JP2007207574A - 極端紫外光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＰＰ式ＥＵＶ光源装置において、ＥＵＶ集光ミラーの長寿命化を図ると共に、ターゲットノズルやＥＵＶ集光ミラー等の構成部品の劣化を抑制する。
【解決手段】ターゲット物質を供給するターゲットノズル４と、該ターゲットノズルによって供給されるターゲット物質にレーザビームを照射してプラズマを生成するレーザ発振部１と、該プラズマから放射される極端紫外光を集光するＥＵＶ集光ミラー５と、ターゲット物質にレーザビームを照射する位置に磁場を形成する電磁石コイルであって、該磁場の磁束線の中心軸が通る領域に開口が形成されている電磁石コイル６及び７とを含み、上記ターゲットノズルの中心軸が、電磁石コイル６及び７によって形成される磁場中の磁束線の中心軸に対して直交する方向に配置されている。
【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。

近年、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。そのため、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、ターゲットにレーザビームを照射することによって生成されるプラズマを用いたＬＰＰ（laser produced plasma：レーザ励起プラズマ）光源（以下において、「ＬＰＰ式ＥＵＶ光源装置」ともいう）と、放電によって生成され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。

図８は、ＬＰＰ式ＥＵＶ光源装置におけるＥＵＶ光の生成原理を説明するための図である。このＥＵＶ光源装置は、レーザ発振部１０１と、集光レンズ等の集光光学系１０２と、ターゲット供給装置１０３と、ターゲットノズル１０４と、ＥＵＶ集光ミラー１０５とを含んでいる。レーザ発振部１０１は、ターゲット物質を励起させるためのレーザビームをパルス発振するレーザ光源である。レーザ発振部１０１から射出したレーザビームは、集光レンズ１０２によって所定の位置に集光される。一方、ターゲット供給装置１０３は、ターゲット物質をターゲットノズル１０４に供給し、ターゲットノズル１０４は、供給されたターゲット物質を所定の位置に噴射する。

ターゲット物質にレーザビームを照射することにより、ターゲット物質が励起してプラズマが発生し、そこから極端紫外光（ＥＵＶ）光が放射される。ＥＵＶ集光ミラー１０５の反射面には、波長が１３．５ｎｍ付近のＥＵＶ光を選択的に反射するために、例えば、モリブデン及びシリコンを交互に積層した膜（Ｍｏ／Ｓｉ多層膜）が形成されている。プラズマから放射されたＥＵＶ光は、ＥＵＶ集光ミラー１０５により集光反射され、出力ＥＵＶ光として露光装置等に出力される。

このようなＬＰＰ式ＥＵＶ光源装置においては、プラズマから発生する高速イオン等の荷電粒子による影響が問題となっている。高速イオンがプラズマ発生点（ターゲット物質にレーザビームを照射する位置）の近傍に配置されているＥＵＶ集光ミラー１０５に衝突することにより、ミラーの反射面（Ｍｏ／Ｓｉ多層膜）がスパッタされて損傷してしまうからである。ここで、ＥＵＶ集光ミラー１０５には、ＥＵＶ光生成効率を高めるために反射率を高くしておく必要があるので、反射面表面の高い平坦性が要求される。そのため、価格が非常に高価となると共に、ＥＵＶ光源装置を含む露光システムの運転コストの低減や、メンテナンス時間の削減等の観点からも、ＥＵＶ集光ミラー１０５の長寿命化が望まれている。

関連する技術として、特許文献１には、ターゲットとなる物質を供給するターゲット供給部と、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射出する集光光学系と、プラズマから放出される荷電粒子をトラップするために、電流が供給されたときに集光光学系内に磁場を発生させる磁場発生手段とを含む光源装置が開示されている（第１頁）。特許文献１の図１に示すように、この光源装置においては、ヘルムホルツ型電磁石を用いてミラー磁場を形成することにより、プラズマから発生したイオンをプラズマ近傍にトラップしている（第６頁）。また、プラズマから発生した中性粒子については、中性粒子に紫外光を照射して帯電させることにより、イオンと同様にトラップしている（第８頁）。それにより、イオンや中性粒子等の所謂デブリによるＥＵＶ集光ミラーの損傷を防いでいる。

