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JP2011023712A - 極端紫外光源装置 - Google Patents

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弘司 柿崎
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伸治 永井
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Abstract

【課題】チャンバ内にある光学素子に付着したデブリを除去するクリーニング方法を提示する。
【解決手段】ターゲット物質にレーザ光を照射することにより生成されるプラズマから極端紫外光を発生する極端紫外光源装置であって、極端紫外光の生成が行われるチャンバと、チャンバの内部に電場又は磁場を発生させる電磁場発生部と、チャンバの内部の光学素子に付着したデブリを帯電させて該光学素子から離脱させ、又は、該デブリを該光学素子から離脱させて帯電させるクリーニング部と、を具備する。
【選択図】図1

Description

本発明は、極端紫外(EUV:extreme ultraviolet)光を用いて処理を行う処理装置と組み合わせて用いられる極端紫外光源装置に関する。
近年、半導体プロセスの微細化に伴って光リソグラフィーにおける微細化が急速に進展しており、次世代においては、60nm〜45nmの微細加工、更には32nm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、32nm以下の微細加工の要求に応えるべく、波長13nm程度のEUV光を発生する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。
EUV光源としては、ターゲット物質にレーザ光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高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域の発光が可能である。また、LPP光源は、プラズマ光源の周囲に電極等の構造物がなく、ほぼ等方的な角度分布を持つ点光源であるので、2π〜4πsteradian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を有する。このため、LPP光源は、数十ワット〜100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。
LPP光源においては、次のような原理によりEUV光が生成される。即ち、ノズルを用いて真空チャンバ(EUVチャンバ)内にターゲット物質を供給し、このターゲット物質に対してレーザ光を照射することにより、ターゲット物質を励起してプラズマ化させる。そのようにして生成されたプラズマからは、EUV光を含む様々な波長成分が放射される。そこで、その内の所望の波長成分(例えば、13.5nmの波長を有する成分)を高反射するコレクタミラー(EUV集光ミラー)を用いることによりEUV光を反射集光し、縮小投影反射光学系である露光機などの処理装置に出力する。例えば、波長が13.5nm付近のEUV光を集光するコレクタミラーとしては、反射面にモリブデン(Mo)及びシリコン(Si)の薄膜が交互に積層されたミラーが用いられる。
このようなLPP光源においては、プラズマから放出されるイオン粒子や中性粒子による影響が問題となっている。これらの粒子(デブリ)は、EUV集光ミラーなどチャンバ内の各種光学素子の表面に付着する。このようにデブリが付着して堆積すると、光学素子は表面の反射率が低下し、使用できなくなってしまう。
米国特許出願公開第2006/091109号明細書
概要
本発明の1つの観点に係る極端紫外光源装置は、ターゲット物質にレーザ光を照射することにより生成されるプラズマから極端紫外光を発生する極端紫外光源装置であって、極端紫外光の生成が行われるチャンバと、チャンバの内部に電場又は磁場を発生させる電磁場発生部と、チャンバの内部の光学素子に付着したデブリを帯電させて該光学素子から離脱させ、又は、該デブリを該光学素子から離脱させて帯電させるクリーニング部と、を具備する。
本発明の一実施形態に係る極端紫外(EUV)光源装置の概略構成を示す平面図(A)及び正面図(B)である。 付着デブリを静電誘導により帯電させて、帯電したデブリを光学素子から離脱させる第1の実施例を示す平面図(A)及びグリッド電極の正面図(B)である。 付着デブリを荷電粒子の供給により帯電させて、帯電したデブリを光学素子から離脱させる第2の実施例を示す平面図である。 付着デブリを直流電源との接続により帯電させて、帯電したデブリを光学素子から離脱させる第3の実施例を示す平面図である。 付着デブリをイオン化用レーザにより帯電させて、帯電したデブリを光学素子から離脱させる第4の実施例を示す平面図である。 付着デブリをEUV光により帯電させて、帯電したデブリを光学素子から離脱させる第5の実施例を示す平面図である。 付着デブリをEUV光により帯電させて、帯電したデブリを光学素子から離脱させる第6の実施例を示す平面図である。 付着デブリを光学素子から離脱させて、離脱したデブリを荷電粒子の供給により帯電させる第7の実施例を示す平面図である。 付着デブリを光学素子から離脱させて、離脱したデブリを荷電粒子の供給により帯電させる第8の実施例を示す平面図である。 付着デブリを荷電粒子の供給により離脱及び帯電させる第9の実施例を示す平面図である。 付着デブリを光学素子から離脱させて、離脱したデブリをプラズマの供給により帯電させる第10の実施例を示す平面図である。 付着デブリを光学素子から離脱させて、離脱したデブリをプラズマの供給により帯電させる第11の実施例を示す平面図である。 付着デブリを光学素子から離脱させて、離脱したデブリをイオン化用レーザにより帯電させる第12の実施例を示す平面図である。 付着デブリを光学素子から離脱させて、離脱したデブリをX線により帯電させる第13の実施例を示す平面図である。 EUV発光タイミングとクリーニングのタイミングの相関を示すタイムチャートである。 帯電デブリ回収筒に関する第1の構成例を示す断面図である。 帯電デブリ回収筒に関する第2の構成例を示す断面図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。以下に説明する実施形態の構成又は動作は、本発明の内容を不当に限定するものではない。また、実施形態で説明される構成の全てが本発明の構成として必須であるとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、重複する説明を省略する。
