(57)【要約】【課題】  高速でＳｎターゲットをプラズマ生成部に供給でき、かつ、デブリの発生を極力抑制することができ、さらには、１３．５ｎｍ近傍の発光スペクトルが鋭くできるＬＰＰ方式極端紫外光光源を提供すること。【解決手段】  液体ＳｎＨ4 供給部２は、液体ＳｎＨ4 を加圧する加圧・冷却室２ａと、液体ＳｎＨ4 を液滴あるいは液体ジェットとしてチャンバ１内に供給するためのノズル部２ｂを有する。液体ＳｎＨ4 は、加圧・冷却室２ａで加圧され、ノズル部２ｂから液体ジェットまたは液滴としてチャンバ１内に噴出される。噴出したＳｎＨ4 の液体ジェットあるいは液滴はチャンバ１内の真空中を進み、レーザビーム照射部Ｂに到達する。ここで、レーザ装置５から出射され集光されたプラズマ生成用レーザビームが照射され、プラズマが生成される。これにより、１３．５ｎｍのＥＵＶ光が得られる。【選択図】          図１
2006210157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳｎＨ4 の液滴あるいは液体ジェットをターゲットにするレーザ生成プラズマ方式の極端紫外光光源において、
ＳｎＨ4 を冷却することで液体状態に維持し、該液体状態のＳｎＨ4 を加圧状態にするＳｎＨ4 加圧冷却室と、
該液体状態で加圧されたＳｎＨ4 を液滴あるいは液体ジェットで放出するノズル部と、  該放出された液滴あるいは液体ジェットのＳｎＨ4 を所望の位置でレーザビームによりプラズマ化するためのプラズマ生成部と、
該レーザビームを出射するレーザ装置とを有する
ことを特徴とするレーザ生成プラズマ方式極端紫外光光源。
【請求項２】
ＳｎＨ4 の液滴をターゲットとするレーザ生成プラズマ方式極端紫外光光源において、
ＳｎＨ4 を冷却することで液体状態を維持し、該液体状態のＳｎＨ4 を加圧状態に維持するＳｎＨ4 加圧冷却室と、
該液体状態で加圧されたＳｎＨ4 を放出するノズル部と、
該ノズル部を振動させ上記ノズル部から液滴を放出させる液滴生成手段と、
該放出された液滴のＳｎＨ4 を所望の位置でレーザビームによりプラズマ化するためのプラズマ生成部と、
該レーザビームを出射するレーザ装置とを有する
を有することを特徴とする生成プラズマ方式極端紫外光光源。
【請求項３】
上記加圧状態とは０．１２ＭＰａ以上に加圧された状態である
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載のレーザ生成プラズマ方式極端紫外光光源。
【請求項４】
上記プラズマ生成部は、液滴通過部とレーザビーム照射部とからなり、該液滴通過部と該レーザビーム照射部とは、小径の穴を持つ隔壁で仕切られている
ことを特徴とする請求項２または請求項３記載のレーザ生成プラズマ方式極端紫外光光源。
【請求項５】
上記穴の直径が液滴径の１．５倍以上である
ことを特徴とする請求項４に記載のレーザ生成プラズマ方式極端紫外光光源。
【請求項６】
上記ＳｎＨ4 加圧冷却室は、ＳｎＨ4 を加圧する機械的ポンプを有する
ことを特徴とする請求項１から請求項５いずれかに記載のレーザ生成プラズマ方式極端紫外光光源。
【請求項７】
上記ＳｎＨ4 加圧冷却室におけるＳｎＨ4 を加圧する加圧源がＨ2 、ＨｅまたはＸｅガスである
ことを特徴とする請求項１から請求項５いずれかに記載のレーザ生成プラズマ方式極端紫外光光源。
【請求項８】
上記ＳｎＨ4 加圧冷却室における、ＳｎＨ4 の冷却温度が−５０〜−１５０°Ｃであることを特徴とする請求項１から請求項７いずれかに記載のレーザ生成プラズマ方式極端紫外光光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体露光用装置や露光用マスクの検査装置などの光源に利用される極端紫外光源に関し、特に、レーザをターゲットに照射しプラズマを生成するレーザ生成プラズマ方式極端紫外光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
将来の更なる高集積化された半導体の製造プロセスの一つであるリソグラフィ工程の露光光源として１３．５ｎｍ極端紫外光光を放射する極端紫外光光源が注目されている。この極端紫外光光源の放射種としては１０価のキセノン（Ｘｅ）イオンと１０価前後の錫（Ｓｎ）イオンが有望と考えられている。
このＸｅやＳｎの高次のイオンは高温プラズマ中で生成されるので、そのような高温プラズマを生成することにより１３．５ｎｍ極端紫外光光が得られる。
現状で、ＸｅとＳｎの高次のイオンを含む高温プラズマをＸｅガスやＳｎガスの放電により、またレーザビームをＸｅやＳｎのターゲット照射することにより生成している。