ところで、特許文献１の図１に示す構成において、ターゲットノズルは、磁場コイルの中心の開口に、中心軸（Ｚ軸、即ち、図の上下方向）に沿うように挿入されている。そのため、Ｚ軸方向の速度成分を有するイオンの一部がＥＵＶ集光ミラーの外に排出される際に（第７頁）、ターゲットノズルに衝突するおそれがあり、その結果、ターゲットノズルの表面が損傷してしまう可能性がある。

また、イオンによってターゲットノズルの表面がスパッタされることにより、ターゲットノズルの表面物質がチャンバ内に飛散する可能性もある。そのようにして発生した新たな汚染物質は、ＥＵＶ集光ミラー等の構成部品に付着するおそれがあるので、ＥＵＶ集光ミラーの反射率が低下する等の問題が生じることも考えられる。

さらに、一般に、ＬＰＰ式ＥＵＶ光源装置には、レーザビームを照射されなかったターゲット物質を回収するための部品（例えば、ターゲット回収筒）が配置される。特許文献１にはそのような部品は図示されていないが、配置するとすれば、ターゲットノズル４に対向するように、磁場コイル７の開口に挿入される可能性がある（特許文献１の図１参照）。従って、そのような部品も、ターゲットノズルと同様に、Ｚ軸方向に排出されるイオンによって損傷すると共に、スパッタによる新たな汚染物質が発生してしまうおそれがある。

加えて、ターゲットノズルやターゲット回収筒が磁場コイルの開口に挿入されることにより、開口を通じてＺ軸方向に排出されるイオンの流れが妨げられるので、イオンの排出速度が低下するおそれがある。その結果、特に、高い繰り返し周波数でＥＵＶ光を生成する場合には、プラズマ発光点近傍に滞留するイオンや中性化された原子の濃度が高くなってしまう。ここで、一般に、ターゲット物質のイオンや原子は発生したＥＵＶ光を吸収するため、イオンや原子の濃度が上昇すると、利用可能なＥＵＶ光が減少してしまう。

特開２００５−１９７４５６号公報（第１、６〜８頁、図１）

そこで、上記の点に鑑み、本発明は、レーザ励起プラズマ方式の極端紫外光源装置において、プラズマから放射されるイオン等の荷電粒子をＥＵＶ集光ミラーの外側に効率よく排出することによりＥＵＶ集光ミラーの長寿命化を図ると共に、ターゲットノズルやＥＵＶ集光ミラー等の構成部品の劣化を抑制することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る極端紫外光源装置は、レーザ励起プラズマ方式の極端紫外光源装置であって、ターゲット物質を供給するターゲットノズルと、該ターゲットノズルによって供給されるターゲット物質にレーザビームを照射してプラズマを生成するレーザ発振部と、該プラズマから放射される極端紫外光を集光する集光光学系と、ターゲット物質にレーザビームを照射する位置に磁場を形成する１組の磁石であって、該磁場の磁束線の中心軸が通る領域に開口が形成されている上記１組の磁石とを具備し、上記ターゲットノズルの中心軸が、上記１組の磁石によって形成される磁場中の磁束線の中心軸に対して直交する方向に配置されている。

また、上記極端紫外光源装置は、ターゲットノズルによって供給されるターゲット物質を回収するターゲット回収筒であって、ターゲット物質にレーザビームを照射する位置を挟みターゲットノズルに対向する位置に、上記１組の磁石によって形成される磁場中の磁束線の中心軸に対して直交する方向に中心軸が配置されている上記ターゲット回収筒をさらに具備しても良い。
さらに、上記極端紫外光源装置は、上記１組の磁石の内の少なくとも１つに形成されている開口を介して、１組の磁石の間の空間から排気を行う吸引部をさらに具備しても良い。

