JP2008226462A - 極端紫外光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザビームが照射されなかったターゲット物質を有効活用することが可能なＥＵＶ光源装置を提供する。
【解決手段】このＥＵＶ光源装置は、ＥＵＶ光の生成が行われるＥＵＶ生成チャンバ１と、ＥＵＶ生成チャンバ１内にターゲット物質として液体状の金属を供給するターゲット物質供給部２と、ＥＵＶ生成チャンバ１内に供給されたターゲット物質にレーザ光を照射することによりプラズマを発生させるレーザ光源５と、プラズマから放射されるＥＵＶ光を集光する集光ミラー１０と、ＥＵＶ生成チャンバ１内に供給されたターゲット物質の内のレーザ光が照射されなかったターゲット物質を精製するためのターゲット物質精製槽２２とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウエハ等を露光するために用いられる極端紫外光を発生するＬＰＰ(Laser Produced Plasma)型の極端紫外（Extreme Ultra Violet：ＥＵＶ）光源装置においてＥＵＶ生成チャンバ内のレーザビームが照射されなかったターゲット物質を再利用することが可能な極端紫外光源装置に関する。

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。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、レーザビームをターゲットに照射することによって生成するプラズマを用いたＬＰＰ（laser produced plasma）光源と、放電によって生成す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光源には、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、２πsterad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がある。そのため、ＬＰＰ光源は、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５は、一般的なＬＰＰ型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、ノズル１０１が配置されたプラズマ発生室１０２と、レーザ光源１０３と、レーザ光をプラズマ発生室１０２に導光する伝播光学系（例えば、レンズ１０４）と、排気ポンプ１０５とを含んでいる。以下、伝播光学系としてレンズを例示して説明する。
ノズル１０１は、加圧供給される液体又は気体のターゲット物質を噴射することにより、レーザ光照射点１０７を通るターゲット噴流を形成する。ターゲット物質として、錫（Ｓｎ）等の常温において固体の物質を用いる場合には、ノズルの上流側に、ターゲット物質を加熱液化させる機構を設けることもある。また、キセノン（Ｘｅ）等の常温において気体の物質を用いる場合には、ノズルの上流側に、ターゲット物質を加圧冷却することにより液化させる機構を設けることもある。

また、ノズル１０１にピエゾ素子１０６を設け、ノズル１０１を振動させながら液体のターゲット物質を噴射させることにより、ターゲット物質の液滴（ドロップレット）１０８を形成することができる。即ち、レイリーの微小擾乱の安定性理論によれば、速度ｖで流れる直径ｄのターゲット噴流を、周波数ｆで振動させることにより擾乱させるときに、ターゲット噴流に生じた振動の波長λ（λ＝ｖ／ｆ）が所定の条件（例えば、λ／ｄ＝４．５１）を満たす場合に、均一な大きさの液滴１０８が、周波数ｆで繰り返して形成される。そのときの周波数ｆは、レイリー周波数と呼ばれる。

レーザ光源１０３は、所定の繰り返し動作周波数でレーザ光を出力する。レーザ光源１０３から出力されたレーザ光は、レンズ１０４によってレーザ光照射点１０７に集光され、ターゲット噴流やドロップレットを照射する。それにより、ターゲット物質がプラズマ化してＥＵＶ光を放射する。なお、図５には、レーザ光を照射された結果、プラズマ生成に寄与した液滴の跡１０８ａが示されている。このようにして生成されたＥＵＶ光は、例えば、半導体装置の露光を行う場合には、波長１３ｎｍ〜１４ｎｍの光を高反射率で反射するＭｏ（モリブデン）−Ｓｉ（シリコン）膜が形成された曲面型集光ミラーによって集められ、反射ミラー光学系によって露光装置へ導光される。ここで、ＥＵＶ光は、物質による吸収や物質との相互作用が大きいので、ＥＵＶ光を減衰させないために、ＥＵＶ光を露光装置等に導光する光学系や露光装置内部の投影光学系には、反射型が用いられる。

排気ポンプ１０５は、プラズマ発生室１０２内を排気することにより所望の圧力に維持すると共に、ターゲット物質の蒸発ガス１０９等の不要な物質を排出する。プラズマ発生室１０２内には、ガス化したターゲット物質によるＥＵＶ光の吸収やミラー等の光学系の汚染を防止するために、例えば、ターゲット物質としてキセノン（Ｘｅ）を用いる場合には、０．１Ｐａ程度の高真空が要求される。

