JP2007129066A - 極端紫外光発生方法および極端紫外光発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】極端紫外光を発生させる際に、発生するデブリが少なく且つ、高いエネルギー変換効率を達成する。
【解決手段】錫ナノ粒子が混入された低濃度錫ナノ粒子溶液により構成された液体ターゲットＴをレーザー照射位置Ａ１に向かって吐出する液体ターゲット吐出装置２と、予備的なプラズマを発生させる第１レーザー光と、前記第１レーザー光から所定時間遅れて照射されて極端紫外光を発生させる第２レーザー光とからなる二重レーザー光を前記レーザー照射位置Ａ１に照射する二重レーザー光照射装置７と、を備えた極端紫外光発生装置１。
【選択図】図１

Description

本発明は、波長１３．５ｎｍ程度の極端紫外光を発生させる極端紫外光発生方法および極端紫外光発生装置に関し、特に、液体状のターゲットにレーザー光を照射してプラズマを生成して極端紫外光を発生させる極端紫外光発生方法および極端紫外光発生装置に関する。

プロセスルールが微細化される次世代半導体リソグラフィーの露光用光源として、波長１３．５ｎｍの極端紫外光（ＥＵＶ：Extreme Ultraviolet）を使用した光源の研究が行われている。波長１３．５ｎｍの極端紫外光は、ターゲットと呼ばれる媒質にプラズマ生成用のレーザー光を照射してプラズマを生成することにより発生した光を、モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）の多層膜反射鏡で反射させることにより得られる。波長１３．５ｎｍの極端紫外光を発生させるターゲットとしては、キセノン（Ｘｅ）や、スズ（Ｓｎ）、リチウム（Ｌｉ）が知られている。これらのターゲットの中で、リチウム（Ｌｉ）は反応性が高いためにプラズマが発生する部屋の壁面が反応により変質、腐食等する恐れがあり、リチウムとの反応に耐えるための特殊な加工等をする必要があった。すなわち、リチウムは取り扱いが容易ではなかったため、現在、極端紫外光を発生させるための媒質としては、キセノンやスズが使用されることが多い。

この中でも、キセノンは、常温で気体の不活性ガスで化学的に安定であるため、キセノンを使用して極端紫外光源の実用化のための実験が行われることが多かった。
例えば、特許文献１（特開２００３−２９７７３７号公報）の従来技術の説明には、キセノンを気体状態、液体状態、あるいは固体状態にしてレーザー光の照射位置に供給することが記載されている。また、特許文献１には、高出力の極端紫外光を得るために、キセノンやリチウム、スズまたは酸化スズに電荷を付与してイオン化させて、イオン化したキセノン等をレーザー光の照射位置に供給してプラズマ化させ、極端紫外光を得る技術が記載されている。
しかしながら、キセノンをターゲットとして使用した場合には、プラズマ励起用のレーザー光のエネルギーと、得られた極端紫外光のエネルギーとの比であるエネルギー変換効率が０．５％程度と非常に低いという問題がある。特に、光源として使用する場合には、エネルギー変換効率が１％を超えることが産業上望まれている。
また、前記特許文献１記載の技術では、ターゲットに電荷を付与するための装置が必要になるため、装置が大がかりになり、構成の複雑化、コスト高になるという問題もある。

ターゲットとしてスズを使用する場合には、スズは常温で固体であるため、固体状のスズにレーザー光を照射すると、塵や埃状のスズが飛散し、いわゆるデブリが大量に発生する。前記デブリが光学系等に衝突すると、光学系（反射鏡等）にスズが付着して反射率を変化させたり、光学系を破損したりすることがある。したがって、ターゲットとしてスズを使用する場合には、デブリが問題となっていた。
前記デブリの発生を抑えるための技術としては、特許文献２（特開２００４−２７９２４６号公報）に、常温で気体の水素化スズ（ＳｎＨ_４：モノスタナン）をターゲットとし、気体状、液体状または固体状でレーザー光照射位置に供給して、極端紫外光を得る技術が記載されている。

一方、発生したデブリが光学系に到達する前に除去する技術として、特許文献３（特開２００４−３４０７６１号公報）に、レーザー照射位置と光学系との間にガス噴出装置を配置し、噴出するガスによりレーザー照射位置で発生したデブリを除去する技術が記載されている。
さらに、固体状のスズを所定のサイズでプラズマ励起用レーザー光照射位置に供給するための技術として、特許文献４（特開２００４−２８８５１７号公報）記載の技術が公知である。特許文献４（特開２００４−２８８５１７号公報）記載の技術では、数十ｎｍのスズ微粒子を溶媒に分散させた液滴をプラズマ励起用レーザー光照射位置に供給する前に、溶媒蒸発用のレーザー光を照射して、溶媒を蒸発させる。そして、溶媒蒸発用レーザー光の照射位置からずれた位置に設定されたプラズマ励起用のレーザー光照射位置に、溶媒が蒸発した固体状のスズ微粒子を供給して、極端紫外光を発生させている。

