JP5455661B2 - 極端紫外光源装置 - Google Patents

Description

本発明は、極端紫外光源装置に関する。

例えば、レジストを塗布したウェハ上に、回路パターンの描かれたマスクを縮小投影し、エッチングや薄膜形成等の処理を繰り返すことにより、半導体チップが生成される。半導体プロセスの微細化に伴い、より短い波長の光が求められている。

そこで、１３．５ｎｍという極端に波長の短い光と縮小光学系とを使用する、半導体露光技術が研究されている。この技術は、ＥＵＶＬ（Extreme Ultra Violet Lithography：極端紫外線露光）と呼ばれる。以下、極端紫外光をＥＵＶ光と呼ぶ。

ＥＵＶ光源としては、例えば、ＬＰＰ（Laser Produced Plasma：レーザ生成プラズマ）式の光源と、ＤＰＰ（Discharge Produced Plasma）式の光源と、ＳＲ（Synchrotron Radiation）式の光源との三種類が知られている。

ＬＰＰ式光源とは、ターゲット物質にレーザ光を照射してプラズマを生成し、このプラズマから放射されるＥＵＶ光を利用する光源である。ＤＰＰ式光源とは、放電によって生成されるプラズマを利用する光源である。ＳＲ式光源とは、軌道放射光を使用する光源である。

以上三種類の光源のうち、ＬＰＰ式光源は、他の方式に比べてプラズマ密度を高くすることができ、かつ、捕集立体角を大きくできるため、高出力のＥＵＶ光を得られる可能性が高い（特許文献１）。

ＬＰＰ式のＥＵＶ光源装置では、ターゲット物質として主に錫（Ｓｎ）等の金属が用いられる。ＬＰＰ式ＥＵＶ光源装置は、ターゲット供給装置を備えており、ターゲット供給装置は、錫を加熱して溶融させ、小径のノズルからドロップレットとして噴出させる。

なお、極端紫外光源装置の技術分野とは関係はないが、いわゆる鉛フリーはんだを用いるはんだ槽の分野では、ステンレス鋼の表面に酸化膜等を形成することが知られている（特許文献２，特許文献３）。

また、ターゲット物質を回収して再利用する技術も知られている（特許文献４）。

特開２００６−８０２５５号公報 特開２００４−１８８４４９号公報 特開２００４−５２０７５号公報 特開２００８−２２６４６２号公報

ターゲット供給装置は、耐圧性及び熱伝導性に優れたステンレス鋼で形成される。しかし、錫は反応性が高いため、ターゲット供給装置を使用し続けると、錫に接触する内壁が錫によって侵食される。そのため、ステンレス鋼の構成物質（たとえばＦｅ、Ｃｒ、Ｎｉ等）、ステンレス鋼やターゲット物質等の不純物（例えば、硫黄（Ｓ）、酸素（Ｏ）等）と錫とが反応して固体となる。そして、この反応した固体の微粒子等（パーティクル）がノズルを詰まらせる原因となっていた。

ノズルが詰まると、安定した形状のドロップレットを正確な位置に向けて、正確なスピードで噴出させることができなくなる。その結果、ターゲット（ドロップレット）にドライバレーザ光を照射できなくなったり、ドロップレットの中心にレーザ光の集光点を一致させることが難しくなっていた。その結果、以下の２つの問題点が発生していた。
第１に、より多くのデブリ（debris）が発生することによって、ＥＵＶ集光ミラーに損傷を与え、ミラー寿命を短くしていた。第２に、ＥＵＶ光の変換効率の低下及び変動をもたらし、発生するＥＵＶ光のエネルギの低下とエネルギの安定性が悪化を発生させていた。

さらに、前記第３の特許文献（ＪＰ−Ａ−２００４−５２０７５）では、酸化層側の表面粗度（Ｒａ）を２〜５０μｍに設定するようになっている。はんだ槽の場合は、パーティクルの大きさを意識する必要性が少ない。しかし、極端紫外光源装置では、極めて小径のノズルからターゲットを射出するため、パーティクルの大きさが問題となる。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的は、ターゲット物質の供給（発生）を安定化させることにより、高出力で安定した極端紫外光を発生させることのできる極端紫外光源装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、ターゲット供給に関連する装置の内表面において、ターゲット物質が接触する領域にコーティングしたり、または、ターゲット物質に接触する表面を含む基材部を基材用所定材料で形成したり、または、それらの組合せで構成することにより、ターゲット物質が接触する表面と反応してノズルを詰まらせるパーティクルをすることを防止し、ターゲットの発生を安定化させ、高出力で安定なＥＵＶ光を発生させることができる極端紫外光源装置を提供することにある。本発明の更なる目的は、後述する実施形態の記載から明らかになるであろう。

上記課題を解決するために、本発明の第１観点に従う、ターゲットにレーザ光を照射して極端紫外光を発生させる極端紫外光源装置は、チャンバと、ターゲット物質からターゲットを生成し、生成されたターゲットをチャンバ内に供給するターゲット発生部と、チャンバ内のターゲットにレーザ光を照射することにより、極端紫外光を発生させるレーザ光源と、を備え、ターゲット発生部は、ターゲット物質に接触する所定の領域が、ターゲット物質について耐侵食性と耐腐食性を有する。

ここで、侵食（erosion）とは物理的に削られることを意味する。例えば、ターゲット物質の接触領域において、ターゲット物質が流れることによって、物理的にターゲット物質との接触領域の表面が削られる。その結果、表面から削られたパーティクルが発生し、ターゲットを出力するノズルにこのパーティクルが詰まる不具合をもたらす。耐侵食性とは、ターゲット物質との物理的に表面が削れが少ないことを意味している。
一方、腐食（corrosion）とは、化学反応して削られることを意味する。例えば、ターゲット物質に接触する表面とターゲット物質とが反応して、合金や化合物を形成する。それらの合金や化合物は、ターゲット物質内に混入する。その結果、表面と化学反応した物質（合金や化合物）がターゲット物質中にパーティクルとして混入し、ノズルを詰まらせるという不具合をもたらす。耐腐食性とは、ターゲット物質と化学的な表面との反応性が少ないことを意味している。

