JP2007129103A - 極端紫外光光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】デブリの運動エネルギーを低下させ、高密度高温プラズマから０°の角度で出射する不用な光は遮光するが、必要な光は遮光しない、また加工が容易で廉価な構造体を備えた極端紫外光光源装置を提供する。
【解決手段】容器１内に極端紫外光を放射する原料を供給する原料供給手段１０と、供給された原料を加熱・励起して極端紫外光を放射するプラズマを発生させる加熱・励起手段４，５，６と、上記プラズマから放射される極端紫外光を集光するように容器１内に配置された集光光学手段１３と、上記集光された極端紫外光を取り出す光出射部１４とを有する極端紫外光光源装置において、加熱・励起手段４，５，６と集光光学手段１３との間に、極端紫外光の光軸上に凹面部を有する部材１５を設け、該凹面部は上記プラズマに対向して設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、極端紫外光を放出する極端紫外光光源装置に関する。

近年、半導体集積回路の微細化、高集積化に伴い、その製造用の投影露光装置において解像力の向上が要請されている。その要請に応えるために、露光用光源の短波長化が進められており、エキシマレーザ装置に続く次世代の半導体露光用光源として、波長１３〜１４ｎｍ、特に波長１３．５ｎｍの極端紫外（以下、ＥＵＶ（Extreme Ultra Violet）光という）を放出する極端紫外光光源装置（以下、ＥＵＶ光源装置という）が開発されている。

ＥＵＶ光源装置には、ＥＵＶ光を発生させる方法がいくつか知られているが、そのうちの１つにＥＵＶ放射種の加熱・励起により高密度高温プラズマを発生させ、このプラズマから放射されるＥＵＶ光を取り出す方法がある。
このような方法を採用するＥＵＶ光源装置には、高密度高温プラズマの生成方式により、ＬＰＰ（Laser Produced Plasma：レーザ生成プラズマ）方式ＥＵＶ光源装置とＤＰＰ（Discharge Produced Plasma：放電生成プラズマ）方式ＥＵＶ光源装置とに大きく分けられる。
ＬＰＰ方式ＥＵＶ光源装置は、固体、液体、気体等のターゲットにパルスレーザを照射することによって発生する高密度高温プラズマから放射されるＥＵＶ光を利用するものである。
一方、ＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置は、電流駆動によって生成された高密度高温プラズマから放射されるＥＵＶ光を利用するものである。

ＤＰＰ方式ＥＵＶ光源における放電方式には、非特許文献１に記載されているように、Ｚピンチ方式、キャピラリー放電方式、プラズマフォーカス方式、ホローカソードトリガーＺピンチ方式等がある。ＤＰＰ方式ＥＵＶ光源は、ＬＰＰ方式ＥＵＶ光源と比較して、光源装置の小型化、光源システムの消費電力が小さいといった利点あり、実用化への期待も大きい。

上記した両方式のＥＵＶ光源装置において、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を放出する放射種、すなわち、高密度高温プラズマ用原料としては、現在１０価前後のキセノン（Ｘｅ）イオンが知られているが、より強い放射強度を得るための原料としては、リチウム（Ｌｉ）イオンと錫（Ｓｎ）イオンが注目されている。例えば、錫（Ｓｎ）は、高密度高温プラズマを発生させるための入力エネルギーに対する波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光放射強度の比である変換効率がキセノン（Ｘｅ）より数倍大きい。

図１０は、従来技術に係るＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置の構成例を示す図である。
このＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置は、放電容器である容器内に、リング状の第１の主放電電極（カソード）と第２の主放電電極（アノード）とがリング状の絶縁材を挟んで配置されている。さらに、上記容器は、導電材で形成された第１の主放電電極側の第１の容器と、同じく導電材で形成された第２の主放電電極側の第２の容器とから構成されている。これらの第１の容器と第２の容器とは、上記絶縁材により分離、絶縁されている。ここで、第２の容器と第２の主放電電極は接地されている。

リング状の第１の主放電電極、第２の主放電電極、および絶縁材は、全体として高密度高温プラズマ発生部を構成し、それぞれの貫通穴が略同軸上に位置するように配置され、連通穴を構成している。第１の主放電電極および第２の主放電電極間への電力は、第１の主放電電極と第２の主放電電極との間に接続された高電圧パルス発生部により供給され、第１の主放電電極および第２の主放電電極間に電力が供給されて放電が発生すると、この連通穴または連通穴近傍にて高密度高温プラズマが生成される。
なお、ＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置は、図１０に示すもの以外にも、非特許文献１にも記載されているように、様々な構成例がある。

