JPWO2017130443A1 - ターゲット供給装置及び極端紫外光生成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
1.EUV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.ターゲット供給装置を含むEUV光生成装置の説明
3.1 構成
3.2 動作
4.レーザ装置の発光トリガ制御システムの説明
4.1 構成
4.2 動作
5.課題
6.実施形態1
6.1 構成
6.2 動作
6.3 作用・効果
7.実施形態2
7.1 構成
7.2 動作
7.3 作用・効果
8.実施形態3
8.1 構成
8.2 動作
9.実施形態4
9.1 構成
9.2 動作
9.3 作用・効果
10.実施形態5
10.1 構成
10.2 動作
10.3 作用・効果
11.実施形態6
11.1 構成
11.2 動作
11.3 作用・効果
12.実施形態7
12.1 構成
12.2 動作
12.3 作用・効果
13.実施形態8
13.1 構成
13.2 動作
13.3 作用・効果
14.実施形態の組み合わせの例について
15.各制御部のハードウェア環境
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。
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と共に用いられてもよい。本開示においては、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及びターゲット供給部18を含んでもよい。チャンバ16は、密閉可能であってもよい。ターゲット供給部18は、例えば、チャンバ16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18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つ以上の組合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14から出力されたパルスレーザ光21は、レーザ光進行方向制御部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内に入射してもよい。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に照射されてもよい。
「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。
3.1 構成
図2に、ターゲット供給装置を含むEUV光生成装置の構成を概略的に示す。EUV光生成装置12は、制御部70と、遅延回路72と、ターゲット供給部18と、不活性ガス供給部74と、ドロップレット検出装置76とを含んでもよい。
図2を用いて、EUV光生成装置12の動作について説明する。制御部70は、EUV光生成制御部40からターゲットの生成信号が入力されると、ターゲット供給部18内のターゲット材料が融点以上の所定の温度になるように、温度制御部94を介してヒータ84を制御してもよい。温度制御部94は、制御部70の制御にしたがい、温度センサ86の検出値に基づいてヒータ電源92を制御してもよい。ターゲット材料としてスズ(Sn)が用いられる場合、制御部70は、ターゲット供給部18内のスズが、例えば、200℃から300℃の範囲の所定の温度になるように、ヒータ84を制御してもよい。その結果、ターゲット供給部18に貯蔵されたスズは融解し得る。融解したスズは、「液状のターゲット物質」の一形態に相当し得る。
4.1 構成
図3に、レーザ装置14の発光トリガを制御する制御システムの構成を示す。制御システム140は、ドロップレット検出装置76と、制御部70と、遅延回路72と、レーザ装置14とを含んでいてもよい。
制御部70は、EUV光生成制御部40からドロップレット生成信号を受信すると、遅延時間tdを設定するデータを遅延回路72に送信してもよい。制御部70は、ドロップレット検出装置76からのドロップレットの通過タイミング信号を受信して、その信号を遅延回路72に入力し得る。
図6は、合体不良のドロップレットが生成された場合にドロップレット検出装置76の検出範囲を通過するドロップレットの様子を模式的に示した図である。図7に、合体不良のドロップレットが生成された場合に得られる通過タイミング信号のタイミングチャートの例を示す。図7において、左から2番目の通過タイミング信号は、合体不良ドロップレットの信号である。
6.1 構成
図10は、第1実施形態に係るターゲット供給装置における制御システムの構成を示したブロック図である。第1実施形態に係るターゲット供給装置は、図3で説明した制御システム140に代えて、図10に示す制御システム150を採用し得る。
