KR100930779B1

KR100930779B1 - 극단 자외광 노광 장치 및 극단 자외광 광원 장치

Info

Publication number: KR100930779B1
Application number: KR1020060009886A
Authority: KR
Inventors: 교헤이 세키
Original assignee: 우시오덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2005-04-28
Filing date: 2006-02-02
Publication date: 2009-12-09
Also published as: EP1717638A2; US20060243923A1; JP2006310520A; EP1717638B1; KR20060113374A; TWI372948B; EP1717638A3; TW200643642A; JP4710406B2; US7535013B2

Abstract

본 발명은, 노광광인 파장 13.5㎚인 EUV광의 파워를 저하시키지 않고, 노광에 악영향을 미치는 대역외 광을 효율적으로 제거할 수 있도록 하는 것이다.

플라즈마(8)의 고밀도 고온부 영역으로부터 방사되는 극단 자외광과 극단 자외광 이외의 광으로 이루어지는 광을 집광하는 EUV 집광경(5)을 구비한 극단 자외광 광원 장치와, 상기 광을 마스크(25)에 투사하는 조명 광학계(24)와, 마스크(25)를 반사한 광을 워크(27) 상에 투영 결상시키는 투영 광학계(26)를 가지는 극단 자외광 노광 장치에서, 개구를 가지는 차광 수단(애퍼추어(aperture)(50))을, EUV 집광경(5)과 조명 광학계(24)의 광학 소자와의 사이의 광로 공간 내에 설치한다. 상기 차광 수단의 광 입사면의 크기는, EUV 집광경(5)으로부터 출사하는 광이 모두 입사 가능한 크기로 하고, 또한, 차광 수단의 개구는 거의 극단 자외광만을 통과시키는 것과 같은 크기로 한다.

Description

극단 자외광 노광 장치 및 극단 자외광 광원 장치{EXTREME ULTRAVIOLET EXPOSURE DEVICE AND EXTREME ULTRAVIOLET LIGHT-SOURCE DEVICE}

도 1은 본 발명에서의 차광 수단의 배치를 도시하는 도면이다.

도 2는 플라즈마의 임의의 단면에서의 파장 13.5㎚인 EUV광 및 대역외 광의 방사 강도 조도의 공간 분포의 예를 도시하는 도면이다.

도 3은 EUV 집광경의 초점면에서의 파장 13.5㎚인 EUV광의 조도 분포를 도시하는 도면이다.

도 4는 EUV 집광경의 초점면에서의 대역외 광의 조도 분포를 도시하는 도면이다.

도 5는 본 발명의 실시예의 EUV 노광 장치의 구성예를 도시하는 도면이다.

도 6은 본 발명의 실시예의 애퍼추어의 구성예를 도시하는 도면이다.

도 7은 본 발명의 실시예의 EUV 노광 장치의 다른 구성예를 도시하는 도면이다.

도 8은 애퍼추어를 EUV 집광경의 초점면에 설치하고, 애퍼추어의 개구 지름을 변화시켰을 때의 EUV광 및 대역외 광의 상대적인 투과율의 변화를 도시하는 도면이다.

도 9는 애퍼추어를 EUV 집광경의 초점면으로부터 EUV 집광경 측으로 10㎜ 이 간된 위치에 설치하고, 애퍼추어의 개구 지름을 변화시켰을 때의 EUV광 및 대역외 광의 상대적인 투과율의 변화를 도시하는 도면이다.

도 10은 애퍼추어를 EUV 집광경의 초점면으로부터 EUV 집광경 측으로 20㎜ 이간된 위치에 설치하고, 애퍼추어의 개구 지름을 변화시켰을 때의 EUV광 및 대역외 광의 상대적인 투과율의 변화를 도시하는 도면이다.

도 11은 냉각 수단으로서 수냉관을 설치한 애퍼추어의 구성예를 도시하는 도면이다.

도 12는 열적 부하에 대응시킨 애퍼추어의 다른 구성예를 도시하는 도면이다.

도 13은 애퍼추어의 위치 조정 순서를 도시하는 플로우차트이다.

도 14는 DPP 방식 EUV 광원을 이용한 EUV 노광 장치의 개략 구성예를 도시하는 도면이다.

도 15는 LPP 방식 EUV 광원을 이용한 EUV 노광 장치의 개략 구성예를 도시하는 도면이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 챔버 2 : 원료 도입구

3a : 제1 주방전 전극 3b : 제2 주방전 전극

3c : 절연재 4 : 데브리 트랩

5 : EUV 집광경 6 : EUV 광 추출구

7 : 가스 배기구 8 : 플라즈마

10 : EUV 광원 장치 11 : 원료 공급 유닛

12 : 고전압 펄스 발생부 13 : 가스 배기 유닛

14 : 광원 제어부 15 : 레이저 장치

16 : 레이저광 입사부 17 : EUV 집광경

20 : 노광기 21 : 노광기 상자체

22 : 광 입사부 23 : 마스크 스테이지

24 : 조명 광학계 25 : 마스크

26 : 투영 광학계 27 : 워크

28 : 워크 스테이지 29 : 가스 배출구

31 : 가스 배기 유닛 32 : 워크 스테이지 구동 제어부

33 : 마스크 스테이지 구동 제어부 41 : 노광기 제어부

50 : 애퍼추어 50a : 개구

51 : 애퍼추어 구동 기구 52 : 애퍼추어 구동 제어부

본 발명은, 플라즈마로부터 방출되는 광으로부터, 극단 자외광을 파장 선택하는 기능을 가지는 극단 자외광 광원 장치 및 이 극단 자외광 광원 장치를 광원으로 하는 극단 자외광 노광 장치에 관한 것이다.

반도체 집적 회로의 미세화, 고집적화에 따라, 그 제조용인 투영 노광 장치 에서는 해상력의 향상이 요청되고 있다. 그 요청에 부응하기 위해서, 노광용 광원의 단파장화가 진행되어, 엑시머 레이저 장치를 잇는 차세대 반도체 노광용 광원으로서, 파장 13∼14㎚, 특히 파장 13.5㎚의 EUV(Extreme Ultra Violet: 극단 자외)광을 방출하는 극단 자외광 광원 장치(이하, EUV 광원 장치라고도 한다)가 개발되어 있다.

EUV 광원 장치에서, EUV광을 발생시키는 방법은 다수 알려져 있지만, 그 중 하나로 EUV 방사종의 가열·여기에 의해 고밀도 고온 플라즈마를 발생시켜, 이 플라즈마로부터 방사되는 EUV광을 추출하는 방법이 있다.

이러한 방법을 채용하는 EUV 광원 장치는, 고밀도 고온 플라즈마의 생성 방식에 따라, LPP(Laser Produced Plasma : 레이저 생성 플라즈마) 방식 EUV 광원 장치와 DPP(Discharge Produced Plasma : 방전 생성 플라즈마) 방식 EUV 광원 장치로 크게 나누어진다(예를 들어 비특허문헌 1 참조).

LPP 방식 EUV 광원 장치는, 고체, 액체, 기체 등의 타깃을 펄스 레이저로 조사하여 발생하는 고밀도 고온 플라즈마로부터의 EUV 방사광을 이용하는 것이다.

한편, DPP 방식 EUV 광원 장치는, 전류 구동에 의해서 생성한 고밀도 고온 플라즈마로부터의 EUV 방사광을 이용하는 것이다. DPP 방식 EUV 광원에서의 방전 방식에는, 비특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, Z핀치 방식, 캐필러리(capillary) 방전 방식, 플라즈마 포커스 방식, 할로우 캐소드(hollow cathode) 트리거 Z핀치 방식 등이 있다. DPP 방식 EUV 광원은, LPP 방식 EUV 광원과 비교하여, 광원 장치의 소형화, 광원 시스템의 소비 전력이 작다는 이점이 있어, 실용화 에 대한 기대도 크다.

EUV광은, 물질에 대한 투과성이 매우 작기 때문에, 투과 광학계를 이용하여 축소 투영을 행할 수 없다. 그 때문에, 광원으로서 EUV 광원 장치를 채용한 극단 자외광 노광 장치(이하, EUV 노광 장치라고도 한다)에서의 노광 광학계에는, 마스크도 포함하여 모두 반사 광학계가 채용된다. 이 반사 광학계에서 이용되는 파장 13.5㎚인 EUV광을 반사하는 미러는, 예를 들어, Mo(몰리브덴)과 Si(실리콘)의 다층막 미러이다.

도 14에, DPP 방식 EUV 광원을 이용한 EUV 노광 장치의 개략 구성예를 도시한다. 동 도면에 도시하는 바와 같이, EUV 노광 장치는, 크게 EUV 광원 장치(10)와 노광기(20)로 이루어진다.

도 14에서, DPP 방식 EUV 광원 장치는, 방전 용기인 챔버(1)를 가진다. 챔버(1) 내에는, 예를 들어, 링 형상의 제1 주(主)방전 전극(캐소드)(3a)와 제2 주방전 전극(애노드)(3b)이 링 형상의 절연재(3c)를 끼고 배치된다. 챔버(1)는, 도전재로 형성된 제1 주방전 전극 측의 제1 용기(1a)와, 마찬가지로 도전재로 형성된 제2 주방전 전극 측의 제2 용기(1b)로 구성된다. 이들 제1 용기(1a)와 제2 용기(1b)는, 상기 절연재(3c)에 의해 분리, 절연되어 있다.

링 형상의 제1 주방전 전극(3a), 제2 주방전 전극(3b), 절연재(3c)는, 각각의 관통 구멍이 대략 동일 축 상에 위치하도록 배치하여, 연통 구멍을 구성하고 있다.

챔버(1)의 제1 용기(1a) 측에 설정된 원료 도입구(2)에 접속된 원료 공급 유 닛(11)으로부터, EUV 방사종을 포함하는 원료가 챔버(1) 내에 공급된다. 상기 원료는, 예를 들어 SnH₄ 가스, Xe 가스 등이다. 또한, 도시를 생략한 챔버 내 압력을 모니터하는 압력 모니터의 측정값에 기초하여 챔버 내 압력을 조정하거나 챔버 안을 배기하기 위한 가스 배기 유닛(13)이, 챔버(1)의 제2 용기(1b) 측에 설치된 가스 배출구(7)에 접속되어 있다.

또한, 챔버(1)의 제2 용기(1b) 내에는, EUV 집광경(5)이 설치된다. EUV 집광경(5)은, 예를 들어, 지름이 상이한 회전 타원체, 또는, 회전 포물체 형상의 미러를 복수 매 구비한다. 이들 미러는, 동일 축 상에, 초점 위치가 대략 일치하도록 회전 중심축을 겹쳐 배치되어, 0°∼25°의 경사 입사 각도의 EUV광을 양호하게 반사할 수 있도록 구성되어 있다.

