JP6724167B2 - ターゲット撮影装置及び極端紫外光生成装置 - Google Patents

Description

本開示は、ターゲット撮影装置及び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、２０ｎｍ以下の微細加工が要求されるようになる。このため、波長１３ｎｍ程度の極端紫外（ＥＵＶ；Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）光を生成するための装置と縮小投影反射光学系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、軌道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。

特開２００１−２４２５０３号公報

概要

本開示の１つの観点に係るターゲット撮影装置は、外部からタイミング信号を受信し、タイミング信号の受信時から第１の遅延時間だけ遅延させたタイミングで第１のトリガ信号を出力する遅延回路と、第１のトリガ信号に基づいて発光する照明光源と、照明光源から発せられた光が観察対象であるターゲットに照射されることにより、ターゲットの影の像を撮影するよう配置された撮影部と、撮影部によって撮影された撮影画像から背景輝度を計測する処理を含む画像処理を行う処理部と、背景輝度に基づいて第１の遅延時間を調整する制御を行う制御部と、を備える。

本開示の他の１つの観点に係る極端紫外光生成装置は、内部でプラズマが生成されるチャンバと、チャンバの内部にプラズマの発生源となるターゲットを供給するターゲット供給部と、ターゲット供給部からチャンバの内部に供給されたターゲットの通過を検出してターゲット通過検出信号を出力するターゲット通過検出装置と、ターゲット通過検出信号を受信し、ターゲット通過検出信号の受信時から第１の遅延時間だけ遅延させたタイミングで第１のトリガ信号を出力する遅延回路と、第１のトリガ信号に基づいて発光する照明光源と、照明光源から発せられた光が観察対象であるターゲットに照射されることにより、ターゲットの影の像を撮影するようチャンバに配置された撮影部と、撮影部によって撮影された撮影画像から背景輝度を計測する処理を含む画像処理を行う処理部と、背景輝度に基づいて第１の遅延時間を調整する制御を行う制御部と、を備え、ターゲット供給部からチャンバの内部に供給されたターゲットにレーザ光を照射することによりターゲットをプラズマ化して極端紫外光を生成する。

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、ターゲット撮影装置を含むＥＵＶ光生成装置の構成を概略的に示す図である。 図３は、ターゲット画像計測装置における照明部の第１構成例を模式的に示す図である。 図４は、ターゲット画像計測装置における照明部の第２構成例を模式的に示す図である。 図５は、ターゲット画像計測装置のタイミングチャートである。 図６は、フラッシュランプの発光タイミングの変化を例示的に示したグラフである。 図７は、フラッシュランプの経年劣化や状態変化等に起因して撮影画像の背景輝度が低下する様子を示したグラフである。 図８は、ＦＬトリガの遅延時間Ｔ_ＦＬの設定が不適切な状態となる場合の例を示したタイミングチャートである。 図９は、フラッシュランプの発光状態に応じて画像センサによって撮影される撮影画像のイメージ図である。 図１０は、図９に示した各画像Ａ〜Ｃにおいて破線で示した水平方向の信号強度を示すラインプロファイルを示すグラフである。 図１１は、第１実施形態に係るターゲット撮影装置を含むＥＵＶ光生成装置の構成を概略的に示す図である。 図１２は、画像センサから得られる撮影画像の画像データのイメージを例示的に示す図である。 図１３は、図１２に示した撮影画像における輝度ヒストグラムを示すグラフである。 図１４は、撮影画像の画像領域内に設定される複数の計測領域の例を示す図である。 図１５は、撮影画像の例を示す図である。 図１６は、撮影画像の他の例を示す図である。 図１７は、第１実施形態に係るターゲット撮影装置におけるＴ_ＦＬ調整処理のフローチャートである。 図１８は、画像データ解析処理のフローチャートである。 図１９は、背景輝度取得ａの処理内容を示すフローチャートである。 図２０は、背景輝度取得ｂの処理内容を示すフローチャートである。 図２１は、背景輝度取得ｃの処理内容を示すフローチャートである。 図２２は、背景輝度取得ｄの処理内容を示すフローチャートである。 図２３は、背景輝度取得ｅの処理内容を示すフローチャートである。 図２４は、背景輝度取得ａ〜ｅのそれぞれのメリット及びデメリットをまとめた図表である。 図２５は、Ｔ_ＦＬ最適化の処理内容を示すフローチャートである。 図２６は、第２実施形態に係るターゲット撮影装置を含んだＥＵＶ光生成装置の構成を例示的に示した構成図である。 図２７は、第２実施形態におけるＦＬ放電電圧変更の処理を含むＴ_ＦＬ調整処理のフローチャートである。 図２８は、ＦＬ放電電圧変更の処理内容を示すフローチャートである。 図２９は、放電電圧と最適遅延時間の相関を取得する処理の内容を示すフローチャートである。 図３０は、ターゲットにピコ秒オーダーのパルス幅を有するプリパルスレーザ光の照射開始からピコ秒オーダーの時間が経過した時点において推定されるターゲットの状態を模式的に示す図である。 図３１は、ターゲットにピコ秒オーダーのパルス幅を有するプリパルスレーザ光の照射開始からナノ秒オーダーの時間が経過した時点において推定されるターゲットの状態を模式的に示す図である。 図３２は、ターゲットにピコ秒オーダーのパルス幅を有するプリパルスレーザ光の照射開始から約１μｓの時間が経過した時点における拡散ターゲットの状態を模式的に示す図である。

実施形態

−目次−
１．極端紫外光生成システムの全体説明
１．１ 構成
１．２ 動作
２．用語の説明
３．ターゲット撮影装置を含むＥＵＶ光生成装置の説明
３．１ 構成
３．２ 動作
４．フラッシュランプの配置形態
４．１ 第１構成例
４．２ 動作
４．３ 第２構成例
４．４ 動作
５．ターゲット画像計測装置のトリガ関係の説明
６．課題
６．１ 第１の課題
６．２ 第２の課題
７．第１実施形態
７．１ 構成
７．２ 動作
７．３ Ｔ_ＦＬ調整の実施タイミングについて
７．４ Ｔ_ＦＬ調整処理アルゴリズムの例
７．５ 効果
８．第２実施形態
８．１ 構成
８．２ 動作
８．３ 効果
９．拡散ターゲットの計測について
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．極端紫外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１０の構成を概略的に示す。ＥＵＶ光生成装置１２は、少なくとも１つのレーザ装置１４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１２及びレーザ装置１４を含むシステムを、ＥＵＶ光生成システム１０と称する。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１２は、チャンバ１６と、ターゲット供給部１８とを含む。

チャンバ１６は、密閉可能な容器である。ターゲット供給部１８は、ターゲット物質をチャンバ１６内部に供給するよう構成され、例えば、チャンバ１６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１６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２０によって塞がれ、ウインドウ２０をレーザ装置１４から出力されるパルスレーザ光２２が透過する。チャンバ１６の内部には、例えば、回転楕円面形状の反射面を有するＥＵＶ光集光ミラー２４が配置される。ＥＵＶ光集光ミラー２４は、第１の焦点及び第２の焦点を有する。ＥＵＶ光集光ミラー２４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光集光ミラー２４は、例えば、その第１の焦点がプラズマ生成領域２６に位置し、その第２の焦点が中間集光点（ＩＦ；Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｏｃｕｓｉｎｇ ｐｏｉｎｔ）２８に位置するように配置される。ＥＵＶ光集光ミラー２４の中央部には貫通孔３０が設けられ、貫通孔３０をパルスレーザ光２３が通過する。

ＥＵＶ光生成装置１２は、制御部４０と、ターゲットセンサ４２等を含む。ターゲットセンサ４２は、ターゲット４４の存在、軌跡、位置、及び速度のうちいずれか、又は複数を検出するよう構成される。ターゲットセンサ４２は、撮像機能を備えてもよい。

また、ＥＵＶ光生成装置１２は、チャンバ１６の内部と露光装置４６の内部とを連通させる接続部４８を含む。接続部４８内部には、アパーチャ５０が形成された壁５２が設けられる。壁５２は、そのアパーチャ５０がＥＵＶ光集光ミラー２４の第２の焦点位置に位置するように配置される。

さらに、ＥＵＶ光生成装置１２は、レーザ光伝送装置５４、レーザ光集光ミラー５６、ターゲット４４を回収するためのターゲット回収部５８等を含む。レーザ光伝送装置５４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５８は、チャンバ１６内に出力されたターゲット４４が進行する方向の延長線上に配置される。

レーザ装置１４は、ＭＯＰＡ（Ｍａｓｔｅｒ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）システムであってよい。レーザ装置１４は、図示せぬマスターオシレータと、図示せぬ光アイソレータと、複数台の図示せぬＣＯ_２レーザ増幅器とを含んで構成され得る。マスターオシレータには固体レーザを採用することができる。マスターオシレータが出力するレーザ光の波長は、例えば１０．５９μｍであり、パルス発振の繰り返し周波数は、例えば１００ｋＨｚである。

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１０の動作を説明する。レーザ装置１４から出力されたパルスレーザ光２１は、レーザ光伝送装置５４を経て、パルスレーザ光２２としてウインドウ２０を透過してチャンバ１６内に入射する。パルスレーザ光２２は、少なくとも１つのレーザ光経路に沿ってチャンバ１６内を進み、レーザ光集光ミラー５６で反射されて、パルスレーザ光２３として少なくとも１つのターゲット４４に照射される。

ターゲット供給部１８は、ターゲット物質によって形成されたターゲット４４をチャンバ１６内部のプラズマ生成領域２６に向けて出力するよう構成される。ターゲット４４には、パルスレーザ光２３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４４はプラズマ化し、そのプラズマから放射光６０が放射される。放射光６０に含まれるＥＵＶ光６２は、ＥＵＶ光集光ミラー２４によって選択的に反射される。ＥＵＶ光集光ミラー２４によって反射されたＥＵＶ光６２は、中間集光点２８で集光され、露光装置４６に出力さる。なお、１つのターゲット４４に、パルスレーザ光２３に含まれる複数のパルスが照射されてもよい。

制御部４０は、ＥＵＶ光生成システム１０全体の制御を統括するよう構成される。制御部４０は、ターゲットセンサ４２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４２の検出結果に基づいて、制御部４０は、例えば、ターゲット４４が出力されるタイミング、ターゲット４４の出力方向等を制御するよう構成されてもよい。さらに、制御部４０は、例えば、レーザ装置１４の発振タイミング、パルスレーザ光２２の進行方向、パルスレーザ光２３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。

本開示において、制御部４０その他の制御装置は、１台又は複数台のコンピュータのハードウェア及びソフトウェアの組み合わせによって実現することが可能である。ソフトウェアはプログラムと同義である。プログラマブルコントローラはコンピュータの概念に含まれる。

また、複数の制御装置の機能を１台の制御装置で実現することも可能である。さらに本開示において、制御部４０その他の制御装置は、ローカルエリアネットワークやインターネットといった通信ネットワークを介して互いに接続されてもよい。分散コンピューティング環境において、プログラムユニットは、ローカル及びリモート両方のメモリストレージデバイスに保存されてもよい。

２．用語の説明
「パルスレーザ光」は、複数のパルスを含むレーザ光を意味し得る。

「レーザ光」は、パルスレーザ光に限らずレーザ光一般を意味し得る。

「ターゲット」は、チャンバ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。

「ドロップレット」は、チャンバ内へ供給されたターゲットの一形態である。ドロップレットは、ドロップレット状のターゲットと同義である。ドロップレットは、溶融したターゲット物質の表面張力によってほぼ球状となったターゲットを意味し得る。

