JP4564369B2 - 極端紫外光源装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエハ等を露光するために用いられる極端紫外光を発生するＬＰＰ（Laser Produced Plasma）型極端紫外（Extreme Ultra Violet：ＥＵＶ）光源装置に関する。

半導体プロセスの微細化に伴って光リソグラフィも微細化が急速に進展しており、次世代においては、１００〜７０ｎｍの微細加工、更には５０ｎｍ以下の微細加工が要求されるようになる。例えば、５０ｎｍ以下の微細加工の要求に応えるべく、波長１３ｎｍ程度のＥＵＶ光源と縮小投影反射光学系（cataoptric system）とを組み合わせた露光装置の開発が期待されている。

ＥＵＶ光源としては、レーザビームをターゲットに照射することによって生成するプラズマを用いたＬＰＰ（laser produced plasma）型と、放電によって生成するプラズマを用いたＤＰＰ（discharge produced plasma）型と、軌道放射光を用いたＳＲ（synchrotron radiation）型との３種類がある。これらの内でも、ＬＰＰ光源には、プラズマ密度をかなり大きくすることができるので黒体輻射に近い極めて高い輝度が得られ、ターゲット物質を選択することにより必要な波長帯のみの発光が可能であり、ほぼ等方的な角度分布を持つ点光源であるので光源の周囲に電極等の構造物がなく、２πsteradという極めて大きな捕集立体角の確保が可能であること等の利点がある。そのため、ＬＰＰ型の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。

ＬＰＰ型ＥＵＶ光源装置においては、次のようにＥＵＶ光の生成が行われる。真空ポンプが設けられたチャンバ（真空チャンバ）内に、噴射ノズルを用いてキセノン（Ｘｅ）等のターゲット物質を噴射する。このターゲットに、チャンバ外に配置されたレーザから出射したレーザビームを集光して照射することによりターゲットがプラズマ化し、そのプラズマから１３．５ｎｍ近傍のＥＵＶ光が発生する。

ターゲット物質の状態としては、気体、液体、固体のいずれを用いることも可能であるが、気体と比較してＥＵＶ光生成効率が良いこと、及び、固体と比較してチャンバ内を汚染することが少ないこと等の観点から、液体ターゲットが有利であると考えられている。また、液体ターゲットを噴射する方法としては、噴射ノズルから連続的にターゲット物質を噴射することにより噴流（ジェット）を形成する方法や、噴射ノズルから所定の間隔でターゲット物質を噴射することにより液滴（ドロップレット）を形成する方法がある。後者の場合には、ドロップレットの滴下間隔とレーザビームの照射間隔とを合わせることにより、ＥＵＶ光生成効率を高くすることができると共に、プラズマ化されない無駄なターゲット物質を減らしてチャンバ内の汚染を抑制できるという点で有利である。

ドロップレットのターゲットを形成する方法としては、ジェットを噴射する噴射ノズルに所定の間隔で振動を与えるコンティニュアス・ジェット方式がある。この方式を採用するＬＰＰ型ＥＵＶ光源装置には、噴射ノズルに振動を与えるための振動子が設けられている。非特許文献１には、振動子としてピエゾ素子を用いる構成が開示されており、非特許文献２には、振動子として磁気コイルを用いる構成が開示されている。

また、特許文献１には、極紫外放射線源のための噴射ノズルにおいて、オリフィスを有し、上記オリフィスから標的材料の小滴のストリームを放出する標的材料室と、上記オリフィスと整合し、小滴のストリームを受け取るドリフト室であって、小滴が上記ドリフト室を通って伝播するときに小滴の凍結を許容するように所定の長さを有し、上記標的材料室とは反対側に位置しかつそこを通して小滴を当該ドリフト室から排出させるドリフト室開口を備えたドリフト室とを有する噴射ノズルが開示されている。

特許文献２には、レーザプラズマ極紫外放射線源において、供給源端部と、所定の直径を有するオリフィスを含む出口端部とを備え、上記オリフィスから標的材料の小滴のストリームを放出する噴射ノズルと、脈動する励振信号を上記噴射ノズルに提供する標的材料励振源と、脈動するレーザビームを提供するレーザー源とを、有し、脈動する上記励振源のタイミング、上記オリフィスの直径及び脈動する上記レーザ源のタイミングは、上記噴射ノズルの上記オリフィスから放出される小滴が所定の速度及び小滴間間隔を有するように及び小滴ストリーム内の標的小滴がレーザビームのパルスによりイオン化されるように、互いに関して設計され、所定数のバッファ小滴が脈動するレーザビームにより直接イオン化されないよう標的小滴間に提供され、バッファ小滴は、後続の標的小滴が先行の標的小滴のイオン化により影響されないように、イオン化され標的小滴から放射されたプラズマエネルギを吸収する放射線源が開示されている。

さらに、特許文献３には、極紫外線源であって、初期経路に沿って液滴の流れを発生する液滴発生器と、該液滴を該初期経路から標的経路に偏向させるかじ取り装置と、該液滴の流れの位置を検出するセンサと、該センサからの信号に応答し、該かじ取り板の向きを変えて、該液滴が該標的経路上の標的場所へと偏向されるようにするアクチュエータとを備える線源が開示されている。

