JPWO2016117118A1 - Euv光生成システム及びeuv光生成方法、並びにトムソン散乱計測システム - Google Patents
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Abstract
Description
[1.概要]
[2.EUV光生成装置の全体説明](図1)
2.1 構成
2.2 動作
[3.トムソン散乱計測システム]
3.1 構成(図2)
3.2 動作
3.3 トムソン散乱光のスペクトル波形
3.4 課題
[4.第1の実施形態](波長フィルタを含むトムソン散乱計測システム)
4.1 構成
4.1.1 システムの全体構成(図6、図7)
4.1.2 ドライブレーザ装置の構成(図8)
4.2 動作
4.2.1 システム全体の動作
4.2.2 EUV光生成制御部による制御タイミング
4.3 作用
4.4 変形例(図16)
[5.第2の実施形態](トムソン散乱計測システムを含むEUV光生成システム)
5.1 構成
5.1.1 システムの全体構成(図18)
5.1.2 ドライブレーザ装置の構成(図19)
5.2 動作
5.3 作用
5.4 変形例
[6.その他の実施形態]
6.1 ターゲット径を制御可能なターゲット供給装置の実施形態(図29)
6.1.1 構成
6.1.2 動作
6.2 パルス幅を制御可能なレーザ装置の実施形態(図30)
6.2.1 構成
6.2.2 動作
6.3 プローブパルスレーザ光をドライブパルスレーザ光に対して垂直に入射するトムソン散乱計測システムの実施形態(図31)
6.4 ICCDの実施形態(図32〜図33)
[7.制御部のハードウエア環境](図34)
[8.その他]
本開示は、ターゲットにパルスレーザ光を照射してプラズマ化して、EUV光を生成するEUV光生成システム及びEUV光生成方法に関する。また、生成したプラズマのトムソン散乱光を計測するトムソン散乱計測システムに関する。
2.1 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と共に用いられてもよい。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、及びターゲット供給装置として例えばターゲット供給部26を含んでもよい。チャンバ2は、密閉可能であってもよい。ターゲット供給部26は、例えば、チャンバ2の壁を貫通するように取り付けられてもよい。ターゲット供給部26から供給さ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つ以上の組み合わせを含んでもよいが、これらに限定されない。
図1を参照に、レーザ装置3から出力されたパルスレーザ光31は、レーザ光進行方向制御部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内に入射してもよい。パルスレーザ光32は、少なくとも1つのレーザ光の経路に沿ってチャンバ2内に進み、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に照射されてもよい。
(3.1 構成)
図2に、例えば図1に示したEUV光生成システム11に適用されるトムソン散乱計測システムの一構成例を概略的に示す。なお、以下では図1の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
EUV光生成制御部5は、遅延回路53に、ターゲット出力信号S1、ドライブパルス発光トリガTG1、プローブパルス発光トリガTG2、及びシャッタ信号S2のそれぞれの信号の遅延時間を示す遅延データDt0を出力してもよい。EUV光生成制御部5はまた、遅延回路53に、上記それぞれの信号を所定の遅延時間で生成するようにトリガ信号TG0を出力してもよい。
図3及び図4を参照して、トムソン散乱光31Tのスペクトル波形について説明する。図3は、以下で説明する散乱パラメータαがα>1のときのトムソン散乱光31Tのスペクトル波形の一例を模式的に示している。図4は、散乱パラメータαがα≪1のときのスペクトル波形の一例を模式的に示している。図3及び図4において、横軸はプローブパルスレーザ光31Pの波長λ0を中心波長とする差波長Δλ、縦方向は信号強度であってもよい。
プローブパルスレーザ光31Pの波長λ0に対して波長が近いイオン項のスペクトル波形は、強い信号強度で観測され得る。このため、イオン項を計測することによって、プラズマパラメータを高精度に見積もり得る。イオン項のスペクトル波形を計測することによって、イオン項のスペクトル波形の形状、イオン項のピーク波長、及び信号強度から、価数Z、電子密度ne、電子温度Te、及びイオン温度Tiを計算し得る。ZとTeの値は、Z・Teの値に基づいて、CRモデルの理論テーブル値から分離して求め得る。
参考文献:D. H. Froula, S. H. Glenzer, N. C. Luhmann, Jr., and J. Sheffield: Plasma Scattering of Electromagnetic Radiation (Academic Press, USA, 2011) 2nd ed.
