JP2022007446A - 極端紫外光生成システム及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
1.用語の説明
2.EUV光生成システムの全体説明
2.1 構成
2.2 動作
3.比較例に係るEUV光生成システムの概要
3.1 構成
3.2 動作
3.3 レーザ照射位置調整の概要
3.4 照射位置調整処理の例
3.5 課題
4.実施形態1
4.1 構成
4.2 動作
4.3 EUVエネルギ分布図及び戻り光出力分布図の例
4.4 作用・効果
5.実施形態2
5.1 構成
5.2 動作
5.3 EUVエネルギ分布図及び戻り光出力分布図の例
5.3.1 照射位置の走査領域を制限しない場合の分布図の例
5.3.2 戻り光出力に閾値を設けて走査領域を制限した場合の分布図の例
5.4 作用・効果
6.実施形態3
6.1 構成
6.2 動作
6.3 レーザ照射位置調整の例
6.3.1 プリパルスレーザ照射位置調整
6.3.2 メインパルスレーザ照射位置調整
6.4 作用・効果
7.EUV光生成システムを用いた電子デバイスの製造方法の例
8.その他
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。以下に説明される実施形態は、本開示のいくつかの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、各実施形態で説明される構成及び動作の全てが本開示の構成及び動作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。
「ターゲット」は、チャンバ内に導入されたレーザ光の被照射物である。レーザ光が照射されたターゲットは、プラズマ化してEUV光を放射する。
2.1 構成
図1に、例示的なLPP式のEUV光生成システム11の構成を概略的に示す。EUV光生成装置1は、レーザ装置3と共に用いられる。本開示においては、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。EUV光生成装置1は、チャンバ2と、ターゲット供給器26とを含む。チャンバ2は、密閉可能な容器である。ターゲット供給器26は、ターゲット物質をチャンバ2内部に供給する。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。
図1を参照して、例示的なLPP式のEUV光生成システム11の動作を説明する。レーザ装置3から出力されたパルスレーザ光31は、レーザ光伝送装置34を経て、パルスレーザ光32としてウインドウ21を透過してチャンバ2内に入射する。パルスレーザ光32は、レーザ光経路に沿ってチャンバ2内を進み、レーザ光集光ミラー22で反射されて、パルスレーザ光33としてターゲット27に照射される。
3.1 構成
図2は、比較例に係るEUV光生成システム11の構成を概略的に示す。本開示の比較例とは、出願人のみによって知られていると出願人が認識している形態であって、出願人が自認している公知例ではない。
EUV光を出力する場合、露光装置6からのEUV光出力指令によって、プロセッサ5はターゲット供給器26にターゲット27を出力させる。このときプロセッサ5は露光装置6から目標EUVエネルギを受信してもよい。
EUV光生成システム11は、高い変換効率でEUV光を生成するために、ターゲット27に対するレーザ光の照射位置を調整する。この調整動作は、EUV光を露光装置6に出力する前に行われてもよい。プロセッサ5は、アクチュエータ付き高反射ミラー341を駆動してレーザ光の照射位置を、XY平面内で走査(スキャン)しながらEUVエネルギを記録する。以下、照射位置の調整に関して「XY平面」という記載は、プラズマ生成領域25と交差するXY平面を意味する。
図3から図6を用いて、照射位置調整処理の例について説明する。図3は、照射位置調整処理の例を示すフローチャートである。図4は、図3に示された照射位置調整処理に適用される照射位置水準群を例示する図表である。図5は、図4に示された照射位置水準群に基づいて作成されたEUVエネルギ分布図を例示的に示す図表である。図6は、図5に示されたEUVエネルギ分布図から求められた近似曲線を例示する図である。
