KR20230141415A

KR20230141415A - 광원 장치

Info

Publication number: KR20230141415A
Application number: KR1020220143405A
Authority: KR
Inventors: 유스케 데라모토
Original assignee: 우시오덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2022-03-30
Filing date: 2022-11-01
Publication date: 2023-10-10
Also published as: WO2023188484A1; US20230319970A1; TW202338483A; EP4255122A1; JP2023149175A

Abstract

[과제] 에너지 빔에 의하여 생성되는 플라스마의 발광 효율을 향상시키는 것이 가능한 광원 장치를 제공하는 것이다.
[해결 수단] 본 발명의 일 양태에 따른 광원 장치는, 에너지 빔에 의하여 액체 원료를 플라스마화하여 방사선을 취출하는 광원 장치로서, 회전체와, 원료 공급부와, 전기장 인가부를 구비한다. 상기 회전체는, 상기 에너지 빔이 입사하는 위치에 배치된다. 상기 원료 공급부는, 상기 액체 원료를 상기 회전체에 공급한다. 상기 전기장 인가부는, 상기 회전체에 공급된 상기 액체 원료와는 상이한 전위로 설정되고, 상기 에너지 빔의 조사에 의하여 플라스마가 생성되는 플라스마 생성 영역에 전기장을 인가한다.

Description

광원 장치{LIGHT SOURCE DEVICE}

본 발명은, X선이나 극단 자외광 등의 출사에 적용 가능한 광원 장치에 관한 것이다.

종래, X선은, 의료용 용도, 공업용 용도, 연구용 용도로 이용되어 왔다.

의료용 분야에 있어서는, X선은, 흉부 X선 사진 촬영, 치과 X선 사진 촬영이나, CT(Computer Tomogram)와 같은 용도로 이용된다.

공업용 분야에 있어서는, X선은, 구조물이나 용접부 등의 물질 내부를 관찰하는 비파괴 검사, 단층 비파괴 검사와 같은 용도로 이용된다.

연구용 분야에 있어서는, X선은, 물질의 결정 구조를 해석하기 위한 X선 회절, 물질의 구성 원소를 분석하기 위한 X선 분광(형광 X선 분석)과 같은 용도로 이용된다.

X선은, X선관을 이용하여 발생시킬 수 있다.

X선관은, 그 내부에 한 쌍의 전극(양극, 음극)을 갖는다. 음극 필라멘트에 전류를 흐르게 하여 가열해 두고, 양극과 음극 간에 고전압을 인가하면, 필라멘트로부터 발생하는 마이너스의 열전자가 양극 표면에 있는 타깃에 고속으로 충돌하여, 당해 타깃으로부터 X선이 발생한다.

또 X선관에 있어서, 양극 측의 타깃을 액체 금속 제트로 하고, 이 타깃에 전자 빔을 조사함으로써, 고휘도의 X선을 취출(取出)하는 기술도 알려져 있다.

X선 중 비교적 파장이 긴 연질 X선 영역에 있는 파장 13.5nm의 극단 자외광(이하, 「EUV(Extreme Ultra Violet)광」이라고도 한다)은, 최근 노광광으로서 사용되고 있다.

여기서, 미세 패턴이 구성되어 있는 EUV 리소그래피용 마스크의 기재(基材)는, 적층 구조로서, 저열팽창성 유리로 이루어지는 기판 위에, EUV광을 반사시키기 위한 다층막(예를 들면, 몰리브덴과 실리콘)이 설치되어 이루어지는 반사 미러이다.

그리고, 다층막 상에 파장 13.5nm의 방사선을 흡수하는 재료를 패터닝함으로써, EUV 마스크가 구성된다.

EUV 마스크에 있어서의 허용할 수 없는 결함의 크기는, 종래의 ArF 마스크의 경우에 비하면 큰 폭으로 작아지고 있어 검출하는 것이 곤란해지고 있다.

그래서, EUV 마스크의 검사로서, 통상은 액티닉 검사(Actinic inspection)로 불리는, 리소그래피의 작업 파장과 일치하는 파장의 방사선을 이용한 검사가 행해진다.

예를 들면, 파장 13.5nm의 방사선을 이용하여 검사를 행하면, l0nm보다 양호한 분해능으로 결함을 검출하는 것이 가능해진다.

일반적으로 EUV 광원 장치로서는, DPP(Discharge Produced Plasma) 광원 장치, LDP(Laser Assisted Discharge Produced Plasma) 광원 장치, 및 LPP(Laser Produced Plasma) 광원 장치를 들 수 있다.

DPP 방식의 EUV 광원 장치는, EUV 방사종(기상의 플라스마 원료)을 포함하는 방전 가스가 공급된 전극 간에 고전압을 인가하고, 방전에 의하여 고밀도 고온 플라스마를 생성하고, 그곳으로부터 방사되는 극단 자외광을 이용하는 것이다.

LDP 광원 장치는, DPP 광원 장치가 개량된 것이고, 예를 들면, 방전을 발생시키는 전극(방전 전극) 표면에 EUV 방사종을 포함하는 액체 형상의 고온 플라스마 원료(예를 들면, Sn(주석)이나 Li(리튬) 등)를 공급하고, 당해 원료에 대하여 레이저 빔 등의 에너지 빔(예를 들면, 전자 빔이나 레이저 빔 등)을 조사하여 당해 원료를 기화하고, 그 후, 방전에 의하여 고온 플라스마를 생성하는 것이다.

LPP 광원 장치는, EUV 방사용 타깃 재료인 미소한 액적 형상으로 분출된 주석(Sn), 또는, 리튬(Li) 등의 드롭렛에 대하여, 레이저광을 집광함으로써 당해 타깃 재료를 여기하여 플라스마를 발생시키는 것이다.

이와 같이, 연질 X선 영역에 있는 EUV광을 발생시키는 EUV 광원 장치로서, DPP 방식(LDP 방식)이나, LPP 방식의 광원 장치를 사용하는 것이 가능하다.

한편, EUV 광원 장치에 있어서, DPP 방식(LDP 방식)의 것은, 최종적으로는 전극 간의 방전에 의하여 플라스마를 생성하고 있으므로, EUV 원료에 기인하는 데브리가 발생하기 쉽다.

LPP 방식의 것은, EUV 원료인 미세한 주석의 드롭렛을 타깃으로 하고, 그것에 여기용 레이저광을 집광시키기 때문에, 광원의 구조가 복잡하다. 또, 주석의 드롭렛을 안정적으로 낙하·공급하는 것이 어려워, EUV광을 안정적으로 생성하는 것이 곤란하다.

특허문헌 1에는, 원반 형상의 회전체에 액체 형상의 X선 발생용 타깃 원료를 도포하고, 당해 도포된 액체 형상 원료에 에너지 빔(레이저 빔)을 조사하여 X선을 얻는 방법이 제안되어 있다. 이 방법에 의하면, 비교적 간이한 구성으로, 고휘도의 X선을 얻는 것이 가능해진다.

특허문헌 1에 기재된 방법을 EUV 광원 장치에 적용한 경우, 소위 LPP 방식에 상당하지만, 액체 형상의 EUV 원료를 드롭렛으로서 공급할 필요가 없다. 그 때문에, EUV 원료 공급이 용이하고, 또한, 확실히 액체 형상의 EUV 원료에 레이저 빔을 조사하는 것이 가능해지고, 비교적 간이한 구성의 장치로 EUV 방사를 얻는 것이 가능해진다.

일본국 특허 제6658324호 공보

특허문헌 1과 같은 LPP 방식의 광원 장치에서는, 에너지 빔에 의하여 액체 형상 원료를 기화시키고, 그 기화한 원료에 이어서 에너지 빔을 조사함으로써 원료를 가열 여기하여 고온 플라스마가 생성된다. 생성된 고온 플라스마로부터는, EUV광이나 보다 파장이 짧은 X선 등의 방사선을 취출하는 것이 가능하다.

이와 같이, 에너지 빔에 의하여 생성되는 플라스마를 이용한 광원 장치는, 예를 들면 리소그래피 장치나 각종 검사 장치의 광원으로서의 응용이 기대되고 있고, 플라스마의 발광 효율을 향상시켜 방사선의 강도를 높이는 기술이 요구되고 있다.

이상과 같은 사정을 감안하여, 본 발명의 목적은, 에너지 빔에 의하여 생성되는 플라스마의 발광 효율을 향상시키는 것이 가능한 광원 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양태에 따른 광원 장치는, 에너지 빔에 의하여 액체 원료를 플라스마화하여 방사선을 취출하는 광원 장치로서, 회전체와, 원료 공급부와, 전기장 인가부를 구비한다.

상기 회전체는, 상기 에너지 빔이 입사하는 위치에 배치된다.

상기 원료 공급부는, 상기 액체 원료를 상기 회전체에 공급한다.

상기 전기장 인가부는, 상기 회전체에 공급된 상기 액체 원료와는 상이한 전위로 설정되고, 상기 에너지 빔의 조사에 의하여 플라스마가 생성되는 플라스마 생성 영역에 전기장을 인가한다.

이 광원 장치에서는, 에너지 빔이 입사하는 위치에 배치된 회전체에 액체 원료가 공급된다. 이 액체 원료는 에너지 빔의 조사에 의하여 플라스마화한다. 플라스마가 생성되는 플라스마 생성 영역에는, 액체 원료와는 상이한 전위로 설정된 전기장 인가부를 통하여 전기장이 인가된다. 이에 의하여 플라스마의 상태를 변화시키는 것이 가능해지고, 에너지 빔에 의하여 생성되는 플라스마의 발광 효율을 향상시키는 것이 가능해진다.

상기 전기장 인가부는, 상기 플라스마 생성 영역을 사이에 두고 상기 회전체에 면하여 배치된 도전체여도 된다.

상기 회전체는, 표면 및 이면을 갖는 원반 형상의 부재이며, 상기 표면에 상기 에너지 빔이 입사하도록 배치되어도 된다. 이 경우, 상기 전기장 인가부는, 상기 회전체의 상기 표면에 대향하여 배치되어도 된다.

상기 광원 장치는, 추가로, 상기 회전체를 수용하며 상기 플라스마 생성 영역이 형성되는 플라스마 생성부와, 상기 플라스마 생성 영역에 상기 에너지 빔을 받아들이는 빔 취입부(取入部)와, 상기 플라스마 생성 영역에 생성된 상기 플라스마로부터의 상기 방사선을 취출하는 방사선 취출부를 갖는 챔버부를 구비해도 된다.

상기 전기장 인가부는, 상기 플라스마 생성부, 상기 빔 취입부, 또는 상기 방사선 취출부 중 적어도 1개를 구성하는 부재여도 된다.

상기 챔버부는, 상기 플라스마 생성 영역을 향하여 돌출한 돌출부를 가져도 된다. 이 경우, 상기 전기장 인가부는, 상기 돌출부여도 된다.

상기 챔버부는, 상기 빔 취입부와 상기 방사선 취출부가 접속되는 챔버 본체와, 상기 챔버 본체의 내부에 적어도 일부가 설치되어 상기 회전체를 수용하는 회전체 수용 챔버를 구비해도 된다. 이 경우, 상기 전기장 인가부는, 상기 회전체 수용 챔버여도 된다.

상기 회전체 수용 챔버는, 상기 챔버 본체와 절연되어 있어도 된다.

상기 방사선은, X선, 또는 극단 자외광이어도 된다.

상기 방사선은, 극단 자외광이어도 된다. 이 경우, 상기 전기장 인가부는, 상기 회전체에 공급된 상기 액체 원료에 대하여 고전위로 설정되어도 된다.

상기 액체 원료의 전위는, 음전위로 설정되어도 된다. 이 경우, 상기 전기장 인가부의 전위는, 그라운드 전위로 설정되어도 된다.

상기 방사선은, 경질 X선이어도 된다. 이 경우, 상기 전기장 인가부는, 상기 회전체에 공급된 상기 액체 원료에 대하여 저전위로 설정되어도 된다.

상기 액체 원료의 전위는, 양전위로 설정되어도 된다. 이 경우, 상기 전기장 인가부의 전위는, 그라운드 전위로 설정되어도 된다.

상기 광원 장치는, 추가로, 상기 플라스마로부터의 상기 방사선의 상태를 측정하는 방사선 측정부와, 상기 방사선의 상태의 측정 결과에 의거하여 상기 액체 원료와 상기 전기장 인가부의 전위차를 제어하는 전위 제어부를 구비해도 된다.

상기 방사선 측정부는, 상기 방사선의 강도를 측정해도 된다. 이 경우, 상기 전위 제어부는, 상기 방사선의 강도의 측정 결과에 의거하여 상기 방사선의 강도가 높아지도록 상기 액체 원료와 상기 전기장 인가부의 전위차를 제어해도 된다.

상기 에너지 빔은, 레이저광이어도 된다.

본 발명에 의하면, 에너지 빔에 의하여 생성되는 플라스마의 발광 효율을 향상시키는 것이 가능해진다.

도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 광원 장치의 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 2는, 원료 공급 기구의 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 3은, 플라스마 생성 영역에 전기장을 인가하는 간이적인 모델을 나타내는 모식도이다.
도 4는, EUV광을 발생시키는 플라스마에 전기장을 인가했을 때의 플라스마의 거동에 대하여 설명하기 위한 모식도이다.
도 5는, 경질 X선을 발생시키는 플라스마에 전기장을 인가했을 때의 플라스마의 거동에 대하여 설명하기 위한 모식도이다.
도 6은, 제2 실시 형태에 따른 광원 장치의 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 7은, 플라스마 생성 영역에 전기장을 인가하는 간이적인 모델을 나타내는 모식도이다.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태를 설명한다.

