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図面 (14)

課題

経済的な気体レーザによって放射線放出プラズマ励起を可能にする強力なEUV放射線を生成する。

解決手段

ターゲット13の持続的な膨張のために、第1の予備パルス21によって生成された自由電子の実質的に完全な再結合が生じた後に、ターゲット密度を低減するための第1の予備パルス21が多光子電離によってターゲット13内に自由電子を生成する少なくとも第2の予備パルス22を伴うこと、および、その波長を代表する低い臨界電子密度を備えた気体レーザのメインパルス23が、第2の予備パルス22の直後にターゲットに向けられ、プラズマの所望の放射線放出に必要なターゲット13の電離レベルに達するまで、効率的なアバランシェ電離が気体レーザのメインパルス23によって誘発されることで達成される。

概要

背景

本発明は、集積回路製作において、短波放射線、好ましくは、EUVリソグラフィ用の光源として用いられる。しかし、本発明はまた、軟X線領域から赤外線スペクトル領域までの他のスペクトル領域における非干渉光源として用いることができる。

ますます速い集積回路を製作するためには、チップ上の個別の構造の幅をますます小さくすることが必要である。光学リソグラフィ法における解像度が用いられる光の波長に比例するため、ますます短い波長、現在では極紫外線(EUV)スペクトル領域の波長へと開発は向かっている。現在のところ、約13.5nmの波長領域のEUVリソグラフィが、将来に最も大きな期待が持てると確実視されている。

半導体チップ経済的な製作のために、時間単位当たりのウェーハの所定のスループットが、投影リソグラフィにおいて確保されなければならない。これには、結像光学素子の所定の効率で高い最小出力を有する光源が必要である。現在のところ、この工程に適合できる必要な出力を提供することができる約13.5nmの波長領域にある光源は存在しない。現状の知見に基づき、レーザ生成プラズマ放電プラズマおよびシンクロトロンが、EUVリソグラフィ用の最も有望な放射線源である。プラズマによる光源には、既存の製作工程に比較的容易に組み込むことができるという利点がある。

キロワット(10kW〜30kW)の平均レーザ出力は、チップ製作に必要なEUV出力を放出するレーザ生成プラズマを生成するために必要である。個別のパルスに必要なパルス長は、約100ps〜数マイクロ秒(μs)である。プラズマの生成のための上述の変数によって動作することが可能であるレーザは、気体レーザ(波長10.6μmのCO2レーザ、波長200nm〜400nmのエキシマレーザ)および固体レーザ(通常は波長1.06μmのNd:YAGレーザ)である。(同一の構成のレーザの時間多重化によって)複数のレーザによって必要な出力を生成しようとするときであっても、個別のレーザモジュールの平均レーザ出力は依然として1kW〜5kWの領域になければならない。

レーザ放射線ターゲットに効率的に結合するために、ターゲット中電子密度がそれぞれのレーザ波長に関する臨界密度付近でなければならないことが参考文献から知られている。臨界電子密度は、Nd:YAGレーザ(λ=1.06μm)の場合にはne=1021cm−3であり、CO2レーザ(λ=10.6μm)の場合にはne=1019cm−3である。n=1023cm−3の固体粒子密度の場合には、ターゲットによるレーザ放射線の好ましい吸収のためにターゲットの粒子密度(電子密度)を低減しなければならない。従来技術によれば(たとえば、非特許文献1およびこの文献に記載の他の参考文献を参照)、これは、固体密度のターゲット(固体または液体)に予備パルスを向けることによって実現されることができる。その際、ターゲットは、音速、通常104m/s程度で、メインパルスがさらに効率的に吸収される希薄なターゲットまで膨張する。

ターゲット材料電離は、一方では光電離によって、他方では衝突電離アバランシェ電離)によって起こる。衝突電離の場合には、衝突によってさらなる原子を電離するために、レーザ場で加速することができる自由電子がいくつか既に存在することが必要である。しかし、最初の自由電子は、光電離によって生成されなければならない。

レーザ光子のエネルギターゲット原子電離エネルギより大きい場合には、電離は、単純な光電離によって行われる。しかし、電離エネルギがレーザ光子のエネルギより大きい原子では、電離には多光子電離が必要である。これに関連して、電離率は、レーザの強度に大きく左右される。
Γ=σIn
式中、σは有効断面積であり、Iはレーザ放射線の強度であり、nは多光子電離に必要なレーザ光子の数である。必要なレーザ光子の数nは、原子の電離エネルギEionおよびレーザの光子エネルギEphotonによって与えられる。
n=Eion/Ephoton

Nd:YAGレーザの光子のエネルギは約1.2eVであるが、CO2レーザ光子のエネルギはその10分の1程度に過ぎない。

EUV放射線生成用のターゲットに用いるのに現在好ましく、原子が12.1eVの電離エネルギを有するキセノンを参照すると、11個のNd:YAGレーザ光子および約100個のCO2レーザ光子がXe原子の単純な多光子電離に必要である。これは、CO2レーザを用いて中性のキセノンの電離に必要な強度がNd:YAGレーザを用いる場合より数桁強くなければならないことを示している。この比は、それぞれのレーザのエネルギによって与えられ、ターゲット材料(たとえば、スズ)に左右されるわけではない。

入射レーザ光によって生成されるプラズマの温度は、レーザ放射線の波長のほか、強度にも左右される。すなわち、プラズマが所定の波長の光を好ましく放出する場合、レーザの強度は、もはや自由に選択されないであろう。しかし、このことはまた、電離しやすさも決定する。これは、極紫外線スペクトル領域において放射することが好ましいプラズマの生成のためにCO2レーザを用いる可能性を制限する。

デュステアラ(Duesterer)ら著、Appl.Phys.B76(2003)、17〜21頁

概要

経済的な気体レーザによって放射線放出プラズマ励起を可能にする強力なEUV放射線を生成する。ターゲット13の持続的な膨張のために、第1の予備パルス21によって生成された自由電子の実質的に完全な再結合が生じた後に、ターゲット密度を低減するための第1の予備パルス21が多光子電離によってターゲット13内に自由電子を生成する少なくとも第2の予備パルス22を伴うこと、および、その波長を代表する低い臨界電子密度を備えた気体レーザのメインパルス23が、第2の予備パルス22の直後にターゲットに向けられ、プラズマの所望の放射線放出に必要なターゲット13の電離レベルに達するまで、効率的なアバランシェ電離が気体レーザのメインパルス23によって誘発されることで達成される。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
9件
牽制数
16件

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請求項1

レーザ生成プラズマに基づく強力な短波長放射線の効率的な生成のための方法であり、少なくとも1つのレーザが、真空室に位置する固体密度近傍のターゲットに向けられ、ターゲット密度を低減するための予備パルスおよびアバランシェ電離および放射線放出ホットプラズマの生成のためのメインパルスが連続的に生成される方法であって、前記ターゲット密度を低減するための前記ターゲット(1;13)の持続的な膨張のために前記第1の予備パルス(21)によって生成される自由電子の実質的に完全な再結合が生じた後に、前記第1の予備パルス(21)が、多光子電離によって前記ターゲット(1)内に自由電子を生成する少なくとも第2の予備パルス(22)を伴うこと、および、その波長を代表する低い臨界電子密度と、前記予備パルス(21、22)によって増大されるターゲット直径(DV)に適合する焦点直径とを備えた気体レーザの前記メインパルス(23)が、前記第2の予備パルス(22)の直後に前記ターゲット(1)に向けられ、そのイオン密度EUV放射線の効率的な生成に必要な前記ターゲット(1)の平均電離レベルを考慮した前記気体レーザの臨界電子密度に対応する膨張したターゲット(13)で前記第2の予備パルス(22)が十分な自由電子を生成するとき、前記プラズマの所望の放射線放出に必要な前記ターゲット(1;14)の電離レベルに達するまで、効率的なアバランシェ電離が前記気体レーザの前記メインパルスによって誘発されることを特徴とする方法。