이러한 DPP 방식 광원 장치에서, 제1, 제2 주방전 전극(3a, 3b) 사이에 고전압 펄스 발생부(12)로부터 펄스 전력이 공급되면, 절연재 표면에 연면(沿面) 방전(creeping discharge)이 발생하여 제1, 제2 주방전 전극(3a, 3b) 사이는 실질적으로, 단락 상태가 되고, 펄스 형상의 대전류가 흐른다. 이때, 대략 동일 축 상에 배치된 링 형상의 제1 주방전 전극(3a), 제2 주방전 전극(3b), 절연재(3c)가 형성하는 연통 구멍 혹은 연통 구멍 근방에 플라즈마(8)가 형성된다. 그 후, 핀치 효과에 의한 줄(joule) 가열에 의해서, 상기 플라즈마(8)의 대략 중심부에 고밀도 고온 플라즈마 영역이 형성되고, 이 고밀도 고온 플라즈마 영역으로부터 파장 13.5㎚인 EUV광이 방사된다.

고밀도 고온 플라즈마 영역으로부터 방사된 파장 13.5㎚인 EUV광은, 상기 한 EUV 집광경(5)에 의해 집광되어, 제2 용기(1b)에 설치된 EUV광 추출부(6)로부터 외부로 추출된다. 이 EUV광 추출부(6)는, 노광기의 노광기 상자체(21)에 설치된 EUV광 입사부(22)와 연결된다. 즉, EUV 집광경(5)에 의해 집광되는 EUV광은, EUV광 추출부(6), EUV 입사부(22)를 통해 노광기에 입사한다.

또, DPP 방식 광원 장치에는, 챔버 내에서 방전을 발생시킬 때에 챔버 내에 공급된 EUV 방사종을 포함하는 원료를 예비 전리하는 예비 전리 수단을 설치하여도 된다. EUV광을 발생시킬 때, 챔버 내의 압력은, 예를 들어, 1∼20㎩로 조절된다. 이러한 낮은 압력 하에서는, 전극 구조에 따라서는 방전이 발생하기 어려워져, 결과적으로 EUV광의 출력이 불안정해지는 경우도 있다. 방전이 발생하기 어려운 상황 하에서 안정한 방전을 발생시키려면, 예비 전리를 행하는 것이 바람직하다.

또한, 고밀도 고온 플라즈마 영역(도 14에 도시하는 구성예에서는, 대략 동일 축 상에 배치된 링 형상의 제1 주방전 전극(3a), 제2 주방전 전극(3b), 절연재(3c)가 형성하는 연통 구멍 혹은 연통 구멍 근방)과 EUV 집광경(5)의 사이에는, 고밀도 고온 플라즈마와 접하는 금속(예를 들어, 방전 전극)이 상기 플라즈마에 의해서 스퍼터되어 생성하는 금속분 등의 데브리나, Sn 등의 방사종에 기인하는 데브리 등을 포착하여 EUV광만을 통과시키기 위한 데브리 트랩(4)이 설치된다. 데브리 트랩(4)은, 예를 들어 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 고밀도 고온 플라즈마 발생 영역의 지름 방향에 설치되는 복수의 플레이트로 이루어진다.

또한 도 14에 도시하는 DPP 방식 EUV 광원 장치는, 광원 제어부(14)를 가진 다. 이 광원 제어부(14)는, 노광기 제어부(41)로부터의 EUV 발광 지령 등에 기초하여, 고전압 펄스 발생부(12), 원료 공급 유닛(11), 가스 배기 유닛(13)을 제어한다.

한편, EUV광은 공기에 의해 흡수되므로, 노광기(20)의 조명 광학계(24), 마스크(25), 투영 광학계(26), 워크(27), 워크 스테이지(28) 등의 컴포넌트는, 모두 진공 중에 설치된다. 예를 들어, 도 14에 도시하는 바와 같이, 이들 컴포넌트는, 노광기 상자체(21) 내에 설치된다. 노광기 상자체(21) 내부는 노광기 상자체(21)에 설치된 가스 배출구(29)에 접속된 가스 배기 유닛(31)에 의해 배기되어, 진공 상태에 도달한다.

상기한 바와 같이, 노광기 상자체(21)에 설치된 EUV광 입사부(22)와 EUV 광원 장치(10)에 설치된 EUV광 추출부(6)는 연결되어 있다. 또, EUV 광원 장치(10)의 챔버 내부와 노광기 상자체(21) 내부는, 각각에 설치된 가스 배기 유닛(13, 31)에 의해서, 차동 배기가 가능한 구조로 되어 있다.

노광기(20)에 설치된 조명 광학계(24)는, EUV광 입사부(22)로부터 입사한 EUV광(3)을 정형하여, 회로 패턴이 그려진 반사형의 마스크(25)를 조명한다. 상기한 바와 같이, 노광기 내의 광학계는 마스크(25)를 포함하여 반사 광학계가 채용되어 있고, 조명 광학계(24)도 1매 이상의 반사 미러 등의 반사형 광학 소자로 구성된다.

반사형 마스크(25)에서 반사된 광은, 투영 광학계(26)에 의해 워크(27) 상에 축소 투영된다. 워크(27)가 포토레지스트가 도포된 웨이퍼일 때, 상기 레지스 트에 축소 투영된 마스크의 회로 패턴이 형성된다. 상기 투영 광학계(26)도 조명 광학계(24)와 마찬가지로 반사 광학계가 채용되어 있고, 1매 이상의 반사 미러 등의 반사형 광학 소자로 구성된다. 또한, 도 14에서 도시하는 조명 광학계(24), 투영 광학계(26)는 설명을 용이하게 하기 위한 것으로서, 실용상의 광학 소자 배치를 도시하는 것이 아니다.

일반적으로, 워크 상에 투영되는 영역은, 원호 형상의 슬릿 영역이므로, 마스크가 탑재되는 마스크 스테이지와 워크가 탑재되는 워크 스테이지를 축소 배율에 따른 속도비로 동기 주사함으로써, 직사각형 형상의 노광 영역이 실현된다.

또한 도 14에 도시하는 노광기(20)는, 노광기 제어부(41)를 가진다. 이 노광기 제어부(41)는 노광기 측의 배기 유닛(31), 마스크 스테이지(23)를 구동 제어하는 마스크 스테이지 구동 제어부(33), 워크 스테이지(28)를 구동 제어하는 워크 스테이지 구동 제어부(32)를 제어한다.

또, 도시와 설명은 생략하였지만, 상기 노광기(20)는 종래의 노광 장치와 마찬가지로, 워크의 얼라인먼트 기구, 마스크, 워크의 반송계 등을 구비하는 것은 말할 필요도 없다.

도 15에, LPP 방식 EUV 광원을 이용한 EUV 노광 장치의 개략 구성예를 도시한다.

도 15에 도시하는 EUV 노광 장치도 도 14에 도시하는 것과 마찬가지로, EUV 광원 장치(10)와 노광기(20)로 이루어진다. 여기서, 도 15에 도시하는 노광기(20)는 도 14에 도시하는 것과 동일한 구성이므로, 여기에서는 설명을 생략하고, 이하, LPP 방식의 EUV 광원 장치에 관해서 설명한다.

도 15에 도시하는 바와 같이, LPP 방식 EUV 광원 장치는, 방전 용기인 챔버(1)를 가진다. 원료 공급 유닛(11)이 챔버(1)를 관통하는 노즐(11a)과 접속된다. 챔버(1) 내부의 기밀성은 유지되어 있어, 챔버(1)에서의 노즐(11a)의 관통 부분으로부터의 가스 누출 등은 발생하지 않는다. 이러한 구성에서, EUV 방사종을 포함하는 원료가 노즐(11a)의 선단으로부터 챔버(1) 내로 공급된다. 노즐(11a)을 통해 챔버(1)에 공급되는 상기 원료는, 예를 들어 Xe나 SnH₄이고, 챔버 내에는 액화 상태, 가스 제트 상태 등으로 공급된다.

또한, 도시를 생략한 챔버(1) 내 압력을 모니터하는 압력 모니터의 측정값에 기초하여 고밀도 고온 플라즈마 발생부의 압력을 조정하거나 챔버(1) 내를 배기하기 위한 가스 배기 유닛(13)이 챔버(1)에 설치된 가스 배출구(7)에 접속되어 있다.

레이저 장치(15)는, 예를 들어, 반복 주파수가 수㎑인 펄스 레이저 장치이고, YAG 레이저 장치, 탄산가스 레이저 장치, 엑시머 레이저 장치 등이 사용된다. 레이저 장치(15)로부터 방출되는 레이저광은, 볼록 렌즈 등의 레이저광 집광 수단(15a)에 의해 집광되면서, 챔버(1)에 설치된 레이저광 입사창부(16)로부터 챔버(1) 내부로 도입된다.

노즐(11a)로부터 공급되는 원료는, 레이저광 입사창부(16)로부터 도입된 레이저광에 의해서 조사된다. 또한, 원료는, 레이저광 집광 수단(15a)에 의해 집광되는 레이저광의 집광점을 향하여 도입된다. 레이저광에 조사된 원료는, 가열·여 기되고, 그 결과, 고밀도 고온 플라즈마 영역을 포함하는 플라즈마가 발생하고, 이 고밀도 고온 플라즈마 영역에 의해 파장 13.5㎚인 EUV광이 방사된다.

방사된 EUV광은, 챔버(1) 내에 설치된 EUV 집광경(17)에 의해 반사되어, EUV광 추출부(6)로부터 추출된다. 이 EUV광 추출부(6)는, 노광기(20)의 노광기 상자체에 설치된 EUV광 입사부(22)와 연결된다. 즉, EUV 집광경(17)으로부터 집광되는 EUV광은, EUV광 추출부(6), EUV광 입사부(22)를 통해 노광기(20)에 입사한다. 또, 상기 EUV 집광경(17)은, 예를 들어, 구면경이다.

고밀도 고온 플라즈마(8)와 EUV 집광경(17)과의 사이에는, 상기 금속분 등의 데브리나, Sn 등의 방사종에 기인하는 데브리 등을 포착하여 EUV광만을 통과시키기 위한 데브리 트랩(4)이 설치된다. 데브리 트랩(4)은,예를 들어 상기 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 고밀도 고온 플라즈마 발생 영역의 지름 방향에 설치되는 복수의 플레이트로 이루어진다.

