DE10392145T5

DE10392145T5 - Extremultraviolett-Lichtquellenvorrichtung

Info

Publication number: DE10392145T5
Application number: DE10392145T
Authority: DE
Inventors: Hakaru Oyama Mizoguchi; Akira Hiratsuka Endo; Hirokazu Oyama Tanaka
Original assignee: Gigaphoton Inc
Current assignee: Gigaphoton Inc
Priority date: 2002-04-05
Filing date: 2003-04-04
Publication date: 2004-08-26
Also published as: US20040238762A1; JP2003297737A; US7067832B2; WO2003085707A1; JP4111487B2

Abstract

Eine Extremultraviolett-Lichtquellenvorrichtung, welche durch Bestrahlen eines Zieles (22) mit Laserlicht von einer Lasertreibereinrichtung (25) ein Plasma erzeugt und welche Extremultraviolett-Licht (EUV) mit einer Wellenlänge von mehreren Nanometern bis mehreren zehn Nanometern erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellenvorrichtung eine Ziellieferungseinrichtung umfasst, welche ein Mittel (23) zum Anlegen von Ladung besitzt, das Ladung an das Ziel (22) anlegt, und eine Beschleunigungseinrichtung (24) hat, welche das geladene Ziel unter Verwendung eines elektromagnetischen Feldes beschleunigt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Extremultraviolett-Lichtquellenvorrichtung, welche als Lichtquelle in der Photolithographie benutzt wird.
Technischer Hintergrund
Zusammen mit der steigenden Feinheit, welche in Halbleiter-Prozessen beobachtet wird, geht auch ein rapider Anstieg in der Feinheit der Photolithographie einher. Das frühe Erreichen des Fahrplans für gesteigerte Feinheit in dem SIA-Ablaufplan hat Jahr für Jahr zugenommen; dieser Trend beschleunigt sich mit einer Zielerreichung ein Jahr vor dem Fahrplan von der Ausgabe am Ende des Jahres 1997 bis zur 1999iger Ausgabe und einer Zielerreichung zwei Jahre vor dem Fahrplan im Szenario 2 der 2000er Ausgabe. Zusammen mit diesem Trend gab es eine jährliche steigende Anforderung betreffend das Verringern der Wellenlängen für lithographische Licht quellen. Insbesondere werden außer der g-Linie und der i-Linie von Quecksilberlampen Belichtungsvorrichtungen verwendet, welche KrF Kaltlicht-Laser-Vorrichtungen (λ = 248 nm) oder ArF Kaltlicht-Laser-Vorrichtungen (λ = 193 nm) mit einem lichtbrechenden optischen System (dioptrisches Systems) kombinieren.
Es gibt eine laufende aktive Forschung und Entwicklung, welche F2 Laserbelichtungsvorrichtungen einbezieht, die eine F2-Laservorrichtung (λ = 157 nm) mit noch kürzeren Wellenlängen und ein reflektiv-lichtbrechendes optisches System (catadioptrisches System) zum Gebrauch in der nächsten Generation der Feinarbeit bei 100 bis 70 nm Knoten (node) kombiniert. Weiterhin wird eine EUV-Belichtungsvorrichtung 10 zum Gebrauch bei einer Feinheit von 50 nm Knoten oder darunter erwartet, welche eine Extremultraviolett-Lichtquelle (EUV) mit einer Wellenlänge von 13 nm und ein reflektivoptisches System mit abschwächender Projektion (cataoptrisches System) kombiniert.
EUV-Belichtungsvorrichtungen werden unten beschrieben werden. Die EUV-Belichtung ist eine Art der Photolithographie.
5 zeigt ein Beispiel einer EUV-Belichtungsvorrichtung 10 gemäß dem Stand der Technik. Wie es in 5 gezeigt ist, gelangt extremultraviolettes Licht 13 mit einer Wellenlänge von näherungsweise 13 nm, welches von einer Extremultraviolett-Lichtquelle 11 innerhalb einer Vakuumkammer (in den Figuren nicht gezeigt) ausgesendet wird, durch eine Partikelabschirmung 12 (debris shield) und tritt in ein optisches Beleuchtungssystem 14 ein. Weiterhin bezieht sich der Ausdruck "Partikel" (debris) auf Partikel, welche durch die Extremultraviolett-Lichtquelle 11 erzeugt wurden; die Partikelabschirmung 12 hindert solche Partikel am Anhaften an den optischen Elementen.
Das Extremultraviolettlicht 13, welches durch einen Lichtsammelspiegel 15 gebündelt ist, wird durch Reflektivspiegel 16, 16 reflektiert und tritt in eine Maske vom Reflektierungstyp (nicht gezeigt in den Figuren) ein, welche auf der Unteroberfläche (in 5) eines Strichplattengerüsts 17 angebracht ist. Ein Halbleiterschaltungsmuster wird auf die Maske vom Reflektierungstyp gezeichnet und Extremultraviolettlicht 13 tritt in ein abschwächendes, reflektiv-optisches System 19 als ein Abbild des Halbleiterschaltungsmusters ein. Als ein Ergebnis der mehrfachen Reflexion innerhalb des abschwächenden, reflektiv-optischen Systems 19, wird das Bild des Halubleiterschaltungsmusters abgeschwächt und wird als ein Bild auf der Oberfläche eines Photolackes (in den Figuren nicht gezeigt), welcher auf einem Silikonwafer 20 abgelagert ist, der auf einem Wafer-Gerüst gelagert ist, focusiert. Als ein Ergebnis ist ein ultra-LSI Schaltkreis gebildet.
Weil das Extremultraviolettlicht 13 eine extrem starke Korrelation mit der verwendeten Substanz hat, ist ein spezieller Aufbau im Reflexionsfilm des abschwächenden, reflektiv-optischen Systems 19 notwendig. Derzeit wird im Falle eines Mo/Si-Vielschichtfilms eine Reflektivität von näherungsweise 70% in einem Vielschichtfilm bei einer Wellenlänge von 13–14 nm erreicht. Weiterhin wird im Fall eines Be/Si-Vielschichtfilms eine Reflektivität von nahe bei 70% bei einer Wellenlänge von 10– 11 nm erreicht. Wegen der hohen Toxizität von Be wird jedoch die Realisierung einer Extremultraviolett-Lichtquelle mit einer hohen Helligkeit in der Nähe von 13–14 nm gewünscht, wobei eine hohe Reflektivität im Mo/Si-Vielschichtfilm erhalten wird.
Angenommen dass der Durchsatz einer EUV-Belichtungsvorrichtung 10 80 Rahmen pro Stunde und die Sensibilität des Photolackes 5 mJ/cm² ist, wird eine Lichtquelle von 50–150 W in optischen Systemen, die momentan beachtlich sind, für notwendig erachtet.
Weiterhin muss das Extremultraviolettlicht 13, da die Extremultraviolett-Lichtquelle 11 eine Punktlichtquelle oder eine Ansammlung von Punktlichtquellen ist, in einem Bereich liegen, welcher dem Licht erlaubt, durch den Lichtbündelspiegel 15 des optischen Beleuchtungssystems gebündelt und genutzt zu werden. Insbesondere muss bei der Weiterleitung beziehungsweise Ausbreitung des Lichtstrahls eines solchen Punktlichtquellenlichts gemäß dem Prinzip, dass der Lichtleitwert immer konstant ist, der Lichtleitwert der beleuchteten Region (Produkt aus der Fläche der beleuchteten Region und dem sterischem Winkel des Beleuchtungslichts) kleiner sein als der Lichtleitwert auf der Seite der Lichtquelle (Produkt der Fläche der Lichtquelle und des sterischen Diffusionswinkels).
Wenn der Lichtleitwert auf der Seite der Lichtquelle groß ist steigt der Lichtstrahl, welcher nicht in das Beleuchtungssystem eingebunden werden kann, an. Dementsprechend ist es notwendig, den Lichtleitwert auf der Seite der Lichtquelle bei einem kleinen Wert zu halten. Um dies zu erreichen, muss jedoch die Größe der Lichtquelle genügend reduziert werden. Beispielsweise muss der Durchmesser der Lichtquelle, um Licht von der Lichtquelle bei einem sterischem Winkel von π zu sammeln, nährungsweise 0,5 mm oder weniger sein.
Weiterhin ist es wünschenswert, um eine gleichmäßige Linienstärke im Belichtungsmuster sicherzustellen, eine Vielzahl von Beleuchtungspulsen zu verwenden und die Menge der Belichtung durch das Hinzufügen solcher Pulse zu steuern. Eine hohe Wiederholfrequenz ist für diesen Zweck notwendig. Weiterhin ist es auch notwendig, um eine genaue Steuerung der Belichtungsmenge zu erhalten, Fluktuationen in den einzelnen Pulsen auf einen genügend kleinen Wert zu unterdrücken beziehungsweise zu reduzieren.
Eine LPP-(Laserproduziertes Plasma) Lichtquelle wird unter verschiedenen Typen von Extremultraviolett-Lichtquellen 11 unter Bezugnahme auf 6 beschrieben werden. Dies ist eine Lichtquelle, in welcher Plasma durch Bündeln von Licht und Beleuchten eines Ziels 22 mit einem Kurz-Pulslaser produziert wird und das Extremultraviolettlicht, welches in diesem Fall erzeugt wird, als Lichtquelle verwendet wird. Diese LPP-Lichtquelle ist ein einflussreicher Kandidat für EUV-Belichtungslichtquellen, bei denen eine Leistung von mehreren zehn Watt oder größer benötigt wird.
In der 6 wird Kurzpulstreiberlaserlicht, welches von einer Treiberlaservorrichtung 25 erzeugt wurde, gebündelt und auf ein Ziel 22 gerichtet, welches von einer Düse 21 ins innere einer Vakuumkammer (nicht gezeigt in den Figuren) stromartig einströmt. Als Ergebnis wird das Ziel 22 in ein Plasma umgewandelt und es wird Extremultraviolettlicht 13 mit einer Wellenlänge von etwas mehr als 10 nm als Ergebnis dieser Umwandlung in Plasma erzeugt. Extremultraviolettlicht mit einer relativ hohen Ausgangsleistung kann durch Bündeln dieses Lichts mit einem konkaven Spiegel 34 oder dergleichen erreicht werden.
Eine LPP-Lichtquelle hat ausgezeichnete Eigenschaften, welche in den unten angeführten Punkten 1.1 bis 1.5 beschrieben werden.
Insbesondere:

1.1 Da die Plasmadichte auf einen hohen Wert gesetzt werden kann, kann eine sehr hohe Helligkeit, die nahe bei der Schwarzkörperstrahlung liegt, erhalten werden.
1.2 Die Aussendung von Licht mit im Wesentlichen nur dem geforderten Wellenlängenband kann durch Auswahl des Ziels 22 erreicht werden.
1.3 Die Lichtquelle ist eine Punktlichtquelle, welche eine im Wesentlichen isotrope Winkelverteilung hat und es gibt keine Strukturen, wie zum Beispiel Elektroden oder dergleichen, um die Lichtquelle.
1.4 Die Erzeugung von Unreinheiten kann auf einem Minimum gehalten werden.
1.5 Ein sehr großer sterischer Fangwinkel von 2π kann sichergestellt werden.

Derzeit entwickelt TRW Co. in den USA eine LPP-Lichtquelle, bei der eine LD-erregte YAG-Laservorrichtung (Wellenlänge 1 μm) der 1,5 kW-Klasse dazu gebracht wird, das Ziel 22 zu bestrahlen. Wenn das Ziel 22 ein Festkörperziel ist, kann eine relativ hohe Effizienz von 1 bis mehreren % als Umwandlungseffizienz von Laserlicht zu Extremultraviolettlicht 13 erhalten werden.
Wenn das Ziel 22 ein Feststoff ist, ist es jedoch schwer, das gesamte Ziel 22 in ein Plasma umzuwandeln. Das Ziel 22, welches nicht in Plasma umgewandelt ist, wird durch das Plasma bei einer Temperatur von mehreren 10.000 Grad geschmolzen und wird in großen Mengen als Partikelmassen (debris) mit einem Durchmesser von mehreren μm oder größer ausgestoßen. Diese Partikel haften auch auf der Oberfläche des konkaven Spiegels 34, welcher das Extremultraviolettlicht 13 bündelt, an und verursachen einen Schaden am Vielschichtfilm oder dergleichen, so dass die praktische Nutzbarkeit des LPP deutlich vermindert wird.
Auf der anderen Seite beträgt die Umwandlungseffizienz von Laserleistung in Extremultraviolettlicht 13 Berichten zufolge ungefähr 0,5%, wenn ein Xenongasstrom als Ziel 22 verwendet wird, von welchem bekannt ist, dass dieser weniger Partikel als ein Festkörper zeigt. Unter der Annahme, dass die Hälfte des Extremultraviolettlichts 13, welches erzeugt wurde, eingefangen werden kann, wird eine Laservorrichtung mit einer extrem hohen Ausgangsleistung von 20 kW benötigt, um im Falle eines Gaszieles 22 50 W Extremultraviolettlicht 13 zu erhalten.
Die Auswahl des Ziels 22 und das Verfahren des zur Verfügungstellens dieses Zieles bei einer hohen Dichte an der Plasmaerzeugungsstelle innerhalb Vakuumkammer sind die Schlüssel, eine Steigerung in der Ausgangsleistung der Extremultraviolett-Lichtquelle 11 zu erreichen. In deutlichen Worten sind die Bedingungen, welche in den Punkten 2.1 bis 2.6 unten beschrieben sind, nötig.

2.1 Die Lichtemissionseffizienz in der Nähe der gewünschten Wellenlänge (13– 14 nm) muss hoch sein.
2.2 Es muss möglich sein, Laser-Bestrahlung mit einer hohen Wiederholfrequenz zu handhaben.
2.3 Langzelt-Dauerlaserbestrahlung muss möglich sein.
2.4 Die Plasmaerzeugungsstelle und die Menge von erzeugtem Plasma in jeder Laserbestrahlung muss alles innerhalb einer benötigten Genauigkeit aufrechterhalten werden.
2.5 Der verwendete Aufbau muss in der Lage sein, das erzeugte Extremultraviolettlicht 13 effizient einzufangen.
2.6 Es darf nur eine geringe Erzeugung von Partikeln auftreten.

