(57)【要約】フラックス安定性、フラックス均一性を向上させる放射プラズマを発生する方法が開示される。この方法は、ノズルを通して圧力の下に液体を推し進めることによって一次ターゲットを生成するステップ（３１０）と、一次ターゲット上へエネルギ前パルスを向けてガスまたはプラズマ・クラウドの形をした二次ターゲットを発生させるステップ（２２０）と、こうして形成された二次ターゲットを所定時間にわたって拡大させるステップ（２３０）と、所定時間が経過したときに、二次ターゲット上へ主エネルギ・パルスを向けてＸ線または極紫外線の放射を行うプラズマを発生させるステップ（２４０）とを含む。前パルスは、少なくとも１つのディメンションにおいて、一次ターゲットの対応するディメンションよりも大きいビーム・ウエスト・サイズを有する。
2005525687.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギ・ビーム発生プラズマからの放出によってＸ線または極紫外線を生じさせる方法であって、ノズルを通して圧力の下に液体を推し進めることによって一次ターゲット（３０２、４０２、５０２）を発生させるステップ（２１０）と、一次ターゲット上へ第１のエネルギ・パルス（３０１、４０１、５０１）を向けて二次ターゲット（３０３、４０３、６０３）を発生させるステップ（２２０）と、二次ターゲットを所定時間にわたって拡大させるステップ(２３０)と、所定時間が経過したときに二次ターゲット上へ第２のエネルギ・パルス（３０４、４０４、６０４）を向けるステップ（２４０）とを含み、第２のエネルギ・パルスが、第１のエネルギ・パルスのエネルギより高いエネルギを有し、Ｘ線または極紫外線の放出を行うプラズマを発生させ、第１のエネルギ・パルス（３０１、４０１、５０１）が、少なくとも１つのディメンションにおいて、一次ターゲットの対応するサイズよりも大きい、ターゲット（３０２、４０２、５０２）のところでのビーム・ウエスト・サイズを有し、それによって、少なくとも１つのディメンションにおける、プラズマによって放出される放射線の安定性についての、エネルギ・ビームに対する一次ターゲットの位置変動からの影響を低減させる方法。
【請求項２】
第２のエネルギ・パルス（３０４、４０４、６０４）が、それが二次ターゲット上へ向けられた時点での二次ターゲット（３０３、４０３、６０３）の対応するディメンションよりも小さいビーム・ウエスト・サイズを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第１のエネルギ・パルス（３０１、４０１、５０１）のビーム・ウエスト・サイズおよび形状が、第２のエネルギ・パルス（３０４、４０４、６０４）のそれにほぼ等しい、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
第１と第２のエネルギ・パルス間の所定時間が２０ナノ秒から５００ナノ秒までの範囲にある、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
エネルギ・パルス（３０１、４０１、５０１、３０４、４０４、６０４）の少なくとも１つがレーザ・パルスである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
一次ターゲットが約２０μｍの直径を有する円筒状のジェットまたは液滴であり、一次ターゲット、二次ターゲットのそれぞれに合焦されたときに第１、第２のエネルギ・パルス両方のビーム・ウエストが丸くて、約２５０μｍの直径を有する、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
第１、第２のエネルギ・パルスが、ノズルから１０ｍｍより大きい距離で一次ターゲット、二次ターゲットのそれぞれへ向けられる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
一次ターゲットが空間的に連続的した、または、半連続のジェットである、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
一次ターゲットが液滴である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
一次ターゲットが、第１のエネルギ・パルスが一次ターゲット上へ向けられる時点で凍結状態にある、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
ターゲット材料がキセノンである、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
第１のエネルギ・パルスのエネルギが、第２のエネルギ・パルスのエネルギの１％〜１０％である、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