特開２００３−２９７７３７号公報（「００１３」〜「００１６」、「００２１」〜「００２６」） 特開２００４−２７９２４６号公報（「００２９」〜「００３８」、第１図〜第４図） 特開２００４−３４０７６１号公報（「００１４」） 特開２００４−２８８５１７号公報（「００１６」〜「００１８」、「００２７」〜「００２８」、第４図、第５図）

（従来技術の問題点）
特許文献２記載の技術では、反応性が高く特殊なガスである水素化スズを使用するため、取り扱いが容易でないという問題がある。
特許文献３記載の技術では、デブリを抑える技術ではなく、デブリを除去する装置を設けているため、デブリ除去装置が必要となり、装置が大型化する問題がある。
特許文献４記載の技術では、溶媒蒸発用のレーザー光を照射する装置と、プラズマ励起用のレーザー光を照射する装置とを備えており、プラズマ励起のレーザー装置としては、結局は一般的な一台のレーザー装置でのシングルパルスレーザー光の照射にすぎない。
また、プラズマ励起用のレーザー光の照射位置に、溶媒が蒸発した数十ｎｍの固体状のスズが供給されるため、スズの量によってはプラズマ発生時に全て蒸発せず、デブリが発生する恐れも残る。
また、前記特許文献１〜４記載のいずれの技術においても、エネルギー変換効率１％を達成することは困難であるという問題がある。

本発明は、前述の事情に鑑み、極端紫外光を発生させる際に、発生するデブリが少なく且つ、高いエネルギー変換効率を達成することを第１の技術的課題とする。
また、本発明は、取り扱いが容易かつ簡素な構成で、極端紫外光を発生させることを第２の技術的課題とする。

（第１発明）
前記技術的課題を解決するために第１発明の極端紫外光発生方法は、
スズナノ粒子が混入された低濃度スズナノ粒子溶液により構成された液体ターゲットに、
予備的なプラズマを発生させる第１レーザー光と、前記第１レーザー光から所定時間遅れて照射されて極端紫外光を発生させる第２レーザー光とからなる二重レーザー光を照射することにより、極端紫外光を発生させることを特徴とする。

（第１発明の作用）
前記構成要件を備えた第１発明の極端紫外光発生方法では、スズナノ粒子が混入された低濃度スズナノ粒子溶液により構成された液体ターゲットに、予備的なプラズマを発生させる第１レーザー光と、前記第１レーザー光から所定時間遅れて照射されて極端紫外光を発生させる第２レーザー光とからなる二重レーザー光を照射することにより、極端紫外光を発生させる。
したがって、第１発明の極端紫外光発生方法では、ターゲットとして液体ターゲットを使用すると共に、液体ターゲットは、スズナノ粒子が混入された低濃度スズナノ粒子溶液により構成されているので、プラズマ発生時にスズナノ粒子がすべて蒸発しやすい。したがって、デブリの発生を抑えることができる。また、予備的なプラズマを発生させる第１レーザー光と、前記第１レーザー光から所定時間遅れて照射されて極端紫外光を発生させる第２レーザー光とからなる二重レーザー光を使用するので、効率的にターゲットをプラズマ化して極端紫外光を発生させることができ、高いエネルギー変換効率を達成することができる。
また、第１発明の極端紫外光発生方法では、予め溶媒を蒸発させたり、デブリを除去する装置を特に設ける必要がないので、これらを省略した場合には構成を簡素化できる。

（第１発明の形態１）
第１発明の形態１の極端紫外光発生方法は、第１発明において、
平均粒子径５ｎｍの酸化スズにより構成された前記スズナノ粒子を使用することを特徴とする。
（第１発明の形態１の作用）
前記構成要件を備えた第１発明の形態１の極端紫外光発生方法では、平均粒子径５ｎｍの酸化スズにより構成された前記スズナノ粒子を使用するので、レーザー光照射時に蒸発しやすく、デブリの発生を低減することができる。また、酸化スズを使用するので、比較的取り扱いが容易である。

