JP6855570B2 - ターゲット供給装置、極端紫外光生成装置、及びターゲット供給方法 - Google Patents
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Description
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.ドロップレットの検出に適用する検出閾値について
6.ドロップレットの結合不良とサテライトについて
7.課題
7.1 課題1
7.2 課題2
7.2 課題3
8.実施形態1
8.1 構成
8.2 動作
8.3 ピエゾデューティ調整処理の例
8.4 ピエゾデューティ近傍調整の概要
8.5 ピエゾデューティ全体調整の概要
8.6 ピエゾデューティの説明
8.7 作用・効果
9.実施形態2
9.1 構成
9.2 動作
9.3 作用・効果
10.実施形態の変形例
10.1 変形例1
10.2 変形例2
11.レーザ装置について
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。
1.1 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。
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。チャンバ16内は大気圧よりも低圧に保持され、好ましくは真空であってよい。或いは、チャンバ16の内部にはEUV光の透過率が高いガスが存在する。
「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。ターゲットは、プラズマの発生源となる。
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とを含む。
図2を用いて、EUV光生成装置12の動作について説明する。EUV光生成制御部40は、チャンバ16内が真空状態となるように、図示せぬ排気装置を制御する。EUV光生成制御部40は、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のように、排気装置による排気及び図示せぬガス供給装置からのガス供給を制御する。
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とを含む。
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に送信する。制御部70は、ドロップレット検出装置76からドロップレットの通過タイミング信号を受信して、ドロップレット検出信号を生成し、ドロップレット検出信号を遅延回路72に入力する。
図5は、ドロップレット検出装置から得られる通過タイミング信号の波形と検出閾値の関係の例を示している。検出閾値を単に「閾値」という場合がある。図5の横軸は時間を表し、縦軸は電圧を表す。図5の例において、閾値は、ドロップレット通過時の平均的な電圧値を下限の0%、ベースラインの平均的な電圧値を上限の100%とし、0〜100%の間で設定される。ベースラインは、検出対象のドロップレットが存在しない場合の受光部120からの信号である。
ピエゾ電源96からピエゾ素子88に対し、ピエゾ駆動周波数fpの矩形波の駆動信号が印加されることにより、ノズル80からスズのドロップレットが連続的に吐出される。ノズル80から吐出されたドロップレットは、落下中に複数個が結合した後、ドロップレット検出装置76によって検出される。複数個のドロップレットが結合して所要の質量に合体したドロップレットをメインDLと呼ぶ場合がある。
7.課題
7.1 課題1
従来、通過タイミング信号に対して設定される検出閾値は、発光トリガ用検出閾値1つだけである。そのため、発光トリガ用検出閾値に届かない小さい信号変化のサテライトを検出することができない。
一方、発光トリガ用検出閾値を高く設定した場合、図9にて検出できなかったサテライトに対して発光トリガが生成される。図10は、図9と比較して、発光トリガ用検出閾値を高く設定した場合に生成される発光トリガとEUV出力の例を示すタイミングチャートである。図10に示したように、発光トリガ用検出閾値を高く設定した場合、サテライトを検出したドロップレット検出信号のパルスに対応して発光トリガが生成される。このため、正常な動作に要求されるレーザ周波数よりも短い間隔で発光トリガが生成されてしまうため、レーザ装置の故障の原因となる。
或いはまた、発光トリガ用検出閾値を高く設定した場合において、何らかの方法により、要求されるレーザ周波数よりも短い間隔で生成される発光トリガが無効化された場合を考える。サテライトは、正常なドロップレットと比較して質量が小さいため、スズからの励起光の光量も少なくなる。そのため、サテライトにレーザ光を照射した場合、正常なドロップレットにレーザ光を照射した場合に比べ、EUV出力が大きく低下する。例えば、図11に示すように、サテライトが先に検出された場合、発光トリガの無効化期間に正常なドロップレットが存在する。この場合、正常なドロップレットにレーザ光が照射されずに、サテライトにレーザ光が誤照射されることになる。このため、EUV出力は大きく低下する。