請求項2

前記第1の予備パルス(21)と最後の予備パルス(22)との間の時間間隔が、10ns〜1μsであることを特徴とする請求項1に記載の方法。

請求項3

前記メインパルス(23)は、前記第2の予備パルス(22)の最大を超える前に前記膨張したターゲット(13)に向けられ、前記第2の予備パルス(22)の最大で、前記メインパルス(23)の瞬間強度が前記メインパルス(23)のピーク強度の0〜5%であることを特徴とする請求項1に記載の方法。

請求項4

低減したターゲット密度の結果として増大されるターゲット直径(DV)に適合する直径を有する予備パルス束(51)として、前記第2の予備パルス(22)が、前記ターゲット(1;13)で集束されることを特徴とする請求項1に記載の方法。

請求項5

前記メインパルス(23)は、前記ターゲット(1;14)で集束される少なくとも1つのCO2レーザによって形成されることを特徴とする請求項1に記載の方法。

請求項6

複数のCO2レーザのメインパルスは、時間に関して連続的に前記ターゲット(1;14)で集束されることを特徴とする請求項1に記載の方法。

請求項7

複数のCO2レーザのパルスは、メインパルス(23)として同時に前記ターゲット(1;14)で集束されることを特徴とする請求項1に記載の方法。

請求項8

CO2レーザの複数の群から同時に生成されるパルスは、メインパルス(23)として連続的に前記ターゲット(1;14)で集束されることを特徴とする請求項1に記載の方法。

請求項9

少なくとも1つの固体レーザの前記予備パルス(21;22)は、前記ターゲット(1;12;13)で集束されることを特徴とする請求項8に記載の方法。

請求項10

少なくとも1つのエキシマレーザの前記予備パルス(21;22)は、前記ターゲット(1;12;13)で集束されることを特徴とする請求項1に記載の方法。

請求項11

レーザ生成プラズマに基づく強力な短波長放射線の効率的な生成のための装置であり、少なくとも1つのレーザが、真空室に位置する固体密度近傍のターゲットに向けられ、前記ターゲットは、ターゲット密度を低減するための予備パルスおよび放射線放出プラズマ生成のためのメインパルスによって衝突される装置であって、別個予備パルスレーザ(4)およびメインパルスレーザ(3)が設けられ、その波長を代表する低い臨界電子密度を有する少なくとも1つの気体レーザがメインパルスレーザ(3)として設けられること、および、少なくとも2つの予備パルス(21;22)および1つのメインパルス(23)からなるパルス列を生成するために、同期装置(7)が少なくとも1つのメインパルスレーザ(3)および少なくとも1つの予備パルスレーザ(4)に接続され、第1の予備パルス(21)の後の少なくとも第2の予備パルス(22)が、前記ターゲット密度の低減中に、前記ターゲット(1;13)に生じた自由電子の再結合の後で、前記ターゲット(1;13)の新たな電離またはさらなる電離のために提供されることを特徴とする装置。

請求項12

前記ターゲットで実現される焦点直径を前記低減したターゲット密度のために増大されるターゲット直径(DV)に適合するための手段(41)が、少なくとも1つの予備パルスレーザ(4)のために設けられ、その結果、前記焦点直径が、すべてのさらなるレーザパルス(22;23)に関して前記第1の予備パルス(21)の後で増大したターゲット直径(DV)に適合されることを特徴とする請求項11に記載の装置。

請求項13

1μm未満の波長の少なくとも1つの短波長レーザが、前記予備パルス(21;22)を生成するために設けられることを特徴とする請求項11に記載の装置。

請求項14

前記短波長予備パルスレーザ(4)は、固体レーザであることを特徴とする請求項13に記載の装置。

請求項15

前記短波長予備パルスレーザ(4)は、エキシマレーザであることを特徴とする請求項13に記載の装置。

請求項16

予備パルスレーザ(4)およびメインパルスレーザ(3)は、同一直線上で案内されるビーム束(55;55’)において前記ターゲット(1)に向けられることを特徴とする請求項11に記載の装置。

請求項17

予備パルスレーザ(4)およびメインパルスレーザ(3)は、互いに隣接して別個に案内されるビーム束(56、56’;57、57’)において前記ターゲット(1)に向けられることを特徴とする請求項11に記載の装置。

請求項18

2つの予備パルスレーザ(4;4’)および2つのメインパルスレーザ(3;3’)は、前記予備パルス(21;22)を生成するために設けられ、対向する側から前記プラズマによって放出される前記放射線を集束するために設けられる集光器(6)の光軸(61)およびターゲット軸(11)に沿って再現可能な態様で形成されるターゲット流までそれぞれ向けられ、前記ターゲット軸(11)は、前記集光器(6)の前記光軸(61)と交差し、前記予備パルスレーザおよびメインパルスレーザ(4、4’;3、3’)はこの交差点に向けられることを特徴とする請求項11に記載の装置。

請求項19

前記ターゲット(1)に向けられる前記予備パルスレーザ(4、4’)およびメインパルスレーザ(3、3’)の前記ビーム束(55、55’ ;56、56’;57、57’;58、58’)は、前記集光器(6)の前記光軸(61)および前記ターゲット軸(11)によって規定される平面にある軸に関して対を成して対称であるように、互いに対して鈍角で配置され、前記ターゲット(1)を透過する前記ビーム束(55、55’;56、56’;57、57’;58、58’)の成分が他方の側で予備パルスレーザおよびメインパルスレーザ(4、4’;3、3’)に入射することができないようになっていることを特徴とする請求項17に記載の装置。

請求項20

前記ターゲット(1)に向けられる前記予備パルスレーザおよびメインパルスレーザ(4、4’;3、3’)の前記ビーム束(55、55’;56、56’;57、57’;58、58’)は、前記集光器(6)の前記光軸(61)に対して軸対称であるように配置されることを特徴とする請求項19に記載の装置。

請求項21

前記ターゲット(1)に向けられる前記予備パルスレーザおよびメインパルスレーザ(4、4’;3、3’)の前記ビーム束(55、55’;56、56’;57、57’;58、58’)は、前記ターゲット軸(11)に対して軸対称であるように配置されることを特徴とする請求項19に記載の装置。

請求項22

前記集光器(6)は、誘電体層系を備えた凹面鏡であることを特徴とする請求項18に記載の装置。

請求項23

前記集光器(6)は、放物面の形態で構成されることを特徴とする請求項18に記載の装置。

請求項24

前記集光器(6)は、金属コーティングを備えた複数のシェルを備えることを特徴とする請求項18に記載の装置。

請求項25

前記金属コーティングは、パラジウムを含むことを特徴とする請求項24に記載の装置。

請求項26

前記ターゲット材料は、前記真空室(8)における個別のターゲット(12)の不連続な列において再現可能な態様で、垂直ターゲット軸(11)に沿って案内されることを特徴とする請求項11に記載の装置。