In der Vergangenheit wurden Zinn (fest), Xenon (Gas), Lithium (fest) und dergleichen als Materialien für das Ziel 22 ausprobiert, welche zur Lichtemission in der Nähe von 13–14 nm geeignet sind, wobei eine hohe Reflektivität effizient in einem Mo/Si Vielschichtfilm erhalten wird.
Insbesondere ist Xenon ein inertes Gas, welches chemisch stabil ist und gleichzeitig bei Normaltemperaturen ein Gas ist. Dementsprechend hat, weil dieses Material eine geringe Adhäsion bezüglich des Spiegels und nur wenige chemische Reaktionen, wie auch eine nur geringe Erzeugung von Partikeln zeigt, Xenon als effektives Ziel 22 Aufmerksamkeit auf sich gezogen und wurde studiert.
In der Vergangenheit wurden Systeme wie die, die in den Punkten 3.1 bis 3.7 unten beschrieben werden, vorgeschlagen und wurden als Lieferverfahren ausprobiert, wenn Xenon als das Ziel verwendet wurde.

3.1 Ein Gasstromsystem, bei dem ein hoher Druck auf das Xenongas ausgeübt wird und das Gas veranlasst wird, aus einer Düse 21 in ein Vakuum zu strömen.
3.2 Ein Clusterstromsystem, in welchem durch den Kühleffekt adiabatischer Expansion sehr kleine Festkörperpartikel erzeugt werden.
3.3 Ein Sprühsystem, in welchem eine Flüssigkeit von einer Düse 21 abgesprüht wird.
3.4 Ein Xenon-Tabletten-System, bei dem festes Xenoneis abgeschieden wird. 3.5 Ein Xenon-Tropfen-System, bei dem flüssiges Xenon abgeschieden wird. 3.6 Ein System, bei dem Laser veranlasst wird, eine feste Xenoneismasse zu treffen.
3.7 Ein Flüssigfadensystem, bei dem flüssiges Xenon veranlasst wird, in einem geraden Strom von einer feiner Röhre zu fliegen, wobei dieser Strom mit pulsiertem Laserlicht bestrahlt wird.

Insbesondere scheint das Flüssigfadensystem gemäß Punkt 3.7 das vorteilhafteste System unter den Systemen zur Erzeugung von Extremultraviolettlicht mit einer Wellenlänge von 13 nm unter Verwendung von Xenon zu sein, über die bislang berichtet wurde.
Insbesondere wird die Dichte des Ziels 22 durch das Abkühlen von Xenon auf eine Temperatur unterhalb des Siedepunktes (näherungsweise –160°C) erhöht, so dass dieses Xenon verflüssigt wird. Weiterhin wird das Ziel 22 bei einer hohen Dichte zu einem geeigneten Abstand von der Düse 21 durch Beruhigen der Diffusion von der Düse 21 geleitet (bis zu ungefähr 15 mm) und es wird ein Plasma durch Bestrahlen des Ziels mit Laserlicht an dieser Position erzeugt.
Hier wird der Abstand zwischen der Düse 21 und der Plasmaerzeugungsstelle (Laserlicht-Bestrahlungsstelle) als der Arbeitsabstand definiert.
Dieses Flüssigfadensystem hat die technischen Vorteile, welche in den Punkten 4.1 bis 4.6 unten beschrieben werden.

4.1. Verglichen mit einem gasförmigen Ziel kann die Dichte bis zu einer hohen Dichte, welche nahe bei der Dichte von Feststoff ist, erhöht werden; dementsprechend ist eine hohe Umwandlungseffizienz sichergestellt.
4.2. Der Plasmaerzeugungspunkt kann einen großen Abstand von 10 mm oder mehr von der Düse 21 entfernt haben, so dass eine Beschädigung der Düse 21, verursacht durch die Hitze des Plasmas und die resultierende Erzeugung von Partikeln, reduziert werden kann.
4.3. Der Plasmaerzeugungspunkt kann in die Mitte der Vakuumkammer gelegt werden, so dass eine hohe EUV-Lichtbündelungseffizienz erreicht wird.
4.4. Die Größe des Plasmas ist klein, so dass der erforderliche Lichtleitwert leicht erreicht werden kann.
4.5. Der Betrieb ist kontinuierlich und die Emission kann durch Anlegen von Druck an das flüssige Xenon erreicht werden; dementsprechend besteht kein Bedürfnis für einen Treibermechanismus.
4.6. Der Strom, welcher nicht in Plasma umgewandelt wird, liegt in fester Form vor und wird durch adiabate Expansion gekühlt und verfestigt, wenn das Ziel 22 vorbeizieht, so dass ein Wiedererhalten leicht ist.

Jedoch stößt man in dem oben beschriebenen Flüssigfasersystem auf die Probleme, welche in den Punkten 5.1. bis 5.6. unten beschrieben sind.

5.1. Hydrodynamische Instabilität, wie z.B. Strahlinstabilität und dergleichen, welche sich aus den kontinuierlichen Strömen einer Flüssigkeit aus einer feinen Röhre ergibt, kann auftreten, so dass die Position des Ziels 22 räumlich schwingt, was eine Laserbestrahlung schwierig macht.
5.2. Es ist schwierig, das Ziel 22 stabil an eine Stelle zu leiten, welche von der Düse beabstandet ist. Dementsprechend ist es schwierig, ein Ziel 22 mit einem großen Durchmesser zu leiten, so dass derzeit nur eine Leitung als ein feiner Strom mit einem Durchmesser von näherungsweise 20 μm realisiert werden kann.
5.3. Die Lichtemissionseffizienz von Extremultraviolettlicht 13 relativ zur Leistung der Treiberlaservorrichtung 25 ist relativ hoch. Jedoch ist es, um die Ausgangsleistung der Extremultraviolettlichtquelle 11 auf eine hohe Ausgabe zu steigern, notwendig, den Durchmesser des Strömungsflusses zu steigern, während die Leistung der Treiberlaservorrichtung 25 gesteigert wird und die Flüssigstromcharakteristiken aufrecht erhalten werden wie sie sind. Dies ist schwierig, wie in 5.2. oben beschrieben.
5.4. Wie es in 5.2. oben angezeigt wurde, ist der Durchmesser des Stroms näherungsweise 20 μm und es ist schwierig, Laserlicht mit einer hohen Ausgangsleistung in einer stabilen Art und Weise in solch einem engen Bereich zu bündeln. Beispielsweise wird die Bündelung von Laserlicht erleichtert, wenn der Durchmesser auf ungefähr 100 μm ansteigen kann, so dass die Belastung des Lasers reduziert ist.
5.5. Als Ergebnis von oben genanntem Punkt 5.1., ist ein Mechanismus zur räumlichen Stabilisierung des Stromes notwendig.
5.6. Als Ergebnis der oben genannten Bedingungen ist ein Wert von näherungsweise 25 kHz derzeit die Grenze für das Erreichen eines Ansteigens in der Ausgangsleistung durch Erhöhen der Wiederholfrequenz, während stabile Bedingungen aufrecht erhalten werden.

