JP2008103206A - 極端紫外光源装置及びノズル保護装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＰＰ式ＥＵＶ光源装置において、安定したターゲット物質の流れの形成を妨げることなく、プラズマの熱からターゲットノズルを保護できるノズル保護装置を提供する。
【解決手段】ターゲット物質１を通過させる開口１５５が形成されており、且つ、内部に冷却媒体を循環させる流路が設けられている水冷ジャケット１５３と、水冷ジャケットをターゲット物質の軌道から退避させる第１の状態、又は、水冷ジャケットにおけるターゲット物質の通路を確保しつつ、水冷ジャケットによりターゲットノズル１２２に対するプラズマ２の熱放射を遮蔽する第２の状態となるように、水冷ジャケットを移動させ、又は、水冷ジャケットの形状を変化させるアクチュエータ１５２とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ生成プラズマ方式の極端紫外（ＥＵＶ：extreme ultra violet）光源装置においてターゲット物質を噴射するノズルをプラズマから保護する際に用いられるノズル保護装置、及び、そのようなノズル保護装置が備えられた極端紫外光源装置に関する。

近年、半導体プロセスの微細化に伴い、光リソグラフィの微細化も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。

ここで、ＬＰＰ式ＥＵＶ光源装置におけるＥＵＶ光の生成原理について簡単に説明する。ノズルを用いて真空チャンバ内にターゲット物質を供給し、この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、ターゲット物質を励起してプラズマ化させる。そのようにして生成されたプラズマからは、極端紫外光（ＥＵＶ）光を含む様々な波長成分が放射される。そこで、その内の所望の波長成分（例えば、１３．５ｎｍ）を選択的に反射するコレクタミラー（集光ミラー）を用いることによりＥＵＶ光を反射集光し、露光器に出力する。例えば、波長が１３．５ｎｍ付近のＥＵＶ光を集光するコレクタミラーとしては、反射面にモリブデン（Ｍｏ）及びシリコン（Ｓｉ）の薄膜が交互に積層されたミラーが用いられる。

チャンバ内に供給されるターゲット物質の状態については、様々な研究が行われている。液体の状態で供給する際にも、ターゲット物質の連続的な流れ（ターゲット・ジェット又はコンティニュアス・ジェット）を形成する場合もあるし、液滴状のターゲット（ドロップレット・ターゲット）を形成する場合もある。後者の場合には、ターゲット・ジェットに所定の周期の振動を与えて擾乱させることにより、ドロップレット・ターゲットが形成される。

ところで、このようなＥＵＶ光源装置においては、ターゲット物質を供給するノズル（ターゲットノズル）の損傷が著しく、寿命が短いことが問題になっている。ターゲット物質にレーザビームを正確に照射するために、ターゲットノズルをレーザビームの照射位置、即ち、プラズマ発光点の近傍に配置することが望ましいが、プラズマから発生する高温の熱にターゲットノズルが晒されたり、プラズマから放出される高速イオン等の飛散物の衝突により、ターゲットノズルが削られるからである。

関連する技術として、特許文献１には、ノズルとプラズマ生成点（発光点）との間にノズル保護装置が設けられた短波長電磁放射プラズマ生成のためのターゲット供給装置が開示されている（第１頁）。このノズル保護装置は、ターゲットの流れを妨げないようにターゲットの軌道に沿って形成された開口を有するガス圧室であって、数十ミリバール程度の圧力に維持されているバッファガスによって満たされたガス圧室を含んでいる（図１）。このノズル保護装置においては、ターゲット物質が通過する空間をガスによって満たすことにより、プラズマからの飛散物がノズルに達するのを阻止している（スパッタシールド）。また、特許文献１の図３には、そのようなスパッタシールドに加えて、ヒートプロテクションプレートがさらに設けられた短波長電磁放射生成装置が開示されている。このヒートプロテクションプレートにおいては、冷却媒体を循環させることによりプラズマから発生する熱を遮蔽している（ヒートシールド）。

ところで、ターゲット・ジェットやドロップレット・ターゲットを形成する場合に、ターゲットノズルから噴射されるターゲット物質が所定の噴射圧力に達するまでに、ある程度の時間を要する。そして、この加圧過程（ターゲット形成初期段階）においては、例えば、ターゲット物質がスプレー状になったり、間欠的に噴射されたり、本来とは異なる角度でノズルから噴射されたりして、ターゲット物質の噴射状態が不安定になる。しかしながら、特許文献１においては、このようなターゲット形成初期段階は考慮されておらず、不安定な状態のターゲット物質がスパッタシールドやヒートプロテクションプレートに吹き付けられると、ターゲット物質を通過させるための開口が塞がれるおそれがある。

