JP5425265B2 - Extreme ultraviolet light source device - Google Patents
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Description
本発明は、露光装置の光源として用いられる極端紫外（ＥＵＶ：extreme ultra violet）光源装置に関する。 The present invention relates to an extreme ultra violet (EUV) light source device used as a light source of an exposure apparatus.
近年、半導体プロセスの微細化に伴って光リソグラフィにおける微細化が急速に進展しており、次世代においては、１００ｎｍ〜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。そのため、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（reduced projection reflective optics）とを組み合わせた露光装置の開発が期待されている。 In recent years, along with the miniaturization of semiconductor processes, miniaturization in photolithography has rapidly progressed, and in the next generation, fine processing of 100 nm to 70 nm, and further fine processing of 50 nm or less will be required. Therefore, for example, in order to meet the demand for fine processing of 50 nm or less, it is expected to develop an exposure apparatus that combines an EUV light source having a wavelength of about 13 nm and a reduced projection reflective optics.
ＥＵＶ光源としては、ターゲットにレーザビームを照射することによって生成されるプラズマを用いたＬＰＰ（laser produced plasma：レーザ励起プラズマ）光源（以下において、「ＬＰＰ式ＥＵＶ光源装置」ともいう）と、放電によって生成され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材がなく、２πsteradian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。 As an EUV light source, an LPP (laser produced plasma) light source (hereinafter also referred to as “LPP type EUV light source device”) using plasma generated by irradiating a target with a laser beam, and by discharge There are three types: a DPP (discharge produced plasma) light source using generated plasma and an SR (synchrotron radiation) light source using orbital radiation. Among these, since the LPP light source can considerably increase the plasma density, extremely high luminance close to that of black body radiation can be obtained, and light emission only in a necessary wavelength band is possible by selecting a target material. Because it is a point light source with a typical angular distribution, there is no structural material such as electrodes around the light source, and it is possible to secure a very large collection solid angle of 2πsteradian. It is considered to be a powerful light source for required EUV lithography.
ここで、ＬＰＰ方式によるＥＵＶ光の生成原理について説明する。真空チャンバ内に供給されるターゲット物質に対してレーザビームを照射することにより、ターゲット物質が励起してプラズマ化する。このプラズマから、ＥＵＶ光を含む様々な波長成分が放射される。そこで、所望の波長成分（例えば、１３．５ｎｍの波長を有する成分）を選択的に反射する集光ミラーを用いてＥＵＶ光が反射集光され、露光機に出力される。 Here, the principle of EUV light generation by the LPP method will be described. By irradiating the target material supplied into the vacuum chamber with a laser beam, the target material is excited and turned into plasma. Various wavelength components including EUV light are radiated from this plasma. Therefore, EUV light is reflected and collected using a condensing mirror that selectively reflects a desired wavelength component (for example, a component having a wavelength of 13.5 nm), and is output to an exposure machine.
このようなＬＰＰ式ＥＵＶ光源装置においては、特にレーザビームをターゲットに照射することによってプラズマを生成する際に、プラズマから放出される高速イオン、中性粒子、及び、残渣飛沫を含むデブリ（debris）を放置すると、ＥＵＶ光源装置の動作に支障を生じる。すなわち、高速イオンは、集光ミラー、ターゲット供給装置のノズル等のチャンバ内の構造物を削り取り（スパッタリングし）、それらの構造物の形状を変化させてしまう。集光ミラーの形状が変化すると、集光ミラーの反射率が低下し、ＥＵＶ光源としての出力が低下する。また、他の構造物についても、形状変化により機能が低下し、ＥＵＶ光源としての動作が妨げられる。また、中性粒子及びターゲットの残渣飛沫は、集光ミラーを含むチャンバ内の構造物に堆積し、ＥＵＶ光源装置の機能を低下させる。例えば、チャンバ内の真空度を維持するターボ分子ポンプにおいて、タービンブレードに中性粒子及び残渣飛沫が堆積すると、排気速度が低下して行き、最悪の場合には、ブレード同士が衝突、破損して、ターボ分子ポンプが故障し、ＥＵＶ光源装置が動作しなくなる。 In such an LPP type EUV light source device, debris including fast ions, neutral particles, and residue droplets emitted from the plasma, particularly when generating a plasma by irradiating a target with a laser beam. If this is left unattended, the operation of the EUV light source device will be hindered. That is, the fast ions scrape (sputter) structures in the chamber such as the condenser mirror and the nozzle of the target supply device, and change the shapes of these structures. When the shape of the collector mirror changes, the reflectivity of the collector mirror decreases and the output as the EUV light source decreases. In addition, functions of other structures also deteriorate due to shape changes, and operation as an EUV light source is hindered. Further, the neutral particles and target residue droplets are deposited on the structure in the chamber including the condensing mirror, thereby degrading the function of the EUV light source device. For example, in a turbo molecular pump that maintains the degree of vacuum in the chamber, if neutral particles and residual droplets accumulate on the turbine blades, the exhaust speed decreases, and in the worst case, the blades collide and break. The turbo molecular pump fails and the EUV light source device does not operate.
これらの高速イオン、中性粒子、及び／又は、残渣飛沫からチャンバ内の構造物を防御する技術は、ミティゲーション技術と称され、ＥＵＶ光源の開発の過程で多様な技術が提案され、実施されてきた。特許文献１には、チャンバ内に磁場を印加して、中性粒子をイオン化して帯電粒子として印加された磁場によりトラップして集光ミラーを防御する技術が開示されている。特許文献２には、ＥＵＶ光源装置において、反応性ガスをチャンバ内に導入し、集光ミラー等への付着物と反応性ガスとを反応させて排気することが開示されている。 The technology for protecting the structures in the chamber from these fast ions, neutral particles, and / or residue droplets is called mitigation technology, and various technologies have been proposed and implemented in the process of developing EUV light sources. It was. Patent Document 1 discloses a technique for protecting a collecting mirror by applying a magnetic field in a chamber, ionizing neutral particles, and trapping them by a magnetic field applied as charged particles. Patent Document 2 discloses that in an EUV light source device, a reactive gas is introduced into a chamber, and a deposit on a condenser mirror or the like reacts with the reactive gas to be exhausted.
従来から用いられているミティゲーション技術は、プラズマから飛来するデブリの付着やデブリによるスパッタリングにより、集光ミラー等の主要光学コンポーネントの性能が劣化するのを防ぐことを意図としている。従って、集光ミラー等の主要光学コンポーネントへのデブリの到達を防ぐことができたとしても、ＬＰＰ方式ＥＵＶ光源装置を安定に長時間稼動させることはできない。すなわち、ＥＵＶ光源装置において、ＥＵＶ光生成のためにターゲットにレーザ光を照射してプラズマを生成することに伴い、プラズマから発生したデブリはチャンバ内に滞留して徐々に蓄積し、蓄積したデブリがチャンバ内を汚染する。このため、一定時間毎にＥＵＶ光の生成を停止してチャンバ内を清掃することが必要になっていた。いずれにせよ、チャンバ内に拡散し長期にわたって滞留するデブリによって、ＬＰＰ方式ＥＵＶ光源装置の長期動作安定性が損なわれるので、これらの問題の解決が課題となっていた。 Conventionally used mitigation technology is intended to prevent deterioration of the performance of main optical components such as a condensing mirror due to adhesion of debris flying from plasma and sputtering by debris. Therefore, even if the debris can be prevented from reaching main optical components such as a condensing mirror, the LPP EUV light source device cannot be operated stably for a long time. That is, in the EUV light source device, as the target is irradiated with laser light for generating EUV light to generate plasma, the debris generated from the plasma stays in the chamber and gradually accumulates. Contamination inside the chamber. For this reason, it is necessary to stop the generation of EUV light at regular intervals and clean the inside of the chamber. In any case, the long-term operational stability of the LPP EUV light source device is impaired by the debris that diffuses in the chamber and stays for a long period of time. Therefore, it has been a problem to solve these problems.
従って、蓄積したデブリが主要光学コンポーネントに堆積し、主要光学コンポーネントの反射率又は透過率を低下させて、主要光学コンポーネントの性能を劣化させたり、チャンバ内に徐々に滞留するデブリの増加によってレーザ光やＥＵＶ光が散乱されて、効率の良いＥＵＶ光の生成と集光が阻害されたりするという問題がある。さらに、滞留するデブリが、チャンバの真空排気のために取り付けられたポンプ内に進入し、ポンプの排気能力を著しく低下させ、ポンプのメインテナンスのために装置の稼働時間が短くなるという問題も発生する。いずれにせよ、チャンバ内に拡散し長期にわたって滞留するデブリによって、ＬＰＰ方式ＥＵＶ光源装置の長期動作安定性が損なわれるので、これらの問題の解決が課題となっていた。 Therefore, accumulated debris accumulates on the main optical component, reduces the reflectivity or transmittance of the main optical component, degrades the performance of the main optical component, and increases the debris that gradually accumulates in the chamber. And EUV light is scattered, and there is a problem that generation and collection of efficient EUV light are hindered. In addition, the accumulated debris enters a pump installed for evacuating the chamber, which significantly reduces the pumping capacity of the pump and shortens the operation time of the apparatus due to maintenance of the pump. . In any case, the long-term operational stability of the LPP EUV light source device is impaired by the debris that diffuses in the chamber and stays for a long period of time. Therefore, it has been a problem to solve these problems.