図1は、本発明の一実施形態に係る極端紫外(EUV)光源装置の概略構成を示す平面図(A)及び正面図(B)である。図1(A)及びその他の平面図においては、EUV集光ミラー7の断面が示されている。
このEUV光源装置1は、ターゲット物質にレーザ光を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1は、ターゲット供給部2と、プラズマ発生レーザ部3と、ターゲット回収筒4と、電磁場発生部5と、チャンバ6と、EUV集光ミラー7と、集光光学系8と、帯電デブリ回収筒14と、デブリ帯電部30と、デブリ離脱部50とを具備し得る。デブリ帯電部30及びデブリ離脱部50は、本発明のクリーニング部の一例を構成している。
ターゲット供給部2は、EUV光を発生させるために用いられるスズ(Sn)やリチウム(Li)等のターゲット物質20をチャンバ6内に順次供給する装置である。供給されたターゲット物質20の内で、レーザ光が照射されずに不要となったものは、ターゲット回収筒4によって回収される。
ターゲット物質20の状態は、固体、液体、気体の何れでも良い。また、ターゲット供給部2は、連続流れ(ターゲット噴流)や液滴(ドロップレット)等の、公知の何れの態様でターゲット物質20をチャンバ6内の空間に供給しても良い。例えば、ターゲット供給部2は、ターゲット物質20としてスズ(Sn)の溶融金属を用いる場合には、スズを溶融するためのヒータや、溶融スズを噴出させるための高純度Arガスを供給するガスボンベ、マスフローコントローラ、ターゲットノズル等によって構成されてもよい。また、ドロップレットを生成する場合には、ターゲット供給部2のターゲットノズルにピエゾ素子等の加振装置が追加されてもよい。
プラズマ発生レーザ部3は、ターゲット物質20を励起させるために用いられる駆動用のレーザ光を生成する発振増幅型レーザ装置である。プラズマ発生レーザ部3によって生成されたCOレーザ等のレーザ光は、少なくとも1つのレンズ及び/又は少なくとも1つのミラーを含んだ集光光学系8により、チャンバ6内のターゲット物質20の軌道上に焦点を形成するように集光される。ターゲット物質20を構成する原子のエネルギー準位幅に相当する波長のレーザ光がターゲット物質20に照射されると、ターゲット物質20が励起して電離することによりプラズマが発生し、このプラズマからEUV光が放出される。
電磁場発生部5は、チャンバ6内に電場又は磁場を発生する装置である。電磁場発生部5は、コイル巻き線、コイル巻き線の冷却機構、これらに電力を供給する電源装置16等を含む磁場発生装置を示している。電源装置16からコイル巻き線に電流を供給することにより、チャンバ6内に所望の磁場が形成される。この磁場が形成されている領域内を、当該磁場の方向と異なる移動方向成分をもつイオン(デブリ)が通過する場合、このイオンは、電磁場発生部5により発生させた磁場によって、当該磁場の方向に対して垂直の方向のローレンツ力を受けて磁場にトラップされ得る。磁場にトラップされたイオンは、帯電デブリ回収筒14によって回収され得る。また、電磁場発生部5は、磁場の代わりに電場を発生し、この電場によりイオンをトラップして、帯電デブリ回収筒14によりイオンを回収するようにしても良い。
チャンバ6は、EUV光の生成が行われる真空チャンバである。チャンバ6には、チャンバ6内で発生したEUV光を外部の露光機などの処理装置に出力するための露光機接続ポート9と、プラズマ発生レーザ部3によって生成されたレーザ光をチャンバ6内に通過させるためのウィンドウ11とが設けられている。
EUV集光ミラー7は、チャンバ6内に設けられた光学素子である。EUV集光ミラー7は、所定の波長(例えば、13.5nmの波長)を有するEUV光を高い反射率で反射させる多層膜がコートされており、このEUV光を所定の位置に集束させる反射面を有している。EUV集光ミラー7は、例えば、回転楕円体の形状をしており、回転楕円体の焦点位置の1つがプラズマ生成サイト(発光点)となるように配置されている。
チャンバ6内に供給されたターゲット物質20に対し、プラズマ発生レーザ部3によるレーザ光を照射することにより、プラズマが生成され、そこから様々な波長を有する光が放射される。この内の所定の波長成分(例えば、13.5nmの波長を有する成分)が、EUV集光ミラー7によって高反射されて集光され、露光機接続ポート9を介して、チャンバ6の外部に設けられた露光機などの処理装置に出力される。
EUV光を発生するプラズマからはイオン粒子や中性粒子が放出され得る。これらの粒子(デブリ)は、EUV集光ミラー7などチャンバ6内の各種光学素子の表面に付着し、付着デブリ21となって光学素子の表面の反射率を低下させる原因となる場合がある。
デブリ帯電部30は、チャンバ6内の光学素子に付着したデブリを帯電させる装置である。デブリを帯電させるための具体的構成については後述する。
デブリ離脱部50は、チャンバ6内の光学素子に付着したデブリを光学素子から離脱させる装置である。デブリを光学素子から離脱させるための構成としては、例えば、光学素子を加熱するとともに紫外光を光学素子に照射することにより、光学素子とデブリとの付着力を断ち切り、光学素子から離脱させる構成を用いることができる。また、チャンバ6内にエッチャントガス(水素、ハロゲン、ハロゲン化合物等)を導入し、エッチャントガスとデブリを反応させることにより気化させ、気化したデブリを光学素子から離脱させる構成を採用してもよい。
