(57)【要約】【課題】  露光光である波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光のパワーを低下させず、効率よく露光に悪影響を及ぼす帯域外光を除去できるようにすること。【解決手段】  プラズマ８の高密度高温部領域から放射される極端紫外光と極端紫外光以外の光とからなる光を集光するＥＵＶ集光鏡５を備えた極端紫外光光源装置と、該光をマスク２５に投射する照明光学系２４と、マスク２５を反射した光をワーク２７上に投影結像させる投影光学系２６とを有する極端紫外光露光装置において、開口を有する遮光手段（アパーチャ５０）を、ＥＵＶ集光鏡５と照明光学系２４の光学素子との間の光路空間内に設ける。上記遮光手段の光入射面の大きさは、ＥＵＶ集光鏡５から出射する光がすべて入射可能な大きさとし、また、遮光手段の開口はほぼ極端紫外光のみを通過させるような大きさとする。【選択図】          図５
2006310520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給された原料を加熱・励起し、極端紫外光を放射する高密度高温部領域をその略中心に含むプラズマを発生させる加熱・励起手段と、
上記プラズマの高密度高温部領域から放射される極端紫外光と上記プラズマの高密度高温部領域以外の領域から放射される極端紫外光以外の光とからなり、空間的波長分布を有する上記プラズマから放射される光を集光するように配置された集光光学手段と、
集光された上記光を取り出す光取り出し部とを有する極端紫外光光源装置と、
パターンが形成されたマスクと、
少なくとも1 つの光学素子からなり上記極端紫外光光源装置の光取り出し部から取り出される光を含む光を上記マスクに投射する照明光学系と、
上記マスクを反射した光をワーク上に投影結像させる投影光学系とを有する極端紫外光露光装置であって、
開口を有する遮光手段が、上記極端紫外光光源装置の集光光学手段と、上記極端紫外光光源装置の光取り出し部から取り出される光が最初に入射する上記照明光学系の光学素子との間の光路空間内に設けられた
ことを特徴とする極端紫外光露光装置。
【請求項２】
上記遮光手段の光入射面の大きさは、上記光取り出し部より取り出される光がすべて入射可能な大きさであって、
上記位置に配置された遮光手段の開口は、上記遮光手段に入射する上記光取り出し部より取り出される空間的波長分布を有する光のうちほぼ極端紫外光のみを通過させるように、大きさと遮光手段における位置とが設定されている
ことを特徴とする請求項1 に記載の極端紫外光露光装置。
【請求項３】
上記遮光手段は、開口を有する板状部材が複数、各々離間して位置するように構成されていて、
各板状部材の開口の大きさは、上記集光光学手段により規定される光軸方向に行くに従い小さくなるように設定されており、かつ、最も小さい開口の大きさは、上記遮光手段に入射する上記光取り出し部より取り出される空間的波長分布を有する光のうちほぼ極端紫外光のみを通過させるような大きさに設定されている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の極端紫外光露光装置。
【請求項４】
上記遮光手段が、集光光学手段により集光され上記光取り出し部より取り出される光の集光点近傍に配置される
ことを特徴とする請求項１，２または請求項３の何れか１項に記載の極端紫外光露光装置。
【請求項５】
上記遮光手段が高融点の金属材料により構成されている
ことを特徴とする請求項１，２，３または請求項４の何れか１項に記載の極端紫外光露光装置。
【請求項６】
上記遮光手段がセラミックス材料により構成されている
ことを特徴とする請求項１，２，３または請求項４の何れか１項に記載の極端紫外光露光装置。
【請求項７】
上記遮光手段の開口周辺に冷却手段を設けた
ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５または請求項６の何れか１項に記載の極端紫外光露光装置。
【請求項８】
上記遮光手段は、上記集光光学手段によって集光される極端紫外光を含む光が全て上記遮光手段の開口の無い領域に投射される位置に移動可能であるように設けられている
ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６または請求項７の何れか１項に記載の極端紫外光露光装置。
【請求項９】
上記極端紫外光光源装置の加熱・励起手段は、一対の放電電極を有し、放電によって上記供給された原料を加熱・励起し高密度高温部領域をその略中心に含むプラズマを発生させる
ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７または請求項８のいずれか１項に記載の極端紫外光露光装置。
【請求項１０】
上記加熱・励起手段は、レーザ光照射手段を有し、上記供給された原料にレーザ光を照射することにより加熱・励起し高密度高温部領域をその略中心に含むプラズマを発生させる
ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７または請求項８のいずれか１項に記載の極端紫外光露光装置。
【請求項１１】
供給された原料を加熱・励起し、極端紫外光を放射する高密度高温部領域をその略中心に含むプラズマを発生させる加熱・励起手段と、
上記プラズマの高密度高温部領域から放射される極端紫外光と上記プラズマの高密度高温部領域以外の領域から放射される極端紫外光以外の光とからなり、空間的波長分布を有する上記プラズマから放射される光を集光するように配置された集光光学手段と、集光された上記光を取り出す光取り出し部とを有する極端紫外光光源装置において、
開口を有する遮光手段が、上記極端紫外光光源装置の集光光学手段と、上記光取り出し部との間の光路空間内に設けられる
ことを特徴とする極端紫外光光源装置。
【請求項１２】
上記遮光手段の光入射面の大きさは、集光光学手段から出射される光がすべて入射可能な大きさであって、
上記位置に配置された遮光手段の開口は、上記遮光手段に入射する上記集光光学手段から出射される空間的波長分布を有する光のうちほぼ極端紫外光のみを通過させるように、大きさと遮光手段における位置とが設定されている
ことを特徴とする請求項１１に記載の極端紫外光光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プラズマから放出される光から、極端紫外光を波長選択する機能を有する極端紫外光光源装置およびこの極端紫外光光源装置を光源とする極端紫外光露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の微細化、高集積化につれて、その製造用の投影露光装置においては解像力の向上が要請されている。その要請に応えるため、露光用光源の短波長化が進められ、エキシマレーザ装置に続く次世代の半導体露光用光源として、波長１３〜１４ｎｍ、特に波長１３．５ｎｍのＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ：極端紫外）光を放出する極端紫外光光源装置（以下、ＥＵＶ光源装置ともいう）が開発されている。
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ＥＵＶ放射種の加熱・励起により高密度高温プラズマを発生させ、このプラズマから放射される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、高密度高温プラズマの生成方式により、ＬＰＰ（Ｌａｓｅｒ  Ｐｒｏｄｕｃｅｄ  Ｐｌａｓｍａ：レーザ生成プラズマ）方式ＥＵＶ光源装置とＤＰＰ（Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  Ｐｒｏｄｕｃｅｄ  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（例えば非特許文献１参照）。
【０００３】
ＬＰＰ方式ＥＵＶ光源装置は、固体、液体、気体等のターゲットをパルスレーザで照射して発生する高密度高温プラズマからのＥＵＶ放射光を利用するものである。
一方、ＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置は、電流駆動によって生成した高密度高温プラズマからのＥＵＶ放射光を利用するものである。ＤＰＰ方式ＥＵＶ光源における放電方式には、非特許文献１に記載されているように、Ｚピンチ方式、キャピラリー放電方式、プラズマフォーカス方式、ホローカソードトリガーＺピンチ方式等がある。ＤＰＰ方式ＥＵＶ光源は、ＬＰＰ方式ＥＵＶ光源と比較して、光源装置の小型化、光源システムの消費電力が小さいといった利点あり、実用化への期待も大きい。
