JP4884152B2

JP4884152B2 - 極端紫外光源装置

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Publication number: JP4884152B2
Application number: JP2006263371A
Authority: JP
Inventors: 正人守屋; 保阿部; 崇菅沼; 浩染谷; 隆之薮; 明住谷
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2006-09-27
Filing date: 2006-09-27
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2026-09-27
Also published as: US20080073598A1; JP2008085074A; US7683355B2

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ＥＵＶ（extreme ultra violet：極端紫外）光源装置に関する。

近年、半導体プロセスの微細化に伴い、光リソグラフィの微細化も急速に進展しており、次世代においては、１００ｎｍ〜７０ｎｍの微細加工、さらには５０ｎｍ以下の微細加工が要求されるようになっている。そのため、例えば、５０ｎｍ以下の微細加工に応じるべく、波長１３ｎｍ程度の極端紫外光を発生するＥＵＶ光源と縮小投影反射光学系（catadioptric 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）光源と、放電によって生成するプラズマを用いたＤＰＰ（discharge produced plasma）光源と、軌道放射光を用いたＳＲ（synchrotron radiation）光源との３種類がある。これらの内でも、ＬＰＰ光源は、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、ターゲット材料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から、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１０は、従来のＬＰＰ型のＥＵＶ光源装置の概要を示す図である。図１０に示すように、このＥＵＶ光源装置は、ドライバーレーザ１０１と、ＥＵＶ光発生チャンバ１０２と、ターゲット物質供給部１０３と、レーザ光集光光学系１０４とを含んでいる。

ドライバーレーザ１０１は、ターゲット物質を励起させるために用いられる駆動用のレーザ光を発生する発振増幅型レーザ装置である。
ＥＵＶ光発生チャンバ１０２は、ＥＵＶ光の生成が行われるチャンバであり、ターゲット物質のプラズマ化を容易にするとともにＥＵＶ光の吸収を防止するため、真空ポンプ１０５によって真空引きされている。また、ＥＵＶ光発生チャンバ１０２には、ドライバーレーザ１０１から発生したレーザ光１２０をＥＵＶ光発生チャンバ１０２内に通過させるためのウインドウ１０６が取り付けられている。さらに、ＥＵＶ光発生チャンバ１０２の内部には、ターゲット噴射ノズル１０３ａと、ターゲット回収筒１０７と、ＥＵＶ光集光ミラー１０８とが配置されている。

ターゲット物質供給部１０３は、ＥＵＶ光を発生するために用いられるターゲット物質を、ターゲット物質供給部１０３の一部であるターゲット噴射ノズル１０３ａを介して、ＥＵＶ光発生チャンバ１０２内に供給する。供給されたターゲット物質の内、レーザ光が照射されずに不要となったものは、ターゲット回収筒１０７によって回収される。

レーザ光集光光学系１０４は、ドライバーレーザ１０１から出射したレーザ光１２０をＥＵＶ光発生チャンバ１０２の方向に反射するミラー１０４ａと、ミラー１０４の位置及び角度（アオリ角）を調整するミラー調整機構１０４ｂと、ミラー１０４ａによって反射されたレーザ光１２０を集光する集光素子１０４ｃと、集光素子１０４ｃをレーザ光の光軸に沿って移動させる集光素子調整機構１０４ｄとを含んでいる。レーザ光集光光学系１０４によって集光されたレーザ光１２０は、ウインドウ１０６、及びＥＵＶ光集光ミラー１０８の中央部に形成された孔を通過して、ターゲット物質の軌道上に達する。このように、レーザ光集光光学系１０４は、レーザ光１２０をターゲット物質の軌道上に焦点を形成するように集光する。それにより、ターゲット物質１０９が励起してプラズマ化し、ＥＵＶ光１２１が発生する。

ＥＵＶ光集光ミラー１０８は、例えば、１３．５ｎｍの光を高反射率で反射するＭｏ／Ｓｉ膜がその表面に形成された凹面鏡であり、発生したＥＵＶ光１２１を反射することによりＩＦ（中間集光点）に集光する。ＥＵＶ光集光ミラー１０８によって反射されたＥＵＶ光１２１は、ＥＵＶ光発生チャンバ１０２に設けられたゲートバルブ１１０、及びプラズマから発生した光の内の不要な光（ＥＵＶ光より波長が短い電磁波（光）、ＥＵＶ光より波長が長い光（例えば、紫外線、可視光線、赤外線等）を除去して所望のＥＵＶ光（例えば、波長１３．５ｎｍの光）のみを透過させるフィルタ１１１を通過する。ＩＦ（中間集光点）に集光されたＥＵＶ光１２１は、その後、伝送光学系を介して露光装置等へ導かれる。

ＥＵＶ光発生チャンバ１０２内において発生したプラズマからは大きなエネルギーが輻射されるため、この輻射により、ＥＵＶ光発生チャンバ１０２内の部品の温度が上昇してしまう。このような部品の温度上昇を防止する技術が知られている（例えば、下記の特許文献１参照）。

