JP6637155B2 - 極端紫外光生成装置 - Google Patents

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Description

本開示は、極端紫外光生成装置に関する。
近年、半導体プロセスの微細化に伴って、半導体プロセスの光リソグラフィにおける転写パターンの微細化が急速に進展している。次世代においては、７０ｎｍ〜４５ｎｍの微細加工、さらには３２ｎｍ以下の微細加工が要求されるようになる。このため、例えば３２ｎｍ以下の微細加工の要求に応えるべく、波長１３ｎｍ程度の極端紫外（ＥＵＶ）光を生成する極端紫外光生成装置と縮小投影反射光学系(reduced projection reflection optics)とを組み合わせた露光装置の開発が期待されている。
ＥＵＶ光生成装置としては、ターゲット物質にパルスレーザ光を照射することによって生成されるプラズマが用いられるＬＰＰ（Laser Produced Plasma）式の装置と、放電によって生成されるプラズマが用いられるＤＰＰ（Discharge Produced Plasma）式の装置と、シンクロトロン放射光が用いられるＳＲ（Synchrotron Radiation）式の装置との３種類の装置が提案されている。
国際公開第２０１０／０１１７８６１号 米国特許出願公開第２０１３／０２５６１３６号明細書 米国特許出願公開第２０１０／０２９４９５８号明細書
概要
本開示の１つの観点に係る極端紫外光生成装置は、プラズマ生成領域に向けて、複数のターゲットを軌道に沿って出力するターゲット供給部と、プラズマ生成領域に向けてレーザ光を照射するレーザ装置と、撮像方向が軌道に対して非直交でかつ非平行であり、プラズマ生成領域を含む領域を撮像して画像データを出力する撮像部と、プラズマ生成領域を含む領域に照明光を出力する照明部と、撮像部の撮像位置を撮像方向に沿って変更する撮像位置変更部と、画像データに基づき、撮像位置の移動量を決定する移動量決定部と、移動量決定部により決定された移動量に基づいて撮像位置変更部を制御する制御部と、を備える。
本開示のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の図面を参照して以下に説明する。
図１は、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図である。 図２は、本開示の比較例に係るＬＰＰ式のＥＵＶ光生成システムの構成を概略的に示す図である。 図３は、画像処理部６３による画像処理について説明するフローチャートである。 図４は、本開示の課題を説明する図である。 図５は、本開示の第１の実施形態に係るＥＵＶ光生成装置に含まれるターゲット画像計測装置６０、ターゲット供給部２６、及びＥＵＶ光生成制御部５を示す図である。 図６は、移動量決定部６４の構成を示す図である。 図７は、図５に示される撮像位置において撮像部６２から出力される画像データＩ（ｙ，ｚ）の例を示す図である。 図８は、ターゲット２７の軌道ＴＲに対応するラインに沿った正規化相関値γ（ｙ，ｚ）の例を示す図である。 図９は、正規化相関値γ（ｙ，ｚ）の各ピーク値と、ｙ方向に関する各ピーク位置との例を示す図である。 図１０は、センサステージ６２ｈが移動することに伴い、合焦状態となった例を示す図である。 図１１は、合焦状態において撮像部６２により出力される画像データの例を示す図である。 図１２は、合焦状態における正規化相関値γ（ｙ，ｚ）の例を示す図である。 図１３は、合焦状態における回帰直線の例を示す図である。 図１４は、第１の実施形態におけるＥＵＶ光生成装置のターゲット画像計測動作を説明するフローチャートである。 図１５は、本開示の第２の実施形態に係るＥＵＶ光生成装置に含まれるターゲット画像計測装置６０、ターゲット供給部２６、及びＥＵＶ光生成制御部５を示す図である。 図１６は、第２の実施形態において、撮像部６２から出力される画像データＩ（ｙ，ｚ）の例を示す図である。 図１７は、第２の実施形態において、テンプレート記憶部７０に記憶されるテンプレートデータＴ（ｚ）の例を示す図である。 図１８は、第１〜第３のラインＬａ〜Ｌｃに沿って得られる正規化相関値γ（ｙ，ｚ）の例を示す図である。 図１９は、正規化相関値γ（ｙ，ｚ）の各ピーク値の例を示す図である。 図２０は、第３の実施形態において、プラズマ生成領域２５が移動される場合におけるＥＵＶ光生成システムの制御系統を示す図である。 図２１は、第３の実施形態に係るターゲット画像計測装置６０の構成を示す図である。 図２２は、移動前後のプラズマ生成領域２５の座標位置を例示する図である。 図２３は、第３の実施形態に係る画像処理部６３に含まれる移動量決定部６４ａの構成を示す図である。 図２４は、相関サーチ処理部７１により各ターゲット２７の像について算出される正規化相関値γ（ｙ，ｚ）のピーク値を例示する図である。 図２５は、第３の実施形態におけるＥＵＶ光生成装置のターゲット画像計測動作を説明するフローチャートである。 図２６は、第４の実施形態に係るターゲット画像計測装置６０の構成を示す図である。
実施形態
＜内容＞
１．ＥＵＶ光生成システムの全体説明
１．１ 構成
１．２ 動作
２．比較例に係るＥＵＶ光生成装置
２．１ 構成
２．１．１ ターゲット供給部
２．１．２ ターゲット検出装置
２．１．３ ターゲット画像計測装置
２．２ 動作
２．２．１ ターゲットの出力
２．２．２ ターゲット通過タイミングの検出
２．２．３ ターゲット画像計測動作
３． 課題
４．第１の実施形態
４．１ 構成
４．１．１ 撮像部及び照明部
４．１．２ 移動量決定部
４．２ 動作
４．３ 効果
５．第２の実施形態
５．１ 構成及び動作
５．１．１ 撮像部及び照明部
５．１．２ 移動量決定部
５．２ 効果
６．第３の実施形態
６．１ 構成
６．１．１ 制御系統
６．１．２ 撮像部及び照明部
６．１．３ 移動量決定部
６．２ 動作
６．３ 効果
７．第４の実施形態
７．１ 構成及び動作
７．１．１ 制御系統
７．１．２ 撮像部及び照明部
７．１．３ 移動量決定部
８．変形例
８．１ 撮像部の撮像方向
８．２ 撮像部及び照明部
８．３ 撮像部の撮像位置の変更
８．４ 相関サーチ処理部
８．５ 制御部
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。
１．ＥＵＶ光生成システムの全体説明
１．１ 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と共に用いられる場合がある。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に示されるように、ＥＵＶ光の出力方向をＺ方向とする。ターゲットの出力方向と反対の方向をＹ方向とする。Ｚ方向とＹ方向との両方に垂直な方向をＸ方向とする。
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、ターゲット供給部２６を含む。チャンバ２は、密閉可能な容器である。ターゲット供給部２６は、ターゲット物質をチャンバ２内部に供給するよう構成され、例えば、チャンバ２の壁を貫通するように取り付けられる。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。
チャンバ２の壁には、少なくとも１つの貫通孔が設けられている。その貫通孔は、ウインドウ２１によって塞がれ、ウインドウ２１をレーザ装置３から出力されるパルスレーザ光３２が透過する。チャンバ２の内部には、例えば、回転楕円面形状の反射面を有するＥＵＶ集光ミラー２３が配置される。ＥＵＶ集光ミラー２３は、第１及び第２の焦点を有する。ＥＵＶ集光ミラー２３の表面には、例えば、モリブデンとシリコンとが交互に積層された多層反射膜が形成される。ＥＵＶ集光ミラー２３は、例えば、その第１の焦点がプラズマ生成領域２５に位置し、その第２の焦点が中間集光点（ＩＦ）２９２に位置するように配置されてもよい。ＥＵＶ集光ミラー２３の中央部には貫通孔２４が設けられ、貫通孔２４をパルスレーザ光３３が通過する。
