JP2023540119A - マルチセクションの集光モジュールを備えた短波長放射線源 - Google Patents

Abstract

放射線源は，放射プラズマを有する真空チャンバ内に配置される光学集光器を備え，好ましくは複数の同一のミラーからなる光学集光器に至る短波長放射線のデブリフリーの共心ビームを出力するように配置された少なくとも２つのケーシングを含むデブリ軽減手段をさらに備える集光モジュールを含む。各ケーシングの外側にはケーシングの内側に磁場を形成する永久磁石があり，デブリ粒子の荷電部分を軽減し，短波長放射線のデブリフリーの共心ビームを提供する。その他のデブリ軽減技術もさらに使用される。好ましくは，プラズマは，回転ターゲットアセンブリによってレーザービームの焦点領域に供給される液体金属ターゲットのレーザー生成プラズマである。この発明の技術的結果は，大きな，好ましくは０．２５ｓｒ以上の収集立体角を有する，短波長放射線の非常に強力な高輝度のデブリフリーの放射線源の作成である。

Description

この発明は，約０．４～２００ｎｍの波長の軟Ｘ線（soft X-ray），超紫外線（ＥＵＶ）（extreme ultraviolet）および真空紫外（ＶＵＶ）（vacuum ultraviolet）放射を発生（生成）するように設計された高輝度放射線源および放射線の収集方法に関するもので，これらは大きな集束角（large collection angle）において高効率のデブリ軽減を提供し，高出力光源およびその統合機器の長期運用を保証するものである。

高強度の軟Ｘ線，超紫外線（ＥＵＶ）および真空紫外（ＶＵＶ）領域の放射線源が，顕微ミラー検査，生物医学的および医学的診断，材料試験，原子物理学におけるナノ構造の解析，ならびにリソグラフィといった多くの分野において使用されている。

軟Ｘ線領域（０．４～１０ｎｍ），ＥＵＶ（１０～２０ｎｍ）領域およびＶＵＶ（２０～１２０ｎｍ）領域において効率的に放出するプラズマは，高出力レーザーの照射をターゲットに集束（集中）させることによっても，放電においても，得ることができる。

２０１３年８月２２日にＷＯ／２０１４／００１０７１の下で公開された国際特許出願ＰＣＴ／ＥＰ２０１３／０６１９４１から，放射生成プラズマによって生成された放射線を収集し，生成された放射線を案内するための集光器を備え，プラズマ放射線のビームにおける赤外レーザー放射線の抑制手段をさらに備える，集光モジュールを備えたレーザー生成プラズマ（ＬＰＰ）（laser-produced plasma）ＥＵＶ光源が知られている。

ＬＰＰＥＵＶ光源は高輝度であることを特徴とする。しかしながら，ＬＰＰＥＵＶ光源の長い寿命を保証するためにデブリから光学集光器を保護する課題がある。

放射線源の作動中にプラズマの副生成物として発生するデブリは，プラズマ燃料物質の高エネルギーイオン，中性原子または蒸気およびクラスタの形態をとることがある。デブリ粒子は，放射線源の近くに位置する一または複数の集光ミラーから構成し得る集光光学系を劣化させる。集光ミラーに堆積した微液滴および粒子がその反射係数を低下させるという事実に加え，高速粒子が，集光ミラー，および，場合によっては集光ミラーの背後に位置する光学系のその他の部品に損傷を与えることがある。このため，短波長放射線のデブリフリーの高輝度源を開発することが急務である。

２０１３年８月２２日にＷＯ／２０１３／１２２５０５の下で公開された国際特許出願ＰＣＴ／ＲＵ２０１２／０００７０１から，レーザートリガー放電プラズマＥＵＶ光源が知られている。集光レーザービームは，レーザートリガー放電が非対称で大部分が曲がったバナナ状の形状を有するようにして電極のうちの一つに案内される。そのような放電の固有磁場は，より弱い磁場の領域に対する放電プラズマの支配的な運動を決定する勾配を有する。プラズマ流の方向は光学集光器に向かう方向とは著しく異なっている。高放射力（high radiation power）を得るために上記放電は高パルス繰り返し率（high pulse repetition rate）において生成される。この発明は荷電粒子の簡単かつ高効果的な緩和を提供する。

