WO2014069282A1 - ホイルトラップおよびこのホイルトラップを有する光源装置 - Google Patents

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WO2014069282A1
WO2014069282A1 PCT/JP2013/078555 JP2013078555W WO2014069282A1 WO 2014069282 A1 WO2014069282 A1 WO 2014069282A1 JP 2013078555 W JP2013078555 W JP 2013078555W WO 2014069282 A1 WO2014069282 A1 WO 2014069282A1
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foil
foils
light
ring
foil trap
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PCT/JP2013/078555
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Inventor
隆宏 白井
Original Assignee
ウシオ電機株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70908—Hygiene, e.g. preventing apparatus pollution, mitigating effect of pollution or removing pollutants from apparatus
    • G03F7/70916—Pollution mitigation, i.e. mitigating effect of contamination or debris, e.g. foil traps
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05G—X-RAY TECHNIQUE
    • H05G2/00—Apparatus or processes specially adapted for producing X-rays, not involving X-ray tubes, e.g. involving generation of a plasma
    • H05G2/001—X-ray radiation generated from plasma
    • H05G2/008—X-ray radiation generated from plasma involving a beam of energy, e.g. laser or electron beam in the process of exciting the plasma

Definitions

  • the present invention relates to a foil trap that protects a condenser mirror and the like from debris emitted from high-temperature plasma that is a light source, and a light source device that uses this foil trap.
  • EUV Extrem ultraviolet light
  • EUV radiation species extreme ultraviolet light radiation species
  • EUV light source devices adopting such a method are roughly classified into LPP (Laser Produced Plasma) type EUV light source devices and DPP (Discharge Produced Plasma) type EUV light source devices according to a high temperature plasma generation method. It is done.
  • LPP Laser Produced Plasma
  • DPP discharge Produced Plasma
  • FIG. 8 is a diagram for simply explaining the DPP EUV light source device described in Patent Document 1.
  • the EUV light source apparatus has a chamber 1 that is a discharge vessel.
  • a discharge unit 1 a that houses a pair of disc-shaped discharge electrodes 2 a and 2 b, and an EUV collector that houses a foil trap 5, an EUV collector mirror 6 that is a light collecting means, and the like.
  • 1b. 1c is a gas exhaust unit for exhausting the discharge part 1a and the EUV condensing part 1b to make the inside of the chamber 1 into a vacuum state.
  • Reference numerals 2a and 2b denote disc-shaped discharge electrodes.
  • Reference numeral 10 denotes a high-temperature plasma raw material that emits EUV light having a wavelength of 13.5 nm.
  • the high temperature plasma raw material 10 is a heated molten metal, for example, liquid tin (Sn), and is accommodated in the container 7.
  • the electrodes 2 a and 2 b are arranged so that a part thereof is immersed in the container 7 that stores the high temperature plasma raw material 10.
  • the liquid high-temperature plasma raw material 10 on the surfaces of the electrodes 2a and 2b is transported to the discharge space as the electrodes 2a and 2b rotate.
  • Laser light 9a is irradiated from the laser source 9 to the high-temperature plasma raw material 10 transported to the discharge space.
  • the high temperature plasma raw material 10 irradiated with the laser beam 9a is vaporized.
  • pulse power is applied to the electrodes 2a and 2b from the power supply means 4 to start pulse discharge between the electrodes 2a and 2b.
  • a high temperature plasma P is formed by the high temperature plasma raw material 10.
  • the EUV is emitted from the high temperature plasma P.
  • the EUV light radiated from the high temperature plasma P is collected by the EUV collector mirror 6 at a condensing point (also referred to as an intermediate condensing point) f of the condensing mirror 6, emitted from the EUV light extraction unit 3, and sent to the EUV light source device.
  • the light enters the exposure device 30 indicated by the connected dotted line.
  • the above EUV collector mirror 6 generally has a structure in which a plurality of thin concave mirrors are arranged in a nested manner with high accuracy.
  • the shape of the reflecting surface of each concave mirror is, for example, a spheroidal shape, a rotating paraboloid shape, or a Walter shape, and each concave mirror is a rotating body shape.
  • the Walter shape is a concave shape in which the light incident surface is composed of a rotation hyperboloid and a rotation ellipsoid, or a rotation hyperboloid and a rotation paraboloid in order from the light incidence side.
  • FIG. 9 is a diagram for simply explaining an LPP EUV light source device.
  • the LPP type EUV light source apparatus has a light source chamber 11.
  • the light source chamber 11 is provided with a raw material supply unit 14 and a raw material supply nozzle 14a for supplying a raw material (high temperature plasma raw material) which is an EUV radiation species. From the raw material supply nozzle 14a, for example, droplet-shaped tin (Sn) is discharged as a raw material.
  • the inside of the light source chamber 11 is maintained in a vacuum state by a gas exhaust unit 11a configured by a vacuum pump or the like.
  • the laser beam (laser beam) 12a from the excitation laser beam generator 12 which is a laser beam irradiation unit is introduced into the chamber 11 through the laser beam incident window 13 while being focused by the laser beam focusing unit 12b. Then, the raw material (for example, droplet-shaped tin) emitted from the raw material supply nozzle 14a is irradiated through the laser beam passage hole 6a provided in the substantially central portion of the EUV collector mirror 6.
  • the excitation laser beam generator 12 used here is, for example, a pulse laser device having a repetition frequency of several kHz, and a carbon dioxide (CO 2 ) laser, a YAG laser, or the like is used.
  • the raw material supplied from the raw material supply nozzle 14a is heated and excited by irradiation with the laser beam 12a to become high temperature plasma P, and EUV light is emitted from the high temperature plasma P.
  • the emitted EUV light is reflected by the EUV collector mirror 6 toward the EUV light extraction unit 3, is collected at the condensing point (intermediate condensing point) of the EUV collector mirror 6, and is emitted from the EUV light extraction unit 3.
  • the light is emitted and enters the exposure unit 30 indicated by a dotted line connected to the EUV light source device.
  • the EUV collector mirror 6 is a spherical reflecting mirror coated with, for example, a multilayer film of molybdenum and silicon.
  • the laser light In some cases, the passage hole 6a is not required.
  • the laser beam 12a for generating high-temperature plasma may reach the EUV light extraction unit as stray light. Therefore, a spectral purity filter (not shown) that transmits EUV light and does not transmit laser light 12a may be disposed in front of the EUV light extraction unit (on the high-temperature plasma side).
  • a foil trap 5 is provided between the portion where the high temperature plasma P is formed (the discharge part 1a in FIG. 8) and the EUV collector mirror 6 in order to prevent damage to the EUV collector mirror 6. Is installed.
  • the foil trap 5 functions to capture debris as described above and allow only EUV light to pass through.
  • FIG. 10 shows a schematic configuration of a foil trap as disclosed in Patent Document 2.
  • the foil trap 5 is composed of a plurality of thin films (foil) or thin flat plates (plates) (hereinafter referred to as radial centers) radially arranged around the central axis of the foil trap 5 (in FIG. 10, coincident with the optical axis of EUV light).
  • the thin film and the flat plate are collectively referred to as “foil 5a”), and a concentric inner ring 5c and a ring-shaped support body of the outer ring 5b that support the plurality of foils 5a.
  • the foil 5a is arranged and supported so that its plane is parallel to the optical axis of the EUV light. Therefore, when the foil trap 5 is viewed from the extreme ultraviolet light source (high temperature plasma P) side, only the thickness of the foil 5a can be seen except for the support portions of the inner ring 5c and the outer ring 5b. Therefore, most of the EUV light from the high temperature plasma P can pass through the foil trap 5.
  • the plurality of foils 5a of the foil trap 5 function to increase the pressure by decreasing the conductance of the portion by finely dividing the arranged space. Therefore, the speed of debris from the high temperature plasma P decreases because the collision probability increases in a region where the pressure is increased by the foil trap 5. Some debris with reduced velocity is captured by the foil or foil support.
  • light on the optical axis [light emitted from the high-temperature plasma P at an angle of 0 ° (radiation angle is 0 °)] is not used for exposure but rather does not exist. . Therefore, even if the inner ring 5c exists, there is no problem, but the inner ring 5c may actively shield light.
  • the above-mentioned foil trap is often used mainly in DPP type EUV light source devices.
  • the collision direction to the EUV collector mirror is controlled by controlling the debris traveling direction by a magnetic field, or the debris adhering to the EUV collector mirror is removed by a cleaning gas such as hydrogen gas. is doing.
  • the foil trap 5 as described above may be disposed between the high temperature plasma P and the EUV collector mirror 6. That is, the foil trap can be employed not only in the DPP type EUV light source device but also in the LPP type EUV light source device.
