(57)【要約】【課題】迅速かつ的確な診断を行うことが可能な極端紫外光発生装置の診断方法を提供する。【解決手段】極端紫外光の光源部で生成された複数の光パルスの光強度値の時系列データを生成する工程Ｓ２と、時系列データから統計データを生成する工程Ｓ３と、統計データに基づいて光源部の発光状態を評価する工程Ｓ４とを備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
極端紫外光の光源部で生成された複数の光パルスの光強度値の時系列データを生成する工程と、
前記時系列データから統計データを生成する工程と、
前記統計データに基づいて前記光源部の発光状態を評価する工程と、
を備え、
前記光源部の発光状態を評価する工程は、統計的検定法を用いて行われ、
前記統計的検定法は、スミルノフ・グラッブス検定法を含む
ことを特徴とする極端紫外光発生装置の診断方法。
【請求項２】
極端紫外光の光源部で生成された複数の光パルスの光強度値の時系列データを生成する工程と、
前記時系列データから統計データを生成する工程と、
前記統計データに基づいて前記光源部の発光状態を評価する工程と、
を備えたことを特徴とする極端紫外光発生装置の診断方法。
【請求項３】
前記光源部の発光状態を評価する工程は、統計的検定法を用いて行われる
ことを特徴とする請求項２に記載の診断方法。
【請求項４】
前記統計的検定法は、スミルノフ・グラッブス検定法を含む
ことを特徴とする請求項３に記載の診断方法。
【請求項５】
前記光源部の発光状態を評価する工程は、前記光源部で生成された各光パルスの光強度値が予め決められた評価基準を満たすか否かを判断する工程を含む
ことを特徴とする請求項２に記載の診断方法。
【請求項６】
前記光源部の発光状態を評価する工程は、前記統計データの平均値及び分散値の少なくとも一方が所定条件を満たすか否かを判断する工程を含む
ことを特徴とする請求項２に記載の診断方法。
【請求項７】
前記発光状態の評価に基づいて前記光源部の発光を停止させるか否かを判断する工程をさらに備えた
ことを特徴とする請求項２に記載の診断方法。
【請求項８】
前記時系列データの取得期間は、時間の経過にしたがってシフトされる
ことを特徴とする請求項２に記載の診断方法。
【請求項９】
極端紫外光の光源部で生成された複数の光パルスの光強度値の時系列データを生成する時系列データ生成部と、
前記時系列データから統計データを生成する統計データ生成部と、
前記統計データに基づいて前記光源部の発光状態を評価する発光状態評価部と、
を備えたことを特徴とする極端紫外光発生装置の診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、極端紫外光発生装置の診断方法及び診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の微細化にともない、露光光源に極端紫外（extreme ultraviolet：ＥＵＶ）光を用いたリソグラフィ技術が提案されている。ＥＵＶ光源としては、放電プラズマ（discharge produced plasma：ＤＰＰ）方式及びレーザー生成プラズマ（laser produced plasma：ＬＰＰ）方式が開発されている。ＤＰＰ方式及びＬＰＰ方式ともに、パルス発光型の光源である。
【０００３】
パルス発光型の光源では、各光パルスの出力が一定であることが望ましい。そのため、出力安定化制御が行われているが、現実には様々な理由により出力がばらついている。また、通常のばらつき分布から外れた「外れ値（outlier）」が生じる場合がある。この外れ値の出現は、出力安定化制御の誤差要因となるだけでなく、装置の故障の前兆を示している可能性もある。したがって、このような外れ値を迅速に検出して、装置の迅速な診断を行うことが重要である。
【０００４】
しかしながら、従来は、外れ値を迅速かつ的確に検出することが困難であった。そのため、極端紫外光発生装置の迅速かつ的確な診断を行うことが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２０８２１９号公報
【特許文献２】特開２００８−５９２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
