JP6241407B2 - 液面レベル検出装置、液面レベル検出方法、高温プラズマ原料供給装置及び極端紫外光光源装置 - Google Patents
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Description
EUV光源装置において、EUV光を発生させる方法はいくつか知られているが、そのうちの一つに極端紫外光放射種(以下、EUV放射種)を加熱して励起することにより高温プラズマを発生させ、その高温プラズマからEUV光を取り出す方法がある。
このような方法を採用するEUV光源装置は、高温プラズマの生成方式により、LPP(Laser Produced Plasma:レーザ生成プラズマ)方式と、DPP(Discharge Produced Plasma:放電生成プラズマ)方式とに分けられる。
このLDP方式EUV光源装置においては、別途比較的容量の大きなリザーバーを用意し、このリザーバーに高温プラズマ原料を収容しておく。そして、このリザーバーから上記コンテナへ高温プラズマ原料を供給する。
いずれの方式のEUV光源装置についても、EUV放射の発生中は高温プラズマ原料が消費されるため、これらのEUV光源装置においては、リザーバーにおける液体状の高温プラズマ原料の貯蔵量が徐々に減少する。
また、液体状の高温プラズマ原料の液面レベルを検出する別の方法としては、例えば特許文献2に記載の技術がある。この技術は、温度変化によってスズの液面レベルを検出する熱電対や、レーザ光の反射によってスズの液面レベルを検出するレーザ変位計を用いるものである。
この図11に示す構成の液面レベルセンサによって、スズ911の液面レベルを検出する場合、通常であればスズ911の液面レベルが金属棒901のセンシング端部の高さよりも下回ると両者は電気的に開状態となるので、スズ911の液面レベルが所定の液面レベルより下回ったことが電気的に検出される。
しかしながら、温度センサのような応答速度の遅い液面レベルセンサの場合、上限レベルへ液面レベルが到達したのを検出するタイミングが遅れ、場合によっては、リザーバーの容量を超えてスズが供給され、スズが外部に漏出するといった不具合が発生するおそれがある。
そこで、本発明は、溶融スズ等の液体状の高温プラズマ原料を収容するリザーバーにおいて、当該高温プラズマ原料の液面レベル(収容量)を適切に検出することができる液面レベル検出装置、液面レベル検出方法、また、上記リザーバーから安定して高温プラズマ原料を供給することができる高温プラズマ原料供給装置、及びその高温プラズマ原料供給装置を備えた極端紫外光光源装置を提供することを課題としている。
上限レベルの検出に際しては液面レベルの検出タイミングの遅れを抑制し、上限レベルよりも低い液面レベルの検出に際しては、正確に液面レベルを検出することができるので、収容される高温プラズマ原料が容器外に溢れそうになったり、所定量を下回りそうになったりするといった状況を適切に検出することができる。
このように、電気的に液面レベルを検出する構成とすることで、応答速度を速くすることができる。また、液面レベルが上限レベルに到達しない限り、電極棒と液面とは非接触であるため、液面に浮遊する不純物の膜が電極棒にまとわりつくといった不具合も殆ど発生しない。そのため、電気棒と液面との接触により液面レベルを検出する構成であっても、適切に液面レベルを検出することができる。
これにより、電極棒と高温プラズマ原料との化学反応を抑制し、電極棒の腐食や破損を抑制することができる。したがって、安定して液面レベルを検出することができる。
また、上記の液面レベル検出装置において、前記電極棒は、ステンレス鋼の表面に、前記高温プラズマ原料に対して不活性な導電性材料である窒化チタンコーティングが施されていてもよい。
これにより、ステンレス鋼と高温プラズマ原料である、例えばスズ(Sn)との化学反応を抑制し、電極棒の表面に例えばSnFeやSnFe2などの鉄化合物が形成されるのを抑制することができる。このように、液面を浮遊する不純物に対して濡れ性が良好な化合物の形成を抑制するので、金属棒に不純物がまとわりつき易くなるのを抑制することができる。
このように、電気棒をタングステンやモリブデンによって形成するので、高温プラズマ原料との化学反応を抑制し、安定して液面レベルを検出することができる。また、電極棒自体を高温プラズマ原料に対して不活性な導電性材料で形成するため、当該材料によるコーティング処理等が必要なく、電極棒の製造工程を削減することができる。
このように、電極棒を高温プラズマ原料に対して耐腐食性を有すると共に電気絶縁性を有する管状部材に挿入した構造とすることで、仮に液面に浮遊する不純物の膜がまとわりついたとしても液面レベルの誤検出とはならない。したがって、より安定して液面レベルを検出することができる。
さらにまた、上記の液面レベル検出装置において、前記電極棒は、その長手方向が鉛直方向に一致または略一致するように配置されていてもよい。これにより、仮に液面に浮遊する不純物の膜が電極棒にまとわりついたとしても、当該不純物の膜が重力により離脱し易くすることができる。
これにより、センシング部が液体状の高温プラズマ原料に浸漬している状態から、センシング部が液面から露出している状態に変化したときの検出温度変化(温度低下)をもとに、液面レベルが下降して第二の液面レベルに到達したことを検出することができる。このように温度変化を用いた液面レベル検出の場合、液面に浮遊する不純物の膜がセンシング部にまとわりついたとしても検出精度に影響はない。そのため、信頼性の高い液面レベル検出を実現することができる。
