(57)【要約】  【課題】  ターゲット物質の冷却に伴って固化する物質によるノズルの目詰まりを防止し、ターゲット物質の噴射方向を安定させて、ターゲット物質をレーザビーム照射領域に安定的に供給することが可能な光源装置を提供する。  【解決手段】  この光源装置は、ターゲット物質供給部３等と、気体のターゲット物質を冷却して液化する冷却部８と、液化されたターゲット物質を噴射するノズル９と、ノズルから噴射されたターゲット物質にレーザビームを照射してプラズマを発生させるレーザ部１と、集光光学系１０と、ターゲット物質が供給されるのに先立って、ターゲット物質の沸点よりも低い凝固点を有するパージガスを真空チャンバ内等に一旦供給するパージガス供給部１７等と、冷却部によって液化されたターゲット物質の温度がパージガスの凝固点よりも高くなるように冷却部を制御する制御部２４とを具備する。【選択図】  図１
2005197081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバ内において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、
前記ターゲットとなるターゲット物質を気体で供給するターゲット物質供給部と、
前記ターゲット物質供給部から供給されるターゲット物質を冷却して液化する冷却部と、
前記冷却部によって液化されたターゲット物質を噴射するノズルと、
前記ノズルから噴射されたターゲット物質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部と、
前記プラズマから放出される極端紫外光を集光して出射する集光光学系と、
前記ターゲット物質供給部から前記冷却部に前記ターゲット物質が供給されるのに先立って、前記ターゲット物質の沸点よりも低い凝固点を有するパージガスを少なくとも前記真空チャンバ内に一旦供給するパージガス供給部と、
前記冷却部によって液化されたターゲット物質の温度が前記パージガスの凝固点よりも高くなるように前記冷却部を制御する制御部と、
を具備する光源装置。
【請求項２】
真空チャンバ内において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、
前記ターゲットとなるターゲット物質を気体で供給するターゲット物質供給部と、
前記ターゲット物質供給部から供給されるターゲット物質を冷却して液化する冷却部と、
前記冷却部によって液化されたターゲット物質を噴射するノズルと、
前記ノズルから噴射されたターゲット物質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部と、
前記プラズマから放出される極端紫外光を集光して出射する集光光学系と、
前記ターゲット物質供給部から前記冷却部に前記ターゲット物質が供給されるのに先立って、前記ターゲット物質の凝固点よりも低い凝固点を有するパージガスを少なくとも前記真空チャンバ内に一旦供給するパージガス供給部と、
を具備する光源装置。
【請求項３】
前記パージガス供給部が、前記ターゲット物質供給部から前記冷却部に前記ターゲット物質が供給されるのに先立って、前記パージガスをパージガス供給ラインを介して前記真空チャンバ内に一旦供給する、請求項１又は２記載の光源装置。
【請求項４】
前記ターゲット物質供給部が、複数の異なるターゲット物質をそれぞれ貯蔵する複数のターゲット物質貯蔵部を有すると共に、前記パージガス供給部が、複数の異なるパージガスをそれぞれ貯蔵する複数のパージガス貯蔵部を有しており、前記複数のパージガスの内で最も高い凝固点を有するパージガスが、前記複数のターゲット物質の内で最も高い凝固点を有するターゲット物質の凝固点よりも低い凝固点を有し、前記複数のパージガスの内で最も低い凝固点を有するパージガスが、前記複数のターゲット物質の内で最も低い凝固点を有するターゲット物質の凝固点よりも低い凝固点を有する、請求項１〜３のいずれか１項記載の光源装置。
【請求項５】
前記ターゲット物質供給部が、ターゲット物質としてキセノンガスを供給し、前記パージガス供給部が、パージガスとして窒素ガスを供給する、請求項１〜４のいずれか１項記載の光源装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項記載の光源装置と、
前記光源装置によって発生された極端紫外光を複数のミラーを用いてマスクに集光する照明光学系と、
前記マスクから反射された極端紫外光を用いて対象物を露光させる投影光学系と、
を具備する露光装置。
