JP2018529990A

JP2018529990A - レーザエネルギ変調を介した液滴−プラズマ相互作用の安定化のためのシステム及び方法

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Publication number: JP2018529990A
Application number: JP2018502257A
Authority: JP
Inventors: ジェイソンリッグス，ダニエル; ラファック，ロバート，ジェイ
Original assignee: ASML Netherlands BV
Current assignee: ASML Netherlands BV
Priority date: 2015-08-12
Filing date: 2016-08-10
Publication date: 2018-10-11
Anticipated expiration: 2036-08-10
Also published as: CN108029186A; WO2017027636A1; US9832854B2; TW201728233A; JP6768783B2; US20170048959A1; KR20180038468A; TWI702886B; CN108029186B

Abstract

レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）極端紫外線（ＥＵＶ）システムにおいて、液滴がレーザパルスによって照射されて、チャンバ内でプラズマが生成される。これは、プラズマを不安定化するとともに後続の液滴がプラズマに接近するにつれてそれらの飛行軌道及び速度を変化させる力を発生させる。この不安定性は、発生されるＥＵＶエネルギの量の揺動から検出可能である。プラズマ及び液滴の移動を安定化することによって揺動を減少させるためには、比例積分（ＰＩ）コントローラアルゴリズムを用いて、チャンバ内で発生されたＥＵＶエネルギに基づき、後続のレーザパルスのエネルギを修正する。後続のレーザパルスのエネルギを修正することで、プラズマは安定し、液滴の飛行に対する影響が低減される。また、発生されるＥＵＶエネルギの量が安定し、プラズマチャンバがより長期間動作可能になるとともに、レーザ源によって維持される予備パワーの量を低下させることができる。【選択図】図１

Description

関連出願の相互参照
[1] 本願は、２０１５年８月１２日に提出された米国出願第１４／８２４，２８０号の優先権を主張するものであり、同出願は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

[2] この米国非仮特許出願は、概して、レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）極端紫外線（ＥＵＶ）システムに係り、より詳細には、そのようなＬＰＰＥＵＶシステムの安定化のためのシステム及び方法に関する。

関連技術の説明
[3] 半導体産業は、小型化の進む集積回路寸法を印刷することのできるリソグラフィ技術を開発し続けている。極端紫外線（「ＥＵＶ」）光（軟Ｘ線と称されることもある）は、一般に、１０乃至１２０ナノメートル（ｎｍ）の波長を有する電磁放射であって将来的にはより短い波長が用いられることが予期されるものと定義される。現在のところ、ＥＵＶリソグラフィは、一般に１０乃至１４ｎｍの範囲の波長のＥＵＶ光を含むものとされており、シリコンウェーハなどの基板の極めて小さなフィーチャ、例えば３２ｎｍを下回るフィーチャを製造するために用いられる。商業的に有用になるためには、これらのシステムは、信頼性が高いこと、且つコスト効率のよいスループットを提供すること、ならびに合理的なプロセス寛容度（ｐｒｏｃｅｓｓｌａｔｉｔｕｄｅ）を呈することが望ましい。

[4] ＥＵＶ光を生成する方法は、材料を、ＥＵＶ領域に１つ以上の輝線を有する１つ以上の元素、例えばキセノン、リチウム、スズ、インジウム、アンチモン、テルル、アルミニウムなどを有するプラズマ状態に変換することを含むが、必ずしもこれに限定されない。レーザ生成プラズマ（「ＬＰＰ」）と呼ばれることの多い１つのそのような方法においては、必要とされるプラズマは、所望の線発光元素（ｌｉｎｅ−ｅｍｉｔｔｉｎｇｅｌｅｍｅｎｔ）を有する材料の液滴、流れ、又はクラスタなどのターゲット材料を、照射サイトにおいてレーザビームで照射することによって生成可能である。線発光元素は、純粋な形態もしくは合金形態、例えば所望の温度では液体である合金であってもよいし、又は液体など別の材料を混合したもの又は分散させたものであってもよい。

[5] いくつかの従来技術によるＬＰＰシステムにおいては、液滴流中の液滴を別個のレーザパルスによって照射して、各液滴からプラズマを形成する。あるいは、各液滴を２つ以上の光パルスによって順次照明する、いくつかの従来技術によるシステムが開示されている。場合によっては、各液滴を、所謂「プリパルス」に曝露して、ターゲット材料を加熱、膨張、気化、蒸発、及び／又はイオン化させ、及び／又は弱いプラズマを発生させ、その後所謂「主パルス」に曝露して強いプラズマを発生させるとともに、プリパルスに影響された材料の大部分又はすべてをプラズマに変換し、それによってＥＵＶ発光を生成してもよい。２つ以上のプリパルスが用いられ得ること、２つ以上の主パルスが用いられ得ること、及びプリパルスの機能と主パルスの機能とはある程度重複してもよいことは理解されるであろう。