前者はＤＰＰ（Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  ｐｒｏｄｕｃｅ  ｐｌａｓｍａ：放電プラズマ生成）方式であり、後者はＬＰＰ（Ｌａｓｅｒ  ｐｒｏｄｕｃｅ  ｐｌａｓｍａ：レーザ生成プラズマ）方式である。
なお、通常、極端紫外（Ｅｘｔｒｅｍｅ  ｕｌｔｒａ  ｖｉｏｌｅｔ）はＥＵＶと称せられ、また、レーザ生成プラズマは上記のようにＬＰＰと称せられているので、以下では、極端紫外をＥＵＶとも呼び、また、レーザ生成プラズマをＬＰＰと呼ぶことにする。本発明の発明者はこのＬＰＰ方式に注目している。
【０００３】
ＬＰＰ方式ＥＵＶ光源において、照射するレーザのパワーとＬＰＰから放射される１３．５ｎｍＥＵＶ光のパワー（２％帯域幅、２πｓｒ放射立体角換算）の比をＥＵＶ変換効率とすると、Ｓｎのターゲットを用いた場合、Ｘｅターゲットを用いる場合より、この変換効率が３倍程度高い。
なお、露光に用いられるＥＵＶのパワーは１３．５ｎｍの２％の帯域幅すなわち０．２７ｎｍの帯域幅に入るパワーのみである。そこで、上記のように、変換効率は２％帯域幅に入るパワーから計算される。
ＥＵＶ変換効率が低い場合、大きなレーザのパワーが必要となる。これまでのＸe ターゲットを用いた場合、現状で、変換効率は高々1 ％である。将来、ＬＰＰ方式ＥＵＶ光源を半導体露光に用いる場合、プラズマからのＥＵＶ光パワーは３００Ｗ程度（２％帯域幅、２πｓｒ放射立体角換算）が必要とされるので、レーザとしてＹＡＧレーザを用いると、ＥＵＶ変換効率1 ％程度で、３０ｋＷのＹＡＧレーザのパワーが必要となる。
このようなＹＡＧレーザは価格、用力、設置面積から言って現実的な装置ではない。従って、ＳｎをターゲットにするＬＰＰ方式ＥＵＶ光源の開発が不可欠である。
【０００４】
Ｓｎターゲットとして平板Ｓｎや球状ターゲットが実験されている（例えば非特許文献１等参照）。しかし、平板Ｓｎターゲットの場合、プラズマ化したＳｎの周辺のＳｎが溶融あるいは蒸発し飛び出し、飛沫物すなわちデブリとなる。
デブリはプラズマからのＥＵＶ光を集光する集光光学系や露光光学系の反射率を低下されるので、ＥＵＶ光源におけるデブリの発生は大きな問題である。
一方、球状ターゲットの場合、デブリの低減が図れる。しかし、レーザ照射によるプラズマ化で、球状ターゲットは消滅するので、ＥＵＶ光源の繰り返し周波数に応じ、高速で次の球状ターゲットの供給が必要である。将来の半導体露光用ＥＵＶ光源としては７ｋＨｚ以上の高繰り返し動作が要求される。このような高繰り返し動作に対応し、０．１４２ｍｓ以下の時間間隔で高速に次々と新たな球状ターゲットをプラズマ生成部に供給しなければならない。このように、高速で球状ターゲットの供給する技術は開発されていない。  また、平板Ｓｎターゲットの場合においてもまた球状ターゲットにおいても、固体Ｓｎを用いる場合、密度（７．３ｇ／ｃｍ3 ）が高いため、１３．５ｎｍ近傍の発光スペクトルは広くなり、2 ％帯域幅に入るパワーが小さくなる。
【０００５】
一方、モノスタナン（ＳｎＨ4 ）ガスからＳｎイオンを得る方法も注目されている。Ｓｎイオンの発光を利用する極端紫外光放射源は、例えば本出願人が先に提案した特許文献１に開示されている。特許文献１には、ＳｎＨ4 を加熱・励起部へ供給し、それを放電加熱・励起して、あるいは、レーザ照射加熱し励起してプラズマ化し、主波長１３．５ｎｍの極端紫外光を放射する極端紫外光光源が開示されている。
また、非特許文献２，３には、プラズマを生成するために好適なレーザ波長などについて記載されている。
【特許文献１】特開２００４−２７９２４６号公報
【非特許文献１】R.C .Spitzer著，「Conversion efnciencies from laser-Produced plasmas in the Extreme ultraviolet regime」J.Appl.Phys.,Vol 179,NO5, １ March 1996
【非特許文献２】Spitzer et al.著，「Soft x−ray production from laser produced plasma 」,J.Vac.Sci.Technol.B,Vol.11,NO.6, Nov/Dec 1993
【非特許文献３】Spitzer et al.著, 「Conversion efficiencies from laser-produced plasma in the etreme ultraviolet regime 」,J.Appl.79(5),1 March 1996
