JP2008016753A

JP2008016753A - 極端紫外光源装置

Info

Publication number: JP2008016753A
Application number: JP2006188898A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Komori; 浩小森; Yoshifumi Ueno; 能史植野; Soumagne George; スマンゲオルグ
Original assignee: Komatsu Ltd; Gigaphoton Inc
Current assignee: Komatsu Ltd; Gigaphoton Inc
Priority date: 2006-07-10
Filing date: 2006-07-10
Publication date: 2008-01-24
Anticipated expiration: 2026-07-10
Also published as: JP5156202B2

Abstract

【課題】レーザ生成プラズマ方式の極端紫外光源装置において、磁場の作用によりプラズマから放出されるイオン等の荷電粒子を効率的に排出すると共に、汚染物質の２次的な発生を抑制する。
【解決手段】ターゲット物質１１を供給するターゲットノズル４と、該ターゲットノズル４によって供給されるターゲット物質１１に対して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レーザ発振器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１１に対してレーザビームを照射する位置に磁場を形成する電磁石６であって、該磁場の磁束線１２の形状に合わせて開口部６ａ及び７ａが形成されている電磁石６及び７とを含む。
【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（reduced projection reflective optics）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：レーザ生成プラズマ）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１１は、ＬＰＰ方式のＥＵＶ光の生成原理を説明するための図である。図１１に示すＥＵＶ光源装置は、レーザ発振器９０１と、集光レンズ等の集光光学系９０２と、ターゲット供給装置９０３と、ターゲットノズル９０４と、ＥＵＶ集光ミラー９０５とを備えている。レーザ発振器９０１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。集光レンズ９０２は、レーザ発振器９０１から射出したレーザビームを所定の位置に集光する。また、ターゲット供給装置９０３は、ターゲット物質をターゲットノズル９０４に供給し、ターゲットノズル９０４は、供給されたターゲット物質を所定の位置に噴射する。

ターゲットノズル９０４から噴射されたターゲット物質にレーザビームを照射することにより、ターゲット物質が電離してプラズマが発生し、そこから様々な波長成分が放射される。
ＥＵＶ集光ミラー９０５は、プラズマから放射された光を反射集光する凹面状の反射面を有している。この反射面には、所定の波長成分（例えば、１３．５ｎｍ付近）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。それにより、プラズマから放射された所定の波長成分が、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、プラズマから放出され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。ＥＵＶ集光ミラー９０５は、比較的プラズマ発光点（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ため、高速イオン等がＥＵＶ集光ミラー９０５に衝突して、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光利用効率を高めるためには、ＥＵＶ集光ミラー９０５の反射率を高く維持しておく必要がある。そのためには、ＥＵＶ集光ミラー９０５の反射面表面に高い平坦性が要求されるため、ミラーの価格は非常に高価なものとなる。従って、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９０５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、図１）。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コラム、図４）。それにより、イオン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。
米国特許ＵＳ６，９８７，２７９Ｂ２

ところで、図１２の（ａ）を参照すると、一般に、電磁石９１１及び９１２に鉄心を設けない場合には、開口部９１３内において磁束線９１４が収束するような磁場が形成される。一方、図１２の（ｂ）に示すように、電磁石９２１及び９２２に鉄心９２３を設ける場合には、開口部９２４内において磁束線９２５が発散するような磁場が形成される。ここで、特許文献１においては、電磁石の中心開口部を通じてＥＵＶ集光ミラーの外側にイオンを排出しているが（特許文献１の図１参照）、この開口部の形状は、上面と下面とで直径が同一の円筒形状となっている。そのため、磁束線の一部が電磁石の底面や開口部の壁面を横切ることになるので、磁束線に沿って排出されるイオンが電磁石の底面や開口部の壁面に衝突してしまう。それにより、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してしまう。また、電磁石に衝突した際に電荷交換が生じてイオンが中性化してしまうので、イオン（デブリ）の排出効率も低下してしまう。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粒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。

