JP6241062B2 - 極端紫外光光源装置 - Google Patents

Description

本発明は、極端紫外光光源装置に関し、更に詳細にはレーザ生成プラズマによる極端紫外光を放射させるための液体または固体の原料を供給する原料供給機構を備えた極端紫外光光源装置に関するものである。

半導体集積回路の微細化、高集積化につれて、その製造用の投影露光装置においては解像力の向上が要請されている。その要請に応えるため、露光用光源の短波長化が進められ、エキシマレーザ装置に続く次世代の半導体露光用光源として、波長１３〜１４ｎｍ、特に波長１３．５ｎｍの極端紫外光（以下、ＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）光ともいう）を放出する極端紫外光光源装置（以下、ＥＵＶ光源装置ともいう）が開発されている。また、ＥＵＶ光を用いた投影露光装置に使用されるマスクの検査用光源としてもＥＵＶ光源装置は使用される。
ＥＵＶ光源装置において、ＥＵＶ光を発生させる方法はいくつか知られているが、そのうちの一つにＥＵＶ放射種の加熱励起により高温プラズマを発生させ、このプラズマから放射されるＥＵＶ光を取り出す方法がある。

このような方法を採用するＥＵＶ光源装置の種類の一つに、ＤＰＰ（Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｐｒｏｄｕｃｅｄ Ｐｌａｓｍａ：放電生成プラズマ）方式ＥＵＶ光源装置がある。ＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置は、電流駆動によって生成した高温プラズマからのＥＵＶ放射光を利用するものである。
ＥＵＶ光源装置において、強い放射強度の波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を放出する放射種、すなわち、ＥＵＶ発生用高温プラズマ原料として、Ｌｉ（リチウム）とＳｎ（スズ）が注目されている。以下、ＤＰＰ方式に基づくＥＵＶ放射のメカニズムを簡単に説明する。

ＤＰＰ方式では、例えば内部に電極が配置された放電容器内をガス状の高温プラズマ原料雰囲気とし、当該雰囲気中の電極間において放電を発生させて初期プラズマを生成する。ここで、放電により電極間を流れる電流の自己磁場の作用により、上記した初期プラズマは収縮される。これにより初期プラズマの密度は高くなり、プラズマ温度が急激に上昇する。このような作用を、以下ピンチ効果と称する。ピンチ効果による加熱によって、高温となったプラズマのイオン密度は１０^１７〜１０^２０ｃｍ^−３、電子温度は２０〜３０ｅＶ程度に到達し、この高温プラズマからＥＵＶ光が放射される。

近年、ＤＰＰ方式において、放電が発生する電極表面に供給された固体もしくは液体のスズやリチウムにレーザ等のエネルギービームを照射して気化させ、その後、放電によって高温プラズマを生成する方法が特許文献１において提案されている。以下、エネルギービームがレーザである場合を説明する。また、上記したこの方式をＬＤＰ（Ｌａｓｅｒ Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｇａｓ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｐｒｏｄｕｃｅｄ Ｐｌａｓｍａ）方式と称することにする。

以下、特許文献１に示されたＬＤＰ方式によるＥＵＶ光源装置について説明する。図１１は同公報に示されたＥＵＶ光源装置の断面図である。
１１４，１１６は円盤状の電極であり、所定の圧力に調整された放電空間１１２内に配置される。電極１１４および１１６は所定間隔だけ互いに離間しており、１４６を回転軸として回転する。１２４は、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を放射する高温プラズマ用原料である。高温プラズマ原料１２４は、加熱された溶融金属（ｍｅｌｔｅｄ ｍｅｔａｌ）例えば液体状のスズであり、コンテナ１２６に収容される。溶解金属１２４の温度は、コンテナ１２６内に設けられた温度調整手段１３０により調整される。

上記電極１１４，１１６は、その一部が溶融金属１２４を収容するコンテナ１２６の中に浸されるように配置される。電極１１４，１１６の表面上に乗った液体状の溶融金属１２４は、電極１１４，１１６が回転することにより、放電空間１１２に輸送される。上放電空間１１２に輸送された溶解金属１２４に対して、すなわち、放電空間１１２において、所定間隔だけ互いに離間した電極１１４，１１６の表面に存在する溶解金属１２４に対して、図示を省略したレーザ照射装置よりレーザ１２０が照射される。レーザ１２０が照射された溶解金属１２４は気化する。
溶解金属１２４が気化した状態で、電極１１４，１１６に、パルス電力が印加されることにより、放電空間１１２においてパルス放電が開始し、プラズマ１２２が形成される。放電時に流れる大電流によりプラズマ１１２が加熱励起され高温化すると、この高温プラズマからＥＵＶ放射が発生する。ＥＵＶ放射は図面上側に取り出される。

すなわち、上記した特許文献１に記載されているＬＤＰ方式では、固体や液体等のターゲット（高温プラズマ原料）に対してレーザを照射し、原料を気化してガス状の高温プラズマ原料雰囲気（初期プラズマ）を生成する。ＤＰＰ方式同様、初期プラズマにおけるイオン密度は、例えば、１０^１６ｃｍ^−３程度、電子温度は、例えば、１ｅＶ以下程度である。その後、放電電流駆動による加熱によって、高温となったプラズマのイオン密度は１０^１７〜１０^２０ｃｍ^−３、電子温度は２０〜３０ｅＶ程度に到達し、この高温プラズマからＥＵＶが放射される。すなわち、この特許文献１に記載されているＬＤＰ方式における放電電流駆動による加熱は、ＤＰＰ方式と同様、ピンチ効果が利用されている。

なお、１４８は電源に相当するキャパシターバンクであり、絶縁性のフィードライン１５０を介してコンテナ１２６に収容された溶融金属１２４と電気的に接続されている。溶融金属１２４は導電性であるので、キャパシターバンク１４８より、溶融金属１２４を介して、一部が溶融金属１２４に浸漬している電極１１４，１１６に電気エネルギーが供給される。
本方式によれば、常温では固体であるスズやリチウムを放電が発生する放電領域の近傍で気化させることが容易になる。すなわち、放電領域に効率よく気化したスズやリチウムを供給できるので、放電後、効果的に波長１３．５ｎｍのＥＵＶ放射を取り出すことが可能となる。

また、特許文献１に記載されたＥＵＶ光源装置においては、電極を回転させているので、次のような利点がある。
＜その１＞常に新しいＥＵＶ発生種である固体または液体状の高温プラズマ原料を放電領域に供給することができる。
＜その２＞電極表面における、レーザが照射される位置、高温プラズマが発生する位置（放電部の位置）が常に変化するので、電極の熱負荷が低減し、消耗を防ぐことができる。

ＥＵＶ光源装置の種類の他の方法として、ＬＰＰ（Ｌａｓｅｒ Ｐｒｏｄｕｃｅｄ Ｐｌａｓｍａ：レーザ生成プラズマ）方式ＥＵＶ光源装置がある。以下、ＬＰＰ方式に基づくＥＵＶ放射のメカニズムを簡単に説明する。

ＬＰＰ方式ではプラズマ生成用ドライバレーザをターゲットに照射することでプラズマを生成する。ターゲット材料は、ＥＵＶ発生用高温プラズマ原料として、ＬＤＰ方式同様にＬｉ（リチウム）とＳｎ（スズ）が注目されている。以下、特許文献２に示されたＬＰＰ方式によるＥＵＶ光源装置について説明する。

図１２は、特許文献２の図１に記載されたレーザ生成プラズマＥＵＶ光源２２０の概念図である。プラズマ生成用ドライバレーザは、パルスレーザシステム２２２、例えば高電力及び高パルス繰返し数で作動するガス放電エキシマレーザ、ＣＯ_２レーザ又は分子フッ素レーザを含むことができる。
パルスレーザシステム２２２は、例えば、発振器レーザシステム２４４と増幅器レーザシステム２４８とを有する例えば主発振器電力増幅器（ＭＯＰＡ）構成のガス放電レーザシステムであり、磁気反応器切換え式パルス圧縮及びタイミング回路２５０，２５２、パルス電力タイミングモニタリングシステム２５４，２５６とを含む。
光源２２０はまた、例えば、液滴、固形粒子、又は液滴内に含まれた固形粒子の形でターゲットを送出するターゲット送出システム２２４を含むことができる。ターゲットは、ターゲット送出システム２２４により、例えば、チャンバ２２６内に入れ、他に点火サイトとしても公知である照射サイト２２８に至るように送出することができる。ここでは、詳述しないが、システムコントローラ２６０により、所定の位置でパルスレーザシステム２２２からレーザパルスがレーザ光軸２５５に沿ってターゲットに照射されるように制御される。
特許文献２に記載のものにおいては、例えば、液滴撮像器２７０，２７２，２７４によりターゲットの位置が検出され、ターゲット位置検出フィードバックシステム２６２により、ターゲット位置及び軌跡が計算される。システムコントローラ２６０はこれらに基づきレーザ光の位置、方向を制御し、ターゲット送出制御システム２９０は、システムコントローラ２６０からの信号に応答して、ターゲット送出機構２９２によって放出されるターゲット液滴２９４の放出点を修正する。

