JP2006086110A - 短波長電磁放射線の生成用のターゲット材料を測定するための装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 短波長電磁放射線の生成用のターゲット材料を測定する。
【解決手段】 所望の波長領域の放射プラズマに効率的に変換することができるプラズマ生成用のターゲット材料の量のみが相互作用チャンバに達するため、相互作用チャンバにおけるデブリ生成および気体負担を最小限に抑えることができるように、再現可能に供給される質量制限ターゲットを提供することができるプラズマを誘発するエネルギビームから短波長電磁放射線の生成用のターゲット材料を測定する。注入装置がターゲット生成のために設けられ、必要なときのみ個別のターゲットを相互作用チャンバに導入するために、規定の一時的な圧力増大のための手段がノズルチャンバにおけるノズルの上流に配置され、副室が相互作用チャンバの上流に準静的圧力を生成するために、ノズルの周囲に配置され、副室中の平衡圧力がノズルチャンバの圧力増大がない限り、ターゲット材料を排出しないようにする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プラズマを誘発するエネルギビームから短波長電磁放射線の生成用のターゲット材料を測定・計量するための装置および方法に関する。この装置は、特に半導体チップ製造における投影リソグラフィ用のＥＵＶ放射線源に適用される。

プラズマ生成用のパルスエネルギ入力のために再現可能な質量制限ターゲットは、他のタイプのターゲットに比べて、望ましくない粒子放出（デブリ）を最小限に抑えることから、特に投影リソグラフィ用の放射線源において認められてきた。理想的な質量制限ターゲットは、エネルギビームの焦点における粒子数が、放射線を生成するために用いられる粒子に制限されることを特徴とする。

気化または昇華される余分なターゲット材料、またはイオン化されているが、十分な程度の所望の放射線放出までエネルギビームによって励起されていない余分なターゲット材料（相互作用点の縁領域または隣接する周囲領域）は、デブリの放出を増大するほか、今度はプラズマから生成される短波長ＥＵＶ放射線の吸収に著しく寄与する相互作用チャンバ内の望ましくないガス雰囲気も生じる。

従来技術により、公知の質量制限ターゲットの実施形態が多数ある。これらについて、その特徴的な欠点と共に、以下に列挙している。
連続的な液体ジェット、可能であれば凍結していてもよい（固体粘稠性）（特許文献１）
・連続的な液体ジェット、可能であれば凍結していてもよい（固体粘稠性）（特許文献１）
−１つの長さ寸法においてターゲットのサイズが大きいため、質量制限はある限られた範囲に限って実現されることができることから、デブリの増大および真空チャンバにおける望ましくない気体負担の結果となる。
−ターゲットノズルの方向におけるターゲットジェット中のプラズマ膨張（わずかな減衰を伴う）から生じる衝撃波は、ターゲット流のある種の破壊を生じ、したがって、レーザ励起のパルス繰り返し率の制限を生じる。
・クラスタ（特許文献２）、ガスパフ（非特許文献１）およびエアロゾル（特許文献３；特許文献４）
−相互作用点とターゲットノズルとの間が短距離であると、著しいノズルの侵食を生じ、ノズルからの距離が大きい（ターゲットの平均密度が劇的に減少するため）と、効率の低いプラズマの放射線放出を生じる。
・個別の液滴の連続流（特許文献５）
−励起レーザとの正確な同期を必要とする
−プラズマ付近の冷却ターゲット材料（ターゲットジェットに関してより少ないが、依然として存在する）が気化され、吸収性ガス雰囲気および増大するデブリを生じる。

上述のいわゆる質量制限ターゲットのすべては、ターゲット流の直径の制限にもかかわらず、放射するプラズマの生成に必要であるより多くのターゲット材料が相互作用チャンバ中にあるという共通点を持っている。液滴の連続流に関して、たとえば、約１００番目ごとの液滴のみがレーザパルスによって衝突される。これは、デブリの生成の増加以外に、相互作用チャンバ中に余分なターゲット材料を生じ、（特にキセノンがターゲットとして用いられる場合には、）気体負担の増大の原因となり、相互作用チャンバ中の圧力を増大することになる。気体負担の増大は、今度は、プラズマによって放射される放射線の吸収の望ましくない増加を生じる。さらに、未使用のターゲット材料は材料消費を増大させるため、コストを余計に増大させることになる。

ＥＰ０８９５７０６Ｂ１号明細書 米国特許第５，５７７，０９２号明細書 国際公開第０１／３０１２２Ａ１号パンフレット 米国特許第６，３２４，２５６Ｂ１号明細書 ＥＰ０１８６４９１Ｂ１号明細書 ＤＥ１０３０６６６８Ａ１号明細書 フィードロヴィチ（Fiedorowicz）ら著、ＳＰＩＥ Proceedings、第４６８８巻、６１９

本発明の目的は、所望の波長領域の放射プラズマに効率的に変換することができるプラズマ生成用のターゲット材料の量のみが相互作用チャンバに達するため、相互作用チャンバにおけるデブリ生成および気体負担を最小限に抑えることができるように、再現可能に供給される質量制限ターゲットを提供することができるプラズマを誘発するエネルギビームから短波長電磁放射線、特にＸ線およびＥＵＶ放射線の生成用のターゲット材料を測定するための新規な可能性を見つけることである。

短波長電磁放射線、特にＥＵＶ放射線の生成用のターゲット材料を測定するための装置において、ターゲット生成装置は、所定のターゲット経路に沿ってターゲット材料を形成するために配置され、プラズマを発する放射線を生成するためのエネルギビームがターゲット経路に向けられ、本発明によれば、ターゲット生成装置は、ノズルを備えたノズルチャンバを収容し、貯槽と連結される注入装置を有し、プラズマの生成に必要であるときに、相互作用点で独占的に相互作用チャンバに個別のターゲットを導入するために、規定の一時的な圧力増大のための手段がノズルチャンバに設けられることと、相互作用チャンバにおける真空圧と貯槽におけるターゲット材料に加えられ圧力との間の圧力差から生じる注入装置のノズルにおける圧力低下を補償するために、ノズルにおいて平衡圧力を調整するための手段が配置され、ノズルチャンバにおける一時的な圧力増大がない限り、調整された平衡圧力はターゲット材料の流出を防止することで、上述の目的は達成される。

