DE60212581T2

DE60212581T2 - METHOD AND ARRANGEMENT FOR GENERATING RADIATION

Info

Publication number: DE60212581T2
Application number: DE60212581T
Authority: DE
Inventors: Magnus Berglund; Björn HANSSON; Oscar Hemberg; Hans Hertz; Lars Rymell
Original assignee: Jettec AB
Current assignee: Jettec AB
Priority date: 2002-05-13
Filing date: 2002-05-13
Publication date: 2007-07-05
Anticipated expiration: 2022-05-14
Also published as: DE60212581D1; EP1365635A1; EP1365635B1; TW569652B; KR20050005478A; ATE331424T1

Abstract

A method of producing a radiating plasma with an increased flux stability and uniformity is disclosed. The method comprises the steps of (210) generating a primary target by urging a liquid under pressure through a nozzle; (220) directing an energy pre-pulse onto the primary target to generate a secondary target in the form of a gas or plasma cloud; (230) allowing the thus formed secondary target to expand for a predetermined period of time; and (240) directing a main energy pulse onto the secondary target when the predetermined period of time has elapsed in order to produce a plasma radiating X-ray or EUV radiation. The pre-pulse has a beam waist size that is larger, in at least one dimension, than the corresponding dimension of the primary target. <IMAGE>

Description

Technisches Gebiettechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Röntgen- oder extremer ultravioletter (EUV)-Strahlung. Im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung Verbesserungen in der Durchflussstabilität und der Durchflusseinheitlichkeit im Zusammenhang mit durch Energiestrahl erzeugten Plasmen.The The present invention relates to a method for generating X-ray or extreme ultraviolet (EUV) radiation. In particular the present invention improvements in flow stability and the Flow uniformity in connection with energy ray generated plasmas.

Hintergrund der Erfindungbackground the invention

EUV- und Röntgenstrahlenquellen einer hohen Intensität werden in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt, so beispielsweise in der Oberflächenphysik, der Werkstoffprüfung, der Kristallanalyse, der Atomphysik, der medizinischen Diagnostik, der Lithografie und der Mikroskopie. Herkömmliche Röntgenstrahlenquellen, bei denen ein Elektronenstrahl veranlasst wird, auf eine Anode einzufallen, erzeugen eine relativ geringe Röntgenstrahlenintensität. Große Einrichtungen wie beispielsweise Synchrotonlichtquellen erzeugen eine hohe Durchschnittsleistung. Es gibt jedoch eine Vielzahl von Anwendungen, die kompakte Systeme kleiner Ausmaße erfordern, die eine relativ hohe Durchschnittsleistung erzeugen. Kompakte und weniger kostenintensivere Systeme liefern eine verbesserte Zugänglichkeit für den verwendenden Benutzer und sind demzufolge von einem möglicherweise größeren Wert für die Wissenschaft und die Gesellschaft. Ein Beispiel einer Anwendung von besonderer industrieller Bedeutung sind die zukünftigen Lithografiesysteme mit schmaler Linienbreite.EUV and X-ray sources a high intensity are used in a variety of fields, such as in surface physics, the material testing, crystal analysis, atomic physics, medical diagnostics, lithography and microscopy. Conventional X-ray sources in which causing an electron beam to strike an anode, produce a relatively low X-ray intensity. Great facilities such as synchrotron light sources produce a high average power. It However, there are a variety of applications that are compact systems small dimensions requiring relatively high average power. compact and less costly systems provide improved accessibility for the therefore, you may be one of them greater value for the Science and society. An example of an application Of particular industrial importance are the future ones Lithography systems with narrow line width.

Seit den 60er Jahren hat sich die Größe der Strukturen, die die Basis der integrierten elektronischen Schaltkreise darstellen, fortlaufend reduziert. Der daraus resultierende Vorteil besteht in schnelleren und komplizierteren Schaltkreisen, die weniger Strom verbrauchen. Typischerweise wird die Fotolithografie zum industriellen Herstellen solcher Schaltkreise, die eine Linienbreite von ungefähr 0,18 μm mit hervorstehenden Ver längerungen bis zu 0,065 μm aufweisen, angewendet. Mit dem Ziel, die Linienbreite weiter zu reduzieren, werden wahrscheinlich andere Verfahren erforderlich sein, von denen die EUV-Projektionslithografie ein vorrangiger Kandidat ist und die Röntgenstrahllithografie für einige technologische Nischen von Interesse sein könnte. Bei der EUV-Projektionslithografie wird von einem reduzierenden extrem ultravioletten (EUV) Objektivsystem in dem Wellenlängenbereich von ungefähr 10 bis 20 nm Gebrauch gemacht. Proximity-Röntgenstrahllithografie, die ein Kontaktkopieschema verwendet, wird in dem Wellenlängenbereich von ungefähr 1 nm durchgeführt.since the sixties, the size of the structures, that are the basis of integrated electronic circuits, continuously reduced. The resulting advantage exists in faster and more complicated circuits, the less power consume. Typically, photolithography becomes industrial Manufacture of such circuits having a line width of about 0.18 microns with protruding Extensions up to 0.065 μm, applied. With the aim of further reducing the line width, Other procedures will probably be required, of which EUV projection lithography is a prime candidate and X-ray lithography for some technological niches could be of interest. In EUV projection lithography is powered by a reducing extreme ultraviolet (EUV) lens system in the wavelength range of about 10 to 20 nm use made. Proximity X-ray lithography, the a contact copy scheme is used in the wavelength range of about 1 nm performed.

Durch Laserstrahlen erzeugte Plasmen sind attraktive Tabletop-Röntgenstrahlen- und EUV-Quellen aufgrund ihrer hohen Helligkeit, ihrer hohen räumlichen Stabilität und, möglicherweise, ihrer hohen Wiederholungsrate. Mit den herkömmlicherweise verwendeten Festkörper- oder Band-Targets ist die Betriebszeit jedoch beschränkt, insbesondere dann, wenn Laser mit einer hohen Wiederholungsrate verwendet werden, da unverbrauchtes Targetmaterial nicht bei einer ausreichenden Rate bereitgestellt werden kann. Darüber hinaus erzeugen solche herkömmlichen Targets Partikel, die empfindliche Komponenten wie beispielsweise Röntgenstrahlen-Optikspiegel oder EUV-Multischichtspiegel, die in der Nähe des Plasmas angeordnet sind, zerstören oder sich auf diesen ablagern können. Es wurden bereits verschiedene Verfahren entwickelt, um die Auswirkungen der Partikel zu beseitigen, indem die bereits erzeugten Partikel daran gehindert wurden, dass sie auf die empfindlichen Komponenten treffen. Als eine Alternative dazu kann die Menge an tatsächlich erzeugten Partikeln durch Ersetzen der herkömmlichen festen Targets durch beispielsweise gasförmige Targets, Flüssigtröpfchen-Targets oder Flüssigstrahl-Targets beschränkt werden.By Laser-generated plasmas are attractive tabletop X-ray and EUV sources due to their high brightness, their high spatial stability and, possibly, their high repetition rate. With the conventionally used solid state or Band targets, however, the operating time is limited, especially if Lasers are used at a high repetition rate, as are unconsumed ones Target material not provided at a sufficient rate can be. About that In addition, such conventional ones generate Targets particles containing sensitive components such as X-ray optics mirror or EUV multilayer mirror, the nearby are arranged, destroy or deposit on the plasma can. Various methods have already been developed to reduce the impact eliminate the particles by the already generated particles They were prevented from affecting the sensitive components to meet. As an alternative to this, the amount of actually generated Particles by replacing the conventional fixed targets by for example, gaseous Targets, liquid droplet targets or liquid jet targets limited become.

