KR20080011048A - 극단 자외광 광원 장치 및 극단 자외광 발생 방법 - Google Patents

Abstract

에너지 빔을 조사하여 원료를 기화하고, 전극 방전에 의해 고온 플라즈마를 생성하는 EUV 광원 장치에 있어서, 에너지 빔이 전극에 조사됨으로써 발생하는 전극의 어브레이션을 억제하는 것에 관한 것이다.

플라즈마 원료(2a)가 원료 공급 수단(2)에 의하여, 방전 영역(방전 전극(1a, 1b)간)의 근방(방전 영역을 제외한 공간으로서, 레이저 빔(5)에 의해 기화된 원료가 방전 영역에 도달할 수 있는 공간)에 적하되고, 레이저 빔(5)이 고온 플라즈마 원료(2a)에 대하여 조사된다. 레이저 빔(5)의 조사에 의해 기화한 고온 플라즈마 원료(2b)는 방전 영역의 방향으로 퍼진다. 이 시점에서 한 쌍의 방전 전극(1a, 1b)에 전력이 인가되면, 기화한 고온 플라즈마 원료(2b)는 가열·여기되어 고온 플라즈마(4)가 되고, EUV광을 방사한다. 해당 EUV광 방사는, EUV 집광경(3)에 의해 집광되어 도시를 생략한 노광 장치로 보내진다.

Description

극단 자외광 광원 장치 및 극단 자외광 발생 방법{EXTREME ULTRA VIOLET LIGHT SOURCE APPARATUS AND EXTREME ULTRA VIOLET LIGHT GENERATING METHOD}

도 1은 본 발명의 EUV 광원 장치를 설명하기 위한 개략 구성도(1).

도 2는 본 발명의 EUV 광원 장치를 설명하기 위한 개략 구성도(2).

도 3은 본 발명의 EUV 광원 장치를 설명하기 위한 개략 구성도(3).

도 4는 본 발명의 제1 실시예의 EUV 광원 장치의 구성도(정면도).

도 5는 본 발명의 제1 실시예의 EUV 광원 장치의 구성도(상면도).

도 6은 가스 커텐 기구를 설명하기 위한 도면.

도 7은 제1, 제2 방전 전극이 직선 왕복 운동을 행하도록 구성한 경우를 설명하는 개념도.

도 8은 본 발명의 제2 실시예의 EUV 광원 장치의 구성도(정면도).

도 9는 본 발명의 제2 실시예의 EUV 광원 장치의 구성도(측면도).

도 10은 종래의 DPP 방식 EUV 광원 장치의 구성예를 나타낸 도면.

도 11은 LC 반전 방식을 채용한 펄스 전력기의 구성예를 도시한 도면.

도 12는 펄스 트랜스 방식을 채용한 펄스 전력기의 구성예를 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1a 제1 방전 전극(회전 전극) 1b 제2 방전 전극(회전 전극)

1c, 1d 회전축 1e 제1 모터

1f 제2 모터 2 원료 공급 수단

2a 플라즈마 원료 3 EUV 집광경

4 플라즈마 5 레이저 빔

6 챔버 6a 방전 공간

6b 집광 공간 6c 격벽

7 자석 8 호일 트랩

8a 호일 트랩 유지용 격벽 9 EUV 취출부

10a 제1 컨테이너 10b 제2 컨테이너

11 급전용 용융 금속 12 레이저원

13 노즐 13a 가스 커텐

14 원료 회수 수단 21a, 21b 가스 공급 유닛

22a, 22b 진공 배기 장치 23 펄스 전력 발생기

24 제어부 25 노광기의 제어부

31a 제1 방전 전극 31b 제2 방전 전극

32 전극 구동 수단

본 발명은, 방전에 의해 생성된 플라즈마로부터 극단 자외광을 발생시키는 극단 자외광 광원 장치 및 극단 자외광 발생 방법에 관한 것이며, 특히, 방전 전극 근방에 공급된 극단 자외광 발생용 고온 플라즈마 원료에 에너지 빔을 조사하여 기화하고, 기화 후의 고온 플라즈마 원료로부터 방전에 의해 생성된 플라즈마로부터 극단 자외광을 발생시키는 극단 자외광 광원 장치 및 극단 자외광 발생 방법에 관한 것이다.

반도체 집적회로의 미세화, 고집적화에 따라, 그 제조용의 투영 노광 장치에 있어서는 해상력의 향상이 요청되고 있다. 그 요청에 따르기 위해, 노광용 광원의 단파장화가 진행되고, 엑시머 레이저 장치에 계속되는 차세대의 반도체 노광용 광원으로서, 파장 13-14㎚, 특히 파장 13.5㎚의 극단 자외광(이하, EUV(Extreme Ultra Violet)광이라고도 한다)광을 방출하는 극단 자외광 광원 장치(이하, EUV 광원 장치라고도 한다)가 개발되어 있다.

EUV 광원 장치에 있어서, EUV광을 발생시키는 방법은 몇 개 알려져 있지만, 그 중의 하나에 EUV 방사종의 가열 여기에 의해 고온 플라즈마를 발생시키고, 이 플라즈마로부터 방사되는 EUV광을 취출하는 방법이 있다.

이러한 방법을 채용하는 EUV 광원 장치는, 고온 플라즈마의 생성 방식에 의해, LPP(Laser Produced Plasma:레이저 생성 플라즈마) 방식 EUV 광원 장치와 DPP(Discharge Produced Plasma:방전 생성 플라즈마) 방식 EUV 광원 장치로 크게 나눌 수 있다(예를 들면 비특허 문헌 1 참조).

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

한편, DPP 방식 EUV 광원 장치는, 전류 구동에 의하여 생성한 고온 플라즈마로부터의 EUV 방사광을 이용하는 것이다.

상기한 양 방식의 EUV 광원 장치에 있어서, 파장 13.5㎚의 EUV광을 방출하는 방사종, 즉, EUV 발생용 고온 플라즈마 원료로서, 현재 10가 전후의 Xe(크세논) 이온이 알려져 있지만, 보다 강한 방사 강도를 얻기 위한 고온 플라즈마 원료로서 Li(리튬) 이온과 Sn(주석) 이온이 주목받고 있다. 예를 들면, Sn은 고온 플라즈마를 발생시키기 위한 입력 에너지에 대한 파장 13.5㎚의 EUV광 방사 강도의 비인 변환 효율이 Xe보다 수배 크다.

최근, DPP 방식에 있어서, 방전이 발생하는 전극 표면에 공급된 고체 또는 액체의 Sn이나 Li에 대하여 레이저 빔 등의 에너지 빔을 조사함으로써 기화하고, 그 후, 방전에 의하여 고온 플라즈마를 생성하는 방법이 특허 문헌 1에 제안되어 있다.

이하, 도 10에 의해, 특허 문헌 1에 나타난 EUV 광원 장치에 대해 설명한다. 동도면은 동공보 도 1에 나타난 EUV 광원 장치의 단면도이다.

114, 116은 원반 형상의 전극이며, 소정의 압력으로 조정된 방전 공간(112) 내에 배치된다. 전극(114 및 116)은 미리 정의된 영역(118)에 있어서, 소정 간격만큼 서로 이격되어 있으며, 146을 회전축으로 하여 회전한다.

124는, 파장 13.5㎚의 EUV광을 방사하는 고온 플라즈마용 원료이다. 고온 플라즈마 원료(124)는, 가열된 용융 금속(metal melt)이며, 컨테이너(126)에 수용된다. 용융 금속(124)의 온도는, 컨테이너(126) 내에 설치된 온도 조정 수단(130) 에 의해 조정된다.

상기 전극(114, 116)은, 그 일부가 용융 금속(124)를 수용하는 컨테이너(126) 중에 잠기도록 배치된다. 전극(114, 116)의 표면 상에 실린 액체 형상의 용융 금속(124)은, 전극(114, 116)이 회전함으로써, 상기 영역(118)의 표면에 수송된다. 상기 영역(118)의 표면에 수송된 용융 금속(124)에 대하여(즉, 상기 영역(118)에 있어서, 소정 간격만큼 서로 이격된 전극(114, 116)의 표면에 존재하는 용융 금속(124)에 대하여), 도시를 생략한 레이저원으로부터 레이저 빔(120)이 조사된다. 레이저 빔(120)이 조사된 용융 금속(124)은 기화한다.

용융 금속(124)이 레이저 빔(120)의 조사에 의해 기화된 상태로, 전극(114, 116)에, 펄스 전력이 인가됨으로써, 영역(118)에 있어서 펄스 방전이 개시하고, 플라즈마(122)가 형성된다. 방전시에 흐르는 대전류에 의해 플라즈마(122)가 가열 여기되고 고온화하면, 이 고온 플라즈마로부터 EUV 방사가 발생한다. EUV 방사는, 데브리 트랩(138)을 통해 도면 상측으로 취출된다.

148은 펄스 전력 발생기이며, 컨테이너(126)에 수용된 용융 금속(124)과 전기적으로 접속되어 있다. 용융 금속(124)은 도전성이므로, 펄스 전력 발생기(148)로부터, 용융 금속(124)을 통해, 일부가 용융 금속(124)에 침지하고 있는 전극(114, 116)에 전기 에너지가 공급된다.

본 방식에 의하면, 상온에서는 고체인 Sn이나 Li를 방전이 발생하는 방전 영역(전극간의 방전이 발생하는 공간)의 근방에서 기화시키는 것이 용이해 진다. 즉, 방전 영역에 효율적으로 기화한 Sn이나 Li를 공급할 수 있으므로, 방전 후, 효 과적으로 파장 13.5㎚의 EUV 방사를 취출하는 것이 가능해진다.

또, 특허 문헌 1에 기재된 EUV 광원 장치에 있어서는, 전극을 회전시키므로, 다음과 같은 이점이 있다.

(i)항상 새로운 EUV 발생종의 고온 플라즈마 원료인 고체 또는 액체 형상의 고온 플라즈마 원료를 방전 영역에 공급할 수 있다.

(ii)전극 표면에 있어서의, 레이저 빔이 조사되는 위치, 고온 플라즈마가 발생하는 위치(방전부의 위치)가 항상 변화하므로, 전극의 열부하가 저감되어 소모를 막을 수 있다.

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

[특허 문헌 1 : 국제 공개 제2005/025280 A2호 팜플렛]

[특허 문헌 2 : 일본국 특허공개2004-214656호 공보]

그러나, 특허 문헌 1에 나타난 바와 같은 장치의 구성에서는, 다음과 같은 문제가 있다.

즉, 상기 EUV 광원 장치에 의하면, EUV 방사를 발생시킬 때, 전극의 표면은 레이저 빔에 조사된다. 한편, 리소그래피 등의 노광용 광원으로서 EUV 광원 장치를 사용할 때, EUV 방사는 수㎑~수십㎑의 반복으로 발생한다. 또, EUV 광원 장치는, 종일, 가동하고 있는 경우가 많다. 따라서, 전극은, 레이저 어브레이션에 의해 마모가 발생하기 쉽다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 방전 영역에 공급된, 액체 또는 고체 형상의 고온 플라즈마 원료에, 레이저 빔 등의 에너지 빔을 조사하여 해당 원료를 기화하고, 그 후, 전극 방전에 의해, 고온 플라즈마를 생성하여 EUV 방사를 취출하는 DPP 방식 EUV 광원 장치에 있어서, 에너지 빔이 전극에 조사됨으로써 발생하는 전극의 어브레이션을 억제하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 EUV 광원 장치는, 파장 13.5㎚의 EUV광을 방출하는 방사종, 즉, 고온 플라즈마용 원료인 고체 또는 액체의 Sn이나 Li 등에 대하여, 레이저 빔 등의 에너지 빔을 조사함으로써 기화하고, 그 후, 방전에 의하여 고온 플라즈마를 생성하는 방법이 채용된 DPP 방식 EUV 광원 장치에 있어서, 고온 플라즈마 원료를 방전용 전극 표면에 공급하는 것이 아니라, 방전 영역의 근방, 즉, 방전 영역을 제외한 공간으로서, 레이저 빔에 의해 기화된 원료가 방전 영역에 도달할 수 있는 공간에 공급한다. 그리고, 이 공간 내에 있는 원료에 대하여, 레이저 빔을 조사하여 기화시킨다. 그때, 에너지 빔의 조사 위치를, 상기 원료 표면에 있어서의 해당 원료가 상기 방전 영역을 향하는 영역 내에 설정하는 것이 바람직하다.

이하, 도 1에 나타낸 설명도를 이용하여 설명한다.

도 1은, 본 발명의 EUV 광원 장치를 설명하기 위한 개략 구성도이며, 도 1(a)은 상면도, 도 1(b)는 정면도이다. 즉, 도 1(b)는, 도 1(a)를 화살표 방향에서 본 도면이다.

고온 플라즈마용 원료는, 전극의 표면이 아닌, 방전 영역(전극간) 근방의 공간, 즉, 방전 영역을 제외한 공간으로서, 레이저 빔에 의해 기화된 원료가 방전 영역에 도달할 수 있는 공간(이하, 이 공간을 방전 영역 근방이라고 한다)에 공급된다. 도 1에 나타낸 예에서는, 고온 플라즈마 원료(2a)는, 원료 공급 수단(2)에 의하여, 중력 방향(도 1(a)에서는 지면에 수직인 방향, 도 1(b)에서는 상하 방향)으로 공급(적하)된다.

