極端紫外光源装置
【課題】チャンバ内を移動するデブリがＥＵＶ集光ミラー等の光学素子の反射率又は透過率を低下させることを防止して、長期間安定に極端紫外光を発生することができる極端紫外光源装置を提供する。
【解決手段】この極端紫外光源装置は、チャンバ内のプラズマ発光点に供給されたターゲットにレーザ光を照射して第１のプラズマを生成するドライバレーザと、チャンバ内にガスを供給するガス供給装置と、プラズマ発光点が中心となるように配置されたＲＦアンテナを含み、ガス及び電気的に中性のターゲット物質を励起して、電気的に中性のデブリを帯電させる第２のプラズマを生成する高周波励起装置と、帯電したデブリの移動方向を制限する磁場を発生する磁場発生装置と、チャンバ内を排気することにより、第１のプラズマから放出され第２のプラズマにおいてガス化されたデブリをチャンバ外に排出する排気装置とを具備する。
【解決手段】この極端紫外光源装置は、チャンバ内のプラズマ発光点に供給されたターゲットにレーザ光を照射して第１のプラズマを生成するドライバレーザと、チャンバ内にガスを供給するガス供給装置と、プラズマ発光点が中心となるように配置されたＲＦアンテナを含み、ガス及び電気的に中性のターゲット物質を励起して、電気的に中性のデブリを帯電させる第２のプラズマを生成する高周波励起装置と、帯電したデブリの移動方向を制限する磁場を発生する磁場発生装置と、チャンバ内を排気することにより、第１のプラズマから放出され第２のプラズマにおいてガス化されたデブリをチャンバ外に排出する排気装置とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置の光源として用いられる極端紫外（ＥＵＶ：extreme ultra violet）光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体プロセスの微細化に伴って光リソグラフィにおける微細化が急速に進展しており、次世代においては、１００ｎｍ〜７０ｎｍの微細加工、更には５０ｎｍ以下の微細加工が要求されるようになる。そのため、例えば、５０ｎｍ以下の微細加工の要求に応えるべく、波長１３ｎｍ程度のＥＵＶ光源と縮小投影反射光学系（reduced projection reflective optics）とを組み合わせた露光装置の開発が期待されている。
【０００３】
ＥＵＶ光源としては、ターゲットにレーザ光を照射することによって生成されるプラズマを用いたＬＰＰ（laser produced plasma：レーザ励起プラズマ）光源（以下において、「ＬＰＰ式ＥＵＶ光源装置」ともいう）と、放電によって生成されるプラズマを用いたＤＰＰ（discharge produced plasma）光源と、軌道放射光を用いたＳＲ（synchrotron radiation）光源との３種類がある。これらの内でも、ＬＰＰ光源は、プラズマ密度をかなり大きくできるので黒体輻射に近い極めて高い輝度が得られ、ターゲット物質を選択することにより必要な波長帯のみの発光が可能であり、ほぼ等方的な角度分布を持つ点光源であるので光源の周囲に電極等の構造材がなく、２πsteradianという極めて大きな捕集立体角の確保が可能であること等の利点から、数十ワット以上のパワーが要求されるＥＵＶリソグラフィ用の光源として有力であると考えられている。
【０００４】
ここで、ＬＰＰ方式によるＥＵＶ光の生成原理について説明する。真空チャンバ内に供給されるターゲット物質に対してレーザ光を照射することにより、ターゲット物質が励起してプラズマ化する。このプラズマから、ＥＵＶ光を含む様々な波長成分が放射される。そこで、所望の波長成分（例えば、１３．５ｎｍの波長を有する成分）を選択的に反射する集光ミラーを用いてＥＵＶ光が反射集光され、露光機に出力される。
【０００５】
図５は、そのような従来のＥＵＶ光源装置の一例を示す。図５に示されるように、ＥＵＶ光源装置６１は、ＥＵＶ光の生成が行われる真空チャンバ６２と、真空チャンバ６２内の所定の位置にターゲット６３を供給するターゲット供給装置６４と、ターゲット６３に照射される励起用レーザ光６５を生成するドライバレーザ６６と、ドライバレーザ６６によって生成される励起用レーザ光６５を集光するレーザ集光光学系６７と、ターゲット６３に励起用レーザ光６５が照射されることによって発生するプラズマ６８から放出されるＥＵＶ光６９を集光して射出するＥＵＶ集光ミラー７０と、プラズマ６８から発生するデブリの内でイオン化したデブリを閉じ込める磁場を発生する磁場コイル７７を含む磁場発生装置と、真空チャンバ６２を真空に排気する真空排気ポンプ８０とを備えている。
【０００６】
ＬＰＰ式ＥＵＶ光源装置においては、プラズマ６８から放出されるデブリが、真空チャンバ６２内のＥＵＶ集光ミラー７０、レーザ集光光学系６７、レーザ光入射ウインドウ７４、ＳＰＦ（spectral purity filter）（図示せず）、光学式センサの入射窓（図示せず）等の光学素子の表面に付着し、ＥＵＶ光の反射率及び透過率を低下させ、それによりＥＵＶ光の出力及び／又はセンサの感度を低下させるという問題が生じる。この問題を解決するために、プラズマから発生するイオン化されたデブリを磁場によって閉じ込めて真空チャンバ外に排出する技術が知られている（特許文献１）。なお、デブリ（debris）とは、中性粒子やイオンを含むプラズマからの飛散物やターゲット物質の残骸のことを言う。
【０００７】
例えば、励起用レーザ光６５によって錫の金属ターゲット６３が励起されると、錫の多くは、多価の正イオンと電子とにより構成されるプラズマ６８となる。磁場コイル７７により、このプラズマ６８を含む領域に磁場が印加されると、錫の正イオンは、磁場に拘束されて磁力線に沿った方向に移動する。これにより、錫の正イオンがＥＵＶ集光ミラー７０、レーザ集光光学系６７、レーザ光入射ウインドウ７４、ＳＰＦ（図示せず）、光学式センサの入射窓（図示せず）等の光学素子に付着する量が低減され、錫の正イオンは、真空排気ポンプ８０により効率的に真空チャンバ６２の外に排出される。
【０００８】
特許文献１には、ＥＵＶ光源装置の真空チャンバ内において、プラズマから発生したデブリの内でイオン化したデブリを磁場によってトラップすることにより、ＥＵＶ集光ミラーを保護することが開示されている。また、特許文献２には、水素化錫（ＳｎＨ４）を冷却及び加圧することによって液滴又は液体ジェットの水素化錫をノズル部から放出し、この水素化錫をレーザ光によってプラズマ化することによりＥＵＶ光を生成することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−１９７４５６号公報
【特許文献２】特開２００６−２１０１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
以上説明したように、従来のＬＰＰ方式ＥＵＶ光源装置において、イオン化したデブリは、磁場に拘束されて磁力線方向に移動し、真空排気ポンプにより効率的に排出されるので、イオン化したデブリがチャンバ内の光学素子に付着することによりＥＵＶ光源装置の性能を劣化させることを防止することが可能となっている。
【００１１】
しかしながら、発生した正イオンの一部は、電子と再結合して中性の粒子となり、磁場の拘束を受けることなく移動して、チャンバ内の光学素子に付着してＥＵＶ光の反射率及び透過率を低減させ、ＥＵＶ光源装置の性能を低下させていた。特に、錫等の多価の正イオンは電子と再結合し易く、ＥＵＶ光源装置の性能を低下させていた。
【００１２】
また、励起用レーザによって全てのターゲット物質をイオン化させることは困難であり、ターゲット物質の一部が中性のデブリとなり、磁場の拘束を受けることなく移動して、チャンバ内の光学素子に付着してＥＵＶ光の反射率又は透過率を低減させ、ＥＵＶ光源装置の性能を低下させていた。
【００１３】
