(57)【要約】本発明は、高い発光効率で極端紫外光を発光することができる極端紫外光源用ターゲットを提供することを目的として成されたものである。このような目的は、次のようにして達成される。重金属又は重金属化合物から成り、その密度が結晶密度の０．５％〜８０％である固体のターゲットを用いる。このターゲットにレーザ光を照射すると、ターゲットが含有する重金属のプラズマが生成され、その重金属の種類に応じた所定の波長の極端紫外光がこのプラズマから放射される。ターゲットの密度を前記のように結晶密度よりも小さくすることにより、生成されるプラズマ密度の空間分布を制御し、プラズマがレーザ光のエネルギーを吸収する領域とプラズマが極端紫外光を発光する領域を一致させることができる。これにより、エネルギーの損失を抑えて発光効率を向上させることができる。例えば密度が結晶密度の２４％であるＳｎＯ２ターゲットを用いる方が、Ｓｎ結晶のターゲットを用いるよりも波長１３．５ｎｍ付近の発光効率が高い。
2004086467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密度を調整することによりレーザ吸収領域と極端紫外光発光領域を空間的に接近させたことを特徴とする極端紫外光源用ターゲット。
【請求項２】
前記レーザ吸収領域と極端紫外光発光領域を空間的に一致させたことを特徴とする請求の範囲１に記載の極端紫外光源用ターゲット。
【請求項３】
重金属又は重金属化合物から成り、その重金属密度又は重金属化合物密度が該重金属又は重金属化合物の結晶密度の０．５％〜８０％であることを特徴とする請求の範囲１又は２に記載の極端紫外光源用ターゲット。
【請求項４】
前記重金属がＧｅ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｗのいずれかであること、又は前記重金属化合物がＧｅ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｗのいずれかの化合物であることを特徴とする請求の範囲３に記載の極端紫外光源用ターゲット。
【請求項５】
前記重金属がＳｎであること、又は前記重金属化合物がＳｎＯ２であることを特徴とする請求の範囲４に記載の極端紫外光源用ターゲット。
【請求項６】
ターゲットの形状をテープ状としたことを特徴とする請求の範囲１〜５のいずれかに記載の極端紫外光源用ターゲット。
【請求項７】
固体密度の０．５％〜８０％の密度を有する、気体ターゲットのフロストから成ることを特徴とする請求の範囲１又は２に記載の極端紫外光源用ターゲット。
【請求項８】
請求の範囲１〜７のいずれかに記載の極端紫外光源用ターゲットにレーザ光を照射することを特徴とする極端紫外光発光方法。
【請求項９】
請求の範囲１〜７のいずれかに記載の極端紫外光源用ターゲットと、該ターゲットにレーザ光を照射するレーザ光源とを備えることを特徴とする極端紫外光源。
【請求項１０】
前記レーザ光源がＹＡＧレーザ又はエキシマレーザの基本波又は高調波を発する光源であることを特徴とする請求の範囲９に記載の極端紫外光源。
【請求項１１】
ａ）フロストを排出可能な排出口を有するホッパと、
ｂ）ホッパを冷却するための冷凍機と、
ｃ）ホッパの壁面を断続的に加熱しうるヒータと、
ｄ）ホッパの周囲を真空に保つための真空室であって、外部からのレーザ光を前記排出口付近に案内する第１の窓と、極端紫外光を取り出すための第２の窓とを有する真空室と、
を備えることを特徴とする極端紫外光源。
【請求項１２】
前記ヒータが高周波放電を原理とするものであることを特徴とする請求項１１に記載の極端紫外光源。
【請求項１３】
前記ヒータの放電電極がホッパの外周に複数対設けられていることを特徴とする請求項１２に記載の極端紫外光源。
【請求項１４】
更に、前記ホッパの排出口直前に回転可能に固定され、径方向に放射状に突出する複数の羽根を有する羽根車を備え、
前記ホッパは、排出口の直前で羽根車を包囲するように排出口付近が羽根車とほぼ円筒状に形成されていることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の極端紫外光源。
【請求項１５】
ａ）重金属塩化物を脱水アルコールに溶解させた後に、これに水を混合することにより重金属酸化物を含むゲルを生成するゲル生成工程と、
ｂ）前記ゲルを乾燥させる乾燥工程と、
によりターゲットの重金属酸化物密度を該重金属酸化物結晶密度の０．５％〜８０％となるようにすることを特徴とする極端紫外光源用ターゲットの製造方法。
【請求項１６】
ａ）重金属塩化物を脱水アルコールに溶解させた後に、これに水を混合することにより重金属酸化物を含むゲルを生成するゲル生成工程と、