第１のエネルギ・パルス、第２のエネルギ・パルス両方のパルス長が約５ナノ秒である、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
第１のエネルギ・パルスのビーム・ウエスト・サイズが、一次ターゲットの最小ディメンションよりも２〜２０倍大きい、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
発生した放射線が極紫外線リソグラフィと関連して利用される、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
発生した放射線が極紫外線リソグラフィ・ステッパ装置において利用される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
発生した放射線が極紫外線計測装置または点検装置において利用される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
さらに、発生した放射線でＸ線顕微鏡検査を実施するステップを含む、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
さらに、発生した放射線でＸ線蛍光検査を実施するステップを含む、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
さらに、発生した放射線でＸ線回折を実施するステップを含む、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線または極紫外の放射線を生じさせる方法に関する。特に、本発明は、エネルギ・ビーム発生プラズマに関連したフラックス安定性およびフラックス均一性の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
高強度の極紫外線源およびＸ線源は、多くの分野、たとえば、表面物理学、材料試験、結晶分析、原子物理学、医学診断、リソグラフィおよび顕微鏡検査で用いられる。在来型のＸ線源では、電子ビームをアノードと衝突させるが、それによって発生したＸ線の強度は比較的低い。シンクロトロン光源のような大型設備は高い平均出力を発生する。しかしながら、比較的高い平均出力を発生するコンパクトで小規模なシステムを必要とする用途も多数ある。コンパクトでより安価なシステムは、より良好に適用ユーザにアクセスしやすく、したがって、科学および社会に対して潜在的に大きな価値がある。特に産業上重要である用途の一例としては、未来の狭線幅リソグラフィ・システムがある。
【０００３】
１９６０年代からこれまでにも、集積電子回路の基礎を構成する構造の寸法は絶えず縮小されてきた。その利点は、必要とする電力がより少なく、より迅速かつより複雑な回路を得られるということにある。代表的には、０.０６５μｍ近くの投影延長部分を備えた約０.１８μｍの線幅を有するこのような回路を産業的に製作するのにフォトリソグラフィが使用されている。さらに線幅を減らすためには、おそらく他の方法が必要となろう。他の方法としては、極紫外線投影リソグラフィが主要な候補であるが、Ｘ線リソグラフィが或る種の技術的ニッチ用に関心を引いているかもしれない。極紫外線投影リソグラフィにおいては、約１０〜２０ナノメートルの波長範囲の縮小極紫外線対物レンズ・システムが使用されている。接触コピー機構を使用する近接Ｘ線リトグラフィは約１ナノメートルの波長範囲で実施される。
【０００４】
レーザ生成プラズマは、その高輝度、高空間安定性および潜在的な高繰り返し率により、興味を引くテーブルトップ式のＸ線源、極紫外線源である。しかしながら、在来のバルク・ターゲットまたはテープ・ターゲットの場合、特に高繰り返し率レーザを使用するときには、動作時間が限られる。これは、新しいターゲット材料が充分な速度で供給され得ないからである。さらに、このような在来のターゲットはデブリを発生する。デブリは、プラズマに近接して位置したＸ線光学部品または極紫外線多層ミラーのような敏感な構成要素を破壊したり、覆ってしまったりする可能性がある。既に発生してしまったデブリが敏感な構成要素に到達するのを防ぐことによって、デブリの影響を排除するように設計された方法がいくつかある。代替案として、在来の固体ターゲットの代わりに、たとえば、ガス・ターゲット、ガス・クラスタ・ターゲット、液滴ターゲットまたは液体ジェット・ターゲットを使用することによって実際に発生してしまったデブリの量を制限することもできる。
【０００５】
