JP2014160670A

JP2014160670A - Ｌｐｐ、ｅｕｖ光源駆動レーザシステム

Info

Publication number: JP2014160670A
Application number: JP2014084934A
Authority: JP
Inventors: Alexander I Ershov; アレクサンダーアイアーショフ; N Bykanov Alexander; アレクサンダーエヌビカノフ; V Khodykin Oleh; オリーヴィーコーディキン; Igor V Fomenkov; イゴーヴィーフォーメンコフ
Original assignee: Cymer LLC
Current assignee: Cymer LLC
Priority date: 2005-06-29
Filing date: 2014-04-16
Publication date: 2014-09-04
Also published as: WO2007005415A2; EP1907804B1; EP2488002A3; US7482609B2; EP2488002B1; WO2007005415A3; EP1907804A4; US20060192152A1; KR101195847B1; EP2488002A2; EP1907804A2; KR20080024535A

Abstract

【課題】レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）極紫外線（ＥＵＶ）光源を提供する。
【解決手段】駆動レーザビームを生成する駆動レーザと、第１軸線を有する駆動レーザビーム第１経路と、第１経路から第２軸線を有する第２経路に駆動レーザビームを移送する駆動レーザ方向変換機構と、中央に位置する開口を有するＥＵＶ集光装置光学要素と、第２経路内にあり、開口内に位置決めされ、かつ第２軸線に沿って位置するプラズマ開始サイト上に駆動レーザビームを集束させる集束ミラーとを含むことができるレーザ生成プラズマＥＵＶシステムを含むことができる装置及び方法。装置及び方法は、駆動レーザビームが、関連する幾何学形状の制限において実際的ではない場合に有効プラズマ生成エネルギで約１００μｍ未満のＥＵＶターゲット液滴上に集束させることが集束レンズを利用するような波長を有する駆動レーザによって生成されることを含むことができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）極紫外線（ＥＵＶ）光源に関連するものである。
関連出願
本出願は、２００５年８月３１日出願の「ＬＰＰ、ＥＵＶ光源駆動レーザシステム」という名称の米国特許出願出願番号第１１／２１７、１６１号に対する優先権を請求するものであり、代理人整理番号第２００４−００２３−０１号である、２００４年１２月２２日出願の「ＥＵＶ光源光学要素」という名称の米国特許出願出願番号第１１／０２１、２６１号と、代理人整理番号第２００４−０００８−０１号である、２００５年２月２５日出願の「ＥＵＶプラズマ源ターゲット送出の方法及び装置」という名称の第１１／０６７、１２４号と、代理人整理番号第２００４−００８８−０１号である、２００４年１１月１日出願の「ＥＵＶ集光装置デブリ管理」という名称の第１０／９７９、９４５号と、代理人整理番号第２００４−００６４−０１号である、２００４年１１月１日出願の「ＥＵＶ光源」という名称の第１０／９７９、９１９号と、代理人整理番号第２００３−０１２５−０１号である、２００４年３月１７日出願の「高繰返し数レーザ生成プラズマＥＵＶ光源」という名称の第１０／８０３、５２６号と、代理人整理番号第２００４−００４４−０１号である、２００４年７月２７日出願の「ＥＵＶ光源」という名称の第１０／９００、８３９号と、代理人整理番号第２００４−０１１７−０１号である、２００５年２月２５日出願の「ＥＵＶ光源内部構成要素をプラズマ生成デブリから保護するためのシステム」という名称の第１１／０６７、０９９号と、代理人整理番号第２００４−０１０７−０１号である、２００５年２月２８日出願の「ＥＵＶ、ＬＰＰ駆動レーザ」という名称の第６０／６５７、６０６号と、代理人整理番号第２００４−００８６−０１号とに関連する２００５年６月２９日出願の米国特許出願出願番号第１１／１７４、２９９号の一部継続出願であり、これらの特許の全ての開示内容は、この記載により引用によって組み込まれる。

ＣＯ２レーザは、レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）極紫外線（ＥＵＶ）、すなわち、約５０ｎｍ未満、より具体的には、例えば約１３．５ｎｍのものに使用することができる。このようなシステムは、プラズマ形成材料ターゲット、例えば、ターゲット材料を含有する液体、例えば、リチウム又は錫のような溶融金属ターゲット材料で形成されたターゲット液滴を照射するために駆動レーザを用いることができる。

ＣＯ₂は、レーザ光パルス光子エネルギをＥＵＶ光子に変換する際の効率と、ＥＵＶ光が発生されるプラズマを形成するためにターゲットを照射する駆動レーザパルスを生成するのに使用される電気エネルギの変換との両方に関して変換効率が比較的高いこと及び発生したＥＵＶ光の最終ワット量の理由で、例えば錫のための良好な駆動レーザシステムとして提案されている。

米国特許出願出願番号第１１／２１７、１６１号米国特許出願出願番号第１１／０２１、２６１号米国特許出願出願番号第１１／０６７、１２４号米国特許出願出願番号第１０／９７９、９４５号米国特許出願出願番号第１０／９７９、９１９号米国特許出願出願番号第１０／８０３、５２６号米国特許出願出願番号第１０／９００、８３９号米国特許出願出願番号第１１／０６７、０９９号米国特許出願出願番号第６０／６５７、６０６号米国特許出願出願番号第１１／１７４、２９９号米国特許第６、６２５、１９１号米国特許第６、５６７、４５０号

本出願人は、ある一定の形式の駆動レーザ、例えばＣＯ₂駆動レーザに関連したある一定の問題に対処するターゲット照射サイトに駆動レーザパルスを送出する構成を提案する。

主パルスと同じレーザからの予備パルス（例えば、主パルスと異なる波長で）を例えばＹＡＧレーザ（例えば、３５５ｎｍ（主）と５３２ｎｍ（予備パルス））と共に使用することができる。予備パルス及び主パルスに対して別々のレーザからの予備パルスを使用することもできる。本出願人は、特に、ＣＯ₂駆動レーザシステムのようなある一定の形式の駆動レーザシステムにおいて有用である予備パルス及び主パルスを供給するある一定の改良を提案する。

