JP6538730B2 - 磁気カスププラズマ制御を備える極端紫外線源 - Google Patents

Description

発明の分野
本発明は、半導体チップのリソグラフィのための、特に１３．５ｎｍでの極端紫外線（ＥＵＶ）光の生成に関する。具体的には、本発明は、極限パワーまで動作範囲拡大するための、増加したプラズマ熱除去を有するレーザー生成プラズマ（ＬＰＰ）光源タイプの構成を記載する。

発明の背景
ＥＵＶリソグラフィプロセスによる半導体パターニングのスループットを増やすために、１３．５ｎｍでの極端紫外線（ＥＵＶ）光のより強力なソースが必要である。多くの異なるソースの設計は、高効率（３０％まで）の直接放電（ＤＰＰ）リチウムアプローチ［２、３、４、５、６、７］および錫含有［８］または純錫のドロップレット［９、１０、１１］のレーザープラズマ（ＬＰＰ）照射も含めて、提案され、テストされてきた（背景のための歴史的な概要［１］を参照）。錫ドロップレットのレーザー照射は、特に先行パルス異形［１１］において、最近の集中的な開発の対象であり続け［１２、１３］、４％の実証された効率および６％までの理論上の効率を有する。

リチウムＤＰＰおよび錫ＬＰＰアプローチの両方で、金属原子が、ＥＵＶ放出プラズマに面する集光ミラー上に濃縮することを防ぐ必要がある。錫ＬＰＰアプローチではまた、リチウムＤＰＰでは生じないが、集光ミラーが、スパッタ浸食を被るので、阻止しなければならない５ｋｅＶに達する高速イオンがある。金属蒸気に基づいたＥＵＶ源の成功する設計は、数日から数週間の稼働においても、１ｎｍでさえ金属のコレクタ上の蒸着が厳密に発生しないものでなければならず、この要素は、高出力光源において起き得る物理現象のすべてにおける、最も重大な制約を提供する。リチウムの場合、極端に徹底的な金属蒸気封じ込めが、バッファガス熱パイプを介して提供される［２］。しかしながら、熱パイプ封じ込め技術は、錫源へ拡張され得ない。なぜなら熱パイプ温度は、対リチウムの７５０℃で同等の錫蒸気圧を提供するためには、１３００℃でなければならないであろうからである。このかなり高い作動温度は、錫にとって熱パイプアプローチを本質的に実行不能にする一方、リチウムにとっては非常に実用的である。

Harilal et al.［１４、１５］は、高速イオンを遅くし、収集光学系を保護するために、磁場、バッファガス、またはこれらの組み合わせのいずれかの錫ＬＰＰ源を備える使用について、一連の研究を行った。多くの磁場構成は、錫イオンを閉じ込め、および排出するために、バッファガスの有り無し両方で議論されてきた［１６−２９］。適用される磁場によって錫原子が制御されてもよいように、錫原子をさらにイオン化するための方法が提案されてきた［３０−３１］。対称の磁性ミラートラップ［１８］は、錫イオンのための長軸の排出路を有し、この通路が磁場の浅い勾配を有する場合、連続的な錫ドロップレットが照射されることによってプラズマ密度の増大を被り得る。２つのことが悪くなり始める：１）プラズマ密度が高まるにつれ、ＥＵＶ吸収損失の増加を引き起こす、錫原子について２×１０^−１７ｃｍ^２のＥＵＶ吸収断面がある、および、２）ミラー磁性トラップは、収集光学系を錫原子に曝し得る横方向のプラズマ損失に対して不安定である［１４］。ミラートラップの改良が記載されてきたが［２０、２３］、その記載において、プラズマの流れがミラー構成の一端でより弱い磁場の方にあるように、非対称が導入される。これはまた、より低い磁場での端でプラズマ抽出を補助するために、電界と組み合わせられ得る［２０］。しかしながら、相対的に収斂する通路のみが、かかるトラップ構成の一端の方へのプラズマ排出を利用可能とし、これは、限定された熱除去容量を示唆する。他の磁性構成［２７、２９］は、収集光学系を保護するために設計されてきたが、これらは、ガス冷却に依拠し、広い面積のプラズマビームダンプの方へのプラズマの流れのための、特定の通路を提供しない。したがって、かかる構成の出力拡大は、熱除去の欠如によって限定される。