上記のように、近年では、ターゲット材は、液滴として供給されることが、一般的である。特許文献２に記載のＬＰＰ方式は、パワースケラビリティがあり、デブリが少ない（クリーンな）光源であるとされてきた。
このようなターゲット送出システムは、液滴の大きさ、レーザ照射位置および液滴供給の空間的、時間的制御を行うことが必要となる。これらの制御は、外部擾乱、すなわちプラズマによる温度上昇やレーザ照射によるターゲット材およびその残渣の飛散などの影響などを受けやすく、このような制御システムについては、特許文献２に詳述される。

このターゲットを適切に制御することにより、デブリ発生が比較的少ないと言われてきたＬＰＰ方式であっても半導体製造プロセスから要求される出力を得ようとすると光学部品に与える影響が無視できないほど大きいことが最近、言われるようになってきている。

現在のところ、これまでの研究により、ＬＤＰ方式およびＬＰＰ方式ともにＥＵＶ放射発生用高温プラズマ原料の供給は、材料を液体錫（Ｓｎ）としている。しかしながら、ＬＤＰ方式では、レーザ照射時における原料の気化および放電時における錫の飛散、電極材料の放出などの問題が発生する。
またＬＤＰ方式と比較してクリーンと言われているＬＰＰ方式においても、液滴の生成およびレーザ照射時に錫の飛散が発生し、デブリと呼ばれる光学系の寿命を損なう粒子やイオンが少なからず発生する。さらなるＥＵＶ放射の高出力化に伴い、このデブリの発生量は、さらに増大し、発光点後段の光学部品の寿命を著しく損なう要因となっている。

特表２００７−５０５４６０号公報 特表２００７−５２９８６９号公報 国際公開第２００９／０７７９４３号 特開２００７−５１２４号公報 特開２００５−１７２７４公報 特表２０１０−５１４２１４号公報 特表２０１２−２３５０４３号公報

これまで実施されてきた高温プラズマ原料の供給に関する方式の問題点について、以下に整理する。

ＥＵＶ光源の高温プラズマ原料供給方法として、まず固体ターゲットが提案された。これは、ＤＰＰ方式の場合、放電電極自体を固体の高温プラズマ原料から構成するものである。また、ＬＰＰ方式の場合、例えば、ワイヤ状の固体の高温プラズマ原料をレーザビームのターゲットとして配置するものである。
この方式は、複雑な機構が必要ではない。しかし、ＤＰＰ方式の場合、放電による放電電極の磨耗により電極間距離が変化し、長期間のＥＵＶ発生動作が安定しない。また、ＬＰＰ方式を採用したとしても照射されたレーザによる材料の損耗があるために、長時間供給が困難である。
また、発光部（プラズマ発生部）の冷却が困難であるので、ＤＰＰ方式における電極、ＬＰＰ方式におけるターゲットの熱による損耗を抑制することが難しい。

次にＬＰＰで採用されたガスターゲットがある。
本方式は、高温プラズマ原料であるキセノンガスや気化した錫のガスをノズルからガスジェットとしてＥＵＶ発生チャンバ内に供給し、このガスジェットに対して、プラズマ生成用ドライバレーザを照射する。本方式では、高温プラズマ原料をガスジェットとして供給するので、固体ターゲットのときのような材料の損耗といった問題は発生しない。

ここで、ガスジェットとして供給した高温プラズマ原料のうち、ＥＵＶ発生に寄与しなかったものは排気する必要がある。すなわち、固体ターゲットのときと異なり、ガス状の高温プラズマ原料を供給するためのノズルおよびガス状の高温プラズマ原料を排気するための排気機構が別途必要となる。
しかしながら例えば気化した錫を含むガスの一部はＥＵＶ発生チャンバ内で液化・固体化するので、排気は困難となる。
また、ガスジェットはノズルから噴出したあと広がるので局所的な供給は難しい。よって、ドライバレーザを照射した場合、発光プラズマを小さくすることができない。
また、高温プラズマ近傍に位置するノズルの冷却は難しいので、ノズル自体にダメージが生じやすい。

一方、現時点でＬＤＰ方式において実用されている方式として、特許文献１に記載の円盤状の電極を錫のタンクに浸漬し、回転させることにより、液体錫を電極上に薄膜として塗布し、プラズマ原料を発光点に導入する方式がある。この方式では、錫をプラズマ原料として導入すると同時に該電極および周辺の部材の冷却を液体錫により行うものである。しかしながら、投入電力の増大により、発光に寄与する錫の増量が要求される。しかし、回転電極上に塗布される錫の量は、その回転速度に制限されるという問題が生じる。これは、円滑に錫をプラズマに導入するためには電極回転速度を増大させる必要があるが、電極回転速度を増大した分、増大する遠心力により、回転電極上の錫が放電空間に飛散するという新たな問題が発生するためである。また、電極材料上に錫の薄膜を形成するためには電極と錫の密着性（濡れ性）を維持することが困難であると言う問題がある。

次に現時点でＬＰＰ方式において実用されている方式として、前述の特許文献２に記載のドロップレット方式がある。この方式は、離散ターゲットのため、励起源（プラズマ生成用ドライバレーザ）との時間・空間同期が困難であること、ターゲットの大きさを小さくすることが困難であること、ターゲットを小さくしすぎると発光効率が低下すること、発光部の発熱がドロップレット生成器に影響を与えること、ドロップレット放出のために２００気圧程度の高圧力が必要であることなどから、装置が複雑となり、材料供給の時間的、空間的ばらつきにより、材料の安定供給が困難であることにより、ドーズコントロールが困難である。また、レーザがターゲットに照射された際に飛散する錫およびそのイオンが上記回転電極方式同様に発生する。

ＬＰＰ方式における高温プラズマ原料の別の供給方法が、特許文献３に提案されている。特許文献３によれば、高温プラズマ原料の供給機構として一部が液体状の高温プラズマ原料に浸漬した円盤状の回転体を用いる。
回転体の半分は、半月形の窪みを有する金属ブロックに、所定のギャップを介して包囲されている。このギャップに対し、液体状の高温プラズマ原料がポンプ等の送液手段により供給される。これにより、回転体には液体状高温プラズマ原料が塗布される。なお、この液体状高温プラズマ原料は、ギャップ間隔に対応した厚みでほぼ均一に回転体に塗布される。塗布された高温プラズマ原料は、回転体の回転とともに移動して、プラズマ生成用ドライバレーザの照射位置に運搬され、当該ドライバレーザにより照射される。その結果、ＥＵＶ放射が発生する。
本方式では、高温プラズマ原料の供給がドロップレット方式のように離散的ではなく連続的となる。よって、安定な高温プラズマ原料の供給を実現できる。しかしながら、プラズマ生成用ドライバレーザの照射により飛散する高温プラズマ原料（錫）およびそのイオンの飛散は、上記した他の高温プラズマ原料供給方法同様、発生する。

すなわち上記したこれらのいずれの方式においてもデブリの発生は避けることができないためにデブリを後段の光学系およびスキャナー側（マスク検査装置の場合、マスク検査用光学系側：特許文献７参照）に到達することを抑止するために特許文献４に記載されているようなデブリ抑制装置が設けられることが一般的である。さらに現在までに提案されているデブリ抑制装置を用いても発生するデブリを完全に除去することは困難であり、デブリの発生量をさらに低減する方法が要求されている。

ＥＵＶ発生装置の主な用途である半導体製造工程においては、概ね１００Ｗ以上のＥＵＶ出力が要求されており、上述のデブリの対策は、光学部品の交換頻度を下げ、光源装置を安定稼動させるためには非常に重要な課題の一つである。

本発明は、上記の高温プラズマ原料供給およびプラズマ生成により発生するデブリに関する問題点に鑑み、デブリ発生をさらに低減し、高温プラズマ原料（スズ）をプラズマ生成領域に安定供給し、ＥＵＶの安定した発光が可能な極端紫外光光源装置、特にＬＰＰ方式に適用可能な高温プラズマ原料供給装置を提供することを目的とする。

発明者は、上記課題を解決するために検討を重ねた結果、発生するデブリをプラズマ発生空間に飛散することを防ぐために回転体周辺にカバー状の構造物を設置し、飛散した液体プラズマ原料をカバー内表面に捕捉し、カバー状構造体の下部の第１の貯留槽に導入すること、さらには、第１の貯留槽に溜まった液体材料を循環利用し、再びＥＵＶ発生に利用できるように構成すること、さらに、デブリの飛散を少なくするために前記回転体に液体プラズマ原料との密着性、すなわち濡れ性を向上させるために当該回転体表面改質機構を付加することを考案した。

