(57)【要約】【課題】良好なデブリ除去を実現し、安定してＥＵＶ光を供給することができる光源装置を提供する。【解決手段】プラズマを生成し、前記プラズマから放射される光を光学系に供給する光源装置であって、前記プラズマを収納するチャンバーと、前記チャンバー内に緩衝ガスを供給するガス供給手段と、前記チャンバー内の環境状態を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記チャンバー内における前記緩衝ガスの圧力を制御する制御手段とを有することを特徴とする光源装置を提供する。【選択図】図１
2008041391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマを生成し、前記プラズマから放射される光を光学系に供給する光源装置であって、
前記プラズマを収納するチャンバーと、
前記チャンバー内に緩衝ガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバー内の環境状態を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づいて、前記チャンバー内における前記緩衝ガスの圧力を制御する制御手段とを有することを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記検出手段は、前記緩衝ガスの密度を検出することを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項３】
前記検出手段は、前記緩衝ガスの温度及び圧力を検出することを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項４】
前記検出手段は、前記緩衝ガスに対する光の透過率を検出することを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項５】
前記光は、ＥＵＶ光又は赤外光であることを特徴とする請求項４記載の光源装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記ガス供給手段による前記緩衝ガスの供給量を制御することを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項７】
前記チャンバー内の雰囲気を排出する排気手段を更に有し、
前記制御手段は、前記排気手段による排気量を制御することを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項８】
プラズマを生成し、前記プラズマから放射される光を光学系に供給する光源装置であって、
前記プラズマを収納するチャンバーと、
前記チャンバー内に緩衝ガスを供給するガス供給手段と、
前記プラズマの発光設定に基づいて、前記チャンバー内における前記緩衝ガスの圧力を制御する制御手段とを有することを特徴とする光源装置。
【請求項９】
マスクのパターンを被処理体に露光する露光装置であって、
請求項１乃至８のうちいずれか一項記載の光源装置から供給される光を用いて前記マスクを照明する照明光学系と、
前記パターンを前記被処理体に投影する投影光学系とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
請求項９記載の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、
露光された前記被処理体を現像するステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には、光源装置に係り、特に、極端紫外線（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ  ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光を発光する光源装置に関する。本発明は、例えば、半導体ウェハ用の単結晶基板、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用のガラス基板などの被処理体を露光する露光装置の光源に好適である。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィー（焼き付け）技術を用いて半導体メモリや論理回路などの微細な半導体素子を製造する際に、投影露光装置が従来から使用されている。投影露光装置は、マスク（レチクル）に描画された回路パターンを、投影光学系を介して、ウェハ等の被処理体に転写する。
【０００３】
投影露光装置で転写できる最小の寸法（解像度）は、露光に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数（ＮＡ）に反比例する。従って、波長を短くすればするほど、解像度はよくなる。このため、近年の半導体素子の微細化への要求に伴い露光光の短波長化が進められてきた。具体的には、超高圧水銀ランプ（ｉ線（波長約３６５ｎｍ））、ＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）と、露光光として用いられる紫外光の波長は短くなってきた。
【０００４】
