JP4956825B2 - 反射鏡、その製造方法、そのクリーニング方法及び光源装置 - Google Patents

Description

本発明は、極端紫外光を含むＸ線領域光を反射する反射鏡、その製造方法、そのクリーニング方法、及びそれを用いたＸ線領域光光源装置に関する。特に、本発明は、Ｘ線領域光によるフォトリソグラフィの光源装置に用いることができる反射鏡、特に、集光反射鏡の表面のクリーニングを確実に行えるようにした技術に関する。

下記特許文献１には、液体ターゲットにレーザ光を照射して、極端紫外光又は軟Ｘ線領域の短波長光を発光させる装置が開示されている。また、特許文献２には、モノスタナンにレーザ光を照射して極端紫外光を発光させる装置が開示されている。また、特許文献３には、極端紫外光光源装置のための集光反射鏡が開示されている。これらの装置は、半導体のリソグラフィー露光光源として用いられている。次世代のリソグラフィーにおいては、波長１３．５ｎｍの光を露光光源として使用することの研究が進められており、この光には錫（Ｓｎ）、リチウム（Ｌｉ）、又はキセノン（Ｘｅ）原子輝線が用いられている。

これらの極端紫外光を含む波長１００ｎｍ以下のＸ線領域光を、半導体のレジストの露光装置に導入するには、光の波長が短いために光学レンズを使用することができず、集光反射鏡（ＥＵＶ用ミラー）が用いられている。この集光反射鏡は、ニッケルの鏡基台にルテニウム（Ｒｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、又はロジウム（Ｒｈ）をコーティングして形成されている。しかし、これらの光源では、Ｘ線領域光を発光させるために放電によりＸ線領域光の放射種である金属原子のプラズマを発生させる箇所と集光反射鏡とが、同室にあり、光源のプラズマ発生箇所から飛散した金属原子が、これらの集光反射鏡に堆積して、鏡の反射率が低下する。このために、所定時間間隔で、集光反射鏡の表面を、クリーニングする必要がある。
特開２００７−２０８１００号公報 特開２００４−２７９２４６号公報 特開２００５−３１０９２２号公報 M.Itoh,M.Hori and S.Nadahara,J.Vac.Sci.Technol.,B9(1),149-153(1991) M.Itoh and M.Hori,J.Vac.Sci.Technol.,B9(1),165-168(1991)

集光反射鏡のクリーニング方法としては、ハロゲンガスを用いることなどが考えられる。しかしながら、たとえば、極端紫外光の放射種に、錫を用いた場合に、集光反射鏡のルテニウムから成る反射面に、錫が堆積するが、この錫を、塩素ガスでクリーニングする場合には、その反射面に数原子層の錫が残り、完全には、錫を除去することができなかった。この結果、クリーニングしても、反射鏡の反射率は、徐々に低下し、反射鏡の使用寿命が短いという問題があった。

そこで、本発明者らは、この課題を解決するために、水素ラジカルを用いて、反射鏡のルテニウムで被覆された反射面をクリーニングすることを行った。しかしながら、錫が除去できるものの、ルテニウムがところどころ剥離して、反射面は、凹凸となり、光の集光精度と反射率が低下することが分かった。

本発明者らは、さらに、鋭意検討した結果、反射鏡の光反射面であるルテニウム表面をアモルファスとすることで、錫の堆積した反射面を水素ラジカルでクリーニングしても、錫が除去でき、しかも、ルテニウムの剥離は見られず、表面は凹凸にはならないことを発見した。

本発明は、この発見に基づくものであり、本発明の目的は、Ｘ線領域光の反射鏡において、堆積した放射種の金属原子を、精度良く除去できるようにすると共に、反射鏡を構成する表面の金属膜の剥離を防止し、クリーニングの後にも、表面の平坦度を維持できるようにすることである。そして、この結果として、集光精度や反射率の低下を抑制して、集光反射鏡の寿命を長期化することを発明の目的とする。

第１の発明は、Ｘ線領域光を反射する光反射面を有する反射鏡において、光反射面は、少なくとも表面をアモルファスの金属で形成し、金属は、ルテニウム（Ｒｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、又は、ロジウム（Ｒｈ）のうちの１種のみから成る単層であり、アモルファスは、金属へのイオン注入により形成されたものであることを特徴とする反射鏡である。
極端紫外光は、１３〜１４ｎｍの波長域であるが、本件発明の対象する光の領域は、この極端紫外光を含むＸ線領域光である。反射鏡には、金属による全反射を利用する斜入射の反射鏡の他、たとえば、シリコンとモリブデンの多層膜上に、金属をコーティングした直入射の反射鏡が含まれる。また、反射鏡の表面に被覆される金属は、Ｘ線領域光、特に、極端紫外光領域の光反射率の高い金属が望ましい。たとえば、ルテニウム（Ｒｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、又は、ロジウム（Ｒｈ）のうち、少なくとも１種を用いることが望ましい。

また、反射鏡の表面に被覆する金属は、表面又は全体が、アモルファスとなっていることが、本件発明の特徴である。金属のアモルファスを形成するには、金属へのイオン注入により形成する。また、金属をスパッタリングなどで成膜する時に、反射鏡基台を冷却するなどして、金属膜のアモルファスを形成することもできる。

金属の表面又は全体をアモルファスとするのに、金属の成膜の後にイオン注入をする場合、アルゴンイオン、クリプトンイオン、ルテニウムイオン、モリブデンイオン、又は、ロジウムイオンのうち少なくとも１種を用いることができる。このイオン注入によるエネルギーにより、金属の多結晶膜の少なくとも表面をアモルファスとすることがてきる。非特許文献１、又は、非特許文献２によると、金属にイオン注入を行うことにより、金属をアモルファスとすることができることは、明らかである。

