JP7241027B2 - レーザ生成プラズマ源 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
[0001] 本願は２０１７年５月１０日に提出された欧州出願第１７１７０３２２．６号の優先権を主張するものであり、同出願は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

[0002] 本発明は、レーザ生成プラズマ源用、例えばリソグラフィ装置又はメトロロジ装置用のシードレーザに関する。

[0003] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、通常は基板のターゲット部分に適用する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造において使用可能である。このような場合、代替的にマスク又はレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを使用して、ＩＣの個々の層上に形成すべき回路パターンを生成することができる。このパターンを、基板（例えばシリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えばダイの一部、１つのダイ、又はいくつかのダイを含む）に転写することができる。パターンの転写は通常、基板に設けた放射感応性材料（レジスト）の層への結像により行われる。一般的に、１枚の基板は、順次パターンが付与される隣接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。

[0004] 半導体産業は、小型化の進む集積回路寸法を印刷することのできるリソグラフィ技術の開発を追求し続けている。極端紫外線（「ＥＵＶ」）光（軟Ｘ線と称されることもある）は、一般に、１０から１２０ナノメートル（ｎｍ）の波長を有する電磁放射であって将来的にはより短い波長が用いられることが予期されるものと定義される。現在のところ、ＥＵＶリソグラフィは、一般に１０から１４ｎｍの範囲の波長のＥＵＶ光を含むものとされており、シリコンウェーハなどの基板の極めて小さなフィーチャ、例えば３２ｎｍを下回るフィーチャを製造するために用いられる。

[0005] 本明細書の執筆時点では、商業的に最も成功しているＥＵＶ光の生成方法は、ＥＵＶ領域に１つ以上の輝線を有する１つ以上の元素、例えばキセノン、リチウム、スズ、インジウム、アンチモン、テルル、アルミニウムなどを有する材料から、プラズマを生成するというものである。レーザ生成プラズマ（「ＬＰＰ」）と呼ばれることの多い１つのそのような方法においては、必要とされるプラズマは、所望の線発光元素を有する材料の液滴、流れ、又はクラスタなどのターゲット材料を、照射サイトにおいてレーザビームで照射することによって生成可能である。線発光元素は、純粋な形態もしくは合金形態、例えば所望の温度では液体である合金であってもよいし、又は液体など別の材料を混合したもの又は分散させたものであってもよい。

[0006] いくつかの従来技術によるＬＰＰシステムにおいては、液滴流中の各液滴を別個のレーザパルスによって照射して、各液滴からプラズマを形成する。あるいは、各液滴を２つ以上の光パルスによって順次照明する、いくつかの従来技術によるシステムが開示されている。場合によっては、各液滴を、所謂「プリパルス」に曝露して、ターゲット材料を加熱、膨張、気化、蒸発、及び／又はイオン化させ、及び／又は弱いプラズマを発生させ、その後所謂「メインパルス」に曝露して強いプラズマを発生させるとともに、プリパルスに影響された材料の大部分又はすべてをプラズマに変換し、それによってＥＵＶ発光を生成してもよい。２つ以上のプリパルスが用いられ得ること、２つ以上のメインパルスが用いられ得ること、及びプリパルスの機能とメインパルスの機能とはある程度重複してもよいことは理解されるであろう。

[0007] ＬＰＰシステムにおけるＥＵＶ出力パワーは一般にターゲット材料を照射するドライブレーザパワーに対応するので、場合によっては、比較的低パワーの発振器又は「シードレーザ」と、シードレーザからのパルスを増幅するための１つ以上のアンプと、を含む構成を採用するのが望ましいとも考えられ得る。大型のアンプを使用すると、低パワーで安定したシードレーザの使用が可能になる一方で、ＬＰＰプロセスにおいて用いられる比較的高パワーのパルスが依然として提供される。

[0008] 参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２０１４／０２０３１９４号明細書は、プラズマを生成するために用いられるメインパルスの前に「ペデスタル」がある、ＬＰＰシステム用のレーザ源を記載している。ペデスタルは、メインパルスのおよそ４００ｎｓ前に始まり、メインパルスのピークの強度の１から１０％まで上昇するビーム強度を有する。ペデスタルの存在は、ＬＰＰ源のＥＵＶ出力パワーを増大させるものと認められる。米国特許出願公開第２０１４／０２０３１９４号明細書においては、ペデスタルは、光シャッタ（例えばポッケルスセルと２つのポラライザとを備える）及び／又は可飽和吸収体を用いて制御される。高電源を達成するのに望ましい高いパルス繰返し数を考慮すると、ペデスタルエネルギの制御は困難である。

[0009] 本発明は、例えばリソグラフィデバイス製造プロセス及び／又はメトロロジ装置と一緒に使用するための、改良されたレーザ生成プラズマ源を提供しようとするものである。

本発明は、第１の態様においては、レーザ生成プラズマ源用のシードレーザモジュールを提供し、このシードレーザモジュールは、あるパルス繰返し数でソース放射パルスを放出するように構成されたパルスレーザ源と、電気信号を提供するように構成されたサブシステムと、サブシステムに結合されソース放射パルスを受信するように且つ電気信号の制御下で整形された放射パルスを放出するように構成された電気光学変調器と、を備えており、電気信号は、ソース放射パルスと同相のパルス繰返し数のゲーティングパルスと、そのゲーティングパルスのうち連続するものの間の１つ以上の二次パルスと、を備える。

[0010] 本発明は、第２の態様においては、レーザ生成プラズマ源用のシードレーザモジュールを提供し、このシードレーザモジュールは、あるパルス繰返し数でソース放射パルスを放出するように構成されたパルスレーザ源と、電気信号を提供するように構成されたサブシステムと、サブシステムに結合されソース放射パルスを受信するように且つ電気信号の制御下で整形された放射パルスを放出するように構成された電気光学結晶を含む電気光学変調器と、電気光学結晶に音響信号を印加するように構成された音響デバイスと、を備えている。