また、プラズマの熱からターゲットノズルを保護するという観点からは、ヒートプロテクションプレートの開口をなるべく小さくすることが望ましい。また、ターゲット・ジェットやドロップレット・ターゲットを含むターゲット物質の流れは、下流に行くほど位置の不安定性が増加する。従って、ヒートプロテクションプレートをターゲットノズルの噴出口の直近に配置することが望ましい。しかしながら、ヒートプロテクションプレートの開口を小さくし、さらに、それをノズル噴出口の近くに配置すると、ターゲット形成初期段階において、ターゲット物質が開口付近に付着して堆積するおそれがある。その結果、ターゲット物質の流れが乱れたり、ヒートプロテクションプレートの開口が塞がれてしまう。一方、それを避けるために、開口径を大きくすると、プラズマの熱に対する遮蔽効果が低減してしまう。或いは、ヒートプロテクションプレートをターゲットノズルから離して配置すると、ターゲット物質の位置が不安定になるため、開口径を大きくせざるを得ない。この場合においても、やはり、ヒートシールド効果が低減してしまう。特許文献１においては、このようなターゲット物質の位置の不安定性や、それに伴うジレンマについても考慮されていない。

特許文献２には、イオンスパッタリングの腐食効果を減少させるために、レーザ生成光源の近くに位置する複数のハードウェア素子を、レーザ生成光源から放出されるエネルギ粒子の腐食効果から保護するために、薄膜保護コーティングを利用する極限紫外リソグラフィ装置が開示されている。即ち、特許文献２においては、ターゲットノズルやターゲット回収筒等のハードウェアを、例えばダイヤモンド薄膜によって被覆することにより（段落００１１）、プラズマ（ファイアボール）から放出されるイオンや中性粒子によってハードウェア表面がスパッタされ、そのスパッタ物質によってコレクタミラーが汚染されるのを防いでいる（段落００１６）。特に、ターゲットノズルについては、銅によって形成された本体に対して、ニッケル（Ｎｉ）を用いて下地コートを施し、さらにダイヤモンド薄膜を形成することにより、その強度を高めている（段落００１５）。

また、特許文献３には、ターゲット物質（標的材料）を受け取る源端部と、ターゲット物質のスプレーを放出する出口端部と、これらの間のチャンネルとを有するノズル本体と、上記チャンネルを通って延びるターゲット物質送給チューブとを有するノズルが開示されている。このターゲット物質送給チューブは、ノズルの源端部の近くに位置する第１の端部と、ノズルの出口端部の近くに位置し、膨張開口を有する第２の端部とを有し、第１の端部がターゲット物質を受け取り、第２の端部が膨張開口を通してターゲット物質をノズルの出口端部へ放出する。即ち、特許文献３においては、ノズルが加熱されることにより、そこから噴射されるターゲット物質の密度が低下するのを防ぐために、保護キャップ（本体部分）により、標的材料送給チューブを外部から熱的に絶縁している（段落００１２）。特許文献３においては、保護キャップはグラファイトによって形成されており、送給チューブはステンレス鋼によって形成されている（段落００１４）。

特許文献２及び３においては、プラズマからの飛散物によるスパッタ現象を抑制するために、ノズル等の表面をダイヤモンドやグラファイトによって形成している。例えば、ダイヤモンド薄膜は高い熱伝導性と良好な耐スパッタ特性を有しているので、確かにスパッタされ難い。しかしながら、スパッタ現象を完全に防ぐことはできないので、少量ではあっても、やはり、カーボンのスパッタ粒子は発生する。このようなスパッタ粒子がコレクタミラーに到達してその反射面に堆積すると、反射率を低下させる要因になってしまう。その結果、ターゲットノズルよりも格段に高価なコレクタミラーの寿命を低下させることになる。
米国特許出願公開ＵＳ２００６／００４３３１９Ａ１ 特開２００２−２３７４４８号公報（第１、３、４頁、図３） 特開２００３−４３１９９号公報（第２、４、５頁、図２）

このように、従来のヒートシールドは、ターゲット形成初期段階における不安定性が考慮されておらず、また、ヒートシールドの材料についても、ノズルの延命だけに着目して選定されていた。そのため、従来においては、プラズマから放出されるイオン等の飛散物や、プラズマから発生する熱からノズルを保護するというヒートシールド本来の目的は達成できても、ターゲット物質の流れを安定的に再現させることはできず、また、コレクタミラーを含む周辺の部品に対する長期的な影響（例えば、寿命の短期化）を避けることはできなかった。即ち、産業応用的観点では、ＥＵＶ光源装置の信頼性が低く、ランニングコストが高いことが問題となっていた。

そこで、上記の点に鑑み、本発明は、ＬＰＰ式ＥＵＶ光源装置において、安定したターゲット物質の流れの形成を妨げることなく、プラズマの熱からターゲットノズルを保護できるノズル保護装置を提供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つ観点に係るノズル保護装置は、ノズルから噴射された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ターゲット物質をプラズマ化し、プラズマから放射される所定の波長成分を集光光学系によって反射集光することにより極端紫外光を生成する極端紫外光源装置において用いられるノズル保護装置であって、ターゲット物質を通過させる開口が形成されており、且つ、内部に冷却媒体を循環させる流路が設けられている冷却装置と、該冷却装置をターゲット物質の軌道から退避させる第１の状態、又は、冷却装置におけるターゲット物質の通路を確保しつつ、冷却装置によりノズルに対するプラズマの熱放射を遮蔽する第２の状態となるように、冷却装置を移動させ、又は、冷却装置の形状を変化させるアクチュエータとを具備する。