ところで、ＬＰＰ型ＥＵＶ光源装置において、安定してＥＵＶ光を生成するためには、均一なドロップレットを形成する必要がある。ここで、ドロップレットが均一であるとは、噴射ノズルから噴射されたジェットがドロップレットに分断された後に、パルスレーザ光の照射位置近傍において、各ドロップレットの大きさや形状、隣接するドロップレットの間隔等が均一であり、サテライトが生成されていない状態をいう。サテライトとは、噴射ノズルから噴射されたジェットがドロップレットに分断される際に、主滴の前後に形成される微小なドロップレットのことである。
そのためには、噴射ノズルに振動を与える振動子に適切な振幅、及び周波数で振動を与えなくてはならない。しかしながら、振動子の振幅及び周波数に配慮してドロップレットを形成する機構は開示されていない。
特開２００４−６３６５号公報 特開２００４−３１３４２号公報 特開２００４−１１１９０７号公報 ヘルツ（H. M. Hertz）、他、「液体ドロップレット・レーザ・プラズマ・ターゲットを用いたデブリフリー軟Ｘ線の発生（Debris free soft x ray generation using a liquid droplet laser plasma target）」、（米国）、ＳＰＩＥ、第２５２３巻、ｐ．８８−９３ シュワン（U. Schwenn）、シーゲル（R. Sigel）、「パルスレーザを用いたプラズマ生成のための連続ドロップレット源（A continuous droplet source for plasma production with pulse laser）」、（英国）、ジャーナル・オブ・フィジックスＥ：サイエンティフィック・インストゥルメンツ（Journal of physics E: Scientific Instruments）、１９７４年、第７巻、ｐ．７１５−７１８

図９は、ドロップレット生成用噴射ノズルの一般的な構成を示す模式図である。このドロップレット生成用噴射ノズルは、ターゲット物質を噴射する噴射ノズル１と、噴射ノズル１に振動を与える振動子２とを含んでいる。噴射ノズル１には、噴射ノズル１にターゲット物質を供給するための配管３が設けられている。また、振動子２の２つの端子２ａ及び２ｂには、振動子に印加される電圧を生成する振動子用電源４が接続されている。さらに、振動子２は、真空チャンバに対して固定された支持部５によって支持されている。

ドロップレットを形成するために用いられる振動子２は、それ自体が容量成分（Ｃ）やインダクタンス（Ｌ）を有しており、図９に示すように、電気回路の一素子として動作する。そのような素子がケーブルに接続されてＥＵＶ光源装置内に組み込まれることにより、振動子は配線容量や配線インダクタンス等の影響を受ける。そのため、現実に振動子２に印加される電圧の大きさは、電圧の周波数に応じて、振動子用電源４に設定された電圧の大きさから変化してしまう。それにより、電圧の値によって決まる振動子２の振幅も変化してしまう。

このように、振動子に与えられる電圧の周波数を変更すると、振動子の端子間に印加される電圧、即ち、振動子の振幅に変動が生じてしまうので、所望の大きさ及び間隔の均一なドロップレットを得ることができなくなるという問題があった。特に、振動子として、高周波数帯に共振周波数を有するピエゾ素子等においては、共振周波数周辺における印加電圧の変動が大きいので、それが均一なドロップレットの生成を阻害する大きな要因の一つとなっている。また、振動子を含むドロップレット用噴射ノズル全体の共振周波数帯域周辺においても、共振による過剰な噴射ノズル振動が生じるので、均一なドロップレットの生成が阻害されしまう。

上記の点に鑑み、本発明は、ＬＰＰ型極端紫外光源装置において、振動子に印加される電圧の周波数によらず、均一なドロップレットターゲットを形成することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の観点に係る極端紫外光源装置は、コンティニュアス・ジェット法により形成されるドロップレットをターゲットとして、該ターゲットにレーザ光を照射することにより極端紫外光を生成する光源装置であって、極端紫外光の生成が行われるチャンバと、該チャンバ内にターゲット物質を噴射する噴射ノズルと、２つの端子を備え、該２つの端子にケーブルを介して電圧を印加されることにより振動して、噴射ノズルに振動を与える振動子と、該振動子の２つの端子間に印加するための電圧を生成する電圧生成手段と、振動子の２つの端子間の電圧をモニタすると共に、モニタされた電圧の振幅が所定の範囲内に入るように、電圧生成手段をフィードバック制御する制御手段と、噴射ノズルから噴射されたターゲット物質を照射するためのレーザ光を発生するレーザ光源とを具備する。

