JP2005197081A - Light source device and exposure device using it - Google Patents

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JP2005197081A JP2004002148A JP2004002148A JP2005197081A JP 2005197081 A JP2005197081 A JP 2005197081A JP 2004002148 A JP2004002148 A JP 2004002148A JP 2004002148 A JP2004002148 A JP 2004002148A JP 2005197081 A JP2005197081 A JP 2005197081A
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Masanari Nakano
真生 中野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light source device capable of stably supplying a target substance to a laser beam irradiation region by preventing a nozzle form clogged by a substance solidified as the target substance is cooled and by stabilizing the injecting direction of the target substance. <P>SOLUTION: This light source device is equipped with a target substance supply part 3, a cooling part 8 to liquefy the gaseous target substance by cooling it, a nozzle 9 to inject the liquefied target substance, a laser part 1 to generate plasma by irradiating a laser beam to the target substance injected from the nozzle, a condensing optical system 10, a purge gas supply part 17 to once supply a purge gas having a freezing point lower than the boiling point of the target substance to a vacuum chamber in advance of the supply of the target, and a control part 24 to control the cooling part so that the temperature of the target substance liquefied by the cooling part becomes higher than the freezing point of the purge gas. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、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（ＥＵＶ：extreme ultra violet）光を発生する光源装置に関する。さらに、本発明は、そのような光源装置を用いた露光装置に関する。   The present invention relates to a light source device that generates extreme ultra violet (EUV) light by irradiating a target with a laser beam. Furthermore, the present invention relates to an exposure apparatus using such a light source device.

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。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（cataoptric system）とを組み合わせた露光装置の開発が期待されている。   With the miniaturization of semiconductor processes, the miniaturization of optical lithography is rapidly progressing, and in the next generation, fine processing of 100 to 70 nm and further fine processing of 50 nm or less are required. For example, in order to meet the demand for fine processing of 50 nm or less, development of an exposure apparatus that combines an EUV light source with a wavelength of about 13 nm and a reduced projection reflection optical system (cataoptric system) is expected.

ＥＵＶ光源としては、レーザビームをターゲットに照射することによって生成するプラズマを用いたＬＰＰ（laser produced plasma）光源と、放電によって生成す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、ターゲット材料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、２πsterad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。   As the EUV light source, an LPP (laser produced plasma) light source using plasma generated by irradiating a target with a laser beam, a DPP (discharge produced plasma) light source using plasma generated by discharge, and orbital radiation light There are three types of SR (synchrotron radiation) light sources used. Among these, since the LPP light source can considerably increase the plasma density, extremely high brightness close to that of black body radiation can be obtained, and light emission only in a necessary wavelength band is possible by selecting a target material, which is almost isotropic. Because it is a point light source with a typical angular distribution, there is no structure such as an electrode around the light source, and it is possible to secure a very large collection solid angle of 2πsterad. It is considered to be a powerful light source for required EUV lithography.

ＬＰＰ光源において、プラズマを発生させるためにレーザビームが照射されるターゲットとして固体材料を用いると、レーザビーム照射領域がプラズマ化するときにレーザビームの照射により発生する熱がレーザビーム照射領域の周辺に伝わり、その周辺において固体材料が溶融する。溶融した固体材料は、直径数μｍ以上の粒子塊（デブリ）となって多量に放出され、集光ミラー（具体的にはミラーコーティング）にダメージを与え、その反射率を低下させる。一方、ターゲットとして気体を用いると、駆動用レーザに供給するパワーからＥＵＶ光のパワーへの変換効率は低下するものの、放出されるデブリが少なくなる。   In a LPP light source, when a solid material is used as a target irradiated with a laser beam to generate plasma, heat generated by laser beam irradiation is generated around the laser beam irradiation region when the laser beam irradiation region is turned into plasma. The solid material melts in the vicinity. The molten solid material is released in a large amount as a particle lump (debris) having a diameter of several μm or more, damages the condensing mirror (specifically, mirror coating), and decreases its reflectance. On the other hand, when gas is used as the target, the efficiency of conversion from the power supplied to the driving laser to the power of the EUV light is reduced, but less debris is emitted.

図１１に、従来の光源装置の構成を示す。真空チャンバ１１０内において、ノズル１０１からターゲットとなる物質を下方に噴射させる。一方、駆動用レーザ１０２から発生したレーザ光を、ウインド１１１を介して真空チャンバ内に透過し、集光レンズ１０３により収束させる。このようにして形成された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１０４を発生させる。プラズマ１０４から放出されたＥＵＶ光は、集光ミラー１０５により集光され、光束（例えば平行光）１０６となってデブリシールド１０７を通過した後、露光機へ伝送される。   FIG. 11 shows a configuration of a conventional light source device. In the vacuum chamber 110, a target substance is jetted downward from the nozzle 101. On the other hand, laser light generated from the driving laser 102 is transmitted through the window 111 into the vacuum chamber and converged by the condenser lens 103. The plasma 104 is generated by irradiating the target with the laser beam thus formed. The EUV light emitted from the plasma 104 is collected by the condensing mirror 105, becomes a light beam (for example, parallel light) 106, passes through the debris shield 107, and is transmitted to the exposure machine.

ここで、放出するデブリを少なくするためにキセノン等の希ガスをターゲット物質として用いる場合には、ターゲット供給装置１０８から供給される希ガスを、液化室１０９を介してノズル１０１に供給する。希ガスは、液化室１０９において、パルスチューブ等を用いた冷却装置によって冷却されて液化される。その結果、ノズル１０１から液化した希ガスが噴射され、液化した希ガスにレーザビームを照射することにより、駆動用レーザ１０２に供給するパワーからＥＵＶのパワーへの変換効率を向上させることが可能である。   Here, when a rare gas such as xenon is used as a target material in order to reduce debris to be released, the rare gas supplied from the target supply device 108 is supplied to the nozzle 101 via the liquefaction chamber 109. The rare gas is cooled and liquefied in the liquefaction chamber 109 by a cooling device using a pulse tube or the like. As a result, the liquefied rare gas is ejected from the nozzle 101 and the liquefied rare gas is irradiated with a laser beam, whereby the conversion efficiency from the power supplied to the driving laser 102 to the EUV power can be improved. is there.

通常、ノズル１０１としては、内径数μｍ〜数百μｍの細管が使用される。真空チャンバ１１０内を真空引きすることにより大気成分や水分を除去した後、ターゲット物質である希ガスが、ターゲット供給装置１０８から供給され、液化室１０９において冷却されて液化する。この時、ノズル１０１の周辺や表面積の大きい液化室１０９内等に大気成分や水分等が残留し、それらの残留物質の凝固点がターゲット物質の冷却温度以上である場合には、液化したターゲット物質の中で残留物質の固化が生じ、この固化物質がノズル１０１内で目詰まりを起こすことによって、ターゲット物質の噴射方向が不安定になったり、噴射方向が安定している場合においても、所望の噴射方向とは異なる方向へ噴射してしまうという問題がある。また、噴射されるターゲット物質によって形成される柱（連続流）の直径が小さくなったり、噴射速度が低下したり、ターゲット物質を噴射することができなくなるという問題がある。   Normally, a thin tube having an inner diameter of several μm to several hundred μm is used as the nozzle 101. After removing atmospheric components and moisture by evacuating the inside of the vacuum chamber 110, a rare gas as a target material is supplied from the target supply device 108 and cooled in the liquefaction chamber 109 to be liquefied. At this time, if atmospheric components, moisture, etc. remain around the nozzle 101 or in the liquefaction chamber 109 having a large surface area, and the freezing point of those residual materials is equal to or higher than the cooling temperature of the target material, the liquefied target material In the case where the solidification of the residual material occurs and the solidified material clogs in the nozzle 101, the target material injection direction becomes unstable or the target injection direction is stable. There is a problem of spraying in a direction different from the direction. In addition, there is a problem that the diameter of a column (continuous flow) formed by the target material to be injected is reduced, the injection speed is reduced, and the target material cannot be injected.

関連する技術として、下記の特許文献１には、使用されるミラーの反射率が１００％よりもかなり小さく、また、発生したＥＵＶ放射を少しずつしか基板に照射できないという問題を取り除く方法が開示されている。この特許文献１によれば、媒体（ターゲット）の移送方向と平行な真空中を通過する粘性の希ガス流の中に媒体を置くことにより、プラズマにはならない媒体の過剰部分と、生成されたプラズマからの粒子（デブリ）とを希ガス流によって取り込み、放射源の真空ポンプに移送することができる。   As a related technique, the following Patent Document 1 discloses a method for eliminating the problem that the reflectivity of a mirror used is considerably smaller than 100% and that the generated EUV radiation can be irradiated to the substrate little by little. ing. According to this Patent Document 1, by placing the medium in a viscous noble gas stream passing through a vacuum parallel to the direction of transport of the medium (target), an excess portion of the medium that does not become plasma is generated. Particles (debris) from the plasma can be captured by a noble gas stream and transferred to a vacuum pump in the radiation source.

