JP6763959B2 - チャンバ装置、ターゲット生成方法および極端紫外光生成装置 - Google Patents

チャンバ装置、ターゲット生成方法および極端紫外光生成装置 Download PDF

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Description

本開示は、チャンバ装置、ターゲット生成方法および極端紫外光生成装置に関する。
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、２０ｎｍ以下の微細加工が要求されるようになる。このため、例えば２０ｎｍ以下の微細加工の要求に応えるべく、波長１３．５ｎｍの極端紫外（ＥＵＶ）光を生成する極端紫外光生成装置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光生成装置としては、ターゲット材料にパルスレーザ光を照射することによって生成されるプラズマが用いられるＬＰＰ（Laser Produced Plasma）式の装置と、放電によって生成されるプラズマが用いられるＤＰＰ（Discharge Produced Plasma）式の装置と、電子加速器から出力される電子を用いた自由電子レーザ（Free Electron Laser）装置の３種類の装置が提案されている。
特開２００１−２６７７３０号公報 特開平９−２３２７４２号公報 特表２０１１−５１３９８７号公報 特開２０１０−１１８８５２号公報
概要
本開示の一態様によるチャンバ装置は、チャンバと、チャンバに組み付けられ、チャンバ内の所定領域へターゲット材料であるスズを供給するターゲット生成装置であって、1.スズを貯蔵するタンク部、2.タンク部内のスズの温度を変化させる温度可変装置、3.タンク部内の圧力を変化させる圧力調節器、および4.液体状のスズを吐出するノズル孔を含むノズル部、を備えるターゲット生成装置と、チャンバ内に水素ガスを含むガスを供給するガス供給源と、チャンバ内の気体を排気する排気装置と、ターゲット生成を制御する制御部であって、A.チャンバ内の酸素分圧が４×１０−５Ｐａ以下となるように排気装置を制御し、B.スズが溶融するように温度可変装置を制御し、C.溶融したスズをノズル孔から吐出するように圧力調節器を制御し、D.吐出後にチャンバ内に水素ガスを含むガスを供給するようにガス供給源を制御する制御部とを含む。
本開示の一態様によるターゲット生成方法は、チャンバと、チャンバに組み付けられ、チャンバ内の所定領域へターゲット材料であるスズを供給するターゲット生成装置であって、1.スズを貯蔵するタンク部、2.タンク部内のスズの温度を変化させる温度可変装置、3.タンク部内の圧力を変化させる圧力調節器、および4.液体状のスズを吐出するノズル孔を含むノズル部、を備えるターゲット生成装置と、チャンバ内に水素ガスを含むガスを供給するガス供給源と、チャンバ内の気体を排気する排気装置と、ターゲット生成を制御する制御部とを含むチャンバ装置を用いてチャンバ内の所定領域へスズを供給するターゲット生成方法であって、制御部により、A.チャンバ内の酸素分圧が４×１０−５Ｐａ以下となるように排気装置を制御し、B.スズが溶融するように温度可変装置を制御し、C.溶融したスズをノズル孔から吐出するように圧力調節器を制御し、D.吐出後にチャンバ内に水素ガスを含むガスを供給するようにガス供給源を制御する。
本開示の一態様による極端紫外光生成装置は、チャンバと、チャンバに組み付けられ、チャンバ内の所定領域へターゲット材料であるスズを供給するターゲット生成装置であって、1.スズを貯蔵するタンク部、2.タンク部内のスズの温度を変化させる温度可変装置、3.タンク部内の圧力を変化させる圧力調節器、および4.液体状のスズを吐出するノズル孔を含むノズル部、を備えるターゲット生成装置と、チャンバ内に水素ガスを含むガスを供給するガス供給源と、チャンバ内の気体を排気する排気装置と、ターゲット生成を制御する制御部であって、A.チャンバ内の酸素分圧が４×１０−５Ｐａ以下となるように排気装置を制御し、B.スズが溶融するように温度可変装置を制御し、C.溶融したスズをノズル孔から吐出するように圧力調節器を制御し、D.吐出後にチャンバ内に水素ガスを含むガスを供給するようにガス供給源を制御する制御部と、チャンバ内へ供給されたスズへレーザ光を照射するレーザ装置と、レーザ光が照射されることで生成されたスズのプラズマから放射した極端紫外光を集光して出力する集光ミラーとを含む。
本開示のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の図面を参照して以下に説明する。
図１は、典型的なＥＵＶ光生成装置の全体構成を示す概略側面図である。 図２は、比較例としてのＥＵＶ光生成装置におけるターゲット生成処理の流れを示すフローチャートである。 図３は、図２に流れを示したターゲット生成処理のタイミングチャートである。 図４は、スズの飽和酸素分圧の特性を示すグラフである。 図５は、実施形態１に係るＥＵＶ光生成装置の全体構成を示す概略側面図である。 図６は、図５に示したＥＵＶ光生成装置におけるターゲット生成処理の流れを示すフローチャートである。 図７は、図６に流れを示したターゲット生成処理のタイミングチャートである。 図８は、酸素分圧と酸化スズの析出領域との関係を示すグラフである。 図９は、実施形態２に係るＥＵＶ光生成装置の全体構成を示す概略側面図である。 図１０は、図９に示したＥＵＶ光生成装置におけるターゲット生成処理の流れを示すフローチャートである。 図１１は、図１０に流れを示したターゲット生成処理のタイミングチャートである。 図１２は、実施形態３に係るＥＵＶ光生成装置の全体構成を示す概略側面図である。 図１３は、図１２に示したＥＵＶ光生成装置におけるターゲット生成処理の流れを示すフローチャートである。 図１４は、図１３に流れを示したターゲット生成処理のタイミングチャートである。 図１５は、実施形態４に係るターゲット生成方法における処理の流れを示すフローチャートである。 図１６は、図１５に流れを示した処理の一部におけるタイミングチャートである。 図１７は、図１５に流れを示した処理の他の部分におけるタイミングチャートである。 図１８は、実施形態５に係るターゲット生成方法におけるターゲット生成処理の流れを示すフローチャートである。
