JP2007288190A - エネルギビームにより生成される変換効率が高く汚染が最小限であるプラズマから、極紫外線を生成するための構造 - Google Patents

Abstract

【課題】１３．５ｎｍ付近の波長域のＥＵＶ光へのエネルギビーム（４）の効率的な変換を許容し、光学系構成部品および噴射ユニット（１３）の高寿命を保証する、エネルギビーム誘導プラズマ（５）によるＥＵＶ光の生成の新たな可能性を見出す。
【解決手段】粒子（１４）とキャリアガス（１５）の混合物を使用する場合に、ターゲット供給装置（１）が一つのガス液化チャンバー（１２）を有し、その際、ターゲット材料が、液化キャリアガス（１７）中の固形金属粒子（１４）の混合物（１６）として噴射ユニット（１３）に供給されること、および、所定の液滴サイズおよび液滴列（２）を生成するための液滴生成器（１３１）が備えられ、その際、液滴列（２３）を生成するために、前記噴射ユニット（１３）に、エネルギビーム（４）のパルス周波数によりトリガされる、周波数に従属して制御可能な手段（１３２；１３５、１３６、１３７、１３８；３１、３２）が接続される。
【選択図】図１

Description

本発明は、エネルギビームにより生成される変換効率が高いプラズマから極紫外線（ＥＵＶ）光を生成するための、エネルギのパルスビームがプラズマ生成チャンバー内でターゲットとの相互作用位置に向けられ、またターゲット供給装置が、発光効率の良いターゲット材料の粒子と、少なくとも一つのキャリアガスとの混合物を形成するための混合チャンバー、ならびに、発光効率の良いターゲット材料を、エネルギパルスによって放射線に変換可能な分量だけ供給できるようにするために、それぞれ所定のターゲット体積をプラズマ生成チャンバー内に配量して放出するための噴射ユニットを有している構造に関する。本発明は特に、半導体チップを製造するためのＥＵＶリソグラフィの光源に適用されるものである。

公知である「クリーンな燃料」（例えばキセノン等のターゲット材料）は、その変換効率（（レーザ）励起エネルギに対する所望のＥＵＶスペクトル帯域で放射されるエネルギの比）が１％程度にしか過ぎないために、エネルギのパルスビームにより励起されて１３．５ｎｍ付近のＥＵＶスペクトル帯域で放射されるプラズマに基づきＥＵＶ光を生成するためには、十分に効率的なものとはいえない。このクリーンな燃料とは、光源の成分により（特に光学系の）表面に発生する「曇り」が皆無であること、すなわち表面に生成される析出物（汚染）が皆無であることを意味している。１３．５ｎｍ付近のＥＵＶを生成するためには、金属のターゲット材料（例えば元素周期表の第五周期の第IV族から第VII族までの元素）の方がそれよりも遥かに効率的（例えば錫の変換係数は約３％）ではあるが、これは「曇り」を来たし、すなわちプラズマ励起の際にデブリを発生し、それにより光源の特に光学系構成部品の表面に、何よりも特に析出を来たすほか、そのアプレーションも来たしてしまう。それ以外にも発光プラズマに変換されない未燃ターゲット粒子の高い運動エネルギに起因して生じるアプレーションプロセス（光学系表面の腐食）は、金属のターゲット材料と比べると「クリーンな燃料」（例：キセノン）の方が格段と僅かである。

純錫（Ｓｎ）は、１３．５ｎｍ±２％付近の広帯域スペクトル（半導体リソグラフィのために所望されるスペクトル帯域、いわゆる「帯域内ＥＵＶ光」）をもたらすが、半導体リソグラフィのために所望されるＥＵＶスペクトル帯域外（いわゆる「帯域外ＥＵＶ光」）の占める比率も有意なものとなっている。この「帯域外」光の部分は、ソースの光学系およびその他の構成部品の加熱に不要に寄与するために、望ましくない。

金属を含有したターゲットを利用するために、従来技術においては、レーザにより生成したスポット状のプラズマ用のドロップレットターゲットとして、金属溶液を室温で使用することが知られるようになっている。これについては特許文献１に、金属溶液として、金属の塩化物、臭化物、硫化物、および窒化物の溶解液、ならびに有機金属溶液など、特に銅化合物および亜鉛化合物が説明されるが、これらは、デブリをほとんど発生しないために、光学系構成部品の周辺に損傷をもたらすことなく適用することができる。もっとも生成される放射線は、ＥＵＶリソグラフィの上記要件の主意においてはむしろ「帯域外」光の部分として分類される１１．７ｎｍから１３ｎｍの範囲に実質的に限られている。特許文献２には、これと同じ事情が、ほかにも錫化合物、特に塩化錫を追加して説明されている。

特許文献３に開示されるように、ドロップレットを（例えば錫の化合物またはナノ粒子の）液体として噴射することにより、変換可能なターゲット材料の量を制限することが可能である。しかしそのための公知であるキャリア液ないしは溶媒は皆、光学系を損傷する成分（炭素：曇り、酸素：酸化）を含有する点が短所となっている。

