JP5559562B2

JP5559562B2 - 極端紫外光光源装置

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Publication number: JP5559562B2
Application number: JP2010028192A
Authority: JP
Inventors: 武志浅山; 弘司柿崎; 彰遠藤; 伸治永井
Original assignee: Gigaphoton Inc
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Priority date: 2009-02-12
Filing date: 2010-02-10
Publication date: 2014-07-23
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Description

この発明は、ターゲット物質にレーザ光を照射してプラズマを生成し該プラズマから極端紫外（ＥＵＶ：ＥｘｔｒｅｍｅＵｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光を発生する極端紫外光光源装置に関する。

近年、半導体プロセスの微細化に伴って、半導体プロセスの光リソグラフィにおける転写パターンの微細化が急速に進展している。次世代においては、６５ｎｍ〜３２ｎｍの微細加工、さらには３０ｎｍ以下の微細加工が要求されるようになる。このため、たとえば、３０ｎｍ以下の微細加工の要求に応えるべく、波長１３ｎｍ程度の極端紫外光（ＥＵＶ）光源と縮小投影反射光学系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、ターゲット物質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（ＬａｓｅｒＰｒｏｄｕｃｅｄＰｌａｓｍａ：レーザ励起プラズマ）光源と、放電によって生成されるプラズマを用いたＤＰＰ（ＤｉｓｃｈａｒｇｅＰｒｏｄｕｃｅｄＰｌａｓｍａ）光源と、軌道放射光を用いたＳＲ（ＳｙｎｃｈｒｏｔｒｏｎＲａｄｉａｔｉｏｎ）光源との３種類がある。これらのうち、ＬＰＰ光源は、ＤＰＰ光源やＳＲ光源と比較してプラズマ密度を大きくできるので、黒体輻射に近い極めて高い輝度が得られるという利点を有する。また、ＬＰＰ光源は、ターゲット物質を選択することによって、所望の波長帯の強い光を得ることが可能であるという利点を有する。さらに、ＬＰＰ光源は、光源の周囲に電極等の構造物がなく、ほぼ等方的な角度分布をもつ点光源であるので、極めて大きな捕集立体角の確保が可能である等の利点を有する。これらのような利点を有するＬＰＰ光源は、数十から数百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注目されている。

このＬＰＰ方式によるＥＵＶ光光源装置は、まず、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光を照射することにより、ターゲット物質が励起されてプラズマ化する。すると、このプラズマからＥＵＶ光を含む様々な波長成分よりなる光が放射される。そこで極端紫外光光源装置は、所望の波長成分、たとえば１３．５ｎｍの波長成分のＥＵＶ光を選択的に反射するＥＵＶ光集光ミラーを用いてＥＵＶ光を所定の位置に集光する。集光されたＥＵＶ光は、露光装置に入力される。ＥＵＶ集光ミラーの反射面には、たとえば、モリブデン（Ｍｏ）の薄膜とシリコン（Ｓｉ）の薄膜とが交互に積層された構造を持つ多層膜（Ｍｏ／Ｓｉ多層膜）が形成されている。この多層膜は、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光に対して高反射率（約６０％から７０％）を示す。

ここで、上述したように、ターゲット物質へのレーザ光照射によってプラズマが生成されるが、このプラズマの発生時に、ガス状のイオン粒子や中性粒子やプラズマになりきれなかった微粒子（金属クラスター）などの各粒子（デブリ）が、プラズマ発生点からその周辺に飛び出す。このデブリは、飛散後、真空チャンバ内に配置されるＥＵＶ光集光ミラーやターゲット物質にレーザ光を集光するための集光用ミラーやその他のＥＵＶ光強度計測光学系などの各種光学素子の表面に入射する。このとき、エネルギーの高い高速イオンデブリは、光学素子の表面を侵食してこの表面に形成された反射膜を破壊してしまう。この結果、光学素子の表面は、ターゲット物質である金属物質で覆われてしまうことになる。また、エネルギーの低い低速イオンデブリや中性粒子デブリは、光学素子の表面に堆積する。この結果、光学素子の表面には、ターゲット物質である金属と光学素子表面の物質との化合物の層が形成されてしまう。このようなデブリの照射によって生じる各光学素子表面の反射膜の破壊あるいは化合物層形成は、光学素子の反射率を低下させるため、この光学素子を使用に耐えないものとしてしまう。

そこで、以下に示す特許文献１は、超電導磁石などの磁場発生手段を用いてプラズマから放出されるイオンデブリを制御するため磁場を発生させる構成を開示する。この構成では、磁場内にＥＵＶ光の発光点が配置される。発光点周辺に発生したプラズマからの正電荷を帯びたイオンデブリは、磁場によるローレンツ力を受けることで、磁力線に絡みつくように磁場方向へ収束しつつドリフトする。これにより、周辺の光学素子にデブリが付着することを防止でき、結果、光学素子が損傷されることを回避できる。また、イオンデブリは、磁場方向に収束しつつドリフトする。そこで、磁場方向と平行な方向にイオンデブリを回収するイオン回収装置を設けることで、効率的にイオンデブリを回収することが可能となる。

特開２００５−１９７４５６号公報

しかしながら、従来技術では、高速イオンのイオンデブリがイオン回収装置の衝突面に衝突する。この高速イオンの衝突によって衝突面がスパッタリングされ、衝突面材料が飛び出す。このため、スパッタリングされた衝突面材料が再び真空チャンバ内に戻り、ＥＵＶ光集光ミラーなどの光学素子や真空チャンバ内壁面に付着してしまう場合がある。

