JP5108367B2

JP5108367B2 - 極端紫外光源装置

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Publication number: JP5108367B2
Application number: JP2007118168A
Authority: JP
Inventors: 真生中野; 彰遠藤; 能史植野; 浩小森
Original assignee: Gigaphoton Inc
Current assignee: Gigaphoton Inc
Priority date: 2007-04-27
Filing date: 2007-04-27
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2027-04-27
Also published as: JP2008277481A

Description

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。

近年、半導体プロセスの微細化に伴って光リソグラフィ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、１００ｎｍ〜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。

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材がなく、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。

ここで、ＬＰＰ方式によるＥＵＶ光の生成原理について説明する。真空チャンバ内に供給されるターゲット物質に対してレーザビームを照射することにより、ターゲット物質が励起してプラズマ化する。このプラズマから、ＥＵＶ光を含む様々な波長成分が放射される。そこで、所望の波長成分（例えば、１３．５ｎｍの波長を有する成分）を選択的に反射する集光ミラーを用いてＥＵＶ光が反射集光され、露光器に出力される。

このようなＬＰＰ式ＥＵＶ光源装置においては、特に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を生成する際に、プラズマから放出される中性粒子やイオンによる影響が問題となっている。特に、集光ミラーはプラズマ近傍に設置されるので、プラズマから放出される中性粒子やイオンによる影響が問題となる。なお、中性粒子やイオン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）と呼ばれている。

従来のＬＰＰ方式ＥＵＶ光源装置においても、プラズマ生成時に発生するデブリから重要コンポーネントである集光ミラーを防御するために、フォイルトラップ方式、ガスカーテン方式、バッファガス方式、電磁石又は永久磁石による磁場方式、及び、静電界による電場方式等の様々な方式が試みられている。

フォイルトラップ方式は、プラズマ生成点と集光ミラーとの間に桟状のトラップを設け、ＥＵＶ光を透過しつつプラズマからのデブリのみをトラップする。ガスカーテン方式は、プラズマ生成点と集光ミラーの間にガスのカーテンを生成するようにガス流を流し、デブリが集光ミラーに到達する前にデブリを集光ミラーの周辺から排除する。ガスバッファ方式は、チャンバ全体に低圧のガスを導入し、デブリとガス分子との衝突により、デブリの集光ミラーへの到達を抑制する。磁場方式は、電磁石又は永久磁石によって集光ミラー周辺に磁場を形成することにより、特にデブリがイオンである場合に、ローレンツ力によってデブリをトラップして集光ミラー周辺から排除する。電場方式は、例えば、集光ミラーとプラズマ生成点とを挟む位置に設置された対向電極の間に電圧を印加することにより、イオンのデブリを対向電極側にトラップして、集光ミラーのデブリ汚染を防止する。

特許文献１は、フォイルトラップ方式について開示する。特許文献２−３は、ガスカーテン方式について開示する。特許文献４は、電場方式について開示する。特許文献５は、磁場方式について開示する。特許文献６は、ガスバッファ方式について開示する。
特開２００４−１６５６３９号公報米国特許第６４９３４２３号明細書国際公開ＷＯ２００１／４９０８６号パンフレット米国特許第６３７７６５１号明細書特開２００５−１９７４５６号公報特開昭６３−２９２５５３号公報

従来から用いられているデブリ防御技術は、プラズマから飛来するデブリの付着やデブリによるスパッタにより、集光ミラー等の主要光学コンポーネントの性能が劣化するのを防ぐことを意図としている。従って、集光ミラー等の主要光学コンポーネントへのデブリの到達を防ぐことができたとしても、デブリ自身はチャンバ内に滞留して徐々に蓄積し、蓄積したデブリがチャンバ内を汚染する。