또한 도 15에 도시하는 LPP 방식 EUV 광원 장치는, 광원 제어부(14)를 가진다. 이 광원 제어부(14)는, 노광기 제어부(41)로부터의 EUV 발광 지령 등에 기초하여, 레이저 장치(15), 원료 공급 유닛(11), 가스 배기 유닛(13)을 제어한다.

[특허문헌 1] 일본국 특표 2002-504746호 공보

[비특허문헌 1]「리소그래피용 EUV(극단 자외)광원 연구의 현상과 장래 전망」J. Plasma Fusion Res. Vol.79. No.3, P219-260, 2003년 3월.

[비특허문헌 2]「극단 자외선(EUV) 노광 시스템의 기반 기술 개발」연구 보고서, 기술 연구 조합 극단 자외선 노광 시스템 기술 개발 기구(EUVA), P150, 2003 년5월30일 발행.

EUV 광원 장치로부터 방사되는 광은, 노광에 필요한 파장 13.5㎚인 EUV광뿐만 아니라 파장 13.5㎚ 이외의 광(이하, 대역외 광(帶域外光)이라고도 한다)도 포함된다는 것이 판명되었다. 즉, EUV 방사종을 포함하는 원료를 레이저 조사나 방전 발생 후의 Z핀치 효과 등에 의해서 가열하고, 형성된 플라즈마를 고밀도 고온화하여 파장 13.5㎚인 EUV광을 방사시키는 과정(전리·여기 과정)에서, 다양한 파장의 광을 방사하는 다양한 에너지 천이가 발생한다.

상기한 바와 같이, EUV 노광 장치에서의 노광 광학계(조명 광학계, 마스크, 투영 광학계)는, 예를 들어, Mo/Si 다층막 미러가 이용되는 반사 광학계이다. Mo/Si 다층막 미러는, 파장 13.5㎚인 EUV광뿐만 아니라, 자외광, 가시광, 적외광에도 반사 특성을 가진다. 그 때문에, 파장 13.5㎚인 EUV광 이외의 파장 영역인 대역외 광도 반사 광학계로 워크 상까지 도달한다.

워크가, 포토레지스트가 도포된 웨이퍼일 때, 일반적으로 파장 13.5㎚인 EUV광용 포토레지스트는, 130∼400㎚의 파장대의 광(자외광), 특히 150∼300㎚의 파장대의 광에 대하여 감도를 가지는 것이 많다. 그 때문에, 150∼300㎚의 파장대의 광에 의한 노광도 행하여진다.

노광에서의 해상도(R)는, 노광 파장을 λ, 개구 수를 NA, 정수를 k라고 할 때, R=k·λ/NA로 나타난다. 그 때문에, EUV광보다 파장이 긴 150∼300㎚의 파장대의 광에 의한 노광에서의 해상도는, EUV광에 의한 노광에서의 해상도보다 낮다. 즉, 130∼400㎚의 파장대의 광(자외광), 특히 150∼300㎚의 파장대의 광이 존재하면, 원하는 해상도의 노광이 불가능해진다. 즉, 150∼300㎚의 파장대의 광은 노광에서의 해상 성능의 저하를 초래한다.

한편, 800㎚ 이상의 파장대의 광(적외광)이, 반사 광학계를 채용한 노광 광학계에 의해 워크에 도달하여 흡수되면, 워크 자체의 열 변형을 초래한다. 그 때문에, 워크의 노광면이 원하지 않는 형상이 되어, 결과적으로, 노광 성능이 저하한다.

이상과 같이, 상기 대역외 광은, EUV 노광 장치의 노광 성능의 저하를 초래한다. 그 때문에, 노광 광학계에 입사하는 이들 대역외 광은 가능한 한 줄일 필요가 있다.

EUV 광원 장치로부터 방사되는 광으로부터 노광에 필요한 파장 13.5㎚ 근방의 EUV광을 추출하기 위한 파장 선택 수단의 하나로서, 필요한 파장역만을 투과하는 광학 필터의 이용이 생각된다. 예를 들어, Zr(지르코늄)의 박막 필터는, 파장이 약 5∼20㎚인 EUV광만을 투과한다. 그러나, 예를 들어, 두께 200㎚의 Zr필터에서의 파장 13.5㎚인 EUV광의 투과율은 약 50% 정도이다. 그 때문에, 파장 13.5㎚인 EUV광의 이용 가능 파워가 크게 저하해버린다.

노광 처리의 처리율(throughput)을 높이기 위해서는 노광 광학계에 입사하는 파장 13.5㎚인 EUV광의 파워를 증가시켜, 노광량을 증대시킬 필요가 있다. 예를 들어, 비특허문헌 2에 기재되어 있는 바와 같이, 1시간에 100매의 웨이퍼 노광을 행하기 위해서는, 노광 광학계에 115W 이상의 파장 13.5㎚ 광을 입사시킬 필요가 있다고 시산되었다.

상기한 바와 같이, 파장 선택 수단으로서 Zr 필터를 이용하는 경우, 파장 13.5㎚인 EUV광의 투과율은 약 50% 정도이므로, 노광에 필요한 파워의 EUV광을 EUV 광원 장치로부터 추출하기에는 곤란이 따른다.

또한, 다른 파장 선택 수단으로서 회절 격자를 이용하는 것이 생각된다. 즉, EUV 광원 장치로부터 방사되는 광을 회절 격자에 입사시켜 분광하여, 파장 13.5㎚인 EUV광만을 추출한다는 것이다.

그러나, 회절 격자는 파장의 각도 분산을 이용하여 분광하는 광학 소자이므로, 레이저광과 달리 지향성이 낮은 EUV 광원 장치로부터 방사되는 광을 이용하는 경우, EUV 광원 장치로부터 방사되는 광의 회절 격자에의 입사각을 제한하기 위해서, 회절 격자의 광 입사 측에 슬릿을 이용할 필요가 있다. 또한, 회절 격자의 반사면의 EUV광에 대한 반사율, 회절 격자의 EUV광에 대한 회절 효율을 고려하면, 회절 격자를 이용하여 EU 광원 장치로부터 방사되는 광으로부터 EUV광만을 파장 선택하여 추출하였다고 해도, 추출된 EUV광의 강도는 현저히 감소한다.

즉, 노광에 필요한 EUV광의 파워를 고려하였을 때, 파장 선택 소자로서 회절 격자를 이용하는 것은, 실질적으로 불가능에 가깝다.

이와 같이, 종래의 파장 선택 수단을 채용하여, 노광에 악영향을 미치는 대역외 광을 제거하고, 노광에 필요한 파워를 가지는 파장 13.5㎚인 EUV광을 추출하는 것은, 매우 곤란하였다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 노광광 인 파장 13.5㎚인 EUV광의 파워를 저하시키지 않고, 노광에 악영향을 미치는 대역외 광을 효율적으로 제거하는 것이 가능한 극단 자외광 노광 장치 및 극단 자외광 광원 장치를 제공하는 것에 있다.

상기한 바와 같이, 챔버 내에 도입된 EUV 방사종을 포함하는 원료(예를 들어, Xe 가스, SnH₄ 가스 등)는, 가열, 전리, 여기의 과정을 거쳐 EUV광을 발생시킨다. 이 방사 과정에서는, 다양한 파장광을 방사하는 다양한 에너지 천이가 발생한다. 즉, EUV 광원 장치로부터 방사되는 광은, 노광에 필요한 파장 13.5㎚인 EUV광뿐만 아니라 파장 13.5㎚ 이외의 광(대역외 광)도 포함된다.

방사되는 광의 파장 강도 분포는 플라즈마의 평균 이온 가수에 의존하고, 이 평균 이온 가수는 플라즈마의 온도에 의존한다. 즉, 플라즈마 온도가 높고 평균 이온 가수가 크면 단파장 성분이 많아지고, 저온이고 평균 이온 가수가 작으면 장파장 성분이 많아진다.

DPP 방식 EUV 광원 장치에 관한 연구 결과, 펄스 방전으로 가열, 전리, 여기의 과정을 거쳐 생성되는 플라즈마로서, 대략 중심부에 고밀도 고온 플라즈마 영역이 형성되는 플라즈마에는 공간적인 온도 분포가 존재한다는 것이 판명되었다. 이 공간적인 온도 분포에 대응하여, 평균 이온 가수별 이온의 공간 분포가 각각 상이하고, 결과적으로 플라즈마로부터 방사되는 광의 파장에도 공간적인 분포가 존재한다는 것이 판명되었다.

플라즈마에 공간적인 온도 분포가 발생하는 이유는 명확하지 않지만, 이하와 같이 생각된다.

DPP 방식 EUV 장치의 경우, Z핀치 방식, 캐필러리 방전 방식, 플라즈마 포커스 방식, 할로우 캐소드 트리거 Z핀치 방식 등 중 어느 하나의 방전 방식에 의해서, 펄스 방전시키면, 방전 전류에 의한 Z핀치 등의 효과로 플라즈마가 압축되어 고밀도 고온 플라즈마가 형성된다. 이윽고, 방전 전류의 저하와 동시에 플라즈마가 단열 팽창하여 플라즈마의 온도가 내려간다. 즉, 1회의 방전 동작으로 얻어지는 플라즈마에는, 결과적으로, 공간적인 온도 분포가 발생하는 것으로 생각된다. 따라서, 방전 방식에 상관없이, DPP 방식 EUV 광원 장치에서는, 플라즈마로부터 방사되는 광의 파장에 공간적인 분포가 존재한다.

한편, LPP 방식 EUV 광원 장치의 경우, EUV 방사종을 포함하는 원료에 펄스 레이저를 조사하면 내부에 고밀도 고온 플라즈마 영역이 형성된다. 이윽고, 레이저 펄스의 하강과 동시에 플라즈마가 단열 팽창하여 플라즈마의 온도가 내려간다. 즉, 1회의 펄스 레이저 조사 동작으로 얻어지는 플라즈마에는, 결과적으로, 공간적인 온도 분포가 발생하는 것으로 생각된다. 따라서, LPP 방식 EUV 광원 장치에서도, 플라즈마로부터 방사되는 광의 파장에 공간적인 분포가 존재한다.

그래서, DPP 방식 EUV 광원 장치에서, EUV 방사종을 포함하는 원료로서 Xe 가스를 이용하여 펄스 방전을 시켰을 때에 형성되는 플라즈마로부터 방사되는 파장 13.5㎚인 EUV광 및 대역외 광의 공간적인 분포에 관해서 조사하였다. 대역외 광으로는, 파장 범위 140∼4000㎚의 광을 대상으로 하였다.

도 2는, EUV 집광경에 의한 집광 광학계의 광축 방향에 대하여 수직인 임의의 단면으로서, 펄스 방전에 의해서 발생하는 플라즈마의 단면에서의 파장 13.5㎚인 EUV광 및 대역외 광의 방사 강도 조도의 공간 분포의 예를 나타낸다.