[6] ＬＰＰシステムにおけるＥＵＶ出力パワーは一般にターゲット材料を照射するドライブレーザパワーに対応するので、場合によっては、比較的低パワーの発振器又は「シードレーザ」と、シードレーザからのレーザパルスを増幅するための１つ以上のアンプとを含む構成を採用するのが望ましいとも考えられ得る。大型のアンプを使用すると、低パワーで安定したシードレーザの使用が可能になる一方で、ＬＰＰプロセスにおいて用いられる比較的高パワーのパルスが依然として提供される。

[7] 現在当該技術分野において既知であり使用されているシステムは、一般的に、理想条件下で最大量のＥＵＶエネルギを生成することが期待される主パルスについて、固定されたパルス幅を設定する。すると、アンプに印加されるドライブレーザ無線周波数（ＲＦ）ポンプパワーがＲＦ発生器を通じて調整され、これがパルス幅変調（ＰＷＭ）を用いてデューティサイクル（ＲＦパワーが発生される動作時間の分数）を調整して、最大量又は所望の量のＥＵＶエネルギが得られる。しかしながら、このアプローチは、システムの動作に比べると、相対的に遅い。レーザパワーはパルス毎に少量でしか変更できないので、デューティサイクルが変更されるときには、システムは一般的に、出力を変更するのに多数のパルスを要する。

[8] 様々な実施形態によると、ある方法は、極端紫外線（ＥＵＶ）エネルギディテクタを用いて、レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）ＥＵＶシステムのプラズマチャンバ内で第１の液滴に衝突する第１のレーザパルスによって発生されたＥＵＶエネルギの量を測定することと、プラズマチャンバ内で第１の液滴に衝突する第１のレーザパルスによって発生されたＥＵＶエネルギの測定された量に基づき、ＥＵＶコントローラを用いて、第１の修正されたレーザパルスエネルギを算出することと、ＥＵＶコントローラによって、レーザ源に、算出された第１の修正されたエネルギを有する第２のレーザパルスを送出するように命令し、それによってプラズマチャンバ内の第２の液滴の飛行を変更させることと、ＥＵＶエネルギディテクタを用いて、プラズマチャンバ内で第２の液滴に衝突する第２のレーザパルスによって発生されたＥＵＶエネルギの量を測定することと、プラズマチャンバ内で第２の液滴に衝突する第２のレーザパルスによって発生されたＥＵＶエネルギの測定された量に基づき、ＥＵＶコントローラを用いて、第２の修正されたレーザパルスエネルギを算出することと、ＥＵＶコントローラによって、レーザ源に、算出された第２の修正されたエネルギを有する第３のレーザパルスを送出するように命令し、それによってプラズマチャンバ内の第３の液滴の飛行を変更させることと、を備える。

[9] 様々な実施形態によると、あるシステムは、レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）極端紫外線（ＥＵＶ）システムのプラズマチャンバ内で第１の液滴に衝突する第１のレーザパルスによって発生されたＥＵＶエネルギの第１の量を測定するように構成されたＥＵＶエネルギディテクタと、プラズマチャンバ内で第１の液滴に衝突する第１のレーザパルスによって発生されたＥＵＶエネルギの測定された量に基づいて第１の修正されたレーザパルスエネルギを算出するように、且つ、レーザ源に命令して、算出された第１の修正されたエネルギを有する第２のレーザパルスを送出させ、それによってプラズマチャンバ内の第２の液滴の飛行を変更させるように構成されたＥＵＶコントローラと、を備え、ＥＵＶエネルギディテクタはさらに、レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）ＥＵＶシステムのプラズマチャンバ内で第２の液滴に衝突する第２のレーザパルスによって発生されたＥＵＶエネルギの第２の量を測定するように構成されており、ＥＵＶコントローラはさらに、プラズマチャンバ内で第２の液滴に衝突する第２のレーザパルスによって発生されたＥＵＶエネルギの測定された量に基づいて第２の修正されたレーザパルスエネルギを算出するように、且つ、レーザ源に命令して、算出された第２の修正されたエネルギを有する第３のレーザパルスを送出させ、それによってプラズマチャンバ内の第３の液滴の飛行を変更させるように構成されている。

[10] 様々な実施形態によれば、ある非一時的コンピュータ可読媒体は、その媒体上で実行される命令を有しており、これらの命令は、以下のものを含む動作を実施するために１つ以上のプロセッサによって実行可能である。極端紫外線（ＥＵＶ）エネルギディテクタを用いて、レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）ＥＵＶシステムのプラズマチャンバ内で第１の液滴に衝突する第１のレーザパルスによって発生されたＥＵＶエネルギの量を測定すること、プラズマチャンバ内で第１の液滴に衝突する第１のレーザパルスによって発生されたＥＵＶエネルギの測定された量に基づき、ＥＵＶコントローラを用いて、第１の修正されたレーザパルスエネルギを算出すること、ＥＵＶコントローラによって、レーザ源に、算出された第１の修正されたエネルギを有する第２のレーザパルスを送出するように命令し、それによってプラズマチャンバ内の第２の液滴の飛行を変更させること、ＥＵＶエネルギディテクタを用いて、プラズマチャンバ内で第２の液滴に衝突する第２のレーザパルスによって発生されたＥＵＶエネルギの量を測定すること、プラズマチャンバ内で第２の液滴に衝突する第２のレーザパルスによって発生されたＥＵＶエネルギの測定された量に基づき、ＥＵＶコントローラを用いて、第２の修正されたレーザパルスエネルギを算出すること、及び、ＥＵＶコントローラによって、レーザ源に、算出された第２の修正されたエネルギを有する第３のレーザパルスを送出するように命令し、それによってプラズマチャンバ内の第３の液滴の飛行を変更させること。