레이저 빔(5) 등의 에너지 빔(이하, 레이저 빔을 예로 든다)은, 적하된 고온 플라즈마 원료(2a)에 대하여 조사된다. 조사 위치는, 적하된 고온 플라즈마 원료(2a)가 방전 영역 근방에 도달한 위치이다.

도 1에 나타낸 예에서는, 판 형상의 한 쌍의 전극(1a, 1b)이 소정 간격 이격되어 배치된다. 방전 영역은 한 쌍의 전극(1a, 1b)의 이격 공간 내에 위치한다. 고온 플라즈마 원료(2a)는, 원료 공급 수단(2)에 의하여, 한 쌍의 전극(1a, 1b)과 극단 자외광 집광경(3)(이하, EUV 집광경(3)이라고도 한다)과의 사이의 공간이며, 또한, 방전 영역 근방에 대하여 중력 방향으로 공급된다.

고온 플라즈마 원료(2a)가, 방전 영역 근방에 도달했을 때, 레이저 빔(5)이 고온 플라즈마 원료(2a)에 대하여 조사된다. 레이저 빔(5)의 조사에 의해 기화한 고온 플라즈마 원료(2b)는, 레이저 빔(5)이 입사하는 고온 플라즈마 원료(2a)의 표면의 법선 방향을 중심으로 하여 퍼진다. 그 때문에, 레이저 빔(5)을 원료 공급 수단(2)에 의해 공급되는 고온 플라즈마 원료 표면의 방전 영역에 면하는 측에 대해 조사하면, 기화한 고온 플라즈마 원료(2b)는, 방전 영역의 방향으로 퍼진다. 이 시점에서 도시를 생략한 전력 공급 수단으로부터 한 쌍의 전극(1a, 1b)에 전력이 인가되어 있으면, 방전 영역 내에서 방전이 발생하고, 방전 영역 내에 전류가 흐른다.

기화한 고온 플라즈마 원료(2b)는, 해당 전류에 의한 가열에 의해 여기되어 고온 플라즈마(4)가 되고, EUV광을 방사한다. 해당 EUV광 방사는, EUV 집광경(3)에 의해 집광 되고, 도시를 생략한 노광 장치로 보내진다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 EUV 광원 장치는, 고온 플라즈마 원료를 방전용 전극의 표면에 공급하는 것이 아니라, 방전 영역의 근방에 공급하여, 레이저 빔을 해당 원료에 대하여 조사한다.

그 때문에, 레이저 빔이 직접 전극에 조사되는 일이 없기 때문에, 전극에 있어서, 레이저 어브레이션에 의한 마모가 발생하지 않는다고 하는 효과를 나타낸 것이 가능해진다.

여기서, 상기한 EUV 집광경(3)은, 광축이 한 방향이 되도록 집광방향을 설정하는 경사 입사 광학계를 구성하는 경우가 많다. 이러한 경사 입사 광학계를 구성하려면, 일반적으로, 복수매의 얇은 오목면 거울은 포개넣을 수 있는 상자 형상으로 고정밀도로 배치한 구조의 EUV 집광경이 이용된다. 이러한 구조의 EUV 집광경은 광축에 대략 일치한 지주 및 해당 지주로부터 방사 형상으로 신장하는 지지체에 의해, 상기한 복수매의 얇은 오목면 거울이 지지된다.

도 1에 있어서는, 레이저 빔(5)을 EUV 집광경(3)으로 규정되는 광축 방향으로부터 도입하여 고온 플라즈마 원료(2a)를 조사한다. 그 때문에, 레이저 빔(5)의 조사 위치와 고온 플라즈마 원료 위치와의 동기에 어긋남이 생기거나 하면, 레이저 빔(5)은 EUV 집광경(3)에 조사되어 버리고, 경우에 따라서는, EUV 집광경(3)에 손상을 줄 가능성도 있다.

이와 같이, 레이저 빔(5)의 오(誤)조사 시에 레이저 빔(5)이 EUV 집광경(3)에 도달하지 않게 할 필요가 있는 경우는, 도 2(a)(b)에 나타낸 바와 같이, 레이저 빔(5)의 진행 방향을, EUV 집광경에 도달하지 않는 방향으로 조정해도 된다.

도 2(a)는 레이저 빔(5)을, 전극(1a, 1b) 측으로부터 집광경(3) 방향을 향해서, 집광경(3)의 광축에 대하여 경사 방향으로 조사하는 경우를 나타내고, 도 2(b)는 레이저 빔(5)을, 집광경(3) 측으로부터 전극 방향을 향해서 집광경(3)의 광축에 대하여 경사 방향으로부터 조사하는 경우를 나타내고 있다.

여기서, 도 2(b)와 같이 레이저 빔(5)을 조사하면 다음과 같이 문제가 생긴다.

상술한 바와 같이, 레이저 빔의 조사에 의해 기화한 고온 플라즈마 원료는, 레이저 빔이 입사하는 고온 플라즈마 원료 표면의 법선 방향을 중심으로 하여 퍼진다.

따라서, 레이저 빔을 고온 플라즈마 원료 표면의 방전 영역에 면하는 측에 대하여 조사하면, 기화 후의 고온 플라즈마 원료는, 방전 영역의 방향으로 퍼진다.

그리고, 레이저 빔의 조사에 의해 방전 영역에 공급된 기화 후의 고온 플라즈마 원료 중, 방전에 의한 고온 플라즈마 형성에 기여하지 않은 것의 일부, 또는, 플라즈마 형성의 결과 분해 생성하는 원자 형상 가스의 클러스터의 일부는, 데브리 로서 EUV 광원 장치 내의 저온부와 접촉하고, 퇴적한다.

예를 들면, 고온 플라즈마 원료가 Sn의 경우, 고온 플라즈마 형성에 기여하지 않은 것의 일부, 또는, 플라즈마 형성의 결과 분해 생성하는 원자 형상 가스의 Sn, Snx라고 하는 금속 클러스터의 일부는, 데브리로서 EUV 광원 장치 내의 저온부와 접촉하여 주석거울을 만든다.

즉, 도 2(b)에 나타낸 바와 같이, 고온 플라즈마 원료(2a)가, 한 쌍의 전극(1a, 1b)에 대하여, EUV 집광경(3)의 반대측의 공간에 공급되는 경우에는, 레이저 빔을 EUV 집광경(3) 측으로부터 고온 플라즈마 원료에 대하여 조사하고, 기화 후의 고온 플라즈마 원료(2b)가 방전 영역에 공급되도록 한다.

이 경우, 레이저 빔(5)의 조사에 의해 기화한 고온 플라즈마 원료(2b)는, 도 2(b)에 나타낸 바와 같이 방전 영역 및 EUV 집광경(3)의 방향으로 퍼지고, 고온 플라즈마 원료에의 레이저 빔의 조사, 및, 전극간에 발생하는 방전에 의해, EUV 집광경(3)에 대하여 데브리가 방출된다.

데브리가 EUV 집광경(3)에 퇴적한 경우, EUV 집광경(3)의 13.5㎚에 대한 반사율이 저하하고, EUV 광원 장치의 장치 성능이 열화해 버린다.

그래서, 도 1 및 도 2(a)에 나타낸 바와 같이, 고온 플라즈마 원료(2a)를 한 쌍의 전극(1a, 1b)과 EUV 집광경(3)과의 사이의 공간이며, 또한, 방전 영역 근방의 공간에 대하여 공급하는 것이 바람직하다.

이와 같이 공급된 고온 플라즈마 원료(2a)에 대해, 레이저 빔(5)을 상기와 같이 고온 플라즈마 원료 표면의 방전 영역에 면하는 측에 대하여 조사하면, 기화 후의 고온 플라즈마 원료(2b)는 방전 영역의 방향으로 퍼지지만, EUV 집광경(3)의 방향으로 퍼지지 않는다.

즉, 상기한 바와 같이 고온 플라즈마 원료의 공급, 및, 레이저 빔의 조사 위치를 설정함으로써, 데브리가 EUV 집광경(3)에 진행하는 것을 억제하는 것이 가능해진다.

여기서, 소정 거리만큼 이격된 한 쌍의 전극(1a, 1b)이, 도 3에 나타낸 바와 같이 기둥 형상인 경우를 생각한다. 여기서, 도 3(a)은 상면도, 도 3(b)는 정면도이다. 즉, 도 3(b)는, 도 3(a)를 화살표 방향에서 본 도면이다.

이 경우는, 고온 플라즈마 원료(2a)를, EUV 집광경(3)의 광축에 대하여 수직이며, 또한 방전 영역의 중심을 포함하는 평면상의 공간에 공급하고, 이 고온 플라즈마 원료(2a)에 대하여, 레이저 빔(5)를 상기 광축과 수직인 방향으로서, 방전 영역측으로부터 조사하도록 해도, 기화 후의 고온 플라즈마 원료(2b)는, EUV 집광경(3)의 방향으로는 퍼지지 않고, 도 3에 나타낸 바와 같이 방전 영역 측으로 공급된다.

따라서, 고온 플라즈마 원료에의 레이저 빔의 조사, 및, 전극 간에 발생하는 방전에 의해, EUV 집광경에 대하여 데브리가 대부분 방출되지 않는다.

또한, 당연히, 기둥 형상의 전극을 사용한 경우에서도, 도 1 및 도 2(a)에 나타낸 바와 같이, 고온 플라즈마 원료를, 원료 공급 수단에 의하여, 한 쌍의 전극과 EUV 집광경과의 사이의 공간이며, 또한, 방전 영역 근방의 공간에 대하여 공급해도 된다.

이상에 기초하여, 본 발명에 있어서는, 다음과 같이 상기 과제를 해결한다.

(1)용기와, 이 용기 내에 극단 자외광을 방사시키기 위한, 액체 또는 고체의 원료를 공급하는 원료 공급 수단과, 에너지 빔을 상기 원료에 조사하여 해당 원료를 기화하는 에너지 빔 조사 수단과, 기화된 상기 원료를 방전에 의해 상기 용기 내에서 가열 여기하여 고온 플라즈마를 발생시키기 위한, 소정 거리만큼 이격된 한 쌍의 방전 전극과, 방전 전극에 펄스 전력을 공급하는 펄스 전력 공급 수단과, 상기 한 쌍의 방전 전극에 의한 방전의 방전 영역 내에서 생성된 상기 고온 플라즈마로부터 방사되는 극단 자외광을 집광하는 집광광학 수단과, 상기 집광되는 극단 자외광을 취출하는 극단 자외광 취출부를 갖는 극단 자외광 광원 장치에 있어서, 상기 에너지 빔 조사 수단이, 상기 방전 영역을 제외한 공간으로서, 상기 기화된 원료가 방전 영역에 도달할 수 있는 공간 내에 공급된 원료에 대하여, 에너지 빔을 조사한다.

(2)상기 (1)에 있어서, 원료 공급 수단은, 상기 원료를, 상기 방전 영역과 상기 집광광학 수단과의 사이의 공간에 공급하고, 상기 에너지 빔 조사 수단에 의한 에너지 빔의 조사 위치를, 상기 원료 표면에 있어서의 해당 원료가 상기 방전 영역을 향하는 영역 내로 설정한다.

즉, 상기 도 1, 도 2(a)에 나타낸 바와 같이, 고온 플라즈마 원료(2a)를 한 쌍의 전극(1a, 1b)과 EUV 집광경(3)과의 사이의 공간이며, 또한, 방전 영역 근방의 공간에 대하여 공급하고, 레이저 빔(5)을 고온 플라즈마 원료 표면의 방전 영역에 면하는 측에 대하여 조사한다.

(3)상기 (1)에 있어서, 상기 원료 공급 수단은, 상기 원료를 상기 집광광학 수단의 광축에 수직이고, 또한, 상기 방전 영역의 중심을 포함하는 평면 내에 공급하고, 상기 에너지 빔 조사 수단에 의한 에너지 빔의 조사 위치를, 상기 원료 표면에 있어서의 해당 원료가 상기 방전 영역을 향하는 영역 내에 설정한다.

즉, 상기 도 3에 나타낸 바와 같이, 고온 플라즈마 원료(2a)를, EUV 집광경(3)의 광축에 대하여 수직이며, 또한, 방전 영역의 중심을 포함하는 평면상의 공간에 공급하고, 이 고온 플라즈마 원료(2a)에 대하여, 레이저 빔(5)을 상기 광축과 수직인 방향으로서, 방전 영역 측으로부터 조사한다.

(4)상기 (1), (2), (3)에 있어서, 방전 영역에 대하여, 상기 한 쌍의 방전 전극간에서 발생하는 방전 방향과 대략 평행하게 자장을 인가하는 자장 인가 수단을 더 설치한다.

(5)상기 (1), (2), (3), (4)에 있어서, 상기 원료를 물방울(droplet) 형상으로 하여 중력 방향으로 적하(滴下)함으로써 공급을 한다.

(6)상기 (1), (2), (3), (4)에 있어서, 에너지 빔을 레이저 빔으로 한다.

(7)상기 (1), (2), (3), (4)에 있어서, 상기 한 쌍의 방전 전극을, 전극 표면에 있어서의 방전 발생 위치가 변화하도록 구동한다.

(8)상기 (7)에 있어서, 한 쌍의 방전 전극을 원반 형상의 전극으로 하고, 이 방전 전극을 회전 구동한다.