（第１発明の形態２）
第１発明の形態２の極端紫外光発生方法は、前記第１発明または第１発明の形態１において、
６％のスズナノ粒子水溶液により構成された前記低濃度スズナノ粒子溶液を使用することを特徴とする。
（第１発明の形態２の作用）
前記構成要件を備えた第１発明の形態２の極端紫外光発生方法では、６％の低濃度スズナノ粒子水溶液により構成された前記低濃度スズナノ粒子溶液を使用するので、レーザー光照射時に蒸発せずに残る粒子を低減でき、デブリの発生を低減できる。

（第１発明の形態３）
第１発明の形態３の極端紫外光発生方法は、前記第１発明および第１発明の形態１，２のいずれかにおいて、
前記第２レーザー光を、前記第１レーザー光から１００ナノ秒遅れて前記液体ターゲットに照射することを特徴とする。
（第１発明の形態３の作用）
前記構成要件を備えた第１発明の形態３の極端紫外光発生方法では、前記第２レーザー光を、前記第１レーザー光から１００ナノ秒遅れて前記液体ターゲットに照射するので、ターゲットのプラズマ化が最適な条件で行われるので、高いエネルギー変換効率を達成することができる。

（第１発明の形態４）
第１発明の形態４の極端紫外光発生方法は、前記第１発明および第１発明の形態１〜３のいずれかにおいて、
Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの２倍高調波により構成された前記第１レーザー光と、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの基本波により構成された前記第２レーザー光とを使用することを特徴とする。
（第１発明の形態４の作用）
前記構成要件を備えた第１発明の形態４の極端紫外光発生方法では、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの２倍高調波により構成された前記第１レーザー光と、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの基本波により構成された前記第２レーザー光とを使用するので、高いエネルギー効率を達成することができる。

（第２発明）
前記技術的課題を解決するために第２発明の極端紫外光発生装置は、
スズナノ粒子が混入された低濃度スズナノ粒子溶液により構成された液体ターゲットをレーザー照射位置に向かって吐出する液体ターゲット吐出装置と、
予備的なプラズマを発生させる第１レーザー光と、前記第１レーザー光から所定時間遅れて照射されて極端紫外光を発生させる第２レーザー光とからなる二重レーザー光を前記レーザー照射位置に照射する二重レーザー光照射装置と、
を備えたことを特徴とする。

（第２発明の作用）
前記構成要件を備えた第２発明の極端紫外光発生装置では、液体ターゲット吐出装置は、スズナノ粒子が混入された低濃度スズナノ粒子溶液により構成された液体ターゲットをレーザー照射位置に向かって吐出する。二重レーザー光照射装置は、予備的なプラズマを発生させる第１レーザー光と、前記第１レーザー光から所定時間遅れて照射されて極端紫外光を発生させる第２レーザー光とからなる二重レーザー光を前記レーザー照射位置に照射する。
したがって、第２発明の極端紫外光発生装置では、ターゲットとして液体ターゲットを使用すると共に、液体ターゲットは、スズナノ粒子が混入された低濃度スズナノ粒子溶液により構成されているので、プラズマ発生時にスズナノ粒子がすべて蒸発しやすい。したがって、デブリの発生を抑えることができる。また、予備的なプラズマを発生させる第１レーザー光と、前記第１レーザー光から所定時間遅れて照射されて極端紫外光を発生させる第２レーザー光とからなる二重レーザー光を使用するので、効率的にターゲットをプラズマ化して極端紫外光を発生させることができ、高いエネルギー変換効率を達成することができる。
また、第２発明の極端紫外光発生装置では、予め溶媒を蒸発させたり、デブリを除去する装置を特に設ける必要がないので、これらを省略した場合に構成を簡素化できる。

（第２発明の形態１）
第２発明の形態１の極端紫外光発生装置は、前記第２発明において、
平均粒子径５ｎｍの酸化スズにより構成された前記スズナノ粒子を使用することを特徴とする。
（第２発明の形態１の作用）
前記構成要件を備えた第２発明の形態１の極端紫外光発生装置では、平均粒子径５ｎｍの酸化スズにより構成された前記スズナノ粒子を使用するので、レーザー光照射時に蒸発しやすく、デブリの発生を低減することができる。また、酸化スズを使用するので、比較的取り扱いが容易である。

