JP2010186995A - 極端紫外光源装置及びクリーニング方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】チャンバ内に配置された光学素子等の部品に付着したデブリを排除することができる極端紫外光源装置を提供する。
【解決手段】この極端紫外光源装置は、極端紫外光の生成が行われるチャンバと、チャンバ内にターゲット物質を供給するターゲット物質供給部と、ターゲット物質にドライバ用パルスレーザ光を照射してプラズマを生成するドライバレーザ装置と、クリーニング用パルスレーザ光を射出するクリーニングレーザ装置と、チャンバ内に設置された部品にクリーニング用パルスレーザ光を照射することにより、該部品の表面に付着したデブリを除去するように、クリーニングレーザ装置から射出されるクリーニング用パルスレーザ光の照射位置を制御する制御部とを含む。
【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 ultraviolet)光源装置、及び、そのようなEUV光源装置において、EUV光の生成が行われるチャンバ内に設置された部品をクリーニングする方法に関する。
近年、半導体プロセスの微細化に伴って光リソグラフィにおける微細化が急速に進展しており、次世代においては、60nm〜45nmの微細加工、さらには32nm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、32nm以下の微細加工の要求に応えるべく、波長13nm程度のEUV光を発生する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、ターゲットにレーザ光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)がある。LPP式EUV光源装置は、真空チャンバ内に存在するターゲット、例えば、スズ(Sn)に、ドライバ用パルスレーザ光を集光することによりプラズマを生成する。生成されたプラズマからは、EUV光を含む様々な波長成分が放射されるので、その内の所望の波長成分(例えば、13.5nmの波長を有する成分)を、集光ミラー(EUV集光ミラー)を用いて選択的に反射集光し、EUV光を利用する露光機等の機器に出力する。
LPP式EUV光源装置は、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、光源の周囲に電極等の構造物が無く、ほぼ等方的な放射角度分布を持つ点光源であるので、2πから4πステラジアン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を有する。このため、LPP式EUV光源装置は、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22は、露光装置の光源として用いられるLPP方式EUV光源装置の構成を示す概念図である。液滴又は粒滴として真空チャンバ内に供給されるターゲット物質に対して、ドライバレーザ装置からのパルスレーザ光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化する。このプラズマからEUV光を含む様々な波長成分が放射される。そこで、EUV光の波長成分を選択的に反射するEUV集光ミラーを用いて特定波長のEUV光を反射集光し、露光機に出力する。EUV集光ミラーの反射面には、例えば、モリブデン(Mo)の薄膜とシリコン(Si)の薄膜とを交互に積層した多層膜(Mo/Si多層膜)が形成されている。この多層膜は、波長13.5nmのEUV光を60%から70%程度反射する。
LPP式EUV光源装置においては、ターゲットの一部はプラズマ発生時の衝撃波等により分裂、飛散し、デブリとなる。デブリは、高速イオンや、プラズマにならなかったターゲットの残滓を含む。飛散したデブリは、真空チャンバ内に配置された光学素子等の部品、例えば、EUV集光ミラー、レーザ集光レンズ、ミラー、レーザ光入射ウインドウ、スペクトル純度フィルタ(SPF:Spectrum Purity Filter)、光学式センサの入射窓等の表面に付着する。このため、光学素子の反射率又は透過率が減少して、EUV光の出力が低下したり、光学式センサの感度が低下したりするという問題が発生する。
特に、EUV集光ミラーは、プラズマ近傍においてプラズマを取り囲むように設置されるので、プラズマやターゲットから放出される中性粒子がEUV集光ミラーの反射面に付着してEUV集光ミラーの反射率を低下させる一方、プラズマから放出されるイオンがスパッタリング作用によりEUV集光ミラーの反射面に形成されている多層膜を削り取ってEUV光の選択率を低下させる。
現状においては、EUV光源装置の出力に対する要求に応ずるターゲット材料として、高いEUV変換効率を有するスズ(Sn)等の金属が有望と考えられている。EUV集光ミラーの反射面にデブリにより金属が付着したときには、EUV光は、その金属膜を往復する間に吸収される。したがって、例えば、EUV集光ミラーの当初の反射率Rを60%として、デブリによる金属膜の光透過率Tが約95%であると、EUV集光ミラーの反射率Rは54.2%に低下して、反射率Rの低下率が約10%になる。
EUV集光ミラーは、反射面に特殊な表面加工を施す必要があり、例えば0.2nm(rms)程度の高い平坦性等の高い光学的精度を要求されるので、非常に高価である。また、露光装置の運転コスト削減や、メンテナンス時間の低減等の観点から、EUV集光ミラーの長寿命化が求められている。露光用EUV光源装置におけるEUV集光ミラーの寿命は、例えば、反射率Rが10%低下するまでの期間とされ、少なくとも1年間の寿命が要求されている。
13.5nmの波長を有するEUV光に対して、EUV集光ミラーの反射率の低下が10%以下であるためには、デブリによる金属の堆積厚さの許容値は、スズ(Sn)の場合に約0.75nm、リチウム(Li)の場合に約5nmであり、極めて僅かな値である。このため、EUV集光ミラーへのスズ付着防止技術が様々提案されているが、1年間の寿命を達成するためには、付着したスズを除去することも有効なので、クリーニングについても種々の試みがなされている。
関連する技術として、特許文献1には、EUVプラズマ発生チャンバ内にエッチャントガスを導入してクリーニングを行うEUV光生成装置が開示されている。このEUV光生成装置は、エッチャントガスをスズと反応させて化合物とし、この化合物を気化して除去する。しかしながら、このEUV光生成装置においては、チャンバ内の部品をエッチャントガスに耐える材料で構成する必要があり、また、十分なエッチング速度を確保するために、エッチング促進プラズマを生成したり、イオン加速器を用いたり、EUV集光ミラーを加熱したりする必要があった。特許文献1によれば、多層膜にダメージを与えることなく効率良くスズデブリを除去することができるが、チャンバ内でエッチャントガスによる屈折率の分布が発生し、EUV光やドライバ用パルスレーザ光の波面が歪む。このため、EUV光やドライバ用パルスレーザ光の集光性能を維持することが困難であった。
また、特許文献2には、露光装置の光学素子のコンタミネーションをパルスレーザ光ではない紫外光で除去する方法が開示されている。この方法は、例えば、UV−LEDやUV−レーザダイオード等の連続発振の半導体光源を用いて紫外光を光学素子に照射し、光学素子に付着したカーボン等の有機物と光化学反応させて除去する。ただし、紫外光はスズ等の金属と光化学反応しないので、EUV集光ミラーに付着した金属膜に対しては効果がない。
特表2008−518480号公報 米国特許出願公開第2008/0212045号明細書
本発明は、このような問題点に鑑みてなされた。本発明の目的は、チャンバ内に配置された光学素子等の部品、特に、EUV集光ミラーの反射面に付着したデブリを排除することができる極端紫外光源装置、及び、そのような極端紫外光源装置において用いられるクリーニング方法を提供することである。
上記目的を達成するため、本発明の1つの観点に係る極端紫外光源装置は、ターゲット物質にドライバ用パルスレーザ光を照射して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発生する極端紫外光源装置であって、極端紫外光の生成が行われるチャンバと、チャンバ内にターゲット物質を供給するターゲット物質供給部と、ターゲット物質にドライバ用パルスレーザ光を照射してプラズマを生成するドライバレーザ装置と、クリーニング用パルスレーザ光を射出するクリーニングレーザ装置と、チャンバ内に設置された部品にクリーニング用パルスレーザ光を照射することにより、該部品の表面に付着したデブリを除去するように、クリーニングレーザ装置から射出されるクリーニング用パルスレーザ光の照射位置を制御する制御部とを具備する。
