(57)【要約】【課題】高速イオンや中性粒子を含むデブリを磁場の作用により排出する極端紫外光源装置において、プラズマから放出される中性粒子を効率良くイオン化する。【解決手段】少なくとも極端紫外光を放射するプラズマをパルス動作により生成するターゲット供給装置１１、ターゲットノズル１２及びレーザ装置１５と、該プラズマから放射される極端紫外光を集光するＥＵＶ集光ミラー１７と、磁場が形成されている空間にパルス動作によりマイクロ波を照射して電子サイクロトロン共鳴を生じさせることにより、該プラズマから放出される中性粒子をイオン化するマイクロ波発生装置２０、マイクロ波導波管２１及びマイクロ波アンテナ２２と、上記磁場を発生させると共に、少なくともイオン化された粒子をトラップする磁場を形成する電磁石コイル１９ａ及び１９ｂとを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも極端紫外光を放射するプラズマをパルス動作により生成するプラズマ生成手段と、
該プラズマから放射される極端紫外光を集光する集光光学系と、
磁場が形成されている空間にパルス動作によりマイクロ波を照射して電子サイクロトロン共鳴を生じさせることにより、該プラズマから放出される中性粒子をイオン化するマイクロ波放射手段と、
前記磁場を発生させると共に、少なくともイオン化された粒子をトラップする磁場を形成する磁場形成手段と、
少なくとも前記プラズマ生成手段及び前記マイクロ波放射手段を同期制御する制御手段と、
を具備する極端紫外光源装置。
【請求項２】
前記プラズマ生成手段が、
ターゲット物質を供給するターゲット供給装置と、
前記ターゲット供給装置から供給されるターゲット物質を噴射するターゲットノズルと、
前記ターゲットノズルから噴射されるターゲット物質に対してパルス動作により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レーザ装置と、
を有する、請求項１記載の極端紫外光源装置。
【請求項３】
前記プラズマ生成手段が、前記ターゲットノズルによって供給されるターゲット物質に対してパルス動作によりレーザビームを照射することにより、該ターゲット物質の密度を変化させる第２のレーザ装置をさらに有する、請求項２記載の極端紫外光源装置。
【請求項４】
前記プラズマ生成手段が、
電圧を印加されることにより放電してプラズマを生じるプラズマ生成物質を供給するプラズマ生成物質供給手段と、
該プラズマ生成物質に印加される電圧をパルス動作により形成する電圧形成手段と、
を有する、請求項１記載の極端紫外光源装置。
【請求項５】
前記制御手段が、前記マイクロ波放射手段が前記プラズマ生成手段よりも先に動作を開始するように、前記プラズマ生成手段及び前記マイクロ波放射手段を同期制御する、請求項１〜４のいずれか１項記載の極端紫外光源装置。
【請求項６】
前記マイクロ波放射手段によってマイクロ波が照射される領域に電子を供給する電子供給手段をさらに具備する請求項１〜５のいずれか１項記載の極端紫外光源装置。
【請求項７】
前記制御手段が、前記プラズマ生成手段と、前記マイクロ波放射手段と、前記電子供給手段とを同期制御する、請求項６記載の極端紫外光源装置。
【請求項８】
前記制御手段が、前記マイクロ波放射手段及び前記電子供給手段が前記プラズマ生成手段よりも先に動作を開始するように、前記プラズマ生成手段及び前記電子供給手段を同期制御する、請求項７記載の極端紫外光源装置。
【請求項９】
前記電子供給手段が電子銃を含む、請求項６〜８のいずれか１項記載の極端紫外光源装置。
【請求項１０】
前記電子供給手段が、放電電極及び該放電電極に電圧を印加する手段を含む請求項６〜８のいずれか１項記載の極端紫外光源装置。
【請求項１１】
前記電子供給手段が、
レーザビームを照射されることによりプラズマを生成する第２のターゲット物質と、
前記第２のターゲット物質に照射されるレーザビームを射出する第３のレーザ装置と、
を有する、請求項６〜８のいずれか１項記載の極端紫外光源装置。
【請求項１２】
前記電子供給手段が、
レーザビームを照射されることにより光電子を放出する第３のターゲット物質と、
前記第３のターゲット物質に照射されるレーザビームを射出する第４のレーザ装置と、
を有する、請求項６〜８のいずれか１項記載の極端紫外光源装置。
【請求項１３】
前記マイクロ波放射手段から放射されるマイクロ波の指向性を高くするマイクロ波高指向手段をさらに具備する請求項１〜１２のいずれか１項記載の極端紫外光源装置。
【請求項１４】
前記マイクロ波高指向手段が、マイクロ波用放物面鏡又はマイクロ波回転楕円面鏡又は誘電体マイクロ波レンズを含む、請求項１３記載の極端紫外光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置の光源として用いられる極端紫外（ＥＵＶ：extreme ultra violet）光源装置に関する。
【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。そのため、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（reduced projection reflective optics）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、ターゲットにレーザ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（以下において、「ＬＰＰ式ＥＵＶ光源装置」ともいう）と、放電によって生成され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、ターゲット物質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、２πsteradian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】
ここで、ＬＰＰ方式によるＥＵＶ光の生成原理を、特許文献１の図１６を参照しながら説明する。ターゲットノズル１０１からは、レーザビームを照射されることにより励起してプラズマ化する物質（ターゲット物質）が供給される。このターゲット物質は、液体や気体の連続した流れの状態（ターゲットジェット）や、液滴状に生成された状態や（ドロップレットターゲット）、粒状の固体の状態で供給される。このようなターゲット物質に対して、レーザ装置（駆動用レーザ）１０２から射出され、集光レンズ１０３によって集光されたレーザビームを照射する。それにより、ターゲット物質が励起してプラズマ１０４が発生し、そこから、ＥＵＶ光を含む様々な波長成分が放射される。一方、ＥＵＶ集光ミラー１０５の反射面には、所定の波長成分（例えば、１３．５ｎｍ付近）を選択的に反射するために、例えば、モリブデン及びシリコンを交互に積層した膜（Ｍｏ／Ｓｉ多層膜）が形成されている。このＥＵＶ集光ミラー１０５により、プラズマ１０４から放射された所定の波長成分（ＥＵＶ光）が反射集光され、露光装置等に出力される。