即ち、本発明においては、極端紫外光光源装置を次のように構成する。
（１）本発明の極端紫外光光源装置は、円盤状の回転体と、当該回転体の平面側に垂直な回転中心軸を中心として上記回転体を回転させる回転手段と、当該回転体を、ギャップを介して包囲するカバー状の構造体と、上記カバー状構造体の内部に設けられ液体状の高温プラズマ原料を貯留する第１の貯留槽と、上記回転体の一部が第１の貯留槽に貯留される高温プラズマ原料に浸漬していて、上記回転体の回転運動により上記回転体の表面の少なくとも一部に液体状の高温プラズマ原料を塗布する原料供給機構と、上記高温プラズマ原料にエネルギービームを照射するエネルギービーム供給装置を備えており、上記原料供給機構の上記カバー状構造体の一部には開口部が設けられ、該開口部を介して上記エネルギービームが上記回転体の高温プラズマ原料が塗布された表面に照射されるとともに、該エネルギービームの照射により発生した極端紫外光が該開口部から放出され、上記カバー状構造体は、上記回転手段により回転する回転体に作用する遠心力方向と対向し上記回転体を覆うように設けられる飛散防止部材を有する。
また、上記カバー状構造体の内部には、チャンネル状の凹部を備えた構造体からなる膜厚制御機構が設けられ、当該構造体の上記凹部は上記回転体に対向し、該凹部の開口両側の辺は上記回転体の円周方向に沿って配置され、該構造体の上記回転体と対向する凹部の底面と回転体との間隙は、上記回転体に塗布される液体状の高温プラズマ原料の膜厚が所定の膜厚となるように設定されている。そして、上記構造体を有する膜厚制御機構は、回転体のエネルギービームが照射される領域における高温プラズマ原料の膜厚を調整可能な位置に配置され、上記構造体は、弾性体により上記回転体表面に押し付けられる方向に付勢され、上記凹部の両側が回転体表面に接触している。
（２）上記（１）において、上記エネルギービームは、上記円盤状の回転体の回転中心軸に垂直な面の内の一方の表面に対して、その法線方向あるいは法線方向と交差する方向から照射され、極端紫外光を放射する高温プラズマの発生位置と極端紫外光集光鏡の設置位置もしくは上記高温プラズマの発生位置とマスク検査用光学系とから定まる極端紫外光の光軸は、上記回転体に照射された上記エネルギービームが上記回転体により反射される方向と一致しないように設定されている。
（３）上記（２）において、上記極端紫外光の光軸は、上記回転体の高温プラズマ原料が塗布された上記円盤状の回転体の回転中心軸に垂直な面の法線方向と一致している。
（４）上記（１）（２）（３）において、上記カバー状構造体に設けられた開口部を通過したエネルギービームが、回転体に照射される領域の近傍で、回転体に塗布されている液体状高温プラズマ原料が固体に変化するように、当該液体状高温プラズマ原料を冷却する冷却手段が設けられる。
（５）上記（１）（２）（３）（４）において、回転体の回転中心軸が第１の貯留槽に貯留されている液体状高温プラズマ原料の液面の法線方向と直交せず交差している。
（６）上記（１）（２）（３）（４）（５）において、上記円盤状の回転体の回転中心軸に垂直な面の内の少なくとも一方の面であって、かつ、エネルギービームが照射される面に溝部、凹部、もしくは貫通孔が設けられている。
（７）上記（１）（２）（３）（４）（５）（６）において、上記円盤状の回転体の回転中心軸に垂直な面の内の少なくとも一方の面であって、かつ、エネルギービームが照射される領域にシボ加工が施されている。
（８）上記（１）（２）（３）（４）（５）（６）において、上記円盤状の回転体の回転中心軸に垂直な面の内の少なくとも一方の面であって、かつ、エネルギービームが照射される領域に対して、プラズマによる表面改質を施す機構が設けられている。
（９）上記（１）（２）（３）（４）（５）（６）において、上記円盤状の回転体の回転中心軸に垂直な面の内の少なくとも一方の面であって、かつ、エネルギービームが照射される領域に対向させて配置される電極と、当該電極と回転体間に電圧を印加する電源装置を備える。
（１０）上記（１）（２）（３）（４）（５）（６）（７）（８）（９）において、高温プラズマ原料を貯留する第２の貯留槽と、当該第２の貯留槽と上記第１の貯留槽との間で接続され、当該第２の貯留槽からの高温プラズマ原料が第１の貯留槽に流入する原料流入管路と、上記第２の貯留槽と第１の貯留槽との間で接続され、当該第１の貯留槽からの高温プラズマ原料が第２の貯留槽に流出する原料流出管路と、上記第２の貯留槽の高温プラズマ原料を第１の貯留槽に対して送出する原料駆動部とからなる液体原料循環装置を更に備える。
（１１）上記（１０）において、液体原料循環装置における第２の貯留槽は、第１の貯留槽に貯留される液体状高温プラズマ原料の液面より上記第２の貯留槽に貯留される液体状高温プラズマ原料の液面が重力方向下方に位置するように配置されている
（１２）上記（１）（２）（３）（４）（５）（６）（７）（８）（９）（１０）（１１）において、上記回転体の高温プラズマ原料が塗布された表面に照射されるエネルギービームがレーザビームである。
（１３）上記（１）（２）（３）（４）（５）（６）（７）（８）（９）（１０）（１１）において、上記回転体の高温プラズマ原料が塗布された表面に照射されるエネルギービームが２つのレーザビームである。

本発明のＬＰＰ方式の極端紫外光光源装置において、以下の効果を得ることができる。
（１）本発明のＬＰＰ方式の極端紫外光光源装置における原料供給機構は、液体状の高温プラズマ原料を回転体上に薄膜塗布し、上記回転体のエネルギービームが照射される領域以外は、カバー状構造体により包囲されているので、回転体からの液体状の高温プラズマ原料の飛散を抑制することが可能となる。

（２）カバー状構造体の一部に少なくとも上記回転体の高温プラズマ原料が塗布された平面状表面（回転体の回転軸に直交する面、すなわち回転体の側面）を露出する開口部が設けられているので、エネルギービームの照射に伴い発生するデブリは、開口部を介さないとカバー状構造体外部に放出されない。すなわち、ＥＵＶを放射する高温プラズマ発生空間へ放出されるデブリの量を従来より減少させることが可能となる。

（３）回転体の一部が第１の貯留槽に貯留される高温プラズマ原料に浸漬していて、回転体の回転運動により回転体の表面の少なくとも一部に液体状の高温プラズマ原料を塗布する方式であるので、エネルギービームの照射により消費される高温プラズマ原料は安定して回転体のエネルギービームの照射領域に補充される。よって安定したＥＵＶ放射を得ることが可能となる。

（４）回転体とカバー状構造体との間のギャップ間隔を、回転体に塗布される液体状の高温プラズマ原料の膜厚が所定の膜厚となるように設定することにより、回転体の側面の一部に塗布された液体状の高温プラズマ原料の膜厚をエネルギービームの照射によるＥＵＶ放射に適した所望の膜厚とすることができる。

（５）また、回転体に塗布される液体状の高温プラズマ原料の膜厚が所定の膜厚となるように設定する膜厚制御機構を設けることにより、回転体の側面の一部に塗布された液体状の高温プラズマ原料の膜厚をエネルギービームの照射によるＥＵＶ放射に適した所望の膜厚とすることができる。

（６）特に、膜厚制御機構をチャンネル状の凹部を有する構造体とし、当該チャンネル状構造体の凹部を回転体に対向させて、当該構造体を回転体に接触する方向に弾性体で付勢することにより、回転体が回転中に揺れ動いたとしても、膜厚制御機構が回転体の動きに追随するので、安定して回転体の側面の一部に塗布された液体状の高温プラズマ原料の膜厚をエネルギービームの照射によるＥＵＶ放射に適した所望の膜厚とすることができる。

（７）また、エネルギービームを回転体の高温プラズマ原料が塗布された表面のうち、一方の平面状表面に照射するとともに、極端紫外光の光軸を回転体により反射されるエネルギービームの進行方向と一致しないように構成することにより、エネルギービーム（例えば、レーザビーム）の望まれない直達光が、後段の露光機（スキャナー）に到達することを防ぎ、必要なＥＵＶ放射のみをスキャナーに到達させることができるという利点もある。また、極端紫外光光源をマスク検査用光源として使用する場合、エネルギービーム（例えば、レーザビーム）の望まれない直達光が、後段のマスク検査用光学系に到達することを防ぎ、必要なＥＵＶ放射のみをマスク検査用光学系に到達させることができるという利点もある。

（８）カバー状構造体に設けられた開口部を通過したエネルギービームが回転体に照射される領域の近傍で、回転体に塗布されている液体状高温プラズマ原料が固体に変化するように当該液体状高温プラズマ原料を冷却する冷却手段を設けることにより、エネルギービームの照射における高温プラズマ原料の飛散をさらに軽減可能となり、デブリの発生を抑制することができる。

（９）回転体の回転中心軸が第１の貯留槽に貯留されている液体状高温プラズマ原料の液面の法線方向と直交せず交差するように構成することにより、回転体の表面の一部への液体状高温プラズマ原料の塗布がより確実に行うことができ、液体状の高温プラズマ原料が回転体の回転による引き上げをより促進される。

（１０）回転体の高温プラズマ原料が塗布された表面のうち、少なくとも一方の平面状表面であって、かつ、エネルギービームが照射される表面に対向する位置に溝部を設けることにより、溝部に液体状の高温プラズマ原料が貯留するように塗布されるので、回転体の回転により確実にエネルギービームが照射され得る領域に液体状の高温プラズマ原料を搬送することができる。