Ｘ線領域光の放射種は、特に、限定されないが、錫、又は錫化合物を光放射種とすることが望ましい。この場合には、１３．５ｎｍの極端紫外光を得ることができる。また、ルテニウムで表面が被膜された反射鏡において、水素ラジカル、ハロゲンラジカル、又は、ハロゲンガスなどにより、ルテニウムを剥離させることなく、錫を精度良く除去することができる。

イオン注入において、金属がルテニウムである場合には、ルテニウムイオン注入、金属がモリブデンである場合には、モリブデンイオン注入、金属がロジウムである場合には、ロジウムイオン注入を用いると、同一材料であることから、反射率の低減が防止できる。

第２の発明は、Ｘ線領域光を反射する光反射面を有する反射鏡の製造方法において、光反射面をルテニウムとし、その表面からイオンを注入して、少なくとも表面をアモルファスとすることを特徴とする反射鏡の製造方法である。
この発明においても、イオンは、アルゴンイオン、クリプトンイオン、又はルテニウムイオンのうち少なくとも１種であることが望ましい。

また、第３の発明は、Ｘ線領域光を反射する光反射面を有する反射鏡のクリーニング方法において、上記第１の発明の反射鏡を、水素ラジカル、ハロゲンラジカル、又は、ハロゲンガスで、反射鏡の表面をクリーニングすることを特徴とする反射鏡のクリーニング方法である。
この方法により、反射鏡の被覆膜である金属を剥離させることなく、光源の放射種原子を除去することができる。

また、第４の発明は、光取出口を有するチャンバと、金属または金属化合物のＸ線領域光放射種を含む原料をチャンバに供給する原料供給手段と、チャンバ内に供給されたＸ線領域光放射種を加熱して励起させて高温プラズマを発生させるためのプラズマ生成部と、高温プラズマから放射されるＸ線領域光を所定の位置に集光させる集光反射鏡と、集光反射鏡の表面に堆積された汚染物質層を除去するクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給手段と、を備えるＸ線領域光光源装置において、集光反射鏡を第１の発明の反射鏡としたことを特徴とするＸ線領域光光源装置である。
本発明は、本発明により表面が処理された集光反射鏡を用いた光源装置である。

ここにおいて、チャンバには、プラズマ生成部と前記集光反射鏡が収容されたチャンバとを区画するシャッタが設けられていることが望ましい。

第１の発明によると、反射鏡の光反射面の少なくとも表面をアモルファスの金属で構成したので、ハロゲンガス、水素ラジカル、ハロゲンラジカルにより、光反射面に堆積した光源の放射種原子を、反射面表面の金属膜を剥離させることなく、除去することができる。したがって、反射鏡のクリーニングにより、集光精度や、反射率の低下を防止することができる。これにより、反射鏡の寿命を長期化することができる。特に、金属にルテニウムを用い、放射種に錫又は錫を含む化合物を用いた場合に、金属表面に堆積する錫を、金属膜を剥離させることなく、精度良く除去することができる。

反射鏡の表面を被覆する金属が、イオン注入により処理されたルテニウム（Ｒｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、又は、ロジウム（Ｒｈ）のうち少なくとも１種で構成することで、ハロゲンガス、水素ラジカル、ハロゲンラジカルにより、光源の放射種金属原子の堆積物を、金属膜を剥離させることなく、精度良く除去することができる。特に、金属にルテニウムを用い、放射種に錫又は錫を含む化合物を用いた場合に、金属表面に堆積する錫を、ルテニウム膜を剥離させることなく、精度良く除去することができる。

第２の発明は、光反射面をルテニウムとし、その表面からイオンを注入して、表面処理を行うようにしたので、クリーニングの容易な反射鏡を容易に得ることができる。
特に、イオンにアルゴンイオンを用いれば、反射鏡表面の金属膜の剥離が防止でき、放射種原子の堆積物を容易に除去する金属膜を形成することができる。また、注入するイオンにルテニウムイオンを用いると、ルテニウムは、ルテニウム膜と同一成分の金属原子であることから、イオン注入による反射率の低減が防止される。

第３の発明は、上記の反射鏡の表面を、水素ラジカル又はハロゲン原子ラジカルで、クリーニングすることにより、光源の放射種原子反射鏡の表面からほぼ完全に除去することができる。したがって、反射鏡の反射率の低減を防止でき、反射鏡の寿命を長期化することができる。

第４の発明は、上記の集光反射鏡を用いたＸ線領域光光源装置であるので、集光反射鏡の反射率や集光精度の低減が防止できるので、装置としての効率や精度の低減を防止することができる。

以下、本発明の具体的な実施例に基づいて説明する。本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
本発明の効果を確認するために、以下の実験を行った。図１に示すように、反射鏡１０１は、ニッケル（Ｎｉ）で、１２ｍｍ角の反射鏡を形造る平面基台（鏡基台）１０３を形成し、その表面に、ルテニウムをスパッタリングにより形成して、反射鏡の光反射面を被覆するルテニウムから成る金属膜１０４を形成した。この金属膜１０４の厚さは、一様に３５０ｎｍとし、スパッタリングは、鏡基台の温度を室温として行った。次に、ＩＭＸ−３５００ＲＳ（アルバック製）のイオン注入装置を用いて、エネルギー１８０ｋｅＶ、ドーズ量２×１０¹⁵／ｃｍ² で、深さ５０ｎｍの範囲に、アルゴン（Ａｒ）イオンを注入した。これにより、ルテニウムの金属膜の少なくとも表面をアモルファスとした。

次に、錫をこのルテニウム金属膜の上に、蒸着により厚さ１．８ｎｍに堆積させた。このように形成した反射鏡１０１を、図２に示すプラズマ処理チャンバー１００に入れて、水素ラジカル発生装置１０２に水素ガスを流して、水素ラジカルを反射鏡１０１の反射面に照射して、表面のクリーニングを行った。チャンバー１００内の圧力は、０．５Ｔｏｒｒ、水素ガス流量は、５００ｓｃｃｍ、ラジカル照射時間は、１５ｓｅｃ／回とした。そして、その表面を光学的顕微鏡で観察すると共に、ＸＰＳにて、金属膜の成分分析を行った。なお、水素ラジカル発生装置１０２では、ガスが加熱され、水素ラジカルと共に、高温ガスが発生する。それによる反射鏡１０１への熱ダメージを検証するために、ヘリウムガスを水素ラジカル発生装置１０２に導入して、ヘリウムガスを反射鏡１０１に向けて流して、上記と同様な実験を行った。それらの結果を表１に示す。