請求項27

スズまたはスズ化合物からなるターゲット(12)は、前記ターゲット軸(11)に沿って提供されることを特徴とする請求項26に記載の装置。

請求項28

液化キセノンからなるターゲット(12)は、前記ターゲット軸(11)に沿って提供されることを特徴とする請求項26に記載の装置。

請求項29

前記ターゲット材料は、前記第1の予備パルス(21)の衝突前に凍結した形態であることを特徴とする請求項11または28に記載の装置。

技術分野

0001

本発明は、プラズマに基づく強力な短波長放射線の効率的な生成のための方法および装置に関し、複数のレーザビーム真空室においてターゲット流に向けられ、所定のパルスエネルギによってターゲット流の一部を密度の濃いホットプラズマに完全に変換し、このプラズマは特に極紫外線(EUV)領域、すなわち1nm〜20nmの波長領域の短波長放射線を放出する。

背景技術

0002

本発明は、集積回路製作において、短波放射線、好ましくは、EUVリソグラフィ用の光源として用いられる。しかし、本発明はまた、軟X線領域から赤外線スペクトル領域までの他のスペクトル領域における非干渉光源として用いることができる。

0003

ますます速い集積回路を製作するためには、チップ上の個別の構造の幅をますます小さくすることが必要である。光学リソグラフィ法における解像度が用いられる光の波長に比例するため、ますます短い波長、現在では極紫外線(EUV)スペクトル領域の波長へと開発は向かっている。現在のところ、約13.5nmの波長領域のEUVリソグラフィが、将来に最も大きな期待が持てると確実視されている。

0004

半導体チップ経済的な製作のために、時間単位当たりのウェーハの所定のスループットが、投影リソグラフィにおいて確保されなければならない。これには、結像光学素子の所定の効率で高い最小出力を有する光源が必要である。現在のところ、この工程に適合できる必要な出力を提供することができる約13.5nmの波長領域にある光源は存在しない。現状の知見に基づき、レーザ生成プラズマ放電プラズマおよびシンクロトロンが、EUVリソグラフィ用の最も有望な放射線源である。プラズマによる光源には、既存の製作工程に比較的容易に組み込むことができるという利点がある。

0005

キロワット(10kW〜30kW)の平均レーザ出力は、チップ製作に必要なEUV出力を放出するレーザ生成プラズマを生成するために必要である。個別のパルスに必要なパルス長は、約100ps〜数マイクロ秒(μs)である。プラズマの生成のための上述の変数によって動作することが可能であるレーザは、気体レーザ(波長10.6μmのCO2レーザ、波長200nm〜400nmのエキシマレーザ)および固体レーザ(通常は波長1.06μmのNd:YAGレーザ)である。(同一の構成のレーザの時間多重化によって)複数のレーザによって必要な出力を生成しようとするときであっても、個別のレーザモジュールの平均レーザ出力は依然として1kW〜5kWの領域になければならない。

0006

レーザ放射線ターゲットに効率的に結合するために、ターゲット中電子密度がそれぞれのレーザ波長に関する臨界密度付近でなければならないことが参考文献から知られている。臨界電子密度は、Nd:YAGレーザ(λ=1.06μm)の場合にはne=1021cm−3であり、CO2レーザ(λ=10.6μm)の場合にはne=1019cm−3である。n=1023cm−3の固体粒子密度の場合には、ターゲットによるレーザ放射線の好ましい吸収のためにターゲットの粒子密度(電子密度)を低減しなければならない。従来技術によれば(たとえば、非特許文献1およびこの文献に記載の他の参考文献を参照)、これは、固体密度のターゲット(固体または液体)に予備パルスを向けることによって実現されることができる。その際、ターゲットは、音速、通常104m/s程度で、メインパルスがさらに効率的に吸収される希薄なターゲットまで膨張する。

0007

ターゲット材料電離は、一方では光電離によって、他方では衝突電離アバランシェ電離)によって起こる。衝突電離の場合には、衝突によってさらなる原子を電離するために、レーザ場で加速することができる自由電子がいくつか既に存在することが必要である。しかし、最初の自由電子は、光電離によって生成されなければならない。

0008

レーザ光子のエネルギターゲット原子電離エネルギより大きい場合には、電離は、単純な光電離によって行われる。しかし、電離エネルギがレーザ光子のエネルギより大きい原子では、電離には多光子電離が必要である。これに関連して、電離率は、レーザの強度に大きく左右される。
Γ=σIn
式中、σは有効断面積であり、Iはレーザ放射線の強度であり、nは多光子電離に必要なレーザ光子の数である。必要なレーザ光子の数nは、原子の電離エネルギEionおよびレーザの光子エネルギEphotonによって与えられる。
n=Eion/Ephoton

0009

Nd:YAGレーザの光子のエネルギは約1.2eVであるが、CO2レーザ光子のエネルギはその10分の1程度に過ぎない。

0010

EUV放射線生成用のターゲットに用いるのに現在好ましく、原子が12.1eVの電離エネルギを有するキセノンを参照すると、11個のNd:YAGレーザ光子および約100個のCO2レーザ光子がXe原子の単純な多光子電離に必要である。これは、CO2レーザを用いて中性のキセノンの電離に必要な強度がNd:YAGレーザを用いる場合より数桁強くなければならないことを示している。この比は、それぞれのレーザのエネルギによって与えられ、ターゲット材料(たとえば、スズ)に左右されるわけではない。

0011

入射レーザ光によって生成されるプラズマの温度は、レーザ放射線の波長のほか、強度にも左右される。すなわち、プラズマが所定の波長の光を好ましく放出する場合、レーザの強度は、もはや自由に選択されないであろう。しかし、このことはまた、電離しやすさも決定する。これは、極紫外線スペクトル領域において放射することが好ましいプラズマの生成のためにCO2レーザを用いる可能性を制限する。

0012

デュステアラ(Duesterer)ら著、Appl.Phys.B76(2003)、17〜21頁

発明が解決しようとする課題

0013

本発明の目的は、固体密度ターゲットに基づくレーザにより誘発されるプラズマの利点を諦める必要がなく、経済的な気体レーザ(好ましくはCO2レーザ)によって放射線放出プラズマ励起を可能にする強力な短波長電磁放射線、特にEUV放射線の生成のための新規な可能性を見出すことにある。

課題を解決するための手段

0014

レーザ生成プラズマに基づく強力な短波長放射線の効率的な生成方法において、少なくとも1つのレーザが真空室に位置する固体密度近傍のターゲットに向けられ、ターゲット密度を低減するための予備パルスと、アバランシェ電離および放射線放出プラズマの生成のためのメインパルスが連続的に生成され、上述の目的が、本発明によれば、ターゲット密度を低減するためのターゲットの持続的な膨張のために、第1の予備パルスによって生成された自由電子の実質的に完全な再結合が生じた後に、第1の予備パルスが多光子電離によってターゲット内に自由電子を生成する少なくとも第2の予備パルスを伴うこと、および、その波長を代表する低い臨界電子密度と、予備パルスによって増大されるターゲット直径に適合する焦点直径とを備えた気体レーザのメインパルスが、第2の予備パルスの直後にターゲットに向けられ、そのイオン密度がEUV放射線の効率的な生成に必要なターゲットの平均電離レベルを考慮した気体レーザの臨界電子密度に対応する膨張したターゲットで第2の予備パルスが十分な自由電子を生成するとき、プラズマの所望の放射線放出に必要なターゲットの電離レベルに達するまで、効率的なアバランシェ電離が気体レーザのメインパルスによって誘発されることで達成される。