これにより、温度センサと高温プラズマ原料との化学反応を抑制し、温度センサの腐食や破損を抑制することができる。したがって、安定して液面レベルを検出することができる。
さらにまた、上記の液面レベル検出装置において、前記温度センサの表面を構成する前記高温プラズマ原料に対して不活性な材料は、窒化チタン、酸化スズ、酸化アルミニウム、ダイアモンド、タングステン、モリブデンのいずれかであってもよい。
このように、温度センサの表面を高温プラズマ原料に対して不活性な材料で覆ったり、温度センサの表面部を高温プラズマ原料に対して不活性な材料で形成したりすることで、安定して液面レベルを検出することができる。
これにより、上限レベルの検出に際しては液面レベルの検出タイミングの遅れを抑制し、上限レベルよりも低い液面レベルの検出に際しては、正確に液面レベルを検出することができる。したがって、収容される高温プラズマ原料が容器外に溢れそうになったり、所定量を下回りそうになったりするといった状況を適切に検出することができる。
これにより、容器内に収容される高温プラズマ原料が常に適正量となるように制御することができる。したがって、安定して高温プラズマ発生部へ高温プラズマ原料を供給することができる。
これにより、安定して極端紫外光(EUV光)を放射することができる。
したがって、当該液面レベル検出装置を備える高温プラズマ原料供給装置は、安定して高温プラズマ発生部へ高温プラズマ原料を供給することができ、極端紫外光光源装置は安定して極端紫外光(EUV光)を放射することができる。
(第1の実施形態)
図1は、本実施形態の極端紫外光光源装置を示す概略構成図である。
極端紫外光光源装置(EUV光源装置)100は、半導体露光用光源として使用可能な、例えば波長13.5nmの極端紫外光(EUV光)を放出する装置である。
本実施形態のEUV光源装置100は、DPP方式のEUV光源装置であり、より具体的には、放電を発生させる電極表面に供給された高温プラズマ原料に対してレーザビーム等のエネルギービームを照射して当該高温プラズマ原料を気化し、その後、放電によって高温プラズマを発生するLDP方式のEUV光源装置である。
放電空間11bには、各々独立して回転可能な一対の放電電極21a,21bが互いに離間して対向配置されている。放電電極21a,21bは、EUV放射種を含む高温プラズマ原料を加熱して励起するためのものである。
放電空間11bの圧力は、高温プラズマ原料を加熱励起するための放電が良好に発生するように、真空雰囲気に維持されている。
EUV集光鏡12は、高温プラズマ原料が加熱励起されることで放出されるEUV光を集光し、チャンバ11に設けられたEUV取出部11dから、例えば露光装置の照射光学系(不図示)へ導くものである。
EUV集光鏡12は、例えば、斜入射型の集光鏡であり、複数枚の薄い凹面ミラーを入れ子状に高精度に配置した構造を有する。各凹面ミラーの反射面の形状は、例えば、回転楕円面形状、回転放物面形状、ウォルター型形状であり、各凹面ミラーは回転体形状である。ここで、ウォルター型形状とは、光入射面が、光入射側から順に回転双曲面と回転楕円面、もしくは、回転双曲面と回転放物面からなる凹面形状である。
デブリトラップ13は、放電によるプラズマ生成の結果生じるデブリを捕捉し、当該デブリがEUV光の集光部へ移動するのを抑制する。
放電電極21aは、その一部が高温プラズマ原料22aを収容するコンテナ23aの中に浸されるように配置される。放電電極21aの略中心部には、モータ24aの回転軸25aが取り付けられている。すなわち、モータ24aが回転軸25aを回転させることにより、放電電極21aは回転する。モータ24aは、制御部50によって駆動制御される。
放電電極21bも、放電電極21aと同様に、その一部が高温プラズマ原料22bを収容するコンテナ23bの中に浸されるように配置される。放電電極21bの略中心部には、モータ24bの回転軸25bが取り付けられている。すなわち、モータ24bが回転軸25bを回転させることにより、放電電極21bは回転する。モータ24bは、制御部50によって駆動制御される。
放電電極21a,21bの表面上に乗った液体状の高温プラズマ原料22a,22bは、放電電極21a,21bが回転することで放電領域に輸送される。
ここで、放電領域とは、両電極21a,21b間の放電が発生する空間であり、両電極21a,21bの周縁部のエッジ部分間距離が最も短い部分である。
コンテナ23a,23bは、チャンバ11内の減圧雰囲気を維持可能な絶縁性の電力導入部11f,11gを介して、パルス電力供給部27に接続されている。コンテナ23a及び23b、並びにスズ22a及び22bは導電性である。放電電極21aの一部及び放電電極21bの一部はそれぞれスズ22a,22bに浸漬しているので、コンテナ23a,23b間にパルス電力供給部27からパルス電力を印加することで、放電電極21a,21b間にパルス電力を印加することができる。
なお、特に図示しないが、コンテナ23a及び23bには、スズ22a,22bを溶融状態に維持する温度調節機構が設けられている。