（１１）回転体の高温プラズマ原料が塗布された表面のうち、少なくとも一方の平面状表面であって、かつ、エネルギービームが照射される表面にシボ加工やプラズマによる表面改質を施すことにより、モリブデン等の高融点金属で構成される回転体の錫等の液体状の高温プラズマ原料に対する濡れ性が改善され、回転体表面と液体状の高温プラズマ原料とがなじみやすくなり、より確実に回転体に液体原料が塗布される。

（１２）また、高温プラズマ原料を貯留する第２の貯留槽と、原料流入管路と、原料流出管路と、上記第２の貯留槽の高温プラズマ原料を第１の貯留槽に対して送出する原料駆動部とからなる液体原料循環装置を更に設けて、第１の貯留槽と当該第１の貯留槽より大容量の第２の貯留槽との間で高温プラズマ原料を循環させることにより、第１の貯留槽に保持する高温プラズマ原料の量を長期間一定に維持して、結果としてＥＵＶ放射を長期間安定に行うことが可能となる。また、高温プラズマ原料を循環再利用することにより液体状の高温プラズマ原料の消費を抑制することができる。

（１３）また、エネルギービームの照射により加熱された回転体により第１の貯留槽内の高温プラズマ原料も加熱され、高温プラズマ原料に対する回転体の濡れ性も変化し、回転体への高温プラズマ原料の付着状態が変化し、結果としてＥＵＶ放射の出力も変化する可能性があったが、第１の貯留槽と当該第１の貯留槽より大容量の第２の貯留槽との間で高温プラズマ原料を循環させることにより、高温プラズマ原料の温度はさほど変化しない。よって、出力が安定したＥＵＶ放射を出力させることが可能となる。

（１４）液体原料循環装置における第２の貯留槽を、第１の貯留槽に貯留される液体状高温プラズマ原料の液面より上記第２の貯留槽に貯留される液体状高温プラズマ原料の液面が重力方向下方に位置するように配置することにより、液体原料循環装置が故障した場合に、第２の貯留槽から第１の貯留槽に液体状の高温プラズマ原料が流入することがなく、第１の貯留槽の開口部からチャンバ内に高温プラズマ原料が流出するという不具合は発生しない。

（１５）さらにこの方式によれば、レーザ照射により発生したプラズマからの輻射熱を液体状の高温プラズマ原料そのものが熱媒体として機能し、回転体およびその周辺雰囲気を冷却するという効果も有する。

（１６）なお、この方式においては、従来のドロップレット方式や回転体の半径方向の外表面にエネルギービームを照射する場合に比較して、利用可能な立体角は、約半分（２πｓｒ）となるが、発生するデブリの低減の効果を考えると十分に実用可能である。

本発明の実施例であるＬＰＰ方式の極端紫外光（ＥＵＶ）光源装置の構成を示す図である。 膜厚制御装置の概念図（１）である。 膜厚制御装置の概念図（２）である。 ＥＵＶ光軸とエネルギービームの進行方向との関係を説明する図である。 飛散防止構造体により高温プラズマ原料の飛沫が第１の貯留槽に回収される様子を説明する図である。 カバー状構造体において、回転体の側面（平面状表面）に対向する位置に開口部を設ける例を説明する図である。 回転体の中心回転軸が液体状高温プラズマ原料の液面の法線方向に対して傾いている構成を示す図である。 回転体の表面を放電プラズマで表面改質する構成を示す図である。 回転体の表面に溝部を構成した例を示す図である。 回転体の表面に凹部を構成した例を示す図である。 従来のＬＤＰ方式の極端紫外光（ＥＵＶ）光源装置の構成を示す図である。 従来のＬＰＰ方式の極端紫外光（ＥＵＶ）光源装置の構成を示す図である。

図１に本発明の実施例であるＬＰＰ方式の極端紫外光光源装置（以下、単にＥＵＶ光源装置ともいう）の主要な構成を示す。ここで、点線で示された部分は、カバー状構造体内部に配置されていることを示すものであり、外部から観察することはできないことを示している。また、なお、図１は、説明のための模式図であり、図１における各部の実際の大小関係は図１の通りではない。

〔原料供給機構の概要〕
以下、本実施例のＥＵＶ光源装置の原料供給機構各部の構成および動作について説明する。
図１に本発明のＬＰＰ方式のＥＵＶ光源装置における原料供給機構を示す。図１（ａ）は本原料供給機構に設けられた回転体１を、回転体１の回転中心軸３方向から見た場合および液体原料循環装置７を示し、図１（ｂ）は、回転体１及び回転体を回転させるモータ１３を回転中心軸３に対して直交する方向から見た図を示している。
当該原料供給機構は、図１（ｂ）に示すように、プラズマ生成容器であるチャンバ２０内部に配置される。なお、チャンバ２０内部は真空に保持されている。
原料供給機構は、主として回転体１、カバー状構造体２、第１の貯留槽４、液体原料循環装置７からなる。
回転体１は、回転中心軸３を中心に回転し、その一部は、液体状高温プラズマ原料２３が貯留されている第１の貯留槽４（カバー状構造体２内）に浸漬している。回転体１は、例えば、タングステン、モリブデン、タンタル等の高融点金属で構成される。

ここで、図１（ｂ）に示すように回転体１の回転中心軸３は、カップリング１６を介してモータ１３の回転軸１３ａと連結している。よって、モータ１３の回転軸１３ａを回転させることにより、回転体１は回転する。ここで、回転中心軸３もしくはモータ１３の回転軸１３ａは、例えば、メカニカルシール１４を介してチャンバ２０内に導入される。メカニカルシール１４は、チャンバ２０内の減圧雰囲気を維持しつつ、回転中心軸３もしくはモータ１３の回転軸１３ａの回転を許容する。図１（ｂ）は、モータ１３の回転軸１３ａがメカニカルシール１４を介してチャンバ２０内に導入されている例を示している。

回転体１は、エネルギービーム供給装置６からのエネルギービーム６’が照射される領域を除き、カバー状構造体２により包囲されている。言い換えると、カバー状構造体２は、エネルギービーム６’の通過領域に対応した開口部１５を有する。
カバー状構造体２は、その下部が液体状の高温プラズマ原料２３を貯留する第１の貯留槽４として機能するように構成されている。すなわち、カバー状構造体２の内部には、液体状の高温プラズマ原料２３が導入される。なお、カバー状構造体２と第１の貯留槽４とを兼用させず、カバー状構造体２の内部に、別体として第１の貯留槽４を設けてもよい。
回転体１が回転中心軸３を中心に回転すると、液体状の高温プラズマ原料２３は、回転体１の表面との濡れ性により回転体表面になじむように第１の貯留槽４から引き上げられ、輸送される。カバー状構造体２と回転体１との間には、回転体１の回転に干渉しないようなギャップが設けられている。

〔膜厚制御機構〕
このように回転体１の表面の一部に薄膜塗布された液体状高温プラズマ原料２３は、回転体１の回転に応じてカバー状構造体２内部に設けられた膜厚制御機構５へ導入される。
膜厚制御機構５は、所定の空隙を回転体１と当該膜厚制御機構５の間に設けられるものであり、回転体１のエネルギービーム６’が照射される領域における高温プラズマ原料２３の膜厚を調整可能な位置に配置される。
この所定の空隙は、回転体１上に塗布された高温プラズマ原料２３の所望の膜厚に対応している。よって、回転体１に塗布された液体状の高温プラズマ原料２３は、膜厚制御機構５を通過する際に、回転体１上の膜厚が所望の膜厚となるように制御される。
この膜厚制御された回転体１の液体状高温プラズマ原料２３は、回転体１の回転とともにカバー状構造体２の開口部１５（すなわち、エネルギービーム６’が照射される領域）に輸送される。すなわち、回転体１の回転方向は、図１（ａ）にて矢印で示すように、回転体１上の液体状高温プラズマ原料２３が膜厚制御機構５を通過後、エネルギービーム６’が照射される領域に輸送される方向である。

膜厚制御機構５の一例を、図２，図３を用いて説明する。本発明におけるＬＰＰ方式の極端紫外光（ＥＵＶ）光源装置は、特許文献１や特許文献３に記載されるように、回転体１の半径方向外端面に塗布された液体状高温プラズマ原料２３をＥＵＶ放射に利用するのではなく、回転体１の側面（回転体１の回転中心軸に垂直な面：以下では平面状表面ともいう）に塗布された液体状高温プラズマ原料２３を利用するものである。
膜厚制御装置５は、回転体１の上記側面の一部に塗布された液体状高温プラズマ原料２３の膜厚を、ＥＵＶ放射に適した所定の膜厚に成型するものである。

