(57)【要約】【課題】デブリの発生が抑制されたプラズマシールド装置及びプラズマ光源装置を実現する。【解決手段】本発明によるプラズマシールド装置は、生成された高温プラズマをシールドするためのプラズマシールド装置であって、内側空間（４０ａ）と、内側空間をはさんで互いに対向する第１及び第２の開口（４０ｂ，４０ｃ）とを有する中空体（４０）を具える。この中空体は炭化珪素の単結晶体により構成する。プラズマ生成装置の動作中、中空体の内側空間はプラズマが生成される放電空間を形成し、前記第１の開口を介して内側空間に放電ガスが供給され、前記第２の開口からEUV光を含むプラズマ光が出射する。【選択図】  図１
2013187098.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ生成装置に用いられ、生成された高温プラズマをシールドするためのプラズマシールド装置であって、
内側空間と、内側空間をはさんで互いに対向する第１及び第２の開口とを有する中空体を具え、
前記中空体は炭化珪素の単結晶体により構成され、
プラズマ生成装置の動作中、前記中空体の内側空間はプラズマが生成される放電空間を形成し、前記第１の開口を介して内側空間に放電ガスが供給され、前記第２の開口からEUV光を含むプラズマ光が出射することを特徴とするプラズマシールド装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプラズマシールド装置において、前記中空体の外周面にプラズマを生成する放電回路又は放電回路の一部の構成要素が設けられ、当該放電回路は電流パルスを供給する駆動電源回路に接続され、
プラズマ生成装置の動作中、前記駆動電源回路から放電回路に電流パルスが供給され、前記中空体の内部空間に高温プラズマが生成されることを特徴とするプラズマシールド装置。
【請求項３】
請求項１に記載のプラズマシールド装置において、前記中空体の第１の開口側に第１の主電極が設けられ、第２の開口側に第２の主電極が設けられ、これら第１及び第２の主電極は駆動電源回路に接続され、
プラズマ生成装置の動作中、前記駆動電源回路から第１の主電極と第２の主電極との間に電流パルスが供給され、前記中空体の内側空間に高温プラズマが生成されることを特徴とするプラズマシールド装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のプラズマシールド装置において、プラズマ生成装置の動作中、前記中空体の第１の開口から内側空間にキセノンガス又はキセノンガスを含む混合ガスにより構成される放電ガスが供給され、前記中空体の第２の開口から波長が１３．５ｎｍ又はその近傍のEUV光を含むプラズマ光が放出されることを特徴とするプラズマシールド装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか１項に記載のプラズマシールド装置において、前記中空体の第２の開口は、開口角が大きくなるようにテーパが形成されていることを特徴とするプラズマシールド装置。
【請求項６】
請求項１〜５までのいずれか１項に記載のプラズマシールド装置において、前記炭化珪素の単結晶体により構成される中空体は、炭化珪素単結晶体のインゴットから機械加工により製造されることを特徴とするプラズマシールド装置。
【請求項７】
プラズマを生成する放電ヘッドが収納されている放電チャンバと、生成されたプラズマから出射するEUV光を集光する集光光学系が収納されている光学系チャンバと、放電チャンバと光学系チャンバとの間に配置され、生成されたプラズマから出射するプラズマ光からEUV光を選択的に透過するフィルタ装置と、前記放電ヘッドに駆動パルスを供給する駆動電源回路とを具えるプラズマ光源装置であって、
前記放電ヘッドは、プラズマが生成される放電空間、及び放電空間と連通し互いに対向する第１及び第２の開口を有し、炭化珪素の単結晶体により構成される中空体と、当該中空体の外周に配置された電極構造体又は放電回路の少なくとも一部の構成要素とを含み、
前記中空体の第１の開口を介して放電空間に放電ガスが供給され、前記駆動電源回路から放電回路に電流パルスを供給することにより前記中空体の放電空間内にプラズマが形成され、前記第２の開口からEUV光を含むプラズマ光が出射することを特徴とするプラズマ光源装置。
