KR101787477B1 - 극단 자외 광 생성 장치 - Google Patents

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다쓰야 야나기다
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Abstract

챔버 장치는 하나 이상의 레이저빔 생성 장치와 함께 사용되는 챔버 장치로서, 하나 이상의 레이저빔 생성 장치로부터 출력되는 하나 이상의 레이저빔을 내부에 도입하기 위한 하나 이상의 입사 입이 설치된 챔버, 챔버에 설치되고 챔버 내의 소정의 영역에 타겟 물질을 공급하는 타겟 공급부, 하나 이상의 레이저빔을 소정의 영역에서 집광시키는 레이저 집광 광학계, 및 하나 이상의 레이저빔의 소정의 영역에서의 빔 단면의 광 강도 분포를 보정하는 광학 소자를 구비해도 된다.

Description

극단 자외 광 생성 장치{EXTREME ULTRAVIOLET LIGHT GENERATOR}
본 개시는 극단 자외(EUV) 광을 생성하는 극단 자외 광 생성 장치에 관한 것이다.
최근, 반도체 프로세스의 미세화에 따라, 광 리소그래피에서의 미세화가 급속히 진전되고 있고, 차세대에서는, 60nm~45nm의 미세 가공, 심지어는 32nm 이하의 미세 가공이 요구되고 있다. 그러므로, 예를 들면, 32nm 이하의 미세 가공의 요구에 부합하기 위해, 파장이 13nm 정도인 EUV 광을 발생시키는 EUV 광 생성 장치와 축소 투영 반사광학계를 조합한 노광 장치의 개발이 기대되고 있다.
EUV 광 생성 장치로서는, 타겟에 레이저빔을 조사함으로써 생성되는 플라즈마를 사용한 LPP(Laser Produced Plasma) 방식 장치, 방전에 의해 생성되는 플라즈마를 사용한 DPP(Discharge Produced Plasma) 방식 장치, 및 궤도 방사광을 사용한 SR(Synchrotron Radiation) 방식 장치의 3가지 종류가 있다.
본 개시된 하나의 관점에 관한 챔버 장치는, 하나 이상의 레이저빔 생성 장치와 함께 사용되는 챔버 장치로서, 상기 하나 이상의 레이저빔 생성 장치로부터 출력되는 하나 이상의 레이저빔을 내부에 도입하기 위한 하나 이상의 입사구가 설치된 챔버, 상기 챔버에 설치되고, 상기 챔버 내의 소정의 영역에 타겟 물질을 공급하는 타겟 공급부, 상기 하나 이상의 레이저빔을 상기 소정의 영역에서 집광시키는 레이저 집광 광학계, 및 상기 하나 이상의 레이저빔의 상기 소정의 영역에서의 빔 단면의 광 강도 분포를 보정하는 광학 소자를 구비해도 된다.
본 개시된 다른 관점에 관한 극단 자외 광 생성 장치는, 하나 이상의 레이저빔 생성 장치, 상기 하나 이상의 레이저빔 생성 장치로부터 출력되는 하나 이상의 레이저빔을 내부에 도입하기 위한 하나 이상의 입사구가 설치된 챔버, 상기 챔버에 설치되고, 상기 챔버 내의 소정의 영역에 타겟 물질을 공급하는 타겟 공급부, 상기 하나 이상의 레이저빔을 상기 소정의 영역에서 집광시키는 레이저 집광 광학계, 상기 하나 이상의 레이저빔의 집광 위치에서의 빔 단면의 광 강도 분포를 보정하는 광학 소자, 및 상기 레이저빔 생성 장치에서의 상기 하나 이상의 레이저빔의 출력 타이밍을 제어하는 레이저 제어부를 구비해도 된다.
도 1a는 본 개시에서의 기술과제의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 1b는 본 개시에서의 기술과제의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 1c는 본 개시에서의 기술과제의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2a는 본 개시에서 프리펄스 레이저빔을 드롭렛(droplet)에 조사했을 때의 타겟 물질의 거동에 대한 하나의 예를 나타낸 도면이다.
도 2b는 본 개시에서 프리펄스 레이저빔을 드롭렛에 조사했을 때의 타겟 물질의 거동에 대한 하나의 예를 나타낸 도면이다.
도 2c는 본 개시에서 프리펄스 레이저빔을 드롭렛에 조사했을 때의 타겟 물질의 거동에 대한 하나의 예를 나타낸 도면이다.
도 3a는 본 개시에서 프리펄스 레이저빔을 드롭렛에 조사했을 때의 타겟 물질의 거동에 대한 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 3b는 본 개시에서 프리펄스 레이저빔을 드롭렛에 조사했을 때의 타겟 물질의 거동에 대한 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 3c는 본 개시에서 프리펄스 레이저빔을 드롭렛에 조사했을 때의 타겟 물질의 거동에 대한 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 4a는 본 개시에서의 드롭렛 직경과 빔 직경의 관계를 빔의 축 방향으로 본 도면이다.
도 4b는 본 개시에서의 드롭렛 직경과 빔 직경의 관계를 빔의 축 방향으로 본 도면이다.
도 5는 본 개시에서의 드롭렛의 불균일에 관한 ΔX의 값의 설정예를 나타낸 표이다.
도 6은 본 개시에서의 드롭렛의 위치의 불균일 방향과 빔 직경의 관계를 빔의 축 방향으로 본 도면이다.
도 7a는 본 개시에서의 프리펄스 레이저빔의 광 강도 분포의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7b는 본 개시에서의 프리펄스 레이저빔의 광 강도 분포의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7c는 본 개시에서의 프리펄스 레이저빔의 광 강도 분포의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 타겟 물질에 조사되는 레이저빔의 광 강도 분포에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 제1 실시예에 관한 EUV 광 생성 장치의 개략 구성을 나타낸 도면이다.
도 10은 보정 광학 소자에 관한 하나의 예를 나타내는 개념도이다.
도 11은 보정 광학 소자에 관한 다른 예를 나타내는 개념도이다.
도 12는 보정 광학 소자에 관한 새로운 다른 예를 나타내는 개념도이다.
도 13은 보정 광학 소자에 관한 새로운 다른 예를 나타내는 개념도이다.
도 14는 제2 실시형태에 관한 EUV 광 생성 장치의 개략 구성을 나타낸 도면이다.
도 15a는 제3 실시형태에 관한 EUV 광 생성 장치의 개략 구성을 나타낸 도면이다.
도 15b는 도 15a에 나타내는 EUV 광 생성 장치의 XVB-XVB선에서의 단면도이다.
도 16은 제4 실시형태에 관한 EUV 광 생성 장치의 개략 구성을 나타낸 도면이다.
도 17a는 제5 실시형태에 관한 EUV 광 생성 장치의 개략 구성을 나타낸 도면이다.
도 17b는 도 17a에 나타내는 EUV 광 생성 장치의 XVIIB-XVIIB선에서의 단면도이다.
도 18은 제6 실시형태에 관한 EUV 광 생성 장치의 개략 구성을 나타낸 도면이다.
도 19a는 드롭렛에 프리펄스 레이저빔을 조사한 상태를 나타낸 개념도이다.
도 19b는 드롭렛에 프리펄스 레이저빔을 조사한 것에 의해 형성된 토러스형의 확산 타겟에 탑햇형의 광 강도 분포를 가지는 메인 펄스 레이저빔을 조사하는 상태를 나타낸 개념도이다.
도 19c는 드롭렛에 프리펄스 레이저빔을 조사한 것에 의해 형성된 토러스형의 확산 타겟에 탑햇형의 광 강도 분포를 가지는 메인 펄스 레이저빔을 조사하는 상태를 나타낸 개념도이다.
도 20은 제7 실시형태에 관한 EUV 광 생성 장치에서 프리펄스 레이저빔을 발생시키는 티탄 사파이어 레이저의 구성예를 나타낸 개념도이다.
도 21은 제8 실시형태에 관한 EUV 광 생성 장치에서 프리펄스 레이저빔을 발생시키는 파이버 레이저의 구성예를 나타낸 개념도이다.
도 22는 본 개시에서의 프리펄스 레이저빔의 조사 조건의 예를 나타낸 표이다.
도 23은 제9 실시형태에 관한 EUV 광 생성 장치의 개략 구성을 나타낸 도면이다.
도 24는 제10 실시형태에 관한 EUV 광 생성 장치의 개략 구성을 나타낸 도면이다.
이하, 몇 개의 실시형태에 대하여, 단순한 예로서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 이하에 설명하는 실시형태는 본 개시의 일례를 나타낸 것으로서, 본 개시된 내용을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이하의 실시형태에서 설명되는 구성의 모두가 본 개시된 구성으로서 필수인 것으로는 한정되지 않는다. 그리고, 동일한 구성 요소에는 동일한 참조 부호를 부여하여, 중복되는 설명을 생략한다.
＜ 1.실시형태의 배경＞
도 1a~도 1c는 본 개시에서의 기술과제의 예를 설명하기 위한 도면이다. 이 기술과제의 예는 1차 타겟인 금속 드롭렛(metal droplet)에 프리펄스 레이저빔(pre-pulse laser beam)을 조사하여 2차 타겟을 생성하고, 이 2차 타겟에 메인 펄스 레이저빔을 조사하는 방식에서, 새롭게 생긴 것이다.
도 1a~도 1c는 타겟 물질의 드롭렛(DL)에 프리펄스 레이저빔(P)을 조사했을 때의 타겟 물질의 거동의 일례를 나타내고 있다. 프리펄스 레이저빔(P)은 도 1b에 나타낸 바와 같이, 드롭렛(DL)이 도면 중의 일점 쇄선의 교점에 도래하는 타이밍에서, 상기 교점으로 향해 조사되는 것이 바람직하다.
드롭렛(DL)의 직경이나 프리펄스 레이저빔(P)의 광 강도 등의 조건에도 좌우되지만, 드롭렛(DL)에 프리펄스 레이저빔(P)을 조사하면, 프리펄스 레이저빔(P)이 조사된 드롭렛(DL)의 표면으로부터, 프리 플라즈마가 발생할 수 있다. 도 1b에 나타낸 바와 같이, 프리 플라즈마는 프리펄스 레이저빔(P)의 진행 방향에 대하여 대략 역방향으로 분출한다. 프리 플라즈마는, 드롭렛(DL) 중에서 프리펄스 레이저빔(P)의 조사 표면 부근의 부분이 이온 또는 중성 입자를 포함하는 증기로 된 것을 말한다. 이 프리 플라즈마가 발생하는 현상을 레이저 어블레이션(laser ablation)이라고도 한다.