特許文献４には、Ｘ線およびＥＵＶ光の生成装置が説明されるが、そこでは最小限の（レーザ波長程度の大きさの）ドロップレットのターゲット密度を増大する目的で、原子密度が＞１０^８原子／ｃｍ^３であるミストが発生されるとしている。そこではターゲット密度の改善が、電磁式に切換え可能な弁を、昇温用の加熱手段を備えた膨張通路を介して超音波ノズルに接続することにより、過飽和蒸気を発生して、このターゲットノズルからプラズマ生成工程に脈動式に供給することによって、液体ターゲットを非反応性のガス中に取り込むことにより、もたらされるようになっている。ここでは配量の手順が複雑である点、またターゲットノズルから出た後にターゲット密度が急速に低下する点が短所となっている。

特許文献５および６に説明されるようなキャリアガス中のナノ粒子の気相噴射は、粒子を含有した「ガス雲」がかなり急速に膨張し、その結果、噴射地点から少し距離（１ｃｍ程度）をおいただけで、例えばレーザによる効率的な励起のためには密度が小さくなり過ぎるために、濃縮状態は一般に不十分なものとなってしまう。このため励起は噴射口付近で行われなければならず、またエネルギの完全な変換のために不可欠な量への粒子量の制限についても、簡単に実現するのは不可能である。

固体ターゲット材料の配量の可能性については、いずれにせよ特許文献７に開示されている。そこにはチャンバ系が備えられ、第１のチャンバにおいてガス中で固形または液状のターゲットクラスタの混合が行われる。そこから第２のチャンバにおいて「集束質量流」が発生され、これが周期的に開口する閉止装置を通り、脈動式の質量流としてプラズマが生成される第３のチャンバに到達することによって、レーザパルス毎に必要量の変換可能なターゲット材料を準備し、それによりプラズマチャンバ内の変換されないターゲット材料の比率を低減するようにしている。第２チャンバにおいて閉止装置によりブロックされたターゲット材料は吸引され、それにより再利用に供されるようになっている。

米国特許第６，８３１，９６３号明細書 米国特許出願公開第２００４／０２０８２８６号明細書 国際特許出願公開第２００２／４６８３９号明細書 国際特許出願公開第２００４／０５６１５８号明細書 欧州特許発明第０８５８２４９号明細書 米国特許出願公開第２００４／８４５９２号明細書 国際特許出願公開第２００４／０８４５９２号明細書

本発明が解決しようとする課題は、金属ターゲット材料の使用時に、余剰ターゲット材料に起因して発生するデブリにより後に続く光学系構成部品を損傷することなく、１３．５ｎｍ付近の波長域のＥＵＶ光へのエネルギビームの効率的な変換を許容する、エネルギビーム誘導プラズマによるＥＵＶ光の生成の新たな可能性を見出すことにある。さらに噴射装置の高寿命を保証するために、ターゲット材料の供給方式により、噴射装置から大きな距離をおいた放射線の生成が実現されるようにする。

本発明のさらに拡張した課題は、
（ａ）約１μｍのレーザ光の効率的な吸収に適しており、
（ｂ）スペクトルの発光帯域を１３．５ｎｍに狭めるのに寄与し、
（ｃ）金属ターゲットの持分以外に、機能にとり重要なソース構成部品を損傷する成分が一切含有していない、
金属ターゲット材料の噴射方式を見出すことにある。

この課題は本発明により、エネルギビームにより生成される変換効率が高いプラズマから極紫外線を生成するための、エネルギのパルスビームがプラズマ生成チャンバー内でターゲットとの相互作用位置に向けられ、またターゲット供給装置が、発光効率の良いターゲット材料の粒子と、少なくとも一つのキャリアガスとの混合物を形成するための混合チャンバー、ならびに、発光効率の良いターゲット材料を、エネルギパルスによって放射線に変換可能な分量だけ供給できるようにするために、それぞれ所定のターゲット体積をプラズマ生成チャンバー内に配量して放出するための噴射ユニットを有している構造において、ターゲット供給装置が一つのガス液化チャンバーを有すること、またその際にはターゲット材料が、液化キャリアガス中の固形金属粒子の混合物として、噴射ユニットに供給されること、および、噴射ユニットが、所定の液滴サイズおよび液滴列を生成するための、ノズル室とターゲットノズルとを備えた液滴生成器を有すること、またその際には時間制御された液滴の列を生成するために、噴射ユニットに、エネルギビームのパルス周波数によりトリガされる、周波数に従属して制御可能な手段が接続されることにより、解決される。

液化チャンバーは、固形粒子がキャリアガスと混合されて液化チャンバーに送られるように、混合チャンバーに後置されると有利であり、液化チャンバーは、この粒子‐ガス混合物を液化するように構成される。

別の好適な変形例においては、液化チャンバーが混合チャンバーに前置され、そのため液化チャンバーはクリーンなキャリアガスを液化するように、また混合チャンバーは固形粒子をこの液化キャリアガスと混合するように構成される。

発光効率の良い固形粒子は、錫、錫化合物、リチウムまたはリチウム化合物から成ると有利である。その際にこの固形粒子は１０μｍ未満、好ましくはナノメートル台のサイズを有することが好ましく、このため以下ではこれを（一般性を制約することなく）ナノ粒子と呼ぶ。