本発明は、上記のような事情を考慮してなされたものであり、チャンバ内に滞留して蓄積したデブリが、チャンバを汚染したり、集光ミラー等の重要光学コンポーネントの性能を低下させたり、真空給排気装置の性能を低下させたりすることを防止し、長期間安定に極端紫外光を発生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。 The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and debris that stays and accumulates in the chamber contaminates the chamber and reduces the performance of important optical components such as a condenser mirror. An object of the present invention is to provide an extreme ultraviolet light source device that can prevent the performance of the vacuum supply / exhaust device from being lowered and can generate extreme ultraviolet light stably for a long period of time.
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、ドライバレーザによって生成されるレーザビームをターゲットに照射することによりプラズマから極端紫外光を発生する極端紫外光源装置であって、極端紫外光の生成が行われるチャンバと、チャンバ内に設置され、プラズマから放射される極端紫外光を集光する集光ミラーと、チャンバに連通する空間に反応性ガスを供給する反応性ガス供給装置と、チャンバ内に磁場を発生するコイルを含む磁場発生装置と、チャンバに連通する排気経路と、排気経路に設けられた第１の排気装置と、第１の排気装置の排気側に接続され、デブリと反応性ガスとが反応して生成された反応生成ガスを回収する回収装置であって、反応生成ガスを希釈する希釈装置と、希釈された反応生成ガスを送出する第２の排気装置と、反応生成ガスを回収する除外装置とを含む回収装置とを具備する。 To solve the above problems, extreme ultraviolet light source device according to one aspect of the present invention, in an extreme ultraviolet light source device for generating extreme ultraviolet radiation from the plasma by morphism irradiation of the laser beam generated by the driver laser on a target supply there, a chamber is generated in the extreme ultraviolet light is performed, is installed in a switch Yanba, extreme and ultraviolet condensed to that collector mirror the light emitted from the plasma, a reactive gas in a space communicating with the chamber A reactive gas supply device, a magnetic field generation device including a coil for generating a magnetic field in the chamber , an exhaust path communicating with the chamber , a first exhaust device provided in the exhaust path, and a first exhaust device A recovery device that is connected to the exhaust side and collects a reaction product gas generated by a reaction between debris and a reactive gas, a dilution device for diluting the reaction product gas, and a diluted reaction product A second exhaust device for delivering product gas, comprising a recovery device which includes a negative device for collecting the reaction product gas.
本発明の他の１つの観点に係る極端紫外光源装置は、ドライバレーザによって生成されるレーザビームをターゲットに照射することによりプラズマから極端紫外光を発生する極端紫外光源装置であって、極端紫外光の生成が行われるチャンバと、チャンバ内に設置され、プラズマから放射される極端紫外光を集光する集光ミラーと、プラズマから発生するデブリを捕集する捕集反応室と、チャンバと捕集反応室との間に接続された排気経路と、捕集反応室に反応性ガスを供給する反応性ガス供給装置と、排気経路に設けられた第１の排気装置と、第１の排気装置の排気側に接続され、デブリと反応性ガスとが反応して生成された反応生成ガスを回収する回収装置であって、反応生成ガスを希釈する希釈装置と、希釈された反応生成ガスを送出する第２の排気装置と、反応生成ガスを回収する除外装置とを含む回収装置とを具備する。
Other extreme ultraviolet light source device according to one aspect of the present invention is an extreme ultraviolet light source device for generating extreme ultraviolet radiation from the plasma by morphism irradiation of the laser beam generated by the driver laser on a target, extreme ultraviolet a chamber formation of light takes place, installed in the switch Yanba, extreme and ultraviolet condensed to that collector mirror the light emitted from the plasma, and collecting the reaction chamber for collecting debris generated from the plasma, the chamber An exhaust path connected between the gas and the collection reaction chamber, a reactive gas supply device for supplying a reactive gas to the collection reaction chamber, a first exhaust device provided in the exhaust path, and a first A recovery device connected to an exhaust side of an exhaust device and recovering a reaction product gas generated by a reaction between debris and a reactive gas, a dilution device for diluting the reaction product gas, and a diluted reaction product gas Send A second exhaust device that comprises an exclusion device and recovering the reaction product gas and the recovery device including a.
本発明によれば、ＥＵＶ光の発生を停止することなく、チャンバ内のデブリを排気経路で捕集し、捕集したデブリをチャンバ外に回収又は排出することにより、投入したターゲット物質を回収又は除外することが可能となり、真空を解除してチャンバ内を清掃する作業の間隔を大幅に伸ばすことが可能となり、ＥＵＶ光源装置を実用的なレベルで連続して稼動することが可能となるとともに、ターゲット材料を有効に活用してＥＵＶ光源装置の稼動コストを低減することが可能となる。 According to the present invention, without stopping the generation of EUV light, the debris in the chamber is collected by the exhaust path, and the collected target debris is collected or discharged out of the chamber, whereby the input target material is collected or discharged. It is possible to eliminate the vacuum, and it is possible to greatly extend the interval of the work for releasing the vacuum and cleaning the inside of the chamber, and it becomes possible to continuously operate the EUV light source device at a practical level, It is possible to reduce the operation cost of the EUV light source device by effectively utilizing the target material.
以下、本発明の実施形態について、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の実施形態を説明するための図である。図１を参照しながら、本実施形態に係るＥＵＶ光源装置の基本的な構成とその動作について説明する。図１に示す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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same constituent elements are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
FIG. 1 is a diagram for explaining a first embodiment of the present invention. A basic configuration and operation of the EUV light source apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The EUV light source apparatus shown in FIG. 1 employs a laser excitation plasma (LPP) system that generates EUV light by irradiating a target material with a laser beam and exciting it.
図１に示すように、このＥＵＶ光源装置は、ＥＵＶ光の生成が行われるチャンバ８と、チャンバ８内の所定の位置にターゲット１を供給するターゲット供給装置７と、ターゲット１に照射される励起用レーザビーム２を生成するドライバレーザ５と、ドライバレーザ５によって生成される励起用レーザビーム２を集光するレーザ集光光学系６と、ターゲット１に励起用レーザビーム２が照射されることによって発生するプラズマ３から放出されるＥＵＶ光４を集光して出射する集光ミラー１０とを備えている。 As shown in FIG. 1, the EUV light source device includes a chamber 8 in which EUV light is generated, a target supply device 7 that supplies a target 1 to a predetermined position in the chamber 8, and excitation that is irradiated to the target 1. By irradiating the excitation laser beam 2 to the target 1, the driver laser 5 that generates the laser beam 2, the laser converging optical system 6 that condenses the excitation laser beam 2 generated by the driver laser 5, and the target 1 A condensing mirror 10 that condenses and emits EUV light 4 emitted from the generated plasma 3 is provided.
このＥＵＶ光源装置においては、例えば、ターゲット１として、金属（液体又は固体の錫（Ｓｎ）が用いられ、ドライバレーザ５として、比較的波長の長い光を生成することができる炭酸ガス（ＣＯ２）レーザが用いられる。錫がターゲット１として使用されるのは、レーザ光エネルギーからＥＵＶ光エネルギーへの変換効率が高いからである。錫のターゲットに炭酸ガスレーザが照射された場合には、この変換効率が２〜４％程度となる。他方、他の物質、例えば、キセノン（Ｘｅ）がターゲット１として使用される場合には、この変換効率は１％程度である。ターゲットの形態として、溶融錫のジェット又はドロップレット、あるいは、錫コーティングされたワイヤ又は回転ディスクが使用される。以下においては、錫のターゲットに炭酸ガスレーザが照射される場合を例として説明する。しかしながら、本発明において、ターゲット材料及びレーザ光源の種類はこれらに限定されることがなく、様々な種類のターゲット材料及びレーザ光源を用いることができる。 In this EUV light source device, for example, metal (liquid or solid tin (Sn)) is used as the target 1 and carbon dioxide gas (CO 2 ) capable of generating light having a relatively long wavelength as the driver laser 5. A laser is used because tin is used as the target 1 because it has a high conversion efficiency from laser light energy to EUV light energy, and this conversion efficiency is obtained when a carbon dioxide laser is irradiated onto the tin target. On the other hand, when another substance, for example, xenon (Xe) is used as the target 1, the conversion efficiency is about 1%. Jets or droplets, or tin-coated wires or rotating discs are used. However, in the present invention, the types of target material and laser light source are not limited to these, and various types of target material and laser light source can be used. .