本実施形態のEUV光源装置1は、デブリ帯電部30及びデブリ離脱部50を具備している。従って、EUV光源装置1は、チャンバ6内の光学素子に付着した付着デブリ21を帯電させて光学素子から離脱させることができる。又は、付着デブリ21を光学素子から離脱させて帯電させることにより、付着デブリ21を帯電デブリ22としてチャンバ6内に再度浮遊させることができる。そして、EUV光源装置1は、電磁場発生部5により発生した電場又は磁場により帯電デブリ22をトラップし、帯電デブリ回収筒14により回収することができる。これにより、デブリが光学素子に再付着することを抑制し、クリーニング速度の向上が期待できる。
デブリ帯電部30によるデブリの帯電と、デブリ離脱部50によるデブリの離脱との時間的前後関係は、何れが先でも構わないし、同時であっても良い。また、デブリ帯電部30とデブリ離脱部50とが1つの構成要素で実現されていても良い。付着デブリ21を帯電させた後に光学素子から離脱させる場合には、デブリ帯電部30は本発明の付着デブリ帯電部の一例に相当し、デブリ離脱部50は本発明の帯電デブリ離脱部の一例に相当する。付着デブリ21を光学素子から離脱させた後に帯電させる場合には、デブリ離脱部50は本発明の付着デブリ離脱部の一例に相当し、デブリ帯電部30は本発明の離脱デブリ帯電部の一例に相当する。
また、ここでは、プラズマ発生レーザ部3がEUV光源装置1に含まれる例について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、プラズマ発生レーザ部3がEUV光源装置1とは別個のレーザ光源として、EUV光源装置1にレーザ光を出射するように構成されていても良い。また、EUV光を用いて処理を行う処理装置として露光機を例示したが、これに限らず、処理装置はレチクル検査装置(マスク検査装置)等であっても良い。
以下、本実施形態の各実施例について説明する。
図2は、付着デブリを静電誘導により帯電させて、帯電したデブリを光学素子から離脱させる第1の実施例を示す平面図(A)及びグリッド電極の正面図(B)である。
第1の実施例におけるEUV光源装置1においては、EUV集光ミラー7の反射面に沿って、該反射面と一定の間隔をおいて、グリッド電極31が配置されている。このグリッド電極31は、本発明の付着デブリ帯電部の一例に相当する。グリッド電極31は、EUV光を遮断しないように、ワイヤ等で網目状に形成されており、直流の電源部32に接続されている。グリッド電極31に対向するEUV集光ミラー7は、アース電位に接続されている。
また、第1の実施例におけるEUV光源装置1においては、EUV集光ミラー7の反射面に紫外線を照射する紫外光源51が、チャンバ6内に配置されている。また、EUV集光ミラー7を加熱するヒータ52が、EUV集光ミラー7の背面に配置されている。これら紫外光源51とヒータ52は、本発明の帯電デブリ離脱部の一例に相当する。
以上の構成において、第1の実施例におけるEUV光源装置1は、電源部32によりグリッド電極31に一定電圧を印加する。例えば、グリッド電極31を正電位とした場合には、静電誘導によりEUV集光ミラー7に負電荷が帯電する。逆に、グリッド電極31を負電位とした場合には、静電誘導によりEUV集光ミラー7に正電荷が帯電する。これにより、EUV集光ミラー7に付着した付着デブリ21には、EUV集光ミラー7と同じ極性の電荷が帯電する。
ここで、ヒータ52によりEUV集光ミラー7を加熱しておくとともに、紫外光源51によりEUV集光ミラー7に付着した付着デブリ21に対して紫外光を照射する。すると、付着デブリ21の構成原子にエネルギーが注入され、十分なエネルギーが注入された付着デブリ21はEUV集光ミラー7との付着力を断ち切ってEUV集光ミラー7の表面から離脱する。離脱したデブリのうち、ある量は、EUV集光ミラー7と同じ極性の電荷が帯電したままの状態で、EUV集光ミラー7の表面からクーロン力による反発力を受けて、チャンバ6内の空間に飛び出す。飛び出したデブリのうち、帯電を維持しているものの多くは、電磁場発生部5により発生する磁場によりローレンツ力を受けて磁場にトラップされ、帯電デブリ回収筒14によって回収されるであろう。
EUV集光ミラー7等の光学素子からデブリを離脱させる構成は、紫外光源51及びヒータ52を用いるものに限らず、紫外光以外のレーザ、X線、EUV光による光照射エッチングによるものでも良いし、エッチャントガスによる反応性ドライエッチングによるものでも良いし、希ガスイオン衝突による物理スパッタリングによるものでも良い。
図3は、付着デブリを荷電粒子の供給により帯電させて、帯電したデブリを光学素子から離脱させる第2の実施例を示す平面図である。
第2の実施例におけるEUV光源装置1においては、EUV集光ミラー7の反射面に電子を供給する電子銃33がチャンバ6内に配置されている。この電子銃33は、本発明の荷電粒子供給部の一例に相当する。EUV集光ミラー7は、接地電位に対して直流成分が通電しないように接地電位から遮断されている。EUV集光ミラー7等の光学素子からデブリを離脱させる構成は、第1の実施例と同様である。
以上の構成において、第2の実施例におけるEUV光源装置1は、電子銃33によりEUV集光ミラー7の反射面に対して電子(荷電粒子)を供給することにより、EUV集光ミラー7及び付着デブリ21を負電位に帯電させることができる。電子銃33による電子の供給は、付着デブリ21に対して直接行っても良い。
帯電したデブリは、第1の実施例と同様に、紫外光源51及びヒータ52等を用いてEUV集光ミラー7等の光学素子から離脱させられ得る。これにより、デブリは、電磁場発生部5による磁場にトラップされ、帯電デブリ回収筒14によって回収されるであろう。
図4は、付着デブリを直流電源との接続により帯電させて、帯電したデブリを光学素子から離脱させる第3の実施例を示す平面図である。
