JP2008103545A - 極端紫外光源装置及びコレクタミラー - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＰＰ型ＥＵＶ光源装置において、コレクタミラーのメンテナンスのコストを低減する。
【解決手段】ターゲット物質にレーザビームを照射して該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において、極端紫外光を集光する際に用いられるコレクタミラー１０であって、極端紫外光を反射する反射面が複数の領域に分割されており、複数の領域の内の一部の領域を含む交換用ミラー１２と、複数の領域の内の他の領域を含むコレクタミラー本体１１とを有し、交換用ミラー１２がコレクタミラー本体１１に対して取り外し可能となっている。
【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ＥＵＶ光を集光する際に用いられるコレクタミラーと、そのようなコレクタミラー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。真空チャンバ内に供給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、ターゲット物質を励起してプラズマ化させる。このプラズマからは、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反射面を有するコレクタミラー（集光ミラー）を用いてＥＵＶ光を反射集光し、それを露光器に出力する。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。このようなＭｏ／Ｓｉ多層膜の層数は、例えば、数百層に及ぶ。

このようなコレクタミラーは、プラズマ化したターゲット物質から放出される高速のイオンや中性粒子等の飛散物によって損傷を受け易い。そのため、コレクタミラーは、プラズマ生成点（発光点）からなるべく離して配置される。一方、ＥＵＶ光の出力を稼ぐためには、コレクタミラーの捕集立体角を大きくする必要がある。従って、コレクタミラーの径は、必然的に大きくなる。例えば、実用的なコレクタミラーの直径は、２００ｍｍ以上となる。
さらに、ＥＵＶ光の集光率を高くするためには、コレクタミラーの反射面の表面粗さや形状について、高い精度を維持しなくてはならない。
これらの要因から、ＥＵＶ光源装置において用いられるコレクタミラーの価格は、非常に高価になる。

しかしながら、コレクタミラーは、プラズマ生成点から離して配置しても、プラズマから飛散するイオン等により、やはり損耗する。そして、コレクタミラーの反射面に形成された積層膜の層数が、所定の反射率を維持できない程度に減じたときが、コレクタミラーの寿命となる。なお、損耗したコレクタミラーであっても、ミティゲーション（緩和）技術によって、寿命を延長することは可能であるが、コレクタミラーの損傷を完全に防ぐことができるわけではない。そのため、ＥＵＶ光源装置においては、高価なコレクタミラーを一定期間ごとに交換する必要があった。

ところで、プラズマから放出される高速イオンや中性粒子は、ターゲット物質の状態や、そこに照射されるレーザビームの方向に応じた分布を形成する。即ち、多量の高速イオン等が放出される領域もあるし、わずかにしか放出されない領域もある。当然ながら、コレクタミラーの反射面の損耗が激しいのは、多量のイオン等が放出される領域である。そのため、反射面の一部において損耗が激しく、十分な反射率を維持できない場合には、それ以外の領域において損耗がそれほど進んでいなくても、コレクタミラー全体を交換しなくてはならず、無駄が多かった。

関連する技術として、特許文献１には、Ｘ線源と、該Ｘ線源から輻射されるＸ線を受けて、そのうちの特定の波長のＸ線を反射する光学素子と、該光学素子を新たな光学素子と交換する交換手段とを具備するＸ線発生装置が開示されている。このＸ線発生装置（チャンバ）内には、光学素子として、４枚或いは６枚の多層膜放物線ミラーが取り付けられた円盤が設置されており、その内の１枚のミラーがＸ線源（プラズマ）からのＸ線を受けるように、各部が設置されている。なお、これらのミラーは、保護容器内に収納されている。このようなＸ線発生装置において、出力されるＸ線の量が低下すると、円盤を回動することによりＸ線を受けるミラーを新しいミラーに交替させる。このように、特許文献１においては、チャンバ内に予め複数のミラーを設置し、それらのミラーを順次使用することにより、全てのミラーを使用し終えるまで装置全体のメンテナンスを不要としている。しかしながら、使用しないミラーを配置するためのスペースがチャンバ内に必要になるので、Ｘ線発生装置全体が大型化してしまう。
特開２００２−３１１２００号公報（第１、２頁）

そこで、上記の点に鑑み、本発明は、ＬＰＰ型ＥＵＶ光源装置において、コレクタミラーのメンテナンスのコストを低減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つ観点に係る極端紫外光源装置用コレクタミラーは、ターゲット物質にレーザビームを照射して該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において、極端紫外光を集光する際に用いられるコレクタミラーであって、極端紫外光を反射する反射面が複数の領域に分割されており、複数の領域の内の一部の領域を含む第１のミラー部分と、複数の領域の内の他の領域を含む第２のミラー部分とを具備し、前記第１のミラー部分が前記第２のミラー部分に対して取り外し可能となっている。

本発明によれば、複数の部分に分割されたミラーによって１つのコレクタミラーを形成するので、コレクタミラーの損耗した部分のみを交換することができる。従って、コレクタミラーのメンテナンスに要する手間やコストを削減できるので、極端紫外光源装置の運転コスト全体を低減す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の実施形態に係る極端紫外（ＥＵＶ）光源装置用コレクタミラー（以下において、単に、コレクタミラーと言う）の構造を示す図である。図１の（ａ）は、本実施形態に係るコレクタミラーの正面図であり、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。

