極端紫外光源装置及び極端紫外光の発生方法
【課題】ＥＵＶ光生成装置のＣＥを向上させる。
【解決手段】極端紫外光源装置は、レーザビーム生成システムと、前記レーザビーム生成システムから出力される少なくとも１つのレーザビームの光強度および出力タイミングの少なくともいずれか一方を制御するレーザ制御システムと、前記レーザビーム生成システムから出力される前記少なくとも１つのレーザビームを内部に導入するための少なくとも１つの入射口が設けられたチャンバ１と、前記チャンバ１に設けられ、前記チャンバ１内の所定の領域にターゲット物質を供給するターゲット供給部２と、を備えてもよい。
【解決手段】極端紫外光源装置は、レーザビーム生成システムと、前記レーザビーム生成システムから出力される少なくとも１つのレーザビームの光強度および出力タイミングの少なくともいずれか一方を制御するレーザ制御システムと、前記レーザビーム生成システムから出力される前記少なくとも１つのレーザビームを内部に導入するための少なくとも１つの入射口が設けられたチャンバ１と、前記チャンバ１に設けられ、前記チャンバ１内の所定の領域にターゲット物質を供給するターゲット供給部２と、を備えてもよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体ウエハを露光するため等に用いられる極端紫外（ＥＵＶ：extreme ultraviolet）光を生成する極端紫外光源装置、及び極端紫外光の生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体プロセスの微細化に伴って光リソグラフィにおける微細化が急速に進展しており、次世代においては、６０ｎｍ〜４５ｎｍの微細加工、更には３２ｎｍ以下の微細加工が要求されるようになる。そのため、例えば、３２ｎｍ以下の微細加工の要求に応えるべく、波長１３ｎｍ程度のＥＵＶ光を発生させるＥＵＶ光源と縮小投影反射光学系（reduced projection reflective optics）とを組み合わせた露光装置の開発が期待されている。
【０００３】
ＥＵＶ光源装置としては、ターゲットにレーザビームを照射することによって生成されるプラズマを用いたＬＰＰ（laser produced plasma：レーザ生成プラズマ）光源装置と、放電によって生成されるプラズマを用いたＤＰＰ（discharge produced plasma）光源装置と、軌道放射光を用いたＳＲ（synchrotron radiation）光源装置との３種類がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／１４９８６２号明細書
【概要】
【０００５】
本開示の１つの観点に係る極端紫外光源装置は、レーザビーム生成システムと、前記レーザビーム生成システムから出力される少なくとも１つのレーザビームの光強度および出力タイミングの少なくともいずれか一方を制御するレーザ制御システムと、前記レーザビーム生成システムから出力される前記少なくとも１つのレーザビームを内部に導入するための少なくとも１つの入射口が設けられたチャンバと、前記チャンバに設けられ、前記チャンバ内の所定の領域にターゲット物質を供給するターゲット供給部と、を備えてもよい。
【０００６】
本開示の他の観点に係る極端紫外光生成方法は、チャンバ内にターゲット物質をドロップレットの形状で供給することと、前記ドロップレットにレーザビーム生成システムから出力されるプリパルスレーザビームを照射することと、前記ドロップレットに前記プリパルスレーザビームが照射された時点から所定時間経過後、前記プリパルスレーザビームが照射された前記ドロップレットに、前記レーザビーム生成システムから出力されるメインパルスレーザビームを照射することと、を含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本開示の一実施形態に係る極端紫外（ＥＵＶ）光源装置の概略構成を示す概念図である。
【図２】図２は、ドロップレットにプリパルスレーザビームを照射した様子を示す概念図である。
【図３】図３Ａ〜３Ｃは、溶融金属スズのドロップレットにプリパルスレーザビームを照射した場合のドロップレットの拡散の様子をシミュレーションした結果の第１の例を示す図であり、図３Ｄは、実際に溶融金属スズのドロップレットにプリパルスレーザビームを照射した場合のドロップレットの様子を撮影した写真である。
【図４】図４Ａおよび図４Ｂは、溶融金属スズのドロップレットにプリパルスレーザビームを照射した場合のドロップレットの拡散の様子の第２の例を模式的に示す図である。
【図５】図５Ａ〜図５Ｉは、直径６０μｍの溶融金属スズのドロップレットにプリパルスレーザビームを照射した場合の拡散ターゲットの状態をシミュレーションした結果を示す図である。
【図６】図６は、直径６０μｍの溶融金属スズのドロップレットにプリパルスレーザビームを照射した場合の拡散ターゲットの拡散径と、メインパルスレーザビームの拡散ターゲットへの照射タイミングに応じたＣＥとを示す図である。
【図７】図７Ａ〜図７Ｉは、直径１０μｍの溶融金属スズのドロップレットにプリパルスレーザビームを照射した場合の拡散ターゲットの状態をシミュレーションした結果を示す図である。
【図８】図８は、直径１０μｍの溶融金属スズのドロップレットにプリパルスレーザビームを照射した場合の拡散ターゲットの拡散径と、メインパルスレーザビームの照射タイミングに応じたＣＥとを示す図である。
【図９】図９は、第１の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の概念図である。
【図１０】図１０は、第２の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の概念図である。
【図１１】図１１は、第３の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の概念図である。
【図１２】図１２Ａ〜図１２Ｆは、第３の実施形態において、ドロップレットに第１のプリパルスレーザビームを照射し、さらに、第２のプリパルスレーザビームを照射した場合の拡散ターゲットの状態を示す概念図である。
【図１３】図１３は、第４の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の概念図である。
【図１４】図１４は、第５の実施形態に係るＥＵＶ光源装置においてプリパルスレーザビームを発生させるチタンサファイヤレーザの構成例を示す概念図である。
【図１５】図１５は、第６の実施形態に係るＥＵＶ光源装置においてプリパルスレーザビームを発生させるファイバレーザの構成例を示す概念図である。
【図１６】図１６Ａ及び図１６Ｂは、上述のＥＵＶ光源装置におけるレーザビームの照射条件の例を示す表である。
【図１７】図１７は、第７の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の概念図である。
【図１８】図１８Ａは、ドロップレットに直線偏光のプリパルスレーザビームを照射した様子を示す概念図であり、図１８Ｂは、ドロップレットの拡散の様子をシミュレーションした結果を示す図である。
【図１９】図１９Ａは、ドロップレットに直線偏光のプリパルスレーザビームを照射した様子を示す概念図であり、図１９Ｂは、ドロップレットの拡散の様子をシミュレーションした結果を示す図である。
【図２０】図２０は、溶融金属スズのドロップレットに対してＰ偏光及びＳ偏光で入射するレーザビームの吸収率を示すグラフである。
【図２１】図２１Ａ〜図２１Ｆは、第７の実施形態において、円偏光のプリパルスレーザビームをドロップレットに照射し、拡散したドロップレットにメインパルスレーザビームを照射した様子を示す概念図である。
【図２２】図２２Ａ〜図２２Ｆは、第７の実施形態において、空間的にランダムな直線偏光のプリパルスレーザビームをドロップレットに照射し、拡散したドロップレットにメインパルスレーザビームを照射した様子を示す概念図である。
【図２３】図２３Ａ〜図２３Ｆは、第７の実施形態において、ラジアル偏光のプリパルスレーザビームをドロップレットに照射し、拡散したドロップレットにメインパルスレーザビームを照射した様子を示す概念図である。
【図２４】図２４Ａ〜図２４Ｆは、第７の実施形態において、アジマス偏光のプリパルスレーザビームをドロップレットに照射し、拡散したドロップレットにメインパルスレーザビームを照射した様子を示す概念図である。
【図２５】図２５Ａ及び図２５Ｂは、直線偏光の割合を測定する直線偏光度の測定法の一例を説明するための図である。
【図２６】図２６は、第７の実施形態における偏光子の第１の例を示す図である。
【図２７】図２７Ａ〜図２７Ｃは、第７の実施形態における偏光子の第２の例を示す図である。
【図２８】図２８Ａ及び図２８Ｂは、第７の実施形態における偏光子の第３の例を示す図である。
【図２９】図２９は、第７の実施形態における偏光子の第４の例を示す図である。
【図３０】図３０は、第８の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の概念図である。
【図３１】図３１Ａ〜図３１Ｃは、第９の実施形態に係るＥＵＶ光源装置においてプリパルスレーザビームを発生させるレーザ装置の構成例を示す概念図である。
【図３２】図３２Ａ〜図３２Ｃは、第９の実施形態の変形例に係るＥＵＶ光源装置においてプリパルスレーザビームを発生させるレーザ装置の構成例を示す概念図である。
【図３３】図３３Ａ及び図３３Ｂは、第９の実施形態における偏光子の例を示す図である。
【図３４】図３４は、第８の実施形態に係るＥＵＶ光源装置による拡散ターゲット生成実験の結果を示す図である。
【実施の形態】
【０００８】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。以下に説明する実施形態は、本開示の一例を示すものであって、本開示の内容を限定するものではない。また、実施形態で説明される構成の全てが本開示の構成として必須であるとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。
【０００９】
＜１．概略構成＞
図１は、本開示の一実施形態に係る極端紫外（ＥＵＶ）光源装置の概略構成を示す概念図である。本実施形態に係るＥＵＶ光源装置は、レーザビームをターゲット物質に照射してターゲット物質を励起することによりＥＵＶ光を発生させるレーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）方式を採用している。図１に示すように、このＥＵＶ光源装置は、チャンバ１と、ターゲット供給部２と、ドライバレーザ３と、ＥＵＶ集光ミラー５と、ＥＵＶ光源コントローラ７とを備えてもよい。
【００１０】
チャンバ１は、好ましくは真空チャンバであり、その内部でＥＵＶ光の生成が行われる。チャンバ１には、露光機接続ポート１１と、窓１２とが設けられてもよい。露光機接続ポート１１を介して、チャンバ１内で発生したＥＵＶ光が外部の露光機（縮小投影反射光学系）等の処理装置に出力されてもよい。窓１２を介して、ドライバレーザ３から出力されたレーザビームをチャンバ１内に入射させてもよい。
【００１１】
ターゲット供給部２は、ＥＵＶ光を発生させるために用いられるスズ（Ｓｎ）やリチウム（Ｌｉ）等のターゲット物質を、ドロップレットコントローラ８によって指示されたタイミングでチャンバ１内に供給する装置である。チャンバ１内において、ターゲット供給部２内のターゲット物質は、ターゲットノズル１３からドロップレットＤＬとして出力される。ドロップレットＤＬは、例えば１０μｍ以上１００μｍ以下の直径を有していてもよい。チャンバ１内に供給された複数のドロップレットＤＬの内で、レーザビームが照射されずに不要となったものは、ターゲット回収筒１４に回収されてもよい。
【００１２】
ドライバレーザ３は、ターゲット物質を励起するために用いられるレーザビームを発生させる。ドライバレーザ３は、発振増幅型レーザ装置（master oscillator power amplifier type laser apparatus）でもよい。ドライバレーザ３が出力するレーザビームは、例えば、パルス幅が数ｎｓ〜数十ｎｓ程度、周波数が１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ程度のパルスレーザビームであってもよい。本実施形態では、ドライバレーザ３は、プリパルスレーザビームと、メインパルスレーザビームとを発生させる。ドライバレーザ３としては、例えば、プリパルスレーザビームを発生させるＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）レーザ装置と、メインパルスレーザビームを発生させるＣＯ２レーザ装置との組合せが用いられるが、他のレーザ装置が用いられてもよい。
【００１３】
ドライバレーザ３から出力されたプリパルスレーザビーム及びメインパルスレーザビームは、それぞれ、高反射ミラー１５ａ、軸外放物面ミラー１５ｂ等を含むレーザ集光光学系と、上述の窓１２とを介して、チャンバ１内のドロップレットＤＬ上に焦点を形成するように集光されてもよい。
【００１４】
プリパルスレーザビームがドロップレットＤＬに照射されると、ドロップレットＤＬが微細な粒子となって拡散する。本願では、ドロップレットＤＬが粉々に拡散した状態のターゲット物質を拡散ターゲットと定義する。メインパルスレーザビームは、ドロップレットＤＬが拡散したことによって形成された拡散ターゲットに照射される。メインパルスレーザビームのエネルギーによって、ターゲット物質が励起されてプラズマ化すると、そこからＥＵＶ光を含む様々な波長の光が放射される。
【００１５】
ＥＵＶ集光ミラー５は、プラズマから放射される様々な波長の光の内から、所定の波長の光（例えば、１３．５ｎｍ付近の波長を有するＥＵＶ光）を集光する集光光学系である。ＥＵＶ集光ミラー５は、例えば、波長が１３．５ｎｍ付近のＥＵＶ光を選択的に反射するモリブデン（Ｍｏ）／シリコン（Ｓｉ）多層膜が形成されている回転楕円面の凹面状の反射面を有するミラーであってもよい。ＥＵＶ集光ミラー５は、回転楕円面の第１の焦点がプラズマ生成サイト（plasma generation site）ＰＳと一致するように配置されもよい。ＥＵＶ集光ミラー５で反射されたＥＵＶ光は、回転楕円面の第２の焦点、即ち、中間集光点（intermediate focus）ＩＦに集光され、外部の露光機等に出力されてもよい。
【００１６】
ＥＵＶ光源コントローラ７は、ドライバレーザ３に発振トリガ信号とレーザビーム強度設定信号とを供給してもよい。これにより、ＥＵＶ光源コントローラ７は、チャンバ１内のドロップレットが所望の拡散ターゲットに変容するように、プリパルスレーザビームの光強度及び生成タイミングを制御してもよい。また、ＥＵＶ光源コントローラ７は、メインパルスレーザビームの照射によって拡散ターゲットから所望の状態のプラズマが生成されるように、メインパルスレーザビームの光強度及び生成タイミングを制御してもよい。
【００１７】
発振トリガ信号は、露光機コントローラ９からの発振トリガ検出信号に基づいて出力され、ドライバレーザ３によるレーザビームの生成タイミングを制御するようにしてもよい。レーザビーム強度設定信号は、露光機コントローラ９からの発振トリガ検出信号と、チャンバ１内のＥＵＶ光検出器１６又は露光機コントローラ９からのＥＵＶパルスエネルギー検出信号とに基づいて出力されてもよい。レーザビーム強度設定信号は、レーザビームの光強度を制御するために、ドライバレーザ３に出力されてもよい。また、ＥＵＶ光源コントローラ７は、トリガーカウンタ７ａとタイマー７ｂとを含んでもよく、所定時間あたりの発振トリガ検出信号数をカウントしてもよい。ＥＵＶパルスエネルギー検出信号と、カウントされた発振トリガ検出信号数とに基づいて、レーザビーム強度設定信号が出力されてもよい。
【００１８】
＜２．ドロップレットの拡散＞
ここで、プリパルスレーザビームの照射によるドロップレットの拡散について説明する。図２は、ドロップレットにプリパルスレーザビームを照射した様子を示す概念図である。図２は、プリパルスレーザビームのビーム軸（Ｚ軸）に垂直な方向からドロップレットを見たものである。
【００１９】
図２に示すように、チャンバ内のドロップレットＤＬにプリパルスレーザビームを集光して照射した時、プリパルスレーザビームが照射されたドロップレットＤＬの表面付近においてレーザアブレーションが生じる。その結果、レーザアブレーションのエネルギーによって、プリパルスレーザビームが照射されたドロップレットＤＬの表面からドロップレットＤＬ内部に向かって衝撃波が発生する。この衝撃波はドロップレットＤＬの全体に伝わる。プリパルスレーザビームの光強度が弱ければドロップレットＤＬは破壊されないが、プリパルスレーザビームの光強度が第１の所定値（例えば１×１０９Ｗ／ｃｍ２）以上である場合には、この衝撃波によってドロップレットＤＬが粉々に破壊され拡散する。
【００２０】
＜２−１．円盤状又は皿状の拡散＞
図３Ａ〜図３Ｃは、溶融金属スズのドロップレットにプリパルスレーザビームを照射した場合のドロップレットの拡散の様子をシミュレーションした結果の第１の例を示す図である。図３Ｄは、実際に図３Ｃに示すシミュレーション結果と同一条件下で溶融金属スズのドロップレットにプリパルスレーザビームを照射した場合のドロップレットの様子を撮影した写真である。図３Ａ〜図３Ｄは、それぞれプリパルスレーザビームのビーム軸に垂直な方向からドロップレットを見たものである。図３Ａ〜図３Ｃにおいては、さらに、メインパルスレーザビームのスポット径と、ドロップレットＤＬに照射されたプリパルスレーザビームの光強度とをそれぞれ示している。そして、図３Ｂには、拡散ターゲットの拡散径Ｄｄとメインパルスレーザビームの照射スポット径Ｄｍを示す。
【００２１】
図３Ａに示すように、プリパルスレーザビームの光強度が６．４×１０８Ｗ／ｃｍ２の場合においては、ドロップレットはほとんど拡散しない。これに対し、図３Ｂに示すように、プリパルスレーザビームの光強度が１．６×１０９Ｗ／ｃｍ２（図３Ａにおけるシミュレーションの光強度の２．５倍）の場合においては、ドロップレットは破壊される。破壊されたドロップレットは多数の微粒子となり、拡散ターゲットを形成する。これらの微粒子は、Ｚ軸方向から見て円盤状に拡散する。さらに、図３Ｃに示すように、プリパルスレーザビームの光強度が５．５×１０９Ｗ／ｃｍ２（図３Ａにおけるシミュレーションの光強度の８．６倍）の場合においては、破壊されたドロップレットの微粒子は、皿状に拡散する。図３Ｃ及び図３Ｄに示すように、実際の微粒子の拡散の状態は、シミュレーションの結果と略一致していた。
【００２２】
図３Ａに示す場合には、メインパルスレーザビームを照射しても、メインパルスレーザビームのエネルギーの多くがドロップレットに吸収されないので、ＣＥは高くならない可能性がある。すなわち、プリパルスレーザビーム照射後のターゲット物質の大きさに対して、メインパルスレーザビームの照射スポット径が非常に大きい。このため、メインパルスレーザビームの大部分がプラズマ生成に利用されず、通過してしまう。これに対し、図３Ｂ及び図３Ｃに示す場合には、ドロップレットがメインパルスレーザビームの照射スポット内に拡散するので、メインパルスレーザビームの大部分をプラズマ生成に利用できる。さらに、拡散ターゲットはドロップレット状態（１個の球状液滴）に比べて総表面積が大きくなる。以下に示すように、１滴の球体状の液滴がｎ３個に破壊されると、１滴当たりの半径が（１／ｎ）倍になり、このとき、表面積の合計は１滴の球体状の液滴の表面積のｎ倍となる。
【００２３】
拡散前の液滴の半径をｒとすると、液滴１個分の体積Ｖ１は、次の式（１）で表される。
Ｖ１＝４πｒ３／３ ・・・（１）
【００２４】
一方、拡散後の微小な液滴の半径（ｒ／ｎ）のｎ３個分の体積の合計Ｖ２は、次の式（２）で表される。
Ｖ２＝ｎ３×４π（ｒ／ｎ）３／３ ・・・（２）
【００２５】
半径（ｒ／ｎ）の液滴ｎ３個分の体積の合計Ｖ２は、半径ｒの液滴１個分の体積Ｖ１に等しい（Ｖ２＝Ｖ１）。
【００２６】
さらに、半径ｒの液滴１個分の表面積Ｓ１は、次の式（３）で表される。
Ｓ１＝４πｒ２ ・・・（３）
【００２７】
一方、半径（ｒ／ｎ）の液滴ｎ３個分の表面積の合計Ｓ２は、次の式（４）で表される。
Ｓ２＝ｎ３×４π（ｒ／ｎ）２＝ｎ×４πｒ２ ・・・（４）
【００２８】
従って、半径（ｒ／ｎ）の液滴ｎ３個分の表面積の合計Ｓ２は、半径ｒの液滴１個分の表面積Ｓ１のｎ倍となる（Ｓ２＝ｎ×Ｓ１）。
【００２９】
このように、図３Ｂ及び図３Ｃに示す場合では、ドロップレットＤＬが拡散し、総表面積が大きくなる。その結果、拡散した微粒子にメインパルスレーザビームのエネルギーが効率的に吸収される。これにより、拡散した微粒子のより多くの部分がプラズマ化され、高いエネルギーのＥＵＶ光が得られるので、ＣＥを向上させることができる。
【００３０】
図３Ｂ及び図３Ｃの何れに示す場合においても、拡散ターゲットの形状はプリパルスレーザビームのビーム軸方向の長さが、プリパルスレーザビームのビーム軸方向に垂直な方向の長さより短い形状となっている。この拡散ターゲットに対して、メインパルスレーザビームは、プリパルスレーザビームと略同一方向に照射されるのが好ましい。これにより、拡散ターゲットにメインパルスレーザビームをより均一に照射することができ、ターゲット物質にメインパルスレーザビームを効率的に吸収させることができる。
【００３１】
また、拡散ターゲットの拡散径Ｄｄは、メインパルスレーザビームの照射スポット径Ｄｍ以下の大きさであることが望ましい。これにより、拡散ターゲットの全体にメインパルスレーザビームを照射できるため、拡散ターゲットのより多くの部分をプラズマ化することができる。その結果、ターゲット物質のデブリの発生を低減することができる。
【００３２】
さらに、拡散ターゲットの拡散径Ｄｄは、メインパルスレーザビームの照射スポット径Ｄｍに等しいか、近い値であることが望ましい。これにより、メインパルスレーザビームのエネルギーの多くが拡散ターゲットに吸収されるため、ＣＥを向上させることができる。ここで、図３Ｂはメインパルスレーザビームのビームウエストの位置と拡散ターゲットの位置とが略一致するように調整した場合を示したが、本開示はこの実施形態に限定されない。つまり、メインパルスレーザビームのビームウエストの位置と、拡散ターゲットの位置とが必ずしも一致する必要はない。本願では、照射スポット径Ｄｍを、拡散ターゲットに照射される位置付近におけるビームの断面の直径と定義する。
【００３３】
なお、メインパルスレーザビームのビーム断面が円形であり、拡散ターゲットの断面（レーザビームの進行方向に垂直な断面）が円形である場合について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、メインパルスレーザビームのビーム断面の面積が、拡散ターゲットの断面の最大面積を超える大きさであっても良い。
【００３４】
＜２−２．トーラス状の拡散＞
図４Ａ及び図４Ｂは、溶融金属スズのドロップレットにプリパルスレーザビームを照射した場合のドロップレットの拡散の様子の第２の例を模式的に示す図である。図４Ａは、プリパルスレーザビーム及びメインパルスレーザビームのビーム軸に垂直な方向からターゲット物質を見た図である。図４Ｂは、メインパルスレーザビームのビーム軸方向からターゲット物質を見た図である。図４Ｂには、トーラス型の拡散ターゲットの外径Ｄｏｕｔとメインパルスレーザビームの照射スポット径Ｄｍを示している。
【００３５】
図２を参照しながら説明したように、ドロップレットＤＬにプリパルスレーザビームを集光して照射すると、ドロップレットＤＬの表面付近においてレーザアブレーションが生じる。ここで、プリパルスレーザビームの光強度が第２の所定値（例えば６．４×１０９Ｗ／ｃｍ２）以上の光強度である場合には、ドロップレットは粉々に破壊され、図４Ａ及び図４Ｂに示すようなトーラス型の拡散ターゲットが形成され得る。図４Ａ及び図４Ｂに示すように、トーラス型の拡散ターゲットは、ドロップレットが、プリパルスレーザビームのビーム軸に対して軸対称に、かつ、トーラス状に拡散したものである。
【００３６】
なお、トーラス型の拡散ターゲットを形成するための具体的条件は、例えば以下の通りである。プリパルスレーザビームの光強度範囲は、６．４×１０９Ｗ／ｃｍ２以上、３．２×１０１０Ｗ／ｃｍ２以下とする。ドロップレットの直径は、１２μｍ以上、４０μｍ以下とする。
【００３７】
次に、トーラス型の拡散ターゲットへのメインパルスレーザビームの照射について説明する。トーラス型の拡散ターゲットは、プリパルスレーザビームをドロップレットに照射した後、例えば０．５μｓ〜２．０μｓのタイミングで形成される。従って、プリパルスレーザビームをドロップレットに照射した後の上記タイミングで、メインパルスレーザビームを拡散ターゲットに照射することが好ましい。
【００３８】
また、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、トーラス型の拡散ターゲットの形状は、プリパルスレーザビームのビーム軸方向の長さが、プリパルスレーザビームのビーム軸方向に垂直な方向の長さよりも短い形状となっている。この拡散ターゲットに対して、メインパルスレーザビームは、プリパルスレーザビームと略同一方向に照射されるのが好ましい。これにより、拡散ターゲットにメインパルスレーザビームをより効率よく照射することができ、ターゲット物質にメインパルスレーザビームを効率的に吸収させることができる。従って、ＬＰＰ式ＥＵＶ光源装置におけるＣＥを向上することができる。本発明者らは実験により、上記の条件で照射した場合にＣＥ〜３％を確認した。
【００３９】