ところで、通常、均一な液滴を形成するためにノズル１０１に与えられる振動の周波数ｆは、照射レーザ光が出力される周波数の数倍から数十倍となる。例えば、ＬＰＰ型ＥＵＶ光源装置において一般に用いられるレーザにおける繰り返し動作周波数は、１００ｋＨｚ程度であるのに対し、直径約２０μｍの液滴を形成する場合に、振動により液滴が生成される周波数ｆは約１〜２ＭＨｚとなる。そのため、生成された液滴１０８の多く（約９０％以上）は、レーザ光が照射されることなくレーザ光照射点１０７を通過してしまう。また、レーザ光が照射された液滴１０８から飛散した粒子が次にレーザ光が照射される液滴１０８に影響を与えることがないように、意図的にレーザ光を照射する間隔を広くする場合もある。

このような液滴（残留ターゲット物質）１１０は、ターゲット物質回収筒１１１によって回収され、メンテナンス等のためにプラズマ発生室１０２を開放した際に取り出され、廃棄されることが一般的であった。しかしながら、ランニングコストの低減や環境保護等のため、回収されたターゲット物質を廃棄することなく有効活用することが望まれている。

関連する技術として、特許文献１には、ターゲット物質として金属微粒子と希ガスとを混合した微粒子混合ガスターゲットを用いたレーザプラズマＸ線源において、レーザビームが照射されなかった微粒子混合ガスターゲットをターゲット回収装置で回収した後に、分離器によって金属微粒子と希ガスを分離し、分離した金属微粒子及び希ガスを微粒子タンク及びガスボンベに戻してリサイクルする技術が掲載されている。しかしながら、特許文献１に掲載されたレーザプラズマＸ線源は、ターゲット物質として金属微粒子と希ガスとを混合した微粒子混合ガスターゲットを用いたものであり、ターゲット物質として液体金属を用いたものではない。
特開平１０−２２１４９９号公報（第７頁）

そこで、上記の点に鑑み、本発明は、レーザビームが照射されなかったターゲット物質を有効活用することが可能な極端紫外光源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つの観点に係る極端紫外光源装置は、ターゲット物質にレーザビームを照射することにより極端紫外光を発生する光源装置であって、極端紫外光の生成が行われる極端紫外光生成チャンバと、極端紫外光生成チャンバ内にターゲット物質として液体状の金属を供給するターゲット物質供給手段と、極端紫外光生成チャンバ内に供給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プラズマを発生させるレーザ光源と、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、極端紫外光生成チャンバ内に供給されたターゲット物質の内のレーザビームが照射されなかったターゲット物質を精製してターゲット物質供給手段に供給するターゲット物質精製手段とを具備する。

本発明によれば、レーザビームが照射されなかったターゲット物質を有効活用することができるので、ランニングコストの低減、環境保護等を実現することが可能となる。

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（extreme ultra violet:ＥＵＶ）光源装置の構成の概要を模式的に示す図である。本実施形態は、本発明を、ターゲット物質をドロップレットとして供給するＬＰＰ（Laser Produced Plasma）型ＥＵＶ光源装置に適用したものである。なお、本発明を、ターゲット物質を連続流れ（ターゲット噴流）として供給するＥＵＶ光源装置に適用することも可能である。

このＬＰＰ型ＥＵＶ光源装置は、ＥＵＶ光の生成が行われる真空のＥＵＶ生成チャンバ１と、ターゲット（標的）を照射するためのレーザ光８を出射するレーザ光源５とを含んでいる。ＥＵＶ生成チャンバ１には、ターゲット物質供給部２と、排気ポンプ７とが設置されている。

ターゲット物質供給部２は、ターゲット物質を貯蔵するターゲットリザーバ２ｃを有している。ターゲットリザーバ２ｃは、ノズル２ａを有しており、ノズル２ａには、ピエゾ素子２ｂが設けられている。ピエゾ素子２ｂには、ピエゾ素子２ｂに供給される駆動信号を発生するピエゾドライバ３が接続されている。

ノズル２ａは、ターゲット物質をＥＵＶ生成チャンバ１内に向けて噴射する。本実施形態においては、ターゲット物質として加熱液化した錫（Ｓｎ）を用いている。なお、ターゲット物質として、錫（Ｓｎ）に代えて、公知の様々な材料（例えば、リチウム（Ｌｉ）、インジウム（Ｉｎ）等）を用いることができる。

