JP2001143893A - レーザプラズマｘ線源 - Google Patents
レーザプラズマｘ線源Info
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- JP2001143893A JP2001143893A JP32501799A JP32501799A JP2001143893A JP 2001143893 A JP2001143893 A JP 2001143893A JP 32501799 A JP32501799 A JP 32501799A JP 32501799 A JP32501799 A JP 32501799A JP 2001143893 A JP2001143893 A JP 2001143893A
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- Plasma Technology (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】ターゲットがガスなどの気体の場合、Ｘ線発生
効率を向上できるレーザプラズマＸ線源を提供するこ
と。 【解決手段】プラズマ生成に寄与せず透過するレーザ光
を反射させ再度プラズマに入射させる反射部材を備える
レーザプラズマＸ線源により達成される。
効率を向上できるレーザプラズマＸ線源を提供するこ
と。 【解決手段】プラズマ生成に寄与せず透過するレーザ光
を反射させ再度プラズマに入射させる反射部材を備える
レーザプラズマＸ線源により達成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光をターゲ
ットに照射してプラズマを生成し、そのプラズマからＸ
線を発生させるレーザプラズマＸ線源に関する。
ットに照射してプラズマを生成し、そのプラズマからＸ
線を発生させるレーザプラズマＸ線源に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、Ｘ線リソグラフィなどに用いられ
るレーザプラズマＸ線源の開発が行われている。このＸ
線源では入射したレーザエネルギーを効率よくＸ線発生
に寄与させることが重要である。
るレーザプラズマＸ線源の開発が行われている。このＸ
線源では入射したレーザエネルギーを効率よくＸ線発生
に寄与させることが重要である。
【０００３】従来、特開平7−169421号公報に記載のよ
うに、固体状のターゲットにレーザ光を照射しその時、
発生するプラズマ光を再入射することによりＸ線発生効
率を向上せしめるものがある。また、特開昭63−128535
号公報に記載のように、ターゲット材に対し複数個のレ
ーザビーム照射によってＸ線発生効率を向上せしめるも
のがある。
うに、固体状のターゲットにレーザ光を照射しその時、
発生するプラズマ光を再入射することによりＸ線発生効
率を向上せしめるものがある。また、特開昭63−128535
号公報に記載のように、ターゲット材に対し複数個のレ
ーザビーム照射によってＸ線発生効率を向上せしめるも
のがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、ター
ゲットが固体状の場合、有効な方法となり得るが、ター
ゲットがガスなどの気体状の場合についてＸ線発生効率
を向上させようとしたものはない。
ゲットが固体状の場合、有効な方法となり得るが、ター
ゲットがガスなどの気体状の場合についてＸ線発生効率
を向上させようとしたものはない。
【０００５】本発明の目的は、ターゲットがガスなどの
気体の場合、Ｘ線発生効率を向上できるレーザプラズマ
Ｘ線源を提供することにある。
気体の場合、Ｘ線発生効率を向上できるレーザプラズマ
Ｘ線源を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的は、プラズマ生
成に寄与せず透過する前記レーザ光を反射させ再度プラ
ズマに入射させる反射部材を備えるレーザプラズマＸ線
源により達成される。
成に寄与せず透過する前記レーザ光を反射させ再度プラ
ズマに入射させる反射部材を備えるレーザプラズマＸ線
源により達成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】発明者らは、真空容器内でレーザ
光をガス状のターゲットに照射してプラズマを生成する
場合、プラズマ生成に寄与せず透過するレーザ光が２０
％以上あることに着目し、このレーザ光を再入射させる