例えば光強度分布がガウス分布（Gaussian distribution）であるメインパルスレーザビームを、トーラス型の拡散ターゲットに照射することにより、トーラス型の拡散ターゲットから円筒状にプラズマが放出されると推定される。そして、その円筒内に向けて拡散するプラズマが円筒内に閉じ込められる効果が期待できる。従って、プラズマを高温かつ高密度に生成し、ＣＥを向上させると推定できる。なお、「トーラス型」とは円環体の形状を意味するが、拡散ターゲットは必ずしも円環体である必要はなく、実質的に環状に拡散したものであればよい。
【００４０】
さらに、メインパルスレーザビームの照射スポット径Ｄｍは、トーラス型の拡散ターゲットの外径Ｄｏｕｔに対して、以下の関係を有することが好ましい。
Ｄｍ≧Ｄｏｕｔ
このようにすることにより、トーラス型の拡散ターゲットの全体にメインパルスレーザビームを照射できるため、拡散ターゲットのより多くの部分をプラズマ化することができる。その結果、ターゲット物質のデブリの発生を低減することができる。
【００４１】
＜２−３．大径ドロップレットの拡散＞
図５Ａ〜図５Ｈは、直径６０μｍの溶融金属スズのドロップレットＤＬにプリパルスレーザビームを照射した場合の拡散ターゲットの状態をシミュレーションした結果を示す図である。図５Ａ〜図５Ｄは、プリパルスレーザビームのビーム軸に垂直な方向（Ｘ軸）からドロップレット及び拡散ターゲットの状態を見たものである。図５Ａ〜図５Ｄは、それぞれドロップレットＤＬに対するプリパルスレーザビームの照射後の時間Ｔが０μｓ、０．４μｓ、０．８μｓ、１．４μｓ経過した時点でのターゲット物質の状態を示している。図５Ｅ〜図５Ｈは、プリパルスレーザビームのビーム軸方向からドロップレット及び拡散ターゲットの状態を見たものである。図５Ｅ〜図５Ｈは、それぞれ図５Ａ〜図５Ｄに示す場合と同一の時間が経過した時点でのターゲット物質の状態を示している。図５Ｉは、メインパルスレーザビームが拡散ターゲットに照射される位置での、メインパルスレーザビームの照射スポット径の大きさを示している。なお、プリパルスレーザビームの光強度が１．５×１０９Ｗ／ｃｍ２の場合を示す。
【００４２】
図５Ａ〜図５Ｈに示すシミュレーション結果を、図５Ｉに示すメインパルスレーザビームの照射スポット径と併せて参照すると、次のことがわかる。拡散ターゲットの大部分にメインパルスレーザビームが照射されるようにできるのは、プリパルスレーザビームの照射から約０．４μｓ後のタイミングである。従って、このようなタイミングで拡散ターゲットにメインパルスレーザビームが照射されるようにすれば、デブリの発生を低減できると推測できる。
【００４３】
プリパルスレーザビームの照射前に直径が６０μｍであったドロップレットは、プリパルスレーザビームの照射によって拡散し、微粒子化される。図５Ａ〜図５Ｄに、この拡散ターゲット中の微粒子径の最大値及び最小値を併せて示す。このシミュレーションにおけるプリパルスレーザビームの光強度では、拡散ターゲット中の微粒子径の最大値が４８．０μｍとなっている。つまり、プリパルスレーザビームによる粉砕が不十分で、メインパルスレーザビームの照射によってもプラズマ化されない部分が多く残ることが予想される。これは、デブリが多く発生する可能性を示唆する。また、プリパルスレーザビームの照射後における拡散ターゲット中の微粒子径の最小値は、０．４μｓ後で３．７μｍ、０．８μｓ後で３．５μｍ、１．４μｓ後で３．１μｍとなっている。これより、プリパルスレーザビーム照射後の時間Ｔが経過するに従って微粒子の直径は微小化し、これに伴って粒子数が増加することが予想される。これは、直径６０μｍの溶融金属スズのドロップレットにプリパルスレーザビームを照射した場合、プリパルスレーザビーム照射後の時間Ｔが０．４μｓ〜１．４μｓの範囲内でメインパルスレーザビームを拡散ターゲットに照射すると、時間Ｔが長いほどＣＥが向上する可能性を示唆している。
【００４４】
図６は、直径６０μｍの溶融金属スズのドロップレットにプリパルスレーザビームを照射した場合の、拡散ターゲットの拡散径Ｄｄの時間変化と、ある時点においてメインパルスレーザビームを拡散ターゲットへ照射した際のＣＥを示す図である。図５に示すように、プリパルスレーザビームの照射から約０．４μｓ後では、拡散ターゲットの拡散径Ｄｄが、メインパルスレーザビームの照射スポット径と略一致する。従って、プリパルスレーザビームの照射から約０．４μｓ後にメインパルスレーザビームを照射すると、デブリの発生が抑制される可能性がある（図６の矢印Ａ）。これに対し、図６を参照すると、プリパルスレーザビームの照射から約３μｓ後にメインパルスレーザビームを照射すると、高いＣＥが得られる可能性が示されている（矢印Ｂ）。このシミュレーション結果から、プリパルスレーザビームの照射からメインパルスレーザビームの照射までの遅延時間には、デブリ発生の低減のために望ましい値と、高いＣＥを得るために望ましい値との間に隔たりがあることが判る。つまり、直径６０μｍの溶融金属スズのドロップレットにプリパルスレーザビーム及びメインパルスレーザビームを照射する場合、デブリ低減と高いＣＥの両立は容易ではないと予測できる。ここで、プリパルスレーザビームの照射後の時間Ｔは、プリパルスレーザビームの照射からメインパルスレーザビームの照射までの遅延時間と同じ時間を示す。
【００４５】
＜２−４．小径ドロップレットの拡散＞
図７Ａ〜図７Ｈは、直径１０μｍの溶融金属スズのドロップレットにプリパルスレーザビームを照射した場合の拡散ターゲットの状態をシミュレーションした結果を示す図である。図７Ａ〜図７Ｄは、プリパルスレーザビームのビーム軸に垂直な方向（Ｘ軸）からドロップレット及び拡散ターゲットを見た図である。図７Ａ〜図７Ｄは、それぞれプリパルスレーザビームの照射後の時間Ｔが０μｓ、０．１μｓ、０．２５μｓ、０．５μｓ経過した時点でのターゲット物質の状態を示している。図７Ｅ〜図７Ｈは、プリパルスレーザビームのビーム軸の方向からドロップレット及び拡散ターゲットを見たものである。図７Ｅ〜図７Ｈは、それぞれ図７Ａ〜図７Ｄと同一の時間が経過した時点でのターゲット物質の状態を示している。図７Ｉは、メインパルスレーザビームが拡散ターゲットに照射される位置での、メインパルスレーザビームの照射スポット径の大きさを示している。なお、プリパルスレーザビームの光強度は１．５×１０９Ｗ／ｃｍ２の場合を示す。
【００４６】
図７Ａ〜図７Ｈに示すシミュレーション結果を、図７Ｉに示すメインパルスレーザビームの照射スポット径と併せて参照すると、次のことがわかる。拡散ターゲットの大部分にメインパルスレーザビームが照射されるようにできるのは、プリパルスレーザビームの照射から約０．１μｓ後のタイミングである。従って、このようなタイミングでメインパルスレーザビームが拡散ターゲットに照射されるようにすれば、デブリの発生を低減できると推測できる。
【００４７】
また、図７Ａ〜図７Ｄに併せて示したように、プリパルスレーザビームの照射後における拡散ターゲット中の微粒子径の最大値は、プリパルスレーザビームの照射から０．１μｓ後で２．２μｍ、プリパルスレーザビームの照射から０．２５μｓ後及び０．５μｓ後で１．１μｍとなっている。これより、拡散ターゲット中の微粒子径の最大値は、プリパルスレーザビームの照射から０．２５μｓ後以降で一定となると推定できる。また、プリパルスレーザビームの照射後における拡散ターゲット中の微粒子径の最小値は、プリパルスレーザビームの照射から０．１μｓ後、０．２５μｓ後及び０．５μｓ後で何れも０．２μｍとなっている。これより、プリパルスレーザビームの照射から０．１μｓ後において拡散ターゲット中の微粒子径は十分小さくなっていると推定できる。これは、プリパルスレーザビームの照射から約０．１μｓ経過以降、メインパルスレーザビームを拡散ターゲットに照射するとＣＥが向上する可能性を示唆している。
【００４８】
図８は、直径１０μｍの溶融金属スズのドロップレットにプリパルスレーザビームを照射した場合の、拡散ターゲットの拡散径Ｄｄの時間変化と、ある時点においてメインパルスレーザビームを拡散ターゲットに照射した際のＣＥを示す図である。
【００４９】
図７に示すように、プリパルスレーザビームの照射から約０．１μｓ後では、拡散ターゲットの拡散径Ｄｄが、メインパルスレーザビームの照射スポット径と一致する。従って、プリパルスレーザビームの照射から約０．１μｓ後にメインパルスレーザビームを拡散ターゲットに照射すると、デブリの発生が抑制される可能性がある（図８の矢印Ａ）。これに対し、図８を参照すると、プリパルスレーザビームの照射から約０．１５μｓ後にメインパルスレーザビームを拡散ターゲットに照射すると、高いＣＥが得られる可能性が示されている（矢印Ｂ）。このシミュレーション結果から、デブリ低減のために望ましいメインパルスレーザビームの遅延時間と、高いＣＥを得るために望ましいメインパルスレーザビームの遅延時間との間の隔たりが比較的小さいことが判る。つまり、直径１０μｍの溶融金属スズのドロップレットにプリパルスレーザビームを照射する場合、デブリ低減と高いＣＥの両立が可能であると予測できる。直径１０μｍ程度の溶融金属スズのドロップレットは、必要なＥＵＶ光を発光させるのに必要最小限質量のターゲットと言う意味で、マスリミテッドターゲットと呼ぶことがある。
【００５０】
＜３．第１の実施形態＞
次に、添付の図面を参照に各実施形態について説明する。図９は、第１の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の概念図である。第１の実施形態は、ＹＡＧパルスレーザ装置３ａから出力されるプリパルスレーザビームのビーム軸と、ＣＯ２パルスレーザ装置３ｂから出力されるメインパルスレーザビームのビーム軸とを、ビームコンバイナ１５ｃによって略一致させる構成を有している。すなわち、第１の実施形態においては、プリパルスレーザビームとメインパルスレーザビームとを各々同軸の光路を介してチャンバ１内に供給している。
【００５１】
まず、露光機コントローラ９からＥＵＶ光源コントローラ７にＥＵＶ発光信号が入力される。ＥＵＶ光源コントローラ７は、ＹＡＧパルスレーザ装置３ａにＹＡＧレーザビーム強度設定信号を出力する。さらに、ＥＵＶ光源コントローラ７は、ＣＯ２パルスレーザ装置３ｂにＣＯ２レーザビーム強度設定信号を出力する。
【００５２】
また、ＥＵＶ光源コントローラ７は、トリガコントローラ１７にＥＵＶ発光トリガ信号を出力する。トリガコントローラ１７は、ドロップレットを出力するための信号をドロップレットコントローラ８に出力する。ドロップレットコントローラ８はターゲット供給部２にドロップレット出力信号を入力し、ターゲット供給部２はターゲットノズル１３からドロップレットＤＬを出力する。また、トリガコントローラ１７は、ＹＡＧレーザ発振トリガ信号をＹＡＧパルスレーザ装置３ａに出力する。ＹＡＧレーザ発振トリガ信号は、ドロップレットＤＬがプラズマ生成サイトＰＳに到着するタイミングでプリパルスレーザビームがドロップレットＤＬに照射されるように、出力される。さらに、トリガコントローラ１７は、ＣＯ２パルスレーザ装置３ｂのマスタオシレータ３ｄにＣＯ２レーザ発振トリガ信号を出力する。ＣＯ２レーザ発振トリガ信号は、ドロップレットＤＬにプリパルスレーザビームが照射されてから、所望の拡散ターゲットが形成されるまでの遅延時間Ｔ後のタイミングでメインパルスレーザビームが拡散ターゲットに照射されるように、出力される。
【００５３】
ＹＡＧパルスレーザ装置３ａは、ＥＵＶ光源コントローラ７から出力されたＹＡＧレーザビーム強度設定信号と、トリガコントローラ１７から出力されたＹＡＧレーザ発振トリガ信号とに基づいて、第１の特定波長を有するプリパルスレーザビームを発生させる。プリパルスレーザビームは、ビームエキスパンダ４においてビーム径が拡大された後、ビームコンバイナ１５ｃに入射する。
【００５４】
ＣＯ２パルスレーザ装置３ｂは、マスタオシレータ３ｄと、プリアンプ３ｈと、メインアンプ３ｊとの下流側に、それぞれリレー光学系３ｇ、３ｉ、３ｋを直列に接続して構成されている。マスタオシレータ３ｄは、ＣＯ２パルスレーザ発振トリガ信号に基づいて、第２の特定波長を含むシード光を発生させる。マスタオシレータ３ｄから出力されたシード光は、ＣＯ２レーザビーム強度設定信号に基づいて、プリアンプ３ｈ及びメインアンプ３ｊによって所望の光強度に増幅される。この増幅されたレーザ光は、メインパルスレーザビームとしてビームコンバイナ１５ｃに入射する。
【００５５】
ビームコンバイナ１５ｃは、ＹＡＧパルスレーザ装置３ａから出力されたレーザビームに含まれる第１の特定波長のレーザビームを透過させ、ＣＯ２パルスレーザ装置３ｂから出力されたレーザビームに含まれる第２の特定波長のレーザビームを高反射する。こうして、ビームコンバイナ１５ｃは、プリパルスレーザビームとメインパルスレーザビームとを各々同軸の光路を介してチャンバ１内に供給する。なお、ビームコンバイナ１５ｃは、ＹＡＧレーザの波長１．０６μｍのレーザビームを透過させ、ＣＯ２レーザの波長１０．６μｍのレーザビームを高反射する光学素子であってもよい。具体的には、ダイヤモンド基板上に、上記反射透過特性を有する多層膜をコートしてもよい。また、逆に、ＹＡＧレーザビームを高反射して、ＣＯ２レーザビームを透過させる光学素子であっても、プリパルスレーザビームとメインパルスレーザビームとを同軸の光路とすることができる。
【００５６】
ドロップレットコントローラ８と、ＹＡＧパルスレーザ装置３ａと、ＣＯ２パルスレーザ装置３ｂとが、上述のトリガコントローラ１７からの各種信号に基づいて同期して動作する。これにより、ターゲット供給部２によってチャンバ１内に供給されたターゲット物質が所定の位置に到着するタイミングに合わせて、ＹＡＧパルスレーザ装置３ａがプリパルスレーザビームを出力する。そして、プリパルスレーザビームの照射によって所望の拡散ターゲットが形成されたタイミングに合わせて、ＣＯ２パルスレーザ装置３ｂがメインパルスレーザビームを出力する。
【００５７】
第１の実施形態によれば、プリパルスレーザビームとメインパルスレーザビームとを略同一方向からプラズマ生成サイト（ＰＳ）に照射できるため、ＥＵＶ集光ミラー５に形成する貫通孔を小さく且つ少なくすることができる。
【００５８】
また、ＹＡＧパルスレーザ装置３ａから出力されるプリパルスレーザビームの波長（例えば１．０６μｍ）が、ＣＯ２パルスレーザ装置３ｂから出力されるメインパルスレーザビームの波長（例えば１０．６μｍ）の１０分の１以下となる。このようにプリパルスレーザビームの波長がメインパルスレーザビームの波長よりも十分短いために以下のメリットがある。（１）スズ等のターゲット物質に対するプリパルスレーザビームの吸収率をメインパルスレーザビームの吸収率より高くすることができる。（２）ドロップレットに集光されるプリパルスレーザビームの照射スポット径を小さくすることができる。その結果、プリパルスレーザビームは小さなパルスエネルギーで小さなドロップレットＤＬを効率よく照射し拡散させることができる。他の点については図１を参照しながら説明した通りである。
【００５９】
＜４．第２の実施形態＞
図１０は、第２の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の概念図である。第２の実施形態は、ＹＡＧパルスレーザ装置３ａから出力されたプリパルスレーザビームと、ＣＯ２パルスレーザ装置３ｂから出力されたメインパルスレーザビームとを、別々の経路からチャンバ１内に供給する構成を有している。
【００６０】
ＹＡＧパルスレーザ装置３ａから出力されたプリパルスレーザビームは、高反射ミラー１５ｅと、軸外放物面ミラー１５ｇと、ＥＵＶ集光ミラー５に形成された１つの貫通孔とを介して、チャンバ１内のドロップレット上に集光される。これにより、拡散ターゲットが形成される。
【００６１】
ＣＯ２パルスレーザ装置３ｂから出力されたメインパルスレーザビームは、高反射ミラー１５ｄと、軸外放物面ミラー１５ｆと、ＥＵＶ集光ミラー５に形成されたもう１つの貫通孔とを介して、チャンバ１内においてプリパルスレーザビームの照射によって形成された拡散ターゲットに集光される。
【００６２】
第２の実施形態によれば、プリパルスレーザビームとメインパルスレーザビームとを別々の光学系を介してターゲットに照射できるため、それぞれ所望の大きさのビームスポットを形成することが容易となる。また、プリパルスレーザビームとメインパルスレーザビームとを同軸の光路とするためのビームコンバイナ等の光学素子を用いなくてもよい。しかしながら、プリパルスレーザビーム及びメインパルスレーザビームを、それぞれドロップレットＤＬ及び拡散ターゲットに略同一方向から照射することができる。他の点については第１の実施形態と同一である。
【００６３】
＜５．第３の実施形態＞
図１１は、第３の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の概念図である。第３の実施形態は、ＹＡＧパルスレーザ装置３ａから出力される第１のプリパルスレーザビームと、ＣＯ２パルスレーザ装置３ｂから出力される第２のプリパルスレーザビーム及びメインパルスレーザビームとを、チャンバ１内に供給する構成を有している。
【００６４】
ＣＯ２パルスレーザ装置３ｂは、メインパルスレーザビームのシード光を発生させるマスタオシレータ３ｄの他に、第２のプリパルスレーザビームのシード光を発生させるマスタオシレータ３ｅを含んでいる。マスタオシレータ３ｅから出力された第２のプリパルスレーザビームのシード光は、プリアンプ３ｈ及びメインアンプ３ｊによって所望の光強度に増幅される。この増幅された光は、第２のプリパルスレーザビームとしてビームコンバイナ１５ｃに入射する。マスタオシレータ３ｄから出力されたメインパルスレーザビームのシード光もまた、プリアンプ３ｈ及びメインアンプ３ｊによって所望の光強度に増幅される。この増幅された光も、メインパルスレーザビームとしてビームコンバイナ１５ｃに入射する。
【００６５】
マスタオシレータ３ｄ及び３ｅは、ＣＯ２レーザ媒体において増幅可能な波長領域で発振する半導体レーザであってもよい。具体的には、複数台の量子カスケードレーザ（Quantum Cascade Laser）をマスタオシレータ３ｄ及び３ｅとしてもよい。
【００６６】
図１２Ａ〜図１２Ｆは、第３の実施形態において、ドロップレットＤＬに第１のプリパルスレーザビームを照射し、さらに、第２のプリパルスレーザビームを照射した場合の拡散ターゲットの状態を示す概念図である。図１２Ａ〜図１２Ｃは、第１及び第２のプリパルスレーザビームのビーム軸に垂直な方向（Ｘ軸）からドロップレット及び拡散ターゲットを見た図であり、それぞれ第１のプリパルスレーザビームの照射後の遅延時間Ｔ＝０、Ｔ＝ｔ２、Ｔ＝ｔｍ（但し、０＜ｔ２＜ｔｍ）におけるターゲット物質の状態を示している。図１２Ｄ〜図１２Ｆは、第１及び第２のプリパルスレーザビームのビーム軸の方向からドロップレットと拡散ターゲットを見たものであり、それぞれ図１２Ａ〜図１２Ｃに示す場合と同一の時間が経過した時点でのターゲット物質の状態を示している。
【００６７】
まず、図１２Ａ及び図１２Ｄに示すターゲット物質のドロップレットに、第１のプリパルスレーザビームを照射すると、図１２Ｂ及び図１２Ｅに示すように、ドロップレットが拡散し、第１の拡散ターゲットが形成される。第１のプリパルスレーザビームによって形成された第１の拡散ターゲットが、第２のプリパルスレーザビームの照射スポット径と同一かそれ以下である所望の拡散径になったタイミングで、当該第１の拡散ターゲットに第２のプリパルスレーザビームが照射される。
【００６８】
第１の拡散ターゲットに第２のプリパルスレーザビームが照射されると、図１２Ｃ及び図１２Ｆに示すように、第１の拡散ターゲットの各粒子がさらに細かい粒子となって拡散し、第２の拡散ターゲットが形成される。第２のプリパルスレーザビームの照射によって形成された第２の拡散ターゲットがメインパルスレーザビームの照射スポット径と同一かそれ以下である所望の拡散径の拡散ターゲットになったタイミングで、当該第２の拡散ターゲット（所望の拡散ターゲット）にメインパルスレーザビームが照射される。
【００６９】
このように、第１及び第２のプリパルスレーザビームの照射によって形成された第２の拡散ターゲットにメインパルスレーザビームが照射される。第１の拡散ターゲットに比べてさらに微細な粒子が存在する第２の拡散ターゲットにメインパルスレーザビームが照射されるので、メインパルスレーザビームのエネルギーが第２の拡散ターゲットに効率良く吸収される。これにより、第２の拡散ターゲットの多くの部分がプラズマ化されるので、高いＣＥが得られる。さらに、メインパルスレーザビームの照射スポット径を第２の拡散ターゲットの拡散径と同等とすることで、高ＣＥ化とデブリ低減の両立が可能となる。他の点については第１の実施形態と同一である。
【００７０】
第３の実施形態においても、マスリミテッドターゲット、例えば直径約１０μｍの溶融金属スズを用いるのが好ましい。
【００７１】
第３の実施形態においては、２段階のプリパルスレーザビームをターゲット物質に照射した後に、メインパルスレーザビームを拡散ターゲットに照射する例を示したが、３段階以上のプリパルスレーザビームをターゲット物質に照射してもよい。
【００７２】
また、第３の実施形態においては、第１のプリパルスレーザビームをＹＡＧパルスレーザ装置３ａが出力し、第２のプリパルスレーザビーム及びメインパルスレーザビームをＣＯ２パルスレーザ装置３ｂが出力する例を示したが、これらのレーザビームを１台のパルスレーザ装置、例えばＣＯ２レーザ装置が出力してもよい。
【００７３】
さらに、第１及び第２のプリパルスレーザビームを第１のレーザ装置が出力し、メインパルスレーザビームを第２のレーザ装置が出力してもよい。ここで、第１のレーザ装置を例えばＹＡＧレーザ装置又はファイバレーザ装置とし、第２のレーザ装置を例えばＣＯ２レーザ装置としてもよい。
【００７４】
＜６．第４の実施形態＞
図１３は、第４の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の概念図である。図１３は、図９〜図１１のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線における断面を示している。第４の実施形態は、上述の第１〜第３の実施形態において、磁石６ａ及び６ｂによってチャンバ１内に磁場を生成することにより、チャンバ１内において発生したイオンを回収する構成を有している。
【００７５】
磁石６ａ及び６ｂは、コイル巻き線やコイル巻き線の冷却機構等を含んだ電磁石である。これらの磁石６ａ及び６ｂには、電源コントローラ６ｄによって制御される電源装置６ｃが接続されている。電源装置６ｃから磁石６ａ及び６ｂに供給される電流を電源コントローラ６ｄが調節することにより、所定方向の磁場がチャンバ１内に形成される。磁石６ａ及び６ｂとしては、例えば超伝導磁石が用いられる。なお、ここでは２個の磁石６ａ及び６ｂを用いる例について説明したが、１個の電磁石を用いてもよい。さらに、永久磁石をチャンバ内に配置してもよい。
【００７６】
ターゲット物質へのメインパルスレーザビームの照射によって生成されるプラズマは、正イオン及び負イオン（又は電子）を含んでいる。チャンバ１内を移動する正イオン及び負イオンは、磁場中でローレンツ力を受けるため、磁力線に沿って螺旋状に移動する。これにより、イオン化されたターゲット物質が磁場にトラップされ、磁場中に設けられたイオン回収器１９ａ及び１９ｂに回収される。これにより、チャンバ１内のデブリを低減することができ、ＥＵＶ集光ミラー５などのチャンバ内の光学素子へのデブリの付着により、光学素子が劣化するのが抑制される。なお、図１３において、磁場は矢印の向きとなっているが、矢印と反対の向きであっても同様の機能を果たす。
【００７７】
デブリの光学素子への付着を低減するミチゲーション技術は、磁場を用いるものに限られず、エッチングガスを利用してＥＵＶ集光ミラー５等に付着した物質をエッチングするものでもよい。また、ミチゲーション技術は、磁場中で水素ガス（Ｈ２）又は水素ラジカル（Ｈ）をデブリと反応させて、デブリとの気化化合物として除去するものでもよい。
【００７８】
＜７．第５の実施形態＞
図１４は、第５の実施形態に係るＥＵＶ光源装置においてプリパルスレーザビームを発生させるチタンサファイヤレーザの構成例を示す概念図である。第５の実施形態におけるチタンサファイヤレーザ５０ａは、上述の第１〜第４の実施形態においてドロップレットを拡散させるためのプリパルスレーザビームを発生させるドライバレーザとして、チャンバの外側に設けられる。
【００７９】
第５の実施形態におけるチタンサファイヤレーザ５０ａは、半導体可飽和吸収ミラー５１ａと出力結合ミラー５２ａとの間に、凹面ミラー５３ａ、第１のポンピングミラー５４ａ、チタンサファイア結晶５５ａ、第２のポンピングミラー５６ａ、及び、２つのプリズム５７ａ及び５８ａがこの順に半導体可飽和吸収ミラー５１ａ側から配置されたレーザ共振器を含んでいる。さらに、チタンサファイヤレーザ５０ａは、このレーザ共振器に励起光を導入する励起光源５９ａを含んでいる。
【００８０】
第１のポンピングミラー５４ａは、レーザ共振器外部からの励起光を透過させ、レーザ共振器内側からの光を高い反射率で反射するミラーである。チタンサファイア結晶５５ａは、励起光を受けて誘導放出を行うレーザ媒質である。２つのプリズム５７ａ及び５８ａは、特定の波長の光を選択的に透過させる。出力結合ミラー５２ａは、このレーザ共振器内で増幅された光の一部を透過させて出力し、他の一部を反射してレーザ共振器内に戻す。半導体可飽和吸収ミラー５１ａは、反射層と可飽和吸収体層とをミラー基板に積層したミラーであり、入射光が弱い間は可飽和吸収体層が入射光を吸収する。半導体可飽和吸収ミラー５１ａは、入射光が強くなると可飽和吸収体層が入射光を透過させて反射層が入射光を反射することにより、入射光を短パルス化して反射する。
【００８１】
