(57)【要約】      （修正有）【課題】極端紫外光発生装置における高効率でしかもコンパクト、低価格なデブリ回収装置を提供する。【解決手段】極端紫外光発生装置において、バルク高温超伝導体とパルス磁場発生用のコイルを極低温に冷却できるようにした構造体による磁場発生装置とその磁場発生装置の磁力線の通る中心軸を中空とし、駆動用レーザ光とマイクロ波の導波管となるようにする。ＥＵＶ光を発生するプラズマ近傍が、マイクロ波の開放共鳴領域内になるように、マイクロ波の反射鏡をプラズマ発生点に対して磁場発生装置と反対側に適切に配置し、磁場とマイクロ波によるＥＣＲ共鳴により、中性デブリをほぼ完全にイオン化し、デブリのプラズマ閉じ込め、そして、磁場発生装置の中空部へのデブリの移動による高効率でしかもコンパクト、低価格なデブリ回収装置を実現する。【選択図】図２
2011187907.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス電磁石コイルとバルク高温超伝導体とそれらを一体化する構造体とデブリ回収面とその構造体全体を冷却する冷凍機とからなる極端紫外光源におけるデブリ回収装置
【請求項２】
パルス電磁石コイルとバルク高温超伝導体とそれらを一体化する構造体において、磁束の通る中心軸にそった中空構造部をマイクロ波導波管とデブリ回収面とした請求項１記載のデブリ回収装置
【請求項３】
マイクロ波反射鏡と請求項２記載のマイクロ波導波管によりマイクロ波共振器を構成することを特徴とする請求項１記載のデブリ回収装置
【請求項４】
請求項３記載のマイクロ波反射鏡に近いマイクロ波導波管の端面をホーン形状とし、その反対の端面をレーザ光は透過するがマイクロ波は反射する部材とすることを特徴とする請求項１記載のデブリ回収装置
【請求項５】
請求項２記載の中空構造部にガス導入口とガス排気口を設け、中空構造部内にガスの流れをつくることを特徴とする請求項１記載のデブリ回収装置
【請求項６】
請求項４記載のレーザ光は透過するがマイクロ波は反射する部材において、レーザ光を透過する材質にレーザ光の波長より十分広く、マイクロ波の波長より十分狭い間隔で金属薄膜のストライプを平行にコーティングしたことを特徴とする請求項１記載のデブリ回収装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、露光装置などの光源に用いられる極端紫外光（以後ＥＵＶ光と呼ぶ）発生装置におけるデブリを回収するための装置に関するものである。
【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いて、３０ｎｍ以下の微細加工が要求されるようになり、波長１３ｎｍ程度のＥＵＶ光と縮小投影反射光学系とを組合わせた露光装置が開発されている。
有力なＥＵＶ光源として、ターゲット（例えば、錫Ｓｎ）にレーザービーム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）光源があり、数十ワット以上のパワーが要求されるＥＵＶ光を利用するリソグラフィ用の光源として期待されている。
ＬＰＰ方式によるＥＵＶ光の生成原理は、真空チャンバー内において、ターゲット物質に駆動用レーザ光源からのレーザ光を集光照射することにより、ターゲット物質をプラズマ化し、ＥＵＶ光を含む様々な波長の光を放射させる。そこから、所定のＥＵＶ光（例えば、１３．５ｎｍ付近の光）を選択的反射集光する。例えば、モリブデンとシリコンを交互に積層した膜を反射膜とした集光ミラーにより、プラズマから放射される光の中から所望の波長成分だけを選択的に反射集光し、露光装置等に出力するのである。
ここで問題となるのは、プラズマ生成時に放出される高速イオン粒子や高速中性粒子等のデブリと呼ばれる飛散物の集光ミラーへの影響である。集光ミラーはプラズマ近傍に設置されているため、デブリによりミラーの反射面が損傷あるいは劣化し、必要とする反射率を長期間維持することが困難になる。そのため、ＥＵＶ光源としての性能低下、ひいては、集光ミラーの短期交換等、ＥＵＶ露光システム運用上の問題が発生する。
【先行技術文献】
【０００３】  このような問題を解決するために、特許文献１では、ターゲット物質がプラズマ化する近傍に磁場をかけ、イオン粒子をその磁場でトラップして、ＥＵＶ集光ミラーへの衝突を防いだり、上記磁場内に適当なマイクロ波やＲＦ波を導入することにより、中性粒子をイオン化し磁場トラップされるようにするなどの方法を提示している。さらに、特許文献２では、ターゲット物質のプラズマから放射されるデブリの強度分布がターゲット物質への駆動用レーザ光の入射方向に対向する方向に強くなることを考慮し、駆動用レーザ光入射方向と並行もしくは略平行に磁力線が発生するような磁場を付加する方法を提示している。
