JP2008532293A - プレパルスによるレーザ生成プラズマｅｕｖ光源 - Google Patents

Abstract

第１の態様において、ＥＵＶ光を発生させる方法は、原材料を供給する行為／段階と、複数の原材料液滴を発生させる行為／段階と、複数の原材料液滴に第１の光パルスを同時に照射して照射原材料を生成する行為／段階と、その後で、照射原材料を第２の光パルスに露出して、例えば原材料のプラズマを発生させることによってＥＵＶ光を発生させる行為／段階とを含むことができる。別の態様においては、ＥＵＶ光源は、複数の原材料液滴をターゲットボリュームに供給する液滴発生器と、ターゲットボリューム内の複数の原材料液滴に第１のパルスを同時に照射して原材料を生成する第１の光パルス源と、原材料を第２の光パルスに露出してＥＵＶ光を発生させる第２の光パルス源とを含むことができる。
【選択図】図１

Description

［関連出願］
本出願は、代理人整理番号第２００４−０００８−０１号である「ＥＵＶプラズマ源ターゲット供給の方法及び装置」という名称の２００５年２月２５日出願の同時係属の米国特許出願第１１／０６７，１２４号の一部継続出願である代理人整理番号第２００５−００８５−０１号である「プレパルスによるレーザ生成プラズマＥＵＶ光源」という名称の２００６年２月２１日出願の米国特許出願第１１／＿＿＿＿号に対する優先権を主張し、これらの特許の内容全体は、引用により本明細書に組み込まれる。

２００６年２月２１日出願の米国特許出願はまた、代理人整理番号第２００５−０００３−０１号である「ＬＰＰ ＥＵＶプラズマ原材料ターゲット供給システム」という名称の２００５年６月２９日出願の同時係属である米国特許出願第１１／１７４，４４３号の一部継続出願であり、該特許の内容全体は引用により本明細書に組み込まれる。

また本出願は、代理人整理番号第２００５−０１０２−０１号である本出願と同時出願の「ＥＵＶ光源用原材料分配装置」という名称の同時係属米国特許非仮出願に関連し、該特許の内容全体は引用により本明細書に組み込まれる。

また本出願は、代理人整理番号第２００５−００８１−０１号である本出願と同時出願の「レーザ生成プラズマＥＵＶ光源」という名称の同時係属米国特許非仮出願に関連し、該特許の内容全体は、引用により本明細書に組み込まれる。

また本発明は、代理人整理番号第２００６−００１０−０１号である本出願と同時出願の「極端紫外線光源」という名称の同時係属米国特許仮出願に関連し、該特許の内容全体は、引用により本明細書に組み込まれる。

本発明は、例えば約５０ｎｍ以下の波長で例えば半導体集積回路製造用フォトリソグラフィにおいて、原材料から生成され、収集されて焦点に配向されるプラズマからのＥＵＶ光を極端紫外線（「ＥＵＶ」）光源チャンバの外側で利用するために供給するＥＵＶ光源に関する。

例えば約５０ｎｍ以下の波長を有する電磁放射線（また軟Ｘ線という）、及び約１３．５ｎｍの波長の光を含む極端紫外線（「ＥＵＶ」）光は、フォトリソグラフィ法において使用され、基板内の極めて小さな特徴部（例えばシリコンウェーハ）を生成することができる。

ＥＵＶ光を生成する方法は、必ずしもこれらに限定されるものではないが、ＥＵＶレンジの輝線を伴う元素（例えば、キセノン、リチウム又は錫）を有する物質をプラズマ状態に変換することを含む。レーザ生成プラズマ（「ＬＰＰ」）と呼ばれることの多いこうした１つの方法においては、所要の線放出元素を有する物質の液滴、ストリーム、又はクラスターといったターゲット材料にレーザビームを照射することによって所要のプラズマを生成することができる。現在のところ、各液滴に個別のレーザパルスを順次照射し、各液滴からプラズマを形成するシステムが開示されている。また、個別のプレパルス（例えば光パルス（液滴当たりに１プレパルス））を各液滴に順次照らした後、プレパルスを受けた原材料からＥＵＶを発生させるのに十分なプラズマ生成パルス（例えば、主レーザパルス）を照射するシステムが開示されている。

一例として、Ｓｎ及びＬｉ原材料では、原材料をそれぞれの融点を超えて加熱してオリフィスを介して強制的に送り、液滴を生成することができる。しかしながら、この形式の非変調噴射は通常、その後でかなり無秩序な液滴に分離されるストリームを発生する。その結果、一般に、液滴サイズのばらつきが大きく、液滴経路に沿っても液滴経路に垂直な平面においても液滴の位置安定性の制御が不十分となる。

