(57)【要約】  【課題】  ＥＵＶ光源装置において、ミラーコーティングに有害であるとされるデブリから集光ミラーを保護する。  【解決手段】  ターゲットにレーザビームを照射することにより極端紫外光を発生する光源装置であって、極端紫外光の生成が行われるチャンバ１００と、該チャンバ内にターゲットとなる物質を供給するターゲット噴射装置１２０及びターゲット噴射ノズル１２１と、ターゲットにレーザビームを照射することによりプラズマを発生させるレーザ光源１１０と、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１０２と、プラズマから放出される粒子に含まれている中性粒子をイオン化して帯電粒子とするＸ線源１３２と、少なくとも、Ｘ線源によってイオン化された中性粒子をトラップするために、チャンバ内に磁場を形成する磁石１３０及び１３１とを含む。【選択図】  図１
2006080255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲットにレーザビームを照射することにより極端紫外光を発生する光源装置であって、
極端紫外光の生成が行われるチャンバと、
前記チャンバ内に前記ターゲットとなる物質を供給するターゲット供給手段と、
前記ターゲットにレーザビームを照射することによりプラズマを発生させるレーザ光源と、
前記プラズマから放射される極端紫外光を集光する集光光学系と、
前記プラズマから放出される粒子に含まれている中性粒子をイオン化して帯電粒子とするイオン化手段と、
少なくとも、前記イオン化手段によってイオン化された帯電粒子をトラップするために、前記チャンバ内に磁場を形成する磁場形成手段と、
を具備する極端紫外光源装置。
【請求項２】
少なくとも、磁場によってトラップされた帯電粒子を回収して前記チャンバ外に排出する回収手段をさらに具備する請求項１記載の極端紫外光源装置。
【請求項３】
前記イオン化手段が、前記中性粒子に向けてＸ線を照射するＸ線照射手段を含む、請求項１又は２記載の極端紫外光源装置。
【請求項４】
前記イオン化手段が、前記中性粒子に向けて電子を出射する電子銃を含む、請求項１又は２記載の極端紫外光源装置。
【請求項５】
前記イオン化手段が、前記中性粒子に衝突させる第２のプラズマを生成するプラズマ生成手段を含む、請求項１又は２記載の極端紫外光源装置。
【請求項６】
前記プラズマ生成手段が、マイクロ波導波管を含む、請求項５記載の極端紫外光源装置。
【請求項７】
前記プラズマ生成手段が、高周波電源と、前記高周波電源に接続されたヘリコン波励起用アンテナとを含む、請求項５記載の極端紫外光源装置。
【請求項８】
前記プラズマ生成手段が、高周波電源と、前記高周波電源に接続されたアンテナとを含み、誘導結合プラズマを生成する、請求項５記載の極端紫外光源装置。
【請求項９】
前記プラズマ生成手段が、前記チャンバ内に入射させる電磁波を生成するジャイロトロンを含む、請求項５記載の極端紫外光源装置。
【請求項１０】
前記イオン化手段が、前記プラズマから放射される極端紫外光に含まれる複数の波長成分の内で、前記プラズマから放出される中性粒子をイオン化可能な波長成分を、前記プラズマに向けて反射する反射ミラーを含む、請求項１又は２記載の極端紫外光源装置。
【請求項１１】
前記ターゲットがキセノン（Ｘｅ）である場合に、前記反射ミラーが、９０ｎｍ以下の波長成分を反射する、請求項１０記載の極端紫外光源装置。
【請求項１２】
少なくとも前記プラズマと前記集光光学系との間に、シールド用ガスを導入するシールド用ガス導入手段をさらに具備する請求項１〜１１のいずれか１項記載の極端紫外光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターゲットにレーザビームを照射することにより極端紫外（ＥＵＶ：extreme ultra violet）光を発生する光源装置に関する。さらに、本発明は、そのような光源装置を用いた露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体プロセスの微細化に伴って光リソグラフィも微細化が急速に進展しており、次世代においては、１００〜７０ｎｍ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。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（cataoptric system）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、レーザビームをターゲットに照射することによって生成するプラズマを用いたＬＰＰ（laser produced plasma）光源と、放電によって生成す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、ターゲット材料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物がなく、２πsterad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】