여기서, 도 2에 도시하는 파장 13.5㎚인 EUV광 및 대역외 광의 공간 분포는, 상기 임의의 단면에서, 어떤 특정한 1차원 방향의 분포이다.

도 2로부터 명백히 알 수 있는 바와 같이, 상기 단면에서의 파장 13.5㎚인 EUV광의 방사 조도 영역은 광축 상의 플라즈마의 중심 부근을 점유하고 있는 것에 대하여, 대역외 광의 방사 조도 영역은 파장 13.5㎚ 광의 방사 조도 영역의 10배 정도로 넓어져 있다. 즉, 플라즈마의 발광점으로부터 방사되는 광은, 광 입사면에서 공간적 파장 분포를 가진다는 것을 알 수 있다.

집광 광학 수단인 EUV 집광경에 의해서, 플라즈마로부터 방사되는 광을 집광시킨 경우, 집광점에 모아지는 광의 공간적 파장 분포는, 발광점인 플라즈마의 상기 단면에서의 공간적 파장 분포를 반영한 것이 된다.

도 3은, 상기 단면에서, 도 2에 도시하는 것과 같은 공간적인 파장 분포를 가지는 발광점으로부터 방출된 광을, 회전 타원형 형상의 반사 미러로 이루어지는 집광 광학 수단인 EUV 집광경에 의해서 집광시켰을 때의, 초점면(광축에 수직이고 광축 상의 집광점을 포함하는 면)에서의, 파장 13.5㎚인 EUV광의 조도 분포이다.

한편, 도 4는, 파장 범위 140∼4000㎚인 대역외 광의 상기 초점면에서의 조도 분포이다.

또한, 도 3, 도 4에 도시하는 조도 분포는, 상기 집광면에서, 집광점을 포함 한 어떤 특정한 1차원 방향의 분포이고, 도 3, 도 4의 상기 1차원 방향은 일치하고 있다.

또한, 도 3, 도 4에서, 가로축은 상기 1차원 방향의 광축으로부터의 거리, 세로축은, 파장 13.5㎚인 EUV광 및 대역외 광의 조도(W/㎟)를 나타내고 있다.

도 3으로부터 명백히 알 수 있듯이, 파장 13.5㎚인 EUV광은, 초점면에서 광축을 중심으로 한 비교적 좁은 영역에 현저한 조도 분포가 존재한다.

한편, 도 4로부터 명백히 알 수 있듯이, 대역외 광은, 초점면에서 현저한 조도 분포가 없다. 또한, 도 4에서는 생략하고 있지만, 발명자는, 초점면에서 광축으로부터의 거리가 절대값으로 4㎜ 이상인 비교적 넓은 영역에서도, 도 4에 도시하는 것과 같은 조도 분포가 존재함을 확인하고 있다.

즉, 초점면에서, 파장 13.5㎚인 EUV광은 광축을 중심으로 한 비교적 좁은 영역을 통과하고 있음에 비하여, 대역외 광은 광축을 중심으로 한 비교적 넓은 영역을 통과한다는 것이 판명되었다.

따라서, 예를 들어, 초점면에 적당한 개구 지름을 가지는 차광 수단을 설치하면, 파장 13.5㎚인 EUV광이 대부분 상기 개구를 통과하고, 또한, 대역외 광의 대부분을 상기 차광 수단으로 차광하는 것이 가능해진다.

이러한 공간적 파장 분포는 EUV 집광경의 초점면에 한정되는 것이 아니다. 실험 결과, EUV 광원 장치의 EUV 집광경과 노광기의 조명 광학계의 최초로 광이 입사하는 반사 미러 등의 광학 소자와의 사이에서, EUV 집광경의 광축에 수직인 임의의 단면 상에서 동일한 경향이 존재함을 알 수 있었다.

즉, 상기 차광 수단은, 반드시 초점면에 설치할 필요는 없고, EUV 광원 장치의 EUV 집광경과 노광기의 조명 광학계의 최초로 광이 입사하는 반사 미러 등의 광학 소자와의 사이에 설치하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

본원 발명은, 상기와 같은 EUV 광원 장치로부터 방사되는 광의 특유한 성질인 공간적 파장 분포를 이용하여, 개구를 가진 차광 수단을 광로 중에 삽입함으로써, 노광광인 파장 13.5㎚인 EUV광의 파워를 저하시키지 않고, 노광에 악영향을 미치는 대역외 광의 효율적인 제거를 가능하게 하는 것이다.

또, 상기한 바와 같이, DPP 방식 EUV 광원 장치일 때와 마찬가지로 LPP 방식 EUV 광원 장치에서의 레이저 조사에 의해 생성한 플라즈마도 공간적인 파장분포가 존재한다. 따라서, LPP 방식 EUV 광원 장치에 대해서도 본 발명은 적용 가능하다.

이상의 지견에 근거하여, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 극단 자외광 노광 장치는, 용기와, 이 용기 내에 극단 자외광 방사종 및/또는 극단 자외광 방사종의 화합물을 포함하는 원료를 공급하는 원료 공급 수단과, 상기 용기 내에서 공급된 상기 원료를 가열·여기하여, 극단 자외광을 방사하는 고밀도 고온부 영역을 그 대략 중심에 포함하는 플라즈마를 발생시키는 가열·여기 수단과, 용기에 접속된 배기 수단과, 상기 플라즈마의 고밀도 고온부 영역으로부터 방사되는 극단 자외광과 상기 플라즈마의 고밀도 고온부 영역 이외의 영역으로부터 방사되는 극단 자외광 이외의 광으로 이루어지고 공간적 파장 분포를 가지는 상기 플라즈마로부터 방사되는 광을 집광하도록 상기 용기 내에 배치된 집광 광학 수단과, 집광된 상기 광을 추출하는 광 추출부를 가지는 극단 자외광 광원 장치와, 패턴이 형성된 마스크와, 적어도 1개의 광학 소자로 이루어지고 상기 극단 자외광 광원 장치의 광 추출부로부터 추출되는 광을 포함하는 광을 상기 마스크에 투사하는 조명 광학계와, 상기 마스크를 반사한 광을 워크 상에 투영 결상시키는 투영 광학계를 가지는 극단 자외광 노광 장치에서, 이하와 같이 개구를 가지는 차광 수단을 설치한 것이다.

즉, 도 1에 도시하는 바와 같이, 개구를 가지는 차광 수단(애퍼추어(aperture)(50))을, 상기 극단 자외광 광원 장치의 집광 광학 수단(EUV 집광경(5))과, 상기 극단 자외광 광원 장치의 집광 광학 수단으로부터 입사하는 광이 최초로 입사하는 상기 조명 광학계(24)의 광학 소자와의 사이의 광로 공간 내에서, 상기 집광 광학 수단으로부터 출사되는 광과 대향하는 위치에 설치한 것이다.

상기 차광 수단(애퍼추어(50))의 광 입사면의 크기는, 상기 위치에서 상기 집광 광학 수단으로부터 출사하는 광이 모두 입사 가능한 크기로 하고, 상기 위치에 배치된 차광 수단의 개구는, 상기 차광 수단에 입사하는 공간적 파장 분포를 가지는 광 중 거의 극단 자외광만을 통과시키는 것과 같은 크기와 차광 수단에서의 위치를 설정한다.

또, 상기한 극단 자외광 광원 장치의 광 추출부(6) 혹은 노광기의 광 입사부(22)에 상기 차광 수단의 기능을 가지게 하여, 광 추출부(6) 혹은 광 입사부(22) 중 적어도 어느 한 쪽이, 상기 집광 광학 수단으로부터 출사되는 공간적 파장 분포를 가지는 광의 일부를 통과시키도록 구성하여도 된다.

또한, 이상의 지견에 기초하여, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 극 단 자외광 광원 장치는, 용기와, 이 용기 내에 극단 자외 준(準) 방사종 및/또는 극단 자외광 방사종의 화합물을 포함하는 원료를 공급하는 원료 공급 수단과, 상기 용기 내에서 공급된 상기 원료를 가열·여기하여 극단 자외광을 방사하는 고밀도 고온부 영역을 그 대략 중심에 포함하는 플라즈마를 발생시키는 가열·여기 수단과, 용기에 접속된 배기 수단과, 상기 플라즈마의 고밀도 고온부 영역으로부터 방사되는 극단 자외광과 상기 플라즈마의 고밀도 고온부 영역 이외의 영역으로부터 방사되는 극단 자외광 이외의 광으로 이루어지고 공간적 파장 분포를 가지는 상기 플라즈마로부터 방사되는 광을 집광하도록 상기 용기 내에 배치된 집광 광학 수단과, 집광된 상기 광을 추출하는 광 추출부를 가지는 극단 자외광 광원 장치에서, 이하와 같이 개구를 가지는 차광 수단을 설치한 것이다.

즉, 개구를 가지는 차광 수단을, 상기 극단 자외광 광원 장치의 집광 광학 수단과 상기 광 추출부의 사이의 광로 공간에서 상기 집광 광학 수단으로부터 출사되는 광과 대향하는 위치에 설치한다.

상기 차광 수단의 광 입사면의 크기는, 상기 위치에서 집광 광학 수단으로부터 출사되는 광이 모두 입사 가능한 크기로 하고, 상기 위치에 배치된 차광 수단의 개구는, 상기 차광 수단에 입사하는 상기 집광 광학 수단으로부터 출사되는 공간적 파장 분포를 가지는 광 중 거의 극단 자외광만을 통과시키도록, 크기와 차광 수단에서의 위치를 설정한다.

또한, 극단 자외광 광원 장치의 광 추출부에 상기 차광 수단의 기능을 가지게 하여, 광 추출부(6)가, 상기 집광 광학 수단으로부터 출사되는 공간적 파장 분 포를 가지는 광의 일부를 통과시키도록 구성하여도 된다.

또한, 본 발명은, 아래와 같이 구성할 수도 있다.

(1) 상기 차광 수단을, 개구를 가지는 판 형상 부재를 복수 매 각각 이간되어 위치하도록 구성하고, 각 판 형상 부재의 개구의 크기를, 상기 집광 광학 수단에 의해 규정되는 광축 방향으로 감에 따라서 작아지도록 설정하고, 또한 가장 작은 개구의 크기를, 상기 차광 수단에 입사하는 상기 광 추출부로부터 추출되는 공간적 파장 분포를 가지는 광 중 거의 극단 자외광만을 통과시키는 것과 같은 크기로 설정한다.

(2) 상기 차광 수단을, 집광 광학 수단에 의해 집광되어 상기 광 추출부로부터 추출되는 광의 집광점 근방에 배치한다.