本発明によれば、１組の磁石によって形成される磁場の作用により、プラズマから発生するイオン等の荷電粒子を磁束線の中心軸付近にトラップし、１組の磁石の開口を通じて集光光学系の外側に速やかに排出することができる。それにより、集光光学系のイオンによる汚染や損傷を抑制することができるので、集光光学系の長寿命化を図ることができる。その際に、イオン等の排出通路となる磁石の開口にはターゲットノズル等の部品が配置されていないので、イオン等の衝突によるターゲットノズル等の劣化を抑えて長寿命化を図ることができる。さらに、イオン等の衝突を避けることにより、ターゲットノズル等の部品の表面からスパッタによる新たな汚染物質が発生するのを抑えることができるので、集光光学系のさらなる汚染や損傷を防いで、その反射率低下を抑制することが可能となる。

また、本発明によれば、磁石の開口を通じて排出されるイオンの流れが妨げられないので、イオンの排出速度を向上させることができる。そのため、高い繰り返し周波数でＥＵＶ光を生成する場合においても、プラズマ発光点近傍にターゲット物質のイオンや中性化された原子が滞留してその濃度が上昇するのを抑制することができる。その結果、プラズマ発光点近傍におけるＥＵＶ光の吸収を抑えることができるので、ＥＵＶ光の生成効率の低下を抑制することができる。

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の（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る極端紫外（ＥＵＶ）光源装置の構成を示す模式図である。また、図１の（ｂ）は、図１の（ａ）に示す一点鎖線１Ｂ−１Ｂ'における断面図である。このＥＵＶ光源装置は、レーザビームをターゲット物質に照射して励起させることによりＥＵＶ光を生成するレーザ励起プラズマ（ＬＰＰ）方式を採用している。

図１に示すように、本実施形態に係るＥＵＶ光源装置は、レーザ発振部１と、集光レンズ２と、ターゲット供給装置３と、ターゲットノズル４と、ＥＵＶ集光ミラー５と、電磁石コイル６及び７とを含んでいる。これらの電磁石コイル６及び７には、電流を供給するための配線及び電源装置が接続されている。

レーザ発振部１は、高い繰り返し周波数でパルス発振できるレーザ光源であり、後述するターゲット物質を照射して励起させるためのレーザビームを射出する。また、集光レンズ２は、レーザ発振部１から射出したレーザビームを所定の位置に集光させる集光光学系である。本実施形態においては、集光光学系として１つの集光レンズ２を用いているが、それ以外の集光光学部品又は複数の光学部品の組み合わせにより集光光学系を構成しても良い。

ターゲット供給装置３は、レーザビームを照射されることにより励起してプラズマ化するターゲット物質をターゲットノズル４に供給する。ターゲット物質としては、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、低気圧状態でガスとなる水（Ｈ_２Ｏ）若しくはアルコール、錫（Ｓｎ）やリチウム（Ｌｉ）等の溶融金属、水又はアルコールに錫や酸化錫や銅等の微小な金属粒子を分散させたもの、水にフッ化リチウム（ＬｉＦ）や塩化リチウム（ＬｉＣｌ）を溶解させたイオン溶液等が用いられる。

また、ターゲット物質の状態としては、気体、液体、固体のいずれであっても良い。例えば、キセノンのように常温で気体のターゲット物質を液体ターゲットとして用いる場合には、ターゲット供給装置３は、キセノンガスを加圧及び冷却することにより液化してターゲットノズル４に供給する。反対に、例えば、錫のように常温で固体の物質を液体ターゲットとして用いる場合には、ターゲット供給装置３は、錫を加熱することにより液化してターゲットノズル４に供給する。

ターゲットノズル４は、ターゲット供給装置３から供給されたターゲット物質１１を噴射することにより、ターゲットジェット（噴流）やドロップレット（液滴）ターゲットを形成する。ドロップレットターゲットを形成する場合には、所定の周波数でターゲットノズル４を振動させる振動機構が更に設けられる。また、この場合には、ドロップレットターゲットの位置間隔（又は、形成される時間間隔）に合わせて、レーザ発振部１におけるパルス発振間隔が調節される。

図１の（ｂ）に示すように、ターゲットノズル４は、電磁石コイル６及び７の間に、その中心軸が後述する磁束線１２の中心軸に対してほぼ直交する方向を向くように配置されている。ターゲットノズル４から噴射されたターゲット物質１１にレーザビームを照射することによりプラズマ１０が発生し、そこから様々な波長成分を有する光が放射される。

