JP2012169241A - 極端紫外光生成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】チャンバ装置は、少なくとも1つのレーザビーム生成装置と共に用いられるチャンバ装置であって、前記少なくとも1つのレーザビーム生成装置から出力される少なくとも1つのレーザビームを内部に導入するための少なくとも1つの入射口が設けられたチャンバと、前記チャンバに設けられ、前記チャンバ内の所定の領域にターゲット物質を供給するターゲット供給部と、前記少なくとも1つのレーザビームを前記所定の領域で集光させるレーザ集光光学系と、前記少なくとも1つのレーザビームの前記所定の領域におけるビーム断面の光強度分布を補正する光学素子と、を備えてもよい。
【選択図】図9
Description
図1A〜図1Cは、本開示における技術課題例を説明するための図である。この技術課題例は、1次ターゲット(primary target)である金属ドロップレットにプリパルス(レーザビームを照射して2次ターゲット(secondary target)を発生させ、この2次ターゲットにメインパルスレーザビームを照射する方式において、新たに生じたものである。
図2A〜図2Cは、本開示において、プリパルスレーザビームをドロップレットに照射したときのターゲット物質の挙動についての1つの例を示している。図2A〜図2Cにおいては、図1A〜図1Cに示す場合と同様に、プリパルスレーザビームPの照射時におけるドロップレットDLの位置が不安定である(例えば、図2A、図2C)。しかし、図2A〜図2Cにおいては、プリパルスレーザビームPのビーム軸に垂直な断面において光強度分布が所定の均一性を有する領域(径Dt)が含まれる。
次に、図2A〜図2C及び図3A〜図3Cを参照しながら、レーザビームの光強度分布において所定の均一性を有する領域の径Dtについて説明する。
Dt≧Dd+2ΔX
すなわち、プリパルスレーザビームPのビーム断面において光強度分布が所定の均一性を有する領域の径Dtは、ドロップレットDLの径Ddに、ドロップレットDLの位置のばらつきΔXを加えた大きさ以上であることが好ましい。ここでは、ビーム軸方向に見て上下及び左右両方向のばらつきが想定されるものとして、ドロップレットDLの径DdにΔXの2倍を加えている。
Dm≧De+2ΔX
すなわち、メインパルスレーザビームMのビーム径Dmは、拡散ターゲットの径Deに、ドロップレットDLの位置のばらつきΔXを加えた大きさ以上であることが好ましい。ここでは、ビーム軸方向に見て上下及び左右両方向のばらつきが想定されるものとして、拡散ターゲットの径DeにΔXの2倍を加えている。
図7A〜図7Cは、本開示におけるプリパルスレーザビームの光強度分布の例を説明するための図である。図7Aに示すように、プリパルスレーザビームPが、ビーム断面の全範囲において均一な光強度を有する場合には、当該プリパルスレーザビームPの光強度分布は、均一なトップハット(top hat)型であり、均一性を有すると言える。
C={(Imax−Imin)/(Imax+Imin)}×100(%)
より好ましくは、上記のばらつきCの値は10(%)以下である。
図9は、第1の実施形態に係るEUV光生成装置の概略構成を示す図である。第1の実施形態に係るEUV光生成装置は、レーザビームをターゲット物質に照射して励起することによりEUV光を発生させるレーザ生成プラズマ(LPP)方式を採用している。図9に示すように、このEUV光生成装置20は、チャンバ1と、ターゲット供給部2と、プリパルスレーザ装置3と、メインパルスレーザ装置4と、EUV集光ミラー5とを有し得る。ここで、プリパルスレーザ装置3及びメインパルスレーザ装置4は、レーザビーム生成機構を構成している。
図10は、補正光学素子に関する1つの例を示す概念図である。図10に示す補正光学素子は、回折光学素子(31aを含んでいる。回折光学素子31aは、例えば、入射光を回折させるための微小な凹凸が形成された透明板によって構成されている。回折光学素子31aの凹凸パターンは、回折光を集光光学系によって集光した場合に集光点において光強度分布を均一化させるように設計されている。回折光学素子31aから出射された回折光は、集光光学系15(図9に示す軸外放物面ミラー15b等)を用いて集光される。これにより、トップハット型の光強度分布を有するプリパルスレーザビームが、ドロップレットDLに照射される。
図14は、第2の実施形態に係るEUV光生成装置の概略構成を示す図である。第2の実施形態に係るEUV光生成装置は、プリパルスレーザ装置3によって生成されたプリパルスレーザビームと、メインパルスレーザ装置4によって生成されたメインパルスレーザビームとを別々の経路からチャンバ1内に供給する構成を有している。