（第２発明の形態２）
第２発明の形態２の極端紫外光発生装置は、前記第２発明または第２発明の形態１において、
６％のスズナノ粒子水溶液により構成された前記低濃度スズナノ粒子溶液を使用することを特徴とする。
（第２発明の形態２の作用）
前記構成要件を備えた第２発明の形態２の極端紫外光発生装置は、６％のスズナノ粒子水溶液により構成された前記低濃度スズナノ粒子溶液を使用するので、レーザー光照射時に蒸発せずに残る粒子を低減でき、デブリの発生を低減できる。

（第２発明の形態３）
第２発明の形態３の極端紫外光発生装置は、前記第２発明および第２発明１，２のいずれかにおいて、
前記第２レーザー光を、前記第１レーザー光から１００ナノ秒遅れて前記液体ターゲットに照射することを特徴とする。
（第２発明の形態３の作用）
前記構成要件を備えた第２発明の形態３の極端紫外光発生装置は、前記第２レーザー光を、前記第１レーザー光から１００ナノ秒遅れて前記液体ターゲットに照射するので、ターゲットのプラズマ化が最適な条件で行われるので、高いエネルギー変換効率を達成することができる。

（第２発明の形態４）
第２発明の形態４の極端紫外光発生装置は、前記第２発明および第２発明１〜３のいずれかにおいて、
Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの２倍高調波により構成された前記第１レーザー光と、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの基本波により構成された前記第２レーザー光とを使用することを特徴とする。
（第２発明の形態４の作用）
前記構成要件を備えた第２発明の形態４の極端紫外光発生装置は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの２倍高調波により構成された前記第１レーザー光と、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの基本波により構成された前記第２レーザー光とを使用するので、高いエネルギー効率を達成することができる。

前述の本発明は、極端紫外光を発生させる際に、簡素な構成で、発生するデブリが少なく且つ、高いエネルギー変換効率を達成することができる。
また、本発明は、酸化スズのスズナノ粒子を使用することにより、取り扱いが容易かつ簡素な構成で、極端紫外光を発生させることができる。

次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の極端紫外光発生装置の説明図である。
図１において、実施の形態１の極端紫外光発生装置としてのレーザー励起プラズマ方式による光源装置１は、図示しない真空容器内に設定されたレーザー光照射位置Ａ１に向けて液体ターゲットＴを吐出する液体ターゲット吐出装置２を有する。なお、実施の形態１の液体ターゲット吐出装置２では、液体ターゲットＴとして、直径５０〜８０μｍの液体ジェットを吐出する。また、前記液体ターゲットＴは、平均粒子径が５ｎｍの酸化スズ（ＳｎＯ_２）が水溶液中に分散された濃度（重量％濃度）が６％の低濃度スズナノ粒子溶液により構成されている。

前記レーザー光照射位置Ａ１の下方には、回収口３ａと外部タンク３ｂとを有し、吐出されて残った液体ターゲットＴを回収するターゲット回収器３が配置されている。
前記レーザー光照射位置Ａ１の側方には、モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）の膜が多層に積層された多層膜反射鏡（光学系）４が配置されている。前記多層膜反射鏡４は、レーザー光照射位置Ａ１で発生した極端紫外光（波長１３．５ｎｍ近傍）を反射して、焦点Ａ２（露光位置等）に集光する。前記多層膜反射鏡４には、励起レーザー光通過孔４ａが形成されている。

前記多層膜反射鏡４のレーザー光照射位置Ａ１の反対側には、集光レンズ６が配置され、その側方にはプラズマ励起用の二重レーザー光Ｌを照射する二重レーザー光照射装置７が配置されている。したがって、二重レーザー光照射装置７から出射された二重レーザー光Ｌは、集光レンズ６で集光されて、励起レーザー光通過孔４ａを通過し、レーザー光照射位置Ａ１に照射されて、液体ターゲットＴをプラズマ化させ、極端紫外光を発生させる。実施の形態１のレーザー光照射装置７は、プラズマ励起用の二重レーザー光Ｌとして、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの２倍高調波２ω（波長５３２ｎｍ、パルス幅８ｎｍ、エネルギー１００ｍＪ以下、集光径２００μｍ〜３００μｍ（半値全幅）、レーザー集光強度１０^１０Ｗ／ｃｍ^２）により構成された前記第１レーザー光と、第１レーザー光と同軸上に設定され第１レーザー光から１００ｎｓ遅れたＮｄ：ＹＡＧレーザーの基本波ω（波長１０６４ｎｍ、パルス幅１０ｎｍ、エネルギー５００〜８００ｍＪ、集光径１５０μｍ（半値全幅）、レーザー集光強度２×１０^１１〜３×１０^１１Ｗ／ｃｍ^２）により構成された前記第２レーザー光とからなる二重パルス（ダブルパルス）レーザー光Ｌを照射する。