Targets in der Form von mikroskopischen flüssigen Tröpfchen wie beispielsweise die, die in dem Artikel „Droplet target for low-debris laser-plasma soft X-ray generation", von Rymell und Hertz, veröffentlicht in Opt. Commun. 103, Seite 105, 1993, beschrieben sind, sind attraktive Targets, die wenig Partikel erzeugen, eine hohe Dichte aufweisen und möglicherweise in der Lage sind, Laserplasmaoperationen mit hohen Wiederholungsraten durchzuführen, wobei eine Emission mit einer hohen Helligkeit gewährleistet wird. Solche Tröpfchen werden durch ein stimuliertes Zertrümmern eines Flüssigstrahls, der an einer Düse in einer Niederdruckkammer gebildet wird, erzeugt. Die hydrodynamischen Eigenschaften einiger Flüssigkeiten resultieren jedoch in einer instabilen Tröpf chenbildung. Darüber hinaus muss die Operation des Lasers sorgfältig mit der Tröpfchenbildung synchronisiert werden. Ein weiteres Problem bei der Verwendung von flüssigen Substanzen mit einer schnellen Verdampfung kann dahingehend entstehen, dass der Strahl sofort bei der Erzeugung einfriert, so dass keine Tropfen erzeugt werden können. Solche Substanzen umfassen vorwiegend Medien, die sich bei normalem Druck und bei normaler Temperatur in einem gasförmigen Zustand befinden und die für das Erzeugen von Tröpfchen-Targets in einen flüssigen Zustand abgekühlt werden. Um sicherzustellen, dass Tröpfchen erzeugt werden, ist es erforderlich eine geeignete Gasatmosphäre in der Niederdruckkammer zu schaffen oder die Temperatur des Strahls bis über seine Gefriertemperatur mittels eines elektrischen Heizers anzuheben, der um den Strahl herum angeordnet ist, so wie dies in dem Artikel „Apparatus for producing uniform solid spheres of hydrogen" von Foster et al., veröffentlicht in Rev. Sci. Instrum. 6, Seiten 625 bis 631, 1977, offenbart ist.Targets in the form of microscopic liquid droplets such as those described in the article "Droplet target for low-debris laser-plasma X-ray soft generation", by Rymell and Hertz, published in Opt. Commun. 103, page 105, 1993 are attractive targets that are low in particle size, high in density and may be capable of performing laser plasma operations at high repetition rates while ensuring high brightness emission, such droplets are formed by a stimulated smashing of a liquid jet. However, the hydrodynamic properties of some fluids result in unstable droplet formation, and the operation of the laser must be carefully synchronized with droplet formation fast evaporation may arise in that the beam freezes immediately upon generation, so that no drops can be generated. Such substances include predominantly media which are in a gaseous state at normal pressure and temperature and which are cooled to a liquid state to produce droplet targets. To ensure that droplets are generated, it is necessary to provide a suitable gas atmosphere in the low pressure chamber or to raise the temperature of the jet to above its freezing temperature by means of an electric heater located around the jet, as described in the article "Apparatus for producing uniform solid spheres of hydro in Foster et al., published in Rev. Sci. Instrum. 6, pp. 625-631, 1977.

Als eine Alternative dazu wird, wie aus dem Patent US-A-6 002 744, das durch Verweis ein Bestandteil dieser Beschreibung ausmacht, bekannt ist, die Laserstrahlung anstattdessen auf einen räumlich kontinuierlichen Abschnitt eines Strahls fokussiert, der durch Drücken einer flüssigen Substanz durch einen Auslass oder eine Düse erzeugt wird. Dieser Flüssigstrahlansatz verringert die Notwendigkeit einer vorrübergehenden Synchronisation des Lasers mit der Erzeugung des Targets, währenddessen die Bildung von Partikeln auf demselben niedrigen Level wie bei den Tröpfchen-Targets gehalten wird. Darüber hinaus können flüssige Substanzen, die für die Erzeugung von Tröpfchen-Targets ungeeignete hydrodynamische Eigenschaften besitzen, in diesem Ansatz durchaus verwendet werden. Ein weiterer Vorteil gegenüber dem Tröpfchen-Target-Ansatz besteht darin, dass es zugelassen werden kann, dass der räumlich kontinuierliche Abschnitt des Strahls gefrieren kann. Solch eine Flüssigstrahl-Laserplasmaquelle ist weiterführend in dem Artikel „Cyrogenic liquid-jet target for debris-free laser-plasma soft x-ray generation" von Berglund et al, veröffentlicht in Rev. Sci. Instrum. 69, S. 2361, 1998, und in dem Artikel „Liquid-jet target laser-plasma sources for EUV and X-ray lithography" von Rymell et al, veröffentlicht in Microelectronic Engineering 46, S. 453, 1999, mit der Verwendung von flüssigen Stickstoff und Xenon, die jeweils das Targetmaterial sind, demonstriert. In diesen Fällen wird ein Target mit einer hohen Dichte als ein räumlich kontinuierlicher Abschnitt des Strahls gebildet, wobei sich der räumlich kontinuierliche Abschnitt in einem flüssigen oder in einem gefrorenen Zustand befinden kann. Solche Laserplasmaquellen weisen den Vorteil auf, dass sie eine hohe Helligkeit haben, Quellen einer geringen Partikelbildung sind, die in der Lage sind, fortlaufende Operation einer hohen Wiederholungsrate durchzuführen, und dass das Plasma an einer Position, die weit von der Auslassdüse entfernt ist, produziert werden kann, wodurch die thermische Belastung und die Plasma induzierte Erosion der Auslassdüse beschränkt wird. Solch eine Erosion kann die Quelle eines Zerstörens der Partikel sein. Darüber hinaus kann durch Erzeugen des Plasmas an einer Position, die weit von der Düse entfernt ist, die Eigenabsorption der erzeugten Strahlung minimiert werden. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass die Temperatur des Strahls (oder der Kette von Tröpfchen) mit der Entfernung von der Düse abnimmt, was in einer dementsprechend abnehmenden Verdampfungsrate resultiert. Demzufolge nimmt auch die lokale Gasatmosphäre um den Strahl (oder der Kette von Tröpfchen) herum mit der Entfernung von der Auslassdüse ab.When an alternative to this is, as disclosed in US-A-6,002,744 by reference forms part of this description known is the laser radiation instead of a spatially continuous Focusing on a beam made by pushing a liquid substance through an outlet or a nozzle is produced. This liquid jet approach reduces the need for temporary synchronization the laser with the generation of the target, during which the formation of Particles at the same low level as the droplet targets is held. About that can out liquid Substances for the generation of droplet targets unsuitable possess hydrodynamic properties, in this approach certainly be used. Another advantage over the droplet-target approach is that that it can be admitted that the spatially continuous section of the jet can freeze. Such a liquid jet laser plasma source is continuing in the article "Cyrogenic liquid-jet target for debris-free laser-plasma soft x-ray generation "by Berglund et al, published in Rev. Sci. Instrum. 69, p. 2361, 1998, and in the article "Liquid-jet target laser-plasma sources for EUV and X-ray lithography "by Rymell et al. released in Microelectronic Engineering 46, p. 453, 1999, with use of liquid Nitrogen and xenon, which are each the target material, demonstrated. In these cases becomes a target with a high density as a spatially continuous section formed of the beam, with the spatially continuous section in a liquid or may be in a frozen state. Such laser plasma sources have the advantage that they have a high brightness sources one small particle formation, which are able to continuous Perform a high repetition rate operation and that the plasma is on a position far away from the outlet nozzle can be, reducing the thermal load and the plasma induced erosion the outlet nozzle limited becomes. Such erosion can be the source of destroying the Be particles. About that In addition, by generating the plasma at a position that far from the nozzle is removed, minimizes the inherent absorption of the generated radiation become. This is due to the fact that the temperature of the Jet (or the chain of droplets) with the distance from the nozzle decreases, resulting in a correspondingly decreasing evaporation rate results. As a result, the local gas atmosphere also decreases around the jet (or the chain of droplets) around with the distance from the outlet nozzle.

Viele Substanzen und insbesondere flüssige Substanzen, die durch normales Abkühlen von gasförmigen Substanzen erzeugt werden, bringen einen Strahl oder eine Kette von Tröpfchen hervor, die stochastische Änderungen in ihrer Richtung von der Strahl erzeugenden Düse erfahren. Typischerweise kann die Änderung in der Richtung so groß wie ungefähr ± 1 ° sein, und sie tritt einige Male pro Minute bis einige Male pro Sekunde auf. Dieser vergleichsweise grober Typ von Instabilität in der Richtung kann beispielsweise mit Hilfe von dem Verfahren beseitigt werden, das in der schwedischen Patentanmeldung Nr. SE 0003715-0 offenbart wird. Dennoch ist für einige Anwendungen eine extrem hohe Durchflussstabilität und Durchflusseinheitlichkeit erforderlich. Ein Beispiel einer Anwendung, bei der ein hohes Maß an Durchflussstabilität und Durchflusseinheitlichkeit erforderlich ist, ist die EUV-Lithografie. Dieser hohe Grad an Stabilität ist insbesondere in sogenannten Steppern in Mess- und Prüfvorrichtungen erforderlich. Selbst wenn das Verfahren wie in der oben genannten schwedischen Patentanmeldung angewendet wird, verbleiben immer noch einige Mikroabweichungen in der Position des Targets. Dies führt wiederum zu einer räumlichen Instabilität an dem Fokus des Laserstrahls, das heißt in dem gewünschten Bereich der Strahl-Target-Interaktion, welche aus den oben genannten Gründen heraus so weit wie möglich von der Auslassdüse entfernt stattfinden sollte. Die räumliche Instabilität führt zu impulsweisen Abweichungen in dem emittierten Röntgen- und EUV-Strahlungsdurchfluss und zu räumlicher Instabilität des emittierenden Plasmas.Lots Substances and in particular liquid substances, by normal cooling of gaseous Substances are produced, bring a ray or a chain of droplets forth, the stochastic changes in their direction from the jet generating nozzle. Typically, can the change as big as in the direction be about ± 1 °, and it occurs several times a minute to several times a second. This comparatively coarse type of instability in the direction can be, for example be eliminated with the help of the procedure, which in the Swedish Patent Application No. SE 0003715-0 is disclosed. Nevertheless, for some Applications an extremely high flow stability and flow uniformity required. An example of an application where a high level of flow stability and flow uniformity is required, is the EUV lithography. This high degree of stability is particular required in so-called steppers in measuring and testing devices. Even if the procedure as in the above-mentioned Swedish Patent application still leaves some micro-deviations in the position of the target. This in turn leads to a spatial instability at the focus of the laser beam, that is in the desired Range of beam-target interaction, which from the above establish out as far as possible from the outlet nozzle should take place away. The spatial instability leads to impulse-wise Deviations in the emitted X-ray and EUV radiation flux and to spatial instability of the emitting plasma.

