JP5580032B2 - 極端紫外光光源装置 - Google Patents
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Description
この発明は、ターゲット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（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。
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ＥＵＶ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光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。
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という問題が生じる。
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という問題が生じる。
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、本発明による極端紫外光光源装置は、ターゲット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、前記イオンの入射方向に対して斜めに配置されたイオン衝突面を備え、前記イオン衝突面に入射したイオンを回収するイオン回収部と、前記イオン衝突面の温度を前記ターゲットが過熱せず且つ溶融する温度以上に調節する温度調節部と、を備え、前記イオン衝突面は、前記イオンによるスパッタ率が１原子／イオン未満となる材質で構成されていることを特徴とする。
また、本発明による極端紫外光光源装置は、ターゲット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、イオン衝突面に前記イオンによるスパッタ率が１原子／イオン未満となる材質が配置またはコートされた、前記イオンを回収するイオン回収装置と、前記プラズマ発生点からイオン衝突面までの間に設けられ、前記イオンを前記ターゲットの材料のスパッタ率が１未満となるイオンエネルギーに低減する低減機構と、を備え、前記低減機構は、前記ターゲットからプラズマを生成するとともに該プラズマからイオンを分離出力するプラズマ生成チャンバと、前記分離出力されたイオンにレーザ光を照射して極端紫外光を発生して外部出力する極端紫外光生成チャンバと、を備えたことを特徴とする。
さらに、本発明による極端紫外光光源装置は、ターゲット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、イオン衝突面に前記イオンによるスパッタ率が１原子／イオン未満となる材質が配置またはコートされた、前記イオンを回収するイオン回収装置と、前記プラズマ発生点からイオン衝突面までの間に設けられ、前記イオンを前記ターゲットの材料のスパッタ率が１未満となるイオンエネルギーに低減する低減機構と、を備え、前記低減機構は、前記ターゲットからターゲット蒸気を生成する蒸気生成チャンバと、前記ターゲット蒸気にレーザ光を照射して極端紫外光を発生して外部出力する極端紫外光生成チャンバと、を備えたことを特徴とする。
この発明によれば、イオンを回収するイオン回収装置を設け、該イオン回収装置のイオン衝突面に、前記イオンによるスパッタ率が１原子／イオン未満となる金属を配置またはコートしているので、イオン衝突面の物質および／またはイオン衝突面に堆積した物質のスパッタリングによる再拡散を防止することができる。
以下、図面を参照して、この発明を実施するためのいくつかの形態による極端紫外光光源装置について説明する。
実施の形態１
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を有する。この真空チャンバ１０内にドロップレットノズル１１からは、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パルスレーザであるプリプラズマ生成レーザ１２が設けられる。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内に入射した後、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の一部に入射する。この結果、−Ｚ方向にプリプラズマＰＰが生成される。なお、プリプラズマとは、プラズマ状態またはプラズマと蒸気との混合物の状態を言う。
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を有する。この真空チャンバ１０内にドロップレットノズル１１からは、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パルスレーザであるプリプラズマ生成レーザ１２が設けられる。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内に入射した後、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の一部に入射する。この結果、−Ｚ方向にプリプラズマＰＰが生成される。なお、プリプラズマとは、プラズマ状態またはプラズマと蒸気との混合物の状態を言う。
また、真空チャンバ１０外には、ＣＯ２パルスレーザである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内に入射した後、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に入射する。これにより、プリプラズマＰＰからＥＵＶ光が放射するとともに、イオンデブリが生成される。放出した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、位置Ｐ１およびＰ２を挟むように、Ｚ方向の磁場を発生させる一対のマグネット１５ａおよび１５ｂが設けられる。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構成される。