ＥＵＶ光は、物質に対する透過性が大変小さいため、透過光学系を用いて縮小投影を行うことができない。そのため、光源としてＥＵＶ光源装置を採用した極端紫外光露光装置（以下、ＥＵＶ露光装置ともいう）における露光光学系には、マスクも含め全て反射光学系が採用される。この反射光学系で用いられる波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を反射するミラーは、例えば、Ｍｏ（モリブデン）とＳｉ（シリコン）の多層膜ミラーである。
【０００４】
図１４に、ＤＰＰ方式ＥＵＶ光源を用いたＥＵＶ露光装置の概略構成例を示す。同図に示すように、ＥＵＶ露光装置は、大きくＥＵＶ光源装置１０と露光機２０からなる。
図１４において、ＤＰＰ方式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、例えば、リング状の第１の主放電電極（カソード）３ａと第２の主放電電極（アノード）３ｂとがリング状の絶縁材３ｃを挟んで配置される。チャンバ１は、導電材で形成された第１の主放電電極側の第１の容器１ａと、同じく導電材で形成された第２の主放電電極側の第２の容器１ｂとから構成される。これらの第１の容器１ａと第２の容器１ｂとは、上記絶縁材３ｃにより分離、絶縁されている。
リング状の第１の主放電電極３ａ、第２の主放電電極３ｂ、絶縁材３ｃは、それぞれの貫通穴が略同軸上に位置するように配置し、連通穴を構成している。
【０００５】
チャンバ１の第１の容器１ａ側に設けられた原料導入口２に接続された原料供給ユニット１１より、ＥＵＶ放射種を含む原料がチャンバ１内に供給される。上記原料は、例えばＳｎＨ4 ガス、Ｘｅガス等である。また、図示を省略したチャンバ内圧力をモニタする圧力モニタの測定値に基づきチャンバ内圧力を調整したりチャンバ内を排気するためのガス排気ユニット１３が、チャンバ１の第２の容器１ｂ側に設けられたガス排出口７に接続されている。
また、チャンバ１の第２の容器１ｂ内には、ＥＵＶ集光鏡５が設けられる。ＥＵＶ集光鏡５は、例えば、径の異なる回転楕円体、または、回転放物体形状のミラーを複数枚具える。これらのミラーは、同一軸上に、焦点位置が略一致するように回転中心軸を重ねて配置され、０°〜２５°の斜入射角度のＥＵＶ光を良好に反射できるように構成されている。    
【０００６】
このようなＤＰＰ方式光源装置において、第１、第２の主放電電極３ａ，３ｂ間に高電圧パルス発生部１２よりパルス電力が供給されると、絶縁材表面に沿面放電（ｃｒｅｅｐｉｎｇ  ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）が発生して第１、第２の主放電電極３ａ，３ｂ間は実質、短絡状態になり、パルス状の大電流が流れる。このとき、略同軸上に配置されたリング状の第１の主放電電極３ａ、第２の主放電電極３ｂ、絶縁材３ｃが形成する連通穴もしくは連通穴近傍にプラズマ８が形成される。その後、ピンチ効果によるジュール加熱によって、上記プラズマ８の略中心部に高密度高温プラズマ領域が形成され、この高密度高温プラズマ領域から波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光が放射される。
高密度高温プラズマ領域から放射された波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光は、上記したＥＵＶ集光鏡５により集光され、第２の容器１ｂに設けられたＥＵＶ光取り出し部６より外部に取り出される。このＥＵＶ光取り出し部６は、露光機の露光機筐体２１に設けられたＥＵＶ光入射部２２と連結される。すなわち、ＥＵＶ集光鏡５より集光されるＥＵＶ光は、ＥＵＶ光取り出し部６、ＥＵＶ入射部２２を介して露光機へ入射する。
なお、ＤＰＰ方式光源装置には、チャンバ内で放電を発生させるときにチャンバ内に供給されたＥＵＶ放射種を含む原料を予備電離する予備電離手段を設けても良い。ＥＵＶ光を発生させる際、チャンバ内の圧力は、例えば、１〜２０Ｐａに調節される。このような低い圧力下においては、電極構造によっては放電が発生し難くなり、結果としてＥＵＶ光の出力が不安定となる場合もある。放電が発生し難い状況下で安定した放電を生じさせるには、予備電離を行うことが望ましい。
【０００７】
また、高密度高温プラズマ領域（図１４に示す構成例では、略同軸上に配置されたリング状の第１の主放電電極３ａ、第２の主放電電極３ｂ、絶縁材３ｃが形成する連通穴もしくは連通穴近傍）とＥＵＶ集光鏡５との間には、高密度高温プラズマと接する金属（例えば、放電電極）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、Ｓｎ等の放射種に起因するデブリ等を捕捉してＥＵＶ光のみを通過させるためのデブリトラップ４が設置される。デブリトラップ４は、例えば特許文献１に記載されているように、高密度高温プラズマ発生領域の径方向に設置される複数のプレートからなる。
さらに図１４に示すＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置は、光源制御部１４を有する。この光源制御部１４は、露光機制御部４１からのＥＵＶ発光指令等に基づき、高電圧パルス発生部１２、原料供給ユニット１１、ガス排気ユニット１３を制御する。
一方、ＥＵＶ光は空気により吸収されるので、露光機２０の照明光学系２４、マスク２５、投影光学系２６、ワーク２７、ワークステージ２８等のコンポーネントは、全て真空中に設置される。例えば、図１４に示すように、これらのコンポーネントは、露光機筐体２１内に設置される。露光機筐体２１内部は露光機筐体２１に設けられたガス排出口２９に接続されたガス排気ユニット３１により排気され、真空状態に到達する。
【０００８】
上記したように、露光機筐体２１に設けられたＥＵＶ光入射部２２とＥＵＶ光源装置１０に設けられたＥＵＶ光取り出し部６とは連結されている。なお、ＥＵＶ光源装置１０のチャンバ内部と露光機筐体２１内部は、それぞれに設けられたガス排気ユニット１３，３１によって、差動排気が可能な構造となっている。
露光機２０に設けられた照明光学系２４は、ＥＵＶ光入射部２２から入射したＥＵＶ光を整形して、回路パターンが描かれた反射型のマスク２５を照明する。上記したように、露光機内の光学系はマスク２５を含め反射光学系が採用されており、照明光学系２４も１枚以上の反射ミラー等の反射型光学素子から構成される。
反射型マスク２５で反射された光は、投影光学系２６によりワーク２７上に縮小投影される。ワーク２７がフォトレジストが塗布されたウエハであるとき、上記レジストに縮小投影されたマスクの回路パターンが形成される。上記投影光学系２６も照明光学系２４同様、反射光学系が採用されており、１枚以上の反射ミラー等の反射型光学素子から構成される。なお、図１４で示す照明光学系２４、投影光学系２６は説明を容易にするためのものであって、実用上の光学素子配置を示すものではない。
【０００９】
一般に、ワーク上に投影される領域は、円弧状のスリット領域なので、マスクが搭載されるマスクステージとワークが搭載されるワークステージを縮小倍率に応じた速度比で同期走査することにより、矩形状の露光領域が実現される。
また図１４に示す露光機２０は、露光機制御部４１を有する。この露光機制御部４１は露光機側の排気ユニット３１、マスクステージ２３を駆動制御するマスクステージ駆動制御部３３、ワークステージ２８を駆動制御するワークステージ駆動制御部３２を制御する。
なお、図示、説明は省略したが、上記露光機２０は従来の露光装置同様、ワークのアライメント機構、マスク、ワークの搬送系等を備えることは言うまでもない。
【００１０】
図１５に、ＬＰＰ方式ＥＵＶ光源を用いたＥＵＶ露光装置の概略構成例を示す。
図１５に示すＥＵＶ露光装置も図１４に示すものと同様、ＥＵＶ光源装置１０と露光機２０からなる。ここで、図１５に示す露光機２０は図１４に示すものと同様の構成であるので、ここでは説明を省略し、以下、ＬＰＰ方式のＥＵＶ光源装置について説明する。
図１５に示すように、ＬＰＰ方式ＥＵＶ光源装置は、放電容器であるチャンバ１を有する。原料供給ユニット１１がチャンバ１を貫通するノズル１１ａと接続される。チャンバ１内部の気密性は保持されており、チャンバ１におけるノズル１１ａの貫通部分からのガスリーク等は発生しない。このような構成において、ＥＵＶ放射種を含む原料がノズル１１ａの先端からチャンバ１内へ供給される。ノズル１１ａを介してチャンバ１に供給される上記原料は、例えばＸｅやＳｎＨ4 であり、チャンバ内へは液化状態、ガスジェット状態等で供給される。
また、図示を省略したチャンバ１内圧力をモニタする圧力モニタの測定値に基づき高密度高温プラズマ発生部の圧力を調整したりチャンバ１内を排気するためのガス排気ユニット１３がチャンバ１に設けられたガス排出口７に接続されている。
レーザ装置１５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、ＹＡＧレーザ装置、炭酸ガスレーザ装置、エキシマレーザ装置等が使用される。レーザ装置１５から放出されるレーザ光は、凸レンズ等のレーザ光集光手段１５ａにより集光されながら、チャンバ１設けられたレーザ光入射窓部１６よりチャンバ１内部に導入される。
【００１１】