  • the foil trap 5 functions to capture debris and allow only EUV light to pass therethrough, and suppresses damage to the EUV collector mirror 6 due to debris. Conversely, the foil trap itself will be damaged by debris. For example, debris accumulates on the foil 5a of the foil trap 5, or the foil 5a collided with debris which is high-speed particles (ions, neutral atoms) is deformed. As shown in FIG. 8, since the foil trap 5 is installed in a region close to the high temperature plasma P, the thermal load received by the foil trap 5 is originally high, and deformation of the foil 5a due to colliding debris is likely to occur.
  • the foil trap 5 needs to be periodically replaced.
  • the EUV light source device when used as a light source for semiconductor exposure, the operation of the EUV light source device is stopped when the foil trap is replaced, so that the semiconductor exposure process is also stopped. Therefore, it is preferable that the EUV light source device used as the light source for semiconductor exposure has the smallest possible replacement frequency of the foil trap.
  • the present invention has been made in view of the circumstances as described above, and its problem is to provide a foil trap in which deformation of each foil due to debris is suppressed and the replacement frequency can be reduced, and such a foil trap. It is to provide a used light source device.
  • the inventors investigated the progress of the damage of the foil trap 5 with respect to the number of generations of the high temperature plasma P (generation of EUV light) in the DPP type EUV light source device shown in FIG. Specifically, the relationship between the number of generations of EUV light and the transmittance of light passing through the foil trap 5 damaged by the debris associated therewith was examined. As a result, as will be described later, the damage received by each foil of the foil trap due to debris is not necessarily equal, and a specific portion of each foil is significantly damaged, and the transmittance of light passing through that portion is increased.
  • the attenuation of visible light in a region near the center is more pronounced than the attenuation of visible light in a region far from the center when the light axis decreases in a short time and is centered at the point where the optical axis passes. . That is, it was found that the inner region of the foil trap was significantly damaged as compared with the outer region, and the change in light transmittance with time in the inner region was larger than that of the outer region.
  • the plurality of foils are divided into a plurality of inner foils arranged in an inner region divided by an inner ring and an intermediate ring, and an outer region divided by an intermediate ring and an outer ring.
  • the outer foil was divided into a plurality of outer foils, and the thickness of the outer foil was relatively thinner than the thickness of the inner foil. That is, since damage due to debris is more remarkable in the inner foil than in the outer foil, the thickness of at least a part of the outer foil is set to be equal to that of the conventionally used foil, and the thickness of the inner foil is made thicker.
  • the thickness of the outer foil is basically the same as that of the conventional foil. It is almost the same.
  • a foil that is disposed between a light source and a collecting mirror that collects light emitted from the light source includes a plurality of foils extending radially from the main axis, and passes light but captures debris from the light source.
  • the plurality of foils are supported by inner and outer rings arranged concentrically, and by an intermediate ring arranged between the inner ring and outer ring and concentrically with the inner ring and outer ring.
  • the foil includes a plurality of foils extending radially from the main axis, and passes light but captures debris from the light source.
  • the plurality of foils are supported by inner and outer rings arranged concentrically and an intermediate ring located between the inner and outer rings and arranged concentrically with the inner and outer rings.
  • a plurality of intermediate rings are provided between the inner ring and the outer ring and concentrically with the inner ring and the outer ring.
  • the plurality of foils are arranged at a position closest to the inner ring and an inner ring that is divided by an intermediate ring arranged at a position closest to the inner ring, and an outer ring and a position closest to the outer ring.
  • the present invention is applied to the LPP type light source device including a light extraction portion formed in the container for extracting light and an exhaust means for exhausting the inside of the container and adjusting the pressure in the container.
  • the foil trap according to (1) to (4) is provided with a container, a light emitting species supply means for supplying a light emitting species into the container, and a laser beam applied to the light emitting species to emit the light radiation.
  • Laser beam irradiation means for heating and exciting seeds to generate high temperature plasma, a condensing mirror for condensing light emitted from the plasma, and a foil trap provided between the high temperature plasma and the condensing mirror And a light extraction unit formed in the container for extracting the condensed light, and an exhaust means for exhausting the inside of the container and adjusting the pressure in the container.
  • the thickness of the inner foil is made larger than the thickness of a part of the outer foil, that is, the light transmittance in the outer foil is reduced by making the plurality of outer foils relatively thinner than the inner foil.
  • the strength of the inner foil can be relatively increased as compared with the foil existing in the outer region.
  • thermal deformation of the inner foil caused by collision of ions moving at high speed and neutral atoms (debris) can be suppressed as compared with the inner foil of the conventional foil trap.
  • it can prevent that the light transmittance in an outer foil is impaired by making the thickness of all the said outer foils thinner than the thickness of the said inner foil.
  • a plurality of foils are supported by an inner ring and an outer ring arranged concentrically, and by an intermediate ring arranged between the inner ring and the outer ring and arranged concentrically with the inner ring and the outer ring.
  • the strength of the foil trap can be increased, even if the foil trap is enlarged, It is possible to prevent the occurrence of problems such as bending of the foil.
  • the foil trap of the present invention suppresses deformation of each foil due to debris as compared with the conventional foil trap, the light source device using the foil trap of the present invention can be used as a light source for semiconductor exposure, for example. For example, the downtime of the semiconductor exposure process due to the replacement of the foil trap can be reduced.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the measurement result of the intensity distribution of the light irradiated on the monitor in the foil trap shown in FIG. It is a figure which shows the structure of the foil trap of 2nd Example of this invention. It is a figure explaining a DPP type EUV light source device. It is a figure explaining the LPP type EUV light source device. It is a figure which shows schematic structure of a foil trap.
  • FIG. 4 shows the configuration of the verification experiment system. Similar to the DPP type EUV light source device shown in FIG. 8, the foil trap 5 and the pseudo EUV collector mirror 26 are arranged in parallel along the optical axis. A visible light source 20 that emits light including visible light is disposed on the optical axis on the foil trap 5 side, and a monitor 22 is disposed on the optical axis on the pseudo EUV collector mirror 26 side. Similar to the EUV collector mirror 6, the pseudo EUV collector mirror 26 has a structure in which a plurality of thin concave mirrors are arranged in a nested manner with high accuracy.
  • the EUV collector mirror 6 is configured such that the reflecting surface of each concave mirror reflects EUV light, whereas the pseudo EUV collector mirror 26 has a reflecting surface of each concave mirror that receives visible light from a visible light source. It is configured to reflect.
  • the pseudo EUV collector mirror 26 has a visible light collecting performance set so as to be substantially equal to the EUV light collecting performance of the EUV collector mirror 6.
  • the monitor 22 is arranged on the optical axis on the side of the pseudo EUV collector mirror 26 and in front of the position where the visible light is collected (on the side of the pseudo EUV collector mirror 26).
  • An aperture 21 is provided between the monitor 22 and the pseudo EUV collector mirror 26.
  • the aperture 21 is set so as to allow only visible light collected by the pseudo EUV collector mirror 26 to pass.
  • the monitor 22 is irradiated with visible light from the visible light source 20 that has passed through the foil trap 5, the pseudo EUV collector mirror 26, and the aperture 21.
  • the monitor 22 is composed of a CCD or the like, for example, and detects the intensity distribution of the light irradiated on the monitor 22.
  • the foil traps are separated from the EUV light source device. It removed and arrange
  • FIG. 5 shows a detailed view of the foil trap viewed from the visible light source side (arrow A side in FIG. 4).
  • the foil trap 5 includes the outer foil 51 and the inner foil 52 that are arranged radially in the radial direction around the central axis of the foil trap 5, and the concentric circles that support the plurality of foils 51 and 52.
  • the inner ring 53 and the ring-shaped support member of the outer ring 55 are arranged. Therefore, the distance between the foils increases as the distance from the central axis of the foil trap progresses in the radial direction.
  • the conductance in a region near the outer ring 55 (hereinafter also referred to as an outer region) of the foil trap 5 is smaller than the conductance in a region near the inner ring 53 (hereinafter also referred to as an inner region), and the pressure in the outer region is , Lower than the pressure in the inner region.
  • an intermediate ring 54 is provided between the inner ring 53 and the outer ring 55.
  • the foil is added to the part with a large space
  • the thickness of the foil was 0.1 mm, and 165 sheets were installed in the inner region and 330 sheets were installed in the outer region.
  • FIG. 6 shows the measurement result of the intensity distribution of the light irradiated on the monitor 22.
  • the horizontal axis indicates the distance from the center of the foil trap 5, and the vertical axis indicates the light intensity measured by the monitor 22.
  • the number of EUV light generations is from 0 times (FIG. 8A) to 171.9 million times (FIG. 8B), 239
  • the intensity of light irradiated on the monitor decreases with an increase of .9 million times (FIG. (C)) and 320.3 million times ((d)).
  • the intensity distribution of the visible light decreases in a similar manner as the number of generations of EUV light increases. Turned out not to be. Specifically, when the optical axis on the light receiving surface of the monitor is centered, the attenuation of the visible light intensity in the region near the center of the monitor light receiving surface is the intensity of the visible light in the region far from the center. It was found to be more prominent than attenuation.