第3の実施例におけるEUV光源装置1においては、EUV集光ミラー7が直流の電源部34に接続されている。デブリをEUV集光ミラー7等の光学素子から離脱させる構成は、第1の実施例と同様である。
以上の構成において、第3の実施例におけるEUV光源装置1は、電源部34によりEUV集光ミラー7に一定電圧を印加することにより、EUV集光ミラー7及び付着デブリ21を帯電させ得る。図4には負電位を印加する例を示したが、正電位を印加しても良い。
帯電したデブリは、第1の実施例と同様に、紫外光源51及びヒータ52等を用いてEUV集光ミラー7等の光学素子から離脱させられ得る。これにより、デブリが電磁場発生部5による磁場にトラップされ、帯電デブリ回収筒14によって回収され得る。
図5は、付着デブリをイオン化用レーザにより帯電させて、帯電したデブリを光学素子から離脱させる第4の実施例を示す平面図である。
第4の実施例におけるEUV光源装置1においては、チャンバ6の外部にイオン化レーザ部35が配置されている。イオン化レーザ部35によるレーザ光は、露光機接続ポート9とは別のウィンドウ12を介してチャンバ6内に導入され、EUV集光ミラー7に付着した付着デブリ21に照射される。イオン化レーザ部35によるレーザ光は、デブリの構成原子の共鳴吸収波長に同調した1波長以上の波長成分を含んでおり、これをデブリに照射することによりデブリを帯電させるものである。
また、第4の実施例におけるEUV光源装置1においては、チャンバ6の外部にクリーニング光源部55が配置されている。クリーニング光源部55による光は、露光機接続ポート9とは別のウィンドウ13を介してチャンバ6内に導入され、EUV集光ミラー7の反射面に照射される。
以上の構成において、イオン化レーザ部35がイオン化用のレーザ光を付着デブリ21に照射することにより、デブリの構成原子は共鳴吸収を起こして効率良く上の準位に励起されるようにすることが可能である。準位間を遷移するために必要なエネルギーに対応する1波長又は複数波長の共鳴吸収波長に同調したレーザ光をほぼ同時に照射することにより、付着デブリの構成原子は、共鳴準位間で順次励起され、イオン化準位を超えてイオン化することにより帯電し得る。例えば、スズ(Sn)の共鳴吸収波長に同調した1波長以上の波長成分は、(a)286.42nmの波長と811.62nmの波長と823.67nmの波長とを有する3波長成分、(b)286.4nmの波長と617.2nmの波長と416nm〜418nmの範囲内の波長とを有する3波長成分、(c)286.4nmの波長と615nmの波長と614nm〜618nmの範囲内の波長とを有する波長成分、(d)270nm〜318nmの範囲内の波長を有する波長成分、又は(e)456.5nmの波長を有する波長成分の何れかを含むようにするとよい。或いは、スズ原子のイオン化エネルギー7.34eV以上の光子エネルギーを持つレーザ光(169.2nm以下の波長成分に相当)を照射しても、イオン化が可能である。
ここで、クリーニング光源部55が、クリーニング用の紫外光、レーザ、X線、EUV光等を付着デブリ21に照射することにより、付着デブリ21の構成原子にエネルギーを注入する。すると、帯電した付着デブリ21が、EUV集光ミラー7との付着力を断ち切ってEUV集光ミラー7の表面から離脱し得る。なお、このとき、付着デブリ21のEUV集光ミラー7からの離脱を促進するために、ヒータ52によるEUV集光ミラー7の加熱を行っても良い。離脱したデブリ(Snイオン23)は、電磁場発生部5による磁場にトラップされ、帯電デブリ回収筒14によって回収されるであろう。
EUV集光ミラー7等の光学素子からデブリを離脱させる構成は、エッチャントガスによる反応性ドライエッチングによるものでも良いし、希ガスイオン衝突による物理スパッタリングによるものでも良い。
図6は、付着デブリをEUV光により帯電させて、帯電したデブリを光学素子から離脱させる第5の実施例を示す平面図である。
第5の実施例におけるEUV光源装置1においては、チャンバ6内で発生したEUV光そのものを付着デブリ21に照射するEUV光照射ミラー61が、チャンバ6内に配置されている。このEUV光照射ミラー61は、EUV集光ミラー7の焦点位置に存在するプラズマ生成サイトにおいて発生したEUV光がEUV集光ミラー7の反射面で反射されて露光機接続ポート9に至るメインEUV光路から外れた位置に配置されている。
メインEUV光路上には、EUV光の強度に応じて可視光を発生する蛍光板62が、EUV光軸に対して約45°の角度をもって配置されている。また、メインEUV光路から外れた位置に、蛍光板62において生じた可視光の強度分布画像を撮影可能なCCDカメラ63が配置されている。CCDカメラ63には、EUV光照射ミラー61の姿勢を制御する姿勢制御部64が接続されている。姿勢制御部64は、CCDカメラ63により撮影された画像に基づいて発光強度の弱い部分を特定する画像処理装置と、EUV光照射ミラー61がプラズマ生成サイトから受けたEUV光を当該発光強度の弱い部分に反射集光するようにEUV光照射ミラー61の姿勢を制御する多軸ステージとを含んでいる。
以上の構成において、第5の実施例におけるEUV光源装置1においては、EUV光照射ミラー61が、プラズマ生成サイトから受けたEUV光を反射しEUV集光ミラー7の付着デブリ21に集光させ得る。こうして、デブリの構成原子に対してEUV集光ミラー7との付着力を断ち切るエネルギーとイオン化エネルギーとを供給することができる。さらに、集光したEUV光は、付着デブリ21をイオン化して帯電させ、付着デブリ21をEUV集光ミラー7から離脱させ得る。なお、このとき、付着デブリ21のEUV集光ミラー7からの離脱を促進するために、ヒータ52によるEUV集光ミラー7の加熱を行っても良い。帯電してEUV集光ミラー7から離脱したデブリ(Snイオン23)は、電磁場発生部5による磁場にトラップされ、帯電デブリ回収筒14によって回収されるであろう。