ことにより、Ｘ線発生効率を向上できることを考え付い
た。
光をガス状のターゲットに照射してプラズマを生成する
場合、プラズマ生成に寄与せず透過するレーザ光が２０
％以上あることに着目し、このレーザ光を再入射させる
ことにより、Ｘ線発生効率を向上できることを考え付い
た。
【０００８】また、発明者らは、特にレーザプラズマＸ
線などのように、連続して長時間プラズマを生成すると
ガスを連続して供給するガスノズルがプラズマ化の高熱
により影響を受け、噴射特性が経時変化することに着目
し、レーザ光の再入射のタイミングを調整することで、
Ｘ線の発生を安定にすることができることを考え付い
た。
線などのように、連続して長時間プラズマを生成すると
ガスを連続して供給するガスノズルがプラズマ化の高熱
により影響を受け、噴射特性が経時変化することに着目
し、レーザ光の再入射のタイミングを調整することで、
Ｘ線の発生を安定にすることができることを考え付い
た。
【０００９】また、発明者らは、レーザ光をレーザ光軸
方向に再入射させ、逆流させるとレーザ装置の出射系に
ダメージを与える危険性があることに着目し、レーザ光
の再入射の方向を調整することが必要であることを気付
いた。
方向に再入射させ、逆流させるとレーザ装置の出射系に
ダメージを与える危険性があることに着目し、レーザ光
の再入射の方向を調整することが必要であることを気付
いた。
【００１０】以下で、Ｘ線発生効率を向上できるレーザ
プラズマＸ線源の実施例について説明する。
プラズマＸ線源の実施例について説明する。
【００１１】（実施例１）本発明の第１の実施例である
レーザプラズマＸ線源を図１、図２により説明する。ガ
ラス等の窓１１から真空容器１０内でガスなどのターゲ
ット１に収束させたレーザ光２を照射すると、レーザ光
２の強力な電場などにより、光学的に絶縁破壊をしてイ
オン化する。
レーザプラズマＸ線源を図１、図２により説明する。ガ
ラス等の窓１１から真空容器１０内でガスなどのターゲ
ット１に収束させたレーザ光２を照射すると、レーザ光
２の強力な電場などにより、光学的に絶縁破壊をしてイ
オン化する。
【００１２】ガス元素のイオン化により発生した電子
が、逆制動輻射などの過程によりレーザ光２のエネルギ
ーを吸収して加熱され、ターゲット１のレーザ光２が貫
く範囲に、高温高密度なレーザプラズマ３が形成され
る。
が、逆制動輻射などの過程によりレーザ光２のエネルギ
ーを吸収して加熱され、ターゲット１のレーザ光２が貫
く範囲に、高温高密度なレーザプラズマ３が形成され
る。
【００１３】この時、レーザプラズマ３からＸ線が発生
する。この発生したＸ線の強度をモニタリングするため
にＸ線強度モニタ４がある。
する。この発生したＸ線の強度をモニタリングするため
にＸ線強度モニタ４がある。
【００１４】発生するＸ線の強度はターゲット１である
ガスのガス密度が高いほどＸ線強度も高くなる。すなわ
ち、レーザ照射位置がノズル５に近ければ近いほど、ま
た、ガスの噴射とレーザの照射のタイミングを最適にす
ることで高くできることが分かっている。すなわち、Ｘ
線強度を高くするためには、図２に示すようにレーザ照
射位置をノズル直下、例えば０．１ｍｍの位置にすれ
ば、ほぼ最大のＸ線強度が得られるが、連続して長時間
プラズマ３を生成するとガスを連続して供給するガスバ
ルブ６がプラズマ化の高熱により影響を受け、噴射特性
が経時変化するためガスバルブ６の耐熱温度以下となる
ような位置にレーザ光２を照射しなければならない。こ
の距離が離れるほど図２に示すように、プラズマ生成に
寄与せず透過するレーザ光が高くなる。例えば１ｍｍ離
すと入射したレーザの内３０％がプラズマ生成に寄与せ
ず透過することになる。この透過したレーザ光２ａをレ
ンズ７で一旦平行ビームに戻し、ミラー８で反射してプ
ラズマ３に再入射させる。また、ガスの噴射とレーザの
照射のタイミングは、統括制御部２０により、バルブ制
御部３０とレーザ装置４０に指令される。また、ミラー
８をレーザ光２の光軸方向に動作せしめるスライド機構
９は、スライド制御部５０により、Ｘ線強度モニタ４の
信号を処理する処理装置６０から得られるＸ線強度の値
の変化に基づいて制御される。
ガスのガス密度が高いほどＸ線強度も高くなる。すなわ
ち、レーザ照射位置がノズル５に近ければ近いほど、ま
た、ガスの噴射とレーザの照射のタイミングを最適にす
ることで高くできることが分かっている。すなわち、Ｘ
線強度を高くするためには、図２に示すようにレーザ照