レーザ集光光学系６は、少なくとも１つのレンズ及び／又は少なくとも１つのミラーで構成される。レーザ集光光学系６は、図１に示すように、真空チャンバ８の内側に配置しても良く、あるいは、真空チャンバ８の外側に配置しても良い。 The laser condensing optical system 6 includes at least one lens and / or at least one mirror. As shown in FIG. 1, the laser focusing optical system 6 may be disposed inside the vacuum chamber 8 or may be disposed outside the vacuum chamber 8.
集光ミラー１０は、プラズマ３から放射される様々な波長成分の内から、所定の波長成分（例えば、１３．５ｎｍ付近のＥＵＶ光）を選択的に反射することにより集光する集光光学系である。集光ミラー１０は凹状の反射面を有しており、この反射面には、例えば、波長が１３．５ｎｍ付近のＥＵＶ光を選択的に反射するためのモリブデン（Ｍｏ）及びシリコン（Ｓｉ）の多層膜が形成されている。 The condensing mirror 10 condenses by selectively reflecting a predetermined wavelength component (for example, EUV light in the vicinity of 13.5 nm) out of various wavelength components emitted from the plasma 3. It is. The condensing mirror 10 has a concave reflecting surface. For example, molybdenum (Mo) and silicon (Si) for selectively reflecting EUV light having a wavelength of about 13.5 nm are reflected on the reflecting surface. A multilayer film is formed.
さらに、本発明の第１の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の詳細について説明する。ターゲット１は、溶融錫をドロップレット化してドロップレットターゲット１ａとなり、ターゲット供給装置７のノズルから射出される。通常使用されるコンテニュアスジェット法によるドロップレット生成においては、例えば、直径２０μｍ程度のドロップレットが射出される場合、ドロップレットが数十ＭＨｚで生成される。このドロップレットをターゲット供給装置内部で間引くことにより、１００ｋＨｚのドロップレット列がノズルから射出される。ドロップレットが射出される場合の初速は、例えば、１００ｍ／秒程度である。 Further, details of the EUV light source apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described. The target 1 is made into a droplet target 1 a by converting molten tin into a droplet, and is injected from a nozzle of the target supply device 7. In the droplet generation by the normally used continuous jet method, for example, when a droplet having a diameter of about 20 μm is ejected, the droplet is generated at several tens of MHz. By thinning out the droplets inside the target supply device, a droplet row of 100 kHz is ejected from the nozzle. The initial speed when the droplet is ejected is, for example, about 100 m / sec.
このドロップレット列に、繰り返し周波数１００ｋＨｚ、エネルギー数十ｍＪ、パルス幅数十ｎＳの炭酸ガスレーザが集光照射されることにより、プラズマが生成される。その際、１個のドロップレットに付き１パルスのレーザ光が照射されるように、レーザ光とターゲット射出とは、図示しない同期制御装置により同期制御される。 Plasma is generated by condensing and irradiating the droplet train with a carbon dioxide laser having a repetition frequency of 100 kHz, energy of several tens of mJ, and pulse width of several tens of nS. At that time, the laser light and target emission are synchronously controlled by a synchronous control device (not shown) so that one pulse of laser light is irradiated to one droplet.
プラズマから放射される放射光のうち波長１３．５ｎｍの光が、集光ミラーにより集光されて、露光機に投射される。このプラズマが生成される空間は、チャンバにより大気と隔絶され、ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）により数Ｐａ以下の真空度が維持される。このような真空度が維持されるのは、残留するガスによるＥＵＶ光の吸収を防止するためと、後で説明する磁場の作用と効果を有効に利用するためである。すなわち、チャンバ内のガス圧が高いと平均自由行程が短くなり、荷電粒子が衝突することなく磁場の作用を受けながら移動する時間が短くなり、磁場による荷電粒子の偏向効果又は集束効果が弱くなるからである。 Of the radiated light emitted from the plasma, light having a wavelength of 13.5 nm is collected by a condenser mirror and projected onto an exposure machine. The space in which this plasma is generated is isolated from the atmosphere by the chamber, and a vacuum level of several Pa or less is maintained by the turbo molecular pump (TMP). The reason why the degree of vacuum is maintained is to prevent the absorption of EUV light by the remaining gas and to effectively use the action and effect of the magnetic field described later. That is, when the gas pressure in the chamber is high, the mean free path is shortened, the time during which the charged particles move while receiving the action of the magnetic field without colliding, and the charged particle deflection effect or focusing effect by the magnetic field is weakened. Because.
電磁石等により構成される磁場発生装置により、チャンバ内部に定常磁場が印加される。本実施形態においては、例えば、チャンバ８のプラズマ生成空間の上下にそれぞれコイル１５、１６が配置され、これらのコイルによりミラー型の磁場が形成される。また、チャンバ８には、磁場中の中性粒子を帯電するための帯電装置１７が設けられている。帯電装置１７としては、電子ビーム装置が使用されても良く、高周波装置、又は、マイクロ波装置が使用されても良い。また、マイクロ波装置として、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）装置が使用されても良い。 A stationary magnetic field is applied to the inside of the chamber by a magnetic field generator composed of an electromagnet or the like. In the present embodiment, for example, coils 15 and 16 are respectively arranged above and below the plasma generation space of the chamber 8, and a mirror-type magnetic field is formed by these coils. The chamber 8 is provided with a charging device 17 for charging neutral particles in the magnetic field. As the charging device 17, an electron beam device may be used, and a high-frequency device or a microwave device may be used. Further, an electron cyclotron resonance (ECR) apparatus may be used as the microwave apparatus.
プラズマ生成時には、プラズマ生成に伴って、高速イオン、中性粒子、残渣飛沫を含むデブリが生成される。高速イオンは、チャンバ８の内部に生成されたミラー磁場により偏向されて、チャンバ８の上方及び下方方向に移動する。これらのうち、チャンバ８の上方方向に移動した高速イオンは、ターゲット供給装置７のノズル付近に集束し、ターゲット供給装置７のノズルから噴出する錫蒸気、高速イオン、及び／又は、高速イオン同士の衝突によって生じた中性粒子と衝突して、エネルギー及び電荷を失い中性粒子となる。他方、チャンバ８の下方方向に移動した高速イオンは、ミラー磁場の中心軸方向に集束し、高速イオン、高速イオン同士の衝突によって生じた中性粒子と衝突して、エネルギー及び電荷を失い中性粒子となる。このチャンバ下方に存在する中性粒子は、帯電装置１７により再度帯電されて、磁場の作用により、さらにチャンバ８の下方方向に導出される。 At the time of plasma generation, debris including fast ions, neutral particles, and residue droplets is generated along with plasma generation. The fast ions are deflected by the mirror magnetic field generated inside the chamber 8 and move in the upward and downward directions of the chamber 8. Among these, fast ions that have moved in the upward direction of the chamber 8 are focused near the nozzle of the target supply device 7, and tin vapor, fast ions, and / or fast ions ejected from the nozzle of the target supply device 7. It collides with the neutral particles generated by the collision, and loses energy and charge to become neutral particles. On the other hand, fast ions that have moved downward in the chamber 8 are focused in the direction of the central axis of the mirror magnetic field, collide with fast particles and neutral particles generated by the collision between fast ions, lose energy and charge, and become neutral. Become particles. The neutral particles existing below the chamber are charged again by the charging device 17 and further led out downward of the chamber 8 by the action of the magnetic field.
ここで、炭酸ガスレーザと錫ターゲットの組み合わせにより生成されたプラズマから発生する粒子の多くが、直径数〜数１０ｎｍの中性のナノ粒子であることが発明者の実験により確認された。ターゲット物質は、１００ｍ／秒程度の初速を有し、初期運動量を有する。このため、発生したナノ粒子も、同様に初期運動量を保持している。発生したナノ粒子は、プラズマ生成時の圧力により拡散しながら、初期の射出運動量、及び磁場の偏向、収束作用により、チャンバ下方方向の中心軸方向に集束する。 Here, the inventors' experiments confirmed that most of the particles generated from the plasma generated by the combination of the carbon dioxide laser and the tin target are neutral nanoparticles having a diameter of several to several tens of nm. The target material has an initial velocity of about 100 m / sec and has an initial momentum. For this reason, the generated nanoparticles similarly retain the initial momentum. The generated nanoparticles are focused in the direction of the central axis in the downward direction of the chamber by the initial ejection momentum and the deflection and convergence of the magnetic field while diffusing by the pressure at the time of plasma generation.