即ち、照明システムと投影システムのミラーが備えられている装置の他の空間にプラズマにはならない媒体の過剰部分等が入り込むことを防止することによって、ミラーの反射率低下を防止することが可能となり、また、真空又は放射源空間が極短波放射に対して十分にトランスパレントになるので、発生したＥＵＶ放射をより強く基板に照射することができる。しかしながら、媒体の冷却に伴って固化する物質によるノズル内の目詰まりについては述べられていない。
特表２００３−５１８７３０号公報（第９，１０頁、図４） In other words, it is possible to prevent a decrease in the reflectivity of the mirror by preventing an excessive portion of the medium that does not become plasma from entering the other space of the apparatus equipped with the mirror of the illumination system and the projection system. Also, since the vacuum or radiation source space is sufficiently transparent to ultra-short wave radiation, the generated EUV radiation can be more strongly irradiated onto the substrate. However, there is no mention of clogging in the nozzle due to a substance that solidifies as the medium cools.
JP-T-2003-518730 (9th, 10th page, FIG. 4)

そこで、上記の点に鑑み、本発明は、ターゲット物質の冷却に伴って固化する物質によるノズルの目詰まりを防止し、ターゲット物質の噴射方向を安定させて、ターゲット物質をレーザビーム照射領域に安定的に供給することが可能な光源装置を提供することを目的とする。また、本発明は、そのような光源装置を用いることにより、微細な光リソグラフィを実現することができる露光装置を提供することを目的とする。   Therefore, in view of the above points, the present invention prevents the nozzle from being clogged by a material that solidifies as the target material is cooled, stabilizes the injection direction of the target material, and stabilizes the target material in the laser beam irradiation region. An object of the present invention is to provide a light source device that can be supplied automatically. It is another object of the present invention to provide an exposure apparatus that can realize fine photolithography by using such a light source device.

上記課題を解決するため、本発明の第１の観点に係る光源装置は、真空チャンバ内において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する光源装置であって、ターゲットとなるターゲット物質を気体で供給するターゲット物質供給部と、ターゲット物質供給部から供給されるターゲット物質を冷却して液化する冷却部と、冷却部によって液化されたターゲット物質を噴射するノズルと、ノズルから噴射されたターゲット物質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、ターゲット物質供給部から冷却部にターゲット物質が供給されるのに先立って、ターゲット物質の沸点よりも低い凝固点を有するパージガスを真空チャンバ内やターゲット供給ライン内等に一旦供給するパージガス供給部と、冷却部によって液化されたターゲット物質の温度がパージガスの凝固点よりも高くなるように冷却部を制御する制御部とを具備する。   In order to solve the above-mentioned problems, a light source device according to a first aspect of the present invention is a light source device that generates extreme ultraviolet light by irradiating a target with a laser beam in a vacuum chamber, and is a target material serving as a target The target material supply unit that supplies the target material by gas, the cooling unit that cools and liquefies the target material supplied from the target material supply unit, the nozzle that ejects the target material liquefied by the cooling unit, and the nozzle that is injected A laser unit that generates plasma by irradiating a target material with a laser beam, a condensing optical system that collects and emits extreme ultraviolet light emitted from the plasma, and a target material is supplied from the target material supply unit to the cooling unit. Prior to being supplied, a purge gas having a freezing point lower than the boiling point of the target material is removed from the vacuum chamber. And once supplies purge gas supply unit to the Nba in and target supply line in such a temperature of the target material that is liquefied by the cooling unit and a control unit for controlling the cooling unit to be higher than the freezing point of the purge gas.

また、本発明の第２の観点に係る光源装置は、真空チャンバ内において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する光源装置であって、ターゲットとなるターゲット物質を気体で供給するターゲット物質供給部と、ターゲット物質供給部から供給されるターゲット物質を冷却して液化する冷却部と、冷却部によって液化されたターゲット物質を噴射するノズルと、ノズルから噴射されたターゲット物質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、ターゲット物質供給部から冷却部にターゲット物質が供給されるのに先立って、ターゲット物質の凝固点よりも低い凝固点を有するパージガスを真空チャンバ内やターゲット供給ライン内等に一旦供給するパージガス供給部とを具備する。   A light source device according to a second aspect of the present invention is a light source device that generates extreme ultraviolet light by irradiating a target with a laser beam in a vacuum chamber, and supplies a target material as a target in a gas state. A target material supply unit; a cooling unit for cooling and liquefying the target material supplied from the target material supply unit; a nozzle for injecting the target material liquefied by the cooling unit; and a laser beam on the target material injected from the nozzle The target material is supplied from the target material supply unit to the cooling unit, a laser unit that generates plasma by irradiating the laser, a condensing optical system that collects and emits extreme ultraviolet light emitted from the plasma, and Prior to this, purge gas having a freezing point lower than the freezing point of the target material is introduced into the vacuum chamber or the target. Once and a supplying purge gas supply unit into the preparative supply line or the like.

ここで、パージガス供給部が、ターゲット物質供給部から冷却部にターゲット物質が供給されるのに先立って、パージガスをパージガス供給ラインを介して真空チャンバ内に一旦供給するようにしても良い。   Here, the purge gas supply unit may temporarily supply the purge gas into the vacuum chamber via the purge gas supply line before the target material is supplied from the target material supply unit to the cooling unit.

さらに、ターゲット物質供給部が、複数の異なるターゲット物質をそれぞれ貯蔵する複数のターゲット物質貯蔵部を有すると共に、パージガス供給部が、複数の異なるパージガスをそれぞれ貯蔵する複数のパージガス貯蔵部を有しており、複数のパージガスの内で最も高い凝固点を有するパージガスが、複数のターゲット物質の内で最も高い凝固点を有するターゲット物質の凝固点よりも低い凝固点を有し、複数のパージガスの内で最も低い凝固点を有するパージガスが、複数のターゲット物質の内で最も低い凝固点を有するターゲット物質の凝固点よりも低い凝固点を有するようにしても良い。   Further, the target material supply unit has a plurality of target material storage units for storing a plurality of different target materials, respectively, and the purge gas supply unit has a plurality of purge gas storage units for storing a plurality of different purge gases, respectively. The purge gas having the highest freezing point among the plurality of purge gases has a freezing point lower than that of the target material having the highest freezing point among the plurality of target materials, and has the lowest freezing point among the plurality of purge gases. The purge gas may have a freezing point lower than the freezing point of the target material having the lowest freezing point among the plurality of target materials.

以上において、ターゲット物質供給部が、ターゲット物質としてキセノンガスを供給し、パージガス供給部が、パージガスとして窒素ガスを供給するようにしても良い。
また、本発明に係る露光装置は、上記のいずれかの光源装置と、光源装置によって発生された極端紫外光を複数のミラーを用いてマスクに集光する照明光学系と、マスクから反射された極端紫外光を用いて対象物を露光させる投影光学系とを具備する。 In the above, the target material supply unit may supply xenon gas as the target material, and the purge gas supply unit may supply nitrogen gas as the purge gas.
Further, an exposure apparatus according to the present invention is reflected from one of the light source devices described above, an illumination optical system that focuses the extreme ultraviolet light generated by the light source device on a mask using a plurality of mirrors, and the mask. A projection optical system that exposes an object using extreme ultraviolet light.

本発明によれば、ターゲット物質の供給に先立って、ターゲット物質の融点若しくは凝固点よりも低い凝固点を有するパージガスを用いて真空チャンバ内やターゲット供給ライン内等を一旦パージすることにより、ノズルの目詰まりを防止し、ターゲットの噴射方向を安定させて、ターゲットをレーザビーム照射領域に安定的に供給することが可能な光源装置を提供することができる。また、そのような光源装置を用いることにより、微細な光リソグラフィを実現することができる露光装置を提供することができる。   According to the present invention, prior to the supply of the target material, the nozzle is clogged by once purging the interior of the vacuum chamber, the target supply line, etc. using a purge gas having a freezing point lower than the melting point or freezing point of the target material. It is possible to provide a light source device capable of preventing the above and stabilizing the target injection direction and stably supplying the target to the laser beam irradiation region. In addition, by using such a light source device, an exposure apparatus capable of realizing fine photolithography can be provided.