ピエゾ素子２ｂは、ピエゾドライバ３から供給される駆動信号に基づいて伸縮することにより、ノズル２ａに所定の周波数ｆの振動を与える。このように、ノズル２ａを介して、ノズル２ａから噴射されるターゲット物質の流れ（ターゲット噴流）を擾乱させることにより、繰り返して滴下するターゲット物質の液滴１１を生成することができる。即ち、ターゲット噴流の速度をｖ、ターゲット噴流に生じた振動の波長をλ（λ＝ｖ／ｆ）、ターゲット噴流の直径をｄとした場合に、所定の条件（例えば、λ／ｄ＝４．５１）を満たすときに、均一な大きさの理想的な液滴が形成される。このターゲット噴流に生じさせる擾乱の周波数ｆは、レイリー周波数と呼ばれている。実際には、λ／ｄ＝３〜８程度であれば、ほぼ均一な大きさの液滴が形成される。ＥＵＶ光源装置において一般的に用いられるノズルから噴射されるターゲット噴流の速度ｖは５０ｍ／ｓ〜１００ｍ／ｓ程度であるので、直径が２０μｍ程度の液滴を形成する場合に、ノズルに与えるべき周波数は、１ＭＨｚ〜２ＭＨｚ程度となる。

また、ＥＵＶ生成チャンバ１の一部には、レーザ光８を透過させる窓４が設けられている。さらに、ＥＵＶ生成チャンバ１の外部には、レーザ光源５から出射されたレーザ光８がターゲット物質を照射するように、該レーザ光８を集束する集光光学系（集光レンズ）６が設置されている。

レーザ光源５から出射したレーザ光８は、集光レンズ６によって集光され、ＥＵＶ生成チャンバ１内のレーザ光照射点９を所定の繰り返し動作周波数（例えば、１００ｋＨｚ）で照射する。このようなＥＵＶ生成チャンバ１において、液滴１１が、レーザ光照射点９を通過する際にレーザ光８を照射されると、ターゲット物質がプラズマ化してＥＵＶ光が放射される。このようにして生成されたＥＵＶ光は、例えば、モリブデン（Ｍｏ）−シリコン（Ｓｉ）膜が形成された反射光学系（ここでは、集光ミラー１０）によって集光され、所定の方向（図１においては、図の手前方向）に導かれる。

排気ポンプ７は、ＥＵＶ生成チャンバ１内を所望の真空度に維持すると共に、生成された液滴１１の表面から蒸発した蒸発ガスを外部に排出する。

ところで、上記したように、均一な液滴を形成するためにノズル２ａに与えられる振動の周波数ｆは、照射レーザ光が出力される周波数の数倍から数十倍となる。例えば、ＬＰＰ型ＥＵＶ光源装置において一般に用いられるレーザにおける繰り返し動作周波数は、１００ｋＨｚ程度であるのに対し、直径約２０μｍの液滴を形成する場合に、振動により液滴が生成される周波数ｆは約１〜２ＭＨｚとなる。そのため、生成された液滴１１の多く（約９０％以上）は、レーザ光が照射されることなくレーザ光照射点９を通過してしまう。また、レーザ光が照射された液滴１１から飛散した粒子が次にレーザ光が照射される液滴１１に影響を与えることがないように、意図的にレーザ光を照射する間隔を広くする場合もある。

このような液滴（残留ターゲット物質）１２は、ＥＵＶ生成チャンバ１内の図中下部に配置されたターゲット物質捕集部１３内に落下して捕集される。ターゲット物質捕集部１３の図中上方の開口を広くすることで、ターゲット物質の捕集をより容易にすることができる。ターゲット物質捕集部１３の図中下方の開口は、ＥＵＶ生成チャンバ１の図中下方に設けられたゲートバルブ２１によって封鎖されており、ターゲット物質捕集部１３に捕集されたターゲット物質は、ゲートバルブ２１が開かれたときに、ターゲット物質捕集部１３の図中下方の開口からＥＵＶ生成チャンバ１の外部に配置されたターゲット物質精製槽２２に落下する。ターゲット物質捕集部１３の図中下方の開口を狭くすることで、ゲートバルブ２１のサイズを小さくすることができ、それにより、ゲートバルブ２１が開かれたときのＥＵＶ生成チャンバ１の真空度の低下を小さくすることができる。

ＥＵＶ生成チャンバ１内が排気ポンプ７により排気（真空引き）されているので、ターゲット物質捕集部１３に捕集されたターゲット物質の冷却要因としては、輻射及び気化熱に略限られる。そのため、ターゲット物質捕集部１３に捕集されたターゲット物質が完全に固化してしまうことは少ないと考えられる。なお、ターゲット物質捕集部１３に捕集されたターゲット物質が完全に固化してしまうことを防止するため、ターゲット物質捕集部１３にヒータを設けるようにしても良い。