ＥＵＶ集光ミラー５は、プラズマ１０から放射される様々な波長成分の内から、所定の波長成分（例えば、１３．５ｎｍ付近のＥＵＶ光）を集光する集光光学系である。ＥＵＶ集光ミラー５は凹状の反射面を有しており、この反射面には、例えば、波長が１３．５ｎｍ付近のＥＵＶ光を選択的に反射するモリブデン（Ｍｏ）／シリコン（Ｓｉ）多層膜が形成されている。ＥＵＶ集光ミラー５によって集光反射されたＥＵＶ光は、例えば、露光装置に出力される。なお、この集光光学系の構成は図１に示すような集光ミラーに限定されず、複数の光学部品を用いて構成しても良いが、ＥＵＶ光の吸収を抑えるために反射光学系とすることが必要である。

電磁石コイル６及び７は、同じ大きさ及び同じ円筒形状を有するコイルであり、互いに平行且つコイルの開口の中心が一致するように配置されている。これらの電磁石コイル６及び７は、１組のミラーコイルを形成する。ミラーコイルは、同じ向きに流れる電流を供給されることにより、プラズマ発生点（ターゲット物質にレーザビームを照射する位置）を含む領域にミラー磁場を形成する。ここで、ミラー磁場とは、電磁石コイル６及び７の近傍においては磁束密度が高く、それらのコイルの中間においては磁束密度が低い磁場のことである。図１の（ｂ）には、そのようなミラー磁場の磁束線１２が示されている。
以下において、電磁石コイル６及び７の開口中心を結ぶ軸をＺ軸とし、紙面の下方向をプラス方向とする。また、ターゲット物質１１の噴射方向をＸ軸のプラス方向とし、レーザビームの射出方向をＹ軸のプラス方向とする。

このような構成において、ターゲット物質１１にレーザビームを照射するとプラズマ１０が発生し、そこからＥＵＶ光が放射される。また、そのときに、プラズマ１０からイオン等の荷電粒子も放出される。このようなイオンは、本来、ＥＵＶ集光ミラー５を含む周囲の部品に衝突することにより、それらの部品を汚染したり劣化させる原因となるものである。しかしながら、本実施形態においては、ミラー磁場の作用により、イオンを電磁石ミラー６及び７の外側（即ち、ＥＵＶ集光ミラー５の外側）に速やかに排出している。即ち、Ｚ軸と直交する速度成分を有するイオンは、ミラー磁場から、Ｚ軸を中心とする円の接線方向の力を受けるので、Ｚ軸付近にトラップされる。その際に、そのイオンがＺ軸に平行な速度成分も有している場合には、電磁石コイル６及び７の開口部を通過してその外側に排出される。また、Ｚ軸に平行な速度成分のみを有するイオンは、電磁石コイル６及び７の開口部を通過し、やはりその外側に排出される。

また、本実施形態においては、ミラーコイルを有する従来の構成と異なり、イオンの排出方向（即ち、電磁石コイル６及び７の開口）にターゲットノズル４を配置していないので、イオンの衝突によるターゲットノズル４の劣化を抑えて長寿命化することができる。さらに、イオンの衝突によりターゲットノズル４の表面がスパッタされるのを避けることができるので、新たな汚染物質の発生が抑えられる。従って、ＥＵＶ集光ミラー５の反射面に対する更なる汚染を抑えて、ＥＵＶ集光ミラーの反射率低下を抑制することができる。その結果、利用可能なＥＵＶ光の減少を抑制することが可能となる。

加えて、本実施形態においては、磁場コイル６及び７の開口には部品が配置されないので、イオンの流れに対する障害がなくなり、イオンの排出速度を向上させることができる。そのため、高い繰り返し周波数でＥＵＶ光を生成する場合においても、ターゲット物質のイオンや中性化された原子がプラズマ発光点近傍に滞留して、その濃度が増加するのを抑制することができる。その結果、ターゲット物質のイオンや中性の原子によるＥＵＶ光の吸収が抑えられるので、ＥＵＶ光の生成効率の低下を抑制することが可能となる。