圧電素子は、ノズルチャンバにおける圧力増大のための手段として設けられることが有利である。圧電素子は、ノズルチャンバの壁の内部移動によってノズルチャンバの容積の減少を生じる。この目的のために、ノズルチャンバは、電圧が圧電素子に印加されるときに、ノズルチャンバの内部に圧入される膜壁を有することが好ましい。しかし、圧電スタックもまた、チャンバの容積を減少させるために、ノズルチャンバの内側に配置することができることが好ましい。

別の有利な変形において、ノズルチャンバに絞りが形成され、加熱素子がこの絞りの周囲に配置され、ターゲット材料が絞りの内側で加熱され、熱膨張の結果、規定のターゲット容積がノズルチャンバに押し込まれ、一時的な圧力増大を生じる。ノズルチャンバに近い貯槽への連結線の一部もまた、ノズルチャンバの絞りとして用いられることができることが好ましい。

さらなる圧力が、５０ｍｂａｒを超える圧力でのみプロセス温度で液体となるターゲット材料の液化のために、貯槽に加えられることが有利であり、。この実施形態の変形に用いることができるターゲット材料は、キセノンであることが好ましい。

５０ｍｂａｒ未満の圧力でプロセス温度において液体であるターゲット材料の場合には、貯槽中のターゲット材料の静水圧を、圧力を調整するために用いることができることが好ましい。この目的のために、スズを用いるターゲット材料が用いられることが好ましい。さまざまなスズ合金および塩化スズがＥＵＶ放射線の生成に特に適していることが分かっている。塩化スズ（ＩＶ）（ＳｎＣｌ_４）（プラズマ生成のための工程条件下で既に液体形態である）および塩化スズ（ＩＩ）（ＳｎＣｌ_２）は、水溶液またはアルコール溶液中で用いるときに好ましいターゲット材料として適切である。

プラズマ生成のための工程条件下で５０ｍｂａｒ未満の圧力で液体であるこの種のターゲット材料を用いる場合、ターゲット材料の静圧または静水圧を用いて、ノズルの出口における平衡圧力を最小限に抑えることができる。圧力を減少させるために、貯槽中の液面が重力方向においてノズルの出口より下となるように、ノズルにおけるターゲット材料の液面と貯槽中のターゲット材料の液面との高さの差を調整しなければならない。この目的のために、個別のターゲットがターゲット経路に沿って重力による加速を受けるように、ノズルチャンバのノズルを重力の方向に配置することができることが好ましい。他方、ノズルが重力の方向に対向するノズルチャンバに配置されるとき、ターゲットノズルにおける圧力低下の所望の減少を実現することができることが有利である。

平衡圧力を生成するための手段は、個別のターゲットの出口用のターゲット経路に沿っている開口部を有する副室が、相互作用チャンバの前で注入装置のノズルの周囲に配置されることで実現されることが好ましく、準静的圧力が副室にあり、平衡圧力として、ノズルチャンバにおける一時的な圧力増大がない限り、ターゲット材料を逃さないようにする。

緩衝気体は、プラズマからの高い運動エネルギ粒子のための減速材として副室に供給されることが好ましい。副室に供給される緩衝気体は、不活性気体または希ガスであってもよい。窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴンおよび／またはクリプトンが用いられることが好ましい。

本発明による個別のターゲットにエネルギを導入するために必要なエネルギビームは、集光レーザビームであることが好ましい。相互作用チャンバにおけるエネルギビームのパルスは、正確に１つの個別のターゲットの放出と同期されることが好ましい。

しかし、特にエネルギビームとしてレーザビームを用いる場合には、相互作用チャンバにおけるエネルギビームのパルスが注入装置のノズルからの少なくとも２つの個別のターゲットの放出と同期され、少なくとも第１のターゲットがエネルギビームによって衝突される少なくとも１つのメインターゲット用の蒸気スクリーンを生成するための犠牲ターゲットであることが有利であることが分かっている。

第１の修正構造の変形において、相互作用チャンバにおけるエネルギビームのパルスが、注入装置の複数のノズルからの少なくとも２つの個別のターゲットの放出と同期され、ノズルがエネルギビームの軸および平均ターゲット経路によって規定される平面に関して（ターゲット直径およびノズルの間隔に応じて）３°〜９０°の角度を成す少なくとも１つの平面に配置される。これに関連して、共用ノズルチャンバまたは独立ノズルチャンバに同一サイズのノズルを配置することができる。

第２の好ましい実施形態において、相互作用チャンバにおけるエネルギビームのパルスが、注入装置のすべてのノズルから立て続けに互いに連続する複数の個別のターゲットの放出と同期され、各ノズルからの少なくとも第１の個別のターゲットは、エネルギビームによって衝突される少なくとも１つのメインターゲット用の蒸気スクリーンを生成するための犠牲ターゲットである。

少なくとも１つの犠牲ターゲットおよび２つのメインターゲットを含むターゲットカラムが、すべてのノズルからエネルギビームのすべてのパルスのために準備されるように、注入装置のすべてのノズルチャンバにおける圧力の変化は、エネルギビームのパルスと同期されることが有利である。ターゲットの放出のために注入装置のノズルチャンバは、圧力の一時的な増大のための手段と同位相の同期または交互位相遅延の同期をすることができる。後者の変形には、互いに対してオフセットがあるようにするために個別のターゲットが相互作用点（たとえばレーザ焦点）に移動するというさらなる利点を有し、ノズルが対応して複数の列で接近するように配置されるとき、ある種の「ターゲットカーテン」を生じる。

