JP2017091891A - Extreme ultraviolet light source device and method for adjusting extreme ultraviolet light source device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、極端紫外光光源装置および極端紫外光光源装置の調整方法に関する。 The present invention relates to an extreme ultraviolet light source device and a method for adjusting an extreme ultraviolet light source device.
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(EUV放射)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(以下、EUV放射種ともいう)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、その高温プラズマから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。
In recent years, with the miniaturization and high integration of semiconductor integrated circuits, the wavelength of an exposure light source has been shortened. As a next-generation light source for semiconductor exposure, an extreme ultraviolet light source device (hereinafter also referred to as EUV light source device) that emits extreme ultraviolet light (hereinafter also referred to as EUV (Extreme Ultra Violet) light) having a wavelength of 13.5 nm is used. Development is underway.
There are several known methods for generating EUV light (EUV radiation) in an EUV light source device, and one of them is heating and exciting an extreme ultraviolet radiation species (hereinafter also referred to as EUV radiation species). There is a method of generating a high temperature plasma and extracting EUV light from the high temperature plasma.
EUV light source devices adopting such a method are classified into an LPP (Laser Produced Plasma) method and a DPP (Discharge Produced Plasma) method according to a high temperature plasma generation method.
DPP方式のEUV光源装置は、EUV放射種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方式においては、例えば、特許文献1に記載されているように、放電を発生させる電極表面に液体状の高温プラズマ原料(例えば、Sn(スズ))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 Plasma)方式と称されることもある。なお、特許文献1では、電極の熱負荷を軽減するために円盤状の回転電極が用いられている。 The DPP type EUV light source device applies high voltage between electrodes to which a discharge gas containing EUV radiation species is supplied, generates high-density and high-temperature plasma by discharge, and uses extreme ultraviolet light emitted therefrom. Is. In the DPP method, for example, as described in Patent Document 1, a liquid high-temperature plasma raw material (for example, Sn (tin)) is supplied to the surface of an electrode that generates discharge, and a laser beam is applied to the raw material. A method has been proposed in which the raw material is vaporized by irradiating an energy beam such as, and then high-temperature plasma is generated by discharge. Such a system may be referred to as an LDP (Laser Assisted Discharge Plasma) system. In Patent Document 1, a disk-shaped rotating electrode is used to reduce the thermal load on the electrode.
上記したように、LDP方式においては、まず放電を発生させる一方の電極(カソード)表面に供給された高温プラズマ原料にレーザビーム等のエネルギービームを照射し、高温プラズマ原料を気化する。そして、この高温プラズマ原料が他方の電極(アノード)に到達し、高電圧が印加された両電極間で放電が発生する。放電のエネルギーにより、高温プラズマ原料が加熱励起されて高温プラズマとなり、当該高温プラズマからEUV光が放射される。
このようなLDP方式のEUV光源装置では、放電電極や、放電電極へ高温プラズマ原料であるスズを供給する機構等は、真空チャンバ内に配置される。
As described above, in the LDP method, first, the high temperature plasma raw material supplied to the surface of one electrode (cathode) for generating discharge is irradiated with an energy beam such as a laser beam to vaporize the high temperature plasma raw material. And this high temperature plasma raw material reaches | attains the other electrode (anode), and discharge generate | occur | produces between both electrodes to which the high voltage was applied. Due to the energy of discharge, the high temperature plasma raw material is heated and excited to become high temperature plasma, and EUV light is emitted from the high temperature plasma.
In such an LDP type EUV light source device, a discharge electrode, a mechanism for supplying tin as a high-temperature plasma raw material to the discharge electrode, and the like are arranged in a vacuum chamber.
一方、レーザビーム等のエネルギービームを放出するビーム源(以下、エネルギービームとしてレーザビームを例に取り、ビーム源としては、レーザビームを放出するレーザ源を例に取る)は、真空チャンバの外部に設置される。
よって、レーザ源から放出されるレーザビームは、真空チャンバに設けられたレーザビーム入射窓部を介して、真空チャンバ内部に設置されている放電電極(カソード)表面に供給されたスズに照射される。
ここで、スズが供給されている一対の放電電極(カソード、アノード)間で放電が発生し高温プラズマが形成されると、放電電極の一部がスパッタされて生成する金属粉等のデブリや、高温プラズマ原料であるスズ(Sn)に起因するデブリ(高速で移動するイオンや中性粒子など)が発生する。
このデブリは、真空チャンバ内を進行し、その一部は高温プラズマからのEUV光を集光するためのEUV集光鏡に到達する。そして、EUV集光鏡の反射面を削ったり、反射面上に堆積して、EUV集光鏡の性能を損ねる。
On the other hand, a beam source that emits an energy beam such as a laser beam (hereinafter, a laser beam is taken as an example of an energy beam, and a laser source that emits a laser beam is taken as an example of a beam source) is placed outside the vacuum chamber. Installed.
Therefore, the laser beam emitted from the laser source is irradiated to the tin supplied to the surface of the discharge electrode (cathode) installed in the vacuum chamber through the laser beam incident window provided in the vacuum chamber. .
Here, when discharge occurs between a pair of discharge electrodes (cathode, anode) supplied with tin and high temperature plasma is formed, debris such as metal powder generated by sputtering a part of the discharge electrode, Debris (such as ions moving at high speed and neutral particles) is generated due to tin (Sn), which is a high-temperature plasma raw material.
This debris travels in the vacuum chamber, part of which reaches an EUV collector mirror for collecting EUV light from the hot plasma. And the reflective surface of an EUV collector mirror is shaved or deposited on a reflective surface, and the performance of an EUV collector mirror is impaired.
真空チャンバ内を進行するデブリは、上記したレーザビーム入射窓部にも到達する。その結果、上記レーザビーム入射窓部の真空チャンバ側表面においては、デブリの堆積といったレーザビーム入射窓部の汚損が発生する。その結果、上記レーザビーム入射窓部を通過するレーザビームの透過率が減少する。
このように窓部を通過するレーザビームの透過率が減少すると、高効率EUV発光のための高温プラズマ原料の気化を実現するために最適なレーザ照射強度が放電電極上で得られなくなるため、
EUV光の強度が不安定になる。
The debris that travels in the vacuum chamber also reaches the laser beam incident window. As a result, contamination of the laser beam incident window portion such as debris deposition occurs on the surface of the laser beam incident window portion on the vacuum chamber side. As a result, the transmittance of the laser beam passing through the laser beam incident window is reduced.
If the transmittance of the laser beam passing through the window portion is reduced in this way, the optimum laser irradiation intensity for realizing vaporization of the high temperature plasma raw material for high efficiency EUV emission cannot be obtained on the discharge electrode.
The intensity of EUV light becomes unstable.
また、窓部に付着したデブリにレーザビームのエネルギーの一部が吸収されることにより、上記窓部は加熱されて熱膨張が引き起こされる。そして熱膨張した窓部がレンズのように作用して、カソード上の高温プラズマ原料におけるレーザビームの集光位置の変化や、レーザビームの照射パターンの変形が生じる。
その結果、生成される高温プラズマの発光特性や発光位置の変化が引き起こされ、プラズマから放射されるEUV強度の低下が助長される。
デブリによるレーザビーム入射窓部の汚損の結果EUV光強度が低下すると、この低下分を補償するために、より大きい放電電力を高温プラズマに供給しなければならない。その結果、デブリの量がさらに多くなり、EUV集光鏡やレーザビーム入射窓部の汚損が加速されてしまう。
そこで、本発明は、窓部のデブリによる汚損を抑制可能な極端紫外光(EUV)光源装置を提供することを課題としている。
Further, a part of the energy of the laser beam is absorbed by the debris adhering to the window portion, whereby the window portion is heated to cause thermal expansion. The thermally expanded window portion acts like a lens, causing a change in the laser beam condensing position in the high-temperature plasma raw material on the cathode and a deformation of the laser beam irradiation pattern.
As a result, the emission characteristics and emission position of the generated high temperature plasma are changed, and the EUV intensity emitted from the plasma is reduced.
If the EUV light intensity decreases as a result of contamination of the laser beam entrance window due to debris, a higher discharge power must be supplied to the high temperature plasma in order to compensate for this decrease. As a result, the amount of debris is further increased, and the contamination of the EUV collector mirror and the laser beam incident window is accelerated.
