(57)【要約】  本開示の一観点に係るターゲット撮影装置は、外部からタイミング信号を受信し、タイミング信号の受信時から第１の遅延時間だけ遅延させたタイミングで第１のトリガ信号を出力する遅延回路と、第１のトリガ信号に基づいて発光する照明光源と、照明光源から発せられた光が観察対象であるターゲットに照射されることにより、ターゲットの影の像を撮影するよう配置された、光増幅部を含む撮影部と、撮影部によって撮影された撮影画像から背景輝度を計測する処理を含む画像処理を行う処理部と、背景輝度に基づいて光増幅部のゲインを調整する制御を行う制御部と、を備える。
2019239458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からタイミング信号を受信し、前記タイミング信号の受信時から第１の遅延時間だけ遅延させたタイミングで第１のトリガ信号を出力する遅延回路と、
前記第１のトリガ信号に基づいて発光する照明光源と、
前記照明光源から発せられた光が観察対象であるターゲットに照射されることにより、前記ターゲットの影の像を撮影するよう配置された、光増幅部を含む撮影部と、
前記撮影部によって撮影された撮影画像から背景輝度を計測する処理を含む画像処理を行う処理部と、
前記背景輝度に基づいて前記光増幅部のゲインを調整する制御を行う制御部と、
を備えるターゲット撮影装置。
【請求項２】
請求項１に記載のターゲット撮影装置であって、
前記制御部は、さらに、前記処理部により計測された前記背景輝度に基づいて前記第１の遅延時間を調整する制御を行うターゲット撮影装置。
【請求項３】
請求項２に記載のターゲット撮影装置であって、
前記制御部は、前記第１の遅延時間の調整を実施した後に、前記光増幅部のゲインの調整を実施するターゲット撮影装置。
【請求項４】
請求項２に記載のターゲット撮影装置であって、
前記制御部は、前記背景輝度が最大になるように前記第１の遅延時間を調整する制御を行うターゲット撮影装置。
【請求項５】
請求項１に記載のターゲット撮影装置であって、
前記制御部は、前記処理部により計測された前記背景輝度が許容下限輝度を下回った場合に、前記光増幅部のゲインを調整する制御を行うターゲット撮影装置。
【請求項６】
請求項５に記載のターゲット撮影装置であって、
予め基準輝度と前記基準輝度に対する許容変動幅とが設定され、
前記許容下限輝度は、前記基準輝度と前記許容変動幅とで規定されるターゲット撮影装置。
【請求項７】
請求項５に記載のターゲット撮影装置であって、
前記制御部は、前記処理部により計測された前記背景輝度が前記許容下限輝度を下回った場合に、前記光増幅部のゲインを増加させる調整を行うターゲット撮影装置。
【請求項８】
請求項５に記載のターゲット撮影装置であって、
前記制御部は、前記光増幅部のゲインの設定を変えて前記背景輝度の計測を行い、前記背景輝度が、予め定められた基準輝度に対する許容範囲内に収まるように前記光増幅部のゲインを調整する制御を行うターゲット撮影装置。
【請求項９】
請求項５に記載のターゲット撮影装置であって、
前記制御部は、前記背景輝度と予め定められた基準輝度との比に基づいて、前記光増幅部のゲインを設定するターゲット撮影装置。
【請求項１０】
請求項１に記載のターゲット撮影装置であって、
前記照明光源から発せられた光を前記ターゲットに向けて出射する光出射ポートと、
前記ターゲットの周辺を通過した光を前記撮影部に導入する光入射ポートとは、互いに前記ターゲットの通過位置を挟んで対向する位置に配置されるターゲット撮影装置。
【請求項１１】
請求項１に記載のターゲット撮影装置であって、
前記撮影部は、画像センサと、シャッタと、を含み、
前記遅延回路は、前記タイミング信号の受信時から第２の遅延時間だけ遅延させたタイミングで第２のトリガ信号を出力し、かつ、前記タイミング信号の受信時から第３の遅延時間だけ遅延させたタイミングで第３のトリガ信号を出力し、
前記第２のトリガ信号に基づいて、前記画像センサによる撮影が行われ、
前記第３のトリガ信号に基づいて、前記シャッタの開閉が行われるターゲット撮影装置。
【請求項１２】
請求項１に記載のターゲット撮影装置であって、
前記光増幅部は、イメージインテンシファイアであるターゲット撮影装置。
【請求項１３】
請求項１に記載のターゲット撮影装置であって、
前記処理部は、前記撮影画像の各ピクセルのカウント値を基に、前記撮影画像の画像内全体の平均カウント値を算出する処理を行い、
前記制御部は、前記背景輝度として前記平均カウント値を取得するターゲット撮影装置。
【請求項１４】
請求項１に記載のターゲット撮影装置であって、
前記処理部は、前記撮影画像の各ピクセルのカウント値から、前記撮影画像の画像内全体における最大カウント値を特定する処理を行い、
前記制御部は、前記背景輝度として前記最大カウント値を取得するターゲット撮影装置。
【請求項１５】
請求項１に記載のターゲット撮影装置であって、
前記処理部は、前記撮影画像の各ピクセルのカウント値を基に、前記撮影画像の画像内全体の前記カウント値のヒストグラムを作成して、前記ヒストグラムのピークに対応するカウント値を特定する処理を行い、
前記制御部は、前記背景輝度として前記ピークに対応するカウント値を取得するターゲット撮影装置。
【請求項１６】
請求項１に記載のターゲット撮影装置であって、
前記処理部は、前記撮影画像の画像領域内に予め設定された複数の計測領域ごとに、それぞれの計測領域内の平均カウント値を算出し、かつ、前記算出された前記計測領域ごとの前記平均カウント値の平均値を算出する処理を行い、
前記制御部は、前記背景輝度として前記平均値を取得するターゲット撮影装置。
【請求項１７】
請求項１に記載のターゲット撮影装置であって、
前記処理部は、前記撮影画像の画像領域内に予め設定された複数の計測領域のうち、前記ターゲットの影が含まれている計測領域を演算から除外して、前記ターゲットの影が含まれていない残りの計測領域ごとに、それぞれの計測領域内の平均カウント値を算出し、かつ、前記算出された前記計測領域ごとの平均カウント値の平均値を算出する処理を行い、
前記制御部は、前記背景輝度として前記平均値を取得するターゲット撮影装置。
【請求項１８】
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部と、
前記ターゲット供給部から前記チャンバの内部に供給された前記ターゲットの通過を検出してターゲット通過検出信号を出力するターゲット通過検出装置と、
前記ターゲット通過検出信号を受信し、前記ターゲット通過検出信号の受信時から第１の遅延時間だけ遅延させたタイミングで第１のトリガ信号を出力する遅延回路と、
前記第１のトリガ信号に基づいて発光する照明光源と、
前記照明光源から発せられた光が観察対象である前記ターゲットに照射されることにより、前記ターゲットの影の像を撮影するよう配置された、光増幅部を含む撮影部と、
前記撮影部によって撮影された撮影画像から背景輝度を計測する処理を含む画像処理を行う処理部と、
前記背景輝度に基づいて前記光増幅部のゲインを調整する制御を行う制御部と、
を備え、
前記ターゲット供給部から前記チャンバの内部に供給された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。
【請求項１９】
請求項１８に記載の極端紫外光生成装置であって、
前記チャンバは、前記照明光源から発せられた光を前記ターゲットに向けて出射する光出射ポートとしての第１のウインドウと、
前記ターゲットの周辺を通過した光を前記撮影部に導入する光入射ポートとしての第２のウインドウと、を備え、
前記第１のウインドウと前記第２のウインドウとは、互いに前記ターゲットの通過位置を挟んで対向する位置に配置される極端紫外光生成装置。
【請求項２０】
電子デバイスの製造方法であって、
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部と、
前記ターゲット供給部から前記チャンバの内部に供給された前記ターゲットの通過を検出してターゲット通過検出信号を出力するターゲット通過検出装置と、
前記ターゲット通過検出信号を受信し、前記ターゲット通過検出信号の受信時から第１の遅延時間だけ遅延させたタイミングで第１のトリガ信号を出力する遅延回路と、
前記第１のトリガ信号に基づいて発光する照明光源と、
前記照明光源から発せられた光が観察対象である前記ターゲットに照射されることにより、前記ターゲットの影の像を撮影するよう配置された、光増幅部を含む撮影部と、
前記撮影部によって撮影された撮影画像から背景輝度を計測する処理を含む画像処理を行う処理部と、
前記背景輝度に基づいて前記光増幅部のゲインを調整する制御を行う制御部と、
を備える極端紫外光生成装置を用いて、前記ターゲット供給部から前記チャンバの内部に供給された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し、
前記極端紫外光を露光装置に出力し、
前記露光装置内で感光基板上に前記極端紫外光を露光すること
を含む電子デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ターゲット撮影装置及び極端紫外光生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体プロセスの微細化に伴って、半導体プロセスの光リソグラフィにおける転写パターンの微細化が急速に進展している。次世代においては、２０ｎｍ以下の微細加工が要求されるようになる。このため、波長１３ｎｍ程度の極端紫外（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ）光を生成するための装置と縮小投影反射光学系とを組み合わせた露光装置の開発が期待されている。【０００３】
ＥＵＶ光生成装置としては、ターゲット物質にレーザ光を照射することによって生成されるプラズマが用いられるＬＰＰ（Ｌａｓｅｒ  Ｐｒｏｄｕｃｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）式の装置と、放電によって生成されるプラズマが用いられるＤＰＰ（Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  Ｐｒｏｄｕｃｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）式の装置と、軌道放射光が用いられるＳＲ（Ｓｙｎｃｈｒｏｔｒｏｎ  Ｒａｄｉａｔｉｏｎ）式の装置との３種類の装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２４２５０３号公報
【概要】
【０００５】
本開示の１つの観点に係るターゲット撮影装置は、外部からタイミング信号を受信し、タイミング信号の受信時から第１の遅延時間だけ遅延させたタイミングで第１のトリガ信号を出力する遅延回路と、第１のトリガ信号に基づいて発光する照明光源と、照明光源から発せられた光が観察対象であるターゲットに照射されることにより、ターゲットの影の像を撮影するよう配置された、光増幅部を含む撮影部と、撮影部によって撮影された撮影画像から背景輝度を計測する処理を含む画像処理を行う処理部と、背景輝度に基づいて光増幅部のゲインを調整する制御を行う制御部と、を備える。
【０００６】
本開示の他の１つの観点に係る極端紫外光生成装置は、内部でプラズマが生成されるチャンバと、チャンバの内部に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部と、ターゲット供給部からチャンバの内部に供給されたターゲットの通過を検出してターゲット通過検出信号を出力するターゲット通過検出装置と、ターゲット通過検出信号を受信し、ターゲット通過検出信号の受信時から第１の遅延時間だけ遅延させたタイミングで第１のトリガ信号を出力する遅延回路と、第１のトリガ信号に基づいて発光する照明光源と、照明光源から発せられた光が観察対象であるターゲットに照射されることにより、ターゲットの影の像を撮影するよう配置された、光増幅部を含む撮影部と、撮影部によって撮影された撮影画像から背景輝度を計測する処理を含む画像処理を行う処理部と、背景輝度に基づいて光増幅部のゲインを調整する制御を行う制御部と、を備え、ターゲット供給部からチャンバの内部に供給されたターゲットにレーザ光を照射することによりターゲットをプラズマ化して極端紫外光を生成する。
【０００７】
