JP7435195B2 - 極端紫外光光源装置およびプラズマ位置調整方法 - Google Patents
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Description
本発明は、極端紫外光光源装置およびプラズマ位置調整方法に関する。
近年、半導体集積回路の微細化および高集積化につれて、露光用光源の短波長化が進められている。次世代の半導体露光用光源としては、特に波長１３．５ｎｍの極端紫外光（以下、ＥＵＶ（Extreme Ultra Violet）光ともいう）を放射する極端紫外光光源装置（以下、ＥＵＶ光源装置ともいう）の開発が進められている。
ＥＵＶ光源装置において、ＥＵＶ光（ＥＵＶ放射）を発生させる方法はいくつか知られている。それらの方法のうちの一つに、極端紫外光放射種（以下、ＥＵＶ放射種ともいう）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。
ＥＵＶ光源装置において、ＥＵＶ光（ＥＵＶ放射）を発生させる方法はいくつか知られている。それらの方法のうちの一つに、極端紫外光放射種（以下、ＥＵＶ放射種ともいう）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。
ＤＰＰ方式のＥＵＶ光源装置は、ＥＵＶ放射種（気相のプラズマ原料）を含む放電ガスが供給された電極間の間隙に高電圧を印加して、放電により高密度高温プラズマを生成し、そこから放射される極端紫外光を利用するものである。ＤＰＰ方式としては、例えば、特許文献１に記載されているように、放電を発生させる電極表面に液体状の高温プラズマ原料（例えば、Ｓｎ（スズ））を供給し、当該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原料を気化し、その後、放電によって高温プラズマを生成する方法が提案されている。このような方式は、ＬＤＰ（Laser Assisted Discharge Plasma）方式と呼ばれることもある。
特許文献１では、電極の熱負荷を軽減するために、一対の円板状の回転電極が用いられている。これらの電極は、周縁部が近接するように配置されている。
ＤＰＰ方式のＥＵＶ光源装置は、ＥＵＶ放射種（気相のプラズマ原料）を含む放電ガスが供給された電極間の間隙に高電圧を印加して、放電により高密度高温プラズマを生成し、そこから放射される極端紫外光を利用するものである。ＤＰＰ方式としては、例えば、特許文献１に記載されているように、放電を発生させる電極表面に液体状の高温プラズマ原料（例えば、Ｓｎ（スズ））を供給し、当該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原料を気化し、その後、放電によって高温プラズマを生成する方法が提案されている。このような方式は、ＬＤＰ（Laser Assisted Discharge Plasma）方式と呼ばれることもある。
特許文献１では、電極の熱負荷を軽減するために、一対の円板状の回転電極が用いられている。これらの電極は、周縁部が近接するように配置されている。
このようなＥＵＶ光源装置は、半導体デバイス製造におけるリソグラフィ装置の光源装置として使用される。あるいは、ＥＵＶ光源装置は、リソグラフィに使用されるマスクの検査装置の光源装置として使用される。つまり、ＥＵＶ光源装置は、他の光学系装置の光源装置として使用される。
したがって、ＥＵＶ光源装置で発生したＥＵＶ光は、他の光学系装置の同じ位置に常に入射することが望ましい。
したがって、ＥＵＶ光源装置で発生したＥＵＶ光は、他の光学系装置の同じ位置に常に入射することが望ましい。
しかし、ＥＵＶ光源装置は高温環境で使用される。例えば、液相のプラズマ原料としてスズ（約２３０℃の融点を持つ）が円板状の回転電極にコートされ、液相のスズにエネルギービームが照射されることにより、スズが気化させられる。さらにはプラズマの発生によって、ＥＵＶ光源装置が加熱される。したがって、ＥＵＶ光源装置の全体が熱膨張によって、変位するので、ＥＵＶ光源装置で発生したＥＵＶ光の位置も変化する。
また、電極もスズおよびエネルギービームで加熱されるほか、電極間の間隙で放電により生成されたプラズマの熱によって膨張する。電極間のプラズマはＥＵＶ光の光源であるから、電極の熱膨張によっても、ＥＵＶ光源装置で発生したＥＵＶ光の位置が変化する。
そこで、本発明は、発生する極端紫外光の位置を所望の位置に常に維持することができる極端紫外光光源装置およびプラズマ位置調整方法を提供することを目的とする。
本発明のある態様に係る極端紫外光光源装置は、軸線周りに回転する円板状のカソードと、前記カソードから離間した位置に配置され、軸線周りに回転する円板状のアノードと、前記カソードに液相のプラズマ原料をコートする第１の原料供給部と、前記アノードに液相のプラズマ原料をコートする第２の原料供給部と、前記カソードにコートされたプラズマ原料にエネルギービームを照射して、前記プラズマ原料を気化させ、前記カソードと前記アノードの間の間隙に気相のプラズマ原料を発生させるエネルギービーム照射装置と、前記カソードと前記アノードに電力を供給し、前記カソードと前記アノードの間で放電を生じさせ、前記カソードと前記アノードの間の間隙に、極端紫外光を放出するプラズマを発生させる電力供給装置と、前記カソードにおける前記エネルギービームの照射位置を調整する照射位置調整機構と、前記カソードおよび前記アノードを包囲する筐体と、前記筐体の外部に配置され、前記プラズマから放出される可視光を含む前記カソードと前記アノードの付近の可視光画像を撮影する撮影装置を備える。
