JP6944010B2 - 極端紫外線光源用のターゲット - Google Patents

Description

本開示の主題は、極端紫外線（ＥＵＶ）光源用のターゲットに関する。

極端紫外（ＥＵＶ）光、例えば、約５０ｎｍ以下の波長（軟Ｘ線と呼ばれることもある）を有しかつ約１３ｎｍの波長の光を含む電磁放射をフォトリソグラフィプロセスにおいて使用して、極めて小さいフィーチャを、基板、例えばシリコンウェーハに作成することができる。

ＥＵＶ光を生成する方法は、ＥＵＶ範囲の輝線を有するキセノン、リチウム、またはスズなどの元素を有する材料をプラズマ状態に変換することを含むが、必ずしもそれに限定されない。レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）と呼ばれることが多いそのような１つの方法において、例えば材料の液滴、プレート、テープ、流れ、またはクラスタの形態をとるターゲット材料を駆動レーザと呼ばれ得る増幅光ビームで照射することによって、プラズマを生成することができる。このプロセスに関して、プラズマは、通常、真空チャンバなどの密封容器内で生成され、さまざまなタイプのメトロロジ機器を使用して監視される。

１つの通常の態様において、方法がターゲット位置に向けて初期ターゲット材料を放出することであって、ターゲット材料はプラズマに変換される際に極端紫外（ＥＵＶ）光を放出する材料を含む、放出することと、第１増幅光ビームを初期ターゲット材料に向けて誘導することであって、第１増幅光ビームは初期ターゲット材料からターゲット材料片の集合体を形成するのに十分なエネルギーを有し、片の各々は、初期ターゲット材料より小さく、かつ半球状ターゲット全体に空間的に分散する、誘導することと、第２増幅光ビームを片の集合体に向けて誘導してターゲット材料片を、ＥＵＶ光を放出するプラズマに変換する、誘導することと、を含む。

実施は、以下の特徴の１つ以上を含み得る。

ＥＵＶ光は、半球状体積から全方向に放出され得る。

ＥＵＶ光は、半球状体積から等方的に放出され得る。

初期ターゲット材料は金属を含み、片の集合体は、金属の片を含み得る。金属はスズであり得る。

半球状体積は、第２増幅光ビームの伝播方向に平行な方向に沿った縦軸と、第２増幅光ビームの伝播方向に直交する方向に沿った横軸とを画定し、第２増幅光ビームを片の集合体に向けて誘導することは、縦軸に沿って半球状体積内に進入することを含み得る。片の集合体の片の大部分は、プラズマに変換され得る。

第１増幅光ビームは、１５０ｐｓの持続時間および１μｍの波長を有する光パルスを含み得る。

第１増幅光ビームは、１５０ｐｓ未満の持続時間および１μｍの波長を有する光パルスを含み得る。

第１増幅光ビームは、互いに時間的に別々の２つの光パルスを含み得る。２つのパルスは、第１光パルスおよび第２光パルスを含み、第１光パルスは１ｎｓ〜１０ｎｓの持続時間を有し、第２光パルスは１ｎｓ未満の持続時間を有し得る。

第１および第２増幅光ビームは、パルスビームであり得る。

第１増幅光ビームは、ターゲット材料をプラズマに変換するのに不十分なエネルギーを有し、第２増幅光ビームは、ターゲット材料をプラズマに変換するのに十分なエネルギーを有し得る。

ターゲット材料片の密度は、第２増幅光ビームの伝播方向に平行な方向に沿って増加し得る。

半球状体積内のターゲット材料片は、１〜１０μｍの直径を有し得る。

別の通常の態様において、極端紫外線（ＥＵＶ）光源用のターゲットシステムは、半球状体積全体にわたって分散したターゲット材料片であって、該ターゲット材料は、プラズマに変換される際にＥＵＶ光を放出する材料を含む、ターゲット材料片と、半球状体積に隣接し、かつ半球状体積の前方境界を画定する平面であって、該前方境界は、増幅光ビームの源に対向するように位置決めされる、平面と、を備える。半球状体積は、増幅光ビームの源から離れた方向に向く。

実施は、以下の特徴の１つ以上を含み得る。半球状体積は、増幅光ビームの伝播方向に直交する方向に断面直径を有してよく、断面直径は、平面で最大になり得る。

半球状体積内のターゲット材料の片の密度は、増幅光ビームの伝播方向に平行な方向に沿って増加し得る。

片の少なくとも一部は、互いに物理的に別々の個別の片であり得る。

ターゲット材料の個別の片をプラズマに変換するのに十分なエネルギーを有する増幅光ビームで半球状体積が照射されてよく、半球状ターゲットは、全方向にＥＵＶ光を放出し得る。

ターゲット材料小滴は、ノズルから放出されるターゲット材料小滴の流れの一部であってよく、さらに、ターゲットシステムは、ターゲット材料小滴と別であり、かつターゲット材料小滴の後にノズルから放出される第２ターゲット材料小滴を備え得る。ターゲットシステムは、ノズルも備え得る。

増幅光ビームの源は、ターゲット材料小滴を受けるチャンバの開口であり得る。

別の一般的な態様において、極端紫外線（ＥＵＶ）光源は、光パルスを生成する第１源と、増幅光ビームを生成する第２源と、ターゲット材料搬送システムと、ターゲット材料搬送システムに連結されたチャンバと、ターゲット材料搬送システムからターゲット材料小滴を受けるチャンバのターゲット位置に向けて増幅光ビームを方向付けるステアリングシステムであって、ターゲット材料小滴は、プラズマに変換された後にＥＵＶ光を放出する材料を含む、ステアリングシステムと、を備える。ターゲット材料小滴は、光パルスが当たる際にターゲットを形成し、ターゲットは、その全体にわたってターゲット材料の片を有する半球状体積を含み、半球状体積と第２源との間に平面が位置決めされる。

実施は、以下の特徴を含み得る。光パルスは、持続時間が１５０ｐｓ以下であり得る。

上述の技術のいずれの実施も、方法、プロセス、ターゲット、半球状ターゲットを生成するためのアセンブリ、半球状ターゲットを生成するためのデバイス、既存のＥＵＶ光源を改良するためのキットもしくは予め組立てられたシステム、または装置を含み得る。１つ以上の実施の詳細が添付の図面および以下の説明に示されている。他の特徴は、説明および図面ならびに請求項から明らかであろう。

図１Ａは、ＥＵＶ光源用の例示的な半球状ターゲットの斜視図である。 図１Ｂは、図１Ａの例示的な半球状ターゲットの側面図である。 図１Ｃは、図１Ａの例示的な半球状ターゲットの線１Ｃ−１Ｃに沿った前方断面図である。 図１Ｄは、図１Ａの半球状ターゲット内の位置の関数としての例示的な密度のプロットである。 図２Ａは、例示的なレーザ生成プラズマ極端紫外線光源のブロック図である。 図２Ｂは、図２Ａの光源で使用され得る駆動レーザシステムの例を示すブロック図である。 図３Ａは、別のレーザ生成プラズマ極端紫外線（ＥＵＶ）光源と、ＥＵＶ光源に連結されたリソグラフィツールとを示す上面図である。 図３Ｂ及びＣは、所与の時点における図３ＡのＥＵＶ光源の真空チャンバの上面図である。 図３Ｄは、図３ＡのＥＵＶ光源の部分側面斜視図である。 図３Ｅは、図３ＤのＥＵＶ光源の線３Ｅ−３Ｅに沿った平断面図である。 図４は、半球状ターゲットを形成するための例示なプロセスのフローチャートである。 図５は、ターゲット材料小滴を半球状ターゲットに変形するための例示的な波形のプロットである。 図６Ａ〜図６Ｄは、図５の波形との相互作用を介して半球状ターゲットに変形するターゲット材料小滴の側面図である。 図７Ａおよび図７Ｂは、空間位置の関数としての例示的な密度プロファイルのプロットである。 図８Ａおよび図８Ｂは、時間の関数としての、半球状ターゲットの空間範囲を示すターゲットサイズのプロットである。 図９は、ターゲット材料小滴を半球状ターゲットに変形するための別の例示的な波形のプロットである。 図１０Ａ〜図１０Ｅは、図９の波形との相互作用を介して半球状ターゲットに変形するターゲット材料小滴の側面図である。 図１１Ａ〜図１１Ｃは、空間位置の関数としての例示的な密度プロファイルのプロットである。

図１Ａを参照すると、例示的なターゲット５の斜視図が示されている。ターゲット５の半球形状および緩やかに傾斜した密度プロファイルによって、ターゲット５は更なるＥＵＶ光と、向上した変換効率と、ターゲットから全方向に放射状に外側へ放出されるＥＵＶ光を提供することができる。半球形状は、球の半分または球の任意の他の部分であり得る。ただし、半球形状は、他の形態をとってもよい。例えば、半球形状は、部分偏球面または長球面であり得る。

