JP2014139928A - パルス状に発せられる発光量を安定化させるための放電プラズマ方式光源の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パルス状に発せられる発光量を安定化させるための放電プラズマ方式光源の制御方法を提供する。
【解決手段】入力量７の数値とＥＵＶ光源３の動作パラメータの数値の間の数学的関係としての較正関数ＨＶ（Ｅｐ）が、ＥＵＶ光源３に異なる数値の入力量７を供給することによって決定され、ＥＵＶ光源３の１パルス中に、動作パラメータの数値から選択された基準値ＥＲｅｆがもたらされるようになる。各パルスで試験量の数値が取得される。発せられる発光量に影響を与えるいずれの量も試験量として選択できる。次に、統計値が試験量の所定の個数の数値から形成され、統計値と基準値ＥＲｅｆとの間の偏差が測定される。偏差と事前設定された許容差範囲との比較の結果と結果の後の継続により、方法をどこから繰り返すかが決まる。事前設定された許容差範囲との適合性に基づいて判定が下される。
【選択図】図１

Description

本発明は、特に半導体リソグラフィ用ＥＵＶ光源において、パルス状に発せられる発光量を安定化させるための放電プラズマ方式光源の制御方法に関する。

１３．５ｎｍ帯の極端紫外（ＥＵＶ）光範囲に含まれる波長の電磁波は、次世代の半導体リソグラフィ装置への使用が見込まれている。この点で、パルス状に発せられるＥＵＶ光をできるだけ均一にすることが特に重要である。

ＥＵＶ光を提供する１つの可能性は、電極間に電圧をパルス状に印加して放電プラズマを発生させる方法であり、この放電プラズマから所望のＥＵＶ光が発せられる。放電プラズマの生成には同調回路に基づく充電回路が使用され、この充電回路は放電電圧を２つの電極に所定の点火タイミングで供給し、このタイミングでプラズマが生成されることになる。放電電圧が電極間に印加されると、ガス状の、少なくとも部分的に電離したエミッタ材料が発光プラズマに変換される。しかしながら、プラズマ生成中に不規則に発生する様々な状況によって、発光は、たとえばそのエネルギーまたはその供給時間に関して変動する可能性がある。

たとえば特許文献１から、ガス放電方式の光源を、平均パルスエネルギーまたは発光量をそれに対応する基準値と比較することによって、ガス放電を制御することが知られており、その結果、平均パルスエネルギーまたは平均発光量の基準値からの偏差が可能なかぎり極小化されるように、放電電圧としての電圧がフィードバックによって調整される。

パルスごとの変動とは別に、特定の量のパルスにわたって漸進的な偏差も生じることがある。これはドリフトと呼ばれ、たとえばＥＵＶ光源の構成要素の加熱によって、および／または構成要素の損耗、たとえば電極消耗、バッファガスの枯渇等によって生じることがある。

このようなドリフトに関連する偏差を上述の制御原理で補正しようとすると、ドリフトの増大に伴い、ますます大きな偏差を補正しなければならなくなるという問題が生じる。それにより、必要な測定技術および制御技術に対する要求が高くなる。これに加えて、補正するべき偏差が増大するにつれ、制御工程中の絶対誤差もまた大きくなり、これがＥＵＶ発光のパルス間安定性に悪影響を与える。

ＷＯ ０１／５９８９１ Ａ２

本発明の目的は、ドリフトの発生が発光のパルス間安定性に与える影響がより低い、パルス状に発せられる発光量を安定化させるための放電プラズマ方式光源の制御の可能性を見出すことである。

パルス状に発せられる発光量を安定化させるための放電プラズマ方式光源の制御方法において、上記の目的は、本発明によれば、以下のステップを通じて達成される：
ａ）入力量の数値と光源の動作パラメータの数値の間の数学的関係としての較正関数を、光源に異なる数値の入力量を供給することによって決定し、光源の１パルス中に、動作パラメータの数値から選択された基準値がもたらされるようにするステップと、
ｂ）光源の各パルスで試験量の数値を取得するステップであって、発せられる発光量に影響を与えるいずれの量も試験量として選択できるステップと、
ｃ）所定の個数の試験量の数値から統計値を導き出すステップと、
ｄ）統計値と基準値との間の偏差を測定するステップと、
ｅ）偏差を事前設定された許容差範囲と比較し、
ｅ１）事前設定された許容差範囲を超えない場合は、ステップｂ）に戻るステップまたは
ｅ２）事前設定された許容差範囲を超えた場合は、新しい較正関数を決定するためにステップａ）に戻るステップ。