[11] ＬＰＰＥＵＶシステムの一実施形態の構成要素のうちいくつかの、簡略化された概略図である。 [12] いくつかの実施形態による、レーザパルスのエネルギを制御する例示的な方法のフローチャートである。 [13] アンプを通過した後の、ＣＯ_２ドライブレーザからの典型的な主レーザパルスのグラフである。

[14] ＬＰＰＥＵＶシステムにおいては、液滴がプラズマチャンバ内でレーザパルスに衝突されるときにプラズマが創出される。ＬＰＰＥＵＶシステムの理想化されたモデルでは、創出されたプラズマは、後続の到来する液滴には影響せず、又は何ら力を及ぼさない。しかしながら、実用では、プラズマ及びプラズマへの液滴の衝突は、プラズマチャンバ内で後続の到来する液滴に確かに力を及ぼすものである。力とは、音衝撃波、圧力波、音波、又は他の種類の力であり得る。こうした力は、後続の液滴が発生中のプラズマに接近するにつれて速度を変化させること及び／又は逸れることによって、後続の液滴の飛行を変更させる。すると、レーザビームと後続の液滴とは理想とは言えない接触をすることになり、これはさらに、その結果生成されるプラズマ及びそれにより発生される力を変化させる。こうした影響を打ち消すべく従来のアプローチでは、レーザ源は、より多量の予備パワーを費やして、ターゲット液滴が位置している可能性の高い、より広い領域をターゲットとする。増大されたパワーは、プラズマをますます不安定にさせることになり、ひいてはＬＰＰＥＵＶシステムの出力にさらに影響を及ぼす。不安定化されたプラズマの影響は、発生されるＥＵＶエネルギの量の揺動の増大として現れ、これはウェーハのドーズ制御に悪影響を有する。

[15]プラズマ安定化における１つの問題は、こうした力が直接測定可能でないということである。その代わりに、こうした力は、レーザビームのターゲティングに対する液滴位置の変化に起因する、生成されるＥＵＶエネルギの量の揺動として現れる。ＬＰＰＥＵＶシステムが動作するにつれ、力、及びひいては揺動は経時的に増大し、液滴の位置決めもレーザビームのターゲティングも、補償するのに十分なほど迅速には調整されることができない。従来の解決策は、揺動を観察し次第、単にシステムを再起動するというものであった。しかしながら、システムを繰り返しオン・オフすることは、非効率的であるとともに、さらなる問題につながり得る。

[16] 少なくともこれらの問題に対処するため、及び発生されるＥＵＶエネルギの量を安定化させるため、本発明のアプローチでは、レーザパルスのエネルギが、ＬＰＰＥＵＶシステムによって発生されるＥＵＶエネルギの検出された変化に基づいて修正される。一般には、不安定化力を打ち消すために予備パワーを用いてレーザパルスのエネルギを連続的に増大させる代わりに、レーザパルスのエネルギが上方又は下方のいずれかにわずかに調整される。いくつかの実施形態においては、この調整は、比例積分（ＰＩ）コントローラアルゴリズムを用いて次のレーザパルスがどの程度のエネルギを有するのかを決定することにより決定される。ＰＩコントローラアルゴリズムを用いてレーザパルスのエネルギを修正することによって、発生されるプラズマは安定化し、それによって後続の液滴の移動に対する影響が低減される。さらに、これは発生されるＥＵＶエネルギの変化を減少させ、それによってドーズ制御を改善するとともに、ひいてはプラズマチャンバがより長い時間間隔で動作することを可能にし、且つレーザ源によって維持される必要のある予備パワーの量を低下させる。

[17] 図１は、本発明のアプローチによるＬＰＰＥＵＶシステム１０の一実施形態の構成要素のうちいくつかの、簡略化された概略図である。図示するように、ＥＵＶシステム１０はレーザ源１２を備えており、このレーザ源は、レーザパルスのビームを発生するとともに、そのビームをレーザ源１２から１つ以上のビームパスに沿ってプラズマチャンバ１４内へと送出して、照射サイト１６で液滴などの各ターゲットを照明する。

[18] やはり図１に図示されるように、ＥＵＶシステム１０はターゲット材料送出システム２６も備えていてもよく、このシステムは例えば、ターゲット材料の液滴をプラズマチャンバ１４の内部の照射サイト１６に送出し、そこで液滴が１つ以上のレーザパルスと相互作用して、最終的にはプラズマを生成するとともにＥＵＶ放射を発生させる。従来技術において様々なターゲット材料送出システムが提示されており、それらの相対的な利点は当業者には自明であろう。