射位置をノズル直下、例えば０．１ｍｍの位置にすれ
ば、ほぼ最大のＸ線強度が得られるが、連続して長時間
プラズマ３を生成するとガスを連続して供給するガスバ
ルブ６がプラズマ化の高熱により影響を受け、噴射特性
が経時変化するためガスバルブ６の耐熱温度以下となる
ような位置にレーザ光２を照射しなければならない。こ
の距離が離れるほど図２に示すように、プラズマ生成に
寄与せず透過するレーザ光が高くなる。例えば１ｍｍ離
すと入射したレーザの内３０％がプラズマ生成に寄与せ
ず透過することになる。この透過したレーザ光２ａをレ
ンズ７で一旦平行ビームに戻し、ミラー８で反射してプ
ラズマ３に再入射させる。また、ガスの噴射とレーザの
照射のタイミングは、統括制御部２０により、バルブ制
御部３０とレーザ装置４０に指令される。また、ミラー
８をレーザ光２の光軸方向に動作せしめるスライド機構
９は、スライド制御部５０により、Ｘ線強度モニタ４の
信号を処理する処理装置６０から得られるＸ線強度の値
の変化に基づいて制御される。
【００１５】次に、図３により、再入射のタイミングと
Ｘ線強度の関係について説明する。
Ｘ線強度の関係について説明する。
【００１６】レーザプラズマＸ線源は、レーザとしてパ
ルス幅が１０ｎＳと短波長でパワーが４００ｍＪのパル
スＹＡＧレーザが用い、また、ガスバルブ６としては電
磁駆動式のものを用いている。このガスバルブ６は図３
（ａ）に示すように、統括制御部２０により動作指令が
発せられてから、バルブが開きガス噴射圧がピークにな
るまで数百μＳの時間を要する。このピークに達した時
にレーザ光２を照射することが必要となる。図３
（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はレーザ光２の再入射によるレ
ーザパワーの変化を示すもので、ターゲットが絶縁破壊
を起こしプラズマ化するには、ターゲットの種類や状態
によってレーザパワーの閾値があり、例えば、ターゲッ
トが噴射圧１atmのＸｅガスの場合、レーザ光をレンズ
により数百μmに集光して照射した場合、約３００ｍＪ
のパワーが必要となる。したがって、Ａの領域で示すレ
ーザ光の前部がプラズマ化に寄与せずに透過し、Ｂの領
域で示すレーザ光の後部がプラズマ化に寄与する。この
プラズマ化に寄与しないＡの領域のエネルギーがレーザ
光を再入射しない場合(図３（ｂ）)は無駄となり、Ｘ線
発生効率が低下する。一方、光学系により反射させタイ
ミングを最適にして再入射した場合にはプラズマ化に寄
与させることができるためＸ線発生効率が向上する。
ルス幅が１０ｎＳと短波長でパワーが４００ｍＪのパル
スＹＡＧレーザが用い、また、ガスバルブ６としては電
磁駆動式のものを用いている。このガスバルブ６は図３
（ａ）に示すように、統括制御部２０により動作指令が
発せられてから、バルブが開きガス噴射圧がピークにな
るまで数百μＳの時間を要する。このピークに達した時
にレーザ光２を照射することが必要となる。図３
（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はレーザ光２の再入射によるレ
ーザパワーの変化を示すもので、ターゲットが絶縁破壊
を起こしプラズマ化するには、ターゲットの種類や状態
によってレーザパワーの閾値があり、例えば、ターゲッ
トが噴射圧１atmのＸｅガスの場合、レーザ光をレンズ
により数百μmに集光して照射した場合、約３００ｍＪ
のパワーが必要となる。したがって、Ａの領域で示すレ
ーザ光の前部がプラズマ化に寄与せずに透過し、Ｂの領
域で示すレーザ光の後部がプラズマ化に寄与する。この
プラズマ化に寄与しないＡの領域のエネルギーがレーザ
光を再入射しない場合(図３（ｂ）)は無駄となり、Ｘ線
発生効率が低下する。一方、光学系により反射させタイ
ミングを最適にして再入射した場合にはプラズマ化に寄
与させることができるためＸ線発生効率が向上する。
【００１７】そこで、ミラーにより再入射させた場合の
２つのケースについて、図３（ｃ）、（ｄ）により説明
する。図３（ｃ）は、レーザ光のピーク強度を増してＸ
線発生効率を向上させるもので、プラズマ３からミラー
８までの距離Ｄ1(ｍ)は、この再入射の遅延時間ＴR（ｎ
Ｓ）とレーザ光の速度Ｖ（ｍ／ｓ）により、次式で表さ
れる。
２つのケースについて、図３（ｃ）、（ｄ）により説明
する。図３（ｃ）は、レーザ光のピーク強度を増してＸ
線発生効率を向上させるもので、プラズマ３からミラー
８までの距離Ｄ1(ｍ)は、この再入射の遅延時間ＴR（ｎ