0015

第1の予備パルスとメインパルスとの間の時間間隔は、効率的なEUV生成に必要な密度までターゲットが膨張するのに必要な時間によって左右される。

0016

ターゲット材料としてキセノンまたはスズまたはスズ化合物を用いる場合およびプラズマが超紫外放射線を放出しなければならない場合には、第1の予備パルスとメインパルスとの間の時間間隔は10ns〜1μsである。ターゲットを電離するために機能する第2の予備パルスは、メインパルスの立ち上がりにおける瞬間強度がメインパルスのピーク強度の0〜5%である時点でその最大がターゲットに動作するように、ターゲットに向けられることが好ましい。言い換えれば、メインパルスは、第2の予備パルスの最大を超える前に膨張したターゲットに向けられ、その結果、第2の予備パルスの最大におけるメインパルスの瞬間強度がメインパルスのピーク強度の0〜5%となる。メインパルスにおける損失(たとえば透過が原因で生じる)が、このようにして最小限に抑えられる。

0017

2つの予備パルス間の時間間隔、したがって、本質的にはその時間間隔と同じである第1の予備パルスとメインパルスとの間の時間間隔は、数百nsであることが好ましい。

0018

メインパルスは、少なくとも1つのCO2レーザによってターゲットで集束されることが有利である。メインパルスは、ターゲットで同時に集束される(空間多重化)複数のCO2レーザからのパルスから構成されることが好ましい。

0019

複数のCO2レーザからのメインパルスはまた、連続的にターゲットで集光されることができること(時間多重化)が望ましい。さらに、時間多重化および空間多重化を組み合わせることもまた可能である。

0020

効率的な多光子電離のための予備パルスは、1μm以下の波長を有する必要があるため、対応する波長を有する固体レーザ(たとえば、Nd:YAGレーザ、Nd:YLFレーザ、Nd:YVO4レーザなど)またはエキシマレーザ(たとえば、ArFレーザ、KrFレーザXeClレーザなど)のいずれかが、予備パルスレーザとして用いられることが有利である。これは決して、可能なレーザタイプを網羅したリストではない。1μm未満の波長、10ns程度のパルス持続時間および数十mJのパルスエネルギなどの必要な特性を有するレーザはいずれも、用いることができる。

0021

さらに、レーザ生成プラズマに基づく強力な短波長放射線、特にEUV放射線の効率的な生成のための装置において、少なくとも1つのレーザが真空室に位置する固体密度近傍のターゲットに向けられ、レーザが、ターゲット密度を低減するための予備パルスおよび放射線放出プラズマの生成用のメインパルスを誘発するための手段を有し、上述の目的が、本発明によれば、別個の予備パルスレーザおよびメインパルスレーザが形成され、その波長を代表する低い臨界電子密度を備えた少なくとも1つの気体レーザがメインパルスレーザとして設けられること、および、少なくとも2つの予備パルスおよび1つのメインパルスからなるパルス列を生成するために、同期装置が少なくとも1つのメインパルスレーザおよび少なくとも1つの予備パルスレーザに接続され、ターゲット密度の低減中にターゲットに生じた自由電子の再結合の後、第1の予備パルスの後に続く少なくとも第2の予備パルスがターゲットの新たな電離またはさらなる電離のために提供されることで達成される。

0022

ターゲットで実現される焦点直径をターゲット密度の低減によって増大したターゲット直径に適合させるための手段が、少なくとも1つの予備パルスレーザのために設けられることが有利であり、その結果、焦点直径はすべてのさらなる予備パルス用の第1の予備パルスの後で増大したターゲット直径に適合される。

0023

1μm以下の波長を有する少なくとも1つの短波長レーザが、予備パルスを生成するために設けられることが有利である。固体レーザ、たとえば、Nd:YAGレーザ(1064nmのレーザ波長または532nm、355nmまたは266nmの波長に対応する2倍周波数、3倍周波数または4倍周波数を有する)またはNd:YLFレーザ、Nd:YVO4レーザなど、あるいはエキシマレーザ、たとえば、ArFレーザ、KrFレーザ、XeClレーザまたはXeFレーザ(193nm、248nm、308nmまたは351nmの波長を有する)が、短波長予備パルスレーザとして用いられることが有利である。

0024

CO2レーザは、メインパルスを生成するための気体レーザとして用いられることが有利である。

0025

メインパルスに利用可能な励起エネルギを増大するために、メインパルスは、レーザが同期装置によって同時に誘発されるという点で、空間多重化によって複数のCO2レーザからのパルスから構成されることが有利である。

0026

他方、ターゲットに作用するメインパルスの平均出力はまた、複数のCO2レーザのメインパルスが時間多重化によってターゲットに向けられるという点で増大されることができる。CO2レーザの空間多重化および時間多重化を組み合わせることもまた有用である。

0027

複数のパルスからなる列においてターゲットの適切な励起のために、予備パルスレーザおよびメインパルスレーザは、同一直線状に案内されるビーム束の状態でターゲットに向けられることが有利である。しかし、予備パルスレーザおよびメインパルスレーザはまた、互いに隣接して個別に案内されるビーム束の状態で向けられることもできる。

0028

予備パルスおよびメインパルスを生成するために、対向する側からプラズマによって放出される放射線を集束するために設けられる集光器光軸および再現可能な態様で形成されることができるターゲット流まで、それぞれ向けられる2つの予備パルスレーザビーム束および2つのメインパルスレーザビーム束があることが有利であり、ターゲット流のターゲット軸が集光器の光軸と交差し、予備パルスレーザ束およびメインパルスレーザ束はこの交差点相互作用点)に向けられる。

0029

誘電体層系を有する凹面鏡は、プラズマによって放出される放射線を集束するための集光器として用いられることが好ましい。しかし、すれすれ入射を有する金属ミラーもまた、集光器として用いることができる。ミラーは、楕円面、放物面、双曲面またはそのような回転体の組み合わせとして成形されることができる。

0030

予備パルスおよびメインパルスを生成するために、2つの対向する側からプラズマによって放出される放射線を集束するために設けられる集光器の光軸およびターゲット軸に沿って再現可能な態様で形成されることができるターゲット流まで、それぞれ向けられる2つの予備パルスレーザおよび2つのメインパルスレーザがあることが有利であり、ターゲット軸は集光器の光軸と交差し、予備パルスレーザおよびメインパルスレーザはこの交差点に向けられる。

0031

ターゲットに向けられた予備パルスレーザおよびメインパルスレーザのビーム束は、集光器の光軸およびターゲット軸によって規定される平面にある軸に対して対になって対称であるように互いに対して鈍角で配置されることが有利である。その結果、ターゲットを透過するビーム束の成分は、他方の側で予備パルスレーザまたはメインパルスレーザに入射することができない。ターゲットに向けられた予備パルスレーザおよびメインパルスレーザのビーム束は、集光器の光軸に対して軸対称であるか、またはターゲット軸に対して軸対称であるように配置されることができれば有利である。