【０００５】
このようなＬＰＰ式ＥＵＶ光源装置においては、プラズマから放出される高速イオンや高速中性粒子による影響が問題となっている。ＥＵＶ集光ミラーはプラズマ近傍に設置されているので、そのような粒子によってミラーの反射面がスパッタされ、損傷してしまうからである。ところが、ＥＵＶ集光ミラーは、高い反射率を維持するために、例えば、０．２ｎｍ（ｒｍｓ）程度の高い表面平坦性が要求されるので、非常に高価である。そのため、ＥＵＶ露光システム（光源としてＥＵＶ光を利用する露光システム）の運転コストの削減や、メンテナンス時間の低減等の観点から、ＥＵＶ集光ミラーの長寿命化が望まれている。なお、高速イオンや中性粒子を含むプラズマからの飛散物やターゲット物質の残骸は、デブリ（debris）と呼ばれる。
【０００６】
このような問題を解決するために、特許文献１には、ターゲット物質を供給するターゲット供給部と、ターゲット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、プラズマから放出される荷電粒子をトラップするために、電流が供給されたときに集光光学系内に磁場を発生させる磁場発生部とを具備する極端紫外光源装置が開示されている。即ち、特許文献１においては、プラズマから放出される高速イオンを磁場の作用によってトラップすることにより、ＥＵＶ集光ミラーへの衝突を防いでいる。また、特許文献１には、電荷を持たない中性粒子を同様にトラップするために、紫外線照射等により中性粒子をイオン化することも開示されている。
【０００７】
また、特許文献２には、極端紫外光の生成が行われるチャンバと、該チャンバ内にターゲットとなる物質を供給するターゲット供給手段と、ターゲット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光源と、プラズマから放射される極端紫外光を集光する集光光学系と、プラズマから放出される粒子に含まれている中性粒子をイオン化して帯電粒子とするイオン化手段と、少なくとも、イオン化手段によってイオン化された中性粒子をトラップするために、チャンバ内に磁場を形成する磁石とを含む極端紫外光源装置が開示されている。また、特許文献２には、中性粒子にプラズマ（電離用プラズマ）を衝突させることにより中性粒子をイオン化させることが開示されており、電離用プラズマを発生させる方法として、電子にマイクロ波を照射することにより電子サイクロトロン共鳴（electron cyclotron resonance：ＥＣＲ）を生じさせることが挙げられている（段落００３７〜００４０）。
【特許文献１】米国特許ＵＳ６，９８７，２７９Ｂ２（第１頁）
【特許文献２】特開２００６−８０２５５号公報（第２、８、９頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、通常、ＬＰＰ式ＥＵＶ光源装置においては、ＥＵＶ変換効率等の観点から、パルス幅が数ｎ秒〜数十ｎ秒程度、連続するパルスの繰り返し周波数が１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚ程度のパルス動作でレーザ発振を行うことによりプラズマを発生させている。また、ＤＰＰ方式のＥＵＶ光源装置においても、１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚ程度の繰り返し周波数で放電を行うことによりプラズマを発生させている。ところが、上記の特許文献２には、ＥＣＲを生じさせるために用いられるマイクロ波の特性や発生タイミングについては、一切記載されていない。
【０００９】
ここで、プラズマ発生後、そこから放出された中性粒子が飛散している時間は数μ秒程度である。そのため、マイクロ波を連続的に放射すると、大半のマイクロ波エネルギーはＥＣＲによる中性粒子のイオン化には利用されることなく、最終的に、ＥＵＶ光源装置のチャンバ内に熱エネルギーとして放出される。そのため、エネルギーの有効利用という観点で問題がある。また、チャンバ内に熱エネルギーが放出されると、微細なターゲットジェットや、ドロップレットターゲットの生成に外乱を与えることになり、ターゲットの状態が不安定になる。特に、キセノン（Ｘｅ）のように、常温で気体の物質を冷却することにより液化させたターゲット（液化キセノンジェットや液化キセノンドロップレットターゲット）は、周囲の温度変化に対して敏感に影響を受ける。このようなターゲットの不安定性は、生成されるＥＵＶ光の出力低下や、ＥＵＶパルスエネルギーの安定性の低下等の問題を引き起こし、更には、ＥＵＶ露光システムにおける露光性能の低下や、露光処理能力の低下につながってしまう。
【００１０】
また、マイクロ波を連続的に放射することの別の問題点として、Ｘ線の発生が挙げられる。即ち、ターゲット物質として金属材料やドロップレットターゲットを含む所謂質量制限ターゲットを用いる場合に、チャンバ内の残留ガス圧は低くなる。そのため、ＥＣＲによる中性粒子のイオン化は、ＥＵＶプラズマ近傍の比較的粒子密度の高い領域において、数μ秒という短時間にのみ効率的に生じる。しかしながら、その後も、ＥＣＲを生じた電子は、中性粒子と衝突することなくマイクロ波のエネルギーを吸収し続ける。その結果、電子は、極端に大きな運動エネルギーを得て、最終的には、旋回運動によって放射光（Ｘ線）を発生してしまう。このようなＸ線の発生は、人体や環境に悪影響をもたらすので、大きな問題となる。
【００１１】
そこで、上記の点に鑑み、本発明は、高速イオンや中性粒子を含むデブリを磁場の作用により排出する極端紫外光源装置において、プラズマから放出される中性粒子を効率良くイオン化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明の１つの観点に係る極端紫外光源装置は、少なくとも極端紫外光を放射するプラズマをパルス動作により生成するプラズマ生成手段と、該プラズマから放射される極端紫外光を集光する集光光学系と、磁場が形成されている空間にパルス動作によりマイクロ波を照射して電子サイクロトロン共鳴を生じさせることにより、該プラズマから放出される中性粒子をイオン化するマイクロ波放射手段と、上記磁場を発生させると共に、少なくともイオン化された粒子をトラップする磁場を形成する磁場形成手段と、少なくとも上記プラズマ生成手段及び上記マイクロ波放射手段を、互いに同期して動作するように制御する制御手段とを具備する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電子サイクロトロン共鳴を生じさせるためのマイクロ波を、プラズマの生成と同期するようにパルス的に放射させるので、中性粒子のイオン化におけるマイクロ波エネルギーの利用効率を向上させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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、本発明の第１の実施形態に係る極端紫外（ＥＵＶ）光源装置の構成を示す図である。