半導体リソグラフィ用光源装置
【課題】 半導体ウェハに対する回路パターンの転写を阻害するデブリを発生させることなく、半導体ウェハに高集積化した回路を形成するのに最適な短波長の光を発生させることのできる半導体リソグラフィ用光源装置を提供することを課題とする。
【解決手段】 内部空間が形成された空洞共振器と、電気絶縁性を有する非磁性の材料で形成され、内部に希ガス又は希ガスが充填される空洞体と、前記空洞共振器の内部空間に電磁波を供給するための電磁波供給手段とを備え、前記空洞体は、少なくとも一部から短波長の光成分又は該光成分を含んだ光を放出可能に構成されるとともに、空洞共振器の内部空間に少なくとも一部が位置するように配置され、空洞共振器は、前記空洞体から放出される短波長の光成分又は該光成分を含んだ光を外部へ放出可能な光放出部が形成されている。
【解決手段】 内部空間が形成された空洞共振器と、電気絶縁性を有する非磁性の材料で形成され、内部に希ガス又は希ガスが充填される空洞体と、前記空洞共振器の内部空間に電磁波を供給するための電磁波供給手段とを備え、前記空洞体は、少なくとも一部から短波長の光成分又は該光成分を含んだ光を放出可能に構成されるとともに、空洞共振器の内部空間に少なくとも一部が位置するように配置され、空洞共振器は、前記空洞体から放出される短波長の光成分又は該光成分を含んだ光を外部へ放出可能な光放出部が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハに回路パターンを形成するための短波長の光を発生させる半導体リソグラフィ用光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、パーソナルコンピュータや、携帯電話、ナビゲーションシステム等の各種電気機器の記憶素子や情報処理素子等として採用される半導体集積回路の製造方法として、回路パターンの形成されたマスクに光源からの光を照射し、半導体ウェハ上の感光性樹脂（フォトレジスト）に対してマスクの回路パターンを転写するリソグラフィが知られている。
【０００３】
そして、現状において、リソグラフィに用いられる光の波長として、高圧水銀灯のｇ線（波長：４３６ｎｍ）、ｉ線（波長：３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（波長：２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（波長：１９３ｎｍ）が主流になっているが、光の波長が長いとフォトレジスト上での回路パターンの解像度が低くなる傾向にあるため、上述の波長の光では半導体の高集積化（回路パターンの微細化）に対応できないとして、さらに波長の短い光（ＥＵＶ光）を発生させるレーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）光源や放電生成プラズマ（ＤＰＰ）光源が提供されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ところで、短波長の光（ＥＵＶ光）は、ガラスに吸収される特性を有するため、ガラス製の光学系（レンズ等）で光の進路の変更等を行うことができないといった理由から、短波長（１３．５ｎｍの波長）で反射率にピークがあるＭｏ／Ｓｉの多層膜を光の進路を変更するための光学系（反射鏡）として採用されつつある。
【０００５】
これに伴い、レーザ生成プラズマ光源及び放電生成プラズマ光源の何れもが、光学系の特性に合った波長の光（光学系での反射のロスが少ない１３．５ｎｍの波長の光）を発生できるように構成されている。具体的には、レーザ生成プラズマ光源は、強力なレーザ（ＹＡＧ（ヤグ）レーザ）をターゲット物質としてのスズ（Ｓｎ）やスズ（Ｓｎ）化合物に照射することで、１３．５ｎｍ付近に強い発光ピークがあるプラズマ光を発生させるように構成されている。これに対し、放電生成プラズマ光源は、一対の電極間に定常周波数の高電流を流して放電させること電極間に１３．５ｎｍの波長の光成分を含むプラズマ光を発生させるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１３０２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記何れの光源も、プラズマの発生に伴ってデブリ（不純物）が発生し、半導体ウェハに対する回路パターンの転写を阻害するといった問題がある。すなわち、レーザ生成プラズマ光源では、プラズマ発生に伴ってターゲット物質（常温で固体であるスズ）からデブリが発生し、放電生成プラズマでは、プラズマ発生に伴って電極からデブリが発生するため、そのデブリが光学系や、マスク、半導体ウェハ等に付着してしまい、半導体ウェハに対する回路パターンの転写を阻害するといった問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、斯かる実情に鑑み、半導体ウェハに対する回路パターンの転写を阻害するデブリを発生させることなく、半導体ウェハに高集積化した回路を形成するのに最適な短波長の光を発生させることのできる半導体リソグラフィ用光源装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
半導体ウェハ上に回路パターンを形成するための短波長の光を発生させる半導体リソグラフィ用光源装置であって、内部空間が形成された空洞共振器と、電気絶縁性を有する非磁性の材料で形成され、内部に希ガス又は希ガスが充填される空洞体と、前記空洞共振器の内部空間に電磁波を供給するための電磁波供給手段とを備え、前記空洞体は、少なくとも一部が短波長の光成分又は該光成分を含んだ光を放出可能に構成されるとともに、空洞共振器の内部空間に少なくとも一部が位置するように配置され、空洞共振器は、前記空洞体から放出される短波長の光成分又は該光成分を含んだ光を外部へ放出可能な光放出部が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
上記構成の半導体リソグラフィ用光源装置によれば、電磁波供給手段から空洞共振器の内部に電磁波を供給すると、空洞共振器の内部空間に所定のエネルギ値の定在波電磁界が発生し、空洞体の内部に満たされた希ガス又は希ガスを含んだ混合ガスが定在波電磁界のエネルギを吸収する。これにより、上記構成の半導体リソグラフィ用光源装置は、該希ガスに対応した短波長の光成分を含んだプラズマを発生させることになる。そして、上記構成の半導体リソグラフィ用光源装置は、空洞体の少なくとも一部が短波長の光成分又は該光成分を含んだ光を放出可能に構成され、前記空洞共振器の光放出部が前記光成分を外部へ放出可能に構成されているため、空洞体内で発生したプラズマの光成分が空洞共振器の光放出部から外部へと放出される。
【００１１】
従って、上記構成の半導体リソグラフィ用光源装置は、従来のようなデブリの発生要因となるターゲット物質や電極を用いていないため、回路パターンの形成を阻害するデブリを発生することがなく、プラズマの発生による光から半導体ウェハに高集積化した回路（微細化した回路）を形成するのに最適な短波長の光成分を光放出部から放出して半導体ウェハに対して直接的又は間接的に照射することができる。
