(57)【要約】高出力レーザにより照射されたプラズマ化され、点源であるＥＵＶ、ＸＵＶ、及びＸ線源を生成する特殊な液滴ターゲット。液滴ターゲットには様々な種類があり、その中にはレーザ点源標的液滴として用いられる金属溶液、並びに一部或いは全ての構成金属よりも融点の低い溶液中のナノサイズ粒子が含まれる。このような溶液は、損傷を与えるようなデブリを有しておらず、約０．１ｎｍ〜約１００ｎｍ、約１１．７、約１３ｎｍ、約０．５ｎｍ〜約１．５ｎｍ、及び約２．３ｎｍ〜約４．５ｎｍのスペクトル範囲のＸ線、ＸＵＶ、およびＥＵＶ（極紫外線）のプラズマ放射を生成することができる。ターゲットの種類には、混和性液体として様々な金属及び非金属材料の様々なナノサイズ粒子を含む様々な種類の液体がある。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲットソースから光放射を生じさせるための方法であって、
室温で金属溶液を作製する過程と、
前記金属溶液をターゲットソースの中に通す過程と、
前記ターゲットソースを高エネルギー源で照射して、デブリを含まず周りの部品にデブリによる損傷を与えない光放射を生じさせる過程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記高エネルギー源がレーザ源を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記光放射がＸ線を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記光放射がＥＵＶ（極紫外線）波長の放射を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記光放射がＸＵＶ波長の放射を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記金属溶液をターゲットソースの中に通す前記過程が、顕微鏡的液滴を生成することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記顕微鏡的液滴のそれぞれの直径が、約３０μｍ〜約９０μｍの範囲であることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記顕微鏡的液滴のそれぞれの直径が、約４０μｍ〜約８０μｍの範囲であることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記金属溶液が金属塩化物溶液を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記金属塩化物溶液がＺｎＣｌ（塩化亜鉛）を含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記金属塩化物溶液がＣｕＣｌ（塩化銅）を含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
前記金属塩化物溶液がＳｎＣｌ（塩化スズ）を含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
前記金属塩化物溶液がＡｌＣｌ（塩化アルミニウム）を含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１４】
前記金属溶液が金属臭化物溶液を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１５】
前記金属臭化物溶液がＣｕＢｒ（臭化銅）を含むことを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記金属臭化物溶液がＺｎＢｒ（臭化亜鉛）を含むことを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
前記金属臭化物溶液がＳｎＢｒ（ｔｉｎ ｂｒｏｍｉｄｅ）を含むことを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１８】
前記金属溶液が金属硫酸塩溶液を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１９】
前記金属硫酸塩溶液がＣｕＳＯ４（硫酸銅）を含むことを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記金属硫酸塩溶液がＺｎＳＯ４（硫酸亜鉛）を含むことを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２１】
前記金属硫酸塩溶液がＳｎＳＯ４（硫酸スズ）を含むことを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２２】
前記金属溶液が金属硝酸塩溶液を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項２３】