[0011] 本発明は、第３の態様においては、レーザ生成プラズマ源用のドライブレーザデバイスを提供し、このドライブレーザデバイスは、上述したシードレーザモジュールと、整形された放射パルスを増幅してドライブ放射パルスを形成するように構成されたアンプと、を備えている。

[0012] 本発明は、第４の態様においては、上述したドライブレーザデバイスと、ターゲット材料をターゲット位置に送出してドライブ放射パルスによって照射しプラズマを形成するように構成されたターゲット材料デリバリシステムと、プラズマによって放出された放射を収集するように構成された放射コレクタと、を備えるレーザ生成プラズマ源を提供する。

[0013] 次に、本発明の実施形態を、添付の図面を参照して例示的に説明する。

ＬＰＰ ＥＵＶ光源の一実施形態のコンポーネントのうちいくつかの、単純化された概略図である。 ＬＰＰ ＥＵＶシステムにおいて用いられ得るシードレーザモジュールのコンポーネントのうちいくつかの、単純化された概略図である。 ＬＰＰ ＥＵＶシステムにおいて用いられ得る別のシードレーザモジュールのコンポーネントのうちいくつかの、単純化された概略図である。 メインパルスの強度対時間のグラフであり、ペデスタル部分を拡大挿入図で示している。 本発明の一実施形態による、２つの電気光学デバイスを有するシードレーザモジュールのコンポーネントのうちいくつかの、単純化された概略図である。 本発明の一実施形態におけるパルスのタイミングを示す図である。 本発明の一実施形態による、２つの電気光学デバイスを有する別のシードレーザモジュールのコンポーネントのうちいくつかの、単純化された概略図である。 本発明の一実施形態による、１つの電気光学デバイスを有する別のシードレーザモジュールのコンポーネントのうちいくつかの、単純化された概略図である。 図８のシードレーザモジュールがオフ状態であるときの、単純化された概略図である。 本発明の一実施形態による、２つの電気光学デバイスを有する別のシードレーザモジュールのコンポーネントのうちいくつかの、単純化された概略図である。

[0014] 図１は、ＬＰＰ ＥＵＶ光源１０の一実施形態のコンポーネントのうちいくつかの、単純化された概略図である。図１に図示されるように、ＥＵＶ光源１０はレーザ源１２を備えており、このレーザ源は、レーザパルスのビームを発生するとともに、そのビームをレーザ源１２から１つ以上のビームパスに沿ってプラズマチャンバ１４内へと送出して、照射サイト１６で液滴などの各ターゲットを照明する。

[0015] やはり図１に図示されるように、ＥＵＶ光源１０はターゲット材料デリバリシステム２６も備えていてもよく、このシステムは例えば、ターゲット材料の液滴をプラズマチャンバ１４の内部の照射サイト１６に送出し、そこで液滴が１つ以上のレーザパルスと相互作用して、最終的にはプラズマを生成するとともにＥＵＶ放射を発生させる。従来技術において様々なターゲット材料デリバリシステムが提示されており、それらの相対的な利点は当業者には自明であろう。

[0016] 上述のように、ターゲット材料はＥＵＶ放出元素であり、これはスズ、リチウム、キセノン、又はこれらの組み合わせを含む材料を含み得るが、必ずしもこれらに限定されない。ターゲット材料は、液体小滴、霧、及び／又は液体小滴に含有された固体粒子の形態をとり得る。例えば、元素スズは、ターゲット材料としては、純スズとして、ＳｎＢｒ_４、ＳｎＢｒ_２、ＳｎＨ_４などのスズ化合物として、例えばスズ－ガリウム合金、スズ－インジウム合金、もしくはスズ－インジウム－ガリウム合金といったスズ合金として、又はこれらの組み合わせとして提示され得る。使用される材料に応じ、ターゲット材料は照射サイト１６において、室温もしくは室温付近（例えばスズ合金又はＳｎＢｒ_４）、室温を上回る温度（例えば純スズ）、又は室温を下回る温度（例えばＳｎＨ_４）を含む様々な温度で提示され得る。場合によっては、これらの化合物は、ＳｎＢｒ_４のように、比較的揮発性であってもよい。スズ以外のＥＵＶ放出元素の類似の合金及び化合物、ならびにそのような材料及び上述の材料の相対的な利点は、当業者には自明であろう。

[0017] 図１に戻ると、ＥＵＶ光源１０は、扁長楕円体（すなわち長軸を中心として回転する楕円形）の形をした反射面を有する近垂直入射集光ミラーのような光学素子１８も含んでいてもよく、したがってこの光学素子１８は、照射サイト１６の中又は付近の第１の焦点と、所謂中間領域２０の第２の焦点と、を有し、ＥＵＶ光はそこでＥＵＶ光源１０から出力されて「スキャナ」とも称される集積回路リソグラフィツール（図示しない）のようなＥＵＶ光を利用するデバイスへと入力される。図１に示されるように、光学素子１８は、レーザ源１２によって発生されたレーザ光パルスが通過して照射サイト１６に到達することを可能にするためのアパーチャを備えて形成されている。

[0018] 光学素子１８は、ＥＵＶ光を収集するとともに中間領域２０に誘導してその後ＥＵＶ光を利用するデバイスに送出するのに適した表面を有していなければならない。例えば、光学素子１８は、モリブデンとシリコンとの交互層、及び場合によっては１つ以上の高温拡散バリア層、平滑化層、キャッピング層、及び／又はエッチング停止層を備えた漸変多層被覆を有し得る。