[19] 上述のように、ターゲット材料はＥＵＶ放出元素であり、これはスズ、リチウム、キセノン、又はこれらの組み合わせを含む材料を含み得るが、必ずしもこれらに限定されない。ターゲット材料は、液体小滴の形態をとってもよいし、あるいは液体小滴に含有された固体粒子であってもよい。例えば、元素スズは、ターゲット材料としては、純スズとして、ＳｎＢｒ４、ＳｎＢｒ２、ＳｎＨ４などのスズ化合物として、例えばスズ−ガリウム合金、スズ−インジウム合金、もしくはスズ−インジウム−ガリウム合金といったスズ合金として、又はこれらの組み合わせとして提示され得る。使用される材料に応じて、ターゲット材料は照射サイト１６において、室温もしくは室温付近（例えばスズ合金又はＳｎＢｒ４）、室温を上回る温度（例えば純スズ）、又は室温を下回る温度（例えばＳｎＨ４）を含む様々な温度で提示され得る。場合によっては、これらの化合物は、ＳｎＢｒ４のように、比較的揮発性であってもよい。スズ以外のＥＵＶ放出元素の類似の合金及び化合物、ならびにそのような材料及び上述の材料の相対的な利点は、当業者には自明であろう。

[20] 図１に戻ると、ＥＵＶシステム１０は、扁長楕円体（すなわち長軸を中心として回転する楕円形）の形をした反射面を有する近垂直入射集光ミラーのような光学素子１８も含んでいてもよく、したがってこの光学素子１８は、照射サイト１６の中又は付近の第１の焦点と、所謂中間領域２０の第２の焦点とを有し、ＥＵＶ光はそこでＥＵＶシステム１０から出力されるとともに集積回路リソグラフィツール（図示しない）のようなＥＵＶ光を利用するデバイスへと入力される。図１に示されるように、光学素子１８は、レーザ源１２によって発生されたレーザ光パルスが通過して照射サイト１６に到達することを可能にするためのアパーチャを備えて形成されている。

[21] 光学素子１８は、ＥＵＶ光を収集するとともに中間領域２０に誘導してその後ＥＵＶ光を利用するデバイスに送出するのに適した表面を有していなければならない。例えば、光学素子１８は、モリブデンとシリコンとの交互層、及び場合によっては１つ以上の高温拡散バリア層、平滑化層、キャッピング層、及び／又はエッチング停止層を備えた漸変多層被覆を有し得る。

[22] 当業者には、扁長楕円体ミラー以外の光学素子が光学素子１８として用いられ得ることがわかるであろう。例えば、光学素子１８は、代替的には長軸を中心として回転するパラボラであってもよいし、あるいは環状の横断面を有するビームを中間位置に送出するように構成されていてもよい。他の実施形態では、光学素子１８は、本明細書に説明されるもの以外の又はそれに追加的な被覆及び層を利用してもよい。当業者であれば、特定の状況における光学素子１８に適した形状及び構成を選択することができるであろう。

[23] 図１に示されるように、ＥＵＶシステム１０は、レーザビームを照射サイト１６の焦点に合焦させるための１つ以上の光学素子を含む合焦ユニット２２を備えていてもよい。ＥＵＶシステム１０はビーム調節ユニット２４も備えており、このビーム調節ユニットは、レーザ源１２と合焦ユニット２２との間に、レーザビームを拡大、操向、及び／又は整形するため、及び／又はレーザパルスを整形するための１つ以上の光学素子を有する。当該技術分野においては様々な合焦ユニット及びビーム調節ユニットが知られており、当業者によって適切に選択され得る。

[24] 上述のように、場合によっては、レーザ源１２はシードレーザ及び１つ以上のアンプを具備する。シードレーザはレーザパルスを生成し、レーザパルスはその後増幅されてレーザビームとなり、照射サイト１６でターゲット材料を照射して、ＥＵＶ放射を生成するプラズマを形成する。

[25] 当業者には、プリパルス及び主パルスを生成するために多くの種類のシードレーザが用いられ得ることがわかるであろう。例えば、「主発振器パワー増幅器」（「ＭＯＰＡ」）構成として慣例上知られているものにおいて、従来のデュアルチャンバ横断流レーザ源が用いられてもよい。あるいは、高速軸流レーザとして知られる、より新しい種類のレーザが用いられてもよい。単一のレーザ源がプリパルスと主パルスとの両方を生成してもよい。あるいは、ＭＯＰＡ＋ＰＰレーザという通称で知られているものにおいて、プリパルスと主パルスとを生成するために別個のシードレーザが用いられてもよい。

[26] ＥＵＶシステムのいくつかの実施形態において一般的に用いられるシードレーザの種類の１つはＣＯ２レーザであるが、他の実施形態はＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザを用い得る。２つのシードレーザがある場合には、これらは異なる種類のものであってもよい。ただし、例えばＹＡＧレーザはＣＯ２レーザとは別個のアンプ又はアンプチェーンを必要とするであろう。当業者であれば、ＣＯ２レーザ及びＹＡＧレーザ以外の種類のレーザ、ならびにＭＯＰＡレーザ及びＭＯＰＡ＋ＰＰレーザ以外の構成があることを認識するであろうし、どの種類及び構成のレーザが所望の用途に適しているのかを決定することができるであろう。