Δλ={λ0 2/(2πc)}Δω
σR/σT=1100
であってもよい。
図5は、プローブパルスレーザ光31Pの迷光とトムソン散乱光31Tのイオン項とのスペクトル波形の一例を模式的に示している。図5において、横軸はプローブパルスレーザ光31Pの波長λ0を中心波長とする差波長Δλ、縦軸は信号強度であってもよい。図5には、ターゲット27が炭素とスズである場合のスペクトル波形の一例を模式的に示す。
(4.1 構成)
(4.1.1 システムの全体構成)
図6は、第1の実施形態として、EUV光生成システムに適用されるトムソン散乱計測システムの一構成例を概略的に示している。なお、以下では図2の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
図8は、ドライブレーザ装置3Dの一構成例を概略的に示している。
ドライブパルスレーザ光31Dは、ターゲット27を拡散させるプリパルスレーザ光と、拡散されたターゲット27をプラズマ化するメインパルスレーザ光31Mとを含んでもよい。ドライブレーザ装置3Dは、プリパルスレーザ光を出力するプリパルスレーザ装置3Pと、メインパルスレーザ光31Mを出力するメインパルスレーザ装置3Mとを含んでもよい。
(4.2.1 システム全体の動作)
図6に示したトムソン散乱計測システムでは、コリメータレンズ91と、高反射ミラー95,96a,96bと、集光レンズ97とを介して、トムソン散乱光31Tによるプラズマの像が、波長フィルタ150の入射スリット151に270°回転して結像し得る。波長フィルタ150の入射スリット151の開口の長手方向と、ドライブパルスレーザ光31Dの軸方向とが略一致してもよい。入射スリット151を透過した光は、コリメータ光学系142によりコリメートされ、グレーティング143,144により回折され得る。グレーティング143,144は、トムソン散乱光31Tを含む光を波長に応じて空間的に分散するように回折させ得る。入射スリット151の像は、コリメータ光学系142とグレーティング143,144とを介して、集光光学系145によって中間スリット152の遮蔽部材152a上に結像し得る。
図9は、図6のトムソン散乱計測システムにおいて、プラズマから発光した光を波長フィルタ150の入射スリット151に入射させた時に、ICCDカメラ135で計測されるスペクトルの強度分布を示している。図9において、横軸はプローブパルスレーザ光31Pの波長λ0を中心波長とする差波長Δλ、縦軸は信号強度であってもよい。
Δλs/Δλp≦50/60=0.833
図10は、図6のトムソン散乱計測システムにおいて、遮蔽部材152aを取り外してプローブパルスレーザ光31Pのレイリー散乱光をスペクトル計測装置140に入射させた場合に計測されるスペクトル波形の一例を模式的に示している。図10において、横軸はプローブパルスレーザ光31Pの波長λ0を中心波長とする差波長Δλ、縦軸は信号強度であってもよい。
Δλf/Δλp≦18/60=0.3
図11は、EUV光生成制御部5による制御タイミングの一例を示すタイミングチャートである。なお、図11の(A)〜(F)において、縦軸は信号レベルであってもよい。図11の(G)〜(I),(K),(L)において、縦軸は光の強度であってもよい。図11の(J)において、縦軸はプラズマの密度または温度であってもよい。
EUV光生成制御部5は、遅延回路53に、各種の信号の遅延時間を示す遅延データDt0を出力してもよい。各種の信号は、ターゲット出力信号S1、プローブパルス発光トリガTG2、第1のプリパルス発光トリガTGp1、第2のプリパルス発光トリガTGp2、メインパルス発光トリガTGm1及びシャッタ信号S2を含んでもよい。
図13〜図15を参照して、トムソン散乱光31Tのイオン項のスペクトル波形の計測結果の例を説明する。図13は、EUV光251の発光状態の画像を模式的に示している。図14は、トムソン散乱光31Tのイオン項のスペクトル画像を模式的に示している。図14において、縦方向は位置、横方向は波長を示す。図15は、図14の位置P11,P12,P13のそれぞれの位置におけるトムソン散乱光31Tのイオン項のスペクトル波形を模式的に示している。図15に示したように、プローブパルスレーザ光31Pの波長λ0付近は波長フィルタ150による迷光低減波長領域となり得る。