本発明は、上記のような事情を考慮してなされたものであり、チャンバ内を移動するデブリがＥＵＶ集光ミラー等の光学素子の反射率又は透過率を低下させることを防止して、長期間安定に極端紫外光を発生することができる極端紫外光源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明の１つの観点に係る極端紫外光源装置は、ターゲットにレーザ光を照射することによりプラズマを生成して極端紫外光を発生する極端紫外光源装置であって、極端紫外光の生成が行われるチャンバと、チャンバ内のプラズマ発光点にターゲットを供給するターゲット供給装置と、ターゲット供給装置によって供給されるターゲットにレーザ光を照射して、プラズマ発光点において第１のプラズマを生成するドライバレーザと、チャンバ内に設置され、第１のプラズマから放射される極端紫外光を集光する集光ミラーと、チャンバ内にガスを供給するガス供給装置と、プラズマ発光点が中心となるように配置されたＲＦ（高周波）アンテナを含み、ガス供給装置によって供給されるガス及び電気的に中性のターゲット物質を励起して、第１のプラズマが生成される領域の周囲に、第１のプラズマから放出されるデブリの内で電気的に中性のデブリを帯電させる第２のプラズマを生成する高周波励起装置と、第２のプラズマによって帯電したデブリの移動方向を制限する磁場を発生する磁場発生装置と、チャンバ内を排気することにより、第１のプラズマから放出され第２のプラズマにおいてガス化されたデブリをチャンバ外に排出する排気装置とを具備する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の１つの観点によれば、極端紫外光源装置のチャンバ内にガスを供給して励起することにより、第１のプラズマが生成される領域の周囲に第２のプラズマを生成し、第２のプラズマによって帯電したデブリの移動方向を制限すると共に、デブリをガス化してチャンバから外部へ排出するので、チャンバ内の光学素子にデブリが付着することが防止される。これにより、チャンバ内を移動するデブリがＥＵＶ集光ミラー等の光学素子の反射率又は透過率を低下させることを防止して、長期間安定に極端紫外光を発生することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の内部構造を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の内部構造を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の内部構造を示す図である。
【図４】本発明の第４の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の内部構造を示す図である。
【図５】従来のＥＵＶ光源装置の内部構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態に係るＥＵＶ光源装置ついて、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る極端紫外（ＥＵＶ）光源装置を示す模式図である。このＥＵＶ光源装置は、ＬＰＰ（レーザ励起プラズマ）方式を採用しており、露光装置の光源として用いられる。
【００１８】
図１に示すように、ＥＵＶ光源装置１は、ＥＵＶ光の生成が行われる真空チャンバ２と、真空チャンバ２内の所定の位置にターゲット３を供給するターゲット供給装置４と、ターゲット３に照射される励起用レーザ光５を生成するドライバレーザ６と、ドライバレーザ６によって生成される励起用レーザ光５を集光するレーザ集光光学系７と、ターゲット３に励起用レーザ光５が照射されることによって発生するプラズマ（以下においては、「ターゲットプラズマ」ともいう）８から放出されるＥＵＶ光９を集光して射出するＥＵＶ集光ミラー１０と、ターゲットプラズマ８から発生するデブリの内でイオン化したデブリを閉じ込める磁場を発生する磁場コイル１７を含む磁場発生装置と、真空チャンバ２を真空に排気する真空排気ポンプ２０とを備えている。
【００１９】
また、ＥＵＶ光源装置１は、プラズマ８から発生するデブリの内で電気的に中性なデブリをイオン化するプラズマ（以下においては、「２次反応プラズマ」ともいう）２１を生成するために、２次反応プラズマ用ガスを供給するガス供給装置２３と、２次反応プラズマ用ガスを励起して２次反応プラズマ２１を生成する高周波（ＲＦ）励起装置としてのＲＦアンテナ２５とを備えている。本実施形態においては、２次反応プラズマ用ガスとして塩化水素（ＨＣｌ）ガスが用いられ、ＲＦアンテナ２５としてコイルが用いられる。
【００２０】
本実施形態においては、ターゲット供給装置４が、固体の錫（Ｓｎ）を加熱溶解して、固体又は液体のドロップレットとして錫のターゲット３を真空チャンバ２内に供給する。ドライバレーザ６としては、比較的波長の長い光を生成することができる炭酸ガス（ＣＯ２）パルスレーザが用いられる。例えば、この炭酸ガスパルスレーザの出力は２０ｋＷであり、パルス繰り返し周波数は１００ｋＨｚであり、パルス幅は２０ｎｓである。しかしながら、本発明において、ターゲット材料及びレーザ光源の種類はこれらに限定されることがなく、様々な種類のターゲット材料及びレーザ光源を用いることができる。
【００２１】
励起用レーザ光５は、真空チャンバ２に設けられた入射ウインドウ１４を通して、真空チャンバ２内に導入される。レーザ集光光学系７は、少なくとも１つのレンズ及び／又は少なくとも１つのミラーで構成される。レーザ集光光学系７は、図１に示すように、真空チャンバ２の内側に配置しても良く、あるいは、真空チャンバ２の外側に配置しても良い。
【００２２】
ＥＵＶ集光ミラー１０は、ターゲットプラズマ８から放射される様々な波長成分の内から、所定の波長成分（例えば、１３．５ｎｍ付近のＥＵＶ光）を選択的に反射することにより集光する集光光学系である。ＥＵＶ集光ミラー１０は、凹状の反射面を有しており、この反射面には、例えば、波長が１３．５ｎｍ付近のＥＵＶ光を選択的に反射するためのモリブデン（Ｍｏ）及びシリコン（Ｓｉ）の多層膜が形成され、ＥＵＶ光の反射率として約６０％が得られている。
【００２３】
ターゲットプラズマ８から放射されるＥＵＶ光９は、ＥＵＶ集光ミラー１０で反射された後に中間集光点（ＩＦ）を通して露光機に導出される。中間集光点（ＩＦ）の前後に、ＳＰＦ（spectral purity filter）が設けられても良い。ＳＰＦは、ターゲットプラズマ８から放射される光の内で不要な光（ＥＵＶ光より波長が長い光、例えば、紫外線、可視光線、赤外線等）を除去して、所望の光、例えば、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光のみを透過させる。また、露光機とＥＵＶ光源装置１とを分離するゲートバルブ１９を設けて、メインテナンスに対応できるようにしても良い。図１において、ターゲットプラズマ８から発生したＥＵＶ光は、ＥＵＶ集光ミラー１０によって左方向に反射され、ＥＵＶ中間集光点（ＩＦ）に集光された後に、露光機に出力される。
【００２４】
ターゲット供給装置４から供給される錫のターゲット３は、励起用レーザ光５に励起されて、その一部がターゲットプラズマ８となる。ターゲットプラズマ８は、電子、多価の錫の正イオン（Ｓｎ＋）、及び、錫のラジカル（Ｓｎ＊）を含む。それらの内で、錫の正イオン（Ｓｎ＋）は、磁場を設けられることによりローレンツ力（Ｆ＝ｑｖ×Ｂ）を受け、磁力線に巻きつきながら磁力線の方向に移動する。ここで、ｑは帯電粒子の電荷であり、ｖは帯電粒子の速度であり、Ｂは磁束密度である。
【００２５】
これにより、磁力線の方向と直交する方向へのイオンの移動は制限されて、イオンは磁場により閉じ込められることになる。錫の正イオン（Ｓｎ＋）が磁場により閉じ込められるので、ＥＵＶ集光ミラー１０、入射ウインドウ１４、ＳＰＦ（図示せず）、光学式センサの入射窓（図示せず）等の光学素子が磁力線と直交する方向に配置されることにより、錫の正イオン（Ｓｎ＋）が光学素子の表面に付着する量を低減することが可能である。
【００２６】
しかしながら、発生した錫の正イオン（Ｓｎ＋）は、電子と再結合し易いので、錫の正イオン（Ｓｎ＋）の一部は、電子と再結合して中性化し、磁場の拘束を受けることなく、中性の錫デブリ（Ｓｎ）として光学素子に付着することがある。また、ターゲット励起用レーザによって全てのターゲット物質をイオン化させることは難しく、ターゲット物質の一部は、中性の粒子として磁場の拘束を受けることなく光学素子に付着することがある。さらに、プラズマから発生する錫のラジカル（Ｓｎ＊）も中性なので、磁場の拘束を受けることなく光学素子に付着することがある。