特許文献１には、標的材料をプラズマ化し、該プラズマからＸ線を輻射させるＸ線源と、該Ｘ線源を収容する真空容器とを具備するＸ線発生装置であって、上記真空容器の内側に、赤外からＸ線領域の電磁波に対して吸収率が高い材料で形成された内壁が設けられていることを特徴とするＸ線発生装置が掲載されている。このＸ線発生装置によれば、真空容器の内壁によって反射・散乱される輻射エネルギーのために真空容器内の部品が不必要に加熱されることを防止することができる。
特開２００３−２２９２９８号公報（第１頁、図１）

ところで、図１０に示すＥＵＶ光発生チャンバ１０２内において発生したプラズマは、時間の経過とともに拡散し、その一部が原子やイオンとなって飛散する。この原子やイオンは、ＥＵＶ光発生チャンバ１０２の内壁や構造物に照射される。

上記のようなプラズマから飛散した原子の照射により、次のような現象が発生し得る。
（ａ）プラズマから飛散した原子が、ウインドウ１０６のＥＵＶ光発生チャンバ１０２の内部側の面に付着する。このようにしてウインドウ１０６のＥＵＶ光発生チャンバ１０２の内部側の面に付着した原子がレーザ光１２０を吸収してしまう。
また、上記のようなプラズマから飛散したイオンの照射により、次のような現象が発生し得る。
（ｂ）プラズマから飛散したイオンがウインドウ１０６のＥＵＶ光発生チャンバ１０２の内部側の面に照射され、ウインドウ１０６のＥＵＶ光発生チャンバ１０２の内部側の面が劣化する（面が荒れて、滑らかでなくなる）。これにより、ウインドウ１０６がドライバーレーザ１０１から出射されるレーザ光１２０を吸収するようになってしまう。

（ｃ）プラズマから飛散したイオンがＥＵＶ光発生チャンバ１０２の内壁や構造物に照射される。このスパッタリングによりＥＵＶ光発生チャンバ１０２の内壁や構造物から飛散した原子が、ウインドウ１０６のＥＵＶ光発生チャンバ１０２の内部側の面に付着する。このようにしてウインドウ１０６のＥＵＶ光発生チャンバ１０２の内部側の面に付着した原子が、レーザ光１２０を吸収してしまう。

（ｄ）ウインドウ１０６が、プラズマから発生する短い波長の電磁波（光）を吸収することにより、その材質が劣化する。これにより、ウインドウ１０６がレーザ光１２０を吸収するようになってしまう。

上記（ａ）〜（ｄ）の現象が発生すると、ターゲット物質をプラズマ化するためのエネルギーが低下し、ＥＵＶ光１２１の発生効率が低下する。

また、ウインドウ１０６やウインドウ１０６に付着した原子がレーザ光１２０を吸収すると、ウインドウ１０６の温度が上昇して、ウインドウ１０６の基板に歪が発生し、集光性が低下する。このような集光性の低下は、ＥＵＶ光１２１の発生効率の更なる低下を招く。さらに、ウインドウ１０６の基板の歪が大きくなると、ひいてはウインドウ１０６の破損を招く。

なお、レーザ光集光光学系１０４の一部（例えば、レンズ、ミラー等）が、ＥＵＶ光発生チャンバ１０２の内部に配置される場合もある。そのような場合には、ＥＵＶ光発生チャンバ１０２の内部に配置されたレーザ光集光光学系１０４の一部においても、上記（ａ）〜（ｄ）の現象が発生し得る。特に、ＥＵＶ光発生チャンバ１０２の内部にレーザ光を反射するミラーが配置されている場合に、そのミラーに上記（ａ）〜（ｄ）の現象が発生すると、ミラーの反射面の増反射コーティングのレーザ光反射率が低下する。これにより、ターゲット物質をプラズマ化するためのエネルギーが低下し、ＥＵＶ光１２１の発生効率が低下する。

ところで、光学の分野においては、一般に、焦点距離が短いほど像の大きさが小さくなり、焦点距離が長いほど像の大きさが大きくなることが知られている。このことに鑑みると、ＥＵＶ光１２１の発生効率を良くするためには、レーザ光集光光学系１０４の焦点距離を短くして、レーザ光１２０の集光サイズ（スポットサイズ）を小さくすることが望ましい。しかしながら、レーザ光集光光学系１０４の焦点距離を短くするためには、ウインドウ１０６とプラズマとの間の距離を短くする必要がある。そのため、ウインドウ１０６のＥＵＶ光発生チャンバ１０２の内部側の面に、上記（ａ）〜（ｄ）の現象が発生し易くなってしまう。

また、先に触れたように、プラズマから発生したＥＵＶ光１２１の透過率を高くするためには、真空ポンプ１０５によりＥＵＶ光発生チャンバ１０２内を略真空に維持する必要がある。そのため、ウインドウ１０６のＥＵＶ光発生チャンバ１０２の内部側の面やＥＵＶ光発生チャンバ１０２の内部に配置されたレーザ光集光光学系１０４の一部の熱が発散し難く、これらの素子の劣化が進行してしまう。