従って、蓄積したデブリが主要光学コンポーネントに堆積し、主要光学コンポーネントの反射率又は透過率を低下させて、主要光学コンポーネントの性能を劣化させたり、チャンバ内に徐々に滞留するデブリの増加によってレーザ光やＥＵＶ光が散乱されて、効率の良いＥＵＶ光の生成と集光が阻害されたりするという問題がある。さらに、滞留するデブリが、チャンバの真空排気のために取り付けられたポンプ内に進入し、ポンプの排気能力を著しく低下させ、ポンプのメインテナンスのために装置の稼働時間が短くなるという問題も発生する。実用化後の稼動状態におけるデブリの滞留量を見積もると、年間で数十ｋｇのデブリがチャンバ内に滞留して堆積するとの予測もある。いずれにせよ、チャンバ内に拡散し長期にわたって滞留するデブリによって、ＬＰＰ方式ＥＵＶ光源装置の長期動作安定性が損なわれるので、これらの問題の解決が課題となっていた。

本発明は、上記のような事情を考慮してなされたものであり、チャンバ内に滞留して蓄積したデブリが、チャンバを汚染したり、集光ミラー等の重要光学コンポーネントの性能を低下させたり、真空給排気装置の性能を低下させたりすることを防止し、長期間安定に極端紫外光を発生することが可能な極端紫外光源装置を提供することを目的とする。

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、金属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させる極端紫外光源装置であって、レーザビームが照射された金属ターゲットから発生する金属デブリを帯電させる帯電部と、帯電した金属デブリを捕集電極により捕集する捕集部とを有して、金属デブリを帯電させて捕集する静電除塵装置と、捕集部で捕集した金属デブリを捕集部から離脱させるデブリ離脱部と、離脱させた金属デブリを回収する回収ポットとを有して、捕集部で捕集した金属デブリを離脱させて回収するデブリ回収機構と、を備えて、レーザビームが照射された金属ターゲットから発生する金属デブリを捕集して回収する除塵装置を具備する。

本発明によれば、極端紫外光源装置に静電除塵装置を設け、チャンバ内に滞留して蓄積した金属デブリを捕集し、捕集した金属デブリを回収することにより、金属デブリがチャンバ内に堆積して集光ミラー等の重要光学コンポーネントの性能が低下したり、真空給排気装置の性能を低下させたりすることを防止し、長期間安定に極端紫外光を発生することが可能な極端紫外光源装置を提供することができる。

以下、本発明の基本概念及び実施形態について、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、本発明の基本概念を説明するための図である。図１に示す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８と、チャンバ８内の所定の位置にターゲット１を供給するターゲット供給装置（図示せず）と、ターゲット１に照射される励起用レーザビーム２を生成するドライバレーザ５と、ドライバレーザ５によって生成される励起用レーザビーム２を集光するレーザ集光光学系６と、ターゲット１に励起用レーザビーム２が照射されることによって発生するプラズマ３から放出されるＥＵＶ光４を集光して出射する集光ミラー１０とを備えている。

このＥＵＶ光源装置においては、例えば、ターゲット１として、金属（液体又は固体の錫（Ｓｎ）、又は、リチウム（Ｌｉ）等）が用いられ、ドライバレーザ５として、比較的波長の長い光を生成することができるＣＯ_２レーザが用いられる。しかしながら、本発明において、ターゲット材料及びレーザ光源の種類はこれらに限定されることがなく、様々な種類のターゲット材料及びレーザ光源を用いることができる。

レーザ集光光学系６は、少なくとも１つのレンズ及び／又は少なくとも１つのミラーで構成される。レーザ集光光学系６は、図１に示すように、真空チャンバ８の外側に配置しても良く、あるいは、真空チャンバ８の内側に配置しても良い。

集光ミラー１０は、プラズマ３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）を選択的に反射することにより集光する集光光学系である。集光ミラー１０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ためのモリブデン（Ｍｏ）及びシリコン（Ｓｉ）の多層膜が形成されている。