また、第１の容器側には、ＥＵＶ放射種である原料ガスを供給するガス供給ユニットに接続されるガス導入口が設けられており、原料ガスは、ガス導入口を介して、高密度高温プラズマ発生部に供給される。第２の容器側には、容器内圧力（高密度高温プラズマ発生部圧力）をモニタする圧力モニタ（不図示）が設けられている。また、高密度高温プラズマ発生部における圧力の調整や、容器内を排気するための真空ポンプ等のガス排気手段を有するガス排気ユニット（不図示）は、第２の容器側に設けられたガス排出口に接続されている。また、第２の容器内には、ＥＵＶ集光鏡が設けられており、高密度高温プラズマ発生部において発生した高密度高温プラズマから出射する極端紫外光（ＥＵＶ光）を集光している。

また、ＥＵＶ光源装置は、制御部（不図示）を有しており、この制御部は、露光機の制御部（不図示）からのＥＵＶ光発光指令等に基づき、高電圧パルス発生部、ガス供給ユニット、ガス排気ユニットを制御している。例えば、制御部は、露光機の制御部からのＥＵＶ光発光指令を受信すると、ガス供給ユニットを制御して、高密度高温プラズマ発生部に原料ガスを供給する。また、圧力モニタからの圧力データに基づき、容器内の高密度高温プラズマ発生部が所定の圧力となるよう、ガス供給ユニットからの原料ガス供給量を制御するとともに、ガス排気ユニットによる排気量を制御する。その後、ＥＵＶ光を放射する高密度高温プラズマを発生させるため、高電圧パルス発生部を制御して、第１の主放電電極および第２の主放電電極間に電力を供給する。

また、このＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置には、高密度高温プラズマ発生後に生じるデブリによるＥＵＶ集光鏡のダメージを防ぐために、高密度高温プラズマとＥＵＶ集光鏡との間にデブリを捕捉して、ＥＵＶ光のみを通過させるためのデブリトラップが設置されている。
デブリトラップとしては、ガスカーテンと呼ばれるガスを流す方法や、ホイルトラップと呼ばれる構造体を設ける方法、その両者を組み合わせる方法等が提案されているが、ホイルトラップとしては、例えば、特許文献１に「フォイル・トラップ」として記載されている。

次に、このＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置からのＥＵＶ光の放射について説明する。
ガス供給ユニットから第１の容器側に設けられたガス導入口を介して放電用ガスが導入される。この放電用ガスは、高密度高温プラズマ発生部で波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を放出する放射種を高効率に形成するための原料ガスであり、例えば、錫（Ｓｎ）を放射種として用いる場合、スタナン（ＳｎＨ_４）が用いられる。導入されたスタナン（ＳｎＨ_４）は容器内を流れて、第２の容器側に設けられたガス排出口に到達する。ガス排出口には、真空ポンプ等のガス排気手段（不図示）を有するガス排気ユニットが接続されており、ガス排出口に到達した放電用ガスは、ガス排気ユニットに備えられるガス排気手段により排気される。

ここで、高密度高温プラズマ発生部の圧力は１〜２０Ｐａに調節される。この圧力調節は、まず、制御部（不図示）が容器に備えられた圧力モニタ（不図示）より出力される圧力データを受信し、制御部は受信した圧力データに基づき、ガス供給ユニットおよびガス排気ユニットを制御して、容器内へのスタナン（ＳｎＨ_４）の供給量および排気量を調節することにより、高密度高温プラズマ発生部の圧力を所定の圧力に調節する。
接地されている第２の容器および第２の主放電電極と、第１の容器および第１の主放電電極間に、高電圧パルス発生部からおよそ−５ｋＶ〜−２０ｋＶの高電圧パルス電圧が印加されると、絶縁材表面に沿面放電（creeping discharge）が発生して第１の主放電電極と第２の主放電電極間は実質上、短絡状態となり、第１の主放電電極と第２の主放電電極間にパルス状の大電流が流れる。その後、ピンチ効果によるジュール加熱によってリング状の第１、第２の各主放電電極間の高密度高温プラズマ発生部に、高密度高温プラズマが発生し、このプラズマから波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光が放射される。
放射されたＥＵＶ光は、第２の容器内に設けられたＥＵＶ集光鏡により反射され、光出射部より露光機側光学系である照射部（不図示）に出射される。