そこで、上記の点に鑑み、本発明は、ＥＵＶ光発生チャンバのウインドウの劣化によるＥＵＶ光の発生効率の低下を防止することが可能な極端紫外光源装置を提供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、ターゲット物質にレーザ光を照射することによりターゲット物質をプラズマ化して極端紫外光を発生させる極端紫外光源装置であって、極端紫外光の発生が行われる極端紫外光発生チャンバと、ターゲット物質を極端紫外光発生チャンバ内に噴射するターゲット物質供給部と、レーザ光を出射するドライバーレーザと、極端紫外光発生チャンバに設けられ、レーザ光を極端紫外光発生チャンバ内に透過させるウインドウと、少なくとも１つの光学素子を含むレーザ光集光光学系であって、ドライバーレーザから出射されたレーザ光を極端紫外光発生チャンバ内に噴射されたターゲット物質に集光させることによりプラズマを発生させるレーザ光集光光学系と、プラズマから放出される極端紫外光を集光して出射する極端紫外光集光光学系と、ウインドウの極端紫外光発生チャンバの内部側の面及び／又は少なくとも１つの光学素子の内の極端紫外光発生チャンバ内に配置された光学素子を保護するためのパージガスをウインドウの極端紫外光発生チャンバの内部側の面及び／又は少なくとも１つの光学素子の内の極端紫外光発生チャンバ内に配置された光学素子の光学面に噴射するパージガス供給部と、レーザ光集光光学系によって集光されたレーザ光を通過させるゲートバルブと、ゲートバルブを通過したレーザ光を結像するレンズと、レンズによって結像したレーザ光の集光位置に関する情報を取得するレーザ光検出器と、レーザ光検出器によって取得された情報に基づいてレーザ光集光光学系のアライメントを行う調整機構とを具備する。

本発明によれば、ＥＵＶ光発生チャンバのウインドウ及び／又はレーザ光集光光学系の劣化等を防止することができ、ＥＵＶ光の発生効率の低下を防止することができる。

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、本発明に係る極端紫外光源装置（以下において、単に「ＥＵＶ光源装置」とも言う）の概要を示す模式図である。図１に示すように、このＥＵＶ光源装置は、ドライバーレーザ１と、ＥＵＶ光発生チャンバ２と、ターゲット物質供給部３と、レーザ光集光光学系４とを含んでいる。

ドライバーレーザ１は、ターゲット物質を励起させるために用いられる駆動用のレーザ光を発生する発振増幅型レーザ装置である。ドライバーレーザ１としては、公知の様々なレーザ（例えば、ＫｒＦ、ＸｅＦ等の紫外線レーザや、Ａｒ、ＣＯ_２、ＹＡＧ等の赤外レーザ等）を用いることができる。

ＥＵＶ光発生チャンバ２は、ＥＵＶ光の生成が行われる真空チャンバである。ＥＵＶ光発生チャンバ２には、ドライバーレーザ１から発生したレーザ光２０をＥＵＶ光発生チャンバ２内に通過させるためのウインドウ６が取り付けられている。また、ＥＵＶ光発生チャンバ２の内部には、ターゲット噴射ノズル３ａと、ターゲット回収筒７と、ＥＵＶ光集光ミラー８とが配置されている。

ターゲット物質供給部３は、ＥＵＶ光を発生するために用いられるターゲット物質を、ターゲット物質供給部３の一部であるターゲット噴射ノズル３ａを介して、ＥＵＶ光発生チャンバ２内に供給する。供給されたターゲット物質の内、レーザ光が照射されずに不要となったものは、ターゲット回収筒７によって回収される。ターゲット物質としては、公知の様々な材料（例えば、錫（Ｓｎ）、キセノン（Ｘｅ）等）を用いることができる。また、ターゲット物質の状態は、固体、液体、気体のいずれでも良く、連続流れ（ターゲット噴流）や液滴（ドロップレット）等の公知のいずれの態様でＥＵＶ光発生チャンバ２内の空間に供給しても良い。例えば、ターゲット物質として液体のキセノン（Ｘｅ）ターゲットを用いる場合には、ターゲット物質供給部３は、高純度キセノンガスを供給するガスボンベ、マスフローコントローラ、キセノンガスを液化するための冷却装置、ターゲット噴射ノズル等によって構成される。また、ドロップレットを生成する場合には、それらを含む構成に、ピエゾ素子等の加振装置が追加される。

レーザ光集光光学系４は、ドライバーレーザ１から出射したレーザ光２０を、ターゲット物質の軌道上に焦点を形成するように集光する。それにより、ターゲット物質９が励起してプラズマ化し、ＥＵＶ光２１が発生する。なお、レーザ光集光光学系４は、１つの光学素子（たとえば、１枚の凸レンズ等）で構成することもでき、複数の光学素子で構成することもできる。レーザ光集光光学系４を複数の光学素子で構成する場合には、それらの内のいくつかをＥＵＶ光発生チャンバ２内に配置することも可能である。