(9)상기 (8)에 있어서, 상기 원반 형상인 한 쌍의 방전 전극을, 양전극의 주연부의 엣지부분이, 소정 거리만큼 이격되어 서로 마주 보도록 배치한다.

(실시의 형태)

이하 본 발명의 극단 자외광(EUV) 광원 장치의 구체적인 구성예에 대하여 설명한다. 이하에서는, 주로 원반 형상의 한 쌍의 회전 전극을 갖는 EUV 광원 장치에 대해 설명하지만, 상기 도 1~도 3에 나타낸 바와 같이, 판 형상 혹은 기둥 형상의 전극을 갖는 EUV 광원 장치에도 마찬가지로 적용할 수 있다.

1. 제1 실시예

도 4, 도 5에, 본 발명의 극단 자외광(EUV) 광원 장치의 제1 실시예의 구성(단면도)을 나타낸다.

도 4는 본 발명의 EUV 광원 장치의 정면도이며, EUV 방사는 동 도면 좌측으로부터 취출된다. 도 5는, 본 발명의 EUV 광원 장치의 상면도이다.

도 4, 5에 나타낸 EUV광 광원 장치는, 방전 용기인 챔버(6)를 갖는다. 챔버(6)는, 개구를 갖는 격벽(6c)을 통해, 크게 2개의 공간으로 분할된다. 한쪽의 공간에는, EUV 방사종을 포함하는 고온 플라즈마 원료(2a)를, 가열하여 여기하는 가열 여기 수단인 방전부가 배치된다. 방전부는, 한 쌍의 전극 등에 의해 구성된다.

다른 쪽의 공간에는 EUV 집광부가 배치된다. EUV 집광부에는, 고온 플라즈마 원료(2a)가 가열 여기되어 생성한 고온 플라즈마(4)로부터 방출되는 EUV광을 집광하여, 챔버(6)에 설치된 EUV 취출부(9)로부터 도시를 생략한 노광 장치의 조사 광학계로 이끄는 EUV 집광경(3), 및 방전에 의한 플라즈마 생성의 결과 생기는 데브리가 EUV 집광부로 이동하는 것을 억제하기 위한 데브리 트랩이 배치된다. 본 실시예에 있어서는, 도 4, 도 5에 나타낸 바와 같이 데브리 트랩은, 가스 커텐(13a) 및 호일 트랩(8)으로 구성된다.

이하, 방전부가 배치되는 공간을 방전 공간(6a), EUV 집광부가 배치되는 공간을 집광 공간(6b)으로 부르기로 한다.

방전 공간(6a)에는 진공 배기 장치(22b), 집광 공간(6b)에는 진공 배기 장치(22a)가 연결된다. 또한, 호일 트랩(8)은, 예를 들면, 호일 트랩 유지용 격벽(8a)에 의해 챔버(6)의 집광 공간(6b) 내에 보유된다. 즉, 도 4, 도 5에 나타낸 예에서는, 집광 공간(6b)은 호일 트랩 유지용 격벽(8a)에 의해, 또한 2개의 공간으로 분할되어 있다.

또한, 도 4, 5에 있어서는, 방전부가 EUV 집광부보다 크게 나타나 있지만, 이것은 이해를 용이하게 하기 위함이며, 실제의 대소 관계는 도 4, 도 5와 같지는 않다. 실제는, EUV 집광부가 방전부보다 크다. 즉, 집광 공간(6b)이 방전 공간(6a)보다 크다.

이하, 상기 EUV 광원 장치의 각 부분의 구체적인 구성 및 동작에 대해 설명한다.

(1)방전부

방전부는, 금속제의 원반 형상 부재인 제1 방전 전극(1a)과, 마찬가지로 금속제의 원반 형상 부재인 제2 방전 전극(1b)으로 이루어진다. 제1 및 제2 방전 전극(1a, 1b)은, 예를 들면, 텅스텐, 몰리브덴, 탄탈 등의 고융점 금속으로 이루어지며, 소정 거리만큼 이격되어 서로 마주 보도록 배치된다. 여기서, 2개의 전극 중 한쪽이 접지측 전극이며, 다른 쪽이 고전압측 전극이다.

양전극(1a, 1b)의 표면은 동일 평면상에 배치해도 되지만, 도 5에 나타낸 바와 같이, 방전이 발생하기 쉽게, 전력 인가시에 전계가 집중하는 주연부의 엣지 부분이, 소정 거리만큼 이격되어 서로 마주 보도록 배치하는 것이 바람직하다. 즉, 각 전극 표면을 포함하는 가상 평면이 교차하도록 각 전극을 배치하는 것이 바람직하다. 또한 상기 소정 거리는, 양전극의 주연부의 엣지부분간 거리가 가장 짧은 부분에서의 거리이다.

후술하는 바와 같이, 양전극(1a, 1b)에 펄스 전력 발생기(23)로부터 펄스 전력이 인가되면, 상기 주연부의 엣지 부분에 있어서 방전이 발생한다. 일반적으로는, 양전극(1a, 1b)의 주연부의 엣지부분간 거리가 가장 짧은 부분에서 많이 방전이 발생한다.

임의로, 양전극 표면을 동일 평면상에 배치하는 경우를 생각한다. 이 경우, 상기 소정 거리는, 각 전극의 측면간의 거리가 가장 짧은 부분에서의 거리가 된다. 이 경우, 방전의 발생 위치는, 원반 형상 전극의 측면과 해당 측면에 수직인 가상 평면을 접촉했을 때에 생기는 가상 접촉선상이 된다. 방전은, 각 전극의 가상 접촉선상의 임의의 위치에서 발생할 수 있다. 따라서, 양전극 표면을 동일 평면상에 배치하는 경우는, 방전 위치가 안정되지 않을 가능성이 있다.

한편, 도 5와 같이, 각 전극(1a, 1b)의 주연부의 엣지 부분이 소정 거리만큼 이격되어 서로 마주 보도록 배치하면, 상기한 바와 같이 양전극(1a, 1b)의 주연부의 엣지 부분간 거리가 가장 짧은 부분에서 많이 방전이 발생하므로, 방전 위치가 안정된다. 이하, 양전극간의 방전이 발생하는 공간을 방전 영역이라고 부르기로 한다.

상기한 바와 같이, 각 전극의 주연부의 엣지 부분이 소정 거리만큼 이격되어 서로 마주 보도록 배치한 경우, 도 5에 나타낸 바와 같이 상방에서 부감(俯瞰)하면, 제1 및 제2 방전 전극(1a, 1b)의 표면을 포함하는 가상 평면이 교차하는 위치를 중심으로 하여, 양전극은 방사형상으로 배치되게 된다. 도 5에 있어서는, 방사형상으로 배치되어 있는 양전극의 주연부의 엣지 부분간 거리가 가장 긴 부분은, 상기 가상 평면의 교차 위치를 중심으로 했을 때, 후술하는 EUV 집광경과는 반대측에 위치하도록 설치되어 있다.

여기서, 방사형상으로 배치되어 있는 양전극(1a, 1b)의 주연부의 엣지 부분간 거리가 가장 긴 부분은, 상기 가상 평면의 교차 위치를 중심으로 했을 때, EUV 집광경(3)과 같은 측에 위치하도록 설치하는 것도 가능하다. 그러나 이 경우, 방전 영역과 EUV 집광경(3)과의 거리가 길어지게 되고, 그만큼, EUV 집광효율도 저하하므로 실제적은 아니다.

상기한 바와 같이, DPP 방식 EUV 광원 장치는 방전에 의한 전류 구동에 의하여 생성한 고온 플라즈마로부터의 EUV 방사광을 이용하는 것이며, 고온 플라즈마 원료의 가열 여기 수단은, 한 쌍의 방전 전극간에 발생한 방전에 의한 대전류이다.

따라서, 방전 전극에는 방전에 따르는 큰 열적 부하를 받는다. 또, 고온 플라즈마는 방전 전극 근방에 발생하므로, 방전 전극은 이 플라즈마로부터 열적 부하를 받는다. 이러한 열적 부하에 의해 방전 전극은 서서히 마모하여 금속 데브리가 발생한다.

EUV 광원 장치는, 노광 장치의 광원 장치로서 사용되는 경우, 고온 플라즈마로부터 방출되는 EUV 방사를 EUV 집광경으로부터 집광하고, 이 집광한 EUV 방사를 노광 장치측으로 방출한다. 금속 데브리는, EUV 집광경에 손상을 주고, EUV 집광경에 있어서의 EUV광 반사율을 열화시킨다.

또, 방전 전극은 서서히 마모함으로써, 방전 전극 형상이 변화한다. 이로 인해, 방전 전극간에서 발생하는 방전이 서서히 불안정해지고, 그 결과, EUV광의 발생도 불안정하게 된다.

DPP 방식 EUV광 광원 장치를 양산형의 반도체 노광 장치의 광원으로서 이용하는 경우, 상기한 바와 같은 방전 전극의 소모를 억제하고, 방전 전극 수명을 가능한 한 길게 할 필요가 생긴다.

이러한 요구에 대응하기 위하여, 도 4, 도 5에 나타낸 EUV 광원 장치에 있어서, 제1 방전 전극(1a), 제2 방전 전극(1b)의 형상을 원반 형상으로 하고, 또한, 적어도 방전시에 회전하도록 구성되어 있다. 즉, 제1 및 제2 방전 전극(1a, 1b)을 회전시킴으로써, 양전극에 있어서 펄스 방전이 발생하는 위치는 펄스마다 변화한다.

따라서, 제1 및 제2 방전 전극(1a, 1b)이 받는 열적 부하는 작아지고, 방전 전극의 마모 스피드가 감소하고, 방전 전극의 장기 수명화가 가능해진다. 이하, 제1 방전 전극(1a)을 제1 회전 전극, 제2 방전 전극(1b)을 제2 회전 전극이라고도 한다.

구체적으로는, 원반 형상의 제1 회전 전극(1a), 제2 회전 전극(1b)의 대략 중심부에는, 각각, 제1 모터(1e)의 회전축(1c), 제2 모터(1f)의 회전축(1d)이 부착되어 있다. 제1 모터(1e), 제2 모터(1f)가, 각각 회전축(1c, 1d)을 회전시킴으로써, 제1 회전 전극(1a), 제2 회전 전극(1b)은 회전한다. 또한, 회전의 방향은 특별히 규제되지 않는다. 여기서, 회전축(1c, 1d)은 예를 들면, 메커니컬실(1g, 1h)을 통해 챔버(6) 내에 도입된다. 메커니컬실(1g, 1h)은, 챔버(6) 내의 감압 분위기를 유지하면서, 회전축(1c, 1d)의 회전을 허용한다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 제1 회전 전극(1a)은 그 일부가 도전성의 급전용 용융 금속(11)을 수용하는 도전성의 제1 컨테이너(10a) 안에 잠기도록 배치된다. 마찬가지로, 제2 회전 전극(1b)은, 그 일부가 도전성의 급전용 용융 금속(11)을 수용하는 도전성의 제2 컨테이너(10b) 안에 잠기도록 배치된다.

제1 컨테이너(10a) 및 제2 컨테이너(10b)는 챔버(6) 내의 감압 분위기를 유지 가능한 절연성의 전력 도입부(23a)를 통해, 펄스 전력 발생기(23)와 접속된다.

상기한 바와 같이, 제1, 제2 컨테이너(10a, 10b), 및, 급전용 용융 금속(11)은 도전성이며, 제1 회전 전극(1a)의 일부 및 제2 회전 전극(1b)의 일부는, 상기 급전용 용융 금속(11)에 침지하고 있으므로, 제1 컨테이너(10a) 및 제2 컨테이너(10b) 간에 펄스 전력 발생기로부터 펄스 전력을 인가함으로써, 제1 회전 전극 및 제2 회전 전극간에 펄스 전력이 인가된다.

또한, 급전용 용융 금속(11)으로서는, 방전시, EUV 방사에 영향을 미치지 않 는 금속이 채용된다. 또, 급전용 용융 금속(11)은, 각 회전전극(1a, 1b)의 방전 부위의 냉각 수단으로서도 기능한다. 또한, 도시를 생략했지만, 제1 컨테이너(10a), 제2 컨테이너(10b)에는, 용융 금속을 용융 상태로 유지하는 온도 조절 수단이 구비되어 있다.

펄스 전력 발생기(23)는, 콘덴서와 자기 스위치로 이루어지는 자기 펄스 압축 회로부를 통해, 부하인 제1 컨테이너(10a)와 제2 컨테이너(10b), 즉, 제1 회전 전극(1a)과 제2 회전 전극(1b)과의 사이에 펄스폭이 짧은 펄스 전력을 인가한다.

도 11은, LC반전 방식을 채용한 펄스 전력 발생기(23)의 구성예이다. 도 11에 나타낸 펄스 전력 발생기(23)는, 가포화 리액터로 이루어지는 2개의 자기 스위치(SR2, SR3)를 이용한 2단의 자기 펄스 압축 회로를 갖는다.

자기 스위치(SR1)는 SW2에서의 스위칭로스의 저감용의 것이며, 자기 어시스트라고도 불린다.

도 11에 따라 회로의 구성과 동작을 이하에 설명한다. 우선, 충전용 스위치(SW1)가 on이 된다. 충전용 스위치(SW1)로서는, 예를 들면, IGBT 등의 반도체 스위칭 소자인 고체 스위치가 이용된다.

