JP2006303461A - レーザ生成プラズマに基づく短波長放射線の効率的な生成のための方法および装置 - Google Patents
レーザ生成プラズマに基づく短波長放射線の効率的な生成のための方法および装置 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】ターゲット13の持続的な膨張のために、第1の予備パルス21によって生成された自由電子の実質的に完全な再結合が生じた後に、ターゲット密度を低減するための第1の予備パルス21が多光子電離によってターゲット13内に自由電子を生成する少なくとも第2の予備パルス22を伴うこと、および、その波長を代表する低い臨界電子密度を備えた気体レーザのメインパルス23が、第2の予備パルス22の直後にターゲットに向けられ、プラズマの所望の放射線放出に必要なターゲット13の電離レベルに達するまで、効率的なアバランシェ電離が気体レーザのメインパルス23によって誘発されることで達成される。
【選択図】図1
Description
Γ=σIn
式中、σは有効断面積であり、Iはレーザ放射線の強度であり、nは多光子電離に必要なレーザ光子の数である。必要なレーザ光子の数nは、原子の電離エネルギEionおよびレーザの光子エネルギEphotonによって与えられる。
n=Eion/Ephoton
−適切なターゲット1が、レーザパルスによるプラズマ生成のために設けられる相互作用点に提供されるステップと、
−ターゲット1が、ターゲット密度を低減するために、少なくとも第1の予備パルス21によって作用されるステップと、
−膨張したターゲット13は、低減したターゲット密度のために増大されるターゲット直径DVに適合する少なくとも第2の予備パルス22によって作用され、初期電離(ホットプラズマを生成するためのアバランシェ電離用の自由電子)が単一の光子電離または多光子電離によって生成されるステップと、
−膨張して予備電離されたターゲット14が、メインパルスレーザ3として機能し、その波長を代表する比較的低い臨界電子密度と、第2の予備パルス22の後に増大したターゲット直径DEに適合する焦点直径と、を有するCO2レーザ32からのメインパルス23によって照射され、メインパルス23は、膨張して予備電離されたターゲット14に向けられ、その電子密度のアバランシェ電離によって、ホットプラズマが所望の波長の放射線を放出するまでさらに増大されるステップと、
を含む。
11 ターゲット経路
12 初期ターゲット
13 膨張したターゲット
14 予備電離(および膨張)されたターゲット
2 (レーザ)パルス
21 第1の予備パルス
22 第2の予備パルス
23 メインパルス
3 メインパルスレーザ
31 ビーム成形装置
32 集束光学素子
33 ビームスプリッタ
34 偏向ミラー
4 予備パルスレーザ
41 ビーム成形装置
42 集束光学素子
5 ビーム束
51 第1の予備パルス束
52 第2の予備パルス束
53 メインパルス束
54 共通の軸
55 同一直線上のビーム束
55’ 同一直線上のビーム束
56 別個の(予備パルス)ビーム束
56’ 別個の(予備パルス)ビーム束
57 別個の(メインパルス)ビーム束
57’ 別個の(メインパルス)ビーム束
58 別個の(メインパルス)ビーム束
58’ 別個の(メインパルス)ビーム束
6 集光器
61 軸
62 中間焦点
63 放出された(EUV)放射線の得られた立体角
64 (回転対称な)ミラーシェル
7 誘発装置
8 真空室
81 窓
DV ターゲット直径(第2の予備パルスの前)
DE ターゲット直径(メインパルスの前)
ENd:YAG Nd:YAGレーザの電離エネルギ
ECO2 CO2レーザの電離エネルギ
Iion Nd:YAG Nd:YAGレーザの電離強度
Iion CO2 CO2レーザの電離強度
Claims (29)
- レーザ生成プラズマに基づく強力な短波長放射線の効率的な生成のための方法であり、少なくとも1つのレーザが、真空室に位置する固体密度近傍のターゲットに向けられ、ターゲット密度を低減するための予備パルスおよびアバランシェ電離および放射線放出ホットプラズマの生成のためのメインパルスが連続的に生成される方法であって、
前記ターゲット密度を低減するための前記ターゲット(1;13)の持続的な膨張のために前記第1の予備パルス(21)によって生成される自由電子の実質的に完全な再結合が生じた後に、前記第1の予備パルス(21)が、多光子電離によって前記ターゲット(1)内に自由電子を生成する少なくとも第2の予備パルス(22)を伴うこと、および、