  • each foil 51, 52 of the foil trap 5 due to debris is not necessarily equal, and a specific part of each foil 51, 52 is significantly damaged, and the light transmitted through the part is not damaged. It is considered that the transmittance decreases in a short time. That is, it was found that the inner region of the foil trap was significantly damaged as compared with the outer region, and the change in light transmittance with time in the inner region was larger than that of the outer region.
  • each foil located in the inner region of the foil trap (inner foil 52 in FIG. 5) is significantly damaged as compared with each foil located in the outer region (outer foil 51 in FIG. 5) is not necessarily.
  • ions and neutral atoms that move at a high speed move with relatively high directivity along the optical axis, and are located in a region close to the optical axis. This is because the probability that the debris (ion or neutral atom moving at high speed) collides with the foil is larger than the probability that the debris collides with the outer foil 51 located in a region far from the optical axis.
  • FIG. 1 shows the foil trap of the first embodiment of the present invention newly constructed based on the above-described knowledge.
  • This figure shows a detailed view of the foil trap viewed from the light source side (electrode side in FIG. 8, arrow A side in FIG. 4).
  • the foil trap 5 of the present invention includes a foil radially arranged around the central axis of the foil trap 5, concentric inner rings 53 and outer rings 55 that support the plurality of foils. , And a ring-shaped support of an intermediate ring 54 provided between the inner ring 53 and the outer ring 55.
  • the foil trap of the embodiment of the present invention described below can be used as a foil trap of the DPP type EUV light source device shown in FIG.
  • the application target of the present invention is not limited to the above EUV light source device, and the foil trap of the present invention can be used in the same manner as long as the light trap is damaged by debris generated from the light source. Similar effects can be obtained.
  • the foil includes an outer foil 51 provided between the outer ring 55 and the intermediate ring 54, and an inner foil 52 provided between the intermediate ring 54 and the inner ring 53. As described above, all the foils are radially arranged around the central axis of the foil trap 5. In addition, like the foil trap 5 shown in FIG. 5, the number of outer foils is configured to be larger than the number of inner foils. By comprising in this way, the conductance in the outer area
  • the foil trap 5 according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1A is configured such that the thickness of the inner foil 52 is larger than the thickness of the outer foil 51.
  • the inventors have noticeable damage to each foil of the foil trap 5 caused by debris in the inner region of the foil trap 5 as compared with the outer region, and the temporal change in light transmittance in the inner region. was found to be larger than that of the outer region. Therefore, by configuring the inner foil so that the thickness of the inner foil 52 is larger than the thickness of the outer foil 51 (that is, at least a part of the outer foil 51 is thinner than the thickness of the inner foil 52), The strength of the inner foil is increased from the foil existing in the inner region of the foil trap. By configuring in this way, the thermal deformation of the inner foil generated by collision of debris (high-speed moving ions and neutral atoms) is compared with the inner foil of the conventional foil trap (for example, FIG. 5). It becomes possible to suppress.
  • FIG. 1A shows an example in which the thickness of the outer foil 51 is all thinner than the thickness of the inner foil (for example, the inner foil is 0.2 mm and the outer foil is 0.1 mm). Absent.
  • the thickness of a part of the plurality of outer foils 51 may be the same as the thickness of the inner foil.
  • the thickness of the inner foil 52 is, for example, 0.2 mm
  • the thicker foil of the outer foil is, for example, 0.2 mm
  • the thinner foil is, for example, 0.1 mm.
  • the thickness of the outer foil 51 is preferably as thin as possible from the viewpoint of weight reduction, as long as the resistance to deformation due to debris is ensured. As shown in FIG. It is preferable that the thickness is thinner than the thickness of the inner foil.
  • a plurality of foils arranged between the inner ring 53 and the outer ring 55 are divided into a plurality of inner foils arranged in an inner region divided by the inner ring and the intermediate ring 54, and the intermediate ring 54 and the outer ring.
  • the inner foil is divided into a plurality of outer foils 51 separated by a ring, and the inner foil is made thicker than the thin foil of the outer foil 51.
  • the foil trap of the present invention is not necessarily limited to dividing the foil disposed between the inner ring 53 and the outer ring 55 into two, and may be divided into three or more.
  • the foil trap when a large EUV light source device is used, the foil trap also becomes large. In that case, the size of one foil or one foil becomes large, and there is a possibility that problems such as easy bending occur. In such a case, the foil may be divided into three or more to reduce the size of one piece of foil.
  • FIG. 7 shows a foil trap according to a second embodiment of the present invention in which a first intermediate ring 54a and a second intermediate ring 54b are provided concentrically in order from the inside between an inner ring 53 and an outer ring 55.
  • the plurality of foils arranged between the inner ring 53 and the outer ring 55 are arranged in an inner region divided by the inner ring and the first intermediate ring 54a.
  • a plurality of intermediate foils 56 disposed in an intermediate region defined by a plurality of inner foils 52, a first intermediate ring 54a and a second intermediate ring 54b, and a second intermediate ring 54b and an outer ring.
  • the thickness of the inner foil 52 is set to the thickness of the thinnest foil in the intermediate foil 56 or the thickness of the plurality of outer foils 51. It is thicker than the thinnest foil.
  • the foil trap of the present invention in which the foil is divided into three is not necessarily limited to this.
  • the thickness of a part of the plurality of outer foils 51 and the thickness of a part of the intermediate foil 56 may be the same as the thickness of the inner foil 52 (for example, the inner foil 52 is 0).
  • the thickness of the thicker foil of the outer foil 51 and the intermediate foil 56 is 0.2 mm, and the thickness of the thinner foil is 0.1 mm).
  • the thickness of the foil may be reduced stepwise in the order of the inner foil 52, the intermediate foil 56, and the outer foil 51.
  • the thickness of a part of the plurality of outer foils 51 and the thickness of the plurality of intermediate foils 56 are preferably as thin as possible from the viewpoint of weight reduction as long as resistance to deformation due to debris is ensured.
  • it is preferable that the thickness of the outer foil 51 and the thickness of the intermediate foil 56 are all thinner than the thickness of the inner foil 52.
  • the foil traps are removed from the EUV light source device, respectively. It arrange
  • the thickness of the inner foil was 0.2 mm and 165 sheets were installed in the inner area
  • the thickness of the outer foil 51 was 0.1 mm and 330 sheets were installed in the outer area.
  • FIG. 2 shows the measurement result of the intensity distribution of the light irradiated on the monitor.
  • the horizontal axis indicates the distance from the center of the foil trap 5, and the vertical axis indicates the light intensity measured by the monitor 22.
  • the light irradiated on the monitor 22 of the verification experiment system The intensity of decreased. That is, assuming that the intensity of visible light irradiated on the monitor without the foil trap 5 is 100%, the intensity of visible light when the number of EUV generations is 0 is 65%, 133.5 million times. The intensity of visible light at that time was 58.8%. The intensity of visible light at the time of 267.2 million times was 53.5%.
  • the intensity distribution of the visible light is locally increased when the foil trap of the present invention is used. It does not fluctuate greatly but decreases almost in a similar manner.
  • FIG. 3 shows the relationship between the number of EUV generations and the transmittance (visible light) of the foil trap for the foil trap of the present invention shown in FIG. 1 (a) and the conventional foil trap shown in FIG.
  • the horizontal axis of the figure is the number of EUV generations (number of pulses: unit MP)
  • the vertical axis is the transmittance (%)
  • the black circle is shown in FIG.
  • the transmittance of the foil trap of the present invention inner foil thickness: 0.2 mm, outer foil thickness: 0.1 mm
  • squares lines along the squares are indicated by broken lines
  • the transmittance is 0.1 mm for the inner foil and 0.1 mm for the outer foil.
  • FIG. 3 and FIG. 6 show the measurement results when the output of the light source is 4 to 5 mJ / sr and the distance between the light source and the foil trap is 70 mm in the DPP type EUV light source apparatus shown in FIG. It is.
  • the number of foils in the conventional foil trap is 65% as in the case of the foil trap of the present invention when the number of EUV light generation times is zero. Have been adjusted so that.
  • the foil trap of the present invention has a lower degree of decrease in the intensity of visible light with an increase in the number of generations of EUV light compared to the conventional foil trap. From this, it is considered that the foil trap of the present invention has a smaller degree of defects such as thermal deformation caused by debris and a decrease in EUV light transmittance as compared with the conventional foil trap. That is, the foil trap of the present invention has an inner foil and an outer foil, and the thickness of the inner foil is larger than that of the outer foil, so that the strength of the inner foil is larger than that of the conventional foil trap, and from the optical axis.
  • the foil trap of the present invention suppresses deformation of each foil due to debris, and the replacement frequency is reduced. That is, when the EUV light source device using the foil trap of the present invention is used as a light source for semiconductor exposure, the replacement frequency of the foil trap is reduced, so that the downtime of the semiconductor exposure process is also reduced.