残渣飛沫は、直径数μｍ以上の比較的大きな粒子であり、質量が比較的大きいので、帯電しても磁場による偏向の影響を相対的に受けにくい。しかしながら、残渣飛沫も初期運動量を保持している。また、残渣飛沫は、質量が比較的大きいのでプラズマ生成に伴う拡散速度も中性粒子より小さい。したがって、残渣飛沫も、チャンバ下方方向に移動する。 Residual splashes are relatively large particles having a diameter of several μm or more, and have a relatively large mass, so that they are relatively less susceptible to deflection by a magnetic field even when charged. However, the residue splash also retains the initial momentum. In addition, since the residue splash has a relatively large mass, the diffusion speed associated with plasma generation is also smaller than that of the neutral particles. Therefore, the residue splash also moves in the downward direction of the chamber.
以上説明したように、プラズマ生成に伴う高速イオン、中性粒子、残渣飛沫等のデブリは、その大部分がチャンバの下方方向に集束して捕集される。このため、これらのデブリが、チャンバ内の構造物に衝突、付着する量は少なく、ＥＵＶ光源としての機能が低下することが防止される。 As described above, most of the debris such as fast ions, neutral particles, and residue splashes accompanying plasma generation is focused and collected in the downward direction of the chamber. For this reason, the amount of these debris colliding and adhering to the structure in the chamber is small, and the function as the EUV light source is prevented from deteriorating.
チャンバの下方方向に移動するデブリは、排気経路２０に移動する。排気経路２０において、デブリは、デブリ排気ＴＭＰ（ターボ分子ポンプ）２１により、チャンバ８と接続される排気室２２に導かれる。排気室２２に導かれたデブリは、チャンバ下方に移動するために必要とされる運動量を保持している。また、デブリは、この運動量と重力により、排気室２２の下側に設けられている捕集室２３のデブリ通過穴２４を通過して捕集室２３に到達する。図１に示されるように、デブリ通過穴２４がロート状に形成されているのは、デブリを捕集室２３の中央に集め、デブリが捕集室２３の壁面に付着するのを防止するためである。 The debris that moves downward in the chamber moves to the exhaust path 20. In the exhaust path 20, debris is guided to an exhaust chamber 22 connected to the chamber 8 by a debris exhaust TMP (turbo molecular pump) 21. The debris guided to the exhaust chamber 22 maintains the momentum required to move downward in the chamber. Further, the debris passes through the debris passage hole 24 of the collection chamber 23 provided on the lower side of the exhaust chamber 22 due to the momentum and gravity, and reaches the collection chamber 23. As shown in FIG. 1, the debris passage hole 24 is formed in a funnel shape in order to collect the debris in the center of the collection chamber 23 and prevent the debris from adhering to the wall surface of the collection chamber 23. It is.
捕集室２３の下部には、回収装置２５が設けられている。回収装置２５は、ゲートバルブ２６と、排気装置２７と、回収容器接続部２８と、回収容器２９とを有する。捕集室２３は、回収装置２５の下部にゲートバルブ２６を介して設けられた回収容器２９と連接される。捕集室２３に捕集されたデブリが一定量に達したら、ゲートバルブ２６と連接した回収容器２９内を、排気装置２７により真空に排気した状態で、ゲートバルブ２６を開く。これにより、捕集室２３に捕集されたデブリは、回収容器２９に落下する。次に、ゲートバルブ２６を閉じ、図示しないリークバルブにより、回収容器２９に大気を導入する。そして、回収容器接続部２８から回収容器２９を切り離すと、デブリを取り出すことができる。回収容器２９からデブリを取り出した後に、回収容器２９を清掃して、回収容器２９を回収容器接続部２８に再び接続し使用することが可能である。デブリの堆積量は、ターゲット物質の放出時間、及び／又は、プラズマの発生回数を、図示しないタイマ、カウンタ等により測定することにより検出されるようにするのが良い。 A collection device 25 is provided below the collection chamber 23. The recovery device 25 includes a gate valve 26, an exhaust device 27, a recovery container connection unit 28, and a recovery container 29. The collection chamber 23 is connected to a collection container 29 provided via a gate valve 26 below the collection device 25. When the debris collected in the collection chamber 23 reaches a certain amount, the gate valve 26 is opened in a state where the collection container 29 connected to the gate valve 26 is evacuated by the exhaust device 27. Thereby, the debris collected in the collection chamber 23 falls into the collection container 29. Next, the gate valve 26 is closed, and the atmosphere is introduced into the collection container 29 by a leak valve (not shown). Then, when the collection container 29 is separated from the collection container connection portion 28, the debris can be taken out. After the debris is taken out from the collection container 29, the collection container 29 can be cleaned, and the collection container 29 can be reconnected to the collection container connection portion 28 for use. The amount of debris deposited may be detected by measuring the release time of the target material and / or the number of times of plasma generation using a timer, counter, etc. (not shown).
以上説明したように、本実施例によれば、ＥＵＶ光発生に伴って生じる高速イオン、中性粒子、残渣飛沫の殆ど全てを、ＥＵＶ光源動作中に回収することを可能としたので、チャンバの汚染が低減され、チャンバ清掃作業間隔を大幅に伸ばすことが可能となる。これにより、実用レベルで必要とされるＥＵＶ光源の稼動時間が達成される。 As described above, according to the present embodiment, almost all of the fast ions, neutral particles, and residue splashes generated by generation of EUV light can be collected during the operation of the EUV light source. Contamination is reduced and the chamber cleaning operation interval can be greatly extended. Thereby, the operation time of the EUV light source required at a practical level is achieved.
次に、図２を参照しながら、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態において、プラズマ生成から排気経路３０にデブリを導入する直前までの動作は、第１の実施形態の動作と同様である。チャンバ８の下部に捕集された中性粒子、残渣飛沫等のデブリは、排気経路３０において、スキマー１８の穴を通してデブリ排気ＴＭＰ（ターボ分子ポンプ）３１によって、チャンバ下部にある排気室３２に導かれる。排気室３２の圧力は、デブリ排気ＴＭＰ３１によってチャンバ８内の圧力よりも低く保たれている。スキマー１８の穴の直径は、数十μｍ〜数ｍｍである。スキマー１８の穴の直径は、プラズマからの生成物の中で最も大きい残留飛沫が通過できるように定められる。残留飛沫の大きさは、ドロップレットの直径、及びレーザ強度によって変化する。本実施形態においては、例えば、ドロップレットの直径を２０μｍとし、レーザ強度を１０９Ｗ／ｃｍ２以下として、スキマー１８の穴の直径を１００μｍとしている。また、図２に示されるように、スキマー１８の形状は、下方に突き出したコーン形状に形成されるのが好ましい。これは、捕集されたデブリを可能なだけ排気室３２の壁から離して中心軸方向に集束させるためである。排気室３２に導かれたデブリは、チャンバ下方方向に移動するために必要な運動量を保持している。デブリは、この運動量、重力、及びスキマー１８を通過する際の圧力差によって、排気室３２の下部に設けられる捕集反応室３３の上部に設けられた隔壁３４のデブリ通過穴３５を通過して、捕集反応室３３に到達し、捕集される。また、スキマー１８によって、排気室３２はチャンバ８よりも常に低圧に保たれるので、後に説明する反応性ガスがチャンバ８に拡散することが防止される。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the second embodiment, the operation from plasma generation to immediately before introducing debris into the exhaust path 30 is the same as the operation of the first embodiment. Neutral particles and residue debris collected in the lower part of the chamber 8 are guided to an exhaust chamber 32 in the lower part of the chamber by a debris exhaust TMP (turbo molecular pump) 31 through a hole in the skimmer 18 in the exhaust passage 30. It is burned. The pressure in the exhaust chamber 32 is kept lower than the pressure in the chamber 8 by the debris exhaust TMP31. The diameter of the hole of the skimmer 18 is several tens of μm to several mm. The hole diameter of the skimmer 18 is determined so that the largest residual droplet of product from the plasma can pass through. The size of the residual splash varies with the diameter of the droplet and the laser intensity. In this embodiment, for example, the diameter of the droplet is 20 μm, the laser intensity is 10 9 W / cm 2 or less, and the diameter of the hole of the skimmer 18 is 100 μm. Further, as shown in FIG. 2, the skimmer 18 is preferably formed in a cone shape protruding downward. This is because the collected debris is focused as far as possible from the wall of the exhaust chamber 32 in the direction of the central axis. The debris guided to the exhaust chamber 32 holds the momentum necessary for moving in the chamber lower direction. Due to the momentum, gravity, and pressure difference when passing through the skimmer 18, the debris passes through the debris passage hole 35 of the partition wall 34 provided in the upper part of the collection reaction chamber 33 provided in the lower part of the exhaust chamber 32. , Reaches the collection reaction chamber 33 and is collected. Further, since the exhaust chamber 32 is always kept at a lower pressure than the chamber 8 by the skimmer 18, the reactive gas described later is prevented from diffusing into the chamber 8.