충전기(CH)에 의한 충전 전압이 소정의 값(Vset)으로 조정되고, 충전기(CH)가 동작 상태가 된다. 그 결과, 콘덴서(C1, C2)가 소정의 전압까지 충전된다. 이 때, 스위치(SW2)는 off로 되어 있다.

콘덴서(C1, C2)의 충전이 완료 후, 충전기(CH)의 동작 상태는 off가 되고, 충전용 스위치(SW1)도 off가 된다.

그 후, 스위치(SW2)가 on이 된다. 스위치(SW2)로서는, 충전용 스위치(SW1)와 같이, 예를 들면, IGBT 등의 고체 스위치가 이용된다.

스위치(SW2)가 on이 되었을 때, 스위치(SW2)의 양끝에 걸리는 전압은 주로 자기 스위치(SR1)의 양끝에 걸린다. 그 후, 자기 스위치(SR1)가 포화하여 on이 된다. 자기 스위치(SR1)에 전압이 인가되고 나서 자기 스위치(SR1)가 on이 될 때까지의 시간은, 스위치(SW2)가 완전히 on이 될 때까지의 시간이다. 즉, 자기 스위치(SR1)는, 스위치(SW2)가 완전히 on이 될 때까지, 전압을 보유한다.

자기 스위치(SR1)가 on이 되면, 콘덴서(C1)에 축적된 전하는, 콘덴서(C1), 스위치(SW2), 콘덴서(C1)의 루프로 방전하고, 콘덴서(C1)의 극성이 반전한다. 콘덴서(C1)의 극성이 반전하면, 콘덴서(C2)에 있어서의 콘덴서(C1)와 접속되어 있는 측의 반대 측에는, 콘덴서(C2) 충전시와는 역극성이며, 또한, 2배의 전압이 발생한다.

이 후, 콘덴서(C2)에 있어서의 전압의 시간 적분치가 자기 스위치(SR2)의 특성으로 정해지는 한계치에 이르면, 자기 스위치(SR2)가 포화하여 on이 된다. 그리고, 콘덴서(C2), 자기 스위치(SR2), 콘덴서(C3)의 루프에 전류가 흘르고, 콘덴서(C2)에 축적된 전하가 이행하여 콘덴서(C3)에 충전된다.

또한, 이 후, 자기 스위치(SR3)가 포화하여 on이 된다. 그리고, 부하인 제1 컨테이너(10a)와 제2 컨테이너(10b), 즉, 제1 회전 전극(1a)과 제2 회전 전극(1b)과의 사이에 펄스 폭이 짧은 펄스 전력이 인가된다.

여기서, 자기 스위치(SR2), 콘덴서(C1, C2), 및, 자기 스위치(SR3), 콘덴 서(C3)로 구성되는 2단의 용량 이행형 회로의 인덕턴스를 후단으로 감에 따라서 작아지도록 설정함으로써, 각 단을 흐르는 전류 펄스의 펄스 폭이 차례차례 좁아지는 펄스 압축 동작이 행해지고, 제1 주 방전 전극, 제2 주 방전 전극간에 단펄스의 전력이 인가된다.

또한, 상세한 도시를 생략했지만, 스위치(SW1, SW2)에의 구동 신호는 제어부(24)로부터 송신된다. 예를 들면, 스위치(SW1, SW2)가 IGBT인 경우, 제어부(24)로부터 송신되는 구동 신호는, 게이트 신호로서 각 스위치에 입력된다.

또, 스위치(SW2)에는 대전류가 흐르게 되므로, 스위치(SW2)는, 예를 들면, 복수의 IGBT를 병렬로 접속하여 구성된다.

또한, 상기한 충전용 스위치(SW1)는, 반드시 필수 회로 구성요소라고는 할 수 없다. 그러나, 충전용 스위치(SW1)를 부가함으로써, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.

콘덴서(C1, C2)의 충전은, 충전기(CH)가 동작 상태, 또한, 충전용 스위치(SW1, SW2)가 on상태인 경우, 이하의 회로 루프에 있어서 행해진다. 즉, 콘덴서(C1)의 충전은, 충전기→충전용 스위치(SW1)→콘덴서(C1)→충전기로 이루어지는 회로 루프에 있어서 행해진다. 한편, 콘덴서(C2)의 충전은, 충전기→충전용 스위치(SW1)→콘덴서(C2)→인덕터(L)→충전기로 이루어지는 회로 루프에 있어서 행해진다.

따라서, 충전 종료 후 충전용 스위치(SW1)를 off 상태로 함으로써, 상기 회로 루프는 열린 상태가 되고, 콘덴서(C1, C2)에 축적된 전기 에너지의 리크를 억제 하는 것이 가능해진다.

또, 충전 종료 후 충전용 스위치(SW1)를 off 상태로 함으로써, 제1 주 방전 전극, 제2 주 방전 전극간에서의 방전시에 발생하는 원하지 않은 서지 전압이 충전기에 인가되지 않게 된다. 그 때문에, 서지 전압 인가에 의해 충전기가 손상할 가능성을 회피하는 것이 가능해진다.

한편, 도 12는, 펄스 트랜스 방식을 채용한 펄스 전력 발생기(23)의 구성예이다. 도 12에 나타낸 펄스 전력 발생기(23)는, 가포화 리액터로 이루어지는 2개의 자기 스위치(SR2, SR3)를 이용한 2단의 자기 펄스 압축 회로를 갖는다. 자기 스위치(SR1)는 자기 어시스트이다.

도 12에 따라 회로의 구성과 동작을 이하에 설명한다. 우선, 충전기(CH)에 의한 충전 전압이 소정의 값(Vset)으로 조정되고, 충전기(CH)가 동작 상태가 된다. 그 결과, 콘덴서(C0)가 소정의 전압까지 충전된다. 이때, 스위치(SW)는 off로 되어 있다.

스위치(SW)로서는, 예를 들면, IGBT 등의 반도체 스위칭소자인 고체 스위치가 이용된다.

콘덴서(C0)의 충전이 완료 후, 충전기(CH)의 동작 상태는 off가 된다. 그 후, 스위치(SW)가 on이 된다.

스위치(SW)가 on이 되었을 때, 자기 스위치(SR1)를 설치하지 않는 경우는, 콘덴서(C0)의 전압은 스위치(SW)의 양끝에 걸린다. 그러나, 자기 스위치(SR1)를 설치되어 있기 때문에, 콘덴서(C0)의 전압은 주로 자기 스위치(SR1)의 양끝에 걸린 다. 그 후, 자기 스위치(SR1)가 포화하여 on이 된다. 자기 스위치(SR1)에 전압이 인가되고 나서 자기 스위치(SR1)가 on이 될 때까지의 시간은, 스위치(SW)가 완전히 on이 될 때까지의 시간이다. 즉, 자기 스위치(SW1)는, 스위치(SW)가 완전히 on이 될 때까지, 전압을 보유한다.

자기 스위치가 on이 되면, 콘덴서(C0), 자기 스위치(SR1), 승압 트랜스(Tr1)의 1차측, 스위치(SW), 콘덴서(C0)의 루프에 전류가 흐른다. 동시에, 승압 트랜스(Tr1)의 2차측, 콘덴서(C1)의 루프에 전류가 흐르고, 콘덴서(C0)에 축적된 전하가 이행하여 콘덴서(C1)에 충전된다.

이 후, 콘덴서(C1)에 있어서의 전압의 시간 적분치가 자기 스위치(SR2)의 특성으로 정해지는 한계치에 이르면, 자기 스위치(SR2)가 포화하여 on이 된다. 그리고, 콘덴서(C1), 자기 스위치(SR2), 콘덴서(C2), 콘덴서(C1)의 루프에 전류가 흐르고, 콘덴서(C1)에 축적된 전하가 이행하여 콘덴서(C2)에 충전된다.

또한, 이 후, 콘덴서(C2)에 있어서의 전압의 시간 적분치가 자기 스위치(SR3)의 특성으로 정해지는 한계치에 이르면, 자기 스위치(SR3)가 포화하여 on이 된다. 그리고, 부하인 제1 컨테이너(10a)와 제2 컨테이너(10b), 즉, 제1 회전 전극(1a)과 제2 회전 전극(1b)과의 사이에 펄스 폭이 짧은 펄스 전력이 인가된다.

여기서, 자기 스위치(SR2), 콘덴서(C1), 및, 자기 스위치(SR3), 콘덴서(C2)로 구성되는 2단의 용량 이행형 회로의 인덕턴스를 후단으로 감에 따라서 작아지도록 설정함으로써, 각 단을 흐르는 전류 펄스의 펄스 폭이 차례차례 좁아지는 펄스 압축 동작이 행해지고, 제1 주 방전 전극, 제2 주 방전 전극간에 단펄스의 전력이 인가된다.

또한, 상세한 도시를 생략했지만, 스위치(SW)에의 구동 신호는 제어부(24)로부터 송신된다. 예를 들면, 스위치(SW)가 IGBT인 경우, 제어부(24)로부터 송신되는 구동 신호는, 게이트 신호로서 각 스위치에 입력된다.

또, 스위치(SW)에는 대전류가 흐르게 되므로, 스위치(SW)는, 예를 들면, 복수의 IGBT를 병렬로 접속하여 구성된다

후술하는 바와 같이, 고온 플라즈마 원료에는 에너지 빔이 조사된다. 고온 플라즈마 원료는 에너지 빔의 조사에 의해 기화한다. 방전 영역에 기화한 고온 플라즈마 원료가 도달하고, 방전 영역에 있어서 기화 후의 고온 플라즈마 원료가 소정의 가스 밀도 분포가 된 시점에서, 제1 주 방전 전극, 제2 주 방전 전극간에 단펄스의 전력을 인가함으로써, 제1 회전 전극(1a), 제2 회전 전극(1b)의 주연부의 엣지 부분간에서 방전이 발생하고, 플라즈마(4)가 형성된다. 플라즈마(4)를 흐르는 펄스형상의 대전류에 의해 플라즈마(4)가 가열 여기되어 고온화하면, 이 고온 플라즈마(4)로부터 파장 13.5㎚의 EUV 방사가 발생한다. 또한, 제1, 제2 회전 전극(1a, 1b)간에는 펄스 전력이 인가되므로, 방전은 펄스 방전이 되고, EUV 방사는 펄스형상이 된다.

이하, 구체적 수치예를 나타낸다. 도 11, 도 12에 나타낸 고전압 펄스 발생기의 성능은, 고온 플라즈마에 입력되는 에너지에 대한 파장 13.5㎚의 EUV 방사의 에너지의 비인 에너지 변환 효율, 후술하는 경사 입사형의 EUV 집광경(3)의 반사 성능, EUV 집광경으로 집광되는 EUV 방사의 집광점에서의 파워에 의해 결정된다. 예를 들면, 상기한 집광점에서의 EUV 방사의 집광점에서의 파워는, 115W로 설정된다.

이들 파라미터를 고려하면, 도 11, 도 12에 나타낸 고전압 펄스 발생기의 성능은, 예를 들면, 제1 주 방전 전극, 제2 주 방전 전극간에 -1㎸~-20㎸의 전압을 인가 가능하고, 약 10J/pu1se 이상의 에너지를 7㎑ 이상의 주파수로 제1 주 방전 전극, 제2 주 방전 전극간에 주는 것이 가능하도록 결정지어 진다. 또, 예를 들면, 도 11, 도 12에 나타낸 고전압 펄스 발생기의 성능은, 제1 주 방전 전극, 제2 주 방전 전극간에 -1㎸~-20㎸의 전압을 인가 가능하고, 약 4J/pulse 이상의 에너지를 10㎑ 이상의 주파수로 제1 주 방전 전극, 제2 주 방전 전극간에 주는 것이 가능하도록 결정지어 진다. 즉, 제1 주 방전 전극, 제2 주 방전 전극간에 수십 kW 이상의 파워가 입력 가능한 바와 같이, 도 11, 도 12에 나타낸 고전압 펄스 발생기는 설계된다.

(2)원료 공급 및 원료 기화 기구

극단 자외광을 방사하기 위한 고온 플라즈마 원료(2a)는, 챔버(6)에 설치한 원료 공급 수단(2)으로부터 액체 또는 고체 상태로, 방전영역(제1 회전 전극의 주연부의 엣지 부분과 제2 회전 전극의 주연부의 엣지 부분과의 사이의 공간으로서, 방전이 발생하는 공간) 근방에 공급된다. 상기 원료 공급 수단(2)은 예를 들면, 챔버(6)의 상부벽에 설치되고, 고온 플라즈마 원료(2a)는, 상기 방전 영역의 근방의 공간에, 물방울 형상으로 하여 공급(적하)된다.

물방울 형상으로 하여 공급되는 고온 플라즈마 원료(2a)는, 적하되고, 방전 영역 근방의 공간에 도달했을 때, 레이저원(12)으로부터 방출되는 레이저 빔(5)에 의해 조사되어 기화한다.

상기 레이저 빔(5)은 집광렌즈 등의 집광광학계(12a)에 의해 집광되고, 챔버(6)에 설치된 창부(6d)를 통해, 고온 플라즈마 원료(2a)에 집광광으로서 집광된다.

또한, 상기한 바와 같이, 레이저 빔(5)의 조사에 의해 기화한 고온 플라즈마 원료는, 레이저 빔(5)이 입사하는 고온 플라즈마 원료 표면의 법선 방향을 중심으로 하여 퍼진다. 따라서, 레이저 빔(5)은, 기화 후의 고온 플라즈마 원료가 방전 영역의 방향으로 퍼지도록, 고온 플라즈마 원료 표면의 방전 영역에 면하는 측에 대하여 조사할 필요가 있다.