Then, this invention makes it a subject to provide the extreme ultraviolet light (EUV) light source device which can suppress the contamination by the debris of a window part.
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、窓部を有する容器と、互いに離間して前記容器内に対向配置された一対の放電電極と、極端紫外光を放射させるための原料を前記放電電極上に供給する原料供給手段と、前記窓部を介して前記容器外から前記放電電極上の前記原料にエネルギービームを照射して当該原料を気化するエネルギービーム照射手段と、前記一対の放電電極にパルス電力を供給することで該一対の放電電極の相互間にプラズマを発生させ、該プラズマから極端紫外光を放射させるパルス電力供給手段と、前記プラズマと前記窓部との間に配置され、該窓部へと向かうデブリを捕捉する回転式のホイルトラップを含んだ窓部用トラップと、を備える。
このような極端紫外光光源装置によれば、窓部用トラップによってデブリが捕捉されるため窓部の汚損が抑制される。
In order to solve the above-described problem, an aspect of the extreme ultraviolet light source device according to the present invention includes a container having a window, a pair of discharge electrodes that are spaced apart from each other and disposed in the container, and an extreme ultraviolet light A raw material supply means for supplying a raw material for irradiating the discharge electrode onto the discharge electrode; and an energy beam for irradiating the raw material on the discharge electrode from outside the container through the window to vaporize the raw material. Irradiation means, pulse power supply means for generating a plasma between the pair of discharge electrodes by supplying pulse power to the pair of discharge electrodes, and emitting extreme ultraviolet light from the plasma, the plasma and the plasma A window trap including a rotary foil trap disposed between the window and capturing debris toward the window.
According to such an extreme ultraviolet light source device, debris is captured by the window trap, so that contamination of the window is suppressed.
前記極端紫外光光源装置は、前記プラズマから発生される極端紫外光を集光する集光部材と、前記プラズマと前記集光部材との間に配置され、該集光部材へと向かうデブリを捕捉する回転式のホイルトラップを含んだ、前記窓部用トラップとは別の集光部用トラップと、を更に備えたものであってもよい。
あるいは、前記極端紫外光光源装置は、前記プラズマから発生する極端紫外光を集光する集光部材を更に備え、前記窓部用トラップが、前記プラズマと前記集光部材との間に配置され、該集光部材へと向かうデブリを捕捉する回転式のホイルトラップを含んだ集光部用トラップを兼ねているものであってもよい。
The extreme ultraviolet light source device is disposed between a condensing member that condenses extreme ultraviolet light generated from the plasma, and the plasma and the condensing member, and captures debris toward the condensing member. It may further include a condensing part trap different from the window part trap, including a rotating foil trap.
Alternatively, the extreme ultraviolet light source device further includes a light collecting member for collecting extreme ultraviolet light generated from the plasma, and the window trap is disposed between the plasma and the light collecting member, It may also serve as a condensing unit trap including a rotating foil trap that captures debris toward the condensing member.
また、前記極端紫外光光源装置は、前記エネルギービーム照射手段が、前記エネルギービームのパルスを前記原料に照射するものであり、前記エネルギービーム照射手段による前記パルスの照射タイミングを、該パルスが前記窓部用トラップのホイルを避けるタイミングに調整する調整部を備えることが好ましい。
このような好ましい構造の極端紫外光光源装置によれば、エネルギービームのパルスによる原料の気化が安定するため極端紫外光の放射も安定する。
前記調整部を備えた前記極端紫外光光源装置は、前記プラズマから発生される極端紫外光の強度をモニタする極端紫外光モニタを更に備え、前記調整部が、前記極端紫外光モニタでモニタされた強度が向上するように前記パルスの照射タイミングを調整するものであってもよく、前記窓部用トラップの回転タイミングを検知する検知手段を更に備え、前記調整部が、前記検知手段によって検知された回転タイミングに基づいて前記パルスの照射タイミングを調整するものであってもよい。
前記極端紫外光モニタを備えた極端紫外光光源装置によれば、パルスの照射タイミングが調整されることで極端紫外光の放射強度が向上する。
In the extreme ultraviolet light source device, the energy beam irradiating means irradiates the raw material with a pulse of the energy beam, and the pulse irradiation timing of the energy beam irradiating means is determined when the pulse is the window. It is preferable to provide an adjusting unit that adjusts the timing to avoid the foil of the part trap.
According to the extreme ultraviolet light source device having such a preferable structure, since the vaporization of the raw material by the pulse of the energy beam is stabilized, the emission of the extreme ultraviolet light is also stabilized.
The extreme ultraviolet light source device including the adjustment unit further includes an extreme ultraviolet light monitor that monitors the intensity of extreme ultraviolet light generated from the plasma, and the adjustment unit is monitored by the extreme ultraviolet light monitor. The irradiation timing of the pulse may be adjusted so as to improve the intensity, and further includes a detection unit that detects a rotation timing of the window trap, and the adjustment unit is detected by the detection unit. The irradiation timing of the pulse may be adjusted based on the rotation timing.
According to the extreme ultraviolet light source device provided with the extreme ultraviolet light monitor, the radiation intensity of extreme ultraviolet light is improved by adjusting the pulse irradiation timing.
また、前記検知手段を備えた極端紫外光光源装置によれば、試行錯誤せずにパルスの照射タイミングを適切なタイミングに調整することができる。
また、前記検知手段は、前記窓部用トラップの外縁から突出した突出部材と、前記窓部用トラップの回転に伴う前記突出部材の通過を検知するセンサと、を備えたものであってもよく、前記窓部用トラップの回転軸に向けて光を発する発光器と、前記回転軸に設けられた貫通孔を該回転軸の回転に伴って通過する光を受光する受光器と、を備えたものであってもよい。
Further, according to the extreme ultraviolet light source device provided with the detection means, the pulse irradiation timing can be adjusted to an appropriate timing without trial and error.
The detecting means may include a protruding member protruding from an outer edge of the window trap and a sensor for detecting the passage of the protruding member accompanying the rotation of the window trap. A light emitter that emits light toward the rotation axis of the trap for the window, and a light receiver that receives light passing through a through hole provided in the rotation shaft as the rotation shaft rotates. It may be a thing.
さらに、本発明に係る調整方法の一態様は、窓部を有する容器と、互いに離間して前記容器内に対向配置された一対の放電電極と、極端紫外光を放射させるための原料を前記放電電極上に供給する原料供給手段と、前記窓部を介して前記容器外から前記放電電極上の前記原料にエネルギービームのパルスを照射して当該原料を気化するエネルギービーム照射手段と、前記一対の放電電極にパルス電力を供給することで該一対の放電電極の相互間にプラズマを発生させ、該プラズマから極端紫外光を放射させるパルス電力供給手段と、前記プラズマと前記窓部との間に配置され、該窓部へと向かうデブリを捕捉する回転式のホイルトラップを含んだ窓部用トラップと、を備えた極端紫外光光源装置について、前記プラズマから発生される極端紫外光の強度をモニタする工程と、前記エネルギービーム照射手段による前記パルスの照射タイミングを、前記極端紫外光のモニタされた強度が向上するように調整する工程と、を有する。
このような調整方法によれば、エネルギービームのパルスの照射タイミングが調整されることで極端紫外光の放射強度が向上する。
Furthermore, one aspect of the adjustment method according to the present invention is a method in which a container having a window, a pair of discharge electrodes that are spaced apart from each other and disposed in the container, and a raw material for emitting extreme ultraviolet light is discharged. Raw material supply means for supplying onto the electrode, energy beam irradiation means for irradiating the raw material on the discharge electrode with an energy beam pulse from outside the container through the window, and vaporizing the raw material, and the pair of A pulse power supply means for generating a plasma between the pair of discharge electrodes by supplying pulse power to the discharge electrodes and emitting extreme ultraviolet light from the plasma, and disposed between the plasma and the window portion And an extreme ultraviolet light source device including a window-type trap including a rotating foil trap that captures debris directed to the window. And a step of monitoring the intensity of light, the irradiation timing of the pulses by the energy beam irradiation means, and a step of adjusting so that the monitor intensity of the extreme ultraviolet light is improved.