Weiterhin sind die stabilen Bedingungen im oben genannten Punkt 5.6. Bedingungen, welche so sind, dass die Stabilität der räumlichen Stelle des Stromes bei näherungsweise 1 μm gehalten wird und die Fluktuation der Dichte bei 1% oder weniger gehalten wird. Diese Bedingungen sind notwendig, um den notwendigen Stabilitätswert des EUV-Ausgangs zu erreichen.
Deswegen ist es wünschenswert, um eine Ausgangsleistung zu erreichen, die ausreichend ist für die Verwendung für EUV-Belichtungen, ein System zu verwenden, bei dem Xenon in einem Flüssig-Tropfen-Status produziert wird und dieses Xenon mit Laserlicht bestrahlt wird, weil in dem Xenon-Tropfen-System, in welchem flüssiges Xenon in der Form von Tropfen ausgeschieden wird, wie im oben erwähnten Punkt 3.5. erläutert. Wenn solch ein System verwendet wird, werden große flüssige Tropfen von Xenon gebildet; dementsprechend kann der Ausgang von erzeugtem Extremultraviolettlicht 13 erhöht werden. Jedoch verringert sich der Abstand zwischen der Plasmaerzeugungsstelle und der Düse 21 (oben erwähnter Arbeitsabstand) im Falle des Xenon-Tropfensystems, wenn die Wiederholfrequenz gesteigert wird, weil die Geschwindigkeit des Xenons langsam ist. Als ein Ergebnis kann die Düse 21 durch die Hitze des Plasmas beschädigt werden.
Um dieses Problem zu lösen, ist es notwendig, den Arbeitsabstand derart zu vergrößern, so dass die Plasmaerzeugungsstelle getrennt von der Düse 21 ist.
Dennoch zerstäuben die Flüssigkeitstropfen in dem Fall des oben erwähnten Tropfenssystems, da das Xenon keine geeignet hohe Geschwindigkeit hat, derart, dass die Dichte abfällt, wenn das Xenon weiter von der Düse 21 wegbewegt wird. Als ein Ergebnis ergibt sich das folgende Problem: das Extremultraviolettlicht 13 kann nicht mit einer ausreichend großen Ausgangsleistung erhalten werden.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde im Lichte der oben erwähnten Problemstellungen erfunden; es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Extremultraviolett-Lichtquellenvorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche es ermöglicht, den Arbeitsabstand zu vergrößern und Extremultraviolettlicht mit hoher Ausgangsleistung zu erhalten.
Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, ist die vorliegende Erfindung eine Extremultraviolett-Lichtquellenvorrichtung, welche ein Plasma durch Bestrahlen eines Ziels mit Laserlicht von einer Treiberlaservorrichtung erzeugt und welche Extremultraviolettlicht (EUV) mit einer Wellenlänge von mehreren Nanometern bis mehrere zehn Nanometer erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellenvorrichtung eine Ziellieferungseinrichtung aufweist, welche eine Ladungsaufbringungseinheit, die eine Ladung auf das Ziel aufbringt, umfasst und eine Beschleunigungseinheit umfasst, welche das geladene Ziel unter Verwendung eines elektromagnetischen Feldes beschleunigt.
Als ein Ergebnis kann, da das Ziel nach dem Verlassen der Düse beschleunigt wird der Arbeitsabstand vergrößert werden. Weiterhin ist als Ergebnis der Verwendung einer elektrischen Ladung, eine berührungsfreie Beschleunigung möglich und die Beschleunigungsrate kann auch frei gesteuert werden.
Weiterhin liefert die Ziellieferungseinrichtung in der vorliegenden Erfindung das Ziel als ionisierte Moleküle, Atome oder Massen enthaltend eine Vielzahl von Atomen.
Als Ergebnis ist das Laden des Ziels erleichtert, weil das Ziel ionisiert ist.
Weiterhin liefert in der vorliegenden Erfindung die Ziellieferungseinrichtung das Ziel als ionisierte Cluster.
Als ein Ergebnis ist das Laden des Zieles erleichtert, weil das Ziel ionisiert ist.
Außerdem verwendet die vorliegende Erfindung Xenon (Xe) oder ein Edelgaselement als Ziel. Xenon ist ein Edelgas, welches chemisch stabil ist und gleichzeitig bei Normaltemperaturen ein Gas ist; dementsprechend zeigt dieses Material eine geringe Adhäsion an den Spiegel und wenige chemische Reaktionen, so wie auch eine nur geringe Erzeugung von Partikeln. Außerdem kann, weil Extremultraviolettlicht mit einer Wellenlänge von 13–14 nm emittiert wird, unter Verwendung eines Mo/Si-Vielschichtfilms ein niederverlust-reflektivoptisches Element hergestellt werden.
Außerdem verwendet die vorliegende Erfindung ein metallisches Element als Ziel.
Da Extremultraviolettlicht mit einer Wellenlänge von 13–14 nm emittiert wird, kann ein niederverlust-reflektivoptisches Element unter Verwendung eines Mo/Si-Vielschichtfilms hergestellt werden.
Außerdem verwendet die vorliegende Erfindung Lithium (Li), Zinn (Sn) oder Zinnoxid (SnO₂) als das Ziel.
Da Extremultraviolettlicht mit einer Wellenlänge von 13–14 nm emittiert wird, kann ein niederverlust-reflektivoptisches Element unter Verwendung eines Mo/Si-Vielschichtfilms hergestellt werden.
Außerdem verwendet die vorliegende Erfindung Moleküle von Flüssigkeit oder Gas bei Normaltemperaturen als Ziel.
Weil das Ziel, welches aus Flüssigkeit oder Gas bei Normaltemperaturen besteht, verwendet wird, ist die Handhabung leicht und es ergibt sich eine geringere Erzeugung von Partikeln, als die, die bei einem Feststoff beobachtet wird.
Außerdem verwendet die vorliegende Erfindung Wasser (H₂O) als Ziel. Wasser existiert in der Natur im Überfluss und ist deswegen billig.
Außerdem verwendet die vorliegende Erfindung als Treiberlaservorrichtung eine Laservorrichtung mit einem MOPA-(Hauptschwingungsleistungsverstärker)-System (Master Oscillation Power Amplifier).
Als ein Ergebnis kann die Ausgangsleistung der Treiberlaservorrichtung leicht erhöht werden.
Außerdem verwendet die vorliegende Erfindung eine gepulste YAG-Laservorrichtung mit einer Wellenlänge in der Nähe von 1μm als Treiberlaservorrichtung.
YAG-Laservorrichtungen mit hoher Ausgangsleistung sind kommerziell erhältlich und sind leicht zu handhaben.
Außerdem verwendet die vorliegende Erfindung eine YAG-Laservorrichtung, welche durch eine Laserdiode erregt wird und zu einer Einzelbetriebsart unter Verwendung eines adaptiven optischen Elementes umgebaut ist als Schwingungsstufeunlaser und eine Hochleistungs-YAG-Laservorrichtung als einen Verstärkungsstufenlaser, als die Treiberlaservorrichtung.
Da die Wellenlänge durch den Schwingungsstufenlaser genau gesteuert wird und das Licht verstärkt wird, kann ein Laserlicht mit hoher Ausgangsleistung und mit einer stabilen Wellenlänge aufrechterhalten werden.
Weiterhin verwendet die vorliegende Erfindung eine gepulste Kohlendioxidgaslaservorrichtung, welche Laserlicht mit einer Wellenlänge in der Nähe von 10 μm erzeugt, als die Treiberlaservorrichtung.
Als Ergebnis der Verwendung von Kohlendioxidgaslaserlicht mit einer langen Wellenlänge ist eine Wechselwirkung mit einem Plasma, welches eine geringe Dichte hat, möglich, so dass, sogar wenn das Ziel ein gasförmiges Ziel mit einer geringen Dichte ist, die Erzeugung eines Plasmas effizient bewerkstelligt werden kann.
Außerdem verwendet die vorliegende Erfindung eine gepulste Kohlendioxidgaslaservorrichtung als den Schwingungsstufenlaser und eine CW-Kohlendioxidgaslaservorrichtung als den Verstärkungsstufenlaser wie die Treiberlaservorrichtung.
Da die Wellenlänge durch den Verstärkungsstufenlaser genau gesteuert wird und das Licht verstärkt wird, kann Laserlicht mit hoher Ausgangsleistung und mit einer stabilen Wellenlänge erhalten werden.
Außerdem wird, da ein CW-Kohlendioxidgaslaservorrichtung als die Verstärkungsstufenlaservorrichtung verwendet wird, die Wiederholungsfrequenz durch den Schwingungsstufenlaser bestimmt, so dass die Frequenz einfach angehoben werden kann.
Außerdem verwendet die vorliegende Erfindung eine gepulste Kohlendioxidgaslaservorrichtung als Schwingungsstufenlaser und eine TEA-Kohlendioxidgaslaservorrichtung als Verstärkungsstufenlaser wie die Treiberlaservorrichtung.
Da die Wellenlänge durch den Schwingungsstufenlaser genau gesteuert wird und das Licht verstärkt wird, kann Laserlicht hoher Ausgangsleistung mit einer stabilen Wellenlänge erhalten werden.
Als Ergebnis der Verwendung einer TEA-Kohlendioxidgaslaservorrichtung als Verstärkerstufenlaser kann eine hohe Ausgangsleistung leicht erreicht werden.