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Abstract

　デブリによる各ホイルの変形が抑制され、交換頻度を小さくすることが可能なホイルトラップ、および、それを用いた光源装置を提供する。光源から放射される光を集光する集光ミラーの間に配置され、光源からのデブリを捕捉するホイルトラップにおいて、複数のホイルを、内部リング５３と中間リング５４により区分される内側領域に配置される複数の内側ホイル５２と、中間リング５４と外部リング５５により区分される外側領域に配置される複数の外側ホイル５１とに分割する。そして、デブリによるダメージが外側ホイルより内側ホイルの方が顕著なので、内側ホイル５２の厚みを厚くし、外側ホイルの厚さを従来使用されていたホイルと同等の厚さとなるように、外側ホイル５１の厚みを内側ホイル５２の厚みより相対的に薄くする。これにより内側ホイル５２のダメージが小さくなり光透過率の低下を抑えることができる。

Description

ホイルトラップおよびこのホイルトラップを有する光源装置
　本発明は、光源である高温プラズマから放出されるデブリから集光鏡等を保護するホイルトラップ及びこのホイルトラップを用いた光源装置に関する。
　半導体集積回路の微細化、高集積化につれて、露光用光源の短波長化が進められ、次世代の半導体露光用光源として、特に波長１３．５ｎｍの極端紫外光（以下、ＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）光ともいう）を放射する極端紫外光源装置（以下、ＥＵＶ光源装置ともいう）の開発が進められている。
　ＥＵＶ光源装置において、ＥＵＶ光を発生させる方法はいくつか知られているが、そのうちの一つに極端紫外光放射種（以下、ＥＵＶ放射種）を加熱して励起することにより高温プラズマを発生させ、この高温プラズマからＥＵＶ光を取り出す方法がある。
　このような方法を採用するＥＵＶ光源装置は、高温プラズマの生成方式により、ＬＰＰ（ＬａｓｅｒＰｒｏｄｕｃｅｄ Ｐｌａｓｍａ：レーザ生成プラズマ）方式ＥＵＶ光源装置とＤＰＰ（ＤｉｓｃｈａｒｇｅＰｒｏｄｕｃｅｄ Ｐｌａｓｍａ：放電生成プラズマ）方式ＥＵＶ光源装置とに大きく分けられる。
　以下、ＤＰＰ方式のＥＵＶ光源装置とＬＰＰ方式のＥＵＶ光源装置およびこれらで使用されるホイルトラップについて簡単に説明する。
（１）ＤＰＰ方式のＥＵＶ光源装置
　図８は、特許文献１記載されたＤＰＰ方式のＥＵＶ光源装置を簡易的に説明するための図である。
　ＥＵＶ光源装置は、放電容器であるチャンバ１を有する。チャンバ１内には、一対の円板状の放電電極２ａ，２ｂなどが収容される放電部１ａと、ホイルトラップ５や集光学手段であるＥＵＶ集光鏡６などが収容されるＥＵＶ集光部１ｂとを備えている。
　１ｃは、放電部１ａ、ＥＵＶ集光部１ｂを排気して、チャンバ１内を真空状態にするためのガス排気ユニットである。
　２ａ，２ｂは円盤状の放電電極である。放電電極２ａ，２ｂは所定間隔だけ互いに離間しており、それぞれ回転モータ８ａ，８ｂが回転することにより、８ｃ，８ｄを回転軸として回転する。
　１０は、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を放射する高温プラズマ原料である。高温プラズマ原料１０は、加熱された溶融金属（ｍｅｌｔｅｄｍｅｔａｌ）、例えば液体状のスズ（Ｓｎ）であり、コンテナ７に収容される。
　上記電極２ａ，２ｂは、その一部が高温プラズマ原料１０を収容するコンテナ７の中に浸されるように配置される。電極２ａ，２ｂの表面上に乗った液体状の高温プラズマ原料１０は、電極２ａ，２ｂが回転することにより、放電空間に輸送される。上記放電空間に輸送された高温プラズマ原料１０に対してレーザ源９よりレーザ光９ａが照射される。レーザ光９ａが照射された高温プラズマ原料１０は気化する。
　高温プラズマ原料１０がレーザ光９ａの照射により気化された状態で、電極２ａ，２ｂに、電力供給手段４からパルス電力が印加されることにより、両電極２ａ，２ｂ間にパルス放電が開始し、高温プラズマ原料１０による高温プラズマＰが形成される。放電時に流れる大電流によりプラズマが加熱励起され高温化すると、この高温プラズマＰからＥＵＶが放射される。
　高温プラズマＰから放射したＥＵＶ光は、ＥＵＶ集光鏡６により集光鏡６の集光点（中間集光点ともいう）ｆに集められ、ＥＵＶ光取出部３から出射し、ＥＵＶ光源装置に接続された点線で示した露光機３０に入射する。
　上記したＥＵＶ集光鏡６は、一般に、複数枚の薄い凹面ミラーを入れ子状に高精度に配置した構造からなる。各凹面ミラーの反射面の形状は、例えば、回転楕円面形状、回転放物面形状、ウォルター型形状であり、各凹面ミラーは回転体形状である。ここで、ウォルター型形状とは、光入射面が、光入射側から順に回転双曲面と回転楕円面、もしくは、回転双曲面と回転放物面からなる凹面形状である。
（２）ＬＰＰ方式のＥＵＶ光源装置
　図９は、ＬＰＰ方式のＥＵＶ光源装置を簡易的に説明するための図である。
　ＬＰＰ方式のＥＵＶ光源装置は、光源チャンバ１１を有する。光源チャンバ１１には、ＥＵＶ放射種である原料（高温プラズマ原料）を供給するための原料供給ユニット１４および原料供給ノズル１４ａが設けられている。原料供給ノズル１４ａからは、原料として、例えば液滴状のスズ（Ｓｎ）が放出される。
　光源チャンバ１１の内部は、真空ポンプ等で構成されたガス排気ユニット１１ａにより真空状態に維持されている。
　レーザビーム照射手段である励起用レーザ光発生装置１２からのレーザ光（レーザビーム）１２ａは、レーザ光集光手段１２ｂにより集光されながらレーザ光入射窓部１３を介してチャンバ１１の内部へ導入され、ＥＵＶ集光鏡６の略中央部に設けられたレーザ光通過穴６ａを通って、原料供給ノズル１４ａから放出される原料（例えば液滴状のスズ）に照射される。ここで用いられる励起用レーザ光発生装置１２は、例えば、繰り返し周波数が数ｋＨｚであるパルスレーザ装置であり、炭酸ガス（ＣＯ２）レーザ、ＹＡＧレーザなどが使用される。
　原料供給ノズル１４ａから供給された原料は、レーザ光１２ａの照射により加熱・励起されて高温プラズマＰとなり、この高温プラズマＰからＥＵＶ光が放射される。放射されたＥＵＶ光は、ＥＵＶ集光鏡６によりＥＵＶ光取出部３に向けて反射されてＥＵＶ集光鏡６の集光点（中間集光点）に集光され、ＥＵＶ光取出部３から出射し、ＥＵＶ光源装置に接続された点線で示した露光機３０に入射する。
　ここで、ＥＵＶ集光鏡６は、例えばモリブデンとシリコンの多層膜でコーティングされた球面形状の反射鏡であり、励起用レーザ光発生装置１２およびレーザ光入射窓部１３の配置によっては、レーザ光通過穴６ａを必要としない場合もある。
　また、高温プラズマ生成用のレーザ光１２ａは、迷光としてＥＵＶ光取出部に到達することもある。よって、ＥＵＶ光取出部の前方（高温プラズマ側）にＥＵＶ光を透過して、レーザ光１２ａを透過させない不図示のスペクトル純度フィルタを配置することもある。
（３）ホイルトラップ
　上述したＥＵＶ光源装置において、高温プラズマＰからは種々のデブリが発生する。それは、例えば、高温プラズマＰと接する金属（例えば、一対の円板状の放電電極２ａ，２ｂ）が上記プラズマによってスパッタされて生成する金属粉等のデブリや、高温プラズマ原料１０であるＳｎに起因するデブリである。
　これらのデブリは、プラズマの収縮・膨張過程を経て、大きな運動エネルギーを得る。すなわち、高温プラズマＰから発生するデブリは高速で移動するイオンや中性原子であり、このようなデブリはＥＵＶ集光鏡６にぶつかって反射面を削ったり、反射面上に堆積したりして、ＥＵＶ光の反射率を低下させる。
　そのため、ＥＵＶ光源装置において、高温プラズマＰが形成される部分（図８においては放電部１ａ）とＥＵＶ集光鏡６との間には、ＥＵＶ集光鏡６のダメージを防ぐために、ホイルトラップ５が設置される。ホイルトラップ５は、上記したようなデブリを捕捉してＥＵＶ光のみを通過させる働きをする。
　ホイルトラップは、その一例が特許文献２、特許文献３に示され、特許文献３では「フォイル・トラップ」として記載されている。
　図１０に、特許文献２に示されるようなホイルトラップの概略構成を示す。
　ホイルトラップ５は、ホイルトラップ５の中心軸（図１０ではＥＵＶ光の光軸に一致）を中心として、半径方向に放射状に配置された、複数の薄膜（ホイル）または薄い平板（プレート）（以下薄膜と平板を合せて「ホイル５ａ」と呼ぶ）と、この複数のホイル５ａを支持する、同心円状に配置された内部リング５ｃと外部リング５ｂのリング状支持体とから構成されている。
