JP2016195035A - 極端紫外光光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放電電極の回転動作の停止と稼動とが繰り返されても、放電電極上の高温プラズマ原料の厚みを所望の厚みに維持することができる極端紫外光光源装置を提供する。【解決手段】極端紫外光光源装置は、円盤状の放電電極の曲面上の高温プラズマ原料の膜厚が所定の膜厚となるよう調整する膜厚調整部を備える。膜厚調整部は、放電電極２１ａの曲面と所定の間隙を介して対向配置する膜厚調整部材（スキマー）３０ａと、膜厚調整部材３０ａを曲面に接近する方向に付勢する付勢部材（バネ）３２ａと、曲面と膜厚調整部材３０ａとの間隙が所望の膜厚に相当する間隙よりも狭くならないように、付勢部材３２ａによる付勢方向における膜厚調整部材３０ａの移動を規制する規制部材（ストッパ）３３ａと、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、放電により極端紫外光を放射する極端紫外光光源装置に関する。

近年、半導体集積回路の微細化、高集積化につれて、露光用光源の短波長化が進められている。次世代の半導体露光用光源としては、特に波長１３．５ｎｍの極端紫外光（以下、「ＥＵＶ（Extreme Ultra Violet）光」ともいう）を放射する極端紫外光光源装置（以下、「ＥＵＶ光源装置」ともいう）の開発が進められている。
ＥＵＶ光源装置において、ＥＵＶ光を発生させる方法はいくつか知られているが、そのうちの一つに極端紫外光放射種（ＥＵＶ放射種）を加熱して励起することにより高温プラズマを発生させ、高温プラズマからＥＵＶ光を取り出す方法がある。
このような方法を採用するＥＵＶ光源装置は、高温プラズマの生成方式により、ＬＰＰ（Laser Produced Plasma：レーザ生成プラズマ）方式と、ＤＰＰ（Discharge Produced Plasma：放電生成プラズマ）方式とに分けられる。

ＤＰＰ方式のＥＵＶ光源装置は、極端紫外光放射源を含む放電ガスが供給された電極間に高電圧を印加して、放電により高密度高温プラズマを生成し、そこから放射される極端紫外光を利用するものである。ＤＰＰ方式において、放電を発生させる電極表面にＳｎ（スズ）やＬｉ（リチウム）等の原料を供給し、当該原料に対してレーザビーム等のエネルギービームを照射して当該原料を気化し、その後、放電によって高温プラズマを生成する方法が提案されている。このような方式は、ＬＤＰ（Laser Assisted Discharge Produced Plasma）方式と称されることもある。

ＬＤＰ方式のＥＵＶ光源装置は、例えば金属製の円盤状部材から構成される一対の放電電極を備える。各放電電極は、その一部が液体状の上記原料を収容するコンテナの中に浸されるように配置される。また、各放電電極は、略中心部に連結されたモータによって回転可能である。一対の放電電極の表面上に付着した液体状の原料は、放電電極が回転することで放電領域に輸送される。
放電領域に輸送される電極表面上の原料の厚みは、所望のＥＵＶ出力を得るための所定の厚みに調整する必要がある。電極表面上の原料の厚みを調整する機構としては、例えば特許文献１に記載の技術がある。この特許文献１に記載の膜厚調整機構は、ワイパー・エレメントによって、円盤状の放電電極の外周表面上の原料を拭き取り、当該外周表面とワイパー・エレメントとの間に所定のギャップを形成するものである。規定されたギャップ厚を維持するために、ワイパー・エレメントは、バネによって放電電極の外周表面に向けて押圧されている。

特表２０１０−５３９６３７号公報

上記特許文献１に記載の技術では、放電電極が定常回転している際に外周表面上の原料の厚みが規定された厚みとなるように、バネの力が調整されている。すなわち、バネの力は、放電電極が定常回転しているときの遠心力により電極表面上の原料がワイパー・エレメントに及ぼす力と同等に設定されている。ところが、放電電極が静止している状態から定常回転に至るまでの間は、遠心力により原料がワイパー・エレメントに及ぼす力は、バネの力よりも小さい。そのため、放電電極が静止している状態から定常回転に至るまでの間、ワイパー・エレメントは、バネの付勢力により放電電極の外周表面と接触した状態となる。