【００２７】
そこで、本実施形態においては、ガス供給装置２３によって塩化水素（ＨＣｌ）ガスを真空チャンバ２内のターゲット付近に供給し、ＲＦアンテナ２５によって高周波（例えば、１３．５６ＭＨｚ）の電界を塩化水素ガスに印加し、錫ターゲット物質のプラズマ（ターゲットプラズマ８）が生成される領域の周囲において、中性の錫（Ｓｎ）、錫のラジカル（Ｓｎ＊）、及び、塩化水素（ＨＣｌ）ガスを励起することによって、２次反応プラズマ（ＲＦプラズマ）２１が生成される。
【００２８】
この２次反応プラズマ２１中においては、励起用レーザ光５によってイオン化するまで励起されなかった中性の錫（Ｓｎ）及び／又は錫のラジカル（Ｓｎ＊）がイオン化され、あるいは、励起用レーザ光５によって錫の正イオン（Ｓｎ＋）となるまで励起された後に電子と再結合して中性化した錫（Ｓｎ）がイオン化される。２次反応プラズマ２１中においてイオン化された錫の正イオン（Ｓｎ＋）は、磁場により拘束されて、磁力線の延長線上に設けられた真空排気ポンプ２０によって排出される。
【００２９】
また、２次反応プラズマ２１中においては、化学反応により、水素化錫（ＳｎＨ４）、塩化錫（ＳｎＣｌ４）等のガス生成物が生成され、それらのガス生成物も真空排気ポンプ２０によって排出される。これにより、従来の磁場閉じ込め方式のみによっては防ぐことが不可能であった中性の錫（Ｓｎ）等のデブリの光学素子への付着が有効に低減される。また、高周波電界と磁界とによってヘリコン波プラズマを励起することにより、２次反応プラズマ２１を生成し、同様の効果が得られるようにしても良い。
【００３０】
錫（Ｓｎ）等のデブリの光学素子への付着を防止するためには、磁場に拘束されたイオンを効率的に真空排気ポンプ２０に引き寄せて、真空排気ポンプ２０により効率的に排出することが有効である。そのために、真空排気ポンプ２０の吸入口付近に導電性のメッシュ２７を配置して、このメッシュ２７にＲＦ電源２９を用いてバイアスを印加し、ブロッキングコンデンサ２８によって電流を遮断すると、メッシュ２７の表面に陰極降下（シース）を生じる。これにより、メッシュ２７が負に帯電するので、錫の正イオン（Ｓｎ＋）等の正イオンが、メッシュ２７を通して真空排気ポンプ２０に引き寄せられ、真空排気ポンプ２０によって効率的に排出される。あるいは、真空排気ポンプ２０側の磁束密度が小さくなるように磁場コイル１７を構成して配置することにより、ローレンツ力により拘束されたイオンが、真空排気ポンプ２０側に徐々に移動し、真空排気ポンプ２０によって効率的に排出される。
【００３１】
２次反応プラズマ２１の生成に使用されるガスとしては、アルゴンガス（Ａｒ）、窒素ガス（Ｎ２）、水素ガス（Ｈ２）、ハロゲンガス（Ｆ２、Ｃｌ２、Ｂｒ２、Ｉ２）、ハロゲン化水素ガス（ＨＦ、ＨＣｌ、ＨＢｒ、ＨＩ）、又は、それらの内の少なくとも１つを含む混合ガスが好ましい。特に、水素ガス（Ｈ２）、塩素ガス（Ｃｌ２）、臭素ガス（Ｂｒ２）、塩化水素ガス（ＨＣｌ）、臭化水素ガス（ＨＢｒ）は、２次反応プラズマ２１中で錫（Ｓｎ）と反応して、水素化錫（ＳｎＨ４）、塩化錫（ＳｎＣｌ４）、臭化錫（ＳｎＢｒ４）等の蒸気圧が低い反応生成物を生じ、それらの反応生成物は、真空チャンバ２中でガス化する。ガス化したそれらの反応生成物は、真空排気ポンプ２０により真空チャンバ２から容易に排出される。
【００３２】
ここで、ＥＵＶ集光ミラー１０の表面に、ルテニウム（Ｒｕ）、シリコンカーバイト（ＳｉＣ）、炭素（Ｃ）、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、又は、酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）を保護膜１２としてコーティングすることにより、ＥＵＶ光の反射率を大きく低下させることなく、２次反応プラズマ２１の生成に使用されるガス、特に、ハロゲンガス又はハロゲン化水素ガスによるＥＵＶ集光ミラー１０の表面侵食が防止される。その場合には、２次反応プラズマの生成に使用されるガスが、ＥＵＶ集光ミラー１０の周辺に供給されても、ＥＵＶ集光ミラー１０の表面が、それらのガスによって侵食されることはない。
【００３３】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図２は、本発明の第２の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の内部構造を示す図である。図２に示すように、ＥＵＶ光源装置３１は、第１の実施形態に係るＥＵＶ光源装置と同様の構成を備えているが、高周波電界の替わりに、磁場とマイクロ波とを用いて２次反応プラズマ３２を励起する。磁場は、例えば、磁場コイル１７によって生成され、マイクロ波は、マイクロ波を発生してガスを励起するマイクロ波発生装置（励起装置）３５によって生成される。
【００３４】
ここでは、２次反応プラズマ３２を生成するガスとして、臭化水素ガス（ＨＢｒ）を使用する場合を例として説明する。磁場とマイクロ波との作用により、臭化水素ガス分子中の電子が、サイクロトロン共鳴によって加速され、加速された電子がガスに衝突することによってガスが励起され、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ：Electron Cyclotron Resonance）プラズマが生成される。例えば、磁場の強さが０．５Ｔの場合に、１４ＧＨｚ程度のマイクロ波でＥＣＲプラズマが効率良く生成される。本発明の第２の実施形態に係るＥＵＶ光源装置においても、本発明の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００３５】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図３は、本発明の第３の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の内部構造を示す図である。図３に示すように、ＥＵＶ光源装置４１は、例えば、特許文献２に記載されるように、水素化錫（ＳｎＨ４）又はハロゲン化錫（ＳｎＣｌ４、ＳｎＢｒ４）を液体化又は氷結固体化して供給することが可能なターゲット供給装置４４を備えている。また、図３に示すＥＵＶ光源装置は、補充ガス供給装置４６を備えていても良い。
【００３６】
以下においては、ターゲット供給装置４４が液体化又は氷結固体化された塩化錫（ＳｎＣｌ４）をターゲットとして供給する場合を例として説明する。ターゲット供給装置４４から供給される液体化又は氷結固体化された塩化錫（ＳｎＣｌ４）を励起用レーザ光５によって励起することにより、ＥＵＶ光を発生するターゲットプラズマ８と２次反応プラズマ２１とが同時に生成される。
【００３７】
しかしながら、実際には、励起用レーザ光５による励起のみによっては、２次反応プラズマ２１を継続して励起するために必要なエネルギーが不足するので、２次反応プラズマ２１を継続して発生させることが困難である。そこで、第１の実施形態において使用された高周波（ＲＦ）励起装置、又は、第２の実施形態において使用されたマイクロ波発生装置を併せて設置することにより、２次反応プラズマ２１を継続して安定に発生することが可能となる。
【００３８】
この２次反応プラズマ２１においては、励起用レーザ光５によってイオン化するまで励起されなかった中性の錫（Ｓｎ）及び／又は錫のラジカル（Ｓｎ＊）がイオン化され、あるいは、一旦錫の正イオン（Ｓｎ＋）まで励起された後に電子と再結合して中性化した錫（Ｓｎ）がイオン化される。２次反応プラズマ２１においてイオン化された錫の正イオン（Ｓｎ＋）は、磁場によって拘束されて、磁力線の延長線上に設けられた真空排気ポンプ２０によって排出される。また、２次反応プラズマ２１中においては、化学反応により塩化錫（ＳｎＣｌ４）等のガス生成物が生成され、それらのガス生成物も真空排気ポンプ２０によって排出される。これにより、従来の磁場閉じ込め方式のみによっては防ぐことが不可能であった中性の錫（Ｓｎ）のデブリの光学素子への付着が有効に低減される。
【００３９】
