(57)【要約】  【課題】  ＬＰＰ型ＥＵＶ光源装置において、シート状のターゲット材料の進行状態の安定化を図る。  【解決手段】  細長い形状のノズル開口を有し、該ノズル開口からターゲット材料を噴射することにより、シート状のターゲット材料の噴流を形成するノズル２と、ターゲット材料の噴流を照射するためのレーザ光を発生するレーザ光源５と、ターゲット材料の噴射方向を中心軸としてノズルを回転させる回転ステージ１１と、ターゲット材料の噴流におけるレーザ光の照射領域を撮影するカメラ１２と、該カメラによって撮像されたターゲット材料の噴流の像データに基づいて、上記レーザ光の照射領域において、ターゲット材料の噴流の表面とレーザ光軸とがほぼ直交状態を維持するように回転ステージの回転を制御する制御部１３とを含む。【選択図】  図２
2005276473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細長い形状のノズル開口を有し、前記ノズル開口からターゲット材料を噴射することにより、シート状のターゲット材料の噴流を形成するノズルと、
前記ターゲット材料の噴流を照射するためのレーザ光を発生するレーザ発振器と、
ターゲット材料の噴射方向を中心軸として前記ノズルを回転させる回転ステージと、
前記ターゲット材料の噴流における前記レーザ光の照射領域を撮影するカメラと、
前記カメラによって撮像された前記ターゲット材料の噴流の像データに基づいて、前記レーザ光の照射領域において、前記ターゲット材料の噴流の表面とレーザ光軸とがほぼ直交状態を維持するように前記回転ステージの回転を制御する制御部と、
を具備するＥＵＶ光源装置。
【請求項２】
放射状のノズル開口を有し、前記ノズル開口からターゲット材料を噴射することにより、複数のシートが所定の角度を為すように連結された形状を有するターゲット材料の噴流を形成するノズルと、
前記ターゲット材料の噴流を照射するためのレーザ光を発生するレーザ発振器と、
を具備するＥＵＶ光源装置。
【請求項３】
細長い形状のノズル開口を有し、前記ノズル開口からターゲット材料を噴射することにより、シート状のターゲット材料の噴流を形成するノズルと、
前記ノズル開口から噴射されたターゲット材料にレーザ光を照射するための光を発生するレーザ発振器と、
を具備するＥＵＶ光源装置であって、
前記ノズル開口から噴射されるターゲット材料における、前記レーザ発振器から出射されたレーザ光が照射する領域の奥行き方向の長さは、レーザ光がターゲット内に侵入したときにターゲット材料との相互作用によりプラズマを発生させる深さに適合するまで薄くなっている、ＥＵＶ光源装置。
【請求項４】
細長い形状のノズル開口を有し、前記ノズル開口からターゲット材料を噴射することにより、シート状のターゲット材料の噴流を形成するノズルと、
前記ターゲット材料の噴流を照射するためのレーザ光を発生するレーザ発振器と、
前記ターゲット材料の噴射方向を中心軸として前記ノズルを回転させる回転ステージと、
前記ターゲット材料の噴流における前記レーザ光の照射領域を撮影するカメラと、
前記カメラによって撮像された前記ターゲット材料の噴流の像データに基づいて、前記レーザ光の照射領域において、前記ターゲット材料の噴流の表面とレーザ光軸とがほぼ直交状態を維持するように前記回転ステージの回転を制御する制御部と、
を具備し、
前記ノズル開口から噴射されるターゲット材料における、前記レーザ発振器から出射されたレーザ光が照射する領域の奥行き方向の長さは、レーザ光がターゲット内に侵入したときにターゲット材料との相互作用によりプラズマを発生させる深さに適合するまで薄くなっている、ＥＵＶ光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置等において用いられるＬＰＰ型ＥＵＶ光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＵＶ光を発生する手段としてＬＰＰが知られている。ＬＰＰとは、Laser Produced Plasmaの略称であって、細い内径を有するノズル内部から噴出される液体又は気体のターゲット材料にレーザ光を集光照射することにより、レーザ光を照射されてプラズマ化したターゲット材料からＥＵＶ光が放射される。このようなＬＰＰ型ＥＵＶ光源装置について、特許文献を用いて更に説明する。
【０００３】