図２（ａ−１）に膜厚制御機構の構成例を示す。同図は、図１におけるＡ−Ａ断面図を示す。同図に示す膜厚制御機構５を構成する構造体は、カバー状構造体２の内壁に取り付けられたブロック状の構造体５ａであり、回転体１の側面（平面状表面）の一部に塗布された液体状高温プラズマ原料２３の一部を削ぎとるスクレーパーとして機能する。
膜厚制御機構５を構成する構造体５ａの回転体１と対向する表面と、回転体１との間隙はＤに設定される。この間隙Ｄは、回転体１の側面の一部に塗布された液体状高温プラズマ原料２３の膜厚がＥＵＶ放射に適した所定の膜厚となるように設定される。すなわち、間隙Ｄと上記所定の膜厚は等しい。
なお、膜厚制御機構５の位置は、回転体１におけるエネルギービーム６’が照射される位置を含む領域に対して膜厚制御が行われるように、設定される。
また、膜厚制御機構５自体の厚みは、カバー状構造体２の厚みよりも厚くてもよい。この場合、図２（ａ−１）に破線で示したとおり、膜厚制御機構５は、カバー状構造体２から突出した構造となる。

図２（ａ−２）に、図２（ａ−１）のＢ方向矢視図であって、膜厚制御機構５をブロック状構造体ではなく、板状構造体５ｂに代えた例を示す。
すなわち、膜厚制御機構５を板状構造体５ｂとし、回転体１の表面に対して傾斜をなすように設置しても、ブロック状の膜厚制御機構５と同等の機能を奏することが可能である。なお、適宜、板状構造体５ｂの回転体１の表面と接する側の端面をナイフエッジ状に形成してもよい。

図３（ａ）に膜厚制御機構５の別の構成例を示す。同図は、図１におけるＡ−Ａ断面図を示す。同図に示す膜厚制御機構５は、チャンネル状の凹部を有する構造体５ｃである。図３（ｂ）は上記チャンネル状の凹部を有する構造体５ｃを回転体１に接する方向からみた斜視図である。同図に示すように、上記構造体５ｃはチャンネル状（通路状）凹部５ｄを有し、凹部５ｄの開口５ｅ両側は平面状に形成されている。
上記構造体５ｃのチャンネル状の凹部５ｄは回転体１に対向するように回転体上に配置され、凹部５ｄの開口５ｅ両側は回転体１の表面に接触しており、該凹部５ｄの開口両側の辺５ｆは上記回転体１の円周方向に沿って（すなわち回転体１の半径方向に対して直交するように）配置される。上記構造体５ｃは、回転体１の側面（平面状表面）の一部に塗布された液体状高温プラズマ原料２３の一部を削ぎとるスクレーパーとして機能する。

膜厚制御機構５を構成する上記構造体５ｃの内側の回転体１と対向する表面（チャンネル状凹部５ｄの底面）と、回転体１との間隙はＤに設定される。この間隙Ｄは、回転体１の側面の一部に塗布された液体状高温プラズマ原料２３の膜厚がＥＵＶ放射に適した所定の膜厚となるように設定される。すなわち、間隙Ｄと上記所定の膜厚は等しい。
上記構造体５ｃは、弾性体５ｇにより回転体１表面に押し付けられる方向（矢印Ａの方向）に付勢されている。よって、回転体１が回転中に矢印Ｂ方向に揺れ動いたとしても、膜厚制御機構５は回転体１の動きに追随し、回転体１の側面の一部に塗布された液体状高温プラズマ原料２３の膜厚がＤになるように動作する。

図３（ｃ）に膜厚制御機構の別の構成例を示す。同図に示す膜厚制御機構５は、カバー状構造体２に膜厚制御機構５の機能を兼用させた構造であり、同図は、図１において膜厚制御機構５を省略した場合のＣ−Ｃ断面図を示す。
すなわち、カバー状構造体２の回転体１の側面（平面状表面）と対向する側の表面と、回転体１の側面との間隙がＤに設定される。この間隙Ｄは、回転体１の側面の一部に塗布された液体状高温プラズマ原料２３の膜厚がＥＵＶ放射に適した所定の膜厚となるように設定される。すなわち、間隙Ｄと上記所定の膜厚は等しい。

図２（ａ−１）、図２（ａ−２）、図３（ａ）（ｂ）、図３（ｃ）のいずれの膜厚制御機構においても、回転体１の側面（平面状表面）の一部に塗布された液体状の高温プラズマ原料２３は、膜厚制御機構５を通過する際に当該膜厚制御機構５により削ぎ取られる。その結果、回転体１の側面の一部に塗布された液体状の高温プラズマ原料２３のうち、膜厚制御機構５を通過した領域のものは、その膜厚がＥＵＶ放射に適した所望の膜厚となるように制御される。

〔エネルギービーム〕
図１に戻り、上記したように、カバー状構造体２は、エネルギービーム６’の通過領域に対応した開口部１５を有する。カバー状構造体２の開口部１５において露出している回転体１の側面（平面状表面）に塗布されている液体状光源プラズマ原料に対して、エネルギービーム供給装置６からのエネルギービーム６’が照射されることにより、当該プラズマ原料は気化し、ＥＵＶ放射を発生する。

近年、特許文献５、特許文献６に記載されているように、ＬＰＰ方式のＥＵＶ光源装置１つの原料に対して複数回レーザビームを照射するプリパルス・プロセスが採用されている。この手法では、まず第１のエネルギービーム（プリパルス：例えばＹＡＧレーザ）を高温プラズマ原料２３に照射して弱いプラズマを生成して当該高温プラズマ原料２３の密度を低減する。次に第２のエネルギービーム（メインパルス：例えばＣＯ_２レーザ）を当該弱いプラズマに照射するものである。
プリパルスにより原料の密度を低減させることで、この原料へのメインパルス（ＣＯ_２レーザ）の吸収が改善され、ＥＵＶ放射強度が増加する。
また、プラズマが比較的低密度となりＥＵＶ放射の再吸収が低減するため、ＥＵＶ発生効率の向上やデブリ発生の低減を図ることができる。

すなわち、上記したように、液体状光源プラズマ原料を照射するエネルギービームは、少なくとも２つのエネルギービームから構成されることが好ましい。エネルギービームを照射する装置としては、例えば、上記したＣＯ_２ガスレーザ源や、ＹＡＧレーザ等の固体レーザ源の他に、ＡｒＦレーザ、ＫｒＦレーザ、ＸｅＣｌレーザ等のエキシマレーザ源等を採用することができる。
また本実施例では、高温プラズマ原料に照射するエネルギービームとしてレーザを照射しているが、レーザの代わりにイオンビーム、電子ビームを回転体の側面（平面状表面）に塗布されている液体状高温プラズマ原料（スズ）に照射するようにしてもよい。

このエネルギービーム（例えばレーザ）は、該回転体の側面（平面状表面）方向に照射される。回転体の一方の側面（平面状表面）におけるレーザの照射位置に高温プラズマが生成し、当該プラズマより立体角２πｓｒの方向にＥＵＶが放射される。
図４はＥＵＶ光軸とエネルギービームの進行方向との関係を説明する図であり、前記図１に示したものと同一のものには同一の符号が付されており、同図では、図１に示したもに加えて、高温プラズマから発生するデブリを捕捉するホイルトラップ２１、放射されるＥＵＶを中間集光点ＩＦに集光させるＥＵＶ集光鏡２２、露光機３０が示されている。
本実施例においては、図４に示すようにＥＵＶの光軸が回転体１の側面の法線方向となるようにＥＵＶ集光鏡２２（斜入射ミラー）を設置する。そうすると、回転体１の側面の法線方向に設定されるＥＵＶの光軸上に、ホイルトラップ２１の中心、ＥＵＶの中間集光点（ＩＦ）、露光機３０が配置される。
このような配置において、レーザ（エネルギービーム６’）は、回転体１表面に対して斜め方向から照射する。すなわち、回転体１によるレーザの反射方向がＥＵＶの光軸と一致しないように、レーザの照射方向を設定する。
仮に、図４に破線で示すようにＥＵＶ集光鏡２２を配置して、回転体１によるレーザの反射方向をＥＵＶの光軸に一致させると、高温プラズマ生成（すなわち、ＥＵＶ放射）に寄与しなかったレーザ（エネルギービーム６’）はチャンバ２０の後段の露光機３０（スキャナー）へ導入されてしまい、露光機３０における温度上昇などの不具合が発生する。
また、例えば、前記図１２に示されるような従来のドロップレット方式を利用した方式においては、エネルギービームはＥＵＶ反射鏡中央部後方よりＥＵＶ放射の光軸上に照射される。よって、上記した場合と同様、ＥＵＶ放射に寄与しないエネルギービームは、後段の露光機（スキャナー）側に導入されてしまう。また、マスク検査用光源の場合、後段のマスク検査用光学系側に導入されてしまう。
上記したように、レーザの照射方向を、回転体によるレーザの反射方向がＥＵＶの光軸と一致しないように設定することにより、上記不具合を回避することができる。

上記した例では、ＥＵＶ光源装置が露光用光源として用いられる場合を示し、ＥＵＶの光軸は、ＥＵＶを放射する高温プラズマの発生位置とＥＵＶ集光鏡の設置位置とから定まる。一方、マスク検査用光源の場合は、特許文献７に示すように、検査用光学系とＥＵＶを放射する高温プラズマの発生位置とから定まる。

なお上記した例では、ＥＵＶの光軸が回転体１の側面の法線方向となるように構成した例を示したが必ずしもこれに限るものではない。ＥＵＶの光軸が回転体１の側面の法線方向とならないように構成してもよい。いずれの場合においても、レーザの照射方向を、回転体によるレーザの反射方向がＥＵＶの光軸と一致しないように設定することにより、上記不具合を回避できる。