According to such an adjustment method, the radiation intensity of extreme ultraviolet light is improved by adjusting the irradiation timing of the energy beam pulse.
本発明の極端紫外光光源装置によれば、窓部のデブリによる汚損を抑制することができる。 According to the extreme ultraviolet light source device of the present invention, contamination due to debris in the window portion can be suppressed.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
<LDP方式の極端紫外光光源装置(EUV光源装置)の構成(露光用)>
図1は、第1実施形態の極端紫外光光源装置の構成を示す図である。
極端紫外光光源装置(EUV光源装置)100は、半導体露光用光源やEUV露光用マスク検査装置として使用可能な、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。図1に示す極端紫外光光源装置(EUV光源装置)100は、主として露光に用いられるものである。
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。このチャンバ11が本発明にいう容器の一例に相当する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<Configuration of LDP type extreme ultraviolet light source device (EUV light source device) (for exposure)>
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an extreme ultraviolet light source device according to the first embodiment.
The extreme ultraviolet light source device (EUV light source device) 100 is an apparatus that emits extreme ultraviolet light (EUV light) having a wavelength of 13.5 nm, for example, which can be used as a light source for semiconductor exposure or a mask inspection device for EUV exposure. An extreme ultraviolet light source device (EUV light source device) 100 shown in FIG. 1 is mainly used for exposure.
The EUV
As shown in FIG. 1, the EUV
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ものである。
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。
In the
The pressure in the
In the condensing
The
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、0°〜25°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。
The
The
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。
このEUV集光鏡12が、本発明にいう集光部材の一例に相当する。
EUV集光鏡12とEUV取出部11dとの間には、着脱自在のモニタ用ミラー12aが必要に応じて挿入される。このモニタ用ミラー12aは、EUV集光鏡12により集光されるEUV光の一部を採取してEUVモニタ12bに導光する。EUVモニタ12bはEUV光の強度をモニタし、モニタした結果を制御部40に送る。
The base material of each concave mirror described above is, for example, nickel (Ni). In order to reflect EUV light having a very short wavelength, the reflecting surface of the concave mirror is configured as a very good smooth surface. The reflective material applied to the smooth surface is, for example, a metal film such as ruthenium (Ru), molybdenum (Mo), and rhodium (Rh). Such a metal film is densely coated on the reflecting surface of each concave mirror.
The
A
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。デブリトラップ13の具体的構成については後で詳述する。
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、高温プラズマ原料22aを収容するコンテナ23aの中にその一部(重力方向の下部)が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。コンテナ23aとモータ24aと回転軸25aを併せたものが、本発明にいう原料供給手段の一例に相当する。原料供給手段としては、ここに例示されたもののみならず、高温プラズマ原料22aを放電電極21aに供給可能な任意の周知手段が採用し得ることは言うまでも無い。
The
The pair of
The
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、高温プラズマ原料22bを収容するコンテナ23bの中にその一部(重力方向の下部)が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。
The
Similarly to the
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の周縁部のエッジ部分間距離が最も短い部分である。
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。
The
The liquid high-temperature plasma
Here, the discharge region is a space where a discharge occurs between the
As the high temperature plasma
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11f,11e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からパルス電力を印加することで、放電電極21a,21b間にパルス電力を印加することができる。
なお、特に図示しないが、コンテナ23a及び23bには、スズを溶融状態に維持する温度調節機構が設けられている。
The
Although not particularly illustrated, the
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力を印加する。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に対してレーザビーム(エネルギービーム)を照射するエネルギービーム照射手段の一例である。レーザ源28は、例えばNd:YVO4レーザ装置(Neodymium-doped Yttrium Orthovanadate レーザ装置)である。
このレーザ源28が放出するレーザビームLは、集光手段であるレーザビーム集光部等を介してチャンバ11の窓部(レーザビーム入射窓部)11gに入射し、放電電極21a上に導かれる。レーザ源28によるレーザビームの照射タイミングは、制御部40が制御する。レーザ源28は本発明にいうエネルギービーム照射手段の一例に相当し、レーザビーム入射窓部11gは、本発明にいう窓部の一例に相当する。エネルギービーム照射手段としては、ここに例示したレーザ源28のみならず、放電電極上の原料を気化させるエネルギービームを、窓部を介して照射可能な任意の周知手段が採用され得ることは言うまでも無い。
The pulse
The
The laser beam L emitted from the
パルス電力供給部27により放電電極21a,21bにパルス電圧を印加した状態で、放電領域に輸送された高温プラズマ原料22aに対してレーザビームが照射されると、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。このパルス電力供給部27が、本発明にいうパルス電力供給手段の一例に相当する。パルス電力供給手段としては、ここに例示したパルス電力供給部27のようにコンテナおよびスズを介して電力を供給するもののみならず、放電電極21a,21bにパルス電力を印加可能な任意の周知手段が採用され得ることは言うまでも無い。
なお、上述したように放電電極21a,21b間にはパルス電力を印加するため、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。
When the pulse voltage is applied to the
As described above, since pulse power is applied between the
<デブリトラップ>
次に、デブリトラップ13の具体的構成について説明する。
EUV光源装置100では、例えば、高温プラズマPと接する金属(例えば、一対の放電電極21a,21b)が上記プラズマPによってスパッタされて生成する金属粉等のデブリや、高温プラズマ原料であるスズ(Sn)に起因するデブリが発生する。
これらのデブリは、プラズマの収縮・膨張過程を経て、大きな運動エネルギーを得る。すなわち、高温プラズマPから発生するデブリは高速で移動するイオンや中性原子であり、このようなデブリはEUV集光鏡12にぶつかって反射面を削ったり、反射面上に堆積したりして、EUV光の反射率を低下させるおそれがある。
<Debris trap>
Next, a specific configuration of the
In the EUV
These debris obtains large kinetic energy through the process of plasma contraction and expansion. That is, debris generated from the high temperature plasma P is ions or neutral atoms that move at high speed, and such debris hits the
そこで、EUV光源装置100では、放電空間11bと集光空間11cに収容されたEUV集光鏡12との間に、上記デブリによるEUV集光鏡12のダメージを防ぐためのデブリトラップ13を配置する。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。第1実施形態におけるデブリトラップ13は、本発明にいう「窓部用トラップとは別の集光部用トラップ」の一例に相当する。
図2は、デブリトラップ13をEUV光の光軸(主軸)に直交する方向から見た断面図である。
デブリトラップ13は、回転機能を有するホイルトラップ(回転式ホイルトラップ)130と、回転せず固定型のホイルトラップ(固定式ホイルトラップ)140とを備える。プラズマPから放射されたEUV光のうちデブリトラップ13へと向かった光は、回転式ホイルトラップ130、固定式ホイルトラップ140の順に通過する。
Therefore, in the EUV
FIG. 2 is a cross-sectional view of the
The
一般に露光用光源として用いるEUV光源装置の場合、EUV光源装置から放出されるEUV光は、ワーク(ウエハ)上の比較的大きい照射領域に照射される。露光のスループットはEUV光のdose量に依存するので、高温プラズマPから立体角4πで放出されるEUV光をできるだけ多く利用することが望ましい。すなわち、露光に使用するためプラズマPから取り出すEUV光の取出立体角θ1はある程度大きくする必要がある。よって、上記EUV光のエタンデュ(高温プラズマPの大きさとプラズマからのEUV光の取出立体角θ1との積)もある程度大きくなる。 In the case of an EUV light source device that is generally used as an exposure light source, EUV light emitted from the EUV light source device irradiates a relatively large irradiation area on a workpiece (wafer). Since the exposure throughput depends on the dose amount of the EUV light, it is desirable to use as much EUV light emitted from the high-temperature plasma P as possible with a solid angle of 4π. That is, the extraction solid angle θ1 of EUV light extracted from the plasma P for use in exposure needs to be increased to some extent. Therefore, the etendue of the EUV light (the product of the size of the high temperature plasma P and the solid angle θ1 of extracting EUV light from the plasma) is also increased to some extent.