もっとも，中性粒子およびクラスタの抑制にはより高度なデブリ軽減技術の使用が必要である。

軟Ｘ線，ＥＵＶおよびＶＵＶ領域における発光はレーザー生成プラズマ（laser-produced plasma）の使用によって最も効果的となる。近年のＬＰＰ放射線源の開発は，７ｎｍノード以下の集積回路（ＩＣｓ）の大量生産用の投影極端紫外線リソグラフィの開発によって非常に刺激を受けている。

特別に注入されたガス中における短波長放射線ビームの経路に沿って生成された補助プラズマの使用に基づくデブリ軽減技術が，２０１６年２月２３日に公開された米国特許第９２６８０３１号に開示されている。補助プラズマに触れる（expose）結果として電荷を得るデブリは，その後にパルス電界によって偏向される。この方法は，たとえばキセノンをプラズマ燃料として用いる線源において，デブリのイオン／蒸発部分に対する光学集光器の保護に効果的である。

しかしながら，金属をプラズマ形成材料として用いる線源において，光学集光器の構成要素に対する主な脅威はデブリ粒子の微液滴部分であり，それに対してこの方法は無力である。

２０１３年８月２７日に公開された米国特許第８５１９３６６号から，Ｓｎ液滴ターゲットを用いるＬＰＰＥＵＶ放射線源におけるデブリ軽減方法が知られている。この方法は，デブリ粒子の荷電部分の磁気緩和を用いることを含む。これに加えて，上記デブリ技術は，フォイルトラップおよび保護用のバッファガス流を供給するポートを含み，液体金属ターゲット材の中性原子およびクラスタの十分効果的な閉じ込めを提供する。

しかしながら，デブリ粒子の微液滴部分を軽減するためにはさらなるかなり複雑な手段が必要である。

２００７年１１月２７日に公開された米国特許第７３０２０４３号から知られるデブリ軽減方法はこの決定が部分的にない。この方法は高速回転シャッタを利用するもので，このシャッタは１回転周期の間に少なくとも一つの開口を通して短波長放射線を透過させ，シャッタの別の回転周期の間にデブリの通過を阻止することができる。

しかしながら，小型の放射線源におけるそのようなデブリ軽減手段の使用は，実現するのが技術的にあまりに困難である。

この欠点は，それらの全体を参照することによりこの明細書に援用される，２０２０年４月２８日に公開された米国特許第１０６３８５８８号，２０２０年３月１０日に公開された米国特許第１０５８８２１０号，２０２０年５月５日に公開された米国特許出願第２０２００１６３１９７号から知られる短波長放射線源には全くない。これらの特許文献において開示された線源は，集光レーザービームによって相互作用領域に溶融金属層の形でターゲットを到達させる回転ターゲットアセンブリを備える真空チャンバを含む。デブリ軽減手段の複合体は８０ｍ／ｓ以上の速い線速度によるターゲットの回転を含む。デブリのイオン／蒸発部分を抑制するために，フォイルトラップ，磁場および保護用バッファガスの指向性流の利用が提供される。放射線源の実施形態では，カーボンナノチューブの交換可能膜（ＣＮＴ膜）が短波長放射線ビームの経路中に設置される。また，パルス放出プラズマの領域にレーザービームが入射され，そこから短波長放射線ビームを出るようにした，放出プラズマの領域を取り囲むデブリシールドが固定的に設置される。レーザープレパルスを使用してデブリのイオン部分を抑制することも提案されている。別の提案されたデブリ軽減メカニズムは，たとえば，およそ１ＭＨｚの高繰り返し率のレーザーパルスを使用するものであり，後続のパルスの放射およびプラズマによって直前のレーザーパルスから生じる最大０．１μｍのサイズの微液滴の蒸発を確実にする。

これらの方法はデブリ軽減の効率が十分に高いが，それらは短波長プラズマ放射線の集束角を空間的に比較的小さくすることを目的とした結果，短波長放射線ビームの平均出力が多くの用途に不十分であることが分かったものである。

したがって，上述の欠点のうちの少なくともいくつかを排除するニーズがある。特に，小型で，大きな集光角によって非常に強力で，短波長放射線の出力ビームの経路において実質的に完全なデブリ軽減を提供する改善型光源のニーズがある。