ｂ）前記ゲルをナノパーティクルポリスチレンに混合した後、２４０℃以上且つ重金属酸化物の分解温度以下に加熱するターゲット形成工程と、
によりターゲットの重金属酸化物密度を該重金属酸化物結晶密度の０．５％〜８０％となるようにすることを特徴とする極端紫外光源用ターゲットの製造方法。
【請求項１７】
前記重金属塩化物がＳｎＣｌ４であることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の極端紫外光源用ターゲットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、波長１〜１００ｎｍの極端紫外光を発生させるためのターゲット、このターゲットの製造方法及びこのターゲットを用いた極端紫外光源に関する。このターゲット及び極端紫外光源は、半導体装置の製造におけるリソグラフィー等に好適に用いることができる。
【背景技術】  半導体集積回路は通常、リソグラフィー技術を用いて作製される。リソグラフィーの最小加工寸法は照射する光の波長に依存するため、集積回路の集積度を向上させるためには照射光の波長を短くすることが必要となる。具体的には、現在、波長１５７ｎｍ〜３６５ｎｍの光によりリソグラフィーを行っているのに対して、極短紫外光のうち波長１１ｎｍ〜１４ｎｍの波長領域の光を用いたリソグラフィーを実用化することが目標とされている。
この極短紫外光の光源には、単に前記波長領域の光が発光可能なことのみならず、その波長領域の光を選択的に発光可能なこと（他の波長領域の発光を抑えること）、該波長領域の光を高い効率で発光可能なこと、装置の汚染源となるものを発生しないこと等が求められる。
このような条件を満たす光源の候補として、レーザプラズマ方式の光源が検討されている。レーザプラズマ方式は、ターゲットにレーザ光を照射してプラズマを形成し、このプラズマから放射される極端紫外光を利用するものである。このターゲットの材料としては、気体・液体・固体や元素の異なる様々なものが検討されている。このうち、気体から成るターゲットにはキセノンガスを用いたもの等がある。所定の領域に気体を噴射することにより形成される気体のターゲットは、該所定領域にレーザ光を照射して用いる。固体から成るターゲットとしては、重金属やその化合物を用いたものが検討されている。例えば、特開平１０−２０８９９８号公報には、Ｓｎ（スズ）にＴｈ（トリウム）を１０％固溶させて作製されたターゲットが記載されている。
しかし、従来のターゲットにおいては、以下のような問題があった。この問題について、従来の固体ターゲットにおけるターゲット表面近傍の空間位置と電子温度との関係を示す第１図を例に用いて説明する。第１図の横軸において、１×１０４μｍの位置が固体ターゲットの表面１５の位置であり、それよりも横軸の値が大きい方がターゲット内部である。レーザ光は、ターゲットの表面１５に向かって図中の矢印１３の向きに照射される。第１図では、レーザ光の波長λＬは１０６４ｎｍ、集光強度ＩＬは１×１０１２Ｗ／ｃｍ２である。図中の符号１１で示される領域は形成されたプラズマがレーザ光のエネルギを吸収する領域（レーザ吸収領域）であり、符号１２で示される領域は形成されたプラズマが極端紫外光を発光する領域（極端紫外光発光領域）である。ターゲットにレーザ光が照射されると、レーザ光のエネルギがレーザ吸収領域１１で吸収され、該エネルギがレーザ吸収領域１１から極端紫外光発光領域１２に輸送され、そのエネルギにより極端紫外光発光領域１２から極端紫外光が発光する。ここで、レーザ吸収領域１１から極端紫外光発光領域１２にエネルギが輸送される間に該エネルギの損失が生じる。即ち、吸収されたエネルギーの一部が熱に変換されたり所望の波長領域以外の光の割合が高くなり、発光スペクトルがブロードな分布を持つようになって発光効率が低下する。
更に、固体や液体のターゲットにレーザ光を照射すると、ターゲットの一部がプラズマ化せずに粒子となってターゲットから飛散する。この飛散粒子（デブリ）は、光学系等に付着したり光学系等を破損させることにより、装置の精度を低下させる恐れがある。
本発明はこのような課題を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、高い発光効率で極端紫外光を発光することができ、デブリの発生を抑えることができる極端紫外光源、及びこの極端紫外光源に用いるターゲットを提供することにある。
【発明の開示】
上記課題を解決するために成された本発明に係る極端紫外光源用ターゲットは、その密度を調整することによりレーザ吸収領域と極端紫外光発光領域を空間的に接近させたことを特徴とする。
