JP5977828B2 - 光ビームアラインメントのためのエネルギセンサ - Google Patents

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〔関連出願への相互参照〕
本出願は、２０１１年８月１９日出願の「光ビームアラインメントのためのエネルギセンサ」という名称の米国特許仮出願番号第６１／５２５，５６１号に対する優先権を主張し、かつ２０１１年９月３０日出願の「光ビームアラインメントのためのエネルギセンサ」という名称の米国一般特許出願番号第１３／２４９，５０４号に対する優先権を主張するものであり、これらの特許の両方は、これにより引用によって本明細書にその全体が組み込まれる。

本開示の主題は、駆動レーザシステムからの増幅された光ビームを極紫外光源内のターゲット領域でターゲット材料に対して位置合わせする装置に関する。

極紫外線（ＥＵＶ）光は、約５０ｎｍ又はそれ未満の波長を有する電磁放射線であり、かつ軟Ｘ線と呼ばれることもある。ＥＵＶ光は、基板、例えば、シリコンウェーハ内に極めて小さな特徴部を生成するためにフォトリソグラフィ処理に使用することができる。ＥＵＶ光を生成する方法は、以下に限定されるものではないが、輝線がＥＵＶ範囲にある元素、例えば、キセノン、リチウム、又は錫を有するプラズマ状態に材料を変換することを含む。レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）と呼ぶことが多い１つのこのような方法において、必要とされるプラズマは、駆動レーザと呼ぶことができる増幅された光ビームを用いて、例えば、材料の液滴、流れ、又はクラスターの形態であるターゲット材料を照射することによって生成することができる。この処理に関して、プラズマは、典型的には密封容器、例えば、真空チャンバ内で生成され、かつ様々なタイプの測定機器を使用してモニタされる。

米国特許公開第２０１１／０１４１８６５号明細書 米国特許公開第２０１１／０１４０００８号明細書 米国特許公開第２００６７０２１９９５７号明細書

一部の一般的な態様において、パルスの増幅光ビームの位置は、ターゲット混合物が位置付けられ、それによってターゲット混合物内のターゲット材料の少なくとも一部分を紫外電磁放射線を放出するプラズマ状態に変換するターゲット領域に向けて駆動軸線に沿ってパルスの増幅光ビームを誘導し、放出電磁放射線のエネルギをターゲット領域と交差する主軸線から半径方向に分離された２つ又はそれよりも多くの異なる位置で検出し、検出エネルギを解析し、解析された検出エネルギに基づいてターゲット混合物とターゲット領域内の増幅光ビームの駆動軸線との間の相対的半径方向アラインメントを推定し、かつターゲット領域内のターゲット混合物に対する増幅光ビームの半径方向アラインメントを調節し、それによってターゲット領域内のターゲット混合物と駆動軸線の間の相対的な半径方向距離を調節することにより、ターゲット混合物のターゲット材料に対して調節される。

実施は、以下の特徴の１つ又はそれよりも多くを含むことができる。例えば、放出紫外電磁放射線のエネルギは、極紫外電磁放射線のエネルギを測定することによって検出することができる。放出紫外電磁放射線のこのエネルギは、深紫外電磁放射線のエネルギを測定することによって検出することができる。放出紫外電磁放射線は、極紫外（ＥＵＶ）電磁放射線とすることができる。

ターゲット混合物と駆動軸線間の相対的半径方向アラインメントは、ターゲット領域内のターゲット混合物と駆動軸線の間の半径方向アラインメントを推定することによって推定することができる。

増幅光ビームの半径方向アラインメントは、ターゲット領域内のターゲット混合物に向けて増幅光ビームをステアリングして移動する１つ又はそれよりも多くの光学要素の位置及び角度の１つ又はそれよりも多くを調節することによってターゲット混合物に対して調節することができる。増幅光ビームをステアリングして移動する１つ又はそれよりも多くの光学要素の位置及び角度の１つ又はそれよりも多くは、増幅光ビームをターゲット領域に向けて向け直す曲面ミラーの位置及び角度の１つ又はそれよりも多くを調節することによって調節することができる。

主軸線から半径方向に分離された２つ又はそれよりも多くの異なる位置での放出電磁放射線のエネルギは、主軸線から半径方向に分離された４つの位置で放出電磁放射線のエネルギを測定することによって検出することができる。

本方法はまた、増幅光ビームを供給する駆動レーザシステムに向けてターゲット混合物から反射して戻されたレーザビームの光学像を捕捉する段階を含む。ターゲット領域内のターゲット混合物と増幅光ビームの駆動軸線との間の相対的半径方向アラインメントは、捕捉画像を解析することによって少なくとも部分的に推定することができる。

２つ又はそれよりも多くの位置での放出電磁放射線のエネルギは、エネルギを増幅光ビームのパルス繰返し速度の程度である速度で測定することによって検出することができる。

増幅光ビームの半径方向アラインメントをターゲット領域においてターゲット混合物に対して調節し、それによってターゲット領域内のターゲット混合物と駆動軸線の間の相対的半径方向距離を低減することができる。

検出エネルギは、第１の１つ又はそれよりも多くの位置で取られた第１の組のエネルギの第１の全エネルギと、第２の１つ又はそれよりも多くの位置で取られた第２の組のエネルギの第２の全エネルギとの差の値を判断することによって解析することができ、第１の１つ又はそれよりも多くの位置は、第２の１つ又はそれよりも多くの位置とは異なる。第１の全エネルギは、第１の１つ又はそれよりも多くの位置で取られたエネルギの合計とすることができ、第２の全エネルギは、第２の１つ又はそれよりも多くの位置で取られたエネルギの合計とすることができる。