図１に示すように、本実施形態に係るコレクタミラー１０は、コレクタミラー本体１１及び交換用ミラー１２を含んでいる。コレクタミラー本体１１及び交換用ミラー１２は、所定の波長（例えば、１３．５ｎｍ）を有するＥＵＶ光を選択的に反射する反射面１１ａ及び１２ａをそれぞれ有している。これらの反射面１１ａ及び１２ａ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。通常の使用状態（露光時）において、コレクタミラー本体１１と交換用ミラー１２とは、僅かな空隙１６を隔てて、それらの反射面１１ａ及び１２ａによって所定の位置（例えば、ＥＵＶ光源装置から露光器への光伝送系の光路上）に焦点が形成されるように配置されている。なお、コレクタミラー本体１１と交換用ミラー１２との間の空隙１６は、コレクタミラー本体１１に対して交換用ミラー１２の姿勢を調整する際に必要となる「調整しろ」である。なお、図示されていないが、コレクタミラー１０には、プラズマから発生する熱による温度上昇を抑制するために、水冷等による冷却機構が設けられている。

図２は、コレクタミラー本体１１から交換用ミラー１２を取り外した状態を示している。コレクタミラー本体１１には、コレクタミラー本体支持部１３が取り付けられている。一方、交換用ミラー１２は、交換用ミラー姿勢調整部１４を介して、交換用ミラー支持部１５に、姿勢を調整することが可能な状態で固定されている。コレクタミラー本体支持部１３に対して、交換用ミラー支持部１５をはめ込むことにより、ＥＵＶ光の反射面１１ａ及び１２ａ（図１）が形成される。その際に、コレクタミラー本体１１に対する交換用ミラー１２の姿勢を調整することにより、反射面の焦点を所定の位置に正確に形成することができる。

図３は、図１に示すコレクタミラーが設置されるＥＵＶ光源装置の構成を示す模式図である。このＥＵＶ光源装置は、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、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、コレクタミラー１０と、ターゲットノズル１２１と、ターゲット回収筒１２２が備えられている。また、真空チャンバ１１０には、後述するレーザビーム２を透過させるための窓１１１が設けられている。

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１２１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、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１２１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１２１に供給する。

ターゲットノズル１２１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、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１２１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、ターゲット物質に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を所定の位置（プラズマ発光点）に集光させる。なお、図３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１２１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が発生し、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１０によって反射集光される。図３においては、コレクタミラー１０により、図の手前方向（プラスＺ方向）に集光される。このＥＵＶ光は、例えば、出力光学系を介して露光器に出力される。

ターゲット回収装置１２２は、ターゲットノズル１２１に対向する位置に配置されており、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や、プラズマ化したターゲット物質の残渣等を吸引することにより回収する。

このようなＥＵＶ光源装置において、コレクタミラー１０は真空チャンバ１１０に対して精密にアライメントされている。即ち、理想的には、コレクタミラー１０の第１の焦点（プラズマ発光点）において、ターゲット物質１に対してレーザビーム２を照射するようにする。それにより、プラズマ３から放射されたＥＵＶ光が、コレクタミラー１０の第２の焦点（集光点）に集光される。なお、コレクタミラー１０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抑制されている。

図４は、図１に示すコレクタミラー１０の姿勢を調節する機構を示す模式図である。図４に示すように、コレクタミラー１０を支持するコレクタミラー支持体１３は、コレクタミラー姿勢調整部１４０に固定されている。

コレクタミラー姿勢調整部１４０は、ＸＹＺステージ１４１と、βステージ１４２と、θステージ１４３とを含んでいる。これらのステージ１４１〜１４３は互いに機械的に結合されていると共に、真空チャンバ１１０（図３）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１４１〜１４３を隔離するためである。

コレクタミラー姿勢制御装置１５０は、コレクタミラー１０によって反射されるＥＵＶ光が所定の位置に正確に集光するように、ステージ１４１〜１４３を介してコレクタミラー１０の姿勢を調整する。
また、交換用ミラー姿勢制御部１６０は、図１に示す交換用ミラー姿勢調整部１４を制御することにより、交換用ミラー１２の姿勢を調整する。

ＩＦ（intermediate focus：中間集光点）イメージセンサ１７０は、例えば、ＣＣＤ等の撮像素子を含むカメラであり、反射集光されて、ＥＵＶフィルタ１７１を透過するＥＵＶ光の像（集光イメージ）を撮像するために設けられている。後述するように、この集光イメージは、ＥＵＶ光源制御装置１００において、コレクタミラー１０のアライメント時や、ミラー交換を行うタイミングを求める際に用いられる。ＥＵＶフィルタ１７１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ＩＦイメージセンサ１７０に入射するのを防いでいる。このようなＩＦイメージセンサ１７０は、アライメント以外の時には、破線で示す位置に退避させられている。

コレクタミラー変位モニタ装置１８０は、コレクタミラー１０の位置及び姿勢の変動を非接触でモニタしている。コレクタミラー１０の変位を表す検出信号は、ＥＵＶ光源制御装置１００に出力される。図４に示すように、コレクタミラー変位モニタ装置１８０は、レーザ変位計１８１と、ＣＣＤ等の撮像素子１８２と、コレクタミラーの傾きを検知するために用いられるレーザ光源１８３と、基準反射面１８４とを含んでいる。レーザ光源１８３は、例えば、半導体レーザである。また、基準反射面１８４は、コレクタミラー１０の背面に取り付けられている。レーザ変位計１８１は、コレクタミラー１０のＸＹＺ軸の位置変動を検出する。また、撮像素子１８２は、レーザ光源１８３から射出して基準反射面１８４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１０のθ角及びβ角の変位を検出する。