従って、上述の液滴当たり単一光パルス（プレパルスは含まない）の方法では、相対的に小さなレーザ−液滴相互作用領域に液滴を正確に供給することが必要となる可能性がある。更に、この形式のレーザ−液滴相互作用では、１００％結合に近づけるためには、ビームスポットは、相互作用区域が液滴直径よりも小さいことが通常必要とされる。この方法では、小さな位置ずれでも液滴とレーザパルスとの間の結合が無効になる可能性があり、その結果、ＥＵＶ出力が低下し、入力パワーと出力ＥＵＶパワーとの間の変換効率が相対的に低くなる。液滴とレーザとの間の結合を高めるため、原材料を毛細管に通過させて、例えば圧電（ＰＺＴ）材料などの電気作動素子を用いて毛細管を圧搾し、毛細管からの原材料の放出を相対的に均一な液滴ストリームに変調することができる変調液滴ストリームを確立するように、幾つかの実施が開発されてきた。

本明細書で使用される用語「電気作動素子」及びその派生語は、電圧、電界、磁界、又はその組み合わせを受けたときに寸法変化を生じる材料又は構造体を意味し、限定ではないが、圧電材料、電歪材料、磁歪材料を含む。通常、電気作動素子は、幾分狭い温度範囲内で信頼性があり且つ効率的に動作し、一部のＰＺＴ材料は、約２５０℃の最大動作温度を有する。一部のターゲット材料では、この温度は、ターゲット材料の融点に近い温度である。例えば、Ｓｎの融点は２３１℃であり、これはＰＺＴの動作範囲のマージンを極めて狭めることになる。更に、ターゲット材料の融点とＰＺＴの最大動作温度との間の差が極めて小さいことで、毛細管表面上で原材料が凝固することに起因してノズルの閉塞又は部分的な閉塞を生じる可能性がある。

非変調液滴ノズルでは、原材料（例えば、Ｓｎ、Ｌｉ、その他）は、融点をかなり上回って加熱することができる。ＰＺＴがないので、この追加加熱によってノズルの閉塞が最小限に抑えられる傾向がある。他方、ＰＺＴを使用すると、ＰＺＴの動作時に生成される超音波に起因してノズル閉塞に寄与することができる。これらの超音波は、溶融ターゲット材料を介して効率的に伝達され、原材料リザーバの内表面の超音波クリーニングになることができる。その結果この洗浄は、小さなノズルオリフィスを閉塞する可能性がある残留塊を洗い出すことができる。従って、液滴形成の変調に電気作動素子を使用すると、システムの複雑性が増す傾向があり、ノズル閉塞を引き起こし、及び／又は電気作動素子を利用することによって特定の原材料に限定される可能性がある。

液滴が発生すると、例えば、その運動量及び／又は重力或いは他の何らかの影響によって、真空チャンバ内で照射部位まで進むことができ、ここで、液滴は、例えばレーザビームが照射されてプラズマを発生させる。このプロセスでは、プラズマは通常、密封容器（例えば、真空チャンバ）内で生成され、様々な形式の測定機器を使用してモニターされる。ＥＵＶ放射線の発生に加えて、これらのプラズマ法では通常、潜在的に様々なプラズマチャンバ光学素子の動作効率を損い、又は低下させる可能性のある望ましくない副生成物（例えば、デブリ）もプラズマチャンバ内で発生する。このデブリは、熱、高エネルギーイオン、及びプラズマ形成からの散乱デブリ、例えば原材料の原子及び／又はクランプ／マイクロ液滴を含むことができる。このような理由から、所与のＥＵＶ出力パワーで形成されるデブリのタイプ、相対量及び総量を最小にする１つ又はそれ以上の技法を利用することが望ましい場合が多い。デブリを最小にするようにターゲットサイズ（例えば、液滴直径）及び／又はターゲット構成（例えば、化学的性質）が選ばれると、このターゲットは、いわゆる「質量制限」ターゲットと呼ばれることがある。

ＣＯ₂レーザは、特に特定のターゲットについてはＬＰＰプロセスで幾つかの利点を提示し、これらの利点は、入力パワーと出力ＥＵＶパワーの相対的に高い変換効率をもたらす能力を含むことができる。しかしながら、特定の用途においてＣＯ₂レーザを使用する１つの欠点は、１０．６μｍ放射線を緊密に集束できない点である。例えば、１００ミクロン未満の直径を有する代表的な「質量制限」Ｓｎ液滴と、約５０ｃｍの焦点距離を有するレンズを利用してレーザ放射線を１００ミクロン液滴上に集束するＣＯ₂レーザ集束法を考える。ビーム、例えば、ＣＯ₂レーザビームを集束するために、このような方法においては、ビームの発散は通常、約０．０１／５０＝０．２ｍｒａｄ未満である必要がある。しかしながら、この値は、レンズ位置においての５０ｍｍアパーチャでの１０．６μｍ放射線の回折限界値を下回り、すなわち、
Ｄｄｉｆｒ＝１．２２＊１０．６＊１０＾（−６）／５０＊１０＾（−３）＝２．６ｍｒａｄ
であり、従って到達することができない。この制限を克服するためには、焦点距離を短くするか、又はレンズ（レーザビーム）直径を大きくしなければならない。残念ながら、これらの改良点のいずれにも欠点がある。例えば、ＬＰＰプラズマは、楕円コレクタの内側で形成することができ、レーザはコレクタの開口部を通って照射部位に到達する。この設定では、焦点距離を短くするか、又はレンズ（レーザビーム）直径を大きくするには、一般に、コレクタ開口部のサイズを大きくする必要がある。これによって、ＥＵＶ集束角度が小さくなり、レーザ入力ウィンドウをデブリから保護するための複雑な方策が必要になる可能性がある。

