WO2003085707A1 - Source de lumiere d'uv extremes - Google Patents

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extreme ultraviolet
ultraviolet light
laser
evening
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Hakaru Mizoguchi
Akira Endo
Hirokazu Tanaka
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Gigaphoton Inc.
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Definitions

  • the present invention relates to an extreme ultraviolet light source device used as a light source for optical lithography.
  • Catadioptric System catadioptric system
  • an EUV exposure device 10 is expected that combines an extreme ultraviolet (EUV) light source with a wavelength of 13 with a reduced projection reflection optical system (Cataoptric System). Have been.
  • EUV extreme ultraviolet
  • EUV exposure is a type of optical lithography.
  • FIG. 5 shows an example of an EUV exposure apparatus 10 according to the related art.
  • the extreme ultraviolet light 13 having a wavelength of about 13 nm emitted from the extreme ultraviolet light source 11 passes through the debris shield 12 and is transmitted to the illumination optical system 14.
  • the debris means dust generated from the extreme ultraviolet light source 11, and the debris shield 12 prevents the dust from adhering to the optical element.
  • the extreme ultraviolet light 13 shaped by the focusing mirror 15 is reflected by the reflecting mirrors 16 and 16, and is a reflection type mask (not shown) mounted on the lower surface of the reticle stage 17 in FIG. 5.
  • W is a reflection type mask (not shown) mounted on the lower surface of the reticle stage 17 in FIG. 5.
  • a semiconductor circuit pattern is drawn on the reflection type mask, and the extreme ultraviolet light 13 enters the reduced reflection optical system 19 as an image of the semiconductor circuit pattern.
  • the image of the semiconductor circuit pattern is reduced and formed on the resist surface (not shown) applied on the silicon wafer 20 mounted on the wafer stage. Image.
  • the circuit of the ultra-LSI is formed. Since the extreme ultraviolet light 13 has a very strong interaction with a substance, a special structure is required for the reflection film of the reduced reflection optical system 19. At present, with the Mo / Si multilayer film, a reflectance of about 70% is obtained with a multilayer film of 13 to 1 dish.
  • BeZSi multilayer film a reflectance close to 70% is obtained around 10-1 nm.
  • Be is highly toxic, and it is hoped that a high-brightness extreme ultraviolet light source near 13- to 14-dish that can obtain high reflectance with Mo / Si multilayer film will be realized.
  • the output of the extreme ultraviolet light 13 must have a range that can be collected and used by the condensing mirror 15 of the illumination system. is there.
  • the etendue of the illuminated area (the product of the area of the illuminated area and the solid angle of the illuminating light) is based on the principle that the etendue is always constant in the luminous flux transmission of the point source light. Must be smaller than the product of the solid angle) ⁇
  • the light source size must be sufficiently small. For example, in order to collect a solid angle of 7 ° from the light source, the diameter of the light source must be less than about 0.5 mm.
  • LPP Laser Excited Plasma
  • a short-pulse drive laser beam oscillated from a drive laser device 25 is focused and irradiated on a target 22 ejected from a nozzle 21 in a vacuum chamber (not shown).
  • the target 22 is turned into plasma, and at that time, the extreme ultraviolet light 13 having a wavelength of more than 10 nm is generated.
  • a concave mirror 34 or the like it is possible to obtain a relatively high output extreme ultraviolet light 13.
  • the LPP light source has the following excellent features, such as 1.1 to 1.5. In other words, since 1.1 plasma density can be increased, extremely high brightness close to blackbody radiation can be obtained.
  • TRW in the United States is developing an LPP light source by irradiating a 1.5 kW class LD-pumped YAG laser device (wavelength: 1 m) onto the gate 22 in the evening.
  • the conversion efficiency from laser light to extreme ultraviolet light 13 can be as high as 1 to several percent.
  • the evening gate 22 when the evening gate 22 is a solid, it is difficult to make all the targets 22 into a plasma, and the evening gate 22 that has not been turned into plasma is melted by the plasma having a temperature of several hundred thousand degrees, and the diameter of the dust gate is several ⁇ m or more. It is released in large quantities in the form of particles (debris). The debris adheres to the surface of the concave mirror 34 that collects the extreme ultraviolet light 13 and causes damage to the multilayer film, thereby significantly impairing the practicality of the LPP.
  • Xe gas jet which is considered to have less debris than solid When used in 2, the conversion efficiency from laser power to extreme ultraviolet light 13 is reported to be about 0.5%. Assuming that half of the generated extreme ultraviolet light 13 can be collected, in the case of a gas evening gate 22, a laser device having a very high output of 2 OkW is required to obtain 50 W of extreme ultraviolet light 13. Is required.
  • the key is to select the evening gate 22 and to supply it to the plasma generation position in the vacuum chamber at a high density. Specifically, the following conditions are required.
  • Xe is an inert gas which is chemically stable and is a gas at room temperature, so it has attracted attention and studied as a powerful evening get 22 because it has little adhesion to the mirror and little chemical reaction and there is little debris generation. I have.
  • Liquid Xe a liquid filament system in which liquid Xe is continuously scattered from a thin tube in the form of a jet and pulsed laser light is emitted.
  • liquid filament method of 3.7 is considered to be an advantageous method in the extreme ultraviolet light generation method of wavelength 13 by Xe which has been reported to date.
  • the density of the target 22 is increased by cooling and liquefying xenon below the boiling point (about minus 160 ° C). Also, by mitigating the diffusion from the nozzle 21, the target 22 is supplied at a high density far from the nozzle 21 (up to 5 Omni), and the target 22 is irradiated with pulsed laser light to generate plasma.
  • the distance between the nozzle 21 and the plasma generation position is defined as ⁇ —King distance.
  • This liquid filament system has the following technical features as described in 4.1 to 4.6 below.
  • the plasma generation point can be set at a distance of more than 10 hires from the nozzle 21, and the damage of the nozzle 21 due to the heat of the plasma and the resulting debris are small.
  • the plasma generation point can be set at the center of the vacuum chamber, and EUV light collection efficiency can be increased.
  • Jets that do not become plasma are solid, and are cooled and solidified by adiabatic expansion as the target 22 progresses, making recovery easy.
  • liquid filament method has the following problems 5.1 to 5.6.
  • Fluid dynamic instability such as hose instability due to continuous splashing of liquid from a capillary tube tends to occur. Irradiation becomes difficult.
  • the diameter of the jet is about 20 / m, and it is difficult to stably focus high-power laser light in this narrow area. For example, if the diameter can be increased to about 10 ⁇ zm, laser light can be easily focused, and the burden on the laser is reduced.
  • the current limit is about 25 kHz in order to increase the repetition frequency and increase the output while maintaining stable conditions.
  • the stable conditions in the above 5.6 are that the stability of the spatial position of the jet is about 1 zm and the density fluctuation is 1% or less, and these conditions are the stability of the EUV output. It is necessary to achieve the required value.
  • Xe in a water droplet state is used as in the Xe droplet method of dropping liquid Xe shown in 3.5 above. It is desirable to use a method in which a laser beam is generated and irradiated with a laser beam. By doing so, a large water droplet Xe is generated, so that the output of the generated extreme ultraviolet light 13 can be increased.
  • the distance between the plasma generation position and the nozzle 21 becomes smaller. As a result, the heat of the plasma may damage the nozzle 21.
  • the raw position must be separated from nozzle 21.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide an extreme ultraviolet light source device capable of increasing the king distance and obtaining high output extreme ultraviolet light. I have.
  • the present invention provides:
  • extreme ultraviolet light source device that emits laser light from the driving laser device to generate plasma in the evening and generates extreme ultraviolet (EUV) light having a wavelength of several to several tens of dishes
  • an evening get supply device having acceleration means for accelerating the charged evening get using an electromagnetic field.
  • the target is accelerated after leaving the nozzle, so that the working distance can be increased.
  • non-contact acceleration is possible and the acceleration speed can be controlled freely.
  • the target supply device supplies the target as ionized molecules, atoms, or a mass of a plurality of atoms.
  • the getter is ionized in the evening, and it is easy to take charge.