レーザ照射位置調整は、XY平面における原点位置からの距離がRm以下の範囲内でEUV性能(EUVエネルギ)が高まるように行われる。調整中の照射位置水準走査は、戻り光が増加する方向へも制限なく行うため、戻り光出力が過大となる水準でレーザ光を照射し、素子損傷が発生するリスクがある。戻り光は、ターゲット27によるレーザ光の反射光であり、レーザ光路を発振器310側に向けて逆行する。多くの場合、戻り光は、伝搬中に減衰するので問題となることはないが、条件によっては増幅器314を逆行して増幅され、アイソレータ312などにダメージを及ぼすことがある。
4.1 構成
図7は、実施形態1に係るEUV光生成システム110の構成例を概略的に示す。図7に示す構成について、図2に示す構成と異なる点を説明する。実施形態1に係るEUV光生成システム110は、図2に示すメインパルスレーザシステム301に代えて、メインパルスレーザシステム302を備える。メインパルスレーザシステム302は、発振器310と、アイソレータ312と、ビームスプリッタ330と、戻り光センサ332と、増幅器314と、エネルギセンサ316と、ビームスプリッタ322と、高反射ミラー324とを備える。
実施形態1に係るEUV光生成システム110の場合、レーザ光の照射位置を調整する際に、ターゲット27に照射するレーザ光のパルスエネルギを相対的に低いエネルギ(低出力)に設定し、この低出力のレーザ光を用いて照射位置の水準を走査し、戻り光出力の分布図を生成する。こうして得られた低出力の戻り光出力分布図を基にして、高エネルギ(高出力)のレーザ光を用いる照射位置調整の際の走査領域を制限する。走査領域とは、照射位置の移動領域である。
ここで、第1戻り光閾値の単位は[J]、増幅器上流光学素子のレーザ耐力の単位は[J/cm2]、安全率は無単位で0から1の間の数値、ビームサイズの単位は[cm2]、低エネルギ値及び露光時レーザエネルギ値の単位は[mJ]であってよい。ビームサイズは、増幅器上流光学素子におけるビームサイズとしてもよい。「増幅器上流光学素子」とは、増幅器314よりも上流に配置される光学素子をいう。増幅器上流素子は、例えばアイソレータ312である。増幅器上流光学素子はポッケルスセルのEO結晶であってもよい。
図12は、高出力のレーザ照射によるEUVエネルギ分布図の例を示す。図12に示すEUVエネルギ分布図は本開示における「第2分布データ」の一例である。図13は、高出力のレーザ照射による戻り光出力分布図の例を示す。図12及び図13において数値が記録されていないセル(「-」表示のセル)は、高出力のレーザ照射が禁止された走査領域の照射位置を示している。
実施形態1に係るEUV光生成システム110によれば、戻り光出力が過大となる照射位置を特定し、これを避けて照射位置調整を行うことができる。これにより照射位置調整中に戻り光による素子損傷のリスクを低減できる。
5.1 構成
実施形態2に係るEUV光生成システム110の構成は、図7に示した実施形態1の構成と同様であってよい。
図14は、実施形態2に係るEUV光生成システム110におけるレーザ光の照射位置調整処理の例を示すフローチャートである。図8で説明したフローチャートは、低出力のレーザ照射による戻り光出力分布を基にして、高出力のレーザ照射による走査領域を制限して照射位置の調整を行うという方法であった。
ここで、第2戻り光閾値の単位は[J]、増幅器上流光学素子のレーザ耐力の単位は[J/cm2]、安全率は無単位で0から1の間の数値、ビームサイズの単位は[cm2]であってよい。ビームサイズは、増幅器上流光学素子におけるビームサイズとしてもよい。「増幅器上流光学素子」とは、増幅器314よりも上流に配置される光学素子をいう。増幅器上流光学素子は、例えばアイソレータ312である。増幅器上流光学素子はポッケルスセルのEO結晶であってもよい。
5.3.1 照射位置の走査領域を制限しない場合の分布図の例
図16及び図17は、後述する図18及び図19との比較のために示す。図16は、照射位置の走査領域の制限無しでレーザ光の照射を実施した場合に得られるEUVエネルギ分布図の例である。図17は、照射位置の走査領域の制限無しでレーザ光の照射を実施した場合に得られる戻り光出力分布図の例である。実施形態2で説明した戻り光出力と第2戻り光閾値との比較に基づく走査領域の制限を実施せずに、高出力のレーザ照射で照射位置の水準振りを実施した場合、図16に示すようなEUVエネルギ分布図と図17に示すような戻り光出力分布図が得られる。