なお、図１の（ａ）及び（ｂ）においては、ターゲットノズル４から噴射されたターゲット物質１１が確実にレーザビームの光路を通るようにするために、ターゲットノズル４を電磁石コイル６及び７の間に深く挿入しているが、ターゲット物質１１の位置を安定させることができれば、ターゲットノズル４の一部又は全部を電磁石コイル６及び７の外側に配置しても構わない。また、図１の（ａ）においては、ターゲットノズル４を、その中心軸がレーザビームに対してもほぼ直交するように配置しているが、磁束線の中心軸に直交する平面内であれば、ターゲット物質の噴射方向がＥＵＶ集光ミラー５に重ならない範囲で、ターゲットノズル４の向きを多少変更しても構わない。

次に、本発明の第２の実施形態に係る極端紫外光源装置について、図２を参照しながら説明する。図２の（ａ）は、本実施形態に係る極端紫外光源装置の構成を示す模式図であり、図２の（ｂ）は、図２の（ａ）に示す一点鎖線２Ｂ−２Ｂ'における断面図である。
図２に示すように、本実施形態に係る極端紫外光源装置は、図１に示す構成部品の一部を真空チャンバ２０内に配置したものである。即ち、図１に示す構成部品の内の集光レンズ２と、ターゲット供給装置３の一部と、ターゲットノズル４と、ＥＵＶ集光ミラー５と、電磁石コイル６及び７が、真空チャンバ２０内に配置されている。これらの構成部品の動作及び配置関係については、第１の実施形態におけるものと同様である。また、本実施形態に係る極端紫外光源装置は、そのような構成に加えて、鉄芯２１と、ターゲット排気管２２と、ターゲット循環装置２３と、ターゲット供給管２４とを更に有している。

ここで、本実施形態において、ＥＵＶ集光ミラー５は、その反射面が回転楕円体の一部の形状を為すように形成されている。このＥＵＶ集光ミラー５は、回転楕円体の第１焦点がプラズマ発生点に一致するように設置されているので、プラズマ発生点からＥＵＶ集光ミラー５に入射するＥＵＶ光は、反射されることにより回転楕円体の第２焦点に集光される。図２の（ａ）に、ＥＵＶ集光ミラー５に入射して反射されるＥＵＶ光束８の光路を、破線によって示す。

鉄芯２１は、プラズマ発生点近傍において、電磁石コイル６及び７によって形成される磁場の強度を高めるために配置されている。また、鉄芯２１を配置することにより、電磁石コイル６及び７近傍の磁束線の一部は、鉄芯２１に吸い込まれる。そのため、電磁石コイル６及び７近傍の磁束密度が低下するので、いわゆるミラー比（各コイル近傍の磁束密度／２つのコイルの中間の磁束密度）は小さくなる。図２の（ｂ）に示すように、電磁石コイル６及び７の開口に挿入されている鉄芯２１の中心領域には、開口が形成されている。

ターゲット排気管２２は、真空チャンバ２０内に残存するターゲット物質をチャンバ２０の外に排出するための通路である。また、ターゲット循環装置２３は、回収されたターゲット物質を再利用するための装置であり、そこには、吸引動力源（吸引ポンプ）、ターゲット物質の精製機構、及び、圧送動力源（圧送ポンプ）が備えられている。ターゲット循環装置２３は、ターゲット排気管２２を介してターゲット物質を吸引して回収し、精製機構においてそれを精製し、ターゲット供給管２４を介してターゲット供給装置３に圧送する。

本実施形態によれば、鉄芯２１によってプラズマ発生点近傍の磁場の強度を向上させながらミラー比を小さくするので、Ｚ軸方向に移動するイオンを鉄芯２１に形成された開口を通じて電磁石コイル６及び７の外側に排出させることができる。従って、イオンの衝突による鉄芯２１の劣化や、新たな汚染物質の発生を招くことなく、イオンをより効率的に排出することが可能となる。また、本実施形態によれば、鉄芯２１の開口に部品を配置しないので、イオンの排出速度を向上させることができる。それにより、ＥＵＶ光を吸収するターゲット物質のイオンや中性化された原子の滞留によるＥＵＶ光の吸収に起因するＥＵＶ光利用効率の低下を抑制することが可能となる。