ＥＵＶ光生成装置１は、ＥＵＶ光生成制御部５、ターゲットセンサ４等を含む。ターゲットセンサ４は、ターゲット２７の通過タイミング、位置、形状、大きさ、軌道、速度のうちいずれかまたは複数を検出するよう構成される。
ＥＵＶ光生成装置１は、チャンバ２の内部と露光装置６の内部とを連通させる接続部２９を含む。接続部２９内部には、アパーチャ２９３が形成された壁２９１が設けられる。壁２９１は、そのアパーチャ２９３がＥＵＶ集光ミラー２３の第２の焦点位置に位置するように配置される。
また、ＥＵＶ光生成装置１は、レーザ光伝送装置３４、レーザ光集光ミラー２２、ターゲット回収部２８等を含む。レーザ光伝送装置３４は、レーザ光の伝送状態を規定するための光学素子と、この光学素子の位置、姿勢等を調整するためのアクチュエータとを備える。ターゲット回収部２８は、ターゲット２７のうちプラズマ化しなかった残渣を回収する。
１．２ 動作
図１を参照して、例示的なＬＰＰ式のＥＵＶ光生成システムの動作を説明する。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、少なくとも１つの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として少なくとも１つのターゲット２７に照射される。
ターゲット供給部２６は、ターゲット物質によって形成されたターゲット２７をチャンバ２内部のプラズマ生成領域２５に向けて出力するよう構成される。ターゲット２７には、パルスレーザ光３３に含まれる少なくとも１つのパルスが照射される。パルスレーザ光が照射されたターゲット２７はプラズマ化し、そのプラズマから放射光２５１が放射される。ＥＵＶ集光ミラー２３は、放射光２５１に含まれるＥＵＶ光を、他の波長域の光に比べて高い反射率で反射する。ＥＵＶ集光ミラー２３によって反射されたＥＵＶ光を含む反射光２５２は、中間集光点２９２で集光され、露光装置６に出力される。なお、１つのターゲット２７に、パルスレーザ光３３に含まれる複数のパルスが照射されてもよい。
ＥＵＶ光生成制御部５は、ＥＵＶ光生成システム１１全体の制御を統括するよう構成される。ＥＵＶ光生成制御部５は、ターゲットセンサ４の検出結果を処理するよう構成される。ターゲットセンサ４の検出結果に基づいて、ＥＵＶ光生成制御部５は、例えば、ターゲット２７が出力されるタイミング、ターゲット２７の出力方向等を制御するよう構成されてもよい。さらに、ＥＵＶ光生成制御部５は、例えば、レーザ装置３の発振タイミング、パルスレーザ光３２の進行方向、パルスレーザ光３３の集光位置等を制御するよう構成されてもよい。上述の様々な制御は単なる例示に過ぎず、必要に応じて他の制御が追加されてもよい。
２．比較例に係るＥＵＶ光生成装置
２．１ 構成
図２に、本開示の比較例に係るＬＰＰ式のＥＵＶ光生成システムの構成を概略的に示す。本比較例において、ＥＵＶ光生成装置１に含まれるターゲット供給部２６及びターゲットセンサ４の構成及び動作を詳述する。ターゲットセンサ４は、ターゲット検出装置５０と、ターゲット画像計測装置６０と、を含んでいる。
２．１．１ ターゲット供給部
ターゲット供給部２６は、ターゲット供給部アクチュエータ２６１を介してチャンバ２に取り付けられている。ターゲット供給部アクチュエータ２６１は、チャンバ２に対するターゲット供給部２６の位置をＺ方向及びＸ方向に移動させる二軸ステージである。
ターゲット供給部２６は、溶融されたターゲットの材料を、内部に貯蔵している。このターゲットの材料は、ターゲット供給部２６の内部に供給される不活性ガスによって加圧される。ターゲット供給部２６は、チャンバ２の内部に位置する図示しない開口部を有している。ターゲット供給部２６の上記開口部付近に、図示しない加振装置が配置されている。
２．１．２ ターゲット検出装置
ターゲット検出装置５０は、照明部５１と、計測部５２と、信号処理部５３と、を含んでいる。照明部５１と計測部５２とは、ターゲット供給部２６とプラズマ生成領域２５との間におけるターゲット２７の軌道ＴＲを挟んで互いに略反対側に配置されている。照明部５１と計測部５２とは、例えば、その光軸がＸ方向に平行となるように配置されている。
照明部５１は、光源５１ａと、照明光学系５１ｂと、光学フィルタ５１ｃと、を含んでいる。光源５１ａは、ＣＷ（Continuous Wave）レーザ光を照明光として出力するレーザ光源である。照明光学系５１ｂは、光源５１ａから出力された照明光が、計測部５２が計測対象とするターゲット２７の軌道ＴＲを含む領域を照射するように照明光を整形する。光学フィルタ５１ｃは、例えばバンドパスフィルタであり、光源５１ａから出力された照明光を透過させるが、プラズマ生成領域２５から輻射されるＥＵＶ光の透過を抑制する。
照明部５１は、筐体５１ｄに収容されている。筐体５１ｄには、低圧のチャンバ２内と、大気圧下の照明部５１とを隔てるためのウインドウ５１ｅが設けられている。
計測部５２は、光センサ５２ａと、光学フィルタ５２ｂと、受光光学系５２ｃと、を含んでいる。光センサ５２ａは、図示しない受光素子が、単一であるか、若しくは、１次元又は２次元状に配列されたものである。光センサ５２ａは、例えば、フォトダイオード、光電子増倍管、マルチ・ピクセル・フォトンカウンタのいずれかにより構成されている。
光学フィルタ５２ｂは、例えばバンドパスフィルタであり、光源５１ａから出力された照明光を透過させるが、プラズマ生成領域２５から輻射されるＥＵＶ光の透過を抑制する。受光光学系５２ｃは、光源５１ａから光学フィルタ５２ｂ介して入射した照明光を、光センサ５２ａに集光する。光センサ５２ａは、受光光学系５２ｃにより集光された光の強度変化を、出力電圧の変化として出力する。
計測部５２は、筐体５２ｄに収容されている。筐体５２ｄには、低圧のチャンバ２内と、大気圧下の計測部５２とを隔てるためのウインドウ５２ｅが設けられている。
照明部５１から射出された照明光は、ターゲット２７の軌道ＴＲを含む領域を通過して光センサ５２ａにより受光される。この照明光の光路を１つのターゲット２７が通過した場合には、照明光の一部がターゲット２７により遮られ、光センサ５２ａからの出力電圧が変化する。
信号処理部５３には、光センサ５２ａから出力される電圧信号が入力される。信号処理部５３は、光センサ５２ａから入力される電圧信号が変化した際に、照明光の光路をターゲット２７が通過したことを表すターゲット通過タイミング信号を生成する。
２．１．３ ターゲット画像計測装置
ターゲット画像計測装置６０は、照明部６１と、撮像部６２と、画像処理部６３と、を含んでいる。照明部６１と撮像部６２とは、プラズマ生成領域２５を挟んで互いに略反対側に配置されている。照明部６１と撮像部６２とは、例えば、その光軸がＸ方向に平行となるように配置されている。
照明部６１は、光源６１ａと、照明光学系６１ｂと、を含んでいる。光源６１ａは、キセノンフラッシュランプやパルスレーザ光源等のパルス光源である。光源６１ａは、ＥＵＶ光生成制御部５から入力される発光トリガに基づいて、パルス状の照明光を出力する。照明光学系６１ｂは、光源６１ａから出力された照明光が、撮像部６２が撮像対象とするプラズマ生成領域２５を含む領域を照射するように照明光を整形する。
照明部６１は、筐体６１ｃに収容されている。筐体６１ｃには、低圧のチャンバ２内と、大気圧下の照明部６１とを隔てるためのウインドウ６１ｄが設けられている。
撮像部６２は、イメージセンサ６２ａと、光学フィルタ６２ｂと、結像光学系６２ｃと、光シャッタ６２ｄと、転写光学系６２ｅと、を含んでいる。イメージセンサ６２ａは、図示しない受光素子が２次元状に配列されたものであり、例えば、ＣＣＤ（Charge-coupled device）型メージセンサである。撮像部６２は、プラズマ生成領域２５を含む領域を撮像して画像データを出力する。