また、図２は、図１に示すＩＩ−ＩＩにおける断面図である。本実施形態に係るＥＵＶ光源装置は、レーザビームをターゲット物質に照射して励起させることによりＥＵＶ光を生成するレーザ励起プラズマ（ＬＰＰ）方式を採用している。図１に示すように、このＥＵＶ光源装置は、ＥＵＶ光の生成が行われるチャンバ１０と、ターゲット供給装置１１と、ターゲットノズル１２と、プレパルス用レーザ装置１３と、メインパルス用レーザ装置１５と、集光レンズ１４及び１６と、ＥＵＶ集光ミラー１７と、ターゲット回収筒１８とを備えている。また、本実施形態に係るＥＵＶ光源装置は、電磁石コイル１９ａ及び１９ｂ、マイクロ波発生装置２０と、マイクロ波導波管２１と、マイクロ波アンテナ２２と、ターゲット回収配管２３と、イオン排出管２４と、ターゲット排気管２５と、ターゲット循環装置２６と、ターゲット供給管２７と、ターゲット同期モニタ２８（図２）、同期コントローラ２９とを更に含んでいる。
【００１５】
ターゲット供給装置１１は、レーザビームを照射されることにより励起してプラズマ化するターゲット物質をターゲットノズル１２に供給する。ターゲット物質としては、キセノン（Ｘｅ）や、キセノンを主成分とする混合物や、アルゴン（Ａｒ）や、クリプトン（Ｋｒ）や、低気圧状態でガスとなる水（Ｈ２Ｏ）若しくはアルコールや、錫（Ｓｎ）やリチウム（Ｌｉ）等の溶融金属や、水又はアルコールに錫や酸化錫や銅等の微小な金属粒子を分散させたものや、水にフッ化リチウム（ＬｉＦ）や塩化リチウム（ＬｉＣｌ）を溶解させたイオン溶液等が用いられる。
【００１６】
ターゲット物質の状態としては、気体、液体、固体のいずれであっても良い。例えばキセノンのように、常温で気体のターゲット物質を液体ターゲットとして用いる場合には、ターゲット供給装置１１においてキセノンガスを加圧及び冷却することにより、液化されたキセノンがターゲットノズル１２に供給される。反対に、例えば錫のように、常温で固体の物質を液体ターゲットとして用いる場合には、ターゲット供給装置１１において錫を加熱することにより、液化された錫がターゲットノズル１２に供給される。
【００１７】
ターゲットノズル１２は、ターゲット供給装置１１から供給されたターゲット物質を噴射して、チャンバ１０内に供給する。また、ターゲットノズル１２には、液滴のターゲット（ドロップレットターゲット）１を生成するために、ピエゾ素子等の振動機構が設けられている。ここで、レイリーの微小擾乱の安定性理論によれば、速度ｖで流れる直径ｄのターゲット噴流を、周波数ｆで振動させることによって擾乱させるときに、ターゲット噴流に生じた振動の波長λ（λ＝ｖ／ｆ）が所定の条件（例えば、λ／ｄ＝４．５１）を満たす場合に、均一な大きさの液滴が周波数ｆで繰り返して形成される。そのときの周波数ｆは、レイリー周波数と呼ばれる。
【００１８】
プレパルス用レーザ装置１３及びメインパルス用レーザ装置１５は、共に、高い繰り返し周波数（例えば、パルス幅が数ｎ秒〜数十ｎ秒程度、周波数が１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚ程度）でパルス発振可能なレーザ光源である。また、集光レンズ１４及び１６は、レーザ装置１３及び１５からそれぞれ射出されたレーザビーム２及び３を集光することにより、ターゲットノズル１２から噴射されたターゲット物質１を所定の位置で照射させる。なお、集光レンズ１４及び１６の替わりに、それ以外の集光光学部品や、複数の光学部品が組み合わせられた集光光学系を用いても良い。
【００１９】
メインパルス用レーザ装置１５は、ターゲット物質１を照射することによりプラズマ化させるためのレーザビーム（メインパルス）３を射出する。また、プレパルス用レーザ装置１３は、ターゲット物質１の密度がメインパルス３を照射される時に適切な状態になっているように、ターゲット物質１に予め照射されるレーザビーム（プレパルス）２を射出する。
【００２０】
ここで、ターゲット物質１は、高圧（例えば、約１５ＭＰａ）のターゲットノズル１２内から低圧（例えば、約０．１Ｐａ）のチャンバ１０内に噴射されるので、噴射された瞬間には液体であっても、その後に断熱膨張により温度が急激に低下して固化してしまう。ところが、固化したターゲット物質の密度は、ＥＵＶプラズマを生成するには高すぎる場合がある。そのような場合に、予めプレパルス２をターゲット物質１に照射して密度を低下させておくことにより、メインパルス３の照射時により効率良くＥＵＶ光を生成できるようになる。プレパルス２の強度及びプレパルス２が照射されてからメインパルスが照射されるまでの時間は、ターゲット物質１がプラズマ化しない範囲で、メインパルスの照射時に適切なターゲット密度となっているように決定される。
【００２１】
このようなターゲット物質１にメインパルス３を照射することによりプラズマ４が発生し、そこから様々な波長成分が放射される。
ＥＵＶ集光ミラー１７は、プラズマ４から放射される様々な波長成分の内から、所定の波長成分（例えば、１３．５ｎｍ付近のＥＵＶ光）を集光する集光光学系である。ＥＵＶ集光ミラー１７は凹状の反射面を有しており、この反射面には、例えば、波長が１３．５ｎｍ付近のＥＵＶ光を選択的に反射するモリブデン（Ｍｏ）／シリコン（Ｓｉ）多層膜が形成されている。このＥＵＶ集光ミラー１７により、ＥＵＶ光は所定の方向（図１においては、マイナスＹ方向）に反射集光され、例えば、露光装置に出力される。なお、ＥＵＶ光の集光光学系は、図１に示すような集光ミラーに限定されず、複数の光学部品を用いて構成しても良いが、ＥＵＶ光の吸収を抑えるために反射光学系とすることが必要である。
【００２２】
ターゲット回収筒１８は、プラズマ発光点（ターゲット物質１にメインビーム３を照射する位置）を挟みターゲットノズル１２に対向する位置に配置されている。ターゲット回収筒１８は、ターゲットノズル１２から噴射されたにもかかわらず、レーザビームを照射されることなくプラズマ化しなかったターゲット物質を回収する。それにより、不要なターゲット物質が飛散してＥＵＶ集光ミラー１７等が汚染されるのを防止すると共に、チャンバ内の真空度の低下を防いでいる。
【００２３】