λav=λ0(1−v/c)/(1−v2/c2)0.5 ……(1)
この第1の実施形態によれば、波長フィルタ150において入射スリット151の回折像を形成して、所定波長の光を遮蔽部材152aで遮蔽することによって、プローブパルスレーザ光31Pの波長λ0付近の迷光を抑制し得る。そして、迷光を抑制した光を分光器130によって分光することによって、トムソン散乱光31Tのイオン項のスペクトル波形を高精度に計測し得る。
図6に示した実施形態では、波長フィルタ150において、2つのグレーティング143,144で2回回折させて、入射スリット151の回折像を結像させていたが、この例に限定されない。例えば、グレーティング143,144に対して大きさが2倍の1つのグレーティングを用い、コリメータ光学系142と集光光学系145とのレンズ焦点距離及び有効径を2倍にすることによって、略同様の性能を得ることができ得る。
図16は、分光器130の変形例として、装置関数の半値全幅を約10pmにし得る高分解能化された分光器130Aの一例を示している。分光器130Aは、図6に示した分光器130の構成に対してさらに、グレーティング133と略同じスペックのグレーティング136が追加された構成であってもよい。グレーティング136は、グレーティング133と集光光学系134との間の光路上に配置されていてもよい。
(5.1 構成)
(5.1.1 システムの全体構成)
図18は、本開示の第2の実施形態として、トムソン散乱計測システムを含むEUV光生成システムの一構成例を概略的に示している。なお、以下では図6の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
図19は、図18に示したEUV光生成システムにおけるドライブレーザ装置3Dの一構成例を概略的に示している。なお、以下では図8の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
図20は、EUV光生成制御部5による制御タイミングの一例を示すタイミングチャートである。なお、図20の(A)〜(F)において、縦軸は信号レベルであってもよい。図20の(G)〜(I),(K),(L)において、縦軸は光の強度であってもよい。図20の(J)において、縦軸はプラズマ25aの密度または温度であってもよい。
この第2の実施形態によれば、ターゲット27の通過タイミング信号Tm1に基づいて、第1及び第2のプリパルス発光トリガTGp1,TGp2、並びにメインパルス発光トリガTGm1のそれぞれのトリガを遅延させ得る。これによって、第1及び第2のプリパルスレーザ光31p1,31p2、並びにメインパルスレーザ光31Mのターゲット27への照射タイミングを高精度に制御し得る。
図18の実施形態では、光ファイバ154を介してトムソン散乱光31Tをスペクトル計測装置140に入射させるようにしたが、図6の実施形態と略同様に、光ファイバ154を介さずに入射させるようにしてもよい。
(6.1 ターゲット径を制御可能なターゲット供給装置の実施形態)
(6.1.1 構成)
図29は、ターゲット径を調節可能なターゲット供給装置70の実施形態の一例を概略的に示している。ターゲット供給装置70は、ターゲット供給部26と、圧力調節器65と、ピエゾ電源66と、ファンクションジェネレータ67と、ターゲット制御部71とを含んでいてもよい。
ターゲット制御部71は、タンク61内に貯蔵されたターゲット材料69を、ヒータ64によって所定の温度まで加熱する温度制御をしてもよい。ターゲット制御部71は、例えば、ターゲット材料69がスズである場合、融点である232℃以上の例えば250℃〜290℃の所定の温度まで加熱する温度制御をしてもよい。