この発明は，軟Ｘ線，ＥＵＶおよびＶＵＶ放射の純高輝度源の平均出力における多重増加（multiple increase）に関連する技術的課題を解決するとともに，それらの商業利用可能性および経済運用を保証することを目的とする。

この発明の技術的結果は，大きな，好ましくは０．２５ｓｒ以上の立体角において伝播する短波長放射線のビームにおける，高効率のデブリ軽減を伴う非常に強力かつ高輝度の短波長放射線源の作成である。

上記目的は，集光モジュールを備えたプラズマ短波長放射線源であって，プラズマが短波長放射線を放出する真空チャンバ内に位置する光学集光器を備え，前記光学集光器への前記短波長放射線の経路上のデブリ軽減手段をさらに備えることによって達成可能である。

前記放射線源は，前記光学集光器に至る（到達する）（coming to）前記短波長放射線のデブリフリーの共心ビーム（debris-free homocentric beams）を出力するように配置された少なくとも２つのケーシングを含み，各ケーシングの外側には，前記ケーシングの内側に磁場を形成する永久磁石があり，前記永久磁石によって形成される磁場が前記共心ビームからデブリ粒子の荷電部分（charged fraction）を除去してデブリフリーの共心ビームを提供する前記デブリ軽減手段によって特徴付けられる。

好ましくは，各ケーシングの外面は，前記プラズマからの短波長放射線伝播方向に対して実質的に平行に延在し，かつ垂直方向または別の選ばれた方向に対して平行に延在する２つの第一面（two first faces extended substantially parallel to a direction of short-wavelength radiation propagation from the plasma and parallel to a vertical or to another chosen direction）を含む。

好ましくは，各ケーシングは，前記プラズマからの前記短波長放射線伝播方向に実質的に平行に延在し，かつ前記ケーシングの前記２つの第一面に対して実質的に垂直に延在する２つの第二面（two second faces extended substantially parallel to the direction of short-wavelength radiation propagation from the plasma and substantially perpendicular to the two first faces of the casing）を含む。

この発明の実施形態では，各ケーシングの第一面の面積がケーシングの残りの面の面積よりも大きく，前記永久磁石は各ケーシングの前記第一面と実質的に接触する。

この発明の実施形態では，各ケーシングの前記第一面の面積は前記ケーシングの残りの面の面積未満であり，前記永久磁石は前記ケーシングの前記第一面以外の面に配置されている。

この発明の実施形態では，各ケーシングの前記２つの第一面の間の角度が３０度未満である。

この発明の実施形態では，前記２つの隣り合うケーシングの隣り合う面の間の角度が３～１０度である。

この発明の実施形態では，互いに最も離れたケーシングの互いに最も離れた部分に配置された前記永久磁石（複数）が磁心によって接続されている。

この発明の実施形態では，前記光学集光器が，前記短波長放射線の前記デブリフリーの共心ビームのそれぞれの経路に据え付けられた（installed）複数のミラーを含む。

好ましくは，すべてのミラーの反射面が回転楕円面（spheroid）を形成し，その一つの集中点（in one focus）がプラズマであり，もう一つの集中点（in another focus）が光学集光器のすべてのミラーの焦点（focal point）である。

好ましくは，前記デブリ軽減手段が，短波長放射線のビームの経路（複数）において各ケーシングと前記光学集光器の間に据え付けられたカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）（複数）を主成分（ベース）とする膜（複数）を含む。

この発明の実施形態では，前記デブリ軽減手段は，各ケーシング内において前記プラズマに向かう（directed）保護ガス流（複数）を含み，各ＣＮＴ膜が，前記短波長放射線の前記デブリフリーの共心ビームの出口用のケーシング窓としての役割と，それを通る前記保護ガスの出口を防ぐガスシャッターとしての役割を同時に果たすものである。

この発明の実施形態では，前記永久磁石（複数）が前記ケーシングの全長に沿って配置されている。

好ましくは，前記デブリ軽減手段は，前記ケーシングのそれぞれに設置され，前記プラズマに対して径方向で，磁力線（magnetic field lines）に対して実質的に垂直に向けられた（配向された）（oriented）フォイルプレート（複数）を含む。

この発明の実施形態では，プラズマは，レーザー生成プラズマ（laser-produced plasma），ｚピンチプラズマ（z-pinch plasma），プラズマフォーカス（plasma focus），放電生成プラズマ（discharge-produced plasma），レーザー誘導放電生成プラズマ（laser-initiated discharge-produced plasma）からなる群から選択することができる。