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に、本発明の第１の実施形態に係る光源装置の構成を示す。この光源装置は、レーザ部として、レーザビームを発生するＹＡＧレーザ等の駆動用レーザ１と、駆動用レーザ１が発生するレーザビームを集光する照射光学系とを含んでいる。本実施形態においては、この照射光学系が、集光レンズ２によって構成されている。集光レンズ２としては、平凸レンズやシリンドリカルレンズ、又は、それらレンズの組み合わせが使用される。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same constituent elements are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
FIG. 1 shows a configuration of a light source device according to the first embodiment of the present invention. This light source device includes, as a laser unit, a driving laser 1 such as a YAG laser that generates a laser beam, and an irradiation optical system that condenses the laser beam generated by the driving laser 1. In the present embodiment, this irradiation optical system is constituted by the condenser lens 2. As the condenser lens 2, a plano-convex lens, a cylindrical lens, or a combination of these lenses is used.

また、光源装置は、ターゲット物質を気体として供給するターゲットガス供給部として、ターゲットガスを高圧状態で貯蔵するターゲットガス用ボンベ３と、ターゲットガス用ボンベ３からターゲット供給ライン４Ａに流入したターゲットガスを減圧してターゲット供給ライン４Ｂに流出させるターゲットガス用レギュレータ５と、ターゲット供給ライン４Ｂに流出されたターゲットガスの流量を制御し、ターゲット供給ライン４Ｃに流出させるためのバルブ６と、ターゲット供給ライン４Ｃにおけるターゲットガスの流量を計測する流量計７とを含み、さらに、ターゲット供給ライン４Ｃ等を介して供給されるターゲットガスを冷却することにより液化する冷却用熱交換器８と、冷却用熱交換器８によって液化されたターゲット物質を噴射するためのノズル９とを含んでいる。レーザ部が、ノズル９から噴射される液化されたターゲット物質に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。   In addition, the light source device serves as a target gas supply unit that supplies the target material as gas, and a target gas cylinder 3 that stores the target gas in a high-pressure state, and a target gas that flows from the target gas cylinder 3 into the target supply line 4A. A target gas regulator 5 for reducing the pressure to flow out to the target supply line 4B, a valve 6 for controlling the flow rate of the target gas flowed to the target supply line 4B and flowing it to the target supply line 4C, and the target supply line 4C And a cooling heat exchanger 8 for liquefying the target gas supplied via the target supply line 4C and the like, and a cooling heat exchanger 8 target material liquefied And a order of the nozzle 9. The laser unit generates plasma by irradiating the liquefied target material ejected from the nozzle 9 with a laser beam.

さらに、光源装置は、プラズマから放出される極端紫外（ＥＵＶ：extreme ultra violet）光を集光して出射する集光光学系を構成する集光ミラー１０と、レーザビーム照射領域の周辺から放出される直径数μｍ以上の粒子塊（デブリ）を取り除いてＥＵＶ光のみを通過させるデブリシールド１１とを含んでいる。集光ミラー１０としては、放物面鏡、球面鏡、回転楕円体形状の凹面鏡、又は、複数の曲率を有する球面鏡を使用することができる。   Further, the light source device is emitted from the condensing mirror 10 that constitutes a condensing optical system that condenses and emits extreme ultra violet (EUV) light emitted from the plasma, and the vicinity of the laser beam irradiation region. And a debris shield 11 that removes a particle lump (debris) having a diameter of several μm or more and allows only EUV light to pass therethrough. As the condensing mirror 10, a parabolic mirror, a spherical mirror, a spheroid concave mirror, or a spherical mirror having a plurality of curvatures can be used.

集光レンズ２、冷却用熱交換器８、ノズル９、集光ミラー１０、及び、デブリシールド１１は、真空チャンバ１２内に配置されており、さらに、真空チャンバ１２には、駆動用レーザ１が発生するレーザビームをチャンバ内に透過するウインド３２と、真空チャンバ１２内の圧力を計測する圧力計１３と、真空チャンバ１２内のガスを排気する排気ライン１４Ａとが取り付けられている。真空チャンバ１２内のガスは、排気ライン１４Ａ、１４Ｂ及びバルブ１５を介して真空ポンプ１６によって吸引され、真空ポンプ１６によって吸引されたガスは、排気ライン１４Ｃを介して大気中に放出されたり、回収ラインに排気されたりする。   The condenser lens 2, the cooling heat exchanger 8, the nozzle 9, the condenser mirror 10, and the debris shield 11 are disposed in the vacuum chamber 12, and further, the driving laser 1 is disposed in the vacuum chamber 12. A window 32 that transmits the generated laser beam into the chamber, a pressure gauge 13 that measures the pressure in the vacuum chamber 12, and an exhaust line 14A that exhausts the gas in the vacuum chamber 12 are attached. The gas in the vacuum chamber 12 is sucked by the vacuum pump 16 through the exhaust lines 14A and 14B and the valve 15, and the gas sucked by the vacuum pump 16 is discharged into the atmosphere through the exhaust line 14C or collected. Or exhausted to the line.

また、光源装置は、真空チャンバ１２、ノズル９、及び、ターゲット供給ライン４Ｃの各内部に存在する大気成分や水分を除去するためのパージガスを供給するパージガス供給部として、パージガスを高圧状態で貯蔵するパージガス用ボンベ１７と、パージガス用ボンベ１７からパージガス供給ライン１８Ａに流入したパージガスを減圧してパージガス供給ライン１８Ｂに流出させるパージガス用レギュレータ１９と、パージガス供給ライン１８Ｂに流出されたパージガスの流量を制御し、パージガス供給ライン１８Ｃに流出させるためのバルブ２０と、パージガス供給ライン１８Ｃ内におけるパージガスの流量を計測する流量計２１と、ターゲット供給ライン４Ｃとパージガス供給ライン１８Ｃとをバルブ２３を介して配管するバイパスライン２２とを含んでいる。   Further, the light source device stores the purge gas in a high pressure state as a purge gas supply unit that supplies a purge gas for removing atmospheric components and moisture present in each of the vacuum chamber 12, the nozzle 9, and the target supply line 4C. The purge gas cylinder 17, the purge gas regulator 19 that depressurizes the purge gas flowing into the purge gas supply line 18 A from the purge gas cylinder 17 and flows out to the purge gas supply line 18 B, and the flow rate of the purge gas that flows out to the purge gas supply line 18 B are controlled. A bypass 20 in which a valve 20 for flowing out to the purge gas supply line 18C, a flow meter 21 for measuring the flow rate of the purge gas in the purge gas supply line 18C, and the target supply line 4C and the purge gas supply line 18C are connected via the valve 23. And a down 22.

さらに、光源装置は、冷却用熱交換器８に冷却用ガスを供給する冷却用ガス供給部３３と、冷却用熱交換器８によって液化されたターゲット物質の温度を計測する温度計測部３４と、温度計測部３４によって計測された温度に基づいて冷却用ガスの流量を制御すると共に他の各部を制御する制御部２４とを含んでいる。   Furthermore, the light source device includes a cooling gas supply unit 33 that supplies a cooling gas to the cooling heat exchanger 8, a temperature measurement unit 34 that measures the temperature of the target material liquefied by the cooling heat exchanger 8, A control unit 24 that controls the flow rate of the cooling gas based on the temperature measured by the temperature measurement unit 34 and controls other units.

制御部２４は、流量計７によって計測されたターゲットガスの流量、流量計２１によって計測されたパージガスの流量、及び、圧力計１３によって計測された真空チャンバ１２内の圧力に基づいて、バルブ６、１５、２０、２３、及び、ポンプ１６をそれぞれ制御する。メンテナンス等のために真空チャンバを開放した後や、光源装置が長い期間使用されていなかった場合には、制御部２４が、ターゲットガス供給部から冷却用熱交換器８にターゲットガスが供給されるのに先立って、パージガスを真空チャンバ１２内に一旦供給するように、バルブ６、２０及び２３をそれぞれ制御している。   Based on the flow rate of the target gas measured by the flow meter 7, the flow rate of the purge gas measured by the flow meter 21, and the pressure in the vacuum chamber 12 measured by the pressure gauge 13, the control unit 24 15, 20, 23 and the pump 16 are controlled. After the vacuum chamber is opened for maintenance or when the light source device has not been used for a long period of time, the control unit 24 supplies the target gas to the cooling heat exchanger 8 from the target gas supply unit. Prior to this, the valves 6, 20 and 23 are controlled so as to temporarily supply the purge gas into the vacuum chamber 12.