(3) 상기 차광 수단을, 고융점의 금속 재료 혹은 세라믹스 재료에 의해 구성한다.

(4) 상기 차광 수단의 개구 주변에 냉각 수단을 설치한다.

(5) 상기 차광 수단을, 상기 집광 광학 수단에 의해서 집광되는 극단 자외광을 포함하는 광이 모두 상기 차광 수단의 개구가 없는 영역에 투사되는 위치로 이동 가능하도록 설치한다.

(6) 상기 극단 자외광 광원 장치의 가열·여기 수단은, 한 쌍의 방전 전극을 가지고, 방전에 의해서 상기 공급된 원료를 가열·여기하여 고밀도 고온부 영역을 그 대략 중심에 포함하는 플라즈마를 발생시킨다.

(7) 상기 가열·여기 수단은, 레이저광 조사 수단을 가지고, 상기 공급된 원 료에 레이저광을 조사함으로써 가열·여기하여 고밀도 고온부 영역을 그 대략 중심에 포함하는 플라즈마를 발생시킨다.

도 5는 본 발명의 실시예의 EUV 노광 장치의 구성예를 도시하는 도면이다. 또, 이하의 실시예에서는, 광원 장치로서 DPP 방식 광원 장치를 채용한 예를 나타내지만, 상기한 바와 같이 LPP 방식의 광원 장치에도 동일하게 적용할 수 있다.

동 도면에 도시하는 바와 같이, 본 실시예의 EUV 노광 장치는 크게 광원 장치(10)와 노광기(20)로 구성된다. 도 5에서, 상기 도 14에 도시한 것과 동일한 것에는 동일한 부호를 붙였으며, 그 작용도 동일하다.

챔버(1) 내에는 제1 주방전 전극(캐소드)(3a)과 제2 주방전 전극(애노드)(3b)이 링 형상의 절연재(3c)를 끼고 배치된다. 또한, 챔버(1)의 원료 도입구(2)에 접속된 원료 공급 유닛(11)으로부터, EUV 방사종을 포함하는 원료가 챔버(1) 내에 공급된다. 또한, 챔버 내를 배기하기 위한 가스 배기 유닛(13)이, 챔버(1)의 제2 용기(1b) 측에 설치된 가스 배출구(7)에 접속되어 있다. 또한, 챔버(1)의 제2 용기(1b) 내에는, EUV 집광경(5)이 설치되고, 고밀도 고온 플라즈마 영역과 EUV 집광경(5)과의 사이에는, 데브리(Debris) 등을 포착하여 EUV광만을 통과시키기 위한 데브리 트랩(4)이 설치된다.

상기 제1, 제2 주방전 전극(3a, 3b) 사이에 펄스 전력이 공급되어 플라즈마(8)의 대략 중심부에 고밀도 고온 플라즈마 영역이 형성되면, 이 고밀도 고온 플라즈마 영역으로부터 파장 13.5㎚인 EUV광이 방사된다. 이 EUV광은, EUV광 추출부(6), EUV 입사부(22)를 통하여 노광기(20)에 입사한다.

노광기(20)에는, 조명 광학계(24)가 설치되고, 조명 광학계(24)는 입사한 EUV광을 정형하여, 반사형의 마스크(25)를 조명한다. 반사형 마스크(25)에서 반사된 광은, 투영 광학계(26)에 의해 워크(27) 상에 축소 투영된다.

본 실시예에서는, 상기에 더하여, 상기 대역외 광의 차광 수단으로서, EUV 광원 장치의 EUV 집광경(5)과 노광기(20)의 조명 광학계(24)의 최초로 광이 입사하는 반사 미러 등의 광학 소자와의 사이에 상기한 바와 같이 애퍼추어(50)가 설치되어 있다.

도 6에 상기 애퍼추어의 구성예를 도시한다. 동 도의 (a)는 애퍼추어(50)를 광 입사 측에서 본 도면, (b)는 (a)의 A-A 단면도이다.

애퍼추어(50)에는, 도 6(a)에 도시하는 바와 같이 원형 형상의 개구(50a)가 설치된다. 도 6(b)의 단면도로부터 명백히 알 수 있듯이, 개구(50a)의 선단부는, 예를 들어, 나이프 에지 형상으로 형성된다. 상기한 애퍼추어(50)의 위치는, 개구(50a)의 중심(개구가 원형 형상일 경우, 원의 중심)이 EUV 집광경(5)의 광축 상에 대략 위치하도록 설치된다.

애퍼추어(50)는, 예를 들어, 텅스텐, 몰리브덴, 탄탈 등의 고융점 금속으로 이루어지는 판 형상 부재로 구성된다. 또한, 애퍼추어(50)를 알루미나 등의 세라믹스로 구성하여도 된다.

또한, 애퍼추어(50)에 입사하는 광은, EUV 집광경(5)에 의해 집광되는 광이다. 그 때문에, 애퍼추어(50)의 표면에서 반사된 광이, 예를 들어, EUV 광원 장치의 챔버 내의 원하지 않는 부위에 집광될 가능성도 있다. 따라서, 필요에 따라서, 도 5에 도시하는 바와 같이 애퍼추어(50)의 설치 자세를 EUV 집광경의 광축에 수직인 방향으로부터 어느 정도 경사지게 하도록 하여도 된다.

상기 도 3에 도시한 바와 같이, 파장 13.5㎚인 EUV광은, 초점면에서 광축을 중심으로 한 비교적 좁은 영역에 현저한 조도 분포가 존재한다. 한편, 도 4에 도시한 바와 같이 대역외 광은, 초점면에서 현저한 조도 분포가 없다.

이러한 공간적 파장 분포는 EUV 집광경의 초점면에 한정되는 것이 아니라, 상기한 바와 같이 EUV 광원 장치의 EUV 집광경과 노광기의 조명 광학계의 최초로 광이 입사하는 반사 미러 등의 광학 소자와의 사이에서, EUV 집광경의 광축에 수직인 임의인 단면상에서 동일한 경향이 존재한다.

즉, EUV 집광경(5)과 노광기(20)의 조명 광학계(24)의 최초로 광이 입사하는 반사 미러 등의 광학 소자와의 사이로서, EUV 집광경(5)의 광축에 수직인 임의의 면 상에 있고, 파장 13.5㎚인 EUV광은 광축을 중심으로 한 비교적 좁은 영역에 현저한 조도 분포가 존재하고, 대역외 광은, 현저한 조도 분포를 가지지 않고, 광축으로부터 비교적 이간된 영역에까지 조도 분포가 존재한다.

따라서, 상기한 바와 같이 설치된 애퍼추어(50)가 가지는 원형 형상의 개구 지름을, 상기한 EUV 광원으로부터 방사되는 광에 특유의 공간적 파장 분포에 대응하여 설정함으로써, EUV 광원 장치로부터 방사되는 광으로부터, 파장 13.5㎚인 EUV광을 선택적으로 추출하는 것이 가능해진다. 또, 구체적인 개구의 수치예에 대해서는 나중에 서술한다.

또한, 예를 들어 판 형상 부재인 애퍼추어(50)의 크기는, EUV 광원 장치의 EUV 집광경(5)으로부터 출사되는 광이 모두 입사할 수 있는 크기로 설정하는 것이 바람직하다. 애퍼추어의 크기가 EUV 집광경(5)으로부터 출사되는 광보다 작으면, EUV 집광경(5)으로부터 출사되는 광은, 애퍼추어(50)의 개구부 이외도 통과하게 되어, 상기한 노광 성능의 열화를 초래한다.

애퍼추어(50)는, EUV 집광경(5)의 광축에 수직인 면 상의 임의의 방향으로 구동 가능하도록, 도 5에 도시하는 애퍼추어 구동 기구(51)에 의해서 유지되어 있다. 광원 제어부(14), 혹은, 노광기 제어부(41)는, 애퍼추어 구동 제어부(52)를 제어하여, 애퍼추어(50)의 개구(50a)가 소정의 위치에 위치하도록 애퍼추어 구동 기구(51)를 구동시킨다.

상기한 바와 같이 애퍼추어 구동 기구(51)를 설치함으로써, 애퍼추어(50)의 위치 맞춤을 용이하게 행할 수 있어, 파장 13.5㎚인 EUV광을 효과적으로 추출할 수 있다.

또한, 애퍼추어(50)의 광 입사면에서의 EUV 집광경(5)으로부터 출사되는 광의 조사 영역과 비교하여 애퍼추어(50)의 크기를 어느 정도 크게 설정해둠으로써, 애퍼추어(50)를 광 셔터로서 겸용하는 것이 가능해진다.

즉, 애퍼추어(50)의 개구 이외의 영역인 광 차광 영역의 크기를, 애퍼추어(50)의 광 입사면에서의 EUV 집광경으로부터 출사되는 광의 조사 영역보다 크게 해두고, 상기 광 차광 영역을 광 셔터로서 이용한다.

애퍼추어(50)에 의해 EUV광을 차광하는 경우, 애퍼추어 구동 제어부(52)는, 애퍼추어 구동 기구(51)에 의해 애퍼추어(50)를 EUV 집광경(5)의 광축에 수직인 방 향으로 이동시켜, 애퍼추어(50)의 상기 광 차광 영역에 의해 EUV 집광경(5)으로부터 출사되는 광을 차광한다.

도 5에서는, 애퍼추어(50)를 EUV 광원 장치(10) 내에 설치하였지만, 애퍼추어(50)를 노광기(20)의 상자체(21) 내에 설치하여도 된다.

도 7에 애퍼추어(50)를 노광기(20)의 상자체(21) 내에 설치한 경우의 구성예를 도시한다. 또, 도 6에서, 도 5에 도시한 것과 동일한 것에는 동일한 부호가 붙여져 있고, 애퍼추어(50), 애퍼추어 구동 기구(51)가 노광기 상자체(21)에 설치되어 있는 점을 제외하고, 그 밖의 구성, 동작은 도 5에 도시한 것과 동일하다.

도 7에 도시하는 바와 같이, 애퍼추어(50)를 노광기 상자체(21) 내에 설치하는 경우에는, 애퍼추어 구동 기구(51)는 노광기 상자체(21)에 설치되고, 도 5에서 설명한 바와 같이, 애퍼추어 구동 제어부(52)는, 애퍼추어 구동 기구(51)에 의해 애퍼추어(50)의 개구(50a)가 소정의 위치가 되도록 제어한다. 또한, 애퍼추어(50)를 광 셔터로서 이용하는 경우에는, 애퍼추어(50)를 EUV 집광경(5)의 광축에 수직인 방향으로 이동시킨다.