この態様においては、撮影装置によって、カソードとアノードの間の間隙に発生するプラズマから放出される可視光の画像を撮影することができる。プラズマからは極端紫外光だけでなく可視光も放出される。プラズマから放出される極端紫外光の発光点の位置と、プラズマから放出される可視光の発光点の位置は、必ずしも一致すべきであるという理由はないが、ほぼ一致することが発明者によって発見された。撮影装置で撮影された可視光の画像に基づいて、プラズマの実際の位置（特に、極端紫外光の発光点の位置）を推定することができる。例えば、プラズマの実際の位置を理想的な位置に近づけるように、照射位置調整機構を手動操作または自動制御することによって、発生する極端紫外光の位置を所望の位置に常に維持することができる。撮影装置は、高温環境にある筐体の外部に配置されており、高温環境からは十分に離れており、筐体の内部および筐体自体の熱膨張の影響を受けない。したがって、撮影結果はプラズマの実際の位置を精度よく反映する。
好ましくは、極端紫外光光源装置は、前記撮影装置で撮影された可視光画像を表示する表示装置をさらに備える。
この場合には、例えば、表示装置で表示された可視光画像を視認しながら、作業者がプラズマの実際の位置を理想的な位置に近づけるように、照射位置調整機構を手動操作することができる。
この場合には、例えば、表示装置で表示された可視光画像を視認しながら、作業者がプラズマの実際の位置を理想的な位置に近づけるように、照射位置調整機構を手動操作することができる。
好ましくは、極端紫外光光源装置は、前記撮影装置で撮影された可視光画像を解析し、前記プラズマの位置を特定する計算装置と、前記計算装置で特定された前記プラズマの位置に基づいて、前記照射位置調整機構を制御する制御装置をさらに備える。
この場合には、計算装置で特定されたプラズマの実際の位置に基づいて、例えば、プラズマの実際の位置を理想的な位置に近づけるように、照射位置調整機構を制御装置が自動制御することができる。
この場合には、計算装置で特定されたプラズマの実際の位置に基づいて、例えば、プラズマの実際の位置を理想的な位置に近づけるように、照射位置調整機構を制御装置が自動制御することができる。
好ましくは、極端紫外光光源装置は、前記筐体の外部に配置され、前記プラズマから放出される可視光を含む前記カソードと前記アノードの付近の可視光画像を撮影する複数の撮影装置を備える。
この場合には、複数の撮影装置の撮影結果によって、高い精度でプラズマの実際の位置を推定または特定することができる。
この場合には、複数の撮影装置の撮影結果によって、高い精度でプラズマの実際の位置を推定または特定することができる。
前記照射位置調整機構は、鉛直方向において、前記エネルギービームの照射位置を調整することが可能であってもよいし、水平方向において、前記エネルギービームの照射位置を調整することが可能であってもよい。
好ましくは、前記照射位置調整機構は、前記エネルギービームを反射して前記エネルギービームを前記カソードに向ける鏡と、前記鏡を変位させる機構を有する。前記鏡は可視光を透過する。前記撮影装置は、前記鏡を透過した可視光の画像を撮影する。
この場合には、プラズマ発生位置と、プラズマ発生位置にエネルギービームを向ける鏡と、プラズマ発生位置からの可視光を撮影する撮影装置が、ほぼ直線上に配置される。したがって、他の配置に比べて、撮影装置の撮影結果に基づいて、エネルギービームの照射位置を適切に変更するのに要する鏡の所要変位量を容易に決定することができる。
この場合には、プラズマ発生位置と、プラズマ発生位置にエネルギービームを向ける鏡と、プラズマ発生位置からの可視光を撮影する撮影装置が、ほぼ直線上に配置される。したがって、他の配置に比べて、撮影装置の撮影結果に基づいて、エネルギービームの照射位置を適切に変更するのに要する鏡の所要変位量を容易に決定することができる。
本発明のある態様に係るプラズマ位置調整方法は、軸線周りに回転する円板状のカソードと、前記カソードから離間した位置に配置され、軸線周りに回転する円板状のアノードに液相のプラズマ原料をコートする工程と、前記カソードにコートされたプラズマ原料にエネルギービームを照射して、前記プラズマ原料を気化させ、前記カソードと前記アノードの間の間隙に気相のプラズマ原料を発生させる工程と、前記カソードと前記アノードに電力を供給し、前記カソードと前記アノードの間で放電を生じさせ、前記カソードと前記アノードの間の間隙に、極端紫外光を放出するプラズマを発生させる工程と、前記カソードおよび前記アノードを包囲する筐体の外部に配置された撮影装置で、前記プラズマから放出される可視光を含む前記カソードと前記アノードの付近の可視光画像を撮影する工程と、前記撮影装置で撮影された可視光画像を計算装置で解析して、前記プラズマの位置を特定する工程と、前記計算装置で特定された前記プラズマの位置に基づいて、制御装置で前記カソードにおける前記エネルギービームの照射位置を調整する工程を備える。
本発明の態様においては、発生する極端紫外光の位置を所望の位置に常に維持することができる。
以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る実施形態を説明する。図面の縮尺は必ずしも正確ではなく、一部の特徴は誇張または省略されることもある。