表１の結果から分かるように、錫を堆積させた反射鏡を、水素ラジカルでクリーニングした場合には、ルテニウム金属膜の部分的な剥離もなく、表面の損傷はなかった。また、同様に、ヘリウムガスでクリーニングした場合も、表面の損傷はなかった。錫を堆積させない反射鏡を、同様に、水素ラジカルでクリーニングした場合も、ルテニウム金属膜の部分的な剥離もなく、表面の損傷は見られなかった。

次に、反射鏡の表面の成分をＸＰＳで分析した結果を表２に示す。
表の値は、各元素の原子パーセントを表す。錫対ルテニウムの比率は、錫をルテニウム金属膜に蒸着した直後は、１１．１であるが、水素ラジカルによりクリーニングした後には、０．７７に低下した。よって、錫の除去率（＝（錫の減少量／クリーニング前の錫の量）＝（クリーニング前比率−クリーニング後比率）／クリーニング前比率）は、０．９８５である。すなわち、錫が９９％、除去されていることが分かる。これにより、水素ラジカルにより、堆積した錫原子が効果的に除去されていることが理解される。尚、酸素原子などの他の原子は、空気中から取り込まれものと思われる。

次に、比較例として、ルテニウムの金属膜に、アルゴンをイオン注入しない反射鏡を試料として、準備した。そして、上記と同様な条件で、錫を１．８ｎｍの厚さにルテニウム金属膜の上に蒸着で堆積させた。その後に、図２に示すプラズマ処理チャンバー１００に、その試料を入れて、水素ラジカルをルテニウム金属膜の表面に供給して、クリーニングを行った。そして、表面の状態を光学顕微鏡で観測した。その結果を図３に示す。（ａ）は、水素ラジカルによるクリーニング前の状態を示し、（ｂ）は、水素ラジカルによるクリーニング後の表面の状態を示す。（ｂ）によると、ルテニウム金属膜の表面が泡状になって、ルテニウムが剥離しているのが分かる。

また、この比較列の試料の表面のＸＰＳによる原子分析により、錫対ルテニウムの比率を測定した。水素ラジカルによるクリーニング前では、その比率は９．４８で、クリーニング後は、１．３であった。もちろん、ルテニウム金属膜の部分的な剥離が見られた。上記の定義による錫の除去率は、０．８６３である。この錫の除去率を、上記の実施例と比較すると、実施例の方が錫の除去率が１．１４倍程、大きいことが分かる。すなわち、ルテニウム金属膜にアルゴンをイオン注入した反射鏡は、その後に堆積される錫が、アルゴンをイオン注入しない反射鏡に比べて、水素ラジカルにより、除去し易いことが分かった。これにより、本発明では、水素ラジカルによるクリーニングに際して、ルテニウム金属膜の部分的な剥離が防止される共に、錫が除去され易いことが理解される。

本発明のルテニウム金属膜にアルゴンを５０ｎｍの深さにイオン注入した反射鏡の表面は、水素ラジカルでクリーニングした後であっても、クリーニングする前と同様な平坦性が観測された。これにより、ルテニウム金属膜にアルゴンをイオン注入することで、ルテニウム金属膜の部分的な剥離を防止した状態で、ルテニウム金属膜に堆積した錫原子を、ほぼ完全に除去できることが分かった。

ルテニウムにアルゴンをイオン注入することで、イオン注入されたルテニウムの領域が、アモルファスとなる。この結果として、ルテニウム金属膜の部分的な剥離や凹凸を形成することなく、水素ラジカルによる錫の除去が容易になる。このことから、ルテニウム金属膜の少なくとも表面がアモルファスであれば、本件発明の効果は達成できる。また、イオン注入により、ルテニウムの表面をアモルファスとするのであるから、注入するイオンは、アモルファスにできる原子量の大きい、クリプトンイオン、ルテニウムイオン、モリブデンイオン、又は、ロジウムイオンなどを用いることができると思われる。また、反射鏡の反射面に被膜するルテニウムは、極端紫外光の反射率が高いので、選択されるが、同様に、極端紫外光の反射率の高いモリブデン（Ｍｏ）、又は、ロジウム（Ｒｈ）金属膜で被膜する場合も、錫を水素ラジカルにより効果的にクリーニングすることができると考えられる。また、金属膜上に堆積する錫は、光源の放射種によるものであるので、他の放射種原子であるリチウムの場合においても、水素ラジカルによるクリーニングにおいて、本件発明の金属膜の少なくとも表面をアモルファスとすることが、効果的であると推察される。なお、水素ラジカルにより、金属膜上に堆積した錫は、スタナン（ＳｎＨ₄ ）などのガスとなって蒸発することで、錫が除去される。

以下、本発明の集光反射鏡を用いた極端紫外光光源装置について説明する。
（１）装置の構成について
図４は、本発明の第１の実施例に係る極端紫外光光源装置の構成の概略を示す断面図である。極端紫外光光源装置は、第１の主放電電極２ａ、第２の主放電電極２ｂ及び絶縁材２ｃよりなるプラズマ生成部２が収容される第１のチャンバ１ａと、集光反射鏡（本発明の反射鏡）４が収容される第２のチャンバ１ｂとを備えている。第１のチャンバ１ａには、原料導入管６ａを介して放電ガス供給ユニット６が接続されている。

