JP7549313B2 - Short-wavelength radiation source with multi-section collector module - Google Patents

Description

Translated fromJapanese

この発明は，約０．４～２００ｎｍの波長の軟Ｘ線（soft X-ray），超紫外線（ＥＵＶ）（extreme ultraviolet）および真空紫外（ＶＵＶ）（vacuum ultraviolet）放射を発生（生成）するように設計された高輝度放射線源および放射線の収集方法に関するもので，これらは大きな集束角（large collection angle）において高効率のデブリ軽減を提供し，高出力光源およびその統合機器の長期運用を保証するものである。The invention relates to a high-brightness radiation source and radiation collection method designed to generate soft X-ray, extreme ultraviolet (EUV) and vacuum ultraviolet (VUV) radiation in the wavelength range of about 0.4-200 nm, which provides efficient debris mitigation at large collection angles and ensures long-term operation of high-power sources and their integrated equipment.

高強度の軟Ｘ線，超紫外線（ＥＵＶ）および真空紫外（ＶＵＶ）領域の放射線源が，顕微ミラー検査，生物医学的および医学的診断，材料試験，原子物理学におけるナノ構造の解析，ならびにリソグラフィといった多くの分野において使用されている。High-intensity soft x-ray, extreme ultraviolet (EUV) and vacuum ultraviolet (VUV) radiation sources are used in many fields, such as microscopic mirror inspection, biomedical and medical diagnostics, materials testing, analysis of nanostructures in atomic physics, and lithography.

軟Ｘ線領域（０．４～１０ｎｍ），ＥＵＶ（１０～２０ｎｍ）領域およびＶＵＶ（２０～１２０ｎｍ）領域において効率的に放出するプラズマは，高出力レーザーの照射をターゲットに集束（集中）させることによっても，放電においても，得ることができる。Plasmas that efficiently emit in the soft x-ray (0.4-10 nm), EUV (10-20 nm) and VUV (20-120 nm) regions can be obtained by focusing (concentrating) high-power laser radiation on a target, as well as by electrical discharge.

２０１３年８月２２日にＷＯ／２０１４／００１０７１の下で公開された国際特許出願ＰＣＴ／ＥＰ２０１３／０６１９４１から，放射生成プラズマによって生成された放射線を収集し，生成された放射線を案内するための集光器を備え，プラズマ放射線のビームにおける赤外レーザー放射線の抑制手段をさらに備える，集光モジュールを備えたレーザー生成プラズマ（ＬＰＰ）（laser-produced plasma）ＥＵＶ光源が知られている。From the international patent application PCT/EP2013/061941 published under WO/2014/001071 on 22 August 2013, a laser-produced plasma (LPP) EUV light source is known, which comprises a collector module, which comprises a collector for collecting radiation produced by the radiation-produced plasma and for guiding the generated radiation, and further comprises means for suppressing infrared laser radiation in the beam of plasma radiation.

ＬＰＰＥＵＶ光源は高輝度であることを特徴とする。しかしながら，ＬＰＰＥＵＶ光源の長い寿命を保証するためにデブリから光学集光器を保護する課題がある。LPPEUV light sources are characterized by their high brightness. However, there is a challenge in protecting the optical collector from debris to ensure a long lifetime of the LPPEUV light source.

放射線源の作動中にプラズマの副生成物として発生するデブリは，プラズマ燃料物質の高エネルギーイオン，中性原子または蒸気およびクラスタの形態をとることがある。デブリ粒子は，放射線源の近くに位置する一または複数の集光ミラーから構成し得る集光光学系を劣化させる。集光ミラーに堆積した微液滴および粒子がその反射係数を低下させるという事実に加え，高速粒子が，集光ミラー，および，場合によっては集光ミラーの背後に位置する光学系のその他の部品に損傷を与えることがある。このため，短波長放射線のデブリフリーの高輝度源を開発することが急務である。Debris generated as a by-product of the plasma during the operation of the radiation source can be in the form of energetic ions, neutral atoms or vapors and clusters of plasma fuel material. Debris particles degrade collector optics, which may consist of one or more collector mirrors located close to the radiation source. In addition to the fact that droplets and particles deposited on the collector mirror reduce its reflection coefficient, high-speed particles can damage the collector mirror and possibly other components of the optics located behind it. For this reason, there is an urgent need to develop debris-free high-brightness sources of short-wavelength radiation.

２０１３年８月２２日にＷＯ／２０１３／１２２５０５の下で公開された国際特許出願ＰＣＴ／ＲＵ２０１２／０００７０１から，レーザートリガー放電プラズマＥＵＶ光源が知られている。集光レーザービームは，レーザートリガー放電が非対称で大部分が曲がったバナナ状の形状を有するようにして電極のうちの一つに案内される。そのような放電の固有磁場は，より弱い磁場の領域に対する放電プラズマの支配的な運動を決定する勾配を有する。プラズマ流の方向は光学集光器に向かう方向とは著しく異なっている。高放射力（high radiation power）を得るために上記放電は高パルス繰り返し率（high pulse repetition rate）において生成される。この発明は荷電粒子の簡単かつ高効果的な緩和を提供する。From the international patent application PCT/RU2012/000701, published under WO/2013/122505 on 22 August 2013, a laser-triggered discharge plasma EUV light source is known. A focused laser beam is guided to one of the electrodes in such a way that the laser-triggered discharge has an asymmetric, mostly curved banana-shaped shape. The intrinsic magnetic field of such a discharge has a gradient that determines the predominant motion of the discharge plasma relative to regions of a weaker magnetic field. The direction of the plasma flow is significantly different from the direction towards the optical collector. In order to obtain a high radiation power, the discharge is generated at a high pulse repetition rate. The invention provides a simple and highly effective relaxation of charged particles.

もっとも，中性粒子およびクラスタの抑制にはより高度なデブリ軽減技術の使用が必要である。However, suppression of neutral particles and clusters requires the use of more advanced debris mitigation techniques.

軟Ｘ線，ＥＵＶおよびＶＵＶ領域における発光はレーザー生成プラズマ（laser-produced plasma）の使用によって最も効果的となる。近年のＬＰＰ放射線源の開発は，７ｎｍノード以下の集積回路（ＩＣｓ）の大量生産用の投影極端紫外線リソグラフィの開発によって非常に刺激を受けている。Emission in the soft x-ray, EUV and VUV regions is most effectively achieved through the use of laser-produced plasma. Recent development of LPP radiation sources has been highly stimulated by the development of projection extreme ultraviolet lithography for the mass production of integrated circuits (ICs) at the 7 nm node and below.

特別に注入されたガス中における短波長放射線ビームの経路に沿って生成された補助プラズマの使用に基づくデブリ軽減技術が，２０１６年２月２３日に公開された米国特許第９２６８０３１号に開示されている。補助プラズマに触れる（expose）結果として電荷を得るデブリは，その後にパルス電界によって偏向される。この方法は，たとえばキセノンをプラズマ燃料として用いる線源において，デブリのイオン／蒸発部分に対する光学集光器の保護に効果的である。A debris mitigation technique based on the use of an auxiliary plasma generated along the path of a short-wavelength radiation beam in a specially injected gas is disclosed in US Pat. No. 9,268,031, published on Feb. 23, 2016. Debris that acquires an electric charge as a result of exposure to the auxiliary plasma is subsequently deflected by a pulsed electric field. This method is effective for protecting optical collectors against ionized/evaporated debris fractions, for example in sources using xenon as plasma fuel.