8.1 構成
図12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12に示す制御システム150を採用し得る。
ドロップレット検出装置76から出力された通過タイミング信号は、制御部70に入力され、第1のコンパレータ161及び第2のコンパレータ162のそれぞれのVin−端子に入力される。第1のコンパレータ161の出力端子からドロップレット検出信号1が得られる。第2のコンパレータ162の出力端子からドロップレット検出信号2が得られる。
=(ドロップレット検出信号2の個数)−(ドロップレット生成周波数[Hz]×計測時間[sec])・・・式[1]
ドロップレット検出信号2の個数とは、ドロップレット検出信号2における検出パルスの個数である。ドロップレット生成周波数は、ピエゾ素子の駆動周波数から求まる。
=サテライト発生個数/(単位時間あたりのドロップレット生成個数[個/sec]×計測時間[sec])・・・式[2]
計測時間は、10msec〜10secの範囲の適宜の値とすることができる。計測時間は、例えば、100msecとする。本例では、式[2]で定義されるサテライト発生率を、百分率で表記したものサテライト発生率[%]とする。
=1/ドロップレット生成周波数[Hz]・・・式[3]
制御部70は、式[1]〜[3]に従い、サテライト発生率[%]を算出する。サテライト発生個数とサテライト発生率の各々は、サテライトに関する評価パラメータの例である。制御部70がサテライト発生率[%]を算出する処理は、「評価パラメータを算出するステップ」の一形態に相当する。
図15は、実施形態1のEUV光生成装置において実施されるピエゾデューティ調整処理の例を示すフローチャートである。
ピエゾデューティ近傍調整では、制御部70は、現在のデューティの設定値から、デューティを微小量変更して、サテライト発生率を計測し、サテライト発生率が基準値以内となる水準を探索する。現在のデューティの設定値を、「現在デューティ値」と呼ぶ。ピエゾデューティ近傍調整においてデューティを変更する範囲、すなわち、デューティの変更幅は、例えば、現在デューティ値から±0.1[%]の範囲とする。また、ピエゾデューティ近傍調整において、1回あたりのデューティの変更量である変更単位量は、例えば、0.01[%]とする。
ピエゾデューティ全体調整は、デューティの可変範囲のほぼ全体にわたって所定の変更単位量の刻みでデューティ値を振り、各デューティ値でのドロップレット間隔のデータを取得し、その計測結果から最適な動作デューティ値を求める処理である。例えば、ピエゾデューティ全体調整では、デューティ1%から99%まで0.2%の刻みでデューティ値を変更し、各デューティ値でのドロップレット間隔の計測結果を基に、最適な動作デューティ値を選択する。
図19と図20に、ピエゾ素子を駆動するための電気信号のデューティの変更例を示す。図19は、ピエゾデューティ調整部154からピエゾ電源96に供給する矩形波の一例であり、デューティ25%の例を示した。図20は、ピエゾデューティ調整部154からピエゾ電源96に供給する矩形波の一例であり、デューティ50%の例を示した。
制御部70は、ピエゾデューティ近傍調整の際に、ピエゾデューティ調整部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サテライト発生率を算出する。例えば、制御部70は、現在デューティ値の±0.1%の近傍調整範囲内において0.01%刻みでデューティ値を変更し、それぞれのデューティ値においてサテライト発生率を算出する。そして、制御部70は、サテライト発生率を算出した複数のデューティ値のうち、サテライト発生率が最も小さいデューティ値を、近傍調整範囲内の最適な動作デューティ値として決定する。
第1実施形態によれば、ドロップレットの検出に用いる検出閾値1と検出閾値2とが2つ別々に存在するため、サテライト発生時に発光トリガに影響を与えずに、サテライトの検出が可能である。
9.1 構成
図21に、第2実施形態に係るEUV光生成装置の構成を概略的に示す。図21に示す第2実施形態について、第1実施形態からの相違点の部分を説明する。第2実施形態に係るEUV光生成装置12は、ドロップレット検出装置76の光源部100と受光部120の配置関係が第1実施形態と相違している。第2実施形態におけるドロップレット検出装置76の受光部120は、光源部100から出力された照明光110に照らされたドロップレットからの反射光111を受光するように配置される。
図22は、第2実施形態において生成されるドロップレット検出信号の例を示す説明図である。ドロップレット136が、ノズル80からプラズマ生成領域26までの間の軌道上の所定位置Pを通過すると、受光部120の光センサ124に入射する反射光量が増加する。受光部120は、光センサ124に入射する反射光量に応じた電圧信号である通過タイミング信号を生成する。
第2実施形態の作用・効果は、第1実施形態と同様である。
10.1 変形例1