Außerdem gilt in der vorliegenden Erfindung Vt > V_p, wobei Vt eine Anfangsgeschwindigkeit des beschleunigten Ziels, und V_p eine Hauptplasmadiffusionsgeschwindigkeit des Plasmas, welches erzeugt wird, ist.
Als ein Ergebnis wird das Ziel schnell von den Extremultraviolettlicht-erzeugenden Gerätschaften wegbewegt und die Wiederholfrequenz kann bis auf mehrere MHz angehoben werden.
Außerdem ist die vorliegende Erfindung derart gebildet, dass eine Beziehung von TL × Vt < Dp ausgebildet ist, wobei TL eine Zeitspanne des gepulsten Lasers, der durch die Treiberlaservorrichtung erzeugt wurde, ist, Vt eine Anfangsgeschwindigkeit des beschleunigten Ziels durch die Beschleunigungseinheit ist und Dp ein Maximaldurchmesser des Lichtquellenplasmas – wie durch Lichtleitfähigkeitszwänge bestimmt – ist.
Außerdem ist die Erfindung derart gebildet, dass eine Beziehung von Dr > Vp × (Dc/Vt) ausgebildet ist, wobei Dc ein Abstand zwischen einem Plasmalichtemissionspunkt und einem Zielrückgewinnungsgefäß, welches das Ziel zurückgewinnt, ist, Dr ein effektiver Radius des Rückgewinnungsgefäßteils ist, Vt eine Anfangsgeschwindigkeit des beschleunigten Ziels ist und Vp eine Hauptplasmadiffusionsgeschwindigkeit ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Strukturdiagramm einer Extremultraviolett-Lichtquellenvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 ist ein Beispieldiagramm, welches ein Beispiel des Aufbaus der Extremultraviolett-Lichtquellenvorrichtung zeigt;
3 ist ein Strukturdiagramm der YAG-Laservorrichtung, welche in der vorliegenden Erfindung benutzt wird;
4 ist ein Strukturdiagramm der CO₂-Laserlichtquelle, welche in der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird;
5 ist ein Erklärungsdiagramm, welches ein Beispiel eines EUV-Belichtungsapparates zeigt;
6 ist ein schematisches Diagramm einer LPP-Lichtquelle.
Beste Ausführungsform zur Verwirklichung der Erfindung
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unten im Detail unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren beschrieben.
1 zeigt ein Strukturdiagramm einer Extremultraviolett-Lichtquellenvorrichtung 11 einer ersten Ausführungsform.
Beispielsweise ist ein piezoelektrisches Element oder dergleichen (in den Figuren nicht gezeigt) innerhalb einer Düse 21 angeordnet, welche das Ziel 22 liefert, so dass das Ziel 22 veranlasst werden kann, mit einer hohen Geschwindigkeit zu strömen. Das Ziel 22, welches durch Kühlmittel verflüssigt ist (in den Figuren nicht gezeigt) wird von der Düse 21 emittiert und wird durch Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl 42, der durch einen Elektrodenstrahlgenerator 23 erzeugt wird, bestrahlt, während sich das Ziel mit der Emissionsgeschwindigkeit fortbewegt. Das Material des Ziels 22 ist flüssiges Xenon, festes Xenon oder eine andere flüssige oder feste Substanz. Wenn ein Elektronenstrahl 42 mit einem Durchmesser von näherungsweise 100 μm auf ein Ziel 22 mit einem Durchmesser von näherungsweise 10 μm angewendet wird, kann das gesamte Ziel 22 durch den Elektronenstrahl 42 bestrahlt werden.
Die Fortschrittsgeschwindigkeit des geladenen Ziels 22A wird beschleunigt durch (beispielsweise) eine Beschleunigungsvorrichtung 24 vom van de Graaff-Typ und wird danach durch Bestrahlung mit Erregungslaserlicht 32, welches von einer Treiberlaservorrichtung 25 ausgestrahlt wird in ein Plasma verwandelt, so dass Extremultraviolettlicht 13 erzeugt wird. Da es die Hauptaufgabe der Extremultraviolett-Lichtquellenvorrichtung, die in 1 gezeigt ist, ist, das Ziel 22 zu beschleunigen, ist es in diesem Zusammenhang unwichtig, ob das Ziel 22, welches durch die Beschleunigungsvorrichtung 24 gelangt ist, geladen wird oder nicht.
Ein Zielrückgewinnungsgefäß 26 welches das Plasma und restliches Gas zurückführt ist stromabwärts vom Plasmaerzeugungspunkt angeordnet. Es ist wichtig, dass das beschleunigte Ziel 22 die Stelle der Laserlichtbestrahlung erreicht während ein Status hoher Dichte aufrechterhalten ist. Der Rest des Ziels, welches nicht in Plasma umgewandelt wird und die Partikel, welche erzeugt wurden, werden zerstreut und mit einer hohen Wiedererlangungsrate wiedererlangt, bevor diese Substanzen am optischen System anhaften.
In 1 ist der Arbeitsabstand als WD angezeigt.
Weiterhin, ist das Mittel, welches eine Ladung am Ziel 22 anbringt, nicht limitiert auf den Elektronenstrahl 42. Beispielsweise würde es auch möglich sein, dass ausgesandte Ziel 22 durch das Anlegen einer Hochspannung an die Düse 21 zu laden. Weiterhin würde es auch möglich sein, nur die Oberflächenbereiche durch Bestrahlen des Ziels 22 mit Laserlicht, welches ein Energieniveau hat, dass schwach genug ist, dass das Ziel 22 nicht verdampft wird, zu ionisieren.
Ein Beispiel der Konstruktion der Extremultraviolett-Lichtquelle 11 ist in 2 gezeigt. In diesem Beispiel wird Zielbeschleunigungsvorrichtung 24, gezeigt in 1, verwendet.
In dem Aufbau, der in 2 gezeigt wird, wird eine YAG-Laservorrichtung 40 als Treiberlaservorrichtung verwendet. Insbesondere wird diese YAG-Laservorrichtung 40 durch eine LD (Laserdiode) erregt und erregtes Laserlicht 32 mit einer Wellenlänge im 1 μm-Band wird unter der Verwendung eines Bestrahlungsoptiksystems entlang des Fließpfades des Ziels fokussiert, welches von einer Ionen-Clusterziellieferungs-Einrichtung 41 (später beschrieben) mehrere Zentimeter entfernt ist, so dass ein Plasma erzeugt wird.
Das Plasma, welches so erzeugt wird, hat einen Durchmesser von mehreren zehn μm bis zu einem mm. Das Extremultraviolettlicht 13, welches aus diesem Plasma erzeugt wird, wird durch ein fokussierendes optisches System, z.B. durch einen konkaven Spiegel 34 oder dergleichen, dessen optische Achse so gewählt ist, dass sie im Wesentlichen mit der optischen Achse des Lichts zusammenfällt fokussiert und dort zu einem optischen Beleuchtungssystem (in den Figuren nicht gezeigt) weitergeleitet. In diesem Fall wird das Licht veranlasst, durch die Partikelabschirmung 12 zu passieren, welches verwendet wird, um Partikel zu entfernen, so dass nur das Extremultraviolettlicht 13 in das optische Bestrahlungssystem 14 ausgesandt wird.
Deswegen wird, da das Ziel 22 durch die Beschleunigungsvorrichtung 24 beschleunigt und veranlasst wird, sich mit einer hohen Geschwindigkeit zu bewegen, ein großer Abstand von der Düse 21 erreicht, so dass die Düse 21 auf einen Abstand vom Plasma zurückbewegt werden kann. Dementsprechend kann ein Hitzeschaden für die Düse 21, der durch das Plasma verursacht wird, relativ weit reduziert werden.
Weiterhin ist, da der Arbeitsabstand erhöht werden kann, die Installation des optischen Fokussierungssystems, welches verwendet wird, um das Extremultraviolettlicht 13 zu extrahieren, erleichtert. In der vorliegenden Erfindung wird in dem optischen Fokussierungssystem ein rotationssymmetrischer parabolischer oder sphärischer Spiegel benutzt und das Treiberlaserlicht ist YAG-Laserlicht, welches derart fokussiert wird, dass die optische Achse dieses Lichts veranlasst wird, im Wesentlichen mit der optischen Achse des parabolischen oder sphärischen Spiegels zusammen zu fallen.
Wie oben beschrieben wurde, lässt die Effizienz, die bei der Belichtung nutzbar gemacht werden kann nach, wenn die Größe der Extremultraviolett-Lichtquelle 11 nicht klein genug ist, um die Zwänge des Lichtleitwertes zu erfüllen. In anderen Worten muss der fokussierte Durchmesser des Laserlichts klein genug sein, um die Nutzbarmachung als eine Lichtquelle zu erlauben.
Ein anderes Beispiel der Konstruktion der Treiberlaservorrichtung 25, welche in der vorliegenden Erfindung benutzt wird, wird in 3 gezeigt.
In dieser Ausführungsform ist die Treiblaservorrichtung 25 derart konstruiert, dass ein Schwingungsstufen-YAG-Laser 28 bestehend aus einem Monomodus-YAG-Laser und einem Verstärkerstufen-YAG-Laser 29 bestehend aus einer Vielzahl von Hochleistungs-YAG-Lasern verwendet wird.