回転式ホイルトラップ130は、図3に当該回転式ホイルトラップ130をプラズマ側から眺望した図を示すように、EUV光の主軸と一致する軸を中心軸として、当該中心軸から半径方向に放射状に伸びる複数のホイル(回転ホイル)131を備える。なお、ホイル131は、薄膜(ホイル)または薄い平板(プレート)により構成されており、本明細書では薄膜と平板を併せて「ホイル」と呼ぶ。
ホイル131は、半径方向内側端部を同心円状に配置された中心支柱(支持部材)132によって支持され、半径方向外側端部をリング状支持体である外側リング133によって支持されている。これら複数のホイル131は、支持体(中心支柱132と外側リング133)に支持された状態で、中心支柱132の回転軸を中心に回転可能となっている。なお、回転式ホイルトラップ130を回転させるモータなどについては図示が省略されているが、このモータの駆動は制御部40によって制御されるものとする。
As shown in FIG. 3, the
The
また、ホイル131は、その平面がEUV光の主軸に対して平行になるように配置され支持されている。そのため、回転式ホイルトラップ130を極端紫外光源(高温プラズマP)側から見ると、図3に示すように、中心支柱132及び外側リング133によって構成される支持体を除けば、ホイル131の厚みしか見えない。
回転式ホイルトラップ130の複数のホイル131は、中心支柱132の回転軸を中心に回転することで、高温プラズマPからのデブリを捕捉する。このとき、回転式ホイルトラップ130は、上記デブリのうち比較的低速のデブリを捕捉する。
Further, the
The plurality of
一方、図2に示す固定式ホイルトラップ140も、回転式ホイルトラップ130と同様に、EUV光の主軸と一致する軸を中心として半径方向に放射状に配置された複数のホイル141と、当該ホイル141を支持する中心支柱142及び外側リング143とを備える。そして、ホイル141は半径方向内側端部を同心円状に配置された中心支柱142によって支持され、半径方向外側端部をリング状支持体である外側リング143によって支持されている。但し、固定式ホイルトラップ140は、回転式ホイルトラップ130のように回転せず、固定されている。
固定式ホイルトラップ140は、高温プラズマPからのデブリのうち、回転式ホイルトラップ130で捕捉しきれなかった高速で進行するデブリを捕捉する。 固定式ホイルトラップ140の複数のホイル141は、配置された空間を細かく分割することにより、その部分のコンダクタンスを下げて圧力を上げる働きをする。回転式ホイルトラップ130で捕捉しきれなかった高速のデブリは、固定式ホイルトラップ140における圧力が上がった領域で衝突確率が上がるために速度が低下する。固定式ホイルトラップ140は、このようにして速度が低下したデブリをホイル141などにより捕捉する。
On the other hand, similarly to the
The fixed
<レーザビーム入射部>
図1に示す本実施形態のEUV光源装置100では、放電空間11bを更に2つの空間に区画する。具体的には、区画用アパーチャ部材11jを用いて、チャンバ11のレーザビーム入射窓部11gを包囲するデブリ抑制空間11kを設ける。このデブリ抑制空間11kを区画する区画用アパーチャ部材11jは、レーザ源28から放出され、集光手段を介して、デブリ抑制空間11kに入射するレーザビームLが通過する開口部11mを有する。開口部11mを通過したレーザビームLは放電電極(カソード)21a表面に供給された高温プラズマ原料22aであるスズに照射される。
<Laser beam incident part>
In the EUV
デブリ抑制空間11k内には、レーザビームLを減衰させない不活性ガスが供給される。なお、放電空間11bとデブリ抑制空間11kとは、開口部11mを介して空間的に接続されるので、放電空間11bの真空度を所望の値に保つために、図示を省略した排気手段を用いて、放電空間11bとデブリ抑制空間11kは、適宜、差動排気される。
更に、デブリ抑制空間11kにおいて、レーザビーム入射窓部11gと開口部11mとの間には、ホイルトラップ(窓部用ホイルトラップ)15が設けられている。
窓部用ホイルトラップ15は回転式のホイルトラップであり、窓部用ホイルトラップ15の略中心部には、モータ16の回転軸17が取り付けられている。すなわち、モータ16が回転軸17を回転させることにより、窓部用ホイルトラップ15は回転する。モータ16は、制御部40によって駆動制御される。
An inert gas that does not attenuate the laser beam L is supplied into the
Furthermore, in the
The
また、回転軸17は、例えば、メカニカルシール18を介してチャンバ11内に導入される。メカニカルシール18は、デブリ抑制空間11k内の雰囲気を維持しつつ、回転軸17の回転を許容する。
図4は、窓部用ホイルトラップ15を回転軸17に直交する方向から見た断面図である。
窓部用ホイルトラップ15は、回転軸17に繋がった中心支柱(支持部材)152から放射状に伸びる複数のホイル(回転ホイル)151を備える。窓部用ホイルトラップ15を区画用アパーチャ部材11jの開口部11m側から眺望した図は、図3に示す回転式ホイルトラップ130をプラズマ側から眺望した図と同様である。
ホイル151は、半径方向内側端部を同心円状に配置された中心支柱(支持部材)152によって支持され、半径方向外側端部をリング状支持体である外側リング153によって支持されている。これら複数のホイル151は、支持体(中心支柱152と外側リング153)に支持された状態で、中心支柱152および回転軸17を中心に回転可能となっている。
Further, the rotating
FIG. 4 is a cross-sectional view of the
The
The
窓部用ホイルトラップ15の複数のホイル151は、中心支柱152の回転軸を中心に回転することで、高温プラズマPからのデブリを捕捉する。この窓部用ホイルトラップ15が、本発明にいう窓部用トラップの一例に相当する。窓部用トラップとしては、レーザビーム入射窓部11gに向かうデブリを捕捉することが可能な回転式のデブリトラップであれば、この図4に例示した構造のもののみならず、例えば図2に示す回転式ホイルトラップ130と同様な構造のものや、例えば図2に示すデブリトラップ13のように回転式ホイルトラップ130と固定式ホイルトラップ140を組み合わせた構造のものなど、任意の構造のものが採用され得ることは言うまでも無い。
本実施形態のEUV光源装置100においては、開口部11mを有する区画用アパーチャ部材11jを用いて、チャンバ11のレーザビーム入射窓部11gを包囲するデブリ抑制空間11kを設けたので、高温プラズマPから飛来するデブリは、区画用アパーチャ部材11jに設けられた開口部11mを介さないとレーザビーム入射窓部11gへは到達できない。すなわち、レーザビーム入射窓部11gへのデブリの到達は、上記構成により抑制される。
The plurality of
In the EUV
また、デブリ抑制空間11kには不活性ガスが供給されるので、開口部11mからデブリ抑制空間11kに進入したデブリは減速する。
更に、レーザビーム入射窓部11gと開口部11mとの間に窓部用ホイルトラップ15が設けられているので、開口部11mから進入したデブリによるレーザビーム入射窓部11gへの到達は、更に抑制され、レーザビーム入射窓部11gのデブリによる汚損は著しく減少する。また、不活性ガスによるデブリの減速は、窓部用ホイルトラップ15による捕捉を向上させる。
このように、第1実施形態のEUV光源装置100では、レーザビーム入射窓部11gのデブリによる汚損が大幅に抑制されており、この結果、生成される高温プラズマの発光特性や発光位置が安定し、プラズマから放射されるEUV強度も光強度に維持されることとなる。
なお、第1実施形態のEUV光源装置100は露光用のEUV光源装置として構成されているが、窓部用ホイルトラップ15を有したEUV光源装置は、後述するマスク検査光源用のEUV光源装置として構成することも出来る。
Further, since the inert gas is supplied to the
Furthermore, since the
As described above, in the EUV
Although the EUV
<LDP方式の極端紫外光光源装置(EUV光源装置)の構成(マスク検査光源用)>
図5は、第2実施形態の極端紫外光光源装置の構成を示す概略構成図である。
図5に示すEUV光源装置200は、主としてマスク検査に用いられるものであり、例えば、EUV光を用いた半導体露光に用いられるマスクの欠陥を検査するためのマスク検査装置に対して検査光を放出する。当該マスク検査装置の検査対象は、例えば、低熱膨張ガラス基板上にモリブデン(Mo)膜とシリコン(Si)膜とを交互に積層してなるEUV反射用の多層膜が形成されたマスクブランクス上に、EUVを吸収する材料からなる吸収体パターンが形成される反射型マスクである。マスク検査装置は、EUV光源装置200から放出される光を検査光として、上記マスクのブランクス検査やパターン検査を行う。
<Configuration of LDP type extreme ultraviolet light source device (EUV light source device) (for mask inspection light source)>
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing the configuration of the extreme ultraviolet light source device of the second embodiment.