[27] 図１に戻ると、ＥＵＶエネルギディテクタ２８は、プラズマチャンバ１４において発生されたＥＵＶパワーの量を検出及び／又は算出する。ＥＵＶエネルギディテクタ２８は、プラズマチャンバ１４内のセンサ、例えばレーザビームに対して９０°に位置決めされたＥＵＶ側センサであるか、又は、中間焦点２０を通過したエネルギを測定するスキャナ内のセンサであるかのいずれかである。ＥＵＶエネルギディテクタは、フォトダイオードを具備しており、当業者には一般に知られているものである。当業者には馴染みのあるように、液滴が照射される期間にわたってＥＵＶエネルギディテクタ２８のＥＵＶパワー信号を積分することによって、液滴とレーザパルスとの衝突によって発生したＥＵＶエネルギが算出される。

[28] ＥＵＶコントローラ２９は、１つ以上の前のレーザパルスによって発生されたＥＵＶエネルギの量に基づいて次のレーザパルスのエネルギを決定するように構成されている。ＥＵＶコントローラは、ＥＵＶエネルギディテクタ２８を介して、前のパルスによって発生されたＥＵＶエネルギの量の測定を得る。ＥＵＶコントローラ２９は、ＰＩコントローラアルゴリズムなどのアルゴリズムを用いて、後続のレーザパルスの目標エネルギを決定する。目標エネルギは、プラズマチャンバ１４において生成されているプラズマの決定された安定性に基づいている。プラズマが安定的であればあるほど、後続のレーザパルスのエネルギは、そのプラズマの安定性を維持しながら、より高くなり得る。プラズマが安定性に乏しいか又は不安定であれば、ＥＵＶコントローラ２９は後続のレーザパルスのエネルギを低減することができる。

[29] プラズマの安定性は、発生されるＥＵＶエネルギの量から検出可能である。液滴の飛行に影響を及ぼす、プラズマに衝突するレーザパルスのエネルギを、ＰＩコントローラアルゴリズムを用いて制御することで、プラズマが安定化されるにつれて、発生されるＥＵＶエネルギの量の揺動が低下又は減衰される。より簡潔には、ＰＩコントローラアルゴリズムは、発生されるＥＵＶエネルギの量に基づいてレーザパルスのエネルギを変化させることにより、ＬＰＰＥＵＶシステム１０によって発生されるＥＵＶエネルギの量の揺動を低減させる。プラズマチャンバにおいて発生されるＥＵＶエネルギの量に基づいてレーザエネルギを変化させることによって、発生されるプラズマは安定化し、それによってレーザの液滴に対するターゲティングの変動が低減され、その結果、より一定の又は安定したＥＵＶエネルギが発生される。

[30] ＥＵＶコントローラ２９は当業者にとって既知の様々な手法で実現可能であり、これは、説明されたモジュールの機能を実施するために実行可能な命令を記憶することのできるメモリへのアクセスを有するプロセッサを備えた演算装置を含むがこれに限定されない。演算装置は、ネットワーク（例えばインターネット）又は他の形態の通信を介して他の演算装置と通信するコンポーネントを含む、１つ以上の入力コンポーネント及び出力コンポーネントを備えていてもよい。ＥＵＶコントローラ２９は、ソフトウェアなどの演算ロジック又は実行可能コードで具現される１つ以上のモジュールを具備する。

[31] パルスアクチュエータ（図示しない）がレーザ源１２を作動させて、ＥＵＶコントローラ２９から受け取った命令に従い、照射サイト１６を狙ってレーザパルスを発射する。アクチュエータは電気部品、機械部品、及び／又は光学コンポーネントであってもよく、当業者には一般に知られている。一実施形態においては、パルスアクチュエータは、レーザパルスの時間幅を調整するための電気光学変調器（ＥＯＭ）及び／又はレーザパルスの高さ又は強度を調整するための音響光学変調器（ＡＯＭ）を備える。本明細書の教示に照らせば当業者には理解されるであろうが、レーザパルスの時間幅又は強度のうち一方又は両方を調整することは、本発明のアプローチによってレーザパルスのエネルギを変化させ又は調整するために用いられ得る。

[32] 図２は、いくつかの実施形態による、レーザパルスのエネルギを制御する例示的な方法２００のフローチャートである。方法２００は、図１のＥＵＶエネルギディテクタ２８及びＥＵＶコントローラ２９によって実施され得る。

[33] 動作２０２では、レーザパルスが液滴の目標位置を狙って発射される。一実施形態においては、動作２０２はレーザ源１２によって実施される。

[34] 動作２０４では、発射されたレーザパルスが液滴の目標位置で液滴に衝突するときに、プラズマが生成される。このプラズマがＥＵＶエネルギを発生させる。一実施形態においては、動作２０４はプラズマチャンバ１４で行われる。