本出願人はまた、高い繰返し数、例えば１８ｋＨｚ又はそれよりも高い作動を容易にするある一定の形式の駆動レーザのある一定の改良を提案する。

駆動レーザビームを生成する駆動レーザと、第１軸線を有する駆動レーザビーム第１経路と、第１経路から第２軸線を有する第２経路に駆動レーザビームを移送する駆動レーザ方向変換機構と、中央に位置する開口を有するＥＵＶ集光装置光学要素と、第２経路内にあり、開口内に位置決めされ、かつ第２軸線に沿って位置するプラズマ開始サイト上に駆動レーザビームを集束させる集束ミラーとを含むことができるレーザ生成プラズマＥＵＶシステムを含むことができる装置及び方法を開示する。この装置及び方法は、駆動レーザビームが、関連する幾何学形状の制限において実際的ではない場合に有効プラズマ生成エネルギで約１００μｍ未満のＥＵＶターゲット液滴上に集束させることが集束レンズを利用するような波長を有する駆動レーザによって生成されることを含むことができる。駆動レーザは、ＣＯ₂レーザを含むことができる。駆動レーザ方向変換機構は、ミラーを含むことができる。集束ミラーは、開口の外側にある集光装置光学要素からプラズマ開始サイトで生成されたプラズマに発生したＥＵＶ光を遮断しないように位置決めされ、かつそのような大きさにすることができる。方向変換機構は、回転させることができ、集束ミラーは、加熱することができる。装置及び方法は、更に、予備パルス部分と主パルス部分を有する結合出力パルスを発生するシードレーザシステムと、予備パルス部分と主パルス部分とを同時に増幅し、予備パルス部分が増幅レーザの利得を飽和させることのない増幅レーザとを含むことができる。増幅レーザは、ＣＯ₂レーザを含むことができる。結合パルスの予備パルス部分は、第１シードレーザ内で生成することができ、結合パルスの主パルス部分は、第２シードレーザ内で生成することができ、又は結合パルスの予備パルス部分及び主パルス部分は、単一のシードレーザ内で生成される。装置及び方法は、少なくとも４ｋＨｚ、例えば、４、６、８、１２、又は１８ｋＨｚのパルス繰返し数Ｘでシードレーザパルスを生成するシードレーザと、各々がＸ／Ｎの繰返し数で発射され、シードレーザパルスの光路内で直列に位置決めされ、かつ各々がＸ／Ｎのパルス繰返し数でそれぞれのＮ番目のシードパルスを交互タイミング式に増幅する複数のＮ個の増幅レーザとを更に含むことができる。各それぞれの増幅レーザは、シード生成レーザのそれぞれのＮ番目の出力がそれぞれの増幅レーザ内にあるように、シード生成レーザの発射に合わせて反射することができる。シードレーザパルスは、予備パルス部分及び主パルス部分を含むことができる。

本発明の実施形態の態様が有用であるＤＰＰ、ＥＵＶ光源システムの概略ブロック図である。本発明の実施形態の態様で有用である図１の光源のための制御システムの概略ブロック図である。集束レンズを利用する提案駆動レーザ送出システムの例の概略図である。本発明の実施形態の態様による駆動レーザ送出システムの概略図である。本発明の実施形態の態様による駆動レーザ送出システムの概略図である。本発明の実施形態の態様によるＬＰＰ、ＥＵＶ駆動レーザシステムの概略ブロック図である。本発明の実施形態の態様によるＬＰＰ、ＥＵＶ駆動レーザシステムの概略ブロック図である。本発明の実施形態の態様によるＬＰＰ、ＥＵＶ駆動レーザシステムの概略ブロック図である。本発明の実施形態の態様による駆動レーザ発射図である。本発明の実施形態の態様によるＬＰＰ、ＥＵＶ駆動レーザシステムの概略ブロック図である。本発明の実施形態の態様によるＬＰＰ、ＥＵＶ駆動レーザシステムの概略ブロック図である。本発明の更に別の実施形態の態様の概略図である。

ここで図１を参照すると、本発明の態様によるＥＵＶ光源、例えば、ＬＰＰ、ＥＵＶ光源２０の全体的な広義の概念の概略図が示されている。光源２０は、高電力かつ高繰返し数で作動するパルスレーザシステム２２、例えば、ガス放電レーザ、例えば、エキシマガス放電レーザ、例えば、ＫｒＦ又はＡｒＦレーザ又はＣＯ₂レーザを含むことができ、かつ米国特許第６、６２５、１９１号及び米国特許第６、５６７、４５０号に示すようにＭＯＰＡ構成レーザシステムとすることができる。また、レーザは、例えば、半導体レーザ、例えば、ＹＡＧレーザとすることができる。また、光源２０は、例えば、液滴、固体粒子、又は液滴内に含まれた固体粒子の形でターゲットを送出するターゲット送出装置２４を含むことができる。ターゲットは、ターゲット送出装置２４によって、別名、点火サイト又は火球の姿としても公知である照射サイト２８に至るチャンバ２６の内部に送出することができる。ターゲット送出装置２４の実施形態に対して以下でより詳細に説明する。

チャンバ２６の窓（図示せず）を通じて照射サイトにレーザ光軸５５に沿ってパルスレーザシステム２２から送出されたレーザパルスは、以下でより詳細に説明するように、ターゲットの材料によって、生成されるＸ線光の波長、点火中又は点火後にプラズマから放出されるデブリの種類及び量を含むある一定の特性を有するＸ線（又は軟Ｘ線（ＥＵＶ））放出プラズマを形成する点火又は火球を作成するためにターゲット送出装置２４によって生成されるターゲットの到着と調整して適切に集束される。