또한, EUV 광원 장치를, 대역외 광의 차광 기능을 구비한 EUV 광원 장치로서 이용하는 경우에는, 애퍼추어(50)는 도 5에 도시하는 바와 같이 EUV 광원 장치에 설치된다.

도 8에, 애퍼추어(50)을 EUV 집광경의 초점(집광점)면에 설치하고, 애퍼추어의 개구 지름을 변화시켰을 때의 파장 13.5㎚인 EUV광 및 대역외 광(파장 범위 140∼4000㎚)의 상대적인 투과율의 변화를 도시한다.

여기서, 애퍼추어(50)의 개구 형상은 원형 형상이고, 개구(50a)의 중심은 EUV 집광경(5)의 광축 상에 위치하고 있다. 또한, 애퍼추어(50)의 광 입사면은, EUV 집광경(5)의 광축에 대하여 대략 수직이다. 또, 도 8에서, 애퍼추어(50)가 없는 경우의 파장 13.5㎚인 EUV광 및 대역외 광의 투과율을, 각각 100%로 하고 있다.

도 8로부터 명백히 알 수 있듯이, 예를 들어, 개구 지름을 5㎜로 설정하면, 파장 13.5㎚인 EUV광은, 애퍼추어가 없는 경우와 비교하여 58%가 투과하는 것에 대하여, 대역외 광은 10%밖에 투과하지 않는다. 즉, 파장 13.5㎚인 EUV광에 대한 대역외 광의 비율을 약 1/6로 저감하는 것이 가능해진다.

또한, 개구 지름을 10㎜로 설정하면, 파장 13.5㎚인 EUV광은, 애퍼추어가 없는 경우와 비교하여 84%가 투과하는 것에 비해, 대역외 광은 32%밖에 투과하지 않는다. 즉, 파장 13.5㎚인 EUV광에 대한 대역외 광의 비율을 약 1/4로 저감하는 것이 가능해진다.

또, 애퍼추어를 초점면 이외에 설치하는 경우에는, 그 위치에 따라서 개구 지름을 크게 함으로써 동일한 효과를 얻을 수 있다.

예로서, 도 9에, 애퍼추어(50)를 EUV 집광경(5)의 초점면으로부터 EUV 집광경 측으로 10㎜ 이간된 위치에 설치하고, 애퍼추어(50)의 개구 지름을 변화시켰을 때의 파장 13.5㎚인 EUV광 및 대역외 광(파장 범위 140∼4000㎚)의 상대적인 투과율의 변화를 도시한다. 또한, 도 10에, 애퍼추어(50)를 EUV 집광경(5)의 초점면으로부터 EUV 집광경 측으로 20㎜ 이간된 위치에 설치하고, 애퍼추어(50)의 개구 지름을 변화시켰을 때의 파장 13.5㎚인 EUV광 및 대역외 광(파장 범위 140∼4000㎚) 의 상대적인 투과율의 변화를 도시한다.

도 9, 도 10의 경우 모두, 애퍼추어(50)의 형상, 자세 등은, 도 8에 도시하는 경우와 동등하다. 즉, 애퍼추어(50)의 개구 형상은 원형 형상이고, 개구(50a)의 중심은 EUV 집광경(5)의 광축 상에 위치하고 있다. 또한, 애퍼추어(50)의 광 입사면은, EUV 집광경의 광축에 대하여 대략 수직이다.

도 9에 도시하는 바와 같이, 애퍼추어(50)를 EUV 집광경(5)의 초점면으로부터 EUV 집광경 측으로 10㎜ 이간된 위치에 설치하였을 때, 개구 지름을 약 6㎜로 설정하면, 도 8일 때와 마찬가지로 파장 13.5㎚인 EUV광은, 애퍼추어가 없는 경우와 비교하여 58%가 투과한다. 한편, 대역외 광은 약 13% 투과한다.

마찬가지로, 도 10에 도시하는 바와 같이, 애퍼추어(50)를 EUV 집광경의 초점면으로부터 EUV 집광경 측으로 20㎜ 이간된 위치에 설치하였을 때, 개구 지름을 약 8.5㎜로 설정하면, 도 8일 때와 마찬가지로 파장 13.5㎚인 EUV광은, 애퍼추어(50)가 없는 경우와 비교하여 58%가 투과한다. 한편, 대역외 광은 약 21% 투과한다.

도 9, 도 10에 도시하는 결과로부터 명백히 알 수 있듯이, 애퍼추어(50)를 초점면 이외에 설치하는 경우에는, 그 위치에 따라서 개구 지름을 크게 함으로써 동일한 효과를 얻을 수 있다는 것이 판명되었다.

또한, 도 8, 도 9, 도 10의 결과로부터, 각 애퍼추어의 설치 위치에서, 파장 13.5㎚인 EUV광의 투과율이 동일한 값인 58%가 되도록 개구 지름을 각각 5㎜, 6㎜, 8.5㎜로 설정하였을 때, 대역외 광의 투과율이 각각 10%, 13%, 21%가 되어 동일한 값으로는 되지 않았다.

이는, EUV 광원 장치로부터 방사되는 광의 공간적 파장 분포가, 광축 방향에서 반드시 일정하지는(상사(相似)하지는) 않기 때문이라고 생각된다.

실험 및 조사 결과, 애퍼추어(50)를 EUV 집광경(5)의 초점면 또는 초점면 근방에 배치하였을 때, 가장 효과적으로 EUV 광원 장치로부터 방사되는 광의 파장 선택을 행하는 것이 가능함을 알 수 있었다. 상기한 예에서도, 파장 13.5㎚인 EUV광에 대한 대역외 광의 비율은, 애퍼추어(50)가 EUV 집광경(5)의 초점면에 있을 때에는 약 1/6이고, 애퍼추어(50)가 EUV 집광경(5)의 초점면으로부터 EUV 집광경 측으로 10㎜ 이간된 위치에 있을 때에는 약 1/(4.5)이고, 애퍼추어(50)가 EUV 집광경(5)의 초점면으로부터 EUV 집광경(5) 측으로 20㎜ 이간된 위치에 있을 때에는 약 1/3이 되어, 애퍼추어(50)를 EUV 집광경(5)의 초점면에 설치하였을 때 가장 효과적으로 상기 파장 선택이 행하여진다는 것이 확인되었다.

또한, 애퍼추어(50)의 개구(50a)가 EUV 집광경(5)에 의한 집광점 혹은 집광점 근방에 위치하도록 애퍼추어(50)를 설치시키면, 애퍼추어(50)의 광 입사면에서의 EUV 집광경(5)으로부터 출사되는 광의 조사 영역이 작아지므로, 애퍼추어(50)의 크기도 작게 하는 것이 가능해진다.

이상과 같이, 본 발명은, EUV 광원 장치로부터 방사되는 광의 특유한 성질인 공간적 파장 분포를 이용하여, 개구를 가진 차광 수단인 애퍼추어를 광로 중에 삽입함으로써, EUV 광원 장치로부터 방사되는 광으로부터 파장 13.5㎚인 EUV광을 선택적으로 추출하는 것이다.

Zr의 박막 필터를 파장 선택 수단으로서 사용하는 경우, 예를 들어, 막 두께가 200㎚일 때 파장 13.5㎚인 EUV광의 투과율은 약 50% 정도이고, 파장 13.5㎚인 EUV광의 이용 가능 파워가 저하한다. 또한, 취약한 박막 구조이므로, 취급에 주의가 필요하여, 장치 내에서의 유지 구조도 취약한 박막 구조에 대응하여 복잡해진다.

또한, 파장 선택 수단으로서의 회절 격자의 사용은, 상기한 바와 같이, 파장 선택하여 추출하는 파장 13.5㎚인 EUV광의 강도의 현저한 감소를 초래한다. 따라서, 노광에 필요한 EUV광의 파워를 고려하면 실제적이 아니며, 가령 사용하였다고 해도, 회절 격자의 장치 내에서의 설치 스페이스가 커서 장치가 대형화되어버린다.

한편, 본원 발명과 같은 애퍼추어 구조의 경우, 개구 지름을 소정의 크기로 설정함으로써, 노광광인 파장 13.5㎚인 EUV광의 파워를 그다지 저하시키지 않고, 효율적으로 EUV 광원 장치로부터 방사되는 광으로부터 파장 선택하여 파장 13.5㎚인 EUV광을 추출하여, 노광에 악영향을 미치게 하는 대역외 광을 제거하는 것이 가능해졌다.

또한, 애퍼추어 구조는, 고융점 금속 또는 세라믹스 재료로 이루어지는 판 형상 부재로 이루어지므로, 비교적 견고하여 취급이 용이하고, 장치 내에서의 유지 구조도 복잡해지지는 않는다. 또한 판 형상 부재이므로, 필요한 설치 스페이스도 작아, 장치의 대형화로는 이어지지 않는다.

또, 상기한 바와 같이, 애퍼추어는 EUV 집광경의 집광점 혹은 집광점 근방에 설치하는 것이 바람직하다. 그러나, 집광점 또는 집광점 근방에서의 EUV 광원 장 치로부터 방사되는 광은 에너지 밀도가 높다. 이러한 에너지 밀도가 높은 광이 입사하는 애퍼추어는, 애퍼추어의 차광 부분에서 열적 부하가 커서, 예를 들어, 애퍼추어의 재질이 텅스텐, 몰리브덴, 탄탈 등의 고융점 금속이라고 해도 열 변형이 발생할 가능성도 있다.

상기에 대응하여, 애퍼추어(50)에 냉각 수단을 부설하여도 된다. 도 11에 냉각 수단으로서 수냉관을 설치한 예를 도시한다. 동 도의 (a)는 애퍼추어를 광 입사면의 반대측에서 본 도면, (b)는 (a)의 A-A 단면도이다.

수냉관 자체의 EUV 광원 장치로부터 방사되는 광에 의한 직접 가열이나 조사광의 수냉관에 의한 난반사와 같은 문제점을 회피하기 위해서, 동 도면에 도시하는 바와 같이, 수냉관(50b)은, 애퍼추어(50)의 광 입사면과 반대측의 면에 설치되어 납땜 등으로 애퍼추어(50)에 고정된다.

냉각관으로 냉각수를 공급, 배수하는 것은, 도시를 생략한 냉각수 공급·배수 수단에 의해 이루어진다. 냉각관으로 공급된 냉각수는, 수냉관(50b)을 흐르는 동안에 수냉관(50b)을 통해 애퍼추어(50)와 열 교환된다. 수냉관(50b)은, 도 11에 도시하는 바와 같이, 특히 열적 부하가 크다고 생각되는 애퍼추어(50)의 개구 주변에 설치하는 것이 바람직하다.