  • the evening get supply device supplies the evening get as an ionized class evening.
  • the gate is ionized in the evening, so that it is easy to take charge.
  • Xenon (Xe) or a rare gas element is used as the evening gate.
  • Xe is an inert gas which is chemically stable and, at the same time, is a gas at normal temperature, so it has little adhesion to mirrors and little chemical reaction, and has little debris.
  • a low-loss reflective optical element can be manufactured using a Mo / Si multilayer film.
  • a metal element is used as the target.
  • a low-loss reflective optical element can be manufactured using a Mo / Si multilayer film.
  • lithium (L i), tin (S n), or tin oxide (S n O 2) is used as the evening gate.
  • a low-loss reflective optical element can be manufactured using a Mo / Si multilayer film.
  • liquid or gas molecules at room temperature are used.
  • Water (H20) is used as the target.
  • a laser device of a master oscillator power amplifier (MOPA) system is used as the driving laser device.
  • MOPA master oscillator power amplifier
  • the output of the driving laser device can be easily increased.
  • a pulsed YAG laser device having a wavelength near l ⁇ m is used as the driving laser device.
  • YA G laser devices are commercially available with high output and are easy to handle.
  • present invention
  • the oscillation stage laser uses a YAG laser device that is excited by a laser diode and is made single mode using an adaptive optical element,
  • a high-power YAG laser is used for the amplification stage laser.
  • the wavelength is precisely controlled and amplified by the oscillation stage laser, it is possible to obtain high-power laser light with a stable wavelength.
  • a pulsed carbon dioxide laser device that oscillates a laser beam having a wavelength near 10 / ⁇ is used.
  • a CW carbon dioxide laser device is used for the amplification stage laser.
  • the oscillation stage laser precisely controls the wavelength and amplifies it, it is possible to obtain a laser beam with a stable wavelength and high output.
  • the CW carbonate gas laser device is used as the amplification stage laser, the repetition frequency is determined by the oscillation stage laser, and it is easy to increase the frequency.
  • the TEA carbon dioxide laser device is used for the amplification stage laser.
  • the oscillation stage laser precisely controls the wavelength and amplifies it, it is possible to obtain a laser beam with a stable wavelength and high output.
  • High output is easily achieved by using TEA carbon dioxide laser device for the amplification stage laser. You can gain power.
  • Vt is the initial velocity of the evening get accelerated by the acceleration means
  • Dp is the maximum diameter of the light source plasma determined by etendue constraints.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of the extreme ultraviolet light source device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing a configuration example of the extreme ultraviolet light source device.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of a YAG laser light source used in the present invention.
  • FIG. 4 is a configuration diagram of a C02 laser light source used in the present embodiment.
  • FIG. 5 is an explanatory view showing an example of the EUV exposure apparatus.
  • Figure 6 is a conceptual diagram of an LPP light source.
  • FIG. 1 shows a configuration diagram of an extreme ultraviolet light source device 11 according to the first embodiment.
  • the evening get 22 liquefied by a cooling means (not shown) is emitted from the nozzle 21 and, while traveling at the emission speed, is irradiated with the electron beam 42 generated from the electron beam generator 23 to charge.
  • the material of the evening gate 22 is liquid Xe, solid Xe, and other liquid or solid substances. If the electron beam 42 having a diameter of about 100 zm is used for the evening gate 22 having a diameter of about 10 zm, the entire electron beam 42 is irradiated with the electron beam 42.
  • the charged evening gate 22 A is accelerated in traveling speed by, for example, a Van de Graaff accelerator 24, and is then irradiated with an excitation laser beam 32 emitted from a driving laser device 25 to form a plasma. And generate extreme ultraviolet light 13. Since the extreme ultraviolet light source device shown in FIG. 1 mainly aims at accelerating the target 22, it is important at that point whether or not the gate 22 has a charge after passing through the accelerator 24. Not a matter.
  • an overnight collector 26 Downstream of the plasma generation point, an overnight collector 26 is installed to collect plasma and residual gas. It is important that the accelerated evening get 22 reach the laser irradiation position while maintaining a high density state. Even residue and debris that did not become plasma are collected at a high recovery rate before they diffuse and adhere to the optical system.
  • the king distance is represented by WD.
  • the means for applying electric charge to the evening get 22 is not limited to the electron beam 42, but for example, by applying a high voltage to the nozzle 21 to charge the emission target 22. It is possible. In addition, it is also possible to irradiate a laser beam of an energy level weak enough to prevent the target 22 from becoming entangled in the evening, thereby ionizing only the surface portion.
  • Fig. 2 shows a configuration example of the extreme ultraviolet light source 11.
  • the target accelerator 24 shown in FIG. 1 is employed.
  • a YAG laser device 40 is used as a driving laser device. That is, a laser diode (LD) is used to excite the YAG laser device 40, and the excitation laser beam 32 in the wavelength band is irradiated using an irradiation optical system, as described later.
  • LD laser diode
  • the evening gate supply device 41 light is collected on the channel of the evening gate 22 several cm away from 41 to generate plasma.
  • the generated plasma is number 10 ⁇ ! ⁇ Have a thigh diameter.
  • the extreme ultraviolet light 13 generated from this plasma is collected by a condensing optical system such as a concave mirror 34 whose optical axes are substantially aligned, and transmitted to an illumination optical system (not shown). At this time, it passes through a debris shield 12 for removing debris, and emits only extreme ultraviolet light 13 to the illumination optical system 14.
  • the distance from the nozzle 21 can be increased and the nozzle 21 can be kept away from the plasma. Therefore, heating damage due to the plasma of the nozzle 21 can be relatively reduced.
  • the working distance can be increased, the arrangement of the focusing optical system when extracting the extreme ultraviolet light 13 is facilitated.
  • a rotationally symmetric parabolic surface or a spherical mirror is used for the condensing optical system, and the driving laser light is obtained by converting the YAG laser light with the optical axis substantially coincident with the optical axis of the parabolic or spherical mirror. Focusing.
  • the size of the extreme ultraviolet light source 11 is small enough to be within the constraints of etendue, the efficiency that can be used for exposure is reduced. In other words, in order to use it as a light source, it is necessary to make the condensing diameter of laser light sufficiently small.
  • FIG. 3 shows another configuration example of the driving laser device 25 used in the present invention.
  • a driving laser device 25 is used by using an oscillation stage YAG laser 28 composed of a single mode YAG laser and an amplification stage YAG laser 29 composed of a plurality of high-power YAG lasers. Is composed.
  • the oscillation stage laser 28 is a pulsed YAG laser capable of operating at a high repetition frequency, and is designed to emit a single mode or a low-order transverse mode close to it. Since the oscillation stage laser requires only a small output, it is relatively easy to increase the repetition frequency to about 10 kHz and stabilize the beam mode.
  • the pulsed light of this oscillation stage laser is amplified by a plurality of high-output YAG lasers connected in series at the subsequent stage to obtain a high-output pulsed laser light.
  • the repetition frequency be faster, but inevitably, with solid-state lasers such as Nd: YAG, the extraction efficiency is constant when the repetition frequency is 10 kHz or more.
  • solid-state lasers such as Nd: YAG
  • the extraction efficiency is constant when the repetition frequency is 10 kHz or more.
  • the target 22 can be pulsed.
  • an ion beam control power supply (not shown) in the accelerator 24
  • the target 22 can be pulsed.
  • pulsing not only can the use efficiency of Xe be increased, but also the coupling of the gate 22 in each pulse can be weakened and the stability of the pulse energy can be increased.
  • an evening getter 26 for collecting plasma and residual gas was installed downstream of the plasma generation point, and the caliber>"[Plasma diffusion rate '(target 22 ⁇ collector) elapsed time ⁇ By setting so that the target 22 can be collected at a high collection rate.
  • a carbon dioxide laser device having one wavelength band is used as the driving laser device 25.
  • the irradiation optical system condenses the laser beam on the gaseous evening gate 22 flow path several cm to several tens cm away from the nozzle 21 to generate plasma.
  • the generated plasma has a length of a few to several centimeters.
