JP6799645B2 - レーザ生成プラズマ極端紫外線光源のターゲット - Google Patents

Description

開示される主題は、レーザ生成プラズマ極端紫外線光源のターゲットに関する。

極端紫外線（「ＥＵＶ」）光、例えば約５０ｎｍ以下の波長を有する電磁放射（軟ｘ線と呼ばれることもある）及び約１３ｎｍの波長の光を含む電磁放射は、基板、例えばシリコンウェーハ内に極めて小さいフィーチャを生成するフォトリソグラフィプロセスに使用可能である。

ＥＵＶ光を生成する方法には、プラズマ状態でＥＵＶ範囲に輝線がある元素、例えばキセノン、リチウム又はスズを有する物質を変換することが含まれるが、必ずしもそれに限定されない。１つのこのような方法では、必要なプラズマは、多くの場合、レーザ生成プラズマ（「ＬＰＰ」）と呼ばれ、例えば材料の小滴、プレート、テープ、流れ又はクラスタの形態のターゲット材料に、ドライブレーザと呼ぶことができる増幅光ビームを照射することによって生成することができる。このプロセスでは、プラズマは通常、密封容器、例えば真空チャンバ内で生成され、様々なタイプのメトロロジー機器を使用して監視される。

一般的な一態様では、ＥＵＶ光を生成する方法は、修正小滴を形成するためにターゲット材料小滴に向かって第１放射パルスを誘導するステップであって、第１放射パルスが、ターゲット材料小滴の形状を変形させるのに十分なエネルギーを有する、誘導するステップと、吸収材料を形成するために修正小滴に向かって第２放射パルスを誘導するステップであって、第２放射パルスが、修正小滴の特性を変化させるのに十分なエネルギーを有し、特性が放射の吸収に関連する、誘導するステップと、吸収材料に向かって増幅光ビームを誘導することであって、増幅光ビームが、吸収材料の少なくとも一部を極端紫外線（ＥＵＶ）光へと変換するのに十分なエネルギーを有する、誘導するステップと、を含む。

実施態様は、以下のフィーチャのうち１以上を含むことができる。修正小滴は、第１方向に延びる幅、及び、第１方向とは異なる第２方向に延びる厚さを有するターゲット材料の連続セグメントを含んでもよい。第２方向は第２放射パルスの伝播方向にあり、幅は厚さより大きい。第１方向を含む面は、第２放射パルスの伝播方向に対して角度を付けることができる。吸収材料は、ターゲット材料の連続セグメントを含むことができる。

修正小滴の特性は、電子密度及びイオン密度のうち１以上であってもよく、吸収材料は、ターゲット材料の連続セグメントの表面に隣接するプラズマを含んでもよい。修正小滴の特性は表面積であってもよい。吸収材料は、ターゲット材料の複数の部片を含んでもよく、複数の部片は、修正小滴より大きい集合的表面積を有する。

第１放射パルスは、１０μｍの波長、４０ｎｓのパルス持続時間及び２０ｍＪのエネルギーを有する光パルスであってもよく、第２放射パルスは、１μｍの波長、１０ｎｓのパルス持続時間及び５ｍＪのエネルギーの光パルスであってもよい。

第１放射パルスは、１０μｍの波長、２０〜７０ｎｓのパルス持続時間、及び１５〜６０ｍＪのエネルギーを有する光パルスであってもよく、第２放射パルスは、１〜１０μｍの波長、１０ｎｓのパルス持続時間及び１〜１０ｍＪのエネルギーの光パルスであってもよい。

第１放射パルスは、１〜１０μｍの波長、４０ｎｓのパルス持続時間及び２０ｍＪのエネルギーを有する光パルスであってもよく、第２放射パルスは、１μｍの波長、１０ｎｓのパルス持続時間及び１ｍＪのエネルギーを有する光パルスであってもよい。

第１放射パルス及び第２放射パルスは、１ｎｓ以上の持続時間を有する光パルスであってもよい。

第２放射パルスは、１ｎｓ〜１００ｎｓの持続時間を有する光パルスであってもよい。

ターゲット材料の小滴に向かって第１放射パルスを誘導した後、第２放射パルスを修正小滴に向かって１〜３μｓ誘導してもよい。

第１放射パルスは、少なくとも１ｎｓの持続時間を有する光パルスであってもよく、第２放射パルスは、少なくとも１ｎｓの持続時間を有する光パルスであってもよい。

ある実施態様では、増幅した光ビームの少なくとも２％をＥＵＶ放射に変換してもよい。

増幅された光ビームは光パルスであってもよく、その後の光パルスは、増幅された光ビームを吸収材料に向かって誘導した後２５μｓ以内に第２吸収材料に向かって誘導されてもよい。第２吸収材料は、吸収材料後に形成され、第２ターゲット材料の小滴から形成される。

第１放射パルスは、３００ｐｓ以下の持続時間を有する放射パルスであってもよい。第１放射パルスは、１００ｐｓ〜３００ｐｓの持続時間を有する放射パルスであってもよい。修正小滴は、ターゲット材料の粒子の半球形ボリュームであってもよい。

別の一般的態様では、極端紫外線光源は、増幅光ビーム、第１放射パルス及び第２放射パルスを生成するソースと、ターゲット材料デリバリシステムと、ターゲット材料デリバリシステムに結合された真空チャンバと、増幅光ビーム、第１放射パルス及び第２放射パルスを操縦し、真空チャンバ内でターゲット材料デリバリシステムからターゲット材料を受け取るターゲット位置に向かって増幅光ビーム、第１放射パルス及び第２放射パルスを集束させるように構成されたステアリングシステムと、を含む。第１放射パルスは、ターゲット材料小滴の形状を変形させて修正小滴を生成するのに十分なエネルギーを有し、第２放射パルスは、放射の吸収に関係する修正小滴の特性を変化させるのに十分なエネルギーを有し、増幅光ビームは、吸収材料の少なくとも一部を極端紫外線（ＥＵＶ）光に変換するのに十分である。

実施態様は、以下のフィーチャのうちの１以上を含むことができる。ソースは第１、第２及び第３ソースを含むことができ、第１ソースは第１放射パルスを生成し、第２ソースは第２放射パルスを生成し、第３ソースは、増幅された光ビームを生成する。

ソースは、増幅された光ビーム及び第１放射パルスを生成する第１ソースと、第２放射パルスを生成する第２ソースと、を含んでもよい。

第１光源はＣＯ_２レーザを含んでもよく、増幅された光ビームと第１放射パルスとは、異なる波長を有してもよい。

上述した技術のうちいずれかの実施態様は、レーザ生成プラズマＥＵＶ光源、ＥＵＶ光源、ＥＵＶ光源を改装するシステム、方法、プロセス、デバイス、コンピュータ可読媒体に記憶された実行可能な命令又は装置を含むことができる。１以上の実施態様の詳細について、添付図面及び以下の発明を実施するための形態で示す。他の特徴は発明を実施するための形態及び図面から、及び請求の範囲から明白になる。

例示的なターゲットに変換されるターゲット材料の小滴を示す。 図１Ａのターゲットを生成する例示的な波形のプロットである。 ターゲット材料に衝突する２つの放射パルスの側面図を示す。 ＥＵＶ光源の例示的な波形のプロットである。 レーザ生成プラズマ極端紫外線光源のブロック図である。 図２Ａの光源に使用することができるドライブレーザシステムの例のブロック図である。 別のレーザ生成プラズマ極端紫外線（ＥＵＶ）光源、及びＥＵＶ光源に結合したリソグラフィツールの上面図である。 異なる３つの時間における図３ＡのＥＵＶ出力光源の真空チャンバの上面図である。 異なる３つの時間における図３ＡのＥＵＶ出力光源の真空チャンバの上面図である。 異なる３つの時間における図３ＡのＥＵＶ出力光源の真空チャンバの上面図である。 ＥＵＶ光を生成する例示的なプロセスの流れ図である。 ＥＵＶ出力光を生成する別の例示的な波形のプロットである。 図５の波形との相互作用を通してターゲットに変形されるターゲット材料小滴の側面図である。 図５の波形との相互作用を通してターゲットに変形されるターゲット材料小滴の側面図である。 図５の波形との相互作用を通してターゲットに変形されるターゲット材料小滴の側面図である。 図５の波形との相互作用を通してターゲットに変形されるターゲット材料小滴の側面図である。 図５の波形との相互作用を通してターゲットに変形されるターゲット材料小滴の側面図である。 図６Ｃの中間ターゲットの側面図である。 図６Ｃの中間ターゲットの側面図である。 ＥＵＶ光を生成する別の例示的な波形のプロットである。 図７の波形との相互作用を通してターゲットに変形されるターゲット材料小滴の側面図である。 図７の波形との相互作用を通してターゲットに変形されるターゲット材料小滴の側面図である。 図７の波形との相互作用を通してターゲットに変形されるターゲット材料小滴の側面図である。 図７の波形との相互作用を通してターゲットに変形されるターゲット材料小滴の側面図である。 図７の波形との相互作用を通してターゲットに変形されるターゲット材料小滴の側面図である。 ＥＵＶ光を生成する別の例示的な波形のプロットである。 図９の波形との相互作用を通してターゲットに変形されるターゲット材料小滴の側面図である。 図９の波形との相互作用を通してターゲットに変形されるターゲット材料小滴の側面図である。 図９の波形との相互作用を通してターゲットに変形されるターゲット材料小滴の側面図である。 図９の波形との相互作用を通してターゲットに変形されるターゲット材料小滴の側面図である。 図９の波形との相互作用を通してターゲットに変形されるターゲット材料小滴の側面図である。

レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）極端紫外線（ＥＵＶ）光源に使用するターゲットを生成する技術を開示する。ターゲットは、２つの光パルスを連続してターゲット材料に照射することによって生成される。第１パルスが中間ターゲットを生成し、第２パルスが中間ターゲットと相互作用して、ターゲットを生成する。次に、ターゲット中のターゲット材料をＥＵＶ光を射出するプラズマに変換するのに十分なエネルギーを有する増幅光ビームでターゲットを照射する。幾つかの実施態様では、２つの光パルスはそれぞれ、一時的持続時間又は少なくとも１ナノ秒（ｎｓ）のパルス幅を有する。

図１Ａ及び図１Ｂを参照すると、例示的な波形５はターゲット材料５０をターゲット５５に変形させる。ターゲット５５は、プラズマに変換されるとＥＵＶ光５７を射出するターゲット材料を含む。ターゲット材料５０は、ターゲット物質及び非ターゲット粒子のような不純物を含むターゲット混合物とすることができる。ターゲット物質は、ＥＵＶ範囲に輝線を有するプラズマ状態に変換される物質である。ターゲット物質は、例えば液体又は溶融金属の小滴、液体流の一部、固体粒子又はクラスタ、液体小滴に含まれる固体粒子、ターゲット材料の泡、又は液体流の一部に含まれる固体粒子とすることができる。ターゲット物質は、例えば、水、スズ、リチウム、キセノン、又はプラズマ状態に変換された場合にＥＵＶ範囲に輝線を有する任意の材料とすることができる。例えば、ターゲット物質は元素のスズとすることができ、これは純粋なスズ（Ｓｎ）として、スズ化合物、例えば、ＳｎＢｒ_４、ＳｎＢｒ_２、ＳｎＨ_４として、スズ合金、例えばスズ−ガリウム合金、スズ−インジウム合金、スズ−インジウム−ガリウム合金、又はこれらの合金の任意の組み合わせとして使用することができる。さらに、不純物がない状況では、ターゲット材料はターゲット物質のみを含む。以下の説明では、ターゲット材料５０が、溶融金属でできたターゲット材料小滴である例を提供する。ターゲット材料５０はターゲット材料小滴５０と呼ばれる。しかしながら、ターゲット材料５０は他の形態をとることもできる。

図１Ａは、ターゲット材料小滴５０が、ある期間にわたって中間ターゲット５１に、次にターゲット５５へと物理的に変形することを示す。ターゲット材料小滴５０は、波形５に従って正しいタイミングで送出される放射との相互作用により変形する。図１Ｂは、図１Ａの期間にわたる時間の関数として、波形５のエネルギーのプロットである。ターゲット材料小滴５０及び中間ターゲット５１と比較して、ターゲット５５は、増幅した光ビーム８の吸収量が多く、増幅した光ビーム８のエネルギーのうちＥＵＶ光５７に変換する部分が多い。

波形５は、ある期間にわたってターゲット材料小滴５０及びその修正形態と相互作用するエネルギーを表示する。波形５は、時間の関数として単一の波形で示されているが、波形５の様々な部分を異なる光源によって生成することができる。波形５は、第１放射パルス６（第１プリパルス６）の表示及び第２放射パルス７（第２プリパルス７）の表示を含む。第１プリパルス６及び第２プリパルス７は、それぞれターゲット材料小滴５０及び中間ターゲット５１に作用するのに十分なエネルギーを有する任意のタイプのパルス状放射とすることができる。プリパルスの例を、図３Ａ〜図３Ｄ、図４、図５、図７及び図９に関して説明する。

第１プリパルス６は、時間ｔ＝ｔ_１で発生し、パルス持続時間１２を有し、第２プリパルス７は、時間ｔ＝ｔ_２で発生し、パルス持続時間１４を有する。パルス持続時間は、最大半減時における全幅によって表すことができ、これは、パルスがパルスの最大強度の少なくとも半分である強度を有する時間の量である。しかしながら、他の測定基準を使用して、パルス持続時間を判定することができる。時間ｔ_１及びｔ_２は第１遅延時間１１だけ分離され、第２プリパルス７は第１プリパルス６の後に発生する。

波形５は、増幅光ビーム８の表示も示す。増幅光ビーム８は、主ビーム又は主パルスと呼ぶことができる。増幅光ビーム８は、ターゲット５５のターゲット材料を、ＥＵＶ光を射出するプラズマに変換するのに十分なエネルギーを有する。第２プリパルス７と増幅光ビーム８とは、第２遅延時間１３だけ時間的に分離され、増幅光ビーム８が第２プリパルス７後に発生する。

ターゲット５５を生成及び／又は使用することができるＥＵＶ光源の例を図２Ａ、図２Ｂ及び図３Ａ〜図３Ｅに示す。ＥＵＶ光源について説明する前に、第１プリパルス６及び第２プリパルス７を含む光パルスと、ターゲット材料小滴５０及び中間ターゲット５１との相互作用について説明する。

レーザパルスが金属質のターゲット材料小滴に衝突する（当たる）と、パルスの前縁が反射性金属である表面を見る（それと相互作用する）。ターゲット材料小滴５０は、パルスの前縁におけるエネルギーの大部分を反射し、わずかを吸収する。吸収された少量は小滴の表面を加熱し、表面を蒸発させて切除する。小滴の表面から蒸発したターゲット材料は、表面付近で電子及びイオンの雲を形成する。放射パルスがターゲット材料小滴に衝突し続けるので、レーザパルスの電界が雲中の電子を移動させることができる。移動する電子は、付近のイオンと衝突し、雲中の電子及びイオンの密度の積とほぼ比例する率で運動エネルギーを伝達することにより、イオンを加熱する。イオンと当たる移動電子とイオンの加熱との組み合わせにより、雲はパルスを吸収する。

雲がレーザパルスの後方部分に曝露されると、雲中の電子は引き続き移動してイオンと衝突し、雲中のイオンが加熱し続ける。電子が広がり、ターゲット材料小滴（又は雲の下にあるバルク材料）の表面に熱を伝達し、ターゲット材料小滴の表面をさらに蒸発させる。雲中の電子密度は、ターゲット材料小滴の表面に最も近い雲の部分で上昇する。雲は、雲の一部がレーザパルスを吸収するのではなく、反射するように電子の密度が上昇するポイントへと到達することができる。

ＬＰＰ ＥＵＶ光源のターゲットを生成する本発明の技術は、２つのプリパルスをターゲット材料小滴に適用して、ターゲット材料小滴を、さらに容易にエネルギーを吸収するターゲットへと物理的に変形させる。第１プリパルス６は、中間ターゲット５１になるターゲット材料の幾何分布を形成する。第２プリパルス７は中間ターゲット５１をターゲット５５に変形する。次に、第１プリパルス６及び第２プリパルス７について以下で説明する。

また図１Ｃを参照すると、第１プリパルス６はターゲット材料小滴をターゲット材料の幾何分布５２に物理的に変形させる。幾何分布５２は、電離していない材料（プラズマではない材料）とすることができる。幾何分布５２は、例えば液体又は溶融金属の円板、空隙又は実質的なギャップを有していないターゲット材料の連続セグメント、微粒子又はナノ粒子の霧、又は原子蒸気の雲とすることができる。幾何分布５２は、第１遅延時間１１の間に空間的に膨張し、中間ターゲット５１になる。第１プリパルス６は、ターゲット材料小滴５０を空間的に分散させる。ターゲット材料小滴５０の分散は２つの効果を有することができる。

第一に、第１プリパルス６によって生成された中間ターゲット５１は、接近中の放射パルス（プリパルス７など）に対して、より大きい面積を提示する形態を有する。中間ターゲット５１は、プリパルス７のビーム直径５７より大きい断面直径５４を有し、従って、中間ターゲットはプリパルス７全体を受ける。さらに、中間ターゲット５１は、プリパルス７の伝播方向でターゲット材料小滴５０の厚さ５９より薄い厚さ５８を有することができる。中間ターゲット５１が相対的に薄いことにより、中間ターゲット５１内のターゲット材料、例えば中間ターゲット５１に最初に到達した場合にプリパルス７によって照射されないターゲット材料のうち、プリパルスビーム７が照射可能な部分が多くなる。

第二に、小滴５０のターゲット材料が空間的に分散すると、強力なパルス８によるプラズマの加熱中に、材料密度が過度に高く、生成されたＥＵＶ光を遮断することがある領域の発生を最小限に抑えることができる。レーザパルスによって照射される領域全体でプラズマ密度が高い場合、レーザパルスの吸収は、レーザパルスを最初に受けた領域の部分に制限される。この吸収によって生成された熱は、パルス８の有限の持続時間中にバルクターゲット材料の有意義な量を使用する（蒸発させる）のに十分な長さだけ、ターゲット材料表面を蒸発させ、加熱するプロセスを維持するには、バルクターゲット材料から遠すぎることがある。領域が高い電子密度を有する場合、光パルスは、光パルスが反射するほど電子密度が高い「臨界表面」に到達する前に、領域までの経路の一部しか浸透しない。光パルスは、領域のこれらの部分内に進行することができず、これらの領域のターゲット材料から生成されるＥＵＶ光は少ない。プラズマ密度が高い領域は、ＥＵＶ光を射出する領域の部分から射出されるＥＵＶ光を遮断することもできる。その結果、領域から射出されるＥＵＶ光の総量は、領域にプラズマ密度が高い部分がない場合よりも少なくなる。従って、ターゲット材料小滴１０がより大きい体積の中間ターゲット５１内に分散することは、入射光ビームが、反射する前に中間ターゲット５１内のより多くの材料に到達することを意味する。これで、その後に生成されるＥＵＶ光の量を増加させることができる。