励起光源５９ａとして、例えば半導体励起Ｎｄ：ＹＶＯ４（neodymium-doped yttrium orthovanadate）レーザを用いることができる。この励起光源５９ａから出力される第２高調波を第１のポンピングミラー５４ａに導入し、半導体可飽和吸収ミラー５１ａの位置を調節し、このレーザ共振器の共振器長と縦モードとを同期させて発振させる。これにより、出力結合ミラー５２ａからピコ秒またはそれ以下のオーダーのパルス時間幅を有するパルスレーザビームが出力される。なお、パルスエネルギーが小さい場合は、再生増幅器等により、このパルスレーザビームを増幅してもよい。
【００８２】
第５の実施形態によれば、ピコ秒またはそれ以下のオーダーのパルス時間幅を有する短パルスレーザビームをプリパルスレーザビームとしてターゲット物質に照射することが可能となる。短パルスレーザ光をターゲット物質に照射する場合、照射部分の熱拡散を非常に小さくできる可能性があるため、熱拡散してしまうエネルギーをアブレーション作用に利用できる。この結果、第５の実施形態によれば、ナノ秒オーダーのレーザ光に比べて、小さなパルスエネルギーでドロップレットを拡散させることができる。
【００８３】
＜８．第６の実施形態＞
図１５は、第６の実施形態に係るＥＵＶ光源装置においてプリパルスレーザビームを発生させるためのファイバレーザの構成例を示す概念図である。第６の実施形態におけるファイバレーザ５０ｂは、上述の第１〜第４の実施形態においてドロップレットを拡散させるためのプリパルスレーザビームを発生させるドライバレーザとして、チャンバの外側に設けられる。
【００８４】
第６の実施形態におけるファイバレーザ５０ｂは、高反射ミラー５１ｂと半導体可飽和吸収ミラー５２ｂとの間に、グレーティングペア５３ｂ、第１の偏光維持ファイバ５４ｂ、マルチプレクサ５５ｂ、分離素子５６ｂ、第２の偏光維持ファイバ５７ｂ、及び、集光光学系５８ｂがこの順に高反射ミラー５１ｂ側から配置されたレーザ共振器を含んでいる。さらに、ファイバレーザ５０ｂは、このレーザ共振器に励起光を導入する励起光源５９ｂを含んでいる。
【００８５】
マルチプレクサ５５ｂは、励起光源５９ｂからの励起光を第１の偏光維持ファイバ５４ｂに導入するとともに、第１の偏光維持ファイバ５４ｂと第２の偏光維持ファイバ５７ｂとの間を行き来する光を透過させる。第１の偏光維持ファイバ５４ｂには、イッテルビウム（Ｙｂ）がドープされており、励起光を受けて誘導放出を行う。グレーティングペア５３ｂは、回折作用によって特定の波長の光を選択的に反射する。半導体可飽和吸収ミラー５２ｂは、反射層と可飽和吸収体層とを基板に積層したミラーであり、入射光が弱い間は可飽和吸収体層が入射光を吸収し、入射光が強くなると可飽和吸収体層が入射光を透過させて反射層が入射光を反射することにより、入射光を短パルス化して反射する。分離素子５６ｂは、このレーザ共振器内で増幅された光の一部を分離して出力し、他の一部をレーザ共振器内に戻す。マルチプレクサ５５ｂに光ファイバで接続された励起光源５９ｂから励起光が導入されると、分離素子５６ｂを介してピコ秒オーダーのパルス時間幅を有するパルスレーザビームが出力される。
【００８６】
ここで、ピコ秒オーダーのパルス時間幅を有するパルスレーザビームを出力するピコ秒パルスレーザとは、パルス時間幅Ｔが１ｎｓ未満（Ｔ＜１ｎｓ）のパルスレーザビームを出力するパルスレーザを意味する。さらに、フェムト秒オーダーのパルス時間幅を有するパルスレーザビームを出力するフェムト秒パルスレーザを本開示に適用しても、同様の効果を得ることができる。
【００８７】
第６の実施形態によれば、第５の実施形態と同様の効果を奏するのに加えて、プリパルスレーザビームを光ファイバで導入できるため、ターゲット物質に対して高精度にプリパルスレーザビームを照射することが容易となる。また、一般にファイバレーザでは、レーザビームの強度分布の理想的なガウス分布からのずれを表すＭ２値が、１．２程度である。Ｍ２値が１に近いとそれだけ集光性能が高い。このため、ファイバレーザを用いると小さなターゲットに対して高精度にプリパルスレーザビームを照射することができる。
【００８８】
なお、レーザビームの波長が短くなるほど、スズによるレーザビームの吸収率は高くなる。従って、スズによる吸収を重視する場合は、短波長の方が有利である。例えば、Ｎｄ：ＹＡＧ（neodymium-doped yttrium aluminum garnet）レーザから出力される基本波の波長１０６４ｎｍに対し、高調波２ω＝５３２ｎｍ、３ω＝３５５ｎｍ、４ω＝２６６ｎｍの順で、吸収効率が高くなる。
【００８９】
なお、ここではピコ秒オーダーのパルス時間幅を有する短パルスレーザビームを用いる例を示したが、ナノ秒オーダーのパルス時間幅を有するパルスレーザビームを用いても、ドロップレットを拡散させることができる。例えば、パルス時間幅約１５ｎｓ、繰返し周波数１００ｋＨｚ、パルスエネルギー１．５ｍＪ、波長１．０３μｍ、Ｍ２値１．５未満のファイバレーザでも、プリパルスレーザとして十分使用可能である。
【００９０】
＜９．レーザビームの照射条件＞
図１６Ａ及び図１６Ｂは、上述のＥＵＶ光源装置におけるレーザビームの照射条件の例を示す表である。照射パルスエネルギーをＥ（Ｊ）、パルス幅をＴ（ｓ）、照射スポット径をＤｍ（ｍ）とすると、レーザビームの光強度Ｗ（Ｗ／ｍ２）は、次の式（５）で表される。
Ｗ＝Ｅ／（Ｔ（Ｄｍ／２）２π）・・・式（５）
【００９１】
図１６Ａは、プリパルスレーザビームの照射条件として、４通りの例（ケース１〜ケース４）を示している。ケース１は、例えば溶融金属スズのドロップレットの直径が６０μｍである場合を想定している。そのようなドロップレットを拡散させて所望の拡散ターゲットを生成するための照射条件は次のようになる。例えば、ドロップレットへの照射スポット径Ｄｍを１００μｍとして、１．６×１０９Ｗ／ｃｍ２のレーザビームの光強度Ｗを必要とした場合には、照射パルスエネルギーＥ及びパルス幅Ｔを、それぞれ１．９ｍＪ及び１５ｎｓに設定することができる。このようなプリパルスレーザビームにより、図３Ｂに示すような拡散ターゲットの生成が可能となる。
【００９２】
図１６Ａに示すケース２は、例えば溶融金属スズのドロップレットの直径が１０μｍのマスリミテッドターゲットに相当する大きさである場合を想定している。そのようなドロップレットを拡散させて所望の拡散ターゲットを生成するための照射条件は次のようになる。例えば、ドロップレットへの照射スポット径Ｄｍを３０μｍとして、１．６×１０９Ｗ／ｃｍ２のレーザビームの光強度Ｗを必要とした場合には、照射パルスエネルギーＥ及びパルス幅Ｔを、それぞれ０．１７ｍＪ及び１５ｎｓに設定することができる。このようなプリパルスレーザビームにより、図７Ｂに示すような拡散ターゲットの生成が可能となる。
【００９３】
図１６Ａに示すケース３及びケース４は、プリパルスレーザビームを発生させるレーザ装置として、図１４及び図１５に示すようなレーザ装置を使用した場合の例である。ケース３及びケース４は、ドロップレットがマスリミテッドターゲットに相当する大きさであって、１×１０１０Ｗ／ｃｍ２以上のレーザビームの光強度Ｗが必要な場合に適用することができる。
【００９４】
図１６Ｂは、メインパルスレーザビームの照射条件として、４通りの例（ケース１〜ケース４）を示している。ケース１は、例えば拡散ターゲットの拡散径が２５０μｍである場合を想定している。そのような拡散ターゲットをプラズマ化するための照射条件は次のようになる。例えば、拡散ターゲットへの照射スポット径Ｄｍを２５０μｍとして、１．０×１０１０Ｗ／ｃｍ２のレーザビームの光強度Ｗを必要とした場合には、照射パルスエネルギーＥ及びパルス幅Ｔを、それぞれ１００ｍＪ及び２０ｎｓに設定することができる。これにより、プラズマ化のために必要なエネルギーが拡散ターゲットに供給される。
【００９５】
図１６Ｂに示すケース２は、拡散ターゲットの拡散径、照射スポット径Ｄｍ及びレーザビームの光強度Ｗが図１６Ｂのケース１におけるものと同じである場合に、照射パルスエネルギーＥ及びパルス幅Ｔを、それぞれ１５０ｍＪ及び３０ｎｓに設定する例である。これにより、プラズマ化のために必要なエネルギーが拡散ターゲットに供給される。
【００９６】
図１６Ｂに示すケース３は、拡散ターゲットの拡散径が３００μｍである場合を想定している。そのような拡散ターゲットをプラズマ化するための照射条件は次のようになる。例えば、拡散ターゲットへの照射スポット径Ｄｍを３００μｍとして、１．０×１０１０Ｗ／ｃｍ２のレーザビームの光強度Ｗを必要とした場合には、照射パルスエネルギーＥ及びパルス幅Ｔを、それぞれ２００ｍＪ及び２５ｎｓに設定することができる。これにより、プラズマ化のために必要なエネルギーが拡散ターゲットに供給される。
【００９７】
図１６Ｂに示すケース４は、拡散ターゲットの拡散径が２００μｍである場合を想定している。そのような拡散ターゲットをプラズマ化するための照射条件は次のようになる。例えば、拡散ターゲットへの照射スポット径Ｄｍを２００μｍとして、１．０×１０１０Ｗ／ｃｍ２のレーザビームの光強度Ｗを必要とした場合には、照射パルスエネルギーＥ及びパルス幅Ｔを、それぞれ２００ｍＪ及び５０ｎｓに設定することができる。これにより、プラズマ化のために必要なエネルギーが拡散ターゲットに供給される。
【００９８】
以上のように、プリパルスレーザビーム及びメインパルスレーザビームの光強度の設定は、それぞれのレーザビームの照射パルスエネルギーＥとパルス幅Ｔとを設定することにより、実現できる。
【００９９】
＜１０．第７の実施形態＞
図１７は、第７の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の概念図である。第７の実施形態は、ファイバレーザシステム３１から出力されたプリパルスレーザビームの偏光状態を、偏光子（polarizer）２０によって変える構成を有している。偏光子２０は、プリパルスレーザビームの偏光状態を、直線偏光以外の偏光状態となるように変える素子である。偏光子２０は、ドライバレーザとプラズマ生成サイト（ＰＳ）との間の光路の所定の位置に設けられる。本明細書において、偏光子には、polarization retarderも含まれる。
【０１００】
第７の実施形態において、ファイバレーザシステム３１は、ファイバレーザコントローラ３１ａと、図１５（第６の実施形態）を参照しながら説明したファイバレーザ５０ｂとを含んでもよい。ＣＯ２パルスレーザシステム３２は、ＣＯ２レーザコントローラ３２ａと、図９（第１の実施形態）を参照しながら説明したマスタオシレータ３ｄ、プリアンプ３ｈ、メインアンプ３ｊ、及び、リレー光学系３ｇ、３ｉ及び３ｋとを含んでもよい。
【０１０１】
ＥＵＶ光源コントローラ７は、ファイバレーザコントローラ３１ａにファイバレーザビーム強度設定信号を出力する。さらに、ＥＵＶ光源コントローラ７は、ＣＯ２レーザコントローラ３２ａにＣＯ２レーザビーム強度設定信号を出力する。
【０１０２】
トリガコントローラ１７は、ファイバレーザ５０ｂにファイバレーザ発振トリガ信号を出力する。さらに、トリガコントローラ１７は、マスタオシレータ３ｄにＣＯ２レーザ発振トリガ信号を出力する。
【０１０３】
ファイバレーザ５０ｂは、ファイバレーザ発振トリガ信号に基づいて、第１の特定波長を有するプリパルスレーザビームを出力する。ファイバレーザコントローラ３１ａは、ファイバレーザビーム強度設定信号に基づいて、ファイバレーザ５０ｂの出力強度を制御する。ファイバレーザ５０ｂから出力されたプリパルスレーザビームは、ビームエキスパンダ４においてビーム径が拡大され、偏光子２０によって偏光状態を変えられた後、ビームコンバイナ１５ｃに入射する。
【０１０４】
マスタオシレータ３ｄは、ＣＯ２パルスレーザ発振トリガ信号に基づいて、第２の特定波長成分を含むシード光を出力する。ＣＯ２レーザコントローラ３２ａは、ＣＯ２レーザビーム強度設定信号に基づいて、プリアンプ３ｈ及びメインアンプ３ｊの出力強度を制御する。プリアンプ３ｈ及びメインアンプ３ｊにより、マスタオシレータ３ｄから出力されたシード光は所望の光強度に増幅される。
【０１０５】
他の点については第１の実施形態と同一である。なお、第７の実施形態において、プリパルスレーザビームの光源としてファイバレーザ５０ｂを用いる場合について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、プリパルスレーザビームの光源としてＹＡＧレーザやチタンサファイヤレーザを用いてもよい。あるいは、第１のプリパルスレーザビームが小さな集光径を実現しやすいファイバレーザ装置から出力され、第２のプリパルスレーザビームがＹＡＧレーザ装置または超短パルスレーザ光を得やすいチタンサファイヤレーザ装置から出力され、メインパルスレーザビームが高出力レーザ光が実現できるＣＯ２レーザ装置から出力されるように構成してもよい。つまり、所望の数のプリパルスレーザビームが各々異なる複数のレーザ装置から出力されるように構成してもよい。また、プリパルスレーザビームを照射する時点での拡散ターゲットの状態にあわせて、集光径、エネルギー、波長、パルス幅等の異なるプリパルスレーザビームが拡散ターゲットに複数照射されるように構成してもよい。
【０１０６】
＜１０−１．偏光制御の概要＞
図１８Ａ及び図１９Ａは、ドロップレットに直線偏光のプリパルスレーザビームを照射する様子を示す概念図である。図１８Ｂ及び図１９Ｂは、ドロップレットに直線偏光のプリパルスレーザビームを照射した場合に、ドロップレットが拡散する様子を示すシミュレーション結果を示す。図１８Ａ及び図１８Ｂはプリパルスレーザビームの偏光方向に垂直な方向（Ｘ方向）から見た図であり、図１９Ａ及び図１９Ｂはプリパルスレーザビームのビーム軸方向（Ｚ方向）から見た図である。
【０１０７】
図１８Ａ及び図１９Ａを参照に、ドロップレットに直線偏光のプリパルスレーザビームを照射する場合を考える。この場合、ドロップレットは拡散し、図１８Ｂ及び図１９Ｂに示すように、拡散ターゲットを生成する。このシミュレーション結果から、拡散ターゲットは、偏光方向（Ｙ方向）への広がりに対して、プリパルスレーザビームの偏光方向に垂直な方向（Ｘ方向）へは大きく広がることがわかる。このような形状に拡散した拡散ターゲットに、プリパルスレーザビームと略同一方向からメインパルスレーザビームを照射する場合、図１８Ｂ及び図１９Ｂに示すように、拡散ターゲットの形状と、メインパルスレーザビームの断面形状とが異なってしまう。このため、プラズマ生成に利用されないメインパルスレーザビームが多くなってしまう可能性が高い。
【０１０８】
ここで、拡散したドロップレットが、直線偏光のプリパルスレーザビームの偏光方向に垂直な方向（Ｘ方向）には大きく広がる原因について考察する。図２０は、溶融金属スズのドロップレット表面に対してＰ偏光及びＳ偏光で入射するレーザビームの吸収率を示すグラフである。図２０においては、レーザビームの波長を１．０６μｍとしている。図示するように、レーザビームの吸収率は、レーザビームの入射角度及びその偏光状態に依存すると言える。
【０１０９】
Ｐ偏光で入射するレーザビームの吸収率は、溶融金属スズのドロップレット表面への入射角度が８０°〜８５°の場合に最も高く、この角度範囲からずれるに従ってＰ偏光で入射するレーザビームの吸収率は低下する。一方、Ｓ偏光で入射するレーザビームの吸収率は、溶融金属スズのドロップレット表面への入射角度が略０°の場合、すなわちＳ偏光で入射するレーザビームがドロップレット表面に略垂直に入射する場合には、Ｐ偏光で入射するレーザビームの場合と同等であり、入射角度が大きくなるに従ってＳ偏光で入射するレーザビームの吸収率は低下する。たとえば、入射角度が８０°以上の場合、Ｓ偏光で入射するレーザビームの吸収率は０％に近くなる。
【０１１０】
このような吸収特性からすると、直線偏光のプリパルスレーザビームが照射されたドロップレットは、レーザビームがＰ偏光で８０°〜８５°の入射角度で入射する部分において、レーザビームのエネルギーを最も多く吸収する。ドロップレットの被照射面の内、レーザビームがＰ偏光で８０°〜８５°の入射角度で入射する部分は、図１８Ａ及び図１９Ａに示すドロップレットのレーザ照射を受ける側の半球面のＹ方向端部付近である。つまり、この部分はレーザビームの吸収率が高く、強力なレーザアブレーションが生じると推定される。レーザアブレーション領域（ドロップレットのレーザ照射を受ける側の半球面のＹ方向端部付近）におけるアブレーション反作用の結果、アブレーション領域から、ドロップレット内部に向かう衝撃波が発生する。この衝撃波は、図１９ＡにおけるドロップレットのＸ軸方向端部付近に向かって伝わり、図１９ＡにおけるＸ方向に、ドロップレットが拡散する。拡散したドロップレットが、直線偏光のプリパルスレーザビームの偏光方向に垂直な方向（Ｘ方向）には大きく広がるのに対し、偏光方向（Ｙ方向）にはあまり広がらない原因は、以上の通りであると推定される。
【０１１１】
そこで、第７の実施形態においては、偏光子２０を用いて、プリパルスレーザビームの偏光状態を、直線偏光以外の偏光状態となるように変える。さらに、プリパルスレーザビームのスポット径をドロップレットの直径（例えば４０μｍ）以上の大きさにすることにより、ドロップレットのレーザ側の面全体にプリパルスレーザビームを照射することができる。これにより、ドロップレットをプリパルスレーザビームのビーム軸を中心に軸対称に拡散させ、拡散したドロップレットにメインパルスレーザビームを効率的に照射することができる。
【０１１２】
偏光子２０は、プリパルスレーザビームの偏光状態を、例えば、実質的に円偏光、ビーム軸に垂直な断面の複数の部分における偏光配向がそれぞれ直交する空間的にランダムな直線偏光、ラジアル偏光、アジマス偏光等に変えてもよい。
【０１１３】
＜１０−２．偏光制御の例＞
図２１Ａ〜図２１Ｆは、第７の実施形態において、円偏光のプリパルスレーザビームをドロップレットに照射し、拡散したドロップレットにメインパルスレーザビームを照射する様子を示す概念図である。図２１Ａ及び図２１Ｂは、円偏光のプリパルスレーザビームをドロップレットに照射する様子を示している。図２１Ｃ及び図２１Ｄは、プリパルスレーザビームの照射によって拡散したドロップレットに、メインパルスレーザビームを照射する様子を示している。図２１Ｅ及び図２１Ｆは、メインパルスレーザビームの照射によって生成されるプラズマの様子を示している。
【０１１４】
円偏光の光では、電場ベクトルの先端の軌跡が螺旋を描き、当該軌跡をビーム軸に垂直な面（ＸＹ面）へ投影すると円を描く。また、プリパルスレーザビームのＸＹ面の断面のどの位置においても偏光状態は円偏光である（図２１Ａ及び図２１Ｂ）。円偏光の光では、Ｘ方向の偏光成分とＹ方向の偏光成分との光強度の割合が実質的に１：１となる。このような円偏光のプリパルスレーザビームをドロップレットに照射すると、プリパルスレーザビームのドロップレット表面における吸収率の分布は、ドロップレットの中心軸に対して軸対称となる。その結果、ドロップレットの拡散状態は、ドロップレットの中心軸に対して軸対称となり、拡散ターゲットの形状は、例えば、円盤状となる（図２１Ｃ及び図２１Ｄ）。これにより、拡散ターゲットの形状と、メインパルスレーザビームの断面形状とが略一致するようになるので、拡散ターゲットにメインパルスレーザビームを効率的に吸収させることができる。
【０１１５】
図２２Ａ〜図２２Ｆは、第７の実施形態において、空間的にランダムな直線偏光のプリパルスレーザビームをドロップレットに照射し、拡散したドロップレットにメインパルスレーザビームを照射する様子を示す概念図である。図２２Ａ及び図２２Ｂは、空間的にランダムな直線偏光のプリパルスレーザビームをドロップレットに照射する様子を示している。図２２Ｃ及び図２２Ｄは、プリパルスレーザビームの照射によって拡散したドロップレットに、メインパルスレーザビームを照射する様子を示している。図２２Ｅ及び図２２Ｆは、メインパルスレーザビームの照射によって生成されるプラズマの様子を示している。
【０１１６】
図２２Ｂに示すプリパルスレーザビームは、ビーム軸に垂直な断面（ＸＹ面）における直交する直線偏光の分布が、空間的にランダムである。このように空間的にランダムな直線偏光は、Ｘ方向の偏光成分とＹ方向の偏光成分との光強度の割合が実質的に１：１となる。空間的にランダムな直線偏光のプリパルスレーザビームをドロップレットに照射する場合を考える。空間的にランダムな直線偏光とは、レーザビーム内を微視的に見た場合に、直線偏光をもつ領域が多数混在する偏光状態である。このような偏光状態をもつプリパルスレーザビームのドロップレット表面における吸収率の分布は、ドロップレットの中心軸に対して略軸対称となる。その結果、ドロップレットの拡散状態は、ドロップレットの中心軸に対して略軸対称となり、拡散ターゲットの形状は、例えば、円盤状となる。従って、拡散ターゲットにメインパルスレーザビームを効率的に吸収させることができる。
【０１１７】
図２３Ａ〜図２３Ｆは、第７の実施形態において、ラジアル偏光のプリパルスレーザビームをドロップレットに照射し、拡散したドロップレットにメインパルスレーザビームを照射する様子を示す概念図である。図２３Ａ及び図２３Ｂは、ラジアル偏光のプリパルスレーザビームをドロップレットに照射する様子を示している。図２３Ｃ及び図２３Ｄは、プリパルスレーザビームの照射によって拡散したドロップレットに、メインパルスレーザビームを照射する様子を示している。図２３Ｅ及び図２３Ｆは、メインパルスレーザビームの照射によって生成されるプラズマの様子を示している。
【０１１８】
ラジアル偏光の光では、ビーム軸に垂直な断面（ＸＹ面）における偏光配向が放射状であり、ビーム軸に対して軸対称である。このようなラジアル偏光のプリパルスレーザビームをドロップレットに照射すると、プリパルスレーザビームのドロップレット表面における吸収率の分布は、プリパルスレーザビームのビーム軸に対して軸対称となる。この際、プリパルスレーザビームのビーム軸とドロップレットの中心軸とが一致するのが好ましい。その結果、ドロップレットの拡散状態は、プリパルスレーザビームのビーム軸に対して軸対称となり、拡散ターゲットの形状は、例えば、円盤状となる。従って、拡散ターゲットにメインパルスレーザビームを効率的に吸収させることができる。
【０１１９】
プリパルスレーザビームのスポット径をドロップレットの直径（例えば４０μｍ）以上の大きさにした場合には、ラジアル偏光のプリパルスレーザビームは、ドロップレットＤＬの光源側の半球面全体に、Ｐ偏光で入射する。従って、プリパルスレーザビームの吸収率を向上させることができるので、適切な状態の拡散ターゲットを生成するためのプリパルスレーザエネルギーは小さくてもよい。
【０１２０】
図２４Ａ〜図２４Ｆは、第７の実施形態において、アジマス偏光のプリパルスレーザビームをドロップレットに照射し、拡散したドロップレットにメインパルスレーザビームを照射する様子を示す概念図である。図２４Ａ及び図２４Ｂは、アジマス偏光のプリパルスレーザビームをドロップレットに照射する様子を示している。図２４Ｃ及び図２４Ｄは、プリパルスレーザビームの照射によって拡散したドロップレットに、メインパルスレーザビームを照射する様子を示している。図２４Ｅ及び図２４Ｆは、メインパルスレーザビームの照射によって生成されるプラズマの様子を示している。
【０１２１】
アジマス偏光の光では、ビーム軸に垂直な断面（ＸＹ面）における偏光配向がそれぞれの点において接線方向を向くため、ビーム軸（Ｚ軸）に対して軸対称となる。このようなアジマス偏光のプリパルスレーザビームをドロップレットに照射すると、プリパルスレーザビームのドロップレット表面における吸収率の分布は、プリパルスレーザビームのビーム軸に対して軸対称となる。この際、プリパルスレーザビームのビーム軸とドロップレットの中心軸とが一致するのが好ましい。その結果、ドロップレットの拡散状態は、プリパルスレーザビームのビーム軸に対して軸対称となり、拡散ターゲットの形状は、例えば、円盤状となる。従って、拡散ターゲットにメインパルスレーザビームを効率的に吸収させることができる。
【０１２２】
第７の実施形態においては、プリパルスレーザビームの偏光状態を変えることによって、プリパルスレーザビームのドロップレット表面における吸収率の分布が、ドロップレットの中心軸又はプリパルスレーザビームのビーム軸に対して軸対称となる場合について説明した。しかし、本開示はこれらに限定されない。プリパルスレーザビームのドロップレット表面における吸収率の分布が、ビーム軸に対して完全に軸対称ではなくても、ある程度の軸対称性を有していればよい。従って、プリパルスレーザビームの偏光状態は、例えば、楕円偏光でもよい。
【０１２３】
図２５Ａ及び図２５Ｂは、直線偏光の割合を測定する直線偏光度の測定法の一例を説明する図である。図２５Ａは、偏光プリズム及び光強度検出器を含む、直線偏光度の測定装置を示している。図２５Ｂは、偏光プリズムの回転角度と光強度検出器の検出結果との関係の一例を示している。
【０１２４】
図２５Ａに示すように、ファイバレーザ５０ｂから出力される直線偏光のプリパルスレーザビームを、偏光子２０によって楕円偏光の光に変えるとする。この楕円偏光の光を、集光光学系４１によって集光し、偏光プリズム４２に入射させる。偏光プリズム４２からの出射光の強度は、光強度検出器４３によって検出される。偏光プリズム４２は、方解石（calcite）等の複屈折性の結晶を２つ接合して構成されたプリズムである。偏光プリズム４２は、入射光から、プリズムの接合面の向きに応じて所定の偏光方向の光を出射光として取り出すために用いられる。偏光プリズム４２をプリパルスレーザビームのビーム軸周りに回転させることにより、偏光プリズム４２は、回転角度に応じた偏光方向を有する光を透過させる。以下の説明では偏光プリズム４２は、消光比が十分高い理想的な偏光プリズムとする。
【０１２５】