第１のチャンバ１ａ内には、リング状の第１の主放電電極（カソード）２ａとリング状の第２の主放電電極（アノード）２ｂとがリング状の絶縁材２ｃを挟んで、それぞれの貫通穴が略同軸上に位置した連結孔を構成するように配置され、プラズマ生成部２を構成する。第１の主放電電極２ａと第２の主放電電極２ｂとは高電圧パルス発生部１１に接続され、第１の主放電電極２ａおよび第２の主放電電極２ｂ間にパルス電力が供給されて放電が発生したとき、この連通穴もしくは連通穴近傍にて高温プラズマが生成される。

第２のチャンバ１ｂには、極端紫外光を集光する集光反射鏡４が設けられる。集光反射鏡４は、例えば、径の異なる回転楕円体形状、回転放物体形状、またはウォルター型のミラーを複数枚具える。これらのミラーは、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。このミラーは、例えば、ニッケル（Ｎｉ）等からなる平滑面を有する基体材料の反射面側に、ルテニウム（Ｒｕ）を緻密にコーティングすることで、０°〜２５°の斜入射角度の極端紫外光を良好に反射できるようにしたものである。そして、このルテニウムから成る金属膜の表面からアルゴンイオンが注入されて表面処理が成されている。このアルゴンのイオン注入により金属膜の表面がアモルファスとなった集光反射鏡である。すなわち、上記の実施例で示した表面処理された反射鏡が用いられる。また、金属膜は、ルテニウムの他に、モリブデン（Ｍｏ）、およびロジウム（Ｒｈ）などの、極端紫外光に対して反射率の高い金属を用いることも可能である。なお、極端紫外光光源装置に使用される集光反射鏡については、特許文献３に、詳しく記載されており、その集光反射鏡を用いることができる。

また、第２のチャンバ１ｂには、プラズマ生成部２と集光反射鏡４との間の空間に、高温プラズマと接する金属（例えば、放電電極）がこのプラズマによってスパッタされて生成する金属粉等のデブリや、放射種に起因するデブリ等の捕捉や運動エネルギーを低下させるとともにＥＵＶ光を通過させるためのホイルトラップ３が設置される。ホイルトラップ３は、同心円状に配置された内部リングと外部リングの２個のリングと、この２個のリングにより両側が支持されて放射状に配置された複数の薄いプレートから構成されている。プレートを配置した空間を細かく分割することにより、その部分の圧力を上げ、デブリの運動エネルギーを低下させるとともに、プレートやリングに捕捉する。

一方、このホイルトラップ３は高温プラズマから見ると、２個のリングを除けばプレートの厚みしか見えず、極端紫外光のほとんどは通過する。第２のチャンバ１ｂには、集光反射鏡４に到達するデブリの量をさらに少なくするため、第１の主放電電極２ａとホイルトラップ３との間の空間にガスカーテンが形成される。そのため、第２のチャンバ１ｂの内部には、第２のチャンバ１ｂの側壁に形成された開口から挿入されたガスカーテンノズル７ａが配置され、極端紫外光を減衰させるおそれのないガスを供給するためのガス供給ユニット７がガスカーテンノズル７ａに接続されている。ガスカーテンが形成されると、集光反射鏡４に向かって飛散するデブリに対して局所的にガス圧の高い空間が形成されるため、デブリが減速されることによって、集光反射鏡４にデブリが堆積することを抑制することができる。

さらに、プラズマ生成部２の内部の圧力を調整すると共にチャンバ内を排気するためのガス排気ユニット８が、第２のチャンバ１ｂに設けられたガス排出口８ａに接続されている。ガス排気ユニット８は、真空ポンプ等のガス排気手段（不図示）を有する。
制御部１２は、露光機の制御部１３からの発光指令信号等に基づき、高電圧パルス発生部１１、放電ガス供給ユニット６、ガス供給ユニット７、ガス排気ユニット８を制御する。例えば、極端紫外光光源装置の制御部１２は、露光機の制御部１３からの発光指令信号を受信すると、放電ガス供給ユニット７を制御して、チャンバ１ｂ内のプラズマ発生部の内部に放電ガスを供給する。

また、第２のチャンバ１ｂに設けられた不図示の圧力モニタからの圧力データに基づき、プラズマ生成部２の内部が所定の圧力となるよう、放電ガス供給ユニット６からの放電ガス供給量を制御するとともに、ガス排気ユニット８による排気量を制御する。その後、極端紫外光を放射する高温プラズマを発生させるため、高電圧パルス発生部１１を制御して、第１の主放電電極２ａおよび第２の主放電電極２ｂ間に電力を供給する。

（２）極端紫外光の放射について
第１のチャンバ１ａ内に、放電ガス供給ユニット６より第２の主放電電極２ｂ側に接続された原料導入管６ａを介して放電ガスが導入される。放電ガスは、プラズマ生成部２において波長１３．５ｎｍの極端紫外光を放出する放射源を高効率に形成するためのものであり、例えば、スタナン（ＳｎＨ₄ ）である。プラズマ生成部２の内部に導入されたＳｎＨ₄ は、リング状の第１の主放電電極２ａ、第２の主放電電極２ｂ及び絶縁材２ｃにより形成されている連通穴を通過して第２のチャンバ１ｂ側に流れ、ガス排出口８ａに到達する。ガス排出口８ａに到達した放電用ガスは、ガス排気ユニット８により排気される。

ここで、プラズマ生成部２の内部の圧力は、ガス排気ユニット８の排気速度を制御することにより、１〜２０Ｐａに調節される。この圧力調節は、例えば、以下のように行われる。まず、制御部１２が圧力モニタ（図示せず）から出力されるプラズマ生成部２の内部における圧力データを受信する。制御部１２は、受信した圧力データに基づき、放電ガス供給ユニット６及びガス排気ユニット８を制御して、チャンバ１ａ内へのＳｎＨ₄ （スタナン）の供給量ならびに排気量を調節することにより、プラズマ生成部２の圧力が所定の圧力となるように調節する。