図18及び図19は、実施形態2により高出力での照射位置調整時に、戻り光出力に閾値(第2戻り光閾値)を設けて調整範囲を制限した場合に得られるEUVエネルギ分布図及び戻り光出力分布図の例である。図18及び図19は、第2戻り光閾値が0.24[mJ]に設定された場合の例を示す。例えば、図4と同様の走査のときに図19に示す7×7のマトリクス状の照射位置水準群における第1行目(Y=60μm)の水準をX軸のプラス方向に順次走査する場合、照射位置(20,60)での戻り光出力が0.25mJになると、この値は第2戻り光閾値0.24mJを超えているため、この照射位置(20,60)から先の同方向の照射位置(40,60)、(60,60)への移動が打ち切りとなる。
実施形態2によれば、戻り光出力が過大となる照射位置を避けながら高出力で照射位置調整を行うことができる。これにより照射位置調整時間を短縮できる。
6.1 構成
図20は、実施形態3に係るEUV光生成システム113の構成を概略的に示す。図20に示す構成について、図7と異なる点を説明する。
ターゲットセンサ4は、ターゲット27を検出し通過タイミング信号をプロセッサ5に出力する。
図21及び図22を用いて、照射位置調整処理の例について説明する。図21は、照射位置調整処理のメインルーチンの例を示すフローチャートである。
プロセッサ5は、プリパルスレーザ照射位置を調整する際に、図22に示すサブルーチンを適用して、次のように動作する。
プロセッサ5は、メインパルスレーザ照射位置を調整する際に、図22に示すサブルーチンを適用して、ステップS70~S78と同様の工程を実施する。
実施形態3によれば1つのターゲット27に複数のレーザ光を照射するEUV光生成システム113において、照射位置調整中に戻り光による素子損傷のリスクを低減できる。
図23は、EUV光生成システム110と接続された露光装置6の構成を概略的に示す。図23において、露光装置6は、マスク照射部602とワークピース照射部604とを含む。マスク照射部602は、EUV光生成システム110から入射したEUV光252によって、反射光学系603を介してマスクテーブルMT上に配置された図示しないマスクのマスクパターンを照明する。ワークピース照射部604は、マスクテーブルMTによって反射されたEUV光を、反射光学系605を介してワークピーステーブルWT上に配置された図示しないワークピース上に結像させる。ワークピースはフォトレジストが塗布された半導体ウエハ等の感光基板である。露光装置6は、マスクテーブルMTとワークピーステーブルWTとを同期して平行移動させることにより、マスクパターンを反映したEUV光をワークピースに露光する。以上のような露光工程によって半導体ウエハにマスクパターンを転写後、複数の工程を経ることで半導体デバイスを製造できる。半導体デバイスは本開示における「電子デバイス」の一例である。EUV光生成システム110に限らず、EUV光生成システム113などを用いてもよい。
上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図している。したがって、特許請求の範囲を逸脱することなく本開示の実施形態に変更を加えることができることは、当業者には明らかである。また、本開示の実施形態を組み合わせて使用することも当業者には明らかである。
Claims (20)
- チャンバと、
前記チャンバ内の所定領域にターゲットを供給するターゲット供給器と、
前記ターゲットに照射されるレーザ光を出力するレーザ装置と、
前記レーザ光を前記所定領域へと導くレーザ光路を形成する光学系と、
前記所定領域に向かって進む前記レーザ光の光路軸に直交し前記所定領域と交差する平面内で前記ターゲットに対する前記レーザ光の照射位置を調整する照射位置調整機構と、
前記ターゲットに前記レーザ光が照射されることによって生成される極端紫外光のエネルギを計測する極端紫外光センサと、
前記ターゲットによる前記レーザ光の反射光のうち前記レーザ光路を逆行する戻り光のエネルギを計測する戻り光センサと、
前記照射位置調整機構を制御するプロセッサと、を備え、
前記プロセッサは、
前記平面内で前記照射位置を移動させ、複数の前記照射位置のそれぞれに前記レーザ光を照射することにより、前記極端紫外光センサで計測される極端紫外光エネルギと前記戻り光センサで計測される戻り光エネルギとのそれぞれの計測結果を前記照射位置と対応付けて記憶し、
前記戻り光エネルギと閾値との比較に基づき前記照射位置の移動領域を制限し、
前記戻り光エネルギが前記閾値を超えない領域内で、前記記憶された前記照射位置と前記極端紫外光エネルギとの対応関係から目標照射位置を決定し、
前記目標照射位置に応じて前記照射位置調整機構を制御する、