図２５Ｂに示すように、偏光プリズム４２を１８０°回転させる毎に、偏光プリズム４２からの出射光の強度が周期的に変化する。ここで、式（６）に示すように、直線偏光度Ｐは光強度の最大値Ｉｍａｘと最小値Ｉｍｉｎとから求めることができる。
Ｐ＝（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ）×１００（％）・・・式（６）
【０１２６】
ビーム軸に対して軸対称な偏光状態（円偏光、空間的にランダムな直線偏光、ラジアル偏光、アジマス偏光）の場合は、図２５Ａによって計測された直線偏光度Ｐは略０％となる。一方、直線偏光の場合は、直線偏光度Ｐは略１００％となる。但し、偏光成分比Ｒが以下のような範囲であれば、拡散ターゲットが所望の形状（たとえば、円盤状）に近い形状に形成される。これにより、直線偏光のプリパルスレーザビームがドロップレットに照射される場合に比べてメインパルスレーザビームの吸収率を向上させることができる。
０％≦Ｐ＜３０％（好ましい範囲）
０％≦Ｐ＜２０％（より好ましい範囲）
０％≦Ｐ＜１０％（最も好ましい範囲）
なお、この範囲は実際に使用する偏光プリズム４２の消光比を考慮して補正してもよい。
【０１２７】
＜１０−３．偏光子の例＞
図２６は、第７の実施形態における偏光子の第１の例を示す斜視図である。図２６においては、直線偏光を円偏光に変換するλ／４波長板（quarter wave plate）２１が、偏光子として用いられている。
【０１２８】
透過型のλ／４波長板２１は、入射した光の内の、結晶の光学軸に平行な偏光成分と結晶の光学軸に垂直な偏光成分との間に、位相差π／２を与えて各偏光成分を透過させる複屈折性の結晶である。図２６に示すように、λ／４波長板２１の入射面に垂直に入射する直線偏光の入射ビームの偏光方向が、λ／４波長板２１の結晶の光学軸に対して＋４５°傾いている場合には、λ／４波長板２１からの出射ビームは円偏光となる。また、入射ビームの偏光方向が、λ／４波長板２１の結晶の光学軸に対して−４５°の角度となった場合には、出射ビームの円偏光の回転方向が逆転する。なお、本開示は、透過型のλ／４波長板２１を用いる場合に限定されず、反射型のλ／４波長板を用いてもよい。
【０１２９】
図２７Ａ〜図２７Ｃは、第７の実施形態における偏光子の第２の例を示す図である。図２７Ａは偏光子の正面図、図２７Ｂは偏光子の径方向における断面の一部を拡大した図、図２７Ｃは偏光子の使用形態を示す図である。図２７Ａ〜図２７Ｃにおいては、直線偏光を空間的にランダムな直線偏光に変換するランダム位相板２２が、偏光子として用いられている。
【０１３０】
透過型のランダム位相板２２は、直径Ｄの透過光学素子の入射面又は出射面に、たとえば、一辺の長さがｄである微小な正方形領域を凹部や凸部によって形成し、これらがランダムに配置された構成を有している。このランダム位相板２２は、直径Ｄの入射ビームを、一辺の長さがｄである正方形の微小ビームに分割する。そして、ランダム位相板２２は、凸部２２ａを透過した微小ビームと凹部２２ｂを透過した微小ビームとの間に、位相差πを与える。位相差πは、入射光の波長をλとし、ランダム位相板２２の屈折率をｎ１とした場合に、凸部２２ａと凹部２２ｂとの段差Δｔを式（７）のように設定することによって与えられる。
Δｔ＝λ／２（ｎ１−１）・・・式（７）
【０１３１】
図２７Ｃに示すように、透過型のランダム位相板２２は、たとえばプリパルスレーザ装置と集光光学系１５との間に配置される。直線偏光のレーザビームがランダム位相板２２に入射し、ランダム位相板２２を透過したレーザビームは、偏光配向がそれぞれ直交する空間的にランダムな直線偏光に変換される。ここで、直交する偏光配向のレーザビーム同士は干渉しない。このため、集光光学系１５による集光点でのビーム断面における光強度の分布はガウス分布ではなく、トップハット（top hat）分布に近くなる。このようなプリパルスレーザビームをドロップレットに照射することにより、ドロップレットの拡散状態は、ドロップレットの中心軸に対して軸対称となる。このため、拡散ターゲットの形状は、例えば、円盤状となり、拡散ターゲットにメインパルスレーザビームを効率的に吸収させることができる。
【０１３２】
なお、本開示は透過型のランダム位相板２２を用いる場合に限定されず、反射型のランダム位相板を用いてもよい。また、ランダム位相板２２の凸部２２ａ及び凹部２２ｂの平面形状を正方形とした場合について説明したが、凸部２２ａ及び凹部２２ｂの平面形状は、六角形、三角形又はその他の多角形でもよい。
【０１３３】
図２８Ａ及び図２８Ｂは、第７の実施形態における偏光子の第３の例を示す図である。図２８Ａは偏光子の斜視図であり、図２８Ｂは偏光子の正面図である。図２８Ａ及び図２８Ｂにおいては、直線偏光の光をラジアル偏光の光に変換するｎ分割波長板２３が、偏光子として示されている。
【０１３４】
ｎ分割波長板２３は、三角形のｎ枚の半波長板（half wave plates）２３１、２３２、…、２３ｎをレーザビームの中心軸に対して軸対称に配置した透過型の光学素子である。半波長板２３１、２３２、…、２３ｎの各々は、入射した光の内の、結晶の光学軸に平行な偏光成分と結晶の光学軸に垂直な偏光成分との間に、位相差πを与えて各偏光成分を透過させる複屈折性の結晶である。このような半波長板の入射面に垂直に入射する直線偏光の入射ビームの偏光方向が、半波長板の結晶の光学軸に対して角度θ傾いていると、出射ビームは、半波長板の結晶の光学軸に対して偏光方向がさらに角度θ傾いた直線偏光となる。つまり、出射ビームの偏光方向は、入射ビームの偏光方向から角度２θ傾くことになる。
【０１３５】
例えば、半波長板２３１と半波長板２３３とは、結晶の光学軸が４５°異なるように配置されている。すると、半波長板２３１を透過した直線偏光の光と、半波長板２３３を透過した直線偏光の光とでは、偏光方向が９０°異なることになる。このように、入射ビームの偏光方向は、各半波長板の光学軸と入射ビームの偏光方向とがなす角度に応じて変換される。これによって、各半波長板を透過したレーザ光の偏光方向が、各々所定の偏光方向に変換される。結果として、ｎ分割波長板２３は、直線偏光の光をラジアル偏光の光に変換することができる。また、ｎ分割波長板２３の配置を変更することにより、直線偏光の光をアジマス偏光の光に変換することもできる。
【０１３６】
図２９は、第７の実施形態における偏光子の第４の例を示す図である。図２９においては、直線偏光の光をラジアル偏光の光に変換する偏光子として、位相補償板２４ａ、偏光回転板２４ｂ、及び、シータセル２４ｃが示されている。
【０１３７】
シータセル２４ｃは、ねじれネマティック（twisted nematic，ＴＮ）液晶が封入された光学素子であり、光の入射側から出射側にかけて、液晶分子の配列がねじれるように各液晶分子が配置されている。このシータセル２４ｃに入射した直線偏光の入射ビームは、液晶分子の配列のねじれに従って旋光し、入射ビームの偏光方向に対して偏光方向が傾いた直線偏光の光がシータセル２４ｃから出射する。従って、シータセル２４ｃにおける液晶分子の配列のねじれ角度を、方位角方向に応じて異なるようにすることにより、シータセル２４ｃは直線偏光の入射ビームをラジアル偏光の出射ビームに変換することができる。
【０１３８】
但し、シータセル２４ｃのみで直線偏光をラジアル偏光に変換しようとすると、シータセル２４ｃから出射する出射ビームの上半分と下半分との境界付近において、光強度が低下してしまう場合がある。そこで、位相補償板２４ａにより、予め入射ビームの上半分の位相をπずらし、下半分は位相をずらさずに、シータセル２４ｃに入射させる。図２９において、位相補償板２４ａの出射面に示される破線の矢印は、位相補償板２４ａの上半分と下半分とで光の位相を逆にしたことを示している。位相補償板２４ａの上半分は、例えば、光の入射側から出射側にかけて、液晶分子の配列が１８０°ねじれているＴＮ液晶によって構成される。このように位相補償板２４ａの上半分と下半分とで位相を逆にした直線偏光をシータセル２４ｃに入射させることにより、シータセル２４ｃの上半分から出射する出射ビームと下半分から出射する出射ビームとの境界付近においては同位相の光が出射することになる。これにより、シータセル２４ｃから出射した出射ビームの上半分と下半分との境界付近における光強度の低下を抑制することができる。
【０１３９】
偏光回転板２４ｂは、直線偏光の入射光の偏光方向を９０°回転させて出力する光学素子である。入射光の偏光方向を９０°回転させてシータセル２４ｃに入射させた場合には、シータセル２４ｃは直線偏光をアジマス偏光に変換することができる。偏光回転板２４ｂは、例えば、光の入射側から出射側にかけて、液晶分子の配列が９０°ねじれているＴＮ液晶によって構成される。この場合、ラジアル偏光とアジマス偏光との切り替えは、偏光回転板２４ｂに印加する直流電圧を制御して、液晶分子の配列をねじれた状態とねじれていない状態とに切り替えることによって行うことができる。
【０１４０】
以上のように、位相補償板２４ａ、偏光回転板２４ｂ、及びシータセル２４ｃを用いることにより、偏光状態の変更を自由に行うことができる。また、図２６〜図２８Ｂを参照しながら説明したように、波長板（位相板）を用いて偏光方向を変える場合は、波長板（位相板）の厚さによって、偏光方向を変える光の波長が異なるのに対し、図２９を参照しながら説明したように、シータセル２４ｃを用いる場合は、幅広い波長帯域の入射ビームの偏光方向を変更できる。従って、シータセル２４ｃを用いれば、プリパルスレーザビームの帯域幅が広い場合でも偏光方向の変更が可能である。
【０１４１】
＜１１．第８の実施形態＞
図３０は、第８の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の概念図である。第８の実施形態は、ファイバレーザシステム３１から出力されたプリパルスレーザビームの偏光状態を、偏光子２０によって変更し、このプリパルスレーザビームをメインパルスレーザビームとは別の経路からチャンバ１内に供給する構成を有している。ファイバレーザシステム３１及び偏光子２０の構成は、第７の実施形態において説明したのと同一である。他の点については第２の実施形態と同一である。
【０１４２】
＜１２．第９の実施形態＞
図３１Ａ〜図３１Ｃは、第９の実施形態に係るＥＵＶ光源装置においてプリパルスレーザビームを発生させるレーザ装置の構成例を示す概念図である。第９の実施形態におけるレーザ装置６０ａは、上述の第１〜第４の実施形態においてドロップレットを拡散させるためのプリパルスレーザビームを発生させるドライバレーザとして、チャンバの外に設けられる。
【０１４３】
図３１Ａに示すように、レーザ装置６０ａは、反射型の偏光子６１ａと、フロントミラー６２とを含むレーザ共振器を含む。このレーザ共振器内には、レーザ媒質６３が配置されている。図示しない励起光源が出力する励起光によってレーザ媒質６３から誘導放出光が発生する。誘導放出光は偏光子６１ａとフロントミラー６２との間を往復しながらレーザ媒質６３により増幅され、レーザ装置６０ａからレーザ光を発振する。
【０１４４】
偏光子６１ａは、偏光子６１ａの入射位置に応じて所定の偏光方向の光を高い反射率で反射する機能を有している。偏光子６１ａの反射特性に応じて、図３１Ｂに示すラジアル偏光、又は、図３１Ｃに示すアジマス偏光の光が、レーザ共振器内で増幅される。この増幅された光の一部がフロントミラー６２を透過して、プリパルスレーザビームとして出力される。
【０１４５】
第９の実施形態によれば、ドライバレーザの共振器の一部に偏光子を用いている。これにより、ドライバレーザとプラズマ生成サイト（ＰＳ）との間の光路上には、第７の実施形態のように偏光子を配置しなくてもよい。
【０１４６】
図３２Ａ〜図３２Ｃは、第９の実施形態の変形例に係るＥＵＶ光源装置においてプリパルスレーザビームを発生させるレーザ装置の構成例を示す概念図である。この変形例におけるレーザ装置６０ｂは、リアミラー６１と、反射型の偏光子６２ａとを含むレーザ共振器を含む。偏光子６２ａの反射特性に応じて、図３２Ｂに示すラジアル偏光、又は、図３２Ｃに示すアジマス偏光の光が、レーザ共振器内で増幅される。この増幅された光の一部が偏光子６２ａを透過して、プリパルスレーザビームとして出力される。
【０１４７】
図３３Ａ及び図３３Ｂは、第９の実施形態における偏光子の例を示す図である。図３３Ａは偏光子の斜視図であり、図３３Ｂは偏光子の回折格子部の径方向における断面の一部を拡大して示す図である。図３３Ａに示すように、反射型の偏光子６１ａは、反射面に同心円状の回折格子６１１が形成されたミラーである。また、図３３Ｂに示すように、偏光子６１ａにおいては、ガラス基板６１３上に多層膜６１２が形成され、多層膜６１２の表面に回折格子６１１が形成されている。
【０１４８】
このような偏光子６１ａにアジマス偏光（偏光方向が回折格子６１１の各溝の方向に略平行）の光が入射すると、アジマス偏光の光は回折格子６１１を透過して多層膜６１２へと伝搬する。これに対し、偏光子６１ａにラジアル偏光（偏光方向が回折格子６１１の各溝の方向に略垂直）の光が入射すると、ラジアル偏光の光は回折格子６１１を透過せずに反射される。第９の実施形態（図３１Ａ〜図３１Ｃ参照）においては、このような偏光子６１ａをレーザ共振器に用いることによって、ラジアル偏光でのレーザ光の発振を実現することができる。
【０１４９】
なお、回折格子６１１の溝を放射状に形成すれば、偏光子６１ａがアジマス偏光の光を高い反射率で反射するように構成される。この場合には、アジマス偏光でのレーザ光の発振も可能である。また、第９の実施形態の変形例（図３２Ａ〜図３２Ｃ参照）における偏光子６２ａに回折格子６１１を形成することにより、ラジアル偏光又はアジマス偏光でのレーザ光の発振が可能である。
【０１５０】
本発明者らは、ドロップレットへのプリパルスレーザビーム照射から所定時間内にメインパルスレーザビームを拡散ターゲットに照射することにより、ドロップレット直径によらずＥＵＶ光のエネルギーのバラつきを低減できる可能性があることを発見した。図３４は、第８の実施形態に係るＥＵＶ光源装置による拡散ターゲット生成実験の結果を示す。プリパルスレーザビームは偏光変換素子により円偏光ビームとなっている。図３４の横軸はプリパルスレーザビームがドロップレットに照射された時点からの経過時間を示す。縦軸はドロップレットにプリパルスレーザビームを照射して生成された拡散ターゲットの拡散半径を示す。拡散半径は、直径６μｍ以上の大きさの粒子が存在する空間の半径としている。図中の各線は、ドロップレットの直径を１２μｍ、２０μｍ、３０μｍ、４０μｍとした場合のプリパルスレーザ照射時点からの拡散ターゲット半径の時間変化を各々プロットしている。図３４から解るように、拡散ターゲットの拡散半径は、ドロップレット直径に対する依存性が低い。また、ドロップレットへのプリパルスレーザビーム照射から０．３〜３μＳの間は、拡散半径の時間変化が比較的緩やかになっている。この時間帯ではドロップレット毎の拡散径のバラつきが少ないと推測できる。従って、この時間帯における拡散ターゲットにメインパルスレーザビームを照射すれば、発生するＥＵＶ光エネルギーのパルス間でのバラつきも少ないと期待できる。ドロップレットへのプリパルスレーザビーム照射から０．３〜３μＳの間にメインパルスレーザビームを拡散ターゲットに照射することにより、ＥＵＶ光のエネルギーのバラつきを低減できる可能性がある。
【０１５１】
以上の説明において、ドライバレーザ３（図１）は、ドロップレットに照射されるプリパルスレーザビーム、及び拡散ターゲットに照射されるメインパルスレーザビームを出力するレーザビーム生成システムに相当する。ＹＡＧパルスレーザ装置３ａ（図９〜図１１）及びファイバレーザシステム３１（図１７、図３０）は、それぞれ、プリパルスレーザビームを発生させる第１のパルスレーザ装置に相当する。ＣＯ２パルスレーザ装置３ｂ（図９〜図１１）及びＣＯ２パルスレーザシステム３２（図１７、図３０）は、それぞれ、メインパルスレーザビームを発生させる第２のパルスレーザ装置に相当する。また、ＥＵＶ光源コントローラ７（図１）は、プリパルスレーザビームの光強度とメインパルスレーザビームの光強度及び生成タイミングとを制御するレーザ制御部に相当する。
【符号の説明】
【０１５２】
１…チャンバ、２…ターゲット供給部、３…ドライバレーザ、３ａ…ＹＡＧパルスレーザ装置、３ｂ…ＣＯ２パルスレーザ装置、３ｄ、３ｅ…マスタオシレータ、３ｇ…リレー光学系、３ｈ…プリアンプ、３ｉ…リレー光学系、３ｊ…メインアンプ、３ｋ…リレー光学系、４…ビームエキスパンダ、５…ＥＵＶ集光ミラー、６ａ、６ｂ…磁石、６ｃ…電源装置、６ｄ…電源コントローラ、７…光源コントローラ、７ａ…トリガーカウンタ、７ｂ…タイマー、８…ドロップレットコントローラ、９…露光機コントローラ、１１…露光機接続ポート、１２…窓、１３…ターゲットノズル、１４…ターゲット回収筒、１５…集光光学系、１５ａ…高反射ミラー、１５ｂ…軸外放物面ミラー、１５ｃ…ビームコンバイナ、１５ｄ、１５ｅ…高反射ミラー、１５ｆ、１５ｇ…軸外放物面ミラー、１６…光検出器、１７…トリガコントローラ、１９ａ、１９ｂ…イオン回収器、２０…偏光子、２１…λ／４波長板、２２…ランダム位相板、２２ａ…凸部、２２ｂ…凹部、２３…ｎ分割波長板、２４ａ…位相補償板、２４ｂ…偏光回転板、２４ｃ…シータセル、３１…ファイバレーザシステム、３１ａ…ファイバレーザコントローラ、３２…ＣＯ２パルスレーザシステム、３２ａ…ＣＯ２レーザコントローラ、４１…集光光学系、４２…偏光プリズム、４３…光強度検出器、５０ａ…チタンサファイヤレーザ、５０ｂ…ファイバレーザ、５１ａ、５２ｂ…半導体可飽和吸収ミラー、５１ｂ…高反射ミラー、５２ａ…出力結合ミラー、５３ａ…凹面ミラー、５３ｂ…グレーティングペア、５４ａ…第１のポンピングミラー、５４ｂ…第１の偏光維持ファイバ、５５ａ…チタンサファイア結晶、５５ｂ…マルチプレクサ、５６ａ…第２のポンピングミラー、５６ｂ…分離素子、５７ａ、５８ａ…プリズム、５７ｂ…第２の偏光維持ファイバ、５８ｂ…集光光学系、５９ａ、５９ｂ…励起光源、６０ａ、６０ｂ…レーザ装置、６１…リアミラー、６１ａ…偏光子、６２…フロントミラー、６２ａ…偏光子、６３…レーザ媒質、２３１、２３２、２３３、２３ｎ…半波長板、６１１…回折格子、６１２…多層膜、６１３…ガラス基板、ＤＬ…ドロップレット、ＰＳ…プラズマ生成サイト、ＩＦ…中間集光点
【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体ウエハを露光するため等に用いられる極端紫外（ＥＵＶ：extreme ultraviolet）光を生成する極端紫外光源装置、及び極端紫外光の生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体プロセスの微細化に伴って光リソグラフィにおける微細化が急速に進展しており、次世代においては、６０ｎｍ〜４５ｎｍの微細加工、更には３２ｎｍ以下の微細加工が要求されるようになる。そのため、例えば、３２ｎｍ以下の微細加工の要求に応えるべく、波長１３ｎｍ程度のＥＵＶ光を発生させるＥＵＶ光源と縮小投影反射光学系（reduced projection reflective optics）とを組み合わせた露光装置の開発が期待されている。
【０００３】
ＥＵＶ光源装置としては、ターゲットにレーザビームを照射することによって生成されるプラズマを用いたＬＰＰ（laser produced plasma：レーザ生成プラズマ）光源装置と、放電によって生成されるプラズマを用いたＤＰＰ（discharge produced plasma）光源装置と、軌道放射光を用いたＳＲ（synchrotron radiation）光源装置との３種類がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／１４９８６２号明細書
【概要】
【０００５】
本開示の１つの観点に係る極端紫外光源装置は、レーザビーム生成システムと、前記レーザビーム生成システムから出力される少なくとも１つのレーザビームの光強度および出力タイミングの少なくともいずれか一方を制御するレーザ制御システムと、前記レーザビーム生成システムから出力される前記少なくとも１つのレーザビームを内部に導入するための少なくとも１つの入射口が設けられたチャンバと、前記チャンバに設けられ、前記チャンバ内の所定の領域にターゲット物質を供給するターゲット供給部と、を備えてもよい。
【０００６】
本開示の他の観点に係る極端紫外光生成方法は、チャンバ内にターゲット物質をドロップレットの形状で供給することと、前記ドロップレットにレーザビーム生成システムから出力されるプリパルスレーザビームを照射することと、前記ドロップレットに前記プリパルスレーザビームが照射された時点から所定時間経過後、前記プリパルスレーザビームが照射された前記ドロップレットに、前記レーザビーム生成システムから出力されるメインパルスレーザビームを照射することと、を含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本開示の一実施形態に係る極端紫外（ＥＵＶ）光源装置の概略構成を示す概念図である。
【図２】図２は、ドロップレットにプリパルスレーザビームを照射した様子を示す概念図である。
【図３】図３Ａ〜３Ｃは、溶融金属スズのドロップレットにプリパルスレーザビームを照射した場合のドロップレットの拡散の様子をシミュレーションした結果の第１の例を示す図であり、図３Ｄは、実際に溶融金属スズのドロップレットにプリパルスレーザビームを照射した場合のドロップレットの様子を撮影した写真である。
【図４】図４Ａおよび図４Ｂは、溶融金属スズのドロップレットにプリパルスレーザビームを照射した場合のドロップレットの拡散の様子の第２の例を模式的に示す図である。
【図５】図５Ａ〜図５Ｉは、直径６０μｍの溶融金属スズのドロップレットにプリパルスレーザビームを照射した場合の拡散ターゲットの状態をシミュレーションした結果を示す図である。
【図６】図６は、直径６０μｍの溶融金属スズのドロップレットにプリパルスレーザビームを照射した場合の拡散ターゲットの拡散径と、メインパルスレーザビームの拡散ターゲットへの照射タイミングに応じたＣＥとを示す図である。
【図７】図７Ａ〜図７Ｉは、直径１０μｍの溶融金属スズのドロップレットにプリパルスレーザビームを照射した場合の拡散ターゲットの状態をシミュレーションした結果を示す図である。
【図８】図８は、直径１０μｍの溶融金属スズのドロップレットにプリパルスレーザビームを照射した場合の拡散ターゲットの拡散径と、メインパルスレーザビームの照射タイミングに応じたＣＥとを示す図である。
【図９】図９は、第１の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の概念図である。
【図１０】図１０は、第２の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の概念図である。
【図１１】図１１は、第３の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の概念図である。
【図１２】図１２Ａ〜図１２Ｆは、第３の実施形態において、ドロップレットに第１のプリパルスレーザビームを照射し、さらに、第２のプリパルスレーザビームを照射した場合の拡散ターゲットの状態を示す概念図である。
【図１３】図１３は、第４の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の概念図である。
【図１４】図１４は、第５の実施形態に係るＥＵＶ光源装置においてプリパルスレーザビームを発生させるチタンサファイヤレーザの構成例を示す概念図である。
【図１５】図１５は、第６の実施形態に係るＥＵＶ光源装置においてプリパルスレーザビームを発生させるファイバレーザの構成例を示す概念図である。
【図１６】図１６Ａ及び図１６Ｂは、上述のＥＵＶ光源装置におけるレーザビームの照射条件の例を示す表である。
【図１７】図１７は、第７の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の概念図である。
【図１８】図１８Ａは、ドロップレットに直線偏光のプリパルスレーザビームを照射した様子を示す概念図であり、図１８Ｂは、ドロップレットの拡散の様子をシミュレーションした結果を示す図である。
【図１９】図１９Ａは、ドロップレットに直線偏光のプリパルスレーザビームを照射した様子を示す概念図であり、図１９Ｂは、ドロップレットの拡散の様子をシミュレーションした結果を示す図である。
【図２０】図２０は、溶融金属スズのドロップレットに対してＰ偏光及びＳ偏光で入射するレーザビームの吸収率を示すグラフである。
【図２１】図２１Ａ〜図２１Ｆは、第７の実施形態において、円偏光のプリパルスレーザビームをドロップレットに照射し、拡散したドロップレットにメインパルスレーザビームを照射した様子を示す概念図である。
【図２２】図２２Ａ〜図２２Ｆは、第７の実施形態において、空間的にランダムな直線偏光のプリパルスレーザビームをドロップレットに照射し、拡散したドロップレットにメインパルスレーザビームを照射した様子を示す概念図である。
【図２３】図２３Ａ〜図２３Ｆは、第７の実施形態において、ラジアル偏光のプリパルスレーザビームをドロップレットに照射し、拡散したドロップレットにメインパルスレーザビームを照射した様子を示す概念図である。
【図２４】図２４Ａ〜図２４Ｆは、第７の実施形態において、アジマス偏光のプリパルスレーザビームをドロップレットに照射し、拡散したドロップレットにメインパルスレーザビームを照射した様子を示す概念図である。
【図２５】図２５Ａ及び図２５Ｂは、直線偏光の割合を測定する直線偏光度の測定法の一例を説明するための図である。
【図２６】図２６は、第７の実施形態における偏光子の第１の例を示す図である。
【図２７】図２７Ａ〜図２７Ｃは、第７の実施形態における偏光子の第２の例を示す図である。