【００１２】
本発明の一態様として、希ガス又は希ガスを含んだ混合ガスを供給する希ガス供給手段をさらに備え、前記空洞体は、筒状に形成されて空洞共振器に挿通され、希ガス供給手段によって希ガス又は希ガスを含んだ混合ガスが一端から供給される一方で、短波長の光成分又は該光成分を含んだ光を他端から放出可能に構成されていてもよい。
【００１３】
上記構成の半導体リソグラフィ用光源装置によれば、希ガス又は希ガスを含んだ混合ガスを連続的に供給することができるため、上記構成の半導体リソグラフィ用光源装置は、
定在波電磁界のエネルギを吸収した希ガス又は希ガスを含んだ混合ガス（効率的にプラズマ化できなくなった希ガス又は希ガスを含んだ混合ガス）が空洞体の内部に留まることがない。従って、上記構成の半導体リソグラフィ用光源装置は、常に良質なプラズマを発生することができる。
【００１４】
本発明の他態様として、前記希ガスは、キセノン（Ｘｅ）ガス、又はネオン（Ｎｅ）ガスの何かであることが好ましい。このようにすれば、波長が１３．５ｎｍの光成分を多く含んだ光を放射するプラズマを発生することができる。従って、本発明の半導体リソグラフィ用光源装置は、Ｍｏ／Ｓｉの多層膜で構成される光学系（反射率のピークが１３．５ｎｍの反射鏡）に最適な光源となる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明に係る半導体リソグラフィ用光源装置によれば、半導体ウェハに対する回路パターンの転写を阻害するデブリを発生させることなく、半導体ウェハに高集積化した回路を形成するのに最適な短波長の光を発生させることができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る半導体リソグラフィ用光源装置を含む半導体リソグラフィ装置の概略構成図を示す。
【図２】本発明の一実施形態に係る半導体リソグラフィ用光源装置の概略構成図を示す。
【図３】本発明の一実施形態に係る半導体リソグラフィ用光源装置を動作させた時の電界の強度及び、電磁波供給手段の出力及びプラズマのエネルギ値の推移を示す図であって、（ａ）は、空洞体の内部が真空の状態で半導体リソグラフィ用光源装置を動作させた場合の各エネルギの推移を示し、（ｂ）は、空洞体の内部にＸｅガスを充填した状態で半導体リソグラフィ用光源装置を動作させた場合の各エネルギの推移を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態に係る半導体リソグラフィ用光源について、添付図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
本実施形態に係る半導体リソグラフィ用光源装置（以下、単に光源装置という）は、半導体ウェハ上に回路パターンを形成するための短波長の光（本実施形態においては、波長が１３．５ｍｍの光成分：以下、ＥＵＶ光とする）を発生させるものである。
【００１９】
本実施形態に係る光源装置は、図１に示すように、半導体ウェハＷに回路パターンを転写させる半導体リソグラフィ装置Ｕの一構成として組み込まれている。すなわち、半導体リソグラフィ装置Ｕは、前記光源装置１と、半導体ウェハＷを配置するステージＳと、ステージＳ上の半導体ウェハＷに転写させる回路パターンが形成されたマスク（図示しない）と、光源装置１からの光をマスクに導く光学系Ｍとを備えている。本実施形態に係る半導体リソグラフィ装置Ｕは、前記ステージＳ、マスク及び光学系Ｍが密閉構造のケーシングＣに内装されており、前記光源装置１がケーシングＣの外面に連設されている。さらに、本実施形態に係る半導体リソグラフィ装置Ｕは、ケーシングＣ内の空間を真空にするためのロータリーポンプ（図示しない）がケーシングＣに接続されている。
【００２０】
前記光源装置１は、内部空間１０１が形成された空洞共振器１０と、電気絶縁性を有する非磁性の材料で形成され、内部に希ガス又は希ガスが充填される空洞体２０と、前記空洞共振器１０の内部空間１０１に電磁波を供給するための電磁波供給手段３とを備えている。さらに、前記空洞体２０は、少なくとも一部が短波長の光成分又は該光成分を含んだ光を放出可能に構成されるとともに、空洞共振器１０の内部空間１０１に少なくとも一部が位置するように配置されている。また、前記空洞共振器１０は、前記空洞体２０から放出される短波長の光成分又は該光成分を含んだ光を外部へ放出可能な光放出部１０４が形成されている。さらに、本実施形態に係る光源装置１は、空洞体２０に希ガス又は希ガスを含んだ混合ガスを供給するための希ガス供給手段４を備えている。
【００２１】
前記空洞共振器１０は、導電性のある金属材料で形成されるもので、本実施形態では、抵抗の小さい無酸素銅で形成されている。そして、前記空洞共振器１０は、図２に示すように上端から下端に向かって掘り下げられて、上端を開放させた空間が形成された共振器本体１００と、該共振器本体１００の上端を閉塞する蓋体１１０とを備えている。
【００２２】
そして、前記共振器本体１００は、円筒形状に形成された周壁部１０２と、該周壁部１０２の一端開口を閉塞する底部１０３とで構成されている。さらに、前記共振器本体１００は、周壁部１０２の内径が、電磁波の最低次の共振モードに合わせて設定されている。より具体的には、本実施形態では、電磁波の最低次の共振モードとしてＴＭ０１０モードを採用しているため、周壁部１０２は、内径が６ｃｍに設定されている。
【００２３】
さらに、前記共振器本体１００は、前記空洞体２０の内部で発生した短波長の光成分又は該光成分を含んだ光を内部空間１０１から外部（本実施形態においてはケーシングＣの内部）へ放出可能な光放出部１０４が形成されている。そして、本実施形態に係る共振器本体１００は、光放出部１０４が前記底部１０３に設けられている。該光放出部１０４は、前記底部１０３に穿設された孔によって構成されている。本実施形態に係る光源装置１は、ケーシングＣに連設されている。そのため、光放出部１０４は、ケーシングＣに向けて光を放出することができる。また、前記共振器本体１００は、後述する出力アンテナ３０を挿通すべく、周壁部１０２に接続孔１０５が穿設されている。
【００２４】
そして、前記蓋体１１０は、前記共振器本体１００の上端側に嵌合されることによって、上端開口を閉塞する閉塞部１１１と、該閉塞部１１１の上端部から径方向外方に延出したフランジ部１１２とを備えている。
【００２５】
本実施形態に係る閉塞部１１０は、外径が前記共振器本体１００の内径と略同じ大きさに設定された円柱状に形成されている。これにより、本実施形態に係る空洞共振器１０は、該閉塞部１１０が前記共振器本体１００の上端開口を隙間なく閉塞するように構成されている。
【００２６】
前記フランジ部１１２は、閉塞部１１１から突出した部分に複数個のネジ孔１１４が穿設されており、雄ネジ体１１５を螺合させることができるようになっている。さらに、該雄ネジ体１１５は、ネジ孔１１４に螺合された状態で先端が前記共振器本体１００の上面に接触するように構成されている。
【００２７】
