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JP-2026514988-A - 結合デバイスを有するＥＵＶ光源

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Abstract

本発明は、ＥＵＶ光源（１）であって、第１のレーザビーム（３）を放射するための第１のレーザ源（２）と、第２のレーザビーム（５）を放射するための第２のレーザ源（４）と、第１のレーザビーム（３）と第２のレーザビーム（５）とを結合するための結合デバイス（６）と、を備え、かつまた、ＥＵＶ放射線（９）を発生させるために、第１のレーザビーム（３）及び第２のレーザビーム（５）を標的領域（８）内に共同で誘導するためのビーム誘導デバイス（７）を備える、ＥＵＶ光源（１）に関する。結合デバイス（６）は、空間的分離及び横方向オフセット（ΔＬ）を伴う、共通の光学素子（２１、１３、１８）を介した共同ビーム誘導のために、第１のレーザビーム（３）及び第２のレーザビーム（５）をビーム誘導デバイス（７）に供給するように設計されている。

Inventors

  • ボリス レガート
  • マーティン ランベアト
  • オリヴァー シュロッサー
  • トルガ エアギン

Assignees

  • トルンプフ レーザーシステムズ フォー セミコンダクター マニュファクチャリング エス・エー

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20240424
Priority Date
20230425

Claims (15)