【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以上の粒子塊（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。一方、ターゲットとして気体を用いると、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は低下するものの、放出されるデブリが少なくなる。
【０００５】
図１１に、従来の光源装置の構成を示す。真空チャンバ１１０内において、ノズル１０１からターゲットとなる物質を下方に噴射させる。一方、駆動用レーザ１０２から発生したレーザ光を、ウインド１１１を介して真空チャンバ内に透過し、集光レンズ１０３により収束させる。このようにして形成されたレーザビームをターゲットに照射することによって、プラズマ１０４を発生させる。プラズマ１０４から放出されたＥＵＶ光は、集光ミラー１０５により集光され、光束（例えば平行光）１０６となってデブリシールド１０７を通過した後、露光機へ伝送される。
【０００６】
ここで、放出するデブリを少なくするためにキセノン等の希ガスをターゲット物質として用いる場合には、ターゲット供給装置１０８から供給される希ガスを、液化室１０９を介してノズル１０１に供給する。希ガスは、液化室１０９において、パルスチューブ等を用いた冷却装置によって冷却されて液化される。その結果、ノズル１０１から液化した希ガスが噴射され、液化した希ガスにレーザビームを照射することにより、駆動用レーザ１０２に供給するパワーからＥＵＶのパワーへの変換効率を向上させることが可能である。
【０００７】
通常、ノズル１０１としては、内径数μｍ〜数百μｍの細管が使用される。真空チャンバ１１０内を真空引きすることにより大気成分や水分を除去した後、ターゲット物質である希ガスが、ターゲット供給装置１０８から供給され、液化室１０９において冷却されて液化する。この時、ノズル１０１の周辺や表面積の大きい液化室１０９内等に大気成分や水分等が残留し、それらの残留物質の凝固点がターゲット物質の冷却温度以上である場合には、液化したターゲット物質の中で残留物質の固化が生じ、この固化物質がノズル１０１内で目詰まりを起こすことによって、ターゲット物質の噴射方向が不安定になったり、噴射方向が安定している場合においても、所望の噴射方向とは異なる方向へ噴射してしまうという問題がある。また、噴射されるターゲット物質によって形成される柱（連続流）の直径が小さくなったり、噴射速度が低下したり、ターゲット物質を噴射することができなくなるという問題がある。
【０００８】
関連する技術として、下記の特許文献１には、使用されるミラーの反射率が１００％よりもかなり小さく、また、発生したＥＵＶ放射を少しずつしか基板に照射できないという問題を取り除く方法が開示されている。この特許文献１によれば、媒体（ターゲット）の移送方向と平行な真空中を通過する粘性の希ガス流の中に媒体を置くことにより、プラズマにはならない媒体の過剰部分と、生成されたプラズマからの粒子（デブリ）とを希ガス流によって取り込み、放射源の真空ポンプに移送することができる。
【０００９】
即ち、照明システムと投影システムのミラーが備えられている装置の他の空間にプラズマにはならない媒体の過剰部分等が入り込むことを防止することによって、ミラーの反射率低下を防止することが可能となり、また、真空又は放射源空間が極短波放射に対して十分にトランスパレントになるので、発生したＥＵＶ放射をより強く基板に照射することができる。しかしながら、媒体の冷却に伴って固化する物質によるノズル内の目詰まりについては述べられていない。
【特許文献１】特表２００３−５１８７３０号公報（第９，１０頁、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、上記の点に鑑み、本発明は、ターゲット物質の冷却に伴って固化する物質によるノズルの目詰まりを防止し、ターゲット物質の噴射方向を安定させて、ターゲット物質をレーザビーム照射領域に安定的に供給することが可能な光源装置を提供することを目的とする。また、本発明は、そのような光源装置を用いることにより、微細な光リソグラフィを実現することができる露光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】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点に係る光源装置は、真空チャンバ内において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、ターゲットとなるターゲット物質を気体で供給するターゲット物質供給部と、ターゲット物質供給部から供給されるターゲット物質を冷却して液化する冷却部と、冷却部によって液化されたターゲット物質を噴射するノズルと、ノズルから噴射されたターゲット物質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部と、プラズマから放出される極端紫外光を集光して出射する集光光学系と、ターゲット物質供給部から冷却部にターゲット物質が供給されるのに先立って、ターゲット物質の沸点よりも低い凝固点を有するパージガスを真空チャンバ内やターゲット供給ライン内等に一旦供給するパージガス供給部と、冷却部によって液化されたターゲット物質の温度がパージガスの凝固点よりも高くなるように冷却部を制御する制御部とを具備する。