さらに、短波長電磁放射線、特にＥＵＶ放射線の生成用のターゲット材料を測定するための方法において、ターゲット材料は、所定のターゲット経路に沿ってターゲット生成装置のノズルから供給され、放射線放射プラズマを生成するためのエネルギビームがターゲット経路に向けられ、上記の目的が以下のステップ、すなわち
−ターゲット生成装置の動作不能状態では、ターゲット材料がノズルから排出されないように、ノズルに準静的平衡圧力を生成するステップと、
−ターゲット材料がノズルを通じてノズルチャンバから発射され、エネルギビームによって相互作用点の方向において個別のターゲットとして加速されるように、ノズルの上流へ流体工学的（流体的、流動的）に配置されるノズルチャンバに一時的なパルス圧力の増大を生成するステップと、
−すべての個別のターゲットがエネルギビームのパルスによって正確に衝突されるように、エネルギビームのパルスとノズルチャンバにおけるパルス圧力の増大を同期させるステップと、によって実現される。

したがって、本発明は、相互作用点の周囲の領域に位置するだけであっても、任意の過剰な量のターゲット材料は望ましくないターゲット気体およびさらなるデブリの生成を生じることから、所望の波長領域における短波長電磁放射線の効率的な生成に正確に必要なターゲット材料のみが相互作用点に達しうるような基本的な要件に基づいている。また、排出される相互作用チャンバ中の気化または昇華されたターゲット材料からの気体の負担を最小限に抑えるために、かつターゲット材料の消費を最小限に抑えるために、任意のターゲット材料がエネルギビームのパルス間のすべての相互作用点を通過するのを防止しなければならない。

この目的のために、本発明によれば、測定された量で個別のターゲットを分配するために、パルス状の態様で動作する注入装置が用いられる。注入装置は、必要なときのみ、すなわち、注入間の休止中でノズル開口部における調整された平衡圧力によって、必要に応じて（パルス制御を通じて）個別のターゲットを供給する。

本発明による装置は、エネルギビームの所望の繰り返し率での効率的な放射線の生成に必要な正確な量で、相互作用チャンバにターゲット材料を導入し、デブリの生成および相互作用チャンバにおいて気化されたターゲット材料による放射線の吸収を最小限に抑えることができる。さらに、ターゲット材料の消費が低減されることから、費用が相当低減される。その上、パルス繰り返し周波数を増大することができる。

以下において、本発明は実施形態の例を参照してさらに詳細に記載される。

図１は、エネルギの入力によって誘発されるプラズマに基づき、短波長電磁放射線を生成するための放射線源の一部を示す概略図である。図は、個別のターゲット３がターゲット生成装置２によってターゲット経路３１に沿って準備される相互作用チャンバ１を示している。ターゲット経路３１が相互作用点５１でエネルギビーム４の軸４１によって交差され、所望の放射線を放射するプラズマ５がそれぞれの個別のターゲット３に当たるエネルギビーム４によって生成される。

ターゲット生成装置２は、ノズル２１１およびノズルチャンバ２１２を備えた注入装置２１を具備する。ノズルチャンバ２１２は、容積における一時的な変化ΔＶを生じることができ、その結果、ノズルチャンバ圧ｐ_Ｄｋの圧力の変化を生じることができる。原理は、従来のインクジェットノズルの原理に類似しており、以下にさらに詳細に（図３および図４）記載される。さらに、ノズルチャンバ２１２の注入装置２１は、適切な圧力ｐ_１で規定のプロセス温度で液体状態に維持されるターゲット材料３２用の貯槽２２に連結される。

ノズル２１１は、副室の圧力ｐ_２が維持される副室２３に通じている。副室２３は、ノズル２１１の周囲で均一な（準静的）圧力を調整するために、さらなる気体を供給する少なくとも１つの気体供給路２３１を有する。さらに、副室２３は、ターゲット経路３１に沿って、相互作用チャンバ１に供給するために、ノズル２１１からパルス状の態様で発射される個別のターゲット３用の開口部２３２を有する。開口部２３２は、副室２３に供給される気体のために、規定の流れ抵抗を提供する。副室２３に供給される気体の量に応じて、副室の圧力ｐ_２をほぼ静的に調整することができる。すなわち、静止した気体流である。平衡圧力がノズル２１１で液体のターゲット材料３２において調整されるように、気体の供給は気体供給路２３１によって調整されるため、ターゲット材料３２はノズルチャンバ２１１（２１２）における圧力の変化を生じることなく排出することができない。個別のターゲット３、すなわち、規定の量のターゲット材料３２は、ノズルチャンバ２１２における圧力の一時的な変化（容積変化ΔＶによって表される）があるまで、ノズル２１１から発射されない。個別のターゲット３は、副室２３を通って飛行し、副室２３の開口部２３２を通過して相互作用チャンバ１に供給され、プラズマ５の生成のための質量制限のある個別のターゲット３として利用可能である。

副室２３に供給され、さらに開口部２３２を通って相互作用チャンバ１に達する気体は、相互作用チャンバ１の中に排出される。相互作用チャンバ１に連結される１つ以上の真空ポンプ（図示せず）は、所望の放射線が可能な限りほとんど吸収されない真空圧ｐ_３（＜１００Ｐａ）が維持されるような大きさである。

さらに、副室２３に供給される気体は、プラズマ５からの高い運動エネルギ粒子（デブリ）のための減速材（緩衝気体／減速材）としてさらに機能することができる。プラズマ５およびノズル２１１から放射される放射線のための光学的構成要素および機械的構成要素、特に集光ミラー（図示せず）の耐用寿命を長くするために、高い運動エネルギ粒子（デブリ）は、緩衝気体によって減速されて吸収される。