[0019] 当業者には、扁長楕円体ミラー以外の光学素子が光学素子１８として用いられ得ることが理解されるであろう。例えば、光学素子１８は、代替的には長軸を中心として回転するパラボラであってもよいし、あるいは環状の横断面を有するビームを中間位置に送出するように構成されていてもよい。他の実施形態では、光学素子１８は、本明細書に説明されるもの以外の又はそれに追加的な被覆及び層を利用してもよい。当業者であれば、特定の状況における光学素子１８に適した形状及び構成を選択することができるであろう。

[0020] 図１に示されるように、ＥＵＶ光源１０は、レーザビームを照射サイト１６の焦点に合焦させるための１つ以上の光学素子を含む合焦ユニット２２を備えていてもよい。ＥＵＶ光源１０はビーム調節ユニット２４も備えていてもよく、このビーム調節ユニットは、レーザ源１２と合焦ユニット２２との間に、レーザビームを拡大、操向、及び／又は整形するため、及び／又はレーザパルスを整形するための１つ以上の光学素子を有する。本技術分野においては様々な合焦ユニット及びビーム調節ユニットが知られており、当業者によって適切に選択され得る。

[0021] 上述のように、場合によっては、レーザ源１２は１つ以上のシードレーザ及び１つ以上のアンプを具備する。シードレーザはレーザパルスを生成し、レーザパルスはその後増幅されてレーザビームとなり、照射サイト１６でターゲット材料を照射して、ＥＵＶ放射を生成するプラズマを形成する。

[0022] 当業者には、プリパルス及びメインパルスを生成するために多くの種類のシードレーザが用いられ得ることが理解されるであろう。例えば、「主発振器パワーアンプ」（「ＭＯＰＡ」）構成として慣例上知られているものにおいて、従来のデュアルチャンバ横断流レーザ源が用いられてもよい。代替的には、パワーアンプは高速軸流レーザを備えていてもよい。単一のレーザ源がプリパルスとメインパルスとの両方を生成してもよい。あるいは、ＭＯＰＡ＋ＰＰレーザという通称で知られているものにおいて、プリパルス（ＰＰ）とメインパルスとを生成するために別個のシードレーザが用いられてもよい。

[0023] ＥＵＶシステムのいくつかの実施形態において一般的に用いられるシードレーザの種類の１つはＣＯ_２レーザであるが、他の実施形態はＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザを用い得る。２つのシードレーザがある場合には、これらは異なる種類のものであってもよい。ただし、例えばＹＡＧレーザはＣＯ_２レーザと共に用いられるものとは異なるアンプ又はアンプチェーンを必要とするであろう。当業者であれば、ＣＯ_２レーザ及びＹＡＧレーザ以外の種類のレーザ、ならびにＭＯＰＡレーザ及びＭＯＰＡ＋ＰＰレーザ以外の構成があることを認識するであろうし、どの種類及び構成のレーザが所望の用途に適しているのかを決定することができるであろう。

[0024] 図１に戻ると、ＥＵＶエネルギディテクタ２８は、プラズマチャンバ１４において発生されたＥＵＶパワーの量を検出する。ＥＵＶエネルギディテクタ２８は、プラズマチャンバ１４内のセンサ、例えばレーザビームに対して９０°に位置決めされたＥＵＶ側センサか、又は、中間焦点２０を通過したエネルギを測定するスキャナ内のセンサを備える。ＥＵＶエネルギディテクタは、例えばフォトダイオードを具備しており、当業者には一般に知られているものである。当業者には馴染みのあるように、液滴が照射される期間にわたってＥＵＶエネルギディテクタ２８によって提供されるＥＵＶパワー信号を積分することによって、液滴とレーザパルスとの衝突によって発生したＥＵＶエネルギが算出される。

[0025] ＥＵＶコントローラ２９は、１つ以上の前のパルスによって発生されたＥＵＶの量に基づいて次のレーザパルスの強度を決定するように構成されている。ＥＵＶコントローラは、ＥＵＶエネルギディテクタ２８を介して、前のパルスから発生されたＥＵＶの量の測定を得る。ＥＵＶコントローラ２９は、後述するアルゴリズムを用いて、後続のレーザパルスの目標強度を決定する。目標強度は、プラズマチャンバ１４においてレーザパルス間で持続するプラズマの決定された安定性に基づいている。プラズマが安定的であればあるほど、後続のレーザパルスの強度は、既知の限度まで、より高くなり得る。プラズマが安定性に乏しいか又は不安定であれば、ＥＵＶコントローラ２９は後続のレーザパルスの強度を低減することができる。

[0026] ＥＵＶコントローラ２９は当業者にとって既知の様々な手法で実現可能であり、これは、説明されたモジュールの機能を実施するために実行可能な命令を記憶することのできるメモリへのアクセスを有するプロセッサを備えた演算装置を含むがこれに限定されない。演算装置は、ネットワーク（例えばインターネット）又は他の形態の通信を介して他の演算装置と通信するコンポーネントを含む、１つ以上の入力コンポーネント及び出力コンポーネントを備えていてもよい。ＥＵＶコントローラ２９は、ソフトウェアなどの演算ロジック又は実行可能コードで具現される１つ以上のモジュールを具備する。

[0027] パルスアクチュエータ（図示しない）がレーザ源１２を作動させ、照射サイト１６を狙ってレーザパルスを発射する。アクチュエータは電気部品、機械部品、及び／又は光学コンポーネントであってもよく、当業者には一般に知られている。

