JP5551426B2 - ターゲット供給装置 - Google Patents

Description

この発明は、ターゲットにレーザ光を照射してプラズマを生成し該プラズマから極端紫外（ＥＵＶ：extreme ultra violet）光を発生する極端紫外光光源装置に用いられるターゲット供給装置に関する。

近年、半導体プロセスの微細化に伴って、半導体プロセスの光リソグラフィにおける転写パターンの微細化が急速に進展している。次世代においては、６５ｎｍ〜３２ｎｍの微細加工、さらには３０ｎｍ以下の微細加工が要求されるようになる。このため、たとえば３０ｎｍ以下の微細加工の要求に応えるべく、波長１３ｎｍ程度の極端紫外光（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。これらのうち、ＬＰＰ光源は、ＤＰＰ光源やＳＲ光源と比較してプラズマ密度を大きくできるので、黒体輻射に近い極めて高い輝度が得られるという利点を有する。また、ＬＰＰ光源は、ターゲット物質を選択することによって、所望の波長帯の強い光を得ることが可能であるという利点を有する。さらに、ＬＰＰ光源は、光源の周囲に電極等の構造物がなく、ほぼ等方的な角度分布をもつ点光源であるので、２πステラジアンという極めて大きな捕集立体角の確保が可能である等の利点を有する。これらのような利点を有するＬＰＰ光源は、数十から数百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注目されている。

このＬＰＰ方式によるＥＵＶ光光源装置は、まず、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光を照射することにより、ターゲット物質が励起されてプラズマ化する。すると、このプラズマからＥＵＶ光を含む様々な波長成分よりなる光が放射される。そこでＥＵＶ光光源装置は、所望の波長成分、たとえば１３．５ｎｍの波長成分のＥＵＶ光を選択的に反射するＥＵＶ光集光ミラーを用いてＥＵＶ光を所定の位置に集光する。集光されたＥＵＶ光は、露光装置に入力される。ＥＵＶ光集光ミラーの反射面には、たとえば、モリブデン（Ｍｏ）の薄膜とシリコン（Ｓｉ）の薄膜とが交互に積層された構造を持つ多層膜（Ｍｏ／Ｓｉ多層膜）が形成されている。この多層膜は、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光に対して高反射率（約６０％から７０％）を示す。

特開２００７−２６６２３４号公報

ところで、集光ミラーによって極端紫外光が集光される位置の変動、すなわちターゲットから極端紫外光が放出される位置の集光ミラーの位置に対する変動は、ある範囲内に抑えられていることが好ましい。これは、極端紫外光が集光する位置の変動が露光時の露光ムラ等の要因になるためである。極端紫外光が集光する位置の変動を抑えるには、ターゲットにレーザビームを照射してプラズマ化する位置の変動を抑える必要がある。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ターゲットを加圧する圧力の変動を抑えることで、極端紫外光が集光する位置が変動することにより生じる露光ムラを低減することが可能な供給装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によるターゲット供給装置は、ノズルから出力される液状のターゲット物質を蓄えるタンク内のガス圧を、圧力調整器が備えつけられたガス供給源から供給されるガスの圧力で制御するターゲット供給装置であって、前記ガス供給源から供給されるガスを前記タンクへ導入するガス流路と、前記ガス流路上に配置されて当該ガス流路を流れるガスの圧力を調整し、前記圧力調整器よりも高精度の圧力調整が可能な高精度圧力調整器と、前記高精度圧力調整器をバイパスするバイパスガス流路と、前記バイパスガス流路上に設けられたバルブと、前記タンク内を昇圧する場合、前記バルブを開とすることで前記バイパスガス流路を介して前記タンク内に前記ガスを流入し、前記バルブを開としてから所定時間経過した場合あるいは前記タンク内が所定圧に達した場合、前記バルブを閉とすることで前記高精度圧力調整器による前記タンク内部の圧力調整を行うコントローラと、を備えたことを特徴とする。
また、本発明による他のターゲット供給装置は、ノズルから出力される液状のターゲット物質を蓄えるタンク内のガス圧を、圧力調整器が備えつけられたガス供給源から供給されるガスの圧力で制御するターゲット供給装置であって、前記ガス供給源から供給されるガスを前記タンクへ導入するガス流路と、前記ガス流路上に配置されて当該ガス流路を流れるガスの圧力を調整し、前記圧力調整器よりも高精度の圧力調整が可能な高精度圧力調整器と、を備え、前記高精度圧力調整器は、前記圧力調整器と前記タンクとの間の前記ガス流路上に設置した第１流量制御バルブと、前記第１流量制御バルブに対するガスの流入を開閉する第１開閉バルブと、前記第１流量制御バルブおよび前記第１開閉バルブの前記タンク側の前記ガス流路から分岐し、一端が排出口を形成した分岐ガス流路と、前記分岐ガス流路上に設置した第２流量制御バルブと、前記第２流量制御バルブに対するガスの流入を開閉する第２開閉バルブと、前記タンク近傍の前記ガス流路内の圧力を検出する圧力計と、前記圧力計の測定値が前記タンク内の使用圧を下回った場合、前記第１開閉バルブを開にするとともに前記第２開閉バルブを閉にして前記第１流量制御バルブによる加圧制御を行い、前記圧力計の測定値が前記タンク内の使用圧を超えた場合、前記第１開閉バルブを閉にするとともに前記第２開閉バルブを開にして前記第２流量制御バルブによる排気制御を行うコントローラと、を備えたことを特徴とする。

上記した本発明によるターゲット供給装置は、前記ターゲット物質が、前記タンク内の圧力によって前記タンクに設けられた前記ノズルから出力することを特徴とする。

上記した本発明によるターゲット供給装置は、前記ノズルと対向する位置に設けられた電極をさらに備え、前記ターゲット物質が、前記タンク内の圧力と前記電極に電位が与えられることで生じた静電引力とによって前記ノズルから出力することを特徴とする。