波形５は、第２プリパルス７の表示も示す。第２プリパルス７は、増幅光ビーム８が到達する前に中間ターゲット５１に衝突し、ターゲット５５を形成する。ターゲット５５は多くの形態を取ることができる。例えば、ターゲット５５は、バルクターゲット材料に空間的に近いプリプラズマとすることができる。プリプラズマは、（プリパルス７又は増幅光ビームのような）入射光の吸収を増大させるために使用されるプラズマである。プリプラズマは、場合によっては少量のＥＵＶ光を射出することができるが、射出されるＥＵＶ光は、ターゲット５５により射出される波長又は量の光ではない。他の実施態様では、ターゲット５５はターゲット材料のある体積のフラグメント又は霧である。プリプラズマを形成することができる第２プリパルスを含む波形の例を、以下で図５に関して説明する。ターゲット材料のフラグメントを形成することができる第２プリパルスを含む波形の例を、以下で図７に関して説明する。さらに他の実施態様では、ターゲット５５は、球形ボリューム全体に分布したターゲット材料の粒子の集まり付近に形成されたプリプラズマである。このようなターゲットの例を、以下で図９に関して説明する。

ある実施態様では、第１プリパルス６のパルス持続時間１２及び第２プリパルス７のパルス持続時間１４は１ｎｓ以上である。１ｎｓより大きい２つのプリパルスを使用すると、ピコ秒（ｐｓ）以下のパルスを生成するレーザを使用せずに生成する放射パルスを使用してターゲット５５を生成することができる。持続時間がｎｓ単位のパルスを射出し、比較的高い繰り返し率（５０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ）を有するレーザは、ｐｓ単位のパルスを射出するレーザより容易に入手可能とすることができる。繰り返し率がさらに高く、ｎｓ単位のパルスを生成するレーザを使用して、プリパルス６及び７を生成すると、ターゲット５５を使用するＥＵＶ光源が、より高い全体的システム繰り返し率を有することができる。

図１Ｄは、ＥＵＶ光源の連続する２サイクルにわたる波形６０の例示的なプロットを示す。波形６０は、波形５（図１Ａ）の２つのインスタンスであり、ＥＵＶ光源の各サイクルが波形５のインスタンスを２つの別個のターゲット材料小滴に（１サイクルに１つ）適用して、１サイクルに１回、ＥＵＶ光を射出する。図１Ｄに示す例では、ＥＵＶ光の発光６１及び６２は、波形５のインスタンスをターゲット材料小滴に適用した後に生じる。発光６１及び６２は、ＥＵＶ光源の繰り返し率の逆数である時間６４だけ、時間的に分離される。ＥＵＶ光源の繰り返し率は、２つの連続するＥＵＶ光の発光の間の時間の最小量と見なすこともできる。ＥＵＶ光の発光６１と６２との間の時間は、波形５のインスタンスをいかに素早く生成することができるかに依存するので、プリパルス６及び７を生成する光源の繰り返し率が、少なくとも部分的にシステム繰り返し率を決定する。２つのｎｓ単位の持続時間のパルスをプリパルス６及び７として使用する場合、ＥＵＶ光源のシステム繰り返し率は、例えば４０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚとすることができる。

図１Ｄの例は、ＥＵＶ光の連続発光を示しているが、ＥＵＶ光が、システム繰り返し率によって決定された周期的間隔で射出される場合、ＥＵＶ光源は、生成されたＥＵＶ光を受けるリソグラフィツールの要求に応じて、他のモードで操作することができる。例えば、ＥＵＶ光源は、時間的にシステム繰り返し率より高い量だけ、又は不規則な間隔だけ分離されているバーストでＥＵＶ光を発するように操作又は設定することもできる。図１Ａに関して説明したシステム繰り返し率は、ＥＵＶ光の発光の間の時間の最大量の例として提供されている。

図２Ａ、図２Ｂ及び図３Ａ〜図３Ｃは、ターゲット５５を使用することができる例示的なＬＰＰ ＥＵＶ光源を示す。

図２Ａを参照すると、ＬＰＰ ＥＵＶ光源１００は、ターゲット位置１０５にあるターゲット混合物１１４に、ビーム経路に沿ってターゲット混合物１１４に向かって進行する増幅光ビーム１１０を照射することによって形成される。照射サイトとも呼ばれるターゲット位置１０５は、真空チャンバ１３０の内部１０７にある。増幅光ビーム１１０がターゲット混合物１１４に当たると、ターゲット混合物１１４内のターゲット材料が、ＥＵＶ範囲に輝線がある元素を有するプラズマ状態に変換される。形成されたプラズマは、ターゲット混合物１１４内のターゲット材料の組成に依存する特定の特徴を有する。これらの特徴には、プラズマによって生成されたＥＵＶ光の波長、及びプラズマから放出されたデブリのタイプ及び量などがある。

光源１００はまた、液体小滴、液体流、固体粒子又はクラスタ、液体小滴内に含まれる固体粒子又は液体流に含まれる固体粒子の形態のターゲット混合物１１４を送出、制御、及び誘導するターゲット材料デリバリシステム１２５も含む。ターゲット混合物１１４は、非ターゲット粒子などの不純物も含むことがある。ターゲット混合物１１４は、ターゲット材料デリバリシステム１２５によってチャンバ１３０の内部１０７に及びターゲット位置１０５に送出される。

光源１００は、レーザシステム１１５の１以上の利得媒体内の反転分布により、増幅光ビーム１１０を生成するドライブレーザシステム１１５を含む。光源１００は、レーザシステム１１５とターゲット位置１０５との間にビームデリバリシステムを含み、ビームデリバリシステムは、ビーム輸送システム１２０と、焦点アセンブリ１２２と、を含む。ビーム輸送システム１２０は、レーザシステム１１５から増幅光ビーム１１０を受け、必要に応じて増幅光ビーム１１０を操縦及び修正して、増幅光ビーム１１０を焦点アセンブリ１２２へと出力する。焦点アセンブリ１２２は、増幅光ビーム１１０を受け、ビーム１１０をターゲット位置１０５に集束させる。

ある実施態様では、レーザシステム１１５は、１以上の主パルスを、及び場合によっては、１以上のプリパルスを提供するために、１以上の光増幅器、レーザ及び／又はランプを含むことができる。各光増幅器は、高い利得で所望の波長を光学的に増幅することができる利得媒体と、励起光源と、内部光学系と、を含む。光増幅器は、レーザミラー、又はレーザキャビティを形成する他のフィードバックデバイスを有しても、有していなくてもよい。従って、レーザシステム１１５は、レーザキャビティがない場合でも、レーザ増幅器の利得媒体の反転分布により増幅された光ビーム１１０を生成する。さらに、レーザシステム１１５は、レーザシステム１１５に十分なフィードバックを提供するレーザキャビティがある場合に、コヒーレントレーザビームである増幅光ビーム１１０を生成することができる。「増幅光ビーム」という用語は、単に増幅されているが、必ずしもコヒーレントレーザ振幅ではないレーザシステム１１５からの光、及び（外部又は発振器の利得媒体内で）増幅され、またコヒーレントレーザ振幅であるレーザシステム１１５からの光のうち１以上を包含する。

レーザシステム１１５内の光増幅器は、利得媒体として、ＣＯ_２を含み、１０００以上の利得にて約９１００ｎｍと約１１０００ｎｍとの間、特に約１０．６μｍの波長の光を増幅することができる充填ガスを含むことができる。ある例では、光増幅器は１０．５９μｍの波長の光を増幅する。レーザシステム１１５に使用するために適切な増幅器及びレーザは、パルス状レーザデバイス、例えばＤＣ又はＲＦ励起で例えば約９３００ｎｍ又は約１０６００ｎｍの放射を生成し、比較的高い電力、例えば１０ｋＷ以上及び高いパルス繰り返し率、例えば５０ｋＨｚ以上で動作するパルス状ガス放電ＣＯ_２レーザデバイスを含むことができる。レーザシステム１１５の光増幅器は、レーザシステム１１５を比較的高い電力で操作する場合に使用することができる水などの冷却システムも含むことができる。

図２Ｂは、例示的なドライブレーザシステム１８０のブロック図を示す。ドライブレーザシステム１８０は、光源１００内のドライブレーザシステム１１５として使用することができる。ドライブレーザシステム１８０は、３つの電力増幅器１８１、１８２及び１８３を含む。電力増幅器１８１、１８２及び１８３のいずれか又は全部は、内部光学要素（図示せず）を含むことができる。電力増幅器１８１、１８２及び１８３はそれぞれ、外部電源又は光源でポンピングすると増幅が生じる利得媒体を含む。