[0028] 上述したように、レーザ源１２は、シードレーザモジュールと、１つ以上のアンプ段階と、を備え得る。シードレーザモジュール３０の一例が図２に図示されている。シードレーザモジュール３０は、プリパルスシードレーザ３２及びメインパルスシードレーザ３４という２つのシードレーザを含む。当業者には、２つのシードレーザを含むそのような実施形態が用いられる場合には、ターゲット材料は、まず、プリパルスシードレーザ３２からの１つ以上のパルスによって、次に、メインパルスシードレーザ３４からの１つ以上のパルスによって、照射され得ることが理解されるであろう。

[0029] シードレーザモジュール３０は、コンポーネントを一直線に配置するのではなく、「折り曲げられた」配置を有するものとして示されている。実用では、そのような配置は、モジュールの寸法を制限するために一般的なものである。これを達成するべく、プリパルスシードレーザ３２及びメインパルスシードレーザ３４のレーザパルスによって生成されたビームは、複数の光学コンポーネント３６によって所望のビームパス上に向けられる。所望の特定の構成に応じて、光学コンポーネント３６は、レンズ、フィルタ、プリズム、ミラー、格子、又はビームを所望の方向に向けるために用いられ得る任意の素子であり得る。場合によっては、光学コンポーネント３６は、通過ビームの偏光を変化させるなど、他の機能も果たしてもよい。

[0030] 当業者には既知であるように、シードレーザは、出力カプラ、ポラライザ、後部ミラー、格子、音響光学変調（ＡＯＭ）スイッチなどといった光学コンポーネントを含む。これらの光学コンポーネントの中でも、シードレーザ３２及び３４は、ジャイアントパルス形成において使用されるとともにパルス出力ビームを生成するために用いられるＱスイッチＡＯＭを含む。本技術分野において既知のように、ＱスイッチＡＯＭは、シードレーザからのパルスの放出のタイミングを制御する。

[0031] 図２の実施形態においては、各シードレーザからのビームは、まず、電気光学変調器３８（ＥＯＭ）を通過する。ＥＯＭ３８は、シードレーザと共にパルス整形ユニットとして用いられ、シードレーザによって生成されたパルスをトリミングして、より短い幅とより速い立ち上がり及び／又は立ち下がり時間とを有するパルスにする。より短いパルス幅と、比較的速い立ち上がり及び／又は立ち下がり時間とは、ＥＵＶ出力及び光源効率を高めるであろう。なぜなら、パルスとターゲットとの間の相互作用時間が短く、また、パルスの不要な部分がアンプゲインを使い果たさないからである。２つの別個のパルス整形ユニット（ＥＯＭ３８）が示されているが、代替的には、プリパルスシードとメインパルスシードとの両方をトリミングするために共通のパルス整形ユニットが用いられてもよい。

[0032] 本明細書に記載されるいくつかの実施形態においては、ＥＵＶコントローラ２９は、シードレーザ内のＱスイッチＡＯＭに対するＥＯＭ３８のタイミングを調整することによって、レーザパルスの強度を制御することができる。一実施形態においては、タイミングは、レーザ発射トリガに対するＱスイッチＡＯＭトリガ又はＥＯＭトリガの遅延を変更することによって調整される。レーザ発射トリガは、プラズマチャンバ内の検出ラインレーザに液滴がいつ到着したかに基づいている。

[0033] 他の実施形態においては、ＥＵＶコントローラ２９は、ＥＯＭ３８のＥＯＭ結晶に印加される電圧を変更することによって、レーザパルスの強度を制御することができる。そのような結晶に用いられ得る１つの材料はテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）であるが、ＥＯＭにおいて用いられる材料は他にもある。高電圧ＨＶ（約５，０００ボルト、すなわち５キロボルト又は５ｋＶ）が結晶に印加されると、光はＥＯＭ３８を通過することができる。ＥＯＭ３８に電圧が印加されないときには、レーザパルスはＥＯＭ３８を通過しない。通過するパルスの強度を制御するためには、高電圧ＨＶを所望の強度に準じて調整する。したがって、より高い強度のレーザパルスを生成するためには結晶に印加される高電圧ＨＶが増加され、より低い強度のレーザパルスを生成するためには結晶に印加される高電圧ＨＶが低下される。

[0034] 図２に戻ると、シードレーザからのビームは次に、音響光学変調器（ＡＯＭ）４０及び４２を通過する。以下で説明するように、ＡＯＭ４０及び４２は「スイッチ」又は「シャッタ」として作用するものであり、ターゲット材料からのレーザパルスの反射を、ＥＯＭやシードレーザのようなシステムの繊細な部品に到達させないように、逸らせるべく動作する。したがって、ＡＯＭ４０及び４２は、反射が繊細な部品に損傷を与えることを防止する。ここに示される実施形態においては、各シードレーザからのビームは２つのＡＯＭを通過する。しかしながら、いくつかの実施形態においては、各シードレーザからのビームは、各パス上の単一のＡＯＭのみを通過してもよい。

[0035] いくつかの実施形態においては、レーザパルスの強度を調整するために、ＡＯＭ４０及び４２が操作され得る。ＡＯＭ４０及び４２は、ＡＯＭ内の結晶に結合されたトランスデューサに無線周波数（ＲＦ）パワーを印加することによって開閉される。レーザパルスの強度は、印加されるＲＦパワーの量に比例する。したがって、レーザパルスの強度を増加させるためにはより多くのＲＦパワーが印加され、レーザパルスの強度を低下させるためにはより少ないＲＦパワーが印加される。

[0036] ＡＯＭ４０及び４２を通過した後、２つのビームはビームコンバイナ４４によって「結合」される。各シードレーザからのパルスは異なる時刻に生成されるので、これは実際には、時間的に分離した２つのビームが、更なる処理及び使用のために、共通のビームパス４６上に置かれることを意味する。