ターゲット５は、レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）極端紫外線（ＥＵＶ）光源において使用され得る。ターゲット５は、プラズマ状態においてＥＵＶ光を放出するターゲット材料を含む。ターゲット材料は、ターゲット物質と、非ターゲット粒子などの不純物とを含むターゲット混合物であり得る。ターゲット物質は、ＥＵＶ範囲の輝線を有するプラズマ状態に変換される物質である。ターゲット物質は、例えば液体もしくは溶融金属の小滴、液体流の一部、固体粒子もしくはクラスタ、液体小滴に含まれた固体粒子、ターゲット材料の泡、または液体流の一部に含まれた固体粒子であり得る。ターゲット物質は、例えば、水、スズ、リチウム、キセノン、またはプラズマ状態に変換される際にＥＵＶ範囲の輝線を有する任意の材料であり得る。例えば、ターゲット物質は、元素スズであってよく、これは、純スズ（Ｓｎ）、スズ化合物（ＳｎＢｒ_４、ＳｎＢｒ_２、ＳｎＨ_４）、またはスズ合金（例えば、スズ−ガリウム合金、スズ−インジウム合金、スズ−インジウム−ガリウム合金、またはこれらの合金の任意の組合せ）として使用され得る。さらに、不純物を一切含まない状況において、ターゲット材料は、ターゲット物質しか含まない。以下の検討では、ターゲット材料が溶融金属から形成されたターゲット材料小滴である場合を示す。これらの例において、ターゲット材料は、ターゲット材料小滴と呼ばれる。ただし、ターゲット材料は、他の形態をとってもよい。

十分なエネルギーを有する増幅光ビーム（「主パルス」または「主ビーム」）でターゲット材料を照射することによってターゲット材料がプラズマに変換され、それによってターゲット５はＥＵＶ光を放出する。図１Ｂは、ターゲット５の側面図である。図１Ｃは、図１Ａの線１Ｃ−１Ｃに沿ったターゲット５の正面断面図である。

ターゲット５は、半球状体積１０内で分散したターゲット材料片２０の集合体である。ターゲット５は、主パルスに（時間的に）先行する１つ以上の放射パルス（「プレパルス」）をターゲット材料に当ててターゲット材料をターゲット材料片の集合体に変形することによって形成される。プレパルスはターゲット材料の表面に入射し、プレパルスの最初の立ち上がりとターゲット材料との相互作用によってターゲット材料の表面にプラズマ（必ずしもＥＵＶ光を放出する必要はない）が形成され得る。プレパルスは、生成されたプラズマに入射し続け、プレパルスの持続時間、約１５０ピコ秒（ｐｓ）とほぼ同等の期間にわたってプラズマによって吸収される。生成されたプラズマは、時間の経過とともに膨張する。膨張するプラズマとターゲット材料の残りの部分との相互作用によって、不均一にターゲット材料に作用し得る衝撃波を生成することができ、ターゲット材料の中心は衝撃波の直撃を受ける。衝撃波によって、ターゲット材料の中心部分は、３次元に広がる粒子に砕ける。ただし、中心部分は膨張するプラズマと反対方向の力も受けるため、粒子の球ではなく、粒子の半球が形成され得る。

集合体のターゲット材料片２０は、ターゲット材料の非イオン化片または部分とすることができる。すなわち、主パルスがターゲット５に当たる際に、ターゲット材料片２０はプラズマ状態にない。ターゲット材料片または材料部分２０は、例えば、ナノ粒子もしくはマイクロ粒子のミスト、溶融金属の別々の片または部分、または原子蒸気のクラウドであり得る。ターゲット材料片２０は、半球状体積に分散した材料の小片であるが、ターゲット材料片２０は、半球状体積を満たす単一片として形成されない。ターゲット材料片２０間に空隙が存在し得る。ターゲット材料片２０は、ＥＵＶ光放出プラズマに変換されない不純物などの非ターゲット材料も含み得る。ターゲット材料片２０は、粒子２０とも呼ばれる。個別粒子２０は、直径１〜１０μｍとすることができる。粒子２０は、互いに別々のものであり得る。粒子２０の一部または全部は、別の粒子と物理的に接触し得る。

半球状体積１０は、半球状体積１０の前方境界を画定する平面１２と、方向「ｚ」に該平面から離れるように延在する半球状部分１４とを有する。ＥＵＶ光源において使用される場合、平面１２の法線１５は、「ｚ」方向に伝播する、接近する増幅光ビーム１８に面する。平面１２は、図１Ａおよび図１Ｂに示すように接近する増幅光ビーム１８の伝播方向に直交してよく、あるいは、平面１２は接近するビーム１８に対して角度が付いていてよい。

図１Ｄを参照すると、粒子２０は、ターゲット５の平面１２において最小値を有する例示的な密度勾配２５を有する半球状体積１０内で分散する。密度勾配２５は、半球状体積１０内の位置の関数としての単位体積内の粒子密度の基準である。密度勾配２５は、主パルスの伝播方向（「ｚ」）に、ターゲット５内で増加し、最高密度は、ターゲット５の、平面１２の側と反対側に存在する。平面１２での最低密度の位置付けおよび粒子２０の密度の漸増は、ターゲット５によって吸収される主パルスの増加につながり、それによってより多くのＥＵＶ光が生成され、ターゲット５を使用する光源の変換効率（ＣＥ）の向上がもたらされる。実質上、これは、十分なエネルギーが主パルスによってターゲット５に与えられて、ターゲット５を効率的にイオン化してイオン化ガスを生成することを意味する。平面１２において、または平面１２の付近で最低密度を有することによって、少なくとも２つの方法で、ターゲット５による主ビームの吸収を増加させることができる。

第一に、ターゲット５の最低密度は、ターゲット材料の連続片（例えば、溶融スズから形成されたターゲット材料小滴、または溶融スズのディスク状ターゲット）であるターゲットの密度より低い。第二に、密度勾配２５によって、ターゲット５の最低密度部分が平面１２に位置付けられ、この平面１２は、増幅光ビーム１８がターゲット５に進入する平面である。粒子２０の密度は「ｚ」方向に増加するので、ビーム１８がターゲット５内の高密度領域に到達し、反射される前に、ほとんどまたはすべての増幅光ビーム１８が、平面１２に近接する粒子２０によって吸収される。したがって、増幅光ビーム１８との衝撃点により近接する高密度領域を有するターゲットと比較して、ターゲット５は、増幅光ビーム１８のエネルギーのより高い部分を吸収する。吸収された光ビーム１８を使用して、イオン化によって粒子２０をプラズマに変換する。こうして、密度勾配２５によっても、より多くのＥＵＶ光を生成することができる。

第二に、ターゲット５は、主パルスに対して粒子のより大きい面積または体積を提供し、粒子２０と主パルスとの相互作用の向上が可能になる。図１Ｂおよび図１Ｃを参照すると、ターゲット５は、長さ３０と断面幅３２とを画定する。長さ３０は、半球部分１４が延在する「ｚ」方向の距離である。半球状体積１０は「ｚ」方向により長い範囲を有するので、長さ３０は、ターゲット材料の連続片であるターゲットの同様の長さより長い。ターゲット材料の連続片は、増幅光ビーム１８の伝播方向に均一またはほぼ均一の密度を有する連続片である。さらに、勾配２５に起因して、増幅光ビーム１８は、「ｚ」方向にターゲット５内にさらに伝播しながら、反射は低く保たれる。比較的長い長さ３０によって、より長いプラズマスケール長がもたらされる。ターゲット５のプラズマスケール長は、例えば２００μｍであってよく、これは、ターゲット材料の連続片から形成されたディスク状ターゲットのプラズマスケール長の値の２倍であり得る。より長いプラズマスケール長によって、より多くの増幅光ビーム１８がターゲット５によって吸収されることが可能になる。

断面幅３２は、ターゲット５の平面１２の幅である。主パルスより１０００ｎｓ早く発生するプレパルスでターゲット５が生成される場合、断面相互作用幅３２は、例えば、約２００μｍとすることができ、プレパルスは１５０ｐｓの持続時間および１μｍの波長を有する。ターゲット５が持続時間５０ｎｓのＣＯ_２レーザパルスで生成される場合、断面相互作用幅３２は、約３００μｍとすることができる。光パルスまたは放射パルスは、単一のパルスがパルスの最大強度の５０％以上の強度を有する時間にわたる持続時間を有する。この持続時間は、半値全幅（ＦＷＨＭ）と呼ばれることもある。

長さ３０と同様に、断面幅３２は、ターゲット材料の連続した結合片（例えば、結合溶融金属から形成されたターゲット材料小滴）から形成されたターゲットの同様の寸法より大きい。相互作用長さ３０および相互作用幅３２の両方は、他のターゲットより比較的大きいので、ターゲット５もまた、より大きいＥＵＶ光放出体積を有する。光放出体積は、粒子２０が分散され、かつ増幅光ビーム１８によって照射され得る体積である。例えば、ターゲット５は、溶融金属のディスク状ターゲットの２倍の光放出体積を有し得る。ターゲット５のより大きい光放出体積によって、より多い量のＥＵＶ光の生成と、より高い変換効率（ＣＥ）とがもたらされる。これは、ターゲット５のターゲット材料（粒子２０）のより高い部分が増幅光ビーム１８に提供され、増幅光ビーム１８によって照射され、その後プラズマに変換されるためである。