「拡散ターゲット」は、ターゲットにパルスレーザ光が照射されたことにより微細な粒子等に拡散したターゲットを意味する。ターゲット物質の微細な粒子群を「ミスト」という場合がある。拡散ターゲットにはプラズマが含まれる場合がある。拡散ターゲット（ミスト）は、ターゲットの一形態である。

「プラズマ光」は、プラズマ化したターゲットから放射された放射光である。当該放射光にはＥＵＶ光が含まれている。

「ＥＵＶ光」という表記は、「極端紫外光」の略語表記である。

３．ターゲット撮影装置を含むＥＵＶ光生成装置の説明
３．１ 構成
図２は、ターゲット撮影装置を含むＥＵＶ光生成装置の構成を概略的に示す図である。ＥＵＶ光生成装置１２は、ターゲット通過検出装置７０と、ターゲット画像計測装置９０とを備えている。ターゲット通過検出装置７０とターゲット画像計測装置９０は、チャンバ１６に搭載される。

ターゲット通過検出装置７０は、照明部７１と計測部８１とを含んで構成される。照明部７１は、照明光源７２と、照明光学系７４と、光学フィルタ７６とを含んで構成される。照明光源７２は単色光のレーザ光源又は複数波長を出射するランプでもよい。また照明光源７２は光ファイバを含んでもよく、光ファイバは照明光学系７４に接続される。照明光学系７４は集光レンズを含んで構成される。照明部７１は、ウインドウ７８を介してチャンバ１６の外側に配置される。ウインドウ７８はチャンバ１６の壁に取り付けられている。ウインドウ７８は、照明光学系７４の構成要素に含まれてもよい。

計測部８１は、光学フィルタ８２と、計測光学系８４と、光センサ８６とを含んで構成される。光センサ８６は、１つ若しくは複数の受光面を含む。光センサ８６は、フォトダイオード、フォトダイオードアレイ、アバランシェフォトダイオード、光電子増倍管、マルチピクセルフォトンカウンター、及びイメージインテンシファイアのうちのいずれかによって構成することができる。光センサ８６は受光量に応じた電気信号を出力する。計測光学系８４は、照明光源７２からの照明光により照明されたターゲットの像を光センサ８６の素子上に転写するレンズを含んで構成される。

計測部８１は、ウインドウ８８を介してチャンバ１６の外側に配置される。ウインドウ８８は、ウインドウ７８と対向してチャンバ１６の壁に取り付けられている。ウインドウ８８は、計測光学系８４の構成要素に含まれてもよい。照明部７１と計測部８１は、ターゲットの通過位置を挟んで互いに対向するようにチャンバ１６に取り付けられる。

ターゲット画像計測装置９０は、照明部９１と計測部１０１とを含んで構成される。照明部９１は、照明光源としてのフラッシュランプ９２と、照明光学系９４とを含んで構成される。照明部９１は、ウインドウ９８を介してチャンバ１６の外側に配置される。ウインドウ９８はチャンバ１６の壁に取り付けられている。照明光学系９４には、コリメートレンズが用いられる。

計測部１０１は、光学フィルタ１０２と、結像光学系１０４と、シャッタ１０５と、転写光学系１０６と、画像センサ１０７と、を含んで構成される。画像センサ１０７として、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサを用いることができる。計測部１０１は、ウインドウ１０８を介してチャンバ１６の外側に配置される。ウインドウ１０８は、ウインドウ９８と対向してチャンバ１６の壁に取り付けられている。照明部９１と計測部１０１は、ターゲットの通過位置を挟んで互いに対向するようにチャンバ１６に取り付けられる。

ウインドウ９８は、フラッシュランプ９２から発せられた光をターゲットに向けて出射する光出射ポートの役割を果たす。ウインドウ９８は「第１のウインドウ」の一形態に相当する。ウインドウ１０８はターゲットの周辺を通過した光を計測部１０１に導入する光入射ポートの役割を果たす。ウインドウ１０８は「第２のウインドウ」の一形態に相当する。

制御部４０は、処理部１１０と、遅延回路１１２とを含む。処理部１１０は、画像センサ１０７によって撮影された画像の画像データを処理する。遅延回路１１２は、ターゲット通過検出装置７０からのターゲット通過検出信号を受信し、ターゲット通過検出信号の受信に基づいてＦＬトリガ、シャッタトリガ、撮像トリガ、及びドライブレーザ出力トリガなど各種のトリガ信号を生成する。ＦＬの表記は「フラッシュランプ」を表す。

照明部９１のウインドウ９８と、計測部１０１のウインドウ１０８の対向方向は、ドロップレットの進行経路であるドロップレット軌道と直交してもよいし、ドロップレット軌道と非直交であってもよい。

ＥＵＶ光生成装置１２は、ドライブレーザ生成部１１４と共に用いられる。ドライブレーザ生成部１１４は、図１で説明したレーザ装置１４及びレーザ光伝送装置５４を含んだ構成に相当する。なお、図２では、図１に示したレーザ光伝送装置５４、レーザ光集光ミラー５６、及びＥＵＶ光集光ミラー２４等の図示を省略した。ドライブレーザ生成部１１４は、複数台のレーザ装置を含んで構成されてもよい。本例のドライブレーザ生成部１１４は、図示せぬプリパルスレーザ装置及びメインパルスレーザ装置を含んで構成される。

チャンバ１６には、図示せぬ排気装置と、図示せぬ圧力センサとが設けられている。また、チャンバ１６は図示せぬガス供給装置と接続される。

ターゲット供給部１８の詳細な構成は図示されていないが、ターゲット供給部１８は、ターゲット物質を貯蔵する図示せぬタンクと、ターゲット物質を出力するノズル孔を含むノズルと、ノズルに配置された図示せぬピエゾ素子と、を含む。また、タンクの外側側面部には図示せぬヒータと図示せぬ温度センサとが配置される。さらに、ＥＵＶ光生成装置１２は、ターゲット物質を貯蔵するタンク内の圧力を調節する図示せぬ圧力調節器を備えている。ターゲット供給部１８のノズルは、溶融したターゲット物質をチャンバ１６内へジェット状に噴出するような形状で形成されている。ノズル孔から出力させるターゲット物質の一例として、液体スズを採用し得る。ノズルの中心軸方向の延長線上には、チャンバ１６の内部にあるプラズマ生成領域２６が位置する。

３．２ 動作
図２において、方向に関する説明の便宜上、ＸＹＺ直交座標軸を導入する。ターゲット供給部１８からターゲット物質のドロップレットを出力する方向をＹ軸の方向とする。チャンバ１６から露光装置４６（図１参照）に向かってＥＵＶ光を導出する方向をＸ軸の方向とし、図２の紙面に垂直な方向をＺ軸の方向とする。

制御部４０は、チャンバ１６に取り付けられている図示せぬ圧力センサの検出値に基づいて、チャンバ１６内の圧力が所定の範囲内となるように、図示せぬ排気装置による排気及びガス供給装置からのガス供給を制御する。チャンバ１６内の圧力の所定の範囲とは、例えば、数パスカル［Ｐａ］から数百パスカル［Ｐａ］の間の値である。

ターゲット供給部１８は、例えば、コンティニュアスジェット方式によりドロップレット１１６を形成する。コンティニュアスジェット方式では、ノズルを振動させて、ノズル孔からジェット状に噴出したターゲット物質の流れに定在波を与え、ターゲット物質を周期的に分離する。分離されたターゲット物質は、自己の表面張力によって自由界面を形成してドロップレット１１６を形成し得る。

制御部４０は、ターゲット供給部１８のタンクに取り付けられているヒータを制御することにより、タンク内のターゲット物質を融点以上の所定の温度まで加熱する。ターゲット物質がスズである場合、制御部４０はヒータを制御することにより、タンク内のスズを融点以上の２５０℃から２９０℃の温度範囲の所定の温度まで加熱してタンク内のスズを温調する。スズの融点は２３２℃である。また、制御部４０は、タンク内の圧力がノズル孔から所定の速度で液体スズのジェットを出力し得る圧力となるように圧力調節器を制御する。

次に制御部４０は、ドロップレット１１６が生成するように、ピエゾ素子に所定の波形の電圧を供給する信号を送信する。ピエゾ素子に所定の波形の電圧が供給されることによりピエゾ素子が振動する。その結果、ノズル孔から出力される溶融スズのジェットに、ノズル孔の振動によって規則的な擾乱が与えられる。これにより、ジェット状の溶融スズがドロップレット１１６に分断され、均一な体積のドロップレット１１６が生成され得る。

ドライブレーザ生成部１１４は、プリパルスレーザ光を出力するよう構成されたプリパルスレーザ装置と、メインパルスレーザ光を出力するよう構成されたメインパルスレーザ装置とを含んで構成される。本実施形態におけるＬＰＰ式のＥＵＶ光生成装置１２では、ドロップレット状のターゲットにプリパルスレーザ光を照射してターゲットを拡散させ、拡散ターゲットを形成した後、この拡散ターゲットにメインパルスレーザ光を照射する。このように、拡散ターゲットにメインパルスレーザ光を照射すれば、ターゲット物質が効率良くプラズマ化され得る。これによれば、パルスレーザ光のエネルギーからＥＵＶ光のエネルギーへの変換効率（Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ：ＣＥ）が向上し得る。

拡散ターゲットを形成するためのプリパルスレーザ光は、各パルスのパルス幅が１ナノ秒［ｎｓ］未満、好ましくは５００ピコ秒［ｐｓ］未満、さらに好ましくは５０ピコ秒［ｐｓ］未満の短パルスとされる。さらに、プリパルスレーザ光は、各パルスのフルーエンスが、メインパルスレーザ光の各パルスのフルーエンス以下で、かつ、６．５Ｊ／ｃｍ^２以上、好ましくは３０Ｊ／ｃｍ^２以上、さらに好ましくは４５Ｊ／ｃｍ^２以上とされる。

このような構成によれば、プリパルスレーザ光の各パルスのパルス幅を短くすることにより、ターゲットを細かい粒子状に破壊して拡散させ得る。これにより、拡散したターゲットにメインパルスレーザ光を照射したときに、ターゲットが効率良くプラズマ化され、ＣＥが向上し得る。

なお、メインパルスレーザ光の照射に先行して複数のプリパルスレーザ光をターゲットに照射する構成を採用してもよい。

ターゲット回収部５８は、パルスレーザ光２３が照射されずにプラズマ生成領域２６を通過したドロップレット１１６や、パルスレーザ光２３の照射によっても拡散しなかったドロップレットの一部分を回収する。

ターゲット通過検出装置７０の照明部７１は、ターゲット供給部１８からチャンバ１６内に導入されたターゲットを照明する。ターゲットが所定の位置を通過すると計測部８１に受光される光強度が低下する。ターゲットの通過に伴う光強度の変化は、光センサ８６により検出される。光センサ８６は、ターゲットの通過タイミングを示すターゲット検出信号を制御部４０に出力する。

制御部４０は、ターゲット検出信号が所定の閾値電圧を下回ったタイミングでターゲット通過検出信号を生成する。なお、計測部８１においてターゲット通過検出信号を生成し、計測部８１から制御部４０にターゲット通過検出信号が出力されてもよい。すなわち、ターゲット通過検出装置７０は、光センサ８６によってターゲットの通過を検出し、制御部４０にターゲット通過検出信号を送信してもよい。