キャリアガスとしては、窒素や希ガスなどの不活性ガスが使用されると有利である。非常に適しているのはアルゴンである。ＥＵＶの発光スペクトル帯域幅を１３．５ｎｍ付近に制限する、すなわち帯域外光を抑制するためには、主成分として選択されるそのようなキャリアガスにさらに追加して軽希ガス（例えばヘリウム、ネオン）が添加されると好適である。

噴射ユニットから噴き出される個別ターゲット（液滴）の直径は、０．０１ｍｍから０．５ｍｍの間であると有利である。
余剰ターゲット材料による汚染を低減するためには、噴射ユニットのターゲットノズルに、個別ターゲットを取り除くための手段が後置されると非常に有用であり、それにより個別ターゲットが相互作用位置に到達する振動数周期がエネルギビームのパルス周波数と正確に一致することが判明している。

そのために有利な第１の変形例においては、噴射ユニットのターゲットノズルに、ターゲットノズルから放出される液滴列から不要な個別ターゲットを選択により脇へ偏向するための、電気式または磁気式の偏向手段が後置されている。

個別ターゲットを除去するための第２の実施例においては、噴射ユニットのターゲットノズルの下流側に、ターゲットノズルから供給される液滴列から個別ターゲットを所定の形式で遮蔽したり通過させたりするための機械式閉止手段（例えば機械式フラップ、チョッパホイール）が備えられるようになっている。

第３の変形例は、噴射ユニットの内部に、液滴を一つ一つ噴き出すためにノズル室の圧力を必要に応じて短時間上昇できるようにするための、ノズル室に隣接して配置される圧力変調器を有するターゲット生成器、ならびに、プラズマ生成チャンバーよりも高い、混合チャンバーにおけるガス供給のガス圧に適合化された圧力を維持するようになっている、ターゲットノズルに前置されるノズル前室を有している。ターゲットノズルを取り囲むノズル前室内の圧力がこのように適合化されることによって、圧力変調器により脈圧が発生されない限り、ターゲットノズルからのターゲット材料の望ましくない滴下が防止される。ノズル前室内の適切な圧力適合化のために、混合チャンバーにおけるガス供給圧は、ノズル前室内よりも若干高め（０．５〜１ｂａｒ程度高圧）に調整されると好ましい。

液状の粒子‐ガス混合物を調製するためには、リザーバ内に十分量の粒子を用意して、プラズマ生成チャンバー内への連続噴射のために切換え可能であるようにターゲット生成器に直列に接続される、複数の平行に配置される混合チャンバーに粒子が送られるようしても好適である。

さらに別の有利な変形例においては、一つの混合チャンバー内に粒子がキャリアガスと混合された状態で存在しており、またこの混合チャンバーには、さらにもう一つのキャリアガス供給管との管路接続点が後置されており、その際にこの接続点に取り廻される供給管の少なくとも一方が流量調整器を有しており、この流量調整器が、ガス流中の粒子の分量を算出するようになっている、接続点に後置される測定装置により制御されることによって、混合されたキャリアガスとクリーンなキャリアガスが所望の混合比に調整されるようにしている。そこでは混合比を制御するためのこの測定装置が、散乱光を測定する光学ユニットであることが好ましい。

プラズマ励起に必要なエネルギのパルスビームは、少なくとも一つのレーザ光、電子ビーム、またはイオンビームから成るとよい。
本発明の基本的な考え方は、金属のターゲット材料、特に錫を、エネルギのパルスビームを用いて励起する場合は、照射される励起エネルギが、所望される１３．５ｎｍ付近の放射帯域に非常に効率的に変換される（変換効率は従来使用されているキセノンの３倍）という考察に基づくものである。もっとも金属については、これをＥＵＶリソグラフィ用の光源に導入できるのは、汚染から十二分に免れることを保証できる場合に限られているが、これは、周知であるように発光するターゲット材料を放射線の生成に不可欠な量に制限することにより、達成することができる。

本発明は、この問題を、固形金属粒子（粒径＜１０μｍの「ナノ粒子」）と不活性キャリアガスとの混合物の形成を、ガス液化、およびプラズマ生成チャンバー内への配量された液滴の噴射と組み合わせることにより解決する。

固形金属粒子とキャリアガスから成る液状混合物を、液滴生成器の形状をとる噴射装置を利用してプラズマ生成チャンバー内に供給することにより、（バッファガスに対し）ターゲット密度の本質的な増大、およびターゲットのエネルギビームとの相互作用位置の噴射地点からの距離の大幅な拡大が可能となり、それにより一方では放射量（変換効率）が、他方では汚染（デブリによる噴射ノズルの損傷）が格段と低減されるようになる。

それ自体は光学系を損傷する成分を一切含有していない希ガスまたは窒素をキャリア媒質として使用することにより、上述のように生成される液状ターゲット材料から新たな汚染が発生することも皆無である。発光体としては、Ｓｎナノ粒子が使用されることが好ましく、メインのキャリアガスに軽キャリアガス（ヘリウムおよび／またはネオン）を添加することにより、半導体リソグラフィにとり望ましくないＥＵＶ帯域外のスペクトル帯域が十二分に抑制されるようになる。