バッファガスは、イオンエネルギーを減らし、収集光学系を保護するために議論されてきた［１５、３２、３３］。使用される主なバッファガスの１つは、水素であるが［１３、３３］、プラズマパワーが増えるにしたがって、水素分子の分離のその割合が増加し、真空ポンプおよび反応性水素ラジカルの取り扱いの問題につながり得る。化学的に反応しない、より好ましい特性を備える冷却ガスは、アルゴンおよびヘリウムである。これらのガスは、水素よりも高いＥＵＶ吸収を有するため［１５］、より低い密度でのみ使用されるかもしれない。しかしながら、アルゴンは、速い錫イオンについて実質的な停止能（stopping power）を有し［１５］、および、磁場における湾曲を介して錫イオンの通路を延ばすために磁場がガスバッファと組み合わせられる場合、特に有効である。

先行技術よりも高いパワーの扱いを可能にするために、ＥＵＶ源内に対称カスプ磁場を提供することが本発明の目的である。対称カスプ磁場は、強く、反対の軸方向磁場およびそれらの中間の位置でのゼロ磁場点を確立する、等しくて反対の内部コイルを有することによって特徴づけられる。軸外の半径方向磁場は、プラズマ漏れが環状ビームダンプ場所の方へ半径方向に起きるように、軸方向磁場よりも弱い。外部コイルは、プラズマを環状ビームダンプへ届けるために、ガイド磁場を維持する。

この配置のいくつかの特徴は、高いパワーの扱いを可能にする：
１）カスプの中心に安定的なプラズマ封じ込めがある；
２）カスプの赤道位置の（equatorial）磁場最小に、制御されるプラズマ流出がある；
３）プラズマ流出は、広い面積を有し得る環状プラズマビームダンプ上への半径方向磁場によって導かれ、扱われ得るパワーを最大化する。

この設計には、以下の目的に役立つバッファガス、好ましくはアルゴンの流入が組み込まれている：
１）十分なバッファガス密度（アルゴンの場合、約５０ｍＴｏｒｒ）は、カスプトラップ内において低エネルギー（約１ｅＶ）で熱平衡化するまで、レーザープラズマ相互作用からの錫イオンのエネルギーを低下させる；
２）フレッシュバッファガスは、さもなければ偏向なく磁場を通過し、ミラー上に蒸着するであろう中性の錫原子を押し流すために、収集ミラー表面を過ぎて流れる；
３）カスプトラップ内でのバッファガスは、錫の増大、および、結果としてのＥＵＶ吸収を防ぐために、連続補充を介して錫密度を薄める；

４）カスプからのバッファガスプラズマ流出は、錫イオンと処理熱の大部分との両方を、予め決められた磁場流線に沿って、プラズマビームダンプ上へ運ぶ。ここで、バッファガスプラズマ流出は、大きな熱容量の準安定かつイオンのバッファガス種によって補助される；
５）閉じ込められるバッファガスプラズマからの放射は、今度はチャンバ壁および収集光学系へ、追加の熱損失を提供し得る。共振放射は、中性の錫原子をペニングイオン化し得るチャンバの全体に渡ってバッファガス準安定を作り出し得、磁場を介してそれらの収集を補助する；
６）プラズマ流出は、プラズマビームダンプの方へよく定義される方向で、強力な真空ポンプアクションに貢献する。

したがって、我々は、チャンバ；ドロップレットターゲットのソース；干渉領域においてドロップレット上へ焦点を当てられる１以上のレーザー；流れるバッファガス；チャンバの出口ポートである共通のコレクタ光学軸上の点へ極端紫外線光を向け直す、１以上の反射性コレクタ要素；コレクタ光学軸の周りに配置される環状配列のプラズマビームダンプ；対称磁気カスプを作り出すために、等しいが反対の電流を運ぶ２セットの反対の対称磁場コイルによって提供される磁場、ここで、レーザープラズマ相互作用は、カスプの中心ゼロ磁場点で、またはその近くで起き、および、熱は、環状配列のプラズマビームダンプの方への光学軸に対して垂直な３６０度の角度範囲での半径方向プラズマ流を介して除去される：を含む、極端紫外線光源を提案する。