ＬＰＰ ＥＵＶ光源は通常、リソグラフィスキャナなどの光学装置が使用するために光を発生するように設計されている。場合によっては、これらの光学装置では、その構造に起因して、ＥＵＶ光源の発生した光を装置が使用できる容量に制限を設けることがある。更に、一部の光を使用する光学装置、例えばスキャナは、光源容量が小さいほどより効率的に動作するように設計される（即ち、スキャナ設計者にとっては、光源容量は小さいほどよい）。光源のこの光学的特性は、Ｅｔｅｎｄｕｅ数として一般的に知られている。要約すると、プラズマ開始レーザを集束する能力は、照射容量を最小サイズにすることができ、Ｅｔｅｎｄｕｅ数によって、最大容量を制限することができる。

以上を念頭に置いて、出願人らは、プレパルスによるレーザ生成プラズマＥＵＶ光源及び対応する使用法を開示する。

米国特許出願第１１／０６７，１２４号公報 米国特許出願第１１／１７４，４４３号公報 米国特許第６，６２５，１９１号公報 米国特許第６，５４９，５５１号公報 米国特許第６，５６７，４５０号公報

第１の態様において、ＥＵＶ光を発生させる方法は、原材料を供給する行為／段階と、複数の原材料液滴を発生させる行為／段階と、複数の原材料液滴に第１の光パルスを同時に照射して照射原材料を生成する行為／段階と、その後で、照射原材料を第２の光パルスに露出して、例えば原材料のプラズマを発生させることによってＥＵＶ光を発生させる行為／段階とを含むことができる。特定の実施においては、照射原材料は蒸発原材料を含むことができる。１つの実施においては、照射原材料は弱いプラズマを含むことができる。用途によっては、レーザパルスの一方又は両方は、ＣＯ₂レーザによって発生させることができ、原材料はＳｎを含むことができ、原材料液滴は、５μｍから１００μｍの範囲の直径、場合によっては、５μｍから１５μｍの範囲の直径を有することができる。

別の実施においては、ＥＵＶ光を発生させる方法は、原材料を供給する行為／段階と、少なくとも１つの原材料液滴を発生させる行為／段階と、少なくとも１つの原材料液滴に第１の光パルスを照射して照射原材料を生成する行為／段階と、焦点サイズを有する焦点に照射原材料を露出して第２の光パルスに露出してＥＵＶ光を発生させる行為／段階を含むことができる。この実施では、第２の光パルスをある焦点サイズを有する焦点に集束させることができ、照射行為／段階と露出行為／段階との間で特定の時間期間を経過させて、露出行為／段階前に、照射原材料が少なくとも焦点サイズにまで膨張することができるようにすることができる。例えば、予め設定された時間は数マイクロ秒とすることができる。

別の態様においては、ＥＵＶ光源は、複数の原材料液滴をターゲットボリュームに供給する液滴発生器と、ターゲットボリューム内の複数の原材料液滴に第１のパルスを同時に照射して原材料を生成する第１の光パルス源と、原材料を第２の光パルスに露出してＥＵＶ光を発生させる第２の光パルス源とを含むことができる。第１の実施形態において、液滴発生器は、非変調液滴発生器を含むことができる。特定の実施形態において、液滴発生器は、多重オリフィスノズルを含むことができる。１つの特定の実施形態において、液滴発生器は、壁部を有し、オリフィスが形成された原材料リザーバと、壁部から離間して配置され、壁部を変形させて液滴発生器からの原材料の放出を変調するように動作可能な電気作動素子とを含むことができる。

最初に図１を参照すると、本発明の実施形態の態様による例示的なＥＵＶ光源、例えばレーザ生成プラズマＥＵＶ光源２０の概略図が示されている。図１に示し、以下で更に詳細に説明するように、ＬＰＰ光源２０は、光パルスを発生させてチャンバ２６に供給する供給源２２を含むことができる。以下で詳細に説明するように、光パルスは、供給源２２から１つ又はそれ以上のビーム経路に沿ってチャンバ２６に進み、１つ又はそれ以上のターゲットボリュームを照らすことができる。