ノズル９から噴射されるターゲット物質としては、冷却することによって液体となる物質を使用する。具体的には、常温（２０℃）でガス状態である物質が該当し、例えば、キセノン（Ｘｅ）、アルゴン（Ａｒ）、又は、クリプトン（Ｋｒ）を用いることができる。   As the target material ejected from the nozzle 9, a material that becomes liquid when cooled is used. Specifically, a substance in a gas state at normal temperature (20 ° C.) corresponds to, for example, xenon (Xe), argon (Ar), or krypton (Kr) can be used.

本実施形態においては、ターゲット物質としてキセノン（Ｘｅ）を用いている。その場合に、発生するＥＵＶ光は、約１０ｎｍ〜約１５ｎｍの波長を有する。バルブ６から圧力が印加されているキセノンガスを流出することにより、ノズル９の開口部から、例えば下方に向けて、冷却用熱交換器８によって液化されたキセノンを噴射する。ノズル９は、単一の円形若しくはスリット状の開口を有するか、又は、直線上に配列された複数の開口を有する。噴出した液体キセノンは、それぞれの開口形状に応じて垂直に流動し、液体キセノンの柱（連続流）又はドロップレットを形成することになる。   In the present embodiment, xenon (Xe) is used as the target material. In that case, the generated EUV light has a wavelength of about 10 nm to about 15 nm. By flowing out the xenon gas to which pressure is applied from the valve 6, xenon liquefied by the cooling heat exchanger 8 is injected from the opening of the nozzle 9, for example, downward. The nozzle 9 has a single circular or slit-like opening, or has a plurality of openings arranged in a straight line. The ejected liquid xenon flows vertically according to each opening shape, and forms liquid xenon columns (continuous flow) or droplets.

駆動用レーザ１から発生されたレーザビームは、集光レンズ２により集光され、実質的にライン状の断面形状を有するレーザビームとなって、集光ミラー１０に形成された穴を通過して、液体キセノンの柱又はドロップレットに向けて照射される。レーザビームが液体キセノンに照射される位置において、数ｍｍ〜数ｃｍの長さを有する葉巻状のプラズマ２５が発生する。ノズル９が単一の円形開口を有する場合は、駆動用レーザ１から発生されたレーザビームは、集光レンズ２により集光され、実質的に略円形の断面形状を有するレーザビームとなって、集光ミラー１０に形成された穴を通過して、液体キセノンの柱又はドロップレットに向けて照射される。レーザビームが液体キセノンに照射される位置において、数十〜数百μｍの半径を有する略球状プラズマ２５が発生する。   The laser beam generated from the driving laser 1 is condensed by the condensing lens 2 and becomes a laser beam having a substantially line-shaped cross-sectional shape, and passes through a hole formed in the condensing mirror 10. Irradiation toward liquid xenon pillars or droplets. A cigar-shaped plasma 25 having a length of several mm to several cm is generated at a position where the laser beam is irradiated onto the liquid xenon. When the nozzle 9 has a single circular aperture, the laser beam generated from the driving laser 1 is condensed by the condenser lens 2 and becomes a laser beam having a substantially circular cross-sectional shape, The light passes through a hole formed in the collector mirror 10 and is irradiated toward a column or droplet of liquid xenon. A substantially spherical plasma 25 having a radius of several tens to several hundreds of μm is generated at a position where the laser beam is irradiated to the liquid xenon.

プラズマ２５から放出されたＥＵＶ光は、集光光学系を構成する集光ミラー１０によって集光され、光束（例えば平行光）２６となり、露光機に供給される。集光光学系の光軸は、プラズマ２５が葉巻状である場合には、プラズマ２５の長手軸と一致させることが望ましく、プラズマ２５が略球状である場合には、プラズマ２５の略中心と一致させることが望ましい。集光ミラー１０の内面（集光鏡）のミラーコーティングとしては、波長１３ｎｍのＥＵＶ光を発生する場合にはＭｏ／Ｓｉ又はＭｏ／Ｓｒを用い、波長１１ｎｍのＥＵＶ光を発生する場合にはＭｏ／Ｂｅ又はＭｏ／Ｓｒを用いると、集光効率を向上させることができる。   The EUV light emitted from the plasma 25 is condensed by the condensing mirror 10 constituting the condensing optical system, becomes a light beam (for example, parallel light) 26, and is supplied to the exposure machine. The optical axis of the condensing optical system is preferably coincident with the longitudinal axis of the plasma 25 when the plasma 25 is cigar-shaped, and coincides with the approximate center of the plasma 25 when the plasma 25 is substantially spherical. It is desirable to make it. As mirror coating of the inner surface (collecting mirror) of the collecting mirror 10, Mo / Si or Mo / Sr is used when generating EUV light with a wavelength of 13 nm, and Mo is used when generating EUV light with a wavelength of 11 nm. When / Be or Mo / Sr is used, the light collection efficiency can be improved.

また、本実施形態においては、冷却用熱交換器８によってターゲット物質を冷却することにより、ターゲット物質を気体状態から液体状態に変化させるので、ノズル９及び真空チャンバ１２内をパージするパージガスとして、ターゲット物質であるキセノンの凝固点よりも低い凝固点を有する窒素（Ｎ２）を用いている。これにより、キセノンが液体状態になる温度まで冷却されても、ノズル９内に残留したパージガス（窒素ガス）が固化することはなく、ノズル９の目詰まりを防ぐことができる。 Further, in the present embodiment, the target material is changed from the gas state to the liquid state by cooling the target material by the cooling heat exchanger 8, so that the target gas is purged in the nozzle 9 and the vacuum chamber 12. Nitrogen (N 2 ) having a freezing point lower than that of the substance xenon is used. Thus, even if the xenon is cooled to a temperature at which it is in a liquid state, the purge gas (nitrogen gas) remaining in the nozzle 9 is not solidified, and the nozzle 9 can be prevented from being clogged.

なお、パージガスの凝固点がターゲット物質の凝固点より高い場合においても、パージガスの凝固点がターゲット物質の液化温度（融点）よりも低ければ、そのパージガスを用いることができる。その場合には、ターゲット物質の温度を、融点よりも低く、かつ、パージガスの凝固点よりも高い範囲内となるように、制御部２４が冷却用ガス供給部３３を制御すれば良い。   Even when the freezing point of the purge gas is higher than the freezing point of the target material, the purge gas can be used if the freezing point of the purge gas is lower than the liquefaction temperature (melting point) of the target material. In that case, the control unit 24 may control the cooling gas supply unit 33 so that the temperature of the target material is lower than the melting point and higher than the freezing point of the purge gas.

次に、図１〜図７を参照しながら、本実施形態に係る光源装置を用いてＥＵＶ光を発生させるまでの動作について説明する。図２は、本実施形態に係る光源装置を用いてＥＵＶ光を発生させるまでの動作を示すフローチャートである。また、図３〜図７は、各動作後における真空チャンバ１２内等の状態を示している。なお、ターゲット、パージガス、及び、大気の状態を説明するために、一部を省略し、各ラインを太く示している。   Next, an operation until EUV light is generated using the light source device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a flowchart showing an operation until EUV light is generated using the light source device according to the present embodiment. 3 to 7 show a state in the vacuum chamber 12 and the like after each operation. In order to describe the target, purge gas, and atmospheric conditions, some of the lines are omitted and the lines are shown thick.

図３は、メンテナンス等のために真空チャンバを開放した直後の状態を示している。なお、真空チャンバ１２を開放する場合には、バルブ６及び２０を閉めておく。従って、図３に示すように、ターゲット供給ライン４Ａ及び４Ｂの内部にはターゲットガスが充満しており、パージガス供給ライン１８Ａ及び１８Ｂの内部にはパージガスが充満しており、その他の空間は大気が充満している。   FIG. 3 shows a state immediately after the vacuum chamber is opened for maintenance or the like. When the vacuum chamber 12 is opened, the valves 6 and 20 are closed. Therefore, as shown in FIG. 3, the target supply lines 4A and 4B are filled with the target gas, the purge gas supply lines 18A and 18B are filled with the purge gas, and the other spaces are filled with the atmosphere. It is full.