また、光源は、レーザ光が点火サイト２８に入るための開口を有する例えば先を切り取った楕円の形である集光装置３０、例えば反射体を含むことができる。この集光システムの実施形態に対して以下でより詳細に説明する。集光装置３０は、例えば、点火サイト２８で第１の焦点、及びＥＵＶ光が光源から出力されて例えば集積回路リソグラフィツール（図示せず）に入力されるいわゆる中間点４０（中間焦点４０とも呼ばれる）で第２の焦点を有する楕円ミラーとすることができる。また、システム２０は、ターゲット位置検出システム４２を含むことができる。パルスシステム２２は、例えば、発振レーザシステム４４のためのパルス電力タイミングモニタリングシステム５４及び増幅レーザシステム４８のためのパルス電力タイミングモニタリングシステム５６と共に、発振レーザシステム４４のための磁気反応器切換式パルス圧縮及びタイミング回路５０と、増幅レーザシステム４８のための磁気反応器切換式パルス圧縮及びタイミング回路５２とを有する発振レーザシステム４４と増幅レーザシステム４８とを有する主発振電力増幅器（ＭＯＰＡ）構成２重チャンバガス放電レーザシステムを含むことができる。パルス電力システムは、例えば、ＹＡＧレーザからのレーザ出力を作成する電力を含むことができる。また、システム２０は、例えば、レーザビーム位置決めシステム６６と共に、ターゲット位置検出フィードバックシステム６２及び発射制御システム６５を含むこともできる。本発明のシステムは、単一の主発振器と協働するいくつかの増幅器も組み込むことができる。

ターゲット位置検出システムは、複数の液滴撮像器７０、７２、７４を含むことができ、これは、ターゲット液滴の位置に対して、例えば、発射サイトに対して入力を供給し、かつこれらの入力をターゲット位置検出フィードバックシステムに供給し、これは、例えば、液滴単位でない場合は平均でそこからターゲット誤差を計算することができるターゲット位置及び軌跡を計算することができ、これは、次に、入力としてシステムコントローラ６０に供給され、これは、例えば、レーザビーム位置決めシステムが使用して、例えば、レーザ位置及び方向変更器６８の位置及び方向を制御し、例えば、レーザビームの焦点位置を異なる点火位置２８に変えることができるレーザビーム位置決めシステム６６にレーザ位置及び方向補正信号を供給することができる。

撮像器７２は、例えば、ターゲット液滴９４の望ましい軌跡経路に整列した撮像線７５に沿ってターゲット送出機構９２から望ましい点火サイト２８まで向けることができ、撮像器７４及び７６は、例えば、望ましい点火サイト２８の前の経路に沿ったある地点８０で、例えば、単独で、望ましい軌跡経路に沿って交差する交差撮像線７６及び７８に沿って向けることができる。

ターゲット送出制御システム９０は、システムコントローラ６０からの信号に応答して、例えば、ターゲット送出機構９２によって放出されるようなターゲット液滴９４の放出地点を修正して望ましい点火サイト２８に到達するターゲット液滴の誤差を補正することができる。

また、中間焦点４０又は中間焦点４０近くでのＥＵＶ光源検出器１００は、例えば、レーザパルスのタイミング及び焦点のような事柄における誤差を示すことができるシステムコントローラ６０にフィードバックを行って有効及び効率的なＬＰＰ、ＥＵＶ光生成に適正な場所及び時間においてターゲット液滴を確実に途中で捕捉することができる。

ここで図２を参照すると、図１に示すコントローラシステム６０及び関連のモニタリング及び制御システム６２、６４、６６の更なる詳細が概略的に示されている。コントローラは、クロックバス１１５上でシステム構成要素にシステムクロック１１６によって供給されたシステムクロック信号に相関付けられた例えば複数の位置信号１３４、軌道信号１３６をターゲット位置検出フィードバックシステムから受信することができる。コントローラ６０は、例えば、システム時間におけるある時点でのターゲットの実位置を計算することができる到着前追跡及びタイミングシステム１１０と、例えば、何らかのシステム時間でのターゲット液滴の実際の軌道を計算することができるターゲット軌道計算システムと、例えば、点火が発生するように空間及び時間における何らかの望ましい地点と比較して時間的及び空間的誤差信号を計算することができる照射サイト時間的及び空間的誤差計算システム１１４とを有することができる。

次に、コントローラ６０は、時間的誤差信号１４０を発射制御システム６４に、空間的誤差信号１３８をレーザビーム位置決めシステム６６に供給することができる。発射制御システムは、発振レーザ４４磁気反応器切換式パルス圧縮及びタイミング回路５０の共振充電部分１１８に共振充電開始信号１２２を供給することができ、かつ例えばＰＡ磁気反応器切換式パルス圧縮及びタイミング回路５２の共振充電部分１２０に共に同じ信号とすることができる共振充電開始信号を供給することができ、かつ発振レーザ４４磁気反応器切換式パルス圧縮及びタイミング回路５０の圧縮回路部分１２６にトリガ信号１３０を、増幅レーザシステム４８磁気反応器切換式パルス圧縮及びタイミング回路５２の圧縮回路部分１２８にトリガ信号１３２を供給することができ、トリガ信号１３２は、同じ信号ではないとすることができ、かつそれぞれ発振レーザシステム及び増幅レーザシステムに対して時間的誤差信号１４０から、及び消灯検出装置５４及び５６からの入力から部分的に計算することができる。Ｐａは、恐らくＣＷ又はＣＯ₂レーザとすることができる。