上記極端紫外光源用ターゲットにおいて、前記レーザ吸収領域と極端紫外光発光領域を空間的に一致させることが望ましい。
本発明に係る極端紫外光源用ターゲットでは、レーザ吸収領域と極端紫外光発光領域を空間的に接近させることにより、ターゲットにレーザ光が照射された時にレーザ吸収領域で吸収されたエネルギが極端紫外光発光領域に輸送される際のエネルギの損失を低減することができる。これにより、極端紫外光の発光効率を高めることができる。更に、レーザ吸収領域と極端紫外光発光領域を空間的に一致させれば、照射レーザ強度、ひいては投入エネルギーが小さくなり、極端紫外光の発光効率を高めることができる。
レーザ吸収領域と極端紫外光発光領域を従来のターゲットよりも接近させ、あるいは両者を一致させる方法として、本発明者らは、ターゲットの密度を調整する方法を想到した。プラズマにレーザ光を照射したとき、レーザ光のエネルギーは、プラズマの密度が照射レーザ光の波長に対応した所定範囲内にある時にプラズマに吸収される。ターゲットにレーザ光を照射したときに生成されるプラズマの密度は、ターゲットの密度に依存する。従って、ターゲットの密度を調整することにより、プラズマ密度が前記所定範囲内となる空間領域、即ちレーザ吸収領域を移動させることができる。一方、極端紫外光はプラズマが所定の電子温度の範囲にある空間領域で発光し、ターゲット密度の変化によっては所定の電子温度条件は変化しない。従って、ターゲットの密度を適切に設定することにより、レーザ吸収領域を極端紫外光発光領域に近づけ、更には一致させることができる。
第１図の例では、レーザ吸収領域１１を極端紫外光発光領域１２に近づけるために、ターゲットの密度を小さくすればよい。これにより、生成されるプラズマ密度が小さくなり、レーザ吸収領域１１がレーザ光の照射された側から見て奥の方、即ち表面１５側に移動する。一方、レーザ吸収領域１１よりも表面１５寄りにある極端紫外光発光領域１２は、前記のようにレーザ光が照射されても移動しない。従って、ターゲットの密度を小さくすることにより、レーザ吸収領域１１が極端紫外光発光領域１２に近づく。
レーザ吸収領域と極端紫外光発光領域を空間的に接近又は一致させるために極端紫外光源用ターゲットの密度を調整する方法としては、例えば以下のような方法をとることができる。
第１の態様は、重金属又は重金属化合物ターゲットを使用する場合、その重金属密度又は重金属化合物の密度を、該重金属又は重金属化合物の結晶密度の０．５％〜８０％とする。
第２の態様は、気体ターゲットを使用する場合、その気体より、固体密度の０．５％〜８０％の密度を有するフロストを生成して、それをターゲットとする。
上記第１の態様の極端紫外光源用ターゲットについて詳しく説明する。このターゲットは重金属又は重金属化合物から成る固体ターゲットであり、それらの結晶の密度よりも小さい密度を有するものである。
上記重金属には、Ｇｅ（ゲルマニウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｍｏ（モリブデン）、Ａｇ（銀）、Ｓｎ（スズ）、Ｌａ（ランタン）、Ｇｄ（ガドリニウム）、Ｗ（タングステン）のいずれかを用いることが望ましい。なお、これらの重金属酸化物、重金属錯体、有機重金属化合物等の化合物も用いることができる。
本ターゲットにレーザ光を照射することにより、そのターゲットが含有する重金属のプラズマが生成され、その重金属の種類に応じた所定の波長の極端紫外線がこのプラズマから放射される。例えば、上記重金属がＧｅの場合には波長３１．９ｎｍ、Ｚｒの場合には波長２２．４ｎｍ、Ｍｏの場合には波長２０．４ｎｍ、Ａｇの場合には波長１６．０ｎｍ、Ｓｎの場合には波長１３．６ｎｍ、Ｌａの場合には波長９．２ｎｍ、Ｇｄの場合には波長６．８ｎｍ、Ｗの場合には波長５．０ｎｍの極端紫外線が、生成されるプラズマから放射される。
本ターゲットでは、上記の理由により従来のターゲットよりもレーザ吸収領域と極端紫外光発光領域を近づけることができる。そして、ターゲットの密度が重金属又は重金属化合物の結晶の密度の０．５％〜８０％の時、両者を一致させることができる。
重金属又は重金属化合物の結晶密度の０．５％〜８０％の密度を有するターゲットには、例えば重金属又は重金属化合物の固体中に気泡を含ませたものや、ゾル−ゲル法により作製されるエアロゲル等がある。
本ターゲットの密度を１％とした場合について、ターゲット表面近傍の空間位置と電子温度との関係を示すグラフを第２図に示す。横軸の定義、レーザ光の照射方向１７、及びターゲット表面１８の位置は前記第１図の場合と同様である。照射されたレーザ光の波長λＬは３５０ｎｍ、強度ＩＬは１×１０１２Ｗ／ｃｍ２である。第２図において領域１６で示された領域がレーザ吸収領域及び極端紫外光発光領域であって、レーザ吸収領域と極端紫外光発光領域は一致している。