１９９３年、Opt. Commun. 103で公開されたRymellおよびHertzの論文、「Droplet target for low-debris laser-plasma soft X-ray generation」、第１０５頁に開示されているような顕微鏡的な液滴の形をしたターゲットは、潜在的に高輝度放出を伴う高繰り返し率レーザ・プラズマ動作を可能にする興味を引く低デブリ・高密度ターゲットである。このような液滴は、低圧チャンバ内のノズルのところに形成された液体ジェットの誘導分解によって発生する。しかしながら、或る種の流体の流体力学的性質によれば、液滴形成が不安定となる。さらにまた、レーザの動作を液滴形成と慎重に同期させなければならない。急速な蒸発を行う液体物質を使用する際には別の問題が生じる可能性がある。すなわち、ジェットが生成後直ちに凍結し、液滴を形成することができないということである。このような物質としては、主として、通常の圧力、温度ではガス状であり、液滴ターゲットの生成のために液体状態まで冷却される媒質がある。液滴形成を確実にするためには、低圧チャンバ内に適当なガス雰囲気を設けるか、ジェットまわりに設けた電気ヒータによってその氷点より高い温度までジェットの温度を上昇させるかする必要がある。このことは、たとえば、１９９７年、Rev, Sci. Instrum. 6で公開された、Foster等の論文「Apparatus for producing uniform solid spheres of hydrogen」、６２５〜６３１頁に開示されている。
【０００６】
あるいは、米国特許第６,００２,７４４号（参考資料として本願明細書で援用する）からわかるように、代わりに、出口またはノズルを通して液体物質を推し進めることによって生成したジェットの空間的に連続した部分にレーザ放射線を合焦させる。この液体ジェット方法は、ターゲットの生成とレーザとを一時的に同期させる必要性を軽減すると共に、デブリの生成を液滴ターゲットから発生すると同程度に低く保つ。さらにまた、液滴形成にとって不適当な流体力学的性質を有する液体物質をこの方法で使用できる。液滴ターゲット方法を超える別の利点は、ジェットの空間的に連続した部分を凍結させることができるということである。このような液体ジェット・レーザ・プラズマ源が、さらに、１９９８年、Rev. Sci, Instrum. 69で公開されたBerglund等の論文「Cryogenic liquid-jet target for debris free laser-plasma soft x-ray generation」、２３６１頁および１９９９年、Microelectronic Engineering 46で公開されたRymell等の論文「Liquid-jet target laser-plasma sources for EUV and X-ray lithography」、４５３頁ページに示されている。これらの論文では、ターゲット材料として、それぞれ、液体窒素、キセノンを使用している。この場合、高密度ターゲットがジェットの空間的に連続した部分として形成される。空間的に連続した部分は、液体内にあってもよいし、凍結状態であってもよい。このようなレーザ・プラズマ源は、連続した高繰り返し率動作を可能とする高輝度・低デブリ源であるという利点を有し、プラズマを出口ノズルから離れたところで発生させるので、出口ノズルの熱負荷およびプラズマ誘発浸食を制限できるという利点を有する。このような浸食は損害の原因となるデブリの源となる可能性があるのである。さらに、ノズルから遠く離れてプラズマを発生させることによって生成された放射線の自己吸収を最小限に抑えることができる。これは、ジェット（または液滴列）の温度が放出口から離れるにつれて低下し、それ相応に蒸発率を低下させるという事実による。したがって、ジェット（または液滴列）まわりの局所的なガス雰囲気も出口から離れるにつれて減少する。
【０００７】
しかしながら、多くの物質、特に通常ガス状の物質を冷却することによって形成される液体物質はジェットまたは液滴列を生成し、ジェット生成ノズルからのジェットまたは液滴列の方向を確率論的に変化させる。代表的には、この方向変化は、約±１度ほども大きく、毎分あたり２、３回から毎秒２、３回発生する可能性がある。この比較的おおざっぱなタイプの方向不安定性は、たとえば、スウェーデン特許出願ＳＥ０００３７１５−０に開示されている方法によって排除できる。しかしながら、或る種の用途では、極めて高いフラックス安定性およびフラックス均一性が必要とされる。非常に高度のフラックス安定性、フラックス均一性が要求される用途の一例として極紫外線リソグラフィがある。特に、この高度の安定性は、いわゆるステッパや計測、点検装置で必要とされる。たとえ上述のスウェーデン特許出願に開示されているような方法を使用する場合であっても、ターゲットの位置になお若干の微小変動が残る。その結果、レーザ・ビームの焦点のところ、すなわち、所望のビーム・ターゲット相互作用領域のところに空間的な不安定性が生じる。