In der Figur ist der Schwingungsstufenlaser 28 ein gepulster YAG-Laser, welcher bei einer hohen Wiederholfrequenz betrieben werden kann und so ausgebildet ist, dass ein Horizontalmodus enthaltend einen Monomodus oder einen Modus niedrigerer Ordnung, welcher nahe bei dem Mono- bzw. Einzelmodus ist, ausgegeben werden kann. Da dieser Schwingungsstufenlaser nur eine geringe Ausgangsleistung benötigt, kann die Wiederholfrequenz bis auf nahezu 10 kHz gesteigert werden und die Stabilisierung des Strahlungsmodus ist relativ einfach. Das gepulste Licht dieses Schwingungsstufenlasers wird mittels einer Vielzahl von Hochleistungs-YAG-Lasern, die in Serie in der Nachstufe geschaltet sind, verstärkt, so dass gepulstes Laserlicht mit einer großen Ausgangsleistung erhalten wird.
Wenn ein Versuch unternommen wird, einen EUV-Ausgang auf dem Niveau von 100 W unter Verwendung einer kHz-Wiederholfrequenz zu realisieren, könnte vorhergesagt werden, dass die Eingangsenergie pro Puls groß sein wird und dass Probleme hinsichtlich der Erzeugung von Hochgeschwindigkeitspartikeln aus dem Plasma, hinsichtlich der Stabilität der einzelnen Pulse und dergleichen auftreten werden.
Dementsprechend ist eine schnelle Wiederholfrequenz wünschenswert; glücklicherweise ist im Falle von Festkörperlasern, wie zum Beispiel Nd: YAG-Lasern und dergleichen bei Wiederholfrequenzen von 10 kHz oder mehr die Ausbeuteeffizienz konstant. Sofern eine Düse 21 oder dergleichen verwendet wird, ist es notwendig, mit der Erzeugung von darauf folgendem Plasma zu warten, bis das vorgehende Gas durch Diffusion genug verdünnt ist. Weiterhin hat dieses Gas schlechte Effekte wie zum Beispiel Partikel und Rückabsorbtion des Extremultraviolettlichts. Dementsprechend ist es möglich, wenn das Ziel 22 veranlasst wird, sich mit einer Anfangsgeschwindigkeit Vt die gleich oder größer ist als die Diffusionsgeschwindigkeit Vp zu bewegen, eine schnelle Entfernung des Ziels vom Extremultraviolettlicht erzeugenden Gerät zu erreichen und die Wiederholfrequenz auf mehrere MHz zu erhöhen.
Ein Gestaltungsbeispiel ist unten gezeigt.
Haupt-EUV-Ausgang (13,4 nm, 2,5% bw, 2πSr) 100 W
Wiederholfrequenz 1 MHz
Pulsweite 5 ns
Pulsenergie 100 μJ
Effizienz 1%
Benötigte Lasereigenschaften:
Pulsenergie 10 mJ
Pulsweite 2 ns
Wiederholfrequenz 10 kHz–1 MHz
Hauptausgangsleistung 10 kW
Spezifikationen des Hochgeschwindigkeitsziels 22:
Geschwindigkeit 100 km/s–1000km/s
Größe ⌀ 100 μm (Bewegungsdistanz zwischen Laserimpulsen 0,2 mm)
Weiterhin kann das Ziel 22 auch durch Anlegen einer Modulation an die Beschleunigungsspannung der Ionenstrahlsteuerleistungsversorgungseinheit (nicht gezeigt in den Figuren) in der Beschleunigungsvorrichtung 24 gepulst werden. Als Ergebnis einer solchen Pulsung kann nicht nur die Nutzbarmachungseffizienz des Xenons gesteigert werden, sondern es kann auch die Kopplung des Ziels 22 zwischen Impulsen geschwächt werden, so dass die Stabilität der Pulsenergie ebenfalls angehoben werden kann.
Weiterhin kann das Ziel 22 mit einer hohen Rückgewinnungsrate durch das Anordnen eines Zielrückgewinnungsgefäßes 26, welches das Plasma und Restgas zurückgewinnt stromabwärtsseitig vom Plasmaerzeugungspunkt und durch das Einrichten derart, dass der Durchmesser > {Plasmadiffusionsgeschwindigkeit × (Ziel 22 → Wiedergewinnungsgefäß) verstrichene Bewegungszeit} erfüllt ist, zurückgewonnen werden.
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform beschrieben werden.
In der zweiten Ausführungsform wird als Treiberlaservorrichtung 25 eine Kohlendioxidgaslaservorrichtung mit einem 10 μm Wellenlängenband verwendet.
Das Laserlicht wird fokussiert durch ein optisches Beleuchtungssystem im Fließpfad eines gasförmigen Ziels 22, welches von der Düse 21 durch eine im Abstand von mehreren cm bis mehreren zehn cm getrennt ist, so dass ein Plasma erzeugt wird.
Das Plasma, welches so erzeugt wird, hat eine Länge von mehreren mm bis zu mehreren cm. Die optische Achse des fokussierenden optischen Systems wird veranlasst, im Wesentlichen mit der Längsachse des generierten Plasmas auf diesem Faden zu fluchten und das EUV-Licht, welches aus dem Plasma erzeugt wurde, wird so fokussiert, dass dieses EUV-Licht fokussiert und zum beleuchtungsoptischen System 14 weitergeleitet wird. In diesem Fall gelangt das Licht durch die Partikelabschirmung 12, so dass Partikel entfernt werden und so dass nur das Extremultraviolettlicht 13 in das beleuchtungsoptische System 14 ausgesandt wird.
In der zweiten Ausführungsform ist, da Kohlendioxidlaserlicht mit einer langen Wellenlänge verwendet wird, eine Wechselwirkung möglich sogar im Fall eines Plasmas mit einer geringen Dichte, so dass die Plasmaerzeugung effizient erreicht werden kann, sogar wenn das Ziel 22 ein gasförmiges Ziel mit einer geringen Dichte ist.
Dementsprechend kann, sogar wenn die Laserlichtbeleuchtungsstelle beabstandet von der Düse 21 ist, so dass das Ziel 22 verdünnt wird, die Plasmaerzeugung effizient ausgeführt werden, so dass der Arbeitsabstand angehoben werden kann. Dementsprechend kann ein Hitzeschaden für die Düse 21, verursacht durch das Plasma, relativ stark reduziert werden.
Weiterhin ist, da der Arbeitsabstand vergrößert werden kann, die Installation des fokussierenden optischen Systems, welches zum Fokussieren des Extremultraviolettlichts 13 verwendet wird, einfach. In der vorliegenden Erfindung wird das Fokussieren unter Verwendung eines rotationssymmetrischen parabolischen oder sphärischen Spiegels im fokussierenden optischen System erreicht und der Treiberlaser fokussiert CO₂-Laserlicht von einer optischen Achse, welche im Wesentlichen mit der optischen Achse des optischen Systems zusammenfällt.
Wie oben beschrieben wurde, fällt die Effizienz, welche für die Belichtung nutzbar gemacht werden kann ab, es sein denn, die Größe der Extremultraviolett-Lichtquelle 11 ist klein genug, um die Zwänge des Lichtleitwertes zu erfüllen. In anderen Worten muss der fokussierte Durchmesser des Laserlichts klein genug sein, um die Nutzbarmachungung als eine Lichtquelle zu ermöglichen.
Die Konstruktion der CO₂-Laserlichtquelle, welche in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist in 4 gezeigt.
In dieser Ausführungsform ist die Treiberlaservorrichtung 25 so konstruiert, dass ein Schwingungsstufenlaser 23 bestehend aus einem Monomodus CO₂-Laser vennrendet wird und dass eine Vielzahl von Hochleistungs-CO₂-Lasern 31 als Verstärkungsstufenlaser verwendet wird.
Der Schwingungsstufenlaser 30, der in der Figur gezeigt ist, ist ein gepulster Schwingungseinzelmodus-CO₂-Laser, welcher in der Lage ist, bei einer hohen Wiederholfrequenz betrieben zu werden und so ausgelegt ist, dass ein Horizontalmodus enthaltend einen Mono- bzw. Einzelmodus oder einen Modus niedrigerer Ordnung, welcher nahe bei dem Monomodus ist, ausgegeben werden kann. Da dieser Schwingungsstufenlaser nur eine kleine Ausgangsleistung benötigt, kann die Wiederholfrequenz bis näherungsweise 10 kHz angehoben werden und die Stabilisierung des Strahlungsmoduses ist relativ einfach.
Das gepulste Licht dieses Schwingungsstufenlasers 30 wird durch eine Vielzahl von CW-CO₂-Laservorrichtungen 31, welche in einer Nachstufe in Serie geschaltet sind, verstärkt, so dass gepulstes Licht mit großer Ausgangsleistung erhalten wird. In diesem Fall ist, da das Verstärkungsmedium dauernd vorhanden ist (CW), die Wiederholfrequenz bestimmt durch die Leistung des Schwingungsstufenlasers. Dementsprechend kann die Wiederholfrequenz verglichen mit dem Fall der TEA-CO-₂ Laservorrichtung, die später beschrieben wird, leicht erhöht werden.
In diesem Fall kann verschwendete Energie gespart werden durch Synchronisierung des Schwingungsstufenlasers 30 und des Verstärkungsstufenlasers 31 und durch Anlegen einer Modulation, so dass die Systemeffizienz verbessert werden kann.
Die Ausführungsform 3 hat einen Aufbau, welcher im Wesentlichen ähnlich ist zu dem oben beschriebenen; In dieser Ausführungsform sind die Verstärkungsstufenlaser aus TEA-CO₂-Lasern aufgebaut. In diesem Fall wird das folgende Ziel erreicht: Die Pulsenergie kann nämlich auf einen größeren Wert gesteigert werden als in dem Fall, in dem die oben erwähnten Verstärkungsstufenlaser aus CW-CO₂-Lasern gebildet sind.
In der vorliegenden Erfindung kann, wie oben beschrieben wurde, das Ziel 22 durch Anlegen einer Ladung an Cluster gesteuert werden oder durch Anlegen eines elektromagnetischen Feldes an ein geladenes Ziel 22, welches durch ionisierte Gasmoleküle ausgebildet ist. Dementsprechend werden die folgenden Effekte erreicht:

6.1 Ein Hochgeschwindigkeitsfluss des Ziels 22 kann durch die Kombination der vorliegenden Erfindung mit einer Technik, welche ein Ionenstrahlbeschleunigungsvorrichtung 24 verwendet, erzeugt werden.
6.2 Der Plasmaerzeugungspunkt kann auf eine Position, welche beabstandet von der Düse 21 ist, weg bewegt werden. Als ein Ergebnis tritt geringer Schaden an der Düse 21 auf und die Ausbildung des fokussierenden optischen Systems ist einfach.
6.3 Da das Xenon geladen ist, kann das Xenon, welches nicht gebraucht wird, elektromagnetisch zur Rückgewinnungsdüse 21 transportiert werden.
6.4 Die Cluster können aktiv gezwungen und diffusionsgesteuert auf 1 mm oder weniger sein, so dass ein stabiler Lichtleitwert realisiert werden kann.
6.5 Durch das Anheben der Geschwindigkeit ist es möglich, die Wiederholfrequenz auf 100 kHz oder mehr zu steigern.

Zusammenfassung
Extremultraviolett-Lichtquellenvorrichtung, welche es ermöglicht, einem Arbeitsabstand zu vergrößern und Extremultraviolett-Licht mit einer hohen Ausgangsleistung zu erhalten. Die Extremultraviolett-Lichtquellenvorrichtung generiert ein Plasma durch Bestrahlen eines Ziels (22) mit Laserlicht von einer Lasertreibereinrichtung (25) und erzeugt Extremultraviolett-Licht (EUV) mit einer Wellenlänge von mehreren Nanometern bis mehreren zehn Nanometern. Die extrem Ultraviolett-Lichtquellenvorrichtung enthält eine Ziellieferungseinrichtung, welche eine Ladungsanbringungseinheit (23), die Ladung auf dem Ziel (22) anbringt, hat und eine Beschleunigungseinheit (24) besitzt, welche das geladene Ziel (22) unter Verwendung eines elektromagnetischen Feldes beschleunigt. Die Ziellieferungseinrichtung liefert das Ziel (22), welches aus einem Edelgaselement, wie z.B. Xenon (Xe) oder dergleichen oder einem Metall, wie z.B. Litium (Li), Zinn (Sn), Zinnoxid (SnO₂) oder dergleichen gebildet ist, als ionisierte Moleküle, Atome oder Massen mit einer Vielzahl von Atomen oder als ionisierte Cluster.