遅延回路１１２は、受信したターゲット通過検出信号に対して、フラッシュランプ９２、シャッタ１０５、画像センサ１０７及びドライブレーザ生成部１１４の各装置に対してそれぞれ予め設定された遅延時間を付与して、装置ごとのトリガ信号を出力する。フラッシュランプ９２、シャッタ１０５、画像センサ１０７及びドライブレーザ生成部１１４の各装置について、それぞれ設定された装置ごとの遅延時間は、ターゲットがプラズマ生成領域２６の指定地点に到達するまでの時間から、トリガ信号を受信する各装置の内部遅延時間及び伝送時間を差し引いて定める。

フラッシュランプ９２に与えられるトリガ信号を「ＦＬトリガ」という。シャッタ１０５に与えられるトリガ信号を「シャッタトリガ」という。画像センサ１０７に与えられるトリガ信号を「撮像トリガ」という。ドライブレーザ生成部１１４に与えられるトリガ信号を「ドライブレーザ出力トリガ」という。

遅延回路１１２の働きにより、フラッシュランプ９２の発光、シャッタ１０５の開動作、及び画像センサ１０７の露光（撮像動作）が同期する。すなわち、遅延回路１１２の働きにより、ＦＬトリガに基づいてフラッシュランプ９２が発光したタイミングでシャッタトリガに基づいてシャッタ１０５が開き、撮像トリガによって画像センサ１０７が露光を行う。

その結果として、ターゲット画像計測装置９０は、プラズマ生成領域２６付近のターゲットを撮像する。画像センサ１０７を介して取得された画像データは、制御部４０の処理部１１０に送られ、処理部１１０において画像処理される。

４．フラッシュランプの配置形態
４．１ 第１構成例
図３は、ターゲット画像計測装置９０における照明部９１の第１構成例を模式的に示す図である。図３に例示した照明部９１は、ケース９６内にフラッシュランプ９２と照明光学系９４と収容され、チャンバ壁１６Ａにケース９６が直接取り付けられている。チャンバ壁１６Ａは、チャンバ１６の壁の一部である。

４．２ 動作
図３に示すように、フラッシュランプ９２は、照明光学系９４の近傍に配置される。チャンバ壁１６Ａに直付けされたケース９６に収容されているフラッシュランプ９２から発せられた照明光は、照明光学系９４及びウインドウ９８を介してりプラズマ生成領域２６の付近に照射される。

４．３ 第２構成例
図４は、ターゲット画像計測装置９０における照明部９１の第２構成例を示す図である。図４に例示する照明部９１のフラッシュランプ９２は、照明光学系９４の近傍に配置せず、照明光学系９４から十分な距離を隔てた遠方に配置される。また、照明部９１は、フラッシュランプ９２から発せられた照明光を照明光学系９４へと導く光ファイバ９３を備えている。

４．４ 動作
図４に示したフラッシュランプ９２から発せられた照明光は、光ファイバ９３を用いてケース９６内の照明光学系９４へ伝送される。照明光は、光ファイバ伝送によりチャンバ付近で照明光学系９４によりコリメートされ、プラズマ生成領域２６の付近に照射される。なお、光ファイバ９３に代えて、又は、これと組み合わせて、ミラーを用い、照明光を伝送する光伝送光路を採用してもよい。図４で例示したとおり、フラッシュランプ９２は、チャンバ１６から離れた位置に置くことができる。

５．ターゲット画像計測装置のトリガ関係の説明
図５は、ターゲット画像計測装置のタイミングチャートである。ターゲット通過検出信号は、撮像トリガ、シャッタトリガ、及びＦＬトリガの各トリガ信号のタイミングの基準となるタイミング信号である。遅延回路１１２は、ターゲット通過検出信号の受信時からそれぞれ必要な遅延時間を与えて、撮像トリガ、シャッタトリガ及びＦＬトリガの各トリガ信号を出力する。

遅延回路１１２は、ターゲット通過検出信号の受信時から遅延時間Ｔ_ｃｃｄだけ遅延させた撮像トリガを生成し、撮像トリガを画像センサ１０７に送信する。撮像トリガがＯＮとなる時間の長さは、例えば、概ね１ミリ秒である。

遅延回路１１２は、ターゲット通過検出信号の受信時から遅延時間Ｔ_ｓｔｒだけ遅延させたシャッタトリガを生成し、シャッタトリガをシャッタ１０５に送信する。シャッタトリガがＯＮとなる時間の長さは、例えば、概ね２０ナノ秒である。遅延回路１１２は、ターゲット通過検出信号の受信時から遅延時間Ｔ_ＦＬだけ遅延させたＦＬトリガを生成し、ＦＬトリガをフラッシュランプ９２に送信する。ＦＬトリガがＯＮとなる時間の長さは、例えば、概ね１０マイクロ秒である。

図５における「ＦＬ発光」は、ＦＬトリガが入力されたフラッシュランプ９２の発光強度を示している。フラッシュランプ９２の発光強度は、フラッシュ発光による照明光の輝度を示している。フラッシュランプ９２は、高輝度パルス光源であり、トリガ入力から少し遅れて発光し始め、トリガ入力タイミングからＴ_ｅｍｉｔの時間で発光強度がピークに達し、その後、発光強度が減衰する。

図５は、ＦＬトリガの遅延時間Ｔ_ＦＬの設定が適切な状態の例を示している。ＦＬトリガの遅延時間Ｔ_ＦＬの設定が適切な状態である場合、フラッシュランプ９２の発光ピークのタイミングがシャッタトリガのタイミングに概ね一致する。図５中、ＦＬ発光におけるシャッタトリガのＯＮ期間に重なるハッチング部Ｈ_Ａの面積（積分値）が画像センサ１０７によって撮影される画像の背景輝度に相当する。

６．課題
６．１ 第１の課題
フラッシュランプ９２を長期間にわたって使用していると、フラッシュランプ９２の放電電極の損耗や、封入ガスの劣化、電子回路部品の劣化等によって、フラッシュランプ９２のトリガ入力から発光までの時間差が変化する。

図６は、フラッシュランプの発光タイミングの変化を例示的に示したグラフである。横軸は、ＦＬトリガの入力時からの時間差（経過時間）を示しており、単位はナノ秒［ｎｓ］である。横軸の原点はトリガ入力時である。縦軸はフラッシュランプの発光強度を示している。図６において、Ｄａｔｅ.Ｘで示した発光波形は、ある特定の日時Ｘにおいて計測されたフラッシュランプの発光状態を示している。例えば、Ｄａｔｅ．Ｘの発光波形は、フラッシュランプの初期性能を示している。図６において、Ｄａｔｅ.Ｚで示した発光波形は、日時Ｘから十分に長期間経過した特定の日時Ｚにおいて計測されたフラッシュランプの発光状態を示している。フラッシュランプ９２の長期間の使用に伴い、フラッシュランプ９２のトリガ入力から発光までの時間差が長くなる。

従来、フラッシュランプ９２へのトリガ入力のタイミングは、装置の使用を開始する初期の段階で、計測部１０１における撮像系の露光タイミングと同期するように、つまり、露光時間内の積分光量（撮影画像の背景光量）が最大化するように、調整される。そして、その後は、フラッシュランプ９２へのトリガ入力のタイミングの調整は行われない。

したがって、Ｄａｔｅ．Ｘの発光波形における発光ピークのタイミングと、シャッタトリガのタイミングとを概ね一致させるよう設定された装置状態において、Ｄａｔｅ．Ｚのような発光波形になると、シャッタトリガのＯＮ期間に照射される照明光の光量が低下する。

すなわち、フラッシュランプ９２の経年劣化や状態変化によってフラッシュランプ９２のトリガ入力から発光までの時間が変化することにより、撮像系の露光タイミングとの同期が崩れる。

図７は、フラッシュランプ９２の経年劣化や状態変化等に起因して撮影画像の背景輝度が低下する様子を示したグラフである。図７の横軸は、時間を表しており、単位は月（month）である。縦軸は背景輝度を示している。図７中の「Ｘ」は、図６のＤａｔｅ．Ｘの日付けを表し、図７の「Ｚ」は、図６のＤａｔｅ．Ｚの日付けを表す。図７中の「Ｙ」は、ＸとＹの間の特定の日付けを指す。図７に示すように、フラッシュランプ９２の長期間の使用により、背景輝度が低下していく。

図８は、ＦＬトリガの遅延時間Ｔ_ＦＬの設定が不適切な状態となる場合の例を示している。図８の最下段に示したＦＬ発光の波形のうち、符号Ａで示した発光状態は、図５に示した発光状態と同じ波形であり、発光ピークがシャッタトリガのタイミングと概ね一致している。

これに対し、符号Ｂと符号Ｃで示したそれぞれの波形は、ＦＬトリガのトリガ入力タイミングからフラッシュランプ９２の発光までの時間差が長くなり、フラッシュランプ９２の発光ピークとシャッタトリガのタイミングがずれている状態を示している。

図５において、トリガ入力のタイミングから発光のピークに達するまでの時間差を発光ピーク到達時間Ｔ_ｅｍｉｔとすると、図５におけるＦＬ発光のＴ_ｅｍｉｔが、フラッシュランプ９２の劣化等により、例えば、図８に示すＴ_{ｅｍｉｔ−Ｂ}に変化する。

この場合、例えば、符号Ｂの状態では、シャッタトリガのＯＮ期間と重なるハッチング部Ｈ_Ｂの面積が図５で説明したハッチング部Ｈ_Ａの面積よりも減少し、撮影画像の背景輝度が低下する。また、符号Ｃの状態になると、シャッタトリガのＯＮ期間と、ＦＬ発光期間とがずれてしまい、撮影画像の背景輝度が極端に低下する。

図９は、ＦＬトリガの入力からＦＬ発光までの時間差が、図８のＡ、Ｂ、及びＣのそれぞれの状態である場合に、画像センサ１０７によって撮影される撮影画像のイメージ図である。図９の最左に示した画像Ａは、ＦＬトリガの入力からＦＬ発光までの時間差が、図６において「Ａ」で示した状態である場合に、画像センサ１０７によって撮影される撮影画像のイメージ図である。図９の中央に示した画像Ｂは、ＦＬトリガの入力からＦＬ発光までの時間差が、図８の「Ｂ」で示した状態である場合に、画像センサ１０７によって撮影される撮影画像のイメージ図である。図９の最右に示した画像Ｃは、ＦＬトリガの入力からＦＬ発光までの時間差が、図８の「Ｃ」で示した状態である場合に、画像センサ１０７によって撮影される撮影画像のイメージ図である。

フラッシュランプ９２の長期間の使用により、ＦＬトリガ入力から発光までの時間差が、図８のＡ→Ｂ→Ｃのように変化したとすると、画像センサ１０７によって撮像される画像のイメージは、図９の画像Ａ→画像Ｂ→画像Ｃのように次第に背景が暗くなる。画像Ａ、画像Ｂ及び画像Ｃの各画像における黒丸は、ドロップレットの影である。

各画像Ａ〜Ｃにおいて破線で示した水平方向の信号強度を示すラインプロファイルは、図１０のようになる。図１０の横軸は水平方向の位置を表し、縦軸は信号強度、すなわち輝度を表す。なお、信号強度は、画像データにおける画素のカウント値、つまり、デジタル信号値で表すことができる。

図１０中「Ａ」で示したラインプロファイルは、図９の画像Ａにおける破線ａで示したラインの断面プロファイルである。図１０中「Ｂ」で示したラインプロファイルは、図９の画像Ｂにおける破線ｂで示したラインの断面プロファイルである。図１０中「Ｃ」で示したラインプロファイルは、図９の画像Ｃにおける破線ｃで示したラインの断面プロファイルである。図１０に示す各ラインプロファイルにおいて、ターゲットの影の部分は、背景部分に比べて信号強度が低くなる。背景部分の信号の変動は熱ノイズによるものである。画像Ａのように背景が明るい撮影画像の場合、ターゲットの影と背景との明暗の差が大きく、ターゲットの影に相当するターゲット信号を適切に判別できる。ターゲット信号とは、ターゲットの影の部分を捉えた信号である。