実施形態
＜目次＞
１．ＥＵＶ光生成装置の全体説明
１．１ 構成
１．２ 動作
２．比較例
２．１ 構成
２．２ 動作
２．３ 課題
３．実施形態１
３．１ 実施形態１の構成
３．２ 実施形態１の動作
３．３ 実施形態１の作用・効果
４．実施形態２
４．１ 実施形態２の構成
４．２ 実施形態２の動作
４．３ 実施形態２の作用・効果
５．実施形態３
５．１ 実施形態３の構成
５．２ 実施形態３の動作
５．３ 実施形態３の作用・効果
６．実施形態４
６．１ 実施形態４の構成
６．２ 実施形態４の動作
６．３ 実施形態４の作用・効果
７．実施形態５
７．１ 実施形態５の構成
７．２ 実施形態５の動作
７．３ 実施形態５の作用・効果
以下、本開示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。以下に説明される実施形態は、本開示のいくつかの例を示すものであって、本開示の内容を限定するものではない。また、各実施形態で説明される構成および動作の全てが本開示の構成および動作として必須であるとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。
１．ＥＵＶ光生成装置の全体説明
１．２ 構成
図１は、典型的な極端紫外（ＥＵＶ）光生成装置の全体構成を示す概略側面図である。同図に示すＥＵＶ光生成装置は、露光装置１００に露光光として利用されるＥＵＶ光を供給するために用いられる。すなわち、図１中の露光装置１００以外の要素により、ＥＵＶ光生成装置５０が構成されている。このＥＵＶ光生成装置５０は、レーザ光をターゲット材料（物質）に照射してターゲット材料をプラズマ化することによりＥＵＶ光を発生させる、レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）方式を採用した装置である。このＥＵＶ光生成装置５０は、チャンバ１と、制御部２と、レーザ装置３と、送光光学系４とを含む。
上記チャンバ１は、その内部でＥＵＶ光を生成するためのチャンバであり、好ましくは真空チャンバとされる。チャンバ１は、ドロップレット生成器５と、レーザ光マニュピレータ１０と、第１プレート１１と、レーザ光マニュピレータ１０を介してチャンバ１に保持された第２プレート１２と、この第２プレート１２に保持された高反射軸外放物面ミラー１３と、同じく第２プレート１２に保持された高反射平面ミラー１４と、レーザ光導入用のウインドウ１５とを含む。なお、上記第１プレート１１には、レーザ光導入用の貫通孔１６が設けられている。上記高反射軸外放物面ミラー１３および高反射平面ミラー１４は、レーザ光マニュピレータ１０と共に、後述するパルスレーザ光Ｌを集光するためのレーザ集光光学系１７を構成している。
チャンバ１はさらに、ＥＵＶ集光ミラーホルダ２０と、このＥＵＶ集光ミラーホルダ２０に保持されたＥＵＶ集光ミラー２１と、ターゲット受け２２とを含む。ＥＵＶ集光ミラー２１は、例えば回転楕円面形状の反射面を有するミラーであり、第１の焦点がプラズマ生成領域２３に位置し、第２の焦点が中間集光点（ＩＦ）２４に位置するように配置されている。ＥＵＶ集光ミラー２１の表面には、例えば、モリブデンとシリコンとが交互に積層された多層反射膜が形成されていてもよい。
チャンバ１はさらに、水素ガス供給源４０と、この水素ガス供給源４０から供給される水素ガスを送る配管４１と、配管４１の先端に取り付けられてチャンバ１内に開口したガスノズル４２と、配管４１の途中に介設された流量調節器４３とを含む。チャンバ１はさらに、チャンバ１内の圧力を検出する圧力センサ４５と、チャンバ１内を排気する排気装置４６とを含む。
レーザ装置３は、ターゲット材料をプラズマ化するためのパルスレーザ光Ｌを発生させる。このレーザ装置３としては、一例として発振増幅型レーザ装置（master oscillator power amplifier type laser apparatus）が適用される。あるいは、レーザ装置３として、プリパルスレーザビームを発生させるＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）レーザ装置と、メインパルスレーザビームを発生させるＣＯ２レーザ装置との組合せ等も適用可能である。さらに、レーザ装置３として、その他のレーザ装置が用いられてもよい。このレーザ装置３から出力されるパルスレーザ光Ｌは、例えばパルス幅が数ｎｓ〜数十ｎｓ程度、周波数が１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ程度のレーザ光である。
送光光学系（ビームデリバリシステム）４は、レーザ装置３から出力されたパルスレーザ光Ｌを反射させてその進行方向を変える第１高反射ミラー９１と、この第１高反射ミラー９１で反射したパルスレーザ光Ｌを上記ウインドウ１５に向けて反射させる第２高反射ミラー９２とを含む。レーザ集光光学系１７は、送光光学系４から出力されるレーザ光Ｌが入力されるように配置されている。レーザ光マニュピレータ１０は、第２プレート１２を介して、高反射軸外放物面ミラー１３および高反射平面ミラー１４の位置を変えることができる。それにより、チャンバ１内のレーザ光Ｌの、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向に関する照射位置が、制御部２から指定された位置に移動される。