（実験例）
（実験装置の説明）
図２は本発明の実施の形態１の極端紫外光発生装置におけるデブリの発生やエネルギー変換効率の観測実験用の実験装置の説明図である。
図２において、実験装置１１は、球形の真空容器１２内部の真空室１２ａ中に液体ターゲットＴを吐出する液体ターゲット吐出装置１３を有する。前記真空容器１２は、上下、左右、右上、右下、左上、左下に外部接続口が形成されており、右下の外部接続口には真空ポンプが接続されている。左側の外部接続口の外部には、集光レンズ１６が配置されており、外部から照射されたレーザー光Ｌが集光レンズ１６で集光されて、レーザー光照射位置Ａ１に照射される。左下の外部接続口には、分光器（スペクトロメータ、図示せず）が接続されており、分光器は真空室１２ａで発生した極端紫外光を含む光のスペクトルを観測する。左上の外部接続口には、モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）の多層膜反射鏡を介して真空紫外光のエネルギーを計測するエネルギー計（図示せず）が接続されている。また、デブリの発生の観測をする場合には、左上の外部接続口の手前にシリコン基板１７を配置して、シリコン基板表面にデブリが付着等していないかを観測する。したがって、エネルギー計で極端紫外光のエネルギーを計測する場合には、シリコン基板１７は取り除かれる。

（スズナノ粒子の濃度とスペクトル強度との関係）
図３は水溶液中のスズナノ粒子の濃度とスペクトル強度との関係の実験結果の説明図であり、図３Ａは濃度が６％の場合の説明図、図３Ｂは濃度が１７％の場合の説明図である。
なお、図３では、横軸に波長（ｎｍ）をとり、縦軸に強度（任意単位）をとっている。
図３には、液体ターゲットＴに分散された酸化スズナノ粒子の濃度をパラメータとし且つ、照射するレーザー光は前記基本波ω（第２レーザー光）のみとし、それ以外は実施の形態１と同様の条件で実験を行った結果を示している。
図３において、波長１３．５ｎｍの部分に８＋〜１３＋のスズにより発生した極端紫外光を示すスペクトルが検出され、６％および１７％の濃度の場合を比較すると、濃度が高いほど強度が強くなっていることがわかる。なお、波長１３．５ｎｍ以外の波長の光（波）も検出されているが、これらは水溶液や酸化スズの酸素が励起状態から基底状態に遷移する際に発生する光の波長が観測されており、例えば、波長１１．５ｎｍの光は、原子軌道が４ｐから２ｓに遷移する際に発生する光である。なお、これらの光は、１３．５ｎｍの近傍の光しか反射させない多層膜反射鏡でふるいにかけられる。

（エネルギー変換効率とスズナノ粒子の濃度との関係）
図４はスズナノ粒子の濃度とエネルギー変換効率との関係の実験結果のグラフであり、横軸に酸化スズの濃度をとり、縦軸にエネルギー変換効率をとったグラフである。
図４には、スズナノ粒子の濃度が３％、６％、１２％、１７％の液体ターゲットＴに、プラズマ励起用のレーザー光として、前記Ｎｄ：ＹＡＧレーザー光の基本波ωのみ（シングルパルスレーザー光）を入射した場合のエネルギー変換効率の結果を示している。
図４に示すように、スズナノ粒子の濃度が上昇するのに伴い、エネルギー変換効率が上昇しているのがわかる。なお、エネルギー変換効率は、エネルギー計で計測された中心波長１３．５ｎｍ、波長帯域幅２％で立体角２π［ｓｒ］（ステラジアン）の極端紫外光のエネルギーの値を、プラズマ励起用のレーザー光のエネルギーで割った値を使用している。