近年では、半導体素子は急速に微細化しており、紫外光を用いたリソグラフィーでは限界がある。そこで、０．１μｍ以下の非常に微細な回路パターンを効率よく転写するために、紫外光よりも更に波長が短い、波長１０ｎｍ乃至１５ｎｍ程度のＥＵＶ光を用いた投影露光装置（以下、「ＥＵＶ露光装置」と称する。）が開発されている。
【０００５】
ＥＵＶ露光装置は、ＥＵＶ光源として、レーザープラズマ（ＬＰＰ）光源や放電型プラズマ（ＤＰＰ）光源を典型的に使用する。レーザープラズマ光源は、レーザー光をターゲット材に照射してプラズマを生成することによりＥＵＶ光を発生させる。一方、放電型プラズマ光源は、電極間にガスを流すと共に放電することによってプラズマを生成してＥＵＶ光を発生させる。
【０００６】
このようなＥＵＶ光源は、ＥＵＶ光と共に、デブリと呼ばれる飛散粒子（例えば、ガス化、液化、イオン化したターゲット材、高速の電子やイオン等）を発生させてしまう。かかるデブリは、光学素子（プラズマからの光を集光する集光ミラーや後段の光学系が有するミラー等）を汚染、損傷させ、反射率の低下を引き起こしてしまう。
【０００７】
そこで、デブリによる影響を緩和する（デブリを除去する）提案が種々なされている（例えば、特許文献１及び２参照）。例えば、プラズマの周辺にデブリ阻止部材を配置したり、ＥＵＶ光に対して高い透過率を有する緩衝用ガス（例えば、Ａｒ、Ｈｅ等の不活性ガス）を充填したり、或いは、デブリに衝突させるガス流（ガス分子）を緩衝用ガスで形成したりしている。
【０００８】
ガス流をデブリに衝突させると、デブリは、プラズマやターゲット材から飛び出したときのエネルギーを失い（即ち、速度が減衰し）、ガス流にまぎれこむ。ガス流にまぎれこんだデブリは、プラズマの周辺に配置されたデブリフィルタに付着したり、真空ポンプ等によってガス分子と共に排気されたりする。ガス分子によるデブリの速度の減衰率は、ガスの圧力とガスの厚さ（ここで、「ガスの厚さ」とは、ガス分子の飛行距離である。）との積に比例する。また、ＥＵＶ光の減衰率も、ガスの圧力とガスの厚さとの積に比例する。従って、デブリの影響を緩和させるためにガスの圧力又は厚さを増加させると、ＥＵＶ光も大ききく減衰される。
【特許文献１】特開昭６３−２９２５５３号公報
【特許文献２】特開平９−３２０７９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、緩衝用ガスを導入することによってデブリを除去するＥＵＶ光源は、以下のような様々な問題を有している。
【００１０】
プラズマの発光による周辺温度の変化に伴って緩衝用ガスの温度が上昇すると、緩衝用ガスの分子密度が低下する。従って、デブリとガス分子との衝突回数が低下し、デブリ抑止効果が急激に低下してしまうという問題を生じる。ガス分子によるデブリの速度の減衰率は、ガスの厚さをＬ、ガスの圧力をＰ、ガスの分子量をＭ、デブリの直径をα、デブリの密度をρ、物質量をｎ、ガス密度をｄ、ガスの体積をＶとすると、以下の数式１で表される。
【００１１】
【数１】
2008041391.tif 000003
【００１２】
数式１を参照するに、ガス密度が低下し、デブリの密度が上昇すると、減衰率は急激に低下することになる。これは、光学素子の寿命にも影響を及ぼす問題となる。
【００１３】
また、緩衝用ガスの密度の変化は、ＥＵＶ光の吸収率にも変化をもたらすため、取り出せる（供給する）ＥＵＶ光のパワーが不安定になってしまうという問題もある。
【００１４】
そこで、本発明は、良好なデブリ除去を実現し、安定してＥＵＶ光を供給することができる光源装置を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての光源装置は、プラズマを生成し、前記プラズマから放射される光を光学系に供給する光源装置であって、前記プラズマを収納するチャンバーと、前記チャンバー内に緩衝ガスを供給するガス供給手段と、前記チャンバー内の環境状態を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記チャンバー内における前記緩衝ガスの圧力を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【００１６】
本発明の別の側面としての光源装置は、プラズマを生成し、前記プラズマから放射される光を光学系に供給する光源装置であって、前記プラズマを収納するチャンバーと、前記チャンバー内に緩衝ガスを供給するガス供給手段と、前記プラズマの発光設定に基づいて、前記チャンバー内における前記緩衝ガスの圧力を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【００１７】
本発明の更に別の側面としての露光装置は、マスクのパターンを被処理体に露光する露光装置であって、上述の光源装置から供給される光を用いて前記マスクを照明する照明光学系と、前記パターンを前記被処理体に投影する投影光学系とを有することを特徴とする。
【００１８】
本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、露光された前記被処理体を現像するステップとを有することを特徴とする。デバイス製造方法の請求項は、中間及び最終結果物であるデバイス自体にもその効力が及ぶ。また、かかるデバイスは、ＬＳＩやＶＬＳＩなどの半導体チップ、ＣＣＤ、ＬＣＤ、磁気センサー、薄膜磁気ヘッドなどを含む。
【００１９】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、良好なデブリ除去を実現し、安定してＥＵＶ光を供給することができる光源装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００２２】