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に沿って収束しつつ磁場の中心軸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方向の側面には、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の形状は、磁場の中心軸Ｃを軸中心とする円筒形である。このイオン回収筒２０は、中心軸Ｃに垂直で真空チャンバ１０内側に向いた面に開口２１が形成されている。この開口２１の径は、イオン流ＦＬの収束径の１．５倍以上であり、好ましくは１００ｍｍ以上の径である。イオン回収筒２０内には、真空チャンバ１０側を頂点とし軸が中心軸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１０の内壁面Ｓｂには、イオンデブリである高速Ｓｎイオンの衝突によるスパッタリングを防止するために、Ｓｎイオンによってスパッタリングされ難いＣまたはＳｉ製の膜、もしくは、熱伝導率が良い材質のＣｕにＣまたはＳｉを溶射した多層膜が形成されている。ここで、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できる。中心軸Ｃと垂直な面に対する表面Ｓａの傾斜角度θ（図２参照）は、例えば約３０°としてもよい。
イオン回収板２２の表面Ｓａの裏面とイオン回収筒２０の底部とによって区画される領域には、イオン回収板２２が過熱しないように、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、この温度センサ２４の検出温度に基づいて冷却水Ｗの流量が調整される。これにより、過熱せず且つターゲット金属が溶融する温度以上（Ｓｎの場合は、２３１℃以上）となるように、イオン回収板２２が温調される。イオン回収板２２の表面Ｓａまたはイオン回収筒２０の内壁面Ｓｂに付着した溶解しているＳｎは、排出筒２５を介して排出される。これにより、イオン回収板２２の表面ＳａがＳｎで覆われることを防止して、常にスパッタリングに強い表面を露出させておくことが可能となる。なお、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ので、ヒータを設けて溶融温度以上に温調しておくと良い。また、溶けたＳｎは自重によって重力方向に流れる。そこで、イオン回収筒２０および排出筒２５の排出方向は、重力方向に傾いているとよい。
たとえば、図２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は、排出筒２５の入力側の開口２５ａにかけて重力方向に傾斜している。もちろん、排出筒２５の内部流路の排出方向は重力方向の成分を含む。そして、排出筒２５の重力方向の他端には、溶けたＳｎを回収する回収部２６が設けられる。また、内壁面Ｓｂに対応する外壁面はヒータ２８で覆われる。排出筒２５の外壁面もヒータ２７で覆われる。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に電圧を印加する。これにより、各内壁面の温度が、Ｓｎが溶融する温度に調節される。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が流入される。これにより、イオン回収板２２の表面Ｓａの温度が、Ｓｎが溶融する温度に調整される。この温度調節は、温度センサ２４によって検出された温度をもとに、温調器２４ｂが流入する冷却水Ｗの量を調整することによって行われる。このような構成により、イオン回収筒２０ａ内が、ほぼ均一なＳｎの溶融温度に保たれる。しかも、イオン回収筒２０ａにトラップされたＳｎが溶けた状態で重力方向に流れ、最終的に回収部２６に回収される。なお、温調には、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。
ここで、図１に示したイオン回収板２２の表面Ｓａおよび内壁面Ｓｂは、Ｓｉで形成されていた。ただし、これは入射したＳｎイオンに対するスパッタ率が１（原子／イオン）未満となる材質の一例である。スパッタ率は、入射する１つのＳｎ粒子に対してスパッタされる原子数の割合である。例えばスパッタ率が１０の場合、１個のＳｎイオンが入射したとき、１０個の原子がスパッタされることを意味する。つまりスパッタ率が１未満ということは、１以下の原子がスパッタされることを意味する。いいかえれば、スパッタリングされる粒子数が非常に少ないと言える。
図３は、種々の材質をパラメータとした場合におけるスパッタ率の入射Ｓｎイオンエネルギー依存性を示している。イオン回収筒２０に入射されるＳｎイオンエネルギーは、例えば０．５ｋｅＶ近傍である。そこで、図３を参照すると、Ｓｎイオンエネルギーが０．５ｋｅＶ近傍の場合、Ｗ（タングステン）、Ｓｎ（錫）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｓｉ（シリコン）、Ｃ（カーボン）の何れにおいても、スパッタ率が１未満とであることから、これらの材質でイオン回収板２２の表面Ｓａおよび内壁面Ｓｂを形成することで、スパッタを低減できることが分かる。また、ＭｏはＳｎイオンエネルギーが１ｋｅＶ程度以下、ＳｉはＳｎイオンエネルギーが３ｋｅＶ程度以下、ＣにいたってはＳｎイオンエネルギーが９ｋｅＶ程度以下であれば、スパッタ率を１未満とすることが可能である。
さらに、図３から、Ｓｎイオンエネルギーが小さいほどスパッタ率が低減することが明らかであるため、入射されるＳｎイオンエネルギーを低下させること、あるいは、発生時のＳｎイオンエネルギー自体を小さくすることで、材料選択の幅を広げることが可能であることが分かる。特に、Ｓｎに関してもスパッタ率が１未満となるので、入射されるＳｎイオンエネルギーを０．５未満とすることが好ましい。これは、イオン回収筒２０内部の表面に付着したＳｎのスパッタリングを低減できるからである。
この実施の形態１では、プリプラズマＰＰを生成し、このプリプラズマＰＰをターゲットとしてＥＵＶ光を生成している。プリプラズマＰＰをターゲットとして用いた場合、発生する最大Ｓｎイオンエネルギーが０．６ｋｅＶであることが実験的にわかっている。したがって、表面Ｓａ等をＳｉでコーティングしておくことで、このコーディング材（Ｓｉ）がスパッタリングされることを低減できる。