一方、画像Ｂのように、背景輝度が低い条件では、ターゲット信号とノイズの判別が困難になる。さらに、画像Ｃのように背景輝度が低下すると、ターゲットであるのか背景のノイズであるのかを判別不能なものとなり得る。つまり、背景輝度が低下すると、信号レベルが低下し、ターゲット信号に対するノイズの影響が相対的に大きくなる。その結果、撮影画像に基づくターゲットの位置や形状などの計測の誤差が拡大し、最悪の場合には計測不能に陥る。

上述のように、フラッシュランプ９２の経年劣化や状態変化によって、露光タイミングとの同期が崩れ、露光時間内の積分光量が低下することにより、ターゲットの影と背景とのコントラストが低下して、ターゲットの計測精度が低下する。

６．２ 第２の課題
また、第２の課題として、フラッシュランプを長期に使用した場合、フラッシュランプの発光光量の総量も経年劣化で低下する。フラッシュランプの発光光量自体が低下することにより、図７及び図８で説明したような現象が発生し得る。その結果として、上述した第１の課題と同様に、撮影画像に基づくターゲットの位置や形状などの計測の誤差拡大や最悪の場合には計測不能に陥るおそれがある。第１の課題と第２の課題は複合的に発生し得る。

７．第１実施形態
７．１ 構成
図１１は、第１実施形態に係るターゲット撮影装置を含むＥＵＶ光生成装置の構成を概略的に示す図である。制御部４０は、処理部１１０による撮影画像の背景輝度計測の結果を用いて、遅延回路１１２の遅延時間を調整する制御を行う。

７．２ 動作
処理部１１０は、画像センサ１０７から得られる撮影画像の画像データを基に、撮影画像の背景輝度を計測する。図１２に、撮影画像の画像データのイメージを例示的に示す。撮影画像には、ドロップレットの影が映っている。このような撮影画像から、背景輝度を計測する方法として、例えば、次のような計測方法ａ〜ｃを採用し得る。

計測方法ａ：撮影画像の画像内全体の平均カウント値を背景輝度として採用する。カウント値とは画素のデジタル信号値を指す。カウント値は、画素が受けた光の強さを所定の階調数の段階における数値として表され、輝度が高いほどカウント値は大きくなる。例えば、所定の階調数が２５６階調（８ビット）である場合、カウント値は、０から２５５の範囲のいずれかの数値で表される。

計測方法ｂ：撮影画像の画像内全体の中の最大カウント値を背景輝度として採用する。

計測方法ｃ：撮影画像の画像内全体のカウント値のヒストグラムのピークに対応するカウント値を背景輝度として採用する。

図１３は、図１２に示した撮影画像における輝度ヒストグラムを示す。横軸は、撮影画像の各ピクセルのカウント値であり、縦軸は該当ピクセル数を表す。図中の「ａ」の矢印は、計測方法ａによって取得する背景輝度のヒストグラム上の位置を示している。図中の「ｂ」の矢印は、計測方法ｂによって取得する背景輝度のヒストグラム上の位置を示している。図中の「ｃ」の矢印は、計測方法ｃによって取得する背景輝度のヒストグラム上の位置を示している。

また、撮影画像から背景輝度を計測する他の方法として、次のような計測方法ｄ、ｅを採用し得る。

計測方法ｄ：撮影画像の画像領域内に予め複数の計測領域を設定しておき、複数の計測領域のそれぞれの平均カウント値の平均値を背景輝度として採用する。

例えば、図１４に示すように、撮影画像の画像領域内に予め４つの計測領域Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４を設定しておく。図１４には、各計測領域Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４の境界を規定する四角形の計測枠が示されている。それぞれの計測枠内でのみ平均値（平均カウント値）を計算し、計測領域Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４ごとの４つの平均カウント値の平均値を背景輝度として採用する。複数の計測領域は、Ｙ方向の位置が異なり、かつＸ方向の位置が異なる少なくとも２つの計測領域を含むことが好ましい。

計測方法ｅ：撮影画像の画像領域内に予め複数の計測領域を設定しておき、複数の計測領域のうち、ターゲットが含まれた計測領域を除いた残りの計測領域のそれぞれの平均カウント値の平均値を背景輝度として採用する。

図１５は、撮影画像の例である。図１５の撮影画像は、画面の上から下に向かってターゲットが進行する向きで撮影が行われたものである。図１５の例では、予めの設定した複数の計測領域Ｗ１〜Ｗ４のうち、ターゲットを含む計測領域Ｗ２及び計測領域Ｗ４については、背景輝度の計算から除外する。この場合、残りの計測領域Ｗ１と計測領域Ｗ３のそれぞれについて平均カウント値を求め、それら計測領域Ｗ１、Ｗ３ごとの２つの平均カウント値の平均値を背景輝度として採用する。

各計測領域にターゲットが含まれるか否かの判定は、例えば、次の２つの方法のいずれか、又は両方の組み合わせで行うことができる。

［ターゲットの有無の判定方法１］ターゲットの供給位置の情報に基づき判定する。制御部４０は、ターゲット供給部１８から出力するターゲットの供給位置の情報を保持している。ターゲット供給部１８は、図示せぬ二次元ステージを介してチャンバ１６に取り付けられている。制御部４０は、図示せぬ二次元ステージを制御してターゲットの供給位置を制御する。制御部４０は、二次元ステージの制御情報として、ターゲットの供給位置を保持している。制御部４０は、このターゲット供給位置の情報を基に、撮影画像内におけるターゲットの位置を判定し得る。

［ターゲットの有無の判定方法２］撮影画像における各計測領域内の最低輝度の情報からターゲットの有無を判定できる。既述のとおり、撮影画像においてターゲットは影として映る。影の部分は輝度が低くなるため、計測領域内の画素の最低輝度が予め定められた規定の値よりも低い値である場合には、計測領域内にターゲットが含まれていると判定できる。

図１６は、撮影画像の他の例である。図１６に示した撮影画像は、画面の左から右に向かってターゲットが進行する向きで撮影が行われたものである。画像センサ１０７の向きによって、図１６のような撮影画像になる場合があり得る。図１６の場合、撮影画像の画像領域内に予めの設定した複数の計測領域Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４のうち、ターゲットを含む計測領域Ｗ３及び計測領域Ｗ４については、背景輝度の計算から除外する。この場合、計測領域Ｗ１と計測領域Ｗ２のそれぞれについて平均カウント値を求め、それら計測領域ごとの２つの平均カウント値の平均値を背景輝度として採用する。

計測方法ｄ、又は計測方法ｅによれば、撮影画像内において背景輝度を計算するための計測領域を予め固定して限定することにより、計測方法ａ〜ｃと比較して、演算量が少なく、高速に背景輝度を取得することができる。

また、計測方法ｅで説明したように、ターゲットが含まれる計測領域を演算の対象から除外することによって、ターゲットの状態による平均輝度のばらつきが抑制される。

図１４〜図１６で例示したように、撮影画像の画像領域内に複数の計測領域を予め設定しておくことにより、ターゲットがいずれかの計測領域に含まれた場合に計測不能となることを防止することができる。

７．３ Ｔ_ＦＬ調整の実施タイミングについて
背景輝度計測は、例えば、ターゲット計測を行うごとに毎回、又は、複数回のターゲット計測につき１回の割合で、常時実施してもよい。そして、計測された背景輝度が予め定めた基準輝度の許容変動幅（例えば９０％）を下回った場合に、Ｔ_ＦＬ調整を実施する。Ｔ_ＦＬ調整とは、ＦＬトリガの遅延時間Ｔ_ＦＬを最適な値に調整することを意味する。

また、計測された背景輝度が基準輝度の９０％を下回らない場合であっても、１週間から１ヶ月程度の規定の期間経過ごとに定期的に、Ｔ_ＦＬ調整を実施してもよい。

７．４ Ｔ_ＦＬ調整処理アルゴリズムの例
図１７は、第１実施形態に係るターゲット撮影装置におけるＴ_ＦＬ調整処理のフローチャートである。図１４に示すフローチャートの各ステップは、制御部４０として機能する１つ又は複数のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）がプログラムを実行することにより実施され得る。

ステップＳ１１において、制御部４０は、予め基準輝度Ｑ_０と許容変動幅αを設定しておく。許容変動幅αは、例えばα＝０．９とされる。α＝０．９とは、基準輝度Ｑ_０の９０％までを許容することを意味する。

ステップＳ１２において、制御部４０は、フラッシュトリガの遅延時間Ｔ_ＦＬを設定し、かつ、調整フラグＦをＦ＝０とする。ステップＳ１２の段階で、ＦＬトリガの遅延時間Ｔ_ＦＬは、事前に調整されているとし、制御部４０は、事前に調整されているＴ_ＦＬを設定する。調整フラグＦは、Ｔ_ＦＬ調整の状態を示すフラグである。本例の場合、Ｆ＝０、１、２、３、４のいずれかの値を取り得る。

Ｆ＝０は、調整完了（調整済み）の状態を表す。

Ｆ＝１は、調整開始の状態を表す。Ｆ＝１の状態において現在のＴ_ＦＬ値での背景輝度を取得する。

Ｆ＝２は、調整中の第１状態を表す。Ｆ＝２の状態においてＴ_ＦＬをマイナス側に変更した場合の背景輝度データの取得が行われる。

Ｆ＝３は、調整中の第２状態を表す。Ｆ＝３の状態においてＴ_ＦＬをプラス側に変更した場合の背景輝度データの取得が行われる。

Ｆ＝４は、調整中の第３状態を表す。Ｆ＝４は、Ｔ_ＦＬの最適化処理が完了したことを示す。

ステップＳ１４において、制御部４０は、画像センサ１０７から画像データを受信したか否かを判定する。ステップＳ１４にてＮｏ判定の場合、制御部４０はステップＳ１４の処理をループさせ、画像データの受信を待つ。

ステップＳ１４において、制御部４０は、ターゲット撮像装置で撮影された画像データを受信すると、ステップＳ１６に移行する。

ステップＳ１６において、処理部１１０は、画像データ解析を行う。処理部１１０は、画像データ解析の中で撮影画像の背景輝度Ｑを取得する。背景輝度Ｑの取得方法については、既に説明した計測方法ａ〜ｅのいずれか、又はこれらの適宜の組み合わせを用いることができる。画像データ解析（ステップＳ１６）の処理内容の詳細は後述する。

ステップＳ１８において、制御部４０は、調整フラグがＦ＝０であるか否かを判定する。ステップＳ１８の判定において、制御部４０がＦ＝０であると判定すると、ステップＳ２０に進む。ステップＳ２０において、制御部４０は、背景輝度Ｑが基準輝度Ｑ_０に対する許容変動幅αを下回っているか否か判定する。すなわち、制御部４０はＱ＜αＱ_０を満たすか否かを判定する。基準輝度Ｑ_０と許容変動幅αの積は、許容下限輝度の一例に相当する。許容下限輝度は、基準輝度Ｑ_０と許容変動幅αの積によって設定される形態に限らない。許容下限輝度は、予め決められた値であっても構わない。