[0037] 共通のビームパス上に置かれた後、シードレーザのうち一方からのビーム（繰り返すが、一度に一方のみである）は、本技術分野において既知であるようなビーム遅延ユニット４８を通過する。次に、そのビームは、プリアンプ５０と、次いでビームエキスパンダ５２とを通って導かれる。これに続いて、ビームは薄膜ポラライザ５４を通過し、光学コンポーネント５６によって先へ導かれる。この光学コンポーネントもやはりビームをＬＰＰ ＥＵＶシステム内の次の段階へと導く素子であり、他の機能も果たし得る。本技術分野において既知であるように、ビームは、一般的には、光学コンポーネント５６から１つ以上の光アンプ及び他のコンポーネントに伝わる。

[0038] 本技術分野においては、プリパルスシードレーザ及びメインパルスシードレーザのいずれとしての使用にも適した様々な波長可変シードレーザが知られている。例えば、一実施形態においては、シードレーザは準大気圧、例えば０．０５から０．２気圧のＣＯ_２を含む密閉充填ガスを有するＣＯ_２レーザであってもよく、無線周波数放電によってポンピングされてもよい。いくつかの実施形態においては、シードレーザの光学キャビティの画定を助けるために格子が用いられてもよく、格子は、シードレーザを選択された回転線に合わせて調節するべく、回転されてもよい。

[0039] 図３は、シードパルス発生システム６０の一実施形態の単純化されたブロック図である。シードレーザモジュール３０と同様、シードパルス発生システム６０は、シードパルスを発生させ、そのシードパルスを整形し、そのシードパルスを増幅する。しかし、シードパルス発生システム６０は、図２のシードレーザモジュール３０の１つのプリアンプ５０に代えて、２つのプリアンプ７４及び８４を含んでいる。第２のプリアンプの追加と、その第２のプリアンプによって提供される追加的なゲインとによって、シードパルス発生システム６０の先に配置されたパワーアンプが自己レーザ放射し、前方レーザパルス（forward laser pulses）の変調が誘発されるとともにシードパルス発生システム６０のプリアンプ７４及び８４のゲインがストリップされる（gain-stripping）可能性が高まり得る。結果としてもたらされるパワーアンプにおける自己レーザ放射は、数マイクロ秒持続する広い幅を有するパルスとして観察されている。第２のプリアンプを追加することによるこうした影響を弱めるべく、図３のシードパルス発生システム６０は、反射光がシードレーザならびに第２のプリアンプに到達するのを防止するために、図２のシードレーザモジュール３０の素子の間に配置された追加的な隔離段階を含む。シードパルス発生システム６０の隔離段階は、図２のシードレーザモジュール３０に追加されるか又はその内部で実現されてもよい。

[0040] シードレーザ６２は、図３では単一のユニットとして図示されているが、図２のプリパルスシードレーザ３２及びメインパルスシードレーザ３４に関連して説明したように、ビームを生成する。やはり、シードパルス発生システム６０も、２つ以上のシードレーザ６２を含んでいてもよい。ＥＯＭ６４は、上記で図２のＥＯＭ３８に関連して説明したように、パルスを整形する。

[0041] ＥＯＭ６４と第１のプリアンプ７４との間には、第１のアイソレーションステージ（isolation stage）６６が配置される。第１のアイソレーションステージ６６は、第１のＡＯＭ６８と、遅延素子７０と、第２のＡＯＭ７２と、を備えている。遅延素子７０もやはりビームを折り曲げる光学配置を有する。第１のアイソレーションステージ６６は、図２のＡＯＭ４０及び４２ならびに遅延線４１と同様、ターゲット材料からのレーザパルスの反射を、シードレーザ６２に到達しないように逸らせるべく動作する。本明細書において更に詳述するように、アイソレーションステージ６６は、第１のプリアンプ７４を通過した増幅されたパルスからのより良好なアイソレーションを提供する。

[0042] シードレーザ６２によって生成されたシードパルスを増幅するために、シードパルスは、図２に示すように１つのプリアンプだけではなく、２つ以上のプリアンプを通過する。２つ以上のプリアンプを用いることによって、シードパルスは段階的に増幅されることができ、これには多くの利点がある。個々のゲインがより小さい別々のアンプを使用することで、アンプの自己レーザ放射が防止される。複数のプリアンプを備えたアイソレーションステージの使用によってもたらされる別の利点は、ゲインが高くなり、反射光が、９９％が逸らされた後の１％であっても依然としてシードレーザ６２を損傷させるのに十分なほど強力になる前に、反射光を増幅の途中（mid-amplification）で逸らすことができるという点である。

[0043] 第１のプリアンプ７４には、第１のＡＯＭ７８と、遅延素子８０と、第２のＡＯＭ８２と、を備える第２のアイソレーションステージ７６が続く。第２のアイソレーションステージ７６は、ＬＰＰ ＥＵＶシステムの第１のアイソレーションステージ以外の部分に由来する反射光を逸らすことができる。第２のプリアンプ８４は照射サイトへと進むパルスの第２のアイソレーションステージ７６に続くものであるから、第２のアイソレーションステージ７６に到達する反射光のすべては、第２のプリアンプ８４によっても増幅されているであろう。

[0044] 図示されてはいないが、ビームがＬＰＰ ＥＵＶ生成システムの更なる素子に向けられる前に、更なるアイソレーションステージが第２のプリアンプ８４に続いていてもよい。そのような更なるアイソレーションステージは、ＬＰＰ ＥＵＶシステムの更なるコンポーネントから到来する反射光を、その反射光が第２のプリアンプ８４によって増幅される前に、逸らすことができる。

