JP2010103499A - 極端紫外光源装置および極端紫外光生成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】液体金属であるドロップレットDにプリパルスP1を照射した後にメインパルスP2を照射してEUV光を生成する極端紫外光源装置において、プリパルスP1をドロップレットD1に照射しドロップレットD1の一部を残してプリパルスレーザ光照射側の該ドロップレットD1空間外の異なる空間にプリプラズマ1の空間を生成するプリパルスレーザと、プリプラズマ1の空間にメインパルスP2を照射してEUV光を生成するメインパルスレーザと、を備える。
【選択図】 図1
Description
つぎに、図3を参照して、上述した概念を適用した極端紫外光源装置について説明する。図3において、この極端紫外光源装置は、SnのドロップレットDを図示しない真空チャンバ内に放出するノズル10と、この真空チャンバ内のドロップレットDに7kHz以上の繰り返し周波数で1.064μmのプリパルスP1を照射するYAGレーザであるプリパルスレーザ11と、この真空チャンバ内で発生したプリプラズマ1に7kHz以上でプリパルスP1と同じ繰り返し周波数で10.6μmのメインパルスP2をプリプラズマ1に照射するCO2レーザであるメインパルスレーザ21とを有する。プリパルスP1の強度は、1×107W/cm2以上、1×109W/cm2以下である。このプリパルスP1の強度は、ドロップレットDの一部から、13.5nmの所望かつ十分なEUV光2を発生させることができるプリプラズマ1とドロップレットが破壊されない残存ドロップレットD2を生成することができる程度のものである。
上述した実施の形態1では、プリパルスP1をドロップレット軸C1に略直交する方向から照射することを前提として説明したが、この実施の形態2では、図4に示すように、プリパルスP1をドロップレット軸C1に略沿った方向から照射するようにしている。
ここで、プリパルスレーザ11から出力されるプリパルスP1の位置制御について説明する。図5に示すように、CCDカメラ33が、プリプラズマ1の発光を撮像し、この発光位置をプリパルスP1の焦点位置として決定すればよい。すなわち、画像解析器34によってプリプラズマ1の発光位置を特定し、集光位置コントローラ32は、この特定した位置がプリパルスP1の所望の集光位置となるように、集光ミラー13の3軸ステージ14を制御することによって、プリパルスP1の位置制御がなされる。
つぎに、ドロップレットD、プリパルスP1、およびメインパルスP2のタイミング制御について説明する。図8は、タイミング制御系の構成を示すブロック図である。図8において、ノズル10には、液体金属を液滴として放出するためのピエゾ素子61が設けられ、このピエゾ素子61は、ピエゾコントローラ60を介してメインコントローラ30に接続され、ドロップレットDの放出タイミングが制御される。ピエゾ素子61は、ノズル10の先端をドロップレット進行方向DAに振動させることによってドロップレットDを所定の周期で放出する。その他の構成は、図3に示した構成と同じであり、同一部分には同一符号を付している。なお、CCDカメラ33および画像解析器34は、プリパルスP1の監視系を構成しているが、さらにCCDカメラ53および画像解析器54は、メインパルスP2の監視系を構成している。
上述した実施の形態1,2では、ターゲットとして液体ターゲットであるドロップレットを用いていたが、この実施の形態3では、ターゲットとして固体ターゲットを用いるようにしている。
この変形例1では、ワイヤ状ターゲット100に替えて、ディスク状ターゲット110をターゲットとして用いている。図10に示すように、ディスク状ターゲット110は、ディスク111の周縁にSnのターゲット材112がコートされている。ディスク状ターゲット110が軸C20を中心に回転する状態で、ターゲット部材112に対して外径方向から所定周波数でプリパルスP1が照射されると(図10(a))、プリプラズマ1が発生し、このプリプラズマ1に対して所定周波数でメインパルスP2を照射することによって強いプラズマを発生し、EUV光2を発生する(図10(b))。