（二重パルス列レーザー光の第１レーザー光と第２レーザー光のズレとエネルギー変換効率との関係）
図５はプラズマ励起用のレーザー光としての二重パルスレーザー光において、第１レーザー光と第２レーザー光とのズレ時間とエネルギー変換効率との関係を示すグラフであり、横軸にズレ時間、縦軸にエネルギー変換効率をとったグラフである。
図５に示す実験は、第１レーザー光としてのＮｄ：ＹＡＧレーザーの２倍高調波２ωと第２レーザー光としてのＮｄ：ＹＡＧレーザーの基本波ωのズレ時間をパラメータとして、水溶液中のスズナノ粒子の濃度が６％、ターゲット径が５０μｍ〜８０μｍの液体ジェット等の条件は実施の形態１の場合と同じ条件で、エネルギー変換効率の観測を行った。なお、液体ジェットを使用せず、液滴（droplet）を滴下して実験を行っても同様の作用が得られる。
図５に示すように、第２レーザー光（Ｎｄ：ＹＡＧレーザー光の基本波ω）を第１レーザー光（Ｎｄ：ＹＡＧレーザー光の２倍高調波２ω）に対して１００ｎｓ（ナノ秒）程度（１００ｎｓ〜２００ｎｓ）遅らせて照射した場合に、最もエネルギー変換効率が高く、１％を超えることがわかった。これは、第１レーザー光２ωによりプラズマが発生し、ある程度プラズマが膨張した状態のところに第２レーザー光ωが照射されるため、効率的にプラズマ化され、極端紫外光が発生するためと考察される。

（レーザー集光強度とエネルギー変換効率との関係）
図６はレーザー集光強度とエネルギー変換効率との関係を示すグラフであり、横軸にレーザー集光強度、縦軸にエネルギー変換効率をとったグラフである。
図６に示す実験は、エネルギー集光強度をパラメータとして、水溶液中のスズナノ粒子の濃度が６％、ターゲット径が５０〜８０μｍの液体ジェット、第１レーザー光２ωと第２レーザー光ωとのズレ時間(ディレイタイム)が１００ｎｓ等の条件は実施の形態１の場合と同じ条件で、エネルギー変換効率の観測を行った。
図６において、レーザー集光強度を高めることでエネルギー変換効率が高まるが、３×１０^１１Ｗ／ｃｍ^２を超えると変換効率が下がることがわかった。また、シングルパルス（基本波のみ）ではエネルギー変換効率が最大でも０．３％程度で、１％に届かないのに対し、ダブルパルスレーザー光（二重レーザー光）とすることによりエネルギー変換効率が１％を超えることがわかった。

（デブリの発生の観測）
図７はデブリが発生したか否かの観測結果の説明図であり、図７Ａはレーザー光照射前のＳＥＭ画像の説明図であり、図７Ｂはレーザー光照射後のＳＥＭ画像の説明図である。
図７に示す実験は、真空室１２ａにシリコン基板１７を配置して、水溶液中のスズナノ粒子の濃度が６％、ターゲット径が５０〜８０μｍの液体ジェットを使用し、レーザー光としては第１レーザー光（Ｎｄ：ＹＡＧレーザー光の２倍高調波２ω）は照射せず、第２レーザー光（Ｎｄ：ＹＡＧレーザー光の基本波ω）を３×１０^１１Ｗ／ｃｍ^２で照射して実験を行った。この条件の下、レーザー光照射前と、１００００パルス分レーザー光を照射した状態でのシリコン基板１７表面をＳＥＭ（Scanning Electron Microscope、走査型電子顕微鏡）で撮像した結果を図７に示す。
図７に示すように、レーザー光照射の前後において、ほとんど画像に変化が無い。すなわち、シリコン基板１７にスズがほとんど付着しておらず、デブリがほとんど発生していないことが確認された。

図８はスズナノ粒子の濃度が６％の場合の図７のシリコン基板表面のスズの中性粒子の結合エネルギーをＸ線光電子分光法で観測した結果を示す図であり、図８Ａはレーザー光照射前の観測結果のグラフ、図８Ｂはレーザー光照射後の観測結果のグラフである。
図９はスズナノ粒子の濃度が６％の場合の図７のシリコン基板表面の酸素の結合エネルギーをＸ線光電子分光法で観測した結果を示す図であり、図９Ａはレーザー光照射前の観測結果のグラフ、図９Ｂはレーザー光照射後の観測結果のグラフである。
なお、図８、図９は、横軸に結合エネルギーをとり、縦軸にスペクトル強度をとっている。
図８には、前記図７の実験と同様の条件で実験が行われたシリコン基板１７において、極端紫外光発生の前後におけるスズ（原子軌道３ｄ）の観測結果を示し、図９には、前記図７の実験と同様の条件で実験が行われたシリコン基板１７における酸素（原子軌道１ｓ）の観測結果を示す。
図８において、極端紫外光発生の前後において、スペクトルに変化が少なく、スズがほとんど観測されなかったことがわかる。また、酸素のスペクトルにもほとんど変化が無く、酸素の付着等も観測されなかったことがわかる。したがって、図７に示すＳＥＭ画像でも、図８，図９に示すＸＰＳの結果からでも、濃度６％の場合にはデブリは検出されなかった。