まず、図２のステップＳ１において、メンテナンス等によって水分や微粒子等を含む大気が充満している真空チャンバ１２、ノズル９、ターゲット供給ライン４Ｃ、排気ライン１４Ａ及び１４Ｂ、パージガス供給ライン１８Ｃ、及び、バイパスライン２２の各内部を真空置換する。真空置換においては、バルブ６及び２０を閉めた状態に保ち、バルブ１５及び２３を開けて、ポンプ１６を起動させる。ここで、バルブ１５又は２３を開けるよりも前にポンプ１６を起動しても良い。これにより、真空チャンバ１２の内部等が真空置換される。   First, in step S1 of FIG. 2, the vacuum chamber 12, the nozzle 9, the target supply line 4C, the exhaust lines 14A and 14B, the purge gas supply line 18C, and the bypass filled with the atmosphere containing moisture, fine particles, and the like due to maintenance or the like. Each line 22 is vacuum-replaced. In the vacuum replacement, the valves 6 and 20 are kept closed, the valves 15 and 23 are opened, and the pump 16 is started. Here, the pump 16 may be started before the valve 15 or 23 is opened. Thereby, the inside of the vacuum chamber 12 etc. is vacuum-replaced.

図４は、図１に示す真空チャンバの内部を真空置換した状態を示す図である。図４に示すように、真空チャンバ１２の内部を真空置換した場合においても、ノズル９の内径が数μｍ〜数百μｍと非常に細いので、ノズル９の内部に大気が残留してしまう。なお、ノズル９の内径が非常に細いので、ノズル９を介してターゲット供給ライン４Ｃの内部を真空置換することは困難であり、バルブ２３を開けることにより、ターゲット供給ライン４Ｃの内部の真空置換を速やかに行っている。   FIG. 4 is a diagram showing a state where the inside of the vacuum chamber shown in FIG. As shown in FIG. 4, even when the inside of the vacuum chamber 12 is vacuum-replaced, the inner diameter of the nozzle 9 is very thin, from several μm to several hundred μm, so that the atmosphere remains inside the nozzle 9. Since the inner diameter of the nozzle 9 is very thin, it is difficult to perform vacuum substitution inside the target supply line 4C through the nozzle 9, and by opening the valve 23, vacuum substitution inside the target supply line 4C is performed. We go quickly.

次に、ステップＳ２において、真空チャンバ１２の内部等の大気をパージするために、真空チャンバ１２内やターゲット供給ライン内等をパージガス置換する。図５は、真空チャンバの内部等をパージガス置換した状態を示す図である。パージガス置換においては、バルブ６を閉めた状態に保ち、バルブ２３を開けた状態に保ち、バルブ１５を閉めた後にバルブ２０を開ける。従って、図５に示すように、ターゲット供給ライン４Ａ及び４Ｂの内部にはターゲットガスが充満しており、その他の空間にはパージガスが流入している。さらに、ノズル９の内部に残留していた大気は、パージガスによってパージされ、真空チャンバ１２の内部に押し出される。なお、バルブ１５を閉めた後であれば、ポンプ１６を停止しても良い。   Next, in step S2, purge gas replacement is performed in the vacuum chamber 12 and the target supply line in order to purge the atmosphere in the vacuum chamber 12 and the like. FIG. 5 is a diagram showing a state in which the inside of the vacuum chamber and the like are purged. In purge gas replacement, the valve 6 is kept closed, the valve 23 is kept open, the valve 15 is closed, and then the valve 20 is opened. Accordingly, as shown in FIG. 5, the target supply lines 4A and 4B are filled with the target gas, and the purge gas flows into the other spaces. Further, the atmosphere remaining inside the nozzle 9 is purged by the purge gas and pushed out into the vacuum chamber 12. Note that the pump 16 may be stopped after the valve 15 is closed.

パージガスの導入量は、圧力計１３によって真空チャンバ１２の内部の圧力を計測することにより決定している。ノズル９の内径が数μｍ〜数百μｍと非常に細いので、ステップＳ１における真空置換と同様に、ノズル９を介してターゲット供給ライン４Ｃの内部をパージガス置換することは困難なので、バルブ２３を開けることにより、ターゲット供給ライン４Ｃの内部のパージガス置換を速やかに行っている。   The amount of purge gas introduced is determined by measuring the pressure inside the vacuum chamber 12 with the pressure gauge 13. Since the inner diameter of the nozzle 9 is very thin, such as several μm to several hundred μm, it is difficult to replace the inside of the target supply line 4C with the purge gas via the nozzle 9 as in the case of the vacuum replacement in Step S1, so the valve 23 is opened. Thus, purge gas replacement inside the target supply line 4C is promptly performed.

さらに、ステップＳ３において、真空チャンバ１２、ノズル９、ターゲット供給ライン４Ｃ、排気ライン１４Ａ及び１４Ｂ、パージガス供給ライン１８Ｃ、及び、バイパスライン２２の各内部を再び真空置換する。ここで、パージガス置換後の真空置換においては、バルブ６を閉めた状態に保ち、バルブ２０を閉めた後にバルブ１５を開ける。なお、ステップＳ２において、ポンプ１６を停止させる場合には、バルブ１５を開ける前にポンプ１６を起動する。   Further, in step S3, the vacuum chamber 12, the nozzle 9, the target supply line 4C, the exhaust lines 14A and 14B, the purge gas supply line 18C, and the bypass line 22 are again vacuum-replaced. Here, in the vacuum replacement after the purge gas replacement, the valve 6 is kept closed, and the valve 15 is opened after the valve 20 is closed. In step S2, when the pump 16 is stopped, the pump 16 is started before the valve 15 is opened.

これにより、真空チャンバ１２の内部等が真空置換される。図６は、真空チャンバの内部をパージガス置換後に真空置換した状態を示す図である。図６に示すように、真空置換した状態においても、ノズル９の内部にパージガスが残留してしまう。しかしながら、ターゲット物質の凝固点よりも低い凝固点を有する物質をパージガスとして用いることにより、冷却されて液化したターゲット物質がノズル９の内部を流れてもノズル９の内部に残留したパージガスが固化することはなく、ノズル９の目詰まりを防止することができる。   Thereby, the inside of the vacuum chamber 12 etc. is vacuum-replaced. FIG. 6 is a diagram illustrating a state where the inside of the vacuum chamber is vacuum-substituted after purge gas replacement. As shown in FIG. 6, the purge gas remains inside the nozzle 9 even in a vacuum-substituted state. However, by using a substance having a freezing point lower than the freezing point of the target material as the purge gas, the purge gas remaining inside the nozzle 9 does not solidify even when the cooled and liquefied target material flows inside the nozzle 9. The clogging of the nozzle 9 can be prevented.

ステップＳ４において、ターゲット物質をノズル９に供給する。ターゲット物質を供給する際には、バルブ２０を閉めた状態に保ち、バルブ１５を開けた状態に保ち、バルブ２３を閉めた後にバルブ６を開ける。図７は、ノズルにターゲット物質を供給した状態を示す図である。パージガス置換後の真空置換においてノズル９の内部にパージガスが残留した状態であっても、冷却されて液化したターゲット物質の温度によってパージガスが固化することはなく、ノズル９の内部に残留したパージガスはターゲットと共に噴射されるので、ノズル９の目詰まりを防ぐことができる。   In step S4, the target material is supplied to the nozzle 9. When supplying the target material, the valve 20 is kept closed, the valve 15 is kept open, the valve 23 is closed, and then the valve 6 is opened. FIG. 7 is a diagram illustrating a state in which the target material is supplied to the nozzle. Even if the purge gas remains in the nozzle 9 in the vacuum replacement after the purge gas replacement, the purge gas does not solidify due to the temperature of the target material cooled and liquefied, and the purge gas remaining in the nozzle 9 is the target. Since it is injected together, clogging of the nozzle 9 can be prevented.

その結果、ターゲット物質の噴射方向の安定性を向上させて、ターゲット物質をレーザビーム照射領域に安定的に供給することが可能となる。ここで、安定性の向上とは、ターゲット噴射方向がふらつかないことを意味する。即ち、ノズルの目詰まりによりターゲット物質が流れ易い方向にシフトして、ノズルに対して斜めに噴射することを防止できる。これにより、ターゲット物質を、駆動用レーザ１から発生されたレーザビームの集光位置から外れることなく、その位置に安定的に供給することができるので、プラズマ２５が生成される位置の変動が少なくなり、露光機へのＥＵＶ光の伝送効率を低下させることがない。   As a result, it is possible to improve the stability of the target material injection direction and stably supply the target material to the laser beam irradiation region. Here, the improvement in stability means that the target injection direction does not fluctuate. In other words, it is possible to prevent the target material from being shifted in a direction in which the target material easily flows due to clogging of the nozzle and being injected obliquely with respect to the nozzle. As a result, the target material can be stably supplied to the position without deviating from the condensing position of the laser beam generated from the driving laser 1, and therefore, the fluctuation of the position where the plasma 25 is generated is small. Thus, the transmission efficiency of EUV light to the exposure device is not reduced.