여기서, 레이저원으로서는, 탄산 가스 레이저원이나, YAG 레이저, YVO₄ 레이저, YLF 레이저 등의 고체 레이저원, ArF 레이저, KrF 레이저, XeCl 레이저 등의 엑시머 레이저원 등을 채용할 수 있다.

또, 본 실시예에서는, 고온 플라즈마 원료에 조사하는 에너지 빔으로서 레이저 빔을 조사하고 있지만, 레이저 빔 대신에 이온 빔, 전자 빔을 고온 플라즈마 원료에 조사하도록 해도 된다.

여기서, 레이저 빔(5)의 조사에 의해 방전 영역에 공급된 기화 후의 고온 플라즈마 원료(2a) 중, 방전에 의한 고온 플라즈마 형성에 기여하지 않은 것의 일부, 또는, 플라즈마 형성의 결과 분해 생성하는 원자 형상 가스의 클러스터의 일부는, 데브리로서 EUV 광원 장치 내의 저온부와 접촉하고, 퇴적한다.

그 때문에, 기화 후의 고온 플라즈마 원료가 EUV 집광경(3)의 방향으로 퍼지지 않도록, 고온 플라즈마 원료(2a)를 공급하고, 또한, 레이저 빔(5)을 고온 플라즈마 원료(2a)에 조사하는 것이 바람직하다.

구체적으로는, 고온 플라즈마 원료(2a)가 한 쌍의 전극(1a, 1b)과 EUV 집광경(3)과의 사이의 공간이며, 또한, 방전 영역 근방의 공간에 대하여 공급되도록 원료 공급 수단(2)에 의한 적하 위치가 조정된다. 또한, 레이저 빔(5)이 이 공간에 공급된 원료(2a)에 대하여, 기화 후의 고온 플라즈마 원료가 방전 영역의 방향으로 퍼지도록 고온 플라즈마 원료 표면의 방전 영역에 면하는 측에 대하여 조사되도록, 레이저원(12)이 조정된다.

이상과 같이 조정함으로써, 데브리가 EUV 집광경(3)에 진행하는 것을 억제하는 것이 가능해진다.

또한, 상기한 바와 같이, 레이저 빔(5)의 조사에 의해 기화한 고온 플라즈마 원료는 레이저 빔(5)이 입사하는 고온 플라즈마 원료 표면의 법선 방향을 중심으로 하여 퍼지지만, 상세하게는, 레이저 빔(5)의 조사에 의해 기화하고 비산하는 고온 플라즈마 원료의 밀도는 상기 법선 방향이 가장 고밀도가 되고, 상기 법선 방향으로부터 각도가 증가할 때마다 낮아진다.

상기를 바탕으로, 고온 플라즈마 원료의 공급 위치 및 레이저 빔의 조사 에너지 등의 조사 조건은, 방전 영역에 공급되는 기화 후의 고온 플라즈마 원료의 공간 밀도 분포가, 방전 영역에 있어서 고온 플라즈마 원료가 가열 여기 후 효과적으 로 EUV 방사가 취출되는 조건이 되도록, 적절히 설정된다.

또한, 고온 플라즈마 원료가 공급되는 공간의 하방에는, 도 4에 나타낸 바와 같이 기화하지 않은 고온 플라즈마 원료를 회수하는 원료 회수 수단(14)을 설치해도 된다.

(3)EUV광 집광부

방전부에 의해 방출되는 EUV광은, EUV광 집광부에 설치된 경사 입사형의 EUV 집광경(3)에 의해 집광되고, 챔버(6)에 설치된 EUV광 취출부(9)로부터 도시를 생략 한 노광 장치의 조사 광학계로 인도된다.

이 경사 입사형의 EUV 집광경(3)은, 일반적으로, 복수매의 얇은 오목면 거울을 포개넣을 수 있는 상자형상으로 고정밀도로 배치한 구조이다. 각 오목면 거울의 반사면의 형상은, 예를 들면, 회전 타원면 형상, 회전 방물면 형상, 볼터(Wolter)형 형상이며, 각 오목면 거울은 회전체 형상이다. 여기서, 볼터형 형상이란, 광입사면이 광입사측으로부터 순서대로 회전 쌍곡면과 회전 타원면, 또는, 회전 쌍곡면과 회전 방물면으로 이루어지는 오목면 형상이다.

상기한 각 오목면 거울의 기체 재료는, 예를 들면, 니켈(Ni) 등이다. 파장이 매우 짧은 EUV광을 반사시키므로, 오목면 거울의 반사면은, 매우 양호한 평활면으로서 구성된다. 이 평활면에 가해지는 반사재는, 예를 들면, 루테늄(Ru), 몰리브덴(Mo), 및 로듐(Rh) 등의 금속막이다. 각 오목면 거울의 반사면에는, 이러한 금속막이 치밀하게 코팅된다.

이와 같이 구성함으로써, EUV 집광경(3)은, 0˚~25˚의 경사 입사각도의 EUV 광을 양호하게 반사하고, 또한, 집광하는 것이 가능해진다.

(4)데브리 트랩

상기한 방전부(방전 공간(6a))와 EUV광 집광부(집광 공간(6b))와의 사이에는, EUV 집광경(3)의 손상을 막기위해, 방전 후 생성하는 고온 플라즈마와 접하는 제1, 제2 회전 전극(1a, 1b)의 주연부가 해당 고온 플라즈마에 의하여 스패터되어 생성하는 금속분 등의 데브리나, 고온 플라즈마 원료 중의 EUV 방사종인 Sn나 Li 등에 기인하는 데브리 등을 포착하여 EUV광만을 통과시키기 위한 데브리 트랩이 설치된다.

상기한 바와 같이 도 4, 5에 나타낸 본 발명의 EUV 광원 장치에 있어서는, 데브리 트랩은 가스 커텐(13a) 및 호일 트랩(8)으로 구성되어 있다.

가스 커텐(13a)은, 가스 공급 유닛(21a)으로부터 노즐(13)을 통해 챔버(6) 내에 공급되는 가스에 의해 구성된다.

도 6은, 가스 커텐 기구를 설명하기 위한 도면이다. 노즐(13)은, 예를 들면 직방체 형상이며, 가스가 방출되는 개구는 가늘고 긴 사각형 모양으로 되어 있다. 가스 공급 유닛(21a)으로부터 노즐(13)에 가스가 공급되면, 노즐(13)의 개구로부터 시트형상의 가스가 방출되고, 가스 커텐(13a)이 형성된다. 가스 커텐(13a)은, 상기 데브리의 진행 방향을 변화시키고, 데브리가 EUV 집광경(3)에 도달하는 것을 억제한다. 여기서 가스 커텐(13a)에 사용되는 가스는, EUV광에 대하여 투과율이 높은 가스가 바람직하고, 예를 들면, 헬륨, 아르곤 등의 희가스나 수소 등이 이용된다.

또한, 가스 커텐(13a)과 EUV 집광경(3)과의 사이에는, 호일 트랩(8)이 설치된다. 호일 트랩(8)에 대하여는, 예를 들면, 특허 문헌 2에 「포일 트랩」으로서 기재되어 있다. 호일 트랩(8)은, 고온 플라즈마로부터 방사되는 EUV광을 차단하지 않도록, 고온 플라즈마 발생 영역의 경(徑)방향으로 설치되는 복수의 플레이트와, 그 플레이트를 지지하는 링 형상의 지지체로 구성되어 있다.

가스 커텐(13a)과 EUV 집광경(3)과의 사이에 이러한 호일 트랩(8)을 설치하면, 고온 플라즈마와 호일 트랩(8)과의 사이의 압력이 증가한다. 압력이 증가하면 그 자리에 존재하는 가스 커텐의 가스 밀도가 증가하고, 가스 원자와 데브리와의 충돌이 증가한다. 데브리는 충돌을 반복함으로써, 운동 에너지를 감소한다. 따라서, EUV 집광경(3)에 데브리가 충돌할 때의 에너지가 감소하여, EUV 집광경(3)의 손상을 감소시키는 것이 가능해진다.

또한, 챔버(6)의 집광 공간(6b) 측에, 가스 공급 유닛(21b)을 접속하여, EUV광의 발광에 관계가 없는 버퍼 가스를 도입해도 된다. 가스 공급 유닛(21b)으로부터 공급된 버퍼 가스는 EUV 집광경(3) 측으로부터, 호일 트랩(8)을 통과하여, 호일 트랩 유지용 격벽(8a)과 격벽(6c)과의 사이의 공간을 통해 진공 배기 장치(22a)로부터 배기된다.

이러한 가스의 흐름이 생김으로써, 호일 트랩(8)에서는 완전히 포착할 수 없었던 데브리가 EUV 집광경(3) 측으로 흘러드는 것을 막고, 데브리에 의한 EUV 집광경(3)의 손상을 줄일 수 있다.

여기서, 버퍼 가스에 더하여, 수소 라디칼이나 염소 등의 할로겐 가스를 가 스 공급 유닛(21b)으로부터 집광 공간(6b)에 공급해도 된다. 이들 가스는, 데브리 트랩으로 제거되지 않고 EUV 집광경(3)에 퇴적한 데브리와 반응하여 해당 데브리를 제거하는 클리닝 가스로서 기능한다. 따라서, 데브리 퇴적에 의한 EUV 집광경(3)의 반사율 저하라고 하는 기능 저하를 억제하는 것이 가능해진다.

(5)격벽

방전 공간(6a)의 압력은, 레이저 빔 조사에 의해 기화한 고온 플라즈마 원료를 가열 여기하기 위한 방전이 양호하게 발생하도록 설정되고, 어느 정도 이하의 압력으로 유지할 필요가 있다.

한편, 집광 공간(6b)은, 데브리 트랩으로 데브리의 운동 에너지를 작게 할 필요가 있으므로, 데브리 트랩 부분에서 소정의 압력을 유지할 필요가 있다. 도 4, 5에서는, 가스 커텐(13a)으로부터 소정의 가스를 흘리고, 호일 트랩(8)으로 소정의 압력을 유지하여, 데브리의 운동 에너지를 작게 한다. 그 때문에, 집광 공간(6b)은, 결과적으로 수 100㎩정도의 압력의 감압 분위기로 유지할 필요가 있다.

여기서, 본 발명의 EUV 광원 장치에 있어서는, 챔버(6) 내를 방전 공간(6a)과 집광 공간(6b)으로 구획하는 격벽(6c)이 설치되어 있다. 이 격벽(6c)에는, 양공간(6a, 6b)을 공간적으로 연결하는 개구가 설치된다.

개구는 압력 저항으로서 기능하므로, 방전 공간(6a)을 진공 배기 장치(22b), 집광 공간(6b)을 진공 배기 장치(22a)로 각각 배기할 때, 가스 커텐(13a)으로부터의 가스 유량, 개구의 크기, 각 진공 배기 장치의 배기 능력 등을 적절히 고려함으로써 방전 공간(6a), 집광 공간(6b)을 적절한 압력으로 유지하는 것이 가능해진다.

(6)극단 자외광(EUV) 광원 장치의 동작

본 발명의 EUV 광원 장치는, 노광용 광원으로서 이용되는 경우, 예를 들면, 이하와 같이 동작한다.

진공 배기 장치(22b)가 동작하고, 방전 공간(6a)이 진공 분위기가 된다. 한편, 진공 배기 장치(22a)가 동작함과 동시에, 가스 공급 유닛(21a)이 동작하여 가스 커텐(13a)이 형성되고, 가스 공급 유닛(21b)이 동작하여 집광 공간(6b) 내에 버퍼 가스, 클리닝 가스가 공급된다. 그 결과, 집광 공간(6b)이 소정의 압력에 도달한다.

또, 제1 회전 전극(1a), 제2 회전 전극(1b)이 회전한다.

이러한 스탠바이 상태 후, 원료 공급 수단(2)으로부터, EUV 방사를 행하기 위한 액체형상 또는 고체형상의 고온 플라즈마 원료(2a)(예를 들면, 액체형상의 주석)가 적하된다. 고온 플라즈마 원료(2a)가 방전 공간 내의 방전 영역 근방의 소정의 위치에 도달한 시점에서, 해당 고온 플라즈마 원료에 대하여 레이저원(12)으로부터 레이저 빔(5)이 조사된다.

상기한 바와 같이, 고온 플라즈마 원료(2a)는 한 쌍의 회전 전극(1a, 1b)과 EUV 집광경(3)과의 사이의 공간이며, 또한, 방전 영역 근방의 공간에 대하여 공급된다. 또, 레이저 빔(5)은 고온 플라즈마 원료 표면의 방전 영역에 면하는 측에 대하여 조사된다. 이에 의해, 기화 후의 고온 플라즈마 원료는, EUV 집광경(3)의 방향으로 퍼지는 일 없이, 방전 영역의 방향에 대하여 퍼진다.

방전 영역에 기화한 고온 플라즈마 원료가 도달하고, 방전 영역에 있어서 기 화 후의 고온 플라즈마 원료가 소정의 가스 밀도 분포가 된 시점에서, 펄스 전력 발생기(23)로부터, 도전성의 제1, 제2 컨테이너(10a, 10b), 및 도전성의 급전용 용융 금속(11)을 통해, 예를 들면, 대략 +20㎸~-20㎸인 전압의 펄스 전력이 제1 회전 전극(1a), 제2 회전 전극(1b)간에 인가된다.