また、後に説明するようにターゲット物質精製槽２２内には溶融液化したターゲット物質が貯蔵されており、ゲートバルブ２１が開かれたときに、ターゲット物質精製槽２２内のターゲット物質（ここでは、錫（Ｓｎ））が蒸発したガスがＥＵＶ生成チャンバ１内に多少流入することも考えられるが、錫（Ｓｎ）の蒸気圧は非常に低いため、ＥＵＶ生成チャンバ１内の環境に深刻な影響を与えることはない。また、ゲートバルブ２１の開放は、メンテナンス等のためのＥＵＶ生成チャンバ１の開放とは独立して行うことができるので、ターゲット物質捕集部１３に捕集されたターゲット物質をターゲット物質精製槽２２に落下させるためにＥＵＶ生成チャンバ１を開放する必要がなく、段取りや作業に費やす時間を低減することが可能である。

ターゲット物質捕集部１３からＥＵＶ生成チャンバ１の外部に落下したターゲット物質は、ターゲット物質精製槽２２に貯蔵される。ターゲット物質精製槽２２には、温度センサ２３、ヒータ制御部２４、及び、ヒータ２５が設けられており、ヒータ制御部２４は、温度センサ２３からの温度測定信号に基づいて、ターゲット物質精製槽２２内のターゲット物質の温度が所望の温度となるように、ヒータ２５を制御する。

なお、ターゲット物質の温度をターゲット物質の融点以上且つ不純物の融点以下の温度とすることが好適である。これにより、ターゲット物質と不純物とを分離することが可能となる。例えば、ターゲット物質が錫（Ｓｎ）であり、ＥＵＶ生成チャンバ１内の残留ガス中に酸素、水分、油分が微量混入している場合には、液滴１２が酸化し、液滴１２の表層において微量の酸化錫（ＳｎＯ又はＳｎＯ_２）が不純物として生成され得る。錫（Ｓｎ）の融点が約２３１°Ｃであり、比重が約７．２であるのに対し、酸化錫の融点は約１６００°Ｃ以上であり、比重は約６．３（ＳｎＯ）〜約６．９（ＳｎＯ_２）であるので、ターゲット物質精製槽２２内に収容されたターゲット物質を約２３１°Ｃ以上且つ約１６００°Ｃ以下に加熱することで、錫（Ｓｎ）のみを溶融液化させて、不純物である酸化錫を溶融液化された錫の液面付近に浮遊させることができる。そして、ターゲット物質精製槽２２内に貯蔵されたターゲット物質の内の液面付近以外の高純度の部分を精製ターゲット物質流入管３５〜配管３７を介してターゲット物質供給部２に供給することで、再び液滴１１にすることができる。

また、ターゲット物質の内の液面付近以外の高純度の部分を容易に採取できるようにするため、本実施形態においては、ターゲット物質精製槽２２内に、図中上方に凸状のドーム２６を配置しており、精製ターゲット物質流入管３５は、その開口（ターゲット物質流入口）がドーム２６内に位置するように、配置されている。先に説明したように、不純物はターゲット物質の内の液面付近に浮遊するので、ターゲット物質流入口がドーム２６内に位置するように精製ターゲット物質流入管３５を配置することで、浮遊する不純物が精製ターゲット物質流入管３５のターゲット物質流入口から流入することを抑止することができる。

さらに、ターゲット物質精製槽２２の壁面のドーム２６の開口よりも高い位置には、ターゲット物質の液面を計測するための液面センサ２７が設けられており、ターゲット物質の液面が液面センサ２７よりも高い場合に、バルブ開閉部２８は、不活性ガス供給部３１とターゲット物質精製槽２２との間を開閉するバルブ３３、及び、配管３７を開閉するバルブ３６を開き、排気ポンプ３２とターゲット物質精製槽２２との間を開閉するバルブ３４を閉じる。これにより、不活性ガス供給部３１から不活性ガス（例えば、アルゴン（Ａｒ）等）がターゲット物質精製槽２２内に供給され、供給された不活性ガスによりターゲット物質が加圧され、加圧されたターゲット物質が精製ターゲット物質流入管３５〜配管３７を介してターゲット物質供給部２に供給される。この時同時に、排気ポンプ７０を動作させ、バルブ開閉部２８が排気ポンプ７０とターゲットリザーバ２ｃとの間を開閉するバルブ７１を開くことにより、ターゲットリザーバ２ｃ内を排気しておくと、ターゲット物質精製槽２２内の不活性ガスへの加圧は最小で済む。一定量のターゲット物質がターゲット物質精製槽２２からターゲットリザーバ２ｃに投入されたら、バルブ開閉部２８がバルブ３６及びバルブ７１を閉じ、排気ポンプ７０を停止させ、バルブ開閉部２８が不活性ガス供給部３１とターゲットリザーバ２ｃとの間を開閉するバルブ７２を開き、所定圧までターゲットリザーバ２ｃに不活性ガスを注入する。こうする事で、ターゲットリザーバ２ｃ内の圧力を一定に保つ事が出来、ひいては、ノズル２ａからのターゲット物質噴出時の圧力を一定に保つ事が出来る。

