JP2013165256A - レーザビーム制御装置及び極端紫外光生成装置 - Google Patents
レーザビーム制御装置及び極端紫外光生成装置 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】このレーザビーム制御装置は、レーザ装置から出力されたレーザビームの波面を調節するように構成された第1の波面調節器と、第1の波面調節器から出力されたレーザビームを伝送するように構成されたビーム伝送器と、ビーム伝送器から出力されたレーザビームの波面を調節するように構成された第2の波面調節器と、第2の波面調節器から出力されたレーザビームの一部を受光するように構成され、およびその受光した光の検出値を出力するように構成されたビームモニタと、検出値を入力して第1及び第2の波面調節器を制御するように構成されたコントローラと、を備えてもよい。
【選択図】図2
Description
1.概要
2.極端紫外光生成システムの全体説明
2.1 構成
2.2 動作
3.波面調節器を含むEUV光生成システム(第1の実施形態)
3.1 構成
3.2 原理
3.3 動作
3.3.1 メインフロー
3.3.2 第1の波面調節器の制御(S100の詳細)
3.3.3 第2の波面調節器の制御(S200の詳細)
3.4 ビームモニタの例
3.4.1 2つの異なる位置におけるビーム幅の検出
3.4.2 ビーム幅とスポット幅の検出
3.4.3 シャックハルトマン波面センサの使用
3.5 波面調節器の例
3.5.1 凸面ミラーと凹面ミラーとの組合せ
3.5.2 凹面ミラーと凸面ミラーとの組合せ
3.5.3 2枚の軸外放物面凹面ミラーの組合せ
3.5.4 軸外放物面凸面ミラーと軸外放物面凹面ミラーとの組合せ
3.5.5 VRWMの利用
3.5.6 デフォーマブルミラーの利用
4.ガイドレーザを含むEUV光生成システム(第2の実施形態)
4.1 構成
4.2 ビームモニタの例
4.2.1 2つの異なる位置におけるビーム幅の検出
4.2.2 ビーム幅とスポット幅の検出
4.2.3 シャックハルトマン波面センサの使用
4.3 動作
4.4 レーザ増幅器の配置
5.ガイドレーザビームの波面をレーザビームの波面に一致させるEUV光生成システム(第3の実施形態)
5.1 構成
5.2 動作
6.レーザビームの波面をガイドレーザビームの波面に一致させるEUV光生成システム(第4の実施形態)
7.レーザビームの波面とガイドレーザビームの波面とを調節するEUV光生成システム(第5の実施形態)
8.プリパルスレーザが用いられるEUV光生成システム(第6の実施形態)
9.コントローラの構成
LPP式のEUV光生成装置では、レーザ装置から出力されるレーザビームを、チャンバ内のターゲット物質に集光して照射することにより、ターゲット物質をプラズマ化してもよい。プラズマからは、EUV光を含む光が放射されてもよい。放射されたEUV光は、チャンバ内に配置されたEUV集光ミラーによって集光され、露光装置等の外部装置に出力されてもよい。
2.1 構成
図1に、例示的なLPP式のEUV光生成システムの構成を概略的に示す。EUV光生成装置1は、少なくとも1つのレーザ装置3と共に用いられてもよい。本願においては、EUV光生成装置1及びレーザ装置3を含むシステムを、EUV光生成システム11と称する。図1に示し、かつ、以下に詳細に説明するように、EUV光生成装置1は、チャンバ2及びターゲット供給装置26を含んでもよい。チャンバ2は、密閉可能であってもよい。ターゲット供給装置26は、例えば、チャンバ2の壁を貫通するように取り付けられてもよい。ターゲット供給装置26から供給されるターゲット物質の材料は、スズ、テルビウム、ガドリニウム、リチウム、キセノン、又は、それらの内のいずれか2つ以上の組合せを含んでもよいが、これらに限定されない。
図1を参照に、レーザ装置3から出力されたレーザビーム31は、レーザ光進行方向制御装置34を経て、レーザビーム32としてウインドウ21を透過して、チャンバ2内に入射してもよい。レーザビーム32は、少なくとも1つのレーザ光路に沿ってチャンバ2内に進み、レーザ光集光ミラー22で反射されて、レーザビーム33として少なくとも1つのターゲット27に照射されてもよい。
3.1 構成