したがって、ＥＵＶ光源装置の停止と稼動（すなわち、放電電極の回転動作の停止と稼動）とを繰り返すうちに、ワイパー・エレメントは放電電極の外周表面との接触よって次第に磨耗する。摩耗が生じると、この摩耗の分だけバネが伸びることになる。よって、放電電極が定常回転するとき、バネの力が、遠心力により電極表面上の原料がワイパー・エレメントに及ぼす力よりも弱くなる。その結果、放電電極の外周表面上の原料の厚みが所望の厚みよりも厚くなってしまう。すると、放電電極が回転したときに外周表面上の原料が遠心力により飛散し、ＥＵＶ光源装置内部の不所望な部位に付着しやすくなったり、原料にエネルギービームを照射したときに生じる気化原料の量が過剰となり、所望の光出力が得られなくなったりするおそれがある。
そこで、本発明は、放電電極の回転動作の停止と稼動とが繰り返されても、放電電極上の高温プラズマ原料の厚みを所望の厚みに維持することができる極端紫外光光源装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明に係る極端紫外光光源装置の一態様は、互いに離間して配置される一対の円盤状の回転可能な放電電極と、前記放電電極にパルス電力を供給するパルス電力供給部と、前記放電電極の回転運動によって当該放電電極の一部を容器内に充填された液体状の高温プラズマ原料を通過させることにより、前記放電電極上に前記高温プラズマ原料を供給する原料供給部と、前記放電電極の曲面上の前記高温プラズマ原料にエネルギービームを照射して当該高温プラズマ原料を気化するエネルギービーム照射部と、前記曲面上の前記高温プラズマ原料の膜厚が所定の膜厚となるよう調整する膜厚調整部と、を備え、前記膜厚調整部は、前記放電電極の前記曲面と所定の間隙を介して対向配置する膜厚調整部材と、前記膜厚調整部材を前記曲面に接近する方向に付勢する付勢部材と、前記曲面と前記膜厚調整部材との間隙が前記所定の膜厚に相当する間隙よりも狭くならないように、前記付勢部材による付勢方向における前記膜厚調整部材の移動を規制する規制部材と、を備える。

このように、規制部材を設けることで、放電電極の静止時や回転始動して定常回転に至るまでの間に、付勢部材の付勢力により膜厚調整部材が放電電極の曲面に接触することを回避することができる。また、このときの放電電極の曲面と膜厚調整部材との間隙を、所望の間隙とすることができる。さらに、放電電極が定常回転している間は、膜厚調整部材が放電電極上の高温プラズマ原料から受ける浮力によって上記間隙が広くなる方向に移動するのを付勢部材によって規制し、当該間隙を所望の間隙に維持することができる。したがって、常に放電電極の曲面上の高温プラズマ原料の膜厚を所望の膜厚に維持することができる。

また、上記の極端紫外光光源装置において、前記規制部材は、前記膜厚調整部材と点接触で当接して当該膜厚調整部材の移動を規制してもよい。これにより、規制部材と膜厚調整部材との摩擦を少なくすることができる。
さらに、上記の極端紫外光光源装置において、前記規制部材は、前記付勢部材による付勢方向に延在し、先端部を前記膜厚調整部材に当接させて当該膜厚調整部材の移動を規制する六角穴付き止めねじであってもよい。これにより、膜厚調整部材の位置決めを容易且つ適切に行うことができる。また、構造を単純化することができるので、その分のコストダウンが図れる。

本発明によれば、放電電極の回転動作の停止と稼動とが繰り返されても、放電電極の曲面と膜厚調整部材との間隙を一定の間隙に維持することができる。したがって、放電電極上の高温プラズマ原料の厚みを、常に所望の厚みに維持することができる。

本実施形態の極端紫外光光源装置の一例を示す概略構成図である。 スキマーの設置位置を示す図である。 膜厚調整機構の構成を示す図である。 回転時に作用する遠心力について説明する図である。 定常回転時におけるスキマーの状態を示す図である。 回転始動時におけるスキマーの状態を示す図である。 比較例の膜厚調整機構の構成を示す図である。 比較例の定常回転時時におけるスキマーの状態を示す図である。 比較例の回転始動時におけるスキマーの状態を示す図である。 比較例のスキマーの磨耗状態を示す図である。 比較例の膜厚調整機構の問題点について説明する図である。 比較例の電極回転数の変化について説明する図である。 比較例の膜厚調整機構の問題点について説明する図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の極端紫外光光源装置を示す概略構成図である。
極端紫外光光源装置（ＥＵＶ光源装置）１００は、半導体露光用光源として使用可能な、例えば波長１３．５ｎｍの極端紫外光（ＥＵＶ光）を放出する装置である。
本実施形態のＥＵＶ光源装置１００は、ＤＰＰ方式のＥＵＶ光源装置であり、より具体的には、放電を発生させる電極表面に供給された高温プラズマ原料に対してレーザビーム等のエネルギービームを照射して当該高温プラズマ原料を気化し、その後、放電によって高温プラズマを発生するＬＤＰ方式のＥＵＶ光源装置である。
ＥＵＶ光源装置１００は、図１に示すように、放電容器であるチャンバ１１を有する。チャンバ１１は、開口を有する隔壁１１ａによって、大きく２つの空間に分割されている。一方の空間は放電空間１１ｂであり、他方の空間は集光空間１１ｃである。