図１０はスズナノ粒子の濃度が１７％の場合のシリコン基板表面のスズの中性粒子の結合エネルギーをＸ線光電子分光法で観測した結果を示す図であり、図１０Ａは図８Ａと同一のレーザー光照射前の観測結果のグラフ、図１０Ｂはレーザー光照射後の観測結果のグラフである。
図１１はスズナノ粒子の濃度が１７％の場合のシリコン基板表面の酸素の結合エネルギーをＸ線光電子分光法で観測した結果を示す図であり、図１１Ａはレーザー光照射前の観測結果のグラフ、図１１Ｂはレーザー光照射後の観測結果のグラフである。
図１０、図１１に示す実験は、スズナノ粒子の濃度が１７％であるだけで、その他の条件は前記図７の実験と同一の条件で行った。
図１０に示すように、スズナノ粒子の濃度が１７％の場合には、スペクトルに変化が現れており、スズが観測されている。また、図１１に示すように、酸素のピークが高くなっており、酸素も観測されている。したがって、濃度１７％の場合には、デブリが発生している。

（実施の形態１の作用）
したがって、前記構成を備えた実施の形態１の光源装置１では、平均粒子径が５ｎｍで６％の低濃度のスズナノ粒子分散溶液を液体ターゲットとして使用するので、図７〜図１１に示す実験結果からわかるように、デブリの発生を抑えることができる。また、図４〜図６の結果から、実施の形態１の光源装置１では、１００ｎｓずらした二重パルスのレーザー光を使用しているので、エネルギー変換効率を高めることができ、エネルギー変換効率１．１％〜１．２％、すなわち、１％以上を達成することができる。
この結果、実施の形態１の光源装置１は、デブリの発生を抑え且つ高いエネルギー変換効率を達成することができる。また、液体ターゲットＴを使用しているため、スズナノ粒子の濃度の調整が容易である。さらに、酸化スズを使用しているため、水素化スズのような反応性の高いガスを使用する場合に比べ、取り扱いが容易になり、容易に高効率の極端紫外光を得ることができる。また、実施の形態１の光源装置１（極端紫外光発生装置）では、予め溶媒を蒸発させたり、デブリを除去する装置が必要がないので、構成を簡素化できる。

(変更例)
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。
例えば、前記実施の形態において、スズナノ粒子の平均粒子径を５ｎｍとしたが、デブリの発生を抑えることが可能な範囲内で変更可能であるが、プラズマ発生時に蒸発するためには、１０ｎｍ以下であることが望ましいものと考えられる。
また、前記実施の形態において、液体ターゲットのスズナノ粒子の濃度は６％のものを例示したが、スズナノ粒子の平均粒子径やプラズマ励起用レーザー光の出力等に応じて、デブリの発生を抑えることが可能な範囲で濃度を調整することも可能であると考えられる。特に、本発明は、液体ターゲットを使用しているので、濃度の調整は容易である。

さらに、前記実施の形態では、第１レーザー光と第２レーザー光との遅れ時間は１００ｎｓが望ましいが、この値に限定されず、実験結果から１００〜２００ｎｓの範囲内で調整可能である。
また、前記実施の形態において、第１レーザー光や第２レーザー光の波長やエネルギー等は、適宜変更可能である。
さらに、前記実施の形態において、スズナノ粒子としては容易に入手可能で取り扱いが容易な酸化スズが好ましいが、これに限定されず、金属スズやその他のスズ化合物を使用することも不可能ではない。但し、溶媒中に分散可能なナノ粒子状に加工可能なものが望ましい。