また、本発明の第２の観点に係る極端紫外光源装置は、コンティニュアス・ジェット法により形成されるドロップレットをターゲットとして、該ターゲットにレーザ光を照射することにより、極端紫外光を生成する光源装置であって、極端紫外光の生成が行われるチャンバと、該チャンバ内にターゲット物質を噴射する噴射ノズルと、２つの端子を備え、該２つの端子に電圧を印加されることにより振動して、噴射ノズルに振動を与える振動子と、該振動子の２つの端子間に印加するための電圧を生成する電圧生成手段と、噴射ノズル又は振動子の変位量を計測する計測手段と、該計測手段によって計測された噴射ノズル又は振動子の変位量に基づいて、噴射ノズル又は振動子が所定の範囲内の振幅で振動するように、電圧生成手段をフィードバック制御する制御手段と、噴射ノズルから噴射されたターゲット物質を照射するためのレーザ光を発生するレーザ光源とを具備する。

本発明によれば、振動子の端子間に印加される電圧の振幅、若しくは、振動子又は噴射ノズルの変位量（振動の振幅）をモニタしながら、それらの振幅が所定の範囲内に入るように、電圧生成手段をフィードバック制御するので、振動の周波数に応じて、適切な振幅で振動子又は噴射ノズルを振動させることができる。それにより、振動の周波数によらず均一なドロップレットを形成できるようになるので、ＬＰＰ型極端紫外光源装置において、効率良く、且つ、安定してＥＵＶ光を生成することが可能となる。また、様々なドロップレット形成条件に対応し易くなるので、幅広い性能を有する装置を安価に提供することが可能となる。さらに、振動子の端子間電圧や、振動子の振幅や、噴射ノズルの振幅を直接計測することにより、振動子の破損や故障等の不具合を素早く検出できるようになるので、ＬＰＰ型極端紫外光源装置の信頼性を高めることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。
図１は、本発明の第１〜第６の実施形態に係る極端紫外（ＥＵＶ）光源装置の概要を示す模式図である。このＥＵＶ光源装置は、ＬＰＰ型を採用しており、ＥＵＶ生成チャンバ（真空チャンバ）１００と、真空ポンプ１０１と、レーザ光源１０２と、集光レンズ１０３と、噴射ノズル１０４と、振動子１０５と、集光ミラー１０６と、ターゲット回収筒１０７とを含んでいる。

真空ポンプ１０１は、ＥＵＶ生成チャンバ１００の内部を排気することにより所定の真空度に保っている。また、レーザ光源１０２は、ＥＵＶ生成チャンバ１００の外部に設けられており、ターゲット物質を照射するためのレーザビームを出射する。集光レンズ１０３は、レーザ光源１０２から出射したレーザビームを集光し、ＥＵＶ生成チャンバ１００内の所定の位置（ターゲットの位置）に導く。

噴射ノズル１０４は、ターゲット物質を噴射する。また、振動子１０５は、噴射ノズル１０４に振動を与えるために、噴射ノズル１０４に取り付けられている。
このＥＵＶ光源装置においては、ターゲットとしてドロップレット（液滴）のターゲットが用いられており、ドロップレットを形成する方法としては、コンティニュアス・ジェット法が採用されている。即ち、噴射ノズル１０４からターゲット物質を噴射する際に、振動子１０５により噴射ノズル１０４に所定の周波数及び振幅を有する振動を与える。それにより、噴射ノズル１０４から噴射されたターゲット物質に振動が伝播し、ターゲット物質の液滴が形成される。

このように形成されたドロップレットのターゲットに対して、レーザ光源１０２から出射して集光レンズ１０３を通過したレーザビームを照射すると、ターゲット物質がプラズマ化する。そのようにして生成されたプラズマから、１３．５ｎｍ近傍のＥＵＶ光が発生する。このＥＵＶ光は、集光ミラー１０６によって集光され、所望の方向に導かれる。また、プラズマ化されないで残留したターゲット物質は、ターゲット回収筒１０７に回収される。

図２は、本発明の第１の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の一部の構成を示す模式図であり、図１に示す噴射ノズル１０４及び振動子１０５の構成について詳しく示している。
図２に示すように、噴射ノズル１０４には、噴射ノズル１０４にターゲット物質を供給するための配管１０８が設けられている。また、振動子１０５は、ＥＵＶ生成チャンバ１００（図１）に対して固定された支持部１０９によって支持されている。振動子１０５には２つの端子１０５ａ及び１０５ｂが備えられており、これらの端子１０５ａ及び１０５ｂには、振動子に電圧を供給する振動子用電源１１０がケーブルを介して接続されている。さらに、振動子用電源１１０には、振動子用電源１１０の出力電圧をフィードバック制御するフィードバック制御部１２０が設けられている。

本実施形態においては、ターゲットとして、液体のターゲット物質が用いられる。具体的には、水、エタノール、メタノール等の常温で液体の物質や、それらの液体に錫（Ｓｎ）又は錫酸化物の微小粒子をコロイド状に分散させたものや、それらの液体にリチウム（Ｌｉ）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）等を溶解させたものが挙げられる。また、錫やリチウム等の常温で固体の物質を加熱することにより溶融させた液体も用いられる。この場合には、配管１０８の途中に、固体のターゲット物質を加熱するための機構が設けられる。さらに、キセノン（Ｘｅ）等の常温で気体の物質を冷却及び加圧することにより液化させたものも用いられる。この場合には、配管１０８の途中に、キセノンガス等を高圧下で冷却するための機構が設けられる。