放電空間１１ｂには、各々独立して回転可能な一対の放電電極２１ａ，２１ｂが互いに離間して対向配置されている。放電電極２１ａ，２１ｂは、ＥＵＶ放射種を含む高温プラズマ原料を加熱して励起するための放電部材である。
放電空間１１ｂの圧力は、高温プラズマ原料を加熱励起するための放電が良好に発生するように、真空雰囲気に維持されている。
集光空間１１ｃには、ＥＵＶ集光鏡（集光ミラー）１２と、デブリトラップ１３とが配置されている。
ＥＵＶ集光鏡１２は、高温プラズマ原料が加熱励起されることで放出されるＥＵＶ光を集光し、チャンバ１１に設けられたＥＵＶ取出部１１ｄから、例えば露光装置の照射光学系（不図示）へ導くものである。

ＥＵＶ集光鏡１２は、例えば、斜入射型の集光鏡であり、複数枚の薄い凹面ミラーを入れ子状に高精度に配置した構造を有する。各凹面ミラーの反射面の形状は、例えば、回転楕円面形状、回転放物面形状、ウォルター型形状であり、各凹面ミラーは回転体形状である。ここで、ウォルター型形状とは、光入射面が、光入射側から順に回転双曲面と回転楕円面、もしくは、回転双曲面と回転放物面からなる凹面形状である。
ＥＵＶ集光鏡１２は、反射面形状が回転楕円面形状、ウォルター型形状等いずれかの形状であって、径が互いに異なる回転体形状の凹面ミラーを複数枚備える。ＥＵＶ集光鏡を構成するこれらの凹面ミラーは、同一軸上に、焦点位置が略一致するように回転中心軸を重ねて配置される。このように凹面ミラーを入れ子状に高精度に配置することにより、ＥＵＶ集光鏡１２は、２５°程度以下の斜入射角度のＥＵＶ光を良好に反射し、且つ一点に集光することが可能となる。

また、上記した各凹面ミラーの基体材料は、例えば、ニッケル（Ｎｉ）等である。波長が非常に短いＥＵＶ光を反射させるため、凹面ミラーの反射面は、非常に良好な平滑面として構成される。この平滑面に施される反射材は、例えば、ルテニウム（Ｒｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、およびロジウム（Ｒｈ）などの金属膜である。各凹面ミラーの反射面には、このような金属膜が緻密にコーティングされている。
デブリトラップ１３は、放電によるプラズマ生成の結果生じるデブリを捕捉し、当該デブリがＥＵＶ光の集光部へ移動するのを抑制する。当該デブリトラップ１３は、デブリを捕捉してＥＵＶ光のみを通過させる働きをする。

放電空間１１ｂに配置された一対の放電電極２１ａ，２１ｂは、金属製の円盤状部材である。放電電極２１ａ，２１ｂは、例えば、タングステン、モリブデン、タンタル等の高融点金属からなる。ここで、２つの放電電極２１ａ，２１ｂのうち、一方の放電電極２１ａがカソードであり、他方の放電電極２１ｂがアノードである。
放電電極２１ａは、その一部が液体状の高温プラズマ原料２２ａを収容する容器であるコンテナ２３ａの中に浸されるように配置される。放電電極２１ａの略中心部には、モータ２４ａの回転軸２５ａが取り付けられている。すなわち、モータ２４ａが回転軸２５ａを回転させることにより、放電電極２１ａは回転する。モータ２４ａは、制御部４０によって駆動制御される。

また、回転軸２５ａは、例えば、メカニカルシール２６ａを介してチャンバ１１内に導入される。メカニカルシール２６ａは、チャンバ１１内の減圧雰囲気を維持しつつ、回転軸２５ａの回転を許容する。
放電電極２１ｂも、放電電極２１ａと同様に、その一部が高温プラズマ原料２２ｂを収容するコンテナ２３ｂの中に浸されるように配置される。放電電極２１ｂの略中心部には、モータ２４ｂの回転軸２５ｂが取り付けられている。すなわち、モータ２４ｂが回転軸２５ｂを回転させることにより、放電電極２１ｂは回転する。モータ２４ｂは、制御部４０によって駆動制御される。

また、回転軸２５ｂは、例えば、メカニカルシール２６ｂを介してチャンバ１１内に導入される。メカニカルシール２６ｂは、チャンバ１１内の減圧雰囲気を維持しつつ、回転軸２５ｂの回転を許容する。
放電電極２１ａ，２１ｂの表面上に乗った液体状の高温プラズマ原料２２ａ，２２ｂは、放電電極２１ａ，２１ｂが回転することで放電領域に輸送される。
ここで、放電領域とは、両電極２１ａ，２１ｂ間の放電が発生する空間であり、両電極２１ａ，２１ｂが最も近接した部分である。本実施形態では、放電電極２１ａ，２１ｂは、周縁部のエッジ部分を互いに一定距離離間して対向配置されている。したがって、上記放電領域は、放電電極２１ａ，２１ｂの周縁部のエッジ部分間距離が最も短い部分となる。