  • the optical axis of the focusing optics is made to substantially coincide with the long axis of the plasma generated on the filament, and EUV light generated from the plasma is collected. Transmit light to At this time, debris is removed through the debris shield 12 and only the extreme ultraviolet light 13 is emitted to the illumination optical system 14.
  • the second embodiment since long-wavelength carbon dioxide laser light is used, it is possible to interact even with a plasma having a low density, and even if the getter 22 is in a gaseous state having a low density, it can be efficiently operated. Plasma generation is performed.
  • the plasma is generated efficiently, so that the working distance can be increased. Therefore, damage to the heating of the nozzle 21 by the plasma can be relatively reduced.
  • the condensing optical system condenses the light using a rotationally symmetric parabolic or spherical mirror, and the driving laser condenses the C02 laser light from an optical axis substantially coincident with the optical axis. .
  • the size of the extreme ultraviolet light source 11 is not small enough to be within the constraints of etendue, the power factor available for exposure will be low. In other words, in order to use it as a light source, it is necessary to make the focused diameter of the laser light sufficiently small.
  • FIG. 4 shows the configuration of the C02 laser light source used in the present embodiment.
  • a driving laser device 25 is configured by using an oscillation stage laser 30 composed of a single mode C02 laser and a plurality of high-power C02 lasers 31 as an amplification stage laser. I have.
  • the oscillation stage laser 30 is a pulse oscillation single mode C02 laser capable of operating at a high repetition frequency, and is designed to be capable of emitting a single mode or a low-order mode lateral mode close to it. ing. Since this oscillation stage laser requires only a small output, it is relatively easy to increase the repetition frequency up to about 10 kHz and stabilize the beam mode.
  • the pulse light of the oscillation stage laser 30 is amplified by a CW-C02 laser device 31 connected in series at the subsequent stage to obtain a high output pulse light.
  • CW since the amplification medium exists continuously (CW), the repetition frequency is determined by the performance of the oscillation stage laser. Therefore, it is easy to increase the repetition frequency as compared with a TEA-C02 laser device described later.
  • Example 3 has substantially the same configuration as that described above, except that the amplification stage laser is composed of a TEA-C02 laser. In this case, there is a merit that the pulse energy can be increased as compared with the case where the above-mentioned amplification stage laser is constituted by a CW-C02 laser.
  • the evening get 22 it is possible to control the evening get 22 by applying an electric field to the charged evening get 22 obtained by ionizing a gas molecule or applying an electric field to the charged evening get 22 obtained by ionizing gas molecules. Become. Therefore, the following effects are obtained.
  • the plasma generation point can be isolated far from the nozzle 21.
  • the damage of the nozzle 21 is small, and the design of the focusing optical system is easy.
  • 6.5 Repetition frequency can be increased to 10 OkHz or more by increasing the speed

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Description

極端紫外光源装置
技術分野
本発明は、 光リソグラフィの光源として用いられる極端紫外光源装置に関する 背景技術
半導体プロセスの微細化の進展に伴って、 光リソグラフィも微細化が急速に進 展している。 S I Aのロードマップの微細化のスケジュールは年々前倒しが進み 、 1 9 9 7年末版から 1 9 9 9年度版で 1年の前倒し、 そして 2 0 0 0年版 Seen ario 2で 2年の前倒しと加速しつつある。 これに伴い、 ここ 1 0年間、 リソグラ フィ用光源の短波長化が年々進展している。 即ち、 水銀ランプの g線、 i線を経 て、 K r Fエキシマレ一ザ装置（え = 2 4 8nm) や A r Fエキシマレ一ザ装置（入 = 1 9 3im) と、 屈折光学系 （Dioptric System) とを組み合わせた露光装置 が使われてきた。
現在、 次世代の 1 0 0〜7 0雇の微細加工用に、 さらに短波長の F2レーザ装 置 （え = 1 5 7 nm) と反射屈折光学系 （Catadioptric System) とを組み合わせ た F2レーザ露光装置の、 研究開発が精力的に進められている。 さらに、 5 0皿 以下の微細加工用に、 波長 1 3 の極端紫外 （ExtremeUltra Violet： E UV) 光源と、 縮小投影反射光学系 （Cataoptric System) とを組み合わせた E UV露 光装置 1 0が期待されている。
以下、 E UV露光装置について説明する。 E UV露光は、 光リソグラフィのー 種である。
図 5に、 従来技術に係る E UV露光装置 1 0の一例を示す。 図 5に示すように 、 図示しない真空チャンバの内部で、 極端紫外光源 1 1から出射した波長約 1 3 nmの極端紫外光 1 3は、デブリシールド 1 2を透過し、照明光学系 1 4に入射する。 尚、 デブリとは極端紫外光源 1 1から発生するゴミを意味し、 デブリシールド 1 2 はこれらのゴミが、 光学素子に付着するのを防止している。