図１は本発明の実施の形態１の極端紫外光発生装置の説明図である。 図２は本発明の実施の形態１の極端紫外光発生装置におけるデブリの発生やエネルギー変換効率の観測実験用の実験装置の説明図である。 図３は水溶液中のスズナノ粒子の濃度とスペクトル強度との関係の実験結果の説明図であり、図３Ａは濃度が６％の場合の説明図、図３Ｂは濃度が１７％の場合の説明図である。 図４はスズナノ粒子の濃度とエネルギー変換効率との関係の実験結果のグラフであり、横軸に酸化スズの濃度をとり、縦軸にエネルギー変換効率をとったグラフである。 図５はプラズマ励起用のレーザー光としての二重パルスレーザー光において、第１レーザー光と第２レーザー光とのズレ時間とエネルギー変換効率との関係を示すグラフであり、横軸にズレ時間、縦軸にエネルギー変換効率をとったグラフである。 図６はレーザー集光強度とエネルギー変換効率との関係を示すグラフであり、横軸にレーザー集光強度、縦軸にエネルギー変換効率をとったグラフである。 図７はデブリが発生したか否かの観測結果の説明図であり、図７Ａはレーザー光照射前のＳＥＭ画像の説明図であり、図７Ｂはレーザー光照射後のＳＥＭ画像の説明図である。 図８はスズナノ粒子の濃度が６％の場合の図７のシリコン基板表面のスズの中性粒子の結合エネルギーをＸ線光電子分光法で観測した結果を示す図であり、図８Ａはレーザー光照射前の観測結果のグラフ、図８Ｂはレーザー光照射後の観測結果のグラフである。 図９はスズナノ粒子の濃度が６％の場合の図７のシリコン基板表面の酸素の結合エネルギーをＸ線光電子分光法で観測した結果を示す図であり、図９Ａはレーザー光照射前の観測結果のグラフ、図９Ｂはレーザー光照射後の観測結果のグラフである。 図１０はスズナノ粒子の濃度が１７％の場合のシリコン基板表面のスズの中性粒子の結合エネルギーをＸ線光電子分光法で観測した結果を示す図であり、図１０Ａは図８Ａと同一のレーザー光照射前の観測結果のグラフ、図１０Ｂはレーザー光照射後の観測結果のグラフである。 図１１はスズナノ粒子の濃度が１７％の場合のシリコン基板表面の酸素の結合エネルギーをＸ線光電子分光法で観測した結果を示す図であり、図１１Ａはレーザー光照射前の観測結果のグラフ、図１１Ｂはレーザー光照射後の観測結果のグラフである。

符号の説明

１…極端紫外光発生装置
２…液体ターゲット吐出装置
３…ターゲット回収器
３ａ…回収口
３ｂ…外部タンク
４…多層膜反射鏡
４ａ…励起レーザー光通過孔
６…集光レンズ
７…二重レーザー光照射装置
１１…実験装置
１２…真空容器
１２ａ…真空室
１３…液体ターゲット吐出装置
１６…集光レンズ
１７…シリコン基板
Ａ１…レーザー照射位置
Ａ２…焦点
Ｌ…レーザー光
Ｔ…液体ターゲット

Claims (10)

1. 錫ナノ粒子が混入された低濃度錫ナノ粒子溶液により構成された液体ターゲットに、
   予備的なプラズマを発生させる第１レーザー光と、前記第１レーザー光から所定時間遅れて照射されて極端紫外光を発生させる第２レーザー光とからなる二重レーザー光を照射することにより、極端紫外光を発生させることを特徴とする極端紫外光発生方法。
2. 平均粒子径５ｎｍの酸化錫により構成された前記錫ナノ粒子を使用することを特徴とする請求項１に記載の極端紫外光発生方法。
3. ６％の錫ナノ粒子水溶液により構成された前記低濃度錫ナノ粒子溶液を使用することを特徴とする請求項１または２に記載の極端紫外光発生方法。
4. 前記第２レーザー光を、前記第１レーザー光から１００ナノ秒遅れて前記液体ターゲットに照射することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の極端紫外光発生方法。
5. Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの２倍高調波により構成された前記第１レーザー光と、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの基本波により構成された前記第２レーザー光とを使用することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の極端紫外光発生方法。
6. 錫ナノ粒子が混入された低濃度錫ナノ粒子溶液により構成された液体ターゲットをレーザー照射位置に向かって吐出する液体ターゲット吐出装置と、
   予備的なプラズマを発生させる第１レーザー光と、前記第１レーザー光から所定時間遅れて照射されて極端紫外光を発生させる第２レーザー光とからなる二重レーザー光を前記レーザー照射位置に照射する二重レーザー光照射装置と、
   を備えたことを特徴とする極端紫外光発生装置。
7. 平均粒子径５ｎｍの酸化錫により構成された前記錫ナノ粒子を使用することを特徴とする請求項６に記載の極端紫外光発生装置。
8. ６％の錫ナノ粒子水溶液により構成された前記低濃度錫ナノ粒子溶液を使用することを特徴とする請求項６または７に記載の極端紫外光発生装置。
9. 前記第２レーザー光を、前記第１レーザー光から１００ナノ秒遅れて前記液体ターゲットに照射することを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載の極端紫外光発生装置。
10. Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの２倍高調波により構成された前記第１レーザー光と、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの基本波により構成された前記第２レーザー光とを使用することを特徴とする請求項６ないし９のいずれかに記載の極端紫外光発生装置。

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