(57)【要約】      （修正有）【課題】Ｓｎの放射種に起因するデブリが集光鏡に堆積することを防止できる新たな構造を提供することである。【解決手段】Ｓｎを含む原料から高密度高温プラズマＰを発生させる放電部と、この高密度高温プラズマＰから放射される極端紫外光を所定方向に導く集光鏡２と、この放電部と集光鏡の間に配置されて錫から生じるデブリを捕獲するデブリトラップ３と、このデブリトラップ３の近傍に水素ガスを供給する手段４と、このデブリトラップを加熱する手段５からなる。概観が略円錐台の高融点金属製デブリトラップ３内部には極端紫外光通過方向に仕切壁を設けて、水素ラジカル発生量とデブリ捕獲表面積を増加させる。また、極端紫外光通過方向に前後二分割し、集光鏡２側のみ加熱してもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
錫を含む原料から高密度高温プラズマを発生させる放電部と、この高密度高温プラズマから放射される極端紫外光を所定方向に導く集光鏡と、この放電部と集光鏡の間に配置されてデブリを捕獲するデブリトラップと、このデブリトラップの近傍に水素を含むガスを供給する手段と、このデブリトラップを加熱する手段と、
よりなることを特徴とする極端紫外光発生装置。
【請求項２】
前記デブリトラップは、極端紫外光が通過する方向に対して、前後２分割の構造を形成し、前記集光鏡側の部位に加熱する手段が接続されていることを特徴とする請求項１の極端紫外光発生装置。
【請求項３】
前記デブリトラップと前記集光鏡の間には、当該デブリトラップからの熱が集光鏡に影響しないよう熱遮蔽部材が配置されたことを特徴とする請求項１の極端紫外光発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は極端紫外（ＥＵＶ）光発生装置に関する。特に、水素ラジカルを発生させて集光鏡等の長寿命化を図るＥＵＶ光発生装置に関する。
【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の極端紫外光（以下、ＥＵＶ（Extreme Ultra Violet）光ともいう）を放出するＥＵＶ光発生装置が開発されている。
【０００３】
ＥＵＶ発生装置において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光放射種の加熱・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ＥＵＶ光発生装置は、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）方式とＤＰＰ（Discharge Produced Plasma：放電生成プラズマ）方式とに大きく分けられる。
【０００４】
ＬＰＰ方式のＥＵＶ光発生装置は、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方式のＥＵＶ光発生装置は、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方式のＥＵＶ光発生装置における放電方式には、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方式のＥＵＶ光発生装置は、ＬＰＰ方式のＥＵＶ光発生装置と比較して、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。
【０００５】
上記した両方式のＥＵＶ光発生装置において、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を放出する放射種、すなわち、高密度高温プラズマ用原料として、現在、１０価前後のＸｅ（キセノン）イオンとＳｎ（錫）イオンが知られているが、このうち、Ｓｎは、高密度高温プラズマを発生させるための入力エネルギーに対する波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光放射強度の比である変換効率がＸｅより数倍大きい。このため、ＥＵＶ光放射種として、特に、Ｓｎが注目されている。
【０００６】
しかしながら、Ｓｎは、蒸気圧が低く室温では固体であり、加熱・励起して高密度高温プラズマを発生させる際に、Ｓｎに起因する大量のデブリが発生するという問題がある。
ＥＵＶ光発生装置は、プラズマから生ずるＥＵＶ光を集光鏡を介して外部に放出するが、この集光鏡に、デブリが付着してしまった場合、集光鏡の１３．５ｎｍに対する反射率が低下し、結果として、外部に放出されるＥＵＶ光の強度が低下する。
【０００７】
この問題を解決するために、ＥＵＶ光を透過し，かつデブリを捕獲するための構造を設ける技術が存在する。特に、ガスカーテンおよびデブリトラップと呼ばれる二つの方法がよく知られており，前者はデブリに向けて不活性ガス等の高速ガス流を噴射することにより，デブリを減速あるいは飛行軌道を変化させるものであり，後者は通過するデブリをデブリトラップ内壁面に吸着するものであり，双方ともに後段の集光鏡へデブリが到達することを妨げる目的で使われる。また，これらのいずれか一方を使う場合でも一定の効果は得られるが，双方を同時に使うと，より効果的にデブリを捕獲できる。