一方、イオン回収装置の衝突面にターゲット物質が付着すると、この付着したターゲット物質が高速イオンによってスパッタリングされて飛び出す。この結果、このスパッタリングされたターゲット物質が再び真空チャンバ内に戻り、ＥＵＶ光集光ミラーなどの光学素子や真空チャンバ内壁面に付着してしまう場合がある。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、イオン回収装置のイオン衝突面および／またはイオン衝突面に堆積した物質がスパッタリングされることで再拡散することを防止することができる極端紫外光光源装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかる極端紫外光光源装置は、チャンバ内でターゲット物質にレーザ光を照射してプラズマを生成し該プラズマから極端紫外光を発生し、この極端紫外光の発生とともに生成されるイオンの流れ方向を磁場または電場によって制御する極端紫外光光源装置において、前記チャンバ側に設けた開口部を介して前記イオンを回収するイオン回収装置と、前記イオン回収装置内に配置され、前記イオンの移動方向に対して傾斜したイオン衝突面を有する阻害機構と、を備えたことを特徴とする。

この発明によれば、真空チャンバ側に設けた開口部を介してイオンを回収するイオン回収装置を設け、該イオン回収装置内で前記イオンが衝突するイオン衝突面で発生するスパッタ粒子の前記開口部方向への移動を阻害して該スパッタ粒子を回収するようにし、スパッタ粒子が真空チャンバに戻らないようにしているので、真空チャンバ内がスパッタ粒子によって汚染されず、極端紫外光の発生を安定かつ長期的に行うことができる。

図１は、この発明の実施の形態１による極端紫外光光源装置の構成を示す断面図である。図２は、この実施の形態１におけるスパッタ粒子の照射方向を示す模式図である。図３は、この実施の形態１によるイオン回収板の変形例を示す模式図である。図４は、図１に示したイオン回収筒の変形例の構成を示す断面図である。図５は、この発明の実施の形態２にかかる極端紫外光光源装置の構成を示す断面図である。図６は、この実施の形態２によるイオン回収筒内の詳細構成を示す模式図である。図７は、この実施の形態２によるイオン回収筒内の変形例の詳細構成を示す模式図である。図８は、この発明の実施の形態３による極端紫外光光源装置の構成を示す断面図である。図９は、この実施の形態３によるイオン回収筒内の詳細構成を示す模式図である。図１０は、この実施の形態３によるイオン回収筒内の変形例の詳細構成を示す模式図である。図１１は、この実施の形態３によるイオン回収筒の変形例の詳細構成を示す模式図である。図１２は、この発明の実施の形態４による極端紫外光光源装置の構成を示す断面図である。図１３は、この発明の実施の形態５による極端紫外光光源装置の構成を示す断面図である。図１４は、この実施の形態５におけるオブスキュレーション領域とイオン回収筒との関係を示す模式図である。図１５は、この発明の実施の形態６によるイオン回収板の構成を示す模式図である。図１６は、この発明の実施の形態７による極端紫外光光源装置の真空チャンバ内部におけるプラズマ発生点付近の構成を示す垂直断面図である。図１７は、図１６に示すイオン回収筒の構成を示す拡大図である。図１８は、図１７に示す静電グリッドの概略構成を示す斜視図である。

以下、図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態である極端紫外光光源装置について説明する。

実施の形態１
まず、この発明の実施の形態１による極端紫外光光源装置を、図面を参照して詳細に説明する。図１は、この発明の実施の形態１による極端紫外光光源装置の断面図である。図１において、この極端紫外光光源装置１は、真空チャンバ１０を有し、この真空チャンバ１０内にドロップレットノズル１１から溶融されたＳｎのドロップレットＤが噴出される。真空チャンバ１０外には、ＹＡＧパルスレーザで実現されるプリプラズマ生成レーザ１２が設けられる。ただし、真空チャンバ１０は、必ずしも真空ポンプ等の廃棄装置に連結されている必要なく、ある程度の気密性を保てるチャンバであればよい。このプリプラズマ生成レーザ１２から出射されたプリプラズマ生成レーザ光Ｌ１は、ウィンドウＷ１を介して真空チャンバ１０内に入射され、真空チャンバ１０内の略中央の位置Ｐ１で、ドロップレットノズル１１から噴出されたドロップレットＤの一部に照射される。この結果、位置Ｐ１に対して−Ｚ方向にプリプラズマＰＰが生成される。プリプラズマとは、プラズマ状態またはプラズマと蒸気の混合物の状態を言う。

真空チャンバ１０外には、ＣＯ_２パルスレーザで実現されるＥＵＶ光生成レーザ１３が設けられる。このＥＵＶ光生成レーザ１３から出射されたＥＵＶ光生成レーザ光Ｌ２は、ウィンドウＷ２を介して真空チャンバ１０内に入射され、プリプラズマＰＰが生成されたタイミングで、プリプラズマＰＰの略中央の位置Ｐ２に照射される。この結果、位置Ｐ２からＥＵＶ光が放射されるとともにイオンデブリが生成される。放射されたＥＵＶ光は、このＥＵＶ光を集光して真空チャンバ１０外に照射するＥＵＶ光集光ミラー１４によって真空チャンバ１０の外部に出力される。

一方、真空チャンバ１０外には、プリプラズマＰＰから拡散したＳｎイオンなどのイオンデブリの移動方向を制御するためにＺ方向に磁界を発生させる一対のマグネット１５ａおよび１５ｂが位置Ｐ１およびＰ２を挟むように設けられる。この一対のマグネット１５ａおよび１５ｂは、超電導磁石または電磁コイルなどによって実現される。位置Ｐ２において発生したイオンデブリは、この一対のマグネット１５ａおよび１５ｂが形成する磁場によるローレンツ力によって、磁力線ＢＬに沿って収束し且つ磁場の中心軸Ｃに沿って移動するイオン流ＦＬとなる。

この実施の形態１では、プリプラズマＰＰが−Ｚ方向に発生するようにしているので、収束したイオン流ＦＬは、−Ｚ方向に移動する。このため、真空チャンバ１０の−Ｚ方向側の側壁には、イオン回収器であるイオン回収筒２０が設けられる。