Zusammenfassung der ErfindungSummary the invention

Aus diesem Grund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Erzeugen von Röntgen- oder EUV-Strahlung durch Emission aus einem durch Energiestrahl erzeugten Plasma bereitzustellen, wobei die schädlichen Auswirkungen dieser Positionsabweichungen in dem Target beseitigt beziehungsweise erheblich reduziert werden.Out For this reason, it is an object of the present invention improved method for generating X-ray or EUV radiation by To provide emission from an energy beam generated plasma, being the harmful ones Eliminated effects of these positional deviations in the target or significantly reduced.

Im Allgemeinen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die impulsweise und die langfristige Stabilität der Position, des Durchflusses und der räumlichen Verteilung der emittierten Strahlung von einem Plasma, das durch Richten eines Energieimpulses wie beispielsweise eines Laserimpulses auf ein Target erzeugt wird, zu verbessern.in the In general, it is an object of the present invention which impulsive and long-term stability of position, flow and the spatial Distribution of emitted radiation from a plasma by Directing an energy pulse such as a laser pulse a target is generated to improve.

Zu diesem Zwecke wird ein Verfahren gemäß Anspruch 1 der angehängten Ansprüche bereitgestellt.To For this purpose, a method according to claim 1 of the appended claims is provided.

Die Erfindung basiert auf einer neuen Art und Weise des Einsetzens von „Vorimpulsen" für das Erzeugen von Plasma. Bei einem Vorimpuls handelt es sich um einen Energieimpuls, der dem Haupt-, dem plasmaerzeugenden Impuls, vorausgeht. Vorimpulse wurden früher verwendet, um die gesamte Röntgenstrahlungsemission von einem durch Laser erzeugten Plasma zu erhöhen. Siehe dazu beispielsweise „Ultraviolet prepulse for enhanced x-ray emission and brightness from droplet-target laser plasmas" von M. Berglund et al., in Applied Physics Letters, Vol. 69, No. 12 (1996), Seiten 1683 bis 1685. Berglund et al. machen kleine Variationen in der Tröpfchenposition in Bezug auf den Laserstrahlfokus als eine Ursache der Abweichungen in dem Röntgenstrahldurchfluss aus. Dennoch wird keine Lösung für das besagte Problem vorgeschlagen. Obgleich Energieimpulse in der Form von Laserimpulsen bevorzugt werden, sind auch andere Typen von Energieimpulsen vorstellbar wie beispielsweise Elektronenstrahlimpulse. In der folgenden Beschreibung werden jedoch Energieimpulse in der Form von Laserimpulsen als das bevorzugte Beispiel verwendet.The invention is based on a new way of employing "pre-pulses" for generating plasma. A pre-pulse is an energy pulse preceding the main, the plasma-generating pulse were used earlier to increase the total X-ray emission from a laser-generated plasma. See, for example, "Ultraviolet prepulse for enhanced x-ray emission and brightness from droplet-target laser plasmas" by M. Berglund et al., Applied Physics Letters, Vol. 69, No. 12 (1996), pages 1683-1685. Berglund et al make small variations in the droplet position with respect to the laser beam focus as a cause of the deviations in the X-ray flow, however, no solution to the said problem is proposed. Although energy pulses in the form of laser pulses are preferred, other types of laser pulses are also preferred However, in the following description, energy pulses in the form of laser pulses are used as the preferred example.

Im Allgemeinen ist es wünschenswert, das strahlende Plasma an einer Position, die so weit wie möglich von der Düse entfernt ist, zu erzeugen, um die thermische Belastung und die Erosion der Düse, die durch das Vorhandensein des Plasmas verursacht werden, zu minimieren. Je weiter der Energiestrahl jedoch von der Düse wegbewegt und auf das Target gerichtet wird, desto empfindlicher ist der Durchfluss der erzeugten Strahlung auf Richtungsinstabilitäten in dem Target relativ zu dem Energiestrahl. Der Grund hierfür wurde daran ausgemacht, dass der plasmaerzeugende Strahl das Target einfach nicht optimal „trifft", wodurch periodisch ein instabiles oder schwach strahlendes Plasma erzeugt wird. Es gibt darüber hinaus auch noch andere Gründe dafür, dass der Energiestrahl das Target möglicherweise nicht optimal trifft. So kann beispielsweise in dem Fall, in dem das Target ein Tröpfchen oder eine Tröpfchenkette ist, eine Änderung in der Ankunftszeit der Tröpfchen an dem Bereich der Interaktion (der Bereich, in dem der Energieimpuls auf das Target gerichtet wird) vorkommen. Dies führt zu einer positionellen Unbeständigkeit in Bezug auf die Targetposition relativ zu dem Energieimpuls, und dementsprechend zu Abweichungen in der erzeugten Strahlung. Darüber hinaus kann das Target in der Tat ein gefrorener Strahl sein, der in Bruchstücke zertrümmert ist, wodurch eine ähnliche positionelle Unbeständigkeit hervorgerufen wird. Ungeachtet des Grundes für die positionelle Unbeständigkeit des Targets relativ zu dem Energieimpuls stellt die vorliegenden Erfindung Verbesserungen der impulsweisen und der langfristigen Stabilität der Position, des Durchflusses und der räumlichern Verteilung der emittierten Strahlung bereit.in the Generally it is desirable the radiating plasma at a position as far as possible from the nozzle is removed, to generate the thermal stress and erosion the nozzle, the caused by the presence of the plasma to minimize. However, the further the energy beam moves away from the nozzle and onto the target is directed, the more sensitive is the flow of the generated Radiation on directional instabilities in the target relative to the energy beam. The reason for this was that it was the plasma-generating beam just does not optimally "hit" the target, thereby causing it to cycle periodically an unstable or weakly radiating plasma is generated. It give it over There are also other reasons for this, that the energy beam may not be optimal for the target meets. For example, in the case where the target is on droplet or a droplet chain is, a change in the arrival time of the droplets at the area of interaction (the area where the energy impulse directed to the target). This leads to a positional instability with respect to the target position relative to the energy pulse, and accordingly to deviations in the generated radiation. Furthermore the target may in fact be a frozen beam smashed into fragments, causing a similar positional instability is caused. Regardless of the reason for the positional instability of the target relative to the energy pulse represents the present invention Invention improvements of impulse-wise and long-term stability the position, the flow and the spatial distribution of the emitted Radiation ready.

