(57)【要約】  ＥＵＶ光生成装置（１０ａ）であって、以下を備える。Ａ．第１の直線部（４６ａ）及び第２の直線部（４６ｂ）を含む電子蓄積リング（１２）；Ｂ．電子蓄積リング（１２）に電子バンチに電子を供給する電子供給装置（１１）；Ｃ．第１の直線部（４６ａ）に配置され、電子バンチの長さＬｅｚが「０．０９ｍ≦Ｌｅｚ≦３ｍ」を満たすように電子バンチを加速する高周波加速空洞（４３）；及び、Ｄ．第２の直線部（４６ｂ）に配置され、電子バンチが入射することによりＥＵＶ光を出力するアンジュレータ（１４）。電子バンチの長さＬｅｚは、「０．０９ｍ≦Ｌｅｚ≦０．９ｍ」を満たすことがさらに好ましい。
2018198227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＵＶ光生成装置であって、以下を備える：  Ａ．第１の直線部及び第２の直線部を含む電子蓄積リング；  Ｂ．前記電子蓄積リングに電子バンチに電子を供給する電子供給装置；  Ｃ．前記第１の直線部に配置され、前記電子バンチの長さＬｅｚが下式（ａ）を満たすように前記電子バンチを加速する高周波加速空洞；及び  Ｄ．前記第２の直線部に配置され、前記電子バンチが入射することによりＥＵＶ光を出力するアンジュレータ。  ０．０９ｍ≦Ｌｅｚ≦３ｍ    ・・・（ａ）
【請求項２】
請求項１に記載のＥＵＶ光生成装置であって、  前記高周波加速空洞は、前記電子バンチの長さＬｅｚが下式（ｂ）を満たすように前記電子バンチを加速する。  ０．０９ｍ≦Ｌｅｚ≦０．９ｍ    ・・・（ｂ）
【請求項３】
請求項２に記載のＥＵＶ光生成装置であって、  前記高周波加速空洞は、複数のほぼ同一の長さのセル空洞を含み、  前記各セル空洞の長さＬａは、下式（ｃ）を満たす。  ０．１８ｍ≦Ｌａ≦１．８ｍ    ・・・（ｃ）
【請求項４】
請求項２に記載のＥＵＶ光生成装置であって、  前記電子蓄積リングを周回する前記電子バンチの電流値は、１０Ａから２０Ａの範囲内である。
【請求項５】
請求項１に記載のＥＵＶ光生成装置であって、  前記アンジュレータの長さＬは、下式（ｄ）を満たす。  １５ｍ≦Ｌ≦３０ｍ    ・・・（ｄ）
【請求項６】
請求項１に記載のＥＵＶ光生成装置であって、  前記電子供給装置は、以下のＢ１〜Ｂ３を含む；  Ｂ１．パルスレーザ光を出力するパルスレーザ装置；  Ｂ２．前記パルスレーザ光を集光する集光光学系；及び  Ｂ３．前記集光光学系により集光された前記パルスレーザ光が入射することによって、前記電子バンチを生成するフォトカソード。
【請求項７】
請求項６に記載のＥＵＶ光生成装置であって、  前記パルスレーザ光のパルス幅Ｗｐは、下式（ｅ）を満たす。  ０．３ｎｓ≦Ｗｐ≦１０ｎｓ    ・・・（ｅ）
【請求項８】
請求項６に記載のＥＵＶ光生成装置であって、  前記パルスレーザ光のパルス幅Ｗｐは、下式（ｆ）を満たす。  ０．３ｎｓ≦Ｗｐ≦３ｎｓ    ・・・（ｆ）
【請求項９】
請求項６に記載のＥＵＶ光生成装置であって、  前記フォトカソードの表面における前記パルスレーザ光の集光径ＤLは、下式（ｇ）を満たす。  ３００μｍ≦ＤL≦６０００μｍ    ・・・（ｇ）
【請求項１０】
請求項６に記載のＥＵＶ光生成装置であって、  前記フォトカソードの表面における前記パルスレーザ光の集光径ＤLは、下式（ｈ）を満たす。  ６００μｍ≦ＤL≦３０００μｍ    ・・・（ｈ）
【請求項１１】
請求項６に記載のＥＵＶ光生成装置であって、  前記集光光学系は、集光レンズと、前記集光レンズを保持して光軸方向に移動させるリニアステージとを含み、  前記リニアステージを制御して前記集光レンズを移動させることにより、前記フォトカソードの表面における前記パルスレーザ光の集光径の調節を可能とする。
【請求項１２】
請求項６に記載のＥＵＶ光生成装置であって、  前記集光光学系は、前記パルスレーザ装置から出力された前記パルスレーザ光の波面形状を調節する波面調節器を含み、  前記波面調節器を制御して前記波面形状を調節することにより、前記フォトカソードの表面における前記パルスレーザ光の集光径の調節を可能とする。
【請求項１３】
請求項１２に記載のＥＵＶ光生成装置であって、  前記波面調節器は、前記パルスレーザ光の光軸方向に沿って配置された凸レンズと凹レンズとを含み、  前記凸レンズと前記凹レンズとの間隔を調節することにより、前記集光径の調節を可能とする。
【請求項１４】
請求項１３に記載のＥＵＶ光生成装置であって、  前記集光光学系は、前記凸レンズと前記凹レンズとのうちの一方を保持して移動させるリニアステージを含む。
【請求項１５】
請求項１に記載のＥＵＶ光生成装置であって、  電子バンチの進行方向に対して垂直な方向における直径ＤBは、下式（ｉ）を満たす。  ３００μｍ≦ＤB≦６０００μｍ    ・・・（ｉ）
【請求項１６】
請求項１に記載のＥＵＶ光生成装置であって、  電子バンチの進行方向に対して垂直な方向における直径ＤBは、下式（ｊ）を満たす。  ６００μｍ≦ＤB≦３０００μｍ    ・・・（ｊ）
【請求項１７】
請求項１に記載のＥＵＶ光生成装置であって、  前記電子蓄積リングを周回する前記電子バンチの電流値は、１０Ａから２０Ａの範囲内である。
【請求項１８】
ＥＵＶ光生成装置であって、以下を備える：  Ａ．第１の直線部及び第２の直線部を含む電子蓄積リング；  Ｂ．前記電子蓄積リングに電子バンチに電子を供給する電子供給装置；  Ｃ．前記第１の直線部に配置され、前記電子バンチを加速する高周波加速空洞であって、複数のほぼ同一の長さのセル空洞を含み、前記各セル空洞の長さＬａが下式（ｋ）を満たす高周波加速空洞；及び  Ｄ．前記第２の直線部に配置され、前記電子バンチが入射することによりＥＵＶ光を出力するアンジュレータ。  ０．１８ｍ≦Ｌａ≦６ｍ    ・・・（ｋ）
【請求項１９】
請求項１８に記載のＥＵＶ光生成装置であって、  前記各セル空洞の長さＬａは、下式（ｌ）を満たす。  ０．１８ｍ≦Ｌａ≦１．８ｍ    ・・・（ｌ）
【請求項２０】
ＥＵＶ光生成装置であって、以下を備える：  Ａ．複数の直線部を含む電子蓄積リング；  Ｂ．前記電子蓄積リングに電子バンチに電子を供給する電子供給装置；  Ｃ．前記複数の直線部のうちの１つの直線部に配置され、前記電子バンチを加速する高周波加速空洞；及び  Ｄ．前記複数の直線部のうちの２以上の直線部に配置され、前記電子バンチが入射することによりＥＵＶ光を出力するアンジュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本開示は、ＥＵＶ光生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、半導体プロセスの微細化に伴って、半導体プロセスの光リソグラフィにおける転写パターンの微細化が急速に進展している。次世代においては、７０ｎｍ〜４５ｎｍの微細加工、さらには３２ｎｍ以下の微細加工が要求されるようになる。このため、たとえば１６ｎｍ以下の微細加工の要求に応えるべく、波長１３ｎｍ程度の極端紫外（ＥＵＶ）光を生成するための極端紫外光生成装置と縮小投影反射光学系（reduced projection reflective optics）とを組み合わせた露光装置の開発が期待されている。【０００３】  ＥＵＶ光生成装置としては、ターゲット物質にレーザ光を照射することによって生成されるプラズマを用いたＬＰＰ（Laser Produced Plasma）方式の装置と、放電によって生成されるプラズマを用いたＤＰＰ（Discharge Produced Plasma）方式の装置と、電子加速器から出力される電子を用いた自由電子レーザ装置との３種類の装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１１４５４８号公報
【特許文献２】特開２００５−２２８４８９号公報
【特許文献３】国際公開第２０１６／０５１５１８号
【概要】