捕集反応室３３は、ターゲット物質と反応してガス生成物を生じるような反応性ガスにより一定の圧力に満たされる。反応性ガスは、反応性ガス供給装置３８により供給される。ターゲット物質として錫（Ｓｎ）が使用される場合には、捕集反応室３３は、例えば、常温で、大気圧の水素ガス（Ｈ２）により満たされ、錫と水素ガスが反応して、ＳｎＨ４ガスが生成される。ＳｎＨ４ガスが生成されるのは、ＳｎＨ４の沸点は大気圧で−５２℃だからである。捕集反応室３３内において、錫のデブリが十分な時間、反応性ガスにさらされると、錫のデブリは全て水素と反応してＳｎＨ４となり気体化される。捕集反応室３３内の圧力は、排気室内の圧力より高いので、捕集反応室３３から排気室３２へのガス流が発生する。 The collection reaction chamber 33 is filled to a certain pressure with a reactive gas that reacts with the target material to produce a gas product. The reactive gas is supplied by a reactive gas supply device 38. When tin (Sn) is used as the target material, the collection reaction chamber 33 is filled with hydrogen gas (H 2 ) at atmospheric pressure at atmospheric pressure, for example, and tin and hydrogen gas react to form SnH. Four gases are produced. The SnH 4 gas is generated because the boiling point of SnH 4 is −52 ° C. at atmospheric pressure. When the tin debris is exposed to the reactive gas in the collection reaction chamber 33 for a sufficient time, all of the tin debris reacts with hydrogen to become SnH 4 and is gasified. Since the pressure in the collection reaction chamber 33 is higher than the pressure in the exhaust chamber, a gas flow from the collection reaction chamber 33 to the exhaust chamber 32 is generated.
図３は、隔壁３４を上から見た図である。図２に示されるように、隔壁３４の中心部には、デブリ通過穴３５が設けられ、隔壁３４の外周部には、排気ガス通気穴３６が設けられる。図２に示されるように、隔壁３４は、コーン形状に形成される。排気室３２にあるデブリは、デブリ通過穴３５を通って捕集反応室３３に移動し、捕集反応室３３で反応性ガスと反応してガス化し反応生成ガスとなり、排気ガスとして排気ガス通気穴３６を通って、排気室３２に入り、デブリ排気ＴＭＰ３１により排気される。 FIG. 3 is a view of the partition wall 34 as seen from above. As shown in FIG. 2, a debris passage hole 35 is provided at the center of the partition wall 34, and an exhaust gas vent hole 36 is provided at the outer periphery of the partition wall 34. As shown in FIG. 2, the partition wall 34 is formed in a cone shape. The debris in the exhaust chamber 32 moves to the collection reaction chamber 33 through the debris passage hole 35 and reacts with the reactive gas in the collection reaction chamber 33 to be gasified to become a reaction product gas. The air enters the exhaust chamber 32 through the hole 36 and is exhausted by the debris exhaust TMP31.
図３に示される隔壁３４において、外周部に設けられる排気ガス通気穴３６の開口断面積は、デブリ通過穴３５の開口断面積より十分大きく形成される。捕集反応室３３を反応性ガスによって一定圧に保ち、捕集反応室３３と排気室３２との間に十分な圧力差を保つことができるように、排気ガス通気穴３６の開口断面積とデブリ通過穴３５の開口断面積との比と全体の圧力損失が定められる。他方、デブリ通過穴３５からの反応性ガスの流出量は、非常に小さな値とされるので、デブリはデブリ通過穴３５を通って捕集反応室３３に移動することができる。このときの各室の圧力の大小関係は、捕集反応室の圧力＞チャンバ内の圧力＞排気室の圧力とされる。このように、反応性ガスが、チャンバに拡散するのを防止しながら、デブリの捕集が可能とされる。 In the partition wall 34 shown in FIG. 3, the opening cross-sectional area of the exhaust gas vent hole 36 provided in the outer peripheral portion is formed sufficiently larger than the opening cross-sectional area of the debris passage hole 35. The opening cross-sectional area of the exhaust gas vent hole 36 is maintained so that the collection reaction chamber 33 is kept at a constant pressure by the reactive gas and a sufficient pressure difference can be maintained between the collection reaction chamber 33 and the exhaust chamber 32. The ratio between the opening cross-sectional area of the debris passage hole 35 and the overall pressure loss is determined. On the other hand, the outflow amount of the reactive gas from the debris passage hole 35 is a very small value, so that the debris can move to the collection reaction chamber 33 through the debris passage hole 35. At this time, the magnitude relationship between the pressures in the chambers is set such that the pressure in the collection reaction chamber> the pressure in the chamber> the pressure in the exhaust chamber. In this way, it is possible to collect debris while preventing the reactive gas from diffusing into the chamber.
排気室３２に導かれた反応性ガスとＳｎＨ４を含む反応生成ガスは、デブリ排気ＴＭＰ３１により回収装置４５に導かれる。回収装置４５は、希釈装置４６と、排気装置４７と、除外装置４８とを有する。排気室３２に導かれた反応性ガスと反応生成ガスは、最初にデブリ排気ＴＭＰ３１により回収装置４５の希釈装置４６に導かれる。排気室３２に導かれた反応性ガスと反応生成ガスをそのまま後段の除外装置４８等で処理させることが困難なので、希釈装置４６では、反応性ガスと反応生成ガスが不活性ガスで希釈され、後段の除外装置４８等での除外処理を容易にしている。希釈ガスとしては、窒素（Ｎ２）、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）等が使用される。希釈された反応性ガスと反応生成ガスは、排気装置４７を通して除外装置４８に導かれる。排気装置４７は、希釈されたガスを除外装置４８に送るためのポンプを備える。また、除外装置４８では、反応生成ガスを吸着、又は、さらに反応させることにより、光源装置から除外し、デブリを回収可能とする。 The reaction gas introduced into the exhaust chamber 32 and the reaction product gas including SnH 4 is guided to the recovery device 45 by the debris exhaust TMP31. The collection device 45 includes a dilution device 46, an exhaust device 47, and an exclusion device 48. The reactive gas and the reaction product gas guided to the exhaust chamber 32 are first guided to the dilution device 46 of the recovery device 45 by the debris exhaust TMP31. Since it is difficult to process the reactive gas and reaction product gas introduced into the exhaust chamber 32 as they are with the excluding device 48 in the subsequent stage, the dilution device 46 dilutes the reactive gas and the reaction product gas with an inert gas, Exclusion processing by the subsequent exclusion device 48 or the like is facilitated. Nitrogen (N 2 ), helium (He), argon (Ar), or the like is used as the dilution gas. The diluted reactive gas and reaction product gas are guided to the exclusion device 48 through the exhaust device 47. The exhaust device 47 includes a pump for sending the diluted gas to the exclusion device 48. Further, in the excluding device 48, the reaction product gas is adsorbed or further reacted to be excluded from the light source device, and debris can be recovered.
除外装置４８では、活性炭ろ過等により、反応性ガスとＳｎＨ４を含む反応生成ガスとが吸着される。このため、反応性ガスとターゲット物質を含む反応生成ガスが、除外装置４８の外に流出することはない。活性炭ろ過の他に、他の材料、例えば、発泡金属や機能性セラミックビーズに、反応性ガスと反応生成ガスが吸着されるようにしても良い。また、酸化又は還元反応によって、反応性ガスとＳｎＨ４を含む反応生成ガスとを他の物質と化学反応させて回収を容易としても良い。 In the excluding device 48, the reactive gas and the reaction product gas containing SnH 4 are adsorbed by activated carbon filtration or the like. For this reason, the reaction product gas containing the reactive gas and the target material does not flow out of the excluding device 48. In addition to the activated carbon filtration, the reactive gas and the reaction product gas may be adsorbed on other materials such as foam metal and functional ceramic beads. Further, the reactive gas and the reaction product gas containing SnH 4 may be chemically reacted with other substances by an oxidation or reduction reaction to facilitate recovery.
本発明の第２の実施形態においては、デブリを反応性ガスと反応させて反応生成ガスとして回収するため、ガス化されたデブリの輸送及び処理に関して選択の自由度が大きい。例えば、希釈装置４６より後段の装置４６、４７を、ＥＵＶ光源が設置されるクリーンルームの外に設置しても、回収動作を行うことができる。このようにすることにより、クリーンルームが、回収されたデブリにより汚染されることを防止することが可能となる。 In the second embodiment of the present invention, since the debris is reacted with the reactive gas and recovered as a reaction product gas, the degree of freedom in selecting the transport and processing of the gasified debris is great. For example, even if the apparatuses 46 and 47 subsequent to the dilution apparatus 46 are installed outside a clean room in which the EUV light source is installed, the recovery operation can be performed. By doing so, it is possible to prevent the clean room from being contaminated by the collected debris.