図2は、第1の実施形態に係るEUV光生成システムの一部断面図である。第1の実施形態においては、チャンバ2がクリーンルームフロアに配置され、レーザ装置3がサブファブフロアに配置されてもよい。サブファブフロアはクリーンルームフロアの階下に位置してもよい。レーザ装置3からチャンバ2内に供給されるレーザビームの進行方向を制御するためのレーザ光進行方向制御装置34は、クリーンルームフロアとサブファブフロアとにまたがって配置されてもよい。レーザ装置3は、図示しない固定装置により筐体310内部に固定されていてもよい。筐体310は3個のエアサスペンション320によってサブファブフロアの床上に設置されていてもよい。エアサスペンション320が3個の場合、図2の左側のエアサスペンション320は筐体310の奥行き方向のほぼ中央部にあってもよい。また、図2の右側のエアサスペンション320においては筐体310の奥側のエアサスペンション320が手前側のエアサスペンション320の陰に隠れている。エアサスペンション320の個数を3としたのは、光学機器の支持方法として公知の3点支持を例示したものであり、3点支持が必須ということを意図してはいない。エアサスペンション320を他の振動低減装置に置き換えてもよい。
光検出部55は、ビームスプリッタ56と、第1のビームモニタ57とを含んでもよい。ビームスプリッタ56は、高反射ミラー59で反射されたレーザビームを高い透過率で高反射ミラー61に向けて透過させるとともに、高反射ミラー59で反射されたレーザビームの一部をサンプル光として第1のビームモニタ57に向けて反射してもよい。第1のビームモニタ57は、そのサンプル光が入射する受光面を有してもよい。第1のビームモニタ57は、受光面におけるサンプル光のビーム幅と、波面に関するパラメータと、を算出するための検出値をコントローラ58へ出力するよう構成されてもよい。波面に関するパラメータの例は後述するようにビームダイバージェンス等である。
図3A及び図3Bは、波面調節器の機能を説明するための図である。第1及び第2の波面調節器81及び82は、レーザビームの波面を調節する光学素子であってもよい。図3Aにおいては、第1又は第2の波面調節器81又は82が、平面状の波面を有するレーザビーム(平面波)を、進行方向の前方が凹面となるような波面を有するレーザビームに変化させている。図3Bにおいては、第1又は第2の波面調節器81又は82が、平面状の波面を有するレーザビーム(平面波)を、進行方向の前方が凸面となるような波面を有するレーザビームに変化させている。
P=1/F
Fが正の値を有する場合は、平面波が、波面調節器の主点(principal point)から前方への距離がFである位置において集光されるような波面を有するレーザビームに変換され得る(図3A参照)。
Fが負の値を有する場合は、平面波が、波面調節器の主点から後方への距離がFである位置の点光源から生成された光の波面と同等の波面を有するレーザビームに変換され得る(図3B参照)。
3.3.1 メインフロー
図5は、第1の実施形態におけるコントローラの動作を示すフローチャートである。コントローラ58は、所望のビーム幅及び波面を有するレーザビームのサンプル光が第1のビームモニタ57の受光面に入射するように、以下のように第1及び第2の波面調節器81及び82を制御してもよい。
図6Aは、図5に示す第1の波面調節器を制御する処理を示すフローチャートである。図6Aに示される処理は、図5に示すS100のサブルーチンとして、コントローラ58によって行われてもよい。
ΔD=D−Dt
図7Aは、図5に示す第2の波面調節器を制御する処理を示すフローチャートである。図7Aに示される処理は、図5に示すS200のサブルーチンとして、コントローラ58によって行われてもよい。
ΔW=W−Wt
3.4.1 2つの異なる位置におけるビーム幅の検出
図8Aは、第1の実施形態に係るEUV光生成システムにおけるビームモニタの第1の例を概略的に示す。図8Bは、ビームモニタの第1の例を適用する場合の検出原理を説明するための図である。第1の例においては、ビームスプリッタ73によってサンプル光を分岐させ、ビームスプリッタ73を透過した光および反射した光に異なる光路長を持たせて、それぞれのビームプロファイルを検出してもよい。ビームプロファイルは、例えばレーザビーム断面の光強度分布であってもよい。これにより、サンプル光の進行方向における2つの異なる位置におけるビームプロファイルを検出してもよい。なお、サンプル光とは、レーザ装置3からチャンバ2に至るレーザ光路から分岐されて第1のビームモニタ57に入射するレーザビームでもよい。
θ=tan−1{(Da2−Da1)/2L}
ここで、Lは、サンプル光の光路に沿った位置A1と位置A2との間の距離でもよい。
図9は、第1の実施形態に係るEUV光生成システムにおけるビームモニタの第2の例を概略的に示す。第2の例においては、サンプル光のビーム断面のビームプロファイルと、集光されたサンプル光のスポット幅とを検出するために、ビームスプリッタ73によってサンプル光を分岐させてもよい。