本発明によれば、冷却機構及びターゲット物質を通過させる開口が設けられた冷却装置にアクチュエータを設けるので、ターゲット物質の流れが安定するまでターゲット物質の軌道から冷却装置を退避させたり、ターゲット物質の流れが安定した後では、プラズマの熱からターゲットノズルを保護する位置に冷却装置を移動させるといった操作が可能になる。従って、ＥＵＶ光を安定して生成できると共に、ターゲットノズルの長寿命化を図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は、本発明の第１の実施形態に係るノズル保護装置が備えられた極端紫外（ＥＵＶ）光源装置の内部を示す模式図である。
図１に示すように、このＥＵＶ光源装置は、制御装置１００と、ＥＵＶ光の生成が行われる真空チャンバ１１０と、ターゲット供給装置１２０と、ターゲット位置調整装置１２１と、レーザ発振器１３０とを含んでいる。真空チャンバ１１０の内部には、ターゲットノズル１２２と、コレクタミラー１４０と、ノズル保護装置１５０と、ターゲットモニタ装置１６０とが備えられている。

真空チャンバ１１０には、レーザビーム２を透過させるための窓１１１と、生成されたＥＵＶ光を透過させるＥＵＶフィルタ１１２とが設けられている。ＥＵＶフィルタ１１２は、所定の波長成分（例えば、１３．５ｎｍ）を選択的に透過させるフィルタであり、不要な波長成分が露光器側に入射するのを防いでいる。

ターゲット供給装置１２０は、ターゲット物質をターゲットノズル１２２に供給する。ターゲット物質とは、レーザビーム２によって照射されることにより励起してプラズマ化する物質である。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。

ターゲット物質の状態としては、常温で気体又は液体又は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１２０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１２２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１２０は、錫を加熱することによりこれを液化して、ターゲットノズル１２２に供給する。

ターゲット位置調整装置１２１は、ターゲット物質１がプラズマ発光点（レーザビーム２によってターゲット物質１が照射される位置）に正確に供給されるように、ターゲットノズル１２２を位置を調整する。
ターゲットノズル１２２は、ターゲット供給装置１２０から供給されたターゲット物質１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）ターゲットを形成してプラズマ発光点に供給する。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１２２を振動させる振動機構が更に設けられる。

レーザ発振器１３０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、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２を射出する。また、レーザ発振器１３０の光路には集光レンズ１３１が配置されており、それにより、レーザ発振器１３０から射出したレーザビーム２をプラズマ発光点に集光させる。なお、図１においては集光レンズ１３１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を組み合わせることにより、集光光学系を構成しても良い。

ターゲットノズル１２２から噴射されたターゲット物質１にレーザビーム２を照射することによりプラズマ３が生成され、そこから様々な波長を有する光が放射される。この内の所定の波長成分（例えば、１３．５ｎｍ）が、コレクタミラー１４０によって反射集光される。このＥＵＶ光は、ＥＵＶフィルタ１１２及び出力光学系を介して露光器に出力される。

コレクタミラー１４０は、所定の波長（例えば、１３．５ｎｍ）を有するＥＵＶ光を選択的に反射して所定の位置に集束させる反射面１４１を有している。この反射面１４１には、例えば、モリブデン（Ｍｏ）及びシリコン（Ｓｉ）が交互に積層されたＭｏ／Ｓｉ多層膜が形成されている。このようなコレクタミラー１４０は、コレクタミラー調整装置１４２によって支持されており、プラズマ発光点において生成されたプラズマの放射光を、例えば、ＥＵＶフィルタ１１２上の集光点に反射集光するように、精密にアライメントされている。

コレクタミラー調整装置１４２は、３次元的に可動な複数のステージを含んでおり、制御装置１００の制御の下でそれらのステージを駆動することにより、コレクタミラー１４０の位置及び姿勢を調整する。コレクタミラー調整装置１４２は、真空チャンバ１１０の外部にマウントされており、真空チャンバ１１０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、真空チャンバ１１０の機械的振動及び熱伝導からステージを隔離するためである。

ノズル保護装置１５０は、冷却水用配管１５１と、アクチュエータ１５２と、水冷ジャケット１５３とを含んでいる。また、水冷ジャケット１５３の下面には、スパッタ材１５４が配置されている。このようなノズル保護装置１５０は、ターゲット位置調整装置１２１に連結されており、ターゲットノズル１２２と連動して移動する。

冷却水用配管１５１は、真空チャンバ１１０の外部から供給される冷却水を水冷ジャケット１５３内に供給するために設けられている。冷却水用配管１５１は、水冷ジャケット１５３により、プラズマ３の陰になるように配置されている。これは、プラズマ３からの飛散物による損傷を防ぐためである。なお、本実施形態においては、水によって水冷ジャケット１５３を冷却しているが、水以外の冷却媒体を使用しても良い。