本発明のさらなる目的は、レーザープラズマ干渉領域からの錫イオンおよびバッファガスイオンの捕捉、および、続く環状プラズマビームダンプの方へのガイドのために近対称カスプ磁場を提供することである。我々は、「近対称（near-symmetric）」カスプ磁場を、反対の軸方向磁場は等しくなくてもよいが、両方とも最大半径方向磁場を超過するものと定義し、プラズマ流出が、軸方向ではないであろうが、全体として半径方向にあるであろうことを示唆する。近対称の場合、カスプのゼロ磁場点は、軸方向コイルの間にあり、その１つのより近くにある。

したがって、我々は、チャンバ；ドロップレットターゲットのソース；干渉領域においてドロップレット上へ焦点を当てられる１以上のレーザー；流れるバッファガス；チャンバの出口ポートである共通のコレクタ光学軸上の点へ極端紫外線光を向け直す、１以上の反射性コレクタ要素；コレクタ光学軸の周りに配置される環状配列のプラズマビームダンプ；近対称磁気カスプを作り出すために反対向きにされた電流を運ぶ２セットの反対の近対称磁場コイルによって提供される磁場、ここで、レーザープラズマ相互作用は、カスプのゼロ磁場点で、またはその近くで起き、および、熱は、環状配列のプラズマビームダンプの方への光学軸に対して垂直な３６０度の角度範囲での半径方向プラズマ流を介して除去される：を含む、極端紫外線光源を提案する。

それによって、本発明は、有効なバッファガスと有利な磁場構成とを、相乗効果的に統合する。結果として、本発明の適用が、処理パワー（すなわち、吸収されるレーザーパワー）を３０ｋＷ以上の範囲へ拡張するであろうこと、そして１５０Ｗまたはそれより大きい出口ポートでの使用可能なＥＵＶビームを生成することが予期される。

図１は、対称カスプ磁場構成を単独で図示する。構成は、回転対称の縦軸を有する。 図２は、図１の対称カスプ構成の中心近くの磁場線を示す。 図３は、図２を参照して定義される方向に沿った磁場の強度を図示する。

図４は、収集光学系、ドロップレットジェネレータ、ドロップレット捕捉ユニット、入射レーザービームおよびレーザービームダンプとの関係における対称カスプ磁場コイルを示す。 図５は、半径方向プラズマ流を環状配列のプラズマビームダンプおよび真空ポンプの方へ導く対称カスプ磁場コイルを示す。 図６は、２つの収集光学系要素がある本発明の具現化を示す。図は、回転対称の縦軸を有する。

図７は、近対称カスプ磁場構成を単独で図示する。構成は、回転対称の縦軸を有する。 図８は、図７の近対称カスプ構成の中心近くの磁場線を示す。 図９は、図８を参照して定義される方向に沿った磁場の強度を図示する。

図１０は、カスプ磁場が近対称であり、半径方向にその最も低い磁場バリアを有する、本発明の具現化を示す。 図１１は、複数のレーザーおよびバッファガスのリターンフローループを含む、あるシステム要素を図示する。 図１２は、光学軸に垂直であり、環状配列のプラズマビームダンプ、真空ポンプ、ならびにドロップレット注入および診断ポートを含む追加のシステム要素を備えた干渉領域を含有する平面での断面を示す。

詳細な説明
本明細書において、本発明の異なる具現化で対応する同様の要素は、図面の組において同様に符号を付けられており、また、常にその全体において符号が付されているわけではない。

我々は、図１を参照して、その第１の、対称な態様における基本的な磁場構成を記載する。本発明の基本カスプ構成は、２セットに分けられる４つの円形コイルを含む：上半分におけるコイル１０および３０、ならびに、下半分におけるコイル２０および４０である。図１において、コイルは、断面において示される。回転対称の縦軸１がある。各巻線の断面内で、電流の流れの方向は、紙面からこちらに出てくる方向の電流は点、および、紙面に向かって流れる方向の電流はＸによって、示される。対称のカスプにおいて、等しくて反対の電流は、コイル１０および２０に流れ、コイル１０および２０は、巻線において同じ数の巻き数を有する。したがって、それらは、中心点６０でゼロに打ち消す、等しくて反対の磁場を発生させる。追加の磁場形成は、コイル３０および４０によって行われる。コイル３０は、コイル１０と同じ方向に電流を運び、およびコイル４０は、コイル３０と等しい電流を、しかし反対方向に運ぶ。磁場線５０によって示唆される最後のカスプ磁場は、その垂直な対称軸の周りのディスク形状を有する。この形状は、下記のとおり半径方向プラズマ流を環状プラズマビームダンプ中へ向けるように設計される。