その波長を代表する低い臨界電子密度と、前記予備パルス(21、22)によって増大されるターゲット直径(DV)に適合する焦点直径とを備えた気体レーザの前記メインパルス(23)が、前記第2の予備パルス(22)の直後に前記ターゲット(1)に向けられ、そのイオン密度がEUV放射線の効率的な生成に必要な前記ターゲット(1)の平均電離レベルを考慮した前記気体レーザの臨界電子密度に対応する膨張したターゲット(13)で前記第2の予備パルス(22)が十分な自由電子を生成するとき、前記プラズマの所望の放射線放出に必要な前記ターゲット(1;14)の電離レベルに達するまで、効率的なアバランシェ電離が前記気体レーザの前記メインパルスによって誘発されることを特徴とする方法。 - 前記第1の予備パルス(21)と最後の予備パルス(22)との間の時間間隔が、10ns〜1μsであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記メインパルス(23)は、前記第2の予備パルス(22)の最大を超える前に前記膨張したターゲット(13)に向けられ、前記第2の予備パルス(22)の最大で、前記メインパルス(23)の瞬間強度が前記メインパルス(23)のピーク強度の0〜5%であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 低減したターゲット密度の結果として増大されるターゲット直径(DV)に適合する直径を有する予備パルス束(51)として、前記第2の予備パルス(22)が、前記ターゲット(1;13)で集束されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記メインパルス(23)は、前記ターゲット(1;14)で集束される少なくとも1つのCO2レーザによって形成されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 複数のCO2レーザのメインパルスは、時間に関して連続的に前記ターゲット(1;14)で集束されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 複数のCO2レーザのパルスは、メインパルス(23)として同時に前記ターゲット(1;14)で集束されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- CO2レーザの複数の群から同時に生成されるパルスは、メインパルス(23)として連続的に前記ターゲット(1;14)で集束されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 少なくとも1つの固体レーザの前記予備パルス(21;22)は、前記ターゲット(1;12;13)で集束されることを特徴とする請求項8に記載の方法。
- 少なくとも1つのエキシマレーザの前記予備パルス(21;22)は、前記ターゲット(1;12;13)で集束されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- レーザ生成プラズマに基づく強力な短波長放射線の効率的な生成のための装置であり、少なくとも1つのレーザが、真空室に位置する固体密度近傍のターゲットに向けられ、前記ターゲットは、ターゲット密度を低減するための予備パルスおよび放射線放出プラズマ生成のためのメインパルスによって衝突される装置であって、別個の予備パルスレーザ(4)およびメインパルスレーザ(3)が設けられ、その波長を代表する低い臨界電子密度を有する少なくとも1つの気体レーザがメインパルスレーザ(3)として設けられること、および、少なくとも2つの予備パルス(21;22)および1つのメインパルス(23)からなるパルス列を生成するために、同期装置(7)が少なくとも1つのメインパルスレーザ(3)および少なくとも1つの予備パルスレーザ(4)に接続され、第1の予備パルス(21)の後の少なくとも第2の予備パルス(22)が、前記ターゲット密度の低減中に、前記ターゲット(1;13)に生じた自由電子の再結合の後で、前記ターゲット(1;13)の新たな電離またはさらなる電離のために提供されることを特徴とする装置。