イオン回収筒２０は、磁場の中心軸Ｃを軸中心とする円筒形をなし、中心軸Ｃに対して垂直で且つ真空チャンバ１０内側に向いた開口２１を有する。この開口２１の直径は、イオン流ＦＬの収束径のたとえば１．５倍以上であり、具体的にはたとえば１００ｍｍ以上である。イオン回収筒２０内には、真空チャンバ１０内側を頂点とし且つ軸が磁界の中心軸Ｃと一致する円錐形のイオン回収板２２が設けられている。このイオン回収板２２の真空チャンバ１０側の表面Ｓａおよびイオン回収筒２０の内壁面Ｓｂは、ターゲット物質が錫（Ｓｎ）である場合、ＳｎイオンによってスパッタリングしにくいＳｉもしくは、熱伝導率が良い材質のＣｕにＳｉを溶射した層で形成されている。これにより、イオンデブリである高速Ｓｎイオンの衝突によってイオン回収板２２の表面Ｓａおよびイオン回収筒２０の内壁面Ｓｂがスパッタリングされることを防止できる。

また、イオン回収板２２の表面Ｓａは、中心軸Ｃに対して傾斜している。これにより、Ｓｎイオンの衝突面が広くなるため、単位面積あたりの衝撃量を小さくすることが可能となる。この結果、イオン回収板２２の表面Ｓａのスパッタリングやこの表面Ｓａに付着したＳｎ原子の再スパッタリングをより低減することが可能となる。なお、表面Ｓａの中心軸Ｃに対する具体的な傾斜角度は、たとえば約３０°である。

つづいて、Ｓｎ^＋イオンによるスパッタリングで発生したスパッタ粒子の出射方向について詳細に説明する。図２は、この実施の形態１におけるスパッタ粒子の照射方向を示す模式図である。図２に示すように、開口２１から流入したＳｎ^＋イオン１０１は、イオン回収板２２の表面Ｓａをスパッタリングしてスパッタ粒子１１１を生成する。ここで、スパッタリングにより生成されたスパッタ粒子は通常スパッタリング面に対してほぼ法線方向に飛んでいくため、イオン衝突面である表面Ｓａを磁界の中心軸Ｃに対して傾斜させることで、スパッタ粒子１１１が開口２１側へ飛散することを防止して、内壁面Ｓｂに捕獲することが可能となる。また、表面Ｓａに衝突した後のＳｎ^＋イオン１０２は、開口２１側には反射せず、開口２１とは反対側に跳飛するため、内壁面Ｓｂに捕獲される。このように、イオン衝突面である表面Ｓａを磁界の中心軸Ｃに対して傾斜させることで、スパッタリングされたスパッタ粒子１１２およびスパッタリング後のＳｎ^＋イオン１０２のいずれについても開口２１側への飛散を防止して内壁面Ｓｂで確実に回収することが可能となる。また、イオン衝突面である表面Ｓａを磁界の中心軸Ｃに対して傾斜させることで、スパッタリングされたスパッタ粒子１１２およびスパッタリング後のＳｎ^＋イオン１０２のいずれについても真空チャンバ１０内への流入を防止することが可能となるため、真空チャンバ１０内が汚染されることがない。この結果、真空チャンバ１０内でのＥＵＶ光の発生を安定かつ長期的に行うことができる。

また、図３は、本実施の形態によるイオン回収板の変形例を示す模式図である。図３に示すように、円錐形のイオン回収板２２に替えて、イオン回収筒２０ａ内に１つの斜板であるイオン回収板２２ａを設けるようにしてもよい。この場合も、イオン衝突面が傾斜しているため、スパッタリングされたスパッタ粒子１１２およびスパッタリング後のＳｎ^＋イオン１０２のいずれについても開口２１側への飛散を防止して内壁面Ｓｂで確実に回収することが可能となる。また、磁界の中心軸Ｃに対して傾斜したイオン回収板２２ａを用いることで、スパッタリングされたスパッタ粒子１１２およびスパッタリング後のＳｎ^＋イオン１０２のいずれについても真空チャンバ１０内への流入を防止することが可能となるため、真空チャンバ１０内が汚染されることがない。この結果、真空チャンバ１０内でのＥＵＶ光の発生を安定かつ長期的に行うことができる。

また、イオン回収板２２の裏面（表面Ｓａと反対側）と底部とによって画成される領域には、イオン回収板２２が過熱しすぎないように、冷却ノズル２３を介して冷却水Ｗが流される。イオン回収板２２の裏面には、温度センサ２４が設けられる。イオン回収板２２は、温度センサ２４で検出された温度がターゲット金属の溶融温度以上（Ｓｎの場合は、２３１℃以上）となるように温調される。これにより、イオン回収板２２の表面Ｓａおよびイオン回収筒２０の内壁面に付着したターゲット金属（本例ではＳｎ）を排出筒２５を介して排出することが可能となる。この結果、イオン回収板２２にＳｎが固着するのを防ぎ、常にスパッタリングに強い表面を露出させることができる。また、直接イオンデブリが衝突しないイオン回収筒２０の内壁面Ｓｂは、そのままでは加熱されない。そこで、図４に示すイオン回収筒２０ａのように、外壁にヒータ２８を設けることで、イオン回収筒２０ａを溶融温度以上に温調しておくと良い。また、溶けたＳｎを重力方向に流すために、イオン回収筒２０ａを排出方向に傾けておくと良い。