カスプの中心領域についてのさらなる詳細は、図２において与えられる。その図において、コイル１０および２０は、図１において１０および２０と符号が付けられるものに対応する。図２の線ＡＢおよびＣＤに沿った磁場変動は、この符号を付けられた線に沿った距離をＸで表す図３において、定性的に示される。コイル１０またはコイル２０内の磁場は、点Ｃと点Ｄとの間の軸１上にある中央の値Ｂ_０を有する。

この値Ｂ_０は、ＡとＢとの間の半分のところで中央の値Ｂ_Ｍを超過する。カスプ軸方向磁場は、この仕方でその半径方向磁場を超過し、そしてプラズマ漏れは、回転軸１の周りの線ＡＢの中心の、すべての可能な場所によって定義される位置の円で優勢になる。そして、この軌跡からのプラズマ流出は、コイル３０とコイル４０との間の隙間の方へ、半径方向磁場線に続き、環状プラズマビームダンプに入る。

上記の所定の位置のカスプ磁場で、我々は、図４においてＥＵＶ源のいくつかのさらなる要素の配置を示す。真空チャンバ７０のアウトラインが示され、そこでチャンバ７０は、コイル要素のすべて、またはコイルのセットの一部を囲んでもよい。回転対称の軸１は、チャンバ７０の対称軸を定義する。相互作用場所６０の方へ高速度（２００ｍｓｅｃ^−１のオーダー）で、約２０ミクロン直径のドロップレットにおいて材料のストリームを届けるドロップレット源８５は、チャンバ７０の壁中へセットされる。使用されないドロップレットは、チャンバの反対側のドロップレットコレクタ９５において捕捉される。チャンバ軸上に入るのは、干渉領域６０の方へコイル１０の中心を通して伝播するレーザービーム（またはビーム）７５であり、そこでレーザーエネルギーは、ドロップレットによって吸収され、そして高くイオン化された種は、１３．５ｎｍのＥＵＶ光を発する。

例えば、１０．６ミクロン波長のＣＯ_２レーザーが、錫ドロップレットを用いたＥＵＶエネルギーへの変換に有効であると発見され、それは、２πステラジアンにおいて中心波長１３．５ｎｍ、バンド幅２％の光が４％変換されるものであった。ドロップレットによって吸収されたり散乱したりしないレーザー光は、コイル２０に取り付けられるビームダンプ８０で捕捉される。領域６０から発せられるＥＵＶ光は、ＥＵＶのためのチャンバ出口ポートの方へ典型的な光線１２０として伝播するように、収集光学系１１０によって反射される。収集光学系１１０は、軸１の周りの回転対称を有する。チャンバは、図４において下で先端を切って示されるが、チャンバは、収束する壁７０および回転軸１によって定義される円錐の頂点に達するまで続く。「中間焦点（intermediate focus）」またはＩＦとして知られるその位置で、チャンバ７０からステッパ機械の真空中へ、ポートを介してＥＵＶ光のビームが転送される。

先行研究［１１］において、レーザーは、２つの分離したパルス、すなわち先行パルスおよび主パルスとして適用され、そこで先行パルスは、錫ドロップレットを蒸発させ、かつイオン化し、および、主パルスは、ＥＵＶ光子を生む高イオン化状態を作り出すために、このプラズマボールを熱する。先行パルスがピコ秒レーザーパルスである場合、それはとても有効にイオン化し［１２］、および、１０〜２０ナノ秒間のオーダーで、主パルスによって熱せられるように均一のプレプラズマ（pre-plasma）を作り出す。先行パルスを介した完全イオン化は、（中性の）錫原子の捕捉に向けたとても重要なステップであり、それがイオン化されない場合は、磁場によって閉じ込められず、収集光学系の表面を覆うことともなり得るだろう。先行パルスレーザーは、主パルスレーザーと異なる波長でもよい。カスプ磁場においてイオン化される錫の磁性捕捉に加えて、以下で議論されるとおり、プラズマダンプの方へ中性の錫原子を一掃する、流れるバッファガスもまたある。