本発明の本質は、新しい較正関数を決定するか否かを判定するための判定基準が、ダイナミックに生成される数値に基づいて提供されることにある。新しい較正関数を形成することによって、光源で発生するドリフト効果が少なくとも部分的に補正され、発せられる発光のパルス間安定性の改善が達成される。

ステップｃ）で統計値を形成するための試験量の数値の所定の個数は、好ましくは１０〜１０，０００個の範囲である。統計値は、たとえば平均値または標準偏差である。

本発明に関して、動作パラメータとは、光源、好ましくはＥＵＶ光源の動作にとって重要な影響を与える可変値を意味すると理解する。動作パラメータの例は、電圧（コンデンサバンクの充電電圧、ピーキング回路の電圧、または電極での放電電圧等）、パルスエネルギー（たとえば、放射プラズマからのものまたは、ＥＵＶ光源の中間集光点におけるもの）、放電電流、発光スペクトル、生成されるプラズマの形態、または到達するプラズマ温度である。一般に、（光源の出力量である）パルスエネルギーは、特定の数値が基準値としてその中から選択される動作パラメータとするのに適している。入力量もまた別の動作パラメータであり、これはたとえば放電電圧またはその他、ＥＵＶ光源の動作に必要ないずれかの電気量である。動作パラメータの１つが入力量として選択される。

較正関数は好ましくは、ＥＵＶ光源に異なる数値の入力量を供給することによって決定される。基準値がその中から選択される動作パラメータの対応する数値が、入力量のそれぞれの数値に割り当てられる。したがって、外挿法または回帰法を使い、このようにして得られた数値から較正関数を決定することができる。この方法で決定される較正関数は連続関数である。得られた数値はまた、表の形で編集し、またデジタルデータとして使用することもできる。

本発明の意味において、「光源に供給する」とは、光源を動作させる目的で物理量を何らかの方法で提供することを意味すると理解する。これはまた、光源の中の、および光源でのプロセスに影響を与える役割を果たし、その動作にとって不可欠ではない物理量も含む。「供給する」の例は、電極の充電を目的として光源に放電電圧を提供することである。

本発明による方法の一構成において、試験量は、光源のどの位置でも取得できる。たとえば、測定器、たとえばセンサを光源に設置することができ、それによって物理量、たとえば電圧、電流、電場、発生された光のパルスエネルギーまたは特性、放射スペクトル、プラズマの形態またはプラズマ温度が取得される。

試験量は、入力量によって直接または間接に影響を受けうる。特別な場合は、入力量そのものを試験量として使用することもできる。

直接影響を受ける量の例は、パルスエネルギーまたは放電電流である。ＥＵＶ光源の制御量を試験量として使用することも可能である。しかしながら、ＥＵＶ光源のパルス間制御に使用される、間接的に影響を受ける量の数値も試験量としての役割を果たすことができる。ＥＵＶ光源を制御する際、これらの数値は後続のパルスの前に利用可能となり、入力量によって直接発生されない。

基準値、入力量、出力量（応答信号）は、同じ動作パラメータからでも、異なる動作パラメータからでも選択できる。

本発明による方法の第一の実施形態において、基準値はパルスエネルギーとすることができ、入力量は選択された電圧とすることができ、試験量は制御量として指定されるパルスエネルギーとすることができる。

本発明による方法の第二の実施形態は、基準値が選択された電圧であり、入力量が制御量として選択された電圧であり、試験量が測定された電圧であることを特徴とする。

本発明による方法の第三の実施形態において、基準値はパルスエネルギーとすることができ、入力量は選択された電圧とすることができ、試験量は測定されたパルスエネルギーとすることができる。

上述の電圧とパルスエネルギーに加えて、またはその代わりに、試験量と動作パラメータは、放電電流、放射スペクトル、プラズマの形態またはプラズマ温度を含む、影響量、出力量または測定量の群から選択できる。

本発明により、ドリフト事象による発光のパルス間安定性への影響が低減する、パルス状に発せられる発光量を安定化させるための放電プラズマ方式光源の制御を実現することが可能となる。

実施形態の例と図を参照しながら、本発明を以下により詳しく説明する。図が示しているものは以下のとおりである。

本発明による方法の第一の実施形態の例の概略図である。 本発明による方法の第二の実施形態の例の概略図である。 本発明による方法の第三の実施形態の例の概略図である。

第一の実施形態の例において、ＥＵＶ光源３を制御するための装置がごく概略的に示されている。装置の必要要素は、パルスエネルギー制御ユニット１（パルス量コントローラ、ＰＤＣ）と、変換ユニット２と、ＥＵＶ光源３と、平均化ユニット４と、比較ユニット５と、判定ユニット６と、を含む。