ドロップレット生成器５は、ＥＵＶ光を発生させるために用いられるターゲット材料Ｔを、球状のドロップレットＤＬとしてチャンバ１内に供給する。ターゲット材料Ｔは、一般には、スズ、テルビウム、ガドリニウム、リチウム、キセノン、または、それらの内のいずれか２つ以上の組合せを含んでもよい。ただし、本開示では特にスズが用いられることを前提とするチャンバ装置、ターゲット生成方法および極端紫外光生成装置について言及する。したがって、以下で述べる「ターゲット材料Ｔ」は全てスズである。ドロップレット生成器５は、圧力調節器３１と、溶融した状態のターゲット材料Ｔを蓄えるタンク３２と、ターゲット材料Ｔを溶融させるヒータ３３と、溶融状態のターゲット材料ＴをドロップレットＤＬとして吐出させるノズル孔を含むノズル３４と、ノズル３４の側壁を振動させるピエゾ素子３５と、タンク３２の温度を検出する温度センサ３６とを含む。タンク３２は本開示におけるタンク部であり、ノズル３４は本開示におけるノズル部である。上記ドロップレットＤＬは断続的かつ周期的に生成され、チャンバ１内においてドロップレット軌道上を進行する。
上記タンク３２には圧力調節器３１が接続されている。この圧力調節器３１は、制御部２に接続されている。また、ピエゾ素子３５を駆動するピエゾ電源３７と、ヒータ３３を駆動するヒータ電源３８が設けられている。これらのピエゾ電源３７およびヒータ電源３８、並びに上述した温度センサ３６も制御部２に接続されている。ヒータ３３およびヒータ電源３８は、本開示における温度可変装置を構成する。なおＥＵＶ光生成装置５０は、ドロップレットＤＬの存在、軌跡、位置、速度等を検出する、図示外のドロップレットセンサを含んで構成されてもよい。
１．２ 動作
上記の構成において、タンク３２中のターゲット材料Ｔは、ヒータ３３によって融点以上の所定温度に加熱される。ターゲット材料Ｔがスズ（Ｓｎ）である場合、スズはその融点（２３２℃）以上の２５０〜２９０℃の温度範囲に加熱される。この加熱を行うに当たっては、制御部２によりヒータ電源３８の動作を制御して、温度調節を行ってもよい。また、制御部２により圧力調節器３１の動作が制御されて、タンク３２内の圧力が、融解したターゲット材料Ｔのジェットがノズル３４から所定の速度で出力する圧力に維持される。そして制御部２により、ピエゾ電源３７を介してピエゾ素子３５に、所定波形の電圧信号であるドロップレット供給信号が印加される。それによりピエゾ素子３５が振動して、この振動がノズル３４に加えられる。そこで、ノズル３４から出力される上記ジェットがノズル３４の振動によって所定周期で分断され、この分断により形成されたドロップレットＤＬが断続的にチャンバ１内に供給される。
一方、例えば前述した図示外のドロップレットセンサから、ドロップレットＤＬの存在、軌跡、位置、速度等を示す信号が制御部２に入力される。制御部２は、ドロップレットＤＬが所定位置を通過したことを示すタイミング信号を受けると、その時点から所定の時間遅延させて発光トリガを出力する。この発光トリガは、レーザ装置３に入力される。レーザ装置３は、発光トリガが入力されると、例えば内部に有する光シャッタを開く等により、パルスレーザ光Ｌを出力する。このパルスレーザ光Ｌは、送光光学系４の第１高反射ミラー９１および第２高反射ミラー９２で反射した後、ウインドウ１５を通過してチャンバ１内に入射する。
上記パルスレーザ光Ｌは、レーザ集光光学系１７の高反射軸外放物面ミラー１３および高反射平面ミラー１４で反射した後、ＥＵＶ集光ミラー２１の中央部に設けられた開口を通過して、ＥＵＶ集光ミラー２１の光軸上を進行する。このパルスレーザ光Ｌは、高反射軸外放物面ミラー１３の作用により、プラズマ生成領域２３において集光する。プラズマ生成領域２３に到達したドロップレットＤＬは、この集光したパルスレーザ光Ｌの照射を受けてプラズマ化し、このプラズマからＥＵＶ光が生成される。なお、パルスレーザ光Ｌが照射されなかったドロップレットＤＬは、ターゲット受け２２に受けられる。
ドロップレットＤＬは周期的に生成され、そしてこのドロップレットＤＬがドロップレットセンサにおいて検出される毎にパルスレーザ光Ｌが出力されるので、ＥＵＶ光は周期的に生成される。こうして周期的に生成されるＥＵＶ光は、中間集光点２４に集光した後、露光装置１００に入射する。露光装置１００では、入射したＥＵＶ光が半導体露光等に用いられる。
なお、露光装置１００からの指令によって、プラズマ生成領域２３を移動させる場合がある。プラズマ生成領域２３の移動は、前述したレーザ光マニュピレータ１０により高反射軸外放物面ミラー１３および高反射平面ミラー１４を移動させることによってなされ得る。レーザ光マニュピレータ１０の作動は、制御部２によって制御される。
また、ドロップレット生成器５がチャンバ１に組み付けられた後、チャンバ１内の大気を排気するために、制御部２の指令に基づいて排気装置４６を駆動してもよい。大気成分の排気のために、チャンバ１内のパージと排気を繰り返してもよい。パージガスは窒素（Ｎ2）やアルゴン（Ａｒ）でもよい。タンク３２内のターゲット材料Ｔは、インゴットの形態で用いられてもよい。そのインゴットとタンク３２の内面との間には、空間があってもよい。
さらに、チャンバ１内には、水素ガス供給源４０から配管４１、ガスノズル４２および流量調節器４３を介して水素ガスを低流量で導入してもよい。この水素ガス導入は、
２Ｈ２＋Ｏ２ →２Ｈ２Ｏ
の化学反応式で示される化学反応によりチャンバ１内の酸素分圧を下げることで、ターゲット材料Ｔ、例えばスズの酸化防止を図るために行われる。なお、上記の化学反応を前提としないで、高純度の水素ガスを導入するようにしてもよい。
本例のＥＵＶ光生成装置５０においては、圧力調節器３１、タンク３２、温度可変装置を構成するヒータ３３とヒータ電源３８、およびノズル３４を含んでターゲット生成装置が構成されている。また、チャンバ１に加えて、以上のターゲット生成装置、水素ガス供給源４０、排気装置４６、および制御部２を含んでチャンバ装置が構成されている。また、このチャンバ装置、レーザ装置３、送光光学系４、およびレーザ集光光学系１７を含んでＥＵＶ光生成装置５０が構成されている。なお本例では、ターゲットをプラズマ生成領域２３にドロップレットＤＬとして供給しているので、ターゲット生成とは、ドロップレット生成と同義である。