光学フィルタ６２ｂは、例えばノッチフィルタであり、ターゲット検出装置５０の照明部５１から発せられた照明光の透過を選択的に抑制する。結像光学系６２ｃは、光源６１ａから発せられた照明光によるターゲット２７の像を、光シャッタ６２ｄ上に結像させる。光シャッタ６２ｄは、ＥＵＶ光生成制御部５から入力される光シャッタトリガに基づいてシャッタを開閉する。転写光学系６２ｅは、光シャッタ６２ｄが開状態の場合に、光シャッタ６２ｄに結像されたターゲット２７の像を、イメージセンサ６２ａの撮像面に転写する。イメージセンサ６２ａは、撮像面に転写されたターゲット２７の像を光電変換して、ターゲット２７の像を表す画像データを生成し、画像処理部６３に出力する。
撮像部６２は、筐体６２ｆに収容されている。筐体６２ｆには、低圧のチャンバ２内と、大気圧下の撮像部６２とを隔てるためのウインドウ６２ｇが設けられている。
画像処理部６３には、イメージセンサ６２ａから、画像データが入力される。画像処理部６３は、イメージセンサ６２ａから入力された画像データ中からターゲット２７の像を検出し、検出した像に基づいてターゲット２７の状態を計測する。ターゲット２７の状態とは、ターゲット２７の位置、形状、大きさ、軌道、速度等である。
２．２ 動作
２．２．１ ターゲットの出力
上述のターゲット供給部２６において、不活性ガスによって加圧されたターゲットの材料は、開口部を介して出力される。ターゲット供給部２６に加振装置によって振動が与えられることにより、ターゲットの材料は、複数のドロップレットに分離される。各ドロップレットが、ターゲット２７として、ターゲット供給部２６からプラズマ生成領域２５まで、ほぼ直線状の軌道ＴＲに沿って移動する。ターゲット供給部２６の内部に供給される不活性ガスの圧力は、ＥＵＶ光生成制御部５からの制御信号によって制御される。不活性ガスの圧力が制御されることにより、ターゲット２７の移動速度が調整される。
２．２．２ ターゲット通過タイミングの検出
ターゲット検出装置５０に含まれる照明部５１は、ターゲット２７の軌道ＴＲ及びその周囲に向けて照明光を出力する。この照明光の光路を１つのターゲット２７が通過するとき、光センサ５２ａの出力電圧が変化する。信号処理部５３は、光センサ５２ａの出力電圧が変化したことに応じてターゲット通過タイミング信号を生成し、ＥＵＶ光生成制御部５に出力する。
ＥＵＶ光生成制御部５は、ターゲット通過タイミング信号をレーザ装置３に出力する。レーザ装置３は、ターゲット通過タイミング信号を受信した時から所定の遅延時間が経過したタイミングでレーザ発振を行い、パルスレーザ光３１を出力する。この遅延時間は、ターゲット２７がプラズマ生成領域２５に到達するタイミングでパルスレーザ光３３がプラズマ生成領域２５に集光されるように設定される。
２．２．３ ターゲット画像計測動作
ターゲット画像計測装置６０に含まれる照明部６１は、プラズマ生成領域２５及びその周囲に向けてパルス状の照明光を出力する。照明部６１による照明光の出力は、ターゲット検出装置５０から出力されるターゲット通過タイミング信号に対して所定の遅延時間で出力されるように、ＥＵＶ光生成制御部５によって制御される。照明部６１から出力された照明光の光路に少なくとも１つのターゲット２７が存在するとき、照明光がターゲット２７を照射する。光シャッタ６２ｄは、照明部６１の発光に同期して、閉状態から開状態に移行するように、ＥＵＶ光生成制御部５によって制御される。
このとき、ターゲット２７の像が、撮像部６２に含まれるイメージセンサ６２ａの撮像面に転写される。イメージセンサ６２ａは、光シャッタ６２ｄの閉状態から開状態への移行に同期して露光が開始するように、ＥＵＶ光生成制御部５によって制御される。イメージセンサ６２ａは、露光終了後に、ターゲット２７の像を表す画像データを画像処理部６３に出力する。画像処理部６３は、画像データ中からターゲット２７の像を検出し、検出した像に基づいてターゲット２７の状態を計測する。画像処理部６３は、ターゲット２７の状態を表すデータをＥＵＶ光生成制御部５に送信する。
ＥＵＶ光生成制御部５は、ターゲット２７の状態を表すデータに含まれるターゲット２７の位置、形状、大きさ、軌道、速度等のデータに基づいて、レーザ装置３やターゲット供給部２６等を制御する。例えば、レーザ装置３がプリパルスレーザ光及びメインパルスレーザ光を出力する場合に、プリパルスレーザ光に対するメインパルスレーザ光の遅延時間を調整する。プリパルスレーザ光は、ドロップレット状のターゲット２７に照射され、ターゲット２７を拡散させる。メインパルスレーザ光は、拡散したターゲット２７に照射されてプラズマを生成させる。
この場合、ターゲット画像計測装置６０は、ターゲット２７の一形態である拡散ターゲットを撮像してもよい。ＥＵＶ光生成制御部５は、ターゲット画像計測装置６０により計測されるターゲット２７の状態に基づいて、プリパルスレーザ光やメインパルスレーザ光の各遅延時間や、ターゲット供給部２６、レーザ光伝送装置３４のアクチュエータ等を制御してもよい。また、ＥＵＶ光生成制御部５は、ターゲットの移動速度のデータに基づいて、ターゲット２７の移動速度が目標値に近づくように、ターゲット供給部２６の内部に供給される不活性ガスの圧力を制御してもよい。
図３は、画像処理部６３による画像処理について説明するフローチャートである。画像処理部６３は、以下の処理により、画像データ中からターゲット２７の像を検出し、ターゲット２７の状態を計測する。
まず、Ｓ１０１において、画像処理部６３は、撮像部６２から入力された画像データに対して、照度補正処理を行う。具体的には、画像処理部６３は、画像データ全体から画素値の平均値を求め、各画素値から平均値を減算する。次に、Ｓ１０２において、画像処理部６３は、二値化処理を行う。具体的には、画像処理部６３は、照度補正処理後の画像データの各画素値を所定の閾値と比較し、画素値が閾値より大きい画素を抽出する。
次に、Ｓ１０３において、画像処理部６３は、ブロブ解析を行う。具体的には、画像処理部６３は、二値化処理により抽出した画素が集合した領域であるブロブを抽出し、各ブロブの面積、形状等を算出する。次に、Ｓ１０４において、画像処理部６３は、面積及び円形度フィルタ処理を行う。具体的には、画像処理部６３は、ブロブ解析により抽出した各ブロブについて、所定の面積及び円形度フィルタを適用することにより、面積が一定値以上でかつ、円形度が一定値以上のブロブを、ターゲット２７の像として抽出する。
ターゲット２７の状態を表すターゲット２７の位置、形状、大きさ、軌道、速度等は、Ｓ１０３におけるブロブ解析の結果等に基づいて求められる。
３． 課題
図４は、本開示の課題を説明する図である。上述の比較例では、ターゲット画像計測装置６０に含まれる撮像部６２は、高い空間分解能を得るために、結像光学系６２ｃが大きな開口数（ＮＡ）を有することが好ましい。しかしながら、開口数を大きくすると、撮像部６２の被写界深度が小さくなる。被写界深度とは、撮像部６２のフォーカスの合う領域である合焦領域ＦＡの撮像方向への幅である。
また、撮像部６２の撮像位置は、種々の要因によって撮像方向に位置が変動し得る。撮像位置とは、合焦領域ＦＡの撮像方向への中心位置である。合焦領域ＦＡ内に存在する被写体がイメージセンサ６２ａの撮像面に結像される。撮像位置の変動は、例えば、ＥＵＶ光やパルスレーザ光３３の散乱光による加熱によって、ウインドウ６２ｇや結像光学系６２ｃ等の光学素子の屈折率が変動することによって生じ得る。図４は、撮像位置が変動し、合焦領域ＦＡにプラズマ生成領域２５が含まれる「合焦状態」から、合焦領域ＦＡにプラズマ生成領域２５が含まれない「非合焦状態」へ変化する例を示している。上述のように、撮像部６２の被写界深度は小さいことが好ましいため、合焦状態から撮像位置が僅かに変動した場合であっても、非合焦状態となり得る。
合焦状態では、ターゲット２７の像は、コントラストが高く鮮明であるので、ターゲット２７の状態の計測精度は高い。一方、非合焦状態では、ターゲット２７の像は、コントラストが低下して不鮮明となり、ターゲット２７の状態の計測精度が低下する。ターゲット２７の状態の計測精度が低下すると、レーザ装置３やターゲット供給部２６等の制御が不安定となり、ＥＵＶ光の生成が不安定となり得る。