好ましくは，前記プラズマが，回転ターゲットアセンブリによってレーザービームの焦点領域に供給される液体金属ターゲットのレーザー生成プラズマである。

好ましくは，前記ターゲットが，前記回転ターゲットアセンブリに設けられる，環状溝の回転面の軸に対向する（面する）面上に遠心力によって形成される溶融金属層である。

別の態様においては，この発明は，放射線の収集方法に関するもので，前記方法は，光学集光器によってプラズマ形成位置においてプラズマによって放出される放射線を収集するステップと，前記放射線の少なくとも一部を焦点に案内する（方向づける）（directing）ステップとを含み，前記プラズマによって放出される放射線が，デブリ軽減手段に配備され，短波長放射線のデブリフリーの共心ビームを形成するように配置された少なくとも２つのケーシングを通って外に出て光学集光器に案内される。

好ましくは，各ケーシングの外側に，前記ケーシングの内側に磁場を形成する永久磁石があり，前記永久磁石によって形成された磁場はデブリ粒子の荷電部分を軽減し，各ケーシングにおいて保護ガス流，フォイルトラップ，ＣＮＴ膜を含むその他のデブリ軽減技術も用いて前記デブリフリーの共心ビームを提供する。

好ましくは，前記光学集光器は，前記デブリフリーの共心ビームのそれぞれの前記経路に据え付けられた複数のミラーを含み，すべてのミラーの反射面が楕円面または変形楕円面上にあり，その一つの集中点がプラズマであり，もう一つの集中点が光学集光器のすべてのミラーの焦点である。

この発明の上述およびその他の目的，効果および特徴は，添付の図面と関連して例示として提供される，その実施形態の以下の非限定的な説明からより明らかとなるであろう。

この発明の本質は図面に示されている。

これらの図面は，この技術的解決策を実施するための選択肢の全範囲を網羅するものでも，さらに，限定するものでもないが，その実施態様の具体的事例の単なる図示資料を表すものである。

この発明によるマルチセクションの集光モジュールを備える短波長放射線源の概略図である。 この発明によるマルチセクションの集光モジュールを備える短波長放射線源の概略図である。 回転ターゲットアセンブリを備えるレーザー生成プラズマ放射線源の概略図である。 回転ターゲットアセンブリを備えるレーザー生成プラズマ放射線源の概略図である。

図１にいくつかの縮尺で示す発明実施形態の一例によると，プラズマ放射線源は，短波長放射線を放出するパルス状高温プラズマ２の領域を有する真空チャンバ１を備えている。副生成物として，プラズマ形成材料の蒸気，イオンおよびクラスタを含むデブリ粒子がプラズマ領域に生成される。プラズマ放射線源はさらに，光学集光器３，およびプラズマ２から光学集光器３に案内される短波長放射線ビーム５の経路上に配置されるデブリ軽減手段４とからなる集光モジュールを備えている。光学集光器は，短波長放射線を，中間焦点，そして次に短波長放射線によって動作する光学システムに再案内する。

この発明によると，デブリ軽減手段４は，好ましくは複数のミラー８からなる光学集光器３に入る（至る）（coming to）短波長放射線のデブリフリーの共心ビーム７を出力するように配置された少なくとも２つのケーシング６を含む。特徴的なプラズマサイズは約０．１ｍｍであり（自由電子密度のＦＷＨＭ（半値全幅）または発光プラズマ領域の輝度プロファイルのＦＷＨＭとして測定される），したがってプラズマ放射線源は疑似点（quasi-point）とみなすことができ，そこから出てくる放射線ビームは共心（homocentric）とみなすことができる。

各ケーシング６の外側には，ケーシング６の内側に磁場を形成する永久磁石９があり，永久磁石９によって形成された磁場は共心ビーム７からデブリ粒子の荷電部分を除去してデブリフリーの共心ビームを提供する。

各ケーシング６の外面は，実質的に前記プラズマ２からの短波長放射線伝播方向に対して平行に，かつ垂直または別の選ばれた方向に対して平行に延在する２つの第一面１０を含む。