高温プラズマ原料２２ａ，２２ｂとしては、溶融金属、例えば液体状のスズ（Ｓｎ）を用いる。この高温プラズマ原料２２ａ，２２ｂは、放電電極２１ａ，２１ｂに電力を供給する給電用の導電体としても働く。
コンテナ２３ａ，２３ｂは、チャンバ１１内の減圧雰囲気を維持可能な絶縁性の電力導入部１１ｅ，１１ｆを介して、パルス電力供給部２７に接続されている。コンテナ２３ａ及び２３ｂ、並びに高温プラズマ原料であるスズ２２ａ及び２２ｂは導電性である。放電電極２１ａの一部及び放電電極２１ｂの一部はそれぞれスズ２２ａ，２２ｂに浸漬しているので、コンテナ２３ａ，２３ｂ間にパルス電力供給部２７からパルス電圧を印加することで、放電電極２１ａ，２１ｂ間にパルス電力を供給することができる。
なお、特に図示しないが、コンテナ２３ａ及び２３ｂには、スズ２２ａ，２２ｂを溶融状態に維持する温度調節機構が設けられている。

パルス電力供給部２７は、コンテナ２３ａ及び２３ｂ間、すなわち放電電極２１ａ及び２１ｂ間にパルス幅の短いパルス電圧を印加する。パルス電力供給部２７は、制御部４０によって駆動制御される。
レーザ源２８は、放電領域に輸送された放電電極２１ａ上のスズ２２ａに対してレーザ光（エネルギービーム）を照射するエネルギービーム照射部である。レーザ源２８は、例えばＮｄ：ＹＶＯ_４レーザ装置（Neodymium-doped Yttrium Orthovanadate レーザ装置）である。このレーザ源２８が放出するレーザ光Ｌは、レーザ光集光部等を介してチャンバ１１の窓部１１ｇに入射し、放電電極２１ａ上に導かれる。レーザ源２８によるレーザ光の照射タイミングは、制御部４０が制御する。

パルス電力供給部２７により放電電極２１ａ，２１ｂにパルス電力を供給した状態で、放電領域に輸送された高温プラズマ原料２２ａに対してレーザ光が照射されると、当該高温プラズマ原料が気化し、両電極２１ａ，２１ｂ間でパルス放電が開始される。その結果、高温プラズマ原料２２ａ，２２ｂによるプラズマＰが形成される。そして、放電時に流れる大電流によりプラズマＰが加熱励起され高温化すると、この高温プラズマＰからＥＵＶ光が放射される。
なお、上述したように放電電極２１ａ，２１ｂ間にはパルス電力を供給するため、上記放電はパルス放電となり、放射されるＥＵＶ光はパルス状に放射されるパルス光となる。

本実施形態では、放電電極２１ａ，２１ｂの表面上に乗った液体状の高温プラズマ原料２２ａ，２２ｂの膜厚を所望の膜厚（例えば、１０μｍ）に調整するために、放電電極２１ａ，２１ｂにそれぞれ膜厚調整機構（膜厚調整手段）３０ａ，３０ｂを備える。
放電領域に輸送される電極表面上の液体状の高温プラズマ原料２２ａ，２２ｂの厚みが薄すぎると、レーザビーム等のエネルギービームを照射した際に生じる気化原料（低温プラズマ）の量が不足し、その後、放電によって高温プラズマを生成する際、プラズマの強度（密度）が不十分となる。よって、所望の強度のＥＵＶをプラズマから取り出せなくなる。

一方、高温プラズマ原料２２ａ，２２ｂの厚みが厚すぎると、電極回転の際に生じる遠心力により、電極表面上の高温プラズマ原料２２ａ，２２ｂの一部が飛散し、デブリとなってＥＵＶ光源装置１００内部の不所望な部位に付着するおそれが生じる。また、厚みが厚すぎる高温プラズマ原料２２ａ，２２ｂにレーザビーム等のエネルギービームを照射した場合、生じる気化原料（低温プラズマ）の量が過剰となる。そして、その後、放電によって高温プラズマを生成する際、プラズマの密度が高くなりすぎ、プラズマから放出されるＥＵＶの一部がこの高密度プラズマによって吸収されたり、プラズマからＥＵＶ以外の波長を有する光の放出量が多くなったりする。
したがって、放電領域に輸送される電極表面上の液体状の高温プラズマ原料２２ａ，２２ｂの厚みは、所定の厚みに調整する必要がある。