しかし、現実には、これらを配置しても、十分にデブリを捕獲することができず、結果として、集光鏡への付着は免れない。特に、電極材料がプラズマと接せることで生じる金属粉種のデブリは、比較的デブリトラップで捕獲できるものの、Ｓｎの放射種に起因するデブリはデブリトラップで捕獲しにくい。Ｓｎの放射種に起因するデブリは軽量であるため、デブリトラップを通過してしまうからである。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２１４６５６号
【特許文献２】特開２００４−２７９２４６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この発明が解決しようとする課題は、Ｓｎの放射種に起因するデブリが集光鏡に堆積することを防止できる新たな構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、この発明の極端紫外（ＥＵＶ）光発生装置は、錫（Ｓｎ）を含む原料から高密度高温プラズマを発生させる放電部と、この高密度高温プラズマから放射されるＥＵＶ光を所定方向に導く集光鏡と、この放電部と集光鏡の間に配置されてＳｎから生じるデブリを捕獲するデブリトラップと、このデブリトラップの近傍に水素を含むガスを供給する手段と、このデブリトラップを加熱する手段と、よりなることを特徴とする。
【００１１】
さらに、デブリトラップは、ＥＵＶ光が通過する方向に対して、前後２分割の構造を形成し、前記集光鏡側の部位に通電加熱する手段が接続されていることを特徴とする。
さらに、デブリトラップと前記集光鏡の間には、当該デブリトラップからの熱が集光鏡に影響しないよう熱遮蔽部材が配置されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
上記構成により、この発明に係るＥＵＶ光発生装置は、デブリトラップを加熱させることで、当該デブリトラップにおいて水素ラジカルを生成させるので、水素ラジカルにより集光鏡に付着したデブリを除去できるとともに、そのために専用の水素ラジカル生成装置を設置する必要がないという利点を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１はこの発明に係る極端紫外（ＥＵＶ）光発生装置の概略構成を示す。
放電容器であるチャンバー１０は、上部チャンバー１０ａと下部チャンバー１０ｂから構成される。第一電極１１と第二電極１２より放電部１が構成され、第一電極１１と第二電極１２が絶縁体１３を挟むように配置して、上部チャンバー１０ａと下部チャンバー１０ｂを区画している。
第一電極１１および第二電極１２はリング状をしており、絶縁体１３もリング状であって、貫通穴が略同軸上に位置するよう形成される。第一電極１１は陰極（カソード）であって、第二電極１２は陽極（アノード）を構成する。
放電部１において、第一電極１１と第二電極１２の間で放電が発生すると、チャンバー１０内に導入されているＥＵＶ光放射種を含む原料が加熱・励起され、放電部１の略中心（貫通穴の中心）にプラズマPを発生する。このプラズマＰは極めて高密度かつ高温である。上部チャンバー１０ａには予備電離ユニット１４が装着される。この予備電離ユニット１４は、例えば、電子線を発生する装置からなり、第一電極１１と第二電極１２における主放電に先立ち、両電極間に電子線を供給することでＥＵＶ光放射種を含む原料の予備電離を行い、主放電を容易にするものである。なお、予備電離ユニット１４は必須というわけではない。
第一電極１１、第二電極１２は、例えば、タングステン、モリブデン、タンタルなどの高融点金属から構成される。絶縁体１３は、例えば、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、ダイヤモンド等から構成される。
【００１４】
上部チャンバー１０ａには、原料供給ユニット１５からＳｎＨ４などの原料が供給される。この原料は、放電部１によって、例えば、波長１３．５ｎｍの極端紫外光（ＥＵＶ光）を発生させる。原料のうちプラズマ生成に寄与しなかった成分、あるいは、プラズマ生成に寄与したのち不要となった成分は、下部チャンバー１０ｂに流れて排出口１６より排出される。また、プラズマ生成に伴いＳｎのデブリも発生するが、この点を後述する。
【００１５】
放電部１で発生したＥＵＶ光は、下部チャンバー１０ｂ内に配置された集光鏡２を介して光取出口１７より放射される。光取出口１７を出射した光は、図示略の露光機側光学系に進行する。