このようなターゲット物質は、ノズルから噴射された後で所望の速度を得られるように、噴射ノズル１０４において数ＭＰａの圧力をかけられて噴射される。そのようにして噴射ノズル１０４から噴出したターゲット物質は、通常、連続した流体ジェット（噴流）を形成する。

振動子１０５は、噴射ノズル１０４に振動が伝播するように取り付けられており、端子１０５ａと端子１０５ｂとの間に印加された電圧（端子間電圧）に応じた周波数及び振幅で振動する。振動子１０５としては、電圧を印加されることにより振動するピエゾ素子や磁気コイル等が用いられる。ドロップレットターゲットを形成する際には、噴射ノズル１０４からターゲット物質を噴射すると共に、振動子用電源１１０により端子１０５ａと１０５ｂとの間に電圧を印加して振動子１０５を振動させる。それにより、ターゲット物質のジェット表面に振動が伝播する。その振動が適切な周波数及び振幅を有している場合に、均一なドロップレットが形成される。なお、ピエゾ素子及び磁気コイルを用いたドロップレット用噴射ノズルの詳しい構成については、非特許文献１及び２をそれぞれ参照されたい。

フィードバック制御部１２０は、端子間電圧をモニタすると共に、端子間電圧の振幅を所定の範囲（均一なドロップレットを形成できる範囲）内に維持するために、モニタされた電圧の振幅に基づいて、振動子用電源１１０の出力電圧をフィードバック制御する。フィードバック制御部１２０は、例えば、印加される電圧の周波数に応じて設定された、均一なドロップレットを形成できる電圧の振幅の範囲を表すデータベースが記憶されている不揮発性メモリ１２１を有しており、このデータベースに基づいて、モニタされた端子間電圧の振幅が上記範囲に入るように振動子用電源１１０を制御する。

ここで、本実施形態において、振動子用電源１１０にフィードバック制御部１２０を設ける理由を説明する。
コンティニュアス・ジェット法により均一なドロップレットを形成するためは、噴射ノズルから噴出するジェットの直径（即ち、噴射ノズル径）及び速度に応じて、ジェットに与えられる振動の周波数を決定しなくてはならない。例えば、直径が５０μｍの噴射ノズルから３０ｍ／ｓの速度でジェットを噴射する場合に、均一なドロップレットを形成するためには、振動子を８０〜２００ｋＨｚの範囲で振動させる必要がある。また、均一なドロップレットを形成するために必要とされる振動子の振幅は、周波数に応じて決定される。即ち、均一なドロップレットを形成できる振動子の振幅の範囲は周波数によって異なっている。その振幅の範囲は、最小値と最大値との比が約１０倍程度と狭くなる場合もあるので、振幅を高精度に制御する必要がある。

ここで、振動子の振幅が適切な範囲の最小値より小さくなると、ジェットの自然擾乱により不均一なドロップレットが形成されてしまう。反対に、振動子の振幅が適切な範囲の最大値より大きくなると、サテライト（所望の液滴の間に生じる微小な液滴）を生じたり、ドロップレット同士の合体が生じてしまう。しかしながら、ドロップレットが不均一になると、各ドロップレットとレーザとの相互作用も不均一となるので、結果として得られるＥＵＶ光は極めて不安定なものとなる。また、サテライトには基本的にレーザビームは照射されないので、ＥＵＶ光の発生に何ら寄与しないターゲット物質を高真空チャンバ内に注入することになる。それにより、排気ポンプの負担増や、高真空チャンバの内圧の上昇によるＥＵＶ出力の低下を招いてしまう。さらに、ドロップレットが合体してしまう場合においても、制御されて合体したわけではないので、形状や間隔が不揃いなドロップレットが形成されてしまう。そのため、自然擾乱により不均一なドロップレットが形成されるのと同様に、個々のドロップレットとレーザの相互作用がまちまちとなり、結果として得られるＥＵＶ光は極めて不安定なものとなる。

そのため、均一なドロップレットを形成するためには、振動の周波数に応じて、振動子の振幅が所定の範囲内に入るように制御する必要がある。また、電源における過剰な消費電流を抑えるためにも、必要最小限の振幅で振動子を振動させるように電圧を印加することが望ましい。

図３は、振動子としてピエゾ素子をケーブルに接続してＥＵＶ光源装置に組み込んだ場合に、供給される電圧の周波数による振動子の端子間電圧の振幅の変動を表すグラフである。図３において、横軸は電圧の周波数を示し、縦軸は、端子間電圧の振幅のモニタ値を規格化した値（absolute unit：Ａ．Ｕ．）を示している。

図３において、振動子用電源の出力電圧の振幅は、低周波数帯域において０．２５（Ａ．Ｕ．）となるように設定されている。しかしながら、周波数を１０ｋＨｚ〜３００ｋＨｚの範囲で変化させると、同一の設定電圧であるにも関わらず、印加電圧（モニタ値）は１０倍以上変化してしまう。特に、周波数が８０ｋＨｚ〜１６０ｋＨｚの範囲においては、振幅が急激に変動している。