【０００５】  本開示の１つの観点に係るＥＵＶ光生成装置は、以下を備える：  Ａ．第１の直線部及び第２の直線部を含む電子蓄積リング；  Ｂ．電子蓄積リングに電子バンチに電子を供給する電子供給装置；  Ｃ．第１の直線部に配置され、電子バンチの長さＬｅｚが下式（ａ）を満たすように電子バンチを加速する高周波加速空洞；及び  Ｄ．第２の直線部に配置され、電子バンチが入射することによりＥＵＶ光を出力するアンジュレータ。  ０．０９ｍ≦Ｌｅｚ≦３ｍ    ・・・（ａ）
【０００６】  本開示の他の１つの観点に係るＥＵＶ光生成装置は、以下を備える：  ＥＵＶ光生成装置であって、以下を備える：  Ａ．第１の直線部及び第２の直線部を含む電子蓄積リング；  Ｂ．電子蓄積リングに電子バンチに電子を供給する電子供給装置；  Ｃ．第１の直線部に配置され、電子バンチを加速する高周波加速空洞であって、複数のほぼ同一の長さのセル空洞を含み、各セル空洞の長さＬａが下式（ｋ）を満たす高周波加速空洞；及び  Ｄ．第２の直線部に配置され、電子バンチが入射することによりＥＵＶ光を出力するアンジュレータ。  ０．１８ｍ≦Ｌａ≦６ｍ    ・・・（ｋ）
【０００７】  本開示の他の１つの観点に係るＥＵＶ光生成装置は、以下を備える：  ＥＵＶ光生成装置であって、以下を備える：  Ａ．複数の直線部を含む電子蓄積リング；  Ｂ．電子蓄積リングに電子バンチに電子を供給する電子供給装置；  Ｃ．複数の直線部のうちの１つの直線部に配置され、電子バンチを加速する高周波加速空洞；及び  Ｄ．複数の直線部のうちの２以上の直線部に配置され、電子バンチが入射することによりＥＵＶ光を出力するアンジュレータ。
【図面の簡単な説明】
【０００８】  本開示のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の図面を参照して以下に説明する。【図１】図１は、比較例に係るＥＵＶ光生成装置１０の構成を概略的に示す図である。
【図２】図２は、光伝送システム１７の一構成例を概略的に示す図である。
【図３】図３は、図３は、集光点Ｐ１付近におけるＥＵＶ光の遅延時間ΔＴを模式的に示す図である。
【図４】図４は、第１の実施形態に係るＥＵＶ光生成装置１０ａの構成を概略的に示す図である。
【図５】図５は、第１の実施形態に係るＥＵＶ光生成装置１０ａに含まれる高周波加速空洞４３の具体的な構成を示す図である。
【図６】図６Ａ〜図６Ｆは、高周波による電場の方向と、時間経過に伴う電子バンチの移動とを示す図である。
【図７】図７は、電子バンチの進行方向に沿ってアンジュレータ１４を切断した縦断面図である。
【図８】図８は、図６中のＡ−Ａ線に沿ってアンジュレータ１４を切断した横断面図である。
【図９】図９は、第１の実施形態に係るＥＵＶ光生成装置１０ａに含まれる電子発生装置３１の具体的な構成を示す図である。
【図１０】図１０は、第１の実施形態に係るＥＵＶ光生成装置１０ａに含まれる光伝送システム１７ａの具体的な構成を示す図である。
【図１１】図１１は、第２の実施形態に係るＥＵＶ光生成装置１０ｂの構成を示す図である。
【図１２】図１２は、第２の実施形態に係る電子発生装置３１ａの構成を示す図である。
【図１３】図１３は、第１の四極磁石１２１の構成を示す図である。
【図１４】図１４は、第２の四極磁石１２２の構成を示す図である。
【図１５】図１５は、電子発生装置の変形例を示す図である。
【図１６】図１６は、第３の実施形態に係るＥＵＶ光生成装置１０ｃの構成を概略的に示す図である。
【実施形態】
【０００９】  ＜内容＞  １．比較例    １．１  構成      １．１．１  ＥＵＶ光生成装置の全体構成      １．１．２  光伝送システム    １．２  動作      １．２．１  ＥＵＶ光生成装置の全体動作      １．２．２  光伝送システムの作用    １．３  課題  ２．第１の実施形態    ２．１  構成    ２．２  動作    ２．３  効果    ２．４  高周波加速空洞      ２．４．１  構成      ２．４．２  動作    ２．５  アンジュレータ      ２．５．１  構成及び作用    ２．６  電子発生装置      ２．６．１  構成      ２．６．２  動作    ２．７  光伝送システム      ２．７．１  構成      ２．７．２  作用      ２．７．３  効果  ３．第２の実施形態    ３．１  構成    ３．２  動作    ３．３  効果    ３．４  収束磁石        ３．４．１  構成        ３．４．２  作用    ３．５  電子発生装置の変形例        ３．５．１  構成        ３．５．２  動作        ３．５．３  効果  ４．第３の実施形態    ４．１  構成    ４．２  動作    ４．３  効果    ４．４  変形例
【００１０】  以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。以下に説明される実施形態は、本開示のいくつかの例を示すものであって、本開示の内容を限定するものではない。また、各実施形態で説明される構成及び動作の全てが本開示の構成及び動作として必須であるとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。
【００１１】  １．比較例    １．１  構成      １．１．１  ＥＵＶ光生成装置の全体構成  図１は、ＥＵＶ光生成装置１０の全体構成を示す。図１に示すように、ＥＵＶ光生成装置１０は、電子供給装置１１と、電子蓄積リング１２と、電子バンチ圧縮器１３と、アンジュレータ（undulator）１４と、偏向磁石１５と、電子ダンパ１６と、光伝送システム１７と、を含む。また、ＥＵＶ光生成装置１０は、第１〜第４の電子配管２１〜２４と、光路管２５と、を含む。ＥＵＶ光生成装置１０は、自由電子レーザ装置（ＦＥＬ）として構成されており、露光装置２に接続される。第１〜第４の電子配管２１〜２４は、ステンレスにより形成されている。
【００１２】  電子供給装置１１は、多数の電子を含む塊である電子バンチを発生する電子発生装置３１と、電子発生装置３１により発生された電子バンチを加速する電子加速器３２と、を含む。電子加速器３２は、第１の電子配管２１を介して電子蓄積リング１２に接続されている。
【００１３】  電子蓄積リング１２は、リング状の配管４１と、インフレクタ４２と、高周波加速空洞４３と、第１〜第６の収束磁石４４ａ〜４４ｆと、第１〜第４の偏向磁石４５ａ〜４５ｄと、を含む。配管４１は、第１〜第４の直線部４６ａ〜４６ｄと、第１〜第４の湾曲部４７ａ〜４７ｄと、を含む。第１〜第４の偏向磁石４５ａ〜４５ｄは、それぞれ第１〜第４の湾曲部４７ａ〜４７ｄに配置されている。電子蓄積リング１２は、電子バンチが配管４１内を周回するように構成されている。配管４１の各部は、ステンレスにより形成されている。
【００１４】  インフレクタ４２、高周波加速空洞４３、第１の収束磁石４４ａ、及び第６の収束磁石４４ｆは、第１の直線部４６ａに配置されている。第２の収束磁石４４ｂは、第３の直線部４６ｃに配置されている。第３の収束磁石４４ｃ及び第４の収束磁石４４ｄは、第２の直線部４６ｂに配置されている。第５の収束磁石４４ｅは、第４の直線部４６ｄに配置されている。
【００１５】  インフレクタ４２には、第１の電子配管２１が接続されている。インフレクタ４２は、電子加速器３２から第１の電子配管２１を介して入射する電子バンチの軌道を曲げて、電子蓄積リング１２の配管４１に入射させる。高周波加速空洞４３には、高周波電源４３ａが接続されている。高周波電源４３ａには、制御部４８が接続されている。高周波加速空洞４３は、配管４１を周回する電子バンチにエネルギを与えて加速させるとともに、電子バンチの長さＬｅｚが、たとえば、約０．０６ｍとなるように構成されている。長さＬｅｚは、電子バンチの進行方向に沿った長さである。
【００１６】  第１〜第６の収束磁石４４ａ〜４４ｆは、電子バンチが配管４１の中心位置を通るように、電子バンチのビームを収束させる。第１〜第４の偏向磁石４５ａ〜４５ｄは、電子バンチがそれぞれ第１〜第４の湾曲部４７ａ〜４７ｄの内部を通過するように、電子バンチの軌道を偏向させる。