また、イオンの衝突により電磁石の底面や開口部の壁面が損傷を受けるので、劣化が進行すると共に、その際に発生したスパッタ物質（電磁石の表面物質）が飛散して、チャンバ内の構成部品に付着してしまう。このように新たに発生した汚染物質がＥＵＶ集光ミラーの反射面に付着すると、ミラーの反射率が低下するので、ＥＵＶ光利用効率が低下するという問題が生じる。

そこで、上記の点に鑑み、本発明は、レーザ生成プラズマ方式の極端紫外光源装置において、磁場の作用によりプラズマから放出されるイオン等の荷電粒子を効率的に排出すると共に、新たな汚染物質の発生を抑制することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の１つの観点に係る極端紫外光源装置は、レーザ生成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対して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レーザ発振器と、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、ターゲット物質に対してレーザビームを照射する位置に磁場を形成する磁場形成手段であって、該磁場の磁束線の形状に合わせて開口部が形成されている磁場形成手段とを具備する。

本発明によれば、磁場形成手段の開口部を、磁束線が磁場形成手段を横切らないように、磁束線の形状に合わせて形成するので、プラズマから放出されたイオン等の荷電粒子が磁場の作用により排出される際に、磁場形成手段に衝突することがなくなる。それにより、荷電粒子は、移動の流れを妨げられることがなく、ＥＵＶ集光ミラーやプラズマ発光点近傍から速やかに排出されるようになる。また、磁場形成手段に対する荷電粒子の衝突を防止することにより、スパッタ物質等の新たな汚染物質の発生を抑制することができる。従って、ＥＵＶ集光ミラーの反射率の低下や、荷電粒子の滞留によるＥＵＶ光の吸収が抑制されるので、ＥＵＶ光の利用効率を向上させることが可能になる

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り、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生成プラズマ（ＬＰＰ）方式を採用している。

図１に示す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、コイルをそれぞれに含む電磁石６及び７とを有している。これらの電磁石６及び７のコイルには、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）や、キセノンを主成分とする混合物や、アルゴン（Ａｒ）や、クリプトン（Ｋｒ）や、低気圧状態でガスとなる水（Ｈ_２Ｏ）若しくはアルコールや、錫（Ｓｎ）やリチウム（Ｌｉ）等の溶融金属や、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や、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。

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を振動させる機構（例えば、ピエゾ素子）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、レーザ発振器１におけるパルス発振間隔が調節される。
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。このＥＵＶ集光ミラー５により、ＥＵＶ光は所定の方向（図１においては、紙面の手前方向）に反射集光され、例えば、露光装置に出力される。なお、ＥＵＶ光の集光光学系は、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６及び７は、互いに平行、又は、略平行に、且つ、電磁石６及び７の開口部６ａ及び７ａの中心が一致するように対向して配置されている。ここで、電磁石６及び７は真空チャンバ内において使用されるため、チャンバ内の真空度保持並びに汚染物質の放出防止のために、コイル巻き線やコイル巻き線の冷却機構は、ステンレスやアルミニウム等の非磁性体金属又はセラミックスによって形成された密閉容器に収納されており、それによって、コイル巻き線等はチャンバ内の真空空間と隔てられる。本願においては、コイル巻き線及びそれを収納する密閉容器等を含めて電磁石と称することとする。

これらの電磁石６及び７のコイルは、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６及び７のコイル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。ここで、通常、磁場閉じ込め核融合等で用いられるミラー磁場においては、イオンやプラズマの閉じ込め効果を高めるために、ミラー比を大きくする磁場設計が行われている。しかしながら、本実施形態においては、磁束線方向（Ｚ軸方向）にイオンを効率良く排出する目的から、ミラー比が小さくなるように、電磁石６及び７、又は、ヨークの設計を行っている。ここで、ミラー比とは、２つのコイルの中間部における最小磁束密度Ｂ_０に対するコイル近傍の最大磁束密度Ｂ_１のこと（即ち、Ｂ_１／Ｂ_０）である。
また、電磁石６及び７には、それらによって形成される磁場の磁束線１２に合わせて、開口部６ａ及び７ａが形成されている。開口部の形状については、後で詳しく説明する。