上記した本発明によるターゲット供給装置は、前記タンクを覆い、該タンク内部の温度を前記ターゲット物質が溶融する温度以上に保持する温調部材をさらに備えたことを特徴とする。

上記した本発明によるターゲット供給装置は、前記圧力調整器と前記タンクとの間の前記ガス流路を覆い、該ガス流路の温度を前記タンク内部の温度に近づける温調部材をさらに備えたことを特徴とする。

上記した本発明によるターゲット供給装置は、前記タンク近傍の前記ガス流路内の圧力を検出する圧力計と、前記圧力計の測定値をもとに前記高精度圧力調整器を制御するコントローラと、をさらに備えたことを特徴とする。

上記した本発明によるターゲット供給装置は、前記タンクに直結する計測用ガス流路と、前記計測用ガス流路内の圧力を検出する圧力計と、前記圧力計の測定値をもとに前記高精度圧力調整器を制御するコントローラと、をさらに備えたことを特徴とする。

上記した本発明によるターゲット供給装置は、前記第１流量制御バルブ及び第１開閉バルブをバイパスするバイパスガス流路と、前記バイパスガス流路上に設けられたバルブと、をさらに備え、前記コントローラが、前記タンク内を昇圧する場合、前記第１開閉バルブおよび第２開閉バルブを閉とするとともに前記バルブを開とすることで前記バイパスガス流路を介して前記タンク内に前記ガスを流入し、前記第１開閉バルブおよび第２開閉バルブを閉とするとともに前記バルブを開としてから所定時間経過した場合あるいは前記タンク内が所定圧に達した場合、前記バルブを閉とするとともに前記第１開閉バルブおよび前記第２開閉バルブを開閉制御することで前記タンク内の圧力変動を抑えつつ使用圧に近づけることを特徴とする。

上記した本発明によるターゲット供給装置は、前記第１流量制御バルブおよび前記第２流量制御バルブは、オリフィスであることを特徴とする。

この発明によれば、圧力調整器と噴出するターゲットを蓄積するタンクとの間のガス流路上に設置された高精度圧力調整器を用いて、前記圧力調整器よりも高精度の圧力調整を行うことで前記タンク内の圧力変動を抑えられるため、極端紫外光が集光する位置の変動によって生じる露光ムラを低減することが可能となる。

図１は、この発明の実施の形態１によるターゲット供給装置を用いる極端紫外光光源装置の構成を示す模式図である。 図２は、コンティニュアスジェット法によりターゲットを噴出するターゲット供給装置の構成例を示す模式図である。 図３は、図２に示すターゲット供給装置によるタンク内の時間的圧力変動状態を示す図である。 図４は、図１に示したターゲット供給装置の詳細構成を示す模式図である。 図５は、この発明の実施の形態２によるターゲット供給装置の詳細構成を示す模式図である。 図６は、この発明の実施の形態３によるターゲット供給装置の詳細構成を示す模式図である。 図７は、この発明の実施の形態３の変形例によるターゲット供給装置の詳細構成を示す模式図である。 図８は、この発明の実施の形態４によるターゲット供給装置の詳細構成を示す模式図である。 図９は、図８に示したコントローラによる圧力制御処理手順を示すフローチャートである。 図１０は、この発明の実施の形態５によるターゲット供給装置の詳細構成を示す模式図である。 図１１は、図１０に示したコントローラによる圧力制御処理手順を示すフローチャートである。 図１２は、この発明の実施の形態５の変形例によるターゲット供給装置の詳細構成を示す模式図である。 図１３は、この発明の実施の形態６によるターゲット供給装置の構成を示す模式図である。

以下、図面を参照して、この発明を実施するためのいくつかの形態によるターゲット供給装置、その制御システム、その制御装置およびその制御回路について説明する。

実施の形態１
図１は、この発明の実施の形態１によるターゲット供給装置が用いられる極端紫外光光源装置の構成を示す模式図である。なお、図１に示した極端紫外光光源装置は、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極端紫外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、この極端紫外光光源装置は、極端紫外光の生成が行われる真空チャンバ１０と、真空チャンバ１０内の所定位置にターゲット１３を供給するターゲット供給部１１と、ターゲット１３を供給するために、ターゲット１３を加圧するガスを供給するガスボンベ４０と、加圧するガスの圧力を調整する圧力調整器４１と、加圧するガスの圧力を高精度に調整する高精度圧力調整機構２６と、ターゲット１３に照射される励起用レーザビーム２０を生成するドライバレーザ１５と、ドライバレーザ１５によって生成される励起用レーザビーム２０を集光するレーザ集光光学系１６と、ターゲット１３に励起用レーザビーム２０が照射されることによって発生するプラズマ１８から放出される極端紫外光１９を集光して出射する集光ミラー１４と、真空チャンバ１０内を真空に保つための排気装置１７とを有する。ここで、ターゲット供給部１１、ガスボンベ４０、圧力調整器４１、および高精度圧力調整機構２６は、ターゲット供給装置１を構成する。

ここで、真空チャンバ内にターゲットを供給するターゲット供給装置１は、溶融した液状のＳｎ、Ｌｉ等のターゲット物質が充填されたタンク３０を備える。タンク３０内部のターゲット物質（溶融錫３４）は、タンク３０の外壁に設けられたヒータ３３によって溶融される。ターゲット供給装置１は、溶融されたターゲット物質を蓄えるタンク３０を、圧力調整器４１で減圧したガスボンベ４０からのガスで加圧する。これにより、タンク３０の先端に取り付けられたノズル３１から、ターゲット１３である溶融金属（Ｓｎ、Ｌｉ等）が射出される。ターゲット１３は、ジェットまたはドロップレットの形態で射出される。ドロップレットは、例えばコンティニュアスジェット法により生成することができる。コンティニュアスジェット法では、ピエゾ素子３２等の振動素子を用いて溶融金属のジェット表面に規則的な擾乱が与えられる。これにより、均一な体積のドロップレットがノズルから出射される。