펄스 전력을 인가하면, 제1 회전 전극(1a), 제2 회전 전극(1b)의 주연부의 엣지 부분간에서 방전이 발생하고, 플라즈마(4)가 형성된다. 플라즈마(4)를 흐르는 펄스형상의 대전류에 의해 플라즈마(4)가 가열 여기되어 고온화하면, 이 고온 플라즈마(4)로부터 파장 13.5㎚의 EUV 방사가 발생한다. 또한, 제1, 제2 회전 전극(1a, 1b)간에는 펄스 전력이 인가되므로, 방전은 펄스 방전이 되고, EUV 방사는 펄스형상이 된다.

플라즈마(4)로부터 방사된 EUV 방사는, 격벽(6c)에 설치된 개구, 호일 트랩(8)을 통과하여 집광 공간(6b)에 배치된 경사 입사형의 EUV 집광경(3)에 의해 집광 되고, 챔버(6)에 설치된 EUV광 취출부(9)로부터 도시를 생략한 노광 장치의 조사 광학계로 인도된다.

상기한 EUV 광원 장치의 동작은, 노광기의 제어부(25)로부터의 EUV 발광 지령을 받은 제어부(24)에 의한 제어에 의하여 행해진다. 즉, 제어부(24)는, 가스 공급 유닛(21a), 가스 공급 유닛(21b), 진공 배기 장치(22a), 진공 배기 장치(22b), 펄스 전력 발생기(23), 레이저원(12), 제1 모터(1e), 제2 모터(1f), 원료 공급 수단(2)의 동작을 제어한다.

또한, 도 5에 나타낸 바와 같이, 플라즈마(4)가 생성되는 방전 영역 근방에 자석(7)을 설치하여, 플라즈마(4)에 대해 자장을 걸어도 된다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 EUV 광원 장치에 있어서는, 진공 분위기에 있는 방전 공간의 방전 영역 근방의 공간에 고온 플라즈마 원료(2a)를 공급하고, 공급한 고온 플라즈마 원료(2a)에 레이저 빔(5)을 조사하여 해당 고온 플라즈마 원료를 기화하여 기화 후의 고온 플라즈마 원료를 방전 영역에 공급한다. 방전 영역에 기화한 가스가 공급된 시점에서 방전을 발생시켜 EUV 방사를 행하는 플라즈마(4)를 생성한다. 이와 같이 하여 발생한 플라즈마(4)는, 방전 영역에 있어서의 기화 후의 고온 플라즈마 원료의 입자 밀도 기울기때문에 확산되고, 소실된다고 생각된다. 즉, 플라즈마가 확산되므로, 플라즈마 사이즈는 커진다고 생각된다.

여기서, 도 5에 나타낸 바와 같이 자석(7)을 설치하여, 제1 및 제2 회전 전극(1a, 1b)간에 발생하는 방전 방향과 대략 평행하게 똑같이 자장을 인가한 경우를 생각한다.

똑같은 자장 안에 있는 하전 입자는 로렌츠힘을 받는다. 로렌츠힘은 자장에 수직인 방향으로 움직이므로, 자장에 수직인 평면에서는 하전 입자는 등속 원운동을 한다. 한편, 자장에 평행한 방향에서는, 하전 입자는 외력을 받지 않기 때문에 초기 속도인 채로 등속도 운동을 한다. 따라서, 하전 입자의 운동은 상기를 합성한 운동이 되므로 자계에 따라서(자계 방향으로), 일정한 피치의 나선 운동을 한다.

따라서, 제1 및 제2 회전 전극(1a, 1b)간에 발생하는 방전 방향과 대략 평행하게 똑같은 자장을 인가할 때, 자력선의 주위를 나선 운동하는 하전 입자의 선회 반경이 충분히 작아지는 자장을 인가한 경우는, 상기한 플라즈마의 확산량을 줄일 수 있다고 추정된다.

즉, 자장을 인가하지 않는 경우와 비교하면, 플라즈마 사이즈를 작게 할 수 있고, 집광효율을 올릴 수 있다(흐려짐을 적게 할 수 있다)고 생각된다. 또, 플라즈마 수명은 확산되어 자연 소실하는 것보다는 긴 시간을 유지할 수 있다고 생각되므로, 상기와 같이 자장을 인가하면, 해당 자장을 인가하지 않는 경우와 비교하여, EUV를 보다 길게 방사시키는 것이 가능해진다고 생각된다.

자장을 상기와 같이 인가함으로써, EUV를 방사하는 고온 플라즈마의 사이즈(즉, EUV 광원의 사이즈)를 작게 하고, EUV의 방사 시간을 길게 하는 것이 가능해진다. 따라서, 본 발명의 EUV 광원 장치는, 자장을 인가함으로써, 노광용 광원으로서 보다 바람직해진다.

또, 상기한 하전 입자의 선회 반경이, 플라즈마 생성 위치로부터 EUV 집광경까지의 최단 거리보다 충분히 작은 경우에는, 고온 플라즈마 원료에 기인하는 데브리 중, 고속 이온인 데브리는, 이 선회 반경에서 나선 운동을 하여 집광경까지 도달하지 않는다. 즉, 자장을 인가함으로써, 이온인 데브리의 비산량을 줄일 수 있다고 추정된다.

이상 설명한 본 발명의 제1 실시예의 작용 및 효과를 정리하면 이하와 같다.

(a)본 발명의 EUV 광원 장치는, EUV를 방사하기 위한 액체, 또는 고체의 고온 플라즈마 원료를, 방전용 전극 표면에 공급하는 것이 아니라 방전 영역의 근방(방전 영역을 제외한 공간으로서, 레이저 빔에 의해 기화된 원료가 방전 영역에 도 달할 수 있는 공간)에 공급하여, 레이저 빔을 해당 고온 플라즈마 원료에 대하여 조사한다.

그 때문에, 레이저 빔이 직접 전극에 조사되는 일이 없기 때문에, 전극에 있어서, 레이저 어브레이션에 의한 마모가 발생하지 않는다는 효과를 나타낼 수 있게 된다.

(b)레이저 빔의 조사에 의해 기화한 고온 플라즈마 원료는, 레이저 빔이 입사하는 고온 플라즈마 원료 표면의 법선 방향을 중심으로 하여 퍼진다.

따라서, 본 발명에서는 레이저 빔은, 기화 후의 고온 플라즈마 원료가 방전 영역의 방향으로 퍼지도록, 고온 플라즈마 원료 표면의 방전 영역에 면하는 측에 대해 조사된다.

여기서, 방전 영역에 공급된 기화 후의 고온 플라즈마 원료 중, 방전에 의한 고온 플라즈마 형성에 기여하지 않은 것의 일부, 또는, 플라즈마 형성의 결과 분해 생성하는 원자형상 가스의 클러스터의 일부는, 데브리로서 EUV 광원 장치 내의 저온부와 접촉하고, 퇴적한다.

그래서, 고온 플라즈마 원료를, 한 쌍의 회전 전극(1a, 1b)과 EUV 집광경(3)과의 사이의 공간이며, 또한, 방전 영역 근방의 공간에 대하여 공급하는 것이 바람직하다. 이와 같이 공급된 고온 플라즈마 원료에 대하여, 레이저 빔(5)을 상기와 같이 고온 플라즈마 원료 표면의 방전 영역에 면하는 측에 대하여 조사하면, 기화 후의 고온 플라즈마 원료는 방전 영역의 방향으로 퍼지지만, EUV 집광경(3)의 방향으로 퍼지지 않는다.

이상과 같이 고온 플라즈마 원료의 공급, 및, 레이저 빔의 조사 위치를 설정함으로써, 데브리가 EUV 집광경(3)으로 진행하는 것을 억제하는 것이 가능해진다.

또한, 한 쌍의 전극(1a, 1b)이, 도 3에 나타낸 바와 같이 기둥 형상인 경우, 고온 플라즈마 원료를, 광축에 대하여 수직인 평면상의 공간이며, 또한, 방전 영역 근방에 대하여 공급하고, 레이저 빔(5)을 광축과 수직인 방향으로부터 고온 플라즈마 원료에 대하여 조사하도록 해도, 기화 후의 고온 플라즈마 원료는, EUV 집광경(3)의 방향으로는 퍼지지 않는다. 따라서, 고온 플라즈마 원료에의 레이저 빔의 조사, 및, 전극(1a, 1b)간에서 발생하는 방전에 의해, EUV 집광경(3)에 대하여 데브리가 거의 방출되지 않는다.

(c)도 5에 나타낸 바와 같이, 자석(7)을 설치하여 제1 및 제2 방전 전극(1a, 1b)간에서 발생하는 방전 방향과 대략 평행하게, 자력선의 주위를 나선 운동하는 하전 입자의 선회 반경이 충분히 작아지는 자장을 인가함으로써, 고온 플라즈마의 확산량을 줄이는 것이 가능하다고 추정된다.

즉, 자장을 인가하지 않는 경우와 비교하면, 플라즈마 사이즈를 작게 하고, 집광효율을 올리는 것이 가능하다고 생각된다. 또, 플라즈마 수명은 확산하여 자연 소실하는 것보다는 긴 시간을 유지할 수 있다고 생각되므로, 상기와 같이 자장을 인가하면, 해당 자장을 인가하지 않는 경우와 비교하여, EUV를 보다 길게 방사시키는 것이 가능해진다고 생각된다.

즉, 자장을 상기와 같이 인가하면, EUV를 방사하는 고온 플라즈마의 사이즈(즉, EUV 광원의 사이즈)를 작게 하고, EUV의 방사 시간을 길게 하는 것이 가능해 진다. 따라서, 본 발명의 EUV 광원 장치는, 자장을 인가함으로써, 노광용 광원으로서 보다 바람직해진다.

또, 상기한 하전 입자의 선회 반경이, 플라즈마 생성 위치로부터 EUV 집광경(3)까지의 최단 거리보다 충분히 작은 경우에는, 고온 플라즈마 원료에 기인하는 데브리 중, 고속 이온인 데브리는, 이 선회 반경에서 나선 운동을 하여 집광경(3)까지 도달하지 않는다. 즉, 자장을 인가함으로써, 이온인 데브리의 비산량을 줄이는 것이 가능하다고 추정된다.

(d)상기 원료 공급 수단(2)으로부터 공급되는 고온 플라즈마 원료(2a)의 원료 공급 방향은 임의이지만, 고온 플라즈마 원료(2a)는 물방울 형상으로 하여 중력 방향으로 공급하는 경우는, 기화하지 않은 고온 플라즈마 원료를 회수하는 플라즈마 원료 회수 수단(14)의 설치 위치가 간편해진다.

예를 들면, 원료 공급 수단(14)으로부터 공급되는 고온 플라즈마 원료의 원료 공급 방향이 중력에 대하여 수평방향인 경우를 생각한다. 기화하지 않은 고온 플라즈마 원료의 회수 위치는, 원료 공급 수단으로부터 방출되는 고온 플라즈마 원료의 방출 상태에 의존한다. 방출 상태에 변동이 있는 경우, 상기 회수 위치도 변동한다. 따라서, 이 경우, 플라즈마 원료 회수 수단은, 설치 위치를 임의에 설치할 수 있는 복잡한 기구를 탑재할 필요가 있다.

한편, 본 실시예와 같이, 고온 플라즈마 원료(2a)를 물방울 형상으로 하여 중력 방향으로 공급하는 경우는, 원료 공급 수단(2)으로부터 방출되는 고온 플라즈마 원료(2a)의 방출 상태가 변동해도 해당 원료의 공급 방향은 한 방향이 된다. 따라서, 일단 플라즈마 원료 회수 수단(14)의 설치 위치를 소정의 위치로 설정해 버리면, 특별히 설치 위치를 조정할 필요는 없다. 즉, 이 경우는, 플라즈마 원료 회수 수단(14)의 설치 위치가 간편해 진다.

또, 물방울 형상의 고온 플라즈마 원료(2a)를 중력 방향으로 공급함으로써, 고온 플라즈마 원료를 방출시키기 위한 각별한 수단이 필요없게 되고, 원료 공급 수단(2)의 기구가 간단해 진다.

(e)본 발명의 EUV 광원 장치에 있어서는, 전극의 구조는 임의이지만, 본 실시예와 같이, 제1 방전 전극, 제2 방전 전극의 형상을 원반 형상으로 하고, 또한, 적어도 방전시에 회전하도록 구성하는 것이 바람직하다.

종래의 고정된 방전 전극에 있어서는, 누적 방전 회수가 증가함에 따라서 서서히 마모하고, 방전 전극 형상이 변화한다. 이로 인해, 방전 전극간에서 발생하는 방전이 서서히 불안정해지고, 그 결과, EUV광의 발생도 불안정해진다.

본 발명의 EUV 광원 장치를 양산형의 반도체 노광 장치의 광원으로서 이용하는 경우, 이러한 방전 전극의 마모를 가능한 한 억제하고, 전극 수명을 가능한 한 길게 하는 것이 요청된다.