また、耐侵食性を実現するためには、ターゲット物質と接触する領域の表面が硬く、さらに、所定の表面粗さまで、表面粗さが小さいことが必要である。たとえば、所定の表面粗さは、所定の領域で発生するパーティクルの直径が１ミクロンメートル以下になるように、設定されるのが好ましい。直径１ミクロンメートル以下のパーティクルであれば、ターゲット発生部のノズル（例えば、ノズル径６ミクロンメートル）を詰まらせることがないためである。所定の領域を、例えば、化学研磨、電解研磨、バレル研磨、磁気研磨、物理研磨のいずれか一つまたは複数の組合せによって研磨することにより、所定の表面粗さを得る。

所定の領域の製造時に、所定の表面粗さとなるように所定の領域が研磨される。さらに、ターゲット発生部を使用することによって所定の領域が損耗した場合、所定の領域を再び研磨して、所定の表面粗さに設定する。さらに、ターゲット発生部の使用時間等に基づいて定期的に、所定の領域が所定の表面粗さとなるように研磨してもよい。

例えば、ターゲット物質は錫を主成分として構成されており、所定の領域とは、溶融状態の錫に接触する可能性のある領域である。

所定の領域は、耐侵食性に関する構成の異なる複数の領域を備えてもよい。
所定の領域は、ターゲット物質に接触する表面部が表面用所定材料から形成される第１領域と、表面部を含む基材部の全体が基材用所定材料から形成される第２領域とを備えてもよい。

所定の領域は、平坦な表面部に形成される領域と、凹凸を有する表面部に形成される領域とを備えてもよい。

所定の領域は、表面用所定材料でコーティングされてもよい。
所定の領域を含む基材部が基材用所定材料から形成されてもよい。

所定の領域が比較的表面処理のし易い場所である場合、所定の領域を表面用所定材料でコーティングし、所定の領域が比較的表面処理のしにくい場所である場合、所定の領域を含む基材部を基材用所定材料から形成することもできる。

表面用所定材料は、金属窒化物、金属酸化物、金属炭化物、モリブデン、タングステン、セラミックス、チタン、ダイヤモンド、カーボングラファイト、石英の少なくともいずれか一つを含んでもよい。この場合の基材材料は、ステンレス鋼や炭素鋼でも問題はない。

基材用所定材料は、モリブデン、チタン、タンタル、ダイヤモンド、炭素鋼、アルミナを主成分とする結晶の少なくともいずれか一つを含んでもよい。

本発明によれば、ターゲット物質に接触する所定の領域に、ターゲット物質に対する耐侵食性と耐腐食性を与えるため、ターゲット発生部がターゲット物質により物理的に侵食されることと化学的に腐食されることの両方を抑制することができる。その結果、ターゲット発生部の性能低下を防止することができる。さらに、耐侵食性を実現するために、所定の領域を所定の表面粗さとなるように設定することによって、ターゲット発生部が詰まるのを防止することができる。

本発明によれば、ターゲット物質に接触する表面のみを表面用所定材料でコーティングするか、または／及び、ターゲット物質に接触する表面を含む基材部全体を基材用所定材料で形成することができる。従って、例えば、表面処理の加工の容易性等に基づいて、適切な方法でターゲット物質に接触する所定の領域にターゲット物質に対する耐侵食性と耐腐食性を与えることができる。

第１実施例に係る極端紫外光源装置の構成図。 ノズル部を拡大して示す断面図。 ノズル部の一部を拡大して示す断面図。 第２実施例に係るノズル部の一部を示す断面図。 第３実施例に係るノズル部の一部を示す断面図。 第４実施例に係るノズル部の一部を示す断面図。 第５実施例に係るノズル部の一部を示す断面図。 第６実施例に係るノズル部を拡大して示す断面図。 ノズル部の構成を示す断面図。 第７実施例に係るノズル部を拡大して示す断面図。 第８実施例に係るノズル部を拡大して示す断面図。 第９実施例に係るターゲット物質供給装置の端面図 第１０実施例に係る極端紫外光源装置の構成図。 ターゲット物質供給装置の断面図。 第１１実施例に係る極端紫外光源装置の構成図。

以下、図を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施形態では、以下に述べるように、ターゲット物質に接触する所定の領域に、ターゲット物質に対する耐侵食性と耐腐食性とを与えている。例えば、ターゲット発生部やターゲット物質回収装置、ターゲット物質供給装置等において、溶融状態のターゲット物質に接触する領域に、耐侵食性と耐腐食性が付与される。

図１〜図３に基づいて第１実施例を説明する。図１は、ＥＵＶ光源装置１の全体構成を示す説明図である。ＥＵＶ光源装置１は、例えば、真空チャンバ１００と、ドライバレーザ光源１１０と、ターゲット発生部１２０と、磁場発生用コイル１４０，１４１と、ＥＵＶ集光ミラー１５０と、隔壁用アパーチャ１６０，１６１と、ゲートバルブ１７０と、真空ポンプ１９０とを備えている。

真空チャンバ１００は、容積の大きい第１チャンバ１０１と、容積の小さい第２チャンバ１０２とを接続することにより構成される。第１チャンバ１０１は、プラズマの生成等を行うメインチャンバである。第２チャンバ１０２は、プラズマから放射されるＥＵＶ光を図外の露光装置に供給するための接続用チャンバである。

第１チャンバ１０１には真空ポンプ１９０が接続されており、これにより、チャンバ１００内は真空状態に保持される。なお、第２チャンバ１０２に、別の真空ポンプを設ける構成としてもよい。その場合には、第１チャンバ１０１内の圧力を第２チャンバ１０２内の圧力よりも小さくすることにより、デブリが露光装置側に流出するのを抑制できる。