このターゲット供給装置１から真空チャンバ１０内の所定位置にターゲット１３が供給されると共に、ドライバレーザ１５から出射された励起用レーザビーム２０がレーザ集光光学系１６を介して真空チャンバ１０内の所定位置に集光されると、ターゲット１３に励起用レーザビーム２０が照射されることによってプラズマ１８を発生する。その後、このプラズマ１８からは、極端紫外光１９が放射される。集光ミラー１４は、この極端紫外光１９を集光して真空チャンバ１０外の図示しない露光装置側に出射する。なお、励起用レーザビーム２０がパルスレーザ光である場合、ターゲット１３の照射タイミングとパルス発生タイミングとは、同期制御される。

この極端紫外光源装置では、例えば、ターゲット１３として、金属（液体または固体のＳｎ、Ｌｉ）が用いられ、ドライバレーザ１５として、比較的波長の長い光を生成することができる炭酸ガス（ＣＯ_２）レーザが用いられる。レーザ光エネルギーから極端紫外光エネルギーへの変換効率が高い金属には、Ｓｎがある。このＳｎに炭酸ガスレーザを照射した場合の変換効率は２〜４％程度である。

レーザ集光光学系１６は、少なくとも１つのレンズおよび／または少なくとも１つのミラーで構成される。レーザ集光光学系１６は、図１に示すように、真空チャンバ１０の外側に配置しても良いが、真空チャンバ１０の内側に配置しても良い。

集光ミラー１４は、プラズマ１８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付近の極端紫外光）を選択的に反射し、かつ集光する集光光学系である。集光ミラー１４は、凹状の反射面を有している。この反射面には、例えば、波長が１３．５ｎｍ付近の極端紫外光を選択的に反射するモリブデン（Ｍｏ）およびシリコン（Ｓｉ）の多層膜が形成されている。

ここで、上述したように、集光ミラー１４によって極端紫外光１９が集光される位置の変動は、ある範囲内に抑えられていることが好ましい。これは、極端紫外光１９が集光する位置の変動が露光時の露光ムラ等の要因になるためである。極端紫外光１９が集光する位置の変動を抑えるには、ターゲット１３に励起用レーザビーム２０を照射してプラズマ化する位置の変動を抑える必要がある。このプラズマ化する位置の変動を抑えるには、ターゲット１３の供給速度および軌道の変動を抑える必要がある。このプラズマ化する位置の変動要因の１つであるターゲット１３の平均速度Ｖは、コンティニュアスジェット法では次の式１で表される。

なお、式１において、ΔＰは、タンク３０内でターゲット１３を加圧する圧力であり、Ｐｈは、圧力損失であり、ρは、ターゲット物質の密度である。

また、圧力損失Ｐｈは、層流の場合、次の式２で表される。

なお、式２において、μは、ターゲット１３の粘性であり、Ｌは、タンク３０の管の長さであり、Ｖは、ターゲット１３の平均速度であり、ｄは、タンク３０の管径である。

ここで、ターゲット１３の密度および粘性は温度に依存することから、ターゲット１３の供給速度Ｖを変動させる要因には、ターゲット１３を加圧する圧力および温度があることが式１と式２より分かる。図２は、コンティニュアスジェット法によりターゲットを噴出するターゲット供給装置の構成を示す模式図である。図２に示すように、このターゲット供給装置では、圧力調整器４１によって減圧したガスボンベ４０からのガスがタンク３０に供給される。これにより、タンク３０内の圧力が、ターゲット噴射用の圧力まで加圧される。この結果、タンク３０内のターゲット物質が加圧され、ノズル１３からターゲット１３として噴出する。このターゲット１３を供給し続けると、タンク３０内のガスで充填されている空間が増えるため、タンク３０内部の圧力が低下する。そこで、圧力調整器４１を用いてタンク３０に供給するガスの圧力を調整する。ただし、一般に圧力調整器４１はバネ式であるため、ある程度の差圧δＰになるまで圧力調整機能が動作しない。このため、タンク３０内の圧力は、図３に示すように差圧δＰの範囲内で変動してしまう。圧力調整器４１が動作する差圧δＰは、タンク３０に供給するガス圧（たとえば数ＭＰａ〜十数ＭＰａ）の数％、たとえば数十ｋＰａ〜数百ｋＰａである。ターゲットを加圧する圧力が数十ｋＰａ〜数百ｋＰａ変動してしまうと、ターゲット１３の供給速度が変動してしまうため、ターゲット１３をプラズマ化する位置が大きく変化する場合がある。この結果、露光装置側で露光ムラが起きることがある。この露光ムラを起こさないためには、圧力変動を、１０００Ｐａ以下に抑える必要があり、好ましくは６００Ｐａ以下に抑える必要があり、さらにより好ましくは２００Ｐａ以下に抑える必要がある。

そこで、本実施の形態では、図４に示すように、ターゲット供給部１１は、溶融錫（Ｓｎ）３４を内部に収納し、内部圧力を例えば高圧または所定圧力に維持できるタンク３０と、タンク３０の外部側面に配置されてタンク３０内のＳｎを溶融する温調部材としてのヒータ３３と、溶融Ｓｎをターゲット１３として噴出するノズル３１と、ノズル３１近傍に配置され、ターゲット１３をドロップレットとしてノズル３１から連続して噴出させるピエゾ素子３２とを有する。図４は、図１に示したターゲット供給装置の詳細構成を示す模式図である。