本発明の光源装置は、プラズマを生成し、かかるプラズマから放射されるＥＵＶ光（波長２０ｎｍ以下の光、好ましくは、波長１３ｎｍ以上１５ｎｍ以下の光）を後段の光学系に供給する光源装置である。本発明の光源装置は、本実施形態では、レーザープラズマ（ＬＰＰ）光源として具現化される。但し、本発明の光源装置は、ＬＰＰ光源に限定するものではなく、放電型プラズマ（ＤＰＰ）光源やその他の方式の光源であってもよい。
【００２３】
本発明の光源装置は、プラズマを収納するチャンバーと、チャンバー内で発生したデブリを除去するための緩衝ガスを供給するガス供給手段とを有する。ここで、デブリの除去とは、光源装置がＥＵＶ光を供給する光学系にデブリが到達することを抑制することや、プラズマからのＥＵＶ光を集光する集光ミラーにデブリが到達することを抑制することを含む。
【００２４】
更に、本発明の光源装置は、チャンバー内の環境状態を検出する検出手段と、検出手段の検出結果に基づいて、前記チャンバー内における緩衝ガスの圧力を制御する制御手段を有する。ここで、チャンバー内の環境状態、即ち、検出手段が検出する対象は、例えば、緩衝ガスの密度、緩衝ガスの温度及び圧力、緩衝ガスに対する光（ＥＵＶ光又は赤外光）の透過率等である。また、制御手段は、ガス供給手段がチャンバー内に供給する緩衝ガスの供給量及び／又はチャンバー内の雰囲気を排気する排気手段による排気量を制御ことによって、チャンバー内における緩衝ガスの圧力を制御する。
【００２５】
なお、本発明の光源装置は、上述した制御手段を、プラズマの発光設定に基づいて、チャンバー内における緩衝ガスの圧力を制御する制御手段に置換することもできる。
【００２６】
以下、本発明の光源装置について具体的に説明する。
【実施例１】
【００２７】
図１は、実施例１における光源装置１の構成を示す概略断面図である。光源装置１は、後段の光学系ＯＰにＥＵＶ光ＥＬを供給する。光源装置１は、図１に示すように、チャンバー１０と、排気ポンプ１１と、ポンプ制御部１２と、ターゲット供給機構１３と、ターゲット回収機構１４と、レーザー光源部１５とを有する。また、光源装置１は、集光ミラー１６と、デブリフィルタ１７と、緩衝ガス供給機構１８と、ガス制御部１９と、ガス密度検出器２０とを有する。
【００２８】
チャンバー１０は、後述する排気ポンプ１１が形成する真空又は減圧環境を維持し、光源装置１が生成するプラズマＰＬを収納する。また、チャンバー１０は、本実施形態では、ターゲット供給機構１３、ターゲット回収機構１４、レーザー光源部１５、集光ミラー１６、デブリフィルタ１７、緩衝ガス供給機構１８及びガス密度検出器２０を収納する。
【００２９】
排気ポンプ１１は、後述するポンプ制御部１２に制御され、チャンバー１０内を排気し、真空又は減圧環境を形成する。換言すれば、排気ポンプ１１は、排気手段として機能する。排気ポンプ１１は、例えば、ターボ分子ポンプで構成される。
【００３０】
ポンプ制御部１２は、後述するガス密度検出器２０の検出結果に基づいて、排気ポンプ１１を制御し、本実施形態では、排気ポンプ１１による排気量（排気速度）を制御する。ポンプ制御部１２は、排気ポンプ１１による排気量を制御することによって、チャンバー１０内におけるガス供給機構１８から供給される緩衝ガスの圧力（密度）を制御する制御手段として機能する。
【００３１】
ターゲット供給機構１３は、図示しないガスジェットを介して、真空又減圧環境に維持されたチャンバー１０の所定の位置にターゲットを供給する。ターゲット供給機構１３は、後述するレーザー光源部１５からレーザー光ＬＬの発光に同期して断続的にターゲットを供給する。ターゲットは、例えば、銅、錫、アルミニウム等の金属薄膜、キセノン（Ｘｅ）等のガス、クラスタである。
【００３２】
ターゲット回収機構１４は、ターゲット供給機構１３から供給されたターゲットを回収する。ターゲット回収機構１４は、ターゲット供給機構１３から供給され、プラズマＰＬの生成に使用されなかったターゲット（即ち、余ったターゲット）だけではなく、プラズマＰＬの生成に使用された後のターゲットも回収することができる。
【００３３】
レーザー光源部１５は、ターゲット供給機構１３から供給されたターゲットに向けてレーザー光ＬＬを照射する。レーザー光ＬＬは、具体的には、パルスレーザーであり、プラズマＰＬ（ターゲット）から放射されるＥＵＶ光ＥＬの平均強度を高くするためにはパルスレーザーの繰り返し周波数は高い方がよい。レーザー光源部１５は、例えば、数ｋＨｚの繰り返し周波数で運転される。
【００３４】
集光ミラー１６は、本実施形態では、多層膜ミラーで構成され、プラズマＰＬから放射されるＥＵＶ光ＥＬを集光する機能を有する。換言すれば、集光ミラー１６は、プラズマＰＬからＥＵＶ光ＥＬを集めて集光点ＩＦを形成する。また、集光ミラー１６は、後段の光学系ＯＰ（例えば、露光装置の場合には、照明光学系など）にＥＵＶ光ＥＬを供給する。
【００３５】
デブリフィルタ１７は、プラズマＰＬの周辺に配置され、プラズマＰＬからＥＵＶ光ＥＬと共に放出されるデブリを捕集する。換言すれば、デブリフィルタ１７は、後述する緩衝ガス供給機構１８（から供給される緩衝ガス）と協同して、チャンバー１０で発生したデブリを除去する。
【００３６】