粒子の添加には、液化希ガスまたは液化窒素を直接使用することもできる。
本発明にしたがった解決策により、１３．５ｎｍ付近の波長域のＥＵＶ光へのエネルギビームの効率的な変換を許容する、エネルギビーム誘導プラズマによるＥＵＶ光の生成が可能となり、またその際には余剰ターゲット材料により、後に続く光学系構成部品がさらに損傷されることはない。ほかにも噴射装置からのプラズマの距離を大きくとることができることにより、噴射装置の高寿命化および放射線生成の高安定化が保証されるようになる。

次に本発明を実施例に基づき詳しく説明する。
ＥＵＶ光源は、ターゲット供給装置１を有しており、ターゲット供給装置１は、その基本構造において―図１に概略的に示されるように―混合チャンバー１１、液化チャンバー１２、および噴射ユニット１３を含んでいる。そこでは噴射ユニット１３に、液滴生成器１３１、圧力変調器１３２、ターゲットノズル１３３、およびノズル室１３４が含まれている。

混合チャンバー１１では、ＥＵＶスペクトル域（１３．５ｎｍ付近）で発光効率の良い金属または金属化合物、例えば錫またはリチウム（またはほかにも好ましくはその酸化物であるＳｎＯ、ＳｎＯ_２、ＬｉＯ、ＬｉＯ_２）などから成る固形粒子１４と、クリーンな（すなわち発光粒子のない）キャリアガス１５、例えば希ガスや窒素などが一緒にされて混合される。そこから生じる粒子を含有した混合物１６は液化チャンバー１２に送られ、そこでは低温（Ｔ＜１７３Ｋ）、圧力＞１ｂａｒで液化が行われる。高いＥＵＶ生成効率（≒３％）を達成するためには、Ｓｎ粒子（個々の粒子サイズは最大で１０μｍ）が添加されることが好ましい。しかし別の元素（例：リチウム）または化合物（好ましくは錫化合物またはリチウム化合物）を添加することも可能である。

気相キャリアガス１５への粒子１４の添加は、―図１に概略的に示されるように―粒子１４とキャリアガス１５が混合チャンバー１１内で一緒にされるように構成される。粒子技術から、用意されているばら積み状態の粒子をばらし、これを配量してガス粒中に装入するための方法が幾つか知られている。可能性の一つとして、特殊な回転ブラシによりばら積み状態の粒子から粒子を一つずつ剥ぎ取って、ブラシをなでつけるキャリアガス流に引き渡す方法がある。しかし粒子１４は、一つの混合チャンバー１１内に十分な量で存在するようにしてもよく、その場合はＥＵＶソースの連続運転のために、並列に接続される複数の混合チャンバー１１間での切換えが行われる。固形粒子１４は、後ほど図５に関する実施例について詳しく説明されるように、既に存在している液化ガス１７中に添加することも可能である。

粒子を含有した液化ガス１７は、噴射ユニット１３に供給されて、ノズル室１３４内に導入される。圧力変調器１３２（例：ピエゾアクチュエータ）の助けを借りて、ターゲットノズル１３３を通り、液化ガス１７の自然滴下の振動数周期に共応して、安定した連続液滴列２がターゲット軸２１に沿ってプラズマ生成チャンバー３内に放出される。ターゲット軸２１には、所望の相互作用位置４１にエネルギビーム４が向けられ、その連続するパルスにより、個別ターゲット２３（液滴）が一つずつ、これが相互作用位置４１を通過する際に、ＥＵＶ発光プラズマ５に励起される。

ターゲット供給装置１は、噴射ユニット１３のケースによりプラズマ生成チャンバー３内に組み込まれており、その際に噴射ユニット１３のターゲットノズル１３３を取り囲んでいるケースが、ノズル前室１３５を構成することによって、真空引きされたプラズマ生成チャンバー３に対して一段と高い圧力が設定され、それにより液化ガスの流出および液滴の生成が安定化されるようにしている。

ターゲット供給装置１は、どこか別の位置のところで、例えば液化チャンバー１２と噴射ユニット１３の間、または混合チャンバー１１と液化チャンバー１２の間の供給管のところで、プラズマ生成チャンバー３内に挿入されるようにしてもよい。

図１においては、（一般性を制約することなく）まず数珠つなぎになった液滴ジェット２２が発生され、これがターゲットノズル１３３から出た直後に、個別ターゲット（液滴）２３から成る安定した連続する列に移行することによって、個別ターゲット２３の液滴列２が自然滴下の振動数周期に共応して生成されるようになっている。この場合は通常（図１に概略的に示されるように）エネルギのそれぞれのパルスビーム４が全ての個別ターゲット２３に当たるとは限らない。しかし、利用されずに相互作用位置を通過して飛来した、ターゲット軸２１の末端の、真空ポンプ（図示せず）に連結された回収容器の中の液滴２３は、ほぼ無傷状態で、これを吸い出すことができる。

粒子を含有した液化ガス１７の噴射は、所望のサイズの液滴２３が形成されるように行われ、液滴２３は通例、相互作用位置４１に達したときには、液化ガス１７のプラズマ生成チャンバー３の真空中への噴射時に、すなわち（高圧の）ノズル前室１３５から出た後に断熱膨張されてその際に凍結するために、固化した小球となっている。