しかしながら，金属をプラズマ形成材料として用いる線源において，光学集光器の構成要素に対する主な脅威はデブリ粒子の微液滴部分であり，それに対してこの方法は無力である。However, in sources that use metals as plasma-forming materials, the main threat to the optical collector components is the microdroplet fraction of debris particles, against which this method is ineffective.

２０１３年８月２７日に公開された米国特許第８５１９３６６号から，Ｓｎ液滴ターゲットを用いるＬＰＰＥＵＶ放射線源におけるデブリ軽減方法が知られている。この方法は，デブリ粒子の荷電部分の磁気緩和を用いることを含む。これに加えて，上記デブリ技術は，フォイルトラップおよび保護用のバッファガス流を供給するポートを含み，液体金属ターゲット材の中性原子およびクラスタの十分効果的な閉じ込めを提供する。From US Pat. No. 8,519,366 published on 27 August 2013, a method for debris mitigation in an LPP EUV radiation source using a Sn droplet target is known. The method involves using magnetic relaxation of the charged parts of the debris particles. In addition to this, the debris technique includes a foil trap and a port for supplying a protective buffer gas flow, providing a sufficiently effective confinement of neutral atoms and clusters of the liquid metal target material.

しかしながら，デブリ粒子の微液滴部分を軽減するためにはさらなるかなり複雑な手段が必要である。However, further, rather complex measures are required to mitigate the microdroplet fraction of debris particles.

２００７年１１月２７日に公開された米国特許第７３０２０４３号から知られるデブリ軽減方法はこの決定が部分的にない。この方法は高速回転シャッタを利用するもので，このシャッタは１回転周期の間に少なくとも一つの開口を通して短波長放射線を透過させ，シャッタの別の回転周期の間にデブリの通過を阻止することができる。Partly missing this determination is the debris mitigation method known from US Pat. No. 7,302,043 published on 27 November 2007. This method utilizes a rapidly rotating shutter that is capable of transmitting short wavelength radiation through at least one aperture during one rotational period and blocking the passage of debris during another rotational period of the shutter.

しかしながら，小型の放射線源におけるそのようなデブリ軽減手段の使用は，実現するのが技術的にあまりに困難である。However, the use of such debris mitigation measures on small radiation sources is technically too difficult to implement.

この欠点は，それらの全体を参照することによりこの明細書に援用される，２０２０年４月２８日に公開された米国特許第１０６３８５８８号，２０２０年３月１０日に公開された米国特許第１０５８８２１０号，２０２０年５月５日に公開された米国特許出願第２０２００１６３１９７号から知られる短波長放射線源には全くない。これらの特許文献において開示された線源は，集光レーザービームによって相互作用領域に溶融金属層の形でターゲットを到達させる回転ターゲットアセンブリを備える真空チャンバを含む。デブリ軽減手段の複合体は８０ｍ／ｓ以上の速い線速度によるターゲットの回転を含む。デブリのイオン／蒸発部分を抑制するために，フォイルトラップ，磁場および保護用バッファガスの指向性流の利用が提供される。放射線源の実施形態では，カーボンナノチューブの交換可能膜（ＣＮＴ膜）が短波長放射線ビームの経路中に設置される。また，パルス放出プラズマの領域にレーザービームが入射され，そこから短波長放射線ビームを出るようにした，放出プラズマの領域を取り囲むデブリシールドが固定的に設置される。レーザープレパルスを使用してデブリのイオン部分を抑制することも提案されている。別の提案されたデブリ軽減メカニズムは，たとえば，およそ１ＭＨｚの高繰り返し率のレーザーパルスを使用するものであり，後続のパルスの放射およびプラズマによって直前のレーザーパルスから生じる最大０．１μｍのサイズの微液滴の蒸発を確実にする。This drawback is completely absent in the short-wavelength radiation sources known from U.S. Pat. No. 10,638,588, published on April 28, 2020, U.S. Pat. No. 10,588,210, published on March 10, 2020, and U.S. Patent Application No. 20200163197, published on May 5, 2020, which are incorporated herein by reference in their entirety. The sources disclosed in these patent documents include a vacuum chamber with a rotating target assembly, which delivers a target in the form of a molten metal layer to an interaction region by a focused laser beam. The complex of debris mitigation means includes a rotation of the target with a high linear velocity of 80 m/s or more. To suppress the ion/evaporation portion of the debris, the use of foil traps, magnetic fields and a directional flow of a protective buffer gas is provided. In an embodiment of the radiation source, an exchangeable membrane of carbon nanotubes (CNT membrane) is placed in the path of the short-wavelength radiation beam. Also, a fixed debris shield is provided surrounding the region of the pulsed plasma, into which the laser beam is injected and from which the short-wavelength radiation beam emerges. It has also been proposed to suppress the ionic portion of the debris using laser pre-pulses. Another proposed debris mitigation mechanism uses high repetition rate laser pulses, for example around 1 MHz, to ensure the evaporation of microdroplets with a size of up to 0.1 μm resulting from the previous laser pulse by the emission of the subsequent pulse and the plasma.

これらの方法はデブリ軽減の効率が十分に高いが，それらは短波長プラズマ放射線の集束角を空間的に比較的小さくすることを目的とした結果，短波長放射線ビームの平均出力が多くの用途に不十分であることが分かったものである。Although these methods are quite efficient at mitigating debris, they aim to achieve a relatively small spatial focusing angle of the short-wavelength plasma radiation, and as a result, the average power of the short-wavelength radiation beam has proven insufficient for many applications.

したがって，上述の欠点のうちの少なくともいくつかを排除するニーズがある。特に，小型で，大きな集光角によって非常に強力で，短波長放射線の出力ビームの経路において実質的に完全なデブリ軽減を提供する改善型光源のニーズがある。There is therefore a need to eliminate at least some of the above-mentioned drawbacks. In particular, there is a need for an improved light source that is compact, very powerful with a large collection angle, and provides substantially complete debris mitigation in the path of the output beam of short wavelength radiation.

この発明は，軟Ｘ線，ＥＵＶおよびＶＵＶ放射の純高輝度源の平均出力における多重増加（multiple increase）に関連する技術的課題を解決するとともに，それらの商業利用可能性および経済運用を保証することを目的とする。The invention aims to solve the technical problems associated with multiple increases in the average power of high-brightness net sources of soft X-ray, EUV and VUV radiation, while ensuring their commercial applicability and economic operation.

この発明の技術的結果は，大きな，好ましくは０．２５ｓｒ以上の立体角において伝播する短波長放射線のビームにおける，高効率のデブリ軽減を伴う非常に強力かつ高輝度の短波長放射線源の作成である。The technical result of this invention is the creation of a very intense and bright source of short-wavelength radiation with highly efficient debris mitigation in a beam of short-wavelength radiation propagating over a large solid angle, preferably 0.25 sr or greater.

上記目的は，集光モジュールを備えたプラズマ短波長放射線源であって，プラズマが短波長放射線を放出する真空チャンバ内に位置する光学集光器を備え，前記光学集光器への前記短波長放射線の経路上のデブリ軽減手段をさらに備えることによって達成可能である。The above objectives can be achieved by a plasma short wavelength radiation source with a collector module, comprising an optical collector located in a vacuum chamber from which the plasma emits short wavelength radiation, and further comprising debris mitigation means on the path of the short wavelength radiation to the optical collector.