極端紫外光光源装置（ＥＵＶ光源装置）１は、半導体デバイス製造におけるリソグラフィ装置の光源装置またはリソグラフィに使用されるマスクの検査装置の光源装置として使用可能な、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。
実施形態に係るＥＵＶ光源装置１は、ＬＤＰ方式のＥＵＶ光源装置である。より具体的には、ＥＵＶ光源装置は、放電を発生させる一対の電極の表面に供給された液相のプラズマ原料にレーザビーム等のエネルギービームを照射してプラズマ原料を気化し、その後、電極間の放電によって高温プラズマを発生させる。プラズマからはＥＵＶ光が放出される。
実施形態に係るＥＵＶ光源装置１は、ＬＤＰ方式のＥＵＶ光源装置である。より具体的には、ＥＵＶ光源装置は、放電を発生させる一対の電極の表面に供給された液相のプラズマ原料にレーザビーム等のエネルギービームを照射してプラズマ原料を気化し、その後、電極間の放電によって高温プラズマを発生させる。プラズマからはＥＵＶ光が放出される。
図１に示すように、ＥＵＶ光源装置１は、内部でプラズマを発生させるチャンバ（筐体）１１を有する。チャンバ１１は、剛体、例えば金属から形成されている。チャンバ１１の内部は、ＥＵＶ光の減衰を抑制するため真空にされる。
図１におけるチャンバ１１の内部の描写は、チャンバ１１の内部の平面図である。
図１におけるチャンバ１１の内部の描写は、チャンバ１１の内部の平面図である。
チャンバ１１の内部には、一対の放電電極２１ａ，２１ｂが配置されている。放電電極２１ａ，２１ｂは、同形同大の円板であり、放電電極２１ａがカソードとして使用され、放電電極２１ｂがアノードとして使用される。放電電極２１ａ，２１ｂは、例えば、タングステン、モリブデン、タンタル等の高融点金属から形成されている。
放電電極２１ａ，２１ｂは、互いに離間した位置に配置されており、放電電極２１ａ，２１ｂの周縁部が近接している。カソード２１ａの周縁部とアノード２１ｂの周縁部が最も接近した位置で、カソード２１ａとアノード２１ｂの間の間隙では、放電が発生し、これに伴い高温プラズマが発生する。以下、カソード２１ａの周縁部とアノード２１ｂの周縁部が最も接近した位置にあるカソード２１ａとアノード２１ｂの間の間隙を「放電領域Ｄ」と呼ぶ。
放電電極２１ａ，２１ｂは、互いに離間した位置に配置されており、放電電極２１ａ，２１ｂの周縁部が近接している。カソード２１ａの周縁部とアノード２１ｂの周縁部が最も接近した位置で、カソード２１ａとアノード２１ｂの間の間隙では、放電が発生し、これに伴い高温プラズマが発生する。以下、カソード２１ａの周縁部とアノード２１ｂの周縁部が最も接近した位置にあるカソード２１ａとアノード２１ｂの間の間隙を「放電領域Ｄ」と呼ぶ。
カソード２１ａは、モータ２２ａの回転軸２３ａに連結されており、カソード２１ａの軸線周りに回転する。アノード２１ｂは、モータ２２ｂの回転軸２３ｂに連結されており、アノード２１ｂの軸線周りに回転する。モータ２２ａ，２２ｂはチャンバ１１の外部に配置されており、回転軸２３ａ，回転軸２３ｂはチャンバ１１の外部から内部に延びている。回転軸２３ａとチャンバ１１の壁の間の隙間は、例えば、メカニカルシール２４ａのようなシール部材で封止されており、回転軸２３ｂとチャンバ１１の壁の間の隙間も、例えば、メカニカルシール２４ｂのようなシール部材で封止されている。シール部材は、チャンバ１１内の減圧雰囲気を維持しつつ、回転軸２３ａ，２３ｂの回転を許容する。
このように放電電極２１ａ，２１ｂは、別個のモータ２２ａ，２２ｂによってそれぞれ駆動される。これらのモータ２２ａ，２２ｂの回転は、制御部１５によって制御される。
このように放電電極２１ａ，２１ｂは、別個のモータ２２ａ，２２ｂによってそれぞれ駆動される。これらのモータ２２ａ，２２ｂの回転は、制御部１５によって制御される。
チャンバ１１の内部には、液相のプラズマ原料２５ａが貯留されたコンテナ２６ａと、液相のプラズマ原料２５ｂが貯留されたコンテナ２６ｂが配置されている。コンテナ２６ａ，２６ｂには、加熱された液相のプラズマ原料２５ａ，２５ｂが供給される。液相のプラズマ原料２５ａ，２５ｂは、例えばスズ（Ｓｎ）である。
図２に示すように、カソード２１ａの下部は、コンテナ２６ａ内のプラズマ原料２５ａに浸されており、アノード２１ｂの下部は、コンテナ２６ｂ内のプラズマ原料２５ｂに浸されている。したがって、放電電極２１ａ，２１ｂには、プラズマ原料が付着する。放電電極２１ａ，２１ｂの回転に伴って、液相のプラズマ原料２５ａ，２５ｂは、高温プラズマを発生させるべき放電領域Ｄに輸送される。
図２に示すように、カソード２１ａの下部は、コンテナ２６ａ内のプラズマ原料２５ａに浸されており、アノード２１ｂの下部は、コンテナ２６ｂ内のプラズマ原料２５ｂに浸されている。したがって、放電電極２１ａ，２１ｂには、プラズマ原料が付着する。放電電極２１ａ，２１ｂの回転に伴って、液相のプラズマ原料２５ａ，２５ｂは、高温プラズマを発生させるべき放電領域Ｄに輸送される。
したがって、コンテナ２６ａ単体、またはコンテナ２６ａとモータ２２ａの組み合わせは、カソード２１ａに液相のプラズマ原料をコートする第１の原料供給部として機能する。同様に、コンテナ２６ｂ単体、またはコンテナ２６ｂとモータ２２ｂの組み合わせは、アノード２１ｂに液相のプラズマ原料をコートする第２の原料供給部として機能する。但し、原料供給部としては、この実施形態のタイプに限定されず、他のタイプであってもよい。