  1. ＥＵＶ光源（１）であって、 －第１のレーザビーム（３）を放射するための第１のレーザ源（２）と、 －第２のレーザビーム（５）を放射するための第２のレーザ源（４）と、 －前記第１のレーザビーム（３）と前記第２のレーザビーム（５）とを結合するための結合デバイス（６）と、 －ＥＵＶ放射線（９）を発生させるために、前記第１のレーザビーム（３）及び前記第２のレーザビーム（５）を標的領域（８）内に共同で誘導するためのビーム誘導デバイス（７）と、を備え、 前記結合デバイス（６）が、空間的に分離された様式で、かつ横方向オフセット（ΔＬ）を有する状態での、共通の光学ユニット（２１、１３、１８）を介した共同ビーム誘導のために、前記第１のレーザビーム（３）及び前記第２のレーザビーム（５）を前記ビーム誘導デバイス（７）に供給するように設計されていることを特徴とする、ＥＵＶ光源。
  2. 前記第１のレーザ源が、プレパルスレーザビーム（３）を放射するためのプレパルスレーザ源（２）であり、前記第２のレーザ源が、メインパルスレーザビームを放射するためのメインパルスレーザ源、又は追加のプレパルスレーザビーム（５）を放射するための追加のプレパルスレーザ源（４）である、請求項１に記載のＥＵＶ光源。
  3. 前記第１のレーザビーム（３）の第１の波長（λ Ｖ１ ）及び前記第２のレーザビーム（５）の第２の波長（λ Ｖ２ ）が、最大で７０ｎｍまで、好ましくは最大で５０ｎｍまで互いに逸脱し、かつ／又は前記第１のレーザビーム（３）の前記第１の波長（λ Ｖ１ ）及び前記第２のレーザビーム（５）の前記第２の波長（λ Ｖ２ ）が、３５０ｎｍ～５μｍ、好ましくは５００ｎｍ～２．５μｍの波長範囲内にある、請求項１又は２に記載のＥＵＶ光源。
  4. 前記ビーム誘導デバイス（７）が、反射防止コーティングを有する少なくとも１つの透過型光学ユニット（２１、１３）を備え、前記反射防止コーティングが、第１の波長（λ Ｖ１ ）の前記第１のレーザビーム（３）の反射を抑制し、第２の波長（λ Ｖ２ ）の前記第２のレーザビーム（５）の反射を抑制するように設計されており、かつ／又は前記透過型光学ユニット（２１、１３）が、石英ガラスから形成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載のＥＵＶ光源。
  5. 前記第１のレーザビーム（３）が、前記結合デバイス（６）に対して第１のビーム方向（Ｒ Ｖ１ ）で衝突し、前記第２のレーザビーム（５）が、前記結合デバイス（６）に対して、前記第１のビーム方向（Ｒ Ｖ１ ）とは異なる第２のビーム方向（Ｒ Ｖ２ ）と衝突する、請求項１～４のいずれか一項に記載のＥＵＶ光源。
  6. 前記結合デバイス（６）が、前記第１のレーザビーム（３）及び前記第２のレーザビーム（５）を互いに平行に配向するように設計されている、請求項１～５のいずれか一項に記載のＥＵＶ光源。
  7. 前記結合デバイスが、少なくとも１つのプリズム（６ａ）を含む、請求項１～６のいずれか一項に記載のＥＵＶ光源。
  8. 前記第１のレーザビーム（３）の第１のビーム方向（Ｒ Ｖ１ ）を調整するための第１のビーム方向調整デバイス（１４）、及び／又は前記第２のレーザビーム（５）の第２のビーム方向（Ｒ Ｖ２ ）を調整するための第２のビーム方向調整デバイス（１６）を更に備える、請求項１～７のいずれか一項に記載のＥＵＶ光源。
  9. 前記第１のレーザビーム（３）のビーム直径（ｄ Ｖ１ ）を変化させるための、特に調整するための第１の拡大デバイス（１９）、及び／又は前記第２のレーザビーム（５）のビーム直径（ｄ Ｖ２ ）を変化させるための、特に調整するための第２の拡大デバイス（２０）を更に備える、請求項１～８のいずれか一項に記載のＥＵＶ光源。
  10. 前記標的領域（８）が、真空チャンバ（１１）内に位置し、前記結合デバイス（６）が、前記真空チャンバ（１１）の外側に位置する、請求項１～９のいずれか一項に記載のＥＵＶ光源。
  11. 前記ビーム誘導デバイス（７）が、前記第１のレーザビーム（３）及び前記第２のレーザビーム（５）を前記標的領域（８）内に焦点合わせするための焦点合わせ光学ユニット（１３）を有し、前記焦点合わせ光学ユニット（１３）が、好ましくは、真空チャンバ（１１）内に配置されている、請求項１～１０のいずれか一項に記載のＥＵＶ光源。
  12. 前記標的領域（８）から後方反射された放射線（２３）を検出するための空間分解後方反射検出器（２２）を更に備える、請求項１～１１のいずれか一項に記載のＥＵＶ光源。
  13. 前記第１のレーザビーム（３）及び前記第２のレーザビーム（５）の一部分を検出するための、特に、前記第１のレーザビーム（３）と前記第２のレーザビーム（５）との間の前記横方向オフセット（ΔＬ）を検出するための、前記結合デバイス（６）の後のビーム経路内に配置された空間分解検出器（２５）を更に備える、請求項１～１２のいずれか一項に記載のＥＵＶ光源。
  14. 前記標的領域（８）から後方反射された前記放射線（２３）を空間分解後方反射検出器（２２）上に偏向するための、並びに／又は前記第１のレーザビーム（３）及び前記第２のレーザビーム（５）の一部分を空間分解検出器（２５）上に偏向するための少なくとも１つのビームスプリッタデバイス（２４）を更に備える、請求項１２又は１３に記載のＥＵＶ光源。
  15. 前記ビーム誘導デバイス（７）が、テレスコープ構成（２１）の形態の光学ユニットを有する、請求項１～１４のいずれか一項に記載のＥＵＶ光源。

