JP2013020926A - 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つのレーザ装置から出力される少なくとも1つのレーザ光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ためのターゲット供給部と、前記少なくとも1つのレーザ光を前記所定の領域で集光させるためのレーザ集光光学系と、前記少なくとも1つのレーザ光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ための光学素子と、を備えてもよい。
【選択図】図9
Description
<1.実施形態の背景>
<2.実施形態の概要>
<3.所定の均一性を有する領域の径>
<4.光強度分布の例>
<5.第1の実施形態>
<6.補正光学素子の例>
<7.第2の実施形態>
<8.第3の実施形態>
<9.第4の実施形態>
<10.第5の実施形態>
<11.第6の実施形態>
<12.第7の実施形態>
<13.第8の実施形態>
<14.プリパルスレーザ光の照射条件>
<15.第9の実施形態>
<16.第10の実施形態>
<17.第11の実施形態>
<17−1.構成>
<17−2.動作>
<18.フルーエンスの制御>
<19.遅延時間の制御>
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光を照射して2次ターゲット(secondary target)を生成し、この2次ターゲットにメインパルスレーザ光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、プリパルスレーザ光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に示す場合においては、図1A〜図1Cに示す場合と同様に、プリパルスレーザ光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に示す場合においては、プリパルスレーザ光Pのビーム軸に直交する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)が存在する。
次に、図2A〜図2C及び図3A〜図3Cを参照しながら、レーザ光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、プリパルスレーザ光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光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光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、プリパルスレーザ光Pが、ビーム断面の全範囲において略均一な光強度を有する場合には、当該プリパルスレーザ光Pの光強度分布は、略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光生成装置の構成を概略的に示す。第1の実施形態に係るEUV光生成装置では、レーザ光をターゲット物質に照射してターゲット物質を励起することによりEUV光が生成されるLPP方式が採用されている。図9に示すように、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とを備えてもよい。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、レーザ光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を含んでもよい。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もよい。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もよい。回折光学素子31aから出力された回折光は、集光光学系15(図9に示す軸外放物面ミラー15b等)を用いて集光されてもよい。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光Pが、ドロップレットDLに照射され得る。
図15は、第2の実施形態に係るEUV光生成装置の構成を概略的に示す。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から出力されたプリパルスレーザ光Pと、メインパルスレーザ装置4から出力されたメインパルスレーザ光M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もよい。
図16Aは、第3の実施形態に係るEUV光生成装置の構成を概略的に示し、図16Bは、図16Aに示すEUV光生成装置のXVIB−XVIB面における断面図である。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から出力されるプリパルスレーザ光Pを、図16Bに示す軸外放物面ミラー15fを介して、EUV光の軸に対して略直交する方向からチャンバ1内に供給する構成を有してもよい。
図17は、第4の実施形態に係るEUV光生成装置の構成を概略的に示す。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DLの位置検出機構が追加された構成を有してもよい。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DLの位置に応じてレーザ光の出力タイミング等を制御してもよい。ドロップレットDL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とを含んでもよい。
σj=(σa2+σb2+σc2+σd2+σf2+・・・・)1/2
プリパルスレーザ光Pの照射位置とドロップレットDL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DLの移動速度)で表され得る。その場合、プリパルスレーザ光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DL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DLの出力角度を制御するようにしてもよい。
図18Aは、第5の実施形態に係るEUV光生成装置の構成を概略的に示す図であり、図18Bは、図18Aに示すEUV光生成装置のXVIIIB−XVIIIB面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もよい。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してもよい。
図19は、第6の実施形態に係るEUV光生成装置の構成を概略的に示す。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光Mの光強度分布を補正するための補正光学素子41を含んでもよい。
Dtop≧Dout+2ΔX
すなわち、メインパルスレーザ光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。このように構成することにより、トーラス型の拡散ターゲットの全体に、光強度が略均一なメインパルスレーザ光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と推測される。
図21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光Pを出力するチタンサファイヤレーザの構成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DLを拡散させるためのプリパルスレーザ光Pを出力するプリパルスレーザ装置として、チャンバの外に設けられてもよい。
図22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光Pを出力するファイバレーザの構成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DLを拡散させるためのプリパルスレーザ光Pを出力するプリパルスレーザ装置として、チャンバの外に設けられてもよい。
図23は、本開示におけるプリパルスレーザ光P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、プリパルスレーザ光Pの光強度W(W/m2)は、次の式で表される。
