(57)【要約】【課題】  液化モノスタナン容器からプラズマ生成部へのＳｎＨ4 ガスの供給流量を一定にし、ＥＵＶ出力を安定化すること。【解決手段】  配管４に流量計１４を設けて、該流量計１４でプラズマ生成部３へのＳｎＨ4 ガスの供給流量を計測する。流量計１４の出力信号を制御部１５に入力し、制御部１５によりバルブ１０の開度を調整し、液化モノスタナン容器１に巻かれたガスパイプ９に流すガス８の流量を調整する。液化モノスタナン容器１内で液化ＳｎＨ4 ２が蒸発するときに気化熱を奪うが、上記構成とすることにより、液化ＳｎＨ4 ２の温度が調整され、ＳｎＨ4 ガスのプラズマ生成部３への供給量を一定に制御することができる。また、流量計１４を設ける代わりに、液化モノスタナン容器１のガス圧を検出するガス圧計を設けて、液化モノスタナン容器１内のガス圧を制御して、ＳｎＨ4 ガスのプラズマ生成部３への供給量を一定にするようにしてもよい。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モノスタナン（ＳｎＨ4 ）ガスを放電によりプラズマ化し、そのプラズマ中のＳｎイオンから主波長１３．５ｎｍの極端紫外（ＥＵＶ）光を得るＥＵＶ発光装置において、
液化モノスタナン容器内の液体ＳｎＨ4 の温度を調整し、プラズマを生成するためのプラズマ生成部に一定量のＳｎＨ4 ガスを供給する
ことを特徴とする放電極端紫外光発光装置。
【請求項２】
液化モノスタナン容器内を冷媒に浸し、また、液化モノスタナン容器の外周にガスパイプを巻いて、ガスパイプに流すガスの流量を変化させることで液化モノスタナン容器内の液化ＳｎＨ4 の温度調整を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の放電極端紫外光発光装置。
【請求項３】
液化モノスタナン容器にガスパイプを巻き、そのガスパイプに低温液化ガスに流すことでＳｎＨ4 の液体状態を維持するとともに、低温液化ガスの流量を変化させることで液化モノスタナン容器内の液化ＳｎＨ4 の温度調整を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の放電極端紫外光発光装置。
【請求項４】
液化モノスタナン容器に低温液化ガスを吹きつけ、ＳｎＨ4 の液体状態を維持するとともに、低温液化ガスの吹きつけ量を変化させることで上記液化モノスタナン容器内の液化ＳｎＨ4 の温度調整を行う
ことを特徴とする請求項１の記載の放電極端紫外光発光装置。
【請求項５】
液化モノスタナン容器からのＳｎＨ4 ガスをプラズマ生成部への導入するための配管における流量を検知するため、上記液化モノスタナン容器とプラズマ生成部の中間に流量計を設け、
該流量計により検出された信号に基づき、上記液化モノスタナン容器内の液化ＳｎＨ4 の温度調整を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の放電極端紫外光発光装置。
【請求項６】
液化モノスタナン容器内のＳｎＨ4 ガス圧を検知するためガス圧計を、液化モノスタナン容器に設け、
該ガス圧計により検出された信号に基づき、上記液化モノスタナン容器内の液化ＳｎＨ4 の温度調整を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の放電極端紫外光発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体露光用装置や露光用マスクの検査装置などの光源に利用されるＳｎ（スズ）イオンから極端紫外光を得る極端紫外光発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
将来の更なる高集積化された半導体の製造プロセスの一つであるリソグラフィ工程の露光用光源として、ガスの放電により生成したプラズマ中のＳｎイオンから主波長１３．５ｎｍの極端紫外（ＥＵＶ）光を得る極端紫外光光源が期待される。
なお、通常、極端紫外（Ｅｘｔｒｅｍｅ  ｕｌｔｒａ  ｖｉｏｌｅｔ）はＥＵＶと称せられるので、以下では、極端紫外をＥＵＶとも呼ぶ。