さらに、本実施形態によれば、プラズマ化されなかったターゲット物質を回収して再利用するので、ＥＵＶ光源装置の運転コストの低減を図ることができる。
なお、図２においては、電磁石コイル６及び７に挿入されている鉄芯２１は一体化されているが、それらのコイルに１つずつ鉄芯を挿入しても良い。

次に、本発明の第３の実施形態に係る極端紫外光源装置について、図３を参照しながら説明する。図３の（ａ）は、本実施形態に係る極端紫外光源装置の構成を示す模式図であり、図３の（ｂ）は、図３の（ａ）に示す一点鎖線３Ｂ−３Ｂ'における断面図である。
図３の（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態に係る極端紫外光源装置は、図１に示す極端紫外光源装置に対して、ターゲット回収筒３０をさらに付加したものである。その他の構成については、図１に示すものと同様である。

ターゲット回収筒３０は、プラズマ発生点を挟みターゲットノズル４に対向する位置に配置されており、ターゲットノズル４から噴射されたにもかかわらず、レーザビームを照射されることなくプラズマ化されなかったターゲット物質を回収する。それにより、不要なターゲット物質が飛散してＥＵＶ集光ミラー５等を汚染するのを防止する。また、ターゲット物質を回収することにより、チャンバ内の真空度を高くすることも可能となる。

図３の（ｂ）に示すように、ターゲット回収筒３０は、ターゲットノズル４と同様に、電磁石コイル６及び７の間に、その中心軸が磁束線１２の中心軸に対して直交する方向を向くように配置されている。即ち、イオンの排出方向（即ち、電磁石コイル６及び７の開口）には、ターゲット回収筒３０等の部品は配置されていない。そのため、イオンの衝突によるターゲット回収筒３０の劣化を抑えて長寿命化することができると共に、スパッタによりターゲット回収筒３０表面から新たな汚染物質が発生するのを抑えることができる。従って、ＥＵＶ集光ミラー５の反射面の更なる汚染が抑えられるので、ＥＵＶ集光ミラー５の反射率低下を抑制され、その結果、利用可能なＥＵＶ光の減少を抑制することが可能となる。

また、本実施形態においても、磁場コイル６及び７の開口部に部品を配置しないので、ミラー磁場の作用によりＺ軸方向に移動するイオンの排出速度を向上させることができる。それにより、ＥＵＶ光を吸収し易いターゲット物質のイオンや中性化された原子の滞留により、ＥＵＶ光の生成効率が低下するのを抑制することが可能となる。

次に、本発明の第４の実施形態に係る極端紫外光源装置について、図４を参照しながら説明する。図４の（ａ）は、本実施形態に係る極端紫外光源装置の構成を示す模式図であり、図４の（ｂ）は、図４の（ａ）に示す一点鎖線４Ｂ−４Ｂ'における断面図である。
図４の（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態に係る極端紫外光源装置は、図２に示す極端紫外光源装置に対して、ターゲット回収筒４０及びターゲット回収配管４１をさらに付加したものである。その他の構成については、図２に示すものと同様である。

ターゲット回収筒４０は、プラズマ発生点を挟みターゲットノズル４に対向する位置に配置されており、ターゲットノズル４から噴射されたにもかかわらず、レーザビームを照射されることなくプラズマ化されなかったターゲット物質を回収する。また、ターゲット回収配管４１は、ターゲット回収筒４０によって回収されたターゲット物質をターゲット循環装置２３に搬送する。このターゲット物質は、第２の実施形態において説明したように、ターゲット循環装置２３において精製され、再利用される。

本実施形態によれば、不要なターゲット物質が真空チャンバ２０内に飛散してＥＵＶ集光ミラー５等を汚染するのを防止できると共に、不要なターゲット物質を回収することにより真空チャンバ２０内の真空度を高くすることができるので、ＥＵＶ光利用効率を向上させることが可能となる。さらに、回収されたターゲット物質を再利用するので、ＥＵＶ光源装置の運転コストを低減することが可能となる。