更に、ターゲットの密度を小さくすることにより、ターゲットがプラズマ化せずに粒子として飛散することを抑制し、デブリの発生を抑えることができる。
次に、上記第２の態様の極端紫外光源用ターゲットについて説明する。このターゲットは、気体を急冷することにより生じるフロストから成る。フロストを構成する元素によって、１個のイオンから出る電子数が異なるため適切なフロストの密度は異なるが、固体密度の０．５％〜８０％であればほとんどの元素でレーザ吸収領域と極端紫外光発光領域をほぼ一致させることができる。
フロストは、従来、気体ターゲットとして用いられてきた気体から生成し、その種類は特に限定されない。例えば、キセノン、水素、酸素、窒素、アルゴン、クリプトン等、及びそれらの水素、ヘリウムとの混合物等を用いることができる。用いる元素により、発光する極端紫外光の波長が異なる。例えば、上記気体がキセノンの場合には波長１１ｎｍ及び１３ｎｍ等、アルゴンの場合には波長８〜１２ｎｍ及び２６ｎｍ等、クリプトンの場合には波長１０ｎｍ等、窒素の場合には波長２〜３ｎｍ等、酸素の場合には波長２〜３ｎｍ等の極端紫外線が放射される。
本発明に係る極端紫外光源用ターゲットを使用した極端紫外光源は、本ターゲットと、このターゲットにレーザ光を照射するレーザ光源とを備えるものである。このレーザ光源には、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザ光源又はエキシマレーザ光源を好適に用いることができる。照射するレーザ光は、これらのレーザ光源が発する基本波に限らず、高調波であってもよい。
上記第１の態様の極端紫外光源用ターゲットは常温で固体であるため、ターゲットを極端紫外光源の装置に固定するために特に工夫をする必要はない。一方、第２の態様の極端紫外光源用ターゲットは、低温で生成され、その温度で使用される。そのため、第２の態様のターゲットを使用した極端紫外光源は、
ａ）フロストを排出可能な排出口を有するホッパと、
ｂ）ホッパを冷却するための冷凍機と、
ｃ）ホッパの壁面を断続的に加熱しうるヒータと、
ｄ）ホッパの周囲を真空に保つための真空室であって、外部からのレーザ光を前記排出口付近に案内する第１の窓と、極端紫外光を取り出すための第２の窓とを有する真空室と、
を備えるものであることが望ましい。
この装置において、冷凍機により、フロストの原料となる気体の凝固点以下の温度にホッパを冷却しながら該ホッパに該気体を注入すると、ホッパの内壁面で気体が凝固して、それが内壁面に付着する。この状態でホッパの壁面をヒータで加熱すると、凝固した原料が昇華して高密度の気体になる。そこですぐにヒータを切ることにより、該高密度気体が急冷されて雪状態のフロストとなる。このヒータのＯＮ／ＯＦＦを断続的に行うことにより、フロストは断続的に生成される。生成されたフロストはホッパ内に堆積し、それが排出口よりホッパ外に排出される。フロストの生成は連続的ではないが、フロストをいったんホッパ内に堆積させることにより、ホッパ外へは連続的に供給することができる。第１の窓からレーザ光を入射させ、排出されたフロストに照射する。これにより、極端紫外光を発生させることができる。得られた極端紫外光は、第２の窓から取り出される。なお、第１の窓をレンズにして集光器を兼ねるようにしてもよい。
前記ヒータを高周波放電（無電極グロー放電）を原理とするものとすることにより、放電によって急激に前記高密度気体が生成され、放電停止と共に急冷されるため、フロストの生成にとって好ましい。この場合、ヒータの放電電極を複数対設けることにより、ある組の放電電極で放電させて高密度気体を生成している間に、他の組の放電電極の放電を停止させて固化層を形成することができる。従って、連続してフロストを生成することができるため好ましい。
この装置は更に、前記ホッパの排出口直前に回転可能に固定され、径方向に放射状に突出する複数の羽根を有する羽根車を備え、前記ホッパは、排出口の直前で羽根車を包囲するように排出口付近が羽根車とほぼ円筒状に形成されていることが望ましい。こうすることで、羽根車の回転と共に適量のフロストがホッパ外に排出される。なお、羽根車の回転軸を中空にして、その中にも冷媒を通しておくと、フロストの昇華が抑制されるので好ましい。
【図面の簡単な説明】  第１図  従来のターゲットにおけるレーザ吸収領域と極端紫外光発光領域との関係を示すグラフ。
第２図  本発明に係る極端紫外光源用ターゲットにおけるレーザ吸収領域と極端紫外光発光領域との関係を示すグラフ。
第３図  本発明に係る第１態様の極端紫外光源用ターゲットの一実施例である低密度ＳｎＯ２ターゲットの第２の製造方法を示す縦断面図。