たとえば、図４に示すように、イオン回収筒２０ａの内壁面Ｓｂのうち、重力方向側の内壁面ＥＳｂを排出筒２５の入力側の開口２５ａに向けて傾斜させる。排出筒２５の内部流路は重力方向ｇに向いている。排出筒２５の出力側には、溶けたＳｎを回収する回収部２６が設けられる。内壁面Ｓｂに対応する外壁面はヒータ２８に覆われ、また、排出筒２５の外壁面もヒータ２７に覆われる。それぞれの外壁面には、温度センサ２８ａおよび２７ａが取り付けられる。各温調器２８ｂおよび２７ｂは、温度センサ２８ａおよび２７ａが検出した温度をもとにヒータ２８および２７に電流を流すことで、各内壁面の温度をＳｎの溶融温度以上に調節する。一方、上述したように、イオン回収板２２の裏面には、冷却ノズル２３から冷却水Ｗが流される。これにより、イオン回収板２２の表面Ｓａが過度に加熱されないように温度調節される。この温度調節では、温調器２４ｂが、温度センサ２４によって検出された温度をもとにイオン回収板２２の裏面に流す冷却水Ｗの流量を調整する。これによって、イオン回収筒２０ａ内は、ほぼ均一なＳｎの溶融温度に保たれる。しかも、溶けたＳｎは、液体の状態で重力方向にすべて流れ、最終的に回収部２６に回収される。なお、ヒータ２７および２８や冷却水Ｗに限らず、シートヒータやペルチェ素子など各種の温調部材を用いることができる。

なお、上述した実施の形態１では、イオン回収板２２の表面Ｓａおよび内壁面Ｓｂなどのイオン衝突面をＳｉで形成することで、入射されたＳｎイオンに対するスパッタ率を１（原子／イオン）未満としている。ただし、これに限定されず、イオン衝突面にＳｉ等の金属膜を形成しなくてもよい。また、本実施の形態１では、イオン回収筒２０／２０ａからスパッタ粒子が開口２１を介して出て行かないため、イオン回収筒２０／２０ａ全体を真空チャンバ１０内に配置しても良い。

実施の形態２
つぎに、この発明の実施の形態２による極端紫外光光源装置を、図面を参照して詳細に説明する。上述した実施の形態１では、イオン回収板２２の表面Ｓａを傾斜させることによって、少なくともスパッタ粒子が開口２１側へ飛び出すことを防止した。一方、この実施の形態２では、スパッタ粒子を帯電させ、この帯電したスパッタ粒子をクーロン力によってイオン回収筒内に閉じ込めることによって、イオン衝突面から飛び出したスパッタ粒子が真空チャンバ１０側に飛び出すことを防止する。

図５は、この発明の実施の形態２にかかる極端紫外光光源装置の構成を示す断面図である。この実施の形態２では、対向する一対のイオン回収筒３０ａおよび３０ｂを、磁界の中心軸Ｃ上にそれぞれ配置する。これにより、磁界の中心軸Ｃに沿って収束しつつ移動するＳｎイオンをイオン回収筒３０ａおよび３０ｂで回収することが可能となる。このイオン回収筒３０ａ／３０ｂ内部には、底部側から順に、イオン回収板３２ａ／３２ｂ、帯電部３３ａ／３３ｂ、および捕集部３４ａ／３４ｂが設けられる。帯電部３３ａおよび３３ｂは、それぞれイオン回収板３２ａおよび３２ｂからスパッタリングされたスパッタ粒子１２１を正電位に帯電させる。捕集部３４ａおよび３４ｂは、この帯電したスパッタ粒子１２１の開口側へ向く移動軌跡を曲げる。これにより、スパッタ粒子を内壁面側で捕集することが可能となる。

すなわち、図６に示すように、イオン回収板３２ａは、接地され、帯電部３３ａは、内壁面側に一対の帯電電極３３ｃを有し、捕集部３４ａは、内壁面側に一対の捕集電極３４ｃを有する。イオン回収板３２ａで発生したスパッタ粒子１２１は、帯電電極３３ｃ内を通過する際に帯電される。その後、この帯電したスパッタ粒子１２１は、捕集電極３４ｃ内の電界Ｅによるクーロン力によって捕集電極３４ｃのうちのマイナス電極側に移動方向が曲げられることで、捕集部３４ａおよび３４ｂによって捕獲される。この結果、スパッタ粒子１２１は、開口側への移動が阻害され、真空チャンバ１０内への流入が防止される。なお、この実施の形態２では、スパッタ粒子を正電位に帯電させているが、帯電電極に逆向きの電圧を印加すれば、負電位に帯電させても良い。

また、この実施の形態２では、帯電部３３ａを設けるようにしているが、これに限らず、たとえば図７に示すように、イオン回収板３２ａを電源３２ｃによって正電位もしくは負電位にしておき、スパッタ粒子１２１の生成と同時に、スパッタ粒子１２１を帯電するようにしてもよい。この場合、帯電部３３ａおよび３３ｂを削除した構成とすることができる。

実施の形態３
つぎに、この発明の実施の形態３による極端紫外光光源装置を、図面を参照して詳細に説明する。この実施の形態３では、真空チャンバとイオン回収板との間のガスを吸引することによって、発生したスパッタ粒子をイオン回収筒外に排気する。これにより、スパッタ粒子が真空チャンバ内に流入するのを防止することができる。

図８は、この発明の実施の形態３にかかる極端紫外光光源装置の構成を示す断面図である。図８に示すように、この極端紫外光光源装置は、真空チャンバとしてイオン生成真空チャンバ１０ｂとＥＵＶ光生成真空チャンバ１０ａとを有し、それぞれが隣接配置され、磁界の中心軸Ｃを通る開口部３０によって連通している。