図５において、我々は、本発明の１つの態様を示し、その態様において対称磁性カスプ磁場は、干渉領域６０からプラズマ（垂直に網掛けされた）を、チャンバ７０の周りの方位角に配列されるプラズマビームダンプ１４０の方へ導く。わかりやすさのために、ドロップレットジェネレータおよびドロップレット捕捉デバイスは図５において表示されていないが、代わりに我々は、真空ポンプ１５０中へつながる環状プラズマビームダンプ１４０である、大部分の構成を示す。ドロップレット測定のためのドロップレットジェネレータおよびレーザービームなどのより小さな品目は、より大きなプラズマダンプ要素との間に散在していて、それらは局部磁場形成コイルまたは磁性要素によって、プラズマ熱および粒子流動から保護されていてもよい。

動作中において、この態様は、収集光学系１１０の前で約２×１０^１５原子ｃｍ^−３のアルゴン原子密度を確立するために、例えばコイル１０と収集光学系１１０との間の隙間を通して入るアルゴン原子のストリームを有する。ドロップレットのストリームは、領域６０の方へ方向付けられ、および、ＥＵＶ光を発生させるために１以上のレーザーパルスによって照射される。相互作用からのプラズマイオンは、５ｋｅＶまでのエネルギーを有し得［１４］、および、カスプ磁場によって曲がった通路において方向付けられると同時に、アルゴン原子との衝突によって遅くさせられ、その結果、９９．９％より多いアルゴンおよび０．１％より少ない錫イオンの、熱平衡化したプラズマは、カスプ中心領域に蓄積する。操作の短い期間（１０^−３秒未満）の後、蓄積された熱プラズマ密度、およびそれに伴いその圧力は、カスプのウエスト部で封じ込め磁場Ｂ_Ｍの圧力を超過する（図２および３との関係において上で議論される）。

そしてプラズマは、外部のカスプ磁場によって導かれて、ビームダンプ１４０の方へ流れる。プラズマの流れの存在は、中性アルゴン原子が流れに同伴され、および、ビームダンプ１４０および真空ポンプ１５０中へ有効に送り込まれることを引き起こす。直径２０ミクロンの錫ドロップレットの大きさが１００ｋＨｚの繰返し周波数で使用される場合、プラズマは、９９．９％より多いアルゴンである。これらのパラメータは、一度定常状態に達すると、流れにおいて１秒あたり１．５×１０^１９の錫原子に対応する。アルゴンは、１０^１５ｃｍ^−３の密度、１×１０^５ｃｍｓｅｃ^−１の速度で流れ、および１０００ｃｍ^２のプラズマ断面積において１秒あたり１０^２３のアルゴン原子があり、錫の流れの６，６００倍で超過する。プラズマ冷却が流れ内のとても微量な錫成分を備えて、アルゴンによって優勢になることが理解され得る。

本発明のさらなる態様は、図６において示され、その態様において２つの収集光学系要素１１０および１６０が配備され、半径方向プラズマ流のそれぞれの側に１つずつある。１１０および１６０の各々は、垂直な対称軸１の周りの回転によって発生する表面である。光学系要素１１０および１６０は、段階的なＭｏ−Ｓｉ多層スタックによって平均で約５０％のＥＵＶ反射性を達成する。各々は、位置２００で入るクリーンなアルゴンの流れによって、中性の錫原子から保護され、最終的にプラズマビームダンプ１４０および真空ポンプ１５０を介して送り出される。組み合わせられるコレクタの大きな立体角が、ソースの大きさがステッパのエテンデュに合せることができるに十分な小ささにされる環境において、ソースパワーを改良することだろう。