또한, 드롭렛(DL)에 프리펄스 레이저빔(P)을 조사하면, 드롭렛(DL)이 파괴될 수 있다. 도 1b에 나타낸 바와 같이, 파괴된 드롭렛은 프리 플라즈마의 분출에 의한 반발력 등에 의해, 프리펄스 레이저빔(P)의 진행 방향에 대하여 대략 같은 방향으로 비산된다.
이와 같이, 드롭렛에 대한 프리펄스 레이저빔의 조사에 의해 생성된 프리 플라즈마 및 파괴된 드롭렛 중 적어도 어느 한쪽을 포함하는 타겟을 이하에서는 확산 타겟이라고 한다.
프리펄스 레이저빔(P)의 조사 시에서의 드롭렛(DL)의 위치는 불안정하고, 도 1a에 나타낸 바와 같이, 일점 쇄선의 교점으로부터 지면 위쪽으로 어긋나 있는 경우나, 도 1c에 나타낸 바와 같이 일점 쇄선의 교점으로부터 지면 아래쪽으로 어긋나 있는 경우 등이 있을 수 있다. 하나의 방법으로서는, 프리펄스 레이저빔의 빔 직경을 크게 함으로써, 프리펄스 레이저빔이 드롭렛에 조사되도록 할 수 있다.
그러나, 레이저 장치로부터 출력되는 레이저빔의 광 강도 분포는, 통상적으로 빔 축에 수직인 단면에서의 중앙부에서 광 강도가 높고, 주변부로 갈수록 광 강도가 낮아지는 가우스 분포로 되어 있다. 이와 같은 레이저빔을 프리펄스 레이저빔(P)으로서 드롭렛(DL)에 조사한 경우에, 상기 방법에서는, 도 1a 및 도 1c에 나타낸 바와 같이, 가우스 분포의 중심 이외의 부분에 드롭렛(DL)의 중심이 위치하도록, 드롭렛(DL)에 프리펄스 레이저빔(P)이 조사되어 버릴 가능성이 있다.
프리펄스 레이저빔(P)의 내에서, 가우스 분포의 중심 이외의 부분에 드롭렛(DL)의 중심이 위치하도록 프리펄스 레이저빔(P)이 조사된 경우에는, 드롭렛(DL)의 조사 표면의 내에서, 프리펄스 레이저빔(P)에서의 가우스 분포의 중심에 가까운 부분에, 조사 에너지가 치중되어 부여된다. 그 결과, 프리 플라즈마는 프리펄스 레이저빔(P)의 빔 축 방향과는 상이한 방향으로 분출한다. 또한, 전술한 파괴된 드롭렛도 프리 플라즈마의 분출에 의한 반발력 등에 의해 프리펄스 레이저빔(P)의 빔 축과 상이한 방향으로 비산된다.
이와 같이, 드롭렛으로의 프리펄스 레이저빔의 조사에 의해 생성된 확산 타겟은 프리펄스 레이저빔 조사 시의 드롭렛의 위치에 따라 상이한 방향으로 확산되어 버린다. 그러므로, 메인 펄스 레이저빔(M)을 확산 타겟에 조사하는 것이 곤란해지는 경우가 있다.
＜2. 실시형태의 개요＞
도 2a~도 2c는 본 개시에서 프리펄스 레이저빔을 드롭렛에 조사했을 때의 타겟 물질의 거동에 대한 하나의 예를 나타내고 있다. 도 2a~도 2c에서는, 도 1a~도 1c에 나타내는 경우와 마찬가지로, 프리펄스 레이저빔(P)의 조사 시에서의 드롭렛(DL)의 위치가 불안정하다(예를 들면, 도 2a, 도 2c). 그러나, 도 2a~도 2c에서는, 프리펄스 레이저빔(P)의 빔 축에 수직인 단면에서 광 강도 분포가 소정의 균일성을 가지는 영역(직경 Dt)이 포함된다.
도 2a~도 2c의 어느 쪽에서도, 프리펄스 레이저빔(P)의 광 강도 분포에서 소정의 균일성을 가지는 영역(직경 Dt) 중에 드롭렛(DL)이 위치하고 있다. 그러므로, 프리펄스 레이저빔(P)이 드롭렛(DL)의 전체에 균일한 광 강도로 조사된다. 따라서, 프리펄스 레이저빔(P)이 드롭렛(DL)에 조사되는 때에, 드롭렛(DL)의 위치가 흩어져 있어도, 프리펄스 레이저빔(P)의 빔 축에 따른 방향에 타겟을 확산시킬 수 있다. 그 결과, 메인 펄스 레이저빔(M)을 확산 타겟의 전체에 조사할 수 있다.
도 3a~도 3c는 본 개시에서 프리펄스 레이저빔을 드롭렛에 조사했을 때의 타겟 물질의 거동에 대한 다른 예를 나타내고 있다. 도 3a~도 3c에서도, 도 2a~도 2c에 나타내는 경우와 마찬가지로, 프리펄스 레이저빔(P)의 빔 축에 수직인 단면에서 광 강도 분포가 소정의 균일성을 가지는 영역(직경 Dt)이 포함된다.
도 3a~도 3c에서는, 도 2a~도 2c에 나타내는 경우와 상이하고, 드롭렛(DL)이 분말로 파괴되어, 원반형으로 분산되는 것에 의해 확산 타겟으로 된다. 타겟 물질의 이와 같은 거동은, 예를 들면 드롭렛(DL)의 직경을 대략 매스 리미티드(mass limited)(약 10㎛)로 하고, 프리펄스 레이저빔(P)의 광 강도가 소정의 강도에 조절되는 경우에 얻어진다.
도 3a~도 3c에서, 프리펄스 레이저빔(P)에 대한 드롭렛(DL)의 위치가 불안정한 경우(예를 들면, 도 3a 및 도 3c)에서도, 프리펄스 레이저빔(P)의 광 강도 분포에서 소정의 균일성을 가지는 영역(직경 Dt) 중에 드롭렛(DL)이 위치하고 있다. 그러므로, 프리펄스 레이저빔(P)이 드롭렛(DL)의 전체에 균일한 광 강도로 조사된다. 따라서, 프리펄스 레이저빔(P)은 드롭렛(DL)의 위치가 흩어져 있어도, 프리펄스 레이저빔(P)의 빔 축에 따른 방향으로 타겟 물질을 확산시킬 수 있다. 그 결과, 메인 펄스 레이저빔(M)을 확산 타겟의 전체에 조사할 수 있다.
＜3. 소정의 균일성을 가지는 영역의 직경＞
다음에, 도 2a~도 2c 및 도 3a~도 3c를 참조하면서, 레이저빔의 광 강도 분포에서 소정의 균일성을 가지는 영역의 직경 Dt에 대하여 설명한다.
드롭렛(DL)에 프리펄스 레이저빔(P)을 조사할 때, 프리펄스 레이저빔(P)의 빔 축 방향으로 타겟을 확산시키려면, 빔 단면에서 광 강도가 소정의 균일성을 가지는 부분이 드롭렛(DL)의 반구면 전체에 조사되는 것이 바람직하다. 따라서, 드롭렛(DL)의 직경을 Dd로 했을 때, 프리펄스 레이저빔(P)의 빔 단면에서 광 강도 분포가 소정의 균일성을 가지는 영역의 직경 Dt는 드롭렛(DL)의 직경 Dd를 초과하는 크기인 것이 바람직하다.
또한, 프리펄스 레이저빔(P)을 조사하는 때의 드롭렛(DL)의 위치의 불균일이 상정되는 경우에는, 상정되는 불균일 ΔX를 고려하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 프리펄스 레이저빔(P)의 빔 단면에서 광 강도 분포가 소정의 균일성을 가지는 영역의 직경 Dt는, 이하의 조건을 만족하는 것이 바람직하다.
Dt
Figure 112012069122445-pct00001
Dd+2ΔX
즉, 프리펄스 레이저빔(P)의 빔 단면에서 광 강도 분포가 소정의 균일성을 가지는 영역의 직경 Dt는 드롭렛(DL)의 직경 Dd에 드롭렛(DL)의 위치의 불균일 ΔX를 가산한 크기 이상인 것이 바람직하다. 여기서, 빔 축 방향으로 상하 및 좌우 양방향의 불균일이 상정되는 것으로서, 드롭렛(DL)의 직경 Dd에 ΔX의 2배를 가산하고 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 개시에서의 드롭렛 직경과 빔 직경의 관계를 빔의 축 방향으로부터 본 도면이다. 도 4a에 나타낸 바와 같이, 프리펄스 레이저빔(P)의 빔 단면에서 광 강도 분포가 소정의 균일성을 가지는 영역의 직경 Dt는 드롭렛(DL)의 직경 Dd에 ΔX의 2배를 가산한 크기 이상인 것이 바람직하다.
다음에, 도 4b에 나타낸 바와 같이, 메인 펄스 레이저빔(M)을 확산 타겟의 전체에 조사할 수 있도록, 메인 펄스 레이저빔(M)의 빔 직경 Dm는 확산 타겟의 직경 De 이상의 크기인 것이 바람직하다.
또한, 프리펄스 레이저빔(P)의 빔 단면에서 광 강도 분포가 소정의 균일성을 가지는 영역이 존재하는 경우에는, 확산 타겟의 위치의 불균일에 대하여, 이하의 것을 말할 수 있다. 확산 타겟은 프리펄스 레이저빔(P)의 빔 축 방향으로 확산시킨다. 따라서, 확산 타겟의 위치의 불균일은 확산 타겟의 확산 방향으로 기인하는 것은 아니다. 확산 타겟의 위치의 불균일은 주로 프리펄스 레이저빔(P)을 조사했을 때 생긴 드롭렛의 위치의 불균일 ΔX에 기인하고 있다. 따라서, 메인 펄스 레이저빔(M)의 빔 직경 Dm는 예를 들면, 이하의 조건을 만족하는 것이 바람직하다.
Dm
Figure 112012069122445-pct00002
De+2ΔX
즉, 메인 펄스 레이저빔(M)의 빔 직경 Dm는 확산 타겟의 직경 De에 드롭렛(DL)의 위치의 불균일 ΔX를 가산한 크기 이상인 것이 바람직하다. 여기서, 빔 축 방향으로 상하 및 좌우 양쪽 방향의 불균일이 상정되는 것으로서, 확산 타겟의 직경 De에 ΔX의 2배를 가산하고 있다.
도 5는 본 개시에서의 드롭렛의 위치의 불균일에 관한 ΔX의 값의 설정예를 나타낸 표이다. 프리펄스 레이저빔의 중심과 드롭렛의 중심 사이의 거리의 표준 편차를 σ로했을 때, ΔX로서는, 예를 들면 σ, 2σ, 3σ,...으로 설정하는 것이 고려된다.