図30は、パルス幅とパルスエネルギとを制御可能なレーザ装置の実施形態の一例を概略的に示す。ここでは、ドライブレーザ装置3Dから出力されたドライブパルスレーザ光31Dのパルス幅とパルスエネルギとを制御可能にする実施形態を説明する。
ドライブレーザ装置3Dは、Qスイッチを搭載したマスタオシレータ(MO)110と、光シャッタ120と、増幅器PA1とを含んでもよい。
EUV光生成制御部5から、ドライブレーザ制御部54に、目標とするパルスエネルギと、目標とするパルス幅とのデータDt1が出力されてもよい。ドライブレーザ制御部54は、目標とするパルスエネルギとなるように、マスタオシレータ110の1対の電極117a,117bに高周波電源115を介して電圧を印加して、1対の電極117a,117b間で放電させて励起してもよい。
図31は、プローブパルスレーザ光31Pの入射方向の変形例を示している。図31に示したように、例えば、プローブパルスレーザ光31Pを、プラズマ生成領域25を含むXY平面を含む軸からプラズマ25aに照射してもよい。
図32は、ICCDの一構成例を概略的に示している。
ICCDカメラ135は、図32に示したようなICCD(Intensified CCD、イメージインテンシファイアCCD)を含んでいてもよい。ICCDは、イメージインテンシファイア180と、CCD190とを含んでいてもよい。イメージインテンシファイア180は、光の入射側から順に、入射窓181と、光電面182と、MCP(Micro Channel Plate)183と、蛍光面184と、ファイバオプティクスプレート185とを備えていてもよい。
イメージインテンシファイア180において、入射窓181に入射した光191は、光電面182によって電子192へと光電変換されてもよい。光電面182では、光191の光量に応じた複数の電子192を放出してもよい。光電面182から放出された各電子192は、光電面182とMCP183の入射面との間の電位に応じて加速され、MCP183の各チャンネルに入射してもよい。MCP183は、増倍された電子193を蛍光面184に向けて放出してもよい。蛍光面184は、入射した電子193の量に応じた光を出射してもよい。ファイバオプティクスプレート185は、蛍光面184から出射した光を増幅光194として出射面側に伝達してもよい。ここで、イメージインテンシファイア180のシャッタ機能は光電面182とMCP183の入射面との間の電位差を制御することによって可能となり得る。
当業者は、汎用コンピュータ又はプログラマブルコントローラにプログラムモジュール又はソフトウエアアプリケーションを組み合わせて、ここに述べられる主題が実行されることを理解するだろう。一般的に、プログラムモジュールは、本開示に記載されるプロセスを実行できるルーチン、プログラム、コンポーネント、データストラクチャーなどを含む。
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。
Claims (16)
- チャンバと、
前記チャンバの内部にターゲットを供給するターゲット供給装置と、
ドライブパルスレーザ光を前記ターゲットに照射することによりプラズマを発生させてEUV光を生成するドライブレーザ装置と、
プローブパルスレーザ光を前記プラズマに照射することによりトムソン散乱光を生成するプローブレーザ装置と、
前記トムソン散乱光のイオン項のスペクトル波形を計測する分光器と、
前記分光器の前段に配置され、前記トムソン散乱光を含む光のうち前記プローブパルスレーザ光の波長と略同一波長の所定波長の光が前記分光器へと入射するのを抑制する波長フィルタと
を備えるEUV光生成システム。 - 前記EUV光のエネルギを検出するエネルギセンサ
をさらに備える
請求項1に記載のEUV光生成システム。 - 前記トムソン散乱光のイオン項のスペクトル波形から前記プラズマの特性を示すプラズマパラメータを計算し、前記エネルギセンサの検出値と前記プラズマパラメータとに基づいて、前記ドライブパルスレーザ光の特性が最適化されるよう、前記ドライブレーザ装置を制御する制御部