【００１２】
また、本発明の第２の観点に係る光源装置は、真空チャンバ内において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、ターゲットとなるターゲット物質を気体で供給するターゲット物質供給部と、ターゲット物質供給部から供給されるターゲット物質を冷却して液化する冷却部と、冷却部によって液化されたターゲット物質を噴射するノズルと、ノズルから噴射されたターゲット物質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部と、プラズマから放出される極端紫外光を集光して出射する集光光学系と、ターゲット物質供給部から冷却部にターゲット物質が供給されるのに先立って、ターゲット物質の凝固点よりも低い凝固点を有するパージガスを真空チャンバ内やターゲット供給ライン内等に一旦供給するパージガス供給部とを具備する。
【００１３】
ここで、パージガス供給部が、ターゲット物質供給部から冷却部にターゲット物質が供給されるのに先立って、パージガスをパージガス供給ラインを介して真空チャンバ内に一旦供給するようにしても良い。
【００１４】
さらに、ターゲット物質供給部が、複数の異なるターゲット物質をそれぞれ貯蔵する複数のターゲット物質貯蔵部を有すると共に、パージガス供給部が、複数の異なるパージガスをそれぞれ貯蔵する複数のパージガス貯蔵部を有しており、複数のパージガスの内で最も高い凝固点を有するパージガスが、複数のターゲット物質の内で最も高い凝固点を有するターゲット物質の凝固点よりも低い凝固点を有し、複数のパージガスの内で最も低い凝固点を有するパージガスが、複数のターゲット物質の内で最も低い凝固点を有するターゲット物質の凝固点よりも低い凝固点を有するようにしても良い。
【００１５】
以上において、ターゲット物質供給部が、ターゲット物質としてキセノンガスを供給し、パージガス供給部が、パージガスとして窒素ガスを供給するようにしても良い。
また、本発明に係る露光装置は、上記のいずれかの光源装置と、光源装置によって発生された極端紫外光を複数のミラーを用いてマスクに集光する照明光学系と、マスクから反射された極端紫外光を用いて対象物を露光させる投影光学系とを具備する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ターゲット物質の供給に先立って、ターゲット物質の融点若しくは凝固点よりも低い凝固点を有するパージガスを用いて真空チャンバ内やターゲット供給ライン内等を一旦パージすることにより、ノズルの目詰まりを防止し、ターゲットの噴射方向を安定させて、ターゲットをレーザビーム照射領域に安定的に供給することが可能な光源装置を提供することができる。また、そのような光源装置を用いることにより、微細な光リソグラフィを実現することができる露光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】
【００１７】
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。
図１に、本発明の第１の実施形態に係る光源装置の構成を示す。この光源装置は、レーザ部として、レーザビームを発生するＹＡＧレーザ等の駆動用レーザ１と、駆動用レーザ１が発生するレーザビームを集光する照射光学系とを含んでいる。本実施形態においては、この照射光学系が、集光レンズ２によって構成されている。集光レンズ２としては、平凸レンズやシリンドリカルレンズ、又は、それらレンズの組み合わせが使用される。
【００１８】
また、光源装置は、ターゲット物質を気体として供給するターゲットガス供給部として、ターゲットガスを高圧状態で貯蔵するターゲットガス用ボンベ３と、ターゲットガス用ボンベ３からターゲット供給ライン４Ａに流入したターゲットガスを減圧してターゲット供給ライン４Ｂに流出させるターゲットガス用レギュレータ５と、ターゲット供給ライン４Ｂに流出されたターゲットガスの流量を制御し、ターゲット供給ライン４Ｃに流出させるためのバルブ６と、ターゲット供給ライン４Ｃにおけるターゲットガスの流量を計測する流量計７とを含み、さらに、ターゲット供給ライン４Ｃ等を介して供給されるターゲットガスを冷却することにより液化する冷却用熱交換器８と、冷却用熱交換器８によって液化されたターゲット物質を噴射するためのノズル９とを含んでいる。レーザ部が、ノズル９から噴射される液化されたターゲット物質にレーザビームを照射することにより、プラズマを生成する。