ターゲット物質精製槽２２からターゲットリザーバ２ｃ内へのターゲット物質供給中は、ターゲットリザーバ２ｃ内のターゲット物質に掛かる圧力が変動する為、レーザ光源５のレーザ発振を止め、ＥＵＶ発生を中断しておく事が望ましい。なお、このターゲット物質供給中にＥＵＶ生成チャンバ１内にターゲット物質が放出されてしまっても、本発明により回収・再利用できる為問題は無い。

なお、ターゲット物質の液面が液面センサ２７よりも低い場合には、バルブ開閉部２８は、バルブ３３、３６を閉じる。これにより、ターゲット物質の液面付近に浮遊する不純物が精製ターゲット物質流入管３５〜配管３７を介してターゲット物質供給部２に供給されることを防止することができる。

また、ターゲット物質捕集部１３に捕集されたターゲット物質をターゲット物質精製槽２２に落下させるためにゲートバルブ２１を開く場合には、バルブ開閉部２８は、バルブ３３、３６を閉じ、バルブ３４を開く。これにより、ターゲット物質精製槽２２内が排気され、ターゲット物質精製槽２２内の不活性ガスやターゲット物質精製槽２２内のターゲット物質が蒸発したガスがゲートバルブ２１を介してＥＵＶ生成チャンバ１内に流入することを抑止することができる。

なお、配管３７内の精製ターゲット物質を保温するために、配管３７にヒータを設けるようにしても良い。さらに、精製ターゲット物質を不活性ガスの圧力でターゲット物質供給部２に供給するのではなく、ポンプ等で供給するようにしても良い。

本実施形態に係るＥＵＶ光源装置によれば、レーザ光が照射されなかったターゲット物質を精製してターゲット物質供給部２に供給し再利用することができる。これにより、ランニングコストの低減や環境保護等の実現が可能となる。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図２は、本発明の第２の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の構成の概要を模式的に示す図である。本実施形態に係るＥＵＶ光源装置は、先に説明した第１の実施形態に係るＥＵＶ光源装置において、液滴（残留ターゲット物質）１２を冷却するための冷却手段をＥＵＶ生成チャンバ１内に更に具備することとしたものである。

図２に示すように、ＥＵＶ生成チャンバ１内には、液滴（残留ターゲット物質）１２が通過するためのターゲット物質冷却チャンバ４０が配置されている。ターゲット物質冷却チャンバ４０の図中上部には、バルブ４３を介して不活性ガス供給部４１が連結され、この不活性ガス供給部４１から不活性ガスがターゲット物質冷却チャンバ４０内に供給される。なお、不活性ガスとしては、ＥＵＶ光透過率が高く且つコスト的に安価なガス（例えば、アルゴン（Ａｒ）等）が好適である。このように、ターゲット物質冷却チャンバ４０内に不活性ガスを供給し、この不活性ガスと液滴（残留ターゲット物質）１２とを接触させて、液滴（残留ターゲット物質）１２の熱を不活性ガスに熱移動させることで、液滴（残留ターゲット物質）１２を容易に冷却固化させることができる。

ターゲット物質冷却チャンバ４０の図中下部には、バルブ４４を介して排気ポンプ４２が連結され、この排気ポンプ４２によって、ターゲット物質冷却チャンバ４０内の不活性ガスが排気される。これにより、不活性ガスがターゲット物質冷却チャンバ４０からＥＵＶ生成チャンバ１に漏出することを低減することができる。

また、ターゲット物質冷却チャンバ４０の内壁には、ＥＵＶ生成チャンバ１内に供給されたターゲット物質の内のレーザビームが照射されなかったターゲット物質が通過するための開口をそれぞれ有する開口板４０ａ〜４０ｄが取り付けられている。これらの開口板４０ａ〜４０ｄを設けることで、開口板４０ａ〜４０ｄを設けない場合よりも、不活性ガスがターゲット物質冷却チャンバ４０からＥＵＶ生成チャンバ１に漏出することをより低減することができる。