光１８４は、出力窓１８５を通して電力増幅器１８１を出て、湾曲ミラー１８６で反射する。反射後、光１８４は、空間フィルタ１８７を通過し、湾曲ミラー１８８で反射して、入力窓１８９を通して電力増幅器１８２に入る。光１８４は、電力増幅器１８２で増幅され、出力窓１９０を通して光１９１として電力増幅器１８２から再誘導される。光１９１は、折り返しミラー１９２で増幅器１８３に向かって誘導され、入力窓１９３を通して増幅器１８３に入る。増幅器１８３は、光１９１を増幅し、光１９１を出力ビーム１９５として出力窓１９４を通して増幅器１８３から誘導する。折り返しミラー１９６は、出力ビーム１９５を上方向に（ページの外側に）、及びビーム輸送システム１２０へと誘導する。

空間フィルタ１８７はアパーチャ１９７を規定し、これは例えば光１８４が通過する円とすることができる。湾曲ミラー１８６及び１８８は、例えばそれぞれ約１．７ｍ及び２．３ｍの焦点距離を有するオフアクシス放物線ミラーとすることができる。空間フィルタ１８７は、アパーチャ１９７がドライブレーザシステム１８０の焦点と一致するように位置決めすることができる。図２Ｂの例は、３つの電力増幅器を示す。しかしながら、異なる数の電力増幅器を使用することもできる。

再び図２Ａを参照すると、光源１００は、増幅光ビーム１１０が通過して、ターゲット位置１０５に到達することができるようにするアパーチャ１４０を有するコレクタミラー１３５を含む。コレクタミラー１３５は、例えばターゲット位置１０５に１次焦点、中間位置１４５（中間焦点とも呼ばれる）に２次焦点を有する楕円面鏡とすることができ、ここでＥＵＶ光１０６を光源１００から出力し、例えば集積回路ビーム位置決めシステムツール（図示せず）に入力することができる。光源１００はまた、コレクタミラー１３５からターゲット位置１０５に向かって先細になり、増幅光ビーム１１０がターゲット位置１０５に到達できるようにしながら、焦点アセンブリ１２２及び／又はビーム輸送システム１２０に入るプラズマ生成デブリの量を低減する開放式で中空の円錐形シュラウド１５０（例えばガスコーン）も含むことができる。そのために、シュラウド内に、ターゲット位置１０５へと誘導されたガス流を提供することができる。

光源１００は、小滴位置検出フィードバックシステム１５６、レーザ制御システム１５７、及びビーム制御システム１５８に接続された主制御装置１５５も含むことができる。光源１００は、１以上のターゲット又は小滴撮像装置１６０を含むことができ、これは、例えばターゲット位置１０５に対する小滴の位置を示す出力を提供し、この出力を小滴位置検出フィードバックシステム１５６に提供して、これは例えば小滴の位置及び軌跡を計算することができ、そこから小滴位置の誤差を小滴毎に、又は平均で計算することができる。このように、小滴位置検出フィードバックシステム１５６は、小滴位置の誤差を入力として主制御装置１５５に提供する。従って、主制御装置１５５は、レーザの位置、方向及びタイミングの補正信号を、例えばレーザタイミング回路の制御に使用することができるレーザ制御システム１５７に及び／又はビーム制御システム１５８に提供し、ビーム輸送システム１２０の増幅光ビームの位置及び整形を制御して、チャンバ１３０内のビーム焦点の位置及び／又は集光力を変化させることができる。

ターゲット材料デリバリシステム１２５は、ターゲット材料デリバリ制御システム１２６を含み、これは例えば主制御装置１５５からの信号に応答して、ターゲット材料供給装置１２７から放出されたままの小滴の放出点を修正し、所望のターゲット位置１０５に到達する小滴の誤差を補正するように動作可能である。

また、光源１００は光源検出器１６５を含むことができ、これは、パルスエネルギー、波長の関数としてのエネルギー分布、波長の特定の帯域内のエネルギー、波長の特定の帯域外のエネルギー、及びＥＵＶ強度及び／又は平均電力の角分布を含むが、それらに限定されない１以上のＥＵＶ光のパラメータを測定する。光源検出器１６５は、主制御装置１５５が使用するフィードバック信号を生成する。フィードバック信号は、レーザパルスのタイミング及び焦点などのパラメータの誤差を示して、ＥＵＶ光を効果的かつ効率的に生成するために適正な場所及び時間で小滴を適切に遮断することができる。

光源１００はまた、光源１００の様々な区間を位置合わせする、又はターゲット位置１０５への増幅光ビーム１１０の操縦を補助するために使用することができるガイドレーザ１７５も含むことができる。ガイドレーザ１７５に関して、光源１００は、焦点アセンブリ１２２内に配置されて、ガイドレーザ１７５及び増幅光ビーム１１０からの光の一部をサンプリングするメトロロジーシステム１２４を含む。他の実施態様では、メトロロジーシステム１２４はビーム輸送システム１２０内に配置される。メトロロジーシステム１２４は、光の部分集合をサンプリング又は再誘導する光学要素を含むことができ、このような光学要素は、ガイドレーザビーム及び増幅光ビーム１１０のパワーに耐えることができる任意の材料から作成される。ビーム分析システムはメトロロジーシステム１２４及び主制御装置１５５から形成される。なぜなら、主制御装置１５５が、ガイドレーザ１７５からサンプリングした光を分析し、この情報を使用して、ビーム制御システム１５８を通して焦点アセンブリ１２２内のコンポーネントを調整するからである。

要約すると、このように光源１００は増幅光ビーム１１０を生成し、これはビーム経路に沿って誘導されて、ターゲット位置１０５にてターゲット混合物１１４を照射し、混合物１１４内のターゲット材料を、ＥＵＶ範囲の光を発するプラズマに変換する。増幅光ビーム１１０は、レーザシステム１１５の設計及び特性に基づいて決定された特定の波長（光源波長とも呼ばれる）にて動作する。さらに、増幅光ビーム１１０は、ターゲット材料がコヒーレントレーザ光を生成するのに十分なフィードバックをレーザシステム１１５に提供した場合、又はドライブレーザシステム１１５がレーザキャビティを形成するのに適切な光学的フィードバックを含む場合に、レーザビームとなることができる。

図３Ａを参照すると、例示的な光学的撮像システム３００の上面図が示されている。光学的撮像システム３００は、ＥＵＶ光をリソグラフィツール３１０に提供するＬＰＰ ＥＵＶ光源３０５を含む。光源３０５は、図２Ａ及び図２Ｂの光源１００と同様である、及び／又は、そのコンポーネントの一部又はすべてを含むことができる。以下で説明するように、ターゲット５５を光源３０５内で使用して、光源３０５によって射出される光の量を増加させることができる。

光源３０５は、ドライブレーザシステム３１５と、光学要素３２２と、プリパルス光源３２４と、集束アセンブリ３２６と、真空チャンバ３４０と、ＥＵＶ集光光学系３４６と、を含む。ＥＵＶ集光光学系３４６は、ターゲット５５によって射出されたＥＵＶ光をリソグラフィツール３１０へと誘導する。ＥＵＶ集光光学系３４６は、図２Ａのコレクタミラー１３５とすることができる。

ドライブレーザシステム３１５は増幅光ビーム３１６を生成する。増幅光ビーム３１６は、図１Ａ〜図１Ｃの増幅光ビーム１８と同様とすることができ、主パルス又は主ビームと呼ぶことができる。増幅光ビーム３１６は、ターゲット５５内のターゲット材料を、ＥＵＶ光を発するプラズマへと変換するのに十分なエネルギーを有する。

プリパルス光源３２４は、放射パルス３１７及び３１８を射出する。放射パルス３１７及び３１８は、図１Ｂの第１プリパルス６及び第２プリパルス７と同様のものとすることができる。プリパルス光源３２４は、例えば５０ｋＨｚの繰り返し率で動作するＱスイッチＮｄ：ＹＡＧレーザとすることができ、放射パルス３１７及び３１８は、１．０６μｍの波長を有するＮｄ：ＹＡＧレーザからのパルスとすることができる。プリパルス光源３２４の繰り返し率は、プリパルス光源３２４が放射パルスを生成する回数を示す。例えば、プリパルス光源３２４が５０ｋＨｚの繰り返し率を有する場合、放射パルス３１７は光源３２４から２０マイクロ秒（μｓ）毎に射出される。

プリパルス光源３２４として他の光源を使用することができる。例えば、プリパルス光源３２４は、エルビウムドープファイバ（Ｅｒ：ガラス）レーザのように、Ｎｄ：ＹＡＧ以外の任意の希土類ドープ固体レーザとすることができる。プリパルス光源３２４は、第１プリパルス６及び第２プリパルス７に使用されたエネルギー及び波長を有する光パルスを生成する任意の他の放射源又は光源とすることができる。

光学要素３２２は、増幅光ビーム３１６、及びプリパルス光源３２４からの放射パルス３１７及び３１８をチャンバ３４０へと誘導する。光学要素３２２は、増幅光ビーム３１６及び放射パルス３１７及び３１８を同様の経路に沿って誘導し、増幅光ビーム３１６及び放射パルス３１７及び３１８をチャンバ３４０に送出することができる任意の要素である。図３Ａに示す例では、光学要素３２２は、増幅光ビーム３１６を受けて、チャンバ３４０に向かって反射するダイクロイックビームスプリッタである。光学要素３２２は、放射パルス３１７及び３１８を受けて、パルスを光学チャンバ３４０へと伝送する。ダイクロイックビームスプリッタは、増幅光ビーム３１６の波長を反射し、放射パルス３１７及び３１８の波長を伝送するコーティングを有する。ダイクロイックビームスプリッタは、例えばダイヤモンドで作成することができる。