【００１９】
さらに、光源装置は、プラズマから放出される極端紫外（ＥＵＶ：extreme ultra violet）光を集光して出射する集光光学系を構成する集光ミラー１０と、レーザビーム照射領域の周辺から放出される直径数μｍ以上の粒子塊（デブリ）を取り除いてＥＵＶ光のみを通過させるデブリシールド１１とを含んでいる。集光ミラー１０としては、放物面鏡、球面鏡、回転楕円体形状の凹面鏡、又は、複数の曲率を有する球面鏡を使用することができる。
【００２０】
集光レンズ２、冷却用熱交換器８、ノズル９、集光ミラー１０、及び、デブリシールド１１は、真空チャンバ１２内に配置されており、さらに、真空チャンバ１２には、駆動用レーザ１が発生するレーザビームをチャンバ内に透過するウインド３２と、真空チャンバ１２内の圧力を計測する圧力計１３と、真空チャンバ１２内のガスを排気する排気ライン１４Ａとが取り付けられている。真空チャンバ１２内のガスは、排気ライン１４Ａ、１４Ｂ及びバルブ１５を介して真空ポンプ１６によって吸引され、真空ポンプ１６によって吸引されたガスは、排気ライン１４Ｃを介して大気中に放出されたり、回収ラインに排気されたりする。
【００２１】
また、光源装置は、真空チャンバ１２、ノズル９、及び、ターゲット供給ライン４Ｃの各内部に存在する大気成分や水分を除去するためのパージガスを供給するパージガス供給部として、パージガスを高圧状態で貯蔵するパージガス用ボンベ１７と、パージガス用ボンベ１７からパージガス供給ライン１８Ａに流入したパージガスを減圧してパージガス供給ライン１８Ｂに流出させるパージガス用レギュレータ１９と、パージガス供給ライン１８Ｂに流出されたパージガスの流量を制御し、パージガス供給ライン１８Ｃに流出させるためのバルブ２０と、パージガス供給ライン１８Ｃ内におけるパージガスの流量を計測する流量計２１と、ターゲット供給ライン４Ｃとパージガス供給ライン１８Ｃとをバルブ２３を介して配管するバイパスライン２２とを含んでいる。
【００２２】
さらに、光源装置は、冷却用熱交換器８に冷却用ガスを供給する冷却用ガス供給部３３と、冷却用熱交換器８によって液化されたターゲット物質の温度を計測する温度計測部３４と、温度計測部３４によって計測された温度に基づいて冷却用ガスの流量を制御すると共に他の各部を制御する制御部２４とを含んでいる。
【００２３】
制御部２４は、流量計７によって計測されたターゲットガスの流量、流量計２１によって計測されたパージガスの流量、及び、圧力計１３によって計測された真空チャンバ１２内の圧力に基づいて、バルブ６、１５、２０、２３、及び、ポンプ１６をそれぞれ制御する。メンテナンス等のために真空チャンバを開放した後や、光源装置が長い期間使用されていなかった場合には、制御部２４が、ターゲットガス供給部から冷却用熱交換器８にターゲットガスが供給されるのに先立って、パージガスを真空チャンバ１２内に一旦供給するように、バルブ６、２０及び２３をそれぞれ制御している。
【００２４】
ノズル９から噴射されるターゲット物質としては、冷却することによって液体となる物質を使用する。具体的には、常温（２０℃）でガス状態である物質が該当し、例えば、キセノン（Ｘｅ）、アルゴン（Ａｒ）、又は、クリプトン（Ｋｒ）を用いることができる。
【００２５】
本実施形態においては、ターゲット物質としてキセノン（Ｘｅ）を用いている。その場合に、発生するＥＵＶ光は、約１０ｎｍ〜約１５ｎｍの波長を有する。バルブ６から圧力が印加されているキセノンガスを流出することにより、ノズル９の開口部から、例えば下方に向けて、冷却用熱交換器８によって液化されたキセノンを噴射する。ノズル９は、単一の円形若しくはスリット状の開口を有するか、又は、直線上に配列された複数の開口を有する。噴出した液体キセノンは、それぞれの開口形状に応じて垂直に流動し、液体キセノンの柱（連続流）又はドロップレットを形成することになる。
【００２６】
駆動用レーザ１から発生されたレーザビームは、集光レンズ２により集光され、実質的にライン状の断面形状を有するレーザビームとなって、集光ミラー１０に形成された穴を通過して、液体キセノンの柱又はドロップレットに向けて照射される。レーザビームが液体キセノンに照射される位置において、数ｍｍ〜数ｃｍの長さを有する葉巻状のプラズマ２５が発生する。ノズル９が単一の円形開口を有する場合は、駆動用レーザ１から発生されたレーザビームは、集光レンズ２により集光され、実質的に略円形の断面形状を有するレーザビームとなって、集光ミラー１０に形成された穴を通過して、液体キセノンの柱又はドロップレットに向けて照射される。レーザビームが液体キセノンに照射される位置において、数十〜数百μｍの半径を有する略球状プラズマ２５が発生する。
