(57)【要約】【課題】デブリの発生を抑えることができ、極端紫外光の生成と並行して作製することが可能である極端紫外光源用ターゲットを提供する。【解決手段】本発明の極端紫外光源用ターゲット１０は、少なくとも表面が希ガス元素の固体から成る芯材１１と、芯材１１の表面に形成されたスズ被覆１２と、から成る。この極端紫外光源用ターゲット１０は、スズを必要且つ十分な量に調整することができるため、デブリの発生を抑えることができる。また、希ガス元素の液体から液滴を生成してそれを固化することにより芯材１１を作成し、四水素化スズ等のスズを含有する気体に芯材１１を接触させることによりスズ被覆１２を形成することにより極端紫外光源用ターゲット１０を作製することができるため、液滴の生成とターゲットに照射するパルスレーザ光の周期を同期させることにより、極端紫外光の生成と並行してターゲットを作製することができる。【選択図】図１
2008071570.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
a) 希ガス元素から成り、少なくとも表面が該希ガス元素の固体から成る芯材と、
b) 前記芯材の表面に形成されたスズの被覆と、
を備えることを特徴とする極端紫外光源用ターゲット。
【請求項２】
前記希ガス元素がキセノンであることを特徴とする請求項１に記載の極端紫外光源用ターゲット。
【請求項３】
a) 希ガス元素から成り、少なくとも表面が該希ガス元素の固体から成る芯材を生成する芯材生成部と、
b) 前記芯材の表面にスズの被覆を形成するスズ被覆形成部と、
を備えることを特徴とする極端紫外光源用ターゲット製造装置。
【請求項４】
前記希ガス元素がキセノンであることを特徴とする請求項３に記載の極端紫外光源用ターゲット製造装置。
【請求項５】
前記芯材生成部が、希ガス元素の液滴を生成する液滴生成部と、前記液滴の少なくとも表面を固化する液滴固化部から成ることを特徴とする請求項３又は４に記載の極端紫外光源用ターゲット製造装置。
【請求項６】
前記スズ被覆形成部が四水素化スズ、塩化スズ、テトラアルキルスズのいずれかの気体と前記芯材を接触させるものであることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の極端紫外光源用ターゲット製造装置。
【請求項７】
請求項３〜６のいずれかに記載の極端紫外光源用ターゲット製造装置と、該極端紫外光源用ターゲット製造装置により生成された極端紫外光源用ターゲットにレーザ光を照射するレーザ光源と、を備えることを特徴とする極端紫外光源。
【請求項８】
a) 希ガス元素の液滴を周期的に生成する液滴生成部と、
b) 前記液滴の少なくとも表面を固化する液滴固化部と、
c) 前記固化した液滴の表面にスズの被覆を形成するスズ被覆形成部と、
d) 前記スズが被覆された固化液滴に、前記周期に同期してパルス繰り返しレーザ光を照射するレーザ光源と、
を備えることを特徴とする極端紫外光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置等で使用される極端紫外（Extreme Urtra Violet：EUV）光を生成するために用いられるターゲット、その製造装置及び極端紫外光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置を構成する主要な装置である露光装置では、デザインルールの微細化に伴ってより短波長の光を放射する光源が求められている。そのような短波長光として極端紫外光を用いた露光装置の開発が進められている。極端紫外光は、パルスレーザ光等によりエネルギーをターゲットに与え、ターゲットをエネルギー励起させることにより得られる。現在、Sn（スズ）、Xe（キセノン）、Li（リチウム）のいずれかのターゲットにより得られる波長13.5nmの極端紫外光を用いることが検討されている。これら３種類の材料のうち最も極端紫外光の生成効率が高いものはスズである（特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、ターゲットにスズを用いた場合、ターゲットにパルスレーザ光を照射した後に固体のスズから成るデブリが発生し、そのデブリが、反射鏡等の光学系を含む極端紫外光源を汚染するという問題があった。例えば、デブリが反射鏡に付着すると、極端紫外光源から極端紫外光を取り出す効率が低下する。
【０００４】