以下に説明される実施形態においては、この課題を解決するために、撮像部６２の撮像位置を変更可能とするとともに、撮像方向をターゲットの軌道ＴＲに対して非直交とし、複数のターゲット２７が撮像された画像データに基づいて、撮像位置を変更することにより、ターゲット２７の像を鮮明化して、ＥＵＶ光の生成を安定化させる。
４．第１の実施形態
次に、本開示の第１の実施形態に係るＥＵＶ光生成装置を含むＥＵＶ光生成システムについて説明する。なお、以下では、上記比較例のＥＵＶ光生成装置を含むＥＵＶ光生成システムの構成要素と略同じ部分については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
４．１ 構成
図５は、本開示の第１の実施形態に係るＥＵＶ光生成装置に含まれるターゲット画像計測装置６０、ターゲット供給部２６、及びＥＵＶ光生成制御部５を示す。第１の実施形態におけるターゲット画像計測装置６０に含まれる撮像部６２は、センサステージ６２ｈと、ステージサポート部６２ｉとをさらに含んでいる。また、第１の実施形態における画像処理部６３は、移動量決定部６４をさらに含んでいる。その他の構成は、比較例の構成と同様である。なお、ＥＵＶ光生成制御部５は、本開示における制御部に相当する。
４．１．１ 撮像部及び照明部
撮像部６２は、撮像方向がターゲット２７の軌道ＴＲに対して非直交でかつ非平行となるように配置されている。また、撮像部６２の撮像方向は、ＸＹ平面と平行である。すなわち、撮像部６２の撮像方向と、ターゲット２７の軌道ＴＲの方向を示すＹ方向とのなす角度φは、０＜φ＜９０°または９０°＜φ＜１８０°の角度範囲内に設定されている。第１の実施形態では、φ＝４５°としている。照明部６１は、撮像部６２に対して対向するように配置されている。すなわち、照明部６１の照明方向と、撮像部６２の撮像方向とは、互いに逆方向であって、かつ平行である。
このように、撮像部６２の撮像方向がターゲット２７の軌道ＴＲに対して非直交でかつ非平行であることにより、撮像部６２から出力される画像データには、撮像位置に対する距離が異なる複数のターゲット２７の像が同時に撮像される。
センサステージ６２ｈは、撮像部６２の筐体６２ｆを保持している。ステージサポート部６２ｉは、センサステージ６２ｈを、撮像部６２の撮像方向に沿って移動可能に支持している。また、ステージサポート部６２ｉは、チャンバ２に固定されている。センサステージ６２ｈは、例えば、ボイスコイルモータ等によって駆動される直動アクチュエータであり、ＥＵＶ光生成制御部５の制御に基づき、筐体６２ｆを、撮像部６２の撮像方向に沿って移動させる。センサステージ６２ｈは、本開示における撮像位置変更部に相当する。
図５は、撮像部６２の合焦領域ＦＡが、プラズマ生成領域２５からずれた位置に存在し、撮像部６２がプラズマ生成領域２５に対して非合焦状態である場合を示している。後述する移動量決定部６４は、撮像部６２をプラズマ生成領域２５に対して合焦状態とするために必要なセンサステージ６２ｈの移動量を決定する。
４．１．２ 移動量決定部
図６は、移動量決定部６４の構成を示す図である。移動量決定部６４は、テンプレート記憶部７０と、相関サーチ処理部７１と、回帰係数算出部７２と、移動量算出部７３と、を含んでいる。
テンプレート記憶部７０は、撮像部６２がプラズマ生成領域２５に対して合焦状態にある場合に撮像されたターゲット２７の画像である合焦画像を記憶している。この合焦画像は、テンプレート記憶部７０に予め記憶されている。相関サーチ処理部７１は、テンプレート記憶部７０に記憶された合焦画像をテンプレートとして、正規化相関サーチ処理を行う。
相関サーチ処理部７１による正規化相関サーチ処理は、例えば、下式（１）に基づいて行われる。
Figure 0006637155
ここで、Ｉ（ｙ，ｚ）は、撮像部６２から出力される画像データを表している。ｙ，ｚは、図５に示されるように、撮像部６２の撮像面における座標を表している。Ｔ（ｙ，ｚ）は、テンプレートデータを表している。Ｉavは、画像データＩ（ｙ，ｚ）の平均値を表している。Ｔavは、テンプレートデータＴ（ｙ，ｚ）の平均値を表している。また、ｙs，ｚsは、テンプレートデータＴ（ｙ，ｚ）の中心位置を表している。γ（ｙs，ｚs）は、合焦画像との類似度を表す正規化相関値である。以下、γ（ｙs，ｚs）を、単にγ（ｙ，ｚ）と表す。
相関サーチ処理部７１は、実際には、上式（１）に基づく離散的なアルゴリズムに基づいて、画像データＩ（ｙ，ｚ）内の全範囲において、テンプレートデータＴ（ｙ，ｚ）の中心位置を変更しながら正規化相関値γ（ｙ，ｚ）を算出する。正規化相関値γ（ｙ，ｚ）は、画像データＩ（ｙ，ｚ）中において、合焦画像との類似度が高い位置ほど「１」に近い値となり、合焦画像との類似度が低い位置ほど「０」に近い値となる。
図７は、図５に示される撮像位置において撮像部６２から出力される画像データＩ（ｙ，ｚ）の例を示す。この画像データＩ（ｙ，ｚ）には、軌道ＴＲに沿って連続する３つのターゲット２７ａ，２７ｂ，２７ｃが撮像されている。本例では、プラズマ生成領域２５よりも軌道ＴＲの下流側に位置するターゲット２７ｃが最も合焦度が高い状態で撮像されており、プラズマ生成領域２５に位置するターゲット２７ｂは非合焦状態となっている。なお、画像データＩ（ｙ，ｚ）中に撮像されるターゲット２７の数は、「３」に限られず、２以上であればよい。
図８は、ターゲット２７の軌道ＴＲに対応するライン（ｚ＝ｚ0）に沿った正規化相関値γ（ｙ，ｚ）の例を示す。このように、３つのターゲット２７ａ，２７ｂ，２７ｃは、合焦度が高いものほど正規化相関値γ（ｙ，ｚ）のピーク値が大きくなる。本例では、ターゲット２７ｃに対応する正規化相関値γ（ｙ，ｚ）のピーク値が最も大きい。
また、相関サーチ処理部７１は、正規化相関値γ（ｙ，ｚ）に基づき、画像データＩ（ｙ，ｚ）内に撮像された各ターゲット２７に対応する正規化相関値γ（ｙ，ｚ）のピーク値及びピーク位置を算出する。図９は、正規化相関値γ（ｙ，ｚ）の各ピーク値γPa，γPb，γPcと、ｙ方向に関する各ピーク位置ｙPa，ｙPb，ｙPcとを示している。
回帰係数算出部７２は、相関サーチ処理部７１により算出されたピーク値及びピーク位置に基づいて回帰係数を算出する。回帰係数とは、図９に示される回帰直線の傾きを表す。具体的には、回帰係数算出部７２は、下式（２）に基づいて回帰係数θを算出する。
Figure 0006637155
ここで、γavは、正規化相関値γ（ｙ，ｚ）のピーク値γPiの平均値である。ｙavは、正規化相関値γ（ｙ，ｚ）のピーク位置ｙPiの平均値である。
図９に示す例では、回帰係数θが負である。このように、回帰係数θが負であることは、軌道ＴＲの下流側に撮像部６２が合焦していること、すなわち、撮像部６２の撮像位置が、プラズマ生成領域２５から撮像部６２側にずれていることを表す。逆に、回帰係数θが正であることは、撮像部６２の撮像位置が、プラズマ生成領域２５から撮像部６２とは反対側にずれていることを表す。
移動量算出部７３は、回帰係数算出部７２により算出された回帰係数θに基づき、撮像部６２の撮像位置を、プラズマ生成領域２５にほぼ一致させるために必要なセンサステージ６２ｈの移動量を算出する。移動量には、移動方向、及び移動距離が含まれる。移動距離はスカラー量である。
具体的には、移動量算出部７３は、回帰係数θの正負を判定し、回帰係数θが負である場合には、センサステージ６２ｈの移動方向を「正方向」とし、回帰係数θが正である場合には、センサステージ６２ｈの移動方向を「負方向」とする。正方向とは、撮像部６２をプラズマ生成領域２５に近づける方向である。負方向とは、撮像部６２をプラズマ生成領域２５から遠ざける方向である。
また、移動量算出部７３は、プラズマ生成領域２５に対する撮像部６２の撮像位置のずれ量と、回帰係数θの絶対値との関係とを予め記憶しており、回帰係数θの絶対値に基づいて、センサステージ６２ｈの移動距離を算出する。
４．２ 動作