【００１７】  第２の電子配管２２は、電子蓄積リング１２から一部の電子バンチを取り出すように、一端が配管４１の一部に接続されている。第２の電子配管２２の他端は、電子バンチ圧縮器１３に接続されている。電子バンチ圧縮器１３は、たとえば、電子バンチの前方と後方に速度差を与えて電子バンチを圧縮する圧縮器である。電子バンチ圧縮器１３は、たとえば、電子バンチの長さを、約０．０６ｍから約０．００００３ｍに圧縮するように構成されている。
【００１８】  第３の電子配管２３は、直線状であって、アンジュレータ１４の内部に挿通されており、一端は電子バンチ圧縮器１３に接続されている。アンジュレータ１４の長さＬは、約５０ｍ〜２００ｍである。アンジュレータ１４は、複数の磁石を含み、Ｓ極とＮ極が交互に対向されて配置されている。アンジュレータ１４に含まれる複数の磁石は、電子バンチが蛇行しながら進行することによって、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を出力するように配置されている。
【００１９】  第４の電子配管２４は、湾曲状であって、一端が第３の電子配管２３の他端に接続され、他端が電子ダンパ１６に接続されている。この第４の電子配管２４には、偏向磁石１５が配置されている。偏向磁石１５は、アンジュレータ１４から射出された電子バンチの軌道を偏向させ、第４の電子配管２４を介して電子ダンパ１６に導く。電子ダンパ１６は、第４の電子配管２４から入射した電子バンチを破棄するように構成されている。
【００２０】  光路管２５は、アンジュレータ１４で発生したＥＵＶ光が入射するように配置されている。光路管２５は、アンジュレータ１４から入射したＥＵＶ光を、光伝送システム１７に導く。光伝送システム１７は、光路管２５から入射したＥＵＶ光を、露光装置２に伝送する。
【００２１】      １．１．２  光伝送システム  図２は、光伝送システム１７の一構成例を概略的に示す。光伝送システム１７は、チャンバ５０と、パルスストレッチャーとして機能するグレーティング５１と、軸外放物面ミラー５２と、を含む。グレーティング５１は、光路管２５から入射するＥＵＶ光を回折させて回折光５３を生成する。
【００２２】  グレーティング５１は、チャンバ５０内において、光路管２５と軸外放物面ミラー５２との間の光路上に配置されている。グレーティング５１は、光路管２５から入射したＥＵＶ光が、所定の入射角度αで入射するように配置されている。グレーティング５１の基材は、熱伝導率の高い金属材料、たとえば、Ｃｕ、Ａｌ、及びＳｉのいずれかを含む。グレーティング５１の溝の形状は、たとえば、三角波状である。
【００２３】  軸外放物面ミラー５２は、グレーティング５１により生成された回折光５３が所定の角度で入射すると共に、回折光５３の反射光が集光された状態で露光装置２に入射するように、チャンバ５０内に配置されている。
【００２４】  チャンバ５０には、軸外放物面ミラー５２で反射され集光されたＥＵＶ光が通過する貫通孔５０ａが形成されている。この貫通孔５０ａと露光装置２の入力側は、図示しないシール部材でシールされている。チャンバ５０内は、ＥＵＶ光の減衰が抑制されるように、図示しない排気装置によって真空に近い状態まで排気されている。
【００２５】    １．２  動作      １．２．１  ＥＵＶ光生成装置の全体動作  次に、比較例に係るＥＵＶ光生成装置１０の動作について説明する。電子供給装置１１において、電子発生装置３１により電子バンチが生成されると、電子バンチは、電子加速器３２により加速される。電子加速器３２によって加速された電子バンチは、インフレクタ４２によって電子蓄積リング１２の配管４１の第１の直線部４６ａに入力される。電子供給装置１１により生成される電子バンチの長さＬｅｚは、たとえば、約０．０６ｍである。
【００２６】  電子蓄積リング１２に入力された電子バンチは、高周波加速空洞４３によって、たとえば、電子バンチの長さＬｅｚが約０．０６ｍの状態で、光速に近い速度まで、加速される。電子バンチは、高周波加速空洞４３において空間的な広がりが生じる。高周波加速空洞４３から出力された電子バンチは、第１の収束磁石４４ａによって収束されて、第１の湾曲部４７ａに入力される。
【００２７】  第１の湾曲部４７ａに入力された電子バンチは、第１の偏向磁石４５ａによって、軌道が９０°曲がるように偏向され、第３の直線部４６ｃに入力される。電子バンチは、第１の湾曲部４７ａにおいて空間的な広がりが生じる。電子バンチは、第３の直線部４６ｃにおいて、第２の収束磁石４４ｂによって収束され、第２の湾曲部４７ｂに入力される。第２の湾曲部４７ｂに入力された電子バンチは、第２の偏向磁石４５ｂによって、軌道が９０°曲がるように偏向され、第２の直線部４６ｂに入力される。
【００２８】  第２の直線部４６ｂにおいて、第２の湾曲部４７ｂから入力された電子バンチは、第３の収束磁石４４ｃによって収束される。第３の収束磁石４４ｃによって収束された電子バンチは、第２の直線部４６ｂを進行することにより空間的な広がりが生じ、第４の収束磁石４４ｄによって再び収束される。第４の収束磁石４４ｄによって収束された電子バンチの一部は、第２の電子配管２２に入力される。
【００２９】  第２の電子配管２２に入力された電子バンチは、電子バンチ圧縮器１３に入力され、電子バンチ圧縮器１３によって、長さＬｅｚが約０．０６ｍから約０．００００３ｍの電子バンチにまで圧縮される。電子バンチ圧縮器１３によって圧縮された電子バンチは、第３の電子配管２３に入力される。
【００３０】  第３の電子配管２３に入力された電子バンチは、アンジュレータ１４によって、第３の電子配管２３内を蛇行しながら進行する。電子バンチが蛇行することによって、ＥＵＶ光が出力される。ＥＵＶ光は、光路管２５に入射する。ＥＵＶ光は、波長が約１３．５ｎｍであって、パルス幅が約１０フェムト秒である。電子バンチは、ＥＵＶ光を出力することにより、運動エネルギが低下し、減速される。
【００３１】  一方、アンジュレータ１４から出力された電子バンチは、第４の電子配管２４に入力される。第４の電子配管２４に入力された電子バンチは、偏向磁石１５により偏向され、電子ダンパ１６に入射する。電子ダンパ１６に入射した電子バンチは、電子ダンパ１６によりダンプされる。
【００３２】  光路管２５に入射したＥＵＶ光は、光伝送システム１７に入射する。ＥＵＶ光は、光伝送システム１７において、パルス幅が伸張され、コヒーレンスが低減されて、パルスレーザ光として露光装置２に入射される。
【００３３】  第４の収束磁石４４ｄによって収束された電子バンチのうち、第２の電子配管２２に入力されなかった他方の部分は、第３の湾曲部４７ｃに入力される。第３の湾曲部４７ｃに入力された電子バンチは、第３の偏向磁石４５ｃによって、軌道が９０°曲がるように偏向され、第４の直線部４６ｄに入力される。電子バンチは、第４の直線部４６ｄにおいて、第５の収束磁石４４ｅによって収束され、第４の湾曲部４７ｄに入力される。第４の湾曲部４７ｄに入力された電子バンチは、第４の偏向磁石４５ｄによって、軌道が９０°曲がるように偏向され、再び第１の直線部４６ａに入力される。第１の直線部４６ａに入力された電子バンチは、第６の収束磁石４４ｆによって収束される。
【００３４】  電子蓄積リング１２の配管４１を周回することにより速度が減速された電子バンチは、高周波加速空洞４３に入力されて、再び光速に近い速度まで加速される。加速された電子バンチの長さＬｅｚは、約０．０６ｍとなる。
【００３５】  電子バンチは、電子蓄積リング１２を周回するたびに、その一部が第２の電子配管２２へ出力される。このため、第２の電子配管２２へ出力された電荷を補うように、電子供給装置１１は、インフレクタ４２を介して、電子蓄積リング１２を周回する電子バンチに電子を供給する。
【００３６】      １．２．２  光伝送システムの作用  次に、ＥＵＶ光に対する光伝送システム１７の作用について説明する。図２に示したように、光路管２５は、ＥＵＶ光を出力する。光路管２５から出力されたＥＵＶ光は、入射角度αでグレーティング５１に斜入射し、回折角度βで回折される。これにより、平面波の回折光５３が生成される。