イオン生成真空チャンバ１０ｂには、ドロップレットノズル３１が配置される。ドロップレットノズル３１からは、溶融ＳｎのドロップレットＤがイオン生成真空チャンバ１０ｂ内に向けて噴出される。また、イオン生成真空チャンバ１０ｂには、イオン流生成レーザ３２から出射されるイオン流生成レーザ光Ｌ１１を通すウィンドウＷ１１が設けられ、このウィンドウＷ１１を介してイオン流生成レーザ光Ｌ１１がドロップレットＤに照射される。このドロップレットＤに対するイオン流生成レーザ光Ｌ１１の照射によってプリプラズマＰＰが生成される。ここで、プリプラズマＰＰが発生する位置が磁界の中心軸Ｃ近傍であり且つイオン流生成レーザ光Ｌ１１がイオン回収筒４０側から照射されるため、プリプラズマＰＰは、ドロップレットＤに対してイオン回収筒４０側に生成され、磁界の中心軸Ｃ近傍で収束しつつ、中心軸Ｃに沿ってイオン回収筒４０側に移動する。

このプラズマＰＰには、Ｓｎイオン以外に、微粒子や中性粒子などの耐電していないデブリも混在するが、これらのデブリは、磁場の影響を受けないので、イオン生成真空チャンバ１０ｂ内に拡散していく。なお、ドロップレットノズル３１の対向する位置には、残存ドロップレットを回収するドロップレット回収部３４が設けられる。

中心軸Ｃに沿ってイオン回収筒４０側に移動するＳｎイオンは、開口部３０を通ってＥＵＶ光生成真空チャンバ１０ａ内に移動する。この開口部３０の開口径は、移動するＳｎイオン束の径とほぼ同程度に小さい。このため、上述した拡散するデブリである微粒子や中性粒子のほとんどは、ＥＵＶ光生成真空チャンバ１０ａ内には入らない。また、たとえデブリが開口部３０を通過しても、この通過したデブリの移動に指向性があるので、そのほとんどがイオン回収筒４０によって回収され、ＥＵＶ光集光ミラー１４などに付着することがない。

ＥＵＶ光生成真空チャンバ１０ａは、ウィンドウＷ１２を有する。ＥＵＶ光生成レーザ１３から出射されたＥＵＶ光生成レーザ光Ｌ２は、ウィンドウＷ１２を介してＥＵＶ光生成真空チャンバ１０ａ内に入射する。ＥＵＶ光集光ミラー１４の集光位置は、中心軸Ｃ上に設定される。ＥＵＶ光生成レーザ光Ｌ２は、この中心軸Ｃに沿って移動する低速Ｓｎイオン流ＦＬ３が集光位置に到達したタイミングで照射される。これにより、低速Ｓｎイオン流ＦＬ３がプラズマ化してＥＵＶ光を放出するとともに、Ｓｎイオンが生成される。

この低速Ｓｎイオン流ＦＬ３は、Ｓｎイオンがほとんどである。このため、低速Ｓｎイオンをターゲット物質とした場合のＥＵＶ光の発光にのみ必要な少ないパワーのＥＵＶ光生成レーザ光Ｌ２を照射すればよい。この結果、発生するＳｎイオンエネルギーを小さくすることができる。この構成によれば、たとえばイオン回収筒４０のイオン回収板４２に到達するＳｎイオンエネルギーが０．５ｋｅＶ未満となり、結果的に、衝突面でのスパッタリングそのものを抑えることができる。

この実施の形態３では、ガス領域を有するイオン回収筒４０を設けるとともに、ＥＵＶ光生成真空チャンバ１０ａとイオン回収筒４０との間にバッファ筒５０を設けている。

イオン回収筒４０は、イオン回収筒２０と同様に、円筒形をなし、ＥＵＶ光生成真空チャンバ１０ａ側に開口部４５を有する。また、イオン回収筒４０は、円錐状のイオン回収板４２を有する。イオン回収板４２の表面とイオン回収筒４０の内壁面とで画成される空間には、希ガスなどのガスＧが充填されたガス領域が形成される。開口部４５から入射したＳｎイオンは、希ガスと衝突することによって、Ｓｎイオンエネルギーが奪われて、Ｓｎイオンの速度が低減する。この結果、イオン回収板４２の表面などが、Ｓｎイオンによってスパッタリングされにくくなる。

また、ＥＵＶ光生成真空チャンバ１０ａとイオン回収筒４０との間にはバッファ筒５０が設けられる。Ｓｎイオンは、このバッファ筒５０を介してイオン回収筒４０に移動する。バッファ筒５０は、ガス供給部４１によって供給されるガスＧをポンプ５１によって差動排気することによって、ＥＵＶ光生成真空チャンバ１０ａ内へのガス混入を防止している。

ここで、イオン回収板４２で発生したスパッタ粒子１３１は、図９に示すように、ガス領域内に照射されるため、ガスＧと衝突することによってエネルギーが奪われて減速されるとともに、ポンプ５１の排気によって生成されるガス流とともにイオン回収筒４０側に排出される。すなわち、スパッタ粒子１３１は、ＥＵＶ光生成真空チャンバ１０ａ側への流入が阻害される。

なお、イオン回収筒４０内への希ガスの充填は、ガス供給部４１によって行われる。ガス領域のガスは、希ガスに限らず、水素やハロゲンの原子もしくは分子でもよく、またはこれらの混合ガスであってもよい。

また、図１０に示すように、ガス供給部４１によってガスＧを供給せずに、イオン回収筒４０内の空気をポンプ５１によって差動排気してもよい。この場合、この差動排気によって生成されるガス流によって、発生したスパッタ粒子１３１がイオン回収筒４０外に排出される。