　ホイル５ａは、その平面がＥＵＶ光の光軸に平行になるように配置され支持されている。そのため、ホイルトラップ５を極端紫外光源（高温プラズマＰ）側から見ると、内部リング５ｃと外部リング５ｂの支持体の部分を除けば、ホイル５ａの厚みしか見えない。したがって、高温プラズマＰからのＥＵＶ光のほとんどは、ホイルトラップ５を通過することができる。
　一方、ホイルトラップ５の複数のホイル５ａは、配置された空間を細かく分割することにより、その部分のコンダクタンスを下げて圧力を上げる働きをする。そのため、高温プラズマＰからのデブリは、ホイルトラップ５により圧力が上がった領域で衝突確率が上がるために速度が低下する。速度が低下したデブリは、ホイルやホイルの支持体により捕捉されるものもある。
　なお、ＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置においては、光軸上の光［高温プラズマＰから０°の角度（放射角が０°）で出射する光］は、露光には使用されず、むしろ存在しないほうが好ましい。そのため、内部リング５ｃは存在しても問題はなく、むしろ内部リング５ｃにより積極的に遮光することもある。
　上記したホイルトラップは、主としてＤＰＰ方式のＥＵＶ光源装置に採用されることが多い。ＬＰＰ方式のＥＵＶ光源装置の場合、磁界によりデブリ進行方向を制御してＥＵＶ集光鏡への衝突を抑制したり、ＥＵＶ集光鏡に付着したデブリを、水素ガス等のクリーニングガスにより除去したりしている。しかしながら、図９に示すように、上記したようなホイルトラップ５を高温プラズマＰとＥＵＶ集光鏡６との間に配置することもある。すなわち、ホイルトラップはＤＰＰ方式のＥＵＶ光源装置のみならず、ＬＰＰ方式のＥＵＶ光源装置にも採用されうる。
特表２００７－５０５４６０号公報 特表２００２－５０４７４６号公報 特表２００４－２１４６５６号公報
　上記したように、ホイルトラップ５は、デブリを補足してＥＵＶ光のみを通過させる働きをし、デブリによるＥＵＶ集光鏡６のダメージを抑制する。逆に言えば、ホイルトラップ自体はデブリによりダメージを受けることになる。
　例えば、ホイルトラップ５のホイル５ａにはデブリが堆積したり、高速粒子（イオン、中性原子）であるデブリが衝突したホイル５ａが変形したりする。図８に示すように、ホイルトラップ５は高温プラズマＰに近い領域に設置されるので、ホイルトラップ５が受ける熱的負荷はもともと高く、衝突したデブリによるホイル５ａの変形も発生しやすい。
　よって、高温プラズマＰの生成・ＥＵＶ光の発生が繰り返して行われるにつれ、ホイルトラップ５の各ホイル５ａへのデブリの堆積や変形が極端になり、ホイルトラップ５を通過するＥＵＶ光の割合は徐々に減少する。そのため、ＥＵＶ光源装置から安定にＥＵＶ光を取り出すためには、定期的にホイルトラップ５は交換する必要がある。
　例えばＥＵＶ光源装置を半導体露光用光源として使用する場合、ホイルトラップの交換時にはＥＵＶ光源装置の動作が停止するので、半導体露光工程も停止する。よって、半導体露光用光源として使用されるＥＵＶ光源装置は、ホイルトラップの交換頻度ができるだけ小さい方が好ましい。
　本発明は上記したような事情に鑑みなされたものであり、その課題は、デブリによる各ホイルの変形が抑制され、交換頻度を小さくすることが可能なホイルトラップ、および、そのようなホイルトラップを使用した光源装置を提供することである。
　発明者らは、図８に示すＤＰＰ方式のＥＵＶ光源装置において、高温プラズマＰの生成（ＥＵＶ光の発生）回数に対するホイルトラップ５のダメージの進行具合を調査した。
　具体的には、ＥＵＶ光の発生回数と、それに伴うデブリによるダメージを受けたホイルトラップ５を通過する光の透過率との関係を調べた。
　その結果、後述するように、デブリに起因するホイルトラップの各ホイルが受けるダメージは必ずしも均等ではなく、各ホイルの特定の部分が顕著にダメージを受けて、その部分を透過する光の透過率が短時間で減少し、光軸が通過する点を中心としたとき、中心から近い領域における可視光の強度の減衰が当該中心から遠い領域における可視光の強度の減衰より顕著であることが分かった。
　すなわち、ホイルトラップの内側領域が外側領域と比較して顕著にダメージを受け、内側領域における光の透過率の経時変化が外側領域のそれより大きいことが分かった。
　上記した知見に基づき、本発明においては、上記複数のホイルを、内部リングと中間リングにより区分される内側領域に配置される複数の内側ホイルと、中間リングと外部リングにより区分される外側領域に配置される複数の外側ホイルとに分割し、上記外側ホイルの厚みを内側ホイルの厚みより相対的に薄くした。
　すなわち、デブリによるダメージが外側ホイルより内側ホイルの方が顕著なので、少なくとも一部の外側ホイルの厚さを従来使用されていたホイルと同等の厚さとし、内側ホイルの厚さをこれより厚くした。
　なお、ホイルの厚さは光の透過率をできるだけ大きくするため、強度的に問題がない範囲で出来るだけ薄くすることが望ましく、本発明においても、基本的には外側ホイルの厚さは従来のものと略同じである。しかし、一部の外側ホイルを内側ホイルと同様に厚みの厚いものを用いることもできる。この場合は、外側ホイルの内の一部のホイルの厚さが内側ホイルの厚さより相対的に薄くなる。
　これにより、内側ホイルのデブリに起因する熱変形を、従来のホイルトラップよりも小さくすることができる。その結果、従来に比べてホイルトラップの寿命を延ばすことができ、交換頻度を小さくすることができる。
　すなわち、本発明においては以下のようにして前記課題を解決する。
（１）光源と、該光源から放射される光を集光する集光ミラーの間に配置され、主軸から放射状に伸びる複数のホイルを備え、光は通過するが光源からのデブリは捕捉するホイルトラップにおいて、上記複数のホイルを、同心円状に配置された内部リング、外部リングにより支持するとともに、上記内部リングと外部リングの間にあって当該内部リング、外部リングと同心円状に配置された中間リングにより支持し、上記複数のホイルを、上記内部リングと中間リングにより区分される内側領域に配置される複数の内側ホイルと、中間リングと外部リングにより区分される外側領域に配置される複数の外側ホイルとに分割し、上記複数の外側ホイルの一部を、内側ホイルの厚みより薄くする。
（２）上記（１）において、全ての上記外側ホイルの厚みを、上記内側ホイルの厚みより薄くする。
（３）上記（１）（２）において、上記複数の外側ホイルの枚数を上記複数の内側ホイルの枚数より多くする。
（４）光源と、該光源から放射される光を集光する集光ミラーの間に配置され、主軸から放射状に伸びる複数のホイルを備え、光は通過するが光源からのデブリは捕捉するホイルトラップにおいて、上記複数のホイルを、同心円状に配置された内部リング、外部リングにより支持されるとともに、上記内部リングと外部リングの間にあって当該内部リング、外部リングと同心円状に配置された中間リングにより支持し、上記中間リングを上記内部リングと外部リングの間にあって当該内部リング、外部リングと同心円状に複数設ける。
　上記複数のホイルは、内部リングと最も内部リングに近い位置に配置された中間リングにより区分される内側領域に配置される複数の内側ホイルと、外部リングと最も外部リングに近い位置に配置された中間リングにより区分される外側領域に配置される複数の外側ホイルと、複数の中間リングにより区分される各中間領域に配置される各複数の中間ホイルとに分割され、上記複数の外側ホイルおよび上記各複数の中間ホイルの一部を、上記複数の内側ホイルの厚みより薄くする。
（５）上記（１）～（４）のホイルトラップを、容器と、上記容器内に光放射種を供給する光放射種供給手段と、上記光放射種を加熱して励起し高温プラズマを発生させる一対の放電電極からなる放電部材と、上記プラズマから放射される光を集光する集光ミラーと、上記放電部材と上記集光鏡との間に設けられるホイルトラップと、上記集光された光を取り出す上記容器に形成された光取り出し部と、上記容器内を排気し容器内の圧力を調整する排気手段とを備えた前記ＬＰＰ方式の光源装置に適用する。