特許文献１の図１には、レーザ発振器の出力レーザ光３と、レーザ光を集光するレンズ１３と、ターゲット材料を噴射するノズル１０とを含むＸ線放射線又は極紫外線放射線を発生する装置が示されている。ターゲット材料の噴流１７は、ノズル１０から噴射された後、連続流れ状態を経て断続流れ状態１５及び１２へ変化する。一方、レンズ１３によって集光されたレーザ光３はターゲット材料を照射し、その位置でターゲット材料がプラズマ化してＥＵＶ光を放射する。なお、ＥＵＶ光は気体による吸収が多いため、ノズル１０や、レーザ光照射位置１１（ＥＵＶ光発生領域）等は真空チャンバ内に配置されている。特許文献１には、このようなＸ線放射線又は極紫外線放射線発生装置において、噴流１７が連続流れ状態である範囲にレーザ光３を照射することにより、断続流れ状態よりも確実且つ容易に、レーザ光をターゲットに照射することができることが記載されている。
【０００４】
ところで、レーザ光照射領域内にあるターゲット材料であってもプラズマ発生に寄与しない分が存在する場合がある。その理由は、レーザ光はターゲット材料内において、ターゲット材料との相互作用によりプラズマを発生させるが、レーザ光がターゲット材料に侵入する深さに限界があるからである。この深さの限界はターゲット材料の種類、密度、レーザ光の波長等の各種パラメータに依存して定まる。
【０００５】
このようにプラズマ発生に寄与しなかったターゲット材料は、真空チャンバ内の真空度を低下させる原因となる。このようなターゲット材料の一部は、気化してＥＵＶ光を吸収する作用を持つため、真空チャンバ内を真空排気しておく必要がある。
【０００６】
特許文献２には、より多くのターゲット材料（標的材料）にレーザ光を照射するという要請と、プラズマ発生に寄与しないターゲット材料を減少するという要請とを共に満たすために、レーザ光のターゲット材料への侵入深さの限界程度又はそれ以下の直径を有するフィラメント状の複数のターゲット材料を並べて放出し、或いは、該侵入深さの限界程度又はそれ以下の厚さを有するシート状のターゲット材料を放出することが開示されている。
【０００７】
特許文献２の図１は、ターゲット材料を収容するリザーバ１０を示している。このリザーバ１０は、フィラメント状のターゲット材料を放出するための直線状に並べられた複数の開口（オリフィス）１６を有している。また、図２は、上記侵入深さの限界程度又はそれ以下の直径を有するフィラメント状のターゲット材料が、リザーバ１０から複数本並べて放出される様子を示している。図２に示すように、各オリフィス１６から一本のフィラメント２０が放出されることにより、複数のフィラメント状のターゲット材料が平行に並んで放出される。なお、標的領域２８は、レーザ光が照射される領域である。各オリフィス１６の直径は、レーザ光がターゲット内に侵入したときに、ターゲット材料との相互作用によりプラズマを発生させる深さに適合するように定められている。
【０００８】
特許文献２の図５は、シート状のターゲット材料を放出するための細長いスロット４６を有するリザーバ４２を示している。また、図６は、上記侵入深さの限界程度又はそれ以下の厚さを有するシート状のターゲット材料が、リザーバ４２のスロット４６から放出される様子を示している。なお、標的領域５０は、レーザ光が照射される領域である。スロット４６の狭い方の幅は、レーザ光がターゲット内に侵入したときに、ターゲット材料との相互作用によりプラズマを発生させる深さに適合するように定められている。
【特許文献１】特表２０００−５０９１９０号公報（図１）
【特許文献２】特開２００４−６３５９号公報（図１、２、５、６）
【特許文献３】国際公開２００３−９６７６４号（第６−７頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、特許文献３には、ノズルから放出されるフィラメント状ターゲット材料は流れの進行方向が必ずしも一定ではなく、様々な方向へ揺らいでいる場合があることが記載されている。そのため、特許文献２の図２に示す複数のフィラメント状ターゲット材料の流れは、常に直線状、且つ平行に進むとは限らず、隣接する流れが結合して太いフィラメントを構成する可能性もある。そうなると、レーザ光がターゲット内に侵入してターゲット材料との相互作用によりプラズマを発生させる深さに適合するように、各オリフィス１６の直径を定めたとしても、レーザ光照射領域（標的領域）２８内にプラズマ生成に寄与することのできないターゲット材料が現われるという問題が起こり得る。