圧力調整器４１は、ガスボンベ４０からのガスが設定された所定のガス圧となるように自律的に圧力調整を行う。圧力調整器４１の設定圧力は、タンク３０内で使用する圧力よりも高い圧力、たとえば使用する圧力の１．１倍に設定される。圧力調整器４１とタンク３０との間は、ガス流路Ｌ１によって接続される。ガス流路Ｌ１上には、例えば圧力調整器４１よりも高精度に圧力を制御する圧力コントローラ５１が配置される。この圧力コントローラ５１は、タンク３０に供給するガスの圧力変動が１０００Ｐａ以下、具体的には６００Ｐａ以下に収まるように、ガスの圧力を高精度に制御する。なお、圧力コントローラ５１によるガスの圧力制御は、圧力変動が２００Ｐａ以下に収まるような高精度の圧力制御であることが好ましく、さらには、圧力変動が３０〜２００Ｐａ範囲内に収まるような高精度の圧力制御であることが好ましい。圧力コントローラ５１がガスの圧力制御を実行する一方で、ヒータ３３は、タンク３０内の溶融錫３４の温度を一定とする温度制御を実行する。このように、タンク３０内の圧力変動を小さくすると共に、溶融錫３４の温度を一定に保つことによって、ターゲット１３の速度変動を小さくすることができる。

以上のように、この実施の形態１では、圧力調整器４１とターゲット供給部１１との間に圧力変動を１ｋＰａ以下とすることが可能な高精度の圧力コントローラ５１を配置するとともに、溶融錫３４の温度を一定に制御するヒータ３３を設けている。これにより、本実施の形態１では、ターゲット１３の速度変動を小さくして、ＥＵＶ光が集光する位置の変動を抑えることが可能となり、この結果、露光機において生じる露光ムラを低減することができる極端紫外光光源装置が実現される。

実施の形態２
つぎに、この発明の実施の形態２について説明する。図５は、この発明の実施の形態２によるターゲット供給装置の構成を示す模式図である。図５に示すように、この実施の形態２によるターゲット供給装置２は、ガス流路Ｌ１上に配置されたガス配管の外周をヒータ５２で覆い、このヒータ５２によってガス流路Ｌ１を加熱することでタンク３０内に供給するガスを温調している。その他の構成は、実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。

ターゲット物質の錫を溶融するには融点以上（２３２℃以上）に加熱する必要がある。そこで、タンク３０は、ヒータ３３を用いて融点以上に温調されている。一方で、ガスボンベ４０からタンク３０内に導入するガスを温調しない場合、ガスの温度は室温である。このため、タンク３０内に導入されたガスは、暖められて膨張することで、タンク３０内部の圧力を上昇させる。この実施の形態２では、このガス膨張による圧力上昇を抑制するために、ヒータ５２を用いてガス配管を加熱して、ガスを温調する。

ヒータ５２によるガスの調節温度は、タンク３０の調節温度と同じ温度であることが好ましい。ただし、タンク３０と同じ温度になっているガスは高温タンク３０または溶融錫３４に接している箇所のみである。このため、ガス温度は、タンク３０の温度まで上げる必要はなく、たとえば４０℃程度であればよい。なお、図５では、ガスボンベ４０を温調してない。ただし、圧力調整器４１とタンク３０との間のガス流路Ｌ１が短い場合、ガスボンベ４０内のガスが温調される前にタンク３０内に導入されるため、ガスボンベ４０自体を温調することが好ましい。

以上のように、この実施の形態２では、圧力調整器４１とターゲット供給部１１との間に圧力変動を１ｋＰａ以下とすることが可能な高精度の圧力コントローラ５１を配置するとともに、ガス流路Ｌ１であるガス配管を加熱してガスを温調するヒータ５２を設けている。これにより、ガス温度の変化による圧力変動を抑制することが可能となるため、ターゲット１３の速度変動を小さくして、ＥＵＶ光が集光する位置の変動を抑えることが可能となり、この結果、露光機において生じる露光ムラを低減することができる極端紫外光光源装置が実現される。さらに、上述の実施の形態１と同様に、溶融錫３４の温度を一定に制御するヒータ３３を設けているので、ターゲット１３の速度変動をより小さくして、ＥＵＶ光が集光する位置の変動をより抑えることが可能となり、この結果、露光機において生じる露光ムラをより低減することができる極端紫外光光源装置が実現される。

実施の形態３
つぎに、この発明の実施の形態３について説明する。図６は、この発明の実施の形態３によるターゲット供給装置の構成を示す模式図である。図６に示すように、この実施の形態３によるターゲット供給装置３は、タンク３０近傍のガス流路Ｌ１内の圧力を検出する圧力計５３と、この圧力計５３が検出した圧力をもとに圧力コントローラ５１による圧力制御を制御するコントローラ６０とを有する。その他の構成は、実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。

上述の実施の形態１で示した圧力コントローラ５１は、内蔵の圧力計の計測値をもとに圧力制御している。すなわち、圧力コントローラ５１近傍の圧力をもとに圧力制御している。一方、この実施の形態３では、タンク３０の近傍に圧力計５３が配置されているため、ターゲット１３を加圧している圧力をより正確に計測できる。このため、圧力コントローラ５１にはターゲット１３を加圧している圧力がコントローラ６０を介してフィードバックされるため、圧力コントローラ５１は、より正確に圧力制御を行うことができる。

なお、この実施の形態３では、圧力計５３をガス流路Ｌ１上に設けた。しかしながら、この構成に限るものではない。たとえば図７に示したターゲット供給装置３ａのように、ガス流路Ｌ１とは異なり、タンク３０に直結するガス流路Ｌ２を設け、このガス流路Ｌ２の一端に圧力計５３に対応する圧力計５４を設けることで、タンク３０近傍の圧力を検出するようにしてもよい。この場合、圧力計５４が検出する圧力はガス流路Ｌ１内の圧力ではないため、ガス流による圧力の変動を少なくすることが可能となり、結果、安定した圧力検出を行うことができる。