（６）上記（１）～（４）のホイルトラップを、容器と、上記容器内に光放射種を供給する光放射種供給手段と、上記光放射種にレーザビームを照射して当該光放射種を加熱して励起し高温プラズマを発生させるレーザビーム照射手段と、上記プラズマから放射される光を集光する集光ミラーと、上記高温プラズマと上記集光鏡との間に設けられるホイルトラップと、上記集光された光を取り出す上記容器に形成された光取り出し部と、上記容器内を排気し容器内の圧力を調整する排気手段とを備えた前記ＤＰＰ方式の光源装置に適用する。
　本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）複数のホイルを、上記内部リングと中間リングにより区分される内側領域に配置される複数の内側ホイルと、中間リングと外部リングにより区分される外側領域に配置される複数の外側ホイルとに分割し、一部の外側ホイルの厚みより内側ホイルの厚みを厚くする、すなわち、上記複数の外側ホイルを内側ホイルの厚みより相対的に薄くすることにより、外側のホイルにおける光透過率の低下を抑えながら、外側領域に存在するホイルより上記内側ホイルの強度を相対的に増加させることができる。これにより、高速で移動するイオンや中性原子（デブリ）が衝突して発生する内側ホイルの熱変形が、従来のホイルトラップの内側ホイルと比較して抑制することが可能となる。
　また、全ての上記外側ホイルの厚みを、上記内側ホイルの厚みより薄くすることにより、外側のホイルにおける光透過率が損なわれるのを防ぐことができる。
（２）複数の内側ホイルと、中間リングと外部リングにより区分される外側領域に配置される複数の外側ホイルとに分割し、上記複数の外側ホイルの枚数を上記複数の内側ホイルの枚数より多くすることにより、ホイルトラップの外側領域におけるコンダクタンスを従来のホイルトラップ（内側ホイルと外側ホイルの枚数が同じホイルトラップ）と比較して増加させることができ、ホイルトラップの外側領域でも効果的にデブリを補足することが可能となる。
（３）複数のホイルを、同心円状に配置された内部リング、外部リングにより支持されるとともに、上記内部リングと外部リングの間にあって当該内部リング、外部リングと同心円状に配置された中間リングにより支持し、上記中間リングを上記内部リングと外部リングの間にあって当該内部リング、外部リングと同心円状に複数設けることにより、ホイルトラップの強度を大きくすることができ、ホイルトラップが大型化しても、ホイルが撓む等の不具合が生じるのを防ぐことができる。
（４）従来のホイルトラップと比べて本発明のホイルトラップは、デブリによる各ホイルの変形が抑制されるので、本発明のホイルトラップを用いた光源装置を、例えば半導体露光用光源等として使用すれば、ホイルトラップの交換による、半導体露光工程のダウンタイムも小さくすることができる。
本発明の第１の実施例のホイルトラップの構成を示す図である。 本発明のホイルトラップにおけるモニタ上に照射された光の強度分布の測定結果を示す図である。 図１（ａ）と図５に示すホイルトラップについてＥＵＶ発生回数とホイルトラップの透過率（可視光）との関係を示す図である。 透過率を測定する検証実験系の構成を示す図である。 透過率の測定にもちいた従来のホイルトラップの構成を示す図である。 図５に示すホイルトラップにおけるモニタ上に照射された光の強度分布の測定結果を示す図である。 本発明の第２の実施例のホイルトラップの構成を示す図である。 ＤＰＰ方式のＥＵＶ光源装置を説明する図である。 ＬＰＰ方式のＥＵＶ光源装置を説明する図である。 ホイルトラップの概略構成を示す図である。
（１）従来のホイルトラップのデブリによるダメージに関する検証
　前記したように、図８に示すＤＰＰ方式のＥＵＶ光源装置において、ＥＵＶ光の発生回数と、それに伴うデブリによるダメージを受けたホイルトラップ５を通過する光の透過率との関係を調べた。
　図４に検証実験系の構成を示す。図８に示すＤＰＰ方式のＥＵＶ光源装置と同様、光軸に沿って、ホイルトラップ５と擬似ＥＵＶ集光鏡２６を並列させる。ホイルトラップ５側の光軸上に可視光を含む光を放出する可視光源２０を配置し、擬似ＥＵＶ集光鏡２６側の光軸上にモニタ２２を配置する。
　擬似ＥＵＶ集光鏡２６は、ＥＵＶ集光鏡６と同様、複数枚の薄い凹面ミラーを入れ子状に高精度に配置した構造である。ＥＵＶ集光鏡６が各凹面ミラーの反射面がＥＵＶ光を反射するように構成されているのに対し、擬似ＥＵＶ集光鏡２６は、各凹面ミラーの反射面が可視光源からの可視光を反射するように構成されている。なお、この擬似ＥＵＶ集光鏡２６は、ＥＵＶ集光鏡６のＥＵＶ光の集光性能とほぼ等しくなるように、可視光の集光性能が設定されている。
　モニタ２２は、擬似ＥＵＶ集光鏡２６側の光軸上であって、可視光の集光位置よりも手前（擬似ＥＵＶ集光鏡２６側）に配置される。また、モニタ２２と擬似ＥＵＶ集光鏡２６との間には、アパーチャ２１が設けられる。アパーチャ２１は、擬似ＥＵＶ集光鏡２６により集光される可視光のみを通過させるように設定される。モニタ２２上には、ホイルトラップ５、擬似ＥＵＶ集光鏡２６、アパーチャ２１を通過した可視光源２０からの可視光が照射される。モニタ２２は、例えばＣＣＤ等から構成され、モニタ２２上に照射された光の強度分布を検知する。
　そして、前記図８に示すＤＰＰ方式のＥＵＶ光源装置において、ＥＵＶ発生回数が１７１．９百万回、２３９．９百万回、３２０．３百万回のとき、それぞれホイルトラップをＥＵＶ光源装置から取り外し、図４に示す検証実験系のホイルトラップ５の配置位置に配置し、可視光源２０を点灯させて、モニタ２２上に照射された光の強度分布を測定した。
　ここで、図５に、可視光源側（図４の矢印Ａ側）から見たホイルトラップの詳細図を示す。上記したように、ホイルトラップ５は、ホイルトラップ５の中心軸を中心として、半径方向に放射状に配置された外側ホイル５１，内側ホイル５２と、この複数のホイル５１，５２を支持する、同心円状に配置された内部リング５３と外部リング５５のリング状支持体とから構成される。
　よって、ホイル間の間隔は、ホイルトラップの中心軸から半径方向に進むに従って大きくなる。そのため、ホイルトラップ５の外部リング５５に近い領域（以下、外側領域ともいう）でのコンダクタンスは、内部リング５３に近い領域（以下、内側領域ともいう）のコンダクタンスより小さく、外側領域での圧力は、内側領域での圧力より低くなる。
　そこで、今回使用したホイルトラップでは、内部リング５３と外部リング５５との間に中間リング５４が設けられている。そして、外側領域におけるホイル間の間隔が大きい部分に、ホイルが追加されている。すなわち、外部リング５５と中間リング５４との間にあるホイル（以下、外側ホイル５１ともいう）の枚数が中間リング５４と内部リング５３との間にあるホイル（以下、内側ホイル５２）の枚数より多くなるように構成されている。
　このようにホイルトラップを構成することにより、ホイルトラップの外側領域におけるコンダクタンスを従来のホイルトラップと比較して増加させることができる。すなわち、外側領域での圧力と内側領域での圧力の差が小さくなり、ホイルトラップの外側領域でも効果的にデブリを補足することが可能となる。
　ここで、ホイルの厚みは０．１ｍｍであり、内側領域に１６５枚、外側領域に３３０枚設置した。
　図６に、モニタ２２上に照射された光の強度分布の測定結果を示す。図６において、横軸はホイルトラップ５の中心からの距離を示し、縦軸は、モニタ２２で測定された光強度である。
　図６から明らかなように、図８に示すＤＰＰ方式のＥＵＶ光源装置において、ＥＵＶ光発生回数が０回（同図（ａ））から１７１．９百万回（同図（ｂ））、２３９．９百万回（同図（ｃ））、３２０．３百万回（同図（ｄ））と増加するにつれて、モニタ上に照射された光の強度が減少している。すなわち、ホイルトラップ５が無いときのモニタ上に照射された可視光の強度を１００％としたとき、ＥＵＶ発生回数が１７１．９百万回（同図（ｂ））のときの可視光の強度は４３．７％、２３９．９百万回（同図（ｃ））のときの可視光の強度は４０．９％、３２０．３百万回（同図（ｄ））のときの可視光の強度は３９．４％となった。
　ここで、モニタ上に照射された可視光の強度分布の変化に着目すると、図６から明らかなように、ＥＵＶ光の発生回数が増加するにつれ可視光の強度分布が相似形的に減少するわけではないことが判明した。具体的には、モニタの受光面上の光軸が通過する点を中心としたとき、モニタ受光面の中心から近い領域における可視光の強度の減衰が当該中心から遠い領域における可視光の強度の減衰より顕著であることが分かった。