制御部70は通過タイミング信号の間隔基準となるTminを設定してもよい。Tminは図示しない記憶装置に保持されてもよく、オペレータが入力してもよい。Tminは、レーザ装置14の出力が不安定となる発光トリガ信号間隔に基づいて決定されてもよい。Tminは、複数のEUV光の繰り返し周波数に対応付けて複数保持されてもよい。Tminは、「通過時間間隔の基準値」の一形態に相当し得る。
制御部70は、デューティ調整部154からピエゾ電源96に供給する矩形波のON時間を変更することによりデューティを変化させ、各デューティ値でのドロップレットの通過タイミング間隔を計測し得る。また、制御部70は、各デューティ値における通過タイミング間隔のばらつきTsigmaを算出し得る。例えば、制御部70は、上述した通過タイミング間隔の計測と、ばらつき等の算出を、デューティ1%〜99%までの範囲の各デューティ値において実施してもよい。そして、制御部70は、計測した通過タイミング間隔が上限値及び下限値で定めた適正レンジ内にあり、かつ、Tsigmaが最も小さいデューティ値を、最適な動作デューティ値として、設定してもよい。
第1実施形態によれば、合体不良のドロップレットが生成したり、サテライトが生成したりしても、これを検出して適正なドロップレット出力を行えるピエゾ駆動波形のデューティ値を適用し得る。これにより、ドロップレットの合体不良やサテライトの生成を改善することができ、EUV光エネルギの低下やレーザ装置の破損を抑制できる。
7.1 構成
図17に、第2実施形態の構成を示す。図17が図2と異なる点は、ノズル80から連続して吐出されるドロップレット136のドロップレット間隔dの説明が加えられている点である。
第2実施形態におけるメインのフローチャートは、図12と同様のフローチャートを採用し得る。
第2実施形態によれば、合体不良のドロップレットが生成したり、サテライトが生成したりしても、これを検出して適正なドロップレット出力を行えるピエゾ駆動波形のデューティ値を適用し得る。これにより、ドロップレットの合体不良やサテライトの生成を改善することができ、EUV光エネルギの低下やレーザ装置の破損を抑制できる。
8.1 構成
図20及び図21に、第3実施形態の構成を示す。図20及び図21において、第1実施形態に対して追加した部分を以下に説明する。
画像計測部212は、ドロップレット画像検出部160から出力画像を取得してよい。図22Aは、正常なドロップレット吐出状態が撮像された出力画像の例を示す図である。図22Aにおける横軸は、出力画像の水平方向の画素位置を表す。図22Aの横軸であるx軸は、図2で定義したZ軸と平行な方向の位置を示す座標軸に相当する。図22Aにおける縦軸は、出力画像の垂直方向の画素位置を表す。図22Aの縦軸であるy軸は、図2で定義したY軸と平行な方向の位置を示す座標軸に相当する。ドロップレット画像検出部160からの出力画像は、ZY平面に平行な面の2次元画像となり得る。ドロップレットの吐出方向は、図22Aの上から下に向かう方向である。
9.1 構成
第4実施形態に係るターゲット供給装置は、第1実施形態及び第2実施形態で説明したドロップレット検出装置76における受光部120の光センサ124の変形例である。以下、第1実施形態及び第2実施形態との相違点について説明する。第4実施形態における受光部120の光センサ124は、複数の受光面を含む構成であってもよい。
図26は、正常なドロップレット吐出状態を捉えた光センサ124を受光面側から見た説明図である。図26は、図25に示した光センサ124を矢印Cの方向から見たC矢視図に相当する。図26に示すように、照明光180の照射領域の像は、光センサ124における6つの受光面231〜236の全てに渡って結像されてよい。ドロップレットが照明光180の照射領域を通過すると、複数の受光面231〜236のいずれかにドロップレットの影260を生成し得る。例えば、図26のように、左から2番目の受光面232と3番目の受光面233にドロップレットの影260を生成し得る。
光センサ124が複数の受光面231〜236を持ち、それぞれの出力レベルを計測する構成を採用することにより、以下に示すように、サテライトの発生を検知することが可能となる。
10.1 構成
図31に、第5実施形態の構成を示す。図31において、第1実施形態又は第2実施形態から変更した部分を以下に説明する。
温度制御部94は、ノズル温度センサ282から得られる温度情報を基に、ノズル80を、例えば、規定温度±0.1℃の範囲内で温度制御してもよい。また、ノズル80に、図示しない冷却配管とチラーを接続し、温度制御部94がチラー内の冷却水を所定の温度範囲内で温度制御してもよい。