ステップＳ２０において、Ｑ≧αＱ_０である場合には、ステップＳ１４に戻り、次の画像データの受信を待機する。

一方、ステップＳ２０において、背景輝度Ｑが基準輝度Ｑ_０と許容変動幅αの積を下回っている場合、制御部４０は、ステップＳ２２に進む。

ステップＳ２２において、制御部４０は、調整フラグをＦ＝１とし、かつ、撮影回数を示す変数ＮにＮ＝１を設定する。また、制御部４０は、背景輝度の積算値Ｑ_ｓｕｍをＱ_ｓｕｍ＝Ｑとし、かつ、背景輝度の平均値Ｑ_ａｖｅ ^０＝０として、ステップＳ１４に戻る。

その後、処理部１１０が画像データを受信して、ステップＳ１６を経て、ステップＳ１８に至ると、Ｆ＝１となっているため、ステップＳ１８の判定にてＮｏ判定となり、ステップＳ２４に移行する。

ステップＳ２４において、制御部４０は、Ｔ_ＦＬ最適化の処理のサブルーチンを実行する。Ｔ_ＦＬ最適化処理の内容について詳細は、図２５を用いて後述する。Ｔ_ＦＬ最適化の処理では、背景輝度の計算処理を行い、計算の結果に基づいた遅延時間の修正を行う。Ｔ_ＦＬ最適化の処理の過程で調整フラグＦは変更され、Ｆは{１、２、３、４}のいずれかの値を取り得る。

ステップＳ２６において、制御部４０はＦ＝４であるか否かを判定する。ステップＳ２６において、制御部４０がＦ＝４を満たさないと判定した場合は、ステップＳ３０に進み、Ｔ_ＦＬの変更を装置に反映させてステップＳ１４に戻る。

Ｔ_ＦＬの最適化の処理が完了して、最適なＴ_ＦＬの値が決定した場合、調整フラグはＦ＝４となる。ステップＳ２６において、制御部４０がＦ＝４であると判定した場合は、ステップＳ２８に進む。ステップＳ２８において制御部４０は、調整フラグをＦ＝０に戻して、ステップＳ３０に進み、最適化したＴ_ＦＬを反映させて、ステップＳ１４に戻る。

図１８は、画像データ解析処理のフローチャートである。画像データ解析処理は、ターゲット位置及び／又は形状計測のサブルーチン（ステップＳ４０）と、背景輝度取得のサブルーチン（ステップＳ４２）とを含んで構成される。

ステップＳ４０において、制御部４０は、ターゲット位置及び／又は形状の計測を行う。例えば、制御部４０の処理部１１０は、撮影画像からドロップレットの径、ドロップレットの位置、ドロップレットの間隔、及びミスト（拡散ターゲット）の広がり形状のうち、少なくとも１つを計測する。

ステップＳ４２において、制御部４０は、背景輝度取得のサブルーチンとして、計測方法ａ〜ｅの５つの方法のうち、いずれかの計測方法に対応する処理を採用して背景輝度を計測する。計測方法ａに基づく背景輝度の取得処理を「背景輝度取得ａ」と表記する。計測方法ｂに基づく背景輝度の取得処理を「背景輝度取得ｂ」と表記する。計測方法ｃに基づく背景輝度の取得処理を「背景輝度取得ｃ」と表記する。計測方法ｄに基づく背景輝度の取得処理を「背景輝度取得ｄ」と表記する。計測方法ｅに基づく背景輝度の取得処理を「背景輝度取得ｅ」と表記する。

図１９は、背景輝度取得ａの処理内容を示すフローチャートである。ステップＳ５０において、処理部１１０は、画像の平均輝度Ｉ_ａｖｅを計算する。ここでいう平均輝度は、画像センサ１０７であるＣＣＤイメージセンサから得られるデジタル画像データの各画素のカウント数の平均値、すなわち、撮影画像全体の画素値の平均値を計算することによって求められる。

ステップＳ５２において、制御部４０は、背景輝度ＱとしてＩ_ａｖｅを採用する。

図２０は、背景輝度取得ｂの処理内容を示すフローチャートである。ステップＳ６０において、処理部１１０は、画像の最大輝度Ｉ_ｍａｘを計算する。ここでいう最大輝度は、画像センサ１０７であるＣＣＤイメージセンサから得られるデジタル画像データの各画素のカウント数の中から、最も大きなカウント数を特定することによって求められる。

ステップＳ６２において、制御部４０は、背景輝度ＱとしてＩ_ｍａｘを採用する。

図２１は、背景輝度取得ｃの処理内容を示すフローチャートである。

ステップＳ７０において、処理部１１０は、画像の輝度ヒストグラムを作成する。処理部１１０は、撮影画像の各ピクセルのカウント値を基に、図１３で説明したような輝度ヒストグラムを作成する。

その後、ステップＳ７２において、処理部１１０は、輝度ヒストグラムのピーク値Ｉ_ｐｅａｋを取得する。輝度ヒストグラムのピーク値は、該当ピクセル数が最大となる画素のカウント値であり、ピークに対応するカウント値を意味する。

ステップＳ７４において、制御部４０は、背景輝度ＱとしてＩ_ｐｅａｋを採用する。

図２２は、背景輝度取得ｄの処理内容を示すフローチャートである。ステップＳ８０において、制御部４０は、計測領域の個数Ｎ_{ｗｉｎｄｏｗ}を設定する。図１４で説明した例ではＮ_{ｗｉｎｄｏｗ}＝４である。

ステップＳ８２において、制御部４０は、計測領域ごとの背景輝度Ｑ_ｋを初期化し、かつ、演算対象とする計測領域を指定するインデックスｍを初期化する。ステップＳ８２の初期化処理により、Ｑ_ｋ＝０（ｋ＝１，２、・・・Ｎ_{ｗｉｎｄｏｗ}）及びｍ＝１に設定される。ｋは、Ｎ_{ｗｉｎｄｏｗ}個の計測領域の各々を識別するインデックスである。

ステップＳ８２において、処理部１１０は、ｍ番目の計測枠内の平均輝度Ｉ_ａｖｅを取得する。ｍ番目の計測枠内とは、ｍ番目の計測領域と同義である。

ステップＳ８３において、制御部４０は、Ｑ_ｍ＝Ｉ_ａｖｅとし、ステップＳ８４に進む。

ステップＳ８４において、制御部４０は、ｍの値をインクリメントし、ｍ＋１を新たにｍの値に設定する。

次いで、ステップＳ８５において、制御部４０は、ｍがＮ_{ｗｉｎｄｏｗ}を超えたか否かの判定を行う。ステップＳ８５において、ｍがＮ_{ｗｉｎｄｏｗ}以下であれば、ステップＳ８２に戻り、ステップＳ８２〜Ｓ８５の処理を繰り返す。

ステップＳ８５において、ｍがＮ_{ｗｉｎｄｏｗ}を超えた場合には、制御部４０はステップＳ８６に進む。

ステップＳ８６において、処理部１１０は、Ｎ_{ｗｉｎｄｏｗ}個のＱ_ｋ（ｋ＝１，２、・・・Ｎ_{ｗｉｎｄｏｗ}）の平均値を計算し、算出された平均値を撮影画像の背景輝度Ｑとして採用する。

図２３は、背景輝度取得ｅの処理内容を示すフローチャートである。ステップＳ９０において、制御部４０は、計測領域の個数Ｎ_{ｗｉｎｄｏｗ}を設定する。図１５及び図１６で説明した例ではＮ_{ｗｉｎｄｏｗ}＝４である。

ステップＳ９１において、制御部４０は、演算に必要な各種の初期化処理を行う。制御部４０は、計測領域ごとの計測データの有効／無効を判定するパラメータｐ_ｋを初期化してｐ_ｋ＝０（ｋ＝１，２，・・・Ｎ_{ｗｉｎｄｏｗ}）とする。制御部４０は、計測領域ごとの背景輝度Ｑ_ｋを初期化してＱ_ｋ＝０（ｋ＝１，２、・・・Ｎ_{ｗｉｎｄｏｗ}）とする。制御部４０は、演算対象とする計測領域を指定するインデックスｍをｍ＝１に設定する。また、制御部４０は、計測枠内にターゲットが存在するか否かの判定基準となるβの値を、例えばβ＝０．２と設定する。

ステップＳ９２において、制御部４０は、ｍ番目の計測枠内の平均輝度Ｉ_ａｖｅと最小輝度Ｉ_ｍｉｎを取得する。処理部１１０は、ｍ番目の計測枠内の平均輝度Ｉ_ａｖｅと最小輝度Ｉ_ｍｉｎを求める処理を行う。ステップＳ９３において、制御部４０は、（Ｉ_ａｖｅ−Ｉ_ｍｉｎ）／Ｉ_ａｖｅがβよりも小さいか否かを判定する。

計測枠内にターゲットが含まれている場合、（Ｉ_ａｖｅ−Ｉ_ｍｉｎ）／Ｉ_ａｖｅの値は１に近い値となる。一方、計測枠内にターゲットが含まれていない場合、（Ｉ_ａｖｅ−Ｉ_ｍｉｎ）／Ｉ_ａｖｅの値は０に近い値となる。

ステップＳ９３において、制御部４０は、（Ｉ_ａｖｅ−Ｉ_ｍｉｎ）／Ｉ_ａｖｅがβよりも小さいと判定した場合は、ステップＳ９４に進む。ステップＳ９４において、制御部４０は、ｐ_ｍ＝１とし、かつ、Ｑ_ｍ＝Ｉ_ａｖｅとした後、ステップＳ９６に進む。

一方、ステップＳ９３において、制御部４０は、（Ｉ_ａｖｅ−Ｉ_ｍｉｎ）／Ｉ_ａｖｅがβ以上であると判定した場合は、ステップＳ９５に進む。ステップＳ９５において、制御部４０は、ｐ_ｍ＝０とした後、ステップＳ９６に進む。

ステップＳ９６において、制御部４０は、ｍの値をインクリメントして、ｍ＋１を新たにｍの値に設定する。

ステップＳ９７において、制御部４０は、ｍがＮ_{ｗｉｎｄｏｗ}を超えたか否かの判定を行う。ステップＳ９７において、ｍがＮ_{ｗｉｎｄｏｗ}以下であれば、ステップＳ９２に戻り、ステップＳ９２〜Ｓ９７の処理を繰り返す。

ステップＳ９７において、制御部４０は、ｍがＮ_{ｗｉｎｄｏｗ}を超えたと判定すると、ステップＳ９８に進む。

ステップＳ９８において、処理部１１０は、Ｑ＝Σ（ｐ_ｋＱ_ｋ）／Σ（ｐ_ｋ）の計算式に従い、撮影画像の背景輝度Ｑを求める。Σはｋ＝１からＮ_{ｗｉｎｄｏｗ}までの総和を求めることを表す。これにより、ｐ_ｍ＝０となった計測枠の計測データは除外され、ｐ_ｍ＝１となった計測枠の計測データのみを用いて背景輝度Ｑが算出される。

図１９〜図２３で説明した背景輝度取得ａ〜ｅのそれぞれのメリット及びデメリットを図２４の表にまとめた。表中の「Ａ」は相対的に評価が高いことを示しており、表中の「Ｂ」は「Ａ」に比べて評価が劣ることを示している。

処理の複雑さに関して、背景輝度取得ａと背景輝度取得ｂは、逐次処理のため、処理は容易である。この点、背景輝度取得ｃ、ｄ及びｅは、処理がやや複雑となる。

処理範囲に関して、背景輝度取得ａ、ｂ及びｃは、処理範囲が画像全体のため、処理に時間がかかる。一方、背景輝度取得ｄと背景輝度取得ｅは、処理範囲が領域枠で規定される範囲に限定されるので短時間で処理できる。