ＥＵＶ光生成装置１は、露光装置６から入力されるトリガ信号に応じて、ＥＵＶ光を繰り返し出力するバースト期間と、ＥＵＶ光を出力しない休止期間とを交互に繰り返すバースト動作を行う。バースト期間は、露光装置６において、半導体ウエハ上の１つの露光エリアに露光が行われる期間である。休止期間は、１つの露光エリアの露光が終了した後、別の露光エリアの露光が開始されるまでの期間である。休止期間には、図示しないウエハステージの移動が行われる。
バースト期間では、レーザ装置３によるレーザ発振動作と、ターゲット供給部２６によるターゲット生成動作とが共に実行される。休止期間では、ターゲット生成動作が持続されたまま、レーザ発振動作が停止される。ターゲット画像計測装置６０によるターゲット画像計測動作は、例えば、休止期間中に行われる。なお、ターゲット画像計測動作は、ターゲット生成動作が行われ、かつレーザ発振動作が停止されている期間に行われればよく、バースト動作の休止期間以外の期間に行われてもよい。
図１４は、第１の実施形態におけるＥＵＶ光生成装置のターゲット画像計測動作を説明するフローチャートである。ＥＵＶ光生成装置は、以下の処理により、ターゲット画像計測動作を行う。まず、Ｓ２０１において、照明部６１によりパルス状の照明光が出力されるとともに、この照明光が照射された複数のターゲット２７の像が、撮像部６２により撮像される。この撮像により生成された画像データは、移動量決定部６４に入力される。
次に、Ｓ２０２おいて、相関サーチ処理部７１により、テンプレート記憶部７０に予め記憶されたターゲット２７の合焦画像をテンプレートとして、正規化相関サーチ処理が行われる。また、相関サーチ処理部７１により、撮像部６２により撮像された各ターゲット２７に対応する正規化相関値γ（ｙ，ｚ）のピーク値及びピーク位置が算出される。
次に、Ｓ２０３おいて、回帰係数算出部７２により、回帰係数θが算出される。そして、Ｓ２０４おいて、ＥＵＶ光生成制御部５により、回帰係数算出部７２により算出された回帰係数θの絶対値が所定値以下であるか否かの判定が行われる。回帰係数θの絶対値が所定値より大きいと判定された場合（Ｓ２０４；Ｎｏ）には、Ｓ２０５に移行する。Ｓ２０５において、移動量算出部７３により、回帰係数θに基づいて、センサステージ６２ｈの移動量が算出される。
次に、Ｓ２０６において、ＥＵＶ光生成制御部５は、移動量決定部６４により決定された移動量に基づき、センサステージ６２ｈに位置変更指令を出力し、センサステージ６２ｈを移動させる。例えば、図９に示されるように、回帰係数θが負の場合には、センサステージ６２ｈは、回帰係数θの絶対値に応じた距離だけ正方向に移動される。
図１０は、センサステージ６２ｈが移動することに伴い、撮像部６２の撮像位置がプラズマ生成領域２５にほぼ一致し、合焦状態となった例を示す。図１１は、合焦状態において撮像部６２により出力される画像データの例を示す。このように、プラズマ生成領域２５に位置するターゲット２７ｂの像はコントラストが向上し、鮮明化する。図１２は、合焦状態における正規化相関値γ（ｙ，ｚ）の例を示す。図１３に示すように、回帰直線の傾き、すなわち回帰係数θの値がほぼ「０」となる。
Ｓ２０６の後、再びＳ２０１に戻り、上述のＳ２０１〜Ｓ２０４の動作が行われる。Ｓ２０４において、回帰係数θの絶対値が所定値以下であると判定された場合（Ｓ２０４；Ｙｅｓ）には、Ｓ２０７に移行する。Ｓ２０７では、上記比較例において説明した画像処理に代えて、濃淡ブロブ解析を行う。具体的には、画像処理部６３は、Ｓ２０１において取得された画像データＩ（ｙ，ｚ）中から、正規化相関値γ（ｙ，ｚ）のピーク値が最も大きいターゲット２７の像を対象として、濃淡ブロブ解析を行う。この濃淡ブロブ解析は、二値化処理を行わずに行われる。濃淡ブロブ解析の結果に基づいて、ターゲット２７の状態を表すターゲット２７の位置、形状、大きさ、軌道、速度等が求められる。
４．３ 効果
第１の実施形態によれば、ターゲット２７の軌道ＴＲに対して傾斜した方向から撮像することにより得られた画像データに基づいて撮像部６２の撮像位置を変更するので、ターゲット２７を鮮明に撮像することができ、ＥＵＶ光の生成を安定化させることができる。
５．第２の実施形態
次に、本開示の第２の実施形態に係るＥＵＶ光生成装置を含むＥＵＶ光生成システムについて説明する。なお、以下では、上記比較例、又は第１の実施形態に係るＥＵＶ光生成装置を含むＥＵＶ光生成システムの構成要素と略同じ部分については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
第１の実施形態では、照明部６１を撮像部６２に対して対向させることにより、照明部６１から出力された照明光を、ターゲット２７の軌道ＴＲを介して撮像部６２に入射させている。すなわち、第１の実施形態では、照明光をターゲット２７が遮蔽することにより生じる影を、ターゲット像として撮像している。これに対して、第２の実施形態では、照明部６１を撮像部６２に対して対向させないことにより、照明部６１から出力された照明光を、ターゲット２７の軌道ＴＲに照射させる。すなわち、第２の実施形態では、ターゲット２７による照明光の反射光を、ターゲット像として撮像する。
図１５は、本開示の第２の実施形態に係るＥＵＶ光生成装置に含まれるターゲット画像計測装置６０、ターゲット供給部２６、及びＥＵＶ光生成制御部５を示す。第２の実施形態に係るターゲット画像計測装置６０は、主としてターゲット２７の軌道ＴＲを計測する、いわゆるフローセンサである。
５．１ 構成及び動作
５．１．１ 撮像部及び照明部
撮像部６２は、第１の実施形態と同様に、撮像方向がターゲット２７の軌道ＴＲに対して非直交でかつ非平行となるように配置されている。撮像部６２の撮像方向と、Ｙ方向とのなす角度φは、０＜φ＜９０°または９０°＜φ＜１８０°の角度範囲内に設定されている。第２の実施形態では、φ＝４５°としている。
照明部６１は、撮像部６２に対して対向しない位置に配置されている。第２の実施形態では、照明部６１は、その照明方向が、撮像部６２の撮像方向に直交するように配置されている。照明部６１から出力される照射光は、プラズマ生成領域２５及び合焦領域ＦＡを含む領域を照射する。
第２の実施形態では、照明部６１に含まれる光源６１ａは、パルス状の照明光ではなく、ＣＷ光を照明光として出力する。撮像部６２に含まれるイメージセンサ６２ａは、ターゲット２７により反射された光を受光する。ＥＵＶ光生成制御部５は、光シャッタ６２ｄ及びイメージセンサ６２ａを制御し、ターゲット２７の像が線状に撮像されるように露光時間を調整する。
５．１．２ 移動量決定部
図１６は、第２の実施形態において撮像部６２から出力される画像データＩ（ｙ，ｚ）の例を示す。第２の実施形態では、移動量決定部６４に含まれる相関サーチ処理部７１は、ｙ方向に直交する複数のラインに沿って、１次元的に相関サーチ処理を行う。例えば、相関サーチ処理部７１は、図１６に示すように、ｙ座標位置がｙaである第１のラインＬａと、ｙ座標位置がｙbである第２のラインＬｂと、ｙ座標位置がｙcである第３のラインＬｃとに沿って相関サーチ処理を行う。第２のラインＬｂは、プラズマ生成領域２５に対応する画像データＩ（ｙ，ｚ）の中心を通過する。
第２の実施形態では、相関サーチ処理部７１による正規化相関サーチ処理は、例えば、下式（３）に基づいて行われる。
Figure 0006637155
図１７は、第２の実施形態において、テンプレート記憶部７０に記憶されるテンプレートデータＴ（ｚ）の例を示す。このテンプレートデータＴ（ｚ）は、線状のターゲット２７の像のうち、合焦状態にある部分のｚ方向における輝度分布を表すものである。なお、ｚsは、テンプレートデータＴ（ｚ）の中心位置を表している。相関サーチ処理部７１は、テンプレートデータＴ（ｚ）を用いて、中心位置ｚsを変更しながら正規化相関値γ（ｙi，ｚs）を算出する。ｙiは、相関サーチ処理を行うｙ座標位置を表している。以下、γ（ｙi，ｚs）を、単にγ（ｙ，ｚ）と表す。