【文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−８０２５５
【特許文献２】特開２００９−２６００１９
【非特許文献３】理研シンポジウム「高周波ＥＳＲ」講演要旨集  平成３年１２月２４日  Ｐ．３８−Ｐ．５５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  特許文献１、２で提案している磁場発生装置は、非常に大型で高価なものになり実用化の障害となる。また特許文献２の主張から、駆動用レーザ光の光軸、付加する磁場の磁力線方向、付加するマイクロ波の進行方向、発生デブリにおけるイオン化粒子の回収方向等、すべて同一の方向が最適としているが、同一方向にする手段が明示されていない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  上記課題を解決するために、バルク高温超伝導体とパルス磁場発生用のコイルを極低温に冷却できるようにした磁場発生装置とその磁場発生装置の磁力線の通る中心軸を中空とし、駆動用レーザ光とマイクロ波の導波管となるようにする。そこで、ＥＵＶ光の発生するプラズマ近傍が、マイクロ波の開放共鳴領域内になるように、マイクロ波の反射鏡をプラズマ発生点に対して磁場発生装置と反対側に適切に配置し、磁場とマイクロ波によるＥＣＲ共鳴により、中性デブリをほぼ完全にイオン化し、デブリのプラズマ閉じ込め、そして、磁場発生装置の中空部への移動によるデブリ回収装置を実現する。
【発明の効果】
【０００７】  磁場発生装置内のパルス磁場発生用コイルを７０Ｋ以下に冷却することにより、コイル抵抗が室温に比べて数分の１になり、φ５０ｍｍ×１００ｍｍ程度のコンパクトなコイルで適当なパルス幅（例えば１秒）で最大磁場数Ｔ（例えば３Ｔ程度）の磁場を既存の自動車用バッテリーのようなＤＣ電源と直流電流遮断器によるスイッチングで発生可能である。その際、磁場発生装置内にある７０Ｋ以下に冷却されたバルク高温超伝導体が、その発生磁場をある程度（例えば２．５Ｔ程度）捕捉保持するため、その後もバルク高温超伝導体が７０Ｋ以下である限り２．５Ｔ程度の磁場が定常磁場として維持される。その磁場の影響範囲内（例えば、１．５Ｔの磁場強度近傍）が、プラズマ発生点になるようにし、また、マイクロ波の反射鏡をプラズマ発生点に対して磁場発生装置と反対側に配置することにより、マイクロ波のエネルギーが、磁場発生装置とマイクロ波の反射鏡との間に閉じ込められ、プラズマ発生点近傍の中性デブリを効率よくイオン化できる。また、バルク高温超伝導体とパルス磁場発生用のコイルを内臓した構造体の中軸部を中空にすることにより、その極低温中空表面をデブリ吸着回収面として利用できる。更に、非特許文献３に記述されている特殊な反射膜を利用することにより、レーザ光を通過させ、偏光したマイクロ波を反射できるため、その構造体の中軸部をマイクロ波の共鳴器の一部として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】特許文献１の実施例による極端紫外光発生装置の説明図
【図２】本発明の実施例を応用したデブリ回収装置の説明図
【図３】非特許文献３に記述されている偏光したマイクロ波を反射できる反射膜の説明図
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【０００９】以下、本発明の実施例を図１、図２、図３に基づき説明する。
図１（特許文献１の図）により、極端紫外光発生装置の概略を説明する。
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。
チャンバ１００の内部は、真空ポンプ１０１によって排気され、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。チャンバ１００および後述する集光ミラー１０２には、窓１００ａおよび開口窓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および開口窓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。
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）や錫（Ｓｎ）が用いられる。たとえば錫（Ｓｎ）では、液化してターゲット噴射ノズル１２１から、図の下方へ噴射される。
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、このプラズマ近傍をＥＵＶ光生成プラズマ領域１３３と呼ぶ。