また、バイパスライン２２及びバルブ２３を介して、ノズル９の上方に位置するターゲット供給ライン４Ｃの内部の真空置換及びパージガス置換を速やかに行うことにより、ターゲット供給ライン４Ｃの内部に大気が残留し難いので、ターゲット供給ライン４Ｃの内部に残留した大気が固化してノズル９の目詰まりを起こすことを防いでいる。   Further, by quickly performing vacuum replacement and purge gas replacement inside the target supply line 4C located above the nozzle 9 via the bypass line 22 and the valve 23, the atmosphere hardly remains in the target supply line 4C. Therefore, the air remaining in the target supply line 4C is prevented from solidifying and causing the nozzle 9 to be clogged.

このように、本実施形態によれば、ターゲットにレーザビームを安定的に照射することができるので、以下に説明するステップＳ５〜Ｓ７におけるＥＵＶ光の発生において、駆動用レーザに供給するパワーをＥＵＶ光のパワーに変換する変換動作の効率を向上させることができる。   As described above, according to the present embodiment, the target can be stably irradiated with the laser beam. Therefore, in the generation of EUV light in steps S5 to S7 described below, the power supplied to the driving laser is EUV. The efficiency of the conversion operation for converting into light power can be improved.

ステップＳ５において、駆動用レーザ１がレーザビームを発生する。ステップＳ６において、集光レンズ２によって集光されたレーザビームがターゲットを照射することにより、プラズマ２５を発生する。ステップＳ７において、プラズマ２５から放出されたＥＵＶ光が、集光ミラー１０によって集光されて平行光２６となり、露光機に供給される。   In step S5, the driving laser 1 generates a laser beam. In step S6, the laser beam condensed by the condenser lens 2 irradiates the target to generate plasma 25. In step S7, the EUV light emitted from the plasma 25 is condensed by the condenser mirror 10 to become parallel light 26 and supplied to the exposure machine.

本実施形態においては、ターゲット物質としてキセノンを用い、パージガスとして窒素ガスを用いているが、ターゲット物質の凝固点又は沸点とパージガスの凝固点とが所定の関係を満たす他の物質を用いても、上記のような効果を実現することができる。なお、ステップＳ２及びＳ３を複数回繰り返しても良いし、ステップＳ３及びＳ４を複数回繰り返しても良い。これにより、真空チャンバ１２の内部等のパージ効果を高めることが可能である。   In this embodiment, xenon is used as the target material, and nitrogen gas is used as the purge gas. However, even if another material that satisfies the predetermined relationship between the freezing point or boiling point of the target material and the freezing point of the purge gas is used, Such effects can be realized. Note that steps S2 and S3 may be repeated a plurality of times, and steps S3 and S4 may be repeated a plurality of times. Thereby, it is possible to enhance the purge effect inside the vacuum chamber 12 or the like.

図８に、ターゲット物質又はパージガスとして用いられる主要な物質の凝固点を示す。図８には、常圧におけるヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、及び、キセノン（Ｘｅ）の凝固点を、絶対温度（Ｋ）で示している。なお、ヘリウムは常圧において凝固しないので、ヘリウムの凝固点を、絶対温度の０度として示している。 FIG. 8 shows the freezing point of the main substance used as the target substance or purge gas. FIG. 8 shows the freezing points of helium (He), neon (Ne), nitrogen (N 2 ), argon (Ar), krypton (Kr), and xenon (Xe) at an absolute temperature (K) at normal pressure. Show. Since helium does not solidify at normal pressure, the freezing point of helium is shown as 0 degree of absolute temperature.

図８に示すように、キセノンの凝固点よりも、ヘリウム、ネオン、窒素、アルゴン、及び、クリプトンの凝固点の方が低いので、液化したキセノンをターゲット物質として用いる場合には、ヘリウム、ネオン、窒素、アルゴン、又は、クリプトンをパージガスとして用いることができる。同様に、液化したクリプトンをターゲット物質として用いる場合には、ヘリウム、ネオン、窒素、又は、アルゴンをパージガスとして用いることができるし、液化したアルゴンをターゲット物質として用いる場合には、ヘリウム、ネオン、又は、窒素をパージガスとして用いることができる。また、液化した窒素をターゲット物質として用いる場合には、ヘリウム又はネオンをパージガスとして用いることができるし、液化したネオンをターゲット物質として用いる場合には、ヘリウムをパージガスとして用いることができる。あるいは、ターゲットガスの融点よりも低い凝固点を有するパージガスを用いるようにしても良い。   As shown in FIG. 8, since the freezing point of helium, neon, nitrogen, argon, and krypton is lower than the freezing point of xenon, when using liquefied xenon as a target material, helium, neon, nitrogen, Argon or krypton can be used as the purge gas. Similarly, when liquefied krypton is used as a target material, helium, neon, nitrogen, or argon can be used as a purge gas, and when liquefied argon is used as a target material, helium, neon, or Nitrogen can be used as the purge gas. When liquefied nitrogen is used as a target material, helium or neon can be used as a purge gas. When liquefied neon is used as a target material, helium can be used as a purge gas. Alternatively, a purge gas having a freezing point lower than the melting point of the target gas may be used.

次に、本発明の第２の実施形態に係る光源装置について、図９を参照しながら説明する。図９に、本発明の第２の実施形態に係る光源装置の構成を示す。この光源装置は、ターゲットガス供給部として、レーザビームが照射されるターゲット物質として異なる複数の気体を高圧状態でそれぞれ貯蔵するターゲットガス用ボンベ３Ａ〜３Ｃと、ターゲットガス用ボンベ３Ａ〜３Ｃからターゲット供給ライン２５Ａ〜２５Ｃに流入したターゲットガスを減圧してターゲット供給ライン２６Ａ〜２６Ｃにそれぞれ流出させるターゲットガス用レギュレータ５Ａ〜５Ｃと、ターゲット供給ライン２６Ａ〜２６Ｃに流出されたターゲットガスをターゲット供給ライン４Ｂにそれぞれ流出させるためのバルブ２７Ａ〜２７Ｃとを含んでいる。ここで、ターゲットガス用ボンベ３Ａ〜３Ｃは、例えば、ネオンガス、アルゴンガス、キセノンガスをそれぞれ貯蔵している。   Next, a light source device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 shows a configuration of a light source device according to the second embodiment of the present invention. In this light source device, as target gas supply units, target gases are supplied from target gas cylinders 3A to 3C for storing a plurality of different gases as target materials irradiated with a laser beam in a high pressure state, and target gas cylinders 3A to 3C. The target gas regulators 5A to 5C that depressurize the target gas flowing into the lines 25A to 25C and flow out to the target supply lines 26A to 26C, respectively, and the target gas that flows out to the target supply lines 26A to 26C into the target supply line 4B. Valves 27A to 27C for causing each to flow out are included. Here, the target gas cylinders 3A to 3C store, for example, neon gas, argon gas, and xenon gas, respectively.

また、光源装置は、パージガス供給部として、真空チャンバ１２の内部等をパージガス置換するための異なる複数のパージガスを高圧状態でそれぞれ貯蔵するパージガス用ボンベ１７Ａ〜１７Ｃと、パージガス用ボンベ１７Ａ〜１７Ｃからパージガス供給ライン２８Ａ〜２８Ｃに流入したパージガスを減圧してパージガス供給ライン２９Ａ〜２９Ｃにそれぞれ流出させるターゲットガス用レギュレータ１９Ａ〜１９Ｃと、パージガス供給ライン２９Ａ〜２９Ｃに流出されたパージガスをパージガス供給ライン１８Ｂにそれぞれ流出させるためのバルブ３０Ａ〜３０Ｃとを含んでいる。ここで、パージガス用ボンベ１７Ａ〜１７Ｃは、例えば、ヘリウムガス、窒素ガス、クリプトンガスをそれぞれ貯蔵している。   In addition, the light source device serves as a purge gas supply unit that purge gas from the purge gas cylinders 17A to 17C for storing a plurality of different purge gases for replacing the purge gas inside the vacuum chamber 12 and the like in a high pressure state, and purge gas from the purge gas cylinders 17A to 17C. The target gas regulators 19A to 19C for depressurizing the purge gas flowing into the supply lines 28A to 28C and flowing out to the purge gas supply lines 29A to 29C, respectively, and the purge gas flowing into the purge gas supply lines 29A to 29C to the purge gas supply line 18B, respectively. And valves 30A to 30C for flowing out. Here, the purge gas cylinders 17A to 17C store, for example, helium gas, nitrogen gas, and krypton gas, respectively.