各ケーシング６の外側には，ケーシング６の内側に磁場を生成する永久磁石９があり，その磁気誘導ベクトルはケーシングの光軸に対して実質的に垂直に向けられる。

好ましくは，永久磁石９はケーシング６の全長に沿って設けられる。

公知の解決法とは対照的に，この発明によるデブリ軽減手段４はマルチセクション（複数の仕切られた場所の）システム（multi-section system）であり，短波長プラズマ放射線の収集の立体角を大幅に増加させることができるとともに，高効率のデブリ軽減を維持することができる。収集立体角の増加によって短波長放射線の収集力（the collected power of short-wavelength radiation）を大幅に（数倍）増加させることができ，それによってほとんどすべての応用分野においてそのようなタイプの放射線源の使用効率を向上させることができる。

単一セクションのシステム（single-section system）では，ハウジングの横断寸法の単純な増加が荷電粒子に対する磁気保護の効果の激減を導く。これは，磁場の力線に沿うケーシングの大きさが大きければ大きいほど，ケーシングの容積における磁気誘導の値が低くなるという事実によるもので，これによって短波長３を放出するプラズマの領域から集光ミラー８に向けてケーシングを通って伝播する荷電粒子の横方向速度の減少（a decrease in the transverse velocity of charged particles）につながる。したがって，断面の飛行中，粒子はミラーに衝突するのを回避するために十分な距離を偏向することができない。実験では，磁気保護の有効な動作のためには，短波長を放出するプラズマの領域から約４０ｍｍの距離のケーシングの中央における磁気誘導の値が，少なくとも０．５Ｔであることが必要であることが判明した。また，磁石が配置されるケーシングの側面間の平角（the flat angle between the sides of the casing）は３０度を超えてはならないことが実験的に立証された。

したがって，ケーシングの面間の平角が３０度を超えないマルチセクションのデブリ軽減システムの使用により，各々のケーシングにおいて，荷電粒子の高効果的な磁気緩和に十分な大きさの定磁場を生成することができる。

この発明の好ましい実施形態によれば，互いに最も離れたケーシング６の互いに最も離れた第一面１０に設けられた永久磁石９が磁心１１によって接続される。磁心１１は，好ましくは磁気的に軟らかい鋼製のもので，磁場を磁心に集中させることによって散乱による磁場の損失を減少させ，それによって各ケーシングの容積における磁場を増加させることができ，磁場デブリ軽減の効率を向上させる。

この発明の実施形態では，各ケーシング６は，プラズマ２からの短波長放射線伝播方向に対して実質的に平行に延在し，かつケーシングの２つの第一面１０に対して実質的に垂直に延在する２つの第二面１２を含む。

プラズマ２に対する径方向における第一および第二面１０，１２の向きによって，幾何学的に透明度が高いマルチセクションのデブリ軽減システム（high geometric transparency of the multisectional debris mitigation）が提供される。この発明の実施形態では，２つの隣り合うケーシング６の隣り合う面の間の角度が３～１０度の範囲であるという事実によって，同目的が果たされている。

この発明の好ましい実施形態では，各ケーシング６の第一面１０の面積はケーシング６の残りの面の面積よりも大きく，永久磁石９は各ケーシング６の第一面１０と実質的に接触する。

別の実施形態（図示略）において，各ケーシング６の第一面１０の面積はケーシングの残りの面の面積未満であってもよく，永久磁石９はケーシング６の第一面１０以外の面，たとえば，各ケーシング６の大きな第二面１２に配置してもよい。

デブリ軽減手段４は，好ましくは，共心ビーム７の経路において各ケーシング６と光学集光器３のミラー８の間に据え付けられた（installed）カーボンナノチューブ製の膜１３を含む。ＣＮＴ膜は，好ましくは２０～１００ｎｍの範囲の厚さを有しており，２０ｎｍよりも短い波長の範囲においてそれらの高い強度と高い透明度を保証する。すなわち，ＣＮＴ膜１３は２０ｎｍよりも短い波長範囲における高い透明度により共心ビーム７の出口を提供する。同時に，ＣＮＴ膜１３はデブリ粒子の通過を防ぎ，短波長放射線のデブリフリーの共心ビーム７を提供する。