平均化ユニット４は、統計値を形成する役割を果たす。第一の実施形態の例において、統計値は平均値である。パルスエネルギー値と、パルスエネルギー値に対応する入力量７としての電圧値（放電電圧）Ｕ_Ｓｅｔから形成される較正関数ＨＶ（Ｅ_ｐ）が変換ユニット２の中に保存される。入力量７が、パルスを生成させるためにＥＵＶ光源３に供給される。較正関数を形成するために、多数の異なる放電電圧Ｕ_Ｓｅｔが入力量７として選択され、後者がＥＵＶ光源３に供給された。入力量７のそれぞれの値により発生したパルスエネルギーＥがＥＵＶ光源３の中で取得され、入力量７の数値に関連付けられるように、数値ペアとして、繰り返し検索可能となるように変換ユニット２の中に保存された。

較正関数ＨＶ（Ｅ_ｐ）（パルスエネルギーに関する電圧であり、ＨＶ＝高電圧）が、デジタル数値ペアから回帰法によって生成された。較正関数ＨＶ（Ｅ_ｐ）は、入力量７としての放電電圧とパルスエネルギーＥの２つの動作パラメータ間の数学的関係を連続関数の形で生成する（あるいは、Ｅ_ｐ（ＨＶ））。このようにして、相互に対応する第一の入力量７とパルスエネルギーＥの数値を決定し、これらの数値を相互に割り当てることができる。装置の別の実施形態では、割当スキームを表の形（たとえば、ルックアップテーブル）で提供することもできる。

測定量と第一の基準値Ｅ_Ｒｅｆが、入力パラメータとしてパルスエネルギー制御ユニット１に供給される。測定量は、ＥＵＶ光源３で取得された測定パルスエネルギーＥ_Ｍｅａｓである。第一の基準値Ｅ_Ｒｅｆは、ＥＵＶ光源３において達成されるパルスエネルギーＥの数値である。この第一の基準値Ｅ_Ｒｅｆは、較正関数ＨＶ（Ｅ_ｐ）の数値として選択された。補正パルスエネルギーＥ_Ｃｔｒｌが、パルスエネルギー制御ユニット１の出力パラメータとして変換ユニット２に送信される。較正関数ＨＶ（Ｅ_ｐ）に基づいて、変換ユニット２は補正パルスエネルギーＥ_Ｃｒｔｌを第一の入力量７の数値へと変換し、これは、この例においては、次のパルスを生成するためにＥＵＶ光源３に供給される電圧Ｕ_Ｓｅｔである。パルスエネルギー制御ユニット１と変換ユニット２が集合的に、ＥＵＶ光源３のパルス間制御ユニット８を形成する。さらに、較正関数ＨＶ（Ｅ_ｐ）のドリフトを検出できる較正ユニット９が、平均化ユニット４と、比較ユニット５と、判定ユニット６および、それらとパルス間制御ユニット８との接続部によって形成される。

図１に示される装置の動作中、事前に多数の異なる電圧Ｕ_Ｓｅｔが第一の入力量７としてＥＵＶ光源３に供給され、入力量７の各数値で発生されたパルスエネルギーがＥＵＶ光源３で取得され、取得パルスエネルギーＥ_Ｍｅａｓとして保存される。第一の入力量７の数値とそれに関連する取得パルスエネルギーＥ_Ｍｅａｓの数値からの数値ペアが、回帰法によって較正関数ＨＶ（Ｅ_ｐ）に変換され、変換ユニット２に保存される。

次に、各パルス中にＥＵＶ光源３において可能な限り小さい偏差で実現されることになる第一の基準値Ｅ_Ｒｅｆが決定される。第一の基準値Ｅ_Ｒｅｆに割り当てられる第一の入力量７の数値は、較正関数ＨＶ（Ｅ_ｐ）から導き出され、Ｕ_Ｓｅｔ（＝Ｕ_Ｒｅｆ）として知られる。第一の入力量７のこの数値がＥＵＶ光源３に供給され、ＥＵＶ光の放出とともにパルス、ガス放電、プラズマ生成がもたらされる。そうする中で発生したパルスエネルギーＥが取得され、パルス間制御ユニット８に測定値Ｅ_Ｍｅａｓとして供給される。目標とされる第一の基準値Ｅ_Ｒｅｆが、パルス間制御ユニット８の中で測定量Ｅ_Ｍｅａｓの数値と比較される。比較中に発見された合致に応じて、出力量Ｅ_Ｃｔｒｌの値が生成され、変換ユニット２に送信される。変換ユニット２の中で出力量Ｅ_Ｃｔｒｌの数値が電圧Ｕ_Ｓｅｔに変換され、次のパルスを生成するためにＥＵＶ光源３に供給される。上述の制御手順に基づき、パルス間制御ユニット８は、（制御された）パルス間安定化としてのフィードバック制御の形態で構成される。