[0045] 実験によって、生成される望ましいＥＵＶ放射の量は、放射のメインパルスの直前の、ターゲット材料を励起してプラズマにする少量の追加的な放射の存在により増大されることがわかっている。この追加的な放射は、ペデスタルと称される。ペデスタルを含むメインパルスの構造の一例が図４に示されている。同図は、ターゲット材料の照射点における放射パワー対時間のグラフである。メインパルスは、この例においては１μｓという時間指標でピークを有しており、ピークパワーは１５ＭＷである。拡大挿入図においてのみ視認できるペデスタルＰｄは、最大で約４００ｎｓの幅と約０．０３ＭＷのパワー（すなわちメインパルスのピークパワーの１％未満）とを有する。ペデスタルのプロファイルは、パワーの立ち上がり（又はランプアップ）が遅く、恐らくはメインパルスのピークの直前に平坦域を有するであろう。

[0046] 最適なＥＵＶ出力をもたらすペデスタルの正確な幅、プロファイル及びパワーレベルは経験的に決定され得るものであり、ターゲット材料の種類、及び／又はターゲット点へのターゲット材料の送出手法に応じて変化するであろう。ペデスタルの最適なパラメータは、経時的に及びソースモジュール間で変化するであろう。本発明は、ペデスタルを制御するための改良されたアプローチを提供しようとするものである。一実施形態においては、ペデスタル制御は、ほとんど又は全く追加的なハードウェアを加えずに、特にビームパス上に追加的な素子を加えることなく、達成可能である。

[0047] 図５は、メインパルス用の電気光学変調器３８をより詳細に図示している。シードレーザ３４は主に偏光放射、例えば水平偏光放射を出力する。第１のポラライザ３８１は、シードレーザの偏光をクリーンアップして、望ましくない偏光状態、例えば垂直偏光の放射を拒絶するために用いられる。水平偏光放射はその後、第１の電気光学結晶３８２に入射する。電気光学結晶３８２は、電極を備えた複屈折結晶であり、高電圧源３８６によって適当な電圧が印加されると、入射する放射の偏光状態が９０°回転されるように構成されている。したがって、入射する水平偏光された放射は、垂直偏光放射に変換され垂直偏光放射として放出される。電圧が印加されなければ、入射する放射の偏光は影響を受けない。第２のポラライザ３８３は第１のポラライザ３８１に対して９０°で配向されており、したがって、第１の電気光学結晶３８２に電圧が印加されれば放射を通し、印加されなければ放射を遮断する。

[0048] 第２の電気光学結晶３８４は、第１の電気光学結晶３８２と類似しており、同様に、高電圧源３８６によって適当な電圧が印加される場合にのみ、通過する放射の偏光状態を回転させるように構成されている。第３のポラライザ３８５は第２のポラライザ３８３に対して９０°で配向されており、したがって、第２の電気光学結晶３８２に電圧が印加されれば放射を通し、印加されなければ放射を遮断する。このように、２つの電気光学結晶及び３つのポラライザを使用することで、２つのアイソレーションステージが提供され、高電圧源３８６によって電気光学結晶にゲーティングパルスが印加されないときの放射の漏洩が低減される。第１、第２及び第３のポラライザ３８１，３８３，３８５は、薄膜ポラライザであってもよい。

[0049] 電気光学結晶に印加されるゲーティングパルスのタイミング及び形状は、シードレーザモジュールによって出力されその後増幅されるパルスのタイミング及び形状を決定する。シードレーザ３４はパルスレーザであってもよく、したがってゲーティング電気パルスはシードレーザ３４によって出力される放射パルスに同期される。

[0050] 本発明の発明者等は、ペデスタルを作り出す効果的な手法は、電気光学変調器３８を通じた制御された放射の漏洩を可能にすることであると判断した。

[0051] 本発明の一実施形態によれば、電気光学変調器３８を通じたシードレーザ３４からの放射の漏洩の制御は、本明細書においては二次パルスと称される追加的な電圧パルスを、ゲーティングパルスＧＰの合間に電気光学変調器の結晶に印加することによって達成される。これは図６に示されている。

[0052] 図６の最も上のグラフは、シードレーザ３４によって出力される放射パワーを時間の関数として示している。２番目のグラフは、ドライブレーザの増幅ステージに伝えられる放射パルスの形状を制御するために用いられる従来のゲーティングパルスＧＰを示す。Ａと標識された３番目の線は、本発明の一実施形態による１つ目のオプションを示す。この１つ目のオプションにおいては、ゲーティングパルスＧＰの合間に二次パルスＳＰが電気光学結晶に印加されるように、高電圧源によって出力されるパルスの周波数が２倍になっている。高電圧パルスの周波数２倍化は、例えば高電圧源に供給されるタイミング信号の周波数を２倍にすることによって、非常に容易に達成され得る。また、ペデスタルを増大させるために、例えば３又は４といったより大きな倍数によってゲーティングパルスの周波数を増加させることも可能である。

[0053] 電気光学結晶３８２，３８４への二次パルスＳＰの印加時にシードレーザ３４によって出力されている放射は全く無いか又は比較的少ないが、二次パルスは電気光学結晶３８２，３８４の表面上で残留電荷を生成し又は増大させ、これがシードパルスの始めにペデスタルを作り出すのに十分な放射の漏洩を引き起こす。二次パルス及びゲーティングパルスの周波数は高く、例えば５０ｋＨｚであり、したがって、二次パルスによって生成された電気光学結晶上のすべての電荷が二次パルスの後且つ次のゲーティングパルスの前に排出されるための時間的余裕はない。

[0054] 本発明の第１の実施形態による２つ目のオプションが、図６の、Ｂと標識された４番目のグラフに図示されている。２つ目のオプションでは、二次パルスＳＰの振幅Ａ及び／又は幅ｄが、電気光学結晶上の残留電荷の量を制御するように、そしてひいてはペデスタルの大きさ及び／又は形状を制御するように、制御される。また、ゲーティングパルスＧＰに対する二次パルスＳＰのタイミングを制御することも可能である。