【図２８】図２８Ａ及び図２８Ｂは、第７の実施形態における偏光子の第３の例を示す図である。
【図２９】図２９は、第７の実施形態における偏光子の第４の例を示す図である。
【図３０】図３０は、第８の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の概念図である。
【図３１】図３１Ａ〜図３１Ｃは、第９の実施形態に係るＥＵＶ光源装置においてプリパルスレーザビームを発生させるレーザ装置の構成例を示す概念図である。
【図３２】図３２Ａ〜図３２Ｃは、第９の実施形態の変形例に係るＥＵＶ光源装置においてプリパルスレーザビームを発生させるレーザ装置の構成例を示す概念図である。
【図３３】図３３Ａ及び図３３Ｂは、第９の実施形態における偏光子の例を示す図である。
【図３４】図３４は、第８の実施形態に係るＥＵＶ光源装置による拡散ターゲット生成実験の結果を示す図である。
【実施の形態】
【０００８】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。以下に説明する実施形態は、本開示の一例を示すものであって、本開示の内容を限定するものではない。また、実施形態で説明される構成の全てが本開示の構成として必須であるとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。
【０００９】
＜１．概略構成＞
図１は、本開示の一実施形態に係る極端紫外（ＥＵＶ）光源装置の概略構成を示す概念図である。本実施形態に係るＥＵＶ光源装置は、レーザビームをターゲット物質に照射してターゲット物質を励起することによりＥＵＶ光を発生させるレーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）方式を採用している。図１に示すように、このＥＵＶ光源装置は、チャンバ１と、ターゲット供給部２と、ドライバレーザ３と、ＥＵＶ集光ミラー５と、ＥＵＶ光源コントローラ７とを備えてもよい。
【００１０】
チャンバ１は、好ましくは真空チャンバであり、その内部でＥＵＶ光の生成が行われる。チャンバ１には、露光機接続ポート１１と、窓１２とが設けられてもよい。露光機接続ポート１１を介して、チャンバ１内で発生したＥＵＶ光が外部の露光機（縮小投影反射光学系）等の処理装置に出力されてもよい。窓１２を介して、ドライバレーザ３から出力されたレーザビームをチャンバ１内に入射させてもよい。
【００１１】
ターゲット供給部２は、ＥＵＶ光を発生させるために用いられるスズ（Ｓｎ）やリチウム（Ｌｉ）等のターゲット物質を、ドロップレットコントローラ８によって指示されたタイミングでチャンバ１内に供給する装置である。チャンバ１内において、ターゲット供給部２内のターゲット物質は、ターゲットノズル１３からドロップレットＤＬとして出力される。ドロップレットＤＬは、例えば１０μｍ以上１００μｍ以下の直径を有していてもよい。チャンバ１内に供給された複数のドロップレットＤＬの内で、レーザビームが照射されずに不要となったものは、ターゲット回収筒１４に回収されてもよい。
【００１２】
ドライバレーザ３は、ターゲット物質を励起するために用いられるレーザビームを発生させる。ドライバレーザ３は、発振増幅型レーザ装置（master oscillator power amplifier type laser apparatus）でもよい。ドライバレーザ３が出力するレーザビームは、例えば、パルス幅が数ｎｓ〜数十ｎｓ程度、周波数が１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ程度のパルスレーザビームであってもよい。本実施形態では、ドライバレーザ３は、プリパルスレーザビームと、メインパルスレーザビームとを発生させる。ドライバレーザ３としては、例えば、プリパルスレーザビームを発生させるＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）レーザ装置と、メインパルスレーザビームを発生させるＣＯ２レーザ装置との組合せが用いられるが、他のレーザ装置が用いられてもよい。
【００１３】
ドライバレーザ３から出力されたプリパルスレーザビーム及びメインパルスレーザビームは、それぞれ、高反射ミラー１５ａ、軸外放物面ミラー１５ｂ等を含むレーザ集光光学系と、上述の窓１２とを介して、チャンバ１内のドロップレットＤＬ上に焦点を形成するように集光されてもよい。
【００１４】
プリパルスレーザビームがドロップレットＤＬに照射されると、ドロップレットＤＬが微細な粒子となって拡散する。本願では、ドロップレットＤＬが粉々に拡散した状態のターゲット物質を拡散ターゲットと定義する。メインパルスレーザビームは、ドロップレットＤＬが拡散したことによって形成された拡散ターゲットに照射される。メインパルスレーザビームのエネルギーによって、ターゲット物質が励起されてプラズマ化すると、そこからＥＵＶ光を含む様々な波長の光が放射される。
【００１５】
ＥＵＶ集光ミラー５は、プラズマから放射される様々な波長の光の内から、所定の波長の光（例えば、１３．５ｎｍ付近の波長を有するＥＵＶ光）を集光する集光光学系である。ＥＵＶ集光ミラー５は、例えば、波長が１３．５ｎｍ付近のＥＵＶ光を選択的に反射するモリブデン（Ｍｏ）／シリコン（Ｓｉ）多層膜が形成されている回転楕円面の凹面状の反射面を有するミラーであってもよい。ＥＵＶ集光ミラー５は、回転楕円面の第１の焦点がプラズマ生成サイト（plasma generation site）ＰＳと一致するように配置されもよい。ＥＵＶ集光ミラー５で反射されたＥＵＶ光は、回転楕円面の第２の焦点、即ち、中間集光点（intermediate focus）ＩＦに集光され、外部の露光機等に出力されてもよい。
【００１６】
ＥＵＶ光源コントローラ７は、ドライバレーザ３に発振トリガ信号とレーザビーム強度設定信号とを供給してもよい。これにより、ＥＵＶ光源コントローラ７は、チャンバ１内のドロップレットが所望の拡散ターゲットに変容するように、プリパルスレーザビームの光強度及び生成タイミングを制御してもよい。また、ＥＵＶ光源コントローラ７は、メインパルスレーザビームの照射によって拡散ターゲットから所望の状態のプラズマが生成されるように、メインパルスレーザビームの光強度及び生成タイミングを制御してもよい。
【００１７】
発振トリガ信号は、露光機コントローラ９からの発振トリガ検出信号に基づいて出力され、ドライバレーザ３によるレーザビームの生成タイミングを制御するようにしてもよい。レーザビーム強度設定信号は、露光機コントローラ９からの発振トリガ検出信号と、チャンバ１内のＥＵＶ光検出器１６又は露光機コントローラ９からのＥＵＶパルスエネルギー検出信号とに基づいて出力されてもよい。レーザビーム強度設定信号は、レーザビームの光強度を制御するために、ドライバレーザ３に出力されてもよい。また、ＥＵＶ光源コントローラ７は、トリガーカウンタ７ａとタイマー７ｂとを含んでもよく、所定時間あたりの発振トリガ検出信号数をカウントしてもよい。ＥＵＶパルスエネルギー検出信号と、カウントされた発振トリガ検出信号数とに基づいて、レーザビーム強度設定信号が出力されてもよい。
【００１８】
＜２．ドロップレットの拡散＞
ここで、プリパルスレーザビームの照射によるドロップレットの拡散について説明する。図２は、ドロップレットにプリパルスレーザビームを照射した様子を示す概念図である。図２は、プリパルスレーザビームのビーム軸（Ｚ軸）に垂直な方向からドロップレットを見たものである。
【００１９】
図２に示すように、チャンバ内のドロップレットＤＬにプリパルスレーザビームを集光して照射した時、プリパルスレーザビームが照射されたドロップレットＤＬの表面付近においてレーザアブレーションが生じる。その結果、レーザアブレーションのエネルギーによって、プリパルスレーザビームが照射されたドロップレットＤＬの表面からドロップレットＤＬ内部に向かって衝撃波が発生する。この衝撃波はドロップレットＤＬの全体に伝わる。プリパルスレーザビームの光強度が弱ければドロップレットＤＬは破壊されないが、プリパルスレーザビームの光強度が第１の所定値（例えば１×１０９Ｗ／ｃｍ２）以上である場合には、この衝撃波によってドロップレットＤＬが粉々に破壊され拡散する。
【００２０】
＜２−１．円盤状又は皿状の拡散＞
図３Ａ〜図３Ｃは、溶融金属スズのドロップレットにプリパルスレーザビームを照射した場合のドロップレットの拡散の様子をシミュレーションした結果の第１の例を示す図である。図３Ｄは、実際に図３Ｃに示すシミュレーション結果と同一条件下で溶融金属スズのドロップレットにプリパルスレーザビームを照射した場合のドロップレットの様子を撮影した写真である。図３Ａ〜図３Ｄは、それぞれプリパルスレーザビームのビーム軸に垂直な方向からドロップレットを見たものである。図３Ａ〜図３Ｃにおいては、さらに、メインパルスレーザビームのスポット径と、ドロップレットＤＬに照射されたプリパルスレーザビームの光強度とをそれぞれ示している。そして、図３Ｂには、拡散ターゲットの拡散径Ｄｄとメインパルスレーザビームの照射スポット径Ｄｍを示す。
【００２１】
図３Ａに示すように、プリパルスレーザビームの光強度が６．４×１０８Ｗ／ｃｍ２の場合においては、ドロップレットはほとんど拡散しない。これに対し、図３Ｂに示すように、プリパルスレーザビームの光強度が１．６×１０９Ｗ／ｃｍ２（図３Ａにおけるシミュレーションの光強度の２．５倍）の場合においては、ドロップレットは破壊される。破壊されたドロップレットは多数の微粒子となり、拡散ターゲットを形成する。これらの微粒子は、Ｚ軸方向から見て円盤状に拡散する。さらに、図３Ｃに示すように、プリパルスレーザビームの光強度が５．５×１０９Ｗ／ｃｍ２（図３Ａにおけるシミュレーションの光強度の８．６倍）の場合においては、破壊されたドロップレットの微粒子は、皿状に拡散する。図３Ｃ及び図３Ｄに示すように、実際の微粒子の拡散の状態は、シミュレーションの結果と略一致していた。
【００２２】
図３Ａに示す場合には、メインパルスレーザビームを照射しても、メインパルスレーザビームのエネルギーの多くがドロップレットに吸収されないので、ＣＥは高くならない可能性がある。すなわち、プリパルスレーザビーム照射後のターゲット物質の大きさに対して、メインパルスレーザビームの照射スポット径が非常に大きい。このため、メインパルスレーザビームの大部分がプラズマ生成に利用されず、通過してしまう。これに対し、図３Ｂ及び図３Ｃに示す場合には、ドロップレットがメインパルスレーザビームの照射スポット内に拡散するので、メインパルスレーザビームの大部分をプラズマ生成に利用できる。さらに、拡散ターゲットはドロップレット状態（１個の球状液滴）に比べて総表面積が大きくなる。以下に示すように、１滴の球体状の液滴がｎ３個に破壊されると、１滴当たりの半径が（１／ｎ）倍になり、このとき、表面積の合計は１滴の球体状の液滴の表面積のｎ倍となる。
【００２３】
拡散前の液滴の半径をｒとすると、液滴１個分の体積Ｖ１は、次の式（１）で表される。
Ｖ１＝４πｒ３／３ ・・・（１）
【００２４】
一方、拡散後の微小な液滴の半径（ｒ／ｎ）のｎ３個分の体積の合計Ｖ２は、次の式（２）で表される。
Ｖ２＝ｎ３×４π（ｒ／ｎ）３／３ ・・・（２）
【００２５】
半径（ｒ／ｎ）の液滴ｎ３個分の体積の合計Ｖ２は、半径ｒの液滴１個分の体積Ｖ１に等しい（Ｖ２＝Ｖ１）。
【００２６】
さらに、半径ｒの液滴１個分の表面積Ｓ１は、次の式（３）で表される。
Ｓ１＝４πｒ２ ・・・（３）
【００２７】
一方、半径（ｒ／ｎ）の液滴ｎ３個分の表面積の合計Ｓ２は、次の式（４）で表される。
Ｓ２＝ｎ３×４π（ｒ／ｎ）２＝ｎ×４πｒ２ ・・・（４）
【００２８】
従って、半径（ｒ／ｎ）の液滴ｎ３個分の表面積の合計Ｓ２は、半径ｒの液滴１個分の表面積Ｓ１のｎ倍となる（Ｓ２＝ｎ×Ｓ１）。
【００２９】
このように、図３Ｂ及び図３Ｃに示す場合では、ドロップレットＤＬが拡散し、総表面積が大きくなる。その結果、拡散した微粒子にメインパルスレーザビームのエネルギーが効率的に吸収される。これにより、拡散した微粒子のより多くの部分がプラズマ化され、高いエネルギーのＥＵＶ光が得られるので、ＣＥを向上させることができる。
【００３０】
図３Ｂ及び図３Ｃの何れに示す場合においても、拡散ターゲットの形状はプリパルスレーザビームのビーム軸方向の長さが、プリパルスレーザビームのビーム軸方向に垂直な方向の長さより短い形状となっている。この拡散ターゲットに対して、メインパルスレーザビームは、プリパルスレーザビームと略同一方向に照射されるのが好ましい。これにより、拡散ターゲットにメインパルスレーザビームをより均一に照射することができ、ターゲット物質にメインパルスレーザビームを効率的に吸収させることができる。
【００３１】
また、拡散ターゲットの拡散径Ｄｄは、メインパルスレーザビームの照射スポット径Ｄｍ以下の大きさであることが望ましい。これにより、拡散ターゲットの全体にメインパルスレーザビームを照射できるため、拡散ターゲットのより多くの部分をプラズマ化することができる。その結果、ターゲット物質のデブリの発生を低減することができる。
【００３２】
さらに、拡散ターゲットの拡散径Ｄｄは、メインパルスレーザビームの照射スポット径Ｄｍに等しいか、近い値であることが望ましい。これにより、メインパルスレーザビームのエネルギーの多くが拡散ターゲットに吸収されるため、ＣＥを向上させることができる。ここで、図３Ｂはメインパルスレーザビームのビームウエストの位置と拡散ターゲットの位置とが略一致するように調整した場合を示したが、本開示はこの実施形態に限定されない。つまり、メインパルスレーザビームのビームウエストの位置と、拡散ターゲットの位置とが必ずしも一致する必要はない。本願では、照射スポット径Ｄｍを、拡散ターゲットに照射される位置付近におけるビームの断面の直径と定義する。
【００３３】
なお、メインパルスレーザビームのビーム断面が円形であり、拡散ターゲットの断面（レーザビームの進行方向に垂直な断面）が円形である場合について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、メインパルスレーザビームのビーム断面の面積が、拡散ターゲットの断面の最大面積を超える大きさであっても良い。
【００３４】
＜２−２．トーラス状の拡散＞
図４Ａ及び図４Ｂは、溶融金属スズのドロップレットにプリパルスレーザビームを照射した場合のドロップレットの拡散の様子の第２の例を模式的に示す図である。図４Ａは、プリパルスレーザビーム及びメインパルスレーザビームのビーム軸に垂直な方向からターゲット物質を見た図である。図４Ｂは、メインパルスレーザビームのビーム軸方向からターゲット物質を見た図である。図４Ｂには、トーラス型の拡散ターゲットの外径Ｄｏｕｔとメインパルスレーザビームの照射スポット径Ｄｍを示している。
【００３５】
図２を参照しながら説明したように、ドロップレットＤＬにプリパルスレーザビームを集光して照射すると、ドロップレットＤＬの表面付近においてレーザアブレーションが生じる。ここで、プリパルスレーザビームの光強度が第２の所定値（例えば６．４×１０９Ｗ／ｃｍ２）以上の光強度である場合には、ドロップレットは粉々に破壊され、図４Ａ及び図４Ｂに示すようなトーラス型の拡散ターゲットが形成され得る。図４Ａ及び図４Ｂに示すように、トーラス型の拡散ターゲットは、ドロップレットが、プリパルスレーザビームのビーム軸に対して軸対称に、かつ、トーラス状に拡散したものである。
【００３６】
なお、トーラス型の拡散ターゲットを形成するための具体的条件は、例えば以下の通りである。プリパルスレーザビームの光強度範囲は、６．４×１０９Ｗ／ｃｍ２以上、３．２×１０１０Ｗ／ｃｍ２以下とする。ドロップレットの直径は、１２μｍ以上、４０μｍ以下とする。
【００３７】
次に、トーラス型の拡散ターゲットへのメインパルスレーザビームの照射について説明する。トーラス型の拡散ターゲットは、プリパルスレーザビームをドロップレットに照射した後、例えば０．５μｓ〜２．０μｓのタイミングで形成される。従って、プリパルスレーザビームをドロップレットに照射した後の上記タイミングで、メインパルスレーザビームを拡散ターゲットに照射することが好ましい。
【００３８】
また、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、トーラス型の拡散ターゲットの形状は、プリパルスレーザビームのビーム軸方向の長さが、プリパルスレーザビームのビーム軸方向に垂直な方向の長さよりも短い形状となっている。この拡散ターゲットに対して、メインパルスレーザビームは、プリパルスレーザビームと略同一方向に照射されるのが好ましい。これにより、拡散ターゲットにメインパルスレーザビームをより効率よく照射することができ、ターゲット物質にメインパルスレーザビームを効率的に吸収させることができる。従って、ＬＰＰ式ＥＵＶ光源装置におけるＣＥを向上することができる。本発明者らは実験により、上記の条件で照射した場合にＣＥ〜３％を確認した。
【００３９】
例えば光強度分布がガウス分布（Gaussian distribution）であるメインパルスレーザビームを、トーラス型の拡散ターゲットに照射することにより、トーラス型の拡散ターゲットから円筒状にプラズマが放出されると推定される。そして、その円筒内に向けて拡散するプラズマが円筒内に閉じ込められる効果が期待できる。従って、プラズマを高温かつ高密度に生成し、ＣＥを向上させると推定できる。なお、「トーラス型」とは円環体の形状を意味するが、拡散ターゲットは必ずしも円環体である必要はなく、実質的に環状に拡散したものであればよい。
【００４０】
さらに、メインパルスレーザビームの照射スポット径Ｄｍは、トーラス型の拡散ターゲットの外径Ｄｏｕｔに対して、以下の関係を有することが好ましい。
Ｄｍ≧Ｄｏｕｔ
このようにすることにより、トーラス型の拡散ターゲットの全体にメインパルスレーザビームを照射できるため、拡散ターゲットのより多くの部分をプラズマ化することができる。その結果、ターゲット物質のデブリの発生を低減することができる。
【００４１】
＜２−３．大径ドロップレットの拡散＞
図５Ａ〜図５Ｈは、直径６０μｍの溶融金属スズのドロップレットＤＬにプリパルスレーザビームを照射した場合の拡散ターゲットの状態をシミュレーションした結果を示す図である。図５Ａ〜図５Ｄは、プリパルスレーザビームのビーム軸に垂直な方向（Ｘ軸）からドロップレット及び拡散ターゲットの状態を見たものである。図５Ａ〜図５Ｄは、それぞれドロップレットＤＬに対するプリパルスレーザビームの照射後の時間Ｔが０μｓ、０．４μｓ、０．８μｓ、１．４μｓ経過した時点でのターゲット物質の状態を示している。図５Ｅ〜図５Ｈは、プリパルスレーザビームのビーム軸方向からドロップレット及び拡散ターゲットの状態を見たものである。図５Ｅ〜図５Ｈは、それぞれ図５Ａ〜図５Ｄに示す場合と同一の時間が経過した時点でのターゲット物質の状態を示している。図５Ｉは、メインパルスレーザビームが拡散ターゲットに照射される位置での、メインパルスレーザビームの照射スポット径の大きさを示している。なお、プリパルスレーザビームの光強度が１．５×１０９Ｗ／ｃｍ２の場合を示す。
【００４２】
図５Ａ〜図５Ｈに示すシミュレーション結果を、図５Ｉに示すメインパルスレーザビームの照射スポット径と併せて参照すると、次のことがわかる。拡散ターゲットの大部分にメインパルスレーザビームが照射されるようにできるのは、プリパルスレーザビームの照射から約０．４μｓ後のタイミングである。従って、このようなタイミングで拡散ターゲットにメインパルスレーザビームが照射されるようにすれば、デブリの発生を低減できると推測できる。
【００４３】
プリパルスレーザビームの照射前に直径が６０μｍであったドロップレットは、プリパルスレーザビームの照射によって拡散し、微粒子化される。図５Ａ〜図５Ｄに、この拡散ターゲット中の微粒子径の最大値及び最小値を併せて示す。このシミュレーションにおけるプリパルスレーザビームの光強度では、拡散ターゲット中の微粒子径の最大値が４８．０μｍとなっている。つまり、プリパルスレーザビームによる粉砕が不十分で、メインパルスレーザビームの照射によってもプラズマ化されない部分が多く残ることが予想される。これは、デブリが多く発生する可能性を示唆する。また、プリパルスレーザビームの照射後における拡散ターゲット中の微粒子径の最小値は、０．４μｓ後で３．７μｍ、０．８μｓ後で３．５μｍ、１．４μｓ後で３．１μｍとなっている。これより、プリパルスレーザビーム照射後の時間Ｔが経過するに従って微粒子の直径は微小化し、これに伴って粒子数が増加することが予想される。これは、直径６０μｍの溶融金属スズのドロップレットにプリパルスレーザビームを照射した場合、プリパルスレーザビーム照射後の時間Ｔが０．４μｓ〜１．４μｓの範囲内でメインパルスレーザビームを拡散ターゲットに照射すると、時間Ｔが長いほどＣＥが向上する可能性を示唆している。
【００４４】
図６は、直径６０μｍの溶融金属スズのドロップレットにプリパルスレーザビームを照射した場合の、拡散ターゲットの拡散径Ｄｄの時間変化と、ある時点においてメインパルスレーザビームを拡散ターゲットへ照射した際のＣＥを示す図である。図５に示すように、プリパルスレーザビームの照射から約０．４μｓ後では、拡散ターゲットの拡散径Ｄｄが、メインパルスレーザビームの照射スポット径と略一致する。従って、プリパルスレーザビームの照射から約０．４μｓ後にメインパルスレーザビームを照射すると、デブリの発生が抑制される可能性がある（図６の矢印Ａ）。これに対し、図６を参照すると、プリパルスレーザビームの照射から約３μｓ後にメインパルスレーザビームを照射すると、高いＣＥが得られる可能性が示されている（矢印Ｂ）。このシミュレーション結果から、プリパルスレーザビームの照射からメインパルスレーザビームの照射までの遅延時間には、デブリ発生の低減のために望ましい値と、高いＣＥを得るために望ましい値との間に隔たりがあることが判る。つまり、直径６０μｍの溶融金属スズのドロップレットにプリパルスレーザビーム及びメインパルスレーザビームを照射する場合、デブリ低減と高いＣＥの両立は容易ではないと予測できる。ここで、プリパルスレーザビームの照射後の時間Ｔは、プリパルスレーザビームの照射からメインパルスレーザビームの照射までの遅延時間と同じ時間を示す。
【００４５】
＜２−４．小径ドロップレットの拡散＞
図７Ａ〜図７Ｈは、直径１０μｍの溶融金属スズのドロップレットにプリパルスレーザビームを照射した場合の拡散ターゲットの状態をシミュレーションした結果を示す図である。図７Ａ〜図７Ｄは、プリパルスレーザビームのビーム軸に垂直な方向（Ｘ軸）からドロップレット及び拡散ターゲットを見た図である。図７Ａ〜図７Ｄは、それぞれプリパルスレーザビームの照射後の時間Ｔが０μｓ、０．１μｓ、０．２５μｓ、０．５μｓ経過した時点でのターゲット物質の状態を示している。図７Ｅ〜図７Ｈは、プリパルスレーザビームのビーム軸の方向からドロップレット及び拡散ターゲットを見たものである。図７Ｅ〜図７Ｈは、それぞれ図７Ａ〜図７Ｄと同一の時間が経過した時点でのターゲット物質の状態を示している。図７Ｉは、メインパルスレーザビームが拡散ターゲットに照射される位置での、メインパルスレーザビームの照射スポット径の大きさを示している。なお、プリパルスレーザビームの光強度は１．５×１０９Ｗ／ｃｍ２の場合を示す。
【００４６】
図７Ａ〜図７Ｈに示すシミュレーション結果を、図７Ｉに示すメインパルスレーザビームの照射スポット径と併せて参照すると、次のことがわかる。拡散ターゲットの大部分にメインパルスレーザビームが照射されるようにできるのは、プリパルスレーザビームの照射から約０．１μｓ後のタイミングである。従って、このようなタイミングでメインパルスレーザビームが拡散ターゲットに照射されるようにすれば、デブリの発生を低減できると推測できる。
【００４７】
また、図７Ａ〜図７Ｄに併せて示したように、プリパルスレーザビームの照射後における拡散ターゲット中の微粒子径の最大値は、プリパルスレーザビームの照射から０．１μｓ後で２．２μｍ、プリパルスレーザビームの照射から０．２５μｓ後及び０．５μｓ後で１．１μｍとなっている。これより、拡散ターゲット中の微粒子径の最大値は、プリパルスレーザビームの照射から０．２５μｓ後以降で一定となると推定できる。また、プリパルスレーザビームの照射後における拡散ターゲット中の微粒子径の最小値は、プリパルスレーザビームの照射から０．１μｓ後、０．２５μｓ後及び０．５μｓ後で何れも０．２μｍとなっている。これより、プリパルスレーザビームの照射から０．１μｓ後において拡散ターゲット中の微粒子径は十分小さくなっていると推定できる。これは、プリパルスレーザビームの照射から約０．１μｓ経過以降、メインパルスレーザビームを拡散ターゲットに照射するとＣＥが向上する可能性を示唆している。
【００４８】
図８は、直径１０μｍの溶融金属スズのドロップレットにプリパルスレーザビームを照射した場合の、拡散ターゲットの拡散径Ｄｄの時間変化と、ある時点においてメインパルスレーザビームを拡散ターゲットに照射した際のＣＥを示す図である。
【００４９】
図７に示すように、プリパルスレーザビームの照射から約０．１μｓ後では、拡散ターゲットの拡散径Ｄｄが、メインパルスレーザビームの照射スポット径と一致する。従って、プリパルスレーザビームの照射から約０．１μｓ後にメインパルスレーザビームを拡散ターゲットに照射すると、デブリの発生が抑制される可能性がある（図８の矢印Ａ）。これに対し、図８を参照すると、プリパルスレーザビームの照射から約０．１５μｓ後にメインパルスレーザビームを拡散ターゲットに照射すると、高いＣＥが得られる可能性が示されている（矢印Ｂ）。このシミュレーション結果から、デブリ低減のために望ましいメインパルスレーザビームの遅延時間と、高いＣＥを得るために望ましいメインパルスレーザビームの遅延時間との間の隔たりが比較的小さいことが判る。つまり、直径１０μｍの溶融金属スズのドロップレットにプリパルスレーザビームを照射する場合、デブリ低減と高いＣＥの両立が可能であると予測できる。直径１０μｍ程度の溶融金属スズのドロップレットは、必要なＥＵＶ光を発光させるのに必要最小限質量のターゲットと言う意味で、マスリミテッドターゲットと呼ぶことがある。