集光鏡２は、回転楕円形状あるいは回転放物形状をしており、ニッケルなどの金属材料から構成され、その反射面には、ＥＵＶ光を効率よく反射するために、ルテニウム、モリブデン、ロジウムなどの金属をコーティングするとともに、２５°以下の斜入射角度のＥＵＶ光を良好に反射できる。
【００１６】
放電部１と集光鏡２の間にはデブリトラップ３が配置される。このデブリトラップ３は、第一電極１１や第二電極１２がプラズマPと接することで発生する金属粉などのデブリを捕獲するためのものである。デブリトラップ３は、例えば、タングステンやモリブデンといった高融点金属から構成され、概観が略円錐台形状であって内部に円錐台の高さ方向に伸びる仕切壁が形成される構成となっている。
【００１７】
デブリトラップ３の近傍には、水素ガスを供給する手段である水素ガス供給ノズル４が配置される。水素ガスタンク４１から供給される水素ガスは、水素ガス供給ノズル４によりデブリトラップ３の入口側に供給され、ＥＵＶ光の放射方向と同じ向きで、デブリトラップ３の内部を流れる。
ここで，水素ガス供給ノズル４は、図示略のガスカーテン発生用ノズルと兼用にしてもよい。すなわち，ガスカーテン発生用ガスとして水素を含むガスを用いることで，ガスカーテンの高速ガス噴流によりデブリを低減させるだけでなく，水素ガスをデブリトラップ３の入口側に供給することもできる。
また，水素ガス供給ノズル４を用いるだけでなく，水素を含む原料もしくは，水素を含むガスを原料に混合して用いることで，放電部１からデブリトラップ３へ水素ガスを二次的に供給することもできる。
【００１８】
デブリトラップ３には、加熱手段である加熱電源５が電気的に接続される。加熱手段は、集光鏡２の背面側にハロゲンランプなどの加熱源を配置して輻射熱によりデブリトラップ３を加熱する構成や、デブリトラップ３の背面に例えばニクロム線等のヒーターを貼り付けてデブリトラップ３を加熱する構成や、あるいは、デブリトラップ３そのものを通電部材として加熱する構成などが存在する。
これにより、デブリトラップ３が、例えば１８００℃まで加熱される。デブリトラップ３の内部には水素ラジカルが発生する。デブリトラップ３に供給される水素ガスが、加熱されたデブリトラップ３の構成材料、例えばタングステンを触媒として反応することで水素ラジカルが発生するからである。
この水素ラジカルは、デブリトラップ３を通過して集光鏡２にまで到達し、集光鏡２に付着したデブリを除去する。具体的には、集光鏡２に付着したデブリは、Ｓｎが固体となったものであるが、水素ラジカルがＳｎと反応して高蒸気圧の水素化スズとなり気化するので、上記排出口１６から排出することができる。なお、水素ラジカルは、デブリトラップ３に付着したデブリを除去する作用も奏する。
【００１９】
本願発明は、デブリトラップ３を加熱することで、デブリトラップ３の近傍に水素ガスを供給するだけで水素ラジカルを生成させる点に特徴を有する。
すなわち、水素ラジカルを生成するための専用の装置や機構を、別途に設ける必要がなく、装置が簡素化するとともに、放電部１と集光鏡２を近づけることができるため，光の取り出し効率も高められる。
【００２０】
図２はデブリトラップ３の実施形態の一例を示す。（ａ）はデブリトラップ３の全体構造を概略的に示すもので、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面構造を示す。
デブリトラップ３は、全体が円錐台形状であって、その内部に中心棒３１と仕切壁３２が形成され、仕切壁同士の間に、ＥＵＶ光が通過する空間Ｓが形成される。すなわち、ＥＵＶ光は、矢印のように、デブリトラップ３の入口３ａから入射して出口３ｂまで通過する。
仕切壁３２は、デブリトラップ３の内表面を増加させる役割を担い、水素ラジカルの発生量を増加させるとともに、デブリをトラップする領域も増加させる。中心軸３１は、仕切壁３２を保持する役割を担っている。
デブリトラップ３は、内部の仕切壁や中心軸も含めて全体が加熱される。
また，図２のように仕切壁を放射状構造とすることにより，後述する図３の同心円状構造と比較して開口率，すなわちＥＵＶ光の透過率を大きくでき，さらに中心軸付近では仕切壁の密度が高くなるために，より多くのラジカル発生およびデブリ捕獲が可能となる。
【００２１】
図３はデブリトラップ３の実施形態の一例を示す。（ａ）はデブリトラップ３の全体構造を概略的に示すもので、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面構造を示す。
デブリトラップ３は、全体が円錐台形状であって、その内部に中心棒３１と筒状の仕切壁３４，３５が形成され、仕切壁３４，３５の間に、ＥＵＶ光が通過する空間Ｓが形成される。すなわち、ＥＵＶ光は、矢印のように、デブリトラップ３の入口３ａから入射して出口３ｂまで通過する。
デブリトラップ３は、内部の仕切壁や中心軸も含めて全体が加熱される。
また，図３のような同心円状構造を有することにより，前述した図２の放射状構造と比較してラジカル発生，およびデブリ捕獲のためのトラップの表面積が大きいので，より多くのラジカル発生およびデブリ捕獲が可能となる。
