ドロップレット生成及び検出装置、並びにドロップレット制御装置
【課題】ドロップレットの位置を検出する。
【解決手段】ドロップレット生成及び検出装置は、帯電ドロップレットを出力するドロップレット生成器と、帯電ドロップレットの軌道の近傍に配置された磁気回路であって、導電体のコイルを含む磁気回路と、コイルに流れる電流を検出して検出信号を出力する電流検出器と、を含む少なくとも一つのドロップレットセンサと、検出信号に基づいて帯電ドロップレットを検出する信号処理回路と、を含んでもよい。
【解決手段】ドロップレット生成及び検出装置は、帯電ドロップレットを出力するドロップレット生成器と、帯電ドロップレットの軌道の近傍に配置された磁気回路であって、導電体のコイルを含む磁気回路と、コイルに流れる電流を検出して検出信号を出力する電流検出器と、を含む少なくとも一つのドロップレットセンサと、検出信号に基づいて帯電ドロップレットを検出する信号処理回路と、を含んでもよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ドロップレット生成及び検出装置、並びにドロップレット制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体プロセスの微細化に伴って光リソグラフィにおける微細化が急速に進展しており、次世代においては、６０ｎｍ〜４５ｎｍの微細加工、さらには３２ｎｍ以下の微細加工が要求されるようになる。そのため、例えば、３２ｎｍ以下の微細加工の要求に応えるべく、波長１３ｎｍ程度のＥＵＶ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光を生成するための装置としては、一般に、ターゲット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）方式装置、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）方式装置、及び軌道放射光が用いられるＳＲ（Synchrotron Radiation）方式装置の３種類が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／２０５８１０号公報
【概要】
【０００５】
本開示の一態様によるドロップレット生成及び検出装置は、帯電ドロップレットを出力するドロップレット生成器と、帯電ドロップレットの軌道の近傍に配置された磁気回路であって、導電体のコイルを含む磁気回路と、コイルに流れる電流を検出して検出信号を出力する電流検出器と、を含む少なくとも一つのドロップレットセンサと、検出信号に基づいて帯電ドロップレットを検出する信号処理回路と、を含んでもよい。
【０００６】
本開示の一態様によるドロップレット制御装置は、導電体のコイルを含む磁気回路と、コイルに流れる電流を検出して検出信号を出力する電流検出器と、を含む少なくとも一つのドロップレットセンサと、ドロップレットセンサからの検出信号に基づいて、ドロップレット生成器から出力される帯電ドロップレットを検出する信号処理回路と、帯電ドロップレットの軌道を制御するための軌道制御部と、を含んでもよい。
【０００７】
本開示の一態様による極端紫外光生成用チャンバは、極端紫外光源装置に用いられる極端紫外光生成用チャンバであって、チャンバ本体と、帯電ドロップレットをチャンバ本体の内部に出力するドロップレット生成器と、帯電ドロップレットの軌道の近傍に配置された磁気回路であって、導電体のコイルを含む磁気回路と、コイルに流れる電流を検出して検出信号を出力する電流検出器と、を含む少なくとも一つのドロップレットセンサと、ドロップレットセンサからの検出信号に基づいて、帯電ドロップレットを検出する信号処理回路と、帯電ドロップレットの軌道を制御する軌道制御部と、を含んでもよい。
【０００８】
本開示の一態様によるドロップレットの位置制御方法は、極端紫外光源装置に用いられる帯電ドロップレットの位置を制御する方法であって、導電体のコイルを含む磁気回路と、コイルを流れる電流を検出して検出信号を出力する電流検出器と、を含む少なくとも一つのドロップレットセンサを、帯電ドロップレットの軌道の近傍に配置することと、ドロップレット生成器から帯電ドロップレットを出力させることと、ドロップレットセンサからの検出信号に基づいて、信号処理回路により帯電ドロップレットを検出することと、電界発生部により、帯電ドロップレットの軌道の一部を含む領域に軌道と交差する方向の電界を発生させることと、を含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１実施形態に係るＥＵＶ光生成用チャンバが適用されるＥＵＶ露光システムの全体構成を概略的に示す。
【図２】図２は、ドロップレットセンサの斜視図である。
【図３Ａ】図３Ａは、帯電ドロップレットの位置を検出する原理を示す模式図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、帯電ドロップレットの位置を検出する原理を示すタイミングチャートである。
【図４】図４は、複数のドロップレットセンサの配置を概略的に示す。
【図５】図５は、複数のドロップレットセンサの出力を示すタイミングチャートである。
【図６】図６は、帯電ドロップレットの位置を検出する処理を示すフローチャートである。
【図７】図７は、第２実施形態に係るドロップレット生成及び検出装置の全体図である。
【図８】図８は、第３実施形態に係り、帯電ドロップレットの軌道を制御するための軌道制御部の構成を概略的に示す。
【図９】図９は、ドロップレット制御装置の全体図である。
【図１０】図１０は、帯電ドロップレットの位置を制御する処理を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、第４実施形態に係り、帯電ドロップレット生成器の一部を示す断面図である。
【図１２】図１２は、第５実施形態に係り、ドロップレットセンサ群の側面図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、第６実施形態に係り、ドロップレットセンサのコアを曲面に形成する場合の検出原理を示す説明図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、ドロップレットセンサのコアを曲面に形成する場合の検出原理を示すタイミングチャートである。
【図１４】図１４は、第７実施形態に係り、コアを有しないドロップレットセンサの斜視図である。
【実施の形態】
【００１０】
以下、添付の図面を参照して、本開示の実施形態を詳細に説明する。本開示の実施形態によれば、帯電ドロップレットの位置が比較的長期間にわたって、比較的高精度に検出され得る。
【００１１】
本開示の実施形態では、帯電ドロップレットの有する電荷に着目し、磁気回路を用いて帯電ドロップレットを検出してもよい。さらに、本開示の実施形態では、帯電ドロップレットに電界を作用させることにより、帯電ドロップレットの軌道（進行方向）を制御してもよい。
【００１２】
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。
【００１３】
第１実施形態
図１〜図６を参照に第１実施形態を説明する。図１は、第１実施形態に係るＥＵＶ光生成用チャンバが適用されるＥＵＶ露光システム１の全体構成を概略的に示す。ＥＵＶ露光システム１は、例えば、ＥＵＶ光生成用チャンバ装置２と、ドライバレーザ装置３と、ＥＵＶ露光装置４とを含んでもよい。
【００１４】
ＥＵＶ光生成用チャンバ装置２は、例えば、チャンバ１０、「帯電ドロップレット生成器」としてのドロップレットジェネレータ２０、コレクタミラー３０、回収部５０、レーザ集光光学系６０、ビームダンプ７０、取付部８０、ドロップレットセンサ群１０１等を備えてもよい。また、ＥＵＶ光生成用チャンバ装置２は、ドロップレット位置検出回路１０２に接続されていてもよい。ＥＵＶ光生成用チャンバ装置２は、ドライバレーザ装置３と共に、ＥＵＶ光生成システムを構成してもよい。
【００１５】
まず、ＥＵＶ光生成システムの全体動作を説明し、次に、ドロップレットの位置を検出する方法について説明する。
【００１６】
チャンバ１０内部は、低圧状態に保持されてもよい。チャンバ１０の内部で生成されるＥＵＶ光は、チャンバ１０とＥＵＶ露光装置４との間に位置する接続部６内に設定される中間集光点（ＩＦ）に集光されて、ＥＵＶ露光装置４に出力されてもよい。
【００１７】
ドロップレットジェネレータ２０は、取付部８０を介してチャンバ１０に取り付けられてもよい。取付部８０は、例えば、断熱性能と、チャンバ内を低圧に保持するための圧力保持性能とを有する部材で構成されてもよい。取付部８０は、さらに電気的絶縁性を備えてもよい。
【００１８】
ドロップレットジェネレータ２０は、例えば、本体部２１、ノズル部２２、第１電極２３、及び第２電極４０等を備えてもよい。ノズル部２２は、本体部２１の先端側に設けられてもよい。ノズル部２２には、開口部を有する絶縁部材２２ａが固定されてもよい。第１電極２３は、絶縁部材２２ａから所定ギャップ離間して設けられてもよい。第２電極４０は、図示しない絶縁部材を介して第１電極２３から所定ギャップ離間して設けられてもよい。第１電極２３にはパルス電圧生成回路１０４が接続され、第２電極４０には定電圧源１０５が接続されてもよい。
【００１９】
本体部２１内には、ドロップレットの材料となる物質（ターゲット物質２００）が収容されてもよい。ターゲット物質２００としては、例えば、錫（Ｓｎ）等が使用されてもよいが、これに限定されない。本体部２１内のターゲット物質２００は、図示しないヒータ等の加熱装置によって加熱されて、溶融状態になっていてもよい。なお、本体部２１内の全てのターゲット物質２００が常時溶融状態である必要はなく、少なくとも、ノズル部２２から出力される時点で溶融状態になっていればよい。
【００２０】