　この結果から、デブリに起因するホイルトラップ５の各ホイル５１，５２が受けるダメージは必ずしも均等ではなく、各ホイル５１，５２の特定の部分が顕著にダメージを受けて、その部分を透過する光の透過率が短時間で減少しているものと考えられる。すなわち、ホイルトラップの内側領域が外側領域と比較して顕著にダメージを受け、内側領域における光の透過率の経時変化が外側領域のそれより大きいことが分かった。
　このように、ホイルトラップの内側領域に位置する各ホイル（図５における内側ホイル５２）が、外側領域に位置する各ホイル（図５における外側ホイル５１）と比べて顕著にダメージを受ける理由は必ずしも明らかではないが、高温プラズマＰから発生するデブリのうち、高速で移動するイオンや中性原子は光軸に沿って比較的指向性が高く移動しており、光軸から近い領域に位置する内側ホイルにデブリ（高速で移動するイオンや中性原子）が衝突する確率が光軸から遠い領域に位置する外側ホイル５１にデブリが衝突する確率より大きいためと考えられる。
（２）本発明の実施例のホイルトラップの構造
　上記した知見に基づき新たに構築した本発明の第１の実施例のホイルトラップを図１に示す。
　同図は、光源側（図８の電極側、図４の矢印Ａ側）から見たホイルトラップの詳細図を示す。本発明のホイルトラップ５は、ホイルトラップ５の中心軸を中心として、半径方向に放射状に配置されたホイルと、この複数のホイルを支持する、同心円状に配置された内部リング５３と外部リング５５、および、内部リング５３と外部リング５５との間に設けられた中間リング５４のリング状支持体とから構成される。
　以下に説明する本発明の実施例のホイルトラップは、前記図８に示したＤＰＰ方式のＥＵＶ光源装置および図９に示したＬＰＰ方式のＥＵＶ光源装置のホイルトラップとして使用することができ、いずれのＥＵＶ光源装置に適用しても、デブリによる各ホイルの変形を抑制し、ホイルトラップの寿命を長くして、交換頻度を小さくすることができる。
　なお、本発明の適用対象は上記ＥＵＶ光源装置に限定されるものではなく、光源から発生するデブリによりホイルトラップがダメージを受ける光源装置であれば同様に本発明のホイルトラップを用いることができ、同様の効果を得ることができる。
　ホイルは、外部リング５５と中間リング５４との間に設けられる外側ホイル５１と、中間リング５４と内部リング５３との間に設けられる内側ホイル５２とからなる。上記したように、いずれのホイルも、ホイルトラップ５の中心軸を中心として、半径方向に放射状に配置される。
　なお、図５で示したホイルトラップ５と同様、外側ホイルの枚数が内側ホイルの枚数より多くなるように構成されている。このように構成することにより、ホイルトラップ５の外側領域におけるコンダクタンスを従来のホイルトラップと比較して増加させることができる。すなわち、外側領域での圧力と内側領域での圧力の差が小さくなり、ホイルトラップの外側領域でも効果的にデブリを補足することが可能となる。
　ここで、図１（ａ）に示す本発明の第１の実施例のホイルトラップ５においては、内側ホイル５２の厚みが外側ホイル５１の厚みより厚くなるように構成されている。
　前記したように、発明者らはデブリに起因するホイルトラップ５の各ホイルが受けるダメージがホイルトラップ５の内側領域が外側領域と比較して顕著であり、内側領域における光の透過率の経時変化が外側領域のそれより大きいことを見出した。そのため、内側ホイル５２の厚みが外側ホイル５１の厚みより厚くなるように（すなわち、少なくとも外側ホイル５１の一部が内側ホイル５２の厚さより薄くなるように）、内側ホイルを構成することにより、従来のホイルトラップの内側領域に存在するホイルより上記内側ホイルの強度を増加させたものである。
　このように構成することにより、デブリ（高速で移動するイオンや中性原子）が衝突して発生する内側ホイルの熱変形が、従来のホイルトラップの内側ホイル（例えば、図５）と比較して抑制することが可能となる。
　図１（ａ）は、外側ホイル５１の厚みが内側ホイルの厚みに比べて全て薄い例（例えば内側ホイルは０．２ｍｍ、外側ホイルは０．１ｍｍ）を示しているが必ずしもこれに限るものではない。
　例えば、図１（ｂ）のように、複数の外側ホイル５１の一部の厚みを内側ホイルの厚みと同じにしてもよい。この場合、内側ホイル５２の厚みは例えば０．２ｍｍ、外側ホイルの厚い方のホイルは例えば０．２ｍｍ、薄い方のホイルは例えば０．１ｍｍである。
　但し、外側ホイル５１の厚みは、デブリによる変形への耐性が確保されているならば、軽量化の観点からはできるだけ薄い方が好ましく、図１（ａ）の構成のように、外側ホイル５１の厚みが内側ホイルの厚みに比べて全て薄い方が好ましい。
　上記した図１に示す本発明のホイルトラップは、内部リング５３と外部リング５５との間に中間リング５４を１つ設けている。そして、従来、内部リング５３と外部リング５５との間に配置される複数のホイルを、内部リングと中間リング５４により区分される内側領域に配置される複数の内側ホイルと、中間リング５４と外部リングにより区分される複数の外側ホイル５１とに分割し、上記内側ホイルを、上記外側ホイル５１の内の厚さの薄いホイルの厚みより厚くしたものである。
　しかしながら、本発明のホイルトラップは、必ずしも内部リング５３と外部リング５５との間に配置されるホイルを２つに分割する場合に限定されるものではなく、３つ以上に分割してもよい。例えば、大型のＥＵＶ光源装置を使用する場合、ホイルトラップも大型化するが、その場合１枚、１枚のホイルの大きさも大きくなり、撓みやすいなどの不具合が生じる可能性がある。そのような場合は、３つ以上にホイルを分割して、１枚、１枚のホイルの大きさを小さくすることもある。
　図７は、内部リング５３と外部リング５５との間に、内側から順に第１の中間リング５４ａと第２の中間リング５４ｂを同心円状に設けた本発明の第２の実施例のホイルトラップを示す図である。
　図７に示すように本実施例においては、内部リング５３と外部リング５５との間に配置される複数のホイルは、内部リングと第１の中間リング５４ａとにより区分される内側領域に配置される複数の内側ホイル５２と、第１の中間リング５４ａと第２の中間リング５４ｂとにより区分される中間領域に配置される複数の中間ホイル５６と、第２の中間リング５４ｂと外部リングにより区分される外側領域に配置される複数の外側ホイル５１とに分割し、上記内側ホイル５２の厚みを、上記中間ホイル５６の内の厚さの最も薄いホイルの厚みや、上記複数の外側ホイル５１の最も厚さの薄いホイルの厚みより厚くしたものである。
　図７（ａ）は、外側ホイル５１の厚みや中間ホイル５６の厚みが、内側ホイルの厚みに比べて全て薄い例（例えば内側ホイル５２は０．２ｍｍ、外側ホイル５１と中間ホイル５６の厚みは０．１ｍｍ）を示している。
　しかし、ホイルを３つに分割した本発明のホイルトラップは、必ずしもこれに限るものではない。例えば、図７（ｂ）のように、複数の外側ホイル５１の一部の厚みや、中間ホイル５６の一部の厚みを内側ホイル５２の厚みと同じにしてもよい（例えば内側ホイル５２は０．２ｍｍ、外側ホイル５１と中間ホイル５６の厚い方のホイルの厚みは０．２ｍｍ、薄い方のホイルの厚みは０．１ｍｍ）。
　また、図示を省略したが、ホイルの厚みを、内側ホイル５２、中間ホイル５６、外側ホイル５１の順に、段階的に薄くしてもよい。
　但し、複数の外側ホイル５１の一部の厚みや複数の中間ホイル５６の厚みは、デブリによる変形への耐性が確保されているならば、軽量化の観点からはできるだけ薄い方が好ましく、図７（ａ）の構成のように、外側ホイル５１の厚みや中間ホイル５６の厚みが内側ホイル５２の厚みに比べて全て薄い方が好ましい。
（３）本発明のホイルトラップのデブリによるダメージに関する検証
　本発明の係るホイルトラップを用いて、図８に示すＤＰＰ方式のＥＵＶ光源装置において、高温プラズマＰの生成（ＥＵＶ光の発生）回数に対するホイルトラップのダメージの進行具合を調査した。具体的には、ＥＵＶ光の発生回数と、それに伴うデブリによるダメージを受けたホイルトラップを通過する光の透過率との関係を調べた。
　図５に示す従来のホイルトラップを用いてデブリによるダメージを検証したときと同様、図４に示す検証実験系を用いた。
　そして、図８に示すＤＰＰ方式のＥＵＶ光源装置において、ＥＵＶ発生回数が０回および１３３．５百万回、２６７．２百万回のとき、それぞれホイルトラップをＥＵＶ光源装置から取り外し、図４に示す検証実験系のホイルトラップ配置位置に配置し、可視光源を点灯させて、モニタ上に照射された光の強度分布を測定した。