0032

プラズマから放出された放射線を集束するために設けられた集光器は、誘電体層系を備えた凹面鏡として構成されることが好ましい。集光器は、直接反射および放射線の集束のために、放物面として有利に構成されることができるか、または放射線のすれすれ反射のために金属の内部コーティング、好ましくはパラジウムを備えた複数の回転対称シェルから構成されることができる。

0033

ターゲット材料は、個別のターゲットの不連続な列の状態で再現可能な態様で垂直ターゲット軸に沿って提供されることが好ましい。キセノンが、ターゲット材料として用いられることが好ましい。ターゲット材料は、第1の予備パルスの衝突前に、凍結した形であるときには好都合であることが分かる場合がある。この目的のために、適切なターゲット材料は、液体状態または固体状態のキセノンである。別の好ましいターゲット材料はスズであり、純粋な形または化合物の形で、真空室に導入されることができる。

0034

本発明は、CO2レーザを用いて極紫外線波長領域における放射線を放出することが好ましいプラズマの生成のために、効率的なEUV生成に必要な低いプラズマ温度のために比較的低い相互作用点における許容励起強度と、CO2レーザの長い波長のために固体密度(すなわち固体または液体の形態)を有するターゲット材料の光電離に必要な高い励起強度との間で矛盾があるため、予備パルスおよびメインパルスによる周知の二重パルス励起が可能でないという考えに基づいている。

0035

本発明は、少なくとも2つの予備パルスおよび1つのメインパルスからなる列によってこの問題を克服する。第1の予備パルスは、固体状態密度を有するターゲットから、多光子電離によって予備電離され、膨張し、その結果、効率的なEUV生成に必要なイオン密度に達し、メインパルスの臨界電子密度に近づくターゲットを生成するために機能する。メインパルスの直前先行する少なくとも第2の予備パルスが、十分に膨張したターゲットにおける新たな予備電離、およびしたがってアバランシェ電離(衝突電離)に必要な自由電子のために提供される。なぜなら、ターゲットの膨張中にこの前に生成される予備プラズマは大部分は再結合されて、気体レーザパルスに必要な低減した密度を有するときには再び中性になるためである。メインパルスは、最後の予備パルスの最大の直後に続き、所望の放出波長の効率的な生成に適切な電離レベルを有するホットプラズマをさらに実現するために、生成された予備プラズマを電離する。

0036

本発明による解決策は、液体または固体のターゲット(たとえば液化または凍結した希ガス、金属または金属化合物)に基づくレーザにより誘発されるプラズマの利点を諦める必要がなく、経済的な気体レーザ(好ましくはCO2レーザ)によって放射線放出プラズマの励起を可能にする強力な短波長電磁放射線、特にEUV放射線を生成することを可能にする。

発明を実施するための最良の形態

0037

本発明を、実施形態の実施例を参照して以下にさらに十分に説明する。

0038

図1時間系列で示されているように、本発明による方法の基本的な変形は、以下のステップ、すなわち
−適切なターゲット1が、レーザパルスによるプラズマ生成のために設けられる相互作用点に提供されるステップと、
−ターゲット1が、ターゲット密度を低減するために、少なくとも第1の予備パルス21によって作用されるステップと、
−膨張したターゲット13は、低減したターゲット密度のために増大されるターゲット直径DVに適合する少なくとも第2の予備パルス22によって作用され、初期電離(ホットプラズマを生成するためのアバランシェ電離用の自由電子)が単一の光子電離または多光子電離によって生成されるステップと、
−膨張して予備電離されたターゲット14が、メインパルスレーザ3として機能し、その波長を代表する比較的低い臨界電子密度と、第2の予備パルス22の後に増大したターゲット直径DEに適合する焦点直径と、を有するCO2レーザ32からのメインパルス23によって照射され、メインパルス23は、膨張して予備電離されたターゲット14に向けられ、その電子密度のアバランシェ電離によって、ホットプラズマが所望の波長の放射線を放出するまでさらに増大されるステップと、
を含む。

0039

固体状態密度(すなわち固体または液体のいずれか)を有する初期ターゲット12から、第1の予備パルス21は、その密度がメインパルス23のために提供されるCO2レーザの臨界密度に近づく膨張したターゲット13を生成するために作用する。予備パルスレーザ4は、可能な限り効率的に結合されることができるように、最小の可能な波長(λ1≦1μm)を有する必要がある。さらに、第1の予備パルス束51は、レーザビームの焦点直径が(円筒形仮定される初期ターゲット12の)ターゲット直径にほぼ対応するように、適切に調整可能な光学素子によって初期ターゲット12で集束される。

0040

第2の予備パルス22は、膨張中に再結合され、その結果、少なくとも部分的に中性になったターゲット13を新たに電離し、したがって、アバランシェ電離(衝突電離)に必要な自由電子を新たに生成するように作用する。電離に必要な強度を可能な限り低く維持することができるように、この第2の予備パルス22もまた、可能な限り波長を短くする(λ1≦1μm)必要がある。さらに、第2の予備パルス束52の集束は、膨張したターゲット13のさらに大きな直径に適合される。

0041

2つの予備パルス21および22のために、任意のレーザを用いることができる。10kHzの必要なパルス繰り返し周波数および数十mJのパルスエネルギが達成されることを確実にするために、固体レーザ、好ましくはNd:YAGレーザおよびエキシマレーザが、予備パルスレーザ4として用いられる。レーザのいずれの系列も現在、10kHzのパルス繰り返し周波数および数十mJのパルスエネルギを達成することができる。

0042

メインパルス23は、1つ以上のCO2レーザによって生成される。メインパルス23は、最後の(この場合には、第2の)予備パルス22の時間において直後に続き、第2の予備パルス22によって生成され、膨張し且つ所望の波長の効率的な生成に必要な電離段階に達するまで十分に予備電離されたターゲット14をさらに電離する。この目的のために、膨張したターゲット14の一部がメインパルス束53の焦点の外側で、したがって最適に励起されない状態とならないようにするため、またはメインパルス束53の一部がターゲット14を「外して」、所望の放射線(EUV)へのエネルギの変換のためにメインパルス23のエネルギの損失を生じることがないようにするために、メインパルスレーザ3の焦点直径は、膨張し予備電離されたターゲット14の直径に同様に適合されなければならない。

0043

円形の焦点の選択は、一般性を制限するわけではない。線状の焦点を用いることもまた、可能である。したがって、ターゲットの所与の直径で、気化または加熱されることになっている材料の量は、所定の制限内で自由に選択されることができる。

0044

図2は、所望の波長領域の強力な放射線(たとえば、EUV)を再現可能に放出するホットプラズマを生成するための工程の流れに関する物理背景を説明するために、レーザパルスの強度の時間曲線の概略図を示している。多光子電離によってターゲット1において生成される電子密度がアバランシェ電離(衝突電離)のための起点として機能するのに十分であるCO2レーザおよびNd:YAGレーザに関するそれぞれの強度は、IionCO2およびIionNd:YAGによって示されている。CO2レーザの光子エネルギはNd:YAGレーザの光子エネルギの約10倍未満であるため、多光子電離に必要な強度は対応して高くなる。レーザの強度がアバランシェ電離に必要な電子密度を提供するのに十分である時間は、t1(Nd:YAGレーザの場合)およびt2(CO2レーザの場合)である。強度IionCO2およびIionNd:YAGに達する前は、ターゲット1はほぼ透明である。したがって、透過のために消失したレーザパルス2の部分または放出するホットプラズマを生成するために用いることができないレーザパルス2の部分は、陰影の付いた領域で示されている。図2から分かるように、CO2レーザの場合の格子模様で示される交換不能なレーザエネルギECO2の割合は、10倍短い波長のNd:YAGレーザの場合のさらに小さな格子模様で示される交換不能なレーザエネルギENd:YAGの割合よりはるかに大きい。Nd:YAGレーザは、より短い波長レーザの実施例としてのみ機能し、予備パルスレーザ4としての使用が以下において好ましいという事実は、一般性を制限するわけではない。また、対応する波長を有する他の固体レーザ(たとえば、Nd:YLFレーザ、Nd:YVO4レーザなど)またはエキシマレーザ(たとえば、ArFレーザ、KrFレーザ、XeClレーザなど)もまた、予備パルスレーザとして用いることができる。特にエキシマレーザの場合には、光子のエネルギは、図2に示されたNd:YAGレーザの場合よりはるかに高い。