このようなドロップレットジェネレータ２０から、帯電したドロップレット２０１を出力させてもよい。例えば、ドロップレットジェネレータ２０、ターゲット物質２００、およびチャンバ１０をグランド電位に設定しておき、パルス電圧生成回路１０４により、第１電極２３に所定タイミングで、グランド電位と異なる所定のパルス電位を印加してもよい。
【００２１】
第１電極２３は、先端に出力口が形成されたノズル部２２に対向して設けられてもよい。第１電極２３はリング状であってもよい。第１電極２３にパルス電位が印加されると、静電気力により、ノズル部２２から溶融状態のターゲット物質２００が僅かに突出し得る。その突出したターゲット物質２００には電界が集中するため、強力な静電気力が作用し得る。これにより、ターゲット物質２００がノズル部２２の外部に引き出され得る。引き出されたターゲット物質２００は、ドロップレット２０１となり得る。このように、静電気力により外部に出力されたドロップレット２０１は、帯電している。
【００２２】
あるいは、ドロップレットジェネレータ２０は、ターゲット物質２００に物理的圧力を加えることで、ノズル部２２から溶融状態のターゲット物質２００を僅かに突出させるように構成されてもよい。例えば、ノズル部２２の側壁に圧電素子を設け、その圧電素子を所定タイミングで変形させることにより、ノズル部２２からターゲット物質２００を僅かに突出させてもよい。ターゲット物質２００がノズル部２２から突出した状態となった後、第１電極２３にパルス電位を印加すると、上記同様にターゲット物質２００をノズル部２２から出力され得る。この場合も、出力されたドロップレット２０１は帯電している。
【００２３】
ノズル部２２から出力されたドロップレット２０１は、帯電しているため、第２電極４０に電位が印加されることによって生成される電界によって加速され、プラズマ生成領域ＰＰに向けて移動し得る。
【００２４】
ドロップレット２０１がプラズマ生成領域ＰＰに到達するタイミングに合わせて、ドライバレーザ装置３から出力されたレーザ光ＬＢがドロップレット２０１に照射されてもよい。ドライバレーザ装置３は、例えば、ＣＯ２パルスレーザ装置として構成されてもよい。
【００２５】
ドライバレーザ装置３から出力されるレーザ光ＬＢは、ドライバレーザ装置３とチャンバ１０とを接続するレーザ光路管５内を通過して、チャンバ１０内に入射してもよい。レーザ光ＬＢは、レーザ集光光学系６０とコレクタミラー３０に設けられる貫通孔３１とを介して、ドロップレット２０１に照射されてもよい。
【００２６】
ドロップレット２０１にレーザ光ＬＢが照射されるとプラズマ２０２が生成され、プラズマ２０２からはＥＵＶ光が放射され得る。ＥＵＶ光は、コレクタミラー３０の反射面３２で反射されて、中間集光点ＩＦに集光されてもよい。
【００２７】
ビームダンプ７０は、貫通孔３１を通過するレーザ光ＬＢの進行方向に設けられてもよく、ドロップレット２０１に照射されないレーザ光ＬＢのエネルギーを吸収して熱エネルギーに変換してもよい。このため、ビームダンプ７０の過熱を抑制するために、ビームダンプ７０には冷却機構が設けられてもよい。ビームダンプ７０以外の他の部品も、レーザ光ＬＢの散乱光やプラズマ２０２の輻射による過熱を抑制するために冷却が必要な場合、または、冷却が好ましい場合は、冷却機構が設けられてもよい。
【００２８】
ドロップレット２０１にレーザ光ＬＢが照射されると、プラズマ２０２の生成にともなって、デブリが発生する場合がある。デブリは、レーザ光ＬＢが照射された後のドロップレット２０１の残渣を含み得る。デブリは、ドロップレットジェネレータ２０に対向してチャンバ１０内に設けられる回収部５０に回収されてもよい。さらに、ドロップレットジェネレータ２０から出力される複数のドロップレット２０１のうち、レーザ光ＬＢが照射されなかったドロップレット２０１も、回収部５０に回収されてもよい。
【００２９】
ドロップレットセンサ群１０１は、ドロップレットジェネレータ２０とプラズマ生成領域ＰＰとの間であって、ドロップレット２０１の軌道２０３上に設けられてもよい。ドロップレットセンサ群１０１の詳細な配置は、図４を参照に後述する。
【００３０】
ドロップレット位置検出回路１０２は、信号処理回路を含んでもよい。ドロップレット位置検出回路１０２は、ドロップレットセンサ群１０１を構成するドロップレットセンサ１１０及び１２０と電気的に接続されてもよい。ドロップレット位置検出回路１０２は、ドロップレットセンサ１１０及び１２０の少なくともいずれかからの検出信号を処理して、帯電したドロップレット２０１の位置を算出してもよい。
【００３１】
なお、第１電極２３及び第２電極４０へ印加される電位は、ドロップレットコントローラ（図９参照）からの制御信号に基づいて制御されてもよい。
【００３２】
図２は、１つのドロップレットセンサの斜視図である。図２を参照に、第１ドロップレットセンサ１１０を例に挙げて説明する。後述の第２ドロップレットセンサ１２０，第３ドロップレットセンサ１３０及び第４ドロップレットセンサ１４０も、第１ドロップレットセンサ１１０と基本的に同様に構成されてもよい。
【００３３】
第１ドロップレットセンサ１１０は、例えば、コア１１１、コイル１１３、電流計１１６等を備えてもよい。コア１１１の材質は、例えば、フェライト、ファインメット、ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石、軟鉄等の強磁性材料でよい。コア１１１の形状は、開口部１１２を有するループ状に形成されてもよい。開口部１１２の形状は、上面から見て環状、長方形、三角形、多角形等のように種々の枠形状でよい。さらに、後述のように、平面的なコアに代えて、曲面状のコアが用いられてもよい。
【００３４】
換言すると、コア１１１は、磁性材料によって閉じた環状となるように形成され、その開口部１１２を帯電したドロップレット２０１が通過するように配置されるのが好ましい。
【００３５】
コイル１１３は、コアの少なくとも一部に巻回されてもよい。コイル１１３の両端は抵抗１１４に接続されてもよい。電圧計１１５は、抵抗１１４の両端間の電圧を検出してもよい。
【００３６】
磁性体から形成されるコア１１１の開口部１１２を帯電ドロップレット２０１が矢示２０３方向に通過すると、コア１１１内に磁束が発生し得る。その磁束により、コイル１１３には誘導起電力が生じて、コイル１１３を誘導電流が流れ得る。この誘導電流は、抵抗１１４の両端間に電圧を生じさせ、その電圧は電圧計１１５によって計測されてもよい。つまり、抵抗１１４及び電圧計１１５により、ドロップレット２０１が通過したときに生じる誘導電流を検出するための電流計１１６が構成されてもよい。電流計１１６は誘導電流波形を反映した検出信号を、例えばドロップレット位置検出回路１０２（図１参照）に出力してもよい。
【００３７】
ここで、コア１１１によって構成される磁気回路の磁路長を短くできれば、即ち、コア１１１を小型化できれば、ドロップレット２０１が開口部１１２を通過した場合にコイル１１３に流れる電流の値を大きくすることができる。また、ドロップレット２０１の電荷量を大きくできれば、コイル１１３を流れる電流の値を大きくすることができる。第１実施形態では、静電気力を用いてドロップレット２０１をドロップレットジェネレータ２０から引き出す構成が採用されている。これにより、小径なドロップレット２０１を帯電させることができる。１つの例として、コア１１１の幅Ｗを０．６ｍｍに設定し、長さＬを０．８５ｍｍに設定してもよい（Ｌ＝Ｗ√２）。上記数値は単なる例示で、本開示は上記数値に限定されない。
【００３８】
図２に示す例では、コア１１１を上面から見て閉じた長方形状の枠に形成しているが、上述の通り、円形、楕円形、多角形等の種々の形状に形成してもよい。つまり、コア１１１は、帯電したドロップレット２０１がコア１１１の近傍を通過する際に、コア１１１内に磁束が生じる形状及び材質であればよい。
【００３９】
図３Ａ及び図３Ｂは、磁気回路によりドロップレット２０１の位置を検出する原理を示す。ここでは、第１ドロップレットセンサ１１０を例に挙げて説明するが、第２ドロップレットセンサ１２０も同様の原理でドロップレット２０１の位置を検出してもよい。
【００４０】
例えば、Ｙ軸上のＹ＝０の位置を、ドロップレット２０１が通過すべき軌道のＹ方向の基準位置としてもよい。ドロップレット２０１がＹ方向において基準位置（Ｙ＝０）を通過する場合、Ｙ方向の位置ずれ量は０と検出されてもよい。
【００４１】
図３Ｂのグラフでは、縦軸はコイル１１３を流れる電流を示し、横軸は時間を示す。つまり、当該グラフは検出信号の電流波形及び検出信号の検出タイミングを示す。検出タイミングは、例えば電流波形がピークとなる時刻としてもよい。ただし、これに限らず、電流波形の電流値がピークの半値となる時刻、または、電流波形の電流値が所定電流値以上となる時刻としてもよい。
【００４２】
基準時刻ＴＳは、ドロップレット２０１の位置ずれ量を計測するための基準となる時刻を示してもよい。一例として、ドロップレットコントローラ（図９参照）の制御信号に基づいてパルス電圧生成回路１０４（図１参照）からドロップレットジェネレータ２０の第１電極２３にパルス電位が印加されるタイミングを、基準時刻ＴＳとしてもよい。または、ドロップレットジェネレータ２０から、プラズマ生成領域ＰＰまでのドロップレット２０１の軌道２０３上の何処かの位置に配置された他のセンサ（例えば、後述の第３ドロップレットセンサ１３０）をドロップレット２０１が通過した時刻を基準時刻ＴＳとしてもよい。
【００４３】
基準時間ｔｙ０は、ドロップレット２０１がＹ方向における基準位置を通過した場合の第１ドロップレットセンサ１１０による検出信号の検出時刻と、基準時刻ＴＳとの時間差としてもよい。
【００４４】
第１ドロップレットセンサ１１０は、ドロップレット２０１の軌道２０３に直交する平面に対して、所定角度θだけ傾いて配置されるのが好ましい。より詳しくは、第１ドロップレットセンサ１１０は、ドロップレット２０１の軌道２０３をＺ軸とした場合、Ｘ軸（図３Ａの紙面に直交する軸）を中心として、所定角度θだけ傾斜するように配置されるのが好ましい。