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
Ｓｎを放射種とするターゲットにすれば、Ｘｅをターゲットした場合に比べ高いＥＵＶ変換効率を期待することができる。しかし、Ｓｎターゲットを用いたＬＰＰ方式ＥＵＶ光源においては、デブリの低減化とともに、高繰り返し動作に対応した、プラズマ生成部へのＳｎターゲットの高速供給が望まれる。
本発明は上記事情を勘案してなされたものであって、高速でＳｎを放射種とするターゲットをプラズマ生成部に供給することができ、かつ、デブリの発生を極力抑制することができ、さらには、固体のＳｎよりも密度が小さく、１３．５ｎｍ近傍の発光スペクトルが鋭くできるＳｎを放射種とするＬＰＰ方式の主波長１３．５ｎｍの極端紫外光光源を実用に供することを目的にする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
高速でターゲットをプラズマ生成部に供給するには、ターゲットを液滴あるいは液体ジェットで供給すればよい。
そこで、本発明者は放射種Ｓｎを含む物質として液体ＳｎＨ4 （モノスタナン）に着眼した。ＳｎＨ4 の沸点は−５１．８°Ｃであることから、容易に液体にできる。その液体ＳｎＨ4 に圧力をかけ、ノズルを通して押し出せば、ＳｎＨ4 の液体ジェットができ、また、ノズルをピエゾアクチュエータ等により振動させたり、ノズルの先端に設けたバルブ等を開閉動作させる等の方法により、ＳｎＨ4 の液滴が生成できる。
上記のようにＳｎターゲットを、液体ジェットあるいは液滴でプラズマ生成部に供給することで、高繰り返し動作に対応させて、Ｓｎターゲットをプラズマ生成部に高速供給することが可能であり、また、ＳｎＨ4 を用いれば、前記特許文献１にも記載されるように、デブリの発生を抑制することもできる。
以上基づき本発明においては、レーザ生成プラズマ方式極端紫外光光源を次のように構成し、前記課題を解決する。
（１）ＳｎＨ4 を冷却することで液体状態に維持し、該液体状態のＳｎＨ4 を加圧状態にするＳｎＨ4 加圧冷却室と、該液体状態で加圧されたＳｎＨ4 を液滴あるいは液体ジェットで放出するノズル部と、該放出された液滴あるいは液体ジェットのＳｎＨ4 を所望の位置でレーザビームによりプラズマ化するためのプラズマ生成部を設ける。
（２）ＳｎＨ4 を冷却することで液体状態を維持し、該液体状態のＳｎＨ4 を加圧状態に維持するＳｎＨ4 加圧冷却室と、該液体状態で加圧されたＳｎＨ4 放出するノズル部と、該ノズル部を振動させ上記ノズル部から液滴を放出させる液滴生成手段と、該放出された液滴のＳｎＨ4 を所望の位置でレーザビームによりプラズマ化するためのプラズマ生成部を設ける。
（３）上記（１）（２）において、加圧状態を、０．１２ＭＰａ以上に加圧された状態とする。
（４）上記（２）（３）において、上記プラズマ生成部を、液滴通過部とレーザビーム照射部とから構成し、該液滴通過部と該レーザビーム照射部とを、小径の穴を持つ隔壁で仕切る。
（５）上記（４）において、上記穴の直径を液滴径の１．５倍以上とする。
（６）上記（１）〜（５）において、上記ＳｎＨ4 加圧冷却室にＳｎＨ4 を加圧する機械的ポンプを設ける。
（７）上記（１）〜（５）において、上記ＳｎＨ4 加圧冷却室におけるＳｎＨ4 を加圧する加圧源をＨ2 、Ｈｅ、またはＸｅガスとする。
（８）上記（１）〜（７）において、上記ＳｎＨ4 加圧冷却室におけるＳｎＨ4 の冷却温度を−５０〜−１５０°Ｃとする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）ＳｎＨ4 を冷却することで液体状態に維持し、該液体状態のＳｎＨ4 を加圧状態に維持するＳｎＨ4 加圧冷却室を設け、該液体状態で加圧されたＳｎＨ4 を液滴あるいは液体ジェットで放出するようにしたので、プラズマ生成部にＳｎを放射種とするターゲットを高速に供給することができる。
また、ＳｎＨ4 を液滴あるいは液体ジェットで放出しており、液体ジェットあるいは液滴は密度が低いので、１３．５ｎｍ近傍の発光スペクトルが鋭くすることができる。このため、スペクトル利用効率を向上させ、ＥＵＶ帯域外の放射強度特性を低減化することができる。
さらに、ＳｎＨ4 を液滴あるいは液体ジェットで放出しているので、デブリの発生を抑制することもできる。
（２）液滴生成手段を設け、ノズル部から液滴を放出させることにより、Ｓｎを放射種とするターゲットを、効果的にプラズマ生成部に供給することができる。