ターゲット回収筒８は、プラズマ発光点（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４に対向する位置に配置されている。ターゲット回収筒８は、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し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と共に、チャンバ内の真空度の低下を抑制している。

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。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、それらの部品に汚染や劣化をもたらす原因となるものである。そこで、本実施形態においては、そのようなイオンを、ミラー磁場の作用により電磁石６及び７の外側（即ち、ＥＵＶ集光ミラー５の外側）に排出している。即ち、磁束線１２と直交する速度成分を有するイオンは、磁束線１２を中心とする円の接線方向の力をミラー磁場から受けるので、磁束線１２付近にトラップされる。その際に、イオンが磁束線１２に平行な速度成分も有している場合には、イオンは磁束線１２に沿って移動し、開口部６ａ及び７ａを通ってその外側に排出される。また、磁束線１２に平行な速度成分のみを有するイオンは、開口部６ａ及び７ａを通過し、やはりその外側に排出される。

図２は、図１に示す電磁石６及び７の形状を説明するための図である。ここで、電磁石に鉄心等の部材を配置しない場合には、通常、電磁石６のコイルと電磁石７のコイルとの中間付近（即ち、プラズマ発生点付近）における磁束密度が低く、電磁石６及び７の開口部６ａ及び７ａ付近における磁束密度が高くなる。従って、プラズマ発生点付近における間隔が広く、開口部６ａ及び７ａに向かって収束するような磁束線１２が形成される。そこで、本実施形態においては、磁束線１２が電磁石６及び７を横切らないようにするために、開口部６ａ及び７ａの内壁面を、磁束線１２に沿うような形状としている。なお、電磁石に鉄心等の部材を配置しない構成は、通常の電磁石や超伝導磁石において用いられる。

開口部６ａ及び７ａの内壁面の形状は、例えば、電磁石６及び７によって形成される磁場の磁束密度を測定したり、シミュレーションを行うことによって求められる磁束線に基づいて設計すれば良い。その際には、磁束密度の変化が所定の値（例えば、１ミリテスラ）より小さい範囲については考慮しなくても良い。そのような範囲の磁場の変化は、プラズマから放出されたイオンの運動にあまり影響を及ぼさないからである。

開口部６ａ及び７ａの内壁面を磁束線１２に沿う形状とすることにより、磁束線１２に沿って移動するイオンを、電磁石６及び７の底面や開口部６ａ及び７ａの内壁に衝突させないで排出することができる。それにより、イオンの流れを妨げることなく、その排出速度を向上させることができる。従って、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イオンが滞留して、その濃度が増加するのを抑制することができる。即ち、イオンによるＥＵＶ光の吸収が抑えられるので、ＥＵＶ光の利用効率の低下を抑制することが可能となる。

また、電磁石６及び７に対するイオンの衝突を避けることにより、それらの損傷を抑制して長寿命化を図ることができる。さらに、イオンの衝突によるスパッタ物質等の新たな汚染物質の発生を抑制することができるので、構成部品の汚染や損傷を防止することができる。従って、ＥＵＶ集光ミラー５の反射率低下に伴うＥＵＶ光の利用効率の低下を抑制することが可能となる。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になる。