【００４５】
所定角度θの傾斜を利用して、Ｙ方向のドロップレット位置を計測してもよい。例えば、ドロップレット２０１ａがＹ方向における基準位置（Ｙ＝０）を通過しない場合を考える。この場合、第１ドロップレットセンサ１１０におけるドロップレット２０１ａの通過位置に対応するY方向の位置と、基準位置（Ｙ＝０）との距離に応じて、基準時刻ＴＳからドロップレット２０１ａが第１ドロップレットセンサ１１０を通過する時刻までの時間ｔｙが、基準時間ｔｙ０に対して変化し得る。これに伴って、検出信号が出力されるタイミングも変化し得る。つまり、第１ドロップレットセンサ１１０を所定角度θ傾斜して配置することにより、基準位置（Ｙ＝０）から通過位置までの距離を、基準時間ｔｙ０と時間ｔｙとの時間差として検出してもよい。
【００４６】
これに対し、後述する第３ドロップレットセンサ１３０及び第４ドロップレットセンサ１４０のように、軌道２０３に直交する平面と平行にドロップレットセンサを配置する場合を考える。この場合、ドロップレット２０１の通過位置がずれたとしても、ドロップレットセンサ１３０及び１４０のコイルに電流が流れるタイミングの変化が微小となるようにドロップレットセンサ１３０及び１４０を構成できるので、ドロップレット２０１がドロップレットセンサを通過する時刻を検出したい場合には有用であると考えられる。
【００４７】
ドロップレットの位置は、以下のように算出してもよい。計測対象のドロップレット２０１ａが第１ドロップレットセンサ１１０の開口部１１２を通過した時刻と、基準時刻ＴＳとの時間差を時間ｔｙとする。時間ｔｙと基準時間ｔｙ０との時間差をＴｙとすると、Ｔｙは次式（１）で表される。
Ｔｙ＝ｔｙ−ｔｙ０・・・・・・・・・・・・・・・式（１）
また、ドロップレット２０１の速度Ｖ及び所定角度θが既知であれば、ドロップレット２０１のＹ方向における基準位置に対する位置Ｐｙは次式（２）を用いて算出できる。
Ｐｙ＝Ｖ・Ｔｙ／ｔａｎθ・・・・・・・・・・・・式（２）
以上のようにＹ方向におけるドロップレット位置を算出できる。
【００４８】
計算を簡単にするために、所定角度θを４５度に設定してｔａｎθ＝１としてもよい。この場合、コア１１１は、長さＬが幅Ｗの√２倍となるように構成されるのが好ましい。
【００４９】
ドロップレット２０１の速度Ｖが既知でない場合がある。この場合、基準時間ｔｙ０の計測位置間の距離Ｌ（基準時刻ＴＳを計測する位置から第１ドロップレットセンサ１１０までの距離）を計測しておくのが好ましい。距離Ｌを計測することにより、次式（３）を用いて速度Ｖを算出することができる。
Ｖ＝Ｌ／ｔｙ０・・・・・・・・・・・・・・・・式（３）
【００５０】
図４は、ドロップレットセンサ群１０１の構成を概略的に示す。図４に示す構成では、説明のためドロップレット２０１の理想的な軌道、または、設計により決定された軌道を、直線状の軌道２０３と仮定する。その上で、この軌道２０３をＺ軸としたＸＹＺ座標系を用いて説明する。第１実施形態では、３つのドロップレットセンサ１１０，１２０及び１３０が設けられてもよい。図４の左側の図は、Ｙ−Ｚ平面での断面における構成を示し、図４の右側の図は、Ｘ−Ｚ平面での断面における構成を示す。
【００５１】
第１ドロップレットセンサ１１０は、Ｘ軸を中心として所定角度θだけ傾斜して設けられてもよい。第１ドロップレットセンサ１１０は、例えば、第３ドロップレットセンサ１３０のドロップレット進行方向下流側に設けられてもよい。第１ドロップレットセンサ１１０の電流計１１６は、ドロップレット２０１のＹ軸方向の位置ずれに応じたタイミングで、検出信号を出力してもよい。
【００５２】
検出信号は、電流計１１６によって計測された誘導電流の時間変化を反映した信号でよい。例えば、検出信号は電流信号や電圧信号でもよい。電流計１１６が増幅機能を備えていればアナログ信号でもよい。電流計１１６がＡＤ変換機能を備えていればデジタル信号でもよい。また、電流計１１６がフォトカプラ等を備えていれば、光信号でもよい。
【００５３】
第２ドロップレットセンサ１２０は、Ｙ軸を中心として所定角度θだけ傾斜して設けられてもよい。第２ドロップレットセンサ１２０の電流計１２６は、ドロップレット２０１のＸ軸方向の位置ずれに応じたタイミングで、検出信号を出力してもよい。図４では、第１ドロップレットセンサ１１０のドロップレット進行方向下流側に第２ドロップレットセンサ１２０が配置されているが、本開示はこれに限られない。第２ドロップレットセンサ１２０の下流側に第１ドロップレットセンサ１１０が配置されてもよい。
【００５４】
第３ドロップレットセンサ１３０は、ドロップレット位置の算出に用いる基準時刻ＴＳを検出するためのセンサでよい。第３ドロップレットセンサ１３０は、第１実施形態ではドロップレットジェネレータ２０のノズル２２側に位置して、軌道２０３に直交する平面と平行に配置されてもよい。第１実施形態では、第３ドロップレットセンサ１３０の電流計１３６は、ドロップレット２０１の通過タイミングを基準時刻ＴＳとして検出してもよい。
【００５５】
第３ドロップレットセンサ１３０は、第１ドロップレットセンサ１１０のドロップレット進行方向上流側に設けられているが、本開示はこれに限られない。第３ドロップレットセンサ１３０は、第１ドロップレットセンサ１１０と第２ドロップレットセンサ１２０の間に設けられてもよい。または、第３ドロップレットセンサ１３０は、第２ドロップレットセンサ１２０の下流側に、即ち、プラズマ生成領域ＰＰ側に設けられてもよい。
【００５６】
図５は、ドロップレットセンサ１１０，１２０及び１３０から出力される電流値を示すタイミングチャートである。
【００５７】
第３ドロップレットセンサ１３０の電流計１３６は、ドロップレット２０１が第３ドロップレットセンサ１３０を通過した場合に、検出信号を出力してもよい。その検出信号（第３検出信号）は、ドロップレット位置検出回路１０２に入力されてもよい。
【００５８】
第３ドロップレットセンサ１３０を通過したドロップレット２０１は、第１ドロップレットセンサ１１０を通過してもよい。第１ドロップレットセンサ１１０の電流計１１６は、ドロップレット２０１が通過した場合に検出信号を出力してもよい。その検出信号（第１検出信号）は、ドロップレット位置検出回路１０２に入力されてもよい。
【００５９】
ドロップレット位置検出回路１０２は、第３検出信号が例えばピークとなる時刻を基準時刻ＴＳとしてもよい。また、第１検出信号が例えばピークとなる時刻と基準時刻ＴＳとの時間差を時間ｔｙとしてもよい。基準時刻ＴＳから、第１ドロップレットセンサ１１０のＹ軸方向の基準位置（Ｙ＝０）において電流ピーク値が検出される時刻までの時間をＹ方向における基準時間ｔｙ０とする。Ｙ方向における基準時間ｔｙ０は、ドロップレット位置検出回路１０２に予め設定されているのが好ましい。
【００６０】
第１ドロップレットセンサ１１０を通過したドロップレット２０１は、さらに第２ドロップレットセンサ１２０を通過してもよい。第２ドロップレットセンサ１２０の電流計１２６は、ドロップレット２０１が通過した場合に、検出信号を出力してもよい。その検出信号（第２検出信号）は、ドロップレット位置検出回路１０２に入力されてもよい。
【００６１】
基準時刻ＴＳから、第２ドロップレットセンサ１２０によって電流ピーク値が検出されるまでの時間をｔｘとする。また、基準時刻ＴＳから、Ｘ軸方向の基準位置（Ｘ＝０）において電流ピーク値が検出される時刻までの時間をＸ方向基準時間ｔｘ０とする。Ｘ方向における基準時間ｔｘ０は、ドロップレット位置検出回路１０２に予め設定されているのが好ましい。
【００６２】
ドロップレット位置検出回路１０２は、ドロップレットセンサ１１０，１２０及び１３０からの検出信号に基づいて、ドロップレット２０１のＹ軸方向の位置ずれ量及びＸ軸方向の位置ずれ量を算出してもよい。ドロップレット位置検出回路１０２は、例えば、ハードウェア回路のみから構成されてもよいし、または、マイクロプロセッサ及びメモリ等を備えるマイクロコンピュータシステムとして構成されてもよい。
【００６３】
図６は、ドロップレット位置検出回路１０２により実行される、ドロップレットの位置を検出するための処理を示すフローチャートである。
【００６４】
ドロップレット位置検出回路１０２は、第３ドロップレットセンサ１３０から検出信号が入力されたか否かを監視してもよい（Ｓ１１）。ドロップレットジェネレータ２０から出力されたドロップレット２０１が第３ドロップレットセンサ１３０を通過した場合に、第３ドロップレットセンサ１３０から検出信号が出力されてもよい。検出信号は、ドロップレット位置検出回路１０２に入力されてもよい。
【００６５】
ドロップレット位置検出回路１０２は、第３ドロップレットセンサ１３０から検出信号が入力された場合、例えば電流値がピークとなる時刻を基準時刻ＴＳとして記憶してもよい。さらに、ドロップレット位置検出回路１０２は、第１ドロップレットセンサ１１０の検出信号及び第２ドロップレットセンサ１２０の検出信号を取得してもよい（Ｓ１２）。第１ドロップレットセンサ１１０から検出信号を取得した時刻と基準時刻ＴＳとの差がｔｙとなり、第２ドロップレットセンサ１２０から検出信号を取得した時刻と基準時刻ＴＳとの差がｔｘとなる。
【００６６】
ドロップレット位置検出回路１０２は、Ｙ軸方向の時間差Ｔｙと、Ｘ軸方向の時間差Ｔｘとを算出してもよい（Ｓ１３）。Ｙ軸方向の時間差Ｔｙは、上述の通り、式（１）から求めることができる。同様に、Ｘ軸方向の時間差Ｔｘは、式（４）から求めることができる。
Ｔｘ＝ｔｘ−ｔｘ０・・・・・・・・・・・・・・・式（４）
【００６７】
ドロップレット位置検出回路１０２は、Ｙ軸方向のドロップレット位置Ｐｙと、Ｘ軸方向のドロップレット位置Ｐｘとを算出してもよい（Ｓ１４）。ドロップレット位置検出回路１０２は、Ｙ軸方向の時間差Ｔｙに所定係数ｋを乗じることにより、ドロップレット２０１のＹ軸方向の位置Ｐｙを次式（５）から求めてもよい。
