JPWO2017145366A1 - 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.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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (12)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。
- 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。 - 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。
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。 - 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。
- 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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