さらに、出力量Ｅ_Ｃｔｒｌの数値は、試験量として平均化ユニット４に送信され、その中に保存される。時間的に連続する所定の個数の出力量Ｅ_Ｃｔｒｌが事前に保存され、平均値が求められた。この平均値が比較ユニット５に送信され、その中で第一の基準値Ｅ_Ｒｅｆと比較される。そうする中で、２つの数値の差、すなわち平均値の第一の基準値Ｅ_Ｒｅｆからの偏差が測定され、見出された偏差が第一の基準値Ｅ_Ｒｅｆからどれだけ外れているかのパーセンテージが計算される。この偏差のパーセンテージが判定ユニット６に判定基準として供給され、それに基づいて判定ユニット６は、ＥＵＶ光源３の制御の新しい較正を実行するべきか否かを判定する。比較の結果、平均値の第一の基準値Ｅ_Ｒｅｆとの偏差が所定の許容差範囲、たとえば５％を超えない場合、許容差範囲が優先され、較正は行われない。しかしながら、偏差が第一の基準値Ｅ_Ｒｅｆの５％を超え、したがって許容差範囲を超えると、判定ユニット６は新しい較正が開始されるべきであると判定し、新しい較正関数ＨＶ（Ｅ_ｐ）が決定される。

図２による第二の実施形態の例では、ＥＵＶ光源３で測定された電圧Ｕ_Ｍｅａｓが試験量として使用される。平均値は平均化ユニット４の中で、この試験量の複数の数値から形成され、比較ユニット５によって第２の基準値Ｕ_Ｒｅｆと比較される。第二の基準値Ｕ_Ｒｅｆは、較正関数ＨＶ（Ｅ_ｐ）によって第一の基準値Ｅ_Ｒｅｆに割り当てられた電圧Ｕ_Ｓｅｔである。

平均値と第二の基準値Ｕ_Ｒｅｆとの間の偏差が所定の許容差範囲より大きい場合、新しい較正関数ＨＶ（Ｅ_ｐ）を形成するためのこの判定基準が判定ユニット６に送信される。較正関数ＨＶ（Ｅ_ｐ）の新たな決定に関する判定はさらに、最後の較正関数ＨＶ（Ｅ_ｐ）が形成されてから経過した時間の長さに応じて行うことによって、較正関数ＨＶ（Ｅ_ｐ）が高速で連続して決定されるのを避けることができる。パルスエネルギー制御ユニット１、変換ユニット２、パルス間制御ユニット８は、図１に関して説明した要素に対応する。

第三の実施形態の例が図３に概略的に示されている。この、本発明による方法の単純化された変形形態では、第一の入力量７の新たな数値をダイナミックに生成しなくてよい。

一定の数値の第一の入力量７がＥＵＶ光源３に供給される。同時に第二の基準値Ｕ_Ｒｅｆでもある電圧Ｕ_Ｓｅｔが、第一の入力量７の数値として選択される。入力量７によってもたらされるパルスエネルギーＥ_ＭｅａｓがＥＵＶ光源３において試験量として取得され、平均化ユニット４に送信される。平均値は複数の数値のパルスエネルギーＥ_Ｍｅａｓから形成され、比較ユニット５に送信される。比較ユニット５で、この平均値は、較正関数ＨＶ（Ｅ_ｐ）による第二の基準値Ｕ_Ｒｅｆに対応するパルスエネルギー値である第一の基準値Ｅ_Ｒｅｆと比較される。較正関数ＨＶ（Ｅ_ｐ）の新しい決定に関する判定が判定ユニット６で行われる。

第一と第二の実施形態の例は、連続動作中に新しい較正関数ＨＶ（Ｅ_ｐ）の必要性を継続的にチェックするのに適している（および露光間の中断時等の再較正に使用できる）のに対し、第三の実施形態の例は断続的に、パルス間安定化を行わずに実行できる。