図１に戻り、チャンバ１１の外部には、カソード２１ａにコートされたプラズマ原料２５ａにエネルギービームを照射して、プラズマ原料２５ａを気化させるレーザ（エネルギービーム照射装置）２８が配置されている。レーザ２８は、例えばＮｄ：ＹＶＯ４レーザ（Neodymium-doped Yttrium Orthovanadate レーザ）であり、赤外レーザビームＬを発する。但し、エネルギービーム照射装置は、プラズマ原料２５ａを気化させることができるレーザビーム以外のビームを発する装置であってもよい。
レーザ２８によるレーザビームの照射タイミングは、制御部１５によって制御される。
レーザ２８から放出された赤外レーザビームＬは、可動ミラー３１に導かれる。レーザ２８と可動ミラー３１の間には、典型的には、集光手段が配置される。集光手段は、例えば集光レンズ２９を有する。
レーザ２８によるレーザビームの照射タイミングは、制御部１５によって制御される。
レーザ２８から放出された赤外レーザビームＬは、可動ミラー３１に導かれる。レーザ２８と可動ミラー３１の間には、典型的には、集光手段が配置される。集光手段は、例えば集光レンズ２９を有する。
赤外レーザビームＬは、チャンバ１１の外部に配置された可動ミラー３１により反射されて、チャンバ１１の壁に設けられた透明窓３０を通過して、放電領域Ｄ付近のカソード２１ａの外周面に照射される。
カソード２１ａの外周面に赤外レーザビームＬを照射するのを容易にするため、放電電極２１ａ，２１ｂの軸線は平行ではない。回転軸２３ａ，２３ｂの間隔は、モータ側が狭く、電極側が広くなっている。
アノード２１ｂは、カソード２１ａと可動ミラー３１の間に配置されている。換言すれば、可動ミラー３１で反射された赤外レーザビームＬは、アノード２１ｂの外周面付近を通過した後に、カソード２１ａの外周面に到達する。赤外レーザビームＬの進行を邪魔しないように、アノード２１ｂはカソード２１ａより、図１の左側に退避している。
放電領域Ｄ付近のカソード２１ａの外周面にコートされた液相のプラズマ原料２５ａは、赤外レーザビームＬの照射により気化して、気相のプラズマ原料が放電領域Ｄに発生する。
カソード２１ａの外周面に赤外レーザビームＬを照射するのを容易にするため、放電電極２１ａ，２１ｂの軸線は平行ではない。回転軸２３ａ，２３ｂの間隔は、モータ側が狭く、電極側が広くなっている。
アノード２１ｂは、カソード２１ａと可動ミラー３１の間に配置されている。換言すれば、可動ミラー３１で反射された赤外レーザビームＬは、アノード２１ｂの外周面付近を通過した後に、カソード２１ａの外周面に到達する。赤外レーザビームＬの進行を邪魔しないように、アノード２１ｂはカソード２１ａより、図１の左側に退避している。
放電領域Ｄ付近のカソード２１ａの外周面にコートされた液相のプラズマ原料２５ａは、赤外レーザビームＬの照射により気化して、気相のプラズマ原料が放電領域Ｄに発生する。
放電領域Ｄで高温プラズマを発生させるため（気相のプラズマ原料をプラズマ化するため）、パルス電力供給部（電力供給装置）３５がカソード２１ａとアノード２１ｂに電力を供給し、カソード２１ａとアノード２１ｂの間で放電を生じさせる。パルス電力供給部３５は、周期的にパルス電力を放電電極２１ａ，２１ｂに供給する。
パルス電力供給部３５は、チャンバ１１の外部に配置されている。パルス電力供給部３５から延びる給電線は、チャンバ１１の壁に埋設されてチャンバ１１内の減圧雰囲気を維持するシール部材３６を通過して、チャンバ１１の内部に延びている。
パルス電力供給部３５は、チャンバ１１の外部に配置されている。パルス電力供給部３５から延びる給電線は、チャンバ１１の壁に埋設されてチャンバ１１内の減圧雰囲気を維持するシール部材３６を通過して、チャンバ１１の内部に延びている。
この実施形態では、パルス電力供給部３５から延びる２つの給電線は、それぞれコンテナ２６ａ，２６ｂに接続されている。コンテナ２６ａ，２６ｂは、導電性材料から形成されており、コンテナ２６ａ，２６ｂの内部のプラズマ原料２５ａ，２５ｂも導電性材料、スズである。コンテナ２６ａ，２６ｂの内部のプラズマ原料２５ａ，２５ｂには、放電電極２１ａ，２１ｂが浸されている。したがって、パルス電力供給部３５がコンテナ２６ａ，２６ｂにパルス電力を供給すると、結果的にパルス電力が放電電極２１ａ，２１ｂに供給される。
カソード２１ａとアノード２１ｂの間で放電が発生すると、放電領域Ｄにおける気相のプラズマ材料が、大電流により加熱励起されて、高温プラズマが発生する。また、高熱により、放電領域Ｄ付近のアノード２１ｂの外周面にコートされた液相のプラズマ原料２５ｂもプラズマ化される。
カソード２１ａとアノード２１ｂの間で放電が発生すると、放電領域Ｄにおける気相のプラズマ材料が、大電流により加熱励起されて、高温プラズマが発生する。また、高熱により、放電領域Ｄ付近のアノード２１ｂの外周面にコートされた液相のプラズマ原料２５ｂもプラズマ化される。
高温プラズマからはＥＵＶ光Ｅが放出される。ＥＵＶ光Ｅは、他の光学系装置４０（リソグラフィ装置またはマスクの検査装置）で使用される。図１は、ＥＵＶ光Ｅが、チャンバ１１の壁に設けられた透明窓３７を通過し、光学系装置４０のチャンバ４１の透明窓４２を通過して、光学系装置４０の内部に到達することを描写する。但し、ＥＵＶ光Ｅは減衰しやすいので、チャンバ１１とチャンバ４１は離間せず、一体であることが好ましい。つまり、固体の透明窓３７，４２を設けず、ＥＵＶ光源装置１の真空チャンバ１１の一部として、光学系装置４０のチャンバが設けられていることが好ましい。
赤外レーザビームＬを放電領域Ｄに導く可動ミラー３１は、チャンバ１１外部に配置された照射位置調整機構の一部である。図２は、照射位置調整機構５０の例を示す。