前記放射線源は，前記光学集光器に至る（到達する）（coming to）前記短波長放射線のデブリフリーの共心ビーム（debris-free homocentric beams）を出力するように配置された少なくとも２つのケーシングを含み，各ケーシングの外側には，前記ケーシングの内側に磁場を形成する永久磁石があり，前記永久磁石によって形成される磁場が前記共心ビームからデブリ粒子の荷電部分（charged fraction）を除去してデブリフリーの共心ビームを提供する前記デブリ軽減手段によって特徴付けられる。The radiation source is characterized by at least two casings arranged to output debris-free homocentric beams of the short wavelength radiation coming to the optical collector, with a permanent magnet on the outside of each casing forming a magnetic field inside the casing, the magnetic field formed by the permanent magnets removing a charged fraction of debris particles from the homocentric beams to provide a debris-free homocentric beam.

好ましくは，各ケーシングの外面は，前記プラズマからの短波長放射線伝播方向に対して実質的に平行に延在し，かつ垂直方向または別の選ばれた方向に対して平行に延在する２つの第一面（two first faces extended substantially parallel to a direction of short-wavelength radiation propagation from the plasma and parallel to a vertical or to another chosen direction）を含む。Preferably, the outer surface of each casing includes two first faces extended substantially parallel to a direction of short-wavelength radiation propagation from the plasma and parallel to a vertical or to another chosen direction.

好ましくは，各ケーシングは，前記プラズマからの前記短波長放射線伝播方向に実質的に平行に延在し，かつ前記ケーシングの前記２つの第一面に対して実質的に垂直に延在する２つの第二面（two second faces extended substantially parallel to the direction of short-wavelength radiation propagation from the plasma and substantially perpendicular to the two first faces of the casing）を含む。Preferably, each casing includes two second faces extended substantially parallel to the direction of short-wavelength radiation propagation from the plasma and substantially perpendicular to the two first faces of the casing.

この発明の実施形態では，各ケーシングの第一面の面積がケーシングの残りの面の面積よりも大きく，前記永久磁石は各ケーシングの前記第一面と実質的に接触する。In an embodiment of the invention, the area of the first face of each casing is greater than the area of the remaining faces of the casing, and the permanent magnet is in substantial contact with the first face of each casing.

この発明の実施形態では，各ケーシングの前記第一面の面積は前記ケーシングの残りの面の面積未満であり，前記永久磁石は前記ケーシングの前記第一面以外の面に配置されている。In an embodiment of the invention, the area of the first face of each casing is less than the area of the remaining faces of the casing, and the permanent magnets are disposed on faces of the casing other than the first face.

この発明の実施形態では，各ケーシングの前記２つの第一面の間の角度が３０度未満である。In an embodiment of the invention, the angle between the two first faces of each casing is less than 30 degrees.

この発明の実施形態では，前記２つの隣り合うケーシングの隣り合う面の間の角度が３～１０度である。In an embodiment of the invention, the angle between the adjacent faces of the two adjacent casings is between 3 and 10 degrees.

この発明の実施形態では，互いに最も離れたケーシングの互いに最も離れた部分に配置された前記永久磁石（複数）が磁心によって接続されている。In an embodiment of the invention, the permanent magnets located in the most distant parts of the casings are connected by a magnetic core.

この発明の実施形態では，前記光学集光器が，前記短波長放射線の前記デブリフリーの共心ビームのそれぞれの経路に据え付けられた（installed）複数のミラーを含む。In an embodiment of the invention, the optical collector includes a plurality of mirrors installed in the paths of each of the debris-free concentric beams of the short wavelength radiation.

好ましくは，すべてのミラーの反射面が回転楕円面（spheroid）を形成し，その一つの集中点（in one focus）がプラズマであり，もう一つの集中点（in another focus）が光学集光器のすべてのミラーの焦点（focal point）である。Preferably, the reflective surfaces of all the mirrors form a spheroid, in one focus of which is the plasma and in another focus of which is the focal point of all the mirrors of the optical concentrator.

好ましくは，前記デブリ軽減手段が，短波長放射線のビームの経路（複数）において各ケーシングと前記光学集光器の間に据え付けられたカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）（複数）を主成分（ベース）とする膜（複数）を含む。Preferably, the debris mitigation means includes carbon nanotube (CNT) based membranes mounted between each casing and the optical concentrator in the path of the beam of short wavelength radiation.

この発明の実施形態では，前記デブリ軽減手段は，各ケーシング内において前記プラズマに向かう（directed）保護ガス流（複数）を含み，各ＣＮＴ膜が，前記短波長放射線の前記デブリフリーの共心ビームの出口用のケーシング窓としての役割と，それを通る前記保護ガスの出口を防ぐガスシャッターとしての役割を同時に果たすものである。In an embodiment of the invention, the debris mitigation means includes protective gas flows within each casing directed toward the plasma, with each CNT film simultaneously acting as a casing window for the exit of the debris-free concentric beam of short wavelength radiation and as a gas shutter preventing the exit of the protective gas therethrough.

この発明の実施形態では，前記永久磁石（複数）が前記ケーシングの全長に沿って配置されている。In this embodiment of the invention, the permanent magnets are arranged along the entire length of the casing.

好ましくは，前記デブリ軽減手段は，前記ケーシングのそれぞれに設置され，前記プラズマに対して径方向で，磁力線（magnetic field lines）に対して実質的に垂直に向けられた（配向された）（oriented）フォイルプレート（複数）を含む。Preferably, the debris mitigation means comprises foil plates mounted in each of the casings and oriented radially with respect to the plasma and substantially perpendicular to the magnetic field lines.

この発明の実施形態では，プラズマは，レーザー生成プラズマ（laser-produced plasma），ｚピンチプラズマ（z-pinch plasma），プラズマフォーカス（plasma focus），放電生成プラズマ（discharge-produced plasma），レーザー誘導放電生成プラズマ（laser-initiated discharge-produced plasma）からなる群から選択することができる。In an embodiment of the invention, the plasma can be selected from the group consisting of laser-produced plasma, z-pinch plasma, plasma focus, discharge-produced plasma, and laser-initiated discharge-produced plasma.

好ましくは，前記プラズマが，回転ターゲットアセンブリによってレーザービームの焦点領域に供給される液体金属ターゲットのレーザー生成プラズマである。Preferably, the plasma is a laser-produced plasma of a liquid metal target delivered to the focal region of the laser beam by a rotating target assembly.

好ましくは，前記ターゲットが，前記回転ターゲットアセンブリに設けられる，環状溝の回転面の軸に対向する（面する）面上に遠心力によって形成される溶融金属層である。Preferably, the target is a molten metal layer formed by centrifugal force on the surface of the annular groove in the rotating target assembly that faces the axis of rotation.

別の態様においては，この発明は，放射線の収集方法に関するもので，前記方法は，光学集光器によってプラズマ形成位置においてプラズマによって放出される放射線を収集するステップと，前記放射線の少なくとも一部を焦点に案内する（方向づける）（directing）ステップとを含み，前記プラズマによって放出される放射線が，デブリ軽減手段に配備され，短波長放射線のデブリフリーの共心ビームを形成するように配置された少なくとも２つのケーシングを通って外に出て光学集光器に案内される。In another aspect, the invention relates to a method for collecting radiation, the method comprising the steps of collecting radiation emitted by a plasma at a plasma formation location by means of an optical collector and directing at least a portion of the radiation to a focal point, the radiation emitted by the plasma being directed out through at least two casings arranged in a debris mitigation means and arranged to form a debris-free concentric beam of short wavelength radiation to the optical collector.