〔高温プラズマ原料の飛散抑制（１）〕
図１に戻り、上記したように、回転体１を包囲するカバー状構造体２はエネルギービーム６’の通過領域に対応した開口部１５を有する。そのため、高温プラズマ原料２３が塗布された回転体１が回転することにより、塗布された高温プラズマ原料２３の一部が上記開口部１５からチャンバ２０内部に飛散する可能性がある。このような高温プラズマ原料２３の飛沫の発散を抑制するために、回転体１の開口部１５には飛散防止構造部材９が設けられる。
飛散防止構造部材９は、円盤状の回転体１の端面部（曲面部）に対向するように、カバー状構造体２の開口部１５に設けられた板状体であり、回転手段により回転する回転体に作用する遠心力方向と対向し上記回転体を覆うように設けられる。飛散防止構造部材９の回転体１の端面部に対向する面（以下、対向面ともいう）は、例えば、曲面となっている。

図５に示すように、回転体１の回転による遠心力方向に飛散した高温プラズマ原料２３の飛沫１０は、飛散防止構造部材９の対向面に衝突する。上記対向面と衝突した飛沫１０は、対向面により反射されたり対向面に付着したりする。反射した殆どの飛沫１０は、カバー状構造体２内部へ移動し、第１の貯留槽４に戻る。また、対向面に付着した飛沫１０の一部は、対向面に沿って重力方向下方に移動し、第１の貯留槽４に戻る。
このように、飛散防止構造部材９は、回転体１より飛散した飛沫１０を捕捉し、その一部を第１の貯留槽４に戻す機能を有する。よって、カバー状構造体２の開口部１５に飛散防止構造部材９を設けることにより、高温プラズマ原料２３の一部が上記開口部１５からチャンバ２０内部に飛散することを抑制することができる。なお、飛散防止構造部材９は円盤状の回転体１の端面部（曲面部）に対向するように設けられているので、回転体１の側面に照射されるエネルギービーム６’の進行を妨げない。

〔高温プラズマ原料の飛散抑制（２）〕
図６に、飛散防止構造の別の実施形態を示す。図６において、（ａ）は飛散防止構造を有するカバー状構造体２の側面（平面状表面）を示し、（ｂ）は（ａ）におけるＤ−Ｄ断面図である。
図１に示す例では、回転体１を包囲するカバー状構造体２に設けた開口部１５は、回転体１の側面（平面状表面）の一部と端面部（曲面部）の一部を露出するように設けられており、飛散防止構造部材９は、回転体１の端面部（曲面部）に対向するように、カバー状構造体２の開口部１５に設けている。
図６に示す例では、回転体１を包囲するカバー状構造体２に設ける開口部１１を回転体１の一方の側面（平面状表面）の一部のみを露出するような位置に設け、カバー状構造体２の一部が図１に示す飛散防止構造部材９を兼ねるようにしたものである。上記した開口部１１により露出する回転体１の一方の側面の一部は、エネルギービーム６’が照射されるとともに、高温プラズマ原料２３にエネルギービーム６’が照射されることにより発生するＥＵＶが放射される領域である。すなわち、開口部１１は、エネルギービーム６’および発生したＥＵＶの進行を遮らないように設けられる。

このような構造によれば、カバー状構造体２は、回転体１の端面部（曲面部）と対向する面を全て包囲しているので、回転体１から遠心力方向に飛散する液体状高温プラズマ原料２３の飛沫は全てカバー状構造体２により捕捉され、その一部は第１の貯留槽４に戻る。回転体１から飛散する飛沫は、開口部１１を介してのみしか、チャンバ２０内に進行することができない。すなわち、本構造は、カバー状構造体２に図１における飛散防止構造部材９の機能を付加し、回転体１の露出部分をエネルギービーム６’が進行する領域のみに限定し、図１に示すものより回転体１の露出部分を小さくしたので、図１に示すものより大幅に回転体１から飛散し、チャンバ２０内に進行する飛沫を減少させることが可能となる。

また、図１に示す飛散防止構造部材９は、回転体１の遠心力方向に飛散する高温プラズマ原料２３は回収するが、回転体１の一方の側面（平面状表面）にエネルギービーム６’が照射されることにより生じるデブリに飛散を抑制することはできない。しかしながら、図６に示す例では、上記デブリも開口部１１を介してのみしか、チャンバ２０内に進行することができない。よって、開口部１１の大きさを適切に設定することにより、このようなデブリの拡散も抑制することが可能となる。

〔高温プラズマ原料の飛散抑制（３）〕
なお、開口部１１からの液体状高温プラズマ原料２３の飛散を更に抑制する場合、開口部１１を通過したエネルギービーム６’が照射される領域の近傍で回転体１上に塗布された液体状高温プラズマ原料２３を冷却して、当該液体状高温プラズマ原料２３を固相にしてもよい。これにより、開口部１１からの高温プラズマ原料２３のプラズマ空間（チャンバ２０内）への飛散を更に抑制することが可能となる。固相状態の高温プラズマ原料２３にエネルギービーム６’が照射されＥＵＶが放射すると、回転体１上における上記固相状態の高温プラズマ原料２３表面の形状は変形する。しかしながら、回転体１の回転によりこの固相状態の変形領域が第１の貯留槽４を通過する際、当該領域は再び液相状態となり、再度この表面に液体状の高温プラズマ原料２３が塗布され、上記表面を再生することができる。
上記した液体状高温プラズマ原料２３を固相とするために冷却する手段としては、例えば、開口部１１近傍に膜厚制御機構５を配置し、当該膜厚制御機構５に図示を省略した冷却機能を付加すればよい。具体的には、回転体１の回転方向に対して膜厚制御機構５の後ろ側に水冷等による冷却機構や、ヘリウム、アルゴン等の希ガスを高温プラズマ原料に吹き付ける機構を設け、膜厚が制御された液体状高温プラズマ原料２３を固相とすることが考えられる。

〔高温プラズマ原料の塗布性の向上（１）〕
図１、図６に示す例では、回転体１の一部が液体状の高温プラズマ原料２３に進入する際の進入方向は、液体状の高温プラスマ原料の表面（液面）に対してほぼ垂直であるが、これに限るものではない。すなわち、図７に示すように、回転体１を高温プラスマ原料の液面方向（重力方向）に対し傾けて、回転体１の液体状の高温プラズマ原料２３の液面に対する入射角が斜め方向となるように構成してもよい。具体的には、高温プラスマ原料２３の液面の法線方向に対し、回転体１の回転中心軸３が傾いているように構成することにより、図１、図６に示したものより液体状高温プラズマ原料２３の垂れ下がり量を少なくすることができ、回転体１の表面の一部への液体状高温プラズマ原料２３の塗布をより確実に行うことができる。このため、回転体１の回転による液体状高温プラズマ原料２３の引き上げをより促進させることができる。

〔高温プラズマ原料の塗布性の向上（２）〕
上記したように、高温プラズマ原料２３は、第１の貯留槽４内に貯留されている液体状の高温プラズマ原料２３に回転体１の一部が浸漬することにより、回転体１の表面に塗布され、エネルギービーム６’が照射される領域に輸送される。よって、回転体１表面に対して液体状の高温プラズマ原料２３が、なじんでいることが好ましい。すなわち、液体状の高温プラズマ原料２３に対する回転体１表面の濡れ性が良好であることが好ましい。
しかしながら、モリブデン等の高融点金属で構成される回転体１と液体状の高温プラズマ原料２３とは一般になじみ難い。
このような場合、回転体１の表面にシボ加工を施してもよい。回転体１の表面にシボ加工を施すことにより、回転体１表面の液体状の高温プラズマ原料２３に対する濡れ性が向上し、回転体１表面と液体状の高温プラズマ原料２３とがなじみやすくなり、より確実に回転体１に液体原料が塗布される。

〔高温プラズマ原料の塗布性の向上（３）〕
また、上記シボ加工の代わりに、放電、レーザ照射、イオンビーム照射、電子ビーム照射等により生ずるプラズマにより回転体１の表面の表面改質を行う機構を設けて、回転体１の塗布性を向上させるようにしてもよい。
例えば、回転体１表面に付着している、液体状高温プラズマ材料（錫）の濡れ性を阻害するような物質（例えば酸化物）を放電（スパッタリング）等のプラズマにより除去することにより、回転体１の材料と錫（高温プラズマ原料２３）の反応性を高めたり、錫の表面張力を良くしたりすることでき、結果として回転体１は錫に濡れやすくなる。

図８は、放電を用いて回転体１の表面の表面改質を実施する例を示すものである。
図８に示すように、カバー状構造体２に設けた開口部１１を介して電極３３と回転体１表面を対向させる。そして、高電圧パルス電源や高電圧高周波交流などの電源装置３４を電極３３およびカバー状構造体２に接続する。回転体１は、カバー状構造体２の内部（すなわち、第１の貯留槽４）に貯留されている高温プラズマ原料２３を介して電源装置３４と電気的に接続される。
電源装置３４により電極３３と回転体１との間に高電圧を印加することにより、電極３３と回転体１との間で放電が発生する。すなわち、回転体１表面を放電に曝すことにより、回転体１の放電が発生した領域表面では、酸化物等が除去され、当該領域に液体状高温プラズマ原料２３を良好に塗布することが可能となる。