W=E/(T(Dt/2)2π)
図24は、第9の実施形態に係るEUV光生成装置の構成を概略的に示す。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19参照)を含んでおらず、メインパルスレーザ光Mのみによってターゲット物質をプラズマ化する点で、図19を参照しながら説明した第6の実施形態に係るEUV光生成装置とは異なる。
図25は、第10の実施形態に係るEUV光生成装置の構成を概略的に示す。第10の実施形態に係るEUV光生成装置は、プリパルスレーザ光P及びメインパルスレーザ光Mの両方を出力するレーザ装置7を含んでもよい。
<17−1.構成>
図26は、第11の実施形態に係るEUV光生成装置において用いられるレーザ装置の構成を示す概念図である。第11の実施形態におけるレーザ装置8は、例えば、上述の第1〜第10の実施形態においてドロップレットDLを拡散させるためのプリパルスレーザ光Pを出力するパルスレーザ装置として、チャンバの外に設けられてもよい。
マスターオシレータ8aのレーザ媒質8dが図示しない励起光源により励起されると、高反射ミラー8b及び部分反射ミラー8cを含む安定共振器は、マルチ横モードでレーザ発振し得る。このとき、安定共振器中のアパーチャプレート8e及び8fに形成されたアパーチャの形状に応じて、マルチ横モードで発振したレーザ光の断面形状が変更され得る。この結果、マスターオシレータ8aから、集光した場合にアパーチャ形状に依存した断面形状を持ち、かつトップハット型の光強度分布を有するレーザ光を出力することができる。マスターオシレータ8aから出力されたレーザ光は、少なくとも1つの図示しない励起光源により励起されたレーザ媒質を含む増幅器によって増幅され、集光光学系15によってドロップレットDLに照射されるように構成してもよい。これにより、補正光学素子を用いなくても、トップハット型の光強度分布を有するレーザ光を出力することができる。
図27は、上述の実施形態において、プリパルスレーザ光のフルーエンス(集光点におけるビーム断面の単位面積あたりのエネルギー)に応じたCEの測定値をプロットしたグラフである。
図28は、上述の実施形態において、プリパルスレーザ光照射後からメインパルスレーザ光照射までの遅延時間に応じたCEの測定値をターゲット物質のドロップレット径ごとにプロットしたグラフである。
Claims (15)
- 少なくとも1つのレーザ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つのレーザ装置から出力される少なくとも1つのレーザ光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ためのターゲット供給部と、
前記少なくとも1つのレーザ光を前記所定の領域で集光させるためのレーザ集光光学系と、
前記少なくとも1つのレーザ光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ための光学素子と、
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つのレーザ光の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つのレーザ光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。
- 前記レーザ光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つのレーザ光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光と、前記プリパルスレーザ光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光と、を含み、
前記光学素子は、前記プリパルスレーザ光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光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光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光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光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光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光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光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つのレーザ光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光と、前記プリパルスレーザ光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光と、を含み、
前記プリパルスレーザ光と前記メインパルスレーザ光とは、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つのレーザ装置と、
前記少なくとも1つのレーザ装置から出力される少なくとも1つのレーザ光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ためのターゲット供給部と、
前記少なくとも1つのレーザ光を前記所定の領域で集光させるためのレーザ集光光学系と、
前記少なくとも1つのレーザ光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ための光学素子と、
前記レーザ装置における前記少なくとも1つのレーザ光の出力タイミングを制御するためのレーザ制御部と、
を備える、極端紫外光生成装置。 - 前記少なくとも1つのレーザ光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光と、前記プリパルスレーザ光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光と、を含み、
前記プリパルスレーザ光の光強度は、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光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光が前記プリパルスレーザ光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光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。 - 前記少なくとも1つのレーザ光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光と、前記プリパルスレーザ光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光と、を含み、
前記プリパルスレーザ光のフルーエンスは、10mJ/cm2以上、600mJ/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光が前記ターゲット物質に照射された時点から、0.5〜2.5μSの範囲内のタイミングで、前記メインパルスレーザ光が前記プリパルスレーザ光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光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。 - マルチ横モードで発振するマスターオシレータを含む少なくとも1つのレーザ装置と、
前記少なくとも1つのレーザ装置から出力される少なくとも1つのレーザ光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ためのターゲット供給部と、
前記少なくとも1つのレーザ光を前記所定の領域で集光させるためのレーザ集光光学系と、
前記レーザ装置における前記少なくとも1つのレーザ光の出力タイミングを制御するためのレーザ制御部と、
を備える、極端紫外光生成装置。
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