【００３７】  グレーティング５１で回折されたＥＵＶ光は、グレーティング５１において回折された位置に応じて、光路差が生じる。その結果、回折光５３は、グレーティング５１において回折された位置に応じて、パルスのタイミングに時間的な差異が生じる。このように、回折光５３は、時間差を有する複数のパルスを含んだ状態で、軸外放物面ミラー５２に入射する。回折光５３は、軸外放物面ミラー５２によって、所定の集光点Ｐ１付近に集光される。
【００３８】  図３は、集光点Ｐ１付近におけるＥＵＶ光の遅延時間ΔＴを模式的に示す。横軸は時間、縦軸は光強度である。図３に示すように、集光点Ｐ１付近では、時間差を有する複数のパルスを含む回折光５３が軸外放物面ミラー５２により集光されるため、ＥＵＶ光は、パルス幅が伸張され、コヒーレンスが低減される。
【００３９】    １．３  課題  次に、比較例に係るＥＵＶ光生成装置１０の課題について説明する。ＥＵＶ光生成装置１０において、アンジュレータ１４により生成されるＥＵＶ光は、シングルモードであって、パルス幅が約１０フェムト秒と短く、かつ、高コヒーレンスである。この超短パルスのＥＵＶ光を、そのまま露光装置２に供給すると、露光装置２に含まれる光学素子の反射面や、露光対象のウエハ上に形成されるレジストにアブレーションが発生する。また、高コヒーレンスのＥＵＶ光を、露光装置２に供給すると、マスクの像をウエハ上に転写する際にスペックルが発生する。
【００４０】  このため、ＥＵＶ光を、アブレーションやスペックルを抑制可能なパルス幅に伸張することが必要となる。光伝送システム１７に含まれるグレーティング５１は、ＥＵＶ光を、アブレーションやスペックルを抑制可能なパルス幅に伸張して、低コヒーレンス化するためのパルスストレッチャーとして機能している。
【００４１】  しかしながら、グレーティング５１によるＥＵＶ光の伝送効率は、２５％以下と低い。このため、比較例に係るＥＵＶ光生成装置１０では、アンジュレータ１４からのＥＵＶ光の出力が光伝送システム１７により大きく減衰されて露光装置２に供給されてしまう課題がある。たとえば、アンジュレータ１４からのＥＵＶ光の出力が４ｋＷであったとしても、１ｋＷ程度まで減衰してしまう。
【００４２】  また、比較例に係るＥＵＶ光生成装置１０では、ＥＵＶ光を生成するため、長さが約５０ｍ〜２００ｍのアンジュレータ１４が必要であり、装置が大きいため、装置の小型化が課題となっている。また、比較例に係るＥＵＶ光生成装置１０では、アンジュレータ１４から出力された電子バンチを電子ダンパ１６で受ける必要があり、放射性物質の処理が課題となっている。
【００４３】  ２．第１の実施形態  次に、本開示の第１の実施形態に係るＥＵＶ光生成装置１０ａについて説明する。なお、以下では、図１及び図２に示した比較例に係るＥＵＶ光生成装置１０の構成要素と略同じ部分については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００４４】    ２．１  構成  図４は、第１の実施形態に係るＥＵＶ光生成装置１０ａの構成を概略的に示す。図４に示すように、ＥＵＶ光生成装置１０ａは、アンジュレータ１４が電子蓄積リング１２内に配置されていることが、比較例に係るＥＵＶ光生成装置１０とは異なる。具体的には、アンジュレータ１４は、配管４１の第２の直線部４６ｂに配置されている。
【００４５】  また、ＥＵＶ光生成装置１０ａには、比較例において示した電子バンチ圧縮器１３、第２〜第４の電子配管２２〜２４、偏向磁石１５、及び電子ダンパ１６は設けられていない。なお、ＥＵＶ光生成装置１０ａでは、光路管２５は、電子蓄積リング１２の配管４１の第２の直線部４６ｂに接続されている。
【００４６】  本実施形態において、ＥＵＶ光生成装置１０ａは、電子蓄積リング１２中を周回する電子バンチの長さＬｅｚが、半値全幅で、下式（１）を満たすように構成されている。  ０．０９ｍ≦Ｌｅｚ≦３ｍ    ・・・（１）
【００４７】  本実施形態では、電子供給装置１１に含まれる電子発生装置３１は、詳しくは図９を用いて後述するが、紫外線のパルスレーザ光ＰＬをフォトカソード８１に照射して電子バンチを発生させるパルスレーザ装置８５を含む。パルスレーザ装置８５から出力されるパルスレーザ光ＰＬのパルス幅Ｗｐは、電子バンチの長さＬｅｚが上式（１）を満たすように、半値全幅で、下式（２）を満たすように調節されている。  ０．３ｎｓ≦Ｗｐ≦１０ｎｓ    ・・・（２）
【００４８】  詳しくは図５を用いて後述するが、高周波加速空洞４３は、直列接続された複数のセル空洞６０を含む。電子バンチを、上記長さＬｅｚを維持して周回させるためには、各セル空洞６０の長さＬａが、長さＬｅｚの２倍程度であることが必要である。したがって、各セル空洞６０の長さＬａは、下式（３）を満たすように構成されている。  ０．１８ｍ≦Ｌａ≦６ｍ    ・・・（３）
【００４９】  また、ＥＵＶ光生成装置１０ａは、電子蓄積リング１２中を周回する電子バンチの長さＬｅｚが、半値全幅で、下式（１ａ）を満たすように構成されていることがさらに好ましい。  ０．０９ｍ≦Ｌｅｚ≦０．９ｍ    ・・・（１ａ）
【００５０】  この場合、電子発生装置３１に含まれるパルスレーザ装置８５から出力されるパルスレーザ光ＰＬのパルス幅Ｗｐは、半値全幅で、下式（２ａ）を満たすように調節されていることがさらに好ましい。  ０．３ｎｓ≦Ｗｐ≦３ｎｓ    ・・・（２ａ）
【００５１】  また、この場合、高周波加速空洞４３の各セル空洞６０の長さＬａは、下式（３ａ）を満たすように構成されていることがさらに好ましい。  ０．１８ｍ≦Ｌａ≦１．８ｍ    ・・・（３ａ）
【００５２】  本実施形態では、アンジュレータ１４は、長さＬが下式（４）を満たすように構成されている。アンジュレータ１４は、長さ以外は、比較例と同様の構成である。  １５ｍ≦Ｌ≦３０ｍ    ・・・（４）
【００５３】  光伝送システム１７ａは、アンジュレータ１４の出力側に、光路管２５を介して接続されている。光伝送システム１７ａは、たとえば、１枚のＥＵＶ集光ミラーを含む。光伝送システム１７ａは、比較例とは異なり、グレーティング等のパルスストレッチャーとして機能する光学素子は含まない。
【００５４】  電子蓄積リング１２の配管４１は、熱伝導性が高い銅で構成され、図示しない冷却装置によって冷却されている。これにより、電子蓄積リング１２を周回する電子バンチの電流値を、１０Ａから２０Ａの範囲内とすることができる。
【００５５】    ２．２  動作  次に、第１の実施形態に係るＥＵＶ光生成装置１０ａの動作について説明する。電子供給装置１１において、電子発生装置３１により電子バンチが生成されると、電子バンチは、電子加速器３２により加速され、インフレクタ４２によって電子蓄積リング１２の配管４１の第１の直線部４６ａに入力される。電子供給装置１１により生成される電子バンチの長さＬｅｚは、上式（１）を満たす。
【００５６】  電子蓄積リング１２に入力された電子バンチは、高周波加速空洞４３によって、たとえば、電子バンチの長さＬｅｚが上式（１）を満たす状態で、光速に近い速度まで、加速される。高周波加速空洞４３から出力された電子バンチは、第１の収束磁石４４ａによって収束されて、第１の湾曲部４７ａに入力される。
【００５７】  第１の湾曲部４７ａに入力された電子バンチは、第１の偏向磁石４５ａによって、軌道が９０°曲がるように偏向され、第３の直線部４６ｃに入力される。電子バンチは、第３の直線部４６ｃにおいて、第２の収束磁石４４ｂによって収束され、第２の湾曲部４７ｂに入力される。第２の湾曲部４７ｂに入力された電子バンチは、第２の偏向磁石４５ｂによって、軌道が９０°曲がるように偏向され、第２の直線部４６ｂに入力される。
【００５８】  第２の直線部４６ｂにおいて、第２の湾曲部４７ｂから入力された電子バンチは、第３の収束磁石４４ｃによって収束されて、アンジュレータ１４に入射する。アンジュレータ１４内では、長さＬｅｚが上式（１）を満たす電子バンチが蛇行しながら進行することによって、波長が約１３．５ｎｍのＥＵＶ光が出力される。電子バンチが、上式（１）を満たす長さＬｅｚを有し、かつ速度が光速に近いため、ＥＵＶ光のパルス幅は、半値全幅で、約０．３ｎｓ〜約１０ｎｓとなる。電子バンチは、ＥＵＶ光を出力することにより、運動エネルギが低下し、減速される。