ＬＰＰ光源において、プラズマを発生させるためにレーザビームが照射されるターゲットとして固体材料を用いると、レーザビーム照射領域がプラズマ化するときにレーザビームの照射により発生する熱がレーザビーム照射領域の周辺に伝わり、その周辺において固体材料が溶融する。溶融した固体材料は、直径数μｍ以上のデブリとなって多量に放出され、集光ミラー（具体的にはミラーコーティング）にダメージを与え、その反射率を低下させる。また、ターゲットとして液体材料を用いる場合にも、飛散したデブリにより、やはり、集光ミラーにダメージを与える。一方、ターゲットとして気体を用いると、デブリは少なくなるものの、駆動用レーザに供給するパワーからＥＵＶ光のパワーへの変換効率が低下してしまう。
【０００５】
関連する技術として、特許文献１には、発生したデブリによる光学ミラーの損傷を防止すると共に、Ｘ線の回収効率を向上したレーザプラズマＸ線源が開示されている。この特許文献１によれば、ターゲットの噴射方向に対して直角方向に磁場を印加する磁場印加装置を備えており、磁場によって偏向される前のデブリの進行方向をターゲットの噴射方向と仮定した場合に、磁場によって偏向されたイオン状のデブリが飛散してこない方向に光学ミラーを配置することにより光学ミラーの損傷を防止することができる。
【０００６】
また、特許文献２には、固体ターゲットから生じるデブリ（ス）を比較的簡単な方法で根本的に除去することのできる除去方法及び装置が開示されている。この特許文献２によれば、ターゲット物質表面のプラズマからＸ線と共に発生する中性微粒子に紫外線により電荷を与え、Ｘ線の経路に沿って配置される一対のメッシュ状の電極及び一対の電極の間に配置される電磁石によって電場と磁場とが直交する電磁場を発生させ、荷電微粒子に電磁場を通過させることにより、荷電微粒子の軌道を曲げてＸ線の経路外に排除することができる。これにより、Ｘ線の経路上に設けられるＸ線光学素子を保護することができる。
【特許文献１】特許第３４３３１５１号公報（第２，３頁、図１）
【特許文献２】特許第２５５２４３３号公報（第２，４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１におけるように、磁場によってデブリの飛行軌道を変化させるとしても、デブリに含まれる電荷を有しない中性粒子の軌道を変化させることはできないので、やはりミラーの損傷を防ぐことはできない。また、特許文献２においては、プラズマから取出窓への経路上に紫外線ランプを設けることにより中性微粒子に電荷を与えているが、経路がほぼ一直線状に限定されているので、利用できるＸ線の立体角が非常に制限されてしまい、ＥＵＶ光の捕集効率が極端に低下するという問題がある。
【０００８】
そこで、上記の点に鑑み、本発明は、ミラーコーティングに有害であるとされるデブリから集光ミラーを保護することにより、集光ミラーを長寿命化し、ランニングコストを低減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】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明に係る極端紫外光源装置は、ターゲットにレーザビームを照射することにより極端紫外光を発生する光源装置であって、極端紫外光の生成が行われるチャンバと、該チャンバ内にターゲットとなる物質を供給するターゲット供給手段と、ターゲットにレーザビームを照射することによりプラズマを発生させるレーザ光源と、プラズマから放射される極端紫外光を集光する集光光学系と、プラズマから放出される粒子に含まれている中性粒子をイオン化して帯電粒子とするイオン化手段と、少なくとも、イオン化手段によってイオン化された帯電粒子をトラップするために、チャンバ内に磁場を形成する磁場形成手段とを具備する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、イオン化手段によりデブリに含まれる中性粒子をイオン化するので、チャンバ内に形成された磁場により、デブリに含まれる荷電粒子だけでなく、中性粒子もトラップすることができる。そのため、デブリを効率良く回収でき、ミラーコーティングに有害であるとされるデブリから集光ミラーを保護することができる。従って、集光ミラーを長寿命化し、ＥＵＶ光源装置のランニングコストを低減することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、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。
まず、図１を参照しながら、極端紫外（ＥＵＶ：extreme ultraviolet）光源装置の基本構成について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る極端紫外光源装置の構成を示す模式図である。
【００１２】
図１に示すＥＵＶ光源装置は、チャンバ１００と、レーザビームを発生する駆動用レーザ光源１１０と、照射光学系１１１と、ターゲット噴射装置１２０とを含んでいる。また、チャンバ１００には、真空ポンプ１０１と、集光ミラー１０２と、ターゲット噴射ノズル１２１と、ターゲット回収筒１２２とが配置されている。
【００１３】
チャンバ１００の内部は、真空ポンプ１０１によって排気されており、それにより、所定の圧力に維持されている。