真空チャンバ８には、励起用レーザビーム２を導入する導入窓１４と、プラズマから放射されるＥＵＶ光を中間集光点（ＩＦ）に導出するＳＰＦ（spectral purity filter）１７とが設けられている。ＳＰＦ（spectral purity filter）１７は、プラズマから放射される光の内の不要な光（ＥＵＶ光より波長が長い光、例えば、紫外線、可視光線、赤外線等）を除去して所望のＥＵＶ光、例えば、波長１３．５ｎｍの光のみを透過させる。図１において、プラズマ３から発生したＥＵＶ光は、集光ミラー１０によって右方向に反射され、ＥＵＶ中間集光点に集光された後、露光器に出力される。

また、このＥＵＶ光源装置は、プラズマ３から発生するデブリを捕集して、捕集されたデブリを排出する除塵装置２３を有している。除塵装置２３は、デブリを捕集する効率を高めるために、チャンバ８内に設置することが望ましいが、チャンバ８内に設置スペースがない場合には、除塵装置２３をチャンバ８外に設置しても良い。除塵装置２３によってデブリがチャンバ８外に排出されると、チャンバ８内に拡散するデブリが少なくなるので、デブリによるチャンバ８内の２次汚染を防止でき、ＥＵＶ光出力の長期安定化を図ることができる。

さらに、このＥＵＶ光源装置は、プラズマ３から発生するデブリが集光ミラー１０等の主要光学要素に付着したり主要光学要素をスパッタしたりすることによって光学性能が劣化することを防止するデブリ防御手段１９、及び／又は、プラズマ３から発生するデブリの進行方向を制御してデブリを除塵装置２３に誘導するデブリ進行方向制御手段２１を有するようにしても良い。デブリ進行方向制御手段２１は、デブリの進行方向を集光ミラー等の主要光学要素から離れた方向に制御することにより、デブリ防御手段１９の機能を兼ね備えることもできる。

デブリ進行方向制御手段２１は、プラズマ生成点から発生するデブリの流れの進行方向を制御し、その進行方向に置かれた除塵装置２３が、デブリを捕集してチャンバ外に排出する。さらに、除塵装置２３に捕集されたデブリを除塵装置２３から排出して回収する際に、除塵装置２３側からチャンバ８側へのデブリの逆流を防ぐために、除塵装置２３とＥＵＶチャンバ８との間にゲートバルブ２４を設けることが望ましい。デブリを排出して回収する際に、ゲートバルブ２４を閉じることによって、デブリの逆流を防止することができる。

図１においては、デブリ防御手段１９及びデブリ進行方向制御手段２１がチャンバ８内に図示されているが、デブリ防御手段１９及びデブリ進行方向制御手段２１のそれぞれを構成する具体的な装置の構成によって、デブリ防御手段１９及びデブリ進行方向制御手段２１がチャンバ８の内側に設けられる場合とチャンバ８の外側に設けられる場合とがある。また、図２以降においては、説明を簡単にするために、ドライバレーザ５及びレーザ集光光学系６の図示を省略している。

図２は、本発明の第１の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の内部構造を示す。第１の実施形態においては、デブリ進行方向制御手段として、ダブルコイルの電磁石を含む磁場発生装置が用いられる。ここで、ダブルコイルの内で、デブリを主として排出する方向（図２に示す方向Ａ）に位置するコイル３１の直径が、デブリを主として排出する方向と反対の方向（図２に示す方向Ｂ）に位置するコイル３２の直径よりも大きくされる。

磁力線は、コイル３２から上側において広がった後に、コイル３１に収縮する。プラズマ生成点から発生するデブリがイオンである場合に、ローレンツ力により、磁場の弱まる方向にイオンが進む。従って、図２に示す場合に、イオンの大部分は、第１の除塵装置３３によって捕集されて排出される。ただし、極少量のイオンは、磁場との間で生じるローレンツ力を振り切って、方向Ｂに流出する。また、中性のデブリ（例えば、錫（Ｓｎ）は常磁性）は、磁力線とのローレンツ力の影響を受けずに、初期の速度を維持しながら磁力線に沿って進んで行くので、方向Ａと方向Ｂとに等しく流出する。そのため、方向Ｂに流れてきたイオン及び中性デブリは、第２の除塵装置３４によって捕集されて排出される。