Description

本発明は、ＥＵＶ光源であって、第１のレーザビームを放射するための第１のレーザ源と、第２のレーザビームを放射するための第２のレーザ源と、第１のレーザビームと第２のレーザビームとを結合するための結合デバイスと、ＥＵＶ放射線を発生させるために、第１のレーザビーム及び第２のレーザビームを標的領域内に共同で誘導するためのビーム誘導デバイスと、を備える、ＥＵＶ光源に関する。 ＥＵＶ光源は、ＥＵＶ放射線を放射するように機能する放射線源である。ＥＵＶ放射線は、５ｎｍ～３０ｎｍの波長を有する電磁放射線を意味するように理解される。ＥＵＶ放射線は、特に半導体産業において用途を見出している。現在広く使用され、ＵＶ波長範囲の波長で動作するリソグラフィ装置と比較して、マイクロリソグラフィ製造のためのＥＵＶ放射線の使用は、顕著に小さい構造サイズを有する構成要素の信頼できる生産を可能にし、したがって、性能の対応する向上をもたらす。 上述されるＥＵＶ光源は、ＬＰＰ（レーザ生成プラズマ）プロセスによるＥＵＶ放射線の発生に好適である。そのようなＥＵＶ光源では、典型的には金属、特にスズである標的材料が、供給デバイスによって、標的領域内に液滴形態で提供される。各場合において、液滴は、最初に、１、２、又は任意選択で３以上のプレパルスで照射される。プレパルスレーザ源のプレパルスは、メインパルスによる照射のために液滴を調製し、特に、液滴を加熱し、それを膨張させ、それを気化させ、及び／又はプラズマを生成するように機能する。メインパルスレーザビームのメインパルスによる後続の液滴の照射は、標的材料をプラズマ状態に移行させるように機能する。プラズマの成分が再結合すると、ＥＵＶ放射線が放射される。 ＥＵＶ放射線を発生させるために、少なくとも１つのプレパルス、通常、少なくとも２つのプレパルス、及びメインパルスを、標的領域内のほぼ同じ焦点位置に誘導する必要がある。標的領域内のプレパルスとメインパルスとの衝突角度又は２つ以上のプレパルスの衝突角度が互いに可能な限り小さく逸脱している場合、有利である。原則として、２つ以上のレーザビームは、異なる光学ユニットを介して標的領域内に誘導され、異なる焦点合わせ光学ユニットを介して標的領域内で焦点合わせされることができる。しかしながら、これらの光学ユニットに必要な空間は、かなり大きく、２つのレーザビームの小さい相対衝突角度による建設的な解決策を複雑にする。 ＵＳ１０，９３２，３５０Ｂ２は、プラズマ発生領域内又は標的材料上の共通の焦点合わせ光学ユニットを介して、プレパルスレーザビーム及びメインパルスレーザビームの両方、又は２つのプレパルスレーザビームの両方を焦点合わせするために、ビームコンバイナでそれらを結合することを提案している。ビームコンバイナは、波長選択的であるように、例えば、プレパルスレーザビームを反射し、メインパルスレーザビームを透過させるように設計されることができる。 ２つのレーザビームを結合又は重ね合わせるように設計されている、２つのレーザビームを放射するための２つのビーム源を有するＥＵＶビーム発生デバイスが、ＵＳ１０，９３２，３５０Ｂ２に加えて、例えば、ＷＯ２０１５／０３６０２４Ａ１及びＷＯ２０１５／０３６０２５Ａ１にも説明されている。 ＷＯ２０１５／０３６０２５Ａ１は、標的領域の方向への共同ビーム誘導のために、２つの異なる開口部を通って真空チャンバに入る２つのレーザビームを重ね合わせる重ね合わせデバイスを有するビーム誘導デバイスを有するＥＵＶ放射線発生装置を説明している。ＷＯ２０１５／０３６０２５Ａ１では、重ね合わせは、２つのレーザビームが重ね合わせ後に共通のビーム軸を有し、共通のビーム軸に沿って同軸で伝播することを意味すると理解される。重ね合わせデバイスは、例えば、真空チャンバ内に配置され、第１のレーザビームを反射する第１の表面領域と、環状様式で第１の表面領域を取り囲む、第２のレーザビームを反射するための第２の表面領域と、を有する、反射型光学素子として設計されることができる。 