次に、図４を参照しながら、本発明の第３の実施形態について説明する。本発明の第３の実施形態は、排気室３２までは、図２に示される本発明の第２の実施形態と同様であり、図４は、本発明の第２の実施形態と相違する本発明の第３の実施形態のスキマー１８と排気室３２から下流側のみを図示している。本発明の第３の実施形態においては、回収装置５５が、希釈装置５６と、排気装置５７と、除外装置５８と、排気装置５９とを有し、捕集反応室５３とデブリ排気ＴＭＰ５１とに接続される。すなわち、捕集反応室５３に希釈装置５６、排気装置５７が接続され、希釈装置５６により反応性ガスとＳｎＨ４を含む反応生成ガスとが希釈され、排気装置５７により除外装置５８に送られる。デブリ排気ＴＭＰ５１からの排気も、排気装置５９を介して除外装置５８に送られる。これは、圧力バランスを維持するために、捕集反応室５３から排気室３２に、反応性ガスと反応生成ガスとが流入するのは不可避であるので、捕集反応室５３から排気室３２を経由してデブリ排気ＴＭＰ５１に到る反応性ガスと反応生成ガスとを全く無くすことはできないからである。 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The third embodiment of the present invention is the same as the second embodiment of the present invention shown in FIG. 2 up to the exhaust chamber 32, and FIG. 4 is a book different from the second embodiment of the present invention. Only the downstream side from the skimmer 18 and the exhaust chamber 32 of the third embodiment of the invention is shown. In the third embodiment of the present invention, the recovery device 55 includes a dilution device 56, an exhaust device 57, an excluding device 58, and an exhaust device 59. The collection reaction chamber 53 and the debris exhaust TMP 51 are connected to each other. Connected. That is, the diluting device 56 and the exhaust device 57 are connected to the collection reaction chamber 53, and the reactive gas and the reaction product gas containing SnH 4 are diluted by the diluting device 56 and sent to the exclusion device 58 by the exhaust device 57. The exhaust from the debris exhaust TMP 51 is also sent to the exclusion device 58 via the exhaust device 59. This is because it is inevitable that reactive gas and reaction product gas flow into the exhaust chamber 32 from the collection reaction chamber 53 in order to maintain the pressure balance. This is because the reactive gas and the reaction product gas that reach the debris exhaust TMP 51 via the route cannot be eliminated at all.
以上説明したように、本発明の第３の実施形態においては、デブリ排気ＴＭＰ５１が排気する反応性ガスと反応生成ガスの量を低減できる。デブリ排気ＴＭＰ５１の排気量が低減するので、デブリ排気ＴＭＰ５１の低容量化が可能となり、コストダウンが可能となる。排気装置の総数は増加するが、通常のポンプの価格はＴＭＰの価格の数分の１であり、デブリ排気ＴＭＰ５１の低容量化によるコストダウンの効果が大きい。 As described above, in the third embodiment of the present invention, the amount of reactive gas and reaction product gas exhausted by the debris exhaust TMP 51 can be reduced. Since the exhaust amount of the debris exhaust TMP51 is reduced, the capacity of the debris exhaust TMP51 can be reduced, and the cost can be reduced. Although the total number of exhaust devices increases, the price of a normal pump is a fraction of the price of TMP, and the cost reduction effect by reducing the capacity of the debris exhaust TMP 51 is great.
次に、図５を参照しながら、本発明の第４の実施形態について説明する。本発明の第４の実施形態は、本発明の第２の実施形態と同様の構成を有するが、捕集反応室６３に加熱装置６５が設けられる。すなわち、捕集反応室６３を加熱することにより、デブリと反応性ガスとの反応に要する反応時間を短縮し、デブリから効率的に反応生成ガスを生成することができる。加熱装置６５は、捕集反応室６３の外壁にヒータを設けることにより構成されても良く、また、赤外線ランプ又はプラズマ源を設けることにより構成されても良い。 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The fourth embodiment of the present invention has the same configuration as that of the second embodiment of the present invention, but a heating device 65 is provided in the collection reaction chamber 63. That is, by heating the collection reaction chamber 63, the reaction time required for the reaction between the debris and the reactive gas can be shortened, and the reaction product gas can be efficiently generated from the debris. The heating device 65 may be configured by providing a heater on the outer wall of the collection reaction chamber 63, or may be configured by providing an infrared lamp or a plasma source.
また、本発明の第４の実施形態においては、捕集反応室６３を加熱することにより、デブリ、反応性ガス、及び、反応生成ガスの温度を高くすることが可能となり、使用できる反応性ガスの種類を増加することができる。水素ガス以外について、例えば、ハロゲンガスと錫との反応生成物の１気圧における沸点を表にして図６に示す。 In the fourth embodiment of the present invention, the temperature of the debris, the reactive gas, and the reaction product gas can be increased by heating the collection reaction chamber 63, and the reactive gas that can be used. The number of types can be increased. For other than hydrogen gas, for example, the boiling points at 1 atm of the reaction product of halogen gas and tin are shown in FIG.
反応性ガスをあらかじめ加熱して、錫との反応の結果生じた反応生成物を沸点以上の温度とすることにより、デブリを反応生成ガスとして取り出すことができる。ターボ分子ポンプについては、数百℃の高温で使用できるものも開発されているが、実用的には沸点２５０℃以下の反応生成物が使用される。例えば、塩素や臭素を反応性ガスとして使用して錫のデブリと反応させることにより、錫のデブリを反応生成ガスＳｎＣｌ４、ＳｎＢｒ４として取り出すことができる。水素ガスは、濃度４％で爆発限界に達し、爆発しやすく危険性を伴う。このため、排気系全体における水素濃度管理が不可欠となり、排気系を構成する際の制約が多い。例えば、塩素や臭素を使用することにより、水素を使用することに伴う制約を取り除くことが可能となる。 By heating the reactive gas in advance and setting the reaction product resulting from the reaction with tin to a temperature higher than the boiling point, debris can be taken out as the reaction product gas. A turbo molecular pump that can be used at a high temperature of several hundred degrees C has been developed, but a reaction product having a boiling point of 250 degrees C or less is practically used. For example, tin debris can be taken out as reaction product gases SnCl 4 and SnBr 4 by reacting with tin debris using chlorine or bromine as a reactive gas. Hydrogen gas reaches the explosion limit at a concentration of 4%, and is easy to explode with danger. For this reason, it is indispensable to manage the hydrogen concentration in the entire exhaust system, and there are many restrictions when configuring the exhaust system. For example, by using chlorine or bromine, it is possible to remove the limitations associated with using hydrogen.
次に、図７を参照しながら、本発明の第５の実施形態について説明する。本発明の第５の実施形態においては、反応性ガスの存在する排気経路とチャンバ８との間に切替えバルブ７０が設けられ、この切替えバルブ７０により、排気経路とチャンバ８との間が常に仕切られている。レーザ生成からデブリ捕集までの動作は、本発明の第１〜第４の実施形態と同様である。但し、本発明の第５の実施形態においては、排気経路とチャンバとの間が、切替えバルブ７０により常に仕切られているので、スキマーは本実施形態の必須の構成要件とはならず、スキマーの設置を省略しても良い。 Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the fifth embodiment of the present invention, the switching valve 70 is provided between the exhaust path where the reactive gas exists and the chamber 8, and the switching valve 70 always partitions the exhaust path and the chamber 8. It has been. Operations from laser generation to debris collection are the same as those in the first to fourth embodiments of the present invention. However, in the fifth embodiment of the present invention, since the exhaust path and the chamber are always partitioned by the switching valve 70, the skimmer is not an essential component of the present embodiment. Installation may be omitted.