図３は、本発明の第１の実施形態に係る極端紫外光源装置において用いられる電磁石の第１の変形例を示す図である。
図３に示すように、この変形例は、図２に示す電磁石６及び７にヨーク９を設けたものである。ヨークとは、磁束を誘導するために用いられる部材のことであり、ヨークの材料としては、電磁軟鉄、ケイ素鋼板、炭素鋼板等の鉄鋼材料の他に、ニッケル等を含む磁性材料が用いられる。この場合には、電磁石６及び７のコイルによって形成される磁場の磁束密度は、開口部６ａ及び７ａ内において最も高くなる。そのため、磁束線の形状は、開口部６ａ及び７ａの内部において最も狭くなり、そこから外側に向かって発散するような形状となる。そこで、この変形例においては、開口部６ａ及び７ｂの壁面を、磁束線１２に沿うように、電磁石６及び７の外側に向かって若干拡がるような形状にしている。

図４は、本発明の第１の実施形態に係る極端紫外光源装置において用いられる電磁石の第２の変形例を示す図である。
図４に示すように、この変形例は、電磁石６及び７にヨークを設けない構成において、開口部６ａ及び７ａの壁面を、電磁石６及び７の外側に向かって径が小さくなる円錐台形状としたものである。この場合においても、磁束線１２を開口部６ａ及び７ａに概ね沿わせることにより、外側に向かって収束する磁束線１２が電磁石６及び７を横切るのを防ぐことができる。また、開口部６ａ及び７ａの壁面の形状が簡素であり容易に設計できるので、製造コストを低減することが可能になる。

図５は、本発明の第１の実施形態に係る極端紫外光源装置において用いられる電磁石の第３の変形例を示す図である。
図５に示すように、この変形例は、電磁石６及び７にヨーク９を設ける構成において、開口部６ａ及び７ａの壁面を、電磁石６及び７の外側に向かって径が大きくなる円錐台形状としたものである。この場合においても、磁束線１２を開口部６ａ及び７ａに概ね沿わせることにより、外側に向かって発散する磁束線１２が電磁石６及び７を横切るのを防ぐことができる。また、開口部６ａ及び７ａの壁面の形状が簡素であり容易に設計できるので、製造コストを低減することが可能になる。

図６は、本発明の第１の実施形態に係る極端紫外光源装置において用いられる電磁石の第４の変形例を示す図である。
図６に示すように、この変形例は、電磁石６及び７にヨークを設けない構成において、開口部６ａ及び７ａの壁面を、電磁石６及び７の外側に向かって径が小さくなる漏斗形状としたものである。この場合においても、磁束線１２を開口部６ａ及び７ａに概ね沿わせることにより、外側に向かって収束する磁束線１２が電磁石６及び７を横切るのを防ぐことができる。また、開口部６ａ及び７ａの壁面の形状は、図２に示すものよりも簡素であり容易に設計できるので、製造コストを低減することが可能になる。

図７は、本発明の第１の実施形態に係る極端紫外光源装置において用いられる電磁石の第５の変形例を示す図である。
図７に示すように、この変形例は、電磁石６及び７にヨーク９を設ける構成において、開口部６ａ及び７ａの壁面を、電磁石６及び７の外側に向かって径が大きくなる漏斗形状としたものである。この場合においても、磁束線１２を中心開口部６ａ及び７ａに概ね沿わせることにより、外側に向かって発散する磁束線１２が電磁石６及び７を横切るのを防ぐことができる。また、開口部６ａ及び７ａの壁面の形状は、図３に示すものよりも簡素であり容易に設計できるので、製造コストを低減することが可能になる。

図８は、本発明の第１の実施形態に係る極端紫外光源装置において用いられる電磁石の第６の変形例を示す図である。
この変形例においては、電磁石６側において磁束密度が高く、電磁石７においてそれよりも磁束密度が低くなるように、２つの電磁石６及び７に互いに強さの異なる磁場を発生させる。それにより、磁束線１２の中心軸と直交する面に関して非対称な磁場を形成している。そして、そのような非対称磁場に沿うように、開口部６ａ及び７ａの壁面が形成されている。