ＥＵＶ光集光ミラー８は、例えば、１３．５ｎｍの光を高反射率で反射するＭｏ／Ｓｉ膜がその表面に形成された凹面鏡であり、発生したＥＵＶ光２１を反射することにより集光して伝送光学系に導く。さらに、このＥＵＶ光２１は、伝送光学系を介して露光装置等へ導かれる。なお、図１において、ＥＵＶ光集光ミラー８は、紙面の手前方向にＥＵＶ光２１を集光する。

次に、本発明の第１の実施形態に係るＥＵＶ光源装置について説明する。
図２は、本実施形態に係るＥＵＶ光源装置を示す模式図である。なお、図２においては、ターゲット物質供給部３及びターゲット物質回収筒７（図１参照）の図示を省略しており、ターゲット物質は、紙面に垂直に噴射されるものとする。

図２に示すように、ドライバーレーザ１から図中の右方向に出射されたレーザ光２０は、凹レンズ４１によって発散され、凸レンズ４２によってコリメートされ、ウインドウ６を透過してＥＵＶ光発生チャンバ２内に入射する。なお、凹レンズ４１、凸レンズ４２、及び、ウインドウ６の材質としては、合成石英、ＣａＦ_２、ＭｇＦ_２等のようにレーザ光２０の吸収が少ないものが望ましい。ドライバーレーザ１としてＣＯ_２レーザ等の赤外レーザを用いる場合には、凹レンズ４１、凸レンズ４２、及び、ウインドウ６の材質として、ＺｎＳｅ、ＧａＡｓ、Ｇｅ、Ｓｉ等が適する。また、凹レンズ４１、凸レンズ４２、及び、ウインドウ６の表面に誘電体多層膜による減反射（ＡＲ）コートを施すことが望ましい。

ＥＵＶ光発生チャンバ２内には、放物凹面鏡４３と、放物凹面鏡４３の位置及び角度（アオリ角）を調整する放物凹面鏡調整機構４４とが配置されている。放物凹面鏡４３の基板材質としては、合成石英、ＣａＦ_２、Ｓｉ、Ｚｅｒｏｄｕｒ（ゼロデュア（登録商標））、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｏ等を用いることができ、そのような基板の表面に誘電体多層膜による反射コートを施すことが好ましい。

図３（ａ）、（ｂ）は、放物凹面鏡調整機構４４の例を示す図である。放物凹面鏡調整機構４４は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、レーザ光の光軸の角度を調整するために、放物凹面鏡４３の図中のθｘ方向及びθｙ方向へのアオリ角を調整することが可能であるとともに、放物凹面鏡４３のアオリ角を維持したまま、放物凹面鏡４３を図中のｘ軸方向、ｙ軸方向、及び、ｚ軸方向に移動することが可能であることが望ましい。

再び図２を参照すると、ウインドウ６を透過してＥＵＶ光発生チャンバ２内に入射したレーザ光２０は、放物凹面鏡４３によって、図中の上方に反射され、ターゲット物質の軌道上に集光される。それにより、ターゲット物質が励起してプラズマ化し、ＥＵＶ光２１が発生する。

なお、このように入射光を一旦発散させた後に集光させることで、バックフォーカスの長さを焦点距離よりも長くすることができる。このような光学系は、レトロフォーカス（商標）と呼ばれる。

ＥＵＶ光集光ミラー８は、例えば、１３．５ｎｍの光を高反射率で反射するＭｏ／Ｓｉ膜がその表面に形成された凹面鏡であり、発生したＥＵＶ光２１を図中の右方向に反射することによりＩＦ（中間集光点）に集光する。ＥＵＶ光集光ミラー８によって反射されたＥＵＶ光２１は、ＥＵＶ光発生チャンバ２に設けられたゲートバルブ１０、及びプラズマから発生した光の内の不要な光（ＥＵＶ光より波長が短い電磁波（光）、ＥＵＶ光より波長が長い光（例えば、紫外線、可視光線、赤外線等）を除去して所望のＥＵＶ光（例えば、波長１３．５ｎｍの光）のみを透過させるフィルタ１１を通過する。ＩＦ（中間集光点）に集光されたＥＵＶ光２１は、その後、伝送光学系を介して露光装置等へ導かれる。

このＥＵＶ光源装置は、さらに、パージガスをそれぞれ噴出して供給するためのパージガス供給部３１、３２と、パージガス供給部３１から噴出されるパージガスをウインドウ６のＥＵＶ光発生チャンバ２の内部側の面に導くためのパージガス導入路３３と、パージガス供給部３２から噴出されるパージガスを放物凹面鏡４３の反射面に導くためのパージガス導入路３４とを含んでいる。パージガスとしては、不活性ガス（例えば、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎ_２、Ｋｒ等）が望ましい。

さらに、ＥＵＶ光発生チャンバ２の内壁には、ウインドウ６、放物凹面鏡４３、及び、放物凹面鏡駆動機構４４を囲むパージガスチャンバ５０が取り付けられている。パージガスチャンバ５０の図中の上方は、先細りの筒状になっており、その先端（図中上方）には、放物凹面鏡４３によって反射されたレーザ光２０を通過させるための開口部５０ａが設けられている。