（３）加圧冷却室の加圧状態を、０．１２ＭＰａ以上にすることにより、７ｋＨｚ以上の高繰り返し動作に対応させて、プラズマ生成部にＳｎを放射種とするターゲットを高速に供給することができる。
（４）プラズマ生成部を、液滴通過部とレーザビーム照射部とから構成し、該液滴通過部と該レーザビーム照射部とを、小径の穴を持つ隔壁で仕切ることにより、所望の液滴を安定に生成することができる。
（５）上記穴の直径を液滴径の１．５倍以上とすることにより、穴通過時に生ずる液滴の揺らぎを抑制することができる。
（６）ＳｎＨ4 加圧冷却室にＳｎＨ4 を加圧する機械的ポンプを設けることで、任意のタイミングと周期で加圧冷却室を加圧することができ、また、加圧タイミングと周期の設定により、所望の液滴を生成することもできる。
（７）ＳｎＨ4 加圧冷却室におけるＳｎＨ4 を加圧する加圧源をＨ2 またはＨｅガスとすることにより、該加圧ガスが真空チャンバ中に噴出しても、１３．５ｎｍＥＵＶ光の吸収が著しく小さい。また、Ｈ2 ガスはＳｎＨ4 の分解を抑える効果がある。
また、Ｘｅガスは１３．５ｎｍのＥＵＶ光の発光特性を持つので、加圧源をＸｅガスとすれば、該加圧ガスが真空チャンバ中に噴出しても、レーザ照射による発光に寄与する。
（８）ＳｎＨ4 加圧冷却室におけるＳｎＨ4 の冷却温度を−５０〜−１５０°Ｃとすることにより、プラズマ生成部に、ＳｎＨ4 を液滴あるいは液体ジェットとして安定に供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、本発明の実施例のＳｎＨ4 の液滴あるいは液体ジェットをターゲットとしたＬＰＰ方式ＥＵＶ光源の概略図である。
同図において、１はチャンバであり、チャンバ１にはＳｎＨ4 の液滴あるいは液体ジェットをチャンバ１内に供給する液体ＳｎＨ4 供給部２と、レーザビームが導入されるレーザビーム入射窓部３と、チャンバ１内を真空に保つための真空ポンプ４が設けられる。該チャンバ１内でプラズマ生成されるので、以下ではチャンバ１内をプラズマ生成部Ａともいう。
液体ＳｎＨ4 供給部２は、ターゲットとなる液体ＳｎＨ4 を加圧する加圧・冷却室２ａと、液体ＳｎＨ4 を液滴あるいは液体ジェットとしてチャンバ１内に供給するためのノズル部２ｂを有する。
レーザ装置５から出射するレーザビームは、集光レンズ５ａで集光されて上記レーザビーム入射窓部３からチャンバ１内に導入される。
一方、液体ＳｎＨ4 は、加圧・冷却室２ａで加圧され、ノズル部２ｂから液体ジェットまたは液滴としてチャンバ１内に噴出される。噴出したＳｎＨ4 の液体ジェットあるいは液滴はチャンバ１内の真空中を進み、レーザビーム照射部Ｂに到達する。ここで、レーザ装置５から出射され集光されたプラズマ生成用レーザビームが照射され、プラズマが生成される。これにより、１３．５ｎｍのＥＵＶ光が得られる。
【００１０】
以下、本発明におけるＳｎＨ4 の冷却、加圧条件、液体ＳｎＨ4 供給部の構成例等について説明する。
（１）ＳｎＨ4 の冷却条件
ＳｎＨ4 の液滴あるいは液体ジェットを作るための冷却条件について、ＬＰＰ方式ＥＵＶ光源において通常良く使用されるターゲット材であるＸｅと比較して説明する。
Ｘｅは、大気圧下で凝固点−１１２°Ｃ、沸点−１０８°Ｃを持つ。この温度域まで冷却・液化してノズルを通して噴射する液体ジェットあるいは液滴は、ＥＵＶ生成を行う真空チャンバに導入されると急激な気化を生じる。
この気化により液体ジェットまたは液滴は急激な気泡発生により形態を保てず、噴霧化してしまうことがある。これを避けるために蒸気圧の低い凝固点付近まで冷却することで気化を抑制することが行われている。
しかし、温度が下がりすぎるとノズル部内でＸe が凍結してしまい、液体ジェットあるいは液滴としてノズル部から噴出しない。このため微小な温度制御を必要としている。
【００１１】
一方、ＳｎＨ4 は大気圧下で凝固点−１５０°Ｃ、沸点−５２°Ｃを持つ。また、図２に示すように、ＳｎＨ4 はＸｅに比べて液体温度域の蒸気圧が１桁以上も小さい。なお、図２において横軸は温度、縦軸はＸｅとＳｎＨ4 の蒸気圧であり、点線はＸｅ、実線はＳｎＨ4 の蒸気圧を示す。
このため、Ｘｅでは急激な気化を避けるために凝固点近傍まで冷却して得ていた低い蒸気圧が、ＳｎＨ4 では沸点直下で得ることができる。さらに、ＳｎＨ4 の沸点はＸｅのそれに比べて高く、ＳｎＨ4 の冷却は容易である。
また、液体ジェットまたは液滴の安定性を阻害する気泡発生の駆動力となる蒸気圧は、Ｘｅの場合、凝固点の−１１２°Ｃ近傍でも０．１ＭＰａ程度と大きい。
一方、ＳｎＨ4 の場合、−１００°Ｃまで冷却すると、その蒸気圧はＸe 凝固点の１／１０以下となる。