レーザ源28は、放電領域に輸送された放電電極21a上のスズ22aに対してレーザ光(エネルギービーム)を照射するエネルギービーム照射部である。レーザ源28は、例えばNd:YVO4レーザ装置(Neodymium-doped Yttrium Orthovanadate レーザ装置)である。
このレーザ源28が放出するレーザ光Lは、レーザ光集光部等を介してチャンバ11の窓部11gに入射し、放電電極21a上に導かれる。レーザ源28によるレーザ光の照射タイミングは、制御部50が制御する。
なお、上述したように放電電極21a,21b間にはパルス電力を印加するため、上記放電はパルス放電となり、放射されるEUV光はパルス状に放射されるパルス光となる。
以下、スズ供給機構について説明する。
図2は、コンテナ23aにスズ22aを供給するスズ供給機構30の構成例を示す図である。なお、コンテナ23bにスズ22bを供給するスズ供給機構についても、図2に示すスズ供給機構30と同様の構成を有するため、以下、コンテナ23aにスズ22aを供給するスズ供給機構30についてのみ説明する。
スズ供給機構30は、スズ22aを収容するリザーバー(容器)31を備える。リザーバー31は、コンテナ23aよりも容量が大きく設計されている。
ここで、スズ供給口33は、コンテナ23aにおける放電電極21aが放電領域に到達する直前に通過する領域近傍に形成されている。また、スズ排出口37は、コンテナ23aにおける放電電極21aのレーザ光が照射された部分がコンテナ23a中のスズ22aに再び浸漬する領域近傍に形成されている。
このように、リザーバー31に収容されるスズ22aは、コンテナ23aに対して循環供給される。
EUV光源装置100におけるEUV放射の発生中は、高温プラズマ原料であるスズが消費されるため、リザーバー31におけるスズ22aの貯蔵量(収容量)は徐々に減少する。そのため、リザーバー31には、スズ22aの貯蔵量をモニタリングし、スズ22aの貯蔵量が適正量となるようリザーバー31にスズ22aを補充するスズ貯蔵機構が設けられている。
図3は、スズ貯蔵機構の具体的構成を示す図である。
この図3に示すように、リザーバー31には、当該リザーバー31に収容されているスズ22aの液面レベルを検出するための3つの液面レベルセンサ41〜43が設けられている。
液面レベルセンサ41は、スズ22aの上限レベルLaを検出する上限レベルセンサであり、液面レベルセンサ42は、スズ22aの再充填レベルLbを検出する再充填レベルセンサであり、液面レベルセンサ43は、スズ22aの下限レベルLcを検出する下限レベルセンサである。
ここで、リザーバー31が柱状形状である場合、リザーバー31の内容積において、高さ方向(図3の上下方向)の断面積をSとし、上限レベルLaと再充填レベルLbとの間の高さ方向(図3の上下方向)の距離をHとするとき、スズ22aの液面レベルが再充填レベルLbから上限レベルLaとなるまでの間に、リザーバー31内に充填可能なスズ22aの量Vsは、Vs=S×Hとなる。この充填量Vsは、スズ充填機構60からリザーバー31内に充填される標準充填量(標準供給量)である。
上限レベルセンサ41は、センサ応答が比較的速いセンサであり、本実施形態では、電気的にスズ22aの液面レベルを検知する電極式の液面レベルセンサを用いる。具体的には、上限レベルセンサ41は、棒状の金属部材(電極棒)を含んで構成されるセンシング部411と、検出部(電流計)412と、バッテリー413とを備える。
スズ22a及びリザーバー31は導電性であるため、リザーバー31内に収容されるスズ22aの液面が、上限レベルLaに相当する位置に配置されたセンシング部411と接触すると、センシング部411、スズ22a、リザーバー31、バッテリー413からなる導通回路が電気的に接続されて、電流計412により上記回路が閉回路であること(電流が流れていること)が直ちに検出される。一方、スズ22aの液面レベルがセンシング部411の下端部よりも下側となると、上記導通回路は開回路となり、電流計412は電流が0であることを検出する。
ここで、センシング部411は、図4に示すように、導電性材料からなる金属棒411aを備える。ここで、金属棒411aは、例えばステンレス鋼であってもよい。金属棒411の表面には、スズ22aに対して不活性な導電性材料によるコーティング411bが施されている。コーティング411bは、例えば窒化チタン(TiN)コーティングであってもよい。
なお、ここでは、ステンレス鋼からなる金属棒411aにTiNコーティング411bを施す場合について説明したが、金属棒411a自体をスズ22aに対して不活性な導電性材料で形成してもよい。この場合、金属棒411aの材質としては、例えば、タングステンやモリブデンを採用することができる。
スズ22aの液面レベルが、再充填レベルLb、下限レベルLcを上回っている場合、再充填レベルセンサ42、下限レベルセンサ43は液体状のスズ22aに浸漬された状態となる。そのため、この場合には、温度センサである再充填レベルセンサ42、下限レベルセンサ43は、スズ22aの融点(約232℃)以上の温度を検出する。すなわち、センサの検出温度がスズ22aの融点以上である場合、制御部50は、スズ22aの液面レベルが、再充填レベルLb、下限レベルLcより上回っている状態であると判断することができる。