0045

図1は、時間遅延で誘発される3つのレーザパルス2とパルスの連続適用のために異なる励起状態で衝突されるターゲット1との間の相互作用の経過を概略的に示している。

0046

図1aにおいて分かるように、初期ターゲット12は、第1の短波長予備パルス21によって衝突される。初期ターゲット12は、数十μm(たとえば、20μm)の直径を有し、固体状態密度(すなわち、固体または液体の形態のいずれかである)を有する。第1の予備パルス21は、焦点直径がターゲット直径に等しいか、または若干大きいように、初期ターゲット12で集束される。初期ターゲット12は、多光子電離によって部分的に電離される。予備パルスは、ターゲット12中にそのエネルギを投入し(いわゆる予備プラズマを生成する)、ターゲット12が膨張する。

0047

図1bにおいて、膨張したターゲット12は、このように低減され、EUV放射線の効率的な生成に必要な電離レベルでメインパルス23の吸収に最適である密度に既に達している。しかし、膨張したターゲット13においてこの低減した密度を達成するための経過時間は予備パルス21によって生成される自由電子の平均寿命を超えるため、膨張したターゲット13の自由電子の実質的にすべてが再結合される。このことは、予備プラズマがほとんど中性になるため、この時点で衝突するCO2レーザからのメインパルス23は、新たな多光子電離によってアバランシェ電離に必要な自由電子を形成するまで透過されることを意味する。

0048

したがって、第2の予備パルス22は、第2の予備パルス束52の焦点直径が膨張したターゲット13の直径に適合するように、メインパルス23の前に膨張したターゲット13で集束される。第2の予備パルス22は、膨張したターゲット13を再び電離し、メインパルス23によるアバランシェ電離に必要な自由電子を生成し、その結果、直後のメインパルス23のための最適な予備プラズマとして、膨張し、予備電離されたターゲット14が存在する。

0049

10回電離される材料に関する初期ターゲット12のイオン密度が、CO2レーザの臨界電子密度に達するために5桁低減されると仮定すると、等方的に膨張したターゲット13の直径は、球であると仮定すると約50倍増大する。すなわち、20μmの球は約1mmの直径に膨張する。この目的のために、ターゲット1は、数百ns程度の時間周期を必要とする。

0050

第1の予備パルス21によって生成される予備プラズマの膨張中、自由電子のほぼ完全な再結合が、上述の膨張に必要な数百nsの時間周期内に生じる。このことは、メインパルスが膨張したターゲット13に衝突するときには、メインパルス23の吸収およびターゲット13のアバランシェ電離によるさらなる電離に利用可能な自由電子が皆無であるため、メインパルス23は光電離によって再び自由電子を生成しなければならないことを意味する。

0051

このことは、予備パルスおよびメインパルスがNd:YAGレーザによって生成されるとき、上記で説明したように、Nd:YAGレーザパルスは多光子電離によってパルスの立ち上がりの初期領域における低い強度であっても自由電子を生成することができ、ターゲット13を通る透過によって生じる「エネルギ損失」が低いため、実質的な問題につながらない。図2に示されているように、Nd:YAGレーザは、きわめて短い時間t1の後でターゲットの多光子光電離のための強度IionNd:YAGに既に達する。すなわち、時間においてt1の前のレーザパルスの小さい部分のみが、ターゲット13を通って主に透過される。この後、残るパルス持続時間(t1の後)にわたるパルスエネルギの実質的に完全な吸収につながるアバランシェ電離に利用可能な十分な自由電子が存在する。

0052

さらに図2に示されているように、上述の多光子電離によれば、CO2レーザの場合には、アバランシェ電離に必要な自由電子を生成するために、きわめて高い強度(IionCO2>>IionNd:YAG)が必要とされる。その結果、レーザ放射線の大部分(図2の概略図の時間t2まで)がターゲット13によって実質的に透過され、所望の(EUV)放射線を放出するホットプラズマを生成するために用いられることができない。

0053

したがって、本発明によれば、CO2レーザをメインパルスレーザ3(以下の図3図8にのみ示される)として用いるためには、可能な限り少ないレーザ放射線がターゲット13を透過するように、CO2レーザのメインパルス23用に膨張したターゲット13において十分な量の自由電子を生成するために、予め、新たな電離が行われなければならない。この目的のために、第1の予備パルス21と類似の特性を有する第2の予備パルス22が生成される。すなわち、第2の予備パルス22は、上述の変数を備えた固体レーザまたはエキシマレーザによって可能な限り生成される。第2の予備パルス22は、メインパルス23の起点の直後、すなわちメインパルスがその最大強度の約5%に達する前にその最大強度を有するように、メインパルス23の直前に膨張したターゲット13に衝突する。

0054

図3は、予備パルス21、22およびメインパルス23のビーム束5の生成および放射を示す第1の概略図である。予備パルス21および22はいずれも、全く同一の予備パルスレーザ4によって生成され、それぞれ、第1の予備パルス束51および第2の予備パルス束52として同一の光路に沿ってターゲット1で集束される。

0055

ターゲット1が図平面に直交して延在するターゲット経路11に沿って再現可能な態様に提供される真空室8は、図平面においてターゲット1との相互作用点を有する。この場合には楕円面として成形される集光器6は、ターゲット1の周囲に配置され、真空室8の外側に位置する中間焦点62で、放出される最大の可能な割合のEUV放射線を束ねる。この実施例において、ターゲット1に一方では第1の予備パルス束51および第2の予備パルス束52をそれぞれ集束し、他方では集光器6の光軸61に関して横方向に、すなわち一方の側からメインパルス束53を集束するために、2つの窓81が真空室8の壁に設けられる。予備パルス束51および52は、ビーム成形装置41において所定の態様で時間において連続的に生成され、集束光学素子42によって相互作用室8における窓81を通ってターゲット1に向けられる2つのパルスとして、予備パルスレーザ4によって放出される。この後、メインパルスレーザ3によって生成されるメインパルス53は、ビーム成形装置31で空間的に成形(たとえば膨張)され、集束光学素子32によって偏向され、別の窓81を通過し、相互作用室8で膨張し、予備電離されたターゲット14に達する。集束光学素子32および42は、図3図6にはレンズとして概略的に示されている。ミラーもまた、ターゲット1にレーザ束51、52および53を集束するために用いることができることから、このことは一般性を制限するわけではない。さらに、ミラーまたはレンズはまた、相互作用室8内に位置することもできる。