さらに、前記蓋体１１０は、上端から下端に亘って貫通した貫通孔１１３が穿設されている。そして、該貫通孔１１３は、上端側が後述する配管４０を挿通可能な配管挿通孔１１３ａになっており、下端側が空洞体２０を挿通可能な空洞体挿通孔１１３ｂになっている。また、前記蓋体１１０は、閉塞部１１１を共振器本体１００の上端開口に嵌合させた状態で上下動可能になっている。すなわち、前記蓋体１１０は、共振器本体１００と閉塞部材１１１との嵌合方向で共振器本体１００に対して相対的に移動することができる。これにより、本実施形態に係る空洞共振器１０は、共振器本体１００の上端側を確実に閉塞しつつ、内部空間１０１の広さを調整することができるように構成されている。
【００２８】
そして、前記空洞体２０は、電気絶縁性を有する非磁性の材料で形成されている。例えば、前記空洞体２０は、セラミック等で形成することができるが、本実施形態においては、耐熱ガラス（石英ガラス）で形成されている。さらに、前記空洞体２０は、空洞共振器１０の内部空間１０１に少なくとも一部が位置するように配置されている。
【００２９】
本実施形態に係る空洞体２０は、一方向に長手をなして両端が開口した筒体で構成されており、内径が約３ｍｍ〜５ｍｍに設定されている。さらに、空洞体２０は、光放出部１０３と前記貫通孔１１３の下端側（空洞体挿通孔１１３ｂ）とに挿通された状態で空洞共振器１０の内部空間１０１に少なくとも一部が位置するように配置されている。
【００３０】
図１に戻り、前記電磁波供給手段３は、クライストロンや、マグネトロン等を使用することが可能であるが、本実施形態においてはマグネトロンを使用している。さらに、電磁波供給手段３は、出力アンテナ３０によって空洞共振器１０と接続されている。本実施形態に係る出力アンテナ３０は、同軸ケーブルが使用されており、一端側が電磁波供給手段３に接続され、他端側が前記空洞共振器１０に設けられた接続孔１０５に挿通されている。
【００３１】
そして、本実施形態に係る希ガス供給手段４は、配管４０を介して空洞体２０に接続されている。より具体的には、配管４０は、蓋体１１０の上端から下端に亘って貫通する貫通孔１１３の上端側（配管挿通孔１１３ａ）に挿通されている。さらに、前記空洞体２０は、上述の如く、一端部が前記貫通孔１１３の下端側（空洞体挿通孔１１３ｂ）に挿通されているため、前記希ガス供給手段４は、前記空洞体２０の一端から、空洞体２０の内部に希ガス又は希ガスを含んだ混合ガスを充填することができるように構成されている。
【００３２】
前記光学系Ｍは、Ｍｏ／Ｓｉの多層膜Ｍで構成されている。本実施形態においては、Ｍｏ／Ｓｉの多層膜Ｍは、湾曲形状に形成されており凹面鏡の如く形成されている。該光学系Ｍは、光源１の光軸に反射面を対応させるように配置されており、該光軸と略平行な線上に配置されたステージＳ上の半導体ウェハＷにＥＵＶ光を照射できるようになっている。なお、前記ステージＳ、及びマスクは、一般的な構成であるためここでの説明を割愛する。
【００３３】
本実施形態の半導体リソグラフィ装置Ｕは、以上の構成からなり、次に光源装置１からＥＵＶ光源を放射する発光動作について説明するが、それに先立ち、前記空洞共振器の初期設定としてのチューニングの規準となるＱ値の説明と、チューニングの方法との説明を行う。
【００３４】
まず、本実施形態に係る光源装置１は、空洞共振器１０の内部空間１０１に蓄えることができる定在波電磁界のエネルギと関連付けられるＱ値が最大となるようにするためのチューニングを行う。ここで、Ｑ値について説明すると、Ｑ値とは、空洞共振器１０に供給された電磁波のエネルギに対する空洞共振器内１０の内部空間１０１に発生した電磁界のエネルギの比に２πを掛けたものである。具体的に説明すると、電磁波供給手段３から発生される電磁波のエネルギをｆ、内部空間１０１に発生する電磁界のエネルギをＷEとすると、Ｑ値の値は次式によって与えられる。
Ｑ＝２πＷE／ｆ…（１）
従って、Ｑ値が１００００であるとすれば、１ＫＷの電磁波を空洞共振器１０に供給すると、内部空間１００に発生する電磁界のエネルギは、１．６ＭＷとなる。そうすると、式（１）からも明らかなように、内部空間１０１に発生する電磁界のエネルギが上昇するにつれてＱ値の値も上昇することになる。従って、前記チューニングは、空洞共振器１０の内部空間１０１にエネルギが最大となる電磁界（定在波電磁界）が生じるようにするとともに、内部空間１０１に蓄えることができるＱ値が最大となるようにしていることになる。
【００３５】
以上でＱ値についての説明を終わり、続いてチューニングについて説明する。本実施形態に係るチューニングは、前記蓋体１１０を空洞共振器１０の中心線方向に移動させ、内部空間１０１の広さを調整することによって行われる。すなわち、チューニングが行われた空洞共振器１０は、内部空間１０１に供給された電磁波と、該電磁波が内部空間１０１を画定する内面に衝突して反射した反射波（電磁波）とが重なり合うことによって共振をおこしえる。このように、前記内部空間１０１は、供給された電磁波に比して振幅が増幅された、すなわち、供給された電磁波に比してエネルギが増幅された定在波が発生する。これにより、チューニングが行われた空洞共振器１０は、内部空間１００に定在波を発生させることによって、定在波電磁界を生じさせることができるようになる。
【００３６】
以上でチューニングについての説明を終わり、続いて発光動作について説明する。前記空洞体２０は、内部に希ガス又は希ガスを含んだ混合ガスが充填される。すなわち、本実施形態においては、空洞体２０の内部にＸｅガスが充填された状態で、内圧が１０００ｐａとなるように設定される。
【００３７】
そして、前記空洞共振器１０は、電磁波供給手段３から発生された電磁波が内部空間１０１に供給される。本実施形態に係る電磁波は、マイクロ波が使用されている。より具体的には、該電磁波は、Ｓバンドに属する２．４５ＧＨｚのマイクロ波が使用されている。そして、空洞共振器１０は、内部空間１０１に電磁波が供給されると、該電磁波と内部空間１０１を画定する部分に衝突して反射した該電磁波の反射波（電磁波）とが重なりあって共振をおこす。そうすると、内部空間１０１に導かれた電磁波は、定在波となるため、定在波電磁界が発生する。
【００３８】
さらに、本実施形態に係る光源装置１は、極めて短い時間、具体的には、Ｘｅガスが定在波電磁界のエネルギを吸収することによってプラズマが発生するまでの間に内部空間１０１に発生する定在波電磁界のＱ値を所定値（本実施形態においては１００００）に到達させるように構成されている。これにより、空洞体２０に満たされたＸｅガスは、ＥＵＶ光を放射するプラズマを発生させるために必要なエネルギを定在波電磁界から吸収することができる。
【００３９】
図３（ａ）(空洞体２０が真空の場合)及び図３（ｂ）(空洞体２０に１０００ＰａのＸｅが充填されている場合)を参照しながら具体的に説明すると、図３のＴ１，Ｔ３は、電磁波供給手段３が空洞共振器１０に電磁波の供給を開始した時点を示している。さらに、電磁波のエネルギ値のグラフであるＥMに示されているように、本実施形態に係る電磁波供給手段３は、起動時、及び停止時を除いて一定のエネルギの電磁波を空洞共振器１０に供給する。そして、図３のＴ２，Ｔ４は、空洞共振器１０の内部空間１０１に発生した定在波電磁界のＱ値が所定値に達した時点を示している。
【００４０】
そして、定在波電磁界のＱ値が所定の値に達するまでの時間（Ｔ３からＴ４に達するまでに要した時間）Ｔは、電磁波供給手段３から発生される電磁波マイクロ波周期をＴMとすると次式によって求めることができる。