２．比較例
２．１ 比較例の構成
次に図２および図３を参照して、図１の構成における比較例としてのターゲット生成方法、すなわちドロップレット生成方法について説明する。図２は、このドロップレット生成のための各処理の流れを示すフローチャートである。また図３は、上記各処理に係る要素の動作等のタイミングを示すタイミングチャートである。
図２に示す各処理は、基本的に制御部２の制御に基づいて行われる。また図３は、より詳しくは、排気装置４６のＯＮとＯＦＦ（駆動と停止）、流量調節器４３による水素ガス導入のＯＮとＯＦＦ、およびヒータ３３のＯＮとＯＦＦのタイミングを示している。さらに図３は、それらのＯＮとＯＦＦによって変化するチャンバ１内の状態、すなわちチャンバ内のガス圧、スズ温度、ドロップレットＤＬの生成、停止等のタイミングを示している。
２．２ 比較例の動作
図２に示すようにドロップレット生成処理がスタートすると、制御部２はまずステップＳ１１において排気装置４６をＯＮにする指令（図３の「排気装置ＯＮ指令」）を発し、チャンバ１内の排気を開始させる。この排気がなされることにより、チャンバ１内のガス圧は次第に低下する。制御部２はこのガス圧を、圧力センサ４５の出力に基づいて検出し、ステップＳ１２においてこのガス圧が第１所定圧力以下であるか否かを判定する。この第１所定圧力は例えば１Ｐａとされる。ガス圧が第１所定圧力以下でなければ、処理の流れはステップＳ１２に戻る。ガス圧が第１所定圧力以下になると、制御部２はステップＳ１３において、ヒータ電源３８をＯＮにする指令（図３の「ヒータＯＮ指令」）を発して、ヒータ３３をＯＮつまり加熱状態に設定する。それにより、タンク３２内のターゲット材料Ｔは融点以上の第１所定温度まで昇温される（ステップＳ１３）。
制御部２は、温度センサ３６で温度をモニターしながらヒータ３３を加熱させ、必要に応じてヒータ電源３８を適宜ＯＦＦにしながら、タンク３２の温度つまりはターゲット材料Ｔであるスズの温度を第１所定温度に維持させる（ステップＳ１４）。それにより、タンク３２内のターゲット材料Ｔは溶融状態となる。この第１所定温度は、一例として２３２℃とされるが、それに限らず、２５０〜２９０℃の値とされてもよい。
制御部２は次にステップＳ１５において、ドロップレット生成の指示が与えられているか否かを判定する。指示が与えられていなければ、処理の流れはステップＳ１５に戻り、この判定が繰り返される。ドロップレット生成の指示が与えられている場合、制御部２は圧力調節器３１の動作を制御して、タンク３２内を第２所定圧力まで加圧させ（ステップＳ１６）、その第２所定圧力を維持させる（ステップＳ１７）。第２所定圧力は、例えば３ＭＰａ以上とされる。
タンク３２内が第２所定圧力に維持された後、制御部２はステップＳ１８において、ピエゾ電源３７に対して、ピエゾ素子３５に所定波形の電圧を供給する指令（図３の「ドロップレット吐出指令」）を発する。これにより溶融状態のターゲット材料Ｔが、ノズル３４のノズル孔から所定周期のドロップレットＤＬに生成されて吐出する。その後制御部２はステップＳ１９において、流量調節器４３に対して、水素ガス供給源４０から水素ガスをチャンバ１内に導入させる指令（図３の「水素ガス導入指令」）を発する。そして制御部２は、水素ガスの流量を流量調節器４３で調節させて、圧力センサ４５の出力信号が示すチャンバ内圧力を、第３所定圧力に維持させる。なお第３所定圧力は、例えば１００Ｐａ以下とされる。以上により、一連のドロップレット生成処理が終了する。
２．３ 課題
ターゲット材料Ｔであるスズは酸化しやすい金属で、一般に次の化学反応式によって酸化が進行することが知られている。この知見は、例えば袁章福、向井楠宏、高木克彦、大高雅彦：日本金属学会誌 Vol.65 (2001) pp.21-28に示されている。
Ｓｎ＋Ｏ２ →ＳｎＯ２
ここで、ＳｎとＳｎＯ２の活量を１とおいて、スズ平衡酸素分圧（飽和酸素分圧）を計算した結果を図４に示す。この図４より、スズ温度が２５０〜２９０℃である場合のスズの飽和酸素分圧は、６×１０-43 〜 ８×１０-39 Ｐａである。チャンバ内の酸素分圧を、飽和酸素分圧以下にすれば、スズの酸化を防止できる。しかし、酸素分圧を飽和酸素分圧まで下げることはほぼ不可能であるので、チャンバ内雰囲気に接しているスズは酸化し、酸化スズが析出する。
また、スズインゴットの溶融を開始してから、溶融したスズがノズル３４のノズル孔から吐出されるまでは、ノズル孔とスズとの間に空間がある。この空間の酸素分圧は、チャンバ内の酸素分圧と同等で、スズの飽和酸素分圧より桁違いに高い。このため、ノズル孔より上流側で酸化スズが析出する。特に溶融後は、温度が高いこともありスズの酸化が進行する。
酸化スズは固体であるので、ノズル孔の詰まりの原因になる。また、ノズル孔を詰まらせずにドロップレットＤＬが生成されたとしても、酸化スズがノズル孔の近傍に存在すると、ドロップレットＤＬの吐出方向が変わり得る。この変化が大きいとパルスレーザ光をドロップレットＤＬに集光照射できなくなる。
そこで以下の実施形態では、ターゲット材料Ｔである溶融スズの酸化を抑制し得るチャンバ装置、ターゲット生成方法、およびＥＵＶ光生成装置を開示する。
３．実施形態１
３．１ 実施形態１の構成
次に図５、図６および図７を参照して、実施形態１について説明する。図５は、実施形態１に係るチャンバ装置を備えたＥＵＶ光生成装置１５０の概略構成を示す模式図である。本実施形態１のＥＵＶ光生成装置１５０は、図１に示した比較例のＥＵＶ光生成装置５０と対比すると、基本的に、チャンバ１内の酸素分圧を測定する酸素分圧計７０を含む点で相違している。この酸素分圧計７０の出力信号は、制御部２に入力される。なお、この制御部２が行う制御も、一部が比較例における制御と相違している。
上記酸素分圧計７０としては、例えば質量分析計やジルコニア式酸素濃度計が適用可能である。また排気装置４６としては、容器型ポンプ、ルーツ式やスクロール式等のドライポンプが適用可能である。ドライポンプの軸受部等は、高純度の窒素ガス等でパージされることが望ましい。その場合、パージする窒素ガス等は、酸素濃度が例えば０．１ vol.ppm以下のガスが好ましい。