そのため、１パルスのレーザ光により丁度消費される程度に質量を小さくした粒状のスズターゲットをレーザ光照射点に供給することにより、デブリの発生を抑制することが検討されている。例えば、特許文献２には、中実のビーズ状、あるいは中空のカプセル状のスズターゲットを用いることが記載されている。
【０００５】
ビーズ状ターゲットは、ピエゾ素子を用いてパルスレーザ光のパルスと同期して高周波数（数kHz〜数十kHz）で振動させたノズルから原料のスズ溶液をレーザ照射点に向けて放出することにより、そのパルスと同期してレーザ照射点に供給することができる（液滴はレーザ照射点に到達する前に固化する）。そして、その周期を十分に高くすることにより、極端紫外光を実質的に連続的に発光させることができる。しかし、ビーズ状ターゲットは、上述のように質量を小さくすると、その径がビームの径よりも小さくなり、パルスレーザ光のエネルギーが無駄に消費されてしまう。そこで、まず、極端紫外光発生用のパルスレーザ光よりも強度が小さいパルスレーザ光（プリパルス）をビーズ状ターゲットに照射してスズを高密度気体にして径を広げ、その高密度気体に極端紫外光発生用のパルスレーザ光を照射することが検討されている。しかし、この方法では極端紫外光発生用の光源とは別にプリパルス用の光源が必要になるうえ、２段階のパルスレーザ光を照射するための余分なエネルギーを要するという欠点がある。
【０００６】
それに対してカプセル状ターゲットは中空であるため、同一質量のビーズ状ターゲットよりも径を大きくすることができ、パルスレーザ光のエネルギーを効率よく使用することができる。しかし、特許文献２に記載の従来のカプセル状ターゲットは、スズの溶液を樹脂製のカプセルに封入後、加熱してゲル化させることにより樹脂製カプセルの内壁面にスズのゲルを付着させ、その後更に高い温度に加熱して樹脂製カプセルを除去するという、複雑な工程により作製する必要がある。また、この方法では、上述のビーズ状ターゲットのようにレーザ光のパルスと同期してレーザ照射点に供給することが困難であるため、極端紫外光を連続的に発光させることができない。
【０００７】
【特許文献１】国際公開WO2004/086467号公報
【特許文献２】国際公開WO2006/064592号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、極端紫外光を連続的に発光させるのに適したカプセル状の極端紫外光源用ターゲットを提供することである。併せて、そのターゲットを生成するための装置、及びターゲット製造装置を用いた極端紫外光源を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために成された本発明に係る極端紫外光源用ターゲットは、
a) 希ガス元素から成り、少なくとも表面が該希ガス元素の固体から成る芯材と、
b) 前記芯材の表面に形成されたスズの被覆と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
ここで、芯材はスズを被覆することが目的であるため、全体が固体であってもよいし、表面付近のみが固体であってもよい。
【００１１】
本発明に係る極端紫外光源用ターゲット製造装置は、
a) 希ガス元素から成り、少なくとも表面が該希ガス元素の固体から成る芯材を生成する芯材生成部と、
b) 前記芯材の表面にスズの被覆を形成するスズ被覆形成部と、
を備えることを特徴とする。
【００１２】
前記希ガス元素はキセノンであることが望ましい。
【００１３】
前記芯材生成部には、希ガス元素の液滴を生成する液滴生成部と、少なくとも前記液滴の表面を固化する液滴固化部から成るものを用いることができる。また、前記スズ被覆形成部には、四水素化スズ（スタンナン）、塩化スズ、テトラアルキルスズのいずれかの気体と前記芯材を接触させるものを用いることができる。
【００１４】
本発明に係る極端紫外光源は、上記極端紫外光源用ターゲット製造装置と、該極端紫外光源用ターゲット製造装置により生成された極端紫外光源用ターゲットにレーザ光を照射するレーザ光源と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
前記極端紫外光源は、
a) 希ガス元素の液滴を周期的に生成する液滴生成部と、
b) 前記液滴の少なくとも表面を固化する液滴固化部と、
c) 前記固化した液滴の表面にスズの被覆を形成するスズ被覆形成部と、
d) 前記スズが被覆された固化液滴に、前記周期に同期してパルス繰り返しレーザ光を照射するレーザ光源と、