次に、このＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置に設けられるホイルトラップについて説明する。
ＥＵＶ光源装置において、高密度高温プラズマからは種々のデブリが発生する。それは、例えば、高密度高温プラズマと接する金属（例えば、第１および第２の主放電電極）が高密度高温プラズマによってスパッタされて生成する金属粉等のデブリや、放射種に起因するデブリ（例えば、原料ガスとしてスタナンを使用する場合は錫（Ｓｎ）やその化合物）である。
これらのデブリは、大きな運動エネルギーでＥＵＶ集光鏡にぶつかって反射面を削ったり、反射面上に堆積したりして、ＥＵＶ光の反射率を低下させる。そのため、図１０に示すように、高密度高温プラズマとＥＵＶ集光鏡との間に、ホイルトラップが設けられている。ホイルトラップの働きとしては次の２点がある。第１に、高密度高温プラズマ発生部とＥＵＶ集光鏡との間の圧力を高くすることである。これにより、ガスの密度が上がり、デブリの衝突確率が増加する。デブリは衝突を繰り返す回数が増えるので、運動エネルギーが減少し、ＥＵＶ集光鏡に衝突したとしても反射面が削られにくくなる。第２に、圧力が高まることにより運動エネルギーが下がり速度が低下したデブリを、ＥＵＶ集光鏡に向かわないよう捕捉し、ＥＵＶ集光鏡反射面上への堆積を防ぐことである。しかし、デブリトラップは、高密度高温プラズマからのＥＵＶ光は通過させられるものでなければならない。

図１１は、特許文献１に示されるようなホイルトラップの概略構成を示す図である。
このホイルトラップは、同心円状に配置された、内部リングと外部リングの２個のリングと、この２つのリングにより両側が支持され、放射状に配置された複数の薄い平面状のプレートとから構成されている。ここで、平面状のプレートは、配置した空間を細かく分割することにより、その部分の圧力を上げる働きをする。また、速度が低下したデブリはプレートやプレートを支持するリングにより捕捉される。一方、このホイルトラップは、高密度高温プラズマ側から見ると、内部リングと外部リングの部分を除けば、薄い平面状のプレートの厚みしか見えない。したがって、高密度高温プラズマからのＥＵＶ光のほとんどは、ホイルトラップを通過することができる。
なお、ＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置においては、プラズマから０°の角度で出射する光は、露光には使用されず、むしろ存在しないほうが好ましい。そのため、内部リングは存在しても問題はなく、むしろ内部リングにより積極的に遮光することもある。

特表２００４−２１４６５６号公報 「リソグラフイ用ＥＵＶ（極端紫外）光源研究の環状と将来展望」J．Plasma Fusion Res.Vol.79.No.3,P219-260,2003年3月

しかしながら、上記に示したホイルトラップには、以下に示すような問題点がある。
図１１に示したホイルトラップにおいて、デブリの運動エネルギーを十分に減少できる程度に圧力を上げるためには、平面状のプレートを多数（数十枚）設ける必要があり、１枚１枚は薄いものの、数パーセントの光は遮光されることとなり、光の利用効率が低下する。また、上記のようなホイルトラップは、リング状の支持体により、多数の薄い平面状のプレートを支持するが、特に、内側リングは高温のプラズマにさらされるため、タングステン等の高融点材料を使用しなければならない。しかし、高融点材料は概して硬く加工が難しい。このような高融点材料に、多数の薄いプレートを支持する加工を施すことは困難であり、コストアップの原因になる。

本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、極端紫外光光源装置のデブリ対策として、高密度高温プラズマとＥＵＶ集光鏡との間の圧力を上げ、デブリの運動エネルギーを低下させ、高密度高温プラズマから０°の角度で出射する不用な光は遮光するが、必要な光は遮光しない、また加工が容易で廉価な構造体を備えた極端紫外光光源装置を提供することにある。