本開示の他の１つの観点に係る電子デバイスの製造方法は、内部でプラズマが生成されるチャンバと、チャンバの内部に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部と、ターゲット供給部からチャンバの内部に供給されたターゲットの通過を検出してターゲット通過検出信号を出力するターゲット通過検出装置と、ターゲット通過検出信号を受信し、ターゲット通過検出信号の受信時から第１の遅延時間だけ遅延させたタイミングで第１のトリガ信号を出力する遅延回路と、第１のトリガ信号に基づいて発光する照明光源と、照明光源から発せられた光が観察対象であるターゲットに照射されることにより、ターゲットの影の像を撮影するよう配置された、光増幅部を含む撮影部と、撮影部によって撮影された撮影画像から背景輝度を計測する処理を含む画像処理を行う処理部と、背景輝度に基づいて光増幅部のゲインを調整する制御を行う制御部と、を備える極端紫外光生成装置を用いて、ターゲット供給部からチャンバの内部に供給されたターゲットにレーザ光を照射することによりターゲットをプラズマ化して極端紫外光を生成し、極端紫外光を露光装置に出力し、露光装置内で感光基板上に極端紫外光を露光することを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本開示のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の図面を参照して以下に説明する。
【図１】図１は、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図である。
【図２】図２は、ターゲット撮影装置を含むＥＵＶ光生成装置の構成を概略的に示す図である。
【図３】図３は、ターゲット画像計測装置における照明部の第１構成例を模式的に示す図である。
【図４】図４は、ターゲット画像計測装置における照明部の第２構成例を模式的に示す図である。
【図５】図５は、ターゲット画像計測装置のタイミングチャートである。
【図６】図６は、フラッシュランプの発光タイミングの変化を例示的に示すグラフである。
【図７】図７は、フラッシュランプの経年劣化や状態変化等に起因して撮影画像の背景輝度が低下する様子を示すグラフである。
【図８】図８は、ＦＬトリガの遅延時間ＴＦＬの設定が不適切な状態となる場合の例を示すタイミングチャートである。
【図９】図９は、フラッシュランプの発光状態に応じて画像センサによって撮影される撮影画像のイメージ図である。
【図１０】図１０は、図９に示した各画像Ａ〜Ｃにおいて破線で示した水平方向の信号強度を示すラインプロファイルを示すグラフである。
【図１１】図１１は、ＦＬトリガの遅延時間ＴＦＬの設定が不適切な状態となる場合の他の例を示すタイミングチャートである。
【図１２】図１２は、シャッタ又は光増幅部の劣化によって、画像センサへの入射光量が低下する例を示すタイミングチャートである。
【図１３】図１３は、第１実施形態に係るターゲット撮影装置を含むＥＵＶ光生成装置の構成を概略的に示す図である。
【図１４】図１４は、画像センサから得られる撮影画像の画像データのイメージを例示的に示す図である。
【図１５】図１５は、図１４に示した撮影画像における輝度ヒストグラムを示すグラフである。
【図１６】図１６は、撮影画像の画像領域内に設定される複数の計測領域の例を示す図である。
【図１７】図１７は、撮影画像の例を示す図である。
【図１８】図１８は、撮影画像の他の例を示す図である。
【図１９】図１９は、第１実施形態に係るターゲット撮影装置における制御のメインフローを示すフローチャートである。
【図２０】図２０は、第１実施形態に係るターゲット撮影装置における制御のメインフローを示すフローチャートである。
【図２１】図２１は、第１実施形態に係るターゲット撮影装置における制御のメインフローを示すフローチャートである。
【図２２】図２２は、画像データ解析処理のフローチャートである。
【図２３】図２３は、背景輝度取得ａの処理内容を示すフローチャートである。
【図２４】図２４は、背景輝度取得ｂの処理内容を示すフローチャートである。
【図２５】図２５は、背景輝度取得ｃの処理内容を示すフローチャートである。
【図２６】図２６は、背景輝度取得ｄの処理内容を示すフローチャートである。
【図２７】図２７は、背景輝度取得ｅの処理内容を示すフローチャートである。
【図２８】図２８は、背景輝度取得ａ〜ｅのそれぞれのメリット及びデメリットをまとめた図表である。
【図２９】図２９は、ＴＦＬ最適化の処理内容を示すフローチャートである。
【図３０】図３０は、図２１のステップＳ３４に適用される光増幅部ゲイン調整Ａの処理内容を示すフローチャートである。
【図３１】図３１は、第２実施形態に係るターゲット撮影装置における制御のメインフローの一部分を示すフローチャートである。
【図３２】図３２は、図３１のステップＳ３５に適用される光増幅部ゲイン調整Ｂの処理内容を示すフローチャートである。
【図３３】図３３は、第３実施形態に係るターゲット撮影装置を含んだＥＵＶ光生成装置の構成を例示的に示す図である。
【図３４】図３４は、ターゲットにピコ秒オーダーのパルス幅を有するプリパルスレーザ光の照射開始からピコ秒オーダーの時間が経過した時点において推定されるターゲットの状態を模式的に示す図である。
【図３５】図３５は、ターゲットにピコ秒オーダーのパルス幅を有するプリパルスレーザ光の照射開始からナノ秒オーダーの時間が経過した時点において推定されるターゲットの状態を模式的に示す図である。
【図３６】図３６は、ターゲットにピコ秒オーダーのパルス幅を有するプリパルスレーザ光の照射開始から約１μｓの時間が経過した時点における拡散ターゲットの状態を模式的に示す図である。
【図３７】図３７は、ＥＵＶ光生成装置と接続された露光装置の概略構成を示す図である。
【実施形態】
【０００９】
−目次−
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．ターゲット撮影装置を含むＥＵＶ光生成装置の説明
３．１  構成
３．２  動作
４．フラッシュランプの配置形態
４．１  第１構成例
４．２  動作
４．３  第２構成例
４．４  動作
５．ターゲット画像計測装置のトリガ関係の説明
６．課題
６．１  第１の課題
６．２  第２の課題
６．３  第３の課題
７．第１実施形態
７．１  構成
７．２  動作
７．３  ＴＦＬ調整の実施タイミングについて
７．４  制御アルゴリズムの例
７．４．１  メインフローの説明
７．４．２  画像データ解析処理の例
７．４．３  ＴＦＬ最適化処理の例
７．４．４  光増幅部ゲイン調整処理の例
７．５  効果
８．第２実施形態
８．１  構成
８．２  動作
８．３  効果
９．第３実施形態
９．１  構成
９．２  動作
９．３  効果
１０．変形例
１１．拡散ターゲットの計測について
１２．ＥＵＶ光生成装置を用いた電子デバイスの製造方法の例
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。
【００１０】
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。
【００１１】
１．極端紫外光生成システムの全体説明
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。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。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。
【００１２】
チャンバ１６は、密閉可能な容器である。ターゲット供給部１８は、ターゲット物質をチャンバ１６内部に供給するよう構成され、例えば、チャンバ１６の壁を貫通するように取り付けられる。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。
【００１３】
チャンバ１６の壁には、少なくとも１つの貫通孔が設けられている。その貫通孔は、ウインドウ２０によって塞がれ、ウインドウ２０をレーザ装置１４から出力されるパルスレーザ光２２が透過する。チャンバ１６の内部には、例えば、回転楕円面形状の反射面を有するＥＵＶ光集光ミラー２４が配置される。ＥＵＶ光集光ミラー２４は、第１の焦点及び第２の焦点を有する。ＥＵＶ光集光ミラー２４の表面には、例えば、モリブデンとシリコンとが交互に積層された多層反射膜が形成される。ＥＵＶ光集光ミラー２４は、例えば、その第１の焦点がプラズマ生成領域２６に位置し、その第２の焦点が中間集光点（ＩＦ：Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  Ｆｏｃｕｓｉｎｇ  ｐｏｉｎｔ）２８に位置するように配置される。ＥＵＶ光集光ミラー２４の中央部には貫通孔３０が設けられ、貫通孔３０をパルスレーザ光２３が通過する。
【００１４】
ＥＵＶ光生成装置１２は、制御部４０と、ターゲットセンサ４２等を含む。ターゲットセンサ４２は、ターゲット４４の存在、軌跡、位置、及び速度のうちいずれか、又は複数を検出するよう構成される。ターゲットセンサ４２は、撮像機能を備えてもよい。
【００１５】
また、ＥＵＶ光生成装置１２は、チャンバ１６の内部と露光装置４６の内部とを連通させる接続部４８を含む。接続部４８内部には、アパーチャ５０が形成された壁５２が設けられる。壁５２は、そのアパーチャ５０がＥＵＶ光集光ミラー２４の第２の焦点位置に位置するように配置される。
【００１６】
さらに、ＥＵＶ光生成装置１２は、レーザ光伝送装置５４、レーザ光集光ミラー５６、ターゲット４４を回収するためのターゲット回収部５８等を含む。レーザ光伝送装置５４は、レーザ光の伝送状態を規定するための光学素子と、この光学素子の位置、姿勢等を調整するためのアクチュエータとを備える。ターゲット回収部５８は、チャンバ１６内に出力されたターゲット４４が進行する方向の延長線上に配置される。
【００１７】
レーザ装置１４は、ＭＯＰＡ（Ｍａｓｔｅｒ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ  Ｐｏｗｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）システムであってよい。レーザ装置１４は、図示せぬマスターオシレータと、図示せぬ光アイソレータと、複数台の図示せぬＣＯ２レーザ増幅器とを含んで構成され得る。マスターオシレータには固体レーザを採用することができる。マスターオシレータが出力するレーザ光の波長は、例えば１０．５９μｍであり、パルス発振の繰り返し周波数は、例えば１００ｋＨｚである。
【００１８】
１．２  動作
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。チャンバ１６の内部に存在するガスは、例えば、水素ガスであってよい。
【００１９】
レーザ装置１４から出力されたパルスレーザ光２１は、レーザ光伝送装置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内に入射する。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に照射される。
【００２０】
ターゲット供給部１８は、ターゲット物質によって形成されたターゲット４４をチャンバ１６内部のプラズマ生成領域２６に向けて出力するよう構成される。ターゲット４４には、パルスレーザ光２３に含まれる少なくとも１つのパルスが照射される。パルスレーザ光２３が照射されたターゲット４４はプラズマ化し、そのプラズマから放射光６０が放射される。放射光６０に含まれるＥＵＶ光６２は、ＥＵＶ光集光ミラー２４によって選択的に反射される。ＥＵＶ光集光ミラー２４によって反射されたＥＵＶ光６２は、中間集光点２８で集光され、露光装置４６に出力さる。なお、１つのターゲット４４に、パルスレーザ光２３に含まれる複数のパルスが照射されてもよい。
【００２１】
制御部４０は、ＥＵＶ光生成システム１０全体の制御を統括するよう構成される。制御部４０は、ターゲットセンサ４２の検出結果を処理する。制御部４０は、ターゲットセンサ４２の検出結果に基づいて、例えば、ターゲット４４が出力されるタイミング、ターゲット４４の出力方向等を制御する。さらに、制御部４０は、例えば、レーザ装置１４の発振タイミング、パルスレーザ光２２の進行方向、パルスレーザ光２３の集光位置等を制御する。上述の様々な制御は単なる例示に過ぎず、必要に応じて他の制御が追加される。
【００２２】
本開示において、制御部４０その他の制御装置は、１台又は複数台のコンピュータのハードウェア及びソフトウェアの組み合わせによって実現することが可能である。ソフトウェアはプログラムと同義である。プログラマブルコントローラはコンピュータの概念に含まれる。コンピュータは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）及びメモリを含んで構成され得る。ソフトウェアはプログラムと同義である。プログラマブルコントローラはコンピュータの概念に含まれる。
【００２３】
また、制御部４０その他の制御装置の処理機能の一部又は全部は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）やＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）に代表される集積回路を用いて実現してもよい。