このプリプラズマＰＰターゲットは、図４に示すように、ドロップレットＤに強度の弱いＹＡＧレーザ光などのプリプラズマ生成レーザ光Ｌ１を照射することで生成される。プリプラズマ生成レーザ光Ｌ１の照射により、プリプラズマＰＰがドロップレットＤから吹き出すように生成される。ＥＵＶ光の生成には、このプリプラズマＰＰにＣＯ２レーザ光などのＥＵＶ光生成レーザ光Ｌ２を照射するという、２段階照射が用いられる。ＹＡＧレーザ光などのプリプラズマ生成レーザ光Ｌ１の強度は弱いため、生成されるプリプラズマＰＰ内のＳｎイオンエネルギーは、ＣＯ２レーザ光などを用いた場合よりも１桁小さくなる。また、固体やドロップレットＤ自体をターゲットとするのではなく、プリプラズマＰＰをターゲットとしてＥＵＶ光を生成するため、ＣＯ２レーザ光などのＥＵＶ光生成レーザ光Ｌ２は、ＥＵＶ光生成の励起エネルギー分の強度を有すればよい。これにより、ＥＵＶ光生成レーザ光Ｌ２の強度を小さくすることができる。この結果、生成されるＳｎイオンエネルギーの初期エネルギーを小さくすることが可能となる。なお、液体ＳｎのドロップレットＤでなく、プレート、ワイヤ、リボンなどの固体ターゲットを用いた場合でも、図５に示すように、固体ターゲットＤＤの表面に、プリプラズマ発生レーザ光Ｌ１を照射してプリプラズマＰＰを吹き出すように生成し、この生成したプリプラズマＰＰにＥＵＶ光生成レーザ光Ｌ２を照射する２段階照射によって、生成されるＳｎイオンエネルギーの初期エネルギーを小さくすることができる。
さらに、ＥＵＶ光の生成に３段階以上の多段階照射を用いることで、生成されるＳｎイオンエネルギーの初期エネルギーをさらに小さくすることが可能である。図６は、液体ＳｎのドロップレットＤに対して３段階照射を行ってＥＵＶ光を発光する場合の状態を示す模式図である。図６に示すように、ドロップレットＤに対して第１のプリプラズマ生成レーザ光ＬＬ１を照射して第１のプリプラズマＰＰ１を生成し、さらにこの第１のプリプラズマＰＰ１に対して第２のプリプラズマ生成レーザ光ＬＬ２を照射して第２のプリプラズマＰＰ２を生成し、最後にこの第２のプリプラズマＰＰ２に対してＥＵＶ光生成レーザ光ＬＬ３を照射してＥＵＶ光を生成する。この際、初期エネルギーの小さいＳｎイオンが生成される。このような３段階照射を用いることで、生成されるＳｎイオンの初期エネルギーをさらに小さくすることができるため、イオン回収板２２の表面Ｓａ等の照射面でのスパッタリングをより確実に防止することが可能となる。同様に、図７に示した固体ターゲットＤＤを用いた場合にも、３段階照射などの多段階照射を用いることが可能である。なお、固体ターゲットＤＤの場合、固体ターゲットＤＤの形状を、回転プレートや、移動ワイヤや、移動リボンとすることによって、プリプラズマ生成レーザ光の照射位置に常に新たなＳｎ面を連続供給できるようにすることが好ましい。
以上のように、この実施の形態１では、イオン回収筒２０におけるＳｎイオンが衝突する衝突面（イオン回収板２２の表面Ｓａもしくは表面Ｓａを覆う膜の表面）を、スパッタ率が１未満となる金属面としているので、衝突面を形成する材料のスパッタリングを防止できる。この結果、真空チャンバ１０内のイオン汚染を防止することができる。また、ＥＵＶ光生成過程においてプリプラズマＰＰを生成する多段階照射を採用することによって、Ｓｎイオンの初期エネルギーを小さくすることができるので、衝突面におけるスパッタリングをより確実に防止し、真空チャンバ１０内のイオン汚染をさらに防止することができる。なお、衝突面にＳｎが堆積した場合であっても、Ｓｎイオンエネルギーの初期エネルギーを小さくすることによって、堆積したＳｎが再スパッタリングされることを低減できる。
また、図８に示すように、イオンデブリによるスパッタ率は、イオン回収板２２の表面Ｓａに対するイオンデブリの入射角度に依存する。なお、図８は、Ｓｎイオンエネルギーを１ｋｅＶとした場合のスパッタ率の入射角度依存性を示す図である。そこで、この実施の形態では、中心軸Ｃと垂直な面に対するイオン回収板２２の表面Ｓａの傾斜角度θを２０°以下に抑える。これにより、スパッタ率が低減されるため、より確実にイオンデブリをイオン回収板で受け止めることが可能となる。
実施の形態２
上述した実施の形態１では、プリプラズマを生成する過程を含む多段階照射を採用することによって、Ｓｎイオンの初期エネルギーを小さくするようにしていた。これに対し、この実施の形態２では、ターゲットとしてマスリミテッドターゲットを用いることで、デブリとして放出されるターゲット原子の初期エネルギーを低減する。マスリミテッドターゲットとは、質量が必要なＥＵＶ光が得られる最小の質量に抑えられたターゲットである。たとえば、図９に示すマスリミテッドターゲットは、１０μｍ径のドロップレットＤ１である。これにより、ＥＵＶ光生成レーザ光の強度を小さくすることが可能となるため、結果的に、発生するＳｎイオンエネルギーの初期エネルギーを小さくすることが可能となる。具体的に、４％のＥＵＶ光変換効率を得るには、１〜５×１０１８ｃｍ−３程度のＳｎ密度が必要である。これを満足するには、ノズル１１ａから噴出される液体ＳｎのドロップレットＤ１の径が１０μｍであればよい。ドロップレットＤ１の径を１０μｍとした場合にＥＵＶ光生成レーザ光Ｌ２に要求されるパワーは、１０１０Ｗ／ｃｍ２程度である。なお、マスリミテッドターゲットに上述した多段階照射を組み合わせることで、Ｓｎイオンエネルギーをさらに低減させることも可能である。
上述した実施の形態１では、プリプラズマを生成する過程を含む多段階照射を採用することによって、Ｓｎイオンの初期エネルギーを小さくするようにしていた。これに対し、この実施の形態２では、ターゲットとしてマスリミテッドターゲットを用いることで、デブリとして放出されるターゲット原子の初期エネルギーを低減する。マスリミテッドターゲットとは、質量が必要なＥＵＶ光が得られる最小の質量に抑えられたターゲットである。たとえば、図９に示すマスリミテッドターゲットは、１０μｍ径のドロップレットＤ１である。これにより、ＥＵＶ光生成レーザ光の強度を小さくすることが可能となるため、結果的に、発生するＳｎイオンエネルギーの初期エネルギーを小さくすることが可能となる。具体的に、４％のＥＵＶ光変換効率を得るには、１〜５×１０１８ｃｍ−３程度のＳｎ密度が必要である。これを満足するには、ノズル１１ａから噴出される液体ＳｎのドロップレットＤ１の径が１０μｍであればよい。ドロップレットＤ１の径を１０μｍとした場合にＥＵＶ光生成レーザ光Ｌ２に要求されるパワーは、１０１０Ｗ／ｃｍ２程度である。なお、マスリミテッドターゲットに上述した多段階照射を組み合わせることで、Ｓｎイオンエネルギーをさらに低減させることも可能である。