放電ガスが、リング状の第１の主放電電極２ａ、リング状の第２の主放電電極２ｂ、リング状の絶縁材２ｃにより形成されている連通穴を流れている状態で、第２の主放電電極２ｂと第１の主放電電極２ａとの間に、高電圧パルス発生部１１からおよそ＋２０ｋＶ〜−２０ｋＶの高電圧パルス電圧が印加される。その結果、絶縁材２ｃ表面に沿面放電 （creeping discharge）が発生することにより、第１の主放電電極２ａ、第２の主放電電極２ｂ間は実質的に短絡した状態となり、第１の主放電電極２ａ、第２の主放電電極２ｂ間にパルス状の大電流が流れる。

その後、ピンチ効果及びジュール加熱によってプラズマ生成部２の内部に発生した放電ガスによる高温プラズマから、波長１３．５ｎｍの極端紫外光が放射される。プラズマ生成部２から放射された極端紫外光は、第２のチャンバ１ｂ内に設けられた集光反射鏡４により集光され、ＥＵＶ光取出部５から図示を省略した露光機側光学系である照射部に出射される。

（３）クリーニングについて
第１および第２の主放電電極２ａ，２ｂ間に放電を生じさせている工程（プラズマ生成工程）が経過するに伴って、放電ガス中に含まれる極端紫外光放射源、或いは高温プラズマと接する主放電電極を構成する物質の一部が、ガスカーテンやホイルトラップ３によって捕捉されることなく集光反射鏡４の光反射面上に堆積し、これらの汚染物質よりなる汚染物質層が形成される。

このような汚染物質層を除去するため、第２のチャンバ１ｂには、クリーニングガスを供給するクリーニングガス供給ユニット２４と、水素ラジカル発生装置２４’と、集光反射鏡４の光反射面に対してクリーニングガスを直接的に吹き付けるためのクリーニングガス又は水素ラジカル供給ノズル２５とが設けられている。また、クリーニングガスがハロゲンガスである場合、第１および第２の主放電電極２ａ，２ｂを構成する物質とハロゲンガスとが反応することによる第１および第２の主放電電極２ａ，２ｂの劣化や、或いは、チャンバ１ｂに接続された露光機内に搭載される精密機器がハロゲンガスより侵食されるおそれを回避する必要がある。そのため、第２のチャンバ１ｂには、第２のチャンバ１ｂ内を密閉するための第１，第２のゲート２１，２２、第１，第２のゲートバルブ２１ａ，２２ａが設けられている。

第１，第２のゲートバルブ２１ａ，２２ａは、プラズマ生成部２に接続される連結部１０ａ、極端紫外光取出口５の２箇所に設けられており、集光反射鏡４の光反射面をクリーニングする前後において、第１，第２のゲートバルブ２１ａ，２２ａにより開閉されるものである。

クリーニング処理は次のように行われる。
（１）まず、露光機から受信した放電停止信号に基づき、制御部１２から高電圧パルス発生部１１に対し放電停止信号が送信される。高電圧パルス発生部１１は、制御部１２から放電停止信号を受信することにより、第１および第２の主放電電極２ａ，２ｂに対する高圧パルス電圧の印加を停止し、プラズマ生成部２における放電を停止する。
さらに、制御部１２は、放電ガス供給ユニット６に対し放電ガス停止信号を送信する。放電ガス停止信号を受信した放電ガス供給ユニット６は、プラズマ生成部２に対する放電ガスの供給を停止する。

（２）プラズマ生成部２に対する放電ガスの供給を停止した状態で、制御部１２は、ホイルトラップ３とプラズマ生成部２との間の空間にガスカーテンを形成するためのガス供給ユニット７に対してガス停止信号を送信する。ガス停止信号を受信したガス供給ユニット７は、ガスの供給を停止する。

（３）次に、第１，第２のゲートバルブ２１ａ，２２ａの各々は、制御部から送信されたゲート閉信号を受信することにより、開いた状態になっている第１，第２のゲート２１，２２の各々を駆動して、第２のチャンバ１ｂの連結部１０ａ、ＥＵＶ光取出口５を閉塞する。これにより、第２のチャンバ１ｂ内に残存している、極端紫外光放射種を含む放電ガス及びガスカーテンを形成するためのガスが、プラズマ生成時から常時稼動しているガス排気ユニット８によりチャンバ外へ排出される。

（４）この状態で、制御部１２は、クリーニングガス供給ユニット２４に対しクリーニングガス供給信号を送信する。又は、水素ラジカル発生装置２４’に対して、水素ラジカル供給信号を送信する。クリーニングガス又は水素ラジカル供給信号を受信したクリーニングガス供給ユニット２４、又は水素ラジカル供給ユニット２４’は、クリーニングガス又は水素ラジカル供給ノズル２５の送出部２４ａ内にクリーニングガス又は水素ラジカルを供給する。これにより、光反射面上に堆積した汚染物質層が効率良く除去される。

（５）制御部１２は、所定時間の後処理工程を実施した後、クリーニングガス供給ユニット２４又は水素ラジカル発生装置２４’に対し、クリーニングガス停止信号又は水素ラジカル停止信号を送信する。クリーニングガス停止信号又は水素ラジカル停止信号を受信したクリーニングガス供給ユニット２４又は水素ラジカル発生装置２４’は、クリーニングガス又は水素ラジカルの供給を停止する。

（６）第２のチャンバ１ｂ内においては、供給されたクリーニングガスや水素ラジカルが常時稼動しているガス排気ユニット８によって第２のチャンバ１ｂ外に排出され、クリーニングガスが残存しない状態になる。この状態で、制御部１２は、第１，第２のゲートバルブ２１，２２の各々に対し、ゲート開信号を送信する。ゲート開信号を受信した第１，第２のゲートバルブ２１，２２の各々は、第１，第２のゲート２１，２２の各々を開き、第２のチャンバ１ｂ設けられた連結部１０ａ及びＥＵＶ光取出口５の各々を開放する。これにより、第１，第２のゲートの全てが開放された状態になる。