照射位置調整機構５０は、可動ミラー３１と、可動ミラー３１を変位させる機構を有する。この機構は、可動ミラー３１が固定された水平軸５１と、水平軸５１の両端を回転可能に支持するブラケット５２と、ブラケット５２に固定された鉛直軸５３を有する。水平軸５１に固定された可動ミラー３１は、リニアアクチュエータ５４によって、水平軸５１を中心にして、矢印Ｒ１の方向に揺動させられる。また、可動ミラー３１を支持するブラケット５２は、ステップモータ５５によって、鉛直軸５３を中心にして、矢印Ｒ２の方向に揺動させられる。
したがって、照射位置調整機構５０は、鉛直方向Ｚと水平方向Ｘの両方において、カソード２１ａにおける赤外レーザビームＬの照射位置を調整することが可能である。つまり、可動ミラー３１を矢印Ｒ１の方向に揺動させることにより、カソード２１ａにおける赤外レーザビームＬの照射位置が鉛直方向Ｚにおいて変位し、可動ミラー３１を矢印Ｒ２の方向に揺動させることにより、カソード２１ａにおける赤外レーザビームＬの照射位置が水平方向Ｘにおいて変位する。
照射位置調整機構５０は、可動ミラー３１と、可動ミラー３１を変位させる機構を有する。この機構は、可動ミラー３１が固定された水平軸５１と、水平軸５１の両端を回転可能に支持するブラケット５２と、ブラケット５２に固定された鉛直軸５３を有する。水平軸５１に固定された可動ミラー３１は、リニアアクチュエータ５４によって、水平軸５１を中心にして、矢印Ｒ１の方向に揺動させられる。また、可動ミラー３１を支持するブラケット５２は、ステップモータ５５によって、鉛直軸５３を中心にして、矢印Ｒ２の方向に揺動させられる。
したがって、照射位置調整機構５０は、鉛直方向Ｚと水平方向Ｘの両方において、カソード２１ａにおける赤外レーザビームＬの照射位置を調整することが可能である。つまり、可動ミラー３１を矢印Ｒ１の方向に揺動させることにより、カソード２１ａにおける赤外レーザビームＬの照射位置が鉛直方向Ｚにおいて変位し、可動ミラー３１を矢印Ｒ２の方向に揺動させることにより、カソード２１ａにおける赤外レーザビームＬの照射位置が水平方向Ｘにおいて変位する。
但し、図示の照射位置調整機構５０は、例に過ぎず、他の照射位置調整機構を使用してもよい。例えば、可動ミラー３１を揺動させることに代えて、あるいは揺動させることに加えて、照射位置調整機構５０は、鉛直方向Ｚと水平方向Ｘの両方において可動ミラー３１を直線移動させてもよい。
ＥＵＶ光源装置１は、チャンバ１１の外部に配置されたカメラ（撮影装置）６０をさらに有する。カメラ６０は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ－Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサまたはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ＭＯＳ）イメージセンサを内蔵し、可視光画像を撮影する。カメラ６０の視野は放電領域Ｄに向けられており、カメラ６０は、プラズマから放出される可視光を含むカソード２１ａとアノード２１ｂの付近の可視光画像を撮影する。
カメラ６０によって、カソード２１ａとアノード２１ｂの間の間隙に発生するプラズマから放出される可視光Ｖの画像を撮影することができる。プラズマからは極端紫外光Ｅだけでなく可視光Ｖも放出される。プラズマから放出される極端紫外光Ｅの発光点の位置と、プラズマから放出される可視光Ｖの発光点の位置は、必ずしも一致すべきであるという理由はないが、ほぼ一致することが発明者によって発見された。カメラ６０で撮影された可視光の画像に基づいて、プラズマの実際の位置（特に、極端紫外光Ｅの発光点の位置）を推定することができる。カメラ６０は、高温環境にあるチャンバ１１の外部に配置されており、高温環境からは十分に離れており、チャンバ１１の内部およびチャンバ１１自体の熱膨張の影響を受けない。したがって、カメラ６０の撮影結果はプラズマの実際の位置を精度よく反映する。
カメラ６０によって、カソード２１ａとアノード２１ｂの間の間隙に発生するプラズマから放出される可視光Ｖの画像を撮影することができる。プラズマからは極端紫外光Ｅだけでなく可視光Ｖも放出される。プラズマから放出される極端紫外光Ｅの発光点の位置と、プラズマから放出される可視光Ｖの発光点の位置は、必ずしも一致すべきであるという理由はないが、ほぼ一致することが発明者によって発見された。カメラ６０で撮影された可視光の画像に基づいて、プラズマの実際の位置（特に、極端紫外光Ｅの発光点の位置）を推定することができる。カメラ６０は、高温環境にあるチャンバ１１の外部に配置されており、高温環境からは十分に離れており、チャンバ１１の内部およびチャンバ１１自体の熱膨張の影響を受けない。したがって、カメラ６０の撮影結果はプラズマの実際の位置を精度よく反映する。
この実施形態では、可動ミラー３１は、赤外線を反射し、可視光Ｖを透過させる材料から形成されている。このような材料としては、ＴｉＯ２－Ａｇ－ＴｉＯ２の多層膜、ＴｉＯ２－ＳｉＯ２の多層膜などが知られている。可視光を透過させる材料から形成された基板に、このような多層膜を蒸着などの手法で積層してもよい。
したがって、レーザ２８からの赤外レーザビームＬは、可動ミラー３１で反射されて、透明窓３０を透過してカソード２１ａに向けて進行する一方、放電領域Ｄのプラズマ付近の可視光Ｖは、透明窓３０を透過してさらに可動ミラー３１を透過する。可動ミラー３１を透過した可視光Ｖは、カメラ６０に受けられる。つまり、カメラ６０は、透明窓３０と可動ミラー３１を透過した可視光の画像を撮影する。可動ミラー３１での可視光の屈折を無視すれば、プラズマ発生位置と、プラズマ発生位置にエネルギービームを向ける可動ミラー３１と、プラズマ発生位置からの可視光を撮影するカメラ６０が、直線上に配置されることになる。