また、図１０に示すように、マスリミテッドターゲットとしてナノ粒子含有ターゲットＤ２を用いても良い。このナノ粒子含有ターゲットＤ２は、ナノサイズのＳｎ微粒子を水やアルコールに含有させてノズル１１ｂから射出したものであり、ターゲットの質量をより小さくすることができる。この場合も、ターゲットの質量が必要なＥＵＶ光を得る最小の質量となるため、必要なＥＵＶ光生成レーザ光の強度を小さくすることができ、結果的に、生成されるＳｎイオンエネルギーをさらに低減させることができる。
さらに、図１１に示すようなマスリミテッドターゲットＤ３を用いても良い。このマスリミテッドターゲットＤ３は、透明基板２９表面上にＳｎ膜であるターゲット膜ＤＤ３を形成しておき、透明基板２９の裏面からマスリミテッドターゲット生成レーザ光Ｌ４を照射してターゲット膜ＤＤ３のＳｎを剥離させることで生成することができる。剥離したＳｎは、必要なＥＵＶ光生成のための最小質量をもつＳｎ微粒子の状態で、透明基板２９表面上方に飛び出す。これにより、必要なＥＵＶ光生成のための最小質量をもつＳｎ微粒子であるマスリミテッドターゲットＤ３が分散生成される。その後、この分散生成されたマスリミテッドターゲットＤ３群に対してＥＵＶ光生成レーザ光Ｌ２を照射することによって、ＥＵＶ光が生成される。この場合も、ターゲットの質量を必要なＥＵＶ光を得る最小の質量とすることが可能となるため、必要なＥＵＶ光生成レーザ光Ｌ２の強度を小さくすることができ、結果的に、生成されるＳｎイオンエネルギーをさらに低減させることができる。
実施の形態３
つぎに、この発明の実施の形態３について説明する。図１２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。この実施の形態３では、磁場の中心軸Ｃ上に配置された、対向する一対のイオン回収筒３０ａおよび３０ｂが設けられる。この一対のイオン回収筒３０ａおよび３０ｂによって、磁場の中心軸Ｃに沿って収束しつつイオン流ＦＬ１およびＦＬ２となって移動するＳｎイオンが回収される。このイオン回収筒３０ａおよび３０ｂは、Ｓｎイオンの入射側に接地されたグリッド電極３３ａおよび３３ｂを備えるとともに、底部側に高い正電位が印加されたイオン回収板３２ａおよび３２ｂを備える。この構成により、グリッド電極３３ａおよび３３ｂとイオン回収板３２ａおよび３２ｂとの間にそれぞれかかる電界によって入射するＳｎイオンの速度が低下するため、イオン回収板３２ａ，３２ｂに衝突する際のＳｎイオンエネルギーを小さくすることが可能となる。すなわち、入射する正イオンであるＳｎイオンは、クーロン力Ｆを受けて速度が減少されて、Ｓｎイオンエネルギーが小さくなる。これによって、イオン回収板３２ａおよび３２ｂの衝突面でのスパッタ率を低減することができる。なお、ドロップレットＤに対して直接、ＥＵＶ光生成レーザ光Ｌ２を照射してプラズマを生成することでＥＵＶ光を生成する場合、発生したＳｎイオンは、磁場の中心軸Ｃの両側に移動していく。そこで、本実施の形態３では、２つのイオン回収筒３０ａおよび３０ｂを設けている。
つぎに、この発明の実施の形態３について説明する。図１２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。この実施の形態３では、磁場の中心軸Ｃ上に配置された、対向する一対のイオン回収筒３０ａおよび３０ｂが設けられる。この一対のイオン回収筒３０ａおよび３０ｂによって、磁場の中心軸Ｃに沿って収束しつつイオン流ＦＬ１およびＦＬ２となって移動するＳｎイオンが回収される。このイオン回収筒３０ａおよび３０ｂは、Ｓｎイオンの入射側に接地されたグリッド電極３３ａおよび３３ｂを備えるとともに、底部側に高い正電位が印加されたイオン回収板３２ａおよび３２ｂを備える。この構成により、グリッド電極３３ａおよび３３ｂとイオン回収板３２ａおよび３２ｂとの間にそれぞれかかる電界によって入射するＳｎイオンの速度が低下するため、イオン回収板３２ａ，３２ｂに衝突する際のＳｎイオンエネルギーを小さくすることが可能となる。すなわち、入射する正イオンであるＳｎイオンは、クーロン力Ｆを受けて速度が減少されて、Ｓｎイオンエネルギーが小さくなる。これによって、イオン回収板３２ａおよび３２ｂの衝突面でのスパッタ率を低減することができる。なお、ドロップレットＤに対して直接、ＥＵＶ光生成レーザ光Ｌ２を照射してプラズマを生成することでＥＵＶ光を生成する場合、発生したＳｎイオンは、磁場の中心軸Ｃの両側に移動していく。そこで、本実施の形態３では、２つのイオン回収筒３０ａおよび３０ｂを設けている。
また、この実施の形態３では、イオン回収板３２ａおよび３２ｂの衝突面にスパッタ率が小さいＭｏを配置している。このように衝突面にＭｏを用いた場合や上述の実施の形態１のようにＳｉを用いた場合、ＭｏやＳｉはＥＵＶ光集光ミラー１４のＥＵＶ光反射多層膜を形成する物質でもあるので、たとえＳｎイオンによってスパッタリングされて真空チャンバ１０内に飛び出したとしても、その影響を小さくすることができる。
以上のように、この実施の形態３では、イオン回収筒３０ａ，３０ｂに入射するＳｎイオンの速度を電界によって低減するため、イオン回収板３２ａ，３２ｂの衝突面に衝突するＳｎイオンエネルギーを小さくすることが可能となる。この結果、Ｓｎイオンによって衝突面がスパッタリングされることを防止することができる。
実施の形態４
つぎに、この発明の実施の形態４について説明する。この実施の形態４では、低速イオン流ターゲットを生成し、この低速イオン流ターゲットにＥＵＶ光生成レーザ光を照射することによってＥＵＶ光を生成する。低速イオン流ターゲットを用いることで、発生するＳｎイオンエネルギーを小さくすることが可能である。
つぎに、この発明の実施の形態４について説明する。この実施の形態４では、低速イオン流ターゲットを生成し、この低速イオン流ターゲットにＥＵＶ光生成レーザ光を照射することによってＥＵＶ光を生成する。低速イオン流ターゲットを用いることで、発生するＳｎイオンエネルギーを小さくすることが可能である。
図１３に示すように、この実施の形態４による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とを有する。イオン生成真空チャンバ１０ｂとＥＵＶ光生成真空チャンバ１０ａとは、隣接配置され、磁場の中心軸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内には、ドロップレットノズル３１が配置される。このドロップレットノズル３１からは、イオン生成真空チャンバ１０ｂ内へ向けて、溶融ＳｎのドロップレットＤが噴出される。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が設けられる。イオン流生成レーザ光Ｌ１１は、このウィンドウＷ１１を介してドロップレット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が発生する位置は、磁場の中心軸Ｃ近傍である。イオン流生成レーザ光Ｌ１１は、イオン回収筒２０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２０側に生成される。その後、プリプラズマＰＰは、磁場の中心軸Ｃ近傍に収束しつつ中心軸Ｃに沿ってイオン回収筒２０側に移動する。