[0055] 本発明の第１の実施形態による３つ目のオプションが、図６の、Ｃと標識された５番目のグラフに図示されている。３つ目のオプションでは、ゲーティングパルスＧＰの連続する各対の間に複数の二次パルスＳＰ１、ＳＰ２が提供される。二次パルスＳＰ１、ＳＰ２の振幅Ａ１、Ａ２及び／又は幅ｄ１、ｄ２は、電気光学結晶に印加される残留電化の量を制御するように、そしてひいてはペデスタルの大きさ及び／又は形状を制御するように、制御される。また、ゲーティングパルスＧＰに対する二次パルスＳＰ１、ＳＰ２のタイミングを制御することも可能である。ゲーティングパルス周期毎に２つよりも多くの二次パルスが提供されてもよい。

[0056] 本発明の第２の実施形態が図７に図示されている。第２の実施形態の部分であって第１の実施形態と同一のものは同じ参照番号で示されており、簡潔にするため、更なる説明はしない。第２の実施形態においては、高電圧源３８７は電気光学結晶３８２，３８４に、ゲーティングパルスに加えてＤＣバイアス電圧を印加するように構成されている。ＤＣバイアス電圧は、ゲーティングパルスのピーク電圧の約２０％未満であり得る。例えば、ゲーティングパルスのピーク電圧が約５，０００Ｖ以上であれば、ＤＣバイアス電圧は約１，０００Ｖ未満であり得る。電気光学結晶のうちある特定の１つにおけるＤＣバイアスは、その電気光学結晶内に電界を引き起こし、これが最終的にはペデスタルに影響を及ぼす電荷分布をもたらす。したがって、ＤＣバイアス電圧は、ＥＵＶ放射の出力を最適化するように制御される。

[0057] 図８及び図９には本発明の第３の実施形態が図示されており、これらの図はそれぞれ、単一の電気光学結晶を用いた電気光学変調器を、オン状態及びオフ状態で示している。第３の実施形態の部分であって先の実施形態と同一のものは同じ参照番号で示されており、簡潔にするため、更なる説明はしない。

[0058] 図８に示されるオン状態では、第１のポラライザ３８１がシードレーザ３４の出力から水平偏光状態を選択し、それを電気光学結晶３８２に伝える。例えばゲーティングパルス又は二次パルスによって十分な電圧が電気光学結晶３８２に印加されると、放射の偏光状態は回転されて垂直になり、したがって放射は、垂直偏光状態を通す第２のポラライザ３８３を通過する。

[0059] 図９に示されるオフ状態では、電気光学結晶３８２は放射の偏光状態を回転させず、よって、放射は第２のポラライザ３８３によって遮断される。先の実施形態と同様、ペデスタルを作り出すのに十分な制御された量の放射の漏洩が、電気光学結晶３８２上の残留電荷によって引き起こされ得る。残留電荷は、第１の実施形態と同様に二次パルスの印加によって、又は第２の実施形態と同様にバイアス電圧の印加によって、引き起こされてもよい。

[0060] 電気光学結晶を１つしか有さない電気光学変調器においては、特定の量の放射が、例えばミスアライメントによって１００％選択的ではないかもしれない第２のポラライザ３８３を通過して漏洩し得る。そのような漏洩は、ペデスタルの形成に寄与し、電気光学結晶への残留電荷の印加によって作り出される制御された漏洩の決定にあたって考慮される。

[0061] 図１０には第４の実施形態が図示されている。第４の実施形態の部分であって先の実施形態と同一のものは同じ参照番号で示されており、簡潔にするため、更なる説明はしない。第４の実施形態においては、ポラライザのうち１つ以上、例えば第２のポラライザ３８３を回転させるために、アクチュエータ３８８が提供される。ポラライザ３８３を選択的に回転させることによって、たとえ電気光学結晶３８２，３８４が通電されないときであっても、制御された放射の漏洩が達成され得る。同様の効果は、第１及び第３のポラライザを一緒に回転させることによって得ることができる。アクチュエータはペデスタルの実時間制御を可能にするが、場合によっては、これは不要であるかもしれず、代わりに機械式アジャスタが用いられてもよい。制御された放射の漏洩は、所望のペデスタルを作り出すことができる。

[0062] 第５の実施形態では、電気光学結晶に機械力を印加することによって、電気光学結晶内に電界が創出される。既知のように、電気光学結晶は一般的に圧電性でもある。機械力は、例えば圧電アクチュエータ又は他の形態のアクチュエータによって印加され得る。望ましいことには、機械力は、電気光学結晶において共振振動を引き起こすように選択された周波数を有する。

[0063] 本発明の実施形態において、ペデスタルを形成するための放射漏洩の制御は、フィードバックモード又はフィードフォワードモード又はこれらの組み合わせで実施され得る。放射漏洩のフィードバック制御は、ソースモジュール又はリソグラフィ装置における有用なＥＵＶ放射パワーの測定に基づいて行われるのが望ましい。

[0064] 本発明の更なる実施形態においては、上記で特定されたようなシードレーザモジュールを備えるレーザ生成プラズマ源が提供される。このレーザ生成プラズマ源は更に、放射コレクタによって収集される所定の波長の放射の特性を示すセンサ信号を提供するように構成されたセンサを備えており、サブシステムは、センサからの測定に応答して整形された放射パルスのペデスタル部分の強度を調整するべくシードレーザモジュールを制御することができるように、センサ信号の制御下で電気信号を提供するように構成されている。代替的には、又は制御された電気信号と組み合わせて、センサ信号は、電気光学変調器の電気光学結晶上の残留電荷を決定する音響デバイスを制御するために用いられてもよい。代替的には、又は制御された電気信号もしくは音響デバイスの制御と組み合わせて、センサ信号は、電気光学変調器のポラライザのうち１つ以上を回転させるように構成されたアジャスタを制御するために用いられてもよい。