さらに、ターゲット５は、ＥＵＶ光が主パルスの伝播方向に放出されるのを防ぎ得る背面４において壁または高密度領域を有さない。このように、ターゲット５は、全方向に放射状に外側へＥＵＶを放出し、より多いＥＵＶ光が集まることが可能になり、集光効率がさらに向上する。さらに、放射状に等方的なＥＵＶ光または実質的に等方的なＥＵＶ光は、ターゲット５から放出されたＥＵＶ光を使用するリソグラフィツール（図示せず）の性能改善を、該ツールに必要とされる較正量を低減させることによってもたらし得る。例えば、ＥＵＶ強度の不測の空間変化が補正されない場合、該空間変動によって、リソグラフィツールによって結像されたウェーハに対して露光過多が引き起こされ得る。ターゲット５は、ＥＵＶ光を全方向に均一に放出することによって、そのような較正の問題を最小にすることができる。さらに、ＥＵＶ光は放射方向に均一であるので、リソグラフィツール内またはリソグラフィツールの上流のアライメント誤差およびアライメント変動も、強度変化を引き起こさない。

図２Ａ、図２Ｂ、および図３Ａ〜図３Ｃは、ターゲット５が使用され得る例示的なＬＰＰＥＵＶ光源を示している。

図２Ａを参照すると、ビーム経路に沿ってターゲット混合物１１４に向かって進行する増幅光ビーム１１０で、ターゲット混合物１１４をターゲット位置１０５において照射することによって、ＬＰＰＥＵＶ光源１００が形成される。照射場所とも呼ばれるターゲット位置１０５は、真空チャンバ１３０の内部１０７に存在する。増幅光ビーム１１０がターゲット混合物１１４に当たると、ターゲット混合物１１４内のターゲット材料が、ＥＵＶ範囲の輝線を有する元素を含むプラズマ状態に変換されてＥＵＶ光１０６が生成される。生成されたプラズマは、ターゲット混合物１１４内のターゲット材料の組成に依存する特定の特性を有する。これらの特性は、プラズマによって生成されたＥＵＶ光の波長と、プラズマから放出されたデブリのタイプおよび量とを含み得る。

光源１００は、液体小滴、液体流、固体粒子もしくはクラスタ、または液体小滴に含まれる固体粒子もしくは液体流に含まれる固体粒子の形態をとるターゲット混合物１１４を搬送、制御、および誘導するターゲット材料搬送システム１２５も含む。ターゲット混合物１１４は、非ターゲット粒子などの不純物も含み得る。ターゲット混合物１１４は、ターゲット材料搬送システム１２５によって、チャンバ１３０の内部１０７に入り、ターゲット位置１０５に搬送される。

光源１００は、レーザシステム１１５の利得媒体内の反転分布に起因して増幅光ビーム１１０を生成する駆動レーザシステム１１５を含む。光源１００は、レーザシステム１１５とターゲット位置１０５との間にビーム搬送システムを含み、このビーム搬送システムは、ビーム輸送システム１２０と、焦点アセンブリ１２２とを含む。ビーム輸送システム１２０は、レーザシステム１１５からの増幅光ビーム１１０を受け、必要に応じて増幅光ビーム１１０を方向付け、修正し、増幅光ビーム１１０を焦点アセンブリ１２２に出力する。焦点アセンブリ１２２は、増幅光ビーム１１０を受け、ビーム１１０をターゲット位置１０５に集束させる。

いくつかの実施において、レーザシステム１１５は、１つ以上の主パルスおよび、場合により、１つ以上のプレパルスを提供するための１つ以上の光学増幅器、レーザ、および／またはランプを含み得る。各光学増幅器は、高利得の所望の波長を光学的に増幅することが可能な利得媒体と、励起光源と、内部光学系とを含む。光学増幅器は、レーザ共振器を形成するレーザミラーまたは他のフィードバックデバイスを有してよいし、有さなくてもよい。このように、レーザ共振器が存在しなくても、レーザシステム１１５は、レーザ増幅器の利得媒体の反転分布に起因して、増幅光ビーム１１０を生成する。さらに、十分なフィードバックをレーザシステム１１５に提供するレーザ共振器が存在する場合、レーザシステム１１５は、コヒーレントレーザビームである増幅光ビーム１１０を生成し得る。「増幅光ビーム」という用語は、増幅されるにすぎず、かつ必ずしもコヒーレントレーザ発振でないレーザシステム１１５からの光、および（外部で、または発振器の利得媒体内で）増幅され、かつコヒーレントなレーザ発振であるレーザシステム１１５からの光の１つ以上を包含する。

レーザシステム１１５の光学増幅器は、利得媒体として、ＣＯ_２を含む充填ガスを含んでよく、約９１００ｎｍ〜約１１０００ｎｍの間の波長で、特に、約１０．６μｍの波長で、１０００以上の利得で光を増幅し得る。いくつかの例において、光学増幅器は、１０．５９μｍの波長の光を増幅する。レーザシステム１１５で使用するための好適な増幅器およびレーザは、パルスレーザデバイス、例えば、ＤＣまたはＲＦ励起で、比較的高パワー（例えば、１０ｋＷ以上）および高パルス反復率（例えば、５０ｋＨｚ以上）で動作し、約９３００ｎｍまたは約１０６００ｎｍの放射を生成するパルスガス放電ＣＯ_２レーザデバイスを含み得る。さらに、レーザシステム１１５の光学増幅器は、より高いパワーでレーザシステム１１５を動作させる際に使用され得る水などの冷却システムを含み得る。

図２Ｂは、例示的な駆動レーザシステム１８０のブロック図である。駆動レーザシステム１８０は、光源１００内の駆動レーザシステム１１５として使用され得る。駆動レーザシステム１８０は、３つの電力増幅器１８１、１８２、および１８３を含む。電力増幅器１８１、１８２、および１８３のいずれかまたはすべては内部光学素子（図示せず）を含み得る。電力増幅器１８１、１８２、および１８３の各々は、外部の電源または光源で励起される際に増幅が発生する利得媒体を含む。

光１８４は、電力増幅器１８１から出て出力窓１８５を通り、曲面ミラー１８６で反射される。反射の後、光１８４は、空間フィルタ１８７を通過し、曲面ミラー１８８で反射され、入力窓１８９を介して電力増幅器１８２に入る。光１８４は、電力増幅器１８２で増幅され、出力窓１９０を介して再誘導されて電力増幅器１８２から光１９１として出る。光１９１は、折り畳みミラー１９２によって増幅器１８３に向かって誘導され、入力窓１９３を介して増幅器１８３に入る。増幅器１８３は、光１９１を増幅し、出力窓１９４を介して光１９１を誘導して増幅器１８３から出力ビーム１９５として出す。折り畳みミラー１９６は、出力ビーム１９５を（ページから出て）上方へ、かつビーム輸送システム１２０に向けて誘導する。

空間フィルタ１８７はアパーチャ１９７を画定し、アパーチャ１９７は、例えば、光１８４が通過する円形開口であり得る。曲面ミラー１８６および１８８は、例えば、約１．７ｍおよび２．３ｍの焦点距離をそれぞれ有するオフアクシスパラボラミラーであり得る。空間フィルタ１８７は、アパーチャ１９７が駆動レーザシステム１８０の焦点と一致するように位置決めされ得る。図２Ｂの例は、３つの電力増幅器を示している。ただし、より多い、またはより少ない電力増幅器が使用されてもよい。

図２Ａを再び参照すると、光源１００は、増幅光ビーム１１０が通過し、かつターゲット位置１０５に到達することを可能にするアパーチャ１４０を有するコレクタミラー１３５を含む。コレクタミラー１３５は、例えば、ターゲット位置１０５の第１焦点と、ＥＵＶ光を光源１００から出力することができ、かつ、例えば集積回路ビーム位置決めシステムツール（図示せず）に入力することができる中間位置１４５（中間焦点とも呼ばれる）の第２焦点と、を有する楕円ミラーであり得る。光源１００は、コレクタミラー１３５からターゲット位置１０５に向かって幅が狭くなっていくことで焦点アセンブリ１２２および／またはビーム輸送システム１２０に進入するプラズマ生成デブリの量を低減させる一方で、増幅光ビーム１１０がターゲット位置１０５に到達することを可能にする、開放型の中空円錐シュラウド１５０（例えば、ガス円錐）をさらに含み得る。この目的のために、ターゲット位置１０５に向けて誘導されたガス流をシュラウド内に供給することができる。

光源１００は、小滴位置検出フィードバックシステム１５６に接続された主コントローラ１５５と、レーザ制御システム１５７と、ビーム制御システム１５８とをさらに含み得る。光源１００は、小滴の位置を、例えばターゲット位置１０５に対して示す出力を提供し、かつこの出力を小滴位置検出フィードバックシステム１５６に提供する１つ以上のターゲットまたは小滴撮像器１６０を含んでよく、小滴位置検出フィードバックシステム１５６は、例えば、小滴位置誤差を小滴ごとに、または平均して計算可能な小滴位置および軌跡を計算し得る。このように、小滴位置検出フィードバックシステム１５６によって、小滴位置誤差が入力として主コントローラ１５５に提供される。したがって、主コントローラ１５５は、例えば、レーザタイミング回路を制御するために使用され得るレーザ制御システム１５７および／または増幅光ビーム位置およびビーム搬送システム１２０の成形を制御するビーム制御システム１５８に対してレーザ位置、方向、および時間補正信号を提供して、チャンバ１３０内のビーム焦点の位置および／または焦光力を変化させることができる。

