JP4954584B2 - 極端紫外光源装置 - Google Patents
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Description
EUV集光ミラー905は、プラズマから放射された光を反射集光する凹面状の反射面を有している。この反射面には、所定の波長成分(例えば、13.5nm付近)を選択的に反射するために、例えば、モリブデン及びシリコンを交互に積層した膜(Mo/Si多層膜)が形成されている。それにより、プラズマから放射された所定の波長成分が、出力EUV光として露光装置等に出力される。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る極端紫外(EUV)光源装置の構成を示す断面図である。本実施形態に係るEUV光源装置は、レーザビームをターゲット物質に照射して励起させることによりEUV光を生成するレーザ励起プラズマ(LPP)方式を採用している。図1に示すように、このEUV光源装置は、レーザ発振器1と、集光レンズ2と、ターゲット供給装置3と、ターゲットノズル4と、EUV集光ミラー5と、電磁石コイル6及び7と、ターゲット回収筒8とを含んでいる。これらの電磁石コイル6及び7には、電流を供給するための配線及び電源装置が接続されている。
ターゲットノズル4から噴射されたターゲット物質11にレーザビームを照射することによりプラズマ10が発生し、そこから様々な波長成分を有する光が放射される。
対向して配置された2つのコイルによって形成される磁場は、一般に、ミラー磁場と呼ばれる。例えば、それらのコイルによって発生する磁場の強さ及び向きを同一にすることにより、各コイルの近傍においては磁束密度が高く、それらのコイルの中間においては磁束密度が低いミラー磁場が形成される。また、2つのコイルによって発生する磁場の強さを互いに変化させることにより、図2の(a)に示すような、磁束線の中心軸に直交する面に対して非対称な磁場が形成される。
θ1<sin−1(B0/B1)1/2 …(1)
式(1)において、角θ1は、荷電粒子のドリフト運動のピッチ角であり(図2の(b)参照)、次式(2)によって表される。
θ1=tan−1(v0Z/v0XY) …(2)
式(2)において、v0Zは、原点における荷電粒子のZ方向の速度成分であり、v0XYは、原点における荷電粒子のXY平面における速度成分である。
θ2<sin−1(B0/B2)1/2 …(3)
式(3)において、角θ2は、荷電粒子のドリフト運動のピッチ角であり(図2の(b)参照)、次式(4)によって表される。
θ2=tan−1(v0Z/v0XY) …(4)
本実施形態においては、図1に示す構成に対して、ターゲットノズル4及びターゲット回収筒8の位置を変更している。即ち、図3に示すように、ターゲットノズル4及びターゲット回収筒8は、電磁石コイル6及び7の間に、紙面において水平方向に配置されている。ターゲットノズル4及びターゲット回収筒8の位置及び向きは、ターゲットノズル4から噴射されるターゲット物質11がプラズマ発光点を通り、且つ、EUVコレクタミラー5や電磁石コイル6及び7を含む他の部品との干渉を避けることができれば、特に限定されることはない。しかしながら、非対称磁場の作用により導出されるイオン等との衝突を低減するためには、例えば、ターゲットノズル4及びターゲット回収筒8の中心軸が、磁束線12の中心軸(Z方向)に対してほぼ直交するよう(即ち、XY平面内)に、それらの部品を配置することが望ましい。また、EUV光生成効率を高めるためには、ターゲット物質11の流れ(図3においてはY方向)とレーザビーム(図3においてはX方向)とがほぼ直交するように、ターゲットノズル4及びレーザ発振器1を配置することが望ましい。
プラズマ10から放出されるイオン等は、周囲に配置されている部品に衝突することにより、それらの部品自体の劣化を促進してしまう。また、イオン等が周囲の部品に衝突してその表面をスパッタすることにより、新たな汚染物質(スパッタ物質)が発生してしまう。このようなスパッタ物質は、EUV集光ミラー5の反射面に付着することにより、ミラーの損傷や反射率の低下等を招いてしまう。そこで、本実施形態においては、非対称磁場の作用により導出されるイオンの通り道から、ターゲットノズル4及びターゲット回収筒8を外している。それにより、ターゲットノズル4及びターゲット回収筒8の劣化を抑制して長寿命化を図ることができ、また、新たな汚染物質の発生を抑制して、EUV光の利用効率の低下を防ぐことができる。
本実施形態に係る極端紫外光源装置は、図3に示す構成部品の一部を真空チャンバ20内に配置したものである。即ち、図3に示す構成部品の内の集光レンズ2と、ターゲット供給装置3の一部と、ターゲットノズル4と、EUV集光ミラー5と、電磁石コイル6及び7と、ターゲット回収筒8とが、真空チャンバ20内に配置されている。これらの構成部品の動作及び配置関係については、第2の実施形態におけるものと同様である。また、本実施形態に係る極端紫外光源装置は、そのような構成に加えて、鉄心21と、ターゲット排気管22と、ターゲット循環装置23と、ターゲット供給管24と、ターゲット回収配管25と、イオン排出口26に接続されているイオン排出管27とを更に有している。