以上のように、この実施の形態３では、圧力調整器４１とターゲット供給部１１との間に圧力変動を１ｋＰａ以下とすることが可能な高精度の圧力コントローラ５１を配置するとともに、この圧力コントローラ５１がタンク３０の近傍に配置した圧力計５３の計測値をもとに圧力制御する。このため、ターゲット１３を加圧している圧力をより正確に圧力制御することができる。しかも、上述の実施の形態２と同様に、ガス流路Ｌ１であるガス配管をヒータ５２で加熱してガスを温調することで、ガス温度の変化による圧力変動を抑制することが可能となる。さらに、ヒータ３３を設けて溶融錫３４の温度を一定に制御することで、ターゲット１３の速度変動をより小さくして、ＥＵＶ光が集光する位置の変動をより抑えることが可能となる。この結果、露光機において生じる露光ムラをより低減することができる極端紫外光光源装置が実現される。

実施の形態４
つぎに、この発明の実施の形態４について説明する。図８は、この発明の実施の形態４によるターゲット供給装置の構成を示す模式図である。図８に示すように、この実施の形態４によるターゲット供給装置４は、圧力コントローラ５１をバイパスするガス流路Ｌ３を備える。このガス流路Ｌ３の配管径は、圧力コントローラ５１が流す流量よりも大きな流量を流すことができる程度に大きい。また、ガス流路Ｌ３上にはバルブ４３が設けられ、圧力調整器４１と圧力コントローラ５１との間のガス流路Ｌ１上であってガス流路Ｌ３の分岐点と圧力コントローラ５１との間にバルブ４２が設けられる。その他の構成は、実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。

高精度の圧力制御を行う圧力コントローラ５１は、最大ガス流量が小さい。このため、圧力コントローラ５１のみを介してタンク３０内を加圧する場合、昇圧時間が長くなる。そこで、タンク３０内を昇圧する場合、バイパスラインであるガス流路Ｌ３を介して昇圧するように構成することで、圧力コントローラ５１を配置する場合であっても、昇圧時間を短縮することが可能となる。

ここで、図９に示すフローチャートを参照して、コントローラ６０に対応するコントローラ６１によるタンク３０内のガス圧制御処理手順について説明する。図９において、まずコントローラ６１は、バルブ４２を閉とした状態を維持するとともに、バルブ４３を閉状態から開状態にする（ステップＳ１０１）。これにより、ガスがガス流路Ｌ３を介して大流量でタンク３０内に流入するため、タンク３０内の昇圧が短時間に行われる。

その後、コントローラ６１は、所定時間経過したか否かを判断する（ステップＳ１０２）。この所定時間とは、たとえば、タンク３０内のガス圧が、ターゲットを噴出する際のガス圧の９０％程度になるまでに要する通常の時間であって、予め実験やシミュレーションによって求められた時間である。なお、上述の実施の形態３と同様に、圧力計５３を設け、この圧力計５３の圧力が使用ガス圧の９０％以上になったか否かを判断するようにしてもよい。

ステップ１０２の判断の結果、所定時間経過していない場合（ステップＳ１０２，Ｎｏ）、コントローラ６１は、ステップ１０２の判断処理を繰り返す。一方、所定時間経過した場合（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）、コントローラ６１は、バルブ４２を閉状態から開状態にするとともに、バルブ４３を開状態から閉状態にし（ステップＳ１０３）、続いて、圧力コントローラ５１による高精度の圧力制御処理を行う（ステップＳ１０４）。

つぎに、コントローラ６１は、図示しないメインコントローラなどから終了指示があったか否かを判断し（ステップＳ１０５）、終了指示がない場合（ステップＳ１０５，Ｎｏ）、ステップＳ１０４に移行して、圧力コントローラ５１による高精度圧力制御を継続する。一方、終了指示があった場合（ステップＳ１０５，Ｙｅｓ）、コントローラ６１は、バルブ４２を開状態から閉状態にし（ステップＳ１０６）、その後、本処理を終了する。

以上のように、この実施の形態４では、圧力調整器４１とターゲット供給部１１との間に圧力変動を１ｋＰａ以下とすることが可能な高精度の圧力コントローラ５１を配置するとともに、圧力コントローラ５１をバイパスするガス流路Ｌ３を設け、タンク３０内のガス圧昇圧時にガス流路Ｌ３を介して昇圧するようにしている。これにより、昇圧時間を短縮することが可能となるとともに、高精度の圧力制御を行うことが可能となるため、ターゲット１３の速度変動を小さくして、ＥＵＶ光が集光する位置の変動を抑えることが可能となり、この結果、露光機において生じる露光ムラを低減することができる極端紫外光光源装置が実現される。さらに、上述の実施の形態１と同様に、溶融錫３４の温度を一定に制御するヒータ３３を設けているので、ターゲット１３の速度変動をより小さくして、ＥＵＶ光が集光する位置の変動をより抑えることが可能となり、この結果、露光機において生じる露光ムラをより低減することができる極端紫外光光源装置が実現される。

実施の形態５
つぎに、この発明の実施の形態５について説明する。図１０は、この発明の実施の形態５によるターゲット供給装置の構成を示す模式図である。図１０に示すように、この実施の形態５によるターゲット供給装置５は、圧力コントローラ５１に対応して、流量制御バルブ４４および４７とバルブ４５および４８とを設けている。流量制御バルブ４４およびバルブ４５は、それぞれガス流路Ｌ１のタンク３０側に順次配置される。バルブ４５のタンク３０側には、ガス流路Ｌ１から分岐し、一端が排気口を有する排気用のガス流路Ｌ４が設けられる。このガス流路Ｌ４上には、ガス流路Ｌ１の分岐点から順次、流量制御バルブ４７およびバルブ４８が配置される。また、上述の実施の形態４と同様に、ガス流路Ｌ１のバイパスラインとしてガス流路Ｌ３が設けられることで、圧力調整器４１と流量制御バルブ４４との間と、ガス流路Ｌ４の分岐点とタンク３０との間とがバイパスされる。また、このガス流路Ｌ３上に、バルブ４３に対応したバルブ４６が配置される。さらに、タンク３０近傍のガス流路Ｌ１内の圧力を検出する圧力計５３が設けられる。その他の構成は、図８に示したターゲット供給装置４の構成と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。