ターゲット材料搬送システム１２５は、例えば、ターゲット材料供給装置１２７によって放出された小滴の放出点を修正して、所望のターゲット位置１０５に到達する小滴の誤差を補正するように、主コントローラ１５５からの信号に応答して動作可能なターゲット材料搬送システム１２６を含む。

加えて、光源１００は、１つ以上のＥＵＶ光パラメータを測定する光源ディテクタ１６５を含んでよく、これらのパラメータは、パルスエネルギー、波長の関数としてのエネルギー分布、特定の波長帯域のエネルギー、特定の波長帯域外のエネルギー、およびＥＵＶ強度および／または平均電力の角度分布を含むが、これらに限定されない。光源ディテクタ１６５は、主コントローラ１５５によって使用されるフィードバック信号を生成する。フィードバック信号は、例えば、レーザパルスのタイミングおよび焦点などのパラメータの誤差を示して、効果的かつ効率的なＥＵＶ光生成のための正しい位置および時間に小滴を適切に修正し得る。

光源１００は、光源１００のさまざまな部分を位置合わせするか、あるいは増幅光ビーム１１０をターゲット位置１０５に対して方向付けるのを補助するために使用され得るガイドレーザ１７５も含み得る。ガイドレーザ１７５に関連して、光源１００は、焦点アセンブリ１２２内に設けられたメトロロジシステム１２４を含んで、ガイドレーザ１７５からの光の一部と増幅光ビーム１１０とをサンプリングする。他の実施において、メトロロジシステム１２４は、ビーム搬送システム１２０内に設けられる。メトロロジシステム１２４は、光のサブセットをサンプリングするか、あるいは再誘導する光学エレメントを含んでよく、そのような光学エレメントは、ガイドレーザビームおよび増幅光ビーム１１０のパワーに耐えられる材料から形成される。ビーム分析システムは、メトロロジシステム１２４および主コントローラ１５５から形成される。これは、主コントローラ１５５は、ガイドレーザ１７５からのサンプリングされた光を分析し、この情報を使用して、ビーム制御システム１５８を介して焦点アセンブリ１２２内の構成要素を調整するためである。

したがって、要約すれば、光源１００は、ビーム経路に沿って誘導された増幅光ビーム１１０を生成して、ターゲット位置１０５においてターゲット混合物１１４を照射して、混合物１１４内のターゲット材料を、ＥＵＶ範囲の光を放出するプラズマに変換する。増幅光ビーム１１０は、レーザシステム１１５の設計および特性に基づいて決定された特定の波長（光源波長とも呼ばれる）で動作する。加えて、増幅光ビーム１１０は、ターゲット材料がレーザシステム１１５内に十分なフィードバックを提供してコヒーレントなレーザ光を生成する場合、あるいは駆動レーザシステム１１５が好適な光学フィードバックを含んでレーザ共振器を形成する場合、レーザビームであり得る。

図３Ａを参照すると、例示的な光学結像システム３００の上面図が示されている。光学結像システム３００は、ＥＵＶ光をリソグラフィツール３１０に提供するＬＰＰＥＵＶ光源３０５を含む。光源３０５は、図２Ａおよび図２Ｂの光源１００の構成要素の一部またはすべてと同様であってよく、ならびに／あるいはそれらを含んでもよい。以下に述べるとおり、ターゲット５は、光源３０５によって放出される光の量を増加させるために光源３０５において使用され得る。

光源３０５は、駆動レーザシステム３１５と、光学エレメント３２２と、プレパルス源３２４と、焦点アセンブリ３２６と、真空チャンバ３４０と、ＥＵＶ集光光学系３４６とを含む。ＥＵＶ集光光学系３４６は、ターゲット５をプラズマに変換することによって放出されたＥＵＶ光をリソグラフィツール３１０まで誘導する。ＥＵＶ集光光学系３４６は、ミラー１３５であり得る（図２Ａ）。

図３Ｂ〜図３Ｅも参照すると、光源３０５は、ターゲット材料流３４８を生成するターゲット材料搬送装置３４７も含む。ターゲット材料流３４８は、液滴、液体流、固体粒子またはクラスタ、液滴に含まれる固体粒子または液体流に含まれる固体粒子などの、任意の形態のターゲット材料を含み得る。以下の検討において、ターゲット材料流３４８は、ターゲット材料小滴３４８を含む。他の例では、ターゲット材料流は、他の形態のターゲット材料を含み得る。

ターゲット材料小滴は、「ｘ」方向に沿って、ターゲット材料搬送装置３４７から真空チャンバ３４０内のターゲット位置３４２まで進行する。駆動レーザシステム３１５は、増幅光ビーム３１６を生成する。増幅光ビーム３１６は、図１Ａ〜図１Ｃの増幅光ビーム１８、または図２Ａおよび図２Ｂの増幅光ビーム１１０と同様であってよく、主パルスまたは主ビームと呼ばれ得る。増幅光ビーム３１６は、ターゲット５の粒子２０を、ＥＵＶ光を放出するプラズマに変換するのに十分なエネルギーを有する。

いくつかの実施において、駆動レーザシステム３１５は、自身において二酸化炭素（ＣＯ_２）増幅器を使用するデュアルステージ主発振器電力増幅器（ＭＯＰＡ）であり得る。増幅光ビーム３１６は、ＭＯＰＡによって生成された１３０ｎｓの持続時間、１０．６μｍの波長のＣＯ_２レーザ光パルスであり得る。他の実施において、増幅光ビーム３１６は、５０ｎｓ未満の持続時間を有するＣＯ_２レーザ光パルスであり得る。

プレパルス源３２４は、放射パルス３１７を放出する。プレパルス源３２４は、例えばＱスイッチＮｄ：ＹＡＧレーザであってよく、放射パルス３１７は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザからのパルスであり得る。放射パルス３１７は、例えば、１０ｎｓの持続時間および１．０６μｍの波長を有し得る。

図３Ａに示す例において、駆動レーザシステム３１５およびプレパルス源３２４は、別々の源である。他の実施において、それらは同一源の一部であり得る。例えば、放射パルス３１７および増幅光ビーム３１６の両方とも駆動レーザシステム３１５によって生成され得る。そのような実施において、駆動レーザシステム３１５は、２つのＣＯ_２シードレーザサブシステムおよび１つの増幅器を含み得る。それらのシードレーザサブシステムのうちの１つは、１０．２６μｍの波長を有する増幅光ビームを生成することができ、他のシードレーザサブシステムは、１０．５９μｍの波長を有する増幅光ビームを生成することができる。これらの２つの波長は、ＣＯ_２レーザの異なるラインから生じ得る。２つのシードレーザサブシステムからの両方の増幅光ビームは、同一の電力増幅器チェーンにおいて増幅され、そして角度的に分散してチャンバ３４０内の異なる位置に到達する。一例では、１０．２６μｍの波長を有する増幅光ビームは、プレパルス３１７として使用され、１０．５９μｍの波長を有する増幅光ビームは、増幅光ビーム３１６として使用される。他の例において、異なる波長を生成することができるＣＯ_２レーザの他のラインを使用することで、２つの増幅光ビーム（一方は放射パルス３１７であり、他方は増幅光ビーム３１６である）が生成され得る。

図３Ａを再び参照すると、光学エレメント３２２は、増幅光ビーム３１６およびプレパルス源３２４からの放射パルス３１７をチャンバ３４０まで誘導する。光学エレメント３２２は、増幅光ビーム３１６および放射パルス３１７同様の経路に沿って誘導し、かつ増幅光ビーム３１６および放射パルス３１７をチャンバ３４０まで搬送し得る任意のエレメントである。図３Ａに示す例において、光学エレメント３２２は、増幅光ビーム３１６を受け、それをチャンバ３４０に向けて反射させるダイクロイックビームスプリッタである。光学エレメント３２２は、放射パルス３１７を受け、パルスをチャンバ３４０に向けて伝送する。ダイクロイックビームスプリッタは、増幅光ビーム３１６の波長を反射させ、かつ放射パルス３１７の波長を伝送するコーティングを有する。ダイクロイックビームスプリッタは、例えば、ダイアモンドから形成され得る。

他の実施において、光学エレメント３２２は、アパーチャ（図示せず）を画定するミラーである。本実施において、増幅光ビーム３１６は、ミラー面から反射し、チャンバ３４０に向けて誘導され、放射パルスはアパーチャを通過し、チャンバ３４０に向けて伝播する。

さらに他の実施において、くさび形光学系（例えば、プリズム）を使用することで主パルス３１６、プレパルス３１７、およびプレパルス３１８が、それぞれの波長によって別々の角度にわかれ得る。光学エレメント３２２に加えてくさび形光学系を使用してよく、あるいは、くさび形光学系は光学エレメント３２２として使用されてもよい。くさび形光学系は、焦点アセンブリ３２６の（「−ｚ」方向の）すぐ上流に位置決めされ得る。