【００２４】
また、複数の制御装置の機能を１台の制御装置で実現することも可能である。さらに本開示において、制御部４０その他の制御装置は、ローカルエリアネットワークやインターネットといった通信ネットワークを介して互いに接続されてもよい。分散コンピューティング環境において、プログラムユニットは、ローカル及びリモート両方のメモリストレージデバイスに保存されてもよい。
【００２５】
２．用語の説明
「パルスレーザ光」は、複数のパルスを含むレーザ光を意味し得る。
【００２６】
「レーザ光」は、パルスレーザ光に限らずレーザ光一般を意味し得る。
【００２７】
「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。
【００２８】
「ドロップレット」は、チャンバ内へ供給されたターゲットの一形態である。ドロップレットは、ドロップレット状のターゲットと同義である。ドロップレットは、溶融したターゲット物質の表面張力によってほぼ球状となった滴状のターゲットを意味し得る。チャンバの内部においてドロップレットが進行する経路を「ドロップレット軌道」という。
【００２９】
「拡散ターゲット」は、ターゲットにパルスレーザ光が照射されたことにより微細な粒子等に拡散したターゲットを意味する。ターゲット物質の微細な粒子群を「ミスト」という場合がある。拡散ターゲットにはプラズマが含まれる場合がある。拡散ターゲット（ミスト）は、ターゲットの一形態である。
【００３０】
「プラズマ光」は、プラズマ化したターゲットから放射された放射光である。当該放射光にはＥＵＶ光が含まれている。
【００３１】
「ＥＵＶ光」という表記は、「極端紫外光」の略語表記である。「極端紫外光生成装置」は「ＥＵＶ光生成装置」と表記される。
【００３２】
３．ターゲット撮影装置を含むＥＵＶ光生成装置の説明
３．１  構成
図２は、ターゲット撮影装置を含むＥＵＶ光生成装置の構成を概略的に示す図である。ＥＵＶ光生成装置１２は、ターゲット通過検出装置７０と、ターゲット画像計測装置９０とを備えている。ターゲット通過検出装置７０とターゲット画像計測装置９０は、チャンバ１６に搭載される。
【００３３】
ターゲット通過検出装置７０は、照明部７１と、検出部８１とを含んで構成される。照明部７１は、照明光源７２と、照明光学系７４と、光学フィルタ７６とを含んで構成される。照明光源７２は単色光のレーザ光源又は複数波長を出射するランプでもよい。また照明光源７２は光ファイバを含んでもよく、光ファイバは照明光学系７４に接続される。照明光学系７４は集光レンズを含んで構成される。照明部７１は、ウインドウ７８を介してチャンバ１６の外側に配置される。ウインドウ７８はチャンバ１６の壁に取り付けられている。ウインドウ７８は、照明光学系７４の構成要素に含まれてもよい。
【００３４】
検出部８１は、光学フィルタ８２と、検出光学系８４と、光センサ８６とを含んで構成される。光センサ８６は、１つ若しくは複数の受光面を含む。光センサ８６は、フォトダイオード、フォトダイオードアレイ、アバランシェフォトダイオード、光電子増倍管、マルチピクセルフォトンカウンター、及びイメージインテンシファイアのうちのいずれかによって構成することができる。光センサ８６は受光量に応じた電気信号を出力する。検出光学系８４は、照明光源７２からの照明光により照明されたターゲットの像を光センサ８６の素子上に転写するレンズを含んで構成される。
【００３５】
検出部８１は、ウインドウ８８を介してチャンバ１６の外側に配置される。ウインドウ８８は、ウインドウ７８と対向してチャンバ１６の壁に取り付けられている。ウインドウ８８は、検出光学系８４の構成要素に含まれてもよい。照明部７１と検出部８１は、ターゲットの通過位置を挟んで互いに対向するようにチャンバ１６に取り付けられる。
【００３６】
ターゲット画像計測装置９０は、照明部９１と計測部１０１とを含んで構成される。照明部９１は、照明光源としてのフラッシュランプ９２と、照明光学系９４とを含んで構成される。照明部９１は、ウインドウ９８を介してチャンバ１６の外側に配置される。ウインドウ９８は、チャンバ１６の壁に取り付けられている。照明光学系９４には、コリメートレンズが用いられる。
【００３７】
計測部１０１は、光学フィルタ１０２と、結像光学系１０４と、シャッタ１０５Ａと、光増幅部１０５Ｂと、転写光学系１０６と、画像センサ１０７とを含んで構成される。結像光学系１０４は、第１レンズ１０４Ａと、第２レンズ１０４Ｂとを含んで構成される。
【００３８】
シャッタ１０５Ａと光増幅部１０５Ｂは一体化された機器であってもよく、例えば、ゲート動作が可能なイメージインテンシファイアを用いることができる。イメージインテンシファイアは、光電面と、マイクロチャンネルプレート（ＭＣＰ：ｍｉｃｒｏ−ｃｈａｎｎｅｌ  ｐｌａｔｅ）と、蛍光面と、を含んで構成される。光電面は、光を電子に変換する。ＭＣＰは、光電面から放出された電子を２次元的に検出して増倍する電子増倍素子である。ＭＣＰに印加する電圧を調整することにより、ゲインを調整することができる。蛍光面は、ＭＣＰの出力端から放出された電子を光に変換する。
【００３９】
イメージインテンシファイアのゲート動作は、光電面とＭＣＰの入力面との間の電位差を変化させることで実現される。ゲート動作はシャッタ動作と同義である。光電面の電位をＭＣＰの入力面の電位よりも低くすると、光電面から放出された電子がＭＣＰに入射し、蛍光面から出力像が得られる。このゲートＯＮの状態が「シャッタ開」の状態に相当する。また、光電面の電位をＭＣＰの入力面の電位よりも高くすると、電子はＭＣＰに到達せず、蛍光面から出力像が得られない状態になる。このゲートＯＦＦの状態が「シャッタ閉」の状態に相当する。例えば、ＭＣＰの入射面の電位を固定して、光電面に負極性のパルス電圧を印加することにより、ゲート動作が可能である。
【００４０】
画像センサ１０７として、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサを用いることができる。計測部１０１は、ウインドウ１０８を介してチャンバ１６の外側に配置される。ウインドウ１０８は、ウインドウ９８と対向してチャンバ１６の壁に取り付けられている。照明部９１と計測部１０１は、ターゲットの通過位置を挟んで互いに対向するようにチャンバ１６に取り付けられる。
【００４１】
ウインドウ９８は、フラッシュランプ９２から発せられた光を観察対象であるターゲットに向けて出射する光出射ポートの役割を果たす。ウインドウ９８は本開示における「第１のウインドウ」の一例である。ウインドウ１０８はターゲットの周辺を通過した光を計測部１０１に導入する光入射ポートの役割を果たす。ウインドウ１０８は本開示における「第２のウインドウ」の一例である。
【００４２】
制御部４０は、処理部１１０と、遅延回路１１２と、光増幅部ゲイン制御部１１３と、を含む。処理部１１０は、画像センサ１０７によって撮影された画像の画像データを処理する。遅延回路１１２は、ターゲット通過検出装置７０からのターゲット通過検出信号を受信し、ターゲット通過検出信号の受信に基づいてＦＬトリガ、シャッタトリガ、撮像トリガ、及びドライブレーザ出力トリガなど各種のトリガ信号を生成する。ＦＬの表記は「フラッシュランプ」を表す。光増幅部ゲイン制御部１１３は、光増幅部１０５Ｂのゲインを制御する。
【００４３】
照明部９１のウインドウ９８と、計測部１０１のウインドウ１０８の対向方向は、ドロップレットの進行経路であるドロップレット軌道と直交してもよいし、ドロップレット軌道と非直交であってもよい。
【００４４】
ＥＵＶ光生成装置１２は、ドライブレーザ生成部１１４と共に用いられる。ドライブレーザ生成部１１４は、図１で説明したレーザ装置１４及びレーザ光伝送装置５４を含んだ構成に相当する。なお、図２では、図１に示したレーザ光伝送装置５４、レーザ光集光ミラー５６、及びＥＵＶ光集光ミラー２４等の図示を省略した。ドライブレーザ生成部１１４は、複数台のレーザ装置を含んで構成されてもよい。本例のドライブレーザ生成部１１４は、図示せぬプリパルスレーザ装置及びメインパルスレーザ装置を含んで構成される。
【００４５】
チャンバ１６には、図示せぬ排気装置と、図示せぬ圧力センサとが設けられている。また、チャンバ１６は図示せぬガス供給装置と接続される。
【００４６】
ターゲット供給部１８の詳細な構成は図示されていないが、ターゲット供給部１８は、ターゲット物質を貯蔵する図示せぬタンクと、ターゲット物質を出力するノズル孔を含むノズルと、ノズルに配置された図示せぬピエゾ素子と、を含む。また、タンクの外側側面部には図示せぬヒータと図示せぬ温度センサとが配置される。さらに、ＥＵＶ光生成装置１２は、ターゲット物質を貯蔵するタンク内の圧力を調節する図示せぬ圧力調節器を備えている。ターゲット供給部１８のノズルは、溶融したターゲット物質をチャンバ１６内へジェット状に噴出するような形状で形成されている。ノズル孔から出力させるターゲット物質の一例として、液体スズを採用し得る。ノズルの中心軸方向の延長線上には、チャンバ１６の内部にあるプラズマ生成領域２６が位置する。
【００４７】
３．２  動作
図２において、方向に関する説明の便宜上、ＸＹＺ直交座標軸を導入する。ターゲット供給部１８からターゲット物質のドロップレットを出力する方向をＹ軸の方向とする。チャンバ１６から露光装置４６（図１参照）に向かってＥＵＶ光を導出する方向をＸ軸の方向とし、図２の紙面に垂直な方向をＺ軸の方向とする。
【００４８】
制御部４０は、チャンバ１６に取り付けられている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となるように、図示せぬ排気装置による排気及びガス供給装置からのガス供給を制御する。チャンバ１６内の圧力の所定の範囲とは、例えば、数パスカル［Ｐａ］から数百パスカル［Ｐａ］の間の値である。
【００４９】
ターゲット供給部１８は、例えば、コンティニュアスジェット方式によりドロップレット１１６を形成する。コンティニュアスジェット方式では、ノズルを振動させて、ノズル孔からジェット状に噴出したターゲット物質の流れに周期的振動を与え、ターゲット物質を周期的に分離する。分離されたターゲット物質は、自己の表面張力によって自由界面を形成してドロップレット１１６を形成し得る。
【００５０】
制御部４０は、ターゲット供給部１８のタンクに取り付けられているヒータを制御することにより、タンク内のターゲット物質を融点以上の所定の温度まで加熱する。ターゲット物質として融点が２３２℃であるスズ（Ｓｎ）が用いられる場合、制御部４０はヒータを制御することにより、タンク内のスズを融点以上の２５０℃から２９０℃の温度範囲の所定の温度まで加熱してタンク内のスズを温調する。また、制御部４０は、タンク内の圧力がノズル孔から所定の速度で液体スズのジェットを出力し得る圧力となるように圧力調節器を制御する。
【００５１】
次に制御部４０は、ドロップレット１１６が生成するように、ターゲット供給部１８のノズルに取り付けられているピエゾ素子に所定の波形の電圧を供給する信号を送信する。ピエゾ素子に所定の波形の電圧が供給されることによりピエゾ素子が振動する。その結果、ノズル孔から出力されるジェット状の液体スズがドロップレット１１６に分断され、均一な体積のドロップレット１１６が生成され得る。
【００５２】
ドライブレーザ生成部１１４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る。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ーからＥＵＶ光のエネルギーへの変換効率（Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ：ＣＥ）が向上し得る。
【００５３】
拡散ターゲットを形成するためのプリパルスレーザ光は、各パルスのパルス幅が１ナノ秒［ｎｓ］未満、好ましくは５００ピコ秒［ｐｓ］未満、さらに好ましくは５０ピコ秒［ｐｓ］未満の短パルスとされる。さらに、プリパルスレーザ光は、各パルスのフルーエンスが、メインパルスレーザ光の各パルスのフルーエンス以下で、かつ、６．５Ｊ／ｃｍ２以上、好ましくは３０Ｊ／ｃｍ２以上、さらに好ましくは４５Ｊ／ｃｍ２以上とされる。
【００５４】
このような構成によれば、プリパルスレーザ光の各パルスのパルス幅を短くすることにより、ターゲットを細かい粒子状に破壊して拡散させ得る。これにより、拡散したターゲットにメインパルスレーザ光を照射したときに、ターゲットが効率良くプラズマ化され、ＣＥが向上し得る。
【００５５】
なお、メインパルスレーザ光の照射に先行して複数のプリパルスレーザ光をターゲットに照射する構成を採用してもよい。
【００５６】
ターゲット回収部５８は、パルスレーザ光２３が照射されずにプラズマ生成領域２６を通過したドロップレット１１６や、パルスレーザ光２３の照射によっても拡散しなかったドロップレットの一部分を回収する。