以下、膜厚調整機構３０ａ，３０ｂについて具体的に説明する。なお、放電電極２１ａの膜厚調整機構３０ａと放電電極２１ｂの膜厚調整機構３０ｂとは同一構成を有するため、ここでは放電電極２１ａの膜厚調整機構３０ａについてのみ説明する。
膜厚調整機構３０ａは、図２に示すように、放電電極２１ａの周縁部の一部を包囲する膜厚調整部材（以下、「スキマー」という。）３１ａを備える。ここで、スキマー３１ａは、例えばタングステンやモリブデン等、高温プラズマ原料であるスズ２２ａに対して不活性な材料で構成する。

スキマー３１ａは、放電電極２１ａの対向する２つの円形表面と、これら２つの円形表面の間に存在する側面（曲面）との間に、それぞれ上記所望の膜厚に相当するギャップ（間隙）を形成する凹部を有する。スキマー３１ａは、上記凹部の底面を放電電極２１ａの側面に対向させて配置される。すなわち、放電電極２１ａが回転することで当該放電電極２１ａ上に付着した高温プラズマ原料２２ａは、スキマー３１ａを通過する際に、放電電極２１ａの側面上の膜厚が上記ギャップに対応する膜厚となるように調整される。
スキマー３１ａは、放電電極２１ａのレーザ光Ｌが照射される領域において、高温プラズマ原料２２ａの膜厚が所望の膜厚となる位置に配置する。また、スキマー３１ａは、例えば水平方向や重力方向等をそれぞれバネ等によって支持されている。ここで、スキマー３１ａは、放電電極２１ａの回転時も静止時も、上記ギャップが所望の膜厚に相当する大きさに維持されるように支持されている。

図３は、膜厚調整機構３０ａの構成を示す図である。この図３に示すように、膜厚調整機構３０ａは、スキマー３１ａの他に、バネ３２ａと、ストッパ３３ａとを備える。
バネ３２ａは、スキマー３１ａを放電電極２１ａの側面に接近させる方向（図３の矢印の方向）に付勢する付勢部材である。バネ３２ａの一端はスキマー３１ａに固定され、他端は例えばチャンバ１１に固定されている。ここで、バネ３２ａの付勢力は、放電電極２１ａが定常回転しているとき（最も回転数が大きいとき）に、放電電極２１ａの側面とスキマー３１ａの凹部底面とのギャップが、所望の膜厚Ｄに相当する値となる大きさに設定する。

また、スキマー３１ａを挟んでバネ３２ａが配置された側とは反対側には、ストッパ３３ａが配置されている。ストッパ３３ａは、例えばチャンバ１１に固定された支持部材１１ｈに固定されており、スキマー３１ａと対向する側の端部は、スキマー３１ａと当接可能な当接部となっている。ストッパ３３ａは、放電電極２１ａの側面とスキマー３１ａとのギャップが所望の膜厚Ｄに相当する値よりも小さくならないように、バネ３２ａによる付勢方向におけるスキマー３１ａの移動を規制する規制部材である。

ここで、ストッパ３３ａの先端形状は、例えば球面形状であり、スキマー３１ａと点接触で当接するようになっている。なお、ストッパ３３ａの先端形状は、例えば平面形状等であってもよい。ストッパ３３ａとしては、例えばステンレス鋼によって構成された、例えば六角穴付き止めねじ（イモネジ）を用いることができる。この場合、バネ３２ａの付勢方向に延在するようにストッパ３３ａであるイモネジを配置し、イモネジの先端部をスキマー３１ａに当接させて当該スキマー３１ａの移動を規制するようにすればよい。

放電電極２１ａが回転すると、図４に示すように、放電電極２１ａ上の液体状のスズ２２ａは矢印方向の遠心力ＣＦを受ける。このとき、スキマー３１ａは、遠心力ＣＦの影響により、液体状の高温プラズマ原料であるスズ２２ａによって矢印方向の力を受ける。すなわち、スキマー３１ａは、スズ２２ａから、スキマー３１ａと放電電極２１ａ表面との距離が大きくなる方向の浮力を受けることになる。

回転体に作用する遠心力は、回転体の角速度ωの二乗に比例する。そのため、放電電極２１ａの回転中にスキマー３１ａがスズ２２ａから受ける力は、放電電極２１ａの回転数が最も高くなる定常回転時に最大となる。
ここで、仮にスキマー３１ａがフリーに保持されていると、スキマー３１ａは上記浮力の分だけ図４の右側へ移動してしまう。すなわち、放電電極２１ａの回転数が高くなるにつれて、放電電極２１ａの側面とスキマー３１ａの凹部底面との間のギャップが大きくなる方向に変化し、放電電極２１ａ上のスズ２２ａの厚みが所望の膜厚Ｄよりも厚くなってしまう。