ノズル80を高精度に温度制御することにより、ドロップレット生成間隔がより安定化する。これにより、通過タイミング間隔のばらつきTsigma(A)及びドロップレット間隔のばらつきDLsigma(A)は低下するので、より高精度な最適デューティ値を選定することが可能となる。また、ノズル80の高精度温度制御は、サテライトの発生を抑制することにも寄与する。第5実施形態で説明したノズル80の温度制御を行う構成は、第3実施形態又は第4実施形態と組み合わせて適用し得る。
11.1 構成
図32は、第6実施形態に係るターゲット供給装置における制御システムの構成を示したブロック図である。図10で説明した構成に代えて、図32に示す構成を採用し得る。図32に示すように、制御部70は、圧力調節器90に設定する目標圧力を再設定する信号を送信するよう構成されてもよい。圧力調節器90は、制御部70によって設定された目標圧力にしたがいタンク82の圧力を調節してもよい。
制御部70は、図12のステップS8において、図14で説明したデューティ調整の処理に代えて、図33に示すサブルーチンを実行してもよい。
第6実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果が得られる。また、第6実施形態によれば、ピエゾ素子88に印加する駆動信号のデューティ調整を実施しても、最適なデューティを見出すことができずに、合体不良のドロップレットが発生している場合、これを検出してタンク82の圧力を低下させる。タンク82の圧力を下げることによりドロップレット流速が低下し、合体距離が短縮されることにより、合体不良を解消することができる。
12.1 構成
第7実施形態の構成は図17と同様であり、図32で説明した制御システム150と同様の構成を採用し得る。
第7実施形態では、図12と同様のフローチャートを採用し得る。制御部70は、図12のステップS8において、図18で説明したデューティ調整の処理に代えて、図34に示すサブルーチンを実行してもよい。
第7実施形態によれば、第2実施形態と同様の効果が得られる。また、第7実施形態によれば、ピエゾ素子88に印加する駆動信号のデューティ調整を実施しても、合体不良のドロップレットが発生している場合、これを検出してタンク82の圧力を低下させる。タンク82の圧力を下げることによりドロップレット流速が低下し、合体距離が短縮されることにより、合体不良を解消することができる。
13.1 構成
第8実施形態は、図32で説明した制御システム150と同様の構成を採用し得る。
図12のステップS8に示されたデューティ調整の処理を実施して、一時的にドロップレットの合体不良が解消された場合でも、その後、再度合体不良が発生する場合がある。図35に示すフローチャートを実行する第8実施形態によれば、そのような状況を改善可能なことがある。
第8実施形態によれば、ピエゾ素子88に印加する駆動信号のデューティ調整を実施した後に、合体不良のドロップレットの発生が検出された場合に、タンク82の圧力を低下させる圧力調整が行われる。これにより、合体距離が短縮され、合体不良を解消することができる。
第1実施形態から第8実施形態の各実施形態の内容は組み合わせて適用することが可能である。例えば、次のような組み合わせが可能である。
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ェ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等を含む。
12 EUV光生成装置
14 レーザ装置
16 チャンバ
18 ターゲット供給部
20 ウインドウ
26 プラズマ生成領域
40 EUV光生成制御部
42 ターゲットセンサ
44 ターゲット
46 露光装置
70 制御部
72 遅延回路
74 不活性ガス供給部
76 ドロップレット検出装置
78 ターゲット供給装置
80 ノズル
82 タンク
84 ヒータ
86 温度センサ
88 ピエゾ素子
90 圧力調節器
92 ヒータ電源
94 温度制御部
96 ピエゾ電源
100 光源部
120 受光部
124 光センサ
136,142,144 ドロップレット
152 ドロップレット間隔計測部
154 デューティ調整部
160 ドロップレット画像検出部
170 光源部
190 受光部
194 イメージセンサ
200 画像取得コントローラ
212 画像計測部
231〜236 受光面
241〜246 コンパレータ
250 閾値電圧発生器
280 ヒータ
282 ノズル温度センサ
284 ヒータ電源
Claims (20)
- 液状のターゲット物質を収容するタンクと、
前記タンクに収容されている前記ターゲット物質を出力するノズルと、
矩形波の電気信号が入力されることによって駆動される加振素子であって、前記ノズルから出力される前記ターゲット物質に振動を与えて前記ターゲット物質のドロップレットを発生させる加振素子と、
前記ノズルから出力された前記ドロップレットを検出するドロップレット検出部と、