また、本発明の1つの観点に係るクリーニング方法は、ターゲット物質にドライバ用パルスレーザ光を照射して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発生する極端紫外光源装置において、極端紫外光の生成が行われるチャンバ内に設置された部品をクリーニングする方法であって、クリーニングレーザ装置からクリーニング用パルスレーザ光を射出するステップと、該部品の表面を走査するように該部品の表面にクリーニング用パルスレーザ光を照射することにより、該部品の表面に付着したデブリを除去するステップとを具備する。
ここで、クリーニング用パルスレーザ光は、赤外領域から真空紫外領域の波長を有するパルスレーザ光でも良い。特に、EUV集光ミラーの多層膜にダメージがほとんどなく、効率良くデブリを除去できる点において、紫外領域の波長を有するパルスレーザ光であることが好ましい。
デブリが付着したEUV集光ミラーの反射面にパルスレーザ光を照射すると、反射面の多層膜に対してダメージを与えることなく、反射面に付着したデブリを効率よく除去することができる。その理由は、次の通りである。パルスレーザ光のエネルギーにより、付着粒子(デブリ)が急激に熱膨張する。このため、非付着物に対して付着粒子の加速度が生じる。この加速度が、付着粒子と非付着物との間の分子間力を断ち切ることにより、付着粒子を遊離して除去すると考えられる。
本発明によれば、従来のエッチャントガスによるクリーニングにおいて必要であったエッチャントガス対策、エッチング促進プラズマ装置、イオン加速装置、EUV集光ミラーの高温化等の様々な付帯技術を必要とせずに、常温でしかも真空又は低真空の状態でも容易に効率良くデブリを除去することができる。さらに、パルスレーザ光の照射強度を最適化することにより、EUV集光ミラーにダメージを与えることなく、付着したデブリのみを除去することができる。このようにして、EUV集光ミラー等の光学素子の表面に付着したデブリを除去することにより、光学素子の寿命を延長して装置のコストを低減することができる。
本発明の第1の実施形態に係るLPP式EUV光源装置におけるレーザクリーニング装置の構成を示す図である。 本発明に係るレーザクリーニングの性能を確認するための照射試験装置の概念図である。 照射サンプルのレーザ光未照射領域とレーザ光照射領域における基板表面のXPS(X線光電子分光)による元素分析結果を示す表である。 本発明におけるクリーニング原理を説明する概念図である。 本発明の第2の実施形態に係るLPP式EUV光源装置の構成を示す図である。 図5におけるEUV光の発生タイミングとクリーニング用パルスレーザ光の出力タイミングの例を示すタイミングチャートである。 図5に示すEUV光源装置の動作例を示すメインフローチャートである。 図7に示すレーザクリーニング開始判断サブルーチンの一例を示すフローチャートである。 図7に示すレーザクリーニング開始判断サブルーチンの別の例を示すフローチャートである。 図7に示すレーザクリーニングサブルーチンの一例を示すフローチャートである。 EUV露光準備サブルーチンの一例を示すフローチャートである。 本発明の第3の実施形態に係るLPP式EUV光源装置の構成を示す図である。 図12に示すEUV光源装置におけるクリーニング手順を示すフローチャートである。 本発明の第4の実施形態に係るLPP式EUV光源装置の構成を示す図である。 図14に示すEUV光源装置におけるクリーニング手順を示すフローチャートである。 本発明の第5の実施形態に係るLPP式EUV光源装置の構成を示す図である。 第5の実施形態におけるレーザクリーニングサブルーチンを示すフローチャートである。 本発明の第6の実施形態に係るLPP式EUV光源装置の構成を示す図である。 図18に示すEUV光源装置におけるクリーニング手順の一例を示すメインフローチャートである。 図19に示すクリーニング手順におけるEUV集光ミラー交換サブルーチンの一例を示すフローチャートである。 本発明の第7の実施形態に係るLPP式EUV光源装置におけるレーザクリーニング装置の構成を示す図である。 露光装置の光源として用いられるLPP方式EUV光源装置の構成を示す概念図である。
以下、本発明の実施形態について、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符号を付して、説明を省略する。
(実施形態1)
図1は、本発明の第1の実施形態に係るLPP式EUV光源装置におけるレーザクリーニング装置の構成を示す図である。レーザクリーニング装置以外の構成は、例えば、図5に示す第2の実施形態に係るLPP式EUV光源装置の構成と同様である。
第1の実施形態に係るLPP式EUV光源装置は、レーザクリーニング装置を用いて、回転楕円体の形状を有するEUV集光ミラー51の反射面52を所定のエネルギー密度で走査してデブリを除去する。このため、レーザクリーニング装置は、クリーニング用パルスレーザ光を射出するクリーニングレーザ装置13と、クリーニング用パルスレーザ光の光軸方向におけるエネルギー密度が所定の範囲内となるようにクリーニング用パルスレーザ光の収束状態を制御する光軸方向エネルギー密度可変モジュール15と、クリーニング用パルスレーザ光をEUV光生成チャンバ50内に導入するクリーニング用パルスレーザ光導入光学系20と、クリーニング用パルスレーザ光でクリーニング対象物を走査するための走査光学系23とを含んでいる。
また、EUV光源装置のコントロールシステム(制御部)10は、EUV光源装置の各部を制御するコントローラ11と、レーザクリーニングコントローラ12と、ビーム走査コントローラ14とを含んでいる。レーザクリーニングコントローラ12は、コントローラ11の制御の下で、クリーニングレーザ装置13及びビーム走査コントローラ14を制御する。ビーム走査コントローラ14は、光軸方向エネルギー密度アクチュエータ16及びスキャニングアクチュエータ24を制御する。
レーザクリーニング動作において、コントロールシステム10は、EUVチャンバ50内に設置された部品にクリーニング用パルスレーザ光を照射することにより、該部品の表面に付着したデブリを除去するように、クリーニングレーザ装置13から射出されるクリーニング用パルスレーザ光の照射位置を制御する。
光軸方向エネルギー密度可変モジュール15は、光軸方向エネルギー密度アクチュエータ16と、凸レンズ18と、凹レンズ19とを含んでいる。クリーニングレーザ装置13から射出されるクリーニング用パルスレーザ光は、光軸方向エネルギー密度可変モジュール15の凸レンズ18及び凹レンズ19を透過する。このとき、光軸方向エネルギー密度アクチュエータ16が凸レンズ18を光軸方向に移動させることにより、集光位置が光軸方向に変化する。EUV集光ミラー51は球面ミラーに比べて中央部が深く窪んでいるので、レーザ光照射位置によって集光位置を変化させて、クリーニング用パルスレーザ光のエネルギー密度が所望のエネルギー密度となるように調節される。
クリーニング用パルスレーザ光導入光学系20は、クリーニング用パルスレーザ光をEUV光生成チャンバ50内に導入するためのHR(高反射)ミラー21及びウインドウ22を含んでいる。光軸方向エネルギー密度可変モジュール15から出力されたクリーニング用パルスレーザ光は、HRミラー21及びウインドウ22を介して、EUV光生成チャンバ50内に導入される。
EUV光生成チャンバ50内に導入されたクリーニング用パルスレーザ光は、走査光学系23に入射する。走査光学系23は、スキャニングアクチュエータ24と、スキャニングミラー(回転ミラー)25とを含んでいる。スキャニングミラー25の設置角度を少なくとも2軸で変化させるミラーホルダをスキャニングアクチュエータ24が駆動することにより、回転楕円体の形状を有するEUV集光ミラー51の反射面52をクリーニング用パルスレーザ光が走査できるようになっている。
以下、このレーザクリーニング装置の動作について説明する。
EUV光源装置を制御するコントローラ11から、クリーニング用パルスレーザ光を用いたデブリ洗浄の命令がレーザクリーニングコントローラ12に入力されると、レーザクリーニングコントローラ12は、現状におけるEUV集光ミラー51の反射面52におけるレーザ光照射位置と光軸方向エネルギー密度可変モジュール15との間の光路上の距離を算定又は計測して、レーザ光照射位置におけるクリーニング用パルスレーザ光のエネルギー密度を所望のエネルギー密度に設定する制御信号を光軸方向エネルギー密度可変モジュール15に送信する。また、レーザクリーニングコントローラ12は、クリーニングレーザ装置13に制御信号を送信し、デブリを除去できる所定のパルス数で発振させる。
次に、ビーム走査コントローラ14の制御の下で、スキャニングアクチュエータ24が、EUV集光ミラー51の反射面52におけるレーザ光照射位置を変更する。レーザクリーニングコントローラ12は、変更後のレーザ光照射位置と光軸方向エネルギー密度可変モジュール15との間の光路上の距離を算定又は計測して、レーザ光照射位置におけるクリーニング用パルスレーザ光のエネルギー密度を所望のエネルギー密度に設定する制御信号を光軸方向エネルギー密度可変モジュール15に送信する。また、レーザクリーニングコントローラ12は、クリーニングレーザ装置13に制御信号を送信し、クリーニングレーザ装置13を、デブリを除去できる所定のパルス数で発振させる。