開口板４０ｄの開口は、開口板４０ｃの開口より小さく、開口板４０ｃの開口は、開口板４０ｂの開口より小さく、開口板４０ｂの開口は、開口板４０ａの開口より小さい。従って、開口板４０ｄの開口部における不活性ガスの密度は、開口板４０ｃの開口部における不活性ガスの密度より大きく、開口板４０ｃの開口部における不活性ガスの密度は、開口板４０ｂの開口部における不活性ガスの密度より大きくなる。これにより、液滴（残留ターゲット物質）１２は、ターゲット物質冷却チャンバ４０内を進行する程より強く冷却されることになる。

なお、開口板４０ｄの開口を開口板４０ｃの開口より小さくし、開口板４０ｃの開口を開口板４０ｂの開口より小さくし、開口板４０ｂの開口を開口板４０ａの開口より小さくしているのは、次の理由による。液滴（残留ターゲット物質）１２がターゲット物質冷却チャンバ４０に入射した直後は、液滴（残留ターゲット物質）１２の実際の軌道が想定される軌道（設計軌道）より或る程度ずれることが起こり得る一方、液滴（残留ターゲット物質）１２がターゲット物質冷却チャンバ４０内を進行するに従って、液滴（残留ターゲット物質）１２の軌道が不活性ガスの流れにより修正されるからである。

また、開口板４０ａ〜４０ｄは、液滴（残留ターゲット物質）１２の進行方向に向かって傾斜した形状を有している。このように開口板４０ａ〜４０ｄが傾斜した形状を有することとしているのは、万が一、ターゲット物質冷却チャンバ４０内を進行する液滴（残留ターゲット物質）１２が開口板４０ａ〜４０ｄに衝突してしまった場合であっても、衝突により発生した飛沫が不活性ガス流によってターゲット物質捕集部１３に落下し易くするためである。また、開口板４０ｄの傾斜は、開口板４０ｃの傾斜より小さく、開口板４０ｃの傾斜は、開口板４０ｂの傾斜より小さく、開口板４０ｂの傾斜は、開口板４０ａの傾斜より小さい。このように開口板４０ａ〜４０ｄの傾斜を変化させているのは、次の理由による。液滴（残留ターゲット物質）１２は、ターゲット物質冷却チャンバ４０内を進行するに従って、徐々に冷却され固体になる。従って、液滴（残留ターゲット物質）１２がターゲット物質冷却チャンバ４０内の下流（図中下方向）において開口板に衝突してしまった場合であっても、衝突により飛沫が発生し難いので、、ターゲット物質冷却チャンバ４０内の下流（図中下方向）に配置された開口板の傾斜を小さくしても問題がない。その一方、ターゲット物質冷却チャンバ４０内の下流（図中下方向）に配置された開口板の傾斜を小さくすることで、装置全体をコンパクトにすることができるためである。

次に、本実施形態に係るＥＵＶ光源装置の効果について、先に説明した第１の実施形態に係るＥＵＶ光源装置と比較しながら説明する。
先に説明した第１の実施形態に係るＥＵＶ光源装置（図１参照）においては、液滴（残留ターゲット物質）１２を冷却固化せずにターゲット物質捕集部１３により捕集している。しかしながら、蒸気圧が低いとはいえ、溶融した金属（ターゲット物質）を真空中（ＥＵＶ生成チャンバ１内）に放置すれば、蒸発したターゲット物質により集光ミラー１０が汚染されることが起こり得る。また、ターゲット物質がＥＵＶ光源装置の構成部材と接触して固着してしまうことが起こり得る場合には、ターゲット物質が接触する可能性がある部材を加熱しておく必要が生じることも考えられる。そのような場合には、加熱機構、断熱機構が多数必要となり、装置全体のコストの増大を招くことになる。

一方、本実施形態に係るＥＵＶ光源装置によれば、液滴（残留ターゲット物質）１２を冷却固化することで、蒸発したターゲット物質により集光ミラー１０が汚染されることを防止することができる。また、溶融したターゲット物質がＥＵＶ光源装置の構成部材と接触して固着してしまうことを防止でき、効率的な回収が可能となる。また、ターゲット物質を固化してしまえば、簡単な機械機構でターゲット物質を移動することが可能であり、移動の過程で加熱する必要をなくすこともできる。

なお、ここでは、ターゲット物質冷却チャンバ４０、不活性ガス供給部４１、及び、排気ポンプ４２を用いて液滴（残留ターゲット物質）１２を冷却固化することとしているが、他の装置を用いて液滴（残留ターゲット物質）１２を冷却固化するようにしても良い。