前記ドロップレット検出部から得られる検出信号を基に、前記ドロップレットの通過時間間隔を計測する通過時間間隔計測部と、
前記通過時間間隔計測部によって計測した通過時間間隔計測値に基づいて、前記加振素子の動作に適した前記電気信号のデューティ値である動作デューティ値を決定する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記通過時間間隔の適正レンジを設定する処理と、
前記加振素子に入力する前記電気信号のデューティ値を変えて、複数のデューティ値について各デューティ値の前記電気信号を前記加振素子に入力することにより、各デューティ値において生成される前記ドロップレットの前記通過時間間隔計測値、及び前記通過時間間隔計測値のばらつきを、デューティ値に対応付けて記憶する処理と、
前記複数のデューティ値のうち、前記通過時間間隔計測値が前記適正レンジ内にあるデューティ値の中で、前記ばらつきに基づいて、前記動作デューティ値を決定する処理と、
を行うターゲット供給装置。 - 前記制御部は、前記加振素子を動作させる駆動周波数から前記ドロップレットの予測通過時間間隔を算出し、算出した前記予測通過時間間隔を基に、前記適正レンジの上限値と下限値を定める請求項1に記載のターゲット供給装置。
- 前記制御部は、前記複数のデューティ値のうち、前記通過時間間隔計測値が前記適正レンジ内にあるデューティ値の中で前記ばらつきが最小となるデューティ値を前記動作デューティ値に決定する請求項1に記載のターゲット供給装置。
- 前記制御部において、前記通過時間間隔の基準値が設定され、
前記制御部は、前記通過時間間隔計測値が前記基準値を下回った場合に、前記複数のデューティ値による前記通過時間間隔計測値の取得を行い、取得した前記通過時間間隔計測値及び前記ばらつきを基に、前記動作デューティ値を決定する処理を実行する請求項1に記載のターゲット供給装置。 - 前記ノズルから出力された前記ドロップレットを撮像する2次元イメージセンサを含むドロップレット画像検出部と、
前記ドロップレット画像検出部からの出力画像に基づいて、合体不良のドロップレットの検出、及びサテライトの有無の検出のうち少なくとも一方の検出を行う画像計測部と、を備え、
前記制御部は、前記出力画像において前記ドロップレットの吐出方向に直交する方向の判定ラインにおける断面プロファイルが複数のピークを持つ場合に、前記複数のデューティ値による前記通過時間間隔計測値の取得を行い、取得した前記通過時間間隔計測値及び前記ばらつきを基に、前記動作デューティ値を決定する処理を実行する請求項1に記載のターゲット供給装置。 - 前記ドロップレット検出部は、複数の受光面を備える光センサを含んで構成され、
前記制御部は、前記複数の受光面の各々が出力する信号に基づき、サテライトの発生が検出された場合に、前記複数のデューティ値による前記通過時間間隔計測値の取得を行い、取得した前記通過時間間隔計測値及び前記ばらつきを基に、前記動作デューティ値を決定する処理を実行する請求項1に記載のターゲット供給装置。 - 前記ノズルに組み付けられたヒータと、
前記ノズルの温度を検出するノズル温度センサと、
前記ノズル温度センサから得られる温度情報に基づき前記ヒータを制御する温度制御部と、を備え、
前記温度制御部は、前記ノズルを規定温度±0.1℃の範囲で温度制御する請求項1に記載のターゲット供給装置。 - 前記タンクの圧力を調節する圧力調節器を備え、
前記制御部は、前記複数のデューティ値のうち、前記通過時間間隔計測値が前記適正レンジ内に入るデューティ値が不存在である場合に、前記タンクの圧力を低下させるよう前記圧力調節器を制御する請求項1に記載のターゲット供給装置。 - 前記タンクの圧力を調節する圧力調節器を備え、
前記制御部は、前記動作デューティ値を決定する処理を実施した後に、前記通過時間間隔計測値が前記基準値を下回った場合に、前記タンクの圧力を低下させるよう前記圧力調節器を制御する請求項4に記載のターゲット供給装置。 - 請求項1に記載のターゲット供給装置と、
レーザ光源から出力されるレーザ光を内部に導入するためのウインドウを有するチャンバと、を備え、
前記チャンバ内に前記ターゲット供給装置からターゲットである前記ドロップレットが供給され、前記ターゲットに前記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。 - 液状のターゲット物質を収容するタンクと、
前記タンクに収容されている前記ターゲット物質を出力するノズルと、
矩形波の電気信号が入力されることによって駆動される加振素子であって、前記ノズルから出力される前記ターゲット物質に振動を与えて前記ターゲット物質のドロップレットを発生させる加振素子と、
前記ノズルから出力された前記ドロップレットを検出するドロップレット検出部と、