ビームスプリッタ73は、サンプル光の一部を転写光学系75に向けて透過させ、他の一部を集光光学系74に向けて反射してもよい。
図11Aは、第1の実施形態に係るEUV光生成システムにおけるビームモニタの第3の例を概略的に示す。図11Bは、ビームモニタの第3の例を適用する場合の検出原理を説明するための図である。第3の例においては、サンプル光のビーム幅と波面に関するパラメータ(例えば、波面の曲率)とを計測するために、シャックハルトマン波面センサが用いられてもよい。
3.5.1 凸面ミラーと凹面ミラーとの組合せ
図12は、第1の実施形態に係るEUV光生成システムにおける波面調節器の第1の例を概略的に示す。第1の例においては、波面調節器81又は82は、凸面ミラー801と、凹面ミラー802と、駆動機構(図示せず)と、を含んでもよい。なお、凸面ミラー801及び凹面ミラー802における凸面及び凹面は球面であってもよく、レーザビームはほぼ球面波であってもよい。また、レーザビームの光強度分布はほぼガウス分布であってもよい。
図13は、第1の実施形態に係るEUV光生成システムにおける波面調節器の第2の例を概略的に示す。第2の例においては、波面調節器81又は82は、凹面ミラー802と、凸面ミラー801と、駆動機構(図示せず)と、を含んでもよい。
図14A及び図14Bは、第1の実施形態に係るEUV光生成システムにおける波面調節器の第3の例を概略的に示す。第3の例においては、波面調節器81又は82は、2枚の平面ミラー811及び812と、2枚の軸外放物面凹面ミラー813及び814と、ミラー固定プレート815と、駆動機構(図示せず)と、を含んでもよい。
図15は、第1の実施形態に係るEUV光生成システムにおける波面調節器の第4の例を概略的に示す。第4の例においては、波面調節器81又は82は、軸外放物面凸面ミラー821と、軸外放物面凹面ミラー822と、2枚の平面ミラー823及び824と、ミラー固定プレート825と、駆動機構(図示せず)と、を含んでもよい。
図16A〜図16Cは、第1の実施形態に係るEUV光生成システムにおける波面調節器の第5の例を概略的に示す。第5の例においては、波面調節器81又は82は、VRWM(Variable Radius Wavefront Mirror:波面曲率可変ミラー)85を含んでもよい。
図19は、第1の実施形態に係るEUV光生成システムにおける波面調節器の第7の例を概略的に示す。第7の例においては、波面調節器81又は82は、デフォーマブルミラー87を含んでもよい。
4.1 構成
図21は、第2の実施形態に係るEUV光生成システムの一部断面図である。第2の実施形態に係るEUV光生成システムは、サブファブフロアにおいて、レーザ装置3が出力するレーザビームの光路上に、ビーム伝送器50のレーザ装置3側から順番に、レーザ光進行方向調節機構41と、レーザビーム結合器44と、光検出部45とを含んでもよい。ガイドレーザ装置40を、ガイドレーザ装置40が出力するガイドレーザビームがレーザビーム結合器44に入射するように設置してもよい。更に、コントローラ48を設置してもよい。なお、コントローラ58がコントローラ48の機能を兼用できる場合は、コントローラ48は省略してもよい。その場合、コントローラ48に接続される各構成はコントローラ58に接続されるとよい。
他の点については、第1の実施形態と同様でよい。
4.2.1 2つの異なる位置におけるビーム幅の検出
図22A及び図22Bは、第2の実施形態に係るEUV光生成システムにおける第2のビームモニタ47又は第1のビームモニタ57の第1の例を概略的に示す。第1の例において、レーザビームとガイドレーザビームとを受光可能な第2のビームモニタ47又は第1のビームモニタ57は、バンドパスフィルタ71及び72を含んでもよい。
他の点については、図8Aを参照しながら説明したものと同様でよい。
図23は、第2の実施形態に係るEUV光生成システムにおける第2のビームモニタ47又は第1のビームモニタ57の第2の例を概略的に示す。第2の例において、レーザビームとガイドレーザビームとを受光可能な第2のビームモニタ47又は第1のビームモニタ57は、バンドパスフィルタ71及び72を含んでもよい。
他の点については、図9を参照しながら説明したものと同様でよい。
図24は、第2の実施形態に係るEUV光生成システムにおける第2のビームモニタ47又は第1のビームモニタ57の第3の例を概略的に示す。第3の例において、レーザビームとガイドレーザビームとを受光可能な第2のビームモニタ47又は第1のビームモニタ57は、バンドパスフィルタ71及び72を含んでもよい。また、シャックハルトマン波面センサ90において、マイクロレンズアレイ91の代わりに、多数のピンホールを有するスクリーン92が用いられてもよい。