液滴２３のサイズは、励起エネルギのパルスビーム４の前以て定められたエネルギにより放射プラズマ５に最適励起される混合物の量により定義される。その際に液化ガス１７中の固形粒子１４の分量は、ＥＵＶ生成効率およびスペクトル幅が最適化されるように調整される。それによりここで想定されるＳｎ粒子１４については、量制限が達成される、すなわちプラズマ生成チャンバー３内のＳｎ量が、放射線の生成に必要な量に制限されるために、不十分な励起の結果デブリとして光源の構成部品を損傷しかねない、金属の余剰ターゲット材料が、プラズマ生成チャンバー３内に一切残らないようになる。

キャリアガス１５（Ｎ_２または希ガス）は、光学系を損傷する可能性があるとしたら、それはせいぜいその粒子の運動エネルギによるものである。そのようなスパッタリングプロセスは、簡単に抑止することが可能であり、キセノンに基づくＥＵＶソースについては、例えばプラズマ５と集光光学系との間にスパッタリングを阻止するガス（例：アルゴンの直交流）を吹き込むことにより抑止することが知られている。いずれにせよキャリアガス１５自体は、炭素（Ｃ）や酸素（Ｏ_２）などの光学系を損傷する成分を一切含有していない。

粒子を含有した液体状の混合物１６を噴射することにより、ターゲットノズル１３３、生成されたＥＵＶ光を集束するための集光光学系（図示せず）など、システムの全ての重要構成部品からの、放射線生成地点（プラズマ５）の非常に大きい距離を達成することができる。距離が大きいことにより、これらの構成部品の高寿命化がもたらされる。特にターゲットノズル１３３についても、プラズマ５からの熱放射および粒子放射による損傷（腐食）が大幅に低減されるために、相互作用位置４１においてより長い運転時間にわたるターゲットの安定した供給を達成することができる。

金属の「燃料」（固形ターゲット）には曇りをもたらす性質があるために、その量は放射線の生成に必要な量に制限されなければならない。１３．５ｎｍに強いスペクトル線を有する錫（Ｓｎ）を使用した場合は、一回の励起につき約１Ｊの励起エネルギで、直径０．５ｍｍのＥＵＶソースサイズに対して、約５・１０^１４個のＳｎイオン（直径約３０μｍのイオン体積に相当）が必要である。ソースサイズは、ＥＵＶリソグラフィで要求されるエタンジュー（発光面積と拡がり立体角の積）から導出される。励起前の小さなＳｎ体積の、必要な発光ソースサイズへのサイズ適合化は、エネルギのプリパルスビーム４による膨張によって実現されると有意である。それに不可欠なエネルギは１０ｍＪであり、高エネルギパルスの照射の約１００ｎｓ前に行われる。

振動数周期が約１０ｋＨｚである場合、上記のパラメータを有するソースの、集光光学系の後方の帯域内ＥＵＶ（１３．５ｎｍ±２％）出力は、約１００Ｗに達することになる。このケースではＳｎの一日当たり消費量が、Ｓｎ量が放射線の生成に不可欠な量に制限される場合は、約８５ｇとなる。

イオン密度（および電子密度）は、ＥＵＶの最適発光だけから、均質な体積に関して求められる。波長１μｍのレーザ光を効率的に吸収するためには、この電子密度では低過ぎる。このためキャリアガス１５は、ほぼ１００％のレーザ吸収率を達成するために、ほかにもさらに電子ドナーとして機能するようになっている。窒素（Ｎ_２）およびアルゴン（Ａｒ）については、化学量論比のキャリアガスである場合は、それが約２／３以上保証される。この化学量論比とは、観察対象である元素の体積に占める（粒子中に結合された）ターゲット材料およびキャリアガスの原子数ないしは分子数の比率を意味するものである。

それに追加して軽希ガス（Ｈｅ、Ｎｅ）が添加されることにより、錫の放射線の放射スペクトル帯域幅は１３．５ｎｍに縮小される。そうではない純錫の場合は、要求される±２％を大きく超えてしまう（J. Opt. Soc. Am. B17 (2000) 1616, Choi他著）。それ以外にも、所望されるＥＵＶスペクトル外の放射線の比率も同様に大幅に低減されるようになる。

放射線の生成のために不可欠な量への「燃料」（固形粒子１４）の真正な量制限が達成されるのは、ターゲット体積を準備する振動数周期がエネルギパルスの照射周波数（１０ｋＨｚ台）と正確に一致する場合だけに、すなわち毎回の放射線の生成の都度、相互作用位置４１に正確に一回分のターゲット体積が供給される場合だけに限られている。図１に示される、高振動数（類型的には１００ｋＨｚ）の粒子を含有した液滴列２を、圧力変調器１３２により自然滴下の振動数周期を安定化しながら生成するようになっている変形例に対し、次の三つの実施例においては、生成された高密過ぎる液滴列２から（様々な対策により）単一体積が取り除かれることによって、結果として相互作用位置４１（プラズマ５）における体積の振動数周期をエネルギのパルス周波数と一致させるようにしている。