好ましくは，各ケーシングの外側に，前記ケーシングの内側に磁場を形成する永久磁石があり，前記永久磁石によって形成された磁場はデブリ粒子の荷電部分を軽減し，各ケーシングにおいて保護ガス流，フォイルトラップ，ＣＮＴ膜を含むその他のデブリ軽減技術も用いて前記デブリフリーの共心ビームを提供する。Preferably, there is a permanent magnet on the outside of each casing which creates a magnetic field on the inside of said casing, the magnetic field created by said permanent magnet mitigates the charged portion of the debris particles, and other debris mitigation techniques including protective gas flow, foil traps, and CNT membranes are also used in each casing to provide said debris-free concentric beam.

好ましくは，前記光学集光器は，前記デブリフリーの共心ビームのそれぞれの前記経路に据え付けられた複数のミラーを含み，すべてのミラーの反射面が楕円面または変形楕円面上にあり，その一つの集中点がプラズマであり，もう一つの集中点が光学集光器のすべてのミラーの焦点である。Preferably, the optical collector includes a plurality of mirrors mounted on the paths of each of the debris-free concentric beams, the reflective surfaces of all mirrors being on an ellipsoid or modified ellipsoid, one of the focal points being the plasma and another focal point being the focal point of all mirrors of the optical collector.

この発明の上述およびその他の目的，効果および特徴は，添付の図面と関連して例示として提供される，その実施形態の以下の非限定的な説明からより明らかとなるであろう。The above and other objects, advantages and features of the present invention will become more apparent from the following non-limiting description of embodiments thereof, provided by way of example in conjunction with the accompanying drawings.

この発明の本質は図面に示されている。The essence of this invention is shown in the drawings.

これらの図面は，この技術的解決策を実施するための選択肢の全範囲を網羅するものでも，さらに，限定するものでもないが，その実施態様の具体的事例の単なる図示資料を表すものである。These drawings do not exhaust or limit the full range of options for implementing this technical solution, but merely represent illustrative material of specific examples of its implementation.

この発明によるマルチセクションの集光モジュールを備える短波長放射線源の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a short-wavelength radiation source with a multi-section collector module according to the present invention;この発明によるマルチセクションの集光モジュールを備える短波長放射線源の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a short-wavelength radiation source with a multi-section collector module according to the present invention;回転ターゲットアセンブリを備えるレーザー生成プラズマ放射線源の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a laser-produced plasma radiation source including a rotating target assembly.回転ターゲットアセンブリを備えるレーザー生成プラズマ放射線源の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a laser-produced plasma radiation source including a rotating target assembly.

図１にいくつかの縮尺で示す発明実施形態の一例によると，プラズマ放射線源は，短波長放射線を放出するパルス状高温プラズマ２の領域を有する真空チャンバ１を備えている。副生成物として，プラズマ形成材料の蒸気，イオンおよびクラスタを含むデブリ粒子がプラズマ領域に生成される。プラズマ放射線源はさらに，光学集光器３，およびプラズマ２から光学集光器３に案内される短波長放射線ビーム５の経路上に配置されるデブリ軽減手段４とからなる集光モジュールを備えている。光学集光器は，短波長放射線を，中間焦点，そして次に短波長放射線によって動作する光学システムに再案内する。According to an example of an embodiment of the invention shown in several scales in FIG. 1, the plasma radiation source comprises a vacuum chamber 1 having a region of a pulsedhot plasma 2 emitting short-wavelength radiation. As by-products, debris particles including vapors, ions and clusters of the plasma-forming material are generated in the plasma region. The plasma radiation source further comprises a collector module consisting of anoptical collector 3 and debris mitigation means 4 arranged on the path of the short-wavelength radiation beam 5 guided from theplasma 2 to theoptical collector 3. The optical collector redirects the short-wavelength radiation to an intermediate focus and then to an optical system operating with the short-wavelength radiation.

この発明によると，デブリ軽減手段４は，好ましくは複数のミラー８からなる光学集光器３に入る（至る）（coming to）短波長放射線のデブリフリーの共心ビーム７を出力するように配置された少なくとも２つのケーシング６を含む。特徴的なプラズマサイズは約０．１ｍｍであり（自由電子密度のＦＷＨＭ（半値全幅）または発光プラズマ領域の輝度プロファイルのＦＷＨＭとして測定される），したがってプラズマ放射線源は疑似点（quasi-point）とみなすことができ，そこから出てくる放射線ビームは共心（homocentric）とみなすことができる。According to the invention, the debris mitigation means 4 preferably comprises at least twocasings 6 arranged to output a debris-free concentric beam 7 of short wavelength radiation coming to anoptical collector 3 consisting of a number ofmirrors 8. The characteristic plasma size is about 0.1 mm (measured as the FWHM (full width at half maximum) of the free electron density or the FWHM of the brightness profile of the luminous plasma region), so that the plasma radiation source can be considered as a quasi-point and the radiation beam emerging from it as homocentric.

各ケーシング６の外側には，ケーシング６の内側に磁場を形成する永久磁石９があり，永久磁石９によって形成された磁場は共心ビーム７からデブリ粒子の荷電部分を除去してデブリフリーの共心ビームを提供する。On the outside of eachcasing 6 there is apermanent magnet 9 which creates a magnetic field inside thecasing 6, and the magnetic field created by thepermanent magnet 9 removes the charged portion of the debris particles from the concentric beam 7 to provide a debris-free concentric beam.

各ケーシング６の外面は，実質的に前記プラズマ２からの短波長放射線伝播方向に対して平行に，かつ垂直または別の選ばれた方向に対して平行に延在する２つの第一面１０を含む。The outer surface of eachcasing 6 includes twofirst faces 10 extending substantially parallel to the direction of propagation of short-wavelength radiation from theplasma 2 and perpendicular or parallel to another selected direction.

各ケーシング６の外側には，ケーシング６の内側に磁場を生成する永久磁石９があり，その磁気誘導ベクトルはケーシングの光軸に対して実質的に垂直に向けられる。On the outside of eachcasing 6 there is apermanent magnet 9 which generates a magnetic field inside thecasing 6, the magnetic induction vector of which is oriented substantially perpendicular to the optical axis of the casing.

好ましくは，永久磁石９はケーシング６の全長に沿って設けられる。Preferably, thepermanent magnets 9 are arranged along the entire length of thecasing 6.

公知の解決法とは対照的に，この発明によるデブリ軽減手段４はマルチセクション（複数の仕切られた場所の）システム（multi-section system）であり，短波長プラズマ放射線の収集の立体角を大幅に増加させることができるとともに，高効率のデブリ軽減を維持することができる。収集立体角の増加によって短波長放射線の収集力（the collected power of short-wavelength radiation）を大幅に（数倍）増加させることができ，それによってほとんどすべての応用分野においてそのようなタイプの放射線源の使用効率を向上させることができる。In contrast to known solutions, the debris mitigation means 4 according to the invention is a multi-section system, which allows to significantly increase the solid angle of collection of short-wavelength plasma radiation while maintaining a high efficiency of debris mitigation. The increase in the collection solid angle allows to significantly (by several times) increase the collected power of short-wavelength radiation, thereby improving the efficiency of use of such type of radiation source in almost all fields of application.