【００１０】
また、特許文献２の図６において、シート状のターゲット材料は、照射されるレーザ光軸に対し、常にほぼ直交する形状に維持されているとは限らず、シートが捩れる現象が起こり得る。そのため、シートが捩れた場合には、レーザ光軸方向から見たターゲット面積が減少すると共に、ターゲット周辺を通過してターゲット材料を照射しないレーザ光が増加し、レーザ光利用効率が減少するという問題が生じてしまう。また、レーザ光軸方向の見かけ上のターゲット厚さ（奥行き）が増加するので、レーザ光がターゲット内に侵入したときにターゲット材料との相互作用によりプラズマを発生させる深さに適合するように、スロット４６の狭い方の幅を定めたとしても、レーザ光照射領域（標的領域）５０内にプラズマ生成に寄与することのできないターゲット材料が現われるという問題が起こり得る。
【００１１】
さらに、特許文献２の図５及び図６に示す構成においては、次のような問題も生じている。即ち、図６においては、スロット４６の長手方向長さと放出されたシート４８の幅とがほぼ同一である状態が維持されている。しかし、このような細長い形状を有するスロットから放出されるシート状のターゲット材料の流れは、放出直後から広がりを示す。例えば、スロット長手方向の長さが数十μｍ、スロット短手方向の長さが数μｍである場合、放出されたシート状のターゲットは約２倍程度に広がる。従って、レーザ光をシート状のターゲット材料に照射しても、レーザ光に照射されることなく照射領域の両サイドを通過するターゲットが増すことになり、プラズマ化に寄与しないターゲット材料が増加してしまう。また、シート幅が拡大することによってターゲットの密度が変化する可能性があるので、レーザ光のターゲット材料への侵入深さに適合するようにスロット４６の寸法を規定しても、結果として、レーザ光とターゲット材料との相互作用によりプラズマを発生させるのに最適な条件から外れてしまう。また、それと同時に、シート状ターゲットの見かけ上の厚さ（奥行き）も変化する可能性があるので、この場合にも、予め寸法を規定されたスロット４６を用いても、プラズマを発生させるための最適な条件を満たすことはできない。
【００１２】
上記の問題点に鑑み、本発明は、ＬＰＰ型ＥＵＶ光源装置において、シート状のターゲット材料の捩れ対策と、シート状のターゲット材料の拡大対策を講じることにより、レーザ光を効率良くターゲットに照射することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために、本発明に１つの観点に係るＥＵＶ光源装置は、細長い形状のノズル開口を有し、該ノズル開口からターゲット材料を噴射することにより、シート状のターゲット材料の噴流を形成するノズルと、ターゲット材料の噴流を照射するためのレーザ光を発生するレーザ発振器と、ターゲット材料の噴射方向を中心軸としてノズルを回転させる回転ステージと、ターゲット材料の噴流におけるレーザ光の照射領域を撮影するカメラと、該カメラによって撮像されたターゲット材料の噴流の像データに基づいて、上記レーザ光の照射領域において、ターゲット材料の噴流の表面とレーザ光軸とがほぼ直交状態を維持するように回転ステージの回転を制御する制御部とを具備する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、レーザ光軸とターゲットのシート平面とをほぼ直交する状態に維持することができるため、プラズマ化に寄与することのできるターゲット材料を増加させると共に、その状態に維持することができる。従って、シート状ターゲットの利点をより有効に活用することができ、レーザ光を効率良く且つ安定してターゲットに照射することにより、ＥＵＶ光の発生効率を高めることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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は、ＥＵＶ光源装置の概要を示す模式図である。このＥＵＶ光源装置は、ＬＰＰ（Laser Produced Plasma）型を採用しており、ＥＵＶ光の生成が行われる真空チャンバ１と、ターゲット材料を照射するためのレーザ光を出射するレーザ光源５とを含んでいる。