第４図  低密度ＳｎＯ２ターゲットを用いて得られた極端紫外光の発光スペクトルの一例を示すグラフ。
第５図  本発明に係る第２態様の極端紫外光源用ターゲットを用いた極端紫外光源の第１実施例を示す縦断面図。
第６図  本発明に係る第２態様の極端紫外光源用ターゲットを用いた極端紫外光源の第２実施例を示す縦断面図。
第７図  第６図のＡＡ断面図。
【発明を実施するための最良の形態】  まず、第１の態様の極端紫外光源用ターゲットの実施例として、重金属化合物であるＳｎＯ２（二酸化スズ）を含むターゲット（以下、「低密度ＳｎＯ２ターゲット」という）について述べる。
本発明の低密度ＳｎＯ２ターゲットの第１の製造方法について説明する。まず、ＳｎＣｌ４（四塩化スズ）１．０ｇを脱水メタノール（水を不純物として含有しないメタノール）２０．０ｇに加えて攪拌した。これにより、メタノールの水酸基がスズ（ＩＶ）に置換されたスズ（ＩＶ）メトキシドのメタノール溶液を得た。この溶液に純水５０ｍｌを混合する。これにより、スズ（ＩＶ）メトキシドが加水分解した、ＳｎＯ２を含むゲルを得た。このゲルをガラス基板上にコートした後、乾燥させ、厚さが１００μｍ、密度が０．０５ｇ／ｃｍ３の低密度ＳｎＯ２ターゲットを得た。なお、このターゲットの密度の値は、ＳｎＯ２結晶の密度（６．９５ｇ／ｃｍ３）の０．７％である。
また、上記ガラス基板の代わりにポリエチレンテレフタラート等から成るテープ状の薄膜を基板としてもよい。このようにすればテープ状の低密度ＳｎＯ２ターゲットを得ることができる。このテープ状ターゲットを用いると、テープを容易に移動させることができ、これによりレーザ光照射位置に常に新しい照射面を露出することにより、光源の連続運転が可能になる。また、円盤状又は円筒状の基板上に低密度ＳｎＯ２ターゲットを作製すれば、この円板状又は円筒状ターゲットを回転させながらレーザ光を照射することにより、前記テープ状ターゲットと同様に光源の連続運転を行うことができる。
低密度ＳｎＯ２ターゲットの第２の製造方法について第３図を用いて説明する。第１の製造方法と同様に、ＳｎＣｌ４１．０ｇを脱水メタノール２０．０ｇに加えて攪拌した後、これに純水５０ｍｌを混合してＳｎＯ２を含むゲル２１を得た。次に、このＳｎＯ２含有ゲル２１を、ナノパーティクルポリスチレン２２を充填した容器２３に入れ、ＳｎＯ２含有ゲル２１とナノパーティクルポリスチレン２２を混合した。ここで、ナノパーティクルポリスチレン２２は、粒径数μｍの微小なポリスチレン粒子である。これを２４０℃に加熱することにより、ナノパーティクルポリスチレン２２が気化して、ＳｎＯ２２４のみが残存した（ｃ）。このように、密度がＳｎＯ２結晶の２４％である低密度ＳｎＯ２ターゲット２５を得た。
なお、上記実施例では脱水メタノールを用いたが、脱水エタノール等の他の脱水アルコールを用いることもできる。また、ＳｎＯ２以外の重金属酸化物から成る低密度ターゲットも、前記と同様の方法により製造することができる。
これらの製造方法によって作製されるターゲットの重金属酸化物密度は、原料の重金属塩化物、アルコール、水の量を適切に設定することにより、重金属酸化物結晶の０．５％〜８０％となるようにすることができる。
第２の製造方法において、ＳｎＯ２含有ゲル２１とナノパーティクルポリスチレン２２の混合物を加熱する温度は、ナノパーティクルポリスチレン２２が気化する下限温度である２４０℃以上、重金属酸化物の分解温度以下とする。
第４図に、上記第２の製造方法により作製された極端紫外光源用ターゲット（密度：ＳｎＯ２結晶の２４％）を用いて得られた極端紫外光の発光スペクトルの一例を示す。この発光スペクトルは、Ｎｄ−ＹＡＧレーザ光源から得られた３倍高調波（波長３５０ｎｍ）のレーザ光を上記第２の製造方法により作製された低密度ＳｎＯ２ターゲットに照射することにより得られたものである。比較のため、Ｓｎから成る密度１００％のターゲットに同様のレーザ光を照射することにより得られたスペクトルを併せて示す。
半導体装置の製造に用いられるリソグラフィーにおいては、波長１３〜１４ｎｍの領域に大きい強度を有する極端紫外光を得ることが求められる。本実施例及び比較例において得られたスペクトルは共にこの波長範囲内の１３．５ｎｍ付近にピークを有するが、このピーク強度は本実施例の方が比較例よりも大きい。このピーク強度の増加は、低密度ターゲットを用いることにより発光の強度自体が従来よりも大きくなっていることに加え、ピークの形状がより尖鋭となって前記波長領域における発光の割合が増加していることによる。