このため、ＳｎＨ4 を用いれば、液体ジェットまたは液滴の気化が大幅に抑制され、液滴を安定に存在させることができる。
また、ＳｎＨ4 を一層の低温にすると、蒸気圧が低下し、液体ジェットの安定性は一層向上して行く。加えて、ＳｎＨ4 は蒸気圧が低い液体状態にある温度の領域が広いため、Ｘｅのように高精度の温度制御を必要としないことも大きな特長である。
このような特性からＳｎＨ4 の冷却温度は沸点から凝固点までの温度内で制御すればよい。その温度範囲は−５０〜−１５０°Ｃである。
【００１２】
（２）液体ジェット、液滴の生成のための加圧条件
図１に示したように、加圧・冷却室２ａにおいて液体ＳｎＨ4 に加圧し、ノズル部２ｂから噴出させることで、液体ジェットができる。その加圧力は液体ジェットの形成だけではなく、次の理由により定められる。
ＳｎＨ4 液体ジェットにレーザ照射を行うと、レーザ照射部分とその近傍はプラズマ化および気化して真空チャンバ中に放散し消失する。消失域の前後の液体ジェットは、レーザ入熱の影響によりレーザ照射前のＳｎＨ4 液体ジェット軌道からの揺らぎが発生する。  すなわち、液体ジェットにレーザ照射を行うと、図３に示すようにレーザ照射部分とその近傍はプラズマ化および気化し、揺らぎが生ずる。この揺らぎを生じる液体ジェットの長さは、１回のレーザ照射位置を中心に３ｍｍ程度であることが観察された。
【００１３】
一方、ＥＵＶ光源は高繰り返しを要求され、現状では例えば７ｋＨｚ以上の高繰り返し動作が望まれている。
７ｋＨｚ以上の高繰り返し動作を行うためには、レーザ照射でＥＵＶ発光を得てから０．１４２ｍｓ（＝１／７０００Ｈｚ）以内に同じ位置でレーザ照射によるＥＵＶ光を得ることが必要とされる。一方、図３に示すように液体ジェットにレーザ照射を行うと、レーザ照射位置を中心に３ｍｍ程度の揺らぎが生ずる。
したがって、上記０．１４２ｍｓの時間間隔で前回のレーザ照射によるＳｎＨ4 液体ジェットの位置の揺らぎが収束しているためには、液体ジェットは１．５ｍｍ程度レーザ照射点から移動することが必要である。すなわち、液体ジェットの噴出速度は少なくとも１１ｍ／ｓ以上が必要となる。
【００１４】
液体ＳｎＨ4 への加圧力と噴出するＳｎＨ4 液体ジェットの速度は、以下のベルヌーイの式で表される。
次の（１）式であるベルヌーイの式で算出される速度は、実験から得られた速度とかなり良く一致することを確認している。
Ｖ＝（２Ｐ／ρ）1/2 …（１）
ここで、ＶはＳｎＨ4 液体ジェットの速度、Ｐは加圧圧力、ρは液体ＳｎＨ4 の密度である。
液体ＳｎＨ4 の密度は−５５°Ｃでρ＝１９５２ｋｇ／ｍ3 であるから、７ｋＨｚ以上の高繰り返し動作を行うため、１１ｍ／ｓ以上のＳｎＨ4 液体ジェットの速度を得るには、０．１２ＭＰａ以上の加圧が必要であることが判る。
すなわち、加圧・冷却室２ａにおける加圧力は、ＥＵＶ光源の繰り返し動作の時間間隔に応じて設定する必要があり、０．１２ＭＰａ以上とすれば、７ｋＨｚ以上の高繰り返し動作に対応することができる。
なお、ＥＵＶ光源の要求繰り返しがより高くなれば、必要な液体ジェット噴出速度を早くする必要があり、そのため、液体ＳｎＨ4 の加圧力をさらに大きくする必要がある。
【００１５】
液体ＳｎＨ4 の加圧は機械的ポンプにより加圧することもできるし、高圧のＨ2 ，ＨｅまたはＸｅのガスによって加圧することもできる。
加圧のためのガスは、ＳｎＨ4 よりも著しく液化温度が低く、容易に高圧化できるガスであることは言うまでも無い。加えて液体ＳｎＨ4 に溶解あるいは混入して真空中チャンバ中に噴出したとしてもＥＵＶ発光に影響の少ないガス種である必要がある。
Ｈ2 ガスとＨｅガスは、ＳｎＨ4 とともに真空チャンバ中に噴出しても１３．５ｎｍＥＵＶ光の吸収が著しく小さい。特にＨ2 ガスを用いると、ＳｎＨ4 の分解を抑える効果を持つ。また、Ｘe ガスは１３．５ｎｍの発光特性を持ち、真空中チャンバ中に噴出したとしても、発光に悪影響を与えない。
【００１６】
（３）液体ＳｎＨ4 供給部の構成例
図４に、上記Ｈ2 ，ＨｅまたはＸｅガスのボンベを利用した液体ＳｎＨ4 供給部２の第１の実施例を示す。同図において、２ａは加圧・冷却室であり、加圧・冷却室２ａ内には液体ＳｎＨ4 が貯蔵され、液体ＳｎＨ4 は冷却機２ｃにより、前記したように−５０〜−１５０°Ｃに冷却される。加圧・冷却室２ａには前記したようにノズル部２ｂが設けられ、加圧・冷却室２ａ内の液体ＳｎＨ4 は、ボンベ２ｅから供給されるＨ2 ，ＨｅまたはＸｅガスにより加圧されて、ノズル部２ｂから液体ジェットとして噴出する。