図１に更に示すように、光源２０はまた、例えば、原材料の液滴をチャンバ２６の内部に入ってターゲットボリューム２８に供給する原材料供給システム２４を含むことができ、ここで原材料ターゲットは、１つ又はそれ以上の光パルス、例えば、プレパルスとその後の主パルスによって照射されて、プラズマを生成し、ＥＵＶ発光を生じることになる。原材料は、限定ではないが、錫、リチウム、キセノン、又はその組み合わせを含む材料を含むことができる。ＥＵＶ発光元素、例えば錫、リチウム、キセノンなどは、離散的量でＥＵＶ発光元素をターゲットボリュームに供給する液体液滴及び／又は液体液滴内に含まれる固体粒子の形態、又は他のあらゆる形態とすることができる。場合によっては、液滴は、該液滴をターゲットボリューム２８に向けて又はターゲットボリューム２８から離れるように選択的に操向することを可能にする電荷を含むことができる。

引き続き図１に関して、光源２０は、例えば切頭楕円の形態の例えばリフレクタであって、モリブデン又はシリコンの交互の層を有し、供給源２２によって発生した光パルスが通過してターゲットボリューム２８に到達することを可能にするアパーチャを備えた、多層ミラーであるコレクタ３０を含むことができる。コレクタ３０は、例えば、ターゲットボリューム２８内又はその近傍に第１の焦点を有し、ＥＵＶ光を光源２０から出力し、例えば集積回路リソグラフィツール（図示せず）に入力することができるいわゆる中間点４０（中間焦点４０ともいう）に第２の焦点を有する楕円ミラーとすることができる。

光源２０はまた、ＥＵＶ光源制御システム６０を含むことができ、該ＥＵＶ光源制御システム６０はまた、供給源２２内の１つ又はそれ以上のランプ及び／又はレーザ源をトリガすることによって、チャンバ２６内への供給用の光パルスを発生させる発射制御システム６５を含むことができる。光源２０はまた、１つ又はそれ以上の液滴撮像器７０を含むことができる液滴位置検出システムを含むことができ、液滴撮像器７０は、例えば、ターゲットボリューム２８に対する１つ又はそれ以上の液滴の位置を示す出力を提供し、この出力を液滴位置検出フィードバックシステム６２に供給して、例えば液滴位置及び軌道を計算することができ、これから例えば液滴単位で又は平均して液滴誤差を計算することができる。次いで、液滴誤差を入力として光源コントローラ６０に提供することができ、該光源コントローラ６０は、例えば、位置、方向、タイミング補正信号を供給源２２に供給して、供給源タイミング回路の制御及び／又はビーム位置及び成形システムの制御を行い、例えば、チャンバ２６に供給されている光パルスの場所及び／又は焦能力を変えることができる。

図１に示すように、光源２０は、例えば、液滴供給機構９２からの原材料の放出点を修正して、望ましいターゲットボリューム２８に到達する液滴の誤差を補正するシステムコントローラ６０からの信号（一部の実施においては、上述の液滴誤差、又は、これから導出された何らかの量を含むことができる）に応答して動作可能な液滴供給制御システム９０を含むことができる。

図２は、液滴供給機構９２の実施例をより詳細に示している。この図でわかるように、液滴供給機構９２は、例えばアルゴンガスを使用して圧力下で溶融原材料（例えば、錫、リチウムなど）を保持する加圧カートリッジ１４３を含むことができ、更に、溶融原材料をフィルタ１４４、１４５のセットを通すように構成することができ、該フィルタ１４４、１４５は、例えば、それぞれ１５ミクロンと７ミクロンとして、７ミクロン以上の固体介在物（例えば、酸化物、窒化物のような錫化合物、金属不純物、など）を捕捉することができる。原材料は、フィルタ１４４、１４５からディスペンサ１４８まで通ることができる。