Das einfache Verwenden von größeren Targets stellt keine gute Lösung aufgrund der Vakuumprobleme dar. Wenn Tieftemperatur-Targets (das heißt, Targets, die durch Verdampfen in der Vakuumkammer einfrieren) verwendet werden, erschwert es die Verdampfung des Targetmaterials, ein gutes Vakuum aufrechtzuerhalten. Aus diesem Grund ist es zu bevorzugen, kleine Targetstrahlen zu verwenden, wobei eine höhere Ausbreitungsgeschwindigkeit ohne das Verursachen einer zu hohen Verdampfung (und demzufolge der Verschlechterung des Vakuums) genutzt werden kann. Darüber hinaus kann eine hohe Ausbreitungsgeschwindigkeit für den Targetstrahl die Stabilität des Targets verbessern.The easy to use larger targets does not provide a good solution because of the vacuum problems. When cryogenic targets (that is, targets, which are frozen by evaporation in the vacuum chamber), makes it difficult for the evaporation of the target material, a good vacuum maintain. For this reason, it is preferable to small To use target beams, with a higher propagation speed without causing too high an evaporation (and thus deterioration of the vacuum) can be used. In addition, a high propagation speed for the Target beam stability of the target.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung werden Vorimpulse verwendet, um eine sich ausdehnende Gas- oder Plasmawolke zu bilden (ein zweites Target), auf die ein Hauptenergieimpuls zum Erzeugen eines Plasmas mit einem hohen Grad an Ionisierung gerichtet wird, das die gewünschte Röntgen- oder EUV-Strahlung emittiert. Der Vorimpuls wird in einem Zustand auf das Target gerichtet, in dem davon ausgegangen wird, dass das Target ein primäres Target ist, während der Hauptenergieimpuls auf die durch den Vorimpuls gebildete Gas- oder Plasmawolke gerichtet wird. In dieser Anmeldung wird die Gas- oder Plasmawolke, die mit Hilfe des Vorimpulses erzeugt wird, als sekundäres Target bezeichnet.In accordance with the present invention pre-pulses are used to produce a to form an expanding gas or plasma cloud (a second target), to which a main energy pulse for generating a plasma with a high degree of ionization is directed to the desired X-ray or Emitted EUV radiation. The pre-pulse is in a state directed the target, which assumes that the target a primary one Target is while the main energy pulse on the gas generated by the pre-impulse or plasma cloud is directed. In this application, the gas or plasma cloud, which is generated by means of the pre-pulse, as secondary Target called.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird ein ausgedehnter Vorimpuls verwendet, der eine Strahltaillengröße hat, die in wenigstens einer Dimension größer ist als die Dimension des Targets, um ein sekundäres Target zu schaffen. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass der Vorimpuls eine Taillengröße erhält, die größer ist als das Target in der kleinsten Dimension davon. Der ausgedehnte Vorimpuls sollte eine Größe haben, die gleich oder größer als die erwartete Änderung in der Targetposition (relativ zu dem Energiestrahl) ist, um das Target bei jedem Schuss zu „treffen". Um die oben beschriebene Stabilität hinsichtlich der impulsweisen oder der langfristigen Abweichungen des Durchflusses, der Position und der Verteilung zu gewährleisten, sollte der Energievorimpuls ein sekundäres Target bereitstellen, das in einer ähnlichen Art und Weise bei jedem Schuss eines Haupt- plasmaerzeugenden Energieimpulses getroffen werden kann. Es wird anschließend zugelassen, dass sich die durch den Vorimpuls erzeugte Gas- oder Plasmawolke sich über eine vorgegebene Zeitdauer ausdehnt, um ein ausgedehntes sekundäres Target zu schaffen. Anschließend wird der Hauptenergieimpuls auf das sekundäre Target gerichtet, um ein emittierendes Plasma zu erzeugen, das einen vergleichsweise hohen Grad an Ionisierung aufweist. Die Strahltaillengröße und Form des Hauptenergieimpulses wird vorzugsweise an die Größe und Form des sekundären Targets angepasst. Durch Verwenden eines Vorimpulses mit einer vergleichsweise niedrigen Energie, obgleich er eine Strahltaillengröße hat, die größer als die kleinste Dimension des Targets ist, wird lediglich eine kleine Menge an Energie durch den Vorimpuls verschwendet. Zur gleichen Zeit erzeugt der Vorimpuls eine Gas- oder eine Plasmawolke, die sich ausdehnt und so ein sekundäres Target schafft. Da der Vorimpuls in der kleinsten Dimension des Targets größer als das primäre Target ist, wird der Einfluss von möglichen Abweichungen in der Position des primären Targets auf das sekundäre Target reduziert. Anschließend wird, unterstützt durch die Tatsache, dass der Hauptenergieimpuls vorzugsweise in der Größe an die ausgedehnte Plasmawolke (das sekundäre Target) angepasst wird, der Einfluss von Positionsabweichungen des primären Targets auf den gesamten Durchfluss drastisch reduziert. Mikroabweichungen in der relativen Position des Laserfokus und des primären Targets verursachen lediglich einen kleine relative Änderung in der Überlappung zwischen dem Hauptenergieimpuls und der ausgedehnten sekundären Target-Wolke. Abweichungen in dem Röntgen- und dem EUV-Strahlendurchfluss werden effektiv reduziert.In accordance with the present invention, an extended pre-pulse is used that has a beam waist size greater than the dimension of the target in at least one dimension to provide a secondary target. In other words, this means that the pre-pulse gets a waist size that is larger than the target in the smallest dimension thereof. The extended pre-impulse should be of a magnitude equal to or greater than the expected change in target position (relative to the energy beam) to "hit" the target with each shot, for the above-described stability with respect to pulse-wise or long-term deviations of flow, position and distribution, the energy pre-pulse should provide a secondary target which can be struck in a similar manner with each shot of a main plasma-generating energy pulse Gas or plasma cloud expands over a predetermined period of time to create an extended secondary target, then the main energy pulse is directed to the secondary target to produce an emitting plasma having a relatively high degree of ionization Berghaupten The energy pulse is preferably adapted to the size and shape of the secondary target. By using a pre-pulse of comparatively low energy, although having a beam waist size larger than the smallest dimension of the target, only a small amount of energy will be lost through the pre-pulse det. At the same time, the pre-pulse creates a gas or plasma cloud that expands to create a secondary target. Since the pre-pulse in the smallest dimension of the target is larger than the primary target, the influence of possible deviations in the position of the primary target on the secondary target is reduced. Subsequently, supported by the fact that the main energy pulse is preferably adjusted in size to the extended plasma cloud (the secondary target), the influence of positional deviations of the primary target on the total flow is drastically reduced. Micro-deviations in the relative position of the laser focus and the primary target cause only a small relative change in the overlap between the main energy pulse and the extended secondary target cloud. Deviations in X-ray and EUV beam flow are effectively reduced.

Demzufolge werden, da die absoluten Positionsabweichungen für das primäre Target und für das sekundäre Target die gleichen sind, die relativen Positionsabweichungen für das sekundäre Target aufgrund seiner angestiegenen Größe drastisch reduziert.As a result, because the absolute position deviations for the primary target and for the secondary target the same are the relative positional deviations for the secondary target drastically due to its increased size reduced.

Die vorliegende Erfindung stellt eine verbesserte Stabilität in dem Strahlungsdurchfluss von dem Plasma, sowohl hinsichtlich der impulsweisen Abweichungen als auch hinsichtlich der langfristigen Stabilität, bereit. Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung eine erhöhte Einheitlichkeit in dem erzielten Strahlungsdurchfluss bereit.The The present invention provides improved stability in the art Radiation flow from the plasma, both in terms of pulse-wise Deviations as well as in terms of long-term stability, ready. About that In addition, the present invention provides increased uniformity in the achieved radiation flow ready.

Vorzugsweise sind die Strahltaillengröße und die Form des Vorimpulses und des Hauptimpulses die gleichen. Dies ist insbesondere deshalb ansprechend, da die gleiche Fokussieroptik für beide Impulse verwendet werden kann. Es sind jedoch auch viele unterschiedliche Auswahlen an sowohl der Strahltaillengröße als auch der zeitlichen Trennung zwischen dem Vorimpuls und dem Hauptimpuls innerhalb des Umfanges der Erfindung, der durch die angehängten Ansprüche definiert wird, möglich.Preferably are the jet waist size and the Form of the pre-pulse and the main pulse the same. This is especially appealing because the same focusing optics for both pulses can be used. But there are also many different ones Selections of both beam waist size and temporal Separation between the pre-pulse and the main pulse within the Scope of the invention, which is defined by the appended claims possible.

Zu den Vorteilen des Verfahrens in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zählt eine Möglichkeit, den Energieimpuls auf das Target an einer Position zu richten, die weit von der Düse liegt, ohne dass große Abweichungen in dem Strahlungsdurchfluss der erzeugten Röntgen- oder EUV-Strahlung verursacht würden.To the advantages of the method in accordance counts with the present invention a possibility, to direct the energy pulse to the target at a position that far from the nozzle lies without that big Deviations in the radiation flux of the generated X-ray or EUV radiation would be caused.

Im Allgemeinen wird, ungeachtet der Tatsache, ob die Entfernung von dem Plasma zu der Düse vergrößert wird, durch das erfinderische Verfahren eine bemerkenswerte Erhöhung in der Durchflussstabilität erzielt.in the Generally, regardless of whether the removal of the plasma is increased to the nozzle, by the inventive method a remarkable increase in the flow stability achieved.

Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung in einem Aspekt ein Verfahren zum Erzeugen von Röntgen- oder EUV-Strahlung durch Emission aus einem durch Energiestrahl erzeugten Plasma bereit, bei dem die Abweichungen in dem Strahlungsdurchfluss in einem beachtlichen Ausmaß reduziert werden. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Energiestrahl ein Laserstrahl.Accordingly In one aspect, the present invention provides a method for Generating X-ray or EUV radiation by emission from an energy beam plasma prepared in which the deviations in the radiation flow in be reduced to a considerable extent. In the preferred embodiment the energy beam is a laser beam.

In einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen von Röntgen- oder EUV-Strahlung bereit, bei dem ein Plasma an einer Position gebildet werden kann, die weiter von einer Target-produzierenden Düse entfernt ist, als wie es entsprechend dem Stand der Technik als angemessen gegolten hat, ohne dass dabei die Durchflussstabilität oder die Durchflusseinheitlichkeit reduziert wird.In In another aspect, the present invention provides a method for generating X-ray or EUV radiation ready, where a plasma at a position can be formed further from a target-producing Nozzle removed is as appropriate according to the state of the art without affecting the flow stability or the Flow uniformity is reduced.

Des Weiteren wird, ebenfalls in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Erzeugen von Röntgen- oder EUV-Strahlung bereitgestellt, bei dem ein Laser einer vergleichsweise geringen Strahlenqualität als eine Energiequelle verwendet werden kann, die Plasma erzeugt. Dies wird dadurch ermöglicht, dass jede beliebigen Brennpunkte, die verwendet werden, beachtlich größer sind als das, was entsprechend dem Stand der Technik verwendet worden ist. Für einige im Handel erhältliche Laser ist die Strahlenqualität einfach nicht gut genug, um auf einen kleinen Punkt gerichtet werden zu können.Of Further becomes, also in agreement with the present invention, a method for generating X-ray or EUV radiation provided in which a laser of a comparatively low beam quality can be used as an energy source that generates plasma. This is made possible by that any foci that are used, considerable are bigger as that which has been used in the prior art is. For some commercially available Laser is the beam quality just not good enough to be focused on a small point to be able to.

In dieser Anmeldung, in der die Größe einer Strahltaille erwähnt wird, ist die Halbwertsbreite (FWHM – full width at half maximum) gemeint.In this application, in the size of a beam waist mentioned is, the full width at half maximum (FWHM) is meant.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description the drawings

Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden durch Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele offensichtlich. In der ausführlichen Beschreibung wird Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen, in denen:Further Aspects and advantages of the invention will become apparent by reading the following detailed Description of some preferred embodiments obvious. In the detailed Description will be made with reference to the accompanying drawings, in which:

1 schematisch das Problem der Positionsabweichungen des Targets relativ zu dem Energiestrahl, wie dies entsprechend dem Stand der Technik vorzufinden ist, darstellt; 1 schematically illustrates the problem of positional deviations of the target relative to the energy beam, as found in the prior art;

2 ist ein schematischer Ablaufplan, der die Schritte des Verfahrens in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung in einem Überblick darstellt; 2 Fig. 10 is a schematic flowchart outlining the steps of the method in accordance with the present invention;

3 illustriert schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, wenn ein zylindrisches Target verwendet wird; 3 schematically illustrates an embodiment of the invention when a cylindrical target is used;

4 illustriert schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, wenn ein Tröpfchen-Target verwendet wird; Die 5a bis 5e zeigen schematisch verschiedene Kombinationen aus Vorimpuls und Target; und 4 schematically illustrates an embodiment of the invention when a droplet target is used; The 5a to 5e schematically show different combinations of pre-pulse and target; and

6 zeigt schematisch das Anpassen eines Hauptenergieimpulses an das sekundäre Target. 6 schematically shows the adaptation of a main energy pulse to the secondary target.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten AusführungsbeispieleFull Description of the preferred embodiments

In Bezug auf 1 der beigefügten Zeichnungen wird im Folgenden das Stabilitätsproblem, das entsprechend dem Stand der Technik vorzufinden ist, kurz beschrieben. In dem Bereich der Emission aus einem durch Laser erzeugten Plasma hat der Laserfokus 101 typischerweise eine ideal festgelegte Position im Raum. Selbst in guten Lasersystemen kann jedoch das Problem der Strahlrichtungsinstabilität auftreten, das zu relativen Positionsabweichungen zwischen dem Target 102 und dem Laserstrahl 101 führt oder diese verstärkt. Jedwede Störung der Targetposition oder des Laserstrahls wird dementsprechend dafür sorgen, dass die Laserimpulse das Target 102 teilweise oder vollständig verfehlen. Wie dies schematisch in 1 dargestellt ist, wird der Laserimpuls 101 idealerweise auf die gleiche Position (in der Figur durch die unterbrochene Linie dargestellt) zentriert. Zum Zeitpunkt t₁ kann sich die Position des Targets so bewegt haben, dass der Laserimpuls 101 das Target 102 nur zum Teil trifft; zum Zeitpunkt t₂ kann die Position des Targets 102 in der Tat eine geeignete Position sein; und zum Zeitpunkt t₃ kann die Position des Targets 102 so sein, dass der Laserimpuls 101 das Target vollständig verfehlt. Solche Positionsabweichungen des Targets führen zu einer verringerten impulsweisen Stabilität der Position, des Durchflusses und der räumlichen Verteilung der Strahlung, die von dem erzeugten Plasma emittiert wird, ebenso wie zu einer verringerten langfristigen Stabilität.In relation to 1 In the accompanying drawings, the stability problem found in the prior art will be briefly described below. In the area of emission from a laser generated plasma, the laser focus 101 typically an ideal position in space. However, even in good laser systems, the problem of beam direction instability can occur, leading to relative positional deviations between the target 102 and the laser beam 101 leads or reinforces them. Any interference with the target position or the laser beam will accordingly cause the laser pulses to hit the target 102 partially or completely miss. As this is schematic in 1 is shown, the laser pulse 101 ideally centered on the same position (shown in the figure by the broken line). At time t ₁ , the position of the target may have moved so that the laser pulse 101 the target 102 only partly true; at time t ₂ , the position of the target 102 indeed be an appropriate position; and at time t ₃ , the position of the target 102 so be that the laser pulse 101 missed the target completely. Such positional deviations of the target result in reduced pulse-wise stability of the position, flow and spatial distribution of the radiation emitted by the generated plasma, as well as reduced long-term stability.

Um dieses Problem zu überwinden, stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren bereit, bei dem ein ausgedehnter Vorimpuls aus Energie verwendet wird, um ein sekundäres Target zu erzeugen, auf das ein Hauptenergieimpuls gerichtet wird, um das emittierende Plasma zu erzeugen. Wie dies schematisch in 2 dargestellt ist, umfasst das Verfahren in Übereinstimmung mit der Erfindung die Schritte des Schaffens 210 eines primären Targets, indem eine Flüssigkeit unter Druck durch eine Düse gedrückt wird; des Richtens 220 eines Vorenergieimpulses auf das Target, um ein sekundäres Target in der Form einer Gas- oder einer Plasmawolke zu schaffen; des 230 Zulassens, dass sich das sekundäre Target über eine vorgegebene Zeitdauer ausdehnt; und des Richtens 240 des Hauptenergieimpulses auf das zweite Target, um das emittierende Plasma zu erzeugen. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung hat der Vorimpuls aus Energie eine Strahltaillengröße, die in wenigstens einer Dimension größer ist als die entsprechende Größe des primären Targets, wobei der Einfluss von den oben genannten Positionsabweichungen relativ zu dem Energiestrahl in der wenigstens einen Dimension auf die Stabilität der durch das Plasma emittierten Strahlung reduziert wird. Vorzugsweise sind die Energieimpulse, wie oben beschrieben, Laserimpulse.To overcome this problem, the present invention provides a method in which an extended pre-pulse of energy is used to generate a secondary target to which a main energy pulse is directed to produce the emitting plasma. As this is schematic in 2 is shown, the method according to the invention comprises the steps of creating 210 a primary target by forcing a liquid under pressure through a nozzle; of judging 220 a pre-energy pulse on the target to create a secondary target in the form of a gas or plasma cloud; of 230 Allowing the secondary target to expand for a predetermined amount of time; and judging 240 of the main energy pulse on the second target to produce the emitting plasma. In accordance with the present invention, the pre-pulse of energy has a beam waist size greater than the corresponding size of the primary target in at least one dimension, the influence of the above positional deviations relative to the energy beam in the at least one dimension on the stability of the primary target is reduced by the plasma emitted radiation. Preferably, the energy pulses are laser pulses as described above.