このような動作を繰り返すことにより、回転楕円体の形状を有するEUV集光ミラー51の反射面52をクリーニング用パルスレーザ光で万遍なく照射することにより、EUV集光ミラー51の反射面52に付着したデブリを確実に除去し、かつ、反射面52の多層膜にダメージを与えないようにすることができる。
図2は、本発明に係るLPP式EUV光源装置におけるレーザクリーニングの性能を確認するための照射試験装置の概念図である。クリーニングレーザ装置71は、Nd:YAG(neodymium doped yttrium aluminum garnet)レーザであって、4倍高調波(4ω、波長266nm)でパルス幅10nsを有するパルスレーザ光74を射出する。照射サンプル73は、EUV光を放射しているレーザ生成Snプラズマに暴露されたことにより表面に厚み約2nmのスズ(Sn)が堆積したMo/Si多層膜ミラー(EUV集光ミラー)の基板である。
クリーニングレーザ装置71から射出されるパルスレーザ光74を、照射サンプル73の表面に照射した。照射サンプル73の温度は常温とし、レーザ照射により照射サンプル73から剥がれた粒子がより遠くまで飛ぶように、真空チャンバ72内は低真空状態(〜20Pa)とした。照射エネルギー密度の平均値は、Mo/Si多層膜のダメージ閾値とされる20mJ/cm(レンジ:8mJ/cm〜62mJ/cm)であり、1000ショットの照射を行った。
図3は、照射サンプルのレーザ光未照射領域とレーザ光照射領域における基板表面のXPS(X線光電子分光)による元素分析結果を示す表である。レーザ光未照射領域とレーザ光照射領域とを比較すると、スズ(Sn)のXPS信号強度は4.7at%(厚み2nm相当)から0.3at%(厚み0.1nm以下相当)へと減少し、レーザ照射によるクリーニング効果があることが確認された。加えて、炭素(C)のXPS信号強度も大幅に減少し、炭素(C)のクリーニング効果があることも確認された。また、基板上の第1層目の元素であるシリコン(Si)及び第2層目の元素であるモリブデン(Mo)の信号強度が増加していることからも、スズ(Sn)及び炭素(C)がクリーニングされていることが分かった。
また、Mo/Si多層膜のダメージ閾値とされる20mJ/cm以下の照射エネルギー密度であれば、多層膜にダメージを与えずにレーザクリーニング可能であることが分かった。今回の実験におけるクリーニングレートは、約2nm/1000ショット以上であったが、照射エネルギー密度を維持したまま、レーザ光の高繰り返し化又はレーザ光の短パルス化を行うことによって、高速なクリーニングが可能となる。
図4は、本発明におけるクリーニング原理を説明する概念図である。本発明の基本原理は、パルスレーザ光の照射により、付着粒子(デブリ)102が急激に熱膨張するため生じる加速度が付着粒子102と基板表面101との間の分子間力を絶つことにより、付着粒子(デブリ)102を除去するものと考えられる。このため、パルスエネルギーが同じ場合には、レーザ光のパルス幅が短いほど大きな加速度を得ることができることになる。例えば、10nsのパルス幅を有するパルスレーザ光の照射は、100MHzの超音波衝撃を与えることに相当する。
距離rの2つの分子間に働くファンデルワールス力(Van der Walls)Fvは、遠方では、次式(1)によって表される。
Fv=kr−7 ・・・(1)
ここで、kは所定の係数である。
一方、基板を無限平面状に配列した分子の層が無数に重なった物とみなすと、基板表面の分子からの距離rにおける分子間力による引力は、半無限空間における分子間力の積分により、r分だけ次元が上がり、次式(2)によって表される。
Fv=4kr−4 ・・・(2)
したがって、図4に示すように、基板表面の分子と分子間距離rで接する半径d/2の球(付着粒子102)との間に働くファンデルワールス力は、次式(3)によって表される。
Figure 2010186995
ここでd/r>>1なので、大括弧内の第2項は第1項に比べて無視することができる。したがって、付着力は、次式(4)によって表される。
Fv=2πkd/r ・・・(4)
付着粒子102の質量mはdに比例するので、直径dの付着粒子102と基板表面の分子との分子間力を断ち切るのに必要な加速度aは、次式(5)によって表される。
Figure 2010186995
この加速度aを発生させ、かつ、多層膜にダメージを与えないレーザパルス光をEUV集光ミラーの反射面に照射することにより、EUV集光ミラーの反射面を傷つけずに付着粒子(デブリ)を除去することができる。
以上説明したように、短いパルス幅(数十nS以下)を有するパルスレーザ光であれば、波長に関係なく、EUV集光ミラーの反射面上の付着粒子(デブリ)を除去することができる。例えば、短パルスレーザであれば、EUV光を発生するために用いられるドライバレーザ装置であるCOレーザ(波長:10.6μm)やYAGレーザ(波長:1.06μm)から出力されるパルスレーザ光でも、EUV集光ミラーの多層膜にダメージを与えずにレーザクリーニングを行うことが可能である。
しかしながら、レーザクリーニングを行うためのパルスレーザ光としては、真空紫外領域から紫外線領域の波長を有するパルスレーザ光が望ましい。なぜならば、デブリである金属(Sn、Li等)は、この波長領域のパルスレーザ光に対して高い吸収率を有する。また、この波長領域のパルスレーザ光は、EUV集光ミラーの深くまで到達しないので、EUV集光ミラーの多層膜に損傷を与えることなく、表面に付着したデブリを除去することができる。
(実施形態2)
図5は、本発明の第2の実施形態に係るLPP式EUV光源装置の構成を示す図である。図5に示すLPP式EUV光源装置は、コントロールシステム10と、図1に示す第1の実施形態におけるのと同様なレーザクリーニング装置と、EUV光生成チャンバ50と、EUV集光ミラー51と、ターゲット供給装置53と、ターゲット回収装置54と、ドライバレーザ装置57と、ドライバ用パルスレーザ光のための集光光学系58と、ドライバ用パルスレーザ光のためのレーザダンパ60と、スペクトル純度フィルタ(SPF)61と、ピンホール板63と、ゲートバルブ64と、2つの電磁石75とを含んでいる。
レーザクリーニング装置は、クリーニングレーザ装置13と、光軸方向エネルギー密度可変モジュール15と、HRミラー21及びスキャニングミラー(回転ミラー)25を有する走査光学系とを含んでいる。クリーニングレーザ装置13から射出されたパルスレーザ光は、ウインドウ22を介してEUV光生成チャンバ50内に導入され、HRミラー21及びスキャニングミラー25を有する走査光学系に入射する。走査光学系に入射したパルスレーザ光は、HRミラー21によって反射され、さらに、スキャニングミラー25によって反射されて、EUV集光ミラー51の反射面52を走査することにより、反射面52をクリーニングする。
ターゲット供給装置53から供給されたドロプレットターゲット55が回転楕円体の反射面を有するEUV集光ミラー51の第1焦点位置(プラズマ発光点)56に到達すると、それに同期してドライバレーザ装置57からパルスレーザ光が出力され、ドライバ用パルスレーザ光のための集光光学系58及びウインドウ59を介してドロップレット上に集光照射される。これにより、第1焦点位置56においてドロップレットターゲットがプラズマ化して、プラズマからEUV光が発生する。このEUV光は、EUV集光ミラー51により、第2焦点位置62に集光される。この第2焦点位置62を、中間集光点(IF::intermediate focusing point)とも呼ぶ。
図5においては、ドライバ用パルスレーザ光のための集光光学系58が1つの集光レンズで構成されているが、本発明はこの実施形態に限定されることなく、例えば、軸外放物面ミラーによってドライバ用パルスレーザ光を集光しても良いし、集光性能を調節するために、凹レンズと凸レンズとの組合せ、凹面ミラーと凸面ミラーとの組合せ、又は、レンズとミラーとの組合せにより、ドライバ用パルスレーザ光を集光しても良い。また、ドライバ用パルスレーザ光のための集光光学系58の一部又は全ての光学素子が、ウインドウ59と第1焦点位置56との間に配置されていても良い。
本実施形態においては、EUV集光ミラー51とIF62との間の光路中に、13.5nmの波長を有するEUV光のみを透過させるスペクトル純度フィルタ(SPF)61が配置されている。さらに、IF62付近にピンホール板63が配置されており、EUV光は、ゲートバルブ64を介して露光機65に入射する。また、本実施形態においては、第1焦点位置56のプラズマから発生するイオンを閉じ込めるために、2つの電磁石75が、EUV光生成チャンバ50の図中上下に配置されている。
ここで、クリーニングレーザ装置13から射出されたパルスレーザ光は、ウインドウ22を透過し、EUV光生成チャンバ50の内部に配置された走査光学系のHRミラー21及びスキャニングミラー25によって偏向される。このようにして、EUV集光ミラー51の反射面52をクリーニング用パルスレーザ光で走査することにより、EUV集光ミラー51の反射面52に堆積したデブリを除去することができる。