Ｐｙ＝ｋ・Ｔｙ・・・・・・・・・・・・・・・・・式（５）
同様に、ドロップレット位置検出回路１０２は、Ｘ軸方向の時間差Ｔｘに所定係数ｋを乗じることにより、ドロップレット２０１のＸ軸方向の位置Ｐｘを次式（６）から求めてもよい。
Ｐｘ＝ｋ・Ｔｘ・・・・・・・・・・・・・・・・・式（６）
【００６８】
ここで、所定係数ｋとは、ドロップレット２０１が基準位置（Ｙ＝０またはＸ＝０）を通過する場合の所要時間（ｔｙ０，ｔｘ０）と実際の所要時間（ｔｙ，ｔｘ）との時間差を位置に変換するための係数である。所定係数ｋは次式（７）から求められる。
ｋ＝Ｖ／ｔａｎθ・・・・・・・・・・・・・・・・式（７）
第１実施形態では、θを４５度に設定するため、ｔａｎθ＝１となる。従って、所定係数ｋは、ドロップレット速度Ｖに等しい。
【００６９】
このように構成される第１実施形態では、帯電したドロップレット２０１が磁気回路（ドロップレットセンサ１１０，１２０及び１３０）を通過する際に生じる誘導起電力を利用して、ドロップレット２０１を検出してもよい。従って、磁気回路に多少のデブリが付着しても、ドロップレット２０１を検出することができるであろう。これにより、光学的にドロップレットの位置を検出する構成に比べて、第１実施形態では、ドロップレット２０１の位置を比較的長時間にわたって、比較的高精度に計測可能である。
【００７０】
第１実施形態では、ドロップレットセンサ１１０及び１２０が、軌道２０３に直交する平面に対して所定角度θだけ傾けて配置されてもよい。従って、位置ずれのない基準位置（Ｙ＝０またはＸ＝０）を通過するときの基準時間と実際の所要時間との差に基づいて、ドロップレット２０１の位置を正確に算出可能である。
【００７１】
さらに、第１実施形態では、所定角度θを４５度に設定するため、ドロップレット位置を容易に算出可能である。
【００７２】
第２実施形態
図７を参照して第２実施形態を説明する。第２実施形態を含む以下の実施形態は、第１実施形態の変形例に相当し得る。従って、第１実施形態との相違点を中心に説明する。図７は、ドロップレットセンサ群の配置をＹ−Ｚ平面で示す。
【００７３】
図７に示す構成においては、上述の図４に示す構成に第４ドロップレットセンサ１４０が追加されている。第４ドロップレットセンサ１４０は、例えば、第２ドロップレットセンサ１２０よりもプラズマ生成領域ＰＰ側に設けられてもよい。図示の例に限らず、第４ドロップレットセンサ１４０は、第３ドロップレットセンサ１３０と離間して設けられていればよい。例えば、第１ドロップレットセンサ１１０と第２ドロップレットセンサ１２０との間に第４ドロップレットセンサ１４０を設けてもよい。
【００７４】
ドロップレット２０１が第４ドロップレットセンサ１４０を通過した場合に、第４ドロップレットセンサ１４０の電流計１４６は検出信号を出力してもよい。
【００７５】
「信号処理回路」としてのドロップレット位置及び速度検出回路１０３には、ドロップレットセンサ１１０，１２０，１３０及び１４０からの検出信号が入力されてもよい。ドロップレット位置及び速度検出回路１０３は、ドロップレット２０１が所定の観測面（コアの開口）を通過するときの位置及びその時の速度を検出するための回路でよい。
【００７６】
ドロップレット位置及び速度検出回路１０３は、ドロップレット位置検出回路１０２と同様に、ハードウェア回路として構成されてもよいし、マイクロコンピュータシステムとして構成されてもよい。
【００７７】
ここで、第３ドロップレットセンサ１３０と第４ドロップレットセンサ１４０との間の、軌道２０３に平行な方向における距離をＤとする。ドロップレット２０１が第３ドロップレットセンサ１３０を通過し、ドロップレット位置及び速度検出回路１０３が検出信号を検出するタイミングをｔｄ３とする。ドロップレット２０１が第４ドロップレットセンサ１４０を通過し、ドロップレット位置及び速度検出回路１０３が検出信号を検出するタイミングをｔｄ４とする。
【００７８】
第４ドロップレットセンサ１４０をドロップレット２０１が通過するときの速度Ｖは、次式（８）から求めることができる。
Ｖ＝Ｄ／（ｔｄ３−ｔｄ４）・・・・・・・・・・・・式（８）
図６のＳ１４を参照に述べたように、ドロップレット２０１の位置を算出するためにドロップレット速度Ｖを用いてもよい。第２実施形態では、ドロップレット速度Ｖを定期的にまたは不定期に計測することにより、より正確にドロップレット２０１の位置を求めることが可能である。
【００７９】
第３実施形態
図８〜図１０を参照して第３実施形態を説明する。第３実施形態では、ドロップレット２０１の軌道を修正するための軌道制御部１５０が設けられてもよい。
【００８０】
軌道制御部１５０は、例えば、第１電極対１５１Ａ及び１５１Ｂ、第２電極対１５２Ａ及び１５２Ｂ、並びに、各電極対間に所定の電位差を生成するための電位差制御器１５３Ｘ及び１５３Ｙを備えてもよい。
【００８１】
第１電極対１５１Ａ及び１５１Ｂは、Ｘ軸方向に離間して設けられてもよい。第２電極対１５２Ａ及び１５２Ｂは、Ｙ軸方向に離間して設けられてもよい。第１電極対を構成する一方の平板電極１５１Ａと他方の平板電極１５１Ｂとの間のギャップと、第２電極対を構成する一方の平板電極１５２Ａと他方の平板電極１５２Ｂとの間のギャップとは、同一寸法Ｇに設定されてもよい。
【００８２】
第１電極対１５１Ａ及び１５１Ｂによりドロップレット２０１の軌道（進行方向）を修正する方法を説明する。第２電極対１５２Ａ及び１５２Ｂによる軌道修正の方法は、第１電極対１５１Ａ及び１５１Ｂによる軌道修正の方法と同様であるため、説明は省略する。
【００８３】
ドロップレット２０１は、電荷Ｑを有し得る。電位差制御器１５３Ｘにより、平板電極１５１Ａと平板電極１５１Ｂとの間には、一方の平板電極１５１Ａから他方の平板電極１５１Ｂに向かって所定の電位勾配を有する電界Ｅが生成されてもよい。
【００８４】
第１電極対１５１Ａ及び１５１Ｂの間にドロップレット２０１が進入すると、ドロップレット２０１には、クーロン力Ｆが作用し得る（式（９））。
Ｆ＝ＱＥ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・式（９）
【００８５】
一方の平板電極１５１Ａの電位をＰ１、他方の平板電極１５１Ｂの電位をＰ２とすると、電界Ｅは、第１電極対１５１Ａ及び１５１Ｂ間の電位差（＝Ｐ１−Ｐ２）をギャップＧの寸法で割った値として算出されてもよい（式（１０））。
Ｅ＝（Ｐ１−Ｐ２）／Ｇ・・・・・・・・・・・・・式（１０）
【００８６】
電荷Ｑを有する帯電ドロップレット２０１が電界Ｅ中に進入すると、上述のクーロン力Ｆが作用し得る。クーロン力Ｆの方向は、電荷Ｑの極性により、矢印で示す電界Ｅの方向と同一又は反対の方向となり得る。ドロップレット２０１の質量をｍ、クーロン力Ｆによりドロップレットに付与される加速度をａとすると、クーロン力Ｆは、Ｆ＝ｍａの式で表される。この式と、式（９）及び式（１０）とにより、以下の式が成立する（式（１１））。
ａ＝Ｑ（Ｐ１−Ｐ２）／（ｍＧ）・・・・・・・・式（１１）
【００８７】
第１電極対１５１Ａ及び１５１Ｂによる電界の生成領域に到達する直前の帯電ドロップレットの位置をＤ０（ｘ０，ｚ０）とし、このときの帯電ドロップレットの速度をＶ（Ｖｘ０，Ｖｚ０）とする。なお、ｘ０及びｚ０はそれぞれＸ方向及びＺ方向における帯電ドロップレットの位置であり、Ｖｘ０及びＶｚ０はそれぞれＸ方向及びＺ方向における帯電ドロップレットの速度成分である。
第１電極対１５１Ａ及び１５１ＢのＺ方向の長さをＬ１とし、第１電極対１５１Ａ及び１５１Ｂからプラズマ生成領域となる目標ドロップレット位置Ｄｔ（ｘｔ，ｚｔ）までのＺ方向の距離をＬ２とする。
【００８８】
帯電ドロップレットが電界Ｅ中を通過する時間ｔ１は、次の式で表される（式（１２））。
ｔ１＝Ｌ１／Ｖｚ０・・・・・・・・・・・・・・・式（１２）
【００８９】
帯電ドロップレットが電界Ｅ中を通過した後、目標ドロップレット位置Ｄｔに到達するまでの時間ｔ２は、次の式で表される（式（１３））。
ｔ２＝Ｌ２／Ｖｚ０・・・・・・・・・・・・・・・式（１３）
【００９０】
帯電ドロップレットが電界Ｅ中を通過した直後のＸ方向の速度Ｖｘ１は、次の式で表される（式（１４））。
Ｖｘ１＝ａｔ１＋Ｖｘ０・・・・・・・・・・・・・・式（１４）
【００９１】
帯電ドロップレットが電界Ｅ中を通過した直後のＸ方向の位置ｘ１は、次の式で表される（式（１５））。
ｘ１＝ａ（ｔ１）２／２＋Ｖｘ０ｔ１＋ｘ０・・・式（１５）
【００９２】
帯電ドロップレットのＸ方向の目標位置ｘｔは、次の式で表される（式（１６））。
ｘｔ＝Ｖｘ１ｔ２＋ｘ１・・・・・・・・・・・・・・式（１６）
【００９３】
以上の式（１６）を満足するように、第１電極対１５１Ａ及び１５１Ｂの電位Ｐ１及びＰ２を調節することにより、目標位置に帯電ドロップレットを到達させることが可能となる。
【００９４】
図９は、軌道制御部１５０を図４に示した構成に追加した場合の説明図である。第２ドロップレットセンサ１２０と、プラズマ生成領域ＰＰとの間に、軌道制御部１５０が設けられてもよい。つまり、ドロップレット２０１の位置を検出する機構（ドロップレットセンサ１１０，１２０及び１３０）とプラズマ生成領域ＰＰとの間に、軌道制御部１５０が設けられてもよい。
【００９５】
ドロップレットの軌道をＸ軸方向に修正するための第１電極対１５１Ａ及び１５１Ｂは、Ｘ方向電位差制御器１５３Ｘに電気的に接続されてもよい。ドロップレットの軌道をＹ軸方向に修正するための第２電極対１５２Ａ及び１５２Ｂは、Ｙ方向電位差制御器１５３Ｙに電気的に接続されてもよい。電位差制御器１５３Ｘ及び１５３Ｙは、ドロップレットコントローラ１００に電気的に接続されてもよい。
【００９６】