Ｔ＝（Ｑ／２π）ＴM…（２）
本実施形態において、Ｑは１００００、ＴMは０．４ｎｓであるため、式（２）に従って演算すると、Ｔ３の時点からＴ４の時点に達するまでに要する時間Ｔは、約０．６４μｓとなる。従って、本実施形態に係る光源装置１は、極めて短い時間で所定のＱ値の定在波電磁界を発生させることができる。このことは、定在波電磁界のＱ値のグラフであるＥQからも明らかなことである。
【００４１】
また、図３（ａ）の定在波電磁界のＱ値の値に関するグラフであるＥQを参照すると、定在波電磁界のＱ値が所定の値に達するまでの時間（Ｔ１からＴ２に達するまでに要した時間）は、図３（ｂ）の場合と略同じであることが分かる。従って、本実施形態に係る光源装置１は、空洞体２０の内部が真空であっても、定在波電磁界のＱ値の値が所定の値に達するまでの時間は略変化しないことがわかる。
【００４２】
そして、定在波電磁界のＱ値が所定の値に達すると、前記空洞体２０の内部に満たされたＸｅガスは、定在波電磁界のエネルギを吸収し始める（図３（ｂ）のＴ５の時点）。このとき、プラズマのエネルギ値のグラフであるＥPからも読み取れるように、プラズマが発生し始める。そうすると、定在波電磁界は、エネルギが急速に低下することになるため、Ｔ５以降のＥQの推移からも明らかなように、Ｑ値も急速に低下することになる。
【００４３】
そして、前記プラズマは、定在波電磁界のＱ値が低下するに伴って、エネルギが急速に上昇し、Ｔ６の時点においてエネルギが最大となり、ＥＵＶ光を発生させる。さらに、前記プラズマは、定在波電磁界のエネルギを吸収し続ける。しかしながら、Ｔ６の時点から後において定在波電磁界は、ＥＵＶ光を発生させるために必要なエネルギが残っていない。従って、Ｔ６の時点から後において定在波電磁界のＱ値及びプラズマのエネルギは、低下する。
【００４４】
そして、前記プラズマのエネルギが極大値の１０分の１以下となった時点（Ｔ７の時点）で電磁波供給手段３の動作を停止させて電磁波の供給を停止させる。そうすると、内部空間１０１の定在波電磁界のＱ値、及びプラズマのエネルギは無くなり、発光動作を終了する。また、本実施形態に係る光源装置１は、一度の発光動作に要する時間が１０μｓであるため、瞬間的（パルス的）に発生するＥＵＶ光を放射することができる。
【００４５】
さらに、再度発光動作をさせたい場合は、電磁波供給手段３の動作を再開させる。そうすると、光源装置１は、再度上記の動作を行うことによってＥＵＶ光をケーシングＣ内に放射することになる。従って、空洞体２０の内部で発生したＥＵＶ光は、空洞体２０の他端側からケーシングＣ内に放出され、ケーシングＣ内に配置された光学系Ｍに照射される。
【００４６】
以上のように、本実施形態に係る光源装置１は、従来のようなデブリの発生要因となるターゲットや電極を用いていないため、回路パターンの形成を阻害するデブリを発生することがなく、半導体ウェハＷに高集積化した回路を形成するのに最適な短波長の光を発生させることができる。これにより、本実施形態に係る光源装置１は、半導体ウェハＷをデブリによって汚染することを防ぐことができる。また、本実施形態に係る光源装置１は、光学系Ｍをデブリによって汚染することも防ぐことができ、光学系Ｍの高寿命化を図ることができる。
【００４７】
また、本実施形態に係る光源装置１は、空洞体２０が筒状に形成されており、定在波電磁界のエネルギを吸収することによって劣化したＸｅガスが空洞体２０の内部にとどまることがない。これにより、本実施形態に係る光源装置１は、常に良質なプラズマを発生させる状態を保つことができる。
【００４８】
さらに、本実施形態に係る光源装置１は、瞬間的（パルス的）に発生するＥＵＶ光を放出することができ、極めて短い時間でＥＵＶ光を発生させることができる。これにより、本実施形態に係る光源装置１は、１パルスのＥＵＶ光の強度が変動しても、ＥＵＶ光を放射する回数を調整することによって、半導体ウェハＷに対して均一な回路パターンの転写を行うことが可能となる。
【００４９】
なお、本発明の半導体リソグラフィ用光源装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えることは勿論である。
【００５０】
上記実施形態において、空洞共振器１０は、円筒形状のものを使用したが、これに限定されるものではなく、例えば、角筒状に形成されたものを使用してもよい。
【００５１】
また、上記実施形態において、空洞共振器１０は、電磁波の最低次の共振モード（ＴＭ０１０モード）に合わせて周壁部１０２の内径が設定されていたが、これに限定されるものではなく、例えば、電磁波の最低次の共振モードとして他のモードを採用し、該モードに合わせて周壁部１０２の内径を設定することもできる。
【００５２】
また、上記実施形態において、電磁波供給手段３は、マグネトロンを使用したが、これに限定されるものではなく、例えば、クライストロンを使用してもよい。クライストロンを使用した場合、光源装置１は、より安定した電磁波を空洞共振器１０に供給することが可能になる。
【００５３】
また、上記実施形態において、ケーシングＣの内部空間を真空にするためにロータリーポンプを用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、ロータリーポンプにターボ分子ポンプを直列に接続してもよい。
【００５４】
また、上記実施形態において、空洞体２０には、Ｘｅガスが供給されていたが、これに限定されるものではなく、例えば、Ｎｅガスを充填してもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１…半導体リソグラフィ用光源装置、３…電磁波供給手段、４…希ガス供給手段、１０…空洞共振器、２０…空洞体、４０…配管、１００…共振器本体、１０１…内部空洞、１０２…周壁部、１０３…底部、１０４…光放射部、１０５…アンテナ接続孔、１１０…蓋体、１１１…閉塞部、１１２…フランジ部、１１３…貫通孔、１１３ａ…配管挿通孔、１１３ｂ…空洞体挿通孔、１１４…ネジ孔、１１５…雄ネジ体、Ｃ…ケーシング、Ｍ…光学系、Ｓ…ステージ、Ｕ…半導体リソグラフィ装置、Ｗ…半導体ウェハ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハに回路パターンを形成するための短波長の光を発生させる半導体リソグラフィ用光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、パーソナルコンピュータや、携帯電話、ナビゲーションシステム等の各種電気機器の記憶素子や情報処理素子等として採用される半導体集積回路の製造方法として、回路パターンの形成されたマスクに光源からの光を照射し、半導体ウェハ上の感光性樹脂（フォトレジスト）に対してマスクの回路パターンを転写するリソグラフィが知られている。
【０００３】