EUV集光ミラー7に付着した付着デブリ21の位置は、CCDカメラ63によって撮影された蛍光板62の発光強度が弱い部分に対応する。従って、姿勢制御部64が、CCDカメラ63により撮影された画像に基づいて発光強度の弱い部分を特定することができる。これにより、姿勢制御部64が、EUV光照射ミラー61が当該発光強度の弱い部分にEUV光を集光させるように、姿勢制御部64がEUV光照射ミラー61の姿勢を制御するので、EUV光を付着デブリ21に集光させることができる。
図7は、付着デブリをEUV光により帯電させて、帯電したデブリを光学素子から離脱させる第6の実施例を示す平面図である。
第6の実施例におけるEUV光源装置1においては、EUV光照射ミラー65が、EUV集光ミラー7の焦点位置に存在するプラズマ生成サイトから受けたEUV光を、EUV集光ミラー7の反射面全体に照射できる。EUV光照射ミラー65は、メインEUV光路の周囲を取り囲む円形状に形成されているので、EUV光をEUV集光ミラー7の反射面の広い面積に照射し、多くの付着デブリ21をイオン化及び離脱させるのに必要なエネルギーを供給し得るようになっている。なお、蛍光板62は露光装置等にEUV光を出力する場合はメインEUV光路から退避できるよう、移動可能としても良い。
第6の実施例によれば、付着デブリの位置を特定して集光照射する必要がないので、第5の実施例のような蛍光板62、CCDカメラ63、姿勢制御部64はなくてもよい。他の構成は第5の実施例のものと同様である。
図8は、付着デブリを光学素子から離脱させて、離脱したデブリを荷電粒子の供給により帯電させる第7の実施例を示す平面図である。
第7の実施例におけるEUV光源装置1においては、エッチャントガス(水素、ハロゲン、ハロゲン化合物等)によって付着デブリ21を光学素子から離脱させるエッチャントガスポート56が、チャンバ6内に配置されている。また、EUV集光ミラー7を加熱するヒータ52がEUV集光ミラー7の背面に配置されている。これらエッチャントガスポート56とヒータ52は、本発明の付着デブリ離脱部の一例に相当する。
また、第7の実施例におけるEUV光源装置1においては、EUV集光ミラー7から離脱したデブリに対してイオンを供給することによってデブリを帯電させるイオンガスポート36が、チャンバ6内に配置されている。このイオンガスポート36は、本発明の荷電粒子供給部及び離脱デブリ帯電部の一例に相当する。
以上の構成において、第7の実施例におけるEUV光源装置1は、ヒータ52によりEUV集光ミラー7を加熱しておき、エッチャントガスポート56によりエッチャントガスをEUV集光ミラー7の反射面に沿って導入し得る。これにより、第7の実施例におけるEUV光源装置1は、例えばSnデブリを気化物質(SnH、SnBr等)としてEUV集光ミラー7から離脱させることができる。
ここで、離脱したデブリに対してイオンガスポート36からイオンガスを供給することにより、EUV集光ミラー7の反射面から出てきたデブリの気化物質とイオンとが衝突反応し、デブリが帯電し得る。例えば、イオンガスポート36から負イオン(Br)を供給した場合には、SnBrとBrとの反応により、SnBr とBrとが生成され得る。また、イオンガスポート36から正イオン(H)を供給した場合には、SnBrとHとの反応により、SnBr とHとが生成され得る。このように、気化したデブリが帯電するので、デブリは電磁場発生部5による磁場にトラップされ、帯電デブリ回収筒14によって回収されるであろう。
図9は、付着デブリを光学素子から離脱させて、離脱したデブリを荷電粒子の供給により帯電させる第8の実施例を示す平面図である。
第8の実施例におけるEUV光源装置1においては、第7の実施例におけるイオンガスポートの代わりに電子銃37が、チャンバ6内に配置されている。この電子銃37は、本発明の荷電粒子供給部及び離脱デブリ帯電部の一例に相当する。他の構成は、第7の実施例のものと同様である。
以上の構成において、第8の実施例におけるEUV光源装置1は、ヒータ52及びエッチャントガスポート56を用いて、EUV集光ミラー7から付着デブリ21を離脱させる。さらに、EUV光源装置1は、離脱したデブリに対して電子銃37から、例えば1eV以下の低エネルギー電子を供給する。これにより、EUV集光ミラー7の反射面から出てきたデブリの気化物質に電子が付着し、デブリの帯電が可能となる。このように、気化したデブリが帯電すると、デブリは電磁場発生部5による磁場にトラップされ、帯電デブリ回収筒14によって回収されるであろう。
図10は、付着デブリを荷電粒子の供給により離脱及び帯電させる第9の実施例を示す平面図である。
第9の実施例におけるEUV光源装置1においては、第7の実施例におけるエッチャントガスポート及びイオンガスポートの代わりに、イオン化エッチャントガスポート66が、チャンバ6内に配置されている。このイオン化エッチャントガスポート66は、本発明のイオン化エッチャントガス供給部の一例に相当する。他の構成は、第7の実施例のものと同様である。
以上の構成において、第9の実施例におけるEUV光源装置1は、ヒータ52によりEUV集光ミラー7を加熱するとともに、イオン化エッチャントガスポート66により、ハロゲン化物イオン等のイオン化したエッチャントガスを、EUV集光ミラー7の反射面に沿って導入することができる。これにより、第9の実施例におけるEUV光源装置1は、付着デブリをEUV集光ミラー7から離脱させるとともに帯電させることができる。このように、EUV集光ミラー7から離脱して帯電したデブリは、電磁場発生部5による磁場にトラップされ、帯電デブリ回収筒14によって回収されるであろう。
図11は、付着デブリを光学素子から離脱させて、離脱したデブリをプラズマの供給により帯電させる第10の実施例を示す平面図である。
第10の実施例におけるEUV光源装置1においては、付着デブリ21に対してエッチャントガス(水素、ハロゲン、ハロゲン化合物等)を供給することにより付着デブリ21を光学素子から離脱させるエッチャントガスポート56が、チャンバ6内に配置されている。このエッチャントガスポート56は、本発明の付着デブリ離脱部の一例に相当する。
