JP2012004385A - 光源装置及び光源装置の調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ホイルトラップを交換するタイミングを適切に判断することが可能な光源装置を提供する。
【解決手段】プラズマによる光を発生するプラズマ生成部（１、２、３）と、プラズマ生成部で発生した光を集光する集光鏡（６）と、プラズマ生成部で発生したデブリが集光鏡に到達することを抑制するホイルトラップ（８）と、ホイルトラップと接地部との間に流れる電流を測定する電流測定部（１１）とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、光源装置及び光源装置の調整方法に関する。

半導体装置の微細化に対応するため、露光光源に極端紫外（ＥＵＶ：extreme ultraviolet）光を用いた反射型の露光装置が提案されている。ＥＵＶ光は、プラズマ生成部によって発生され、集光鏡（collector mirror）によって集光される。

ＥＵＶ光を用いた光源装置では、プラズマを生成するための電極等から発生したデブリが集光鏡に衝突したり付着したりして、集光鏡の反射率が低下するといった問題がある。その結果、光源装置からのＥＵＶ光の出力が低下するという問題が生じる。

上述した問題を防止するため、プラズマ生成部と集光鏡との間にホイルトラップを設けることが提案されている。この場合、ホイルトラップにデブリが付着することで、ホイルトラップでの光透過率が徐々に低下する。そのため、適当なタイミングでホイルトラップを交換する必要がある。

しかしながら、従来は、ホイルトラップを交換するタイミングを適切に判断する方法が必ずしも提案されているとは言えなかった。

特開２００９−８８４３９号公報

ホイルトラップを交換するタイミングを適切に判断することが可能な光源装置及び光源装置の調整方法を提供する。

実施形態に係る光源装置は、プラズマによる光を発生するプラズマ生成部と、前記プラズマ生成部で発生した光を集光する集光鏡と、前記プラズマ生成部で発生したデブリが前記集光鏡に到達することを抑制するホイルトラップと、前記ホイルトラップと接地部との間に流れる電流を測定する電流測定部と、を備える。

実施形態に係る光源装置は、プラズマによる光を発生するプラズマ生成部と、前記プラズマ生成部で発生した光を集光する集光鏡と、前記プラズマ生成部で発生したデブリが前記集光鏡に到達することを抑制するホイルトラップと、前記集光鏡と接地部との間に流れる電流を測定する電流測定部と、を備える。

第１の実施形態に係る光源装置の構成を模式的に示した図である。 第２の実施形態に係る光源装置の構成を模式的に示した図である。

以下、実施形態を図面を参照して説明する。

（実施形態１）
図１は、第１の実施形態に係る光源装置の構成を模式的に示した図である。本光源装置は、半導体装置のフォトリソグラフィにおける反射型の露光装置に用いられる。

図１において、真空容器としてのチャンバ（図示せず）内には、電極１及び電極２が配置されており、電極１と電極２の間には絶縁部３が配置されている。これらの電極１、電極２及び絶縁部３によってプラズマ生成部が構成され、プラズマ生成部では高温プラズマによって極端紫外光（ＥＵＶ光）が発生する。

プラズマ生成部にはキセノン（Ｘｅ）ガスやスタナン（ＳｎＨ₄）等のＥＵＶ放射種４が供給される。ＥＵＶ放射種４を供給しながら放電をさせると、ＥＵＶ放射種が加熱されて励起され、放電部の略中心部（貫通穴の中心部）でプラズマ５が発生する。

プラズマ５によって発生したＥＵＶ光は、チャンバ内に配置された集光鏡６を介してＥＵＶ光出力部から露光機側光学系（図示せず）に向けて放出される。集光鏡６は、回転楕円形状、回転放物形状或いは回転双曲面形状を有しており、ニッケル等の金属によって形成されている。集光鏡６の反射面には、ＥＵＶ光を効率よく反射するために、ルテニウムやパラジウム等の金属がコーティングされており、２５度以下の斜入射角度を有するＥＵＶ光を良好に反射させることができる。

プラズマ生成部（放電部）からは、ＥＵＶ光が発生するとともにデブリも発生し、デブリがチャンバ内に飛散する。デブリには、高温プラズマによって浸食された電極１、電極２及び絶縁部３の材料、放電に寄与して分解された原料、放電に寄与せずに排出された原料、及びそれらの反応生成物等が含まれる。

すでに述べたように、デブリは、集光鏡６の反射面に付着したり集光鏡６の反射面に衝突して反射面を浸食したりして、集光鏡６の反射率を低下させる。その結果、光源装置からのＥＵＶ光の出力が低下してしまう。