[35] 動作２０６では、発生したＥＵＶエネルギの量が測定される。測定されたＥＵＶエネルギの量は、プラズマの不安定性を示すとともにこれに比例し、これはさらに、次のレーザパルスが照射サイト１６を狙って発射されるときの照射サイト１６に対する後続の液滴の位置を不安定化する。後続の液滴は、後続のレーザパルスによって完全に照射されないか又は不均等に照射されると、残存するプラズマをさらに不安定化する。介入がなければ、不安定化は続行し、発生されるＥＵＶエネルギの量の変化はますます大きくなる。発生されるＥＵＶエネルギの量は、例えばＥＵＶエネルギディテクタ２８によって測定される。

[36] 動作２０８では、レーザ源は、発生したＥＵＶエネルギの測定された量に基づいて後続のレーザパルスのエネルギを修正するように命令される。いくつかの実施形態においては、後続のレーザパルスの修正されたエネルギは、以下のようなＰＩコントローラアルゴリズムを用いて算出される。
ここで、ｕ（ｔ）はＰＩコントローラアルゴリズム出力、Ｋ_ｐは比例利得のためのチューニングパラメータであって当業者にとって既知の技術を用いて設定可能なもの、ｅ（ｔ）は誤差（例えば所望の出力と実際の出力との間の差）、Ｋ_ｉは積分利得のためのチューニングパラメータであって当業者にとって既知の技術を用いて設定可能なもの、ｔは現在時刻、τは時刻ゼロから現在時刻ｔまでの値を有する積分変数である。比例項（Ｋ_ｐｅ（ｔ））は、現在の誤差値に比例する出力値をもたらす。積分項
は、誤差の大きさ及び誤差の持続時間の両方に比例する寄与をもたらす。動作２０８は、例えばＥＵＶコントローラ２９によって実施され得る。

[37] その後、方法は動作２０２に戻り、レーザは今度は修正されたレーザパルスエネルギを用いて発射される。次に、動作２０４では、修正されたレーザパルスのエネルギによって生成されたプラズマが別の液滴に衝突し、プラズマ及び液滴目標位置に接近する後続の液滴に作用する力を変化させる。別の言い方をすれば、レーザパルスのエネルギを調整すると発生される力は変化する。この力は、変化しなければ、後続の液滴を速度変化させるか又は液滴の目標位置から遠ざかるように逸らせるであろう。これは、後続の液滴が既に液滴生成装置を離れており、したがってもはや機械的には操向不可能であるにもかかわらず、液滴目標位置の方へと後続の液滴を操向することとみなすことができる。

[38] 本明細書の開示に基づけば当業者には自明であろうが、方法２００は、ＰＩコントローラアルゴリズムを用いてプラズマの安定化に近づくように次のレーザパルスのエネルギを決定する反復処理である。さらに、当業者には自明であろうが、プラズマが安定化されると、ＬＰＰＥＵＶシステムは、より予測可能なＥＵＶエネルギ出力の他にも利益をもたらす。例えば、プラズマが安定化されるので、レーザパルスのエネルギもまた経時的に安定化する。したがって、レーザ源（例えば図１のレーザ源１２）によって必要とされる予備パワーはより少なくなる。テストの結果、必要とされる予備パワーのおよそ３５％乃至およそ６％の削減が示されている。

[39] 図３は、アンプを通過した後の、ＣＯ２ドライブレーザからの典型的な主レーザパルスのグラフであり、曲線３０１は経時的な（ｘ軸）レーザパルスの強度（ｙ軸）を示している。初期ピークの後、強度が急に加工していることがわかるであろう。これは、レーザパルスがアンプを通過する際に典型的なものである。なぜなら、通過時には、レーザパルスの前縁がアンプを飽和させ、利得の大部分を使用するからである。図示されるパルス幅は、前縁（ｘ軸上の８０ｎｓあたり）から後縁（ｘ軸上の３３０ｎｓあたり）まで、およそ２５０ナノ秒（ｎｓ）である。これは従来のＭＯＰＡ構成の主パルスに典型的である。従来のＭＯＰＡ構成の主パルスは、概して１００乃至３００ｎｓの範囲内であり、ＭＯＰＡ＋ＰＰ構成の一般的な主パルスよりも長い。ＭＯＰＡ＋ＰＰ構成では、今や１００ｎｓに近い主パルスが用いられている。プリパルスは概して５０乃至１５０ｎｓの範囲内であったが、今では３０乃至７０ｎｓであろう。主パルス及びプリパルスはいずれも将来的に短くなり続けることが予期され、ピコ秒で測定される範囲にまで短くなる可能性がある。

[40] 上記のように、従来技術においては、シードレーザからのＱスイッチパルスよりも短いパルス幅が一般的に予め選択される。これは、例えば、レーザパルスに、図１のレーザ源１２内に配置され得る電気光学変調器（ＥＯＭ）などの光スイッチを通過させることによって達成され得る。この光スイッチがレーザパルスを短くするためのシャッタとして作用し、開くとレーザパルスの前縁を通過させ、閉じるとレーザパルスの後縁を所望の点で遮断する。