本実施形態によれば、パージガスが、ウインドウ６のＥＵＶ光発生チャンバ２の内部側の面及び放物凹面鏡４３の反射面に吹き付けられる。このパージガスによりプラズマから飛散した原子やイオンが遮られるので、プラズマから飛散した原子やイオンがウインドウ６のＥＵＶ光発生チャンバ２の内部側の面及び放物凹面鏡４３の反射面に到達することを妨げることができる。これにより、ウインドウ６及び放物凹面鏡４３の劣化を防止することができ、ＥＵＶ光２１の発生効率が低下することを防止することができる。なお、Ａｒは、ＥＵＶ光２１よりも短い波長の光（電磁波）を吸収する性質を有する。そのため、パージガスとしてＡｒを用いると、ウインドウ６及び放物凹面鏡４３がプラズマから発生する短い波長の電磁波（光）により劣化することをより効果的に防止することができる。

また、ウインドウ６及び放物凹面鏡４３の温度が上昇した場合に、これらの熱がパージガスに伝導する。これにより、ウインドウ６及び放物凹面鏡４３の熱による劣化を防止することができ、ＥＵＶ光２１の発生効率が低下することを防止することができる。なお、熱せられたパージガスは、パージガスチャンバ５０の開口部５０ａを介して真空ポンプ５に吸引されるので、パージガスチャンバ５０内のパージガスの温度が際限なく上昇することはない。

また、上記のように、パージガス導入路３３、３４から噴出したパージガスは、真空ポンプ５によって吸引される。しかしながら、パージガスチャンバ５０を設けることで、ウインドウ６のＥＵＶ光発生チャンバ２の内部側の面、及び放物凹面鏡４３の周囲のパージガスの密度を、ある程度維持することができる。これにより、ウインドウ６及び放物凹面鏡４３の劣化をより効果的に防止することができる。さらに、プラズマから飛散したイオンがＥＵＶ光発生チャンバ２の内壁や構造物に照射され、これら内壁や構造物からスパッタリングにより飛び出した原子がパージガスチャンバ５０によって遮られるので、スパッタリングにより飛び出した原子がウインドウ６のＥＵＶ光発生チャンバ２の内部側の面、及び放物凹面鏡４３に付着することを妨げることができる。また、ウインドウ６のＥＵＶ光発生チャンバ２の内部側の面がプラズマに直接相対しないので、プラズマから飛散する原子やイオンの照射を受けることがなく、ウインドウ６の劣化をより効果的に防止することができる。

また、レーザ光２０を凹レンズ４１で発散させ、凸レンズ４２でコリメートし、放物凹面鏡４３で集光させることで、プラズマと放物凹面鏡４３との間の距離、及びプラズマとウインドウ６との間の距離を長くすることができる。このように、プラズマと放物凹面鏡４３との間の距離、及びプラズマとウインドウ６との間の距離を長くすることで、プラズマから放物凹面鏡４３に飛来する原子やイオンの密度や、プラズマから放物凹面鏡４３に到達する短波長の電磁波（光）の密度を下げることができる。これにより、レーザ光２０の集光サイズ（スポットサイズ）を小さくしてプラズマ発生のためのレーザ光２０のエネルギー密度を確保しつつ、プラズマから飛来するイオンにより放物凹面鏡４３の反射面がスパッタされることや、プラズマから飛来する原子が放物凹面鏡４３の反射面に付着することや、放物凹面鏡４３がプラズマから発生する短い波長の電磁波（光）を吸収することにより劣化することを低減することができる。

また、レーザ光２０を凹レンズ４１で発散させ、凸レンズ４２でコリメートすることにより、ウインドウ６に入射するレーザ光２０のエネルギー密度を低くすることができる。これにより、ウインドウ６が多少劣化しても、レーザ光２０の温度上昇を抑制することができ、また、ウインドウ６が破損に至ることを防止することができる。また、図２においては、ウインドウ６をレーザ光２０の光軸に略直交するように取り付けているが、ウインドウ６をレーザ光２０の光軸に斜めに取り付けることで、ウインドウ６に入射するレーザ光２０のエネルギー密度を低くするようにしても良い。

なお、本実施形態においては、凸レンズ４２によってコリメートされたレーザ光２０が放物凹面鏡４３に入射することとしているが、図４に示すように、凸レンズ４２と放物凹面鏡４３との間の光路中に、凸レンズ４２によってコリメートされたレーザ光を放物凹面鏡４３に向かって反射する平面鏡４５を更に設けても良い。この場合に、平面鏡４５から放物凹面鏡４３に入射するレーザ光の光軸と放物凹面鏡４３によって反射及び集光されるレーザ光の光軸との間の角度を略４５°にすると好適である。一般に、放物凹面鏡においては、光学系設計時における光の入射角度（設計値）と実際に製作され使用された場合における光の入射角度（実際値）が異なる場合には、コマ収差が増大し、集光性能が悪化する。しかしながら、放物凹面鏡４３に入射するレーザ光の光軸と放物凹面鏡４３によって反射及び集光されるレーザ光の光軸との間の角度を略４５°にすることで、放物凹面鏡４３に入射する光の角度（実際値）が光学系設計時における光の入射角度（設計値）と異なった場合に、コマ収差の増大量を比較的小さく抑えることができる。