デブリが集光鏡６へ到達することを抑制するために、放電部と集光鏡６との間の領域にガスを供給するためのガス供給部７が設けられている。ガス供給部７から供給されるガスには、水素、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、窒素、或いはそれらの混合ガスが用いられる。これらのガスのガス流は、ガス供給部７の先端に位置するノズルからデブリと交錯するように供給され、ガス排気部によって排気される。ガス流によって形成されたガスカーテンにより、局所的にガス圧力の高い領域が生成される。その結果、デブリが減速し、デブリが集光鏡６へ到達することが妨げられる。

また、プラズマ生成部と集光鏡６との間にはホイルトラップ８が配置されている。ホイルトラップ８は、同心円状に配置された内部リング及び外部リングと、これらのリングによって両側が支持され、放射状に配置された複数の薄いプレート（ホイル）とによって構成されている。ホイルは、タングステンやモリブデン等の高融点金属によって形成されている。ホイルトラップ８のホイルを高温プラズマ５から見ると、ホイルの厚みしか見えない。そのため、ＥＵＶ光のほとんどがホイルトラップ８を通過する。なお、集光鏡６とホイルトラップ８とは電気的に絶縁されている。

ホイルトラップ８では、ホイルが配置された空間を細かく分割することにより該空間の圧力を上げ、デブリの運動エネルギーを低下させている。運動エネルギーの低下したデブリの多くは、ホイルトラップ８のホイルやリングに捕捉される。その結果、集光鏡６に到達するデブリを大幅に減少させることができる。

上述したように、ホイルトラップ８によってデブリを捕捉することができ、集光鏡６へのデブリの到達を抑制することが可能である。ところが、ホイルトラップ８の表面にデブリが付着することで、ホイルトラップ８でのＥＵＶ光の光透過率（透過光量）が徐々に低下し、光源装置からのＥＵＶ光の出力が低下する。したがって、適切なタイミングでホイルトラップ８を交換する必要がある。そのためには、ホイルトラップ８の交換タイミングを判断するための適切な指標が必要となる。

本実施形態では、ホイルトラップ８の交換タイミングを判断するための指標を得るために、ホイルトラップ８と接地部との間に流れる電流を測定する電流測定部１１を設けている。また、電流測定部１１で測定した電流に基づいてホイルトラップ８を交換するタイミングを判断する交換タイミング判断部１２を設けている。以下、説明を加える。

ホイルトラップ８の表面にデブリが付着すると、ホイルトラップ８を通過するＥＵＶ光の光量が徐々に低下するとともに、ホイルトラップ８を通過するデブリの量も減少する。すなわち、ホイルトラップ８に捕捉されるデブリの量が増加することになる。したがって、プラズマ５から放出される荷電粒子の量が一定であるとすると、ホイルトラップ８を通過するＥＵＶ光の光量（透過率）と、ホイルトラップ８への電荷の流入量（言い換えると、ホイルトラップ８と接地部との間の接地線に流れる電流）との間には、相関があると考えられる。例えば、ホイルトラップ８を通過するＥＵＶ光の光量が減少すると、ホイルトラップ８と接地部との間の接地線に流れる電流が増加する、といった相関が得られる。そこで、予め実験的に相関データを取得しておけば、接地線に流れる電流を電流測定部１１によって測定することで、ホイルトラップ８を通過するＥＵＶ光の光量を推測することができる。すなわち、ホイルトラップ８と接地部との間の接地線に流れる電流に基づいて、ホイルトラップ８を交換するタイミングを判断することが可能である。例えば、接地線に流れる電流の変化量を求めることで、ホイルトラップ８を通過するＥＵＶ光の光量の変化量（透過率の変化量）を求めることができる。したがって、接地線に流れる電流の変化量が予め決められた値に達したことで、ホイルトラップ８の交換タイミングであると判断することが可能である。本実施形態では、交換タイミング判断部１２によって、ホイルトラップ８の交換タイミングを適切に判断することが可能である。

以上のように、本実施形態では、ホイルトラップ８と接地部との間に流れる電流を測定する電流測定部１１を設けることで、ホイルトラップ８の交換タイミング（交換時期）を適切に判断することができる。その結果、光源装置からのＥＵＶ光の出力の低下を効果的に防止することができる。

また、集光鏡６とホイルトラップ８とが電気的に絶縁されているため、集光鏡６に到達した電荷とホイルトラップ８に到達した電荷とを確実に分離して電流を測定することができ、ホイルトラップ８の交換タイミングを適切に判断することができる。

（実施形態２）
図２は、第２の実施形態に係る光源装置の構成を模式的に示した図である。本実施形態の光源装置も、第１の実施形態の光源装置と同様、半導体装置のフォトリソグラフィにおける反射型の露光装置に用いられる。なお、本実施形態の光源装置の基本的な構成は、第１の実施形態の光源装置と同様であるため、第１の実施形態で説明した事項についての説明は省略する。