空間誤差信号をレーザビーム位置方向制御システム６６に供給することができ、レーザビーム位置方向制御システム６６は、例えば、発射地点信号及びサイト信号の線をレーザビーム位置決め装置に供給することができ、レーザビーム位置決め装置は、例えば、発射時の増幅レーザ４８の出力の部分の位置及びレーザ出力ビームの照準方向のいずれか又は両方を変えることによって、点火サイト２８の焦点を変えるようにレーザを位置決めすることができる。

ＥＵＶ光子エネルギへの駆動レーザ光パルスエネルギの変換に関連する駆動レーザ変換効率（ＤＬＣＥ）、及び駆動レーザパルスを発生する電気エネルギをＥＵＶ光エネルギに変換する際の駆動レーザ全体経費を低減するための電気的変換効率（ＥＣＥ）、並びにＥＵＶシステム経費を含む総変換効率（ＴＣＥ）を改善するために、本発明の実施形態の態様に従って、本出願人は、同じＣＯ₂レーザからの駆動レーザ予備パルス及び駆動レーザ主パルスの両方の発生を提供することを提案する。これはまた、レーザ光集束光学器械寿命及び駆動レーザ光入力窓寿命に有効な影響を与えることができる。

本出願人は、最近、多くの調査、実験、及び分析を通じて、ＬＰＰ、ＥＵＶに対するＣＯ２駆動レーザの使用は、例えば、ＳｎベースのＥＵＶ、ＬＰＰプラズマ原料物質の場合にある一定の非常に有用な成果を有することができると判断している。一例として、電気エネルギの変換の場合は、比較的高いＤＬＣＥ及びＥＣＥ、及び従ってＴＣＥ数に達することができる。しかし、ＣＯ₂駆動レーザのような駆動レーザには、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、又はＸｅＦレーザ又はＸｅＣｌレーザのようなエキシマレーザのような半導体レーザとは対照的に、このような駆動レーザを適切に集束させることはできないというかなり大きな問題がある。１０．６μｍ放射線でのＣＯ₂駆動出力パルスは、所要の寸法で緊密に集束させるのは容易なことではない。

プラズマ形成材料ターゲット液滴９４の一般的な大きさは、プラズマ源材料及び恐らく駆動レーザ形式によって約１０ミクロンから１００ミクロンとすることができ、例えば、デブリ発生及びその後のデブリ管理の観点から一般的に小さいほどよい。目下提案中の集束手法では、例えば、集束レンズ１６０、及び直径ＤＤ（例えば、約５０ｍｍ）及び焦点距離ＬＬ（例えば、約５０ｃｍ、１０．６ミクロンの放射線を例えば液滴範囲の最長端部、例えば、約１００ミクロン内にさえも集束させるために）の駆動レーザビーム１５２を利用する図３に概略的にかつ縮尺通りではなく示すように、レーザの発散は、２^*１０^-4ラジアン未満とすべきである。この値は、１．２２^*１０．６^*１０^-6／５０^*１０^-3＝２．６^*１０^-4の回折限界よりも小さいものである（例えば、５０ｍｍの開口の場合）。従って、所要焦点には到達することができず、例えば、レーザ光エネルギは、ターゲット液滴に入ることにならず、ＣＥは低減される。

この制限を克服するために、いずれかの焦点距離を短縮すべきであるか、又はレンズ１６０及びレーザビーム１５１の直径を大きくすべきである。しかし、これは、ＥＵＶ集光装置３０に大きな中央開口部が必要になり、ＥＵＶ集光角度が小さくなることから逆効果を招く可能性がある。また、開口部が増大すると、先に参照した現在特許出願中の出願の１つ又はそれよりも多くでより詳細に説明されているように、駆動レーザ送出筐体１５０によって与えられるデブリ緩和の効果が制限される。特に、このように効果が減少すると、レーザ入力窓の短命化になる可能性がある。

本発明の実施形態の態様に従って、本出願人は、図４及び図５に概略的にかつ縮尺通りではなく示すように、駆動レーザ放射線の入力の方法及び装置の改良例を提案する。例えば、ＣＯ₂レーザに対しては、高いＮＡを有する内部反射光学器械を使用すること、また、例えば、堆積プラズマ開始原料物質、例えば、Ｓｎを反射面として使用することを提案する。この集束手法は、２つの反射ミラー１７０、１８０を含むことができる。ミラー１７０は、例えば、モリブデン製の例えば平坦なミラー又は湾曲したミラーとすることができる。最終集束ミラー１８０は、方向変換ミラー１７０によって集束ミラー１８０に方向変換された例えばＣＯ₂駆動レーザ入力ビーム１７２内のＣＯ₂放射線を集束させて望ましいプラズマ開始サイト２８でターゲット液滴９２と交差する集束ビーム１７６を形成することができる。

ミラー１８０の焦点距離は、５０ｃｍを大幅に下回る、例えば、５ｃｍとすることができるが、この数字に限定されない。焦点距離がこのように短いミラー１８０は、例えば、１００ミクロン又はそれ未満、特に５０μｍ未満、更に最小約１０μｍまでの液滴上へのＣＯ₂放射線の集束を可能にすることができる。