他の実施態様では、光学要素３２２はアパーチャ（図示せず）を規定するミラーである。この実施態様では、増幅光ビーム３１６は、ミラー表面で反射して、チャンバ３４０へと誘導され、放射パルスはアパーチャを通過して、チャンバ３４０へと伝播する。

さらに他の実施態様では、くさび形光学系（例えばプリズム）を使用して、主パルス３１６、プリパルス３１７、及びプリパルス３１８をその波長に従って異なる角度に分離することができる。くさび形光学系は、光学要素３２２に追加して使用することができる、又は光学要素３２２として使用することができる。くさび形光学系は、集束アセンブリ３２６の（「ｚ」方向で）すぐ上流に位置決めすることができる。

さらに、パルス３１７及び３１８は他の方法でチャンバ３４０に送出することができる。例えばパルス３１７及び３１８は、光学要素３２２又は他の誘導要素を使用せずに、パルス３１７及び３１８をチャンバ３４０に送出する光ファイバ及び／又は集束アセンブリ３２６を通して進行することができる。これらの実施態様では、ファイバは放射パルス３１７及び３１８を、チャンバ３４０の壁に形成された開口を通してチャンバ３４０の内部へと直接搬送する。

図３Ａの例に戻ると、ドライブレーザシステム３１５からの増幅光ビーム３１６は、光学要素３２２で反射し、集束アセンブリ３２６を通して伝播する。集束アセンブリ３２６は、増幅光ビーム３１６をターゲット位置３４２に集束させる。放射パルス３１７及び３１８は、光学要素３２２を通過し、集束アセンブリ３２６を通してチャンバ３４０へと誘導される。図３Ｂ〜図３Ｄを参照すると、増幅光ビーム３１６、放射パルス３１７及び放射パルス３１８はそれぞれ、「ｘ」方向に沿ってチャンバ３４０内の異なる位置に誘導される。

また図３Ｂ〜図３Ｄを参照すると、ターゲット材料小滴の流れを「ｘ」方向にターゲット位置３４２へと放出するターゲット材料供給装置３４７の上面図が示されている。流れは小滴３４８ａ及び３４８ｂを含む。ターゲット位置３４２は、増幅光ビーム３１６を受ける位置であり、また、ＥＵＶ集光光学系３４６の焦点でもよい。図３Ｂは、ｔ＝ｔ_１の時点におけるチャンバ３４０を示し、図３Ｃは、ｔ＝ｔ_１の後に生じるｔ＝ｔ２の時点におけるチャンバ３４０を示し、図３Ｃは、ｔ＝ｔ_２の後に生じるｔ＝ｔ_３の時点におけるチャンバ３４０を示す。

増幅光ビーム３１６及び放射パルス３１７及び３１８はそれぞれ、異なる時にチャンバ３４０内で「ｘ」方向に沿って異なる位置へと誘導される。これによって、ターゲット位置３４２に到達する前に、ターゲット材料小滴をターゲットに変換することができる。図３Ｂ〜図３Ｄは、ターゲット５５に変換中のターゲット材料小滴（ターゲット材料小滴３４８ａ）の例を示す。時間＝ｔ_１（図３Ｂ）では、放射パルス状ビーム３１７が、ターゲット位置３４２から「−ｘ」方向に変位した位置で時間「ｔ_１」でターゲット材料小滴３４８ａを照射する。放射パルス状ビーム３１７は、ターゲット材料小滴３４８ｂを中間ターゲット５１に変形させる。時間＝ｔ_２（図３Ｃ）では、中間ターゲット５１が「ｘ」方向にターゲット位置３４２へと近づいており、ターゲット位置３４２に対して「−ｘ」方向に変位した別の位置に到達する。放射パルスビーム３１８は、中間ターゲット５１を照射して、それをターゲット５５に変形させる。ターゲット５５は「ｘ」方向に進行し、実質的に電離せずにターゲット位置３４２に到達する。この方法で、ターゲット５５は、ターゲット５５がターゲット位置３４２に入る前の時点で形成されている予備形成ターゲットになり得る。時間＝ｔ_３（図３Ｄ）では、増幅光ビーム３１６がターゲット５５を照射して、ＥＵＶ光を発するプラズマを生成する。

図３Ａに示す例では、１つのブロックがプリパルス光源３２４を表す。プリパルス光源３２４は、１つの光源又は複数の光源とすることができ、例えば２つの別個の光源を使用して、パルス３１７及び３１８を生成することができる。２つの別個の光源は、異なる波長及びエネルギーを有する放射パルスを生成する異なるタイプの光源とすることができる。例えば、パルス３１７は、１０．６μｍの波長を有し、ＣＯ_２レーザによって生成されることができ、パルス３１８は、１．０６μｍの波長を有し、希土類ドープ固体レーザによって生成されることができる。

ある実施態様では、放射パルス３１７は、ドライブレーザシステム３１５によって生成することができる。例えば、ドライブレーザシステムは、２つのＣＯ_２シードレーザサブシステムと、１つの増幅器と、を含むことができる。シードレーザサブシステムの一方は、１０．２６μｍの波長を有する増幅光ビームを生成することができ、他方のシードレーザサブシステムは、１０．５９μｍの波長を有する増幅光ビームを生成することができる。これらの２つの波長は、ＣＯ_２レーザの異なる線に由来することがある。他の例では、ＣＯ_２レーザの他の線を使用して、２つの増幅光ビームを生成することができる。２つのシードレーザサブシステムからの増幅光ビームは両方とも、同じ電力増幅器系統で増幅され、次に角分散してチャンバ３４０内の異なる位置に到達する。波長が１０．２６μｍの増幅光ビームをプリパルス３１７として使用することができ、波長が１０．５９μｍの増幅光ビームを増幅光ビーム３１６として使用することができる。

さらに、増幅光ビーム３１６、放射パルス３１７及び放射パルス３１８はすべて、同じ増幅器で増幅される。例えば、３つの電力増幅器１８１、１８２及び１８３（図１Ｂ）を使用して、増幅光ビーム３１６、プリパルス３１７及びプリパルス３１８のすべてを増幅することができる。この実施態様では、増幅器は３つのシードレーザを有することができ、その１つを用いて増幅光ビーム３１６、放射パルス３１７及び放射パルス３１８のそれぞれを生成する。異なる数のシードレーザを使用することもできる。

図４を参照すると、ＥＵＶ光を生成する例示的なプロセス４００の流れ図が示されている。プロセス４００は、光源１００又は光源３０５を使用して実行することができる。

第１放射パルスはターゲット材料小滴へと誘導されて、変形小滴（４１０）を形成する。第１放射パルスは、ターゲット材料小滴の形状を変形させるのに十分なエネルギーを有するパルスとすることができる。第１放射パルスは、少なくとも１ｎｓの持続時間を有することができ、例えば第１放射パルスは、１〜１００ｎｓの持続時間及び１μｍ又は１０μｍの波長を有することができる。一例では、第１放射パルスは、１５〜６０ｍＪのエネルギー、２０〜７０ｎｓのパルス持続時間及び１〜１０μｍの波長を有するレーザパルスとすることができる。ある例では、第１放射パルスは、１ｎｓ未満の持続時間を有することができる。例えば、第１放射パルスは、３００ｐｓ以下、１００ｐｓ以下、１００ｐｓ〜３００ｐｓの間、又は１０ｐｓ〜１００ｐｓの間の持続時間を有することができる。

第１放射パルスは、第１プリパルス６（図１Ｂ）又は放射パルス３１７（図３Ａ〜図３Ｄ）とすることができる。変形小滴は、ターゲット材料小滴５０を第１プリパルス６で照射することによって形成した中間ターゲット５１（図１Ａ）とすることができる。ターゲット材料小滴５０は、スズ又はプラズマに変換された場合にＥＵＶを発する任意の他の材料などの溶融金属の小滴とすることができる。例えば、変形小滴は、ターゲット材料小滴５０が第１プリパルス６に当たることにより形成された溶融スズの円板とすることができる。第１プリパルス６が衝突する力は、小滴を変形して、円板により近い形状にすることができ、これは約１〜３マイクロ秒（μｓ）後に膨張して円板形状の溶融金属の部片になる。この例では、円板形状部片を中間ターゲット５１と見なすことができる。図６Ｃ及び図８Ｃは、円板形状の例示的な中間ターゲット６１３を示す。

変形小滴又は中間ターゲットは他の幾何形状になることもできる。例えば、第１放射パルスの持続時間が１ｎｓ未満である実施態様では、変形小滴は、半球状の形状のように、面に沿って回転楕円面を薄く切断することによって形成された形状を有することができる。図１０Ｃは、半球形状を有する例示的な中間ターゲット１０１４を示す。図１０Ｃに示す例では、中間ターゲット１０１４は、溶融スズの円板形状セグメントではなく、大量の粒子である。

第２放射パルスは、変形小滴へと誘導されて、吸収材料を形成する（４２０）。吸収材料は、増幅光ビームを受けて、（増幅光ビームとターゲット５５との相互作用による電離によって）ＥＵＶ光を発するプラズマへと変換するターゲット５５である。第２放射パルスは、放射の吸収に関係する変形小滴の特性を変化させるのに十分なエネルギーを有する。すなわち、（４２０）で形成された変形小滴が第２放射パルスに当たると、変形小滴が光などの放射を吸収する能力が変化する。さらに、吸収材料が、変形小滴よりも多くの部分の入射放射を吸収できるように、放射の吸収に関する特性が変化する。