0056

メインパルスレーザ3および予備パルスレーザ4の時間における同期を確実にするために、レーザ3および4はいずれも、共通の誘発装置7(図3には示さず)によって制御される。

0057

ホットプラズマ(はじめに存在するターゲット1としてのみ示される)によって放出される所望のEUV放射線は、集光器6によって中間焦点62で束ねた態様で達する。図9は、この実施例に関する2つの平面における予備パルス束51、52およびメインパルス束53の位置を示す。しかし、予備パルス束51および52がメインパルス束53と同一の平面にあることは必須ではない。

0058

ここに示された変形では、相互作用点における予備パルスの直径は、相互作用点で所望の直径を調整することができるという範囲で、少なくとも1つのビーム束に関して、発散または直径、あるいはその両方がビーム成形装置41において変更されるように、共有の集束光学素子によって適合される。これは、ビーム成形装置41における1つ以上の望遠鏡の使用によって好都合な態様で実行される。

0059

いずれの場合にも予備パルスが予備パルスレーザ4によって生成されるが、その後、同一直線上をターゲット1に案内される実施形態の実施例において、これは、たとえば、予備パルス束51および52が互いに直交する直線偏光を有し、直径または発散が別個に適合され、その後、束が同一直線上をターゲット1に向けられる前に、偏光ビームスプリッタによって再結合されることで可能となる。

0060

図4は、本発明の別の実施形態の実施例を示しており、ターゲット1は、集光器6の軸61に対して対向する側から予備パルス51および52のほか、メインパルス53によって照射される。同一直線上のビーム束55および55’は、別個のレーザ3および4によってそれぞれの側で生成され、ビーム成形装置31および41でそれぞれ再成形される。それぞれの2つのメインパルスレーザ3および予備パルスレーザ4の時間的な同期は、誘発装置7によって実行される。図10および図11は、メインパルス束53に対する予備パルス束51および52の空間的な位置に関する2つの可能な構成を(それぞれ側面図および平面図において)示しており、同一直線上の束55および55’(予備パルス束51、52およびメインパルス束53を含む)は、集光器6の光軸61の両側から対称にターゲット1に向けられるが、一方の同一直線上の束55のレーザ光が他方の束55’に(および束55’が束55に)入射しないようにするために、左側の束55および右側の束55’は互いに対して鈍角またはすかし角(concave angle)を有する。図10および図11は、同一直線上の束55および55’のこの角度位置に関して互いに対して同一直線上の束55および55’の角度位置の2つの異なる解決策であるが同等の解決策を示している。

0061

図5による変形において、ターゲット1は、予備パルス51、52およびメインパルス53によって2つの側に同様に作用される。しかし、図4とは対照的に、別個の予備パルスビーム束56および56’およびメインパルスビーム束57および57’は、ターゲット1で(同一直線上ではない)集束される。さらに、別個の予備パルス束56および56’およびメインパルス束57および57’は、ビームスプリッタ33によってそれぞれ生成される。図12は、この実施例に関する束の幾何構成の側面図を示している。図9および図10の等価な束構成と等価なターゲット1を励起するための別の装置は、側面図および平面図を入れ替えることによって可能となる。

0062

図6による本発明の他の実施形態の実施例において、図5とは対照的に、メインパルス束57および57’は、ビーム成形装置31において複数のメインパルスレーザ3’によって光路において統一されることで生成される。簡単にするため、ビーム経路は光軸としてのみ示されているが、光軸は予備パルス束56、56’およびメインパルス束57、57’を表している。予備パルスの制御に加えて、個別のメインパルスレーザ3’は、誘発装置7によって時間がずれるように制御され、その結果、異なるメインパルスレーザ3’のメインパルス23が異なる時間で電離されたターゲット14に衝突する(メインパルス23の時間多重化)。

0063

これに関連して、メインパルスレーザ3’のパルスは、異なる電離されたターゲット14、すなわち、相互作用点に連続的に位置するターゲット14に衝突することから、プラズマ生成の繰り返し率の増大が実現される。この時間多重化の原理図7に概略的に示されている。元のパルス繰り返し周波数f=1/tの6個の個別のメインパルスレーザ3’のパルスは、時間においてずれ、結果として生じるパルス繰り返し周波数F=1/Tが元のパルス繰り返し周波数fの6倍になるようになっている。この実施例におけるメインパルスレーザ3’の数(6)を任意に選択し、メインパルス23の必要な繰り返し周波数に応じて変更することができる。

0064

図8は、空間的な理由からターゲット1の一方の側の励起に低減される本発明の別の装置を示している。この装置は、予備パルス束51、52およびメインパルス束53からなる同一直線上のビーム束55によって動作する。この場合の差異は、集光器の改変した装置にあり、この実施例では、光軸61に対して回転対称であるように配置され、すれすれ入射を伴う反射によって中間焦点62において入手可能な立体角で放出されるEUV放射線を束ねるミラーシェル64を備える。ミラーシェル64は、さまざまな回転体、たとえば、楕円面または楕円面および双曲面の組み合わせから構成されることができる。図8の右下の平面図は、すれすれ入射を伴う集光器6の構成を示しており、集光器6において金属のミラーシェル64が用いられることが好ましい。

0065

図9は、図3に示される実施形態の実施例に関するターゲット1における束の構成を示している。このターゲット1は、ターゲット経路11に沿って連続的に提供される。3つのレーザビーム束図1によれば、それぞれ、第1の予備パルス束51および第2の予備パルス束52およびメインパルス束53)は、一方の側から同一直線上で(共通の軸54に沿って)ターゲット1で集束される。この実施例では、したがって、それぞれ予備パルス21および22およびメインパルス23に関して同心円状に案内されるレーザビーム束5(以下、同一直線上のビーム束55)の共通の軸54は、集光器6の軸61に直交して配置される平面にあり、再現可能な態様で提供されるターゲット1のターゲット経路11はこの平面に延在する。図9aは、この平面の平面図および平面の背後に位置する集光器6を示している。

0066

実施形態の実施例のすべてにおいて見られるように、メインパルス23は、対応して高いパルス繰り返し周波数を有する個別のメインパルスレーザ3(CO2レーザ)、または、時間多重化される複数のCO2レーザ32、すなわち、個別のレーザパルス(メインパルス53)が、異なるレーザ3’によって共通の軸54で結合され、異なる時間にターゲット1に作用する複数のCO2レーザ32によって生成されることができる。。

0067

図8に示される装置におけるレーザビーム束5によって、立体角63で集光器6によって得ることができるプラズマによって生成される放射線の最大の割合、したがって、メインパルスビーム束57の所与の集束(集束されるレーザ束の開口角)に関して集光器によって生成される中間焦点62における最大の使用可能な出力を、輸送することが可能である。一般性を制限することなく、集光器6(その光軸61はまた以下の実施例において参照される)は、反射率を増大するための誘電体層系を備えた凹面鏡として構成される。しかし、メインパルス23の前記相作用点の後で、ホットプラズマから放出されたEUV放射線が所定の立体角63で集光されるようにするために、図8を参照して既に上述したように、複数のミラーシェル64のすれすれ入射に左右される集光器を用いることもできる。