【請求項８】
請求項７に記載のプラズマ光源装置において、前記フィルタ装置は、波長が１３．５ｎｍ又はその近傍のEUV光を選択的に透過するフィルム又は薄膜体を含み、当該プラズマ光源装置は、波長が１３．５ｎｍ又はその近傍のEUV光を放出することを特徴とするプラズマ光源装置。
【請求項９】
請求項７に記載のプラズマ光源装置において、前記フィルタ装置は、ジルコニウムの薄膜体を含み、当該ジルコニウムの薄膜体は１３．５ｎｍ及びその近傍のEUV光を透過し、可視光を遮光することを特徴とするプラズマ光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温プラズマをシールドするプラズマシールド装置に関するものである。
また、本発明は、EUV光を放出するプラズマ光源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
次世代の半導体露光光源やフォトマスク検査装置用の光源装置として、波長が13.5ｎｍ及び6.7ｎｍのEUV(Extreme Ultraviolet)光を発生するEUV光源の開発が進んでいる。EUV光源として、パルス放電による電流駆動によって高温プラズマを生成する放電生成プラズマ方式（Discharge Produced Plasma：DPP方式）及びレーザ光をターゲットに照射して高温プラズマを生成するレーザ生成プラズマ方式（Laser Produced Plasma：LPP方式）が開発されている。
【０００３】
プラズマ光源は、プラズマを生成するプラズマヘッドが配置された放電チャンバと、プラズマから出射したEUV光を中間の集光点に集光させる集光光学系が配置されている光学系チャンバとを具える。生成されるプラズマは高温であると共にスパッタリング作用を有するため、電極材料がスパッタリングされてしまい、デブリが発生する問題が生じている。デブリが発生すると、集光ミラーが汚染され、集光ミラーの反射率が著しく低下する。そのため、放電チャンバと光学系チャンバとの間にデブリシールド装置（フィルタ装置）が配置され、発生したデブリが集光光学系に入射しないように構成されている。
【０００４】
デブリの発生を抑制するため、従来のプラズマ光源においては、電極材料として炭化珪素のセラミクス材料やアルミナ等の耐熱性材料が用いられている（特許文献１参照）。炭化珪素は、良好な耐熱性を有するため高温プラズマによる熱衝撃に対して良好な耐久性が認められている。
【特許文献１】特開２００６−５２０１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
デブリシールド装置は、放電チャンバで発生したデブリを遮蔽すると共に、プラズマから発生したEUV光を透過し可視光を遮光する機能が要求される。このため、従来のデブリシールド装置として、例えば厚さが４００ｎｍ程度のジルコニウムの薄膜体が用いられていた。しかしながら、高温プラズマのスパッタリング効果が高いため、運動エネルギーの高いデブリが発生する頻度が高く、短期間でデブリシールド膜が破損し、デブリシールド装置の交換頻度が頻繁になる問題点が生じていた。一方、デブリシールド膜の機械的強度を高めるためにデブリシールド膜の膜厚を厚くすることが考えられる。しかしながら、デブリシールド膜の膜厚を厚くすると、デブリシールド膜を透過するEUV光の強度が低下する不具合が生じてしまう。
【０００６】
本発明の目的は、デブリの発生が抑制されたプラズマシールド装置を実現することにある。
本発明の別の目的は、デブリシールド膜（フィルタ装置）の膜厚を厚くすることなく、デブリシールド装置の交換頻度を低くできるプラズマシールド装置を実現することにある。
【０００７】
また、本発明の別の目的は、デブリの発生が抑制されたプラズマ光源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によるプラズマシールド装置は、プラズマ生成装置において用いられ、生成された高温プラズマをシールドするためのプラズマシールド装置であって、
内部空間と、内部空間と連通し、互いに対向する第１及び第２の開口とを有する中空体を具え、
前記中空体は炭化珪素の単結晶体により構成され、
プラズマ生成装置の動作中、前記中空体の内部空間はプラズマが生成される放電空間を形成し、前記第１の開口を介して内部空間に放電ガスが供給され、前記第２の開口からプラズマ光が出射することを特徴とする。