図２には、ＥＵＶソースのそのような構成例が示されているが、そこでは―一般性を制約することなく―エネルギビーム４がレーザ光４２であると仮定されるべきである。
ターゲット供給装置１は、液滴２３の高密な列を「間引き」して、レーザ光４２との相互作用位置４１における液滴２３の振動数周期をレーザのパルス列の振動数周期に正確に適合化させるために、噴射ユニット１３に、ノズル前室１３５の出口の下流側で電気式偏向装置１３６および吸引装置１３７が接続されることにより、図１に対して補足されている。余剰液滴２３は、吸引装置１３７により吸引されて、再び液化チャンバー１２に供給される。それにより図１の実施例とは異なり、余剰液滴２３が、プラズマ５の至近で部分的に気化されかねない、または一般にはプラズマ生成チャンバー３内のガス負荷の増大に寄与しかねないことを回避している。

第２の変形例（図３に示される）においては、粒子を含有した液滴２３が、レーザ光４２のパルス周波数に既に正確に一致させて生成されるようになっている。図３には、そのために変形された液滴選択方式が示されており、そこではノズル前室１３５に、混合チャンバー１１に供給されるガス圧ρ_{carrier gas}とほぼ等しい圧力ρ_antechamberを準備するようになっている圧力補償部１３８が接続されている。それにより液滴２３は、圧力変調器１３２によりレーザ光５２のパルス周波数と正確に同じ周期でトリガされることになり、その結果、噴射装置１３からは、それぞれのパルスレーザ光４２が全ての液滴２３に当たるような数だけの液滴２３が噴き出されるようになっている。

これは、噴射ユニット１３のターゲットノズル１３３に後置されるノズル前室１３５が、混合チャンバー１１へのガス供給圧力圧ρ_{carrier gas}に適合化された圧力補償部１３８に接続されることにより高信頼度で実現され、その結果、圧力変調器１３２によるノズル室１３４内の短時間の昇圧なくしては、液状のターゲット材料から液滴２３が不意に滴下してプラズマ生成チャンバー３内に入り込むことがないようにしている。例えばノズル室１３４に取り付けられたピエゾアクチュエータであるとよいこの圧力変調器１３２は、エネルギのパルス周波数と同じ周期を持つ脈圧を発生する、すなわち、必要に応じて（トリガされるパルスレーザ光４２に対応して）個別ターゲット２３だけを準備するようになっている。

図４には、図３に示されるものと同じ効果を有している、それぞれのパルスレーザ光４２に対して個別ターゲット２３が正確に一つずつ割り当てられる液滴選択方式が示されている。しかしこの実施例においては、ｎ個目の液滴２３だけをプラズマ生成チャンバー３内に通過させるようにするために、回転式穴あき遮蔽板３２の形状をとる機械式手段が備えられている。この回転式穴あき遮蔽板３２は同時に、プラズマ生成チャンバー３から一つの前室３１を仕切るケース壁面の部材となっており、そこではこの前室３１に（上述の各実施例のノズル前室１３５と同様に）高圧ρ_{ｏantechamber}が設定されるようになっている。したがってこの実施例においては、噴射ユニット１３の別体のノズル前室１３５を廃止することができる。

図４には、この回転式穴あき遮蔽板３２に一つおきに捕捉されて、そこで昇華または気化して別体のポンプユニット（図示せず）により前室３１から吸い出される液滴２３が様式化して示されている。現実の状況下では、これを通過してレーザ光４２との相互作用位置に達する液滴２３は、大体九つおきとなる。

上記で既に言及したように、事前に既に液化されたキャリアガス１５に固形粒子１４が添加されるようにしても有意である。図５にはそのような構造が示されている。この実施例においては、それまでの実施例とは異なり、混合チャンバー１１と液化チャンバー１２が位置を入れ替えて配置されている。それに加えてさらに、キャリアガスの供給は液化チャンバー１２内へ行われるようになっており、そこで調製された液化ガス１７は混合チャンバー１１に導入されて、固形粒子１４と混合されるようになっている。その他の構成については、図１に示されるものと同じであるが、図２から４の実施例に準じて実現することも可能である。

図６には、本発明の好ましい変形例が示されている。そこでは、発光効率の良い固形粒子１４が、リザーバとして機能する混合チャンバー１１内に、既にキャリアガス１５と混合された状態で存在することが想定されている。用意されているばら積み状態の粒子（図示せず）から粒子１４をばらし、これを配量してガス流中に装入するために、ばら積み状態の粒子から回転ブラシにより粒子１４が一つ一つ剥ぎ取られて、そこをなでつけるキャリアガス１５の流れに引き渡されるようになっている。このガスの流れのその後の流れの過程においては、キャリアガスが導かれる管路を適切に構成することにより、粒子の分離が回避されるようにしている。

その場合は、この混合チャンバー１１から噴射ユニット１３に向かって延びる管路が、接続点（＋）においてさらにもう一つのキャリアガス管路と、この接続点（＋）の上流側のそれぞれのガス流を流量調整器１８により互いに対してフィードバック制御可能であるように、結合されている。

制御量を算出するために、接続点（＋）に後置される測定装置１９が利用され、測定装置１９は、例えば散乱光の測定を通じて実混合比を測定して、クリーンなキャリアガス１５と粒子を含有した混合物１６の供給量を相対的に調整するための制御変数を送出するようになっている。このキャリアガスの追加添加により、キャリアガス１５の単位体積当たりの固形粒子１４の分量が非常に正確に調整され、このためそこから生成される液化ガスの液滴２３当たり有効ターゲット量（粒子１４）の高精度な配量が可能となる。