集光ミラ一 1 5で整形された極端紫外光 1 3は、 反射ミラ一 1 6 , 1 6で反射 され、 レチクルステージ 1 7の図 5中下面に装着された図示しない反射型マスク W
に入射する。 反射型マスクには、 半導体回路パターンが描画されており、 極端紫 外光 1 3は、 半導体回路パターンの像として縮小反射光学系 1 9に入射する。 縮 小反射光学系 1 9内で反射を繰り返すことによって、 半導体回路パ夕一ンの像は 縮小され、 ウェハステージ上に搭載されたシリコンウェハ 2 0上に塗布された、 図示しないレジスト表面に結像する。 これにより、 超 L S Iの回路形成を行う。 極端紫外光 1 3は、 物質との相互作用が非常に強いため、 縮小反射光学系 1 9 の反射膜には、 特殊な構造が必要となる。 現在、 M o /S i多層膜では、 1 3〜 1 皿の多層膜で 7 0 %程度の反射率が得られている。また B eZS i多層膜では、 1 0 - 1 l nm付近で 7 0 %に近い反射率が得られている。ただし B eは強い毒性が あるため、 M o/S i多層膜で高い反射率が得られる 1 3〜 1 4皿近辺での高輝度 の極端紫外光源の実現が嘱望されている。
E U V露光装置 1 0のスループットを 8 0枚 Z時、 レジスト感度を 5mJ/cm2 を前提とすると、 現在考えられている光学系の構成で、 5 0〜1 5 0Wの光源が 必要とされている。
尚、 極端紫外光源 1 1は、 点光源或いはその集合体であるため、 極端紫外光 1 3の出力は、 照明系の集光ミラ一 1 5で集めて利用可能となるような範囲が必要 である。 即ち、 点光源光の光束伝達において、 ェテンデュは常に一定であるとい う原理から、 照明領域のェテンデュ （照明領域の面積と照明光立体角との積） は 、 光源側のェテンデュ （光源面積と発散立体角との積） よりも小さい必要がある ο
光源側のェテンデュが大きいと、 照明系に取り込むことの出来ない光束が増加 する。 従って、 光源側のェテンデュを小さく抑 る必要があるが、 そのためには
、 光源サイズを充分小さくしなければならない。 例えば、 光源から立体角 7Γだけ 集光するためには、 光源の直径を、 0 . 5 mm程度以下にする必要がある。
また、 露光パターンの線幅均一性を確保するためには、 多数のパルスを照射し
、 これを積算して露光量制御を行うことが望ましく、 そのためには高い繰り返し 周波数が要求される。 まだ、 露光量の制御を正確に行なうために、 パルスごとの 出力変動も充分小さく抑える必要がある。
さまざまな極端紫外光源 1 1のうち、 L P P (レーザ励起プラズマ） 光源につ いて、 図 6を用いて説明する。 これは、 短パルスレーザをターゲット 22に集光 照射してプラズマを生成し、 この際に発生する極端紫外を光源とするものであり 、 この LPP光源が、 数十 W以上のパワーが要求される EUV露光用光源の最有 力候補となっている。
図 6において、 図示しない真空チャンバ内でノズル 21から噴射されたターゲ ヅ ト 22に対して、 駆動用レーザ装置 25から発振した短パルスの駆動レーザ光 を集光して照射する。 これにより、 ターゲット 22がプラズマ化し、 その際に波 長十数 nmの極端紫外光 13が発生する。 これを、 凹面鏡 34などで集めることに より、 比較的高出力の極端紫外光 13を得ることが可能となっている。
LPP光源には、 次の 1. 1〜1. 5のような優れた特徴がある。 即ち、 1. 1 プラズマ密度を高くできるので、 黒体輻射に近い極めて高い輝度が得ら れる o
1. 2 夕一ゲヅト 22の選択により、 ほぼ必要な波長帯のみの発光が可能であ る ο
1. 3 ほぼ等方的な角度分布を持つ点光源であり、 光源の周りに電極などの構 造物がない。
1. 4 不純物の発生を、 最小限に留めることが可能である。
1. 5 27Γ steradという、 極めて大きな捕集立体角の確保が可能である。
現在、米国の TRW社が、 1. 5kW級の LD励起 YAGレーザ装置（波長 1 m) を夕一ゲヅ ト 22に照射して、 LPP光源の開発を行っている。夕ーゲヅ ト 22を 固体とした場合、 レーザ光から極端紫外光 13への変換効率は、 1〜数％と比較的 高い効率を得ることが可能とされている。
しかしながら、 夕一ゲヅト 22が固体の場合、 すべてのターゲット 22をブラ ズマ化させることが難しく、 プラズマ化しなかった夕一ゲヅト 22が温度数十万 度のプラズマによって溶かされ、 直径数〃m以上の粒子塊 （デブリ） となって多 量に放出される。 このデブリが、 極端紫外光 13を集光する凹面鏡 34の表面に 付着したり、 多層膜への損傷等を引き起こしたりして、 LPPの実用性を著しく 損なっている。
一方、 固体に比べてデブリが少ないとされる Xeガスジエツトをターゲヅト 2 2に用いた場合、 レーザパワーから極端紫外光 13への変換効率は、 0. 5%程 度と報告されている。 仮に、 発生した極端紫外光 13の半分が捕集できるとすれ ば、 ガス夕一ゲヅト 22の場合には、 50Wの極端紫外光 13を得るには、 2 OkW と非常に高い出力を有するレーザ装置が必要になる。
極端紫外光源 11の高出力化をはかるためには、 夕一ゲヅト 22の選定と、 こ れを真空チャンバ中のプラズマ発生位置に高密度に供給する方法とが鍵となる。 具体的には、 次の 2. 1〜2. 6のような条件が必要となる。
2. 1 所望波長 (13-14腿） 近傍での発光効率が高いこと。
2. 2 高繰り返し周波数のレーザ照射に対応できること。
2. 3 長時間連続したレ一ザ照射が可能であること。
2. 各レーザ照射毎のプラズマ発生位置及び発生量を、 いずれも必要精度以 内に保つこと。
2. 5 発生した極端紫外光 13を、 効率よく捕集できるような構造であること ο
2. 6 デブリ発生が少ないこと。
従来、効率よく Moノ S i多層膜で高い反射率が得られる 13〜14皿近傍での 発光に適した夕一ゲット 22の材料として、 錫（固体)、 キセノン （気体)、 リチウ ム （固体） などが試されてきた。
中でも Xeは不活性ガスで化学的に安定であると同時に常温で気体であるので 、 ミラ一への付着や化学反応も少なくデブリ発生が少ないため有力な夕一ゲット 22として注目され、 研究されている。
これまで、 Xeを夕一ゲヅ トとした場合の供給方法として、 次の 3. 1〜3. 7に示すような方式が提案され、 試されてきた。
3. 1 Xeガスに高圧をかけ、 ノズル 21から真空中に噴出させるガスジェヅ ト方式
3. 2 断熱膨張の冷却効果で微小な固体の粒を作る、 クラスタ一ジェット方式 3. 3 液体 、 ノズル 21から噴霧させるスプレー方式
3. 4 固体の Xe氷を落下させる、 Xeペレット方式
3. 5 液体の Xeを滴下させる、 Xeドロップレット方式 3. 6 固体の Xe氷塊に、 レーザを当てる方式
3. 7 液体の Xeを、 細管からまつすく、ジヱヅト状に連続的に飛ばし、 こ れにパルスレ一ザ光を照射する液体フィラメント方式
特に 3. 7の液体フィラメント方式は、 現在までに報告されている Xeによる 波長 13 の極端紫外光発生方式では、もつとも有利な方式であると考えられてい
¾ o
即ち、 キセノンを沸点以下 （約マイナス 160°C) に冷却して液化することに より、 ターゲット 22の密度を上げる。 また、 ノズル 21からの拡散を緩和する ことによって、 そのノズル 21から遠方（〜5 Omni)に高密度にターゲヅト 22を 供給し、 ここにパルスレーザ光の照射を行なってプラズマを発生させる。
ここで、 ノズル 21—プラズマ発生位置 （レーザ光照射位置） 間の距離を、 ヮ —キングディスタンスと定義する。
この液体フィラメント方式は、 以下の 4. 1〜4. 6のような技術的特長を有 する。
4. 1 ガス状のターゲットに比して、 密度を固体に近いほど高くできるので、 高い変換効率が実証されている。
4. 2 プラズマ生成点をノズル 21から 10雇以上遠方に設定可能で、プラズマ の熱によるノズル 21の損傷と、 その結果としてのデブリの発生が少ない。
4. 3 プラズマ生成点を真空チャンバ一中心に設置可能で、 EUV集光効率を 高く取れる。
4. 4 プラズマサイズが小さく、 要求されるエタンデュを容易に満足する。 4. 5 動作が連続的であり、 液体 Xeに圧力をかけることで射出するので、 駆 動機構の必要がない。 ，
4. 6 プラズマとならないジェヅトは固体状であり、 ターゲット 22進行に伴 つて断熱膨張で冷却固化するので、 回収が容易。
しかしながら、 前記液体フィラメント方式には、 以下の 5. 1〜5. 6のよう な問題点がある。
5. 1 連続的に細管から液体を飛ばすことによる、 ホース不安定性などの流体 力学的不安定性が生じやすく、 ターゲット 22の位置が空間的に振動し、 レーザ 照射が困難になる。
5 . 2 ノズルから離れた位置に、 安定に夕一ゲヅト 2 2を供給することは難し い。 そのため、 直径の大きいターゲット 2 2を供給することが困難であり、 現状 では直径が 2 0〃m程度の細いジェヅトでの供給しか実現できていない。
5 . 3 駆動用レーザ装置 2 5のパワーに対する、 極端紫外光 1 3の発光効率は 比較的高い。 しかしながら、 極端紫外光源 1 1の高出力化のためには、 駆動用レ —ザ装置 2 5のパワーを上げながら、 これら液体ジエツトの特性を維持したまま ジェット流を大口径化することが必要である。 これは、 上記 5 . 2に示したよう に困難である。