また、放電電極２１ａは、放電動作を繰り返すうちに加熱され、熱膨張により径方向に大きくなる。そのため、仮にスキマー３１ａが、放電電極２１ａとの位置関係が固定されるようにリジットに保持されていると、放電電極２１ａの熱膨張により、放電電極２１ａの側面とスキマー３１ａの凹部底面との間のギャップが小さくなり、放電電極２１ａ上のスズ２２ａの厚みが所望の膜厚Ｄよりも薄くなってしまう。スズ２２ａの所望の膜厚Ｄは、例えば１０μｍと薄いため、上記熱膨張により放電電極２１ａの側面がスキマー３１ａの底面と接触するおそれもある。場合によっては、スキマー３１ａにより回転する放電電極２１ａが不所望な制動力を受けるといった不具合も発生し得る。

これに対して、本実施形態では、弾性体であるバネ３２ａを用いてスキマー３１ａを保持する。そして、バネ３２ａの付勢力を、放電電極２１ａが定常回転しているときに、放電電極２１ａの側面とスキマー３１ａの凹部底面とのギャップが、所望の膜厚Ｄに相当する値となる大きさに設定する。したがって、放電電極２１ａが回転し、遠心力によりスキマー３１ａが浮力を受けたとしても、スキマー３１ａと放電電極２１ａの側面との間のギャップを所望の膜厚Ｄに維持することができる。また、放電動作を繰り返し、放電電極２１ａが熱膨張したとしても、放電電極２１ａの側面とスキマー３１ａの底面との接触を回避することができる。

すなわち、所定のＥＵＶ光出力を得る定常運転中は、上記したように放電動作が繰り返されて放電電極２１ａ自体も加熱され、当該放電電極２１ａの熱膨張が発生する。その結果、図５に示すように、スキマー３１ａは、放電電極２１ａの熱膨張分だけストッパ３３ａから浮き上がるが、バネ３２ａによって、スキマー３１ａと放電電極２１ａの側面との間のギャップの大きさが所望の膜厚Ｄとなる位置で保持される。
また、定常運転開始時における放電電極２１ａの温度が低く、熱膨張の影響が小さい場合においては、図６に示すように、スキマー３１ａはストッパ３３ａに当接する位置で保持される。この場合にも、スキマー３１ａと放電電極２１ａの側面との間のギャップの大きさは、所望の膜厚Ｄとなる。

一方、上記したように、バネ３２ａの付勢力は、放電電極２１ａが定常回転しているときに、放電電極２１ａの側面とスキマー３１ａの凹部底面とのギャップが、所望の膜厚Ｄに相当する値となる大きさに設定されているので、当然ながら放電電極２１ａが定常回転しているとき、キマー３１ａと放電電極２１ａの側面との間のギャップの大きさが所望の膜厚Ｄとなる位置で保持される。

また、放電電極２１ａの静止時や回転始動時等、回転数が比較的小さい状態では、遠心力よりもバネ３２ａの力の方が大きくなるため、スキマー３１ａの凹部底面は放電電極２１ａの側面に接近するような力を受ける。しかしながら、上記したようにストッパ３３ａを設けたので、図６に示すように、スキマー３１ａはストッパ３３ａに当接する位置で保持される。この場合にも、スキマー３１ａと放電電極２１ａの側面との間のギャップの大きさは、所望の膜厚Ｄとなる。
このように、膜厚調整機構３０ａは、放電電極２１ａの熱膨張の度合、回転数に左右されず常に放電電極２１ａの側面とスキマー３１ａの凹部底面とのギャップを、所望の膜厚Ｄに相当する値に維持し、側面上のスズ２２ａの膜厚を所望の膜厚Ｄに維持することができる。

比較例として、本実施形態におけるストッパ３３ａに相当する規制部材を備えていない膜厚調整機構について、図７〜図１２を参照しながら説明する。
図７に示すように、比較例の膜厚調整機構１３０は、スキマー１３１ａと、バネ１３２ａとを備える。ここで、スキマー１３１ａは、本実施形態におけるスキマー３１ａと同様の構成を有する。また、バネ１３２ａは、本実施形態におけるバネ３２ａと同様に、スキマー１３１ａを放電電極２１ａの側面に接近させる方向（図７の矢印の方向）に付勢する。ここで、バネ１３２ａの付勢力は、放電電極２１ａが定常回転している際に、スキマー１３１ａと放電電極２１ａの側面とのギャップが所望の膜厚Ｄとなるように設定されているものとする。
この場合、放電電極２１ａが定常回転している間は、図８に示すように、スキマー１３１ａと放電電極２１ａの側面とのギャップが所望の膜厚Ｄとなり、側面上のスズ２２ａの膜厚は所望の膜厚Ｄとなる。