本発明の第５の実施形態において、複数の排気経路が設けられても良い。図７に示すように、２個の排気経路Ａ７１ａ、排気経路Ｂ７１ｂが設けられた場合を例として、本実施形態を説明する。チャンバ下方で軸方向に集束されたデブリは、切替えバルブ７０及び排気経路Ｂ７１ｂを通り、ＴＭＰＢ７２ｂに到達する。ここで、デブリは、ＴＭＰＢ７２ｂ内のブレード及び壁面に堆積される。一定量以上のデブリの微粒子が、ＴＭＰのブレード及び壁面に堆積されると、ＴＭＰの排気流量が低下する。そこで、タイマやカウンタによりターゲット物質の放出時間や、プラズマの発生回数を検出することにより、ＴＭＰの排気流量が低下する前に、切替えバルブ７０を切替えて新たな排気経路に接続される。 In the fifth embodiment of the present invention, a plurality of exhaust paths may be provided. As shown in FIG. 7, this embodiment will be described by taking as an example a case where two exhaust paths A71a and B71b are provided. The debris focused in the axial direction below the chamber passes through the switching valve 70 and the exhaust path B71b and reaches the TMPB 72b. Here, debris is deposited on the blades and wall surfaces in the TMPB 72b. When a certain amount or more of debris particles are deposited on the TMP blade and the wall surface, the exhaust flow rate of TMP decreases. Therefore, the switching valve 70 is switched and connected to a new exhaust path before the TMP exhaust flow rate is reduced by detecting the target material discharge time and the number of times of plasma generation using a timer or counter.
チャンバ下方のデブリが、排気経路Ｂ７１ｂを通してＴＭＰＢ７２ｂに捕集されている間に、排気経路Ａ７１ａでは、ＴＭＰＡ７２ａに堆積したデブリが、反応性ガス供給装置７３ａから供給される反応性ガスと反応してガス化し、反応生成ガスが生成される。この反応生成ガスは、回収装置７５ａに導かれ、回収装置７５ａにおいて、希釈装置７６ａ、排気装置７７ａを経由して、除外装置７８ａにより回収される。これにより、ＴＭＰＡ７２ａを再生して再使用することが可能となる。この際、排気経路Ａ７１ａ及び／又はＴＭＰＡ７２ａを加熱装置により加熱してデブリと反応性ガスとの反応を促進しても良い。また、水素の代わりに、塩素、臭素等を反応性ガスとして使用しても良い。デブリの反応処理が終了して、ＴＭＰＡ７２ａを再使用することが可能となったなら、反応性ガスの供給を停止し、希釈装置７６ａを停止する。加熱装置を使用している場合は、加熱装置も停止する。但し、排気装置７７ａは停止せず、背圧ポンプとして動作させ続ける。 While the debris below the chamber is being collected by the TMPB 72b through the exhaust path B71b, in the exhaust path A71a, the debris deposited on the TMPA 72a reacts with the reactive gas supplied from the reactive gas supply device 73a to form a gas. And a reaction product gas is generated. This reaction product gas is guided to the recovery device 75a, and is recovered by the exclusion device 78a in the recovery device 75a via the dilution device 76a and the exhaust device 77a. As a result, the TMPA 72a can be reproduced and reused. At this time, the exhaust path A71a and / or the TMPA 72a may be heated by a heating device to promote the reaction between the debris and the reactive gas. Further, chlorine, bromine or the like may be used as the reactive gas instead of hydrogen. When the debris reaction process is completed and the TMPA 72a can be reused, the supply of the reactive gas is stopped and the diluting device 76a is stopped. If a heating device is used, the heating device is also stopped. However, the exhaust device 77a does not stop and continues to operate as a back pressure pump.
バルブ７０が切替えられると、チャンバ下方のデブリは、デブリ処理が終了してＴＭＰＡ７２ａの再生再使用が可能となった排気経路Ａ７１ａに導かれ、ＴＭＰＡ７２ａに堆積される。これと同時に、デブリが堆積した排気経路Ｂ７１ｂとＴＭＰＢ７２ｂに、反応性ガスが導かれ、デブリの反応処理とそれに伴うＴＭＰＢ７２ｂの再生が行われ、ＴＭＰＢ７２ｂが再使用可能とされる。この際、加熱装置を使用して、デブリの反応処理を促進しても良い。この動作を繰り返し行うことにより、デブリを回収しながらＥＵＶ光源装置を連続動作させることが可能となる。 When the valve 70 is switched, the debris below the chamber is guided to the exhaust path A71a where the debris processing is completed and the TMPA 72a can be recycled and reused, and is deposited on the TMPA 72a. At the same time, the reactive gas is guided to the exhaust path B71b and TMPB 72b where the debris is accumulated, the debris reaction process and the accompanying regeneration of the TMPB 72b are performed, and the TMPB 72b can be reused. At this time, a reaction device for debris may be promoted by using a heating device. By repeating this operation, it is possible to continuously operate the EUV light source device while collecting debris.
本発明の第５の実施形態においては、デブリを堆積及び蓄積する動作とデブリをガス化し排出及び回収する動作とを同時にかつ独立に行うことが可能となるという利点が得られる。また、本実施形態においては、第２〜第４の実施形態と異なり、チャンバ、排気室、及び、反応室との間で圧力バランスを取る必要がなくなり、反応性ガスについて、圧力バランスを維持するために必要とされる圧力と温度の制約がなくなる。このため、反応性ガスの圧力と温度を、ＴＭＰに堆積したデブリを反応させてガス化するために最も適した条件に設定することが可能となる。 In the fifth embodiment of the present invention, there is an advantage that the operation of depositing and accumulating debris and the operation of gasifying and discharging and collecting debris can be performed simultaneously and independently. Further, in this embodiment, unlike the second to fourth embodiments, it is not necessary to balance the pressure among the chamber, the exhaust chamber, and the reaction chamber, and the pressure balance is maintained for the reactive gas. This eliminates the pressure and temperature constraints required. For this reason, the pressure and temperature of the reactive gas can be set to the most suitable conditions for reacting and gasifying the debris deposited on the TMP.
図８を参照しながら、本発明の第６の実施形態について説明する。本発明の第６の実施形態の基本的な構成は、第２の実施形態の構成と同様であるが、磁場配置が異なる。すなわち、電磁石の下側のコイル８６の径を、上側のコイル８５の径より大きくしている。これにより、チャンバ下側の磁場が、チャンバ上側の磁場より小さくなり、この磁場の作用により、帯電粒子がチャンバ下方に移動し、帯電粒子の排出が促進される。本実施形態の基本的な動作は、第２の実施形態の動作と同様であるが、磁場の配置が変更されることにより、チャンバ下方でのデブリの捕集効率が高められる。 A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The basic configuration of the sixth embodiment of the present invention is the same as that of the second embodiment, but the magnetic field arrangement is different. That is, the diameter of the lower coil 86 of the electromagnet is made larger than the diameter of the upper coil 85. Thereby, the magnetic field on the lower side of the chamber becomes smaller than the magnetic field on the upper side of the chamber, and the action of this magnetic field moves the charged particles to the lower side of the chamber and promotes the discharge of the charged particles. The basic operation of the present embodiment is the same as the operation of the second embodiment, but the collection efficiency of debris below the chamber is improved by changing the arrangement of the magnetic field.
次に、図９を参照しながら、本発明の第７の実施形態について説明する。本実施形態においては、ターゲットとして、ドロップレットターゲットの替わりに、ワイヤターゲットが使用される。図９に示すように、第１の実施形態におけるドロップレットターゲットの替わりに、ワイヤターゲット１ｂを使用する場合を例として本実施形態を説明する。ワイヤターゲットを使用する場合には、錫材から形成されるワイヤをワイヤターゲット移動装置（図示せず）によりチャンバ内に導入し、連続的にスライドさせることにより、ワイヤの新しい面に常にレーザが照射されるようにすると良い。また、レーザ照射面に錫をコーティングすることによりコートワイヤを形成し、ターゲットとして使用しても良い。コートワイヤを使用することにより、ターゲット母材の強度が保持することが容易となり、ターゲットの機械的強度を保持することが可能となる。さらに、図１０は、コートワイヤターゲットの変形例を示す。図１０に示されるコートワイヤターゲット９１において、ターゲット母材９２のレーザ照射部に溝９３を形成し、この溝９３の部分に錫コーティングを施すことにより、コートワイヤターゲット９１が形成される。 Next, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, a wire target is used as a target instead of a droplet target. As shown in FIG. 9, the present embodiment will be described by taking as an example a case where a wire target 1 b is used instead of the droplet target in the first embodiment. When using a wire target, a wire formed from a tin material is introduced into the chamber by a wire target moving device (not shown) and continuously slid to constantly irradiate a new surface of the wire with a laser. It is good to be done. Further, a coated wire may be formed by coating tin on the laser irradiation surface and used as a target. By using the coated wire, the strength of the target base material can be easily maintained, and the mechanical strength of the target can be maintained. Furthermore, FIG. 10 shows a modification of the coated wire target. In the coated wire target 91 shown in FIG. 10, the groove 93 is formed in the laser irradiation portion of the target base material 92, and the coated wire target 91 is formed by applying a tin coating to the groove 93.