ＥＵＶ光をガスの放電によりプラズマを生成して得る方法を放電生成プラズマと呼ぶ（以下、ＤＰＰ：Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  Ｐｒｏｄｕｃｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）。このＤＰＰにおいて、放電ガスをＳｎＨ4 ガスとしてＳｎイオンを得るＤＰＰは高効率のＥＵＶ発光が期待され、注目される。
【０００３】
Ｓｎイオンの発光を利用する極端紫外光発光装置は、特許文献１に開示されている。
特許文献１に記載のものは、モノスタナン（ＳｎＨ4 ）を加熱・励起部へ断続的あるいは連続的に供給し、それを放電加熱し励起して、あるいはレーザ照射加熱し励起して、プラズマ化し、主波長１３．５ｎｍの極端紫外光を放射するものである。
【０００４】
放電ガスをＳｎＨ4 ガスとするＤＰＰにおいては、ＳｎＨ4 はガスの状態で貯蔵するとＳｎとＨ2 に分解するため、液化ＳｎＨ4 の状態で液化モノスタナン容器に貯蔵して使用する。そこで、液化モノスタナン容器は低温に保つ必要がある。
１３．５ｎｍのＥＵＶ光を得るためにＳｎＨ4 ガスを放電によりプラズマ化する放電空間をプラズマ生成部と呼ぶことにすると、液化モノスタナン容器からプラズマ生成部へのＳｎＨ4 ガスの供給は、液化モノスタナン容器内の液化ＳｎＨ4 が蒸発しガス化することにより、行われる。
液化モノスタナン容器内のＳｎＨ4 ガスの圧力は液化ＳｎＨ4 の蒸気圧で、液化ＳｎＨ4 の温度で決まる。また、液化モノスタナン容器からプラズマ生成部へのＳｎＨ4 ガスの供給流量はそのＳｎＨ4 ガスの圧力で決まる。
この場合、液化ＳｎＨ4 の温度が−７５°Ｃ以上であると、その蒸気圧すなわち、ガス化したがＳｎＨ4 ガスの圧力は２６ｋＰａ以上になり、ＳｎＨ4 の分解が無視できなくなる。
したがって、液化モノスタナン容器は低温に冷却し、液化ＳｎＨ4 は−７５°Ｃ未満の温度に保つことが必要である。この温度での液化モノスタナン容器内のＳｎＨ4 ガスの圧力は２６ｋＰａ未満である。
【特許文献１】特開２００４−２７９２４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図５にＤＰＰ方式ＥＵＶ発光装置の概略図を示す。
冷却用冷媒６中に置かれた液化モノスタナン容器１から供給されるＳｎＨ4 ガスがプラズマ生成部３において放電によりプラズマ化され、ＥＵＶ光５が得られる。
ＳｎＨ4 ガスは、液化モノスタナン容器１内の液化ＳｎＨ4 ２がＳｎＨ4 ガス空間Ａに蒸発して得られ、配管４を通しプラズマ生成部３に供給される。
上記ＥＵＶ発光装置において、プラズマ生成部３で安定なＥＵＶ光出力を得るためは、ＳｎＨ4 ガスのプラズマ生成部３への供給流量を一定にすることが不可欠である。
しかし、図５に示す、液化ＳｎＨ4 の状態で液化モノスタナン容器１に貯蔵し、−７５°Ｃ未満の温度に保った冷媒６中に置いた液化モノスタナン容器１からプラズマ生成部３へＳｎＨ4 ガスを供給する構成では、プラズマ生成部３へのＳｎＨ4 ガスの供給流量が必ずしも一定にならなかった。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、液化モノスタナン容器からプラズマ生成部へのＳｎＨ4 ガスの供給流量を一定にし、ＥＵＶ出力を安定化し、ＤＰＰを実用に供することを目的にする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
プラズマ生成部３へのＳｎＨ4 ガスの供給流量が一定にならない理由は、液化ＳｎＨ4 が蒸発するときに気化熱を奪うためであると考えられる。すなわち、気化熱により、液化ＳｎＨ4 の温度が低下し、液化モノスタナン容器内のＳｎＨ4 ガス圧力は低下し、その結果、プラズマ生成部へのＳｎＨ4 ガスの供給流量は減少し、ＥＵＶ光出力は変動するものと考えられる。
そこで、液化ＳｎＨ4 の温度調節し、ガス化したときの気化熱による温度低下を補正した。これにより、液化モノスタナン容器内のＳｎＨ4 ガス圧を一定にすることができた。その結果、プラズマ生成部へのＳｎＨ4 ガスの供給流量を一定にすることができ、プラズマ生成部からのＥＵＶ出力は変動しないようになった。
ＤＰＰの実験によれば、ＳｎＨ4 ガス圧の低下は４．３ｋＰａ／分とかなり大きく、少なくとも４秒毎に入熱量の制御が可能な方法を用いることが必要となることが判っている。