アクチュエータ１５２は、制御装置１００の制御の下で、水冷ジャケット１５３の位置や形状を変化させる。アクチュエータ１５２の動作については、後で詳しく説明する。
水冷ジャケット１５３は、冷却水用配管１５１から供給される冷却水によって通常冷却されており、プラズマ３から発生する熱を遮蔽することにより、ターゲットノズル１２２を保護する。また、水冷ジャケット１５３には、ターゲットノズル１２２から噴射されるターゲット物質１を通過させる開口（ターゲット通過孔１５５）が形成されている。本実施形態においては、ターゲット通過孔１５５の直径を２ｍｍとしている。このような水冷ジャケット１５３は、ターゲットノズル１２２の下端との距離が、例えば約１ｍｍとなるように、ターゲットノズル１２２の直近に配置されている。さらに、この水冷ジャケット１５３のプラズマ３に対向する面（図１においては、水冷ジャケット１５３の下面）には、スパッタ材１５４が配置されている。本実施形態においては、スパッタ材１５４として、コレクタミラー１４０の反射面１４１を形成する材料の１つであるシリコン（Ｓｉ）を用いている。

ターゲットモニタ装置１６０は、例えば、ＣＣＤ等の撮像素子を含んでおり、ターゲットノズル１２２から噴射されるターゲット物質１を撮像して、画像信号を制御装置１００に出力する。この画像信号は、ノズル保護装置１５０の動作を制御する際に用いられる。

図２は、図１に示す水冷ジャケット１５３を示す平面図である。図２の（ａ）は水冷ジャケット１５３が開かれた状態を示しており、図２の（ｂ）は、水冷ジャケット１５３が閉じられた状態を示している。
図２の（ａ）に示すように、水冷ジャケット１５３は、半円状に分割された２つの部分１３ａ及び１３ｂを含んでいる。各部分１３ａ及び１３ｂの内部には、冷却水を循環させる流路１０が形成されており、この流路１０には、冷却水導入口１１と冷却水導出口１２とが設けられている。冷却水導入口１１及び冷却水導出口１２には、図１に示す冷却水用配管１５１が接続される。なお、流路１０の形状や、冷却水導入口１１及び冷却水導出口１２の位置は、図２に示すものに限定されず、様々な形状や配置を採用することができる。さらに、各部分１３ａ及び１３ｂには、それらを閉じ合わせた場合にターゲット通過孔１５５（図２の（ｂ）参照）となる凹部１４が形成されている。

次に、図１に示すノズル保護装置１５０の動作について説明する。このノズル保護装置１５０は、ターゲットモニタ装置１６０の観測結果に基づいて、制御装置１００により制御される。
図１に示す制御装置１００は、ターゲットモニタ装置１６０から逐次出力される画像信号に画像処理を施し、その結果に基づいて、ターゲット物質１の位置及び状態が安定しているか否かを判断する。例えば、ターゲット物質１の流れが安定している場合の画像を二値化することにより参照画像を予め用意し、ターゲットモニタ装置１６０から出力される画像と参照画像との差分を算出する。そして、全画素における差分値の総和が所定値以上である場合には不安定である判断し、差分値の総和が所定値より小さい場合には安定であると判断する。

例えば、ターゲット物質１の供給を開始して間もないときには、ターゲット物質１の軌道が一定に定まらなかったり、ターゲット物質の一部が霧状になって拡散したり、スプレー状になったりする。このようにターゲット物質１の流れの状態が不安定である場合には、図２の（ａ）に示すように、アクチュエータ１５２により水冷ジャケット１５３を開く。それにより、不安定な状態のターゲット物質１が水冷ジャケットに干渉することはなくなる。なお、この状態では、レーザビーム２の照射（図１）の生成は行われない。

また、ターゲットノズル１２２の内部が十分に加圧されてくると、ターゲット物質１の位置及び状態は安定してくる。そうすると、図２の（ｂ）に示すように、アクチュエータ１５２は水冷ジャケット１５３の２つの部分１３ａ及び１３ｂを閉じる。それにより、ターゲットノズル１２２とプラズマ発光点との間の空間が遮られる。また、ターゲット物質１は、それによって形成されたターゲット通過孔１５５を通ってプラズマ発光点（図１）に供給される。ターゲット物質１に対するレーザビーム２の照射は、この状態になってから開始される。

このように、本実施形態においては、ターゲット物質１の流れが不安定である場合には、ターゲットの形成の邪魔にならないように、水冷ジャケット１５３を開いてターゲット物質１の軌道から退避させておく。また、ターゲット物質１が安定したことが確認されると、水冷ジャケットを閉じてレーザビーム２の照射を開始する。ターゲット物質１の流れが安定していれば、ターゲット通過孔１５５の径が小さくても、ターゲット物質１にそこを通過させることが可能になる。例えば、ターゲット物質１の直径が２０μｍ程度であっても、直径が２ｍｍ程度のターゲット通過孔１５５を詰まらせることがなくなる。また、プラズマ３の生成中には、閉じられた水冷ジャケット１５３により、プラズマ３の熱やプラズマ３からの飛散物（イオンやラジカル等の粒子）が遮蔽されるので、ターゲットノズル１２２の損傷を防いで長寿命化することが可能になる。

ここで、プラズマ３からの飛散物が水冷ジャケット１５３に衝突することにより、水冷ジャケット１５３自体がスパッタされることはある。しかしながら、水冷ジャケット１５３の下面に配置されているスパッタ材１５４は、コレクタミラー１４０（図１）の反射面１４１の材料の１つのであるシリコン（Ｓｉ）によって形成されている。そのため、スパッタされたシリコン粒子がコレクタミラー１４０の反射面１４１に付着して堆積したとしても、反射率を大きく低下させることはない。従って、コレクタミラー１４０を長寿命化することが可能になる。