Ｓ）とレーザ光の速度Ｖ（ｍ／ｓ）により、次式で表さ
れる。
【００１８】
【数１】 Ｄ1＝（Ｖ・ＴR）／２ …（式１） ここで、レーザ光の速度Ｖは３×108ｍ／ｓ、遅延時間
ＴRを３ｎＳとすると距離Ｄ1は０．４５ｍとなり、プラ
ズマ３から０．４５ｍ離した位置にミラー８を設置すれ
ば良い。
ＴRを３ｎＳとすると距離Ｄ1は０．４５ｍとなり、プラ
ズマ３から０．４５ｍ離した位置にミラー８を設置すれ
ば良い。
【００１９】一方、図３（ｄ）は、レーザの二段照射に
よるプラズマ加熱効果でＸ線発生効率を向上させるもの
で、プラズマ３からミラー８までの距離Ｄ2(ｍ)は、遅
延時間ＴRを６ｎＳとすると０．９ｍとなり、プラズマ
３から０．９ｍ離した位置にミラー８を設置すれば良い
ことになる。
よるプラズマ加熱効果でＸ線発生効率を向上させるもの
で、プラズマ３からミラー８までの距離Ｄ2(ｍ)は、遅
延時間ＴRを６ｎＳとすると０．９ｍとなり、プラズマ
３から０．９ｍ離した位置にミラー８を設置すれば良い
ことになる。
【００２０】（実施例２）本発明の第２の実施例を図４
により説明する。本実施例は、第１の実施例におけるレ
ーザプラズマＸ線源にレーザ光軸方向とは異なる方向か
らレーザ光を再入射させる光学系を付加し、レーザ光の
逆流によるレーザ装置の出射系にダメージを与える危険
性を排除したものである。
により説明する。本実施例は、第１の実施例におけるレ
ーザプラズマＸ線源にレーザ光軸方向とは異なる方向か
らレーザ光を再入射させる光学系を付加し、レーザ光の
逆流によるレーザ装置の出射系にダメージを与える危険
性を排除したものである。
【００２１】すなわち、プラズマ生成に寄与せず透過し
たレーザ光２ａをレンズ７ａで一旦平行ビームに戻し、
ミラー８ａからミラー８ｂに反射させる。ミラー８ｂで
反射したレーザ光２ｂはレンズ７ｂで集光してレーザ光
軸方向とは異なる方向からプラズマ３に再入射させる。
たレーザ光２ａをレンズ７ａで一旦平行ビームに戻し、
ミラー８ａからミラー８ｂに反射させる。ミラー８ｂで
反射したレーザ光２ｂはレンズ７ｂで集光してレーザ光
軸方向とは異なる方向からプラズマ３に再入射させる。
【００２２】このように、本実施例によれば、レーザ光
の逆流によるレーザ装置の出射系にダメージを与える危
険性がなくなるという効果がある。
の逆流によるレーザ装置の出射系にダメージを与える危
険性がなくなるという効果がある。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、真空容器内でレーザ光
をガス状のターゲットに照射してプラズマを生成する場
合、プラズマ生成に寄与せず透過するレーザ光を再入射
させるのでＸ線発生効率を向上できるという効果があ
る。
をガス状のターゲットに照射してプラズマを生成する場
合、プラズマ生成に寄与せず透過するレーザ光を再入射
させるのでＸ線発生効率を向上できるという効果があ
る。
【図１】本発明の第１の実施例であるレーザプラズマＸ
線源を示す図である。
線源を示す図である。
【図２】本発明の実施例におけるレーザ透過率とＸ線強
度の相関図である。
度の相関図である。
【図３】本発明の実施例における再入射によるレーザパ
ワーの変化を示す図である。
ワーの変化を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施例であるレーザプラズマＸ
線源を示す図である。
線源を示す図である。
１…ガスターゲット、２…レーザ光、３…プラズマ、４
…Ｘ線強度モニタ、５…ガスノズル、６…ガスバルブ、
７…レンズ、８…ミラー、９…スライド機構、１０…真
空容器、２０…統括制御装置。
…Ｘ線強度モニタ、５…ガスノズル、６…ガスバルブ、
７…レンズ、８…ミラー、９…スライド機構、１０…真
空容器、２０…統括制御装置。
Claims (5)
- 【請求項１】 真空容器内でレーザ光をターゲットに照
射してプラズマを生成し、そのプラズマからＸ線を発生
させるレーザプラズマＸ線源において、プラズマ生成に
寄与せず透過する前記レーザ光を反射させ再度プラズマ
に入射させる反射部材を備えるレーザプラズマＸ線源。 - 【請求項２】 請求項１において、Ｘ線量を測定する測
定手段を備えるレーザプラズマＸ線源。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２において、前記
測定手段の測定値に基づいて反射部材の位置を制御する
制御手段と、前記制御手段からの命令により反射部材を