を備えることが望ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る極端紫外光源用ターゲットは、希ガス元素から成る芯材にスズが被覆されて成るカプセル状ターゲットである。そのため、本発明の極端紫外光源用ターゲットは、(i)スズのデブリの発生を抑えることができる、(ii)パルスレーザ光からターゲットに効率よくエネルギーを与えることができる、(iii)プリパルスが不要である、という従来のカプセルターゲットの利点をそのまま有する。そのうえで、本発明に係る極端紫外光源用ターゲットは、従来のカプセル状ターゲットでは得られなかった以下の利点を得ることができる。
【００１７】
本発明に係る極端紫外光源用ターゲットは、芯材に希ガス元素の固体を用いている。そのため、希ガスの液滴を高周期で生成し、それを固化して芯材を作製したうえで芯材の表面にスズの被覆を形成することにより、極端紫外光源におけるパルスレーザ光の照射点に本発明の極端紫外光源用ターゲットを高周期で繰り返し供給することができる。これにより、極端紫外光を連続的に生成することができる。
【００１８】
更に、芯材の材料にキセノンを用いた場合、キセノンもスズと同様に波長13.5nmの極端紫外光を発光するため、極端紫外光の生成効率をより高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
(1)極端紫外光源用ターゲットの実施形態
図１に、本発明の一実施形態に係る極端紫外光源用ターゲット１０の断面を模式的に示す。極端紫外光源用ターゲット１０は、希ガス元素から成る芯材１１と、芯材１１の表面に形成されたスズの被覆１２から成る。なお、ここでは極端紫外光源用ターゲット１０の断面を円形に、即ち極端紫外光源用ターゲット１０を球形として示したが、本発明ではその形状は問わない。本発明の極端紫外光源用ターゲットの形状は、多くの場合、芯材１１を形成するための前段階である液滴の形状に依存して定まる。
【００２０】
芯材１１は、表面にスズ被覆１２を形成することができるように、少なくとも表面は固体である必要がある。言い換えれば、表面さえ固体であれば、内部は固体である必要はない。従って、芯材１１は、図１(a)に示すように全体が固体であってもよいし、図１(b)に示すように表面付近のみが固体１１１であって内部は液体１１２であってもよい。
【００２１】
芯材１１の材料にはキセノンを好適に用いることができる。これは、キセノン自身がスズと同様に波長13.5nmの極端紫外光を生成するためのターゲットとなるためである。キセノン以外の希ガスは、極端紫外光を発生させる役割は有しないが、デブリを発生させないという理由によりいずれのものも用いることができる。特に、アルゴンは希ガスの中で最も安価である点、及び熱容量が大きいことからスズ被覆１２を形成する際にスズ被覆１２の材料を固化させ易いという点で好適である。
【００２２】
極端紫外光を生成する際に照射されるレーザ光のエネルギーを効率よく極端紫外光源用ターゲット１０に与えるために、極端紫外光源用ターゲット１０の径はそのレーザ光のビームの径と同程度とすることが望ましい。現在、極端紫外光源で用いられているレーザビームの径は500μm〜1mmであるため、極端紫外光源用ターゲット１０の径も500μm〜1mmとすることが望ましい。また、パルスレーザ光の照射によりデブリをほとんど発生させることなく極端紫外光を生成するために、スズ被覆１２の厚さを30nm以下とすることによりスズの質量を制限することが望ましい。
【００２３】
(2)極端紫外光源用ターゲット製造装置の実施形態
次に、図２を用いて、極端紫外光源用ターゲット１０の製造装置及び製造方法の一例を説明する。極端紫外光源用ターゲット製造装置２０は希ガス元素の液体（液体状態の希ガス）から液滴を生成する液滴生成部２１、生成された液滴を固化して芯材を生成する液滴固化部２２及び芯材の表面にスズの被膜を形成するスズ被覆形成部２３から成る。
【００２４】
液滴生成部２１は、液体状態の希ガス（以下、「希ガス液体」とする）を貯留するタンク２１１、ノズル２１２及び圧電トランスデューサ２１３から成る。タンク２１１内は、希ガスを液体状態に維持するために、低温又は／及び高圧状態に維持しておく。液滴生成部２１は、圧電トランスデューサ２１３により周期的な振動をノズル２１２に与えつつ、タンク２１１内の希ガス液体をノズル２１２から下方に放出することにより、希ガス液体の流れに周期的な攪乱を形成し、それにより液滴を生成するものである。圧電トランスデューサ２１３の振動の周期は10kHzである。なお、液滴生成部は既知のものであり、その構成の詳細は例えば特開2004-006365号公報や特開2004-031342号公報に記載されている。