図２は、本発明による方法を概略的に示している。この個別のターゲット３はまた、（その後になって）相互作用点５１でエネルギビームによって放射プラズマ５に変換されることができるときのみ、個別のターゲット３がノズル２１１から生成される。このことは、個別のターゲット３が要求時にのみ生成されることを意味している。液体ターゲット材料３２のみがノズル２１１を通じて排出することができるため、これは「ドロップ・オン・デマンド（Drop On Demand）」と呼ばれる。したがって、エネルギビーム４の所望のパルス周波数に対応して、個別のターゲット３は、エネルギビーム４のパルス周波数の周期で相互作用点５１に達するように生成される。したがって、ターゲット経路３２に沿って連続する個別のターゲット３または他の過剰な残留ターゲット構成要素が、相互作用点５１を越えることはない。

インクジェットプリンタのノズルのためのいわゆるドロップ・オン・デマンド法に基づく数キロヘルツの周波数できわめて小さな容積（ピコリットル程度まで）を測定するための可能性については、図３（圧電原理）および図４（バブルジェット原理）を参照して以下に記載される。

ドロップ・オン・デマンド法を実現するためのすべての実施形態の形は、本発明によれば、以下のように一般化される制限的な液体放出と同一の基本的な機能的特徴を有する。ノズル２１１の上流には、液体（ターゲット材料３２）で完全に充填されるノズルチャンバ２１２がある。ノズルチャンバ２１２の容積を減少させることによって、ノズルチャンバ２１２の容積の変化量ΔＶにほぼ対応する規定の量のターゲット材料３２が、ノズル２１１によって放出されるため、質量制限のある個別のターゲット３を生成する。

本発明によって用いられるドロップ・オン・デマンド法のさまざまな実施形態における差異は、ノズルチャンバ２１２の容積減少およびノズル２１１における一時的な圧力増大を実現するための特定の技術にのみある。しかし、容積変化ΔＶが実現される特定の方法に本発明による質量制限のある個別のターゲット３の生成原理の機能に本質的な違いはないことから、ノズルチャンバ２１２における圧力の一時的な規定の変化のための任意の他の原理（技術）もまた、本発明の教示によって理解される。

この種のすべての方法に共通していることは、蓄えられる液体の静圧およびノズル２１１における圧力ｐ_２は、動作不能状態、すなわち個別のターゲット３（液体の液滴）を生成することができない場合には本質的に等しいことである。小さな圧力差の毛管力によって、液体ターゲット材料３２を排出することができない。

超紫外線スペクトル領域において放射線を放射するプラズマ５を誘発するエネルギビームの生成のために、個別のターゲット３におけるターゲット材料３２の小さな容積を測定するためには、２つの境界条件を考慮しなければならない。第一に、ターゲット材料３２は、相互作用チャンバ１におけるエネルギビーム４による励起のために、真空下になければならない。所望の放射線の再吸収を防止または最小限に抑えるために、相互作用チャンバ１の圧力ｐ_３（図１および図８）は一般に１００Ｐａ（１ｍｂａｒ）未満である。第二に、（好ましいターゲット材料として）キセノンの場合には、図５の状態図から分かるように、キセノンが液体状態の集合体にあるように、液圧ｐ_Ｄｋは少なくとも約８０ｋＰａ（０．８ｂａｒ）でなければならない。

ノズル２１１の出口が相互作用チャンバ１中に直接位置している場合（図１参照）には、ノズル２１１中の（大きな）圧力勾配は必然的に相互作用チャンバ１の真空への液体ターゲット材料３２の連続流出を生じ、公知のターゲット形態、すなわち、ジェットターゲット（特許文献１によれば連続ターゲット流）、不連続な液滴流（特許文献５による規則的に排出する液滴）、密度の高い液滴のミスト（特許文献３によるガスパフまたは特許文献４による噴射）の１つがノズルの形状、液圧および液体温度に応じて生じることになる。

注入装置２１は、図３に概略的に示される圧電効果に基づいている。圧電素子２１３は、電圧が印加されるときに、その寸法および容積が増大するため、ノズルチャンバ２１２の容積の変化ΔＶによってチャンバの容積を一時的に低減する。圧電素子２１３は、ノズルチャンバ２１２中またはノズルチャンバ２１２の壁を形成する膜に配置される。同時に、ノズルチャンバ２１２における圧力は、副室２３における平衡圧力ｐ_２を超えて増大する。したがって、電圧パルスが圧電素子２１３に印加されるとき、液体ターゲット材料３２の滴がノズル２１１から副室２３に発射される。この工程は、レーザビーム４２（図７ａ）であることが有利であるエネルギビーム４の所望のパルス周波数または所定のパルス周波数と同期することができる個別のターゲット３の生成を生じる。

図４は、本質的にインクジェット印刷技術として同様に公知であるいわゆるバブルジェット原理に基づく注入装置２１の実施形態の形の概略を示している。この実施形態において、加熱素子２１５がノズルチャンバ２１２の（好ましくは円筒形の）絞り２１４の周囲に配置される。規定の量のターゲット材料３２がノズル２１１を通って分配されることになっている場合、加熱素子２１５が一時的に集中的に加熱される。ノズルチャンバ２１２を小さくコンパクトな状態で維持することができるように、加熱素子２１５用の絞り２１４はまた、貯槽２２に通じる連結線の部分であってもよい。

加熱素子２１５のパルス状の加熱のために、気泡３３が形成されるように、液体ターゲット材料３２は絞り２１４において局所的に気化される。この気泡３３は、一定の容積のノズルチャンバ２１２でターゲット材料３２の容積の増大を生じる。したがって、ノズルチャンバ２１２において生じる圧力増大の結果として、爆発的な態様でノズル２１１から液体ターゲット材料３２の量を押し込む。液体の放出および液体の次の冷却の結果、気泡３３はつぶれ、ターゲット材料３２が貯槽２２から流出する。