前記金属硝酸塩溶液がＣｕＮＯ３（硝酸銅）を含むことを特徴とする請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
前記金属硝酸塩溶液がＺｎＮＯ３（硝酸亜鉛）を含むことを特徴とする請求項２２記載の方法。
【請求項２５】
前記金属硝酸塩溶液がＳｎＮＯ３（ｔｉｎ ｎｉｔｒａｔｅ）を含むことを特徴とする請求項２２記載の方法。
【請求項２６】
前記室温が、約１０℃〜約３０℃の範囲を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２７】
前記光放射が約１１．７ｎｍを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項２８】
前記光放射が約１３ｎｍを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項２９】
前記金属溶液が有機金属溶液を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３０】
前記有機金属溶液が、ＣＨＢｒ３（ブロモホルム）を含むことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記有機金属溶液が、ＣＨ２Ｉ２（ジヨードメタン）を含むことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記金属溶液がＳｅＯ２（二酸化セレン）を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３３】
前記金属溶液がＺｎＢｒ２（臭化亜鉛）を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３４】
金属点源から光放射を生成するための方法であて、
加熱しないで室温で顕微鏡的液体金属滴を生成する過程と、
前記小滴をそれぞれのターゲットソースの中に通す過程と、
前記各小滴に実質的に等しい直径のレーザビームで前記それぞれのターゲットソースを照射する過程と、
照射された前記ターゲットソースから、周囲の構成部品を損傷させるデブリを発生させることなく光放射を生じさせる過程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項３５】
前記顕微鏡的液体金属滴が、金属塩化物溶液を含むことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記顕微鏡的液体金属滴が、金属臭化物溶液を含むことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
前記顕微鏡的液体金属滴が、金属硫酸塩溶液を含むことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３８】
前記顕微鏡的液体金属滴が、金属硝酸塩溶液を含むことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３９】
前記顕微鏡的液体金属滴が、有機金属溶液を含むことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項４０】
前記室温が、約１０℃〜約３０℃の範囲を含むことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項４１】
前記光放射が約１１．７ｎｍを含むことを特徴とする請求項３４記載の方法。
【請求項４２】
前記光放射が約１３ｎｍを含むことを特徴とする請求項３４記載の方法。
【請求項４３】
金属点源から光放射を生じさせる方法であって、
ナノサイズの粒子を含むミクロサイズの小滴を生成する過程と、
前記小滴をそれぞれのターゲットソースの中に通す過程と、
前記各小滴に実質的に等しい直径のレーザビームで前記それぞれのターゲットソースを照射する過程と、
照射された前記ターゲットソースから光放射を生じさせる過程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項４４】
前記小滴が、その液体中に金属のナノ粒子を含むことを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記液体が、Ｈ２Ｏ、オイル、オレイン酸剤、石鹸溶液、及びアルコールの少なくとも１つから選択されることを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項４６】
前記小滴が、前記液体中にスズ（Ｓｎ）のナノ粒子を含むことを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項４７】
前記小滴が、前記液体中に銅（Ｃｕ）のナノ粒子を含むことを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項４８】
前記小滴が、前記液体中に亜鉛（Ｚｎ）のナノ粒子を含むことを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項４９】