【００２７】
プラズマ２５から放出されたＥＵＶ光は、集光光学系を構成する集光ミラー１０によって集光され、光束（例えば平行光）２６となり、露光機に供給される。集光光学系の光軸は、プラズマ２５が葉巻状である場合には、プラズマ２５の長手軸と一致させることが望ましく、プラズマ２５が略球状である場合には、プラズマ２５の略中心と一致させることが望ましい。集光ミラー１０の内面（集光鏡）のミラーコーティングとしては、波長１３ｎｍのＥＵＶ光を発生する場合にはＭｏ／Ｓｉ又はＭｏ／Ｓｒを用い、波長１１ｎｍのＥＵＶ光を発生する場合にはＭｏ／Ｂｅ又はＭｏ／Ｓｒを用いると、集光効率を向上させることができる。
【００２８】
また、本実施形態においては、冷却用熱交換器８によってターゲット物質を冷却することにより、ターゲット物質を気体状態から液体状態に変化させるので、ノズル９及び真空チャンバ１２内をパージするパージガスとして、ターゲット物質であるキセノンの凝固点よりも低い凝固点を有する窒素（Ｎ２）を用いている。これにより、キセノンが液体状態になる温度まで冷却されても、ノズル９内に残留したパージガス（窒素ガス）が固化することはなく、ノズル９の目詰まりを防ぐことができる。
【００２９】
なお、パージガスの凝固点がターゲット物質の凝固点より高い場合においても、パージガスの凝固点がターゲット物質の液化温度（融点）よりも低ければ、そのパージガスを用いることができる。その場合には、ターゲット物質の温度を、融点よりも低く、かつ、パージガスの凝固点よりも高い範囲内となるように、制御部２４が冷却用ガス供給部３３を制御すれば良い。
【００３０】
次に、図１〜図７を参照しながら、本実施形態に係る光源装置を用いてＥＵＶ光を発生させるまでの動作について説明する。図２は、本実施形態に係る光源装置を用いてＥＵＶ光を発生させるまでの動作を示すフローチャートである。また、図３〜図７は、各動作後における真空チャンバ１２内等の状態を示している。なお、ターゲット、パージガス、及び、大気の状態を説明するために、一部を省略し、各ラインを太く示している。
【００３１】
図３は、メンテナンス等のために真空チャンバを開放した直後の状態を示している。なお、真空チャンバ１２を開放する場合には、バルブ６及び２０を閉めておく。従って、図３に示すように、ターゲット供給ライン４Ａ及び４Ｂの内部にはターゲットガスが充満しており、パージガス供給ライン１８Ａ及び１８Ｂの内部にはパージガスが充満しており、その他の空間は大気が充満している。
【００３２】
まず、図２のステップＳ１において、メンテナンス等によって水分や微粒子等を含む大気が充満している真空チャンバ１２、ノズル９、ターゲット供給ライン４Ｃ、排気ライン１４Ａ及び１４Ｂ、パージガス供給ライン１８Ｃ、及び、バイパスライン２２の各内部を真空置換する。真空置換においては、バルブ６及び２０を閉めた状態に保ち、バルブ１５及び２３を開けて、ポンプ１６を起動させる。ここで、バルブ１５又は２３を開けるよりも前にポンプ１６を起動しても良い。これにより、真空チャンバ１２の内部等が真空置換される。
【００３３】
図４は、図１に示す真空チャンバの内部を真空置換した状態を示す図である。図４に示すように、真空チャンバ１２の内部を真空置換した場合においても、ノズル９の内径が数μｍ〜数百μｍと非常に細いので、ノズル９の内部に大気が残留してしまう。なお、ノズル９の内径が非常に細いので、ノズル９を介してターゲット供給ライン４Ｃの内部を真空置換することは困難であり、バルブ２３を開けることにより、ターゲット供給ライン４Ｃの内部の真空置換を速やかに行っている。
【００３４】
次に、ステップＳ２において、真空チャンバ１２の内部等の大気をパージするために、真空チャンバ１２内やターゲット供給ライン内等をパージガス置換する。図５は、真空チャンバの内部等をパージガス置換した状態を示す図である。パージガス置換においては、バルブ６を閉めた状態に保ち、バルブ２３を開けた状態に保ち、バルブ１５を閉めた後にバルブ２０を開ける。従って、図５に示すように、ターゲット供給ライン４Ａ及び４Ｂの内部にはターゲットガスが充満しており、その他の空間にはパージガスが流入している。さらに、ノズル９の内部に残留していた大気は、パージガスによってパージされ、真空チャンバ１２の内部に押し出される。なお、バルブ１５を閉めた後であれば、ポンプ１６を停止しても良い。
【００３５】