本出願人はまた、例えば、加熱器１９４、例えば、図５に概略的にかつ縮尺通りではなく示す本発明の実施形態の態様によるミラー１８０’の背後に設置することができるＭｏリボン加熱器による加熱を用いることを提案する。Ｓｎ融点を超えるまでの加熱、及びミラー１８０’に対しては、例えばＬＢ４６２という名称である「ＭＣＢ、Ｉｎｃ．」によって製造されているブラシレス低電圧モータとすることができ、かつプラズマ生成チャンバ２６の環境から保護するためにステンレス鋼ケーシング内に封入することができる回転電動機１９２、及びミラー１７０’に対しては類似のモータ１９０を使用した回転を採用することができる。レーザ放射線の反射は、例えば、ＬＰＰデブリ堆積によるミラー１７０、１８０を被覆するプラズマ原料物質、例えばＳｎの薄膜からのものになる。必要であれば、回転を用いて、プラズマ原料物質、例えばＳｎの滑らかな表面を作成することができる。液体Ｓｎのこの薄膜は、ミラー１７０、１８０のための自己回復反射面を形成することができる。従って、プラズマ原料物質堆積、例えば、ミラー１７０、１８０上のＳｎ堆積は、集束光学器械が１つ又はそれよりも多くのレンズの形である場合には、ネガティブではなくプラスとして利用することができる。１０．６μｍ放射線の場合の粗度要件（ラムダ／１０）は、容易に達成することができる。ミラー１７０、１８０は、モータ１９２、１９２で指向及び／又は位置決めすることができる。

液体Ｓｎの反射率は、５μｍを超える波長に対して実験結果と良好な一致が得られる以下のドルーデの式から推定することができる。
Ｒ≒１−２／√（Ｓ^*Ｔ）
ここで、Ｓは、金属の導電率（ＣＧＳシステムにおいて）、Ｔは、放射線の発振周期である。銅の場合、この式では、１０．６μｍに対しては約９８．５％の反射率の推定値が得られる。Ｓｎの場合、反射率推定値は、９６％である。

また、放射熱伝達機構を有する回転ミラー１８０’の背後に設けられた外部加熱器（図示せず）か、又は例えば駆動レーザ光及び／又はプラズマ生成サイト２８近傍からの約４％の放射線吸収による自己加熱により、所要の融点を超える図５のミラー１８０’の加熱を行うことができる。

図４及び図５で概略的に示すように、レーザ放射線１７２は、側面ポートを通じてチャンバ内に送出することができ、従って、集光装置３０の中央部の過度に大きな開口は不要である。例えば、エキシマレーザＤＵＶ範囲においてある一定の波長に有効であるが、ＣＯ₂のような波長のための集束レンズには有効ではないほぼ同じ大きさの中央開口であれば、本発明の実施形態の態様による集束ミラー構成を利用することができる。更に、チャンバ２６の真空封入に利用することができるレーザ入力窓２０２、及びレーザ送出筐体３００は、図３の送出システムにも当て嵌まるように、プラズマ開始サイト及びデブリ発生区域の直接視線内にはない。従って、上述の現在特許出願中の出願の少なくとも１つでより詳細に説明されているような関連の開口及びパージガス及び逆流ガスを備えたレーザ送出筐体の方が、デブリが窓２０２に到達するのを防止するのに有効である可能性がある。従って、例えば、駆動レーザ送出筐体２００の遠位端での図５の実施形態の態様によって示すようなレーザパルス駆動レーザ光の集束が、例えば、ＣＯ₂駆動レーザの場合の方が比較的大規模である必要があるとしても、照射サイト２８から筐体２００までのデブリ飛散経路の間接的角度は、遠位端での開口の拡大又は除去を可能にするものであり、一方、図３の実施形態に示す筐体１５０遠位端での開口の拡大又は除去は、デブリをレンズ１６０（一部の実施形態では、チャンバ窓の役目をするか、又はチャンバ窓によって置換することができる）に近づけない筐体１５０の機能に大幅な影響を与える可能性がある。従って、デブリ管理が極めて重要な要素である場合、図４及び図５の構成を利用して、駆動レーザ入力筐体を照射サイト２８に至る集束ＬＰＰ駆動レーザビーム１５２、１７６の光軸から離しておくことができる。

本発明の実施形態の態様によれば、例えば、レーザビーム１７２が外部レンズによって集束されると、焦点近くに位置する駆動レーザ入力筐体円錐部２００の広いオリフィスで集束ビームを形成することができる。直接的な集束手法の場合、外部レンズ、例えば、図３のレンズ１６０がビームを液滴９４に集束させる時、円錐部先端は、ある程度の相対距離、例えば、焦点から２０ｍｍ又は５０ｍｍ、すなわち、レンズ１６０の焦点当たりで液滴ターゲット９４と交差するようにプラズマ開始サイト２８に位置すべきであることになる。それによって、遠位端は、かなりの熱負荷を受ける可能性があり、駆動レーザ電力の本質的に全ては、パルス形成においてターゲットによって吸収され、プラズマ内又はプラズマの周りに放出される。中間焦点を有する本発明の実施形態の態様による光学的構成のこの提案例の場合、円錐部先端は、焦点に（数ミリメートルの距離に）近づけることができるので、円錐部の出力オリフィスは、非常に小さいものとすることができる。それによって、ガス円錐部内のガス圧を大幅に増大させて、他のパラメータ（窓保護効果、チャンバのポンピング速度）を同じに保持しながら、チャンバ内の圧力を低減することができる。反射光学器械は、例えば、ＣＯ₂レーザに利用することができる。

ここで図６を参照すると、予備パルス主発振器（ＭＯ）２５２と、主パルス主発振器（ＭＯ）２５４とを含むことができる本発明の実施形態の態様による駆動レーザシステム２５０、例えば、ＣＯ₂駆動レーザが概略的にかつブロック図の形で示されており、主発振器の各々は、波長が約１０．６μｍのシードレーザパルスを電力増幅器（ＰＡ）２７２に供給するＣＯ₂ガス放電レーザ又は他の適切なシードレーザとすることができ、電力増幅器は、約１０．６μｍでレーザを出射する単一パス又は多重パスＣＯ₂ガス放電レーザとすることができる。ＭＯ２５２出力は、主パルスのパルスエネルギの約１％から１０％のパルスエネルギを有する予備パルスを形成することができ、ＭＯ２５４出力は、約１ｘ１０¹⁰ワット／平方センチメートルのパルスエネルギを有する主パルスを形成することができ、同じか又は異なるとすることができる波長を有する。