次に、第２の態様のフロストから成るターゲットを用いた極端紫外光発生装置の第１実施例について説明する。第５図は、本実施例の極端紫外光発生装置の縦断面図である。この装置は、冷凍機３１、ガス注入管３２、ヒータ３３、ホッパ３４、押出棒３５、監視器３６、真空室３７、高出力パルスレーザ光発生器３８及び波長変換器３９を備える。
ホッパ３４は、真空室３７内に固定されており、上部が円筒状の胴部３４ａ、下部が円錐状のガイド部３４ｂから成る。胴部３４ａ、ガイド部３４ｂはいずれもガラス、セラミックス等の絶縁材料からなる。ホッパ３４の下端に、フロストを排出可能な排出口４１を設ける。また、ホッパ３４の周囲には壁面に沿って冷媒、例えば液体ヘリウムが循環する配管４２を設ける。配管４２は真空室３７を気密に貫通して冷凍機３１に接続される。ヒータ３３は高周波放電を原理とするものであり、一対の放電電極３３ａ、３３ｂ及び高周波電源３３ｃから成る。放電電極３３ａ及び３３ｂは胴部３４ａの壁の内面に設けられている。なお、壁の厚さや材質によっては放電電極を壁の外面に設けてもよい。押出棒３５は、ホッパ３４内で鉛直に立てられ、真空室３７の外側から遠隔操作により上下動可能に設定されている。
真空室３７の壁面には、排出口４１と同じ高さに、レンズから成る第１の窓４３を設け、第１の窓４３に対向して第２の窓４４を設ける。そして、真空室３７の外側には、第１の窓４３に波長変換器３９及びレーザ光発生器３８を順に接続する。ガス注入管３２は真空室３７の側面及び胴部３４ａを気密に貫通し、外部からガスをホッパ３４内に注入可能にしている。真空室３７には監視器３６も貫通しており、監視器３６の先端は排出口４１に接近している。
第１の窓４３を構成するレンズは、その焦点が排出口４１の直下に位置するように合わせられ、集光器を兼ねている。従って、レーザ光発生器３８より発せられたパルスレーザ光は、波長変換器３９でフロストに対する吸収率の高い高調波に変換され、第１の窓４３で屈折して排出口４１の直下に集光される。
本実施例の装置の動作を、キセノンＸｅをターゲットとする場合を例にして説明する。まず冷凍機３１を立ち上げて、常圧でＸｅが固化する温度である１６１Ｋ以下までホッパ３４を冷却する。そして、Ｘｅガスをガス注入管３２よりホッパ３４内に注入すると、ホッパ３４の内壁面にＸｅの固化層が形成される。そこで、高周波電源３３ｃにより放電電極３３ａ、３３ｂ間に高周波放電させ、ホッパ３４の内壁面にいったん形成された固化層の表面を局部加熱して蒸気を発生させる。すぐに高周波放電を停止すると、蒸気となったガスは急速に冷却されてフロストとなる。生成されたフロストはホッパ３４のガイド部３４ｂに堆積する。これを押出棒３５で排出口４１から押し出すことにより、棒状のターゲットが形成される。
得られたターゲットは、固相、液相、気相が同時に存在する三重点の温度よりも低く、固相と気相が同時に存在しうる温度条件及び密度条件下で、２×１０２０〜８×１０２１個／ｃｍ３の粒子密度を有する。これは固体Ｘｅの質量密度３．５ｇ／ｃｍ３，Ｘｅの原子量１３１．３及びアボガドロ数６．０２×１０２３から求めた数密度１．６×１０２２個／ｃｍ３のほぼ０．５％〜８０％に相当する。従って、このターゲットに例えばＹＡＧレーザ光が照射されることにより、該ターゲットが加熱されて電離し、２×１０２０〜８×１０２１個／ｃｍ３のイオン密度，１０２０〜１０２３個／ｃｍ３の電子密度を有するプラズマが発生する。電子密度の上限がイオンも都度の上限のほぼ１０倍であるのは、１つのイオンが１０〜１５個の電子を放出するためであり、下限が１０倍とならないのは加熱されたプラズマが速やかに膨張するためである。こうして発生したプラズマが波長１３〜１４ｎｍの極端紫外光を発光する。このターゲット全体の密度が極端紫外光発光温度において例えばＹＡＧレーザの基本波長光を吸収可能な臨界密度よりわずかに小さいため、発光限界である黒体放射に近い高効率で発光する。また、本実施例の装置によれば、発光に寄与しない部分をレーザ光で無駄に加熱することがないので、エネルギ損失を最小限に抑制することができ、また、デブリの発生も抑制できる。
第２の態様のフロストから成るターゲットを用いた極端紫外光発生装置の第２実施例の縦断面図を第６図に示す。また、第６図に示したＡＡ断面の図を第７図に示す。
この装置は冷凍機３１、ガス注入管３２、ヒータ３３、ホッパ３４、監視器３６、真空室３７、高出力パルスレーザ光発生器３８及び波長変換器３９を備え、ヒータ３３とホッパ３４を除く構成要素については第１実施例の極端紫外光発生装置と同様である。また、これらの構成要素に加えて羽根車５１を備える。以下、羽根車５１、ヒータ３３及びホッパ３４のみ詳述する。
ヒータ３３は３対の放電電極３３１ａ−３３１ｂ、３３２ａ−３３２ｂ、３３３ａ−３３３ｂを有し、放電電極３３１ａと３３１ｂ、３３２ａと３３２ｂ、３３３ａと３３３ｂがそれぞれ対向するように、ホッパ４の胴部３４ａの壁面に固着されている。