非対称磁場において、磁束線１２に平行な速度成分を有する荷電粒子は、通常、磁束密度が低い方に導かれる。そのため、図８において、プラズマから発生したイオンの内の多くは図の下方向に導かれ、開口部７ａを通って電磁石７の外側に排出される。このように、イオンの流れの方向を形成することにより、イオンの排出効率を向上させることができる。

２つの電磁石６及び７に、互いに強さの異なる磁場を発生させるためには、例えば、電磁石６及び７のコイルに流す電流の強さを互いに異ならせたり、各コイルの単位長さ当り巻き数や巻き径を互いに異ならせたりすれば良い。或いは、それらの複数の方法を組み合わせても良い。なお、図８には、電磁石６及び７にヨーク９が設けられた構成が示されているが、ヨークを設けない構成としても良い。その場合においても、磁束線の形状に合わせて開口部６ａ及び７ａの壁面の形状を設計すれば良い。また、一方の電磁石６又は７のみにヨークを設けることにより、非対称磁場を形成しても良い。
なお、この変形例においても、開口部６ａ及び７ａの壁面を、磁束線１２の形状に近い円錐台形状や、漏斗形状にしても良い。

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説明する。図９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平面図であり、図９の（ｂ）は、図９の（ａ）に示す９Ａ−９Ａ'における断面図である。
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に収納し、プラズマから発生したイオンを真空チャンバから排出する機構を設けたものである。

図９に示すように、真空チャンバ２０には、集光レンズ２と、ターゲットノズル４と、ＥＵＶ集光ミラー５と、ヨーク９が設けられた電磁石６及び７と、ターゲット回収筒８とが配置されている。これらの構成部品の動作及び配置関係については、第１の実施形態において説明したものと同様である。なお、電磁石６及び７としては、図８に示す第６の変形例が示されている。

さらに、真空チャンバ２０には、排気ポンプ２１が備えられたターゲット排出管２２と、ターゲット循環装置２３と、ターゲット供給管２４と、ターゲット回収配管２５と、イオン排出管２６と、排気ポンプ２７と、イオン回収配管２８が備えられている。

ターゲット排出管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。
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、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）を備えている。ターゲット循環装置２３は、ターゲット排出管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。
なお、ターゲット循環装置２３も排気機能を有しているが、それを補助するために、本実施形態においては、ターゲット排出管２２に排気ポンプ２１を設けている。

ターゲット回収配管２５は、ターゲット回収筒８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。回収されたターゲット物質は、ターゲット循環装置２３において精製されて再利用される。

イオン排出管２６は、電磁石７の開口部７ａに接続するように配置されている。イオン排出管２６及び排気ポンプ２７は、磁場の作用により電磁石７の外側に導出されたイオンを真空チャンバ２０の外部に排出する。排出されたイオンは、イオン回収配管２８を通ってターゲット循環装置２３に回収され、再利用される。

本実施形態によれば、磁場の作用により導出されるイオンの運動を、排気ポンプ２７によって促進するので、イオンの排出効率を高めることができる。また、開口部７ａにイオン排出管２６を接続することにより、電磁石７の外側に一旦導出されたイオンが真空チャンバ２０内に拡散するのを防止し、確実に排出することができる。

なお、本実施形態においては、電磁石６及び７として、図２〜図７に示す構成を用いても良い。その場合には、プラズマから放出されたイオンは、開口部６ａ及び７ａの両方に概ね均等に導出されるので、イオン排出管２６、排気ポンプ２７、及び、イオン回収配管２８を開口部６ａ側にも設けることが好ましい。

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説明する。図１０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。
本実施形態に係る極端紫外光源装置は、図９に示す電磁石６及び７の替わりに、永久磁石３１及び３２を備えている。その他の構成については、図９に示すものと同様である。