さらに、光源装置は、ターゲットガス又はパージガスとして用いられるガスの種類、流量計７によって計測されたターゲットガスの流量、流量計２１によって計測されたパージガスの流量、及び、圧力計１３によって計測された真空チャンバ１２内の圧力に基づいて、バルブ６、１５、２０、２３、２７Ａ〜２７Ｃ、３０Ａ〜３０Ｃ、及び、ポンプ１６を制御する制御部３１を含んでいる。その他の構成については、図１に示すものと同様である。   Further, the light source device includes the type of gas used as the target gas or purge gas, the flow rate of the target gas measured by the flow meter 7, the flow rate of the purge gas measured by the flow meter 21, and the vacuum measured by the pressure gauge 13. Based on the pressure in the chamber 12, the valves 6, 15, 20, 23, 27 </ b> A to 27 </ b> C, 30 </ b> A to 30 </ b> C and a control unit 31 that controls the pump 16 are included. Other configurations are the same as those shown in FIG.

メンテナンス等のために真空チャンバを開放した後や、光源装置が長い期間使用されていなかった場合には、制御部３１が、ターゲットガス供給部から冷却用熱交換器８にターゲットガスが供給されるのに先立って、パージガスを真空チャンバ１２内に一旦供給するように、バルブ６、２０、２３、２７Ａ〜２７Ｃ、及び、３０Ａ〜３０Ｃをそれぞれ制御している。   After the vacuum chamber is opened for maintenance or when the light source device has not been used for a long period of time, the control unit 31 supplies the target gas from the target gas supply unit to the cooling heat exchanger 8. Prior to this, the valves 6, 20, 23, 27 </ b> A to 27 </ b> C, and 30 </ b> A to 30 </ b> C are controlled so as to temporarily supply the purge gas into the vacuum chamber 12.

また、ターゲットガス用ボンベ３Ａ〜３Ｃが異なる複数のターゲットガスを貯蔵し、パージガス用ボンベ１７Ａ〜１７Ｃが異なる複数のパージガスを貯蔵しているので、制御部３１が、指定されたターゲットガスの凝固点若しくは融点よりも低い凝固点を有するパージガスを用いるように、バルブ２７Ａ〜２７Ｃ、及び、３０Ａ〜３０Ｃをそれぞれ制御している。   In addition, since the target gas cylinders 3A to 3C store a plurality of different target gases and the purge gas cylinders 17A to 17C store a plurality of different purge gases, the control unit 31 can set the designated target gas freezing point or The valves 27A to 27C and 30A to 30C are controlled so as to use a purge gas having a freezing point lower than the melting point.

例えば、ネオンをターゲットガスとして用いる場合には、ターゲットガス用ボンベ３Ａに貯蔵されているネオンガスをターゲット供給ライン４Ｃに流出させるようにバルブ２７Ａを制御し、図８に示すようにネオンよりも低い凝固点を有するヘリウムをパージガスとして用いるようにバルブ３０Ａを制御する。   For example, when neon is used as the target gas, the valve 27A is controlled so that the neon gas stored in the target gas cylinder 3A flows out to the target supply line 4C, and a freezing point lower than that of neon as shown in FIG. The valve 30A is controlled to use helium having a purge gas.

このように、複数のターゲット及び複数のパージガスを用いる場合には、用いられるターゲットガスの凝固点若しくは融点よりも低い凝固点を有するパージガスを用いることによって、パージガスがノズル９内に残留しても、冷却されて液化したターゲット物質によってパージガスが固化しないようにすることができる。   As described above, when a plurality of targets and a plurality of purge gases are used, the purge gas having a freezing point lower than the freezing point or melting point of the target gas used is cooled even if the purge gas remains in the nozzle 9. Thus, the purge gas can be prevented from being solidified by the liquefied target material.

次に、本発明の一実施形態に係る露光装置について説明する。図１０に、本発明の一実施形態に係る露光装置の構成を示す。この露光装置は、以上において説明した光源装置を光源として用いており、光源におけるノズルの目詰まりに起因するメンテナンスの必要がなくなるので、ダウンタイムの短い露光装置を供することができる。   Next, an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 shows the arrangement of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. This exposure apparatus uses the light source device described above as a light source, and since there is no need for maintenance due to nozzle clogging in the light source, an exposure apparatus with a short downtime can be provided.

図１０に示すように、本発明の一実施形態に係る露光装置は、ＥＵＶ光を発生する光源装置４０と、光源装置４０によって発生されたＥＵＶ光を複数のミラーを用いてレチクルステージ６０に取り付けられたレチクル（マスク）に集光する照明光学系５０と、マスクから反射されたＥＵＶ光を用いて対象物を露光させる投影光学系７１とを含んでいる。投影光学系７１は、ウエハ８０を設置するためのウエハステージ７２や、ウエハ８０の位置を検出するウエハアライメントセンサ７３と共に、露光機７０を構成している。露光装置の全体は、真空ポンプ等により低圧力に保たれた真空系内に設置されている。   As shown in FIG. 10, an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention includes a light source device 40 that generates EUV light, and EUV light generated by the light source device 40 attached to a reticle stage 60 using a plurality of mirrors. The illumination optical system 50 condenses on the reticle (mask) thus formed, and the projection optical system 71 that exposes the object using the EUV light reflected from the mask. The projection optical system 71 constitutes an exposure machine 70 together with a wafer stage 72 for setting the wafer 80 and a wafer alignment sensor 73 for detecting the position of the wafer 80. The entire exposure apparatus is installed in a vacuum system maintained at a low pressure by a vacuum pump or the like.

次に、本実施形態に係る露光装置の動作について説明する。
照明光学系５０は、光源装置４０によって発生されたＥＵＶ光を、集光ミラー５１〜５３によって、レチクルステージ６０に集光する。このように、照明光学系５０は、全て反射系で構成されており、トータルの反射率は、約６５％となっている。 Next, the operation of the exposure apparatus according to this embodiment will be described.
The illumination optical system 50 condenses the EUV light generated by the light source device 40 on the reticle stage 60 by the condensing mirrors 51 to 53. As described above, the illumination optical system 50 is entirely composed of a reflection system, and the total reflectance is about 65%.

レチクルステージ６０の図中下側には、所望のパターンが形成されたマスクが取り付けられており、このマスクは、形成されたパターンに従って、照明光学系５０から入射されたＥＵＶ光を反射する。露光機７０に設けられた投影光学系７１は、マスクによって反射されたＥＵＶ光を、ウエハステージ７２上のウエハ８０に塗布されたレジストに投影して、レジストを露光する。これにより、マスク上のパターンを縮小して、ウエハ上のレジストに転写することができる。レチクルステージ６０及びウエハステージ７２は、光軸に対して垂直に移動可能であり、レチクルステージ６０及びウエハステージ７２を移動させることにより、全マスクパターンを露光する。   A mask on which a desired pattern is formed is attached to the lower side of the reticle stage 60 in the drawing, and this mask reflects EUV light incident from the illumination optical system 50 according to the formed pattern. The projection optical system 71 provided in the exposure machine 70 projects the resist by projecting the EUV light reflected by the mask onto the resist applied to the wafer 80 on the wafer stage 72. Thereby, the pattern on the mask can be reduced and transferred to the resist on the wafer. The reticle stage 60 and the wafer stage 72 are movable perpendicular to the optical axis, and the entire mask pattern is exposed by moving the reticle stage 60 and the wafer stage 72.

本発明は、ターゲットにレーザビームを照射することによりＥＵＶ光を発生する光源装置において利用することが可能である。さらに、本発明は、そのような光源装置を用いた露光装置において利用することが可能である。   The present invention can be used in a light source device that generates EUV light by irradiating a target with a laser beam. Furthermore, the present invention can be used in an exposure apparatus using such a light source device.

本発明の第１の実施形態に係る光源装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the light source device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態に係る光源装置を用いてＥＵＶ光を発生させるまでの動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement until EUV light is generated using the light source device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図１に示す真空チャンバを開放した直後の状態を示す図である。It is a figure which shows the state immediately after opening the vacuum chamber shown in FIG. 図１に示す真空チャンバの内部を真空置換した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which vacuum-replaced the inside of the vacuum chamber shown in FIG. 図１に示す真空チャンバの内部を真空置換後にパージガス置換した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which purged the inside of the vacuum chamber shown in FIG. 1 after purge substitution. 図１に示す真空チャンバの内部をパージガス置換後に真空置換した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which vacuum-replaced the inside of the vacuum chamber shown in FIG. 1 after purge gas substitution. 図１に示すノズルにターゲット物質を供給した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which supplied the target material to the nozzle shown in FIG. ターゲット物質又はパージガスとして用いられる主要な物質の凝固点を示す図である。It is a figure which shows the freezing point of the main substance used as a target substance or purge gas. 本発明の第２の実施形態に係る光源装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the light source device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る露光装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the exposure apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 従来の光源装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional light source device.