単一セクションのシステム（single-section system）では，ハウジングの横断寸法の単純な増加が荷電粒子に対する磁気保護の効果の激減を導く。これは，磁場の力線に沿うケーシングの大きさが大きければ大きいほど，ケーシングの容積における磁気誘導の値が低くなるという事実によるもので，これによって短波長３を放出するプラズマの領域から集光ミラー８に向けてケーシングを通って伝播する荷電粒子の横方向速度の減少（a decrease in the transverse velocity of charged particles）につながる。したがって，断面の飛行中，粒子はミラーに衝突するのを回避するために十分な距離を偏向することができない。実験では，磁気保護の有効な動作のためには，短波長を放出するプラズマの領域から約４０ｍｍの距離のケーシングの中央における磁気誘導の値が，少なくとも０．５Ｔであることが必要であることが判明した。また，磁石が配置されるケーシングの側面間の平角（the flat angle between the sides of the casing）は３０度を超えてはならないことが実験的に立証された。In single-section systems, a simple increase in the transverse dimensions of the housing leads to a sharp decrease in the effectiveness of the magnetic protection against charged particles. This is due to the fact that the larger the casing is along the field lines of the magnetic field, the lower the value of the magnetic induction in the casing volume, which leads to a decrease in the transverse velocity of charged particles propagating through the casing from the area of the plasma emittingshort wavelengths 3 towards thecollector mirror 8. Thus, during the cross-sectional flight, the particles cannot be deflected a sufficient distance to avoid colliding with the mirror. Experiments have shown that for effective operation of the magnetic protection, the value of the magnetic induction in the center of the casing at a distance of about 40 mm from the area of the plasma emitting short wavelengths must be at least 0.5 T. It has also been experimentally established that the flat angle between the sides of the casing, where the magnets are located, must not exceed 30 degrees.

したがって，ケーシングの面間の平角が３０度を超えないマルチセクションのデブリ軽減システムの使用により，各々のケーシングにおいて，荷電粒子の高効果的な磁気緩和に十分な大きさの定磁場を生成することができる。Therefore, the use of a multi-section debris mitigation system in which the flat angle between the faces of the casing does not exceed 30 degrees can generate a constant magnetic field in each casing that is large enough for highly effective magnetic mitigation of charged particles.

この発明の好ましい実施形態によれば，互いに最も離れたケーシング６の互いに最も離れた第一面１０に設けられた永久磁石９が磁心１１によって接続される。磁心１１は，好ましくは磁気的に軟らかい鋼製のもので，磁場を磁心に集中させることによって散乱による磁場の損失を減少させ，それによって各ケーシングの容積における磁場を増加させることができ，磁場デブリ軽減の効率を向上させる。According to a preferred embodiment of the invention, thepermanent magnets 9 on the first faces 10 of the mostdistant casings 6 are connected by amagnetic core 11. Themagnetic core 11, preferably made of magnetically soft steel, reduces the magnetic field loss due to scattering by concentrating the magnetic field at the core, thereby increasing the magnetic field in the volume of each casing and improving the efficiency of magnetic debris mitigation.

この発明の実施形態では，各ケーシング６は，プラズマ２からの短波長放射線伝播方向に対して実質的に平行に延在し，かつケーシングの２つの第一面１０に対して実質的に垂直に延在する２つの第二面１２を含む。In an embodiment of the invention, eachcasing 6 includes twosecond faces 12 that extend substantially parallel to the direction of propagation of short-wavelength radiation from theplasma 2 and that extend substantially perpendicular to the twofirst faces 10 of the casing.

プラズマ２に対する径方向における第一および第二面１０，１２の向きによって，幾何学的に透明度が高いマルチセクションのデブリ軽減システム（high geometric transparency of the multisectional debris mitigation）が提供される。この発明の実施形態では，２つの隣り合うケーシング６の隣り合う面の間の角度が３～１０度の範囲であるという事実によって，同目的が果たされている。The orientation of the first andsecond surfaces 10, 12 in the radial direction relative to theplasma 2 provides high geometric transparency of the multisectional debris mitigation. In an embodiment of the invention, this is achieved by the fact that the angle between the adjacent surfaces of twoadjacent casings 6 is in the range of 3 to 10 degrees.

この発明の好ましい実施形態では，各ケーシング６の第一面１０の面積はケーシング６の残りの面の面積よりも大きく，永久磁石９は各ケーシング６の第一面１０と実質的に接触する。In a preferred embodiment of the invention, the area of thefirst surface 10 of eachcasing 6 is greater than the area of the remaining surfaces of thecasing 6, and thepermanent magnet 9 is in substantial contact with thefirst surface 10 of eachcasing 6.

別の実施形態（図示略）において，各ケーシング６の第一面１０の面積はケーシングの残りの面の面積未満であってもよく，永久磁石９はケーシング６の第一面１０以外の面，たとえば，各ケーシング６の大きな第二面１２に配置してもよい。In another embodiment (not shown), the area of thefirst face 10 of eachcasing 6 may be less than the area of the remaining faces of the casing, and thepermanent magnets 9 may be located on a face other than thefirst face 10 of thecasing 6, for example, on the largersecond face 12 of eachcasing 6.

デブリ軽減手段４は，好ましくは，共心ビーム７の経路において各ケーシング６と光学集光器３のミラー８の間に据え付けられた（installed）カーボンナノチューブ製の膜１３を含む。ＣＮＴ膜は，好ましくは２０～１００ｎｍの範囲の厚さを有しており，２０ｎｍよりも短い波長の範囲においてそれらの高い強度と高い透明度を保証する。すなわち，ＣＮＴ膜１３は２０ｎｍよりも短い波長範囲における高い透明度により共心ビーム７の出口を提供する。同時に，ＣＮＴ膜１３はデブリ粒子の通過を防ぎ，短波長放射線のデブリフリーの共心ビーム７を提供する。The debris mitigation means 4 preferably comprises amembrane 13 made of carbon nanotubes installed in the path of the concentric beam 7 between eachcasing 6 and themirror 8 of theoptical collector 3. The CNT membranes preferably have a thickness in the range of 20-100 nm, ensuring their high strength and high transparency in the range of wavelengths shorter than 20 nm. That is to say, theCNT membranes 13 provide an exit for the concentric beam 7 with high transparency in the range of wavelengths shorter than 20 nm. At the same time, theCNT membranes 13 prevent the passage of debris particles and provide a debris-free concentric beam 7 of short-wavelength radiation.

このように，デブリ軽減手段は，各ケーシング６内においてプラズマに向かう保護ガス流を含むとともに，各ＣＮＴ膜１３が，短波長放射線のデブリフリーの共心ビーム７の出口用のケーシング窓と，そこを通って保護ガスが外に出るのを防ぐガスシャッターとしての役割を同時に果たす。The debris mitigation means thus includes a flow of protective gas within eachcasing 6 directed towards the plasma, with eachCNT film 13 simultaneously acting as a casing window for the exit of the debris-free concentric beam 7 of short-wavelength radiation and as a gas shutter preventing the escape of protective gas therethrough.

約２０Ｐａの保護ガス圧においてケーシングの平均真空度を提供することによって，プラズマ領域から散乱するガス分子とデブリ粒子との間の衝突数を増加させることができ，それによってそれらを直線運動から偏向させることができる。同時に，ガスシールとしてのＣＮＴ膜の使用によって，消費者向け光学機器への共心ビーム７の伝播の全経路に沿うのではなく，ケーシング内のみにおける増加した圧力の使用が可能になる。これはガスへの吸収に起因する短波長放射線の損失を減少させる。By providing an average vacuum in the casing at a protective gas pressure of about 20 Pa, the number of collisions between gas molecules scattering from the plasma region and debris particles can be increased, thereby deflecting them from their linear motion. At the same time, the use of the CNT membrane as a gas seal allows the use of increased pressure only within the casing, rather than along the entire path of propagation of the concentric beam 7 to the consumer optical device. This reduces the loss of short-wavelength radiation due to absorption in the gas.