液体ジェットを噴出する上記ノズル部２ｂの開口幅を５〜１００μｍにすれば、前記チャンバ１内に所望量のＳｎＨ4 が供給され、図１に示した真空ポンプ４に高い排気能力が要求されない。
【００１７】
図５は、液滴を生成する場合の液体ＳｎＨ4 供給部２の第２の実施例を示す図である。  本実施例では、前記図４に示したものにおいて、液滴生成手段として、ピエゾ素子等から構成される振動手段２ｄをノズル部２ｂに設けている。振動手段２ｄは、同図の矢印に示すようにノズル部２ｂを液体ＳｎＨ4 流出方向に振動させる。
ＳｎＨ4 の液滴は、図５に示すように、ピエゾアクチュエータ等からなる振動手段２ｄによりノズル部２ｂに振動を加えて液体ジェットに擾乱を与える方法で作ることができる。
上記振動手段２ｄによる場合、以下（２）式に則った液滴の生成が可能となる。
ノズル部２ｂからの噴出直後は液体ジェットの状態で、後述の液滴生成点Ｘｄで液滴となる。
r ＝（ｄ／２）＋αｅqtｃｏｓ（２πＸ／λ）…（２）
λ＝Ｖ／ｆ…（３）
ここで、Ｘはノズルからの距離、ｒは距離Ｘでの液体ジェットの半径、ｄはノズルの径、αは擾乱の大きさに相当する初期擾乱係数、ｑは成長係数、ｔは時間、λは擾乱の波長、Ｖは液体ジェットの速度、ｆは擾乱の周波数である。
【００１８】
（２）式において、ｒ＝０となる最小のＸが液滴生成点Ｘｄとなる。成長係数ｑの最大値は次の（４）式で与えられる。
ｑmax ＝０．９７（σ／ρｄ3 ）1/2 …（４）
ここで、σは表面張力、ρは密度である。（４）式はλ／ｄ＝４．５１とした時の条件式である。ＳｎＨ4 の各パラメータは、沸点直下の−５５°Ｃで、σ＝０．０２２Ｎ／ｍ、ρ＝１９５２ｋｇ／ｍ3 である。
ＬＰＰの液滴ターゲットとしての標準的な液滴生成条件として、ｄ＝５０μｍ、Ｖ＝３０ｍ／ｓ、ｆ＝１３５ｋＨｚと設定すると、（３）式よりλ＝０．６×１０-3ｍ、（４）式よりｑmax ＝９２１１／ｓとなる。ｔ＝Ｘ/ Ｖであるから、ＳｎＨ4 の液滴生成点Ｘｄは１８ｍｍ以上の位置となる。
【００１９】
なお、Ｘｅで液滴生成点は、Ｘｅの温度−１１０°Ｃで、σ＝０．０１９Ｎ／ｍ、ρ＝２９５１ｋｇ／ｍ3 であるから、液滴生成条件を上記のＳｎＨ4 の液滴生成条件とおなじにすると、液滴生成点ＸｄはＳｎＨ4 場合に近い値の２４ｍｍとなる。これは、−５５°ＣのＳｎＨ4 と−１１０°ＣのＸｅの表面張力と密度には大きな違いが無いためであり、ＳｎＨ4 を用いてもＸｅと同様の液滴生成装置が使用できることを示している。
図５に示す振動手段２ｄとしてピエゾ素子を用い、ピエゾ素子の振動周波数１００ｋＨｚとして、液体ジェットの条件を、直径５０μｍのノズルを用いて２３ｍ／ｓの速度とすることで、ほぼ計算値どおりの液滴径を得た。
【００２０】
ここで、生成された液滴が、気化しないで所望の大きさの液滴の状態を維持するためには、ノズル噴出後の雰囲気の圧力をＳｎＨ4 の蒸気圧程度にすることが望ましい。
理由は、ＳｎＨ4 の温度と雰囲気圧力で決まる蒸気圧の影響による。液滴生成雰囲気がＳｎＨ4 の蒸気圧を大きく下回る場合は、ＳｎＨ4 がノズル部２ｂから噴出されたと同時に急激な気化が始まり、ノズル部２ｂからの噴出直後は液体ジェットの生成が不安定になるだけでなく、液滴の生成が困難になる。
一方、レーザビーム照射部Ｂ（図１参照）はＥＵＶ光の吸収を避けるため、少なくとも０．２Ｐａ以下に保つ必要ある。
このため、ＳｎＨ4 の蒸気圧が比較的に高い温度域で液滴生成を行う場合は、雰囲気圧力（蒸気圧Ｐ0 ）に保った液滴通過部を設け、そこで生成した液滴を、小径の穴を持つ隔壁、すなわち小径の穴を設けた平板または円錐状のスキマー等を介して、高真空のレーザビーム照射部Ｂ（蒸気圧Ｐ1 ）に導く方法を用いても良い。
【００２１】
図６は、上記小径の穴を持つ隔壁を設けた場合の液体ＳｎＨ4 供給部２の実施例を示す図である。図６は、前記図１、図５に示したものにおいて、プラズマ生成部Ａを、液滴通過部Ｃとレーザビーム照射部Ｂに分け、該液滴通過部Ｃと該レーザビーム照射部Ｂとを、小径の穴６ａを設けた平板６で仕切るように構成したものである。
液滴通過部Ｃとして液滴生成に関わる空間は、ＳｎＨ4 の蒸気圧からレーザビーム照射部Ｂの圧力の間で液滴が安定生成される圧力に調整される。実験では、−５０°ＣのＳｎＨ4 では液滴通過部Ｃを０．０２Ｍｐに保ち、直径１００μｍの液滴を生成することができた。
このときの穴６ａの位置は、ＳｎＨ4 が液滴に変化した直後、もしくはそれ以降（ノズルから離れる方向）に設置する。