加えて、放射パルス３１７は、他の方法でもチャンバ３４０に搬送され得る。例えば、パルス３１７は、光学エレメント３２２または他の誘導エレメントを使用せずに、パルス３１７および３１８をチャンバ３４０に搬送する光学ファイバおよび／または焦点アセンブリ３２６を通過し得る。これらの実施において、ファイバは、放射パルス３１７を、チャンバ３４０の壁に形成された開口を介してチャンバ３４０の内部まで直接に運ぶ。

増幅光ビーム３１６ならびに放射パルス３１７および３１８がチャンバ３４０に向けてどのように誘導されるかに関わらず、増幅光ビーム３１６は、チャンバ３４０内のターゲット位置３４２に誘導される。放射パルス３１７は、位置３４１に誘導される。位置３４１は、ターゲット位置３４２から「−ｘ」方向に離れている。

駆動レーザシステム３１５からの増幅光ビーム３１６は、光学エレメント３２２によって反射し、焦点アセンブリ３２６中を伝播する。焦点アセンブリ３２６は、増幅光ビーム３１６をターゲット位置３４２に集束させる。プレパルス源３２４からの放射パルス３１７は、光学エレメント３２２および焦点アセンブリ２１６を通過してチャンバ３４０に到達する。放射パルス３１７は、ターゲット位置３４２に対して「−ｘ」方向に存在する、チャンバ３４０内の位置３４１まで伝播する。位置３４２と位置３４１との間のずれによって、ターゲット５を実質的にイオン化せずにターゲット５がターゲット位置３４２に到達する前に、放射パルス３１７がターゲット材料小滴を照射して、該小滴を半球状ターゲット５に変換することが可能になる。このように、半球状ターゲット５は、ターゲット５がターゲット位置３４２に入る前の時間において形成される事前成形ターゲットであり得る。

より詳細に、かつ図３Ｂおよび図３Ｃも参照すると、ターゲット位置３４２は、増幅光ビーム３１６およびターゲット材料小滴流３４８の小滴を受けるチャンバ３４０内の位置である。ターゲット位置３４２は、ＥＵＶ集光光学系３４６に搬送されるＥＵＶ光の量を最大化するように位置決めされた位置でもある。例えば、ターゲット位置３４２は、ＥＵＶ集光光学系３４６の焦点に存在し得る。図３Ｂおよび図３Ｃは、時間ｔ_１およびｔ_２のそれぞれにおけるチャンバ３４０の上面図であり、時間＝ｔ_１は時間＝ｔ_２の前に起こる。図３Ｂおよび図３Ｃに示す例において、増幅光ビーム３１６および放射パルスビーム３１７は、異なる時間に発生し、チャンバ３４０内の異なる位置に向けて誘導される。

流れ３４８は、ターゲット材料供給装置３４７からターゲット位置３４２まで「ｘ」方向に進行する。ターゲット材料小滴流３４８は、ターゲット材料小滴３４８ａ、３４８ｂ、および３４８ｃを含む。時間＝ｔ_１（図３Ｂ）において、ターゲット材料小滴３４８ａおよび３４８ｂは、ターゲット材料供給装置３４７からターゲット位置３４２まで「ｘ」方向に進行する。放射パルスビーム３１７は、ターゲット位置３４２から「−ｘ」方向にずれた位置３４１において、時間＝ｔ_１でターゲット材料小滴３４８ａを照射する。放射パルスビーム３１７は、ターゲット材料小滴３４８ｂを半球状ターゲット５に変形する。時間＝ｔ_２（図３Ｃ）において、増幅光ビーム３１６はターゲット５を照射し、ターゲット材料の粒子２０をＥＵＶ光に変換する。

図４を参照すると、半球状ターゲット５を生成するための例示的なプロセス４００が示されている。プロセス４００は、ターゲット材料供給装置１２７（図２Ａ）またはターゲット材料供給装置３４７（図３Ｂ〜図３Ｅ）を使用して行われ得る。

初期ターゲット材料が、ターゲット位置に向けて放出される（４１０）。図３Ｂおよび図３Ｃも参照すると、ターゲット材料小滴３４８ａは、ターゲット材料供給装置３４７から放出され、ターゲット位置３４２に向かって進行する。初期ターゲット材料は、ターゲット材料供給装置３４７から小滴として出現する、あるいは放出されるターゲット材料小滴である。初期ターゲット材料小滴は、プレパルスによって変形していない、あるいは変化していない小滴である。初期ターゲット材料小滴は、ターゲット材料の連続片としてみなされ得る溶融金属の凝集球または実質的な球状片であり得る。時間「ｔ_１」以前のターゲット材料小滴３４８ａは、本例の初期ターゲット材料の一例である。

第１増幅光ビームを初期ターゲット材料に向けて誘導して、初期ターゲット材料を実質的にイオン化せずに、半球状体積に分散したターゲット材料片の集合体を生成する（４２０）。ターゲット材料片の集合体は、粒子２０であってよく（図１Ａ〜図１Ｃ）、粒子２０は、半球状体積１０において分散する。第１増幅光ビームは、源３２４から放出されたパルス光ビーム３１７であり得る（図３Ａ、図３Ｄ、および図３Ｅ）。第１増幅光ビームは、「プレパルス」と呼ばれ得る。第１増幅光ビームは、溶融ターゲット材料の連続部分もしくは凝集部分または連続片もしくは凝集片である小滴に由来するターゲット材料小滴３４８ａを（粒子２０の半球状分布である）、粒子２０の半球状分布であるターゲット５に変形するのに十分なエネルギーおよび／またはパルス長を有する光パルスである。

第１増幅光ビームは、例えば、１３０ｎｓの持続時間および１μｍの波長を有する光パルスであり得る。別の例では、第１増幅光ビームは、１５０ｐｓの持続時間、１μｍの波長、１０ミリジュール（ｍＪ）のエネルギー、６０μｍの焦点、および２×１０^１２Ｗ／ｃｍ^２の強度を有する光パルスであり得る。第１増幅光ビームのエネルギー、波長、および／または持続時間は、ターゲット材料小滴を半球状ターゲット５に変形するように選択される。いくつかの実施において、第１増幅光ビームは、２つ以上のパルスを含む。例えば、第１増幅光ビームは、時間の観点から互いに離れており、かつ異なるエネルギーおよび持続時間を有する２つのパルスを含み得る。図９は、第１増幅光ビームが２つ以上のパルスを含む例を示している。さらに、第１増幅光ビームは、複数のプレパルスによって達成される効果と同様の効果をもたらす形状（時間の関数としてのエネルギーまたは強度）を有する単一のパルスであり得る。第２増幅光ビームは、ターゲット材料小滴を片の集合体に変換するのに十分なエネルギーを有する。

第２増幅光ビームを片の集合体に向けて誘導して、粒子２０を、ＥＵＶ光を放出するプラズマに変換する（４３０）。第２増幅光ビームは、「主パルス」と呼ばれ得る。図３Ａの増幅光ビーム３１６は、第２増幅光ビームの一例である。増幅光ビーム３１６は、ターゲット５の粒子２０のすべてまたはほとんどを、ＥＵＶ光を放出するプラズマに変換するのに十分なエネルギーを有する。

図５を参照すると、ターゲット材料小滴を半球状ターゲットに変形するために使用され得る波形５００の例が示されている。図５は、時間の関数としての波形５００の振幅を示している。波形５００は、ＥＵＶ光源の動作の１つのサイクルにおいて特定のターゲット材料小滴に当たる増幅光ビームの集合体を表している。動作サイクルは、ＥＵＶ光のパルスまたはバーストを放出するサイクルである。波形５００は、レーザ列５００またはパルス列５００とも呼ばれ得る。波形５００において、増幅光ビームの集合体は、プレパルス５０２および主パルス５０４を含む。

プレパルス５０２は、時間ｔ＝０に開始し、主パルス５０４は時間ｔ＝１０００ｎｓに開始する。すなわち、主パルス５０４は、プレパルス５０２の１０００ｎｓ後に発生する。波形５００において、プレパルス５０２は、１．０μｍの波長、１５０ｐｓの持続時間、１０ｍＪのエネルギー、直径６０μｍの焦点、およびの２×１０^１２Ｗ／ｃｍ^２の強度を有し得る。これは、波形５００の実施の一例である。他のパラメータ値を使用してもよく、プレパルス５０２のパラメータ値は、本例の５倍に変化し得る。例えば、いくつかの実施において、プレパルス５０２は、５〜２０ｐｓの持続時間および１〜２０ｍＪのエネルギーを有し得る。主パルス５０４は、５〜１１μｍの波長、１５〜２００ｎｓのパルス長、５０〜３００μｍの焦点サイズ、および３×１０^９〜８×１０^１０Ｗ／ｃｍ^２の強度を有し得る。例えば、主パルス５０４は、１０．５９μｍの波長および１３０ｎｓのパルス長を有し得る。別の例では、主パルスは、１０．５９μｍの波長および５０ｎｓ以下のパルス長を有し得る。