- 前記ターゲットで実現される焦点直径を前記低減したターゲット密度のために増大されるターゲット直径(DV)に適合するための手段(41)が、少なくとも1つの予備パルスレーザ(4)のために設けられ、その結果、前記焦点直径が、すべてのさらなるレーザパルス(22;23)に関して前記第1の予備パルス(21)の後で増大したターゲット直径(DV)に適合されることを特徴とする請求項11に記載の装置。
- 1μm未満の波長の少なくとも1つの短波長レーザが、前記予備パルス(21;22)を生成するために設けられることを特徴とする請求項11に記載の装置。
- 前記短波長予備パルスレーザ(4)は、固体レーザであることを特徴とする請求項13に記載の装置。
- 前記短波長予備パルスレーザ(4)は、エキシマレーザであることを特徴とする請求項13に記載の装置。
- 予備パルスレーザ(4)およびメインパルスレーザ(3)は、同一直線上で案内されるビーム束(55;55’)において前記ターゲット(1)に向けられることを特徴とする請求項11に記載の装置。
- 予備パルスレーザ(4)およびメインパルスレーザ(3)は、互いに隣接して別個に案内されるビーム束(56、56’;57、57’)において前記ターゲット(1)に向けられることを特徴とする請求項11に記載の装置。
- 2つの予備パルスレーザ(4;4’)および2つのメインパルスレーザ(3;3’)は、前記予備パルス(21;22)を生成するために設けられ、対向する側から前記プラズマによって放出される前記放射線を集束するために設けられる集光器(6)の光軸(61)およびターゲット軸(11)に沿って再現可能な態様で形成されるターゲット流までそれぞれ向けられ、前記ターゲット軸(11)は、前記集光器(6)の前記光軸(61)と交差し、前記予備パルスレーザおよびメインパルスレーザ(4、4’;3、3’)はこの交差点に向けられることを特徴とする請求項11に記載の装置。
- 前記ターゲット(1)に向けられる前記予備パルスレーザ(4、4’)およびメインパルスレーザ(3、3’)の前記ビーム束(55、55’ ;56、56’;57、57’;58、58’)は、前記集光器(6)の前記光軸(61)および前記ターゲット軸(11)によって規定される平面にある軸に関して対を成して対称であるように、互いに対して鈍角で配置され、前記ターゲット(1)を透過する前記ビーム束(55、55’;56、56’;57、57’;58、58’)の成分が他方の側で予備パルスレーザおよびメインパルスレーザ(4、4’;3、3’)に入射することができないようになっていることを特徴とする請求項17に記載の装置。
- 前記ターゲット(1)に向けられる前記予備パルスレーザおよびメインパルスレーザ(4、4’;3、3’)の前記ビーム束(55、55’;56、56’;57、57’;58、58’)は、前記集光器(6)の前記光軸(61)に対して軸対称であるように配置されることを特徴とする請求項19に記載の装置。
- 前記ターゲット(1)に向けられる前記予備パルスレーザおよびメインパルスレーザ(4、4’;3、3’)の前記ビーム束(55、55’;56、56’;57、57’;58、58’)は、前記ターゲット軸(11)に対して軸対称であるように配置されることを特徴とする請求項19に記載の装置。
- 前記集光器(6)は、誘電体層系を備えた凹面鏡であることを特徴とする請求項18に記載の装置。
- 前記集光器(6)は、放物面の形態で構成されることを特徴とする請求項18に記載の装置。
- 前記集光器(6)は、金属コーティングを備えた複数のシェルを備えることを特徴とする請求項18に記載の装置。
- 前記金属コーティングは、パラジウムを含むことを特徴とする請求項24に記載の装置。
- 前記ターゲット材料は、前記真空室(8)における個別のターゲット(12)の不連続な列において再現可能な態様で、垂直ターゲット軸(11)に沿って案内されることを特徴とする請求項11に記載の装置。
- スズまたはスズ化合物からなるターゲット(12)は、前記ターゲット軸(11)に沿って提供されることを特徴とする請求項26に記載の装置。
- 液化キセノンからなるターゲット(12)は、前記ターゲット軸(11)に沿って提供されることを特徴とする請求項26に記載の装置。
- 前記ターゲット材料は、前記第1の予備パルス(21)の衝突前に凍結した形態であることを特徴とする請求項11または28に記載の装置。
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