このプリプラズマ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含まれる。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２０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は、移動するＳｎイオン束の径とほぼ同じ径であり、十分に小さい。したがって、上述した拡散するデブリである微粒子や中性粒子は、ほとんどＥＵＶ光生成真空チャンバ１０ａ内に入ることができない。また、たとえデブリが開口部３０を通過しても、このデブリの移動は指向性があるので、そのほとんどをイオン回収筒２０によって回収することが可能である。この結果、ＥＵＶ光集光ミラー１４などデブリが付着することを防止できる。
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、このウィンドウ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上に配置される。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Ｐ３に到達したタイミングで照射される。これにより、ＥＵＶ光が生成されるとともに、Ｓｎイオンが生成される。
図１４は、Ｓｎイオンが上述した磁場によってイオン生成真空チャンバ１０ｂからＥＵＶ光生成真空チャンバ１０ａに移動する状態を模式的に示している。この低速Ｓｎイオン流ＦＬ３は、そのほとんどがＳｎイオンである。したがって、ＥＵＶ光の発光のみに必要な強度をもった小さいパワーのＥＵＶ光生成レーザ光Ｌ２をターゲットである低速Ｓｎイオンに照射すればよいため、結果的に、発生するＳｎイオンのエネルギーを小さくすることができる。これにより、イオン回収筒２０のイオン回収板２２に到達するＳｎイオンエネルギーがたとえば０．５ｋｅＶ未満となり、この結果、衝突面のスパッタ率を１未満とすることができる。
なお、低速イオンのみをＥＵＶ光生成真空チャンバ１０ａに導入する手法としては、マグネット１５ａおよび１５ｂによる磁場を用いて低速Ｓｎイオンを収束させつつ移動させる手法のみならず、たとえば、図１５に示すように、イオン生成真空チャンバ１０ｂ内で低速イオン流ＦＬ３の流れ方向に対して垂直に磁場または電場を発生させることで、イオン化されていない重い非イオン化デブリと低速のＳｎイオンとを分離すると共に、低速のＳｎイオンが分離される位置に開口部３０を設ける手法を用いることもできる。このような手法によれば、分離されたＳｎイオンが開口部３０を介してそのまま直線的にＥＵＶ光生成真空チャンバ１０ａ内に移動することで、低速イオン流ＦＬ３が形成される。この場合、非イオン化デブリを捕捉するスパッタ防止膜３５を、非イオン化デブリが分離されて拡散する位置に設けることが好ましい。なお、図１５では、ターゲットにドロップレットを用いた場合を例示した。ただし、これに限るものではない。たとえば図１６に示すように、固体のターゲットであるプレートＤＤを用いた場合も同様である。固体ターゲットとしては、上述したように、プレートの他に、ワイヤやリボンがある。
以上のように、この実施の形態４では、Ｓｎイオンのみを取り出すイオン生成真空チャンバ１０ｂを備えると共に、イオン生成真空チャンバ１０ｂから導入されたＳｎイオンのみに対してＥＵＶ光生成レーザ光Ｌ２を照射してＥＵＶ光を発光出力する構成を備えているため、発生するＳｎイオンのエネルギーを低減することができ、結果的に、衝突面のスパッタ率を１未満とすることができる。
実施の形態５
上述した実施の形態４では、イオン生成真空チャンバ１０ｂ内でプラズマを生成させ、このプラズマからＳｎイオンのみを取り出してＥＵＶ光生成真空チャンバ１０ａ内に流入させてＥＵＶ光を発光出力させた。これに対し、この実施の形態５では、図１７に示すように、金属蒸気生成チャンバ１０ｃ内で、蒸気生成用レーザ光Ｌ２１をドロップレットＤに照射してターゲット材であるＳｎを蒸発させる。この蒸発したＳｎ蒸気を、Ｓｎ蒸気流ＦＬ４として開口部３０を介してＥＵＶ光生成真空チャンバ１０ａ内に蒸気の拡散によって流入させる。
上述した実施の形態４では、イオン生成真空チャンバ１０ｂ内でプラズマを生成させ、このプラズマからＳｎイオンのみを取り出してＥＵＶ光生成真空チャンバ１０ａ内に流入させてＥＵＶ光を発光出力させた。これに対し、この実施の形態５では、図１７に示すように、金属蒸気生成チャンバ１０ｃ内で、蒸気生成用レーザ光Ｌ２１をドロップレットＤに照射してターゲット材であるＳｎを蒸発させる。この蒸発したＳｎ蒸気を、Ｓｎ蒸気流ＦＬ４として開口部３０を介してＥＵＶ光生成真空チャンバ１０ａ内に蒸気の拡散によって流入させる。
ＥＵＶ光生成真空チャンバ１０ａ内に流入したＳｎ蒸気流ＦＬ４には、ＥＵＶ光生成レーザ光Ｌ２が照射される。これにより、ＥＵＶ光が生成されるとともに、Ｓｎイオンが生成される。この場合、ＥＵＶ光生成レーザ光Ｌ２が照射されるＳｎは、ガス状であるため、ＥＵＶ光を生成するのに必要なレーザ光量は小さくてよい。この結果、発生するＳｎイオンのエネルギーを小さくすることができる。これにより、イオン回収筒２０の衝突面がスパッタリングされることを防止できる。なお、開口部３０は、径が小さいため発生したＳｎ蒸気から、ある指向性をもった蒸気のみをＥＵＶ光生成真空チャンバに導くことができる。つまり、Ｓｎ蒸気流ＦＬ４は、ＥＵＶ光生成真空チャンバ１０ａ内において指向性をもって移動する。
また、図１７では、ターゲットに溶融ＳｎのドロップレットＤを使用した場合を例示した。ただし、これに限るものではない。たとえば、図１８に示すように、固体のターゲットであるプレートＤＤを用いた場合も同様に、Ｓｎ蒸気流ＦＬ４を生成することができる。なお、本実施の形態５では、ターゲット材に蒸気生成用レーザ光Ｌ２１を照射してＳｎ蒸気を発生した。ただし、これに限らず、たとえばレーザ光以外に熱源から供給される熱を用いてターゲット材を蒸発させることでＳｎ蒸気を発生させるなど、Ｓｎ蒸気を発生させることが可能な種々の方法を用いることが可能である。