なお、放物凹面鏡４３のアライメント（位置及びアオリ角）を設計値近くに調整するために、凹レンズ４１、凸レンズ４２、ウインドウ６、及び、放物凹面鏡４３をユニットとして一体に製作し、このユニットをＥＵＶ光発生チャンバ２に組み込む前に、設計上のレーザ光集光性能が得られるように、放物凹面鏡４３のアライメントを済ませておくことが望ましい。

また、本実施形態においては、２枚のレンズ（凹レンズ４１及び凸レンズ４２）を用いているが、３枚以上のレンズを用いるようにしても良い。

次に、本発明の第２の実施形態に係るＥＵＶ光源装置について説明する。
図５及び図６は、本実施形態に係るＥＵＶ光源装置を示す模式図である。なお、図５及び図６においては、ターゲット物質供給部３及びターゲット物質回収筒７（図１参照）の図示を省略しており、ターゲット物質は、紙面に垂直に噴射されるものとする。

図５及び図６に示すように、このＥＵＶ光源装置は、先に説明した第１の実施形態に係るＥＵＶ光源装置に加えて、ゲートバルブ６１と、レンズ６２と、レーザ光検出器６３とを更に含んでいる。レーザ光検出器６３は、エリアセンサ６４を含んでいる。

図５は、本実施形態に係るＥＵＶ光源装置のＥＵＶ光発生時における様子を示す模式図であり、図６は、本実施形態に係るＥＵＶ光源装置の放物凹面鏡４３のアライメント時における様子を示す模式図である。

図５に示すように、ＥＵＶ光を発生させるときには、ゲートバルブ６１を閉じておく。これにより、レンズ６２及びレーザ光検出器６３を保護することができる。

一方、図６に示すように、放物凹面鏡４３のアライメントを行うときには、ターゲット物質の噴出を停止するとともに、ゲートバルブ６１を開く。これにより、放物凹面鏡４３によって反射されたレーザ光２０は、ゲートバルブ６１を通過し、レンズ６２によってエリアセンサ６４に集光（結像）される。この像をエリアセンサ６４で撮像することにより、レーザ光２０の集光位置や集光スポット形状に関する情報を取得することができる。これらの情報に基づいて、放物凹面鏡調整機構４４を調整することで、放物凹面鏡４３のアライメントを行うことが可能である。

次に、本発明の第３の実施形態に係るＥＵＶ光源装置について説明する。
図７は、本実施形態に係るＥＵＶ光源装置を示す模式図である。なお、図７においては、ターゲット物質供給部３及びターゲット物質回収筒７（図１参照）の図示を省略しており、ターゲット物質は、紙面に垂直に噴射されるものとする。

図７に示すように、ドライバーレーザ１から図中の上方に出射されたレーザ光２０は、凹レンズ４５によって発散され、凸レンズ４６によってコリメートされ、ウインドウ６を透過してＥＵＶ光発生チャンバ１３内に入射する。

ＥＵＶ光発生チャンバ１３内には、球凹面鏡４７と、球凹面鏡４７の位置及び角度（アオリ角）を調整する球凹面鏡調整機構４８が配置されている。

ウインドウ６を透過してＥＵＶ光発生チャンバ１３内に入射したレーザ光２０は、球凹面鏡４７によって、図中の下方に反射され、ターゲット物質の軌道上に集光される。それにより、ターゲット物質が励起してプラズマ化し、ＥＵＶ光２１が発生する。

ＥＵＶ光集光ミラー８は、発生したＥＵＶ光２１を図中の右方向に反射することによりＩＦ（中間集光点）に集光する。ＥＵＶ光集光ミラー８によって反射されたＥＵＶ光２１は、ＥＵＶ光発生チャンバ１３に設けられたゲートバルブ１０、及びフィルタ１１を通過する。ＩＦ（中間集光点）に集光されたＥＵＶ光２１は、その後、伝送光学系を介して露光装置等へ導かれる。

このＥＵＶ光源装置は、さらに、パージガス供給部３１、３２と、パージガス供給部３１から噴出されるパージガスをウインドウ６のＥＵＶ光発生チャンバ１３の内部側の面に導くためのパージガス導入路３５と、パージガス供給部３２から噴出されるパージガスを球凹面鏡４７の反射面に導くためのパージガス導入路３６とを含んでいる。

さらに、ＥＵＶ光発生チャンバ１３の内部には、ウインドウ６を囲むパージガスチャンバ５１と、球凹面鏡４７及び球凹面鏡駆動機構４８を囲むパージガスチャンバ５２とが配置されている。パージガスチャンバ５１の図中の上方は、先細りの筒状になっており、その先端（図中上方）には、ウインドウ６を透過したレーザ光２０を通過させるための開口部５１ａが設けられている。また、パージガスチャンバ５２の図中の下方は、先細りの筒状になっており、その先端（図中下方）には、ウインドウ６を透過したレーザ光２０及び球凹面鏡４７によって反射されたレーザ光２０を通過させるための開口部５２ａが設けられている。