デブリフィルタ１７は、図２に示すように、中空の球状金属体１７１と、アルミなどの薄板状のデブリ付着部材１７２とで構成される。具体的には、デブリフィルタ１７は、ＥＵＶ光ＥＬを遮らないように、複数のデブリ付着部材１７２をプラズマＰＬ（発光点）を中心として放射状に球状金属体１７１に並べて構成される。デブリ（不要物質）は、図２にＭＤで示すように、チャンバー１０に満たされた緩衝ガスのガス分子（又はガス流）に衝突することによって運動方向（移動方向）が不規則となり、デブリ付着部材１７２に付着及び蓄積する。ここで、図２は、デブリフィルタ１７の構成の一例を示す概略断面図である。
【００３７】
緩衝ガス供給機構１８は、後述するガス制御部１９に制御され、図示しない供給ノズルを介して、チャンバー１０内に緩衝ガスを供給する。換言すれば、緩衝ガス供給機構１８は、ガス供給手段として機能する。緩衝ガス供給機構１８は、チャンバー１０内を緩衝ガスで満たすと共に、チャンバー１０に緩衝ガスのガス流を形成する。緩衝ガスは、デブリに衝突させ、チャンバー１０内で発生したデブリを除去するためのガスであり、例えば、アルゴンガスやヘリウムなどの不活性ガスである。
【００３８】
ガス制御部１９は、後述するガス密度検出器２０の検出結果に基づいて、緩衝ガス供給機構１８を制御し、本実施形態では、緩衝ガス供給機構１８による緩衝ガスの供給量（供給速度）を制御する。ガス制御部１９は、緩衝ガスの供給量を制御することによって、チャンバー１０内におけるガス供給機構１８から供給される緩衝ガスの圧力（密度）を制御する制御手段として機能する。但し、ガス制御部１９は、緩衝ガス供給機構１８による緩衝ガスの温度や圧力を制御することも可能である。
【００３９】
ガス密度検出器２０は、デブリフィルタ１７の内側に配置され、チャンバー内の環境状態、具体的には、緩衝ガスのガス密度を検出する。換言すれば、ガス密度検出器２０は、検出手段として機能する。ガス密度検出器２０は、本実施形態では、薄肉円筒の共振周波数が流体密度によって変化する性質を利用する。かかる性質は、円筒を流体中で振動させると周囲の流体も振動し、円筒から見た周囲の流体の流れは慣性負荷となり、円筒の見掛け上の質量が増加し、共振周波数が変化するというものである。この変化量は、流体密度の関数となるため、共振周波数を測定することによって、流体の密度（即ち、緩衝ガスの密度）を検出することができる。ここで、緩衝ガスは、単にチャンバー内の雰囲気としてもよい。
【００４０】
光源装置１において、ターゲット供給機構１３から供給されるターゲット材にレーザー光源部１５から射出されるレーザー光ＬＬを照射することによって、プラズマＰＬが生成される。プラズマＰＬからはＥＵＶ光ＥＬが放射され、集光ミラー１６によって集光される。集光ミラー１６によって集光されたＥＵＶ光ＥＬは、チャンバー１０に配置されたベローズＢＬを介して、集光点ＩＦを形成する。このとき、ガス制御部１９は、ガス密度検出器２０の検出結果（緩衝ガスの密度）に基づいて、チャンバー１０内の緩衝ガスの圧力（密度）が一定となるように、緩衝ガス供給機構１３からの緩衝ガスの供給量を制御する。これにより、デブリフィルタ１６及び緩衝ガス供給機構１８によるデブリ除去効果（デブリ抑止効果）を確実に得ることができる。なお、ガス制御部１９が緩衝ガスの供給量を制御する代わりに、ポンプ制御部１２が排気ポンプ１１による排気量を制御することによって、緩衝ガスの圧力（密度）を一定に維持してもよいし、両者を組み合わせてもよい。例えば、ガス制御部１９は、ガス密度検出器２０で検出された緩衝ガスの密度（検出値）と予め設定された設定値（初期設定値）とを比較し、緩衝ガスの密度の変化を検知する。緩衝ガスの密度の変化が検出されたら、ガス制御部１９が緩衝ガス供給機構１８による緩衝ガスの供給量を制御し、次いで、ポンプ制御部１１が排気ポンプ１１による排気量を制御する。ここで、排気ポンプはチャンバー内から主に緩衝ガスを排出するが、勿論緩衝ガスを選別して排出するわけではなく、チャンバー内の雰囲気を排出しているだけである。
【００４１】
図３は、実施例１におけるチャンバー１０内の緩衝ガスの密度の具体的な制御（ポンプ制御部１２及びガス制御部１９による制御）を説明するための図である。図３は、実施例１におけるチャンバー１０内の緩衝ガスの密度を示したグラフであり、横軸に時間、縦軸に緩衝ガスの密度（正規化）を示している。
【００４２】
図３を参照するに、まず、チャンバー１０内の緩衝ガスの密度が初期設定値となるように、緩衝ガスを供給すると共に、ガス密度検出器２０による緩衝ガスの密度の検出を開始する（ステップ１００１）。ここでの初期設定値は、集光点ＩＦでの所定の周波数（１ｋＨｚ）で、１秒間連続発光したＥＵＶ光ＥＬのエネルギーが最大となるように設定された値である。また、ターゲット供給機構１３からのターゲットの供給も開始する。
【００４３】
次に、プラズマＰＬの発光を開始する（ステップ１００２）。具体的には、レーザー光源部１５からのレーザー光ＬＬの照射を開始する。
【００４４】
プラズマＰＬの発光によってチャンバー１０内における緩衝ガスの密度が低下し、予め設定された閾値を下回ると、緩衝ガス供給機構１３から供給される緩衝ガスの供給量を増加させる（ステップ１００３）。ここでの閾値は、１×０．７である。
【００４５】
そして、チャンバー１０内における緩衝ガスの密度が初期設定値にまで戻ると、緩衝ガスの供給量の増加を停止し、増加を停止した際の供給量を維持しながら緩衝ガスの供給を続ける（ステップ１００４）。なお、そして、チャンバー１０内における緩衝ガスの密度が初期設定値を上回った場合には、排気ポンプ１１による排気量（排気速度）を制御する。