実施の形態６
つぎに、この発明の実施の形態６について説明する。この実施の形態６では、イオン回収筒の前段あるいはイオン回収筒内であってイオン回収板の前段に、Ｓｎイオンと衝突するガス領域が設けられる。このガス領域によってＳｎイオンを減速することが可能となるため、衝突時のＳｎイオンエネルギーを小さくして衝突面におけるスパッタリングを防止することが可能となる。
つぎに、この発明の実施の形態６について説明する。この実施の形態６では、イオン回収筒の前段あるいはイオン回収筒内であってイオン回収板の前段に、Ｓｎイオンと衝突するガス領域が設けられる。このガス領域によってＳｎイオンを減速することが可能となるため、衝突時のＳｎイオンエネルギーを小さくして衝突面におけるスパッタリングを防止することが可能となる。
図１９は、この発明の実施の形態６によ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６では、図１３に示したイオン回収筒２０に替えて、ガス領域を有するイオン回収筒４０が設けられるとともに、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が設けられる。
イオン回収筒４０の形状は、イオン回収筒２０と同様に、円筒形である。また、イオン回収筒４０は、ＥＵＶ光生成真空チャンバ１０ａ側に開口部４５が形成されている。さらに、イオン回収筒４０は、イオン回収板２２に対応する円錐状のイオン回収板４２を有する。このイオン回収板４２の表面およびイオン回収筒４０の内壁面には、低スパッタ材としてのＳｉ膜が形成されている。イオン回収板４２の表面とイオン回収筒４０の内壁面とで区画される空間には、希ガスなどのガスで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るため、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。
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または分子でもよく、もしくはこれらの混合ガスであってもよい。
なお、上述したように、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において、ガス供給部４１から供給されたガスは、ポンプ５１によって差動排気される。これにより、ＥＵＶ光生成真空チャンバ１０ａ内へのガスが混入することが防止される。
また、ガス領域の中心軸Ｃ方向の長さは、長い方が好ましい。これは、ガス領域を長くすることで、Ｓｎイオンとガスとの衝突回数を増加させることが可能となるため、結果的に、Ｓｎイオンを大きく減速することが可能となるためである。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。そこで、たとえば図２０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、この一対の磁石６４ａおよび６４ｂを用いてガス領域に磁場Ｂをかけることが好ましい。これにより、Ｓｎイオンをローレンツ力によって回転運動させつつ移動させることが可能となる。この場合、Ｓｎイオンが移動する軌跡が螺旋状となるため、ガス領域の長さが短い場合でも、移動距離を長くすることが可能となる。この結果、ガスとＳｎイオンとの衝突回数を増加させることが可能となる。
以上のように、この実施の形態６では、イオン回収筒の前段あるいはイオン回収筒内であってイオン回収板の前段にＳｎイオンと衝突するガス領域が設けられているため、イオン回収筒に入射したＳｎイオンを減速させることが可能となる。これにより、イオン回収板に入射するＳｎイオンのエネルギーを小さくすることが可能となるため、衝突面におけるスパッタリングを防止することができる。
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。図２１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構成を示す断面図である。ただし、図２１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。
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。図２１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構成を示す断面図である。ただし、図２１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、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７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７では、図２１に示すように、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プラズマ発光点Ｐ１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と一致し且つプラズマ発光点Ｐ１を挟むように配置される。なお、図２１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の背面からプラズマ発光点Ｐ１のドロップレットＤにＥＵＶ光生成レーザ光１３が照射されると、プラズマ化したドロップレットＤからＥＵＶ光Ｌ３が放射されると共に、プラズマ発光点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１〜６のいずれかによるイオン回収筒２０、３０ａおよび３０ｂ、または、４０であってよい。また、プラズマ発光点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８
つぎに、この発明の実施の形態８を、図面を用いて詳細に説明する。図２２は、この実施の形態８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２３は、この実施の形態８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。