本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。
第１の手段は、容器と、この容器内に極端紫外光を放射する原料を供給する原料供給手段と、上記容器内に供給された原料を加熱・励起して極端紫外光を放射するプラズマを発生させる加熱・励起手段と、上記プラズマから放射される極端紫外光を集光するように上記容器内に配置された集光光学手段と、上記集光された極端紫外光を取り出す光出射部とを有する極端紫外光光源装置において、上記加熱・励起手段と上記集光光学手段との間に、上記加熱・励起手段によって発生したプラズマから放射される極端紫外光の光軸上に凹面部を有する部材を設け、上記凹面部が上記プラズマに対向して設けられていることを特徴とする極端紫外光光源装置である。
第２の手段は、第１の手段において、上記加熱・励起手段と上記集光光学手段との間に排気手段が設けられていることを特徴とする極端紫外光光源装置である。
第３の手段は、第１の手段または第２の手段において、上記加熱・励起手段と上記集光光学手段との間に、内部リングと、外部リングと、上記内部リングと上記外部リングにより支持され放射状に配置された複数のプレートとからなるホイルトラップを備え、上記凹面部を有する部材が、上記内部リング上に形成されていることを特徴とする極端紫外光光源装置である。
第４の手段は、第１の手段または第２の手段において、上記加熱・励起手段と上記集光光学手段との間に、リングと、該リングに支持され該リングの中央部から放射状に配置された複数のプレートとからなるホイルトラップを備え、上記凹面部を有する部材が、上記リングの中央部に近接して設けられていることを特徴とする極端紫外光光源装置である。

請求項１に記載の発明によれば、ガス導入口から加熱・励起手段を介して集光光学手段に向かって流れるガスが、プラズマに対向する面が凹面形状の部材によって逆流するので、ガス溜まりが形成され、加熱・励起手段と集光光学手段の間の部分の圧力が高くなりガス密度が上がる。その結果、その部分を通過するデブリは衝突確率が増加し、運動エネルギーが減少し、集光光学手段に衝突したとしても反射面が削られにくくなる。
また、プラズマに対向する面が凹面形状の部材は、プラズマから放射される極端紫外光の光軸上に設けられるので、プラズマから０°の角度で出射する光を遮光することができる。
また、従来のホイルトラップと異なり、平面状のプレートを使用しないので、集光光学手段に入射する光を遮ることがなく、光の利用効率が良くなる。
請求項２に記載の発明によれば、ガス導入口から加熱・励起手段を介して集光光学手段に向かって流れるガスが、プラズマに対向する面が凹面形状の部材によって逆流し、流速も下がるので、運動エネルギーが下がったデブリが集光光学手段の方向に流れる前に、加熱・励起手段と集光光学手段との間に設けた排気手段により排気することができ、集光光学手段の反射面へのデブリの堆積を防ぐことができる。
請求項３に記載の発明によれば、ホイルトラップのプレートの枚数をホイルトラップ単独の場合に比べて減らすことができ、またその結果、ＥＵＶ光がホイルトラップを通過し易くなり、光の利用効率を上げることがでる。また、プレートの枚数が減ることにより、内部リングの加工も容易になり、コストアップを防ぐことができる。
請求項４に記載の発明によれば、ホイルトラップのプレートの枚数をホイルトラップ単独の場合に比べて減らすことができ、またその結果、ＥＵＶ光がホイルトラップを通過し易くなり、光の利用効率を上げることがでる。

本発明の一実施形態を図１乃至図９を用いて説明する。
図１は、本実施形態の発明に係るＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置の構成を示す図である。
同図において、１は容器、２は容器１の一部を構成する第１の容器、３は容器１の一部を構成する第２の容器、４はリング状の第１の主放電電極（カソード）、５はリング状の第２の主放電電極（アノード）、６はリング状の絶縁材、７はＥＵＶ光を放射するプラズマが発生する高密度高温プラズマ発生部、８は高密度高温プラズマ発生部７において発生する高密度高温プラズマ、９は第１の主放電電極４と第２の主放電電極５との間に接続された高圧パルス発生部、１０は（錫）Ｓｎおよび／または（錫）Ｓｎ化合物、またはリチウム（Ｌｉ）および／またはリチウム（Ｌｉ）化合物を含む原料を供給するガス供給ユニット、１１はガス導入口、１２はガス排出口、１３はＥＵＶ集光鏡、１４は光出射部、１５は高密度高温プラズマ発生部７において発生したプラズマから放射される極端紫外光の光軸上に、プラズマに対向する面が凹面状に形成されたディンプル構造体、１６はディンプル構造体１５を冷却する冷却装置、１７は高密度高温プラズマ発生部７とＥＵＶ集光鏡１３間に設けられた排気手段である。