このようなＥＵＶ光源装置において用いられるコレクタミラーは、次のようにして設計される。
図１に示すコレクタミラー１０の内の交換用ミラー１２の形状及び大きさは、プラズマ３から放出されるイオンがコレクタミラー１０の反射面に与えるダメージの位置や形状や面積や深さに応じて決定される。これらの要素は、ターゲット物質１に照射されるレーザビーム２の波長、プラズマ発光点におけるレーザビーム２の集光サイズ、レーザビーム２の入射方向、ターゲット物質１の状態及びサイズ、ターゲット物質１の入射方向、ターゲット物質１に対するレーザビーム２の照射位置（即ち、プラズマ発光点）からコレクタミラー１０までの距離、及び、集光立体角等に応じて異なってくる。

そのため、まず、実験やシミュレーションを行うことにより、プラズマから放出されるイオンの分布を計測し、イオン濃度が一定の値以上となる領域をカバーするように、交換用ミラー１２の形状及び大きさを決定する。イオンの分布を求めるためには、例えば、コレクタミラーの表面を模した仮想曲面を配置し、ＥＵＶプラズマを発生させた場合におけるイオン信号の分布を利用すれば良い。

また、交換用ミラー１２の別の設計方法として、真空チャンバにコレクタミラーを設置し、所定の回数（例えば、レーザビームを５０Ｍ（メガ）ショット）だけプラズマを生成する。その後で、使用されたコレクタミラーを真空チャンバから一旦外し、コレクタミラーの反射面に残っているＭｏ／Ｓｉ多層膜の層数を、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて測定する。そして、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜の損耗が所定の層数以上に至っている領域をカバーするように、交換用ミラー１２の形状及び大きさを決定する。

コレクタミラーのさらに別の設計方法として、まず、実際にＥＵＶ光を生成するのと同じ条件の下でコレクタミラーを使用することにより、反射率の低下を検出できる程度までコレクタミラーの反射面を損耗させる。このときの集光イメージ（コレクタミラーによって集光されたＥＵＶ光の像）を取得することにより、反射面における損耗領域を検出する。この損耗領域をカバーするように、交換用ミラー１２の形状及び大きさを決定する。

図５は、プラズマから放出されるイオンの分布を求める方法を説明するための図である。図５の（ａ）は、実験用のコレクタミラー２０を示す正面図であり、図５の（ｂ）は、図５の（ａ）に示す一点鎖線５Ｂ−５Ｂにおける断面図である。
図５の（ａ）に示すように、コレクタミラー２０を、その焦点がプラズマ発光点に来るように設置し、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ってプラズマ３を生成する。それにより、ＥＵＶ光が、コレクタミラー２０によって所定の方向に集光される。この実験を繰り返すことにより、コレクタミラー２０の反射面２１が次第に損耗して、損耗領域２２が生じる。図５の（ｂ）には、反射面２１の一部が削られて、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜が薄くなっている損耗領域２２が示されている。

先にも述べたように、このような損耗領域２２の位置や形状や深さは、ＥＵＶ光の集光イメージを観察したり、コレクタミラー２０をＡＦＭによって観察したり、コレクタミラー２０の反射面の各部における反射率を計測することによって測定することができる。

次に、本発明の第２の実施形態に係るコレクタミラーについて説明する。
図６は、本実施形態に係るコレクタミラーの反射面を示す正面図である。本実施形態に係るコレクタミラーは、図１に示す交換用ミラー１２の替わりに、図６に示す交換用ミラー３１を有している。その他の構成については、図１に示すものと同様である。

交換用ミラー３１は、２つの分割ミラー３１ａ及び３１ｂを含んでいる。これらの分割ミラー３１ａ及び３１ｂは、互いに僅かな空隙３２を隔てて、コレクタミラー本体１１に対して、独立して取り外しが可能な状態で取り付けられている。空隙３２は、分割ミラー３１ａ及び３１ｂの姿勢を調整する際に必要となる「調整しろ」である。

ここで、再び図５を参照すると、プラズマ３から放出されたイオンの分布がコレクタミラーの中心に対して偏っている場合には、損耗領域２２も、コレクタミラーの反射面において非対称形となる。例えば、図５においては、イオン放射がレーザビーム２の入射方向において強くなっているので、コレクタミラー２０の中心よりも左側において、反射面の損傷が激しくなる。

このような場合に、コレクタミラーの中心の円形領域内であっても、あまり損耗していない部分が存在するので、その円形領域全体を交換してしまうと無駄が多い。そこで、本実施形態においては、交換用ミラーをさらに複数の領域に分割することにより、各領域を独立に交換可能としている。

例えば、図５に示すように、プラズマ発光点に対して、損耗領域２２が図の左側に偏っている場合には、図６に示す交換用ミラー３１の内でも、左側の分割ミラー３１ａの損耗が早くなるので、高頻度で交換するようにする。一方、右側の分割ミラー３１ｂは、多少は損耗するが、分割ミラー３１ａほどではないので、低頻度で交換するようにする。
このように、交換用ミラーをさらに複数の領域に分割し、各々を独立して交換できるようにすることにより、コレクタミラーのメンテナンスコストをさらに低減することが可能になる。