【００２５】
液滴固化部２２は、希ガス液体を固化することができる温度及び圧力に内部を維持したチェンバから成る。上記ノズル２１２はこのチェンバの上端に設けられている。このチェンバの高さは、希ガス液体の液滴の表面が固化し、且つ次に述べるスズ被覆の材料を固化させることができる温度までその表面の温度が低下するのに必要な時間をかけて液滴が通過するように設定する。チェンバ内の温度、気圧および高さは、使用する希ガス液体およびスズ被覆の材料に応じて定める。
【００２６】
スズ被覆形成部２３は、スズ被覆の材料となる気体が内部に導入されたチェンバから成る。スズ被覆の材料となる気体には、四水素化スズ、塩化スズ、テトラアルキルスズ（テトラブチルスズ、テトラエチルスズ等）等を用いることができる。このうち四水素化スズは、沸点が221K（常圧において）と高くチェンバ内に気体の状態で保持しやすいうえ、凝固点が127K（常圧）であって液滴固化部２２において冷却された芯材の表面において固化し易い点で好適である。なお、スズ被覆形成部２３内の温度が高すぎると芯材が液化し、圧力が低すぎると芯材が昇華するおそれがあるため、芯材の材料に応じてこれら温度及び圧力を設定する必要がある。
【００２７】
極端紫外光源用ターゲット製造装置２０の動作、即ちこの装置を用いて極端紫外光源用ターゲットを製造する方法を説明する。まず、液滴生成部２１は、圧電トランスデューサ２１３によりノズル２１２に周期的な振動を与えつつ、ノズル２１２から希ガス液体を放出する。これにより、希ガス液体の液滴２４が形成される。次に、液滴２４は液滴固化部２２のチェンバ内に導入され、冷却されることにより固化して芯材２５となる。次に、芯材２５はスズ被覆形成部２３のチェンバ内に導入される。このチェンバ内にあるスズ被覆の材料の気体が芯材２５の表面に触れて冷却されて固化することにより、芯材２５の表面にスズ被覆が形成される。これにより、本発明の極端紫外光源用ターゲット２６が完成する。得られた極端紫外光源用ターゲット２６はスズ被覆形成部２３の下部から取り出される。
【００２８】
次に、芯材の材料にキセノンを、スズ被覆の材料に四水素化スズを用いる場合において、それらの材料の特性を活かすために、上記極端紫外光源用ターゲット製造装置２０の具体的な構成を検討する。
この例では、タンク２１１内の気圧は、ノズル２１２から10m/sec程度の速度で液滴を落下させることができるように、0.2MPaとした。タンク２１１内の液体キセノンの温度は、タンク２１１内で固化しない範囲で、次の液滴固化部２２においてできるだけ速く固化させることができるように、できるだけ低くしておくことが望ましい。タンク２１１内の圧力が上述の値の場合、三重点の温度である162K（三重点での圧力は約0.8気圧）とほぼ同程度の温度まで、タンク２１１内で液体キセノンを冷却することができる。
【００２９】
液滴固化部２２のチェンバ高さは以下のように定める。図３は、半径が250μm、温度が162Kであるキセノンの液滴が、内部が室温である液滴固化部２２のチェンバ内に導入された時から2msec、10msec及び20msec経過した時における、キセノンの飽和蒸発速度、比熱及び熱伝導率から見積もられる液滴の温度をグラフで示したものである。横軸は液滴内の位置を、液滴の中心からの距離で示したものである。液滴はその表面からキセノンの液体が気化することにより気化熱が奪われるため急速に冷却され、それにより内部に向かって固化が進行する。また、図４は、液滴の表面、表面から10μm及び20μmの位置における温度の時間変化を示すグラフである。これらのグラフから、液滴の表面においては液滴固化部２２に導入された直後に固化し、1msec以内に四水素化スズの凝固点である127K以下の温度に到達することがわかる。また、3msec経過した後に、液滴が固化した芯材の表面の温度はほぼ一定の値になる。従って、スズ被覆形成部２３において四水素化スズからスズ被覆を形成するためには、液滴が液滴固化部２２のチェンバを3msec以上かけて通過すれば十分であるといえる。前述のように液滴が10m/sec程度の速度で落下するため、液滴固化部２２のチェンバの高さは6cm以上あればよい。