パージガスの導入量は、圧力計１３によって真空チャンバ１２の内部の圧力を計測することにより決定している。ノズル９の内径が数μｍ〜数百μｍと非常に細いので、ステップＳ１における真空置換と同様に、ノズル９を介してターゲット供給ライン４Ｃの内部をパージガス置換することは困難なので、バルブ２３を開けることにより、ターゲット供給ライン４Ｃの内部のパージガス置換を速やかに行っている。
【００３６】
さらに、ステップＳ３において、真空チャンバ１２、ノズル９、ターゲット供給ライン４Ｃ、排気ライン１４Ａ及び１４Ｂ、パージガス供給ライン１８Ｃ、及び、バイパスライン２２の各内部を再び真空置換する。ここで、パージガス置換後の真空置換においては、バルブ６を閉めた状態に保ち、バルブ２０を閉めた後にバルブ１５を開ける。なお、ステップＳ２において、ポンプ１６を停止させる場合には、バルブ１５を開ける前にポンプ１６を起動する。
【００３７】
これにより、真空チャンバ１２の内部等が真空置換される。図６は、真空チャンバの内部をパージガス置換後に真空置換した状態を示す図である。図６に示すように、真空置換した状態においても、ノズル９の内部にパージガスが残留してしまう。しかしながら、ターゲット物質の凝固点よりも低い凝固点を有する物質をパージガスとして用いることにより、冷却されて液化したターゲット物質がノズル９の内部を流れてもノズル９の内部に残留したパージガスが固化することはなく、ノズル９の目詰まりを防止することができる。
【００３８】
ステップＳ４において、ターゲット物質をノズル９に供給する。ターゲット物質を供給する際には、バルブ２０を閉めた状態に保ち、バルブ１５を開けた状態に保ち、バルブ２３を閉めた後にバルブ６を開ける。図７は、ノズルにターゲット物質を供給した状態を示す図である。パージガス置換後の真空置換においてノズル９の内部にパージガスが残留した状態であっても、冷却されて液化したターゲット物質の温度によってパージガスが固化することはなく、ノズル９の内部に残留したパージガスはターゲットと共に噴射されるので、ノズル９の目詰まりを防ぐことができる。
【００３９】
その結果、ターゲット物質の噴射方向の安定性を向上させて、ターゲット物質をレーザビーム照射領域に安定的に供給することが可能となる。ここで、安定性の向上とは、ターゲット噴射方向がふらつかないことを意味する。即ち、ノズルの目詰まりによりターゲット物質が流れ易い方向にシフトして、ノズルに対して斜めに噴射することを防止できる。これにより、ターゲット物質を、駆動用レーザ１から発生されたレーザビームの集光位置から外れることなく、その位置に安定的に供給することができるので、プラズマ２５が生成される位置の変動が少なくなり、露光機へのＥＵＶ光の伝送効率を低下させることがない。
【００４０】
また、バイパスライン２２及びバルブ２３を介して、ノズル９の上方に位置するターゲット供給ライン４Ｃの内部の真空置換及びパージガス置換を速やかに行うことにより、ターゲット供給ライン４Ｃの内部に大気が残留し難いので、ターゲット供給ライン４Ｃの内部に残留した大気が固化してノズル９の目詰まりを起こすことを防いでいる。
【００４１】
このように、本実施形態によれば、ターゲットにレーザビームを安定的に照射することができるので、以下に説明するステップＳ５〜Ｓ７におけるＥＵＶ光の発生において、駆動用レーザに供給するパワーをＥＵＶ光のパワーに変換する変換動作の効率を向上させることができる。
【００４２】
ステップＳ５において、駆動用レーザ１がレーザビームを発生する。ステップＳ６において、集光レンズ２によって集光されたレーザビームがターゲットを照射することにより、プラズマ２５を発生する。ステップＳ７において、プラズマ２５から放出されたＥＵＶ光が、集光ミラー１０によって集光されて平行光２６となり、露光機に供給される。
【００４３】
本実施形態においては、ターゲット物質としてキセノンを用い、パージガスとして窒素ガスを用いているが、ターゲット物質の凝固点又は沸点とパージガスの凝固点とが所定の関係を満たす他の物質を用いても、上記のような効果を実現することができる。なお、ステップＳ２及びＳ３を複数回繰り返しても良いし、ステップＳ３及びＳ４を複数回繰り返しても良い。これにより、真空チャンバ１２の内部等のパージ効果を高めることが可能である。
【００４４】
図８に、ターゲット物質又はパージガスとして用いられる主要な物質の凝固点を示す。図８には、常圧におけるヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、及び、キセノン（Ｘｅ）の凝固点を、絶対温度（Ｋ）で示している。なお、ヘリウムは常圧において凝固しないので、ヘリウムの凝固点を、絶対温度の０度として示している。
【００４５】