次に、本実施形態に係るコレクタミラーの変形例について説明する。
図６においては、交換用ミラーを２つの領域に分割していたが、３つ以上の領域に分割しても良い。例えば、図７に示すコレクタミラーの交換用ミラー３３は、４つの分割ミラー３３ａ〜３３ｄを含んでいる。この場合には、例えば、レーザビームの入射方向側（図５参照）に位置する分割ミラー３３ａを高頻度で交換するようにし、それ以外の分割ミラー３３ｂ〜３３ｄを、低頻度で交換するようにする。それにより、反射面の消耗が激しい領域のみをミラー交換できるので、メンテナンスコストをさらに低減できるようになる。

本実施形態においては、図６及び図７に示すように、交換用ミラーを、その回転軸について対称となるように分割することにより、高頻度で交換する分割ミラーと低頻度で交換する分割ミラーとを同一形状にすることが望ましい。それにより、分割ミラーの作製の手間及びコストを低減できるからである。

次に、本発明の第１及び第２の実施形態に係るコレクタミラーの使用方法について、図８を参照しながら説明する。
ここで、図１や図６や図７に示すコレクタミラーにおいては、所定のタイミングで交換用ミラー１２を交換することにより、コレクタミラー全体についてのメンテナンスの手間やコストを低減できる。しかしながら、以下に説明するようにコレクタミラーを使用することにより、コレクタミラーや交換用ミラー自体の寿命を延ばすことも可能になる。

図８の（ａ）及び（ｂ）に示すように、プラズマ３から放出されるイオンの分布が、コレクタミラー１０の中心からいずれかの方向（図８の（ｂ）においては、左側）に偏っている場合には、コレクタミラー１０の損耗領域５も中心からずれることになる。そこで、コレクタミラー１０がある程度損耗した場合に、交換用ミラー１２を交換するのではなく、コレクタミラー１０全体を所定の角度だけ回転させる（図８の（ａ）参照）。

コレクタミラー１０を回転させる時期は、例えば、後述するミラー交換基準を利用して設定しても良い。また、コレクタミラー１０の回転角度は、イオンによって損耗させられるコレクタミラーの範囲をシミュレーションや実験等によって予め求め、その範囲に基づいて決定すれば良い。なお、実際の回転作業は、コレクタミラー１０の位置ずれを防止するために、露光を行っていないときに実施する。

しかしながら、図８の（ｃ）に示すように、ミラーの中心部分については、コレクタミラー１０を回転させても重複して損傷を受けるので、他の領域よりも深く損耗する。そこで、そのような領域をカバーするように、交換用ミラー１２を形成する。そして、コレクタミラー１０を所定の角度ずつ、所定の回数回転させた後に、交換用ミラー１２を交換する。例えば、コレクタミラー１０全体を１０Ｍ（メガ）ショットごとに１０度回転させ、３６００Ｍショット（即ち、１０回転）したときに、交換用ミラー１２を交換する。ここで、ショット数とは、ＥＵＶ光を生成するためにプラズマを発生させた回数のことである。

一般に、コレクタミラーの一部であっても深く損耗した部分があれば、コレクタミラー全体を使用することができなくなる。しかしながら、本実施形態によれば、コレクタミラーを回転させながら使用することにより、ミラーの損耗を分散させ、損耗が一部に偏るのを防ぐことができる。従って、コレクタミラー及び交換用ミラーの寿命を延ばすことが可能になる。

なお、以上の説明においては、コレクタミラー１０全体を回転させることとしたが、コレクタミラー１０を固定し、交換用ミラー１２の部分のみを回転させるようにしても良い。この場合にも、交換用ミラーを均一に損耗させることができるので、交換用ミラー自体の寿命を延ばすことが可能になる。

次に、本発明の第３の実施形態に係るコレクタミラーについて説明する。図９の（ａ）は、本実施形態に係るコレクタミラーの正面図であり、図９の（ｂ）は、図９の（ａ）に示す一点鎖線９Ｂ−９Ｂにおける断面図である。

図９の（ａ）に示すように、コレクタミラー４０は、コレクタミラー本体４１及び交換用ミラー４２を含んでいる。また、交換用ミラー４２は、回転体であるコレクタミラー４０を、回転軸を含む２つの面によって切り取った形状を有している。即ち、図９の（ｂ）の正面図において、交換用ミラー４２は、円形のコレクタミラー４０を扇状に切り取った形状を有している。一方、コレクタミラー本体４１は、その残りの領域である。なお、本実施形態においては、交換用ミラー４２を切り取る２つの面がなす角度を９０度としているが（即ち、正面図における交換用ミラー４２の中心角が９０度）、この角度は０度より大きく１８０度以下の範囲であれば良い。

また、コレクタミラー本体４１には、コレクタミラー本体支持部４３が取り付けられている。一方、交換用ミラー４２は、交換用ミラー姿勢調整部４４を介して、交換用ミラー支持部４５に姿勢調整可能な状態で固定されている。これらの支持部４３及び４５、並びに、交換用ミラー姿勢調整部４４の構造及び機能は、図１に示す支持部１３及び１５、並びに、交換用ミラー姿勢調整部１４と同様である。しかしながら、ミラー形状が異なっていることから、コレクタミラー本体４１及び交換用ミラー４２に対する支持部等４３〜４５の取り付け位置は、図１に示すものとは若干異なっている。

このようなコレクタミラー４０は、例えば、次のようにして作製される。即ち、フルミラー（反射面を分割していないミラー）を２つ用意し、一方のフルミラーから、例えば、回転軸を通る１／４の領域を切り取る。これを、コレクタミラー本体４１とする。また、他方のフルミラーを、回転軸を通る４つの領域に分割する。この内の１つを、交換用ミラー４２とし、残りの３つを予備の交換用ミラー４２とする。このようなコレクタミラー本体４１と交換用ミラー４２とを組み合わせることにより、コレクタミラー４０が形成される。