図３及び図４は、２つ又はそれ以上の液滴（例えば、図３においては液滴２００ａ’、２００ｂ’、例えば、図４においては、液滴２００ａ’’、２００ｂ’’、２００ｃ’’、２００ｄ’’）が、図示のようにターゲットボリューム２８’、２８’’内に同時に存在することができるように、複数の液滴を生成してターゲットボリューム２８’、２８’’に供給する液滴ディスペンサ１４８’、１４８’’の２つの異なる実施形態を示す。更に詳細には、図３は、原材料２０４’を通過させて、（１）ディスペンサを出る液滴の流れか、又は（２）ディスペンサ１４８’を出た後に表面張力によって液滴に分離する連続流のいずれかを生成する単一のオリフィス２０２’を有する液滴ディスペンサ１４８を示す。いずれの場合においても、複数の液滴が生成されて、ターゲットボリューム２８’に供給され、２つ又はそれ以上の液滴が同時にターゲットボリューム２８’内に存在することができるようになる。以下で更に詳細に説明するように、ターゲットゾーンのサイズ（少なくとも部分的には、ターゲットゾーン内の液滴を照射するのに使用されるレーザビームによって定められる）は、場合によっては、単一の液滴のサイズより大きいとすることができ、これによって、ＥＵＶ光源は、サイズ又は位置（例えば、オリフィスからターゲットボリュームの中心に延びる線に対する位置及び／又は同じオリフィスから放出された他の液滴に対する位置）が必ずしも均一ではない液滴の流れに対応することができる。従って、一部の実施形態については、非変調ディスペンサを使用することができる。本明細書で使用される用語「非変調ディスペンサ」及びその派生語は、１つのディスペンサオリフィスを介して形成される液滴の液滴形成周波数又はその近傍の周波数を有する入力信号を利用しないディスペンサを意味する。非変調ディスペンサの上述の利点にも拘わらず、特定の用途においては、本明細書で説明する光源は、２００５年２月２５日出願の「ＥＵＶプラズマ源ターゲット供給システム」という名称の米国特許出願第１１／０６７，１２４号、及び２００５年６月２９日出願の「ＬＰＰ ＥＵＶプラズマ原材料ターゲット供給システム」という名称の米国特許出願第１１／１７４，４４３号で記載され且つ特許請求されているディスペンサの１つのような変調ディスペンサを利用し、その恩恵を受けることができ、これら両特許の内容は、引用により既に本明細書に組み込まれている。

図４及び図５は、非変調多重オリフィス原材料ディスペンサ１４４’’を示しており、これは、光パルス（例えば、プレパルス）によってターゲットボリューム２８’’で同時照射するために複数の液滴を発生させて、原材料を蒸発及び膨張させた後レーザパルス（例えば、主パルス）に露出して、ＥＵＶ発光を発生させる。更に詳細には、図４及び図５は、原材料２０４’’を通過させ、各オリフィスについて、（１）ディスペンサを出る液滴の流れ、又は（２）ディスペンサ１４８’を出た後に表面張力により液滴に分離する連続流のいずれかを生成する９個のオリフィスを有する原材料ディスペンサ１４８’’（そのうち、代表的なオリフィス２０２’’が表記されている）を示す。９個のオリフィスが示されているが、１０個以上及び２個だけのオリフィスを採用して適切な多重オリフィスディスペンサを生成してもよいことは理解されたい。図示するように、ディスペンサ１４８’’については、２つ又はそれ以上の液滴が発生してターゲットボリューム２８’’に供給され、２つ又はそれ以上の液滴が同時にターゲットボリューム２８’’内に存在することができるようになる。この配置では、場合によっては、上述した以下の構成要素、即ち、発射制御システム６５、液滴位置検出システム、液滴撮像器７０、液滴位置検出フィードバックシステム６２、及び／又は液滴供給制御システム９０の１つ又はそれ以上を使用せずに、効果的なレーザ−液滴結合を得ることもできる。

以下に更に詳細に説明するように、ターゲットゾーンのサイズ（少なくとも部分的には、ターゲットゾーン内の液滴を照射するのに使用されるレーザビームによって定められる）は、場合によっては、単一の液滴のサイズより大きいとすることができ、これによって、ＥＵＶ光源は、サイズ又は位置が必ずしも均一ではない液滴の流れに対応することができる。従って、一部の実施形態については、非変調ディスペンサを使用することができる。非変調ディスペンサの上述の利点にも拘わらず、特定の用途においては、本明細書で説明する光源は、上述のような変調ディスペンサを利用してその恩恵を受けることができる。例えば、複数の変調ディスペンサを使用して、図示の多重オリフィスディスペンサ１４８と類似した「シャワーヘッド形の」効果をもたらすことができる。

図３及び図４はまた、供給源２２からの光パルスがこれに沿って移動してターゲットボリュームに到達することができるそれぞれのレーザビーム経路２０６’、２０６’’を示している。図３及び図４に示すように、レーザビーム経路を焦点に集束させることができるが、焦点は、必ずしもターゲットボリューム内にある必要はない点を理解されたい。別の言い方をすれば、ビーム経路２０６’、２０６’’に沿って進むパルスは、集束することはできないか、ターゲットボリューム内の焦点に集束することができるか、供給源２２とターゲットボリューム２８’、２８’’との間の光路に沿った場所にある焦点に集束することができるか、又は、ターゲットボリューム２８’、２８’’が供給源２２と焦点との間の光路に沿って位置付けられる場所にある焦点に集束することができる。