図８に示すように、キセノンの凝固点よりも、ヘリウム、ネオン、窒素、アルゴン、及び、クリプトンの凝固点の方が低いので、液化したキセノンをターゲット物質として用いる場合には、ヘリウム、ネオン、窒素、アルゴン、又は、クリプトンをパージガスとして用いることができる。同様に、液化したクリプトンをターゲット物質として用いる場合には、ヘリウム、ネオン、窒素、又は、アルゴンをパージガスとして用いることができるし、液化したアルゴンをターゲット物質として用いる場合には、ヘリウム、ネオン、又は、窒素をパージガスとして用いることができる。また、液化した窒素をターゲット物質として用いる場合には、ヘリウム又はネオンをパージガスとして用いることができるし、液化したネオンをターゲット物質として用いる場合には、ヘリウムをパージガスとして用いることができる。あるいは、ターゲットガスの融点よりも低い凝固点を有するパージガスを用いるようにしても良い。
【００４６】
次に、本発明の第２の実施形態に係る光源装置について、図９を参照しながら説明する。図９に、本発明の第２の実施形態に係る光源装置の構成を示す。この光源装置は、ターゲットガス供給部として、レーザビームが照射されるターゲット物質として異なる複数の気体を高圧状態でそれぞれ貯蔵するターゲットガス用ボンベ３Ａ〜３Ｃと、ターゲットガス用ボンベ３Ａ〜３Ｃからターゲット供給ライン２５Ａ〜２５Ｃに流入したターゲットガスを減圧してターゲット供給ライン２６Ａ〜２６Ｃにそれぞれ流出させるターゲットガス用レギュレータ５Ａ〜５Ｃと、ターゲット供給ライン２６Ａ〜２６Ｃに流出されたターゲットガスをターゲット供給ライン４Ｂにそれぞれ流出させるためのバルブ２７Ａ〜２７Ｃとを含んでいる。ここで、ターゲットガス用ボンベ３Ａ〜３Ｃは、例えば、ネオンガス、アルゴンガス、キセノンガスをそれぞれ貯蔵している。
【００４７】
また、光源装置は、パージガス供給部として、真空チャンバ１２の内部等をパージガス置換するための異なる複数のパージガスを高圧状態でそれぞれ貯蔵するパージガス用ボンベ１７Ａ〜１７Ｃと、パージガス用ボンベ１７Ａ〜１７Ｃからパージガス供給ライン２８Ａ〜２８Ｃに流入したパージガスを減圧してパージガス供給ライン２９Ａ〜２９Ｃにそれぞれ流出させるターゲットガス用レギュレータ１９Ａ〜１９Ｃと、パージガス供給ライン２９Ａ〜２９Ｃに流出されたパージガスをパージガス供給ライン１８Ｂにそれぞれ流出させるためのバルブ３０Ａ〜３０Ｃとを含んでいる。ここで、パージガス用ボンベ１７Ａ〜１７Ｃは、例えば、ヘリウムガス、窒素ガス、クリプトンガスをそれぞれ貯蔵している。
【００４８】
さらに、光源装置は、ターゲットガス又はパージガスとして用いられるガスの種類、流量計７によって計測されたターゲットガスの流量、流量計２１によって計測されたパージガスの流量、及び、圧力計１３によって計測された真空チャンバ１２内の圧力に基づいて、バルブ６、１５、２０、２３、２７Ａ〜２７Ｃ、３０Ａ〜３０Ｃ、及び、ポンプ１６を制御する制御部３１を含んでいる。その他の構成については、図１に示すものと同様である。
【００４９】
メンテナンス等のために真空チャンバを開放した後や、光源装置が長い期間使用されていなかった場合には、制御部３１が、ターゲットガス供給部から冷却用熱交換器８にターゲットガスが供給されるのに先立って、パージガスを真空チャンバ１２内に一旦供給するように、バルブ６、２０、２３、２７Ａ〜２７Ｃ、及び、３０Ａ〜３０Ｃをそれぞれ制御している。
【００５０】
また、ターゲットガス用ボンベ３Ａ〜３Ｃが異なる複数のターゲットガスを貯蔵し、パージガス用ボンベ１７Ａ〜１７Ｃが異なる複数のパージガスを貯蔵しているので、制御部３１が、指定されたターゲットガスの凝固点若しくは融点よりも低い凝固点を有するパージガスを用いるように、バルブ２７Ａ〜２７Ｃ、及び、３０Ａ〜３０Ｃをそれぞれ制御している。
【００５１】
例えば、ネオンをターゲットガスとして用いる場合には、ターゲットガス用ボンベ３Ａに貯蔵されているネオンガスをターゲット供給ライン４Ｃに流出させるようにバルブ２７Ａを制御し、図８に示すようにネオンよりも低い凝固点を有するヘリウムをパージガスとして用いるようにバルブ３０Ａを制御する。
【００５２】
このように、複数のターゲット及び複数のパージガスを用いる場合には、用いられるターゲットガスの凝固点若しくは融点よりも低い凝固点を有するパージガスを用いることによって、パージガスがノズル９内に残留しても、冷却されて液化したターゲット物質によってパージガスが固化しないようにすることができる。
【００５３】
次に、本発明の一実施形態に係る露光装置について説明する。図１０に、本発明の一実施形態に係る露光装置の構成を示す。この露光装置は、以上において説明した光源装置を光源として用いており、光源におけるノズルの目詰まりに起因するメンテナンスの必要がなくなるので、ダウンタイムの短い露光装置を供することができる。
【００５４】