この変形例2では、変形例1と同様なディスク状をなすディスク状ターゲット120が用いられるが、Snのターゲット材122が、ディスク121の周縁ではなく、ディスク121の一側面の最外周近傍にリング状にコートされている。ディスク状ターゲット120が軸C30を中心に回転する状態で、ターゲット材122に対して略軸C30方向から所定周波数でプリパルスP1が照射されると(図11(a))、プリプラズマ1が発生し、このプリプラズマ1に対して所定周波数でメインパルスP2を照射することによって強いプラズマを発生し、EUV光2を発生する(図11(b))。
この変形例3では、固体ターゲットしてテープターゲット130を用いている。このテープターゲット130は、図12に示すように、テープ状の芯材131の幅広の一側面にSnのターゲット材132がコートされている。テープターゲット130がターゲット軸C40の方向に移動する状態で、ターゲット材132の面に略垂直な方向から所定周波数でプリパルスP1が照射されると(図12(a))、プリプラズマ1が発生し、このプリプラズマ1に対して所定周波数でメインパルスP2を照射することによって強いプラズマを発生し、EUV光2を発生する(図12(b))。
この変形例4では、固体ターゲットして円筒状ターゲット140を用いている。この円筒状ターゲット140は、図13に示すように、円筒状の芯材141の周面にSnのターゲット材142がコートされている。円筒状ターゲット140がターゲット軸C50を中心に回転した状態で、ターゲット材142の面に略垂直な方向から所定周波数でプリパルスP1が照射されると(図13(a))、プリプラズマ1が発生し、このプリプラズマ1に対して所定周波数でメインパルスP2を照射することによって強いプラズマを発生し、EUV光2を発生する(図13(b))。
この変形例5では、固体ターゲットして、くぼみをもつくぼみターゲット150を用いている。このくぼみターゲット150は、図14に示すように、図12に示したテープターゲット130の表面側にくぼみ153を設けたものである。すなわち、くぼみターゲット150は、テープ状の芯材150の幅広の一側面に、表面側にくぼみ153が形成されたSnのターゲット材152がコートされている。このくぼみ153は、ターゲット軸C60方向に配列される。ターゲット材152上のくぼみ153は、テープ状のターゲット材152にくぼみ153が形成されているが、芯材151のターゲット材152が形成される面にくぼみを設け、このくぼみを含めてターゲット材152をコートすることによってくぼみ153を形成するようにしてもよい。
つぎに、この発明の実施の形態4について説明する。この実施の形態4では、図3に示したプリパルスレーザ11として、パルス時間幅がピコ秒以下となるパルスを出力するピコ秒パルスレーザを用いている。ここで、パルス時間幅Tがピコ秒以下のパルスを出力するピコ秒パルスレーザとは、パルス幅Tが1ns未満(T<1ns)のパルスレーザを示す。
なお、ファイバレーザを用いてもピコ秒以下の時間幅をもったプリパルスP1を生成することもできる。図16は、この発明の実施の形態4の変形例1であるプリパルスレーザの構成を示す模式図である。このプリパルスレーザ11Bは、増幅媒体であるYbドープトファイバ212の一端に光学系を介して設けられた半導体可飽和吸収ミラー215と、他端にグレーティング213を介して設けられた高反射ミラー214とを有し、半導体可飽和吸収ミラーと高反射ミラー214との間でレーザ共振器が形成される。Ybドープトファイバ212には、WDMカプラ211を介して、915nm励起光源210から出力された915nmの励起光が入力される。Ybドープトファイバ212は、入力された915nmの光に励起されて980nmの光を出力する。この980nmの光は、グレーティング213を介して波長選択が行われつつ、半導体可飽和吸収ミラー215によってレーザ共振器内の縦モードがモード同期し、このモード同期したピコ秒パルスがカプラ216およびアイソレータ217を介し、プリパルスP1として出力される。
2 EUV光
3 デブリ
10 ノズル
11,11A,11B プリパルスレーザ