図５は、好ましいターゲット材料３２であるキセノンの状態図を示している。状態図は、キセノンジェットに関する一般的な温度−圧力範囲を示している。キセノンジェットは、場合によって活性であれ不活性であれ、液滴中で分離する。この範囲は、約１６３Ｋ（−１１１℃）〜１８４Ｋ（−９０℃）の温度および約０．１ＭＰａ（１ｂａｒ）〜２ＭＰａ（２０ｂａｒ）の圧力で生じる。８０ｋＰａ（０．８ｂａｒ）未満の圧力では、キセノンはいずれの温度でももはや液体ではない。したがって、少なくとも０．８ ｂａｒの圧力ｐ_１において液体キセノンで貯槽２２を満たすことが必要である。キセノンは、貯槽で２００ｋＰａの圧力下で１６５Ｋの温度で液化されることが有利である。気体供給路２３２によって（図１の図による）副室２３に準静的（すなわち流体的に静止している）態様で副室の圧力ｐ_２とほぼ同一の圧力が調整される。

他のターゲット材料３２、たとえば、水またはＥＵＶ放射体（たとえば、スズ合金、塩化スズ（ＩＩ）（ＳｎＣｌ_２）または塩化スズ（ＩＶ）（ＳｎＣｌ_４））の好ましい特性の水溶液のほか、その水溶液またはアルコール溶液に関して、図４（図５）の状態図は、定性的に極めて類似しているが、圧力−温度範囲は著しく異なる値にある。貯槽２２における液体カラムの静水圧がノズル２１１における平衡圧力を減少させるために用いられることで、ある程度修正されるターゲット生成装置２は、図８および図９を参照して以下に記載されるように、この群のターゲット材料３２と共に用いられることができる。

ノズル２１１が相互作用チャンバ１に対する増大圧力を有する副室２３に通じ、注入装置２１の受動状態において、ノズルチャンバ２１２の液圧ｐ_Ｄｋと気体が流れ込む副室２３の準静的圧力ｐ_２との間に平衡が存在することで、ターゲット材料３２（たとえば、図１による）の正確なタイミングで測定された注入が実現される。ターゲット材料３２は、ノズルチャンバ２１２における一時的な圧力増大によってのみ質量制限のある個別のターゲット３として発射され（いわゆるドロップ・オン・デマンド法による）、個別のターゲット３は、増大される圧力（ターゲット材料の少なくとも蒸気圧）のために本質的に変更されない状態で副室２３を通って供給され、相互作用チャンバ１の真空に開口部２３２を通って排出された後にのみ気化し始める。

所定のターゲット経路３１に沿って個別ターゲット３の通過のための開口部を有する副室２３の圧力ｐ_２は、比較的大きな供給線２３１を介して気体が流れ込み、個別ターゲット３自体より幾分大きくなければならない開口部２３２を通じて相互作用チャンバ１に流出することで、調整される。開口部２３２は、供給される気体の流れ抵抗を構成する。したがって、気体供給路２３１における圧力は、圧力ｐ_１（図１）とほぼ同一の準静的圧力ｐ_２が副室２３において調整され、貯槽２２に蓄えられている液体に作用するように調整される。したがって、貯槽２２において液化される（標準圧下で気体）ターゲット材料３２（たとえば、キセノン）に関する不活性条件および熱力学条件が満たされる。

個別のターゲット３を分配するために必要であるとき、液圧ｐ_Ｄｋ（図１）は、ノズルチャンバ２１２における容積ΔＶを変更するために、注入装置２１の副室２３の圧力ｐ_２を超えるまで一時的に増大される。したがって、一定量のターゲット材料３２が、ノズル２１１から押し込まれ、加速される。

このように形成される個別のターゲット３は、圧力ｐ_２である副室２３を通じて飛行し、その開口部２３２を通じて相互作用チャンバ１に入り、プラズマ５が相互作用点５１に達する個別のターゲット３へのエネルギ（たとえばレーザパルス）の導入によって生成される。相互作用チャンバ１における真空ポンプ（図示せず）は、対応して低い真空圧ｐ_３（＜１００Ｐａ）が調整されるように設計される。

個別のターゲット３が相互作用チャンバ１に入る場合、キセノンの場合には特に集中的な態様で、注入されるターゲット材料３２を減少させ、冷却するターゲット表面で気化および昇華工程が生じる。この冷却は、ターゲット経路３１のターゲット容積および長さに応じた状態変換によって実現されることから、液体ターゲット材料３２の個別のターゲット３はまた、相互作用点５１で凍結されることができる（固体状態の集合体）。

相互作用点５１においてエネルギビーム４と直接相互作用する個別のターゲット３用のターゲット材料３２の量に加えて、ターゲット材料が気化および昇華することから、放射線の効率的な生成のために、さらなる量のターゲット材料３２を導入しなければならない。このさらなる量のターゲット材料３２が、副室２３の開口部２３２から相互作用点５１へのそのターゲット経路３１に沿って相互作用チャンバ１で気化および昇華される。この後者の工程は、エネルギビーム４の高いパルス繰り返し周波数のために、密接に連続する個別のターゲット３が必要とされる場合には、ターゲット材料３２に吸収されるプラズマ５からの放射線によって強められる。

したがって、図６に示されているように、きわめて短い間隔でノズル２１１から（少なくとも）２つの液体滴下のカラムを発射することが有用であり、第１の滴下は犠牲ターゲット３４であり、最後の滴下はメインターゲット３５（エネルギビーム４との相互作用のために個別のターゲット３のままである）である。