このビーム・ターゲット相互作用領域は、上記の理由のためにできるだけ出口ノズルから遠く離しておかなければならないのである。この空間的不安定性は、放出されたＸ線および極紫外の放射線フラックスのパルス毎に変動や放射プラズマの空間不安定性に通じる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、エネルギ・ビーム生成プラズマ放出によってＸ線または極紫外の放射線を生じさせる方法であって、ターゲットにおけるこれらの位置変動の有害な影響を排除するか、または、少なくともかなり減少させる改良方法を提供することが本発明の目的である。
【０００９】
概して、ターゲット上へレーザ・パルスのようなエネルギ・パルスを向けることによって発生したプラズマから放出された放射線の位置、フラックスおよび空間分布のパルス毎の長期間にわたる安定性を向上させることが本発明の目的である。
【００１０】
この目的のために、添付の特許請求の範囲の請求項１に記載の方法が提供される。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、プラズマ生成のために「前パルス」を使用するという新しい方法に基づいている。前パルスとは、主プラズマ生成パルスに先行するエネルギ・パルスのことである。前パルスは、従来、レーザ生成プラズマからの全Ｘ線放出量を高めるのに利用されてきた。たとえば、M. Berglund等の「Ultraviolet pre-pulse for enhanced x-ray emission and brightness from droplet-target laser plasmas」, Applied Physics Letters, Vol. 69, No. 12 (1996), pages 1683-1685を参照されたい。Berglund等は、Ｘ線フラックスの変動の一因として、レーザ・ビーム焦点に関して液滴位置における小変動があると確認している。しかしながら、前記問題に対する解決策は示唆していない。レーザ・パルスの形をしているエネルギ・パルスが好ましいが、他のタイプのエネルギ・パルス、たとえば、電子ビーム・パルスも考えられる。しかしながら、以下の説明では、レーザ・パルスの形をしたエネルギ・パルスを好ましい例として採用する。
【００１２】
一般に、プラズマの存在下で生じるノズルの熱負荷および浸食を最小限に抑えるためにノズルからできるだけ遠く離れたところで放射プラズマを発生させることが望ましい。しかしながら、エネルギ・ビームがノズルからさらに離れてターゲット上へ向けられると、生成放射フラックスがエネルギ・ビームに対するターゲットの方向不安定性により敏感となる。その理由は、プラズマ生成ビームが単に最適にターゲットに「ヒット」しないために断続的に不安定なまたは弱い放射プラズマを発生するからと考えられていた。さらに、エネルギ・パルスが最適にターゲットをヒットしないかもしれない理由は他にもある。たとえば、ターゲットが液滴または液滴列である場合には、相互作用領域（エネルギ・パルスがターゲット上へ向けられる領域）に液滴が到達した時点で変動がある可能性がある。これは、エネルギ・パルスに対するターゲット位置に関する位置的な不確定さ、それ故、発生放射線における変動に通じる。また、ターゲットは、実際に、凍結ジェットであるかもしれず、これは断片に分解し、同様の位置的な不確定さを生じさせる。エネルギ・パルスに対するターゲットの位置不確定という理由に関係なく、本発明は、放出された放射線の位置、フラックスおよび空間分布のパルス毎の長期間にわたる安定性を向上させる。
【００１３】
単にターゲット・ジェットを大きくするだけでは、真空問題にとってより良い解決策とはならない。低温ターゲット（すなわち、真空チャンバ内での蒸発によって凍結するターゲット）を使用するときには、ターゲット材料の蒸発は良好な真空を維持することを難しくする。したがって、小さいターゲット・ジェットを使用するのが好ましい。その場合、蒸発を生じさせ過ぎることなく（それ故、真空度の低下を生じさせることなく）より高い伝播速度を利用できる。それに加えて、ターゲット・ジェットの場合の高伝播速度はターゲットの安定性を向上させる可能性がある。
【００１４】
本発明によれば、前パルスを使用して拡大ガスまたはプラズマ・クラウド（二次ターゲット）を形成する。このプラズマ・クラウドに主エネルギ・パルスが向けられて所望のＸ線または極紫外線を放射する高度なイオン化を行うプラズマを発生させる。前パルスは、ターゲットを一次ターゲットであると言える状態でターゲット上へ向けられるが、主エネルギ・パルスは、前パルスによって形成されたガスまたはプラズマ・クラウド上へ向けられる。本出願では、前パルスによって形成されたガスまたはプラズマ・クラウドは二次ターゲットと呼ぶ。