さらに、２次反応プラズマ２１を継続して発生させるために、ＥＵＶ光源装置４１が、補充ガス供給装置４６を備えるようにして、補充ガス供給装置４６が、塩素ガス（Ｃｌ２）、塩化水素ガス（ＨＣｌ）、及び／又は、水素ガス（Ｈ２）を２次反応プラズマ用補充ガスとして真空チャンバ２内に供給しても良い。
【００４０】
また、ＥＵＶ光源装置４１において、真空排気ポンプ２０の吸入口の付近に、導電性のメッシュ２７が配置されても良い。この導電性のメッシュ２７に、例えば、直流高電圧源４８により直流高電圧をバイアスとして印加することにより、導電性のメッシュ２７が負に帯電されて、磁場に拘束された錫の正イオン（Ｓｎ＋）等の正イオンが真空排気ポンプ２０の入り口に引き寄せられ、真空排気ポンプ２０から効率的に排気される。
【００４１】
本発明の第１〜第３の実施形態に係るＥＵＶ光源装置においては、磁場によるイオン閉じ込め効果と、２次反応プラズマによるイオン化を促進する効果及びガス状反応生成物の生成を促進する効果とを併せて活用する場合について説明した。しかしながら、本発明の第１〜第３の実施形態に係るＥＵＶ光源装置において、磁場発生装置を設けなくても、２次反応プラズマのみによって、例えば、水素化錫（ＳｎＨ４）、塩化錫（ＳｎＣｌ４）、臭化錫（ＳｎＢｒ４）等のように、蒸気圧が低く真空チャンバ中でガス化する反応生成物を生成することが可能であり、それらのガス化した反応生成物が、真空チャンバ２内の光学素子に付着することなく、真空チャンバ２の外部に排出されるという効果が得られる。
【００４２】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
図４は、本発明の第４の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の内部構造を示す図である。図４に示すように、ＥＵＶ光源装置５１は、デブリに含まれている帯電粒子を閉じ込める磁場の磁力線に沿って、帯電粒子流５２をカーテン状に流す帯電粒子流発生装置５３を備えている。
【００４３】
例えば、帯電粒子流発生装置５３は、ガスを高周波電界で励起することにより高周波励起プラズマを生成し、あるいは、ガスをマイクロ波で励起することによりマイクロ波励起プラズマを生成し、あるいは、ガスに高周波電界及び磁場を印加することによりヘリコン波励起プラズマを生成する。帯電粒子流発生装置５３は、このプラズマからイオンを取り出して、磁力線に沿ってイオン流を発生する。
【００４４】
帯電粒子流発生装置５３において使用されるガスとしては、アルゴンガス（Ａｒ）、窒素ガス（Ｎ２）、水素ガス（Ｈ２）、ハロゲンガス（Ｆ２、Ｃｌ２、Ｂｒ２、Ｉ２）、ハロゲン化水素ガス（ＨＦ、ＨＣｌ、ＨＢｒ、ＨＩ）、又は、それらの内の少なくとも１つを含む混合ガスが好ましい。
【００４５】
以下においては、帯電粒子流発生装置５３として、塩素（Ｃｌ＋）イオンを発生するイオン源装置（イオンガン）を使用する場合について説明する。帯電粒子流発生装置５３によって発生された塩素イオンのカーテン流は、帯電粒子流５２として、ターゲットプラズマ８とＥＵＶ集光ミラー１０との間を流れる。励起されたターゲットプラズマ８から放出される中性の錫のデブリは、このイオンカーテン流によってトラップされる。
【００４６】
このイオンカーテン流において、中性の錫（Ｓｎ）及び／又は錫のラジカル（Ｓｎ＊）が、塩素イオンとの電荷交換によりイオン化され、あるいは、錫の正イオン（Ｓｎ＋）まで励起された後に電子と再結合して中性化した錫（Ｓｎ）が、塩素イオンとの電荷交換によりイオン化される。そのようにしてイオン化された錫の正イオン（Ｓｎ＋）は、磁場により拘束されて、磁力線の延長線上に設けられた真空排気ポンプ２０によって排出される。また、イオンカーテン流においては、励起されたターゲットプラズマ８から放出される中性の錫のデブリと塩素イオンとの化学反応物質として塩化錫（ＳｎＣｌ４）等のガス生成物が生成され、それらのガス生成物も真空排気ポンプ２０によって排出される。
【００４７】
あるいは、帯電粒子流発生装置５３としてプラズマガンを使用して、プラズマ流を生成し、生成されたプラズマ流が、帯電粒子流５２として真空チャンバ２内に導入されるようにしても良い。また、真空チャンバ２内において帯電粒子流５２が再結合することによって生成された粒子を、高周波又はマイクロ波を印加することにより再度電離しても良い。さらに、補充ガス供給装置４６によって、２次反応プラズマ生成用の補充ガスを真空チャンバ２内に導入し、高周波又はマイクロ波を印加することにより２次反応プラズマを生成して、帯電粒子流発生装置５３により生成された帯電粒子流５２の効果と、高周波又はマイクロ波により生成された２次反応プラズマの効果とを併用するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、露光装置の光源として用いられる極端紫外光源装置において利用することが可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１、３１、４１、５１…ＥＵＶ光源装置、２…真空チャンバ、３…ターゲット、４、４４…ターゲット供給装置、６…ドライバレーザ、７…レーザ集光光学系、８…ターゲットプラズマ、１０…ＥＵＶ集光ミラー、１２…保護膜、１４…入射ウインドウ、１７…磁場コイル、１９…ゲートバルブ、２０…真空排気ポンプ、２１…２次反応プラズマ、２３…ガス供給装置、２４…ゲートバルブ、２７…導電性メッシュ、２８…ブロッキングコンデンサ、２９…ＲＦ電源、３５…マイクロ波発生装置、４６…補充ガス供給装置、５２…帯電粒子流、５３…帯電粒子流発生装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置の光源として用いられる極端紫外（ＥＵＶ：extreme ultra violet）光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体プロセスの微細化に伴って光リソグラフィにおける微細化が急速に進展しており、次世代においては、１００ｎｍ〜７０ｎｍの微細加工、更には５０ｎｍ以下の微細加工が要求されるようになる。そのため、例えば、５０ｎｍ以下の微細加工の要求に応えるべく、波長１３ｎｍ程度のＥＵＶ光源と縮小投影反射光学系（reduced projection reflective optics）とを組み合わせた露光装置の開発が期待されている。
【０００３】
ＥＵＶ光源としては、ターゲットにレーザ光を照射することによって生成されるプラズマを用いたＬＰＰ（laser produced plasma：レーザ励起プラズマ）光源（以下において、「ＬＰＰ式ＥＵＶ光源装置」ともいう）と、放電によって生成されるプラズマを用いたＤＰＰ（discharge produced plasma）光源と、軌道放射光を用いたＳＲ（synchrotron radiation）光源との３種類がある。これらの内でも、ＬＰＰ光源は、プラズマ密度をかなり大きくできるので黒体輻射に近い極めて高い輝度が得られ、ターゲット物質を選択することにより必要な波長帯のみの発光が可能であり、ほぼ等方的な角度分布を持つ点光源であるので光源の周囲に電極等の構造材がなく、２πsteradianという極めて大きな捕集立体角の確保が可能であること等の利点から、数十ワット以上のパワーが要求されるＥＵＶリソグラフィ用の光源として有力であると考えられている。
【０００４】
ここで、ＬＰＰ方式によるＥＵＶ光の生成原理について説明する。真空チャンバ内に供給されるターゲット物質に対してレーザ光を照射することにより、ターゲット物質が励起してプラズマ化する。このプラズマから、ＥＵＶ光を含む様々な波長成分が放射される。そこで、所望の波長成分（例えば、１３．５ｎｍの波長を有する成分）を選択的に反射する集光ミラーを用いてＥＵＶ光が反射集光され、露光機に出力される。
【０００５】
図５は、そのような従来のＥＵＶ光源装置の一例を示す。図５に示されるように、ＥＵＶ光源装置６１は、ＥＵＶ光の生成が行われる真空チャンバ６２と、真空チャンバ６２内の所定の位置にターゲット６３を供給するターゲット供給装置６４と、ターゲット６３に照射される励起用レーザ光６５を生成するドライバレーザ６６と、ドライバレーザ６６によって生成される励起用レーザ光６５を集光するレーザ集光光学系６７と、ターゲット６３に励起用レーザ光６５が照射されることによって発生するプラズマ６８から放出されるＥＵＶ光６９を集光して射出するＥＵＶ集光ミラー７０と、プラズマ６８から発生するデブリの内でイオン化したデブリを閉じ込める磁場を発生する磁場コイル７７を含む磁場発生装置と、真空チャンバ６２を真空に排気する真空排気ポンプ８０とを備えている。