【００２２】
図４はデブリの軌道を説明する概念図である。不活性ガスが水素ガスとともに高速に噴出されると、デブリの軌道は図示のように不活性ガスのガスカーテンにより変化する。この場合、入口３ａの下側開口３ａ１を上側開口３ａ２より大きくすることで、デブリを確実にデブリトラップ３で捕獲できる。
つまり、図２、図３において、入口３ａの開口は、均一に複数個設けてもよいが、不活性ガスが供給される方向との関係で不均一に形成してもよい。
【００２３】
デブリトラップ３について、数値例をあげると、入口３ａはφ６０ｍｍ、出口３ｂはφ１００ｍｍ、入口３ａから出口３ｂにいたる中心軸上の長さは２０ｍｍである。仕切壁の厚みは、０．２ｍｍ程度である。
【００２４】
図５は集光鏡２の一実施形態を示す。
集光鏡２は、一般に、斜入射ミラーあるいはウオルターミラーと呼ばれるもので、径の異なる回転楕円体あるいは回転放物面体からなる、２つ以上の鏡面体が多重構造になって構成される。図においては、外側鏡面体２１と内側鏡面体２２が、焦点位置が一致するように中心軸を一致させるとともに、中央支柱２３にハブ状支柱２４を使って二重構造が形成される。
ＥＵＶ光発生装置では、集光させるべき光が短波長であることから、レンズを組み合わせた透過型光学系が適用できないため，直入射鏡および斜入射鏡を組み合わせた反射型光学系が使われる。また，斜入射鏡では入射角度が浅いほどＥＵＶ光の反射率が高いので，多重構造の集光鏡が有利になる。
【００２５】
本発明のデブリトラップは、上記多重構造の集光鏡が採用される場合に、より高い効果を奏する。
なぜなら、集光鏡に付着したＳｎを除去するために、集光鏡の外部側面から水素ラジカルを供給する場合は、多重構造の各鏡面体に満遍なく水素ラジカルを供給させることが極めて困難である。このため、水素ラジカルが供給不足となる鏡面体、あるいは鏡面体の一部分が生じてしまい、当該部分においてデブリの堆積を免れない。
この点で、本願発明のデブリトラップは、デブリトラップにおいて水素ラジカルを発生させるため集光鏡の頂部（入口）から均一に供給することができる。特に、図２、図３のように内表面積の大きいデブリトラップの場合は、集光鏡の内部に送りこむ水素ラジカルも均一に満遍なく供給できる。
【００２６】
図６は、本発明のデブリトラップの他の実施形態を示す。
デブリトラップ３は、ＥＵＶ光の通過方向に対して、放電部側トラップ３０ａと集光鏡側トラップ３０ｂの前後２分割構造となっている。
この構造は、例えば、放電部側トラップ３０ａは加熱せず，集光鏡側トラップ３０ｂのみを加熱した状態で，放電部側トラップ３０ａおよび集光鏡側トラップ３０ｂによってデブリを捕獲し，かつ集光鏡側トラップ３０ｂで水素ラジカルを発生させて集光鏡へと送り込む。低温部の方がデブリの持つ熱エネルギーを奪い取る効果が大きいために，デブリを捕獲，定着しやすくなる。したがって，これらの構成は，より効果的なデブリ捕獲およびラジカルによる集光鏡付着デブリの除去を可能にする。
図６に示す構造は、２分割構造であるが、それ以上の数に分割することも可能である。
【００２７】
図７は、本発明の極端紫外光発生装置の他の実施形態を示す。
デブリトラップ３と集光鏡２の間に熱遮蔽部材６を配置している。熱遮蔽部材６は、一部に遮蔽面を有し、他の一部に通過用開口を有するものであり、通過用開口はＥＵＶ光と水素ラジカルが通過する。この通過用開口は、図２（ｂ）や図３（ｂ）に示したデブリトラップ３の開口Ｓと対応させることが望ましい。
このように熱遮蔽部材を設けることで、デブリトラップ３を加熱しても集光鏡３に及ぶ反射膜の変質等の影響を抑止できる。
【００２８】
以上、説明したように、本発明に係るＥＵＶ光発生装置は、デブリトラップを加熱することで、当該デブリトラップにおいて水素ラジカルを生成させるので、水素ラジカルにより集光鏡に付着したデブリを除去できるとともに、そのために専用の水素ラジカル生成装置を設置する必要がないという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る極端紫外光発生装置を示す。
【図２】本発明に係るデブリトラップを示す。
【図３】本発明に係るデブリトラップを示す。
【図４】本発明の作用を説明する図を示す。
【図５】集光鏡の構造を示す。
【図６】本発明に係るデブリトラップを示す。
【図７】本発明に係る極端紫外光発生装置を示す。
【符号の説明】
【００３０】
１  放電部
２  集光鏡
３  デブリトラップ
４  水素ガスを供給する手段
５  通電加熱手段
６  熱遮蔽部材
１０  チャンバー
１１  第一電極
１２  第二電極
１３  絶縁体
１４  予備電離ユニット
１５  原料供給ユニット
１６  排出口
１７  光取出口
【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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