ノズル１１ａから供給される原料は、レーザ光入射窓部１６より導入されたレーザ光によって照射される。なお、原料は、レーザ光集光手段１５ａにより集光されるレーザ光の集光点に向けて導入される。レーザ光に照射された原料は、加熱・励起され、その結果、高密度高温プラズマ領域を含むプラズマが発生し、この高密度高温プラズマ領域から波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光が放射される。
放射されたＥＵＶ光は、チャンバ１内に設けられたＥＵＶ集光鏡１７により反射され、ＥＵＶ光取り出し部６より取り出される。このＥＵＶ光取り出し部６は、露光機２０の露光機筐体に設けられたＥＵＶ光入射部２２と連結される。すなわち、ＥＵＶ集光鏡１７より集光されるＥＵＶ光は、ＥＵＶ光取り出し部６、ＥＵＶ光入射部２２を介して露光機２０へ入射する。なお、上記したＥＵＶ集光鏡１７は、例えば、球面鏡である。
【００１２】
高密度高温プラズマ８とＥＵＶ集光鏡１７との間には、前記した金属粉等のデブリや、Ｓｎ等の放射種に起因するデブリ等を捕捉してＥＵＶ光のみを通過させるためのデブリトラップ４が設置される。デブリトラップ４は、例えば前記特許文献１に記載されているように、高密度高温プラズマ発生領域の径方向に設置される複数のプレートからなる。
また図１５に示すＬＰＰ方式ＥＵＶ光源装置は、光源制御部１４を有する。この光源制御部１４は、露光機制御部４１からのＥＵＶ発光指令等に基づき、レーザ装置１５、原料供給ユニット１１、ガス排気ユニット１３を制御する。
【特許文献１】特表２００２−５０４７４６号公報
【非特許文献１】「リソグラフィ用ＥＵＶ（極端紫外）光源研究の現状と将来展望」Ｊ．ＰｌａｓｍａＦｕｓｉｏｎＲｅｓ．Ｖｏｌ．７９．Ｎｏ．３，Ｐ２１９−２６０，２００３年３月
【非特許文献２】「極端紫外線（ＥＵＶ）露光システムの基盤技術開発」研究報告書，技術研究組合極端紫外線露光システム技術開発機構（ＥＵＶＡ），Ｐ１５０，２００３年５月３０日発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ＥＵＶ光源装置から放射される光は、露光に必要な波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光のみならず波長１３．５ｎｍ以外の光（以下、帯域外光ともいう）も含まれることが判明した。すなわち、ＥＵＶ放射種を含む原料をレーザ照射や放電発生後のＺピンチ効果等によって加熱し、形成されたプラズマを高密度高温化して波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を放射させる過程（電離・励起過程）において、種々の波長の光を放射する様々なエネルギー遷移が発生する。
前記したように、ＥＵＶ露光装置における露光光学系（照明光学系、マスク、投影光学系）は、例えば、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜ミラーが用いられる反射光学系である。Ｍｏ／Ｓｉ多層膜ミラーは、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光のみならず、紫外光、可視光、赤外光にも反射特性を有する。そのため、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光以外の波長域である帯域外光も反射光学系でワーク上まで到達する。
【００１４】
ワークが、フォトレジストが塗布されたウエハであるとき、一般に波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光用のフォトレジストは、１３０〜４００ｎｍの波長帯の光（紫外光）、特に１５０〜３００ｎｍの波長帯の光に対して感度を有するものが多い。そのため、１５０〜３００ｎｍの波長帯の光による露光も行われてしまう。
露光における解像度Ｒは、露光波長をλ、開口数をＮＡ、定数をｋとするとき、Ｒ＝ｋ・λ／ＮＡで表される。そのため、ＥＵＶ光より波長の長い１５０〜３００ｎｍの波長帯の光による露光における解像度は、ＥＵＶ光による露光における解像度より低い。すなわち、１３０〜４００ｎｍの波長帯の光（紫外光）、特に１５０〜３００ｎｍの波長帯の光が存在すると、所望の解像度の露光が不能となる。すなわち、１５０〜３００ｎｍの波長帯の光は露光における解像性能の低下をもたらす。
一方、８００ｎｍ以上の波長帯の光（赤外光）が、反射光学系を採用した露光光学系によりワークに到達して吸収されると、ワーク自体の熱変形を引き起こす。そのため、ワークの露光面が不所望な形状となり、結果として、露光性能が低下する。
以上のように、上記帯域外光は、ＥＵＶ露光装置の露光性能の低下を引き起こす。そのため、露光光学系に入射するこれらの帯域外光は極力少なくする必要がある。
【００１５】
ＥＵＶ光源装置から放射される光から露光に必要な波長１３．５ｎｍ近傍のＥＵＶ光を取り出すための波長選択手段の一つとして、必要な波長域だけを透過する光学フィルタの利用が考えられる。例えば、Ｚｒ（ジルコウム）の薄膜フィルタは、波長がおよそ５〜２０ｎｍのＥＵＶ光だけを透過する。しかしながら、例えば、厚さ２００ｎｍのＺｒフィルタにおける波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光の透過率は約５０％程度である。そのため、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光の利用可能パワーが大きく低下してしまう。
露光処理のスループットを上げるためには露光光学系に入射する波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光のパワーを増加させて、露光量を増大させる必要がある。例えば、非特許文献２に記載されているように、１時間に１００枚のウェハ露光を行なうためには、露光光学系に１１５Ｗ以上の波長１３．５ｎｍ光を入射させる必要があると試算されている。
上記したように、波長選択手段としてＺｒフィルタを利用する場合、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光の透過率は約５０％程度であるので、露光に必要なパワーのＥＵＶ光をＥＵＶ光源装置から取り出すには困難が伴う。
【００１６】
また、他の波長選択手段として回折格子を利用することが考えられる。すなわち、ＥＵＶ光源装置から放射される光を回折格子に入射させて分光し、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光のみを取り出すというものである。
しかしながら、回折格子は波長の角度分散を利用して分光する光学素子であるので、レーザ光と異なり指向性の低いＥＵＶ光源装置から放射される光を用いる場合、ＥＵＶ光源装置から放射される光の回折格子への入射角を制限するために、回折格子の光入射側にスリットを用いる必要がある。さらに、回折格子の反射面のＥＵＶ光に対する反射率、回折格子のＥＵＶ光に対する回折効率を考えれば、回折格子を用いてＥＵＶ光源装置から放射される光からＥＵＶ光のみを波長選択して取り出したとしても、取り出されたＥＶＶ光の強度は著しく減少する。
すなわち、露光に必要なＥＵＶ光のパワーを考えたとき、波長選択素子として回折格子を採用するのは、実質不可能に近い。
このように、従来の波長選択手段を採用して、露光に悪影響を及ぼす帯域外光を除去し、露光に必要とされるパワーを有する波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を取り出すことは、非常に困難であった。
本発明はこのような事情を鑑みなされたものであって、その目的は、露光光である波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光のパワーを低下させず、効率よく露光に悪影響を及ぼす帯域外光を除去することが可能な極端紫外光露光装置および極端紫外光光源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記したように、チャンバ内に導入されたＥＵＶ放射種を含む原料（例えば、Ｘｅガス、ＳｎＨ4 ガス等）は、加熱、電離、励起の過程を経てＥＵＶ光を発生する。この放射過程においては、種々の波長の光を放射する様々なエネルギー遷移が発生する。すなわち、ＥＵＶ光源装置から放射される光は、露光に必要な波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光のみならず波長１３．５ｎｍ以外の光（帯域外光）も含まれる。