検出エネルギは、差値を２つ又はそれよりも多くの位置の全てで取られたエネルギのうちの全ての全エネルギにより正規化することによって解析することができる。

相対的半径方向アラインメントは、ターゲット領域内のターゲット混合物と増幅光ビームの駆動軸線との間で主軸線に垂直である第１の方向に沿って取られた半径方向距離を推定することによって推定することができる。相対的半径方向アラインメントは、ターゲット領域内のターゲット混合物と増幅光ビームの駆動軸線との間で第１の方向と主軸線とに垂直である第２の方向に沿って取られた半径方向距離を推定することによって推定することができる。

別の一般的な態様において、装置は、駆動軸線に沿って進むパルスの増幅光ビームを生成する駆動レーザシステムと、パルスの増幅光ビームをターゲット領域に向けて誘導するビーム送出システムと、ターゲット材料を含むターゲット混合物をターゲット領域に与えるターゲット材料送出システムと、ターゲット領域と交差する主軸線から半径方向に分離され、パルスの増幅光ビームがターゲット混合物と交差した時にプラズマ状態のターゲット材料から放出された紫外電磁放射線のエネルギを検出するように構成された２つ又はそれよりも多くのセンサと、２つ又はそれよりも多くのセンサからの出力を受け取り、検出エネルギを解析して解析に基づいてターゲット領域内のターゲット混合物と駆動軸線の間の相対的半径方向アラインメントを推定し、かつ信号をビーム送出システムに出力してターゲット領域内のターゲット混合物に対して増幅光ビームの半径方向アラインメントを調節し、それによってターゲット領域内のターゲット混合物と駆動軸線の間の相対的半径方向距離を調節するように構成されたコントローラとを含む。

実施は、以下の特徴の１つ又はそれよりも多くを含むことができる。例えば、駆動レーザシステムは、望ましい波長を高い利得で光学的に増幅することができる利得媒体を各々が含む１つ又はそれよりも多くの光増幅器と、励起源と、内部光学系とを含むことができる。利得媒体は、ＣＯ₂を含むことができる。

ビーム送出システムは、増幅光ビームをターゲット領域に集束させる集束光学要素を含むことができる。ターゲット材料送出システムは、ターゲット混合物の流体液滴をターゲット領域に与えるノズルを含むことができる。

装置はまた、パルスの増幅光ビームがターゲット混合物と交差した時にプラズマ状態のターゲット材料から放出された紫外電磁放射線の少なくとも一部分を捕捉して向け直す放射線コレクターを含むことができる。

放出紫外電磁放射線は、極紫外電磁放射線を含むことができる。

２つ又はそれよりも多くのセンサは、主軸線から半径方向に分離された少なくとも４つのセンサを含むことができる。すなわち、４つのセンサは、主軸線の周りに角度的に位置決めすることができる。

２つ又はそれよりも多くのセンサのうちの少なくとも１つは、他のセンサの少なくとも１つを半径方向に分離する距離とは異なる距離によって主軸線から半径方向に分離することができる。２つ又はそれよりも多くのセンサの全ては、同じ距離によって主軸線から半径方向に分離することができ、すなわち、それらは、主軸線から等距離とすることができる。

装置は、ターゲット混合物から駆動レーザシステムに向けて反射して戻されたレーザビームの光学像を捕捉するように構成された撮像デバイスを含むことができる。コントローラはまた、撮像デバイスからの出力を受け取ることができ、かつ撮像デバイスからの受け取った出力にも基づいて相対的半径方向アラインメントを推定するように構成することができる。

２つ又はそれよりも多くのセンサのサンプリング速度は、駆動レーザシステムのパルス繰返し速度の程度とすることができる。

別の一般的な態様において、測定システムは、ターゲット領域と交差する主軸線から半径方向に分離され、パルスの増幅光ビームがターゲット混合物と交差した時にターゲット混合物のプラズマ状態のターゲット材料から放出された紫外電磁放射線のエネルギを検出するように構成された２つ又はそれよりも多くのセンサと、２つ又はそれよりも多くのセンサからの出力を受け取るコントローラとを含む。コントローラは、検出エネルギを解析して解析に基づいてターゲット領域内のターゲット混合物と増幅光ビームの駆動軸線との間の相対的半径方向アラインメントを推定し、かつ信号をビーム送出システムに出力してターゲット領域内のターゲット混合物に対する増幅光ビームの半径方向アラインメントを調節し、それによってターゲット領域内のターゲット混合物と駆動軸線の間の相対的半径方向距離を調節するように構成される。

実施は、以下の特徴の１つ又はそれよりも多くを含むことができる。例えば、２つ又はそれよりも多くのセンサは、主軸線から半径方向に分離された少なくとも４つのセンサを含むことができる。

２つ又はそれよりも多くのセンサのうちの少なくとも１つは、他のセンサの少なくとも１つを半径方向に分離する距離とは異なる距離によって主軸線から半径方向に分離することができる。

測定システムは、増幅光ビーム生成する駆動レーザシステムに向けてターゲット混合物から反射して戻されたレーザビームの光学像を捕捉するように構成された撮像デバイスを含むことができる。コントローラはまた、撮像デバイスからの出力を受け取ることができ、かつ撮像デバイスからの受け取った出力に同じく基づいて相対的半径方向アラインメントを推定するように構成される。

レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）極紫外（ＥＵＶ）光源のブロック図である。 図１の光源の例示的なターゲット領域、コレクターミラー、エネルギ検出器、及びターゲット材料供給装置を示す斜視図である。 図１の光源の測定システムのブロック図である。 図３の測定システムによって実行される手順の流れ図である。 コレクターミラーを通過する増幅光ビームの駆動軸線に沿って取られた図２の例示的なコレクターミラー、ターゲット領域、エネルギセンサ、及びターゲット材料供給装置の図である。 コレクターミラーを通過する増幅光ビームの駆動軸線に沿って取られた図２の例示的なコレクターミラー、ターゲット領域、エネルギセンサ、及びターゲット材料供給装置の図である。 コレクターミラーを通過する増幅光ビームの駆動軸線に沿って取られた図２の例示的なコレクターミラー、ターゲット領域、エネルギセンサ、及びターゲット材料供給装置の図である。 図１及び図２の光源のｙ方向に沿って取られたビーム送出システム内の要素の位置の関数としての全エネルギＥｔｏｔの例示的なグラフである。 図１及び図２の光源のｙ方向に沿って取られたビーム送出システム内の要素の位置の関数としての増幅光ビームの駆動軸線とターゲット領域との間の相対的半径方向アラインメントＲＡｙの例示的なグラフである。 コレクターミラーを通過する増幅光ビームの駆動軸線に沿って取られた図２の例示的なコレクターミラー、ターゲット領域、エネルギセンサ、及びターゲット材料供給装置の図である。

図１を参照すると、ＬＰＰ ＥＵＶ光源１００は、ビーム経路に沿ってターゲット材料１１４に向けて進む増幅光ビーム１１０でターゲット材料１１４をターゲット領域１０５で照射することによって形成される。増幅光ビーム１１０の駆動軸線は、ビーム１１０が不規則に成形され及び／又は非対称である場合があるので、ビーム１１０のほぼ中心又はビーム１１０が進んでいる大体の方向と見なすことができる。増幅光ビーム１１０の駆動軸線は、光ビーム１１０の光軸と見なすことができる。

照射部位とも呼ばれるターゲット領域１０５は、真空チャンバ１３０の内部１０７内にある。増幅光ビーム１１０がターゲット混合物１１４に当たった時に、ターゲット混合物１１４内のターゲット材料は、輝線をＥＵＶ範囲に有する元素を有するプラズマ状態に変換される。プラズマ状態内のターゲット混合物１１４は、従って、ＥＵＶ放射線を出射し、ＥＵＶ放射線は、出射ＥＵＶ放射線を中間フォーカスとも呼ぶ中間位置１４５に向けて向け直すように構成することができるコレクターミラー１３５により利用される。

生じたプラズマは、ターゲット混合物内のターゲット材料の組成に依存するある一定の特性を有する。これらの特性は、プラズマによって生成されるＥＵＶ光の波長及びプラズマから放出されるデブリのタイプ及び量を含むことができる。

光源１００は、ページのｚ方向と平行である主軸線１１１から半径方向に分離された２つ又はそれよりも多くのセンサ１７０を含む。主軸線１１１は、ターゲット領域１０５と交差し、かつコレクターミラー１３５の開口１４０からターゲット領域１０５に向けて延びる方向に沿って全体的に延びる。半径方向は、ターゲット領域１０５の区域において主軸線１１１に垂直である平面に沿っている。従って、半径方向は、ｘ及びｙ軸によって定義された平面に沿って延び、２つ又はそれよりも多くのセンサ１７０は、ターゲット領域１０５の区域において主軸線１１１に垂直であるこの平面内にある。センサ１７０は、主軸線１１１周りに位置決めされるが、主軸線１１１から異なる距離にあることができ、互いから等しく離間する必要はない。

センサ１７０は、増幅光ビーム１１０がターゲット混合物１１４と交差する時に、プラズマ状態のターゲット材料から出射したＥＵＶ放射線のエネルギを測定するように構成される。このようにして、センサ１７０は、エネルギの差を光ビーム１１０周りで上下左右でサンプリングし、光ビーム１１０とターゲット領域１０５の位置関係を判断するように構成される。

光源１００は、出力をエネルギセンサ１７０から受け取り、この受け取った出力に少なくとも部分的に基づいて解析を行い、かつ増幅光ビーム１１０の駆動軸線とターゲット混合物１１４の間の相対的なアラインメントを判断する主コントローラ１５５も含む。

次に、エネルギセンサ１７０及び主コントローラ１５５に対して更に説明する前に光源１００の他の特徴を説明する。

光源１００は、ターゲット混合物１１４を液滴、液体流、固体粒子又はクラスター、液滴内に閉じ込められた固体粒子、又は液体流内に閉じ込められた固体粒子の形態で送出、制御、かつ誘導するターゲット材料送出システム１２５を含む。ターゲット材料１１４は、例えば、水、錫、リチウム、キセノン、又はプラズマ状態に変換された時にＥＵＶ範囲の輝線を有するいずれかの材料のようなターゲット材料を含むことができる。例えば、ターゲット材料は、錫とすることができ、これは、純粋な錫（Ｓｎ）、ＳｎＢｒ₄、ＳｎＢｒ₂、ＳｎＨ₄のような錫化合物、錫ガリウム合金、錫インジウム合金、錫インジウムガリウム合金のような錫合金、又はこれらの合金のあらゆる組合せとすることができる。ターゲット混合物１１４は、非ターゲット粒子のような不純物を含む可能性もある。従って、不純物がない状況では、ターゲット混合物１１４は、ターゲット材料のみから構成される。ターゲット混合物１１４は、ターゲット材料送出システム１２５によってチャンバ１３０の内部１０７の中にかつターゲット領域１０５に送出することができる。