また、第10の実施例におけるEUV光源装置1においては、EUV集光ミラー7の反射面に沿って、該反射面と一定の間隔をおいて、グリッド電極41が配置されている。グリッド電極41は、EUV光の全てを遮断することがないように、ワイヤ等で網目状に形成されている。グリッド電極41は接地電位に接続されている。グリッド電極41に対向するEUV集光ミラー7の背面には、ミラー側電極42が配置されている。このミラー側電極42はRF電源43に接続されている。これらのグリッド電極41、ミラー側電極42及びRF電源43は、本発明のプラズマ生成部及び離脱デブリ帯電部の一例に相当する。
以上の構成において、第10の実施例におけるEUV光源装置1は、エッチャントガスポート56によりエッチャントガスをEUV集光ミラー7の反射面に沿って導入することができる。これにより、第10の実施例におけるEUV光源装置1は、例えば、Snデブリを気化物質(SnH、SnBr等)としてEUV集光ミラー7から離脱させることができる。
ここで、RF電源43がグリッド電極41とミラー側電極42との間に高周波電圧を印加することにより、電極間に容量結合プラズマが生成されるであろう。このプラズマは、エッチャントガスをプラズマ化したものであっても良いし、別途アルゴン(Ar)等の希ガスを導入して、Arをプラズマ化したものであっても良い。また、容量結合プラズマに限らず、誘導結合プラズマやヘリコン波プラズマを用いても良い。
EUV集光ミラー7から離脱したデブリの構成原子を含む気化物質は、プラズマ中の各種粒子との衝突によって解離し、イオン化され得る。このように、気化したデブリが帯電すると、デブリは電磁場発生部5による磁場にトラップされ、帯電デブリ回収筒14によって回収されるであろう。
図12は、付着デブリを光学素子から離脱させて、離脱したデブリをプラズマの供給により帯電させる第11の実施例を示す平面図である。
第11の実施例におけるEUV光源装置1においては、チャンバ6の外部に、マイクロ波発振器44及び導波管45が配置されている。マイクロ波発振器44により発生するマイクロ波は、導波管45及びチャンバ6上の窓46を通してチャンバ6内の磁場中に導入される。一方、EUV集光ミラー7の背面には電極47が配置されており、この電極47はRF電源43に接続されている。これらのRF電源43、マイクロ波発振器44及び電極47は、本発明のプラズマ生成部及び離脱デブリ帯電部の一例に相当する。付着デブリ21をEUV集光ミラー7等の光学素子から離脱させる構成は、第10の実施例と同様である。
以上の構成において、第11の実施例におけるEUV光源装置1は、エッチャントガスポート56によりエッチャントガスをEUV集光ミラー7の反射面に沿って導入可能である。これにより、第11の実施例におけるEUV光源装置1は、例えばSnデブリを気化物質(SnH、SnBr等)としてEUV集光ミラー7から離脱させることができる。
ここで、マイクロ波発振器44により、電磁場発生部5の磁場強度に対応したマイクロ波を発生し、このマイクロ波をチャンバ6内の磁場中に導入することができる。更にRF電源43によりバイアス電圧を印加すると、チャンバ6内に低圧力高密度のECRプラズマ24が生成され得る。なお、ECRプラズマ24に限らず、EUV集光ミラー7の近傍からマイクロ波を導入することにより表面波プラズマを生成しても良い。
EUV集光ミラー7から離脱したデブリの構成原子を含む気化物質は、プラズマ中の帯電粒子との衝突によって解離し、イオン化し得る。このように、気化したデブリが帯電すると、デブリは電磁場発生部5による磁場にトラップされ、帯電デブリ回収筒14によって回収されるであろう。
図13は、付着デブリを光学素子から離脱させて、離脱したデブリをイオン化用レーザにより帯電させる第12の実施例を示す平面図である。
第12の実施例におけるEUV光源装置1においては、チャンバ6の外部にイオン化レーザ部35が配置されている。イオン化レーザ部35によるレーザ光は、露光機接続ポート9とは別のウィンドウ12を介してチャンバ6内に導入され、EUV集光ミラー7から離脱したデブリに照射される。イオン化レーザ部35によるレーザ光は、デブリの構成原子の共鳴吸収波長に同調した1波長以上の波長成分を含んでいるとよい。このレーザ光をデブリに照射することによりデブリを帯電させることができる。付着デブリ21をEUV集光ミラー7等の光学素子から離脱させる構成は、第10の実施例と同様である。なお、付着デブリ21の光学素子からの離脱を促進するために、ヒータ52によるEUV集光ミラー7の加熱を行っても良い。
以上の構成において、第12の実施例におけるEUV光源装置1は、エッチャントガスポート56によりエッチャントガスをEUV集光ミラー7の反射面に沿って導入することができる。これにより、第12の実施例におけるEUV光源装置1は、例えばSnデブリを気化物質(SnH、SnBr等)としてEUV集光ミラー7から離脱させることができる。
ここで、EUV集光ミラー7から離脱したデブリに対してイオン化レーザ部35がイオン化用のレーザ光を照射することにより、デブリの構成原子は共鳴吸収を起こして効率良く上の準位に励起され得る。準位間を遷移するために必要なエネルギーに対応する1波長又は複数波長の共鳴吸収波長に同調したレーザ光をほぼ同時に照射することにより、付着デブリの構成原子は共鳴準位間で順次励起され、イオン化準位を超えてイオン化することにより帯電し得る。このように、気化したデブリが帯電するので、デブリは電磁場発生部5による磁場にトラップされ、帯電デブリ回収筒14によって回収されるであろう。
図14は、付着デブリを光学素子から離脱させて、離脱したデブリをX線により帯電させる第13の実施例を示す平面図である。
第13の実施例におけるEUV光源装置1においては、チャンバ6内にX線発生部48が配置される。X線発生部48は、EUV集光ミラー7の反射面全体にX線を照射するよう構成されている。付着デブリ21をEUV集光ミラー7等の光学素子から離脱させる構成は、第10の実施例と同様である。なお、付着デブリ21の光学素子からの離脱を促進するために、ヒータ52によるEUV集光ミラー7の加熱を行っても良い。