したがって、レーザ２８からの赤外レーザビームＬは、可動ミラー３１で反射されて、透明窓３０を透過してカソード２１ａに向けて進行する一方、放電領域Ｄのプラズマ付近の可視光Ｖは、透明窓３０を透過してさらに可動ミラー３１を透過する。可動ミラー３１を透過した可視光Ｖは、カメラ６０に受けられる。つまり、カメラ６０は、透明窓３０と可動ミラー３１を透過した可視光の画像を撮影する。可動ミラー３１での可視光の屈折を無視すれば、プラズマ発生位置と、プラズマ発生位置にエネルギービームを向ける可動ミラー３１と、プラズマ発生位置からの可視光を撮影するカメラ６０が、直線上に配置されることになる。
ＥＵＶ光源装置１は、チャンバ１１の外部に配置された制御部１５と表示装置６２を有する。
カメラ６０の撮影結果を示す画像信号は、制御部１５に供給される。制御部１５は、コンピュータであって、上記の通り、モータ２２ａ，２２ｂの回転を制御し、レーザ２８によるレーザビームの照射タイミングを制御する。
また、制御部１５は、カメラ６０から供給された画像信号を用いて、カメラ６０で撮影された可視光画像を解析し、プラズマの局部的な輝度およびプラズマの位置を特定する計算装置としての機能を有する。
制御部１５は、特定された情報に基づいて、カメラ６０で撮影された可視光画像を表示装置６２に表示させる。
カメラ６０の撮影結果を示す画像信号は、制御部１５に供給される。制御部１５は、コンピュータであって、上記の通り、モータ２２ａ，２２ｂの回転を制御し、レーザ２８によるレーザビームの照射タイミングを制御する。
また、制御部１５は、カメラ６０から供給された画像信号を用いて、カメラ６０で撮影された可視光画像を解析し、プラズマの局部的な輝度およびプラズマの位置を特定する計算装置としての機能を有する。
制御部１５は、特定された情報に基づいて、カメラ６０で撮影された可視光画像を表示装置６２に表示させる。
図３は、カメラ６０で撮影され、表示装置６２で表示された可視光画像を示す。この画像において、プラズマＰは、極めて明るく表示される。プラズマＰの画像は、プラズマＰとカメラ６０の間にあるアノード２１ｂによって一部が遮られて、ほぼＤ字形の輪郭を有する。また、制御部１５で特定された局部的な輝度（輝度の分布）に基づいて、プラズマＰの画像上には、複数の輝度コンタワーが表示される。最も内側の輝度コンタワーの内部が最も輝度が高い部分である。
プラズマＰとカメラ６０の間にあるアノード２１ｂは暗い影として表示される。プラズマＰが明るいため、プラズマＰの背後にあるカソード２１ａは、極めてぼんやりと表示される。
プラズマＰとカメラ６０の間にあるアノード２１ｂは暗い影として表示される。プラズマＰが明るいため、プラズマＰの背後にあるカソード２１ａは、極めてぼんやりと表示される。
表示装置６２で表示された可視光画像を視認しながら、作業者はプラズマの実際の位置を理想的な位置に近づけるように、照射位置調整機構５０を手動操作し、カソード２１ａにおける赤外レーザビームＬの照射位置を調整することができる。これによって、発生するＥＵＶ光の位置を所望の位置に常に維持することができる。
このような手動操作に代えて、あるいは手動操作に加えて、自動的に照射位置調整機構５０を制御してもよい。この場合、制御部１５は、上記の計算装置として機能するだけでなく、計算装置で特定されたプラズマの実際の位置に基づいて、照射位置調整機構５０を制御する制御装置として機能する。例えば、制御部１５は、プラズマの実際の位置を理想的な位置に近づけるように、照射位置調整機構５０を自動制御することができる。自動制御の手法は、フィードバック制御でもフィードフォワード制御でもよいし、経験則に基づく人工知能を活用した自動制御であってもよい。このようにして、発生するＥＵＶ光の位置を所望の位置に常に維持することができる。
上記の通り、プラズマ発生位置と、プラズマ発生位置にエネルギービームを向ける可動ミラー３１と、プラズマ発生位置からの可視光を撮影するカメラ６０は、ほぼ直線上に配置されている。したがって、手動操作でも自動制御でも、他の配置に比べて、カメラ６０の撮影結果に基づいて、赤外レーザビームＬの照射位置を適切に変更するのに要する可動ミラー３１の所要変位量を容易に決定することができる。
上記の通り、この実施形態では、照射位置調整機構５０は、鉛直方向Ｚと水平方向Ｘの両方において、カソード２１ａにおける赤外レーザビームＬの照射位置を調整することが可能である。
図４は、レーザビームＬの照射位置を調整しない場合の水平方向Ｘでのプラズマの変位の一例を示すグラフである。図１から明らかなように、水平方向Ｘは、放電領域Ｄ、可動ミラー３１およびカメラ６０を結ぶ直線に直交する水平方向であり、ＥＵＶ光源装置１から光学系装置４０へ極端紫外光Ｅを供給する方向である。水平方向Ｘでのプラズマの変位は、放電電極２１ａ，２１ｂの熱膨張に起因する。つまり、放電電極２１ａ，２１ｂがプラズマの熱にさらされることにより、放電電極２１ａ，２１ｂは熱膨張し、放電領域Ｄひいてはプラズマの位置がＸ方向に変位する。プラズマ、つまり極端紫外光Ｅの発光点のＸ方向における変位自体は、光学系装置４０の性能にはあまり影響しないかもしれない。
しかし、アノード２１ｂのＸ方向への変位によって、カソード２１ａに到達すべき赤外レーザビームＬがアノード２１ｂによって徐々に遮蔽されてゆくと、プラズマＰ（図３参照）が徐々に小さくなってゆく。赤外レーザビームＬがアノード２１ｂによって完全に遮蔽されると、プラズマが発生しなくなってしまう。