つぎに、この発明の実施の形態８を、図面を用いて詳細に説明する。図２２は、この実施の形態８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２３は、この実施の形態８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２２に示すように、この実施の形態８による極端紫外光光源装置は、図２２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と一致し且つプラズマ発光点Ｐ１を挟むように配置される。ただし、この実施の形態８では、図２３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、ＥＵＶ光Ｌ３の影となる領域であるオブスキュレーション領域Ｅ２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、露光機１１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レーション領域Ｅ２という。ＥＵＶ露光機１１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（プラズマ発光点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７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２２および図２３では、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１〜６のいずれかによるイオン回収筒２０、３０ａおよび３０ｂ、または、４０であってよい。
実施の形態９
つぎに、この発明の実施の形態９を、図面を用いて詳細に説明する。この実施の形態９では、上述した各実施の形態におけるイオン回収筒の他の形態を例示する。図２４は、この実施の形態９によるイオン回収筒８０の構成を示す断面図である。上述した実施の形態では、円錐形のイオン回収板２２または４２もしくは平板状のイオン回収板３２ａまたは３２ｂが底に配置されたイオン回収筒２０，３０ａ、３０ｂまたは４０を用いていた。これに対し、この実施の形態９では、図２４に示すようなイオン回収筒８０を用いる。
つぎに、この発明の実施の形態９を、図面を用いて詳細に説明する。この実施の形態９では、上述した各実施の形態におけるイオン回収筒の他の形態を例示する。図２４は、この実施の形態９によるイオン回収筒８０の構成を示す断面図である。上述した実施の形態では、円錐形のイオン回収板２２または４２もしくは平板状のイオン回収板３２ａまたは３２ｂが底に配置されたイオン回収筒２０，３０ａ、３０ｂまたは４０を用いていた。これに対し、この実施の形態９では、図２４に示すようなイオン回収筒８０を用いる。
図２４に示すように、この実施の形態９によるイオン回収筒８０は、イオン衝突面が磁場の中心軸Ｃと垂直な面に対して傾いた平板状のイオン回収板８２を用いる。これにより、イオン回収板８２に対するイオンデブリＦＩの入射角度を、例えば２０°以下に抑えてスパッタ率を低く維持しながら、重力を利用して回収を容易にすることが可能となる。本形態におけるイオン回収板８２は平板状であり、円錐形のイオン回収板２２を用いる実施の形態１に比べて加工が容易であるため低コストで構成できる。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１０
つぎに、この発明の実施の形態１０を、図面を用いて詳細に説明する。この実施の形態１０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２５は、この実施の形態１０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、円錐形のイオン回収板２２または４２、もしくは、平板状のイオン回収板３２ａ，３２ｂまたは８２を用いていた。これに対し、この実施の形態１０では、図２５に示すようなイオン回収板９２を用いる。
つぎに、この発明の実施の形態１０を、図面を用いて詳細に説明する。この実施の形態１０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２５は、この実施の形態１０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、円錐形のイオン回収板２２または４２、もしくは、平板状のイオン回収板３２ａ，３２ｂまたは８２を用いていた。これに対し、この実施の形態１０では、図２５に示すようなイオン回収板９２を用いる。
図２５に示すように、この実施の形態１０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。
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とは、ターゲットのクラスター、蒸気、微粒子、プラズマの内のいずれか１を含む状態である。
１ 極端紫外光光源装置
１０ 真空チャンバ
１０Ａ 露光機接続部
１０ａ ＥＵＶ光生成真空チャンバ
１０ｂ イオン生成真空チャンバ
１１，３１ ドロップレットノズル
１１ａ，１１ｂ ノズル
１２ プリプラズマ生成レーザ
１３ ＥＵＶ光生成レーザ
１４ ＥＵＶ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，２０Ｂ，２０ａ，３０ａ，３０ｂ，４０，６０ イオン回収筒
２１，２５ａ 開口
２２，３２ａ，３２ｂ，４２，６２ イオン回収板
２３ 冷却ノズル
２４，２７ａ，２８ａ 温度センサ
２４ｂ，２７ｂ，２８ｂ 温調器
２５ 排出筒
２６ 回収部
２７，２８ ヒータ
２９ 透明基板
３０，４５，５５ 開口部
３２ イオン流生成レーザ
３３ａ，３３ｂ グリッド電極
３４ ドロップレット回収部
４１，６１ ガス供給部
５０ バッファ筒
５１ ポンプ
６４ａ，６４ｂ 磁石
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ１１，Ｗ１２ ウィンドウ
Ｃ 中心軸
ＤＥ 出力方向
ＰＰ プリプラズマ
Ｌ１ プリプラズマ生成レーザ光
Ｌ２ ＥＵＶ光生成レーザ光
Ｌ３ ＥＵＶ光
Ｌ１１ イオン流生成レーザ光
ＦＬ３ 低速Ｓｎイオン流
ＦＬ４ Ｓｎ蒸気流
Ｅ２ オブスキュレーション領域
１０ 真空チャンバ
１０Ａ 露光機接続部
１０ａ ＥＵＶ光生成真空チャンバ
１０ｂ イオン生成真空チャンバ
１１，３１ ドロップレットノズル