なお、ガス領域は、中心軸Ｃ方向の長さが長い方が好ましい。ガス領域が長い場合、Ｓｎイオンとガスとの衝突回数が増大し、Ｓｎイオンの減速を大きくすることができるからである。ただし、ガス領域を長くするとイオン回収筒４０の長さも大きくなるため、たとえば、図１１に示すように、Ｓｎイオン流に垂直な方向に一対の磁石６４ａおよび６４ｂを設けるとともに、ガス領域に磁界Ｂをかけることによって、Ｓｎイオンをローレンツ力にて回転運動させつつ、移動させることが好ましい。この場合、ガス領域の長さが短くても、Ｓｎイオンが移動する軌跡が螺旋状になるため、移動距離を稼ぐことができる。これにより、ガスとＳｎイオンとの衝突回数を大きくすることができるとともに、スパッタ粒子１３１の経路も長くすることができ、結果、スパッタ粒子自体のエネルギーを減衰して、減速することができる。

実施の形態４
つぎに、この発明の実施の形態４を、図面を用いて詳細に説明する。図１２は、この発明の実施の形態４による極端紫外光光源装置の構成を示す断面図である。ただし、図１２には、ＥＵＶ光Ｌ３の出力方向ＤＥとマグネット１５ａおよび１５ｂが形成する磁場の中心軸Ｃとの双方を含む面で極端紫外光光源装置を切断した際の断面図を示す。

上述した各実施の形態では、真空チャンバ１０の外側にイオン回収筒２０、２０ａ、３０ａおよび３０ｂ、または、４０が配置された場合を例に挙げた。これに対し、本実施の形態４では、イオン回収筒２０Ａを真空チャンバ１０の中に配置する。そこで本実施の形態４の具体例を図１２に示す。マグネット１５ａおよび１５ｂは、ＥＵＶ光Ｌ３の出力方向ＤＥと垂直な軸であって、かつ、位置Ｐ１（または位置Ｐ２）を通る中心軸Ｃを含む磁場が形成されるように、真空チャンバ１０の外に配置される。一対のイオン回収筒２０Ａは、イオンデブリの入射方向が中心軸Ｃと一致し且つ位置Ｐ１を挟むように配置される。なお、図１２では、一対のイオン回収筒２０Ａを用いる場合を例に挙げる。ただし、これに限定されず、１つのイオン回収筒２０Ａを備えた構成であってもよい。

真空チャンバ１０のウィンドウＷ２、レーザ集光光学系１４ｂおよびＥＵＶ光集光ミラー１４の孔１４ａを介してＥＵＶ光集光ミラー１４の背面から位置Ｐ１のドロップレットＤにＥＵＶ光生成レーザ光Ｌ２が照射される。その後、ドロップレットＤからプラズマを生成し、ドロップレットＤからＥＵＶ光Ｌ３が放射されると共に、位置Ｐ１の周囲にイオンデブリが発生する。プラスに帯電したイオンデブリは、マグネット１５ａおよび１５ｂが形成する磁場によって収束しつつイオン流ＦＬとなって中心軸Ｃに沿って移動する。その結果、中心軸Ｃ上に配置されたイオン回収筒２０Ａによって回収される。なお、イオン回収筒２０Ａは、上述した実施の形態１〜３のいずれかによるイオン回収筒２０、２０ａ、３０ａおよび３０ｂ、または、４０であってよい。また、位置Ｐ１においてプラズマ化したドロップレットＤから放射されたＥＵＶ光Ｌ３は、ＥＵＶ光集光ミラー１４によって出力方向ＤＥへ向けて集光するように反射されることで、露光機接続部１０Ａから出力される。

このように、イオン回収筒２０Ａを真空チャンバ１０内部に設けることで、極端紫外光光源装置のコンパクト化が可能になると共に、マグネット１５ａおよび１５ｂを固定したままで真空チャンバ１０を引き出すことが可能になる。この結果、真空チャンバ１０に対するメンテナンス作業などを容易化することが可能となる。なお、その他の構成、動作および効果は、上述した実施の形態およびその変形例と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

実施の形態５
つぎに、この発明の実施の形態５を、図面を用いて詳細に説明する。図１３は、この実施の形態５による極端紫外光光源装置の構成を示す断面図である。また、図１４は、この実施の形態５におけるオブスキュレーション領域とイオン回収筒との位置関係を示す模式図である。

図１３に示すように、この実施の形態５による極端紫外光光源装置は、図１２に示す極端紫外光光源装置と同様の構成において、一対のイオン回収筒２０Ａが一対のイオン回収筒２０Ｂに置き換えられている。イオン回収筒２０Ｂは、イオン回収筒２０Ａと同様に、イオンデブリの入射方向が中心軸Ｃと一致し且つ位置Ｐ１を挟むように配置される。ただし、この実施の形態５では、図１４に示すように、イオン回収筒２０Ｂは、その少なくとも一部（先端部分）が、オブスキュレーション領域Ｅ２（露光機が露光に使用しない領域）内に位置するように、真空チャンバ１０内に配置される。なお、オブスキュレーション領域とは、ＥＵＶ光集光ミラー１４によって集光されるＥＵＶ光Ｌ３が露光機において利用されない角度範囲に対応する領域のことをいう。すなわち、この説明では、ＥＵＶ露光機における露光に利用されない角度範囲に対応する３次元的な体積領域をオブスキュレーション領域Ｅ２という。ＥＵＶ露光機における露光に寄与しないオブスキュレーション領域Ｅ２内にイオン回収筒２０Ｂを配置することで、露光機の露光性能やスループットに影響が生じることを回避できる。

このように、少なくとも一部（先端部分）がオブスキュレーション領域Ｅ２内に位置するようにイオン回収筒２０Ｂを配置することで、イオンデブリの発生箇所（位置Ｐ１近傍）とイオン回収筒２０Ｂの開口部分とを近接させることが可能となるため、より効率的かつ確実にイオンデブリを回収することが可能となる。なお、その他の構成、動作および効果は、上述した実施の形態４と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。また、図１３および図１４では、一対のイオン回収筒２０Ｂを用いる場合を例に挙げた。ただし、これに限定されず、１つのイオン回収筒２０Ｂを備えた構成であってもよい。また、各イオン回収筒２０Ｂは、上述した実施の形態１〜３のいずれかによるイオン回収筒２０、２０ａ、３０ａおよび３０ｂ、または、４０であってよい。