The EUV
図5に示すマスク検査用のEUV光源装置の基本構成は、図1に示す露光用のEUV光源装置100の基本構成とほぼ同等であるので、以下は主として、マスク検査用のEUV光源装置200の露光用EUV光源装置100に対する相違点について説明し、共通する要素については同一符号を付して重複説明を省略する。
露光用EUV光源装置100の場合、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が、マスク検査用EUV光源装置200の場合、集光空間11cには、凹面鏡12と、デブリトラップ13と、アパーチャ部材14とが配置されている。
The basic configuration of the EUV light source device for mask inspection shown in FIG. 5 is substantially the same as the basic configuration of the EUV
In the case of the exposure EUV
凹面鏡12は、例えば楕円面鏡や放物面鏡であり、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、チャンバ11に設けられたEUV取出部11dから、例えばマスク検査装置のマスク検査部へ導くものである。
凹面鏡12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、凹面鏡12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。凹面鏡12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。
この凹面鏡12も、本発明にいう集光部材の一例に相当する。
凹面鏡12とEUV取出部11dとの間には、着脱自在のモニタ用ミラー12aが必要に応じて挿入される。このモニタ用ミラー12aは、凹面鏡12により集光されるEUV光の一部を採取してEUVモニタ12bに導光する。EUVモニタ12bはEUV光の強度をモニタし、モニタした結果を制御部40に送る。
The
The base material of the
The
A
第2実施形態のEUV光源装置200では、レーザビームLが、デブリトラップ13を介して、放電電極(カソード)22b表面に供給されたスズ(高温プラズマ原料)に照射されるように構成されている。即ち、第2実施形態のEUV光源装置200では、レーザビーム入射窓部11gが集光空間11c側に設けられており、デブリトラップ(固定式ホイルトラップおよび回転式ホイルトラップ)13のEUV光が出射する側からレーザビームLを入射して放電電極(カソード)に照射する。
The EUV
ここで、デブリトラップ13周辺の構造について詳しく説明する。
図6は、デブリトラップ13周辺の構造を示す図である。
デブリトラップ13の構造自体は、上述した第1実施形態と同様である。
アパーチャ部材14は、高温プラズマPから放出されるEUV光の一部を取り出すための開口部14aを有する。具体的には、アパーチャ部材14は、高温プラズマPから放出されるEUV光の一部を、当該EUV光の主軸方向に対して傾斜角度θ2をもって所定の立体角θ3で取り出す。ここで、上記傾斜角度θ2は、例えば20°〜30°程度であり、EUV光の取出角度θ3は、例えば14°〜16°程度である。このアパーチャ部材14は、高温プラズマの近傍に配置されるため、例えば、モリブデン(Mo)、タングステン(W)等の高融点材料から構成する。
なお、上述した凹面鏡12は必ずしも用いる必要はなく、アパーチャ部材14の開口部14aを通過したEUV光を直接マスク検査装置のマスク検査部に導光してもよい。但し、この場合にも、上記マスク検査部にデブリが到達しないように、高温プラズマPとマスク検査部との間にはデブリトラップ13が配置される。
Here, the structure around the
FIG. 6 is a view showing a structure around the
The structure itself of the
The
The
マスク検査用EUV光源装置200の場合、露光用光源として用いるEUV光源装置100と比較すると、EUV光源装置200から放出されるEUV光は、ワーク(例えば、マスクブランク上)のかなり小さな照射領域に照射される。よって、マスク検査用に使用するためにプラズマPから取り出すEUV光の取出立体角θ3は、露光用光源として用いる場合と比較して小さくなる。上述したように、マスク検査用の場合、EUV光の取出立体角θ3は14°〜16°程度である。
アパーチャ部材14は、レーザビームLを通すための開口部14bも有する。レーザビームLは、固定式ホイルトラップ140および回転式ホイルトラップ130を順次に通過し、放電電極(カソード)21b表面の高温プラズマ原料に照射される。
In the case of the EUV
The
高温プラズマPから放出されるデブリは、一部のみがアパーチャ部材14の開口部14bを通過し、更にその通過したデブリも、デブリトラップ13にて大部分が捕捉され、当該デブリがレーザビーム入射窓部11gへ到達することが抑制されてレーザビーム入射窓部11gのデブリによる汚損は著しく減少する。
このような第2実施形態では、レーザビームの入射方向を変更することで、レーザビーム入射窓部11gへ向かうデブリを捕捉するためのデブリトラップと、EUV光の出射方向へ向かうデブリを捕捉するためのデブリトラップとを1つのデブリトラップ13で兼用している。このため、第1実施形態のように、レーザビーム入射窓部11gを包囲するデブリ抑制空間や、窓部用のホイルトラップを設ける必要がないので、簡便な構造でレーザビーム入射窓部11gのデブリによる汚損を抑制することが可能となる。
Only a part of the debris emitted from the high temperature plasma P passes through the
In such a second embodiment, by changing the incident direction of the laser beam, a debris trap for capturing debris toward the laser
第2実施形態におけるデブリトラップ13は、本発明にいう集光部用トラップを兼ねた窓部用トラップの一例に相当する。
第2実施形態のEUV光源装置200はマスク検査用EUV光源装置として構成されているが、レーザビーム入射窓部11gへ向かうデブリを捕捉するためのデブリトラップと、EUV光の出射方向へ向かうデブリを捕捉するためのデブリトラップとを1つのデブリトラップ13で兼用する形態のEUV光源装置は露光用EUV光源装置にも適用することが可能である。
但し、1つのデブリトラップ13で兼用する形態は、マスク検査用EUV光源装置により適している。露光用EUV光源装置の場合、図1に示すように、デブリトラップ13のEUV光の出射側には、斜入射型のEUV集光鏡12が配置される。そのため、光取込み角が大きいEUV集光鏡12の配置を考慮しながら、レーザビームLをデブリトラップ13に入射させて放電電極(カソード)21b上のスズ(高温プラズマ原料)に照射する必要があり、設計の自由度が制限される。
The
The EUV
However, the configuration in which one
これに対し、マスク検査用EUV光源装置の場合、EUV光がデブリトラップ13の一部の領域しか通過しないように構成されている。そのため、デブリトラップ13のEUV光が通過しない領域をレーザビームLが通過するように構成することが比較的容易であり、レーザビームLをEUV光と干渉しないように、デブリトラップ13を通過させて、放電電極(カソード)21b上のスズ(高温プラズマ原料)に照射させることが容易にできる。
On the other hand, the EUV light source device for mask inspection is configured such that EUV light passes through only a part of the
<レーザビームと回転式ホイルトラップの同期>
第1実施形態のEUV光源装置100では、チャンバ11のレーザビーム入射窓部11gとデブリ抑制空間11kの開口部11mとの間に、窓部用ホイルトラップ15が介在した構造を有する。第2実施形態のEUV光源装置200では、チャンバ11のレーザビーム入射窓部11gと放電電極(カソード)21bとの間に、デブリトラップ13(固定式ホイルトラップ140および回転式ホイルトラップ130)が介在した構造を有する。
即ち、第1実施形態のEUV光源装置100および第2実施形態のEUV光源装置200の双方において、レーザ源28から放出されるレーザビームLが放電電極(カソード)21b上のスズに到達するまでのレーザビーム光路上に回転式ホイルトラップ(窓部用ホイルトラップ15、あるいはデブリトラップ13を構成する回転式ホイルトラップ130)が介在する。ここで、回転式ホイルトラップは、ホイルトラップが回転しているので、レーザビームの少なくとも一部が回転式ホイルトラップを構成するホイルによって遮蔽される場合も考えられる。
<Synchronization of laser beam and rotary foil trap>
The EUV
In other words, in both the EUV
レーザビームの一部が、回転式ホイルトラップのホイルによって遮蔽されると、カソード上のスズに照射されるレーザビームの強度は減衰することになる。よって、場合によっては、高効率EUV発光のための高温プラズマ原料の気化を実現するために最適なレーザ照射強度が放電電極上で得られなくなるため、EUV光の強度が不安定になる。
よって、このような不具合を防止するためには、回転式ホイルトラップのホイルとホイルとの隙間を通過するようにレーザビームを照射する必要がある。
上記したように、EUV光は、放電電極間で生じるパルス放電によって生成される高温プラズマから放射されるので、パルス光となる。よって、パルス放電に先だってカソード上の高温プラズマ原料であるスズに照射されるレーザビームもパルス状となる。
すなわち、上記不具合を防止するためには、回転式ホイルトラップの回転動作と、レーザビームのパルス状の照射動作とを同期させればよい。
When a part of the laser beam is shielded by the foil of the rotary foil trap, the intensity of the laser beam irradiated on the tin on the cathode will be attenuated. Accordingly, in some cases, the optimum laser irradiation intensity for realizing vaporization of the high-temperature plasma raw material for high-efficiency EUV light emission cannot be obtained on the discharge electrode, and the intensity of EUV light becomes unstable.