３．２ 実施形態１の動作
図６は、このＥＵＶ光生成装置１５０におけるドロップレット生成の各処理の流れを示すフローチャートである。また図７は、上記各処理に係る要素の動作等のタイミングを示すタイミングチャートである。以下、これらの図６および図７を参照して、実施形態１の動作について説明する。
図６に示すフローチャートは、図２に示した比較例におけるフローチャートと対比すると、ステップＳ１２がステップＳ２０に代えられている点で相違する。制御部２はこのステップＳ２０において、酸素分圧計７０の出力信号が示すチャンバ１内の酸素分圧が、第１所定酸素分圧以下であるか否かを判定する。酸素分圧が第１所定酸素分圧以下でない場合、処理の流れはステップＳ２０に戻って、この判定処理が繰り返される。チャンバ１内の酸素分圧が第１所定酸素分圧以下である場合は、次のステップＳ１３以下の処理が、比較例の場合と同様になされる。第１所定酸素分圧は、例えば１×１０−５Ｐａとされる。なお上記ステップＳ２０の判定処理がなされることに対応して、図７のタイミングチャートでは、チャンバ１内の酸素分圧の変化についても示してある。
３．３ 実施形態１の作用・効果
以上のステップＳ２０の処理がなされることにより、図７のタイミングチャートに示す通りドロップレット生成は、チャンバ１内の酸素分圧が１×１０−５Ｐａ以下になっている状態下でなされるようになる。そこで、溶融スズの酸化が効果的に抑制される。
以下、上記の酸化抑制効果について、図８を参照して詳しく説明する。本発明者等は、様々な酸素分圧中でスズを溶融して、スズの酸化量と酸素分圧との関係を調べた。スズの酸化量は、スズ表面に析出した酸化スズの領域の割合として求めた。表面に析出した酸化スズは、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した。その結果を図８に示す。なお、スズの保持温度は２９０℃、保持時間は２０時間である。図８より、酸素分圧を１×１０−５Ｐａ以下にすると、酸化スズの析出が大幅に抑制される。この酸素分圧以下では、酸化スズの析出量はゆるやかに減少し、８×１０−３９Ｐａで０（ゼロ）になると考えられる。また図８から、酸素分圧を１×１０−５Ｐａを超えて４×１０−５Ｐａ以下としても、スズの酸化を抑制する顕著な効果が得られることが分かる。
なお、以上述べたスズの酸化量と酸素分圧との関係は、シグモイド関数（sigmoid function）でモデル化できることが知られており、図８の関係も、その知見に基づいて求めた。
本実施形態１では、ノズル３４のノズル孔からスズまでの間の空間の酸素分圧が１×１０−５Ｐａ以下になった後に、スズインゴットを溶融し、ノズル孔からスズを吐出させるので、この間でのスズの酸化は大幅に抑制される。
また本実施形態１では、ドライポンプの軸受部等を高純度の窒素ガス等でパージしているので、軸受部等を通ってチャンバ１内に酸素が侵入することを抑制可能である。それにより、チャンバ１内の酸素分圧を確実に下げることができる。
４．実施形態２
４．１ 実施形態２の構成
次に図９、図１０および図１１を参照して、実施形態２について説明する。図９は、実施形態２に係るチャンバ装置を備えたＥＵＶ光生成装置２５０の概略構成を示す模式図である。本実施形態２のＥＵＶ光生成装置２５０は、図１に示した比較例のＥＵＶ光生成装置５０と対比すると、基本的に、チャンバ１内の酸素分圧を測定する酸素分圧計７０を含む点、および排気装置として、高真空ポンプ１４０およびドライポンプ１４１が直列に配置されてなる排気装置１４６が用いられている点で相違している。なお、制御部２が行う制御も、一部が比較例における制御と相違している。酸素分圧計７０の出力信号は、制御部２に入力される。
上記酸素分圧計７０としては、例えば質量分析計やジルコニア式酸素濃度計が適用可能である。また高真空ポンプ１４０としては、例えばターボ分子ポンプ、クライオポンプやスパッタイオンポンプ等が適用可能である。ドライポンプ１４１としては、例えば容積型ポンプ、ルーツ式やスクロール式等のポンプが適用可能である。ドライポンプ１４１の軸受部等は、高純度の窒素ガス等でパージされることが望ましい。その場合、パージする窒素ガス等は、酸素濃度が例えば０．１ vol.ppm以下のガスが好ましい。
４．２ 実施形態２の動作
図１０は、このＥＵＶ光生成装置２５０におけるドロップレット生成の各処理の流れを示すフローチャートである。また図１１は、上記各処理に係る要素の動作等のタイミングを示すタイミングチャートである。以下、これらの図１０および図１１を参照して、実施形態２の動作について説明する。
図１０に示すフローチャートは、図２に示した比較例におけるフローチャートと対比すると、ステップＳ１２がステップＳ２０に代えられている点、およびステップＳ１８とステップＳ１９との間にステップＳ３０が存在する点で相違する。制御部２はステップＳ２０において、酸素分圧計７０の出力信号が示すチャンバ１内の酸素分圧が、第１所定酸素分圧以下であるか否かを判定する。酸素分圧が第１所定酸素分圧以下でない場合、処理の流れはステップＳ２０に戻って、この判定処理が繰り返される。チャンバ１内の酸素分圧が第１所定酸素分圧以下である場合は、次のステップＳ１３以下の処理が、比較例の場合と同様になされる。第１所定酸素分圧は、例えば１×１０−５Ｐａとされる。
制御部２はステップＳ１１において排気装置１４６の全体、つまり高真空ポンプ１４０とドライポンプ１４１とをＯＮにさせているが、ステップＳ３０において高真空ポンプ１４０を停止させ、ドライポンプ１４１のみで排気を続けさせる。
なお、上記ステップＳ２０の判定処理がなされることに対応して、図１１のタイミングチャートでは、チャンバ１内の酸素分圧の変化についても示してある。また、上記ステップＳ３０の判定処理がなされることに対応して、図１１のタイミングチャートでは、高真空ポンプ１４０とドライポンプ１４１のＯＮ、ＯＦＦを互いに独立して示してある。