さらに、ノズル保護装置１５０をターゲットノズル１２２と連動して移動させるので、ＥＵＶ光の集光点（例えば、ＥＵＶフィルタ１１２上の点）を調節するために、ターゲット物質１の軌道を調節する際にも、ターゲット物質１とノズル保護装置１５０との干渉を避けることができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、ターゲットノズルやコレクタミラーのメンテナンスに要するコスト及び手間が削減されるので、ＥＵＶ光源装置のランニングコストを低減することが可能になる。また、ターゲット物質の流れの安定性を維持できるので、ＥＵＶ光源装置の信頼性を大幅に向上することが可能になる。

なお、本実施形態においては、熱伝導率を考慮して、スパッタ材１５４としてシリコンを用いているが、コレクタミラーの反射面を形成するもう１つの材料であるモリブデン（Ｍｏ）を用いても良い。また、本実施形態においては、水冷ジャケット１５３の下面にスパッタ材１５４を貼り付けたが、水冷ジャケット１５３の表面にシリコンやモリブデンの膜を形成しても良い。

次に、本発明の第２の実施形態に係るノズル保護装置について、図３を参照しながら説明する。図３は、本実施形態に係るノズル保護装置の一部を示す平面図である。図３に示すように、このノズル保護装置は、水冷ジャケット２００と、図１に示す制御装置１００の下で動作するアクチュエータ２１０とを含んでいる。その他の構成及び真空チャンバにおけるノズル保護装置の配置については、図１に示すものと同様である。

水冷ジャケット２００の中心には、ターゲット通過孔２０１が形成されており、水冷ジャケット２００の内周には、カメラの絞りと同様の構造を有する絞り機構２０２が設けられている。絞り機構２０２は、アクチュエータ２１０により、図３の（ａ）に示すように、ターゲット通過孔２０１の径を拡大し、又は、図３の（ｂ）に示すように、その径を縮小するように駆動される。

また、水冷ジャケット２００の内部には、冷却水を循環させる流路２０が形成されており、流路２０の一部には、冷却水導入口２１と冷却水導出口２２とが設けられている。冷却水導入口２１及び冷却水導出口には、図１に示すのと同様に、冷却水用配管１５１が接続される。さらに、水冷ジャケット２００の下面（プラズマに対向する面、図３においては紙面の裏側）には、シリコン等のスパッタ材が配置されている。

アクチュエータ２１０は、ターゲット物質１の流れが不安定な場合には、ターゲット通過孔２０１の径を拡大させることにより、ターゲット物質１が水冷ジャケット２００に付着するのを防ぐ。また、アクチュエータ２１０は、ターゲット物質１の流れが安定してくると、ターゲット通過孔２０１の径を縮小させることにより、ＥＵＶ光の生成時にプラズマから発生する熱を遮蔽する。

本実施形態によれば、絞り構造２０２を設けることにより、ターゲット通過孔２０１の径を自由に変化させることができるので、ターゲットノズル１２２（図１）の径を変更させた場合においても、使用することが可能になる。また、ターゲット通過孔２０１の径を変化させても、水冷ジャケットの外形、即ち、ノズル保護装置全体の大きさは変化しないので、真空チャンバ１１０内における設置スペースを節約することができる。

次に、本発明の第３の実施形態に係るノズル保護装置について、図４を参照しながら説明する。図４は、本実施形態に係るノズル保護装置の一部を示す平面図である。図４に示すように、このノズル保護装置は、水冷ジャケット３００と、図１に示す制御装置１００の下で動作するアクチュエータ３１０とを含んでいる。その他の構成及び真空チャンバにおけるノズル保護装置の配置については、図１に示すものと同様である。

水冷ジャケット３００は、半円状に分割された２つの部分３０ａ及び３０ｂを含んでいる。図４の（ａ）に示すように、各部分３０ａ及び３０ｂには、それらを閉じ合わせた場合にターゲット通過孔３０１（図４の（ｂ）参照）となる凹部３１が形成されている。また、それらの各部分３０ａ及び３０ｂには、図２に示すのと同様に、流路と、冷却水用配管１５１（図１）に接続される冷却水導入口及び冷却水導出口とが形成されている。さらに、水冷ジャケット３００の下面（プラズマに対向する面、図４においては紙面の裏側）には、シリコン等のスパッタ材が配置されている。

アクチュエータ３１０は、２つの半円状の部分３０ａ及び３０ｂを互いに連結しており、それらの部分３０ａ及び３０ｂを水平のまま開閉する。即ち、図４の（ａ）に示すように、ターゲット物質１の流れが不安定な場合には、それらの部分３０ａ及び３０ｂの間隔を開くことにより、ターゲット物質１が水冷ジャケット３００に付着するのを防ぐ。また、図４の（ｂ）に示すように、アクチュエータ３１０は、ターゲット物質１の流れが安定してくると、それらの部分３０ａ及び３０ｂを閉じ合わせることにより、ターゲット物質１を通過させるためのターゲット通過孔３０１を形成すると共に、ＥＵＶ光の生成時にプラズマから発生する熱を遮蔽する。
本実施形態によれば、簡単な構成で、ノズル保護装置の省スペース化を図ることができる。