この実施の形態５では、圧力コントローラ５１に対応する圧力制御が、流量制御バルブ４４および４７とバルブ４５および４８とを用いて行われる。ガスの流量は、流量制御バルブ４４および４７によって調整される。コントローラ６２は、圧力計５３で圧力を計測し、圧力が低下した場合、バルブ４５を開にしてガスをタンク３０内に導入することで圧力を上げる。一方、圧力が上昇した場合、コントローラ６２は、バルブ４８を開にしてガスを排気することによって圧力を下げる。すなわち、この実施の形態５では、加圧と減圧（排気）とを組み合わせることによって、高精度の圧力制御が行われる。この実施の形態５では、実施の形態４と同様に、ガス流路Ｌ３を介して昇圧を短時間に行うことが可能である。

ここで、図１１に示すフローチャートを参照して、コントローラ６２によるタンク３０内のガス圧制御処理手順について説明する。図１１において、まずコントローラ６２は、バルブ４５および４８を閉とした状態を維持するとともに、バルブ４６を閉状態から開状態にする（ステップＳ２０１）。これにより、ガスがガス流路Ｌ３を介して大流量でタンク３０内に流入するため、タンク３０内の昇圧が短時間に行われる。

その後、コントローラ６２は、圧力計５３が検出した圧力計測値Ｐが、ターゲット１３を噴出する際のタンク３０内の使用圧Ｐａの９０％以上になっているか否かを判断する（ステップＳ２０２）。圧力計測値Ｐが使用圧Ｐａの９０％以上になっていない場合（ステップＳ２０２，Ｎｏ）、コントローラ６２は、ステップ２０２の判断処理を繰り返す。一方、圧力計測値Ｐが使用圧Ｐａの９０％以上になっている場合（ステップＳ２０２，Ｙｅｓ）、コントローラ６２は、バルブ４５を閉状態から開状態にするとともに、バルブ４６を開状態から閉状態にして（ステップＳ２０３）、昇圧段階から高精度圧力制御状態に移行する。

その後、コントローラ６２は、圧力計測値Ｐと使用圧Ｐａとの絶対値の差が所定差圧ΔＰth以上であるか否かを判断し（ステップＳ２０４）、所定差圧ΔＰth以上でない場合（ステップＳ２０４，Ｎｏ）、ステップ２０４の判断処理を繰り返す。一方、所定差圧ΔＰth以上である場合（ステップＳ２０４，Ｙｅｓ）、コントローラ６２は、つぎに、使用圧Ｐａから圧力計測値Ｐを減算した値が０以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０５）。すなわち、コントローラ６２は、タンク３０内の圧力が使用圧Ｐａ以下であるか否かを判断する。タンク３０内の圧力が使用圧Ｐａ以下である場合（ステップＳ２０５，Ｙｅｓ）、コントローラ６２は、バルブ４５を開状態にするとともに、バルブ４８を閉状態にする（ステップＳ２０６）ことで、流量制御バルブ４４によって制御された流量でタンク３０内の圧力を上昇させる。一方、使用圧Ｐａ以下でない場合（ステップＳ２０５，Ｎｏ）、コントローラ６２は、バルブ４５を閉状態にするとともに、バルブ４８を開状態にする（ステップＳ２０７）ことで、タンク３０内のガスを流量制御バルブ４７によって制御された流量で排気してタンク３０内を減圧する。

その後、コントローラ６２は、図示しないメインコントローラなどから終了指示があったか否かを判断し（ステップＳ２０８）、終了指示がない場合（ステップＳ２０８，Ｎｏ）、ステップＳ２０４に移行して、流量制御バルブ４４および４７とバルブ４５および４８とによる高精度圧力制御を継続する。一方、終了指示があった場合（ステップＳ２０８，Ｙｅｓ）、コントローラ６２は、バルブ４５，４８および４６を閉状態にし（ステップＳ２０９）、その後、本処理を終了する。

なお、図１２に示すターゲット供給装置５ａのように、流量制御バルブ４４および４７に替えて、流量を絞るオリフィス４４ａおよび４７ａを用いてもよい。

以上のように、この実施の形態５では、圧力調整器４１とターゲット供給部１１との間に、加圧と排気とを行うための流量制御バルブ４４および４７とバルブ４５および４８とを配置し、この流量制御バルブ４４および４７とバルブ４５および４８とを用いて高精度圧力制御を行うとともに、これらをバイパスするガス流路Ｌ３を設け、タンク３０内のガス圧昇圧時にガス流路Ｌ３を介して昇圧させるようにしている。このため、昇圧時間を短縮することが可能となるとともに、高精度の圧力制御を行うことが可能となるため、ターゲット１３の速度変動を小さくして、ＥＵＶ光が集光する位置の変動を抑えることが可能となり、この結果、露光機において生じる露光ムラを低減することができる極端紫外光光源装置が実現される。さらに、上述の実施の形態１と同様に、溶融錫３４の温度を一定に制御するヒータ３３を設けているので、ターゲット１３の速度変動をより小さくして、ＥＵＶ光が集光する位置の変動をより抑えることが可能となり、この結果、露光機において生じる露光ムラをより低減することができる極端紫外光光源装置が実現される。