制御部50は、上限レベルセンサ41、再充填レベルセンサ42及び下限レベルセンサ43からの検出信号をもとに、リザーバー31におけるスズ22aの収容量(貯蔵量)を検出し、当該収容量(貯蔵量)が適正量(ここでは、液面レベルが再充填レベルLbと上限レベルLaとの間)となるように充填制御する。当該充填制御では、制御部50は、スズ充填機構60を駆動制御し、スズ充填機構60からリザーバー31へスズ22aを充填する。
この充填制御処理は、例えば、EUV光源装置100の駆動開始のタイミングで開始し、所定時間毎に繰り返し実行する。なお、上記充填制御処理の開始のタイミングは上記のタイミングに限らない。
先ずステップS1で、制御部50は、上限レベルセンサ41、再充填レベルセンサ42及び下限レベルセンサ43からそれぞれ検出信号を取得し、ステップS2に移行する。
ステップS2では、制御部50は、リザーバー31内のスズ22aの液面レベルが下降して下限レベルLcに到達したか否かを判定する。ここでは、下限レベルセンサ43で検出された温度が、予め設定した閾値温度を下回っているか否かを判定する。
なお、下限レベルセンサ43の設定にセンサ応答の遅延時間分を考慮したマージンを加味しておいてもよい。
ステップS3では、制御部50は、エラー信号を、例えば外部の警報装置に対して出力すると共に、EUV光源装置100の駆動(ポンプ35によるリザーバー31からコンテナ23aへのスズ22aの供給)を停止し、充填制御を終了する。このとき、当該警報装置は、アラームを発したり警告灯を点灯させたりすることで、オペレータに対してエラーが発生していることを報知する。
なお、このステップS3では、制御部50は、エラー信号を図示しない上位制御部に送信するようにしてもよい。この場合には、上位制御部が警報装置を作動したり、EUV光源装置100の駆動を制御したりする。
具体的には、上記のステップS2の処理と同様に、再充填レベルセンサ43による検出温度の移動平均値を常時求め、この移動平均値が上記閾値温度を所定時間(例えば、10分〜20分)下回ったことを確認したとき、スズ22aの液面レベルが再充填レベルLbに到達したと判断する。ここで、上記閾値温度としては、スズ22aの融点である232℃と同等、またはこれを若干上回る温度(例えば、250℃)に設定する。
ステップS5では、制御部50は、スズ充填機構60からリザーバー31へのスズ22aの充填を開始するための充填開始信号Sonを、スズ充填機構60に対して出力し、ステップS6に移行する。このとき、充填開始信号Sonを受けたスズ充填機構60は、リザーバー31へ一定の充填速度でスズ22aを充填する。
このステップS6で、液面レベルが上限レベルLaに到達したと判断した場合にはステップS7に移行し、上限レベルLaに到達していないと判断した場合には後述するステップS9に移行する。
ステップS8では、制御部50は、スズ充填機構60からリザーバー31へスズ22aを充填中であるか否か、すなわち、制御部50から出力された充填停止信号Soffを受信したスズ充填機構60が、リザーバー31へのスズ22aの充填を停止したか否かを判定する。そして、制御部50がスズ充填機構60の後述する充填動作検出手段をモニタしてスズ充填が停止していることを検出した場合(ステップS8でNoの場合)には、ステップS9に移行する。
ステップS9では、制御部50は、充填制御を終了するか否かを判定する。例えば、オペレータによってEUV光源装置100の駆動停止ボタンが押されたことをもって、充填制御を終了すると判断してもよい。このステップS9で、制御部50が充填制御を終了しないと判断した場合には、上記のステップS1に移行する。
ここでは、リザーバー31に必要十分量の液体状スズ22aが充填されており、図2に示すように、リザーバー31からコンテナ23aへスズ22aの循環供給がなされている状態で、EUV光源装置100によるEUV放射を継続して行った場合について説明する。
この場合、原料(スズ22a)は徐々に消費され、図2に示す循環経路内のスズ22aが減少する。すなわち、リザーバー31におけるスズ22aの貯蔵量が徐々に減少する。
このように、リザーバー31内のスズ22aの液面レベルが適正レベル(再充填レベルLbと上限レベルLaとの間)にある状態から、リザーバー31内のスズ22aが減少し、スズ22aの液面レベルが再充填レベルLbを下回ると、温度センサである再充填レベルセンサ42がスズ22aの液面と非接触となる。すると、再充填レベルセンサ42による検出温度が、スズ22aの液面レベルが再充填レベルLbを上回っているときと比較して低下し、制御部50は、当該温度変化をもってスズ22aの液面レベルが再充填レベルLbに到達したと判断する(ステップS4でYes)。
その後、リザーバー31内のスズ22aの液面レベルが上限レベルLaに到達すると、電極式レベルセンサである上限レベルセンサ41のセンシング部411(金属棒411a)がスズ22aの液面に接触する。すると、上限レベルセンサ41の電流計412によって電流値を検出し、制御部50は、当該電流値を確認することでスズ22aの液面レベルが上限レベルLaに到達したと判断する(ステップS6でYes)。
以上の処理により、リザーバー31におけるスズ22aの液面レベルは、適正レベルに制御される。
仮に、EUV光源装置100の作動中に、再充填レベルセンサ42に不具合が発生すると、スズ22aの液面レベルが再充填レベルLbを下回っても再充填レベルセンサ42がこれを検知できず、制御部50はスズ充填機構60に対して充填開始信号Sonを送信できない。すなわち、スズ充填機構60からリザーバー31へのスズ22aの充填は行われない。そのため、当該液面レベルは、そのまま徐々に下降し、下限レベルLcに到達する。
