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
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Description
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
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。
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。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
7.1 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。
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。
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。
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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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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