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。破線は、ＥＵＶ光の光路の範囲を示している。集光ミラー１０２の反射面には、所定の波長成分を選択的に反射する皮膜が形成されている。例えば、モリブデン（Ｍｏ）／シリコン（Ｓｉ）の多層膜を利用した場合、１３．５ｎｍ付近の波長成分を高い効率で反射集光することができる。
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。
このようなチャンバ１００は、ゲートバルブ１０３および１０４が設けられた接続部１０５を介して露光器と連結されている。ゲートバルブ１０３および１０４は、チャンバ１００または露光器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。接続部１０５の内側には、アパーチャ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を通過して露光器に入射する。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および１０４を開いておく。
さらに、デブリによる集光ミラー１０２の損傷を防止するための機構として、ターゲット物質がプラズマ化する近傍に磁石１３０および１３１で磁場をかけ、イオン粒子をその磁場にトラップして、集光ミラー１０２への衝突を防いだり、マイクロ波導波管２１０により、上記磁場内に適当なマイクロ波を導入することにより中性粒子をイオン化し、それらも磁場トラップされるようにしている。【００１０】  図２は本発明の実施例である。図１の集光ミラー１０２における開口窓１０２ａ部分に本発明の主要部を挿入している形となっている。即ち、集光ミラー１０２Ａの中心に本発明の主要部である構造体２４０が挿入されている。この配置は、特許文献２と同様に、付加磁石による磁力線の方向が、駆動用レーザ光の光軸と平行あるいは略平行にするためである。構造体２４０は、熱伝導の良い金属材、例えば銅（Ｃｕ）やアルミニュウム（Ａｌ）で構成され、内部にパルス電磁石コイル２２０とバルク高温超伝導体２３０が構造体と充分に熱接触するように内包されている。ここで、構造体２４０は、冷凍機２６０からの冷媒が冷却パイプ２６１を流れることにより、冷却される。例えば、その冷媒が６５Ｋとすると、構造体２４０、パルス電磁石コイル２２０、バルク高温超伝導体２３０は、略６５Ｋに冷却される。略６５Ｋのパルス電磁石コイル２２０が、例えば、１，０００ターンで抵抗値が０．１Ωとすると、４０Ｖの大容量のＤＣバッテリと適当な大電流遮断器を利用して、１秒間通電すると、１，０００ターン、４００Ａによるパルス磁場がパルス電磁石コイル２２０の内部に１秒程発生する。この場合、概略、コイル内部に３Ｔ程度の磁場が発生する。この時、発生磁場とコイル電流との相互作用でコイルが破壊しないように、バックアップリング２２１でコイルの径方向外側への応力を押さえると良い。この磁場は、その磁力線の通り道に配置されたバルク高温超伝導体２３０に大部分が捕捉され、バルク高温超伝導体が６５Ｋに維持されている限り、コイルに電流が流れなくても、この捕捉磁場は維持される。ここで、バルク高温超伝導体が温度上昇しないように、パルス電磁石コイルとは熱絶縁されている必要があり、例えば、空隙２３１を真空状態なるようにしておくと良い。一方、この構造体の中心軸にそった中空部１１２は、磁力線（磁場）の通り道であるとともに、駆動用レーザ光源１１０Ａと照射光学系１１１Ａからの駆動レーザ光の通り道ともなり、ターゲット噴射ノズル１２１Ａからのターゲット物質１２３ＡにＥＵＶ光生成プラズマ領域１３３Ａで、その駆動レーザ光を照射する。この時生ずるイオン化デブリは、その付近の磁力線（磁場）に巻きつくようにトラップされ、レーザ光源方向への速度成分をもつ粒子は、中空部１１２へと移動する。その中空部１１２の表面は、略６５Ｋに冷却された表面のため、イオン化デブリのクライオ吸着面となる。あるいは、イオン化デブリと反応するガス、例えば、塩素ガス（Ｃｌ２）をガス導入管２９０から導入し、排気口２９１から全体のチャンバ１００Ａに対して、作動排気することにより、イオン化デブリと反応し、その塩化物ガスとしてチャンバー外へ排気することも可能である。またこのガスをデブリが吸着した中空部１１２の��面のクリーニングガスとしても利用できる。【００１１】  ＥＵＶ光生成プラズマ領域１３３Ａでターゲット物質から発生するデブリの中には中性の粒子もあるため、そのようなデブリは、上記機構によりトラップされない。そこで、中性デブリをイオン化するために、中空部１１２の内表面が良導体であるので、そこをマイクロ波導波管２１０Ａとして利用し、マイクロ波アンテナ２１１から、マイクロ波導波管２１０Ａへマイクロ波を導入する。