第２放射パルスは、少なくとも１ｎｓの持続時間及び１〜１０ｍＪのエネルギーを有することができる。例えば、第２放射パルスは１０ｎｓの持続時間及び５ｍＪのエネルギーを有することができる。第２放射パルスは１．０６μｍの波長を有することができる。第２放射パルスは、第２プリパルス７（図１Ｂ）又は放射パルス３１８（図３Ａ〜図３Ｄ）とすることができる。

ターゲット材料小滴に直接適用されるプリパルスより、第２放射パルスのエネルギーを低くすることができる、及び／又はパルス持続時間を長くすることができるが、吸収材料（ターゲット５５など）は、ターゲット５５をＥＵＶ光の生成に好ましいものにする物理特性を有する。

一例では、中間ターゲット５１は、ターゲット材料小滴５０と比較すると、入射放射パルスの伝播方向に沿って薄くなっている溶融スズの円板である。中間ターゲット５１は、ターゲット材料小滴５０よりも容易にターゲット材料のフラグメントに破壊され、中間ターゲット５１をフラグメントにするのに必要なエネルギーを少なくすることができる。この例では、第２放射パルスは、中間ターゲット５１をターゲット材料の部片の雲に変形し、これはまとめる又は集合すると、ターゲット材料小滴５０と比較して、接近中の放射パルスの経路にあるターゲット材料の表面積が大きくなる。表面積が大きくなると、増幅光ビームと相互作用するターゲット材料が多くなり、ターゲット材料の電離の増加、従ってＥＵＶ光の生成量の増加につなげることができる。図７は、中間ターゲット５１を、ターゲット材料のフラグメントを含むターゲット５５へと変形させる第２放射パルスの例を示す。

別の例では、中間ターゲット５１は、これもターゲット材料小滴より薄く、幅広い溶融スズの円板である。この例では、第２プリパルスが中間ターゲット５１を照射し、第２放射パルスを受ける中間ターゲットの表面付近に電子及びイオン（プリプラズマ）の雲を生成する。中間ターゲット５１の表面に電子及びイオンの雲を生成することにより、第２放射パルスは中間ターゲット５１の少なくとも一部の電子密度及び／又はイオン密度を変更する。図５は、修正小滴の少なくとも一部の電子密度及び／又はイオン密度を変化させる第２放射パルスの例を示す。

増幅光ビームが吸収材料へと誘導される（４３０）。増幅光ビームは、吸収材料（中間ターゲット５１）内のターゲット材料を電離し、従ってＥＵＶ光を発するプラズマへと変換するのに十分なエネルギーを有する。増幅光ビームは、増幅光ビーム８（図１Ｂ）とすることができる。

以上で説明したターゲット５５及び波形５の例を提供する。図５、図７及び図９は、ターゲットを生成する他の例示的な波形５００、７００及び９００の表示をそれぞれ示す。図６Ａ〜図６Ｅ、図８Ａ〜図８Ｅ及び図１０Ａ〜図１０Ｅは、ターゲット材料小滴に適用されている波形５００、７００及び９００のエネルギーを示す。

図５を参照すると、ターゲット材料小滴を、ＥＵＶ光を発するターゲットへと変換するために使用することができる例示的な波形５００のプロットが示されている。図６Ａ〜図６Ｄは、波形５００がターゲット材料小滴を、ＥＵＶ光を発するターゲットへと変形させる様子を示す。図５及び図６Ａ〜図６Ｄの例のターゲットは、接近中の増幅光ビームに面する表面に形成されたプリプラズマを有する溶融金属の平坦な円板である。表面が増幅光ビームの伝播方向を横断していない場合でも、表面は、増幅光ビームを指している場合は接近中の増幅光ビームに面することができる。

波形５００は、第１プリパルス５０２の表示、第２プリパルス５０４の表示及び増幅光ビーム５０６の表示を示す。この例では、第１プリパルス５０２は、２０〜７０ｎｓのパルス持続時間５０３及び１５〜６０ｍＪのエネルギーを有する。例えば、第１プリパルス５０２は、１μｍ又は１０．６μｍの波長を有することができる。一例では、パルス持続時間５０３は４０ｎｓであり、エネルギーは２０ｍＪである。第２プリパルス５０４は、１〜１０ｎｓのパルス持続時間５０５、１〜１０ｍＪのエネルギー及び１．０６μｍの波長を有することができる。一例では、第２プリパルス５０３の持続時間５０５は１０ｎｓであり、第２プリパルスのエネルギーは１ｍＪである。

第１プリパルス５０２及び第２プリパルス５０４は、時間的に遅延時間５０８だけ分離され、第２プリパルス５０４が第１プリパルス５０２の後に生じる。遅延時間５０８は、第１プリパルス５０２との相互作用により幾何学的に変更されるターゲット材料小滴が膨張して、中間ターゲット５１を形成できるほど十分に長い時間である。遅延時間５０８は１〜３マイクロ秒（μｓ）とすることができる。

第２プリパルス５０４及び増幅光ビーム５０６は、時間的に遅延時間５０９だけ分離され、増幅光ビーム５０６は第２プリパルス５０４の後に生じる。遅延時間５０９は、第２プリパルス５０４が円板形状のターゲットの表面に形成するプリプラズマが膨張できるほど十分に長い。遅延時間５０９は、１０〜１００ｎｓの間又は１〜２００ナノ秒（ｎｓ）の間とすることができる。

図６Ａ〜図６Ｅは、５つの異なる時間ｔ_１〜ｔ_５にターゲット位置６２６に向かってターゲット材料小滴を放出するターゲット材料供給装置の側面図を示す。ターゲット位置６２６は、チャンバ（チャンバ３４０など）内で増幅光ビーム５０６を受け、集光光学系３４６（図３Ａ）又はミラー１３５（図１Ａ）の焦点にある位置である。図６Ａは、最も早い時間ｔ_１を示し、時間は左から右へと経過して、図６Ｅが最も遅い時間ｔ_５を示す。ターゲット材料供給装置６２０は、ノズル６２４を通して小滴の流れを放出する。小滴の流れはターゲット材料小滴６１１及び６１０を含み、ターゲット材料小滴６１０はターゲット材料小滴６１０の前にノズル６２４から放出される。図６Ａ〜図６Ｅは、ターゲット材料小滴６１０が、増幅光ビーム５０６に当たるとＥＵＶ光を発するターゲット６１４に変形している様子を示す。

図６Ａを参照すると、ターゲット材料小滴６１０が第１プリパルス５０２に当たっている。図６Ｂに示すように。第１プリパルス５０２が衝突すると、ターゲット材料小滴６１０を幾何学的に変形させ、ターゲット材料の細長いセグメント６１２内に広げる。細長いセグメント６１２は円板様の形状を有することができ、細長いセグメント６１２は溶融ターゲット材料とすることができる。ターゲット材料の細長いセグメント６１２は、ターゲット位置６２６に向かって進行すると、空間的に膨張する。ターゲット材料の細長いセグメント６１２は、１〜３μｓ（遅延時間５０８）の間、膨張する。

図６Ｃを参照すると、第１プリパルス５０２がターゲット材料小滴６１０に当たってから１〜３μｓ後である時間ｔ_３にて、長円形の材料６１２は、ターゲット位置６２６に向かう軌跡を辿るにつれ膨張して、円板形状の中間ターゲット６１３になる。また図６Ｆを参照すると、中間ターゲット６１３は幅６３２及び厚さ６３０を有する。中間ターゲット６１３の厚さ６３０は幅より小さい。図６Ｃ及び図６Ｆに示す例では、幅６３２は「ｘ」方向にあり、厚さ６３０は「ｙ」方向にあって、幅６３２は、第２プリパルス５０４の伝播方向を横断する方向に沿っている。しかしながら、中間ターゲット６１３は他の角度配置も有することができる。例えば、図６Ｇに示すように、中間ターゲット６１３は、第２プリパルス５０４の伝播方向に対して４５°の角度を付けることができる。中間ターゲット６１３が第２プリパルス５０４の経路に対して角度がある場合でも、プリパルス５０４の伝播方向に沿って測定した中間ターゲット６１３の厚さ６３１は、中間ターゲット６１３の幅より小さい。このように、接近中の光ビーム（第２プリパルス５０４など）が遭遇するターゲット面積は、接近中の光ビームがターゲット材料小滴６１０を直接通過する場合にそれが進行するような経路に対して垂直な面に沿った場合よりも伝播方向に沿った場合の方が小さい。

図６Ｄを参照すると、第２プリパルス５０４と中間ターゲット６１３との相互作用がターゲット６１４を形成する。相互作用は、バルクターゲット材料６１６に近いプリプラズマ６１５を生成する。バルクターゲット材料６１６は、ターゲット材料とすることができ、溶融金属とすることができる。プリプラズマ６１５は、遅延時間５０９にわたって膨張することができ、膨張したプラズマ６１５及びバルクターゲット材料６１６がターゲット６１４を形成する。時間ｔ_４にて、ターゲット６１４はターゲット位置６２６に到達する。