여기서, 프리펄스 레이저빔의 중심과 드롭렛의 중심 사이의 거리가 정규 분포에 따르는 것으로 가정하면, 전술한 Dt
Figure 112012069122445-pct00003
Dd+2ΔX의 조건하에서, 프리펄스 레이저빔의 빔 단면에서 광 강도 분포가 소정의 균일성을 가지는 영역이 드롭렛을 조사하는 확률(또는 조사하지 않는 확률)을 산출할 수 있다.
도 5의 우측 부분은 프리펄스 레이저빔(P)의 빔 단면에서 광 강도 분포가 소정의 균일성을 가지는 영역 Dt가 드롭렛에 조사되지 않은 확률을 나타낸 것이다. 도시한 바와 같이, 소정의 균일성을 가지는 영역 Dt가 드롭렛에 조사되지 않은 확률은, ΔX=σ의 경우에는 15.9%, ΔX=2σ의 경우에는 2.28%, ΔX=3σ의 경우에는 0.135%이다. EUV 광의 강도를 안정화시키려면, ΔX를 2σ 이상의 값으로 설정하는 것이 바람직하다.
그리고, 프리펄스 레이저빔 및 메인 펄스 레이저빔의 빔 단면이 원형이며, 드롭렛 및 확산 타겟의 단면(레이저빔의 빔 축에 수직인 단면)이 원형인 경우에 대하여 설명하였으나, 본 개시는 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 프리펄스 레이저빔의 소정의 균일성을 가지는 영역의 면적이 드롭렛의 단면에서의 최대 면적을 초과하는 크기라도 된다. 또한, 프리펄스 레이저빔의 소정의 균일성을 가지는 영역의 치수의 최소값이 드롭렛의 단면에서의 치수의 최대값에 드롭렛의 위치의 불균일의 범위를 가산한 값 이상의 크기라도 된다. 또한, 메인 펄스 레이저빔의 빔 단면의 면적이 확산 타겟의 단면에서의 최대 면적을 초과하는 크기라도 된다. 또한, 메인 펄스 레이저빔의 빔 단면의 치수의 최소값이, 확산 타겟의 단면에서의 치수의 최대값에, 확산 타겟의 위치의 불균일의 범위를 가한 값 이상의 크기라도 된다.
도 6은 본 개시에서의 드롭렛의 위치의 불균일 방향과 빔 직경의 관계를 빔의 축 방향으로 본 도면이다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 프리펄스 레이저빔(P)의 빔 축에 수직인 방향으로의 드롭렛의 위치의 불균일은 복수 개의 방향에서 평가해도 된다. 도 6에서는, 프리펄스 레이저빔의 중심으로부터의 드롭렛 중심 위치의 X 방향(지면의 가로 방향)의 불균일의 최대값과 드롭렛의 반경의 합을 Xdmax로 하고, 프리펄스 레이저빔의 중심으로부터의 드롭렛 중심 위치의 Y 방향(지면의 세로 방향)의 불균일의 최대값과 드롭렛의 반경의 합을 Ydmax로 하고 있다. 그리고, 예를 들면, X 방향의 불균일의 최대값이 Y 방향의 불균일의 최대값보다 큰 경우를 나타내고 있다(Xdmax＞Ydmax).
이와 같은 경우, 예를 들면, 불균일이 큰 X 방향을 기준으로 하여, 프리펄스 레이저빔(P)의 빔 단면의 치수를 결정해도 된다. 예를 들면, 프리펄스 레이저빔(P)의 빔 단면에서 광 강도가 소정의 균일성을 가지는 영역은 반경의 길이 FR가 Xdmax 이상인 원형이 되도록 하면 된다. 또는, 프리펄스 레이저빔(P)의 빔 단면에서 광 강도가 소정의 균일성을 가지는 영역은 X 방향의 치수(빔 축의 중심으로부터 소정의 균일성을 가지는 영역의 에지까지의 길이)가 Xdmax 이상인 타원형 또는 그 외의 형상을 가지도록 해도 된다. 또한, 프리펄스 레이저빔(P)의 빔 단면에서 광 강도가 소정의 균일성을 가지는 영역의 치수에도 불균일 TR가 있는 것을 고려하여, 소정의 균일성을 가지는 영역은 X 방향의 치수가 (Xdmax＋TR) 이상인 형상을 가지도록 해도 된다.
또한, 드롭렛의 위치의 불균일에 따라 프리펄스 레이저빔(P)의 빔 직경을 변경할 수 있도록 해도 된다. 프리펄스 레이저빔(P)의 광 에너지를 일정하게 한 채로 빔 직경을 변경하는 것으로, 프리펄스 레이저빔(P)의 조사면에서의 광 강도(단위 면적 근처의 광 에너지)가 빔 직경의 제곱에 반비례하여 변화한다. 따라서, 광 강도를 일정하게 하기 위하여, 광 에너지를 조정해도 된다. 또한, 예를 들면, 프리펄스 레이저빔(P)의 빔 단면에서 광 강도가 소정의 균일성을 가지는 영역의 형상(빔의 단면 형상)을, X 방향의 치수가 (Xdmax＋TR)이며, Y 방향의 치수가 (Ydmax＋TR)인 타원 형상이 되도록 조정해도 된다. 메인 펄스 레이저빔에 대해도, 예를 들면, 확산 타겟의 X 방향의 불균일과 Y 방향의 불균일에 따라 빔 단면의 치수나 형상을 조정해도 된다.
＜4. 광 강도 분포의 예＞
도 7a~도 7c는 본 개시에서의 프리펄스 레이저빔의 광 강도 분포의 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 7a에 나타낸 바와 같이, 프리펄스 레이저빔(P)이 빔 단면의 전체 범위에서 균일한 광 강도를 가지는 경우에는, 상기 프리펄스 레이저빔(P)의 광 강도 분포는 균일한 탑햇(top hat)형이며 균일성을 가진다고 말할 수 있다.
또한, 도 7b에 나타낸 바와 같이, 프리펄스 레이저빔(P)이 빔 직경 방향의 단부 부근에서 광 강도가 점진적으로 감소하는 영역을 가지고 있는 경우라도, 상기 단부에 둘러싸인 중앙부 부근에서 균일한 광 강도를 가지는 경우에는, 균일성을 가지는 영역을 포함한다고 할 수 있다.
또한, 도 7c에 나타낸 바와 같이, 프리펄스 레이저빔(P)이 빔 직경 방향의 단부 부근에서 광 강도가 높은 영역을 가지고 있는 경우라도, 상기 단부에 둘러싸인 중앙부 부근에서 균일한 광 강도를 가지는 경우에는, 균일성을 가지는 영역을 포함한다고 할 수 있다.
드롭렛(DL)에 프리펄스 레이저빔(P)을 조사했을 때, 프리펄스 레이저빔(P)의 빔 축 방향으로 타겟을 확산시키려면, 도 7a~도 7c에 나타낸 바와 같이, 프리펄스 레이저빔(P)이 균일한 광 강도를 가지는 영역을 포함하는 것이 바람직하다. 그러나, 이하에 설명하는 바와 같이, 레이저빔의 광 강도 분포는 완전하게 균일하지 않아도, 빔 축에 수직인 단면 중의 일정한 영역에서 소정의 균일성을 가지고 있으면 된다.
도 8은 타겟 물질에 조사되는 레이저빔의 광 강도 분포에 대하여 설명하기 위한 도면이다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 레이저빔의 빔 축에 수직인 단면 중의 일정한 영역(직경 Dt)에서 가장 높은 광 강도의 값 Imax와 상기 영역에서 가장 낮은 광 강도의 값 Imin의 차가 너무 큰 경우에는, 소정의 균일성을 가진다고는 말할 수 없다. 소정의 균일성을 가진다고 말할 수 있기 위해서는, 예를 들면 이하에 나타내는 불균일 C의 값이 20(%) 이하인 것이 바람직하다.
C=｛(Imax-Imin)/(Imax＋Imin)｝×100(%)
더 바람직하게는, 상기의 불균일 C의 값은 10(%) 이하이다.
또한, 레이저빔의 빔 단면에서의 광 강도 분포가 상기 소정의 균일성을 가지는 영역 내에서 복수 개의 피크 P1~P6를 가지는 경우에는, 피크 사이의 간격 ΔP가 드롭렛(DL)의 직경 Dd의 절반 이하인 것이 바람직하다.
＜5. 제1 실시예＞
도 9는 제1 실시예에 관한 EUV 광 생성 장치의 개략 구성을 나타낸 도면이다. 제1 실시예에 관한 EUV 광 생성 장치는 레이저빔을 타겟 물질에 조사하여 여기함으로써 EUV 광을 생성하는 LPP 방식을 채용하고 있다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 이 EUV 광 생성 장치(20)는 챔버(1), 타겟 공급부(2), 프리펄스 레이저 장치(3), 메인 펄스 레이저 장치(4) 및 EUV 집광 미러(5)를 구비한다. 여기서, 프리펄스 레이저 장치(3) 및 메인 펄스 레이저 장치(4)는 레이저빔 생성 기구를 구성하고 있다.
챔버(1)는 EUV 광의 생성이 내부에서 행해지는 진공 챔버이다. 챔버(1)에는 노광기 접속 포트(11) 및 창(12)이 설치되어 있다. 노광기 접속 포트(11)를 통하여, 챔버(1) 내에서 발생한 EUV 광은 외부의 노광기(축소 투영 반사광학계)에 출력된다. 창(12)을 통하여, 프리펄스 레이저 장치(3) 및 메인 펄스 레이저 장치(4)에 의해 생성된 레이저빔이 챔버(1) 내에 입사한다.
타겟 공급부(2)는 EUV 광을 발생시키기 위해 사용되는 주석(Sn)이나 리튬(Li) 등의 타겟 물질을 챔버(1) 내에 공급하는 장치이다. 챔버(1) 내에서, 타겟 물질은 타겟 노즐(13)을 통하여 분출되어, 구형의 드롭렛(DL)으로 된다. 드롭렛(DL)은, 예를 들면 10㎛ 이상 100㎛ 이하의 직경을 가지고 있다. 챔버(1) 내에 공급된 복수 개의 드롭렛(DL)의 내에서, 레이저빔이 조사되지 않은 것은 타겟 회수부(14)에 회수된다.