実施の形態６
つぎに、この発明の実施の形態６を、図面を用いて詳細に説明する。この実施の形態６では、上述した各実施の形態におけるイオン回収板の他の形態を例示する。図１５は、この実施の形態６によるイオン回収板９２の構成を示す模式図である。上述した実施の形態では、円錐形もしくは平板状のイオン回収板２２、２２ａ、３２ａ、３２ｂ、４２または８２を用いていた。これに対し、この実施の形態６では、図１５に示すようなイオン回収板９２を用いる。

図１５に示すように、この実施の形態６によるイオン回収板９２は、イオン衝突面が磁場の中心軸Ｃと垂直な面に対してねじれるように傾いた複数のフィン９２ａよりなるスクリュー状のイオン回収板９２を用いる。これにより、イオン回収板９２のイオン衝突面（フィン９２ａの表面）に対するイオンデブリＦＩの入射角度をある程度（例えば２０°以下）に抑えることが可能となるため、イオンデブリＦＩをより確実にイオン回収板９２で受け止めることが可能となる。なお、その他の構成、動作および効果は、上述した実施の形態と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

実施の形態７
つぎに、この発明の実施の形態７を、図面を用いて詳細に説明する。上述した実施の形態１では、プラズマ発生点である位置Ｐ１付近で局所磁場を形成してイオンデブリを捕獲して回収した。これに対し、この実施の形態７では、位置Ｐ１近傍で局所電場を形成してイオンデブリを捕獲し回収する。

図１６は、この発明の実施の形態７による極端紫外光光源装置の真空チャンバ内部におけるプラズマ発生点付近の構成を示す垂直断面図である。図１７は、図１６に示すイオン回収筒の構成を示す拡大図である。図１８は、図１７に示す静電グリッドの概略構成を示す斜視図である。

図１６に示すように、位置Ｐ１付近で発生したイオンデブリは、真空チャンバ１０内のオブスキュレーション領域Ｅ２内に設けられたイオン回収筒１２０によって回収される。イオン回収筒１２０は、オブスキュレーション領域Ｅ２内に収まる程度の大きさである。この大きさとしては、たとえば直径３０ｍｍ程度である。

イオン回収筒１２０の位置Ｐ１側には、図１７に示すように、中央に開口が形成された穴あき円板１２４とドーム状の静電グリッド１２８とからなる局所電場発生部が、絶縁体１２６を介して設けられる。ここで、静電グリッド１２８は、図１８に示すように、開口率が９０％以上のグリッドである。したがって、位置Ｐ１へのＥＵＶ光生成レーザ１３の入射および位置Ｐ１からのＥＵＶ光Ｌ３の出射は、実質的に妨げられない。また、穴あき円板１２４の中央に形成された開口の直径は、たとえば直径１０ｍｍ程度である。ただし、これに限定されず、位置Ｐ１付近で発生したイオンデブリのイオン回収筒１２０への流れが妨げられない程度の直径であればよい。

また、プラズマ発生点である位置Ｐ１は、穴あき円板１２４と静電グリッド１２８とが形成する半球状の領域内に位置する。また、ここで、静電グリッド１２８および穴あき円板１２４とは、電気的に接続されており、ともに１〜３ｋＶ程度の正電位（＋ＨＶ）が与えられる。位置Ｐ１付近で発生したイオンデブリは、正イオンに帯電する。拡散しようとするイオンデブリは、静電グリッド１２８が発生する電場から受けるクーロン力によって跳ね返され、穴あき円板１２４の開口を介して低電位側であるイオン回収筒１２０内部に引き寄せられる。穴あき円板１２４とイオン回収筒１２０との間の絶縁体１２６は、これらを電気的に分離するためのアイソレータであり、たとえばＡｌ_２Ｏ_３などの耐電性のある絶縁物を用いて形成される。また、絶縁体１２６の厚さは、静電グリッド１２８とイオン回収筒１２０との電位差によって絶縁破壊を起こさない程度の厚さ、たとえば５ｍｍ程度以上とされる。

イオン回収筒１２０内には、ＥＵＶ光集光ミラー１４側を頂点とする円錐状のイオン回収板１２２が設けられる。このように、ＥＵＶ光生成レーザ光１３が入射する側にイオン回収板１２２の頂点を向けることで、単位面積あたりのＥＵＶ光生成レーザ光１３の照射量を抑えることができるため、ＥＵＶ光生成レーザ光１３に対するダンパ機能を向上することが可能となる。なお、イオン回収筒１２０内に入射したイオンデブリは、イオン回収筒１２０の内壁に付着した後、回収される。

また、穴あき円板１２４には、たとえば内面に人工ダイヤモンドがコートされた板状のＳｉＣやＡｌＮが用いられる。ただし、これに限定されず、耐熱性と高導電率とを併せ持つ材料を用いて形成されていればよい。また、イオン回収筒１２０は、回収したイオンデブリを液化して排出するために、全体がターゲット物質の融点（たとえばＳｎの融点である２３０℃）以上に温調されているとよい。さらに、イオン回収筒１２０は、高導電率のＣｕなどで形成されていてもよい。また、イオン回収筒１２０の表面には、イオンスパッタに強いＭｏ、ＣおよびＴｉなどがコートされていることが好ましい。さらに、ＥＵＶ光集光ミラー１４の反射面を形成する多層膜の構成物質であるＭｏをコートした場合、これがスパッタされたとしても、ＥＵＶ光集光ミラー１４の反射率の低下を少なくすることができる。