このとき、制御部50は、エラー信号を出力し、オペレータに対してエラーが発生していることを報知する。このように、制御部50は、オペレータによる再充填レベルセンサ42の状態確認作業を促す。
具体的には、上限レベルセンサ41は、電気的に液面レベルを検出する電極式の液面レベルセンサとし、再充填レベルセンサ42及び下限レベルセンサ43は、温度変化により液面レベルを検出する温度センサとする。
本実施形態では、スズ22aの液面レベルが上限レベルLaに到達したことを検出する上限レベルセンサ41として、電気的に液面レベルを検出するといった、応答性の高いセンサを用いる。そのため、液面レベルが上限レベルLaに到達したことを検出するタイミングが遅れたり、リザーバー31から不所望なスズ22aの漏出が発生したりするといった不具合を抑制することができる。
このように、金属棒411aの表面にTiNコーティング411bを施すので、金属棒411aとスズ22aとの化学反応を防ぎ、スズ22aの液面レベルを正確に測定することができる。当該化学反応が起こると、金属棒411aが腐食、破損し、正しく液面レベルを測定できなくなる。例えば、金属棒411aがステンレス棒から構成される場合、表面にTiNコーティング411bがないと、ステンレス棒の表面はスズ(Sn)によって腐食し、当該表面に例えばSnFe,SnFe2などの鉄化合物が形成される。これらの化合物は、スズ22aの液面を浮遊する不純物(スラグ)に対して濡れ性が良好であるので、金属棒411aに不純物がまとわりつきやすくなり、スズ22aの液面レベルを正確に測定できなくなるという不具合が発生してしまう。
そのため、再充填レベルLbや下限レベルLcにスズ22aの液面レベルが到達する際には、スズ22aの液面に浮遊する導電性の不純物の膜が再充填レベルセンサ42や下限レベルセンサ43の表面に付着する可能性が高い。
したがって、仮に、再充填レベルセンサ42、下限レベルセンサ43として、上限レベルセンサ41のように、金属棒を用いて電気的にスズ22aの液面レベルを検知するセンサを用いると、スズ22aの液面レベルが再充填レベルLb、下限レベルLcを下回ったことを検出するタイミングが遅れるといった不具合が発生する可能性が高い。
そこで、本実施形態では、上方から下降する液面レベルを検出する再充填レベルセンサ42及び下限レベルセンサ43として、温度変化により液面レベルを検出する温度センサを用いる。
このように、温度センサを用いた液体レベルセンサは、不純物の膜の影響を受けずに精度良く液面レベルを検出することができる。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
この第2の実施形態は、スズ充填機構60からリザーバー31へ実際に供給したスズの量(実測供給量)をカウントし、その結果をもとに上限レベルセンサ41や再充填レベルセンサ42の不具合発生を検出するようにしたものである。
第2の実施形態におけるスズ貯蔵機構は、図3に示すスズ貯蔵機構において、スズ充填機構60が、リザーバー31へのスズ供給量をカウントする機能を有する点で上述した第1の実施形態とは異なる。また、第2の実施形態における制御部50は、上述した第1の実施形態における制御部50とは異なる処理を実行する。
制御部50は、上記のステップS5でスズ充填機構60に対して充填開始信号Sonを出力した後、ステップS11に移行する。
ステップS11では、制御部50は、スズ充填機構60に対して、リザーバー31へのスズ供給量のカウント開始を指示するためのカウント開始信号CNTonを出力し、上記のステップS6に移行する。
ステップS12では、制御部50は、スズ充填機構60に対して、リザーバー31へのスズ供給量のカウント停止を指示するためのカウント停止信号CNToffを出力し、ステップS13に移行する。
ステップS13では、制御部50は、スズ充填機構60がカウント開始信号CNTonを受けてからカウント停止信号CNToffを受けるまでの間にカウントしたスズ供給量(実測供給量)Vを取得し、ステップS14に移行する。
ステップS14では、制御部50は、ステップS13で取得した実測供給量Vと、リザーバー31の形状、上限レベルLaの位置及び再充填レベルLbの位置に基づいて決定される標準供給量Vsとを比較し、両者の差分の絶対値|Vs−V|が許容ばらつき量α以下であるか否かを判定する。
そして、|Vs−V|≦αである場合には、実測供給量Vと標準供給量Vsとの差分が許容範囲内であると判断して上記のステップS9に移行し、|Vs−V|>αである場合には、実測供給量Vと標準供給量Vsとの差分が許容範囲外であると判断して上記のステップS3に移行する。
上限レベルセンサ41と再充填レベルセンサ42とが共に正常に動作しているものとする。この場合、再充填レベルセンサ42は、リザーバー31内の液面レベルが再充填レベルLbを下回ったことを正確に検出し、制御部50は、リザーバー31内の液面レベルが再充填レベルLbを下回ったタイミングで適切にスズ充填機構60に対して充填開始信号Sonを出力することができる。
そのため、この場合には、スズ充填機構60が充填開始信号Sonを受けてから充填停止信号Soffを受けるまでの間にリザーバー31へ供給したスズ22aの量(実測供給量)Vは、標準供給量Vsと一致する。すなわち|Vs−V|=0となる(ステップS14でYes)。したがって、制御部50は、上限レベルセンサ41及び再充填レベルセンサ42が正常であり、正確にスズ22aが充填されたと判断し、正常充填完了とする。