次に、本発明の第４の実施形態に係るノズル保護装置について、図５を参照しながら説明する。図５は、本実施形態に係るノズル保護装置の一部を示す側面図である。
ここで、ターゲット物質として液化キセノン（Ｘｅ）等の液化ガスを用いる場合には、ノズル保護装置のターゲット通過孔の周囲や内側にターゲット物質が付着しても、真空チャンバ内において容易に蒸発する。そのような場合には、本実施形態に係るノズル保護装置を使用することができる。

図５に示すように、本実施形態に係るノズル保護装置は、水冷ジャケット４００と、図１に示す制御装置１００の下で動作するアクチュエータ４１０とを含んでいる。
水冷ジャケット４００は、例えば、円盤形状を有しており、その中心にはターゲット通過孔４０１が形成されている。また、水冷ジャケット４００の内部には、図２に示すのと同様に、流路と、冷却水用配管１５１（図１）に接続される冷却水導入口及び冷却水導出口とが形成されている。さらに、水冷ジャケット４００の下面（プラズマに対向する面）には、シリコン等のスパッタ材４０２が配置されている。

アクチュエータ４１０は、水冷ジャケット４００を上下に移動させることにより、ターゲットノズル１２２の下端との距離を変化させる。即ち、図５の（ａ）に示すように、ターゲット物質１の流れが不安定である場合に、水冷ジャケット４００は、ターゲットノズル１２２から離れた位置まで下げられる。例えば、ターゲットノズル１２２の直径が５０μｍである場合に、ノズル１２２の噴出口と水冷ジャケット４００との間隔を３０ｍｍ程度とする。その結果、液化ガスであるターゲット物質１がターゲット通過孔４０１内や周囲に一旦付着し、速やかに蒸発する。

ここで、ターゲットノズル１２２は、液化ガスを噴射するために冷却されているので、ノズル側（噴出口付近）に液化ガスの氷が付着すると、容易には除去できない。そのため、ノズル内の圧力が十分な値（例えば、１ＭＰａ）に達しても、ノズルの噴出口付近に堆積した氷により妨げられて、安定したターゲット物質１の流れを形成することができなくなる。そこで、本実施形態においては、ターゲット通過孔４０１付近に堆積した氷がターゲットノズル１２２に付着しないように、水冷ジャケット４００をターゲットノズル１２２から十分離れた位置に退避させている。

一方、図５の（ｂ）に示すように、ターゲット物質１の流れが安定してくると、水冷ジャケット４００は上方に持ち上げられ、ターゲットノズル１２２の直近（例えば、ノズル１２２の噴出口の下方１ｍｍ程度）に配置される。それにより、ターゲット物質１がターゲット通過孔４０１を通過する際の精度が高められる。例えば、ターゲット物質１の直径が５０μｍ程度であっても、直径３ｍｍ程度のターゲット通過孔４０１を容易に通過させることができる。また、それと共に、プラズマから発生する熱及び飛散物を遮蔽することにより、ターゲットノズル１２２を保護する。

なお、ターゲット物質が不安定である間に水冷ジャケット４００に付着したターゲット物質が完全に蒸発する時間を考慮し、ターゲット物質の安定が確認されてから、所定の時間（例えば、３分間）経過した後で、水冷ジャケット４００を上方に移動させることが望ましい。

ここで、水冷ジャケットがプラズマから熱を受ける領域を少なくするためには、水冷ジャケットをプラズマからなるべく離れた位置に配置することが望ましい。そのため、本実施形態においては、水冷ジャケットを上下に移動させている。また、本実施形態においては、ターゲット物質１の流れが不安定である場合にも、ターゲット物質にターゲット通過孔を通過させるため、先に説明した第１〜第３の実施形態よりもターゲット通過孔を大きくすることが望ましい。しかしながら、液化ガスのターゲットを用いる場合には、ターゲットノズルも冷却されているので、水冷ジャケットによるヒートシールド効果に対する実用上の問題（例えば、効果の低減）はほとんどない。

次に、本発明の第５の実施形態に係るノズル保護装置について、図６を参照しながら説明する。図６は、本実施形態に係るノズル保護装置の一部を示す側面図である。
図６に示すように、本実施形態に係るノズル保護装置は、図５に示すアクチュエータ４１０の替わりに、図１に示す制御装置１００の下で動作するアクチュエータ５００を含んでいる。その他の構成については、第４の実施形態におけるものと同様である。

アクチュエータ５００は、水冷ジャケット４００を、その一端を中心として鉛直面内において回転させることにより、その配置を変化させる。即ち、図６の（ａ）に示すように、ターゲット物質１の流れが不安定である場合に、水冷ジャケット４００は、ターゲット物質１の流れから退避するように、鉛直方向に沿って配置される。一方、図６の（ｂ）に示すように、ターゲット物質１の流れが安定してくると、水冷ジャケット４００が９０度回転させられ、ターゲット通過孔４０１がターゲットノズル１２２の噴出口の直近に配置される。それにより、ターゲット物質１にターゲット通過孔４０１を確実に通過させると共に、プラズマから発生する熱及び飛散物を遮蔽してターゲットノズル１２２を保護する。