４．３ 実施形態２の作用・効果
以上のステップＳ２０の処理がなされることにより、図７のタイミングチャートに示す通りドロップレット生成は、チャンバ１内の酸素分圧が１×１０−５Ｐａ以下になっている状態下でなされるようになる。そこで、溶融スズの酸化が効果的に抑制される。また本実施形態２では、ノズル３４のノズル孔からスズまでの間の空間の酸素分圧が１×１０−５Ｐａ以下になった後に、スズインゴットを溶融し、ノズル孔からスズを吐出させているので、この空間でのスズの酸化が大幅に抑制される。
本実施形態２における排気装置１４６は、高真空ポンプ１４０とドライポンプ１４１とを直列配置して構成されているので、チャンバ１内の圧力を、高真空状態の圧力、具体的には１０-1 〜 １０-５ Ｐａ程度まで下げることができる。そこで、チャンバ１内の酸素分圧を容易に１×１０−５Ｐａ以下にすることができる。
また、ドライポンプ１４１の軸受部等が、高純度の窒素ガス等でパージされているので、軸受部等を通ってチャンバ１内に酸素が侵入することを抑制可能であり、そこで、チャンバ１内の酸素分圧を下げることができる。以上の他、本実施形態２で得られる作用・効果は、本質的に実施形態１における作用・効果と同様である。
５．実施形態３
５．１ 実施形態３の構成
次に図１２、図１３および図１４を参照して、実施形態３について説明する。図１２は、実施形態３に係るチャンバ装置を備えたＥＵＶ光生成装置３５０の概略構成を示す模式図である。本実施形態３のＥＵＶ光生成装置３５０は、図９に示した実施形態２のＥＵＶ光生成装置２５０と対比すると、基本的に、ノズル３４内にフィルタ８０が配されている点で相違している。このフィルタ８０は、より詳しくは、ノズル３４のノズル孔とタンク３２との間に配されている。フィルタ８０は、酸化スズ等のパーティクルを捕捉する。
５．２ 実施形態３の動作
図１３は、このＥＵＶ光生成装置３５０におけるドロップレット生成の処理の流れを示すフローチャートである。また図１４は、上記各処理に係る要素の動作等のタイミングを示すタイミングチャートである。以下、これらの図１３および図１４を参照して、実施形態３の動作について説明する。
図１３に示すフローチャートは、図２に示した比較例におけるフローチャートと対比すると、ステップＳ１５とステップＳ１６との間にステップＳ２０が存在する点、およびステップＳ１８とステップＳ１９との間にステップＳ３０が存在する点で相違する。制御部２はステップＳ２０において、酸素分圧計７０の出力信号が示すチャンバ１内の酸素分圧が、第１所定酸素分圧以下であるか否かを判定する。酸素分圧が第１所定酸素分圧以下でない場合、処理の流れはステップＳ２０に戻って、この判定処理が繰り返される。チャンバ１内の酸素分圧が第１所定酸素分圧以下である場合は、ステップＳ１６の以下の処理が、比較例の場合と同様になされる。第１所定酸素分圧は、例えば１×１０−５Ｐａとされる。
制御部２はステップＳ１１において排気装置１４６の全体、つまり高真空ポンプ１４０とドライポンプ１４１とをＯＮにさせているが、ステップＳ３０において高真空ポンプ１４０を停止させ、ドライポンプ１４１のみで排気を続けさせる。
なお、上記ステップＳ２０の判定処理がなされることに対応して、図１４のタイミングチャートでは、チャンバ１内の酸素分圧の変化についても示してある。また、上記ステップＳ３０の判定処理がなされることに対応して、図１４のタイミングチャートでは、高真空ポンプ１４０とドライポンプ１４１のＯＮ、ＯＦＦを互いに独立して示してある。
５．３ 実施形態３の作用・効果
本実施形態３では、スズインゴットを溶融してタンク３２に保持している際に、スズはフィルタ８０より、スズの流れ方向の上流側にあるので、酸化スズが析出してもフィルタ８０で捕捉可能となっている。そして、フィルタ８０からノズル３４のノズル孔までの間の空間の酸素分圧が１×１０−５Ｐａ以下になった後にタンク内を加圧して、ノズル孔からスズを吐出させているので、フィルタ８０からノズル孔の間でのスズの酸化が大幅に抑制される。
また、上記ステップＳ２０の処理がなされることにより、図１４のタイミングチャートに示す通りドロップレット生成は、チャンバ１内の酸素分圧が１×１０−５Ｐａ以下になっている状態下でなされるようになる。そこで、溶融スズの酸化が効果的に抑制される。また本実施形態３では、チャンバ１内の圧力が第１所定圧力（例えば１Ｐａ）以下になれば、ターゲット材料Ｔの昇温が可能で、さらに、タンク３２内を加圧する前までに、酸素分圧が１×１０−５Ｐａ以下になれば良い。このため、チャンバ１内の排気開始からドロップレットＤＬの吐出までの時間を短くできる。
６．実施形態４
６．１ 実施形態４の構成
本実施形態４は、制御部２による制御が既述の実施形態とは異なる。そこで、本実施形態４の基本的な構成としては、実施形態１、実施形態２あるいは実施形態３のいずれの構成が適用されてもよい。
６．２ 実施形態４の動作
本実施形態４の動作は、ドロップレット生成後の動作に特徴を有する。そこで本実施形態４において、ドロップレット生成までの動作は実施形態１、実施形態２あるいは実施形態３のいずれかの動作と同じでよい。
図１５は、本実施形態４におけるドロップレット生成停止処理、およびそれに関連する各処理の流れを示すフローチャートである。また図１６および図１７は、上記各処理に係る要素の動作等のタイミングを示すタイミングチャートである。ここで図１６は、ドロップレット生成の停止指令が制御部２に入力されたとき、チャンバ１内の酸素分圧が前述した第１所定酸素分圧以下である場合のタイミングチャートである。一方図１７は、ドロップレット生成の停止指令が制御部２に入力されたとき、チャンバ１内の酸素分圧が前述した第１所定酸素分圧より高い場合のタイミングチャートである。