例えば、再充填レベルセンサ42に不具合が発生し、再充填レベルLbの検出タイミングが遅れると、実測供給量Vは標準供給量Vsよりも多くなる。また、上限レベルセンサ41に不具合が発生し、上限レベルLaの検出タイミングが早まると、実測供給量Vは標準供給量Vsよりも少なくなる。すなわち、いずれの場合も、|Vs−V|>αとなる(ステップS14でYes)。
このように、スズ充填機構60にリザーバー31へのスズ供給量をカウントする機能を設けることで、制御部50による充填開始及び充填停止の指示をもとに、スズ充填機構60からリザーバー31に対して実際に供給したスズ22aの量を把握することができる。したがって、上限レベルセンサ41や再充填レベルセンサ42に不具合が発生した場合には、実測供給量Vと標準供給量Vsとの差分が許容ばらつき量αを超えることをもって、当該不具合を検出することができる。したがって、不適切な検出信号により充填制御が継続されることを防止することができる。
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。
この第3の実施形態は、スズ充填機構60によるスズ供給量のカウントを容易且つ適切に行えるようにしたものである。
図9は、スズ充填機構60の具体的構成を示す図である。
スズ充填機構60は、スズカートリッジ貯蔵室(tin cartridge)61を備える。このスズカートリッジ貯蔵室61には、固体のスズ原料が貯蔵されている。固体スズ原料の形状は、例えば、球状である。なお、固体スズ原料の形状は、棒状や回転楕円体形状、その他ブロック形状など、任意の形状であってよい。この固体スズ原料(以下、「スズ球B」という。)は、事前に酸洗浄されており、スズカートリッジ貯蔵室61に複数個保管されている。
出口部62の下部には、スズ球Bを輸送するためのスズ原料輸送機構63が配置されている。このスズ原料輸送機構63は、回転ディスク63aによってスズ球Bを輸送する回転ディスク型のスズ原料輸送機構(rotating disk)である。回転ディスク63aには、スズ球1つ1つを個別に保持して輸送する輸送孔63aが形成されている。
この回転ディスク63aの回転数をモニタリングすることで、原料供給管65に供給するスズ球Bの数、すなわちリザーバー31に供給するスズ球Bの数をカウントすることができる。また、当該回転数情報から回転ディスク63aを制御することで、スズ球Bの供給量を制御することができる。
スズ原料輸送機構63により輸送されるスズ球Bは、入口部64から原料供給管65を介して、ロードロック部66に一旦供給される。具体的には、スズ球Bは、第一のゲートバルブ66aが開状態で、第二のゲートバルブ66bが閉状態であるロードロック部66に供給される。
その後、ロードロック部66上部の第一のゲートバルブ66aが閉じられ、真空引き用管路66dからロードドック部66の真空引きが開始される。そして、ロードドック部66内において十分な真空が得られた後、ロードロック部66下部の第二のゲートバルブ66bが開き、スズ原料供給用絶縁路(insulation tube)67を介して、スズ球Bがリザーバー31に注入される。ここで、スズ原料供給用絶縁路67の端部には、スズ球Bがリザーバー31に確実に供給されるようなテーパー形状(taper shape)のテーパー部68が形成されている。
なお、第二のゲートバルブ66b及びスズ原料供給用絶縁路67は、真空容器であるEUV光源装置100のチャンバ11内に設置され、リザーバー31に連結されている。EUV光源装置100のチャンバ11内は、放電電極等の高電圧部分11hが存在するので、スズ原料供給用絶縁路67は絶縁性部材から構成される。
スズ球Bをリザーバー31に注入した後は、ロードロック部66下部の第二のゲートバルブ66bを閉じ、ロードロック部66内部は、パージガス供給用管路66eによってパージガス(例えば、Arガス)でパージされる。その後、ロードロック部66のパージが完了したら、上部の第一のゲートバルブ66aを開き、次のスズ球補充の開始準備がなされる。
このように、スズ充填機構60に、リボルバー型の回転ディスク63aを設けることで、リザーバー31へのスズ供給量のカウントを容易且つ適切に行うことができる。
例えば、上述した第2の実施形態のように、制御部50からカウント開始信号CNTon、カウント停止信号CNToffが送信される場合には、これら信号の受信タイミングでそれぞれスズ供給量のカウント開始、カウント停止を行う。そして、スズ充填機構60は、開始信号CNTon受けてからカウント停止信号CNToffを受けるまでの間にリザーバー31に供給した実測供給量Vを制御部50へ送信すればよい。
図5のステップS7において制御部50から出力された充填停止信号Soffを受信したスズ充填機構60は、リザーバー31へのスズ球Bの注入を停止し、ロードロック部66下部の第二のゲートバルブ66bを閉じる。次いでスズ充填機構60は、ロードロック部66内部をパージガス供給用管路66eによってパージガス(例えば、Arガス)でパージする。その後、ロードロック部66のパージが完了したら、スズ充填機構60は、上部の第一のゲートバルブ66aを開き、次に充填開始信号Sonを受信した際におけるスズ球補充の開始準備がなす。すなわち、制御部50から充填停止信号Soffが送信されると、上記ロードロックブ66内部は大気圧となる。そして、次に制御部50から充填開始信号Sonを受信した時点以降、リザーバー31へスズ球Bの注入する時点でロードロック部66は真空状態となる。