前記小滴が、前記液体中に金（Ａｕ）のナノ粒子を含むことを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項５０】
前記小滴が、前記液体中にアルミニウム（Ａｌ）のナノ粒子を含むことを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項５１】
前記小滴が、前記液体中にビスマス（Ｂｉ）のナノ粒子を含むことを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項５２】
前記室温が、約１０℃〜約３０℃の範囲を含むことを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項５３】
前記光放射がＥＵＶ放射を含むことを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項５４】
前記光放射がＸＵＶ放射を含むことを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項５５】
前記光放射がＸ線放射を含むことを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項５６】
前記光放射が約１１．７ｎｍの波長を含むことを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項５７】
前記光放射が約１３ｎｍの波長を含むことを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項５８】
前記光放射が約０．１ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲の波長を含むことを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項５９】
前記光放射が約０．５ｎｍ〜約１．５ｎｍの範囲の波長を含むことを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項６０】
前記光放射が約２．３ｎｍ〜約４．５ｎｍの範囲の波長を含むことを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明はレーザ点源に関し、特に、室温で液体金属溶液及び溶液中のナノ粒子から生成されるレーザプラズマからＥＵＶ、ＸＵＶ、及びＸ線放射を発生させるための装置及び方法に関する。２００１年６月１４日に出願の出願番号０９／８８１，６２０及び２０００年１０月２０日に出願の米国仮出願第６０／２４２，１０２号の恩典を請求するものである。
【０００２】
背景及び従来技術
高水準コンピュータチップ製造用の次世代リソグラフィー（ＮＧＬ）には、潜在的な解決策としての極紫外線（ＥＵＶ）などの技術の開発が必要である。このリソグラフィー法は、一般に、従来の透過性光学素子が機能しないスペクトル領域の狭い通過帯域幅を有する多層コートされた反射光学素子の使用に依存する。レーザプラズマ及び放電型プラズマは現在、ＥＵＶの開発におけるソースとして重要な候補である。出力性能においてこのソースに必要なものは安定性であり、動作寿命は極めて重要である。現在は、約１３ｎｍと約１１．７ｎｍの波長が用いられている。このタイプのソースには、コンパクトで高繰返し数レーザ及び長期に亘って動作可能で交換可能なターゲットシステムが必要である。例えば、生産ライン設備には、３ヶ月かそれ以上に亘って連続運転できるシステムが要求される。これには、約１０回から１１回の連続したショットが必要であり、標準サイズのステッパーが１時間当たり約４０枚から約８０枚のウエハレベルで動作できるようにするためには、−６に対して単位ショット材料のコストが１０ドル付近である必要がある。これらの動作パラメータが、従来のレーザプラズマ設備を制限するものである。
【０００３】
一般に、レーザプラズマは、固有の問題をもつ様々な固体或いは準固体ターゲット上にミクロの単位で集光された高出力のパルスレーザにより生成される。例えば、Ｈｉｒｏｓｅによる米国特許第５，１５１，９２８号では、ターゲットソースとしてフィルム型固体ターゲットテープが開示されている。しかしながら、これらのテープ駆動ターゲットは、製造が困難であり壊れやすく、高コストであり、使用しにくく、更にレーザシステムで一般的に使用されるミラーなどの光学素子を損傷し得る低速度のデブリを発生し得ることが知られている。
【０００４】
他の既知の固体ターゲットソースには、Ｓｎ即ちスズ、銅、または金などの固体材料からなる回転車がある。しかしながら、テープターゲットと同じ或いはそれよりも悪く、これらの固体材料は、プラズマから様々な方向に放射され得る様々な弾道粒子サイズのデブリを生成し、これによりシステムの光学部品に重大な損傷を与える恐れがあることが知られている。更に、これらのソースは、レーザ光からＥＵＶ光の帯域幅内への変換効率が僅か１〜３％と低い。
【０００５】