駆動用レーザ光源１１０は、ターゲット物質にエネルギーを与えて励起させるためのレーザビームを発生する。また、照射光学系１１１は、駆動用レーザ光源１１０から発生したレーザビームを集光し、チャンバ１００内に導く。本実施形態において、照射光学系１１１は、集光レンズによって構成されている。集光レンズとしては、平凸レンズやシリンドリカルレンズ、又は、それらのレンズの組み合わせを用いることができる。チャンバ１００及び後述する集光ミラー１０２には、窓１００ａ及び開口１０２ａがそれぞれ形成されており、照射光学系１１１によって集光されたレーザビームは、窓１００ａ及び開口１０２ａを通過し、チャンバ１００内においてターゲット物質を照射する。
【００１４】
ターゲット噴射装置１２０は、プラズマを発生させるためのターゲット物質をターゲット噴射ノズル１２１に供給する。ターゲット物質としては、キセノン（Ｘｅ）、キセノンを主成分とする混合物、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、又は、低気圧状態でガスとなる水（Ｈ２Ｏ）若しくはアルコール等、様々な物質を用いることができる。また、ターゲットの状態は、気体、液体、固体のいずれであっても良い。本実施形態においては、ターゲット噴射装置においてキセノンを加圧冷却することにより、ターゲット噴射ノズル１２１から液体のターゲットジェット（噴流）又はドロップレット（液滴）をＺ方向（図の下方）に向けて噴射させている。
【００１５】
ターゲット噴射ノズル１２１から噴射されたターゲット物質１２３に、駆動用レーザ光源１１０から出射したレーザビームを照射することにより、ターゲット物質がプラズマ化する。このとき、生成されたプラズマからＥＵＶ光が放射される。以下において、このプラズマのことを、ＥＵＶ光生成プラズマという。
【００１６】
集光ミラー１０２は、プラズマから放射されたＥＵＶ光を集光して所望の方向に導く集光光学系として用いられている。図１において、破線は、ＥＵＶ光の光路の範囲を示している。集光ミラー１０２は、例えば、放物面、球面、回転楕円体形状の凹面、又は、複数の曲率を有する球面の反射面を有しており、その反射面には、所定の波長成分を選択的に反射する被膜が形成されている。例えば、ターゲット物質としてキセノンを用いる場合には、生成されたプラズマからＸ線や赤外線まで幅広く放射されるが、ＥＵＶ領域については、１１ｎｍや１３．５ｎｍ付近に強いピークが出るので、Ｍｏ（モリブデン）／Ｓｉ（シリコン）膜が形成された集光ミラー１０２を用いることにより、１３．５ｎｍ付近の波長成分を、高い効率で集光することができる。
【００１７】
ターゲット回収筒１２２は、ターゲット噴射ノズル１２１の噴射口に対向して配置されており、ターゲット噴射ノズル１２１から噴射されたターゲット物質１２３の内、プラズマ生成に寄与しなかったターゲット物質や、プラズマ生成の際に発生したデブリを回収する。
【００１８】
このようなチャンバ１００は、ゲートバルブ１０３及び１０４が設けられた接続部１０５を介して露光機と連結されている。ゲートバルブ１０３及び１０４は、チャンバ１００又は露光機のメンテナンス時等に使用される。接続部１０５は、真空ポンプ１０６によって排気されることにより、所定の圧力に維持されている。なお、真空ポンプ１０６は、真空ポンプ１０１と兼用としても良い。接続部１０５の内側には、アパーチャ（開口）１０７が形成された仕切りが配置されており、チャンバ１００において生成されたＥＵＶ光は、アパーチャ１０７を通過して露光機に入射する。その際には、ＥＵＶ光を通過させるために、上記ゲートバルブ１０３及び１０４を開いておく。
【００１９】
本実施形態においては、このようなＥＵＶ光源装置に対して、デブリによる集光ミラーの損傷を防止するための機構として、磁石１３０及び１３１並びに複数のＸ線管１３２をさらに設けている。本実施形態においては、磁石１３０及び１３１として電磁石を用いており、図１には、電磁石のコイルが、チャンバ１００の外側に、ターゲット噴射ノズル１２１及びターゲット回収筒１２２を中心として配置されている様子が示されている。なお、図１において、電磁石に電力を供給するための電源及び配線は省略されている。
【００２０】
図２は、磁石１３０及び１３１によって形成される磁場の様子を示す模式図である。図２に示すように、磁石１３０及び１３１を構成するコイルを、それぞれの中心軸が一致するように配置し、それらのコイルに同方向の電流を流すと、コイルの近傍においては磁束密度が高く、コイルの中間においては磁束密度が低い磁場が形成される。なお、図２に示す太線は、Ｚ軸に沿った磁場の強度を表している。
【００２１】
ＥＵＶ光生成プラズマから発生したデブリの内で、電荷を帯びた粒子（イオン）は、形成された磁場によりローレンツ力を受けて偏向する。例えば、図２に示すように、Ｚ軸と直交する方向（図２においては、マイナスＸ方向）の速度成分ｖＸを有する正イオンは、Ｚ軸を中心とする円の接線方向（図２においては、プラスＹ方向）に力Ｆを受ける。図３に示すように、そのような正イオンは、ＸＹ平面内において、回転する軌道を描いて運動する。一方、イオンが有するＺ方向の速度成分ＶＺは、磁場の作用をほとんど受けない。その結果、磁場中のイオンは、図２に示すような螺旋軌道を描きながら移動し、Ｚ軸付近にトラップされて、図１に示すターゲット回収筒１２２に回収される。
【００２２】
再び、図１を参照すると、複数のＸ線管１３２は、一部に開口が形成された集光ミラー１０２の裏側に配置されている。これらのＸ線管１３２は、開口を介して集光ミラー１０２の表側に向けてＸ線を出射する。その結果、ＥＵＶ光生成プラズマから発生したデブリに含まれている電荷を帯びていない中性粒子は、Ｘ線を照射されることによってイオン化（光電離）され、帯電粒子となる。なお、Ｘ線管の配置数は、図１に示すように２つでも良いし、それ以上でも良い。また、十分なＸ線照射範囲を確保できれば、１つでも構わない。