また、本実施形態によれば、磁束密度が高い方から低い方に向かう磁束線の方向に開口を設けるので、非対称磁場の作用により導かれたイオンを真空チャンバ外に確実に排出することが可能になる。
なお、図4において、電磁石コイル6及び7に挿入されている鉄心21は一体化されているが、互いに分離された鉄心を各コイルの中心に挿入しても良い。
図6の(a)及び(b)に示すように、本実施形態に係る極端紫外光源装置は、図4に示す極端紫外光源装置に対して、排気ポンプ31及び32をさらに付加したものである。その他の構成については、図4に示すものと同様である。
また、排気ポンプ32は、イオン排出管27に備えられており、非対称磁場の作用により導出されるイオンの移動を促進する。
また、本実施形態において用いられる超伝導磁石の替わりに、中心に開口が形成された永久磁石を用いても構わない。その場合にも、真空チャンバのフランジを磁石に兼用させることもできる。
図9は、非対称磁場を形成する手段の第1の構成を説明するための図である。
図9の(a)に示すように、電磁石コイル6には鉄心51が挿入されており、電磁石コイル7には、鉄心51よりも外径が大きい鉄心52が挿入されている。また、電磁石コイル6と鉄心51との間には、それらの中心軸がずれないように、スペーサ53が挿入されている。ここで、鉄心51と鉄心52とは内径が等しいため、鉄心52の方が肉厚となる。
なお、本構成において、鉄心51と鉄心52とは一体化されているが、互いに分離された鉄心を各コイルに挿入しても良い。
図10に示すように、電磁石コイル6に電源装置61を接続し、電磁石コイル7に電源装置62を接続する。そして、電磁石コイル6に流す電流よりも、電磁石コイル7に流す電流を小さくする。それにより、電磁石コイル7が発生する磁場は、電磁石コイル6が発生する磁場よりも弱くなるので、相対的に磁束密度も低くなり、磁束線12に示すような非対称磁場が形成される。
図11に示すように、電磁石コイル71における巻き線71aの数は、電磁石コイル72における巻き線72aの数よりも多くなっている。このような電磁石コイル71及び72に同じ大きさの電流を流すと、巻き線数が少ない電磁石コイル72が発生する磁場は、電磁石コイル71が発生する磁場よりも弱くなるので、相対的に磁束密度も低くなり、磁束線12に示すような非対称磁場が形成される。
図12に示すように、電磁石コイル73における巻き線73aの直径は、電磁石コイル74における巻き線74aの直径よりも小さくなっている。このような電磁石コイル73及び74に同じ大きさの電流を流して磁場を発生させると、径が大きい電磁石コイル74側の磁束密度は、電磁石コイル73側よりも相対的に低くなる。その結果、磁束線12に示すような非対称磁場が形成される。
図13に示すように、電磁石コイル75における巻き線75aに対し、電磁石コイル76における巻き線76aの数は少なくなっており、その直径は大きくなっている。このような電磁石コイル75及び76に同じ大きさの電流を流すと、電磁石コイル76側の磁束密度は、電磁石コイル75側よりも低くなるので、磁束線12に示すような非対称磁場が形成される。
このように、電磁石コイルを構成する要素(巻き線の数や径等)を複数組み合わせても良い。
図14に示すように、電磁石コイル73と電磁石コイル74に、同じ大きさの電流を互いに反対向きとなるように流す。それにより、磁束線13に示すように、電磁石コイル73と電磁石コイル74との間で互いに反発する非対称磁場が形成される。ここで、電磁石コイル73と電磁石コイル74とは、巻き線の直径が異なるので(電磁石コイル74の方が大きい)、電磁石コイル74によって発生する磁場の磁束密度の方が、電磁石コイル73よりも低くなる。そのため、非対称磁場の中心(磁束密度が最も低くなる領域)は、2つの電磁石コイル73及び74の中央よりも電磁石コイル74側にずれる。従って、プラズマ発光点が2つの電磁石コイル73及び74の中央に設定されている場合には、プラズマから放出されたイオンを、磁束密度の低い方に向かう磁束線の方向に導くことにより、速やかにプラズマ発光点付近から移動させ、外部に排出することができる。
なお、このような磁場の中心付近においては、互いに反発する磁束が密に存在しているため、Y軸に平行に移動しようとするイオンの進行は阻止される。従って、イオンがEUV集光ミラー5の方向に飛来するおそれはあまりない。