そして、現状において、リソグラフィに用いられる光の波長として、高圧水銀灯のｇ線（波長：４３６ｎｍ）、ｉ線（波長：３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（波長：２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（波長：１９３ｎｍ）が主流になっているが、光の波長が長いとフォトレジスト上での回路パターンの解像度が低くなる傾向にあるため、上述の波長の光では半導体の高集積化（回路パターンの微細化）に対応できないとして、さらに波長の短い光（ＥＵＶ光）を発生させるレーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）光源や放電生成プラズマ（ＤＰＰ）光源が提供されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ところで、短波長の光（ＥＵＶ光）は、ガラスに吸収される特性を有するため、ガラス製の光学系（レンズ等）で光の進路の変更等を行うことができないといった理由から、短波長（１３．５ｎｍの波長）で反射率にピークがあるＭｏ／Ｓｉの多層膜を光の進路を変更するための光学系（反射鏡）として採用されつつある。
【０００５】
これに伴い、レーザ生成プラズマ光源及び放電生成プラズマ光源の何れもが、光学系の特性に合った波長の光（光学系での反射のロスが少ない１３．５ｎｍの波長の光）を発生できるように構成されている。具体的には、レーザ生成プラズマ光源は、強力なレーザ（ＹＡＧ（ヤグ）レーザ）をターゲット物質としてのスズ（Ｓｎ）やスズ（Ｓｎ）化合物に照射することで、１３．５ｎｍ付近に強い発光ピークがあるプラズマ光を発生させるように構成されている。これに対し、放電生成プラズマ光源は、一対の電極間に定常周波数の高電流を流して放電させること電極間に１３．５ｎｍの波長の光成分を含むプラズマ光を発生させるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１３０２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記何れの光源も、プラズマの発生に伴ってデブリ（不純物）が発生し、半導体ウェハに対する回路パターンの転写を阻害するといった問題がある。すなわち、レーザ生成プラズマ光源では、プラズマ発生に伴ってターゲット物質（常温で固体であるスズ）からデブリが発生し、放電生成プラズマでは、プラズマ発生に伴って電極からデブリが発生するため、そのデブリが光学系や、マスク、半導体ウェハ等に付着してしまい、半導体ウェハに対する回路パターンの転写を阻害するといった問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、斯かる実情に鑑み、半導体ウェハに対する回路パターンの転写を阻害するデブリを発生させることなく、半導体ウェハに高集積化した回路を形成するのに最適な短波長の光を発生させることのできる半導体リソグラフィ用光源装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
半導体ウェハ上に回路パターンを形成するための短波長の光を発生させる半導体リソグラフィ用光源装置であって、内部空間が形成された空洞共振器と、電気絶縁性を有する非磁性の材料で形成され、内部に希ガス又は希ガスが充填される空洞体と、前記空洞共振器の内部空間に電磁波を供給するための電磁波供給手段とを備え、前記空洞体は、少なくとも一部が短波長の光成分又は該光成分を含んだ光を放出可能に構成されるとともに、空洞共振器の内部空間に少なくとも一部が位置するように配置され、空洞共振器は、前記空洞体から放出される短波長の光成分又は該光成分を含んだ光を外部へ放出可能な光放出部が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
上記構成の半導体リソグラフィ用光源装置によれば、電磁波供給手段から空洞共振器の内部に電磁波を供給すると、空洞共振器の内部空間に所定のエネルギ値の定在波電磁界が発生し、空洞体の内部に満たされた希ガス又は希ガスを含んだ混合ガスが定在波電磁界のエネルギを吸収する。これにより、上記構成の半導体リソグラフィ用光源装置は、該希ガスに対応した短波長の光成分を含んだプラズマを発生させることになる。そして、上記構成の半導体リソグラフィ用光源装置は、空洞体の少なくとも一部が短波長の光成分又は該光成分を含んだ光を放出可能に構成され、前記空洞共振器の光放出部が前記光成分を外部へ放出可能に構成されているため、空洞体内で発生したプラズマの光成分が空洞共振器の光放出部から外部へと放出される。
【００１１】
従って、上記構成の半導体リソグラフィ用光源装置は、従来のようなデブリの発生要因となるターゲット物質や電極を用いていないため、回路パターンの形成を阻害するデブリを発生することがなく、プラズマの発生による光から半導体ウェハに高集積化した回路（微細化した回路）を形成するのに最適な短波長の光成分を光放出部から放出して半導体ウェハに対して直接的又は間接的に照射することができる。
【００１２】
本発明の一態様として、希ガス又は希ガスを含んだ混合ガスを供給する希ガス供給手段をさらに備え、前記空洞体は、筒状に形成されて空洞共振器に挿通され、希ガス供給手段によって希ガス又は希ガスを含んだ混合ガスが一端から供給される一方で、短波長の光成分又は該光成分を含んだ光を他端から放出可能に構成されていてもよい。
【００１３】
上記構成の半導体リソグラフィ用光源装置によれば、希ガス又は希ガスを含んだ混合ガスを連続的に供給することができるため、上記構成の半導体リソグラフィ用光源装置は、
定在波電磁界のエネルギを吸収した希ガス又は希ガスを含んだ混合ガス（効率的にプラズマ化できなくなった希ガス又は希ガスを含んだ混合ガス）が空洞体の内部に留まることがない。従って、上記構成の半導体リソグラフィ用光源装置は、常に良質なプラズマを発生することができる。
【００１４】
本発明の他態様として、前記希ガスは、キセノン（Ｘｅ）ガス、又はネオン（Ｎｅ）ガスの何かであることが好ましい。このようにすれば、波長が１３．５ｎｍの光成分を多く含んだ光を放射するプラズマを発生することができる。従って、本発明の半導体リソグラフィ用光源装置は、Ｍｏ／Ｓｉの多層膜で構成される光学系（反射率のピークが１３．５ｎｍの反射鏡）に最適な光源となる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明に係る半導体リソグラフィ用光源装置によれば、半導体ウェハに対する回路パターンの転写を阻害するデブリを発生させることなく、半導体ウェハに高集積化した回路を形成するのに最適な短波長の光を発生させることができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る半導体リソグラフィ用光源装置を含む半導体リソグラフィ装置の概略構成図を示す。
【図２】本発明の一実施形態に係る半導体リソグラフィ用光源装置の概略構成図を示す。
【図３】本発明の一実施形態に係る半導体リソグラフィ用光源装置を動作させた時の電界の強度及び、電磁波供給手段の出力及びプラズマのエネルギ値の推移を示す図であって、（ａ）は、空洞体の内部が真空の状態で半導体リソグラフィ用光源装置を動作させた場合の各エネルギの推移を示し、（ｂ）は、空洞体の内部にＸｅガスを充填した状態で半導体リソグラフィ用光源装置を動作させた場合の各エネルギの推移を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態に係る半導体リソグラフィ用光源について、添付図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