ターゲット発生部１２０は、例えば、錫（Ｓｎ）等の材料を加熱溶解することにより、固体または液体のドロップレットとして、ターゲット２０１を供給する。ターゲット発生部１２０は、ノズル部１２１と、タンク部１２２とを備える。

タンク部１２２には、外部からターゲット物質としての錫が供給される。タンク部１２２は、ヒーター等の加熱装置１２４（図２参照）を備えており、錫を加熱して溶融状態にする。タンク部１２２には、例えば、アルゴンガスタンク３０１がバルブ３０２を介して接続されている。

アルゴンガスは、ターゲットをノズル部１２１から噴出させるための噴出用ガスとして使用される。バルブ３０２が開くと、アルゴンガスがタンク部１２２内に供給される。タンク部１２２内の溶融状態の錫は、アルゴンガスの圧力によって、ノズル部１２１からチャンバ１００内に噴出される。後述のように、ノズル１２１からジェット流として噴出される錫に、連続的に振動を加えることにより、錫のドロップレット２０１を生成できる。なお、噴出用ガスとしては、アルゴンガスに限らず、ＥＵＶ光Ｌ２の吸収が少ない他の不活性ガスを用いてもよい。

タンク部１２２には、排気ポンプ３０３がバルブ３０４を介して接続される。タンク部１２２に錫を供給する目的で大気開放した場合、バルブ３０４を開弁させて、排気ポンプ３０３を作動させる。これにより、タンク部１２２内の大気を排気して、錫を加熱する際に錫が酸化するのを防止できる。

ドライバレーザ光源１１０は、ターゲット発生部１２０から供給されるターゲット２０１を励起させるためのドライバレーザＬ１を出力する。ドライバレーザ光源１１０は、例えば、ＣＯ２（炭酸ガス）パルスレーザ光源として構成される。

ドライバレーザ光源１１０は、例えば、波長１０．６μｍ、出力２０ｋＷ、パルス繰り返し周波数１００ｋＨｚ、パルス幅２０ｎｓｅｃの仕様を有するドライバレーザ光Ｌ１を出射する。なお、レーザ光源としてＣＯ２パルスレーザを例に挙げるが、本発明はこれに限定されない。

ドライバレーザ光源１１０から出力される励起用のドライバレーザ光Ｌ１は、集光レンズ１１１と入射窓１１２とを介して、第１チャンバ１０１内に入射する。第１チャンバ１０１内に入射したドライバレーザ光Ｌ１は、ＥＵＶ集光ミラー１５０に設けられた入射穴１５２を通過して、ターゲット２０１を照射する。

ターゲット２０１にドライバレーザ光Ｌ１が照射されると、錫ターゲット２０１はターゲットプラズマ２０２に変化する。以下、便宜上、単にプラズマ２０２と呼ぶ。プラズマ２０２は、中心波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光Ｌ２を放射する。プラズマ２０２から放射されたＥＵＶ光Ｌ２は、ＥＵＶ集光ミラー１５０に入射して反射される。ミラー１５０で反射されたＥＵＶ光Ｌ２は、第２チャンバ１０２内の中間集光点（ＩＦ：Intermediate Focus）に集光する。ＩＦに集光されたＥＵＶ光Ｌ２は、開状態のゲートバルブ１７０を介して、露光装置へ導かれる。

プラズマ２０２からＥＵＶ集光ミラー１５０を介してＩＦに向かうＥＵＶ光Ｌ２の光路を上下から挟むようにして、一対の磁場発生用コイル１４０，１４１が設けられている。各コイル１４０，１４１の軸心は一致する。各コイル１４０，１４１は、例えば、超伝導コイルを有する電磁石のように構成される。各コイル１４０，１４１に同方向の電流を流すと磁場が発生する。この磁場は、図１の上下方向に発生し、コイル１４０，１４１の近傍では磁束密度が高く、コイル１４０とコイル１４１の中間点では磁束密度が低くなる。

ターゲット２０１にドライバレーザ光Ｌ１が照射されると、デブリが発生する。電荷を帯びているデブリ（プラズマ等のイオン）は、各コイル１４０，１４１によって発生する磁場に捕捉される。電荷を帯びたデブリは、ローレンツ力によって螺旋運動しながら、図１中の下側に向けて移動し、ターゲット回収装置１８０によって回収される。

各コイル１４０，１４１の設置場所は、それらが作る磁力線によりイオン性のデブリがＥＵＶ集光ミラー１５０の表面に到達するのを回避して排出される位置であればよい。従って、図示する配置に限定されない。

ターゲット発生部１２０で生成された多数のターゲット２０１のうち、ドライバレーザ光Ｌ１が照射されなかったターゲットも、ターゲット回収装置１８０に回収される。図１中、未使用のターゲットには符号２０３を付している。

未使用ターゲット２０３の発生理由を説明する。デブリが次のターゲット２０１に影響を与えないように、意図的に、ドライバレーザ光Ｌ１の照射されないターゲット（未使用ターゲット２０３）を挿入する場合がある。

別の理由として、ドライバレーザ光Ｌ１の繰り返し周波数と、所望の径のターゲット２０１を安定して生成するための周波数とが一致しない場合がある。この場合、ターゲット２０１の生成周波数をドライバレーザ光Ｌ１の繰り返し周波数の整数倍に設定する。これにより、ターゲット２０１の生成とドライバレーザ光Ｌ１の照射とを同期させる。この実施例においては、ターゲット（ドロップレット）２０１の生成周期を、ドライバレーザＬ１の繰り返し周期の２倍に同期させている場合を記載している。

例えば、１００ｋＨｚのドライバレーザ光Ｌ１をφ数十μｍのターゲット２０１に照射させる構成の場合、ターゲット生成周波数は２００ｋＨｚとなり、ターゲット発生部１２０から噴出された多数のターゲット２０１のうち、９０％以上のターゲット２０１にドライバレーザ光Ｌ１は照射されず、未使用ターゲット２０３となる。

そこで、本実施例では、第１チャンバ１０１の底部にターゲット回収装置１８０を設けて、未使用のターゲット２０３を回収する。回収されたターゲット２０３は、その後、ターゲット発生部１２０に供給されて再利用される。