真空チャンバ１の内部には、ターゲット材料を噴射するノズル２及びターゲット回収筒３が設置されており、真空チャンバ１の一部には、レーザ光を透過させる窓４が設けられている。また、真空チャンバ１の外部には、レーザ光源５から出射されたレーザ光がターゲット材料を照射するように、該レーザ光を集束する集光光学系（集光レンズ）６が設置されている。このような真空チャンバ１において、ノズル２からターゲット材料を噴射すると共に、レーザ光源５から出射されたレーザ光８を、集光レンズ６及び窓４を介してターゲット噴流７に照射する。これによりターゲット材料が励起してプラズマ化し、発生したプラズマからＥＵＶ光９が放出される。また、プラズマ化しなかったターゲット材料は、真空チャンバ内における残留量を減らすために、ターゲット回収筒に回収される。
【００１６】
図２は、本発明の第１の実施形態に係るＥＵＶ光源装置において用いられるノズル機構を拡大して示す模式図である。このノズル機構は、ノズル１０と、回転ステージ１１と、ＣＣＤカメラ１２と、制御部１３とを含んでいる。
ノズル１０は、図３の（ａ）に示すように、長方形や長円等の細長い形状を有するノズル開口１０ａを有しており、この開口１０ａからターゲット材料を噴射することにより、シート状のターゲット材料の噴流（ターゲット噴流）１４が形成される。また、ノズル１０は回転ステージ１１上に設置されており、ターゲット噴射方向を中心軸として回転可能な状態に保持されている。
【００１７】
ＣＣＤカメラ１２は、ターゲット噴流１４の形状を監視するターゲットモニタであり、様々な角度からターゲット噴流を監視できるように配置されている。ＣＣＤカメラ１２は、ターゲット噴流１４におけるレーザ光の照射領域を撮影することによって得られた像データを出力する。
【００１８】
制御部１３は、回転ステージ１１の回転を制御している。即ち、制御部１３は、ＣＣＤカメラ１２から出力された像データに基づいて、シート状のターゲット噴流１４に捩れが生じた場合に、レーザ光照射領域においてレーザ光軸とターゲット噴流１４のシート平面とがほぼ直交する状態が維持されるように、回転ステージを回転させる。
【００１９】
制御部１３は、ＣＣＤカメラ１２のターゲット噴流１４に対する監視角度に応じて、ターゲット噴流１４の捩れを判断する。例えば、ＣＣＤカメラ１２がレーザ光軸とほぼ平行な方向からターゲット噴流１４を監視する場合には、制御部１３は、ＣＣＤカメラ１２から出力された像データに基づくターゲット噴流の像（以下、単に「ターゲット像」という）の幅が狭くなったときを捩れの発生と判断し、回転ステージの回転制御へフィードバックする。また、レーザ光軸及びターゲット噴流の双方とほぼ直交する方向からターゲット噴流１４を監視する場合には、制御部１３は、ターゲット像の幅が広くなったときを捩れの発生と判断し、回転ステージの回転制御へフィードバックする。さらに、その他の方向からターゲット噴流１４を監視する場合には、制御部１３は、予め取得された捩れが生じていないときのターゲット像の幅と、実際に取得されたターゲット像の幅とを比較することによって捩れの発生を把握し、回転ステージの回転制御へフィードバックする。
【００２０】
ところで、シート状のターゲット像の幅を監視するのみでは、捩れの方向までは不明なので、回転ステージを回転させるべき方向を定めることができない。そこで、本実施形態においては、レーザ光軸とほぼ平行な方向からターゲット噴流１４を監視する場合に、任意の方向に回転ステージをわずかに回転させたときに、ターゲット像の幅が更に狭くなれば、回転ステージを逆方向へ回転させるべきであると判断し、ターゲット像の幅が広くなれば、回転ステージの回転方向が正しかったと判断する。他の方向から監視する場合も、同様の手法を用いて回転方向を判断することができる。
【００２１】
或いは、ターゲットの噴射方向に近い角度からターゲット噴流を撮影することにより、ターゲット噴流の捩れの方向を把握することができる。その場合には、回転ステージを回転させるべき量及び方向の両方を知ることができる。
いずれの場合であっても、レーザ光照射領域における捩れの状態を把握することが重要なので、その領域のターゲット噴流を撮影する必要がある。
【００２２】
次に、本発明の第２の実施形態に係るＥＵＶ光源装置について説明する。図４の（ａ）〜（ｃ）は、図１に示すＰＬＬ型ＥＵＶ光源に含まれるターゲット噴射ノズルにおいて用いられる開口の断面形状を示している。