穴６ａの開口径は、少なくとも生成する液滴径以上が必要だが、液滴の１．５倍以上とすることで穴通過時に生じる液滴の揺らぎを抑制することができる。これは、開口径が小さい場合に液滴とともに上記開口部を通過するガス流れが不均一化するためと推定している。
また、開口径が大きいとレーザビーム照射部Ｃを高真空に維持するために大型の真空ポンプが必要となるため、装置規模に合わせて適切な開口径を選ぶ必要がある。
【００２２】
なお、前記（２）式のように擾乱を与えて液滴を生成する方法は、（２）〜（４）式の条件に則った繰返し数でしか液滴を生成できず、不必要な液滴を真空チャンバに導入することになる。
これを避けるために、（１）冷却されて液体状態となったＳｎＨ4 に圧力をかけた状態に維持しておき、ノズルの先端にバルブ等を取り付けて、このバルブ開閉動作することで、ノズルから液体状態のＳｎＨ4 を間欠的に押し出すことで、液滴を形成する方法や、（２）冷却されて液体状態となったＳｎＨ4 に、ＳｎＨ4 流路を直接ピエゾアクチュエータで瞬間的に絞ること等で、瞬間的に圧力をかけて、ノズルから液体状態のＳｎＨ4 を押し出すことで、液滴を形成する方法等により、任意のタイミングと周期で液滴を生成する技術を適用しても良い。
【００２３】
ＳｎＨ4 を用いる利点としては、ＳｎＨ4 の液体ジェットもしくは液滴の密度が低いことであり、かつ温度によって密度の制御ができることが挙げられる。
ＳｎＨ4 の密度は−５０°Ｃで１．９ｇ／ｃｍ3 、−１５０°Ｃで２．３ｇ／ｃｍ3 あり、これを固体Ｓｎの密度（７．３ｇ/ ｃｍ3 ）と比較すると３０％以下となる。低密度Ｓｎにレーザを照射して生成されたプラズマからの放射スペクトル特性は、１３．５ｎｍ近傍のスペクトル強度の先鋭となる。これはスペクトル利用効率が向上することを意味し、ＥＵＶ（１３．５ｎｍ  ２％帯域幅）帯域外の放射強度特性を低減できる。
また、ＬＰＰからのＥＵＶ光を露光機に導くための集光ミラーの熱負荷が低減できる。このように、ＳｎＨ4 は冷却温度をコントロールすることで、液体ジェットもしくは液滴の密度を１．９〜２．３ｇ／ｃｍ3 範囲で制御することが可能である。
【００２４】
（４）ＳｎＨ4 へのレーザ照射方法
次に、ＳｎＨ4 へのレーザ照射方法について説明する。平板固体Ｓｎターゲットへの最適照射条件は、例えば、前記非特許文献１に開示されている。
この技術によればレーザエネルギからＥＵＶエネルギへの変換効率の向上には、レーザスポットサイズが３００μｍ以上であることが望ましいとされている。
低密度のＳｎ液滴もしくは液体ジェットの場合は、最適なレーザ照射強度がターゲットの密度や大きさによっても影響される。そのため、レーザの最適な照射条件は１０10〜１０12Ｗ／ｃｍ2 程度の範囲で調整する必要がある。
図７に、前記図５に示した液体ＳｎＨ4 供給部２から供給される液滴に波長１．０６μｍのＹＡＧレーザビームを照射する場合の構成例を示す。
図７において、本発明では、レーザ照射条件を１０11Ｗ／ｃｍ2 とした。このときレーザエネルギは約３５０ｍＪ、パルス幅は５ｎｓ、集光径は３００μｍであった。ターゲットは図７に示すようにＳｎＨ4 の液滴で、液滴の直径は約３００μｍである。
【００２５】
（５）変換効率の向上
次に、ＥＵＶ変換効率を向上させる方法について説明する。
その方法としてダブルパルス方式がある。すなわち、プラズマを生成するためのプリパルスレーザと加熱するためのメインパルスレーザのダブルパルスを照射する方法である。  この方法によれば、プリパルス照射後のＳｎＨ4 は３次元的に急速に膨張して、そのサイズが大きくなると共にＳｎの密度が低下する。前述のようにＳｎの密度低下は１３．５ｎｍ近傍のスペクトル強度の先鋭化を引起こし、結果的にスペクトル利用効率が向上する。また、メインビーム照射時には膨張したプラズマサイズが数百μｍになるため、メインビーム照射時のターゲットサイズが大きくなることと等価な効果が得られ、高いＥＵＶ変換効率が得られる。
また、プリパルス効果はメインパルスとの時間間隔（遅延時間）およびレーザ照射強度を変えることで、メインパルス照射時のターゲットの密度を最適な状態に制御することが出来る。
プリパルスとメインパルスの時間間隔は、プリパルスのエネルギに依存するため一概には言えないが最大で１０００ｎｓｅｃ程度までが適当である。
【００２６】
図８にダブルパルス方式により、プラズマを生成する場合の実施例を示す。
図８は、図７と同様、前記図５に示した液体ＳｎＨ4 供給部２から供給される液滴にレーザビームを照射する場合の実施例を示したものである。
