JP5578482B2 - Lpp方式のeuv光源とその発生方法 - Google Patents
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本発明は、LPP方式のEUV光源に関する。LPP方式EUV光源は、例えば、特許文献1,2に開示されている。
またこの装置は、少なくとも1つのレーザービーム53を発生するための手段と、チャンバーと、少なくとも1つのターゲット57をチャンバー内で発生するための手段50と、レーザービーム53をチャンバー内でターゲット57に集光させるための手段54とを含む。ターゲット発生手段50は、液体の噴流を発生し、集光手段54は、レーザービーム53を噴流の空間的に連続した部分に集光させるようになっている。
なお、この図で、51は集光点、52は液滴、55は液滴形成点である。
この装置は、レーザー発振部61と、集光レンズ等の集光光学系62と、ターゲット供給装置63と、ターゲットノズル64と、EUV集光ミラー65とを含んでいる。レーザー発振部61は、ターゲット物質を励起させるためのレーザービームをパルス発振するレーザー光源である。レーザー発振部61から射出したレーザービームは、集光レンズ62によって所定の位置に集光される。一方、ターゲット供給装置63は、ターゲット物質をターゲットノズル64に供給し、ターゲットノズル64は、供給されたターゲット物質を所定の位置に噴射する。
また、実用出力を目指す、高繰り返し運転化(10〜100kHz)においては、発光源物質(すなわちターゲット物質)の廃棄は、デブリ発生、チャンバーの真空度悪化などの大きな問題を引き起こしていた。
該真空チャンバー内にターゲット物質の極超音速定常ガスジェットを形成するガスジェット装置と、
前記極超音速定常ガスジェット内の所定の集光点にレーザー光を集光して照射するレーザー装置と、
前記集光点を透過した前記レーザー光を反射して再度同一の集光点に集光して照射する再集光装置と、を備え、
該再集光装置は、極超音速定常ガスジェットを透過したレーザー光を反射する単一の反射ミラーと、反射ミラーで反射したレーザー光を前記集光点に集光して照射する集光レンズと、レーザー光のレーザー装置への逆入射を回避する偏光子及び回転子と、を有し、
前記集光点において前記レーザー光によりターゲット物質を励起してプラズマを発生させ、そこから極端紫外光を発光させる、ことを特徴とするLPP方式のEUV光源が提供される。
ここで、レーザー装置は連続出力のほか、パルス出力の装置の使用も可能である。
前記ガスジェット装置は、真空チャンバー内に前記集光点を挟んで対向配置された極超音速ノズル及び極超音速ディフューザーと、前記極超音速定常ガスジェットを極超音速ノズルから噴射しかつ極超音速ディフューザーから回収して循環させるガス再循環装置とからなる。
また、ガスジェットの構成物質は常温気体物質である必要はなく、ガス供給部を高温にすることにより、金属ガスジェットを形成する事も可能である。この場合、ガスジェット形成は極超音速ノズルによりなされるが、回収側は極超音速ディフューザーである必要は無く、温度制御された回収プレート等により液体金属として回収する事も可能である。さらに、金属ガスジェットの場合、レーザー照射領域において金属原子が完全にバラバラのガス状でなく、複数原子が凝集したクラスタージェットとなる事もある。
該真空チャンバー内にターゲット物質の極超音速定常ガスジェットを回収可能に形成し、
前記極超音速定常ガスジェット内の所定の集光点に偏光子を透してレーザー光を集光して照射し、
かつ前記集光点を透過した前記レーザー光を単一の反射ミラーで反射し、
反射ミラーで反射したレーザー光を集光レンズで再度同一の集光点に集光し、回転子を透して照射し、
前記集光点において前記レーザー光によりターゲット物質を励起してプラズマを発生させ、そこから極端紫外光を発光させ、かつ偏光子及び回転子でレーザー光のレーザー装置への逆入射を回避する、ことを特徴とするLPP方式のEUV光発生方法が提供される。
ターゲット物質は、Xe(キセノン),Sn(スズ),Li(リチウム)等のガスもしくはクラスターであることが好ましい。
極超音速ノズル14aの末端(図で上端)と極超音速ディフューザー14bの先端(図で下端)とは、集光点2を挟んで所定の隙間を隔てている。この隙間は、真空チャンバー12内の真空環境に連通している。
ガス再循環装置15は、ターゲット物質を供給ライン17aを介して極超音速ノズル14aまで亜音速で供給し、極超音速ノズル14aからターゲット物質の極超音速定常ガスジェット1を極超音速(M>5)で噴射し、かつ極超音速ディフューザー14bからターゲット物質を極超音速(M>5)で回収し、亜音速まで減速して戻りライン17bを介して吸引ポンプ15aまで戻すことにより、ターゲット物質を循環使用するようになっている。なお、ターゲットチャンバー15bには、ターゲット物質が外部から補給される。
なお、一般的に、極超音速及び極超音速定常ガスジェット1とは、M>5の極超音速流を意味するが、本発明では、上記要件を満たす限りで、M>1であればよい。
この例において、レーザー光3の光路は、極超音速定常ガスジェット1の流路に直交しているが、本発明はこれに限定されず、斜めに交差してもよい。また、レーザー装置16及びレーザー光3は、それぞれ1台に限定されず、2台以上を用いてもよい。
再集光装置20は、極超音速定常ガスジェット1内の集光点2を透過したレーザー光3を反射して再度同一の集光点2に集光して照射する機能を有する。