　ここで、内側ホイルの厚みは０．２ｍｍであり内側領域に１６５枚、外側ホイル５１の厚みは０．１ｍｍであり外側領域に３３０枚設置した。
　図２に、モニタ上に照射された光の強度分布の測定結果を示す。図２において、横軸はホイルトラップ５の中心からの距離を示し、縦軸は、モニタ２２で測定された光強度である。
　図２から明らかなように、図８に示すＤＰＰ方式のＥＵＶ光源装置において、ＥＵＶ光発生回数が０回が１３３．５百万回と増加すると、検証実験系のモニタ２２上に照射された光の強度が減少した。すなわち、ホイルトラップ５が無いときのモニタ上に照射された可視光の強度を１００％としたとき、ＥＵＶ発生回数が０回のときの可視光の強度は６５％、１３３．５百万回のときの可視光の強度は５８．８％となった。また、２６７．２百万回のときの可視光の強度は５３．５％となった。
　また、図６に示す従来のホイルトラップを用いた場合のモニタ上に照射された光の強度分布の測定結果と異なり、本発明のホイルトラップを用いた場合、可視光の強度分布は局所的に大きく変動するのではなくほぼ相似形的に減少している。
　図３に、図１（ａ）に示す本発明のホイルトラップと、図５に示す従来のホイルトラップについて、ＥＵＶ発生回数とホイルトラップの透過率（可視光）との関係を示す。
　同図の横軸はＥＵＶ発生回数（パルス数：単位ＭＰ）、縦軸は透過率（％）であり、黒丸（黒丸に沿った線を点線で示している）は図１（ａ）に示す本発明のホイルトラップ（内側ホイルの厚み０．２ｍｍ、外側ホイルの厚み０．１ｍｍ）の透過率、四角（四角に沿った線を破線で示している）は図５に示す従来のホイルトラップ（内側ホイルの厚み０．１ｍｍ、外側ホイルの厚み０．１ｍｍ）の透過率を示す。
　なお、図２、図３、前記図６は、図８に示すＤＰＰ方式のＥＵＶ光源装置において、光源の出力を４～５ｍＪ／ｓｒ、光源とホイルトラップとの距離を７０ｍｍとした時の測定結果である。
　また、比較を容易にするため、従来のホイルトラップのホイルの枚数は、ＥＵＶ光発生回数が０回のときのモニタ上の光の強度が、本発明のホイルトラップのときと同様６５％となるように調整されている。
　同図から明らかなように、本発明のホイルトラップは、従来のホイルトラップと比較するとＥＵＶ光の発生回数の増加に伴う可視光の強度の低下度合いが小さい。このことから、本発明のホイルトラップは、従来のホイルトラップと比べてデブリに起因する熱変形等の不具合の度合いが小さく、ＥＵＶ光の透過率の減少も小さいものと考えられる。
　すなわち、本発明のホイルトラップは、内側ホイルと外側ホイルとを有し、内側ホイルの厚みを外側ホイルの厚みよりも厚くしたので、内側ホイルの強度が従来のホイルトラップよりも大きく、光軸から近い領域に位置する内側ホイルにデブリ（高速で移動するイオンや中性原子）が衝突する確率が高い場合でも内側ホイルのデブリに起因する熱変形は、従来のホイルトラップよりも小さい。
　よって、従来のホイルトラップと比べて本発明のホイルトラップは、デブリによる各ホイルの変形が抑制され、交換頻度が小さくなる。すなわち、本発明のホイルトラップを使用するＥＵＶ光源装置を半導体露光用光源として使用する場合、ホイルトラップの交換頻度が小さくなるので、半導体露光工程のダウンタイムも小さくなり好ましい。
１     チャンバ
１ａ   放電部
１ｂ   ＥＵＶ集光部
１ｃ    ガス排気ユニット
２ａ，２ｂ    放電電極
３      ＥＵＶ光取出部
４　　　電力供給手段
５　　　ホイルトラップ
６      ＥＵＶ集光鏡
７      コンテナ
８ａ，８ｂ    回転モータ
８ｃ，８ｄ    回転軸
９      レーザ源
９ａ    レーザ光
１０    高温プラズマ原料
１１    光源チャンバ
１１ａ  ガス排気ユニット
１２    励起用レーザ光発生装置
１２ａ  レーザ光（レーザビーム）
１２ｂ  レーザ光集光手段
１３    レーザ光入射窓部
１４    原料供給ユニット
１４ａ  原料供給ノズル
２０    可視光源
２１    アパーチャ
２２    モニタ
２６    擬似ＥＵＶ集光鏡
３０    露光機
５１    外側ホイル
５２　　内側ホイル
５３    内部リング
５４    中間リング
５４ａ  第１の中間リング
５４ｂ  第２の中間リング
５５    外部リング
５６    中間ホイル
Ｐ      高温プラズマ

Claims (6)

  1. 　光源と、該光源から放射される光を集光する集光ミラーの間に配置され、主軸から放射状に伸びる複数のホイルを備え、上記光は通過するが上記光源からのデブリは捕捉するホイルトラップにおいて、
    　上記複数のホイルは、同心円状に配置された内部リング、外部リングにより支持されるとともに、上記内部リングと外部リングの間にあって当該内部リング、外部リングと同心円状に配置された中間リングにより支持され、
    　上記複数のホイルは、上記内部リングと中間リングにより区分される内側領域に配置される複数の内側ホイルと、中間リングと外部リングにより区分される外側領域に配置される複数の外側ホイルとに分割され、
    　上記複数の外側ホイルの一部は、内側ホイルの厚みより薄い
    ことを特徴とするホイルトラップ。
  2. 　全ての上記外側ホイルの厚みは、上記内側ホイルの厚みより薄い
    ことを特徴とする請求項１記載のホイルトラップ。
  3. 　上記複数の外側ホイルの枚数が上記複数の内側ホイルの枚数より多い
    ことを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載のホイルトラップ。
  4. 　光源と、該光源から放射される光を集光する集光ミラーの間に配置され、主軸から放射状に伸びる複数のホイルを備え、上記光は通過するが上記光源からのデブリは捕捉するホイルトラップにおいて、
    　上記複数のホイルは、同心円状に配置された内部リング、外部リングにより支持されるとともに、上記内部リングと外部リングの間にあって当該内部リング、外部リングと同心円状に配置された中間リングにより支持され、
    　上記中間リングが上記内部リングと外部リングの間にあって当該内部リング、外部リングと同心円状に複数設けられていて、上記複数のホイルは、内部リングと最も内部リングに近い位置に配置された中間リングにより区分される内側領域に配置される複数の内側ホイルと、外部リングと最も外部リングに近い位置に配置された中間リングにより区分される外側領域に配置される複数の外側ホイルと、複数の中間リングにより区分される各中間領域に配置される各複数の中間ホイルとに分割され、
    　上記複数の外側ホイルおよび上記各複数の中間ホイルの一部は、上記複数の内側ホイルの厚みより薄い
    ことを特徴とするホイルトラップ。
  5. 　容器と、上記容器内に光放射種を供給する光放射種供給手段と、上記光放射種を加熱して励起し高温プラズマを発生させる一対の放電電極からなる放電部材と、上記プラズマから放射される光を集光する集光ミラーと、上記放電部材と上記集光鏡との間に設けられるホイルトラップと、上記集光された光を取り出す上記容器に形成された光取り出し部と、
    　上記容器内を排気し容器内の圧力を調整する排気手段とを備えた光源装置において、
    　上記ホイルトラップは、請求項１、請求項２、請求項３または請求項４のいずれか一項に記載のホイルトラップである
    ことを特徴とする光源装置。
  6. 　容器と、上記容器内に光放射種を供給する光放射種供給手段と、上記光放射種にレーザビームを照射して当該光放射種を加熱して励起し高温プラズマを発生させるレーザビーム照射手段と、上記プラズマから放射される光を集光する集光ミラーと、上記高温プラズマと上記集光鏡との間に設けられるホイルトラップと、上記集光された光を取り出す上記容器に形成された光取り出し部と、上記容器内を排気し容器内の圧力を調整する排気手段とを備えた光源装置において、
    　上記ホイルトラップは、請求項１、請求項２、請求項３または請求項４のいずれか一項に記載のホイルトラップである
    ことを特徴とする光源装置。
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JP2004214656A (ja) * 2002-12-23 2004-07-29 Asml Netherlands Bv 伸張可能な薄膜を備える汚染バリヤ
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