本実施形態によれば、ターゲット物質１の流れが不安定である場合には、水冷ジャケット４００をターゲット物質１の軌道から完全に退避させるので、ターゲット物質１が水冷ジャケット４００に堆積することはない。従って、ターゲット物質１の流れが安定すれば、すぐに水冷ジャケット４００をターゲットノズル１２２の下方に配置して、ＥＵＶ光の生成を開始することができる。即ち、タクトタイムを短縮することが可能になる。また、本実施形態においては、ターゲット物質１の流れが安定してから、水冷ジャケット４００をターゲット物質の軌道上に配置するので、ターゲット通過孔４０１の径を小さくすることができる。

なお、本実施形態においては、水冷ジャケット４００が図６の（ｂ）に示す位置に移動する間にターゲット物質１の軌道を通るので、その表面にターゲット物質１が僅かに付着する場合がある。しかしながら、先にも述べたように、ターゲット物質１として液化ガスを用いる場合には、水冷ジャケット４００に付着したターゲット物質１は瞬時に蒸発するので、実用上の問題は生じない。

次に、本発明の第６の実施形態に係るノズル保護装置について、図７を参照しながら説明する。図７は、本実施形態に係るノズル保護装置の一部を示す側面図である。
図７に示すように、本実施形態に係るノズル保護装置は、図５に示すアクチュエータ４１０の替わりに、図１に示す制御装置１００の下で動作するアクチュエータ６００を含んでいる。その他の構成については、第４の実施形態におけるものと同様である。

アクチュエータ６００は、水冷ジャケット４００を、その一端を中心として水平面内において回転させることにより、その配置を変化させる。即ち、図７の（ａ）に示すように、ターゲット物質１の流れが不安定である場合に、水冷ジャケット４００は、ターゲット物質１の軌道から退避させられる。一方、図７の（ｂ）に示すように、ターゲット物質１の流れが安定してくると、水冷ジャケット４００が１８０度回転させられ、ターゲット通過孔４０１がターゲットノズル１２２の噴出口の直近に配置される。それにより、ターゲット物質１にターゲット通過孔４０１を確実に通過させると共に、プラズマから発生する熱及び飛散物を遮蔽してターゲットノズル１２２を保護する。

本実施形態においては、水冷ジャケット４００がターゲット物質１の軌道を横切る時間は非常に短い。また、水冷ジャケット４００の移動中においても、ターゲット通過孔４０１の壁面はターゲット物質１の軌道に対してほぼ平行に維持されている。そのため、ターゲット物質１がターゲット通過孔４０１内に付着することはあまりない。従って、ターゲットノズル１２２の噴出口付近に液化ガスの氷が堆積するおそれはほとんどなく、安定したターゲット物質１の流れを継続して形成することが可能になる。さらに、水冷ジャケット４００の回転速度をターゲット物質１の速度よりも早くすることにより、ターゲット物質１が水冷ジャケット４００に付着する確率を大幅に低減できる。その結果、ターゲット物質１の流れの再現性を格段に向上させることが可能になる。
なお、本実施形態においても、ターゲット物質１の流れが安定するまでは、水冷ジャケット４００をターゲット物質の軌道から完全に退避させるので、ターゲット通過孔４０１の径を小さくすることができる。

次に、本発明の第７の実施形態に係るノズル保護装置について、図８を参照しながら説明する。
図１に示すノズル保護装置と比較して明らかなように、本実施形態においては、水冷ジャケット１５３をターゲット物質１の流れに対して直角ではなく、所定の角度だけ傾けて配置している。具体的には、スパッタ材１５４が配置されている面が、ＥＵＶ光の集光点を向くようにする。水冷ジャケット１５３をこのように配置することにより、プラズマ３からの飛散物（イオン等）がスパッタ材１５４に衝突した場合においても、それによって発生したスパッタ粒子がコレクタミラー１４０の反射面１４１に付着するのを防ぐことができる。その結果、コレクタミラー１４０の寿命を伸ばすことが可能になる。
なお、本実施形態においては、第１の実施形態に係るノズル保護装置における水冷ジャケットの向きを変更したが、第２〜第５の実施形態に係るノズル保護装置においても、本実施形態と同様に水冷ジャケットを配置しても良い。

以上説明した第１〜第７の実施形態においては、ノズル保護装置の動作（具体的には、アクチュエータの動作）を、ＥＵＶ光源装置全体を制御する制御装置１００（図１）によって制御しているが、ノズル保護装置の動作を主に制御する制御装置を別途設けることにより、アクチュエータの動作を制御しても良い。

本発明は、ＬＰＰ方式の極端紫外光源装置、及び、そのような極端紫外光源装においてターゲットノズルをプラズマから保護する際に用いられるノズル保護装置において利用することが可能である。