本実施形態４の構成および動作は上述の通りであるので、ここでは実施形態１による図５の構成と、図６中の一部の処理が適用されるとして説明する。図１５に示すステップＳ１５〜ステップＳ１８およびステップＳ１９は、図６中のステップＳ１５〜ステップＳ１９と同じである。そしてステップＳ１８とステップＳ１９との間に、ステップＳ４０およびステップＳ２０が存在する。制御部２は、ステップＳ１５〜ステップＳ１８の処理は、実施形態１におけるのと同様に制御する。そして制御部２は、ステップＳ１８の処理の後、ステップＳ４０において、ドロップレット生成の停止指令（図１６および図１７の「ドロップレット停止指令」）が入力されているか否かを判定する。
制御部２は、ドロップレット生成の停止指令が入力されていない場合、ステップＳ４２において、水素ガス供給源４０からチャンバ１内に水素ガスを導入させ、その状態を維持させる。その後、一連の処理が終了する。
一方、ドロップレット生成の停止指令が入力されている場合、制御部２はステップＳ２０において、酸素分圧計７０（図５参照）の出力信号が示すチャンバ１内の酸素分圧が、第１所定酸素分圧以下であるか否かを判定する。酸素分圧が第１所定酸素分圧以下であると判定された場合、制御部２はステップＳ４１においてドロップレット生成を停止させ、一連の処理が終了する。ステップＳ２０において、酸素分圧が第１所定酸素分圧以下でないと判定された場合、制御部２はステップＳ１９において、水素ガス供給源４０からチャンバ１内に水素ガスを導入させ（図１７の「水素ガス導入指令」）、その状態を維持させる。次いで制御部２はステップＳ４１においてドロップレット生成を停止させ、一連の処理が終了する。なお、ドロップレット生成を停止させる処理は、具体的には、タンク３２内の圧力を前述した第２所定圧力よりも低下させ、そしてピエゾ素子３５に対する所定波形の電圧供給を停止することによってなされる。
なお、ステップＳ１９における水素ガス導入の前に、排気装置として高真空ポンプを使用している場合は、高真空ポンプを停止させた後に、ドロップレット生成を停止させるのが望ましい。
６．３ 実施形態４の作用・効果
以上説明の通り、本実施形態４では、チャンバ１内の酸素分圧が第１所定酸素分圧より高い場合は、ドロップレットＤＬの生成を停止しない。そして、チャンバ１内の酸素分圧が第１所定酸素分圧以下の場合に、または、酸素分圧を低くする水素ガス導入の後に、ドロップレットＤＬの生成を停止するようにしている。このため、ドロップレットＤＬの生成停止後のチャンバ１内の酸素分圧は、第１所定酸素分圧以下となる。したがって本実施形態４によれば、ドロップレットＤＬの生成停止後のチャンバ内雰囲気に接している、ノズル孔部のスズの酸化を抑制できる。
７．実施形態５
７．１ 実施形態５の構成
本実施形態５は、制御部２による制御が既述の実施形態とは異なる。そこで、本実施形態４の基本的な構成としては、実施形態１、実施形態２あるいは実施形態３のいずれの構成が適用されてもよい。ただし、図５等に示す酸素分圧計７０は省かれてもよい。
７．２ 実施形態５の動作
本実施形態５の動作は、酸素分圧の測定を不要としたことが特徴であり、その点以外の動作は実施形態１、実施形態２あるいは実施形態３のいずれかの動作と同じでよい。そこで以下では、図６に示した実施形態１の動作を基に本実施形態５の動作を説明する。
図１８は、本実施形態５におけるドロップレット生成の処理の流れを示すフローチャートである。このフローチャートは、図６に示した実施形態１におけるフローチャートと対比すると、ステップＳ２０に代えてステップＳ５０が存在する点だけで相違している。このステップＳ５０の次のステップＳ１３では、ターゲット材料Ｔを第１所定温度まで上昇させるためにヒータ３３を加熱するが、ステップＳ５０ではこの加熱に入る前に、第１所定時間待つようにしている。
７．３ 実施形態５の作用・効果
上記の第１所定時間を例えば実験や経験に基づいて適切な値に設定しておくと、チャンバ１内のガスが十分な時間に亘って排気され、チャンバ１内の酸素分圧が第１所定酸素分圧以下となる。この第１所定酸素分圧は、例えば１×１０−５Ｐａとされる。そこで、ノズル３４のノズル孔からスズまでの間の空間の酸素分圧が１×１０−５Ｐａ以下になってからスズインゴットが溶融され、ノズル３４からスズがドロップレットＤＬとして吐出される。したがって、上記空間でのスズの酸化が大幅に抑制される。また、酸素分圧計を不要とすることができるので、装置構成を簡素化することができる。
なお以上の説明は、制限ではなく単なる例示を意図したものである。したがって、添付の請求の範囲を逸脱することなく本開示の実施形態に変更を加えることができることは、当業者には明らかであろう。
本明細書および添付の請求の範囲全体で使用される用語は、「限定的でない」用語と解釈されるべきである。例えば、「含む」または「含まれる」という用語は、「含まれるものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。「有する」という用語は、「有するものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。また、本明細書、および添付の請求の範囲に記載される不定冠詞「１つの」は、「少なくとも１つ」または「１またはそれ以上」を意味すると解釈されるべきである。
１ チャンバ
２ 制御部
３ レーザ装置
４ 送光光学系
５ ドロップレット供給部
１０ レーザ光マニュピレータ
１３ 高反射軸外放物面ミラー
１４ 高反射平面ミラー
１７ レーザ集光光学系
２１ ＥＵＶ集光ミラー
２３ プラズマ生成領域
３１ 圧力調節器
３２ タンク
３３ ヒータ
３４ ノズル
３５ ピエゾ素子
４０ 水素ガス供給源
４３ 流量調節器
４５ 圧力センサ
４６、１４６ 排気装置
５０、１５０、２５０、３５０ ＥＵＶ光生成装置
７０ 酸素分圧計
８０ フィルタ
１００ 露光装置
１４０ 高真空ポンプ
１４１ ドライポンプ
ＤＬ ドロップレット
Ｌ パルスレーザ光

Claims (20)

  1. チャンバと、
    前記チャンバに組み付けられ、チャンバ内の所定領域へターゲット材料であるスズを供給するターゲット生成装置であって、
    1.スズを貯蔵するタンク部、
    2.タンク部内のスズの温度を変化させる温度可変装置、