図３は、液滴（残留ターゲット物質）１２を冷却固化する他の構成例を示す図である。
図３に示すように、このターゲット物質を冷却固化するための装置は、ターゲット物質捕集部５１と、板５２と、クーラ５３と、ワイパー５４とを具備する。

板５２は、液滴（残留ターゲット物質）１２の軌道上且つターゲット物質捕集部５１内に、傾斜を設けて配置されている。板５２には、クーラ５３が取り付けられており、板５２に付着した液滴（残留ターゲット物質）１２は、冷却固化される。ワイパー５４は、板５２上を摺動可能に配置されており、このワイパー５４を摺動させることで、板５２上において冷却固化されたターゲット物質を板５２から剥離して、ターゲット物質精製槽２２（図２参照）に供給することが可能である。

図４は、液滴（残留ターゲット物質）１２を冷却固化する他の構成例を示す図である。
図４に示すように、このターゲット物質を冷却固化するための装置は、ターゲット物質冷却槽６１と、ワイパー６２と、ゲートバルブ６３と、冷媒リザーバ６４と、フィルタ６５と、ゲート６６と、ターゲット物質捕集部６７と、ポンプ６８とを具備する。

ターゲット物質冷却槽６１は、液滴（残留ターゲット物質）１２の軌道上に配置され、その内部には、冷媒が注入されている。ターゲット物質冷却槽６１に入射した液滴（残留ターゲット物質）１２は、冷媒により冷却固化される。その後、ゲートバルブ６３を開放すると、ターゲット物質冷却槽６１内の冷媒は、冷媒リザーバ６４内に排水され、冷却固化されたターゲット物質は、フィルタ６５上に残留する。次いで、ゲート６６を開放し、ワイパー６２を摺動させることで、フィルタ６５上に残留したターゲット物質をターゲット物質捕集部６７に取出すことができ、その後、ターゲット物質捕集部６７内のターゲット物質をターゲット物質精製槽２２（図２参照）に供給することが可能である。また、ポンプ６８は、冷媒リザーバ６４内に排水された冷媒をターゲット物質冷却槽６１に再び注入する。これにより、冷媒を繰返し利用することが可能である。

本発明は、半導体ウエハ等を露光する極端紫外光を発生するＬＰＰ型ＥＵＶ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ＬＰＰ型ＥＵＶ光源装置の構成を示す模式図である。 本発明の第２の実施形態に係るＬＰＰ型ＥＵＶ光源装置の構成を示す模式図である。 液滴（残留ターゲット物質）を冷却固化する装置の他の例の構成を示す模式図である。 液滴（残留ターゲット物質）を冷却固化する装置の他の例の構成を示す模式図である。 一般的なＬＰＰ型ＥＵＶ光源装置の構成を示す模式図である。

符号の説明

１…ＥＵＶ生成チャンバ、２…ターゲット物質供給部、２ａ…ノズル、２ｂ、１０６…ピエゾ素子、３…ピエゾドライバ、４…窓、５、１０３…レーザ光源、６…集光レンズ、７、３２、４２、７０、１０５…排気ポンプ、８…レーザ光、９…レーザ光照射点、１０…集光ミラー、１１、１０８…液滴、１２、１１０…液滴（残留ターゲット物質）、１３、５１、６７…ターゲット物質捕集部、２１、６３…ゲートバルブ、２２…ターゲット物質精製槽、２３…温度センサ、２４…ヒータ制御部、２５…ヒータ、２６…ドーム、２７…液面センサ、２８…バルブ開閉部、３１、４１…不活性ガス供給部、３３、３４、３６、４３、４４、７１、７２…バルブ、３５…精製ターゲット物質流入管、３７…配管、４０…ターゲット物質冷却チャンバ、４０ａ〜４０ｄ、５２…板、５３…クーラ、５４、６２…ワイパー、６１…ターゲット物質冷却槽、６４…冷媒リザーバ、６５…フィルタ、６６…ゲート、６８…ポンプ、１０１…ノズル、１０２…プラズマ発生室、１０４…レンズ、１１１…ターゲット物質回収筒

Claims (15)