本実施形態によれば、コレクタミラーの反射面を回転対称となるように分割し、その内の一部を交換用ミラーとするので、交換用ミラーのために別途小型のミラーを作製する手間が省くことができる。従って、コレクタミラーの製造工程が簡単になると共に、材料コストを節減することが可能になる。

図１０は、本発明の第４の実施形態に係るコレクタミラーの反射面を示す正面図である。このコレクタミラー５１は、正面図において円形である反射面を、中心角を９０度ずつとして４つに分割することにより、交換用ミラー５１ａと、コレクタミラー本体（交換されない部分）５１ｂ〜５１ｄとを形成したものである。本実施形態によれば、１つのフルミラーを複数に分割することにより、交換用ミラーとコレクタミラーとを作製することができるので、製造工程が簡単になると共に、材料コストを低減することが可能になる。

図１１は、本発明の第５の実施形態に係るコレクタミラーの反射面を示す正面図である。このコレクタミラー５２は、正面図において円形である反射面を、中心角を１２０度ずつとして、３つに分割することにより、交換用ミラー５２ａと、コレクタミラー本体（交換されない部分）５２ｂ及び５２ｃとを形成したものである。本実施形態に係るコレクタミラーは、コレクタミラー５２全体における交換用ミラー５２ａの占める領域が大きいので、ミラーの損耗領域を広くカバーすることができる。

図１２は、本発明の第６の実施形態に係るコレクタミラーの反射面を示す正面図である。このコレクタミラー５３は、高頻度交換用ミラー５３ａと、低頻度交換用ミラー５３ｂと、コレクタミラー本体（交換されない部分）５３ｃ〜５３ｅとを含んでいる。コレクタミラー本体５３ｃ〜５３ｅは、正面図において円形である反射面を、中心角を９０度ずつとして、４つに分割することによって形成されている。また、交換用ミラー５３ａ及び５３ｂは、その内の１つをさらに、小さい円の円周に沿って分割することによって形成されている。これらの内で、比較的損耗が激しい中心側のミラー５３ａを高頻度交換用とし、損耗はそれほど激しくない周縁側のミラー５３ｂを低頻度交換用としている。
本実施形態によれば、交換用ミラーをさらに複数の領域に分割することにより、損耗度合いに応じて効率良くミラー交換することが可能になる。

次に、本発明の一実施形態に係るコレクタミラーのアライメント方法について、図１３を参照しながら説明する。以下においては、図１に示すコレクタミラー１０をアライメントする場合について説明するが、第２〜第６の実施形態に係るコレクタミラーについても同様の方法によりアライメントされる。
図１３に示すように、コレクタミラー本体１１及び交換用ミラー１２を含むコレクタミラー１０は、コレクタミラー本体支持部１３及びコレクタミラー姿勢調整部１４０を介して、姿勢調整可能な状態で真空チャンバ１１０（図３）内に設置されている。

交換用ミラー１２は、所定の交換基準が満たされたときに交換される。このミラー交換は、コレクタミラー本体１１から交換用ミラー１２を取り外し、反射面が損耗していない新しい交換用ミラー１２をコレクタミラー本体１１に取り付けるという手順で行われる。その後で、アライメントが行われる。なお、交換基準については、後で説明する。

アライメントは、ＥＵＶ光源制御装置１００の制御の下で、ＩＦイメージセンサ１７０から出力された信号に基づいて、コレクタミラー姿勢制御装置１５０と、交換用ミラー姿勢制御装置１６０とによって行われる。また、ＥＵＶ光源制御装置１００には、記憶装置１０１が備えられている。記憶装置１０１には、ミラー交換前にＩＦイメージセンサ１７０によって予め取得された集光イメージが記憶されている。

アライメントを行う際には、まず、ＩＦイメージセンサ１７０を、実線で示す観測位置（ＥＵＶフィルタ１７１の後ろ側）に移動させる。次に、真空チャンバ内にターゲット物質を噴射し、そこにレーザビームを照射してプラズマ化させることにより、ＥＵＶ光４を生成する。ＥＵＶ光源制御装置１００は、ＩＦイメージセンサ１７０からＥＵＶ光４の集光イメージを取得すると共に、ミラー交換前に撮像された集光イメージを記憶装置１０１から取得し、両者を比較する（一次調整）。この一次調整において、ＩＦイメージセンサ１７０は、主に、ミラー交換していない領域、即ち、コレクタミラー本体１１からの集光イメージを観測する。その理由は、この領域からの集光イメージは、ミラー交換前における集光イメージから変化していないはずであるが、ミラー交換時の振動等により、コレクタミラー本体１１の姿勢が変化している可能性があるからである。

一次観測に取得された集光イメージと、ミラー交換前に取得された集光イメージとにおいて、無視できない差が生じていた場合には、ＥＵＶ光源制御装置１００の制御の下で、コレクタミラー姿勢制御装置１５０が、集光イメージの差が許容範囲に収まるまでコレクタミラー姿勢調整部１７を調整する。