２０ｎｍ以上の波長範囲の放射線を得る場合には，その範囲の放射線の透明度が，放射波長が長くなるほどに急激に減少するので，ＣＮＴ膜１３は使用されない。When obtaining radiation in the wavelength range of 20 nm or more, theCNT film 13 is not used because the transparency of radiation in that range decreases rapidly as the radiation wavelength becomes longer.

図２に示す好ましい実施形態では，光学集光器３は複数のミラー８を含むととも，すべてのミラーの反射面が回転楕円面（ellipsoid of revolution, spheroid）１５に属しており（belongs to），その一つの集中点（focus）はパルス放出プラズマ２の領域であり，もう一つの集中点は光学集光器３のミラー８の焦点（the focus point of the mirrors）１６である。このようなミラーの製造にはとても費用がかかるが，それは，集光ミラー基板の粗さがほんの０．２～０．３ｎｍであり，特に非球面形状を有するそのようなミラーの費用はそれらのサイズの増加と共に増大し，面積の増加よりも２～３倍強力な法則に従うからである。そのため，複数の同一のミラー８を使用することにより光学集光器の費用が大幅に減少する。In the preferred embodiment shown in FIG. 2, theoptical collector 3 includes a number ofmirrors 8, all of whose reflective surfaces belong to an ellipsoid of revolution, spheroid 15, one focus of which is the region of the pulsed-emittingplasma 2 and another focus of which is thefocus point 16 of themirrors 8 of theoptical collector 3. The manufacture of such mirrors is very expensive, since the roughness of the collector mirror substrate is only 0.2-0.3 nm, and the cost of such mirrors, especially those with aspheric shapes, increases with their size, following a law that is 2-3 times stronger than the increase in area. Therefore, the cost of the optical collector is significantly reduced by using a number ofidentical mirrors 8.

パルス放出プラズマは，レーザー生成プラズマ，ｚピンチプラズマ，プラズマフォーカス，放電生成プラズマ，レーザー誘導放電プラズマからなる群から選択することができる。The pulsed discharge plasma can be selected from the group consisting of laser produced plasma, z-pinch plasma, plasma focus, discharge produced plasma, and laser induced discharge plasma.

好ましい実施形態では，その全体を参照することによりこの明細書に援用される，２０２０年５月２１日に公開された米国特許出願第２０２００１６３１９７号で詳述したように，パルス状高温プラズマは，回転ターゲットアセンブリによってレーザービームの焦点領域に供給される液体金属ターゲット材のレーザープラズマである。In a preferred embodiment, the pulsed high temperature plasma is a laser plasma of a liquid metal target material delivered to the focal region of the laser beam by a rotating target assembly, as detailed in U.S. Patent Application No. 20200163197, published May 21, 2020, which is incorporated herein by reference in its entirety.

図３に概略的に示すこの発明の好ましい実施形態によれば，ターゲット１７は，回転軸１８に面する回転ターゲットアセンブリ２０の環状溝１９の表面の遠心力によって形成される溶融金属層である。この発明の好ましい実施形態の等角図を図４に概略的に示す。According to a preferred embodiment of the invention shown diagrammatically in FIG. 3, thetarget 17 is a molten metal layer formed by centrifugal forces on the surface of an annular groove 19 of arotating target assembly 20 facing the rotation axis 18. An isometric view of the preferred embodiment of the invention is shown diagrammatically in FIG. 4.

図３および図４に示す液体金属ターゲットのレーザー生成プラズマを用いた好ましい実施形態の高輝度短波長放射線源の操作は次の通りに行われる。真空チャンバ１は，オイルフリーポンプシステムによって１０^－５・・・１０^－８ｍｂａｒ以下の圧力までポンピングされ，液体金属ターゲット材と相互に作用することがある窒素，酸素，カーボン等のガス状成分が除去される。 The operation of the preferred embodiment high brightness short wavelength radiation source using a laser produced plasma of a liquid metal target as shown in Figures 3 and 4 is as follows: The vacuum chamber 1 is pumped by an oil-free pumping system to a pressure of up to^10-5 ...^10-8 mbar to remove gaseous components such as nitrogen, oxygen, carbon, etc. that may interact with the liquid metal target material.

Ｓｎ，Ｌｉ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ｚｎおよびそれらの合金を含む非毒性低融点金属の群に属する材料のターゲット１７が，回転ターゲットアセンブリによって集光レーザービーム２１とともに相互作用領域に供給される。ターゲットは１ｋＨｚ～１ＭＨｚの範囲の高いパルス繰り返し周波数（率，速度）の集光パルスレーザービーム２１にさらされる。ターゲット材およびターゲット上のレーザー出力密度に応じて，レーザープラズマの短波長放射線が，軟Ｘ線および／またはＥＵＶおよび／またはＶＵＶスペクトル領域において生成される。Atarget 17 of material from the group of non-toxic low melting point metals including Sn, Li, In, Ga, Pb, Bi, Zn and their alloys is delivered to the interaction region with thefocused laser beam 21 by a rotating target assembly. The target is exposed to the focusedpulsed laser beam 21 at a high pulse repetition frequency (rate) in the range of 1 kHz to 1 MHz. Depending on the target material and the laser power density on the target, short wavelength radiation of the laser plasma is generated in the soft x-ray and/or EUV and/or VUV spectral regions.

プラズマ２によって放出された短波長放射線のビーム５は，ケーシング６および好ましくはＣＮＴ膜１３を通過してデブリフリーの共心ビームに変換され，光学集光器３のミラー８に案内される。ここで永久磁石９（図４）が，好ましくは共心ビームの軸に垂直な向きの定磁場（a constant magnetic field, preferably directed perpendicular to the axis of the homocentric beams）を形成する。ローレンツ力の作用の下，共心ビーム７の軸に沿う直線運動から外れたデブリ粒子の荷電部分（主にイオン）が，ケーシング６の内壁またはケーシング内に特別に設置されたプレート２２（図３）のいずれかに衝突し，プレートによってトラップされる（閉じ込められる）。ケーシング６内に搭載されたプレート２２は，プラズマ２に対して径方向に，好ましくは磁石９によって形成される磁力線に対して垂直に向けられる（directed）。粒子の速度が速ければ速いほど，磁場の影響を受けてそれらが偏向する横断距離が小さくなるので，プレート２２によって高速荷電粒子をより効率的に捕捉することができる。これととも，保護ガス流がデブリ粒子のイオン／蒸気部分の移動を防ぎ，それらをケーシング６およびプレート２２の壁に堆積させ，デブリからＣＮＴ膜１３が保護される。２０ｎｍよりも短い波長範囲における高い透明度によりＣＮＴ膜は光学集光器３のミラー８への短波長ビームの出口を提供する。同時に，ＣＮＴ膜１３はデブリの通過を防ぎ，各ミラー８の信頼性の高い保護を提供する。さらに，ケーシング６内における効果的なデブリ軽減がガス入口１４から供給される保護ガスの指向流（流れの向き）（directed flows）を調整することによって保証される。シールドガス流はデブリのイオン／蒸気部分からＣＮＴ膜１３を保護し，それらの耐用年数を延ばす。Thebeam 5 of short-wave radiation emitted by theplasma 2 passes through thecasing 6 and preferably theCNT membrane 13, where it is transformed into a debris-free concentric beam and guided to themirror 8 of theoptical collector 3. Here, permanent magnets 9 (FIG. 4) form a constant magnetic field, preferably directed perpendicular to the axis of the homocentric beams. Under the action of the Lorentz force, the charged parts of the debris particles (mainly ions) that deviate from the linear motion along the axis of the homocentric beam 7 collide either with the inner wall of thecasing 6 or with a plate 22 (FIG. 3) specially installed in the casing and are trapped by the plate. Theplate 22 mounted in thecasing 6 is directed radially with respect to theplasma 2, preferably perpendicular to the magnetic field lines formed by themagnets 9. The higher the particle velocity, the smaller the transverse distance they are deflected under the influence of the magnetic field, and therefore the more efficient the fast charged particles can be captured by theplate 22. With this, the flow of the protective gas prevents the migration of the ion/vapor fraction of the debris particles and deposits them on the walls of thecasing 6 and theplate 22, and theCNT membrane 13 is protected from the debris. Due to its high transparency in the wavelength range shorter than 20 nm, the CNT membrane provides an outlet for the short-wavelength beam to themirrors 8 of theoptical collector 3. At the same time, theCNT membrane 13 prevents the passage of the debris and provides a reliable protection for eachmirror 8. Furthermore, an effective debris mitigation in thecasing 6 is ensured by adjusting the directed flows of the protective gas supplied from thegas inlet 14. The shielding gas flow protects theCNT membranes 13 from the ion/vapor fraction of the debris and extends their service life.