【００５９】  アンジュレータ１４により生成されたＥＵＶ光は、光路管２５を介して光伝送システム１７ａに入射する。光伝送システム１７ａに入射したＥＵＶ光は、ＥＵＶ集光ミラーによって反射されて、露光装置２に入射する。
【００６０】  アンジュレータ１４から出力された電子バンチは、第４の収束磁石４４ｄによって収束され、第３の湾曲部４７ｃに入力される。第３の湾曲部４７ｃに入力された電子バンチは、第３の偏向磁石４５ｃによって、軌道が９０°曲がるように偏向され、第４の直線部４６ｄに入力される。電子バンチは、第４の直線部４６ｄにおいて、第５の収束磁石４４ｅによって収束され、第４の湾曲部４７ｄに入力される。第４の湾曲部４７ｄに入力された電子バンチは、第４の偏向磁石４５ｄによって、軌道が９０°曲がるように偏向され、再び第１の直線部４６ａに入力される。第１の直線部４６ａに入力された電子バンチは、第６の収束磁石４４ｆによって収束される。
【００６１】  電子蓄積リング１２の配管４１を周回することにより速度が減速された電子バンチは、高周波加速空洞４３に入力されて、再び光速に近い速度まで加速される。加速された電子バンチの長さＬｅｚは、上式（１）を満たす。
【００６２】  電子バンチは、電子蓄積リング１２を周回するたびに、その一部が失われる。このため、失われた電子バンチを補うように、電子供給装置１１からインフレクタ４２を介して電子バンチが電子蓄積リング１２に供給される。
【００６３】  なお、電子蓄積リング１２中を周回する電子バンチの長さＬｅｚが、半値全幅で、上式（１ａ）を満たすように構成する場合には、アンジュレータ１４により生成されるＥＵＶ光のパルス幅は、半値全幅で、約０．３ｎｓ〜約３ｎｓとなる。
【００６４】  表１は、電子蓄積リング１２中を周回する電子バンチの平均電流値と、アンジュレータ１４の長さＬと、ＥＵＶ光の出力との関係を示す。表１に示すように、電子バンチの平均電流値を１０Ａ〜２０Ａとし、アンジュレータ１４の長さＬを１５ｍ〜３０ｍとすることによって、出力が３００Ｗ〜１２００ＷのＥＵＶ光が得られる。
【００６５】
【表１】
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【００６６】    ２．３  効果  第１の実施形態に係るＥＵＶ光生成装置１０ａによれば、アンジュレータ１４に、上式（１）または上式（１ａ）を満たす電子バンチを通過させているので、半値全幅によるパルス幅が、約０．３ｎｓ〜約１０ｎｓまたは約０．３ｎｓ〜約３ｎｓであるＥＵＶ光が生成される。このように、アンジュレータ１４から出力されるＥＵＶ光は、パルス幅が比較例に比べて長く、低コヒーレンスであるので、光伝送システム１７ａには、グレーティング等のパルス幅の伸張を行うための光学素子は要されない。したがって、第１の実施形態に係るＥＵＶ光生成装置１０ａによれば、ＥＵＶ光の伝送効率が改善され、アブレーションやスペックルを抑制可能なＥＵＶ光を、１枚の軸外放物面ミラー９１の反射損失のみで露光装置２に供給することができる。
【００６７】    ２．４  高周波加速空洞      ２．４．１  構成  図５は、第１の実施形態に係るＥＵＶ光生成装置１０ａに含まれる高周波加速空洞４３の具体的な構成を示す。図５に示すように、高周波加速空洞４３は、複数のセル空洞６０と、入力配管６１と、導波管６２と、入力カプラ６３と、出力配管６４と、を含む。
【００６８】  セル空洞６０は、ほぼ回転楕円体である。セル空洞６０の短軸方向の直径をＬａとし、長軸方向の半径をＲａとする。前述のセル空洞６０の長さＬａは、短軸方向の直径に対応する。複数のセル空洞６０は、短軸方向が電子バンチの進行方向と一致するように直列に接続されている。図５では、６個のセル空洞６０を接続しているが、セル空洞６０の数はこれに限定されない。
【００６９】  入力配管６１は、連結された一連のセル空洞６０の一端に接続されている。出力配管６４は、連結された一連のセル空洞６０の他端に接続されている。導波管６２は、入力カプラ６３を介して入力配管６１に接続されている。導波管６２には、前述の高周波電源４３ａが接続されている。入力配管６１には、高周波電源４３ａにより、複数のセル空洞６０と共振する共振周波数ｆ０の電圧が印加される。
【００７０】  なお、高周波加速空洞４３は、超電導加速空洞であってもよい。この場合、セル空洞６０の材料は、高純度ニオブ材料で構成され、超低温に維持された図示しないクライオモジュールの中に配置される。
【００７１】  前述のように、半値全幅における電子バンチの長さをＬｅｚとして電子蓄積リング１２中を周回させるためには、ほぼ、Ｌａ＝２Ｌｅｚを満たすようにセル空洞６０を構成すればよい。すなわち、上式（３）または上式（３ａ）を満たすようにセル空洞６０を構成すればよい。
【００７２】  ここで、セル空洞の共振周波数ｆ０は、以下のように求めることができる。まず、Ｔ010モードで共振する共振周波数λＨＦは、下式（４）で表される。  λＨＦ＝２．６１２Ｒａ［ｍ］    ・・・（４）
【００７３】  上式（４）の関係を用いて、セル空洞６０の長さＬａは、下式（５）で表される。  Ｌａ＝λＨＦ／２＝１．３０６Ｒａ［ｍ］    ・・・（５）
【００７４】  また、上式（４）の関係を用いて、共振周波数ｆ０は、下式（６）で表される。  ｆ０＝ｃ／λＨＦ＝１１４．８／Ｒａ［ＭＨｚ］    ・・・（６）  ここで、ｃは、光速である。
【００７５】  上式（５）及び上式（６）から、セル空洞６０の長さＬａが上式（３）を満たす場合には、共振周波数ｆ０は、下式（７）の範囲となる。  ２５ＭＨｚ≦ｆ０≦８３３ＭＨｚ    ・・・（７）
【００７６】  また、セル空洞６０の長さＬａが上式（３ａ）を満たす場合には、共振周波数ｆ０は、下式（７ａ）の範囲となる。  ８３．３ＭＨｚ≦ｆ０≦８３３ＭＨｚ    ・・・（７ａ）
【００７７】      ２．４．２  動作  次に、高周波加速空洞４３の動作について説明する。制御部４８は、高周波電源４３ａを制御し、高周波電源４３ａに上記共振周波数ｆ０の高周波を出力させる。この高周波は、導波管６２と入力カプラ６３とを介して、複数のセル空洞６０で共振する。
【００７８】  図６Ａ〜図６Ｆは、高周波による電場の方向と、時間経過に伴う電子バンチの移動とを示す。セル空洞６０内に示される矢印が電場の方向を示している。セル空洞６０を通過する電子バンチは、セル空洞６０内の電場によって、電子バンチの速度と電場の時間変化が同期する条件下で効率よく加速される。
【００７９】  セル空洞６０の長さＬａを上式（３）を満たすように設定すると、加速される電子バンチの長さＬｅｚは、上式（１）を満たす値となる。また、セル空洞６０の長さＬａを上式（３ａ）を満たすように設定すると、加速される電子バンチの長さＬｅｚは、上式（１ａ）を満たす値となる。
【００８０】    ２．５  アンジュレータ      ２．５．１  構成及び作用  図７及び図８は、第１の実施形態に係るＥＵＶ光生成装置１０ａに含まれるアンジュレータ１４の具体的な構成を示す。図７は、電子バンチの進行方向に沿ってアンジュレータ１４を切断した縦断面図である。図８は、図６中のＡ−Ａ線に沿ってアンジュレータ１４を切断した横断面図である。
【００８１】  図７に示すように、アンジュレータ１４は、配管４１の第２の直線部４６ｂの上方に配置された第１の磁石列７１と、第２の直線部４６ｂの下方に配置された第２の磁石列７２と、を含む。第１の磁石列７１及び第２の磁石列７２は、それぞれＳ極７０ａとＮ極７０ｂとが、交互に配置されたものである。第１の磁石列７１及び第２の磁石列７２のうちの一方のＳ極７０ａは、他方のＮ極７０ｂと対向している。図７及び図８中のＴｒは、電子バンチの軌道を表している。また、λuは、磁場周期長を表している。
【００８２】  第１の磁石列７１と第２の磁石列７２との間隔Ｇは、アンジュレータ１４により生成するＥＵＶ光の波長に応じて決定されている。以下、この間隔Ｇを決定するための条件について説明する。まず、第１の磁石列７１と第２の磁石列７２とによる磁場を表すＫパラメータは、下式（８）で表される。  Ｋ＝ｅＢuλu／（２πｍeｃ）    ・・・（８）  ここで、ｅは電子の電荷を表し、Ｂuはピーク磁場を表し、ｍeは電子の静止質量を表し、ｃは真空中の光速を表す。