次に、ＥＵＶ光源制御装置１００は、ＩＦイメージセンサ１７０から、交換用ミラー１２からの集光イメージを取得する。そして、その集光イメージを、ミラー交換前に撮像された集光イメージと比較する（二次調整）。この二次調整において参照されるミラー交換前の集光イメージは、前回、ミラー交換を行った直後に撮像されたものであることが望ましい。そして、交換用ミラー姿勢制御装置１６０が、ＥＵＶ光源制御装置１００の制御の下で、これらの集光イメージの差が最小となるように、交換用ミラー姿勢調整部１４を調整する。
二次調整が終了すると、ＩＦイメージセンサ１７０は、観測位置から退避させられ、通常の露光動作のためのＥＵＶ光の生成が開始される。

以上説明したアライメント方法を実施することにより、コレクタミラーを部分的に交換した後においても、露光器に対して適正な集光イメージを出力できるので、精度の良い露光動作を行うことが可能になる。

次に、本発明の第１〜第６の実施形態に係るコレクタミラーが備えられたＥＵＶ光源源装置において交換用ミラーを交換する際に、そのタイミングを判断する基準（ミラー交換基準）について説明する。ミラー交換のタイミングは、次の（１）〜（５）の方法、又は、それらを組み合わせた方法によって決定される。

（１）ミラー交換基準として、照射時間の積算値を用いる方法
生成されたＥＵＶ光によってコレクタミラーが照射された時間の積算値が所定値を超えた場合に、交換用ミラーを交換する。この照射時間は、次式によって求められる。
照射時間＝（ＥＵＶ光の発光信号がオンになっていた継続時間）
−（エラー等により、実際には発光していなかった時間）
図４に示すＥＵＶ光源制御装置１００は、この照射時間を積算し、その積算値がシミュレーションや実験等によって予め取得された値を超えた場合に、ミラー交換信号を出力して、ミラー交換時に至ったことを画面表示や警告音等によりユーザに通知する。

（２）ミラー交換基準として、ショット数を用いる方法
ショット数の積算値を求め、この積算値が所定値を超えた場合に交換用ミラーを交換する。
図１４は、ＥＵＶ光源装置において、ショット数の積算値を求める際に用いられるＥＵＶ光源装置の構成を示す模式図である。図１４に示すように、この場合には、図４に示す構成に対して、ＥＵＶ光を検出するＥＵＶ発光モニタ２００が追加される。このＥＵＶ発光モニタ２００は、コレクタミラー１０周辺であって、ＥＵＶ光の放射領域内に設置される。また、ＥＵＶ光源制御装置１００には、ＥＵＶ発光モニタ２００から出力される検出信号に基づいてショット数をカウントするための積算回路が設けられている。

ミラー交換基準を求める際には、ショット数を積算しながらＥＵＶ光の生成及び露光を行う。そして、露光の合間に間欠的にＩＦイメージセンサ１７０を集光点付近に配置して、ＩＦイメージセンサ１７０によって取得された集光イメージを観察し、交換用ミラー１２の交換が必要とされる程度の損耗が認められた場合に、そのときのショット数の積算値をミラー交換基準値とする。

また、ミラー交換を行った後で、通常の露光動作を再開すると、ＥＵＶ光源制御装置１００は、その直後からショット数の積算を開始する。そして、ショット数の積算値が予め取得されたミラー交換基準値以上になった場合に、ＥＵＶ光源制御装置１００は、ミラー交換信号を出力して、ミラー交換時に至ったことを画面表示や警告音等によりユーザに通知する。

（３）ミラー交換基準としてＥＵＶエネルギーの積算値を用いる方法
生成されたＥＵＶ光のエネルギー積算値が所定値を超えた場合に交換用ミラーを交換する。
図１５は、ＥＵＶ光源装置において、ＥＵＶエネルギーの積算値を求める際に用いられるＥＵＶ光源装置の構成を示す模式図である。図１５に示すように、この場合には、図４に示す構成に対して、ＥＵＶエネルギーを検出するＥＵＶエネルギーモニタ２１０が追加される。また、ＥＵＶ光源制御装置１００には、ＥＵＶエネルギーモニタ２１０から出力される検出信号に基づいてＥＵＶエネルギーの積算値を算出するための積算回路が設けられている。

ミラー交換基準を求める際には、ＥＵＶエネルギーを積算しながらＥＵＶ光源の生成及び露光を行う。そして、露光の合間に間欠的にＩＦイメージセンサ１７０を集光点付近に配置して、ＩＦイメージセンサ１７０によって取得された集光イメージを観察し、交換用ミラー１２の交換が必要とされる程度の損耗が認められた場合に、そのときのＥＵＶエネルギーの積算値をミラー交換基準値とする。

また、ミラー交換を行った後で、通常の露光動作を再開すると、ＥＵＶ光源制御装置１００は、その直後からＥＵＶエネルギーの積算を開始する。そして、その積算値がミラー交換基準値以上になった場合に、ＥＵＶ光源制御装置１００は、ミラー交換信号を出力して、ミラー交換時に至ったことを画面表示や警告音等によりユーザに通知する。

（４）ミラー交換基準としてコレクタミラーの損耗量の積算値を用いる方法
コレクタミラー反射面の損耗量（損耗した厚さ）の総量が所定値を超えた場合に、交換用ミラーを交換する。コレクタミラーの損耗量を求めるためには、(i)コレクタミラーの表面を直接モニタする方法、又は、(ii)ダミーのコレクタミラーをモニタする方法が用いられる。