電磁石コイル１９ａ及び１９ｂは、後述する電子サイクロトロン共鳴を生じさせるため、及び、磁場の作用により荷電粒子を排出するための磁場をチャンバ１０内に形成する。これらの電磁石コイル１９ａ及び１９ｂは、互いに平行、又は、該平行に、且つ、コイルの開口の中心が一致するように対向して配置されている。また、電磁石コイル１９ａ及び１９ｂには、コイルに電流を供給するための配線及び電源装置が接続されている。ここで、電磁石コイル１９ａ及び１９ｂは高真空のチャンバ１０内において使用されるため、コイル巻き線やその冷却機構等は、ステンレス等の非磁性体金属又はセラミックス等によって形成された密閉容器内に収納されている。それにより、コイル巻き線等の部品はチャンバ１０内の真空空間から隔てられるので、汚染物質の放出が防止され、また、チャンバ１０内の真空度が維持される。
【００２４】
これらの電磁石コイル１９ａ及び１９ｂの各々により、強さ及び向きが互いに等しい磁場を発生させることにより、各コイルの近傍においては磁束密度が高く、それらのコイルの中間において磁束密度が低いミラー磁場が形成される。このような磁場中において、荷電粒子（例えば、プラズマ４から放出される高速イオンや、中性粒子がイオン化したもの）は、ローレンツ力を受けることにより磁束線に垂直な面内において回転する軌道を描いて運動するので、Ｚ軸付近にトラップされる。また、そのような荷電粒子がＺ方向の速度成分を有している場合には、Ｚ軸に沿ってらせん軌道を描きながら移動し、電磁石コイル１９ａ及び１９ｂの外側に排出される。それにより、荷電粒子がＥＵＶ集光ミラー１７付近に飛来して、ミラーを汚染したり損傷するのを防ぐことができる。
【００２５】
また、２つの電磁石コイル１９ａ及び１９ｂによって発生する磁場の強さを互いに変化させることにより、図１の磁束線６に示すように、磁束線の中心軸に直行する面に対して非対称な磁場が形成される。なお、図１には、電磁石コイル１９ａ側の磁場を、電磁石コイル１９ｂ側の磁場よりも強くした場合を示している。また、各電磁石コイル１９ａ及び１９ｂが発生する磁場の強さを互いに変化させるためには、電磁石コイル１９ａ及び１９ｂに流す電流の強さを変化させたり、電磁石コイル１９ａ及び１９ｂのコイルの巻き数や径を互いに変化させれば良い。このような非対称磁場にトラップされた荷電粒子は、磁束密度が低い方向（図１においては、マイナスＺ方向）に導かれる傾向が強くなる。そのため、荷電粒子をプラズマ発光点付近に滞留させることなく、ターゲット回収筒１８やイオン排出管の２４の方向に積極的に導くことが可能になる。
【００２６】
なお、ミラー磁場及び磁場による荷電粒子の排出作用の詳細については、特許文献１及び２、並びに、ニコルソン(Dwight R. Nicholson)著、「プラズマ理論への序説(Introduction to Plasma Theory)」（ジョン・ウィリー・アンド・サンズ出版(Johon Wiley & Sons, Inc.)）の第２章第６節を参照されたい。
また、本実施形態においては、磁場を形成するために電磁石コイルを用いているが、その替わりに、超伝導磁石や永久磁石を用いても良い。
【００２７】
マイクロ波発生装置２０〜マイクロ波アンテナ２２は、マイクロ波を放射することにより電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）を生じさせて、プラズマ４から放出された中性粒子（中性デブリ）をイオン化させる。ここで、図３を参照しながら、ＥＣＲによる中性粒子のイオン化の原理について説明する。
【００２８】
運動する荷電粒子１００は、磁界によって運動方向と常に垂直な方向に、次式（１）によって表されるローレンツ力Ｆを受ける。式（１）において、ｑ（Ｃ）は荷電粒子１００の電荷であり、ｖ（ｍ／ｓ）は荷電粒子１００の速度であり、Ｂ（Ｔ）は磁場の磁束密度である。
Ｆ＝ｑ（ｖ×Ｂ）  …（１）
【００２９】
ローレンツ力Ｆは荷電粒子１００の運動方向と直交する方向に作用するため、図３の（ａ）に示すように、荷電粒子１００は磁力線に巻きつくような旋回運動を行う。この旋回運動はサイクロトロン運動と呼ばれる。サイクロトロン運動の回転周波数ｆ（サイクロトロン周波数）は、荷電粒子１００の速さによらず一定であり、次式（２）によって表される。式（２）において、ｍ（ｋｇ）は荷電粒子１００の質量である。
ｆ＝ｑＢ／（２πｍ）  …（２）
【００３０】
この周波数ｆと同じ周波数で変化する電場（マイクロ波）を荷電粒子１００に印加することにより、荷電粒子１００は電場から効率良くエネルギーを得ることができる。これをサイクロトロン共鳴という。サイクロトロン共鳴状態にあるとき、荷電粒子１００は常に加速しているので、図３の（ｂ）に示すように、荷電粒子１００はらせん軌道を描いて運動する。
【００３１】
ここで、荷電粒子１００を電子とすると、ｑ／２πｍは約２．８×１０１０（Ｃ／ｋｇ）となる。従って、式（２）より、サイクロトロン周波数ｆは次のように表される。
ｆ（Ｈｚ）＝２．８×１０１０Ｂ
となる。たとえば、磁束密度Ｂを０．５（Ｔ）とすると、サイクロトロン周波数ｆは１４（ＧＨｚ）のマイクロ波帯域となる。
【００３２】
このような磁束密度とマイクロ波とが印加された領域において、電子は大きな運動エネルギーを得て加速される。一方、適切な圧力の中性ガス（中性粒子のガス）中においては、電子の運動エネルギーが中性粒子を構成する原子のイオン化エネルギーよりも大きい場合に、電子は中性粒子に衝突してそれをイオン化させる。また、中性粒子をイオン化させることによりエネルギーを失った電子は、再度マイクロ波からエネルギーを得て、中性粒子との衝突及びイオン化を繰り返す。そこで、図１に示すように、プラズマ発光点付近に磁場を形成すると共にマイクロ波を照射することにより、プラズマ４から放出される中性粒子をイオン化することができる。
そのようにしてＥＣＲによりイオン化された粒子は、電磁石コイル１９ａ及び１９ｂによって形成される磁場の作用によりＺ軸付近にトラップされ、電磁石コイル１９ａ及び１０ｂの外側に排出される。
【００３３】
図１に示すマイクロ波発生装置２０は、マグネトロン、クライストロン、ガン・ダイオード、トランジスタ等の一般的なマイクロ波発生装置を含んでおり、ＥＣＲを生じさせる所定の周波数を有するマイクロ波を、所定のパルス幅（例えば、数μ秒〜数十μ秒）で動作することにより発生する。
【００３４】
また、マイクロ波導波管２１は、マイクロ波発生装置２０において発生したマイクロ波を真空チャンバ１０内に導く。マイクロ波導波管２１としては、マイクロ波の周波数に応じて、金属導波管や、誘電体導波管や、同軸ケーブル上のマイクロ波転送ケーブル等が使用される。
【００３５】
さらに、マイクロ波アンテナ２２は、ホーン状に広がった開放端を有しており、マイクロ波導波管２１を介して伝播したマイクロ波を、チャンバ１０内に放射する。マイクロ波アンテナ２２は、マイクロ波導波管２１の先端に別途部材を設けるようにしても良いし、マイクロ波導波管２１の先端を徐々に広げてホーン状にすることにより、マイクロ波アンテナ２２を形成しても良い。なお、マイクロ波発生装置２０の後段やマイクロ波導波管２１の途中に、マイクロ波増幅器を設けても良い。