ＭＯ２５５からの出力パルスは、例えば、ミラー２６０によって偏光ビームスプリッタ２６２に反射させることができ、また、偏光ビームスプリッタ２６２は、ＰＡ２７２内で増幅されるシードパルスとして第１の選択極性を有する光の全て又は本質的に全てを反射させる。第２の選択極性を有するＭＯ２５２出力は、偏光ビームスプリッタ２６２を通過して、別のシードパルスとしてＰＡ２７２内に入ることができる。従って、ＭＯ２５２及びＭＯ２５４の出力は、ＭＯ２５２の予備パルス部分とＭＯ２５４からの主パルス部分とを有する結合シードパルス２７０に形成することができる。

結合パルス２７０は、ＭＯＰＡガス放電レーザの技術分野で公知のように、ＭＯ２５２、２５４とＰＡとの間の適切なタイミングで「ＸＬＡ１００」及び「ＸＬＡ２００」シリーズＭＯＰＡレーザシステムのような本出願人の譲渡人によって販売されているようなパルス電力送出モジュールでＰＡ２７２内で増幅され、結合パルス２７０が駆動レーザ出力パルス２７４を形成するように増幅される時にＰＡ内の増幅レーザ媒質の存在を保証することができる。ＭＯ２５４及びＭＯ２５２の発射のタイミングは、例えば、ガス放電が例えばＭＯ２５２発射の後であるがＭＯ２５２の発射の約数ナノ秒以内に開始されるように、例えば、ＭＯ２５４が時間的に遅く発射されるように、予備パルスが結合シードパルス２７０内では主パルスよりも若干先行するようなものである。また、予備パルス及び主パルスの性質、例えば、相対強度、ピーク分離、絶対強度などは、パルス生成における望ましい効果から決定され、かつある一定の要素、例えば、駆動レーザの形式及び例えば波長、ターゲット材料の形式、及び例えばターゲット液滴サイズなどに関連することが当業者によって理解されるであろう。

ここで図７を参照すると、図６を参照して上述したように、ＰＡ２７２内での増幅に向けて結合パルス２７０を形成するために、最初に予備パルス、次に主パルスを共振器内で発生させるのに有用なＱスイッチ２８４が共振器内において共振器後部ミラー２８２と出力結合器２８６との中間にある例えば共振器後部ミラー２８２と出力結合器２８６とを有するレーザ発振空洞によって形成された例えばＭＯ利得発生器２８０を含む駆動レーザシステム２５０、例えば、ＣＯ₂駆動レーザシステムを含むことができる本発明の実施形態の態様が概略ブロック図の形で示されている。

ここで図８を参照すると、約１８ｋＨｚ程度及び更にそれを超える出力パルス繰返し数での作動が可能であるＣＯ₂ガス放電レーザシステムのような多重電力増幅高繰返し数駆動レーザシステム３００が示されている。図８のシステム２５０は、例えば、主発振器２９０と、直列の複数の例えば３つのＰＡ３１０、３１２、及び３１４を含むことができる。ＰＡ３１０、３１２、及び３１４の各々には、それぞれのパルス電力システム３２２、３２４、及び３２６からのガス放電電気エネルギを供給することができ、パルス電力システムの各々は、当業者によって理解されるように、単一の高電圧電源によって（あるいは、別々のそれぞれの高電圧電源により）初めに充電することができる。

図９を参照すると、結果的にＰＡの数のＸ倍の出力パルス繰返し数、例えば、図８の例示的な例においてはｘ^*３、すなわち、各々が６ｋＨｚで作動する３つのＰＡの場合に１８ｋＨｚを得ることができる発射図２９２が示されている。すなわち、ＭＯは、ＭＯ出力パルス発射タイミングマーク２９４によって表示される割合でエネルギが比較的低いシードパルスを発生し、一方、それぞれのＰＡの発射は、タイミング図によって示すように、ＰＡ３１０、３１２、及び３１４の連続的なＰＡにおいてＭＯ出力パルスが連続的に増幅されるように、発射タイミングマーク２９６によって表示される交互方式にすることができる。また、ＭＯ２９０及び各それぞれのＰＡ３１０、３４１２、３１４のそれぞれの発射間のタイミングは、ＭＯからのそれぞれの出力パルスがそれぞれのＰＡ３１０、３１２、３１４内で増幅が発生するように、例えば、このようなＰＡ３１０、３１２、３１４内の電極間のガス放電によってそれぞれのＰＡ３１０、３１２、３１４内で増幅を発生させることができる光路全体における位置に到達することを可能にするように調整する必要があることになることが、当業者によって理解されるであろう。

ここで図１０及び図１１を参照すると、本発明の実施形態の態様によれば、駆動レーザシステム、例えば、図６及び図７の実施形態の特徴を兼ね備えたＣＯ₂駆動レーザシステムを利用して、例えば、上述のように結合パルス２７０を生成し、ここでもまた上述のように交互方式で選択ＰＡ３１０、３１２、３１４内でそれらの各々を増幅することにより、結合予備パルス及び主パルスでより高い繰返し数の出力レーザパルス２７４を作成することができる。