(i)コレクタミラーの表面を直接モニタする方法
図１６は、コレクタミラーの損耗量を検出する装置の構成例を示している。この装置は、コレクタミラー１０の反射面に光を照射する参照光投光器２２１と、コレクタミラー１０の反射面から反射された光を受光する参照光受光器２２２とを含んでいる。参照光投光器２２１は、例えば、単波長光を射出するレーザ光源であり、ＥＵＶ光源制御装置１００（図４参照）の制御の下で、コレクタミラー１０の反射面を２次元的に照射する。一方、参照光受光器２２２は、受光面に偏光フィルタが配置された撮像素子（例えば、ＣＣＤ）であり、コレクタミラー１０からの反射光を受光することにより検出信号を生成して、ＥＵＶ光源制御装置１００に出力する。ＥＵＶ光源制御装置１００は、この検出信号に基づいて干渉縞画像を生成し、それによって得られたコレクタミラー１０の反射面の凹凸情報に基づいて、コレクタミラー１０における損耗量を求める。

この方法(i)の変形例として、参照光投光器２２１から細く絞られたレーザビームを射出し、ＥＵＶ光源制御装置１００の制御の下で、コレクタミラー１０の反射面を２次元的に走査するようにしても良い。この場合には、参照光受光器２２２として、フォトダイオード等の簡単な装置を用いることができる。

(ii)ダミーのコレクタミラーをモニタする方法
図１７は、ダミーのコレクタミラーの損耗量を検出する装置の構成例を示している。この場合には、ダミーのコレクタミラー２３１と、ダミーのコレクタミラー２３１の反射面に光を照射する参照光投光器２３２と、ダミーのコレクタミラー２３１の反射面から反射された光を受光する参照光受光器２３３とが用いられる。

ダミーのコレクタミラー１０は、コレクタミラー１０の近傍に設置されており、図示はされていないが、プラズマからの発生する熱による温度上昇を抑制するために、コレクタミラー１０と同様に、水冷等の冷却機構が設けられている。ダミーのコレクタミラー２３１は、コレクタミラー１０と同じ材料によって形成されていても良いし、コレクタミラー１０とは異なる材料に、コレクタミラー１０の反射面と同じＭｏ／Ｓｉ多層膜を形成したものであっても良い。いずれにしても、ダミーのコレクタミラー２３１の損耗量と、コレクタミラー１０の損耗量とが関連付けられていれば良い。従って、両者の関連を予め取得することができれば、コレクタミラー１０とは異なる材料（例えば、Ｓｉ基板）をダミーのコレクタミラー２３１として用いても良い。

参照光投光器２３２は、例えば、単波長光を射出するレーザ光源であり、ＥＵＶ光源制御装置１００の制御の下で、ダミーのコレクタミラー２３１の反射面を２次元的に照射する。一方、参照光受光器２３３は、受光面に偏光フィルタが配置されたＣＣＤ等の撮像素子であり、ダミーのコレクタミラー２３１からの反射光を受光することにより検出信号を生成し、ＥＵＶ光源制御装置１００に出力する。ＥＵＶ光源制御装置１００は、この検出信号に基づいて干渉縞画像を生成し、ダミーコレクタミラー２３１の反射面の凹凸情報に基づいて反射面の損耗量を求め、さらに、この損耗量をコレクタミラー１０における損耗量に換算する。

（５）ミラー交換基準としてコレクタミラーの反射率を用いる方法
コレクタミラーの反射率が所定の値を下回った場合に、交換用ミラーを交換する。コレクタミラーの反射率を求めるためには、(i)コレクタミラーの表面を直接モニタする方法、又は、(ii)ダミーのコレクタミラーをモニタする方法が用いられる。

(i)コレクタミラーの表面を直接モニタする方法
まず、損耗していないコレクタミラーにおける反射率を予め求めておく。例えば、図１４に示す構成において、ＥＵＶ発光モニタ２００によって検出された直接光の光量と、ＩＦイメージセンサ１７０によって検出された反射光の光量との関係を取得し、それらの値に基づいて反射率Ａを算出する。ミラー交換のタイミングを判断する際には、ＩＦイメージセンサ１７０を随時観察位置に配置し、ＥＵＶ光の集光イメージから光量を測定し、一方で、そのときのＥＵＶ発光モニタ２００による直接光の光量も測定する。そして、それらの値に基づいて反射率Ｂを算出し、当初の反射率Ａと比較する。その結果、反射率Ｂが所定の値より下回っていた場合、例えば、反射率Ａの５０％より小さい場合に、ＥＵＶ光源制御装置１００は、ミラー交換信号を出力する。

(ii)ダミーコレクタミラーをモニタする方法
コレクタミラーの近傍に、コレクタミラーと同じ材料によって形成されたダミーのコレクタミラーを配置し、ＥＵＶ発光モニタ２００やＩＦイメージセンサ１７０等を用いてダミーのコレクタミラーの反射率を測定する。測定方法の詳細については、上記(i)と同様である。ダミーのコレクタミラーを用いる場合には、ＩＦイメージセンサによってＥＵＶ光の光路が遮られることがないので、露光中においてもモニタすることができる。

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ＥＵＶ光を集光する際に用いられるコレクタミラーにおいて利用することが可能である。