【００３６】
ターゲット回収配管２３は、ターゲット回収筒１８によって回収されたターゲット物質をターゲット循環装置２６に搬送する。
イオン排出管２４は、その開口が電磁石コイル１９ｂの中心開口に接続されるように設置されており、プラズマ４から放射され、磁場の作用により電磁石コイル１９ｂの外側に導出された荷電粒子を回収して、ターゲット循環装置２６に搬送する。
【００３７】
ターゲット排気管２５は、チャンバ１０内に残存するターゲット物質をチャンバ１０の外に排出するための通路である。
ターゲット循環装置２６は、ターゲット回収配管２３や、イオン排出管２４や、ターゲット排気管２５を介して回収された残存ターゲット物質やイオンを再利用するための装置であり、吸引動力源（吸引ポンプ）、ターゲット物質の精製機構、及び、圧送動力源（圧送ポンプ）を備えている。ターゲット循環装置２６は、チャンバ１０内から回収されたターゲット物質等を精製機構において精製し、ターゲット供給管２７を介してターゲット供給装置１１に圧送する。
なお、ターゲット循環装置２６によるポンプ作用を補助するために、ターゲット回収配管２３や、イオン排出管２４や、ターゲット排気管２５に、排気ポンプを別途設けても良い。
【００３８】
図２に示すように、ターゲット同期モニタ２８は、ＣＣＤカメラ又はリニアに配置されたフォトセンサアレイを含んでおり、ターゲット物質１が所定の位置を通過したときに、その時刻を表す信号を出力する。ターゲット同期モニタ２８がモニタする位置は、レーザ照射位置（即ち、プラズマ発光点）であっても良いし、それ以外の位置であっても、ターゲット物質１がレーザ照射位置を通過する時刻との相関がある位置であれば良い。例えば、ターゲット物質１の軌道上であれば、モニタ位置とレーザ照射位置との間の距離と、ターゲット物質１の速度とに基づいて、ターゲット物質１がレーザ照射位置を通過する時刻を算出できる。
【００３９】
同期コントローラ２９は、ターゲット同期モニタ２８の出力信号に基づいて、プレパルス用レーザ装置１３と、メインパルス用レーザ装置１５と、マイクロ波発生装置２０との動作タイミングを同期制御する。ここで、ＥＵＶ光源装置は、ＥＵＶ変換効率を向上させる観点から、例えば、数ｎ秒〜数十ｎ秒程度のパルス幅でレーザ（メインパルス３）照射を行うことによりＥＵＶ光を生成する。そのため、同期コントローラ２９は、ターゲット密度の最適化（プレパルス２の照射）や、ＥＣＲにより中性粒子をイオン化するためのマイクロ波照射が、メインパルス３のパルス動作に基づいて適切なタイミングで行われるように、それらの装置の同期及び遅延時間を設定する。
【００４０】
具体的には、同期コントローラ２９は、ターゲット物質１がプラズマ発光点を通過するときにメインパルス３を照射されるように、メインパルス用レーザ装置１５の駆動タイミングを設定する。また、同期コントローラ２９は、メインパルス３の照射時の所定時間前に、ターゲット物質１がプレパルス２を照射されるように、プレパルス用レーザ装置１３の駆動タイミングを設定する。
【００４１】
さらに、同期コントローラ２９は、マイクロ波発生装置２０の動作を、次のように制御する。即ち、ターゲット物質１にメインパルス３を照射することによってプラズマ４が発生し、そこから中性粒子が放出されて拡散するが、マイクロ波アンテナ２２から放射されるマイクロ波の照射範囲が適切な粒子密度（ガス圧）になっているのはごく僅かな時間である。中性粒子を効率的にイオン化させるためには、その時に、ＥＣＲによる電子なだれが生じている必要がある。ここで、電子なだれとは、電子が中性粒子を電離することにより別の電子（２次電子）が放出され、その２次電子がＥＣＲによって加速されて別の中性粒子を電離させるという現象が連鎖的に生じ、その結果、多量の電子が発生する現象のことである。そこで、同期コントローラ２９は、ガス圧が適切な状態となった時に電子なだれが生じているように、マイクロ波発生装置２０の動作開始タイミングを設定する。一方、チャンバ１０の内部は、ＥＵＶ光の吸収を抑制するために高真空に保たれているので、電子が中性粒子と衝突するまでの平均自由行程は比較的長い。そのため、マイクロ波を長時間放射し続けると、ＥＣＲにより電子は極端に大きな運動エネルギーを得て、最終的には旋回運動により放射光（Ｘ線）を発生することになってしまう。そのような現象を防ぐために、同期コントローラ２９は、メインパルス３の照射が行われてから所定の時間（例えば、マイクロ波の照射範囲が適切なガス圧になっている間）経過後に、マイクロ波発生装置２０の動作を停止させる。
【００４２】
図４は、同期コントローラ２９から各装置に出力される制御信号のタイミングチャートの具体例を示している。図４において、最上段は、ターゲット同期モニタ２８の出力信号（モニタ信号）を示しており、出力信号の立ち上がりは、液滴状のターゲット物質１がターゲットノズル１２から噴射されたタイミングを表している。また、第２段は、マイクロ波発生装置２０に出力される制御信号を示しており、マイクロ波発生装置２０は、制御信号がハイレベルになっている間マイクロ波を放射する。さらに、第３段及び第４段は、プレパルス用レーザ装置１３及びメインパルス用レーザ装置１５に対する制御信号をそれぞれ示しており、レーザ装置１３及び１５は、制御信号がハイレベルになっている間レーザビームを射出する。
【００４３】
図４においては、マイクロ波の放射タイミングが、プレパルス２の照射タイミング又はメインパルス３の照射タイミングよりも早くなるように、各装置が同期制御されている。それにより、マイクロ波の照射範囲が適切なガス圧になる時間と、ＥＣＲによる電子なだれが生じる時間とをほぼ一致させることができる。その結果、中性粒子を効率良くイオン化させることが可能になる。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態によれば、マイクロ波のパルス放射タイミングを、プラズマの生成タイミングと同期制御するので、マイクロ波エネルギーの大半をＥＵＶプラズマから放出された中性粒子（デブリ）のイオン化のために利用することができる。特に、マイクロ波の放射を、ターゲット物質に対するプレパルス又はメインパルスの照射よりも早く開始させる場合には、マイクロ波エネルギーの利用効率を更に向上できると共に、チャンバ１０内に放出される不要なエネルギーを大幅に低減することが可能になる。それにより、マイクロジェットターゲットやドロップレットターゲットの安定性が向上するので、ＥＵＶ光の出力の増加、及び、ＥＵＶパルスエネルギーの安定性の向上を図ることが可能になる。また、電子が過剰なマイクロ波エネルギーを吸収することがなくなるので、電子の高速旋回運動に起因するＸ線の発生を回避することができ、安全性を向上させることが可能になる。