그래서, 상기와 같이, 제1, 제2 방전 전극(1a, 1b)을 적어도 방전시에 회전하는 회전 전극으로서 구성하면, 양전극에 있어서 펄스 방전이 발생하는 위치는 펄스마다 변화한다. 따라서, 제1 및 제2 방전 전극(1a, 1b)이 받는 열적 부하는 작아지고, 방전 전극의 마모 스피드가 감소하고, 방전 전극의 장기 수명화가 가능해진다.

또한, 제1, 제2 방전 전극(1a, 1b)을 회전 전극으로서 구성하는 경우, 방전이 발생하기 쉽도록, 전력 인가시에 전계가 집중하는 주연부의 엣지 부분이, 소정 거리만큼 이격되어 서로 마주 보도록 배치하는 것이 바람직하다.

즉, 도 5에 나타낸 바와 같이 각 전극(1a, 1b) 표면을 포함하는 평면이 교차 하도록 각 전극을 배치하는 것이 바람직하다. 이와 같이 배치하면, 양전극의 주연부의 엣지 부분간 거리가 가장 짧은 부분에서 많이 방전이 발생하므로, 방전 위치가 안정된다.

2. 제1 실시예의 변형예

본 발명의 EUV 광원 장치는, 도 4, 도 5에 나타낸 제1 실시예의 구성으로 한정되는 것이 아니라, 여러 가지의 변형이 가능해진다.

예를 들면, 방전 전극은 회전 전극이 아니라, 도 7에 나타낸 직선 왕복 운동을 행하도록 구성하는 것도 가능하다.

도 7은, 제1 및 제2 방전 전극이 직선 왕복 운동을 행하도록 구성한 경우를 설명하는 개념도이다.

도 7에 있어서, 제1 및 제2 방전 전극(31a, 31b)은, 예를 들면, 사각형의 평판 형상이며, 소정 간격만큼 이격되어 서로 마주보도록 구성된다. 구체적으로는, 양전극은, 도시를 생략한 절연부재를 사이에 두고, 일체로 구성된다. 일체로 구성된 양전극은, 예를 들면, 선단축에 기어(32a)가 설치된 스테핑 모터로 이루어지는 전극 구동 수단(32)에 의해 구동된다. 제2 방전 전극(31b)의 상면에는, 전극 구동 수단의 기어(32a)와 맞물리는 기어부(32b)가 설치된다. 즉, 전극 구동 수단(32)인 스테핑 모터의 회전에 있어서, 정회전과 역회전을 반복함으로써, 제1 및 제2 방전 전극(31a, 31b)은 직선 왕복 운동을 행할 수 있게 된다.

이와 같이 제1, 제2 방전 전극(31a, 31b)을 구성해도, 양전극에 있어서 펄스 방전이 발생하는 위치는 펄스마다 변화한다. 따라서, 제1 및 제2 방전 전극(31a, 31b)이 받는 열적 부하는 작아지고, 방전 전극의 마모 스피드가 감소하고, 방전 전극의 장기 수명화가 가능해진다.

또한, 도 7에 나타낸 직선 왕복 운동을 행하는 방전 전극 구성의 경우, 운동 방향이 역전할 때, 양방전 전극의 운동 동작이 정지한다. 그 때문에, 운동 방향이 역전하는 위치에 있을 때는, 방전에 의한 방전의 열부하가 증가하는 경우도 있다.

제1 실시예에 나타낸 회전 전극 구조에 있어서는, 회전 속도 및 회전 방향이 일정한 경우, 양전극이 정지하는 일은 없다. 따라서, 도 7에 나타낸 직선 왕복 운동을 행하는 전극 구성보다, 열부하의 걸림 방법이 일정해진다.

또한, 도 4, 도 5에 나타낸 제1 실시예의 EUV 광원 장치에 있어서는, 고온 플라즈마 원료(2a)를 공급하는 위치는, EUV 집광경(3)의 광축상이며, 또, 고온 플라즈마 원료(2a)에 조사하는 레이저 빔(5)의 조사 방향도 광축과 일치하고 있다. 그러나, 고온 플라즈마 원료(2a)를 공급하는 위치는, 반드시 EUV 집광경(3)의 광축상이 아니어도 되며, 또 레이저 빔(5)의 조사 방향도 광축과 일치하지 않아도 된다.

또, 도 4, 5에 나타낸 제1 실시예의 EUV 광원 장치에 있어서는, 레이저 빔(5)의 조사 위치와 고온 플라즈마 원료 위치와의 동기에 어긋남이 생기거나 하 면, 레이저 빔(5)은 EUV 집광경(3)에 조사되어 버리고, 경우에 따라서는, EUV 집광경(3)에 손상을 줄 가능성도 있다.

이와 같이, 레이저 빔(5)의 오조사시에 레이저 빔(5)이 EUV 집광경(3)에 도달하지 않도록 할 필요가 있는 경우는, 예를 들면 도 2(a)에 나타낸 바와 같이, 레이저 빔의 진행 방향을, EUV 집광경에 도달하지 않는 방향으로 조정해도 된다.

3. 제2 실시예

도 8, 도 9에, 본 발명의 극단 자외광(EUV)광원 장치의 제2 실시예의 구성(단면도)을 나타낸다. 도 8은 본 발명의 제2 실시예의 EUV 광원 장치의 정면도이며, EUV 방사는 동도면 아래쪽으로부터 취출된다. 도 9는, 본 발명의 제2 실시예의 EUV 광원 장치의 측면도이다.

제2 실시예의 EUV 광원 장치는, EUV 방사를 옆으로부터 취출하는 제1 실시예의 광원 장치와 같이, EUV를 방사하기 위한 액체, 또는 고체의 고온 플라즈마 원료를, 방전용 전극 표면에 공급하는 것이 아니라 방전 영역의 근방에 공급하여, 레이저 빔을 해당 고온 플라즈마 원료에 대하여 조사하도록 구성된다. 이러한 구성을 채용함으로써, 레이저 빔이 직접 전극에 조사되는 일이 없기 때문에, 전극에 있어서, 레이저 어브레이션에 의한 마모가 발생하지 않는다고 하는 효과를 나타낸 것이 가능해진다.

도 8, 9에 나타낸 제2 실시예의 EUV 광원 장치의 기본 구성은, 제1 실시예의 광원 장치와 마찬가지로, 방전부, 원료 공급 및 원료 기화 기구, EUV광 집광부, 데브리 트랩, 격벽, 제어부 등으로 이루어지며, EUV 광원 장치의 동작 및 그 효과도 마찬가지이다.

여기서, 방전부 및 원료 공급 및 원료 기화 기구에 대하여는, EUV 방사를 아래로부터 취출하기 때문에, 제1 실시예의 방전부 및 원료 공급 및 원료 기화 기구와 약간 구성이 상위하다.

이하, 이 차이점에 대하여 설명하고, 구성이 동등한 EUV광 집광부, 데브리 트랩, 격벽, 제어부에 대한 설명은 생략한다. 또, 제2 실시예의 EUV 광원 장치의 동작 및 그 효과도, 제1 실시예의 EUV 광원 장치의 동작 및 그 효과와 동등하므로 설명을 생략한다.

(1)방전부

방전부는, 제1 실시예의 EUV 광원 장치와 같이, 제1 회전 전극(1a), 제2 회전 전극(1b)으로 구성된다. 양전극(1a, 1b)은, 방전이 발생하기 쉽도록, 전력 인가시에 전계가 집중하는 주연부의 엣지 부분이 소정 거리만큼 이격되어 서로 마주 보도록 배치된다. 즉, 각 전극 표면을 포함하는 평면이 교차하도록 배치된다. 또한 상기 소정 거리는, 양전극의 주연부의 엣지 부분간 거리가 가장 짧은 부분에서의 거리이다.

제1 회전 전극(1a), 제2 회전 전극(1b)은, 도 9에 나타낸 바와 같이 측면에서 부감하면, 제1 및 제2 방전 전극(1a, 1b)의 표면을 포함하는 가상 평면이 교차하는 위치를 중심으로 하여 양전극(1a, 1b)은 방사상으로 배치되게 된다.

도 9에 나타낸 바와 같이, 방사형상으로 배치되어 있는 양전극(1a, 1b)의 주연부의 엣지 부분간 거리가 가장 긴 부분은, 상기 가상 평면의 교차 위치를 중심으 로 했을 때, EUV 집광경(3)과는 반대측에 위치하도록 설치되어 있다. 즉, 양전극의 주연부의 엣지 부분간 거리가 가장 긴 부분은, 가장 짧은 부분의 상방에 위치하도록 설치되어 있다.

여기서, 방사형상으로 배치되어 있는 양전극(1a, 1b)의 주연부의 엣지 부분간 거리가 가장 긴 부분은, 상기 가상 평면의 교차 위치를 중심으로 했을 때, EUV 집광경과 같은 측에 위치하도록 설치하는 것도 가능하다. 그러나 이 경우, 방전 영역과 EUV 집광경과의 거리가 길어져 버리고, 그만큼, EUV 집광효율도 저하하므로 실제적은 아니다.

원반 형상의 제1 회전 전극(1a), 제2 회전 전극(1b)의 대략 중심부에는, 각각, 제1 모터(1e)의 회전축(1c), 제2 모터(1f)의 회전축(1d)이 부착되어 있다. 제1 모터(1e), 제2 모터(1f)가, 각각 회전축(1c, 1d)을 회전시킴으로써, 제1 회전 전극(1a), 제2 회전 전극(1b)은 회전한다. 또한, 회전의 방향은 특별히 규제되지 않는다. 여기서, 회전축(1c, 1d)은, 예를 들면, 메커니컬실(1g, 1h)을 통해 챔버(6) 내로 도입된다. 메커니컬실(1f, 1h)은, 챔버(6) 내의 감압 분위기를 유지하면서, 회전축의 회전을 허용한다.

상기한 바와 같이, 양전극(1a, 1b)의 주연부의 엣지 부분간 거리가 가장 긴 부분은, 가장 짧은 부분의 상방에 위치하도록 설치되어 있다. 따라서, 제1 실시예와 같이, 각 전극(1a, 1b)에의 급전기구를 도전성의 급전용 용융 금속(11)을 수용하는 도전성의 컨테이너(10a, 10b)에 의하여 구성하고자 하면, 방전부에 컨테이너가 위치하게 된다. 따라서, 도전성의 급전용 용융 금속을 수용하는 도전성의 컨테 이너를 각 전극에의 급전기구로서 채용하는 것은 불가능해진다.

그래서, 제2 실시예의 EUV 광원 장치에 있어서는, 각 전극에의 급전기구를 슬라이더(15a, 15b)에 의하여 구성한다.

도 9에 나타낸 바와 같이, 제1 회전 전극(1a) 및 제2 회전 전극(1b)의 아래쪽에는, 각각, 예를 들면 카본 브러쉬 등으로 구성되는 제1 슬라이더(15a) 및 제2 슬라이더(15b)가 설치되어 있다.

제1 슬라이더(15a)와 제2의 슬라이더(15b)는 슬라이드하면서 전기적 접속을 유지하는 전기 접점이며, 챔버(6) 내의 감압 분위기를 유지할 수 있는 절연성의 전력 도입부(23a, 23b)를 통해, 펄스 전력 발생기(23)와 접속된다. 펄스 전력 발생기(23)는, 제1 슬라이더(15a), 제2 슬라이더(15b)를 통해, 제1 회전 전극(1a)과 제2 회전 전극(1b)과의 사이에 펄스 전력을 공급한다.

즉, 제1 모터(1e) 및 제2 모터(1f)가 동작하여 제1 회전 전극(1a)과 제2 회전 전극(1b)이 회전하고 있어도, 제1 방전 전극(1a)과 제2 방전 전극(1b)과의 사이에는, 제1 슬라이더(15a), 제2 슬라이더(15b)를 통해, 펄스 전력 발생기(23)로부터 전력이 인가된다.

(2)원료 공급 및 원료 기화 기구

극단 자와광을 방사하기 위한 고온 플라즈마 원료(2a)는, 챔버(6)에 설치한 원료 공급 수단(2)으로부터 액체 또는 고체의 상태로, 방전 영역(제1 회전 전극의 주연부의 엣지부분과 제2 회전 전극의 주연부의 엣지 부분과의 사이의 공간으로서, 방전이 발생하는 공간) 근방에 공급된다. 상기 원료 공급 수단(2)은, 챔버(6)의 상부벽에 설치되고, 고온 플라즈마 원료(2a)는, 상기 방전 영역의 근방의 공간에, 물방울 형상으로 하여 공급(적하)된다.

물방울 형상으로 하여 공급되는 고온 플라즈마 원료(2a)는, 적하되고, 방전 영역 근방의 공간에 도달했을 때, 레이저원(12)으로부터 방출되는 레이저 빔(5)에 의해 조사되어 기화한다.

상기 레이저 빔(5)은 집광렌즈 등의 집광 광학계(12a)에 의해 집광되고, 챔버(6)에 설치된 창부(6d)를 통해, 고온 플라즈마 원료(2a)에 집광광으로서 집광된다.

또한, 상기한 바와 같이, 레이저 빔(5)의 조사에 의해 기화한 고온 플라즈마 원료는, 레이저 빔이 입사하는 고온 플라즈마 원료 표면의 법선 방향을 중심으로 하여 퍼진다. 따라서, 레이저 빔(5)은 기화 후의 고온 플라즈마 원료가 방전 영역의 방향으로 퍼지도록, 고온 플라즈마 원료 표면의 방전 영역에 면하는 측에 대하여 조사할 필요가 있다.