同図に示すように、このＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置は、容器１内に、リング状の第１の主放電電極４と第２の主放電電極５とがリング状の絶縁材６を挟んで配置されている。第１の主放電電極４と第２の主放電電極５は、例えば、タングステン、モリブデン、タンタル等の高融点金属から構成されている。また、絶縁材６は、例えば、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、ダイヤモンド等から構成されている。

容器１は、導電材で形成された第１の主放電電極４側の第１の容器２と、同じく導電材で形成された第２の主放電電極５側の第２の容器３とから構成されている。これらの第１の容器２と第２の容器３とは、絶縁材６により分離、絶縁されている。ここで、第２の容器３と第２の主放電電極５とは接地されている。

リング状の第１の主放電電極４、第２の主放電電極５、および絶縁材６は、それぞれの貫通穴が略同軸上に位置するように配置され、連通穴を構成している。第１の主放電電極４および第２の主放電電極５間への電力は高電圧パルス発生部１０より供給される。第１の主放電電極４および第２の主放電電極５間に電力が供給されて放電が発生すると、この連通穴または連通穴近傍にて高密度高温プラズマ８が生成される。ここで高密度高温プラズマ発生部７は、第１の主放電電極４、第２の主放電電極５、および絶縁材６に包囲された空間内またはその空間近傍に位置している。

第１の容器２側には、ＥＵＶ放射種である原料ガスを供給するガス供給ユニット１０に接続されるガス導入口１１が設けられる。原料ガスは、ガス導入口１１を介して、高電圧高温プラズマ発生部７に供給される。第２の容器３側には、容器内圧力（高密度高温プラズマ発生部圧力）をモニタする圧力モニタ（不図示）が設けられている。また、高密度高温プラズマ発生部７の圧力の調整や、容器１内を排気するための真空ポンプ等のガス排気手段（不図示）を有するガス排気ユニット（不図示）が第２の容器３側に設けられたガス排出口１３に接続されている。

また、第２の容器３内には、ＥＵＶ集光鏡１３が設けられており、ＥＵＶ集光鏡１３は、例えば、径の異なる回転楕円体、または回転放物体形状のミラーを複数枚備え、これらのミラーは、同一軸上に、焦点位置が略一致するように回転中心軸を重ねて配置される。このミラーは、例えば、ニッケル（Ｎｉ）等からなる平滑面を有する基体材料の反射面側に、ルテニウム（Ｒｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、およびロジウム（Ｒｈ）等の金属を緻密にコーティングすることにより、０°〜２５°の斜入射角度のＥＵＶ光を良好に反射できるようにしたものである。

また、このＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置は、制御部（不図示）を有しており、この制御部は、露光機の制御部（不図示）からのＥＵＶ発光指令等に基づき、高電圧パルス発生部９、ガス供給ユニット１０、ガス排気ユニットを制御している。例えば、制御部は、露光機の制御部からのＥＵＶ光発光指令を受信すると、ガス供給ユニット１０を制御して、容器１内の高密度高温プラズマ発生部７に原料ガスを供給する。また、圧力モニタからの圧力データに基づき、容器１内の高密度高温プラズマ発生部７が所定の圧力となるよう、ガス供給ユニット１０からの原料ガス供給量を制御するとともに、ガス排気ユニットによる排気量を制御する。その後、ＥＵＶ光を放射する高密度高温プラズマ８を発生させるため、高電圧パルス発生部９を制御して、第１の主放電電極４および第２の主放電電極５間に電力を供給する。

このＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置におけるＥＵＶ光の放射は以下のように行われる。
ガス供給ユニット１０より第１の容器２側に設けられたガス導入口１１を介して放電用ガスが導入される。この放電用ガスは、高密度高温プラズマ発生部７で波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を放出する放射種を高効率に形成するための原料ガスであり、例えば、スタナン（ＳｎＨ_４）が用いられた場合、導入されたスタナン（ＳｎＨ_４）は第１の容器２側から第２の容器３側に流れて、ガス排出口１２に到達する。ガス排出口１２に到達した放電用ガスは、ガス排気ユニットに備えられるガス排気手段により排気される。

ここで、高密度高温プラズマ発生部７の圧力は１〜２０Ｐａに調節される。この圧力調節は、まず、制御部が容器１に備えられた圧力モニタより出力される圧力データを受信する。制御部は受信した圧力データに基づき、ガス供給ユニット１０およびガス排気ユニットを制御して、容器１内へのスタナン（ＳｎＨ_４）の供給量および排気量を調節することにより、高密度高温プラズマ発生部７の圧力を所定の圧力に調節する。