以上のように、この実施の形態２では、局所電場をプラズマ発生点付近に形成してイオンデブリを回収するため、上述の実施の形態と同様の効果をそうすることが可能となる。なお、その他の構成および効果は、上述した各実施の形態と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

また、上記実施の形態およびその変形例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、仕様等に応じて種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施の形態が可能であることは上記記載から自明である。さらに、上述の各実施の形態およびその変形例は、相互に適宜組み合わせることが可能である。

さらに、上記実施の形態およびその変形例では、ターゲット物質のプリプラズマ生成用レーザによって、発生したプリプラズマにレーザ光を照射して前記極端紫外光を発生させる例を示した。しかし、これらの例に限定されることなく、たとえば、ターゲット物質に少なくとも１以上レーザ光を照射することによって、ターゲット物質を膨張させる。そして、極端紫外光が発生するのに最適な大きさに膨張したターゲット物質に対して、さらに、レーザ光を照射して極端紫外光を効率よく発生させてもよい。ここで、膨張したターゲット物質とは、ターゲット物質のクラスター、蒸気、微粒子、プラズマの内のいずれか１つまたは複数の状態を含む状態である。

また、上記実施の形態およびその変形例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、仕様等に応じて種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施の形態が可能であることは上記記載から自明である。例えば各実施の形態に対して適宜例示した変形例は、他の実施の形態に対して適用することも可能であることは言うまでもない。

１極端紫外光光源装置
１０真空チャンバ
１０Ａ露光機接続部
１０ａＥＵＶ光生成真空チャンバ
１０ｂイオン生成真空チャンバ
１１ドロップレットノズル
１２プリプラズマ生成レーザ
２１、２５ａ開口
１３ＥＵＶ光生成レーザ
１４ＥＵＶ光集光ミラー
１４ａ孔
１４ｂレーザ集光光学系
１５ａ、１５ｂマグネット
２０、２０ａ、２０Ａ、２０Ｂ、３０ａ、３０ｂ、４０イオン回収筒
２２、２２ａ、３２ａ、３２ｂ、４２、８２、９２イオン回収板
２３冷却ノズル
２４温度センサ
２４ｂ温調器
２５排出筒
２６回収部
２７、２８ヒータ
２７ａ、２８ａ温度センサ
２７ｂ、２８ｂ温調器
３０、４５開口部
３１ドロップレットノズル
３２イオン流生成レーザ
３２ｃ電源
３３ａ、３３ｂ帯電部
３３ｃ帯電電極
３４ドロップレット回収部
３４ａ、３４ｂ捕集部
３４ｃ捕集電極
４１ガス供給部
５０バッファ筒
５１ポンプ
６４ａ、６４ｂ磁石
９２ａフィン
１０１、１０２Ｓｎ^＋イオン
１１１、１１２、１２１、１３１スパッタ粒子
１２０イオン回収筒
１２２イオン回収板
１２４穴あき円板
１２６絶縁体
１２８静電グリッド
Ｂ磁界
ＢＬ磁力線
Ｃ中心軸
Ｄドロップレット
ＤＥ出力方向
Ｅ電界
ＥＳｂ内壁面
Ｅ２オブスキュレーション領域
ＦＩイオンデブリ
ＦＬイオン流
ＦＬ３低速Ｓｎイオン流
Ｇガス
Ｌ１プリプラズマ生成レーザ光
Ｌ１１イオン流生成レーザ光
Ｌ２ＥＵＶ光生成レーザ光
Ｌ３ＥＵＶ光
Ｐ１、Ｐ２位置
ＰＰプリプラズマ
Ｓａ表面
Ｓｂ内壁面
Ｗ冷却水
Ｗ１、Ｗ２、Ｗ１１、Ｗ１２ウィンドウ

Claims

チャンバ内でターゲット物質にレーザ光を照射してプラズマを生成し該プラズマから極端紫外光を発生し、この極端紫外光の発生とともに生成されるイオンの流れ方向を磁場または電場によって制御する極端紫外光光源装置において、
前記チャンバ側に設けた開口部を介して前記イオンを回収するイオン回収装置と、
前記イオン回収装置内に配置され、前記イオンの移動方向に対して傾斜したイオン衝突面を有する阻害機構と、
を備えたことを特徴とする極端紫外光光源装置。
前記阻害機構は、前記イオン衝突面と前記開口部との間に配置され、前記イオンが衝突するイオン衝突面で発生するスパッタ粒子の移動方向を曲げる捕集機構を含むことを特徴とする請求項１に記載の極端紫外光光源装置。
前記スパッタ粒子を帯電させる帯電機構を備え、
前記捕集機構は、帯電されたスパッタ粒子をクーロン力によって移動方向を曲げることを特徴とする請求項２に記載の極端紫外光光源装置。
前記帯電機構は、前記イオン衝突面に高電位をかけて前記スパッタ粒子を帯電させることを特徴とする請求項３に記載の極端紫外光光源装置。
前記阻害機構は、前記イオン衝突面と前記開口部との間のガスを吸引し、該吸引されるガス流によって前記スパッタ粒子の前記開口部への移動をさらに阻害することを特徴とする請求項１に記載の極端紫外光光源装置。
前記阻害機構は、前記イオン衝突面と前記開口部との間にガスを流入させ、前記スパッタ粒子と前記ガスとの衝突によって該スパッタ粒子の前記開口部への移動をさらに阻害することを特徴とする請求項１に記載の極端紫外光光源装置。
前記イオン衝突面と前記開口部との間にガスを流入するガス流入機構と、
前記ガスを吸引するガス吸引機構と、
を備えたことを特徴とする請求項６に記載の極端紫外光光源装置。
前記イオン回収装置のイオン回収板の温度をターゲット物質の融点以上に温度調節する温度調節機構と、
ターゲット金属を重力方向に流す流出機構と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の極端紫外光光源装置。