5 . 4 上記 5 . 2に示したように、 ジェヅトの径が 2 0 /m程度であり、 この 狭い領域に、 高出力のレーザ光を安定に集光するのは困難である。 例えば、 径を 1 0 Ο zm程度まで増大できると、 レ一ザ光の集光が容易になって、 レーザの負 担が低減される。
5 . 5 上記 5 . 1より、 ジェヅトを空間的に安定させる機構が必要となる。 5 . 6 上記各条件より、 安定な条件を維持したままで繰り返し周波数を増加し 、 出力の増加をはかるには、 現状では 2 5 kHz程度が限界となっている。
尚、 上記 5 . 6における安定な条件とは、 ジェットの空間的な位置の安定度を 1 zm程度、 その密度揺らぎを 1 %以下にすることであり、 これらの条件が、 E U V出力の安定度として要求されている値の達成に必要である。
このように、 E U V露光に利用するための充分な出力を得るためには、 上記 3 . 5に示した、 液体の X eを滴下させる X eドロップレット方式のように、 水滴 状態の X eを生成し、 これにレーザ光を照射するといつた方式が望ましい。 この ようにすることにより、 大きな水滴の X eが生成されるので、 発生する極端紫外 光 1 3の出力を大きくすることが可能である。
しかしながら、 X eドロップレヅ ト方式では、 X eの速度が遅いために、 繰り 返し周波数を上げるほど、 プラズマ発生位置とノズル 2 1との距離 （上記ヮ一キ ングディスタンス） が小さくなる。 その結果、 プラズマの熱によってノズル 2 1 が損傷することがある。
これを解消するためには、 ワーキングディスタンスを大きくして、 プラズマ発 生位置をノズル 2 1から離す必要がある。
ところが、 上記ドロップレット方式では、 X eが充分な速度を持たないために 、 X eはノズル 2 1から離れるに従って、 水滴が拡散して密度が低くなる。 その 結果、 充分な出力の極端紫外光 1 3が得られないという問題がある。
発明の開示
本発明は、 上記の問題に着目してなされたものであり、 ヮ一キングディスタン スを大きくし、 かつ高出力の極端紫外光を得ることの可能な極端紫外光源装置を 提供することを目的としている。
上記の目的を達成するために、 本発明は、
夕一ゲットに駆動用レーザ装置からレーザ光を照射してプラズマを発生させ、 数皿〜数十皿の波長を有する極端紫外 （E UV) 光を発生させる極端紫外光源装 置において、
夕一ゲットに電荷を与える電荷付与手段と、
電荷を帯びた夕一ゲットを電磁場を利用して加速させる加速手段とを有する夕 —ゲット供給装置を備えている。
これにより、 ノズルを出た後でターゲットが加速されるので、 ワーキングディ スタンスを大きくすることができる。 また、 電荷を用いることにより、 非接触で 加速が可能であり、 加速速度をも自在にコントロールできる。
また、 本発明は、
前記ターゲット供給装置は、 ターゲットを、 イオン化させた分子、 原子、 また は複数原子の塊として供給している。
これにより、 夕一ゲットがイオン化されるめで、 電荷を帯びさせることが容易 である。
また、 本発明は、
前記夕一ゲット供給装置は、 夕一ゲットをイオン化させたクラス夕として供給 している。
これにより、 夕一ゲヅトがイオン化されるので、 電荷を帯びさせることが容易 である。
また、 本発明は、 前記夕一ゲヅトとして、 キセノン （X e ) 又は希ガス元素を使っている。
X eは不活性ガスで化学的に安定であると同時に常温で気体であるためミラー への付着、化学反応も少なくデブリ発生が少ない。また、 1 3〜1 4舰の極端紫外 光を出すので、 M o/S i多層膜を用いて、 低損失の反射光学素子を製作できる。 また、 本発明は、
前記ターゲットとして、 金属元素を用いている。
1 3〜1 4皿の極端紫外光を出すので、 M o/S i多層膜を用いて、低損失の反 射光学素子を製作できる。
また、 本発明は、
前記夕一ゲヅトとして、 リチウム （L i )、 錫 （S n)、 又は酸化錫 （S n O 2 ) を用いている。
1 3〜1 4imの極端紫外光を出すので、 M o/S i多層膜を用いて、低損失の反 射光学素子を製作できる。
また、 本発明は、
前記夕一ゲヅトとして、 常温で液体又は気体の分子を使っている。
常温で液体又は気体の夕ーゲットを用いることで、 取り扱いが容易であるとと もに、 固体のようなデブリの発生が少ない。
また、 本発明は、
前記ターゲットとして、 水 （H20) を用いている。
水は自然界に豊富に存在するので、 安価である。
また、 本発明は、
前記駆動用レーザ装置として、 M O P A (Master Oscillator Power Amp lifi er) 方式のレーザ装置を用いている。
これにより、 駆動用レ一ザ装置の出力を容易に上げることができる。
また、 本発明は、
前記駆動用レーザ装置として、 l〃m近傍の波長を有するパルス Y A Gレーザ 装置を用いている。
YA Gレーザ装置は、 高出力のものが市販されており、 取り扱いも容易である また、 本発明は、
前記駆動用レーザ装置として、
発振段レーザに、 レーザダイオードによって励起され、 ァダプティブ光学素子 を用いてシングルモード化された Y A Gレーザ装置を用いると共に、
増幅段レーザに高出力 Y A Gレーザを用いている。
発振段レーザによって波長を精密に制御し、 これを増幅するので、 波長が安定 で高出力のレ一ザ光を得ることができる。
また、 本発明は、
前記駆動用レーザ装置として、
1 0 /πι近傍の波長のレーザ光を発振するパルス炭酸ガスレーザ装置を用いて いる。
波長の長い炭酸ガスレ一ザ光を使うことにより、 密度の小さなプラズマとの相 互作用が可能となり、 ターゲットが密度の薄いガス状でも、 効率よくプラズマの 発生が行なわれる。
また、 本発明は、
前記駆動用レーザ装置として、
発振段レーザにパルス炭酸ガスレーザ装置を用いると共に、
増幅段レーザに CW炭酸ガスレ一ザ装置を用いている。
発振段レーザによって波長を精密に制御し、 これを増幅するので、 波長が安定 で高出力のレーザ光を得ることができる。 また、 増幅段レーザとして CW炭酸ガ スレ一ザ装置を用いているので、 発振段レーザによって繰り返し周波数が定まり 、 周波数を上げるのが容易である。
また、 本発明は、
前記駆動用レ一ザ装置として、
発振段レーザにパルス炭酸ガスレーザ装置を用いると共に、
増幅段レーザに T E A炭酸ガスレーザ装置を用いている。
発振段レーザによって波長を精密に制御し、 これを増幅するので、 波長が安定 で高出力のレーザ光を得ることができる。
増幅段レーザにに T E A炭酸ガスレ一ザ装置を用いることにより、 容易に高出 力を得ることができる。
また、 本発明は、
前記加速された夕一ゲットの初速度を vt、 生成されたプラズマの平均プラズ マ拡散速度を Vpとした場合に、
Vt >Vpとしている。
これにより、 ターゲットを極端紫外光発生環境から速やかに除去し、 合わせて 繰り返し周波数を数 MHzまで増加することが可能となる。
また、 本発明は、
駆動用レーザ装置から発振されたパルスレーザの時間幅を TL、 加速手段によ つて加速された夕一ゲットの初速度を Vt、 ェテンディュ制約から決まる光源プ ラズマ最大径を Dpとしたときに、 TL · Vt <Dpなる関係が成り立つように している。
また、 本発明は、
プラズマ発光点と夕一ゲットを回収する夕 ゲット回収器との距離を Dc、 回 収器部の実効半径を Dr、 加速されたターゲットの初速度を Vt、 平均プラズマ 拡散速度を Vpとした場合に、
D r > Vp · (D c/Vt )
なる関係が成り立つようにしている。
図面の簡単な説明
図 1は第 1実施形態に係る極端紫外光源装置の構成図である。
図 2は極端紫外光源装置の構成例を示す説明図である。
図 3は本発明に使用する Y A Gレ一ザ光源の構成図である。
図 4は本実施形態に使用する C 02レ一ザ光源の構成図である。
図 5は E U V露光装置の一例を示す説明図である。
図 6は LP P光源の概念図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、 図を参照しながら、 本発明に係る実施形態を詳細に説明する。
図 1に、 第 1実施形態に係る極端紫外光源装置 11の構成図を示す。
夕一ゲット 22を供給するノズル 21の内部には、 例えば図示しないピエゾ素 子などが配置されており、 夕一ゲット 2 2を高速で噴出させることが可能となつ ている。 図示しない冷却手段によって液化した夕一ゲット 2 2は、 ノズル 2 1か ら出射し、 出射速度で進行する途中で、 電子ビーム発生器 2 3から発生した電子 ビーム 4 2の照射を受けて電荷を帯びる。 夕一ゲヅト 2 2の材料としては、 液体 X e、 固体 X e、 その他の液相或いは固相の物質である。 径 1 0 zm程の夕ーゲ ヅト 2 2へ、 径 1 0 0 zm程の電子ビ一ム 4 2を用いれば、 夕一ゲヅト 2 2全体 に電子ビーム 4 2が照射される。
電荷を帯びた夕一ゲヅト 2 2 Aは、 例えばバンデグラーフ型の加速器 2 4によ り進行速度を加速され、 その後に駆動用レーザ装置 2 5から出射した励起レーザ 光 3 2を照射されてプラズマ化し、 極端紫外光 1 3を発生する。 図 1に示した極 端紫外光源装置は、 ターゲット 2 2の加速を主たる目的としているので、 その点 では加速器 2 4を通過した後の夕一ゲヅト 2 2が電荷を帯びているか否かは重要 事項ではない。