このように、回路に組み込まれた振動子に実際に印加される電圧は、ケーブルのインピーダンスの影響を受けるので、振動子用電源において設定されている出力電圧とは必ずしも一致しない。従って、設定電圧の振幅を調節することなく周波数を変化させてしまうと、振動子が過剰な振幅で振動したり、反対に、振幅が不足したまま振動してしまう。それにより、ジェットに与えられる振幅が過剰又は不足状態となってしまうので、均一なドロップレットを形成することができなくなってしまう。また、振動子が破壊した場合に、その破壊を確認する手段がないので、ＥＵＶ光源装置のダウンタイムが長くなるという問題もある。

そのため、本実施形態においては、図１に示すように、フィードバック制御部１２０を設けることにより、振動子１０５の端子間電圧をモニタしながら振動子用電源１１０から電圧を出力し、端子間電圧のモニタ値に基づいて、振動子用電源１１０の出力電圧を調節している。それにより、出力電圧の周波数を変更した場合においても、振動子１０５の端子間電圧の振幅の変動を抑制し、適切な範囲からのズレを素早く補正することができる。その結果、周波数帯域によらず、適切な振幅で振動子を振動させることができる。従って、均一なドロップレット形成に直接影響を与える噴射ノズルの振幅を適切な範囲に維持することができるので、各周波数帯域において均一なドロップレットを形成することが可能となる。

図４は、本発明の第２の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の一部の構成を示す模式図である。このＬＰＰ型ＥＵＶ光源装置は、図２に示すフィードバック制御部１２０の替わりにフィードバック制御部２００を有していると共に、振動子１０５に取り付けられた少なくとも１つの接触型の変位計２０１をさらに有している。その他の構成については、図１及び図２に示すＬＰＰ型ＥＵＶ光源装置と同様である。

変位計２０１は、振動子１０５の変位量を計測するために設けられている。また、フィードバック制御部２００は、変位計２０１によって計測された変位量に基づいて、振動子１０５が所望の振幅（均一なドロップレットを形成できる範囲内の振幅）で振動するように、振動子用電源１１０の出力電圧をフィードバック制御する。フィードバック制御部２００は、例えば、印加される電圧の周波数に応じて設定された、均一なドロップレットを形成できる振動の振幅の範囲を表すデータベースが記憶されている不揮発性メモリ２０２を有しており、このデータベースに基づいて、計測された振動子１０５の振動の振幅が上記範囲内に入るように振動子用電源１１０を制御する。

図４において、変位計２０１は振動子１０５の側部に取り付けられているが、変位計の取り付け位置はこの位置に限定されない。例えば、振動子１０５が図４の左右方向に振動する場合には、振動子１０５の側部に取り付けることが望ましい。また、振動子１０５が図４の上下方向に振動する場合には、振動子１０５の上部（変位計２０１ａの位置）又は下部（変位計２０１ｂの位置）に取り付けることが望ましい。

また、振動子１０５に対する変位計２０１の取り付け方法としては、正確な変位量を計測することができれば、変位計２０１自体を振動子１０５に押し付けるようにして取り付けても良いし、変位計２０１の測定端子部分を振動子１０５に接着しても良い。ただし、変位計の押し付け力や重量等により、振動子の変位に極力影響が出ないようにすることが重要である。

本実施形態によれば、振動子の振幅を直接モニタするので、出力電圧の周波数を変更した際に生じる端子間電圧の変動に起因する振動子の振幅の変動を、より高精度に補正することができる。それにより、周波数に応じて、適切な振幅で振動子を振動させることができるようになるので、各周波数において均一なドロップレットを形成することが可能となる。また、振動子自体の振幅をモニタすることにより、振動子の不具合や破壊を素早く検出できるようになるので、ＥＵＶ光源装置のダウンタイムを短縮することが可能となる。
なお、図４において、フィードバック制御部１２０は、１つの変位計の計測値に基づいて振動子用電源１１０を制御しているが、異なる位置に設けられた複数の変位計の計測値に基づいて振動子用電源１１０を制御しても良い。

図５は、本発明の第３の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の一部の構成を示す模式図である。このＬＰＰ型ＥＵＶ光源装置は、図２に示すフィードバック制御部１２０の替わりフィードバック制御部３００を有していると共に、噴射ノズル１０４に取り付けられた少なくとも１つの接触型の変位計３０１をさらに有している。その他の構成については、図１及び図２に示すＬＰＰ型ＥＵＶ光源装置と同様である。

変位計３０１は、噴射ノズル１０４の変位量を計測するために設けられている。また、フィードバック制御部３００は、変位計３０１によって計測された変位量に基づいて、噴射ノズル１０４が所望の振幅（均一なドロップレットを形成できる範囲内の振幅）で振動するように、振動子用電源１１０の出力電圧をフィードバック制御する。フィードバック制御部３００は、例えば、印加される電圧の周波数に応じて設定された、均一なドロップレットを形成できる振動の振幅の範囲を表すデータベースが記憶されている不揮発性メモリ３０２を有しており、このデータベースに基づいて、計測された噴射ノズル１０４の振動の振幅が上記範囲内に入るように振動子用電源１１０を制御する。