【００４５】
また、そのようにしてイオン化された粒子を磁場の作用によりＥＵＶ集光ミラーの外側に速やかに排出できるので、ＥＵＶ集光ミラーの汚染や損傷を抑制して、ＥＵＶ集光ミラーの反射率の低下を防ぐと共に、ミラーを長寿命化させることが可能になる。加えて、プラズマ発光点近傍におけるデブリの滞留も抑制できるようになる。その結果、ＥＵＶ光利用効率が向上すると共に、ＥＵＶ集光ミラーの交換頻度が低下するので、ＥＵＶ光源装置の運転コストの削減や、稼働率の向上を図ることが可能になる。さらには、ＥＵＶ光源装置を利用する露光システムにおける露光性能の安定化や、稼働率の向上や、露光処理能力の向上が図られるので、半導体デバイスの生産性を向上することが可能になる。
【００４６】
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、図５を参照しながら説明する。図５に示すように、本実施形態に係るＥＵＶ光源装置は、図１に示すＥＵＶ光源装置に対して、電子供給装置３１及び電子供給用コントローラ３２をさらに付加したものである。
【００４７】
電子供給装置３１は、チャンバ１０の内部に電子を供給する装置である。電子供給装置３１の設置位置については、電子供給装置３１から放出された電子７をＥＣＲを生じさせる領域（即ち、プラズマ発光点付近）に到達させることができれば、チャンバ１０の何処であっても良い。本実施形態においては、電子供給装置３１を電磁石コイル１９ａの中心開口付近に設置している。このような位置に放出された電子７は、電磁石コイル１９ａ及び１９ｂによって形成される磁場の作用により、磁束線６に沿ってプラズマ発光点付近に導かれる。
電子供給用コントローラ３２は、電源装置を含んでおり、電子供給装置３１の動作を制御する。
【００４８】
ここで、数μ秒〜数十μ秒のパルス幅でマイクロ波を放射する場合に、ＥＣＲによる中性粒子のイオン化を効率良く進行させるためには、マイクロ波放射の初期段階において、イオン化の急峻な立ち上がり、即ち、電子なだれを早期に発生させなくてはならない。ところが、通常、電子なだれが発生するきっかけとなる初期電子は、宇宙線のように、自然環境に存在するイオン化源から偶発的に現れるので、マイクロ波発生装置２０のパルス動作と同期させることは困難である。また、そのようなイオン化源から発生する電子や、バックグラウンドに存在する電子の数自体が少ないという問題もある。
【００４９】
そこで、本実施形態においては、電子なだれを早期且つ確実に生じさせるために、電子供給装置３１を設けることにより、十分な数の初期電子をチャンバ１０内に導入している。その結果、本実施形態によれば、ＥＣＲによる中性粒子のイオン化を確実、且つ、効率的に進行させることが可能になる。
【００５０】
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、図６を参照しながら説明する。
図６に示すように、本実施形態に係るＥＵＶ光源装置は、電子供給装置３１及び電子供給用コントローラ３２を有するＥＵＶ光源装置において、それらの動作を同期コントローラ２９によって制御するようにしたものである。その他の構成については、図５に示すものと同様である。
【００５１】
本実施形態において、電子供給用コントローラ３２の動作は、マイクロ波の放射開始タイミングに基づいてパルス動作するように制御されている。それにより、初期電子７がマイクロ波の照射範囲に到達するタイミングと、マイクロ波の放射開始タイミングとを合わせることができるので、ＥＣＲによる電子なだれを適切なタイミングで確実に生じさせることができる。また、最小限の電子７がチャンバ１０内に導入されるので、チャンバ１０の真空度の低下や、不要な電子によるチャンバ１０内の部品に対する損傷を抑制することが可能になる。
【００５２】
図７は、同期コントローラ２９から各装置に出力される制御信号のタイミングチャートの具体例を示している。最上段は、ターゲット同期モニタ２８の出力信号を示しており、出力信号の立ち上がりは、液滴状のターゲット物質１がターゲットノズル１２から噴射されたタイミングを表している。また、第２段は、電子供給用コントローラ３２に出力される制御信号を示しており、電子供給装置３１は、制御信号がハイレベルになっている間電子７を放出する。第３段は、マイクロ波発生装置２０に出力される制御信号を示しており、マイクロ波発生装置２０は、制御信号がハイレベルになっている間マイクロ波を放射する。さらに、第４段及び第５段は、プレパルス用レーザ装置１３及びメインパルス用レーザ装置１５に出力される制御信号をそれぞれ示しており、それらのレーザ装置１３及び１５は、制御信号がハイレベルになっている間レーザビームを射出する。
【００５３】
図７に示すように、初期電子をパルス動作により放出するタイミングと、マイクロ波の放射を開始するタイミングとを合わせ、且つ、それらのタイミングを、プレパルス２の照射タイミング又はメインパルス３の照射タイミングよりも早くなるように、各装置を同期制御する。それにより、プラズマ４から放出された中性粒子がマイクロ波の照射範囲において適切な粒子密度となるときに、ＥＣＲによる電子なだれを確実に生じさせることができる。その結果、チャンバ１０内の部品に対する電子の影響を抑制すると共に、高速に加速された多量の電子によって中性粒子を効率良くイオン化させることが可能になる。なお、初期電子の供給を終了させるタイミングは、マイクロ波の放射を終了させるタイミングより早くても良い。一旦電子なだれが発生した後には、新たな電子を供給しなくてもＥＣＲが持続するからである。
【００５４】
以上説明した第２及び第３の実施形態においては、電子供給装置３１として、例えば、電子銃が適用される。電子銃としては、熱電子放射型及び電界放射型電子銃のいずれを用いても良い。
図８は、熱電子放射型電子銃の電子発生原理を説明するための図である。図８に示すように、加熱用電源３３ａによってフィラメント３３ｂを加熱することにより、フィラメント３３ｂの先端から熱電子が発生する。この熱電子が、加速用電極（陽極）３３ｃによって加速され、放出される。
【００５５】
また、図９は、電界放射型電子銃の電子発生原理を説明するための図である。図９に示すように、引出し電極（陽極）３４ａによって強い電場を形成することにより、エミッタ（陽極）３４ｂの先端から電子が発生する。この電子が加速用電極（陽極）３４ｃによって加速され、放出される。
【００５６】
次に、本発明の第４の実施形態に係るＥＵＶ光源装置について、図１０を参照しながら説明する。