少なくとも４秒毎に液化ＳｎＨ4 の温度を調整する方法として、液化モノスタナン容器の外周にガスパイプを巻き、そこにＮ2 ガスやＡｒガスを流し、その流量を制御することによる方法、液化モノスタナン容器の外周にガスパイプを巻き、そこに液体Ｎ2 や液体Ａｒ等の低温液化ガスを流したり、低温液化ガスを直接液化モノスタナン容器に吹きつけ、その吹きつけ量により温度調節を行う方法、等が挙げられる。
【０００７】
プラズマ生成部へのＳｎＨ4 ガスの供給流量を制御するには、液化モノスタナン容器からプラズマ生成部へＳｎＨ4 ガスを供給するための配管に流量計を設け、その流量計の信号により液化モノスタナン容器内の液化ＳｎＨ4 温度を調節すればよい。
また、液化モノスタナン容器内のＳｎＨ4 ガスの圧力（蒸気圧）を検知するガス圧計を液化モノスタン容器に設け、そのガス圧計の信号により液化ＳｎＨ4 の温度を制御しても、プラズマ生成部へのＳｎＨ4 ガスの供給流量を一定することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）液化モノスタナン容器内の液化ＳｎＨ4 の温度調整を行うようにしたので、プラズマ生成部へのＳｎＨ4 ガスの供給流量を一定にでき、ＥＵＶ光出力が変動しないＥＵＶ発光装置を得ることができる。
（２）本発明のＥＵＶ発光装置を半導体露光装置に使用することで、微細半導体の半導体露光に実使用される可能性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、本発明の第１の実施例のＤＰＰ方式のＥＵＶ発光装置の概略構成を示す図である。同図（ａ）は、ＥＵＶ発光装置の全体の概略構成を示し、（ｂ）は液化モノスタナン容器および制御系の構成例を示している。なお、同図（ａ）は液化モノスタナン容器の断面図を示している。
図１において、１は液化モノスタナン容器であり、液化モノスタナン容器１は、フロリナートなどの冷媒に浸され、液化ＳｎＨ4 ２は低温に保たれている。また、液化モノスタナン容器１の外周には、同図（ｂ）に示すように、ガスパイプ９が巻かれており、ガスパイプ９にガス８が流され、プラズマ生成部３へのＳｎＨ4 ガスの供給量が一定になるように、ガス８の流量が調整される。
液化モノスタナン容器１から供給されるＳｎＨ4 ガスは、プラズマ生成部３に供給され、放電によりプラズマ化してＥＵＶ光５が得られる。本実施例のプラズマ生成部３は、ＤＰＰ方式であり、例えば前記特許文献１に記載されるＺピンチ型あるいはキャピラリー型のプラズマ生成部を用いることができる。
【００１０】
ＳｎＨ4 ガスは、液化モノスタナン容器１内の液化ＳｎＨ4 ２がＳｎＨ4 ガス空間Ａに蒸発して得られる。ＳｎＨ4 ガス空間ＡのＳｎＨ4 ガスの圧力は液化ＳｎＨ4 の蒸気圧でであり、液化ＳｎＨ4 ２の温度で決まる。
ＳｎＨ4 ガス空間ＡにおけるＳｎＨ4 ガスの圧力が２６ｋＰａ程度以上であるとＳｎＨ4 ガスの分解が無視できなくなるので、液化ＳｎＨ4 の温度を蒸気圧が２６ｋＰａ未満である−７５°Ｃ未満に保つことが必要である。
ＳｎＨ4 ガス空間ＡのＳｎＨ4 ガスは配管４を通し、プラズマ生成部３に供給され、放電によりプラズマ化することでＥＵＶ光５が得られる。
液化モノスタナン容器１からプラズマ生成部３へのＳｎＨ4 ガスの流量はＳｎＨ4 ガス空間ＡのＳｎＨ4 ガスの圧力で決まる。液化ＳｎＨ4 ２がＳｎＨ4 ガス空間Ａに蒸発する場合、前記したように気化熱により、液化ＳｎＨ4 ２の温度が低下し、液化ＳｎＨ4 ２の蒸気圧は低下する。その結果、ＳｎＨ4 ガス空間ＡのＳｎＨ4 ガスの圧力は低下し、プラズマ生成部３へのＳｎＨ4 ガスの供給流量は低下する。
【００１１】
プラズマ生成部３でのＥＵＶ光５の出力はプラズマ生成部３へのＳｎＨ4 ガスの供給流量できまるから、ＳｎＨ4 ガス供給流量の低下すると、ＥＵＶ光５の出力は変動する。
そこで、本実施例では、液化ＳｎＨ4 ２の温度を調節し、気化熱での温度低下を補正し、液化モノスタナン容器１内の気化熱での温度低下を補正する。これにより、液化モノスタナン容器１内のＳｎＨ4 ガス圧を一定にすることができ、プラズマ生成部３へのＳｎＨ4 ガスの供給量を一定に保つことができる。