上述のシステム２５０は、２つのＭＯ（予備パルスと主パルス）及び単一のＰＡ（単一パス又は多重パス）とを有するＣＯ₂ＬＰＰ駆動レーザを含むことができ、両方のＭＯからのビームは、単一ビームに結合され、これは、ＰＡによって増幅され、又は共振空洞内のＱスイッチングによって形成された結合ビーム、及びそのように生成された結合予備パルス及び主パルスビームは、次に、例えば、結合パルスを発生するＭＯと同じパルス繰返し数で作動する単一のＰＡにおいて、又はｘをＰＡの数とし、ＰＡが交互方式で連続して発射されるとして、パルス繰返し数ｉ／ｘに結合パルス生成ＭＯのパルス繰返し数を乗じたもので作動する一連のＰＡによって増幅することができることが当業者によって理解されるであろう。それぞれのＭＯからの２本のビームの結合は、偏光によって又はビーム分離器を使用することによって行われ、ＭＯ経路の一方、例えば、予備パルスＭＯ経路内の損失を被る可能性がある。また、例えば、ＣＯ₂レーザの低い利得のために、結合パルス内に含まれた予備パルス及び主パルスの両方を増幅する同じＰＡを同時に共有することが理解されるであろう。これは、ある一定の形式のレーザ、例えば、ＣＯ₂レーザの場合は固有のものであり、利得が遥かに大きい及び／又は飽和しやすいために他のレーザ、例えば、エキシマレーザでは不可能であろう。

ここで図１２を参照すると、本発明の更に別の実施形態の態様の図が概略的に示されている。この実施形態は、駆動レーザ入力窓３３０を通じて入る集束駆動レーザビーム３４２が通過することができる駆動レーザ送出筐体を有することができる。駆動レーザビーム３４２は、集束された後に拡張ビーム３４４を形成し、次に、例えば、平坦な指向ミラー３４０によって操作することができ、ビーム３４４及びミラー３４０及び集束駆動レーザビームの焦点の大きさは、ＥＵＶ生成プラズマを形成するようにターゲット液滴の照射に向けてビーム３４６が集光装置の焦点２８に再度集束されるように指向ビーム３４６が集光装置３０の中央部を照射するようなものである。ミラー３４０は、上述のように、回転モータ３６０によって回転させることができる。集光装置３０の中央部３５０は、駆動レーザのＤＵＶ範囲において反射性である材料、例えば、ＸｅＦレーザガスの場合は３５１ｎｍが得られるように適切な反射コーティングを有するＣａＦ₂、又はＣＯ₂レーザの場合には約１０μｍの波長で反射性の材料で形成することができる。

当業者は、駆動レーザビームを生成する駆動レーザと、第１の軸線を有する駆動レーザビーム第１経路と、第１経路から第２の軸線を有する第２経路にシステムレーザビームを移送する駆動レーザ方向変換機構と、十分に大きな、例えば数ステラジアンの開口部と共に、中央に位置する開口、すなわち、必ずしも集光装置光学要素に関連したものであるとは限らない他の光学要素を設置することができる開口部を有するＥＵＶ集光装置光学要素、すなわち、駆動レーザ光と共に照射された時にプラズマ内に生成されたＥＵＶ光を有効に集束させる集束ミラー光学器械とを含むことができるレーザ生成プラズマＥＵＶシステムを含むことができる装置及び方法が以上の本明細書で説明されていることを認めるであろう。この装置及び方法は、更に、第２経路内にあり、開口内に位置決めされ、かつ第２の軸線に沿って位置するプラズマ開始サイト上にシステムレーザビームを集束させる集束ミラーを含むことができる。また、先に参照した現在特許出願中の出願の１つ又はそれよりも多くにおいてより詳細に説明されているように、パルス開始は、例えば、正確にＥＵＶ集束光学器械の焦点での理想的なサイトにあると考えることができることも理解されるであろう。しかし、いくつかの要因のために、時々及び恐らくは殆どの場合、実際のプラズマ開始サイトは、理想的なプラズマ開始サイトから外れている場合があるので、制御システムを利用して、レーザ／ターゲット交差及び実際のプラズマ開始サイトを理想的なサイトに移動して戻すように駆動レーザビーム及び／又はターゲット送出システムに指令することができる。従って、プラズマ開始サイトの概念は、特許請求の範囲を含む本明細書で使用される時、比較的固定されたままである望ましい又は理想的なプラズマ開始サイトのこの概念が組み込まれているが（それは、例えば、多くのｋＨｚのパルス繰返し数と比較すると比較的緩やかな時間的尺度にわたって変化する可能性もある）、作動的に及び／又は制御システムのずれなどのために、実際のプラズマ開始サイトは、制御システムが、誤った位置であるが依然として全体的に最適化された集光に対して理想的又は望ましいサイトの付近にあるサイトから例えば焦点での望ましい／理想的な位置までプラズマ開始サイトを移動させるので、時間的に変動する多くの場所に位置することができる。

本発明の装置及び方法は、幾何学形状の制限において実際的ではない場合に有効プラズマ生成エネルギで約１００μｍ未満のＥＵＶターゲット液滴上に集束させるのに集束レンズを利用することを必要とするような波長を有する駆動レーザによって生成されることを含むことができる。上述のように、これは、例えばＣＯ₂レーザの特性であるが、ＣＯ₂レーザは、このある一定の種類の非有効性を発生する唯一の駆動レーザではないであろう。駆動レーザ方向変換機構は、ミラーを含むことができる。この集束ミラーは、開口の外側にある集光装置光学要素から、プラズマ開始サイトに発生したプラズマ内に生成されたＥＵＶ光を遮断するように位置決めされ、かつそのような大きさにすることができる。

上述のように、この利点は、他の有用なかつ望ましい属性を有することができるＣＯ₂レーザのような駆動レーザの使用を可能にすることができるが、一般的に、本発明の実施形態の態様による上述のミラー集束要素によって占有された大きさと類似の大きさの集光装置開口に入るビームに対しては集束レンズによる集束には不適である。