また、図２に示すダブルコイルを含む磁場発生装置は、集光ミラー１０のデブリ防御手段を兼ねている。プラズマ生成点より発生したデブリは、チャンバ８内に拡散する前に捕集されて排出されるので、チャンバ内の汚染が抑制され、長期にわたり安定的にＥＵＶ光を出力することができる。また、集光ミラー１０のデブリ防御手段とデブリ進行方向制御手段とを兼用することにより、装置構成を簡単にすることができる。

図３は、本発明の第２の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の内部構造を示す。第２の実施形態においては、図３に概念的に示されるマイクロ波源４３から磁場中のデブリにマイクロ波を照射することにより、プラズマ生成点で発生する中性のデブリが、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ：Electron Cyclotron Resonance）によってイオン化されて帯電する。

電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）とは、磁場中にマイクロ波を供給してプラズマを発生させる現象をいう。プラズマ中で発生した電子が、サイクロトロン共鳴周波数で回転運動して中性原子に衝突することにより、その中性原子から電子をたたき出してイオン化する。ここで、サイクロトロン共鳴周波数は、２πｆ＝ｅＢ／ｍ（ｆ：サイクロトロン共鳴周波数、ｅ：電子の電荷、Ｂ：磁場の磁束密度、ｍ：電子の質量）で表される。マイクロ波の周波数は、磁束密度（Ｂ）との関係に基づいて、サイクロトロン共鳴周波数となるような周波数を選択することが望ましい。ＥＣＲプラズマ生成には初期電子が必要なので、図４に示すように初期電子を供給する初期電子供給源４４として電子銃又は希薄ガス供給装置を設け、電子銃による電子供給や希薄ガス供給装置による希薄ガスの注入を行っても良い。

これにより、中性デブリがイオン化するので、プラズマ生成時に発生したデブリが帯電され、ローレンツ力によって方向Ａに向かって流れて行く。このデブリが、第１の除塵装置３３で捕集されて排出される。第１の実施形態と比較すると、デブリのイオン化される割合が高くなるので、磁場によりデブリを拘束する効率が高まり、第１の除塵装置３３における捕集効率を上げることが可能となる。また、方向Ｂへのデブリの流出が、第１の実施形態と比べて少なくなり、第２の除塵装置３４を小型化若しくは省略することが可能となる。

図５は、本発明の第３の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の内部構造を示す。第３の実施形態においては、デブリ進行方向制御手段として、ガス流５１を供給するガス供給装置（ガスノズル５２）が用いられる。このガス流５１は、集光ミラー１０をデブリから遮蔽するガスカーテン流となるので、ガス供給装置は、集光ミラー１０のデブリ防御手段を兼ねて使用される。プラズマ３から発生したデブリは、ガスノズル５２から供給されるガス流５１に乗って除塵装置２３に運ばれ、捕集されて排出される。ガス流を利用する方法は、磁場を利用する方法よりも、簡便かつ安価なシステムでデブリを回収することを可能とする。

図６は、本発明の第４の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の内部構造を示す。第４の実施形態においては、集光ミラー１０のデブリ防御を兼ねて、除塵のためにバッファガス６１が導入される。バッファガス６１は、バッファガス供給装置（バッファガスノズル６２）によって供給される。プラズマ３から発生するデブリは、チャンバ８内でバッファガス中に拡散する。ポンプ又はプロペラ６３又は６４によって、このデブリを含むバッファガスを除塵装置６５の方向に集めるようにバッファガス及びデブリの流れが生成され、バッファガス及びデブリが、除塵装置６５によって捕集されて排出される。これにより、集光ミラーの表面をデブリから防護することもできる。