【００５７】
ターゲット通過検出装置７０の照明部７１は、ターゲット供給部１８からチャンバ１６内に導入されたターゲットを照明する。ターゲットが所定の位置を通過すると検出部８１に受光される光強度が低下する。ターゲットの通過に伴う光強度の変化は、光センサ８６により検出される。光センサ８６は、ターゲットの通過タイミングを示すターゲット検出信号を制御部４０に出力する。
【００５８】
制御部４０は、ターゲット検出信号が所定の閾値電圧を下回ったタイミングでターゲット通過検出信号を生成する。なお、検出部８１においてターゲット通過検出信号を生成し、検出部８１から制御部４０にターゲット通過検出信号が出力されてもよい。すなわち、ターゲット通過検出装置７０は、光センサ８６によってターゲットの通過を検出し、制御部４０にターゲット通過検出信号を送信してもよい。
【００５９】
遅延回路１１２は、受信したターゲット通過検出信号に対して、フラッシュランプ９２、シャッタ１０５Ａ、画像センサ１０７及びドライブレーザ生成部１１４の各装置に対してそれぞれ予め設定された遅延時間を付与して、装置ごとのトリガ信号を出力する。フラッシュランプ９２、シャッタ１０５Ａ、画像センサ１０７及びドライブレーザ生成部１１４の各装置について、それぞれ設定された装置ごとの遅延時間は、ターゲットがプラズマ生成領域２６の指定地点に到達するまでの時間から、トリガ信号を受信する各装置の内部遅延時間及び伝送時間を差し引いて定める。
【００６０】
フラッシュランプ９２に与えられるトリガ信号を「ＦＬトリガ」という。シャッタ１０５Ａに与えられるトリガ信号を「シャッタトリガ」という。画像センサ１０７に与えられるトリガ信号を「撮像トリガ」という。ドライブレーザ生成部１１４に与えられるトリガ信号を「ドライブレーザ出力トリガ」という。
【００６１】
遅延回路１１２の働きにより、フラッシュランプ９２の発光、シャッタ１０５Ａの開動作、及び画像センサ１０７の露光が同期する。すなわち、遅延回路１１２の働きにより、ＦＬトリガに基づいてフラッシュランプ９２が発光したタイミングでシャッタトリガに基づいてシャッタ１０５Ａが開く。光増幅部１０５Ｂは、シャッタ透過光を増幅し、撮像トリガによって画像センサ１０７が露光を行う。
【００６２】
その結果として、ターゲット画像計測装置９０は、プラズマ生成領域２６付近のターゲットを撮像する。画像センサ１０７を介して取得された画像データは、制御部４０の処理部１１０に送られ、処理部１１０において画像処理される。
【００６３】
４．フラッシュランプの配置形態
４．１  第１構成例
図３は、ターゲット画像計測装置９０における照明部９１の第１構成例を模式的に示す図である。図３に例示した照明部９１は、ケース９６内にフラッシュランプ９２と照明光学系９４とが収容され、チャンバ壁１６Ａにケース９６が直接取り付けられている。チャンバ壁１６Ａは、チャンバ１６の壁の一部である。
【００６４】
４．２  動作
図３に示すように、フラッシュランプ９２は、照明光学系９４の近傍に配置される。チャンバ壁１６Ａに直接取り付けられたケース９６に収容されているフラッシュランプ９２から発せられた照明光は、照明光学系９４及びウインドウ９８を介してプラズマ生成領域２６の付近に照射される。
【００６５】
４．３  第２構成例
図４は、ターゲット画像計測装置９０における照明部９１の第２構成例を示す図である。図４に例示する照明部９１のフラッシュランプ９２は、照明光学系９４の近傍に配置せず、照明光学系９４から十分な距離を隔てた遠方に配置される。また、照明部９１は、フラッシュランプ９２から発せられた照明光を照明光学系９４へと導く光ファイバ９３を備えている。
【００６６】
４．４  動作
図４に示したフラッシュランプ９２から発せられた照明光は、光ファイバ９３を用いてケース９６内の照明光学系９４へ伝送される。照明光は、光ファイバ伝送によりチャンバ付近で照明光学系９４によりコリメートされ、プラズマ生成領域２６の付近に照射される。なお、光ファイバ９３に代えて、又は、これと組み合わせて、ミラーを用い、照明光を伝送する光伝送光路を採用してもよい。図４で例示したとおり、フラッシュランプ９２はチャンバ１６から離れた位置に置くことができる。
【００６７】
５．ターゲット画像計測装置のトリガ関係の説明
図５は、ターゲット画像計測装置のタイミングチャートである。ターゲット通過検出信号は、撮像トリガ、シャッタトリガ、及びＦＬトリガの各トリガ信号のタイミングの基準となるタイミング信号である。遅延回路１１２は、ターゲット通過検出信号の受信時からそれぞれ必要な遅延時間を与えて、撮像トリガ、シャッタトリガ及びＦＬトリガの各トリガ信号を出力する。
【００６８】
遅延回路１１２は、ターゲット通過検出信号の受信時から遅延時間Ｔｃｃｄだけ遅延させた撮像トリガを生成し、撮像トリガを画像センサ１０７に送信する。撮像トリガがＯＮとなる時間の長さは、例えば、概ね１ミリ秒である。
【００６９】
遅延回路１１２は、ターゲット通過検出信号の受信時から遅延時間Ｔｓｔｒだけ遅延させたシャッタトリガを生成し、シャッタトリガをシャッタ１０５Ａに送信する。シャッタトリガに基づいてシャッタ１０５Ａの開閉が行われる。シャッタトリガがＯＮとなる時間の長さは、例えば、概ね２０ナノ秒である。遅延回路１１２は、ターゲット通過検出信号の受信時から遅延時間ＴＦＬだけ遅延させたＦＬトリガを生成し、ＦＬトリガをフラッシュランプ９２に送信する。ＦＬトリガがＯＮとなる時間の長さは、例えば、概ね１０マイクロ秒である。
【００７０】
図５における「ＦＬ発光」は、ＦＬトリガが入力されたフラッシュランプ９２の発光強度を示している。フラッシュランプ９２の発光強度は、フラッシュ発光による照明光の輝度を示している。フラッシュランプ９２は、高輝度パルス光源であり、トリガ入力から少し遅れて発光し始め、トリガ入力タイミングからＴｅｍｉｔの時間で発光強度がピークに達し、その後、発光強度が減衰する。
【００７１】
図５は、ＦＬトリガの遅延時間ＴＦＬの設定が適切な状態の例を示している。ＦＬトリガの遅延時間ＴＦＬの設定が適切な状態の一例は、｜Ｔｓｔｒ−（ＴＦＬ＋Ｔｅｍｉｔ）｜＜０．５×ＦＷ_at８０％となる状態である。ここで「ＦＷ_at８０％」は、フラッシュランプ９２の標準的な発光パルスの発光ピーク値の８０％になるところのパルス全幅を表す。ＦＬトリガの遅延時間ＴＦＬの設定が適切な状態である場合、フラッシュランプ９２の発光ピークのタイミングがシャッタトリガのタイミングに概ね一致する。シャッタトリガのタイミングは、シャッタ開タイミングにほぼ一致している。図５中、ＦＬ発光におけるシャッタトリガのＯＮ期間に重なるハッチング部ＨＡの面積（積分値）が画像センサ１０７によって撮影される画像の背景輝度に相当する。
【００７２】
図５に示したように、ＦＬトリガの遅延時間ＴＦＬの設定が適切な状態である場合、背景輝度が十分に明るい正常なターゲット像（図９の画像Ａ参照）が得られる。
【００７３】
６．課題
６．１  第１の課題
フラッシュランプ９２を長期間にわたって使用していると、フラッシュランプ９２の放電電極の損耗や、封入ガスの劣化、電子回路部品の劣化等によって、フラッシュランプ９２のトリガ入力から発光までの時間差が変化する。
【００７４】
図６は、フラッシュランプの発光タイミングの変化を例示的に示したグラフである。横軸は、ＦＬトリガの入力時からの時間差（経過時間）を示しており、単位はナノ秒［ｎｓ］である。横軸の原点はトリガ入力時である。縦軸はフラッシュランプの発光強度を示している。図６において、Ｄａｔｅ.Ｘで示した発光波形は、ある特定の日時Ｘにおいて計測されたフラッシュランプの発光状態を示している。例えば、Ｄａｔｅ．Ｘの発光波形は、フラッシュランプの初期性能を示している。図６において、Ｄａｔｅ.Ｚで示した発光波形は、日時Ｘから十分に長期間経過した特定の日時Ｚにおいて計測されたフラッシュランプの発光状態を示している。フラッシュランプの長期間の使用に伴い、フラッシュランプのトリガ入力から発光までの時間差が長くなる。
【００７５】
従来、フラッシュランプ９２へのトリガ入力のタイミングは、装置の使用を開始する初期の段階で、計測部１０１における撮像系の露光タイミングと同期するように、つまり、露光時間内の積分光量（撮影画像の背景光量）が最大化するように、調整される。そして、その後は、フラッシュランプ９２へのトリガ入力のタイミングの調整は行われない。
【００７６】
したがって、Ｄａｔｅ．Ｘの発光波形における発光ピークのタイミングと、シャッタトリガのタイミングとを概ね一致させるよう設定された装置状態において、Ｄａｔｅ．Ｚのような発光波形になると、シャッタトリガのＯＮ期間に照射される照明光の光量が低下する。
【００７７】
すなわち、フラッシュランプ９２の経年劣化や状態変化によってフラッシュランプ９２のトリガ入力から発光までの時間が変化することにより、撮像系の露光タイミングとの同期が崩れる。
【００７８】
図７は、フラッシュランプ９２の経年劣化や状態変化等に起因して撮影画像の背景輝度が低下する様子を示したグラフである。図７の横軸は、時間を表しており、単位は月（month）である。縦軸は背景輝度を示している。図７中の「Ｘ」は、図６のＤａｔｅ．Ｘの日付けを表し、図７の「Ｚ」は、図６のＤａｔｅ．Ｚの日付けを表す。図７中の「Ｙ」は、ＸとＺの間の特定の日付けを指す。図７に示すように、フラッシュランプ９２の長期間の使用により、背景輝度が低下していく。
【００７９】
図８は、ＦＬトリガの遅延時間ＴＦＬの設定が不適切な状態となる場合の例を示している。図８の最下段に示したＦＬ発光の波形のうち、符号Ａで示した発光状態は、図５に示した発光状態と同じ波形であり、発光ピークがシャッタトリガのタイミングと概ね一致している。
【００８０】
これに対し、図８中の符号Ｂと符号Ｃで示したそれぞれの波形は、ＦＬトリガのトリガ入力タイミングからフラッシュランプ９２の発光までの時間差が長くなり、フラッシュランプ９２の発光ピークとシャッタトリガのタイミングがずれている状態を示している。
【００８１】
図５において、トリガ入力のタイミングから発光のピークに達するまでの時間差を発光ピーク到達時間Ｔｅｍｉｔとすると、図５におけるＦＬ発光のＴｅｍｉｔが、フラッシュランプ９２の劣化等により、例えば、図８に示すＴｅｍｉｔ−Ｂに変化する。
【００８２】
この場合、例えば、符号Ｂの状態では、シャッタトリガのＯＮ期間と重なるハッチング部ＨＢの面積が図５で説明したハッチング部ＨＡの面積よりも減少し、撮影画像の背景輝度が低下する。また、符号Ｃの状態になると、シャッタトリガのＯＮ期間と、ＦＬ発光期間とがずれてしまい、撮影画像の背景輝度が極端に低下する。
【００８３】
符号Ｂの状態や符号Ｃの状態は、ＦＬトリガの遅延時間ＴＦＬの設定が不適切な状態に該当する。ＦＬトリガの遅延時間ＴＦＬの設定が不適切な状態の一例は、｜Ｔｓｔｒ−（ＴＦＬ＋Ｔｅｍｉｔ）｜＞０．５×ＦＷ_at８０％となる状態である。図８に示したように、ＦＬトリガの遅延時間ＴＦＬの設定が不適切な状態である場合、シャッタトリガに対してフラッシュランプの発光ピークが一致していないので、背景輝度が暗い異常なターゲット像(図９の画像Ｂ及び画像Ｃ参照)が得られる。
【００８４】
図９は、ＦＬトリガの入力からＦＬ発光までの時間差が、図８のＡ、Ｂ、及びＣのそれぞれの状態である場合に、画像センサ１０７によって撮影される撮影画像のイメージ図である。図９の最左に示した画像Ａは、ＦＬトリガの入力からＦＬ発光までの時間差が、図６において「Ａ」で示した状態である場合に、画像センサ１０７によって撮影される撮影画像のイメージ図である。図９の中央に示した画像Ｂは、ＦＬトリガの入力からＦＬ発光までの時間差が、図８の「Ｂ」で示した状態である場合に、画像センサ１０７によって撮影される撮影画像のイメージ図である。図９の最右に示した画像Ｃは、ＦＬトリガの入力からＦＬ発光までの時間差が、図８の「Ｃ」で示した状態である場合に、画像センサ１０７によって撮影される撮影画像のイメージ図である。
【００８５】
フラッシュランプ９２の長期間の使用により、ＦＬトリガ入力から発光までの時間差が、図８のＡ→Ｂ→Ｃのように変化したとすると、画像センサ１０７によって撮影される画像のイメージは、図９の画像Ａ→画像Ｂ→画像Ｃのように次第に背景が暗くなる。画像Ａ、画像Ｂ及び画像Ｃの各画像における黒丸は、ターゲットの影である。
【００８６】
各画像Ａ〜Ｃにおいて破線で示した水平方向の信号強度を示すラインプロファイルは、図１０のようになる。図１０の横軸は水平方向の位置を表し、縦軸は信号強度、すなわち輝度を表す。なお、信号強度は、画像データにおける画素のカウント値、つまり、デジタル信号値で表すことができる。
【００８７】