【００１５】
本発明によれば、少なくとも１つのディメンションでターゲットのディメンションより大きいビーム・ウエスト・サイズを有する拡大した前パルスを使用して二次ターゲットを形成する。換言すれば、前パルスは、最小ディメンションでターゲットよりも大きいビーム・ウエストを与えられる。拡大した前パルスは、ショット毎にターゲットを「ヒットする」ように、（エネルギ・ビームに対する）ターゲット位置の予想される変動以上のサイズを持たなければならない。フラックス、位置および分布でのパルス毎または長期間にわたる変動に関して上記の安定性を得るためには、エネルギ前パルスは、主プラズマ生成エネルギ・パルスのショット毎に同じようにヒットすることができる二次ターゲットを提供しなければならない。そして、前パルスによって発生させられたガスまたはプラズマ・クラウドが所定の時間にわたって拡大させられて拡大した二次ターゲットを形成する。次いで、主エネルギ・パルスが二次ターゲット上へ向けられ、比較的高度のイオン化を行う放射プラズマを形成する。主エネルギ・パルスのビーム・ウエスト・サイズおよび形状は二次ターゲットのサイズおよび形状に適応していると好ましい。比較的低いエネルギを有する前パルスを用いることによって、ターゲットの最小ディメンションよりも大きいビーム・ウエスト・サイズとなるけれども、前パルスによって浪費されるエネルギはほんの少量である。同時に、前パルスが、拡大して二次ターゲットを形成するガスまたはプラズマ・クラウドを発生させる。前パルスがターゲットの最小ディメンションで一次ターゲットよりも大きいので、二次ターゲット上の一次ターゲットの位置における可能性のあるずれによる影響が低下する。それ故、主エネルギ・パルスが拡大プラズマ・クラウド（二次ターゲット）とサイズ的に適合すると好ましいという事実に裏付けられて、フラックス全体での一次ターゲットの位置における変動の影響が大幅に低下する。レーザ焦点、一次ターゲットの相対位置の微小変動は、主エネルギ・パルスと拡大二次ターゲット・クラウドのオーバーラップ部分にほんの少しの相対変化を与えるに過ぎない。Ｘ線または極紫外線フラックスの変動が効果的に低下する。
【００１６】
それ故、絶対位置変動が一次、二次ターゲットについて同じであるため、サイズ増大につれて二次ターゲットについての相対位置変動が大幅に低下する。
【００１７】
本発明は、パルス毎の変動、長期間にわたる安定性の両方に関してプラズマからの放射線フラックスの安定性を向上させる。さらにまた、本発明は、達成した放射線フラックスの均一性を向上させる。
【００１８】
好ましくは、前パルスおよび主パルスのビーム・ウエスト・サイズおよび形状は同じである。これは、同じ焦点合わせ用の光学素子を両方のパルスについて使用できるので、特に興味を引くことである。しかしながら、添付の特許請求の範囲によって定義する範囲内で、ビーム・ウエスト・サイズ、前パルス、主パルス間の時間間隔については多くの異なった選択肢が考えられる。
【００１９】
本発明による方法の利点のなかに、発生させたＸ線または極紫外線の放射線フラックスに大きな変動を生じさせることなくノズルから遠く離れたところでターゲットへエネルギ・パルスを向けることができるという利点がある。
【００２０】
一般に、プラズマからノズルまでの距離が増大するかどうかに関係なく、フラックス安定性の著しい向上が本発明の方法によって達成される。
【００２１】
それ故、或る態様では、本発明は、エネルギ・ビーム生成プラズマ放出によってＸ線または極紫外の放射線を生じさせる方法であって、放射フラックスにおける変動をかなり低減させる方法を提供する。好ましい実施例において、エネルギ・ビームはレーザ・ビームである。
【００２２】
別の態様においては、本発明は、Ｘ線または極紫外の放射線を生じさせる方法であって、フラックス安定性またはフラックス均一性を低下させずに、従来技術では適切であったよりもターゲット生成ノズルからさらに遠く離れたところでプラズマを形成できる方法を提供する。
【００２３】
また、本発明によれば、Ｘ線または極紫外の放射線を生じさせる方法であって、プラズマ発生エネルギ源として比較的劣ったビーム特性のレーザを使用できる方法が提供される。これは、使用されるいかなる焦点もが従来技術で使用されてきた焦点よりもかなり大きいために可能となる。或る種の市販レーザの場合、ビーム特性は、簡単に言えば、小さい点に合焦させるに充分なほど良好ではない。
【００２４】
本出願において、ビーム・ウエストのサイズと言った場合、言及するのは半値全幅（ＦＷＨＭ）である。
【００２５】
本発明のさらなる態様および利点は、いくつかの好ましい実施例についての以下の詳細な説明から明らかとなろう。詳細な説明においては添付図面に言及する。