これに関連して、図６は、容積変化ΔＶ（時間ｔ_０）の後、ｔ_１〜ｔ_４の時間区間における最初の２つのターゲット３４および３５のカラムを示しており、犠牲ターゲット３４はターゲット経路３１に沿って気化または昇華されるため、メインターゲット３５のみが相互作用点５１で残る。相互作用点５１における最終的な個別のターゲット３（メインターゲット３５）の生成のためのこの手順の利点は、メインターゲット３５が本質的に質量の損失を生じることなく、犠牲ターゲット３４の気化スクリーン３６の背後で相互作用チャンバ１を横断するため、測定がより簡素であることである。

ノズル２１１から発射される個別のターゲット３からのターゲット材料３２の気化または昇華を削減するために、副室２３および相互作用チャンバ１に流出する気体は、プラズマ５からの高い運動エネルギ粒子のための減速材（緩衝気体ともいう）としてさらに機能するように選択される。この目的のために、一方ではプラズマ５からの放射線の所望の波長に関して起こりうる吸収を最小にし、他方ではパルス化により、プラズマ５から放射される高いエネルギ原子およびイオン（デブリ）の優れたエネルギ伝達率およびエネルギ分散を提供するような気体が用いられる。この種の気体は、たとえば、窒素などの不活性気体またはヘリウム、ネオン、アルゴンまたはクリプトンなどの原子番号の低い大部分の希ガスである。アルゴン（可能であれば流れ挙動を改善するためにヘリウムと混合される）が用いられることが好ましい。

個別のターゲット３がエネルギビーム４より深さが小さい、すなわちターゲット直径が小さい場合には、プラズマ５からの放射線変換はさらに効率的である。このことは、（たとえば、図６ａ（図６）のエネルギビーム４の好ましい実現としての）たとえば、レーザビーム４２は、所望であるほど小さく集束されることができないため、「平たい」ターゲットによって放射線生成効率を増大することが可能であるという事実と矛盾する。この理想に近づく、実際に実現可能な解決策は、図６ａ（図７ａ）および図６ｂ（図７ｂ）に示されているように、液滴の１つ以上の列にある。

この目的のために、図７ａに示されているように、複数のノズル２１１がノズルチャンバ２１２に互いに密接に隣接するように配置され、そのそれぞれが同時に個別のターゲット３を放出する。１本以上の直線に整列される（図７ｂ）これらの個別のターゲット３は、個別のターゲット経路３１に沿って規定の飛行時間を経た後、レーザビーム４２の焦点４３に達し、レーザパルスの中で同時に照射され、放射プラズマ５に変換される。

図７ｂは、図７ａと同一の原理を踏まえているが、この場合には各ノズル２１１が独立ノズルチャンバ２１２に関連している。独立ノズルチャンバ２１２における個別の容積変化ΔＶは、同期してまたは図７ｂに示されているように時間区分で個別の圧電素子（図示せず）によって実現されることができることが好ましい。

図７ａによれば、ノズル２１１は、レーザビーム４２の光軸４１と９０°明らかに異なる角度αを有する直線に沿って配置される。あるいは、ノズル２１１はまた、（たとえば実質的な間隙または重なりを生じることなく）個別のターゲット３の密度を増大するために、複数の列において互いに対してオフセットであるように配置されることができる。（特許文献６による）

さらに、図７ａまたは図７ｂによる「平たい」ターゲットを図５による液滴カラムと組み合わせることができ、複数のメインターゲット３５が気化のために含まれる犠牲ターゲット３４を伴うため、レーザビーム４２のパルスによって衝突される液滴の全体的なほぼ「カーペット」といえるものを生じる。上述の複数の列のノズル（図示せず）と組合わせて、異なる列のノズル２１１が互いに対してわずかに遅延した放出時間を有するとき、レーザ焦点４３に達する個別のターゲット３間の間隔もまた狭めることができる。

低い蒸気圧を有するターゲット材料３２に関する本発明の別の特殊な構成が、図８に示されている。

たとえば、塩化スズ（ＩＶ）（ＳｎＣｌ_４は室温で約２５ｍｂａｒの蒸気圧を有する）または塩化スズ（ＩＩ）（ＳｎＣｌ_２は室温で水溶液またはアルコール溶液において約２４ｍｂａｒの蒸気圧を有する）または単なる水（約２５ｍｂａｒの水蒸気圧）などのターゲット材料３２が工程条件下で低い蒸気圧（＜５０ｍｂａｒ）を有する液体であるとき、副室２３における気圧を最小限に抑えることができるため、相互作用チャンバ１における気体負担を低減することができる。この目的のために、図８に示されているように、貯槽２２中の気圧ｐ_１が調整弁を備えた真空ポンプ２２１によってターゲット材料３２に関する気体の容積を排出することによって適切に調整されることで、ノズルチャンバ２１２におけるターゲット材料３２の圧力が減少される。

追加または別法として、貯槽２２中のターゲット材料３２の液面とノズル２１１の液面との間の高さの差ｈ_１によって、ノズル２１１における液圧ｐ_Ｄｋを調整することができる。
ｐ_Ｈｄ＝ρ・ｇ・ｈ_１
式中、ρはターゲット材料３２の密度であり、ｇは重力による加速度である。次に、最小において、すなわち、ｐ_１がターゲット材料３２の蒸気圧に対応するとき、注入装置２１の受動状態においてノズル２１１からターゲット材料３２が流出しないようにするために、副室の要件における圧力ｐ_２がさらにノズルチャンバ２１２においてノズル２１１に沿ってターゲット材料３２の静水圧
ｐ_Ｓｄ＝ρ・ｇ・ｈ_２
のみを補償する。

図９は、ノズル２１１の放出方向が重力による加速度に対して向けられる低い蒸気圧（＜５０ｋＰａ）のターゲット材料３２に関して、図８による装置の別の修正を示している。したがって、ノズル２１１において必要な平衡圧力ｐ_２の別の減少を実現することができる。