【０００６】
ＬＰＰ式ＥＵＶ光源装置においては、プラズマ６８から放出されるデブリが、真空チャンバ６２内のＥＵＶ集光ミラー７０、レーザ集光光学系６７、レーザ光入射ウインドウ７４、ＳＰＦ（spectral purity filter）（図示せず）、光学式センサの入射窓（図示せず）等の光学素子の表面に付着し、ＥＵＶ光の反射率及び透過率を低下させ、それによりＥＵＶ光の出力及び／又はセンサの感度を低下させるという問題が生じる。この問題を解決するために、プラズマから発生するイオン化されたデブリを磁場によって閉じ込めて真空チャンバ外に排出する技術が知られている（特許文献１）。なお、デブリ（debris）とは、中性粒子やイオンを含むプラズマからの飛散物やターゲット物質の残骸のことを言う。
【０００７】
例えば、励起用レーザ光６５によって錫の金属ターゲット６３が励起されると、錫の多くは、多価の正イオンと電子とにより構成されるプラズマ６８となる。磁場コイル７７により、このプラズマ６８を含む領域に磁場が印加されると、錫の正イオンは、磁場に拘束されて磁力線に沿った方向に移動する。これにより、錫の正イオンがＥＵＶ集光ミラー７０、レーザ集光光学系６７、レーザ光入射ウインドウ７４、ＳＰＦ（図示せず）、光学式センサの入射窓（図示せず）等の光学素子に付着する量が低減され、錫の正イオンは、真空排気ポンプ８０により効率的に真空チャンバ６２の外に排出される。
【０００８】
特許文献１には、ＥＵＶ光源装置の真空チャンバ内において、プラズマから発生したデブリの内でイオン化したデブリを磁場によってトラップすることにより、ＥＵＶ集光ミラーを保護することが開示されている。また、特許文献２には、水素化錫（ＳｎＨ４）を冷却及び加圧することによって液滴又は液体ジェットの水素化錫をノズル部から放出し、この水素化錫をレーザ光によってプラズマ化することによりＥＵＶ光を生成することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−１９７４５６号公報
【特許文献２】特開２００６−２１０１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
以上説明したように、従来のＬＰＰ方式ＥＵＶ光源装置において、イオン化したデブリは、磁場に拘束されて磁力線方向に移動し、真空排気ポンプにより効率的に排出されるので、イオン化したデブリがチャンバ内の光学素子に付着することによりＥＵＶ光源装置の性能を劣化させることを防止することが可能となっている。
【００１１】
しかしながら、発生した正イオンの一部は、電子と再結合して中性の粒子となり、磁場の拘束を受けることなく移動して、チャンバ内の光学素子に付着してＥＵＶ光の反射率及び透過率を低減させ、ＥＵＶ光源装置の性能を低下させていた。特に、錫等の多価の正イオンは電子と再結合し易く、ＥＵＶ光源装置の性能を低下させていた。
【００１２】
また、励起用レーザによって全てのターゲット物質をイオン化させることは困難であり、ターゲット物質の一部が中性のデブリとなり、磁場の拘束を受けることなく移動して、チャンバ内の光学素子に付着してＥＵＶ光の反射率又は透過率を低減させ、ＥＵＶ光源装置の性能を低下させていた。
【００１３】
本発明は、上記のような事情を考慮してなされたものであり、チャンバ内を移動するデブリがＥＵＶ集光ミラー等の光学素子の反射率又は透過率を低下させることを防止して、長期間安定に極端紫外光を発生することができる極端紫外光源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明の１つの観点に係る極端紫外光源装置は、ターゲットにレーザ光を照射することによりプラズマを生成して極端紫外光を発生する極端紫外光源装置であって、極端紫外光の生成が行われるチャンバと、チャンバ内のプラズマ発光点にターゲットを供給するターゲット供給装置と、ターゲット供給装置によって供給されるターゲットにレーザ光を照射して、プラズマ発光点において第１のプラズマを生成するドライバレーザと、チャンバ内に設置され、第１のプラズマから放射される極端紫外光を集光する集光ミラーと、チャンバ内にガスを供給するガス供給装置と、プラズマ発光点が中心となるように配置されたＲＦ（高周波）アンテナを含み、ガス供給装置によって供給されるガス及び電気的に中性のターゲット物質を励起して、第１のプラズマが生成される領域の周囲に、第１のプラズマから放出されるデブリの内で電気的に中性のデブリを帯電させる第２のプラズマを生成する高周波励起装置と、第２のプラズマによって帯電したデブリの移動方向を制限する磁場を発生する磁場発生装置と、チャンバ内を排気することにより、第１のプラズマから放出され第２のプラズマにおいてガス化されたデブリをチャンバ外に排出する排気装置とを具備する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の１つの観点によれば、極端紫外光源装置のチャンバ内にガスを供給して励起することにより、第１のプラズマが生成される領域の周囲に第２のプラズマを生成し、第２のプラズマによって帯電したデブリの移動方向を制限すると共に、デブリをガス化してチャンバから外部へ排出するので、チャンバ内の光学素子にデブリが付着することが防止される。これにより、チャンバ内を移動するデブリがＥＵＶ集光ミラー等の光学素子の反射率又は透過率を低下させることを防止して、長期間安定に極端紫外光を発生することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の内部構造を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の内部構造を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の内部構造を示す図である。
【図４】本発明の第４の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の内部構造を示す図である。
【図５】従来のＥＵＶ光源装置の内部構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態に係るＥＵＶ光源装置ついて、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る極端紫外（ＥＵＶ）光源装置を示す模式図である。このＥＵＶ光源装置は、ＬＰＰ（レーザ励起プラズマ）方式を採用しており、露光装置の光源として用いられる。
【００１８】
図１に示すように、ＥＵＶ光源装置１は、ＥＵＶ光の生成が行われる真空チャンバ２と、真空チャンバ２内の所定の位置にターゲット３を供給するターゲット供給装置４と、ターゲット３に照射される励起用レーザ光５を生成するドライバレーザ６と、ドライバレーザ６によって生成される励起用レーザ光５を集光するレーザ集光光学系７と、ターゲット３に励起用レーザ光５が照射されることによって発生するプラズマ（以下においては、「ターゲットプラズマ」ともいう）８から放出されるＥＵＶ光９を集光して射出するＥＵＶ集光ミラー１０と、ターゲットプラズマ８から発生するデブリの内でイオン化したデブリを閉じ込める磁場を発生する磁場コイル１７を含む磁場発生装置と、真空チャンバ２を真空に排気する真空排気ポンプ２０とを備えている。
【００１９】
また、ＥＵＶ光源装置１は、プラズマ８から発生するデブリの内で電気的に中性なデブリをイオン化するプラズマ（以下においては、「２次反応プラズマ」ともいう）２１を生成するために、２次反応プラズマ用ガスを供給するガス供給装置２３と、２次反応プラズマ用ガスを励起して２次反応プラズマ２１を生成する高周波（ＲＦ）励起装置としてのＲＦアンテナ２５とを備えている。本実施形態においては、２次反応プラズマ用ガスとして塩化水素（ＨＣｌ）ガスが用いられ、ＲＦアンテナ２５としてコイルが用いられる。
【００２０】