本発明の第１の実施形態に係るコレクタミラーを示す図である。 図１に示すコレクタミラーを、コレクタミラー本体と交換用ミラーとに取り外した様子を示す断面図である。 図１に示すコレクタミラーが備えられた極端紫外光源装置を示す模式図である。 図１に示すコレクタミラーの姿勢を調整する機構を示す模式図である。 プラズマからのイオン放出分布を求める実験を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態に係るコレクタミラーの反射面を示す正面図である。 本発明の第２の実施形態に係るコレクタミラーの変形例を示す正面図である。 本発明の第１の実施形態に係るコレクタミラーの使用する１つの方法を説明するための図である。 本発明の第３の実施形態に係るコレクタミラーの反射面を示す図である。 本発明の第４の実施形態に係るコレクタミラーの反射面を示す正面図である。 本発明の第５の実施形態に係るコレクタミラーの反射面を示す正面図である。 本発明の第６の実施形態に係るコレクタミラーの反射面を示す正面図である。 本発明の第１〜第６の実施形態に係るコレクタミラーのアライメント方法を説明するための図である。 ミラー交換基準としてショット数を用いる方法を説明するための図である。 ミラー交換基準としてＥＵＶエネルギーの積算値を用いる方法を説明するための図である。 ミラー交換基準としてコレクタミラーの損耗量の積算値を、コレクタミラーを直接モニタして求める方法を説明するための図である。 ミラー交換基準としてコレクタミラーの損耗量の積算値を、ダミーのコレクタミラーをモニタして求める方法を説明するための図である。

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、４０…コレクタミラー、１１、４１、５１ｂ〜５１ｄ、５２ｂ、５２ｃ、５３ｃ〜５３ｅ…コレクタミラー本体、１１ａ、１２ａ、２１、５１、５２、５３…反射面、１２、３１、３３、４２、５１ａ、５２ａ、５３ａ、５３ｂ…交換用ミラー、１３、４３…コレクタミラー本体支持部、１４、４４…交換用ミラー姿勢調整部、１５、４５…交換用ミラー支持部、１６、３２…空隙、２０…実験用コレクタミラー、２２…損耗領域、３１ａ、３１ｂ、３３ａ〜３３ｄ…分割ミラー、１００…ＥＵＶ光源制御装置、１０１…記憶装置、１１０…真空チャンバ、１１１…窓、１２０…ターゲット供給装置、１２１…ターゲットノズル、１２２…ターゲット回収装置、１３０…レーザ発振器、１３１…集光レンズ、１４０…コレクタミラー姿勢調整部、１４１…ＸＹＺステージ、１４２…βステージ、１４３…θステージ、１５０…コレクタミラー姿勢制御装置、１６０…交換用ミラー姿勢制御装置、１７０…ＩＦイメージセンサ、１７１…ＥＵＶフィルタ、１８０…コレクタミラー変位モニタ装置、１８１…レーザ変位計、１８２…撮像素子、１８３…レーザ光源、１８４…基準反射面、２００…ＥＵＶ発光モニタ、２１０…ＥＵＶエネルギーモニタ、２２１、２３２…参照用投光器、２２２、２３３…参照用受光器、２３１…ダミーのコレクタミラー

Claims (10)

1. 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において、極端紫外光を集光する際に用いられるコレクタミラーであって、
   極端紫外光を反射する反射面が複数の領域に分割されており、前記複数の領域の内の一部の領域を含む第１のミラー部分と、前記複数の領域の内の他の領域を含む第２のミラー部分とを具備し、
   前記第１のミラー部分が、前記第２のミラー部分に対して取り外し可能となっている、前記コレクタミラー。
2. 前記コレクタミラーが回転体形状を有し、
   前記第１のミラー部分が、前記コレクタミラーを、回転軸を含む１つ又は２つの面によって切り取った形状を有する、請求項１記載のコレクタミラー。
3. 前記コレクタミラーが回転体形状を有し、
   前記第１のミラー部分が、前記コレクタミラーを、回転対称となる複数の部分に分割したものの内の１つの形状を有する、
   請求項１記載のコレクタミラー。
4. 前記第１のミラー部分が、前記コレクタミラーを、回転対称となる複数の部分に分割し、その内の１つを更に分割することにより形成された複数の部分を有する、請求項１記載のコレクタミラー。
5. 前記第１のミラー部分を支持する第１の支持部と、
   前記第２のミラー部分を支持する第２の支持部と、
   前記第１の支持部の姿勢を、前記第２の支持部に対して相対的に調整する姿勢調整部と、
   をさらに具備する請求項１〜４のいずれか１項記載のコレクタミラー。
6. 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、
   ターゲット物質を供給する手段と、
   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、
   請求項１〜５のいずれか１項記載のコレクタミラーと、
   を具備する前記極端紫外光源装置。
7. 前記コレクタミラーによって反射集光された極端紫外光を撮像するモニタ装置をさらに具備する請求項６記載の極端紫外光源装置。
8. 極端紫外光の発光時間、極端紫外光の発生回数、又は、極端紫外光のエネルギーを検出する検出装置と、
   前記検出装置の検出結果に基づいて、前記第１のミラー部分を交換する時期を判断する制御装置と、
   をさらに具備する請求項６又は７記載の極端紫外光源装置。
9. 前記制御装置が、前記検出装置の検出結果に基づいて、前記コレクタミラーを所定の角度だけ回転させるタイミングに至ったことを表す信号を出力すると共に、前記コレクタミラーを所定の回数回転させた後で、前記第１のミラー部分を交換するタイミングに至ったことを表す信号を出力する、請求項８記載の極端紫外光源装置。
10. 前記制御装置が、前記検出装置の検出結果に基づいて、前記コレクタミラーの内の複数のミラー部分が交換タイミングに至ったことを表す複数の信号を、それぞれ異なる頻度で出力する、請求項８記載の極端紫外光源装置。