ターゲット像の影響に関して、背景輝度取得ｂ、ｃ及びｅでは、原理的にターゲット像は背景輝度にほとんど影響を与えない。一方、背景輝度取得ａと背景輝度取得ｄでは、背景輝度がターゲット像の影響を受ける。

熱ノイズの影響は、背景輝度取得ｂの計測結果のみに表れる。

図２４から総合的に評価すると、背景輝度取得ａ〜ｅのうち、背景輝度取得ｅの処理が最も好ましい方法である。

図２５は、Ｔ_ＦＬ最適化の処理内容を示すフローチャートである。各ステップを詳述する前に、図２５に示す処理の全体を概説する。制御部４０は、現在のＴ_ＦＬでＮ_{ｓａｍｐｌｅ}回の撮影を行いそれぞれの撮影により得られた撮影画像の画像データについて、背景輝度の平均値を求めＱ_ａｖｅ ^０＝Ｑ_ａｖｅ ^１として保存する（ステップＳ１０７）。

その後、制御部４０はＦ＝２とし（ステップＳ１０８）、Ｔ_ＦＬからΔＴだけ差し引く（ステップＳ１１０）。ΔＴは、予め定められた調整量の刻み幅であり、例えば、ΔＴは５０ナノ秒［ｎｓ］に定められている。こうして新たに設定されたＴ_ＦＬを装置に反映させ（図１７のステップＳ３０）、再び、Ｎ_{ｓａｍｐｌｅ}回の撮影を行う（図２５のステップＳ１００〜Ｓ１０２）。Ｎ_{ｓａｍｐｌｅ}回それぞれの撮影によって得られた撮影画像の画像データについて背景輝度の平均値を求め、Ｑ_ａｖｅ ^２とする（ステップＳ１０４）。

制御部４０は、Ｑ_ａｖｅ ^２＞Ｑ_ａｖｅ ^０ならば、Ｑ_ａｖｅ ^０＝Ｑ_ａｖｅ ^２とし（ステップＳ１１４）、再びＴ_ＦＬからΔＴだけ差し引く（ステップＳ１１０）。そして、新たに設定されたＴ_ＦＬを装置に反映させ（図１７のステップＳ３０）、再び、Ｎ_{ｓａｍｐｌｅ}回の撮影を行う（図２５のステップＳ１００〜Ｓ１０２）。Ｎ_{ｓａｍｐｌｅ}回それぞれの撮影によって得られた撮影画像の画像データについて背景輝度の平均値を求め、Ｑ_ａｖｅ ^２とする（ステップＳ１１４）。

一方、ステップＳ１１２において、制御部４０は、Ｑ_ａｖｅ ^２≦Ｑ_ａｖｅ ^０ならば、調整フラグをＦ＝３とし（ステップＳ１１８）、Ｔ_ＦＬにΔＴだけ加える（ステップＳ１１２）。

こうして新たに設定されたＴ_ＦＬを装置に反映させ（図１７のステップＳ３０）、再び、Ｎ_{ｓａｍｐｌｅ}回の撮影を行う。Ｎ_{ｓａｍｐｌｅ}回それぞれの撮影によって得られた撮影画像の画像データについて背景輝度の平均値を求め、Ｑ_ａｖｅ ^３とする（ステップＳ１０４）。

ステップＳ１１２において、制御部４０は、Ｑ_ａｖｅ ^３＞ Ｑ_ａｖｅ ^０ならば、Ｑ_ａｖｅ ^０＝Ｑ_ａｖｅ ^３とし（ステップＳ１１４）、再びＴ_ＦＬからΔＴだけ加える（ステップＳ１２２）。そして、新たに設定されたＴ_ＦＬを装置に反映させ（図１７のステップＳ３０）、再び、Ｎ_{ｓａｍｐｌｅ}回の撮影を行う（図２５のステップＳ１００〜Ｓ１０２）。Ｎ_{ｓａｍｐｌｅ}回それぞれの撮影によって得られた撮影画像の画像データについて背景輝度の平均値を求め、Ｑ_ａｖｅ ^３とする（ステップＳ１１４）。

一方、ステップＳ１１２において、制御部４０は、Ｑ_ａｖｅ ^３≦Ｑ_ａｖｅ ^０ならば、調整フラグをＦ＝４とし（ステップＳ１１８、Ｓ１２４）、Ｔ_ＦＬからΔＴだけ差し引く（ステップＳ１２６）。その後、図１７のメインフローに戻って、新たに設定されたＴ_ＦＬを装置に反映させ（ステップＳ３０）、かつ、調整フラグをＦ＝０とすることで（ステップＳ２８）、調整完了とする。

図２５に示したフローチャートの各ステップを詳述する。ステップＳ１００において、制御部４０は、現在の積算値Ｑ_ｓｕｍに背景輝度Ｑを加えて、新たな積算値Ｑ_ｓｕｍとする。また、制御部４０は、測定回数のＮをインクリメントして、Ｎ＋１を新たなＮとする。

ステップＳ１０２において、制御部４０は、ＮがＮ_{ｓａｍｐｌｅ}以下であるか否かの判定を行う。ステップＳ１０２の判定がＹＥＳ判定である場合、制御部４０は、図１７のステップＳ２４に移行する。

一方、図２５のステップＳ１０２において、ＮがＮ_{ｓａｍｐｌｅ}を超えた場合、制御部４０は、ステップＳ１０４に移行する。ステップＳ１０４において、制御部４０は、積算値Ｑ_ｓｕｍをＮ_{ｓａｍｐｌｅ}で除算して背景輝度の平均値Ｑ_ａｖｅ ^Ｆを求める。また、制御部４０は、Ｑ_ｓｕｍとＮをリセットし、Ｑ_ｓｕｍ＝０、Ｎ＝０とする。

ステップＳ１０６において、制御部４０は、調整フラグがＦ＝１であるか否かの判定を行う。ステップＳ１０６において、制御部４０がＦ＝１であると判定すると、ステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７において、制御部４０は、Ｑ_ａｖｅ ^０＝Ｑ_ａｖｅ ^Ｆとする。また、ステップＳ１０８において、制御部４０は調整フラグをＦ＝２にする。

次いで、ステップＳ１１０において、制御部８０は、Ｔ_ＦＬからΔＴだけ引いた値を新たにＴ_ＦＬとする。ステップＳ１１０は、遅延時間を短縮する方向（マイナス方向）に調整することに相当している。ステップＳ１１０にて変更されたＴ_ＦＬは、図１７のステップＳ３０において装置に反映される。

調整フラグがＦ＝２の状態で、図２５のステップＳ１０６に到来すると、ステップＳ１０６の判定はＮｏ判定となり、ステップＳ１１２に移行する。

ステップＳ１１２において、制御部４０は、Ｑ_ａｖｅ ^ＦがＱ_ａｖｅ ^０よりも大きいか否かを判定する。Ｑ_ａｖｅ ^Ｆ＞Ｑ_ａｖｅ ^０を満たす場合、制御部８０は、ステップＳ１１４に進み、Ｑ_ａｖｅ ^０の値をＱ_ａｖｅ ^Ｆに更新する。例えば、Ｆ＝２である場合のＱ_ａｖｅ ^２がＱ_ａｖｅ ^２＞Ｑ_ａｖｅ ^０を満たす場合は、ステップＳ１１４にてＱ_ａｖｅ ^０＝Ｑ_ａｖｅ ^２とされる。

ステップＳ１１６において、制御部４０は、Ｆ＝２であるか否かを判定する。ステップＳ１１６にてＦ＝２を満たすと判定されると、ステップＳ１１０に進み、同様の処理が繰り返される。

Ｔ_ＦＬについてΔＴずつマイナス方向の調整を行うと、やがて、ステップＳ１１２においてＱ_ａｖｅ ^２≦Ｑ_ａｖｅ ^０となりうる。ステップＳ１１２において、制御部４０がＱ_ａｖｅ ^２≦Ｑ_ａｖｅ ^０と判定した場合、ステップＳ１１８に移行し、調整フラグのＦの値に１を加える。

次いで、ステップＳ１２０において、制御部４０は、Ｆ＝３であるか否かを判定する。ステップＳ１２０にてＦ＝３であると判定されると、ステップＳ１２２に進み、Ｔ_ＦＬにΔＴを加えて、新たにＴ_ＦＬとする。ステップＳ１２２にて変更されたＴ_ＦＬは、図１７のステップＳ３０において装置に反映される。

調整フラグがＦ＝３の状態で、図２５のステップＳ１１２に到来し、Ｑ_ａｖｅ ^３＞Ｑ_ａｖｅ ^０を満たす場合、制御部８０は、ステップＳ１１４に進み、Ｑ_ａｖｅ ^０の値をＱ_ａｖｅ ^３とする。Ｆ＝３の場合、ステップＳ１１６はＮＯ判定となり、ステップＳ１２２に進み、再びにＴ_ＦＬからΔＴだけ引いた値を新たにＴ_ＦＬとする。ステップＳ１２２は、遅延時間を長くする方向（プラス方向）に調整することに相当している。

ステップＳ１１０にて変更されたＴ_ＦＬは、図１７のステップＳ３０において装置に反映される。Ｔ_ＦＬについてΔＴずつプラス方向の調整を行うと、やがて、ステップＳ１１２においてＱ_ａｖｅ ^３≦Ｑ_ａｖｅ ^０となりうる。ステップＳ１１２において、制御部４０がＱ_ａｖｅ ^３≦Ｑ_ａｖｅ ^０と判定した場合、ステップＳ１１８に移行し、調整フラグのＦの値に１を加える。Ｆ＝３の状態でステップＳ１１８に到来すると、ステップＳ１２０の判定がＮＯ判定となる。この場合、ステップＳ１２４において、制御部４０はＦ＝４として、ステップＳ１２６に移行する。ステップＳ１２６において制御部４０は、Ｔ_ＦＬからΔＴだけ差し引き、新たなＴ_ＦＬとする。ステップＳ１２６で定められたＴ_ＦＬが最適なＴ_ＦＬの値とされる。ステップＳ１２６の後、図１７のステップＳ２６に進むと、ステップＳ２６の判定でＹＥＳ判定となり、ステップＳ２８に進む。制御部４０はステップＳ２８にて調整フラグをＦ＝０に戻し、Ｔ_ＦＬ調整を完了する。ステップＳ１２６で定められたＴ_ＦＬはステップＳ３０にて装置に反映される。こうして、背景輝度が最も高くなるようにＴ_ＦＬが調整される。

第１実施形態において説明した計測部１０１は「撮影部」の一例に相当する。ターゲット画像計測装置９０と、制御部４０との組み合わせは「ターゲット撮影装置」の一例に相当する。ターゲット通過検出信号は、外部から受信するタイミング信号の一例に相当する。ＦＬトリガは「第１のトリガ信号」の一例に相当し、Ｔ_ＦＬは「第１の遅延時間」の一例に相当する。撮影トリガは「第２のトリガ信号」の一例に相当し、Ｔ_ｃｃｄは「第２の遅延時間」の一例に相当する。シャッタトリガは「第３のトリガ信号」の一例に相当し、Ｔ_ｓｔｒは「第３の遅延時間」の一例に相当する。

７．５ 効果
ターゲットの影を捉えた撮影画像から背景輝度を計測してＦＬトリガの遅延時間を調整することにより、適切な明るさの撮影画像を得ることができる。これにより、フラッシュランプの発光タイミングとシャッタトリガとの同期崩れによる背景輝度の低下を抑制することができ、背景輝度を概ね一定に保つことができる。第１実施形態によれば、フラッシュランプ９２の経年劣化や状態変化による背景輝度の低下を抑えて、ターゲットの計測精度を維持することができる。
８．第２実施形態
８．１ 構成
図２６は、第２実施形態に係るターゲット撮影装置を含んだＥＵＶ光生成装置の構成を例示的に示した構成図である。図２６に示す第２実施形態について、図１１で説明した第１実施形態との相違点を説明する。