１ パルスエネルギー制御ユニット
２ 変換ユニット
３ ＥＵＶ光源
４ 平均化ユニット
５ 比較ユニット
６ 判定ユニット
７ 入力量
８ パルス間制御ユニット
９ 較正ユニット
ＨＶ（Ｅ_ｐ） 較正関数
Ｅ_Ｒｅｆ 第一の基準値
Ｕ_Ｒｅｆ 第２の基準値
Ｕ_Ｓｅｔ 電圧（放電電圧）
Ｕ_Ｍｅａｓ 測定電圧
Ｅ_Ｍｅａｓ 取得パルスエネルギー
Ｅ_Ｃｔｒｌ 補正パルスエネルギー

Claims (11)

1. パルス状に発せられる発光量を安定化させるための放電プラズマ方式光源の制御方法であって、
   ａ）入力量（７）の数値とＥＵＶ光源（３）の動作パラメータの数値の間の数学的関係としての較正関数（ＨＶ（Ｅ_ｐ））を、前記ＥＵＶ光源（３）に異なる数値の前記入力量（７）を供給することによって決定し、前記ＥＵＶ光源（３）の１パルス中に、前記動作パラメータの前記数値から選択された基準値（Ｅ_Ｒｅｆ、Ｕ_Ｒｅｆ）がもたらされるようにするステップと、
   ｂ）前記ＥＵＶ光源（３）の各パルスで試験量の数値を取得するステップであって、前記発せられる発光量に影響を与えるいずれの量も試験量として選択できるステップと、
   ｃ）前記試験量の所定数量の数値から統計値を導き出すステップと、
   ｄ）前記統計値と前記基準値（Ｅ_Ｒｅｆ、Ｕ_Ｒｅｆ）との間の偏差を測定するステップと、
   ｅ）前記偏差を事前設定された許容差範囲と比較し、その結果に応じて、
   ｅ１）前記事前設定された許容差範囲を超えなかった場合は、ステップｂ）に戻るステップ、または
   ｅ２）前記事前設定された許容差範囲を超えた場合は、新しい較正関数（ＨＶ（Ｅ_ｐ））を決定するためにステップａ）に戻るステップ
   に進むステップと、
   を有する、方法。
2. ステップｂ）において、前記ＥＵＶ光源（３）の影響量が試験量として使用される、請求項１に記載の方法。
3. 前記入力量（７）が試験量として使用される、請求項２に記載の方法。
4. 前記ＥＵＶ光源（３）の、前記入力量（７）によって直接影響を受ける直接制御量が試験量として使用される、請求項２に記載の方法。
5. 前記ＥＵＶ光源（３）の、前記入力量（７）によって直接影響を受けない間接制御量が試験量として使用される、請求項２に記載の方法。
6. パルスエネルギーが基準値（Ｅ_Ｒｅｆ、Ｕ_Ｒｅｆ）として使用され、選択された電圧（Ｕ_Ｓｅｔ）が入力量（７）として使用され、制御量として指定されるパルスエネルギーが試験量として使用される、請求項１に記載の方法。
7. 選択された電圧（Ｕ_Ｓｅｔ）が基準値（Ｅ_Ｒｅｆ、Ｕ_Ｒｅｆ）として使用され、選択された電圧（Ｕ_Ｓｅｔ）が入力量（７）として使用され、測定された電圧（Ｕ_Ｍｅａｓ）が試験量として使用される、請求項１に記載の方法。
8. パルスエネルギーが基準値（Ｅ_Ｒｅｆ、Ｕ_Ｒｅｆ）として使用され、選択された電圧（Ｕ_Ｓｅｔ）が入力量（７）として使用され、測定されたパルスエネルギー（Ｅ_Ｍｅａｓ）が試験量として使用される、請求項１に記載の方法。
9. 前記基準値（Ｅ_Ｒｅｆ、Ｕ_Ｒｅｆ）として使用される前記試験量と前記動作パラメータが、放電電流、放射スペクトル、プラズマの形態およびプラズマ温度を有する影響量の群から選択される、請求項１に記載の方法。
10. ステップｄ）において、前記基準値（Ｅ_Ｒｅｆ、Ｕ_Ｒｅｆ）からの偏差が前記基準値（Ｅ_Ｒｅｆ、Ｕ_Ｒｅｆ）のパーセンテージとして取得される、請求項１に記載の方法。
11. ステップａ）に最後に戻ってからの事前設定された期間をさらにチェックするステップがステップ戻り前に、ステップｅ２）に追加され、その後、
    ｅ２１）前記事前設定された期間を超えなかった場合は、ステップｂ）に戻り、
    ｅ２２）前記事前設定された期間を超えた場合は、ステップａ）に戻る、
    請求項１に記載の方法。
    

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