【００４６】
最後に、プラズマＰＬの発光を終了した際のチャンバー１０内における緩衝ガスの密度を初期設定値として記憶する（ステップ１００５）。
【００４７】
このように、光源装置１において、デブリフィルタ１７の内側に配置されたガス密度検出器２０による検出結果から、緩衝ガスの供給量及び／又は排気量を制御し、チャンバー１０内における緩衝ガスの密度が一定となるように制御する。これにより、光源装置１は、デブリ除去効果を減少させることなく、チャンバー１０内に配置された光学素子及び後段の光学系ＯＰを構成する光学素子の寿命を長期間維持することができる。また、光源装置１は、デブリ除去効果の変動を低減することができ、取り出すＥＵＶ光ＥＬを安定させることができる。換言すれば、光源装置１は、良好なデブリ除去を実現し、安定してＥＵＶ光ＥＬを後段の光学系ＯＰに供給することができる。
【実施例２】
【００４８】
図４は、実施例２における光源装置１Ａの構成を示す概略断面図である。光源装置１Ａは、光源装置１と比較して、ガス密度検出器２０に代えて、ガス温度検出器２１及び圧力計２２を検出手段として有する。
【００４９】
ガス温度検出器２１は、デブリフィルタ１７の内側に配置され、チャンバー内の環境状態、具体的には、緩衝ガスの温度を検出する。圧力計２２は、緩衝ガスの圧力を検出する。ガス温度検出器２１及び圧力計２２は、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができるので、ここでは詳しい構造及び動作の説明は省略する。
【００５０】
実施例２において、ガス制御部１９は、ガス温度検出器２１及び圧力計２２の検出結果（緩衝ガスの圧力／温度）に基づいて、チャンバー内１０内の緩衝ガスの圧力（密度）が一定となるように、緩衝ガス供給機構１３からの緩衝ガスの供給量を制御する。これにより、デブリフィルタ１６及び緩衝ガス供給機構１８によるデブリ除去効果（デブリ抑止効果）を確実に得ることができる。
【００５１】
例えば、ガス制御部１９は、ガス温度検出器２１及び圧力計２２で検出された検出結果（緩衝ガスの圧力／温度）と予め設定された設定値（初期設定値）とを比較し、緩衝ガスの密度の変化を検知する。緩衝ガスの密度の変化が検出されたら、ガス制御部１９が緩衝ガス供給機構１８による緩衝ガスの供給量、ポンプ制御部１１が排気ポンプ１１による排気量を同時に制御する。
【００５２】
図５は、実施例２におけるチャンバー１０内の緩衝ガスの密度の具体的な制御（ポンプ制御部１２及びガス制御部１９による制御）を説明するための図である。図５は、実施例２におけるチャンバー１０内の緩衝ガスの密度を示したグラフであり、横軸に時間、縦軸に緩衝ガスの圧力／温度（正規化）を示している。
【００５３】
図５を参照するに、まず、チャンバー１０内の緩衝ガスの圧力／温度が初期設定値となるように、緩衝ガスを供給すると共に、ガス温度検出器２１及び圧力計２２による緩衝ガスの温度及び圧力の検出を開始する（ステップ１００１Ａ）。また、ターゲット供給機構１３からのターゲットの供給も開始する。
【００５４】
次に、プラズマＰＬの発光を開始する（ステップ１００２Ａ）。具体的には、レーザー光源部１５からのレーザー光ＬＬの照射を開始する。
【００５５】
プラズマＰＬの発光によってチャンバー内における緩衝ガスの圧力／温度が低下し、閾値を下回ると、チャンバー１０内の圧力が増加するように排気ポンプ１１による排気量を制御すると共に、緩衝ガスの供給量を増加させる（ステップ１００３Ａ）。ここでの閾値は、１×０．８である。
【００５６】
そして、チャンバー１０内における緩衝ガスの圧力／温度が初期設定値にまで戻ると、緩衝ガスの供給量の増加を停止し、増加を停止した際の供給量を維持しながら緩衝ガスの供給を続ける（ステップ１００４Ａ）。なお、そして、チャンバー１０内における緩衝ガスの圧力／温度が初期設定値を上回った場合には、排気ポンプ１１による排気量（排気速度）を制御する。
【００５７】
最後に、プラズマＰＬの発光を終了した際のチャンバー１０内における緩衝ガスの圧力／温度を初期設定値として記憶する（ステップ１００５Ａ）。
【００５８】
このように、光源装置１Ａにおいて、デブリフィルタ１７の内側に配置されたガス温度検出器２１、及び、圧力計２２による検出結果から、緩衝ガスの供給量及び／又は排気量を制御し、チャンバー１０内における緩衝ガスの密度が一定となるように制御する。これにより、光源装置１Ａは、デブリ除去効果を減少させることなく、チャンバー１０内に配置された光学素子及び後段の光学系ＯＰを構成する光学素子の寿命を長期間維持することができる。また、光源装置１Ａは、デブリ除去効果の変動を低減することができ、取り出すＥＵＶ光ＥＬを安定させることができる。換言すれば、光源装置１Ａは、良好なデブリ除去を実現し、安定してＥＵＶ光ＥＬを後段の光学系ＯＰに供給することができる。
【実施例３】
【００５９】
図６は、実施例３における光源装置１Ｂの構成を示す概略断面図である。光源装置１Ｂは、光源装置１と比較して、ガス密度検出器２０に代えて、光検出器２３及び２４を検出手段として有する。また、光源装置１Ｂは、ＥＵＶ光ＥＬを反射する反射ミラー２５及び２６を有する。反射ミラー２５及び２６は、本実施形態では、多層膜ミラーで構成される。
【００６０】