サテライト発生率を評価する構成に代えて、一定時間内のサテライト生成個数を評価してもよい。すなわち、サテライト生成個数に関する基準値を定めておき、ドロップレット検出信号2から算出されるサテライト生成個数と基準値を比較する形態としてもよい。
ピエゾデューティ全体調整の調整範囲は、デューティの可変範囲の全体、若しくは、ほぼ全体でなくてもよく、可変範囲の一部の範囲であってよい。ピエゾデューティ全体調整の調整範囲は、ピエゾデューティ近傍調整の調整範囲よりも相対的に広い範囲であればよい。
レーザ装置14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てもよい。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からEUV光のエネルギへの変換効率(CE:Conversion Efficiency)が向上し得る。
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と比較される第1の検出閾値及び第2の検出閾値が設定された制御部と、を備え、
前記第1の検出閾値は、前記ドロップレットに照射するレーザ光の発光トリガの生成に用いられ、
前記第2の検出閾値は、前記第1の検出閾値よりも前記検出信号のベースラインからの絶対値が小さく、
前記制御部は、前記検出信号と前記第2の検出閾値とに基づいて、前記ドロップレットのサテライトに関する評価パラメータを算出する処理と、
前記評価パラメータに基づいて、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処理と、
を行う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であって、
前記評価パラメータは、サテライト発生率、及び、一定時間内のサテライト発生個数の少なくとも1つである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であって、
前記制御部は、前記発光トリガに基づき、前記ドロップレットに対する前記レーザ光の照射を継続しながら、前記評価パラメータに基づいて、前記動作デューティ値を決定する処理を行う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であって、
前記制御部は、前記評価パラメータが所定の基準値を上回った場合に、前記動作デューティ値を決定する処理を行う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であって、
前記制御部は、前記デューティ値を変更する範囲が相対的に小さい第1の調整範囲の中から前記動作デューティ値を決定する第1のデューティ調整処理を実行した後に、前記第1の調整範囲よりも前記デューティ値を変更する範囲が相対的に大きい第2の調整範囲の中から前記動作デューティ値を決定する第2のデューティ調整処理を行うターゲット供給装置。 - 請求項5に記載のターゲット供給装置であって、
前記制御部は、前記ドロップレットに対する前記レーザ光の照射を停止した状態で前記第2のデューティ調整処理を実行するターゲット供給装置。 - 請求項5に記載のターゲット供給装置であって、
前記制御部は、前記評価パラメータが所定の基準値を上回った場合に、前記第1のデューティ調整処理を実行し、
前記第1のデューティ調整処理を実行した後に前記評価パラメータを算出する処理を行い、前記第1のデューティ調整処理の実行後に算出された前記評価パラメータが前記基準値を上回った場合に、前記第2のデューティ調整処理を行う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であって、
前記制御部は、前記ドロップレット検出部から得られる前記検出信号と前記第1の検出閾値とに基づき、第1のドロップレット検出信号を生成し、
かつ、
前記検出信号と前記第2の検出閾値とに基づき、第2のドロップレット検出信号を生成し、
前記第2のドロップレット検出信号を基に、前記評価パラメータを算出するターゲット供給装置。 - 請求項8に記載のターゲット供給装置であって、
前記制御部は、前記評価パラメータを算出する処理にて、次式、
サテライト発生個数[個]
=(第2のドロップレット検出信号の個数)−(ドロップレット生成周波数[Hz]×計測時間[sec])
で表されるサテライト発生個数を算出するターゲット供給装置。 - 請求項9に記載のターゲット供給装置であって、
前記制御部は、前記評価パラメータを算出する処理にて、次式、
サテライト発生率
=サテライト発生個数/(単位時間あたりのドロップレット生成個数[個/sec]×計測時間[sec])
ただし、
単位時間あたりのドロップレット生成個数[個/sec]=1/ドロップレット生成周波数[Hz]で表されるサテライト発生率を算出するターゲット供給装置。 - 請求項8に記載のターゲット供給装置であって、
前記制御部は、
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サテライトに関して算出した前記評価パラメータを、デューティ値に対応付けて記憶する処理と、
前記評価パラメータが所定の許容範囲内であるか否かを判定する処理と、