<제1 실시 형태>

[광원 장치의 기본 구성]

도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 광원 장치의 구성예를 나타내는 모식도이다.

도 1은, 광원 장치(1)를 설치면으로부터 소정의 높이의 위치에서 수평 방향을 따라 절단한 경우의 모식적인 단면을, 상방에서 본 경우의 도면이다.

도 1에서는, 광원 장치(1)의 구성 및 동작을 이해하기 쉽도록, 단면의 구성 등을 설명할 필요가 없는 부분에 대해서는, 단면의 도시를 생략하고 있다.

이하, X방향을 좌우 방향(X축의 양의 측이 우측, 음의 측이 좌측), Y방향을 전후 방향(Y축의 양의 측이 전방 측, 음의 측이 후방 측), Z방향을 높이 방향(Z축의 양의 측이 상방 측, 음의 측이 하방 측)으로 하여 설명을 행한다.

물론, 본 기술의 적용에 대하여, 광원 장치(1)가 사용되는 방향 등이 한정되는 것은 아니다.

광원 장치(1)는, 에너지 빔(EB)에 의하여 플라스마 원료(23)를 플라스마화하여 방사선(R)을 취출하는 LPP 방식의 광원 장치이다. 광원 장치(1)는, 예를 들면 파장 30nm 이하의 경질 X선으로부터 연질 X선(EUV광을 포함한다)까지의 방사선(R)을 방출하는 것이 가능하다.

따라서 광원 장치(1)를, X선 발생 장치, 또는 EUV 광원 장치(EUV 방사 발생 장치)로서 사용하는 것이 가능하다. 물론, 다른 파장 대역의 방사선을 출사하는 광원 장치에, 본 기술을 적용하는 것도 가능하다.

이하에서는, 에너지 빔(EB)의 조사에 의하여 플라스마(P)가 생성되는 영역을 플라스마 생성 영역(21)으로 기재한다.

광원 장치(1)는, 하우징(2)과, 진공 챔버(3)와, 에너지 빔 입사 챔버(4)와, 방사선 출사 챔버(5)와, 원료 공급 기구(6)와, 제어부(7)를 포함한다.

하우징(2)은, 대략의 외형이 입방체 형상이 되도록 구성된다.

하우징(2)은, 전방면에 형성되는 출사 구멍(8)과, 우측면에 형성되는 입사 구멍(9)과, 후방면에 형성되는 2개의 관통 구멍(10 및 11)과, 좌측면에 형성되는 관통 구멍(12)을 갖는다.

하우징(2)의 재료는 한정되지 않고, 예를 들면 금속제의 하우징이 이용된다.

본 실시 형태에서는, 전방면의 출사 구멍(8)을 통과하여, Y방향(전후 방향)으로 연장되도록, 방사선(R)의 출사축(EA)이 설정된다. X선이나 EUV광 등의 방사선(R)은, 출사축(EA)을 따라 취출되어, 출사 구멍(8)으로부터 전방 측을 향하여 방출된다.

또 본 실시 형태에서는, 우측면의 입사 구멍(9)으로부터, 후방 측을 향하여 왼쪽으로 비스듬하게 연장되도록, 에너지 빔(EB)의 입사축(IA)이 설정된다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 하우징(2)의 외부에, 에너지 빔(EB)을 출사하는 빔원(13)이 설치된다. 빔원(13)은, 입사축(IA)을 따라 에너지 빔(EB)이 하우징(2)의 내부에 입사하도록 설치된다.

에너지 빔(EB)으로서는, 전자 빔이나 레이저 빔을 사용하는 것이 가능하다. 빔원(13)의 구성으로서는, 이들 에너지 빔(EB)을 출사 가능한 임의의 구성이 채용되어도 된다.

광원 장치(1)에는, 복수의 챔버를 포함하는 챔버부(C)가 설치된다. 구체적으로는, 챔버부(C)는, 진공 챔버(3), 에너지 빔 입사 챔버(이하, 간단하게 입사 챔버라고 한다)(4), 및 방사선 출사 챔버(이하, 간단하게 출사 챔버라고 한다)(5)를 갖는다. 진공 챔버(3), 입사 챔버(4) 및 출사 챔버(5)는, 서로 공간적으로 접속된다. 즉, 진공 챔버(3)와 입사 챔버(4)는 서로 연결된다. 마찬가지로, 진공 챔버(3)와 출사 챔버(5)는 서로 연결된다.

또한, 진공 챔버(3)에 의하여, 에너지 빔(EB)의 조사에 의하여 플라스마 원료(23)의 플라스마를 생성하는 「플라스마 생성부」가 실현된다. 따라서, 진공 챔버(3)에는, 상기한 플라스마 생성 영역(21)이 형성된다.

또, 입사 챔버(4)에 의하여, 플라스마 생성 영역에 에너지 빔을 받아들이는 「빔 취입부」가 실현된다. 입사 챔버(4)는, 에너지 빔(EB)의 입사축(IA) 상에 위치하도록 형성된다.

또한, 출사 챔버(5)에 의하여, 플라스마 생성 영역에 생성된 플라스마로부터 방사선을 취출하여 출사하는 「방사선 취출부」가 실현된다. 출사 챔버(5)는, 방사선(R)의 출사축(EA) 상에 배치된다.

본 실시 형태에서는, 챔버 본체(14)와, 챔버 본체(14)의 전방면으로부터 전방 측으로 돌출하는 외측 돌출부(15)와, 챔버 본체(14)의 내주면으로부터 내부 측으로 돌출하는 2개의 내측 돌출부(16 및 17)에 의하여, 챔버부(C)(진공 챔버(3), 입사 챔버(4), 및 출사 챔버(5))가 구성된다.

챔버부(C)를 구성하는, 챔버 본체(14), 외측 돌출부(15), 및 2개의 내측 돌출부(16 및 17)의 재료로서는, 금속 재료가 이용된다.

챔버 본체(14)는, 대략의 외형이 직방체 형상이 되도록 구성되고, 전후좌우의 각 면이, 하우징(2)의 전후좌우의 각 면과 각각 대향하도록 배치된다.

또, 챔버 본체(14)는, 전방면과 우측면 사이의 우측 전방 모서리부가, 에너지 빔(EB)의 입사축(IA) 상에 위치하도록 배치된다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 챔버 본체(14)의 전방면에는, 출사 구멍(18)이 형성된다. 출사 구멍(18)은, 방사선(R)의 출사축(EA) 상에서, 하우징(2)의 전방면의 출사 구멍(8)과 늘어서는 위치에 형성된다.

챔버 본체(14)의 출사 구멍(18)의 주연부로부터, 전방 측으로 돌출하도록 외측 돌출부(15)가 구성된다. 외측 돌출부(15)는, 하우징(2)의 출사 구멍(8)에 내접하도록, 하우징(2)의 출사 구멍(8)보다 전방 측으로 크게 돌출하도록 구성된다.

또, 챔버 본체(14)의 내부 측에 있어서, 출사 구멍(18)의 주연부로부터 내부 측으로 돌출하도록, 내측 돌출부(16)가 구성된다.

외측 돌출부(15) 및 내측 돌출부(16)에 둘러싸인 공간이, 출사 챔버(5)로서 기능한다. 출사 챔버(5)를 구성하는 부재인 외측 돌출부(15) 및 내측 돌출부(16) 자체를, 출사 챔버라고 부르는 것도 가능하다.

외측 돌출부(15) 및 내측 돌출부(16)는, 챔버 본체(14)와 일체적으로 형성되어도 되고, 별개로 형성된 후에 챔버 본체(14)에 접속되어도 된다.

출사 챔버(5)는, 방사선(R)의 출사축(EA)을 중심축으로 하여, 콘 형상이 되도록 구성된다. 출사 챔버(5)는, 방사선(R)의 출사축(EA)의 방향에 있어서, 중앙 부분의 단면적이 크고, 전후의 단부에 가까워짐에 따라 단면적이 작아지도록 구성된다. 즉, 출사 챔버(5)는, 전후의 단부에 가까워짐에 따라 좁혀지는 것과 같은 형상이 된다.

챔버 본체(14)의 우측 전방 모서리부에는, 입사창(19)이 형성된다. 입사창(19)은, 에너지 빔(EB)의 입사축(IA) 상에서, 하우징(2)의 우측면의 입사 구멍(9)과 늘어서는 위치에 형성된다.

또, 챔버 본체(14)의 우측 전방 모서리부의 내부 측에 있어서, 입사창(19)을 둘러싸는 위치로부터 에너지 빔(EB)의 입사축(IA)의 방향을 따라 돌출하도록, 내측 돌출부(17)가 구성된다.

챔버 본체(14)의 내부 공간 중, 내측 돌출부(17)에 둘러싸인 공간이, 입사 챔버(4)로서 기능한다. 입사 챔버(4)를 구성하는 내측 돌출부(17) 및 챔버 본체(14)의 우측 전방 모서리부의 부분 자체를, 입사 챔버라고 부르는 것도 가능하다.

내측 돌출부(17)는, 챔버 본체(14)와 일체적으로 형성되어도 되고, 별개로 형성된 후에 챔버 본체(14)에 접속되어도 된다.

입사 챔버(4)는, 에너지 빔(EB)의 입사축(IA)을 중심축으로 하여, 콘 형상이 되도록 구성된다. 입사 챔버(4)는, 에너지 빔(EB)의 입사축(IA)의 방향에 있어서, 챔버 본체(14)의 내부 측의 단부에 가까워짐에 따라 단면적이 작아지도록 구성된다. 즉, 입사 챔버(4)는, 내부 측의 단부에 가까워짐에 따라 좁혀지는 것과 같은 형상이 된다.

챔버 본체(14)의 내부 공간 중, 출사 챔버(5)로서 기능하는 내측 돌출부(16)의 내부 공간, 및 입사 챔버(4)로서 기능하는 내측 돌출부(17)의 내부 공간을 제외한 공간이, 진공 챔버(3)로서 기능한다. 진공 챔버(3)를 구성하는 부분 자체를, 진공 챔버라고 부르는 것도 가능하다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 챔버 본체(14)는, 하우징(2)의 좌측면의 관통 구멍(12)으로부터 하우징(2)의 외부로 돌출하는 부분을 갖고, 그 선단이 배기용 펌프(20)에 접속된다.

배기용 펌프(20)에 의하여 진공 챔버(3) 내가 배기되어, 진공 챔버(3)가 감압된다. 이에 의하여, 진공 챔버(3) 내에서 생성되는 방사선(R)의 감쇠가 억제된다.

진공 챔버(3) 내는, 입사 챔버(4) 및 출사 챔버(5)에 대하여 감압 분위기이면 되고, 반드시 진공 분위기가 아니어도 된다. 또, 진공 챔버(3) 내에 불활성 가스가 공급되고 있어도 된다.

배기용 펌프(20)의 구체적인 구성은 한정되지 않고, 진공 펌프 등의 임의의 펌프가 이용되어도 된다.

원료 공급 기구(6)는, 진공 챔버(3) 내의 플라스마 생성 영역(21)에서 플라스마(P)를 생성하고, 방사선(R)(X선, EUV광)을 방출하기 위한 기구이다.

원료 공급 기구(6)는, 원료 공급용 원반 형상의 회전체(22), 및 액상의 플라스마 원료(방사선 원료)(23)를 수용하는 컨테이너(24)를 포함한다. 회전체(22) 및 컨테이너(24)는, 진공 챔버(3)의 내부에 배치된다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 원반 형상의 회전체(22)에는, 에너지 빔(EB)이 입사하는 입사 영역(25)이 설정되어 있다. 회전체(22)는, 입사 영역(25)이 입사축(IA)과 출사축(EA)의 교점의 위치에 배치되도록, 진공 챔버(3) 내에 배치된다.

회전체(22)의 입사 영역(25)에는 플라스마 원료(23)가 공급되고, 입사 영역(25)에 에너지 빔(EB)이 입사함으로써, 플라스마(P)가 생성된다.

진공 챔버(3) 내의 플라스마(P)가 생성되는 영역(공간)이, 플라스마 생성 영역(21)이 된다. 따라서, 플라스마 생성 영역(21)은, 회전체(22)의 입사 영역(25)의 위치에 대응한 영역이 된다.

광원 장치(1)에는, 이와 같이, 에너지 빔(EB)의 조사에 의하여 플라스마(P)가 생성되는 플라스마 생성 영역(21)에 전기장을 인가하는 전기장 인가부(50)가 설치된다. 전기장 인가부(50)는, 회전체(22)에 공급된 플라스마 원료(23)와는 상이한 전위로 설정되는 부재이다. 따라서, 전기장 인가부(50)의 전위는, 플라스마 원료(23)에 대하여 고전위(또는 저전위)가 되도록 설정된다.

전형적으로는, 전기장 인가부(50)는, 플라스마 생성 영역(21)을 사이에 두고 회전체(22)에 면하여 배치된 도전체이다. 특히 전기장 인가부(50)는, 고온 플라스마(P)에 노출된 부분이 되기 때문에, 고융점의 금속 등을 이용하여 구성하는 것이 바람직하다.

전기장 인가부(50)의 전위를 적절히 설정함으로써, 플라스마 원료(23)와 전기장 인가부(50) 사이의 공간에는, 플라스마 원료(23)와 전기장 인가부(50) 사이의 전위차(전압)에 따른 전기장이 발생한다. 이 전기장이 플라스마 생성 영역(21)에 인가된다.