本実施例では図８（ａ）に示すように、プリパルスレーザ装置５−１と、メインパルスレーザ装置５−２を設ける。そして、図８（ｂ）の時間波形に示すように、プリパルスレーザ装置５−１から出射されるプリパルスレーザビームを照射してから所定時間経過後にメインパルスレーザ装置５−２から出射されるメインパルスレーザビームを照射する。
図８に示す実施例では、プリパルスレーザビームのエネルギは２０ｍＪ、パルス幅は１０ｎｓｅｃ、時間間隔は３０ｎｓｅｃでメインパルスレーザビームを照射した。メインパルスビームは、前記図７と同条件で照射した。
【００２７】
（６）プラズマを生成するために好適なレーザ波長、出力強度
次にＳｎＨ4 の液滴ジェットまたは液滴にプラズマを生成するために好適なレーザ波長について説明する。
例えば、前記非特許文献２に示されたようにＹＡＧレーザの２倍波（５３２ｎｍ）の波長ではレーザスポットサイズ（１５〜３００μｍ）を変化させることにより、前記ＥＵＶ変換効率がピークとなる照射強度が変化する。その値は概ね１０11Ｗ／ｃｍ2 から１０12Ｗ／ｃｍ2 程度になる。
また前記非特許文献３に示されるようにＹＡＧレーザの基本波（１０６４ｎｍ）の波長ではスポットサイズが４５μｍ〜９３０μｍでＥＵＶ変換効率がピークとなる照射強度は概ね１０11Ｗ／ｃｍ2 から１０12Ｗ／ｃｍ2 程度になる。さらに、最近の報告ではＣＯ2 レーザ（波長＝１０．６μｍ）照射によるＥＵＶ変換効率の実験結果では、最適照射強度は、１０11Ｗ／ｃｍ2 以上であることが判っている。
【００２８】
また、数値計算によるＥＵＶ変換効率解析では、以下の解析結果が報告されている。
・２６０ｎｍ    ：最適照射強度＝２〜４×１０11Ｗ／ｃｍ2 
ＥＵＶ変換効率＝０．９５％
・１．０６μｍ：最適照射強度＝1 ×１０11Ｗ/ ｃｍ2 
ＥＵＶ変換効率＝２．４％
・１０．６μｍ  ：最適照射強度＝1 ×１０10Ｗ/ ｃｍ2 
ＥＵＶ変換効率＝２．９％
これらより、Ｓｎターゲットでは、レーザ波長が１９３ｎｍ（ＡｒＦエキシマレーザ）から１０．６μｍ（ＣＯ2 レーザ）程度の範囲で実用的なプラズマが生成され、照射に好適な照射強度は１０10〜１０12Ｗ／ｃｍ2 の範囲にある。
従ってＳｎプラズマを生成するに適するレーザは、この波長域程度にあり、プラズマ生成に十分なレーザエネルギを有するレーザとなる。
例えば、ＣＯ2 レーザ、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、Ｙｂ：ＹＡＧレーザ、Ｎｄ：ＹＬＦレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ、Ａｒイオンレーザ、ＸｅＣｌエキシマレーザ、ＸｅＦエキシマレーザ、ＸｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザや、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、Ｙｂ：ＹＡＧレーザ、Ｎｄ：ＹＬＦレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザの２逓倍、３逓倍光等である。また、出力強度は１０10〜１０12Ｗ／ｃｍ2 の範囲に設定すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施例のＬＰＰ方式ＥＵＶ光源の概略図である。
【図２】ＸｅとＳｎの蒸気圧曲線を示す図である。
【図３】液体ジェットにレーザ照射を行ったときの揺らぎを説明する図である。
【図４】液体ジェットを供給する液体ＳｎＨ4 供給部の第１の実施例を示す図である。
【図５】液滴を供給する液体ＳｎＨ4 供給部の第２の実施例を示す図である。
【図６】小径の穴を設けた平板を備えた液体ＳｎＨ4 供給部の第３の実施例を示す図である。
【図７】液体ＳｎＨ4 供給部から供給される液滴にレーザビームを照射する場合の構成を示す図である。
【図８】ダブルパルス方式によりプラズマを生成する場合の実施例を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１    チャンバ
２    液体ＳｎＨ4 供給部
２ａ  加圧・冷却室
２ｂ  ノズル
２ｃ  冷却機
２ｄ  振動手段
２ｅ  加圧用ボンベ
３    レーザビーム入射窓部
４    真空ポンプ
５    レーザ装置
５ａ  集光レンズ
６    小径の穴を設けた平板
６ａ  穴
【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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