小型材料である固体ディスクなどの固体亜鉛粒子及び固体銅粒子は、短い波長の光を放射すると報告されている。例えば、Ｔ．Ｐ． Ｄｏｎａｌｄｓｏｎ他著、「Ｓｏｆｔ Ｘ−ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｏｆ Ｌａｓｅｒ−ｐｒｏｄｕｃｅｄ Ｐｌａｓｍａ」， Ｊ． Ｐｈｙｓｉｃｓ， Ｂ：Ａｔｏｍ． Ｍｏｌｅｃ． Ｐｈｙｓ．， 第９巻、第１０号、１９７６年、ｐ．１６４５−１６５５を参照。図１Ａ及び図１Ｂはそれぞれ、この参照文献で開示された固体銅（Ｃｕ）及び固体亜鉛（Ｚｎ）ターゲットのスペクトル放射を示す。しかしながら、この参照文献では、周りの光学素子や部品に損傷を与える微小な高速度の放射物の生成などの問題がある固体ターゲットを使用しなければならない。例えば、この参照文献の１６４９頁の３３−３４行目に、「放射されたターゲット材料から損傷を受けないようにするために、レンズとターゲットとの間に、−−−−−−マイラーからなるシートを配置する」と記されている。従って、既に分かっている固体の問題と同様に、固体銅及び固体亜鉛ターゲットもまた、使用時に破壊性のデブリを生成する。剛性及びソースの効率が犠牲になるが、マイラーなどのシールド或いは他の薄い保護フィルムを用いて、Ｘ線範囲におけるソースに対してデブリから保護する。しかしながら、このようなシールドは、ＸＵＶ及びＥＵＶの範囲のより長い波長では全く使用することができない。
【０００６】
クリプトン、キセノン、及びアルゴンなどの凍結ガスもターゲットソースとしてテストしたが殆んど成功しなかった。汚染に対して必要な法外なコストに加えて、これらのガスはかなり高価であり、−６に対して１０ドルを遥かに超えるコストがかかる連続的な高い繰返し数を有する。加えて、凍結ガスは破壊性デブリも生成し、更に低い変換効率因子を有することも知られている。
【０００７】
本発明の発明者は以前に、氷滴がターゲット点源になるウォーターレーザプラズマ点源を開発した。Ｒｉｃｈａｒｄｓｏｎらによる米国特許第５，４５９，７７１号、及び同第５，５７７，０９１号を参照されたい。また、これらの特許に言及することを以って本明細書の一部とする。これらの特許において、約１１．６ｎｍ及び約１３ｎｍのライン放射（ｌｉｎｅ ｒａｄｉａｔｉｏｎ）にとって酸素が好適なエミッタであることが実証されている。ここでは、ターゲットの横方向のサイズをレーザ集束サイズに小さくすることで、レーザ物質相互作用プロセスに関係する物質量を最小にしている。小滴は、真空室内における気化により凍結し得る小滴の流れを生成する液滴インジェクターによって生成される。利用されなかった凍結した小滴を極低温回収システムで収集して、ターゲット材料を再使用できるようにする。しかしながら、このソースは、転換効率が約１％未満の他のソースと同様に転換効率が低いため、１時間当たり約４０から約８０のウエハレベルで動作する３００ｍｍのフルサイズのステッパーに必要なレーザの大きさ及びコストが障害となる。
【０００８】
他の提案されたシステムには、微小な粒子を含むガススプレイ及びジェット流体を生成するジェットノズルが含まれている。例えば、Ｈｅｒｔｚ他による米国特許第６，００２，７４４号、及びＭａｔｓｕｉ他による同第５，９９１，３６０号を参照。しかしながら、これらのジェットはより多くの粒子を利用し、かつ定義が十分でなく、ジェットの使用により制御及び点源干渉効率などの問題がある。Ｋｕｌａｋによる米国特許第５，５７７，０９２号には、キセノンなどの稀少で高価なガスを用いるクラスターターゲットソース（ｃｌｕｓｔｅｒ ｔａｒｇｅｔ ｓｏｕｒｃｅｓ）が必要であろうと記載されている。
【０００９】
一連の不連続な小滴として固体液体ターゲット材料を用いる試みが行われた。Ｎｏｄａによる米国特許第４，７２３，２６２号を参照。しかしながら、この特許には、液体ターゲット材料が、例として「好ましくは水銀」などの単一の液体に制限されると抽象的に記載されている。更に、Ｎｏｄａは、第６段落の１２〜１９行目で「−−−−−、水銀が好ましい液体金属ターゲットであると記載したが、好適な加熱源を用いれば、融点が１００℃未満のあらゆる金属も液体金属ターゲットとして使用可能である。温度を高めたインジウム、ガリウム、セシウム、またはカリウムの任意の１つを用いて、−−−−−」と述べている。従って、この特許は単一の金属材料に制限され、水銀以外の材料の場合は「用いる好適な加熱源−−−−−」が必要である。
【００１０】
発明者は、対象となる他の特許も認識している。例えば、Ｍｏｃｈｉｚｕｋｉによる米国特許第４，８６６，５１７号、Ｓｃｈｕｓｔｅｒによる同第５，０５２，０３４号、Ｗａｎｇによる同第５，３１７，５７４号、Ｏｓｈｉｎｏによる同第６，０６９，９３７号、Ｈａｓｓによる同第６，１８０，９５２号、及びＨａｒｄｉｎｇによる同第６，１８５，２７７号を参照されたい。Ｍｏｃｈｉｚｕｋｉによる米国特許第４，８６６，５１７号は、極低温ベルトに供給されるターゲットガス及びターゲット液体を用いなければならない。Ｓｃｈｕｓｔｅｒによる米国特許第５，０５２，０３４号には、レーザプラズマソースのためではなく、電気的にソースを放電するための液体アノードＸ線生成器が開示されている。液体電極を用いることにより、より高い熱負荷（より大きな熱放散）及び電極表面の再生が可能となる。