放射される光の波長強度分布はプラズマの平均イオン価数に依存し、この平均イオン価数はプラズマの温度に依存する。すなわち、プラズマ温度が高く平均イオン価数が大きければ短波長成分が多くなり、低温で平均イオン価数が小さければ長波長成分が多くなる。  ＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置についての研究の結果、パルス放電で加熱、電離、励起の過程を経て生成されるプラズマであって、略中心部に高密度高温プラズマ領域が形成されるプラズマには空間的な温度分布が存在することが判明した。この空間的な温度分布に対応して、平均イオン価数毎のイオンの空間分布がそれぞれ異なり、結果としてプラズマから放射される光の波長にも空間的な分布が存在することが判明した。
【００１８】
プラズマに空間的な温度分布が生じる理由は明確ではないが、以下のように考えられる。
ＤＰＰ方式ＥＵＶ装置の場合、Ｚピンチ方式、キャピラリー放電方式、プラズマフォーカス方式、ホローカソードトリガーＺピンチ方式等いずれかの放電方式によって、パルス放電させると、放電電流によるＺピンチ等の効果でプラズマが圧縮され高密度高温プラズマが形成される。やがて、放電電流の立下りとともにプラズマが断熱膨張してプラズマの温度が下がる。すなわち、一回の放電動作で得られるプラズマには、結果として、空間的な温度分布が生じるものと考えられる。よって、放電方式によらず、ＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置においては、プラズマから放射される光の波長に空間的な分布が存在する。
一方、ＬＰＰ方式ＥＵＶ光源装置の場合、ＥＵＶ放射種を含む原料にパルスレーザを照射すると内部に高密度高温プラズマ領域が形成される。やがて、レーザパルスの立下りとともにプラズマが断熱膨張してプラズマの温度が下がる。すなわち、一回のパルスレーザ照射動作で得られるプラズマには、結果として、空間的な温度分布が生じるものと考えられる。よって、ＬＰＰ方式ＥＵＶ光源装置においても、プラズマから放射される光の波長に空間的な分布が存在する。
【００１９】
そこで、ＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置において、ＥＵＶ放射種を含む原料としてＸｅガスを用いてパルス放電をさせたときに形成されるプラズマから放射される波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光および帯域外光の空間的な分布について調査した。帯域外光としては、波長範囲１４０〜４０００ｎｍの光を対象とした。
図２は、ＥＵＶ集光鏡による集光光学系の光軸方向に対して垂直な任意の断面であって、パルス放電によって生じるプラズマの断面における波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光および帯域外光の放射強度照度の空間分布の例を示す。
ここで、図２に示す波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光および帯域外光の空間分布は、上記任意の断面において、ある特定の一次元方向の分布である。
図２から明らかなように、上記断面における波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光の放射照度領域は光軸上のプラズマの中心付近を占有しているのに対し、帯域外光の放射照度領域は波長１３．５ｎｍ光の放射照度領域の１０倍程度に拡がっている。すなわち、プラズマの発光点から放射される光は、光入射面において空間的波長分布を有することが分る。
【００２０】
集光光学手段であるＥＵＶ集光鏡によって、プラズマから放射される光を集光させた場合、集光点に集められる光の空間的波長分布は、発光点であるプラズマの上記断面における空間的波長分布を反映したものとなる。
図３は、上記断面において、図２に示すような空間的な波長分布を有する発光点から放出された光を、回転楕円形状の反射ミラーからなる集光光学手段であるＥＵＶ集光鏡によって集光させたときの、焦点面（光軸に垂直で光軸上の集光点を含む面）における、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光の照度分布である。
一方、図４は、波長範囲１４０〜４０００ｎｍである帯域外光の上記焦点面における照度分布である。
なお、図３、図４に示す照度分布は、上記集光面において、集光点を含んだある特定の一次元方向の分布であり、図３、図４の上記一次元方向は一致している。
また、図３、図４において、横軸は上記一次元方向の光軸からの距離、縦軸は、波長１３０．５ｎｍのＥＵＶ光および帯域外光の照度（Ｗ／ｍｍ2 ）を示している。
【００２１】
図３から明らかなように、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光は、焦点面において光軸を中心とした比較的狭い領域に顕著な照度分布が存在する。
一方、図４から明らかなように、帯域外光は、焦点面において顕著な照度分布がない。なお、図４では省略しているが、発明者は、焦点面において光軸からの距離が絶対値で４ｍｍ以上の比較的広い領域においても、図４に示すような照度分布が存在することを確認している。
すなわち、焦点面において、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光は光軸を中心とした比較的狭い領域を通過しているのに対し、帯域外光は光軸を中心とした比較的広い領域を通過することが判明した。
したがって、例えば、焦点面に適当な開口径をもつ遮光手段を設置すれば、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光が殆ど上記開口を通過し、かつ、帯域外光の多くを上記遮光手段で遮光することが可能となる。
このような空間的波長分布はＥＵＶ集光鏡の焦点面に限るものではない。実験の結果、ＥＵＶ光源装置のＥＵＶ集光鏡と露光機の照明光学系の最初に光が入射する反射ミラー等の光学素子との間において、ＥＵＶ集光鏡の光軸に垂直な任意な断面上で同様な傾向が存在することが分かった。
すなわち、上記した遮光手段は、必ずしも焦点面に設置する必要はなく、ＥＵＶ光源装置のＥＵＶ集光鏡と露光機の照明光学系の最初に光が入射する反射ミラー等の光学素子との間に設置しても同様の効果を得ることができる。
【００２２】
本願発明は、上記したようなＥＵＶ光源装置から放射される光の特有な性質である空間的波長分布を利用して、開口を有した遮光手段を光路中に挿入することにより、露光光である波長  １３．５ｎｍのＥＵＶ光のパワーを低下させず、効率よく露光に悪影響を及ぼす帯域外光の除去を可能にするものである。
なお、上記したように、ＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置のときと同様、ＬＰＰ方式ＥＵＶ光源装置におけるレーザ照射により生成したプラズマも空間的な波長分布が存在する。よって、ＬＰＰ方式ＥＵＶ光源装置についても本発明は適用可能である。
【００２３】
以上の知見に基づき、上記課題を解決するために、本発明の極端紫外光露光装置は、容器と、この容器内に極端紫外光放射種および／または極端紫外光放射種の化合物を含む原料を供給する原料供給手段と、上記容器内で供給された上記原料を加熱・励起して、極端紫外光を放射する高密度高温部領域をその略中心に含むプラズマを発生させる加熱・励起手段と、容器に接続された排気手段と、上記プラズマの高密度高温部領域から放射される極端紫外光と上記プラズマの高密度高温部領域以外の領域から放射される極端紫外光以外の光とからなり空間的波長分布を有する上記プラズマから放射される光を集光するように上記容器内に配置された集光光学手段と、集光された上記光を取り出す光取り出し部とを有する極端紫外光光源装置と、パターンが形成されたマスクと、少なくとも１つの光学素子からなり上記極端紫外光光源装置の光取り出し部から取り出される光を含む光を上記マスクに投射する照明光学系と、上記マスクを反射した光をワーク上に投影結像させる投影光学系とを有する極端紫外光露光装置において、以下のように開口を有する遮光手段を設けたものである。
すなわち、図１に示すように、開口を有する遮光手段（アパーチャ５０）を、上記極端紫外光光源装置の集光光学手段（ＥＵＶ集光鏡５）と、上記極端紫外光光源装置の集光光学手段から入射する光が最初に入射する上記照明光学系２４の光学素子との間の光路空間内において、上記集光光学手段から出射される光と対向する位置に設けたものである。
上記遮光手段（アパーチャ５０）の光入射面の大きさは、上記位置において上記集光光学手段から出射する光がすべて入射可能な大きさとし、上記位置に配置された遮光手段の開口は、上記遮光手段に入射する空間的波長分布を有する光のうちほぼ極端紫外光のみを通過させるような大きさと遮光手段における位置とを設定する。
なお、前記した極端紫外光光源装置の光取り出し部６あるいは露光機の光入射部２２に上記遮光手段の機能を持たせ、光取り出し部６あるいは光入射部２２の少なくともいずれか一方が、上記集光光学手段から出射される空間的波長分布を有する光の一部を通過させるように構成してもよい。
【００２４】