図５において、変位計３０１は噴射ノズル１０４の側部に取り付けられているが、それ以外の位置に取り付けても良い。例えば、振動子１０５の振動方向に応じて、噴射ノズル１０４が図５の左右方向に振動する場合には、噴射ノズル１０４の側部に取り付けることが望ましい。また、振動子１０５の振動方向に応じて、噴射ノズル１０４が図５の上下方向に振動する場合には、噴射ノズル１０４の下部（変位計３０１ａの位置）に取り付けることが望ましい。変位計の取り付け位置は、以上において説明した位置に限定する必要はなく、噴射ノズルの振幅を正確に計測できる部分に変位計を設置することが重要である。

また、噴射ノズル１０４に対する変位計３０１の取り付け方法としては、正確な変位量を計測するために、変位計３０１自体を噴射ノズル１０４に押し付けるようにして取り付けても良いし、変位計３０１の測定端子部分を噴射ノズル１０４に接着しても良い。ただし、変位計の押し付け力や重量等により、噴射ノズルの変位に極力影響が出ないようにすることが重要である。

本実施形態によれば、均一なドロップレットを形成するために直接影響を及ぼす噴射ノズルの振幅そのものをモニタするので、出力電圧の周波数を変更した際に生じる端子間電圧の変動に起因する噴射ノズルの振幅の変動を、さらに高精度に補正することができる。それにより、周波数に応じて、適切な振幅で噴射ノズルを振動させることができるようになるので、各周波数において均一なドロップレットを生成することが可能となる。また、噴射ノズル自体の振幅をモニタすることにより、振動子の不具合や破壊を素早く検出できるようになるので、ＥＵＶ光源装置のダウンタイムを短縮することが可能となる。
なお、図５においては、１つの変位計の計測値に基づいて振動子用電源１１０を制御しているが、異なる位置に設けられた複数の変位計の計測値に基づいて、振動子用電源１１０を制御しても良い。

図６は、本発明の第４の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の一部の構成を示す模式図である。このＬＰＰ型ＥＵＶ光源装置は、図２に示すフィードバック制御部１２０の替わりに、フィードバック制御部４００を有していると共に、少なくとも１つの非接触型の計測装置４０１をさらに有している。その他の構成については、図１及び図２に示すＬＰＰ型ＥＵＶ光源装置と同様である。

計測装置４０１は、振動子１０５の変位量を計測するために設けられている。また、フィードバック制御部４００は、計測装置４０１によって計測された変位量に基づいて、振動子１０５が所望の振幅（均一なドロップレットを形成できる範囲内の振幅）で振動するように、振動子用電源１１０の出力電圧をフィードバック制御する。フィードバック制御部４００は、例えば、印加される電圧の周波数に応じて設定された、均一なドロップレットを形成できる振動の振幅の範囲を表すデータベースが記憶されている不揮発性メモリ４０２を有しており、このデータベースに基づいて、計測された振動子１０５の振動の振幅が上記範囲内に入るように振動子用電源１１０を制御する。

非接触型の変位計４０１としては、例えば、レーザドップラー変位計等を用いることができる。レーザの照射方向としては、図６に示す方向に限定されない。例えば、振動子１０５が図６の左右方向に振動する場合には、振動子１０５の側部に垂直にレーザ光が照射されるように変位計４０１を配置することが望ましい。また、振動子１０５が図６の上下方向に振動する場合には、振動子１０５の上部又は下部に垂直にレーザ光が照射されるようにレーザ変位計を配置することが望ましい（例えば、変位計４０１ａ又は４０１ｂの位置）。

本実施形態によれば、振動子の振幅を直接モニタするので、出力電圧の周波数を変更した際に生じる端子間電圧の変動に起因する振動子の振幅の変動を、より高精度に補正することができる。それにより、周波数に応じて、適切な振幅で振動子を振動させることができるようになるので、各周波数において均一なドロップレットを形成することが可能となる。また、非接触型の変位計を用いることにより、変位計の接触が原因となって振動子の変位に影響を及ぼすことがなくなるので、振動子の振動をさらに高精度に制御することが可能となる。加えて、振動子の振幅をモニタすることにより、振動子の不具合や破壊を素早く検出できるようになるので、ＥＵＶ光源装置のダウンタイムを短縮することが可能となる。
なお、本実施形態においても、複数の変位計を設けることにより、異なる複数の方向から計測された振動子の変位量に基づいて振動子用電源１１０を制御しても良い。

図７は、本発明の第５の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の一部の構成を示す模式図である。このＬＰＰ型ＥＵＶ光源装置は、図２に示すフィードバック制御部１２０の替わりにフィードバック制御部５００を有していると共に、少なくとも１つの接触型の変位計５０１をさらに有している。その他の構成については、図１及び図２に示すＬＰＰ型ＥＵＶ光源装置と同様である。