図15Aは、第3の実施形態に係るEUV光生成装置の概略構成を示す図であり、図15Bは、図15Aに示すEUV光生成装置のXVB−XVB線における断面である。第3の実施形態に係るEUV光生成装置は、プリパルスレーザ装置3によって生成されるプリパルスレーザビームを、図15Bに示す軸外放物面ミラー15fを介して、EUV光のビーム軸に対して略垂直な方向からチャンバ1内に供給する構成を有している。
図16は、第4の実施形態に係るEUV光生成装置の概略構成を示す図である。第4の実施形態に係るEUV光生成装置は、図9に示す第1の実施形態に係るEUV光生成装置に、ドロップレットの位置検出機構を追加した構成を有している。第4の実施形態に係るEUV光生成装置においては、検出されたドロップレットの位置に応じてレーザビームの出力タイミング等を制御する。ドロップレットの位置検出機構は、ドロップレットZ方向検出器70と、ドロップレットXY方向検出器80とを含んでいる。
σj=(σa2+σb2+σc2+σd2+σf2+・・・・)1/2
レーザの照射位置とドロップレットの位置との間におけるZ方向のずれは、例えば、2σj×v(但し、vはドロップレットの移動速度)で表される。その場合、プリパルスレーザビームのビーム断面において光強度分布が所定の均一性を有する領域の径Dtzは、以下の条件を満足すればよい。
Dtz≧Dd+2σj×v
Dtx≧Dd+2σx
第4の実施形態において、ドロップレットの出力位置をXY方向に制御する例を示したが、これに限定されることなく、ノズル13から出力されるドロップレットの出力角度を制御するようにしてもよい。
図17Aは、第5の実施形態に係るEUV光生成装置の概略構成を示す図であり、図17Bは、図17Aに示すEUV光生成装置のXVIIB−XVIIB線における断面図である。第5の実施形態に係るEUV光生成装置は、図9に示す第1の実施形態に係るEUV光生成装置に、磁石6a及び6bが追加された構成を有している。第5の実施形態においては、磁石6a及び6bによってチャンバ1内に磁場を生成することにより、チャンバ1内において発生したイオンを回収する。
図18は、第6の実施形態に係るEUV光生成装置の概略構成を示す図である。第6の実施形態に係るEUV光生成装置は、メインパルスレーザ装置4とビームコンバイナ15aとの間に、メインパルスレーザビームの光強度分布を補正する補正光学素子41を有している。
Dtop≧Dout+2ΔX
すなわち、メインパルスレーザビームMのビーム断面において光強度分布が所定の均一性を有する領域の径Dtopは、トーラス型の拡散ターゲットの外径Doutに拡散ターゲットの位置のばらつきΔXの2倍を加えた大きさ以上であることが好ましい。このようにすることにより、トーラス型の拡散ターゲットの全体に、光強度が均一なメインパルスレーザビームMを照射できる。このため、拡散ターゲットのより多くの部分をプラズマ化することができる。その結果、ターゲット物質のデブリの発生を低減することができる。
図20は、第7の実施形態に係るEUV光生成装置においてプリパルスレーザビームを発生させるチタンサファイヤレーザの構成例を示す概念図である。第7の実施形態におけるチタンサファイヤレーザ50aは、上述の第1〜第6の実施形態においてドロップレットを拡散させるためのプリパルスレーザビームを発生させるパルスレーザ装置として、チャンバの外に設けられる。
図21は、第8の実施形態に係るEUV光生成装置においてプリパルスレーザビームを発生させるファイバレーザの構成例を示す概念図である。第8の実施形態におけるファイバレーザ50bは、上述の第1〜第6の実施形態においてドロップレットを拡散させるためのプリパルスレーザビームを発生させるパルスレーザ装置として、チャンバの外に設けられる。
図22は、本開示におけるプリパルスレーザビームの照射条件の例を示す表である。照射パルスエネルギーをE(J)、パルス時間幅をT(s)、光強度分布が所定の均一性を有する領域の径をDt(m)とすると、レーザビームの光強度W(W/m2)は、次の式で表される。
W=E/(T(Dt/2)2π)
図23は、第9の実施形態に係るEUV光生成装置の概略構成を示す図である。第9の実施形態に係るEUV光生成装置は、プリパルスレーザ装置3(図18参照)を含んでおらず、メインパルスレーザビームのみによってターゲット物質をプラズマ化する点で、図18を参照しながら説明した第6の実施形態に係るEUV光生成装置と異なる。
図24は、第10の実施形態に係るEUV光生成装置の概略構成を示す図である。第10の実施形態に係るEUV光生成装置は、プリパルスレーザビーム及びメインパルスレーザビームの両方を出力するレーザ装置7を含む。
Claims (13)
- 少なくとも1つのレーザビーム生成装置と共に用いられるチャンバ装置であって、