ＩＦの前後には、２つの隔壁用アパーチャ１６０，１６１と、ＩＦ用アパチャ１６２とが配置されている。ＩＦ用アパチャ１６２は、ＩＦの位置に設けられており、ＩＦ像よりも多少大きく形成されている。ＥＵＶ集光ミラー１５０で反射されたＥＵＶ光Ｌ２の進行方向を基準とすると、ＩＦの前側には第１隔壁用アパーチャ１６０が設けられており、ＩＦの後側には第２隔壁用アパーチャ１６１が設けられている。各隔壁用アパーチャ１６０，１６１の間には、ＩＦ用アパチャ１６２が設けられている。各隔壁用アパーチャ１６０，１６１は、例えば、それぞれ数ｍｍ〜１０ｍｍ程度の開口部を有する。さらに、ＩＦ用アパチャ１６２の直径は、数ｍｍ程度である。

第１隔壁用アパーチャ１６０は、第１チャンバ１０１と第２チャンバ１０２とを接続する位置近傍に設けられており、第２隔壁用アパーチャ１６１は、第２チャンバ１０２と露光装置とを接続する位置近傍に設けられている。

換言すれば、ＩＦは、第１チャンバ１０１とは別の第２チャンバ１０２内に位置するように設定されており、ＩＦの前後を仕切るようにして各隔壁用アパーチャ１６０，１６１が配置されている。

なお、ＩＦの前後いずれか一方または両方に、ＳＰＦ（Spectrum Purity Filter）を設けて、１３．５ｎｍ以外の波長の光を遮断する構成としてもよい。

図２は、ターゲット発生部１２０を拡大して示す断面図である。高圧タンクとして構成されるタンク部１２２の上部には、ガス流入口１２３が設けられている。ガス流入口１２３は、バルブ３０２を介してアルゴンガスタンク３０１に接続される。アルゴンガスは、ガス流入口１２３からタンク部１２２内に流入し、ターゲット物質２００である溶融状態の錫を加圧する。これにより、溶融状態の錫は、ノズル部１２１から外部に押し出される。

タンク部１２２及びノズル部１２１の周囲には加熱装置１２４が設けられている。加熱装置１２４は、ヒーター等の発熱源と、温度センサからの検出信号に応じて発熱源の発熱量を調整するための温度コントローラとを備えている。加熱装置１２４は、ターゲット発生部１２０内の錫を、例えば、２３０℃−４００℃の範囲内の温度となるように加熱し、錫を溶融状態にする。

ノズル部１２１の噴射口の周囲には、振動発生部１２５が設けられている。振動発生部１２５は、例えば、ピエゾ素子のような振動発生素子を備えて構成される。振動発生部１２５を作動させることにより、ノズル部１２１が振動する。ノズル部１２１を振動させながら図示しない液状の錫ジェットを噴射させると、ドロップレット状のターゲット２０１が生成される。

図３は、図２中の一部（例えば、図２中のIIIで示す領域）を拡大して示す断面図である。ターゲット発生部１２０は、基材部４００と、基材部４００の内面側に設けられる複数の層４０１，４０２とから構成されている。

基材部４００は、例えば、ステンレス鋼、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）から形成される。ターゲット発生部１２０が強磁場中に無い場合には、基材部４００の材質として炭素鋼を用いても良い。基材部（substrate part）４００は、母材部と呼ぶこともできる。また、例えば、基材部４００の全体をモリブデンから形成することもできる。

基材部４００の内面は、錫に接触する面である。その内面には、第１保護層４０１が設けられる。第２保護層４０２は、第１保護層４０１の表面を覆って設けられる。例えば、第１保護層４０１は、窒化クロム層のような金属窒化層であり、硬い性質を有する。第２保護層４０２は、金属酸化層であり、錫による腐食を抑制する機能がある。第２保護層４０２は、第１保護層４０１の表面を酸化させることにより形成することができる。

第１保護層４０１は、例えば、十数〜百数十μｍの厚さｔ１となるように形成することができる。第２保護層４０２の厚みｔ２は、第１保護層４０１の厚みｔ１よりも薄く設定される。なお、図中では便宜上、第１保護層４０１と第２保護層４０２との厚さを略同じであるかのように示している。

第１保護層４０１の材質としては、例えば、金属窒化物、モリブデン、タングステン（Ｗ）、炭化物、アルミナセラミックス（Al2O3）、ダイヤモンド、チタン、カーボングラファイト、石英を用いることができる。これら各材質のうち酸化しやすい材質の場合には、第２保護層４０２が自然に形成される。酸化しにくい材質の場合は、機械的な強度と、錫に対する耐侵食性との両方を備えている。

第１保護層４０１（または第２保護層４０２）は、第１保護層４０１で発生しうるパーティクルの直径が１ミクロンメートル以下になるような、所定の表面粗さに設定されている。第１保護層４０１の表面を、例えば、化学研磨、電解研磨、バレル研磨、磁気研磨、物理研磨のいずれか一つまたは複数の組合せによって研磨することにより、所定の表面粗さを実現する。第１保護層４０１が所定の表面粗さとなるように研磨されていれば、酸化膜である第２保護層４０２の表面粗さも所定の表面粗さとなる。

ここで、上記各研磨方法について簡単に説明する。化学研磨法とは、酸またはアルカリ溶液中で、表面を化学的に研磨する方法である。電解研磨法とは、研磨対象物をプラス側に、研磨対象物に対向する電極をマイナス側とし、両電極間に電解液を流して通電することにより、研磨対象物表面のバリを除去する方法である。バレル研磨法とは、バレル槽と呼ばれる研磨槽内に、研磨対象物と研磨石とコンパウンド溶液とを所定の割合で混合して充填し、研磨槽内の相対運動差を用いて研磨する方法である。磁気研磨法とは、研磨槽内に磁性メディアと研磨対象物を投入し、磁性メディアを磁場によって運動させて、研磨対象物を研磨する方法である。