【００２３】
図１に示す一点鎖線は、Ｘ線管１３２によるＸ線の照射範囲を表している。Ｘ線管１３２は、プラズマから発生した中性粒子が集光ミラー１０２に達する前にイオン化されるように、少なくともＥＵＶ光生成プラズマ１３３付近と集光ミラー１０２との間にＸ線を照射するように配置されている。また、本実施形態において、各Ｘ線管１３２の照射方向は、Ｘ線が中性粒子に万遍なく照射されるように、Ｘ線の照射範囲の中心付近にＥＵＶ光生成プラズマ１３３が来るように定められている。
【００２４】
Ｘ線を照射されることによりイオン化された帯電粒子は、磁石１３０及び１３１によって形成された磁場の作用によりトラップされ、ターゲット回収筒１２２に回収される。なお、帯電粒子がトラップされる原理については、図２及び図３を用いて説明したのと同様である。
【００２５】
このように、本実施形態によれば、中性粒子にＸ線を照射してイオン化するので、チャンバ内に形成された磁場の作用によりデブリを高効率でトラップし、回収することができる。従って、デブリによる集光ミラーへのダメージを低減して、集光ミラーを大幅に長寿命化することができる。それにより、ＥＵＶ光源装置のランニングコストを抑制することが可能になる。また、デブリを回収することによりチャンバ内に漂うガスを低減できるので、チャンバ内の真空度を上げてＥＵＶ光の集光効率を上げることが可能になる。或いは、真空ポンプの排気能力を抑えることができるので、ＥＵＶ光源装置を低コストで構成することが可能にある。
【００２６】
ここで、本実施形態においては、Ｘ線を用いて中性粒子を光電離したが、ターゲット物質の種類に応じて、適切な波長を有する他の電磁波を用いることもできる。例えば、キセノンターゲットを用いる場合には、約９０ｎｍ以下の波長であれば中性粒子を光電離することができる。従って、その場合には、Ｘ線管の替わりに、９０ｎｍ以下の紫外線を発生する光源を用いても良い。
また、磁石１３０及び１３１としては、必要な強さの磁場を形成できれば、本実施形態におけるように電磁石（超伝導磁石）を用いても良いし、永久磁石を用いても良い。
【００２７】
図４は、本発明の第２の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の構成を示す模式図である。本実施形態においては、Ｘ線管１３２を、ＥＵＶ光生成プラズマ１３３と集光ミラー１０２との間に配置している。また、本実施形態においては、ＥＵＶ光生成プラズマ１３３と集光ミラー１０２との間を重点的にＸ線照射できるように、各Ｘ線管１３２の照射方向は、Ｘ線の照射範囲の端にＥＵＶ光生成プラズマ１３３が来るように定められている。その他の構成については、図１に示すＥＵＶ光源装置と同様である。
【００２８】
図５は、本発明の第３の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の構成を示す模式図である。
先に説明した第１及び第２の実施形態においては、レーザビームの光路と、ターゲット物質の軌道と、Ｘ線管の配置とが同一平面上に来るように図示されていたが、これらは必ずしも同一平面上にある必要はない。例えば、図５に示すように、ターゲット物質１２３をＹ方向（紙面の裏側から表側に向かう方向）に向けて噴射させても良い。また、本実施形態においては、ＥＵＶ光生成プラズマ１３３と集光ミラー１０２との間をより重点的にＸ線照射できるように、各Ｘ線管による照射方向を、出射したＸ線の中心軸が集光ミラー１０２を通るように定めている。
【００２９】
次に、本発明の第１〜第３の実施形態における複数のＸ線管及び磁石の配置のバリエーションについて説明する。なお、本発明においては、Ｍｏ／Ｓｉの多層膜が形成された反射面を集光ミラーの表側（表面）とする。即ち、その反対側の面が裏側若しくは背面である。また、集光ミラーの外側とは、ミラーの縁よりも遠い位置を示す。
図６は、Ｘ線管１３２の配置例を説明するための図である。図６の（ａ）は、集光ミラー１０２の裏面から見た配置を示しており、図６の（ｂ）は、集光ミラーの側方から見た配置を示している。
【００３０】
図６の（ａ）に示すように、チャンバ１００内には、３つ以上のＸ線管１３２を配置しても良い。その際には、複数のＸ線管を集光ミラー１０２の外側に配置しても良いし（Ｘ線管１３２ａ）、複数のＸ線管を集光ミラー１０２の裏側に配置しても良いし（Ｘ線管１３２ｂ）、その両方に配置しても良い。図６の（ｂ）に示すように、Ｘ線管を集光ミラーの裏側に配置する場合には、集光ミラー１０２の内でＸ線を通過させる領域に開口１３２ｃを形成すれば良い。
【００３１】
図７及び図８は、磁石１３０及び１３１の配置例を説明するための図である。
ここで、先に説明した第１〜第３の実施形態においては、２つの磁石１３０及び１３１をチャンバ１００の外部に配置している。この配置のメリットとして、磁石１３０及び１３１として永久磁石を用いる場合に、磁石がチャンバ内における不純物源となるおそれがないこと、磁石１３０及び１３１として電磁石を用いる場合に、冷却用の水配管や電流ケーブル等をチャンバ内に配置する必要がないこと等が挙げられる。しかしながら、この配置においては、磁石１３０及び１３１とＥＵＶ光生成プラズマ１３３との距離が遠くなるので、ＥＵＶ光生成プラズマ１３３周辺において十分な強さの磁場を形成するために、磁石１３０及び１３１を大型化する必要が生じる場合がある。