여기서, 레이저 빔(5)의 조사에 의해 방전 영역에 공급된 기화 후의 고온 플라즈마 원료 중, 방전에 의한 고온 플라즈마 형성에 기여하지 않은 것의 일부, 또는, 플라즈마 형성의 결과 분해 생성하는 원자형상 가스의 클러스터의 일부는, 데브리로서 EUV 광원 장치 내의 저온부와 접촉하고, 퇴적한다.

그 때문에, 기화 후의 고온 플라즈마 원료가 EUV 집광경(3)의 방향으로 퍼지지 않도록, 고온 플라즈마 원료(2a)를 공급하고, 또한, 레이저 빔(5)을 고온 플라즈마 원료에 조사하는 것이 바람직하다.

구체적으로는, 상술한 바와 같이 고온 플라즈마 원료(2a)가 한 쌍의 전극(1a, 1b)과 EUV 집광경(3)과의 사이의 공간이며, 또한, 방전 영역 근방의 공간에 대하여 공급되는 원료 공급 수단(2)에 의한 적하 위치가 조정된다. 또한, 레이저 빔(5)이 이 공간에 공급된 원료에 대하여, 기화 후의 고온 플라즈마 원료가 방전 영역의 방향으로 퍼지도록 고온 플라즈마 원료 표면의 방전 영역에 면하는 측에 대하여 조사되도록, 레이저원(12)이 조정된다.

이상과 같이 조정함으로써, 데브리가 EUV 집광경으로 진행하는 것을 억제하는 것이 가능해진다.

또한, 상기한 바와 같이, 레이저 빔(5)의 조사에 의해 기화한 고온 플라즈마 원료는 레이저 빔(5)이 입사하는 고온 플라즈마 원료 표면의 법선 방향을 중심으로 하여 퍼지지만, 상세히는, 레이저 빔의 조사에 의해 기화하고 비산하는 고온 플라즈마 원료의 밀도는 상기 법선 방향이 가장 고밀도가 되고, 상기 법선 방향으로부터 각도가 증가할 때마다 낮아진다.

상기를 바탕으로, 고온 플라즈마 원료(2a)의 공급 위치 및 레이저 빔(5)의 조사 에너지 등의 조사 조건은, 방전 영역에 공급되는 기화 후의 고온 플라즈마 원료의 공간 밀도 분포가, 방전 영역에 있어서 고온 플라즈마 원료가 가열 여기 후 효율적으로 EUV 방사가 취출되는 조건이 되도록, 적절히 설정된다.

여기서 EUV 방사를 옆쪽으로 취출하는 제1 실시예의 EUV 광원 장치의 경우와 같이, 고온 플라즈마 원료에 레이저 빔을 조사하여 해당 원료를 기화하는 위치를 광축상에 설정하면, 이하에 나타낸 2개의 문제점이 생긴다.

제1 문제는, 물방울 형상으로 하여 적하되는 고온 플라즈마 원료가, EUV 발생 영역이기도 한 방전 영역상을 통과하는 것이다.

고온 플라즈마 원료를 물방울 형상으로 하여 연속적으로 공급하는 경우, 물방울 형상의 고온 플라즈마 원료가 방전 영역을 통과할 때, 레이저 빔의 조사에 의하여 기화되기 전에, 전회의 방전에 의하여 분해·기화될 우려가 있다. 또, 전회의 방전에 의한 충격에 의하여 물방울 형상의 고온 플라즈마 원료의 궤도가 변화한다. 이와 같이, 물방울 형상의 고온 플라즈마 원료가, 레이저 빔 조사 장소에 안정되게 공급되지 않는다는 문제가 있다.

제2 문제는, 방전에 사용하지 않는 물방울 형상의 고온 플라즈마 원료는, EUV 집광경이 위치하는 집광 공간에 진입하게 되므로, 원료 회수 수단을 집광 공간의 EUV 집광경의 전방에 설치하지 않으면 안 되는 것이다. 집광 공간의 EUV 집광경의 전방에는, 원료 회수 수단을 설치하는 스페이스가 거의 없고, 설치한 경우에는, EUV 방사를 차광해 버려 EUV 집광경에 의하여 집광하는 EUV 광량을 떨어뜨려 버린다. 또, 물방울 형상의 고온 플라즈마 원료가 EUV 집광경이 위치하는 공간을 통과시에 일부 기화하고, 이 기화한 원료가 EUV 집광경을 오염시켜 버린다.

상기 2개의 문제를 고려하면, 도 8, 도 9에 나타낸 바와 같이, 물방울 형상의 고온 플라즈마 원료(2a)의 낙하축과 EUV 집광경(3)의 광축과 일치하지 않는 구성으로 하고, 원료 회수 수단(14)은, EUV 방사가 통과하지 않는 영역이며, 가능한 한 레이저 빔(5)에 의하여 기화하는 위치에 근접하는 것이 바람직하다.

만약, 챔버(6)의 방전 공간(6a)과 집광 공간(6b)과 완전하게 분리하여, 방전 부가 수용되는 방전 챔버와 EUV 집광경을 수용하는 집광 챔버를 설치하는 경우에는, 원료 회수 수단은, 방전 챔버 측에 설치하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서는, 이하의 효과를 얻을 수 있다.

(1)방전 영역을 제외한 공간으로서, 기화된 원료가 방전 영역에 도달할 수 있는 공간 내에 공급된 원료에 대하여 에너지 빔을 조사하도록 했으므로, 레이저 빔이 직접 전극에 조사되는 일이 없다. 이 때문에, 종래예와 같이 레이저 어브레이션에 의한 전극의 마모가 발생하지 않는다.

(2)원료를 상기 방전 영역과 상기 집광광학 수단과의 사이의 공간에 공급하고, 에너지 빔의 조사 위치를, 상기 원료 표면에 있어서의 해당 원료가 상기 방전 영역을 향하는 영역 내로 설정함으로써, 기화 후의 고온 플라즈마 원료는 방전 영역의 방향으로 퍼지지만, EUV 집광경의 방향으로 퍼지지 않는다. 이 때문에, 방전 영역에의 고온 플라즈마 원료의 공급이 가능해짐과 동시에, 데브리가 EUV 집광경으로 진행하는 것을 억제하는 것이 가능해진다.

(3)원료를 상기 집광광학 수단의 광축에 수직이며, 또한, 상기 방전 영역의 중심을 포함하는 평면 내에 공급하고, 상기 에너지 빔 조사 수단에 의한 에너지 빔의 조사 위치를, 상기 원료 표면에 있어서의 해당 원료가 상기 방전 영역을 향하는 영역 내로 설정함으로써, 상기 (2)와 같이, 방전 영역에, 기화된 고온 플라즈마 원료를 공급할 수 있음과 동시에, 데브리가 EUV 집광경으로 진행하는 것을 억제하는 것이 가능해진다.

(4)한 쌍의 방전 전극 간에서 발생하는 방전 방향과 대략 평행하게 자장을 인가하는 자장 인가 수단을 설치함으로써, 나선 운동하는 하전 입자의 선회 반경이 작아지고, 고온 플라즈마의 확산량을 줄일 수 있으며, 플라즈마 사이즈를 작게 하고, 집광효율을 올리는 것이 가능해진다.

(5)원료를 물방울 형상으로 하여 중력 방향으로 적하함으로써, 원료 공급 수단으로부터 방출되는 고온 플라즈마 원료의 방출 상태가 변동해도 해당 원료의 공급 방향은 한 방향이 되고, 플라즈마 원료 회수 수단의 설치 위치를 간편하게 설정할 수 있으며, 플라즈마 원료의 회수가 용이해진다. 또, 원료 공급량의 조절도 비교적 용이하다.

(6)한 쌍의 방전 전극을 방전시에 회전하는 회전 전극으로서 구성하는 등, 전극 표면에 있어서의 방전 발생 위치가 변화하도록 구동함으로써, 양 전극에 있어서 펄스 방전이 발생하는 위치는 펄스마다 변화한다. 따라서, 제1 및 제2 방전 전극이 받는 열적 부하는 작아지고, 방전 전극의 마모 스피드가 감소하며, 방전 전극의 장기 수명화가 가능해진다.

또, 원반 형상의 한 쌍의 방전 전극을, 양 전극의 주연부의 엣지 부분이, 소정 거리만큼 이격되어 서로 마주 보도록 배치함으로써, 엣지 부분간 거리가 가장 짧은 부분에서 많이 방전을 발생시킬 수 있으며, 방전 위치를 안정시킬 수 있다.

Claims (14)

1. 용기와,

   이 용기 내에 극단 자외광을 방사시키기 위한, 액체 또는 고체 원료를 공급하는 원료 공급 수단과,

   에너지 빔을 상기 원료에 조사하여 해당 원료를 기화하는 에너지 빔 조사 수단과,

   기화된 상기 원료를 방전에 의해 상기 용기 내에서 가열 여기하여 고온 플라즈마를 발생시키기 위한, 소정 거리만큼 이격된 한 쌍의 방전 전극과,

   방전 전극에 펄스 전력을 공급하는 펄스 전력 공급 수단과,

   상기 한 쌍의 방전 전극에 의한 방전의 방전 영역 내에서 생성된 상기 고온 플라즈마로부터 방사되는 극단 자외광을 집광하는 집광광학 수단과,

   상기 집광되는 극단 자외광을 취출하는 극단 자외광 취출부를 갖는 극단 자외광 광원 장치에 있어서,

   상기 에너지 빔 조사 수단은, 상기 방전 영역을 제외한 공간으로서, 상기 기화된 원료가 방전 영역에 도달할 수 있는 공간 내로 공급된 원료에 대하여, 에너지 빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 극단 자외광 광원 장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 원료 공급 수단은, 상기 원료를, 상기 방전 영역과 상기 집광광학 수단 과의 사이의 공간에 공급하고,

   상기 에너지 빔 조사 수단은, 에너지 빔의 조사 위치를, 상기 원료 표면에 있어서의 해당 원료가 상기 방전 영역을 향하는 영역 내로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 극단 자외광 광원 장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 원료 공급 수단은, 상기 원료를, 상기 집광광학 수단의 광축에 수직이고, 또한, 상기 방전 영역의 중심을 포함하는 평면 내로 공급하고,

   상기 에너지 빔 조사 수단은, 에너지 빔의 조사 위치를, 상기 원료 표면에 있어서의 해당 원료가 상기 방전 영역을 향하는 영역 내로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 극단 자외광 광원 장치.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 방전 영역에 대하여, 상기 한 쌍의 방전 전극간에서 발생하는 방전 방향과 대략 평행하게 자장을 인가하는 자장 인가 수단을 더 설치한 것을 특징으로 하는 극단 자외광 광원 장치.
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 원료 공급 수단에 의한 원료 공급은, 상기 원료를 물방울(droplet) 형상으로 하여 중력 방향으로 적하(滴下)함으로써 행해지는 것을 특징으로 하는 극단 자외광 광원 장치.
6. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 에너지 빔이 레이저 빔인 것을 특징으로 하는 극단 자외광 광원 장치.
7. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 한 쌍의 방전 전극은, 전극 표면에 있어서의 방전 발생 위치가 변화하도록 구동되는 것을 특징으로 하는 극단 자외광 광원 장치.
8. 청구항 7에 있어서,

   상기 한 쌍의 방전 전극은 원반 형상의 전극이며, 상기 방전 전극의 구동은, 회전 구동인 것을 특징으로 하는 극단 자외광 광원 장치.
9. 청구항 8에 있어서,

   상기 원반 형상인 한 쌍의 방전 전극은, 양(兩)전극의 주연부의 엣지부분이, 소정 거리만큼 이격되어 서로 마주 보도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 극단 자외광 광원 장치.
10. 용기 내에 공급되는 극단 자외광을 방사시키기 위한 액체 또는 고체의 원료에 에너지 빔을 조사하여 기화하고,

    기화된 상기 원료를 방전에 의해 가열 여기하여 고온 플라즈마를 생성하여 극단 자외광을 발생시키는 극단 자외광 발생 방법에 있어서,

    에너지 빔은, 상기 방전 영역을 제외한 공간으로서, 상기 기화된 원료가 방전 영역에 도달할 수 있는 공간 내에 공급된 원료에 대하여 조사되는 것을 특징으로 하는 극단 자외광 발생 방법.
11. 청구항 10에 있어서,

    상기 원료는, 상기 방전 영역과 상기 집광광학 수단과의 사이의 공간에 공급되고,

    상기 에너지 빔은, 상기 원료 표면에 있어서의 해당 원료가 상기 방전 영역을 향하는 영역 내로 조사되는 것을 특징으로 하는 극단 자외광 발생 방법.
12. 청구항 11에 있어서,

    상기 원료는, 상기 집광광학 수단의 광축에 수직이고, 또편, 상기 방전 영역의 중심을 포함하는 평면 내의 공간에 공급되고,

    상기 에너지 빔은, 상기 원료 표면에 있어서의 해당 원료가 상기 방전 영역을 향하는 영역 내에 조사되는 것을 특징으로 하는 극단 자외광 발생 방법.
13. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 펄스 전력 공급 수단은, 적어도 7kHz의 주파수이며, 적어도 10J/pulse 의 펄스 전력을 공급가능하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 극단 자외광 광원 장치.
14. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 펄스 전력 공급 수단은, 적어도 10kHz의 주파수이며, 적어도 4J/pulse의 펄스 전력을 공급하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 극단 자외광 광원 장치.

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