極端紫外光生成システム。 - 請求項1に記載の極端紫外光生成システムであって、
前記プロセッサは、
前記記憶された前記戻り光エネルギと前記照射位置との対応関係から前記戻り光エネルギが前記閾値を超えない領域を特定し、
前記戻り光エネルギが前記閾値を超える領域への前記照射位置の移動を制限する、
極端紫外光生成システム。 - 請求項1に記載の極端紫外光生成システムであって、
前記プロセッサは、
前記レーザ装置から出力される前記レーザ光のエネルギを第1レーザエネルギに設定し、前記第1レーザエネルギに設定された前記レーザ光の照射によって前記極端紫外光エネルギと前記戻り光エネルギとのそれぞれの計測結果を前記照射位置と対応付けて記憶する第1計測処理と、
前記第1計測処理にて記憶された前記戻り光エネルギと前記照射位置との対応関係を示す第1分布データに基づき、前記戻り光エネルギが前記閾値としての第1閾値を超えない領域を第1領域として特定する処理と、
前記レーザ装置から出力される前記レーザ光のエネルギを前記第1レーザエネルギよりも高エネルギの第2レーザエネルギに設定し、前記第1領域の範囲内で前記レーザ光の照射位置を移動させ、前記第1領域内の複数の前記照射位置のそれぞれに前記第2レーザエネルギに設定された前記レーザ光の照射によって前記極端紫外光エネルギと前記戻り光エネルギとのそれぞれの計測結果を前記照射位置と対応付けて記憶する第2計測処理と、
前記第2計測処理にて記憶された前記極端紫外光エネルギと前記照射位置との対応関係を示す第2分布データに基づき前記目標照射位置を決定する処理とを行う、
極端紫外光生成システム。 - 請求項3に記載の極端紫外光生成システムであって、
前記第1レーザエネルギは、前記第2レーザエネルギの25%~30%である、
極端紫外光生成システム。 - 請求項3に記載の極端紫外光生成システムであって、
前記第2レーザエネルギは、露光装置での露光に用いる前記極端紫外光を生成する際に設定される前記レーザ光のエネルギと同等である、
極端紫外光生成システム。 - 請求項1に記載の極端紫外光生成システムであって、
前記プロセッサは、前記平面内で互いに直交する第1軸及び第2軸のそれぞれの軸方向について複数の前記照射位置を定める照射位置水準を設定し、
前記照射位置水準に従って前記照射位置を移動させるように、前記照射位置調整機構を制御する、
極端紫外光生成システム。 - 請求項6に記載の極端紫外光生成システムであって、
前記プロセッサは、前記照射位置水準に従って前記第1軸に沿った第1方向に前記照射位置を移動させた後、前記第2軸に沿った第2方向に前記照射位置を移動させるように、前記照射位置調整機構を制御する、
極端紫外光生成システム。 - 請求項1に記載の極端紫外光生成システムであって、
前記レーザ装置は、発振器と、増幅器と、を含み、
前記戻り光センサは、前記増幅器を通過した前記戻り光を受光する、
極端紫外光生成システム。 - 請求項1に記載の極端紫外光生成システムであって、
前記照射位置調整機構は、前記レーザ光路上に配置されたアクチュエータ付きミラーを含む、
極端紫外光生成システム。 - 請求項1に記載の極端紫外光生成システムであって、
前記プロセッサは、前記極端紫外光エネルギが最大となる照射位置を前記目標照射位置に決定する、
極端紫外光生成システム。 - 請求項1に記載の極端紫外光生成システムであって、
前記プロセッサは、前記戻り光エネルギが前記閾値を超えた場合に、前記閾値を超えた前記戻り光エネルギが計測された前記照射位置よりも前記平面内の原点に対して遠い照射位置への移動を制限するように、前記照射位置調整機構を制御する、
極端紫外光生成システム。 - 請求項1に記載の極端紫外光生成システムであって、
前記プロセッサは、
前記レーザ装置から出力される前記レーザ光のエネルギを、露光装置での露光に使用する前記極端紫外光を生成する際に設定される前記レーザ光のエネルギと同等の第2レーザエネルギに設定し、
前記第2レーザエネルギによる前記レーザ光の照射によって前記極端紫外光エネルギと前記戻り光エネルギとのそれぞれの計測結果を前記照射位置と対応付けて記憶し、
前記戻り光エネルギの計測結果と前記閾値としての第2閾値との比較に基づいて前記移動領域を制限する、
極端紫外光生成システム。 - 請求項12に記載の極端紫外光生成システムであって、
前記第2閾値は、前記第2レーザエネルギの前記レーザ光を照射した際の前記戻り光エネルギについて定められた閾値である、
極端紫外光生成システム。 - 請求項12に記載の極端紫外光生成システムであって、