【００３２】
図７は、磁石１３０及び１３１をチャンバ１００の内部に配置した例を示している。このような配置によれば、磁石１３０及び１３１とＥＵＶ光生成プラズマ１３３との距離が近くなるので、小型の磁石を使用できるというメリットがある。
図８は、チャンバ１００の壁面の一部をフランジ状とすることにより、磁石１３０及び１３１によってチャンバ壁の一部を構成する例を示している。このような配置によれば、磁石１３０及び１３１として電磁石を用いる場合に、磁石をＥＵＶ光生成プラズマ１３３に近づけることができ、且つ、水配管や電流ケーブル等をチャンバ外に配置することができるというメリットがある。
このように、磁石１３０及び１３１の配置は、使用する磁石の種類や必要な磁場の強さ等の要素に応じて適宜選択することができる。
【００３３】
図９は、本発明の第４の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の構成を示す模式図である。本実施形態においては、デブリに含まれる中性粒子をイオン化するために、電子銃を用いて中性粒子に電子を供給する。
図９に示すように、本実施系形態に係るＥＵＶ光源装置には、図１に示すＸ線管１３２の替わりに、電子銃１４０及び金属板１４１が設けられている。その他の構成については、図１に示すＥＵＶ光源装置と同様である。
【００３４】
ここで、図１０を参照すると、電子銃１４０から磁力線の向きに電子を放出すると、電子は、ローレンツ力によって磁力線に巻きつくように運動する。そのため、電子はあまり拡散することなくＥＵＶ光生成プラズマ１３３の周辺を移動し、その際に、プラズマから飛来する中性粒子と衝突する。その結果、イオン化された帯電粒子が、磁石１３０及び１３１によって形成された磁場の作用によりトラップされる。
【００３５】
本実施形態においては、電子供給源の一例として電子銃１４０を用いているが、その他の電子供給源を用いても良い。また、電子銃１４０から放出された電子を受けるために、チャンバ１００内に金属板１４１が配置されているが、電子をチャンバ壁面で受けても良く、その場合には、金属板１４１は設けなくても良い。
【００３６】
図１１は、図９に示すＥＵＶ光源装置の変形例を示す模式図である。図１１に示すＥＵＶ光源装置においては、ターゲット物質１２３をＹ方向に向けて噴射している。このように、レーザビームの光路及びターゲット物質の軌道を含む平面（ＸＹ平面）に対して垂直に電子銃を配置することにより、電子銃の大きさや配置の自由度を増すことができる。
【００３７】
図１２は、本発明の第５の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の構成を示す模式図である。本実施形態においては、デブリに含まれる中性粒子をイオン化するために、中性粒子にプラズマを衝突させて電子を供給する。そのため、ＥＵＶ光生成プラズマとは別に、中性粒子をイオン化するためのプラズマ（電離用プラズマ）をさらに生成する。
【００３８】
図１２に示すように、本実施形態に係るＥＵＶ光源装置は、図１１に示すチャンバ１００、並びに、電子銃１４０及び金属板１４１の替わりに、チャンバ２００及びマイクロ波導波管２０２を有している。チャンバ２００には、磁石１３０の中央の位置に、電離用プラズマ２０３の生成が行われるガラス管（石英管）２０１が設けられている。その他の構成については、図１１に示すＥＵＶ光源装置と同様である。また、図１２において、ターゲット物質１２３は、Ｙ方向に向けて噴射されている。
【００３９】
図１３は、図１２に示すマイクロ波導波管２０２の一部を拡大して示している。図１３に示すように、マイクロ波導波管２０２を磁石１３０の上方に設置し、石英窓２０２ａを介してマイクロ波を伝播させることにより、チャンバ２００内にマイクロ波放電を生じさせる。それによって生じた電離用プラズマ２０３は、磁石１３０及び１３１によって形成された磁場の勾配により、磁場の弱い方向、即ち、ＥＵＶ光生成プラズマ１３３の方向に移動する。その間に、電離用プラズマ２０３は、ＥＵＶ光生成プラズマ１３３から飛来する中性粒子と衝突し、それをイオン化させる。
ここで、マイクロ波放電は、マイクロ波の周波数ωが、電子と中性粒子との衝突周波数νに近いほど発生し易くなる。反対に、マイクロ波の周波数ωが衝突周波数νと比較して大きい場合（ω＞＞ν）には、マイクロ波放電は発生し難くなる。
【００４０】
或いは、マイクロ波放電を起こさせるために、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ：electron cyclotron resonance）を利用しても良い。即ち、磁場において、電子は磁力線に巻きつくように回転しながら移動する（サイクロトロン運動）。この回転の速さに合わせた周波数ωを有するマイクロ波を入射することにより、交流電場を磁場に印加すると、電子サイクロトロン共鳴と呼ばれる現象が発生する。それにより、電子が有効に加速されて大きなエネルギーを与えるようになるので、プラズマを発生させることができる。ここで、Ｂを磁束密度とし、ｍｅを電子の質量とすると、電子サイクロトロン周波数ｆは、ｆ＝ｅＢ／（２πｍｅ）＝２．７９９×１０６×Ｂによって表される。例えば、磁束密度が３０００ガウス程度であれば、ｆ＝９ＧＨｚ程度のマイクロ波を負荷すれば良い。このようなＥＣＲプラズマにおいては、１０−４Ｔｏｒｒ〜１０−２Ｔｏｒｒ（０．０１３３Ｐａ〜１．３３Ｐａ）の下で、電子温度はＴｅ＝５ｅＶ〜１５ｅＶ程度、電子密度は１０１１〜１０１２程度となる。