ポンプ又はプロペラ６３又は６４は、除塵装置６５の前後のいずれかに配置されていても良く、除塵装置６５の前後の両方に配置されても良い。また、複数の除塵装置を、チャンバ８の複数箇所に設けても良い。バッファガスの種類は、ＥＵＶ光に対する透過率及び経済性を考慮して選定され、例えば、希ガスのアルゴンガス（Ａｒ）又はヘリウム（Ｈｅ）が使用される。本実施形態においては、チャンバ８に導入されたバッファガス６１中に拡散したデブリを、ポンプ等による圧力差で除塵装置６５側に引き込むので、本発明の第２〜第３の実施形態と比較して、除塵装置６５を取り付ける場所を選定する幅が広くなり、より簡便にデブリの排出を行うことができる。

図７は、本発明の第５の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の内部構造を示す。第５の実施形態においては、複数の除塵装置６４〜６９を、レーザ光やＥＵＶ光の経路を遮断しない領域において、かつ、デブリを生成するプラズマの周囲の領域に配置する。除塵装置６４〜６９の先端には、ゲートバルブ７１〜７６がそれぞれ設けられている。本実施形態によれば、複数の除塵装置６４〜６９がプラズマ３の周囲の領域に配置されるので、チャンバ８の壁に除塵装置が取り付けられた場合に必要となるデブリ進行方向制御手段が不要となり、簡便かつ効率的にデブリを捕集して排出することが可能となる。

また、複数の除塵装置を、導入窓１４、ＳＰＦ１７、及び、その他の重要光学コンポーネントの近くに配置し、２次汚染を抑制するようにしても良い。さらに、集光ミラー１０に対するデブリ防御手段２０として、フォイルトラップ、ガスカーテンを発生させるガス供給装置、磁場発生装置、又は、電場発生装置等を使用しても良い。

図８は、本発明の第６の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の内部構造を示す。第６の実施形態においては、重力によって沈降するデブリが、チャンバ８の下部、望ましくは底面に設置された除塵装置８１によって、捕集されて排出される。本実施形態によれば、デブリが重力によって沈降するのを利用して、除塵装置８１によりデブリを捕集して排出するので、装置の構成が簡易である。このように重力によるデブリの沈降を利用する方法においては、チャンバ内にガスが存在すると、デブリの沈降を妨げてしまう。ガスを使用するガスカーテン法やバッファガス法は、重力に逆らってデブリを舞い上げるので、図８に示すデブリ防御手段８３として使用するのは好ましくなく、フォイルトラップ、磁場発生装置、又は、電場発生装置等を適用するのが好ましい。

図９は、本発明の第７の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の内部構造を示す。第７の実施形態は、第２の実施形態において、ターゲット９１として固体の錫（Ｓｎ）を使用し、レーザとして炭酸ガス（ＣＯ_２）レーザ９５を使用したものである。ターゲット９１となる固体の錫（Ｓｎ）としては、ワイヤー形状のものが使用される。本願発明者は、研究開発の過程で、固体の錫（Ｓｎ）のターゲットと炭酸ガス（ＣＯ_２）レーザとの組み合わせで発生するデブリのほとんどが、ナノ粒子と呼ばれる粒子径が数ナノメートル以下の微粒子であることを発見した。第７の実施形態によれば、プラズマから発生するデブリが、固体の錫（Ｓｎ）のターゲットと炭酸ガス（ＣＯ_２）レーザとの組み合わせ以外で発生するサブミクロンからミクロンオーダのサイズのデブリと比べて小さくなるため、デブリがローレンツ力によって動かされ易くなり、除塵装置への回収効率を高めることができる。また、このような固体の錫（Ｓｎ）のターゲットと炭酸ガス（ＣＯ_２）レーザとの組み合わせを、本発明の第３〜６の実施形態において使用しても良い。

図１０は、本発明の第８の実施形態に係るＥＵＶ光源装置における除塵装置の内部構造を示す。第８の実施形態においては、除塵装置１０１としてコロナ放電を利用した静電除塵装置が使用される。除塵装置１０１は、デブリを帯電するための帯電電極１０３及び帯電電極（ＧＮＤ側）１０４を有する帯電部１０５と、デブリの流れに沿って帯電部１０５よりも下流に設置され、デブリを捕集する捕集正電極１０６及び捕集電極（ＧＮＤ側）１０７及び１０８を有する捕集部１０９とを含んでいる。デブリがガス流により移動する場合（例えば、本発明の第３及び第４の実施形態）には、帯電電極１０３に、例えば、数ｋＶの正電圧を印加すると、帯電電極１０３と帯電電極１０４との間にコロナ放電が起こり、正のコロナが発生する。ガス中の中性デブリは、コロナ放電領域を通過する際に、正に帯電する。