をさらに備える
請求項2に記載のEUV光生成システム。 - 前記ドライブパルスレーザ光の特性は、前記ドライブパルスレーザ光のパルスエネルギ、パルス幅、ビーム径、及び前記ターゲットへの照射タイミングのうち、少なくとも1つを含む
請求項3に記載のEUV光生成システム。 - 前記ドライブパルスレーザ光は、前記ターゲットを拡散させるプリパルスレーザ光と、拡散された前記ターゲットをプラズマ化するメインパルスレーザ光とを含み、
前記ドライブレーザ装置は、前記プリパルスレーザ光を出力するプリパルスレーザ装置と、前記メインパルスレーザ光を出力するメインパルスレーザ装置とを含み、
前記制御部は、前記エネルギセンサの検出値と前記プラズマパラメータとに基づいて、前記プリパルスレーザ光、及び前記メインパルスレーザ光のうち少なくとも一方の特性が最適化されるよう、前記プリパルスレーザ装置、及びメインパルスレーザ装置のうち少なくとも一方を制御する
請求項3に記載のEUV光生成システム。 - 前記トムソン散乱光のイオン項のスペクトル波形から前記プラズマの特性を示すプラズマパラメータを計算し、前記エネルギセンサの検出値と前記プラズマパラメータとに基づいて、前記ターゲットのターゲット径が最適化されるよう、前記ターゲット供給装置を制御する制御部
をさらに備える
請求項2に記載のEUV光生成システム。 - 前記波長フィルタによって抑制される光の波長幅Δλsと、前記トムソン散乱光のイオン項として計測される2つのピーク波長の差Δλpとが、
Δλs/Δλp≦50/60
の関係を満たす
請求項1に記載のEUV光生成システム。 - 前記分光器の装置関数の半値全幅Δλfと、前記2つのピーク波長の差Δλpとが、
Δλf/Δλp≦18/60
の関係を満たす
請求項7に記載のEUV光生成システム。 - 前記ターゲットは、Sn、Gd、及びTbのいずれかを含む
請求項1に記載のEUV光生成システム。 - 前記波長フィルタは、
前記トムソン散乱光を含む光を、波長に応じて空間的に分散させる分散光学系と、
前記分散光学系による分散光のうち前記所定波長の光を遮蔽する遮蔽部材と
を含む
請求項1に記載のEUV光生成システム。 - 前記波長フィルタは、
前記遮蔽部材により前記所定波長の光が遮蔽された後の前記分散光を前記波長に応じて空間的に逆分散させる逆分散光学系
をさらに含む
請求項10に記載のEUV光生成システム。 - 前記分散光学系は、前記トムソン散乱光を含む光を波長に応じて回折させる分散グレーティングを含む
請求項10に記載のEUV光生成システム。 - 前記逆分散光学系は、前記遮蔽部材により前記所定波長の光が遮蔽された後の前記分散光を前記波長に応じて回折させる逆分散グレーティングを含む
請求項11に記載のEUV光生成システム。 - チャンバの内部にターゲットを供給することと、
ドライブパルスレーザ光を前記ターゲットに照射することによりプラズマを発生させてEUV光を生成することと、
前記プラズマにプローブパルスレーザ光を照射することによってトムソン散乱光を生じさせ、このトムソン散乱光のイオン項のスペクトル波形を分光器によって計測することと、
前記分光器の前段において、前記トムソン散乱光を含む光のうち前記プローブパルスレーザ光の波長と略同一波長の所定波長の光が前記分光器へと入射するのを抑制することと
を含むEUV光生成方法。 - プローブパルスレーザ光をプラズマに照射することによりトムソン散乱光を生成するプローブレーザ装置と、
前記トムソン散乱光のイオン項のスペクトル波形を計測する分光器と、
前記分光器の前段に配置され、前記トムソン散乱光を含む光のうち前記プローブパルスレーザ光の波長と略同一波長の所定波長の光が前記分光器へと入射するのを抑制する波長フィルタと
を備えるトムソン散乱計測システム。 - 前記プラズマは、ターゲットにドライブパルスレーザ光を照射することによって生成される
請求項15に記載のトムソン散乱計測システム。
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