본 실시 형태에서는, 전기장 인가부(50)는, 챔버부(C)를 구성하는 부재이다. 구체적으로는, 진공 챔버(3), 입사 챔버(4), 또는 출사 챔버(5) 중 적어도 1개를 구성하는 부재가, 전기장 인가부(50)로서 이용된다.

도 1에 나타내는 예에서는, 진공 챔버(3)를 구성하는 챔버 본체(14)와, 출사 챔버(5)를 구성하는 내측 돌출부(16)와, 입사 챔버(4)를 구성하는 내측 돌출부(17)가 전기적으로 접속되고, 챔버 본체(14), 내측 돌출부(16), 및 내측 돌출부(17)에 의하여 전기장 인가부(50)가 구성된다.

전기장 인가부(50)에 설정되는 전위나, 전기장이 인가된 플라스마(P)의 거동 등에 대해서는, 뒤에 상세하게 설명한다.

제어부(7)는, 광원 장치(1)가 갖는 각 구성 요소의 동작을 제어한다.

예를 들면, 제어부(7)에 의하여, 빔원(13)이나 배기용 펌프(20)의 동작이 제어된다. 또 제어부(7)에 의하여, 뒤에 설명하는 각종 모터, 플라스마 원료 순환 장치, 외부 전압원 등의 동작이 제어된다.

제어부(7)는, 예를 들면 CPU나 메모리(RAM, ROM) 등의 컴퓨터에 필요한 하드웨어 회로를 갖는다. CPU가 메모리에 기억되어 있는 제어 프로그램을 RAM에 로드하여 실행함으로써, 다양한 처리가 실행된다.

제어부(7)로서, 예를 들면 FPGA(Field Programmable Gate Array) 등의 PLD(Programmable Logic Device), 그 외 ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등의 디바이스가 이용되어도 된다.

도 1에서는, 제어부(7)는 기능 블록으로서 모식적으로 도시되어 있지만, 제어부(7)가 구성되는 위치 등은 임의로 설계되어도 된다.

본 실시 형태에서는, 제어부(7)는, 후술하는 방사선 진단부(29)로부터의 방사선(R)의 상태의 측정 결과에 의거하여 플라스마 원료(23)와 전기장 인가부(50)의 전위차를 제어한다.

도 1에 나타내는 예에서는, 광원 장치(1)는, 외부 전압원(51)에 접속된다. 외부 전압원(51)은, 플라스마 원료(23)(컨테이너(24))에 접속되고, 플라스마 원료(23)에 임의의 전압을 거는 전압원이다. 제어부(7)는, 방사선(R)의 상태에 따라 외부 전압원(51)의 출력을 조정하고, 플라스마 원료(23)와 전기장 인가부(50)의 전위차를 제어한다. 이하에서는, 플라스마 원료(23)와 전기장 인가부(50)의 전위차를, 플라스마 생성 영역(21)에 대한 인가 전압(V)으로 기재한다.

본 실시 형태에서는, 제어부(7)는, 전위 제어부로서 기능한다.

이하, 광원 장치(1)를 구성하는 각종 챔버, 및 원료 공급 기구(6)에 대하여, 상세하게 설명한다.

[입사 챔버]

입사 챔버(4)는, 챔버 본체(14)의 우측 전방 모서리부에 있어서, 내측 돌출부(17)에 의하여 구성된다. 챔버 본체(14)의 우측 전방 모서리부에는 입사창(19)이 배치되고, 빔원(13)으로부터 출사되는 에너지 빔(EB)은, 입사창(19)을 통과하여, 입사축(IA)을 따라, 입사 챔버(4)의 내부에 입사한다.

또한, 에너지 빔(EB)의 입사축(IA)은, 입사 챔버(4)의 내부에 입사하는 에너지 빔(EB)의 광축(주축)이라고도 할 수 있다.

입사창(19)은, 에너지 빔(EB)을 투과 가능한 재료로 이루어지고, 입사 챔버(4)의 내외의 압력차에 견딜 수 있는 두께로 설계된다.

에너지 빔(EB)이 전자 빔인 경우, 예를 들면, 티탄이나 알루미늄과 같은 금속의 막을 이용할 수 있다.

에너지 빔(EB)이 레이저 빔인 경우, 예를 들면, 유리 재료(석영 유리)를 이용할 수 있다.

그 외, 에너지 빔(EB)을 투과 가능한 임의의 재료가 이용되어도 된다.

내측 돌출부(17)는, 회전체(22)의 표면(22a)의 입사 영역(25)을 향하여 돌출하고, 돌출 측의 선단에 입사 측 애퍼처(26)가 형성된다.

입사 측 애퍼처(26)는, 에너지 빔(EB)의 입사축(IA) 상에서, 입사창(19)과 늘어서도록 배치된다.

입사 측 애퍼처(26)는, 에너지 빔(EB)을 입사 챔버(4)로부터 진공 챔버(3) 내에 입사한다. 즉 입사창(19)으로부터 입사축(IA)을 따라 진행하는 에너지 빔(EB)은, 입사 측 애퍼처(26)를 통과하여, 진공 챔버(3) 내에 배치된 회전체(22)에 입사한다.

입사 챔버(4)의 내부에는, 비산한 플라스마 원료(23)나 데브리를 포착하기 위한 포착 기구가 배치된다.

도 1에 나타내는 예에서는, 보충 기구로서, 에너지 빔(EB)을 투과하여, 플라스마 원료(23)나 데브리를 포착하는 판 형상의 회전 부재인 회전식 창(27)이 배치된다. 회전식 창(27)은, 예를 들면, 원반 형상으로 구성된다.

회전식 창(27) 중심부에는, 도시를 생략한 모터의 회전축이 장착되어 있다. 모터가 회전축을 회전시킴으로써, 회전식 창(27)은 회전한다. 모터는, 제어부(7)에 의하여 구동 제어된다.

모터는, 하우징(2)의 외부에 형성되고, 하우징(2) 및 챔버 본체(14)에 형성된 도시하지 않은 관통 구멍을 통과하여 회전축이 회전식 창(27)에 접속된다. 챔버 본체(14)에 회전축을 도입할 때에는 메커니컬 시일이 이용되고, 입사 챔버(4) 내의 분위기(후술하는 가스 분위기)를 유지하면서, 회전식 창(27)의 회전이 허용된다.

또, 회전식 창(27)을 회전시키는 회전축은, 에너지 빔(EB)의 입사축(IA)과는 오프셋된 위치에 배치된다. 이에 의하여, 에너지 빔(EB)은, 회전식 창(27)의 회전축에 간섭되지 않고, 회전식 창(27)의 빔 투과 영역을 통과하여 진행하는 것이 가능해진다.

회전식 창(27)을 회전시킴으로써, 회전식 창(27)의 빔 투과 영역의 실질적인 면적을 증대시키는 것이 가능해지고, 회전식 창(27)의 장수명화를 도모하는 것이 가능해지고, 회전식 창(27)의 교환 빈도를 저감시키는 것이 가능해진다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 챔버 본체(14)에는, 입사 챔버(4)에 연결하도록, 가스 주입로(28)가 설치된다. 가스 주입로(28)를 통하여, 도시를 생략한 가스 공급 장치로부터, 입사 챔버(4) 내에 가스가 공급된다.

공급되는 가스는, 에너지 빔(EB)에 대하여 투과율이 높은 가스이며, 예를 들면 아르곤(Ar)이나 헬륨(He)과 같은 희가스 등이 채용된다.

가스는, 입사 챔버(4)의 내부의 압력을 증가시키기 위하여 공급된다. 즉 가스 주입로(28)로부터 입사 챔버(4) 내에 가스가 공급됨으로써, 입사 챔버(4)의 내부 압력을, 진공 챔버(3)의 내부 압력보다 충분히 높은 압력으로 유지하는 것이 가능해진다.

내측 돌출부(17)는, 돌출 측(입사 측 애퍼처(26)가 형성되어 있는 측)으로 나아감에 따라 단면적이 작아지는 콘 형상으로 이루어진다. 그리고, 그 선단부에는 입사 측 애퍼처(26)가 설치되어 있다. 이에 의하여, 가스를 공급하여 입사 챔버(4)의 내부 압력을 증가시키는 것에 유리한 구성으로 되어 있다.

또 내측 돌출부(17)가 콘 형상으로 구성됨으로써, 챔버 본체(14) 내에 있어서 내측 돌출부(17)가 차지하는 공간을 작게 하는 것이 가능해지고, 다른 부재의 배치 설계 등의 자유도를 향상시키는 것이 가능해진다. 그 결과, 장치의 소형화를 도모하는 것이 가능해진다.

[출사 챔버]

출사 챔버(5)는, 출사축(EA)을 중심축으로 하는 콘 형상으로 이루어지고, 전방 측의 단부(외측 돌출부(15)의 전방 측의 단부)에 마스크 검사 장치 등의 이용 장치가 접속된다. 도 1에 나타내는 예에서는, 이용 장치의 일부를 이루는 챔버로서, 애플리케이션 챔버(30)가 접속된다.

애플리케이션 챔버(30) 내의 압력은 대기압이어도 된다. 또, 애플리케이션 챔버(30)의 내부는, 필요에 따라 가스 주입로(31)로부터 가스(예를 들면, 불활성 가스)를 도입하여 퍼지해도 된다. 또 애플리케이션 챔버(30)의 내부의 가스는 도시를 생략한 배기 수단에 의하여 배기되어 있어도 된다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 외측 돌출부(15)에는, 출사 챔버(5)에 연결하도록, 가스 주입로(32)가 설치된다. 가스 주입로(32)를 통하여, 도시를 생략한 가스 공급 장치로부터, 출사 챔버(5) 내에 가스가 공급된다.

공급되는 가스는, 방사선(R)에 대하여 투과율이 높은 가스이며, 예를 들면 아르곤이나 헬륨과 같은 희가스 등이 채용된다.

아르곤이나 헬륨은, 에너지 빔(EB) 및 방사선(R)의 양쪽 모두에 대하여 투과율이 높은 가스로서 이용하는 것이 가능하다. 따라서, 입사 챔버(4) 및 출사 챔버(5)의 양쪽 모두에 같은 가스가 공급되어도 된다.

이 경우, 가스 공급 장치를 공통되게 이용하는 것이 가능해지므로, 장치의 간소화를 도모하는 것이 가능하다. 물론 입사 챔버(4)에 공급되는 가스와, 출사 챔버(5)에 공급되는 가스로서, 서로 상이한 가스가 이용되어도 된다.

가스는, 출사 챔버(5)의 내부의 압력을 증가시키기 위하여 공급된다. 즉, 가스 주입로(32)로부터 출사 챔버(5) 내에 가스가 공급됨으로써, 출사 챔버(5)의 내부 압력을, 진공 챔버(3)의 내부 압력보다 충분히 높은 압력으로 유지하는 것이 가능해진다.

출사 챔버(5)의 내부에는, 출사 챔버(5)의 내에 입사한 방사선(R)을 이용 장치 내(애플리케이션 챔버(30) 내)에 도광하여 집광하기 위한 컬렉터(집광경)(33)가 배치되어 있다. 도 1에서는, 출사 챔버(5)에 입사하여 집광되는 방사선(R)의 성분이 해칭으로 도시되어 있다.

컬렉터(33)의 외표면은, 냉각과 위치 맞춤의 목적으로 출사 챔버(5)의 내면(외측 돌출부(15)의 내면)에 접촉하고 있다.

컬렉터(33)로서는, 예를 들면, 단일 셸의 사입사 반사경이 이용된다. 컬렉터(33) 본체는, 금속 부재(예를 들면 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 스테인리스)로 구성된다.

컬렉터(33)의 내측의 반사면의 반사 코팅은 임의이지만, 방사선(R)을 반사하는 반사 코팅 재료로서는, 예를 들면 루테늄(Ru)이 적합하다.

또한, 컬렉터(33)를, 본체에 고가의 Ru를 코팅한 구조로 하는 대신에, 본체를 유리(이산화규소: SiO₂)로 하고, 내측을 연마하여 방사선 반사면을 형성하도록 구성해도 된다.

이 유리제 컬렉터는, 반사면의 반사율은 Ru 코팅이 실시된 금속 부재제 컬렉터와 비교하면 반사율은 낮지만, 당해 Ru 코팅 컬렉터와 비교하면 재료 비용이 매우 낮아, 빈번한 교환이 가능해진다.

출사 챔버(5)를 구성하는 내측 돌출부(16)는, 회전체(22)의 표면(22a)의 입사 영역(25)을 향하여 돌출하고, 돌출 측의 선단에 출사 측 애퍼처(34)가 형성된다.

출사 측 애퍼처(34)는, 방사선(R)의 출사축(EA) 상에서, 챔버 본체(14)의 출사 구멍(18), 및 하우징(2)의 출사 구멍(8)과 늘어서도록 배치된다.

출사 측 애퍼처(34)는, 방사선(R)을 진공 챔버(3)로부터 출사 챔버(5) 내에 입사시킨다. 즉, 플라스마(P)로부터 방출되는 방사선(R)의 일부가, 출사 측 애퍼처(34)를 통과하여 컬렉터(33)에 입사한다. 컬렉터(33)에 의하여 방사선(R)이 도광되고, 애플리케이션 챔버(30) 내에서 집광된다.

출사 측 애퍼처(34)의 개구 면적을 적절히 설계함으로써, 컬렉터(33)에 입사하는 방사선(R)의 개구각을 제어하는 것이 가능해진다.