我々は、図７を参照して、その第２に主な、近対称の態様における基本的な磁場構成を記載する。この構成は、２セットに分けられる４つの円形コイルを含む：上半分におけるコイル１０および３０、ならびに、下半分におけるコイル２０および４０である。図７において、コイルは、断面において示される。回転対称の縦軸１がある。各巻線の断面内で、電流の流れの方向は、ページのから出てくる方向の電流は点、および、ページに向かう方向の電流はＸによって、示される。近対称のカスプにおいて、反対だが等しくない電流は、例えば巻線において同じ数の巻き数を有することを考慮する場合、コイル１０および２０に流れる。したがって、それらは、点６０でゼロに打ち消す、等しくなく反対の磁場を発生させるが、それはもはや、コイル１０とコイル２０との間のちょうど中心になるわけではない。追加の磁場形成は、コイル３０および４０によって行われる。コイル３０は、コイル１０と同じ方向に電流を運び、およびコイル４０は、コイル３０の電流と等しくない電流を、反対の方向に運ぶ。磁場線５０によって示唆される最後のカスプ磁場は、その垂直な対称軸の周りのディスク形状を有する。この形状は、下記に記述するように半径方向プラズマ流が生じるように設計される。

カスプの中心領域についてのより詳細は、図８において与えられる。その図において、コイル１０および２０は、図７において１０および２０と符号を付けられるものに対応する。図８の線ＡＢ、ＣＤおよびＥＦに沿った磁場変動は、符号を付けられる線に沿った距離をＸで表す図９において、定性的に示される。コイル１０内の磁場は、点Ｅと点Ｆとの間の軸１上にある値Ｂ_０を有し、およびコイル２０内の磁場は、点Ｃと点Ｄとの間の軸１上の値Ｂ_１を有する。

値Ｂ_０およびＢ_１の両方とも、ＡとＢとの間で最も低い半径方向磁場Ｂ_Ｍを超過する。カスプ軸方向磁場の両方がこのように半径方向磁場を超過する場合、プラズマ漏れは、回転軸１の周りの線ＡＢ上で最も低い磁場点の、すべての可能な場所によって定義される位置からなる円の位置で優勢になる。そして、この軌跡からのプラズマ流出は、コイル３０および４０の方へ（およびその間で）、半径方向磁場線に続く。

近対称カスプシステムの１つの態様は、図１０において図示され、その態様において磁場線は、干渉領域６０からプラズマ（垂直に網掛けされた）を、チャンバ７０の周りの方位角に配列されるプラズマビームダンプ１４０の方へ導く。レーザープラズマ相互作用は、コイル１０がコイル２０よりも高い磁場を発生させる、図示される場合において、いまやコイル１０よりもコイル２０により近いヌル磁場点６０で、またはその近くで起きる。図１０においてわかりやすさのために、ドロップレットジェネレータおよびドロップレット捕捉デバイスは表示されていないが、代わりに我々は、真空ポンプ１５０中へつながる環状プラズマビームダンプ１４０である、大部分の構成を示す。ドロップレット測定のためのドロップレットジェネレータおよびレーザービームなどのより小さな品目は、より大きなプラズマダンプ要素との間に散在していて、それらは局部磁場形成コイルまたは磁性要素によって、プラズマ熱および粒子流動から保護されていてもよく、図１２との関係において以下で議論される。

水素、ヘリウムおよびアルゴンからなる群から選択されるバッファガスは、レーザープラズマ相互作用からの高速イオンを遅くさせるに十分な密度であるが、それがプラズマ領域からチャンバの出口ポートへ通過する間に、極端紫外線光の吸収が５０％より多くはならない密度で、チャンバを通して流される。これらのガスの吸収係数は、［１５］において議論される。アルゴンバッファは、議論される理由のために好ましく、および典型的に、１×１０^１５原子ｃｍ^−３と４×１０^１５原子ｃｍ^−３との間の密度範囲において提供されてもよい。