以上の構成において、第13の実施例におけるEUV光源装置1は、エッチャントガスポート56によりエッチャントガスをEUV集光ミラー7の反射面に沿って導入することができる。これにより、第13の実施例におけるEUV光源装置1は、例えばSnデブリを気化物質(SnH、SnBr等)としてEUV集光ミラー7から離脱させることができる。
ここで、EUV集光ミラー7から離脱したデブリに対してX線発生部48がX線を照射することにより、デブリの構成原子を含む気化物質は解離し、イオン化され得る。このように、気化したデブリが帯電するので、デブリは電磁場発生部5による磁場にトラップされ、帯電デブリ回収筒14によって回収されるであろう。
図15は、EUV発光タイミングとクリーニングのタイミングの相関を示すタイムチャートである。
上述の第5及び第6の実施例においては、チャンバ内で発光するEUV光を利用してデブリの帯電及び光学素子からの離脱を行うことができるので、EUV発光と同時にデブリの帯電及び光学素子からの離脱を含むクリーニング動作を行うことが可能である。
しかし、それ以外の第1〜第4の実施例及び第7〜第13の実施例においては、EUV発光と同時にクリーニング動作を行う必要はなく、以下のようなタイミングでのクリーニング動作を行い得る。
図15(A)には、バースト発振するEUV光のバースト発振パターンの休止中に、クリーニング動作を行う例が示されている。
図15(B)には、パルス発振するEUV発振のパルスとパルスの間に、クリーニング動作を行う例が示されている。
図15(C)には、EUV発光が停止した時に、クリーニング動作を実施する例が示されている。この動作は、チャンバ内にエッチャントガスを導入してクリーニングする方式や、チャンバ内にイオンガス流などを流してイオン化する方式において有効である場合がある。この動作を行う場合には、以下の動作を行うとよい。まず、出力先の露光機からEUV停止信号を受けたら、EUV光源装置1は、露光機接続ポート内にあるゲートバルブを閉じて、チャンバ内をクリーニングする。クリーニングが終了したら、終了信号を出力し、露光機接続ポート内にあるゲートバルブを開ける。その後、EUV発光Ready信号を露光機側に出力する。
図16は、帯電デブリ回収筒に関する第1の構成例を示す断面図である。
上述の各実施例において説明した帯電デブリ回収筒14は、例えば図16に示す構成を有していても良い。図16に示す帯電デブリ回収筒14は、ターゲット物質のイオンを含む帯電デブリを回収し、チャンバ外に排出するため、筒状部140と、イオン回収部141と、排出管142と、貯留部143とを有することが望ましい。
筒状部140は、一端がチャンバに対して開口し、他端が閉じられた筒状の部材である。筒状部140は、上述の電磁場発生部によってチャンバ内に発生した電場又は磁場と略同軸となるように配置されている。電場又は磁場によってトラップされたチャンバ内の帯電デブリは、電場又は磁場と略平行な方向に移動して、筒状部140内に導入され、筒状部140の上記一端から上記他端に向かって移動する。
イオン回収部141は、筒状部140の上記他端側に配置されており、イオン通過部144と、イオン受け部145と、温調機構145aとを含んでいる。イオン通過部144は、多孔質又はメッシュ状で、且つ、帯電デブリによってスパッタされにくい材質によって構成されることが望ましい。イオン受け部145は、ターゲット物質に対する濡れ性の高い材質によって構成されることが望ましい。
筒状部140の上記一端から上記他端に向かって移動した帯電デブリは、イオン通過部144を通過し、イオン受け部145に到達する。このとき、帯電デブリは、ターゲット物質に対する濡れ性の高いイオン受け部145によって捕捉されることができる。但し、帯電デブリがイオン受け部145に到達したときに、イオン受け部145の表面が帯電デブリによってスパッタされる可能性がある。しかし、スパッタされたイオン受け部145の構成粒子は、イオン通過部144によって捕捉されることができるので、チャンバ内に侵入することは抑制される。
温調機構145aは、イオン受け部145の温度を、ターゲット物質の融点を超える温度に調整(例えば加熱)することができる。イオン受け部145において溶融したデブリは、重力によってイオン受け部145の下端に向かって流動することができる。
排出管142は、イオン回収部141の下端と、筒状部140外の貯留部143とを接続している。排出管142にも、ターゲット物質の融点を超える温度に調整(例えば加熱)する温調機構142aを設けることが望ましい。イオン受け部145において溶融したターゲット物質は、排出管142内に流入し、さらに、貯留部143に流入することができる。
貯留部143は、排出管142に対して着脱可能であることが望ましい。その場合には、貯留部143を交換することにより、帯電デブリ回収筒14のメンテナンスを容易に行うことができる。
図17は、帯電デブリ回収筒に関する第2の構成例を示す断面図である。
上述の各実施例において説明した帯電デブリ回収筒14は、図16に示す第1の構成例に限定されることなく、図17に示す構成を有していても良い。図17に示す帯電デブリ回収筒14は、イオン回収部147と、図16に示した構成要素と同様の構成を有する筒状部140、排出管142及び貯留部143とを有することが望ましい。
イオン回収部147は、筒状部140の軸方向に対して傾斜した傾斜面を有している。帯電デブリは、イオン回収部147の傾斜面において捕捉されることができる。但し、帯電デブリがイオン回収部147に衝突したときに、イオン回収部147の表面が帯電デブリによってスパッタされる可能性がある。しかし、スパッタされたイオン回収部147の構成粒子は、スパッタ面の法線方向に飛び出す確率が高い。従って、スパッタされたイオン回収部147の構成粒子は、チャンバに開口した筒状部140の上記一端までは到達せずに、筒状部140の壁面まで飛んで失活及び捕捉される可能性が高い。
イオン回収部147は、帯電デブリによってスパッタされにくい材質によって構成されることが望ましい。また、傾斜面を有するイオン回収部147としては、例えば円錐形のものを用いることができる。