【００１１】
Ｗａｎｇによる米国特許第５，３１７，５７４号には、液体カソードからの原子がイオン化され、これにより液体カソードから長寸で柱状の放電プラズマが生成されるＸ線またはＥＵＶレーザ計画が開示されている。Ｏｓｈｉｎｏによる米国特許第６，０６９，９３７号には、ＥＵＶ光源の照明として働く複数のレーザプラズマ及び光学素子を有するＥＵＶＬのためのレーザプラズマ照明システム、並びに液体若しくは気体を用いることができる融点の低いターゲットが開示されている。
【００１２】
Ｈａｓｓによる米国特許第６，１８０，９５２号には、ノズルが様々なタイプのガスに用いられるＥＵＶ光源のターゲットに対するノズルシステムが開示されている。Ｈａｒｄｉｎｇによる米国特許第６，１８５，２７７号には、電極の１つが熱除去を高めるために液体を用い、これにより高いソース出力を実現し、金属がプラズマとして放射するスペクトル放射のために金属を用いない放電Ｘ線源が開示されている。Ｄｉｎｇｅｒによる米国特許第’７１７号には、ＥＵＶ源と共に用いられる種々のＥＵＶ光学素子が開示されている。
【００１３】
如何なる従来技術においても、スペクトル放射を発生するターゲットプラズマとして金属液体の小滴及びナノ粒子を用いることは開示されていない。
【００１４】
本発明の要約
本発明の第１の目的は、ＥＵＶスペクトル、ＸＵＶスペクトル、及びＸ線スペクトルの放射などの放射を生成するためのレーザプラズマソースとして安価で効率的なターゲット小滴システムを提供することである。
【００１５】
本発明の第２の目的は、ターゲットソースからデブリを発生させず損傷を与えることなくＥＵＶスペクトル、ＸＵＶスペクトル、及びＸ線スペクトルの放射などの放射を生成するための該ターゲットソースを提供することである。
【００１６】
本発明の第３の目的は、ＥＵＶスペクトル、ＸＵＶスペクトル、及びＸ線スペクトルの放射などの放射を生成するための、固体ターゲット、冷凍ガス、及び粒子ガス（ｐａｒｔｉｃｌｅ ｇａｓｅｓ）よりも高い帯域内変換効率を有するターゲットソースを提供することである。
【００１７】
本発明の第４の目的は、熱源を必要としない金属液体を用いる、ＥＵＶスペクトル、ＸＵＶスペクトル、及びＸ線スペクトルの放射などの放射を生成するためのターゲットソースを提供することである。
【００１８】
本発明の第５の目的は、室温で液体状の金属を用いる、ＥＵＶスペクトル、ＸＵＶスペクトル、及びＸ線スペクトルの放射などの放射を生成するためのターゲットソースを提供することである。
【００１９】
本発明の第６の目的は、１種類の金属液体ではない液体の金属溶液を用いる、ＥＵＶスペクトル、ＸＵＶスペクトル、及びＸ線スペクトルの放射などの放射を生成するためのターゲットソースを提供することである。
【００２０】
本発明の第７の目的は、約０．１ｎｍ〜約１００ｎｍのスペクトル範囲のプラズマ放射を生成するためのターゲットソースを提供することである。
【００２１】
本発明の第８の目的は、約１１．７ｎｍのプラズマ放射を生成するためのターゲットソースを提供することである。
【００２２】
本発明の第９の目的は、約１３ｎｍのプラズマ放射を生成するためのターゲットソースを提供することである。
【００２３】
本発明の第１０の目的は、約０．５ｎｍ〜約１．５ｎｍの範囲のプラズマ放射を生成するためのターゲットソースを提供することである。
【００２４】
本発明の第１１の目的は、約２．３ｎｍ〜約４．５ｎｍの範囲のプラズマ放射を生成するためのターゲットソースを提供することである。
【００２５】
本発明の第１２の目的は、室温で液体状のナノ粒子金属を用いる、ＥＵＶスペクトル、ＸＵＶスペクトル、及びＸ線スペクトルの放射などの放射を生成するためのターゲットソースを提供することである。
【００２６】
本発明の第１３の目的は、Ｘ線放射、ＥＵＶ放射、及びＸＵＶ放射を生成するべく、プラズマソースとしてナノサイズの小滴を用いるターゲットソースを提供することである。
【００２７】
本発明の第１の好適な実施例は、効果的な液滴源として金属溶液を用いる。金属溶液は金属成分を含み、約１０℃〜約３０℃の範囲の室温で液体状である。金属溶液には、分子性液体、または元素状態で存在する液体（ｅｌｅｍｅｎｔａｌ ｌｉｑｕｉｄ）と分子性液体の混合物が含まれる。様々な金属の顕微鏡的液滴はそれぞれ、直径が約１０μｍ〜約１００μｍである。
【００２８】
分子性液体、または元素状態で存在する液体と分子性液体の混合物には、ＺｎＣｌ（塩化亜鉛）、ＣｕＣｌ（塩化銅）、ＳｎＣｌ（塩化スズ）、ＡｌＣｌ（塩化アルミニウム）、ＢｉＣｌ（塩化ビスマス）を含む金属塩化物溶液、及び他の塩化物溶液を含み得る。更に金属溶液は、ＣｕＢｒ、ＺｎＢｒ、ＡｌＢｒ、または室温で臭化物溶液中に存在し得る他のあらゆる遷移金属などの金属臭化物溶液でもよい。
【００２９】