上記をまとめると、スズ充填機構60が正常に動作している場合(図5のステップS8でNoの場合)は、上記ロードロック部66の圧力は充填停止信号Soffを受信後に大気圧となり、その後、少なくとも再び充填開始信号Sonを受信する時点までは大気圧が維持される。
よって、圧力計66cでロードロック部66の圧力を測定し、圧力情報を制御部50に送信するようにすれば、制御部50はスズ充填機構60の充填動作を検出することが可能となる。すなわち、圧力計66cをスズ充填機構60の充填動作検出手段として機能させることが可能となる。
上記各実施形態においては、高温プラズマ原料に照射するエネルギービームとしてレーザを用いる場合について説明したが、レーザに代えてイオンビームや電子ビーム等を用いることもできる。
また、上記各実施形態においては、DPP方式のEUV光源装置に適用する場合について説明したが、LPP方式のEUV光源装置にも適用可能である。LPP方式とは、プラズマ生成用ドライバレーザをターゲット材料に照射し、当該ターゲット材料を励起させてプラズマを生成する方式である。
図10は、LPP方式のEUV光源装置200を示す概略構成図である。
この図10に示すように、EUV光源装置200は、光源チャンバ211を有する。光源チャンバ211の内部は、真空ポンプ等により真空状態に維持されている。
光源チャンバ211には、EUV放射種である原料(高温プラズマ原料)212を供給するための原料供給ノズル213が設けられている。原料供給ノズル213は、原料供給ユニット214から供給される原料212(例えば、液滴状のスズ)を所定のターゲットエリアに供給する。
励起用レーザ光発生装置215は、例えば、繰り返し周波数が数kHzであるパルスレーザ装置であり、炭酸ガス(CO2)レーザ、YAGレーザなどが使用される。
なお、上記原料212は、パルスレーザの照射により加熱・励起されて高温プラズマPとなるので、EUV光の発光はパルス発光となる。
ここで、EUV集光鏡218は、例えばモリブデンとシリコンの多層膜でコーティングされた球面形状の反射鏡であり、励起用レーザ光発生装置215およびレーザ光入射窓部217の配置によっては、レーザ光通過穴を必要としない場合もある。
さらに、上記各実施形態においては、EUV光源装置を半導体露光用光源として用いる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、露光用マスクの検査装置等の光源として用いることもできる。
Claims (18)
- 容器内に収容された、高温プラズマを発生させるための液体状の高温プラズマ原料の液面レベルを検出する液面レベル検出装置であって、
前記高温プラズマ原料の液面レベルが上昇して第一の液面レベルに到達したことを検出する第一の液面レベル検出部と、
前記高温プラズマ原料の液面レベルが下降して前記第一の液面レベルよりも低い第二の液面レベルに到達したことを検出する、前記第一の液面レベル検出部とは異なる構成を有する第二の液面レベル検出部と、を備え、
前記第一の液面レベルは、前記容器内に前記高温プラズマ原料の収容が許容される上限レベルであり、
前記第一の液面レベル検出部の液面レベルの検出応答性は、前記第二の液面レベル検出部の液面レベルの検出応答性よりも高く、
前記第二の液面レベル検出部の液面レベルの検出能は、前記第一の液面レベル検出部の液面レベルの検出能よりも高いことを特徴とする液面レベル検出装置。 - 前記第一の液面レベル検出部は、
前記容器内に配置され、先端部が前記第一の液面レベルと同一又は略同一の高さに位置する電極棒と、
前記電極棒の先端部が前記高温プラズマ原料の液面と接触することをもって導通状態となる導通回路と、を備えることを特徴とする請求項1に記載の液面レベル検出装置。 - 前記電極棒の表面は、前記高温プラズマ原料に対して不活性な導電性材料により構成されていることを特徴とする請求項2に記載の液面レベル検出装置。
- 前記電極棒は、ステンレス鋼の表面に、前記高温プラズマ原料に対して不活性な導電性材料である窒化チタンコーティングが施されていることを特徴とする請求項3に記載の液面レベル検出装置。
- 前記電極棒の表面の材質は、前記高温プラズマ原料に対して不活性な導電性材料であるタングステン、及びモリブデンのいずれか一方であることを特徴とする請求項3に記載の液面レベル検出装置。
- 前記第一の液面レベル検出部は、
前記電極棒に外嵌され、前記高温プラズマ原料に対して耐腐食性を有すると共に電気絶縁性を有する材料で構成された管状部材をさらに有し、
前記電極棒の先端部が前記管状部材から前記高温プラズマ原料の液面に向けて露出していることを特徴とする請求項2〜5のいずれか1項に記載の液面レベル検出装置。 - 前記管状部材の材質は、酸化アルミニウムであることを特徴とする請求項6に記載の液面レベル検出装置。
- 前記電極棒は、その長手方向が鉛直方向に一致または略一致するように配置されていることを特徴とする請求項2〜7のいずれか1項に記載の液面レベル検出装置。
- 前記第二の液面レベル検出部は、