貯槽２２中の圧力ｐ_１（最小におけるターゲット材料３２の蒸気圧）と相互作用チャンバ１における真空圧ｐ_３（たとえば、１００Ｐａ）との間の圧力差を補償することができるように、ターゲット材料３２の選択および（ノズル２１１の出口と貯槽２２中の液面との間の）（負の）高さの差ｈ_１の選択によって、ターゲット材料３２の液体カラムの静水圧
ｐ_Ｈｄ＝ρ・ｇ・ｈ_１
を首尾よく調整することができる場合には、理論上は、副室２３は必要ではない。このため、図９では、副室２３は点線で示されている。

しかし、この構成においても、一方では、貯槽２２とノズルチャンバ２１２との間の連結線の長さが不必要に大きくならないようにするため、他方ではプラズマ５からきわめて高い運動エネルギ粒子（デブリ）を減速させ、個別のターゲット３のターゲット経路３１をさらに安定化させるために、副室２３を用いることが好ましいと分かっている。

図８および図９による実施形態の変形の目的は、本発明の変形のすべてと同様に、注入装置２１の動作不能状態においてノズル２１１の出口で作用する圧力成分のすべての和をゼロに調整すること、すなわち、相互作用チャンバ１より貯槽２２の方が実質的に高い圧力ｐ_１（少なくともターゲット材料３２の蒸気圧）を補償することである。しかし、準静的（流体的に静止している）であるように調整される（ターゲット液体の最小の調整された蒸気圧に対する逆圧としての）動的圧力ｐ_２を用いてこの目的のために本来提案される副室装置を別にして、圧力補償のための他の等価な手段、たとえば、図９を参照して記載された副室２３がない場合の変形などは、本発明の技術的な教示に明確に属している。

前述の説明および図面は本発明を説明しており、本発明の真の精神および範囲を逸脱することなく、種々の変更を行ってもよいことは当業者には明白であろう。

本発明による装置の概略図を示している。 本発明による方法を示す概略図である。 圧電素子を備えた注入装置の変形を示している。 加熱素子を備えた注入装置の変形を示している。 キセノンに関する概略的な状態図である。 犠牲ターゲットおよびメインターゲットのカラムとして個別のターゲットの有利な同期を示している。 ノズルチャンバに複数のノズルを備えたターゲットフィールドを生成するための注入装置の構成を示している。 各独立ノズルチャンバに１つのノズルを備えたターゲットフィールドを生成するための注入装置の構成を示している。 低い蒸気圧（＜５０ｍｂａｒ）でターゲット材料のためにノズルにおける平衡圧力を減少させるために、特殊な構造の貯槽を備えたターゲット生成装置の変形を示している。 相互作用チャンバに対するターゲット材料の重力および静水圧に対向する放出方向によって、ノズルにおける平衡圧力を調整することができる低い蒸気圧（＜５０ｍｂａｒ）でターゲット材料のためのターゲット生成装置の特別な変形を示している。

符号の説明

１ 真空チャンバ
２ ターゲット生成装置
２１ 注入装置
２１１ ノズル
２１２ ノズルチャンバ
２１３ 圧電素子
２１４ 絞り
２１５ 加熱素子
２２ 貯槽
２２１ 真空ポンプ
２３ 副室
２３１ 気体供給路
２３２ 開口部
３ 個別のターゲット
３１ ターゲット経路
３２ ターゲット材料
３３ 気泡
３４ 犠牲ターゲット
３５ メインターゲット
３６ 気化スクリーン
４ エネルギビーム
４１ 軸
４２ レーザビーム
４３ 焦点
５ プラズマ
５１ 相互作用点
ｈ_１、ｈ_２ 高さの差
ｐ_１、ｐ_２、ｐ_３ 圧力
ｐ_Ｄｋ 液圧（ノズルチャンバ中）
ΔＶ 容積変化
α 角度

Claims (33)