また、以上の知見に基づき、上記課題を解決するために、本発明の極端紫外光光源装置は、容器と、この容器内に極端紫外準放射種および／または極端紫外光放射種の化合物を含む原料を供給する原料供給手段と、上記容器内で供給された上記原料を加熱・励起して極端紫外光を放射する高密度高温部領域をその略中心に含むプラズマを発生させる加熱・励起手段と、容器に接続された排気手段と、上記プラズマの高密度高温部領域から放射される極端紫外光と上記プラズマの高密度高温部領域以外の領域から放射される極端紫外光以外の光とからなり空間的波長分布を有する上記プラズマから放射される光を集光するように上記容器内に配置された集光光学手段と、集光された上記光を取り出す光取り出し部とを有する極端紫外光光源装置において、以下のように開口を有する遮光手段を設けたものである。
すなわち、開口を有する遮光手段を、上記極端紫外光光源装置の集光光学手段と上記光取り出し部の間の光路空間において上記集光光学手段から出射される光と対向する位置に設ける。
上記遮光手段の光入射面の大きさは、上記位置において集光光学手段から出射される光がすべて入射可能な大きさとし、上記位置に配置された遮光手段の開口は、上記遮光手段に入射する上記集光光学手段から出射される空間的波長分布を有する光のうちほぼ極端紫外光のみを通過させるように、大きさと遮光手段における位置を設定する。
なお、極端紫外光光源装置の光取り出し部に上記遮光手段の機能を持たせ、光取り出し部６が、上記集光光学手段から出射される空間的波長分布を有する光の一部を通過させるように構成してもよい。
【００２５】
また、本発明は、以下のように構成することもできる。
（１）上記遮光手段を、開口を有する板状部材を複数枚各々離間して位置するように構成し、各板状部材の開口の大きさを、上記集光光学手段により規定される光軸方向に行くに従い小さくなるように設定し、かつ最も小さい開口の大きさを、上記遮光手段に入射する上記光取り出し部より取り出される空間的波長分布を有する光のうちほぼ極端紫外光のみを通過させるような大きさに設定する。
（２）上記遮光手段を、集光光学手段により集光され上記光取り出し部より取り出される光の集光点近傍に配置する。
（３）上記遮光手段を、高融点の金属材料もしくはセラミックス材料により構成する。
（４）上記遮光手段の開口周辺に冷却手段を設ける。
（５）上記遮光手段を、上記集光光学手段によって集光される極端紫外光を含む光が全て上記遮光手段の開口の無い領域に投射される位置に移動可能であるように設ける。
（６）上記極端紫外光光源装置の加熱・励起手段は、一対の放電電極を有し、放電によって上記供給された原料を加熱・励起し高密度高温部領域をその略中心に含むプラズマを発生させる。
（７）上記加熱・励起手段は、レーザ光照射手段を有し、上記供給された原料にレーザ光を照射することにより加熱・励起し高密度高温部領域をその略中心に含むプラズマを発生させる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明は、以下の効果を得ることができる。
（１）開口を有する遮光手段を、集光光学手段と照明光学系の光学素子との間、もしくは、極端紫外光光源装置の集光光学手段と光取り出し部との間に設けたので、極端紫外光光源装置から放射される光の特有な性質である空間的波長分布を利用して波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を選択的に取り出すことができる。
すなわち、集光光学手段と照明光学系の光学素子との間、もしくは、極端紫外光光源装置の集光光学手段と光取り出し部との間であって、ＥＵＶ集光鏡の光軸に垂直な任意な断面上において、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光は、光軸を中心とした比較的狭い領域に顕著な照度分布が存在する。一方、帯域外光は、顕著な照度分布を有さず、光軸から比較的離間した領域にまで照度分布が存在する。
したがって、開口を有する遮光手段を上記位置に設け、上記遮光手段の光入射面の大きさを、上記位置において上記光取り出し部より取り出される光がすべて入射可能な大きさとし、この遮光手段の開口を上記したＥＵＶ光源から放射される光に特有の空間的波長分布に対応して設定することにより、極端紫外光光源装置から放射される光から、波長  １３．５ｎｍのＥＵＶ光を選択的に取り出すことが可能となる。
このような遮光手段を用いると、光学フィルタで波長選択する場合と異なり、露光光である波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光のパワーをあまり低下させることなく、効率的にＥＵＶ光源装置から放射される光から波長選択して波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を取り出し、露光に悪影響を及ぼす帯域外光を除去することができる。
（２）上記遮光手段を、開口を有する板状部材を複数互いに離間して配置して、各開口が光の進行方向に進むに従い小さくなるように設定した構造にすることにより、遮光手段に入射する光による熱的負荷に起因する不具合を回避することが可能となる。
すなわち、各板状部材の開口の大きさが、光の進行方向に沿って段階的に小さくなっているので、熱的負荷を複数の板状部材で分担することが可能となり、遮光手段の熱変形といった不具合を回避することができる。
（３）実験、調査の結果、遮光手段を、ＥＵＶ集光鏡の焦点面もしくは焦点面近傍に配置したとき、最も効果的にＥＵＶ光源装置から放射される光の波長選択を行うことが可能であることが分った。
すなわち、遮光手段を、集光光学手段により集光され上記光取り出し部より取り出される光の集光点近傍に配置することにより、最も効果的にＥＵＶ光源装置から放射される光の波長選択を行うことが可能となる。
更に、遮光手段を、上記位置に配置することにより、遮光手段の光入射面におけるＥＵＶ集光鏡から出射される光の照射領域が小さくなるので、遮光手段の大きさも小さくすることが可能となる。
【００２７】
（４）上記遮光手段を、高融点金属もしくはセラミックス材料からなる板状部材から構成することにより、比較的頑丈であって取扱いが容易となり、装置内での保持構造も複雑にはならない。また。板状部材であるので、必要とされる設置スペースも小さくてすみ、装置の大型化には繋がらない。
（５）遮光手段に冷却手段を付設することにより、遮光手段に入射する光による熱的負荷に起因する不具合を回避することが可能となる。
特に、遮光手段を集光光学手段により集光され上記光取り出し部より取り出される光の集光点近傍に配置する場合など、遮光手段に入射する光による熱的負荷が大きい場合は、有効である。
（６）遮光手段の光入射面におけるＥＵＶ集光鏡から出射される光の照射領域と比較して、遮光手段の大きさをある程度大きく設定しておけば、遮光手段を光シャッタとして兼用することが可能となる。
すなわち、遮光手段の開口以外の領域である光遮光領域の大きさを、遮光手段の光入射面におけるＥＵＶ集光鏡から出射される光の照射領域より大きくしておき、遮光手段を光軸方向に直交する方向に移動させることで、集光光学手段より出射する光を遮光することが可能となり、遮光手段をシャッタとして機能させることができる。
また、上記遮光手段を、集光光学手段により規定される光軸方向と略垂直な方向に移動可能であるように設けておけば、遮光手段の開口の位置合わせを容易に行うこともできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図５は本発明の実施例のＥＵＶ露光装置の構成例を示す図である。なお、以下の実施例では、光源装置としてＤＰＰ方式光源装置を採用した例を示すが、前記したようにＬＰＰ方式の光源装置にも同様に適用することができる。
同図に示すように、本実施例のＥＵＶ露光装置は大きく光源装置１０と露光機２０とから構成される。図５において、前記図１４に示したものと同様のものには同じ符号をつけており、その作用も同様である。
チャンバ１内には第１の主放電電極（カソード）３ａと第２の主放電電極（アノード）３ｂとがリング状の絶縁材３ｃを挟んで配置される。また、チャンバ１の原料導入口２に接続された原料供給ユニット１１から、ＥＵＶ放射種を含む原料がチャンバ１内に供給される。また、チャンバ内を排気するためのガス排気ユニット１３が、チャンバ１の第２の容器１ｂ側に設けられたガス排出口７に接続されている。  また、チャンバ１の第２の容器１ｂ内には、ＥＵＶ集光鏡５が設けられ、高密度高温プラズマ領域とＥＵＶ集光鏡５との間には、デブリ等を捕捉してＥＵＶ光のみを通過させるためのデブリトラップ４が設置される。
【００２９】
上記第１、第２の主放電電極３ａ，３ｂ間にパルス電力が供給されプラズマ８の略中心部に高密度高温プラズマ領域が形成されると、この高密度高温プラズマ領域から波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光が放射される。このＥＵＶ光は、ＥＵＶ光取り出し部６、ＥＵＶ入射部２２を介して露光機２０へ入射する。