12,22 ミラー
13,23 集光ミラー
21 メインパルスレーザ
24 EUV集光ミラー
24a 貫通孔
25 ダンパ
30 メインコントローラ
31 トリガ発生器
32 集光位置コントローラ
33 CCDカメラ
34 画像解析器
35 バックライト
40 デブリキャッチャー
100 ワイヤ状ターゲット
101,131,141,151 芯材
102,112,122,132,142,152 ターゲット材
111,121 ディスク
110,120 ディスク状ターゲット
130 テープターゲット
140 円筒状ターゲット
150 くぼみターゲット
153 くぼみ
200 励起光源
201,202,214 高反射ミラー
203 チタンサファイアヤ結晶
204 凹面高反射ミラー
205,215 半導体可飽和吸収ミラー
206,207 プリズム
208 出力結合ミラー
210 915nm励起光源
211 WDMカプラ
212 Ybドープトファイバ
213 グレーティング
216 カプラ
217 アイソレータ
C1 ドロップレット軸
C10,C40,C50,C60 ターゲット軸
C20,C30 軸
D,D1 ドロップレット
D2 残存ドロップレット
P1 プリパルス
P2 メインパルス
Claims (9)
- ターゲットにプリパルスレーザ光を照射した後にメインパルスレーザ光を照射して極端紫外光を生成する極端紫外光源装置において、
前記プリパルスレーザ光を前記ターゲットに照射し前記ターゲットの一部を残して前記プリパルスレーザ光照射側の該ターゲット空間外の異なる空間にプリプラズマを生成するプリパルスレーザ光源と、
前記プリプラズマに前記メインパルスレーザ光を照射して前記極端紫外光を生成するメインパルスレーザ光源と、
を備えたことを特徴とする極端紫外光源装置。 - 前記ターゲットは、液滴であり、
前記プリパルスレーザ光源は、前記液滴をプリパルスレーザ照射後においても、液滴として存在する程度のレーザ強度であることを特徴とする請求項1に記載の極端紫外光源装置。 - 前記ターゲットは、
固体ターゲットであることを特徴とする請求項1に記載の極端紫外光源装置。 - 前記プリパルスレーザ光源は、前記ターゲットの一部にアブレーションが生じる程度のレーザ強度であることを特徴とする請求項1に記載の極端紫外光源装置。
- 前記プリパルスレーザ光の照射強度は、107〜109W/cm2であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の極端紫外光源装置。
- 前記メインパルスレーザ光源は、前記プリプラズマのみに前記メインパルスレーザ光を照射することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の極端紫外光源装置。
- 前記プリパルスレーザ光源は、前記ターゲットの進行軸と略一致し、前記ターゲットの進行方向と逆方向から前記ターゲットにプリパルスを照射し、
前記ターゲットの進行方向に、前記液滴にプリパルスレーザ光照射後においても存在するターゲットおよび前記プリプラズマ内に残ったデブリの収容が可能な開口を有するキャッチャーを設けたことを特徴とする請求項2または3に記載の極端紫外光源装置。 - 前記プリパルスレーザ光源は、ピコ秒以下の時間幅をもつパルスを生成するピコ秒パルスレーザであることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載の極端紫外光源装置。
- ターゲットにプリパルスレーザ光を照射した後にメインパルスレーザ光を照射して極端紫外光を生成する極端紫外光生成方法であって、
前記プリパルスレーザ光を前記ターゲットに照射し前記ターゲットの一部を残して前記プリパルスレーザ光照射側の該ターゲット空間外の異なる空間にプリプラズマを生成するプリプラズマ生成ステップと、
前記プリプラズマに前記メインパルスレーザ光を照射して前記極端紫外光を生成する極端紫外光生成ステップと、
を含むことを特徴とする極端紫外光生成方法。
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