[41] プラズマと、ひいてはＬＰＰＥＵＶシステム１０によって出力されるＥＵＶエネルギの量とを安定させるため、ＰＩコントローラアルゴリズムはレーザパルスのパルス幅を調整することができる。レーザパルスのエネルギを増大させるためには、パルス幅が増大される。レーザパルスのエネルギを減少させるためには、パルス幅が減少される。パルス幅は当業者にとって既知の技術を用いて調整可能である。同様に、上述のとおり、レーザパルスのエネルギもまた、レーザパルスの高さ又は強度を変化させることによって調整可能である。

[42] コントローラアルゴリズムはＰＩコントローラでなければならないことには限定されないことも理解されるべきである。発生されたＥＵＶエネルギの差に対する液滴の飛行に作用するチャンバの力の差を考慮するコントローラであれば任意のものが同様に用いられ得る。

[43] 上記では、開示された方法及び装置を、いくつかの実施形態を参照して説明してきた。当業者には、本開示に照らして、他の実施形態が自明であろう。記載した方法及び装置の一定の態様は、上記の実施形態に記載したもの以外の構成を用いて、あるいは上述したもの以外の要素と関連して、容易に実現され得る。例えば、恐らくは本明細書に記載されたものよりも複雑な、様々なアルゴリズム及び／又は論理回路、ならびに種々のドライブレーザ及び／又は焦点レンズが用いられてもよい。

[44] なお、本明細書において用いられる場合、「光学コンポーネント」という用語及びその派生語は、入射光を反射し及び／又は透過し及び／又は入射光に作用する１つ以上のコンポーネントを含むが必ずしもそれに限定されるものではなく、１つ以上のレンズ、窓、フィルタ、くさび、プリズム、グリズム、グレーディング、伝送ファイバ（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｆｉｂｅｒ）、エタロン、ディフューザ、ホモジナイザ、ディテクタ及び他の器具コンポーネント、アパーチャ、アキシコン、ならびに多層ミラー、近垂直入射ミラー、かすめ入射ミラー、鏡面反射体、拡散反射体、及びこれらの組み合わせを含むミラーを含むがこれらに限定されない。また、特に指定がなければ、「光学」、「光学コンポーネント」という用語もそれらの派生語も、本明細書において用いられる場合、ＥＵＶ出力光波長、照射レーザ波長、メトロロジ（計測）に適した波長、もしくは何らかの他の波長といった、１つ以上の特定の波長範囲内においてのみ又はその範囲内で有利に動作するコンポーネントに限定されないことが意図されている。

[45] 本明細書において言及されているように、様々なバリエーションが可能である。場合によっては、２つのシードレーザよりもむしろ単一のシードレーザが用いられ得る。共通のスイッチが２つのシードレーザを保護してもよいし、あるいは、シードレーザの一方又は両方が保護のための固有のスイッチを有していてもよい。場合によっては単一のブラッグＡＯＭが用いられてもよく、又は、所望であれば、単一のシードレーザを保護するために２つよりも多くのブラッグＡＯＭが用いられてもよい。

[46] また、記載した方法及び装置は、プロセス、装置、又はシステムを含む数多くの手法で実現可能であることも理解されるべきである。本明細書に記載の方法は、プロセッサにそのような方法を実施するように命令するプログラム命令によって実装されてもよく、そのような命令は、ハードディスクドライブ、フロッピーディスク（登録商標）、コンパクトディスク（ＣＤ）又はデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）のような光ディスク、フラッシュメモリなど、非一時的コンピュータ可読記憶媒体に記録される。プログラム命令は光通信リンク又は電子通信リンクを含むコンピュータネットワークを通じて伝達可能である。そのようなプログラム命令は、プロセッサ又はコントローラによって実行されてもよいし、又は固定論理素子に組み込まれてもよい。本明細書に記載された方法のステップの順序は変更されてもよく、それでも依然として本開示の範囲内にあることに留意されたい。

[47] 実施形態のこれら及び他のバリエーションは本開示の対象であることが意図されており、本開示は添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。