프리펄스 레이저 장치(3) 및 메인 펄스 레이저 장치(4)는 타겟 물질을 여기하기 위해 사용되는 구동용의 레이저빔을 발생시키는 발진 증폭형 레이저 장치이다. 프리펄스 레이저 장치(3) 및 메인 펄스 레이저 장치(4)에 의해 생성되는 레이저빔은 높은 반복 주파수(예를 들면, 펄스 시간 폭이 수 ns~수십 ns 정도, 반복 주파수가 10kHz~100kHz 정도)를 가지는 펄스 레이저빔이다. 프리펄스 레이저 장치(3)는 프리펄스 레이저빔을 생성하고, 메인 펄스 레이저 장치(4)는 메인 펄스 레이저빔을 생성한다. 프리펄스 레이저 장치(3)로서는, 예를 들면, YAG(Yttrium Aluminum Garnet) 레이저 장치가 사용되고, 메인 펄스 레이저 장치(4)로서는, 예를 들면 CO2 레이저 장치가 사용되지만, 다른 레이저 장치가 사용되어도 된다.
프리펄스 레이저 장치(3)에 의해 생성된 프리펄스 레이저빔은, 빔 콤바이너(beam combiner)(15a), 축외 방물면 미러(off-axis paraboloid mirror)(15b) 등을 포함하는 레이저 집광 광학계와, 전술한 창(12) 및 EUV 집광 미러(5)의 중앙부에 형성된 관통 구멍(21a)을 통하여 챔버(1) 내의 드롭렛(DL) 상에 집광된다.
한편, 메인 펄스 레이저 장치(4)에 의해 생성된 메인 펄스 레이저빔은 빔 콤바이너(15a), 축외 방물면 미러(15b) 등을 포함하는 레이저 집광 광학계와, 전술한 창(12) 및 관통 구멍(21a)을 통하여 챔버(1) 내의 확산 타겟 상에 집광된다.
프리펄스 레이저빔이 드롭렛(DL)에 조사되면, 드롭렛(DL)이 확산되어, 확산 타겟(예를 들면, 도 2a~도 2c에 나타낸 바와 같은 프리 플라즈마, 또는 도 2a~도 2c 및 도 3a~도 3c에 나타낸 바와 같은 파괴된 드롭렛)이 형성된다.
메인 펄스 레이저빔은 드롭렛(DL)으로의 프리펄스 레이저빔의 조사에 의해 형성된 확산 타겟에 조사된다. 메인 펄스 레이저빔의 에너지에 의해, 확산 타겟이 여기되어 플라즈마화 되면 거기로부터 EUV 광을 포함하는 다양한 파장의 광이 방사된다.
EUV 집광 미러(5)는 플라즈마로부터 방사되는 다양한 파장의 광의 내로부터, 소정의 파장(예를 들면, 13.5nm 부근의 파장을 가지는 EUV 광)의 광을 집광 반사하는 집광 광학계이다. EUV 집광 미러(5)는, 예를 들면 파장이 13.5nm 부근의 EUV 광을 선택적으로 반사하는 몰리브덴(Mo)/실리콘(Si) 다층막이 형성된 회전 타원면의 오목면형 반사면을 가지는 미러이다. EUV 집광 미러(5)는 회전 타원면의 제1 초점이 플라즈마 생성 영역 PS이 되도록 배치되어 있고, EUV 집광 미러(5)에서 반사된 EUV 광은 회전 타원면의 제2 초점 위치, 즉 중간 집광점(IF)에 집광되고, 외부의 노광기에 출력된다.
제1 실시예에서, 프리펄스 레이저 장치(3)에 의해 생성되는 프리펄스 레이저빔과 메인 펄스 레이저 장치(4)에 의해 생성되는 메인 펄스 레이저빔이 빔 콤바이너(15a)에 의해 이들 빔 축을 대략 일치시켜서 챔버(1) 내에 공급된다.
프리펄스 레이저 장치(3)는 제1 소정 파장을 가지는 프리펄스 레이저빔을 생성한다. 프리펄스 레이저빔은 빔 익스팬더(30)에서 빔 직경이 확대된 후, 보정 광학 소자(31)에 입사한다.
보정 광학 소자(31)는 드롭렛(DL)에 조사되는 프리펄스 레이저빔의 광 강도 분포를 보정하는 소자이다. 보정 광학 소자(31)는 드롭렛(DL)으로의 조사 위치에서의 프리펄스 레이저빔의 빔 단면에서 광 강도 분포가 소정의 균일성을 가지는 영역을 포함하고, 또한 상기 소정의 균일성을 가지는 영역의 직경이 드롭렛(DL)의 직경을 초과하는 크기로 되도록, 프리펄스 레이저빔(P)의 광 강도 분포를 보정한다. 보정 광학 소자(31)로부터 출사된 프리펄스 레이저빔(P)은 빔 콤바이너(15a)에 입사한다.
메인 펄스 레이저 장치(4)는 마스터 오실레이터(master oscillator)(4a), 프리앰프(preamplifier)(4c), 메인 앰프(4e)를 이들 하류측에 각각 릴레이 광학계(4b, 4d, 4f)를 배치하여 구성되어 있다. 마스터 오실레이터(4a)는 제2 특정 파장을 가지는 시드 광(seed light)을 생성한다. 마스터 오실레이터(4a)에 의해 생성된 시드 광은 프리앰프(4c) 및 메인 앰프(4e)에 의해 원하는 광 강도로 증폭되어 메인 펄스 레이저빔으로서 빔 콤바이너(15a)에 입사한다.
빔 콤바이너(15a)는 프리펄스 레이저 장치(3)로부터 출력된 레이저빔에 포함되는 제1 특정 파장을 가지는 광을 높은 투과율로 투과시키고, 메인 펄스 레이저 장치(4)로부터 출력된 레이저빔에 포함되는 제2 특정 파장을 가지는 광을 높은 반사율로 반사하는 광학 소자이다. 빔 콤바이너(15a)는 프리펄스 레이저빔의 빔 축과 메인 펄스 레이저빔의 빔 축이 대략 일치하도록 이들 빔을 동축화해서 챔버(1) 내에 공급한다. 여기서, 빔 콤바이너(15a)는, 예를 들면 1.06㎛의 파장의 프리펄스 레이저빔을 높은 투과율로 투과시키고, 10.6㎛의 파장의 메인 펄스 레이저빔을 높은 반사율로 반사하는 광학 소자로 된다. 구체적으로, 빔 콤바이너(15a)는 다이아몬드 기판상에, 상기 반사 투과 특성을 가지는 다층막이 코팅된 광학 소자로 된다. 또는, 빔 콤바이너(15a)는 프리펄스 레이저빔을 높은 반사율로 반사하고, 메인 펄스 레이저빔을 높은 투과율로 투과시키는 광학 소자로 해도 된다. 이 경우에는, 프리펄스 레이저 장치(3)의 위치와 메인 펄스 레이저 장치(4)의 위치를 교체하여 배치하면 된다.
제1 실시예에 의하면, 프리펄스 레이저빔의 빔 단면에서 광 강도 분포가 소정의 균일성을 가지는 영역을 포함하도록 하고, 또한 상기 소정의 균일성을 가지는 영역의 직경이 드롭렛의 직경을 초과하는 크기가 되도록 하고 있다. 이로써, 드롭렛의 위치의 불균일에 기인하는 확산 타겟의 위치의 불균일이 저감되고, 생성되는 EUV 광의 에너지와 광학 성능의 안정성을 개선할 수 있다.
또한, 제1 실시예에 의하면, 프리펄스 레이저빔과 메인 펄스 레이저빔을 대략 동축으로 플라즈마 생성 영역 PS에 조사할 수 있다. 그러므로, EUV 집광 미러(5)에 형성되는 레이저빔 도입용의 관통 구멍의 수를 적게 할 수 있다.
제1 실시예에서는, 프리펄스 레이저 장치(3) 및 메인 펄스 레이저 장치(4)를 포함하는 EUV 광 생성 장치(20)에 대하여 설명하였으나, 본 개시는 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 프리펄스 레이저 장치(3) 및 메인 펄스 레이저 장치(4) 등의 여기 에너지 소스과는 별개로 제조되어 이들 레이저 장치 등으로부터 여기 에너지를 도입함으로써, 챔버 내의 타겟 물질을 여기해 EUV 광을 생성하는 장치에도, 본 발명을 적용할 수 있다. 이와 같이, 프리펄스 레이저 장치(3) 및 메인 펄스 레이저 장치(4) 등을 외부 장치로서 조합시켜 EUV 광을 생성하는 장치의 것을, 본원에서는, 간단히 "장치"라고 한다.
＜6. 보정 광학 소자의 예＞
도 10은 보정 광학 소자에 관한 하나의 예를 나타내는 개념도이다. 도 10에 나타내는 보정 광학 소자는 회절 광학 소자(31a)를 포함하고 있다. 회절 광학 소자(31a)는, 예를 들면 입사광을 회절시키기 위한 미소한 요철이 형성된 투명 판에 의해 구성되어 있다. 회절 광학 소자(31a)의 요철 패턴은 회절광을 집광 광학계에 의해 집광한 경우에 집광 점에서 광 강도 분포를 균일화시키도록 설계되어 있다. 회절 광학 소자(31a)로부터 출사된 회절 광은 집광 광학계(15)(도 9에 나타내는 축외 방물면 미러(15b) 등)를 사용하여 집광된다. 이로써, 탑햇형의 광 강도 분포를 가지는 프리펄스 레이저빔이 드롭렛(DL)에 조사된다. 도 11은 보정 광학 소자에 관한 다른 예를 나타내는 개념도이다. 도 11에 나타내는 보정 광학 소자는 위상 시프트 광학계(31b)를 포함하고 있다. 위상 시프트 광학계(31b)는, 예를 들면 중앙부를 주변부보다 두껍게 한 투명 판에 의해 구성된다. 이 위상 시프트 광학계(31b)는 중앙부를 투과하는 광과 주변부를 투과하는 광 사이에 위상차 π를 부여한다. 이로써, 광 강도 분포가 가우스 분포인 입사광은 에어리 함수(Airy function)에 근사한 전계 강도 분포를 가지는 출사 광으로 변환되어, 위상 시프트 광학계(31b)로부터 출사한다.
그리고, 예를 들면, 집광 광학계(15)의 뒤 초점의 위치가 드롭렛(DL)의 통과 점에 일치하도록 상기 집광 광학계(15)를 배치하고, 상기 집광 광학계(15)의 앞 초점의 위치에 위상 시프트 광학계(31b)를 배치한다. 이로써, 에어리 함수를 푸리에 변환한 탑햇형의 광 강도 분포를 가지는 프리펄스 레이저빔이 드롭렛(DL)에 조사된다. 그리고, 여기서는 투과형의 위상 시프트 광학계(31b)를 사용하는 예에 대하여 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 반사형의 위상 시프트 광학계를 사용해도 된다.