露光機２０には、照明光学系２４が設けられ、照明光学系２４は入射したＥＵＶ光を整形して、反射型のマスク２５を照明する。反射型マスク２５で反射された光は、投影光学系２６によりワーク２７上に縮小投影される。
本実施例では、上記に加え、前記帯域外光の遮光手段として、ＥＵＶ光源装置のＥＵＶ集光鏡５と露光機２０の照明光学系２４の最初に光が入射する反射ミラー等の光学素子との間に前記したようにアパーチャ５０が設けられている。
【００３０】
図６に上記アパーチャの構成例を示す。同図（ａ）はアパーチャ５０を光入射側から見た図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
アパーチャ５０には、図６（ａ）に示すように円形状の開口５０ａが設けられる。図６（ｂ）の断面図から明らかなように、開口５０ａの先端部は、例えば、ナイフエッジ状に形成される。上記したアパーチャ５０の位置は、開口５０ａの中心（開口が円形状の場合、円の中心）がＥＵＶ集光鏡５の光軸上にほぼ位置するように設定される。
アパーチャ５０は、例えば、タングステン、モリブデン、タンタル等の高融点金属からなる板状部材から構成される。なお、アパーチャ５０をアルミナ等のセラミックスで構成してもよい。
なお、アパーチャ５０に入射する光は、ＥＵＶ集光鏡５により集光される光である。そのため、アパーチャ５０の表面で反射された光が、例えば、ＥＵＶ光源装置のチャンバ内の不所望な部位に集光される可能性もある。よって、必要に応じて、図５に示すようにアパーチャ５０の設置姿勢をＥＵＶ集光鏡の光軸に垂直な方向からある程度傾斜させるようにしてもよい。
【００３１】
前記図３に示したように、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光は、焦点面において光軸を中心とした比較的狭い領域に顕著な照度分布が存在する。一方、図４に示したように帯域外光は、焦点面において顕著な照度分布がない。
このような空間的波長分布はＥＵＶ集光鏡の焦点面に限るものではなく、前記したようにＥＵＶ光源装置のＥＵＶ集光鏡と露光機の照明光学系の最初に光が入射する反射ミラー等の光学素子との間において、ＥＵＶ集光鏡の光軸に垂直な任意な断面上で同様な傾向が存在する。
すなわち、ＥＵＶ集光鏡５と露光機２０の照明光学系２４の最初に光が入射する反射ミラー等の光学素子との間であって、ＥＵＶ集光鏡５の光軸に垂直な任意な面上において、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光は光軸を中心とした比較的狭い領域に顕著な照度分布が存在し、帯域外光は、顕著な照度分布を有さず、光軸から比較的離間した領域にまで照度分布が存在する。
したがって、上記したように設置されたアパーチャ５０が有する円形状の開口径を、上記したＥＵＶ光源から放射される光に特有の空間的波長分布に対応して設定することにより、ＥＵＶ光源装置から放射される光から、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を選択的に取り出すことが可能となる。なお、具体的な開口の数値例については後で述べる。
なお、例えば板状部材であるアパーチャ５０の大きさは、ＥＵＶ光源装置のＥＵＶ集光鏡５から出射される光が全て入射できる大きさに設定することが望ましい。アパーチャの大きさがＥＵＶ集光鏡５から出射される光より小さいと、ＥＵＶ集光鏡５から出射される光は、アパーチャ５０の開口部以外も通過することになり、前記した露光性能の劣化を引き起こす。
【００３２】
アパーチャ５０は、ＥＵＶ集光鏡５の光軸に垂直な面上の任意の方向に駆動可能なように、図５に示すアパーチャ駆動機構５１によって保持されている。光源制御部１４、もしくは、露光機制御部４１は、アパーチャ駆動制御部５２を制御して、アパーチャ５０の開口５０ａが所定の位置に位置するようにアパーチャ駆動機構５１を駆動させる。
上記のようにアパーチャ駆動機構５１を設けることにより、アパーチャ５０の位置あわせを容易に行なうことができ、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を効果的に取り出すことができる。
また、アパーチャ５０の光入射面におけるＥＵＶ集光鏡５から出射される光の照射領域と比較してアパーチャ５０の大きさをある程度大きく設定しておくことにより、アパーチャ５０を光シャッタとして兼用することが可能となる。
すなわち、アパーチャ５０の開口以外の領域である光遮光領域の大きさを、アパーチャ５０の光入射面におけるＥＵＶ集光鏡から出射される光の照射領域より大きくしておき、上記光遮光領域を光シャッタとして利用する。
アパーチャ５０によりＥＵＶ光を遮光する場合、アパーチャ駆動制御部５２は、アパーチャ駆動機構５１によりアパーチャ５０をＥＵＶ集光鏡５の光軸に垂直な方向に移動させ、アパーチャ５０の上記光遮光領域によりＥＵＶ集光鏡５から出射される光を遮光する。  
【００３３】
図５では、アパーチャ５０をＥＵＶ光源装置１０内に設けたが、アパーチャ５０を露光機２０の筐体２１内に設けてもよい。
図７にアパーチャ５０を露光機２０の筐体２１内に設けた場合の構成例を示す。なお、図６において、図５に示したものと同一のものには同一の符号が付されており、アパーチャ５０、アパーチャ駆動機構５１が露光機筐体２１に設けられている点を除き、その他の構成、動作は図５に示したものと同じである。
図７に示すように、アパーチャ５０を露光機筐体２１内に設ける場合は、アパーチャ駆動機構５１は露光機筐体２１に設けられ、図５で説明したように、アパーチャ駆動制御部５２は、アパーチャ駆動機構５１によりアパーチャ５０の開口５０ａが所定の位置になるように制御する。また、アパーチャ５０を光シャッタとして利用する場合には、アパーチャ５０をＥＵＶ集光鏡５の光軸に垂直な方向に移動させる。
なお、ＥＵＶ光源装置を、帯域外光の遮光機能を備えたＥＵＶ光源装置として用いる場合には、アパーチャ５０は図５に示すようにＥＵＶ光源装置に設けられる。
【００３４】
図８に、アパーチャ５０をＥＵＶ集光鏡の焦点（集光点）面に設置し、アパーチャの開口径を変化させたときの波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光ならびに帯域外光（波長範囲１４０〜４０００ｎｍ）の相対的な透過率の変化を示す。
ここで、アパーチャ５０の開口形状は円形状であり、開口５０ａの中心はＥＵＶ集光鏡５の光軸上に位置している。また、アパーチャ５０の光入射面は、ＥＵＶ集光鏡５の光軸に対し略垂直である。なお、図８において、アパーチャ５０がない場合の波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光ならびに帯域外光の透過率を、それぞれ１００％としている。
図８から明らかなように、例えば、開口径を５ｍｍに設定すると、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光は、アパーチャがない場合と比較して５８％が透過するのに対し、帯域外光は１０％しか透過しない。すなわち、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光に対する帯域外光の割合を約１／６に低減することが可能となる。
また、開口径を１０ｍｍに設定すると、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光は、アパーチャがない場合と比較して８４％が透過するのに射し、帯域外光は３２％しか透過しない。すなわち、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光に対する帯域外光の割合を約１／４に低減することが可能となる。
【００３５】
なお、アパーチャを焦点面以外に設置する場合には、その位置に応じて開口径を大きくすることにより同様な効果が得られる。
例として、図９に、アパーチャ５０をＥＵＶ集光鏡５の焦点面からＥＵＶ集光鏡側に１０ｍｍ離間した位置に設置し、アパーチャ５０の開口径を変化させたときの波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光ならびに帯域外光（波長範囲１４０〜４０００ｎｍ）の相対的な透過率の変化を示す。また、図１０に、アパーチャ５０をＥＵＶ集光鏡５の焦点面からＥＵＶ集光鏡側に２０ｍｍ離間した位置に設置し、アパーチャ５０の開口径を変化させたときの波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光ならびに帯域外光（波長範囲１４０〜４０００ｎｍ）の相対的な透過率の変化を示す。
図９、図１０のいずれの場合においても、アパーチャ５０の形状、姿勢等は、図８に示す場合と同等である。すなわち、アパーチャ５０の開口形状は円形状であり、開口５０ａの中心はＥＵＶ集光鏡５の光軸上に位置している。また、アパーチャ５０の光入射面は、ＥＵＶ集光鏡の光軸に対し略垂直である。
【００３６】