本実施形態においては、ターゲット供給装置４が、固体の錫（Ｓｎ）を加熱溶解して、固体又は液体のドロップレットとして錫のターゲット３を真空チャンバ２内に供給する。ドライバレーザ６としては、比較的波長の長い光を生成することができる炭酸ガス（ＣＯ２）パルスレーザが用いられる。例えば、この炭酸ガスパルスレーザの出力は２０ｋＷであり、パルス繰り返し周波数は１００ｋＨｚであり、パルス幅は２０ｎｓである。しかしながら、本発明において、ターゲット材料及びレーザ光源の種類はこれらに限定されることがなく、様々な種類のターゲット材料及びレーザ光源を用いることができる。
【００２１】
励起用レーザ光５は、真空チャンバ２に設けられた入射ウインドウ１４を通して、真空チャンバ２内に導入される。レーザ集光光学系７は、少なくとも１つのレンズ及び／又は少なくとも１つのミラーで構成される。レーザ集光光学系７は、図１に示すように、真空チャンバ２の内側に配置しても良く、あるいは、真空チャンバ２の外側に配置しても良い。
【００２２】
ＥＵＶ集光ミラー１０は、ターゲットプラズマ８から放射される様々な波長成分の内から、所定の波長成分（例えば、１３．５ｎｍ付近のＥＵＶ光）を選択的に反射することにより集光する集光光学系である。ＥＵＶ集光ミラー１０は、凹状の反射面を有しており、この反射面には、例えば、波長が１３．５ｎｍ付近のＥＵＶ光を選択的に反射するためのモリブデン（Ｍｏ）及びシリコン（Ｓｉ）の多層膜が形成され、ＥＵＶ光の反射率として約６０％が得られている。
【００２３】
ターゲットプラズマ８から放射されるＥＵＶ光９は、ＥＵＶ集光ミラー１０で反射された後に中間集光点（ＩＦ）を通して露光機に導出される。中間集光点（ＩＦ）の前後に、ＳＰＦ（spectral purity filter）が設けられても良い。ＳＰＦは、ターゲットプラズマ８から放射される光の内で不要な光（ＥＵＶ光より波長が長い光、例えば、紫外線、可視光線、赤外線等）を除去して、所望の光、例えば、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光のみを透過させる。また、露光機とＥＵＶ光源装置１とを分離するゲートバルブ１９を設けて、メインテナンスに対応できるようにしても良い。図１において、ターゲットプラズマ８から発生したＥＵＶ光は、ＥＵＶ集光ミラー１０によって左方向に反射され、ＥＵＶ中間集光点（ＩＦ）に集光された後に、露光機に出力される。
【００２４】
ターゲット供給装置４から供給される錫のターゲット３は、励起用レーザ光５に励起されて、その一部がターゲットプラズマ８となる。ターゲットプラズマ８は、電子、多価の錫の正イオン（Ｓｎ＋）、及び、錫のラジカル（Ｓｎ＊）を含む。それらの内で、錫の正イオン（Ｓｎ＋）は、磁場を設けられることによりローレンツ力（Ｆ＝ｑｖ×Ｂ）を受け、磁力線に巻きつきながら磁力線の方向に移動する。ここで、ｑは帯電粒子の電荷であり、ｖは帯電粒子の速度であり、Ｂは磁束密度である。
【００２５】
これにより、磁力線の方向と直交する方向へのイオンの移動は制限されて、イオンは磁場により閉じ込められることになる。錫の正イオン（Ｓｎ＋）が磁場により閉じ込められるので、ＥＵＶ集光ミラー１０、入射ウインドウ１４、ＳＰＦ（図示せず）、光学式センサの入射窓（図示せず）等の光学素子が磁力線と直交する方向に配置されることにより、錫の正イオン（Ｓｎ＋）が光学素子の表面に付着する量を低減することが可能である。
【００２６】
しかしながら、発生した錫の正イオン（Ｓｎ＋）は、電子と再結合し易いので、錫の正イオン（Ｓｎ＋）の一部は、電子と再結合して中性化し、磁場の拘束を受けることなく、中性の錫デブリ（Ｓｎ）として光学素子に付着することがある。また、ターゲット励起用レーザによって全てのターゲット物質をイオン化させることは難しく、ターゲット物質の一部は、中性の粒子として磁場の拘束を受けることなく光学素子に付着することがある。さらに、プラズマから発生する錫のラジカル（Ｓｎ＊）も中性なので、磁場の拘束を受けることなく光学素子に付着することがある。
【００２７】
そこで、本実施形態においては、ガス供給装置２３によって塩化水素（ＨＣｌ）ガスを真空チャンバ２内のターゲット付近に供給し、ＲＦアンテナ２５によって高周波（例えば、１３．５６ＭＨｚ）の電界を塩化水素ガスに印加し、錫ターゲット物質のプラズマ（ターゲットプラズマ８）が生成される領域の周囲において、中性の錫（Ｓｎ）、錫のラジカル（Ｓｎ＊）、及び、塩化水素（ＨＣｌ）ガスを励起することによって、２次反応プラズマ（ＲＦプラズマ）２１が生成される。
【００２８】
この２次反応プラズマ２１中においては、励起用レーザ光５によってイオン化するまで励起されなかった中性の錫（Ｓｎ）及び／又は錫のラジカル（Ｓｎ＊）がイオン化され、あるいは、励起用レーザ光５によって錫の正イオン（Ｓｎ＋）となるまで励起された後に電子と再結合して中性化した錫（Ｓｎ）がイオン化される。２次反応プラズマ２１中においてイオン化された錫の正イオン（Ｓｎ＋）は、磁場により拘束されて、磁力線の延長線上に設けられた真空排気ポンプ２０によって排出される。
【００２９】
また、２次反応プラズマ２１中においては、化学反応により、水素化錫（ＳｎＨ４）、塩化錫（ＳｎＣｌ４）等のガス生成物が生成され、それらのガス生成物も真空排気ポンプ２０によって排出される。これにより、従来の磁場閉じ込め方式のみによっては防ぐことが不可能であった中性の錫（Ｓｎ）等のデブリの光学素子への付着が有効に低減される。また、高周波電界と磁界とによってヘリコン波プラズマを励起することにより、２次反応プラズマ２１を生成し、同様の効果が得られるようにしても良い。
【００３０】
錫（Ｓｎ）等のデブリの光学素子への付着を防止するためには、磁場に拘束されたイオンを効率的に真空排気ポンプ２０に引き寄せて、真空排気ポンプ２０により効率的に排出することが有効である。そのために、真空排気ポンプ２０の吸入口付近に導電性のメッシュ２７を配置して、このメッシュ２７にＲＦ電源２９を用いてバイアスを印加し、ブロッキングコンデンサ２８によって電流を遮断すると、メッシュ２７の表面に陰極降下（シース）を生じる。これにより、メッシュ２７が負に帯電するので、錫の正イオン（Ｓｎ＋）等の正イオンが、メッシュ２７を通して真空排気ポンプ２０に引き寄せられ、真空排気ポンプ２０によって効率的に排出される。あるいは、真空排気ポンプ２０側の磁束密度が小さくなるように磁場コイル１７を構成して配置することにより、ローレンツ力により拘束されたイオンが、真空排気ポンプ２０側に徐々に移動し、真空排気ポンプ２０によって効率的に排出される。
【００３１】
２次反応プラズマ２１の生成に使用されるガスとしては、アルゴンガス（Ａｒ）、窒素ガス（Ｎ２）、水素ガス（Ｈ２）、ハロゲンガス（Ｆ２、Ｃｌ２、Ｂｒ２、Ｉ２）、ハロゲン化水素ガス（ＨＦ、ＨＣｌ、ＨＢｒ、ＨＩ）、又は、それらの内の少なくとも１つを含む混合ガスが好ましい。特に、水素ガス（Ｈ２）、塩素ガス（Ｃｌ２）、臭素ガス（Ｂｒ２）、塩化水素ガス（ＨＣｌ）、臭化水素ガス（ＨＢｒ）は、２次反応プラズマ２１中で錫（Ｓｎ）と反応して、水素化錫（ＳｎＨ４）、塩化錫（ＳｎＣｌ４）、臭化錫（ＳｎＢｒ４）等の蒸気圧が低い反応生成物を生じ、それらの反応生成物は、真空チャンバ２中でガス化する。ガス化したそれらの反応生成物は、真空排気ポンプ２０により真空チャンバ２から容易に排出される。
【００３２】
ここで、ＥＵＶ集光ミラー１０の表面に、ルテニウム（Ｒｕ）、シリコンカーバイト（ＳｉＣ）、炭素（Ｃ）、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、又は、酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）を保護膜１２としてコーティングすることにより、ＥＵＶ光の反射率を大きく低下させることなく、２次反応プラズマ２１の生成に使用されるガス、特に、ハロゲンガス又はハロゲン化水素ガスによるＥＵＶ集光ミラー１０の表面侵食が防止される。その場合には、２次反応プラズマの生成に使用されるガスが、ＥＵＶ集光ミラー１０の周辺に供給されても、ＥＵＶ集光ミラー１０の表面が、それらのガスによって侵食されることはない。