このように構成される本実施例では、ターゲット発生部１２０の内壁に、金属酸化層４０２を形成するため、長時間ターゲットを噴出させた場合でも、溶融状態の錫によって内壁が侵食及び腐食されるのを抑制して、不純物によりノズル部１２１が詰まるのを防止できる。従って、安定した形状のターゲット２０１を正確な方向及び安定した速度で噴出させることができ、所望のＥＵＶ発光点の位置とタイミングとで、ドロプレットを供給できる。このため、本実施例では、極端紫外光源装置の性能低下を防止し、信頼性を高めることができる。

さらに、本実施例では、第１保護層４０１（または第２保護層４０２）は、第１保護層４０１で発生しうるパーティクルの直径が１ミクロンメートル以下になるような、所定の表面粗さに設定されるため、パーティクルの大きさを制御できる。従って、もしもパーティクルが発生した場合でも、そのパーティクルによってノズル部１２１が詰まるのを未然に防止することができ、ドロップレット供給の安定性及び極端紫外光源装置の信頼性を高めることができる。以下に述べる各実施例でも、ターゲット物質に接触する表面の粗度を、所定の値に制御するのが好ましい。

具体的には、ターゲット物質が接触する領域の表面粗さ（表面粗度）を、ターゲット物質を出射するノズル直径の１／１０以下の値に設定する。これにより、ノズルが詰まるのを防止し、ノズルから出力されるターゲット物質の安定性が向上する。例えば、ノズル形が１０μｍの場合、表面粗さはＲａ=１μｍ以下に設定される。さらに、表面粗さをノズル直径に対して１／１００以下（たとえば、Ｒａ＝０．10μｍ）に設定すれば、より高精度なターゲット安定性を得ることができる。

以下、図４に基づいて第２実施例を説明する。以下に述べる各実施例は、第１実施例の変形例に相当する。従って、第１実施例との相違点を中心に説明する。

本実施例では、基材部４００の内面に保護層４０３を一つだけ形成している。保護層４０３は、例えば、ダイヤモンド、モリブデン、チタン、タングステン、金属窒化物、炭化物、アルミナセラミックス、カーボングラファイト、石英のような、錫に対する耐侵食性を備えた材質から形成される。このように構成される本実施例も第１実施例と同様の効果を奏する。

図５に基づいて第３実施例を説明する。本実施例では、基材部４００の内面をショットブラスト処理等により粗面化した後で、第１保護層４０１Ａ及び第２保護層４０２Ａを形成する。

各保護層４０１Ａ，４０２Ａは、粗面化した内面上に形成されるため、凹凸を有する粗面となる。これにより、第２保護層４０２Ａの表面に錫が付着するのを抑制できる。このように構成される本実施例も第１実施例と同様の効果を奏する。

図６に基づいて第４実施例を説明する。本実施例では、基材部４００の内面を粗面化し、第１保護層４０１Ａと第２保護層４０２Ａとのセットが２つ形成される。即ち、基材部４００の粗面化された内面には、第１保護層４０１Ａ（１）と第２保護層４０２Ａ（１）とが形成され、さらにその上に、別の第１保護層４０１Ａ（２）及び第２保護層４０２Ａ（２）が形成される。

このように構成される本実施例では、第１保護層４０１Ａ及び第２保護層４０２Ａのセットを複数設けるため、より長い期間にわたって、錫による侵食を抑制することができ、信頼性をさらに高めることができる。なお、保護層４０１，４２０のセットを３つ以上設ける構成としてもよい。

図７に基づいて第５実施例を説明する。本実施例では、タンク部１２２とノズル部１２１とで、耐侵食性に関する構造を違えている。タンク部１２２では、図５で説明したように、基材部４００の内面を粗面化して、第１保護層４０１Ａ及び第２保護層４０２Ａを形成する。これに対し、ノズル部１２１では、図３で説明したように、平坦な基材部４００の内面に第１保護層４０１及び第２保護層４０２を形成する。

このように構成される本実施例も第１実施例と同様の効果を奏する。さらに、本実施例では、タンク部１２２の内壁を保護する保護層４０１A，４０２Aを粗面化し、ノズル部１２１の内壁を保護する保護層４０１，４０２を平坦に形成する。従って、タンク部１２２では、錫と反応して固体化した粒子がノズル部に到達するのを抑制することができる。その結果、ノズル部１２１では、ターゲット２０１の噴射方向及び速度を安定化することができる。

図８，図９に基づいて第６実施例を説明する。本実施例では、タンク部１２２とノズル部１２１Ａとを別部材として形成している。図８は、ターゲット発生部１２０の断面図である。ノズル部１２１Ａは、タンク部１２２とは別の部材として形成されており、タンク部１２２の下面に溶接等の固定手段により固定されている。また、ノズル部１２１Ａとタンク部１２２の接触表面を表面粗が小さくなるように加工して、外部から押し当てて両部品を接触固定させてもよい。

図９は、ノズル部１２１Ａとタンク部１２２の構成を示す断面図である。タンク部１２２は、図５で述べたように、基材部４００の内面を粗面化し、その上に第１保護層４０１Ａ及び第２保護層４０２Ａを形成している。

これに対し、ノズル部１２１Ａの基材部４０４は、例えば、モリブデン、チタン、タングステン、ダイヤモンド、金属窒化物、炭化物、アルミナセラミックス、カーボングラファイト、石英、アルミナを主成分とする結晶のような、錫に対する耐侵食性と、耐腐食性と、耐圧性と、耐熱性とを兼ね備える材料から形成される。ここで、アルミナを主成分とする結晶の例としては、ルビー、サファイヤ等の結晶がある。

このように構成される本実施例も第１実施例と同様の効果を奏する。さらに、本実施例では、ノズル部１２１Ａをタンク部１２２と別部材として形成し、ノズル部１２１Ａとタンク部１２２とに別々の方法で錫に対する耐侵食性と耐腐食性を与える構成とした。従って、表面処理の比較的難しい微細なノズル部１２１Ａにも、錫に対する耐侵食性を十分に備えさせることができる。