図１０中「Ａ」で示したラインプロファイルは、図９の画像Ａにおける破線ａで示したラインの断面プロファイルである。図１０中「Ｂ」で示したラインプロファイルは、図９の画像Ｂにおける破線ｂで示したラインの断面プロファイルである。図１０中「Ｃ」で示したラインプロファイルは、図９の画像Ｃにおける破線ｃで示したラインの断面プロファイルである。図１０に示す各ラインプロファイルにおいて、ターゲットの影の部分は、背景部分に比べて信号強度が低くなる。背景部分の信号の変動は熱ノイズによるものである。画像Ａのように背景が明るい撮影画像の場合、ターゲットの影と背景との明暗の差が大きく、ターゲットの影に相当するターゲット信号を適切に判別できる。ターゲット信号とは、ターゲットの影の部分を捉えた信号である。
【００８８】
一方、画像Ｂのように、背景輝度が低い条件では、ターゲット信号とノイズの判別が困難になる。さらに、画像Ｃのように背景輝度が低下すると、ターゲットであるのか背景のノイズであるのかを判別不能なものとなり得る。つまり、背景輝度が低下すると、信号レベルが低下し、ターゲット信号に対するノイズの影響が相対的に大きくなる。その結果、撮影画像に基づくターゲットの位置や形状などの計測の誤差が拡大し、最悪の場合には計測不能に陥る。
【００８９】
上述のように、フラッシュランプ９２の経年劣化や状態変化によって、露光タイミングとの同期が崩れ、露光時間内の積分光量が低下することにより、ターゲットの影と背景とのコントラストが低下して、ターゲットの計測精度が低下する。
【００９０】
６．２  第２の課題
第２の課題として、フラッシュランプ９２を長期間にわたって使用した場合、フラッシュランプ９２の発光光量そのものが低下し得る。すなわち、フラッシュランプ９２を長期間にわたって使用した場合、図５で説明した発光ピーク到達時間の増大と、発光光量の低下とが同時に発生し得る。図１１は、フラッシュランプ９２の劣化によって、発光ピーク到達時間Ｔｅｍｉｔが増大し、かつ、発光光量も低下する例を示している。図１１の最下段に示したＦＬ発光の光強度を示す波形のうち、符号Ｄ及び符号Ｅで示した発光状態は、フラッシュランプ９２の発光光量が低下している様子を示している。なお、符号Ａで示した発光状態は、図５に示した発光状態と同じ波形であり、発光ピークがシャッタトリガのタイミングと概ね一致している。
【００９１】
図１１中、符号Ｄで示す光強度の波形におけるシャッタトリガのＯＮ期間に重なるハッチング部ＨＤの面積（積分値）が画像センサ１０７によって撮影される背景輝度に相当する。
【００９２】
図１１の符号Ｄ及びＥに示すように、発光タイミングの遅れだけで無く、発光光量そのものも低下することによって、図９及び図１０で説明した現象が発生する。その結果として、撮影画像に基づくターゲットの位置や形状などの計測の誤差が拡大し、最悪の場合には計測不能に陥るおそれがある。
【００９３】
６．３  第３の課題
第３の課題として、フラッシュランプ９２の劣化に限らず、シャッタ１０５Ａ又は光増幅部１０５Ｂも劣化し得る。
【００９４】
図１２は、シャッタ１０５Ａ又は光増幅部１０５Ｂの劣化によって、画像センサ１０７への入射光量が低下する例を示している。図１２中の符号Ｆは、光増幅部１０５Ｂから出力された光強度の例を示す。図１２の最下段に示した符号Ａで示した発光状態は、図５に示した発光状態と同じ波形である。図１２中、符号Ｆで示す光強度の波形におけるシャッタトリガのＯＮ期間に重なるハッチング部ＨＦの面積（積分値）が画像センサ１０７によって撮影される背景輝度に相当する。
【００９５】
図１２の符号Ｆに示すように、シャッタ１０５Ａ又は光増幅部１０５Ｂの劣化によって図９及び図１０で説明した現象が発生する。その結果として、撮影画像に基づくターゲットの位置や形状などの計測の誤差が拡大し、最悪の場合には計測不能に陥るおそれがある。
【００９６】
また、画像センサ１０７によって撮影される背景輝度が低下する要因としては他にも、ウインドウ９８及び／又はウインドウ１０８の汚れにより透過光量が低下する場合などがあり得る。
【００９７】
７．第１実施形態
７．１  構成
図１３は、第１実施形態に係るターゲット撮影装置を含むＥＵＶ光生成装置の構成を概略的に示す図である。図２との相違点を説明する。
【００９８】
図１３に示す第１実施形態に係るターゲット撮影装置を含むＥＵＶ光生成装置の制御部４０は、処理部１１０による撮影画像の背景輝度計測の結果を用いて、遅延回路１１２のＴＬトリガの遅延時間を調整する制御を行う。さらに、制御部４０は、処理部１１０による撮影画像の背景輝度計測の結果を用いて、光増幅部１０５Ｂのゲインを調整する制御を行う。なお、光増幅部１０５Ｂに対するゲインの指令は、光増幅部ゲイン制御部１１３を介して光増幅部１０５Ｂに送られる。
【００９９】
７．２  動作
処理部１１０は、画像センサ１０７から得られる撮影画像の画像データを基に、撮影画像の背景輝度を計測する。
【０１００】
処理部１１０は、撮影画像の背景輝度計測の結果に基づき、遅延回路１１２に対してＴＦＬ変更指令を出力し得る。ＴＦＬ変更指令は、ＦＬトリガの遅延時間ＴＦＬの設定を変更させる指令であり、遅延時間ＴＦＬの設定値又は変更量を指令する情報を含む。
【０１０１】
また、処理部１１０は、撮影画像の背景輝度計測の結果に基づき、光増幅部ゲイン制御部１１３に対してＧａｍｐ変更指令を出力し得る。Ｇａｍｐ変更指令は、光増幅部のゲインＧａｍｐを変更させる指令であり、ゲインＧａｍｐの設定値又は変更量を指令する情報を含む。
【０１０２】
図１４に、撮影画像の画像データのイメージを例示的に示す。撮影画像には、ターゲットの影が映っている。このような撮影画像から、背景輝度を計測する方法として、例えば、次のような計測方法ａ〜ｃを採用し得る。
【０１０３】
計測方法ａ：撮影画像の画像内全体の平均カウント値を背景輝度として採用する。カウント値とは画素のデジタル信号値を指す。カウント値は、画素が受けた光の強さを所定の階調数の段階における数値として表され、輝度が高いほどカウント値は大きくなる。例えば、所定の階調数が２５６階調（８ビット）である場合、カウント値は、０から２５５の範囲のいずれかの数値で表される。
【０１０４】
計測方法ｂ：撮影画像の画像内全体の中の最大カウント値を背景輝度として採用する。
【０１０５】
計測方法ｃ：撮影画像の画像内全体のカウント値のヒストグラムのピークに対応するカウント値を背景輝度として採用する。
【０１０６】
図１５は、図１４に示した撮影画像における輝度ヒストグラムを示す。横軸は、撮影画像の各ピクセルのカウント値であり、縦軸は該当ピクセル数を表す。図１５中の「ａ」の矢印は、計測方法ａによって取得する背景輝度のヒストグラム上の位置を示している。図中の「ｂ」の矢印は、計測方法ｂによって取得する背景輝度のヒストグラム上の位置を示している。図中の「ｃ」の矢印は、計測方法ｃによって取得する背景輝度のヒストグラム上の位置を示している。
【０１０７】
また、撮影画像から背景輝度を計測する他の方法として、次のような計測方法ｄ、ｅを採用し得る。
【０１０８】
計測方法ｄ：撮影画像の画像領域内に予め複数の計測領域を設定しておき、複数の計測領域のそれぞれの平均カウント値の平均値を背景輝度として採用する。
【０１０９】
例えば、図１６に示すように、撮影画像の画像領域内に予め４つの計測領域Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４を設定しておく。図１６には、各計測領域Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４の境界を規定する四角形の計測枠が示されている。それぞれの計測枠内でのみ平均値（平均カウント値）を計算し、計測領域Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４ごとの４つの平均カウント値の平均値を背景輝度として採用する。複数の計測領域は、Ｙ方向の位置が異なり、かつＸ方向の位置が異なる少なくとも２つの計測領域を含むことが好ましい。
【０１１０】
計測方法ｅ：撮影画像の画像領域内に予め複数の計測領域を設定しておき、複数の計測領域のうち、ターゲットが含まれた計測領域を除いた残りの計測領域のそれぞれの平均カウント値の平均値を背景輝度として採用する。
【０１１１】
図１７は、撮影画像の例である。図１７の撮影画像は、画面の上から下に向かってターゲットが進行する向きで撮影が行われたものである。図１７の例では、予め設定した複数の計測領域Ｗ１〜Ｗ４のうち、ターゲットを含む計測領域Ｗ２及び計測領域Ｗ４については、背景輝度の計算から除外する。この場合、残りの計測領域Ｗ１と計測領域Ｗ３のそれぞれについて平均カウント値を求め、それら計測領域Ｗ１、Ｗ３ごとの２つの平均カウント値の平均値を背景輝度として採用する。
【０１１２】
各計測領域にターゲットが含まれるか否かの判定は、例えば、次の２つの方法のいずれか、又は両方の組み合わせで行うことができる。
【０１１３】
［ターゲットの有無の判定方法１］ターゲットの供給位置の情報に基づき判定する。制御部４０は、ターゲット供給部１８から出力するターゲットの供給位置の情報を保持している。ターゲット供給部１８は、図示せぬ二次元ステージを介してチャンバ１６に取り付けられている。制御部４０は、二次元ステージを制御してターゲットの供給位置を制御する。制御部４０は、二次元ステージの制御情報として、ターゲットの供給位置を保持している。制御部４０は、このターゲット供給位置の情報を基に、撮影画像内におけるターゲットの位置を判定し得る。
【０１１４】
［ターゲットの有無の判定方法２］撮影画像における各計測領域内の最低輝度の情報からターゲットの有無を判定できる。既述のとおり、撮影画像においてターゲットは影として映る。影の部分は輝度が低くなるため、計測領域内の画素の最低輝度が予め定められた規定の値よりも低い値である場合には、計測領域内にターゲットが含まれていると判定できる。
【０１１５】
図１８は、撮影画像の他の例である。図１８に示した撮影画像は、画面の左から右に向かってターゲットが進行する向きで撮影が行われたものである。画像センサ１０７の向きによって、図１８のような撮影画像になる場合があり得る。図１８の場合、撮影画像の画像領域内に予めの設定した複数の計測領域Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４のうち、ターゲットを含む計測領域Ｗ３及び計測領域Ｗ４については、背景輝度の計算から除外する。この場合、計測領域Ｗ１と計測領域Ｗ２のそれぞれについて平均カウント値を求め、それら計測領域ごとの２つの平均カウント値の平均値を背景輝度として採用する。
【０１１６】
計測方法ｄ又は計測方法ｅによれば、撮影画像内において背景輝度を計算するための計測領域を予め固定して限定することにより、計測方法ａ〜ｃと比較して、演算量が少なく、高速に背景輝度を取得することができる。
【０１１７】
また、計測方法ｅで説明したように、ターゲットが含まれる計測領域を演算の対象から除外することによって、ターゲットの状態による平均輝度のばらつきが抑制される。
【０１１８】
図１６〜図１８で例示したように、撮影画像の画像領域内に複数の計測領域を予め設定しておくことにより、ターゲットがいずれかの計測領域に含まれた場合に計測不能となることを防止することができる。
【０１１９】
７．３  ＴＦＬ調整の実施タイミングについて
背景輝度計測は、例えば、ターゲット計測を行うごとに毎回、又は、複数回のターゲット計測につき１回の割合で、常時実施してもよい。そして、計測された背景輝度が予め定めた基準輝度の許容変動幅（例えば９０％）を下回った場合に、ＴＦＬ調整を実施する。ＴＦＬ調整とは、ＦＬトリガの遅延時間ＴＦＬを最適な値に調整することを意味する。ＦＬトリガの遅延時間ＴＦＬを調整することは、ＦＬトリガのタイミングを調整すること、つまりフラッシュランプ９２の発光タイミングを調整すること、と同義である。
【０１２０】
また、計測された背景輝度が基準輝度の９０％を下回らない場合であっても、１週間から１ヶ月程度の規定の期間経過ごとに定期的に、ＴＦＬ調整を実施してもよい。
【０１２１】
本実施形態では、ＴＦＬ調整のみならず、必要に応じて、光増幅部１０５ＢのゲインＧａｍｐの調整が行われる。光増幅部１０５ＢのゲインＧａｍｐを調整することを「光増幅部ゲイン調整」という。また、光増幅部ゲイン調整を「Ｇａｍｐ調整」と表記する場合がある。
【０１２２】
７．４  制御アルゴリズムの例
７．４．１  メインフローの説明
図１９〜図２１は、第１実施形態に係るターゲット撮影装置における制御のメインフローを示すフローチャートである。図１９〜図２１に示すフローチャートの各ステップは、制御部４０として機能する１つ又は複数のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）がプログラムを実行することにより実施され得る。
【０１２３】
図１９のステップＳ１１において、制御部４０は、遅延時間ＴＦＬ及び光増幅部１０５ＢのゲインＧａｍｐについてそれぞれをデフォルト値に設定する。
【０１２４】