レーザ光軸方向に動作させるスライド機構を備えるレー
ザプラズマＸ線源。 - 【請求項４】 請求項１または請求項２において、反射
部材は複数個であり、レーザ光の光軸とは異なる方向か
ら再度プラズマに入射させることを特徴とするレーザプ
ラズマＸ線源。 - 【請求項５】 請求項２または請求項４において、前記
測定手段の測定値に基づいて反射部材の位置を制御する
制御手段と、前記制御手段からの命令により反射部材を
動作させレーザ光の光軸とは異なる方向から再度プラズ
マに入射させる動作機構を備えるレーザプラズマＸ線
源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32501799A JP2001143893A (ja) | 1999-11-16 | 1999-11-16 | レーザプラズマｘ線源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32501799A JP2001143893A (ja) | 1999-11-16 | 1999-11-16 | レーザプラズマｘ線源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001143893A true JP2001143893A (ja) | 2001-05-25 |
Family
ID=18172218
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32501799A Pending JP2001143893A (ja) | 1999-11-16 | 1999-11-16 | レーザプラズマｘ線源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001143893A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005276671A (ja) * | 2004-03-25 | 2005-10-06 | Komatsu Ltd | Ｌｐｐ型ｅｕｖ光源装置 |
| JP2005276673A (ja) * | 2004-03-25 | 2005-10-06 | Komatsu Ltd | Ｌｐｐ型ｅｕｖ光源装置 |
| EP2084500A2 (en) * | 2006-10-13 | 2009-08-05 | Cymer, Inc. (A Nevada Corporation) | Drive laser delivery systems for euv light source |
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| JP2011054402A (ja) * | 2009-09-01 | 2011-03-17 | Ihi Corp | Ｌｐｐ方式のｅｕｖ光源とその発生方法 |
| JP2012138374A (ja) * | 2004-12-28 | 2012-07-19 | Asml Netherlands Bv | デブリ粒子を抑制するための放射線源装置、リソグラフィ装置、照明システム、および方法 |
| JP2020205283A (ja) * | 2015-06-22 | 2020-12-24 | ケーエルエー コーポレイション | 高効率レーザー維持プラズマシステム |
-
1999
- 1999-11-16 JP JP32501799A patent/JP2001143893A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2023021259A (ja) * | 2015-06-22 | 2023-02-10 | ケーエルエー コーポレイション | 高効率レーザー維持プラズマシステム |
| JP7224321B2 (ja) | 2015-06-22 | 2023-02-17 | ケーエルエー コーポレイション | 高効率レーザー維持プラズマシステム |
| US11778720B2 (en) | 2015-06-22 | 2023-10-03 | Kla Corporation | High efficiency laser-sustained plasma light source with collection of broadband radiation |
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