図１０に基づいて第７実施例を説明する。本実施例では、タンク部１２２の先端側にノズルホルダー１２２Ａを形成し、そのノズルホルダー１２２Ａ内にノズル部１２１Ｂを取り付けている。

タンク部１２２の内面には第１保護層４０１及び第２保護層４０２が形成される。ノズル部１２１Ｂは、その全体が、錫に対する耐侵食性、耐腐食性と、耐圧性と、耐熱性とを兼ね備える材料から形成される。

このように構成される本実施例も第１，第６実施例と同様の効果を奏する。さらに本実施例では、タンク部１２２の下側にノズルホルダー１２２Ａを形成し、ノズルホルダー１２２Ａにノズル部１２１Ｂを取り付ける。従って、第６実施例に比べて、ノズル部１２１Ｂをより小さく形成することができる。これにより、例えば、モリブデン、チタン、タングステン、ダイヤモンド、金属窒化物、炭化物、アルミナセラミックス、カーボングラファイト、石英、アルミナを主成分とする結晶のような高価な材料の使用量を少なくして、製造コストを低減できる。

図１１に基づいて第８実施例を説明する。本実施例では、タンク部１２２の下側に設けられたノズルホルダー１２２Ｂ内に、漏斗状のノズル部１２１Ｃを取り付ける。このように構成される本実施例も第１，第６，第７実施例と同様の効果を奏する。さらに、本実施例では、タンク部１２２内面の表面処理が比較的難しい領域、つまり、逆向き円錐状の部分を、漏斗状のノズル部１２１Ｃで保護することができる。

図１２に基づいて第９実施例を説明する。本実施例では、ターゲット発生部１２０が同一の基材（substrate）で構成されている。即ち、タンク部１２２とノズル部１２１は同一の基材で構成されている。振動発生部１２５は、ノズル部１２１の外側に設置されている。そして、同一基材から形成されるノズル部１２１及びタンク部１２２の周囲を覆うようにして、加熱装置１２４が設置されている。

基材は、例えば、モリブデン、チタン、タングステン、ダイヤモンド、金属窒化物、炭化物、アルミナセラミックス、カーボングラファイト、石英、アルミナを主成分とする結晶のような、錫に対する耐侵食性と、耐腐食性と、耐圧性と、耐熱性とを兼ね備える材料から形成される。ここで、アルミナを主成分とする結晶の例としては、ルビー、サファイヤ等の結晶がある。

ターゲット発生部１２０内の錫は、加熱装置１２４により２３０℃以上に加熱されて溶融金属となっている。Ａｒガスがガス流入口１２３から導入され、溶融錫の液面を押すことによって、ノズル部１２１から溶融金属が出力される。ここで、振動発生部１２５によってノズル部１２１に振動を与えることにより、小径ドロップレット２０１が形成される。

上述の通り、パーティクルの発生を抑制するために、溶融錫と接触する基材の内面は研磨されている。溶融錫が接触する表面の表面粗さは、ノズル直径の１／１０または１／１００以下に設定される。これにより、ノズル部１２１の詰まりを防止でき、出力されるターゲット物質の安定性を向上させることができる。

図１３，図１４に基づいて第１０実施例を説明する。本実施例の極端紫外光源装置１Ａでは、図１３の全体構成図に示すように、ターゲット発生部１２０にターゲット物質としての錫を自動的に供給するためのターゲット物質供給装置１３０を設けている。ターゲット物質供給装置１３０は、本体１３０１と、本体１３０１とターゲット発生部１２０のタンク部１２２とを接続するための供給管路１３０２とを備える。

図１４は、ターゲット物質供給装置１３０の断面図である。本体１３０１の基材部４００の内面には、第１保護層４０１及び第２保護層４０２が形成されている。本体１３０１内には、溶融状態または固体の錫が収容される。

本体１３０１の下側には、供給管路１３０２が取り付けられている。供給管路１３０２の基材部４０４は、例えば、モリブデン、チタン、タングステン、ダイヤモンド、金属窒化物、炭化物、アルミナセラミックス、カーボングラファイト、石英、アルミナを主成分とする結晶のような、錫に対する耐侵食性と耐腐食性と、耐圧性と、耐熱性とを兼ね備える材料から形成されている。

このように構成される本実施例も第１実施例と同様の効果を奏する。さらに、本実施例では、ターゲット発生部１２０にターゲット物質を供給するためのターゲット物質供給装置１３０を設け、そのターゲット物質供給装置１３０内の錫に触れる面に耐侵食性と耐腐食性を与える構成とした。従って、十分な量のターゲット物質を使用できるため、ターゲットを長時間射出させることができ、さらに、ターゲットを長時間射出させた場合でも、ターゲット物質供給装置１３０やターゲット発生部１２０が錫で侵食及び腐食されるのを抑制できる。このため、極端紫外光源装置１Ａを長時間運転した場合でも信頼性を保持できる。

図１５に基づいて第１１実施例を説明する。本実施例では、回収された未使用ターゲット２０３をターゲット発生部１２０に戻すことにより、ターゲット物質を有効に使用し、極端紫外光源装置１Ｂの連続運転時間を長くしている。なお、本実施例の理解及びのために、必要に応じて特開２００８−２２６４６２号公報の記載を引用可能である。

ターゲット回収装置１８０Ａの上側（未使用ターゲット２０３の流入側）には、アルゴンガスタンク５０１がバルブ５０３を介して接続されている。ターゲット回収装置１８０Ａの下側（未使用ターゲット２０３の流出側）には、真空ポンプ５０２がバルブ５０４を介して接続されている。ターゲット回収装置１８０Ａ内を上から下に向けて流れるアルゴンガスにより、溶融状態の未使用ターゲット２０３をターゲット回収装置１８０Ａ内で冷却固化させる。これにより、未使用ターゲット２０３から生じるターゲット物質によって集光ミラー１５０等が汚染されるのを防止する。