このように，デブリ軽減手段は，各ケーシング６内においてプラズマに向かう保護ガス流を含むとともに，各ＣＮＴ膜１３が，短波長放射線のデブリフリーの共心ビーム７の出口用のケーシング窓と，そこを通って保護ガスが外に出るのを防ぐガスシャッターとしての役割を同時に果たす。

約２０Ｐａの保護ガス圧においてケーシングの平均真空度を提供することによって，プラズマ領域から散乱するガス分子とデブリ粒子との間の衝突数を増加させることができ，それによってそれらを直線運動から偏向させることができる。同時に，ガスシールとしてのＣＮＴ膜の使用によって，消費者向け光学機器への共心ビーム７の伝播の全経路に沿うのではなく，ケーシング内のみにおける増加した圧力の使用が可能になる。これはガスへの吸収に起因する短波長放射線の損失を減少させる。

２０ｎｍ以上の波長範囲の放射線を得る場合には，その範囲の放射線の透明度が，放射波長が長くなるほどに急激に減少するので，ＣＮＴ膜１３は使用されない。

図２に示す好ましい実施形態では，光学集光器３は複数のミラー８を含むととも，すべてのミラーの反射面が回転楕円面（ellipsoid of revolution, spheroid）１５に属しており（belongs to），その一つの集中点（focus）はパルス放出プラズマ２の領域であり，もう一つの集中点は光学集光器３のミラー８の焦点（the focus point of the mirrors）１６である。このようなミラーの製造にはとても費用がかかるが，それは，集光ミラー基板の粗さがほんの０．２～０．３ｎｍであり，特に非球面形状を有するそのようなミラーの費用はそれらのサイズの増加と共に増大し，面積の増加よりも２～３倍強力な法則に従うからである。そのため，複数の同一のミラー８を使用することにより光学集光器の費用が大幅に減少する。

パルス放出プラズマは，レーザー生成プラズマ，ｚピンチプラズマ，プラズマフォーカス，放電生成プラズマ，レーザー誘導放電プラズマからなる群から選択することができる。

好ましい実施形態では，その全体を参照することによりこの明細書に援用される，２０２０年５月２１日に公開された米国特許出願第２０２００１６３１９７号で詳述したように，パルス状高温プラズマは，回転ターゲットアセンブリによってレーザービームの焦点領域に供給される液体金属ターゲット材のレーザープラズマである。

図３に概略的に示すこの発明の好ましい実施形態によれば，ターゲット１７は，回転軸１８に面する回転ターゲットアセンブリ２０の環状溝１９の表面の遠心力によって形成される溶融金属層である。この発明の好ましい実施形態の等角図を図４に概略的に示す。

図３および図４に示す液体金属ターゲットのレーザー生成プラズマを用いた好ましい実施形態の高輝度短波長放射線源の操作は次の通りに行われる。真空チャンバ１は，オイルフリーポンプシステムによって１０^－５・・・１０^－８ｍｂａｒ以下の圧力までポンピングされ，液体金属ターゲット材と相互に作用することがある窒素，酸素，カーボン等のガス状成分が除去される。

Ｓｎ，Ｌｉ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ｚｎおよびそれらの合金を含む非毒性低融点金属の群に属する材料のターゲット１７が，回転ターゲットアセンブリによって集光レーザービーム２１とともに相互作用領域に供給される。ターゲットは１ｋＨｚ～１ＭＨｚの範囲の高いパルス繰り返し周波数（率，速度）の集光パルスレーザービーム２１にさらされる。ターゲット材およびターゲット上のレーザー出力密度に応じて，レーザープラズマの短波長放射線が，軟Ｘ線および／またはＥＵＶおよび／またはＶＵＶスペクトル領域において生成される。