【００８３】  図８に示すように、電子バンチは、第１の磁石列７１と第２の磁石列７２との間の磁場中を通過することによって正弦的な蛇行軌道を描き、放射光を出力する。この放射光の波長は、下式（９）で表されるアンジュレータ１４の共鳴波長λに対応する。  λ＝λu（２γ（１＋Ｋ2／２））-1/2    ・・・（９）
【００８４】  ここで、電子バンチがアンジュレータ１４の中心軸を通過する際の傾斜角をδとすると、γは、下式（１０）で表される。  γ＝Ｋ／δ    ・・・（１０）
【００８５】  上式（８）〜（１０）によれば、第１の磁石列７１と第２の磁石列７２との間隔Ｇを変えると、磁場が変化し、Ｋパラメータの値が変わるので、放射光の波長λが変化することがわかる。したがって、放射光をＥＵＶ光とするには、λ＝１３．５ｎｍとなるように、間隔Ｇを変えて、ピーク磁場Ｂuを設定すればよい。また、磁場周期長λuを変更することにより、波長λを設定することも可能である。
【００８６】  磁場周期長λuは、たとえば、９ｍｍ〜３２ｍｍの範囲内に設定される。Ｋパラメータは、第１の磁石列７１及び第２の磁石列７２をアンジュレータとして機能させるために、１未満とする。
【００８７】    ２．６  電子発生装置      ２．６．１  構成  図９は、第１の実施形態に係るＥＵＶ光生成装置１０ａに含まれる電子発生装置３１の具体的な構成を示す。図９に示すように、電子発生装置３１は、高周波空洞８０と、フォトカソード８１と、ホルダ８２と、高周波電源８３と、第１のウインドウ８４ａ、第２のウインドウ８４ｂと、パルスレーザ装置８５と、集光レンズ８６と、を含む。
【００８８】  高周波空洞８０は、一端に端板部８０ａが形成されており、他端には開口部８０ｂが形成されている。フォトカソード８１は、端板部８０ａの中央に配置されたホルダ８２に保持されている。フォトカソード８１の高周波空洞８０の内部空間に露呈している。フォトカソード８１の材料は、たとえば、ＫＣｓＴｅである。
【００８９】  高周波空洞８０には、第１の貫通孔８７ａと第２の貫通孔８７ｂが形成されている。第１のウインドウ８４ａは、第１の貫通孔８７ａを覆っている。第２のウインドウ８４ｂは、第２の貫通孔８７ｂを覆っている。
【００９０】  パルスレーザ装置８５は、前述の制御部４８により発振制御されて、紫外のパルスレーザ光ＰＬを出力する。フォトカソード８１の材料がＫＣｓＴｅである場合には、パルスレーザ装置８５は、ＹＡＧレーザ光の第４高調波である波長２６６ｎｍのパルスレーザ光を出力するパルスレーザ装置であることが好ましい。また、パルスレーザ装置８５は、波長２４８ｎｍのパルスレーザ光を出力するＫｒＦエキシマレーザ装置であってもよい。
【００９１】  パルスレーザ装置８５は、パルスレーザ光ＰＬが、集光レンズ８６、第１のウインドウ８４ａ、及び第１の貫通孔８７ａを介してフォトカソード８１に入射するように配置されている。第２の貫通孔８７ｂ及び第２のウインドウ８４ｂは、フォトカソード８１により反射されたパルスレーザ光ＰＬが通過して、高周波空洞８０の外部に出力されるように配置されている。
【００９２】  集光レンズ８６は、パルスレーザ光ＰＬをフォトカソード８１に集光する位置に配置されている。集光レンズ８６は、パルスレーザ光ＰＬをフォトカソード８１に集光する集光光学系であればよく、焦点がフォトカソード８１に位置するように配置されていればよい。
【００９３】  高周波空洞８０は、電子バンチの長さＬｅｚが、半値全幅で、上式（１）または上式（１ａ）を満たすように構成されている。高周波電源８３は、高周波空洞８０に接続されている。高周波電源８３は、前述の制御部４８により、高周波空洞８０に共鳴する周波数で、電子バンチを加速するように設定される。
【００９４】      ２．６．２  動作  次に、電子発生装置３１の動作について説明する。制御部４８からパルスレーザ装置８５に発光トリガが入力されると、パルスレーザ装置８５からパルスレーザ光ＰＬが出力される。パルスレーザ光ＰＬが出力されたパルスレーザ光ＰＬは、集光レンズ８６によって、第１のウインドウ８４ａ及び第１の貫通孔８７ａを介して、フォトカソード８１に集光される。
【００９５】  フォトカソード８１は、パルスレーザ光ＰＬが照射されると、光電光効果により電子バンチを生成し、高周波空洞８０の開口部８０ｂに向けて射出する。この電子バンチは、高周波空洞８０内の電場によって加速される。パルスレーザ光ＰＬのパルス幅Ｗｐは、式（２）または式（２ａ）の範囲で調節することによって、電子バンチの長さＬｅｚを上式（１）または式（１ａ）の範囲とすることができる。
【００９６】    ２．７  光伝送システム      ２．７．１  構成  図１０は、第１の実施形態に係るＥＵＶ光生成装置１０ａに含まれる光伝送システム１７ａの具体的な構成を示す。図１０に示すように、光伝送システム１７ａは、チャンバ９０と、軸外放物面ミラー９１と、ホルダ９２と、を含む。
【００９７】  軸外放物面ミラー９１は、光路管２５の出力部から出力されたＥＵＶ光が所定の角度で入射するとともに、ＥＵＶ光の反射光が集光した状態で露光装置２に入射するように、チャンバ９０内に配置されている。軸外放物面ミラー９１は、ホルダ９２により保持されている。
【００９８】  チャンバ９０には、光路管２５の出力部が接続される位置に開口部９０ａが形成されている。光路管２５の出力部と開口部９０ａとは、Ｏリングでシールされている。また、チャンバ９０には、軸外放物面ミラー９１で反射されて集光されたＥＵＶ光が通過する貫通孔９０ｂが形成されている。この貫通孔９０ｂと露光装置２の入力側は、図示しないシール部材でシールされている。チャンバ９０内は、ＥＵＶ光の減衰が抑制されるように、図示しない排気装置によって真空に近い状態まで排気されている。
【００９９】  露光装置２は、照明光学系１００と、マスク１０１と、投影光学系１０２と、ウエハ１０３と、を含む。照明光学系１００は、マスク１０１をケーラ照明する照明光を生成する光学系である。照明光学系１００は、複数の凹面ミラーを含む２次光源生成用マルチ凹面ミラー１０４と、凹面ミラーからなるコンデンサ光学系１０５とを含んで構成されている。      ２．７．２  作用  アンジュレータ１４から出力されたＥＵＶ光は、光路管２５を介してチャンバ９０内の軸外放物面ミラー９１に所定の角度で入射する。軸外放物面ミラー９１は、入射したＥＵＶ光を反射し、貫通孔９０ｂ付近に集光する。集光されたＥＵＶ光は、貫通孔９０ｂを通過して、露光装置２に入射する。露光装置２の中に入ったＥＵＶ光は、照明光学系１００によって照明光とされ、マスク１０１の表面を均一に照明する。マスク１０１により反射された照明光は、投影光学系１０２によって、ウエハ１０３上にマスク１０１の像を転写する。
【０１００】      ２．７．３  効果  アンジュレータ１４からチャンバ９０内に入射するＥＵＶ光のパルス幅は、半値全幅で、約０．３ｎｓ〜約１０ｎｓの範囲内であるので、軸外放物面ミラー９１や露光装置２内の光学素子の反射面におけるアブレーションの発生が抑制される。また、露光装置２のウエハ１０３上に形成されるレジストにおいてアブレーションの発生が抑制される。さらに、ＥＵＶ光は、コヒーレンスが低減されているので、スペックルの発生が抑制される。
【０１０１】  このように、光伝送システム１７ａは、光学素子として、軸外放物面ミラー９１のみを含むので、図２に示す比較例に係る光伝送システム１７と比べて、ＥＵＶ光の伝送効率が改善される。
【０１０２】  ３．第２の実施形態  次に、本開示の第２の実施形態に係るＥＵＶ光生成装置１０ｂについて説明する。なお、以下では、第１の実施形態に係るＥＵＶ光生成装置１０の構成要素と略同じ部分については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【０１０３】    ３．１  構成  図１１は、第２の実施形態に係るＥＵＶ光生成装置１０ｂの構成を示す。ＥＵＶ光生成装置１０ｂは、電子供給装置１１ａが、第１の実施形態とは異なる構成の電子発生装置３１ａを含むこと以外は、第１の実施形態に係るＥＵＶ光生成装置１０ａと同一の構成である。