도 12는, 열적 부하에 대응시킨 애퍼추어의 다른 구성예이다. 동 도의 (a)는 애퍼추어를 광 입사면 측에서 본 도면, (b)는 (a)의 A-A 단면도이다.

본 구성예의 애퍼추어(50)는, 개구(50a)를 가지는 복수의 판 형상 부재(50c)로 구성된다. 각 판 형상 부재(50c)는, 이들을 관통하는 지지 기둥(50d)에 의해 서로 소정의 거리만큼 이간되어 유지된다. 지지 기둥(50d)은, 예를 들어 4개 설치되고, 각 판 형상 부재(50c)와 지지 기둥(50d)과의 고정은, 납땜 등으로 행하여진다.

여기서, 각 판 형상 부재(50c)의 개구(50a)의 크기는, EUV 집광경(5)의 광축 방향으로서, EUV 광원 장치로부터 방사되는 광의 진행 방향으로 진행함에 따라서 작아지도록 설정된다. 그리고, 가장 작은 개구의 크기가 EUV 광원으로부터 방사되는 광에 특유의 공간적 파장 분포에 대응하여 설정된 크기이고, EUV 광원 장치로부터 방사되는 광이, 가장 작은 개구를 통과하였을 때, 원하는 파장 선택이 행하여진다.

도 12에 도시하는 바와 같이 각 판 형상 부재(50c)의 개구(50a)의 크기가, 광의 진행 방향을 따라서 단계적으로 작아지고 있으므로, 열적 부하를 복수의 판 형상 부재(50c)에서 분담하는 것이 가능해져, 애퍼추어(50)의 열 변형과 같은 문제점을 회피하는 것이 가능해진다.

각 판 형상 부재(50c)의 재질로는, 텅스텐, 몰리브덴, 탄탈 등의 고융점 금속이나 세라믹스가 채용된다. 각 판 형상 부재는, 모두 고융점 금속으로 구성하여도 되고, 모두 세라믹스로 구성하여도 된다. 또한, 일부를 고융점 금속으로 구성하고, 나머지를 세라믹스로 구성하여도 된다.

또한, 예를 들어 도 11에 도시하는 것과 같은 냉각 수단을, 적어도 일부의 판 형상 부재(50c)에 설치하여도 된다.

상기 실시예에서는, 판 형상 부재인 애퍼추어(50)를 EUV 광원 장치(10) 혹은 노광기(20) 내에 설치하는 경우에 관해서 설명하였지만, EUV 광원 장치(10)의 광 추출구(6), 또는 노광기(20)의 광 입사부(22)가, 애퍼추어(50)를 겸하도록 구성하여도, 동일한 효과를 얻을 수 있다.

그 경우의, 광 추출구(6) 또는 광 입사부(22)의 개구의 크기는, 판 형상 부재로 구성된 애퍼추어(50)의 경우와 마찬가지로, EUV 광원 장치(10)로부터 방사되는 광에 특유의 공간적 파장 분포에 대응하여, 거의 극단 자외광만을 통과시키도록 설정한다.

또, EUV 광원 장치(10)와 노광기(20)는 상기한 바와 같이 가스 배기 유닛(13, 31)으로 배기되고 있지만, EUV 광원 장치(10)와 노광기(20)에서는 압력 차가 발생하여, EUV 광원 장치(10)와 노광기(20)를 분리하기 위해서 상기 광 추출구(6), 광 입사부(22)의 개구 지름은 가능한 한 작은 것이 바람직하다.

이 때문에, 광 추출구(6), 광 입사부(22)는 EUV 집광경(5)의 초점 위치 근방에 배치하는 것이 바람직하다고 생각된다. 따라서, 광 추출구(6), 또는 광 입사부(22)가 애퍼추어(50)를 겸하도록 구성하는 것도 비교적 용이하고, 또한, 이와 같이 구성함으로써, 구성을 간단히 할 수도 있다.

또, 애퍼추어로서 기능시키는 광 추출구(6) 또는 광 입사부(22)의 표면에서 반사한 광이, 예를 들어, EUV 광원 장치의 챔버 내의 원하지 않는 부위에 집광되지 않도록, 필요에 따라서 광 추출구(6) 또는 광 입사부(22)의 설치 자세를, 도 5에 도시한 바와 같이 EUV 집광경(5)의 광축에 수직인 방향으로부터 어느 정도 경사지게 하도록 하여도 된다.

다음으로, 애퍼추어 설치 위치의 조정예에 관해서, 상기 도 5 및 도 13에 도시하는 플로우차트에 의해 설명한다.

도시를 생략한 EUV광 강도 모니터를, 애퍼추어(50)의 광 출사 측의 광로 상에 설치되도록 위치 조정한다(도 13의 단계(S101)). EUV광 분포 모니터는, 도시하지 않는 구동 제어 기구에 의해 위치 제어된다. 또, 위치 제어는, 노광기 제어부(41) 혹은 광원 제어부(14)로부터의 이동 지령에 기초하여 행하여진다. 여기서 EUV광 분포 모니터는, EUV 광원 장치(10)의 챔버 내에 있어도 되고, 노광기 상자체(21) 내에 있어도 된다. 이하, EUV광 분포 모니터를 애퍼추어 설치 위치 조정 시에만 광로 상에 설치하는 예에 관해서 서술한다.

또, 애퍼추어(50)로부터 출사되는 광을 일부, 반사경 등으로 샘플링하여 EUV광 분포 모니터에 입사시키는 구조인 경우, EUV광 분포 모니터의 위치 조정은 한번 행하면 다음에는 행할 필요는 없다.

또한, 애퍼추어(50)가 EUV 광원 장치(10) 측에 설치될 때에는, 애퍼추어 설치 위치의 조정은, EUV 광원 장치(10)와 노광기(20)를 접속하기 전에 행하여도 된다. 이 경우, EUV광 분포 모니터는, 애퍼추어 설치 위치 조정 시에만, EUV 광원 장치(10)의 외부에 설치하도록 하여도 된다.

노광기 제어부(41) 혹은 광원 제어부(14)는, 애퍼추어 구동 제어부(52)에 애퍼추어 초기 위치 이동 지령 신호를 송출한다(단계(S102)). 애퍼추어 초기 위치 이동 지령 신호를 수신한 애퍼추어 구동 제어부(52)는, 애퍼추어 구동 기구(51)를 구동하여, 애퍼추어(50)를 미리 정해진 소정의 초기 위치까지 이동시킨다(단계 (S103)). 상기 초기 위치는, 예를 들어, 나중에 서술하는 플라즈마로부터 방사되는 광의 통과 영역인 광로로부터 벗어난 위치이다.

광원 제어부(14)는, EUV 광원 장치(10) 측의 가스 배기 유닛(13)을 구동하여, 챔버(1) 내부를 배기한다. 한편, EUV광 분포 모니터가 노광기 상자체(21) 측에 설치될 때에는, 노광기 제어부(41)는, 노광기(20) 측의 가스 배기 유닛(31)을 구동하여, 노광기 상자체 내부를 배기한다(단계(S104)).

광원 제어부(14)는, 원료 공급 유닛(11)을 제어하여, 챔버(1) 내에 원료를 공급한다. 예를 들어, 원료가 SnH₄ 가스인 경우, 원료 공급 유닛(11)은, 챔버(1) 내에 공급되는 SnH₄가스 유량을 소정의 값이 되도록 제어한다(단계(105)).

광원 제어부(14)는, 도시를 생략한 챔버 내 압력을 모니터하는 압력 모니터로부터 송출되는 압력 데이터에 기초하여, 챔버(1) 내의 압력이 소정의 압력(예를 들어, 1∼20㎩)이 되도록, EUV 광원 장치(10) 측의 가스 배기 유닛(13)을 제어하여, 가스 배기량을 조절한다(단계(S106)).

노광기 제어부(41)는, 광원 제어부(14)에, EUV 발광 지령 신호를 송출한다(단계(S107)).

EUV 발광 지령 신호를 수신한 광원 제어부는, 고전압 펄스 발생부(12)에 트리거 신호를 송출한다(단계(S108)).

트리거 신호를 수신한 고전압 펄스 발생부(12)는, 제1 주방전 전극(캐소드)(3a), 제2 주방전 전극(애노드)(3b) 사이에, 펄스 전력을 인가한다.

절연재(3c) 표면에 연면 방전(creeping discharge)이 발생하여 제1 주방전 전극(3a), 제2 주방전 전극(3b) 사이는 실질적으로, 단락 상태가 되고, 제1 주방전 전극(3a), 제2 주방전 전극(3b) 사이에 펄스 형상의 대전류가 흘러, 플라즈마가 발생한다.

그 후, 핀치 효과에 의한 줄 가열에 의해서 상기 플라즈마에 고밀도 고온 플라즈마 영역이 형성된다. 이 고밀도 고온 플라즈마 영역을 포함하는 플라즈마로부터 파장 13.5㎚인 EUV광 및 대역외 광이 방사된다(단계(S109)).

플라즈마로부터 방사된 파장 13.5㎚인 EUV광 및 대역외 광은, 제2 주방전 전극(3b) 측(애노드)에 설치된 EUV 집광경(5)에 의해 반사·집광되어, EUV광 분포 모니터에 출사된다(단계(S110)).

EUV광 분포 모니터는, 예를 들어, 2차원 방향의 EUV광 강도 분포를 모니터하는 것이며, 입사한 EUV광의 2차원 강도 분포 데이터를 광원 제어부(14) 혹은 노광기 제어부(41)에 송출한다(단계(S111)).

2차원 강도 분포 데이터를 수신한 광원 제어부(14) 혹은 노광기 제어부(41)는, 파장 13.5㎚인 EUV광이 분포하는 영역의 중심(즉, EUV 집광경(5)의 광축 위치)을 구한다. 그리고, 애퍼추어(50)의 개구의 중심이 상기 광축 위치와 일치하는 위치에 애퍼추어(50)를 이동하도록, 애퍼추어 구동 제어부(52)에 애퍼추어 이동 지령 신호를 송출한다(단계(S112)). 애퍼추어 이동 지령 신호를 수신한 애퍼추어 구동 제어부(52)는, 애퍼추어 구동 기구(51)를 구동하여, 애퍼추어(50)를 상기한 위치까지 이동시킨다(단계(S113)). 이상과 같이 하여, 애퍼추어의 설치 위치가 조정된 다.

이상, EUV 광원 장치로서 DPP 방식 EUV 광원 장치를 채용한 경우를 예로 들어 서술하였으나, 상기한 바와 같이, LPP 방식 EUV 광원 장치를 채용하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은, 이하의 효과를 얻을 수 있다.