符号の説明Explanation of symbols

１…駆動用レーザ、２…集光レンズ、３，３Ａ〜３Ｃ，１７，１７Ａ〜１７Ｃ…ボンベ、４Ａ〜４Ｃ，２５Ａ〜２５Ｃ，２６Ａ〜２６Ｃ…ターゲット供給ライン、５，５Ａ〜５Ｃ，１９，１９Ａ〜１９Ｃ…レギュレータ、６，１５，２０，２３，２７Ａ〜２７Ｃ，３０Ａ〜３０Ｃ…バルブ、７，２１…流量計、８…冷却用熱交換器、９…ノズル、１０…集光ミラー、１１…デブリシールド、１２…真空チャンバ、１３…圧力計、１４Ａ〜１４Ｃ…排気ライン、１６…真空ポンプ、１８Ａ〜１８Ｃ，２８Ａ〜２８Ｃ，２９Ａ〜２９Ｃ…パージガス供給ライン、２２…バイパスライン、２４，３１…制御部、３２…ウインド、３３…冷却用ガス供給部、３４…温度計測部、４０…光源装置、５０…照明光学系、５１〜５３…集光ミラー、６０…レチクルステージ、７０…露光機、７１…投影光学系、７２…ウエハステージ、７３…ウエハアライメントセンサ、８０…ウエハ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Driving laser, 2 ... Condensing lens, 3, 3A-3C, 17, 17A-17C ... Cylinder, 4A-4C, 25A-25C, 26A-26C ... Target supply line, 5, 5A-5C, 19, 19A to 19C: regulator, 6, 15, 20, 23, 27A to 27C, 30A to 30C ... valve, 7, 21 ... flow meter, 8 ... heat exchanger for cooling, 9 ... nozzle, 10 ... condensing mirror, 11 Debris shield, 12 ... Vacuum chamber, 13 ... Pressure gauge, 14A-14C ... Exhaust line, 16 ... Vacuum pump, 18A-18C, 28A-28C, 29A-29C ... Purge gas supply line, 22 ... Bypass line, 24, 31 ... Control unit, 32 ... Window, 33 ... Cooling gas supply unit, 34 ... Temperature measurement unit, 40 ... Light source device, 50 ... Illumination optical system, 51-53 ... Condensing mirror, 60 ... Cycle stage, 70 ... exposure device, 71 ... projection optical system, 72 ... wafer stage, 73 ... wafer alignment sensor 80 ... wafer

Claims (6)

真空チャンバ内において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する光源装置であって、
前記ターゲットとなるターゲット物質を気体で供給するターゲット物質供給部と、
前記ターゲット物質供給部から供給されるターゲット物質を冷却して液化する冷却部と、
前記冷却部によって液化されたターゲット物質を噴射するノズルと、
前記ノズルから噴射されたターゲット物質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、
前記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、
前記ターゲット物質供給部から前記冷却部に前記ターゲット物質が供給されるのに先立って、前記ターゲット物質の沸点よりも低い凝固点を有するパージガスを少なくとも前記真空チャンバ内に一旦供給するパージガス供給部と、
前記冷却部によって液化されたターゲット物質の温度が前記パージガスの凝固点よりも高くなるように前記冷却部を制御する制御部と、
を具備する光源装置。 A light source device that generates extreme ultraviolet light by irradiating a target with a laser beam in a vacuum chamber,
A target material supply unit for supplying a target material as a target in a gas;
A cooling unit for cooling and liquefying the target material supplied from the target material supply unit;
A nozzle for injecting a target material liquefied by the cooling unit;
A laser unit that generates plasma by irradiating the target material ejected from the nozzle with a laser beam;
A condensing optical system that condenses and emits extreme ultraviolet light emitted from the plasma;
A purge gas supply unit that temporarily supplies a purge gas having a freezing point lower than the boiling point of the target material into the vacuum chamber before the target material is supplied from the target material supply unit to the cooling unit;
A control unit that controls the cooling unit such that the temperature of the target material liquefied by the cooling unit is higher than the freezing point of the purge gas;
A light source device comprising: 真空チャンバ内において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する光源装置であって、
前記ターゲットとなるターゲット物質を気体で供給するターゲット物質供給部と、
前記ターゲット物質供給部から供給されるターゲット物質を冷却して液化する冷却部と、
前記冷却部によって液化されたターゲット物質を噴射するノズルと、
前記ノズルから噴射されたターゲット物質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、
前記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、
前記ターゲット物質供給部から前記冷却部に前記ターゲット物質が供給されるのに先立って、前記ターゲット物質の凝固点よりも低い凝固点を有するパージガスを少なくとも前記真空チャンバ内に一旦供給するパージガス供給部と、
を具備する光源装置。 A light source device that generates extreme ultraviolet light by irradiating a target with a laser beam in a vacuum chamber,
A target material supply unit for supplying a target material as a target in a gas;
A cooling unit for cooling and liquefying the target material supplied from the target material supply unit;
A nozzle for injecting a target material liquefied by the cooling unit;
A laser unit that generates plasma by irradiating the target material ejected from the nozzle with a laser beam;
A condensing optical system that condenses and emits extreme ultraviolet light emitted from the plasma;
A purge gas supply unit that temporarily supplies a purge gas having a freezing point lower than the freezing point of the target material into the vacuum chamber before the target material is supplied from the target material supply unit to the cooling unit;
A light source device comprising: 前記パージガス供給部が、前記ターゲット物質供給部から前記冷却部に前記ターゲット物質が供給されるのに先立って、前記パージガスをパージガス供給ラインを介して前記真空チャンバ内に一旦供給する、請求項１又は２記載の光源装置。   The purge gas supply unit temporarily supplies the purge gas into the vacuum chamber via a purge gas supply line before the target material is supplied from the target material supply unit to the cooling unit. 2. The light source device according to 2. 前記ターゲット物質供給部が、複数の異なるターゲット物質をそれぞれ貯蔵する複数のターゲット物質貯蔵部を有すると共に、前記パージガス供給部が、複数の異なるパージガスをそれぞれ貯蔵する複数のパージガス貯蔵部を有しており、前記複数のパージガスの内で最も高い凝固点を有するパージガスが、前記複数のターゲット物質の内で最も高い凝固点を有するターゲット物質の凝固点よりも低い凝固点を有し、前記複数のパージガスの内で最も低い凝固点を有するパージガスが、前記複数のターゲット物質の内で最も低い凝固点を有するターゲット物質の凝固点よりも低い凝固点を有する、請求項１〜３のいずれか１項記載の光源装置。   The target material supply unit has a plurality of target material storage units for storing a plurality of different target materials, respectively, and the purge gas supply unit has a plurality of purge gas storage units for storing a plurality of different purge gases, respectively. The purge gas having the highest freezing point among the plurality of purge gases has a freezing point lower than the freezing point of the target material having the highest freezing point among the plurality of target materials, and is the lowest among the plurality of purge gases. The light source device according to claim 1, wherein a purge gas having a freezing point has a freezing point lower than a freezing point of a target material having the lowest freezing point among the plurality of target materials. 前記ターゲット物質供給部が、ターゲット物質としてキセノンガスを供給し、前記パージガス供給部が、パージガスとして窒素ガスを供給する、請求項１〜４のいずれか１項記載の光源装置。   5. The light source device according to claim 1, wherein the target material supply unit supplies xenon gas as a target material, and the purge gas supply unit supplies nitrogen gas as a purge gas. 請求項１〜５のいずれか１項記載の光源装置と、
前記光源装置によって発生された極端紫外光を複数のミラーを用いてマスクに集光する照明光学系と、
前記マスクから反射された極端紫外光を用いて対象物を露光させる投影光学系と、
を具備する露光装置。 The light source device according to any one of claims 1 to 5,
An illumination optical system for collecting the extreme ultraviolet light generated by the light source device on a mask using a plurality of mirrors;
A projection optical system that exposes an object using extreme ultraviolet light reflected from the mask; and
An exposure apparatus comprising:
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