Therefore, in order to prevent such a problem, it is necessary to irradiate the laser beam so as to pass through the gap between the foils of the rotary foil trap.
As described above, the EUV light is emitted from the high temperature plasma generated by the pulse discharge generated between the discharge electrodes, and thus becomes pulsed light. Therefore, the laser beam applied to tin, which is a high-temperature plasma raw material on the cathode, prior to the pulse discharge is also pulsed.
That is, in order to prevent the above problem, the rotation operation of the rotary foil trap and the pulsed irradiation operation of the laser beam may be synchronized.
以下、そのように回転動作とパルス状の照射動作とを同期させる手順について説明する。
<同期手順1>
図7は、回転式ホイルトラップの回転動作と、レーザビームのパルス状の照射動作とを同期させる手順を表すフローチャートである。
所望のEUV放射の発生回数が1秒間にf回とすると、レーザ源から放出されるレーザビームの発光周波数は、fHzとなる。
一方、回転式ホイルトラップのホイルの枚数をm枚、1秒間の回転数をnとすると、1秒間にレーザビームの光路上を通過するホイルの枚数は、m×nとなる。
よって、回転式ホイルトラップの回転数は、f≧mnの場合はf=kmn、f<mnの場合の場合はkf=mn(ただし、kは任意の整数)となるように適宜、設定される。なお、ホイルの厚みと枚数は、ホイル間の隙間がレーザビームが通過可能な幅となるように設計されているものとする。
A procedure for synchronizing the rotation operation and the pulsed irradiation operation will be described below.
<Synchronization procedure 1>
FIG. 7 is a flowchart showing a procedure for synchronizing the rotation operation of the rotary foil trap and the pulsed irradiation operation of the laser beam.
If the desired number of generations of EUV radiation is f times per second, the emission frequency of the laser beam emitted from the laser source is fHz.
On the other hand, if the number of foils of the rotary foil trap is m and the number of rotations per second is n, the number of foils passing on the optical path of the laser beam per second is m × n.
Therefore, the rotational speed of the rotary foil trap is appropriately set so that f = kmn when f ≧ mn, and kf = mn when f <mn (where k is an arbitrary integer). . It is assumed that the thickness and number of foils are designed so that the gap between the foils has a width that allows the laser beam to pass.
上記を踏まえ、図7のフローチャートを以下説明する。
まず、制御部からの指令でモータが駆動し、回転式ホイルトラップ(第1実施形態の場合は窓部用ホイルトラップ15で、第2実施形態の場合はデブリトラップ13を構成する回転式ホイルトラップ130;以下同様)が、上述した1秒間にn回転のスピードで回転する。(ステップS1)
次に、制御部は、レーザ源、パルス電力供給部を駆動して、上述した繰り返し周波数fHzでEUV光を発生させる(ステップS2)。なお、パルス電力供給部から放電電極に給電されるパルス電力の値をPWとする。
EUV光が発生している間、制御部は、EUVモニタ12bにてEUV光の強度をモニタする(ステップS3)。そして、制御部は、EUVモニタ12bでモニタされるEUV光の強度と、予め記憶しておいたEUV光の強度とを比較し、一致するか確認する(ステップS4)。EUVモニタ12bが、本発明に言う極端紫外光モニタの一例に相当する。
Based on the above, the flowchart of FIG. 7 will be described below.
First, the motor is driven by a command from the controller, and a rotary foil trap (rotary foil trap constituting the
Next, the control unit drives the laser source and the pulse power supply unit to generate EUV light at the above-described repetition frequency fHz (step S2). The value of the pulse power supplied from the pulse power supply unit to the discharge electrode is PW.
While the EUV light is generated, the control unit monitors the intensity of the EUV light with the
ここで、「予め記憶しておいたEUV光の強度」とは、回転式ホイルトラップの回転動作とレーザビームのパルス状の照射動作との同期が正常な時にモニタされて記憶されたEUV光の強度であり、例えば、放電電極に給電されるパルス電力がPWのときのEUV光の繰り返し周波数fのときの平均パワー(放電1パルスあたりのEUV放射エネルギー×繰り返し周波数)である。回転動作と照射動作との同期が正常ならば、この記憶されたEUV光の強度が再現されることになる。
EUVモニタでモニタされるEUV光の強度が記憶された強度とほぼ同等のとき(ステップS4;Yes)、制御部は、レーザビームの繰り返しタイミングと回転式ホイルトラップの回転との同期は良好であると判断し、ステップS3に戻り、EUV光のモニタを継続する。
Here, “the intensity of the EUV light stored in advance” means the EUV light monitored and stored when the rotation of the rotary foil trap and the pulsed irradiation operation of the laser beam are normal. Intensity, for example, the average power when the pulse power supplied to the discharge electrode is PW and the repetition frequency f of EUV light (EUV radiation energy per discharge pulse × repetition frequency). If the synchronization between the rotation operation and the irradiation operation is normal, the stored intensity of the EUV light is reproduced.
When the intensity of the EUV light monitored by the EUV monitor is substantially equal to the stored intensity (step S4; Yes), the control unit has good synchronization between the repetition timing of the laser beam and the rotation of the rotary foil trap. It returns to step S3 and continues monitoring of EUV light.
一方、モニタされるEUV光の強度が記憶された強度と一致しないとき(ステップS4;No)、制御部は、回転式ホイルトラップの回転動作と、レーザビームのパルス状の照射動作とは同期が取れていないと判断し、レーザ源、パルス電力供給部を制御して、レーザビームの発生タイミングを予め定めておいた遅延時間Δdだけ遅らせる(ステップS5)。これによってレーザビームの強度が向上してモニタ強度が記憶強度に近づく。
その後、制御部は、ステップS3の手順に戻り、以下、同期が良好になるまで、ステップS3〜ステップS5を繰り返す。但し、レーザビームの発生タイミングを遅らせるだけではモニタ強度が記憶強度から乖離する一方である場合には、レーザビームの発生タイミングを適宜に早める。このようにレーザビームの発生タイミングを調整する制御部40が、本発明にいう調整部の一例に相当する。
On the other hand, when the intensity of the EUV light to be monitored does not match the stored intensity (step S4; No), the control unit synchronizes the rotation operation of the rotary foil trap and the pulsed irradiation operation of the laser beam. It is determined that the laser beam has not been removed, and the laser source and pulse power supply unit are controlled to delay the generation timing of the laser beam by a predetermined delay time Δd (step S5). As a result, the intensity of the laser beam is improved and the monitor intensity approaches the memory intensity.