光検出器２３及び２４は、例えば、フォトダイオードやＣＣＤで構成され、チャンバー１０内に配置される。光検出器２３は、反射ミラー２５で反射され、緩衝ガス供給機構１８から供給された緩衝ガスを通過しないＥＵＶ光ＥＬの光量を検出する。一方、光検出器２４は反射ミラー２５及び反射ミラー２６で反射され、緩衝ガスを通過したＥＵＶ光ＥＬの光量を検出する。従って、光検出器２３及び２４は、光検出器２３における検出値（光量）と光検出器２４における検出値（光量）とを比較することによって、緩衝ガスに対するＥＵＶ光ＥＬの透過率を検出することができる。光源装置１は、かかる透過率（光検出器２４における検出値／光検出器２３における検出値）を緩衝ガスの圧力（密度）を表すパラメータとして用いる。
【００６１】
実施例３において、ガス制御部１９は、光検出器２３及び２４の検出結果（光検出器２４における検出値／光検出器２３における検出値）に基づいて、チャンバー内１０内の緩衝ガスの圧力（密度）が一定となるように、緩衝ガスの供給量を制御する。これにより、デブリフィルタ１６及び緩衝ガス供給機構１８によるデブリ除去効果（デブリ抑止効果）を確実に得ることができる。
【００６２】
例えば、ガス制御部１９は、光検出器２３及び２４の検出結果（光検出器２４における検出値／光検出器２３における検出値）と予め設定された設定値（初期設定値）とを比較し、緩衝ガスの密度の変化を検知する。緩衝ガスの密度の変化が検出されたら、ガス制御部１９が緩衝ガス供給機構１８による緩衝ガスの供給量、ポンプ制御部１１が排気ポンプ１１による排気量を同時に制御する。
【００６３】
このように、光源装置１Ｂにおいて、光検出器２３及び２４による検出結果から、緩衝ガスの供給量及び／又は排気量を制御し、チャンバー１０内における緩衝ガスの密度が一定となるように制御する。これにより、光源装置１Ｂは、デブリ除去効果を減少させることなく、チャンバー１０内に配置された光学素子及び後段の光学系ＯＰを構成する光学素子の寿命を長期間維持することができる。また、光源装置１Ｂは、デブリ除去効果の変動を低減することができ、取り出すＥＵＶ光ＥＬを安定させることができる。換言すれば、光源装置１Ｂは、良好なデブリ除去を実現し、安定してＥＵＶ光ＥＬを後段の光学系ＯＰに供給することができる。なお、実施例３では、ＥＵＶ光ＥＬの透過率を利用しているが、ＥＵＶ光ＥＬと同様にプラズマＰＬから放射される赤外光の透過率を利用してもよい。
【実施例４】
【００６４】
図７は、実施例４における光源装置１Ｃの構成を示す概略断面図である。光源装置１Ｃは、光源装置１と比較して、検出手段（ガス密度検出器２０）を有さず、光源制御部２７を有する。
【００６５】
光源制御部２７は、プラズマＰＬ（ＥＵＶ光ＥＬ）の発光設定（例えば、プラズマＰＬの発光周発数（レーザー光ＬＬの周波数）やターゲットの供給間隔等）に基づいて、チャンバー１０内における緩衝ガスの圧力を制御する。具体的には、光源制御部２７は、プラズマＰＬの発光設定に対応した緩衝ガスの供給量及び排気量のテーブルを有する。光源制御部２７は、かかるテーブルを用いて、排気ポンプ１１（ポンプ制御部１２）及び緩衝ガス供給機構１８（ガス制御部１９）を制御する。
【００６６】
実施例３において、光源制御部２７は、プラズマＰＬの発光周発数に対応した緩衝ガスの供給量及び排気量のテーブルを有し、かかるテーブルに従って緩衝ガスの供給量及び排気量を制御する。なお、実施例３では、プラズマＰＬの発光周波数のみに対応したテーブルを用いているが、本発明はこれに限定するものではない。プラズマＰＬの発光設定は複数であってもよく、例えば、発光周波数と駆動デューティのパラメータに対応した緩衝ガスの供給量及び排気量のテーブルを用いてもよい。
【００６７】
このように、光源装置１Ｃにおいて、プラズマＰＬ（ＥＵＶ光ＥＬ）の発光設定に対応した緩衝ガスの供給量及び排気量のテーブルに基づいて、排気ポンプ１１及び緩衝ガス供給機構１８を制御する。これにより、光源装置１Ｃは、チャンバー１０内における緩衝ガスの密度を一定に維持することが可能となる。従って、光源装置１Ｃは、デブリ除去効果を減少させることなく、チャンバー１０内に配置された光学素子及び後段の光学系ＯＰを構成する光学素子の寿命を長期間維持することができる。また、光源装置１Ｃは、デブリ除去効果の変動を低減することができ、取り出すＥＵＶ光ＥＬを安定させることができる。換言すれば、光源装置１Ｃは、良好なデブリ除去を実現し、安定してＥＵＶ光ＥＬを後段の光学系ＯＰに供給することができる。
【実施例５】
【００６８】
以下、図８を参照して、本発明の光源装置１乃至１Ｃを適用した露光装置３００について説明する。ここで、図８は、本発明の一側面としての露光装置３００の構成を示す概略断面図である。
【００６９】
本発明の露光装置３００は、ＥＵＶ光（例えば、波長１３．４ｎｍ）を露光光とし、ステップ・アンド・スキャン方式又はステップ・アンド・リピート方式でマスク３２０のパターンを被処理体３４０に露光する投影露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィー工程に好適であり、以下、本実施形態ではステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる。）を例に説明する。ここで、「ステップ・アンド・スキャン方式」とは、マスクに対してウェハを連続的にスキャン（走査）してマスクパターンをウェハに露光する方式である。また、「ステップ・アンド・スキャン方式」では、１ショットの露光終了後ウェハをステップ移動して、次の露光領域に移動する。「ステップ・アンド・リピート方式」は、ウェハの一括露光ごとにウェハをステップ移動して次のショットの露光領域に移動する方式である。