プラズマ２によって放出された短波長放射線のビーム５は，ケーシング６および好ましくはＣＮＴ膜１３を通過してデブリフリーの共心ビームに変換され，光学集光器３のミラー８に案内される。ここで永久磁石９（図４）が，好ましくは共心ビームの軸に垂直な向きの定磁場（a constant magnetic field, preferably directed perpendicular to the axis of the homocentric beams）を形成する。ローレンツ力の作用の下，共心ビーム７の軸に沿う直線運動から外れたデブリ粒子の荷電部分（主にイオン）が，ケーシング６の内壁またはケーシング内に特別に設置されたプレート２２（図３）のいずれかに衝突し，プレートによってトラップされる（閉じ込められる）。ケーシング６内に搭載されたプレート２２は，プラズマ２に対して径方向に，好ましくは磁石９によって形成される磁力線に対して垂直に向けられる（directed）。粒子の速度が速ければ速いほど，磁場の影響を受けてそれらが偏向する横断距離が小さくなるので，プレート２２によって高速荷電粒子をより効率的に捕捉することができる。これととも，保護ガス流がデブリ粒子のイオン／蒸気部分の移動を防ぎ，それらをケーシング６およびプレート２２の壁に堆積させ，デブリからＣＮＴ膜１３が保護される。２０ｎｍよりも短い波長範囲における高い透明度によりＣＮＴ膜は光学集光器３のミラー８への短波長ビームの出口を提供する。同時に，ＣＮＴ膜１３はデブリの通過を防ぎ，各ミラー８の信頼性の高い保護を提供する。さらに，ケーシング６内における効果的なデブリ軽減がガス入口１４から供給される保護ガスの指向流（流れの向き）（directed flows）を調整することによって保証される。シールドガス流はデブリのイオン／蒸気部分からＣＮＴ膜１３を保護し，それらの耐用年数を延ばす。

同様のデブリ軽減手段はレーザービーム２１の経路にも沿って使用される。

上記装置は，その態様の一つにおいて放射線の収集方法に関するこの発明の特定の実施形態を実現する。この方法は，光学集光器３によってプラズマ形成位置においてプラズマ２によって放出される短波長放射線を収集するステップと，放射線の少なくとも一部を焦点１６に向けるステップとを含む（図２）。プラズマ２によって放出される放射線ビーム５は，デブリ軽減手段４と一体化され，短波長放射線のデブリフリーの共心ビーム７を形成するように配置された，少なくとも２つのケーシングを通って外に出て光学集光器３に案内される。

各ケーシングの外側では，ケーシング６の内側に磁場を形成する永久磁石９がデブリ粒子の荷電部分を軽減するために使用され，保護ガス流，フォイルトラップ，ＣＮＴ膜を含むその他のデブリ軽減技術もまた各ケーシングにおいて使用され，デブリフリーの共心ビーム７が提供される。

光学集光器３は，好ましくはデブリフリーの共心ビーム７のそれぞれの経路に設けられた複数のミラー８を含み，すべてのミラーの反射面は楕円面１５または変形楕円面の表面上にあり，その一つの集中点（焦点）はプラズマ２であり，もう一つの集中点（焦点）１６は光学集光器３のすべてのミラー８の焦点である。変形楕円形状を，完全な楕円形状と比較して遠距離場に収集された放射線の強度均一性を向上させるために用いることができる。

このようにこの発明は，長寿命と使いやすさを備えた，軟Ｘ線，ＥＵＶおよびＶＵＶ放射線のデブリフリーの強力な高輝度線源を形成することを可能にする。

提案された装置は，多くの分野（顕微ミラー検査，材料科学，材料のＸ線診断，生物医学的および医学的診断，ＥＵＶリソグラフィ用の化学マスク欠陥検査を含むナノおよびマイクロ構造の検査）を適用の対象とする。

Claims (20)