プラズマ発生点の下流には、 プラズマおよび残留ガスを回収する夕一ゲット回 収器 2 6が設置されている。 加速された夕一ゲット 2 2は、 高密度状態を保って レ一ザ光照射位置まで到達することが重要である。 プラズマ化しなかった夕一ゲ ットの残滓や発生したデブリが、 拡散して光学系に付着する前に高回収率で回収 される。
図 1において、 ヮ一キングディスタンスは WDで表される。
尚、 夕一ゲット 2 2へ電荷を与える手段は電子ビ一ム 4 2に限られるものでは なく、 例えばノズル 2 1に高電圧を印加することにより、 出射ターゲット 2 2に 電荷を帯びさせることが可能である。 また、 ターゲット 2 2が気ィ匕しきらない程 度の弱いエネルギーレベルのレーザ光を夕一ゲット 2 2へ照射して、 表面部のみ をイオン化することも可能である。
極端紫外光源 1 1の構成例を、 図 2に示す。 この例では、 図 1に示したターゲ ヅトの加速器 2 4を採用する。
図 2に示した構成によれば、 駆動用レ一ザ装置として Y A Gレ一ザ装置 4 0を 用いている。 即ち、 L D (レ一ザダイオード） によって YA Gレ一ザ装置 4 0を 励起し、 波長 帯の励起レーザ光 3 2を、 照射光学系を用いて、 後述するィォ ンクラス夕一夕一ゲヅト供給装置 4 1から数 cmはなれた夕一ゲヅト 2 2の流路上 に集光して、 プラズマを発生させる。
発生したプラズマは、 数 1 0〃π！〜 1腿の径を有している。 このプラズマから発 生する極端紫外光 1 3を、光軸を略一致させた凹面鏡 3 4などの集光光学系により 集光し、 ここでは図示しない照明光学系へ伝送する。 このとき、 デブリを除去する ためのデブリシールド 1 2を通過させ、極端紫外光 1 3だけを照明光学系 1 4へ放 射する。
このように、 ターゲット 2 2を加速器 2 4で加速し、 高速で移動させているの で、 ノズル 2 1からの距離を大きく取ってノズル 2 1をプラズマから遠ざけるこ とが出来る。 それゆえノズル 2 1のプラズマによる加熱のダメージを、 比較的軽 減できる。
また、 ワーキングディスタンスを大きくできるため、 極端紫外光 1 3を取り出 す際の、 集光光学系の配置が容易となる。 本発明では、 集光光学系には回転対称 な放物面あるいは球面鏡を用い、 駆動用レ一ザ光は、 光軸を放物面あるいは球面 鏡の光軸と略一致させて Y A Gレーザ光を集光している。
前述のとおり、 極端紫外光源 1 1の大きさは、 ェテンデュの制約に収まるほど 小さくなければ、 露光に利用できる効率が低くなつてしまう。 つまり光源として 利用するためにはレ一ザ光の集光径を十分に小さくする必要がある。
本発明に使用する駆動用レ一ザ装置 2 5の、 他の構成例を図 3に示す。
本実施例では、 シングルモード YA Gレ一ザからなる発振段 Y A Gレーザ 2 8 と、 複数台の高出力 Y A Gレ一ザからなる増幅段 Y A Gレーザ 2 9とを用いて、 駆動用レーザ装置 2 5を構成している。
図中、 発振段レーザ 2 8は、 高繰り返し周波数動作可能なパルス Y A Gレーザ で、 シングルモードかそれに近い低次モードの横モードが出せるように設計され ている。 この発振段レ一ザは小出力でよいため、 1 0 kHz程度までの高繰り返し 周波数化、 及びビームモードの安定化が比較的容易である。 この発振段レーザの パルス光を、 後段に直列接続した複数台の高出力 YA Gレーザで増幅して、 大出 力のパルスレーザ光を得ている。
1 0 0 Wレベルの E UV出力を、 繰り返し周波数数 kHzで実現しょうとすると 、 パルス每の投入エネルギーが大きく、 プラズマからの高速粒子の発生やパルス 毎の安定度などで問題が生ずる事が予想される。
そのため、 繰り返し周波数は速い程望ましいが、 幸い Nd： YAG等の固体レ —ザでは、 繰り返し周波数が 10kHz以上では取り出し効率は一定となる。 ノズ ル 21等を用いる場合には、 拡散で前のガスが十分希薄になるまで、 次のプラズ マ生成を待つ必要がある。 またこのガスは、 デブリや極端紫外光の再吸収などの 、 マイナス効果を持つ。 従って夕一ゲット 22を拡散速度 Vp以上の初速 Vtで 移動させることで、 極端紫外光発生環境から速やかに除去し、 合わせて繰り返し 周波数を数 MHzまで増加することが可能となる。
以下に設計の一例を示す。
平均 EUV出力 （13.4腿， 2.5%bw, 27rSr) 100W
繰り返し周波数 1MHz
パルス幅 5 ns
パルスエネルギー 100 zJ
効率 1%
必要なレーザ仕様
パルスエネルギー 1 OmJ
パルス幅 2 ns
繰り返し周波数 10kHz~lMHz
平均出力 1 Ok
高速ターゲット 22仕様
100 km/s〜 1000 km/s サイズ ΐ θ 0 JUJ&
(レーザパルス間の移動距離 0. 2雇）
また、 加速器 24における、 図示しないイオンビーム制御電源の加速電圧に変 調をかけることにより、 ターゲット 22のパルス化をすることもできる。 パルス 化することで Xeの利用効率を高められるだけでなく、 パルス毎の夕一ゲヅト 2 2の結合を弱めることができパルスエネルギの安定 '性を高めることも可能である さらに、 プラズマ発生点の下流に、 プラズマおよび残留ガスを回収する夕一ゲ ット回収器 2 6を設置し、 口径 > "[プラズマ拡散速度 '（ターゲット 2 2→回 収器）移動経過時間 } となるように設定することで、 高い回収率でターゲット 2 2の回収が可能となる。
次に、 第 2実施形態を説明する。
第 2実施形態では、 駆動用レーザ装置 2 5として、 波長 1 帯の炭酸ガス レ一ザ装置を用いている。 照射光学系により、 ノズル 2 1から数 cm〜十数 cm離れ たガス状の夕一ゲヅト 2 2の流路上に、 レーザ光を集光して、 プラズマを発生させ る ο
発生したプラズマは、 数醒〜数 cmの長さをもつ。 このフィラメント上に発生し たプラズマの長軸に、 集光光学系の光軸を略一致させ、 プラズマから発生する E U V光を集光することにより、 E U V光を集光して照明光学系 1 4へ光を伝送する。 このとき、 デブリシ一ルド 1 2を通してデブリを除去し、極端紫外光 1 3だけを照 明光学系 1 4へ放射する。
第 2実施形態によれば、 波長の長い炭酸ガスレ一ザ光を使っているので、 密度 の小さなプラズマとにおいても相互作用が可能となり、 夕一ゲット 2 2が密度の 薄いガス状でも、 効率よくプラズマの発生が行なわれる。
従って、 レ一ザ光照射位置をノズル 2 1から遠ざけて夕一ゲヅト 2 2が薄くな つても、 効率よくプラズマの発生が行なわれるので、 ワーキングディスタンスを 大きくすることが可能である。 それゆえ、 ノズル 2 1のプラズマによる加熱のダ メ一ジが、 比較的軽減できる。
また、 ヮ一キングディスタンスを大きくすることができるので、 極端紫外光 1 3を集光するための集光光学系の配置が容易となる。 本発明では、 集光光学系に は回転対称な放物面あるいは球面鏡を使って集光し、 駆動用レーザは、 その光軸 と略一致した光軸から C 02レーザ光を集光している。
前述のとおり、 極端紫外光源 1 1の大きさは、 ェテンデュの制約に収まるほど 小さくなければ、 露光に利用できる力率が低くなつてしまう。 つまり光源として 利用するためにはレーザ光の集光径を十分に小さくする必要がある。
本実施形態に使用する C 02レーザ光源の構成を、 図 4に示す。 本実施例では、 シングルモード C 02レーザからなる発振段レーザ 3 0と、 増 幅段レーザとして複数台の高出力 C 02レーザ 3 1とを使って、 駆動用レーザ装 置 2 5を構成している。
図中発振段レーザ 3 0は、 高繰り返し周波数の動作が可能なパルス発振のシン グルモ一ド C 02レーザであり、 シングルモ一ドかそれに近い低次モードの横モ ードが出せるように設計されている。 この発振段レーザは小出力でよいため、 1 0 kHz程度までの高繰り返し周波数化、 及びビームモ一ドの安定化が比較的容易 である。
この発振段レーザ 3 0のパルス光を、 後段に直列接続した CW— C 02レーザ 装置 3 1で増幅して、 大出力のパルス光を得ている。 この場合、 増幅媒質は連続 ( CW) で存在するため、 繰り返し周波数は発振段レーザの性能によって定まる 。 そのため、 後述するような T E A— C 02レーザ装置に比べて、 繰り返し周波 数を大きくするのが容易である。
このとき、 発振段レーザ 3 0と増幅段レーザ 3 1との同期をとつて変調を掛け ることにより、 無駄なエネルギーを節約できて、 システム効率を向上させること ができる。
実施例 3は前記とほぼ同様の構成で、 増幅段レーザを T E A- C 02レーザで構 成したものである。 この場合には、 前述の増幅段レーザを CW- C 02レ一ザで構 成した場合よりも、 パルスエネルギーを大きくとることができるというメリヅト がある。
以上説明したように本発明によれば、 クラス夕一に電荷を付与したり、 ガス分子 をイオン化した荷電夕一ゲット 2 2に電磁場を印可することで、 夕一ゲット 2 2の制御が可能となる。 従って、 次のような効果がある。
6 . 1 イオンビーム加速器 2 4の技術と組み合わせることで、 高速の夕一ゲヅ ト 2 2流を生成できる。
6 . 2 プラズマ生成点を、 ノズル 2 1から遠方に隔離できる。 これにより、 ノ ズル 2 1の損傷が少なく、 また集光光学系の設計が容易である。
6 . 3 X eが帯電しているので、 使われない X eを、 電磁的に回収ノズル 2 1 まで輸送可能である。 W
6， クラス夕一を 1腿以下に能動的に収束 ·拡散制御でき、安定したエタンデ ュを実現できる。
6. 5 高速化することで繰り返し周波数を 10 OkHz以上まで増加可能である

Claims

請求の範囲