本実施形態に係る半導体リソグラフィ用光源装置（以下、単に光源装置という）は、半導体ウェハ上に回路パターンを形成するための短波長の光（本実施形態においては、波長が１３．５ｍｍの光成分：以下、ＥＵＶ光とする）を発生させるものである。
【００１９】
本実施形態に係る光源装置は、図１に示すように、半導体ウェハＷに回路パターンを転写させる半導体リソグラフィ装置Ｕの一構成として組み込まれている。すなわち、半導体リソグラフィ装置Ｕは、前記光源装置１と、半導体ウェハＷを配置するステージＳと、ステージＳ上の半導体ウェハＷに転写させる回路パターンが形成されたマスク（図示しない）と、光源装置１からの光をマスクに導く光学系Ｍとを備えている。本実施形態に係る半導体リソグラフィ装置Ｕは、前記ステージＳ、マスク及び光学系Ｍが密閉構造のケーシングＣに内装されており、前記光源装置１がケーシングＣの外面に連設されている。さらに、本実施形態に係る半導体リソグラフィ装置Ｕは、ケーシングＣ内の空間を真空にするためのロータリーポンプ（図示しない）がケーシングＣに接続されている。
【００２０】
前記光源装置１は、内部空間１０１が形成された空洞共振器１０と、電気絶縁性を有する非磁性の材料で形成され、内部に希ガス又は希ガスが充填される空洞体２０と、前記空洞共振器１０の内部空間１０１に電磁波を供給するための電磁波供給手段３とを備えている。さらに、前記空洞体２０は、少なくとも一部が短波長の光成分又は該光成分を含んだ光を放出可能に構成されるとともに、空洞共振器１０の内部空間１０１に少なくとも一部が位置するように配置されている。また、前記空洞共振器１０は、前記空洞体２０から放出される短波長の光成分又は該光成分を含んだ光を外部へ放出可能な光放出部１０４が形成されている。さらに、本実施形態に係る光源装置１は、空洞体２０に希ガス又は希ガスを含んだ混合ガスを供給するための希ガス供給手段４を備えている。
【００２１】
前記空洞共振器１０は、導電性のある金属材料で形成されるもので、本実施形態では、抵抗の小さい無酸素銅で形成されている。そして、前記空洞共振器１０は、図２に示すように上端から下端に向かって掘り下げられて、上端を開放させた空間が形成された共振器本体１００と、該共振器本体１００の上端を閉塞する蓋体１１０とを備えている。
【００２２】
そして、前記共振器本体１００は、円筒形状に形成された周壁部１０２と、該周壁部１０２の一端開口を閉塞する底部１０３とで構成されている。さらに、前記共振器本体１００は、周壁部１０２の内径が、電磁波の最低次の共振モードに合わせて設定されている。より具体的には、本実施形態では、電磁波の最低次の共振モードとしてＴＭ０１０モードを採用しているため、周壁部１０２は、内径が６ｃｍに設定されている。
【００２３】
さらに、前記共振器本体１００は、前記空洞体２０の内部で発生した短波長の光成分又は該光成分を含んだ光を内部空間１０１から外部（本実施形態においてはケーシングＣの内部）へ放出可能な光放出部１０４が形成されている。そして、本実施形態に係る共振器本体１００は、光放出部１０４が前記底部１０３に設けられている。該光放出部１０４は、前記底部１０３に穿設された孔によって構成されている。本実施形態に係る光源装置１は、ケーシングＣに連設されている。そのため、光放出部１０４は、ケーシングＣに向けて光を放出することができる。また、前記共振器本体１００は、後述する出力アンテナ３０を挿通すべく、周壁部１０２に接続孔１０５が穿設されている。
【００２４】
そして、前記蓋体１１０は、前記共振器本体１００の上端側に嵌合されることによって、上端開口を閉塞する閉塞部１１１と、該閉塞部１１１の上端部から径方向外方に延出したフランジ部１１２とを備えている。
【００２５】
本実施形態に係る閉塞部１１０は、外径が前記共振器本体１００の内径と略同じ大きさに設定された円柱状に形成されている。これにより、本実施形態に係る空洞共振器１０は、該閉塞部１１０が前記共振器本体１００の上端開口を隙間なく閉塞するように構成されている。
【００２６】
前記フランジ部１１２は、閉塞部１１１から突出した部分に複数個のネジ孔１１４が穿設されており、雄ネジ体１１５を螺合させることができるようになっている。さらに、該雄ネジ体１１５は、ネジ孔１１４に螺合された状態で先端が前記共振器本体１００の上面に接触するように構成されている。
【００２７】
さらに、前記蓋体１１０は、上端から下端に亘って貫通した貫通孔１１３が穿設されている。そして、該貫通孔１１３は、上端側が後述する配管４０を挿通可能な配管挿通孔１１３ａになっており、下端側が空洞体２０を挿通可能な空洞体挿通孔１１３ｂになっている。また、前記蓋体１１０は、閉塞部１１１を共振器本体１００の上端開口に嵌合させた状態で上下動可能になっている。すなわち、前記蓋体１１０は、共振器本体１００と閉塞部材１１１との嵌合方向で共振器本体１００に対して相対的に移動することができる。これにより、本実施形態に係る空洞共振器１０は、共振器本体１００の上端側を確実に閉塞しつつ、内部空間１０１の広さを調整することができるように構成されている。
【００２８】
そして、前記空洞体２０は、電気絶縁性を有する非磁性の材料で形成されている。例えば、前記空洞体２０は、セラミック等で形成することができるが、本実施形態においては、耐熱ガラス（石英ガラス）で形成されている。さらに、前記空洞体２０は、空洞共振器１０の内部空間１０１に少なくとも一部が位置するように配置されている。
【００２９】
本実施形態に係る空洞体２０は、一方向に長手をなして両端が開口した筒体で構成されており、内径が約３ｍｍ〜５ｍｍに設定されている。さらに、空洞体２０は、光放出部１０３と前記貫通孔１１３の下端側（空洞体挿通孔１１３ｂ）とに挿通された状態で空洞共振器１０の内部空間１０１に少なくとも一部が位置するように配置されている。
【００３０】
図１に戻り、前記電磁波供給手段３は、クライストロンや、マグネトロン等を使用することが可能であるが、本実施形態においてはマグネトロンを使用している。さらに、電磁波供給手段３は、出力アンテナ３０によって空洞共振器１０と接続されている。本実施形態に係る出力アンテナ３０は、同軸ケーブルが使用されており、一端側が電磁波供給手段３に接続され、他端側が前記空洞共振器１０に設けられた接続孔１０５に挿通されている。
【００３１】
そして、本実施形態に係る希ガス供給手段４は、配管４０を介して空洞体２０に接続されている。より具体的には、配管４０は、蓋体１１０の上端から下端に亘って貫通する貫通孔１１３の上端側（配管挿通孔１１３ａ）に挿通されている。さらに、前記空洞体２０は、上述の如く、一端部が前記貫通孔１１３の下端側（空洞体挿通孔１１３ｂ）に挿通されているため、前記希ガス供給手段４は、前記空洞体２０の一端から、空洞体２０の内部に希ガス又は希ガスを含んだ混合ガスを充填することができるように構成されている。
【００３２】