さらに詳細に述べると、第２プリパルス５０４は、中間ターゲット６１３の表面に衝突し、表面を加熱して、プリプラズマ６１５を形成する。中間ターゲット６１３はプリパルス５０４に提示された薄い寸法を有する円板のように整形されるので、プリプラズマ６１５が、バルク材料６１６内のターゲット材料を使用できる部分が多くなる。プリプラズマが１〜２００ｎｓ膨張した後、プリプラズマ及びバルクターゲット材料６１６をまとめてターゲット６１４と呼ぶ。増幅光ビーム８は、プリプラズマ６１５が吹き飛ぶか散逸する前に、ターゲット６１４に到達する。例えば、増幅光ビーム８は、第２プリパルス５０４が中間ターゲット６１３に当たった１０〜１００ｎｓ又は１〜２００ｎｓ後に到達することができる。増幅光ビーム５０６が到達したときにプリプラズマ６１５が存在するので、増幅光ビーム５０６は、下にあるバルクターゲット材料６１６に届く前にプリプラズマ６１５に遭遇する。下にあるバルクターゲット材料６１６と比較して、プリプラズマ６１５は反射性が低く、より容易に増幅光ビーム５０６を吸収する。従って、プリプラズマ６１５が存在することにより、増幅光ビーム５０６のさらに大きい部分を吸収することができる。

さらに、プリプラズマ６１５が存在しない状態では、増幅光ビーム５０６がバルクターゲット材料６１６に直接衝突する。この場合、増幅光ビーム８は、金属表面に遭遇して、大部分が反射し、少量の増幅光ビーム８が吸収されて、バルクターゲット材料６１６の表面を切除し、表面付近にプリプラズマの雲を形成する。雲は、パルスが表面に衝突した５〜２０ｎｓ後に形成することができる。しかしながら、ターゲット材料を、ＥＵＶ光を発するプラズマに変換するのに十分なエネルギーを有する多くのパルスは、パルスの最初の１０〜２０ｎｓに鋭い前縁を有する。増幅光ビーム５０６は前縁５１０を有する（図５）。前縁５１０（パルスとターゲットとの相互作用の最初の１０〜２０ｎｓでターゲット表面に到達するパルスの部分）の強度は、時間の関数として急速に上昇し、電子及びイオンの雲が形成される可能性ができる前に、及び加熱及び蒸発プロセスが開始する前に上昇する。従って、プリプラズマ６１５がない状態で、増幅光ビーム８の高エネルギーの前縁５１０の多くは反射することになり、ほとんど使用されない。しかしながら、プリプラズマ６１５が、前縁５１０のエネルギーの一部を吸収し、それをバルクターゲット材料６１６を切除する熱へと変換する。

図６Ｅを参照すると、増幅光ビーム５０６は、プリプラズマ６１５及びバルクターゲット材料６１６の大部分又はほぼすべてをＥＵＶ光６１８に変換する。

図７を参照すると、ターゲット材料小滴を、ＥＵＶ光を発するターゲットへと変換するために使用することができる別の例示的な波形７００のプロットが示されている。図８Ａ〜図８Ｅは、波形７００がターゲット材料小滴を、ＥＵＶ光を発するターゲットへと変形させる様子を示す。図７及び図８Ａ〜図８Ｅの例のターゲットは、フラグメント化したターゲット材料の集合である。

波形７００は、第１プリパルス７０２の表示、第２プリパルス７０４の表示及び増幅光ビーム７０６の表示を示す。第１プリパルス７０２は、２０〜７０ｎｓであるパルス持続時間７０３及び１７〜６０ｍＪのエネルギーを有する。第１プリパルス７０２は、１μｍ又は１０．６μｍの波長を有することができる。一例では、パルス持続時間７０３は４０ｎｓであり、エネルギーは２０ｍＪである。第２プリパルス７０４は、１〜１０ｎｓであるパルス持続時間７０５及び１〜１０ｍＪのエネルギーを有する。第２プリパルス７０４は１．０６μｍの波長を有する。一例では、第２プリパルス７０３の持続時間７０５は１０ｎｓであり、第２プリパルスのエネルギーは５ｍＪである。別の例では、第２プリパルス７０３の持続時間７０５は１０ｎｓであり、第２プリパルスのエネルギーは１０ｍＪである。

第１プリパルス７０２及び第２プリパルス７０４は時間的に遅延時間７０８だけ分離され、第２プリパルス７０４が第１プリパルス７０２の後に生じる。遅延時間７０８は、第１プリパルス７０２により幾何学的に変形するターゲット材料小滴が膨張して、円板形状の中間ターゲットを形成できるほど十分に長い時間である。遅延時間７０８は１〜３マイクロ秒（μｓ）とすることができる。

第２プリパルス７０４及び増幅光ビーム７０６は、時間的に遅延時間７０９だけ分離され、増幅光ビーム７０６が第２プリパルス７０４の後に生じる。遅延時間７０９は、第２プリパルス７０４によって形成されるフラグメントが最適な距離まで分散できるほど十分に長い。遅延時間７０９は、１００ナノ秒（ｎｓ）〜１マイクロ秒（μｓ）とすることができる。

図８Ａ〜図８Ｅを参照すると、ターゲット材料供給装置６２０の５つのスナップショットが示され、時間は左側の図８Ａから右側の図８Ｅへと経過する。図８Ａ〜図８Ｃは、図６Ａ〜図６Ｃに関して説明したような円板形状の中間ターゲット６１３を生成する。図８Ｄはターゲット８１４の生成を示す。ターゲット８１４は、中間ターゲット６１３を第２プリパルス７０４で照射することによって形成されたターゲット材料の部片又は粒子の集合である。第２プリパルス７０４が衝突すると、中間ターゲット６１３が破壊されてターゲット材料の多くのフラグメントになり、それぞれが中間ターゲット６１３より小さい。

中間ターゲット６１３が破壊されてフラグメントになると、増幅光ビーム７０６のターゲット材料が多くなる。なぜなら、フラグメントが集合すると、プラズマに変換するためのターゲット材料の表面積が大きくなるからである。さらに、中間ターゲット６１３は薄いので、第２プリパルス７０４は、ターゲット材料小滴６１０をフラグメントの集合に変形することができるプリパルスよりも相対的にエネルギーを低く、及び／又は持続時間を長くすることができる。

ターゲット８１４は、ターゲット位置６２６に到達して、増幅光ビームを受け取る。ＥＵＶ光８１８が生成される。

図９を参照すると、ターゲット材料小滴を、ＥＵＶ光を発するターゲットへと変換するために使用することができる別の例示的な波形９００のプロットが示されている。図１０Ａ〜図１０Ｅは、波形９００が、ターゲット材料小滴を、ＥＵＶ光を発するターゲットへと変形させる様子を示す。図９及び図１０Ａ〜図１０Ｅの例のターゲットは、半球形のターゲットの付近に形成されるプリプラズマである。

波形９００は、第１プリパルス９０２の表示、第２プリパルス９０４の表示及び増幅光ビーム９０６の表示を示す。第１プリパルス９０２は１ｎｓ未満のパルス持続時間９０３を有する。例えば、第１プリパルス９０２は１．０６μｍの波長、３００ｐｓ以内のパルス持続時間及び１ｍＪ〜１０ｍＪのエネルギーを有することができる。別の例では、第１プリパルスは１００ｐｓ〜３００ｐｓの持続時間、１．０６μｍの波長、及び１ｍＪ〜１０ｍＪのエネルギーを有する。さらに別の例では、第１プリパルス９０２は１５０ｐｓの持続時間、１．０６μｍの波長及び５ｍＪのエネルギーを有する。

第２プリパルス９０４は、１〜１０ｎｓであるパルス持続時間９０５及び１〜１０ｍＪのエネルギーを有する。第２プリパルス９０４は１．０６μｍの波長を有する。一例では、第２プリパルス９０３の持続時間９０５は１０ｎｓであり、第２プリパルスのエネルギーは５ｍＪである。別の例では、第２プリパルス９０３の持続時間９０５は１０ｎｓであり、第２プリパルスのエネルギーは１０ｍＪである。

第１プリパルス９０２及び第２プリパルス９０４は、時間的に遅延時間９０８だけ分離され、第２プリパルス９０４が第１プリパルス９０２の後に生じる。遅延時間９０８は、第１プリパルス９０２によって幾何学的に変形したターゲット材料小滴が膨張して、半球形ターゲットを形成することができるほど十分に長い時間である。例えば遅延時間９０８は約１０００ｎｓとすることができる。遅延時間９０９は、第２プリパルス９０４によって半球形ターゲットの表面に形成されたプリプラズマが膨張できるほど十分に長い。遅延時間９０９は１０〜１００ナノ秒（ｎｓ）又は１〜２００ｎｓとすることができる。

図１０Ａ〜図１０Ｅを参照すると、ターゲット材料供給装置６２０の５つのスナップショットが示され、時間は左側の図１０Ａから右側の図１０Ｅへと経過する。第１プリパルス９０２がターゲット材料小滴６１０を照射して、半球形のボリューム１０１２を形成する。半球形ボリューム１０１２は、半球形の空間全体に分散した粒子１０１３の霧又は集合である。粒子１０１３は、第２プリパルス９０４に面する表面１００２にて最小になる密度分布で分布する。密度分布の上昇の方向は、ボリューム１０１２によって吸収される光の量の増加に寄与する。なぜなら、光を反射することができる高密度の面に光が到達する前に、光の大部分がボリューム１０１２によって吸収されるからである。半球形ボリューム１０１２は、遅延時間９０９にわたって膨張し、半球形の中間ターゲット１０１４を形成する。