図２２に示す第２実施形態において、制御部４０は、処理部１１０と遅延回路１１２に加えてＦＬ放電電圧制御部１２４を含んでいる。ＦＬ放電電圧制御部１２４は、フラッシュランプ９２に対して放電電圧を指定する。ＦＬ放電電圧制御部１２４による放電電圧の指定方法は、アナログ電圧又は通信により行う。

８．２ 動作
ＦＬ放電電圧制御部１２４は、処理部１１０による処理結果を基に、ＦＬ発光時に放出される光量が低下した際に、フラッシュランプ９２の放電電圧を上昇させることによって、背景輝度を基準輝度に合わせる制御を行う。

図２７は、第２実施形態におけるＦＬ放電電圧変更の処理を含むＴ_ＦＬ調整処理のフローチャートである。図２７において、図１７で説明したフローチャートと共通するステップには同一のステップ番号を付し、その説明は省略する。

図２７に示すフローチャートは、ステップＳ１１の前段に、「放電電圧と最適遅延時間の相関を取得」する処理（ステップＳ１０）が追加され、かつ、ステップＳ２６とステップＳ２８の間に、「ＦＬ放電電圧変更」の処理（ステップＳ２７）が追加されている。

第２実施形態では、ステップＳ２４の処理を経てＴ_ＦＬの最適化の処理が完了し、Ｆ＝４となった段階で（ステップＳ２６にてＹＥＳ判定となった場合に）、ＦＬ放電電圧変更の処理（ステップＳ２７）を実施する。

図２８は、ＦＬ放電電圧変更の処理内容を示すフローチャートである。各ステップを詳述する前に、図２８に示すＦＬ放電電圧変更の処理の概要を説明する。フラッシュランプ９２は、コンデンサに蓄えた電圧を放電することによって発光する。ＦＬ放電電圧制御部１２４は、フラッシュランプ９２の発光光量が充電電圧の２乗に比例することを利用して、現在の放電電圧Ｖ_ｃｕｒｒから最適な放電電圧Ｖ_ｏｐｔを計算する（ステップＳ１４２）。そして、算出されたＶ_ｏｐｔが使用想定電圧範囲である最小放電電圧Ｖ_ｍｉｎから最大放電電圧Ｖ_ｍａｘの範囲を超える場合、放電電圧をＶ_ｍｉｎ又はＶ_ｍａｘでリミットして（ステップＳ１４６、Ｓ１５２）、ワーニングを出す（ステップＳ１４８、Ｓ１５４）。

また、放電電圧を変更すると、ＦＬトリガから発光開始タイミングまでの時間が変わるため、最適な遅延時間Ｔ_ＦＬの設定値に補正を加える（ステップＳ１５８）。

図２８に示したフローチャートの各ステップを詳述する。ステップＳ１４０において、ＦＬ放電電圧制御部１２４は、現在の放電電圧Ｖ_ｃｕｒｒを取得する。また、ＦＬ放電電圧制御部１２４は、使用可能な最大放電電圧Ｖ_ｍａｘと、最小放電電圧Ｖ_ｍｉｎを取得する。

次いで、ステップＳ１４２において、ＦＬ放電電圧制御部１２４は、背景輝度が基準輝度Ｑ_０となる最適な放電電圧Ｖ_ｏｐｔを決定する。ＦＬ放電電圧制御部１２４は、Ｖ_ｏｐｔ＝ｓｑｒｔ（Ｑ_０／Ｑ_ａｖｅ ^０）Ｖ_ｃｕｒｒの式に基づき、Ｖ_ｏｐｔを決定する。なお、ｓｑｒｔ（Ｑ_０／Ｑ_ａｖｅ ^０）は、Ｑ_０／Ｑ_ａｖｅ ^０の平方根を意味する。

ステップＳ１４４において、ＦＬ放電電圧制御部１２４は、Ｖ_ｏｐｔがＶ_ｍｉｎよりも大きいか否かを判定する。Ｖ_ｏｐｔ≦Ｖ_ｍｉｎである場合、ステップＳ１４６に移行する。ステップＳ１４６において、ＦＬ放電電圧制御部１２４は、Ｖ_ｏｐｔをＶ_ｍｉｎとする。また、ステップＳ１４８において、ＦＬ放電電圧制御部１２４は、放電電圧がＶ_ｍｉｎに制限された旨を知らせるワーニングを出す。ワーニングの出し方として、例えば、制御部４０に接続された図示せぬディスプレイなどに警告表示を行うなどの態様があり得る。

ステップＳ１４４において、Ｖ_ｏｐｔ＞Ｖ_ｍｉｎであると判定された場合、又はステップＳ１４８の後は、ステップＳ１５０に進む。

ステップＳ１５０において、ＦＬ放電電圧制御部１２４は、Ｖ_ｏｐｔがＶ_ｍａｘよりも小さいか否かを判定する。Ｖ_ｏｐｔ≧Ｖ_ｍａｘである場合、ステップＳ１５２に移行する。ステップＳ１５２において、ＦＬ放電電圧制御部１２４は、Ｖ_ｏｐｔをＶ_ｍａｘとする。また、ステップＳ１５４において、ＦＬ放電電圧制御部１２４は、放電電圧がＶ_ｍａｘに制限された旨を知らせるワーニングを出す。

ステップＳ１５０において、Ｖ_ｏｐｔ＜Ｖ_ｍａｘであると判定された場合、又はステップＳ１５４の後は、ステップＳ１５６に進む。

ステップＳ１５６において、ＦＬ放電電圧制御部１２４は、フラッシュランプ９２の放電電圧をＶ_ｏｐｔに設定する。放電電圧を変更すると、発光タイミングが変わるため、ステップＳ１５８において、ＦＬ放電電圧制御部１２４は、フラッシュランプ９２の放電電圧による発光タイミング変化を補正する処理を行う。ＦＬ放電電圧制御部１２４は、Ｔ_ＦＬ＝Ｔ_ＦＬ＋（ｄＴ_ＦＬ／ｄＶ）（Ｖ_ｏｐｔ−Ｖ_ｃｕｒｒ）の式に基づき、Ｔ_ＦＬを補正する。式中の「ｄＴ_ＦＬ／ｄＶ」は、図２７のステップＳ１０によって取得される相関情報から得られる。図２７のステップＳ１０に示した「放電電圧と最適遅延時間の相関を取得」する処理は、図２８のステップＳ１５８における補正処理に必要な情報を取得するステップである。

図２９は、放電電圧と最適遅延時間の相関を取得する処理の内容を示すフローチャートである。各ステップを詳述する前に、図２９のフローチャートの概要を説明する。ＦＬ放電電圧制御部１２４は、最小放電電圧Ｖ_ｍｉｎから最大放電電圧Ｖ_ｍａｘまでをＭ分割し（ステップＳ２０１０〜Ｓ２０２）、各放電電圧Ｖ_ｉ（ｉ＝０，１,・・・Ｍ）で最適ＦＬ遅延時間(発光ピークタイミング)＝Ｔ_ｉを求める（ステップＳ２２８）。その後、ＦＬ放電電圧制御部１２４は、最小二乗法で、一次関数として放電電圧と最適ＦＬ遅延時間の相関を一般化する（ステップＳ２４０）。

以下、各ステップを順に説明する。ステップＳ２００において、ＦＬ放電電圧制御部１２４は、最大放電電圧Ｖ_ｍａｘの設定、最小放電電圧Ｖ_ｍｉｎの設定、及び初期のＴ_ＦＬを設定する。具体的な設定値の一例として、最大放電電圧Ｖ_ｍａｘは１０００ボルト［Ｖ］に設定される。最小放電電圧Ｖ_ｍｉｎは５００ボルト［Ｖ］に設定される。初期のＴ_ＦＬを４０００ナノ秒［ｎｓ］に設定される。

ステップＳ２０２において、ＦＬ放電電圧制御部１２４は、最小放電電圧Ｖ_ｍｉｎから最大放電電圧Ｖ_ｍａｘまでの電圧範囲の分割数Ｍを設定する。具体的な設定値の一例として、Ｍ＝５に設定される。また、ステップＳ２０２において、ＦＬ放電電圧制御部１２４は、放電電圧のデータ取得間隔ΔＶを設定する。ＦＬ放電電圧制御部１２４は、ΔＶ＝（Ｖ_ｍａｘ−Ｖ_ｍｉｎ）／Ｍの式に従い、データ取得間隔ΔＶを設定する。Ｖ_ｍａｘ＝１０００ボルト［Ｖ］、Ｖ_ｍｉｎ＝５００ボルト［Ｖ］、分割数Ｍ＝５の場合、ΔＶ＝１００ボルト［Ｖ］に設定される。

ステップＳ２０４において、ＦＬ放電電圧制御部１２４は、変数の初期化を行う。すなわち、ＦＬ放電電圧制御部１２４は、調整フラグＦをＦ＝０に初期化し、かつ、放電電圧のインデックスｉをｉ＝０に初期化する。

次いで、ステップＳ２０６において、ＦＬ放電電圧制御部１２４は、ｉがＭ以下であるか否かを判定する。ステップＳ２０６においてＦＬ放電電圧制御部１２４がｉ≦Ｍを満たしていると判定すると、ステップＳ２１０に進む。

ステップＳ２１０において、ＦＬ放電電圧制御部１２４は、ＦＬの放電電圧をＶ_ｉ＝Ｖ_ｍｉｎ＋ΔＶ×ｉに設定する。

続くステップＳ２１４からステップＳ２３０の処理は、図１７で説明したステップＳ１４からステップＳ３０の処理と同様であるため、説明を省略する。

図２９のステップＳ２２６において、ＦＬ放電電圧制御部１２４はＦ＝４である場合に、ステップＳ２２８に進む。

ステップＳ２２８において、ＦＬ放電電圧制御部１２４は、調整フラグをＦ＝０に戻し、Ｔ_ｉ＝Ｔ_ＦＬとする。また、ＦＬ放電電圧制御部１２４はｉをインクリメントして、ｉ＋１を新たなｉとして設定する。

ステップＳ２０６からステップＳ２３０のループにより、各放電電圧Ｖ_ｉにおける最適なＦＬ遅延時間Ｔ_ｉが得られる。

ステップＳ２０６においてｉがＭを超えると、ＦＬ放電電圧制御部１２４は、ステップＳ２４０に移行する。

ステップＳ２４０において、ＦＬ放電電圧制御部１２４は、ｉ＝０からＭまでの（Ｖ_ｉ，Ｔ_ｉ）のデータを基に、最小二乗法でＶ_ｉに対するＴ_ｉの傾きｄＴ_ＦＬ／ｄＶと接片Ｔ_ＦＬ０を求める。こうして、放電電圧と最適ＦＬ遅延時間の相関を一次関数として一般化する。

なお、図２９で示したフローチャートによって、放電電圧と最適ＦＬ遅延時間の相関を求める態様の他、フラッシュランプ単体でフォトダイオードなどを用いて事前に同様の計測を実施して、放電電圧と最適ＦＬ遅延時間の相関を示す一次関数を求めてもよい。

８．３ 効果
第２実施形態によれば、第１実施形態の効果に加え、フラッシュランプの経年劣化による発光光量の総量の低下に対して、フラッシュランプの放電電圧を調整することにより、撮影画像の背景輝度の低下を抑制することができる。これにより、背景輝度を適正な基準輝度に維持することができる。