또한, 방사선(R)의 출사축(EA)은, 플라스마(P)로부터 출사 챔버(5) 내에 받아들여지는 방사선(R)의 광축(주축)이라고도 할 수 있다.

내측 돌출부(16)는, 돌출 측(출사 측 애퍼처(34)가 형성되어 있는 측)으로 나아감에 따라 단면적이 작아지는 콘 형상으로 이루어진다. 따라서, 내측 돌출부(16)를 컬렉터 콘이라고 부르는 것도 가능하다.

콘 형상으로 이루어지는 내측 돌출부(16)의 선단부에는 출사 측 애퍼처(34)가 설치되어 있으므로, 가스를 공급하여 출사 챔버(5)의 내부 압력을 증가시키는 것에 유리한 구성으로 되어 있다.

또 내측 돌출부(16)가 콘 형상으로 구성됨으로써, 챔버 본체(14) 내에 있어서 내측 돌출부(16)가 차지하는 공간을 작게 하는 것이 가능해지고, 다른 부재의 배치 설계 등의 자유도를 향상시키는 것이 가능해진다. 그 결과, 장치의 소형화를 도모하는 것이 가능해진다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 출사 챔버(5)와 애플리케이션 챔버(30)의 사이에는, 필터막(35)이 설치된다.

필터막(35)은, 진공 챔버(3) 내의 플라스마 생성 영역(21)과, 애플리케이션 챔버(30)를 물리적으로 분리하기(물리적으로 공간을 분리하기) 위한 것이며, 비산하는 플라스마 원료(23)나 데브리의 애플리케이션 챔버(30)에 대한 진입을 방지한다.

필터막(35)은, 플라스마 생성 영역(21)에서 발생하는 방사선(R)을 투과하는 재료로 이루어진다. 방사선(R)이 X선인 경우, 필터막(35)은 예를 들면, X선에 대한 투과율이 매우 높은 베릴륨 박막에 의하여 구성된다. 방사선(R)이 EUV광인 경우는, 예를 들면, 지르코늄(Zr)에 의하여 구성된다.

또한, 출사 챔버(5) 내는 가스가 공급되지만 진공 챔버(3)와 공간적으로 접속되므로 감압 분위기이다. 한편, 애플리케이션 챔버(30) 내는, 상기한 바와 같이 대기압이어도 된다.

이 경우, 출사 챔버(5)와 애플리케이션 챔버(30)의 사이에는 압력차가 발생한다. 따라서, 필터막(35)의 두께는, 이 압력차에 견딜 수 있는 두께가 된다. 즉, 필터막(35)은, 진공 챔버(3)와 공간적으로 접속되는 출사 챔버(5) 내의 감압 분위기를 파괴하지 않도록 구성된다.

출사 챔버(5)의 내부에는, 차폐 부재(중앙 엄폐)(36)가 배치된다.

차폐 부재(36)는, 방사선(R)의 출사축(EA) 상에서, 챔버 본체(14)의 출사 구멍(18), 하우징(2)의 출사 구멍(8), 및 필터막(35)과 늘어서도록 배치된다.

플라스마(P)로부터 방출되어 출사 챔버(5)에 입사하는 방사선(R) 중에는, 컬렉터(33)에 의하여 집광되지 않고, 출사 챔버(5) 내를 진행하는 방사선 성분도 존재할 수 있다. 이 집광되지 않는 방사성 성분의 적어도 일부는 퍼지면서 진행한다. 이와 같은 방사선 성분은, 통상, 이용 장치에서는 이용되지 않아, 불필요한 경우가 많다.

본 실시 형태에서는, 차폐 부재(36)에 의하여, 컬렉터(33)에 의하여 집광되지 않는 방사선 성분을 차광하는 것이 가능하다.

또 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 입사 챔버(4)의 후방 측에, 좌우 방향으로 연장되도록 가스 노즐(37)이 설치된다. 가스 노즐(37)은, 챔버 본체(14)의 우측면에, 시일 부재 등을 통하여 설치된다.

가스 노즐(37)은, 도시를 생략한 가스 공급 장치에 접속되고, 챔버 본체(14) 내에 가스를 공급한다.

도 1에 나타내는 예에서는, 가스 노즐(37)로부터, 입사축(IA)과 출사축(EA) 사이의 축간 영역의 우측으로부터 좌우 방향을 따라 좌측을 향하여 가스가 내뿜어진다. 이에 의하여, 입사 영역(25)으로부터 방출되는 데브리를, 입사축(IA) 및 출사축(EA)으로부터 멀어지는 방향으로 이동시키는 것이 가능해진다.

[원료 공급 기구]

도 2는, 원료 공급 기구(6)의 구성예를 나타내는 모식도이다.

도 2에는, 도 1의 화살표 A의 방향에서 회전체(22) 및 컨테이너(24)를 본 경우가 도시되어 있다. 따라서 도 2에는, 회전체(22)의 표면(22a) 측이 도시되어 있다.

도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 원료 공급 기구(6)는, 회전체(22)와, 컨테이너(24)와, 모터(38)와, 축부(39)와, 스키머(40)와, 플라스마 원료 순환 장치(41)를 포함한다.

회전체(22)는, 원반 형상의 부재이며, 회전축(O)을 중심으로 회전함으로써, 플라스마 생성 영역(21)에 플라스마 원료(23)를 공급한다. 회전체(22)는, 표면(22a) 및 이면(22b)을 갖고, 표면(22a)에 에너지 빔(EB)이 입사하도록 배치된다. 또 표면(22a)의 소정의 위치에, 에너지 빔(EB)이 입사하는 입사 영역(25)이 설정된다.

반대로 말하면, 회전체(22)의 2개의 주면 중, 에너지 빔(EB)이 입사하는 입사 영역(25)이 설정되는 주면이 표면(22a)이 된다. 그리고 반대 측의 주면이, 이면(22b)이 된다.

따라서 플라스마(P)가 생성되는 플라스마 생성 영역(21)은, 회전체(22)의 표면(22a)에 접한 영역이 된다. 플라스마 생성 영역(21)에 전기장을 인가하는 전기장 인가부(50)는, 회전체(22)의 표면(22a)에 대향하여 배치된다. 여기서, 표면(22a)에 대향하는 배치란, 예를 들면 표면(22a)에 면하는 위치(표면(22a)으로부터 보이는 위치)에 배치하는 것을 의미한다.

도 1에 나타내는 예에서는, 전기장 인가부(50)가 되는 챔버 본체(14)의 전방 측의 내벽과 내측 돌출부(17)가, 표면(22a)에 대향하여 배치되어 있다. 이와 같이, 표면(22a)에 대향하는 부재를 전기장 인가부(50)로서 이용함으로써, 플라스마 생성 영역(21)에 효율적으로 전기장을 인가하는 것이 가능해진다.

또한, 플라스마 생성 영역(21)에 전기장을 인가하기 위하여, 원료 공급 기구(6) 중 플라스마 원료(23)에 접촉하는 부분(회전체(22), 컨테이너(24), 스키머(40), 플라스마 원료 순환 장치(41))이나, 그것들과 전기적으로 접속하는 부분(모터(38)나 축부(39))은, 전기장 인가부(50)가 되는 부분(도 1에서는 챔버 본체(14), 내측 돌출부(16 및 17))에 대하여 절연된다.

따라서, 컨테이너(24)는, 절연성의 토대 등을 통하여 챔버 본체(14)에 배치되고, 컨테이너(24)나 회전체(22)에 접속하는 부분도, 챔버 본체(14) 등과 쇼트하지 않도록 적절히 구성된다.

회전체(22)는, 예를 들면 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 탄탈(Ta) 등의 고융점 금속을 이용하여 구성된다.

회전체(22)는, 하방 측의 일부가, 컨테이너(24)에 저류된 플라스마 원료(23)에 침지되어 있다. 이때, 회전체(22)의 위치나, 컨테이너(24) 내의 플라스마 원료(23)의 저류량은, 적어도 회전체(22)의 표면(22a)의 일부가 플라스마 원료(23)에 잠기도록 설정된다.

방사선(R)으로서 X선이 출사되는 경우는, 플라스마 원료(23)로서 X선 원료가 이용된다. X선 원료는 상온에서 액체 형상인 금속이며, 예를 들면, 갈륨(Ga)이나, 갈륨, 인듐(In) 및 주석(Sn)의 공정합금인 갈린스탄(등록 상표) 등의 갈륨 합금을 이용할 수 있다.

방사선(R)으로서 EUV광이 출사되는 경우는, 플라스마 원료(23)로서 EUV 원료가 이용된다. EUV광을 방출하기 위한 원료로서는, 예를 들면, 액체 형상의 주석(Sn)이나 리튬(Li)이 이용된다.

Sn, Li는 상온에서는 고체이므로, 컨테이너(24)에는 도시를 생략한 온도 조절 수단이 설치된다. 예를 들면, EUV 원료가 Sn인 경우는, 컨테이너(24)는 Sn의 융점 이상의 온도로 유지된다.

회전체(22)의 이면(22b)의 중심부에는, 모터(38)의 축부(39)가 접속된다. 제어부(7)에 의하여 모터(38)의 동작이 제어되고 축부(39)를 통하여 회전체(22)가 회전된다.

축부(39)는, 회전체(22)의 표면(22a)에 직교하는 방향으로 연장되는 기둥 형상의 부재이며, 그 중심축이 회전체(22) 및 모터(38)의 회전축(O)이 된다.

축부(39)는, 하우징(2)의 관통 구멍(10)을 통과하여, 메커니컬 시일(42)을 통하여, 진공 챔버(3) 내에 도입된다. 이때, 축부(39)는, 하우징(2)(관통 구멍(10))과 접촉하지 않도록 배치된다. 메커니컬 시일(42)은, 진공 챔버(3) 내의 감압 분위기를 유지하면서, 축부(39)의 회전을 허용한다. 또 메커니컬 시일(42)은, 전기 절연성의 재료를 이용하여 구성되고, 축부(39)(회전체(22))를 진공 챔버(3)에 대하여 절연한다.

상기한 바와 같이, 회전체(22)는, 컨테이너(24)에 저류된 플라스마 원료(23)에 침지하도록 배치된다. 이 상태에서, 회전체(22)가 축부(39)를 중심으로 회전하면, 표면(22a)에 융합된 플라스마 원료(23)가 컨테이너(24)로부터 끌어 올려진다. 이 방식에 의하여, 표면(22a)의 전체 둘레에 걸쳐 플라스마 원료(23)가 도포된다. 또, 표면(22a)에 도포된 플라스마 원료(23)는, 회전체(22)의 회전과 함께, 에너지 빔(EB)의 입사 영역(25)으로 수송된다.

이와 같이, 본 실시 형태에서는, 컨테이너(24), 모터(38), 및 축부(39)에 의하여, 회전체(22)에 플라스마 원료(23)가 공급된다. 본 실시 형태에서는, 컨테이너(24), 모터(38), 및 축부(39)에 의하여, 원료 공급부가 실현된다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 회전체(22)의 표면(22a)의 주연부의 근방에, 에너지 빔(EB)이 입사하는 입사 영역(25)이 설정된다. 이 입사 영역(25)에 플라스마 원료(23)가 공급되도록, 원료 공급부(모터(38) 및 축부(39))의 구성 및 동작이 적절히 설계된다.

스키머(40)는, 회전체(22)의 표면(22a) 상에 공급되는 플라스마 원료(23)의 막두께를 소정의 막두께로 조정하기 위한 막두께 조정 부재로서, 회전체(22)의 주연부의 소정의 위치에 설치된다.

스키머(40)는, 예를 들면 채널 구조를 갖는 구조체이며, 그 내측에 회전체(22)를 사이에 끼도록 소정의 간극을 두고 배치된다. 스키머(40)는, 회전체(22)의 표면(22a)에 도포된 플라스마 원료(23)의 일부를 긁어 내는 스크레이퍼로서 기능한다.

회전체(22)의 표면(22a)과 스키머(40)의 간격은, 회전체(22)의 표면(22a)의 에너지 빔(EB)이 입사하는 입사 영역(25)에 있어서의 플라스마 원료(23)의 막두께에 대응한다. 그리고, 스키머(40)는, 회전체(22)의 표면(22a)의 입사 영역(25)에 있어서의 플라스마 원료(23)의 막두께를, 소정의 막두께로 조정 가능한 위치에 배치된다.

회전체(22)의 표면(22a)과 스키머(40)의 간격을 적절히 설정한다. 이에 의하여, 컨테이너(24)의 원료 저류 부분에 있어서 회전체(22)에 도포된 액체 형상의 플라스마 원료(23)는, 회전체(22)의 회전에 의하여 스키머(40)를 통과할 때에, 회전체(22) 상에 있어서의 막두께가 소정의 막두께가 되도록 조정된다.

스키머(40)에 의하여 막두께가 조정된 회전체(22) 상의 플라스마 원료(23)는, 회전체(22)의 회전과 함께 에너지 빔(EB)이 입사하는 입사 영역(25)으로 수송된다. 즉, 회전체(22)의 회전 방향은, 회전체(22) 상의 플라스마 원료(23)가 스키머(40)를 통과 후, 입사 영역(25)으로 수송되는 방향이다. 그리고, 입사 영역(25)에 있어서, 회전체(22) 상의 플라스마 원료(23)에 에너지 빔(EB)이 조사되어, 플라스마(P)가 발생된다.

스키머(40)에 의하여, 입사 영역(25)에 거의 균일하게 플라스마 원료(23)를 공급하는 것이 가능해진다. 입사 영역(25)에 있어서의 플라스마 원료(23)의 두께를 안정시킴으로써, 플라스마(P)로부터 방사되는 방사선(R)의 강도를 안정시키는 것이 가능해진다.