【００４１】
さらに、図１２に示すように、集光ミラー１０２に正の電位を与えても良い。それにより、イオンの衝突（ＥＵＶ光生成プラズマから飛来する高速イオン以外のイオン）を防止することができる。
【００４２】
図１４は、図１２に示すＥＵＶ光源装置の変形例を示す模式図である。この変形例においては、マイクロ波導波管２１０を、ＥＵＶ光生成プラズマ１３３付近に配置することにより、ＥＵＶ光生成プラズマ１３３と集光ミラー１０２との間に電離用プラズマ２０３を生成する。それにより、ＥＵＶ光生成プラズマから飛来する荷電粒子及び中性粒子を含む高速粒子が集光ミラー１０２に衝突するのを防ぐことができる。また、ＥＵＶ光生成プラズマから飛来する中性粒子は、電離用プラズマ２０３を通過するときにイオン化され、磁場の作用によってトラップされるので、やはり、集光ミラー１０２に衝突するのを防ぐことができる。
【００４３】
図１５は、本発明の第６の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の構成を示す模式図である。本実施形態においては、マイクロ波の替わりに、高周波を用いて電離用プラズマ２０３を生成する。その一例として、ヘリコン波を用いる場合について説明する。
図１５に示すＥＵＶ光源装置は、図１２に示すマイクロ波導波管２０２の替わりに、高周波電源に接続されたヘリコン波励起用アンテナ２２０を有している。その他の構成については、図１２に示すＥＵＶ光源装置と同様である。また、図１６は、ヘリコン波励起用アンテナ２２０を拡大して示している。図１６に示すように、ヘリコン波励起用アンテナ２２０は、ガラス管２０１を囲むように配置されている。
【００４４】
ヘリコン波プラズマを発生させるためには、高周波電源により、例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波をヘリコン波励起用アンテナ２２０に印加すると共に、磁石（電磁石）１３０により、例えば、１０００ガウス又はそれ以下の磁場をガラス管２０１内に形成する。これにより、ガラス管２０１内にヘリコン波プラズマが発生する。典型的には、直径５ｃｍの石英管の周囲にアンテナを配置した場合に、アルゴン（Ａｒ）０．４７Ｐａの雰囲気中で１０００ガウスの磁場を印加すると、電子温度約４ｅＶ、電子密度２Ｅ１３ｃｍ−３〜３Ｅ１３ｃｍ−３程度のプラズマが形成される。
【００４５】
このようにして生成された電離用プラズマ２０３は、磁石１３０及び１３１によって形成される磁場の作用によりＥＵＶ光生成プラズマ１３３付近まで移動し、ＥＵＶ光生成プラズマから飛来する中性粒子と衝突し、それをイオン化させる。
【００４６】
図１７は、図１５に示すＥＵＶ光源装置の変形例を示す模式図である。この変形例においては、ガラス管２０１にコイル２３０を１周〜２周程度巻きつけ、それを高周波電源に接続することにより、電離用プラズマとして誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：inductively coupled plasma）を生成する。
【００４７】
図１８は、本発明の第７の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の構成を示す模式図である。本実施形態においては、ジャイロトロンを用いて電離用プラズマを生成する。
ここで、ジャイロトロンとは、相対論的効果による電子の質量変化を利用した「サイクロトロン共鳴メーザー作用」を発振原理とするミリ波・サブミリ波光源のことである。その動作の特徴としては、（１）ビーム効率３０％〜５０％に至る高効率動作が可能であること、（２）高エネルギー大電流電子ビームの注入による高出力動作が可能であること、及び、（３）サイクロトロン周波数の設定を変えることにより、波長可変性を達成できることが挙げられる。このような電子サイクロトロン波帯（ミリ波帯）の高周波を用いることにより、あたかもレーザ光線のように所望の位置に電磁波を入射することができるので、局所的にプラズマ加熱することができるという利点がある。また、電磁場発生装置をチャンバから離して設置できることも大きな利点である。なお、ジャイロトロンの詳細については、日本原子力発電所、那珂研究所「ジャイロトロンの仕組み」、２００４年８月１８日検索、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.naka.jaeri.go.jp/rfkanetu/gyrotron.htm＞、及び、出原敏孝、「高出力遠赤外線による大気圏・環境リモートセンシング」、電子情報通信学会、２００４年８月１８日検索、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.ieice.org/jpn/books/kaishikiji/200110/20011001-4.html＞を参照されたい。
【００４８】
図１８に示すＥＵＶ光源装置は、図１５に示すチャンバ２００の替わりに、チャンバ２４０を有している。チャンバ２４０の磁石１３０側にはガラス管２４１が設けられており、その一部には、電磁波を透過させる窓（ダイヤモンド窓）２４２が設けられている。また、チャンバ２４０の外部には、ジャイロトロンシステム２４３及び伝送系２４４が配設されている。なお、本実施形態に係るＥＵＶ光源装置におけるその他の構成については、図１５に示すＥＵＶ光源装置と同様である。