図９に示すように、アパーチャ５０をＥＵＶ集光鏡５の焦点面からＥＵＶ集光鏡側に１０ｍｍ離間した位置に設置したとき、開口径を約６ｍｍに設定すると、図８のときと同様、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光は、アパーチャがない場合と比較して５８％が透過する。一方、帯域外光は約１３％透過する。
同様に、図１０に示すように、アパーチャ５０をＥＵＶ集光鏡の焦点面からＥＵＶ集光鏡側に２０ｍｍ離間した位置に設置したとき、開口径を約８．５ｍｍに設定すると、図８のときと同様、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光は、アパーチャ５０がない場合と比較して５８％が透過する。一方、帯域外光は約２１％透過する。
【００３７】
図９、図１０に示す結果から明らかなように、アパーチャ５０を焦点面以外に設置する場合には、その位置に応じて開口径を大きくすることにより同様な効果が得られることが判明した。
なお、図８、図９、図１０の結果から、各アパーチャの設置位置において、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光の透過率が同一の値である５８％となるように開口径をそれぞれ５ｍｍ、６ｍｍ、８．５ｍｍと設定したとき、帯域外光の透過率がそれぞれ１０％、１３％、２１％となり同一の値とはならなかった。
これは、ＥＵＶ光源装置から放射される光の空間的波長分布が、光軸方向において必ずしも一様ではない（相似的ではない）ためだと考えられる。
【００３８】
実験、調査の結果、アパーチャ５０をＥＵＶ集光鏡５の焦点面もしくは焦点面近傍に配置したとき、最も効果的にＥＵＶ光源装置から放射される光の波長選択を行うことが可能であることが分った。上記した例においても、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光に対する帯域外光の割合は、アパーチャ５０がＥＵＶ集光鏡５の焦点面にあるときは約１／６であり、アパーチャ５０がＥＵＶ集光鏡５の焦点面からＥＵＶ集光鏡側に１０ｍｍ離間した位置にあるときは約１／（４．５）であり、アパーチャ５０がＥＵＶ集光鏡５の焦点面からＥＵＶ集光鏡５側に２０ｍｍ離間した位置にあるときは約１／３となり、アパーチャ５０をＥＵＶ集光鏡５の焦点面に設置したとき最も効果的に上記波長選択が行われるということが確認された。
また、アパーチャ５０の開口５０ａがＥＵＶ集光鏡５による集光点もしくは集光点近傍に位置するようにアパーチャ５０を設置させれば、アパーチャ５０の光入射面におけるＥＵＶ集光鏡５から出射される光の照射領域が小さくなるので、アパーチャ５０の大きさも小さくすることが可能となる。
【００３９】
以上のように、本発明は、ＥＵＶ光源装置から放射される光の特有な性質である空間的波長分布を利用して、開口を有した遮光手段であるアパーチャを光路中に挿入することにより、ＥＵＶ光源装置から放射される光から波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を選択的に取り出すものである。
Ｚｒの薄膜フィルタを波長選択手段として使用する場合、例えば、膜厚が２００ｎｍのとき波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光の透過率は約５０％程度であり、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光の利用可能パワーが低下する。また、脆弱な薄膜構造であるので、取扱いに注意が必要であり、装置内での保持構造も脆弱な薄膜構造に対応して複雑となる。
また、波長選択手段としての回折格子の使用は、上記したように、波長選択して取り出す波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光の強度が著しく減少を招く。よって、露光に必要なＥＵＶ光のパワーを考慮すると実際的でなく、仮に使用したとしても、回折格子の装置内での設置スペースが大きく装置が大型化してしまう。
一方、本願発明のようなアパーチャ構造の場合、開口径を所定の大きさに設定することにより、露光光である波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光のパワーをあまり低下させることなく、効率的にＥＵＶ光源装置から放射される光から波長選択して波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を取り出し、露光に悪影響を及ぼす帯域外光を除去することが可能となった。
【００４０】
また、アパーチャ構造は、高融点金属もしくはセラミックス材料からなる板状部材からなるので、比較的頑丈であって取扱いが容易であり、装置内での保持構造も複雑にはならない。また。板状部材であるので、必要とされる設置スペースも小さくてすみ、装置の大型化には繋がらない。
なお、上記したように、アパーチャはＥＵＶ集光鏡の集光点もしくは集光点近傍に設置するのが好ましい。しかし、集光点もしくは集光点近傍におけるＥＵＶ光源装置から放射される光はエネルギー密度が高い。このようなエネルギー密度が高い光が入射するアパーチャは、アパーチャの遮光部分において熱的負荷が大きく、例えば、アパーチャの材質がタングステン、モリブデン、タンタル等の高融点金属であったとしても熱変形が生じる可能性もある。
【００４１】
上記に対応して、アパーチャ５０に冷却手段を付設してもよい。図１１に冷却手段として水冷管を設けた例を示す。同図（ａ）はアパーチャを光入射面の反対側から見た図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
水冷管自体のＥＵＶ光源装置から放射される光よる直接加熱や照射光の水冷管による乱反射といった不具合を回避するために、同図に示すように、水冷管５０ｂは、アパーチャ５０の光入射面と反対側の面に設けられロウ付け等でアパーチャ５０に固定される。
冷却管への冷却水の供給、排水は、図示を省略した冷却水供給・排水手段によりなされる。冷却管へ供給された冷却水は、水冷管５０ｂを流れる間に水冷管５０ｂを介してアパーチャ５０と熱交換される。水冷管５０ｂは、図１１に示すように、特に熱的負荷が大きいと考えられるアパーチャ５０の開口周辺に設けることが望ましい。
【００４２】
図１２は、熱的負荷に対応させたアパーチャの別の構成例である。同図（ａ）はアパーチャを光入射面側から見た図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
本構成例のアパーチャ５０は、開口５０ａを有する複数の板状部材５０ｃから構成される。各板状部材５０ｃは、それらを貫通する支持柱５０ｄにより互いに所定の距離だけ離間して保持される。支持柱５０ｄは、例えば４本設けられ、各板状部材５０ｃと支持柱５０ｄとの固定は、ロウ付け等で行われる。
ここで、各板状部材５０ｃの開口５０ａの大きさは、ＥＵＶ集光鏡５の光軸方向であって、ＥＵＶ光源装置から放射される光の進行方向に進むに従い小さくなるように設定される。そして、最も小さい開口の大きさがＥＵＶ光源から放射される光に特有の空間的波長分布に対応して設定された大きさであり、ＥＵＶ光源装置から放射される光が、最も小さい開口を通過したとき、所望の波長選択が行われる。
【００４３】
図１２に示すように各板状部材５０ｃの開口５０ａの大きさが、光の進行方向に沿って段階的に小さくなっているので、熱的負荷を複数の板状部材５０ｃで分担することが可能となり、アパーチャ５０の熱変形といった不具合を回避することが可能となる。
各板状部材５０ｃの材質としては、タングステン、モリブデン、タンタル等の高融点金属やセラミックスが採用される。各板状部材は、全て高融点金属で構成してもよいし、全てセラミックスで構成してもよい。また、一部を高融点金属で構成し、残りをセラミックスで構成してもよい。
更に、例えば図１１に示すような冷却手段を、少なくとも一部の板状部材５０ｃに設けても良い。
【００４４】
上記実施例では、板状部材であるアパーチャ５０をＥＵＶ光源装置１０あるいは露光機２０内に設ける場合について説明したが、ＥＵＶ光源装置１０の光取り出し口６、または露光機２０の光入射部２２が、アパーチャ５０を兼ねるように構成しても、同様の効果を得ることができる。
その場合の、光取り出し口６または光入射部２２の開口の大きさは、板状部材から構成されるアパーチャ５０の場合と同様に、ＥＵＶ光源装置１０から放射される光に特有の空間的波長分布に対応して、ほぼ極端紫外光のみを通過させるように設定する。
なお、ＥＵＶ光源装置１０と露光機２０は前記したようにガス排気ユニット１３，３１で排気されているが、ＥＵＶ光源装置１０と露光機２０では圧力差が生じており、ＥＵＶ光源装置１０と露光機２０を分離するために上記光取り出し口６、光入射部２２の開口径はできるだけ小さいことが望ましい。
このため、光取り出し口６、光入射部２２はＥＵＶ集光鏡５の焦点位置近傍に配置するのが望ましいと考えられる。したがって、光取り出し口６、または光入射部２２がアパーチャ５０を兼ねるように構成することも比較的容易であり、また、このように構成することで、構成を簡単にすることもできる。