光源１００は、レーザシステム１１５の１つ又は複数の利得媒体の反転分布によって増幅光ビームを生成する駆動レーザシステム１１５を含む。光源１００は、レーザシステム１１５とターゲット領域１０５の間でレーザシステム１１５からターゲット領域１０５にビーム１１０を誘導するビーム送出システムを含む。ビーム送出システムは、ビーム搬送システム１２０及び集束アセンブリ１２２を含む。ビーム搬送システム１２０は、増幅光ビーム１１０をレーザシステム１１５から受け取り、増幅光ビーム１１０を必要に応じてステアリング及び修正して増幅光ビーム１１０を集束アセンブリ１２２に出力する。集束アセンブリ１２２は、増幅光ビーム１１０を受け取って、ビーム１１０をターゲット領域１０５に集束させる。集束アセンブリ１２２はまた、ビーム１１０をステアリングするか、又はビーム１１０の位置をターゲット領域１０５に対して調節することができる。

一部の実施において、レーザシステム１１５は、１つ又はそれよりも多くの主パルス、及び一部の場合に１つ又はそれよりも多くのプレパルスを供給する１つ又はそれよりも多くの光増幅器、レーザ、及び／又はランプを含むことができる。各光増幅器は、望ましい波長を高い利得で光学的に増幅することができる利得媒体と、励起源と、内部光学系とを含む。光増幅器は、レーザ空洞を形成するレーザミラー又は他のフィードバックデバイスを有する場合もあれば、有していない場合もある。従って、レーザシステム１１５は、たとえレーザ空洞がなくても、増幅光ビーム１１０をレーザ増幅器の利得媒体内の反転分布によって生成する。更に、レーザシステム１１５は、十分なフィードバックをレーザシステム１１５に供給するレーザ空洞がある場合には、コヒーレントレーザビームである増幅光ビーム１１０を生成することができる。「増幅光ビーム」という用語は、単に増幅されるが必ずしもコヒーレントレーザ発振であるわけではないレーザシステム１１５からの光、及び増幅されかつコヒーレントレーザ発振でもあるレーザシステム１１５からの光（駆動レーザビームと呼ぶことができる）のうちの１つ又はそれよりも多くを包含する。

レーザシステム１１５内の光増幅器は、ＣＯ₂を含む充填ガスを利得媒体として含むことができ、光を約９１００と約１１０００ｎｍの間の波長、特に、約１０６００ｎｍで１０００よりも大きいか又はそれに等しい利得で増幅することができる。レーザシステム１１５に使用される適切な増幅器及びレーザは、レーザデバイス、例えば、比較的高電力、例えば、１０ｋＷ又はそれよりも高く、かつ高いパルス繰返し速度、例えば、５０ｋＨｚ又はそれよりも高く作動し、放射線を例えば約９３００ｎｍ又は約１０６００ｎｍでＤＣ又はＲＦ励起で生成するパルスガス放電ＣＯ₂レーザデバイスを含むことができる。レーザシステム１１５内の光増幅器は、より高い電力でレーザシステム１１５を作動する時に使用することができる水のような冷却システムを含むことができる。

コレクターミラー１３５は、増幅光ビーム１１０が通過してターゲット領域１０５に到達することを可能にする開口１４０を含む。コレクターミラー１３５は、例えば、ターゲット領域１０５での第１焦点と、ＥＵＶ光を光源１００から出力することができ、かつ例えば集積回路リソグラフィツール（図示せず）に入力することができる中間位置１４５での第２焦点（中間焦点とも呼ばれる）とを有する楕円面ミラーとすることができる。

主コントローラ１５５はまた、レーザ制御システム１５７及びビーム制御システム１５８に接続される。主コントローラ１５５は、従って、レーザ位置、方向、及びタイミング補正信号を例えばレーザ制御システム１５７及びビーム制御システム１５８に与えることができ、レーザ制御システム１５７は、補正信号を使用してレーザタイミング回路を制御することができる。ビーム制御システム１５８は、補正信号を使用して、チャンバ１３０内のビーム焦点の位置及び／又は集束力を変えるようにビーム搬送システム１２０の増幅光ビーム位置及び形状を制御することができる。

光源１００は、例えばターゲット領域１０５に対する液滴の位置を示す出力を与え、かつこの出力を主コントローラ１５５に与える１つ又はそれよりも多くのターゲット又は液滴撮像器１６０を含むことができ、主コントローラ１５５は、例えば、液滴位置誤差を液滴単位で又は平均して計算することができる液滴位置及び軌道を計算することができる。

ターゲット材料送出システム１２５は、主コントローラ１５５からの信号に応答して、例えば、望ましいターゲット領域１０５に到達する液滴における誤差を補正するようにターゲット材料供給装置１２７によって放出されるような液滴の放出点を修正するように作動可能であるターゲット材料送出制御システム１２６を含む。

