置・タイミングモニタ装置８６によって取得されたプラズマ２の画像情報は、ＥＵＶ光源制御装置１０に出力され、励起用レーザ光３による照射位置及び照射タイミングを制御するために用いられる。

本発明は、露光装置の光源として用いられる極端紫外（ＥＵＶ：extreme ultra violet）光源装置に利用することが可能である。

本発明の第１の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の構成を示す模式図である。 図１に示すターゲット位置調整装置及びその周辺部を示す模式図である。 図１に示すプラズマモニタ装置の構成を示す模式図である。 図１に示すコレクタミラー及びその周辺部を示す模式図である。 図１に示すＩＦ位置センサとＥＵＶフィルタとの位置関係を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の一部を示す模式図である。 本発明の第３の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の一部を示す模式図である ドロップレット・ターゲットを射出するＥＵＶ光源装置の構成を示す模式図である。

符号の説明

１…ターゲット、２…プラズマ、３…励起用レーザ光、４、５…参照用レーザ光、７…ドロップレット・ターゲット、１０…ＥＵＶ光源制御装置、１１…ＥＵＶチャンバ、１２…窓、１３…コレクタミラー、１４…ＥＵＶフィルタ、２０…ターゲット制御装置、２１…ターゲット供給装置、２２…ターゲット温度・圧力（流量）調整装置、２３…ターゲット射出装置、３０…ターゲット位置調整装置、３１…ターゲット位置モニタ装置３１、４０…レーザ制御装置、４１…レーザ励起強度調整装置、４２…レーザ発振器、４３…レーザエネルギーモニタ装置、４４…光学系、４５…集光レンズ、４６…レーザ焦点調整装置、５０…ＥＵＶエネルギーモニタ装置、５１…プラズマモニタ装置、６０…コレクタミラー駆動装置、６１…コレクタミラー変位モニタ装置、６２…ＩＦ位置センサ、６３…ＥＵＶダイオード、７０、７２…参照用レーザ光源、７１、７３…光学系、８０…ターゲット制御装置、８１…ターゲット射出タイミング調整装置、８２…ターゲット位置・速度モニタ装置、８３…レーザ制御装置、８４…レーザ励起強度・タイミング調整装置、８５…レーザエネルギー・タイミングモニタ装置、８６…プラズマ位置・タイミングモニタ装置、６０１…コレクタミラー制御部、６０２…ＸＹＺステージ、６０３…Θステージ、６０４…βステージ、６１１…レーザ変位計、６１２…撮像素子、６１３…傾き検知用光源、６１４…傾き検知用基準反射面

Claims (4)

1. 真空チャンバの内部に供給されたターゲット物質に、該ターゲット物質を励起させるためのレーザ光を照射することによりプラズマを生成し、該プラズマから発生する極端紫外光を集光ミラーによって所定の位置に集光して露光機に出力するレーザ励起プラズマ方式による極端紫外光源装置であって、
   ターゲット物質を前記真空チャンバ内に供給するターゲット射出装置と、
   前記ターゲット射出装置によって供給されたターゲット物質を励起してプラズマを生成するためのレーザ光を射出するレーザ発振器と、
   プラズマから発生した光を所定の位置に集光する集光ミラーと、
   前記集光ミラーによって集光された光の内から、所定の波長成分を有する極端紫外光を選択的に透過させるフィルタと、
   プラズマから直接放射される極端紫外光のエネルギーを測定する第１の受光素子と、
   前記集光ミラーによって集光された光の光路上に挿入されたときに、前記集光ミラーによって集光された極端紫外光のエネルギーを測定する第２の受光素子と、
   前記第１の受光素子によって取得される第１の測定値と、前記第２の受光素子によって取得される第２の測定値との関係を格納する格納装置と、
   前記第１の測定値と前記格納装置に格納されている前記関係とに基づいて、前記露光機に出力される極端紫外光のエネルギーを算出すると共に、前記第１の測定値と前記第２の測定値とに基づいて前記関係を補正する制御装置と、
   を具備する極端紫外光源装置。
2. 真空チャンバの内部に供給されたターゲット物質に、該ターゲット物質を励起させるためのレーザ光を照射することによりプラズマを生成し、該プラズマから発生する極端紫外光を集光ミラーによって所定の位置に集光して露光機に出力するレーザ励起プラズマ方式による極端紫外光源装置であって、
   ターゲット物質を前記真空チャンバ内に供給するターゲット射出装置と、
   前記ターゲット射出装置によって供給されたターゲット物質を励起してプラズマを生成するためのレーザ光を射出するレーザ発振器と、
   プラズマから発生した光を第１の位置に集光する集光ミラーと、
   前記集光ミラーによって集光された光の内から、所定の波長成分を有する極端紫外光を選択的に透過させるフィルタと、
   前記集光ミラーの位置及び／又は姿勢を変化させることにより、集光点を前記第１の位置から第２の位置に変化させる集光ミラー調整装置と、
   プラズマから直接放射される極端紫外光のエネルギーを測定する第１の受光素子と、
   前記第２の位置に配置され、前記集光ミラーによって集光された極端紫外光のエネルギーを測定する第２の受光素子と、
   前記第１の受光素子によって取得される第１の測定値と、前記第２の受光素子によって取得される第２の測定値との関係を格納する格納装置と、
   前記第１の測定値と前記格納装置に格納されている前記関係とに基づいて、前記露光機に出力される極端紫外光のエネルギーを算出すると共に、前記集光ミラー調整装置によって前記集光ミラーの姿勢を変化させることにより前記第２の測定値を取得し、前記第１の測定値と前記第２の測定値とに基づいて前記関係を補正する制御装置と、
   を具備する極端紫外光源装置。
3. 真空チャンバの内部に供給されたターゲット物質に、該ターゲット物質を励起させるためのレーザ光を照射することによりプラズマを生成し、該プラズマから発生する極端紫外光を集光ミラーによって所定の位置に集光して露光機に出力するレーザ励起プラズマ方式による極端紫外光源装置であって、
   ターゲット物質を前記真空チャンバ内に供給するターゲット射出装置と、
   前記ターゲット射出装置によって供給されたターゲット物質を励起してプラズマを生成するためのレーザ光を射出するレーザ発振器と、
   プラズマから発生した光を第１の位置に集光する集光ミラーと、
   前記集光ミラーによって集光された光の内から、所定の波長成分を有する極端紫外光を選択的に透過させるフィルタと、
   前記集光ミラーによって集光される光の光路上に挿入されたときに、該光路を変化させることにより、集光点を前記第１の位置から第２の位置に変化させる光学系と、
   プラズマから直接放射される極端紫外光のエネルギーを測定する第１の受光素子と、
   前記第２の位置に配置され、前記集光ミラーによって集光された極端紫外光のエネルギーを測定する第２の受光素子と、
   前記第１の受光素子によって取得される第１の測定値と、前記第２の受光素子によって取得される第２の測定値と関係を格納する格納装置と、
   前記第１の測定値と前記格納装置に格納されている前記関係とに基づいて、前記露光機に出力される極端紫外光のエネルギーを算出すると共に、前記集光ミラーによる集光光の光路上に前記光学系を挿入することにより前記第２の測定値を取得し、前記第１の測定値と前記第２の測定値とに基づいて前記関係を補正する制御装置と、
   を具備する極端紫外光源装置。
4. 前記第１の測定値をＥ１とし、前記第２の測定値をＥ２とした場合に、前記関係が、Ｅ２＝ｆ（Ｅ１）によって表される関数である、請求項１〜３のいずれか１項記載の極端紫外光源装置。