    3.タンク部内の圧力を変化させる圧力調節器、および
    4.液体状のスズを吐出するノズル孔を含むノズル部、
    を備えるターゲット生成装置と、
    前記チャンバ内に水素ガスを含むガスを供給するガス供給源と、
    前記チャンバ内の気体を排気する排気装置と、
    ターゲット生成を制御する制御部であって、
    A.チャンバ内の酸素分圧が４×１０−５Ｐａ以下となるように前記排気装置を制御し、
    B.スズが溶融するように前記温度可変装置を制御し、
    C.溶融したスズをノズル孔から吐出するように前記圧力調節器を制御し、
    D.吐出後にチャンバ内に水素ガスを含むガスを供給するように前記ガス供給源を制御する制御部と、
    を備えたチャンバ装置。
  2. 前記制御部は、前記チャンバ内の酸素分圧が１×１０−５Ｐａ以下となるように前記排気装置を制御する請求項１記載のチャンバ装置。
  3. 前記制御部は、前記A.の制御を行った後に前記B.の制御を行う請求項１記載のチャンバ装置。
  4. 前記制御部は、前記B.の制御を行った後に前記A.の制御を行う請求項１記載のチャンバ装置。
  5. 前記チャンバの酸素分圧を測定する酸素分圧計を含む請求項１記載のチャンバ装置。
  6. 前記排気装置は、高真空ポンプとドライポンプとを直列に配置して構成されている請求項１記載のチャンバ装置。
  7. 前記高真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、クライオポンプ、スパッタイオンポンプの少なくとも一つからなる請求項６記載のチャンバ装置。
  8. 前記ドライポンプは、酸素濃度が０．１vol.ppm以下のガスでパージされている請求項６記載のチャンバ装置。
  9. 前記高真空ポンプにより、チャンバ内の酸素分圧を４×１０−５Ｐａ以下とした後は、前記ドライポンプのみで排気を行う請求項６記載のチャンバ装置。
  10. 前記タンク部に、パーティクルを捕捉するフィルタを備え、
    溶融前のスズを、前記フィルタよりスズの流れ方向上流側にのみ存在させた、
    請求項１記載のチャンバ装置。
  11. 前記制御部は、前記B.の制御を行った後に前記A.の制御を行う請求項１０記載のチャンバ装置。
  12. 前記チャンバ内の酸素分圧が４×１０−５Ｐａ以下である場合、および／または前記チャンバ内へ前記ガスの導入がなされた場合に、前記スズの吐出を停止する請求項１記載の
    チャンバ装置。
  13. 前記チャンバへ流入する前記ガスの流量を調節する流量調節器を含む請求項１記載のチャンバ装置。
  14. 前記制御部は、前記チャンバ内へ前記ガスを導入後、前記チャンバ内の圧力を１００Ｐａ以下に維持させる請求項１３記載のチャンバ装置。
  15. チャンバと、
    前記チャンバに組み付けられ、チャンバ内の所定領域へターゲット材料であるスズを供給するターゲット生成装置であって、
    1.スズを貯蔵するタンク部、
    2.タンク部内のスズの温度を変化させる温度可変装置、
    3.タンク部内の圧力を変化させる圧力調節器、および
    4.液体状のスズを吐出するノズル孔を含むノズル部、
    を備えるターゲット生成装置と、
    前記チャンバ内に水素ガスを含むガスを供給するガス供給源と、
    前記チャンバ内の気体を排気する排気装置と、
    ターゲット生成を制御する制御部と、
    を備えたチャンバ装置を用いて前記チャンバ内の所定領域へスズを供給するターゲット生成方法であって、前記制御部により、
    A.チャンバ内の酸素分圧が４×１０−５Ｐａ以下となるように前記排気装置を制御し、
    B.スズが溶融するように前記温度可変装置を制御し、
    C.溶融したスズをノズル孔から吐出するように前記圧力調節器を制御し、
    D.吐出後にチャンバ内に水素ガスを含むガスを供給するように前記ガス供給源を制御するターゲット生成方法。
  16. 前記制御部により、前記チャンバ内の酸素分圧が１×１０−５Ｐａ以下となるように前記排気装置を制御する請求項１５記載のターゲット生成方法。
  17. 前記排気装置として、直列に配置された高真空ポンプとドライポンプとを用いる請求項１５記載のターゲット生成方法。
  18. 前記チャンバへ流入する前記ガスの流量を調節可能とした請求項１５記載のターゲット生成方法。
  19. チャンバと、
    前記チャンバに組み付けられ、チャンバ内の所定領域へターゲット材料であるスズを供給するターゲット生成装置であって、
    1.スズを貯蔵するタンク部、
    2.タンク部内のスズの温度を変化させる温度可変装置、
    3.タンク部内の圧力を変化させる圧力調節器、および
    4.液体状のスズを吐出するノズル孔を含むノズル部、
    を備えるターゲット生成装置と、
    前記チャンバ内に水素ガスを含むガスを供給するガス供給源と、
    前記チャンバ内の気体を排気する排気装置と、
    ターゲット生成を制御する制御部であって、
    A.チャンバ内の酸素分圧が４×１０−５Ｐａ以下となるように前記排気装置を制御し、
    B.スズが溶融するように前記温度可変装置を制御し、
    C.溶融したスズをノズル孔から吐出するように前記圧力調節器を制御し、
    D.吐出後にチャンバ内に水素ガスを含むガスを供給するように前記ガス供給源を制御
    する制御部と、
    前記チャンバ内へ供給された前記スズへレーザ光を照射するレーザ装置と、
    前記レーザ光が照射されることで生成された前記スズのプラズマから放射した極端紫外光を集光して出力する集光ミラーと、
    を備えた極端紫外光生成装置。
  20. 前記制御部は、前記チャンバ内の酸素分圧が１×１０−５Ｐａ以下となるように前記排気装置を制御する請求項１９記載の極端紫外光生成装置。
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