言い換えると、図３及び図４は、例えば、原材料を蒸発及び膨張させるためのプレパルスと、膨張した原材料からＥＵＶ発光を発生させるための後続の主パルスといった、光パルスによる同時照射のためにターゲットボリューム２８’、２８’’内に複数の液滴を配置することができることを示している。図６は、単一の光パルスによる照射後のターゲットボリューム内での複数の液滴２００ａ〜２００ｃの蒸発及び膨張を示す。図示のように、ｔ＝ｔ₁にて、液滴がターゲットボリューム内に配置されて照射される。その直後、ｔ＝ｔ₂にて、各液滴は、図示のように部分的に蒸発状態になり膨張する。時間ｔ＝ｔ₃にて、個々の液滴からの蒸気が合一して多少連続的な蒸気雲を形成する。プレパルスのエネルギーによっては、原材料は、一部の実施においては弱いプラズマを形成する可能性がある。本明細書で使用される用語「弱いプラズマ」及びその派生語は、イオンを含むが、イオン化されるのが約１％未満の材料を意味する。プレパルスによる照射後に予め選択された時間が経過した後、照射材料を主パルスに露出させ、プラズマを生成してＥＵＶ発光を発生させることができる。原材料を２つ以上の「プレパルス」に露出して原材料（場合によっては、弱いプラズマを形成する）を蒸発させた後に主パルスに露出させてもよい点を理解されたい。

図７Ａから図７Ｃは、光パルス（例えばプレパルス及び主パルス）を発生させてターゲットボリューム２８ａ、２８ｂ、２８ｃに供給する供給源２２’、２２’’、２２’’’の幾つかの適切な実施形態を示す。更に、プレパルスは、第１のターゲットボリュームに供給し、主パルスは、第２のターゲットボリュームに供給することができ、第１及び第２のターゲットボリュームは、場所及び／又は容積が異なる点を理解されたい。より詳細には、図７Ａは、２つの別個の光源３００、３０２を用いてプレパルスと主パルスをそれぞれ発生させる供給源２２’の実施形態を示す。図７Ａはまた、ビーム分割器３０６を利用して、共通のビーム経路３０８に沿った光源３００、３０２からのパルスを組み合わせることができることを示す。光源３００は、例えば、非コヒーレント光又はレーザを生成するランプとすることができる。光源３０２は、典型的にはレーザとすることができるが、光源３００に使用されるのと異なる形式のレーザであってもよい。適切なレーザ光には、限定ではないが、例えば、ＤＣ又はＲＦ励起により１０．６μｍで動作するパルスＣＯ₂レーザ光、或いは高パワー及び高繰返し率で動作するエキシマ又は分子フッ素レーザが含まれる。用途によっては、他の形式のレーザも適切とすることができる。例えば、固体レーザ、例えば米国特許第６，６２５，１９１号、米国特許第６，５４９，５５１号、及び米国特許第６，５６７，４５０号で示されているようなＭＯＰＡ構成エキシマレーザシステム、単一のチャンバを有するエキシマレーザ、３つ以上のチャンバ（例えば、１つの発振チャンバと２つの増幅チャンバ（増幅チャンバは並列又は直列））を有するエキシマレーザ、主発振器電力発振器（ＭＯＰＯ）構成、電力発振電力増幅器（ＰＯＰＡ）構成、或いは１つ又はそれ以上のＣＯ₂エキシマ又は分子フッ素増幅器又は発振チャンバにシードを供給する固体レーザは適切とすることができる。他の設計も可能である。

図７Ｂは、単一のレーザを用いてプレパルス及び主パルスを生成する供給源２２’の実施形態を示す。図７Ｃは、２つの別個の光源３１０、３１２を用いて、プレパルスと主パルスをそれぞれ発生させる供給源２２’の実施形態を示す。図７はまた、光源３１０、３１２からのパルスが異なるビーム経路３１４に沿って進み、ターゲットボリューム２８ｃに到達できることを示している。光源３１０は、例えば非コヒーレント光又はレーザを生成するランプとすることができる。

１つの実施において、約２０ミクロン以下の直径を有する液滴を生成するために１０ミクロン以下のオリフィス直径を有する単一のオリフィスノズル（図３を参照）を使用することができる。ノズル及び原材料（例えばＳｎ又はＬｉ）は、ノズル閉塞を防止するために融点よりもかなり上回って加熱することができる。多重Ｓｎ液滴では、適切なプレパルスは、例えば、パルス幅＞１０ｎ秒を有するＮｄ−ＹＡＧレーザからの１〜１０ｍＪのパルスであって、液滴を蒸発させ膨張させるためにターゲットボリュームにおいて１００〜２００ミクロンスポットに集束させることができる。プレパルスレーザは、固定繰返し率で発射することができ、場合によっては、例えば１０．６μｍで動作するＣＯ₂レーザとすることができる主パルスレーザと同期させることができる。ＣＯ₂レーザは、プレパルス後、約１μｓから１００μｓでトリガすることができ、これによって原材料蒸気が３００〜４００ミクロンのターゲットをＣＯ₂レーザに提供することが可能となる。しかしながら、上述のようにより大きな蒸気ターゲットを露出させてもよく、最大ターゲットサイズは、６００〜８００ミクロンほどの大きさとすることができるＥｔｅｎｄｕｅ数によって制限される可能性がある。