ステップＳ１２において、制御部４０は、ＴＦＬ調整及びＧａｍｐ調整のための各種パラメータの値を設定する。例えば、制御部４０は、ＴＦＬの変更幅ΔＴ、Ｇａｍｐの変更幅ΔＧ、平均化サンプル数Ｎｓａｍｐｌｅ、背景輝度の目標値Ｑ０、及び背景輝度の許容変動幅αの各値を設定する。ステップＳ１２において設定される各パラメータの数値の一例を示すと、ΔＴ＝５０ナノ秒［ｎｓ］、ΔＧ＝２．５％、Ｎｓａｍｐｌｅ＝１０、Ｑ０＝２００、及びα＝１０％である。なお、許容変動幅α＝１０％とは、基準輝度に相当する目標値Ｑ０の±１０％までの範囲を許容することを意味する。
【０１２５】
また、制御部４０は、ステップＳ１２において、ＦＬトリガの遅延時間ＴＦＬ及び光増幅部のゲインＧａｍｐに関しては一旦調整済みであるとして、調整フラグＦの値をＦ＝０（調整完了）とする。
【０１２６】
調整フラグＦは、ＴＦＬ調整又はＧａｍｐ調整の調整状態を示すフラグである。本例の場合、Ｆは｛０，１，２，３，４｝のいずれかの値を取り得る。
【０１２７】
Ｆ＝０は、調整完了（調整済み）の状態を表す。
【０１２８】
Ｆ＝１は、ＴＦＬ調整開始の状態を表す。Ｆ＝１の状態において現在のＴＦＬ値での背景輝度を取得する。
【０１２９】
Ｆ＝２は、ＴＦＬ調整中の第１状態を表す。Ｆ＝２の状態においてＴＦＬをマイナス側に変更した場合の背景輝度データの取得が行われる。
【０１３０】
Ｆ＝３は、ＴＦＬ調整中の第２状態を表す。Ｆ＝３の状態においてＴＦＬをプラス側に変更した場合の背景輝度データの取得が行われる。
【０１３１】
Ｆ＝４は、Ｇａｍｐ調整中を表す。
【０１３２】
ステップＳ１３において、制御部４０は、背景輝度の平均処理のための積算用パラメータの初期化を行う。例えば、制御部４０は、背景輝度の積算値Ｑｓｕｍを初期値である「０」に初期化する。また、制御部４０は、積算データ数Ｎを初期値である「０」に初期化する。
【０１３３】
ステップＳ１４において、制御部４０は、ターゲット画像計測装置９０の画像センサ１０７で撮影された画像データを受信したか否かを判定する。ステップＳ１４にてＮｏ判定の場合、制御部４０はステップＳ１４の処理をループさせ、画像データの受信を待つ。
【０１３４】
ステップＳ１４において、制御部４０は、画像センサ１０７で撮影された画像データを受信すると、ステップＳ１６に進む。
【０１３５】
ステップＳ１６において、制御部４０は、画像データ解析を行う。処理部１１０は、画像データ解析の中で撮影画像の背景輝度Ｑを取得する。背景輝度Ｑの取得方法については、既に説明した計測方法ａ〜ｅのいずれか、又はこれらの適宜の組み合わせを用いることができる。画像データ解析（ステップＳ１６）の処理内容の詳細は後述する。
【０１３６】
ステップＳ１７において、制御部４０は、背景輝度の積算処理を行う。制御部４０は、ステップＳ１６にて取得された背景輝度Ｑを積算値Ｑｓｕｍに加算して、Ｑｓｕｍの値を更新する。
【０１３７】
また、ステップＳ１７において、制御部４０は、積算データ数Ｎの値に「１」を加え、積算データ数Ｎの値を更新する。
【０１３８】
ステップＳ１８において、制御部４０は、積算データ数Ｎが予め定めた平均化サンプル数に到達したか否かの確認を行う。制御部４０は、Ｎの値とＮｓａｍｐｌｅの値とを比較し、Ｎ≧Ｎｓａｍｐｌｅを満たすか否かを判定する。ステップＳ１８にてＮｏ判定である場合、ステップＳ１４に戻る。積算データ数Ｎが平均化サンプル数に達するまでステップＳ１４〜Ｓ１８が繰り返される。
【０１３９】
積算データ数Ｎが平均化サンプル数に到達し、ステップＳ１８にてＹｅｓ判定になると、制御部４０は、ステップＳ１９に進む。
【０１４０】
ステップＳ１９において、制御部４０は、平均処理を実施して、平均背景輝度Ｑａｖｅ＝Ｑｓｕｍ／Ｎｓａｍｐｌｅを計算する。また、制御部４０は、Ｑａｖｅを求めた後、ＱｓｕｍとＮｓａｍｐｌｅの各々を初期化する。
【０１４１】
次に、ステップＳ２０において、制御部４０は、調整フラグＦの状態を確認し、調整開始又は調整中（Ｆ＝１〜４のいずれか）の場合は、各調整処理へ移行する一方、調整完了（Ｆ＝０）の場合は、背景輝度の確認へ進む。すなわち、ステップＳ２０において、制御部４０は、調整フラグＦの値がＦ＝０であるか否かを判定する。
【０１４２】
ステップＳ２０にてＹｅｓ判定である場合、制御部４０は、図２０のステップＳ２１に進む。図２０に示すステップＳ２１〜ステップＳ２４を含む処理ルートは、通常ルートに相当する。
【０１４３】
ステップＳ２１において、制御部４０は、平均背景輝度Ｑａｖｅが目標値Ｑ０に対して許容範囲の下限以上であるか否かを判定する。つまり、制御部４０は、Ｑａｖｅ≧（１−α）Ｑ０を満たすか否かを判定する。なお、目標値Ｑ０は、本開示における「基準輝度」の一例である。（１−α）Ｑ０は本開示における「許容下限輝度」の一例である。許容下限輝度は、目標値Ｑ０と（１−α）の積によって設定される形態に限らない。許容下限輝度は、予め決められた値であっても構わない。
【０１４４】
ステップＳ２１にてＮｏ判定の場合、すなわち、Ｑａｖｅが許容範囲の下限を下回っている場合は、ステップＳ２２に進む。
【０１４５】
ステップＳ２２において、制御部４０は、次のループでＴＦＬ調整に処理ルートを変更するために、Ｆ＝１とする。
【０１４６】
一方、ステップＳ２１にてＹｅｓ判定の場合、すなわち、Ｑａｖｅが許容範囲の下限以上である場合には、制御部４０はステップＳ２３に進む。ステップＳ２３において、制御部４０は、平均背景輝度Ｑａｖｅが目標値Ｑ０に対して許容範囲の上限以上であるか否かを判定する。つまり、制御部４０は、Ｑａｖｅ≦（１＋α）Ｑ０を満たすか否かを判定する。（１＋α）Ｑ０は本開示における「許容上限輝度」の一例である。許容上限輝度は、目標値Ｑ０と（１＋α）の積によって設定される形態に限らない。許容上限輝度は、予め決められた値であっても構わない。
【０１４７】
ステップＳ２３にてＮｏ判定の場合、すなわち、Ｑａｖｅが許容範囲の上限を上回っている場合には、制御部４０はステップＳ２４に進む。
【０１４８】
ステップＳ２４において、制御部４０は、次のループで光増幅部ゲイン調整に処理ルートを変更するために、Ｆ＝４とする。
【０１４９】
ステップＳ２４にてＹｅｓ判定の場合、すなわち、平均背景輝度Ｑａｖｅが基準輝度に対して許容範囲内であれば、制御部４０は、図１９のステップＳ１４に戻って通常ルートのループを再開する。
【０１５０】
図２０のステップＳ２２又はステップＳ２４の後、図１９のステップＳ１４に戻る。
【０１５１】
図２０のステップＳ２２又はステップＳ２４を経て、図１９のステップＳ１４に戻った場合、ステップＳ２０にてＮｏ判定となる。
【０１５２】
ステップＳ２０にてＮｏ判定の場合、すなわち、調整フラグＦが０以外の値である場合には、制御部４０は、図２１のステップＳ３１に進む。図２１に示すステップＳ３１〜ステップＳ３４を含む処理ルートは、調整ルートに相当する。
【０１５３】
ステップＳ３１において、制御部４０は、調整フラグＦがＦ≦３であるか否かを判定する。調整フラグＦがＦ＝１〜３のいずれかであることは、ＴＦＬを最適化する調整が行われることを意味する。ステップＳ３１にてＹｅｓ判定の場合、制御部４０はステップＳ３２に進み、ＴＦＬ最適化の処理を行う。
【０１５４】
ステップＳ３２では、計算の結果に基づいた遅延時間ＴＦＬを実際の装置に反映して、背景輝度データを取得し、背景輝度が最大となるようにＴＦＬを最適化する。ステップＳ３２に実施されるＴＦＬ最適化処理の内容については後述する。ステップＳ３２の後、制御部４０は、図１９のステップＳ１４に戻り、次のループを再開する。
【０１５５】
また、制御部４０は、Ｆ＝１〜３のいずれかの場合において、光増幅部１０５Ｂのゲイン調整によって背景輝度の更なる最適化が必要な場合には、ＴＦＬを最適化する処理を実施した後に、Ｆ＝４として、光増幅部１０５Ｂのゲイン調整に入るように準備する。
【０１５６】
図２１のステップＳ３１にてＮｏ判定の場合、すなわち、Ｆ＝４である場合には、制御部４０はステップＳ３４に進む。ステップＳ３４において、制御部４０は、背景輝度が目標値Ｑ０に対する許容範囲内に収まるように光増幅部１０５Ｂのゲインを調整する。ステップＳ３４にて実施される光増幅部ゲイン調整Ａの処理内容については後述する。ステップＳ３４の後、制御部４０は、図１０のステップＳ１４に戻り、次のループを再開する。
【０１５７】
なお、図２１のステップＳ３２におけるＴＦＬ最適化の後、光増幅部ゲイン調整が不要な場合、制御部４０は、図２０で説明した通常ルートを含む処理に復帰する。
【０１５８】
７．４．２  画像データ解析処理の例
図２２は、画像データ解析処理のフローチャートである。画像データ解析処理は、ターゲット位置及び／又は形状計測のサブルーチン（ステップＳ４０）と、背景輝度取得のサブルーチン（ステップＳ４２）とを含んで構成される。
【０１５９】
ステップＳ４０において、制御部４０は、ターゲット位置及び／又は形状の計測を行う。例えば、制御部４０の処理部１１０は、撮影画像からドロップレットの径、ドロップレットの位置、ドロップレットの間隔、及びミストの広がり形状のうち、少なくとも１つを計測する。ここでいうミストは、拡散ターゲットを指す。
【０１６０】
ステップＳ４２において、制御部４０は、背景輝度取得のサブルーチンとして、計測方法ａ〜ｅの５つの方法のうち、いずれかの計測方法に対応する処理を採用して背景輝度を計測する。計測方法ａ、計測方法ｂ、計測方法ｃ、計測方法ｄ、計測方法ｅに基づく背景輝度の取得処理を、それぞれ「背景輝度取得ａ」、「背景輝度取得ｂ」、「背景輝度取得ｃ」、「背景輝度取得ｄ」、「背景輝度取得ｅ」と表記する。
【０１６１】
図２３は、背景輝度取得ａの処理内容を示すフローチャートである。ステップＳ５０において、処理部１１０は、画像の平均輝度Ｉａｖｅを計算する。ここでいう平均輝度は、画像センサ１０７から得られるデジタル画像データの各画素のカウント数の平均値、すなわち、撮影画像全体の画素値の平均値を計算することによって求められる。
【０１６２】
ステップＳ５２において、制御部４０は、背景輝度ＱとしてＩａｖｅを採用する。
【０１６３】
図２４は、背景輝度取得ｂの処理内容を示すフローチャートである。ステップＳ６０において、処理部１１０は、画像の最大輝度Ｉｍａｘを計算する。ここでいう最大輝度は、画像センサ１０７から得られるデジタル画像データの各画素のカウント数の中から、最も大きなカウント数を特定することによって求められる。
【０１６４】
ステップＳ６２において、制御部４０は、背景輝度ＱとしてＩｍａｘを採用する。
【０１６５】
図２５は、背景輝度取得ｃの処理内容を示すフローチャートである。
【０１６６】
ステップＳ７０において、処理部１１０は、画像の輝度ヒストグラムを作成する。処理部１１０は、撮影画像の各ピクセルのカウント値を基に、図１５で説明したような輝度ヒストグラムを作成する。
【０１６７】
その後、ステップＳ７２において、処理部１１０は、輝度ヒストグラムのピーク値Ｉｐｅａｋを取得する。輝度ヒストグラムのピーク値は、該当ピクセル数が最大となる画素のカウント値であり、ピークに対応するカウント値を意味する。
【０１６８】
ステップＳ７４において、制御部４０は、背景輝度ＱとしてＩｐｅａｋを採用する。
【０１６９】
図２６は、背景輝度取得ｄの処理内容を示すフローチャートである。ステップＳ８０において、制御部４０は、計測領域の個数Ｎｗｉｎｄｏｗを設定する。図１６で説明した例ではＮｗｉｎｄｏｗ＝４である。
【０１７０】
ステップＳ８１において、制御部４０は、計測領域ごとの背景輝度Ｑｋを初期化し、かつ、演算対象とする計測領域を指定するインデックスｍを初期化する。ステップＳ８２の初期化処理により、Ｑｋ＝０（ｋ＝１，２，・・・Ｎｗｉｎｄｏｗ）及びｍ＝１に設定される。ｋは、Ｎｗｉｎｄｏｗ個の計測領域の各々を識別するインデックスである。
【０１７１】
ステップＳ８２において、処理部１１０は、ｍ番目の計測枠内の平均輝度Ｉａｖｅを取得する。ｍ番目の計測枠内とは、ｍ番目の計測領域と同義である。
【０１７２】
ステップＳ８３において、制御部４０は、Ｑｍ＝Ｉａｖｅとし、ステップＳ８４に進む。
【０１７３】
ステップＳ８４において、制御部４０は、ｍの値をインクリメントし、ｍ＋１を新たにｍの値に設定する。
【０１７４】
次いで、ステップＳ８５において、制御部４０は、ｍがＮｗｉｎｄｏｗを超えたか否かの判定を行う。ステップＳ８５において、ｍがＮｗｉｎｄｏｗ以下であれば、ステップＳ８２に戻り、ステップＳ８２〜Ｓ８５の処理を繰り返す。
【０１７５】
ステップＳ８５において、ｍがＮｗｉｎｄｏｗを超えた場合には、制御部４０はステップＳ８６に進む。
【０１７６】
ステップＳ８６において、処理部１１０は、Ｎｗｉｎｄｏｗ個のＱｋ（ｋ＝１，２，・・・Ｎｗｉｎｄｏｗ）の平均値を計算し、算出された平均値を撮影画像の背景輝度Ｑとして採用する。
【０１７７】
図２７は、背景輝度取得ｅの処理内容を示すフローチャートである。ステップＳ９０において、制御部４０は、計測領域の個数Ｎｗｉｎｄｏｗを設定する。図１７及び図１８で説明した例ではＮｗｉｎｄｏｗ＝４である。
【０１７８】