対照的に、本発明の目的は、設置空間及び光学部品に対する低い要件で２つ（以上）のレーザビームを標的領域内に誘導し、特に、レーザビームの互いに対する調整を単純化することを可能にする、上述されたタイプのＥＵＶ光源を提供することであった。 本発明の要旨 この目的は、結合デバイスが、共同ビーム誘導のために、第１のレーザビーム及び第２のレーザビームを、空間的に分離した様式で、かつ横方向オフセットを有する状態で、共通の光学ユニットを介してビーム誘導デバイスに供給するように設計されている、上述のタイプのＥＵＶ光源によって達成される。結合デバイスはまた、共同ビーム誘導のために、第３、第４などのレーザビームを、空間的に分離した様式で、かつ横方向オフセットを有する状態で、ビーム誘導デバイスに追加的に供給するように設計されることもできる。 様々な理由のために、第１のレーザビーム及び第２のレーザビームが、共同ビーム誘導のために結合デバイス内で空間的に重ね合わされていない場合、すなわち、それらが、結合した後に、偏光による重ね合わせ（例えば、偏光カプラによる）、波長重ね合わせ（例えば、格子による）、時間的重ね合わせ（例えば、音響光学変調器による）、又はＷＯ２０１５／０３６０２５Ａ１に説明される同軸重ね合わせを伴う通常の場合のような共通のビーム軸を有していない場合、有利であることが証明されている。共通のビーム軸によるそのような空間的重ね合わせを使用する共同ビーム誘導は、光学密度における熱誘発変形又は熱誘発変化をもたらすことになり、これは、通常、画質の低下につながり、全てのレーザビームに影響する。 偏光による重ね合わせによると、重ね合わせが偏光コンバイナにおける損失につながるという追加の問題が存在する。更に、偏光重ね合わせによると、偏光は、レーザ源を後方放射から単離するためにもはや使用することができない。第１のレーザビームの後方放射はまた、第２のレーザビームとの潜在的な干渉につながり、逆も同様である。波長重ね合わせによる結合時、異なる波長のレーザビームが必要であるが、必要なパルス形状及び出力密度を有する対応するレーザ源の可用性が存在しない場合がある。更に、メインパルスレーザビーム（以下参照）に典型的に使用されるＣＯ２レーザ放射線（約１０．６μｍ波長）と、プレパルスレーザビームに典型的に使用される固体レーザ放射線（約１μｍ波長）との両方を透過及び反射するのに十分に良好である光学ユニットは、生産することが難しく、したがって、常に、光学素子における増加した吸光につながり、したがって、画質の低下にもつながる。上記に指定された広く離れた波長では、プレパルスレーザビーム及びメインパルスレーザビームは、別個の光学ユニットが、メインパルスの高い平均出力を維持しながら、プレパルスのほとんど収差のない結像を可能にするため、典型的には、別個の光学ユニットを介して誘導される。 本発明によるＥＵＶ光源では、横方向オフセットを伴う空間的重ね合わせが、結合デバイスで起こり、すなわち、空間的に分離され、横方向オフセットを有する状態で、レーザビームが、結合デバイスから出る。２つのレーザビームが、一緒に、ただし、異なる横方向にオフセットしたビーム経路に沿って、ビーム誘導デバイス（例えば、偏向及び焦点合わせ光学ユニット）の光学ユニット又は光学素子を通過する。近接場のビーム誘導デバイス内で、レーザビームは、典型的には、コリメートされ、実質的に平行である（横方向オフセットを有する状態で）。遠方場（焦点合わせ光学ユニットによる焦点合わせ後）では、レーザビームは、ほぼ同じ焦点位置にある標的領域に焦点合わせされる。ビーム誘導デバイスにおける共同ビーム誘導は、レーザビームを標的領域内に誘導するために必要な空間を低減する。