【０１０４】  図１２は、第２の実施形態に係る電子発生装置３１ａの構成を示す。図１２に示すように、電子発生装置３１ａは、集光レンズ８６を保持して移動させるリニアステージ１１０をさらに含むこと以外は、図９に示される電子発生装置３１と同一の構成である。リニアステージ１１０は、制御部４８により制御され、パルスレーザ光ＰＬの光軸方向に集光レンズ８６を移動させることにより、パルスレーザ光ＰＬのビームウエスト位置を光路軸方向に変更する。
【０１０５】  電子発生装置３１ａは、リニアステージ１１０によって集光レンズ８６の位置を変更することにより、フォトカソード８１の表面におけるパルスレーザ光ＰＬの集光径ＤLを変更することを可能とする。フォトカソード８１から発生する電子バンチの進行方向に対して垂直な方向における直径ＤBは、集光径ＤLとほぼ一致する。
【０１０６】  また、前述の第１〜第６の収束磁石４４ａ〜４４ｆは、磁力の調整により、電子蓄積リング１２を周回する電子バンチの直径ＤBを調節することを可能とする。
【０１０７】  アンジュレータ１４により生成されるＥＵＶ光は、電子バンチの直径ＤBが大きいほど空間的に広がり、空間的コヒーレンスが低下する。したがって、リニアステージ１１０によって集光レンズ８６の位置を制御することにより、ＥＵＶ光の空間的コヒーレンスを変化させることができる。
【０１０８】  一般に、アンジュレータ１４において１個の電子により生成される放射光の広がり角度θは、下式（１１）で表される。  θ＝（λ／（２Ｌ））-1/2    ・・・（１１）  ここで、λは放射光の波長、Ｌはアンジュレータ１４の長さである。
【０１０９】  また、１個の電子から放射される放射光の回折限界に対応する光源直径ＤSは、下式（１２）で表される。  ＤS＝λ／（４π・θ）    ・・・（１２）
【０１１０】  λ＝１３．５ｎｍ、Ｌ＝２０ｍの場合には、θ＝１８．５×１０-6［ｒａｄ］となる。Ｄｓ＝５８.５μｍとなる。
【０１１１】  ＥＵＶ光に含まれる光源の数をＮと、光源直径ＤSとを用いて、電子バンチの直径ＤBは、下式（１３）に基づいて算出される値とすることが好ましい。  ＤB＝ＤS・Ｎ-1/2    ・・・（１３）
【０１１２】  ここで、光源数Ｎを下式（１４）の範囲内とする場合には、電子バンチの直径ＤBが下式（１５）の範囲内となるように、パルスレーザ光ＰＬの集光径ＤLを下式（１６）の範囲内とすればよい。  ２５≦Ｎ≦１００００    ・・・（１４）  ３００μｍ≦ＤB≦６０００μｍ    ・・・（１５）  ３００μｍ≦ＤL≦６０００μｍ    ・・・（１６）
【０１１３】  また、光源数Ｎを下式（１４ａ）の範囲内とする場合には、電子バンチの直径ＤBが下式（１５ａ）の範囲内となるように、パルスレーザ光ＰＬの集光径ＤLを下式（１６ａ）の範囲内とすればよい。  １００≦Ｎ≦２５００    ・・・（１４ａ）  ６００μｍ≦ＤB≦３０００μｍ    ・・・（１５ａ）  ６００μｍ≦ＤL≦３０００μｍ    ・・・（１６ａ）
【０１１４】    ３．２  動作  制御部４８は、リニアステージ１１０を制御し、フォトカソード８１の表面におけるパルスレーザ光ＰＬの集光径ＤLが上式（１６）または上式（１６ａ）を満たすように、集光レンズ８６の位置を設定する。制御部４８は、集光レンズ８６の位置を設定した後、パルスレーザ装置８５に発光トリガを入力する。フォトカソード８１にパルスレーザ光ＰＬが照射されると、直径ＤBが上式（１５）または上式（１５ａ）を満たす電子バンチが生成される。
【０１１５】  この電子バンチは、電子供給装置１１ａから電子蓄積リング１２の配管４１に入力される。電子バンチは、第１〜第６の収束磁石４４ａ〜４４ｆにより、直径ＤBが上式（１５）または上式（１５ａ）を満たす値に維持された状態で、電子蓄積リング１２中を周回する。この電子バンチがアンジュレータ１４に入射すると、ＥＵＶ光が生成される。このＥＵＶ光の進行方向に垂直な方向の直径は、ほぼ直径ＤBと同じである。このＥＵＶ光に含まれる光源数Ｎは、上式（１４）または上式（１４ａ）を満たす値となる。
【０１１６】    ３．３  効果  第２の実施形態に係るＥＵＶ光生成装置１０ｂによれば、第１の実施形態の効果に加えて、ＥＵＶ光の光源の大きさを所定の範囲の大きさにすることによって、空間的コヒーレンスを制御することが可能となる。ＥＵＶ光の空間的コヒーレンスを低減することにより、スペックルをさらに抑制することができる。
【０１１７】    ３．４  収束磁石        ３．４．１  構成  図１３及び図１４は、第１〜第６の収束磁石４４ａ〜４４ｆのそれぞれを構成する第１の四極磁石１２１と第２の四極磁石１２２とを示す。Ｚ方向は、電子バンチの進行方向を示す。Ｖ方向及びＨ方向は、Ｚ方向に垂直な面内で互いに直交する方向である。図１３及び図１４中の点線の矢印は、磁力の方向を表している。
【０１１８】  図１３に示すように、第１の四極磁石１２１は、第１のＮ極１２１ａと、第２のＮ極１２１ｂと、第１のＳ極１２１ｃと、第２のＳ極１２１ｄと、を含む。第１のＮ極１２１ａと第２のＮ極１２１ｂとは、電子バンチが通過する部分を中心として、Ｚ方向に垂直な面内で、Ｖ方向と４５°の角度をなす方向に対向している。第１のＳ極１２１ｃと第２のＳ極１２１ｄとは、電子バンチが通過する部分を中心として、Ｚ方向に垂直な面内で、Ｖ方向と−４５°の角度をなす方向に対向している。
【０１１９】  図１４に示すように、第２の四極磁石１２２は、第１のＳ極１２２ａと、第２のＳ極１２２ｂと、第１のＮ極１２２ｃと、第２のＮ極１２２ｄと、を含む。第１のＳ極１２２ａと第２のＳ極１２２ｂとは、電子バンチが通過する部分を中心として、Ｚ方向に垂直な面内で、Ｖ方向と４５°の角度をなす方向に対向している。第１のＮ極１２２ｃと第２のＮ極１２２ｄとは、電子バンチが通過する部分を中心として、Ｚ方向に垂直な面内で、Ｖ方向と−４５°の角度をなす方向に対向している。
【０１２０】  第１の四極磁石１２１と第２の四極磁石１２２とは、Ｚ方向に直列に配置されている。第１の四極磁石１２１は、電子バンチを、Ｈ方向に収束させ、Ｖ方向に発散させる。第２の四極磁石１２２は、電子バンチを、Ｖ方向に収束させ、Ｈ方向に発散させる。第１の四極磁石１２１と第２の四極磁石１２２との組み合わせにより、凹レンズと凸レンズを組合せて光を収束させる場合のような収束作用が生じる。
【０１２１】  第１の四極磁石１２１と第２の四極磁石１２２との磁力の調整により、電子バンチに対する収束作用を調節することができる。具体的には、対向する磁石の間隔や、第１の四極磁石１２１と第２の四極磁石１２２との間隔を調節することにより、電子バンチに対する収束作用を調節することができる。第１の四極磁石１２１と第２の四極磁石１２２とは、電子バンチの直径ＤBが、Ｈ方向及びＶ方向のそれぞれについて、上式（１５）または上式（１５ａ）を満たすように磁力が調整されている。
【０１２２】        ３．４．２  作用  電子蓄積リング１２中を周回する電子バンチは、第１〜第６の収束磁石４４ａ〜４４ｆのそれぞれを通過する際に、第１の四極磁石１２１によって、Ｈ方向に収束され、かつ、Ｖ方向に発散される。また、電子バンチは、第２の四極磁石１２２によって、Ｖ方向に収束され、かつ、Ｈ方向に発散される。これにより、電子バンチは、直径ＤBが、Ｈ方向及びＶ方向のそれぞれについて、上式（１５）または上式（１５ａ）を満たすように収束される。
【０１２３】    ３．５  電子発生装置の変形例        ３．５．１  構成  次に、第２の実施形態において説明した電子発生装置３１ａの変形例を示す。図１５に示すように、変形例に係る電子発生装置３１ｂは、前述の集光レンズ８６及びリニアステージ１１０に代えて、波面調節器１３０を含む。波面調節器１３０は、凸レンズ１３１と、リニアステージ１３２と、凹レンズ１３３とを含む。