1. 夕一ゲヅト （22) に駆動用レーザ装置 （25)からレーザ光を照射してブラ ズマを発生させ、 数 nm〜数十 nmの波長を有する極端紫外（EUV)光を発生さ せる極端紫外光源装置において、
夕一ゲヅト （22) に電荷を与える電荷付与手段 （23) と、
電荷を帯びた夕一ゲットを電磁場を利用して加速させる加速手段 (24)とを 有する夕一ゲット供給装置を備えたことを特徴とする極端紫外光源装置。
2. 前記夕一ゲヅト供給装置は、 ターゲット（22)をイオン化させ
た分子、原子、 または複数原子の塊として供給することを特徴とする請求の範囲 1 に記載の極端紫外光源装置。
3.前記夕一ゲヅト供給装置は、 夕一ゲット（22)をイオン化させたクラス夕として 供給することを特徴とする請求の範囲 2に記載の極端紫外光源装置
4.前記夕一ゲヅト（22)として、 キセノン (Xe)又は希ガス元素を使うことを特徴と する請求の範囲 1に記載の極端紫外光源装置。
5.前記夕一ゲヅト（22)として、金属元素を用いることを特徴とする請求の範囲 1 に記載の極端紫外光源装置。
6.前記夕一ゲヅト（22)として、 リチウム (Li)、 錫 (Sn)、 又は酸ィ匕錫 (Sn02)を用い ることを特徴とする請求の範囲 5に記載の極端紫外光源装置。
7.前記夕一ゲヅト（22)として、常温で液体又は気体の分子を使うことを特徴とす る請求の範囲 1に記載の極端紫外光源装置。
8.前記ターゲヅト（22)として、水（H20)を用いることを特徴とする請求の範囲 7 に記載の極端紫外光源装置。
9.前記駆動用レーザ装置 (25)として、 MOP A (Master Oscillator Power Amp lifier)方式のレーザ装置を用いることを特徴とする請求の範囲 1に記載の極端紫 外光源装置。
10. 前記駆動用レーザ装置 (25)として、 l /m近傍の波長を有するパルス YAG レーザ装置を用いることを特徴とする請求の範囲 1に記載の極端紫外光源装置。
11. 前記駆動用レーザ装置 (25)として、 発振段レ一ザに、 レ一ザダイオードによって励起され、 ァダプティブ光学素子 を用いてシングルモード化された Y AGレ一ザ装置 (28)を用いると共に、
増幅段レーザに高出力 Y AGレ一ザ (29)を用いることを特徴とする請求の範囲
10に記載の極端紫外光源装置。
12. 前記駆動用レーザ装置 (25)として、
10 m近傍の波長のレ一ザ光を発振するパルス炭酸ガスレーザ装置を用いる ことを特徴とする請求の範囲 1に記載の極端紫外光源装置。
13. 前記駆動用レーザ装置 (25)として、
発振段レーザにパルス炭酸ガスレーザ装置 (30)を用いると共に、
増幅段レーザに CW炭酸ガスレーザ装置 (31)を用いることを特徴とする請求の 範囲 12に記載の極端紫外光源装置。
14. 前記駆動用レーザ装置 (25)として、
発振段レ一ザにパルス炭酸ガスレーザ装置を用いると共に、
増幅段レーザに T E A炭酸ガスレーザ装置を用いることを特徴とする請求の範 囲 13に記載の極端紫外光源装置。
15.前記加速された夕一ゲット（22)の初速度を Vt、生成されたプラズマの平均 プラズマ拡散速度を Vpとした場合に、
V t > Vpとしたことを特徴とする請求の範囲 1に記載の極端紫外光源装置。
16.駆動用レーザ装置 (25)から発振されたパルスレ一ザの時間幅を TL、加速手 段によって加速された夕一ゲット（22)の初速度を Vt、ェテンディュ制約から決ま る光源ブラズマ最大径を D pとしたときに、
TL · Vt <Dp '
なる関係が成り立つことを特徴とする請求の範囲 1に記載の極端紫外光源装置。
17.プラズマ発光点と夕ーゲヅト（22)を回収する夕一ゲット回収器 (25)との距離 を Dc、 回収器部の実効半径を Dr、 加速されたターゲット（22)の初速度を Vt、 平均プラズマ 散速度を V pとした場合に、
Dr > Vp · (D c/Vt)
なる関係が成り立つことを特徴とする請求の範囲 1に記載の極端紫外光源装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2789275C1 (ru) * 2022-01-17 2023-02-01 Акционерное Общество "Эуф Лабс" Материал мишени, высокояркостный ЭУФ источник и способ генерации излучения на 13,5 нм

Families Citing this family (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6972421B2 (en) * 2000-06-09 2005-12-06 Cymer, Inc. Extreme ultraviolet light source
US20060255298A1 (en) * 2005-02-25 2006-11-16 Cymer, Inc. Laser produced plasma EUV light source with pre-pulse
US7405416B2 (en) * 2005-02-25 2008-07-29 Cymer, Inc. Method and apparatus for EUV plasma source target delivery
US7897947B2 (en) * 2007-07-13 2011-03-01 Cymer, Inc. Laser produced plasma EUV light source having a droplet stream produced using a modulated disturbance wave
US7439530B2 (en) * 2005-06-29 2008-10-21 Cymer, Inc. LPP EUV light source drive laser system
US7928416B2 (en) 2006-12-22 2011-04-19 Cymer, Inc. Laser produced plasma EUV light source
JP2004327213A (ja) * 2003-04-24 2004-11-18 Komatsu Ltd Ｅｕｖ光発生装置におけるデブリ回収装置
DE102004003854A1 (de) * 2004-01-26 2005-08-18 MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Verfahren und Vorrichtungen zur Erzeugung fester Filamente in einer Vakuumkammer
JP2005235959A (ja) * 2004-02-18 2005-09-02 Canon Inc 光発生装置及び露光装置
US7164144B2 (en) * 2004-03-10 2007-01-16 Cymer Inc. EUV light source
US7078717B2 (en) * 2004-03-22 2006-07-18 Gigaphoton Inc. Light source device and exposure equipment using the same
US7302043B2 (en) 2004-07-27 2007-11-27 Gatan, Inc. Rotating shutter for laser-produced plasma debris mitigation
US7355191B2 (en) * 2004-11-01 2008-04-08 Cymer, Inc. Systems and methods for cleaning a chamber window of an EUV light source
DE102005007884A1 (de) * 2005-02-15 2006-08-24 Xtreme Technologies Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung von extrem ultravioletter (EUV-) Strahlung
US7482609B2 (en) * 2005-02-28 2009-01-27 Cymer, Inc. LPP EUV light source drive laser system
JP5176052B2 (ja) * 2005-10-05 2013-04-03 国立大学法人大阪大学 放射線源用ターゲット生成供給装置
US8158960B2 (en) * 2007-07-13 2012-04-17 Cymer, Inc. Laser produced plasma EUV light source
JP4937616B2 (ja) * 2006-03-24 2012-05-23 株式会社小松製作所 極端紫外光源装置
JP4885587B2 (ja) 2006-03-28 2012-02-29 株式会社小松製作所 ターゲット供給装置
JP4954584B2 (ja) * 2006-03-31 2012-06-20 株式会社小松製作所 極端紫外光源装置
JP5162113B2 (ja) * 2006-08-07 2013-03-13 ギガフォトン株式会社 極端紫外光源装置
JP5075389B2 (ja) * 2006-10-16 2012-11-21 ギガフォトン株式会社 極端紫外光源装置
JP5277496B2 (ja) * 2007-04-27 2013-08-28 ギガフォトン株式会社 極端紫外光源装置および極端紫外光源装置の光学素子汚染防止装置
JP5108367B2 (ja) * 2007-04-27 2012-12-26 ギガフォトン株式会社 極端紫外光源装置