도 12는 보정 광학 소자에 관한 새로운 다른 예를 나타내는 개념도이다. 도 12에 나타내는 보정 광학 소자는 소정 형상의 개구를 가지는 마스크(32)를 포함하고 있다. 마스크(32), 콜리메이터 렌즈(33) 및 집광 광학계(15)에 의해, 축소 투영 광학계(31c)가 구성된다. 마스크(32)는 입사하는 프리펄스 레이저빔의 광 강도 분포가 균일성을 가지는 영역의 광만을 투과시킨다. 축소 투영 광학계(31c)는 마스크(32) 부분에서의 상을 콜리메이터 렌즈(33)와 집광 광학계(15)에 의해 드롭렛(DL) 상에 축소 투영하여 결상시킨다. 이로써, 탑햇(top hat)형의 광 강도 분포를 가지는 프리펄스 레이저빔이 드롭렛(DL)에 조사된다.
도 13은 보정 광학 소자에 관한 새로운 다른 예를 나타내는 개념도이다. 도 13에 나타내는 보정 광학 소자는 다수의 오목 렌즈를 배열한 플라이아이 렌즈(fly-eye lens)(34)를 포함하고 있다. 플라이아이 렌즈(34)와 집광 광학계(15)에 의해, 케이라(Keira) 조명 광학계(31d)가 구성된다. 케이라 조명 광학계(31d)는 입사광을 플라이아이 렌즈(34)의 각각의 오목 렌즈에 의해 각각 소정 각도로 넓히고, 그 광을 집광 광학계(15)의 초점 위치에서 중첩시키는 것이 가능하다. 그 결과, 집광 광학계(15)의 초점 위치에서 레이저빔의 광 강도 분포를 균일화시킬 수 있다. 이로써, 탑햇형의 광 강도 분포를 가지는 프리펄스 레이저빔이 드롭렛(DL)에 조사된다. 그리고, 여기서는 플라이아이 렌즈(34)를 사용하는 예에 대하여 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 반사형의 플라이아이 광학계를 사용해도 된다. 또한, 플라이아이 렌즈는 다수의 볼록 렌즈를 배열한 것이라도 좋고, 미소한 렌즈로 구성한 마이크로플라이아이 렌즈도 된다.
또한, 도 10~도 13에서는, 레이저빔을 드롭렛에 집광하는 기능을 가지는 집광 광학계와, 레이저빔의 광 강도 분포를 보정하는 기능을 가지는 보정 광학 소자를 조합한 경우를 나타냈으나, 하나의 소자가 이들 기능을 가지도록 해도 된다. 예를 들면, 집광 렌즈에 회절 광학 소자와 같은 요철이 형성된 광학 소자나, 집광 미러에 위상 시프트의 기능을 가지는 광학 소자를 사용해도 된다.
＜7. 제2 실시형태＞
도 14는 제2 실시형태에 관한 EUV 광 생성 장치의 개략 구성을 나타낸 도면이다. 제2 실시형태에 관한 EUV 광 생성 장치는 프리펄스 레이저 장치(3)에 의해 생성된 프리펄스 레이저빔과 메인 펄스 레이저 장치(4)에 의해 생성된 메인 펄스 레이저빔을 별개의 경로로부터 챔버(1) 내에 공급하는 구성을 가지고 있다.
프리펄스 레이저 장치(3)에 의해 생성된 프리펄스 레이저빔은 고반사 미러(15c), 챔버(1)에 설치된 창(12b), 축외 방물면 미러(15d) 및 EUV 집광 미러(5)에 형성된 하나의 관통 구멍(21b)을 통하여, 챔버(1) 내의 드롭렛(DL) 상에 집광된다. 이로써, 확산 타겟이 형성된다.
메인 펄스 레이저 장치(4)에 의해 생성된 메인 펄스 레이저빔은 고반사 미러(15e), 창(12), 축외 방물면 미러(15b), 및 EUV 집광 미러(5)에 형성된 또 하나의 관통 구멍(21a)을 통하여, 확산 타겟 상에 집광된다.
제2 실시형태에 의하면, 프리펄스 레이저빔과 메인 펄스 레이저빔을 별개의 광학계를 통하여 타겟에 조사할 수 있다. 그러므로, 프리펄스 레이저빔과 메인 펄스 레이저빔이 각각 원하는 크기의 집광 점을 형성하도록, 광학계의 설계 및 제작을 하는 것이 용이하게 된다. 또한, 프리펄스 레이저빔과 메인 펄스 레이저빔을 동축화하기 위한 빔 콤바이너 등의 광학 소자를 이용하지 않아도, 드롭렛(DL) 및 확산 타겟에 각각 프리펄스 레이저빔 및 메인 펄스 레이저빔을 대략 동일 방향으로부터 조사할 수 있다. 그 외의 점에 대하여는, 제1 실시예에서와 동일하다.
＜8. 제3 실시형태＞
도 15a는 제3 실시형태에 관한 EUV 광 생성 장치의 개략 구성을 나타낸 도면이며, 도 15b는 도 15a에 나타내는 EUV 광 생성 장치의 XVB-XVB선에서의 단면이다. 제3 실시형태에 관한 EUV 광 생성 장치는 프리펄스 레이저 장치(3)에 의해 생성되는 프리펄스 레이저빔을 도 15b에 나타내는 축외 방물면 미러(15f)를 통하여, EUV 광의 빔 축에 대하여 대략 수직인 방향으로부터 챔버(1) 내에 공급하는 구성을 가지고 있다.
제3 실시형태에 의하면, 프리펄스 레이저빔을 도입하기 위한 관통 구멍을 EUV 집광 미러(5)에 형성할 필요가 없기 때문에, 제2 실시 형태와 비교하여 EUV 집광 미러(5)에 의한 EUV 광의 집광 효율을 높일 수 있다. 그 외의 점에 대하여는, 제2 실시 형태와 동일하다.
＜9. 제4 실시형태＞
도 16은 제4 실시형태에 관한 EUV 광 생성 장치의 개략 구성을 나타낸 도면이다. 제4 실시형태에 관한 EUV 광 생성 장치는 도 9에 나타내는 제1 실시예에 관한 EUV 광 생성 장치에 드롭렛의 위치 검출 기구를 추가한 구성을 가지고 있다. 제4 실시형태에 관한 EUV 광 생성 장치에서는 검출된 드롭렛의 위치에 따라 레이저빔의 출력 타이밍 등을 제어한다. 드롭렛의 위치 검출 기구는 드롭렛 Z 방향 검출기(70) 및 드롭렛 XY 방향 검출기(80)를 포함하고 있다.
드롭렛 Z 방향 검출기(70)는 드롭렛의 진행 방향(Z 방향)의 위치를 검출한다. 구체적으로, 드롭렛 Z 방향 검출기(70)는 드롭렛이 Z 방향의 소정 위치에 도착했을 때, 레이저 트리거 생성 기구(71)에 대하여 Z 위치 검출 신호를 출력한다.
레이저 트리거 생성 기구(71)는 Z 위치 검출 신호를 수신하면, 소정의 지연 시간이 경과한 때에, 프리펄스 레이저 장치(3)에 대하여 프리펄스 레이저 발진 트리거 신호를 출력한다. 프리펄스 레이저 장치(3)는 프리펄스 레이저 발진 트리거 신호에 따라 프리펄스 레이저빔을 출력한다. 이 소정의 지연 시간은 드롭렛(DL)이 플라즈마 생성 영역 PS에 도달하는 타이밍에서 프리펄스 레이저 장치(3)가 프리펄스 레이저빔을 출력하도록 설정된다.
레이저 트리거 생성 기구(71)는 프리펄스 레이저 장치(3)에 대하여 프리펄스 레이저 발진 트리거 신호를 출력한 후, 드롭렛(DL)에 프리펄스 레이저가 조사되어, 드롭렛(DL)을 확산시킨다. 그리고, 레이저 트리거 생성 기구(71)는 소정의 지연 시간이 경과한 때에, 메인 펄스 레이저 장치(4)에 대하여 메인 펄스 레이저 발진 트리거 신호를 출력한다. 메인 펄스 레이저 장치(4)는 메인 펄스 레이저 발진 트리거 신호에 따라 메인 펄스 레이저빔을 출력한다. 이 소정의 지연 시간은 확산 타겟이 원하는 크기로까지 확산시키는 타이밍에서 메인 펄스 레이저 장치(4)가 메인 펄스 레이저빔을 출력하도록 설정된다.
이상과 같이 하여, 드롭렛의 Z 방향의 위치의 검출 결과에 따라 각각의 펄스 레이저빔의 생성 타이밍이 제어된다. 드롭렛 Z 방향 검출기(70), 레이저 트리거 생성 기구(71) 및 프리펄스 레이저 장치(3)에서는, 각종의 지터(시간 축상의 동요)가 존재하는 것으로 고려된다. 이와 같은 지터로서는, (1) 드롭렛 Z 방향 검출기가 신호 출력에 필요한 시간의 지터(σa), (2)신호의 송수신에 필요한 시간의 지터(σb), (3)신호의 처리에 필요한 시간의 지터(σc), (4)프리펄스 레이저 장치(3)로부터 펄스 레이저빔이 출력되는 시간의 지터(σd) 및 (5)메인 펄스 레이저 장치(4)로부터 펄스 레이저빔이 출력되는 시간의 지터(σf) 등을 들 수 있다. 상기 지터의 표준 편차 σj는 이하의 식으로 표현된다.
σj=(σa2＋σb2＋σc2＋σd2＋σf2＋····)1/2
레이저의 조사 위치와 드롭렛의 위치 사이에서의 Z 방향의 어긋남은, 예를 들면 2σj×v(단, v는 드롭렛의 이동 속도)에 의해 표현된다. 이 경우, 프리펄스 레이저빔의 빔 단면에서 광 강도 분포가 소정의 균일성을 가지는 영역의 직경 Dtz는, 이하의 조건을 만족하면 된다.
Dtz
Figure 112012069122445-pct00004
Dd+2σj×v
드롭렛 XY 방향 검출기(80)는 타겟 공급부(2)로부터 차례로 공급되는 드롭렛의 진행 방향으로 수직인 면상의 위치(드롭렛의 XY 방향의 위치)를 검출하고, 드롭렛 XY 컨트롤러(81)에 대하여 XY 위치 검출 신호를 출력한다.
드롭렛 XY 컨트롤러(81)는 XY 위치 검출 신호를 수신하면, 검출된 드롭렛의 위치가 소정의 허용 범위 내의 위치인지 아닌지를 판정한다. 드롭렛의 위치가 소정의 허용 범위 내가 아닌 경우, 드롭렛 XY 컨트롤러(81)는 드롭렛 XY 제어 기구(82)에 대하여 XY 구동 신호를 출력한다.