加えて、第１のレーザビーム及び第２のレーザビームを近接場において互いに対してわずかに傾けることによって、遠方場におけるそれらの相対位置（焦点合わせ後）が調整又は設定されることができる（以下参照）。 一実施形態では、第１のレーザ源は、プレパルスレーザビームを放射するためのプレパルスレーザ源であり、第２のレーザ源は、メインパルスレーザビームを放射するためのメインパルスレーザ源又は更なるプレパルスレーザビームを放射するための更なるプレパルスレーザ源である。結合デバイスは、プレパルスレーザビームとメインパルスレーザとを結合するために使用することができる。代替的に、結合デバイスは、プレパルスレーザビームと追加のプレパルスレーザビームとを互いに結合することが可能である。結合デバイスはまた、空間的に分離された様式で、かつ横方向オフセットを有する状態での共同ビーム誘導のために、３つ以上のプレパルスレーザビーム又は少なくとも２つのプレパルスレーザビームと、メインパルスレーザビームとをビーム誘導デバイスに供給するように設計されることもできることが明らかである。 プレパルスレーザビームの波長、及び、したがって、プレパルスの波長は、プレパルス波長と称され、メインパルスビームの波長、及び、したがって、メインパルスの波長は、メインパルス波長と称される。メインパルスレーザ源は、例えば、約１０．６μｍのメインパルス波長を有するＣＯ２レーザであり、プレパルスレーザ源は、例えば、約１μｍのプレパルス波長を有することができる固体レーザである。追加のＣＯ２レーザの形態のプレパルスレーザ源の使用と比較して、固体レーザの形態のプレパルスレーザ源の使用は、より高い変換効率及び液滴に対するレーザビームのほとんど収差のない焦点合わせの利点を有する。特に、これに対する理由は、標的材料に対する短いパルス持続時間及びプレパルスの絞り込みが、それにより達成されること、並びにプレパルスがメインパルスとは異なる吸光挙動を有する。原則として、メインパルスレーザ源が固体レーザであること、メインパルスレーザ源が約１μｍ、２μｍ、又は５μｍの大きさのメインパルス波長を有することも可能である。複数のプレパルスレーザ源が使用される場合、それらは、各々、同じプレパルス波長、又は、例えば、１０３０ｎｍ（Ｙｂ：ＹＡＧレーザ）及び１０６４ｎｍ（Ｎｄ：ＹＡＧレーザ）とすることができる、（通常わずかに）異なるプレパルスレーザ波長を有することができる。 一実施形態では、第１のレーザビームの第１の波長及び第２のレーザビームの第２の波長は、最大で７０ｎｍまで、好ましくは最大で５０ｎｍまで互いに逸脱し、かつ／又は第１のレーザビームの第１の波長及び第２のレーザビームの第２の波長は、３５０ｎｍ～５μｍ、好ましくは５００ｎｍ～２．５μｍの波長範囲内にある。 上記に説明されたように、２つの波長を透過又は反射させる光学ユニットは、通常、増加した吸光を有する。２つのレーザビームの波長が互いに比較的近い場合、これは、通常、大した役割を果たしていない。これは、特に、上記に指定された１０３０ｎｍ及び１０６４ｎｍのプレパルス波長に当てはまる。原則として、２つの波長の間の逸脱はまた、上記に指定されたものよりも大きい可能性もあるが、この場合、２つのレーザビームは、ビーム誘導デバイスの共通の光学ユニットを介して誘導されることができる。透過型光学ユニットの場合、これは、通常、互いにすぐ近くにあることを必要とし、同じ基材及びコーティング、特に、反射防止コーティングの形態で（以下参照）使用することができる。例えば、好適な基材材料、例えば、石英ガラスを使用するとき、レーザビームはまた、上記に指定されたものとは顕著に異なる波長を有する共通の透過型光学ユニットを介して誘導されることができる。メインパルス波長が、プレパルス波長と同様の大きさである場合、（少なくとも１つの）プレパルスレーザビーム及びメインパルスレーザビームはまた、共通の光学