本実施形態によれば、球凹面鏡４７が凹レンズ４５と凸レンズ４６の色収差を補正する作用があるので、放物凹面鏡を用いた場合よりも、レーザ光２０を効率良く集光することができる。

次に、本発明の第４の実施形態に係るＥＵＶ光源装置について説明する。
図８は、本実施形態に係るＥＵＶ光源装置を示す模式図である。なお、図８においては、ターゲット物質供給部３及びターゲット物質回収筒７（図１参照）の図示を省略しており、ターゲット物質は、紙面に垂直に噴射されるものとする。

図８に示すように、ドライバーレーザ１から図中の右方に出射されたレーザ光２０は、レーザ光集光光学系４９に入射する。

レーザ光集光光学系４９は、鏡筒４９ａと、鏡筒４９ａ内に配置された凹レンズ４９ｂ、及び凸レンズ４９ｃ、４９ｄと、鏡筒調整機構４９ｅとを含んでいる。レーザ光集光光学系４９に入射したレーザ光２０は、凹レンズ４９ｂによって発散され、凸レンズ４９ｃによってコリメートされ、凸レンズ４９ｄによって集光される。凸レンズ４９ｄによって集光されたレーザ光２０は、ウインドウ６を透過してＥＵＶ光発生チャンバ１４に入射する。なお、鏡筒４９ａの位置及び角度（アオリ角）は、鏡筒調整機構４９ｅによって調整可能である。

ＥＵＶ光発生チャンバ１４内には、その中央部に孔が形成されたＥＵＶ光集光ミラー１５が配置されており、ＥＵＶ光発生チャンバ１４内に入射したレーザ光２０は、この孔を通過して、ターゲット物質の軌道上に集光される。それにより、ターゲット物質が励起してプラズマ化し、ＥＵＶ光２１が発生する。

ＥＵＶ光集光ミラー１５は、発生したＥＵＶ光２１を図中の右方向に反射することによりＩＦ（中間集光点）に集光する。ＥＵＶ光集光ミラー１５によって反射されたＥＵＶ光２１は、ＥＵＶ光発生チャンバ１４に設けられたゲートバルブ１０、及びフィルタ１１を通過する。ＩＦ（中間集光点）に集光されたＥＵＶ光２１は、その後、伝送光学系を介して露光装置等へ導かれる。

このＥＵＶ光源装置は、さらに、パージガス供給部３１と、パージガス供給部３１から噴出されるパージガスをウインドウ６のＥＵＶ光発生チャンバ１４の内部側の面に導くためのパージガス導入路３７とを含んでいる。

さらに、ＥＵＶ光発生チャンバ１４の内壁には、ウインドウ６を囲むパージガスチャンバ５３が取り付けられている。パージガスチャンバ５３の図中の右方は、先細りの筒状になっており、その先端（図中右方）には、ウインドウ６を透過したレーザ光２０を通過させるための開口部５３ａが設けられている。

図９は、ウインドウ６及びパージガスチャンバ５３近傍の拡大図である。図９に示すように、ウインドウ６は、ＥＵＶ光発生チャンバ１４のウインドウ取り付け部１４ａと鏡筒４９ａ及び鏡筒調整機構４９ｅが取り付けられた鏡筒取付部７３との間に取り付けられている。ウインドウ取り付け部１４ａとウインドウ６との間及びウインドウ取り付け部１４ａと鏡筒取付部７３との間は、ガスケット７１によって封止されている。また、ウインドウ６と鏡筒取付部７３との間には、Ｏリング７２が配置されている。ウインドウ６は、このＯリング７２により、図中上方に付勢されている。パージガスチャンバ５３の下部の内壁には、複数（例えば、１２個等）の穴が形成されており、パージガス導入路３７に供給されたパージガスは、これらの穴からウインドウ６の図中上面の中央方向に噴出する。

なお、本実施形態においては、３枚のレンズ（凹レンズ４９ｂ、及び凸レンズ４９ｃ、４９ｄ）を用いているが、４枚以上のレンズを用いて、収差をより少なくするようにしても良い。

本発明は、半導体ウエハ等を露光する極端紫外光を発生するＬＰＰ型ＥＵＶ光源装置において利用することが可能である。

本発明に係るＥＵＶ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ＥＵＶ光源装置を示す模式図である。図２の放物凹面鏡調整機構の例を示す模式図である。図２に示すレーザ光集光光学系の変形例を示す模式図である。本発明の第２の実施形態に係るＥＵＶ光源装置のＥＵＶ発光時の様子を示す模式図である。本発明の第２の実施形態に係るＥＵＶ光源装置のアライメント時の様子を示す模式図である。本発明の第３の実施形態に係るＥＵＶ光源装置を示す模式図である。本発明の第４の実施形態に係るＥＵＶ光源装置を示す模式図である。図８のウインドウ近傍の拡大図である。従来のＥＵＶ光源装置の概要を示す模式図である。