【０００９】
本発明の基本概念は、炭化珪素（SiC）の単結晶体を機械的な構造部品に応用することにある。炭化珪素は耐熱性及び電気的絶縁性能が良好で、しかも熱伝導率が高い特性を有することより、電力半導体装置の基板として利用されている。これに対して、本発明では、炭化珪素の単結晶体の結晶特性、すなわち「Si」及び「C」の２つの元素が規則的に配列されている特性を利用し、耐熱性だけでなく耐スパッタリング性も要求される構造部品に応用する。
【００１０】
プラズマ光源装置において生成されるプラズマは、高温であると共に強いスパッタリング性を有している。従って、生成されるプラズマを電極や放電回路から遮蔽するプラズマシールド装置が必要である。この点に関して、炭化珪素は、１４００℃の温度に対して耐久性を有し、熱衝撃に対しても高い耐久性を有している。従って、耐熱性の観点より、炭化珪素材料はプラズマシールド装置の構造部品として好適である。しかしながら、従来のプラズマ光源においては、電極材料として炭化珪素セラミクスやアルミナが用いられており、デブリが発生する問題点が生じている。この課題について本発明者が種々の実験及び解析を行った結果、デブリの発生及びデブリシールド膜の破損は炭化珪素セラミクスが多結晶体であることに起因するとの結論に至った。すなわち、炭化珪素セラミクスは多結晶体であり、微細な炭化珪素単結晶体の集合である。従って、互いに隣接する微結晶間には結晶粒界が存在する。結晶粒界の結合力は相対的に弱いため、炭化珪素セラミクスの表面が高温プラズマに曝されると、結晶粒界の結合が外れ、炭化珪素の微結晶がデブリとして飛散するものと解される。特に、微結晶のサイズが大きい場合、運動エネルギーの高いデブリが飛散し、デブリシールド膜を貫通する現象が想到される。このように、従来のプラズマ光源において問題とされるデブリの飛散は、炭化珪素セラミクスが多結晶体であることに起因する。
【００１１】
上述した解析結果に基づき、本発明では、プラズマシールド装置として、炭化珪素の単結晶体により構成される中空体を用いる。炭化珪素の単結晶体は、「Si」及び「C」の元素が規則的に配列された３次元構造を有し、隣接する元素間の結合力は、多結晶体の結晶粒界の結合力よりもはるかに強いものである。従って、炭化珪素の単結晶体の表面が高温プラズマにより曝されても、多結晶体とは異なり、結合力の弱い部分が存在しないため、デブリの発生が大幅に抑制される。さらに重要なことは、単結晶体は「Si」及び「C」の元素が規則的に配列された構造体であるため、高温プラズマにより単結晶体の表面がスパッタリングされても、スパッタリング作用を受ける元素は最も外側に（表面側に）位置する元素であると考えられ、発生するデブリの大きさはクラスター分子レベルの大きさであることが想定される。従って、飛散するデブリのサイズは、多結晶体である炭化珪素セラミクスがスパッタリングされる際に発生するデブリよりもはるかに小さいことが想定される。飛散するデブリのサイズが小さいことは、デブリシールド膜に衝突するデブリの運動エネルギーが小さいため、ジルコニウムのデブリシールド膜が破損する確率は相当低下する。この結果、デブリシールド装置の寿命が大幅に長くなり、交換頻度も大幅に低下する。さらに、サイズの大きなデブリが飛散しないため、デブリシールド膜の膜厚を薄く設定することが可能になり、デブリシールド膜を透過するEUV光が大幅に増大し、この結果、同一の駆動電力を用いても集光光学系に到達するEUV光の強度が相当増加する利点も達成される。このように、プラズマシールド装置として、炭化珪素の単結晶体で構成される中空体を用いることにより、耐熱性及び耐スパッタリング性の両方を兼ね備えたプラズマシールド装置が実現される。
【００１２】
尚、炭化珪素単結晶体は、昇華再結晶法（改良型レーリー法）により３インチの口径のインゴットが製造され入手可能である。従って、炭化珪素単結晶のインゴットから機械加工により所定のサイズの中空体を形成することにより、各種用途に適合した形状のプラズマシールド装置を製造することが可能である。
【００１３】