更に、光源１００は、ターゲット領域１０５内のターゲット混合物１１４から反射された光を見るために使用することができる１つ又はそれよりも多くの光検出器１６５を含むことができる。別の試験レーザ（ターゲット領域１０５に向けて誘導されるＨｅ−Ｎｅレーザのような）からのターゲット混合物１１４から反射された光を検出するために、１つ又はそれよりも多くの光検出器１６５をチャンバ１３０内に置くことができる（図１に示すように）。他の実施において、増幅光ビーム又はターゲット混合物１１４から後方反射された案内レーザビーム（案内レーザ１７５からの）を検出するために、１つ又はそれよりも多くの光検出器１６５を駆動レーザシステム１１５の近くに置くことができる。

光源１００はまた、光源１００の様々な部分を位置合わせするか又は増幅光ビーム１１０をターゲット領域１０５にステアリングするのを補助するのに使用することができる案内レーザ１７５を含むことができる。案内レーザ１７５に関連して、光源１００は、案内レーザ１７５から光の一部分及び増幅光ビーム１１０をサンプリングするために集束アセンブリ１２２内に置かれたサンプリング装置１２４を含む。他の実施において、サンプリング装置１２４は、ビーム搬送システム１２０内に置かれる。サンプリング装置１２４は、光の部分集合をサンプリング又は向け直す光学要素を含むことができ、このような光学要素は、案内レーザビーム及び増幅光ビーム１１０の電力に耐えることができるあらゆる材料から製造される。サンプリング装置１２４は、サンプリングされた光の診断部分の画像を捕捉する光センサを含むことができ、光センサは、診断を目的として主コントローラ１５５によって使用することができる画像信号を出力することができる。このようなサンプリング装置１２４の例は、その全体が引用により本明細書に組み込まれている２０１１年６月１６日公開の米国特許公開第２０１１／０１４１８６５号明細書に見出される。

測定システムは、エネルギセンサ１７０及び主コントローラ１５５から少なくとも部分的に形成される。測定システムはまた、サンプリング装置１２４、ターゲット撮像器１６０、及び１つ又はそれよりも多くの光検出器１６５を含むことができる。主コントローラ１５５は、エネルギセンサ１７０からの出力を解析し（かつターゲット撮像器１６０及び光検出器１６５からの出力を解析することができ）、かつこの情報を使用して、以下で更に説明するように、ビーム制御システム１５８を通じて集束アセンブリ１２２又はビーム搬送システム１２０内の構成要素を調節する。

すなわち、要約すると、光源１００は、駆動軸線に沿って誘導される増幅光ビーム１１０を生成し、これは、ターゲット混合物１１４をターゲット領域１０５で照射して混合物１１４内のターゲット材料をＥＵＶ範囲の光を出射するプラズマに変換する。増幅光ビーム１１０は、レーザシステム１１５の設計及び特性に基づいて判断される特定の波長（光源波長とも呼ばれる）で作動する。更に、増幅光ビーム１１０は、ターゲット材料がコヒーレントなレーザ光を生成するのに十分なフィードバックをレーザシステム１１５に提供して戻す時か、又は駆動レーザシステム１１５がレーザ空洞を形成する適切な光学的フィードバックを含む場合にはレーザビームとすることができる。

図２を参照すると、光源１００は、例示的な実施において、ターゲット領域２０５、コレクターミラー２３５、エネルギセンサ２７０、及びターゲット材料供給装置２２７を含む。この実施において、エネルギセンサ２７０は、４つのエネルギセンサ２７１、２７２、２７３、２７４を含む。ターゲット材料供給装置２２７は、ターゲット混合物２１４の液滴を１０，０００個／秒を超える速度でターゲット領域２０５に生成することができ、ターゲット混合物２１４の液滴は、約２０ｍ／ｓｅｃの速度で進むことができる。液滴のサイズは、幅が約１０μｍ又はこれよりも大きいとすることができる。コレクターミラー２３５は、レーザシステム１１５からの増幅光ビーム２１０がコレクターミラー２３５を通過してターゲット領域２０５と交差することを可能にする開口２４０を含む。

この実施において、エネルギセンサ２７０は、主軸線２１１（これは、ｚ方向と平行である）から半径方向に分離され、かつ軸線周りに角度的に配置される。すなわち、エネルギセンサ２７０は、主軸線２１１に垂直である平面に置かれ、かつ主軸線２１１周りに角度をつけて置くことができる。エネルギセンサ２７０の各々（特に、センサ２７１、２７２、２７３、２７４）は、主軸線２１１からある一定の半径方向距離に位置決めすることができ、特定のセンサ（例えば、センサ２７１）の半径方向距離は、主軸線２１１からの別のセンサ（例えば、センサ２７２、２７３、２７４のいずれか）の半径方向距離と異なる場合がある。各エネルギセンサ２７０は、紫外領域の電磁放射線のエネルギを観測かつ測定することができるあらゆるセンサとすることができる。従って、一部の実施において、エネルギセンサ２７０は、フォトダイオードであり、他の実施においては、エネルギセンサ２７０は、光電子増倍管である。

エネルギセンサ２７０は、ＥＵＶ光生成中に使用される前に、エネルギセンサ２７０の相対感度を判断するために主軸線２１１上で（すなわち、ターゲット領域２０５で）既知の信号を用いて較正される。較正情報は、記憶され、かつ解析中に主コントローラ１５５によって使用される。較正のために、エネルギセンサ２７０が主軸線２１１から半径方向に等距離であることは必要ではない。