（７）この状態で、制御部１２は、放電ガス供給ユニット６に対し放電ガス供給信号を送信する。放電ガス供給信号を受信した放電ガス供給ユニット６は、プラズマ生成部２に対し放電ガスを供給する。また、制御部１２は、ガスカーテンを形成するためのガス供給ユニット７に対してガス供給信号を送信する。ガス供給信号を受信したガス供給ユニット７によって、第２のチャンバ１ｂ内にガスカーテン形成用のガスが供給され、プラズマ生成部２とホイルトラップ３との間にガスカーテンが形成される。

（８）制御部１２は、プラズマ生成部２における放電ガスの圧力が最適になると共にガスカーテンが形成された後、高電圧パルス発生部１１に対し放電開始信号を送信する。放電開始信号を受信した高電圧パルス発生部１１によって、第１および第２の主放電電極２ａ，２ｂに対し高圧パルス電圧が印加されプラズマ生成部２における放電が再開される。
クリーニングガスとして水素ラジカルを使用する場合は、クリーニングガス供給ユニット２４に代えて、水素のプラズマを生成して水素ラジカル発生する水素ラジカル発生装置２４’を切り換えて使用することになる。クリーニングガスとして水素ラジカルを使用する場合は、主放電電極の劣化や精密機器の侵食といった問題はないので、ゲートバルブ２１ａ，２２ａはなくても良く、したがって、極端紫外光の発光中にクリーニングを行なうことも可能である。しかし、極端紫外光の発光停止中にクリーニングを行なう場合は、クリーニングを行なう空間を小さくしてクリーニングの効率を上げるために、ゲートバルブ２１ａ，２２ａを用いても良い。また、クリーニングガスとして水素ラジカルを使用する場合、水素ラジカルを生成する水素ラジカル供給装置２４’として、例えば特開2006-228813 に記載のラジカル生成装置を使用することができる。

次に、図５に本発明の第２の実施例の回転電極を採用した極端紫外光光源装置の概略構成例を示す。基本的には図４に示すＥＵＶ光源装置において、第１の主放電電極、第２の主放電電極を回転可能に構成したものである。図４と共通する構成要素については、説明を省略する。

チャンバ１は、放電部２０を収容する放電空間３１と集光反射鏡４を収容する集光空間３２とに大きく分割され、放電空間と集光空間の間には隔壁１ｃが設けられ、隔壁１ｃにはホイルトラップ３が設けられている。放電空間は第１のガス排気ユニット８１と接続され、集光空間は第２のガス排気ユニット８２と接続される。各空間は、それぞれに接続されたガス排気ユニット８１，８２により減圧雰囲気とされる。放電部２０は、金属製の円盤状部材である第１の主放電電極２０ａと、同じく金属製の円盤状部材である第２の主放電電極２０ｂとが絶縁材２０ｃを挟むように配置された構造である。

第１の主放電電極２０ａの中心と第２の主放電電極２０ｂの中心とは略同軸上に配置され、第１の主放電電極２０ａと第２の主放電電極２０ｂは、絶縁材２０ｃの厚みの分だけ離間した位置に固定される。ここで、第２の主放電電極２０ｂの直径は、第１の主放電電極２０ａの直径よりも大きい。第２の主放電電極２０ｂには、モータ２０ｄの回転軸２０ｅが取り付けられている。ここで、回転軸２０ｅは、第１の主放電電極２０ａの中心と第２の主放電電極２０ｂの中心が回転軸２０ｅの略同軸上に位置するように、第２の主放電電極２０ｂの略中心に取り付けられる。

回転軸２０ｅは、例えば、メカニカルシール２０ｆを介してチャンバ１内に導入される。メカニカルシール２０ｆは、チャンバ１内の減圧雰囲気を維持しつつ、回転軸２０ｅの回転を許容する。第２の主放電電極２０ｂの下側には、例えばカーボンブラシ等で構成される第１の摺動子２０ｇおよび第２の摺動子２０ｈが設けられている。第２の摺動子２０ｈは第２の主放電電極２０ｂと電気的に接続される。一方、第１の摺動子２０ｇは第２の主放電電極２０ｂを貫通する貫通孔を介して第１の主放電電極２０ａと電気的に接続される。なお、図示を省略した絶縁機構により、第１の主放電電極２０ａと電気的に接続される第１の摺動子２０ｇと第２の主放電電極２０ｂとの間では絶縁破壊が発生しないように構成されている。

第１の摺動子２０ｇと第２の摺動子２０ｈは摺動しながらも電気的接続を維持する電気接点であり、高電圧パルス発生部１１と接続される。高電圧パルス発生部１１は、第１の摺動子２０ｇ、第２の摺動子２０ｈを介して、第１の主放電電極２０ａと第２の主放電電極２０ｂとの間にパルス電力を供給する。すなわち、モータ２０ｄが動作して第１の主放電電極２０ａと第２の主放電電極２０ｂとが回転していても、第１の主放電電極２０ａと第２の主放電電極２０ｂとの間には、第１の摺動子２０ｇ、第２の摺動子２０ｈを介して、高電圧パルス発生部１１よりパルス電力が供給される。

高電圧パルス発生部１１から第１の摺動子２０ｇ、第２の摺動子２０ｈとの配線は、図示を省略した絶縁性の電流導入端子を介してなされる。電流導入端子は、チャンバ１に取り付けられ、チャンバ１内の減圧雰囲気を維持しつつ、高電圧パルス発生部１１から第１の摺動子２０ｇ、第２の摺動子２０ｈとの電気的接続を可能とする。金属製の円盤状部材である第１の主放電電極２０ａ、第２の主放電電極２０ｂの周辺部は、エッジ形状に構成される。高電圧パルス発生部１１より第１の主放電電極２０ａ、第２の主放電電極２０ｂに電力が供給されると、両電極のエッジ形状部分間で放電が発生する。