上記したように、電極３３はカバー状構造体２に設けた開口部１１を介して回転体１表面と対向しているので、回転体１上の放電により表面改質される領域は、開口部１１を介してエネルギービーム６’が照射される領域となる。
放電よる回転体１表面の表面改質は、当然ながらエネルギービーム６’が回転体１に照射される前に実施され、放電中に回転体１を回転させることにより、回転体１のエネルギービーム６’が照射され得る領域が全て表面改質される。上記した回転体１のエネルギービーム６’が照射され得る領域は当然ながら円環状の領域となる。
放電による表面処理が終了すると、電極３３は、図示を省略した駆動機構によりカバー状構造体２に設けた開口部１１から退避して、エネルギービーム６’の回転体１への照射を阻害しない位置に移動する。

なお、カバー状構造体２に開口部１１とは別の第２の開口部を設けて、その開口部を介して電極３３と回転体１表面とを対向させてもよい。この場合は、電極３３はエネルギービーム６’の回転体１への照射を阻害しないので、駆動機構等により移動させる必要がなくなる。
ここで、カバー状構造体２における第２の開口部の位置は、回転体１のエネルギービーム６’が照射され得る円環状の領域に対向する位置であって、電極３３を配置させることが可能な位置である。

〔高温プラズマ原料の塗布性の向上（４）〕
上記したように、回転体１のエネルギービーム６’が照射され得る領域は円環状の領域となる。そこで回転体１の表面に、上記した円環状の領域に対応するように溝部１２を形成してもよい。
図９に、回転体の表面に円環状の溝部１２を形成した実施形態を示す。図９において、（ａ）は回転体１を、その回転中心軸３方向から見た図を示し、同図（ｂ）は（ａ）におけるＥ−Ｅ断面図であり同図（ｂ）ではカバー状構造体２も示されている。
図９（ａ）（ｂ）に示すように、回転体１の側面（平面状表面）に円環状に溝部１２が形成される。溝部１２を施すことにより、溝部１２に液体状の高温プラズマ原料２３が貯留するように塗布されるので、回転体１の回転により確実にエネルギービーム６’が照射され得る領域に液体状の高温プラズマ原料２３を搬送することができる。なお、この溝部１２に、上記したシボ加工や表面処理を施すことも可能である。

なお、溝部の形状は必ずしも上記したように同心円状に連続的に構成する必要はなく、図１０に示すように、離散的に設けてもよい。
図１０は回転体１の側面（平面状表面）を示し、同図は、回転体１の回転中心に対して円環状に離散的な凹部１２ａ（へこみ）を設けた場合を示している。なお、凹部１２ａに変えて、回転体１の回転中心に対して円環状に離散的な貫通穴を設けてもよい。貫通穴であっても液体状の高温プラズマ原料２３は表面張力により貫通孔内に保持されるので、溝等を設けた場合と同様、エネルギービーム６’が照射され得る領域に高温プラズマ材料を搬送することができる。

〔高温プラズマ原料の循環機構〕
図１に戻り、回転体１の一部に塗布された液体状の高温プラズマ原料２３のうち、上述のエネルギービーム６’が照射されたものは消費される。回転体１の回転により、この回転体１上の高温プラズマ原料２３の一部が消費された領域が第１の貯留槽４に還流され、高温プラズマ原料２３の一部が消費されている領域に高温プラズマ原料２３が補充され、再び回転体１の回転により輸送される。すなわち、エネルギービーム６’が照射される領域に対して、高温プラズマ原料２３が循環する。

一方、液体状高温プラズマ原料２３（錫）は、液体原料循環装置７により第１の貯留槽４と第２の貯留槽７ａとの間で循環している。
液体原料循環装置７は、高温プラズマ原料２３を貯留する第２の貯留槽７ａと、第１の貯留槽４との間で高温プラズマ原料２３を循環するための原料流入管路７ｂ、原料流出管路７ｃ、プラズマ材料を循環するための原料駆動部（ポンプ）８から構成される。
第１の貯留槽４には、高温プラズマ原料２３を第２の貯留槽７ａから導入するための原料流入管路７ｂ、高温プラズマ原料２３を第２の貯留槽７ａに排出する原料流出管路７ｃが接続されている。

ＥＵＶ放射を長期間安定に行うためには、大量に高温プラズマ原料２３を第１の貯留槽４内に貯留することが好ましい。しかしながら、ＥＵＶ光源装置のチャンバ２０の大きさの兼ね合いから、チャンバ２０内部に保持される第１の貯留槽４の大きさにも制約があり、大容量の錫を第１の貯留槽４内に保持することは困難である。

そのため、本実施例においては、大容量の高温プラズマ原料２３（例えば、液体錫）を内部に貯留する第２の貯留槽７ａをチャンバ２０の外部に設け、原料流入管路７ｂを介して第１の貯留槽４に高温プラズマ原料２３を補給可能なように構成している。このように構成することにより、第１の貯留槽４に保持する高温プラズマ原料２３の量は長期間一定に維持され、結果としてＥＵＶ放射を長期間安定に行うことが可能となる。

なお、上記したように、第１の貯留槽４には第２の貯留槽７ａから導入するための原料流入管路７ｂに加え、高温プラズマ原料２３を第２の貯留槽７ａに排出する原料流出管路７ｃが接続されており、第１の貯留槽４内の高温プラズマ原料２３の量が一定となるように、第１の貯留槽４と第２の貯留槽７ａとの間で高温プラズマ原料２３が循環している。

回転体１の一部に塗布されている高温プラズマ原料２３にエネルギービーム６’が照射されると、高温プラズマが生成してＥＵＶ放射が発生するが、同時に回転体１自体が加熱される。この加熱された回転体１は、高温プラズマ原料２３が貯留されている第１の貯留槽４内を通過する度に、上記高温プラズマ原料２３との間で熱交換が行われる。よって、第１の貯留槽に貯留される高温プラズマ原料２３が循環していない場合、第１の貯留槽４内の高温プラズマ原料２３の温度は変化する。高温プラズマ原料２３が液体状態の錫（液体錫）である場合、当該液体錫の粘度は温度により変化するので、液体錫に対する回転体１の濡れ性も変化し、回転体１への液体錫の付着状態も変化する。よって、回転体１の一部に塗布された高温プラズマ原料２３にエネルギービーム６’が照射される際に発生するＥＵＶ放射の出力も変化する可能性がある。

ここで、比較的大型の第２の貯留槽７ａをＥＵＶ光源装置のチャンバ２０外部に配置し、第１の貯留槽４と第２の貯留槽７ａとの間で高温プラズマ原料２３を循環させると、第２の貯留槽７ａに貯留する高温プラズマ原料２３（液体錫）の量を大きくできるので、当該液体錫の熱容量を大きくすることができる。よって、第１の貯留槽４において温度変化した液体錫が原料流出管路７ｃを介して第２の貯留槽７ａ内に流入したとしても、第２の貯留槽７ａ内の液体錫の液体錫の温度はさほど変化せず、温度はほぼ一定に保たれる。このほぼ一定に温度が保たれた液体錫が原料流入管路を介して第１の貯留槽４に流入することにより、第１の貯留槽４内における液体錫の温度もほぼ一定にすることが可能となる。よって、回転体１への液体錫の付着状態も安定となり、ＥＵＶ放射の出力も安定となる。

また、第２の貯留槽７ａの高温プラズマ原料２３の温度は、第２の貯留槽７ａ内部に設けられた温度調整機構７ｄで調整される。第２の貯留槽７ａがチャンバ２０の外部に設けているので、チャンバ２０のサイズに左右されない大容量の温度調整機構７ｄを用いることができる。そのため、高温プラズマ原料２３（液体錫）の温度を短時間で所定の温度に設定することが可能となる。
上記所定の温度としては、例えば高温プラズマ原料２３が液体錫である場合、錫が液相状態であることを維持できるような温度である。すなわち、高温プラズマ原料２３である錫が融点以上に保持されるように温度制御される。なお、高温プラズマ原料２３（液体錫）の過度な温度上昇は第１の貯留槽４や第２の貯留槽７ａといった構造体の劣化を促進するので、制御温度は、高温プラズマ原料２３（錫）の融点近傍に設定されることが好ましい。

なお、液体錫循環装置７、第１の貯留槽４、原料流入管路７ｂ、原料流出管路７ｃ、カバー状構造体２の液体材料が接する面には、液体金属によるエロージョンを防止するためにＴｉＮなどのセラミック材料がコーティングされていること、あるいは、タングステン、モリブデン、タンタル等の高融点金属及びその合金で構成することが望ましい。