Thereafter, the control unit returns to the procedure of step S3, and thereafter repeats steps S3 to S5 until the synchronization is good. However, if the monitor intensity is deviating from the stored intensity only by delaying the generation timing of the laser beam, the generation timing of the laser beam is appropriately advanced. The
また、図7のフローチャートで示された手順による調整が、本発明の極端紫外光光源装置の調整方法の一実施形態に相当する。上述したステップS3は、本発明にいう「極端紫外光の強度をモニタする工程」の一例に相当し、上述したステップS4は、本発明にいう「強度が向上するように調整する工程」の一例に相当する。
なお、上述した第1実施形態および第2実施形態では、EUV光の強度のみをモニタする例を説明したが、EUV光の形状もモニタしてもよい。この場合、例えば、放電電極に供給されるパルス電力がPWであって、繰り返し周波数fのときのEUV光のEUVモニタ上のエネルギー分布パターンがモニタされ、予め同期が正常の時に記憶されていた分布パターンと比較されることになる。
また、ここでは記憶された強度と比較する例を説明したが、強度を記憶せず、単に、モニタ強度が上がる方向にレーザビームの発生タイミングを調整してもよい。
The adjustment according to the procedure shown in the flowchart of FIG. 7 corresponds to an embodiment of the adjustment method for the extreme ultraviolet light source device of the present invention. Step S3 described above corresponds to an example of the “process for monitoring the intensity of extreme ultraviolet light” according to the present invention, and step S4 described above is an example of the “process for adjusting the intensity to improve” according to the present invention. It corresponds to.
In the first embodiment and the second embodiment described above, the example in which only the intensity of the EUV light is monitored has been described, but the shape of the EUV light may also be monitored. In this case, for example, the pulse power supplied to the discharge electrode is PW, the energy distribution pattern on the EUV monitor of the EUV light at the repetition frequency f is monitored, and the distribution stored in advance when the synchronization is normal It will be compared with the pattern.
Further, here, an example of comparing with the stored intensity has been described, but the intensity may not be stored, and the generation timing of the laser beam may be simply adjusted in a direction in which the monitor intensity increases.
<同期手順2>
次に、回転式ホイルトラップの回転動作と、レーザビームのパルス状の照射動作とを同期させる別の手順について説明する。この手順では、回転式ホイルトラップに、回転タイミングを測定するための構造を追加する。
図8は、回転タイミングを測定するための構造を示す図である。図8(A)には正面図が示され、図8(B)には側面図が示されている。
ここでは、一例として、第1実施形態の窓部用ホイルトラップ15に設けられた構造を示して説明するが、第2実施形態では同様の構造が、デブリトラップ13を構成する回転式ホイルトラップ130に対して設けられるものとする。
窓部用ホイルトラップ15は、上述したように、複数のホイル151と中心支柱152と外側リング153を備えている。そして、窓部用ホイルトラップ15の外側リング153において、窓部用ホイルトラップ15のホイル151とホイル151の隙間に対応する位置に、モニタ用金属板154を設置する。そして、モニタ用金属板154の有無をセンシングする金属検知センサ155を、窓部用ホイルトラップ15が回転することにより設定される、モニタ用金属板154の端部の軌跡の近傍に配置する。
<Synchronization procedure 2>
Next, another procedure for synchronizing the rotation operation of the rotary foil trap and the pulsed irradiation operation of the laser beam will be described. In this procedure, a structure for measuring the rotation timing is added to the rotary foil trap.
FIG. 8 is a diagram showing a structure for measuring the rotation timing. FIG. 8A shows a front view, and FIG. 8B shows a side view.
Here, as an example, the structure provided in the
As described above, the
モニタ用金属板154と金属検知センサ155を併せたものが、本発明にいう検知手段の第1例に相当し、モニタ用金属板154は、本発明にいう突出部材の一例に相当し、金属検知センサ155は、本発明にいうセンサの一例に相当する。
金属検知センサ155は、その近傍を、モニタ用金属板154の端部が通過する際にモニタ用金属板154を検知するよう設定されている。金属検知センサ155による検知結果(センサ信号)は制御部40に送られる。
この金属検知センサ155の検知タイミングと、レーザ源28からのレーザビーム発光タイミングを、以下説明するように制御部40が同期させることにより、窓部用ホイルトラップ15の回転動作と、レーザビームのパルス状の照射動作とが同期し、ホイル151同士の隙間をレーザビームが通る。
A combination of the
The
As described below, the
図9は、制御部によるレーザビームの発生タイミングの調整を表すタイミングチャートである。
制御部は、上述した回転数nで窓部用ホイルトラップ15を回転させるものとする。
制御部は、金属検知センサ155の検知タイミング(センサ信号の立ち上がり)を基準として、レーザ源28にトリガ信号を送信し、レーザビームを発光させる。また、その次以降のレーザビームの発光がfHzの繰り返し周波数で継続するように、制御部はレーザ源28にトリガ信号を送信する。
センサ信号に対するトリガ信号の遅延時間は、レーザビームのパルスがホイル151同士の隙間を通るタイミングになるように予め決められているので、センサ信号の立ち上がりを基準としてトリガ信号が送信されることでレーザビームのパルスはホイル151同士の隙間を確実に通過する。
FIG. 9 is a timing chart showing adjustment of laser beam generation timing by the control unit.
It is assumed that the control unit rotates the window
The control unit transmits a trigger signal to the
Since the delay time of the trigger signal with respect to the sensor signal is determined in advance so that the pulse of the laser beam passes through the gap between the
最初に金属検知センサ155の検知タイミングを基準として、1回目のトリガ信号を送信するように設定しておけば、その後は窓部用ホイルトラップ15の回転動作と、レーザビームのパルス状の照射動作との同期は継続する。
しかしながら、窓部用ホイルトラップ15の回転動作の精度や、レーザビームの発光タイミング精度によっては、徐々に、上記同期がずれてくる場合も考えられる。
そのため、定期的に、金属検知センサの検知タイミング(センサ信号の立ち上がり)を基準として、トリガ信号の送信タイミングを補正することが好ましい。
If the first trigger signal is set to be transmitted based on the detection timing of the
However, the synchronization may be gradually shifted depending on the accuracy of the rotation operation of the
Therefore, it is preferable to periodically correct the trigger signal transmission timing based on the detection timing of the metal detection sensor (rising edge of the sensor signal).
<同期手順3>
次に、回転式ホイルトラップの回転動作と、レーザビームのパルス状の照射動作とを同期させるさらに別の手順について説明する。この手順でも、回転式ホイルトラップに、回転タイミングを測定するための第2の構造を追加する。
図10は、回転タイミングを測定するための第2の構造を示す図である。図10(A)には正面図が示され、図10(B)には側面図が示されている。
ここでも、一例として、第1実施形態の窓部用ホイルトラップ15に設けられた構造を示して説明するが、第2実施形態では同様の構造が、デブリトラップ13を構成する回転式ホイルトラップ130に対して設けられるものとする。
窓部用ホイルトラップ15は、上述したように、複数のホイル151と中心支柱152と外側リング153を備えている。また、中心支柱152はモータで駆動される回転軸17に繋がっている。
第2の構造では、回転軸17の一部に、窓部用ホイルトラップ15のホイル151とホイル151の隙間に対応する方向を向いた貫通孔17aを設ける。
<Synchronization procedure 3>
Next, still another procedure for synchronizing the rotating operation of the rotary foil trap and the pulsed irradiation operation of the laser beam will be described. In this procedure, a second structure for measuring the rotation timing is added to the rotary foil trap.
FIG. 10 is a diagram illustrating a second structure for measuring the rotation timing. FIG. 10A shows a front view, and FIG. 10B shows a side view.