他の金属溶液は、液体溶媒中において以下に示す物質から作製できる。例えば、ＣｕＳＯ４（硫酸銅）、ＺｎＳＯ４（硫酸亜鉛）、ＳｎＳＯ４（硫酸スズ）、または硫酸塩として存在し得るその他の遷移金属。また、ＣｕＮＯ３（硝酸銅）、ＺｎＮＯ３（硝酸亜鉛）、ＳｎＮＯ３（ｔｉｎ ｎｉｔｒａｔｅ）、または硝酸塩として存在し得る他のあらゆる遷移金属。
【００３０】
更に金属溶液には、限定するものではないがＣＨＢｒ３（ブロモホルム）、及びＣＨ２Ｉ２（ジヨードメタン）などの有機金属溶液が含まれる。更に、限定するものではないが約３８ｇｍ／１００ｃｃのＳｅＯ２（二酸化セレン）、及び約４４７ｇｍ／１００ｃｃのＺｎＢｒ２（臭化亜鉛）などの他の金属溶液も用いることができる。
【００３１】
第２の好適な実施例は、約１０℃〜約３０℃の範囲の室温で液体状の溶液中のナノ粒子を用い得る。
【００３２】
金属溶液には、スズ（Ｓｂ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、及び／またはビスマス（Ｂｉ）などの液体中の金属ナノ粒子と、Ｈ２Ｏ、オイル、オレアート剤、石鹸溶液、及びアルコールなどの液体との混合物を含み得る。
【００３３】
好適な実施例の金属溶液は、プラズマ中で生成される電離状態によりＸ線スペクトル、ＥＵＶスペクトル、及びＸＵＶスペクトルの幅広い領域に亘るプラズマ放射を生成し得るレーザを放出するターゲットソースとして有用である。
【００３４】
本発明の更なる目的及び利点は、添付の図面に模式的な例が示されている、後述する現在において好適な実施例の詳細な説明から明らかになるであろう。
【００３５】
好適な実施例の説明
本発明の開示する実施例を詳細に説明する前に、本発明の他の実施例も可能であることから、図示した特定の構成の細部に本発明が限定されるものではないことを理解されたい。また、本明細書で用いる用語は説明することが目的であって本発明を限定するものではない。
【００３６】
第１の実施例
図１−図５Ｂは、２００１年６月１４日に出願の原特許出願第０９／８８１，６２０号で説明されており、参照することを以って本明細書の一部とする。
【００３７】
図２は、本発明の実施例１の構成を示す。真空室１０は、アルミニウム、ステンレス鋼、または鉄から、更には固体の非金属材料からも形成することができる。真空室１０の真空は、例えば、約１３３パスカル（約１トル）未満であって、それ未満では空気のレーザ破壊が生じないあらゆる真空にし得る。小滴の精密調整部２０は、小滴ディスペンサの位置を高精度（μｍ）で直交３次元に調整できる３軸位置制御装置とすることができる。小滴ディスペンサ３０は、本発明と同一の譲受人であるＲｉｃｈａｒｄｓｏｎによる米国特許第５，４５９，７７１号及び同第５，５７７，０９１号に開示されている、要求に応じて連続的な小滴の流れ或いは１つの小滴を生成する装置に類似のものとすることができる。また、これらの特許に言及することを以って本明細書の一部とする。レーザ源５０には、小滴を気化させてプラズマを生成するのに十分な集光強度を有するあらゆるパルスレーザを用いることができる。レンズ６０は、小滴上にレーザビームを集光させるあらゆる集光素子とすることができる。
【００３８】
集光ミラー７０は、プラズマから生成される点源プラズマからの放射を集光する任意のＥＵＶ、ＸＵＶ、またはＸ線光学素子とすることができる。例えば、集光ミラー７０は、多層コーティングを有する或いは有しない直入射ミラーやかすめ入射ミラー、または或る種のフリースタンディング型Ｘ線集束装置（ゾーンプレートや透過型回折格子など）とすることができる。参照符号８０は、集光されたＥＵＶ光を示す。極低温トラップ９０は、使用されなかったターゲット材料を収集し、これをターゲットディスペンサで再使用するべく、戻すことが可能な装置とすることができる。このシステムに用いられる液体ターゲットの多くが真空システムを通る際に凍結するため、真空内でこのトラップがこのターゲット材料を収集し、この材料が除去されるまで冷却され続ける。この材料が凍結状態に維持されるため、真空室内での気化が妨げられ、従ってバックグランド圧力が上昇しない。バックグランド圧力の上昇は、レーザ‐ターゲット相互作用に悪影響を及ぼし、プラズマ源によって生成される放射の一部または全てが吸収され得る。例えば水をベースにしたターゲットの場合の極低温トラップの単純な構造は、極低温に冷却される「バケツ」即ち容器であってよく、この中に使用されなかった小滴がスプレイされる。このような小滴は真空室から除去されるまで容器の側面に及び互いに付着している。
【００３９】
レーザビームの焦点領域を小滴が通過する時にレーザビームが小滴と相互作用するようにレーザビームを同期させることが重要である。精密調整装置により小滴の軌跡がレーザ軸と一致するように調整することができる。レーザパルスのタイミングは、レーザの電気的トリガパルスと小滴ディスペンサを作動させる電気的パルスとを電気的に同期させて調整することができる。小滴のオンデマンド動作は、レーザの焦点領域に入る小滴を検出してレーザを発射するトリガ信号を送る別のフォトダイオード検出システムを配置することで効果的にすることができる。
【００４０】