本発明の各実施形態においては、EUV集光ミラー51の反射面52を洗浄する場合について説明しているが、本発明はこれらの実施形態に限定されることなく、以下の光学素子や機械部品を洗浄しても良い。
(a)光学素子の例:ドライバ用パルスレーザ光のためのウインドウ59、ドライバ用パルスレーザ光のための集光光学系58の一部の光学素子がEUV光生成チャンバ50に内蔵されている場合には、EUV光生成チャンバ50に内蔵されている一部の光学素子、クリーニング用パルスレーザ光のためのウインドウ22、スペクトル純度フィルタ(SPF)61、EUV光強度検出器等のレーザ光又はEUV光のための光学素子であれば、何でも対象になる。さらに、ドロプレット等の計測をする計測器のためのウインドウ等も対象になる。
(b)機械部品の例:EUV光生成チャンバ50の内壁面、ターゲット供給装置53、ターゲット回収装置54、ドライバ用パルスレーザ光のためのレーザダンパ60等が対象になる。
図6は、図5におけるEUV光の発生タイミングとクリーニング用パルスレーザ光の出力タイミングの例を示すタイミングチャートである。図6に示す例では、EUV光の発生と次のEUV光の発生との間のタイミングに、クリーニングレーザ装置が、クリーニング用パルスレーザ光を出力している。
ドライバ用パルスレーザ光をドロップレットターゲットに照射することによりEUV光が発生するので、ドライバ用パルスレーザ光の照射タイミングとEUV光の発生タイミングとは略一致している。そこで、本実施形態においては、ドライバレーザ装置57がドライバ用パルスレーザ光の複数のパルスを発生するタイミングと異なるタイミングでクリーニング用パルスレーザ光を発生するように、コントロールシステム10がクリーニングレーザ装置13を制御する。
このように、EUV光の発生タイミングと異なるクリーニング用パルスレーザ光の出力タイミングを選ぶことにより、露光機65にEUV光を供給している期間、即ち、露光機65がウエハを露光している稼働期間中に、同時にレーザクリーニングを行うことができる。したがって、稼働期間中に、EUV集光ミラー51の反射面52にデブリが付着することを防止することができ、また、反射面52に付着したデブリを除去することもできる。その結果、EUVミラー51の反射率の低下も少なく、露光機65の稼働率が向上する。
また、図6に示す例に限らず、EUVミラー51の反射面52における所望の領域に必要なクリーニング用パルスレーザ光の照射を行うために、プログラムに従って、予め設定したタイミングでクリーニングを実施しても良い。あるいは、コントロールシステム10は、例えば、マスク交換時やウエハ交換時等において露光機65が露光を停止する時に露光停止信号を露光機65から受け取り、そのときにレーザクリーニングを実施しても良い。
図7は、図5に示すEUV光源装置の動作例を示すメインフローチャートであり、図8〜図10は、図7におけるサブルーチンを示すフローチャートである。
まず、ステップS11において、レーザクリーニングを開始するか否かを判断するサブルーチンが実行される。その結果、レーザクリーニングが必要と判断された場合(YES)には、処理がステップS12に移行し、レーザクリーニングが不要と判断された場合(NO)には、処理がステップS17に移行する。
ステップS12において、コントロールシステム10が、露光機65に対して、レーザクリーニングの許可を求めるレーザクリーニング要求信号を送信する。次に、ステップS13において、コントロールシステム10は、露光機65からレーザクリーニングを許可するレーザクリーニング許可信号が受信されているか否かを判定する。レーザクリーニング許可信号が受信されている場合には、処理がステップS14に移行し、ステップS14において、コントロールシステム10が、レーザクリーニングサブルーチンを実行する。
その後、コントロールシステム10は、ステップS15において、EUV露光準備サブルーチンを実行する。即ち、コントロールシステム10は、EUV光を発生するように各部を制御し、EUV集光ミラー51によってEUV光が所望のIF62に集光されて所望のエネルギーを有するように各部を調節し、露光の準備を完了する。次に、ステップS16において、コントロールシステム10は、レーザクリーニングが完了したことを知らせるレーザクリーニング完了信号を露光機65に送信する。そして、ステップS17において、コントロールシステム10が露光機65からEUV光発生信号を受信することによって、EUV光源装置から露光機65にEUV光が入力される。
図8は、レーザクリーニング開始判断サブルーチン(図7におけるステップS11)の一例を示すフローチャートである。図8に示すレーザクリーニング開始判断サブルーチンは、EUV光の発光のショット数に基づいて、レーザクリーニングを管理する。
まず、ステップS101において、コントロールシステム10が、前回のクリーニング後からのEUV光発生の回数Nをカウントする。次に、ステップS102において、コントロールシステム10は、カウントされた回数Nを、クリーニングを必要とするEUV光発生のショット数Ncと比較する。カウントされた回数Nが所定のショット数Nc以上である場合(N≧Nc)には、処理がステップS103に移行し、ステップS103において、カウントされた回数Nがゼロにリセットされ、次のステップS105において、レーザクリーニングを実行すべき時期であることを表す「YES」で、処理がメインフローにリターンする。一方、カウントされた回数Nが所定のショット数Ncよりも小さい場合(N<Nc)には、処理がステップS104に移行し、レーザクリーニングを実行すべき時期ではないことを表す「NO」で、処理がメインフローにリターンする。
図9は、レーザクリーニング開始判断サブルーチン(図7におけるステップS11)の別の例を示すフローチャートである。図9に示すレーザクリーニング開始判断サブルーチンは、EUV光の反射率に相当するパラメータに基づいて、レーザクリーニングを管理する。
まず、ステップS201において、コントロールシステム10が、EUV集光ミラー51の反射率に相当するパラメータRを計測するように各部を制御する。次に、ステップS202において、コントロールシステム10は、計測されたパラメータRを、クリーニングを必要とするEUV集光ミラー51の反射率に相当するしきい値Rcと比較する。パラメータRがしきい値Rc以下である場合(R≦Rc)には、処理がステップS203に移行し、レーザクリーニングを実行すべき時期であることを表す「YES」で、処理がメインフローにリターンする。一方、パラメータRがしきい値Rcよりも大きい場合(R>Rc)には、処理がステップS204に移行し、レーザクリーニングを実行すべき時期ではないことを表す「NO」で、処理がメインフローにリターンする。
ここで、EUV集光ミラー51の反射率に相当するパラメータRとしては、以下の例が挙げられる。
(1)EUV光の発光点(第1焦点位置56)における光強度Esourceと、EUV集光ミラー51によりIF62に集光されるEUV光の強度Eifを計測することにより、反射率に相当するパラメータR=Eif/Esourceを求める。
(2)ファーフィールド検出器(図12の説明にて後述する)をEUV光源装置に備えている場合には、ファーフィールドパターンにおける強度分布のコントラストC=(Imax−Imin)/(Imax+Imin)をパラメータRとし、クリーニングを必要とするコントラストをしきい値Rcとしても良い。
(3)ファーフィールド検出器をEUV光源装置に備えている場合には、ファーフィールドパターンにおける強度分布の平均値EavとEUV光の発光点における光強度Esourceとの比を求めて、R=Eav/Esourceとしても良い。
(4)ファーフィールド検出器又はミラー表面イメージ検出器(ミラー表面イメージ検出器に関しては、図14の説明にて後述する)を、EUV光源装置に備えている場合には、デブリ付着エリアAdeと全体のエリアAとの比を求めて、R=Ade/Aとしても良い。
図10は、レーザクリーニングサブルーチン(図7におけるステップS14)の一例を示すフローチャートである。
まず、ステップS301において、コントロールシステム10が、クリーニング用パルスレーザ光を出力するようにクリーニングレーザ装置13を制御し、ステップS302において、クリーニング用パルスレーザ光でEUV集光ミラー51の反射面52を走査するように走査光学系(HRミラー21及びスキャニングミラー25)を制御する。そして、ステップS303において、コントロールシステム10は、デブリが除去されたか否かを確認する。ここで、デブリが除去されたことが確認された場合(YES)には、処理がメインフローにリターンし、デブリが除去されたことが確認されない場合(NO)には、処理がステップS301に戻り、レーザクリーニングを繰り返す。この例では、EUVミラー51の反射面52を走査する場合を示したが、本発明はこの例に限定されることなく、その他の光学素子や機械部品の表面を走査して、デブリを除去しても良い。