次に、プラズマシールド装置として炭化珪素の単結晶体を用いる技術的根拠となる予備実験について説明する。本発明者がプラズマ光源装置を用いて、デブリをシールドするジルコニウムのシールド膜（フィルタ装置）の破損状況について種々の予備実験を行ったところ、以下の技術的事項が判明した。実験装置として、炭化珪素セラミクスのプラズマシールド装置を有する図１に示すICP方式のプラズマ生成装置を用い、厚さが４００ｎｍのジルコニウムのデブリシールド膜の後段に可視光を検出する光検出器を配置し、可視光が検出される状況を観測した。高温プラズマはEUV光及び可視光を発生し、デブリシールド膜はEUV光を選択的に透過し可視光を遮光するフィルタ装置としても機能する。従って、デブリシールド膜が正常な場合可視光は検出されないが、デブリシールド膜が破損すると可視光が検出される。よって、デブリシールド膜から出射する可視光及びその光量を検出することにより、デブリシールド膜の破損状況を把握することができる。
【００１４】
実験に際し、電流パルスを所定の周波数で繰り返し供給してプラズマを生成した。プラズマの生成を多数回繰り返した後、瞬時的に急増する高輝度の可視光が検出された。可視光が検出された時点において、デブリシールド膜の破損状況を顕微鏡により観察したところ、直径が数１００μｍ程度の比較的大きな貫通孔が形成されていた。この実験結果より、比較的大きなデブリ、例えば直径が数μｍ〜数１００μｍ程度のサイズの大きなデブリが瞬間的に発生してシールド膜に衝突し、デブリシールド膜が破損したものと推定される。すなわち、予備実験において瞬時的に急増する高輝度の可視光が検出された実験結果より、デブリシールド膜は、微細なデブリが多数回衝突して徐々に破損したのではなく、瞬間的にジルコニウムのシールド膜に数１００μｍ程度の貫通孔が形成されたものと推定される。厚さが４００ｎｍのジルコニウム膜に瞬時に貫通孔が形成されたことは、相当運動エネルギーの大きなデブリ、すなわち相当サイズの大きなデブリが瞬時的に飛散したものと解される。この予備実験の結果より、炭化珪素セラミクスは多結晶体であるため、高温プラズマによるスパッタリング作用により結晶粒界にそって結合が外れ、比較的サイズの大きな単結晶体が飛散し、デブリシールド膜に衝突したものと解される。従って、炭化珪素の単結晶体を用いて高温プラズマをシールドすれば、運動エネルギーの大きなデブリの発生が抑制される作用効果が達成される。
【００１５】
本発明によるプラズマシールド装置は、プラズマが生成される内部空間と、内部空間をはさんで互いに対向する第１及び第２の開口を有する中空体により構成され、主として第１の開口から放電ガスが供給され、第２の開口を介してプラズマ光が出射する。よって、プラズマを生成するための電極や放電回路を中空体の外周面上に設けることにより、中空体の内部空間にプラズマが生成され、生成された高温プラズマはプラズマシールド装置により有効にシールドされる。尚、単結晶炭化珪素の中空体に外周には、放電回路の全ての構成要素を設ける必要がなく、放電回路の一部の構成要素が配置される場合にも適用される。
【００１６】
さらに、キャピラリー型プラズマ放電装置においては、キャピラリー管（絶縁管）を中空状の炭化珪素の単結晶体で構成し、キャピラリー管の端部にカソード電極及びアノード電極をそれぞれ設けることもできる。この場合、キャピラリー管の内側空間にプラズマが生成されるので、キャピラリー管がプラズマシールド装置を構成し、生成された高温プラズマは炭化珪素の単結晶体で構成されるキャピラリー管によりシールドされる。
【００１７】
本発明によるプラズマ光源装置は、プラズマを生成する放電ヘッドが収納されている放電チャンバと、生成されたプラズマから出射するプラズマ光からEUV光を選択的に透過するフィルタ装置と、フィルタ装置を透過したEUV光を集光する集光光学系が収納されている光学系チャンバと、前記放電ヘッドに電流パルスを供給する駆動電源回路とを具え、波長が１３．５ｎｍ又はその近傍のEUV光を放出するプラズマ光源装置であって、
前記放電ヘッドは、プラズマが生成される放電空間及び放電空間をはさんで互いに対向する第１及び第２の開口を有し、炭化珪素の単結晶体により構成される中空体と、当該中空体の外周に配置された電極又は放電回路の少なくとも一部の構成要素とを含み、
動作中、前記中空体の第１の開口を介して放電空間に放電ガスが供給され、前記駆動電源回路から電流路構造体に電流パルスを供給することにより前記中空体の放電空間内にプラズマが形成され、前記第２の開口からEUV光を含むプラズマ光が出射することを特徴とする。