永久磁石３１及び３２には、開口部３１ａ及び３２ａがそれぞれ形成されている。これらの開口部３１ａ及び３２ａの壁面は、磁束線１２に沿うような形状となっている。或いは、開口部３１及び３２ａの壁面を、磁束線１２の形状に近い円錐台形状や漏斗形状にしても良い。また、イオン排出管２６は、開口部３２ａに接続するように配置されている。なお、本実施形態においては、ヨーク９が設けられているが、ヨークを設けない構成としても良い。

図１０においては、永久磁石３１及び３２として、互いに強さの異なる磁場を発生するものを用いることにより、磁力線の中心軸と直交する面に関して非対象な磁場を形成している。それにより、プラズマから放出されたイオンの内の多くは、磁束線１２に沿って磁束密度の低い方（図１０においては下方向）に導出される。或いは、永久磁石３１及び３２として、互いに同じ強さの磁場を発生するものを用いても良い。この場合には、磁力線の中心軸の直交面に対して対象な磁場が形成されるので、イオンが磁束線１２の両方向に向かって導出されることを考慮し、開口部３１ａ側にもイオン排出管２６、排気ポンプ２７、及び、イオン回収配管２８を設けることが望ましい。
本実施形態によれば、磁場形成手段として永久磁石を用いるので、真空チャンバ２０内に配置される部品の数を減らし、構成を簡単にすることができる。

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。図１に示す電磁石の形状を説明するための図である。本発明の第１の実施形態に係る極端紫外光源装置において用いられる電磁石の第１の変形例を示す図である。本発明の第１の実施形態に係る極端紫外光源装置において用いられる電磁石の第２の変形例を示す図である。本発明の第１の実施形態に係る極端紫外光源装置において用いられる電磁石の第３の変形例を示す図である。本発明の第１の実施形態に係る極端紫外光源装置において用いられる電磁石の第４の変形例を示す図である。本発明の第１の実施形態に係る極端紫外光源装置において用いられる電磁石の第５の変形例を示す図である。本発明の第１の実施形態に係る極端紫外光源装置において用いられる電磁石の第６の変形例を示す図である。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。ＬＰＰ式極端紫外光源装置のＥＵＶ光生成原理を説明するための図である。電磁石によって形成されるミラー磁場を示す図である。

符号の説明

１…レーザ発振器、２…集光レンズ（集光光学系）、３…ターゲット供給装置、４…ターゲットノズル、５…ＥＵＶ集光ミラー、６、７…電磁石、６ａ、７ａ、３１ａ、３２ａ…開口部、８…ターゲット回収筒、９…ヨーク、１０…プラズマ、１１…ターゲット物質、１２…磁束線、２０…真空チャンバ、２１、２７…排気ポンプ、２２…ターゲット排出管、２３…ターゲット循環装置、２４…ターゲット供給管、２５…ターゲット回収配管、２６…イオン排出管、２８…イオン回収配管、３１、３２…永久磁石

Claims

レーザ生成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対して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レーザ発振器と、
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対してレーザビームを照射する位置に磁場を形成する磁場形成手段であって、該磁場の磁束線の形状に合わせて開口部が形成されている前記磁場形成手段と、
を具備する極端紫外光源装置。
前記開口部の内壁面が、磁束線に沿う形状を有する、請求項１記載の極端紫外光源装置。
前記開口部の内壁面が、円錐台形状、又は、漏斗形状を有する、請求項１記載の極端紫外光源装置。
前記磁場形成手段が、磁束線の中心軸と直交する面に関して非対象な磁場を形成する、請求項１〜３のいずれか１項記載の極端紫外光源装置。
前記磁場形成手段がヨークを含む、請求項１〜４のいずれか１項記載の極端紫外光源装置。
前記磁場形成手段が永久磁石を含む、請求項１〜５のいずれか１項記載の極端紫外光源装置。
前記磁場形成手段が、超伝導磁石を含む、請求項１〜４のいずれか１項記載の極端紫外光源装置。
前記磁場形成手段の開口部に接続するように設けられた排気手段をさらに具備する請求項１〜７のいずれか１項記載の極端紫外光源装置。