(1) 개구를 가지는 차광 수단을, 집광 광학 수단과 조명 광학계의 광학 소자와의 사이, 혹은, 극단 자외광 광원 장치의 집광 광학 수단과 광 추출부와의 사이에 설치하였으므로, 극단 자외광 광원 장치로부터 방사되는 광의 특유한 성질인 공간적 파장 분포를 이용하여 파장 13.5㎚인 EUV광을 선택적으로 추출할 수 있다.

즉, 집광 광학 수단과 조명 광학계의 광학 소자와의 사이, 혹은, 극단 자외광 광원 장치의 집광 광학 수단과 광 추출부와의 사이로서, EUV 집광경의 광축에 수직인 임의인 단면 상에서, 파장 13.5㎚인 EUV광은, 광축을 중심으로 한 비교적 좁은 영역에 현저한 조도 분포가 존재한다. 한편, 대역외 광은, 현저한 조도 분포를 가지고 않고, 광축으로부터 비교적 이간된 영역에까지 조도 분포가 존재한다.

따라서, 개구를 가지는 차광 수단을 상기 위치에 설치하고, 상기 차광 수단의 광 입사면의 크기를, 상기 위치에서 상기 광 추출부로부터 추출되는 광이 모두 입사 가능한 크기로 하고, 이 차광 수단의 개구를 상기한 EUV 광원으로부터 방사되는 광에 특유의 공간적 파장 분포에 대응하여 설정함으로써, 극단 자외광 광원 장치로부터 방사되는 광으로부터, 파장 13.5㎚인 EUV광을 선택적으로 추출하는 것이 가능해진다.

이러한 차광 수단을 이용하면, 광학 필터로 파장을 선택하는 경우와 달리, 노광광인 파장 13.5㎚인 EUV광의 파워를 그다지 저하시키지 않고, 효율적으로 EUV 광원 장치로부터 방사되는 광으로부터 파장 선택하여 파장 13.5㎚인 EUV광을 추출하고, 노광에 악영향을 미치는 대역외 광을 제거할 수 있다.

(2) 상기 차광 수단을, 개구를 가지는 판 형상 부재를 복수 매로 이간하여 배치하여, 각 개구가 광의 진행 방향으로 진행함에 따라서 작아지도록 설정한 구조로 함으로써, 차광 수단에 입사하는 광에 의한 열적 부하에 기인하는 문제점을 회피하는 것이 가능해진다.

즉, 각 판 형상 부재의 개구의 크기가, 광의 진행 방향을 따라서 단계적으로 작아지고 있으므로, 열적 부하를 복수의 판 형상 부재로 분담하는 것이 가능해져, 차광 수단의 열 변형과 같은 문제점을 회피할 수 있다.

(3) 실험 및 조사 결과, 차광 수단을, EUV 집광경의 초점면 혹은 초점면 근방에 배치하였을 때, EUV 광원 장치로부터 방사되는 광의 파장 선택을 가장 효과적으로 행하는 것이 가능함을 알 수 있었다.

즉, 차광 수단을, 집광 광학 수단에 의해 집광되어 상기 광 추출부로부터 추출되는 광의 집광점 근방에 배치함으로써, EUV 광원 장치로부터 방사되는 광의 파장 선택을 가장 효과적으로 행하는 것이 가능해진다.

또한, 차광 수단을, 상기 위치에 배치함으로써, 차광 수단의 광 입사면에서의 EUV 집광경으로부터 출사되는 광의 조사영역이 작아지므로, 차광 수단의 크기도 작게 하는 것이 가능해진다.

(4) 상기 차광 수단을, 고융점 금속 혹은 세라믹스 재료로 이루어지는 판 형상 부재로 구성함으로써, 비교적 견고하고 취급이 용이하게 되며, 장치 내에서의 유지 구조도 복잡해지지는 않는다. 또한 판 형상 부재이므로, 필요한 설치 스페이스도 작아, 장치의 대형화로는 이어지지 않는다.

(5)차광 수단에 냉각 수단을 부설함으로써, 차광 수단에 입사하는 광에 의한 열적 부하에 기인하는 문제점을 회피하는 것이 가능해진다.

특히, 차광 수단을 집광 광학 수단에 의해 집광되어 상기 광 추출부로부터 추출되는 광의 집광점 근방에 배치하는 경우 등, 차광 수단에 입사하는 광에 의한 열적 부하가 큰 경우에는, 유효하다.

(6) 차광 수단의 광 입사면에서의 EUV 집광경으로부터 출사되는 광의 조사 영역과 비교하여, 차광 수단의 크기를 어느 정도 크게 설정해두면, 차광 수단을 광 셔터로서 겸용하는 것이 가능해진다.

즉, 차광 수단의 개구 이외의 영역인 광 차광 영역의 크기를, 차광 수단의 광 입사면에서의 EUV 집광경으로부터 출사되는 광의 조사 영역보다 크게 해두고, 차광 수단을 광축 방향에 직교하는 방향으로 이동시킴으로써, 집광 광학 수단으로부터 출사하는 광을 차광하는 것이 가능해져, 차광 수단을 셔터로서 기능시킬 수 있다.

또한, 상기 차광 수단을, 집광 광학 수단에 의해 규정되는 광축 방향과 대략 수직인 방향으로 이동 가능하도록 설치해두면, 차광 수단의 개구의 위치 맞춤을 용이하게 행할 수도 있다.

Claims

공급된 원료를 가열·여기하여, 극단 자외광을 방사하는 고밀도 고온부 영역을 그 중심에 포함하는 플라즈마를 발생시키는 가열·여기 수단과,

상기 플라즈마의 고밀도 고온부 영역으로부터 방사되는 극단 자외광과 상기 플라즈마의 고밀도 고온부 영역 이외의 영역으로부터 방사되는 극단 자외광 이외의 광으로 이루어지고, 공간적 파장 분포를 가지는 상기 플라즈마로부터 방사되는 광을 집광하도록 배치된 집광 광학 수단과,

집광된 상기 광을 추출하는 광 추출부를 가지는 극단 자외광 광원 장치와,

패턴이 형성된 마스크와,

적어도 1개의 광학 소자로 이루어지고 상기 극단 자외광 광원 장치의 광 추출부로부터 추출되는 광을 포함하는 광을 상기 마스크에 투사하는 조명 광학계와,

상기 마스크를 반사한 광을 워크 상에 투영 결상시키는 투영 광학계를 가지는 극단 자외광 노광 장치로서,

개구를 가지는 차광 수단이, 상기 극단 자외광 광원 장치의 집광 광학 수단과, 상기 극단 자외광 광원 장치의 광 추출부로부터 추출되는 광이 최초로 입사하는 상기 조명 광학계의 광학 소자와의 사이의 광로 공간 내에 설치되며,

상기 차광 수단의 광 입사면의 크기는, 상기 광 추출부로부터 추출되는 광이 모두 입사 가능한 크기로서,

상기 차광 수단의 개구는, 상기 차광 수단에 입사하는 상기 광 추출부로부터 추출되는 공간적 파장 분포를 가지는 광 중 극단 자외광만을 통과시키도록, 크기와 차광 수단에서의 위치가 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 극단 자외광 노광 장치.
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제1항에 있어서, 상기 차광 수단은, 개구를 가지는 판 형상 부재가 복수, 각각 이간하여 위치하도록 구성되어 있고,

각 판 형상 부재의 개구의 크기는, 상기 집광 광학 수단에 의해 규정되는 광축 방향으로 감에 따라서 작아지도록 설정되어 있고, 또한, 가장 작은 개구의 크기는, 상기 차광 수단에 입사하는 상기 광 추출부로부터 추출되는 공간적 파장 분포를 가지는 광 중 극단 자외광만을 통과시키는 것과 같은 크기로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 극단 자외광 노광 장치.
제1항에 있어서, 상기 차광 수단이, 집광 광학 수단에 의해 집광되어 상기 광 추출부로부터 추출되는 광의 집광점 근방에 배치되는 것을 특징으로 하는 극단 자외광 노광 장치.
제1항에 있어서, 상기 차광 수단이 고융점의 금속 재료에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 극단 자외광 노광 장치.
제1항에 있어서, 상기 차광 수단이 세라믹스 재료에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 극단 자외광 노광 장치.
제1항에 있어서, 상기 차광 수단의 개구 주변에 냉각 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 극단 자외광 노광 장치.
제1항에 있어서, 상기 차광 수단은, 상기 집광 광학 수단에 의해서 집광되는 극단 자외광을 포함하는 광이 모두 상기 차광 수단의 개구가 없는 영역에 투사되는 위치로 이동 가능하도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 극단 자외광 노광 장치.
제1항에 있어서, 상기 극단 자외광 광원 장치의 가열·여기 수단은, 한 쌍의 방전 전극을 가지고, 방전에 의해서 상기 공급된 원료를 가열·여기하여 고밀도 고온부 영역을 그 중심에 포함하는 플라즈마를 발생시키는 것을 특징으로 하는 극단 자외광 노광 장치.
제1항에 있어서, 상기 가열·여기 수단은, 레이저광 조사 수단을 가지고, 상기 공급된 원료에 레이저광을 조사함으로써 가열·여기하여 고밀도 고온부 영역을 그 중심에 포함하는 플라즈마를 발생시키는 것을 특징으로 하는 극단 자외광 노광 장치.
공급된 원료를 가열·여기하여, 극단 자외광을 방사하는 고밀도 고온부 영역을 그 중심에 포함하는 플라즈마를 발생시키는 가열·여기 수단과,

상기 플라즈마의 고밀도 고온부 영역으로부터 방사되는 극단 자외광과 상기 플라즈마의 고밀도 고온부 영역 이외의 영역으로부터 방사되는 극단 자외광 이외의 광으로 이루어지고, 공간적 파장 분포를 가지는 상기 플라즈마로부터 방사되는 광을 집광하도록 배치된 집광 광학 수단과, 집광된 상기 광을 추출하는 광 추출부를 가지는 극단 자외광 광원 장치로서,

개구를 가지는 차광 수단이, 상기 극단 자외광 광원 장치의 집광 광학 수단과, 상기 광 추출부와의 사이의 광로 공간 내에 설치되며,

상기 차광 수단의 광 입사면의 크기는, 집광 광학 수단으로부터 출사되는 광이 모두 입사 가능한 크기로서,

상기 차광 수단의 개구는, 상기 차광 수단에 입사하는 상기 집광 광학 수단으로부터 출사되는 공간적 파장 분포를 가지는 광 중 극단 자외광만을 통과시키도록, 크기와 차광 수단에서의 위치가 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 극단 자외광 광원 장치.
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