【００１８】
本発明においては、炭化珪素の単結晶体により構成される中空体の内部空間にプラズマが生成されるため、生成されるプラズマは耐熱性及び耐スパッタリング性の両方を兼ね備えるシールド装置により遮蔽される。この結果、デブリの生成が抑制されたプラズマ光源装置が実現される。
【００１９】
フィルタ装置として、ジルコニウムの薄膜体や、EUV光を選択的に透過し可視光を遮光する各種のフィルムや薄膜体を用いることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明では、炭化珪素の単結晶体により構成される中空体を用い、当該中空体の内部空間にプラズマが生成されるように構成したので、デブリの生成が抑制されたプラズマ光源装置が実現される。特に、サイズの大きなデブリが生成されにくいため、デブリシールド膜ないしフィルタ装置の寿命が改善され、メンテナンスの頻度が低減されたプラズマ光源装置が実現される。さらに、デブリシールド膜の膜厚を薄く設定できるので、デブリシールド膜又はフィルタ装置の透過率が高く設定され、一層強度の高いEUV光を放出するプラズマ光源装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明によるプラズマ光源装置の一例を示す図である。
【図２】プラズマシールド装置の一例を示す図である。
【図３】放電ヘッドの一例を示す図である。
【図４】放電回路における電流の流れ方向を示す図である。
【図５】ジルコニウム膜の膜厚と透過率との関係を示すグラフである。
【図６】キャピラリー型の放電装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は本発明によるプラズマ光源装置の一例を示す図である。本例では、DPP方式のプラズマ生成装置を用いて高温プラズマを生成し、次世代のリソグラフィ装置やマスク検査装置に利用される波長が１３．５ｎｍ又はその近傍のEUV光を発生する。プラズマ光源装置１は、プラズマ生成チャンバ１０と、光学系チャンバ２０と、プラズマチャンバ１０と光学系チャンバ２０とを隔離するフィルタ装置（デブリシールド装置）３０とを有する。
【００２３】
プラズマ生成チャンバ１０内にＺピンチプラズマを生成する放電ヘッド１１を配置する。本例では、誘導結合プラズマ（Inductively Coupled Plasma：IPC）方式により高温プラズマを生成する。放電ヘッド１１は、生成されるプラズマ１２をシールドするプラズマシールド装置１３を有する。プラズマシールド装置１３は、中空円筒形状の炭化珪素の単結晶体により構成される。中空円筒状のプラズマシールド装置１３の内側空間はプラズマが生成される放電空間を形成し、プラズマシールド装置１３の内側空間内にプラズマ１２が生成される。プラズマシールド装置１３の外周面に、電流パルスを受け取ってプラズマを生成する放電回路１４を配置する。放電回路１４は外部に配置した駆動電源回路（図示せず）に接続され、キャパシタバンクを介してプラズマを生成するための直流電流パルスが所定の周期で供給される。尚、プラズマシールド装置の外周面には、放電回路１４又はその一部の構成要素が配置する場合にも本発明が適用される。
【００２４】
放電チャンバ１０には、放電ガスを供給するインレット１５が設けられると共に放電チャンバを排気するアウトレット１６を設ける。放電ガスとして、例えばキセノンガス、キセノンガスとヘリウムガスとの混合ガス、又はキセノンガス、ネオンガス及びアルゴンガスを含む混合ガスを用いることができる。尚、放電ガスとして、キセノンガス以外の各種のガスを用いることができ、例えば錫等のガスを用いることも可能である。インレット１５から供給される放電ガスは、プラズマシールド装置１３の開口を介してその内側空間に供給され、プラズマ１２から放出されるEUV光を含むプラズマ光は、プラズマシールド装置１３の一方の開口から出射する。
【００２５】