ドロップレットコントローラ１００は、ドロップレットジェネレータ２０の動作を制御するための装置でよい。これに加えて、第１電極２３および第２電極４０に印加される電位の制御を行ってもよい。また、第３実施形態のドロップレットコントローラ１００は、ドロップレットセンサ１１０，１２０及び１３０からの検出信号に基づいて、ドロップレット２０１のＸ軸方向の位置及びＹ軸方向の位置を検出する機能を有してもよい。さらに、第３実施形態のドロップレットコントローラ１００は、ドロップレット２０１の位置検出結果に基づいて、電位差制御器１５３Ｘ及び１５３Ｙに制御信号を出力する機能を有してもよい。
【００９７】
図１０は、ドロップレットコントローラ１００により実行される、ドロップレット制御処理を示すフローチャートである。最初に、ドロップレットコントローラ１００は、図６で述べたドロップレット位置検出処理を実行してもよい（Ｓ１０）。
【００９８】
ドロップレットコントローラ１００は、Ｓ１０で算出されたドロップレット位置を取得し（Ｓ２１）、予め設定される目標位置（プラズマ生成領域ＰＰの位置）との偏差を求めてもよい（Ｓ２２）。
【００９９】
ドロップレットコントローラ１００は、Ｓ２２で算出された偏差を０にするための制御量（所定の電位差）を、Ｘ軸方向及びＹ軸方向について算出してもよい（Ｓ２３）。ドロップレットコントローラ１００は、電位差制御器１５３Ｘ及び１５３Ｙに、Ｓ２３で算出された制御量の信号を与えてもよい（Ｓ２４）。
【０１００】
これにより、第１電極対１５１Ａ及び１５１Ｂ間には、所定の電位差が生成され、ドロップレット２０１の軌道２０３ｘは軌道２０３ｘ１に変化し得る。同様に、第２電極対１５２Ａ及び１５２Ｂ間には、他の所定の電位差が生成され、ドロップレット２０１の軌道２０３ｙは、軌道２０３ｙ１に変化し得る。これにより、第３実施形態では、ドロップレット２０１の軌道を修正して、ドロップレット２０１をプラズマ生成領域ＰＰに到達させることができる。なお、第３実施形態は、図７を参照に述べた第２実施形態と組み合わされてもよい。
【０１０１】
また、電界を用いてクーロン力によってドロップレット２０１の軌道を修正する場合に限らず、他の物理的な力によってドロップレット２０１の軌道を修正してもよい。例えば、ドロップレット２０１の軌道の一部を含む領域に磁場を生成する装置を備え、ローレンツ力によってドロップレット２０１の軌道を修正してもよい。
【０１０２】
第４実施形態
図１１を参照して第４実施形態を説明する。図１１は、帯電ドロップレット生成器のドロップレット出力部及びその付近を示す断面図である。第４実施形態では、帯電したドロップレット２０１を生成して加速するための機構（第１電極２３及び第２電極４０）と、ドロップレット２０１の位置を検出するための機構（ドロップレットセンサ１１０，１２０，１３０及び１４０）と、ドロップレット２０１の軌道を制御するための機構（軌道制御部１５０の平板電極１５１Ａ，１５１Ｂ，１５２Ａ及び１５２Ｂ（図示せず））とが一体的に構成されてもよい。
【０１０３】
ノズル２２の先端側には、筒状の支持部９０が設けられてもよい。支持部９０の内部には、第１電極２３と、第２電極４０と、ドロップレットセンサ１１０，１２０，１３０及び１４０と、平板電極１５１Ａ，１５１Ｂ，１５２Ａ及び１５２Ｂとが設けられてもよい。
【０１０４】
ドロップレットセンサ１１０，１２０，１３０及び１４０並びに平板電極１５１Ａ，１５１Ｂ，１５２Ａ及び１５２Ｂは、絶縁体９１によって、支持部９０内に固定されてもよい。第１電極２３及び第２電極４０は、それぞれ別の絶縁体９２及び９３によって支持部９０内に取り付けられてもよい。
【０１０５】
ドロップレットセンサ１１０，１２０，１３０及び１４０を支持部９０に固定するためのセンサ取付部材は、平板電極１５１Ａ，１５１Ｂ，１５２Ａ及び１５２Ｂを支持部９０に固定するための電極取付部材と別に構成されてもよい。その場合、センサ取付部材は、例えば、アルミニウム合金等の非磁性体材料から構成されてもよい。
【０１０６】
第４実施形態では、電極２３，４０，１５１Ａ，１５１Ｂ，１５２Ａ及び１５２Ｂとドロップレットセンサ１１０，１２０，１３０及び１４０とが一体化されるため、それらを互いに正確に位置決めすることが可能となる。
【０１０７】
第５実施形態
図１２を参照して第５実施形態を説明する。第５実施形態では、ドロップレット２０１の位置を検出するための機構（ドロップレットセンサ１１０ａ，１２０ａ，１３０ａ及び１４０ａ）が、セラミック等の非磁性体材料で形成された筒状体９４の周囲に固定されてもよい。筒状体９４は、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＴｉＮ）等によって構成されてもよい。ドロップレットセンサ１１０ａ，１２０ａ，１３０ａ及び１４０ａは、ドロップレットセンサ１１０，１２０，１３０及び１４０と形状が異なる以外、同様に構成されてもよい。
【０１０８】
第５実施形態においても、ドロップレットセンサ１１０ａ，１２０ａ，１３０ａ及び１４０ａが一体化されるので、それらを互いに正確に位置決めすることが可能となる。
【０１０９】
また、筒状体９４の側面に穴９４ａ〜９４ｈを形成し、導電体１１３Ａをこれらの穴に通過させてコイルを構成してもよい。これにより、ドロップレットセンサ１１０ａ，１２０ａ，１３０ａ及び１４０ａを簡単な構成で近接させて配置することができる。さらに、構成が簡単なので各コアを小型化しやすい。このため、磁気回路の磁路長を短くすることができ、帯電ドロップレットの検出感度を向上させることができる。
【０１１０】
第６実施形態
図１３Ａ及び図１３Ｂを参照して第６実施形態を説明する。第６実施形態では、曲面状のコア１１１ｂを用いてもよい。例えば、コア１１１ｂを第１ドロップレットセンサ１１０ｂに適用した場合を例に挙げて説明する。コア１１１ｂは、開口部１１２ｂを有するループ状に形成されてもよい。開口部１１２ｂが形成される面は、曲面であってもよい。曲面が或る関数によって記述できる場合、ドロップレット２０１のＹ軸方向の位置と通過タイミングｔｙとの関係は幾何学的に決定できる。例えば、ドロップレット２０１のＹ軸方向の位置は、Ｙ＝ｆ（ｔｙ−ｔｙ０）という式から算出することができる。Ｘ軸方向の位置も同様にして算出できる。
【０１１１】
このように、磁気回路が形成される面は平面である必要はなく、関数または数値で形状を近似することができるのであれば、曲面でもよい。
【０１１２】
第７実施形態
図１４を参照して第７実施形態を説明する。第７実施形態では、ドロップレットセンサがコアを有していなくてもよい。例えば、図１４に示すように、第１ドロップレットセンサ１１０ｃにおいて、コアを有さないソレノイドコイル１１３ｃで磁気回路１１７を構成してもよい。帯電ドロップレット２０１の軌道２０３の周りには、帯電ドロップレット２０１の通過時に磁場２０４が形成され得る。ソレノイドコイル１１３ｃによって構成された磁気回路１１７に囲まれる領域内を、帯電ドロップレット２０１が通過すると、この磁場２０４により、ソレノイドコイル１１３ｃに誘導起電力が生成され得る。この誘導起電力を電流計１１６によって検出することにより、帯電ドロップレット２０１の通過を検出することができる。
【０１１３】
上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図したものである。従って、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。
【０１１４】
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修飾句「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。
【符号の説明】
【０１１５】
１：ＥＵＶ露光システム１、２：ＥＵＶ光生成用チャンバ装置２、３：ドライバレーザ装置、４：ＥＵＶ露光装置、１０：チャンバ本体、２０：ドロップレットジェネレータ、２３：第１電極、３０：コレクタミラー、４０：第２電極、１００：ドロップレットコントローラ、１０１：ドロップレットセンサ群、１０２：ドロップレット位置検出回路、１０３：ドロップレット位置及び速度検出回路、１１０，１２０，１３０，１４０：ドロップレットセンサ、２０１：ドロップレット、ＰＰ：プラズマ生成領域
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ドロップレット生成及び検出装置、並びにドロップレット制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体プロセスの微細化に伴って光リソグラフィにおける微細化が急速に進展しており、次世代においては、６０ｎｍ〜４５ｎｍの微細加工、さらには３２ｎｍ以下の微細加工が要求されるようになる。そのため、例えば、３２ｎｍ以下の微細加工の要求に応えるべく、波長１３ｎｍ程度のＥＵＶ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光を生成するための装置としては、一般に、ターゲット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）方式装置、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）方式装置、及び軌道放射光が用いられるＳＲ（Synchrotron Radiation）方式装置の３種類が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／２０５８１０号公報
【概要】
【０００５】
本開示の一態様によるドロップレット生成及び検出装置は、帯電ドロップレットを出力するドロップレット生成器と、帯電ドロップレットの軌道の近傍に配置された磁気回路であって、導電体のコイルを含む磁気回路と、コイルに流れる電流を検出して検出信号を出力する電流検出器と、を含む少なくとも一つのドロップレットセンサと、検出信号に基づいて帯電ドロップレットを検出する信号処理回路と、を含んでもよい。