符号の説明

１、１０１…ドライバーレーザ、２、１２〜１４、１０２…ＥＵＶ光発生チャンバ、３、１０３…ターゲット物質供給部、３ａ、１０３ａ…ターゲット噴射ノズル、４、４９、１０４…レーザ光集光光学系、５、１０５…真空ポンプ、６、１０６…ウインドウ、７、１０７…ターゲット回収筒、８、１５、１０８…ＥＵＶ光集光ミラー、９、１０９…ターゲット物質、１０、６１、１１０…ゲートバルブ、１１、１１１…フィルタ、１４ａ…ウインドウ取付部、２０、１２０…レーザ光、２１、１２１…ＥＵＶ光、３１、３２…パージガス供給部、３３〜３７…パージガス導入路、４１、４５、４９ｂ…凹レンズ、４２、４６、４９ｃ、４９ｄ…凸レンズ、４３…放物凹面鏡、４４…放物凹面鏡調整機構、４５…平面鏡、４７…球凹面鏡、４８…球凹面鏡調整機構、４９ａ…鏡筒、４９ｅ…鏡筒調整機構、５０〜５３…パージガスチャンバ、５０ａ、５１ａ、５２ａ、５３ａ…開口部、６２…レンズ、６３…レーザ光検出器、６４…エリアセンサ、７１…ガスケット、７２…Ｏリング、７３…鏡筒取付部、１０４ａ…ミラー、１０４ｂ…ミラー調整機構、１０４ｃ…集光素子、１０４ｄ…集光素子調整機構

Claims

ターゲット物質にレーザ光を照射することにより前記ターゲット物質をプラズマ化して極端紫外光を発生させる極端紫外光源装置であって、
極端紫外光の発生が行われる極端紫外光発生チャンバと、
ターゲット物質を前記極端紫外光発生チャンバ内に噴射するターゲット物質供給部と、
レーザ光を出射するドライバーレーザと、
前記極端紫外光発生チャンバに設けられ、レーザ光を前記極端紫外光発生チャンバ内に透過させるウインドウと、
少なくとも１つの光学素子を含むレーザ光集光光学系であって、前記ドライバーレーザから出射されたレーザ光を前記極端紫外光発生チャンバ内に噴射されたターゲット物質に集光させることによりプラズマを発生させる前記レーザ光集光光学系と、
前記プラズマから放出される極端紫外光を集光して出射する極端紫外光集光光学系と、
前記ウインドウの前記極端紫外光発生チャンバの内部側の面及び／又は前記少なくとも１つの光学素子の内の前記極端紫外光発生チャンバ内に配置された光学素子を保護するためのパージガスを前記ウインドウの前記極端紫外光発生チャンバの内部側の面及び／又は前記少なくとも１つの光学素子の内の前記極端紫外光発生チャンバ内に配置された光学素子の光学面に噴射するパージガス供給部と、
前記レーザ光集光光学系によって集光されたレーザ光を通過させるゲートバルブと、
前記ゲートバルブを通過したレーザ光を結像するレンズと、
前記レンズによって結像したレーザ光の集光位置に関する情報を取得するレーザ光検出器と、
前記レーザ光検出器によって取得された情報に基づいて前記レーザ光集光光学系のアライメントを行う調整機構と、を具備する極端紫外光源装置。
前記ウインドウの前記極端紫外光発生チャンバの内部側の面及び／又は前記少なくとも１つの光学素子の内の前記極端紫外光発生チャンバ内に配置された光学素子を囲むように配置され、レーザ光を通過させるための開口部を有する少なくとも１つのパージガスチャンバを更に具備する、請求項１記載の極端紫外光源装置。
前記レーザ光集光光学系が、複数の光学素子を含み、
前記レーザ光集光光学系のバックフォーカスの長さが、前記レーザ光集光光学系の焦点距離よりも長い、請求項１又は２記載の極端紫外光源装置。
前記レーザ光集光光学系が、
前記極端紫外光発生チャンバの外部に配置され、前記ドライバーレーザから出射されたレーザ光を発散する第１のレンズと、
前記極端紫外光発生チャンバの外部に配置され、前記第１のレンズによって発散されたレーザ光をコリメートする第２のレンズと、
前記極端紫外光発生チャンバの内部に配置され、前記第２のレンズによってコリメートされたレーザ光を反射して前記極端紫外光発生チャンバ内のターゲット物質の軌道上に集光する放物凹面鏡又は球凹面鏡と、
を含む、請求項３記載の極端紫外光源装置。
前記レーザ光集光光学系が、
前記極端紫外光発生チャンバの外部に配置され、前記ドライバーレーザから出射されたレーザ光を発散する第１のレンズと、
前記極端紫外光発生チャンバの外部に配置され、前記第１のレンズによって発散されたレーザ光をコリメートする第２のレンズと、
前記極端紫外光発生チャンバの外部に配置され、前記第２のレンズによってコリメートされたレーザ光を前記極端紫外光発生チャンバ内のターゲット物質の軌道上に集光する第３のレンズと、
を含む、請求項３記載の極端紫外光源装置。