接地されている第２の容器３および第２の主放電電極５と、第１の容器２および第１の主放電電極４間に、高電圧パルス発生部９からおよそ−５ｋＶ〜−２０ｋＶの高電圧パルス電圧が印加される。その結果、絶縁材６表面に沿面放電（creeping discharge）が発生して第１の主放電電極４と第２の主放電電極５間が実質上、短絡状態となり、第１の主放電電極４と第２の主放電電極５間にパルス状の大電流が流れる。その後、ピンチ効果によるジュール加熱によって第１、第２の各主放電電極４，５間の高密度高温プラズマ発生部７には、高密度高温プラズマ８が発生し、このプラズマから波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光が放射される。

放射されたＥＵＶ光は、ＥＵＶ集光鏡１３により反射され、例えば、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を選択する波長選択手段（光学フィルタ）を備える光出射部１４より露光機側光学系である照射部（不図示）に出射される。すなわち、波長選択手段により選択された、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光が露光機側光学系に向けて出射される。

本発明の極端紫外光光源装置においては、凹面部を有するディンプル構造体１５が、凹面部を、高密度高温プラズマ発生部７で発生する高密度高温プラズマ８に対向させて高密度高温プラズマ８とＥＵＶ集光鏡１３との間に、高密度高温プラズマ発生部７で発生した高密度高温プラズマ８から放射される極端紫外光の光軸（高密度高温プラズマ８から０°の角度で出射する光の軸上）に設置されている。ディンプル構造体１５は、高密度高温プラズマ８にさらされ高温になるため、材質は、例えば、モリブデンやタングステンのような高融点材料で作られ、水冷等の冷却装置１６によって冷却されている。ディンプル構造体１５は高密度高温プラズマ８に対向する面が凹面状の部材によって構成されているので、高密度高温プラズマ発生部７からＥＵＶ集光鏡１３に向かって流れるガス流が逆流するので、ガス溜まりが形成され、高密度高温プラズマ発生部７とＥＵＶ集光鏡１３の間の部分の圧力が高くなり、ガス密度が上がる。その結果、高密度高温プラズマ８によってスパッタされて生成される金属粉等のデブリや、放射種に起因するデブリ（原料ガスとしてスタナン（ＳｎＨ_４）を使用する場合は錫（Ｓｎ）やその化合物）の衝突確率が増加し、運動エネルギーが減少するとともに流速も低下する。運動エネルギーと流速が下がったデブリは、ＥＵＶ集光鏡１３の方向に流れる前に、排気手段１７により排気され、ＥＵＶ集光鏡１３へのデブリの堆積を防ぐことができる。

図２は、平面図と側面図で示される種々の形状（Ａ〜Ｆ）からなるディンプル構造体１５を示す図である。上記したように、ディンプル構造体１５は、ＥＵＶ集光鏡１３に向かって流れるガスが逆流するように、高密度高温プラズマ８に対向する面が凹面状に形成されていれば良く、凹面部の数や形状は特に規定されない。

次に、ディンプル構造体１５による、高密度高温プラズマ発生部７とＥＵＶ集光鏡１３との間のガス圧の変化およびガス流速の変化を図３乃至図７を用いて説明する。
図３は、ディンプル構造体１５を配置した時の、高密度高温プラズマ発生部７からＥＵＶ集光鏡１３にかけてのガス圧とガス流速を示す図であり、同図の上半分がガス圧分布を示し、下半分がガス流速分布を示している。
なお、ここで使用されるガスはキセノン（Ｘｅ）であり、図３乃至図５において、ガスは図左側の第１の主放電電極４の間から導入され、図右側に向かって流れる。斜線部は、ガス圧の高い（０．１３Ｐａ以上）領域と、ガス流速の速い（１０ｍ／ｓ以上）領域を示している。また、ガス流量は１００ｍｌ／分（ＳＣＣＭ）ある。