【００５０】
＜３．第１の実施形態＞
次に、添付の図面を参照に各実施形態について説明する。図９は、第１の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の概念図である。第１の実施形態は、ＹＡＧパルスレーザ装置３ａから出力されるプリパルスレーザビームのビーム軸と、ＣＯ２パルスレーザ装置３ｂから出力されるメインパルスレーザビームのビーム軸とを、ビームコンバイナ１５ｃによって略一致させる構成を有している。すなわち、第１の実施形態においては、プリパルスレーザビームとメインパルスレーザビームとを各々同軸の光路を介してチャンバ１内に供給している。
【００５１】
まず、露光機コントローラ９からＥＵＶ光源コントローラ７にＥＵＶ発光信号が入力される。ＥＵＶ光源コントローラ７は、ＹＡＧパルスレーザ装置３ａにＹＡＧレーザビーム強度設定信号を出力する。さらに、ＥＵＶ光源コントローラ７は、ＣＯ２パルスレーザ装置３ｂにＣＯ２レーザビーム強度設定信号を出力する。
【００５２】
また、ＥＵＶ光源コントローラ７は、トリガコントローラ１７にＥＵＶ発光トリガ信号を出力する。トリガコントローラ１７は、ドロップレットを出力するための信号をドロップレットコントローラ８に出力する。ドロップレットコントローラ８はターゲット供給部２にドロップレット出力信号を入力し、ターゲット供給部２はターゲットノズル１３からドロップレットＤＬを出力する。また、トリガコントローラ１７は、ＹＡＧレーザ発振トリガ信号をＹＡＧパルスレーザ装置３ａに出力する。ＹＡＧレーザ発振トリガ信号は、ドロップレットＤＬがプラズマ生成サイトＰＳに到着するタイミングでプリパルスレーザビームがドロップレットＤＬに照射されるように、出力される。さらに、トリガコントローラ１７は、ＣＯ２パルスレーザ装置３ｂのマスタオシレータ３ｄにＣＯ２レーザ発振トリガ信号を出力する。ＣＯ２レーザ発振トリガ信号は、ドロップレットＤＬにプリパルスレーザビームが照射されてから、所望の拡散ターゲットが形成されるまでの遅延時間Ｔ後のタイミングでメインパルスレーザビームが拡散ターゲットに照射されるように、出力される。
【００５３】
ＹＡＧパルスレーザ装置３ａは、ＥＵＶ光源コントローラ７から出力されたＹＡＧレーザビーム強度設定信号と、トリガコントローラ１７から出力されたＹＡＧレーザ発振トリガ信号とに基づいて、第１の特定波長を有するプリパルスレーザビームを発生させる。プリパルスレーザビームは、ビームエキスパンダ４においてビーム径が拡大された後、ビームコンバイナ１５ｃに入射する。
【００５４】
ＣＯ２パルスレーザ装置３ｂは、マスタオシレータ３ｄと、プリアンプ３ｈと、メインアンプ３ｊとの下流側に、それぞれリレー光学系３ｇ、３ｉ、３ｋを直列に接続して構成されている。マスタオシレータ３ｄは、ＣＯ２パルスレーザ発振トリガ信号に基づいて、第２の特定波長を含むシード光を発生させる。マスタオシレータ３ｄから出力されたシード光は、ＣＯ２レーザビーム強度設定信号に基づいて、プリアンプ３ｈ及びメインアンプ３ｊによって所望の光強度に増幅される。この増幅されたレーザ光は、メインパルスレーザビームとしてビームコンバイナ１５ｃに入射する。
【００５５】
ビームコンバイナ１５ｃは、ＹＡＧパルスレーザ装置３ａから出力されたレーザビームに含まれる第１の特定波長のレーザビームを透過させ、ＣＯ２パルスレーザ装置３ｂから出力されたレーザビームに含まれる第２の特定波長のレーザビームを高反射する。こうして、ビームコンバイナ１５ｃは、プリパルスレーザビームとメインパルスレーザビームとを各々同軸の光路を介してチャンバ１内に供給する。なお、ビームコンバイナ１５ｃは、ＹＡＧレーザの波長１．０６μｍのレーザビームを透過させ、ＣＯ２レーザの波長１０．６μｍのレーザビームを高反射する光学素子であってもよい。具体的には、ダイヤモンド基板上に、上記反射透過特性を有する多層膜をコートしてもよい。また、逆に、ＹＡＧレーザビームを高反射して、ＣＯ２レーザビームを透過させる光学素子であっても、プリパルスレーザビームとメインパルスレーザビームとを同軸の光路とすることができる。
【００５６】
ドロップレットコントローラ８と、ＹＡＧパルスレーザ装置３ａと、ＣＯ２パルスレーザ装置３ｂとが、上述のトリガコントローラ１７からの各種信号に基づいて同期して動作する。これにより、ターゲット供給部２によってチャンバ１内に供給されたターゲット物質が所定の位置に到着するタイミングに合わせて、ＹＡＧパルスレーザ装置３ａがプリパルスレーザビームを出力する。そして、プリパルスレーザビームの照射によって所望の拡散ターゲットが形成されたタイミングに合わせて、ＣＯ２パルスレーザ装置３ｂがメインパルスレーザビームを出力する。
【００５７】
第１の実施形態によれば、プリパルスレーザビームとメインパルスレーザビームとを略同一方向からプラズマ生成サイト（ＰＳ）に照射できるため、ＥＵＶ集光ミラー５に形成する貫通孔を小さく且つ少なくすることができる。
【００５８】
また、ＹＡＧパルスレーザ装置３ａから出力されるプリパルスレーザビームの波長（例えば１．０６μｍ）が、ＣＯ２パルスレーザ装置３ｂから出力されるメインパルスレーザビームの波長（例えば１０．６μｍ）の１０分の１以下となる。このようにプリパルスレーザビームの波長がメインパルスレーザビームの波長よりも十分短いために以下のメリットがある。（１）スズ等のターゲット物質に対するプリパルスレーザビームの吸収率をメインパルスレーザビームの吸収率より高くすることができる。（２）ドロップレットに集光されるプリパルスレーザビームの照射スポット径を小さくすることができる。その結果、プリパルスレーザビームは小さなパルスエネルギーで小さなドロップレットＤＬを効率よく照射し拡散させることができる。他の点については図１を参照しながら説明した通りである。
【００５９】
＜４．第２の実施形態＞
図１０は、第２の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の概念図である。第２の実施形態は、ＹＡＧパルスレーザ装置３ａから出力されたプリパルスレーザビームと、ＣＯ２パルスレーザ装置３ｂから出力されたメインパルスレーザビームとを、別々の経路からチャンバ１内に供給する構成を有している。
【００６０】
ＹＡＧパルスレーザ装置３ａから出力されたプリパルスレーザビームは、高反射ミラー１５ｅと、軸外放物面ミラー１５ｇと、ＥＵＶ集光ミラー５に形成された１つの貫通孔とを介して、チャンバ１内のドロップレット上に集光される。これにより、拡散ターゲットが形成される。
【００６１】
ＣＯ２パルスレーザ装置３ｂから出力されたメインパルスレーザビームは、高反射ミラー１５ｄと、軸外放物面ミラー１５ｆと、ＥＵＶ集光ミラー５に形成されたもう１つの貫通孔とを介して、チャンバ１内においてプリパルスレーザビームの照射によって形成された拡散ターゲットに集光される。
【００６２】
第２の実施形態によれば、プリパルスレーザビームとメインパルスレーザビームとを別々の光学系を介してターゲットに照射できるため、それぞれ所望の大きさのビームスポットを形成することが容易となる。また、プリパルスレーザビームとメインパルスレーザビームとを同軸の光路とするためのビームコンバイナ等の光学素子を用いなくてもよい。しかしながら、プリパルスレーザビーム及びメインパルスレーザビームを、それぞれドロップレットＤＬ及び拡散ターゲットに略同一方向から照射することができる。他の点については第１の実施形態と同一である。
【００６３】
＜５．第３の実施形態＞
図１１は、第３の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の概念図である。第３の実施形態は、ＹＡＧパルスレーザ装置３ａから出力される第１のプリパルスレーザビームと、ＣＯ２パルスレーザ装置３ｂから出力される第２のプリパルスレーザビーム及びメインパルスレーザビームとを、チャンバ１内に供給する構成を有している。
【００６４】
ＣＯ２パルスレーザ装置３ｂは、メインパルスレーザビームのシード光を発生させるマスタオシレータ３ｄの他に、第２のプリパルスレーザビームのシード光を発生させるマスタオシレータ３ｅを含んでいる。マスタオシレータ３ｅから出力された第２のプリパルスレーザビームのシード光は、プリアンプ３ｈ及びメインアンプ３ｊによって所望の光強度に増幅される。この増幅された光は、第２のプリパルスレーザビームとしてビームコンバイナ１５ｃに入射する。マスタオシレータ３ｄから出力されたメインパルスレーザビームのシード光もまた、プリアンプ３ｈ及びメインアンプ３ｊによって所望の光強度に増幅される。この増幅された光も、メインパルスレーザビームとしてビームコンバイナ１５ｃに入射する。
【００６５】
マスタオシレータ３ｄ及び３ｅは、ＣＯ２レーザ媒体において増幅可能な波長領域で発振する半導体レーザであってもよい。具体的には、複数台の量子カスケードレーザ（Quantum Cascade Laser）をマスタオシレータ３ｄ及び３ｅとしてもよい。
【００６６】
図１２Ａ〜図１２Ｆは、第３の実施形態において、ドロップレットＤＬに第１のプリパルスレーザビームを照射し、さらに、第２のプリパルスレーザビームを照射した場合の拡散ターゲットの状態を示す概念図である。図１２Ａ〜図１２Ｃは、第１及び第２のプリパルスレーザビームのビーム軸に垂直な方向（Ｘ軸）からドロップレット及び拡散ターゲットを見た図であり、それぞれ第１のプリパルスレーザビームの照射後の遅延時間Ｔ＝０、Ｔ＝ｔ２、Ｔ＝ｔｍ（但し、０＜ｔ２＜ｔｍ）におけるターゲット物質の状態を示している。図１２Ｄ〜図１２Ｆは、第１及び第２のプリパルスレーザビームのビーム軸の方向からドロップレットと拡散ターゲットを見たものであり、それぞれ図１２Ａ〜図１２Ｃに示す場合と同一の時間が経過した時点でのターゲット物質の状態を示している。
【００６７】
まず、図１２Ａ及び図１２Ｄに示すターゲット物質のドロップレットに、第１のプリパルスレーザビームを照射すると、図１２Ｂ及び図１２Ｅに示すように、ドロップレットが拡散し、第１の拡散ターゲットが形成される。第１のプリパルスレーザビームによって形成された第１の拡散ターゲットが、第２のプリパルスレーザビームの照射スポット径と同一かそれ以下である所望の拡散径になったタイミングで、当該第１の拡散ターゲットに第２のプリパルスレーザビームが照射される。
【００６８】
第１の拡散ターゲットに第２のプリパルスレーザビームが照射されると、図１２Ｃ及び図１２Ｆに示すように、第１の拡散ターゲットの各粒子がさらに細かい粒子となって拡散し、第２の拡散ターゲットが形成される。第２のプリパルスレーザビームの照射によって形成された第２の拡散ターゲットがメインパルスレーザビームの照射スポット径と同一かそれ以下である所望の拡散径の拡散ターゲットになったタイミングで、当該第２の拡散ターゲット（所望の拡散ターゲット）にメインパルスレーザビームが照射される。
【００６９】
このように、第１及び第２のプリパルスレーザビームの照射によって形成された第２の拡散ターゲットにメインパルスレーザビームが照射される。第１の拡散ターゲットに比べてさらに微細な粒子が存在する第２の拡散ターゲットにメインパルスレーザビームが照射されるので、メインパルスレーザビームのエネルギーが第２の拡散ターゲットに効率良く吸収される。これにより、第２の拡散ターゲットの多くの部分がプラズマ化されるので、高いＣＥが得られる。さらに、メインパルスレーザビームの照射スポット径を第２の拡散ターゲットの拡散径と同等とすることで、高ＣＥ化とデブリ低減の両立が可能となる。他の点については第１の実施形態と同一である。
【００７０】
第３の実施形態においても、マスリミテッドターゲット、例えば直径約１０μｍの溶融金属スズを用いるのが好ましい。
【００７１】
第３の実施形態においては、２段階のプリパルスレーザビームをターゲット物質に照射した後に、メインパルスレーザビームを拡散ターゲットに照射する例を示したが、３段階以上のプリパルスレーザビームをターゲット物質に照射してもよい。
【００７２】
また、第３の実施形態においては、第１のプリパルスレーザビームをＹＡＧパルスレーザ装置３ａが出力し、第２のプリパルスレーザビーム及びメインパルスレーザビームをＣＯ２パルスレーザ装置３ｂが出力する例を示したが、これらのレーザビームを１台のパルスレーザ装置、例えばＣＯ２レーザ装置が出力してもよい。
【００７３】
さらに、第１及び第２のプリパルスレーザビームを第１のレーザ装置が出力し、メインパルスレーザビームを第２のレーザ装置が出力してもよい。ここで、第１のレーザ装置を例えばＹＡＧレーザ装置又はファイバレーザ装置とし、第２のレーザ装置を例えばＣＯ２レーザ装置としてもよい。
【００７４】
＜６．第４の実施形態＞
図１３は、第４の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の概念図である。図１３は、図９〜図１１のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線における断面を示している。第４の実施形態は、上述の第１〜第３の実施形態において、磁石６ａ及び６ｂによってチャンバ１内に磁場を生成することにより、チャンバ１内において発生したイオンを回収する構成を有している。
【００７５】
磁石６ａ及び６ｂは、コイル巻き線やコイル巻き線の冷却機構等を含んだ電磁石である。これらの磁石６ａ及び６ｂには、電源コントローラ６ｄによって制御される電源装置６ｃが接続されている。電源装置６ｃから磁石６ａ及び６ｂに供給される電流を電源コントローラ６ｄが調節することにより、所定方向の磁場がチャンバ１内に形成される。磁石６ａ及び６ｂとしては、例えば超伝導磁石が用いられる。なお、ここでは２個の磁石６ａ及び６ｂを用いる例について説明したが、１個の電磁石を用いてもよい。さらに、永久磁石をチャンバ内に配置してもよい。
【００７６】
ターゲット物質へのメインパルスレーザビームの照射によって生成されるプラズマは、正イオン及び負イオン（又は電子）を含んでいる。チャンバ１内を移動する正イオン及び負イオンは、磁場中でローレンツ力を受けるため、磁力線に沿って螺旋状に移動する。これにより、イオン化されたターゲット物質が磁場にトラップされ、磁場中に設けられたイオン回収器１９ａ及び１９ｂに回収される。これにより、チャンバ１内のデブリを低減することができ、ＥＵＶ集光ミラー５などのチャンバ内の光学素子へのデブリの付着により、光学素子が劣化するのが抑制される。なお、図１３において、磁場は矢印の向きとなっているが、矢印と反対の向きであっても同様の機能を果たす。
【００７７】
デブリの光学素子への付着を低減するミチゲーション技術は、磁場を用いるものに限られず、エッチングガスを利用してＥＵＶ集光ミラー５等に付着した物質をエッチングするものでもよい。また、ミチゲーション技術は、磁場中で水素ガス（Ｈ２）又は水素ラジカル（Ｈ）をデブリと反応させて、デブリとの気化化合物として除去するものでもよい。
【００７８】
＜７．第５の実施形態＞
図１４は、第５の実施形態に係るＥＵＶ光源装置においてプリパルスレーザビームを発生させるチタンサファイヤレーザの構成例を示す概念図である。第５の実施形態におけるチタンサファイヤレーザ５０ａは、上述の第１〜第４の実施形態においてドロップレットを拡散させるためのプリパルスレーザビームを発生させるドライバレーザとして、チャンバの外側に設けられる。
【００７９】
第５の実施形態におけるチタンサファイヤレーザ５０ａは、半導体可飽和吸収ミラー５１ａと出力結合ミラー５２ａとの間に、凹面ミラー５３ａ、第１のポンピングミラー５４ａ、チタンサファイア結晶５５ａ、第２のポンピングミラー５６ａ、及び、２つのプリズム５７ａ及び５８ａがこの順に半導体可飽和吸収ミラー５１ａ側から配置されたレーザ共振器を含んでいる。さらに、チタンサファイヤレーザ５０ａは、このレーザ共振器に励起光を導入する励起光源５９ａを含んでいる。
【００８０】
第１のポンピングミラー５４ａは、レーザ共振器外部からの励起光を透過させ、レーザ共振器内側からの光を高い反射率で反射するミラーである。チタンサファイア結晶５５ａは、励起光を受けて誘導放出を行うレーザ媒質である。２つのプリズム５７ａ及び５８ａは、特定の波長の光を選択的に透過させる。出力結合ミラー５２ａは、このレーザ共振器内で増幅された光の一部を透過させて出力し、他の一部を反射してレーザ共振器内に戻す。半導体可飽和吸収ミラー５１ａは、反射層と可飽和吸収体層とをミラー基板に積層したミラーであり、入射光が弱い間は可飽和吸収体層が入射光を吸収する。半導体可飽和吸収ミラー５１ａは、入射光が強くなると可飽和吸収体層が入射光を透過させて反射層が入射光を反射することにより、入射光を短パルス化して反射する。
【００８１】
励起光源５９ａとして、例えば半導体励起Ｎｄ：ＹＶＯ４（neodymium-doped yttrium orthovanadate）レーザを用いることができる。この励起光源５９ａから出力される第２高調波を第１のポンピングミラー５４ａに導入し、半導体可飽和吸収ミラー５１ａの位置を調節し、このレーザ共振器の共振器長と縦モードとを同期させて発振させる。これにより、出力結合ミラー５２ａからピコ秒またはそれ以下のオーダーのパルス時間幅を有するパルスレーザビームが出力される。なお、パルスエネルギーが小さい場合は、再生増幅器等により、このパルスレーザビームを増幅してもよい。
【００８２】
第５の実施形態によれば、ピコ秒またはそれ以下のオーダーのパルス時間幅を有する短パルスレーザビームをプリパルスレーザビームとしてターゲット物質に照射することが可能となる。短パルスレーザ光をターゲット物質に照射する場合、照射部分の熱拡散を非常に小さくできる可能性があるため、熱拡散してしまうエネルギーをアブレーション作用に利用できる。この結果、第５の実施形態によれば、ナノ秒オーダーのレーザ光に比べて、小さなパルスエネルギーでドロップレットを拡散させることができる。
【００８３】
＜８．第６の実施形態＞
図１５は、第６の実施形態に係るＥＵＶ光源装置においてプリパルスレーザビームを発生させるためのファイバレーザの構成例を示す概念図である。第６の実施形態におけるファイバレーザ５０ｂは、上述の第１〜第４の実施形態においてドロップレットを拡散させるためのプリパルスレーザビームを発生させるドライバレーザとして、チャンバの外側に設けられる。
【００８４】
第６の実施形態におけるファイバレーザ５０ｂは、高反射ミラー５１ｂと半導体可飽和吸収ミラー５２ｂとの間に、グレーティングペア５３ｂ、第１の偏光維持ファイバ５４ｂ、マルチプレクサ５５ｂ、分離素子５６ｂ、第２の偏光維持ファイバ５７ｂ、及び、集光光学系５８ｂがこの順に高反射ミラー５１ｂ側から配置されたレーザ共振器を含んでいる。さらに、ファイバレーザ５０ｂは、このレーザ共振器に励起光を導入する励起光源５９ｂを含んでいる。
【００８５】
マルチプレクサ５５ｂは、励起光源５９ｂからの励起光を第１の偏光維持ファイバ５４ｂに導入するとともに、第１の偏光維持ファイバ５４ｂと第２の偏光維持ファイバ５７ｂとの間を行き来する光を透過させる。第１の偏光維持ファイバ５４ｂには、イッテルビウム（Ｙｂ）がドープされており、励起光を受けて誘導放出を行う。グレーティングペア５３ｂは、回折作用によって特定の波長の光を選択的に反射する。半導体可飽和吸収ミラー５２ｂは、反射層と可飽和吸収体層とを基板に積層したミラーであり、入射光が弱い間は可飽和吸収体層が入射光を吸収し、入射光が強くなると可飽和吸収体層が入射光を透過させて反射層が入射光を反射することにより、入射光を短パルス化して反射する。分離素子５６ｂは、このレーザ共振器内で増幅された光の一部を分離して出力し、他の一部をレーザ共振器内に戻す。マルチプレクサ５５ｂに光ファイバで接続された励起光源５９ｂから励起光が導入されると、分離素子５６ｂを介してピコ秒オーダーのパルス時間幅を有するパルスレーザビームが出力される。
【００８６】
ここで、ピコ秒オーダーのパルス時間幅を有するパルスレーザビームを出力するピコ秒パルスレーザとは、パルス時間幅Ｔが１ｎｓ未満（Ｔ＜１ｎｓ）のパルスレーザビームを出力するパルスレーザを意味する。さらに、フェムト秒オーダーのパルス時間幅を有するパルスレーザビームを出力するフェムト秒パルスレーザを本開示に適用しても、同様の効果を得ることができる。
【００８７】
第６の実施形態によれば、第５の実施形態と同様の効果を奏するのに加えて、プリパルスレーザビームを光ファイバで導入できるため、ターゲット物質に対して高精度にプリパルスレーザビームを照射することが容易となる。また、一般にファイバレーザでは、レーザビームの強度分布の理想的なガウス分布からのずれを表すＭ２値が、１．２程度である。Ｍ２値が１に近いとそれだけ集光性能が高い。このため、ファイバレーザを用いると小さなターゲットに対して高精度にプリパルスレーザビームを照射することができる。
【００８８】
なお、レーザビームの波長が短くなるほど、スズによるレーザビームの吸収率は高くなる。従って、スズによる吸収を重視する場合は、短波長の方が有利である。例えば、Ｎｄ：ＹＡＧ（neodymium-doped yttrium aluminum garnet）レーザから出力される基本波の波長１０６４ｎｍに対し、高調波２ω＝５３２ｎｍ、３ω＝３５５ｎｍ、４ω＝２６６ｎｍの順で、吸収効率が高くなる。
【００８９】
なお、ここではピコ秒オーダーのパルス時間幅を有する短パルスレーザビームを用いる例を示したが、ナノ秒オーダーのパルス時間幅を有するパルスレーザビームを用いても、ドロップレットを拡散させることができる。例えば、パルス時間幅約１５ｎｓ、繰返し周波数１００ｋＨｚ、パルスエネルギー１．５ｍＪ、波長１．０３μｍ、Ｍ２値１．５未満のファイバレーザでも、プリパルスレーザとして十分使用可能である。
【００９０】
＜９．レーザビームの照射条件＞
図１６Ａ及び図１６Ｂは、上述のＥＵＶ光源装置におけるレーザビームの照射条件の例を示す表である。照射パルスエネルギーをＥ（Ｊ）、パルス幅をＴ（ｓ）、照射スポット径をＤｍ（ｍ）とすると、レーザビームの光強度Ｗ（Ｗ／ｍ２）は、次の式（５）で表される。
Ｗ＝Ｅ／（Ｔ（Ｄｍ／２）２π）・・・式（５）
【００９１】
図１６Ａは、プリパルスレーザビームの照射条件として、４通りの例（ケース１〜ケース４）を示している。ケース１は、例えば溶融金属スズのドロップレットの直径が６０μｍである場合を想定している。そのようなドロップレットを拡散させて所望の拡散ターゲットを生成するための照射条件は次のようになる。例えば、ドロップレットへの照射スポット径Ｄｍを１００μｍとして、１．６×１０９Ｗ／ｃｍ２のレーザビームの光強度Ｗを必要とした場合には、照射パルスエネルギーＥ及びパルス幅Ｔを、それぞれ１．９ｍＪ及び１５ｎｓに設定することができる。このようなプリパルスレーザビームにより、図３Ｂに示すような拡散ターゲットの生成が可能となる。
【００９２】
図１６Ａに示すケース２は、例えば溶融金属スズのドロップレットの直径が１０μｍのマスリミテッドターゲットに相当する大きさである場合を想定している。そのようなドロップレットを拡散させて所望の拡散ターゲットを生成するための照射条件は次のようになる。例えば、ドロップレットへの照射スポット径Ｄｍを３０μｍとして、１．６×１０９Ｗ／ｃｍ２のレーザビームの光強度Ｗを必要とした場合には、照射パルスエネルギーＥ及びパルス幅Ｔを、それぞれ０．１７ｍＪ及び１５ｎｓに設定することができる。このようなプリパルスレーザビームにより、図７Ｂに示すような拡散ターゲットの生成が可能となる。
【００９３】
図１６Ａに示すケース３及びケース４は、プリパルスレーザビームを発生させるレーザ装置として、図１４及び図１５に示すようなレーザ装置を使用した場合の例である。ケース３及びケース４は、ドロップレットがマスリミテッドターゲットに相当する大きさであって、１×１０１０Ｗ／ｃｍ２以上のレーザビームの光強度Ｗが必要な場合に適用することができる。
【００９４】
図１６Ｂは、メインパルスレーザビームの照射条件として、４通りの例（ケース１〜ケース４）を示している。ケース１は、例えば拡散ターゲットの拡散径が２５０μｍである場合を想定している。そのような拡散ターゲットをプラズマ化するための照射条件は次のようになる。例えば、拡散ターゲットへの照射スポット径Ｄｍを２５０μｍとして、１．０×１０１０Ｗ／ｃｍ２のレーザビームの光強度Ｗを必要とした場合には、照射パルスエネルギーＥ及びパルス幅Ｔを、それぞれ１００ｍＪ及び２０ｎｓに設定することができる。これにより、プラズマ化のために必要なエネルギーが拡散ターゲットに供給される。
【００９５】
図１６Ｂに示すケース２は、拡散ターゲットの拡散径、照射スポット径Ｄｍ及びレーザビームの光強度Ｗが図１６Ｂのケース１におけるものと同じである場合に、照射パルスエネルギーＥ及びパルス幅Ｔを、それぞれ１５０ｍＪ及び３０ｎｓに設定する例である。これにより、プラズマ化のために必要なエネルギーが拡散ターゲットに供給される。
【００９６】
図１６Ｂに示すケース３は、拡散ターゲットの拡散径が３００μｍである場合を想定している。そのような拡散ターゲットをプラズマ化するための照射条件は次のようになる。例えば、拡散ターゲットへの照射スポット径Ｄｍを３００μｍとして、１．０×１０１０Ｗ／ｃｍ２のレーザビームの光強度Ｗを必要とした場合には、照射パルスエネルギーＥ及びパルス幅Ｔを、それぞれ２００ｍＪ及び２５ｎｓに設定することができる。これにより、プラズマ化のために必要なエネルギーが拡散ターゲットに供給される。
【００９７】