1. ターゲット物質にレーザビームを照射することにより極端紫外光を発生する光源装置であって、
   極端紫外光の生成が行われる極端紫外光生成チャンバと、
   前記極端紫外光生成チャンバ内にターゲット物質として液体状の金属を供給するターゲット物質供給手段と、
   前記極端紫外光生成チャンバ内に供給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プラズマを発生させるレーザ光源と、
   前記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、
   前記極端紫外光生成チャンバ内に供給されたターゲット物質の内のレーザビームが照射されなかったターゲット物質を精製して前記ターゲット物質供給手段に供給するターゲット物質精製手段と、
   を具備する極端紫外光源装置。
2. 前記ターゲット物質精製手段が、
   前記極端紫外光生成チャンバ内に供給されたターゲット物質の内のレーザビームが照射されなかったターゲット物質を貯蔵するターゲット物質槽と、
   前記ターゲット物質槽内のターゲット物質を加熱溶融する加熱手段と、
   前記加熱手段によって過熱溶融されたターゲット物質を前記ターゲット物質供給手段に供給するための配管と、
   を具備する、請求項１記載の極端紫外光源装置。
3. 前記ターゲット物質精製手段が、前記ターゲット物質槽を加圧する加圧手段を更に具備する、請求項２記載の極端紫外光源装置。
4. 前記ターゲット物質供給手段が、ターゲット物質を貯蔵するターゲットリザーバを有しており、
   前記ターゲット物質精製手段が、前記加圧手段が前記ターゲット物質槽を加圧するときに前記ターゲットリザーバを減圧する減圧手段を更に具備する、請求項３記載の極端紫外光源装置。
5. 前記ターゲット物質精製手段が、前記ターゲット物質槽内の不純物をターゲット物質から分離する不純物分離手段を更に具備する、請求項２〜４のいずれか１項記載の極端紫外光源装置。
6. 前記不純物分離手段が、上方向に凸状のドーム形状を有する部材である、請求項５記載の極端紫外光源装置。
7. 前記極端紫外光生成チャンバ内に供給されたターゲット物質の内のレーザビームが照射されなかったターゲット物質を捕集して前記ターゲット物質精製手段に供給するターゲット物質捕集手段を更に具備する、請求項１〜６のいずれか１項記載の極端紫外光源装置。
8. 前記極端紫外光生成チャンバ内に供給されたターゲット物質の内のレーザビームが照射されなかったターゲット物質を冷却して前記ターゲット物質精製手段に供給するターゲット物質冷却手段を更に具備する、請求項１〜７のいずれか１項記載の極端紫外光源装置。
9. 前記ターゲット物質冷却手段が、
   前記極端紫外光生成チャンバ内に供給されたターゲット物質の内のレーザビームが照射されなかったターゲット物質が通過するターゲット物質冷却チャンバと、
   前記ターゲット物質冷却チャンバ内を通過しているターゲット物質を冷却するためのガスを前記ターゲット物質チャンバ内に供給するガス供給手段と、
   前記ターゲット物質冷却チャンバ内に供給されたガスを排気するガス排気手段と、
   を具備する、請求項８記載の極端紫外光源装置。
10. 前記ターゲット物質冷却チャンバ内に配置され、ターゲット物質が通過する開口を有する少なくとも１つの開口板を更に具備する、請求項９記載の極端紫外光源装置。
11. 前記開口板が、ターゲット物質の進行方向に向かって傾斜した形状を有する、請求項１０記載の極端紫外光源装置。
12. 複数の前記開口板を具備し、
    前記複数の開口板の各々の開口が、当該開口板のターゲット物質の進行方向において隣接する開口板の開口よりも大きく、前記複数の開口板の各々の傾斜が、当該開口板のターゲット物質の進行方向において隣接する開口板の傾斜よりも大きい、請求項１１記載の極端紫外光源装置。
13. 前記ターゲット物質冷却手段が、
    前記極端紫外光生成チャンバ内に供給されたターゲット物質の内のレーザビームが照射されなかったターゲット物質の軌道上に配置された部材と、
    前記部材に付着したターゲット物質を冷却固化するためのクーラと、
    前記部材上において冷却固化されたターゲット物質を前記部材から剥離するための剥離手段と、
    を具備する、請求項８記載の極端紫外光源装置。
14. 前記ターゲット物質冷却手段が、
    前記チャンバ内に供給されたターゲット物質の内のレーザビームが照射されなかったターゲット物質を冷却固化するための冷媒が注入されたターゲット物質冷却槽と、
    前記ターゲット物質冷却槽内の冷媒を排出する排出手段と、
    冷媒によって冷却固化されたターゲット物質を残留させるターゲット物質残留部材と、
    前記ターゲット物質残留部材上に残留したターゲット物質を前記ターゲット物質精製手段に供給するための供給手段と、
    を具備する、請求項８記載の極端紫外光源装置。
15. 前記排出手段によって排出された冷媒を前記ターゲット物質冷却槽に注入する注入手段を更に具備する、請求項１４記載の極端紫外光源装置。

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