前記プロセッサは、前記平面内に定められた原点を中心にして前記平面内において互いに直交する第1軸及び第2軸のそれぞれの軸方向について複数の前記照射位置を定める照射位置水準を設定し、
前記照射位置水準に従って前記原点から次第に遠ざかるように前記照射位置を走査するように、前記照射位置調整機構を制御する、
極端紫外光生成システム。 - 請求項14に記載の極端紫外光生成システムであって、
前記プロセッサは、前記平面内における前記照射位置水準の2次元配列に従う走査方向に前記照射位置を順次に移動させる走査を行い、
前記走査の際にそれぞれの前記照射位置で前記戻り光エネルギと前記第2閾値とを比較し、
前記第2閾値を超えた前記戻り光エネルギが計測された前記照射位置よりも前記原点に対して遠い、同一の走査方向の先の照射位置水準に対する前記レーザ光の照射を禁止する、
極端紫外光生成システム。 - 請求項1に記載の極端紫外光生成システムであって、
前記レーザ装置は、
プリパルスレーザ光を出力するプリパルスレーザと、
メインパルスレーザ光を出力するメインパルスレーザと、を含み、
前記照射位置調整機構は、
前記プリパルスレーザ光の照射位置を調整するプリパルスレーザ照射位置調整機構と、
前記メインパルスレーザ光の照射位置を調整するメインパルスレーザ照射位置調整機構と、を含み、
前記光学系は、前記プリパルスレーザ光の光路と前記メインパルスレーザ光の光路との交点に配置されるビームコンバイナを含む、
極端紫外光生成システム。 - 請求項16に記載の極端紫外光生成システムであって、さらに、
前記ターゲットに前記プリパルスレーザ光が照射されることによって生成されるミストターゲットを撮像するミストサイズセンサを含み、
前記プロセッサは、前記ミストサイズセンサを用いて計測されるミストターゲットサイズを前記照射位置と対応付けて記憶する、
極端紫外光生成システム。 - 請求項16に記載の極端紫外光生成システムであって、
前記プロセッサは、
前記プリパルスレーザ照射位置調整機構を制御して前記プリパルスレーザ光の照射位置を第1目標照射位置に調整するプリパルスレーザ照射位置調整の処理と、
前記メインパルスレーザ照射位置調整機構を制御して前記メインパルスレーザ光の照射位置を第2目標照射位置に調整するメインパルスレーザ照射位置調整の処理と、を行う、
極端紫外光生成システム。 - 請求項16に記載の極端紫外光生成システムであって、
前記プロセッサは、
前記プリパルスレーザ照射位置調整機構を制御して前記プリパルスレーザ光の照射位置を最適位置に調整した後に、
前記メインパルスレーザ照射位置調整機構を制御して前記メインパルスレーザ光の照射位置を調整する、
極端紫外光生成システム。 - 電子デバイスの製造方法であって、
チャンバと、
前記チャンバ内の所定領域にターゲットを供給するターゲット供給器と、
前記ターゲットに照射されるレーザ光を出力するレーザ装置と、
前記レーザ光を前記所定領域へと導くレーザ光路を形成する光学系と、
前記所定領域に向かって進む前記レーザ光の光路軸に直交し前記所定領域と交差する平面内で前記ターゲットに対する前記レーザ光の照射位置を調整する照射位置調整機構と、
前記ターゲットに前記レーザ光が照射されることによって生成される極端紫外光のエネルギを計測する極端紫外光センサと、
前記ターゲットによる前記レーザ光の反射光のうち前記レーザ光路を逆行する戻り光のエネルギを計測する戻り光センサと、
前記照射位置調整機構を制御するプロセッサと、を備え、
前記プロセッサは、
前記平面内で前記照射位置を移動させ、複数の前記照射位置のそれぞれに前記レーザ光を照射することにより、前記極端紫外光センサで計測される極端紫外光エネルギと前記戻り光センサで計測される戻り光エネルギとのそれぞれの計測結果を前記照射位置と対応付けて記憶し、
前記戻り光エネルギと閾値との比較に基づき前記照射位置の移動領域を制限し、
前記戻り光エネルギが前記閾値を超えない領域内で、前記記憶された前記照射位置と前記極端紫外光エネルギとの対応関係から目標照射位置を決定し、
前記目標照射位置に応じて前記照射位置調整機構を制御する、極端紫外光生成システムを用いて前記極端紫外光を生成し、
前記極端紫外光を露光装置に出力し、
電子デバイスを製造するために、前記露光装置内で感光基板上に前記極端紫外光を露光すること
を含む電子デバイスの製造方法。
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