計測装置５０１は、噴射ノズル１０４の変位量を計測するために設けられている。また、フィードバック制御部５００は、計測装置５０１によって計測された変位量に基づいて、振動子１０５が所望の振幅（均一なドロップレットを形成できる範囲内の振幅）で振動するように、振動子用電源１１０の出力電圧をフィードバック制御する。フィードバック制御部５００は、例えば、印加される電圧の周波数に応じて設定された、均一なドロップレットを形成できる振動の振幅の範囲を表すデータベースが記憶されている不揮発性メモリ５０２を有しており、このデータベースに基づいて、計測された噴射ノズル１０４の振動の振幅が上記範囲内に入るように振動子用電源１１０を制御する。

非接触型の変位計５０１としては、例えば、レーザドップラー変位計等を用いることができる。レーザ光の照射方向としては、図７に示す方向に限定されない。例えば、振動子１０５の振動方向に応じて、噴射ノズル１０４が図７の左右方向に振動する場合には、振動子１０５の側部に垂直にレーザ光が照射されるように変位計５０１を配置することが望ましい。また、振動子１０５の振動方向に応じて、噴射ノズル１０４が図７の上下方向に振動する場合には、噴射ノズル１０４の下部に垂直にレーザ光が照射されるようにレーザ変位計を配置することが望ましい（例えば、変位計５０１ａの位置）。レーザ光の照射位置及び照射方向は、以上において説明した位置に限定する必要はなく、噴射ノズルの振幅を正確に計測できる方向から適切な位置に照射することが重要である。

本実施形態によれば、噴射ノズルの振幅そのものを直接モニタするので、出力電圧の周波数を変更した際に生じる端子間電圧の変動に起因する噴射ノズルの振幅の変動を、より高精度に補正することができる。それにより、周波数に応じて、適切な振幅で振動子を振動させることができるようになるので、各周波数において均一なドロップレットを生成することが可能となる。また、非接触型の変位計を用いることにより、変位計の接触が原因となって噴射ノズルの変位に影響を及ぼすことがなくなるので、噴射ノズルの振動をさらに高精度に制御することが可能となる。加えて、噴射ノズルの振幅をモニタすることにより、振動子の不具合や破壊を素早く検出できるようになるので、ＥＵＶ光源装置のダウンタイムを短縮することが可能となる。
なお、本実施形態においても、複数の変位計を設けることにより、異なる複数の方向から計測された噴射ノズルの変位量に基づいて振動子用電源１１０を制御しても良い。

図８は、本発明の第６の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の一部の構成を示す模式図である。このＬＰＰ型ＥＵＶ光源装置は、図２に示すフィードバック制御部１２０の替わりに、フィードバック制御部６００を有していると共に、少なくとも１つの非接触型の計測装置６０１及び少なくとも１組の光学系６０２をさらに有している。その他の構成については、図１及び図２に示すＬＰＰ型ＥＵＶ光源装置と同様である。

計測装置６０１は、振動子１０５又は噴射ノズル１０４の変位量を計測するために設けられている。計測装置６０１としては、例えば、レーザドップラー変位計等を用いることができる。また、光学系６０２は、反射ミラー等の光学素子６０２ａ及び６０２ｂを含んでおり、計測装置６０１から出射したレーザ光を振動子１０５又は噴射ノズル１０４の所定の位置に導く。フィードバック制御部６００は、計測装置６０１によって計測された変位量に基づいて、振動子１０５又は噴射ノズル１０４が所望の振幅（均一なドロップレットを形成できる範囲内の振幅）で振動するように、振動子用電源１１０の出力電圧をフィードバック制御する。フィードバック制御部６００は、例えば、印加される電圧の周波数に応じて設定された、均一なドロップレットを形成できる振動の振幅の範囲を表すデータベースが記憶されている不揮発性メモリ６０３を有しており、このデータベースに基づいて、計測された振動子１０５又は噴射ノズル１０４の振動の振幅が上記範囲内に入るように振動子用電源１１０を制御する。

ここで、通常のＬＰＰ型ＥＵＶ光源装置においては、振動子や噴射ノズルの周辺構造は大変複雑なので、振動子や噴射ノズルの所望の位置にレーザドップラー変位計から出射したレーザ光を直接照射することは困難である。そのため、本実施形態においては、光学系６０２を設けている。例えば、ＥＵＶ光源装置のＥＵＶ生成チャンバ１００（図１）の外部にレーザドップラー変位計６０１（図８）を配置し、そこから出射したレーザ光を、光学系６０２を介して振動子１０５や噴射ノズル１０４の所望の位置に照射させることができるようになるので、より高精度な変位量を計測することが可能となる。また、変位計６０１の取り付け位置の自由度が大きくなるので、メインテナンス時等におけるＥＵＶ光源装置のダウンタイムを小さくすることが可能となる。
なお、本実施形態においても、複数の変位計及び複数組の光学系を設けることにより、異なる複数の方向から計測された噴射ノズルの変位量に基づいて振動子用電源１１０を制御しても良い。