しかしながら、放電電極２１ａが静止している状態からある程度の回転数に至るまでの間は、スズ２２ａに作用する遠心力（スキマー１３１ａに作用する浮力）よりもバネ１３２ａの付勢力の方が大きくなる。そのため、放電電極２１ａの回転始動時は、図９に示すように、スキマー１３１ａの凹部底面が放電電極２１ａの側面に接触した状態となる。したがって、ＥＵＶ光源装置の停止と稼動（すなわち、放電電極２１ａの回転の停止と稼動）とを繰り返すうちに、スキマー１３１ａは回転始動時に接触している放電電極２１ａによって次第に磨耗する。

スキマー１３１ａの磨耗が進むと、図１０に示すように、スキマー１３１ａが放電電極２１ａの側面と接触しているときのバネ１３２ａの長さは、磨耗前と比べてスキマー１３１ａの磨耗分Δｘだけ長くなる。すなわち、バネ１３２ａがスキマー１３１ａを押す力が弱くなる。
遠心力によるスズ２２ａからの浮力に対して、バネ１３２ａのスキマー１３１ａを押す力が弱くなると、図１１に示すように、放電電極２１ａの定常回転時における側面上のスズ２２ａの厚みが 所望の膜厚Ｄよりも大きい膜厚Ｄ１となる。このように、放電電極２１ａの側面上のスズ２２ａの厚みが増すと、放電電極２１ａが回転したときに、遠心力により放電電極２１ａからスズ２２ａの一部が飛散しやすくなる。飛散したスズ２２ａは、デブリとなってＥＵＶ光源装置内部の不所望な部位に付着する。また、飛散したスズ２２ａは、電極間のショートの原因にもなり得る。

上記のようなスキマー１３１ａが磨耗した際のスズ２２ａの飛散を防止するためには、放電電極２１ａの回転数を減少させる必要がある。すなわち、比較例においては、図１２に示すように、ＥＵＶ光源装置の稼働時間が長いほど、放電電極２１ａの定常回転時の回転数（回転速度）を小さくする必要がある。
しかしながら、放電電極２１ａの回転数が小さくなると、ある時点での放電電極２１ａにおけるレーザビーム照射位置と、次回のＥＵＶ発生動作時の放電電極２１ａにおけるレーザ照射位置との距離が接近してしまう。この場合、次回のＥＵＶ発生動作の際のレーザビーム照射時に、照射地点（放電電極２１ａ上）に十分な量のスズ２２ａが存在せず、ＥＵＶ発光特性が悪化してしまうおそれがある。

さらに、図９に示すように放電電極２１ａとスキマー１３１ａとが接触した場合、必ずしも図１０に示すように、放電電極２１ａの側面に対してスキマー１３１ａの凹部底面が平行に磨耗するとは限らない。例えば、図１３に示すように、放電電極２１ａに対してスキマー１３１ａが傾いた姿勢でスキマー１３１ａが放電電極２１ａに接触することもある。
この場合、放電電極２１ａがスキマー１３１ａから不所望な制動力を受けて放電電極２１ａの回転が減速したり、図１３の矢印方向（放電電極２１ａの回転軸方向）のスキマー１３１ａの磨耗が発生したりする。このような磨耗が発生すると、スキマー１３１ａと放電電極２１ａとのギャップが設定値（所望の膜厚Ｄ）以上により大きくなり、上述したような不具合（スズ２２ａの飛散、ＥＵＶ発光特性の悪化等）がより顕著になる。

これに対して、本実施形態では、膜厚調整機構３０ａを、放電電極２１ａの側面（曲面）と所望の膜厚Ｄに相当するギャップ（間隙）を介して対向配置するスキマー３１ａと、スキマー３１ａを放電電極２１ａの側面に接近する方向に付勢するばね３２ａと、上記ギャップが所望の膜厚Ｄに相当する値よりも小さくならないように、バネ３２ａによる付勢方向におけるスキマー３１ａの移動を規制するストッパ３３ａと、を含んで構成する。

そのため、放電電極２１ａの回転始動時においても、定常回転時においても、常にスキマー３１ａは放電電極２１ａとは接触せず、しかも放電電極２１ａとスキマー３１ａとのギャップを所望の膜厚Ｄに相当する値に維持することが可能となる。
このように、回転始動時（静止時も含む）に放電電極２１ａとスキマー３１ａとが接触しないため、スキマー３１ａの磨耗を抑制することができる。また、スキマー３１ａの磨耗に伴うバネ３２ａの力の減少に起因する上記ギャップの増大も生じない。したがって、図１１に示すような、不所望なスズ２２ａの飛散は発生しない。