図１０に示すように、本実施形態に係るＥＵＶ光源装置は、図６に示す電子供給装置３１及び電子供給用コントローラ３２の替わりに、紫外線電離器３５及び電子供給用コントローラ３６を有しており、紫外線電離の原理により初期電子７を供給する。その他の構成については、図６に示すものと同様である。
【００５７】
図１１は、紫外線電離による電子供給の原理を説明するための図である。紫外線電離器３５は、対向するように配置された１組の放電電極３５ａを有している。また、電子供給用コントローラ３６は高電圧供給回路を含んでいる。
電子供給用コントローラ３６によって放電電極３５ａに高電圧を印加することにより、パルス放電を生じさせると、その際に紫外線８が発生する。この紫外線８によって付近に存在する残留ガスが照射されると、残留ガスが電離して電子７が発生する。また、放電電極３５ａ間にも残留ガスが存在している場合には、残留ガスがパルス放電によって電離されて電子７が発生する。このようにして発生した電子７は、電磁石コイル１９ａ及び１９ｂ（図１０）によって形成される磁場の作用により磁束線６に沿ってプラズマ発光点付近に導かれ、ＥＣＲにおける初期電子として利用される。
【００５８】
電子供給用コントローラ３６の動作は、マイクロ波の放射開始タイミングに基づいてパルス動作するように、同期コントローラ２９によって制御される。望ましくは、図７を参照しながら説明したのと同様に、プレパルス２又はメインパルス３の照射タイミングよりも先に、電子供給用コントローラ３５による電圧供給を行って放電を開始させる。
【００５９】
次に、本発明の第５の実施形態に係るＥＵＶ光源装置について、図１２を参照しながら説明する。
図１２に示すように、本実施形態に係るＥＵＶ光源装置は、図６に示す電子供給装置３１及び電子供給用コントローラ３２の替わりに、電子供給用レーザ装置３７と、集光レンズ３８と、電子供給用ターゲット３９とを有しており、レーザ生成プラズマの原理により、チャンバ１０内に初期電子７を供給する。その他の構成については、図６に示すものと同様である。
【００６０】
電子供給用ターゲット３９としては、チャンバ１０内の部品に対する汚染及び損傷や真空度の低下を抑制するために、なるべくデブリの発生が少ない材料を用いることが望ましい。そのようなターゲットとして、例えば、タングステン（Ｗ）材等の金属回転ターゲットや、アルゴン（Ａｒ）ガスジェットターゲットや、ヘリウム（Ｈｅ）ガスジェットターゲット等が挙げられる。この電子供給用ターゲット３９に、電子供給用レーザ装置３７から射出されたレーザビームを、集光レンズ３８によって集光して照射する。それにより、電子供給用ターゲット３９が励起してプラズマが生成される。このプラズマから放出された電子７は、電磁石コイル１９ａ及び１９ｂによって形成される磁場の作用により磁束線６に沿ってプラズマ発光点付近に導かれ、ＥＣＲにおける初期電子として利用される。
【００６１】
本実施形態においても、電子供給用レーザ装置３７の動作は、マイクロ波の放射開始タイミングに基づいてパルス動作するように、同期コントローラ２９によって制御される。望ましくは、図７を参照しながら説明したのと同様に、プレパルス２又はメインパルス３の照射タイミングよりも先に、マイクロ波発生装置２０及び電子供給用レーザ装置３７の動作を開始させる。
【００６２】
次に、本発明の第６の実施形態に係るＥＵＶ光源装置について、図１３を参照しながら説明する。
図１３に示すように、本実施形態に係るＥＵＶ光源装置は、図１２に示す電子供給用ターゲット３９の替わりに光電子発生用ターゲット４０を有しており、光電子発生の原理により、チャンバ１０内に初期電子７を供給する。また、本実施形態においては、電子供給用レーザ装置３７から射出したレーザビームを集光する必要はないので、集光レンズ３８（図１２）は設けていない。その他の構成については、図１２に示すものと同様である。
【００６３】
光電子発生用ターゲット４０としては、光電子発生の仕事関数が小さく、且つ、チャンバ１０内の部品に対する汚染及び損傷や真空度の低下を抑制するために、なるべくデブリの発生が少ない材料を用いることが望ましい。そのようなターゲットとしては、例えば、セシウム（Ｃｓ）金属板又はセシウムを含む合金板ターゲットや、マグネシウム（Ｍｇ）金属板又はマグネシウムを含む合金板ターゲットや、タングステン（Ｗ）金属板ターゲット等が挙げられる。このような光電子発生用ターゲット４０に、電子供給用ターゲット３９から射出されたレーザビームを照射することにより、光電子発生用ターゲット４０が励起し、その表面から電子７が放出される。この電子７は、電磁石コイル１９ａ及び１９ｂによって形成される磁場の作用により磁束線６に沿ってプラズマ発光点付近に導かれ、ＥＣＲにおける初期電子として利用される。
【００６４】
本実施形態においても、電子供給用レーザ装置３７の動作は、マイクロ波の放射開始タイミングに基づいてパルス動作するように、同期コントローラ２９によって制御される。望ましくは、図７を参照しながら説明したのと同様に、プレパルス２又はメインパルス３の照射タイミングよりも先に、マイクロ波発生装置２０及び電子供給用レーザ装置３７の動作を開始させる。
【００６５】
次に、本発明の第７の実施形態に係るＥＵＶ光源装置について、図１４を参照しながら説明する。
図１４に示すように、本実施形態に係るＥＵＶ光源装置は、図６に示すマイクロ波アンテナ２２の替わりに、又は、マイクロ波アンテナ２２に追加して、マイクロ波高指向装置４１を設けたものである。その他の構成については、図６に示すものと同様である。
【００６６】
ここで、図１５を参照すると、通常、ホーン状の開口アンテナ（ホーンアンテナ）から放射されたマイクロ波９は、チャンバ１０内を発散していく。一方、ＥＣＲにより中性粒子をイオン化するためにマイクロ波９を照射すべき領域は、プラズマ４の膨張速度を数ｋｍ／ｓ程度とすると、プラズマ４が数ｎ秒〜数十ｎ秒の間に膨張する１ｃｍ〜数ｃｍ程度の範囲に留まる。そのため、チャンバ１０内に放射されるマイクロ波のエネルギーの内で、実際にＥＣＲによるイオン化に利用される割合は非常に小さい。即ち、マイクロ波の照射が必要な領域においてマイクロ波の強度不足が生じると共に、不要なマイクロ波エネルギーがチャンバ１０内に供給されることになる。
【００６７】
それに対して、本実施形態においては、マイクロ波高指向装置４１を設けるので、プラズマ発光点を中心とする１ｃｍ〜数ｃｍ程度の領域に対して集中的にマイクロ波９を照射できるようになる。それにより、マイクロ波エネルギーの有効利用を図ることができると共に、不要なマイクロ波エネルギーによってドロップレットターゲット生成の安定性が損なわれるのを抑制することが可能になる。
【００６８】
次に、図１４に示すマイクロ波高指向装置４１の具体的な構成について、図１６〜図１８を参照しながら説明する。