図４は、比較例として、図３と同じ条件で、ディンプル構造体１５を配置した同じ位置に、プラズマに対向する面が平面である直方体形状の部材を配置した時の、高密度高温プラズマ発生部７からＥＵＶ集光鏡１３にかけてのガス圧とガス流速を示す図である。
図５は、比較例として、図３と同じ条件で、ディンプル構造体１５を配置した同じ位置に、プラズマに対向する面が斜面である三角錐形状の部材を配置した時の、高密度高温プラズマ発生部７からＥＵＶ集光鏡１３にかけてのガス圧とガス流速を示す図である。
図３乃至図５に示すように、ディンプル構造体等を配置することにより、ガスの流れはせき止められ、ディンプル構造体等のプラズマ発生部側には圧力の高い領域が生じる。この圧力の高い領域は、広いほど、デブリの運動エネルギーを低くできる領域が増えるので望ましい。

図３，４，５を比較すると分かるように、直方体形状の部材や三角錐形状の部材を配置した場合よりも、ディンプル構造体１５を配置した場合の方が、ガス圧の高い領域が広くなる。また、ガス流速の速い領域は、狭いほど、浮遊するデブリがＥＵＶ集光鏡１３に達するまでの時間が長くなるので望ましいが、ガス圧の場合と同じように、直方体形状の部材や三角錐形状の部材を配置した場合よりも、ディンプル構造体１５を配置した場合の方がガス流速の速い領域が狭くなる。
上記の効果は、ガス流量を上げるとさらに顕著になる。ＥＵＶ光源装置から出射するＥＵＶ光の平均出力を上げるためには、単位時間内のプラズマ発生を高頻度で繰り返し行う必要がある。その際、プラズマ発生毎に放電ガスは劣化するため高密度高温プラズマ発生部７に常に新しいガスを供給する必要があり、そのためガス流量を上げる必要がある。そのため、ガス流量を上げたとき、ガス圧の高い領域が広く、ガス流速の速い領域が狭くなることが望ましい。

図６および図７は、それぞれガス流量が２５０ｍｌ／分（ＳＣＣＭ）のときの、ディンプル構造体１５および直方体形状の部材を配置した時の、高密度高温プラズマ発生部７からＥＵＶ集光鏡１３にかけてのガス圧とガス流速を示す図であり、各図の上半分がガス圧分布を示し、下半分がガス流速分布を示している。
図６と図７を比較すると分かるように、ディンプル構造体１５の場合の方が、明らかにガス圧の高い領域が広く、またガス流速の速い領域が狭い。したがって、プラズマに対向する面（高密度高温プラズマ発生部側の面）が凹面形状であるディンプル構造体１５が、高密度高温プラズマ発生部７とＥＵＶ集光鏡１３との間のガス圧を上げ、ガス流速を下げるための部材として適していることが分かる。

このように、ディンプル構造体１５により、ガス圧が上がり、ガス流速が低下するのは、高密度高温プラズマ発生部７からＥＵＶ集光鏡１３に向かって流れるガスが、ディンプル構造体１５の凹面部に沿って逆流し、ガス溜まりを作るためと考えられる。また、ガス圧が高くなりガス密度が上がることにより衝突確率が増加し、運動エネルギーが小さくなったデブリは容器内を浮遊するが、ディンプル構造体１５により、ガス流速も遅くなっているので、多くのデブリはＥＵＶ集光鏡１３に到達する前に、高密度高温プラズマ発生部７とＥＵＶ集光鏡１３との間に設けた排気手段１７により排気される。

なお、上記のディンプル構造体１５を、図１１に示したホイルトラップと組み合わせても良い。
図８はホイルトラップとディンプル構造体との組み合わせを示す図である。
同図において、１８はホイルトラップの外部リング、１９はホイルトラップのプレート、２０はホイルトラップの内部リングとディンプル構造体とを組み合わせた内部リング兼ディンプル構造体である。同図に示すように、内部リング兼ディンプル構造体２０の高密度高温プラズマ８に対向する面は凹面状に形成されている。
図９はホイルトラップとディンプル構造体との他の組み合わせを示す図である。
同図において、２１はホイルトラップのリング、２２はディンプル構造体１５をリング２１に支持する支持部材である。同図に示すように、ホイルトラップに図８に示すような内部リングが設けられていない場合には、ディンプル構造体１５は支持部材２２によってホイルトラップのリング２１に支持され、ディンプル構造体１５の高密度高温プラズマ８に対向する面は凹面状に形成される。