ホッパ３４は、ガイド部３４ｂの下に胴部３４ａと直交する円筒状のハウジング３４ｃを一体的に有し、ハウジング３４ｃの下端に排出口４１が設けられている。羽根車５１は、このハウジング３４ｃと同心で、ハウジング３４ｃ内で回転可能に固定され、径方向に放射状に突出する複数（図面では８枚）の羽根５２を有する。羽根５２の先端は、ハウジング３４ｃの内周面と微小間隔を介して対向している。また、羽根車５１の中心にも胴部３４ａの周囲の冷媒と同じ冷媒が循環している。
この装置によれば、１対の放電電極（例えば３３１ａ−３３１ｂ）に通電して固化層から上記と同様に蒸気を発生させている間に、残りの放電電極の放電を停止して注入ガスを冷却固化させ、新たな固化層を形成することができる。従って、フロストを連続して生成することができる。生成されたフロストは、羽根５２の間に堆積し、羽根車５１が回転することにより排出口４１に臨んだ適量のフロストのみが排出口４１から順次排出される。前記と同様に、排出されたフロストにレーザ光を照射することにより、極端紫外光が発生する。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成16年11月11日(2004.11.11)
【手続補正００１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】特許請求の範囲
【請求項１】（削除）
【請求項２】（削除）
【請求項３】重金属又は重金属化合物から成り、その重金属密度又は重金属化合物密度が該重金属又は重金属化合物の結晶密度の０．５％〜８０％であることを特徴とする極端紫外光源用ターゲット。
【請求項４】前記重金属がＧｅ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｗのいずれかであること、又は前記重金属化合物がＧｅ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｗのいずれかの化合物であることを特徴とする請求の範囲３に記載の極端紫外光源用ターゲット。
【請求項５】前記重金属がＳｎであること、又は前記重金属化合物がＳｎＯ２であることを特徴とする請求の範囲４に記載の極端紫外光源用ターゲット。
【請求項６】ターゲットの形状をテープ状としたことを特徴とする請求の範囲３〜５のいずれかに記載の極端紫外光源用ターゲット。
【請求項７】固体密度の０．５％〜８０％の密度を有する、気体ターゲットのフロストから成ることを特徴とする極端紫外光源用ターゲット。
【請求項８】請求の範囲３〜７、１８〜２０のいずれかに記載の極端紫外光源用ターゲットにレーザ光を照射することを特徴とする極端紫外光発光方法。
【請求項９】請求の範囲３〜７、１８〜２０のいずれかに記載の極端紫外光源用ターゲットと、該ターゲットにレーザ光を照射するレーザ光源とを備えることを特徴とする極端紫外光源。
【請求項１０】前記レーザ光源がＹＡＧレーザ又はエキシマレーザの基本波又は高調波を発する光源であることを特徴とする請求の範囲９に記載の極端紫外光源。
【請求項１１】ａ）フロストを排出可能な排出口を有するホッパと、
ｂ）ホッパを冷却するための冷凍機と、
ｃ）ホッパの壁面を断続的に加熱しうるヒータと、
ｄ）ホッパの周囲を真空に保つための真空室であって、外部からのレーザ光を前記排出口付近に案内する第１の窓と、極端紫外光を取り出すための第２の窓とを有する真空室と、
を備えることを特徴とする極端紫外光源。
【請求項１２】前記ヒータが高周波放電を原理とするものであることを特徴とする請求項１１に記載の極端紫外光源。
【請求項１３】前記ヒータの放電電極がホッパの外周に複数対設けられていることを特徴とする請求項１２に記載の極端紫外光源。
【請求項１４】更に、前記ホッパの排出口直前に回転可能に固定され、径方向に放射状に突出する複数の羽根を有する羽根車を備え、
前記ホッパは、排出口の直前で羽根車を包囲するように排出口付近が羽根車とほぼ円筒状に形成されていることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の極端紫外光源。
【請求項１５】ａ）重金属塩化物を脱水アルコールに溶解させた後に、これに水を混合することにより重金属酸化物を含むゲルを生成するゲル生成工程と、
ｂ）前記ゲルを乾燥させる乾燥工程と、
によりターゲットの重金属酸化物密度を該重金属酸化物結晶密度の０．５％〜８０％となるようにすることを特徴とする極端紫外光源用ターゲットの製造方法。
【請求項１６】ａ）重金属塩化物を脱水アルコールに溶解させた後に、これに水を混合することにより重金属酸化物を含むゲルを生成するゲル生成工程と、