図６には、接続点（＋）に取り廻されるクリーンなキャリアガス１５と粒子を含有した混合物１６の供給管がいずれも、流量調整器１８を有することが示されるにもかかわらず、供給管のいずれか一方、好ましくはキャリアガス供給管に、一つの流量調整器１８が備えられるようにしても十分であるかもしれない。ほかにも、図６においては液化チャンバー１２の上流側の圧力調整に直接影響を与えるようになっている測定装置１９を、ノズル前室１３５内の圧力ρ_antechamberの圧力適合化制御のためにも使用することができる。したがってその場合は、図４の実施例にしたがって、必要時に限り（ドロップオンデマンド方式）、すなわちレーザ光４２のパルス振動数周期と一致して、液滴２３が準備されるようにする、適切な圧力適合化制御が可能となる。

キャリアガス中の金属粒子混合物が液化されて噴射装置に供給され、液滴生成器によりエネルギのパルスビームと同期化された液滴列が生成される、エネルギビームに基づくＥＵＶ光源の略図である。 液滴流を「間引き」して、プラズマ生成領域の液滴の振動数をレーザのパルス列の振動数周期に正確に適合化させるために、噴射ノズルに電気式偏向装置およびポンプ装置が後置されている、レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）に基づく図１に示されるＥＵＶ光源の構成例を示す。 噴射ノズルに後置されたノズル前室が、ノズル室の圧力変調器により液滴をレーザの振動数パルスと正確に同期で発生させるために、プラズマ生成チャンバーよりも高い、キャリアガス供給圧とほぼ等しい圧力を準備する圧力補償部に接続されている、本発明にしたがったＥＵＶ光源の好ましい実現方式を示す。 相互作用位置における液滴の振動数をレーザの振動数パルスに適合化させるために、液滴列を「間引き」する機械式装置（チョッパ）がターゲットノズルに後置されている、ＬＰＰ光源の別の形態を示す。 混合チャンバーにおいて液化されたクリーンなキャリアガスが固形粒子と既に混合された状態で、所定の液滴列を生成するために噴射装置に供給される、本発明にしたがったＥＵＶ光源のさらに別の修正例を示す。 混合チャンバーの下流側にさらにもう一つのキャリアガス供給管との管路接続点が備えられ、粒子密度とガス圧をフィードバック制御するために、この接続点に後置される測定装置により、接続地点に取り廻された供給管の流量調整器が制御される、本発明にしたがったＥＵＶ光源のさらに別の構成例を示す。

符号の説明

１ ターゲット供給装置
１１ 混合チャンバー
１２ 液化チャンバー
１３ 噴射ユニット
１３１ 液滴生成器
１３２ 圧力変調器
１３３ ターゲットノズル
１３４ ノズル室
１３５ ノズル前室
１３６ 偏向装置
１３７ 吸引装置
１３８ 圧力補償部
１４ （固形）粒子
１５ キャリアガス
１６ 粒子を含有した混合物
１７ 液化ガス
１８ 流量調整器
１９ 測定装置
２ 液滴列
２１ ターゲット軸
２２ ターゲット噴流（ジェット）
２３ 個別ターゲット（液滴）
３ プラズマ生成チャンバー
３１ （プラズマ生成チャンバーの）前室
３２ （回転式）穴あき遮蔽板
４ エネルギビーム
４１ 相互作用位置
４２ レーザ光
５ プラズマ
ρ 圧力

Claims (21)