図１８は、第１〜第３のラインＬａ〜Ｌｃに沿って得られる正規化相関値γ（ｙ，ｚ）の例を示す。第２の実施形態では、相関サーチ処理部７１は、正規化相関値γ（ｙ，ｚ）に基づきピーク値及びピーク位置を求める。第１〜第３のラインＬａ〜Ｌｃに沿って得られる正規化相関値γ（ｙ，ｚ）の各ピーク値は、図１６に示す線状のターゲット２７の像のうち、コントラストが高い部分を通るラインにおいて最も大きくなる。図１９は、正規化相関値γ（ｙ，ｚ）の各ピーク値γPa，γPb，γPcを示している。
回帰係数算出部７２は、相関サーチ処理部７１により算出されたピーク値及びピーク位置に基づいて回帰係数を算出する。具体的には、回帰係数算出部７２は、下式（４）に基づいて回帰係数θを算出する。
Figure 0006637155
ここで、γavは、正規化相関値γ（ｙ，ｚ）のピーク値γPiの平均値である。ｙavは、相関サーチ処理を行ったラインの座標位置ｙiの平均値、すなわちｙ方向に関するピーク位置の平均値である。
図１９に示す例では、回帰係数θが負である。このように、回帰係数θが負であることは、軌道ＴＲの下流側に撮像部６２のフォーカスが合っていることを示している。第１の実施形態と同様に、移動量算出部７３は、回帰係数算出部７２により算出された回帰係数θに基づき、撮像部６２の撮像位置を、プラズマ生成領域２５にほぼ一致させるために必要なセンサステージ６２ｈの移動量を算出する。
その他の構成及び動作については、第１の実施形態と同様である。なお、第２の実施形態では、ｙ座標位置が異なるｚ方向に沿った３本のラインに沿って正規化相関値γ（ｙ，ｚ）を算出する例を示しているが、このラインの数は、「３」に限られず、２以上であればよい。
５．２ 効果
第２の実施形態によれば、上述の相関サーチ処理を行うラインの数を多くすることにより、より精度よくセンサステージ６２ｈの移動量を決定することができる。また、第２の実施形態では、各ラインにおいて求められる正規化相関値γ（ｙ，ｚ）のピーク位置から、ターゲット２７の実際の軌道を精度よく求めることができる。
６．第３の実施形態
次に、本開示の第３の実施形態に係るＥＵＶ光生成装置を含むＥＵＶ光生成システムについて説明する。なお、以下では、上記比較例、又は第１の実施形態に係るＥＵＶ光生成装置を含むＥＵＶ光生成システムの構成要素と略同じ部分については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
第１の実施形態では、プラズマ生成領域２５の位置は固定されているが、プラズマ生成領域２５の位置は、露光装置６からの制御により変更されることがある。第３の実施形態として、プラズマ生成領域２５の位置が変更される場合のＥＵＶ光生成システムについて説明する。
６．１ 構成
６．１．１ 制御系統
図２０は、第３の実施形態において、プラズマ生成領域２５が移動される場合におけるＥＵＶ光生成システムの制御系統を示す。第３の実施形態に係るＥＵＶ光生成装置に含まれるＥＵＶ光生成制御部５は、ＥＵＶ光生成制御部５にとって外部装置である露光装置６から、プラズマ生成領域２５を移動する指令信号を受信する。プラズマ生成領域２５を移動する指令信号は、プラズマ生成領域２５をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向にそれぞれどれだけ移動させるか、またはプラズマ生成領域２５をどの座標位置に移動させるかを示す情報を含んでいる。ここでは一例として、プラズマ生成領域２５を座標位置（Ｘｔ，Ｙｔ，Ｚｔ）に移動させるものとする。
ＥＵＶ光生成制御部５は、露光装置６からプラズマ生成領域２５を移動する指令信号を受信すると、以下のようにして、ターゲット位置とレーザ光集光位置とを変更することにより、プラズマ生成領域２５を移動させる。
ＥＵＶ光生成制御部５は、所定タイミングにおけるターゲット２７のＹ方向位置を座標位置Ｙｔに変更するために、レーザ装置３を制御する。すなわち、ＥＵＶ光生成制御部５は、レーザ装置３に発振タイミング変更指令を送信することにより、レーザ装置３がパルスレーザ光３１を出力するための遅延時間を調整する。
ＥＵＶ光生成制御部５は、ターゲット２７のＸ方向及びＺ方向の位置を座標位置（Ｘｔ，Ｚｔ）に変更するために、ターゲット供給部アクチュエータ２６１を制御する。すなわち、ＥＵＶ光生成制御部５は、ターゲット供給部アクチュエータ２６１にターゲット供給位置変更指令を送信することにより、ターゲット供給部２６を移動させ、ターゲット２７の軌道ＴＲを移動させる。ターゲット供給部アクチュエータ２６１は、本開示のターゲット軌道変更部に相当する。
ＥＵＶ光生成制御部５は、レーザ光集光位置を座標位置（Ｘｔ，Ｙｔ，Ｚｔ）に変更するために、レーザ光伝送装置３４を制御する。すなわち、ＥＵＶ光生成制御部５は、レーザ光伝送装置３４にレーザ光集光位置変更指令を送信することにより、レーザ光集光位置を変更させる。レーザ光伝送装置３４は、本開示の集光位置変更部に相当する。
また、ＥＵＶ光生成制御部５は、プラズマ生成領域２５を座標位置（Ｘｔ，Ｙｔ，Ｚｔ）に移動させることによる撮像部６２の撮像方向に沿ったプラズマ生成領域２５の移動量Ｌｔを算出する。ＥＵＶ光生成制御部５は、算出した移動量Ｌｔを、センサステージ位置変更指令としてセンサステージ６２ｈに送信することにより、撮像方向に沿ってセンサステージ６２ｈの位置を変更させる。
６．１．２ 撮像部及び照明部
図２１は、第３の実施形態に係るターゲット画像計測装置６０の構成を示す。第３の実施形態における照明部６１及び撮像部６２の構成は、第１の実施形態と同様である。プラズマ生成領域２５の位置は、上述のように露光装置６からの指令にしたがって、ＥＵＶ光生成制御部５の制御により変更される。
図２２は、移動前後のプラズマ生成領域２５の座標位置を例示する。ＥＵＶ光生成制御部５は、合焦領域ＦＡの中心に位置するプラズマ生成領域２５の初期の座標位置を（０，０，０）とし、移動後の座標位置を（Ｘｔ，Ｙｔ，Ｚｔ）とする。ＥＵＶ光生成制御部５は、図２２に示す幾何学的関係から導かれる下式（５）に基づいて、上述の移動量Ｌｔを算出する。
Figure 0006637155
ＥＵＶ光生成制御部５は、算出した移動量Ｌｔに基づき、撮像部６２の合焦領域ＦＡ中に移動後の座標位置（Ｘｔ，Ｙｔ，Ｚｔ）が含まれるようにセンサステージ６２ｈを移動させる。このように、プラズマ生成領域２５の移動に応じて撮像位置を移動させることで、プラズマ生成領域２５においてターゲット２７の像を鮮明に撮像することができる。しかし、プラズマ生成領域２５の移動に応じて撮像位置を移動させたとしても、その後に撮像位置の変動が生じ得る。この撮像位置の変動は、第１の実施形態と同様に、例えば、ＥＵＶ光やパルスレーザ光３３の散乱光による加熱によって、ウインドウ６２ｇや結像光学系６２ｃ等の光学素子の屈折率が変動することに起因する。
このため、第３の実施形態においても、ターゲット２７の軌道ＴＲに対して傾斜した方向から撮像することにより得られた画像データに基づいて、撮像部６２の撮像位置の変更が行われる。
６．１．３ 移動量決定部
図２３は、第３の実施形態に係る画像処理部６３に含まれる移動量決定部６４ａの構成を示す。第３の実施形態の移動量決定部６４ａは、第１の実施形態の移動量決定部６４に含まれる回帰係数算出部７２に代えて、変位量算出部７４を含んでいる。すなわち、第３の実施形態の移動量決定部６４ａは、テンプレート記憶部７０と、相関サーチ処理部７１と、変位量算出部７４と、移動量算出部７３と、を含んでいる。
第１の実施形態と同様に、相関サーチ処理部７１は、テンプレート記憶部７０に記憶された合焦画像をテンプレートとして、上述の式（１）に基づいて、正規化相関サーチ処理を行う。なお、第３の実施形態では、画像データＩ（ｙ，ｚ）には、５個程度のターゲット２７の像が撮像されていることが好ましい。
図２４は、相関サーチ処理部７１により各ターゲット２７の像について算出される正規化相関値γ（ｙ，ｚ）のピーク値を例示している。変位量算出部７４は、正規化相関値γ（ｙ，ｚ）の最大相関位置ｙPmを求め、この最大相関位置ｙPmのプラズマ生成領域２５に対応する位置ｙtからの変位量ΔｙPmを算出する。最大相関位置ｙPmは、正規化相関値γ（ｙ，ｚ）の最大値γPmに対するｙ座標位置である。