本発明は、露光装置等において用いられるＬＰＰ型極端紫外光源装置において利用可能である。

本発明の第１〜第６の実施形態に係る極端紫外光源装置の概要を示す模式図である。 本発明の第１の実施形態に係る極端紫外光源装置の一部の構成を示す模式図である。 供給される電圧の周波数による振動子の端子間電圧の振幅の変動を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態に係る極端紫外光源装置の一部の構成を示す模式図である。 本発明の第３の実施形態に係る極端紫外光源装置の一部の構成を示す模式図である。 本発明の第４の実施形態に係る極端紫外光源装置の一部の構成を示す模式図である。 本発明の第５の実施形態に係る極端紫外光源装置の一部の構成を示す模式図である。 本発明の第６の実施形態に係る極端紫外光源装置の一部の構成を示す模式図である。 ドロップレット生成用噴射ノズルの一般的な構成を示す模式図である。

符号の説明

１、１０４…噴射ノズル、２、１０５…振動子、２ａ、２ｂ、１０５ａ、１０５ｂ…端子、３、１０８…配管、４、１１０…振動子用電源、５、１０９…支持部、１００…ＥＵＶ生成チャンバ、１０１…真空ポンプ、１０２…レーザ光源、１０３…集光レンズ、１０６…集光ミラー、１０７…ターゲット回収筒、１２０、２００、３００、４００、５００、６００…フィードバック制御部、１２１、２０２、３０２、４０２、５０２、６０３…不揮発性メモリ、２０１、２０１ａ、２０１ｂ、３０１、３０１ａ、４０１、４０１ａ、４０１ｂ、５０１、５０１ａ、６０１…変位計、６０２…光学系、６０２ａ、６０２ｂ…光学素子（反射ミラー）

Claims (9)

1. コンティニュアス・ジェット法により形成されるドロップレットをターゲットとして、該ターゲットにレーザ光を照射することにより極端紫外光を生成する光源装置であって、
   極端紫外光の生成が行われるチャンバと、
   前記チャンバ内にターゲット物質を噴射する噴射ノズルと、
   ２つの端子を備え、前記２つの端子にケーブルを介して電圧を印加されることにより振動して、前記噴射ノズルに振動を与える振動子と、
   前記振動子の２つの端子間に印加するための電圧を生成する電圧生成手段と、
   前記振動子の２つの端子間の電圧をモニタすると共に、モニタされた電圧の振幅が所定の範囲内に入るように、前記電圧生成手段をフィードバック制御する制御手段と、
   前記噴射ノズルから噴射されたターゲット物質を照射するためのレーザ光を発生するレーザ光源と、
   を具備する極端紫外光源装置。
2. 前記制御手段が、前記振動子に印加される電圧の周波数に応じて設定された、均一なドロップレットを形成できる電圧の振幅の範囲を表すデータベースを有しており、該データベースに基づいて、モニタされた電圧の振幅が前記範囲内に入るように、前記電圧生成手段をフィードバック制御する、請求項１記載の極端紫外光源装置。
3. コンティニュアス・ジェット法により形成されるドロップレットをターゲットとして、該ターゲットにレーザ光を照射することにより極端紫外光を生成する光源装置であって、
   極端紫外光の生成が行われるチャンバと、
   前記チャンバ内にターゲット物質を噴射する噴射ノズルと、
   ２つの端子を備え、前記２つの端子に電圧を印加されることにより振動して、前記噴射ノズルに振動を与える振動子と、
   前記振動子の２つの端子間に印加するための電圧を生成する電圧生成手段と、
   前記噴射ノズル又は前記振動子の変位量を計測する計測手段と、
   前記計測手段によって計測された前記噴射ノズル又は前記振動子の変位量に基づいて、前記噴射ノズル又は前記振動子が所定の範囲内の振幅で振動するように、前記電圧生成手段をフィードバック制御する制御手段と、
   前記噴射ノズルから噴射されたターゲット物質を照射するためのレーザ光を発生するレーザ光源と、
   を具備する極端紫外光源装置。
4. 前記制御手段が、前記振動子に印加される電圧の周波数に応じて設定された、均一なドロップレットを形成できる振動の振幅の範囲を表すデータベースを有しており、該データベースに基づいて、前記噴射ノズル又は前記振動子の振動の振幅が前記範囲内に入るように、前記電圧生成手段をフィードバック制御する、請求項３記載の極端紫外光源装置。
5. 前記均一なドロップレットを形成できる電圧の振幅の範囲、又は、前記均一なドロップレットを形成できる振動の振幅の範囲における上限値が、下限値の１０倍以内である、請求項１〜４のいずれか１項記載の極端紫外光源装置。
6. 前記計測手段が、接触型の変位計を含む、請求項３又は４記載の極端紫外光源装置。
7. 前記計測手段が、非接触型の変位計を含む、請求項３又は４記載の極端紫外光源装置。
8. 前記計測手段が、レーザドップラー変位計を含む、請求項７記載の極端紫外光源装置。
9. 前記計測手段から出射したレーザ光を前記噴射ノズル又は前記振動子における計測点に導く光学系をさらに具備する請求項８記載の極端紫外光源装置。

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