増幅光ビーム２１０は、ターゲット領域２０５でターゲット材料２１４と交差するようにターゲット領域２０５に向けて案内され、光源１００は、交差時間及び面積オーバーラップが十分に大きい場合に十分なＥＵＶ放射線を生成することができる。例えば、一部の実施において、増幅光ビーム２１０がターゲット材料２１４の液滴と交差する時間は、約１〜１０μｓの間とすることができる。一般的に、増幅光ビーム２１０の駆動軸線２１２は、有効量のＥＵＶ放射線をターゲット領域２０５で生成するためにターゲット領域２０５から特定の半径方向距離内にあるべきである。しかし、駆動軸線２１２を有効量のＥＵＶ放射線を生成するように位置決めすることができる半径方向距離の許容可能な範囲がある場合がある。光源１００は、ターゲット領域２０５に向けて増幅光ビーム２１０の照準を合わせるように構成することができる。ただし最終的には、駆動軸線２１２のアラインメントは、少なくとも最小量のＥＵＶ放射線を生成する駆動軸線２１２の方向及び角度であるように主コントローラ１５５により判断され、このアラインメントは、主軸線２１１又はターゲット領域２０５の中心と一致しない場合がある。

図３を参照すると、測定システム３００は、駆動軸線２１２をターゲット領域２０５に対して位置合わせして有効量のＥＵＶ放射線を生成するために使用される。この目的のために、測定システム３００は、エネルギセンサ１７０（例えば、エネルギセンサ２７０のような）を含み、その出力は、主コントローラ１５５のアラインメント制御モジュール３０５に供給される。主コントローラ１５５、特に、アラインメント制御モジュール３０５は、図４に関して以下に説明する手順を実行し、１つ又は複数の信号をビーム制御システム１５８に送ってビーム搬送システム１２０及び集束アセンブリ１２２のうちの１つ又はそれよりも多くにおける要素を調節することにより、ターゲット領域１０５に対する増幅光ビーム１１０の駆動軸線の位置又は角度のうちの１つ又はそれよりも多くを調節する。有効量のＥＵＶ放射線は、１μｍほども小さい増幅光ビーム１１０の駆動軸線とターゲット領域２０５との間のオフセットの値に対して実質的に落ちる可能性がある。従って、測定システム３００は、０．１から５０μｍの程度の相対的半径方向アラインメントの調節を行うために使用することができる。

要件ではないが、測定システム３００は、他の機能を実行する他の構成要素を含むことができる。例えば、測定システム３００は、サンプリング装置１２４を含み、これは、米国特許公開第２０１１／０１４１８６５号明細書により詳細に説明されているように、主コントローラ１５５のオーバーラップ制御モジュール３１０によって使用されて画像信号の特徴を計算し、かつビーム搬送システム１２０及び集束アセンブリ１２２のうちの１つ又はそれよりも多くにおける要素を調整するための信号をビーム制御システム１５８に送ることができる画像信号を出力する。

別の例として、測定システム３００は、光検出器１６５からの出力及び任意的にエネルギセンサ１７０からの出力を受け取って解析し、解析に基づいて増幅光ビーム１１０のパルスの発射のタイミングを調節する方法を判断するレーザトリガ制御モジュール３１５を含む。レーザトリガ制御モジュール３１５は、解析の結果に応じて、発射時間及び速度を調節する信号をレーザ制御システム１５７に出力する。

更に別の例として、測定システム３００は、液滴位置誤差を液滴単位で又は平均で計算することができる液滴位置及び軌道を計算する液滴位置モジュール３２０を含む。液滴位置モジュール３２０は、こうして液滴位置偏差を判断する。すなわち、モジュール３２０の出力は、ターゲット材料送出制御システム１２６内に供給することができ、これは、この出力を使用して、ターゲット領域１０５内のターゲット材料１１４の位置又は方向を調節するか、又はターゲット材料供給装置１２７から出力されるターゲット材料１１４のタイミング又は速度を調節することができる。モジュール３２０の出力は、ビーム搬送システム１２０及び集束アセンブリ１２２のうちの１つ又はそれよりも多くにおける要素を必要に応じて調整又は調節するビーム制御システム１５内に供給することができる。

図４を参照すると、測定システム３００は、増幅光ビーム１１０の半径方向アラインメントをターゲット混合物１１４に対して調節する手順４００を実行する。光源１００の初期設定の後に、主コントローラ１５５は、増幅光ビーム１１０を駆動レーザシステム１１５から駆動軸線に沿ってターゲット混合物１１４が位置するターゲット領域１０５に向けて誘導する信号をレーザ制御システム１５７及びビーム制御システム１５８に送る（段階４０５）。ターゲット混合物１１４内のターゲット材料の少なくとも一部分は、紫外（例えば、ＥＵＶ）電磁放射線を放出するプラズマ状態に変換される。

次に、エネルギセンサ１７０は、プラズマ状態のターゲット材料１１４から放出されるＥＵＶ電磁放射線のエネルギを検出し、主コントローラ１５５は、出力（感知されたエネルギ）をエネルギセンサ１７０の各々から受け取る（段階４１０）。主コントローラ１５５は、感知エネルギを解析する（段階４１５）。図２に示す実施において、主コントローラ１５５に対して、エネルギセンサ２７１は、感知エネルギＥ１を出力し、エネルギセンサ２７２は、感知エネルギＥ２を出力し、エネルギセンサ２７３は、感知エネルギＥ３を出力し、エネルギセンサ２７４は、感知エネルギＥ４を出力する。主コントローラ１５５は、解析された感知エネルギに基づいて相対的半径方向アラインメントＲＡを推定する（段階４２０）。１つの例示的な実施において、主コントローラ１５５は、ｙ方向の相対的半径方向アラインメント（ＲＡｙ）を以下の計算に基づいて推定する。