Im Folgenden wird Bezug auf 3 unternommen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird Xenon (Xe) als Targetmaterial verwendet. Das Xenon wird auf einen flüssigen Zustand abgekühlt und in einem unter Druck gehaltenen Behälter bei ungefähr 20 bar (nicht dargestellt) festgehalten. Von dem Behälter wird das Xenon durch eine Auslassöffnung oder eine Düse (nicht dargestellt) gedrückt, um einen Strahl 302 in einer luftleeren Kammer zu bilden. Die luftleere Kammer hat einen Basisdruck von ungefähr 10^–8 mbar. Der Durchmesser der Düse in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist 20 μm, demzufolge wird der Strahl 302 auch mit einem ähnlichen Durchmesser gebildet. Wenn Xenon als Targetmaterial verwendet wird, friert der auf diese Art und Weise gebildete Strahl typischerweise aufgrund von Verdampfung in der luftleeren Kammer auf einen Festkörperzustand ein, ehe irgendein Laserimpuls darauf gerichtet wird. Die Verdampfung des Targetmaterials liefert einen Teil-Xenon-Druck in der luftleeren Kammer von ungefähr 10^–3 mbar.The following will be referred to 3 made. In a preferred embodiment of the present invention, xenon (Xe) is used as the target material. The xenon is cooled to a liquid state and held in a pressurized container at about 20 bar (not shown). From the container, the xenon is forced through a discharge port or nozzle (not shown) to form a jet 302 to form in a vacuum chamber. The airless chamber has a base pressure of about 10 ^-8 mbar. The diameter of the nozzle in the preferred embodiment is 20 μm, hence the jet 302 also formed with a similar diameter. When xenon is used as the target material, the beam formed in this manner typically freezes to a solid state due to evaporation in the evacuated chamber before any laser pulse is directed thereto. Evaporation of the target material provides a partial xenon pressure in the evacuated chamber of about 10 ^-3 mbar.

Das Target kann jedoch auch aus anderen Substanzen bestehen und in einem flüssigen Zustand gehalten werden. Das Target kann des Weiteren auch in eine Kette von Tröpfchen zerlegt werden, die sich in einem gefrorenen oder in einem flüssigen Zustand be finden. Darüber hinaus können der Behälter für das Targetmaterial, die Düse und die Steuereinrichtungen so eingerichtet sein, dass sie Tröpfchen bei Aufforderung in die die luftleere Kammer liefern.The However, Target can also consist of other substances and in one liquid Condition are kept. The target can also be in a Chain of droplets be decomposed, in a frozen or in a liquid state are located. About that can out the container for the Target material, the nozzle and the controllers are set up to add droplets Request in the supply the evacuated chamber.

Dementsprechend kann der erzeugte Xenonstrahl einen Durchmesser von ungefähr 20 μm haben und sich bei einer Geschwindigkeit von ungefähr 30 m/s ausbreiten. Ungefähr 50 mm von der Düse entfernt ist das emittierende Plasma zu schaffen. Die Schritte zum Erzeugen des emittierenden Plasmas beginnen zum Zeitpunkt t₁ mit dem Richten eines Laservorimpulses 301, der eine Strahltaillengröße von ungefähr 250 μm hat, auf das Target 302. Durch den Vorimpuls 301 wird veranlasst, dass sich eine Gas- oder eine Plasmawolke bildet. Während der Zeitdauer Δt von ungefähr 100 ns, wird zugelassen, dass sich diese Wolke ausdehnt, um das sekundäre Target 303 für den Hauptlaserimpuls 304 zu bilden. Nachdem die Zeitdauer abgelaufen ist, wird zu dem Zeitpunkt t1 + Δt der Hauptlaserimpuls 304 auf das sekundäre 303 Target gerichtet, um ein hoch ionisiertes, emittierendes Plasma zu erzeugen, das die eigentliche Quelle für die Röntgen- oder EUV-Strahlung ist.Accordingly, the generated xenon beam may have a diameter of about 20 μm and propagate at a speed of about 30 m / s. About 50 mm away from the nozzle, the emitting plasma can be created. The steps for generating the emitting plasma begin at time t ₁ with the directing of a laser pre-pulse 301 having a jet waist size of about 250 μm on the target 302 , By the pre-impulse 301 is caused to form a gas or a plasma cloud. During the period Δt of about 100 ns, this cloud is allowed to expand to the secondary target 303 for the main laser pulse 304 to build. After the period has expired, it will become the time t1 + .DELTA.t the main laser pulse 304 on the secondary 303 Target directed to produce a highly ionized, emitting plasma, which is the actual source of X-ray or EUV radiation.

Die impulsweise und die langfristige Stabilität der Position, des Durchflusses und der räumlichen Verteilung der emittierten Strahlung wird weiter erhöht, indem der Hauptlaserimpuls 304 ein wenig kleiner als die Größe des ausgedehnten sekundären Targets 303 gestaltet wird. Genauer gesagt, sollte der Hauptimpuls 304 einen ausreichend kleinen Querschnittsbereich haben, um in die Erweiterung des sekundären Targets 303 zu fallen, die erwarteten Änderungen in der Position des sekundären Targets unterliegt. Durch ein weiteres Anpassen der Impulsenergie und der Impulslänge für den Hauptimpuls 304 kann diese erhöhte Stabilität mit einer aufrechterhaltenen hohen Umwandlungseffizienz für Energie in Röntgen- und EUV-Strahlung erzielt werden.The pulse-wise and long-term stability of the position, flow and spatial distribution of the emitted radiation is further increased by the main laser pulse 304 a little smaller than the size of the extended secondary target 303 is designed. More precisely, the main impulse should be 304 have a sufficiently small cross-sectional area to enter the extension of the secondary target 303 subject to expected changes in the position of the secondary target. By further adjusting the pulse energy and pulse length for the main pulse 304 For example, this increased stability can be achieved with sustained high energy conversion efficiency in X-ray and EUV radiation.

Wie bereits kurz in der obenstehenden Zusammenfassung erwähnt, kann, wenn dieselbe Strahltaillengröße für sowohl den Vorimpuls 301 als auch den Hauptlaserimpuls 304 verwendet wird, ein optisches Systems, das den beiden Laserimpulsen gemein ist, eingesetzt werden. Von dieser Situation wird in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel Gebrauch gemacht.As already briefly mentioned in the above summary, if the same beam waist size for both the pre-pulse 301 as well as the main laser pulse 304 is used, an optical system that is common to the two laser pulses are used. This situation is used in the preferred embodiment.

Derselbe Laser könnte im Prinzip für sowohl den Vorimpuls als auch den Hauptimpuls verwendet werden. Eine Verzögerung von 100 ns, so wie dies in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Fall ist, entspricht jedoch einer Differenz in der optischen Pfadlänge von ungefähr 30 m. Aus diesem Grund ist es oftmals nützlicher, zwei verschiedene Laser jeweils für den Vorimpuls und für den Hauptimpuls zu verwenden. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden zwei Nd:YAD-Laser, die Licht bei 1064 nm emittieren, verwendet. Es können jedoch auch andere Laser verwendet werden, die andere Impulslängen, Wellenlängen, Impulsenergien und so weiter besitzen. Die Laser werden gütegeschaltet, um energetische 5 ns lange Impulse bei einer Wiederholungsrate von 20 Hz auszugeben. Das Licht, das den Hauptimpuls 304 darstellt, wird um 100 ns relativ zu dem Licht verzögert, das den Vorimpuls 301 darstellt. Die Energie des Vorimpulses beträgt ungefähr 10 mJ, währenddessen die Energie in dem Hauptimpuls bei ungefähr 200 mJ liegt. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel haben der Vorimpuls und der Hauptimpuls dieselben Impulslänge, die 5 ns entspricht.The same laser could in principle be used for both the pre-pulse and the main pulse. However, a delay of 100 ns, as in the preferred embodiment, corresponds to a difference in optical path length of about 30 m. For this reason, it is often more useful to use two different lasers for the pre-pulse and for the main pulse, respectively. In the preferred embodiment, two Nd: YAD lasers that emit light at 1064 nm are used. However, other lasers may be used which have other pulse lengths, wavelengths, pulse energies and so on. The lasers are Q-switched to output energetic 5 ns pulses at a repetition rate of 20 Hz. The light that is the main impulse 304 is delayed by 100 ns relative to the light which is the pre-pulse 301 represents. The energy of the pre-pulse is about 10 mJ, while the energy in the main pulse is about 200 mJ. In the preferred embodiment, the pre-pulse and the main pulse have the same pulse length, which corresponds to 5 ns.