実施の形態６
つぎに、この発明の実施の形態６について説明する。上述した実施の形態１〜５およびその変形例では、ターゲットの供給方法にコンティニュアスジェット法を採用していた。このため、上述の実施の形態１〜５およびその変形例では、数ＭＰａ〜十数ＭＰａ程度の比較的高い圧力がタンク３０内のターゲット物質に与えられていた。これに対し、本実施の形態６では、静電引出し法を採用する。この静電引出し法では、ノズル先端と対向する位置に電極が配置される。例えば、ノズル先端を接地して、この電極に電圧を印加すると、ターゲット物質に静電引力が働く。この静電引力とタンク内のガス圧により、ノズル先端からターゲット物質が、ドロップレットの形態で出力される。このように、静電引出し法を採用したターゲット供給装置では、電極に電圧を印加することにより、静電引力が働くため、ターゲット物質を蓄えるタンク内部の圧力は、コンティニュアスジェット法を採用した場合よりも、比較的低い圧力、たとえば１ＭＰａ以下の圧力であってもよい。

ここで、本実施の形態６によるターゲット供給装置の一例を説明する。なお、以下の説明では、上述の実施の形態１によるターゲット供給装置１に、静電引出し法を適用した場合を例に挙げる。ただし、これに限定されず、上述の実施の形態２〜５およびその変形例のいずれにたいしても、この実施の形態６を適用することは容易である。

図１３は、この実施の形態６によるターゲット供給装置の構成を示す模式図である。図１３に示すように、この実施の形態６によるターゲット供給装置６は、図２に示すターゲット供給装置１と同様の構成において、ターゲット供給部１１がターゲット供給部２１に置き換えられている。ターゲット供給部２１は、ターゲット供給部１１と同様の構成の構成に加え、ノズル先端３１ａと対向して配置された電極３６と、電極３６とノズル先端３１ａとの間を絶縁しつつ一定の距離ｄ離間した状態に固定する絶縁部３５と、を備える。なお、電極３６におけるノズル３１と対応する部分、すなわちターゲット１３の射出軌道には、ターゲット１３を通過させる孔３６ａが形成されている。

電極３６には、ターゲット物質をノズル１３から引き付ける電界を発生するための電圧信号が入力される。この電圧信号は、矩形波、三角波または正弦（余弦）波などのパルス信号であっても、定電圧信号であってもよい。また、ノズル先端部３１ａは、接地されていてもよいし、電圧信号の極性と逆極性の電位が与えられていてもよい。高精度の電圧信号を印加することにより、溶融金属であるターゲット物質をノズル３１から引き出す力（静電引力）を一定に保つことが可能となるため、ターゲット１３の安定供給が実現する。さらに、ノズル３１の先端部分であるノズル先端３１ａは、ターゲット１３の射出方向へ円錐状に突出している。これにより、電極３６とノズル３１との間に形成される電界をノズル先端部３１ａ付近に集中させることが可能となるため、効率的にターゲット物質をノズル３１から引き出してターゲット１３として射出することが可能となる。

以上のように、静電引力とタンク３０内のガス圧を用いてドロップオンデマンドで能動的にターゲット１３をノズル３１から射出させる、いわゆる静電引出し法によるターゲット供給装置６においても、上述した実施の形態１〜５およびその変形例と同様に、タンク３０内部の圧力を一定の圧力（＜１ＭＰａ）に保つことが好ましい。

なお、タンク内を加圧する圧力は、ターゲット物質（溶融Ｓｎ）をノズル先端３１ａから出力する臨界値程度でよい。臨界値Ｐは、以下の式３で表すことができる。

なお、式３において、γはターゲット物質の表面張力、ｒはノズル先端３１ａの孔の半径、ρはターゲット物質の密度、ｇは重力加速度、ｈはノズル先端３１ａからターゲット物質の上液面までの高さである。

ここで、ターゲット物質の表面張力γ＝０．５７３［Ｎ／ｍ］、ノズル先端３１ａの孔の半径ｒ＝５［μｍ］、ターゲット物質の密度ρ＝７０００［ｋｇ／ｍ^３］、重力加速度ｇ＝９．８［Ｎ／ｓ］、ノズル先端３１ａからターゲット物質の上液面までの高さｈ＝０．２［ｍ］とすると、ガス圧の臨界値Ｐ＝２１５［ｋＰａ］となる。このように、タンク３０内圧力についての許容変動範囲は、１０００Ｐａ以下に抑える必要があり、好ましくは６００Ｐａ以下の変化に抑える必要があり、さらにより好ましくは２００Ｐａ以下の変化に抑える必要がある。

また、静電引出し法を用いた場合において、ターゲット物質の出力の安定性をさらに、向上させるにはタンク３０内圧力についての許容変動範囲（たとえば変動を誤差として見なせる程度の値）は、その５パーセント以下の値とみなすことができる、たとえば±１０Ｐａ程度であることが分かる。このように、タンク３０内部の圧力変動幅をたとえば±１０Ｐａ以下という小さい変動範囲内に抑えることで、ターゲット１３の速度変動を小さくして、ＥＵＶ光が集光する位置の変動を抑えることが可能となり、この結果、露光機において生じる露光ムラを低減することができる極端紫外光光源装置が実現される。

なお、本実施の形態６においても、溶融錫３４の温度を一定に制御するヒータ３３を設けているので、ターゲット１３の速度変動をより小さくして、ＥＵＶ光が集光する位置の変動をより抑えることが可能となり、この結果、露光機において生じる露光ムラをより低減することができる極端紫外光光源装置が実現される。

なお、上記実施の形態およびその変形例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、仕様等に応じて種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施の形態が可能であることは上記記載から自明である。さらに、上述の各実施の形態およびその変形例は、相互に適宜組み合わせることが可能である。