図17に示す極端紫外光源装置は、図6に示す極端紫外光源装置に対して、磁場遮蔽ガイド82と、イオン排出口83に接続されている排気ポンプ84と、イオン排出管85とをさらに有している。磁場遮蔽ガイド82の材料や構成や作用については、先に説明した磁場遮蔽ガイド81(図16)と同様である。なお、図17においては、磁場遮蔽ガイド82及びその排気系との干渉を避けるために、ターゲット回収配管25の径路を若干変更している。
図18に示すように、この極端紫外光源装置は、図3に示す極端紫外光源装置に対して、開口電極91と、電場形成用電源装置92とをさらに付加したものである。その他の構成については、図3に示すものと同様である。
図19に示すように、この極端紫外光源装置は、図3に示す極端紫外光源装置に対して、開口電極93及び94、並びに、電場形成用電源装置95をさらに付加したものである。その他の構成については、図3に示すものと同様である。
図21に示す極端紫外光源装置は、図20に示す極端紫外光源装置に対して、磁場遮蔽ガイド111をさらに付加したものである。また、イオン排出口103、排気ポンプ104、及び、イオン排出管105の位置を、図20に示すものから変更している。その他の構成については、図20に示すものと同様である。
本実施形態によれば、イオン排出口103や排気ポンプ104やイオン排出管105の配置が設計の都合上制約される場合においても、磁場遮蔽ガイド111を用いてイオンの流れの方向を調節することにより、イオンを効率良く排出することが可能になる。
Claims (15)
- レーザ励起プラズマ方式の極端紫外光源装置であって、
ターゲット物質を供給するターゲットノズルと、
前記ターゲットノズルによって供給されるターゲット物質に対してレーザ光源から射出されるレーザビームを集光して照射することによりプラズマを生成する第1の集光光学系と、
該プラズマから放射される極端紫外光を集光する第2の集光光学系と、
電流が供給されたときに磁場を発生する複数のコイルを含み、前記ターゲット物質に対してレーザビームを照射する位置に、磁束線の中心軸に直交する面に関して非対称な磁場を形成する磁場形成手段と、
を具備する極端紫外光源装置。 - 前記磁場形成手段が、互いに異なる形状、及び/又は、互いに異なる大きさを有し、前記複数のコイルの中心開口にそれぞれ挿入される複数の鉄心を含む、請求項1記載の極端紫外光源装置。
- 前記複数のコイルが、超伝導コイルを含む、請求項1記載の極端紫外光源装置。
- 前記磁場形成手段が、前記複数のコイルの各々に、互いに大きさの異なる電流を流す、請求項1〜3のいずれか1項記載の極端紫外光源装置。
- 前記磁場形成手段が、前記複数のコイルの各々に、互いに方向の異なる電流を流す、請求項1〜4のいずれか1項記載の極端紫外光源装置。
- 前記複数のコイルの各々における巻き線の数、及び/又は、巻き線の直径が、互いに異なる、請求項1〜5のいずれか1項記載の極端紫外光源装置。
- レーザ励起プラズマ方式の極端紫外光源装置であって、
ターゲット物質を供給するターゲットノズルと、
前記ターゲットノズルによって供給されるターゲット物質に対してレーザ光源から射出されるレーザビームを集光して照射することによりプラズマを生成する第1の集光光学系と、
該プラズマから放射される極端紫外光を集光する第2の集光光学系と、
互いに大きさが異なる磁場を発生する複数の永久磁石を含み、前記ターゲット物質に対してレーザビームを照射する位置に、磁束線の中心軸に直交する面に関して非対称な磁場を形成する磁場形成手段と、
を具備する極端紫外光源装置。 - 前記磁場形成手段が、前記複数のコイル又は前記複数の永久磁石によって形成される磁場の一部を遮蔽する遮蔽手段を含む、請求項1〜7のいずれか1項記載の極端紫外光源装置。
- 前記遮蔽手段が、鉄又はコバルト又はニッケル又はフェライトを含む、請求項8記載の極端紫外光源装置。
- 前記磁場形成手段が、磁束線の中心軸の一方の側において磁束密度が高く、他方の側において磁束密度が低くなるような非対称磁場を形成する、請求項1〜9のいずれか1項記載の極端紫外光源装置。
- 前記磁場形成手段が、磁束線の中心軸が直線でない非対称磁場を形成する、請求項1〜10のいずれか1項記載の極端紫外光源装置。
- 前記複数のコイル又は前記複数の永久磁石が、互いに角度をつけて対向するように配置されている、請求項11記載の極端紫外光源装置。
- 前記磁場形成手段によって形成される非対称磁場の磁束密度が高い方から磁束密度が低い方に向かう方向に配置されている開口部をさらに具備する請求項1〜12のいずれか1項記載の極端紫外光源装置。
- 前記磁場形成手段によって形成される非対称磁場中に電場を形成する電場形成手段をさらに具備する、請求項1〜13のいずれか1項記載の極端紫外光源装置。
- 前記ターゲットノズルの中心軸が、前記磁場形成手段によって形成される非対称磁場の磁束線の中心軸に対して直交する方向に配置されている、請求項1〜14のいずれか1項記載の極端紫外光源装置。
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