図１は、従来技術で経験されるような、エネルギ・ビームに対するターゲットの位置変動の問題を概略的に示している。
図２は、本発明による方法ステップの概略を示している概略図である。
図３は、円筒状ターゲットを使用したときの本発明の実施を概略的に示している。
図４は、液滴ターゲットを使用したときの本発明の実施を概略的に示している。
図５ａ〜５ｅは、前パルスとターゲットの種々の組み合わせを概略的に示している。
図６は、主エネルギ・パルスの二次ターゲットとのマッチングを概略的に示している。
【００２６】
以下、添付図面の図１を参照して、従来技術で経験される安定性問題を簡単に説明する。代表的には、レーザ発生プラズマ放出の分野では、レーザ焦点１０１はスペース内の理想的に固定した位置を有する。しかしながら、良好なレーザ・システムでさえ、ターゲット１０２とレーザ・ビーム１０１との間の相対的な位置変動を生じさせるか、または、それに加えてビーム照準安定性問題があるかもしれない。したがって、ターゲット位置またはレーザ・ビームのいかなるゆらぎもレーザ・パルスに部分的にまたは完全にターゲット１０２を失わせる。図１に概略的に示すように、レーザ・パルス１０１は、理想的には、同じ位置（破線で図示した位置）に集中する。時刻ｔ1で、ターゲットの位置は、レーザ・パルス１０１がターゲット１０２を部分的にしかヒットしないように動いていた可能性がある。時刻ｔ2で、ターゲット１０２の位置は実際に適切である可能性がある。時刻ｔ3で、ターゲット１０２の位置は、レーザ・パルス１０１が完全にターゲットを見失っているような位置である可能性がある。ターゲットのこのような位置変動は、発生させられたプラズマから放出される放射線の位置、フラックスおよび空間分布のパルス毎の安定性を低下させ、同じく長期間にわたる安定性を低下させる。
【００２７】
この問題を解決するために、本発明は、拡大したエネルギ前パルスを利用して二次ターゲットを発生させ、この二次ターゲットに主エネルギ・パルスを向けて放射プラズマを発生させる方法を提供する。図２に概略的に示すように、本発明による方法は、ノズルを通して圧力の下に液体を推し進めることによって一次ターゲットを生成するステップ２１０と、ターゲット上へエネルギの前パルスを向けてガスまたはプラズマ・クラウドの形をし
た二次ターゲットを形成するステップ２２０と、二次ターゲットを所定時間にわたって拡大させるステップ２３０と、主エネルギ・パルスを二次ターゲット上へ送って放射プラズマを発生させるステップ２４０とを含む。本発明によれば、エネルギの前パルスは、少なくとも１つのディメンションで、一次ターゲットのビーム・ウエスト・サイズよりも大きいビーム・ウエスト・サイズを有する。それによって、前記少なくとも１つのディメンションにおけるエネルギ・ビームに対する上記一次ターゲット位置変動による、プラズマにより放出された放射線の安定性についての影響が低減する。好ましくは、上記したように、エネルギ・パルスはレーザ・パルスである。
【００２８】
次に図３を参照する。本発明の好ましい実施例においては、ターゲット材料としてキセノンを使用する。キセノンは、液体状態に冷却され、約２０バールで加圧容器（図示せず）内に保持される。容器から、キセノンは出口オリフィスまたはノズル（図示せず）を通して推し進められ、真空チャンバ内でジェット３０２を形成する。真空チャンバは、約１０-8ミリバールの基本圧力を有する。好ましい実施例におけるノズルの直径は２０μｍであり、したがって、同様の直径を有するジェット３０２を発生する。代表的には、キセノンをターゲット材料として使用する場合、こうして形成されたジェットが真空チャンバ内での蒸発によって固体状態に凍結してから任意のレーザ・パルスが固体状態のジェットに向けられる。ターゲット材料の蒸発は、約１０-3ミリバールの真空チャンバ内にキセノン分圧を与える。
【００２９】
しかしながら、ターゲットは、他の物質からなるものでもよく、液体状態で保持することもできる。ターゲットは、また、凍結していても液状でもよい液滴列に分離してもよい。さらにまた、ターゲット材料のための容器、ノズルおよび任意の制御手段は、真空チャンバに必要に応じて液滴を給送するようになっていてもよい。
【００３０】
それ故、生成されたキセノン・ジェットは、約２０μｍの直径を有し、約３０ｍ／ｓの速度で伝播することができる。ノズルから約５０ｍｍのところに、放射プラズマが形成されるようになっている。放射プラズマを発生させるためのステップは、まず時刻ｔ1で約２５０μｍのビーム・ウエスト・サイズを有するレーザ前パルス３０１をターゲット３０２上へ向けることによって開始する。前パルス３０１はガスまたはプラズマ・クラウドを形成させる。約１００ナノ秒の時間Δｔの間に、このクラウドが拡大させられて、主レーザ・パルス３０４のための二次ターゲット３０３を形成する。前記時間が経過した後、時刻ｔ１＋Δｔで、主レーザ・パルス３０４が二次ターゲット３０３上へ向けられて高度にイオン化された放射プラズマを形成する。この放射プラズマがＸ線または極紫外放射線の実際の源となる。