플라스마 원료 순환 장치(41)는, 방사선(R)의 발생 동작에 의하여 플라스마 원료(23)가 소비된 경우에, 적절히 컨테이너(24)에 플라스마 원료(23)를 보충한다. 또, 플라스마 원료 순환 장치(41)는, 플라스마 원료(23)의 온도 조정 기구(냉각 기구)로서도 기능한다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 플라스마 원료 순환 장치(41)는, 원료 유입 관로(44)와, 원료 배출 관로(45)와, 원료 저류조(46)와, 원료 구동부(펌프)(47)와, 온도 조정 기구(48)를 포함한다.

원료 저류조(46)에는, 플라스마 원료(23)가 저류된다.

원료 유입 관로(44) 및 원료 배출 관로(45)는, 원료 저류조(46)와 컨테이너(24)를 연통하도록, 원료 저류조(46)와 컨테이너(24)의 사이에 설치된다.

원료 구동부(47)는, 원료 유입 관로(44)에 설치된다. 원료 구동부(47)가 구동함으로써, 원료 저류조(46)에 저류된 플라스마 원료(23)가 원료 유입 관로(44)에 유출되고, 원료 저류조(46), 원료 유입 관로(44), 컨테이너(24), 및 원료 배출 관로(45)의 순환계로, 플라스마 원료(23)를 순환시키는 것이 가능해진다.

원료 구동부(47)로서는, 예를 들면 자력(磁力)에 의하여 액체 금속(플라스마 원료(23))을 수송하는 것이 가능한 전자 펌프가 이용된다. 물론, 다른 종류의 펌프가 이용되어도 된다.

본 실시 형태에서는, 원료 저류조(46) 및 원료 구동부(47)는, 진공 챔버(3)의 외부이고, 또한 하우징(2)의 외부에 배치된다.

플라스마 원료 순환 장치(41)로부터 컨테이너(24)로 연장되는 원료 유입 관로(44) 및 원료 배출 관로(45)는, 하우징(2)의 관통 구멍(11)을 통과하여, 시일 부재(49)를 통하여 진공 챔버(3) 내에 도입되고, 컨테이너(24)에 접속된다. 이때, 원료 유입 관로(44) 및 원료 배출 관로(45)는, 하우징(2)(관통 구멍(11))과 접촉하지 않도록 배치된다.

시일 부재(49)는, 진공 챔버(3) 내의 감압 분위기를 유지하면서, 원료 유입 관로(44) 및 원료 배출 관로(45)를 진공 챔버(3)의 외측으로부터 내측으로 관통하는 것을 허용한다. 또 시일 부재(49)는, 전기 절연성의 재료를 이용하여 구성되고, 원료 유입 관로(44) 및 원료 배출 관로(45)(플라스마 원료(23))를 진공 챔버(3)에 대하여 절연한다.

회전체(22)의 표면(22a)에 도포된 플라스마 원료(23) 중, 에너지 빔(EB)이 조사된 부분은 소비된다. 그 때문에, 방사선(R)(X선 또는 EUV광)의 발생 동작을 장기간 안정적으로 행하기 위해서는, 대용량의 플라스마 원료(23)를 컨테이너(24)에 저류할 필요가 있다.

한편, 광원 장치(1)의 진공 챔버(3)의 크기와의 균형으로부터, 진공 챔버(3)의 내부에 수용 가능한 컨테이너(24)의 크기에는 제약이 있어, 대용량의 플라스마 원료(23)를 컨테이너(24)에 저류하는 것이 곤란한 경우도 많다.

그래서, 대용량의 플라스마 원료(23)를 저류 가능한 원료 저류조(46)를 진공 챔버(3)의 외부에 설치하고, 원료 유입 관로(44)를 통하여 컨테이너(24)의 원료 저류 부분에 플라스마 원료(23)를 보충 가능하게 구성한다.

이에 의하여, 컨테이너(24)의 원료 저류 부분의 플라스마 원료(23)의 양은 장기간 일정하게 유지되고, 결과적으로 방사선(R)의 발생 동작을 장기간 안정적으로 행하는 것이 가능해진다.

즉, 플라스마 원료 순환 장치(41)는, 컨테이너(24)의 원료 저류 부분의 플라스마 원료(23)의 양이 일정해지도록, 컨테이너(24)의 원료 저류 부분과 원료 저류조(46)의 사이에서 플라스마 원료(23)를 순환한다.

또, 회전체(22)의 표면(22a)에 도포된 플라스마 원료(23)에 에너지 빔(EB)이 조사되면, 당해 플라스마 원료(23)(타깃)로부터 방사선(R)이 발생함과 동시에, 회전체(22) 자체가 가열된다. 이 가열된 회전체(22)는, 플라스마 원료(23)가 저류되어 있는 컨테이너(24)의 원료 저류 부분을 통과할 때마다, 컨테이너(24) 내의 플라스마 원료(23)와의 사이에서 열교환을 행한다.

그 때문에, 그대로는 컨테이너(24) 내의 플라스마 원료(23)의 온도는 서서히 변화해 버린다. 플라스마 원료(23)의 점도가 온도에 따라 변화하는 경우, 플라스마 원료(23)의 온도의 변화에 따라 플라스마 원료(23)에 대한 회전체(22)의 젖음성이 변화하여, 회전체(22)에 대한 플라스마 원료(23)의 부착 상태가 변화한다. 그 결과, 방사선(R)의 출력도 변화할 우려가 있다.

본 실시 형태에 따른 플라스마 원료 순환 장치(41)는, 비교적 대형의 원료 저류조(46)를 진공 챔버(3)의 외부(하우징(2)의 외부)에 구비한다.

그 때문에, 컨테이너(24)의 원료 저류 부분에 있어서 온도 변화한 플라스마 원료(23)가 원료 배출 관로(45)를 통하여 원료 저류조(46)에 유입했다고 하더라도, 원료 저류조(46) 내의 플라스마 원료(23)의 온도는 그다지 변화하지 않고, 거의 일정하게 유지된다.

그리고, 거의 일정하게 온도가 유지된 플라스마 원료(23)가, 원료 유입 관로(44)를 통하여 컨테이너(24)에 유입된다.

이와 같이, 플라스마 원료 순환 장치(41)에 의하여 플라스마 원료(23)를 순환시킴으로써, 컨테이너(24) 내의 플라스마 원료(23)의 온도는 거의 일정하게 유지된다. 따라서, 회전체(22)에 대한 플라스마 원료(23)의 부착 상태도 안정적이고, 방사선(R)의 출력을 안정시키는 것이 가능해진다.

또한, 원료 저류조(46) 내의 플라스마 원료(23)의 온도가, 원료 저류조(46)의 내부에 설치된 온도 조정 기구(48)에 의하여 조정되어도 된다.

원료 저류조(46)는, 진공 챔버(3)의 외부(하우징(2)의 외부)에 설치되어 있기 때문에, 진공 챔버(3)의 크기에 좌우되지 않는 대용량의 온도 조정 기구(48)를 이용할 수 있다. 이에 의하여, 플라스마 원료(23)의 온도를 단시간에 확실히 소정의 온도로 조정하는 것이 가능해진다.

이와 같이, 온도 조정 기구(48)를 갖는 플라스마 원료 순환 장치(41)를 이용함으로써, 플라스마 원료(23)의 온도를 일정하게 유지한 채로, 컨테이너(24)의 원료 저류 부분에 플라스마 원료(23)를 공급하는 것이 가능해진다.

예를 들면, 액체 상태에 있어서의 온도가 상온보다 높은 액체 금속이, 플라스마 원료(23)로서 이용된다고 한다. 이 경우여도, 상온보다 낮은 온도로 유지한 채로, 액상의 플라스마 원료(23)를, 컨테이너(24)에 공급하는 것이 가능하다.

또, 액체 상태에 있어서의 온도가 상온보다 낮은 액체 금속이, 플라스마 원료(23)로서 이용된다고 한다. 이 경우여도, 상온보다 높은 온도로 유지한 채로, 액상의 플라스마 원료(23)를, 컨테이너(24)에 공급하는 것이 가능하다.

또, 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 챔버 본체(14)의 전면 측에서, 진공 챔버(3)와 공간적으로 접속되는 영역에, 방사선 진단부(29)가 구성된다. 방사선 진단부(29)는, 방사선(R)의 출사축(EA)과는 상이한 방향으로 방사되는 방사선(R)이 입사하는 위치에 구성된다.

방사선 진단부(29)는, 플라스마(P)로부터의 방사선(R)의 상태를 측정한다. 여기서 방사선(R)의 상태란, 방사선(R)의 강도, 파장, 스펙트럼과 같은 방사선(R)의 물리적 상태이다. 예를 들면, 방사선(R)의 유무를 검출하는 검출기나, 방사선의 출력을 측정하는 측정기에 의하여 방사선 진단부(29)가 구성된다.

방사선 진단부(29)에 의한 측정 결과는, 방사선(R)의 진단이나, 플라스마(P)에 대한 인가 전압(V)의 제어에 이용된다.

또, 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 하우징(2)의 외측에 외부 전압원(51)이 배치된다. 외부 전압원(51)은, 예를 들면 GND 전위를 기준으로 하여 양의 측의 고전압(+HV)이나, 음의 측의 고전압(-HV)을 출력 가능하다. 외부 전압원(51)에 있어서 고전압이 인가되는 출력 단자는, 하우징(2)을 관통하는 피드스루(52)와, 챔버 본체(14)를 관통하는 피드스루(53)를 통하여, 컨테이너(24)에 접속된다. 피드스루(52 및 53)는, 전기 절연성의 재료를 이용하여 구성된다. 또 피드스루(53)는, 진공 챔버(3) 내의 감압 분위기를 유지한다.

상기한 제어부(7)가 외부 전압원(51)을 제어함으로써, 플라스마 원료(23)와 전기장 인가부(50)의 전위차(인가 전압(V))가 제어된다.

[플라스마 생성 영역에 대한 전기장의 인가]

도 3은, 플라스마 생성 영역(21)에 전기장을 인가하는 간이적인 모델을 나타내는 모식도이다.

상기한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 챔버 본체(14)(진공 챔버(3))가, 전기장 인가부(50)로서 설정된다. 즉, 플라스마 생성 영역(21)에 진공 분위기(감압 분위기)를 형성하는 용기(챔버 본체(14))의 구성 부재가, 전기장 인가부(50)로서 이용된다.

또한 도 1에 나타내는 예에서는, 챔버 본체(14)의 내벽에 설치되고, 플라스마 생성 영역(21)을 향하여 돌출한 내측 돌출부(16 및 17)도, 챔버 본체(14)와 전기적으로 접속되어 있고, 전기장 인가부(50)로서 기능한다.

도 3에는, 플라스마 원료(23)가 공급되는 회전체(22)와, 전기장 인가부(50)가 되는 챔버 본체(14)가, 절연체(55)를 통하여 접속된 모델이 모식적으로 도시되어 있다. 또 도 3에서는, 내측 돌출부(16 및 17)의 도시는 생략하고 있다.

예를 들면 컨테이너(24)를 챔버 본체(14)에 배치하기 위한 절연성의 토대, 모터(38)의 축부(39)를 챔버 본체(14)에 통과시키는 절연성의 메커니컬 시일(42), 및 원료 유입 관로(44) 및 원료 배출 관로(45)를 챔버 본체(14)에 통과시키는 절연성의 시일 부재(49) 등이, 절연체(55)가 된다.

이와 같이 각종 절연체(55)를 사이에 설치함으로써, 회전체(22)와 챔버 본체(14)는 전기적으로 분리된다.

또, 도 3에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 회전체(22)(플라스마 원료(23))가, 외부 전압원(51)(도 3에서는 HV로 기재)에 접속되고, 챔버 본체(14)가 GND 전위에 접속된다.

예를 들면, 외부 전압원(51)으로부터 GND 전위를 기준으로 하여 양의 고전압(+HV)이 출력되면, 회전체(22)에 공급된 플라스마 원료(23)는, 챔버 본체(14)에 대하여 고전위가 된다. 반대로, 외부 전압원(51)으로부터 GND 전위를 기준으로 하여 음의 고전압(-HV)이 출력되면, 회전체(22)에 공급된 플라스마 원료(23)는, 챔버 본체(14)에 대하여 저전위가 된다.

이 경우, 플라스마 생성 영역(21)에는, 플라스마 원료(23)와 챔버 본체(14) 사이의 전위차(+HV 또는 -HV)에 따른 전기장이 인가된다. 예를 들면 플라스마 원료(23)에 가해지는 전압이 클수록, 플라스마 생성 영역(21)에 걸리는 전기장의 강도는 커진다.

또, 플라스마 원료(23)와 챔버 본체(14)의 거리가 짧을수록, 플라스마 생성 영역(21)에 걸리는 전기장의 강도는 커진다. 예를 들면 챔버 본체(14)와 전기적으로 접속된 내측 돌출부(16)(또는 내측 돌출부(17))가 플라스마 생성 영역(21)을 향하여 돌출하고 있음으로써, 전기장의 강도를 크게 하는 것이 가능하다.

이와 같이, 플라스마 원료(23) 측에 고전압을 인가하고, 챔버 본체(14)는 GND 전위로 떨어뜨리는 구성으로 함으로써, 예를 들면 챔버 본체(14)를 하우징(2) 등에 대하여 전기적으로 분리할 필요가 없어진다. 또 챔버 본체(14)나 하우징(2)에 작업자들이 직접 접촉한 경우여도 감전될 우려가 없어, 안전한 장치를 실현하는 것이 가능하다.