図１０に示すように、本発明の一実施形態に係る露光装置は、ＥＵＶ光を発生する光源装置４０と、光源装置４０によって発生されたＥＵＶ光を複数のミラーを用いてレチクルステージ６０に取り付けられたレチクル（マスク）に集光する照明光学系５０と、マスクから反射されたＥＵＶ光を用いて対象物を露光させる投影光学系７１とを含んでいる。投影光学系７１は、ウエハ８０を設置するためのウエハステージ７２や、ウエハ８０の位置を検出するウエハアライメントセンサ７３と共に、露光機７０を構成している。露光装置の全体は、真空ポンプ等により低圧力に保たれた真空系内に設置されている。
【００５５】
次に、本実施形態に係る露光装置の動作について説明する。
照明光学系５０は、光源装置４０によって発生されたＥＵＶ光を、集光ミラー５１〜５３によって、レチクルステージ６０に集光する。このように、照明光学系５０は、全て反射系で構成されており、トータルの反射率は、約６５％となっている。
【００５６】
レチクルステージ６０の図中下側には、所望のパターンが形成されたマスクが取り付けられており、このマスクは、形成されたパターンに従って、照明光学系５０から入射されたＥＵＶ光を反射する。露光機７０に設けられた投影光学系７１は、マスクによって反射されたＥＵＶ光を、ウエハステージ７２上のウエハ８０に塗布されたレジストに投影して、レジストを露光する。これにより、マスク上のパターンを縮小して、ウエハ上のレジストに転写することができる。レチクルステージ６０及びウエハステージ７２は、光軸に対して垂直に移動可能であり、レチクルステージ６０及びウエハステージ７２を移動させることにより、全マスクパターンを露光する。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
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】
【００５８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光源装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る光源装置を用いてＥＵＶ光を発生させるまでの動作を示すフローチャートである。
【図３】図１に示す真空チャンバを開放した直後の状態を示す図である。
【図４】図１に示す真空チャンバの内部を真空置換した状態を示す図である。
【図５】図１に示す真空チャンバの内部を真空置換後にパージガス置換した状態を示す図である。
【図６】図１に示す真空チャンバの内部をパージガス置換後に真空置換した状態を示す図である。
【図７】図１に示すノズルにターゲット物質を供給した状態を示す図である。
【図８】ターゲット物質又はパージガスとして用いられる主要な物質の凝固点を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る光源装置の構成を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る露光装置の構成を示す図である。
【図１１】従来の光源装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１…駆動用レーザ、２…集光レンズ、３，３Ａ〜３Ｃ，１７，１７Ａ〜１７Ｃ…ボンベ、４Ａ〜４Ｃ，２５Ａ〜２５Ｃ，２６Ａ〜２６Ｃ…ターゲット供給ライン、５，５Ａ〜５Ｃ，１９，１９Ａ〜１９Ｃ…レギュレータ、６，１５，２０，２３，２７Ａ〜２７Ｃ，３０Ａ〜３０Ｃ…バルブ、７，２１…流量計、８…冷却用熱交換器、９…ノズル、１０…集光ミラー、１１…デブリシールド、１２…真空チャンバ、１３…圧力計、１４Ａ〜１４Ｃ…排気ライン、１６…真空ポンプ、１８Ａ〜１８Ｃ，２８Ａ〜２８Ｃ，２９Ａ〜２９Ｃ…パージガス供給ライン、２２…バイパスライン、２４，３１…制御部、３２…ウインド、３３…冷却用ガス供給部、３４…温度計測部、４０…光源装置、５０…照明光学系、５１〜５３…集光ミラー、６０…レチクルステージ、７０…露光機、７１…投影光学系、７２…ウエハステージ、７３…ウエハアライメントセンサ、８０…ウエハ
【図１】
2005197081.tif 000003
【図２】
2005197081.tif 000004
【図３】
2005197081.tif 000005
【図４】
2005197081.tif 000006
【図５】
2005197081.tif 000007
【図６】
2005197081.tif 000008
【図７】
2005197081.tif 000009
【図８】
2005197081.tif 000010
【図９】
2005197081.tif 000011
【図１０】
2005197081.tif 000012
【図１１】
2005197081.tif 000013