Claims

Eine Extremultraviolett-Lichtquellenvorrichtung, welche durch Bestrahlen eines Zieles (22) mit Laserlicht von einer Lasertreibereinrichtung (25) ein Plasma erzeugt und welche Extremultraviolett-Licht (EUV) mit einer Wellenlänge von mehreren Nanometern bis mehreren zehn Nanometern erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellenvorrichtung eine Ziellieferungseinrichtung umfasst, welche ein Mittel (23) zum Anlegen von Ladung besitzt, das Ladung an das Ziel (22) anlegt, und eine Beschleunigungseinrichtung (24) hat, welche das geladene Ziel unter Verwendung eines elektromagnetischen Feldes beschleunigt.
Extremultraviolett-Lichtquellenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass, die Ziellieferungseinrichtung das Ziel (22) als ionisierte Moleküle, Atome oder Massen enthaltend eine Vielzahl von Atomen liefert.
Extremultraviolett-Lichtquellenvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ziellieferungseinrichtung das Ziel (22) als ionisierter Cluster liefert.
Extremultraviolett-Lichtquellenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Xenon (Xe) oder ein Edelgaselement als Ziel (22) verwendet wird.
Extremultraviolett-Lichtquellenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein metallisches Element als Ziel (22) verwendet wird.
Extremultraviolett-Lichtquellenvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Lithium (Li), Zinn (Sn) oder Zinnoxid (SnO₂) als Ziel (22) verwendet wird.
Extremultraviolett-Lichtquellenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Flüssigkeits- oder Gasmoleküle bei Normal-Temperaturen als Ziel (22) verwendet werden.
Extremultraviolett-Lichtquellenvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Wasser (H₂O) als Ziel (22) verwendet wird.
Extremultraviolett-Lichtquellenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein MOPA (Master Oscillator Power Amplifier; Hauptschwingungsleistungsverstärker) -System als Lasertreibereinrichtung (25) verwendet wird.
Extremultraviolett-Lichtquellenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine gepulste YAG-Laser-Vorrichtung mit einer Wellenlänge in der Nähe von einem um als Lasertreibereinrichtung (25) verwendet wird.
Extremultraviolett-Lichtquellenvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass wie die Lasertreibereinrichtung 25) eine YAG-Laser-Einrichtung (28), welche durch eine Laserdiode erregt wird und unter Verwendung eines adaptiven optischen Elements in einen Einzelbetriebsmodus umgewandelt wird, als ein Schwingungsstufenlaser und eine Hochleistungs-YAG-Laser-Vorrichtung (29) als Verstärkungsstufenlaser verwendet wird.
Extremultraviolett-Lichtquellenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine gepulste Kohlendioxidgas-Laservorrichtung, welche Laserlicht mit einer Wellenlänge in der Nähe von 10 μm erzeugt, als Lasertreibereinrichtung (25) verwendet wird.
Extremultraviolett-Lichtquellenvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine gepulste Kohlendioxidgas-Laservorrichtung (30) als der Schwingungsstufenlaser und eine CW-Kohlendioxidgas-Laservorrichtung (31) als der Verstärkerstufenlaser, wie die Lasertreibereinrichtung (25) verwendet wird.
Extrem Ultraviolett-Lichtquellenvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die gepulste Kohlendioxidgas-Lasereinrichtung als Schwingungsstufenlaser und eine TEA-Kohlendioxidgas-Laservorrichtung als Verstärkungsstufenlaser wie die Lasertreibervorrichtung (25) verwendet wird.
Extremultraviolett-Lichtquellenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Vt > Vp, wobei Vt eine Anfangsgeschwindigkeit des beschleunigten Ziels (22) ist und Vp eine Plasmahauptdiffusionsgeschwindigkeit des erzeugten Plasmas ist.
Extremultraviolett-Lichtquellenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beziehung von TL × Vt < Dp ausgebildet ist, wobei TL eine Zeitspanne des gepulsten Lasers, der von der Lasertreibereinrichtung (25) schwingend angeregt ist, ist, Vt eine Anfangsgeschwindigkeit des Ziels (22), welches durch die Beschleunigungsmittel beschleunigt wurde, ist und Dp ein Maximaldurchmesser des Lichtquellenplasmas ist, wie er von den Zwängen des Lichtleitwertes vorbestimmt ist.
Extremultraviolett-Lichtquellenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beziehung Dr > Vp × (Dc/Vt) ausgebildet ist, wobei Dc ein Abstand zwischen einem Plasma-Lichtemmisionspunkt und einem Zielrückgewinnungsgefäß (25), welches das Ziel (22) rückgewinnt, ist, Dr ein effektiver Radius des Rückgewinnungsgefäßteiles ist, Vt eine Anfangsgeschwindigkeit des beschleunigten Ziels (22) ist und Vp eine Plasmadiffusionsgeschwindigkeit.