【００３３】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図２は、本発明の第２の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の内部構造を示す図である。図２に示すように、ＥＵＶ光源装置３１は、第１の実施形態に係るＥＵＶ光源装置と同様の構成を備えているが、高周波電界の替わりに、磁場とマイクロ波とを用いて２次反応プラズマ３２を励起する。磁場は、例えば、磁場コイル１７によって生成され、マイクロ波は、マイクロ波を発生してガスを励起するマイクロ波発生装置（励起装置）３５によって生成される。
【００３４】
ここでは、２次反応プラズマ３２を生成するガスとして、臭化水素ガス（ＨＢｒ）を使用する場合を例として説明する。磁場とマイクロ波との作用により、臭化水素ガス分子中の電子が、サイクロトロン共鳴によって加速され、加速された電子がガスに衝突することによってガスが励起され、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ：Electron Cyclotron Resonance）プラズマが生成される。例えば、磁場の強さが０．５Ｔの場合に、１４ＧＨｚ程度のマイクロ波でＥＣＲプラズマが効率良く生成される。本発明の第２の実施形態に係るＥＵＶ光源装置においても、本発明の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００３５】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図３は、本発明の第３の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の内部構造を示す図である。図３に示すように、ＥＵＶ光源装置４１は、例えば、特許文献２に記載されるように、水素化錫（ＳｎＨ４）又はハロゲン化錫（ＳｎＣｌ４、ＳｎＢｒ４）を液体化又は氷結固体化して供給することが可能なターゲット供給装置４４を備えている。また、図３に示すＥＵＶ光源装置は、補充ガス供給装置４６を備えていても良い。
【００３６】
以下においては、ターゲット供給装置４４が液体化又は氷結固体化された塩化錫（ＳｎＣｌ４）をターゲットとして供給する場合を例として説明する。ターゲット供給装置４４から供給される液体化又は氷結固体化された塩化錫（ＳｎＣｌ４）を励起用レーザ光５によって励起することにより、ＥＵＶ光を発生するターゲットプラズマ８と２次反応プラズマ２１とが同時に生成される。
【００３７】
しかしながら、実際には、励起用レーザ光５による励起のみによっては、２次反応プラズマ２１を継続して励起するために必要なエネルギーが不足するので、２次反応プラズマ２１を継続して発生させることが困難である。そこで、第１の実施形態において使用された高周波（ＲＦ）励起装置、又は、第２の実施形態において使用されたマイクロ波発生装置を併せて設置することにより、２次反応プラズマ２１を継続して安定に発生することが可能となる。
【００３８】
この２次反応プラズマ２１においては、励起用レーザ光５によってイオン化するまで励起されなかった中性の錫（Ｓｎ）及び／又は錫のラジカル（Ｓｎ＊）がイオン化され、あるいは、一旦錫の正イオン（Ｓｎ＋）まで励起された後に電子と再結合して中性化した錫（Ｓｎ）がイオン化される。２次反応プラズマ２１においてイオン化された錫の正イオン（Ｓｎ＋）は、磁場によって拘束されて、磁力線の延長線上に設けられた真空排気ポンプ２０によって排出される。また、２次反応プラズマ２１中においては、化学反応により塩化錫（ＳｎＣｌ４）等のガス生成物が生成され、それらのガス生成物も真空排気ポンプ２０によって排出される。これにより、従来の磁場閉じ込め方式のみによっては防ぐことが不可能であった中性の錫（Ｓｎ）のデブリの光学素子への付着が有効に低減される。
【００３９】
さらに、２次反応プラズマ２１を継続して発生させるために、ＥＵＶ光源装置４１が、補充ガス供給装置４６を備えるようにして、補充ガス供給装置４６が、塩素ガス（Ｃｌ２）、塩化水素ガス（ＨＣｌ）、及び／又は、水素ガス（Ｈ２）を２次反応プラズマ用補充ガスとして真空チャンバ２内に供給しても良い。
【００４０】
また、ＥＵＶ光源装置４１において、真空排気ポンプ２０の吸入口の付近に、導電性のメッシュ２７が配置されても良い。この導電性のメッシュ２７に、例えば、直流高電圧源４８により直流高電圧をバイアスとして印加することにより、導電性のメッシュ２７が負に帯電されて、磁場に拘束された錫の正イオン（Ｓｎ＋）等の正イオンが真空排気ポンプ２０の入り口に引き寄せられ、真空排気ポンプ２０から効率的に排気される。
【００４１】
本発明の第１〜第３の実施形態に係るＥＵＶ光源装置においては、磁場によるイオン閉じ込め効果と、２次反応プラズマによるイオン化を促進する効果及びガス状反応生成物の生成を促進する効果とを併せて活用する場合について説明した。しかしながら、本発明の第１〜第３の実施形態に係るＥＵＶ光源装置において、磁場発生装置を設けなくても、２次反応プラズマのみによって、例えば、水素化錫（ＳｎＨ４）、塩化錫（ＳｎＣｌ４）、臭化錫（ＳｎＢｒ４）等のように、蒸気圧が低く真空チャンバ中でガス化する反応生成物を生成することが可能であり、それらのガス化した反応生成物が、真空チャンバ２内の光学素子に付着することなく、真空チャンバ２の外部に排出されるという効果が得られる。
【００４２】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
図４は、本発明の第４の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の内部構造を示す図である。図４に示すように、ＥＵＶ光源装置５１は、デブリに含まれている帯電粒子を閉じ込める磁場の磁力線に沿って、帯電粒子流５２をカーテン状に流す帯電粒子流発生装置５３を備えている。
【００４３】
例えば、帯電粒子流発生装置５３は、ガスを高周波電界で励起することにより高周波励起プラズマを生成し、あるいは、ガスをマイクロ波で励起することによりマイクロ波励起プラズマを生成し、あるいは、ガスに高周波電界及び磁場を印加することによりヘリコン波励起プラズマを生成する。帯電粒子流発生装置５３は、このプラズマからイオンを取り出して、磁力線に沿ってイオン流を発生する。
【００４４】
帯電粒子流発生装置５３において使用されるガスとしては、アルゴンガス（Ａｒ）、窒素ガス（Ｎ２）、水素ガス（Ｈ２）、ハロゲンガス（Ｆ２、Ｃｌ２、Ｂｒ２、Ｉ２）、ハロゲン化水素ガス（ＨＦ、ＨＣｌ、ＨＢｒ、ＨＩ）、又は、それらの内の少なくとも１つを含む混合ガスが好ましい。
【００４５】
以下においては、帯電粒子流発生装置５３として、塩素（Ｃｌ＋）イオンを発生するイオン源装置（イオンガン）を使用する場合について説明する。帯電粒子流発生装置５３によって発生された塩素イオンのカーテン流は、帯電粒子流５２として、ターゲットプラズマ８とＥＵＶ集光ミラー１０との間を流れる。励起されたターゲットプラズマ８から放出される中性の錫のデブリは、このイオンカーテン流によってトラップされる。
【００４６】
このイオンカーテン流において、中性の錫（Ｓｎ）及び／又は錫のラジカル（Ｓｎ＊）が、塩素イオンとの電荷交換によりイオン化され、あるいは、錫の正イオン（Ｓｎ＋）まで励起された後に電子と再結合して中性化した錫（Ｓｎ）が、塩素イオンとの電荷交換によりイオン化される。そのようにしてイオン化された錫の正イオン（Ｓｎ＋）は、磁場により拘束されて、磁力線の延長線上に設けられた真空排気ポンプ２０によって排出される。また、イオンカーテン流においては、励起されたターゲットプラズマ８から放出される中性の錫のデブリと塩素イオンとの化学反応物質として塩化錫（ＳｎＣｌ４）等のガス生成物が生成され、それらのガス生成物も真空排気ポンプ２０によって排出される。
【００４７】