前記光学系Ｍは、Ｍｏ／Ｓｉの多層膜Ｍで構成されている。本実施形態においては、Ｍｏ／Ｓｉの多層膜Ｍは、湾曲形状に形成されており凹面鏡の如く形成されている。該光学系Ｍは、光源１の光軸に反射面を対応させるように配置されており、該光軸と略平行な線上に配置されたステージＳ上の半導体ウェハＷにＥＵＶ光を照射できるようになっている。なお、前記ステージＳ、及びマスクは、一般的な構成であるためここでの説明を割愛する。
【００３３】
本実施形態の半導体リソグラフィ装置Ｕは、以上の構成からなり、次に光源装置１からＥＵＶ光源を放射する発光動作について説明するが、それに先立ち、前記空洞共振器の初期設定としてのチューニングの規準となるＱ値の説明と、チューニングの方法との説明を行う。
【００３４】
まず、本実施形態に係る光源装置１は、空洞共振器１０の内部空間１０１に蓄えることができる定在波電磁界のエネルギと関連付けられるＱ値が最大となるようにするためのチューニングを行う。ここで、Ｑ値について説明すると、Ｑ値とは、空洞共振器１０に供給された電磁波のエネルギに対する空洞共振器内１０の内部空間１０１に発生した電磁界のエネルギの比に２πを掛けたものである。具体的に説明すると、電磁波供給手段３から発生される電磁波のエネルギをｆ、内部空間１０１に発生する電磁界のエネルギをＷEとすると、Ｑ値の値は次式によって与えられる。
Ｑ＝２πＷE／ｆ…（１）
従って、Ｑ値が１００００であるとすれば、１ＫＷの電磁波を空洞共振器１０に供給すると、内部空間１００に発生する電磁界のエネルギは、１．６ＭＷとなる。そうすると、式（１）からも明らかなように、内部空間１０１に発生する電磁界のエネルギが上昇するにつれてＱ値の値も上昇することになる。従って、前記チューニングは、空洞共振器１０の内部空間１０１にエネルギが最大となる電磁界（定在波電磁界）が生じるようにするとともに、内部空間１０１に蓄えることができるＱ値が最大となるようにしていることになる。
【００３５】
以上でＱ値についての説明を終わり、続いてチューニングについて説明する。本実施形態に係るチューニングは、前記蓋体１１０を空洞共振器１０の中心線方向に移動させ、内部空間１０１の広さを調整することによって行われる。すなわち、チューニングが行われた空洞共振器１０は、内部空間１０１に供給された電磁波と、該電磁波が内部空間１０１を画定する内面に衝突して反射した反射波（電磁波）とが重なり合うことによって共振をおこしえる。このように、前記内部空間１０１は、供給された電磁波に比して振幅が増幅された、すなわち、供給された電磁波に比してエネルギが増幅された定在波が発生する。これにより、チューニングが行われた空洞共振器１０は、内部空間１００に定在波を発生させることによって、定在波電磁界を生じさせることができるようになる。
【００３６】
以上でチューニングについての説明を終わり、続いて発光動作について説明する。前記空洞体２０は、内部に希ガス又は希ガスを含んだ混合ガスが充填される。すなわち、本実施形態においては、空洞体２０の内部にＸｅガスが充填された状態で、内圧が１０００ｐａとなるように設定される。
【００３７】
そして、前記空洞共振器１０は、電磁波供給手段３から発生された電磁波が内部空間１０１に供給される。本実施形態に係る電磁波は、マイクロ波が使用されている。より具体的には、該電磁波は、Ｓバンドに属する２．４５ＧＨｚのマイクロ波が使用されている。そして、空洞共振器１０は、内部空間１０１に電磁波が供給されると、該電磁波と内部空間１０１を画定する部分に衝突して反射した該電磁波の反射波（電磁波）とが重なりあって共振をおこす。そうすると、内部空間１０１に導かれた電磁波は、定在波となるため、定在波電磁界が発生する。
【００３８】
さらに、本実施形態に係る光源装置１は、極めて短い時間、具体的には、Ｘｅガスが定在波電磁界のエネルギを吸収することによってプラズマが発生するまでの間に内部空間１０１に発生する定在波電磁界のＱ値を所定値（本実施形態においては１００００）に到達させるように構成されている。これにより、空洞体２０に満たされたＸｅガスは、ＥＵＶ光を放射するプラズマを発生させるために必要なエネルギを定在波電磁界から吸収することができる。
【００３９】
図３（ａ）(空洞体２０が真空の場合)及び図３（ｂ）(空洞体２０に１０００ＰａのＸｅが充填されている場合)を参照しながら具体的に説明すると、図３のＴ１，Ｔ３は、電磁波供給手段３が空洞共振器１０に電磁波の供給を開始した時点を示している。さらに、電磁波のエネルギ値のグラフであるＥMに示されているように、本実施形態に係る電磁波供給手段３は、起動時、及び停止時を除いて一定のエネルギの電磁波を空洞共振器１０に供給する。そして、図３のＴ２，Ｔ４は、空洞共振器１０の内部空間１０１に発生した定在波電磁界のＱ値が所定値に達した時点を示している。
【００４０】
そして、定在波電磁界のＱ値が所定の値に達するまでの時間（Ｔ３からＴ４に達するまでに要した時間）Ｔは、電磁波供給手段３から発生される電磁波マイクロ波周期をＴMとすると次式によって求めることができる。
Ｔ＝（Ｑ／２π）ＴM…（２）
本実施形態において、Ｑは１００００、ＴMは０．４ｎｓであるため、式（２）に従って演算すると、Ｔ３の時点からＴ４の時点に達するまでに要する時間Ｔは、約０．６４μｓとなる。従って、本実施形態に係る光源装置１は、極めて短い時間で所定のＱ値の定在波電磁界を発生させることができる。このことは、定在波電磁界のＱ値のグラフであるＥQからも明らかなことである。
【００４１】
また、図３（ａ）の定在波電磁界のＱ値の値に関するグラフであるＥQを参照すると、定在波電磁界のＱ値が所定の値に達するまでの時間（Ｔ１からＴ２に達するまでに要した時間）は、図３（ｂ）の場合と略同じであることが分かる。従って、本実施形態に係る光源装置１は、空洞体２０の内部が真空であっても、定在波電磁界のＱ値の値が所定の値に達するまでの時間は略変化しないことがわかる。
【００４２】
そして、定在波電磁界のＱ値が所定の値に達すると、前記空洞体２０の内部に満たされたＸｅガスは、定在波電磁界のエネルギを吸収し始める（図３（ｂ）のＴ５の時点）。このとき、プラズマのエネルギ値のグラフであるＥPからも読み取れるように、プラズマが発生し始める。そうすると、定在波電磁界は、エネルギが急速に低下することになるため、Ｔ５以降のＥQの推移からも明らかなように、Ｑ値も急速に低下することになる。
【００４３】
そして、前記プラズマは、定在波電磁界のＱ値が低下するに伴って、エネルギが急速に上昇し、Ｔ６の時点においてエネルギが最大となり、ＥＵＶ光を発生させる。さらに、前記プラズマは、定在波電磁界のエネルギを吸収し続ける。しかしながら、Ｔ６の時点から後において定在波電磁界は、ＥＵＶ光を発生させるために必要なエネルギが残っていない。従って、Ｔ６の時点から後において定在波電磁界のＱ値及びプラズマのエネルギは、低下する。
【００４４】
そして、前記プラズマのエネルギが極大値の１０分の１以下となった時点（Ｔ７の時点）で電磁波供給手段３の動作を停止させて電磁波の供給を停止させる。そうすると、内部空間１０１の定在波電磁界のＱ値、及びプラズマのエネルギは無くなり、発光動作を終了する。また、本実施形態に係る光源装置１は、一度の発光動作に要する時間が１０μｓであるため、瞬間的（パルス的）に発生するＥＵＶ光を放射することができる。
【００４５】