プラズマから発生したプラズマ光は、フィルタ装置３０を透過して光学系チャンバ２０に入射する。フィルタ装置３０は、プラズマが生成される際に発生するデブリが光学系チャンバ３０に進入するのを阻止するデブリシールド装置として機能すると共に生成されたプラズマ１２から出射するEUV光を選択的に透過するフィルタ装置としても機能する。このフィルタ装置３０は、例えばジルコニウムの薄膜体で構成することができる。ジルコニウムの薄膜体は、波長が１３．５ｎｍのEUV光を透過し、可視光を遮光する作用を有するため、フィルタ装置と好適である。尚、ジルコニウム膜以外のフィルタ装置として、EUV光を選択的に透過する特性を有する各種の薄膜体を用いることもできる。
【００２６】
光学系チャンバ２０には、集光光学系を配置する。集光光学系は、Mo/Siの多層膜が形成されている凹面鏡２１により構成する。波長が１３．５ｎｍのEUV光は、集光光学系２１により中間の集光点に集光され、次段に配置された光学系を介して種々の用途に利用される。光学系チャンバ２０の内部には、例えば水素又はヘリウムの充填ガスが供給され、所定の内圧に維持される。尚、放電チャンバ１０の内圧と光学系チャンバ２０の内圧は互いに等しくなるように設定することが好ましい。隣接する２つのチャンバの内圧を等しく設定することにより、フィルタ装置を構成するジルコニウム薄膜に両側から作用する圧力が均衡する利点が達成される。
【００２７】
図２はプラズマシールド装置の構成を示す図であり、図２（Ａ）は斜視図であり、図２（Ｂ）は線図的断面図である。プラズマシールド装置１３は、炭化珪素の単結晶体から成る中空円筒体４０により構成する。中空円筒体４０の内側空間４０ａは、プラズマ生成装置の動作中高温プラズマが生成される放電空間を形成する。中空円筒体４０は、内側空間４０ａをはさんで互いに対向する第１及び第２の開口４０ｂ及び４０ｃを有する。第１及び第２の開口４０ｂ及び４０ｃから内側空間４０ａに放電ガスが供給され、第２の開口４０ｃを介してプラズマから発生するプラズマ光が出射する。プラズマ光が出射する第２の開口４０ｃにはテーパが形成され、広い角度範囲にわたってプラズマ光が出射する。中空円筒体４０の外周面上にプラズマを生成するための放電回路が固定され、放電回路に電流パルスが供給されることにより、内側空間４０ａ内に高温プラズマが生成される。
【００２８】
尚、上述した実施例では、中空体として中空円筒体を用いたが、断面が四角形等の多角形の中空体を用いることも可能である。
【００２９】
図３は放電ヘッドの一例を示す図であり、図３（Ａ）は斜視図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のII−II線断面図である。放電ヘッド１１は、放電回路を構成する第１及び第２の金属プレート５１及び５２を有する。これら２つの金属プレートは所定の間隔をもって互いに対向する。これら金属プレートは銅のプレートで構成することができる。２つの金属プレートの中央にプラズマ放電領域５３を形成するための貫通孔が形成され、その内側に金属（銅）の円筒体５４を結合する。銅の円筒体５４の内側に、生成される高温プラズマをシールドするプラズマシールド装置を構成する炭化珪素単結晶体の中空円筒体４０を結合する。さらに、２枚の金属プレート５１及び５２には、プラズマのリターン経路を形成する３個の貫通孔５５ａ〜５５ｃがされ、これら貫通孔にも金属の円筒体を結合する。よって、プラズマループは、中央のプラズマ放電領域５３を中心にして３つのリターン経路により形成される。尚、図３（Ａ）において、プラズマループのリターン経路を破線により示す。
【００３０】
２枚の金属プレート間にプラズマ放電領域５３を取り囲むように第１の磁気コア５６が配置され、３つのリターン経路の外側にも磁気スィッチを構成する第２の磁気コア５７を配置する。尚、２つの金属プレート５１及び５２は冷却手段が連結され、金属プレート５１及び５２、金属の円筒体及び中空円筒体４０を冷却することができる。さらに、第１及び第２の金属プレート５１と５２との間にキャパシタバンク５８を接続すると共にこれら金属プレートは電流パルスを供給する駆動電源回路５９に接続する。
【００３１】
１次側回路を構成する放電回路は、第１及び第２の金属プレート５１及び５２と、金属の円筒体５４と、第１及び第２の磁気コア５６及び５７と、キャパシタバンク５８とを含む。２次側回路はプラズマループにより構成される。
【００３２】