【００７０】
露光装置３００は、照明装置３１０と、マスク３３０を載置するマスクステージ３３５と、投影光学系３４０と、被処理体３５０を載置するウェハステージ３５５と、アライメント検出機構３６０と、フォーカス位置検出機構３７０とを有する。
【００７１】
また、露光装置３００は、図８に示すように、少なくともＥＵＶ光ＥＬが通る光路を真空環境とするため、真空チャンバーＶＣを設けている。ＥＵＶ光ＥＬは、大気に対する透過率が低く、また、残留ガス（高分子有機ガスなど）成分との反応によりコンタミナントを生成してしまうからである。
【００７２】
照明装置３１０は、投影光学系３４０の円弧状の視野に対応して円弧状のＥＵＶ光（例えば、波長１３．４ｎｍ）ＥＬによりマスク３３０を照明する照明装置であって、光源装置１と、照明光学系３１４とを有する。
【００７３】
光源装置１は、上述した通りのいかなる形態をも適用可能であり、ここでの詳細な説明は省略する。また、図８では、図１に示す光源装置１を使用するが、かかる形態は例示的であり本発明はこれに限定されない。例えば、図４、図６及び図７に示す光源装置１Ａ、１Ｂ及び１Ｃを使用してもよい。
【００７４】
照明光学系３１４は、反射ミラー３１４ａ、オプティカルインテグレーター３１４ｂから構成される。反射ミラー３１４ａは、光源装置１から供給されるＥＵＶ光ＥＬを反射し、後段の光学素子（光学系）に導光する役割を果たす。オプティカルインテグレーター３１４ｂは、マスク３３０を均一に所定の開口数で照明する役割を持っている。また、照明光学系３１４は、マスク３３０と共役な位置に、マスク３３０の照明領域を円弧状に限定するためのアパーチャを有してもよい。
【００７５】
マスク３３０は、反射型マスクで、その上には転写されるべき回路パターン（又は像）が形成され、マスクステージ３３５に支持及び駆動される。マスク３３０から発せされた回折光は、投影光学系３４０で反射されて被処理体３５０上に投影される。マスク３３０と被処理体３５０とは、光学的に共役の関係に配置される。露光装置３００は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であるため、マスク３３０と被処理体３５０を走査することによりマスク３３０のパターンを被処理体３５０上に縮小投影する。
【００７６】
マスクステージ３３５は、マスク３３０を支持して図示しない移動機構に接続されている。マスクステージ３３５は、当業界周知のいかなる構造をも適用することができる。図示しない移動機構は、リニアモーターなどで構成され、少なくともＸ方向にマスクステージ３３５を駆動することで、マスク３３０を移動させることができる。露光装置３００は、マスク３３０と被処理体３５０とを同期した状態で走査する。ここで、マスク３３０又は被処理体３５０面内で走査方向をＸ、それに垂直な方向をＹ、マスク３３０又は被処理体３５０面内に垂直な方向をＺとする。
【００７７】
投影光学系３４０は、複数の反射ミラー（即ち、多層膜ミラー）３４２を用いて、マスク３３０面上のパターンを像面である被処理体３５０上に縮小投影する。複数の反射ミラー３４２の枚数は、４枚乃至６枚程度である。少ない枚数のミラーで広い露光領域を実現するには、光軸から一定の距離だけ離れた細い円弧状の領域（リングフィールド）だけを用いて、マスク３３０と被処理体３５０を同時に走査して広い面積を転写する。投影光学系３４０の開口数（ＮＡ）は、０．２乃至０．３程度である。
【００７８】
被処理体３５０は、本実施形態ではウェハであるが、液晶基板その他の被処理体を広く含む。被処理体３５０には、フォトレジストが塗布されている。
【００７９】
ウェハステージ３５５は、ウェハチャックを介して被処理体３５０を支持する。ウェハステージ３５５は、例えば、リニアモーターを利用してＸＹＺ方向に被処理体３５０を移動する。マスク３３０と被処理体３５０は、同期して走査される。また、マスクステージ３３５の位置とウェハステージ３５５の位置とは、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。
【００８０】
アライメント検出機構３６０は、マスク３３０の位置と投影光学系３４０の光軸との位置関係、及び、被処理体３５０の位置と投影光学系３４０の光軸との位置関係を計測する。かかる計測結果に基づいて、マスク３３０の投影像が被処理体３５０の所定の位置に一致するようにマスクステージ３３５及びウェハステージ３５５の位置及び角度を設定する。
【００８１】
フォーカス位置検出機構３７０は、被処理体３５０面でフォーカス位置を計測し、ウェハステージ３５５の位置及び角度を制御することによって、露光中、常時被処理体３５０面を投影光学系３４０による結像位置に保つ。
【００８２】
露光において、照明装置３１０から射出されたＥＵＶ光ＥＬはマスク３３０を照明し、投影光学系３４０によりマスク３３０面上のパターンを被処理体３５０面上に結像する。本実施形態において、像面での露光フィールドは円弧状（リング状）である。そして、マスク３３０と被処理体３５０とを投影光学系３４０の縮小倍率比と同じ速度比で走査することにより、マスク３３０のパターン全体が被処理体３５０に転写される。露光装置３００に用いられる光源装置１は、良好なデブリ除去を実現し、安定してＥＵＶ光ＥＬを照明光学系３１４に供給することができ、デブリによる照明光学系３１４を構成する光学素子の反射率の低下等を防止することができる。これにより、露光装置３００は、高いスループットで経済性よく高品位なデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。