이하에서는, 플라스마 생성 영역(21)에 있어서의 전기장의 작용에 대하여 설명한다.

[EUV 광원에 있어서의 전기장의 작용]

도 4는, EUV광을 발생시키는 플라스마에 전기장을 인가했을 때의 플라스마의 거동에 대하여 설명하기 위한 모식도이다.

이하에서는, 도 4를 참조하여, EUV광을 발생시키는 플라스마(P)가 생성되고, 그 플라스마(P)에 전기장이 인가되는 경우에 대하여 설명한다. 이 경우, 플라스마 원료(23)로서는, EUV 원료가 되는 Sn이나 Li 등이 이용된다. 또 에너지 빔(EB)의 강도 및 파장(에너지)은, EUV광을 발생 가능하도록 적절히 설정된다.

광원 장치(1)에서는, 에너지 빔(EB)이 플라스마 원료(23)에 조사됨으로써, 플라스마 원료(23)를 구성하는 원자가 음전하를 갖는 전자(60)와 양전하를 갖는 이온(61)으로 분리되어, 플라스마(P)가 생성된다. 이 때문에, 플라스마(P)에는, 음전하의 전자(60)와 양전하의 이온(61)이 다수 포함된다.

도 4에는, 플라스마(P)를 구성하는 이온(61)이 큰 원으로 모식적으로 도시되어 있고, 또 플라스마(P)를 구성하는 전자(60)가 작은 원으로 모식적으로 도시되어 있다. 또, 플라스마 원료(23)가 공급되어 에너지 빔(EB)이 입사하는 회전체(22)와, GND 전위에 접속된 전기장 인가부(50)가 직사각형의 영역으로서 모식적으로 도시되어 있다.

방사선(R)으로서 EUV광(극단 자외광)을 발생시키는 경우, 전기장 인가부(50)는, 회전체(22)에 공급된 플라스마 원료(23)에 대하여 고전위로 설정된다. 이 경우, 플라스마 원료(23)는 저전위가 되기 때문에, 플라스마 원료(23)의 근방에는 양전하의 이온(61)이 모인다. 이에 의하여, EUV광의 발광 효율을 높이는 것이 가능해진다.

이하에서는, EUV광을 발생시키는 플라스마(P)에 있어서의 전기장의 작용에 대하여 구체적으로 설명한다. 여기에서는, 플라스마 원료(23)로서 Sn을 이용하고, 에너지 빔(EB)으로서 레이저광을 이용하는 경우를 예로 들지만, 다른 플라스마 원료나 에너지 빔이 이용되어도 된다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 회전체(22)에 공급된 액체 형상의 주석(Sn)을 타깃으로 하여, 에너지 빔(EB)인 레이저광(레이저 빔)이 조사된다. 조사된 레이저광에 의하여 플라스마 원료(23)가 기화한다. 그리고 기화한 플라스마 원료(23)에 추가로 레이저광이 조사되고, 플라스마 원료(23)가 전리(플라스마화)된다. 그 결과, 양전하의 이온(61)(Sn+)과, 음전하의 전자(60)(e-)를 포함하는 플라스마(P)가 생성된다. 플라스마(P)는, 레이저광을 조사하여 생성된 레이저 생성 플라스마이다.

이 과정에서, 플라스마(P)는 단열 팽창에 의하여 체적이 증대한다. 또 플라스마(P)의 팽창 속도는, 예를 들면 전자 온도(Te)나 이온 온도(Ti)에 비례한다. 또한, 플라스마(P)는 체적이 증대하는 한편, 그 밀도는 저하하게 된다.

도 4에서는, 타깃인 플라스마 원료(23)를 전기장 인가부(50)보다 저전위로 설정하여, 플라스마(P)(플라스마 생성 영역(21))에 전기장이 인가된다.

여기에서는, 전기장 인가부(50)(챔버 본체(14) 등)의 전위는, GND 전위로 설정된다. 또 회전체(22)에 공급된 플라스마 원료(23)의 전위는, 음전위로 설정된다.

구체적으로는, 외부 전압원(51)으로부터 마이너스의 고전압(-HV)이 컨테이너(24)에 공급된다. 그리고 컨테이너(24)를 통하여, 플라스마 원료(23) 및 회전체(22)의 전위가 -HV가 된다.

EUV광을 발생시키기 위해서는, 예를 들면 EUV광을 발광 가능한 고온 플라스마의 상태로 플라스마(P)를 유지하는 것이 중요하다. 한편, 상기한 바와 같이 플라스마(P)가 팽창하면 플라스마(P)의 온도가 저하하고, 고온 플라스마로서의 상태를 유지하는 것이 어렵다. 이 플라스마(P)의 팽창에 수반하여, EUV광의 휘도(발광 강도)가 저하하는 것이 생각된다.

그래서 도 4에서는, 챔버 본체(14)가 GND 전위로 설정된 상태로, 플라스마 원료(23)에 마이너스의 인가 전압(V)=-HV가 인가된다. 이에 의하여, 플라스마 생성 영역(21)에는, 양전하의 이온(61)(Sn+)을 플라스마 원료(23)(회전체(22)) 측으로 이동시키는 전기장이 발생한다.

플라스마(P)를 구성하는 이온(61)(Sn+)은 회전체(22) 측으로 끌어당겨져, 회전체(22)의 근방에서는 이온 밀도가 상승한다. 즉 플라스마 생성 영역(21)에 발생하는 전기장은, 이온(61)(Sn+)을 가둔다고도 할 수 있다.

그 결과, 플라스마(P)의 팽창이 억제되므로, 고온 플라스마의 상태가 유지된다. 이에 의하여, 예를 들면 플라스마 원료(23)에 인가 전압(V)을 가하지 않는 경우와 비교하여, 플라스마(P)로부터 방사되는 EUV광의 휘도가 향상된다.

또, 전기장의 부여에 의한 플라스마(P) 중의 이온(61)을 가둠 효과에 의하여, 플라스마(P)의 팽창 속도, 즉 플라스마(P)의 냉각 속도를 억제하는 것이 가능하다. 이에 의하여, EUV광의 발광에 최적인 이온 밀도의 상태를, 전기장을 부여하지 않는 경우보다 길게 유지하는 것이 가능해진다. 즉, EUV광을 발광 가능한 시간을 길게 하는 것이 가능하다.

이에 의하여, EUV광의 발광 효율(예를 들면 단위 시간당 발광량)을 향상시키는 것이 가능해진다.

이와 같이, 광원 장치(1)가 EUV 광원으로서 구성된 경우, 타깃인 플라스마 원료(23)를 음전위로 설정하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 플라스마(P)의 팽창이 억제되어, EUV광의 휘도나 발광 효율을 향상시키는 것이 가능하다.

이와 같은 구성은, 예를 들면 EUV광을 이용한 검사 광원 등에 있어서 휘도를 증대시키는 경우에 유용하다.

[경질 X선 광원에 있어서의 전기장의 작용]

도 5는, 경질 X선을 발생시키는 플라스마에 전기장을 인가했을 때의 플라스마의 거동에 대하여 설명하기 위한 모식도이다.

이하에서는, 도 5를 참조하여, 경질 X선을 발생시키는 플라스마(P)가 생성되고, 그 플라스마(P)에 전기장이 인가되는 경우에 대하여 설명한다. 이 경우, 플라스마 원료(23)로서는, X선 원료가 되는 Ga, In, Sn, 및 갈륨 합금 등이 이용된다. 또 에너지 빔(EB)의 강도 및 파장(에너지)은, 경질 X선을 발생 가능하도록 적절히 설정된다.

방사선(R)으로서 경질 X선을 발생시키는 경우, 전기장 인가부(50)는, 회전체(22)에 공급된 플라스마 원료(23)에 대하여 저전위로 설정된다. 이 경우, 플라스마 원료(23)는 고전위가 되기 때문에, 플라스마 원료(23)의 근방에는 음전하의 전자(60)가 모인다. 이에 의하여, 경질 X선의 발광 효율을 높이는 것이 가능해진다.

이하에서는, 경질 X선을 발생시키는 플라스마(P)에 있어서의 전기장의 작용에 대하여 구체적으로 설명한다. 여기에서는, 플라스마 원료(23)로서 Sn을 이용하고, 에너지 빔(EB)으로서 레이저광을 이용하는 경우를 예로 들지만, 다른 플라스마 원료나 에너지 빔이 이용되어도 된다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 회전체(22)에 공급된 액체 형상의 주석(Sn)을 타깃으로 하여 에너지 빔(EB)인 레이저광(레이저 빔)이 조사되고, 양전하의 이온(61)(Sn+)과, 음전하의 전자(60)(e-)를 포함하는 플라스마(P)가 생성된다. 플라스마(P)는, 레이저광을 조사하여 생성된 레이저 생성 플라스마이다.

여기서, 경질 X선의 발생 과정에 대하여 설명한다. 상기한 EUV광은, 주로 타깃재의 외측의 궤도에서 전자가 천이함으로써 발생하는 것이었다. 이에 대하여, 경질 X선은, 타깃재의 내측의 궤도의 전자를 여기(내각(內殼) 여기)함으로써 발생하는 선 스펙트럼 형상의 특성 X선이다.

이와 같은 특성 X선을 얻기 위해서는, 타깃재의 원자에 있어서의 내각(예를 들면 K 껍질)을 여기하는 것이 필요하다. 내각 여기에서는, 예를 들면 K 껍질의 전자가 튕겨 나가 공궤도가 생성된다. 이 공궤도를 향하여 외각 전자가 천이함으로써, 전자 궤도의 에너지차와 동일한 에너지를 가진 특성 X선이 방출된다. 또한, 특성 X선의 파장은, 타깃 원자의 종류에 의존한다.

내각 여기는, 고온 플라스마 중의 전자에 의하여 초래된다. 즉, 고온 플라스마 중의 전자가, 내각의 전자를 튕겨 냄으로써, 공궤도가 생성된다. 이와 같은 전자를 플라스마(P) 내에 생성하기 위해서는, 고강도의 에너지 빔(EB)(레이저 빔)을 타깃재에 조사하는 것이 필요하다.

이와 같은 효과를 높이기 위하여, 타깃재에 바이어스가 가해진다.

도 5에서는, 타깃인 플라스마 원료(23)를 전기장 인가부(50)보다 고전위로 설정하여, 플라스마(P)(플라스마 생성 영역(21))에 전기장이 인가된다.

여기에서는, 전기장 인가부(50)(챔버 본체(14) 등)의 전위는, GND 전위로 설정된다. 또 회전체(22)에 공급된 플라스마 원료(23)의 전위는, 양전위로 설정된다.

구체적으로는, 외부 전압원(51)으로부터 플러스의 고전압(+HV)이 컨테이너(24)에 공급된다. 그리고 컨테이너(24)를 통하여, 플라스마 원료(23) 및 회전체(22)의 전위가 +HV가 된다.

그 결과, 플라스마(P) 중의 전자(60)(e-)는, 회전체(22) 측을 향하여 가속된다. 따라서, 플라스마 원료(23)(Sn)나 그 이온(61)(Sn+)에는, 운동량이 높여진 전자(60)(e-)가 충돌하게 된다. 그 결과, 내각 여기와 외각 전자의 천이가 보다 효과적으로 발생한다. 즉, 전자(60)(e-)의 이용 효율이 상승하고, 결과적으로 특성 X선의 발생 효율을 향상시키는 것이 가능하다.

이와 같이, 광원 장치(1)가 경질 X선 광원으로서 구성된 경우, 타깃인 플라스마 원료(23)를 양전위로 설정하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 플라스마(P) 중의 전자(60)를 가속시켜, 내각 여기를 효율적으로 일으키는 것이 가능하여, 경질 X선의 발생 효율(휘도)을 향상시키는 것이 가능하다.

[전기장에 의한 방사선의 제어]

본 실시 형태에서는, 도 1을 참조하여 설명한 방사선 진단부(29)에 의하여, 방사선(R)(EUV광 또는 경질 X선)의 강도가 측정된다. 그리고 제어부(7)에 의하여, 방사선(R)의 강도의 측정 결과에 의거하여 방사선(R)의 강도가 높아지도록 플라스마 원료(23)와 전기장 인가부(50)의 전위차가 제어된다.

즉, 방사선(R)의 강도를 모니터링하여, 강도가 커지도록 전위차가 설정된다. 이에 의하여, 목적으로 하는 방사선(R)의 발광 효율을 향상시키는 것이 가능해진다.

도 1에 나타내는 예에서는, 외부 전압원(51)으로부터 출력되는 인가 전압(V)(+HV 또는 -HV)이, 플라스마 원료(23)와 전기장 인가부(50)의 전위차가 된다. 제어부(7)는, 이 인가 전압(V)의 크기를 제어함으로써, 플라스마 생성 영역(21)에 인가되는 전기장의 강도를 제어한다.

예를 들면 방사선 진단부(29)는, 플라스마(P)로부터 방사되는 방사선(R)의 스펙트럼을 검출한다. 제어부(7)에서는, 스펙트럼의 결과가 모니터링되고, 목적으로 하는 파장의 강도가 증대하도록 인가 전압(V)이 조정된다. 이에 의하여, 방사선(R)의 발광 효율을 충분히 향상시키는 것이 가능해진다.