しかし、アノード２１ｂのＸ方向への変位によって、カソード２１ａに到達すべき赤外レーザビームＬがアノード２１ｂによって徐々に遮蔽されてゆくと、プラズマＰ（図３参照）が徐々に小さくなってゆく。赤外レーザビームＬがアノード２１ｂによって完全に遮蔽されると、プラズマが発生しなくなってしまう。
そこで、この実施形態では、水平方向ＸにおけるプラズマＰの実際の位置に基づいて、水平方向Ｘにおいてカソード２１ａにおける赤外レーザビームＬの照射位置を調整する。さらには、プラズマＰの実際の位置に加えてプラズマＰの大きさに基づいて、照射位置調整機構５０を操作または制御することが好ましい。
照射位置調整機構５０によるＸ方向における赤外レーザビームＬの照射位置の調整量が、カソード２１ａのＸ方向における膨張量と偶然、等しいことが考えられる。この場合、調整前と調整後で、カソード２１ａにとって赤外レーザビームＬの照射位置は変わらない。しかし、このような特殊な場合があったとしても、通常は、機構５０はカソード２１ａにおける赤外レーザビームＬの照射位置を調整するので、照射位置調整機構と呼ぶことができる。
照射位置調整機構５０によるＸ方向における赤外レーザビームＬの照射位置の調整量が、カソード２１ａのＸ方向における膨張量と偶然、等しいことが考えられる。この場合、調整前と調整後で、カソード２１ａにとって赤外レーザビームＬの照射位置は変わらない。しかし、このような特殊な場合があったとしても、通常は、機構５０はカソード２１ａにおける赤外レーザビームＬの照射位置を調整するので、照射位置調整機構と呼ぶことができる。
図５は、レーザビームＬの照射位置を調整しない場合の鉛直方向Ｚでのプラズマの変位の一例を示すグラフである。鉛直方向Ｚでのプラズマの変位は、鉛直方向ＺにおけるＥＵＶ光源装置１の複数の構成要素の熱膨張の量の差分に起因する。例えば、チャンバ１１は高温環境で使用され、レーザ２８および集光レンズ２９を支持する機構も加熱される。チャンバ１１の鉛直方向Ｚでの熱膨張により、放電電極２１ａ，２１ｂの軸線の高さ（鉛直方向Ｚでの位置）は変化し、放電領域Ｄの高さも変化する。レーザ２８および集光レンズ２９を支持する機構も鉛直方向Ｚにおいて熱膨張するので、レーザ２８および集光レンズ２９の高さも変化する。しかし、放電領域Ｄの高さの変化量と、レーザ２８の高さの変化量と、集光レンズ２９の高さの変化量は、一致しないであろう。
そこで、この実施形態では、鉛直方向ＺにおけるプラズマＰの実際の位置に基づいて、鉛直方向Ｚにおいてカソード２１ａにおける赤外レーザビームＬの照射位置を調整する。
但し、ＥＵＶ光源装置１の使用環境および用途に応じて、照射位置調整機構５０は、水平方向Ｘまたは鉛直方向Ｚだけで赤外レーザビームＬの照射位置を調整可能に構成されていてもよい。
そこで、この実施形態では、鉛直方向ＺにおけるプラズマＰの実際の位置に基づいて、鉛直方向Ｚにおいてカソード２１ａにおける赤外レーザビームＬの照射位置を調整する。
但し、ＥＵＶ光源装置１の使用環境および用途に応じて、照射位置調整機構５０は、水平方向Ｘまたは鉛直方向Ｚだけで赤外レーザビームＬの照射位置を調整可能に構成されていてもよい。
この実施形態では、レーザ２８で発せられた赤外レーザビームＬを、単一の可動ミラー３１が反射して放電領域Ｄに導く。放電領域Ｄと可動ミラー３１は、水平方向Ｙ上に揃えられている。水平方向Ｙは、ＥＵＶ光源装置１から光学系装置４０へ極端紫外光Ｅを供給する水平方向Ｘに直交する水平方向である。この実施形態では、放電領域Ｄと可動ミラー３１は水平方向Ｙ上に揃えられているので、可動ミラー３１を変位させる照射位置調整機構５０が、水平方向Ｙにおいてカソード２１ａにおける赤外レーザビームＬの照射位置を調整することはできない。
図６を参照して、この実施形態で、水平方向Ｙにおいて赤外レーザビームＬの照射位置を調整しない理由を説明する。図６は、図１のVI方向に沿って見たプラズマＰから放出される可視光の画像を示す図である。プラズマＰから放出される可視光は、ほぼ長円形を呈する。放電領域Ｄの幅に対する、方向Ｙでの可視光の長さＬｙは、かなり大きい。チャンバ１１および放電電極２１ａ，２１ｂが熱膨張したとしても、方向Ｙにおいては、放電領域Ｄがわずかに変化するだけであり、プラズマＰにおける極端紫外光Ｅの発光点の位置および可視光Ｖの発光点の位置は大きく変動しないと考えられる。また、水平方向Yにおいてプラズマ形状はほぼ長円形であるから、プラズマの輝度分布の断面図はY軸方向に広がりを持つ。故に、光学系装置４０の性能へのY軸方向の位置変動の影響は、他軸方向への変動と比較して、鈍感であると推測される。したがって、この実施形態では、水平方向Ｙにおいて赤外レーザビームＬの照射位置を調整しない。
しかし、水平方向Ｙにおいてカソード２１ａにおける赤外レーザビームＬの照射位置を調整してもよい。例えば、放電領域Ｄと可動ミラー３１の相対位置を変更すれば、これは実現可能である。
しかし、水平方向Ｙにおいてカソード２１ａにおける赤外レーザビームＬの照射位置を調整してもよい。例えば、放電領域Ｄと可動ミラー３１の相対位置を変更すれば、これは実現可能である。
図７は、実施形態の変形例に係るＥＵＶ光源装置の一部を示す。この変形例には、プラズマから放出される可視光を含むカソード２１ａとアノード２１ｂの付近の可視光画像を撮影する他のカメラ（撮影装置）６６が設けられている。カメラ６６は、チャンバ１１の壁に設けられた透明窓６７を透過した可視光Ｖの画像を撮影する。透明窓６７は、透明窓３０から離間した位置に配置されている。