本実施例では、図１（ａ）に示すように、配管４に流量計１４を設けて、該流量計１４でプラズマ生成部３へのＳｎＨ4 ガスの供給流量を計測する。そして、得られた流量計１４の出力信号を制御部１５に入力し、制御部１５によりバルブ１０の開度を調整し、ガスパイプ９に流すガス８の流量を調整する。
すなわち、ガスパイプ９に流すガス８の量を調整して液化ＳｎＨ4 ２の温度を調整することにより、ＳｎＨ4 ガスの供給流量を一定に制御する。
これにより、ＳｎＨ4 ガスのプラズマ生成部３への供給量を一定に制御することができ、ＥＵＶ光出力が変動しないＥＵＶ発光装置を得ることができる。なお、ガス８は安価で−７５°Ｃ以下での液体化しない空気、窒素、Ａｒ、などが望ましい。
制御部１５は、例えば図１（ｂ）に示すように構成される。流量計１４により検出された流量検出値と流量設定値を比較器１５ａで比較し、その偏差を制御器１５ｂに与える。制御器１５ｂは流量検出値と流量設定値が一致するように、操作部１５ｃを介してガスパイプ９に設けたバルブ１０を操作する。これにより、液化ＳｎＨ4 ２の温度が調節され、ＳｎＨ4 ガスの流量が流量設定値に一致するように制御される。
【００１２】
図２は、本発明の第２の実施例のＤＰＰ方式のＥＵＶ発光装置の概略構成を示す図である。同図（ａ）は、図１と同様、ＥＵＶ発光装置の全体の概略構成を示し、（ｂ）は液化モノスタナン容器および制御系の構成例を示している。
前記第１の実施例では配管４に流量計１４を設けたが、本実施例では、液化モノスタナン容器１にＳｎＨ4 ガス圧を検知するガス圧計１６を設けたものである。
図２において、図１と同様、液化モノスタナン容器１は、フロリナートなどの冷媒６に浸され、液化ＳｎＨ4 ２は低温に保たれている。また、液化モノスタナン容器１の外周には、同図（ｂ）に示すように、ガスパイプ９が巻かれており、ガスパイプ９にガス８が流され、液化モノスタナン容器１のＳｎＨ4 ガス圧が一定になるように、ガス８の流量が調整される。すなわち、ガス圧計１６で液化モノスタナン容器１のＳｎＨ4 ガス圧を計測する。そして、得られたガス圧計１６の出力信号を制御部１５に入力し、制御部１５によりバルブ１０の開度を調整し、ガスパイプ９に流すガス８の流量を調整する。
液化モノスタナン容器１のＳｎＨ4 ガス圧が一定に制御されれば、プラズマ生成部３へのＳｎＨ4 ガスの流量が一定になるので、前記第１の実施例と同様、ＥＵＶ光出力が変動しないＥＵＶ発光装置を得ることができる。
制御部１５は、例えば図２（ｂ）に示すように構成される。ガス圧計１６により検出された圧力検出値と圧力設定値を比較器１５ａで比較し、その偏差を制御器１５ｂに与える。制御器１５ｂは圧力検出値と圧力設定値が一致するように、操作部１５ｃを介してガスパイプ９に設けたバルブ１０を操作する。これにより、液化ＳｎＨ4 の温度が調節され、液化モノスタナン容器１のＳｎＨ4 ガス圧が圧力設定値に一致するように制御され、その結果、プラズマ生成部３へのＳｎＨ4 ガスの流量が一定に保たれる。
【００１３】
図３は本発明の第３の実施例のＤＰＰ方式のＥＵＶ発光装置の概略構成を示す図である。本実施例は、ガスパイプ９に流す低温液化ガスの流量を変化させることにより、液化ＳｎＨ4 の温度を一定にし、プラズマ生成部３へのＳｎＨ4 ガスの供給流量を一定にするように構成したものである。
図３において、液化モノスタナン容器１の外周には、ガスパイプ９が巻かれており、ガスパイプ９に低温液化ガスを流すことで、液化モノスタナン容器１内は低温に維持され、ＳｎＨ4 の液体状態が維持される。なお、図３では、液化モノスタナン容器１の外観は図示していないが、図１（ｂ）と同様の構成を有している。
液化モノスタナン容器１から供給されるＳｎＨ4 ガスは、前記第１の実施例と同様、プラズマ生成部３に供給され、放電によりプラズマ化してＥＵＶ光５が得られる。
本実施例においては、ガスパイプ９に流す低温液化ガス７の量を調整し、液化ＳｎＨ4 ２の温度を調整することにより、ＳｎＨ4 ガスの供給流量を一定に制御する。