次に、Ｚピンチプラズマの生成動作について説明する。図４は、放電回路に電流パルスが供給された際の電流経路を示す。駆動電源回路５９から電流パルスが供給されると、キャパシタバンク５８の充電が開始される。並行して、第１のプレート５１の外周から中央のプラズマ放電領域に向けて電流が流れ、円筒体５４を介して第２のプレート５２に電流が流れ込む。磁気スィッチを構成する第２の磁気コア５７が飽和すると、そのインダクタンスが零となり、キャパシタバンクに蓄積された電荷が第１の磁気コア５６を流れ、２次側回路を構成するプラズマループに電流が流れ、プラズマ電流が発生する。プラズマ電流の発生により、プラズマ放電領域に局部的な磁界が形成され、放電空間に生成されたプラズマを圧縮しＺピンチプラズマが形成され、EUV光が発生する。この際、高温プラズマが生成されても、プラズマと放電回路との間に炭化珪素単結晶体のシールド装置が存在するため、デブリの発生が抑制される。
【００３３】
図５はフィルタ装置を構成するジルコニウム薄膜体の膜厚と透過率との関係を示すグラフである。図５において、横軸は膜厚を示し、縦軸は透過率を示す。薄膜体の厚さが１００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲において、透過率は膜厚の増加に対して急激に低下する特性が見出される。従って、ジルコニウムの薄膜体の厚さが薄く設定できれば、透過率が相当増大し、フィルタ装置における損失が大幅に改善される。現在実用化されつつあるプラズマ光源装置に用いられるジルコニウム薄膜体の厚さは、４００ｎｍに設定されている。厚さが４００ｎｍの場合、その透過率は約２０％である。これに対して、本発明によるプラズマ光源装置の場合、発生するデブリのサイズは、クラスター分子レベルまで小さくなるため、ジルコニウム薄膜体の厚さを相当薄くすることができ、例えば２００ｎｍの膜厚でも十分に機能することが予期されている。この場合、４０％の透過率になり、フィルタ装置における損失が大幅に改善される効果が達成される。
【００３４】
図６は本発明をキャピラリー型のプラズマ生成装置に適用した例を示す。キャピラリー管６０として、炭化珪素の単結晶体で構成される中空円筒体６０を用いる。中空円筒体６０は、高温プラズマが生成される放電空間を形成する内側空間６０ａと、内側空間をはさんで対向する第１及び第２の開口部６０ｂ及び６０ｃを有する。中空円筒体の一端に第１の主電極として機能するリング状のカソード電極６１を設けると共に、他端には第２の主電極として機能するリング状のアノード電極６２を設ける。カソード電極６１とアノード電極６２との間に駆動電源回路６３を接続する。
【００３５】
駆動電源回路６３からカソード電極及びアノード電極に、例えば１．５ｋｖで５ｋＡ程度の電流パルスを供給すると、キャピラリー管６０の内側空間において放電が発生し、内側空間に高温プラズマ６４が生成される。プラズマ６４から出射するプラズマ光は、第２の開口部６０ｃを経て外部に出射する。キャピラリー型のプラズマ生成装置においては、キャピラリー管が炭化珪素の単結晶体で構成されるので、キャピラリー管自体がプラズマシールド装置としての機能を果たすことできる。
【００３６】
本発明は上述した実施例だけに限定されず種々の変形や変更が可能である。例えば、上述した実施例では、DPP方式のプラズマ生成装置について説明したが、本発明は、LPP方式のプラズマ生成装置においても高温プラズマをシールドするプラズマシールド装置として利用することができる。また、プラズマ生成方法として、ICP方式について説明したが、本発明は、ICP方式以外の種々のプラズマ生成装置についても適用することができる。
【００３７】
炭化珪素の単結晶体は、ドーパントが添加されていない高絶縁性の単結晶体及び適当なドーパントが添加された単結晶体の両方を用いることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１  プラズマ光源装置
１０  放電チャンバ
１１  放電ヘッド
１２  プラズマ
１３  プラズマシールド装置
１４  放電回路
２０  光学系チャンバ
２１  凹面鏡
３０  フィルタ装置
４０  中空円筒体
５１  第１のプレート
５２  第２のプレート
５３  プラズマ放電領域
５４  円筒体
５５ａ〜５５ｃ  リターン経路
５６  第１の磁気コア
５７  第２の磁気コア
５８  キャパシタバンク
５９  駆動電源回路
【図１】