[0065] 上記では本発明の具体的な実施形態を記載したが、本発明は記載されたものとは異なって実施され得ることが理解されるであろう。

[0066] ある実施形態は、測定ステップ及び最適化ステップを実施するとともに上述した後続の露光プロセスを制御するように図１に図示された様々な装置に命令するように構成された、機械読み取り可能命令の１つ以上のシーケンスを含むコンピュータプログラムを含み得る。このコンピュータプログラムは、例えば図１のレーザ制御ユニットＬＡＣＵ又は監視制御システムＳＣＳ又は両者の組み合わせにおいて実行され得る。そのようなコンピュータプログラムを格納しているデータ記録媒体（例えば半導体メモリ、磁気ディスク又は光ディスク）も提供され得る。

[0067] 本発明の幅及び範囲は、上述した例示的実施形態のいずれによっても限定されず、以下の特許請求の範囲及びその均等物によってのみ規定されるものである。

Claims (15)

1. レーザ生成プラズマ源用シードレーザモジュールであって、
   あるパルス繰返し数でソース放射パルスを放出するように構成されたパルスレーザ源と、
   電気信号を提供するように構成されたサブシステムと、
   前記サブシステムに結合され、前記ソース放射パルスを受信するように且つ前記電気信号の制御下で整形された放射パルスを放出するように構成された電気光学変調器と、を備え、
   前記電気信号は、前記ソース放射パルスと同相の前記パルス繰返し数のゲーティングパルスと、前記ゲーティングパルスのうち連続するものの間の１つ以上の二次パルスと、を備える、シードレーザモジュール。
2. 前記二次パルスは前記ソース放射パルスと１８０°位相がずれている、請求項１に記載のシードレーザモジュール。
3. 前記二次パルスは、前記パルス繰返し数のＮ倍の周波数を有する、請求項１に記載のシードレーザモジュール。ただし、Ｎは２以上の整数である。
4. 前記サブシステムは、前記ゲーティングパルスを供給するように構成された第１のソースと、前記１つ以上の二次パルスを供給するように構成された第２のソースと、を備える、請求項１から３の何れか一項に記載のシードレーザモジュール。
5. 前記１つ以上の二次パルスのうち特定の１つの振幅と、前記１つ以上の二次パルスのうち特定の１つの幅と、前記ゲーティングパルスのうち関連する１つに対する前記１つ以上の二次パルスのうち特定の１つの位相と、のうち少なくとも１つを制御するように構成されたパルスコントローラを更に備える、請求項１から４の何れか一項に記載のシードレーザモジュール。
6. 前記電気光学変調器は、電気光学結晶を含み、
   前記シードレーザモジュールは、前記電気光学結晶に音響信号を印加するように構成された音響デバイスをさらに備える、請求項１から５の何れか一項に記載のシードレーザモジュール。
7. 前記音響デバイスは、前記結晶に機械的に結合されたトランスデューサを備える、請求項６に記載のシードレーザモジュール。
8. 前記電気光学変調器は、ポラライザを備え、
   前記シードレーザモジュールは、前記ポラライザを回転させるように構成されたアジャスタをさらに備える、請求項１から７の何れか一項に記載のシードレーザモジュール。
9. 前記電気光学変調器は、前記パルスレーザ源から順に、第１のポラライザと、制御可能な複屈折性を有する第１の結晶と、前記第１のポラライザに垂直に配向された第２のポラライザと、制御可能な複屈折性を有する第２の結晶と、前記第１のポラライザに平行に配向された第３のポラライザと、を備えており、
   前記アジャスタは、前記第２のポラライザを回転させるように構成されている、請求項８に記載のシードレーザモジュール。
10. 前記電気光学変調器は、前記パルスレーザ源から順に、第１のポラライザと、制御可能な複屈折性を有する第１の結晶と、前記第１のポラライザに垂直に配向された第２のポラライザと、制御可能な複屈折性を有する第２の結晶と、前記第１のポラライザに平行に配向された第３のポラライザと、を備えており、
    前記アジャスタは、前記第１のポラライザ及び前記第３のポラライザを回転させるように構成されている、請求項８に記載のシードレーザモジュール。
11. 前記アジャスタは、アクチュエータを備える、請求項８から１０の何れか一項に記載のシードレーザモジュール。
12. レーザ生成プラズマ源用ドライブレーザデバイスであって、
    請求項１から１１の何れか一項に記載のシードレーザモジュールと、
    前記整形された放射パルスを増幅してドライブ放射パルスを形成するように構成されたアンプと、
    を備える、ドライブレーザデバイス。
13. 前記シードレーザモジュールによる前記整形された放射パルスの出力の前にプリパルスシードパルスを出力するように構成されたプリパルスシードレーザモジュールを更に備える、請求項１２に記載のドライブレーザデバイス。
14. 請求項１２又は１３に記載のドライブレーザデバイスと、
    ターゲット材料をターゲット位置に送出して前記ドライブ放射パルスによって照射しプラズマを形成するように構成されたターゲット材料デリバリシステムと、
    前記プラズマによって放出された放射を収集するように構成された放射コレクタと、
    を備える、レーザ生成プラズマ源。
15. 前記放射コレクタによって収集される所定の波長の放射の特性を示すセンサ信号を提供するように構成されたセンサであって、前記サブシステムは前記センサ信号の制御下で前記電気信号を提供するように構成されている、センサと、
    前記センサの測定に応答して前記整形された放射パルスのペデスタル部分の強度を調整するべく前記シードレーザモジュールを制御するように構成された制御デバイスと、
    を更に備える、請求項１４に記載のレーザ生成プラズマ源。
    
    

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