【００３１】
放出された放射線の位置、フラックスおよび空間分布のパルス毎かつ長期間にわたる安定性は、主レーザ・パルス３０４を拡大した二次ターゲット３０３のサイズよりもわずかに小さくすることによってさらに向上する。より詳しく言えば、主パルス３０４は、二次ターゲットの位置の予想される変動を前提として、二次ターゲット３０３の延長部分内に入るほど充分に小さい横断面を持たなければならない。さらに主パルス３０４についてパルス・エネルギおよびパルス長を調節することによって、この向上した安定性が得られ、Ｘ線または極紫外線放射への高いエネルギ変換効率を維持できる。
【００３２】
発明の概要で簡単に説明したように、前パルス３０１、主レーザ・パルス３０４両方に対して同じビーム・ウエスト・サイズを使用するとき、両方のレーザ・パルスに共通の光学システムを使用できる。この利点がこの好ましい実施例で利用されている。
【００３３】
原則として、前パルス、主パルスの両方に対して同じレーザを使用することができた。しかしながら、好ましい実施例におけると同様に、１００ナノ秒の遅延は約３０ｍの光路
長差に一致する。したがって、前パルス、主パルスそれぞれについて２種類の異なったレーザを使用する方が便利なことが多い。好ましい実施例においては、１０６４ナノメートルで光を放出する２つのＮｄ:ＹＡＧレーザを使用している。しかしながら、他のパルス長、波長、パルス・エネルギなどを有する他のレーザも可能である。レーザがＱスイッチされて２０Ｈｚの繰り返し率で５ナノ秒長の高エネルギ・パルスを給送する。主パルス３０４を構成している光は、前パルス３０１を構成している光に対して１００ナノ秒遅れる。前パルスのエネルギは約１０ｍＪであるが、主パルスのエネルギは約２００ｍＪである。好ましい実施例において、前パルスおよび主パルスは、共に、５ナノ秒に等しい同じパルス長を有する。
【００３４】
レーザ前パルス３０１（第１のエネルギ・パルス）によって発生させられた二次ターゲット３０３の拡大は、主として、熱エネルギによって駆動される。キセノン原子が比較的重いので、拡大率は非常に遅い。したがって、第１のレーザ・パルス３０１と第２の、すなわち主レーザ・パルス３０４の間の時間Δｔは、ガスまたはプラズマ・クラウド３０３を適切に拡大させるのに充分に長くなければならない。低い原子質量のターゲット材料の場合、第１、第２のレーザ・パルス間の時間Δｔはもっと短いはずである。また、前パルス３０１におけるエネルギが高ければ高いほど、（より高い温度により）クラウドの拡大率が大きくなる。したがって、前パルス、主パルス間の時間は、主レーザ・パルスに対して適切なサイズ、密度の二次ターゲット・クラウドを達成するために、使用されるターゲット材料および前パルスのエネルギに従って設定されなければならない。各状況のための適切な設定は、本明細書を読み、理解したならば当業者にはわかるであろう。
【００３５】
好ましい実施例での一次ターゲット３０２が円筒状ジェットであるから、ジェット３０２の伝播方向に関して横方向のディメンションにおいて、前パルス３０１がターゲットにヒットしないという唯一の危険がある。したがって、ジェットに対して横方向に細長い延長部分を有する前パルスに対して線状焦点を使用するのが好ましいかもしれない。これが図５ｃに概略的に示されている。それ故、一次ターゲットの幾何学形状に応じて、前パルスが１つのディメンションにおいてのみ一次ターゲットよりも大きいことで充分であるかもしれない。
【００３６】
図４は、図３に示すものと同様の実施例を概略的に示している。しかしながら、図４においては、一次ターゲットとして、円筒状のターゲット材料ジェットよりむしろ液滴４０２を使用している。この場合、長手方向ディメンション（液滴の伝播方向）において、一次ターゲット４０２にヒットしない潜在的な危険もある。したがって、この場合、円形のビーム・ウエスト横断面を有する前パルス４０１を使用すると好ましい。レーザ・パルス４０１がターゲット上へ向けられる位置にターゲット液滴４０２が到達するタイミングにおいて、任意のジターが一次ターゲットの位置変動または位置不確定の原因になることになる。ここで再び、ターゲットより大きい前パルス４０１を使用することによって放射線フラックス安定性へのこのような変動からのいかなる影響も低減する。
【００３７】