図６も参照すると、例示的なグラフ６００は、エネルギセンサの全てから取られたエネルギの全エネルギＥｔｏｔを示し、図２に示す実施に関して、ｙ方向に沿って取られたビーム送出システム内の要素の位置の関数としてＥｔｏｔ＝Ｅ１＋Ｅ２＋Ｅ３＋Ｅ４である。

図７も参照すると、例示的なグラフ７００は、増幅光ビームの駆動軸線とターゲット領域との間の相対的半径方向アラインメントＲＡｙをｙ方向に沿って取られたビーム送出システム内の調節可能な要素の位置の関数として示している。増幅光ビーム１１０がビーム送出システム内の調節可能な要素と相互作用するので、要素の調節により、増幅光ビームは、ターゲット領域に対して横断方向に又は角度的に移動される。相対的半径方向アラインメントＲＡｙは、要素がｙ方向に沿って調節される時に、変曲値７０５を通過する経路を辿る。変曲値７０５は、増幅光ビームがｙ方向にエネルギセンサ２７１及び２７２間及びエネルギセンサ２７４及び２７３間でほぼ等距離である点を示している。増幅光ビームがｙ方向に等距離の値からオフセットしているので、相対的半径方向アラインメントＲＡｙは、変曲値７０５から離れる経路を辿る。

すなわち、ＲＡｙ信号は、増幅光ビーム２１０の駆動軸線２１２のターゲット領域２０５からのオフセット（これは、主軸線２１１により表すことができる）を判断するのに使用することができる。例えば、図５Ａに示すように、駆動軸線２１２は、エネルギセンサ２７１及び２７４により近く、従って、ＲＡｙは、変曲値７０５よりも大きく、それぞれエネルギセンサ２７１、２７４からのエネルギ信号Ｅ１及びＥ４が、それぞれエネルギセンサ２７２、２７３からのエネルギ信号Ｅ２及びＥ３よりも大きいことを示している。別の例として、図５Ｂに示すように、駆動軸線２１２は、エネルギセンサ２７２及び２７３により近く、従って、ＲＡｙは、変曲値７０５を下回り、従って、エネルギ信号Ｅ２及びＥ３がエネルギ信号エル及びＥ４よりも大きいことを示している。図５Ｃを参照すると、駆動軸線２１２は、エネルギセンサ２７３及び２７４からｙ方向に沿ってほぼ等距離にあり、かつエネルギセンサ２７１及び２７２からｙ方向に沿ってほぼ等距離にある。従って、ＲＡｙは、変曲値７０５に近づく。

エネルギセンサ２７１、２７２、２７３、２７４が、ｙ方向に完全に位置合わせされ、かつ主軸線２１１に沿った信号が、等しいエネルギをエネルギセンサ２７１、２７２、２７３、２７４の各々に供給するように較正された場合に、ＲＡｙの変曲値７０５は０に近づくであろう。

次に、主コントローラ１５５は、増幅光ビームの方向をターゲット領域１０５に対して調節する（段階４２５）。主コントローラ１５５は、ビーム送出システム内の１つ又はそれよりも多くの要素の位置を調節し、それによって増幅光ビーム１１０の位置及び／又は角度をターゲット領域１０５に対して調節する方法を判断することによってこれを行う。その後に、主コントローラ１５５は、増幅光ビームの位置及び／又は角度を制御する１つ又はそれよりも多くの要素に結合されたアクチュエータを調節するビーム制御システム１５８に信号を送る。このようにして、ターゲット混合物と増幅光ビームの駆動軸線との間の相対的半径方向距離が調節される。また、これにより、プラズマ状態のターゲット材料から出射したＥＵＶ電磁放射線出力の全エネルギを改善することができる。

例えば、ビーム送出システム内の要素は、ｙ方向に沿って調節される時に、駆動軸線２１２とターゲット領域２０５との間の相対的なアラインメントを変える（これは、主軸線２１１により表される）。全エネルギＥｔｏｔは、要素の特定の位置６０５に対して最大値に到達する。従って、ビーム送出システム内の要素の位置を調節することにより、ターゲット混合物と増幅光ビームの駆動軸線との間の相対的半径方向距離も調節され、それによってプラズマ状態のターゲット材料によって放出されるＥＵＶ放射線を増大させてより多くのＥＵＶ光を光源１００から生成する。

調節することができる１つ又は複数の要素は、集束アセンブリ１２２内の最終集束レンズ及びミラーのうちの１つ又はそれよりも多くとすることができる。このような要素及びそれらの調節の例は、２０１１年６月１６日公開の米国特許公開第２０１１／０１４０００８号明細書に見ることができ、この特許は、全体が引用により本明細書に組み込まれている。他の実施において、調節することができる要素は、集束アセンブリ１２２内の最終集束曲面ミラーとすることができる。このような要素の例は、２０６６年１０月５日公開の米国特許公開第２００６７０２１９９５７号明細書に見ることができ、この特許は、全体が引用により本明細書に組み込まれている。

別の例として及び図２を参照すると、曲面ミラー２２３は、ミラー２２３をｙ又はｘ方向のうちの１つ又はそれよりも多くに沿って平行移動させることにより、又はミラー２２３をｘ又はｙ方向周りに回転させることによって調節することができる。