さらにこの例では、極超音速定常ガスジェット1内の同一の集光点2を再度透過したレーザー光3bは、拡散レンズ22Bにより平行光に変換され、反射ミラー24C,24Dで反射して集光レンズ26Bに入射し、集光レンズ26Bにより再度同一の集光点2に集光して照射されるようになっている。
ターゲット物質をプラズマ化して極端紫外光4を発光させるには、集光点2においてターゲット物質がプラズマ化する温度まで加熱する必要がある。このプラズマ化温度の最適温度条件は、キセノンガスの場合は約30eVであり、リチウムガスの場合は約10eVである。
プラズマ化して極端紫外光4を発光する発光プラズマの総輻射量は、黒体輻射体の場合最大であり、プラズマサイズ(すなわち集光点2の直径)が10μmの場合、30eVのキセノンガスからの輻射量は約150kWに達し、10eVのリチウムガスからの輻射量はその1/80程度(約1.9kW)となる。
実際の発光プラズマは黒体ではなく、EUV発光プラズマからの総輻射量はこれより低くなる。エネルギーバランス調整の観点から、レーザーの最小集光径は、プラズマ総輻射量に相当するエネルギーを、レーザー発振器16aから集光点2に供給できる事が望ましい。
上述した輻射量に相当するエネルギーを集光点2に集光させるために、集光点2の直径は、小さいほど好ましく、その観点から、YAGレーザー又はCOレーザーを用いるのが好ましい。
なお、1回のみの反射・集光・照射の場合には、極超音速定常ガスジェット1を透過したレーザー光3aを、単一の反射ミラーで反射し、集光レンズで同一の集光点2に集光して照射すると、再度極超音速定常ガスジェット1を透過したレーザー光3bが、レーザー装置16に直接入射するおそれがある。
従って、この場合には、偏光子及び回転子(ローテイター)を用いて、レーザー光3bのレーザー装置16への逆入射を回避するのが好ましい。
(A) 真空チャンバー12内を所定の真空環境に保持し、
(B) 真空チャンバー12内にターゲット物質の極超音速定常ガスジェット1を回収可能に形成し、
(C) 極超音速定常ガスジェット1内の所定の集光点2にレーザー光3を集光して照射し、
(D) かつ集光点2を透過したレーザー光3を反射して再度同一の集光点2に集光して照射し、
これにより、集光点2においてレーザー光3によりターゲット物質を励起してプラズマを発生させ、そこから極端紫外光4を発光させる。
2 集光点、3(3a,3b) レーザー光、
10 LPP方式EUV光源、12 真空チャンバー、
12a 光学窓、13 真空ポンプ、
14 ガスジェット装置、
14a 極超音速ノズル、14b 極超音速ディフューザー、
15 ガス再循環装置、15a 吸引ポンプ、
15b ターゲットチャンバー、15b 吐出ポンプ、
16 レーザー装置、
16a レーザー発振器、16b 集光レンズ、
17a 供給ライン、17b 戻りライン、
18 ターゲット加熱装置、
20 再集光装置、22A,22B 拡散レンズ(凸レンズ)、
24A,24B,24C,24D 反射ミラー、
26A,26B 集光レンズ(凸レンズ)
Claims (5)
- 所定の真空環境に保持された真空チャンバーと、
該真空チャンバー内にターゲット物質の極超音速定常ガスジェットを形成するガスジェット装置と、
前記極超音速定常ガスジェット内の所定の集光点にレーザー光を集光して照射するレーザー装置と、
前記集光点を透過した前記レーザー光を反射して再度同一の集光点に集光して照射する再集光装置と、を備え、
該再集光装置は、極超音速定常ガスジェットを透過したレーザー光を反射する単一の反射ミラーと、反射ミラーで反射したレーザー光を前記集光点に集光して照射する集光レンズと、レーザー光のレーザー装置への逆入射を回避する偏光子及び回転子と、を有し、
前記集光点において前記レーザー光によりターゲット物質を励起してプラズマを発生させ、そこから極端紫外光を発光させる、ことを特徴とするLPP方式のEUV光源。 - 前記極超音速定常ガスジェットを回収可能に形成する、ことを特徴とする請求項1に記載のLPP方式のEUV光源。
- 前記ガスジェット装置は、真空チャンバー内に前記集光点を挟んで対向配置された極超音速ノズル及び極超音速ディフューザーと、前記極超音速定常ガスジェットを極超音速ノズルから噴射しかつ極超音速ディフューザーから回収して循環させるガス再循環装置とからなる、ことを特徴とする請求項1又は2に記載のLPP方式のEUV光源。
- 前記ガスジェット装置は、真空チャンバーのバックプレッシャーを高めず、かつレーザー光の吸収とEUV光の放出に適したターゲット物質領域を定常的に形成する、ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のLPP方式のEUV光源。
- 真空チャンバー内を所定の真空環境に保持し、
該真空チャンバー内にターゲット物質の極超音速定常ガスジェットを回収可能に形成し、
前記極超音速定常ガスジェット内の所定の集光点に偏光子を透してレーザー光を集光して照射し、
かつ前記集光点を透過した前記レーザー光を単一の反射ミラーで反射し、
反射ミラーで反射したレーザー光を集光レンズで再度同一の集光点に集光し、回転子を透して照射し、
前記集光点において前記レーザー光によりターゲット物質を励起してプラズマを発生させ、そこから極端紫外光を発光させ、かつ偏光子及び回転子でレーザー光のレーザー装置への逆入射を回避する、ことを特徴とするLPP方式のEUV光発生方法。
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