本実施形態では、ホイルトラップ８の交換タイミングを判断するための指標を得るために、集光鏡６と接地部との間に流れる電流を測定する電流測定部１３を設けている。また、電流測定部１３で測定した電流に基づいてホイルトラップ８を交換するタイミングを判断する交換タイミング判断部１４を設けている。以下、説明を加える。

第１の実施形態で述べたように、ホイルトラップ８の表面にデブリが付着すると、ホイルトラップ８を通過するＥＵＶ光の光量が徐々に低下するとともに、ホイルトラップ８を通過するデブリの量も減少する。すなわち、ホイルトラップ８に捕捉されるデブリの量が増加し、集光鏡６に到達するデブリの量が減少することになる。したがって、プラズマ５から放出される荷電粒子の量が一定であるとすると、ホイルトラップ８を通過するＥＵＶ光の光量（透過率）と、集光鏡６への電荷の流入量（言い換えると、集光鏡６と接地部との間の接地線に流れる電流）との間には、相関があると考えられる。例えば、ホイルトラップ８を通過するＥＵＶ光の光量が減少すると、集光鏡６と接地部との間の接地線に流れる電流が減少する、といった相関が得られる。そこで、予め実験的に相関データを取得しておけば、接地線に流れる電流を電流測定部１３によって測定することで、ホイルトラップ８を通過するＥＵＶ光の光量を推測することができる。すなわち、集光鏡６と接地部との間の接地線に流れる電流に基づいて、ホイルトラップ８を交換するタイミングを判断することが可能である。例えば、接地線に流れる電流の変化量を求めることで、ホイルトラップ８を通過するＥＵＶ光の光量の変化量（透過率の変化量）を求めることができる。したがって、接地線に流れる電流の変化量が予め決められた値に達したことで、ホイルトラップ８の交換タイミングであると判断することが可能である。本実施形態では、交換タイミング判断部１４によって、ホイルトラップ８の交換タイミングを適切に判断することが可能である。

以上のように、本実施形態では、集光鏡６と接地部との間に流れる電流を測定する電流測定部１３を設けることで、ホイルトラップ８の交換タイミング（交換時期）を適切に判断することができる。その結果、光源装置からのＥＵＶ光の出力の低下を効果的に防止することができる。

また、集光鏡６とホイルトラップ８とが電気的に絶縁されているため、集光鏡６に到達した電荷とホイルトラップ８に到達した電荷とを確実に分離して電流を測定することができ、ホイルトラップ８の交換タイミングを適切に判断することができる。

なお、上述した第１及び第２の実施形態では、露光光として極端紫外光（ＥＵＶ光）を用いたが、例えばＸ線等の他の光を用いてもよい。

以上のように、第１及び第２の実施形態によれば、ホイルトラップを交換するタイミングを適切に判断することが可能となる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…電極 ２…電極 ３…絶縁部
４…ＥＵＶ放射種 ５…プラズマ ６…集光鏡
７…ガス供給部 ８…ホイルトラップ
１１…電流測定部 １２…交換タイミング判断部
１３…電流測定部 １４…交換タイミング判断部

Claims (6)

1. プラズマによる光を発生するプラズマ生成部と、
   前記プラズマ生成部で発生した光を集光する集光鏡と、
   前記プラズマ生成部で発生したデブリが前記集光鏡に到達することを抑制するホイルトラップと、
   前記ホイルトラップと接地部との間に流れる電流を測定する電流測定部と、
   を備えたことを特徴とする光源装置。
2. プラズマによる光を発生するプラズマ生成部と、
   前記プラズマ生成部で発生した光を集光する集光鏡と、
   前記プラズマ生成部で発生したデブリが前記集光鏡に到達することを抑制するホイルトラップと、
   前記集光鏡と接地部との間に流れる電流を測定する電流測定部と、
   を備えたことを特徴とする光源装置。
3. 前記光は極端紫外光である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光源装置。
4. 前記集光鏡と前記ホイルトラップとは電気的に絶縁されている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光源装置。
5. プラズマによる光を発生するプラズマ生成部と、
   前記プラズマ生成部で発生した光を集光する集光鏡と、
   前記プラズマ生成部で発生したデブリが前記集光鏡に到達することを抑制するホイルトラップと、
   を備えた光源装置の調整方法であって、
   前記ホイルトラップと接地部との間に流れる電流に基づいて前記ホイルトラップを交換するタイミングを判断する
   ことを特徴とする光源装置の調整方法。
6. プラズマによる光を発生するプラズマ生成部と、
   前記プラズマ生成部で発生した光を集光する集光鏡と、
   前記プラズマ生成部で発生したデブリが前記集光鏡に到達することを抑制するホイルトラップと、
   を備えた光源装置の調整方法であって、
   前記集光鏡と接地部との間に流れる電流に基づいて前記ホイルトラップを交換するタイミングを判断する
   ことを特徴とする光源装置の調整方法。

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