1. エネルギビームにより生成される変換効率が高いプラズマから極紫外線を生成するための構造にして、エネルギのパルスビームがプラズマ生成チャンバー内でターゲットとの相互作用位置に向けられ、またターゲット供給装置が、発光効率の良いターゲット材料の粒子と、少なくとも一つのキャリアガスとの混合物を形成するための混合チャンバー、ならびに、発光効率の良いターゲット材料を、エネルギパルスによって放射線に変換可能な分量だけ相互作用位置へ供給できるようにするために、それぞれ所定のターゲット体積をプラズマ生成チャンバー内に配量して放出するための噴射ユニットを有している構造において、
   ‐前記ターゲット供給装置（１）が一つのガス液化チャンバー（１２）を有し、その際、前記ターゲット材料が、液化キャリアガス（１５）中の固形金属粒子（１４）の混合物（１６）として、前記噴射ユニット（１３）に供給されること、および、
   ‐前記噴射ユニット（１３）が、所定の液滴サイズおよび液滴列（２）を生成するための、ノズル室（１３４）とターゲットノズル（１３３）とを備えた液滴生成器（１３１）を有し、その際、時間制御された液滴（２３）の列（２）を生成するために、前記噴射ユニット（１３）に、エネルギビーム（４）のパルス周波数によりトリガされる、周波数に従属して制御可能な手段（１３２、１３５、１３６、１３７、１３８；３１、３２）が接続されること
   を特徴とする、構造。
2. 請求項１に記載の構造において、前記液化チャンバー（１２）は、前記固形粒子（１４）が前記液化チャンバー（１２）に送られ前記キャリアガス（１５）と混合されるように、前記混合チャンバー（１１）の下流側に配置され、液化チャンバー（１２）が前記混合物（１６）を液化するように構成されることを特徴とする、構造。
3. 請求項１に記載の構造において、前記液化チャンバー（１２）が前記混合チャンバー（１１）の上流側に配置され、そのため前記液化チャンバー（１２）がクリーンなキャリアガス（１５）を液化するように構成され、前記混合チャンバー（１１）が前記固形粒子（１４）を液化キャリアガス（１７）と混合するように構成されることを特徴とする、構造。
4. 請求項１に記載の構造において、前記発光効率の良い固形粒子（１４）が、錫または錫化合物から成ることを特徴とする、構造。
5. 請求項１に記載の構造において、前記固形粒子（１４）が、リチウムまたはリチウム化合物から成ることを特徴とする、構造。
6. 請求項１に記載の構造において、前記発光効率の良い固形粒子（１４）のサイズが１０μｍ未満であることを特徴とする、構造。
7. 請求項１に記載の構造において、前記キャリアガス（１５）が希ガス、好ましくはアルゴンであることを特徴とする、構造。
8. 請求項１に記載の構造において、前記キャリアガス（１５）が窒素であることを特徴とする、構造。
9. 請求項１に記載の構造において、ＥＵＶの発光スペクトル帯域幅を１３．５ｎｍ付近に狭く制限するために、主成分として選択されるキャリアガス（１５）に、追加して軽希ガスが添加されることを特徴とする、構造。
10. 請求項１に記載の構造において、前記噴射ユニット（１３）から噴き出される個別液滴の直径が、０．０１ｍｍから０．５ｍｍの間であることを特徴とする、構造。
11. 請求項１に記載の構造において、前記各個別ターゲット（２３）が前記相互作用位置（４１）に到達する振動数周期を前記エネルギビーム（４）のパルス周波数と正確に一致させるために、前記噴射ユニット（１３）のターゲットノズル（１３３）の下流側に、前記個別ターゲット（２３）を取り除くための手段が配置されることを特徴とする、構造。
12. 請求項１１に記載の構造において、前記噴射ユニット（１３）の前記ターゲットノズル（１３３）の下流側に、前記ターゲットノズル（１３３）から放出される液滴列（２）から不要な個別ターゲット（２３）を選択により脇へ偏向するため、電気式偏向手段（１３６）が配置されることを特徴とする、構造。
13. 請求項１１に記載の構造において、前記噴射ユニット（１３）の前記ターゲットノズル（１３３）の下流側に、前記ターゲットノズル（１３３）から放出される液滴列（２）から前記個別ターゲット（２３）を所定の形式で遮蔽したり通過させたりするため、機械式閉止手段（３２）が配置されることを特徴とする、構造。
14. 請求項１に記載の構造において、前記噴射ユニット（１３）の前記液滴生成器（１３１）が、必要に応じて個別液滴（２３）を噴き出すために室圧を一時的に上昇できるようにするため、前記ノズル室（１３４）に隣接して配置される圧力変調器（１３２）を有しており、さらに前記ターゲットノズル（１３３）の下流側にノズル前室（１３５）が配置され、その際、前記圧力変調器（１３２）により脈圧が発生されない限り、前記ターゲットノズル（１３３）からのターゲット材料の所望されない滴下を防止するために、前記プラズマ生成チャンバー（３）よりも高く、且つ前記混合チャンバー（１１）におけるガス供給のガス圧に適合された圧力へノズル前室（１３５）内で調整されることを特徴とする、構造。
15. 請求項１４に記載の構造において、前記ノズル前室（１３５）内の圧力適合のために、前記混合チャンバー（１１）におけるガス供給圧が前記ノズル前室（１３５）内よりも若干高めに調整されることを特徴とする、構造。
16. 請求項１に記載の構造において、前記粒子（１４）が、一つのリザーバ内に十分量用意されて、前記プラズマ生成チャンバー（３）内への連続噴射のために直列切換可能であるように前記噴射ユニット（１３）に接続される、複数の平行に配置された混合チャンバー（１１）に送られることを特徴とする、構造。
17. 請求項１に記載の構造において、一つの混合チャンバー（１１）内に前記キャリアガス（１５）と混合された状態で前記粒子（１４）が存在しており、前記混合チャンバー（１１）の下流側に、さらにもう一つのキャリアガス供給管との管路接続点が配置されること、その際、前記接続点に取り廻される前記各供給管の少なくとも一方が流量調整器（１８）を有しており、混合されたキャリアガス（１６）とクリーンなキャリアガス（１５）が所望の混合比に調整されるようにするため、前記流量調整器（１８）が、前記接続点の下流側に配置され、ガス流中の粒子の分量を算出する測定装置（１９）により制御可能であることを特徴とする、構造。
18. 請求項１７に記載の構造において、前記混合比を制御するための測定装置（１９）が、散乱光を測定する光学ユニットであることを特徴とする、構造。
19. 請求項１に記載の構造において、前記エネルギのパルスビーム（４）が少なくとも一つのレーザ光（４２）であることを特徴とする、構造。
20. 請求項１に記載の構造において、前記エネルギのパルスビーム（４）が電子ビームであることを特徴とする、構造。
21. 請求項１に記載の構造において、前記エネルギのパルスビーム（４）がイオンビームであることを特徴とする、構造。

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