前記許容範囲内に入る前記評価パラメータが得られたデューティ値の中から、前記動作デューティ値を決定する処理と、
を含む第1のデューティ調整処理を行う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であって、
前記制御部は、前記評価パラメータが所定の基準値を上回った場合に、前記第1のデューティ調整処理を行い、
前記許容範囲を規定する許容値は、前記基準値よりも大きい値に設定されているターゲット供給装置。 - 請求項8に記載のターゲット供給装置であって、
前記制御部は、
前記第1のドロップレット検出信号を基に、前記ドロップレットの通過時間間隔を計測する処理と、
前記計測によって得られ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前記動作デューティ値を決定する処理と、
を含む第2のデューティ調整処理を行うターゲット供給装置。 - 請求項13に記載のターゲット供給装置であって、
前記第2のデューティ調整処理は、
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、
を含む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であって、
前記ドロップレット検出部から得られる前記検出信号は、前記ドロップレットが所定位置を通過した際に、前記ベースラインの電圧値よりも低い電圧値を示す信号であり、前記第2の検出閾値は、前記第1の検出閾値よりも高い電圧値に設定される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であって、
前記ドロップレット検出部から得られる前記検出信号は、前記ドロップレットが所定位置を通過した際に、前記ベースラインの電圧値よりも高い電圧値を示す信号であり、前記第2の検出閾値は、前記第1の検出閾値よりも低い電圧値に設定されるターゲット供給装置。 - 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装置と、
を備え、
前記チャンバ内に前記ターゲット供給装置から前記ターゲットであるドロップレットが供給され、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であって、
前記ターゲット供給装置は、
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と比較される第1の検出閾値及び第2の検出閾値が設定された制御部と、を備え、
前記第1の検出閾値は、前記ドロップレットに照射するレーザ光の発光トリガの生成に用いられ、前記第2の検出閾値は、前記第1の検出閾値よりも前記検出信号のベースラインからの絶対値が小さく、
前記制御部は、前記検出信号と前記第2の検出閾値とに基づいて、前記ドロップレットのサテライトに関する評価パラメータを算出する処理と、
前記評価パラメータに基づいて、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処理と、
を行う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、
を備えるターゲット供給装置を用いるターゲット供給方法であって、
前記ドロップレット検出部から得られる検出信号と比較される第1の検出閾値及び第2の検出閾値を設定しておき、前記第2の検出閾値は、前記第1の検出閾値よりも前記検出信号のベースラインからの絶対値が小さい検出閾値であり、
前記検出信号と前記第1の検出閾値とに基づいて、前記ドロップレットに照射するレーザ光の発光トリガを生成するステップと、
前記検出信号と前記第2の検出閾値とに基づいて、前記ドロップレットのサテライトに関する評価パラメータを算出するステップと、
前記評価パラメータに基づいて、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ステップと、
を含むターゲット供給方法。 - 請求項18に記載のターゲット供給方法であって、
前記ドロップレット検出部から得られる前記検出信号と前記第1の検出閾値とに基づき、第1のドロップレット検出信号を生成するステップと、
前記検出信号と前記第2の検出閾値とに基づき、第2のドロップレット検出信号を生成するステップと、
を含み、
前記第2のドロップレット検出信号を基に、前記評価パラメータを算出するターゲット供給方法。 - 請求項19に記載のターゲット供給方法であって、
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サテライトに関して算出した前記評価パラメータを、デューティ値に対応付けて記憶するステップと、
前記評価パラメータが所定の許容範囲内であるか否かを判定するステップと、
前記許容範囲内に入る前記評価パラメータが得られたデューティ値の中から、前記動作デューティ値を決定するステップと、
を含むターゲット供給方法。
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