1. 短波長電磁放射線、特にＥＵＶ放射線の生成用のターゲット材料を測定するための装置であって、
   所定のターゲット経路に沿ってターゲット材料を供給するために配置されるターゲット生成装置と、
   前記ターゲット経路に向けられる、放射線放射プラズマを生成するためのエネルギビームと、
   プラズマの生成に必要なときのみ、相互作用点で相互作用チャンバに個別ターゲットを導入するために、前記ノズルチャンバにおける規定の一時的な圧力増大をもたらすための手段と、
   前記相互作用チャンバにおける真空圧と前記貯槽中の前記ターゲット材料に及ぼされる圧力の間の圧力差から生じる前記注入装置の前記ノズルでの圧力低下を補償するために、前記ノズルに配置され平衡圧力を調整するための手段と、を具備し、
   前記ターゲット生成装置は、ノズルを備えたノズルチャンバを含み且つ貯槽と連結される注入装置を有し、
   前記調整された平衡圧力は、前記ノズルチャンバにおける一時的な圧力増大がない場合に限り、ターゲット材料の排出を防止する、装置。
2. 圧電素子が、前記ノズルチャンバにおける圧力を増大させるための手段として設けられ、前記圧電素子が前記ノズルチャンバの壁を内側に移動する、請求項１に記載の装置。
3. 前記ノズルチャンバは、電圧が前記圧電素子に印加されるときに、内側に押し込まれる膜壁を有する、請求項２に記載の装置。
4. 圧電スタックが、前記チャンバの容積を減少させるために、前記ノズルチャンバの内側に配置されている、請求項２に記載の装置。
5. 絞りが前記ノズルチャンバに設けられ、前記絞りの内側で前記ターゲット材料を気化する加熱素子が前記絞りの周囲に配置され、ターゲットの容積が熱膨張によって前記ノズルチャンバの中に移動させられ、圧力の一時的な増大を生じる、請求項１に記載の装置。
6. 前記ノズルチャンバに隣接して位置する前記貯槽への連結線の一部が、前記ノズルチャンバの絞りとして設けられている、請求項５に記載の装置。
7. ５０ｍｂａｒを超える圧力で液体であるターゲット材料の場合には、液化のために、さらなる圧力が前記貯槽に加えられる、請求項１に記載の装置。
8. キセノンがターゲット材料として用いられる、請求項７に記載の装置。
9. ５０ｍｂａｒ未満の圧力におけるプロセス温度下で液体であるターゲット材料の場合には、圧力を調整するために、前記貯槽中の前記ターゲット材料の静水圧がもたらされる、請求項１に記載の装置。
10. スズを用いるターゲット材料が用いられる、請求項９に記載の素子。
11. 金属スズ合金がターゲット材料として用いられる、請求項１０に記載の素子。
12. 塩化スズ（ＩＶ）がターゲット材料として用いられる、請求項１０に記載の素子。
13. 前記ターゲット材料が塩化スズ（ＩＩ）の水溶液である、請求項１０に記載の素子。
14. 前記ターゲット材料が塩化スズ（ＩＩ）のアルコール溶液である、請求項１０に記載の素子。
15. プラズマ生成のために工程条件下で５０ｍｂａｒ未満の圧力で液体であるターゲット材料の場合には、前記ノズルの出口で平衡圧力を最小限に抑えるために、前記ターゲット材料の静水圧がもたらされ、圧力を減少させるために、前記ノズルにおける前記ターゲット材料の液面と前記貯槽の前記ターゲット材料の液面との高さの差が、前記貯槽の液面が重力方向で前記ノズルの出口より下にあるように調整される、請求項９に記載の装置。
16. それが重力方向に配置される、請求項１５に記載の装置。
17. 前記ノズルの出口方向が、重力方向に対向して配置されている、請求項１５に記載の装置。
18. 前記個別ターゲットの出口のために、前記ターゲット経路に沿って開口部を有する副室が、平衡圧力を生成するための手段として前記相互作用チャンバの上流で前記注入装置の前記ノズルの周囲に配置され、前記ノズルチャンバにおける一時的な圧力増大がない場合に限り、ターゲット材料を逃さないように、平衡圧力として準静的圧力が前記副室に存在する、請求項１に記載の装置。
19. 緩衝気体が、前記プラズマからの高い運動エネルギ粒子用の減速材として、前記副室に供給される気体として用いられる、請求項１８に記載の装置。
20. 前記副室に供給される前記気体が不活性気体である、請求項１９に記載の装置。
21. 前記副室に供給される前記気体が窒素を含有する、請求項２０に記載の装置。
22. 前記副室に供給される前記気体が少なくとも１つの希ガスを含有する、請求項２０に記載の装置。
23. 前記エネルギビームが集光レーザビームである、請求項１に記載の装置。
24. 前記相互作用チャンバにおける前記エネルギビームのパルスが、正確に１つの個別ターゲットの放出と同期される、請求項１に記載の装置。
25. 前記相互作用チャンバにおける前記エネルギビームのパルスが、前記注入装置の前記ノズルからの少なくとも２つの個別ターゲットの放出と同期され、少なくとも第１のターゲットが、前記エネルギビームによって衝突されるメインターゲットのための蒸気スクリーンを生成するための犠牲ターゲットとして形成される、請求項１に記載の装置。
26. 前記相互作用チャンバにおける前記エネルギビームのパルスが、前記注入装置の複数のノズルからの少なくとも２つの個別ターゲットの放出と同期され、前記ノズルが、前記エネルギビームの軸および平均ターゲット経路によって定められる平面に対して３°〜９０°の角度を成す少なくとも１つの平面に配置される、請求項１に記載の装置。
27. 前記ノズルが共用ノズルチャンバに配置される、請求項２６に記載の装置。
28. 前記ノズルが独立ノズルチャンバに配置される、請求項２６に記載の装置。
29. 前記相互作用チャンバにおける前記エネルギビームのパルスが、前記注入装置のすべてのノズルから互いに接近して連続する複数の個別ターゲットの放出と同期され、各ノズルからの少なくとも第１の個別ターゲットが、前記エネルギビームによって衝突される少なくとも１つのメインターゲットのための蒸気スクリーンを生成するための犠牲ターゲットである、請求項２６に記載の装置。
30. 前記注入装置のすべてのノズルチャンバにおける圧力変化が、前記エネルギビームのパルスと同期され、少なくとも１つの犠牲ターゲットと２つのメインターゲットを含むターゲットカラムが、すべてのノズルからの前記エネルギビームのすべてのパルスのために準備される、請求項２８に記載の装置。
31. ターゲットの放出のために前記注入装置の前記ノズルチャンバが、一時的に増大する圧力のための手段と同相同期する、請求項２８に記載の装置。
32. 前記注入装置の隣接するノズルチャンバが、一時的に増大する圧力のための手段の交互位相遅延で同期する、請求項２８に記載の装置。
33. 短波長電磁放射線、特にＥＵＶ放射線の生成用のターゲット材料を測定する方法であって、ターゲット材料が所定のターゲット経路に沿ってターゲット生成装置のノズルからもたらされ、放射線を放射するプラズマを生成するためのエネルギビームが、前記ターゲット経路に向けられる、方法にして、
    −前記ターゲット生成装置の動作不能状態では、ターゲット材料が前記ノズルから排出されないように前記ノズルに準静的平衡圧力を生成するステップと、
    −ターゲット材料が前記ノズルを通じて前記ノズルチャンバから発射され、前記エネルギビームによって相互作用点の方向において個別ターゲットとして加速されるように、前記ノズルの上流側に位置したノズルチャンバに一時的なパルス圧力の増大を生成するステップと、
    −すべての個別ターゲットが前記エネルギビームのパルスによって正確に衝突されるように、前記エネルギビームのパルスと前記ノズルチャンバにおけるパルス圧力の増大とを同期させるステップと、
    を有する方法。

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