迅速かつ的確な診断を行うことが可能な極端紫外光発生装置の診断方法及び診断装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態に係る極端紫外光発生装置の診断方法は、極端紫外光の光源部で生成された複数の光パルスの光強度値の時系列データを生成する工程と、前記時系列データから統計データを生成する工程と、前記統計データに基づいて前記光源部の発光状態を評価する工程と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係る極端紫外光発生装置の診断方法及び診断装置が適用される露光装置の構成を模式的に示した図である。
【図２】放電プラズマ（ＤＰＰ）方式の光源部の詳細な構成を模式的に示した図である。
【図３】図１に示した診断部の基本的な構成を示したブロック図である。
【図４】図１に示した診断部で行われる基本的な動作を示したフローチャートである。
【図５】光強度値の時系列分布の一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態を図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は、本実施形態に係る極端紫外光発生装置の診断方法及び診断装置が適用される露光装置の構成を模式的に示した図である。
【００１１】
図１に示された装置は、極端紫外（ＥＵＶ）光を用いた反射型の露光装置であり、光源部１０、照明光学系２０、投影光学系３０及びウェハステージ４０を備えている。すなわち、光源部１０から照明光学系２０を介して反射型フォトマスク５０にＥＵＶ光が照射され、反射型フォトマスク５０で反射された光が投影光学系３０を介してウェハ６０上に結像される。
【００１２】
光源部１０は、電源１１、キャパシタ１２、アノード１３、カソード１４、フォイルトラップＤＭＴ１５及びコレクタ１６を備えており、アノード１３とカソード１４との間に大電流を流すことでプラズマ１７が発生する。この光源部１０の詳細については、後述する。
【００１３】
照明光学系２０とフォトマスク５０との間には露光量センサ７０が配置されており、この露光量センサ７０によって光源部１０からのＥＵＶ光の強度が検出される。ウェハステージ４０上には、照度計８０が配置されている。また、露光量センサ７０には、診断部９０が接続されている。この診断部９０の詳細については後述する。
【００１４】
図２は、放電プラズマ（ＤＰＰ）方式の光源部１０の詳細な構成を模式的に示した図である。以下、光源部１０の構成を説明するとともに、光源部１０で発生し得る異常放電について説明する。
【００１５】
真空チャンバ（図示せず）内には、電極１０１及び電極１０２が配置されており、電極１０１及び電極１０２間には絶縁体１０３が設けられている。電極１０１及び電極１０２の一方はアノードであり、他方はカソードである。電極１０１、電極１０２及び絶縁体１０３によって放電部が構成される。
【００１６】
キセノンガス１０４を放電部に供給しながら、電極１０１及び電極１０２間に大電流を流すと、放電プラズマが発生する。このとき、電流を取り囲む磁場も発生する。磁場と電流とが相互作用をし、電流には中心方向に向かう磁気圧がかかる。その結果、放電部の略中心（貫通穴の中心）でプラズマが圧縮され、ＥＵＶ放射に必要な温度及び密度を有するプラズマが生成される。このような大電流で発生する自己磁場によってプラズマが収束（ピンチ）する放電は、ピンチ放電と呼ばれる。このピンチ放電では、電子温度が３０ｅＶ程度で、イオン密度が１０17〜１０18／ｃｍ2 程度の、波長１３．５ｎｍの発光に適したプラズマが得られる。
【００１７】
ピンチ放電によって発生したプラズマ１０５からは、ＥＵＶ光が放射される。ＥＵＶ光は、集光鏡１０６を介して露光機側光学系（図示せず）に向けて放射される。集光鏡１０６は、回転楕円形状、回転放物形状或いは回転双曲面形状を有しており、ニッケルなどの金属材料で形成されている。集光鏡１０６の反射面には、ＥＵＶ光を効率的に反射するために、ルテニウムやパラジウムなどの金属がコーティングされており、２５度以下の入射角度のＥＵＶ光を良好に反射することができる。
【００１８】
放電部で発生した高温プラズマからＥＵＶ光が放射される際に、放電部からはデブリが放出され、放出されたデブリはチャンバ内に飛散する。デブリには、高温プラズマによって侵食された放電部（電極１０１、電極１０２及び絶縁体１０３）からの生成物や、放電に寄与して分解された原料、放電に寄与せずに排出された原料、及びこれらの原料の反応生成物などが含まれる。
【００１９】
プラズマ１０５と集光鏡１０６との間には、デブリを捕捉するためにフォイルトラップＤＭＴ１０８が配置されている。また、デブリを減速させるためにのガスカーテン用のガス供給部１０７が設けられている。
【００２０】