時間ｔ＝０およびｔ＝１０００ｎｓに加えて、時間ｔ_１〜ｔ_４も、時間軸上に示されている。時間ｔ_１は、プレパルス５０２が発生する少し前に存在する。時間ｔ_２は、プレパルス５０２が終了した後であり、かつ主パルス５０４が開始する前に存在する。時間ｔ_３は、主パルス５０４の少し前に起こり、時間ｔ_４は、主パルス５０４の後に起こる。時間ｔ_１〜ｔ_４は、図６Ａ〜図６Ｄに関して、波形５００を使用した、ターゲット材料小滴の半球状ターゲットへの変形についての以下の考察において使用される。

波形５００は、時間的に連続した波形として示されているが、波形５００を形成するプレパルス５０２および主パルス５０４は、異なる源によって生成され得る。例えば、プレパルス５０２は、プレパルス源３２４によって生成された光パルスであってよく、主パルス５０４は、駆動レーザシステム３１５によって生成されてよい。プレパルス５０２および主パルス５０４がチャンバ３０４（図３Ａ）に対して異なる位置に存在する別々の源によって生成される場合、プレパルス５０２および主パルス５０４は、光学エレメント３２２によって、チャンバ３４０まで誘導され得る。

図６Ａ〜図６Ｄも参照すると、ターゲット材料小滴６１０と、ターゲット材料小滴６１０を半球状ターゲット６１４に変形する波形５００との相互作用が示されている。ターゲット供給装置６２０は、オリフィス６２４からターゲット材料小滴流６２２を放出する。ターゲット材料小滴６２２は、ターゲット位置６２６に向かって「ｘ」方向に進行する。図６Ａ〜図６Ｄは、時間ｔ＝ｔ_１、ｔ＝ｔ_２、ｔ＝ｔ_３、ｔ＝ｔ_４におけるターゲット供給装置６２０および小滴流６２２をそれぞれ示している。図５も波形５００に関して時間ｔ＝ｔ_１〜ｔ＝ｔ_４を示している。

図６Ａを参照すると、プレパルス５０２は、ターゲット材料小滴６１０に接近する。ターゲット材料小滴６１０は、ターゲット材料の小滴である。ターゲット材料は、溶融スズなどの溶融金属であり得る。ターゲット材料小滴６１０は、「ｚ」方向（波形５００の伝播方向）の均一な密度を有するターゲット材料の連続部分または連続片である。ターゲット材料小滴の断面サイズは、例えば、２０〜４０μｍであり得る。図７Ａは、「ｚ」方向に沿った位置の関数としてのターゲット材料小滴６１０の密度を示している。図７Ａに示すように、自由空間と比較して、ターゲット材料小滴６１０は、波形５００に対して急峻な密度増加を示す。

プレパルス５０２とターゲット材料小滴６１０との相互作用は、幾何分布に配置されたターゲット材料片６１２の集合体を形成する。ターゲット材料片６１２は、「ｘ」および「ｚ」方向に平面６１３から外側に延在する半球状体積内で分散する。ターゲット材料片６１２は、ナノまたはミクロン粒子のミスト、溶融金属の個別の片、または原子蒸気のクラウドであり得る。ターゲット材料片は、直径１〜１０μｍであり得る。

プレパルス５０２とターゲット材料小滴６１０との相互作用の目的は、主パルス５０４の直径より大きい空間範囲を有するターゲットを形成するもののターゲットを実質的にイオン化しないことである。このように、より小さいターゲットと比較して、生成されたターゲットは、主ビームに対してより多いターゲット材料を提供し、かつ主パルス５０４のエネルギーをより多く使用し得る。ターゲット材料片６１２は、ｘ−ｙ面およびｘ−ｚ面のターゲット材料小滴６１０の範囲より大きいｘ−ｙ面およびｘ−ｚ面の空間範囲を有する。

時間の経過とともに、片６１２の集合体は、ターゲット位置６２６に向かって「ｘ」方向に進行する。また、片６１２の集合体は、ターゲット位置６２６に向かって移動しながら「ｘ」方向および「ｚ」方向に拡張する。空間拡張の程度は、プレパルス５０２の持続時間および強度、ならびに片６１２の集合体が拡張可能な時間によって決まる。時間の経過とともに片６１２の集合体の密度は低下する。これは、片が広がるからである。より低い密度では、一般に、接近する光ビームがより多い体積の材料によって吸収され、より高い密度では、吸収される光の量および生成されるＥＵＶ光の量が抑制または低減され得る。光が通過できず、あるいは吸収されず、むしろ反射される高密度の壁は、「臨界密度」である。ただし、材料による最も効率的な吸収は、臨界密度付近でありながら臨界密度未満で発生し得る。したがって、レーザ吸収の効率が低下する点まで片の密度が低下する程度の長さにならずに、片６１３の集合体が空間的に拡張するのに十分な長さの有限期間にわたって片６１４の集合体を拡張させることによってターゲット６１４が形成されることが有益であり得る。有限期間は、レーザパルス５０２と主パルス５０４との間の時間であってよく、例えば、約１０００ｎｓであり得る。

図８Ａおよび図８Ｂも参照すると、２つの別のプレパルスについて、プレパルスがターゲット材料に当たった後の時間の関数としての片６１２の集合体の空間拡張の例が示されており、図８Ａは、プレパルス５０２と同様のプレパルスの例を示している。プレパルスがターゲット材料小滴に当たった後の時間は、遅延時間と呼ばれ得る。図８Ａは、プレパルスが１．０μｍの波長、１５０ｐｓの持続時間、１０ｍＪのエネルギー、直径６０μｍの焦点、および２×１０^１２Ｗ／ｃｍ^２の強度を有する場合の、遅延時間の関数としての片６１２の集合体のサイズを示している。図８Ｂは、プレパルスが１．０μｍの波長、１５０ｐｓの持続時間、５ｍＪのエネルギー、直径６０μｍの焦点、および１×１０^１２Ｗ／ｃｍ^２の強度を有する場合の、遅延時間の関数としての片６１２の集合体のサイズを示している。図８Ａを図８Ｂと比較すると、片６１２の集合体は、より多くのエネルギーを有し、かつより強度が高い図８Ａのプレパルスが当たった場合に、垂直方向（ｘ／ｙ）により速く拡張することが分かる。

図６Ｃを再び参照すると、ターゲット材料小滴６１０および小滴流６２２が時間＝ｔ_３において示されている。時間＝ｔ_３において、ターゲット材料片６１２の集合体は、半球状ターゲット６１４に拡張しており、ターゲット位置６２６に到達する。主パルス５０４は、半球状ターゲット６１４に接近する。

図７Ｂは、主パルス５０４がターゲット６１４に到達する直前の半球状ターゲット６１４の密度を示している。密度は、「ｚ」方向の位置の関数としてのターゲット６１４の粒子６１２の密度である密度勾配７０５として表され、ｚ＝０は、平面６１３である。図示のとおり、密度は、平面６１３で最小になり、「ｚ」方向に増加する。密度は平面６１３で最小になり、また、最低密度はターゲット材料小滴６１０の密度より低いため、ターゲット材料小滴６１０と比較すると、主パルス５０４は、比較的容易にターゲット６１４に進入する（より少ない主パルス５０４が吸収される）。

主パルス５０４がターゲット６１４内に進行すると、粒子６１２は主パルス５０４のエネルギーを吸収し、ＥＵＶ光を放出するプラズマに変換される。ターゲット６１４の密度は、伝播方向「ｚ」に増加し、この密度は、主ビーム５０４が通過できず、むしろ反射する量まで増加し得る。そのような密度を有するターゲット６１４の位置は、臨界面（図示せず）である。ただし、ターゲット６１４の密度は、当初は比較的低いので、主ビーム５０４の大部分、ほとんど、またはすべてが臨界面に到達する前に粒子６１５によって吸収される。したがって、密度勾配によって、ＥＵＶ光生成に好適なターゲットが提供される。

加えて、半球状ターゲット６１４は高密度の壁を有さないので、ＥＵＶ光６１８は、全方向にターゲット６１４から放射状に放出される。これは、ディスク状ターゲットまたは高密度を有する他のターゲットとは異なり、このようなターゲットにおいては、主パルスとターゲットとの相互作用は、プラズマと、主パルス５０４の伝播方向にターゲットの一部を高密度ターゲット材料として吹き飛ばす衝撃波とを生成する。吹き飛ばされた材料は、プラズマへの変換に利用可能な材料の量を低減させ、かつ進行（「ｚ」）方向に放出されたＥＵＶ光の一部を吸収する。結果として、ＥＵＶ光は、２Πステラジアンにわたって放出され、ＥＵＶ光の半分しか集光に利用できない。

しかし、半球状ターゲット６１４は、全方向（４Πステラジアン）のＥＵＶ光の集光を可能にする。主パルス５０４が半球状ターゲット６１４を照射した後、半球状ターゲット６１４内には、無視できる程度の高密度ターゲット材料しか残らず、あるいは、全く残らず、ＥＵＶ光６１８は全方向に放射状に半球状ターゲット６１４から放出されることが可能である。実際に、ＥＵＶ光６１８を阻止または吸収し、放出されるのを防止する物質はごくわずかしか存在しない。いくつかの実施において、ＥＵＶ光６１８は、全方向に等方性（均一な強度）を有し得る。