ターゲット回収装置１８０Ａの内周面には、複数の開口板１８１が軸方向に離間して設けられている。各開口板の中央部には未使用ターゲット２０３が通過するための穴が形成されている。各開口板１８１の穴の寸法は、下側に向かうに連れて小さくなるように設定されている。これら開口板により、ターゲット回収装置１８０Ａ内のアルゴンガスがチャンバ１０１内に漏れる量を少なくできる。

各開口板１８１の穴を通過した未使用ターゲット２０３は、ターゲット物質を捕集するための捕集部１８２内に捕集される。捕集された未使用ターゲット２０３は、ゲートバルブ１８３を介して、ターゲット再生装置１８４に供給される。

ターゲット再生装置１８４は、未使用ターゲット２０３を再生するための装置であり、ターゲット回収装置１８０Ａの下側に接続されている。ターゲット再生装置１８４には、温度センサ１８７と加熱装置１８８とが設けられている。加熱装置１８８は、ターゲット再生装置１８４内に供給された未使用ターゲット２０３を、例えば２３０℃−４００℃程度に加熱することにより、溶融状態のターゲット物質２００に戻す。

ターゲット再生装置１８４には、バルブ３０５を介して、アルゴンガスタンク３０１が接続されている。さらに、ターゲット再生装置１８４には、バルブ３０６を介して、真空ポンプ３０７が接続されている。

ゲートバルブ１８３を閉じた状態で、アルゴンガスタンク３０１からのアルゴンガスをターゲット再生装置１８４内に供給して加圧することにより、溶融状態のターゲット物質２００は、配管３１１等を介してターゲット発生部１２０に送り込まれる。

真空ポンプ３０７によってターゲット再生装置１８４内のアルゴンガスを排気し、ターゲット再生装置１８４内の圧力を低下させてから、ゲートバルブ１８３を開くと、ターゲット捕集部１８２に蓄積された未使用ターゲット２０３が、ターゲット再生装置１８４内に流入する。

ターゲット再生装置１８４内のターゲット物質２００を吸入するための吸入管１８６は、ターゲット再生装置１８４の下側から上向きに突出して設けられている。吸入管１８６の吸入口を覆うようにして、ドーム１８５が設けられている。溶融状態のターゲット物質２００の液面付近に不純物が浮遊するため、不純物が吸入されないように、ドーム１８５で吸入管１８６を覆っている。

吸入管１８６は、バルブ３１０を介して配管３１１に接続されている。配管３１１の周囲には、ヒーター等の加熱部３１２が設けられている。従って、吸入管１８６から吸い込まれた溶融状態のターゲット物質２００（つまり、溶けた錫である）は、溶融状態のままでターゲット発生部１２０に供給される。

さらに、本実施例では、配管３１１の途中にフィルタ６００が設置してある。このフィルタ６００の役割は、回収されたターゲット物質中の固体粒子等を除去することである。このフィルタ６００は、例えばアルミナ、シリカ及びシリコンカーバイド等の多孔質フィルタとして構成される。あるいは、フィルタ６００を、モリブデン、チタン、タンタルまたはカーボン繊維で構成してもよい。または、フィルタ６００の基材の材料を、ステンレス鋼の焼結金属またはステンレス鋼の繊維から形成し、その基材の表面に、金属窒化物、金属酸化物、金属炭化物、モリブデン、タングステンまたはセラミックスをコーティングして、フィルタ６００を構成してもよい。

さらに、本実施例では、溶融した錫が接触するフィルタハウジングの表面やフィルタハウジングの基材の材料を、上述の実施例のように構成している。なお、フィルタハウジングの外側は加熱器３１２に覆われて加熱されている。従って、フィルタ６００内の錫が固体化することはない。

また、この実施例では、フィルタ６００をターゲット再生装置１８４からターゲット発生部１２０に至る配管３１１中に設置したが、この例に限定されない。例えば、図１３に示す実施例の場合は、ターゲット供給装置１３０とターゲット発生部１２０との間にフィルタ６００を設置してもよい。また、図２、図８、図１０、図１１の実施例においては、タンク部１２２とノズル部１２１との間にフィルタ６００を設置してもよい。

本実施例では、例えば、ターゲット発生部１２０、ターゲット回収装置１８０Ａ、ターゲット再生装置１８４、配管３１１、バルブ３１０、ターゲット物質供給装置１３０等のような、溶融状態の錫に接触する面を有する部分に、錫に対する耐侵食性を与える。

耐侵食性を与える方法としては、前記各実施例で述べたように、基材部の表面に一つまたは複数の保護層を形成する第１方法と、基材部全体を耐侵食性及び耐圧性及び耐熱性を有する材料から形成する第２方法とがある。

第１方法によれば、比較的低コストに、耐侵食性を与えることができる。しかし、第１方法では、狭い部分や細い箇所に保護層を形成するのが難しい場合がある。その場合には、第２方法を用いればよい。

このように構成される本実施例も第１実施例と同様の効果を奏する。さらに、本実施例では、未使用ターゲット２０３を回収し再生して、再利用するため、ターゲット物質を無駄なく利用できる。

なお、本発明は、上述した各実施例に限定されない。当業者であれば、本発明の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。例えば、上記各実施例を適宜組み合わせることができる。