図11は、EUV露光準備サブルーチン(図7におけるステップS15)の一例を示すフローチャートである。
まず、ステップS401において、コントロールシステム10が、EUV集光ミラー51を高精度にアライメントする。例えば、EUV光を使用せずに、EUV集光ミラー51の第1焦点位置56が所望の位置となるように調節する。次に、ステップS402において、コントロールシステム10は、露光機65にEUV光が入力するのを防ぐために、シャッタ等でEUV光を遮光する。そして、ステップS403において、コントロールシステム10は、ドロップレットターゲット55を発生するようにターゲット供給装置53を制御し、ターゲット供給装置53の動作を安定化してドロップレットを安定化させる。
次に、ステップS404において、コントロールシステム10は、ドロップレットターゲット55がEUV集光ミラー51の第1焦点位置56に到達するのと同期して、ドライバ用パルスレーザ光を出力するようにドライバレーザ装置57を制御する。ステップS405において、コントロールシステム10は、発生されたEUV光を検出し、ターゲット供給装置53の動作タイミングやドライバレーザ装置57の発振タイミングやEUV集光ミラー51の位置及び姿勢を制御して、EUV光発生を調節制御する。ステップS406において、コントロールシステム10は、所望のEUV光が発生しているか否かを判定する。所望のEUV光が発生していない場合には、処理がステップS405に戻る。一方、所望のEUV光が発生している場合には、処理がステップS407に移行し、コントロールシステム10は、EUV光発生の調節制御を停止して、処理がメインフローにリターンする。
このサブルーチンのステップS406において、所望のEUV光が発光しているか否かの判定基準として、以下の例が挙げられる。
(1)EUV光の発生位置がEUV集光ミラー51の第1焦点位置56の近傍における所定の範囲内にあるか否かをCCD等を用いて検出して判定が行われる。
(2)ファーフィールドパターンにおける強度分布が所望の均一性を有するか否かに基づいて判定が行われる。
(3)IF62における発光点の像の位置、大きさ、又は、エネルギーを検出する計測器を用いて、検出値が所定の範囲内に入っているか否かに基づいて判定が行われる。
(実施形態3)
図12は、本発明の第3の実施形態に係るLPP式EUV光源装置の構成を示す図である。第3の実施形態に係るEUV光源装置は、EUV集光ミラー51の反射面52におけるデブリ付着領域(状態)を観測するためにEUV光のファーフィールドパターンを検出するファーフィールド検出器26を備えている。その他の点に関しては、図5に示す第2の実施形態と同様である。一般に、ファーフィールドパターンとは、EUV集光ミラー51の第1焦点位置56におけるEUV光の像が転写される第2焦点位置(IF)62よりも第1焦点位置56から遠い位置において広がったEUV光の照度分布パターン(ビームパターン)と定義される。
本実施形態においては、EUV集光ミラー51とIF62との間にスペクトル純化フィルタ(SPF)66を配置して、このSPF66の反射光が一旦集光した位置よりもSPF66から遠い位置におけるビームパターンをファーフィールド検出器26で計測することにより、EUV集光ミラー51の反射面52の状態を観測することができる。ファーフィールド検出器26は、例えば、蛍光板とCCDカメラとによって構成することができる。
コントロールシステム10は、EUV光のファーフィールドパターンに基づいてEUV集光ミラー51の反射面52における汚れの位置を検出し、該汚れの位置にクリーニング用パルスレーザ光を照射してデブリを除去するように、クリーニングレーザ装置13から射出されるクリーニング用パルスレーザ光の照射位置を制御する。
ファーフィールド検出器26によって検出されたEUV集光ミラー51の反射面52の像において、光強度が強いエリアはデブリの付着が少なく反射率が高くなり、光強度が弱いエリアはデブリの付着が多く反射率が低くなる。この検出結果に基づいて、コントロールシステム10は、デブリが付着した領域をクリーニング用パルスレーザ光で走査しながらクリーニングするように、走査光学系(HRミラー21及びスキャニングミラー25)を制御する。なお、本実施形態においては、ファーフィールドパターンを観測するためにEUV光を利用したが、スズ(Sn)等のデブリが反射面52に付着することによってEUV集光ミラー51の反射率が変化する波長領域の光であれば、EUV光でなくても利用することができる。
図13は、図12に示すEUV光源装置におけるクリーニング手順を示すフローチャートである。
コントロールシステム10は、レーザクリーニング装置13を制御することにより検査用にEUV光を発生させ(ステップS21)、EUV集光ミラー51の反射面52のファーフィールドパターンをファーフィールド検出器26から入手して、反射率が低下した領域が存在するか否かを判定する(ステップS22)。反射率低下領域が存在しない場合には、処理が再びステップS21に戻って、コントロールシステム10は、EUV光を発生させてデブリの付着を監視する。一方、反射率低下領域が存在する場合には、コントロールシステム10は、反射率が低下した領域をクリーニング用パルスレーザ光で走査しながらクリーニングを実施し(ステップS23)、その後、初めからクリーニング手順を繰り返す。
また、本実施形態におけるレーザクリーニング装置は、ファーフィールドパターンを常時観測し、反射率の最も低い領域をクリーニング用パルスレーザ光で走査することによって、EUV集光ミラー51の反射面52をクリーニングする。その結果、EUV集光ミラー51の反射面52を清浄に維持し、反射面52の一部に付着した汚れを選択的にクリーニングして、反射率分布を常に所望の状態に維持することが可能である。ここで、ファーフィールドパターンの判定や走査光学系の制御は、コントロールシステム10において自動的に行うことができる。
(実施形態4)
図14は、本発明の第4の実施形態に係るLPP式EUV光源装置の構成を示す図である。第4の実施形態に係るLPP式EUV光源装置は、第3の実施形態におけるのと同様に、EUV集光ミラー51のデブリ付着領域(状態)を検出する検出器を備えて、EUV集光ミラー51の反射面51に付着したデブリをクリーニング用パルスレーザ光で除去するものである。
図14に示すように、このEUV光源装置は、EUVミラー51の反射面52を照明する照明光源27と、反射面52を効率良く照明するための照明光学系28と、反射面52におけるデブリ付着領域(状態)を観測するために反射面52の画像を検出するCCD等の2次元センサを有するミラー表面イメージ検出器29と、EUVミラー51の反射面52の像をミラー表面イメージ検出器29のセンサ面に転写させる転写光学系30とを含んでいる。照明光源27は、スズ(Sn)等のデブリが付着した部分とデブリが付着していない部分とを判別できる波長の光を発生する光源である。
コントロールシステム10は、ミラー表面イメージ検出器29の出力信号に基づいて集光ミラー51の反射面52における汚れの位置を検出し、該汚れの位置にクリーニング用パルスレーザ光を照射してデブリを除去するように、クリーニングレーザ装置13から射出されるクリーニング用パルスレーザ光の照射位置を制御する。
本実施形態においては、EUV集光ミラー51の反射面52を照明して、反射面52の像をミラー表面イメージ検出器29のセンサ面に転写して結像させることにより、ミラー表面イメージ検出器29が、EUV集光ミラー51の反射面52の転写像(ミラー表面イメージ)を検出する。これにより、EUVミラー51の反射面52における汚れの位置を検出し、デブリが付着した領域を明らかにして、その領域をクリーニング用パルスレーザ光で走査してクリーニングを実施することができる。
図15は、図14に示すEUV光源装置におけるクリーニング手順を示すフローチャートである。
コントロールシステム10は、レーザクリーニング装置を制御することにより検査用にEUV光を発生させ(ステップS31)、ミラー表面イメージ検出器29からEUV集光ミラー51の反射面52の画像を入手して、反射率が低下した領域が存在するか否かを判定する(ステップS32)。反射率低下領域が存在しない場合には、処理が再びステップS31に戻って、コントロールシステム10は、EUV光を発生させてデブリの付着を監視する。反射率低下領域が存在する場合には、コントロールシステム10は、反射率が低下した領域をクリーニング用パルスレーザ光で走査しながらクリーニングを実施し(ステップS33)、その後、初めからクリーニング手順を繰り返す。
本実施形態においては、EUV集光ミラー51の反射面52を一度に観測する場合について説明したが、EUV集光ミラー51が大きい場合等においては、EUV集光ミラー51の反射面52の一部を収める視野で反射面52全体をスキャンして、反射面52に付着したデブリを検出しても良い。また、EUV集光ミラー51の反射面52の画像を常時観測し、反射率の最も低い領域を常時走査しながらクリーニングしたり、反射率分布が常に所望の状態になるようにクリーニングしたりすることも可能である。