前記少なくとも1つのレーザビーム生成装置から出力される少なくとも1つのレーザビームを内部に導入するための少なくとも1つの入射口が設けられたチャンバと、
前記チャンバに設けられ、前記チャンバ内の所定の領域にターゲット物質を供給するターゲット供給部と、
前記少なくとも1つのレーザビームを前記所定の領域で集光させるレーザ集光光学系と、
前記少なくとも1つのレーザビームの前記所定の領域におけるビーム断面の光強度分布を補正する光学素子と、
を備えるチャンバ装置。 - 前記光学素子は、前記少なくとも1つのレーザビームの前記前記所定の領域における前記ビーム断面の前記光強度分布が、前記ビーム断面の所定の領域において所定の均一性を有するように、前記光強度分布を補正する、請求項1記載のチャンバ装置。
- 前記所定の領域の面積は、前記チャンバ内の前記所定の領域における前記ターゲット物質の、前記少なくとも1つのレーザビームの進行方向に垂直な断面における最大面積を超える大きさである、請求項2記載のチャンバ装置。
- 前記レーザビームの進行方向に垂直な方向における前記所定の領域の寸法の最小値は、前記チャンバ内の前記所定の領域における前記ターゲット物質の、前記垂直な方向における寸法の最大値に、前記所定の領域における前記ターゲット物質の位置のばらつきの範囲を加えた値以上の大きさである、請求項2記載のチャンバ装置。
- 前記所定の領域において、最も低い光強度と最も高い光強度との差が、前記最も低い光強度と前記最も高い光強度との和の20%以下となる、請求項2記載のチャンバ装置。
- 前記チャンバ内に供給されるターゲット物質はドロップレットである、請求項1記載のチャンバ装置。
- 前記ターゲット物質は金属を含む、請求項1記載のチャンバ装置。
- 前記少なくとも1つのレーザビームは前記チャンバ内に供給される前記ターゲット物質を照射するプリパルスレーザビームと、前記プリパルスレーザビームに照射されたターゲット物質を照射するメインパルスレーザビームと、を含み、
前記光学素子は、前記プリパルスレーザビームの前記光強度分布を補正する、
請求項1記載のチャンバ装置。 - 前記メインパルスレーザビームの前記所定の領域におけるビーム断面の面積は、前記プリパルスレーザビームに照射された前記ターゲット物質の、前記メインパルスレーザビームの進行方向に垂直な断面における最大面積を超える大きさである、請求項8記載のチャンバ装置。
- 前記メインパルスレーザビームの前記所定の領域におけるビーム断面の寸法の最小値は、前記プリパルスレーザビームに照射された前記ターゲット物質の、前記メインパルスレーザビームの進行方向に垂直な方向における寸法の最大値に、前記プリパルスレーザビームに照射された前記ターゲット物質の位置のばらつきの範囲を加えた値以上の大きさである、請求項8記載のチャンバ装置。
- 前記少なくとも1つのレーザビームは前記チャンバ内に供給される前記ターゲット物質を照射するプリパルスレーザビームと、前記プリパルスレーザビームに照射されたターゲット物質を照射するメインパルスレーザビームと、を含み、
前記プリパルスレーザビームと前記メインパルスレーザビームとは、略同一方向から前記チャンバ内に入射する、
請求項1記載のチャンバ装置。 - 少なくとも1つのレーザビーム生成装置と、
前記少なくとも1つのレーザビーム生成装置から出力される少なくとも1つのレーザビームを内部に導入するための少なくとも1つの入射口が設けられたチャンバと、
前記チャンバに設けられ、前記チャンバ内の所定の領域にターゲット物質を供給するターゲット供給部と、
前記少なくとも1つのレーザビームを前記所定の領域で集光させるレーザ集光光学系と、
前記少なくとも1つのレーザビームの集光位置におけるビーム断面の光強度分布を補正する光学素子と、
前記レーザビーム生成装置における前記少なくとも1つのレーザビームの出力タイミングを制御するレーザ制御部と、
を備える、極端紫外光生成装置。 - 前記少なくとも1つのレーザビームは前記チャンバ内に供給される前記ターゲット物質を照射するプリパルスレーザビームと、前記プリパルスレーザビームに照射されたターゲット物質を照射するメインパルスレーザビームと、を含み、
前記プリパルスレーザビームの光強度は、6.4×109W/cm2以上、3.2×1010W/cm2以下であり、
前記レーザ制御部は、前記プリパルスレーザビームが前記ターゲット物質に照射された時点から、0.5〜2μSの範囲内のタイミングで、前記メインパルスレーザビームが前記プリパルスレーザビームが照射された前記ターゲット物質に照射されるように、前記メインパルスレーザビームの前記出力タイミングを制御する、
請求項12記載の極端紫外光生成装置。
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