図１６Ｂに示すケース４は、拡散ターゲットの拡散径が２００μｍである場合を想定している。そのような拡散ターゲットをプラズマ化するための照射条件は次のようになる。例えば、拡散ターゲットへの照射スポット径Ｄｍを２００μｍとして、１．０×１０１０Ｗ／ｃｍ２のレーザビームの光強度Ｗを必要とした場合には、照射パルスエネルギーＥ及びパルス幅Ｔを、それぞれ２００ｍＪ及び５０ｎｓに設定することができる。これにより、プラズマ化のために必要なエネルギーが拡散ターゲットに供給される。
【００９８】
以上のように、プリパルスレーザビーム及びメインパルスレーザビームの光強度の設定は、それぞれのレーザビームの照射パルスエネルギーＥとパルス幅Ｔとを設定することにより、実現できる。
【００９９】
＜１０．第７の実施形態＞
図１７は、第７の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の概念図である。第７の実施形態は、ファイバレーザシステム３１から出力されたプリパルスレーザビームの偏光状態を、偏光子（polarizer）２０によって変える構成を有している。偏光子２０は、プリパルスレーザビームの偏光状態を、直線偏光以外の偏光状態となるように変える素子である。偏光子２０は、ドライバレーザとプラズマ生成サイト（ＰＳ）との間の光路の所定の位置に設けられる。本明細書において、偏光子には、polarization retarderも含まれる。
【０１００】
第７の実施形態において、ファイバレーザシステム３１は、ファイバレーザコントローラ３１ａと、図１５（第６の実施形態）を参照しながら説明したファイバレーザ５０ｂとを含んでもよい。ＣＯ２パルスレーザシステム３２は、ＣＯ２レーザコントローラ３２ａと、図９（第１の実施形態）を参照しながら説明したマスタオシレータ３ｄ、プリアンプ３ｈ、メインアンプ３ｊ、及び、リレー光学系３ｇ、３ｉ及び３ｋとを含んでもよい。
【０１０１】
ＥＵＶ光源コントローラ７は、ファイバレーザコントローラ３１ａにファイバレーザビーム強度設定信号を出力する。さらに、ＥＵＶ光源コントローラ７は、ＣＯ２レーザコントローラ３２ａにＣＯ２レーザビーム強度設定信号を出力する。
【０１０２】
トリガコントローラ１７は、ファイバレーザ５０ｂにファイバレーザ発振トリガ信号を出力する。さらに、トリガコントローラ１７は、マスタオシレータ３ｄにＣＯ２レーザ発振トリガ信号を出力する。
【０１０３】
ファイバレーザ５０ｂは、ファイバレーザ発振トリガ信号に基づいて、第１の特定波長を有するプリパルスレーザビームを出力する。ファイバレーザコントローラ３１ａは、ファイバレーザビーム強度設定信号に基づいて、ファイバレーザ５０ｂの出力強度を制御する。ファイバレーザ５０ｂから出力されたプリパルスレーザビームは、ビームエキスパンダ４においてビーム径が拡大され、偏光子２０によって偏光状態を変えられた後、ビームコンバイナ１５ｃに入射する。
【０１０４】
マスタオシレータ３ｄは、ＣＯ２パルスレーザ発振トリガ信号に基づいて、第２の特定波長成分を含むシード光を出力する。ＣＯ２レーザコントローラ３２ａは、ＣＯ２レーザビーム強度設定信号に基づいて、プリアンプ３ｈ及びメインアンプ３ｊの出力強度を制御する。プリアンプ３ｈ及びメインアンプ３ｊにより、マスタオシレータ３ｄから出力されたシード光は所望の光強度に増幅される。
【０１０５】
他の点については第１の実施形態と同一である。なお、第７の実施形態において、プリパルスレーザビームの光源としてファイバレーザ５０ｂを用いる場合について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、プリパルスレーザビームの光源としてＹＡＧレーザやチタンサファイヤレーザを用いてもよい。あるいは、第１のプリパルスレーザビームが小さな集光径を実現しやすいファイバレーザ装置から出力され、第２のプリパルスレーザビームがＹＡＧレーザ装置または超短パルスレーザ光を得やすいチタンサファイヤレーザ装置から出力され、メインパルスレーザビームが高出力レーザ光が実現できるＣＯ２レーザ装置から出力されるように構成してもよい。つまり、所望の数のプリパルスレーザビームが各々異なる複数のレーザ装置から出力されるように構成してもよい。また、プリパルスレーザビームを照射する時点での拡散ターゲットの状態にあわせて、集光径、エネルギー、波長、パルス幅等の異なるプリパルスレーザビームが拡散ターゲットに複数照射されるように構成してもよい。
【０１０６】
＜１０−１．偏光制御の概要＞
図１８Ａ及び図１９Ａは、ドロップレットに直線偏光のプリパルスレーザビームを照射する様子を示す概念図である。図１８Ｂ及び図１９Ｂは、ドロップレットに直線偏光のプリパルスレーザビームを照射した場合に、ドロップレットが拡散する様子を示すシミュレーション結果を示す。図１８Ａ及び図１８Ｂはプリパルスレーザビームの偏光方向に垂直な方向（Ｘ方向）から見た図であり、図１９Ａ及び図１９Ｂはプリパルスレーザビームのビーム軸方向（Ｚ方向）から見た図である。
【０１０７】
図１８Ａ及び図１９Ａを参照に、ドロップレットに直線偏光のプリパルスレーザビームを照射する場合を考える。この場合、ドロップレットは拡散し、図１８Ｂ及び図１９Ｂに示すように、拡散ターゲットを生成する。このシミュレーション結果から、拡散ターゲットは、偏光方向（Ｙ方向）への広がりに対して、プリパルスレーザビームの偏光方向に垂直な方向（Ｘ方向）へは大きく広がることがわかる。このような形状に拡散した拡散ターゲットに、プリパルスレーザビームと略同一方向からメインパルスレーザビームを照射する場合、図１８Ｂ及び図１９Ｂに示すように、拡散ターゲットの形状と、メインパルスレーザビームの断面形状とが異なってしまう。このため、プラズマ生成に利用されないメインパルスレーザビームが多くなってしまう可能性が高い。
【０１０８】
ここで、拡散したドロップレットが、直線偏光のプリパルスレーザビームの偏光方向に垂直な方向（Ｘ方向）には大きく広がる原因について考察する。図２０は、溶融金属スズのドロップレット表面に対してＰ偏光及びＳ偏光で入射するレーザビームの吸収率を示すグラフである。図２０においては、レーザビームの波長を１．０６μｍとしている。図示するように、レーザビームの吸収率は、レーザビームの入射角度及びその偏光状態に依存すると言える。
【０１０９】
Ｐ偏光で入射するレーザビームの吸収率は、溶融金属スズのドロップレット表面への入射角度が８０°〜８５°の場合に最も高く、この角度範囲からずれるに従ってＰ偏光で入射するレーザビームの吸収率は低下する。一方、Ｓ偏光で入射するレーザビームの吸収率は、溶融金属スズのドロップレット表面への入射角度が略０°の場合、すなわちＳ偏光で入射するレーザビームがドロップレット表面に略垂直に入射する場合には、Ｐ偏光で入射するレーザビームの場合と同等であり、入射角度が大きくなるに従ってＳ偏光で入射するレーザビームの吸収率は低下する。たとえば、入射角度が８０°以上の場合、Ｓ偏光で入射するレーザビームの吸収率は０％に近くなる。
【０１１０】
このような吸収特性からすると、直線偏光のプリパルスレーザビームが照射されたドロップレットは、レーザビームがＰ偏光で８０°〜８５°の入射角度で入射する部分において、レーザビームのエネルギーを最も多く吸収する。ドロップレットの被照射面の内、レーザビームがＰ偏光で８０°〜８５°の入射角度で入射する部分は、図１８Ａ及び図１９Ａに示すドロップレットのレーザ照射を受ける側の半球面のＹ方向端部付近である。つまり、この部分はレーザビームの吸収率が高く、強力なレーザアブレーションが生じると推定される。レーザアブレーション領域（ドロップレットのレーザ照射を受ける側の半球面のＹ方向端部付近）におけるアブレーション反作用の結果、アブレーション領域から、ドロップレット内部に向かう衝撃波が発生する。この衝撃波は、図１９ＡにおけるドロップレットのＸ軸方向端部付近に向かって伝わり、図１９ＡにおけるＸ方向に、ドロップレットが拡散する。拡散したドロップレットが、直線偏光のプリパルスレーザビームの偏光方向に垂直な方向（Ｘ方向）には大きく広がるのに対し、偏光方向（Ｙ方向）にはあまり広がらない原因は、以上の通りであると推定される。
【０１１１】
そこで、第７の実施形態においては、偏光子２０を用いて、プリパルスレーザビームの偏光状態を、直線偏光以外の偏光状態となるように変える。さらに、プリパルスレーザビームのスポット径をドロップレットの直径（例えば４０μｍ）以上の大きさにすることにより、ドロップレットのレーザ側の面全体にプリパルスレーザビームを照射することができる。これにより、ドロップレットをプリパルスレーザビームのビーム軸を中心に軸対称に拡散させ、拡散したドロップレットにメインパルスレーザビームを効率的に照射することができる。
【０１１２】
偏光子２０は、プリパルスレーザビームの偏光状態を、例えば、実質的に円偏光、ビーム軸に垂直な断面の複数の部分における偏光配向がそれぞれ直交する空間的にランダムな直線偏光、ラジアル偏光、アジマス偏光等に変えてもよい。
【０１１３】
＜１０−２．偏光制御の例＞
図２１Ａ〜図２１Ｆは、第７の実施形態において、円偏光のプリパルスレーザビームをドロップレットに照射し、拡散したドロップレットにメインパルスレーザビームを照射する様子を示す概念図である。図２１Ａ及び図２１Ｂは、円偏光のプリパルスレーザビームをドロップレットに照射する様子を示している。図２１Ｃ及び図２１Ｄは、プリパルスレーザビームの照射によって拡散したドロップレットに、メインパルスレーザビームを照射する様子を示している。図２１Ｅ及び図２１Ｆは、メインパルスレーザビームの照射によって生成されるプラズマの様子を示している。
【０１１４】
円偏光の光では、電場ベクトルの先端の軌跡が螺旋を描き、当該軌跡をビーム軸に垂直な面（ＸＹ面）へ投影すると円を描く。また、プリパルスレーザビームのＸＹ面の断面のどの位置においても偏光状態は円偏光である（図２１Ａ及び図２１Ｂ）。円偏光の光では、Ｘ方向の偏光成分とＹ方向の偏光成分との光強度の割合が実質的に１：１となる。このような円偏光のプリパルスレーザビームをドロップレットに照射すると、プリパルスレーザビームのドロップレット表面における吸収率の分布は、ドロップレットの中心軸に対して軸対称となる。その結果、ドロップレットの拡散状態は、ドロップレットの中心軸に対して軸対称となり、拡散ターゲットの形状は、例えば、円盤状となる（図２１Ｃ及び図２１Ｄ）。これにより、拡散ターゲットの形状と、メインパルスレーザビームの断面形状とが略一致するようになるので、拡散ターゲットにメインパルスレーザビームを効率的に吸収させることができる。
【０１１５】
図２２Ａ〜図２２Ｆは、第７の実施形態において、空間的にランダムな直線偏光のプリパルスレーザビームをドロップレットに照射し、拡散したドロップレットにメインパルスレーザビームを照射する様子を示す概念図である。図２２Ａ及び図２２Ｂは、空間的にランダムな直線偏光のプリパルスレーザビームをドロップレットに照射する様子を示している。図２２Ｃ及び図２２Ｄは、プリパルスレーザビームの照射によって拡散したドロップレットに、メインパルスレーザビームを照射する様子を示している。図２２Ｅ及び図２２Ｆは、メインパルスレーザビームの照射によって生成されるプラズマの様子を示している。
【０１１６】
図２２Ｂに示すプリパルスレーザビームは、ビーム軸に垂直な断面（ＸＹ面）における直交する直線偏光の分布が、空間的にランダムである。このように空間的にランダムな直線偏光は、Ｘ方向の偏光成分とＹ方向の偏光成分との光強度の割合が実質的に１：１となる。空間的にランダムな直線偏光のプリパルスレーザビームをドロップレットに照射する場合を考える。空間的にランダムな直線偏光とは、レーザビーム内を微視的に見た場合に、直線偏光をもつ領域が多数混在する偏光状態である。このような偏光状態をもつプリパルスレーザビームのドロップレット表面における吸収率の分布は、ドロップレットの中心軸に対して略軸対称となる。その結果、ドロップレットの拡散状態は、ドロップレットの中心軸に対して略軸対称となり、拡散ターゲットの形状は、例えば、円盤状となる。従って、拡散ターゲットにメインパルスレーザビームを効率的に吸収させることができる。
【０１１７】
図２３Ａ〜図２３Ｆは、第７の実施形態において、ラジアル偏光のプリパルスレーザビームをドロップレットに照射し、拡散したドロップレットにメインパルスレーザビームを照射する様子を示す概念図である。図２３Ａ及び図２３Ｂは、ラジアル偏光のプリパルスレーザビームをドロップレットに照射する様子を示している。図２３Ｃ及び図２３Ｄは、プリパルスレーザビームの照射によって拡散したドロップレットに、メインパルスレーザビームを照射する様子を示している。図２３Ｅ及び図２３Ｆは、メインパルスレーザビームの照射によって生成されるプラズマの様子を示している。
【０１１８】
ラジアル偏光の光では、ビーム軸に垂直な断面（ＸＹ面）における偏光配向が放射状であり、ビーム軸に対して軸対称である。このようなラジアル偏光のプリパルスレーザビームをドロップレットに照射すると、プリパルスレーザビームのドロップレット表面における吸収率の分布は、プリパルスレーザビームのビーム軸に対して軸対称となる。この際、プリパルスレーザビームのビーム軸とドロップレットの中心軸とが一致するのが好ましい。その結果、ドロップレットの拡散状態は、プリパルスレーザビームのビーム軸に対して軸対称となり、拡散ターゲットの形状は、例えば、円盤状となる。従って、拡散ターゲットにメインパルスレーザビームを効率的に吸収させることができる。
【０１１９】
プリパルスレーザビームのスポット径をドロップレットの直径（例えば４０μｍ）以上の大きさにした場合には、ラジアル偏光のプリパルスレーザビームは、ドロップレットＤＬの光源側の半球面全体に、Ｐ偏光で入射する。従って、プリパルスレーザビームの吸収率を向上させることができるので、適切な状態の拡散ターゲットを生成するためのプリパルスレーザエネルギーは小さくてもよい。
【０１２０】
図２４Ａ〜図２４Ｆは、第７の実施形態において、アジマス偏光のプリパルスレーザビームをドロップレットに照射し、拡散したドロップレットにメインパルスレーザビームを照射する様子を示す概念図である。図２４Ａ及び図２４Ｂは、アジマス偏光のプリパルスレーザビームをドロップレットに照射する様子を示している。図２４Ｃ及び図２４Ｄは、プリパルスレーザビームの照射によって拡散したドロップレットに、メインパルスレーザビームを照射する様子を示している。図２４Ｅ及び図２４Ｆは、メインパルスレーザビームの照射によって生成されるプラズマの様子を示している。
【０１２１】
アジマス偏光の光では、ビーム軸に垂直な断面（ＸＹ面）における偏光配向がそれぞれの点において接線方向を向くため、ビーム軸（Ｚ軸）に対して軸対称となる。このようなアジマス偏光のプリパルスレーザビームをドロップレットに照射すると、プリパルスレーザビームのドロップレット表面における吸収率の分布は、プリパルスレーザビームのビーム軸に対して軸対称となる。この際、プリパルスレーザビームのビーム軸とドロップレットの中心軸とが一致するのが好ましい。その結果、ドロップレットの拡散状態は、プリパルスレーザビームのビーム軸に対して軸対称となり、拡散ターゲットの形状は、例えば、円盤状となる。従って、拡散ターゲットにメインパルスレーザビームを効率的に吸収させることができる。
【０１２２】
第７の実施形態においては、プリパルスレーザビームの偏光状態を変えることによって、プリパルスレーザビームのドロップレット表面における吸収率の分布が、ドロップレットの中心軸又はプリパルスレーザビームのビーム軸に対して軸対称となる場合について説明した。しかし、本開示はこれらに限定されない。プリパルスレーザビームのドロップレット表面における吸収率の分布が、ビーム軸に対して完全に軸対称ではなくても、ある程度の軸対称性を有していればよい。従って、プリパルスレーザビームの偏光状態は、例えば、楕円偏光でもよい。
【０１２３】
図２５Ａ及び図２５Ｂは、直線偏光の割合を測定する直線偏光度の測定法の一例を説明する図である。図２５Ａは、偏光プリズム及び光強度検出器を含む、直線偏光度の測定装置を示している。図２５Ｂは、偏光プリズムの回転角度と光強度検出器の検出結果との関係の一例を示している。
【０１２４】
図２５Ａに示すように、ファイバレーザ５０ｂから出力される直線偏光のプリパルスレーザビームを、偏光子２０によって楕円偏光の光に変えるとする。この楕円偏光の光を、集光光学系４１によって集光し、偏光プリズム４２に入射させる。偏光プリズム４２からの出射光の強度は、光強度検出器４３によって検出される。偏光プリズム４２は、方解石（calcite）等の複屈折性の結晶を２つ接合して構成されたプリズムである。偏光プリズム４２は、入射光から、プリズムの接合面の向きに応じて所定の偏光方向の光を出射光として取り出すために用いられる。偏光プリズム４２をプリパルスレーザビームのビーム軸周りに回転させることにより、偏光プリズム４２は、回転角度に応じた偏光方向を有する光を透過させる。以下の説明では偏光プリズム４２は、消光比が十分高い理想的な偏光プリズムとする。
【０１２５】
図２５Ｂに示すように、偏光プリズム４２を１８０°回転させる毎に、偏光プリズム４２からの出射光の強度が周期的に変化する。ここで、式（６）に示すように、直線偏光度Ｐは光強度の最大値Ｉｍａｘと最小値Ｉｍｉｎとから求めることができる。
Ｐ＝（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ）×１００（％）・・・式（６）
【０１２６】
ビーム軸に対して軸対称な偏光状態（円偏光、空間的にランダムな直線偏光、ラジアル偏光、アジマス偏光）の場合は、図２５Ａによって計測された直線偏光度Ｐは略０％となる。一方、直線偏光の場合は、直線偏光度Ｐは略１００％となる。但し、偏光成分比Ｒが以下のような範囲であれば、拡散ターゲットが所望の形状（たとえば、円盤状）に近い形状に形成される。これにより、直線偏光のプリパルスレーザビームがドロップレットに照射される場合に比べてメインパルスレーザビームの吸収率を向上させることができる。
０％≦Ｐ＜３０％（好ましい範囲）
０％≦Ｐ＜２０％（より好ましい範囲）
０％≦Ｐ＜１０％（最も好ましい範囲）
なお、この範囲は実際に使用する偏光プリズム４２の消光比を考慮して補正してもよい。
【０１２７】
＜１０−３．偏光子の例＞
図２６は、第７の実施形態における偏光子の第１の例を示す斜視図である。図２６においては、直線偏光を円偏光に変換するλ／４波長板（quarter wave plate）２１が、偏光子として用いられている。
【０１２８】
透過型のλ／４波長板２１は、入射した光の内の、結晶の光学軸に平行な偏光成分と結晶の光学軸に垂直な偏光成分との間に、位相差π／２を与えて各偏光成分を透過させる複屈折性の結晶である。図２６に示すように、λ／４波長板２１の入射面に垂直に入射する直線偏光の入射ビームの偏光方向が、λ／４波長板２１の結晶の光学軸に対して＋４５°傾いている場合には、λ／４波長板２１からの出射ビームは円偏光となる。また、入射ビームの偏光方向が、λ／４波長板２１の結晶の光学軸に対して−４５°の角度となった場合には、出射ビームの円偏光の回転方向が逆転する。なお、本開示は、透過型のλ／４波長板２１を用いる場合に限定されず、反射型のλ／４波長板を用いてもよい。
【０１２９】
図２７Ａ〜図２７Ｃは、第７の実施形態における偏光子の第２の例を示す図である。図２７Ａは偏光子の正面図、図２７Ｂは偏光子の径方向における断面の一部を拡大した図、図２７Ｃは偏光子の使用形態を示す図である。図２７Ａ〜図２７Ｃにおいては、直線偏光を空間的にランダムな直線偏光に変換するランダム位相板２２が、偏光子として用いられている。
【０１３０】
透過型のランダム位相板２２は、直径Ｄの透過光学素子の入射面又は出射面に、たとえば、一辺の長さがｄである微小な正方形領域を凹部や凸部によって形成し、これらがランダムに配置された構成を有している。このランダム位相板２２は、直径Ｄの入射ビームを、一辺の長さがｄである正方形の微小ビームに分割する。そして、ランダム位相板２２は、凸部２２ａを透過した微小ビームと凹部２２ｂを透過した微小ビームとの間に、位相差πを与える。位相差πは、入射光の波長をλとし、ランダム位相板２２の屈折率をｎ１とした場合に、凸部２２ａと凹部２２ｂとの段差Δｔを式（７）のように設定することによって与えられる。
Δｔ＝λ／２（ｎ１−１）・・・式（７）
【０１３１】
図２７Ｃに示すように、透過型のランダム位相板２２は、たとえばプリパルスレーザ装置と集光光学系１５との間に配置される。直線偏光のレーザビームがランダム位相板２２に入射し、ランダム位相板２２を透過したレーザビームは、偏光配向がそれぞれ直交する空間的にランダムな直線偏光に変換される。ここで、直交する偏光配向のレーザビーム同士は干渉しない。このため、集光光学系１５による集光点でのビーム断面における光強度の分布はガウス分布ではなく、トップハット（top hat）分布に近くなる。このようなプリパルスレーザビームをドロップレットに照射することにより、ドロップレットの拡散状態は、ドロップレットの中心軸に対して軸対称となる。このため、拡散ターゲットの形状は、例えば、円盤状となり、拡散ターゲットにメインパルスレーザビームを効率的に吸収させることができる。
【０１３２】
なお、本開示は透過型のランダム位相板２２を用いる場合に限定されず、反射型のランダム位相板を用いてもよい。また、ランダム位相板２２の凸部２２ａ及び凹部２２ｂの平面形状を正方形とした場合について説明したが、凸部２２ａ及び凹部２２ｂの平面形状は、六角形、三角形又はその他の多角形でもよい。
【０１３３】
図２８Ａ及び図２８Ｂは、第７の実施形態における偏光子の第３の例を示す図である。図２８Ａは偏光子の斜視図であり、図２８Ｂは偏光子の正面図である。図２８Ａ及び図２８Ｂにおいては、直線偏光の光をラジアル偏光の光に変換するｎ分割波長板２３が、偏光子として示されている。
【０１３４】
ｎ分割波長板２３は、三角形のｎ枚の半波長板（half wave plates）２３１、２３２、…、２３ｎをレーザビームの中心軸に対して軸対称に配置した透過型の光学素子である。半波長板２３１、２３２、…、２３ｎの各々は、入射した光の内の、結晶の光学軸に平行な偏光成分と結晶の光学軸に垂直な偏光成分との間に、位相差πを与えて各偏光成分を透過させる複屈折性の結晶である。このような半波長板の入射面に垂直に入射する直線偏光の入射ビームの偏光方向が、半波長板の結晶の光学軸に対して角度θ傾いていると、出射ビームは、半波長板の結晶の光学軸に対して偏光方向がさらに角度θ傾いた直線偏光となる。つまり、出射ビームの偏光方向は、入射ビームの偏光方向から角度２θ傾くことになる。
【０１３５】
例えば、半波長板２３１と半波長板２３３とは、結晶の光学軸が４５°異なるように配置されている。すると、半波長板２３１を透過した直線偏光の光と、半波長板２３３を透過した直線偏光の光とでは、偏光方向が９０°異なることになる。このように、入射ビームの偏光方向は、各半波長板の光学軸と入射ビームの偏光方向とがなす角度に応じて変換される。これによって、各半波長板を透過したレーザ光の偏光方向が、各々所定の偏光方向に変換される。結果として、ｎ分割波長板２３は、直線偏光の光をラジアル偏光の光に変換することができる。また、ｎ分割波長板２３の配置を変更することにより、直線偏光の光をアジマス偏光の光に変換することもできる。
【０１３６】
図２９は、第７の実施形態における偏光子の第４の例を示す図である。図２９においては、直線偏光の光をラジアル偏光の光に変換する偏光子として、位相補償板２４ａ、偏光回転板２４ｂ、及び、シータセル２４ｃが示されている。
【０１３７】
シータセル２４ｃは、ねじれネマティック（twisted nematic，ＴＮ）液晶が封入された光学素子であり、光の入射側から出射側にかけて、液晶分子の配列がねじれるように各液晶分子が配置されている。このシータセル２４ｃに入射した直線偏光の入射ビームは、液晶分子の配列のねじれに従って旋光し、入射ビームの偏光方向に対して偏光方向が傾いた直線偏光の光がシータセル２４ｃから出射する。従って、シータセル２４ｃにおける液晶分子の配列のねじれ角度を、方位角方向に応じて異なるようにすることにより、シータセル２４ｃは直線偏光の入射ビームをラジアル偏光の出射ビームに変換することができる。
【０１３８】
但し、シータセル２４ｃのみで直線偏光をラジアル偏光に変換しようとすると、シータセル２４ｃから出射する出射ビームの上半分と下半分との境界付近において、光強度が低下してしまう場合がある。そこで、位相補償板２４ａにより、予め入射ビームの上半分の位相をπずらし、下半分は位相をずらさずに、シータセル２４ｃに入射させる。図２９において、位相補償板２４ａの出射面に示される破線の矢印は、位相補償板２４ａの上半分と下半分とで光の位相を逆にしたことを示している。位相補償板２４ａの上半分は、例えば、光の入射側から出射側にかけて、液晶分子の配列が１８０°ねじれているＴＮ液晶によって構成される。このように位相補償板２４ａの上半分と下半分とで位相を逆にした直線偏光をシータセル２４ｃに入射させることにより、シータセル２４ｃの上半分から出射する出射ビームと下半分から出射する出射ビームとの境界付近においては同位相の光が出射することになる。これにより、シータセル２４ｃから出射した出射ビームの上半分と下半分との境界付近における光強度の低下を抑制することができる。
【０１３９】
偏光回転板２４ｂは、直線偏光の入射光の偏光方向を９０°回転させて出力する光学素子である。入射光の偏光方向を９０°回転させてシータセル２４ｃに入射させた場合には、シータセル２４ｃは直線偏光をアジマス偏光に変換することができる。偏光回転板２４ｂは、例えば、光の入射側から出射側にかけて、液晶分子の配列が９０°ねじれているＴＮ液晶によって構成される。この場合、ラジアル偏光とアジマス偏光との切り替えは、偏光回転板２４ｂに印加する直流電圧を制御して、液晶分子の配列をねじれた状態とねじれていない状態とに切り替えることによって行うことができる。