デブリが絶縁体１０３に付着すると、プラズマ生成空間よりも絶縁体表面の方が抵抗が低くなる。そのため、絶縁体の表面を電流が流れやすくなる。このような絶縁不良に起因する寄生放電が発生すると、プラズマ生成空間に電流が流れにくくなる。その結果、プラズマの加熱が不十分となり、ＥＵＶ光が弱まる或いはＥＵＶ光が放射されなくなる。このようなＥＵＶ光の放射に関わらない放電は、異常放電と呼ばれる。
【００２１】
異常放電は、最初は単発的に発生するが、しだいに発生間隔が短くなり、最終的には電極間が短絡した状態になる。このとき、アノードとカソードとの間に過大な電流が流れる。その結果、電極が溶融するといった、致命的な問題が発生するおそれがある。
【００２２】
異常放電が生じると、ピンチ放電電流が小さくなり、ＥＵＶ光の強度が弱まる。したがって、ＥＵＶ光の強度を常に監視し、ＥＵＶ光の強度の異常な低下を迅速に検知できれば、異常放電に対する適切な対応が可能である。
【００２３】
本実施形態では、以下のようにして、異常放電を迅速かつ適切に検出できるようにしている。
【００２４】
図３は、図１に示した診断部９０（ＥＵＶ光発生装置の診断装置）の基本的な構成を示したブロック図である。図４は、図１に示した診断部９０で行われる基本的な動作を示したフローチャートである。以下、図３及び図４を参照して、診断部９０の構成（機能）及び動作等について説明する。
【００２５】
図１に示したように、ＥＵＶ光の光路の途中には露光量センサ７０が配置されており、この露光量センサ７０によってＥＵＶ光の強度が検出される。露光量センサ７０によって得られた光強度は、診断部９０内の光強度値取得部９１に入力される。放電プラズマ（ＤＰＰ）方式の光源はパルス発光型の光源であるため、光強度値取得部９１では光源部で生成された複数の光パルスの光強度値が順次取得される（Ｓ１）。時系列データ生成部９２では、光強度値取得部９１で取得された複数の光パルスの光強度値の時系列データが生成される（Ｓ２）。
【００２６】
図５は、光強度値取得部９１で取得される光強度値の時系列分布の一例を示したものである。横軸は、光パルスの発生順を示した番号である。したがって、横軸は時間軸に対応している。縦軸は、各光パルスの強度を示している。図５に示した光パルス列の時間軸方向の分布をデータ化したものが、時系列データに対応する。なお、図５に示した例では、光強度値は概ね２００〜３００程度の範囲に収まっているが、極端に強度の低いパルスも存在する。このような極端に強度の低いパルスは、異常放電に起因するものと考えられる。
【００２７】
時系列データ生成部９２では、図５に示すように、一定期間Ｐに発生した光パルス列の時系列データを生成する。この時系列データの取得期間Ｐは、時間の経過にしたがってシフトされる。すなわち、時系列データの取得期間Ｐは、図５の横軸方向にシフトしてゆく。時系列データは、予め決められたフォーマットにしたがって記憶部に保存される。
【００２８】
統計データ生成部９３では、時系列データ生成部９２で生成された時系列データから統計データを生成する（Ｓ３）。具体的には、統計データ生成部９３では、時系列データから標本数Ｎ個（期間Ｐにおけるパルス数）のデータが読み出され、光強度値の平均値μ及び標準偏差ｓが算出される。
【００２９】
発光状態評価部９４では、統計データ生成部９３で生成された統計データに基づいて、光源部の発光状態を評価する（Ｓ４）。具体的には、光源部で生成された各光パルスの光強度値が予め決められた評価基準を満たすか否かを判断する。より具体的には、外れ値（outlier：通常のばらつき分布から外れた値）であるか否かを検定したいパルスの光強度の計測データｘk について、検定統計量τk を求める。検定統計量τk は、以下の式
τk ＝（μ−ｘk ）／ｓ
で表される。ただし、μは平均値、ｓは標準偏差である。なお、ｍ番目のパルスを検定したい場合には、例えば、その直前の（ｍ−１）番目までの一定期間Ｐについて求めた光強度値の平均値μ及び標準偏差ｓを用いる。このようにして求められた検定統計量τk の値（両側検定を行う場合には、τk の絶対値）が、有意点の値より大きいか否かの検定を行う。例えば、３を有意点として、τk ＞３であれば、計測データｘk はμ±３σの範囲外である。この場合、計測データｘk は外れ値であると判定され、計測データｘk に対応するパルスは異常放電に基づくものであると判断される。
【００３０】
発光停止判断部９５では、発光状態評価部９４での評価結果に基づいて、光源部の発光を停止させるか否かを判断する（Ｓ５）。例えば、評価基準を満たさない光強度値を有する光パルスの数が一定期間内に所定数を越えた場合に、発光を停止させる旨の判断をする。この判断結果は、診断部９０から外部に送出される。発光停止判断部９５での判断結果に基づき、光源部の発光を自動的に停止するようにしてもよいし、オペレータが光源部の発光を停止するようにしてもよい。