先にも述べたように、ホイルトラップの役割は、ガス圧を上げることと、デブリを捕獲することにある。したがって、図８および図９に示すように、ホイルトラップの高密度高温プラズマ８側に、内部リング兼ディンプル構造体２０またはディンプル構造体１５を設けることによって、ガス圧を高めることができるので、ホイルトラップのプレート１９の枚数をホイルトラップ単独の場合に比べて減らすことができる。そしてプレート１９の枚数はデブリを捕獲することのみを考慮して設ければよい。
プレート１９の枚数を減らすことができるので、ディンプル構造体とホイルトラップとを組み合わせることによって、ホイルトラップを単独で使用する場合と比べてＥＵＶ光がホイルトラップを通過し易くなり、光の利用効率を上げることがでる。また、プレートの枚数が減ることにより、プレート１９を保持する内部リング（兼ディンプル構造体）２０等の加工も容易になり、コストアップを防ぐことができる。

本発明に係るＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置の構成を示す図である。 平面図と側面図で示される種々の形状（Ａ〜Ｆ）からなるディンプル構造体１５を示す図である。 ディンプル構造体１５を配置した時の、高密度高温プラズマ発生部７からＥＵＶ集光鏡１３にかけてのガス圧とガス流速を示す図である。 比較例として、図３と同じ条件で、ディンプル構造体１５を配置した同じ位置に直方体形状の部材を配置した時の、高密度高温プラズマ発生部７からＥＵＶ集光鏡１３にかけてのガス圧とガス流速を示す図である。 比較例として、図３と同じ条件で、ディンプル構造体１５を配置した同じ位置に三角錐形状の部材を配置した時の、高密度高温プラズマ発生部７からＥＵＶ集光鏡１３にかけてのガス圧とガス流速を示す図である。 ガス流量が２５０ｍｌ／分（ＳＣＣＭ）のときの、ディンプル構造体１５を配置した時の、高密度高温プラズマ発生部７からＥＵＶ集光鏡１３にかけてのガス圧とガス流速を示す図である。 ガス流量が２５０ｍｌ／分（ＳＣＣＭ）のときの、直方体形状の部材を配置した時の、高密度高温プラズマ発生部７からＥＵＶ集光鏡１３にかけてのガス圧とガス流速を示す図である。 ホイルトラップとディンプル構造体との組み合わせを示す図である。 ホイルトラップとディンプル構造体との他の組み合わせを示す図である。 従来技術に係るＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置の構成例を示す図である。 特許文献１に示されるようなホイルトラップの概略構成を示す図である。

符号の説明

１ 容器
２ 第１の容器
３ 第２の容器
４ 第１の主放電電極（カソード）
５ 第２の主放電電極（アノード）
６ 絶縁材
７ 高密度高温プラズマ発生部
８ 高密度高温プラズマ
９ 高圧パルス発生部
１０ ガス供給ユニット
１１ ガス導入口
１２ ガス排出口
１３ ＥＵＶ集光鏡
１４ 光出射部
１５ ディンプル構造体
１６ 冷却装置
１７ 排気手段
１８ 外部リング
１９ プレート
２０ 内部リング兼ディンプル構造体
２１ リング
２２ 支持部材

Claims (4)

1. 容器と、
   この容器内に極端紫外光を放射する原料を供給する原料供給手段と、
   上記容器内に供給された原料を加熱・励起して極端紫外光を放射するプラズマを発生させる加熱・励起手段と、
   上記プラズマから放射される極端紫外光を集光するように上記容器内に配置された集光光学手段と、
   上記集光された極端紫外光を取り出す光出射部とを有する極端紫外光光源装置において、
   上記加熱・励起手段と上記集光光学手段との間に、上記加熱・励起手段によって発生したプラズマから放射される極端紫外光の光軸上に凹面部を有する部材を設け、上記凹面部は上記プラズマに対向して設けられていることを特徴とする極端紫外光光源装置。
2. 上記加熱・励起手段と上記集光光学手段との間に排気手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の極端紫外光光源装置。
3. 上記加熱・励起手段と上記集光光学手段との間に、内部リングと、外部リングと、上記内部リングと上記外部リングにより支持され放射状に配置された複数のプレートとからなるホイルトラップを備え、
   上記凹面部を有する部材が、上記内部リング上に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の極端紫外光光源装置。
4. 上記加熱・励起手段と上記集光光学手段との間に、リングと、該リングに支持され該リングの中央部から放射状に配置された複数のプレートとからなるホイルトラップを備え、
   上記凹面部を有する部材が、上記リングの中央部に近接して設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の極端紫外光光源装置。
   
   
   

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