他の点については、図11Aを参照しながら説明したものと同様でよい。
以上の構成を有する第2の実施形態において、コントローラ58は、第1のビームモニタ57にガイドレーザビームを受光させて、そのビーム幅及び波面に関するパラメータを算出し、第1及び第2の波面調節器81及び82を制御してもよい。コントローラ58は、図5、図6A、図6B、図7A及び図7Bのフローチャートに示す動作と同様に動作してもよい。なお、図5、図6A及び図7Aにおけるレーザビームを、ガイドレーザビームと読み替えてもよい。
図25は、第2の実施形態に更にレーザ光増幅器を追加した変形例を概略的に示す。本変形例において、レーザ装置3は、マスターオシレータ300と増幅器301及び302とを含んでもよい。そして、レーザ光進行方向制御装置34の一部を構成するガイドレーザ装置40、レーザ光進行方向調節機構41及びレーザビーム結合器44の下流側に、さらにレーザビームを増幅するための増幅器303及び304が配置されてもよい。増幅器303及び304は、サブファブフロアに配置されてもよい。
5.1 構成
図26は、第3の実施形態に係るEUV光生成システムの一部断面図である。第3の実施形態に係るEUV光生成システムは、サブファブフロアにおいて、ガイドレーザ装置40とレーザビーム結合器44との間に、ガイドレーザビーム波面調節器84を含んでもよい。ガイドレーザビーム波面調節器84の構成は、第1又は第2の波面調節器81又は82の構成と同様でよい。
他の点については、第2の実施形態と同様でよい。
図27は、第3の実施形態におけるコントローラの動作を示すフローチャートである。コントローラ48は、以下の処理により、レーザ装置3から出力されたレーザビームと、ガイドレーザ装置40から出力されたガイドレーザビームの各波面に関する各パラメータの相違を低減するために、ガイドレーザビーム波面調節器84を制御してもよい。
ΔWdg=Wd−Wg
図28は、第4の実施形態に係るEUV光生成システムの一部断面図である。第4の実施形態に係るEUV光生成システムは、サブファブフロアにおいて、レーザ装置3の出力レーザ光の光路に、第3の波面調節器83を含んでもよい。第3の波面調節器83の構成は、第1又は第2の波面調節器81又は82の構成と同様でよい。
他の点については、第2の実施形態と同様でよい。
図29は、第5の実施形態に係るEUV光生成システムの一部断面図である。第5の実施形態に係るEUV光生成システムは、サブファブフロアにおいて、ガイドレーザ装置40とレーザビーム結合器44との間のガイドレーザビームの光路に、ガイドレーザビーム波面調節器84を含んでもよい。さらに、第5の実施形態においては、第1の波面調節器81が、レーザ装置3の出力レーザビームの光路に配置されていてもよい。第1の波面調節器81及びガイドレーザビーム波面調節器84の構成は、第1の実施形態における第1及び第2の波面調節器81の構成と同様でよい。
他の点については、第2の実施形態と同様でよい。
図30は、第6の実施形態に係るEUV光生成システムの一部断面図である。第6の実施形態においては、ターゲットにプリパルスレーザビームを照射してターゲットを拡散させ、この拡散したターゲットにメインパルスレーザビームを照射してターゲットをプラズマ化する方式が用いられてもよい。例えば、YAGレーザ装置から出力される波長1.06μmのレーザビームをプリパルスレーザビームとして用い、炭酸ガス(CO2)レーザ装置から出力される波長10.6μmのレーザビームをメインパルスレーザビームとして用いてもよい。
他の点については、第1の実施形態と同様でよい。
図31は、EUV光生成制御装置5、コントローラ48、コントローラ58等の各コントローラの概略構成を示すブロック図である。
上述した実施の形態における各コントローラは、コンピュータやプログラマブルコントローラ等汎用の制御機器によって構成されてもよい。たとえば、以下のように構成されてもよい。
コントローラは、処理部1000と、処理部1000に接続される、ストレージメモリ1005と、ユーザインターフェイス1010と、パラレルI/Oコントローラ1020と、シリアルI/Oコントローラ1030と、A/D、D/Aコンバータ1040とによって構成されてもよい。また、処理部1000は、CPU1001と、CPU1001に接続された、メモリ1002と、タイマー1003と、GPU1004とから構成されてもよい。