具体的には、変位量算出部７４は、プラズマ生成領域２５に対応する位置ｙtを、下式（６）に基づいて算出する。位置ｙtは、画像データＩ（ｙ，ｚ）上におけるプラズマ生成領域２５のｙ座標位置である。
Figure 0006637155
また、変位量算出部７４は、変位量ΔｙPmを、下式（７）に基づいて算出する。
Figure 0006637155
第３の実施形態では、移動量算出部７３は、変位量算出部７４により算出された変位量ΔｙPmに基づき、撮像部６２の撮像位置を、プラズマ生成領域２５にほぼ一致させるために必要なセンサステージ６２ｈの移動量を算出する。
具体的には、移動量算出部７３は、変位量ΔｙPmの正負を判定し、変位量ΔｙPmが正である場合には、センサステージ６２ｈの移動方向を「正方向」とし、変位量ΔｙPmが負である場合には、センサステージ６２ｈの移動方向を「負方向」とする。正方向とは、撮像部６２をプラズマ生成領域２５に近づける方向である。負方向とは、撮像部６２をプラズマ生成領域２５から遠ざける方向である。
また、移動量算出部７３は、プラズマ生成領域２５に対する撮像部６２の撮像位置のずれ量と、変位量ΔｙPmの絶対値との関係とを予め記憶しており、変位量ΔｙPmの絶対値に基づいて、センサステージ６２ｈの移動距離を算出する。
６．２ 動作
図２５は、第３の実施形態におけるＥＵＶ光生成装置のターゲット画像計測動作を説明するフローチャートである。ＥＵＶ光生成装置は、以下の処理により、ターゲット画像計測動作を行う。まず、Ｓ３０１において、ＥＵＶ光生成制御部５は、露光装置６から送出されるプラズマ生成領域２５の移動指令信号を待ち受ける。次に、Ｓ３０２において、ＥＵＶ光生成制御部５は、露光装置６からプラズマ生成領域２５の移動指令信号を受信すると（Ｓ３０１；Ｙｅｓ）、移動指令信号に従ってプラズマ生成領域２５を移動させ、撮像方向に沿ったプラズマ生成領域２５の移動量Ｌｔを算出する。プラズマ生成領域２５の移動は、ＥＵＶ光生成制御部５が、レーザ装置３、ターゲット供給部アクチュエータ２６１、及びレーザ光伝送装置３４を制御することにより行われる。
次に、Ｓ３０３において、ＥＵＶ光生成制御部５は、算出した移動量Ｌｔに基づき、センサステージ６２ｈに位置変更指令信号を送出する。センサステージ６２ｈは、位置変更指令信号を受け、移動後のプラズマ生成領域２５が合焦領域ＦＡ中に含まれる位置に移動される。以上のようにプラズマ生成領域２５の移動に応じてセンサステージ６２ｈを移動させたとしても、光学素子の屈折率変動等によって撮像部６２の撮像位置が変動し、プラズマ生成領域２５が合焦領域ＦＡ外となることがある。
続く、Ｓ３０４は、例えば、バースト動作の休止期間に行われる。まず、Ｓ３０４において、照明部６１によりパルス状の照明光が出力されるとともに、この照明光が照射された複数のターゲット２７の像が、撮像部６２により撮像される。この撮像により生成された画像データは、移動量決定部６４ａに入力される。
次に、Ｓ３０５おいて、相関サーチ処理部７１により、テンプレート記憶部７０に予め記憶されたターゲット２７の合焦画像をテンプレートとして、正規化相関サーチ処理が行われる。また、相関サーチ処理部７１により、撮像部６２により撮像された各ターゲット２７に対応する正規化相関値γ（ｙ，ｚ）のピーク値及びピーク位置が算出される。
次に、Ｓ３０６おいて、変位量算出部７４により、正規化相関値γ（ｙ，ｚ）の最大相関位置ｙPmと、画像データＩ（ｙ，ｚ）上のプラズマ生成領域２５に対応する位置ｙtとが求められ、変位量ΔｙPmが算出される。そして、Ｓ３０７おいて、ＥＵＶ光生成制御部５により、変位量算出部７４により算出された変位量ΔｙPmの絶対値が所定値以下であるか否かの判定が行われる。変位量ΔｙPmの絶対値が所定値より大きいと判定された場合（Ｓ３０７；Ｎｏ）には、Ｓ３０８に移行する。Ｓ３０８において、移動量算出部７３により、変位量ΔｙPmに基づいて、センサステージ６２ｈの移動量が算出される。
次に、Ｓ３０９において、ＥＵＶ光生成制御部５は、移動量決定部６４ａにより決定された移動量に基づき、センサステージ６２ｈに位置変更指令を出力し、センサステージ６２ｈを移動させる。例えば、図２８に示されるように、変位量ΔｙPmが正の場合には、センサステージ６２ｈは、変位量ΔｙPmの絶対値に応じた距離だけ正方向に移動される。
この後、再びＳ３０４に戻り、上述のＳ２０４〜Ｓ３０７の動作が行われる。Ｓ３０７において、変位量ΔｙPmの絶対値が所定値以下であると判定された場合（Ｓ３０７；Ｙｅｓ）には、Ｓ３１０に移行する。Ｓ３１０では、第１の実施形態と同様の画像処理が行われる。
６．３ 効果
第３の実施形態によれば、プラズマ生成領域２５が移動された場合においても、ターゲット２７を鮮明に撮像することができ、ＥＵＶ光の生成を安定化させることができる。
７．第４の実施形態
次に、本開示の第４の実施形態に係るＥＵＶ光生成装置を含むＥＵＶ光生成システムについて説明する。なお、以下では、上記比較例、又は第２の実施形態に係るＥＵＶ光生成装置を含むＥＵＶ光生成システムの構成要素と略同じ部分については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
第２の実施形態では、プラズマ生成領域２５の位置は固定されているが、プラズマ生成領域２５の位置は、露光装置６からの制御により変更されることがある。第４の実施形態として、プラズマ生成領域２５の位置が変更される場合のＥＵＶ光生成システムについて説明する。
７．１ 構成及び動作
７．１．１ 制御系統
第４の実施形態に係るＥＵＶ光生成装置の制御系統は、図２０に示される第３の実施形態の制御系統と同様である。ＥＵＶ光生成制御部５は、露光装置６からプラズマ生成領域２５を移動する指令信号を受信すると、以下のようにして、ターゲット位置とレーザ光集光位置とを変更することにより、プラズマ生成領域２５を移動させる。
また、ＥＵＶ光生成制御部５は、プラズマ生成領域２５を座標位置（Ｘｔ，Ｙｔ，Ｚｔ）に移動させることによる撮像部６２の撮像方向に沿ったプラズマ生成領域２５の移動量Ｌｔを算出する。ＥＵＶ光生成制御部５は、算出した移動量Ｌｔを、センサステージ位置変更指令としてセンサステージ６２ｈに送信することにより、撮像方向に沿ってセンサステージ６２ｈの位置を変更させる。
７．１．２ 撮像部及び照明部
図２６は、第４の実施形態に係るターゲット画像計測装置６０の構成を示す。第４の実施形態における照明部６１及び撮像部６２の構成は、第２の実施形態と同様である。プラズマ生成領域２５の位置は、上述のように露光装置６からの指令にしたがって、ＥＵＶ光生成制御部５の制御により変更される。ＥＵＶ光生成制御部５は、第３の実施形態と同様に移動量Ｌｔを算出し、算出した移動量Ｌｔに基づき、撮像部６２の合焦領域ＦＡ中に移動後の座標位置（Ｘｔ，Ｙｔ，Ｚｔ）が含まれるようにセンサステージ６２ｈを移動させる。
７．１．３ 移動量決定部
第４の実施形態に係る画像処理部６３に含まれる移動量決定部６４ａの構成は、図２３に示される第３の実施形態の移動量決定部６４ａの構成と同様である。但し、相関サーチ処理部７１は、第２の実施形態と同様に、上述の式（３）に基づく相関サーチ処理を行う。第４の実施形態では、相関サーチを行うラインの数は、５程度であることが好ましい。
変位量算出部７４は、上式（３）に基づいて算出された正規化相関値γ（ｙ，ｚ）の最大相関位置ｙPmを求め、この最大相関位置ｙPmのプラズマ生成領域２５に対応する位置ｙtからの変位量ΔｙPmを算出する。位置ｙtは、上述の式（６）に基づいて算出される。また、変位量算出部７４は、変位量ΔｙPmを、上述の式（７）に基づいて算出する。
移動量算出部７３は、変位量算出部７４により算出された変位量ΔｙPmに基づき、撮像部６２の撮像位置を、プラズマ生成領域２５にほぼ一致させるために必要なセンサステージ６２ｈの移動量を算出する。
第４の実施形態におけるＥＵＶ光生成装置のその他の構成及び動作は、第３の実施形態におけるＥＵＶ光生成装置の構成及び動作と同様である。
８．変形例