本発明の第１の実施形態に係るノズル保護装置が備えられた極端紫外光源装置の内部を示す模式図である。 図１に示す水冷ジャケットを示す平面図である。 本発明の第２の実施形態に係るノズル保護装置を説明するための図である。 本発明の第３の実施形態に係るノズル保護装置を説明するための図である。 本発明の第４の実施形態に係るノズル保護装置を説明するための図である。 本発明の第５の実施形態に係るノズル保護装置を説明するための図である。 本発明の第６の実施形態に係るノズル保護装置を説明するための図である。 本発明の第７の実施形態に係るノズル保護装置が備えられた極端紫外光源装置の内部を示す模式図である。

符号の説明

１…ターゲット物質、２…レーザビーム、３…プラズマ、１０、２０…流路、１１、２１…冷却水導入口、１２、２２…冷却水導出口、１４、３１…凹部、１００…ＥＵＶ光源制御装置、１１０…真空チャンバ、１１１…窓、１１２…ＥＵＶフィルタ、１２０…ターゲット供給装置、１２１…ターゲット位置調整装置、１２２…ターゲットノズル、１３０…レーザ発振器、１３１…集光レンズ、１４０…コレクタミラー、１４１…反射面、１４２…コレクタミラー調整装置、１５０…ノズル保護装置、１５１…冷却水用配管、１５２、２１０、３１０、４１０、５００、６００…アクチュエータ、１５３、２００、３００、４００…水冷ジャケット、１５４、４０２…スパッタ材、１５５、２０１、３０１、４０１…ターゲット通過孔、１６０…ターゲットモニタ装置、２０２…絞り機構

Claims (10)

1. ノズル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前記ターゲット物質をプラズマ化し、プラズマから放射される所定の波長成分を集光光学系によって反射集光することにより極端紫外光を生成する極端紫外光源装置において用いられるノズル保護装置であって、
   前記ターゲット物質を通過させる開口が形成されており、且つ、内部に冷却媒体を循環させる流路が設けられている冷却装置と、
   前記冷却装置を前記ターゲット物質の軌道から退避させる第１の状態、又は、前記冷却装置におけるターゲット物質の通路を確保しつつ、前記冷却装置により前記ノズルに対するプラズマの熱放射を遮蔽する第２の状態となるように、前記冷却装置を移動させ、又は、前記冷却装置の形状を変化させるアクチュエータと、
   を具備するノズル保護装置。
2. 前記ターゲット物質の流れを観察するモニタ装置と、
   前記モニタ装置の観察結果に基づいて、前記ターゲット物質の流れの状態が不安定である場合に、前記冷却装置を第１の状態に置き、前記ターゲット物質の流れの状態が安定している場合に、前記冷却装置を第２の状態に置くように、前記アクチュエータの動作を制御する制御手段と、
   をさらに具備する請求項１記載のノズル保護装置。
3. 前記冷却装置の内の少なくともプラズマに対向する面に形成されている板材又は膜であって、シリコン（Ｓｉ）又はモリブデン（Ｍｏ）を含有する前記板材又は膜をさらに具備する請求項１又は２記載のノズル保護装置。
4. 前記冷却装置の前記流路に冷却媒体を導入する配管と、
   前記冷却装置の前記流路から冷却媒体を導出配管と、
   をさらに具備する請求項１〜３のいずれか１項記載のノズル保護装置。
5. 前記冷却装置が、各々に凹部が形成された２つの部品を含み、
   前記アクチュエータが、前記２つの部品の凹部を互いに離して配置することにより、前記冷却装置を第１の状態に置き、前記２つの部品の凹部が対向するように前記２つの部品を閉じ合わせることにより、前記冷却装置を第２の状態に置く、
   請求項１〜４のいずれか１項記載のノズル保護装置。
6. 前記冷却装置が、前記ターゲット物質の通路の径を変化させる絞り機構を含み、
   前記アクチュエータが、前記絞り機構を開くことにより前記冷却装置を第１の状態に置き、前記絞り機構を閉じることにより前記冷却装置を第２の状態に置く、
   請求項１〜４のいずれか１項記載のノズル保護装置。
7. 前記アクチュエータが、前記冷却装置を前記ターゲット物質の軌道に沿って移動させることにより、前記冷却装置の前記第１の状態と前記第２の状態とを切り替える、請求項１〜４のいずれか１項記載のノズル保護装置。
8. 前記アクチュエータが、前記冷却装置を鉛直面内又は水平面内において回転させることにより、前記冷却装置の前記第１の状態と前記第２の状態とを切り替える、請求項１〜４のいずれか１項記載のノズル保護装置。
9. ノズルから噴射されたターゲット物質にレーザビームを照射して前記ターゲット物質をプラズマ化することにより極端紫外光を生成する極端紫外光源装置であって、
   チャンバと、
   前記チャンバ内にターゲット物質を供給するノズルと、
   前記ターゲット物質に照射されるレーザビームを射出するレーザ光源と、
   プラズマ化するターゲット物質から放射される所定の波長成分を反射集光する光学系と、
   請求項１〜８のいずれか１項記載のノズル保護装置と、
   を具備する極端紫外光源装置。
10. 前記冷却装置の内の少なくともプラズマに対向する面に形成されている板材又は膜であって、前記光学系の反射面に含まれる成分を含有する前記板材又は膜をさらに具備する請求項９記載の極端紫外光源装置。