Here, as an example, the structure provided in the
As described above, the
In the second structure, a through-
そして、センシング用レーザビーム158を放出する発光器156と、貫通孔17aを通過するレーザビーム158を受光する受光器157を設置する。発光器156および受光器157の位置は、発光器156からのセンシング用レーザビーム158の進行方向と貫通孔17aの長軸方向が一致したときに当該センシング用レーザビーム158が、上記貫通孔17aを通過可能なように設定されている。
発光器156と受光器157と、貫通孔17aを有する回転軸17とを併せたものが、本発明にいう検知手段の第2例に相当し、発光器156は、本発明にいう発光器の一例に相当し、受光器157は、本発明にいう受光器の一例に相当する。
Then, a
The combination of the
貫通孔17aは、回転軸17の回転とともにその姿勢が回転するが、1回転につき2回、発光器156からのレーザビーム158が貫通孔17aを通過して受光器157に到達する。回転軸17および窓部用ホイルトラップ15は、上述した回転数nで回転する。
この受光器157によるセンシング用レーザビーム158の検知タイミングと、レーザ源28からのレーザビーム発光タイミングを同期させることにより、窓部用ホイルトラップ15の回転動作と、レーザビームLのパルス状の照射動作とを同期させる。
すなわち、この第2の構造が用いられる場合も、図9に示すタイミングチャートが示すように、制御部は、受光器157の検知タイミング(センサ信号の立ち上がり)を基準として、レーザ源28にトリガ信号を送信し、レーザビームLを発光させる。その次以降のレーザビームの発光がfHzの繰り返し周波数で継続するように、制御部はレーザ源にトリガ信号を送信する。
The posture of the through
By synchronizing the detection timing of the
That is, even when this second structure is used, as shown in the timing chart of FIG. 9, the control unit sends the trigger signal to the
最初に受光器157の検知タイミングを基準として、1回目のトリガ信号を送信するように設定しておけば、その後は窓部用ホイルトラップ15の回転動作と、レーザビームLのパルス状の照射動作との同期は継続する。
しかしながら、窓部用ホイルトラップ15の回転動作の精度や、レーザビームLの発光タイミング精度によっては、徐々に、上記同期がずれてくる場合も考えられる。
そのため、定期的に、受光器157の検知タイミングを基準として、トリガ信号の送信タイミングを補正することが好ましい。
If the first trigger signal is set to be transmitted based on the detection timing of the
However, depending on the accuracy of the rotation operation of the
Therefore, it is preferable to periodically correct the trigger signal transmission timing based on the detection timing of the
11…チャンバ、11a…隔壁、11b…放電空間、11c…集光空間、11d…EUV取出部、11k…デブリ抑制空間、12…EUV集光鏡、13…ホイルトラップ、15…窓部用トラップ、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、25a,25b…回転軸、26a,26b…メカニカルシール、27…パルス電力発供給部、28…レーザ源、40…制御部、130…回転式ホイルトラップ、131,151…ホイル、132,152…中心支柱、133,153…外側リング、154…モニタ用金属板、155…金属検知センサ、156…発光器、157…受光器、140…固定式ホイルトラップ、100…極端紫外光光源装置(マスク検査用EUV光源装置)、200…極端紫外光光源装置(露光用用EUV光源装置)
DESCRIPTION OF
Claims (9)
互いに離間して前記容器内に対向配置された一対の放電電極と、
極端紫外光を放射させるための原料を前記放電電極上に供給する原料供給手段と、
前記窓部を介して前記容器外から前記放電電極上の前記原料にエネルギービームを照射して当該原料を気化するエネルギービーム照射手段と、
前記一対の放電電極にパルス電力を供給することで該一対の放電電極の相互間にプラズマを発生させ、該プラズマから極端紫外光を放射させるパルス電力供給手段と、
前記プラズマと前記窓部との間に配置され、該窓部へと向かうデブリを捕捉する回転式のホイルトラップを含んだ窓部用トラップと、
を備えたことを特徴とする極端紫外光光源装置。 A container having a window;
A pair of discharge electrodes spaced apart from each other and disposed in the container;
Raw material supply means for supplying a raw material for emitting extreme ultraviolet light onto the discharge electrode;
Energy beam irradiation means for irradiating the raw material on the discharge electrode from outside the container through the window with an energy beam to vaporize the raw material;
A pulse power supply means for generating a plasma between the pair of discharge electrodes by supplying pulse power to the pair of discharge electrodes, and emitting extreme ultraviolet light from the plasma;
A window trap including a rotary foil trap disposed between the plasma and the window and capturing debris toward the window;
An extreme ultraviolet light source device characterized by comprising:
前記プラズマと前記集光部材との間に配置され、該集光部材へと向かうデブリを捕捉する回転式のホイルトラップを含んだ、前記窓部用トラップとは別の集光部用トラップと、
を更に備えた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。 A condensing member that condenses extreme ultraviolet light generated from the plasma;
A trap for a condensing part separate from the trap for the window part, including a rotating foil trap disposed between the plasma and the condensing member and capturing debris toward the condensing member;
The extreme ultraviolet light source device according to claim 1, further comprising:
前記窓部用トラップが、前記プラズマと前記集光部材との間に配置され、該集光部材へと向かうデブリを捕捉する回転式のホイルトラップを含んだ集光部用トラップを兼ねてい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。 A light collecting member for collecting extreme ultraviolet light generated from the plasma;
The window trap is disposed between the plasma and the light collecting member, and also serves as a light collecting portion trap including a rotary foil trap that captures debris directed to the light collecting member. The extreme ultraviolet light source device according to claim 1.
前記エネルギービーム照射手段による前記パルスの照射タイミングを、該パルスが前記窓部用トラップのホイルを避けるタイミングに調整する調整部を備えたことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の極端紫外光光源装置。 The energy beam irradiating means irradiates the raw material with a pulse of the energy beam,
The adjustment part which adjusts the irradiation timing of the said pulse by the said energy beam irradiation means to the timing which this pulse avoids the foil of the said trap for windows is provided in any one of Claim 1 to 3 characterized by the above-mentioned. The described extreme ultraviolet light source device.
前記調整部が、前記極端紫外光モニタでモニタされた強度が向上するように前記パルスの照射タイミングを調整するものであることを特徴とする請求項4に記載の極端紫外光光源装置。 Further comprising an extreme ultraviolet light monitor for monitoring the intensity of the extreme ultraviolet light generated from the plasma,
The extreme ultraviolet light source device according to claim 4, wherein the adjustment unit adjusts the irradiation timing of the pulses so that the intensity monitored by the extreme ultraviolet light monitor is improved.
前記調整部が、前記検知手段によって検知された回転タイミングに基づいて前記パルスの照射タイミングを調整するものであることを特徴とする請求項4に記載の極端紫外光光源装置。 It further comprises detection means for detecting the rotation timing of the window trap,
The extreme ultraviolet light source device according to claim 4, wherein the adjustment unit adjusts the irradiation timing of the pulse based on the rotation timing detected by the detection unit.
前記窓部用トラップの外縁から突出した突出部材と、
前記窓部用トラップの回転に伴う前記突出部材の通過を検知するセンサと、
を備えたものであることを特徴とする請求項6記載の極端紫外光光源装置。 The detection means is
A protruding member protruding from an outer edge of the window trap;
A sensor for detecting the passage of the protruding member accompanying the rotation of the window trap;
The extreme ultraviolet light source device according to claim 6, comprising:
前記窓部用トラップの回転軸に向けて光を発する発光器と、
前記回転軸に設けられた貫通孔を該回転軸の回転に伴って通過する光を受光する受光器と、
を備えたものであることを特徴とする請求項6記載の極端紫外光光源装置。 The detection means is
A light emitter that emits light toward the rotation axis of the window trap;
A light receiver that receives light passing through the through hole provided in the rotation shaft as the rotation shaft rotates;
The extreme ultraviolet light source device according to claim 6, comprising:
前記プラズマから発生される極端紫外光の強度をモニタする工程と、
前記エネルギービーム照射手段による前記パルスの照射タイミングを、前記極端紫外光のモニタされた強度が向上するように調整する工程と、
を有することを特徴とする極端紫外光光源装置の調整方法。 A container having a window part, a pair of discharge electrodes arranged in a spaced relation to each other in the container, a raw material supply means for supplying a raw material for emitting extreme ultraviolet light onto the discharge electrode, and the window part An energy beam irradiating means for irradiating the raw material on the discharge electrode from the outside of the container to vaporize the raw material, and supplying the pulse power to the pair of discharge electrodes. Pulse power supply means for generating plasma between the discharge electrodes and emitting extreme ultraviolet light from the plasma, and rotation arranged between the plasma and the window portion to capture debris toward the window portion An extreme ultraviolet light source device comprising a window trap including a foil trap of the type,
Monitoring the intensity of extreme ultraviolet light generated from the plasma;
Adjusting the irradiation timing of the pulse by the energy beam irradiation means so that the monitored intensity of the extreme ultraviolet light is improved;
A method for adjusting an extreme ultraviolet light source device, comprising:
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