Die Ausdehnung des sekundären Targets 303, die durch den Laservorimpuls 301 (den ersten Energieimpuls) erzeugt wurde, wird hauptsächlich durch thermische Energie angesteuert. Aufgrund der Tatsache, dass die Xe-Atome relativ schwer sind, ist die Rate der Ausdehnung eher langsam. Aus diesem Grund muss die Zeit Δt zwischen dem ersten Laserimpuls 301 und dem zweiten, dem Hauptlaserimpuls 304, lang genug sein, um es zuzulassen, dass sich die Gas- oder die Plasmawolke 303 auf geeignete Weise ausdehnen kann. Für ein Targetmaterial einer geringeren atomischen Masse sollte die Zeitdauer Δt zwischen dem ersten Laserimpuls und dem zweiten Laserimpuls kürzer sein. Auch gilt, dass, je höher die Energie in dem Vorimpuls 301 ist, desto schneller die Rate der Ausdehnung der Wolke (aufgrund einer höheren Temperatur) ist. Aus diesem Grund sollte die Zeitdauer zwischen dem Vorimpuls und dem Hauptimpuls entsprechend dem verwendeten Targetmaterial und der Energie des Vorimpulses eingestellt werden, wobei das Augenmerk darauf zu legen ist, dass eine sekundäre Targetwolke einer geeigneten Größe und Dichte für den Hauptlaserimpuls erzielt werden sollte. Die geeigneten Einstellungen für eine jede Situation werden einer Person mit gewöhnlicher Erfahrung auf dem Gebiet der Technik offensichtlich sein, nachdem sie diese Spezifizierung gelesen und verstanden hat.The extent of the secondary target 303 caused by the laser pre-impulse 301 (the first energy pulse) is generated, is mainly driven by thermal energy. Due to the fact that the Xe atoms are relatively heavy, the rate of expansion is rather slow. For this reason, the time Δt must be between the first laser pulse 301 and the second, the main laser pulse 304 be long enough to allow the gas or the plasma cloud to admit 303 can expand in a suitable manner. For a lower atomic mass target material, the duration Δt between the first laser pulse and the second laser pulse should be shorter. Also, that holds, the higher the energy in the pre-impulse 301 is, the faster the rate of expansion of the cloud (due to a higher temperature). For this reason, the length of time between the pre-pulse and the main pulse should be adjusted according to the target material used and the energy of the pre-pulse, with the emphasis being placed on achieving a secondary target cloud of suitable size and density for the main laser pulse. The appropriate settings for each situation will be apparent to one of ordinary skill in the art after having read and understood this specification.

Da das primäre Target 302 in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein zylindrischer Strahl ist, besteht lediglich die Gefahr dahingehend, dass das Target mit dem Vorimpuls 301 in der querverlaufenden Dimension hinsichtlich der Ausbreitungsrichtung des Strahls 302 nicht getroffen wird. Aus diesem Grund könnte es bevorzugt werden, dass ein Linienfokus für den Vorimpuls verwendet wird, der eine verlängerte Ausdehnung querverlaufend zu dem Strahl besitzt. Dies ist schematisch in 5c dargestellt. Dementsprechend kann es in Abhängigkeit von der Geometrie des primären Targets ausreichend sein, dass der Vorimpuls in lediglich einer Dimension größer als das primäre Target ist.Because the primary target 302 in the preferred embodiment is a cylindrical beam, there is only a risk that the target with the pre-pulse 301 in the transverse dimension with respect to the propagation direction of the beam 302 not hit. For this reason, it may be preferable to use a line focus for the pre-pulse which has a prolonged extent transverse to the beam. This is schematically in 5c shown. Accordingly, depending on the geometry of the primary target, it may be sufficient for the pre-pulse to be larger in only one dimension than the primary target.

4 zeigt schematisch ein ähnliches Ausführungsbeispiel zu dem in 3 dargestellten. In 4 werden jedoch Tröpfchen als das primäre Target anstatt eines zylindrischen Strahls als Targetmaterial verwendet. In diesem Fall besteht ebenfalls die mögliche Gefahr, dass das primäre Target 402 in der längsverlaufenden Dimension (der Ausbreitungsrichtung des Tröpfchens) nicht getroffen wird. Aus diesem Grund wird in diesem Fall vorzugsweise ein Vorimpuls 401 mit einem runden Strahltaillenquerschnitt verwendet. Jeglicher Jitter (Schwankungen) in der Zeit der Ankunft der Target-Tröpfchen 402 an der Position, auf die der Laserimpuls 401 auf das Target gerichtet wird, wird zu Positionsabweichungen oder Positionsunbeständigkeiten des primären Targets führen. Erneut wird durch Verwenden eines Vorimpulses 401, der länger als das Target ist, jeglicher Einfluss von solchen Abweichungen auf die Stabilität des Strahlungsdurchflusses reduziert. 4 schematically shows a similar embodiment to that in 3 shown. In 4 however, droplets are used as the primary target rather than a cylindrical beam as the target material. In this case, there is also the potential risk that the primary target 402 in the longitudinal dimension (the propagation direction of the droplet) is not hit. For this reason, in this case, preferably, a pre-pulse 401 used with a round beam waist cross section. Any jitter (fluctuations) in the time of arrival of the target droplets 402 at the position to which the laser pulse 401 aimed at the target will lead to positional deviations or positional inconsistencies of the primary target. Again, by using a pre-pulse 401 which is longer than the target, reduces any influence of such deviations on the stability of the radiant flux.

Obgleich das am meisten bevorzugte Ausführungsbeispiel rotationssymmetrische Brennpunkte 501a (5a) verwendet, haben andere Ausführungsbeispiele Gebrauch von verlängerten Brennpunktformen wie beispielsweise Linienfokusse 501b, 501c (5b, 5c) gemacht. 5b zeigt eine Situation, in der ein Linienfokus 501b, der sich gemeinsam mit dem zylindrischen Target 502b erstreckt, verwendet wird, und 5c zeigt eine Situation, in der eine Linienfokus 501c querverlaufend zu dem zylindrischen Target 502c verwendet wird. In allen anderen Aspekten sind die Leistungsmerkmale des Ausführungsbeispiels mit den Linienfokussen ähnlich denen des Ausführungsbeispiels mit runden Brennpunkten, die oben beschrieben wurden. Wenn ein primäres Target verwendet wird, das aus einem Tröpfchen 502d oder einer Kette von Tröpfchen 502e besteht, wird vorzugsweise eine runder Vorimpuls 501d, 501e verwendet (5d und 5e). Im Allgemeinen kann jeder beliebige Typ von Fokus für den Energiestrahl (Laserstrahl) verwendet werden, wenn die vorliegende Erfindung umgesetzt wird, solange der Laserstrahlfokus in wenigstens einer Dimension größer als das Target ist (das heißt, die Dimension, in der der Einfluss von Positionsabweichungen reduziert werden soll).Although the most preferred Example of rotation-symmetrical foci 501 ( 5a ), other embodiments use extended focal point shapes such as line foci 501b . 501c ( 5b . 5c ) made. 5b shows a situation in which a line focus 501b , which is in common with the cylindrical target 502b extends, is used, and 5c shows a situation in which a line focus 501c transverse to the cylindrical target 502c is used. In all other respects, the performance characteristics of the embodiment with the line focuses are similar to those of the embodiment with round foci described above. If a primary target is used that is made up of a droplet 502d or a chain of droplets 502e is preferably a round pre-pulse 501d . 501e used ( 5d and 5e ). In general, any type of focus for the energy beam (laser beam) can be used when practicing the present invention as long as the laser beam focus is larger than the target in at least one dimension (that is, the dimension in which the influence of positional deviations reduces shall be).

In 6 wird das Anpassen des Hauptenergieimpulses auf das sekundäre Target illustriert. Das ausgedehnte sekundäre Target wird durch die unterbrochenen Linien 603 dargestellt, und die Strahltaille des Hauptenergieimpulses an dem zweiten Target ist durch die durchgezogenen Linien 604 dargestellt. Obgleich die relative Position des ausgedehnten sekundären Targets 603 nur leicht variiert, besteht immer noch einige Unbeständigkeit hinsichtlich der Position des sekundären Targets zu dem Zeitpunkt, zu dem der Hauptenergieimpuls 604 darauf gerichtet wird. Aus diesem Grund hat der Hauptenergieimpuls 604 vorzugsweise eine Strahltaille, die ein wenig kleiner ist als das ausgedehnte sekundäre Target 603. Wenn die Position des sekundären Targets 603 durch eine kleine Menge von Impuls zu Impuls geändert wird, trifft der gesamte Hauptimpuls 604 immer noch das Targetmaterial, was zu einer erhöhten Stabilität führt.In 6 illustrates the adjustment of the main energy pulse to the secondary target. The extended secondary target is indicated by the broken lines 603 and the beam waist of the main energy pulse at the second target is shown by the solid lines 604 shown. Although the relative position of the extended secondary target 603 varies only slightly, there is still some instability in the position of the secondary target at the time when the main energy pulse 604 directed to it. For this reason, the main energy impulse has 604 preferably a beam waist that is a little smaller than the expanded secondary target 603 , If the position of the secondary target 603 is changed by a small amount of impulse to impulse, the entire main impulse hits 604 still the target material, which leads to increased stability.