【０１２４】  リニアステージ１３２は、凸レンズ１３１を保持して光軸方向に移動させる。波面調節器１３０は、凸レンズ１３１を移動させて、凸レンズ１３１と凹レンズ１３３との間隔を変えることによって、パルスレーザ装置８５から出力されたパルスレーザ光ＰＬの波面形状を調節する。なお、凹レンズ１３３に代えて、凸レンズ１３１をリニアステージ１３２に保持して移動させてもよい。
【０１２５】  電子発生装置３１ｂに含まれる高周波空洞８０には、前述の第１の貫通孔８７ａ、第２の貫通孔８７ｂ、第１のウインドウ８４ａ、及び第２のウインドウ８４ｂは設けられていない。これに代えて、高周波空洞８０の開口部８０ｂの周囲には壁部８０ｃが設けられおり、この壁部８０ｃに貫通孔８０ｄ及びウインドウ８０ｅが設けられている。ウインドウ８０ｅは、貫通孔８０ｄを覆っている。
【０１２６】  電子発生装置３１ｂは、さらに、高反射ミラー１３４と、凹面ミラー１３５と、を含む。高反射ミラー１３４は、パルスレーザ装置８５から出力され、波面調節器１３０を透過したパルスレーザ光ＰＬを反射して、ウインドウ８０ｅに導くように配置されている。凹面ミラー１３５は、ウインドウ８０ｅ及び貫通孔８７ａを通過したパルスレーザ光ＰＬを反射し、開口部８０ｂを介してフォトカソード８１の表面に集光するように配置されている。なお、凹面ミラー１３５は、軸外放物面ミラーであってもよい。
【０１２７】        ３．５．２  動作  制御部４８は、リニアステージ１３２を制御して凸レンズ１３１と凹レンズ１３３との間隔し、パルスレーザ光ＰＬの波面形状を調節することによって、フォトカソード８１の表面におけるパルスレーザ光ＰＬの集光径ＤLを調節する。パルスレーザ光ＰＬの集光径ＤLは、上式（１６）または上式（１６ａ）を満たすように調節される。
【０１２８】        ３．５．３  効果  電子発生装置３１ｂでは、パルスレーザ光ＰＬが、高周波空洞８０の開口部８０ｂを介してフォトカソード８１に集光されるので、パルスレーザ光ＰＬは、フォトカソード８１の表面にほぼ垂直に入射する。このため、フォトカソード８１の表面におけるフォトカソード８１の集光形状が円形に近くなり、集光径ＤLの調節範囲が広くなる。
【０１２９】  ４．第３の実施形態  次に、本開示の第３の実施形態に係るＥＵＶ光生成装置１０ｃについて説明する。なお、以下では、第１の実施形態に係るＥＵＶ光生成装置１０の構成要素と略同じ部分については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【０１３０】    ４．１  構成  図１６は、第３の実施形態に係るＥＵＶ光生成装置１０ｃの構成を概略的に示す。図１６に示すように、ＥＵＶ光生成装置１０ｃは、電子供給装置１１と、電子蓄積リング１４０と、４個のアンジュレータ１４と、４個の光伝送システム１７ａと、を含む。電子供給装置１１、アンジュレータ１４、及び光伝送システム１７ａは、第１の実施形態と同様の構成である。なお、電子供給装置１１に代えて、第２の実施形態に係る電子供給装置１１ａを用いてもよい。
【０１３１】  電子蓄積リング１４０は、配管１４１と、インフレクタ４２と、高周波加速空洞４３と、第１〜第６の偏向磁石１４２ａ〜１４２ｆと、を含む。配管１４１は、第１〜第６の直線部１４３ａ〜１４３ｆと、第１〜第６の湾曲部１４４ａ〜１４４ｆとを含む、ほぼ六角形のリング形状である。
【０１３２】  第１の湾曲部１４４ａは、第１の直線部１４３ａと第２の直線部１４３ｂとの間に接続されている。第２の湾曲部１４４ｂは、第２の直線部１４３ｂと第３の直線部１４３ｃとの間に接続されている。第３の湾曲部１４４ｃは、第３の直線部１４３ｃと第４の直線部１４３ｄとの間に接続されている。第４の湾曲部１４４ｄは、第４の直線部１４３ｄと第５の直線部１４３ｅとの間に接続されている。第５の湾曲部１４４ｅは、第５の直線部１４３ｅと第６の直線部１４３ｆとの間に接続されている。第６の湾曲部１４４ｆは、第６の直線部１４３ｆと第１の直線部１４３ａとの間に接続されている。
【０１３３】  インフレクタ４２及び高周波加速空洞４３は、第１の実施形態と同様の構成であり、第１の直線部１４３ａに配置されている。第１〜第６の偏向磁石１４２ａ〜１４２ｄは、それぞれ第１〜第６の湾曲部１４４ａ〜１４４ｆに配置されている。第１〜第４の直線部１４３ａ〜１４３ｄには、それぞれアンジュレータ１４が配置されている。第１〜第４の直線部１４３ａ〜１４３ｄの各出力端には、光路管２５が接続されている。各光路管２５の出力端には、第１の実施形態と同様に、それぞれの光伝送システム１７ａを介してそれぞれの露光装置２が接続される。
【０１３４】  アンジュレータ１４の長さＬは、上式（４）を満たす範囲内である。高周波加速空洞４３は、第１の実施形態と同様に、電子蓄積リング１４０中を周回する電子バンチの長さＬｅｚが、半値全幅で、上式（１）または上式（１ａ）を満たすように構成されている。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。なお、ＥＵＶ光生成装置１０ｃを地下に配置し、各露光装置２を地上に配置してもよい。
【０１３５】    ４．２  動作  第１の実施形態と同様に、電子供給装置１１から電子蓄積リング１４０に電子バンチが供給され、電子蓄積リング１４０中を電子バンチが周回する。電子バンチは、電子蓄積リング１４０中に配置された各アンジュレータ１４に入射すると、ＥＵＶ光を生成する。このＥＵＶ光のパルス幅は、半値全幅で、約０．３ｎｓ〜約１０ｎｓとなる。各アンジュレータ１４で生成されたＥＵＶ光は、それぞれの光路管２５及び光伝送システム１７ａを介してそれぞれの露光装置２に入射する。
【０１３６】    ４．３  効果  第３の実施形態に係るＥＵＶ光生成装置１０ｃによれば、電子蓄積リング１４０の複数の直線部にアンジュレータ１４を設けることにより、複数の露光装置２にＥＵＶ光を供給することができる。この結果、複数の露光装置にＥＵＶ光を供給するＥＵＶ光生成装置の大きさを、コンパクト化することが可能となる。
【０１３７】    ４．４  変形例  第３の実施形態に係るＥＵＶ光生成装置１０ｃでは、第６の直線部１４３ｆにはアンジュレータ１４を設けていないが、第６の直線部１４３ｆにアンジュレータ１４を設け、光路管２５、光伝送システム１７ａ、及び露光装置２を接続してもよい。また、第３の実施形態では、電子蓄積リング１４０を、ほぼ六角形のリング状としているが、形状はこれには限られず、ほぼ多角形であればよい。また、第３の実施形態では、収束磁石を省略しているが、上記各実施形態と同様の収束磁石を設けてもよい。
【０１３８】  また、上記各実施形態では、アンジュレータ１４を、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を生成するように構成しているが、波長はこれに限られない。アンジュレータ１４の磁力を調整することによって、たとえば、波長が６．７ｎｍのＥＵＶ光を生成することも可能である。
【０１３９】  上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図したものである。従って、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本開示の各実施形態に変更を加えることができることは、当業者には明らかであろう。
【０１４０】  本明細書及び添付の特許請求の範囲全体で使用される用語は、「限定的でない」用語と解釈されるべきである。たとえば、「含む」又は「含まれる」という用語は、「含まれるものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。「有する」という用語は、「有するものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。また、本明細書及び添付の特許請求の範囲に記載される修飾句「１つの」は、「少なくとも１つ」又は「１又はそれ以上」を意味すると解釈されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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