１，１Ａ，１Ｂ：ＥＵＶ光源装置、１００：真空チャンバ、１０１：第１チャンバ、１０２：第２チャンバ、１１０：ドライバレーザ光源、１１１：集光レンズ、１１２：入射窓、１２０：ターゲット発生部、１２１，１２１Ａ，１２１Ｂ，１２１Ｃ：ノズル部、１２２，１２２Ａ，１２２Ｂ：タンク部、１２３：ガス流入口、１２４：加熱装置、１２５：振動発生部、１３０：ターゲット物質供給装置、１４０，１４１：磁場発生用コイル、１５０：ＥＵＶ集光ミラー、１５２：入射穴、１６０，１６１：隔壁用アパーチャ、１６２：ＩＦ用アパチャ、１７０：ゲートバルブ、１８０，１８０Ａ：ターゲット回収装置、１８１：開口板、１８２：捕集部、１８４：ターゲット再生装置、１８５：ドーム、１８６：吸入管、１８７：温度センサ、１８８：加熱装置、１９０：真空ポンプ、２００：ターゲット物質、２０１：ターゲット、２０２：ターゲットプラズマ、２０３：未使用ターゲット、３０１，５０１：アルゴンガスタンク、３０２，３０４，３０５，３０６，３１０，５０３，５０４：バルブ、３０３：排気ポンプ、３０７，５０２：真空ポンプ、３１１：配管、３１２：加熱部、４００，４０４：基材部、４０１，４０２，４０１Ａ，４０２Ａ，４０３：保護層、６００：フィルタ、１３０１：ターゲット供給装置本体、１３０２：供給管路。

Claims (7)

1. ターゲットにレーザ光を照射して極端紫外光を発生させる極端紫外光源装置であって、
   チャンバと、
   ターゲット物質から前記ターゲットを生成し、生成された前記ターゲットを前記チャンバ内に供給するターゲット発生部と、
   前記チャンバ内の前記ターゲットにレーザ光を照射することにより、前記極端紫外光を発生させるレーザ光源と、
   を備え、
   前記ターゲット発生部は、前記ターゲット物質に接触する所定の領域が、前記ターゲット物質について耐侵食性と耐腐食性を有し、
   前記所定の領域は、前記耐侵食性と前記耐腐食性に関する構成の異なる複数の領域を備えている、
   極端紫外光源装置。
2. ターゲットにレーザ光を照射して極端紫外光を発生させる極端紫外光源装置であって、
   チャンバと、
   ターゲット物質から前記ターゲットを生成し、生成された前記ターゲットを前記チャンバ内に供給するターゲット発生部と、
   前記チャンバ内の前記ターゲットにレーザ光を照射することにより、前記極端紫外光を発生させるレーザ光源と、
   を備え、
   前記ターゲット発生部は、前記ターゲット物質に接触する所定の領域が、前記ターゲット物質について耐侵食性と耐腐食性を有し、
   前記所定の領域は、前記ターゲット物質に接触する表面部が表面用所定材料から形成される第１領域と、前記表面部を含む基材部の全体が基材用所定材料から形成される第２領域とを備えている、
   極端紫外光源装置。
3. ターゲットにレーザ光を照射して極端紫外光を発生させる極端紫外光源装置であって、
   チャンバと、
   ターゲット物質から前記ターゲットを生成し、生成された前記ターゲットを前記チャンバ内に供給するターゲット発生部と、
   前記チャンバ内の前記ターゲットにレーザ光を照射することにより、前記極端紫外光を発生させるレーザ光源と、
   を備え、
   前記ターゲット発生部は、前記ターゲット物質に接触する所定の領域が、前記ターゲット物質について耐侵食性と耐腐食性を有し、
   前記所定の領域は、平坦な表面部に形成される領域と、凹凸を有する表面部に形成される領域とを備えている、
   極端紫外光源装置。
4. ターゲットにレーザ光を照射して極端紫外光を発生させる極端紫外光源装置であって、
   チャンバと、
   ターゲット物質から前記ターゲットを生成し、生成された前記ターゲットを前記チャンバ内に供給するターゲット発生部と、
   前記チャンバ内の前記ターゲットにレーザ光を照射することにより、前記極端紫外光を発生させるレーザ光源と、
   を備え、
   前記ターゲット発生部は、前記ターゲット物質に接触する所定の領域が、前記ターゲット物質について耐侵食性と耐腐食性を有し、
   前記所定の領域が比較的表面処理のし易い場所である場合、前記所定の領域を表面用所定材料でコーティングし、
   前記所定の領域が比較的表面処理のしにくい場所である場合、前記所定の領域を含む基材部を基材用所定材料から形成する、
   極端紫外光源装置。
5. ターゲットにレーザ光を照射して極端紫外光を発生させる極端紫外光源装置であって、
   チャンバと、
   ターゲット物質から前記ターゲットを生成し、生成された前記ターゲットを前記チャンバ内に供給するターゲット発生部と、
   前記チャンバ内の前記ターゲットにレーザ光を照射することにより、前記極端紫外光を発生させるレーザ光源と、
   を備え、
   前記ターゲット発生部は、前記ターゲット物質に接触する所定の領域が、前記ターゲット物質について耐侵食性と耐腐食性を有し、
   前記耐侵食性と前記耐腐食性を有するために、前記所定の領域の表面粗さは、前記所定の領域で発生するパーティクルの直径が１ミクロンメートル以下になるように設定され、
   前記所定の領域の表面粗さがノズル直径の１／１０以下になるように研磨されている、
   極端紫外光源装置。
6. ターゲットにレーザ光を照射して極端紫外光を発生させる極端紫外光源装置であって、
   チャンバと、
   ターゲット物質から前記ターゲットを生成し、生成された前記ターゲットを前記チャンバ内に供給するターゲット発生部と、
   前記チャンバ内の前記ターゲットにレーザ光を照射することにより、前記極端紫外光を発生させるレーザ光源と、
   を備え、
   前記ターゲット発生部は、前記ターゲット物質に接触する所定の領域が、前記ターゲット物質について耐侵食性と耐腐食性を有し、
   前記耐侵食性と前記耐腐食性を有するために、前記所定の領域の表面粗さは、前記所定の領域で発生するパーティクルの直径が１ミクロンメートル以下になるように設定され、
   前記所定の領域の表面粗さがノズル直径の１／１００以下になるように研磨されている、
   極端紫外光源装置。
7. 前記ターゲット発生部に前記ターゲット物質を供給するためのターゲット供給装置を設け、
   前記ターゲット供給装置の各面のうち溶融状態の前記ターゲット物質に接触する領域に、前記耐侵食性と前記耐腐食性を与える、請求項１〜６のいずれか一つに記載の極端紫外光源装置。

Images