別の実施においては、１００〜２００ミクロンのノズル直径Ｄ（図５を参照）を有し、同心円状に、不規則に、又は線形に編成することができる約１０ミクロンの直径Ｄの幾つかのオリフィス（場合によっては、２０〜３０個のオリフィス、或いはそれ以上）が形成される多重オリフィスノズル（図４を参照されたい）を使用することができる。２個以上のオリフィスでは、１個又は数個のオリフィスが閉塞してもＥＵＶ生成にはあまり重要ではなく、従って、液滴発生器の寿命を大幅に延ばすことができる。この構成では、約２０ミクロン以下の直径を有する液滴を生成することができる。ノズル及び原材料（例えば、Ｓｎ又はＬｉ）は、ノズルの閉塞を防止するために融点よりもかなり上回って加熱することができる。多重Ｓｎ液滴では、適切なプレパルスは、例えば、パルス幅＞１０ｎ秒を有するＮｄ−ＹＡＧレーザからの１〜１０ｍＪのパルスであって、液滴を蒸発させ膨張させるためにターゲットボリュームにおいて１００〜２００ミクロンスポットに集束させることができる。プレパルスレーザは、固定繰返し率にて発射することができ、場合によっては、例えば、１０．６μｍで動作するＣＯ₂レーザとすることができる主パルスレーザと同期させることができる。ＣＯ₂レーザは、プレパルス後、約１〜１００μｓでトリガすることができ、これによって原材料蒸気が３００〜８００ミクロンのターゲットをＣＯ₂レーザに提示することが可能となる。１００μｍの単一の液滴と比較すると、この実施で材料消費率をかなり低減することができる。区域の比率は、

であり、材料消費率低減の推定値を得る。

上記で開示された本発明の実施形態の態様は、好ましい実施形態に過ぎず、本発明の開示内容をどのようにも限定せず、特に特定の好ましい実施形態だけに限定するものではない点は当業者には理解されるであろう。本発明の実施形態の開示した態様に対して、当業者には理解され認識されると考えられる多くの変更及び修正を行うことができる。添付の請求項は、本発明の実施形態の開示された態様だけでなく、当業者には明らかであろう当該均等物及び他の修正及び変更を保護する範囲及び意味が意図される。本特許出願においてアメリカ合衆国法典第３５巻第１１２条を満足するのに必要とされる詳細において説明され例示された実施形態の特定の態様は、上述の実施形態の態様の上述のあらゆる目的、該態様によって解決すべき問題、又は該態様の他のあらゆる理由、もしくは該態様の対象物を完全に達成することができるが、本発明の記載の実施形態の現在説明された態様は、本発明によって広義に企図されている主題の単なる例示、例証、及び典型に過ぎない点を当業者であれば理解すべきである。実施形態の本明細書で説明され特許請求された態様の範囲は、本明細書の教示内容に基づいて当業者にはここで明らかであり、又は明らかになるとすることができる他の実施形態を完全に包含する。本発明の範囲は、添付の請求項だけによって唯一且つ完全に限定され、添付の請求項の記載を超えるものは何も存在しない。単数形での当該請求項における要素の言及は、当該請求項の要素を解釈する際に「１つ及び１つのみ」を意味することが意図されるものではなく、明示的に記載されていない限り「１つ又はそれ以上」を意味するものとする。当業者には公知であるか又は後で公知となる実施形態の上述の態様の要素のいずれかに対する全ての構造的及び機能的均等物は、引用により本明細書に明示的に組み込まれ、本発明の請求項によって包含されるものとする。本明細書及び／又は請求項で使用され、本出願の明細書及び／又は請求項において明示的に意味が与えられた全ての用語は、このような用語についてあらゆる辞書又は他の一般的に使用される意味に関係なく、当該意味を有するものとする。実施形態の任意の態様として本明細書で検討した装置又は方法は、本出願において開示された実施形態の態様によって解決しようとされたあらゆる問題に対応するか、又は、本発明の請求項によって包含されることは意図されていないか又は必要ではない。本明細書の開示内容におけるいかなる要素、構成要素、又は方法段階も、その要素、構成要素、又は方法段階が明示的に請求項において記載されているか否かに関係なく、一般公衆に開放されることを意図したものではない。添付の請求項におけるいかなる請求項の要素も、その要素が語句「手段」を使用して明示的に記載されるか、又は方法の請求項においては、その要素が「行為」の代わりに「段階」として記載されない限り、アメリカ合衆国法典第３５巻第１１２条、第６項の規定事項に従って解釈すべきではない。