前記容器内に配置され、前記第二の液面レベルと同一又は略同一の高さに位置する温度センサを備えることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の液面レベル検出装置。 - 前記温度センサの表面は、前記高温プラズマ原料に対して不活性な材料により構成されていることを特徴とする請求項9に記載の液面レベル検出装置。
- 前記温度センサの表面を構成する前記高温プラズマ原料に対して不活性な材料は、窒化チタン、酸化スズ、酸化アルミニウム、ダイアモンド、タングステン、モリブデンのいずれかであることを特徴とする請求項10に記載の液面レベル検出装置。
- 容器内に収容された、高温プラズマを発生させるための液体状の高温プラズマ原料の液面レベルを検出する液面レベル検出装置であって、
前記容器内に、その先端部が所定の液面レベルと同一又は略同一の高さに位置するように配置され、表面が前記高温プラズマ原料に対して不活性な導電性材料により構成された電極棒と、
前記電極棒の先端部が前記高温プラズマ原料の液面に向けて露出するように当該電極棒に外嵌され、前記高温プラズマ原料に対して耐腐食性を有すると共に電気絶縁性を有する材料で構成される管状部材と、
前記電極棒の先端部が前記高温プラズマ原料の液面と接触することをもって導通状態となる導通回路と、を備え、
前記電極棒は、ステンレス鋼の表面に窒化チタンコーティングが施されたものであり、
前記管状部材の材質は、酸化アルミニウムであることを特徴とする液面レベル検出装置。 - 容器内に収容された、高温プラズマを発生させるための液体状の高温プラズマ原料の液面レベルを検出する液面レベル検出方法であって、
前記高温プラズマ原料の液面レベルが上昇して、前記容器内に前記高温プラズマ原料の収容が許容される上限レベルである第一の液面レベルに到達したことを第一の液面レベルセンサを用いて検出し、前記高温プラズマ原料の液面レベルが下降して前記第一の液面レベルよりも低い第二の液面レベルに到達したことを第二の液面レベルセンサを用いて検出するに際し、
前記第一の液面レベルセンサとして、液面レベルの検出応答性が、前記第二の液面レベルセンサの液面レベルの検出応答性よりも高い液面レベルセンサを用いると共に、前記第二の液面レベルセンサとして、液面レベルの検出能が、前記第一の液面レベルセンサの液面レベルの検出能よりも高い液面レベルセンサを用いることを特徴とする液面レベル検出方法。 - 容器内に収容された、高温プラズマを発生させるための液体状の高温プラズマ原料を、前記高温プラズマを発生させる高温プラズマ発生部へ供給する高温プラズマ原料供給装置であって、
前記請求項1〜11のいずれか1項に記載の液面レベル検出装置と、
前記液面レベル検出装置で検出された前記高温プラズマ原料の液面レベルに基づいて、前記容器内に前記高温プラズマ原料を充填する高温プラズマ充填制御部と、を備えることを特徴とする高温プラズマ原料供給装置。 - 前記第二の液面レベルは、前記容器内に前記高温プラズマ原料の充填が必要となる要充填レベルであり、
前記高温プラズマ充填制御部は、
前記第二の液面レベル検出部で、前記容器内の前記高温プラズマ原料の液面レベルが前記要充填レベルに到達したことを検出したとき、前記容器内への前記高温プラズマ原料の充填を開始する充填開始部と、
前記充填開始部で前記高温プラズマ原料の充填を開始した後、前記第一の液面レベル検出部で、前記容器内の前記高温プラズマ原料の液面レベルが前記上限レベルに到達したことを検出したとき、前記容器内への前記高温プラズマ原料の充填を停止する充填停止部と、を備えることを特徴とする請求項14に記載の高温プラズマ原料供給装置。 - 前記充填開始部で前記容器内への前記高温プラズマ原料の充填を開始してから、前記充填停止部で前記容器内への前記高温プラズマ原料の充填を停止するまでの間に、前記容器内へ充填した前記高温プラズマ原料の量である実測充填量を測定する充填量測定部と、
前記充填量測定部で測定した実測充填量と、前記容器内の前記高温プラズマ原料の液面レベルが前記再充填レベルから前記上限レベルとなるまでの間に前記容器内に充填可能な標準充填量とを比較し、両者の差分が予め設定した許容値を超えているとき、エラー情報を出力するエラー情報出力部と、を備えることを特徴とする請求項15に記載の高温プラズマ原料供給装置。 - 前記第二の液面レベル検出部と同一構成を有し、前記高温プラズマ原料の液面レベルが下降して、前記容器内に前記高温プラズマ原料の収容が最低限必要とされる下限レベルである第三の液面レベルに到達したことを検出する第三の液面レベル検出部と、
前記第三の液面レベル検出部で、前記容器内の前記高温プラズマ原料の液面レベルが前記下限レベルに到達したことを検出したとき、前記容器から前記高温プラズマ発生部への前記高温プラズマ原料の供給を停止する高温プラズマ原料供給停止部と、を備えることを特徴とする請求項14〜16のいずれか1項に記載の高温プラズマ原料供給装置。 - 極端紫外光を放射する極端紫外光光源装置であって、
前記請求項14〜17のいずれか1項に記載の高温プラズマ原料供給装置と、
前記高温プラズマ原料供給装置から供給される前記高温プラズマ原料を加熱して励起し高温プラズマを発生させる高温プラズマ発生部と、を備えることを特徴とする極端紫外光光源装置。
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