処理部1000は、ストレージメモリ1005に記憶されたプログラムを読み出してもよい。また、処理部1000は、読み出したプログラムを実行したり、プログラムの実行に従ってストレージメモリ1005からデータを読み出したり、ストレージメモリ1005にデータを記憶させたりしてもよい。
シリアルI/Oコントローラ1030に接続される、シリアルI/Oポートを介して通信可能な機器1031〜103xは、ガイドレーザ装置40、レーザ光進行方向調節機構41、第2のビームモニタ47又は57、ビーム伝送器50、第1の波面調節器81、第2の波面調節器82、第3の波面調節器83、ガイドレーザビーム波面調節器84等であってもよい。
A/D、D/Aコンバータ1040に接続される、アナログポートを介して通信可能な機器1041〜104xは、温度センサ、圧力センサ、真空計等の各種センサであってもよい。
以上のように構成されることで、コントローラはフローチャートに示された動作を実現可能であってよい。
Claims (9)
- レーザ装置から出力されたレーザビームの波面を調節するように構成された第1の波面調節器と、
前記第1の波面調節器から出力されたレーザビームを伝送するように構成されたビーム伝送器と、
前記ビーム伝送器から出力されたレーザビームの波面を調節するように構成された第2の波面調節器と、
前記第2の波面調節器から出力されたレーザビームの一部を受光するように構成され、およびその受光した光の検出値を出力するように構成されたビームモニタと、
前記検出値を入力して前記第1及び第2の波面調節器を制御するように構成されたコントローラと、
を備えるレーザビーム制御装置。 - ガイドレーザビームを出力するガイドレーザ装置と、
前記レーザ装置と前記第1の波面調節器との間に配置され、前記ガイドレーザビーム及び前記レーザビームの各進行方向を実質的に一致させるように構成されたレーザビーム結合器と、
をさらに備える、請求項1記載のレーザビーム制御装置。 - 前記ガイドレーザ装置と前記レーザビーム結合器との間に設置され、前記ガイドレーザビームの波面を調節するように構成された第3の波面調節器
をさらに備え、
前記コントローラは、前記検出値を入力してさらに第3の波面調節器を制御するように構成された、
請求項2記載のレーザビーム制御装置。 - 前記ガイドレーザ装置と前記レーザビーム結合器との間に設置され、前記ガイドレーザビームの波面を調節するように構成された第3の波面調節器と、
前記レーザビーム結合器と前記第1の波面調節器との間に配置され、前記第1の波面調節器から出力されたレーザビームの一部を受光するように構成され、およびその受光した光の第2の検出値を出力するように構成された第2のビームモニタをさらに備え、
前記コントローラは、前記第2の検出値を入力して第3の波面調節器を制御するように構成された、
請求項2記載のレーザビーム制御装置。 - ガイドレーザビームを出力するように構成されたガイドレーザ装置と、
前記第1の波面調節器と前記ビーム伝送器との間に配置され、前記ガイドレーザビーム及び前記レーザビームの各進行方向を実質的に一致させるように構成されたレーザビーム結合器と、
前記ガイドレーザ装置と前記レーザビーム結合器との間に配置され、前記ガイドレーザビームの波面を調節するように構成された波面調節器と、
をさらに備える、請求項1記載のレーザビーム制御装置。 - 前記レーザ装置と前記ビーム伝送器との間に配置され前記レーザビームを増幅するように構成された少なくともひとつの増幅器をさらに備える、請求項1記載のレーザビーム制御装置。
- 前記検出値はビーム幅である、請求項1記載のレーザビーム制御装置。
- 前記検出値は波面に関するパラメータである、請求項1記載のレーザビーム制御装置。
- レーザ装置から出力されたレーザビームの波面を調節するように構成された第1の波面調節器と、
前記第1の波面調節器から出力されたレーザビームを伝送するように構成されたビーム伝送器と、
前記ビーム伝送器から出力されたレーザビームの波面を調節するように構成された第2の波面調節器と、
前記第2の波面調節器から出力されたレーザビームの一部を受光するように構成され、およびその受光した光の検出値を出力するように構成されたビームモニタと、
前記検出値を入力して前記第1及び第2の波面調節器を制御するように構成されたコントローラとを備えるレーザビーム制御装置と、
前記レーザビーム制御装置から出力されるレーザビームを内部に導入する位置に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、
前記レーザビームを前記所定の領域で集光させるレーザ集光光学系と、
を備える極端紫外光生成装置。
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