次に、本発明の第５の実施形態について、図５を参照しながら説明する。図５は、本実施形態に係る極端紫外光源装置の構成を示す断面図である。
図５に示すように、本実施形態に係る極端紫外光源装置は、図４に示す極端紫外光源装置に対して、吸引用配管５０をさらに付加したものである。その他の構成については、図４に示すものと同様である。

吸引用配管５０は、鉄芯２１に形成された開口に配置されており、真空チャンバ２０の内部とターゲット循環装置２３とを接続している。ターゲット循環装置２３は、吸引動力源によって真空チャンバ２０内を排気しており、それにより、ミラー磁場に補足されてＺ軸方向に移動するイオンの運動が促進される。

本実施形態によれば、吸引用配管５０を介してイオンを吸引することにより、さらに効率良く真空チャンバ２０から排出させることができる。
なお、図５には、電磁石コイル６及び７の両方に吸引用配管５０が配置されているが、いずれか一方のみに配置しても良い。

次に、本発明の第６の実施形態に係る極端紫外光源装置について、図６を参照しながら説明する。図６は、本実施形態に係る極端紫外光源装置の構成を示す断面図である。本実施形態においては、ミラー磁場を形成するための１組の磁石を、超伝導磁石を用いて形成することを特徴としている。

図６に示すように、本実施形態に係る極端紫外光源装置は、図５に示す真空チャンバ２０、電磁石コイル６及び７、並びに、鉄芯２１の替わりに、真空チャンバ６０と、超伝導磁石６１及び６２とを有している。その他の構成については、図５に示すものと同様である。

超伝導磁石６１及び６２は、超伝導物質によって形成されているコイルであり、電流を供給されることにより超伝導現象を生じて強力な磁場を形成する。このような超伝導磁石を用いる場合には鉄芯を配置する必要がないため、超伝導磁石６１及び６２のコイルを真空チャンバ６０の上側及び下側にそれぞれ配置して、フランジ（蓋）と兼用することができる。それにより、真空チャンバ６０のサイズを小さくすることができる。

次に、本発明の第７の実施形態に係る極端紫外光源装置について、図７を参照しながら説明する。図７は、本実施形態に係る極端紫外光源装置の構成を説明するための図である。本実施形態においては、ミラー磁場を形成するための１組の磁石を、永久磁石を用いて形成することを特徴としている。
図７の（ａ）に示すように、本実施形態に係る極端紫外光源装置は、図５に示す電磁石コイル６及び７並びに鉄芯２１の替わりに、永久磁石７１及び７２を有している。その他の構成については、図５に示すものと同様である。

図７の（ｂ）は、図７の（ａ）に示す永久磁石７１及び７２の外観を示す斜視図である。永久磁石７１及び７２は、互いに同じ形状及び大きさを有しており、それらの中心には開口が形成されている。また、永久磁石７１及び７２は、互いに平行且つそれらの開口の中心が一致し、さらに、磁場の向きが一致するように配置されている。図７の（ａ）において、永久磁石７１及び７２は、共に、Ｓ極が上側を向き、Ｎ極が下側を向くよう配置されている。そして、それらの永久磁石７１及び７２の開口に、吸引用配管５０が配置される。
本実施形態によれば、電磁石を用いる場合には必要であった電源装置や配線等が不要になるので、装置構成を簡単にすることができる。

以上説明したように、本発明の第１〜第７の実施形態によれば、ＥＵＶ集光ミラーの汚染及び損傷を抑制して長寿命化が図られるのに加えて、ターゲットノズルやターゲット回収筒等の部品の劣化を抑制でき、さらに、イオン等の滞留によるＥＵＶ光利用効率の低下を抑制することができる。その結果、ＥＵＶ光源装置の運転時におけるコストの低減や、部品のメンテナンスや交換時に発生するコストの低減を図ることが可能となり、さらに、そのようなＥＵＶ光源装置を用いた露光装置の稼働率の向上、及び、そのような露光装置による半導体デバイスの生産性の向上を図ることが可能となる。