本発明の第７の実施形態の動作及び作用は、第１の実施形態の動作及び作用と同様であるが、以下の点で第１の実施形態の動作及び作用と大きく相違する。すなわちワイヤターゲット１ｂ、特に、錫のコートワイヤ９１を用いることにより、磁場の作用が働きにくい残渣飛沫を低減することが可能となる。これは、錫コートの厚さを、炭酸ガスレーザによるアブレーションにより除去される厚さとほぼ等しくすることにより、照射によって飛散する錫の容積を最小にすることができるからである。通常球形となるドロップレットターゲットを使用する場合には、レーザを照射することにより飛散する厚さより深い部分にある錫の全体積は全て残渣飛沫となる。これに対して、錫のコートワイヤ９１を用いる場合には、錫コートの厚さを適当な値にすることにより、残渣飛沫の発生を低減することができる。残渣飛沫が低減されると、デブリの残りは、ほとんど微粒子となり、この微粒子を帯電することにより磁場によるデブリの捕集効率が飛躍的に増加する。 The operation and action of the seventh embodiment of the present invention are the same as the action and action of the first embodiment, but are greatly different from the operation and action of the first embodiment in the following points. That is, by using the wire target 1b, in particular, the tin-coated wire 91, it is possible to reduce residual droplets that are hard to act on the magnetic field. This is because the volume of tin scattered by irradiation can be minimized by making the thickness of the tin coat approximately equal to the thickness removed by ablation with a carbon dioxide laser. When a droplet target that is normally spherical is used, the entire volume of tin in a portion deeper than the thickness scattered by the laser irradiation becomes a residue droplet. On the other hand, when the tin coat wire 91 is used, generation of residue splashes can be reduced by setting the thickness of the tin coat to an appropriate value. When the residue splash is reduced, most of the remaining debris becomes fine particles, and charging the fine particles dramatically increases the efficiency of collecting the debris by the magnetic field.
本発明は、露光装置の光源として用いられる極端紫外光源装置において利用することが可能である。 The present invention can be used in an extreme ultraviolet light source device used as a light source of an exposure apparatus.
１…ターゲット、１ａ…ドロップレットターゲット、１ｂ…ワイヤターゲット、２…レーザビーム、３…プラズマ、４…ＥＵＶ光、５…ドライバレーザ、６…レーザ集光光学系、７…ターゲット供給装置、８…真空チャンバ、１０…集光ミラー、１５、１６…コイル、１７…帯電装置、１８…スキマー、２０…排気経路、２１…デブリ排気ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）、２２…排気室、２３…捕集室、２４…デブリ通過穴、２５…回収装置、２６…ゲートバルブ、２７…排気装置、２８…回収容器接続部、２９…回収容器、３０…排気経路、３１…デブリ排気ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）、３２…排気室、３３…捕集反応室、３４…隔壁、３５…デブリ通過穴、３６…排気ガス通気穴、３８…反応性ガス供給装置、４５…回収装置、４６…希釈装置、４７…排気装置、４８…除外装置、５１…デブリ排気ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）、５３…捕集反応室、５５…回収装置、５６…希釈装置、５７…排気装置、５８…除外装置、５９…排気装置、６４…捕集反応室、６５…加熱装置、７０…切替バルブ、７１ａ、７１ｂ…排気経路、７２ａ、７２ｂ…デブリ排気ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）、７３ａ、７３ｂ…反応性ガス供給装置、７５ａ、７５ｂ…回収装置、７６ａ、７６ｂ…希釈装置、７７ａ、７７ｂ…排気装置、７８ａ、７８ｂ…除外装置、８５、８６…コイル、９１…コートワイヤ、９２…ターゲット母材、９３…溝 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Target, 1a ... Droplet target, 1b ... Wire target, 2 ... Laser beam, 3 ... Plasma, 4 ... EUV light, 5 ... Driver laser, 6 ... Laser condensing optical system, 7 ... Target supply apparatus, 8 ... Vacuum chamber, 10 ... Condensing mirror, 15, 16 ... Coil, 17 ... Charging device, 18 ... Skimmer, 20 ... Exhaust path, 21 ... Debris exhaust turbo molecular pump (TMP), 22 ... Exhaust chamber, 23 ... Collection chamber 24 ... debris passage hole, 25 ... recovery device, 26 ... gate valve, 27 ... exhaust device, 28 ... recovery container connection, 29 ... recovery container, 30 ... exhaust path, 31 ... debris exhaust turbo molecular pump (TMP), 32 ... exhaust chamber, 33 ... collection reaction chamber, 34 ... partition wall, 35 ... debris passage hole, 36 ... exhaust gas vent hole, 38 ... reactive gas supply device, 45 ... recovery device, 46 ... rare Equipment, 47 ... exhaust device, 48 ... exclusion device, 51 ... debris exhaust turbo molecular pump (TMP), 53 ... collection reaction chamber, 55 ... collection device, 56 ... dilution device, 57 ... exhaust device, 58 ... exclusion device, 59 ... exhaust device, 64 ... collection reaction chamber, 65 ... heating device, 70 ... switching valve, 71a, 71b ... exhaust path, 72a, 72b ... debris exhaust turbo molecular pump (TMP), 73a, 73b ... reactive gas supply Device, 75a, 75b ... Recovery device, 76a, 76b ... Dilution device, 77a, 77b ... Exhaust device, 78a, 78b ... Exclusion device, 85, 86 ... Coil, 91 ... Coated wire, 92 ... Target base material, 93 ... Groove
Claims (13)
極端紫外光の生成が行われるチャンバと、
前記チャンバ内に設置され、プラズマから放射される極端紫外光を集光する集光ミラーと、
前記チャンバに連通する空間に反応性ガスを供給する反応性ガス供給装置と、
前記チャンバ内に磁場を発生するコイルを含む磁場発生装置と、
前記チャンバに連通する排気経路と、
前記排気経路に設けられた第１の排気装置と、
前記第１の排気装置の排気側に接続され、デブリと反応性ガスとが反応して生成された反応生成ガスを回収する回収装置であって、反応生成ガスを希釈する希釈装置と、希釈された反応生成ガスを送出する第２の排気装置と、反応生成ガスを回収する除外装置とを含む前記回収装置と、
を具備する極端紫外光源装置。 A extreme ultraviolet light source device for generating extreme ultraviolet radiation from the plasma by morphism irradiation of the laser beam generated by the driver laser on a target,
A chamber in which extreme ultraviolet light is generated ;
Placed in front Symbol chamber, extreme and ultraviolet condensed to that collector mirror the light emitted from the plasma,
A reactive gas supply device for supplying a reactive gas to a space communicating with the chamber;
A magnetic field generator including a coil for generating a magnetic field in the chamber;
An exhaust passage communicating with the chamber,
A first exhaust device provided in the exhaust path;
A recovery device connected to the exhaust side of the first exhaust device and recovering a reaction product gas generated by a reaction between debris and a reactive gas, a dilution device for diluting the reaction product gas, and a dilution device The recovery device including a second exhaust device for sending out the reaction product gas, and an excluding device for recovering the reaction product gas ;
An extreme ultraviolet light source device comprising:
極端紫外光の生成が行われるチャンバと、
前記チャンバ内に設置され、プラズマから放射される極端紫外光を集光する集光ミラーと、
プラズマから発生するデブリを捕集する捕集反応室と、
前記チャンバと前記捕集反応室との間に接続された排気経路と、
前記捕集反応室に反応性ガスを供給する反応性ガス供給装置と、
前記排気経路に設けられた第１の排気装置と、
前記第１の排気装置の排気側に接続され、デブリと反応性ガスとが反応して生成された反応生成ガスを回収する回収装置であって、反応生成ガスを希釈する希釈装置と、希釈された反応生成ガスを送出する第２の排気装置と、反応生成ガスを回収する除外装置とを含む前記回収装置と、
を具備する極端紫外光源装置。 A extreme ultraviolet light source device for generating extreme ultraviolet radiation from the plasma by morphism irradiation of the laser beam generated by the driver laser on a target,
A chamber in which extreme ultraviolet light is generated ;
Placed in front Symbol chamber, extreme and ultraviolet condensed to that collector mirror the light emitted from the plasma,
A collection reaction chamber for collecting debris generated from plasma;
An exhaust path connected between the chamber and the collection reaction chamber ;
A reactive gas supply device for supplying a reactive gas to the collection reaction chamber;
A first exhaust device provided in the exhaust path;
A recovery device connected to the exhaust side of the first exhaust device and recovering a reaction product gas generated by a reaction between debris and a reactive gas, a dilution device for diluting the reaction product gas, and a dilution device The recovery device including a second exhaust device for sending out the reaction product gas, and an excluding device for recovering the reaction product gas ;
An extreme ultraviolet light source device comprising:
前記捕集反応室に設けられた加熱装置と、 A heating device provided in the collection reaction chamber;
をさらに具備する、請求項１記載の極端紫外光源装置。The extreme ultraviolet light source device according to claim 1, further comprising:
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