【０１４０】
以上のように、位相補償板２４ａ、偏光回転板２４ｂ、及びシータセル２４ｃを用いることにより、偏光状態の変更を自由に行うことができる。また、図２６〜図２８Ｂを参照しながら説明したように、波長板（位相板）を用いて偏光方向を変える場合は、波長板（位相板）の厚さによって、偏光方向を変える光の波長が異なるのに対し、図２９を参照しながら説明したように、シータセル２４ｃを用いる場合は、幅広い波長帯域の入射ビームの偏光方向を変更できる。従って、シータセル２４ｃを用いれば、プリパルスレーザビームの帯域幅が広い場合でも偏光方向の変更が可能である。
【０１４１】
＜１１．第８の実施形態＞
図３０は、第８の実施形態に係るＥＵＶ光源装置の概念図である。第８の実施形態は、ファイバレーザシステム３１から出力されたプリパルスレーザビームの偏光状態を、偏光子２０によって変更し、このプリパルスレーザビームをメインパルスレーザビームとは別の経路からチャンバ１内に供給する構成を有している。ファイバレーザシステム３１及び偏光子２０の構成は、第７の実施形態において説明したのと同一である。他の点については第２の実施形態と同一である。
【０１４２】
＜１２．第９の実施形態＞
図３１Ａ〜図３１Ｃは、第９の実施形態に係るＥＵＶ光源装置においてプリパルスレーザビームを発生させるレーザ装置の構成例を示す概念図である。第９の実施形態におけるレーザ装置６０ａは、上述の第１〜第４の実施形態においてドロップレットを拡散させるためのプリパルスレーザビームを発生させるドライバレーザとして、チャンバの外に設けられる。
【０１４３】
図３１Ａに示すように、レーザ装置６０ａは、反射型の偏光子６１ａと、フロントミラー６２とを含むレーザ共振器を含む。このレーザ共振器内には、レーザ媒質６３が配置されている。図示しない励起光源が出力する励起光によってレーザ媒質６３から誘導放出光が発生する。誘導放出光は偏光子６１ａとフロントミラー６２との間を往復しながらレーザ媒質６３により増幅され、レーザ装置６０ａからレーザ光を発振する。
【０１４４】
偏光子６１ａは、偏光子６１ａの入射位置に応じて所定の偏光方向の光を高い反射率で反射する機能を有している。偏光子６１ａの反射特性に応じて、図３１Ｂに示すラジアル偏光、又は、図３１Ｃに示すアジマス偏光の光が、レーザ共振器内で増幅される。この増幅された光の一部がフロントミラー６２を透過して、プリパルスレーザビームとして出力される。
【０１４５】
第９の実施形態によれば、ドライバレーザの共振器の一部に偏光子を用いている。これにより、ドライバレーザとプラズマ生成サイト（ＰＳ）との間の光路上には、第７の実施形態のように偏光子を配置しなくてもよい。
【０１４６】
図３２Ａ〜図３２Ｃは、第９の実施形態の変形例に係るＥＵＶ光源装置においてプリパルスレーザビームを発生させるレーザ装置の構成例を示す概念図である。この変形例におけるレーザ装置６０ｂは、リアミラー６１と、反射型の偏光子６２ａとを含むレーザ共振器を含む。偏光子６２ａの反射特性に応じて、図３２Ｂに示すラジアル偏光、又は、図３２Ｃに示すアジマス偏光の光が、レーザ共振器内で増幅される。この増幅された光の一部が偏光子６２ａを透過して、プリパルスレーザビームとして出力される。
【０１４７】
図３３Ａ及び図３３Ｂは、第９の実施形態における偏光子の例を示す図である。図３３Ａは偏光子の斜視図であり、図３３Ｂは偏光子の回折格子部の径方向における断面の一部を拡大して示す図である。図３３Ａに示すように、反射型の偏光子６１ａは、反射面に同心円状の回折格子６１１が形成されたミラーである。また、図３３Ｂに示すように、偏光子６１ａにおいては、ガラス基板６１３上に多層膜６１２が形成され、多層膜６１２の表面に回折格子６１１が形成されている。
【０１４８】
このような偏光子６１ａにアジマス偏光（偏光方向が回折格子６１１の各溝の方向に略平行）の光が入射すると、アジマス偏光の光は回折格子６１１を透過して多層膜６１２へと伝搬する。これに対し、偏光子６１ａにラジアル偏光（偏光方向が回折格子６１１の各溝の方向に略垂直）の光が入射すると、ラジアル偏光の光は回折格子６１１を透過せずに反射される。第９の実施形態（図３１Ａ〜図３１Ｃ参照）においては、このような偏光子６１ａをレーザ共振器に用いることによって、ラジアル偏光でのレーザ光の発振を実現することができる。
【０１４９】
なお、回折格子６１１の溝を放射状に形成すれば、偏光子６１ａがアジマス偏光の光を高い反射率で反射するように構成される。この場合には、アジマス偏光でのレーザ光の発振も可能である。また、第９の実施形態の変形例（図３２Ａ〜図３２Ｃ参照）における偏光子６２ａに回折格子６１１を形成することにより、ラジアル偏光又はアジマス偏光でのレーザ光の発振が可能である。
【０１５０】
本発明者らは、ドロップレットへのプリパルスレーザビーム照射から所定時間内にメインパルスレーザビームを拡散ターゲットに照射することにより、ドロップレット直径によらずＥＵＶ光のエネルギーのバラつきを低減できる可能性があることを発見した。図３４は、第８の実施形態に係るＥＵＶ光源装置による拡散ターゲット生成実験の結果を示す。プリパルスレーザビームは偏光変換素子により円偏光ビームとなっている。図３４の横軸はプリパルスレーザビームがドロップレットに照射された時点からの経過時間を示す。縦軸はドロップレットにプリパルスレーザビームを照射して生成された拡散ターゲットの拡散半径を示す。拡散半径は、直径６μｍ以上の大きさの粒子が存在する空間の半径としている。図中の各線は、ドロップレットの直径を１２μｍ、２０μｍ、３０μｍ、４０μｍとした場合のプリパルスレーザ照射時点からの拡散ターゲット半径の時間変化を各々プロットしている。図３４から解るように、拡散ターゲットの拡散半径は、ドロップレット直径に対する依存性が低い。また、ドロップレットへのプリパルスレーザビーム照射から０．３〜３μＳの間は、拡散半径の時間変化が比較的緩やかになっている。この時間帯ではドロップレット毎の拡散径のバラつきが少ないと推測できる。従って、この時間帯における拡散ターゲットにメインパルスレーザビームを照射すれば、発生するＥＵＶ光エネルギーのパルス間でのバラつきも少ないと期待できる。ドロップレットへのプリパルスレーザビーム照射から０．３〜３μＳの間にメインパルスレーザビームを拡散ターゲットに照射することにより、ＥＵＶ光のエネルギーのバラつきを低減できる可能性がある。
【０１５１】
以上の説明において、ドライバレーザ３（図１）は、ドロップレットに照射されるプリパルスレーザビーム、及び拡散ターゲットに照射されるメインパルスレーザビームを出力するレーザビーム生成システムに相当する。ＹＡＧパルスレーザ装置３ａ（図９〜図１１）及びファイバレーザシステム３１（図１７、図３０）は、それぞれ、プリパルスレーザビームを発生させる第１のパルスレーザ装置に相当する。ＣＯ２パルスレーザ装置３ｂ（図９〜図１１）及びＣＯ２パルスレーザシステム３２（図１７、図３０）は、それぞれ、メインパルスレーザビームを発生させる第２のパルスレーザ装置に相当する。また、ＥＵＶ光源コントローラ７（図１）は、プリパルスレーザビームの光強度とメインパルスレーザビームの光強度及び生成タイミングとを制御するレーザ制御部に相当する。
【符号の説明】
【０１５２】
１…チャンバ、２…ターゲット供給部、３…ドライバレーザ、３ａ…ＹＡＧパルスレーザ装置、３ｂ…ＣＯ２パルスレーザ装置、３ｄ、３ｅ…マスタオシレータ、３ｇ…リレー光学系、３ｈ…プリアンプ、３ｉ…リレー光学系、３ｊ…メインアンプ、３ｋ…リレー光学系、４…ビームエキスパンダ、５…ＥＵＶ集光ミラー、６ａ、６ｂ…磁石、６ｃ…電源装置、６ｄ…電源コントローラ、７…光源コントローラ、７ａ…トリガーカウンタ、７ｂ…タイマー、８…ドロップレットコントローラ、９…露光機コントローラ、１１…露光機接続ポート、１２…窓、１３…ターゲットノズル、１４…ターゲット回収筒、１５…集光光学系、１５ａ…高反射ミラー、１５ｂ…軸外放物面ミラー、１５ｃ…ビームコンバイナ、１５ｄ、１５ｅ…高反射ミラー、１５ｆ、１５ｇ…軸外放物面ミラー、１６…光検出器、１７…トリガコントローラ、１９ａ、１９ｂ…イオン回収器、２０…偏光子、２１…λ／４波長板、２２…ランダム位相板、２２ａ…凸部、２２ｂ…凹部、２３…ｎ分割波長板、２４ａ…位相補償板、２４ｂ…偏光回転板、２４ｃ…シータセル、３１…ファイバレーザシステム、３１ａ…ファイバレーザコントローラ、３２…ＣＯ２パルスレーザシステム、３２ａ…ＣＯ２レーザコントローラ、４１…集光光学系、４２…偏光プリズム、４３…光強度検出器、５０ａ…チタンサファイヤレーザ、５０ｂ…ファイバレーザ、５１ａ、５２ｂ…半導体可飽和吸収ミラー、５１ｂ…高反射ミラー、５２ａ…出力結合ミラー、５３ａ…凹面ミラー、５３ｂ…グレーティングペア、５４ａ…第１のポンピングミラー、５４ｂ…第１の偏光維持ファイバ、５５ａ…チタンサファイア結晶、５５ｂ…マルチプレクサ、５６ａ…第２のポンピングミラー、５６ｂ…分離素子、５７ａ、５８ａ…プリズム、５７ｂ…第２の偏光維持ファイバ、５８ｂ…集光光学系、５９ａ、５９ｂ…励起光源、６０ａ、６０ｂ…レーザ装置、６１…リアミラー、６１ａ…偏光子、６２…フロントミラー、６２ａ…偏光子、６３…レーザ媒質、２３１、２３２、２３３、２３ｎ…半波長板、６１１…回折格子、６１２…多層膜、６１３…ガラス基板、ＤＬ…ドロップレット、ＰＳ…プラズマ生成サイト、ＩＦ…中間集光点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビーム生成システムと、
前記レーザビーム生成システムから出力される少なくとも１つのレーザビームの光強度および出力タイミングの少なくともいずれか一方を制御するレーザ制御システムと、
前記レーザビーム生成システムから出力される前記少なくとも１つのレーザビームを内部に導入するための少なくとも１つの入射口が設けられたチャンバと、
前記チャンバに設けられ、前記チャンバ内の所定の領域にターゲット物質を供給するターゲット供給部と、
を備える極端紫外光生成装置。
【請求項２】
前記ターゲット物質は、ドロップレットの形状で前記所定の領域に供給される、請求項１記載の極端紫外光生成装置。
【請求項３】
前記レーザビーム生成システムは、第１のレーザ装置を含み、
前記第１のレーザ装置は、前記チャンバ内で前記ターゲット物質に照射される第１のプリパルスレーザビームを出力する、
請求項１記載の極端紫外光生成装置。
【請求項４】
前記第１のレーザ装置はＹＡＧレーザ装置を含む、請求項３記載の極端紫外光生成装置。
【請求項５】
前記第１のレーザ装置はファイバレーザ装置含む、請求項３記載の極端紫外光生成装置。
【請求項６】
前記第１のレーザ装置はチタンサファイアレーザ装置を含む、請求項３記載の極端紫外光生成装置。
【請求項７】
前記第１のプリパルスレーザビームの光路上には、偏光子が設けられ、
前記偏光子を透過した前記第１のプリパルスレーザビームの偏光状態は、前記第１のプリパルスレーザビームに含まれる互いに垂直な第１および第２の偏光成分の光強度をそれぞれＩ１およびＩ２として、式Ｒ＝｜Ｉ１−Ｉ２｜／｜Ｉ１＋Ｉ２｜×１００（％）で定義される値Ｒの最大値が０％以上３０％未満となるような偏光状態に変更される、請求項３記載の極端紫外光生成装置。
【請求項８】
前記偏光子を透過した第１のプリパルスレーザビームの偏光状態は、円偏光に変更される、請求項７記載の極端紫外光生成装置。
【請求項９】
前記偏光子を透過した第１のプリパルスレーザビームの偏光状態は、ラジアル偏光に変更される、請求項７記載の極端紫外光生成装置。
【請求項１０】
前記偏光子を透過した第１のプリパルスレーザビームの偏光状態は、前記第１のプリパルスレーザビームのビーム軸に対して軸対称性を有する偏光状態に変更される、請求項７記載の極端紫外光生成装置。
【請求項１１】
前記レーザビーム生成システムは、第２のレーザ装置をさらに含み、
前記第２のレーザ装置は、前記第１のプリパルスビームが照射された前記ターゲット物質に照射される第１のメインパルスレーザビームを出力する、
請求項３記載の極端紫外光生成装置。
【請求項１２】
前記第２のレーザ装置はＣＯ２レーザ装置を含む、請求項１１記載の極端紫外光生成装置。
【請求項１３】
前記第１のプリパルスレーザビームの波長は前記第１のメインパルスレーザビームの波長よりも短い、請求項１１記載の極端紫外光生成装置。
【請求項１４】
前記レーザ制御システムは、前記第１のメインパルスレーザビームの出力タイミングを、前記第１のプリパルスレーザビームが前記ターゲット物質に照射される時点から０．３〜３μＳの範囲内のタイミングに制御する、請求項１１記載の極端紫外光生成装置。
【請求項１５】
前記第１のプリパルスレーザビームが照射された前記ターゲット物質の形状は、円盤状および皿状のいずれかである、請求項１４記載の極端紫外光生成装置。
【請求項１６】
前記第１のプリパルスレーザビームが照射された前記ターゲット物質の形状は、前記第１のプリパルスレーザビームの進行方向における長さが、前記第１のプリパルスレーザビームの進行方向に垂直な方向における長さよりも短い形状である、請求項１５記載の極端紫外光生成装置。
【請求項１７】
前記第１のメインパルスレーザビームは、前記第１のプリパルスレーザビームと略同一方向から前記ターゲット物質を照射する、請求項１１記載の極端紫外光生成装置。
【請求項１８】
前記第１のメインパルスレーザビームの、該第１のメインパルスレーザビームが前記ターゲット物質に照射される時点でのビーム断面の面積は、前記ターゲット物質の前記第１のメインパルスレーザビームの進行方向に垂直な面における断面の最大面積以上である、請求項１７記載の極端紫外光生成装置。
【請求項１９】
前記ターゲット物質は、ドロップレットの形状で前記所定の領域に供給され、
前記ドロップレットの直径は１２μｍ以上、４０μｍ以下であり、
前記レーザ制御システムは、前記第１のプリパルスレーザビームの光強度を６．４×１０９Ｗ／ｃｍ２以上、３．２×１０１０Ｗ／ｃｍ２以下に制御し、
前記レーザ制御システムは、前記第１のメインパルスレーザビームの出力タイミングを、前記第１のプリパルスレーザビームが前記ドロップレットに照射される時点から０．５μＳ〜２μＳの範囲内のタイミングに制御する、
請求項１１記載の極端紫外光生成装置。
【請求項２０】
前記第１のプリパルスレーザビームが照射された前記ターゲット物質の形状は、前記第１のプリパルスレーザビームのビーム軸に対して略軸対称であり、且つ実質的に環状である、請求項１９記載の極端紫外光生成装置。
【請求項２１】
前記レーザビーム生成システムは、第３のレーザ装置をさらに含み、
前記第３のレーザ装置は、前記第１のプリパルスビームが照射された前記ターゲット物質に照射される第２のプリパルスレーザビームおよび前記第２のプリパルスレーザビームが照射された前記ターゲット物質に照射される第２のメインパルスレーザビームを出力する、
請求項３記載の極端紫外光生成装置。
【請求項２２】
前記第３のレーザ装置はＣＯ２レーザ装置を含む、請求項２１記載の極端紫外光生成装置。
【請求項２３】
前記第１のプリパルスレーザビームの波長は、前記第２のプリパルスレーザビームの波長よりも短い、請求項２１記載の極端紫外光生成装置。
【請求項２４】
前記第２のプリパルスレーザビームおよび前記第２のメインパルスレーザビームは、前記第１のプリパルスレーザビームと略同一方向から前記ターゲット物質を照射する、請求項２１記載の極端紫外光生成装置。
【請求項２５】
前記第２のメインパルスレーザビームの、該第２のメインパルスレーザビームが前記ターゲット物質に照射される時点でのビーム断面の面積は、前記ターゲット物質の前記第２のメインパルスレーザビームの進行方向に垂直な面における断面の最大面積以上である、請求項２４記載の極端紫外光生成装置。
【請求項２６】
レーザビーム生成システム、レーザ制御システム、チャンバおよびターゲット供給部を備える極端紫外光生成装置において、極端紫外光を生成する方法であって、
前記チャンバ内にターゲット物質をドロップレットの形状で供給することと、
前記ドロップレットに前記レーザビーム生成システムから出力されるプリパルスレーザビームを照射することと、
前記ドロップレットに前記プリパルスレーザビームが照射された時点から所定時間経過後、前記プリパルスレーザビームが照射された前記ドロップレットに、前記レーザビーム生成システムから出力されるメインパルスレーザビームを照射することと、
を含む、方法。
【請求項２７】
前記所定時間は０．５μＳ〜３μＳの範囲内である、請求項２６記載の方法。
【請求項１】
レーザビーム生成システムと、
前記レーザビーム生成システムから出力される少なくとも１つのレーザビームの光強度および出力タイミングの少なくともいずれか一方を制御するレーザ制御システムと、
前記レーザビーム生成システムから出力される前記少なくとも１つのレーザビームを内部に導入するための少なくとも１つの入射口が設けられたチャンバと、
前記チャンバに設けられ、前記チャンバ内の所定の領域にターゲット物質を供給するターゲット供給部と、
を備える極端紫外光生成装置。
【請求項２】
前記ターゲット物質は、ドロップレットの形状で前記所定の領域に供給される、請求項１記載の極端紫外光生成装置。
【請求項３】
前記レーザビーム生成システムは、第１のレーザ装置を含み、
前記第１のレーザ装置は、前記チャンバ内で前記ターゲット物質に照射される第１のプリパルスレーザビームを出力する、
請求項１記載の極端紫外光生成装置。
【請求項４】
前記第１のレーザ装置はＹＡＧレーザ装置を含む、請求項３記載の極端紫外光生成装置。
【請求項５】
前記第１のレーザ装置はファイバレーザ装置含む、請求項３記載の極端紫外光生成装置。
【請求項６】
前記第１のレーザ装置はチタンサファイアレーザ装置を含む、請求項３記載の極端紫外光生成装置。
【請求項７】
前記第１のプリパルスレーザビームの光路上には、偏光子が設けられ、
前記偏光子を透過した前記第１のプリパルスレーザビームの偏光状態は、前記第１のプリパルスレーザビームに含まれる互いに垂直な第１および第２の偏光成分の光強度をそれぞれＩ１およびＩ２として、式Ｒ＝｜Ｉ１−Ｉ２｜／｜Ｉ１＋Ｉ２｜×１００（％）で定義される値Ｒの最大値が０％以上３０％未満となるような偏光状態に変更される、請求項３記載の極端紫外光生成装置。
【請求項８】
前記偏光子を透過した第１のプリパルスレーザビームの偏光状態は、円偏光に変更される、請求項７記載の極端紫外光生成装置。
【請求項９】
前記偏光子を透過した第１のプリパルスレーザビームの偏光状態は、ラジアル偏光に変更される、請求項７記載の極端紫外光生成装置。
【請求項１０】
前記偏光子を透過した第１のプリパルスレーザビームの偏光状態は、前記第１のプリパルスレーザビームのビーム軸に対して軸対称性を有する偏光状態に変更される、請求項７記載の極端紫外光生成装置。
【請求項１１】
前記レーザビーム生成システムは、第２のレーザ装置をさらに含み、
前記第２のレーザ装置は、前記第１のプリパルスビームが照射された前記ターゲット物質に照射される第１のメインパルスレーザビームを出力する、
請求項３記載の極端紫外光生成装置。
【請求項１２】
前記第２のレーザ装置はＣＯ２レーザ装置を含む、請求項１１記載の極端紫外光生成装置。
【請求項１３】
前記第１のプリパルスレーザビームの波長は前記第１のメインパルスレーザビームの波長よりも短い、請求項１１記載の極端紫外光生成装置。
【請求項１４】
前記レーザ制御システムは、前記第１のメインパルスレーザビームの出力タイミングを、前記第１のプリパルスレーザビームが前記ターゲット物質に照射される時点から０．３〜３μＳの範囲内のタイミングに制御する、請求項１１記載の極端紫外光生成装置。
【請求項１５】
前記第１のプリパルスレーザビームが照射された前記ターゲット物質の形状は、円盤状および皿状のいずれかである、請求項１４記載の極端紫外光生成装置。
【請求項１６】
前記第１のプリパルスレーザビームが照射された前記ターゲット物質の形状は、前記第１のプリパルスレーザビームの進行方向における長さが、前記第１のプリパルスレーザビームの進行方向に垂直な方向における長さよりも短い形状である、請求項１５記載の極端紫外光生成装置。
【請求項１７】
前記第１のメインパルスレーザビームは、前記第１のプリパルスレーザビームと略同一方向から前記ターゲット物質を照射する、請求項１１記載の極端紫外光生成装置。
【請求項１８】
前記第１のメインパルスレーザビームの、該第１のメインパルスレーザビームが前記ターゲット物質に照射される時点でのビーム断面の面積は、前記ターゲット物質の前記第１のメインパルスレーザビームの進行方向に垂直な面における断面の最大面積以上である、請求項１７記載の極端紫外光生成装置。
【請求項１９】
前記ターゲット物質は、ドロップレットの形状で前記所定の領域に供給され、
前記ドロップレットの直径は１２μｍ以上、４０μｍ以下であり、
前記レーザ制御システムは、前記第１のプリパルスレーザビームの光強度を６．４×１０９Ｗ／ｃｍ２以上、３．２×１０１０Ｗ／ｃｍ２以下に制御し、
前記レーザ制御システムは、前記第１のメインパルスレーザビームの出力タイミングを、前記第１のプリパルスレーザビームが前記ドロップレットに照射される時点から０．５μＳ〜２μＳの範囲内のタイミングに制御する、
請求項１１記載の極端紫外光生成装置。
【請求項２０】
前記第１のプリパルスレーザビームが照射された前記ターゲット物質の形状は、前記第１のプリパルスレーザビームのビーム軸に対して略軸対称であり、且つ実質的に環状である、請求項１９記載の極端紫外光生成装置。
【請求項２１】
前記レーザビーム生成システムは、第３のレーザ装置をさらに含み、
前記第３のレーザ装置は、前記第１のプリパルスビームが照射された前記ターゲット物質に照射される第２のプリパルスレーザビームおよび前記第２のプリパルスレーザビームが照射された前記ターゲット物質に照射される第２のメインパルスレーザビームを出力する、
請求項３記載の極端紫外光生成装置。
【請求項２２】
前記第３のレーザ装置はＣＯ２レーザ装置を含む、請求項２１記載の極端紫外光生成装置。
【請求項２３】
前記第１のプリパルスレーザビームの波長は、前記第２のプリパルスレーザビームの波長よりも短い、請求項２１記載の極端紫外光生成装置。
【請求項２４】
前記第２のプリパルスレーザビームおよび前記第２のメインパルスレーザビームは、前記第１のプリパルスレーザビームと略同一方向から前記ターゲット物質を照射する、請求項２１記載の極端紫外光生成装置。
【請求項２５】
前記第２のメインパルスレーザビームの、該第２のメインパルスレーザビームが前記ターゲット物質に照射される時点でのビーム断面の面積は、前記ターゲット物質の前記第２のメインパルスレーザビームの進行方向に垂直な面における断面の最大面積以上である、請求項２４記載の極端紫外光生成装置。
【請求項２６】
レーザビーム生成システム、レーザ制御システム、チャンバおよびターゲット供給部を備える極端紫外光生成装置において、極端紫外光を生成する方法であって、
前記チャンバ内にターゲット物質をドロップレットの形状で供給することと、
前記ドロップレットに前記レーザビーム生成システムから出力されるプリパルスレーザビームを照射することと、
前記ドロップレットに前記プリパルスレーザビームが照射された時点から所定時間経過後、前記プリパルスレーザビームが照射された前記ドロップレットに、前記レーザビーム生成システムから出力されるメインパルスレーザビームを照射することと、
を含む、方法。
【請求項２７】
前記所定時間は０．５μＳ〜３μＳの範囲内である、請求項２６記載の方法。
【図１】
【図２】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２０】
【図２５】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図１２】
【図１８】
【図１９】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２６】
【図２】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２０】
【図２５】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図１２】
【図１８】
【図１９】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２６】
【公開番号】特開２０１２−１３４４３３（Ｐ２０１２−１３４４３３Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５６９１（Ｐ２０１１−１５６９１）
【出願日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２２年度 独立行政法人新エネルギー・産業技術開発機構「次世代半導体材料・プロセス基盤（ＭＩＲＡＩ）プロジェクト／次世代半導体材料・プロセス基盤（ＭＩＲＡＩ）プロジェクト（石特会計）／ＥＵＶ光源高信頼化技術開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【出願人】（３０００７３９１９）ギガフォトン株式会社 (227)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２２年度 独立行政法人新エネルギー・産業技術開発機構「次世代半導体材料・プロセス基盤（ＭＩＲＡＩ）プロジェクト／次世代半導体材料・プロセス基盤（ＭＩＲＡＩ）プロジェクト（石特会計）／ＥＵＶ光源高信頼化技術開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【出願人】（３０００７３９１９）ギガフォトン株式会社 (227)
【Ｆターム（参考）】
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