ｂ）前記ゲルをナノパーティクルポリスチレンに混合した後、２４０℃以上且つ重金属酸化物の分解温度以下に加熱するターゲット形成工程と、
によりターゲットの重金属酸化物密度を該重金属酸化物結晶密度の０．５％〜８０％となるようにすることを特徴とする極端紫外光源用ターゲットの製造方法。
【請求項１７】前記重金属塩化物がＳｎＣｌ４であることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の極端紫外光源用ターゲットの製造方法。
【請求項１８】前記極端紫外光源用ターゲットが前記重金属又は重金属化合物の固体中に空隙を有するものであることを特徴とする請求の範囲３〜６のいずれかに記載の極端紫外光源用ターゲット。
【請求項１９】前記極端紫外光源用ターゲットが前記重金属又は重金属化合物のエアロゲルであることを特徴とする請求の範囲３〜６のいずれかに記載の極端紫外光源用ターゲット。
【請求項２０】密度を調整することによりレーザ吸収領域と極端紫外光発光領域を空間的に一致させたことを特徴とする請求の範囲３〜７、１８、１９のいずれかに記載の極端紫外光源用ターゲット。




【手続補正書】
【提出日】平成17年11月15日(2005.11.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重金属又は重金属化合物から成り、その重金属密度又は重金属化合物密度が該重金属又は重金属化合物の結晶密度の0.5%〜80%であることを特徴とする極端紫外光源用ターゲット。
【請求項２】
前記重金属がGe、Zr、Mo、Ag、Sn、La、Gd、Wのいずれかであること、又は前記重金属化合物がGe、Zr、Mo、Ag、Sn、La、Gd、Wのいずれかの化合物であることを特徴とする請求項１に記載の極端紫外光源用ターゲット。
【請求項３】
前記重金属がSnであること、又は前記重金属化合物がSnO2であることを特徴とする請求項２に記載の極端紫外光源用ターゲット。
【請求項４】
ターゲットの形状をテープ状としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の極端紫外光源用ターゲット。
【請求項５】
前記極端紫外光源用ターゲットが、内部に空隙を有する前記重金属又は前記重金属化合物の固体であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の極端紫外光源用ターゲット。
【請求項６】
前記極端紫外光源用ターゲットが、前記重金属又は前記重金属化合物のエアロゲルであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の極端紫外光源用ターゲット。
【請求項７】
密度を調整することによりレーザ吸収領域と極端紫外光発光領域を空間的に一致させたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の極端紫外光源用ターゲット。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の極端紫外光源用ターゲットにレーザ光を照射することを特徴とする極端紫外光発光方法。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれかに記載の極端紫外光源用ターゲットと、該ターゲットにレーザ光を照射するレーザ光源とを備えることを特徴とする極端紫外光源。
【請求項１０】
a)重金属塩化物を脱水アルコールに溶解させた後に、これに水を混合することにより重金属酸化物を含むゲルを生成するゲル生成工程と、
b)前記ゲルを乾燥させる乾燥工程と、
によりターゲットの重金属酸化物密度を該重金属酸化物結晶密度の0.5%〜80%となるようにすることを特徴とする極端紫外光源用ターゲットの製造方法。
【請求項１１】
a)重金属塩化物を脱水アルコールに溶解させた後に、これに水を混合することにより重金属酸化物を含むゲルを生成するゲル生成工程と、
b)前記ゲルをナノパーティクルポリスチレンに混合した後、240℃以上且つ重金属酸化物の分解温度以下に加熱するターゲット形成工程と、
によりターゲットの重金属酸化物密度を該重金属酸化物結晶密度の0.5%〜80%となるようにすることを特徴とする極端紫外光源用ターゲットの製造方法。
【請求項１２】
前記重金属塩化物がSnCl4であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の極端紫外光源用ターゲットの製造方法。
【国際調査報告】
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