図２を参照すると、レーザ５０の焦点領域に小滴がくるように小滴システム１を調整した後、レーザが発射される。約１〜約１００ｋＨｚの率でレーザが発射される高繰返し数モードでは、全て或いは一部の小滴が４０’でプラズマになる。小さなプラズマから放射されるＥＵＶ、ＸＵＶ、及び／またはＸ線８０を、集光ミラー７０によって集光してシステムの外側に透過させることができる。集光素子を用いない場合は、光は装置の外側に直接透過する。
【００４１】
図３Ａは、図２に用いられる同軸型曲面集光ミラー１００を示す。ミラー１１０は、球面、放物面、楕円、または双曲面の反射ミラーなどの同軸型高Ｎａ ＥＵＶ集光ミラーとすることができる。例えば、ハロゲンランプのリフレクタの様に、レーザ軸に対して対称或いは非対称の１つのミラーを用いることができる。ＥＵＶ放射の場合、集光ミラーを、構造的に光即ち特定の波長（例えば、約１３ｎｍ、約１１ｎｍ、約１５ｎｍ、または約１７ｎｍなど）を反射するモリブデン層とシリコン層とが交互するような多層コーティングで被覆し得る。レーザ照射されたプラズマ源から放射される放射線をこのミラーで集光して、システムの外側に透過させることができる。
【００４２】
図３Ｂは、図２の実施例に用いられる複数のＥＵＶミラーを示す。ミラー２１０は、曲面多層コーティングミラー、球面ミラー、放物面ミラー、楕円ミラー、または双曲面ミラーなどの別々の高ＮＡ ＥＵＶ集光ミラーとすることができる。２つのミラーが図示されているが、適用例によっては１つにしたり、３つ以上にしてミラーアレイのようにしてもよい。
【００４３】
図３Ｂのミラー２１０は、例えばハロゲンランプのリフレクタのように、レーザ軸に対して対称或いは非対称の１つのミラーを用いることができる。ＥＵＶ放射の場合、構造的に光即ち特定の波長（例えば、約１３ｎｍ、１１ｎｍ、１５ｎｍ、または１７ｎｍなど）を反射するモリブデン層とシリコン層とが交互するような多層コーティングで被覆し得る。レーザ照射されたプラズマ源から放射される放射線をこのミラーで集光して、システムの外側に透過させることができる。
【００４４】
図４は、金属溶液の小滴を拡大した図である。様々な種類の金属溶液の液滴を、以下の表１Ａ−表１Ｆに示すように定義する。これらの表は、室温で液体である金属成分を含む様々な金属溶液のリストである。
【００４５】
【表１】
2004515884.tif 000002
【００４６】
【表２】
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【００４７】
【表３】
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【００４８】
【表４】
2004515884.tif 000005
【００４９】
【表５】
2004515884.tif 000006
【００５０】
【表６】
2004515884.tif 000007
【００５１】
表１Ａ−表１Ｆの全ての溶液において、金属溶液は約１０℃〜約３０℃の室温で液体状であり得る。各小滴の直径は約１０μｍ〜約１００μｍの範囲とすることができ、個々の金属成分の直径は、化合物中の１原子の直径にほぼ近い。ターゲットは、ＥＵＶ、ＸＵＶ、及びＸ線の波長を放出する。
【００５２】
図５Ａは、レーザで照射された純水の液滴ターゲットから放射されるＥＵＶスペクトルである。この図は、約１１．６ｎｍ、約１３ｎｍ、約１５ｎｍ、及び約１７．４ｎｍの波長を有する特徴的なリチウム様酸素（ｌｉｔｈｉｕｍ ｌｉｋｅ ｏｘｙｇｅｎ）の輝線を示す。図示されているように、この範囲外の輝線も放射される。
【００５３】
図５Ｂは、類似の条件で照射された約２５％のＳｎＣｌ溶液から生成された液滴から放射されたスペクトルを示す。酸素の輝線に加えて、約１３ｎｍ〜１５ｎｍの波長領域で示される励起されたスズイオンから放射された強い帯域がある。この領域の強い放射は、特にＥＵＶリソグラフィーの光源としての利用に適している。図５Ａ及び図５Ｂのスペクトルから、表１Ａ−表１Ｆに示されている他のターゲット溶液の使用についても分かる。
【００５４】
上記したように、新規の発明では、液滴ターゲット固有の大きさの制限からデブリが発生しない。液滴は、レーザ源が各液滴ターゲットを完全にイオン化（気化）される大きさであるため、粒状のデブリが生成される可能性がなくなる。従って、新規の発明は、限定するものではないがマイラーやデブリキャッチャーなどのシールドのような保護用部品を用いなくとも、ターゲットからのデブリによる損傷を全く受けない。
【００５５】
各実施例は、金属溶液の個々の表について説明するが、本発明は必要に応じてこれらの金属溶液を組み合わせて実施することもできる。
【００５６】
第２の実施例−ナノ粒子
様々な液体中にナノ粒子が含まれている金属溶液を、効果的な液滴点源として用いることができる。図２、図３Ａ、及び図３Ｂを参照して説明した第１の実施例の構成を利用して、液体中のナノ粒子を点源として用いることができる。このタイプの点源を用いると、Ｘ線領域、ＥＵＶ波長領域、及びＸＵＶ波長領域の光放射を生じさせることができる。
【００５７】
液体に混合する様々な種類のナノ粒子を表２Ａ、用いる液体を表２Ｂに列記する。
【００５８】
【表７】