0068

図9は、2つの平面の図、集光器6における中間焦点62の方向からの平面図(a)およびそれに直交する側面図(b)を示している。予備パルス束56およびメインパルス束57からなる束の構成のこの変形は、図3に示された本発明の装置に関連している。この場合には、レーザパルスのすべては、一方の側からターゲット経路11および集光器6の軸61の交差点まで横方向に向けられることで、ターゲット1で集束される。光路は、同一直線上でターゲット1に向けられるのではなく、ターゲット経路11の平面内にある互いに対してわずかな角度を成して別個の予備パルスビーム束56およびメインパルスビーム束57として衝突する。図9aはまた、集光器6の前のターゲット経路11に沿ったターゲット1の再現可能な流れの経路を示し、図9bは図3の図に原則的に対応する。等価な変形(図示せず)において、互いに角度を成して配置される予備パルス束56およびメインパルス束57はまた、図9aの図平面内にあってもよく、または側面図と平面図との間の平面にあってもよい。

0069

図10aは、図4の構成に基づく集光器6の平面図を示しており、3つのレーザパルスが同一直線上のビーム束55および55’において2つの側からターゲット1で集束される。図10aは、予備パルス束51および52およびメインパルス束53からそれぞれ構成される2つの同一直線上のビーム束55および55’が、わずかな角度を成して(点対称並置、180°から逸脱している)ターゲット1に向けられることを示している。このことは、ターゲット1を透過する同一直線上のビーム束55からのレーザ光が対向して位置する同一直線上のビーム束55’のレーザ源(およびその逆)に入射することができないことを確実にする。したがって、同一直線上の束55および55’のそれぞれの共通の軸54は、少なくとも1つの平面において、互いに対して鈍角またはすかし角を有する。

0070

2つの側からの励起のこのタイプでは、プラズマによって生成される放射線に関して集光器6によって得ることができる最大立体角63が切り取られない限り、図10aおよび図10bのそれぞれの同一直線上のビーム束55および55’の位置関係を入れ替えることも可能である。図11はこの種の本発明の構成を示しており、レーザパルス2のすべてがターゲット経路11(図11a)に直交する平面で同一直線上のビーム束55および55’としてターゲット1で集束され、この直交平面を示す図11bの図平面内に、最大の束の膨張より大きい同一直線上のビーム束55および55’の点対称の位置(180°)から逸脱する鈍角を含む。

0071

図12aおよび図12bは、図5の2つの側の励起から改変される本発明の構成の平面図および側面図を示している。図4に類似しているが、ターゲット1は、同一直線上にはない別個の予備パルスビーム束56およびメインパルスビーム束57と、鏡面対称の態様で対応して配置されるビーム束56’および57’と、によって軸対称の態様で互いに対向して位置決めされる位置から同時に励起される。

0072

図13は、別の改変された実施形態の実施例の平面図(図13a)および側面図(図13b)を示している。この場合には、予備パルスビーム束56および(少なくとも)2つのメインパルスビーム束57および58は、一方の側からターゲット1で集束され、(少なくとも)2つのメインパルスビーム束57’および58’によって支持される別の予備パルスビーム束56’は、他方の側からターゲット1で集束される。この場合には、図8bに示されているように、レーザ源(図示せず)をターゲット1によって透過される対向位置のレーザ源のビーム成分から保護するために、ビーム束56、57および58はすべて、ビーム束56’、57’および58’のすべてに対してわずかに傾斜していなければならない。図8によるビーム束5のこの構成により、レーザパルスの空間多重化が可能になり、導入されるエネルギは、同時にターゲット1と相互作用するレーザパルス2によって多重化される。

0073

この実施例では、第1の予備パルス21および第2の予備パルス22は、2つの予備パルスビーム束56および56’のなかで同期して放射され、放出するホットプラズマが同様に同期してパルス化(時間多重化)されるメインパルスビーム束58および58’と交互に同期して動作するメインパルスビーム束57および57’によって生成されると仮定する。しかし、1回の励起として4倍のレーザエネルギをターゲット1に結合(空間多重化)するために、メインパルスビーム束57、57’、58および58’のすべてにおいて同時にメインパルス23を誘発することも考えられる。

図面の簡単な説明

0074

時間に関する本発明による方法の基本的な流れを示す。
Nd:YAGレーザと比べたCO2レーザを用いたターゲット電離の物理的な背景を示すために、レーザパルスの強度の時間曲線を示すグラフである。
予備パルスが同一のレーザによって生成され、メインパルスがターゲットでビーム束において集束される予備パルスレーザおよびメインパルスレーザの可能な装置を示す。
2つの側から予備パルスレーザおよびメインパルスレーザがターゲットに向けられる別の装置を示している。
予備パルスレーザおよびメインパルスレーザのビーム束が分割され、2つの側からターゲットで集束される別の可能な装置を示す。
束を形成するために、複数のメインパルスレーザのビーム束が時間多重化によって最初に結合され、次に2つの側からターゲットに予備パルス束およびメインパルス束を向けるために分割される構造的な変形を示す。
図6によるメインパルスの生成を示し、メインパルス23の繰り返し率が時間多重化によって増大されるフローチャートである。
すれすれ入射を伴う集光器を用いる本発明の実施形態の形を示し、同一直線上のビーム束によって一方の側からのターゲットの励起が構成を簡単に示すために選択され、反射体がさらに上から示されている。
再現可能な態様で形成されるターゲット列で、予備パルスおよびメインパルスに関して同一直線上にない別個のビーム束による図3の束の幾何構成の平面図および側面図を示す。
予備パルスおよびメインパルスからなる同一直線上のビーム束によって、2つの側からの励起に関して、図4に対応する束の幾何構成の平面図および側面図である。
対向して位置する同一直線上のビーム束の角度位置が図10に対して変更された図4を改変した束の幾何構成を示す。
予備パルスおよびメインパルスに関して非同一直線上の別個のビーム束によって、2つの側からの励起に関して、図5に対応する束の幾何構成の平面図および側面図である。
図5の基本的な変形に基づき、非同一直線上のビーム束を備えるが、対向して配置された別個の予備パルスおよびメインパルス束が異なる角度位置である別の束の構成を示し、複数のメインパルス束がパルスの空間多重化によってターゲットに導入されるエネルギを増大するために設けられる。

符号の説明

0075

1ターゲット
11ターゲット経路
12初期ターゲット
13膨張したターゲット
14予備電離(および膨張)されたターゲット
2 (レーザ)パルス
21 第1の予備パルス
22 第2の予備パルス
23メインパルス
3メインパルスレーザ
31ビーム成形装置
32集束光学素子
33ビームスプリッタ
34偏向ミラー
4予備パルスレーザ
41 ビーム成形装置
42 集束光学素子
5ビーム束
51 第1の予備パルス束
52 第2の予備パルス束
53メインパルス束
54 共通の軸
55同一直線上のビーム束
55’ 同一直線上のビーム束
56別個の(予備パルス)ビーム束
56’ 別個の(予備パルス)ビーム束
57 別個の(メインパルス)ビーム束
57’ 別個の(メインパルス)ビーム束
58 別個の(メインパルス)ビーム束
58’ 別個の(メインパルス)ビーム束
6集光器
61 軸
62中間焦点
63 放出された(EUV)放射線の得られた立体角
64 (回転対称な)ミラーシェル
7誘発装置
8真空室
81 窓
DV ターゲット直径(第2の予備パルスの前)
DE ターゲット直径(メインパルスの前)
ENd:YAG Nd:YAGレーザの電離エネルギ
ECO2CO2レーザの電離エネルギ
IionNd:YAG Nd:YAGレーザの電離強度
IionCO2 CO2レーザの電離強度

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