【０００６】
本開示の一態様によるドロップレット制御装置は、導電体のコイルを含む磁気回路と、コイルに流れる電流を検出して検出信号を出力する電流検出器と、を含む少なくとも一つのドロップレットセンサと、ドロップレットセンサからの検出信号に基づいて、ドロップレット生成器から出力される帯電ドロップレットを検出する信号処理回路と、帯電ドロップレットの軌道を制御するための軌道制御部と、を含んでもよい。
【０００７】
本開示の一態様による極端紫外光生成用チャンバは、極端紫外光源装置に用いられる極端紫外光生成用チャンバであって、チャンバ本体と、帯電ドロップレットをチャンバ本体の内部に出力するドロップレット生成器と、帯電ドロップレットの軌道の近傍に配置された磁気回路であって、導電体のコイルを含む磁気回路と、コイルに流れる電流を検出して検出信号を出力する電流検出器と、を含む少なくとも一つのドロップレットセンサと、ドロップレットセンサからの検出信号に基づいて、帯電ドロップレットを検出する信号処理回路と、帯電ドロップレットの軌道を制御する軌道制御部と、を含んでもよい。
【０００８】
本開示の一態様によるドロップレットの位置制御方法は、極端紫外光源装置に用いられる帯電ドロップレットの位置を制御する方法であって、導電体のコイルを含む磁気回路と、コイルを流れる電流を検出して検出信号を出力する電流検出器と、を含む少なくとも一つのドロップレットセンサを、帯電ドロップレットの軌道の近傍に配置することと、ドロップレット生成器から帯電ドロップレットを出力させることと、ドロップレットセンサからの検出信号に基づいて、信号処理回路により帯電ドロップレットを検出することと、電界発生部により、帯電ドロップレットの軌道の一部を含む領域に軌道と交差する方向の電界を発生させることと、を含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１実施形態に係るＥＵＶ光生成用チャンバが適用されるＥＵＶ露光システムの全体構成を概略的に示す。
【図２】図２は、ドロップレットセンサの斜視図である。
【図３Ａ】図３Ａは、帯電ドロップレットの位置を検出する原理を示す模式図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、帯電ドロップレットの位置を検出する原理を示すタイミングチャートである。
【図４】図４は、複数のドロップレットセンサの配置を概略的に示す。
【図５】図５は、複数のドロップレットセンサの出力を示すタイミングチャートである。
【図６】図６は、帯電ドロップレットの位置を検出する処理を示すフローチャートである。
【図７】図７は、第２実施形態に係るドロップレット生成及び検出装置の全体図である。
【図８】図８は、第３実施形態に係り、帯電ドロップレットの軌道を制御するための軌道制御部の構成を概略的に示す。
【図９】図９は、ドロップレット制御装置の全体図である。
【図１０】図１０は、帯電ドロップレットの位置を制御する処理を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、第４実施形態に係り、帯電ドロップレット生成器の一部を示す断面図である。
【図１２】図１２は、第５実施形態に係り、ドロップレットセンサ群の側面図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、第６実施形態に係り、ドロップレットセンサのコアを曲面に形成する場合の検出原理を示す説明図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、ドロップレットセンサのコアを曲面に形成する場合の検出原理を示すタイミングチャートである。
【図１４】図１４は、第７実施形態に係り、コアを有しないドロップレットセンサの斜視図である。
【実施の形態】
【００１０】
以下、添付の図面を参照して、本開示の実施形態を詳細に説明する。本開示の実施形態によれば、帯電ドロップレットの位置が比較的長期間にわたって、比較的高精度に検出され得る。
【００１１】
本開示の実施形態では、帯電ドロップレットの有する電荷に着目し、磁気回路を用いて帯電ドロップレットを検出してもよい。さらに、本開示の実施形態では、帯電ドロップレットに電界を作用させることにより、帯電ドロップレットの軌道（進行方向）を制御してもよい。
【００１２】
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。
【００１３】
第１実施形態
図１〜図６を参照に第１実施形態を説明する。図１は、第１実施形態に係るＥＵＶ光生成用チャンバが適用されるＥＵＶ露光システム１の全体構成を概略的に示す。ＥＵＶ露光システム１は、例えば、ＥＵＶ光生成用チャンバ装置２と、ドライバレーザ装置３と、ＥＵＶ露光装置４とを含んでもよい。
【００１４】
ＥＵＶ光生成用チャンバ装置２は、例えば、チャンバ１０、「帯電ドロップレット生成器」としてのドロップレットジェネレータ２０、コレクタミラー３０、回収部５０、レーザ集光光学系６０、ビームダンプ７０、取付部８０、ドロップレットセンサ群１０１等を備えてもよい。また、ＥＵＶ光生成用チャンバ装置２は、ドロップレット位置検出回路１０２に接続されていてもよい。ＥＵＶ光生成用チャンバ装置２は、ドライバレーザ装置３と共に、ＥＵＶ光生成システムを構成してもよい。
【００１５】
まず、ＥＵＶ光生成システムの全体動作を説明し、次に、ドロップレットの位置を検出する方法について説明する。
【００１６】
チャンバ１０内部は、低圧状態に保持されてもよい。チャンバ１０の内部で生成されるＥＵＶ光は、チャンバ１０とＥＵＶ露光装置４との間に位置する接続部６内に設定される中間集光点（ＩＦ）に集光されて、ＥＵＶ露光装置４に出力されてもよい。
【００１７】
ドロップレットジェネレータ２０は、取付部８０を介してチャンバ１０に取り付けられてもよい。取付部８０は、例えば、断熱性能と、チャンバ内を低圧に保持するための圧力保持性能とを有する部材で構成されてもよい。取付部８０は、さらに電気的絶縁性を備えてもよい。
【００１８】
ドロップレットジェネレータ２０は、例えば、本体部２１、ノズル部２２、第１電極２３、及び第２電極４０等を備えてもよい。ノズル部２２は、本体部２１の先端側に設けられてもよい。ノズル部２２には、開口部を有する絶縁部材２２ａが固定されてもよい。第１電極２３は、絶縁部材２２ａから所定ギャップ離間して設けられてもよい。第２電極４０は、図示しない絶縁部材を介して第１電極２３から所定ギャップ離間して設けられてもよい。第１電極２３にはパルス電圧生成回路１０４が接続され、第２電極４０には定電圧源１０５が接続されてもよい。
【００１９】
本体部２１内には、ドロップレットの材料となる物質（ターゲット物質２００）が収容されてもよい。ターゲット物質２００としては、例えば、錫（Ｓｎ）等が使用されてもよいが、これに限定されない。本体部２１内のターゲット物質２００は、図示しないヒータ等の加熱装置によって加熱されて、溶融状態になっていてもよい。なお、本体部２１内の全てのターゲット物質２００が常時溶融状態である必要はなく、少なくとも、ノズル部２２から出力される時点で溶融状態になっていればよい。
【００２０】
このようなドロップレットジェネレータ２０から、帯電したドロップレット２０１を出力させてもよい。例えば、ドロップレットジェネレータ２０、ターゲット物質２００、およびチャンバ１０をグランド電位に設定しておき、パルス電圧生成回路１０４により、第１電極２３に所定タイミングで、グランド電位と異なる所定のパルス電位を印加してもよい。
【００２１】
第１電極２３は、先端に出力口が形成されたノズル部２２に対向して設けられてもよい。第１電極２３はリング状であってもよい。第１電極２３にパルス電位が印加されると、静電気力により、ノズル部２２から溶融状態のターゲット物質２００が僅かに突出し得る。その突出したターゲット物質２００には電界が集中するため、強力な静電気力が作用し得る。これにより、ターゲット物質２００がノズル部２２の外部に引き出され得る。引き出されたターゲット物質２００は、ドロップレット２０１となり得る。このように、静電気力により外部に出力されたドロップレット２０１は、帯電している。
【００２２】
あるいは、ドロップレットジェネレータ２０は、ターゲット物質２００に物理的圧力を加えることで、ノズル部２２から溶融状態のターゲット物質２００を僅かに突出させるように構成されてもよい。例えば、ノズル部２２の側壁に圧電素子を設け、その圧電素子を所定タイミングで変形させることにより、ノズル部２２からターゲット物質２００を僅かに突出させてもよい。ターゲット物質２００がノズル部２２から突出した状態となった後、第１電極２３にパルス電位を印加すると、上記同様にターゲット物質２００をノズル部２２から出力され得る。この場合も、出力されたドロップレット２０１は帯電している。
【００２３】
ノズル部２２から出力されたドロップレット２０１は、帯電しているため、第２電極４０に電位が印加されることによって生成される電界によって加速され、プラズマ生成領域ＰＰに向けて移動し得る。
【００２４】
ドロップレット２０１がプラズマ生成領域ＰＰに到達するタイミングに合わせて、ドライバレーザ装置３から出力されたレーザ光ＬＢがドロップレット２０１に照射されてもよい。ドライバレーザ装置３は、例えば、ＣＯ２パルスレーザ装置として構成されてもよい。
【００２５】
ドライバレーザ装置３から出力されるレーザ光ＬＢは、ドライバレーザ装置３とチャンバ１０とを接続するレーザ光路管５内を通過して、チャンバ１０内に入射してもよい。レーザ光ＬＢは、レーザ集光光学系６０とコレクタミラー３０に設けられる貫通孔３１とを介して、ドロップレット２０１に照射されてもよい。
【００２６】
ドロップレット２０１にレーザ光ＬＢが照射されるとプラズマ２０２が生成され、プラズマ２０２からはＥＵＶ光が放射され得る。ＥＵＶ光は、コレクタミラー３０の反射面３２で反射されて、中間集光点ＩＦに集光されてもよい。