(実施形態5)
図16は、本発明の第5の実施形態に係るLPP式EUV光源装置の構成を示す図である。第5の実施形態に係るLPP式EUV光源装置は、EUV集光ミラー51をEUV集光ミラー用クリーニングチャンバ(洗浄室)31に移動させて、クリーニングチャンバ31でクリーニングレーザ装置13からEUV集光ミラー51の反射面52にパルスレーザ光を照射してデブリ除去し、その後、清浄なEUV集光ミラー51をEUV光生成チャンバ50内の元の位置に戻す。このEUV光源装置は、EUV光生成チャンバ50内でEUV光を用いた露光を行っている時にはEUV集光ミラー51のクリーニングを行わず、EUV集光ミラー51のクリーニングが必要になった時に露光を中止して、EUV集光ミラー51をクリーニングチャンバ31に退避させてクリーニングする。
本実施形態においては、EUV光生成チャンバ50とクリーニングチャンバ31とが、ゲートバルブ32を介して接続されている。EUV集光ミラー51をEUV光生成チャンバ50からクリーニングチャンバ31に移動したり、EUV集光ミラー51をEUV光生成チャンバ50内の元の設置位置に戻すために、クリーニングチャンバ31には、移動ステージ69を含む移動機構が設置されている。
クリーニングレーザ装置13によって発生したパルスレーザ光は、ウインドウ34を透過してクリーニングチャンバ31内に導入される。コントロールシステム10が、クリーニング用の走査光学系35を構成する集光ミラーの設置角度を少なくとも2軸で変化させることによって、クリーニング用パルスレーザ光が、EUV集光ミラー51の反射面52を走査する。このようにして、クリーニングチャンバ31内に収納されたEUV集光ミラー51の反射面52にパルスレーザ光を照射することによって、デブリが除去される。
本実施形態におけるクリーニング手順は、図7に示す第2の実施形態におけるクリーニング手順のメインフローチャートにおいて、レーザクリーニングサブルーチン(ステップS14)の内容が異なるだけである。したがって、以下では、主に、本実施形態におけるレーザクリーニングサブルーチンの一例について説明する。
図17は、第5の実施形態におけるレーザクリーニングサブルーチンを示すフローチャートである。デブリが付着して、EUV集光ミラー51の反射率が低下した場合には、コントロールシステム10が、露光機65に、EUV集光ミラー51をクリーニングするクリーニングモードに入る必要があることを表す信号を送信し、露光機65から、クリーニングモードに入って良いことを表す信号を受信する。
すると、コントロールシステム10は、ターゲット供給装置53及びドライバレーザ装置57の動作を停止して、ゲートバルブ32を開き(ステップS501)、移動ステージ69に搭載されたEUV集光ミラー51を移動ステージ69ごと矢印方向に移動させて、EUV集光ミラー51をクリーニングチャンバ31内に搬送し(ステップS502)、ゲートバルブ32を閉める。
次に、コントロールシステム10は、クリーニング用パルスレーザ光を出力するようにクリーニングレーザ装置13を制御する(ステップS503)。クリーング用パルスレーザ光は、光軸方向エネルギー密度可変モジュール15、HRミラー33、及び、ウインドウ34を介して、クリーニングチャンバ31内に導入される。コントロールシステム10が、走査光学系35の集光ミラーの設置角度を変化させることにより、クリーニングチャンバ31に収納されたEUV集光ミラー51の反射面52をクリーニング用パルスレーザ光で走査して、反射面52の全面にクリーニング用パルスレーザ光を照射し、デブリを除去する(ステップS504)。
クリーニングチャンバ31内に設けられた検出器が、EUV集光ミラー51の反射面52における反射率状況を検知し、コントロールシステム10が、デブリが除去されたか否かを判定する(ステップS505)、デブリの除去が十分でない場合には、処理が再びステップS503に戻って、レーザクリーニングを繰り返す。一方、レーザクリーニングによりデブリが十分に除去されていた場合には、コントロールシステム10が、ゲートバルブ32を開き(ステップS506)、クリーニング済みのEUV集光ミラー51をEUV光生成チャンバ50内の元の位置に搬送するように移動ステージ69を制御して、EUV集光ミラー51を所定位置に位置決めし(ステップS507)、ゲートバルブ32を閉じる。その後、コントロールシステム10は、再びEUV光発生モードに入る。
EUV光発生モードにおいては、例えば、コントロールシステム10が、EUV集光ミラー51のアライメントの高精度調整を行い、露光機65にEUV光が入射しない状態として、ターゲット供給装置53及びドライバレーザ装置57を動作させる。そして、所望のEUV光を発生するための調整が完了すると、コントロールシステム10は、露光機65に露光許可信号を出力する。
本実施形態におけるレーザクリーニング装置は、EUV光生成チャンバ50の外に設けられたEUV集光ミラークリーニング専用のクリーニングチャンバ31において、EUV集光ミラー51のクリーニングを行う。したがって、EUV光発生機構との干渉が無く、装置や手法の自由度が大きくなり、クリーニングメカニズム、クリーニング装置、及び、デブリ除去確認手段等を比較的自由に選択して組み合わせることができるので、高性能なレーザクリーニング装置を構成することができる。
(実施形態6)
図18は、本発明の第6の実施形態に係るLPP式EUV光源装置の構成を示す図である。第5の実施形態に係るLPP式EUV光源装置が、1つのEUV集光ミラーを備えて、デブリ付着時にはEUV光発生を中断し、EUV集光ミラーをクリーニングチャンバに退避してクリーニングするのに対して、第6の実施形態に係るLPP式EUV光源装置は、2つのEUV集光ミラーと2つのクリーニングチャンバとを備えて、2つのEUV集光ミラーを交互にレーザクリーニングすることにより、装置の運転休止時間を短縮することができる。
図16に示す第5の実施形態に係るLPP式EUV光源装置に対して、図18に示す第6の実施形態に係るEUV光源装置が異なる点は、以下の通りである。
(1)1対のクリーニングチャンバ(洗浄室)39及び40と、1対のEUV集光ミラー41及び42と、1対の走査光学系37及び38と、1対のゲートバルブ67及び68と、1対のEUV集光ミラーの移動機構とが、それぞれ、図中上下の2箇所に配置されている。コントロールシステム10は、一方の集光ミラーがEUV光生成チャンバ50内で稼働している間に他方の集光ミラーが1対のクリーニングチャンバ39及び40のいずれか一方において洗浄されるように、EUV集光ミラーの移動機構を制御する。
(2)コントロールシステム10の制御の下で、クリーニングレーザ装置13から射出されるクリーニング用パルスレーザ光が、ビーム切換装置36によって、1対の走査光学系37及び38の内のいずれか一方に導入される。
本実施形態のメリットは、一方のEUV集光ミラー41を洗浄しているときに、洗浄済みの他方のUV集光ミラー42をEUV光生成チャンバ50内にセットしてEUV光による露光が可能となるため、EUV集光ミラーのレーザクリーニング中のダウンタイムをなくすことができる点にある。
図19は、図18に示すEUV光源装置におけるクリーニング手順の一例を示すメインフローチャートである。本実施形態におけるクリーニング手順は、図7に示す第2の実施形態におけるメインフローに対して、レーザクリーニングサブルーチン(ステップS14)に代えて、EUV集光ミラー交換サブルーチン(ステップS44)を使うことが異なるだけであり、その他のフローは、サブルーチンを含めて、第2の実施形態におけるフローと同一である。
本実施形態におけるクリーニング手順は、まず、レーザクリーニング開始判断サブルーチン(ステップS41)に入り、ステップS41において、レーザクリーニングを開始するか否かが判断される。その結果、レーザクリーニングが必要と判断された場合(YES)には、処理がステップS42に移行する。一方、レーザクリーニングが不要と判断された場合(NO)には、処理がステップS47に移行する。
ステップS42において、コントロールシステム10が、露光機65に対して、レーザクリーニングの許可を求める要求信号を送信する。次に、ステップS43において、コントロールシステム10は、露光機65からレーザクリーニング許可信号が受信されているか否かを判定する。レーザクリーニング許可信号が受信されている場合には、処理がEUV集光ミラー交換サブルーチン(ステップS44)に移行する。一方、レーザクリーニング許可信号が受信されていない場合には、コントロールシステム10は、露光機65からレーザクリーニング許可信号を受信するまで待機する。