動作中において、この態様は、収集光学系１１０の前で約２×１０^１５原子ｃｍ^−３のアルゴン原子密度を確立するために、例えばコイル１０と収集光学系１１０との間の隙間を通して入るアルゴン原子のストリーム２００を有する。ドロップレットのストリームは、領域６０の方へ方向付けられ、および、ＥＵＶ光を発生させるために１以上のレーザーパルスによって照射される。相互作用からのプラズマイオンは、５ｋｅＶまでのエネルギーを有し得［１４］、および、カスプ磁場によって曲がった通路において方向付けられると同時に、アルゴン原子との衝突によって遅くさせられ、その結果、９９．９％より多いアルゴンおよび０．１％より少ない錫イオンの、熱平衡化したプラズマは、カスプ中心領域に蓄積する。操作の短い期間（１０^−３秒未満）の後、蓄積された熱プラズマ密度、およびそれに伴いその圧力は、カスプのウエスト部で封じ込め磁場Ｂ_Ｍの圧力を超過する（図７および８との関係において上で議論される）。そしてプラズマは、外部のカスプ磁場によって導かれて、ビームダンプ１４０の方へ流れる。１．５ｅＶの温度で約１０^１５原子／イオンｃｍ^−３のアルゴンプラズマ密度を含有するために、最小カスプ閉じ込め磁場は、０．０１〜１．０テスラの範囲における値を有する。好ましい構成において、最小カスプ閉じ込め磁場は、５０ｍＴから２００ｍＴの範囲での値を有する。

プラズマの流れの存在は、中性アルゴン原子が流れに同伴されて、ビームダンプ１４０および真空ポンプ１５０中へ有効に送り込まれることを引き起こす。上で議論されるとおりの、直径２０ミクロンの錫ドロップレットの大きさが１００ｋＨｚの繰返し周波数で使用される場合、プラズマは、９９．９％より多いアルゴンである。

上記の態様のシステム要素は、図１１において描かれる。一般的に、複数のレーザーシステム２２０、２４０などは、チャンバ７０内の干渉領域６０の方へレンズ（単数または複数）を介して方向付けられる。ビームダンプ１４０および真空ポンプ１５０を介して排出されるバッファガスは、ガスリザーバ２１０においてクリーンにされ、および、加圧される。必要な場合、ガスは、コイル１０と収集光学系１１０との間の典型的な場所でチャンバ中へ再注入されるように、チューブ２００を介して流される。

上記の態様の追加のシステム要素は、図１２において描かれる。この図は、例えば図１１において図示される対称の軸１に垂直な平面において、システムの断面を描写する。この平面は、相互作用場所６０を含む。磁力方向を表す線Ｂは、この図において半径方向に伸びる。束線は、小さな逆平行の磁場コイル、磁性シールド材料、またはそれらの組み合わせのいずれかであってもよい要素３００によって、ビームダンプ１４０および真空ポンプ１５０中へ導かれる。「環状ビームダンプ（annular beam dump）」は、実際には、位置６０を含有する対称の軸に垂直な平面において配列される、複数の要素１４０中へ分けられる。この分割は、２つの主な理由による：ａ）真空ポンプフランジは、通常丸く、したがって真空ポンプフランジは、連続環状ビームダンプの周りのすべての場所で送り出すのに隙間なしでは位置付けられ得ない；およびｂ）ドロップレットストリームのために、およびドロップレット位置を検知する光学システムのために、この平面においてアクセスがなければならない。これらのサブシステムのすべてが、磁場形成要素３００によってイオン流動からシールドされるポート２９０を介して、干渉領域６０にアクセスしてもよい。

本発明のさらなる具現化は、当業者にとって明らかであろうし、かかる追加の態様は、以下の請求項の範囲内にあることが考慮される。

Claims (17)