なお、アパーチャとして機能させる光取り出し口６または光入射部２２の表面で反射した光が、例えば、ＥＵＶ光源装置のチャンバ内の不所望な部位に集光されないように、必要に応じて光取り出し口６または光入射部２２の設置姿勢を、図５に示したようにＥＵＶ集光鏡５の光軸に垂直な方向からある程度傾斜させるようにしてもよい。
【００４５】
次に、アパーチャ設置位置の調整例について、前記図５および図１３に示すフローチャートにより説明する。
図示を省略したＥＵＶ光強度モニタを、アパーチャ５０の光出射側の光路上に設置されるよう位置調整する（図１３のステップＳ１０１）。ＥＵＶ光分布モニタは、不図示の駆動制御機構により位置制御される。なお、位置制御は、露光機制御部４１もしくは光源制御部１４からの移動指令に基づき行われる。ここでＥＵＶ光分布モニタは、ＥＵＶ光源装置１０のチャンバ内にあってもよいし、露光機筐体２１内にあってもよい。以下、ＥＵＶ光分布モニタをアパーチャ設置位置調整時のみ光路上に設置する例について述べる。
なお、アパーチャ５０から出射される光を一部、反射鏡等でサンプリングしてＥＵＶ光分布モニタに入射させる構造の場合、ＥＵＶ光分布モニタの位置調整は一度行えばあとは行う必要はない。
また、アパーチャ５０がＥＵＶ光源装置１０側に設置されるときは、アパーチャ設置位置の調整は、ＥＵＶ光源装置１０と露光機２０とを接続する前に行っても良い。この場合、ＥＵＶ光分布モニタは、アパーチャ設置位置調整時のみ、ＥＵＶ光源装置１０の外部に設置するようにしてもよい。
【００４６】
露光機制御部４１もしくは光源制御部１４は、アパーチャ駆動制御部５２にアパーチャ初期位置移動指令信号を送出する（ステップＳ１０２）。アパーチャ初期位置指令信号を受信したアパーチャ駆動制御部５２は、アパーチャ駆動機構５１を駆動して、アパーチャ５０を予め定められた所定の初期位置まで移動させる（ステップＳ１０３）。上記初期位置は、例えば、後に述べるプラズマから放射される光の通過領域である光路から外れた位置である。
光源制御部１４は、ＥＵＶ光源装置１０側のガス排気ユニット１３を駆動して、チャンバ１内部を排気する。一方、ＥＵＶ光分布モニタが露光機筐体２１側に設置されるときは、露光機制御部４１は、露光機２０側のガス排気ユニット３１を駆動して、露光機筐体内部を排気する（ステップＳ１０４）。
光源制御部１４は、原料供給ユニット１１を制御して、チャンバ１内に原料を供給する。例えば、原料がＳｎＨ4 ガスの場合、原料供給ユニット１１は、チャンバ１内に供給されるＳｎＨ4 ガス流量を所定の値となるように制御する（ステップ１０５）。
【００４７】
光源制御部１４は、図示を省略したチャンバ内圧力をモニタする圧力モニタから送出される圧力データに基づき、チャンバ１内の圧力が所定の圧力（例えば、１〜２０Ｐａ）となるように、ＥＵＶ光源装置１０側のガス排気ユニット１３を制御して、ガス排気量を調節する（ステップＳ１０６）。
露光機制御部４１は、光源制御部１４に、ＥＵＶ発光指令信号を送出する（ステップＳ１０７）。
ＥＵＶ発光指令信号を受信した光源制御部は、高電圧パルス発生部１２にトリガ信号を送出する（ステップＳ１０８）。
トリガ信号を受信した高電圧パルス発生部１２は、第１の主放電電極（カソード）３ａ、第２の主電極（アノード）３ｂ間に、パルス電力を印加する。
絶縁材３ｃ表面に沿面放電（ｃｒｅｅｐｉｎｇ  ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）が発生して第１の主放電電極３ａ、第２の主放電電極３ｂ間は実質、短絡状態になり、第１の主放電電極３ａ、第２の主放電電極３ｂ間にパルス状の大電流が流れ、プラズマが発生する。
その後、ピンチ効果によるジュール加熱によって上記プラズマに高密度高温プラズマ領域が形成される。この高密度高温プラズマ領域を含むプラズマから波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光および帯域外光が放射される（ステップＳ１０９）。
【００４８】
プラズマから放射された波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光および帯域外光は、第２の主放電電極３ｂ側（アノード）に設けられたＥＵＶ集光鏡５により反射・集光され、ＥＵＶ光分布モニタに出射される（ステップＳ１１０）。
ＥＵＶ光分布モニタは、例えば、二次元方向のＥＵＶ光強度分布をモニタするものであり、入射したＥＵＶ光の二次元強度分布データを光源制御部１４もしくは露光機制御部４１に送出する（ステップＳ１１１）。
二次元強度分布データを受信した光源制御部１４もしくは露光機制御部４１は、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光が分布する領域の中心（すなわち、ＥＵＶ集光鏡５の光軸位置）を求める。そして、アパーチャ５０の開口の中心が上記光軸位置と一致する位置にアパーチャ５０を移動するように、アパーチャ駆動制御部５２にアパーチャ移動指令信号を送出する（ステップＳ１１２）。アパーチャ移動指令信号を受信したアパーチャ駆動制御部５２は、アパーチャ駆動機構５１を駆動して、アパーチャ５０を上記した位置まで移動させる（ステップＳ１１３）。以上のようにして、アパーチャの設置位置が調整される。
以上、ＥＵＶ光源装置としてＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置を採用した場合を例に取って述べてきたが、前記したように、ＬＰＰ方式ＥＵＶ光源装置を採用しても同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明における遮光手段の配置を示す図である。
【図２】プラズマの任意の断面における波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光および帯域外光の放射強度照度の空間分布の例を示す図である。
【図３】ＥＵＶ集光鏡の焦点面における波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光の照度分布を示す図である。
【図４】ＥＵＶ集光鏡の焦点面における帯域外光の照度分布を示す図である。
【図５】本発明の実施例のＥＵＶ露光装置の構成例を示す図である。
【図６】本発明の実施例のアパーチャの構成例を示す図である。
【図７】本発明の実施例のＥＵＶ露光装置の別の構成例を示す図である。
【図８】アパーチャをＥＵＶ集光鏡の焦点面に設置し、アパーチャの開口径を変化させたときのＥＵＶ光ならびに帯域外光の相対的な透過率の変化を示す図である。
【図９】アパーチャをＥＵＶ集光鏡の焦点面からＥＵＶ集光鏡側に１０ｍｍ離間した位置に設置し、アパーチャの開口径を変化させたときのＥＵＶ光ならびに帯域外光の相対的な透過率の変化を示す図である。
【図１０】アパーチャをＥＵＶ集光鏡の焦点面からＥＵＶ集光鏡側に２０ｍｍ離間した位置に設置し、アパーチャの開口径を変化させたときのＥＵＶ光ならびに帯域外光の相対的な透過率の変化を示す図である。
【図１１】冷却手段として水冷管を設けたアパーチャの構成例を示す図である。
【図１２】熱的負荷に対応させたアパーチャの別の構成例を示す図である。
【図１３】アパーチャの位置調整手順を示すフローチャートである。
【図１４】ＤＰＰ方式ＥＵＶ光源を用いたＥＵＶ露光装置の概略構成例を示す図である。
【図１５】ＬＰＰ方式ＥＵＶ光源を用いたＥＵＶ露光装置の概略構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１      チャンバ
２      原料導入口
３ａ    第１の主放電電極
３ｂ    第２の主放電電極
３ｃ    絶縁材
４      デブリトラップ
５      ＥＵＶ集光鏡
６      ＥＵＶ光取り出し口
７      ガス排気口
８      プラズマ
１０    ＥＵＶ光源装置
１１    原料供給ユニット
１２    高電圧パルス発生部
１３    ガス排気ユニット
１４    光源制御部
１５    レーザ装置
１６    レーザ光入射部
１７    ＥＵＶ集光鏡
２０    露光機
２１    露光機筐体
２２    光入射部
２３    マスクステージ
２４    照明光学系
２５    マスク
２６    投影光学系
２７    ワーク
２８    ワークステージ
２９    ガス排出口
３１    ガス排気ユニット
３２    ワークステージ駆動制御部
３３    マスクステージ駆動制御部
４１    露光機制御部
５０    アパーチャ
５０ａ  開口
５１    アパーチャ駆動機構
５２    アパーチャ駆動制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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