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【００５９】
ナノ粒子は殆んど全ての固体材料から生成することができ、限定するものではないがスモークテクニック（ｓｍｏｋｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）、爆発性ワイヤ（ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ ｗｉｒｅｓ）、または化学反応などの技術を用いて生成することができる。ナノ粒子は、直径が数十ナノメートルの小さな粒として形成することができ、個々の大きさは、約５ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲とすることができる。
【００６０】
【表８】
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【００６１】
使用できるオイルとして、限定するものではないが脂肪油、脂肪酸油、アマニ油、キリ油、麻実油、オリーブ油、ラッカセイ油、綿実油、大豆油、及びトウモロコシ油が挙げられる。オイルの種類は通常、そのコンシステンシー、並びにナノ粒子の均一な混和を可能とする要領から選択される。或る種の粒子は、特定のオイルを使用するとより均等に混和する。
【００６２】
オレイン酸剤及び石鹸溶液は、限定するものではないが金属塩、石鹸、及びオレイン酸エステルを含み得、脂肪酸や、グリセリン及びその他の炭水化物を含み得るｍｏｎｏ−ｏｒ ｐｌｙ−ｅｔｈｅｌｉｎｏｉｃ ｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄ ｆａｔｔｙ ａｃｉｄｓを含み得る。第１に、粒子は混和性であってオレイン酸剤及び石鹸溶液と均一に混ぜられ得るべきである。
【００６３】
限定するものではないがアルコール剤として、エチル、メタノール、プロピル、イソプロピル、及びトリメチルなどの一般的なアルコールが挙げられる。第１に、粒子は混和性であってアルコール剤と均一に混ぜられ得るべきである。
【００６４】
表２Ａ及び表２Ｂを参照すると、新規の点源には、例えばＨ２Ｏ（水）、詳細は既に上記したオイル、アルコール、オレイン酸剤、及び石鹸溶液などの内の少なくとも１つの種々の溶液中のスズ（Ｓｎ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、及び／またはビスマス（Ｂｉ）などの金属ナノ粒子の混合物が含まれる。
【００６５】
ナノ粒子液体のＸ線スペクトル、ＥＵＶスペクトル、及びＸＵＶスペクトルは、ナノ粒子液体の構成金属からの複数種のイオンの合成スペクトルである。
【００６６】
好適な実施例の説明において様々な波長の放射が記載されているが、本発明は、広い帯域でＥＵＶ、ＸＵＶ、及びＸ線の全てを放射し得る金属ターゲットを包含する。検査により本発明のターゲットが、例えば、約１ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲、具体的には例えば、約１１．７ｎｍ、約１３ｎｍの波長、約０．５ｎｍ〜約１．５ｎｍの範囲の波長、約２．３ｎｍ〜約４．５ｎｍの範囲の波長を包含することが分かった。
【００６７】
好適な液体の種類を上記のように記載したが、本発明は他の種類の液体も用いることが可能である。例えば、スズ及びスズ粒子、並びにアルミニウム及びアルミニウム粒子などの金属を他の液体と混合できる。
【００６８】
本発明を、実施可能と推定される特定の実施例または変更の様々な点について図を用いて例を示し、説明及び開示したが、これによって本発明の範囲が限定されることを意図したものでも限定されるものでもなく、本発明の開示により想到し得るその他の変更や実施例、特に本請求の範囲内の変更や実施例は留保されるものである。
【００６９】
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】
固体銅ターゲットが照射されて得られる従来技術のスペクトルを示す図。
【図１Ｂ】
亜鉛ターゲットが照射されて得られる従来技術のスペクトルを示す図。
【図２】
本発明の一実施例の構成を示す図。
【図３Ａ】
図１の実施例に用いられる同軸型曲面集光ミラー（ｃｏａｘｉａｌ ｃｕｒｖｅｄ ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ ｍｉｒｒｏｒ）を示す図。
【図３Ｂ】
図１の実施例に用いられる複数のＥＵＶミラーを示す図。
【図４】
前記実施例の図に用いることができる分子性液体の小滴或いは元素状態で存在する液体及び分子性液体の混合物の小滴の拡大図。
【図５Ａ】
水滴ターゲットのＥＵＶスペクトルを示す図。
【図５Ｂ】
ＳｎＣｌ：Ｈ２Ｏ小滴ターゲット（約２３％溶液）のＥＵＶスペクトルを示す図。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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