図４の（ａ）〜（ｃ）に示すように、これらのノズルの開口断面は、放射形状を有している。ここで、放射形状とは、中心から３つ以上の方向に向けて広がる形状のことをいう。このようなノズルからターゲット材料を噴射することにより、複数のシートが所定の角度を為すように連結された形状を有するターゲット噴流が形成される。そのため、ターゲット噴流に捩れが生じても、レーザ光軸方向から見たターゲット噴流の面積及び奥行きは、ほぼ一定の状態に維持される。従って、ターゲット噴流の捩れを監視する必要がなくなる。
【００２３】
次に、本発明の第３の実施形態に係るＥＵＶ光源装置について説明する。図３は、図１に示すＰＬＬ型ＥＵＶ光源に含まれるターゲット噴射ノズルにおいて用いられる開口の断面形状と、シート状ターゲットが噴射される様子を示している。
図３の（ａ）に示すように、本実施形態においては、開口１０ａの形状がスロット状であるターゲット噴射ノズル１０が用いられる。この開口１０ａは、図３の（ｂ）に示すように、ノズルからシート状ターゲットが放出された後、ターゲット幅が拡大した場合においても適切な幅等を持つように、スロットの幅（長手方向の長さ）及び奥行き（短手方向の長さ）が規定されている。その場合に、ノズル開口から噴射されるターゲット材料においては、レーザ発振器から出射されたレーザ光が照射する領域の奥行き方向の長さが、レーザ光がターゲット内に侵入したときにターゲット材料との相互作用によりプラズマを発生させる深さに適合するまで薄くなっているものと考えられる。
【００２４】
開口の大きさを規定するために、本願発明者は、次のような開口を有するノズルを用いてターゲット幅の拡大に関する実験を行った。それにより、例えば、８０μｍ×２０μｍの長円アパーチャノズルから噴出したターゲット噴流の幅（ジェット幅）は２２０μｍ程度まで広がり、６０μｍ×７０μｍの楕円アパーチャノズルから噴出したターゲット噴流の幅は１１０μｍ程度まで広がるという結果が得られた。また、これらのジェット幅は、キセノン（Ｘｅ）の元圧を上げると広がる傾向を示した。このような結果から、ノズルから噴出した液体のＸｅジェットは、流体的な性質により、或いは、真空中に噴出したＸｅが爆発的に膨張し、長手方向に広がりながら噴出するものと考えられる。さらに、広がりながら噴出するＸｅジェットは、真空中で蒸発して除々に凍り、完全に凍った後は、Ｘｅは広がらず一定の幅になるものと考えられる。
【００２５】
次に、本発明の第４の実施形態に係るＰＬＬ型ＥＵＶ光源装置について説明する。本実施形態に係るＥＵＶ光源装置は、図１及び図２に示すＰＬＬ型ＥＵＶ光源装置において、図３示す開口を有するターゲット噴射ノズル１０を用いるものである。これにより、シート状ターゲットにおける適切な幅及び厚さ（奥行き）を有する領域にレーザ光を照射することができると共に、そのようなレーザ光の照射領域において、レーザ光軸に対し、シート状ターゲットの平面部分がほぼ直交する状態を維持することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は、露光装置等において用いられるＬＰＰ型ＥＵＶ光源装置において利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】ＬＰＰ型ＥＵＶ光源装置の概要を示す模式図である。
【図２】図１に示すＥＵＶ光源装置において用いられるノズル機構を示す模式図である。
【図３】図３の（ａ）は、図２に示すノズルの開口を示す平面図であり、図３の（ｂ）は、ノズルからターゲットが噴射される様子を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るＥＵＶ光源装置において用いられるノズルの開口形状を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１…真空チャンバ、２…ノズル、３…ターゲット回収筒、４…窓、５…レーザ光源、６…集光光学系（集光レンズ）、７、１４…ターゲット噴流、８…レーザ光、９…ＥＵＶ光、１０…ノズル、１１…回転ステージ、１２…ＣＣＤカメラ、１３…制御部
【図１】
2005276473.tif 000003
【図２】
2005276473.tif 000004
【図３】
2005276473.tif 000005
【図４】
2005276473.tif 000006