2013187098.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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【手続補正書】
【提出日】平成24年7月2日(2012.7.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ生成装置に用いられ、生成された高温プラズマをシールドするためのプラズマシールド装置であって、
内側空間と、内側空間をはさんで互いに対向する第１及び第２の開口とを有する中空体を具え、
前記中空体は炭化珪素の単結晶体により構成され、
プラズマ生成装置の動作中、前記中空体の内側空間はプラズマが生成される放電空間を形成し、前記第１の開口を介して内側空間に放電ガスが供給され、前記第２の開口からEUV光を含むプラズマ光が出射することを特徴とするプラズマシールド装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプラズマシールド装置において、前記中空体の外周面にプラズマを生成する放電回路又は放電回路の一部の構成要素が設けられ、当該放電回路は電流パルスを供給する駆動電源回路に接続され、
プラズマ生成装置の動作中、前記駆動電源回路から放電回路に電流パルスが供給され、前記中空体の内部空間に高温プラズマが生成されることを特徴とするプラズマシールド装置。
【請求項３】
請求項１に記載のプラズマシールド装置において、前記中空体の第１の開口側に第１の主電極が設けられ、第２の開口側に第２の主電極が設けられ、これら第１及び第２の主電極は駆動電源回路に接続され、
プラズマ生成装置の動作中、前記駆動電源回路から第１の主電極と第２の主電極との間に電流パルスが供給され、前記中空体の内側空間に高温プラズマが生成されることを特徴とするプラズマシールド装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のプラズマシールド装置において、プラズマ生成装置の動作中、前記中空体の第１の開口から内側空間にキセノンガス又はキセノンガスを含む混合ガスにより構成される放電ガスが供給され、前記中空体の第２の開口から波長が１３．５ｎｍのEUV光を含むプラズマ光が放出されることを特徴とするプラズマシールド装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか１項に記載のプラズマシールド装置において、前記中空体の第２の開口は、開口角が大きくなるようにテーパが形成されていることを特徴とするプラズマシールド装置。
【請求項６】
請求項１〜５までのいずれか１項に記載のプラズマシールド装置において、前記炭化珪素の単結晶体により構成される中空体は、炭化珪素単結晶体のインゴットから機械加工により製造されることを特徴とするプラズマシールド装置。
【請求項７】
プラズマを生成する放電ヘッドが収納されている放電チャンバと、生成されたプラズマから出射するEUV光を集光する集光光学系が収納されている光学系チャンバと、放電チャンバと光学系チャンバとの間に配置され、生成されたプラズマから出射するプラズマ光からEUV光を選択的に透過するフィルタ装置と、前記放電ヘッドに駆動パルスを供給する駆動電源回路とを具えるプラズマ光源装置であって、
前記放電ヘッドは、プラズマが生成される放電空間、及び放電空間と連通し互いに対向する第１及び第２の開口を有し、炭化珪素の単結晶体により構成される中空体と、当該中空体の外周に配置された電極構造体又は放電回路の少なくとも一部の構成要素とを含み、
前記中空体の第１の開口を介して放電空間に放電ガスが供給され、前記駆動電源回路から放電回路に電流パルスを供給することにより前記中空体の放電空間内にプラズマが形成され、前記第２の開口からEUV光を含むプラズマ光が出射することを特徴とするプラズマ光源装置。
【請求項８】
請求項７に記載のプラズマ光源装置において、前記フィルタ装置は、波長が１３．５ｎｍのEUV光を選択的に透過するフィルム又は薄膜体を含み、当該プラズマ光源装置は、波長が１３．５ｎｍのEUV光を放出することを特徴とするプラズマ光源装置。
【請求項９】
請求項７に記載のプラズマ光源装置において、前記フィルタ装置は、ジルコニウムの薄膜体を含み、当該ジルコニウムの薄膜体は１３．５ｎｍのEUV光を透過し、可視光を遮光することを特徴とするプラズマ光源装置。