Claims

極端紫外線（ＥＵＶ）エネルギディテクタを用いて、レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）ＥＵＶシステムのプラズマチャンバ内で第１の液滴に衝突する第１のレーザパルスによって発生されたＥＵＶエネルギの量を測定すること、
前記プラズマチャンバ内で前記第１の液滴に衝突する前記第１のレーザパルスによって発生された前記ＥＵＶエネルギの測定された量に基づき、ＥＵＶコントローラを用いて、第１の修正されたレーザパルスエネルギを算出すること、
前記ＥＵＶコントローラによって、前記レーザ源に、前記算出された第１の修正されたエネルギを有する第２のレーザパルスを送出するように命令し、それによって前記プラズマチャンバ内の第２の液滴の飛行を変更させること、
前記ＥＵＶエネルギディテクタを用いて、前記プラズマチャンバ内で前記第２の液滴に衝突する前記第２のレーザパルスによって発生されたＥＵＶエネルギの量を測定すること、
前記プラズマチャンバ内で前記第２の液滴に衝突する前記第２のレーザパルスによって発生された前記ＥＵＶエネルギの測定された量に基づき、前記ＥＵＶコントローラを用いて、第２の修正されたレーザパルスエネルギを算出すること、及び、
前記ＥＵＶコントローラによって、前記レーザ源に、前記算出された第２の修正されたエネルギを有する第３のレーザパルスを送出するように命令し、それによって前記プラズマチャンバ内の第３の液滴の飛行を変更させること、
を備える方法。
前記第１の修正されたレーザパルスエネルギを算出すること及び前記第２の修正されたレーザパルスエネルギを算出することは、比例積分（ＰＩ）コントローラアルゴリズムを用いることを備える、請求項１の方法。
前記ＰＩコントローラアルゴリズムの比例項は０．０乃至０．５であり、前記ＰＩコントローラアルゴリズムの積分項は０．０乃至１．０である、請求項２の方法。
レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）極端紫外線（ＥＵＶ）システムのプラズマチャンバ内で第１の液滴に衝突する第１のレーザパルスによって発生されたＥＵＶエネルギの第１の量を測定するように構成されたＥＵＶエネルギディテクタと、
前記プラズマチャンバ内で前記第１の液滴に衝突する前記第１のレーザパルスによって発生された前記ＥＵＶエネルギの測定された量に基づき、第１の修正されたレーザパルスエネルギを算出するように、及び、
前記レーザ源に、前記算出された第１の修正されたエネルギを有する第２のレーザパルスを送出するように命令し、それによって前記プラズマチャンバ内の第２の液滴の飛行を変更させるように構成されたＥＵＶコントローラと、
を備えたシステムにおいて、
前記ＥＵＶエネルギディテクタはさらに、前記レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）ＥＵＶシステムの前記プラズマチャンバ内で第２の液滴に衝突する第２のレーザパルスによって発生されたＥＵＶエネルギの第２の量を測定するように構成されており、
前記ＥＵＶコントローラはさらに、
前記プラズマチャンバ内で前記第２の液滴に衝突する前記第２のレーザパルスによって発生された前記ＥＵＶエネルギの測定された量に基づき、第２の修正されたレーザパルスエネルギを算出するように、及び、
前記レーザ源に、前記算出された第２の修正されたエネルギを有する第３のレーザパルスを送出するように命令し、それによって前記プラズマチャンバ内の第３の液滴の飛行を変更させるように構成されている、システム。
前記ＥＵＶコントローラは、比例積分（ＰＩ）コントローラアルゴリズムを用いて前記第１の修正されたレーザパルスエネルギ及び前記第２の修正されたレーザパルスエネルギを決定するように構成されている、請求項４のシステム。
前記ＰＩコントローラアルゴリズムの比例項は０．０乃至０．５であり、前記ＰＩコントローラアルゴリズムの積分項は０．０乃至１．０である、請求項５のシステム。
非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記媒体上で具現される命令を有しており、前記命令は、１つ以上のプロセッサによって、
極端紫外線（ＥＵＶ）エネルギディテクタを用いて、レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）ＥＵＶシステムのプラズマチャンバ内で第１の液滴に衝突する第１のレーザパルスによって発生されたＥＵＶエネルギの量を測定すること、
前記プラズマチャンバ内で前記第１の液滴に衝突する前記第１のレーザパルスによって発生された前記ＥＵＶエネルギの測定された量に基づき、ＥＵＶコントローラを用いて、第１の修正されたレーザパルスエネルギを算出すること、
前記ＥＵＶコントローラによって、前記レーザ源に、前記算出された第１の修正されたエネルギを有する第２のレーザパルスを送出するように命令し、それによって前記プラズマチャンバ内の第２の液滴の飛行を変更させること、
前記ＥＵＶエネルギディテクタを用いて、前記プラズマチャンバ内で前記第２の液滴に衝突する前記第２のレーザパルスによって発生されたＥＵＶエネルギの量を測定すること、
前記プラズマチャンバ内で前記第２の液滴に衝突する前記第２のレーザパルスによって発生された前記ＥＵＶエネルギの測定された量に基づき、前記ＥＵＶコントローラを用いて、第２の修正されたレーザパルスエネルギを算出すること、及び、
前記ＥＵＶコントローラによって、前記レーザ源に、前記算出された第２の修正されたエネルギを有する第３のレーザパルスを送出するように命令し、それによって前記プラズマチャンバ内の第３の液滴の飛行を変更させること、
を備える動作を実行可能である、非一時的コンピュータ可読媒体。
前記第１の修正されたレーザパルスエネルギを算出すること及び前記第２の修正されたレーザパルスエネルギを算出することは、比例積分（ＰＩ）コントローラアルゴリズムを用いることを備える、請求項７の非一時的コンピュータ可読媒体。
前記ＰＩコントローラアルゴリズムの比例項は０．０乃至０．５であり、前記ＰＩコントローラアルゴリズムの積分項は０．０乃至１．０である、請求項８の非一時的コンピュータ可読媒体。