1. プラズマ（２）が短波長放射線を放出する真空チャンバ（１）内に配置される光学集光器（３）を備え，前記光学集光器（３）への前記短波長放射線の経路上にデブリ軽減手段（４）をさらに備え，
   前記デブリ軽減手段（４）が，前記光学集光器（３）に至る前記短波長放射線のデブリフリーの共心ビーム（７）を出力するように配置された少なくとも２つのケーシング（６）を含み，
   各ケーシング（６）の外側に，前記ケーシング（６）の内側に磁場を形成する永久磁石（９）があり，前記永久磁石（９）によって形成される磁場が前記共心ビーム（７）からデブリ粒子の荷電部分を除去して前記デブリフリーの共心ビームを提供する，
   集光モジュールを備えたプラズマ短波長放射線源。
2. 各ケーシングの外面が，前記プラズマ（２）からの短波長放射線伝播方向に対して実質的に平行に延在する２つの第一面（１０）を含み，任意には前記２つの第一面は垂直に対して平行である，請求項１に記載の放射線源。
3. 各ケーシング（６）が，前記プラズマ（２）からの前記短波長放射線伝播方向に実質的に平行に延在し，かつ前記ケーシングの前記２つの第一面（１０）に対して実質的に垂直に延在する２つの第二面（１２）を含む，請求項２に記載の放射線源。
4. 各ケーシング（６）の第一面（１０）の面積が前記ケーシング（６）の残りの面の面積よりも大きく，前記永久磁石（９）が各ケーシング（６）の前記第一面（１０）と実質的に接触している，請求項２に記載の放射線源。
5. 各ケーシング（６）の前記第一面（１０）の面積が前記ケーシング（６）の残りの面の面積未満であり，前記永久磁石（９）が前記ケーシング（６）の前記第一面（１０）以外の面に配置されている，請求項２に記載の放射線源。
6. 各ケーシング（６）の前記２つの第一面（１０）の間の角度が３０度未満である，請求項２に記載の放射線源。
7. ２つの隣り合うケーシング（６）の隣り合う面の間の角度が３～１０度である，請求項２に記載の放射線源。
8. 互いに最も離れたケーシング（６）の互いに最も離れた部分に配置された前記永久磁石（９）が磁心（１１）によって接続されている，請求項１に記載の放射線源。
9. 前記光学集光器（３）は，前記デブリフリーの共心ビーム（７）のそれぞれの経路に据え付けられた複数のミラー（８）を含む，請求項１に記載の放射線源。
10. すべてのミラー（８）の反射面が回転楕円面（１５）を形成し，その一つの集中点が前記プラズマ（２）であり，もう一つの集中点（１６）が光学集光器のすべてのミラーの焦点である，請求項９に記載の放射線源。
11. 前記デブリ軽減手段（４）が，各ケーシング（６）と前記光学集光器（３）の間に据え付けられたカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を主成分とする膜（１３）を含む，請求項１に記載の放射線源。
12. 前記デブリ軽減手段（４）が各ケーシング（６）内において前記プラズマに向かう保護ガス流を含み，各ＣＮＴ膜（１３）が，前記短波長放射線の前記デブリフリーの共心ビーム（７）の出口用のケーシング窓としての役割と，それを通る前記保護ガスの出口を防ぐガスシャッターとしての役割を同時に果たす，請求項１１に記載の放射線源。
13. 前記永久磁石（９）が前記ケーシングの全長に沿って配置されている，請求項１に記載の放射線源。
14. 前記デブリ軽減手段（４）が，前記ケーシング（６）のそれぞれに設置され，前記プラズマ（２）に対して径方向，かつ磁力線に対して実質的に垂直に向けられたフォイルプレート（２２）を含む，請求項１に記載の放射線源。
15. 前記プラズマが，レーザー生成プラズマ，ｚピンチプラズマ，プラズマフォーカス，放電生成プラズマ，レーザー誘導放電プラズマからなる群から選択可能なものである，請求項１に記載の放射線源。
16. 前記プラズマが，回転ターゲットアセンブリ（２０）によってレーザービーム（２１）の焦点領域に供給される液体金属ターゲット（１７）のレーザー生成プラズマである，請求項１に記載の放射線源。
17. 前記ターゲット（１７）が，前記回転ターゲットアセンブリ（２０）に設けられる環状溝（１９）の回転軸（１８）に対応する面上に遠心力によって形成される溶融金属層である，請求項１６に記載の放射線源。
18. プラズマ形成位置においてプラズマによって放出される放射線を光学集光器によって収集するステップと，前記プラズマによって放出される放射線の少なくとも一部を焦点に案内するステップとを含み，
    前記プラズマによって放出される放射線が，デブリ軽減手段に配備され，短波長放射線のデブリフリーの共心ビームを形成するように配置された，少なくとも２つのケーシングを通って外に出て光学集光器に案内される，
    放射線の収集方法。
19. 各ケーシングの外側で，前記ケーシングの内側に磁場を形成する永久磁石がデブリ粒子の荷電部分を軽減するために使用され，任意には保護ガス流，フォイルトラップ，ＣＮＴ膜デブリ軽減要素を含む，請求項１８に記載の方法。
20. 前記光学集光器が，前記デブリフリーの共心ビームのそれぞれの経路に据え付けられた複数のミラーを含み，すべてのミラーの反射面が楕円面または変形楕円面上にあり，その一つの集中点が前記プラズマである，請求項１８に記載の方法。

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