本発明は、露光装置の光源として用いられる極端紫外光源装置において利用することが可能である。

本発明の第１の実施形態に係る極端紫外光源装置の構成を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る極端紫外光源装置の構成を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る極端紫外光源装置の構成を示す図である。 本発明の第４の実施形態に係る極端紫外光源装置の構成を示す図である。 本発明の第５の実施形態に係る極端紫外光源装置の構成を示す断面図である。 本発明の第６の実施形態に係る極端紫外光源装置の構成を示す断面図である。 本発明の第７の実施形態に係る極端紫外光源装置の構成を説明するための図である。 ＬＰＰ式ＥＵＶ光源装置におけるＥＵＶ光の生成原理を説明するための模式図である。

符号の説明

１、１０１…レーザ発振部、２、１０２…集光レンズ（集光光学系）、３、１０３…ターゲット供給装置、４、１０４…ターゲットノズル、５、１０５…ＥＵＶ集光ミラー、６、７…電磁石コイル、８…ＥＵＶ光束、１０…プラズマ、１１…ターゲット物質、１２…磁束線、２０、６０…真空チャンバ、２１…鉄芯、２２…ターゲット排気管、２３…ターゲット循環装置、２４…ターゲット供給管、３０、４０…ターゲット回収筒、４１…ターゲット回収配管、５０…吸引用配管、６１、６２…超伝導磁石、７１、７２…永久磁石

Claims (9)

1. レーザ励起プラズマ方式の極端紫外光源装置であって、
   ターゲット物質を供給するターゲットノズルと、
   前記ターゲットノズルによって供給されるターゲット物質にレーザビームを照射してプラズマを生成するレーザ発振部と、
   該プラズマから放射される極端紫外光を集光する集光光学系と、
   前記ターゲット物質にレーザビームを照射する位置に磁場を形成する１組の磁石であって、該磁場の磁束線の中心軸が通る領域に開口が形成されている前記１組の磁石と、
   を具備し、
   前記ターゲットノズルの中心軸が、前記１組の磁石によって形成される磁場中の磁束線の中心軸に対して直交する方向に配置されている、
   前記極端紫外光源装置。
2. 前記１組の磁石が、プラズマから放出されるイオンを含む荷電粒子をトラップするミラー磁場を形成する、請求項１記載の極端紫外光源装置。
3. 前記ターゲットノズルによって供給されるターゲット物質を回収するターゲット回収筒であって、前記ターゲット物質にレーザビームを照射する位置を挟み前記ターゲットノズルに対向する位置に、前記１組の磁石によって形成される磁場中の磁束線の中心軸に対して直交する方向に中心軸が配置されている前記ターゲット回収筒をさらに具備する請求項１又は２記載の極端紫外光源装置。
4. 前記１組の磁石の内の少なくとも１つに形成されている開口を介して、前記１組の磁石の間の空間を排気する吸引部をさらに具備する１〜３のいずれか１項記載の極端紫外光源装置。
5. 前記ターゲット回収筒又は前記吸引部によって収集される物質に基づいてターゲット物質を生成する装置をさらに具備する請求項３又は４記載の極端紫外光源装置。
6. 前記１組の磁石が、電流が供給されたときに磁場を発生する１組のコイルを含む、請求項１〜５のいずれか１項記載の極端紫外光源装置。
7. 前記１組のコイルの中心に形成されている開口に挿入される１組の鉄芯であって、前記１組のコイルによって形成される磁場の磁束線の中心軸が通る領域に開口が形成されている前記１組の鉄芯をさらに具備する請求項６記載の極端紫外光源装置。
8. 前記１組の磁石が、超伝導物質によって形成されており、電流が供給されたときに磁場を発生する１組のコイルを含む、請求項１〜５のいずれか１項記載の極端紫外光源装置。
9. 前記１組の磁石が、磁束線の中心軸が通る領域に開口が形成されている１組の永久磁石を含む、請求項１〜５のいずれか１項記載の極端紫外光源装置。

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