第２の主放電電極２０ｂの周辺部には溝部が設けられ、この溝部に高温プラズマ用原料である固体Ｓｎが供給される。原料供給は、予め、溝部に固体Ｓｎを配置するようにしてもよいし、原料供給ユニット６１より供給するようにしてもよい。原料供給ユニット６１は、例えば、固形のＳｎを定期的に第２の主放電電極２０ｂの溝部に供給するように構成される。第２の主放電電極２０ｂの溝部に配置もしくは供給されたＳｎは、第２の主放電電極２０ｂの回転により放電部２０におけるＥＵＶ光出射側であるＥＵＶ光集光部側に移動する。

一方、チャンバ１には、上記ＥＵＶ集光部側に移動したＳｎまたはＬｉに対してレーザ光を照射するレーザ照射機３０が設けられる。レーザ照射機３０からのレーザ光は、チャンバ１に設けられた不図示のレーザ光透過窓部、レーザ光集光手段を介して、上記ＥＵＶ集光部側に移動したＳｎ上に集光光として照射される。レーザ照射機３０よりレーザ光が照射されたＳｎは、第１の主放電電極２０ａ、第２の主放電電極２０ｂ間で気化し、一部は電離する。このような状態下で、第１、第２の主放電電極２０ａ，２０ｂ間に高電圧パルス発生部１１より電圧が約＋２０ｋＶ〜−２０ｋＶであるようなパルス電力を供給すると、第１の主放電電極２０ａ、第２の主放電電極２０ｂの周辺部に設けられたエッジ形状部分間で放電が発生する。

これにより、高温プラズマが生成され、当該高温プラズマから波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光が放射される。放射された極端紫外光は、ホイルトラップ３を介して集光空間３２内に設けられた集光反射鏡４に入射し、集光されてＥＵＶ光取出部５から図示を省略した露光機側光学系である照射部に出射される。
ここで、本実施例の極端紫外光光源装置においても、集光反射鏡４は、例えば、ニッケル（Ｎｉ）等からなる平滑面を有する基体材料の反射面側に、ルテニウム（Ｒｕ）を緻密にコーティングして金属膜を形成し、このルテニウムから成る金属膜の表面からアルゴンイオンが注入されて表面処理が成されている。このアルゴンのイオン注入により金属膜の表面がアモルファスとなった集光反射鏡である。すなわち、上記の実施例で示した表面処理された反射鏡が用いられる。本実施例装置においては、前記第１の実施例と同様、第１および第２の主放電電極２０ａ，２０ｂ間に放電を生じさせている工程（プラズマ生成工程）が経過するに伴って、集光反射鏡４の光反射面上に、汚染物質よりなる汚染物質層が形成される。

そこで、集光空間３２には、クリーニングガス又は水素ラジカルを供給するクリーニングガス供給ユニット２４又は水素ラジカル発生装置２４’と、クリーニングガス又は水素ラジカル供給ノズル２５とを設けている。そして、プラズマの生成により集光反射鏡４の光反射面上に堆積した汚染物質層を、クリーニングガス又は水素ラジカル供給ノズル２５から集光反射鏡４の光反射面に対してクリーニングガス又は水素ラジカルを吹き付けて除去する。
また、第１の実施例と同様、集光反射鏡４の光反射面をクリーニングする前後において、放電空間３１と集光空間３２の間、極端紫外光取出口５の２箇所に設けられた、第１，第２のゲート２１，２２は、第１，第２のゲートバルブ２１ａ，２２ａにより開閉される。水素ラジカルを用いて表面をクリーニングする場合には、クリーニングガス供給ユニット２４を、水素プラズマを発生して水素ラジカルを生成する水素ラジカル発生装置２４’に切り換えて、水素ラジカルを供給する。

次に、図６に本発明の第３の実施例の回転電極を採用した極端紫外光光源装置の概略構成例を示す。本実施例は回転電極の構成が図６に示したものと相違する。その他の構成は、図５に示すＥＵＶ光源装置とほぼ同等である。よって、以下、図５と共通する構成要素については、説明を省略する。また、図６では、制御部１２、露光機１３などは省略されている。

図６において、金属製の円盤状部材である第１および第２の主放電電極２０ａ，２０ｂは、パルス電力供給時に電界が集中する周縁部のエッジ部分が、所定距離だけ離間して互いに向かい合うように配置される。すなわち、各電極表面を含む仮想平面が交差するように各電極を配置することが好ましい。なお上記所定距離は、両電極２０ａ，２０ｂの周縁部のエッジ部分間距離が最も短い部分での距離である。このように配置することにより、両電極の周縁部のエッジ部分間距離が最も短い部分（放電部４５）で多く放電が発生するので、放電位置が安定する。

図６に示すＥＵＶ光源装置においては、ＥＵＶ放射種を含む原料であるＳｎを加熱により液化させてコンテナ４１，４２に貯蔵し、この液化した原料を、回転軸４６を軸として回転する第１および第２の主放電電極２０ａ，２０ｂの一部が通過するように構成したものである。このように構成することにより、ＥＵＶ放射種を含む原料は、各主放電電極２０ａ，２０ｂのエッジ部に供給される。

具体的には、図６に示すように、第１の回転電極２０ａは、その一部が液化したＥＵＶ放射種を含む原料４３を収容する導電性の第１のコンテナ４１の中に浸されるように配置される。同様に、第２の回転電極２０ｂは、その一部が液化した原料４３を収容する導電性の第２のコンテナ４２の中に浸されるように配置される。第１のコンテナ４１および第２のコンテナ４２は、第１のチャンバ１ａ内の減圧雰囲気を維持可能な絶縁性の電力導入部４４を介して高電圧パルス発生部１１と接続される。原料４３である液化したＳｎは導電性であり、第１、第２のコンテナ４１，４２も導電性であるので、第１のコンテナ４１および第２のコンテナ４２間に高電圧パルス発生部１１にパルス電力を供給することにより、導電性の原料４３に一部が浸漬している第１の主放電電極２０ａおよび第２の主放電電極２０ｂ間にパルス電力が供給される。