同様のデブリ軽減手段はレーザービーム２１の経路にも沿って使用される。Similar debris mitigation measures are also used along the path of thelaser beam 21.

上記装置は，その態様の一つにおいて放射線の収集方法に関するこの発明の特定の実施形態を実現する。この方法は，光学集光器３によってプラズマ形成位置においてプラズマ２によって放出される短波長放射線を収集するステップと，放射線の少なくとも一部を焦点１６に向けるステップとを含む（図２）。プラズマ２によって放出される放射線ビーム５は，デブリ軽減手段４と一体化され，短波長放射線のデブリフリーの共心ビーム７を形成するように配置された，少なくとも２つのケーシングを通って外に出て光学集光器３に案内される。In one of its aspects, the above device embodies a particular embodiment of the invention with respect to a method for collecting radiation. The method comprises the steps of collecting short-wavelength radiation emitted by theplasma 2 at the plasma formation site by means of anoptical collector 3 and directing at least a portion of the radiation to a focal point 16 (Figure 2). Theradiation beam 5 emitted by theplasma 2 is guided out to theoptical collector 3 through at least two casings integrated with debris mitigation means 4 and arranged to form a debris-free concentric beam 7 of short-wavelength radiation.

各ケーシングの外側では，ケーシング６の内側に磁場を形成する永久磁石９がデブリ粒子の荷電部分を軽減するために使用され，保護ガス流，フォイルトラップ，ＣＮＴ膜を含むその他のデブリ軽減技術もまた各ケーシングにおいて使用され，デブリフリーの共心ビーム７が提供される。On the outside of each casing,permanent magnets 9 are used to create a magnetic field inside thecasing 6 to mitigate the charged fraction of the debris particles, and other debris mitigation techniques including protective gas flow, foil traps, and CNT membranes are also used in each casing to provide a debris-free concentric beam 7.

光学集光器３は，好ましくはデブリフリーの共心ビーム７のそれぞれの経路に設けられた複数のミラー８を含み，すべてのミラーの反射面は楕円面１５または変形楕円面の表面上にあり，その一つの集中点（焦点）はプラズマ２であり，もう一つの集中点（焦点）１６は光学集光器３のすべてのミラー８の焦点である。変形楕円形状を，完全な楕円形状と比較して遠距離場に収集された放射線の強度均一性を向上させるために用いることができる。Theoptical collector 3 preferably includesmultiple mirrors 8 in the path of each of the debris-free concentric beams 7, all of whose reflective surfaces lie on the surface of anellipsoid 15 or modified ellipsoid, one focal point of which is theplasma 2 and anotherfocal point 16 of which is the focal point of all of themirrors 8 of theoptical collector 3. The modified ellipsoid shape can be used to improve the intensity uniformity of the radiation collected in the far field compared to a perfect ellipsoid shape.

このようにこの発明は，長寿命と使いやすさを備えた，軟Ｘ線，ＥＵＶおよびＶＵＶ放射線のデブリフリーの強力な高輝度線源を形成することを可能にする。The invention thus makes it possible to create powerful, debris-free, high-brightness sources of soft x-ray, EUV and VUV radiation with long lifetime and ease of use.

提案された装置は，多くの分野（顕微ミラー検査，材料科学，材料のＸ線診断，生物医学的および医学的診断，ＥＵＶリソグラフィ用の化学マスク欠陥検査を含むナノおよびマイクロ構造の検査）を適用の対象とする。The proposed device is targeted for many fields of application (microscopic mirror inspection, materials science, X-ray diagnostics of materials, biomedical and medical diagnostics, inspection of nano- and microstructures, including chemical mask defect inspection for EUV lithography).

Claims (18)