ステップＳ９１において、制御部４０は、演算に必要な各種の初期化処理を行う。制御部４０は、計測領域ごとの計測データの有効／無効を判定するパラメータｐｋを初期化してｐｋ＝０（ｋ＝１，２，・・・Ｎｗｉｎｄｏｗ）とする。制御部４０は、計測領域ごとの背景輝度Ｑｋを初期化してＱｋ＝０（ｋ＝１，２，・・・Ｎｗｉｎｄｏｗ）とする。制御部４０は、演算対象とする計測領域を指定するインデックスｍをｍ＝１に設定する。また、制御部４０は、計測枠内にターゲットが存在するか否かの判定基準となるβの値を、例えばβ＝０．２と設定する。
【０１７９】
ステップＳ９２において、制御部４０は、ｍ番目の計測枠内の平均輝度Ｉａｖｅと最小輝度Ｉｍｉｎを取得する。処理部１１０は、ｍ番目の計測枠内の平均輝度Ｉａｖｅと最小輝度Ｉｍｉｎを求める処理を行う。ステップＳ９３において、制御部４０は、（Ｉａｖｅ−Ｉｍｉｎ）／Ｉａｖｅがβよりも小さいか否かを判定する。
【０１８０】
計測枠内にターゲットが含まれている場合、（Ｉａｖｅ−Ｉｍｉｎ）／Ｉａｖｅの値は１に近い値となる。一方、計測枠内にターゲットが含まれていない場合、（Ｉａｖｅ−Ｉｍｉｎ）／Ｉａｖｅの値は０に近い値となる。
【０１８１】
ステップＳ９３において、制御部４０は、（Ｉａｖｅ−Ｉｍｉｎ）／Ｉａｖｅがβよりも小さいと判定した場合は、ステップＳ９４に進む。ステップＳ９４において、制御部４０は、ｐｍ＝１とし、かつ、Ｑｍ＝Ｉａｖｅとした後、ステップＳ９６に進む。
【０１８２】
一方、ステップＳ９３において、制御部４０は、（Ｉａｖｅ−Ｉｍｉｎ）／Ｉａｖｅがβ以上であると判定した場合は、ステップＳ９５に進む。ステップＳ９５において、制御部４０は、ｐｍ＝０とした後、ステップＳ９６に進む。
【０１８３】
ステップＳ９６において、制御部４０は、ｍの値をインクリメントして、ｍ＋１を新たにｍの値に設定する。
【０１８４】
ステップＳ９７において、制御部４０は、ｍがＮｗｉｎｄｏｗを超えたか否かの判定を行う。ステップＳ９７において、ｍがＮｗｉｎｄｏｗ以下であれば、ステップＳ９２に戻り、ステップＳ９２〜Ｓ９７の処理を繰り返す。
【０１８５】
ステップＳ９７において、制御部４０は、ｍがＮｗｉｎｄｏｗを超えたと判定すると、ステップＳ９８に進む。
【０１８６】
ステップＳ９８において、処理部１１０は、Ｑ＝Σ（ｐｋＱｋ）／Σ（ｐｋ）の計算式に従い、撮影画像の背景輝度Ｑを求める。これにより、ｐｍ＝０となった計測枠の計測データは除外され、ｐｍ＝１となった計測枠の計測データのみを用いて背景輝度Ｑが算出される。
【０１８７】
図２３〜図２７で説明した背景輝度取得ａ〜ｅのそれぞれのメリット及びデメリットを図２８の表にまとめた。表中の「Ａ」は相対的に評価が高いことを示しており、表中の「Ｂ」は「Ａ」に比べて評価が劣ることを示している。
【０１８８】
処理の複雑さに関して、背景輝度取得ａと背景輝度取得ｂは、逐次処理のため、処理は容易である。この点、背景輝度取得ｃ、ｄ及びｅは、処理がやや複雑となる。
【０１８９】
処理範囲に関して、背景輝度取得ａ、ｂ及びｃは、処理範囲が画像伝耐のため、処理に時間がかかる。一方、背景輝度取得ｄと背景輝度取得ｅは、処理範囲が領域枠で規定される範囲に限定されるので短時間で処理できる。
【０１９０】
ターゲット像の影響に関して、背景輝度取得ｂ、ｃ及びｅでは、原理的にターゲット像は背景輝度にほとんど影響を与えない。一方、背景輝度取得ａと背景輝度取得ｄでは、背景輝度がターゲット像の影響を受ける。
【０１９１】
熱ノイズの影響は、背景輝度取得ｂの計測結果のみに表れる。
【０１９２】
図２８から総合的に評価すると、背景輝度取得ａ〜ｅのうち、背景輝度取得ｅの処理が最も好ましい方法である。
【０１９３】
７．４．３  ＴＦＬ最適化処理の例
図２９は、ＴＦＬ最適化の処理内容を示すフローチャートである。図２９は、図２０のステップＳ３２に適用されるフローチャートである。図２９の各ステップを詳述する前に、図２９に示す処理の全体を概説する。
【０１９４】
制御部４０は、ＴＦＬ調整開始の調整フラグＦ＝１が立っている場合は、現在の平均背景輝度Ｑａｖｅを、暫定的に最大背景輝度Ｑａｖｅｍａｘとして記録する（ステップＳ１０２）。その後、制御部４０は、最初にＴＦＬのマイナス方向の確認をするために調整フラグＦをＦ＝２に変更し（ステップＳ１０３）、現在のＴＦＬからΔＴだけ差し引いた値を、新しいＴＦＬとして設定して（ステップＳ１１０）、図１９〜図２１に示すメインフローへ戻る。
【０１９５】
ＴＦＬ調整中の調整フラグＦ＝２又はＦ＝３が立っている場合は、図１９〜図２１に示すメインフローにおいて、再度、平均背景輝度Ｑａｖｅを取得して、図２９の処理に戻ってきている。したがって、制御部４０は、現在の平均背景輝度Ｑａｖｅと今までの最大背景輝度Ｑａｖｅｍａｘを比較し、現在の平均背景輝度Ｑａｖｅの方が大きい場合は、ＱａｖｅｍａｘをＱａｖｅで更新する（ステップＳ１０５）。その後、ＴＦＬを１つ前の手順と同じ方向に、再設定する（ステップＳ１１０又はステップＳ１１６）。すなわち、Ｆ＝２の場合はマイナス方向に、Ｆ＝３の場合はプラス方向に、それぞれＴＦＬを再設定する。これは、平均背景輝度が前回より上がったので、タイミングの調整方向は合っているケースである。
【０１９６】
これとは逆に、現在の平均背景輝度Ｑａｖｅが今までの最大背景輝度Ｑａｖｅｍａｘよりも小さい場合は、制御部４０は、次の調整ステップへ移行する（ステップＳ１１２）。すなわち、制御部４０は、Ｆ＝２であった場合にはＦ＝３に変更し、Ｆ＝３であった場合にはＦ＝４に変更する。これは、平均背景輝度が前回より下がったので、タイミングの調整方向が間違っている、又は、調整が行き過ぎているケースである。この場合、制御部４０は、ステップＳ１１２において調整フラグＦをインクリメントした後、ＴＦＬを前回調整した方向と逆方向にΔＴの単位で変更する（ステップＳ１１４又はステップＳ１１８）。つまり、制御部４０は、Ｆ＝２からＦ＝３へ移行した場合、現在のＴＦＬにΔＴを加える。Ｆ＝３からＦ＝４へ移行した場合は、現在のＴＦＬからΔＴを差し引く。なお、Ｆ＝４になったら、図２９のフローには戻らず、光増幅部ゲイン調整Ａ（図２０のステップＳ３４）に移行する。
【０１９７】
次に、図２９に示すフローチャートの各ステップを詳述する。
【０１９８】
ステップＳ１００において、制御部４０は、調整フラグを確認し、Ｆ＝１であるか否かを判定する。調整フラグＦがＦ＝１である場合に、ステップＳ１００の判定結果がＹｅｓ判定となり、制御部４０は、ステップＳ１０２に進む。
【０１９９】
ステップＳ１０２において、制御部４０は、最大背景輝度Ｑａｖｅｍａｘの値として現在の平均背景輝度Ｑａｖｅの値を暫定設定する。
【０２００】
ステップＳ１０３において、制御部４０は、ＴＦＬを短縮する方向であるマイナス方向の確認を実施するために、調整フラグＦをＦ＝２に設定する。
【０２０１】
次いで、ステップＳ１１０において、制御部４０は、ＴＦＬからΔＴだけ引いた値を新たにＴＦＬとする。ステップＳ１１０は、ＦＬトリガのタイミングをマイナス方向のずらすことに相当している。ステップＳ１１０にて変更されたＴＦＬは、遅延回路１１２に反映される。ステップＳ１１０の後、制御部４０は、図１９〜図２２に示すメインフローに復帰する。
【０２０２】
図２９のステップＳ１００において判定結果がＮｏ判定である場合、すなわち、調整フラグＦがＦ＝２〜４のいずれかの値である場合には、制御部４０は、ステップＳ１０４に進む。
【０２０３】
ステップＳ１０４において、制御部４０は、現在の平均背景輝度Ｑａｖｅが、最大背景輝度Ｑａｖｅｍａｘよりも大きいか否かを判定する。Ｑａｖｅ＞Ｑａｖｅｍａｘを満たす場合、制御部４０は、ステップＳ１０５に進み、最大背景輝度Ｑａｖｅｍａｘを現在の平均背景輝度Ｑａｖｅの値に更新する。
【０２０４】
ステップＳ１０５の後、制御部４０は、ステップＳ１０６において、調整フラグＦがＦ＝２であるか否かを判定する。ステップＳ１０６にてＹｅｓ判定の場合、すなわち、調整フラグＦがＦ＝２である場合には、ＴＦＬのマイナス方向の確認中であることから、制御部４０は、ステップＳ１１０に進み、ＴＦＬをマイナス方向に調整する処理を継続する。
【０２０５】
ステップＳ１０４の判定結果がＮｏ判定の場合、すなわち、現在の平均背景輝度Ｑａｖｅが最大背景輝度Ｑａｖｅｍａｘよりも小さい場合には、制御部４０はステップＳ１１２に進み、調整フラグＦの値をインクリメントする。
【０２０６】
ステップＳ１１３において、制御部４０は、調整フラグＦがＦ＝３であるか否かを判定する。ステップＳ１１３にてＹｅｓ判定の場合、すなわち、調整フラグＦがＦ＝３である場合には、ＴＦＬのプラス方向の確認中であることから、制御部４０は、ステップＳ１１４に進み、ＴＦＬにΔＴを加えて、新たにＴＦＬとする。ステップＳ１１４の処理は、前回のステップＳ１１０において、マイナス方向にΔＴだけずらしたＴＦＬの値が不適切であったとして、現在の最大背景輝度Ｑａｖｅｍａｘが得られていたＴＦＬの値に戻す処理に相当する。
【０２０７】
ステップＳ１１４の後、制御部４０は、ステップＳ１１６に進み、ＴＦＬにΔＴを加えて、新たにＴＦＬとする。ステップＳ１１４にて変更されたＴＦＬは、遅延回路１１２に反映される。ステップＳ１１６の後、制御部４０は、図１９〜図２２に示すメインフローに復帰する。
【０２０８】
Ｆ＝３の状態で図２９のステップＳ１０６に到来すると、ステップＳ１０６にてＮｏ判定となり、制御部４０は、ステップＳ１１６に進む。ＴＦＬについてΔＴずつプラス方向の調整を行うと、やがて、ステップＳ１０４においてＮｏ判定となり得る。Ｆ＝３の状態でステップＳ１１２に到来すると、制御部４０は、調整フラグＦの値に１を加える。これにより、調整フラグＦはＦ＝４になる。この場合、ステップＳ１１３にてＮｏ判定となり、制御部４０はステップＳ１１８に進む。
【０２０９】
ステップＳ１１８において、制御部４０は、ＴＦＬからΔＴを引いて、新たにＴＦＬとする。ステップＳ１１８の処理は、前回のステップＳ１１６において、プラス方向にΔＴだけずらしたＴＦＬの値が不適切であったとして、現在の最大背景輝度Ｑａｖｅｍａｘが得られていたＴＦＬの値に戻す処理に相当する。
【０２１０】
ステップＳ１１８の後、制御部４０は、図１９〜図２２に示すメインフローに復帰する。
【０２１１】
７．４．４  光増幅部ゲイン調整処理の例
図３０は、光増幅部ゲイン調整Ａの処理内容を示すフローチャートである。図３０は、図２０のステップＳ３４に適用されるフローチャートである。図３０に示すフローチャートは、光増幅部１０５ＢのゲインＧａｍｐを予め定めた変更幅ΔＧで段階的に変更する処理の例である。
【０２１２】
ステップＳ１３０において、制御部４０は、現在の平均背景輝度Ｑａｖｅが許容範囲の下限以上であるか否かを判定する。すなわち、制御部４０は、Ｑａｖｅ≧（１−α）Ｑ０を満たすか否かを判定する。現在の平均背景輝度Ｑａｖｅが許容範囲の下限を下回っている場合、制御部４０は、ステップＳ１３２に進む。
【０２１３】
ステップＳ１３２において、制御部４０は、光増幅部１０５ＢのゲインＧａｍｐをΔＧだけ増加させ、Ｇａｍｐの設定を変更する。但し、Ｇａｍｐ＋ΔＧが別途指定の最大値を上回る場合には、制御部４０は、Ｇａｍｐを別途指定の最大値に設定する。ステップＳ１３２にて設定されたゲインＧａｍｐの指令が光増幅部１０５Ｂに反映される。ステップＳ１３２の後、制御部４０は、図３０のフローチャートを抜けて、図１９〜図２１に示すメインフローに復帰する。
【０２１４】
その一方、図３０のステップＳ１３０にてＹｅｓ判定の場合、制御部４０は、ステップＳ１３４に進み、現在の平均背景輝度Ｑａｖｅが許容範囲の下限以上であるか否かを判定する。すなわち、制御部４０は、Ｑａｖｅ≦（１＋α）Ｑ０を満たすか否かを判定する。現在の平均背景輝度Ｑａｖｅが許容範囲の上限を上回っている場合、制御部４０は、ステップＳ１３６に進む。
【０２１５】
ステップＳ１３６において、制御部４０は、光増幅部１０５ＢのゲインＧａｍｐをΔＧだけ減少させ、Ｇａｍｐの設定を変更する。但し、Ｇａｍｐ−ΔＧが別途指定の最小値を下回る場合には、制御部４０は、Ｇａｍｐを別途指定の最小値に設定する。ステップＳ１３６にて設定されたゲインＧａｍｐの指令が光増幅部１０５Ｂに反映される。ステップＳ１３６の後、制御部４０は、図３０のフローチャートを抜けて、図１９〜図２１に示すメインフローに復帰する。
【０２１６】
また、図３０のステップＳ１３４にてＹｅｓ判定の場合、すなわち、現在の平均背景輝度Ｑａｖｅが目標値Ｑ０の許容範囲内にある場合には、制御部４０は、ステップＳ１３８に進む。ステップＳ１３８において、制御部４０は、調整フラグＦをＦ＝０とする。ステップＳ１３８の後、制御部４０は、図３０のフローチャートを抜けて、図１９〜図２１に示すメインフローに復帰し、通常ルートに戻る。
【０２１７】