あるいは、帯電粒子流発生装置５３としてプラズマガンを使用して、プラズマ流を生成し、生成されたプラズマ流が、帯電粒子流５２として真空チャンバ２内に導入されるようにしても良い。また、真空チャンバ２内において帯電粒子流５２が再結合することによって生成された粒子を、高周波又はマイクロ波を印加することにより再度電離しても良い。さらに、補充ガス供給装置４６によって、２次反応プラズマ生成用の補充ガスを真空チャンバ２内に導入し、高周波又はマイクロ波を印加することにより２次反応プラズマを生成して、帯電粒子流発生装置５３により生成された帯電粒子流５２の効果と、高周波又はマイクロ波により生成された２次反応プラズマの効果とを併用するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、露光装置の光源として用いられる極端紫外光源装置において利用することが可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１、３１、４１、５１…ＥＵＶ光源装置、２…真空チャンバ、３…ターゲット、４、４４…ターゲット供給装置、６…ドライバレーザ、７…レーザ集光光学系、８…ターゲットプラズマ、１０…ＥＵＶ集光ミラー、１２…保護膜、１４…入射ウインドウ、１７…磁場コイル、１９…ゲートバルブ、２０…真空排気ポンプ、２１…２次反応プラズマ、２３…ガス供給装置、２４…ゲートバルブ、２７…導電性メッシュ、２８…ブロッキングコンデンサ、２９…ＲＦ電源、３５…マイクロ波発生装置、４６…補充ガス供給装置、５２…帯電粒子流、５３…帯電粒子流発生装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲットにレーザ光を照射することによりプラズマを生成して極端紫外光を発生する極端紫外光源装置であって、
極端紫外光の生成が行われるチャンバと、
前記チャンバ内のプラズマ発光点にターゲットを供給するターゲット供給装置と、
前記ターゲット供給装置によって供給されるターゲットにレーザ光を照射して、前記プラズマ発光点において第１のプラズマを生成するドライバレーザと、
前記チャンバ内に設置され、第１のプラズマから放射される極端紫外光を集光する集光ミラーと、
前記チャンバ内にガスを供給するガス供給装置と、
前記プラズマ発光点が中心となるように配置されたＲＦ（高周波）アンテナを含み、前記ガス供給装置によって供給されるガス及び電気的に中性のターゲット物質を励起して、第１のプラズマが生成される領域の周囲に、第１のプラズマから放出されるデブリの内で電気的に中性のデブリを帯電させる第２のプラズマを生成する高周波励起装置と、
第２のプラズマによって帯電したデブリの移動方向を制限する磁場を発生する磁場発生装置と、
前記チャンバ内を排気することにより、第１のプラズマから放出され第２のプラズマにおいてガス化されたデブリを前記チャンバ外に排出する排気装置と、
を具備する極端紫外光源装置。
【請求項２】
前記ガス供給装置が、前記集光ミラーの反射面側において対向する複数の開口部を有する、請求項１記載の極端紫外光源装置。
【請求項３】
前記ガス供給装置が、アルゴンガス（Ａｒ）、窒素ガス（Ｎ２）、水素ガス（Ｈ２）、フッ素ガス（Ｆ２）、塩素ガス（Ｃｌ２）、臭素ガス（Ｂｒ２）、ヨウ素ガス（Ｉ２）、フッ化水素ガス（ＨＦ）、塩化水素ガス（ＨＣｌ）、臭化水素ガス（ＨＢｒ）、ヨウ化水素ガス（ＨＩ）、又は、それらの内の少なくとも１つを含む混合ガスを供給する、請求項１又は２記載の極端紫外光源装置。
【請求項４】
前記排気装置の吸入口付近に配置され、前記磁場発生装置によって発生される磁場によって移動方向が制限されたデブリを前記排気装置に引き寄せる帯電した導電性メッシュをさらに具備する請求項３記載の極端紫外光源装置。
【請求項５】
前記集光ミラーの表面に、ルテニウム（Ｒｕ）、シリコンカーバイト（ＳｉＣ）、炭素（Ｃ）、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、又は、酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）を含む保護膜がコーティングされている、請求項１〜４のいずれか１項記載の極端紫外光源装置。
【請求項１】
ターゲットにレーザ光を照射することによりプラズマを生成して極端紫外光を発生する極端紫外光源装置であって、
極端紫外光の生成が行われるチャンバと、
前記チャンバ内のプラズマ発光点にターゲットを供給するターゲット供給装置と、
前記ターゲット供給装置によって供給されるターゲットにレーザ光を照射して、前記プラズマ発光点において第１のプラズマを生成するドライバレーザと、
前記チャンバ内に設置され、第１のプラズマから放射される極端紫外光を集光する集光ミラーと、
前記チャンバ内にガスを供給するガス供給装置と、
前記プラズマ発光点が中心となるように配置されたＲＦ（高周波）アンテナを含み、前記ガス供給装置によって供給されるガス及び電気的に中性のターゲット物質を励起して、第１のプラズマが生成される領域の周囲に、第１のプラズマから放出されるデブリの内で電気的に中性のデブリを帯電させる第２のプラズマを生成する高周波励起装置と、
第２のプラズマによって帯電したデブリの移動方向を制限する磁場を発生する磁場発生装置と、
前記チャンバ内を排気することにより、第１のプラズマから放出され第２のプラズマにおいてガス化されたデブリを前記チャンバ外に排出する排気装置と、
を具備する極端紫外光源装置。
【請求項２】
前記ガス供給装置が、前記集光ミラーの反射面側において対向する複数の開口部を有する、請求項１記載の極端紫外光源装置。
【請求項３】
前記ガス供給装置が、アルゴンガス（Ａｒ）、窒素ガス（Ｎ２）、水素ガス（Ｈ２）、フッ素ガス（Ｆ２）、塩素ガス（Ｃｌ２）、臭素ガス（Ｂｒ２）、ヨウ素ガス（Ｉ２）、フッ化水素ガス（ＨＦ）、塩化水素ガス（ＨＣｌ）、臭化水素ガス（ＨＢｒ）、ヨウ化水素ガス（ＨＩ）、又は、それらの内の少なくとも１つを含む混合ガスを供給する、請求項１又は２記載の極端紫外光源装置。
【請求項４】
前記排気装置の吸入口付近に配置され、前記磁場発生装置によって発生される磁場によって移動方向が制限されたデブリを前記排気装置に引き寄せる帯電した導電性メッシュをさらに具備する請求項３記載の極端紫外光源装置。
【請求項５】
前記集光ミラーの表面に、ルテニウム（Ｒｕ）、シリコンカーバイト（ＳｉＣ）、炭素（Ｃ）、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、又は、酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）を含む保護膜がコーティングされている、請求項１〜４のいずれか１項記載の極端紫外光源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−８４９９３（Ｐ２０１３−８４９９３Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１３−１６３０９（Ｐ２０１３−１６３０９）
【出願日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【分割の表示】特願２００８−９９４０６（Ｐ２００８−９９４０６）の分割
【原出願日】平成２０年４月７日（２００８．４．７）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１９年度 独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「極端紫外線（ＥＵＶ）露光システムの基盤開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（３０００７３９１９）ギガフォトン株式会社 (227)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【分割の表示】特願２００８−９９４０６（Ｐ２００８−９９４０６）の分割
【原出願日】平成２０年４月７日（２００８．４．７）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１９年度 独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「極端紫外線（ＥＵＶ）露光システムの基盤開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（３０００７３９１９）ギガフォトン株式会社 (227)
【Ｆターム（参考）】
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