イオン回収部147には、ターゲット物質の融点を超える温度に調整する温調機構147aを設けることが望ましい。イオン回収部147には、チャンバから移動してきた帯電デブリが直接衝突するため、イオン回収部147は過度に加熱されやすい。従って、温調機構147aとしては主に冷却を行う機構を用いることができる。このような温調機構147aとしては、水冷機構やペルチェ素子などを用いることができる。
筒状部140の壁面にも、ターゲット物質の融点を超える温度に調整(例えば加熱)する温調機構140aを設けることが望ましい。筒状部140の壁面に温調機構140aを設ける場合には、筒状部140を外筒部148で覆うことが望ましい。
イオン回収部147及び筒状部140の壁面において捕捉されて溶融したデブリは、重力によって排出管142内に流入することができ、さらに、貯留部143に流入することができる。
本発明は、EUV光を用いて処理を行う処理装置と組み合わせて用いられるEUV光源装置、例えば、露光装置において半導体ウエハの露光処理を行う投影光学系と組み合わせて用いられるEUV光源装置において利用することが可能である。
1…EUV光源装置、2…ターゲット供給部、3…プラズマ発生レーザ部、4…ターゲット回収筒、5…電磁場発生部、6…チャンバ、7…EUV集光ミラー、8…集光光学系、9…露光機接続ポート、11、12、13…ウィンドウ、14…帯電デブリ回収筒、16…電源装置、20…ターゲット物質、21…付着デブリ、22…帯電デブリ、23…Snイオン、30…デブリ帯電部、31…グリッド電極、32…電源部、33…電子銃、34…電源部、35…イオン化レーザ部、36…イオンガスポート、37…電子銃、41…グリッド電極、42…ミラー側電極、43…RF電源、44…マイクロ波発振器、45…導波管、46…窓、47…電極、48…X線発生部、50…デブリ離脱部、51…紫外光源、52…ヒータ、55…クリーニング光源部、56…エッチャントガスポート、61…EUV光照射ミラー、62…蛍光板、63…CCDカメラ、64…姿勢制御部、65…EUV光照射ミラー、66…イオン化エッチャントガスポート、140…筒状部、141…イオン回収部、142…排出管、143…貯留部、144…イオン通過部、145…イオン受け部、147…イオン回収部、148…外筒部、140a、142a、145a、147a…温調機構

Claims (14)

  1. ターゲット物質にレーザ光を照射することにより生成されるプラズマから極端紫外光を発生する極端紫外光源装置であって、
    極端紫外光の生成が行われるチャンバと、
    前記チャンバの内部に電場又は磁場を発生させる電磁場発生部と、
    前記チャンバの内部の光学素子に付着したデブリを帯電させて該光学素子から離脱させ、又は、該デブリを該光学素子から離脱させて帯電させるクリーニング部と、
    を具備する極端紫外光源装置。
  2. 前記ターゲット物質にレーザ光を照射するプラズマ発生レーザ部をさらに具備する請求項1記載の極端紫外光源装置。
  3. 前記クリーニング部は、
    前記チャンバの内部の光学素子に付着したデブリを帯電させる付着デブリ帯電部と、
    帯電したデブリを該光学素子から離脱させる帯電デブリ離脱部と、
    を含む請求項1又は2記載の極端紫外光源装置。
  4. 前記付着デブリ帯電部は、デブリが付着した前記チャンバの内部の光学素子に静電誘導を起こさせる電極及び該電極に一定電圧を印加する電源部を含む、請求項3記載の極端紫外光源装置。
  5. 前記付着デブリ帯電部は、デブリが付着した前記チャンバの内部の光学素子に荷電粒子を供給する荷電粒子供給部を含む、請求項3記載の極端紫外光源装置。
  6. 前記付着デブリ帯電部は、デブリが付着した前記チャンバの内部の光学素子に一定電圧を印加する電源部を含む、請求項3記載の極端紫外光源装置。
  7. 前記クリーニング部は、
    前記チャンバの内部の光学素子に付着したデブリを該光学素子から離脱させるクリーニング光源部と、
    前記チャンバの内部の光学素子に付着したデブリに対してデブリの構成原子の共鳴吸収波長に同調したレーザ光を照射することによりデブリを帯電させるイオン化レーザ部と、
    を含む請求項1又は2記載の極端紫外光源装置。
  8. 前記クリーニング部は、発生した極端紫外光を前記チャンバの内部の光学素子に付着したデブリに対して照射することによりデブリを帯電させるとともに該光学素子から離脱させる極端紫外光照射ミラーを含む、請求項1又は2記載の極端紫外光源装置。
  9. 前記クリーニング部は、
    前記チャンバの内部の光学素子に付着したデブリを該光学素子から離脱させる付着デブリ離脱部と、
    該光学素子から離脱したデブリを帯電させる離脱デブリ帯電部と、
    を含む請求項1又は2記載の極端紫外光源装置。
  10. 前記離脱デブリ帯電部は、前記チャンバの内部の光学素子から離脱したデブリに対して荷電粒子を供給する荷電粒子供給部を含む、請求項9記載の極端紫外光源装置。
  11. 前記クリーニング部は、前記チャンバの内部の光学素子に付着したデブリに対してイオン化したエッチャントガスを供給することによりデブリを該光学素子から離脱させて帯電させるイオン化エッチャントガス供給部を含む、請求項1又は2記載の極端紫外光源装置。
  12. 前記離脱デブリ帯電部は、プラズマを生成して前記チャンバの内部の光学素子から離脱したデブリに対してプラズマを供給するプラズマ生成部を含む、請求項9記載の極端紫外光源装置。
  13. 前記離脱デブリ帯電部は、前記チャンバの内部の光学素子から離脱したデブリに対してデブリの構成原子の共鳴吸収波長に同調した波長を有するレーザ光を照射する少なくとも1つのイオン化レーザ部を含む、請求項9記載の極端紫外光源装置。
  14. 前記離脱デブリ帯電部は、前記チャンバの内部の光学素子から離脱したデブリに対してX線を照射するX線発生部を含む、請求項9記載の極端紫外光源装置。
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