したがって、半球状ターゲット６１４は、進行方向に生成されるＥＵＶ光６１９が半球状ターゲット６１４から放出されることを可能にすることによって、更なるＥＵＶ光を提供する。半球状ターゲット６１４は全方向にＥＵＶ光を放出するので、半球状ターゲット６１４を使用する光源は、２Πステラジアンのみにわたって光を放出するターゲットを使用する光源と比較して、上昇した変換効率（ＣＥ）を有し得る。例えば、２Πステラジアンにわたって測定される場合、１３０ｎｓの持続時間を有するＭＯＰＡＣＯ_２主パルスで照射される半球状ターゲットは、３．２％の変換効率を有することができ、これは、ＣＯ_２主パルスの３．２％がＥＵＶ光に変換されることを意味する。半球状ターゲットが５０ｎｓの持続時間を有するＭＯＰＡＣＯ_２主パルスで照射される場合、２Πステラジアンにわたって放出されたＥＵＶ光の測定に基づいた変換効率は５％である。ＥＵＶ光が４Πステラジアンにわたって測定される場合、ターゲットから放出されるＥＵＶ光の量が２倍になるので、変換効率は２倍になる。したがって、２つの主パルスの変換効率は、それぞれ、６．４％および１０％になる。

図６Ａ〜図６Ｄの例において、プレパルス５０２と主パルス５０４との間に１０００ｎｓの遅延時間を有する波形５００を使用して、ターゲット材料小滴６１０を半球状ターゲット６１４に変形する。ただし、他の遅延時間を有する他の波形を変形に使用してもよい。例えば、プレパルス５０２と主パルス５０４の間の遅延は、２００ｎｓ〜１６００ｎｓであり得る。より長い遅延時間によって、ターゲット材料がより広い空間範囲（体積）およびターゲット材料のより低い密度を有するターゲットがもたらされる。より短い遅延時間によって、ターゲット材料がより小さい空間範囲（体積）およびターゲット材料のより高い密度を有するターゲットがもたらされる。

図９は、ターゲット材料小滴に付与された際にターゲット材料小滴を半球状ターゲットに変形する別の例示的な波形９００を示している。波形９００は、第１プレパルス９０２と、第２プレパルス９０４と、主パルス９０６とを含む。第１プレパルス９０２および第２プレパルス９０４は、集合的に第１増幅光ビームとみなしてよく、主パルス９０６は、第２増幅光ビームとみなしてよい。第１プレパルス９０２は、時間ｔ＝０において発生し、第２プレパルス９０４は２００ｎｓ後に時間ｔ＝２００ｎｓにおいて発生し、主パルス９０６は、第１プレパルス９０２の１２００ｎｓ後の時間ｔ＝１２００ｎｓにおいて発生する。

図９の例では、第１プレパルス５０２は１〜１０ｎｓの持続時間を有し、第２プレパルス５０４は、１ｎｓ未満の持続時間を有する。例えば、第２プレパルス５０４の持続時間は、１５０ｐｓであり得る。第１プレパルス５０２および第２プレパルス５０４は、１μｍの波長を有し得る。主パルス５０６は、１０．６μｍの波長および１３０ｎｓまたは５０ｎｓの持続時間を有するＣＯ_２レーザからのパルスであり得る。

図１０Ａ〜図１０Ｄは、ターゲット材料小滴１０１０と相互に作用してターゲット材料小滴１０１０を半球状ターゲット１０１８に変形する波形９００を示している。図１０Ａ〜図１０Ｄは、時間ｔ＝ｔ_１〜ｔ_４をそれぞれ示している。時間ｔ＝ｔ_１〜ｔ_４は、図９の波形９００に対して示されている。時間ｔ＝ｔ_１は、第１プレパルス５０２の少し前に起こり、時間ｔ＝ｔ_２は、第２プレパルス５０４の少し前に起こる。時間ｔ＝ｔ_３は、主パルス５０６の少し前に起こり、時間ｔ＝ｔ_４は、主パルス５０６の少し後に発生する。

図１０Ａを参照すると、ターゲット材料供給装置１０２０がターゲット材料小滴流１０２２を放出する。流れ１０２２は、ターゲット材料供給装置１０２０からターゲット位置１０２６まで進行する。流れ１０２２は、ターゲット材料小滴１０１１および１０１１を含む。第１プレパルス５０２は、ターゲット材料小滴１０１０に接近し、当たる。ターゲット材料小滴の断面サイズは、例えば２０〜４０μｍであり得る。図１１Ａも参照すると、ターゲット材料小滴１０１０の密度プロファイル１１００は、プレパルス５０２の伝播方向「ｚ」に均一であり、ターゲット材料小滴１０１０は、プレパルス５０２に対する急峻な密度遷移を表す。

第１プレパルス５０２とターゲット材料小滴１０１０との相互作用は、接近する第１プレパルス９０２に対向するターゲット材料小滴１０１０側に短スケールのプルーム１０１２（図１０Ｂ）を生成する。プルーム１０１２は、ターゲット材料小滴１０１０の面上に、または該面に隣接して形成される、ターゲット材料の粒子のクラウドであり得る。ターゲット材料小滴１０１０がターゲット位置１０２６に向かって進行すると、ターゲット材料小滴１０１０は、「ｘ」方向の大きさが増加し、「ｚ」方向の大きさが減少し得る。合わせて、プルーム１０１２およびターゲット材料小滴１０１０は、まとめて中間ターゲット１０１４としてみなされ得る。中間ターゲット１０１４は、第２プレパルス５０４を受ける。

図１１Ｂも参照すると、時間ｔ＝ｔ_２において、中間ターゲット１０１４は、密度プロファイル１１０２を有する。密度プロファイルは、プルーム１０１２である中間ターゲット１０１４の一部に対応する密度勾配１１０５を含む。密度勾配１１０５は、第２プレパルス５０４がプルーム１０１２と最初に相互作用する位置１０１３（図１０Ｂ）で最小になる。密度勾配１１０５は、プルーム１０１２が終わり、かつターゲット材料１０１０に到達するまで「ｚ」方向に増加する。したがって、第１プレパルス５０２は、ターゲット材料小滴１０１０に存在する密度より低い密度を含む初期密度勾配を生成するように機能し、それによって、中間ターゲット１０１４がターゲット材料小滴１０１０より容易に第２プレパルス５０４を吸収することが可能になる。

第２プレパルス５０４は、中間ターゲット１０１４に当たり、ターゲット材料片１０１５の集合体を生成する。中間ターゲット１０１４と第２プレパルス５０４との相互作用は、図１０Ｃに示すように、片１０１５の集合体を生成する。時間の経過とともに、ターゲット材料片１０１５の集合体は、ターゲット位置１０２６に向かって「ｘ」方向に進行し続ける。ターゲット材料片１０１５の集合体は、体積を形成し、該体積は、時間の経過とともに材料片が拡張するにつれて増加する。図１０Ｄを参照すると、片の集合体は、第２プレパルス５０２が中間ターゲット１０１４に当たった後に１０００ｎｓの間拡張し、拡張した片の集合体は、半球状ターゲット１０１８を形成する。半球状ターゲット１０１８は、時間ｔ＝ｔ_４においてターゲット位置に進入する。半球状ターゲット１０１８は、主パルス５０６を受ける平面１０１９で最小になり、かつ「ｚ」方向に増加する密度を有する。

主パルス５０６がターゲット１０１８に当たる直前の時間における半球状ターゲット１０１８の密度プロファイル１１１０が図１１Ｃに示されている。半球状ターゲット１０１８は、主パルス５０６を受ける平面１０１９で最小になる緩やかな勾配を有する。したがって、半球状ターゲット６１４のように、半球状ターゲット１０１８は、主パルス５０６を容易に吸収し、全方向にＥＵＶ光１０３０を放出する。半球状ターゲット６１４と比較して、ターゲット１０１８の最高密度は低く、勾配はより急峻でない。

他の実施が添付の請求の範囲に属する。例えば、ターゲットの形状は、曲面を有する半球と異なり得る。半球状ターゲット５の半球状部分１４は、丸みをつけるのではなく平らにした１つ以上の側面を有し得る。半球状ターゲット５全体にわたって分散することに加えて、または、その代わりに、粒子２０は、半球状ターゲット５の面上に分散されてよい。

Claims (28)

1. ターゲットを提供することと、
   第１増幅光ビームを前記ターゲットに向けて誘導して、前記ターゲットと前記第１増幅光ビームとの相互作用を引き起こすことであって、前記ターゲットと前記第１増幅光ビームとの前記相互作用は、第１プラズマおよび前記ターゲットの残りの部分を形成することと、
   前記第１プラズマが膨張して前記残りの部分から片の集合体を形成することを可能にすることであって、前記片の集合体は、前記第１増幅光ビームの前記伝播方向に沿って延在することと、
   第２増幅光ビームを前記片の集合体に向けて誘導することであって、前記第２増幅光ビームは、前記片の集合体の前記片の少なくとも一部を、ＥＵＶ光を放出するプラズマに変換するのに十分なエネルギーを有することと、を含み、
   前記片の集合体は、プラズマ状態においてＥＵＶ光を放出するターゲット材料の非イオン化片を含み、
   前記片の集合体が、時間の経過とともにターゲット位置に向かって移動しながら、前記片の集合体の密度が臨界密度付近でありながら臨界密度未満になるまで拡張することによって、前記ターゲットを形成する、方法。
   