또, 방사선 진단부(29)에 의하여 방사선(R)의 파장을 모니터링하면서 전기장의 강도를 조정함으로써, 방사선(R)의 파장을 비교적 간편하게 제어하는 것이 가능하다. 즉, 인가 전압(V)을 제어하여, 방사선(R)의 파장을 제어해도 된다.

예를 들면, 인가 전압(V)에 따라 방사선(R)의 스펙트럼이 변화하고, 방사선(R)의 중심 파장 등이 시프트하는 것과 같은 경우가 있을 수 있다. 이 경우, 중심 파장이 소정의 파장이 되도록, 인가 전압을 조정하는 것과 같은 것이 가능하다. 이에 의하여, 예를 들면 중심 파장을 안정화하는 것이나, 미조정하는 것과 같은 것이 가능하다.

이상, 본 실시 형태에 따른 광원 장치(1)에서는, 에너지 빔(EB)이 입사하는 위치에 배치된 회전체(22)에 플라스마 원료(23)가 공급된다. 이 플라스마 원료(23)는 에너지 빔(EB)의 조사에 의하여 플라스마화한다. 플라스마(P)가 생성되는 플라스마 생성 영역(21)에는, 플라스마 원료(23)와는 상이한 전위로 설정된 전기장 인가부(50)를 통하여 전기장이 인가된다. 이에 의하여 플라스마(P) 상태를 변화시키는 것이 가능해지고, 에너지 빔(EB)에 의하여 생성되는 플라스마(P)의 발광 효율을 향상시키는 것이 가능해진다.

에너지 빔(EB)에 플라스마 원료를 플라스마화하는 경우, 플라스마(P) 상태를 변화시키는 방법으로서, 에너지 빔(EB)의 강도(파워)를 변화시키는 방법을 들 수 있다. 예를 들면 에너지 빔(EB)이 레이저 빔인 경우, 피크 파워가 큰 YAG 레이저 등의 펄스 레이저 빔이 채용된다.

예를 들면 강도가 강한 펄스 레이저 빔을 플라스마 원료에 조사함으로써, 발광 효율이 양호한 고온 플라스마가 생성되지만, 한편으로 펄스 레이저 빔을 방출하는 레이저원이 대형화할 가능성이 있다.

본 실시 형태에서는, 타깃이 되는 플라스마 원료(23)에 에너지 빔(EB)을 조사하여 플라스마(P)가 생성된다. 이 플라스마(P)로부터 방사선(R)(X선 또는 EUV광)을 방출시킴에 있어서, 플라스마 원료(23)와 전기장 인가부(50)(챔버 본체(14) 등)의 전위를 제어하여, 플라스마 생성 영역(21)에 전기장을 인가한다. 이에 의하여, 플라스마(P) 상태를 변화시키는 것이 가능해진다.

예를 들면 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, EUV광을 발생시키는 경우에는, GND로 떨어뜨려진 챔버 본체(14)에 대하여, 타깃(플라스마 원료(23)) 측이 마이너스의 전위로 설정된다. 이에 의하여 양전하의 이온(61)을 가두는 것이 가능해지고, 플라스마(P)의 팽창을 억제하여 고온 플라스마의 상태를 양호하게 유지하는 것이 가능해진다. 그 결과, 플라스마(P)에서의 EUV광의 발광 효율을 향상시키는 것이 가능해진다.

또 예를 들면 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이, 경질 X선을 발생시키는 경우에는, GND로 떨어뜨려진 챔버 본체(14)에 대하여, 타깃(플라스마 원료(23)) 측이 플러스의 전위로 설정된다. 이에 의하여 플라스마(P) 중의 전자(60)를 타깃을 향하여 가속시키는 것이 가능해진다. 운동 에너지가 높은 전자(60)가 증가함으로써, 경질 X선을 발생시키는 내각 여기의 빈도를 증가시키는 것이 가능해진다. 그 결과, 플라스마(P)에서의 경질 X선의 발광 효율을 향상시키는 것이 가능해진다.

<제2 실시 형태>

본 발명에 따른 제2 실시 형태의 광원 장치에 대하여 설명한다. 이것 이후의 설명에서는, 상기의 실시 형태에서 설명한 광원 장치(1)에 있어서의 구성 및 작용과 동일한 부분에 대해서는, 그 설명을 생략 또는 간략화한다.

도 6은, 제2 실시 형태에 따른 광원 장치의 구성예를 나타내는 모식도이다.

광원 장치(101)는, 챔버 본체(14)에, 회전체 수용 챔버(80)를 설치한 구성으로 되어 있다. 이하에서는, 도 1을 참조하여 설명한 광원 장치(1)와 동일한 구성에 대해서는, 도 1과 같은 부호를 붙여 설명한다.

회전체 수용 챔버(80)는, 챔버 본체(14)의 내부에 적어도 일부가 설치되고, 회전체(22)를 수용한다. 도 6에 나타내는 예에서는, 회전체 수용 챔버(80)는, 일부가 챔버 본체(14)(진공 챔버(3))로부터 돌출하도록 구성된다. 또한 회전체 수용 챔버(80)는, 챔버 본체(14)의 내부에 완전히 내포되어 있어도 된다.

회전체 수용 챔버(80)는, 원료 공급 기구(6) 중, 회전체(22), 컨테이너(24), 축부(39)의 일부, 및 스키머(40)를 수용하도록 구성된다.

도 6에 나타내는 예에서는, 회전체 수용 챔버(80)는, 단면 형상이 평행 사변형이 되는 것과 같은 상자형의 용기이며, 챔버 본체(14)의 후방면에 설치된 개구부(65)에 끼워 넣어진다. 회전체 수용 챔버(80)의 전방면은, 회전체(22)를 따라 배치되고, 회전체 수용 챔버(80)의 후방면 및 좌측면의 일부는 챔버 본체(14)로부터 돌출한다. 이 돌출 부분은, 챔버 본체(14)와 함께 감압 분위기를 유지하기 위한 격벽으로서 기능한다.

회전체 수용 챔버(80)는, 에너지 빔용 개구부(81)와, 방사선용 개구부(82)를 갖는다. 에너지 빔용 개구부(81)는, 에너지 빔(EB)의 입사축(IA)이 통과하도록 설치된 관통 구멍이다. 또 방사선용 개구부(82)는, 방사선(R)의 출사축(EA) 및 방사선 진단부(29)에 대한 출사축이 통과하도록 설치된 관통 구멍이다.

회전체(22)의 플라스마 생성 영역(21)에 대한 에너지 빔(EB)의 조사는, 에너지 빔용 개구부(81)를 통하여 행해진다. 또, 에너지 빔(EB)의 조사에 의하여 생성되는 고온 플라스마로부터 방출되는 방사선(R)(X선 또는 EUV광)은, 방사선용 개구부(82)를 통하여, 출사 챔버(5) 및 방사선 진단부(29)에 입사한다.

또한, 챔버 본체(14)의 내부와 회전체 수용 챔버(80)의 내부는, 에너지 빔용 개구부(81), 방사선용 개구부(82)를 통하여 공간적으로 접속된다. 따라서 양자의 내부는 감압 분위기로 유지된다.

본 실시 형태에서는, 회전체 수용 챔버(80)가 전기장 인가부(50)로서 이용된다. 즉, 회전체 수용 챔버(80)는, 플라스마 생성 영역(21)에 전기장을 인가하기 위하여, 회전체(22)에 공급된 플라스마 원료(23)와는 상이한 전위로 설정되는 부재이다.

도 6에서는, 하우징(2)의 외측에 배치된 외부 전압원(51)의 출력 단자가, 하우징(2)을 관통하는 피드스루(52)를 통하여, 회전체 수용 챔버(80)에 접속된다. 그리고 회전체 수용 챔버(80)에는, 외부 전압원(51)에 의하여 양의 고전압(+HV) 혹은 음의 고전압(-HV)이 인가된다.

또한, 외부 전압원(51)의 동작은, 제어부(7)에 의하여 제어된다.

한편, 회전체 수용 챔버(80)에 수용된 수용물(회전체(22), 컨테이너(24), 컨테이너(24)가 수용하는 플라스마 원료(23), 축부(39)의 일부 등)이나, 챔버 본체(14), 챔버 본체(14) 내의 다른 부품은, GND 전위에 접속된다.

즉, 회전체 수용 챔버(80)에만 고전압이 걸리도록 각 부가 구성된다.

이 때문에, 본 실시 형태에서는, 회전체 수용 챔버(80)는, 챔버 본체(14)와 절연되어 있다. 구체적으로는, 챔버 본체(14)의 개구부(65)에, 회전체 수용 챔버(80)와 챔버 본체(14)를 전기적으로 분리하는 절연 부재(66)가 설치된다.

절연 부재(66)는, 예를 들면 세라믹스 등의 전기 절연성의 재료를 이용하여 구성된다. 또 절연 부재(66)는, 챔버 본체(14) 및 회전체 수용 챔버(80)의 감압 분위기를 유지하면서, 회전체 수용 챔버(80)가 챔버 본체(14)의 외측으로부터 내측으로 관통하는 것을 허용한다.

또, 컨테이너(24)는, 절연성의 토대 등을 통하여 회전체 수용 챔버(80)에 배치된다.

또, 모터(38)의 축부(39)가 회전체 수용 챔버(80)를 관통하도록 배치된다. 이 관통 부분에는, 회전체 수용 챔버(80) 내의 감압 분위기를 유지하면서 축부(39)의 회전을 허용하는 전기 절연성의 메커니컬 시일(42)이 이용된다.

또, 플라스마 원료 순환 장치(41)로부터 컨테이너(24)에 접속되는 원료 유입 관로(44) 및 원료 배출 관로(45)가 회전체 수용 챔버(80)를 관통하도록 배치된다. 이 관통 부분에는, 회전체 수용 챔버(80)의 감압 분위기를 유지하는 전기 절연성의 시일 부재(49)가 이용된다.

이에 의하여, 회전체 수용 챔버(80)는, 챔버 본체(14), 챔버 본체(14) 내의 다른 부품, 및 회전체 수용 챔버(80)의 수용물로부터 전기적으로 절연된다.

도 7은, 플라스마 생성 영역(21)에 전기장을 인가하는 간이적인 모델을 나타내는 모식도이다.

상기한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 챔버 본체(14)에 설치된 회전체 수용 챔버(80)가, 전기장 인가부(50)로서 설정된다. 즉, 챔버 본체(14)와는 별도로 설치된 부재가, 전기장 인가부(50)로서 이용된다.

도 7에는, 전기장 인가부(50)가 되는 부재가 절연체(55)를 통하여 챔버 본체(14)에 도입되어 있는 모델이 모식적으로 도시되어 있다. 또한 이 모델에서는, 회전체(22) 및 챔버 본체(14)가 전기적으로 접속되어 있다.

예를 들면 컨테이너(24)를 회전체 수용 챔버(80)에 배치하기 위한 절연성의 토대, 모터(38)의 축부(39)를 회전체 수용 챔버(80)에 통과시키는 절연성의 메커니컬 시일(42), 및 원료 유입 관로(44) 및 원료 배출 관로(45)를 챔버 본체(14)에 통과시키는 절연성의 시일 부재(49) 등이, 절연체(55)가 된다.

이와 같이 각종 절연체(55)를 사이에 설치함으로써, 회전체 수용 챔버(80)는 다른 구성으로부터 전기적으로 분리된다.

또, 도 7에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 회전체 수용 챔버(80)가, 외부 전압원(51)(도 3에서는 HV로 기재)에 접속되고, 회전체(22) 및 챔버 본체(14)가 GND 전위에 접속된다.

예를 들면, 외부 전압원(51)으로부터 GND 전위를 기준으로 하여 양의 고전압(+HV)이 출력되면, 회전체 수용 챔버(80)는, 회전체(22)에 공급된 플라스마 원료(23)에 대하여 고전위가 된다. 반대로, 외부 전압원(51)으로부터 GND 전위를 기준으로 하여 음의 고전압(-HV)이 출력되면, 회전체 수용 챔버(80)는, 회전체(22)에 공급된 플라스마 원료(23)에 대하여 저전위가 된다.

이 경우, 플라스마 생성 영역(21)에는, 플라스마 원료(23)와 회전체 수용 챔버(80) 사이의 전위차(+HV 또는 -HV)에 따른 전기장이 인가된다.

이 구성에서는, 플라스마 원료(23)와 전기장 인가부(50)인 회전체 수용 챔버(80)의 거리를 비교적 짧게 설정하는 것이 가능하다. 이 때문에, 예를 들면 도 1 등에 나타내는 바와 같이 챔버 본체(14)를 전기장 인가부(50)로서 이용하는 구성에 비하여, 플라스마 생성 영역(21)에 인가되는 전기장의 강도를 크게 하는 것이 가능하다.

또, 회전체 수용 챔버(80)에 고전압을 인가하고, 회전체(22) 및 챔버 본체(14)는 GND 전위로 떨어뜨리는 구성으로 함으로써, 예를 들면 회전체(22) 및 챔버 본체(14)를 하우징(2) 등에 대하여 전기적으로 분리할 필요가 없어진다. 또 모터(38)나 플라스마 원료 순환 장치(41)도 GND 전위가 되기 때문에, 장치를 안전하게 취급하는 것이 가능해진다.

도 6에 나타내는 광원 장치(101)에 있어서, EUV광을 발생시키는 경우에 대하여 설명한다.

상기한 바와 같이, EUV광을 발생시키는 경우에는, 타깃인 플라스마 원료(23)를 전기장 인가부(50)에 대하여 저전위로 하는 것이 바람직하다(도 4 참조). 이 경우, 전기장 인가부(50)인 회전체 수용 챔버(80)에는, 외부 전압원(51)으로부터 양의 인가 전압(V)(V=+HV)이 공급된다.