第２プリパルス９０４は、半球形の中間ターゲット１０１４を照射し、中間ターゲット１０１４の縁部にプリプラズマを生成し、さらに粒子１０１３の少なくとも一部をプリプラズマに変換する。粒子１０１３は小さいので、粒子１０１３からプリプラズマを生成することは比較的容易である。プリプラズマは遅延時間９０９にわたって膨張し、ターゲット１０１５を形成する。ターゲット１０１５は、半球形ボリューム１０１７と、プリプラズマ１０１６と、を含む。増幅光ビーム９０６がターゲット１０１５を照射して、ＥＵＶ光を生成する。プリプラズマ１０１６は、増幅光ビーム９０６を容易に吸収する媒体を提供し、従ってプリプラズマ１０１６は、増幅光ビームのＥＵＶ光への変換を強化し、改良することができる。

他の実施態様も添付の請求の範囲に入る。例えば、円板形状の中間ターゲット６１３は、円板に類似した、又は表面の１つに窪みを含む形状を有することができる。以上で説明した波形５、５００、７００及び９００のいずれも、ターゲット材料と相互作用するプリパルスを２つより多く有することができる。

Claims (16)

1. 極端紫外線光源であって、
   放射パルスを生成するように構成された固体レーザであって、前記放射パルスは、少なくとも、第１の放射パルス及び第２の放射パルスを備える、固体レーザと、
   第３の放射パルスを生成するように構成された第２の光源であって、前記第３の放射パルスは、前記第１の放射パルス及び前記第２の放射パルスとは異なる波長を有する、第２の光源と、
   真空チャンバの内部においてターゲット材料を受け取るように構成されている真空チャンバであって、前記ターゲット材料は、プラズマに変換されたときに、極端紫外線（ＥＵＶ）光を発光し、前記１の放射パルス、前記第２の放射パルス、及び前記第３の放射パルスは、それぞれ、前記真空チャンバの内部の第１の位置、前記真空チャンバの内部の第２の位置、及び前記真空チャンバの内部の第３の位置に誘導され、前記第１の位置、前記第２の位置、及び前記第３の位置は、前記真空チャンバ内の異なる位置であり、且つ、前記第１の放射パルス、前記第２の放射パルス、及び前記第３の放射パルスの前記真空チャンバにおける伝搬方向とは異なる方向に沿って分離している、真空チャンバと、
   を備える極端紫外線光源。
2. 請求項１に記載の極端紫外線光源であって、
   前記固体レーザは、ネオジムドープイットリウムアルミガーネット（Ｎｄ：ＹＡＧ）レーザ又はエルビウムドープファイバ（Ｅｒ：ガラス）レーザを備える、極端紫外線光源。
3. 請求項１に記載の極端紫外線光源であって、
   前記固体レーザは、Ｑスイッチ固体レーザを備える、極端紫外線光源。
4. 請求項１に記載の極端紫外線光源であって、
   前記第２の光源は、ガスレーザを備え、前記ガスレーザは、ガス状態の利得媒体を備える、極端紫外線光源。
5. 請求項４に記載の極端紫外線光源であって、
   前記ガスレーザの前記利得媒体は、二酸化炭素を備える、極端紫外線光源。
6. 請求項１に記載の極端紫外線光源であって、
   前記固体レーザによって生成される前記放射パルスは、１．０６マイクロメートルの波長を有する、極端紫外線光源。
7. 請求項１に記載の極端紫外線光源であって、
   前記固体レーザによって生成される前記放射パルスは、１．０６マイクロメートルの波長を有し、前記第２の光源によって生成される前記第３の放射パルスは、１０．６マイクロメートルの波長を有する、極端紫外線光源。
8. 請求項１に記載の極端紫外線光源であって、
   前記ターゲット材料は、ターゲット材料小滴を備え、
   前記極端紫外線光源は、コンピュータ可読媒体上の機械実行可能な命令を備える制御システムを更に備え、
   前記制御システムは、前記固体レーザに、
   前記第１の放射パルスを射出させることであって、前記第１の放射パルスが前記ターゲット材料小滴を、前記ターゲット材料小滴が占めるボリュームよりも大きいボリュームを占めるターゲット材料の幾何分布に変形させるのに十分なエネルギーを有することと、
   前記第２の放射パルスを射出させることであって、前記第２の放射パルスが前記幾何分布の吸収特性を変化させるのに十分なエネルギーを有し、前記ターゲット材料小滴又は前記幾何分布よりも多くの部分の入射放射を吸収する修正ターゲットを形成することと、
   を行わせるように構成されており、
   前記制御システムは、前記第２の光源に、
   前記第３の放射パルスを放射させることであって、前記第３の放射パルスが前記修正ターゲットの少なくとも一部を、ＥＵＶ光を射出するプラズマに変換するのに十分なエネルギーを有することと、
   を行わせるように構成されている、極端紫外線光源。
9. 請求項８に記載の極端紫外線光源であって、
   前記ターゲット材料小滴を前記真空チャンバの内部の軌道上に放出するターゲット材料デリバリシステムを更に備え、前記第１の位置、前記第２の位置、及び前記第３の位置は前記軌道上にある、極端紫外線光源。
10. 請求項１に記載の極端紫外線光源であって、
    前記第１の放射パルス、前記第２の放射パルス、及び前記第３の放射パルスを受け取るように構成された光学要素を更に備え、
    前記光学要素は、前記第１の放射パルス、前記第２の放射パルス、及び前記第３の放射パルスをそれぞれ前記第１の位置、前記第２の位置、及び前記第３の位置に誘導するように構成されている、極端紫外線光源。
11. 極端紫外線光源であって、
    放射パルスを生成するように構成された固体レーザであって、前記放射パルスは、少なくとも第１の放射パルスを備える、固体レーザと、
    第２の放射パルスを生成するように構成された第２の光源と、
    第３の放射パルスを生成するように構成された第３の光源であって、前記第３の放射パルスは、前記第１の放射パルス及び前記第２の放射パルスとは異なる波長を有する、第３の光源と、
    真空チャンバの内部においてターゲット材料を受け取るように構成されている真空チャンバであって、前記ターゲット材料は、プラズマに変換されたときに、極端紫外線（ＥＵＶ）光を発光するターゲット材料を備える、真空チャンバと、
    第１の光学要素であって、前記固体レーザにより生成される前記放射パルスを受け取り、 前記放射パルスを前記真空チャンバの内部に向けて誘導するように構成された第１の光学要素と、
    前記第１の光学要素から分離された第２の光学要素であって、前記第３の光源により生成される前記第３の放射パルスを受け取り、前記第３の放射パルスを前記真空チャンバの内部に向けて誘導するように構成された第２の光学要素と、を備え、
    前記第３の放射パルスは、前記固体レーザにより生成された前記放射パルスとは異なる前記真空チャンバ内の位置に誘導され、前記第１の放射パルスは、前記第２の放射パルスとは異なる前記真空チャンバ内の位置に誘導される、極端紫外線光源。
12. 請求項１１に記載の極端紫外線光源であって、
    前記第１の光学要素は、少なくとも一つの光ファイバを備え、
    前記第２の光学要素は、前記第３の放射パルスの波長において光学的に反射的な表面を備え、前記表面は、前記第３の放射パルスを前記真空チャンバの内部に向けて誘導するように位置している、極端紫外線光源。
13. 請求項１１に記載の極端紫外線光源であって、
    前記固体レーザは、ネオジムドープイットリウムアルミガーネット（Ｎｄ：ＹＡＧ）レーザ又はエルビウムドープファイバ（Ｅｒ：ガラス）レーザを備える、極端紫外線光源。
14. 請求項１１に記載の極端紫外線光源であって、
    前記第２の光源及び第３の光源のそれぞれは、ガスレーザを備え、前記ガスレーザは、ガス状態の利得媒体を備える、極端紫外線光源。
15. 請求項１１に記載の極端紫外線光源であって、
    前記第２の光源は、第２の固体レーザを備え、
    前記第１の光学要素は、前記第２の放射パルスを受け取り、前記第２の放射パルスを前記真空チャンバの内部の第２の位置に向けて誘導するように構成されている、極端紫外線光源。
16. 請求項１１に記載の極端紫外線光源であって、
    前記ターゲット材料は、ターゲット材料小滴を備え、
    前記極端紫外線光源は、コンピュータ可読媒体上の機械実行可能な命令を備える制御システムを更に備え、
    前記制御システムは、
    前記固体レーザに、前記第１の放射パルスを射出させることであって、前記第１の放射パルスが前記ターゲット材料小滴を、前記ターゲット材料小滴が占めるボリュームよりも大きいボリュームを占めるターゲット材料の幾何分布に変形させるのに十分なエネルギーを有することと、
    前記第２の光源に、前記第２の放射パルスを射出させることであって、前記第２の放射パルスが前記幾何分布の吸収特性を変化させるのに十分なエネルギーを有し、前記ターゲット材料小滴又は前記幾何分布よりも多くの部分の入射放射を吸収する修正ターゲットを形成することと、
    前記第３の光源に、前記第３の放射パルスを放射させることであって、前記第３の放射パルスが前記修正ターゲットの少なくとも一部を、ＥＵＶ光を射出するプラズマに変換するのに十分なエネルギーを有することと、
    を行わせるように構成されている、極端紫外線光源。