【００３１】
以上のように、本実施形態では、光パルスの光強度値の時系列データから統計データを生成し、統計データに基づいて極端紫外（ＥＵＶ）光の光源部の発光状態を評価する。このような手法によって発光状態を評価することで、異常値（外れ値）をほぼリアルタイムで迅速且つ的確に検出することができ、光源の発光状態の迅速且つ的確な診断を行うことが可能である。異常値（外れ値）を検出する際に、予め決められた閾値を設定しておくことも考えられるが、発光強度は一般に装置間で異なり装置内でも変動するため、一定の閾値を予め設定しておくことは困難である。本実施形態では、上記のような手法を用いることで、異常値（外れ値）を常に適切に検出することが可能である。そして、光源に異常が生じたと判断された場合には、光源の発光を停止するといった的確な対策を迅速に行うことができる。その結果、光源トラブルによる装置停止時間を短縮することができ、半導体装置の生産性を高く維持することが可能となる。
【００３２】
なお、上述した実施形態は種々の変更が可能である。
【００３３】
上述した実施形態において、時系列データが正規分布で表現できるような場合には、発光状態を評価する際に、統計的検定法としてスミルノフ・グラッブス（Smirnov-Grubbs）検定法を用いることが可能である。具体的には、検定したいパルスの光強度の計測データｘk について、検定統計量Ｇk を求める。検定統計量Ｇk は、以下の式
Ｇk ＝｜μ−ｘk｜／ｓ
で表される。ただし、μは平均値、ｓは標準偏差である。この値Ｇk が有意点の値よりも大きいか否かの検定を行う。すなわち、以下の式（１）が成り立つ場合に、計測データｘk は外れ値（異常値）であると判定される。
【数１】
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【００３４】
ただし、Ｎは標本数、αは予め決められた有意水準、ｔα/(2N),N-2は自由度Ｎ−２のｔ分布のα／２Ｎ×１００パーセンタイルである。
【００３５】
上記のように、スミルノフ・グラッブス検定法を用いた場合にも、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。また、スミルノフ・グラッブス検定法を用いることにより、外れ値の検定をより正確に行うことができる。
【００３６】
また、上述した実施形態において、発光状態を評価する際に、統計データの平均値及び分散値の少なくとも一方が所定条件を満たすか否かを判断するようにしてもよい。すなわち、一定期間の時系列データについて統計データの平均値及び分散値の少なくとも一方を算出し、算出された値が所定条件を満たさない場合に、発光状態が異常であるとの判断をするようにしてもよい。例えば、平均値が基準値以下である場合に、発光状態が異常であるとの判断をするようにしてもよい。このような方法を用いても、上述した実施形態と同様の効果を得ることが可能である。
【００３７】
また、上述した実施液体では、ＥＵＶ光源として放電プラズマ（ＤＰＰ）方式を用いた場合について説明したが、ＥＵＶ光源としてレーザー生成プラズマ（ＬＰＰ）方式を用いた場合にも、上述した効果と同様の効果を得ることが可能である。
【００３８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３９】
１０…光源部      １１…電源      １２…キャパシタ
１３…アノード      １４…カソード      １５…フォイルトラップＤＭＴ
１６…コレクタ      １７…プラズマ
２０…照明光学系      ３０…投影光学系      ４０…ウェハステージ
５０…反射型フォトマスク      ６０…ウェハ      ７０…露光量センサ
８０…照度計      ９０…診断部
９１…光強度値取得部      ９２…時系列データ生成部
９３…統計データ生成部      ９４…発光状態評価部
９５…発光停止判断部
１０１…電極      １０２…電極      １０３…絶縁体
１０４…キセノンガス      １０５…プラズマ      １０６…集光鏡
１０７…ガス供給部      １０８…フォイルトラップＤＭＴ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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