前記ドロップレット検出部から得られる検出信号を基に、前記ドロップレットの通過時間間隔を計測する通過時間間隔計測部と、
前記通過時間間隔計測部によって計測した通過時間間隔計測値に基づいて、前記加振素子の動作に適した前記電気信号のデューティ値である動作デューティ値を決定する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記通過時間間隔計測値からドロップレット間距離を表すドロップレット間距離計測値を算出する処理と、
前記ドロップレット間距離の適正レンジを設定する処理と、
前記加振素子に入力する電気信号のデューティ値を変えて、複数のデューティ値について各デューティ値の電気信号を前記加振素子に入力することにより、各デューティ値において生成される前記ドロップレットの前記ドロップレット間距離計測値及び前記ドロップレット間距離計測値のばらつきを、デューティ値に対応付けて記憶する処理と、
前記複数のデューティ値のうち、前記ドロップレット間距離計測値が前記適正レンジ内にあるデューティ値の中で、前記ばらつきに基づいて、前記動作デューティ値を決定する処理と、
を行うターゲット供給装置。 - 前記制御部は、前記タンクの設定圧力と、前記ターゲット物質の密度と、前記ドロップレットの検出周波数とから、前記ドロップレットの予測ドロップレット間距離を算出し、算出した前記予測ドロップレット間距離を基に、前記適正レンジの上限値と下限値を定める請求項11に記載のターゲット供給装置。
- 前記制御部は、前記複数のデューティ値のうち、前記ドロップレット間距離計測値が前記適正レンジ内にあるデューティ値の中で前記ばらつきが最小となるデューティ値を前記動作デューティ値に決定する請求項11に記載のターゲット供給装置。
- 前記制御部において、前記通過時間間隔の基準値が設定され、
前記制御部は、前記通過時間間隔計測値が前記基準値を下回った場合に、前記複数のデューティ値による前記通過時間間隔計測値の取得を行い、取得した前記通過時間間隔計測値から得られる前記ドロップレット間距離計測値及び前記ばらつきを基に、前記動作デューティ値を決定する処理を実行する請求項11に記載のターゲット供給装置。 - 前記ノズルから出力された前記ドロップレットを撮像する2次元イメージセンサを含むドロップレット画像検出部と、
前記ドロップレット画像検出部からの出力画像に基づいて、合体不良のドロップレットの検出、及びサテライトの有無の検出のうち少なくとも一方の検出を行う画像計測部と、を備え、
前記制御部は、前記出力画像において前記ドロップレットの吐出方向に直交する方向の判定ラインにおける断面プロファイルが複数のピークを持つ場合に、前記複数のデューティ値による前記通過時間間隔計測値の取得を行い、取得した前記通過時間間隔計測値から得られる前記ドロップレット間距離計測値及び前記ばらつきを基に、前記動作デューティ値を決定する処理を実行する請求項11に記載のターゲット供給装置。 - 前記ドロップレット検出部は、複数の受光面を備える光センサを含んで構成され、
前記制御部は、前記複数の受光面の各々が出力する信号に基づき、サテライトの発生が検出された場合に、前記複数のデューティ値による前記通過時間間隔計測値の取得を行い、取得した前記通過時間間隔計測値から得られる前記ドロップレット間距離計測値及び前記ばらつきを基に、前記動作デューティ値を決定する処理を実行する請求項11に記載のターゲット供給装置。 - 前記ノズルに組み付けられたヒータと、
前記ノズルの温度を検出するノズル温度センサと、
前記ノズル温度センサから得られる温度情報に基づき前記ヒータを制御する温度制御部と、を備え、
前記温度制御部は、前記ノズルを規定温度±0.1℃の範囲で温度制御する請求項11に記載のターゲット供給装置。 - 前記タンクの圧力を調節する圧力調節器を備え、
前記制御部は、前記複数のデューティ値のうち、前記ドロップレット間距離計測値が前記適正レンジ内に入るデューティ値が不存在である場合に、前記タンクの圧力を低下させるよう前記圧力調節器を制御する請求項11に記載のターゲット供給装置。 - 前記タンクの圧力を調節する圧力調節器を備え、
前記制御部は、前記動作デューティ値を決定する処理を実施した後に、前記通過時間間隔計測値が前記基準値を下回った場合に、前記タンクの圧力を低下させるよう前記圧力調節器を制御する請求項14に記載のターゲット供給装置。 - 請求項11に記載のターゲット供給装置と、
レーザ光源から出力されるレーザ光を内部に導入するためのウインドウを有するチャンバと、を備え、
前記チャンバ内に前記ターゲット供給装置からターゲットである前記ドロップレットが供給され、前記ターゲットに前記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。
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