【００４９】
ジャイロトロンシステム２４３において発生したミリ波帯の電磁波は、伝送系２４４及び窓２４２を介して、チャンバ２４０内に入射する。この電磁波２４５によって、チャンバ２４０内の所望の位置に電離用プラズマ２０３を発生させ、ＥＵＶ光生成プラズマから飛来する中性粒子をイオン化させる。
【００５０】
図１９は、本発明の第８の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の構成を示す模式図である。図１９に示すＥＵＶ光源装置は、図１に示すＥＵＶ光源装置に対して、複数のＸ線管１３２を、集光ミラー１０２から見てＥＵＶ光生成プラズマよりも遠くに配置したものである。その他の構成については、図１に示すＥＵＶ光源装置と同様である。
このような位置に複数のＸ線管１３２を配置することにより、ＥＵＶ光生成プラズマの影となってＸ線が照射されない領域を減らすことができる。また、この配置により、Ｘ線管１３２から放射されたＸ線は、集光ミラー１３２によって反射され、同じ領域を再度通過するので、より高い確率で中性粒子をイオン化できるようになる。
【００５１】
図２０は、本発明の第９の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の構成を示すブロック図である。本実施形態においては、生成されたＥＵＶ光に含まれる波長成分を用いて中性粒子をイオン化する。
ここで、チャンバ１００内において発生したＥＵＶ光には、露光に用いられる波長成分（例えば、１３．５ｎｍ付近）の他にも、様々な波長成分が含まれる。それらの波長成分は、集光ミラー１０２によって集光されることなく拡散して減衰する。そこで、本実施形態においては、そのような波長成分の内で、発生したデブリの内の中性粒子を光電離することができる波長成分を利用する。例えば、キセノンターゲットを用いる場合には、９０ｎｍ以下の波長成分であれば、中性粒子のイオン化に利用できる。
【００５２】
図２０に示すＥＵＶ光源装置は、図１に示すＸ線管１３２の替わりに、反射ミラー２５０を有している。その他の構成については、図１に示すＥＵＶ光源装置と同様である。反射ミラー２５０の反射面には、例えば、９０ｎｍ付近の波長成分を高い効率で反射する被膜が形成されている。反射ミラー２５０は、集光ミラー１０２によって集光されたＥＵＶ光の光路を避けつつ、ＥＵＶ光生成プラズマから放射された所定の波長成分を、再びＥＵＶ光生成プラズマ１３３付近に反射できる位置及び向きに配置されている。なお、図２０に示す二点鎖線は、反射ミラー２５０への入射光及び反射光の光路を示している。反射ミラー２５０によって反射された波長成分を照射されることにより、ＥＵＶ光生成プラズマから飛来する中性粒子はイオン化され、その結果、磁石１３０及び１３１によって形成される磁場の作用によりトラップされる。
【００５３】
このような反射ミラーを用いて中性粒子をイオン化する構成は、先に説明した第１〜第８の実施形態と組み合わせても良い。それにより、他の実施形態における中性粒子のイオン化効率をさらに高めることができる。
【００５４】
図２１は、本発明の第１０の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の構成を示す模式図である。図２１に示すＥＵＶ光源装置は、図１に示すＥＵＶ光源装置に対して、シールド（遮蔽）用ガスを導入するガスシールド装置２６０をさらに設けたものである。シールド用ガスとしては、例えば、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、二酸化炭素（ＣＯ２）等が用いられる。その他の構成については、図１に示すＥＵＶ光源装置と同様である。
【００５５】
本実施形態において、ガスシールド装置２６０は、集光ミラー１０２の裏側に配置されており、集光ミラー１０２に形成された開口を介してシールド用ガスを集光ミラー１０２の表側に噴射する。それにより、ＥＵＶ光生成プラズマと集光ミラーとの間にシールド用ガスが導入され、集光ミラー１０２がＥＵＶ光生成プラズマ１３３からシールドされる。その結果、デブリが集光ミラー１０２に衝突してミラーを損傷するのを防止することができる。
【００５６】
図２２は、図２１に示すＥＵＶ光源装置の変形例を示す模式図である。この変形例においては、ガスシールド装置２７０を、ターゲット噴射ノズル１２１及びターゲット回収筒１２２近傍に配置することにより、シールド用ガスがターゲット物質１２３の軌道に沿って流れるようにしている。それにより、ＥＵＶ光生成プラズマから発生したデブリが集光ミラー１０２側に飛来するのを防止することができる。
【００５７】
本実施形態においては、Ｘ線管を用いた集光ミラーの損傷防止機構に対して、ガスシールド装置を付加する構成について説明したが、第２〜第９の実施形態において説明したように、Ｘ線管を用いた他の集光ミラー損傷防止機構や、電子銃やプラズマや反射ミラーを用いた集光ミラー損傷防止機構に対しても、同様にガスシールド装置を付加することができる。
【００５８】