図１６は、マイクロ波用放物面鏡４２によってマイクロ波高指向装置を形成する例を示している。この場合には、マイクロ波導波管２１を伝播したマイクロ波を、マイクロ波放物面鏡４２に入射させる。ここで、放物面に入射した入射波は入射角に拘わらず所定の方向に反射されるので、平行に伝播するマイクロ波９を形成することができる。
【００６９】
図１７は、マイクロ波回転楕円面鏡４３によってマイクロ波高指向装置を形成する例を示している。この場合には、マイクロ波回転楕円面鏡４３を、その第１焦点がマイクロ波導波管２１の端部付近に配置され、その第２焦点がプラズマ発光点付近に配置されるように設置して、マイクロ波をその反射面に入射させる。ここで、回転楕円面鏡の第１焦点を通って回転楕円面に入射した入射波は、回転楕円面の第２焦点を通る方向に反射されるので、マイクロ波９をプラズマ発光点付近に集束させることができる。
【００７０】
図１８は、マイクロ波アンテナ２２の先に誘電体マイクロ波レンズ（集束レンズ）４４を配置することにより、マイクロ波高指向装置を形成する例を示している。ここで、誘電体マイクロ波レンズ４４は、セラミックやテフロン（登録商標）等の誘電体によって形成されているマイクロ波用レンズであり、光に対する光学レンズの作用と同様にマイクロ波に対して作用する。この場合には、誘電体マイクロ波レンズ４４を、その焦点がプラズマ発光点付近に配置されるように設置する。それにより、マイクロ波アンテナ２２から放射されるマイクロ波９をプラズマ発光点付近に集束させることができる。
このように、本実施形態によれば、マイクロ波の指向性を高くするので、所定の時間内にプラズマが膨張した範囲に、十分な強度を有するマイクロ波を集中的に照射することが可能になる。
【００７１】
以上説明した本発明の第１〜第７の実施形態においては、ＥＵＶ光源装置におけるプラズマ生成方式としてＬＰＰ方式を用いているが、その替わりに放電生成プラズマ（ＤＰＰ）方式を用いても良い。ここで、ＤＰＰ方式とは、プラズマ生成物質（放電発光ガス）に放電エネルギーを与えることによりプラズマを生成する方式のことである。ＤＰＰ方式においては、対向電極が形成された放電部をチャンバ内に設置し、その放電部にキセノンガス等のプラズマ生成物質を供給して電極間にパルス動作により電圧を印加する。なお、生成されたプラズマからＥＵＶ光を集光する方法については、ＬＰＰ方式におけるのと同様である。
【００７２】
このようなＤＰＰ方式のＥＵＶ光源装置に対して、磁場形成手段（電磁石コイル１９ａ及び１９ｂ）や、マイクロ波放射手段（マイクロ波発生装置２０〜マイクロ波アンテナ２２、及び、マイクロ波高指向装置４１）や、同期制御手段（同期コントローラ２９）や、電子供給手段（電子供給装置３１〜光電子発生用ターゲット４０）等を追加して設けることにより、プラズマから発生した中性のデブリをＥＣＲにより効率良くイオン化させ、磁場の作用によりＥＵＶ集光ミラーの外側に速やかに排出することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、露光装置の光源として用いられる極端紫外光源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】
【００７４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る極端紫外光源装置の構成を示す図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩにおける断面を示す図である。
【図３】電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）の原理を説明するための図である。
【図４】図１に示す同期コントローラから出力される制御信号のタイミングチャートである。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る極端紫外光源装置の構成を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る極端紫外光源装置の構成を示す図である。
【図７】図６に示す同期コントローラから出力される制御信号のタイミングチャートである。
【図８】熱電子放射型電子銃の電子発生原理を説明するための図である。
【図９】電界放射型電子銃の電子発生原理を説明するための図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る極端紫外光源装置の構成を示す図である。
【図１１】図１０に示す紫外線電離による電子供給の原理を説明するための図である。
【図１２】本発明の第５の実施形態に係る極端紫外光源装置の構成を示す図である。
【図１３】本発明の第６の実施形態に係る極端紫外光源装置の構成を示す図である。
【図１４】本発明の第７の実施形態に係る極端紫外光源装置の構成を示す図である。
【図１５】マイクロ波アンテナから放射されるマイクロ波の放射範囲を示す図である。
【図１６】マイクロ波放物面鏡によってマイクロ波高指向装置を形成する例を示す図である。
【図１７】マイクロ波回転楕円面鏡によってマイクロ波高指向装置を形成する例を示す図である。
【図１８】誘電体マイクロ波レンズによってマイクロ波高指向装置を形成する例を示す図である。
【符号の説明】
【００７５】
１…ターゲット物質（ドロップレットターゲット）、２…レーザ光（プレパルス）、３…レーザ光（メインパルス）、４…プラズマ、５…ＥＵＶ光、６…磁束線、７…電子（初期電子）、８…紫外線、９…マイクロ波、１０…チャンバ、１１…ターゲット供給装置、１２…ターゲットノズル、１３…プレパルス用レーザ装置、１４、１６…集光レンズ、１５…メインパルス用レーザ装置、１７…ＥＵＶ集光ミラー、１８…ターゲット回収筒、１９ａ、１９ｂ…電磁石コイル、２０…マイクロ波発生装置、２１…マイクロ波導波管、２２…マイクロ波アンテナ、２３…ターゲット回収配管、２４…イオン排出管、２５…ターゲット排気管、２６…ターゲット循環装置、２７…ターゲット供給管、２８…ターゲット同期モニタ、２９…同期コントローラ、３１…電子供給装置、３２、３６…電子供給用コントローラ、３３ａ…加熱用電源、３３ｂ…フィラメント、３３ｃ…加速用電極（陽極）、３４ａ…引出し電極（陽極）、３４ｂ…エミッタ（陽極）、３４ｃ…加速用電極（陽極）、３５…紫外線電離器、３７…電子供給用レーザ装置、３８…集光レンズ、３９…電子供給用ターゲット、４０…光電子発生用ターゲット、４１…マイクロ波高指向装置、４２…マイクロ波用放物面鏡、４３…マイクロ波用回転楕円面鏡、４４…誘電体マイクロ波レンズ、１００…荷電粒子
【図１】
2007317598.tif 000003
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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