【００２７】
ビームダンプ７０は、貫通孔３１を通過するレーザ光ＬＢの進行方向に設けられてもよく、ドロップレット２０１に照射されないレーザ光ＬＢのエネルギーを吸収して熱エネルギーに変換してもよい。このため、ビームダンプ７０の過熱を抑制するために、ビームダンプ７０には冷却機構が設けられてもよい。ビームダンプ７０以外の他の部品も、レーザ光ＬＢの散乱光やプラズマ２０２の輻射による過熱を抑制するために冷却が必要な場合、または、冷却が好ましい場合は、冷却機構が設けられてもよい。
【００２８】
ドロップレット２０１にレーザ光ＬＢが照射されると、プラズマ２０２の生成にともなって、デブリが発生する場合がある。デブリは、レーザ光ＬＢが照射された後のドロップレット２０１の残渣を含み得る。デブリは、ドロップレットジェネレータ２０に対向してチャンバ１０内に設けられる回収部５０に回収されてもよい。さらに、ドロップレットジェネレータ２０から出力される複数のドロップレット２０１のうち、レーザ光ＬＢが照射されなかったドロップレット２０１も、回収部５０に回収されてもよい。
【００２９】
ドロップレットセンサ群１０１は、ドロップレットジェネレータ２０とプラズマ生成領域ＰＰとの間であって、ドロップレット２０１の軌道２０３上に設けられてもよい。ドロップレットセンサ群１０１の詳細な配置は、図４を参照に後述する。
【００３０】
ドロップレット位置検出回路１０２は、信号処理回路を含んでもよい。ドロップレット位置検出回路１０２は、ドロップレットセンサ群１０１を構成するドロップレットセンサ１１０及び１２０と電気的に接続されてもよい。ドロップレット位置検出回路１０２は、ドロップレットセンサ１１０及び１２０の少なくともいずれかからの検出信号を処理して、帯電したドロップレット２０１の位置を算出してもよい。
【００３１】
なお、第１電極２３及び第２電極４０へ印加される電位は、ドロップレットコントローラ（図９参照）からの制御信号に基づいて制御されてもよい。
【００３２】
図２は、１つのドロップレットセンサの斜視図である。図２を参照に、第１ドロップレットセンサ１１０を例に挙げて説明する。後述の第２ドロップレットセンサ１２０，第３ドロップレットセンサ１３０及び第４ドロップレットセンサ１４０も、第１ドロップレットセンサ１１０と基本的に同様に構成されてもよい。
【００３３】
第１ドロップレットセンサ１１０は、例えば、コア１１１、コイル１１３、電流計１１６等を備えてもよい。コア１１１の材質は、例えば、フェライト、ファインメット、ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石、軟鉄等の強磁性材料でよい。コア１１１の形状は、開口部１１２を有するループ状に形成されてもよい。開口部１１２の形状は、上面から見て環状、長方形、三角形、多角形等のように種々の枠形状でよい。さらに、後述のように、平面的なコアに代えて、曲面状のコアが用いられてもよい。
【００３４】
換言すると、コア１１１は、磁性材料によって閉じた環状となるように形成され、その開口部１１２を帯電したドロップレット２０１が通過するように配置されるのが好ましい。
【００３５】
コイル１１３は、コアの少なくとも一部に巻回されてもよい。コイル１１３の両端は抵抗１１４に接続されてもよい。電圧計１１５は、抵抗１１４の両端間の電圧を検出してもよい。
【００３６】
磁性体から形成されるコア１１１の開口部１１２を帯電ドロップレット２０１が矢示２０３方向に通過すると、コア１１１内に磁束が発生し得る。その磁束により、コイル１１３には誘導起電力が生じて、コイル１１３を誘導電流が流れ得る。この誘導電流は、抵抗１１４の両端間に電圧を生じさせ、その電圧は電圧計１１５によって計測されてもよい。つまり、抵抗１１４及び電圧計１１５により、ドロップレット２０１が通過したときに生じる誘導電流を検出するための電流計１１６が構成されてもよい。電流計１１６は誘導電流波形を反映した検出信号を、例えばドロップレット位置検出回路１０２（図１参照）に出力してもよい。
【００３７】
ここで、コア１１１によって構成される磁気回路の磁路長を短くできれば、即ち、コア１１１を小型化できれば、ドロップレット２０１が開口部１１２を通過した場合にコイル１１３に流れる電流の値を大きくすることができる。また、ドロップレット２０１の電荷量を大きくできれば、コイル１１３を流れる電流の値を大きくすることができる。第１実施形態では、静電気力を用いてドロップレット２０１をドロップレットジェネレータ２０から引き出す構成が採用されている。これにより、小径なドロップレット２０１を帯電させることができる。１つの例として、コア１１１の幅Ｗを０．６ｍｍに設定し、長さＬを０．８５ｍｍに設定してもよい（Ｌ＝Ｗ√２）。上記数値は単なる例示で、本開示は上記数値に限定されない。
【００３８】
図２に示す例では、コア１１１を上面から見て閉じた長方形状の枠に形成しているが、上述の通り、円形、楕円形、多角形等の種々の形状に形成してもよい。つまり、コア１１１は、帯電したドロップレット２０１がコア１１１の近傍を通過する際に、コア１１１内に磁束が生じる形状及び材質であればよい。
【００３９】
図３Ａ及び図３Ｂは、磁気回路によりドロップレット２０１の位置を検出する原理を示す。ここでは、第１ドロップレットセンサ１１０を例に挙げて説明するが、第２ドロップレットセンサ１２０も同様の原理でドロップレット２０１の位置を検出してもよい。
【００４０】
例えば、Ｙ軸上のＹ＝０の位置を、ドロップレット２０１が通過すべき軌道のＹ方向の基準位置としてもよい。ドロップレット２０１がＹ方向において基準位置（Ｙ＝０）を通過する場合、Ｙ方向の位置ずれ量は０と検出されてもよい。
【００４１】
図３Ｂのグラフでは、縦軸はコイル１１３を流れる電流を示し、横軸は時間を示す。つまり、当該グラフは検出信号の電流波形及び検出信号の検出タイミングを示す。検出タイミングは、例えば電流波形がピークとなる時刻としてもよい。ただし、これに限らず、電流波形の電流値がピークの半値となる時刻、または、電流波形の電流値が所定電流値以上となる時刻としてもよい。
【００４２】
基準時刻ＴＳは、ドロップレット２０１の位置ずれ量を計測するための基準となる時刻を示してもよい。一例として、ドロップレットコントローラ（図９参照）の制御信号に基づいてパルス電圧生成回路１０４（図１参照）からドロップレットジェネレータ２０の第１電極２３にパルス電位が印加されるタイミングを、基準時刻ＴＳとしてもよい。または、ドロップレットジェネレータ２０から、プラズマ生成領域ＰＰまでのドロップレット２０１の軌道２０３上の何処かの位置に配置された他のセンサ（例えば、後述の第３ドロップレットセンサ１３０）をドロップレット２０１が通過した時刻を基準時刻ＴＳとしてもよい。
【００４３】
基準時間ｔｙ０は、ドロップレット２０１がＹ方向における基準位置を通過した場合の第１ドロップレットセンサ１１０による検出信号の検出時刻と、基準時刻ＴＳとの時間差としてもよい。
【００４４】
第１ドロップレットセンサ１１０は、ドロップレット２０１の軌道２０３に直交する平面に対して、所定角度θだけ傾いて配置されるのが好ましい。より詳しくは、第１ドロップレットセンサ１１０は、ドロップレット２０１の軌道２０３をＺ軸とした場合、Ｘ軸（図３Ａの紙面に直交する軸）を中心として、所定角度θだけ傾斜するように配置されるのが好ましい。
【００４５】
所定角度θの傾斜を利用して、Ｙ方向のドロップレット位置を計測してもよい。例えば、ドロップレット２０１ａがＹ方向における基準位置（Ｙ＝０）を通過しない場合を考える。この場合、第１ドロップレットセンサ１１０におけるドロップレット２０１ａの通過位置に対応するY方向の位置と、基準位置（Ｙ＝０）との距離に応じて、基準時刻ＴＳからドロップレット２０１ａが第１ドロップレットセンサ１１０を通過する時刻までの時間ｔｙが、基準時間ｔｙ０に対して変化し得る。これに伴って、検出信号が出力されるタイミングも変化し得る。つまり、第１ドロップレットセンサ１１０を所定角度θ傾斜して配置することにより、基準位置（Ｙ＝０）から通過位置までの距離を、基準時間ｔｙ０と時間ｔｙとの時間差として検出してもよい。
【００４６】
これに対し、後述する第３ドロップレットセンサ１３０及び第４ドロップレットセンサ１４０のように、軌道２０３に直交する平面と平行にドロップレットセンサを配置する場合を考える。この場合、ドロップレット２０１の通過位置がずれたとしても、ドロップレットセンサ１３０及び１４０のコイルに電流が流れるタイミングの変化が微小となるようにドロップレットセンサ１３０及び１４０を構成できるので、ドロップレット２０１がドロップレットセンサを通過する時刻を検出したい場合には有用であると考えられる。
【００４７】
ドロップレットの位置は、以下のように算出してもよい。計測対象のドロップレット２０１ａが第１ドロップレットセンサ１１０の開口部１１２を通過した時刻と、基準時刻ＴＳとの時間差を時間ｔｙとする。時間ｔｙと基準時間ｔｙ０との時間差をＴｙとすると、Ｔｙは次式（１）で表される。
Ｔｙ＝ｔｙ−ｔｙ０・・・・・・・・・・・・・・・式（１）
また、ドロップレット２０１の速度Ｖ及び所定角度θが既知であれば、ドロップレット２０１のＹ方向における基準位置に対する位置Ｐｙは次式（２）を用いて算出できる。
Ｐｙ＝Ｖ・Ｔｙ／ｔａｎθ・・・・・・・・・・・・式（２）
以上のようにＹ方向におけるドロップレット位置を算出できる。
【００４８】
計算を簡単にするために、所定角度θを４５度に設定してｔａｎθ＝１としてもよい。この場合、コア１１１は、長さＬが幅Ｗの√２倍となるように構成されるのが好ましい。
【００４９】
ドロップレット２０１の速度Ｖが既知でない場合がある。この場合、基準時間ｔｙ０の計測位置間の距離Ｌ（基準時刻ＴＳを計測する位置から第１ドロップレットセンサ１１０までの距離）を計測しておくのが好ましい。距離Ｌを計測することにより、次式（３）を用いて速度Ｖを算出することができる。