드롭렛 XY 제어 기구(82)는 XY구동 신호에 따라 타겟 공급부(2)에 설치된 구동 모터를 구동함으로써, 드롭렛의 출력 위치를 제어한다. 이상과 같이 하여, 드롭렛의 XY 방향의 위치의 검출 결과에 따라 드롭렛의 XY 방향의 출력 위치가 제어된다.
그리고, 이와 같이 제어하는 경우에도, 드롭렛마다 출력 위치를 변경할 수는 없다. 따라서, XY 방향의 단기 변동(표준 편차)을 σx로 하면, 프리펄스 레이저빔의 빔 단면에서 광 강도 분포가 소정의 균일성을 가지는 영역의 직경 Dtx는, 예를 들면, 이하의 조건을 만족하는 것이 바람직하다.
Dtx
Figure 112012069122445-pct00005
Dd+2σx
제4 실시형태에서, 드롭렛의 출력 위치를 XY 방향으로 제어하는 예를 나타냈으나, 이에 한정되지 않고, 노즐(13)로부터 출력되는 드롭렛의 출력 각도를 제어하도록 해도 된다.
＜10. 제5 실시형태＞
도 17a는 제5 실시형태에 관한 EUV 광 생성 장치의 개략 구성을 나타낸 도면이며, 도 17b는, 도 17a에 나타내는 EUV 광 생성 장치의 XVIIB-XVIIB선에서의 단면도이다. 제5 실시형태에 관한 EUV 광 생성 장치는, 도 9에 나타내는 제1 실시예에 관한 EUV 광 생성 장치에, 자석(6a, 6b)이 추가된 구성이다. 제5 실시형태에서는, 자석(6a, 6b)에 의해 챔버(1) 내에 자장을 생성함으로써, 챔버(1) 내에서 발생한 이온을 회수한다.
자석(6a, 6b)은 코일 권선이나 코일 권선의 냉각 기구 등을 포함한 전자석이다. 이들 자석(6a, 6b)에는 전원 컨트롤러(6d)에 의해 제어되는 전원 장치(6c)가 접속되어 있다. 전원 장치(6c)로부터 자석(6a, 6b)에 공급되는 전류를 전원 컨트롤러(6d)가 조절함으로써, 소정 방향의 자장이 챔버(1) 내에 생성된다. 자석(6a, 6b)으로서는, 예를 들면, 초전도 전자석이 사용된다. 그리고, 여기서는 2개의 자석(6a, 6b)을 사용하는 예에 대하여 설명하였으나,하나의 자석을 사용해도 된다. 또한, 영구 자석을 사용해도 된다. 또한, 자석을 챔버 내에 배치해도 된다.
메인 펄스 레이저빔의 조사에 의해 생성되는 타겟 물질의 플라즈마는 플러스 이온 및 마이너스 이온(또는 전자)을 포함하고 있다. 챔버(1) 내를 이동하는 플러스 이온 및 마이너스 이온은 자장 중에서 로렌츠 힘을 받으므로, 자력선에 따라 나선형으로 이동한다. 이로써, 타겟 물질의 이온이 자장에 트랩되어 자장 중에 설치된 이온 회수기(19a, 19b)에 회수된다. 이로써, 챔버(1) 내의 이온의 비산을 저감할 수 있고, EUV 집광 미러(5) 등의 챔버 내 광학 소자로의 이온의 부착에 의한 챔버 내 광학 소자의 열화가 억제된다. 그리고, 도 17b에서, 자장은 지면 하향으로 되어 있지만, 지면 상향이라도 마찬가지의 기능을 수행한다.
그리고, 이온에 의한 오염을 저감하는 경감(mitigation) 기술은, 자장을 사용하는 것에 한정되지 않고, 에칭 가스를 이용하여, EUV 집광 미러(5) 등을 오염한 물질을 에칭하는 것이라도 된다. 또한, 경감 기술은, 자장에서 수소 가스(H2) 또는 수소 래디칼(H)을 작용시켜 이온을 제거하는 것이라도 된다.
＜11. 제6 실시형태＞
도 18은 제6 실시형태에 관한 EUV 광 생성 장치의 개략 구성을 나타낸 도면이다. 제6 실시형태에 관한 EUV 광 생성 장치는 메인 펄스 레이저 장치(4)와 빔 콤바이너(15a) 사이에, 메인 펄스 레이저빔의 광 강도 분포를 보정하는 보정 광학 소자(41)를 가지고 있다.
보정 광학 소자(41)의 구성은 프리펄스 레이저빔의 광 강도 분포를 보정하는 보정 광학 소자(31)의 구성과 마찬가지이다. 보정 광학 소자(41)에 의해 메인 펄스 레이저빔의 빔 단면에서 광 강도 분포가 소정의 균일성을 가지도록 보정된다. 이로써, 메인 펄스 레이저빔이 확산 타겟을 균등하게 조사할 수 있도록 된다. 그 외의 점에 대하여는, 제1 실시예와 동일하다.
도 19a는 드롭렛에 프리펄스 레이저빔을 조사한 상태를 나타낸 개념도이다. 도 19b 및 도 19c는 드롭렛에 프리펄스 레이저빔을 조사한 것에 의해 형성된 토러스형의 확산 타겟에 탑햇형의 광 강도 분포를 가지는 메인 펄스 레이저빔을 조사하는 상태를 나타낸 개념도이다. 도 19a 및 도 19b는 프리펄스 레이저빔(P) 및 메인 펄스 레이저빔(M)의 빔 축의 방향으로 수직인 방향으로부터 타겟 물질을 본 것이다. 도 19c는 메인 펄스 레이저빔(M)의 빔 축의 방향의 방향으로부터 타겟 물질을 본 것이다.
도 19a에 나타낸 바와 같이, 프리펄스 레이저빔(P)을 드롭렛(DL)에 집광하여 조사한 때에, 프리펄스 레이저빔(P)이 조사된 드롭렛(DL)의 표면 부근에서 레이저 어브레이션이 생긴다. 그 결과, 레이저 어브레이션의 에너지에 의해, 프리펄스 레이저빔(P)이 조사된 드롭렛(DL)의 표면으로부터 드롭렛(DL) 내부를 향해 충격파가 발생한다. 이 충격파는 드롭렛(DL)의 전체에 전해진다. 여기서, 프리펄스 레이저빔(P)의 광 강도가 제1 소정값(예를 들면, 1×109W)/cm2) 이상의 광 강도인 경우에는, 이 충격파에 의해 드롭렛(DL)이 분말로 파괴되고 확산된다.
그리고, 프리펄스 레이저빔(P)의 광 강도가 제2 소정값(예를 들면, 6.4×109W)/cm2) 이상의 광 강도인 경우에는, 드롭렛(DL)이 분말로 파괴되어, 도 19b 및 도 19c에 나타낸 바와 같은 원환체(torus)형의 확산 타겟이 형성될 수 있다. 도 19b 및 도 19c에 나타낸 바와 같이, 토러스형의 확산 타겟은 드롭렛(DL)이 프리펄스 레이저빔(P)의 빔 축에 대하여 축 대칭으로, 또한 토러스형으로 확산된 것이다.
그리고, 토러스형의 확산 타겟을 형성하기 위한 구체적 조건은, 예를 들면 이하와 같이 된다. 프리펄스 레이저빔(P)의 광 강도 범위는, 6.4×109W/cm2 이상, 3.2×1010W/cm2 이하로 한다. 드롭렛(DL)의 직경은 12㎛ 이상, 40㎛ 이하로 한다.
다음에, 토러스형의 확산 타겟로의 메인 펄스 레이저빔(M)의 조사에 대하여 설명한다. 토러스형의 확산 타겟은, 프리펄스 레이저빔(P)을 드롭렛(DL)에 조사한 후, 예를 들면, 0.5㎲~2.0㎲의 타이밍에서 형성된다. 따라서, 프리펄스 레이저빔(P)을 드롭렛(DL)에 조사한 후의 상기 타이밍에서, 메인 펄스 레이저빔(M)을 확산 타겟에 조사하는 것이 바람직하다.
또한, 도 19b 및 도 19c에 나타낸 바와 같이, 토러스형의 확산 타겟의 형상은 프리펄스 레이저빔(P)의 빔 축 방향의 길이가, 프리펄스 레이저빔(P)의 빔 축 방향으로 수직인 방향의 길이보다 짧은 형상으로 되어 있다. 이 확산 타겟에 대하여, 메인 펄스 레이저빔(M)은 프리펄스 레이저빔(P)과 대략 동일 방향으로 조사되는 것이 바람직하다. 이로써, 확산 타겟에 메인 펄스 레이저빔(M)을 더 균일하게 조사할 수 있어서, 타겟 물질에 메인 펄스 레이저빔(M)을 효율적으로 흡수시킬 수 있다. 따라서, LPP식 EUV 광 생성 장치에서의 CE를 향상시킬 수 있는 경우가 있다.
적어도 메인 펄스 레이저빔(M)의 빔 단면에서의 광 강도 분포는 도 18을 참조하면서 설명한 보정 광학 소자(41)에 의해 소정의 균일성을 가지도록 보정된다. 그리고, 토러스형의 확산 타겟을 생성하는 목적에 관해서, 프리펄스 레이저빔(P)의 빔 단면에서의 광 강도 분포는 소정의 균일성이 없어도 된다. 이 목적으로 특화한 경우, 도 18에 나타내는 제6 실시형태에서 보정 광학 소자(31)를 형성하지 않아도 된다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 보정 광학 소자(31)를 설치하여, 드롭렛의 위치의 불균일에 기인하는 확산 타겟의 위치의 불균일을 저감하도록 해도 된다.
광 강도 분포가 소정의 균일성을 가지는 메인 펄스 레이저빔을 토러스형의 확산 타겟에 조사함으로써, 토러스형의 확산 타겟으로부터 원통형으로 플라즈마가 방출되면 추정된다. 그리고, 원통 내부에 향해 확산시키는 플라즈마를 그 원통 내에 담을 수 있는 효과를 기대할 수 있다. 따라서, 플라즈마를 고온 또한 고밀도로 생성하고, CE를 향상시키는 것이 기대할 수 있다. 그리고, "토러스형"이란 원환체의 형상을 의미하지만, 확산 타겟은 반드시 원환체일 필요는 없고, 실질적으로 환형으로 확산된 것이면 된다.
여기서, 토러스형의 확산 타겟의 위치의 불균일을 ΔX로 하면, 메인 펄스 레이저빔(M)의 광 강도 분포가 소정의 균일성을 가지는 영역의 직경 Dtop는, 토러스형의 확산 타겟의 외경 Dout에 대하여, 이하의 관계를 가지는 것이 바람직하다.