帯電部１０５の下流側に設置された捕集部１０９は、対向電極を有し、例えば、一方の捕集正電極１０６に正の高電圧が印加され、他方の捕集電極１０７及び１０８は接地電位とされる。図１０に示すように、点線の向きに電界が形成されるので、正に帯電したデブリは、捕集電極１０７及び１０８に捕集される。本実施形態によれば、コロナ放電を介して中性デブリを帯電するので、効率の良い中性デブリの帯電が可能となり、捕集電極によってデブリを効率良く捕集することができる。また、プラズマ生成時には、中性デブリ以外に正イオンのデブリも発生するが、それらの正イオンのデブリも、捕集電極によって捕集される。なお、コロナ放電を用いた静電除塵装置には、上記のように帯電と捕集を別々の電界で行う方式のほか、同一電界内で帯電と捕集を行うコットレル式と呼ばれるタイプのものもある。本発明の第８の実施形態に、このコットレル方式の静電除塵装置を適用しても良い。

図１１は、本発明の第９の実施形態に係るＥＵＶ光源装置における除塵装置の内部構造を示す。第９の実施形態においては、電子による帯電を利用した静電除塵方式の除塵装置１１１が使用される。除塵装置１１１は、デブリを帯電するための電子銃１１３を有する帯電部１１５と、デブリの流れに沿って帯電部１１５よりも下流に設置され、デブリを捕集する捕集正電極１０６及び捕集電極（ＧＮＤ側）１０７及び１０８を有する捕集部１１９とを含んでいる。本発明の第９の実施形態は、第８の実施形態と異なり、デブリの誘導にガス流を使用しない本発明の第１、第２、第５〜第７の実施形態に適用される。

除塵装置内に流入する中性デブリに、電子銃１１３が、電子シャワー１１４を吹きかける。対象物質が、例えば、錫（Ｓｎ）である場合に、電子の加速電圧が小さい（１００ｅＶ以下）ときには、中性デブリに電子が付着してデブリが負に帯電し、電子の加速電圧が十分に大きい（１００ｅＶ以上）ときには、電子シャワーにより中性原子からの２次電子放出によってデブリが正に帯電する。本実施形態においては、プラズマ生成時に中性デブリと共に発生するイオンのデブリが正イオンであることを考慮して、電子銃１１３から射出される電子の加速電圧を十分に大きくすることにより、帯電部１１５が中性デブリを正に帯電させる。

帯電部１１５の下流側に設置された捕集正電極１０６と捕集電極１０７及び１０８とは対向電極となっており、例えば、捕集正電極１０６に正の高電圧が印加され、捕集電極１０７及び１０８は接地電位とされる。図１１においては、点線の向きに電界が形成されるので、正帯電したデブリは、捕集電極１０７及び１０８に捕集される。本実施形態によれば、電子シャワーにより中性デブリを直接帯電するので、効率の良い帯電を行うことが可能となり、捕集電極でデブリを効率良く捕集することができる。なお、デブリが除塵装置到達前に十分に帯電している場合（例えば、第３の実施形態）には、電子銃による帯電を行わずに、捕集正電極１０６と捕集電極１０７及び１０８とによって直接デブリを捕集しても良い。

図１２は、本発明の第１０の実施形態に係るＥＵＶ光源装置における除塵装置の内部構造を示す。第１０の実施形態において、除塵装置１２１は、捕集されたデブリを回収するデブリ回収機構を有する。本実施形態において、捕集電極に捕集されたデブリを回収及び排出する方法について説明する。