最も好ましい実施例は回転対称の焦点５０１ａ（図５ａ）を使用するが、他の実施例は線状焦点５０１ｂ、５０１ｃ（図５ｂ、５ｃ）のような延長焦点形状を利用した。図５ｂは、円筒状ターゲット５０２ｂと同じ長さに延びる線状焦点５０１ｂを使用する状況を示し、図５ｃは、円筒状ターゲット５０２ｃに対して横方向の線状焦点５０１ｃを使用している状況を示している。他のすべての態様において、線状焦点を有する実施例の特徴は、上記の丸い焦点を有する実施例の特徴と同様である。液滴５０２ｄまたは液滴列５０２ｅからなる一次ターゲットを使用するとき、円形の前パルス５０１ｄ、５０１ｅを使用すると好ましい（図５ｄ、５ｅ）。一般的に、本発明を実施するとき、レーザ・ビーム焦点が少なくとも１つのディメンション（すなわち、位置変動からの影響を低減することになっているディメンション）でターゲットよりも大きい限り、エネルギ・ビーム（レーザ・ビ
ーム）についていかなるタイプの焦点も使用できる。
【００３８】
図６には、主エネルギ・パルスの二次ターゲットとのマッチングが示してある。拡大した二次ターゲットは破線６０３で示してあり、二次ターゲットでの主エネルギ・パルスのビーム・ウエストが実線６０４で示してある。拡大した二次ターゲット６０３の相対的な位置がほんのわずかに変化するが、主エネルギ・パルス６０４を向けた時点での二次ターゲットの位置に関してまだ或る程度の不確定さがある。この理由のために、主エネルギ・パルス６０４が、拡大した二次ターゲット６０３よりもわずかに小さいビーム・ウエストを有すると好ましい。二次ターゲット６０３の位置がパルス毎に少量だけ変化する場合、主パルス６０４全体はそれでもなおターゲット材料にヒットし、これが安定性の向上につながる。
【００３９】
本発明をいくつかの好ましい実施例に関連して説明してきたが、変更、修正が添付の特許請求の範囲に定義したような発明の範囲内で考えられることは当業者であれば明らかであろう。
【００４０】
たとえば、一次ターゲットを発生させるノズルの直径は、ここで開示した直径以外のディメンションであってもよい。一次ターゲットの直径の絶対的な大きさが本発明の目的にとってそれほど大きな関連を持たないことは了解されたい。それに加えて、一次ターゲットは、半連続ジェットまたは断片に分解してしまった凍結ジェットであってもよい。
【００４１】
さらに、ターゲット材料のための容器内の圧力（好ましい実施例では約２０バールに設定されている）は、１０バールよりも低い値から１００バールをはるかに超える値であってもよい。ここで再び、これは、本発明の原理にとってそれほど大きな関連を持たないパラメータである。
【００４２】
さらにまた、ターゲット材料としてキセノンを使用することで発明を説明してきた。しかしながら、本発明の教示は、また、他のターゲット材料、たとえば、（液体状態に冷却した）他の希ガス、種々の化合物および混合物、スズのような液体金属およびエタノールのような種々の有機液体に適用することもできる。
【００４３】
それに加えて、同時にターゲット上へ向けられる複数の第１、第２のエネルギ・パルスを使用することも本発明の範囲内で可能であることはもちろんである。
【００４４】
結論
要するに、フラックス安定性、フラックス均一性を向上させた放射プラズマを発生する方法を開示してきた。この方法は、ノズルを通して圧力の下に液体を推し進めることによって一次ターゲットを発生させるステップと、一次ターゲット上へエネルギ前パルスを向けてガスまたはプラズマ・クラウドの形をした二次ターゲットを発生させるステップと、こうして形成されたガスまたはプラズマ・クラウドを所定時間にわたって拡大させるステップと、所定時間経過後にガスまたはプラズマ・クラウド上へ主エネルギ・パルスを向けてＸ線または極紫外線の放射を生じさせるプラズマ発生させるステップとを含む。前パルスは、少なくとも１つのディメンションにおいて、一次ターゲットの対応するディメンションよりも大きいビーム・ウエスト・サイズを有する。それによって、前記少なくとも１つのディメンションにおける、放射線フラックス安定性への一次ターゲット位置変動からの影響が低減される。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】従来技術で経験されるような、エネルギ・ビームに対するターゲットの位置変動の問題を概略的に示している。
【図２】本発明による方法ステップの概略を示している概略図である。
【図３】円筒状ターゲットを使用したときの本発明の実施を概略的に示している。
【図４】液滴ターゲットを使用したときの本発明の実施を概略的に示している。
【図５】ａ〜ｅは前パルスとターゲットの種々の組み合わせを概略的に示している。
【図６】主エネルギ・パルスの二次ターゲットとのマッチングを概略的に示している。
【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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【国際調査報告】
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