この変形例では、複数のカメラ６０，６６の撮影結果によって、高い精度でプラズマの実際の位置を推定または特定することができる。
この変形例では、複数のカメラ６０，６６の撮影結果によって、高い精度でプラズマの実際の位置を推定または特定することができる。
以上、本発明の好ましい実施形態を参照しながら本発明を図示して説明したが、当業者にとって特許請求の範囲に記載された発明の範囲から逸脱することなく、形式および詳細の変更が可能であることが理解されるであろう。このような変更、改変および修正は本発明の範囲に包含されるはずである。
１ 極端紫外光光源装置（ＥＵＶ光源装置）
１１ チャンバ（筐体）
１５ 制御部（計算装置、制御装置）
２１ａ カソード
２１ｂ アノード
２２ａ モータ（第１の原料供給部）
２２ｂ モータ（第２の原料供給部）
２５ａ プラズマ原料
２５ｂ プラズマ原料
２６ａ コンテナ（第１の原料供給部）
２６ｂ コンテナ（第２の原料供給部）
２８ レーザ（エネルギービーム照射装置）
３５ パルス電力供給部（電力供給装置）
５０ 照射位置調整機構
６０，６６ カメラ（撮影装置）
６２ 表示装置
Ｄ 放電領域
Ｐ プラズマ
Ｌ 赤外レーザビーム
Ｅ 極端紫外光
１１ チャンバ（筐体）
１５ 制御部（計算装置、制御装置）
２１ａ カソード
２１ｂ アノード
２２ａ モータ（第１の原料供給部）
２２ｂ モータ（第２の原料供給部）
２５ａ プラズマ原料
２５ｂ プラズマ原料
２６ａ コンテナ（第１の原料供給部）
２６ｂ コンテナ（第２の原料供給部）
２８ レーザ（エネルギービーム照射装置）
３５ パルス電力供給部（電力供給装置）
５０ 照射位置調整機構
６０，６６ カメラ（撮影装置）
６２ 表示装置
Ｄ 放電領域
Ｐ プラズマ
Ｌ 赤外レーザビーム
Ｅ 極端紫外光
Claims (6)
- 軸線周りに回転する円板状のカソードと、
前記カソードから離間した位置に配置され、軸線周りに回転する円板状のアノードと、
前記カソードに液相のプラズマ原料をコートする第１の原料供給部と、
前記アノードに液相のプラズマ原料をコートする第２の原料供給部と、
前記カソードにコートされたプラズマ原料にエネルギービームを照射して、前記プラズマ原料を気化させ、前記カソードと前記アノードの間の間隙に気相のプラズマ原料を発生させるエネルギービーム照射装置と、
前記カソードと前記アノードに電力を供給し、前記カソードと前記アノードの間で放電を生じさせ、前記カソードと前記アノードの間の間隙に、極端紫外光を放出するプラズマを発生させる電力供給装置と、
前記カソードにおける前記エネルギービームの照射位置を調整する照射位置調整機構と、
前記カソードおよび前記アノードを包囲する筐体と、
前記筐体の外部に配置され、前記プラズマから放出される可視光を含む前記カソードと前記アノードの付近の可視光画像を撮影する撮影装置と、
前記撮影装置で撮影された可視光画像を解析し、前記プラズマの位置を特定する計算装置と、
前記計算装置で特定された前記プラズマの位置に基づいて、前記照射位置調整機構を制御する制御装置を備える極端紫外光光源装置。 - 前記撮影装置で撮影された可視光画像を表示する表示装置をさらに備える
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。 - 前記筐体の外部に配置され、前記プラズマから放出される可視光を含む前記カソードと前記アノードの付近の可視光画像を撮影する複数の撮影装置を備える
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。 - 前記照射位置調整機構は、鉛直方向と水平方向の少なくとも一方において、前記エネルギービームの照射位置を調整することが可能である
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の極端紫外光光源装置。 - 前記照射位置調整機構は、前記エネルギービームを反射して前記エネルギービームを前記カソードに向ける鏡と、前記鏡を変位させる機構を有し、前記鏡は可視光を透過し、
前記撮影装置は、前記鏡を透過した可視光の画像を撮影する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の極端紫外光光源装置。 - 軸線周りに回転する円板状のカソードと、前記カソードから離間した位置に配置され、軸線周りに回転する円板状のアノードに液相のプラズマ原料をコートする工程と、
前記カソードにコートされたプラズマ原料にエネルギービームを照射して、前記プラズマ原料を気化させ、前記カソードと前記アノードの間の間隙に気相のプラズマ原料を発生させる工程と、
前記カソードと前記アノードに電力を供給し、前記カソードと前記アノードの間で放電を生じさせ、前記カソードと前記アノードの間の間隙に、極端紫外光を放出するプラズマを発生させる工程と、
前記カソードおよび前記アノードを包囲する筐体の外部に配置された撮影装置で、前記プラズマから放出される可視光を含む前記カソードと前記アノードの付近の可視光画像を撮影する工程と、
前記撮影装置で撮影された可視光画像を計算装置で解析して、前記プラズマの位置を特定する工程と、
前記計算装置で特定された前記プラズマの位置に基づいて、制御装置で前記カソードにおける前記エネルギービームの照射位置を調整する工程
を備えるプラズマ位置調整方法。
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