第１の貯留槽４と第２の貯留槽７ａとの間の高温プラズマ原料２３の循環は、原料駆動部８により行われる。原料駆動部８は例えば、磁力により液体金属を輸送する電磁ポンプが使用される。
すなわち、液体原料循環装置７は、第２の貯留槽７ａに貯留されている高温プラズマ原料２３である液体錫を電磁ポンプである原料駆動部８の電磁力により原料流入管路７ｂを介して第１の貯留槽４に輸送する。第１の貯留槽４に貯留された高温プラズマ原料２３の一部は、回転体１の回転により回転体１の表面の一部に薄膜塗布される。塗布された高温プラズマ原料２３の一部がエネルギービーム６’であるパルスレーザにより励起され、高温プラズマが生成し、ＥＵＶ放射が発生する。エネルギービーム６’が照射された領域を含む回転体１に高温プラズマ原料２３が塗布された領域は、回転体１の回転により再び第１の貯留槽４に戻り、エネルギービーム６’の照射により高温プラズマ原料２３が消失した領域に高温プラズマ原料２３が補充される。なお、第１の貯留槽４に貯留されている高温プラズマ原料２３は重力および電磁力により原料流出管路７ｃを介して第２の貯留槽７ａに戻り、第２の貯留槽７ａで所定の温度になって、再び第１の貯留槽４へと循環する。

なお、液体原料循環装置７に何らかの異常が発生して第１の貯留槽４と第２の貯留槽７ａとの間での高温プラズマ原料２３の循環が停止した場合、第２の貯留槽７ａの液体状高温プラズマ材料の液面が第１の貯留槽４の液体状高温プラズマ材料の液面よりも重力方向上方に位置していると、第２の貯留槽７ａから第１の貯留槽４に高温プラズマ原料２３が移動する恐れがある。上記したように、第２の貯留槽７ａは第１の貯留槽４と比較して大容量の高温プラズマ原料２３を貯留しており、かつ、第１の貯留槽４として機能するカバー状構造体２は、回転体へのエネルギービーム６’の照射のため開口部１５、１１を有しているので、高温プラズマ原料２３の移動が発生した場合、高温プラズマ原料２３が第１の貯留槽４から溢れ、プラズマ発生空間であるチャンバ２０内に液体状の高温プラズマ原料２３が流出する恐れがある。
従って、液体原料循環装置７において、第２の貯留槽７ａの液体状高温プラズマ材料の液面は、第１の貯留槽４の液体状高温プラズマ材料の液面よりも重力方向下方に位置するように第１の貯留槽４と第２の貯留槽７ａに配置することが好ましい。
第２の貯留槽７ａは、閉空間であるので、第１の貯留槽４から流入する余剰の液体状高温プラズマ原料２３を外部に漏出させることなく収容する。

１ 回転体
２ カバー状構造体
３ 回転中心軸
４ 第１の貯留槽
５ 膜厚制御機構
５ａ ブロック状構造体
５ｂ 板状構造体
５ｃ チャンネル状凹部を有する構造体
５ｄ チャンネル状凹部
６ エネルギー供給機構（レーザ照射装置）
６’ エネルギー（レーザ）ビーム
７ 液体原料循環装置、
７ａ 第２の貯留槽
８ 原料駆動部（ポンプ）
９ 飛散防止構造体
１０ 飛沫
１１ 開口部
１２ 溝部
１２ａ 凹部
１３ モータ
１３ａ モータ回転軸
１４ メカニカルシール
１５ 開口部
１６ カップリング
２０ チャンバ
２１ ホイルトラップ
２２ ＥＵＶ集光鏡
２３ 高温プラズマ原料
３０ 露光機
３３ 電極
３４ 電源装置

Claims (13)

1. 円盤状の回転体と、当該回転体の平面側に垂直な回転中心軸を中心として上記回転体を回転させる回転手段と、当該回転体を、ギャップを介して包囲するカバー状の構造体と、上記カバー状構造体の内部に設けられ液体状の高温プラズマ原料を貯留する第１の貯留槽と、上記回転体の一部が第１の貯留槽に貯留される高温プラズマ原料に浸漬していて、上記回転体の回転運動により上記回転体の表面の少なくとも一部に液体状の高温プラズマ原料を塗布する原料供給機構と、上記高温プラズマ原料にエネルギービームを照射するエネルギービーム供給装置を備えた極端紫外光光源装置であって、
   上記原料供給機構の上記カバー状構造体の一部には開口部が設けられ、該開口部を介して上記エネルギービームが上記回転体の高温プラズマ原料が塗布された表面に照射されるとともに、該エネルギービームの照射により発生した極端紫外光が該開口部から放出され、
   上記カバー状構造体は、上記回転手段により回転する回転体に作用する遠心力方向と対向し上記回転体を覆うように設けられる飛散防止部材を有し、
   上記カバー状構造体の内部には、チャンネル状の凹部を備えた構造体からなる膜厚制御機構が設けられ、当該構造体の上記凹部は上記回転体に対向し、該凹部の開口両側の辺は上記回転体の円周方向に沿って配置され、
   該構造体の上記回転体と対向する凹部の底面と回転体との間隙は、上記回転体に塗布される液体状の高温プラズマ原料の膜厚が所定の膜厚となるように設定されており、
   上記構造体を有する膜厚制御機構は、回転体のエネルギービームが照射される領域における高温プラズマ原料の膜厚を調整可能な位置に配置され、
   上記構造体は、弾性体により上記回転体表面に押し付けられる方向に付勢され、上記凹部の両側が回転体表面に接触している
   ことを特徴とする極端紫外光光源装置。
2. 上記エネルギービームは、上記円盤状の回転体の回転中心軸に垂直な面の内の一方の表面に対して照射され、
   極端紫外光を放射する高温プラズマの発生位置と極端紫外光集光鏡の設置位置もしくは上記高温プラズマの発生位置とマスク検査用光学系とから定まる極端紫外光の光軸は、上記回転体に照射された上記エネルギービームが上記回転体により反射される方向と一致しないように設定されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の極端紫外光光源装置。
3. 上記極端紫外光の光軸が、上記回転体の高温プラズマ原料が塗布された上記円盤状の回転体の回転中心軸に垂直な面の法線方向と一致している
   ことを特徴とする請求項２に記載の極端紫外光光源装置。
4. 上記カバー状構造体に設けられた開口部を通過したエネルギービームが、回転体に照射される領域の近傍で、回転体に塗布されている液体状高温プラズマ原料が固体に変化するように、当該液体状高温プラズマ原料を冷却する冷却手段が設けられた
   ことを特徴とする請求項１、２または請求項３のいずれか１項に記載の極端紫外光光源装置。
5. 回転体の回転中心軸が第１の貯留槽に貯留されている液体状高温プラズマ原料の液面の法線方向と直交せず交差している
   ことを特徴とする請求項１、２、３または請求項４のいずれか１項に記載の極端紫外光光源装置。
6. 上記円盤状の回転体の回転中心軸に垂直な面の内の少なくとも一方の面であって、かつ、エネルギービームが照射される面に溝部、凹部、もしくは貫通孔が設けられている
   ことを特徴とする請求項１、２、３、４または請求項５のいずれか１項に記載の極端紫外光光源装置。
7. 上記円盤状の回転体の回転中心軸に垂直な面の内の少なくとも一方の面であって、かつ、エネルギービームが照射される領域にシボ加工が施されている
   ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５または請求項６のいずれか１項に記載の極端紫外光光源装置。
8. 上記円盤状の回転体の回転中心軸に垂直な面の内の少なくとも一方の面であって、かつ、エネルギービームが照射される領域に対して、プラズマによる表面改質を施す機構が設けられている
   ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５または請求項６のいずれか１項に記載の極端紫外光光源装置。
9. 上記円盤状の回転体の回転中心軸に垂直な面の内の少なくとも一方の面であって、かつ、エネルギービームが照射される領域に対向させて配置される電極と、当該電極と回転体間に電圧を印加する電源装置を備える
   ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５または請求項６のいずれか１項に記載の極端紫外光光源装置。
10. 高温プラズマ原料を貯留する第２の貯留槽と、当該第２の貯留槽と上記第１の貯留槽との間で接続され、当該第２の貯留槽からの高温プラズマ原料が第１の貯留槽に流入する原料流入管路と、上記第２の貯留槽と第１の貯留槽との間で接続され、当該第１の貯留槽からの高温プラズマ原料が第２の貯留槽に流出する原料流出管路と、上記第２の貯留槽の高温プラズマ原料を第１の貯留槽に対して送出する原料駆動部とからなる液体原料循環装置を更に備える
    ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８または請求項９のいずれか１項に記載の極端紫外光光源装置。
11. 液体原料循環装置における第２の貯留槽は、第１の貯留槽に貯留される液体状高温プラズマ原料の液面より上記第２の貯留槽に貯留される液体状高温プラズマ原料の液面が重力方向下方に位置するように配置されている
    ことを特徴とする請求項１０に記載の極端紫外光光源装置。
12. 上記回転体の高温プラズマ原料が塗布された表面に照射されるエネルギービームがレーザビームである
    ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または請求項１１のいずれか１項に記載の極端紫外光光源装置。
13. 上記回転体の高温プラズマ原料が塗布された表面に照射されるエネルギービームが２つのレーザビームである
    ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または請求項１１のいずれか１項に記載の極端紫外光光源装置。

Images