1. チャンバ；ドロップレットターゲットのソース；干渉領域においてドロップレット上へ焦点を当てられる１以上のレーザー；流れるバッファガス；チャンバの出口ポートである共通のコレクタ光学軸上の点へ極端紫外線光を向け直す、１以上の反射性コレクタ要素；コレクタ光学軸の周りに配置される環状配列のプラズマビームダンプ；対称磁気カスプを作り出すために、等しいが反対の電流を運ぶ２セットの反対の対称磁場コイルによって提供される磁場、ここで、レーザープラズマ相互作用は、カスプのゼロ磁場点で、またはその近くで起き、および、熱は、環状配列のプラズマビームダンプの方への光学軸に対して垂直な３６０度の角度範囲での半径方向プラズマ流を介して除去される：を含む、極端紫外線光源。
2. 水素、ヘリウムおよびアルゴンからなる群から選択されるバッファガスが、レーザープラズマ相互作用からの高速イオンを遅くさせるのに十分な密度ではあるが、それがプラズマ領域からチャンバの出口ポートへ通過するときに極端紫外線光の吸収が５０％より多くはならない密度で、チャンバを通して流される、請求項１に記載の極端紫外線光源。
3. アルゴンバッファが１ｃｍ^−３あたり１×１０^１５〜４×１０^１５原子の間の密度範囲で提供される、請求項２に記載の極端紫外線光源。
4. 最小カスプ閉じ込め磁場が０．０１〜１．０テスラ範囲での値を有する、請求項１に記載の極端紫外線光源。
5. 最小カスプ閉じ込め磁場が５０ｍＴから２００ｍＴの範囲での値を有する、請求項１に記載の極端紫外線光源。
6. チャンバ；ドロップレットターゲットのソース；干渉領域においてドロップレット上へ焦点を当てられる１以上のレーザー；流れるバッファガス；チャンバの出口ポートである共通のコレクタ光学軸上の点へ極端紫外線光を向け直す、１以上の反射性コレクタ要素；コレクタ光学軸の周りに配置される環状配列のプラズマビームダンプ；近対称磁気カスプを作り出すために、反対の電流を運ぶ２セットの反対の近対称磁場コイルによって提供される磁場、ここで、レーザープラズマ相互作用は、カスプのゼロ磁場点で、またはその近くで起き、および、熱は、環状配列のプラズマビームダンプの方への光学軸に対して垂直な３６０度の角度範囲での半径方向プラズマ流を介して除去される：を含む、極端紫外線光源。
7. 水素、ヘリウムおよびアルゴンからなる群から選択されるバッファガスが、レーザープラズマ相互作用からの高速イオンを遅くさせるのに十分な密度ではあるが、それがプラズマ領域からチャンバの出口ポートへ通過するときに極端紫外線光の吸収が５０％より多くはならない密度で、チャンバを通して流される、請求項６に記載の極端紫外線光源。
8. アルゴンバッファが１ｃｍ^−３あたり１×１０^１５〜４×１０^１５原子の間の密度範囲で提供される、請求項７に記載の極端紫外線光源。
9. 最小カスプ閉じ込め磁場が０．０１〜１．０テスラ範囲での値を有する、請求項１に記載の極端紫外線光源。
10. 最小カスプ閉じ込め磁場が５０ｍＴから２００ｍＴの範囲での値を有する、請求項１に記載の極端紫外線光源。
11. チャンバ；ドロップレットターゲットのソース；干渉領域においてドロップレット上へ焦点を当てられる１以上のレーザー；流れるバッファガス；チャンバの出口ポートであるコレクタ光学軸上の点へ極端紫外線光を向け直す反射性コレクタ要素；コレクタ光学軸へ垂直に配置されるプラズマシート、ここで、バッファガスは、プラズマシートとコレクタ要素との間の空間中へ導入され、プラズマシートと光学軸上にあるチャンバの出口ポートとの間の空間におけるその密度と比較して、空間内でのより高い密度でのプラズマシートのポンプ作用を介して維持される：を含む、極端紫外線光源。
12. プラズマシートは、その軸が磁気カスプ構成を共に発生させるコレクタ光学軸と同時に起こる逆磁場コイルによって制御される、請求項１１に記載の極端紫外線光源。
13. プラズマシートがレーザードロップレット干渉領域からの排気プラズマパワーの吸収によって最小でも引き起こされるバッファガスのイオン化によって維持される、請求項１２に記載の極端紫外線光源。
14. プラズマシートで半径方向プラズマ流を交差させ、排気プラズマパワーを吸収するコレクタ光学軸の周りに対称に配置される環状ビームダンプを備えた、請求項１３に記載の極端紫外線光源。
15. ドロップレット材料の排出原子イオンおよび粒子がプラズマシートに運ばれ、環状ビームダンプ上に濃縮する、請求項１４に記載の極端紫外線源。
16. 流れるバッファガスが、アルゴン、ヘリウムまたは水素である、請求項１２に記載の極端紫外線源。
17. 流れるバッファガスが、ビームダンプからガス清浄器を通して、それがチャンバ中へ再導入されるコレクタとプラズマシートとの間の点へリサイクルされる、請求項１６に記載の極端紫外線源。