그 결과, 에너지 빔(EB)을 조사하여 플라스마(P)가 생성되면, 플라스마(P)에 포함되는 양전하의 이온(61)(예를 들면 Sn+ 등)이 회전체(22)의 근방에 갇힌다. 이에 의하여, 플라스마(P)의 팽창이 억제되어 고온 플라스마의 상태를 양호하게 유지하는 것이 가능해진다. 그 결과, 플라스마(P)에서의 EUV광의 발광 효율을 향상시키는 것이 가능해진다.

도 6에 나타내는 광원 장치(101)에 있어서, 경질 X선을 발생시키는 경우에 대하여 설명한다.

상기한 바와 같이, 경질 X선을 발생시키는 경우에는, 타깃인 플라스마 원료(23)를 전기장 인가부(50)에 대하여 고전위로 하는 것이 바람직하다(도 5 참조). 이 경우, 전기장 인가부(50)인 회전체 수용 챔버(80)에는, 외부 전압원(51)으로부터 음의 인가 전압(V)(V=-HV)이 공급된다.

그 결과, 에너지 빔(EB)을 조사하여 플라스마(P)가 생성되면, 플라스마(P)에 포함되는 음전하의 전자(60)가 회전체(22)를 향하여 가속된다. 이에 의하여 운동 에너지가 높은 전자(60)가 증가하여, 경질 X선을 발생시키는 내각 여기의 빈도를 증가시키는 것이 가능해진다. 그 결과, 플라스마(P)에서의 경질 X선의 발광 효율을 향상시키는 것이 가능해진다.

상기에서는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 회전체 수용 챔버(80)가 챔버 본체(14)에 관통하여 배치되는 구성에 대하여 설명했다. 예를 들면, 챔버 본체(14)의 내부에 들어가도록, 회전체 수용 챔버(80)가 구성되어도 된다. 이 경우, 회전체 수용 챔버(80)에는, 축부(39), 원료 유입 관로(44), 및 원료 배출 관로(45)의 각 부재를 회전체 수용 챔버(80)에 접촉하지 않도록 통과시키는 관통 구멍이 설치된다. 또 챔버 본체(14)에는, 축부(39)를 통과시키는 메커니컬 시일(42)이나, 원료 유입 관로(44) 및 원료 배출 관로(45)를 통과시키는 시일 부재(49)가 설치된다. 또한, 이 구성에서는 메커니컬 시일(42) 및 시일 부재(49)는 전기 절연성이 아니어도 된다.

또 회전체 수용 챔버(80) 대신에, 봉 형상이나 판 형상의 전극 부재가 전기장 인가부(50)로서 이용되어도 된다. 예를 들면 도 7의 모델에 나타내는 바와 같이, 챔버 본체(14) 등의 GND 전위에 접속되는 부재와는 절연된 금속 부재가, 회전체(22)의 표면(22a)과 플라스마 생성 영역(21)을 사이에 두고 대향하도록 배치된다. 이와 같은 구성이더라도, 플라스마 생성 영역(21)에 필요에 따라 전기장을 인가하는 것이 가능하다.

<그 외의 실시 형태>

본 발명은, 이상 설명한 실시 형태에 한정되지 않고, 다른 다양한 실시 형태를 실현할 수 있다.

상기에서는, 챔버 본체(14)와, 그 내측에 배치되어 플라스마 생성 영역(21)으로 돌출하는 내측 돌출부(16 및 17)가 전기적으로 접속되는 예에 대하여 설명했다.

예를 들면 내측 돌출부(16)(또는 내측 돌출부(17))가, 챔버 본체(14)와 절연되어, 전기장 인가부(50)로서 이용되어도 된다. 즉, 플라스마 생성 영역을 향하여 돌출한 돌출부(내측 돌출부(16 및 17))가, 전기장 인가부(50)로서 이용되어도 된다.

이와 같이 내측 돌출부(16)(또는 내측 돌출부(17))를 전기장 인가부(50)로 하는 구성은, 예를 들면 도 7에 나타내는 모델로 나타내는 것이 가능하다.

예를 들면 방사선(R)의 출사 챔버(5)를 구성하는 내측 돌출부(16)가, 세라믹스 재료 등으로 이루어지는 도시하지 않은 절연체에 의하여, 챔버 본체(14)로부터 전기적으로 절연된다. 그리고 내측 돌출부(16)에, 외부 전압원(51)의 출력 단자가 접속된다. 또한, 챔버 본체(14) 및 회전체(22)(플라스마 원료(23))는, GND 전위에 접속된다.

이 경우, 내측 돌출부(16)에 양전압(+HV)을 인가함으로써, EUV광의 발광 효율을 향상시키는 것이 가능하다. 또, 내측 돌출부(16)에 음전압(-HV)을 인가함으로써, 경질 X선의 발광 효율을 향상시키는 것이 가능하다.

또, 내측 돌출부(16)에 전압을 인가함으로써, 발생하는 전기장에 의하여 이온성의 데브리를 내측 돌출부(16)로부터 반발시키는 것이나, 데브리의 진행 방향을 출사 챔버(5) 내로 진입하는 방향으로부터 벗어나게 하는 것이 가능해진다.

또한, 이와 같은 효과는, 내측 돌출부(16) 이외의 부재가 전기장 인가부(50)로서 이용되는 경우여도 유효하다. 예를 들면 도 1에서는, 챔버 본체(14)가 전기장 인가부(50)로서 GND 전위에 접속된다. 이 구성에 있어서, 챔버 본체(14)로부터 내측 돌출부(16)를 절연한다. 그리고, 데브리를 컨트롤하기 위한 외부 전압원을 새롭게 설치하여 내측 돌출부(16)에 접속한다. 이에 의하여, 출사 챔버(5)에 대한 데브리의 침입 등을 억제하는 것이 가능하다.

마찬가지로, 에너지 빔(EB)의 입사 챔버(4)를 구성하는 내측 돌출부(17)를, 세라믹스 재료 등으로 이루어지는 도시하지 않은 절연체에 의하여, 챔버 본체(14)로부터 전기적으로 절연해도 된다. 이 경우, 내측 돌출부(17)에 고전압을 적절히 인가함으로써, 방사선(R)의 발광 효율을 향상시키는 것이 가능하다.

본 개시에 있어서, 설명의 이해를 용이하게 하기 위하여, 「대략」「거의」「대체로」 등의 문언이 적절히 사용되고 있다. 한편, 이들 「대략」「거의」「대체로」 등의 문언을 사용하는 경우와 사용하지 않은 경우에서, 명확한 차이가 규정되는 것은 아니다.

즉, 본 개시에 있어서, 「중심」「중앙」「균일」「동일하다」「같다」「직교」「평행」「대칭」「연장」「축 방향」「원기둥 형상」「원통 형상」「링 형상」「원환 형상」 등의, 형상, 사이즈, 위치 관계, 상태 등을 규정하는 개념은, 「실질적으로 중심」「실질적으로 중앙」「실질적으로 균일」「실질적으로 동일한」「실질적으로 같은」「실질적으로 직교」「실질적으로 평행」「실질적으로 대칭」「실질적으로 연장」「실질적으로 축 방향」「실질적으로 원기둥 형상」「실질적으로 원통 형상」「실질적으로 링 형상」「실질적으로 원환 형상」 등을 포함하는 개념으로 한다.

예를 들면 「완전히 중심」「완전히 중앙」「완전히 균일」「완전히 동일한」「완전히 같은」「완전히 직교」「완전히 평행」「완전히 대칭」「완전히 연장」「완전히 축 방향」「완전히 원기둥 형상」「완전히 원통 형상」「완전히 링 형상」「완전히 원환 형상」 등을 기준으로 한 소정의 범위(예를 들면 ±10%의 범위)에 포함되는 상태도 포함된다.

따라서, 「대략」「거의」「대체로」 등의 문언이 부가되어 있지 않은 경우여도, 이른바 「대략」「거의」「대체로」 등을 부가하여 표현될 수 있는 개념이 포함될 수 있다. 반대로, 「대략」「거의」「대체로」 등을 부가하여 표현된 상태에 대하여, 완전한 상태가 반드시 배제되는 것은 아니다.

본 개시에 있어서, 「A보다 크다」「A보다 작다」와 같은 「보다」를 사용한 표현은, A와 동등한 경우를 포함하는 개념과, A와 동등한 경우를 포함하지 않는 개념의 양쪽 모두를 포괄적으로 포함하는 표현이다. 예를 들면 「A보다 크다」는, A와 동등은 포함하지 않는 경우에 한정되지 않고, 「A 이상」도 포함한다. 또 「A보다 작다」는, 「A 미만」에 한정되지 않고, 「A 이하」도 포함한다.

본 기술을 실시할 때에는, 상기에서 설명한 효과가 발휘되도록, 「A보다 크다」 및 「A보다 작다」에 포함되는 개념으로부터, 구체적인 설정 등을 적절히 채용하면 된다.

이상 설명한 본 기술에 따른 특징 부분 중, 적어도 2개의 특징 부분을 조합하는 것도 가능하다. 즉 각 실시 형태에서 설명한 다양한 특징 부분은, 각 실시 형태의 구별 없이, 임의로 조합되어도 된다. 또 상기에서 기재한 다양한 효과는, 어디까지나 예시이며 한정되는 것이 아니고, 또 다른 효과가 발휘되어도 된다.

EB 에너지 빔
R 방사선
P 플라스마
C 챔버부
1, 101 광원 장치
3 진공 챔버
4 입사 챔버
5 출사 챔버
6 원료 공급 기구
7 제어부
13 빔원
14 챔버 본체
16 내측 돌출부
17 내측 돌출부
21 플라스마 생성 영역
22 회전체
23 플라스마 원료
50 전기장 인가부
51 외부 전압원
80 회전체 수용 챔버

Claims

에너지 빔에 의하여 액체 원료를 플라스마화하여 방사선을 취출(取出)하는 광원 장치로서,
상기 에너지 빔이 입사하는 위치에 배치된 회전체와,
상기 액체 원료를 상기 회전체에 공급하는 원료 공급부와,
상기 회전체에 공급된 상기 액체 원료와는 상이한 전위로 설정되고, 상기 에너지 빔의 조사에 의하여 플라스마가 생성되는 플라스마 생성 영역에 전기장을 인가하는 전기장 인가부
를 구비하는, 광원 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 전기장 인가부는, 상기 플라스마 생성 영역을 사이에 두고 상기 회전체에 면하여 배치된 도전체인, 광원 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 회전체는, 표면 및 이면을 갖는 원반 형상의 부재이며, 상기 표면에 상기 에너지 빔이 입사하도록 배치되고,
상기 전기장 인가부는, 상기 회전체의 상기 표면에 대향하여 배치되는, 광원 장치.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
추가로,
상기 회전체를 수용하며 상기 플라스마 생성 영역이 형성되는 플라스마 생성부와, 상기 플라스마 생성 영역에 상기 에너지 빔을 받아들이는 빔 취입부(取入部)와, 상기 플라스마 생성 영역에 생성된 상기 플라스마로부터의 상기 방사선을 취출하는 방사선 취출부를 갖는 챔버부를 구비하는, 광원 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 전기장 인가부는, 상기 플라스마 생성부, 상기 빔 취입부, 또는 상기 방사선 취출부 중 적어도 1개를 구성하는 부재인, 광원 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 챔버부는, 상기 플라스마 생성 영역을 향하여 돌출한 돌출부를 갖고,
상기 전기장 인가부는, 상기 돌출부인, 광원 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 챔버부는, 상기 빔 취입부와 상기 방사선 취출부가 접속되는 챔버 본체와, 상기 챔버 본체의 내부에 적어도 일부가 설치되어 상기 회전체를 수용하는 회전체 수용 챔버를 구비하고,
상기 전기장 인가부는, 상기 회전체 수용 챔버인, 광원 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 회전체 수용 챔버는, 상기 챔버 본체와 절연되어 있는, 광원 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 방사선은, X선, 또는 극단 자외광인, 광원 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 방사선은, 극단 자외광이고,
상기 전기장 인가부는, 상기 회전체에 공급된 상기 액체 원료에 대하여 고전위로 설정되는, 광원 장치.
청구항 10에 있어서,
상기 액체 원료의 전위는, 음전위로 설정되고,
상기 전기장 인가부의 전위는, 그라운드 전위로 설정되는, 광원 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 방사선은, 경질 X선이고,
상기 전기장 인가부는, 상기 회전체에 공급된 상기 액체 원료에 대하여 저전위로 설정되는, 광원 장치.
청구항 12에 있어서,
상기 액체 원료의 전위는, 양전위로 설정되고,
상기 전기장 인가부의 전위는, 그라운드 전위로 설정되는, 광원 장치.
청구항 1에 있어서,
추가로,
상기 플라스마로부터의 상기 방사선의 상태를 측정하는 방사선 측정부와, 상기 방사선의 상태의 측정 결과에 의거하여 상기 액체 원료와 상기 전기장 인가부의 전위차를 제어하는 전위 제어부를 구비하는, 광원 장치.
청구항 14에 있어서,
상기 방사선 측정부는, 상기 방사선의 강도를 측정하고,
상기 전위 제어부는, 상기 방사선의 강도의 측정 결과에 의거하여 상기 방사선의 강도가 높아지도록 상기 액체 원료와 상기 전기장 인가부의 전위차를 제어하는, 광원 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 에너지 빔은, 레이저광인, 광원 장치.