本発明の実施形態の態様によるレーザ生成プラズマＥＵＶ光源の全体的な広義の概念の概略図である。 原材料フィルタ／ディスペンサの概略図である。 複数の液滴を発生させて光パルスによってターゲットボリュームで同時照射し、原材料を蒸発及び膨張させた後、レーザパルスに露出してＥＵＶ発光を発生させる、非変調単一オリフィス原材料ディスペンサの概略図である。 複数の液滴を発生させて光パルスによってターゲットボリュームで同時照射し、原材料を蒸発及び膨張させた後、レーザパルスに露出してＥＵＶ発光を発生させる、非変調多重オリフィス原材料ディスペンサの概略図である。 多重オリフィスディスペンサを示す図４の線５−５に沿った断面図である。 ３つの液滴が光パルスによって同時に照射された後の原材料の膨張を示す図である。 ３つの液滴が光パルスによって同時に照射された後の原材料の膨張を示す図である。 ３つの液滴が光パルスによって同時に照射された後の原材料の膨張を示す図である。 プレパルス及び主パルスを発生させて該パルスをターゲット場所に供給する光パルス源の実施形態を示す図である。 プレパルス及び主パルスを発生させて該パルスをターゲット場所に供給する光パルス源の別の実施形態を示す図である。 プレパルス及び主パルスを発生させて該パルスをターゲット場所に供給する光パルス源の別の実施形態を示す図である。

符号の説明

２０ レーザ生成プラズマＥＵＶ光源
２２ 供給源
２４ 原材料供給システム
２６ チャンバ
２８ ターゲットボリューム
３０ コレクタ
６０ ＥＵＶ光源制御システム
６５ 発射制御システム
６２ 液滴位置検出フィードバックシステム
７０ 液滴撮像器
９０ 液滴供給制御システム
９２ 液滴供給機構

Claims (20)

1. ＥＵＶ光を発生させる方法において、
   原材料を供給する段階と、
   複数の原材料液滴を発生させる段階と、
   複数の原材料液滴に第１の光パルスを同時に照射して照射原材料を生成する段階と、
   その後で、前記照射原材料を第２の光パルスに露出してＥＵＶ光を発生させる段階と、
   を含む方法。
2. 前記照射原材料が蒸発原材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記照射原材料が弱いプラズマを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記露出段階がプラズマを発生させることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記第２の光パルスがＣＯ₂レーザビームによって発生することを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記第１の光パルスがＣＯ₂レーザビームによって発生することを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記原材料がＳｎを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 前記複数の原材料液滴内の各液滴が、５μｍから１００μｍの範囲の直径を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 前記複数の原材料液滴の各液滴が、５μｍから１５μｍの範囲の直径を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. ＣＯ₂レーザを用いて前記第２の光パルスを発生させ、前記第２の光パルスがある焦点サイズを有する焦点に集束され、前記方法が更に、
    前記露出段階の後に予め設定された時間を待機して、前記露出段階の開始前に前記照射原材料が少なくとも前記焦点サイズにまで膨張することができるようにする段階を含む、
    ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
11. 前記予め設定された時間が、１μｓから１００μｓの範囲であることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. ＥＵＶ光を発生させる方法において、
    原材料を供給する段階と、
    少なくとも１つの原材料液滴を発生させる段階と、
    前記少なくとも１つの原材料液滴に第１の光パルスを照射して照射原材料を生成する段階と、
    前記照射原材料をある焦点サイズを有する焦点に集束させた第２の光パルスに露出して、ＥＵＶ光を発生させる段階と
    を含み、
    前記照射段階と前記露出段階との間に予め設定された時間期間が経過するのを許容して、前記露出段階の開始前に前記照射原材料が少なくとも前記焦点サイズにまで膨張することができるようにする、
    ことを特徴とする方法。
13. 前記予め設定された時間期間が、１μｓから１００μｓの範囲であることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 前記照射原材料が蒸発原材料を含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
15. 複数の原材料液滴をターゲットボリュームに供給する液滴発生器と、
    前記ターゲットボリューム内の複数の原材料液滴に第１のパルスを同時に照射して照射原材料を生成するための第１の光パルス源と、
    前記照射原材料を第２の光パルスに露出してＥＵＶ光を発生させる第２の光パルス源と、
    を含むことを特徴とするＥＵＶ光源。
16. 前記液滴発生器が非変調液滴発生器を含むことを特徴とする請求項１５に記載のＥＵＶ光源。
17. 前記液滴発生器が多重オリフィスノズルを含むことを特徴とする請求項１５に記載のＥＵＶ光源。
18. 前記液滴発生器が、
    壁部を有し、オリフィスが形成された原材料リザーバと、
    前記壁部から離間して配置され、前記壁部を変形させて前記液滴発生器からの原材料の放出を変調するように動作可能な電気作動素子と、
    を含むことを特徴とする請求項１５に記載のＥＵＶ光源。
19. 前記複数の原材料液滴内の各液滴が、５μｍから１００μｍの範囲の直径を有することを特徴とする請求項１５に記載のＥＵＶ光源。
20. 前記複数の原材料液滴内の各々の液滴が、５μｍから１５μｍの範囲の直径を有することを特徴とする請求項１５に記載のＥＵＶ光源。

Images