１〜５，３ａ，５ａ，６ ターゲット供給装置
１０ 真空チャンバ
１１，２１ ターゲット供給部
１３ ターゲット
１４ 集光ミラー
１５ ドライバレーザ
１６ レーザ集光光学系
１７ 排気装置
１８ プラズマ
１９ 極端紫外光
２０ 励起用レーザビーム
２６ 高精度圧力調整機構
３０ タンク
３１ ノズル
３１ａ ノズル先端
３２ ピエゾ素子
３３，５２ ヒータ
３４ 溶融錫
３５ 絶縁部
３６ 電極
３６ａ 孔
４０ ガスボンベ
４１ 圧力調整器
４２，４３，４５，４６，４８ バルブ
４４，４７ 流量制御バルブ
４４ａ，４７ａ オリフィス
５１ 圧力コントローラ
５３，５４ 圧力計
６０，６１，６２ コントローラ
Ｌ１〜Ｌ４ ガス流路

Claims (10)

1. ノズルから出力される液状のターゲット物質を蓄えるタンク内のガス圧を、圧力調整器が備えつけられたガス供給源から供給されるガスの圧力で制御するターゲット供給装置であって、
   前記ガス供給源から供給されるガスを前記タンクへ導入するガス流路と、
   前記ガス流路上に配置されて当該ガス流路を流れるガスの圧力を調整し、前記圧力調整器よりも高精度の圧力調整が可能な高精度圧力調整器と、
   前記高精度圧力調整器をバイパスするバイパスガス流路と、
   前記バイパスガス流路上に設けられたバルブと、
   前記タンク内を昇圧する場合、前記バルブを開とすることで前記バイパスガス流路を介して前記タンク内に前記ガスを流入し、前記バルブを開としてから所定時間経過した場合あるいは前記タンク内が所定圧に達した場合、前記バルブを閉とすることで前記高精度圧力調整器による前記タンク内部の圧力調整を行うコントローラと、
   を備えたことを特徴とするターゲット供給装置。
2. ノズルから出力される液状のターゲット物質を蓄えるタンク内のガス圧を、圧力調整器が備えつけられたガス供給源から供給されるガスの圧力で制御するターゲット供給装置であって、
   前記ガス供給源から供給されるガスを前記タンクへ導入するガス流路と、
   前記ガス流路上に配置されて当該ガス流路を流れるガスの圧力を調整し、前記圧力調整器よりも高精度の圧力調整が可能な高精度圧力調整器と、
   を備え、
   前記高精度圧力調整器は、
   前記圧力調整器と前記タンクとの間の前記ガス流路上に設置した第１流量制御バルブと、
   前記第１流量制御バルブに対するガスの流入を開閉する第１開閉バルブと、
   前記第１流量制御バルブおよび前記第１開閉バルブの前記タンク側の前記ガス流路から分岐し、一端が排出口を形成した分岐ガス流路と、
   前記分岐ガス流路上に設置した第２流量制御バルブと、
   前記第２流量制御バルブに対するガスの流入を開閉する第２開閉バルブと、
   前記タンク近傍の前記ガス流路内の圧力を検出する圧力計と、
   前記圧力計の測定値が前記タンク内の使用圧を下回った場合、前記第１開閉バルブを開にするとともに前記第２開閉バルブを閉にして前記第１流量制御バルブによる加圧制御を行い、前記圧力計の測定値が前記タンク内の使用圧を超えた場合、前記第１開閉バルブを閉にするとともに前記第２開閉バルブを開にして前記第２流量制御バルブによる排気制御を行うコントローラと、
   を備えたことを特徴とするターゲット供給装置。
3. 前記ターゲット物質は、前記タンク内の圧力によって前記タンクに設けられた前記ノズルから出力することを特徴とする請求項１または２に記載のターゲット供給装置。
4. 前記ノズルと対向する位置に設けられた電極をさらに備え、
   前記ターゲット物質は、前記タンク内の圧力と前記電極に電位が与えられることで生じた静電引力とによって前記ノズルから出力することを特徴とする請求項１または２に記載のターゲット供給装置。
5. 前記タンクを覆い、該タンク内部の温度を前記ターゲット物質が溶融する温度以上に保持する温調部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のターゲット供給装置。
6. 前記圧力調整器と前記タンクとの間の前記ガス流路を覆い、該ガス流路の温度を前記タンク内部の温度に近づける温調部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のターゲット供給装置。
7. 前記タンク近傍の前記ガス流路内の圧力を検出する圧力計と、
   前記圧力計の測定値をもとに前記高精度圧力調整器を制御するコントローラと、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のターゲット供給装置。
8. 前記タンクに直結する計測用ガス流路と、
   前記計測用ガス流路内の圧力を検出する圧力計と、
   前記圧力計の測定値をもとに前記高精度圧力調整器を制御するコントローラと、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のターゲット供給装置。
9. 前記第１流量制御バルブおよび第１開閉バルブをバイパスするバイパスガス流路と、
   前記バイパスガス流路上に設けられたバルブと、
   をさらに備え、
   前記コントローラは、前記タンク内を昇圧する場合、前記第１開閉バルブおよび第２開閉バルブを閉とするとともに前記バルブを開とすることで前記バイパスガス流路を介して前記タンク内に前記ガスを流入し、前記第１開閉バルブおよび第２開閉バルブを閉とするとともに前記バルブを開としてから所定時間経過した場合あるいは前記タンク内が所定圧に達した場合、前記バルブを閉とするとともに前記第１開閉バルブおよび前記第２開閉バルブを開閉制御することで前記タンク内の圧力変動を抑えつつ使用圧に近づけることを特徴とする請求項２に記載のターゲット供給装置。
10. 前記第１流量制御バルブおよび前記第２流量制御バルブは、オリフィスであることを特徴とする請求項２または９に記載のターゲット供給装置。

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