以上説明した本発明の第１〜第１０の実施形態においては、チャンバ内に磁場を形成することによりデブリをトラップしているが、磁石の配置や、それによって形成される磁場の形状は、上記の実施形態において説明したものに限られない。例えば、集光ミラーを包み込むように電磁石のコイルを配置することにより、ベースボール磁場を形成しても良い。また、電磁石を用いる場合には、コイルに定常的に電流を供給することによって定常磁場を発生させても良いし、駆動用レーザ光源の動作と同期して、パルス磁場を発生させても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、ターゲットにレーザビームを照射することによりＥＵＶ光を発生する光源装置において利用することが可能である。さらに、本発明は、そのような光源装置を用いた露光装置において利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の構成を示す模式図である。
【図２】図１に示す磁石によって形成される磁場の様子を示す模式図である。
【図３】磁場の作用によりトラップされるイオンの軌道を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の構成を示す模式図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の構成を示す模式図である。
【図６】Ｘ線管の配置例を示す図である。
【図７】磁石をチャンバ内に配置する例を示す図である。
【図８】磁石によってチャンバ壁の一部を構成する例を示す図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の構成を示す模式図である。
【図１０】電子銃から放出された電子の磁場における軌道を説明するための図である。
【図１１】図９に示すＥＵＶ光源装置の変形例を示す模式図である。
【図１２】本発明の第５の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の構成を示す模式図である。
【図１３】図１２に示すマイクロ波導波管の一部を拡大して示す図である。
【図１４】図１２に示すＥＵＶ光源装置の変形例を示す模式図である。
【図１５】本発明の第６の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の構成を示す模式図である。
【図１６】図１５に示すヘリコン波励起用アンテナを拡大して示す図である。
【図１７】図１５に示すＥＵＶ光源装置の変形例を示す模式図である。
【図１８】本発明の第７の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の構成を示す模式図である。
【図１９】本発明の第８の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の構成を示す模式図である。
【図２０】本発明の第９の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の構成を示す模式図である。
【図２１】本発明の第１０の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の構成を示す模式図である。
【図２２】図２１に示すＥＵＶ光源装置の変形例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６１】
１００、２００、２４０…チャンバ、１００ａ、１０２ａ、２４２…窓、１０１、１０６…真空ポンプ、１０２…集光ミラー、１０３、１０４…ゲートバルブ、１０５…接続部、１０７…アパーチャ、１１０…駆動用レーザ光源、１１１…照射光学系、１２０…ターゲット噴射装置、１２１…ターゲット噴射ノズル、１２２…ターゲット回収筒、１２３…ターゲット物質、１３０、１３１…磁石、１３２、１３２ａ、１３２ｂ…Ｘ線管、１３３…ＥＵＶ光生成プラズマ、１４０…電子銃、１４１…金属板、２０１、２４１…ガラス管（石英管）、２０２、２１０…マイクロ波導波管、２０２ａ…石英窓、２０３…電離用プラズマ、２２０…ヘリコン波励起用アンテナ、２３０…コイル、２４３…ジャイロトロンシステム、２４４…伝送系、２４５…電磁波、２５０…反射ミラー、２６０、２７０…ガスシールド装置
【図２】
2006080255.tif 000003
【図６】
2006080255.tif 000004
【図１６】
2006080255.tif 000005
【図１７】
2006080255.tif 000006
【図１】
2006080255.tif 000007
【図３】
2006080255.tif 000008
【図４】
2006080255.tif 000009
【図５】
2006080255.tif 000010
【図７】
2006080255.tif 000011
【図８】
2006080255.tif 000012
【図９】
2006080255.tif 000013
【図１０】
2006080255.tif 000014
【図１１】
2006080255.tif 000015
【図１２】
2006080255.tif 000016
【図１３】
2006080255.tif 000017
【図１４】
2006080255.tif 000018
【図１５】
2006080255.tif 000019
【図１８】
2006080255.tif 000020
【図１９】
2006080255.tif 000021
【図２０】
2006080255.tif 000022
【図２１】
2006080255.tif 000023
【図２２】
2006080255.tif 000024