１１ａ，１１ｂ ノズル
１２ プリプラズマ生成レーザ
１３ ＥＵＶ光生成レーザ
１４ ＥＵＶ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，２０Ｂ，２０ａ，３０ａ，３０ｂ，４０，６０ イオン回収筒
２１，２５ａ 開口
２２，３２ａ，３２ｂ，４２，６２ イオン回収板
２３ 冷却ノズル
２４，２７ａ，２８ａ 温度センサ
２４ｂ，２７ｂ，２８ｂ 温調器
２５ 排出筒
２６ 回収部
２７，２８ ヒータ
２９ 透明基板
３０，４５，５５ 開口部
３２ イオン流生成レーザ
３３ａ，３３ｂ グリッド電極
３４ ドロップレット回収部
４１，６１ ガス供給部
５０ バッファ筒
５１ ポンプ
６４ａ，６４ｂ 磁石
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ１１，Ｗ１２ ウィンドウ
Ｃ 中心軸
ＤＥ 出力方向
ＰＰ プリプラズマ
Ｌ１ プリプラズマ生成レーザ光
Ｌ２ ＥＵＶ光生成レーザ光
Ｌ３ ＥＵＶ光
Ｌ１１ イオン流生成レーザ光
ＦＬ３ 低速Ｓｎイオン流
ＦＬ４ Ｓｎ蒸気流
Ｅ２ オブスキュレーション領域
Claims (13)
- ターゲット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、
重力方向に対して傾き且つ前記磁場または前記電場によって制御された前記イオンの流れ方向に対して傾いて配置されたイオン衝突面を備え、前記イオン衝突面に入射したイオンを回収するイオン回収部と、
前記イオン衝突面の温度を前記ターゲットが過熱せず且つ溶融する温度以上に調節する温度調節部と、
を備え、
前記イオン衝突面は、前記イオンによるスパッタ率が１原子／イオン未満となる材質で構成されていることを特徴とする極端紫外光光源装置。 - 前記ターゲットの材質は、Ｓｎであり、
前記イオン衝突面の材料は、Ｗ、Ｓｎ、Ｒｕ、Ｍｏ、ＳｉまたはＣであ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。 - 前記プラズマ発生点からイオン衝突面までの間に設けられ、前記イオンを前記ターゲットの材料のスパッタ率が１未満となるイオンエネルギーに低減する低減機構をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の極端紫外光光源装置。
- 前記低減機構は、
前記ターゲット物質のプラズマおよび／または蒸気をプリプラズマとして生成する１以上のプリプラズマ生成レーザと、
前記生成され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極端紫外光生成レーザと、
を備えた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。 - 前記ターゲット物質の膨張したターゲットを生成する１以上のレーザと、
前記生成された膨張したターゲットにレーザ光を照射して前記極端紫外光を発生させる極端紫外光生成レーザと、
を備えた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。 - 前記低減機構は、前記イオン回収装置内のイオン入力側とイオン衝突面との間に前記イオンの移動を減速するクーロン力を生成させる電場を形成する電場形成手段であることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一つに記載の極端紫外光光源装置。
- 前記低減機構は、前記イオン衝突面の前段に設けられ前記イオンと衝突するガスが充填されたガス領域が形成されたガス部であることを特徴とする請求項３〜６のいずれか一つに記載の極端紫外光光源装置。
- 前記低減機構は、
前記ターゲットからプラズマを生成するとともに該プラズマからイオンを分離出力するプラズマ生成チャンバと、
前記分離出力されたイオンにレーザ光を照射して極端紫外光を発生して外部出力する極端紫外光生成チャンバと、
を備えたことを特徴とする請求項３〜７のいずれか一つに記載の極端紫外光光源装置。 - 前記低減機構は、
前記ターゲットからターゲット蒸気を生成する蒸気生成チャンバと、
前記ターゲット蒸気にレーザ光を照射して極端紫外光を発生して外部出力する極端紫外光生成チャンバと、
を備えたことを特徴とする請求項３〜８のいずれか一つに記載の極端紫外光光源装置。 - 前記低減機構は、所望の極端紫外光出力を得るために必要な最小質量のターゲットを供給するターゲット供給部であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の極端紫外光光源装置。
- 前記イオン衝突面の前記磁場の中心軸と垂直な面に対する傾きは、２０°以下であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の極端紫外光光源装置。
- ターゲット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、
イオン衝突面に前記イオンによるスパッタ率が１原子／イオン未満となる材質が配置またはコートされた、前記イオンを回収するイオン回収装置と、
前記プラズマ発生点からイオン衝突面までの間に設けられ、前記イオンを前記ターゲットの材料のスパッタ率が１未満となるイオンエネルギーに低減する低減機構と、
を備え、
前記低減機構は、
前記ターゲットからプラズマを生成するとともに該プラズマからイオンを分離出力するプラズマ生成チャンバと、
前記分離出力されたイオンにレーザ光を照射して極端紫外光を発生して外部出力する極端紫外光生成チャンバと、
を備えたことを特徴とする極端紫外光光源装置。 - ターゲット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、
イオン衝突面に前記イオンによるスパッタ率が１原子／イオン未満となる材質が配置またはコートされた、前記イオンを回収するイオン回収装置と、
前記プラズマ発生点からイオン衝突面までの間に設けられ、前記イオンを前記ターゲットの材料のスパッタ率が１未満となるイオンエネルギーに低減する低減機構と、
を備え、
前記低減機構は、
前記ターゲットからターゲット蒸気を生成する蒸気生成チャンバと、
前記ターゲット蒸気にレーザ光を照射して極端紫外光を発生して外部出力する極端紫外光生成チャンバと、
を備えたことを特徴とする極端紫外光光源装置。
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