デブリ回収機構としては、例えば、ブローガスを供給するブローノズル１２５が用いられる。デブリの回収作業を開始する際に、デブリのチャンバ８への逆流を防止するために、チャンバ８と除塵装置１２１の間のゲートバルブ１２２を閉じる。次に、ブローノズル１２５からブロー用ガスを、捕集電極（ＧＮＤ側）１０７と捕集電極（ＧＮＤ側）１０８との間に流す。ブロー用ガスとしては、不活性ガスを用いるのが一般的である。捕集電極１０７及び１０８上に堆積されたデブリは、ブローガスにより、捕集電極１０７及び１０８から離脱し、浮遊移動して、回収ポッド１３０に回収される。

デブリ回収機構として、捕集電極１０７及び１０８にランジュバン型超音波振動子等の振動素子１２７及び１２８をそれぞれ取り付け、ガスブロー時に捕集電極１０７及び１０８を振動させることによって、捕集電極１０７及び１０８に堆積したデブリの離脱を促進しても良い。あるいは、デブリ回収機構として、捕集電極１０７又は１０８を機械的にハンマー１２６等でたたくことにより振動を与える構造を用いても良い。

本実施形態によれば、除塵装置１２１からデブリを定期的に排出することによって除塵装置１２１の性能を常に一定レベルに維持することが可能となり、ひいては、チャンバ内の滞留デブリを長期にわたって低減し、安定的にＥＵＶ光を出力することができる。また、金属デブリを単体金属のまま回収するので、それをターゲット材料として再利用することができる。

図１３は、本発明の第１１の実施形態に係るＥＵＶ光源装置における除塵装置の内部構造を示す。第１１の実施形態において、除塵装置１２１は、デブリが捕集された捕集電極（ＧＮＤ側）１０７及び１０８を加熱することにより、捕集されたデブリを回収するデブリ回収機構を有する。本実施形態において、捕集電極に捕集されたデブリを回収及び排出する方法について説明する。

捕集電極１０７及び１０８には、ヒータ１３８及び１３９がそれぞれ取り付けられている。例えば、ターゲット物質が錫（Ｓｎ）である場合に、錫（Ｓｎ）の溶融温度（２３２℃）以上に捕集電極１０７及び１０８を加熱する。加熱された捕集電極１０７及び１０８上で、錫（Ｓｎ）デブリが溶融して液化し、重力に従って、捕集電極の下方に設置された回収ポッド１４０に回収される。

捕集電極１０７及び１０８を加熱するために、ヒータ１３８及び１３９を用いる替わりに、捕集電極１０７及び１０８自体に電流を通電し、捕集電極そのものを抵抗加熱しても良い。このとき、電極材料としては、タングステンやモリブデン等の高抵抗で耐熱性のある金属を使用することが望ましい。

本実施形態によれば、除塵装置１２１からデブリを定期的に排出することによって、除塵装置１２１の性能を常に一定レベルに維持することが可能になり、ひいては、チャンバ内の滞留デブリを長期にわたって低減し、安定的にＥＵＶ光を出力することができる。また、捕集電極１０７及び１０８上の金属デブリを単体金属のまま回収するので、それをターゲット材料として再利用することができる。さらに、本発明の第１１の実施形態においては、第１０の実施形態と異なり、デブリ回収時にガスによるデブリの巻上げや逆流がないので、ゲートバルブ１３２を閉じる必要がなく、ＥＵＶ光が出力されている間に回収作業を行うことが可能である。従って、メインテナンスのためにチャンバを休止する時間（ダウンタイム）を、第１０の実施形態と比べてはるかに短くすることができる。