Dtop
Figure 112012069122445-pct00006
Dout+2ΔX
즉, 메인 펄스 레이저빔(M)의 빔 단면에서 광 강도 분포가 소정의 균일성을 가지는 영역의 직경 Dtop는 토러스형의 확산 타겟의 외경 Dout에 확산 타겟의 위치의 불균일 ΔX의 2배를 가산한 크기 이상인 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 토러스형의 확산 타겟의 전체에 광 강도가 균일한 메인 펄스 레이저빔(M)을 조사할 수 있다. 그러므로, 확산 타겟보다 많은 부분을 플라즈마화할 수 있다. 그 결과, 타겟 물질의 데브리(debris)의 발생을 저감할 수 있다.
＜12. 제7 실시형태＞
도 20은 제7 실시형태에 관한 EUV 광 생성 장치에서 프리펄스 레이저빔을 발생시키는 티탄 사파이어 레이저의 구성예를 나타낸 개념도이다. 제7 실시형태에서의 티탄 사파이어 레이저(50a)는 전술한 제1~제6 실시형태에서 드롭렛을 확산시킴으로써 프리펄스 레이저빔을 발생시키는 펄스 레이저 장치로서 챔버의 외부에 설치된다.
제7 실시형태에서의 티탄 사파이어 레이저(50a)는 반도체 가포화 흡수 미러(51a)와 출력 결합 미러(52a) 사이에, 오목면 미러(53a), 제1 펌핑용 미러(54a), 티탄 사파이어 결정(55a), 제2 펌핑용 미러(56a), 및 2개의 프리즘(57a, 58a)가, 반도체 포화가능 흡수 미러(51a) 측으로부터 상기 순서로 배치된 레이저 공진기를 포함한다. 또한, 티탄 사파이어 레이저(50a)는 이 레이저 공진기에 여기 광을 도입하는 여기 광 소스(59a)를 포함한다.
제1 펌핑용 미러(54a)는 레이저 공진기 외부로부터의 여기 광을 높은 투과율로 투과시켜, 레이저 공진기 내측으로부터의 광을 높은 반사율로 반사하는 미러이다. 티탄 사파이어 결정(55a)은 여기 광을 받아 유도 방출을 행하는 레이저 매질이다. 2개의 프리즘(57a, 58a)은 특정한 파장의 광을 선택적으로 투과시킨다. 출력 결합 미러(52a)는 이 레이저 공진기 내에서 증폭된 광의 일부를 투과시켜 출력하고, 다른 일부를 반사하여 레이저 공진기 내로 되돌린다. 반도체 포화가능 흡수 미러(51a)는 반사층과 포화가능 흡수체층이 적층된 미러이며, 입사광의 광 강도가 약한 부분은 포화가능 흡수체층이 흡수하고, 입사광의 광 강도가 강한 부분은 포화가능 흡수체층이 투과시켜 반사층이 반사함으로써, 입사광을 단펄스화한다.
여기 광 소스(59a)로서 예를 들면, 반도체 여기 Nd:YVO4 (neodymium-doped yttrium orthovanadate) 레이저를 사용한다. 이 여기 광 소스(59a)로부터의 제2 고조파의 광을 제1 펌핑용 미러(54a)를 통하여 레이저 공진기 내에 도입한다. 반도체 포화가능 흡수 미러(51a)의 위치를 조정하고, 이 레이저 공진기의 종방향 모드를 동기시켜 발진시킴으로써, 출력 결합 미러(52a)로부터 피코초 오더의 펄스 시간 폭을 가지는 펄스 레이저빔이 출력된다. 그리고, 펄스 에너지가 작은 경우에는, 재생 증폭기에 의해 이 펄스 레이저빔을 증폭해도 된다.
제7 실시형태에 의하면, 피코초 오더의 펄스 시간 폭을 가지는 단 펄스 레이저빔을 프리펄스 레이저빔으로서 드롭렛에 조사하므로, 작은 펄스 에너지로 드롭렛을 확산시킬 수 있다.
＜13. 제8 실시형태＞
도 21은 제8 실시형태에 관한 EUV 광 생성 장치에서 프리펄스 레이저빔을 발생시키는 파이버 레이저의 구성예를 나타낸 개념도이다. 제8 실시형태에서의 파이버 레이저(50b)는 전술한 제1~제6 실시형태에서 드롭렛을 확산시키는 것에 의해 프리펄스 레이저빔을 발생시키는 펄스 레이저 장치로서 챔버의 외부에 설치된다.
제8 실시형태에서의 파이버 레이저(50b)는 고반사 미러(51b)와 반도체 포화가능 흡수 미러(52b) 사이에, 그레이팅 페어(53b), 제1 편광 유지 파이버(54b), 멀티플렉서(55b), 분리 소자(56b), 제2 편광 유지 파이버(57b), 및 집광 광학계(58b)가, 고반사 미러(51b) 측으로부터 상기 순서로 배치된 레이저 공진기를 포함한다. 또한, 파이버 레이저(50b)는 이 레이저 공진기에 여기 광을 도입하는 여기 광 소스(59b)를 포함하고 있다.
멀티플렉서(55b)는 여기 광 소스(59b)로부터의 여기 광을 제1 편광 유지 파이버(54b)에 도입하는 동시에 제1 편광 유지 파이버(54b)와 제2 편광 유지 파이버(57b) 사이에서 광을 투과시킨다. 제1 편광 유지 파이버(54b)는 이테르븀(Yb)이 도포되어 있고, 여기 광을 받아 유도 방출을 행한다. 그레이팅 페어(53b)는 특정한 파장의 광을 선택적으로 반사한다. 반도체 포화가능 흡수 미러(52b)는 반사층과 포화가능 흡수체층이 적층된 미러이며, 입사광의 광 강도가 약한 부분은 포화가능 흡수체층이 흡수하고, 입사광의 광 강도가 강한 부분은 포화가능 흡수체층이 투과시켜 반사층이 반사함으로써, 입사광을 단펄스화한다. 분리 소자(56b)는 이 레이저 공진기 내에서 증폭된 광의 일부를 분리하여 출력하고, 다른 일부를 레이저 공진기 내로 되돌린다. 멀티플렉서(55b)에 광섬유로 접속된 여기 광 소스(59b)로부터, 여기 광이 도입되면 분리 소자(56b)를 통하여 피코초 오더의 펄스 시간 폭을 가지는 펄스 레이저빔이 출력된다.
여기서, 피코초 오더의 펄스 시간 폭을 가지는 펄스 레이저빔을 출력하는 피코초 펄스 레이저란, 펄스 시간 폭 T가 1ns 미만(T＜1ns)의 펄스 레이저빔을 출력하는 펄스 레이저를 의미한다. 또한, 펨트초 오더의 펄스 시간 폭을 가지는 펄스 레이저빔을 출력하는 펨토초 펄스 레이저를 적용해도, 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
제8 실시형태에 의하면, 제7 실시 형태와 마찬가지의 효과를 갖는 것 외에, 프리펄스 레이저빔을 광섬유로 도입할 수 있으므로, 프리펄스 레이저빔의 진행 방향의 조정이 용이하게 된다.
그리고, 레이저빔의 파장이 짧아질수록, 주석에 의한 레이저빔의 흡수율은 높아진다. 따라서, 주석에 의한 흡수를 중시하는 경우에는, 단파장인 것이 유리하다. 예를 들면, Nd:YAG 레이저로부터 출력되는 기본파의 파장 1064nm에 대하여, 고조파(2ω= 532nm, 3ω= 355nm, 4ω= 266nm의 순서로 흡수 효율이 높아진다.
그리고, 여기서는 피코초 오더의 펄스 시간 폭을 가지는 단 펄스 레이저빔을 사용하는 예를 나타냈으나, 나노초 오더의 펄스 시간 폭을 가지는 펄스 레이저빔을 사용해도, 드롭렛을 확산시킬 수 있다. 예를 들면, 펄스 시간폭이 대략 15ns, 반복 주파수가 100kHz, 펄스 에너지가 1.5mJ, 파장이 1.03 ㎛, M2 값이 1.5 미만의 파이버 레이저에서도 충분히 사용 가능하다.
＜14. 프리펄스 레이저빔의 조사 조건＞
도 22는 본 개시에서의 프리펄스 레이저빔의 조사 조건의 예를 나타낸 표이다. 조사 펄스 에너지를 E(J), 펄스 시간 폭을 T(s), 광 강도 분포가 소정의 균일성을 가지는 영역의 직경을 Dt(m)로 하면, 레이저빔의 광 강도 W(W/m2)는 다음의 식에 의해 표현된다.
W=E/(T(Dt/2)2π)
도 22는 프리펄스 레이저빔의 조사 조건으로서, 4가지의 예(케이스 1~케이스 4)를 나타내고 있다. 케이스 1~케이스 4는, 예를 들면 용융 금속 주석의 드롭렛의 직경이 10㎛이며, 광 강도 분포가 소정의 균일성을 가지는 영역의 직경 Dt를 30㎛로 하는 경우를 상정하고 있다. 그와 같은 드롭렛을 확산시켜 원하는 확산 타겟을 형성하기 위하여, 조사 펄스 에너지 E 및 펄스 시간 폭 T를, 각각 0.3mJ 및 20ns로 설정한 경우(케이스 1)에는, 2.12×109W/cm2의 레이저빔의 광 강도 W를 얻을 수 있다. 이와 같은 프리펄스 레이저빔에 의해, 예를 들면 도 2b에 나타낸 바와 같은 확산 타겟의 형성이 가능해진다.
도 22의 케이스 2는 조사 펄스 에너지 E 및 펄스 시간 폭 T를 각각 0.3mJ 및 10ns로 설정한 경우이며, 이 경우에는, 4.24×109W/cm2의 레이저빔의 광 강도 W를 얻을 수 있다. 이와 같은 프리펄스 레이저빔에 의해, 예를 들면 도 2b에 나타낸 바와 같은 확산 타겟의 형성이 가능해진다.
도 22의 케이스 3은 조사 펄스 에너지 E 및 펄스 시간 폭 T를 각각 0.3mJ 및 0.1ns로 설정한 경우이며, 이 경우에는, 4.24×1011W/cm2의 레이저빔의 광 강도 W를 얻을 수 있다. 이와 같은 프리펄스 레이저빔에 의해, 예를 들면, 도 3b에 나타낸 바와 같은 확산 타겟의 형성이 가능해진다.