ここで、このマイクロ波導波管２１０ＡのＥＵＶ光生成プラズマ領域側の端末をホーン形状２７０とし、そのホーン形状２７０とＥＵＶ光生成プラズマ領域１３３Ａを挟んで反対側にマイクロ波反射鏡２７１を配置することにより、その間にマイクロ波エネルギーが溜まるようにする。さらに、マイクロ波導波管のホーン形状２７０とは反対側の端面をレーザ光は通過するが、マイクロ波は反射する特殊反射鏡２８０で塞ぐことにより、マイクロ波エネルギーが、この端面から散逸しないようにできる。たとえば、そのような特殊反射鏡として、図３（非特許文献３の図）のような金薄膜ストライプ３００のストライプ間隔をレーザ光の波長より充分広く、マイクロ波の波長より充分狭い間隔ｄでレーザ光を透過するガラス材にコーティングしたものがある。この場合、ストライプの方向にマイクロ波の偏光面がある場合、この面でマイクロ波は反射する。このようにして、ＥＵＶ光生成プラズマ領域１３３Ａには、適当な磁場とマイクロ波エネルギーが供給されるため、ＥＣＲ共鳴により高密度の電子プラズマが発生し、それらの電子と中性デブリとの相互作用により、中性デブリがイオン化される。またマイクロ波周波数を適当に調整することにより、ガス導入管２９０から導入されるガス、例えば、塩素ガス（Ｃｌ２）のイオン化を促進できる。【００１２】  ＥＵＶ光生成プラズマ領域１３３Ａでの磁力線（磁場）の極端な拡散を防ぐため、マイクロ波反射鏡２７１の裏側に、軟磁性体２７２あるいは、磁極配置を磁場を強化する方向にした永久磁石を配置することも有効である。また、バルク高温超伝導体２３０に磁力線（磁場）が集中するように、その外側に軟磁性材料をその材料特性である飽和磁場が次第に大きくなる順に、例えば、最外側に鉄（Ｆｅ）製円筒リング２３２、次にパーメンジュール（Ｖ−Ｃｏ合金）製円筒リング２３３を配置しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００１３】  ＬＰＰ方式の極紫外光発生装置におけるＥＵＶ光生成プラズマ領域から発生するデブリを高効率に回収除去できる、コンパクトで低価格なデブリ回収装置となる。
【符号の説明】
【００１４】１００、１００Ａ        チャンバ
１００ａ                窓
１０１                  真空ポンプ
１０２、１０２Ａ        集光ミラー
１０２ａ                開口窓
１０３                  ゲートバルブ
１０４                  ゲートバルブ
１０５                  接続部
１０６                  真空ポンプ
１０７                  アパーチャ
１１０、１１０Ａ        駆動用レーザ光源
１１１、１１１Ａ        照射光学系
１１２                  中空部
１２０                  ターゲット噴射装置
１２１、１２１Ａ        ターゲット噴射ノズル
１２２                  ターゲット回収筒
１２３、１２３Ａ        ターゲット物質
１３０                  磁石
１３１                  磁石
１３３、１３３Ａ        ＥＵＶ光生成プラズマ領域
２１０、２１０Ａ        マイクロ波導波管
２１１、                マイクロ波アンテナ
２２０                  パルス電磁石コイル
２２１                  バックアップリング
２３０                  バルク高温超伝導体
２３１                  空隙
２３２                  鉄（Ｆｅ）製円筒リング
２３３                  パーメンジュール（Ｖ−Ｃｏ合金）製円筒リング
２４０                  構造体
２６０                  冷凍機
２６１                  冷却パイプ
２７０                  ホーン形状
２７１                  マイクロ波反射鏡
２７２                  軟磁性体
２８０                  特殊反射鏡
２９０                  ガス導入管
２９１                  排気口
３００                  金薄膜ストライプ
【図１】
2011187907.tif 000003
【図２】
2011187907.tif 000004
【図３】
2011187907.tif 000005