すなわち、前記第１の実施例と同様、液化モノスタナン容器１からのＳｎＨ4 ガスをプラズマ生成部３に供給するために設けた配管４に流量計１４を設置し、該流量計１４でプラズマ生成部３へのＳｎＨ4 ガスの供給流量を計測する。そして、得られた流量計１４の出力信号を制御部１５に入力し、制御部１５により、バルブ１０の開度を調整し、ガスパイプ９に流す低温液化ガス７の流量を調整する。なお、制御系の構成は、前記図１（ｂ）に示したものと同様である。
これにより、第１、第２の実施例と同様、プラズマ生成部３へのＳｎＨ4 ガスの流量が一定に制御され、ＥＵＶ光出力が変動しないＥＵＶ発光装置を得ることができる。
上記実施例では、配管４に流量計１４を設置し、該流量計１４でプラズマ生成部３へのＳｎＨ4 ガスの供給流量を計測しているが、前記図２のように、液化モノスタナン容器１にＳｎＨ4 ガス圧を検知するガス圧計１６を設け、液化モノスタナン容器１のＳｎＨ4 ガス圧を一定に制御することで、プラズマ生成部３へのＳｎＨ4 ガスの流量が一定になるようにしてもよい。
【００１４】
図４は本発明の第４の実施例のＤＰＰ方式のＥＵＶ発光装置の概略構成を示す図である。本実施例は、低温液化ガスの吹きつけ量を変化させることで液化ＳｎＨ4 の温度を一定にし、プラズマ生成部３へのＳｎＨ4 ガスの供給流量を一定にするように構成したものである。
図４において、液化モノスタナン容器１は、容器１２内に収納され、該容器１２に配管１３を介して低温液化ガス７を供給し、液化モノスタナン容器１に吹き付け、液化モノスタナン容器１内の液化ＳｎＨ4 ２を液体状態に維持する。
液化モノスタナン容器１から供給されるＳｎＨ4 ガスは、前記第１の実施例と同様、プラズマ生成部３に供給され、放電によりプラズマ化してＥＵＶ光５が得られる。
本実施例においては、液化モノスタナン容器１に吹き付ける低温液化ガス７の量を調整し、液化ＳｎＨ4 の温度を調整することにより、ＳｎＨ4 ガスの供給流量を一定に制御する。
すなわち、前記第１の実施例と同様、液化モノスタナン容器１からのＳｎＨ4 ガスをプラズマ生成部３に供給するために設けた配管４に流量計１４を設置し、該流量計１４でプラズマ生成部３へのＳｎＨ4 ガスの供給流量を計測する。そして、得られた流量計１４の出力信号を制御部１５に入力し、制御部１５により、容器１２に接続された配管１３に設けたバルブ１１の開度を調整し、液化モノスタナン容器１に吹き付ける低温液化ガスの量を調整する。なお、制御系の構成は、前記図１（ｂ）に示したものと同様である。
これにより第１、第２、第３の実施例と同様、プラズマ生成部３へのＳｎＨ4 ガスの流量が一定に制御され、ＥＵＶ光出力が変動しないＥＵＶ発光装置を得ることができる。
上記実施例では、配管４に流量計１４を設置し、該流量計１４でプラズマ生成部３へのＳｎＨ4 ガスの供給流量を計測しているが、本実施例においても、前記図２のように、液化モノスタナン容器１にＳｎＨ4 ガス圧を検知するガス圧計１６を設け、液化モノスタナン容器１のＳｎＨ4 ガス圧を一定に制御することで、プラズマ生成部３へのＳｎＨ4 ガスの流量が一定になるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施例のＥＵＶ発光装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施例のＥＵＶ発光装置の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施例のＥＵＶ発光装置の概略構成を示す図である。
【図４】本発明の第４の実施例のＥＵＶ発光装置の概略構成を示す図である。
【図５】ＤＰＰ方式ＥＵＶ発光装置の概略図である。
【符号の説明】
【００１６】
１    液化モノスタナン容器
２    液化ＳｎＨ4 
３    プラズマ生成部
４    配管
５    ＥＵＶ光
６    冷却用冷媒
７    低温液化ガス
８    ガス
９    ガスパイプ
１０  バルブ
１１  バルブ
１２  容器
１３  配管
１４  流量計
１５  制御部
１６  ガス圧計
【図１】
2006261294.tif 000003
【図２】
2006261294.tif 000004
【図３】
2006261294.tif 000005
【図４】
2006261294.tif 000006
【図５】
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