方向変換機構は、回転させることができ、かつ集束ミラーは、加熱することができる。本発明の装置及び方法は、更に、予備パルス部分及び主パルス部分を有する結合出力パルスを発生するシードレーザシステムと、予備パルス部分と主パルス部分とを同時に増幅し、予備パルス部分が増幅レーザの利得を飽和させることのない増幅レーザとを含むことができる。予備パルス及び主パルスの各々自体は、それ自体が「パルス」であると考えることができる時間的長さにわたっていくつかのピークを有するパルスで形成することができることが当業者によって理解されるであろう。本明細書及び特許請求の範囲で使用する予備パルスは、主パルスよりも小さい強度（例えば、ピーク及び／又は積分）を有し、かつ例えばプラズマ原料物質でのプラズマ形成を開始し、次に、駆動レーザエネルギのより大きな入力によりプラズマ上への主パルスの集束を通じてプラズマを形成するのに有用なパルスを意味するように意図されている。これは、形状、持続時間、主パルスの予備パルスにおける「ピーク」／「パルス」の数、又はシードパルス発生器の出力部で又は結合パルス内で予備パルス部分及び主パルス部分において１つよりも多いパルスを形成する時に見ることができる大きさ、形状、時間的持続時間などの他の特性に関係がないものである。

増幅レーザは、ＣＯ₂レーザを含むことができる。結合パルスの予備パルス部分は、第１のシードレーザで生成することができ、結合パルスの主パルス部分は、第２シードレーザで生成することができ、又は結合パルスの予備パルス部分及び主パルス部分は、単一のシードレーザで生成することができる。本発明の装置及び方法は、更に、少なくとも１２ｋＨｚ、例えば１８ｋＨｚのパルス繰返し数Ｘでシードレーザパルスを発生するシードレーザと、例えば各々がＸ／Ｎ、３つのＰＡの場合は６ｋＨｚ、合計で１８ｋＨｚになる割合で発射される複数のＮ個の増幅レーザとを含むことができ、３つのＰＡは、シードレーザパルスの光路内に直列に位置決めすることができ、各々は、交互方式のタイミングでＸ／Ｎのパルス繰返し数でそれぞれのＮ番目のシードパルスを増幅する。各々のそれぞれの増幅レーザは、シード生成レーザのそれぞれのＮ番目の出力がそれぞれの増幅レーザ内にあるようにシード生成レーザの発射に合わせて発射することができる。シードレーザパルスは、予備パルス部分と主パルス部分とを含むことができる。

「３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１２」を満足するために必要とされる詳細において本特許出願において説明しかつ例示した「ＬＰＰ、ＥＵＶ光源駆動レーザシステム」の実施形態の特定の態様は、上述の実施形態の態様のあらゆる上述の目的、及び上述の実施形態の態様により又はその目的のあらゆる他の理由で又はその目的にために解決すべき問題を完全に達成することができるが、本発明の上述の実施形態のここで説明した態様は、本発明による広義の主題を示しかつ表すことを当業者は理解すべきである。実施形態のここで説明しかつ主張する態様の範囲は、本明細書の教示内容に基づいて当業者に現在明らかであると考えられるか又は明らかになると考えられる他の実施形態を漏れなく包含するものである。本発明の「ＬＰＰ、ＥＵＶ光源駆動レーザシステム」の範囲は、単独にかつ完全に特許請求の範囲によってのみ限定され、いかなるものも特許請求の範囲の詳細説明を超えるものではない。単数形でのこのような請求項における要素への言及は、解釈において、明示的に説明していない限り、このような要素が「１つ及び１つのみ」であることを意味するように意図しておらず、かつ意味しないものとし、「１つ又はそれよりも多い」を意味する意図とし、かつ意味するものとする。当業者に公知か又は後で公知に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ると共に、特許請求の範囲によって包含されるように意図されている。本明細書及び／又は本出願の請求項に使用され、かつ本明細書及び／又は本出願の請求項に明示的に意味を与えられたあらゆる用語は、このような用語に関するあらゆる辞書上の意味又は他の一般的に使用される意味によらず、その意味を有するものとする。実施形態のいずれかの態様として本明細書で説明した装置又は方法は、それが特許請求の範囲によって包含されるように本出願において開示する実施形態の態様によって解決するように求められる各及び全て問題に対処することを意図しておらず、また必要でもない。本発明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、又は方法段階が特許請求の範囲において明示的に詳細に説明されているか否かに関係なく、一般大衆に捧げられることを意図したものではない。特許請求の範囲におけるいかなる請求項の要素も、その要素が「〜のための手段」という語句を使用して明示的に列挙されるか又は方法の請求項の場合にはその要素が「作用」ではなく「段階」として列挙されていない限り、「３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１２」第６項の規定に基づいて解釈されないものとする。

上記で開示した本発明の実施形態の態様は、好ましい実施形態であることのみを意図しており、いかなる点においても本発明の開示内容を限定するものではなく、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ものとすることが当業者によって理解されるであろう。開示した発明の実施形態の開示した態様には、当業者によって理解及び認められるような多くの変更及び修正を行うことができる。特許請求の範囲は、その範囲及び意味において、本発明の実施形態の開示した態様だけではなく、当業者には明らかになると思われる均等物及び他の修正及び変更も包含するものとする。上述の本発明の実施形態の開示して請求した態様に対する変更及び修正に加えて、以下も実施することができると考えられる。

４０中間焦点
１７２レーザ放射線
１７６集束ビーム
１８０集束ミラー

Claims

駆動レーザビームを生成する駆動レーザと、
第１の軸線を有する駆動レーザビーム第１経路と、
前記第１経路から第２の軸線を有する第２経路に前記駆動レーザビームを移送する駆動レーザ方向変換機構と、
中央に位置する開口を有するＥＵＶ集光装置光学要素と、
前記第２経路内にあり、前記開口内に位置決めされ、かつ前記第２の軸線に沿って位置するプラズマ開始サイト上に前記駆動レーザビームを集束させる集束ミラーと、
を含むことを特徴とするレーザ生成プラズマＥＵＶシステム。