さらに、再度発光動作をさせたい場合は、電磁波供給手段３の動作を再開させる。そうすると、光源装置１は、再度上記の動作を行うことによってＥＵＶ光をケーシングＣ内に放射することになる。従って、空洞体２０の内部で発生したＥＵＶ光は、空洞体２０の他端側からケーシングＣ内に放出され、ケーシングＣ内に配置された光学系Ｍに照射される。
【００４６】
以上のように、本実施形態に係る光源装置１は、従来のようなデブリの発生要因となるターゲットや電極を用いていないため、回路パターンの形成を阻害するデブリを発生することがなく、半導体ウェハＷに高集積化した回路を形成するのに最適な短波長の光を発生させることができる。これにより、本実施形態に係る光源装置１は、半導体ウェハＷをデブリによって汚染することを防ぐことができる。また、本実施形態に係る光源装置１は、光学系Ｍをデブリによって汚染することも防ぐことができ、光学系Ｍの高寿命化を図ることができる。
【００４７】
また、本実施形態に係る光源装置１は、空洞体２０が筒状に形成されており、定在波電磁界のエネルギを吸収することによって劣化したＸｅガスが空洞体２０の内部にとどまることがない。これにより、本実施形態に係る光源装置１は、常に良質なプラズマを発生させる状態を保つことができる。
【００４８】
さらに、本実施形態に係る光源装置１は、瞬間的（パルス的）に発生するＥＵＶ光を放出することができ、極めて短い時間でＥＵＶ光を発生させることができる。これにより、本実施形態に係る光源装置１は、１パルスのＥＵＶ光の強度が変動しても、ＥＵＶ光を放射する回数を調整することによって、半導体ウェハＷに対して均一な回路パターンの転写を行うことが可能となる。
【００４９】
なお、本発明の半導体リソグラフィ用光源装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えることは勿論である。
【００５０】
上記実施形態において、空洞共振器１０は、円筒形状のものを使用したが、これに限定されるものではなく、例えば、角筒状に形成されたものを使用してもよい。
【００５１】
また、上記実施形態において、空洞共振器１０は、電磁波の最低次の共振モード（ＴＭ０１０モード）に合わせて周壁部１０２の内径が設定されていたが、これに限定されるものではなく、例えば、電磁波の最低次の共振モードとして他のモードを採用し、該モードに合わせて周壁部１０２の内径を設定することもできる。
【００５２】
また、上記実施形態において、電磁波供給手段３は、マグネトロンを使用したが、これに限定されるものではなく、例えば、クライストロンを使用してもよい。クライストロンを使用した場合、光源装置１は、より安定した電磁波を空洞共振器１０に供給することが可能になる。
【００５３】
また、上記実施形態において、ケーシングＣの内部空間を真空にするためにロータリーポンプを用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、ロータリーポンプにターボ分子ポンプを直列に接続してもよい。
【００５４】
また、上記実施形態において、空洞体２０には、Ｘｅガスが供給されていたが、これに限定されるものではなく、例えば、Ｎｅガスを充填してもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１…半導体リソグラフィ用光源装置、３…電磁波供給手段、４…希ガス供給手段、１０…空洞共振器、２０…空洞体、４０…配管、１００…共振器本体、１０１…内部空洞、１０２…周壁部、１０３…底部、１０４…光放射部、１０５…アンテナ接続孔、１１０…蓋体、１１１…閉塞部、１１２…フランジ部、１１３…貫通孔、１１３ａ…配管挿通孔、１１３ｂ…空洞体挿通孔、１１４…ネジ孔、１１５…雄ネジ体、Ｃ…ケーシング、Ｍ…光学系、Ｓ…ステージ、Ｕ…半導体リソグラフィ装置、Ｗ…半導体ウェハ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハ上に回路パターンを形成するための短波長の光を発生させる半導体リソグラフィ用光源装置であって、内部空間が形成された空洞共振器と、電気絶縁性を有する非磁性の材料で形成され、内部に希ガス又は希ガスが充填される空洞体と、前記空洞共振器の内部空間に電磁波を供給するための電磁波供給手段とを備え、前記空洞体は、少なくとも一部から短波長の光成分又は該光成分を含んだ光を放出可能に構成されるとともに、空洞共振器の内部空間に少なくとも一部が位置するように配置され、空洞共振器は、前記空洞体から放出される短波長の光成分又は該光成分を含んだ光を外部へ放出可能な光放出部が形成されていることを特徴とする半導体リソグラフィ用光源装置。
【請求項２】
希ガス又は希ガスを含んだ混合ガスを供給する希ガス供給手段をさらに備え、前記空洞体は、筒状に形成されて空洞共振器に挿通され、希ガス供給手段によって希ガス又は希ガスを含んだ混合ガスが一端から供給される一方で、短波長の光成分又は該光成分を含んだ光を他端から放出可能に構成された請求項１に記載の半導体リソグラフィ用光源装置。
【請求項３】
前記希ガスは、キセノン（Ｘｅ）ガス、又はネオン（Ｎｅ）ガスの何れかである請求項１及び２に記載の半導体リソグラフィ用光源装置。
【請求項１】
半導体ウェハ上に回路パターンを形成するための短波長の光を発生させる半導体リソグラフィ用光源装置であって、内部空間が形成された空洞共振器と、電気絶縁性を有する非磁性の材料で形成され、内部に希ガス又は希ガスが充填される空洞体と、前記空洞共振器の内部空間に電磁波を供給するための電磁波供給手段とを備え、前記空洞体は、少なくとも一部から短波長の光成分又は該光成分を含んだ光を放出可能に構成されるとともに、空洞共振器の内部空間に少なくとも一部が位置するように配置され、空洞共振器は、前記空洞体から放出される短波長の光成分又は該光成分を含んだ光を外部へ放出可能な光放出部が形成されていることを特徴とする半導体リソグラフィ用光源装置。
【請求項２】
希ガス又は希ガスを含んだ混合ガスを供給する希ガス供給手段をさらに備え、前記空洞体は、筒状に形成されて空洞共振器に挿通され、希ガス供給手段によって希ガス又は希ガスを含んだ混合ガスが一端から供給される一方で、短波長の光成分又は該光成分を含んだ光を他端から放出可能に構成された請求項１に記載の半導体リソグラフィ用光源装置。
【請求項３】
前記希ガスは、キセノン（Ｘｅ）ガス、又はネオン（Ｎｅ）ガスの何れかである請求項１及び２に記載の半導体リソグラフィ用光源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−７９８５７（Ｐ２０１２−７９８５７Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２２４９３（Ｐ２０１０−２２２４９３）
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（３９９０３００６０）学校法人 関西大学 (208)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（３９９０３００６０）学校法人 関西大学 (208)
【Ｆターム（参考）】
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