すなわち、図６に示す極端紫外光光源装置は、原料供給ユニット（第１、第２のコンテナ）が下側に、ＥＵＶ光取出し部５が上側に位置するように構成される。導電性の原料４３に一部が浸漬している第１および第２の主放電電極２０ａ，２０ｂが回転すると、原料が付着した電極部分がＥＵＶ光出射側に移動する。ＥＵＶ光出射側にはレーザ照射機３０が設けられ、上記原料に対してレーザ光を照射する。このレーザ光により、上記原料は気化・電離する。このような状態で、高電圧パルス発生部１１からパルス電力が第１、第２の主放電電極に印加されると、電極間周辺部には高温プラズマが発生し、このプラズマからＥＵＶ光が放射される。放射された極端紫外光は、隔壁１ｃに設けられたホイルトラップ３を介して集光空間３２内に設けられた集光反射鏡４に入射し、集光されてＥＵＶ光取出部５から図示を省略した露光機側光学系である照射部に出射される。この集光反射鏡４は、上記実施例と同様に、例えば、ニッケル（Ｎｉ）等からなる平滑面を有する基体材料の反射面側に、ルテニウム（Ｒｕ）を緻密にコーティングして金属膜を形成し、このルテニウムから成る金属膜にアルゴンイオンを注入することで、表面をアモルファスとした反射鏡である。すなわち、上記の実施例で示した表面処理された反射鏡が用いられる。

本実施例の極端紫外光光源装置においても、前記第１、第２の実施例と同様、第１および第２の主放電電極２０ａ，２０ｂ間に放電を生じさせている工程（プラズマ生成工程）が経過するに伴って、集光反射鏡４の光反射面上に、汚染物質よりなる汚染物質層が形成される。そこで、集光空間３２には、クリーニングガスを供給するクリーニングガス供給ユニット２４又は水素ラジカル発生装置２４’と、クリーニングガス又は水素ラジカル供給ノズル２５とを設けている。そして、プラズマの生成により集光反射鏡４の光反射面上に堆積した汚染物質層を、クリーニングガス又は水素ラジカル供給ノズル２５から集光反射鏡４の光反射面に対してクリーニングガス又は水素ラジカルを直接的に吹き付けて除去する。また、第１の実施例と同様、集光反射鏡４の光反射面をクリーニングする前後において、放電空間３１と集光空間３２の間、極端紫外光取出口５の２箇所に設けられた、第１，第２のゲート２１，２２は、第１，第２のゲートバルブ２１ａ，２２ａにより開閉される。また、前実施例と同様に、水素ラジカルを用いて表面をクリーニングする場合には、クリーニングガス供給ユニット２４を、水素プラズマを発生して水素ラジカルを生成する水素ラジカル発生装置２４’に切り換えて、水素ラジカルを供給する。

本発明は、極端紫外光を含むＸ線領域光の反射鏡として用いることができる。この反射鏡は、ナノオーダの分解能を有するフォトリソグラフィの露光光源用の反射鏡として用いることができる。

実験例に係る反射鏡の構造を示した断面図。 本発明の実験例に係るクリーニングチャンバーの構成図。 金属膜にアルゴンイオンを注入しない場合の水素ラジカルによるクリーニング前後の金属膜表面の状態を示した顕微鏡写真。 本発明の第１の実施例装置を示した構成図。 本発明の第２の実施例装置を示した構成図。 本発明の第２の実施例装置を示した構成図。

２…プラズマ生成部
４…集光反射鏡
２４…クリーニングガス供給ユニット
２４’…水素ラジカル発生装置
１０１…反射鏡（試料）
２５…クリーニングガス又は水素ラジカル供給ノズル

Claims (8)

1. Ｘ線領域光を反射する光反射面を有する反射鏡において、
   前記光反射面は、少なくとも表面をアモルファスの金属で形成し、
   前記金属は、ルテニウム（Ｒｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、又は、ロジウム（Ｒｈ）のうちの１種のみから成る単層であり、
   前記アモルファスは、前記金属へのイオン注入により形成されたものである
   ことを特徴とする反射鏡。
2. 注入される前記イオンは、アルゴンイオン、クリプトンイオン、ルテニウムイオン、モリブデンイオン、又は、ロジウムイオンのうち少なくとも１種であることを特徴とする請求項１に記載の反射鏡。
3. 前記Ｘ線領域光は、錫、又は錫化合物を光放射種とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の反射鏡。
4. Ｘ線領域光を反射する光反射面を有する反射鏡の製造方法において、
   前記光反射面をルテニウムとし、その表面からイオンを注入して、少なくとも表面をアモルファスとすることを特徴とする反射鏡の製造方法。
5. 前記イオンは、アルゴンイオン、クリプトンイオン、又はルテニウムイオンのうち少なくとも１種であることを特徴とする請求項４に記載の反射鏡の製造方法。
6. Ｘ線領域光を反射する光反射面を有する反射鏡のクリーニング方法において、
   請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の反射鏡を、水素ラジカル、ハロゲンラジカル、又は、ハロゲンガスで、前記反射鏡の表面をクリーニングすることを特徴とする反射鏡のクリーニング方法。
7. 光取出口を有するチャンバと、
   金属または金属化合物のＸ線領域光放射種を含む原料をチャンバに供給する原料供給手段と、
   チャンバ内に供給されたＸ線領域光放射種を加熱して励起させて高温プラズマを発生させるためのプラズマ生成部と、
   前記高温プラズマから放射されるＸ線領域光を所定の位置に集光させる集光反射鏡と、
   前記集光反射鏡の表面に堆積された汚染物質層を除去するクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給手段と、を備えるＸ線領域光光源装置において、
   前記集光反射鏡を請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の反射鏡としたことを特徴とするＸ線領域光光源装置。
8. 前記チャンバには、前記プラズマ生成部と前記集光反射鏡が収容されたチャンバとを区画するシャッタが設けられていることを特徴とする請求項７に記載のＸ線領域光光源装置。