【実施例６】
【００８３】
以下、図９及び図１０を参照して、上述の露光装置３００を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図９は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する行程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００８４】
図１０は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置３００によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置３００を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。
【００８５】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の実施例１における光源装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】図１に示す光源装置のデブリフィルタの構成の一例を示す概略断面図である。
【図３】実施例１におけるチャンバー内の緩衝ガスの密度の具体的な制御（ポンプ制御部及びガス制御部による制御）を説明するための図である。
【図４】本発明の実施例２における光源装置の構成を示す概略断面図である。
【図５】実施例２におけるチャンバー内の緩衝ガスの密度の具体的な制御（ポンプ制御部及びガス制御部による制御）を説明するための図である。
【図６】本発明の実施例３における光源装置の構成を示す概略断面図である。
【図７】本発明の実施例４における光源装置の構成を示す概略断面図である。
【図８】本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略断面図である。
【図９】デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。
【図１０】図９に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
【００８７】
１                          光源装置
１０                        チャンバー
１１                        排気ポンプ
１２                        ポンプ制御部
１３                        ターゲット供給機構
１４                        ターゲット回収機構
１５                        レーザー光源部
１６                        集光ミラー
１７                        デブリフィルタ
１７１                      球状金属体
１７２                      デブリ付着部材
１８                        緩衝ガス供給機構
１９                        ガス制御部
２０                        ガス密度検出器
１Ａ                        光源装置
２１                        ガス温度検出器
２２                        圧力計
１Ｂ                        光源装置
２３及び２４                光検出器
２５及び２６                反射ミラー
１Ｃ                        光源装置
２７                        光源制御部
ＰＬ                        プラズマ
ＥＬ                        ＥＵＶ光
ＩＦ                        集光点
ＯＰ                        光学系
３００                      露光装置
３１０                      照明装置
３１４                      照明光学系
３３０                      マスク
３４０                      投影光学系
３５０                      被処理体
３６０                      アライメント検出機構
３７０                      フォーカス位置検出機構
【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】
2008041391.tif 000009
【図７】
2008041391.tif 000010
【図８】
2008041391.tif 000011
【図９】
2008041391.tif 000012
【図１０】
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