調節することができる要素は、ビーム搬送システム１２０又は集束アセンブリ１２２内のミラー、曲面ミラー、レンズ、又はあらゆる他の構成要素とすることができる。このような要素の例は、米国特許公開第２０１１／０１４０００８号明細書に説明されたビーム搬送システムに見ることができる。

以上の内容ではｙ方向に沿った調節の例を提供したが、相対的半径方向アラインメントは、ｘ方向に沿って又はｘ及びｙの両方向に沿って調節することができる。例えば、ｘ方向に沿った相対的半径方向アラインメントＲＡｘは、以下の例示的な式により与えることができる。

更に、上述の方法以外に相対的半径方向アラインメントをｘ又はｙ方向において計算する方法があると考えられる。エネルギセンサ２７１、２７２、２７３、２７４は、図２に示すものと異なる角度位置に沿って置くことができ、かつこれらの角度位置に限定されない。例えば、エネルギセンサ２７１、２７２、２７３、２７４は、図８に示すように置くことができる。１つの方向に沿った相対的半径方向アラインメントだけを知る必要がある場合には、２つほどまでに少ないエネルギセンサを使用することができる。

上述の測定システム３００は、光データのみを使用して増幅光ビームのアラインメントを判断する測定システムよりも高いサンプリング速度を可能にする。例えば、測定システム３００は、ターゲット領域でターゲット混合物の液滴当たり１つのサンプル（相対的半径方向アラインメントＲＡがサンプルにおいて判断される）の割合で作動することができる。更に、エネルギセンサ１７０の範囲及び感度は、アラインメントを判断するのに使用される従来の光検出器の範囲及び感度よりも大きい。

相対的半径方向アラインメントを調節することにより、ＥＵＶ生成を増大させることができ、光源１００は、エネルギセンサに依存する測定システム３００を欠く従来のシステムよりも大きい効率で作動させることができる。

他の実施も、以下の特許請求の範囲内である。

１５５ 主コントローラ
２０５ ターゲット領域
２１０ 光ビーム
２３５ コレクターミラー
２４０ 開口

Claims (11)

1. 駆動軸線に沿って進むパルスの増幅光ビームを生成する駆動レーザシステムと、
   前記パルスの増幅光ビームをターゲット領域に向けて誘導するビーム送出システムと、
   ターゲット材料を含むターゲット混合物を前記ターゲット領域に供給するターゲット材料送出システムと、
   前記ターゲット領域と交差する主軸線から異なる位置で半径方向に分離される２以上のセンサであって、前記パルスの増幅光ビームが前記ターゲット混合物と交差した時にプラズマ状態の前記ターゲット材料から放出された紫外電磁放射線のエネルギを検出する２以上のセンサと、
   前記２以上のセンサからの出力を受け取り、検出した前記エネルギを用いた計算に基づいて前記ターゲット混合物と前記ターゲット領域内の前記駆動軸線との間の相対的半径方向アラインメントを推定し、かつ前記ターゲット領域における前記ターゲット混合物に対する前記増幅光ビームの半径方向アラインメントを調節し、それによって前記ターゲット混合物と前記ターゲット領域内の前記駆動軸線との間の相対的半径方向距離を調節する信号を前記ビーム送出システムに出力するコントローラと、を備え、
   前記ターゲット混合物に対する前記増幅光ビームの半径方向アラインメントを調節することは、前記ビーム送出システム内の一つ又はそれよりも多くの要素の位置を調整することを含む、装置。
2. 前記駆動レーザシステムは、望ましい波長を高い利得で光学的に増幅することができる利得媒体と、励起源と、内部光学系と、を各々が含む１以上の光増幅器を含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記利得媒体は、ＣＯ２を含む、請求項２に記載の装置。
4. 前記ビーム送出システムは、前記増幅光ビームを前記ターゲット領域に集束させる集束光学要素を含む、請求項１に記載の装置。
5. 前記ターゲット材料送出システムは、前記ターゲット領域に前記ターゲット混合物の流体液滴を供給するノズルを含む、請求項１に記載の装置。
6. 前記パルスの増幅光ビームが前記ターゲット混合物と交差した時に前記プラズマ状態の前記ターゲット材料から放出された前記紫外電磁放射線の少なくとも一部分を捕捉して向け直す放射線コレクタを更に備える、請求項１に記載の装置。
7. 放出された前記紫外電磁放射線は、極紫外電磁放射線を含む、請求項１に記載の装置。
8. 前記２以上のセンサは、前記主軸線から半径方向に分離された少なくとも４つのセンサを含む、請求項１に記載の装置。
9. 前記２以上のセンサのうちの少なくとも１つが、他のセンサのうちの少なくとも１つを半径方向に分離する距離とは異なる距離によって前記主軸線から半径方向に分離される、請求項１に記載の装置。
10. 前記ターゲット混合物から前記駆動レーザシステムに向けて反射して戻されたレーザビームの光学像を捕捉する撮像デバイスを更に備え、
    前記コントローラはまた、前記撮像デバイスからの出力を受け取り、かつ前記撮像デバイスから受け取った前記出力にも基づいて前記相対的半径方向アラインメントを推定する、請求項１に記載の装置。
11. 前記２以上のセンサのサンプリング速度が、前記駆動レーザシステムのパルス繰返し速度の程度である、請求項１に記載の装置。

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