2. 前記第１プラズマは、ＥＵＶ光を放出しない、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１プラズマは、前記ターゲットの前記残りの部分の表面に形成される、請求項１に記載の方法。
4. 前記片の集合体は、非球状体積内に広がる、請求項３に記載の方法。
5. 前記片の集合体における前記片の少なくとも一部は、前記片の集合体における少なくとも１つの他の片と物理的に接触する、請求項１に記載の方法。
6. 前記第１増幅光ビームは、持続時間を有する、請求項１に記載の方法。
7. 前記持続時間は、５〜２０ピコ秒（ｐｓ）である、請求項６に記載の方法。
8. 前記第２増幅光ビームは、ターゲット位置において前記片の集合体と相互作用し、
   前記第２増幅光ビームは、前記第２増幅光ビームの伝播方向とは異なる方向にビーム径を有し、
   前記ターゲット位置において、前記片の集合体は、前記方向に空間範囲を有し、前記片の集合体の前記空間範囲は、前記第２増幅光ビームの前記ビーム径より大きい、請求項１に記載の方法。
   
9. 前記ターゲットは、プラズマ状態においてＥＵＶ光を放出するターゲット材料の結合片を含む、請求項１に記載の方法。
10. 前記ターゲット材料は、スズを含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記片の集合体は、半球状体積を形成する、請求項１に記載の方法。
12. 前記半球状体積は、平面部分と曲面部分を含み、前記第２増幅光ビームは、前記曲面部分と相互作用する前に前記平面部分と相互作用する、請求項１１に記載の方法。
13. プラズマ状態において極端紫外（ＥＵＶ）光を放出するターゲット材料を含む、ターゲットを提供することと、
    第１増幅光ビームを前記ターゲットに向けて誘導して、前記第１増幅光ビームと前記ターゲットとの相互作用を引き起こすことであって、前記相互作用は、第１プラズマおよび前記ターゲットの残りの部分を形成することと、
    前記第１プラズマが、前記ターゲットの前記残りの部分の表面において膨張して、前記ターゲットの前記残りの部分を片の集合体に変形することを可能にすることであって、前記片の集合体は、前記ターゲット材料の片を含み、かつ前記第１増幅光ビームの伝播方向に沿って延在することと、を含み、
    前記片の集合体の密度は、前記第２増幅光ビームの伝播方向に平行な方向に沿って増加する、方法。
14. 第２増幅光ビームを前記片の集合体に向けて誘導することであって、前記第２増幅光ビームは、前記ターゲット材料の片を、ＥＵＶ光を放出するプラズマに変換するのに十分なエネルギーを有することをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
15. 放射パルスを生成するように構成された固体レーザであって、前記固体レーザによって生成された前記放射パルスは、少なくとも第１放射パルスを含む、固体レーザと、
    放射パルスを生成するように構成された第２光源であって、前記第２光源によって生成された前記放射パルスは、少なくとも第２放射パルスを含み、前記第２放射パルスは、前記第１放射パルスより高い強度を有する、第２光源と、
    ターゲット材料を内部で受けるように構成された真空チャンバであって、前記ターゲット材料は、プラズマに変換される際にＥＵＶ光を放出する材料を含む、真空チャンバと、
    前記第１放射パルスおよび前記第２放射パルスを、前記真空チャンバの前記内部に向けて、それぞれ前記真空チャンバの前記内部の第１位置と、前記真空チャンバの前記内部の別の位置である第２位置と、に誘導するように構成された、光学エレメントであって、前記真空チャンバの前記内部の前記第１位置および前記第２位置は、第３の方向に沿った異なる位置であり、前記第３の方向は、前記第１放射パルスの伝播する第１の方向とは異なるとともに前記第２放射パルスの伝播する第２の方向とも異なる、光学エレメントと、
    を備える、極端紫外線（ＥＵＶ）光源。
    
16. 前記固体レーザによって生成された前記第１放射パルスは、第１波長を有し、前記第２光源によって生成された前記第２放射パルスは、第２波長を有し、前記第１波長と前記第２波長は異なる、請求項１５に記載のＥＵＶ光源。
17. 前記第１放射パルスは、５ｐｓ以上１５０ｐｓ以下の持続時間を有する、請求項１５に記載のＥＵＶ光源。
18. ターゲット材料を内部で受けるように構成された真空チャンバであって、前記ターゲット材料は、プラズマに変換される際にＥＵＶ光を放出する材料を含む、真空チャンバと、
    放射パルスを生成するように構成された固体レーザであって、前記固体レーザによって生成された前記放射パルスは、少なくとも第１放射パルスを含み、前記第１放射パルスは、第１ビーム経路上を前記真空チャンバの前記内部の第１位置まで伝播する、固体レーザと、
    放射パルスを生成するように構成された第２光源であって、前記第２光源によって生成された前記放射パルスは、少なくとも第２放射パルスを含み、前記第２放射パルスは、前記第１放射パルスより高い強度を有し、かつ第２ビーム経路上を前記真空チャンバの前記内部の第２位置まで伝播し、前記真空チャンバの前記内部の前記第１位置および前記第２位置は、第３の方向に沿った異なる位置であり、前記第３の方向は、前記第１放射パルスの伝播する第１の方向とは異なるとともに前記第２放射パルスの伝播する第２の方向とも異なる、第２光源と、
    を備える、極端紫外線（ＥＵＶ）光源。
    
19. 前記第１ビーム経路および前記第２ビーム経路上に設けられた光学エレメントをさらに備え、前記光学エレメントは、前記第１放射パルスおよび前記第２放射パルスを受けるように、かつ前記第１放射パルスを前記第１位置に誘導し、前記第２放射パルスを前記第２位置に誘導するように位置決めされる、請求項１８に記載のＥＵＶ光源。
20. 前記光学エレメントは、少なくとも部分的に反射性の表面を備える、請求項１９に記載のＥＵＶ光源。
21. 前記光学エレメントは、前記第１放射パルスと前記第２放射パルスの一方を伝送し、前記第１放射パルスと前記第２放射パルスの他方を反射する、請求項１９に記載のＥＵＶ光源。
22. 前記第１放射パルスの前記波長は、前記第２パルスの前記波長とは異なり、前記光学エレメントは、ダイクロイックミラーを備える、請求項１９に記載のＥＵＶ光源。
23. 前記第１ビーム経路上の第１光学エレメントをさらに備え、前記第１光学エレメントは、前記第１放射パルスを、前記真空チャンバの前記内部の前記第１位置に向けて誘導する、請求項１８に記載のＥＵＶ光源。
24. 前記第１ビーム経路上の第１光学エレメント、および前記第２ビーム経路上の第２光学エレメントをさらに備え、前記第１光学エレメントは、前記第１放射パルスを、前記真空チャンバの前記内部の前記第１位置に向けて誘導し、前記第２光学エレメントは、前記第２放射パルスを、前記真空チャンバの前記内部の前記第２位置に向けて誘導する、請求項１８に記載のＥＵＶ光源。
25. 前記第１光学エレメントは、１つ以上の光学ファイバを備える、請求項２４に記載のＥＵＶ光源。
26. 前記ターゲット材料は、スズを含む、請求項１８に記載のＥＵＶ光源。
27. ウェーハを処理するように構成されたリソグラフィツールと、極端紫外線（ＥＵＶ）光源と、を備えるフォトリソグラフィシステムであって、
    前記ＥＵＶ光源は、
    ターゲット材料を内部で受けるように構成された真空チャンバであって、前記ターゲット材料は、プラズマに変換される際にＥＵＶ光を放出する材料を含む、真空チャンバと、
    前記真空チャンバの前記内部の光学エレメントであって、ＥＵＶ光を前記リソグラフィツールまで誘導するように位置決めされる、光学エレメントと、
    放射パルスを生成するように構成された第１光源であって、前記第１光源によって生成された前記放射パルスは、少なくとも第１放射パルスを含み、前記第１放射パルスは、第１ビーム経路上を前記真空チャンバの前記内部の第１位置まで伝播する、第１光源と、
    放射パルスを生成するように構成された第２光源であって、前記第２光源によって生成された前記放射パルスは、少なくとも第２放射パルスを含み、前記第２放射パルスは、前記第１放射パルスより高い強度を有し、かつ第２ビーム経路上を前記真空チャンバの前記内部の第２位置まで伝播し、前記真空チャンバの前記内部の前記第１位置および前記第２位置は、第３の方向に沿った異なる位置であり、前記第３の方向は、前記第１放射パルスの伝播する第１の方向とは異なるとともに前記第２放射パルスの伝播する第２の方向とも異なる、第２光源と、
    を備える、フォトリソグラフィシステム。
    
28. 前記第１光源は、固体レーザを備える、請求項２７に記載のフォトリソグラフィシステム。

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