EUV集光ミラー交換サブルーチン(ステップS44)においては、これから洗浄するEUV集光ミラー41と洗浄済みのEUV集光ミラー42とを交換する作業と、EUVミラー41を洗浄する作業とが行われる。その後、コントロールシステム10は、EUV露光準備サブルーチン(ステップS45)を実行してEUV光を発生し、EUV光がEUV集光ミラー42によって所望のIF62に集光され所望のエネルギーを有するように各部を調節し、露光の準備を完了する。次に、コントロールシステム10は、レーザクリーニングが完了したことを表す完了信号を露光機65に送信し(ステップS46)、露光機65からEUV光発生信号を受信することによって、露光機65にEUV光を出力し、通常運転に移行する(ステップS47)。
図20は、クリーニング手順におけるEUV集光ミラー交換サブルーチン(図19に示すステップS44)の一例を示すフローチャートである。EUV集光ミラー交換サブルーチンにおいては、コントロールシステム10が、まず、どちらのクリーニングチャンバが、EUV集光ミラーが入っていない空きクリーニングチャンバであるかを判断する(ステップS501)。クリーニングチャンバ39が空いている場合には、処理がステップS502の系列に移行し、クリーニングチャンバ40が空いている場合には、処理がステップS602の系列に移行する。
クリーニングチャンバ39が空いている場合には、コントロールシステム10が、ステップS502において、クリーニングチャンバ39のゲートバルブ67を開き、ステップS503において、EUV集光ミラー41をクリーニングチャンバ39内に搬送し、ステップS504において、ゲートバルブ67を閉じる。そして、処理がステップS505とステップS509との両方に移行して、並列で作業が実行される。
ステップS505の系列では、コントロールシステム10が、ゲートバルブ68を開き(ステップS505)、洗浄済みのEUV集光ミラー42をクリーニングチャンバ40からEUV光生成チャンバ50内に搬送して(ステップS506)、クリーニングチャンバ40のゲートバルブ68を閉じる(ステップS507)。そして、ステップS508において、洗浄済みのEUV集光ミラー42がEUV光生成チャンバ50内の定位置に位置決めされ、処理がメインフローにリターンする。
一方、同時に実行されるステップS509の系列では、コントロールシステム10が、ビーム切換装置36を制御することによって、クリーニングレーザ装置13から放射されるクリーニング用パルスレーザ光を、次にクリーニングが行われるEUV集光ミラー41を収納した図中下側のクリーニングチャンバ39に導入するように切り換えを行う(ステップS509)。これにより、クリーニングレーザ装置13から放射されるクリーニング用パルスレーザ光が、クリーニングチャンバ39内に搬入されたEUV集光ミラー41の反射面を走査してこれを洗浄する(ステップS510)。次に、ステップS511において、コントロールシステム10は、デブリが除去されたか否かを判定する。デブリが除去されていない場合(NO)には、処理がステップS509に戻り、デブリが除去された場合(YES)には、コントロールシステム10は、次の動作まで待機する(ステップS512)。
初めのステップS501において、クリーニングチャンバ40が空いていると判断された場合には、処理がステップS602に移行し、先に説明したステップS502の系列と対称的な以下のフローにおいて同様の処理が行われる。
即ち、クリーニングチャンバ40が空いている場合には、コントロールシステム10が、クリーニングチャンバ40のゲートバルブ68を開き(ステップS602)、これまで使用していたEUV集光ミラー42をクリーニングチャンバ40内に搬送して(ステップS603)、ゲートバルブ68を閉める(ステップS604)。そして、処理がステップS605とステップS609との両方に移行して、並列で作業が実行される。
ステップS605の系列では、コントロールシステム10が、洗浄済みのEUV集光ミラー41が収まっているクリーニングチャンバ39のゲートバルブ67を開き(ステップS605)、洗浄済みのEUV集光ミラー41をクリーニングチャンバ39からEUV光生成チャンバ50内に搬送して(ステップS606)、クリーニングチャンバ39のゲートバルブ67を閉じる(ステップS607)。そして、ステップS508において、洗浄済みのEUV集光ミラー41がEUV光生成チャンバ50内の定位置に位置決めされ、処理がメインフローにリターンする。
一方、同時に実行されるステップS609の系列では、コントロールシステム10が、ビーム切換装置36を制御することによって、クリーニングレーザ装置13から放射されるクリーニング用パルスレーザ光を、次にクリーニングが行われるEUV集光ミラー42を収納した図中上側のクリーニングチャンバ40に導入するように切り換えを行う(ステップS609)。これにより、クリーニングレーザ装置13から放射されるクリーニング用パルスレーザ光が、クリーニングチャンバ40内に搬入されたEUV集光ミラー42の反射面を走査してこれを洗浄する(ステップS610)。次に、ステップS611において、コントロールシステム10は、デブリが除去されたか否かを判定する。デブリが除去されていない場合(NO)には、処理がステップS609に戻り、デブリが除去された場合(YES)には、コントロールシステム10は、次の動作まで待機する(ステップS612)。
本実施形態に係るLPP式EUV光源装置は、2つのEUV集光ミラーを備えることにより、一方のEUV集光ミラーが稼働してEUV光発生に寄与している間に他方のEUV集光ミラーをクリーニングする。したがって、稼働しているEUV集光ミラーにデブリが付着して反射性能が劣化した場合に、該EUV集光ミラーを清浄なEUV集光ミラーに直ちに取り替えることができるので、EUV光源装置の運転休止時間を短縮することができる。また、高価なEUV集光ミラーの可用期間が大幅に延長されるので、設備コストの低減に効果がある。
以上において、図10のステップS303、図17のステップS505、図20のステップS511及びステップS611におけるデブリが除去されたか否かを判定する動作の具体的な例としては、図9を参照しながら説明したレーザクリーニング開始判断サブルーチンにおいて、ステップS202における判定基準をR≧Rcに変更したサブルーチンを実行しても良い。この場合のRcは、レーザクリーニング後に必要なEUV集光ミラーの反射率に相当するしきい値である。
(実施形態7)
以上の実施形態においては、ドライバレーザ装置57の他にクリーニングレーザ装置13を別途用意して、EUV集光ミラー51の反射面52をクリーニングしているが、第7の実施形態においては、ドライバレーザ装置57がクリーニングレーザ装置と兼用される。
図21は、本発明の第7の実施形態に係るLPP式EUV光源装置におけるレーザクリーニング装置の構成を示す図である。レーザクリーニング装置以外の構成は、例えば、図5に示す第2の実施形態に係るLPP式EUV光源装置の構成と同様である。
第7の実施形態に係るLPP式EUV光源装置のレーザクリーニング装置は、ターゲット物質にドライバ用パルスレーザ光を照射してプラズマを生成すると共に、クリーニング用パルスレーザ光を射出するドライバレーザ装置57と、パルスレーザ光の光軸方向におけるエネルギー密度が所定の範囲内となるようにパルスレーザ光の収束状態を制御する光軸方向エネルギー密度可変モジュール15と、パルスレーザ光をEUV光生成チャンバ50内に導入するパルスレーザ光導入光学系20aと、ドライバ用パルスレーザ光がターゲット物質に照射されるように照射位置を調節すると共に、クリーニング用パルスレーザ光でクリーニング対象物を走査するための走査光学系23とを含んでいる。
また、EUV光源装置のコントロールシステム(制御部)10は、EUV光源装置の各部を制御するコントローラ11と、レーザクリーニングコントローラ12と、ビーム走査コントローラ14とを含んでいる。レーザクリーニングコントローラ12は、コントローラ11の制御の下で、ドライバレーザ装置57及びビーム走査コントローラ14を制御する。ビーム走査コントローラ14は、光軸方向エネルギー密度アクチュエータ16及びスキャニングアクチュエータ24を制御する。
レーザクリーニング動作において、コントロールシステム10は、EUVチャンバ50内に設置された部品にクリーニング用パルスレーザ光を照射することにより、該部品の表面に付着したデブリを除去するように、ドライバレーザ装置57から射出されるクリーニング用パルスレーザ光の照射位置を制御する。
光軸方向エネルギー密度可変モジュール15は、光軸方向エネルギー密度アクチュエータ16と、凸レンズ18と、凹レンズ19とを含んでいる。ドライバレーザ装置57から射出されるクリーニング用パルスレーザ光は、光軸方向エネルギー密度可変モジュール15の凸レンズ18及び凹レンズ19を透過する。このとき、光軸方向エネルギー密度アクチュエータ16が凸レンズ18を光軸方向に移動させることにより、集光位置が光軸方向に変化する。EUV集光ミラー51は球面ミラーに比べて中央部が深く窪んでいるので、照射する場所によって集光位置を変化させて、クリーニング用パルスレーザ光のエネルギー密度が所望のエネルギー密度となるように調節される。