도 22의 케이스 4는 조사 펄스 에너지 E 및 펄스 시간 폭 T를 각각 0.5mJ 및 0.05ns로 설정한 경우이며, 이 경우에는, 1.41×1012W/cm2의 레이저빔의 광 강도 W를 얻을 수 있다. 이와 같은 프리펄스 레이저빔에 의해, 예를 들면 도 3b에 나타낸 바와 같은 확산 타겟의 형성이 가능해진다. 이와 같이, 레이저빔을 피코초 오더에까지 단 펄스화하는 것으로, 높은 광 강도 W를 얻을 수 있다.
도 22에서는 10㎛ 직경의 드롭렛에 대한 일례를 나타냈으나, 본 개시는 이 드롭렛 직경에 한정되지 않는다. 예를 들면, 16㎛ 직경의 드롭렛에 대하여, 드롭렛의 위치의 안정성이 ΔX= 7㎛이면, 소정의 균일성을 가지는 영역의 직경 Dt를 30㎛로 해도 된다.
＜15. 제9 실시형태＞
도 23은 제9 실시형태에 관한 EUV 광 생성 장치의 개략 구성을 나타낸 도면이다. 제9 실시형태에 관한 EUV 광 생성 장치는 프리펄스 레이저 장치(3)(도 18 참조)를 포함하고 있지 않고, 메인 펄스 레이저빔만에 의해 타겟 물질을 플라즈마화하는 점에서, 도 18을 참조하면서 설명한 제6 실시형태에 관한 EUV 광 생성 장치와 상이하다.
제9 실시형태에서, 보정 광학 소자(41)는 메인 펄스 레이저빔의 광 강도 분포를 소정의 균일성을 가지는 영역이 존재하는 분포로 되도록 보정한다. 이 구성에 의하면, 메인 펄스 레이저빔의 광 강도가 균일한 범위 내에서 드롭렛의 위치가 변화해도, 드롭렛으로 조사 강도의 변화가 작게 된다. 그 결과, 발생하는 플라즈마의 밀도의 안정성을 향상시키고, EUV 광의 강도의 안정성을 향상시킬 수 있다. 그 외의 점에 대하여는, 제6 실시 형태와 동일하다.
＜16. 제10 실시형태＞
도 24는 제10 실시형태에 관한 EUV 광 생성 장치의 개략 구성을 나타낸 도면이다. 제10 실시형태에 관한 EUV 광 생성 장치는 프리펄스 레이저빔 및 메인 펄스 레이저빔의 양쪽을 출력하는 레이저 장치(7)를 포함한다.
레이저 장치(7)는, 제1 마스터 오실레이터(7a), 제2 마스터 오실레이터(7b), 광로 조정기(7c), 프리앰프(4c), 메인 앰프(4e), 및 릴레이 광학계(4b, 4d, 4f)를 포함한다. 제1 마스터 오실레이터(7a)는 프리펄스 레이저빔의 시드 광을 생성한다. 제2 마스터 오실레이터(7b)는 메인 펄스 레이저빔의 시드 광을 생성한다. 제1 마스터 오실레이터(7a) 및 제2 마스터 오실레이터(7b)에 의해 생성되는 이들 시드 광은, 동일한 파장역을 포함하는 레이저빔인 것이 바람직하다. 광로 조정기(7c)는 이들 시드 광의 광로가 공간적으로 대략 일치하도록 조정하여 릴레이 광학계(4b)에 출력한다.
레이저 장치(7)로부터 출력된 프리펄스 레이저빔 및 메인 펄스 레이저빔은 어느 쪽도 보정 광학 소자(41)에 의해 레이저빔의 광 강도 분포가 소정의 균일성을 가지는 영역이 포함되는 분포가 되도록 보정된다. 프리펄스 레이저빔 및 메인 펄스 레이저빔이 동일한 파장역을 포함하는 레이저빔이면, 이들 레이저빔은 하나의 보정 광학 소자(41)에 의해 광 강도 분포를 보정할 수 있다. 그 외의 점에 대하여는, 제6 실시형태에서와 동일하다.
상기의 설명은 제한은 아니고 단순한 예시를 의도한 것이다. 따라서, 첨부한 특허 청구의 범위를 일탈하지 않고 본 개시된 실시형태에 변경을 가할 수 있는 것은 당업자에게 분명하다.
본 명세서 및 첨부한 특허 청구의 범위 전체로 사용되는 용어는, "한정적이 아닌" 용어로 해석되어야 한다. 예를 들면, "포함하는" 또는 "포함되는"이라는 용어는, "포함되는 것으로 기재된 것에 한정되지 않는다"라고 해석되어야 한다. "가진다"라는 용어는, "가지는 것으로서 기재된 것에 한정되지 않는다"라고 해석되어야 한다. 또한, 본 명세서, 및 첨부한 특허 청구의 범위에 기재되는 수사구 "하나의"는 "적어도 하나" 또는 "하나 또는 그 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (13)

  1. 하나 이상의 레이저빔 생성 장치와 함께 사용되는 챔버 장치로서,
    상기 하나 이상의 레이저빔 생성 장치로부터 출력되는 하나 이상의 레이저빔으로, 확산 타겟을 조사하는 메인 펄스 레이저빔과 타겟 물질의 드롭렛을 조사하여 상기 메인 펄스 레이저빔이 조사되는 상기 확산 타겟을 상기 드롭렛에서 생성시키는 피코초 오더의 펄스 시간 폭을 가지는 프리펄스 레이저빔을 포함하는 상기 하나 이상의 레이저빔을 내부에 도입하기 위한 하나 이상의 입사구가 설치된 챔버;
    상기 챔버에 설치되고, 상기 챔버 내의 소정의 플라즈마 생성 영역에 상기 타겟 물질의 드롭렛을 공급하는 타겟 공급부;
    상기 프리펄스 레이저빔 및 상기 메인 펄스 레이저빔을 상기 플라즈마 생성 영역에서 집광시키는 레이저 집광 광학계;
    상기 프리펄스 레이저빔의 상기 플라즈마 생성 영역에서의 빔 단면의 광 강도 분포를 상기 빔 단면의 소정 영역에서의 가장 낮은 광 강도와 가장 높은 광 강도의 차이가 상기 가장 낮은 광 강도와 상기 가장 높은 광 강도의 합의 0% 이상 20% 이하가 되도록 보정하는 광학 소자
    를 포함하고,
    상기 프리펄스 레이저빔의 상기 플라즈마 생성 영역에서의 빔 단면의 상기 소정 영역의 면적은 상기 챔버 내의 상기 플라즈마 생성 영역에서의 상기 타겟 물질의 드롭렛의 상기 프리펄스 레이저빔의 진행 방향으로 수직인 단면에서의 최대 면적을 초과하는 크기인 것인, 챔버 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프리펄스 레이저빔의 진행 방향으로 수직인 방향에서의 상기 소정 영역의 크기의 최소값은 상기 챔버 내의 상기 플라즈마 생성 영역에서의 상기 타겟 물질의 드롭렛의 상기 프리펄스 레이저빔의 진행 방향으로 수직인 방향의 치수의 최대값에 상기 플라즈마 생성 영역에서의 상기 타겟 물질의 드롭렛의 위치의 불균일의 범위를 가산한 값 이상의 크기인 것인, 챔버 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 타겟 물질은 금속을 포함하는 것인, 챔버 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 메인 펄스 레이저빔의 상기 플라즈마 생성 영역에서의 빔 단면의 면적은 상기 메인 펄스 레이저빔이 조사되는 상기 타겟 물질의 상기 메인 펄스 레이저빔의 진행 방향으로 수직인 단면의 최대 면적을 초과하는 크기인 것인, 챔버 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 메인 펄스 레이저빔의 상기 플라즈마 생성 영역에서의 빔 단면 치수의 최소값은 상기 메인 펄스 레이저빔이 조사되는 상기 확산 타겟의 상기 메인 펄스 레이저빔의 진행 방향으로 수직인 방향의 치수의 최대값에 상기 메인 펄스 레이저빔이 조사되는 상기 확산 타겟의 위치의 불균일의 범위를 가산한 값 이상의 크기 인 것인, 챔버 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 프리펄스 레이저빔과 상기 메인 펄스 레이저빔은 동일 방향으로 상기 챔버 내에 입사하는 것인, 챔버 장치.
  7. 확산 타겟을 조사하는 메인 펄스 레이저빔과 타겟 물질의 드롭렛을 조사하여 상기 메인 펄스 레이저빔이 조사되는 상기 확산 타겟을 상기 드롭렛에서 생성시키는 피코초 오더의 펄스 시간 폭을 가지는 프리펄스 레이저빔을 포함하는 하나 이상의 레이저빔을 출력하는 하나 이상의 레이저빔 생성 장치;
    상기 하나 이상의 레이저빔 생성 장치로부터 출력되는 상기 프리펄스 레이저빔 및 상기 메인 펄스 레이저빔을 내부에 도입하기 위한 하나 이상의 입사구가 설치된 챔버;
    상기 챔버에 설치되고, 상기 챔버 내의 소정의 플라즈마 생성 영역에 상기 타겟 물질의 드롭렛을 공급하는 타겟 공급부;
    상기 프리펄스 레이저빔 및 상기 메인 펄스 레이저빔을 상기 플라즈마 생성 영역에서 집광시키는 레이저 집광 광학계;
    상기 프리펄스 레이저빔의 상기 플라즈마 생성 영역에서의 빔 단면의 광 강도 분포를 상기 빔 단면의 소정 영역에서의 가장 낮은 광 강도와 가장 높은 광 강도의 차이가 상기 가장 낮은 광 강도와 상기 가장 높은 광 강도의 합의 0% 이상 20% 이하가 되도록 보정하는 광학 소자;
    상기 레이저빔 생성 장치에서의 상기 하나 이상의 레이저빔의 출력 타이밍을 제어하는 레이저 제어부
    를 포함하고,
    상기 프리펄스 레이저빔의 상기 플라즈마 생성 영역에서의 빔 단면의 상기 소정 영역의 면적은 상기 챔버 내의 상기 플라즈마 생성 영역에서의 상기 타겟 물질의 드롭렛의 상기 프리펄스 레이저빔의 진행 방향으로 수직인 단면에서의 최대 면적을 초과하는 크기인 것인, 극단 자외선 생성 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 프리펄스 레이저빔의 광 강도는 6.4×109W/cm2 이상, 3.2×1010W/cm2 이하이며,
    상기 레이저 제어부는 상기 프리펄스 레이저빔이 상기 타겟 물질의 드롭렛에 조사된 시점으로부터, 0.5~2μS 범위 내의 타이밍에서, 상기 메인 펄스 레이저빔이 상기 확산 타겟에 조사되도록, 상기 메인 펄스 레이저빔의 상기 출력 타이밍을 제어하는 것인, 극단 자외선 생성 장치.
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