【００３０】
図５に、四水素化スズを用いて厚さ30nmのスズ被膜を形成するために必要な条件を計算で求めた結果を示す。ここではスズ被覆形成部２３のチェンバ高さを5mとし、このチェンバ内を落下する芯材２５の速度及びチェンバ内の四水素化スズの分圧を変化させて計算を行った。なお、ここでは、スズ被覆形成部２３内での芯材２５からのキセノンの昇華及び芯材２５の温度上昇の影響はほとんどないと仮定して無視して計算を行った。この計算結果によれば、例えば芯材２５の速度が200m/secの場合には、四水素化スズの分圧を0.005Torr（0.67Pa）とすることにより厚さ30nmのスズ被膜を形成することができる。
【００３１】
ここでは、液滴固化部２２及びスズ被覆形成部２３における芯材（液滴）の進行速度が比較的遅い（10m/sec）場合を例として説明した。極端紫外光源用ターゲットの生成周期を高めるためには、この進行速度は速い方が望ましい。例えば、周波数10kHzのバルスレーザ光に同期して極端紫外光源用ターゲットを生成するためには、芯材の進行速度は200m/sec〜300m/secとすることが望ましい。このような速度は、タンク２１１内の圧力を高圧
例えば数十MPa）にすることにより実現することができる。
【００３２】
なお、図３に示された温度が162Kである位置においては、芯材は液体の状態にある。その場合においても、芯材の表面は固化しているため、液滴固化部２２に導入され体からこの図に示された時間だけ経過した芯材は本発明の極端紫外光源用ターゲットの芯材として用いることができる。
【００３３】
(3) 極端紫外光源の実施形態
図６に、本発明に係る極端紫外光源の一実施形態を示す。この極端紫外光源３０は上述の極端紫外光源用ターゲット製造装置２０と、スズ被覆形成部２３から放出されるターゲットが導入される真空容器３１と、真空容器３１内を進行するターゲットに周波数10kHzのパルスレーザ光を照射するレーザ光源３２を有する。レーザ光源３２が発振するレーザ光のパルスと圧電トランスデューサ２１３の振動は制御装置３３を用いて同期させる。その他、図６では省略したが、この極端紫外光源３０は多層膜反射鏡等の光学系その他の通常の極端紫外光源が有する構成要素も備える。
【００３４】
この極端紫外光源３０では、レーザ光源３２からレーザ光照射点に照射されるパルスレーザ光に同期して、極端紫外光源用ターゲット製造装置２０からレーザ光照射点にターゲットが供給される。これにより、スズに起因する（ターゲットの芯材がキセノンの場合にはそれにも起因する）波長13.5nmの極端紫外光が得られる。また、本実施形態では周波数10kHzでターゲットにパルスレーザ光が照射されるため、極端紫外光も10kHzの周期で生成される。このような高周期で生成される極端紫外光は、露光装置で使用するうえでは、実質的に連続的に発光しているといえる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態に係る極端紫外光源用ターゲットの断面図。
【図２】極端紫外光源用ターゲット１０の製造装置の一例を示す図。
【図３】キセノンの液滴が液滴固化部２２に導入された時から2ミリ秒間、10ミリ秒間、及び20ミリ秒間経過した後の液滴内又は液滴が固化した芯材内の温度分布を示すグラフ。
【図４】キセノンの液滴が液滴固化部２２に導入された後の液滴（芯材）の表面並びに表面から10μm及び20μmの位置における温度の時間変化を示すグラフ。
【図５】四水素化スズを用いて厚さ30nmのスズ被膜を形成するための条件を計算で求めた結果を示すグラフ。
【図６】本発明の一実施形態に係る極端紫外光源の断面図。
【符号の説明】
【００３６】
１０…極端紫外光源用ターゲット
１１…芯材
１１１…固体
１１２…液体
１２…スズ被覆
２０…極端紫外光源用ターゲット製造装置
２１…液滴生成部
２１１…タンク
２１２…ノズル
２１３…圧電トランスデューサ
２２…液滴固化部
２３…スズ被覆形成部
２４…液滴
２５…芯材
２６…極端紫外光源用ターゲット
３０…極端紫外光源
３１…真空容器
３２…レーザ光源
３３…制御装置
【図１】
2008071570.tif 000003
【図２】
2008071570.tif 000004
【図３】
2008071570.tif 000005
【図４】
2008071570.tif 000006
【図５】
2008071570.tif 000007
【図６】
2008071570.tif 000008