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。

本発明の基本概念を説明するための図である。本発明の第１の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の内部構造を示す図である。本発明の第２の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の内部構造を示す図である。本発明の第２の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の変形例の内部構造を示す図である。本発明の第３の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の内部構造を示す図である。本発明の第４の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の内部構造を示す図である。本発明の第５の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の内部構造を示す図である。本発明の第６の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の内部構造を示す図である。本発明の第７の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の内部構造を示す図である。本発明の第８の実施形態に係るＥＵＶ光源装置における除塵装置の内部構造を示す図である。本発明の第９の実施形態に係るＥＵＶ光源装置における除塵装置の内部構造を示す図である。本発明の第１０の実施形態に係るＥＵＶ光源装置における除塵装置の内部構造を示す図である。本発明の第１１の実施形態に係るＥＵＶ光源装置における除塵装置の内部構造を示す図である。

符号の説明

１…ターゲット、２…レーザビーム、３…プラズマ、４…ＥＵＶ光、５…ドライバレーザ、６…レーザ集光光学系、８…真空チャンバ、１０…集光ミラー、１４…導入窓、１７…ＳＰＦ、１９、２０…デブリ防御手段、２１…デブリ進行方向制御手段、２３…除塵装置、２４…ゲートバルブ、３１、３２…コイル、３３…第１の除塵装置、３４…第２の除塵装置、３５、３６…ゲートバルブ、４１、４２…コイル、４３…マイクロ波源、４４初期電子源、５２…ガスノズル、６１…バッファガス、６２…バッファガスノズル、６４〜６９…除塵装置、７１〜７６…ゲートバルブ、８１…除塵装置、８２…ゲートバルブ、８３…デブリ防御手段、９１…固体の錫ターゲット、９３…プラズマ、９５…炭酸ガスレーザ、１０１…除塵装置、１０２…ゲートバルブ、１０３…帯電電極、１０４…帯電電極、１０５…帯電部、１０６…捕集正電極、１０７、１０８…捕集電極、１０９…捕集部、１１１…除塵装置、１１２…ゲートバルブ、１１３…電子銃、１１４…電子シャワー、１１５…帯電部、１１９…捕集部、１２１…除塵装置、１２２…ゲートバルブ、１２３…電子銃、１２４…帯電部、１２５…ブローノズル、１２６…ハンマー、１２７、１２８…振動素子、１２９…捕集部、１３０…回収ポッド、１３１…除塵装置、１３２…ゲートバルブ、１３３…電子銃、１３４…帯電部、１３８、１３９…ヒータ、１３０、１４０…回収ポッド

Claims

金属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させる極端紫外光源装置であって、
前記レーザビームが照射された前記金属ターゲットから発生する金属デブリを帯電させる帯電部と、帯電した該金属デブリを捕集電極により捕集する捕集部とを有して、前記金属デブリを帯電させて捕集する静電除塵装置と、
前記捕集部で捕集した前記金属デブリを該捕集部から離脱させるデブリ離脱部と、離脱させた前記金属デブリを回収する回収ポッドとを有して、前記捕集部で捕集した前記金属デブリを離脱させて回収するデブリ回収機構と、
を備えて、前記レーザビームが照射された前記金属ターゲットから発生する前記金属デブリを捕集して回収する除塵装置、
を具備する極端紫外光源装置。
前記帯電部は、マイクロ波を照射して電子サイクロトロン共鳴により金属デブリを帯電させるマイクロ波源を備える、請求項１記載の極端紫外光源装置。
前記帯電部は、電子シャワーを吹きかけて金属デブリを帯電させる電子銃を備える、請求項１または２記載の極端紫外光源装置。
前記帯電部は、コロナ放電により金属デブリを帯電させる帯電電極を備える、請求項１記載の極端紫外光源装置。
前記デブリ離脱部は、捕集した前記金属デブリを前記捕集部から離脱させるためのブローガスを供給するブローノズルを具備する、請求項１から４のいずれか１項に記載の極端紫外光源装置。
前記デブリ離脱部は、前記ブローガスを供給するときに前記捕集部を振動させる振動素子をさらに備える、請求項５記載の極端紫外光源装置。
前記デブリ離脱部は、捕集した前記金属デブリを前記捕集部から離脱させるために該金属デブリを加熱する加熱装置を具備する、請求項１から４のいずれか１項に記載の極端紫外光源装置。