８．１ 撮像部の撮像方向
第１〜第４の実施形態では、撮像部６２の撮像方向を、ターゲット２７の軌道ＴＲに対して非直交でかつ非平行であって、ＸＹ平面と平行としているが、これに限られず、ＸＹ平面と非平行であってもよい。例えば、撮像部６２の撮像方向を、ターゲット２７の軌道ＴＲに対して非直交でかつ非平行であって、ＹＺ平面と平行としてもよい。
８．２ 撮像部及び照明部
第１〜第４の実施形態では、照明部６１と撮像部６２とを１セットのみ設けているが、照明部６１と撮像部６２とを複数セット設けてもよい。この場合、各撮像部６２の撮像方向を、互いにそれぞれ異なる方向とすることが好ましい。これにより、ターゲット２７の画像計測を複数の方向から行うことが可能となる。
８．３ 撮像部の撮像位置の変更
第１〜第４の実施形態では、撮像部６２の筐体６２ｆを保持したセンサステージ６２ｈを撮像方向に沿って移動させることにより、撮像部６２の撮像位置を変更しているが、これに限られず、その他の機構により撮像部６２の撮像位置を変更してもよい。例えば、筐体６２ｆ内の一部の光学素子のみを撮像方向に沿って移動させることにより、撮像部６２の撮像位置を変更してもよい。このように、撮像部６２の全体を移動させずに、一部の光学素子を移動させる場合には、移動対象の光学素子の移動量に対する撮像位置の移動量の倍率を考慮する必要がある。
また、第１〜第４の実施形態では、直動アクチュエータであるセンサステージ６２ｈにより撮像部６２を移動させているが、撮像部６２を移動させるためのアクチュエータはこれに限られず、他のアクチュエータを用いてもよい。
８．４ 制御部
第１〜第４の実施形態におけるＥＵＶ光生成制御部５、信号処理部５３、及び画像処理部６３は、コンピュータやプログラマブルコントローラ等の汎用の制御機器によって構成されてもよい。また、テンプレート記憶部７０と、相関サーチ処理部７１と、回帰係数算出部７２と、移動量算出部７３と、変位量算出部７４とは、ＦＰＧＡやカスタムチップ等によって構成されてもよい。或いは、不図示のＲＯＭやハードディスク等の記憶媒体に記憶され、実行時に随時読み出し可能なソフトウェアによって実現されてもよい。
上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図したものである。従って、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本開示の各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ろう。
本明細書及び添付の特許請求の範囲全体で使用される用語は、「限定的でない」用語と解釈されるべきである。例えば、「含む」又は「含まれる」という用語は、「含まれるものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。「有する」という用語は、「有するものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。また、本明細書及び添付の特許請求の範囲に記載される修飾句「１つの」は、「少なくとも１つ」又は「１又はそれ以上」を意味すると解釈されるべきである。

Claims (12)

  1. プラズマ生成領域に向けて、複数のターゲットを軌道に沿って出力するターゲット供給部と、
    前記プラズマ生成領域に向けてレーザ光を照射するレーザ装置と、
    撮像方向が前記軌道に対して非直交でかつ非平行であり、前記プラズマ生成領域を含む領域を撮像して画像データを出力する撮像部と、
    前記プラズマ生成領域を含む領域に照明光を出力する照明部と、
    前記撮像部の撮像位置を前記撮像方向に沿って変更する撮像位置変更部と、
    前記画像データに基づき、前記撮像位置の移動量を決定する移動量決定部と、
    前記移動量決定部により決定された移動量に基づいて前記撮像位置変更部を制御する制御部と、
    を備える極端紫外光生成装置。
  2. 前記移動量決定部は、
    前記画像データに対して、前記ターゲットの合焦画像をテンプレートとして相関サーチを行い、前記合焦画像との類似度を表す複数の相関値を算出する相関サーチ処理部と、
    前記複数の相関値に基づいて、前記撮像位置の移動量を算出する移動量算出部と、
    を有する請求項１に記載の極端紫外光生成装置。
  3. 前記照明部は、前記撮像部に対向する位置に配置されており、
    前記撮像部は、２以上の前記ターゲットの像が同時に撮像された前記画像データを出力し、
    前記移動量決定部は、前記撮像部により撮像された前記各ターゲットに対応する前記相関値のピーク値及びピーク位置に基づいて、回帰係数を算出する回帰係数算出部をさらに有し、
    前記移動量算出部は、前記回帰係数算出部により算出された回帰係数に基づいて前記移動量を算出する請求項２に記載の極端紫外光生成装置。
  4. 前記照明部は、前記照明光としてパルス状の光を出力する請求項３に記載の極端紫外光生成装置。
  5. 前記照明部は、前記撮像部に対向しない位置に配置されており、
    前記撮像部は、前記ターゲットの像が前記軌道に沿った線状に撮像された前記画像データを出力し、
    前記相関サーチ処理部は、前記線状の像に直交する複数のラインに沿って前記複数の相関値を算出し、
    前記移動量決定部は、前記各ラインに沿って得られる前記複数の相関値のピーク値及びピーク位置に基づいて、回帰係数を算出する回帰係数算出部をさらに有し、
    前記移動量算出部は、前記回帰係数算出部により算出された回帰係数に基づいて前記移動量を算出する請求項２に記載の極端紫外光生成装置。
  6. 前記照明部は、前記照明光としてＣＷ光を出力する請求項５に記載の極端紫外光生成装置。
  7. 前記ターゲットの軌道を変更するターゲット軌道変更部と、
    前記レーザ光の集光位置を変更する集光位置変更部と、
    をさらに備え、
    前記制御部は、外部から受信する前記プラズマ生成領域の移動指令信号に基づいて、前記ターゲット軌道変更部を制御して前記軌道を変更し、前記集光位置変更部を制御して前記集光位置を変更する請求項２に記載の極端紫外光生成装置。
  8. 前記照明部は、前記撮像部に対向する位置に配置されており、
    前記撮像部は、２以上の前記ターゲットの像が同時に撮像された前記画像データを出力し、
    前記移動量決定部は、前記撮像部により撮像された前記各ターゲットに対応する前記相関値のうちの最大値に対応する最大相関位置を求め、前記最大相関位置の前記プラズマ生成領域に対応する位置からの変位量を算出する変位量算出部をさらに備え、
    前記移動量算出部は、前記変位量算出部により算出された前記変位量に基づいて前記移動量を算出する請求項７に記載の極端紫外光生成装置。
  9. 前記照明部は、前記照明光としてパルス状の光を出力する請求項８に記載の極端紫外光生成装置。
  10. 前記照明部は、前記撮像部に対向しない位置に配置されており、
    前記撮像部は、前記ターゲットの像が前記軌道に沿った線状に撮像された前記画像データを出力し、
    前記相関サーチ処理部は、前記線状の像に直交する複数のラインに沿って前記複数の相関値を算出し、
    前記移動量決定部は、前記各ラインに沿って得られる前記複数の相関値のうちの最大値に対応する最大相関位置を求め、前記最大相関位置の前記プラズマ生成領域に対応する位置からの変位量を算出する変位量算出部をさらに備え、
    前記移動量算出部は、前記変位量算出部により算出された前記変位量に基づいて前記移動量を算出する請求項７に記載の極端紫外光生成装置。
  11. 前記照明部は、前記照明光としてＣＷ光を出力する請求項１０に記載の極端紫外光生成装置。
  12. 前記撮像位置変更部は、前記撮像部を前記撮像方向に沿って移動させる直動アクチュエータである請求項１に記載の極端紫外光生成装置。
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