JP5458243B2 (ja) * 2007-10-25 2014-04-02 国立大学法人大阪大学 Ｅｕｖ光の放射方法、および前記ｅｕｖ光を用いた感応基板の露光方法
US8536551B2 (en) * 2008-06-12 2013-09-17 Gigaphoton Inc. Extreme ultra violet light source apparatus
JP5454881B2 (ja) 2008-08-29 2014-03-26 ギガフォトン株式会社 極端紫外光源装置及び極端紫外光の発生方法
JP5536401B2 (ja) * 2008-10-16 2014-07-02 ギガフォトン株式会社 レーザ装置および極端紫外光光源装置
JP5580032B2 (ja) * 2008-12-26 2014-08-27 ギガフォトン株式会社 極端紫外光光源装置
WO2010137625A1 (ja) 2009-05-27 2010-12-02 ギガフォトン株式会社 ターゲット出力装置及び極端紫外光源装置
EP2534672B1 (en) 2010-02-09 2016-06-01 Energetiq Technology Inc. Laser-driven light source
JP5921876B2 (ja) 2011-02-24 2016-05-24 ギガフォトン株式会社 極端紫外光生成装置
JP5921879B2 (ja) 2011-03-23 2016-05-24 ギガフォトン株式会社 ターゲット供給装置及び極端紫外光生成装置
JP5374724B2 (ja) * 2012-04-18 2013-12-25 ギガフォトン株式会社 極端紫外光源装置
RU2523445C2 (ru) * 2012-07-19 2014-07-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной физики Российской академии наук (ИПФ РАН) Способ получения направленного экстремального ультрафиолетового (эуф) излучения для проекционной литографии высокого разрешения и источник направленного эуф излучения для его реализации
JP5567640B2 (ja) * 2012-11-05 2014-08-06 ギガフォトン株式会社 極端紫外光源装置
US9053833B2 (en) 2013-02-27 2015-06-09 Kla-Tencor Technologies, Corporation DC high-voltage super-radiant free-electron based EUV source
IL234729B (en) 2013-09-20 2021-02-28 Asml Netherlands Bv A light source operated by a laser and a method using a mode mixer
IL234727B (en) 2013-09-20 2020-09-30 Asml Netherlands Bv A light source operated by a laser in an optical system corrected for deviations and the method of manufacturing the system as mentioned
EP3143638B1 (en) 2014-05-15 2018-11-14 Excelitas Technologies Corp. Laser driven sealed beam lamp
US9741553B2 (en) 2014-05-15 2017-08-22 Excelitas Technologies Corp. Elliptical and dual parabolic laser driven sealed beam lamps
US10186416B2 (en) 2014-05-15 2019-01-22 Excelitas Technologies Corp. Apparatus and a method for operating a variable pressure sealed beam lamp
US9301381B1 (en) * 2014-09-12 2016-03-29 International Business Machines Corporation Dual pulse driven extreme ultraviolet (EUV) radiation source utilizing a droplet comprising a metal core with dual concentric shells of buffer gas
US10008378B2 (en) 2015-05-14 2018-06-26 Excelitas Technologies Corp. Laser driven sealed beam lamp with improved stability
US9576785B2 (en) 2015-05-14 2017-02-21 Excelitas Technologies Corp. Electrodeless single CW laser driven xenon lamp
US10057973B2 (en) 2015-05-14 2018-08-21 Excelitas Technologies Corp. Electrodeless single low power CW laser driven plasma lamp
US10109473B1 (en) 2018-01-26 2018-10-23 Excelitas Technologies Corp. Mechanically sealed tube for laser sustained plasma lamp and production method for same
US11587781B2 (en) 2021-05-24 2023-02-21 Hamamatsu Photonics K.K. Laser-driven light source with electrodeless ignition

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0858249A1 (en) * 1997-02-07 1998-08-12 Hitachi, Ltd. Laser plasma X-ray source, and semiconductor lithography apparatus and method using the same
JP2000002800A (ja) * 1998-06-18 2000-01-07 Toyota Motor Corp Ｘ線発生装置
JP2002008891A (ja) * 2000-06-22 2002-01-11 Nikon Corp 電磁波発生装置、これを用いた半導体製造装置並びに半導体デバイスの製造方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000008891A (ja) 1998-06-18 2000-01-11 Mitsuba Corp 車両用定速走行装置用アクチュエータ
US6377651B1 (en) * 1999-10-11 2002-04-23 University Of Central Florida Laser plasma source for extreme ultraviolet lithography using a water droplet target
JP2003022950A (ja) * 2001-07-05 2003-01-24 Canon Inc Ｘ線光源用デブリ除去装置及び、デブリ除去装置を用いた露光装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0858249A1 (en) * 1997-02-07 1998-08-12 Hitachi, Ltd. Laser plasma X-ray source, and semiconductor lithography apparatus and method using the same
JP2000002800A (ja) * 1998-06-18 2000-01-07 Toyota Motor Corp Ｘ線発生装置
JP2002008891A (ja) * 2000-06-22 2002-01-11 Nikon Corp 電磁波発生装置、これを用いた半導体製造装置並びに半導体デバイスの製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2789275C1 (ru) * 2022-01-17 2023-02-01 Акционерное Общество "Эуф Лабс" Материал мишени, высокояркостный ЭУФ источник и способ генерации излучения на 13,5 нм

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US20040238762A1 (en) 2004-12-02
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US7067832B2 (en) 2006-06-27
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