Die vorliegende Erfindung wurde obenstehend in Bezug auf einige bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben. Dennoch ist es der Person mit gewöhnlicher Erfahrung auf dem Gebiet der Technik offensichtlich, dass Abänderungen und Modifizierungen innerhalb des Umfangs der Erfindung, der wie in den angehängten Ansprüchen definiert ist, möglich sind.The The present invention has been discussed above in relation to some preferred ones embodiments described. Nevertheless, it is the person with ordinary experience on the The field of technology evident that modifications and modifications within the scope of the invention as defined in the appended claims is possible.

So kann beispielsweise der Durchmesser der Düse, die das primäre Target erzeugt, andere Dimensionen haben, als die, die hierin offenbart wurden. Es wird darauf hingewiesen, dass die absolute Größenordnung des Durchmessers des primären Targets für die Ziele der vorliegenden Erfindung von geringer Bedeutung ist. Darüber hinaus kann das primäre Target ein semikontinuierlicher Strahl oder ein gefrorener Strahl sein, der in Bruchstücke zertrümmert worden ist.So For example, the diameter of the nozzle may be the primary target have other dimensions than those disclosed herein were. It should be noted that the absolute magnitude the diameter of the primary target for the Objectives of the present invention is of little importance. Furthermore can be the primary Target a semi-continuous beam or a frozen beam to be in fragments smashed has been.

Darüber hinaus kann der Druck innerhalb des Behälters für das Targetmaterial, der in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel auf ungefähr 20 bar eingestellt ist, in dem Bereich von 10 bar bis weit über 100 bar liegen. Auch hierbei handelt es sich um einen Pa rameter, der für die Prinzipien der vorliegenden Erfindung eine untergeordnete Bedeutung hat.Furthermore can the pressure inside the container for the Target material adjusted to about 20 bar in the preferred embodiment is in the range of 10 bar to well above 100 bar. Also here it is a parameter which is consistent with the principles of the present Invention has a minor importance.

Des Weiteren wurde die Erfindung in Bezug auf Xe als das Targetmaterial beschrieben. Die Lehren der vorliegenden Erfindung können jedoch auch auf andere Targetmaterialien wie beispielsweise andere Edelgase (auf einen Flüssigzustand abgekühlt); verschiedene Zusammensetzungen und Mischungen; flüssige Materialien wie beispielsweise Zinn; ebenso wie auf verschiedene Arten von organischen Flüssigkeiten wie beispielsweise Ethanol angewendet werden.Of Further, the invention has been described with respect to Xe as the target material described. However, the teachings of the present invention can also on other target materials such as other noble gases (to a liquid state cooled); various Compositions and mixtures; liquid materials such as Tin; as well as various types of organic liquids such as ethanol are used.

Darüber hinaus ist es natürlich innerhalb des Umfangs der Erfindung auch möglich, eine Vielzahl des ersten und des zweiten Energieimpulses zu verwenden, die gleichzeitig auf das Target gerichtet wird.Furthermore it is natural Within the scope of the invention also possible, a plurality of the first and the second energy pulse to be used simultaneously the target is directed.

Schlussfolgerungconclusion

Zusammenfassend wurde eine Verfahren zum Erzeugen eines emittierenden Plasmas mit einer erhöhten Durchflussstabilität und Durchflusseinheitlichkeit offenbart. Das Verfahren umfasst die Schritte des Schaffens eines primären Targets durch Drücken einer Flüssigkeit unter Druck durch eine Düse; des Richtens eines Energievorimpulses auf das primäre Target zum Schaffen eines sekundären Targets in der Form einer Gas- oder Plasmawolke; des Zulassens, dass sich die auf diese Weise gebildete Gas- oder Plasmawolke über eine vorgegebenen Zeitdauer ausbreitet; und des Richtens des Hauptenergieimpulses auf die Gas- oder die Plasmawolke, wenn die vorgegebene Zeitdauer abgelaufen ist, um ein Plasma zu erzeugen, dass Röntgen- oder EUV-Strahlung emittiert. Der Vorimpuls hat eine Strahltaillengröße, die in wenigstens einer Dimension größer als die entsprechende Dimension des primären Targets ist, wodurch der Einfluss von Positionsabweichungen des primären Targets in wenigstens einer Dimension auf die Stabilität des Strahlungsdurchflusses reduziert wird.In summary has been a method for generating an emitting plasma with an elevated one Flow stability and flow uniformity. The method comprises the steps of creating a primary Targets by pressing a liquid under pressure through a nozzle; directing an energy pre-impulse to the primary target to create a secondary Targets in the form of a gas or plasma cloud; of admission, that the gas or plasma cloud formed in this way via a spread over a given period of time; and directing the main energy pulse on the gas or the plasma cloud, if the given period of time has expired to produce a plasma that has X-rays or EUV radiation emitted. The pre-impulse has a beam waist size, the greater than in at least one dimension the corresponding dimension of the primary target is, causing the Influence of positional deviations of the primary target in at least one Dimension on the stability the radiation flow is reduced.

Claims

A method for generating X-ray or EUV radiation by emission from an energy beam plasma, comprising the following Steps includes: Creating ( 210 ) of a primary target ( 302 . 402 . 502 ) by forcing a liquid under pressure through a nozzle; Judge ( 220 ) of a first energy pulse ( 301 . 401 . 501 ) to the primary target to create a secondary target ( 303 . 403 . 603 ) to accomplish; Allow the secondary target to expand for a predetermined amount of time ( 230 ); Judge ( 340 ) of a second energy pulse ( 304 . 404 . 604 to the secondary target when the predetermined period of time has elapsed, the second energy pulse having an energy higher than the energy of the first energy pulse to produce a plasma emitting the X-ray or EUV radiation; characterized in that the first energy pulse ( 301 . 401 . 501 ) a beam waist size on the target ( 302 . 402 . 502 ), which is larger in at least one dimension than the corresponding size of the primary target, so that influence of positional deviations of the primary target relative to the energy beam in the at least one dimension is reduced to the stability of the radiation emitted by the plasma.

The method of claim 1, wherein the second energy pulse ( 304 . 404 . 604 ) has a jet waist size that is smaller than the corresponding dimension of the secondary target ( 303 . 403 . 603 ) at the time the second energy pulse is directed to the secondary target.

Method according to claim 1 or 2, wherein beam waist size and shape of the first energy pulse ( 301 . 401 . 501 ) substantially that of the second energy pulse ( 304 . 404 . 604 ) are the same.

Method according to one of the preceding claims, wherein the predetermined time duration between the first and the second energy pulse ranging from 20 ns to 500 ns.

Method according to one of the preceding claims, wherein at least one of the energy pulses ( 301 . 401 . 501 ; 304 . 404 . 604 ) is a laser pulse.

The method of claim 2, wherein the primary Target around a cylindrical jet or droplets with a diameter of about 20 microns is and the beam waists of both the first and second energy pulses are round and have a diameter of about 250 μm when applied to the primary target or the secondary one Target to be focused.

Method according to one of the preceding claims, wherein the first and the second energy pulse at a distance of more than 10 mm to the nozzle on the primary Target or the secondary Target be directed.

Method according to one of the preceding claims, wherein the primary one Target a spatially continuous or semicontinuous jet.

The method of any of claims 1-7, wherein the primary target a droplet is.

The method of claim 8 or 9, wherein the primary Target is in a frozen state at the point where first energy impulse on the primary Target is directed.

Method according to one of the preceding claims, wherein the target material is Xe.

Method according to one of the preceding claims, wherein the energy in the first energy pulse between 1% and 10% of the Energy is in the second energy pulse.

Method according to one of the preceding claims, wherein the pulse length both the first energy pulse and the second energy pulse approximately 5 ns.

Method according to one of the preceding claims, wherein the beam waist size of the first energy pulse between 2 and 20 times larger than the smallest dimension of the primary Target.

Method according to one of the preceding claims, wherein the generated radiation used in connection with EUV lithography becomes.

The method of claim 15, wherein the generated radiation in an EUV lithography stepper device is used.

The method of claim 15, wherein the generated radiation in an EUV measuring or testing device is used.

The method of any of claims 1-14, further the step of performing from X-ray microscopy with the generated radiation.

The method of any of claims 1-14, further the step of performing of X-ray fluorescence with the generated radiation.

The method of any of claims 1-14, further the step of performing of X-ray diffraction with the generated radiation.