９．拡散ターゲットの計測について
第１実施形態及び第２実施形態の説明においては、ターゲット画像計測装置９０がドロップレット状のターゲットを撮影する例を説明したが、ターゲット画像計測装置９０は、ターゲットにプリパルスレーザ光を照射した後の拡散ターゲットを撮影してもよい。

図３０〜図３２は、ターゲットにピコ秒オーダーのパルス幅を有するプリパルスレーザ光が照射された場合の拡散ターゲットの生成過程を模式的に示す断面図である。図３０は、ターゲットにピコ秒オーダーのパルス幅を有するプリパルスレーザ光の照射開始からピコ秒オーダーの時間が経過した時点において推定されるターゲットの状態を示す。図３１は、ターゲットにピコ秒オーダーのパルス幅を有するプリパルスレーザ光の照射開始からナノ秒オーダーの時間が経過した時点において推定されるターゲットの状態を示す。図３２は、ターゲットにピコ秒オーダーのパルス幅を有するプリパルスレーザ光の照射開始から約１μｓの時間が経過した時点における拡散ターゲットの状態を示す。

図３０に示すように、ドロップレット状のターゲットにプリパルスレーザ光が照射されると、ターゲット表面にプリパルスレーザ光のエネルギーの一部が吸収され得る。その結果、プリパルスレーザ光が照射されたターゲット表面からほぼ垂直にターゲットの外側に向かうイオンや原子等の噴射を伴う、レーザアブレーションが発生し得る。これにより、プリパルスレーザ光が照射されたターゲット表面に対して垂直かつターゲット内部に向かって、レーザアブレーションによる反作用が働き得る。

このプリパルスレーザ光は、例えば、６．５Ｊ／ｃｍ^２以上のフルーエンスを有し、ピコ秒オーダーの時間内でターゲット照射を終了し得るので、時間あたりにターゲットへ照射される光のエネルギーが大きい。したがって、強力なレーザアブレーションが短時間で発生し得る。このため、レーザアブレーションによる反作用も大きく、ターゲットの内部に衝撃波が発生するものと推測される。

衝撃波は、プリパルスレーザ光が照射されたターゲットの表面に対してほぼ垂直に進行するため、ドロップレット状のターゲットのほぼ中心に集束する。衝撃波の波面は、当初、ターゲットの表面とほぼ平行なほぼ半球面状である。衝撃波が集束するに伴って、エネルギーが集中し、集中したエネルギーが一定の大きさを超えると、ドロップレット状のターゲットの破壊が始まる。

ターゲットの破壊は、集束することによってエネルギーが一定の大きさを超えた衝撃波の、ほぼ半球面状の波面から始まるものと推測される。このことが、図３１及び図３２に示すように、ターゲットがプリパルスレーザ光の入射側にドーム型に拡散した理由であると考えられる。

図３０において、衝撃波がドロップレット状のターゲットの中心にまで集束すると、エネルギーが最も集中し、ターゲットの残りの部分も一気に破壊され得る。このことが、図３２に示すように、ターゲットがプリパルスレーザ光の進行方向側に円環状に拡散した理由であると考えられる。

また、図３０においては、強力なレーザアブレーションが発生していると推測されるが、レーザアブレーションが発生している時間は僅かであり、衝撃波がターゲットの中心に到達するまでの時間も短いと推測される。そして、図３１に示すように、おそらくナノ秒オーダーの時間が経過した時にはターゲットが破壊され始めていると推測される。このことが、図３２に示すように、ターゲットの重心がプリパルスレーザ光の照射前の位置からあまり移動していない理由であると推測される。

第１実施形態及び第２実施形態で説明したＥＵＶ光生成装置１２において、ドライブレーザ出力トリガ、撮像トリガ、シャッタトリガ、及びＦＬトリガの遅延時間を適切に設定することにより、ターゲット画像計測装置９０は、拡散ターゲットを計測し得る。

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、添付の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不定冠詞「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 (18)

1. 外部からタイミング信号を受信し、前記タイミング信号の受信時から第１の遅延時間だけ遅延させたタイミングで第１のトリガ信号を出力する遅延回路と、
   前記第１のトリガ信号に基づいて発光する照明光源と、
   前記照明光源から発せられた光が観察対象であるターゲットに照射されることにより、前記ターゲットの影の像を撮影するよう配置された撮影部と、
   前記撮影部によって撮影された撮影画像から背景輝度を計測する処理を含む画像処理を行う処理部と、
   前記背景輝度に基づいて前記第１の遅延時間を調整する制御を行う制御部と、
   を備えるターゲット撮影装置。
2. 請求項１に記載のターゲット撮影装置であって、
   前記照明光源から発せられた光を前記ターゲットに向けて出射する光出射ポートと、
   前記ターゲットの周辺を通過した光を前記撮影部に導入する光入射ポートとは、互いに前記ターゲットの通過位置を挟んで対向する位置に配置されるターゲット撮影装置。
3. 請求項１に記載のターゲット撮影装置であって、
   前記撮影部は、画像センサと、シャッタと、を含み、
   前記遅延回路は、前記タイミング信号の受信時から第２の遅延時間だけ遅延させたタイミングで第２のトリガ信号である撮像トリガを出力し、かつ、前記タイミング信号の受信時から第３の遅延時間だけ遅延させたタイミングで第３のトリガ信号であるシャッタトリガを出力し、
   前記撮像トリガに基づいて、前記画像センサによる撮影が行われ、
   前記シャッタトリガに基づいて、前記シャッタの開閉が行われるターゲット撮影装置。
4. 請求項１に記載のターゲット撮影装置であって、
   前記制御部は、前記第１の遅延時間の設定を変えて前記背景輝度の計測を行い、前記背景輝度が最も高くなるように前記第１の遅延時間を調整するターゲット撮影装置。
5. 請求項１に記載のターゲット撮影装置であって、
   前記処理部は、前記撮影部によって取得される前記撮影画像ごとに、前記撮影画像から前記ターゲットの位置及び形状の少なくとも一方に関する情報を得るための計測を行うターゲット計測処理と、前記背景輝度を計測する処理とを行うターゲット撮影装置。
6. 請求項１に記載のターゲット撮影装置であって、
   前記制御部は、前記処理部により計測された前記背景輝度が許容下限輝度を下回った場合に、前記第１の遅延時間を調整する制御を行うターゲット撮影装置。
7. 請求項６に記載のターゲット撮影装置であって、
   予め基準輝度と前記基準輝度に対する許容変動幅とが設定され、
   前記制御部は、前記処理部により計測された前記背景輝度が、前記基準輝度と前記許容変動幅とで規定される前記許容下限輝度を下回った場合に、前記第１の遅延時間を調整する制御を行うターゲット撮影装置。
8. 請求項６に記載のターゲット撮影装置であって、
   前記制御部は、前記処理部により計測された前記背景輝度が、前記許容下限輝度を下回った場合に、前記第１の遅延時間を短縮するターゲット撮影装置。
9. 請求項１に記載のターゲット撮影装置であって、
   前記処理部は、前記撮影画像の各ピクセルのカウント値を基に、前記撮影画像の画像内全体の平均カウント値を算出する処理を行い、
   前記制御部は、前記背景輝度として前記平均カウント値を取得するターゲット撮影装置。
10. 請求項１に記載のターゲット撮影装置であって、
    前記処理部は、前記撮影画像の各ピクセルのカウント値から、前記撮影画像の画像内全体における最大カウント値を特定する処理を行い、
    前記制御部は、前記背景輝度として前記最大カウント値を取得するターゲット撮影装置。
11. 請求項１に記載のターゲット撮影装置であって、
    前記処理部は、前記撮影画像の各ピクセルのカウント値を基に、前記撮影画像の画像内全体の前記カウント値のヒストグラムを作成して、前記ヒストグラムのピークに対応するカウント値を特定する処理を行い、
    前記制御部は、前記背景輝度として前記ピークに対応するカウント値を取得するターゲット撮影装置。
12. 請求項１に記載のターゲット撮影装置であって、
    前記処理部は、前記撮影画像の画像領域内に予め複数の計測領域が設定され、
    前記計測領域ごとに、それぞれの計測領域内の平均カウント値を算出し、かつ、前記算出された前記計測領域ごとの前記平均カウント値の平均値を算出する処理を行い、
    前記制御部は、前記背景輝度として前記平均値を取得するターゲット撮影装置。
13. 請求項１に記載のターゲット撮影装置であって、
    前記処理部は、前記撮影画像の画像領域内に予め複数の計測領域が設定され、
    前記複数の計測領域のうち、前記ターゲットの影が含まれている計測領域を演算から除外して、前記ターゲットの影が含まれていない残りの計測領域ごとに、それぞれの計測領域内の平均カウント値を算出し、かつ、前記算出された前記計測領域ごとの平均カウント値の平均値を算出する処理を行い、
    前記制御部は、前記背景輝度として前記平均値を取得するターゲット撮影装置。
14. 請求項１に記載のターゲット撮影装置であって、
    前記照明光源は、フラッシュランプであるターゲット撮影装置。
15. 請求項１４に記載のターゲット撮影装置であって、
    前記フラッシュランプの放電電圧を指定する放電電圧制御部を備え、
    前記放電電圧制御部は、前記処理部によって計測される前記背景輝度に基づいて前記フラッシュランプの放電電圧を調整する制御を行うターゲット撮影装置。
16. 請求項１５に記載のターゲット撮影装置であって、
    前記放電電圧制御部は、現在の放電電圧と、前記処理部によって計測された前記背景輝度と、予め定められた基準輝度と、を基に、背景輝度が前記基準輝度となるために最適な放電電圧を決定する処理を行い、
    前記制御部は、前記放電電圧制御部による放電電圧の設定の変更に伴い、放電電圧と最適遅延時間の関係を基に、前記前記第１の遅延時間の補正を行うターゲット撮影装置。
17. 内部でプラズマが生成されるチャンバと、
    前記チャンバの内部に前記プラズマの発生源となるターゲットを供給するターゲット供給部と、
    前記ターゲット供給部から前記チャンバの内部に供給された前記ターゲットの通過を検出してターゲット通過検出信号を出力するターゲット通過検出装置と、
    前記ターゲット通過検出信号を受信し、前記ターゲット通過検出信号の受信時から第１の遅延時間だけ遅延させたタイミングで第１のトリガ信号を出力する遅延回路と、
    前記第１のトリガ信号に基づいて発光する照明光源と、
    前記照明光源から発せられた光が観察対象である前記ターゲットに照射されることにより、前記ターゲットの影の像を撮影するよう前記チャンバに配置された撮影部と、
    前記撮影部によって撮影された撮影画像から背景輝度を計測する処理を含む画像処理を行う処理部と、
    前記背景輝度に基づいて前記第１の遅延時間を調整する制御を行う制御部と、
    を備え、
    前記ターゲット供給部から前記チャンバの内部に供給された前記ターゲットにレーザ光を照射することにより前記ターゲットをプラズマ化して極端紫外光を生成する極端紫外光生成装置。
18. 請求項１７に記載の極端紫外光生成装置であって、
    前記チャンバは、前記照明光源から発せられた光を前記ターゲットに向けて出射する光出射ポートとしての第１のウインドウと、
    前記ターゲットの周辺を通過した光を前記撮影部に導入する光入射ポートとしての第２のウインドウと、を備え、
    前記第１のウインドウと前記第２のウインドウとは、互いに前記ターゲットの通過位置を挟んで対向する位置に配置される極端紫外光生成装置。