パルスレーザ光導入光学系20aは、クリーニング用パルスレーザ光をEUV光生成チャンバ50内に導入するためのHRミラー21及びウインドウ22を含んでいる。光軸方向エネルギー密度可変モジュール15から出力されたクリーニング用パルスレーザ光は、クリーニング用パルスレーザ光導入光学系20のHRミラー21及びウインドウ22を介して、EUV光生成チャンバ50内に導入される。
EUV光生成チャンバ50内に導入されたクリーニング用パルスレーザ光は、走査光学系23に入射する。走査光学系23は、スキャニングアクチュエータ24と、スキャニングミラー25とを含んでいる。スキャニングミラー25の設置角度を少なくとも2軸で変化させるミラーホルダをスキャニングアクチュエータ24が駆動することにより、回転楕円体の形状を有するEUV集光ミラー51の反射面52をクリーニング用パルスレーザ光が走査できるようになっている。このレーザクリーニング装置の動作は、図1に示す第1の実施形態におけるのと同様である。
さらに、EUV光を発生させるために用いられるドライバレーザ装置がプリパルスレーザ光を発生するプリパルスレーザ装置とメインパルスレーザ光を発生するメインパルスレーザ装置とを含み、プリパルスレーザ光によりドロプレットターゲット55を膨張させてプリプラズマを発生させ、さらにメインパルスをプリプラズマ及び/又はターゲットに照射することによりEUV光を発生させるEUV光源装置の場合には、プリパルスレーザ装置をクリーニングレーザ装置と兼用しても良い。この場合の制御フローとしては、図7に示すメインフローを実施すれば良い。
本発明は、露光装置の光源として用いられるEUV光源装置において利用することができる。
10…コントロールシステム、11…コントローラ、12…レーザクリーニングコントローラ、13…クリーニングレーザ装置、14…ビーム走査コントローラ、15…光軸方向エネルギー密度可変モジュール、16…光軸方向エネルギー密度アクチュエータ、18…凸レンズ、19…凹レンズ、20…クリーニング用パルスレーザ光導入光学系、20a…パルスレーザ光導入光学系、21…HRミラー、22…ウインドウ、23…走査光学系、24…スキャニングアクチュエータ、25…スキャニングミラー(回転ミラー)、26…ファーフィールド検出器、27…照明光源、28…照明光学系、29…ミラー表面イメージ検出器、30…転写光学系、31,39,40…クリーニングチャンバ、32…ゲートバルブ、34…ウインドウ、35,37,38…走査光学系、36…ビーム切換装置、41,42,51…EUV集光ミラー、50…EUV光生成チャンバ、52…反射面、53…ターゲット供給装置、54…ターゲット回収装置、55…ドロプレットターゲット、56…EUV集光ミラーの第1焦点位置、57…ドライバレーザ装置、58…集光光学系、59…ウインドウ、60…ドライバレーザ光用レーザダンパ、61…スペクトル純度フィルタ(SPF)、62…EUV集光ミラーの第2焦点位置(IF)、63…ピンホール板、64,67,68…ゲートバルブ、65…露光機、66…スペクトル純化フィルタ(SPF)、69…移動ステージ、71…クリーニングレーザ装置、72…真空チャンバ、73…照射サンプル、74…照射レーザ光、75…電磁石、101…基板表面、102…付着粒子

Claims (12)

  1. ターゲット物質にドライバ用パルスレーザ光を照射して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発生する極端紫外光源装置であって、
    極端紫外光の生成が行われるチャンバと、
    前記チャンバ内に前記ターゲット物質を供給するターゲット物質供給部と、
    前記ターゲット物質にドライバ用パルスレーザ光を照射してプラズマを生成するドライバレーザ装置と、
    クリーニング用パルスレーザ光を射出するクリーニングレーザ装置と、
    前記チャンバ内に設置された部品にクリーニング用パルスレーザ光を照射することにより、前記部品の表面に付着したデブリを除去するように、前記クリーニングレーザ装置から射出されるクリーニング用パルスレーザ光の照射位置を制御する制御部と、
    を具備する極端紫外光源装置。
  2. 前記クリーニングレーザ装置が、紫外領域の光を含むクリーニング用パルスレーザ光を射出する、請求項1記載の極端紫外光源装置。
  3. 前記制御部が、前記部品の表面を走査するようにクリーニング用パルスレーザ光の照射位置を制御すると同時に、該クリーニング用パルスレーザ光のエネルギー密度を調整する、請求項1又は2記載の極端紫外光源装置。
  4. 前記チャンバ内に設置された部品が、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ミラーを含む、請求項1〜3のいずれか1項記載の極端紫外光源装置。
  5. 極端紫外光のファーフィールドパターンを検出するファーフィールド検出器をさらに具備し、
    前記制御部が、極端紫外光のファーフィールドパターンに基づいて前記集光ミラーの表面における汚れの位置を検出し、該汚れの位置にクリーニング用パルスレーザ光を照射してデブリを除去するように、前記クリーニングレーザ装置から射出されるクリーニング用パルスレーザ光の照射位置を制御する、請求項1〜4のいずれか1項記載の極端紫外光源装置。
  6. 前記集光ミラーの反射面の像を検出するミラー表面イメージ検出器をさらに具備し、
    前記制御部が、前記ミラー表面イメージ検出器の出力信号に基づいて前記集光ミラーの反射面における汚れの位置を検出し、該汚れの位置にクリーニング用パルスレーザ光を照射してデブリを除去するように、前記クリーニングレーザ装置から射出されるクリーニング用パルスレーザ光の照射位置を制御する、請求項1〜5のいずれか1項記載の極端紫外光源装置。
  7. 前記クリーニングレーザ装置が、前記ドライバレーザ装置がドライバ用パルスレーザ光の複数のパルスを発生するタイミングと異なるタイミングでクリーニング用パルスレーザ光を発生する、請求項1〜6のいずれか1項記載の極端紫外光源装置。
  8. ターゲット物質にドライバ用パルスレーザ光を照射して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発生する極端紫外光源装置であって、
    極端紫外光の生成が行われるチャンバと、
    前記チャンバ内に前記ターゲット物質を供給するターゲット物質供給部と、
    前記ターゲット物質にドライバ用パルスレーザ光を照射してプラズマを生成すると共に、クリーニング用パルスレーザ光を射出するドライバレーザ装置と、
    前記チャンバ内に設置された部品にクリーニング用パルスレーザ光を照射することにより、前記部品の表面に付着したデブリを除去するように、前記ドライバレーザ装置から射出されるクリーニング用パルスレーザ光の照射位置を制御する制御部と、
    を具備する極端紫外光源装置。
  9. 前記チャンバ内に設置された部品が、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ミラーを含み、
    前記チャンバから前記集光ミラーを退避させて、前記集光ミラーの反射面にクリーニング用パルスレーザ光が照射されてデブリが除去された後に、前記集光ミラーを前記チャンバに戻す移動機構を備えた洗浄室をさらに具備する、請求項1〜3のいずれか1項記載の極端紫外光源装置。
  10. 1対の前記洗浄室と、1対の前記集光ミラーとを具備し、
    前記制御部が、一方の集光ミラーが前記チャンバ内で稼働している間に他方の集光ミラーが前記1対の洗浄室のいずれか一方において洗浄されるように前記移動機構を制御する、請求項9記載の極端紫外光源装置。
  11. ターゲット物質にドライバ用パルスレーザ光を照射して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発生する極端紫外光源装置において、極端紫外光の生成が行われるチャンバ内に設置された部品をクリーニングする方法であって、
    クリーニングレーザ装置からクリーニング用パルスレーザ光を射出するステップと、
    前記部品の表面を走査するように前記部品の表面にクリーニング用パルスレーザ光を照射することにより、前記部品の表面に付着したデブリを除去するステップと、
    を具備するクリーニング方法。
  12. ターゲット物質にドライバ用パルスレーザ光を照射して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発生する極端紫外光源装置において、極端紫外光の生成が行われるチャンバ内に設置された部品をクリーニングする方法であって、
    ドライバレーザ装置からクリーニング用パルスレーザ光を射出するステップと、
    前記部品の表面を走査するように前記部品の表面にクリーニング用パルスレーザ光を照射することにより、前記部品の表面に付着したデブリを除去するステップと、
    を具備するクリーニング方法。
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