Translated fromJapanese

プラズマ（２）が短波長放射線を放出する真空チャンバ（１）内に配置される光学集光器（３）を備え，前記光学集光器（３）への前記短波長放射線の経路上にデブリ軽減手段（４）をさらに備え，
前記デブリ軽減手段（４）が，前記光学集光器（３）に至る前記短波長放射線のデブリフリーの共心ビーム（７）を出力するように配置された少なくとも２つのケーシング（６）を含み，
各ケーシングの外面が，前記プラズマ（２）からの短波長放射線伝播方向に対して実質的に平行に延在する２つの第一面（１０）を含み，
各ケーシング（６）の外側に，前記ケーシング（６）の内側に磁場を形成する永久磁石（９）があり，前記永久磁石（９）によって形成される磁場が前記共心ビーム（７）からデブリ粒子の荷電部分を除去して前記デブリフリーの共心ビームを提供する，
集光モジュールを備えたプラズマ短波長放射線源。 an optical collector (3) disposed within the vacuum chamber (1) through which the plasma (2) emits short wavelength radiation, and further comprising debris mitigation means (4) on a path of the short wavelength radiation to the optical collector (3);
the debris mitigation means (4) comprising at least two casings (6) arranged to output a debris-free concentric beam (7) of short wavelength radiation leading to the optical collector (3);
The outer surface of each casing includes two first faces (10) extending substantially parallel to the direction of propagation of short-wavelength radiation from the plasma (2);
on the outside of each casing (6) there is a permanent magnet (9) which creates a magnetic field inside said casing (6), the magnetic field created by said permanent magnet (9) removing a charged portion of debris particles from said concentric beam (7) to provide said debris-free concentric beam;
A plasma short-wavelength radiation source with a focusing module. 各ケーシング（６）が，前記プラズマ（２）からの前記短波長放射線伝播方向に実質的に平行に延在し，かつ前記ケーシングの前記２つの第一面（１０）に対して実質的に垂直に延在する２つの第二面（１２）を含む，請求項１に記載の放射線源。The radiation source according to claim 1, wherein each casing (6) includes two second faces (12) extending substantially parallel to the direction of propagation of the short-wavelength radiation from the plasma (2) and substantially perpendicular to the two first faces (10) of the casing. 各ケーシング（６）の第一面（１０）の面積が前記ケーシング（６）の残りの面の面積よりも大きく，前記永久磁石（９）が各ケーシング（６）の前記第一面（１０）と実質的に接触している，請求項１に記載の放射線源。The radiation source of claim 1, wherein the area of the first surface (10) of each casing (6) is greater than the area of the remaining surfaces of the casing (6), and the permanent magnet (9) is in substantial contact with the first surface (10) of each casing (6). 各ケーシング（６）の前記第一面（１０）の面積が前記ケーシング（６）の残りの面の面積未満であり，前記永久磁石（９）が前記ケーシング（６）の前記第一面（１０）以外の面に配置されている，請求項１に記載の放射線源。The radiation source according to claim 1, wherein the area of the first surface (10) of each casing (6) is less than the area of the remaining surfaces of the casing (6), and the permanent magnets (9) are arranged on surfaces of the casing (6) other than the first surface (10). 各ケーシング（６）の前記２つの第一面（１０）の間の角度が３０度未満である，請求項１に記載の放射線源。The radiation source of claim 1, wherein the angle between the two first faces (10) of each casing (6) is less than 30 degrees. ２つの隣り合うケーシング（６）の隣り合う面の間の角度が３～１０度である，請求項１に記載の放射線源。The radiation source according to claim 1, wherein the angle between the adjacent faces of two adjacent casings (6) is between 3 and 10 degrees. 互いに最も離れたケーシング（６）の互いに最も離れた部分に配置された前記永久磁石（９）が磁心（１１）によって接続されている，請求項１に記載の放射線源。The radiation source according to claim 1, wherein the permanent magnets (9) arranged in the most distant parts of the casing (6) are connected by a magnetic core (11). 前記光学集光器（３）は，前記デブリフリーの共心ビーム（７）の各々の経路に据え付けられた複数のミラー（８）を含む，請求項１に記載の放射線源。The radiation source of claim 1, wherein the optical collector (3) includes a plurality of mirrors (8) mounted in the path of each of the debris-free concentric beams (7). すべてのミラー（８）の反射面が回転楕円面（１５）を形成し，その一つの集中点が前記プラズマ（２）であり，もう一つの集中点（１６）が光学集光器のすべてのミラーの焦点である，請求項８に記載の放射線源。 9. The radiation source according to claim 8, wherein the reflective surfaces of all mirrors (8) form an ellipsoid (15) ofrevolution , one of whose convergence points is the plasma (2) and another convergence point (16) is the focal point of all mirrors of the optical collector. 前記デブリ軽減手段（４）が，各ケーシング（６）と前記光学集光器（３）の間に据え付けられたカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を主成分とする膜（１３）を含む，請求項１に記載の放射線源。The radiation source according to claim 1, wherein the debris mitigation means (4) comprises a carbon nanotube (CNT)-based membrane (13) mounted between each casing (6) and the optical collector (3). 前記デブリ軽減手段（４）が各ケーシング（６）内において前記プラズマに向かう保護ガス流を含み，各ＣＮＴ膜（１３）が，前記短波長放射線の前記デブリフリーの共心ビーム（７）の出口用のケーシング窓としての役割と，それを通る前記保護ガスの出口を防ぐガスシャッターとしての役割を同時に果たす，請求項１０に記載の放射線源。The radiation source according to claim 10, wherein the debris mitigation means (4) comprise a protective gas flow in each casing (6) directed towards the plasma, and each CNT film (13) simultaneously serves as a casing window for the exit of the debris-free concentric beam (7) of the short-wavelength radiation and as a gas shutter preventing the exit of the protective gas therethrough. 前記永久磁石（９）が前記ケーシングの全長に沿って配置されている，請求項１に記載の放射線源。The radiation source according to claim 1, wherein the permanent magnets (9) are arranged along the entire length of the casing. 前記デブリ軽減手段（４）が，前記ケーシング（６）のそれぞれに設置され，前記プラズマ（２）に対して径方向，かつ磁力線に対して実質的に垂直に向けられたフォイルプレート（２２）を含む，請求項１に記載の放射線源。The radiation source according to claim 1, wherein the debris mitigation means (4) comprises a foil plate (22) mounted in each of the casings (6) and oriented radially with respect to the plasma (2) and substantially perpendicular to the magnetic field lines. 前記プラズマが，レーザー生成プラズマ，ｚピンチプラズマ，プラズマフォーカス，放電生成プラズマ，レーザー誘導放電プラズマからなる群から選択可能なものである，請求項１に記載の放射線源。The radiation source of claim 1, wherein the plasma can be selected from the group consisting of laser-produced plasma, z-pinch plasma, plasma focus, discharge-produced plasma, and laser-induced discharge plasma. 前記プラズマが，回転ターゲットアセンブリ（２０）によってレーザービーム（２１）の焦点領域に供給される液体金属ターゲット（１７）のレーザー生成プラズマである，請求項１に記載の放射線源。The radiation source of claim 1, wherein the plasma is a laser-produced plasma of a liquid metal target (17) that is delivered to a focal region of a laser beam (21) by a rotating target assembly (20). 前記液体金属ターゲット（１７）が，前記回転ターゲットアセンブリ（２０）に設けられる環状溝（１９）の回転軸（１８）に面する表面上に遠心力によって形成される溶融金属層である，請求項１５に記載の放射線源。 16. The radiation source according to claim 15, whereinthe liquid metal target (17) is a molten metal layer formed by centrifugal force on a surface facing the rotation axis (18) of an annular groove (19) provided in therotating target assembly (20). プラズマ形成位置においてプラズマによって放出される放射線を光学集光器によって収集するステップと，前記プラズマによって放出される放射線の少なくとも一部を焦点に案内するステップとを含み，
前記プラズマによって放出される放射線が，デブリ軽減手段に配備され，短波長放射線のデブリフリーの共心ビームを形成するように配置された少なくとも２つのケーシングを通って外へ出て光学集光器に案内され，各ケーシングの外面が，前記プラズマ（２）からの短波長放射線伝播方向に対して実質的に平行に延在する２つの第一面（１０）を含み，
各ケーシングの外側で，前記ケーシングの内側に磁場を形成する永久磁石がデブリ粒子の荷電部分を軽減するために使用される，
放射線の収集方法。 collecting radiation emitted by the plasma at a plasma formation location with an optical collector; and guiding at least a portion of the radiation emitted by the plasma to a focal point;
Radiation emitted by the plasma is guided out through at least two casings arranged in the debris mitigation means and arranged to form a debris-free concentric beam of short wavelength radiation to an optical collector, the outer surface of each casingincluding two first faces (10) extending substantially parallel to a direction of propagation of short wavelength radiation from the plasma (2);
On the outside of each casing, permanent magnets are used to create a magnetic field inside said casing in order to reduce the charged portion of the debris particles.
How radiation is collected. 前記光学集光器が，前記デブリフリーの共心ビームのそれぞれの経路に据え付けられた複数のミラーを含み，すべてのミラーの反射面が楕円面または変形楕円面上にあり，その一つの集中点が前記プラズマである，請求項１７に記載の方法。The method of claim 17, wherein the optical collector includes a plurality of mirrors mounted in the paths of the respective debris-free concentric beams, all of the mirrors having reflective surfaces on an ellipsoid or modified ellipsoid, one of which is the plasma.

Images