さらに、スズ２２ａの飛散抑制のために、定常回転時の電極回転数を減少させる必要もない。そのため、ＥＵＶ発光特性の悪化を回避し、安定したＥＵＶ発光特性を実現することができる。
また、放電電極２１ａに対するスキマー３１ａの姿勢を、両者が接触しない状態で安定に保つことができるので、図１３に示すような異常な姿勢でスキマー３１ａが放電電極２１ａに接触（干渉）することを防止することができる。したがって、放電電極２１ａとスキマー３１ａとが接触（干渉）して放電電極２１ａの回転が減速する等の不具合を回避することができる。

また、スキマー３１ａと放電電極２１ａとのギャップが維持されるように、スキマー３１ａの移動を規制するストッパ３３ａを設けるので、スキマー３１ａを付勢するバネ３２ａとして、上述した比較例のバネ１３２ａよりも弾性力の強いばねを採用することもできる。
バネ３２ａの弾性力が強化され、バネ３２ａからスキマー３１ａに対して放電電極２１ａに押し付けられる方向の比較的強い力が印加されても、ストッパ３３ａは、上記ギャップが所望値を下回る位置にはスキマー３１ａが移動できないように、スキマー３１ａの移動を規制する。そのため、放電電極２１ａの熱膨張が無視できる程度である場合、上述した比較例のバネ１３２ａよりも弾性力の強いばねを採用することができる。これにより、遠心力の変化に十分に対応することが可能となり、放電電極２１ａの回転数を上げることが可能となる。

さらに、ストッパ３３ａの先端形状を球面形状とし、スキマー３１ａと点接触で当接する構成とするので、ストッパ３３ａとスキマー３１ａとの摩擦を少なくすることができる。また、ストッパ３３ａとして六角穴付き止めねじ（イモネジ）を用いることで、スキマー３１ａの位置決めを容易且つ適切に行うことができ、上記ギャップが所望値となるように調整することができる。また、構造を単純化することができるので、その分のコストダウンが図れる。
以上のように、本実施形態におけるＥＵＶ光源装置１００は、放電電極２１ａの回転動作の停止と稼動とが繰り返されても、スキマー３１ａと放電電極２１ａとの接触が生じず、且つ放電電極２１ａ上の液体状の高温プラズマ原料（スズ）２２ａの厚みを所望の膜厚Ｄに維持することができる。

（応用例）
上記実施形態においては、高温プラズマ原料に照射するエネルギービームとしてレーザを用いる場合について説明したが、レーザに代えてイオンビームや電子ビーム等を用いることもできる。
さらに、上記実施形態においては、ＥＵＶ光源装置を半導体露光用光源として用いる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、露光用マスクの検査装置等の光源として用いることもできる。

１１…チャンバ、１２…ＥＵＶ集光鏡、１３…ホイルトラップ、２１ａ，２１ｂ…放電電極、２２ａ，２２ｂ…高温プラズマ原料、２３ａ，２３ｂ…コンテナ、２４ａ，２４ｂ…モータ、２７…パルス電力発供給部、２８…レーザ源、３０ａ，３０ｂ…膜厚調整機構、３１ａ…スキマー（膜厚調整部材）、３２ａ…バネ（付勢部材）、３３ａ…ストッパ（規制部材）、１００…極端紫外光光源装置（ＥＵＶ光源装置）

Claims (3)

1. 互いに離間して配置される一対の円盤状の回転可能な放電電極と、
   前記放電電極にパルス電力を供給するパルス電力供給手段と、
   前記放電電極の回転運動によって当該放電電極の一部を容器内に充填された液体状の高温プラズマ原料を通過させることにより、前記放電電極上に前記高温プラズマ原料を供給する原料供給手段と、
   前記放電電極の曲面上の前記高温プラズマ原料にエネルギービームを照射して当該高温プラズマ原料を気化するエネルギービーム照射手段と、
   前記曲面上の前記高温プラズマ原料の膜厚が所定の膜厚となるよう調整する膜厚調整手段と、を備え、
   前記膜厚調整手段は、
   前記放電電極の前記曲面と所定の間隙を介して対向配置する膜厚調整部材と、
   前記膜厚調整部材を前記曲面に接近する方向に付勢する付勢部材と、
   前記曲面と前記膜厚調整部材との間隙が前記所定の膜厚に相当する間隙よりも狭くならないように、前記付勢部材による付勢方向における前記膜厚調整部材の移動を規制する規制部材と、を備えることを特徴とする極端紫外光光源装置。
2. 前記規制部材は、前記膜厚調整部材と点接触で当接して当該膜厚調整部材の移動を規制することを特徴とする請求項１に記載の極端紫外光光源装置。
3. 前記規制部材は、前記付勢部材による付勢方向に延在し、先端部を前記膜厚調整部材に当接させて当該膜厚調整部材の移動を規制する六角穴付き止めねじであることを特徴とする請求項１または２に記載の極端紫外光光源装置。
   

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