第１実施形態において説明した計測部１０１は本開示における「撮影部」の一例である。光増幅部ゲイン制御部１１３を含む制御部４０は本開示における「制御部」の一例である。ターゲット画像計測装置９０と制御部４０との組み合わせは本開示における「ターゲット撮影装置」の一例である。ターゲット通過検出信号は本開示における「タイミング信号」の一例である。遅延回路１１２がターゲット通過検出信号を受信することは本開示における「外部からタイミング信号を受信」の一例である。ＦＬトリガは本開示における「第１のトリガ信号」の一例である。ＴＦＬは本開示における「第１の遅延時間」の一例である。撮像トリガは本開示における「第２のトリガ信号」の一例に相当する。Ｔｃｃｄは本開示における「第２の遅延時間」の一例である。シャッタトリガは本開示における「第３のトリガ信号」の一例である。Ｔｓｔｒは「第３の遅延時間」の一例に相当する。
【０２１８】
７．５  効果
第１実施形態によれば、ターゲットの影を捉えた撮影画像から背景輝度を計測して、その計測結果を基に光増幅部１０５ＢのゲインＧａｍｐを調整することにより、適切な明るさの撮影画像を得ることができる。これにより、フラッシュランプ９２の劣化による発光光量の低下や、シャッタ１０５Ａ又は光増幅部１０５Ｂの劣化による光量の低下など、各種要因に起因する背景輝度の低下を抑制することができ、背景輝度を概ね一定に保つことができる。第１実施形態によれば、ターゲットの計測精度を維持することができる。
【０２１９】
８．第２実施形態
８．１  構成
第２実施形態に係るターゲット撮影装置を含むＥＵＶ光生成装置の構成は、図１３に示した第１実施形態の構成と同様であってよい。
【０２２０】
８．２  動作
第１実施形態との相違点を説明する。第２実施形態では、第１実施形態と比較して、光増幅部１０５Ｂのゲイン調整の処理内容が異なる。第１実施形態では光増幅部ゲイン調整Ａ（図２１のステップＳ３４）の処理として、図３０のフローチャートを採用する例を示した。これに対し、第２実施形態では、光増幅部ゲイン調整Ａの処理に代えて、光増幅部ゲイン調整Ｂの処理を採用する。
【０２２１】
すなわち、第２実施形態では、図２１のフローチャートに代えて、図３１のフローチャートが採用される。図３１のフローチャートは、図２１におけるステップＳ３４に代えて、光増幅部ゲイン調整Ｂ（ステップＳ３５）のステップを含む。
【０２２２】
図３２は、光増幅部ゲイン調整Ｂの処理内容を示すフローチャートである。図３２に示すフローチャートは、図３１のステップＳ３５に適用される。図３２に示すフローチャートは、背景輝度を目標値Ｑ０に対する許容範囲内に収めるように、光増幅部１０５ＢのゲインＧａｍｐを平均背景輝度Ｑａｖｅと目標値Ｑ０の比に基づいて、決め打ちで変更する処理の例である。
【０２２３】
ステップＳ１４０において、制御部４０は、現在の平均背景輝度Ｑａｖｅが許容範囲に入っているか否かを判定する。すなわち、制御部４０は、Ｑａｖｅ≧（１−α）Ｑ０かつＱａｖｅ≦（１＋α）Ｑ０を満たすか否かを判定する。現在の平均背景輝度Ｑａｖｅが許容範囲の下限を下回っている場合、又は、現在の平均背景輝度Ｑａｖｅが許容範囲の上限を上回っている場合には、制御部４０は、ステップＳ１４２に進む。
【０２２４】
ステップＳ１４２において、制御部４０は、平均背景輝度Ｑａｖｅと目標値Ｑ０の比に基づいて、新しいゲインＧａｍｐを設定する。例えば、制御部４０は、Ｇａｍｐ×（Ｑ０／Ｑａｖｅ）の値を新しいゲインＧａｍｐとして設定する。但し、Ｇａｍｐ×（Ｑ０／Ｑａｖｅ）によって定まる値が別途指定の最大値を上回ることになる場合には、制御部４０は、Ｇａｍｐを別途指定の最大値に設定する。また、Ｇａｍｐ×（Ｑ０／Ｑａｖｅ）によって定まる値が別途指定の最小値を下回ることになる場合には、制御部４０は、Ｇａｍｐを別途指定の最小値に設定する。ステップＳ１４２にて設定されたゲインＧａｍｐの指令が光増幅部１０５Ｂに反映される。ステップＳ１４２の後、制御部４０は、図３２のフローチャートを抜けて、図１９、図２０及び図２２に示すメインフローに復帰する。
【０２２５】
その一方、図３２のステップＳ１４０にてＹｅｓ判定の場合、すなわち、現在の平均背景輝度Ｑａｖｅが目標値Ｑ０に対して許容範囲内に収まっている場合には、制御部４０は、ステップＳ１４４に進む。
【０２２６】
ステップＳ１４４において、制御部４０は、調整フラグＦをＦ＝０とする。ステップＳ１４４の後、制御部４０は、図３２のフローチャートを抜けて、図１９、図２０及び図３１に示すメインフローに復帰し、通常ルートに戻る。
【０２２７】
なお、第２実施形態の場合、図１９のフローチャートにおけるステップＳ１２において、ΔＧの値を設定する処理は省略される。他の処理内容は第１実施形態と同様である。
【０２２８】
８．３  効果
第２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。
【０２２９】
９．第３実施形態
９．１  構成
図３３は、第３実施形態に係るターゲット撮影装置を含むＥＵＶ光生成装置の構成を示す図である。
【０２３０】
図１３に示した第１実施形態との相違点を説明する。第１実施形態では、計測部１０１におけるシャッタ１０５Ａと光増幅部１０５Ｂを一体化した機器で構成した例を示し、一体化した機器の具体例としてゲート動作可能なイメージインテンシファイアを説明した。
【０２３１】
これに対し、第３実施形態では、計測部１０１のシャッタ１０５Ａと光増幅部１０５Ｂがそれぞれ独立した機器で構成される。図３３に示すように、シャッタ１０５Ａ及び光増幅部１０５Ｂは、結像光学系１０４から画像センサ１０７に至る光路上に直列に配置される。シャッタ１０５Ａと光増幅部１０５Ｂの間には、レンズ１０９その他の光学素子が配置されてもよい。レンズ１０９は、転写光学系の一部であってよい。
【０２３２】
９．２  動作
第３実施形態の動作は、第１実施形態又は第２実施形態と同様である。
【０２３３】
９．３  効果
第３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。
【０２３４】
１０．変形例
第１実施形態から第３実施形態の各実施形態では、ＴＦＬ調整の制御とＧａｍｐ調整の制御とを組み合わせて実施する例を説明したが、Ｇａｍｐ調整のみを単独で実施する構成を採用してもよい。例えば、ターゲット画像計測装置９０のウインドウ９８及び／又はウインドウ１０８の汚れによって画像センサ１０７に入る光量が低下している場合には、その低下分を補償するように、Ｇａｍｐを増加させる調整を実施すればよい。
【０２３５】
１１．拡散ターゲットの計測について
第１実施形態から第３実施形態の各実施形態の説明においては、ターゲット画像計測装置９０がドロップレット状のターゲットを撮影する例を説明したが、ターゲット画像計測装置９０は、ターゲットにプリパルスレーザ光を照射した後の拡散ターゲットを撮影してもよい。
【０２３６】
図３４〜図３６は、ターゲットにピコ秒オーダーのパルス幅を有するプリパルスレーザ光が照射された場合の拡散ターゲットの生成過程を模式的に示す断面図である。図３４は、ターゲットにピコ秒オーダーのパルス幅を有するプリパルスレーザ光の照射開始からピコ秒オーダーの時間が経過した時点において推定されるターゲットの状態を示す。図３５は、ターゲットにピコ秒オーダーのパルス幅を有するプリパルスレーザ光の照射開始からナノ秒オーダーの時間が経過した時点において推定されるターゲットの状態を示す。図３６は、ターゲットにピコ秒オーダーのパルス幅を有するプリパルスレーザ光の照射開始から約１μｓの時間が経過した時点における拡散ターゲットの状態を示す。
【０２３７】
図３４に示すように、ドロップレット状のターゲットにプリパルスレーザ光が照射されると、ターゲット表面にプリパルスレーザ光のエネルギーの一部が吸収され得る。その結果、プリパルスレーザ光が照射されたターゲット表面からほぼ垂直にターゲットの外側に向かうイオンや原子等の噴射を伴う、レーザアブレーションが発生し得る。これにより、プリパルスレーザ光が照射されたターゲット表面に対して垂直かつターゲット内部に向かって、レーザアブレーションによる反作用が働き得る。
【０２３８】
このプリパルスレーザ光は、例えば、６．５Ｊ／ｃｍ２以上のフルーエンスを有し、ピコ秒オーダーの時間内でターゲット照射を終了し得るので、時間あたりにターゲットへ照射される光のエネルギーが大きい。したがって、強力なレーザアブレーションが短時間で発生し得る。このため、レーザアブレーションによる反作用も大きく、ターゲットの内部に衝撃波が発生するものと推測される。
【０２３９】
衝撃波は、プリパルスレーザ光が照射されたターゲットの表面に対してほぼ垂直に進行するため、ドロップレット状のターゲットのほぼ中心に集束する。衝撃波の波面は、当初、ターゲットの表面とほぼ平行なほぼ半球面状である。衝撃波が集束するに伴って、エネルギーが集中し、集中したエネルギーが一定の大きさを超えると、ドロップレット状のターゲットの破壊が始まる。
【０２４０】
ターゲットの破壊は、集束することによってエネルギーが一定の大きさを超えた衝撃波の、ほぼ半球面状の波面から始まるものと推測される。このことが、図３５及び図３６に示すように、ターゲットがプリパルスレーザ光の入射側にドーム型に拡散した理由であると考えられる。
【０２４１】
図３４において、衝撃波がドロップレット状のターゲットの中心にまで集束すると、エネルギーが最も集中し、ターゲットの残りの部分も一気に破壊され得る。このことが、図３６に示すように、ターゲットがプリパルスレーザ光の進行方向側に円環状に拡散した理由であると考えられる。
【０２４２】
また、図３４においては、強力なレーザアブレーションが発生していると推測されるが、レーザアブレーションが発生している時間は僅かであり、衝撃波がターゲットの中心に到達するまでの時間も短いと推測される。そして、図３５に示すように、おそらくナノ秒オーダーの時間が経過した時にはターゲットが破壊され始めていると推測される。このことが、図３６に示すように、ターゲットの重心がプリパルスレーザ光の照射前の位置からあまり移動していない理由であると推測される。
【０２４３】
第１実施形態から第３実施形態で説明したＥＵＶ光生成装置１２において、ドライブレーザ出力トリガ、撮像トリガ、シャッタトリガ、及びＦＬトリガの遅延時間を適切に設定することにより、ターゲット画像計測装置９０は、拡散ターゲットを計測し得る。
【０２４４】
１２．ＥＵＶ光生成装置を用いた電子デバイスの製造方法の例
図３７は、ＥＵＶ光生成装置と接続された露光装置の概略構成を示す図である。図３７において、露光装置４６は、マスク照射部４６２とワークピース照射部４６４とを含む。マスク照射部４６２は、ＥＵＶ光生成装置１２から入射したＥＵＶ光６２によって、反射光学系４６３を介してマスクテーブルＭＴのマスクパターンを照明する。ＥＵＶ光生成装置１２は、第１実施形態から第３実施形態及び変形例として説明した少なくとも一形態の構成を含む。
【０２４５】
ワークピース照射部４６４は、マスクテーブルＭＴによって反射されたＥＵＶ光６２を、反射光学系４６５を介してワークピーステーブルＷＴ上に配置された図示せぬワークピース上に結像させる。
【０２４６】
ワークピースはフォトレジストが塗布された半導体ウエハ等の感光基板である。露光装置４６は、マスクテーブルＭＴとワークピーステーブルＷＴとを同期して平行移動させることにより、マスクパターンを反映したＥＵＶ光をワークピースに露光する。
【０２４７】
以上のような露光工程によって半導体ウエハにデバイスパターンを転写することで半導体デバイスを製造することができる。半導体デバイスは電子デバイスの一例である。
【０２４８】
上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図している。したがって、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。
【０２４９】
本明細書及び添付の特許請求の範囲全体で使用される用語は、「限定的でない」用語と解釈されるべきである。例えば、「含む」又は「含まれる」という用語は、「含まれるものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。「有する」という用語は、「有するものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。また、本明細書、及び添付の特許請求の範囲に記載される不定冠詞「１つの」は、「少なくとも１つ」又は「１又はそれ以上」を意味すると解釈されるべきである。また、「Ａ、Ｂ及びＣの少なくとも１つ」という用語は、「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」「Ａ＋Ｂ」「Ａ＋Ｃ」「Ｂ＋Ｃ」又は「Ａ＋Ｂ＋Ｃ」と解釈されるべきである。さらに、それらと「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」以外のものとの組み合わせも含むと解釈されるべきである。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【国際調査報告】
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