Ｖ＝Ｌ／ｔｙ０・・・・・・・・・・・・・・・・式（３）
【００５０】
図４は、ドロップレットセンサ群１０１の構成を概略的に示す。図４に示す構成では、説明のためドロップレット２０１の理想的な軌道、または、設計により決定された軌道を、直線状の軌道２０３と仮定する。その上で、この軌道２０３をＺ軸としたＸＹＺ座標系を用いて説明する。第１実施形態では、３つのドロップレットセンサ１１０，１２０及び１３０が設けられてもよい。図４の左側の図は、Ｙ−Ｚ平面での断面における構成を示し、図４の右側の図は、Ｘ−Ｚ平面での断面における構成を示す。
【００５１】
第１ドロップレットセンサ１１０は、Ｘ軸を中心として所定角度θだけ傾斜して設けられてもよい。第１ドロップレットセンサ１１０は、例えば、第３ドロップレットセンサ１３０のドロップレット進行方向下流側に設けられてもよい。第１ドロップレットセンサ１１０の電流計１１６は、ドロップレット２０１のＹ軸方向の位置ずれに応じたタイミングで、検出信号を出力してもよい。
【００５２】
検出信号は、電流計１１６によって計測された誘導電流の時間変化を反映した信号でよい。例えば、検出信号は電流信号や電圧信号でもよい。電流計１１６が増幅機能を備えていればアナログ信号でもよい。電流計１１６がＡＤ変換機能を備えていればデジタル信号でもよい。また、電流計１１６がフォトカプラ等を備えていれば、光信号でもよい。
【００５３】
第２ドロップレットセンサ１２０は、Ｙ軸を中心として所定角度θだけ傾斜して設けられてもよい。第２ドロップレットセンサ１２０の電流計１２６は、ドロップレット２０１のＸ軸方向の位置ずれに応じたタイミングで、検出信号を出力してもよい。図４では、第１ドロップレットセンサ１１０のドロップレット進行方向下流側に第２ドロップレットセンサ１２０が配置されているが、本開示はこれに限られない。第２ドロップレットセンサ１２０の下流側に第１ドロップレットセンサ１１０が配置されてもよい。
【００５４】
第３ドロップレットセンサ１３０は、ドロップレット位置の算出に用いる基準時刻ＴＳを検出するためのセンサでよい。第３ドロップレットセンサ１３０は、第１実施形態ではドロップレットジェネレータ２０のノズル２２側に位置して、軌道２０３に直交する平面と平行に配置されてもよい。第１実施形態では、第３ドロップレットセンサ１３０の電流計１３６は、ドロップレット２０１の通過タイミングを基準時刻ＴＳとして検出してもよい。
【００５５】
第３ドロップレットセンサ１３０は、第１ドロップレットセンサ１１０のドロップレット進行方向上流側に設けられているが、本開示はこれに限られない。第３ドロップレットセンサ１３０は、第１ドロップレットセンサ１１０と第２ドロップレットセンサ１２０の間に設けられてもよい。または、第３ドロップレットセンサ１３０は、第２ドロップレットセンサ１２０の下流側に、即ち、プラズマ生成領域ＰＰ側に設けられてもよい。
【００５６】
図５は、ドロップレットセンサ１１０，１２０及び１３０から出力される電流値を示すタイミングチャートである。
【００５７】
第３ドロップレットセンサ１３０の電流計１３６は、ドロップレット２０１が第３ドロップレットセンサ１３０を通過した場合に、検出信号を出力してもよい。その検出信号（第３検出信号）は、ドロップレット位置検出回路１０２に入力されてもよい。
【００５８】
第３ドロップレットセンサ１３０を通過したドロップレット２０１は、第１ドロップレットセンサ１１０を通過してもよい。第１ドロップレットセンサ１１０の電流計１１６は、ドロップレット２０１が通過した場合に検出信号を出力してもよい。その検出信号（第１検出信号）は、ドロップレット位置検出回路１０２に入力されてもよい。
【００５９】
ドロップレット位置検出回路１０２は、第３検出信号が例えばピークとなる時刻を基準時刻ＴＳとしてもよい。また、第１検出信号が例えばピークとなる時刻と基準時刻ＴＳとの時間差を時間ｔｙとしてもよい。基準時刻ＴＳから、第１ドロップレットセンサ１１０のＹ軸方向の基準位置（Ｙ＝０）において電流ピーク値が検出される時刻までの時間をＹ方向における基準時間ｔｙ０とする。Ｙ方向における基準時間ｔｙ０は、ドロップレット位置検出回路１０２に予め設定されているのが好ましい。
【００６０】
第１ドロップレットセンサ１１０を通過したドロップレット２０１は、さらに第２ドロップレットセンサ１２０を通過してもよい。第２ドロップレットセンサ１２０の電流計１２６は、ドロップレット２０１が通過した場合に、検出信号を出力してもよい。その検出信号（第２検出信号）は、ドロップレット位置検出回路１０２に入力されてもよい。
【００６１】
基準時刻ＴＳから、第２ドロップレットセンサ１２０によって電流ピーク値が検出されるまでの時間をｔｘとする。また、基準時刻ＴＳから、Ｘ軸方向の基準位置（Ｘ＝０）において電流ピーク値が検出される時刻までの時間をＸ方向基準時間ｔｘ０とする。Ｘ方向における基準時間ｔｘ０は、ドロップレット位置検出回路１０２に予め設定されているのが好ましい。
【００６２】
ドロップレット位置検出回路１０２は、ドロップレットセンサ１１０，１２０及び１３０からの検出信号に基づいて、ドロップレット２０１のＹ軸方向の位置ずれ量及びＸ軸方向の位置ずれ量を算出してもよい。ドロップレット位置検出回路１０２は、例えば、ハードウェア回路のみから構成されてもよいし、または、マイクロプロセッサ及びメモリ等を備えるマイクロコンピュータシステムとして構成されてもよい。
【００６３】
図６は、ドロップレット位置検出回路１０２により実行される、ドロップレットの位置を検出するための処理を示すフローチャートである。
【００６４】
ドロップレット位置検出回路１０２は、第３ドロップレットセンサ１３０から検出信号が入力されたか否かを監視してもよい（Ｓ１１）。ドロップレットジェネレータ２０から出力されたドロップレット２０１が第３ドロップレットセンサ１３０を通過した場合に、第３ドロップレットセンサ１３０から検出信号が出力されてもよい。検出信号は、ドロップレット位置検出回路１０２に入力されてもよい。
【００６５】
ドロップレット位置検出回路１０２は、第３ドロップレットセンサ１３０から検出信号が入力された場合、例えば電流値がピークとなる時刻を基準時刻ＴＳとして記憶してもよい。さらに、ドロップレット位置検出回路１０２は、第１ドロップレットセンサ１１０の検出信号及び第２ドロップレットセンサ１２０の検出信号を取得してもよい（Ｓ１２）。第１ドロップレットセンサ１１０から検出信号を取得した時刻と基準時刻ＴＳとの差がｔｙとなり、第２ドロップレットセンサ１２０から検出信号を取得した時刻と基準時刻ＴＳとの差がｔｘとなる。
【００６６】
ドロップレット位置検出回路１０２は、Ｙ軸方向の時間差Ｔｙと、Ｘ軸方向の時間差Ｔｘとを算出してもよい（Ｓ１３）。Ｙ軸方向の時間差Ｔｙは、上述の通り、式（１）から求めることができる。同様に、Ｘ軸方向の時間差Ｔｘは、式（４）から求めることができる。
Ｔｘ＝ｔｘ−ｔｘ０・・・・・・・・・・・・・・・式（４）
【００６７】
ドロップレット位置検出回路１０２は、Ｙ軸方向のドロップレット位置Ｐｙと、Ｘ軸方向のドロップレット位置Ｐｘとを算出してもよい（Ｓ１４）。ドロップレット位置検出回路１０２は、Ｙ軸方向の時間差Ｔｙに所定係数ｋを乗じることにより、ドロップレット２０１のＹ軸方向の位置Ｐｙを次式（５）から求めてもよい。
Ｐｙ＝ｋ・Ｔｙ・・・・・・・・・・・・・・・・・式（５）
同様に、ドロップレット位置検出回路１０２は、Ｘ軸方向の時間差Ｔｘに所定係数ｋを乗じることにより、ドロップレット２０１のＸ軸方向の位置Ｐｘを次式（６）から求めてもよい。
Ｐｘ＝ｋ・Ｔｘ・・・・・・・・・・・・・・・・・式（６）
【００６８】
ここで、所定係数ｋとは、ドロップレット２０１が基準位置（Ｙ＝０またはＸ＝０）を通過する場合の所要時間（ｔｙ０，ｔｘ０）と実際の所要時間（ｔｙ，ｔｘ）との時間差を位置に変換するための係数である。所定係数ｋは次式（７）から求められる。
ｋ＝Ｖ／ｔａｎθ・・・・・・・・・・・・・・・・式（７）
第１実施形態では、θを４５度に設定するため、ｔａｎθ＝１となる。従って、所定係数ｋは、ドロップレット速度Ｖに等しい。
【００６９】
このように構成される第１実施形態では、帯電したドロップレット２０１が磁気回路（ドロップレットセンサ１１０，１２０及び１３０）を通過する際に生じる誘導起電力を利用して、ドロップレット２０１を検出してもよい。従って、磁気回路に多少のデブリが付着しても、ドロップレット２０１を検出することができるであろう。これにより、光学的にドロップレットの位置を検出する構成に比べて、第１実施形態では、ドロップレット２０１の位置を比較的長時間にわたって、比較的高精度に計測可能である。
【００７０】
第１実施形態では、ドロップレットセンサ１１０及び１２０が、軌道２０３に直交する平面に対して所定角度θだけ傾けて配置されてもよい。従って、位置ずれのない基準位置（Ｙ＝０またはＸ＝０）を通過するときの基準時間と実際の所要時間との差に基づいて、ドロップレット２０１の位置を正確に算出可能である。
【００７１】
さらに、第１実施形態では、所定角度θを４５度に設定するため、ドロップレット位置を容易に算出可能である。
【００７２】
第２実施形態
図７を参照して第２実施形態を説明する。第２実施形態を含む以下の実施形態は、第１実施形態の変形例に相当し得る。従って、第１実施形態との相違点を中心に説明する。図７は、ドロップレットセンサ群の配置をＹ−Ｚ平面で示す。
【００７３】
図７に示す構成においては、上述の図４に示す構成に第４ドロップレットセンサ１４０が追加されている。第４ドロップレットセンサ１４０は、例えば、第２ドロップレットセンサ１２０よりもプラズマ生成領域ＰＰ側に設けられてもよい。図示の例に限らず、第４ドロップレットセンサ１４０は、第３ドロップレットセンサ１３０と離間して設けられていればよい。例えば、第１ドロップレットセンサ１１０と第２ドロップレットセンサ１２０との間に第４ドロップレットセンサ１４０を設けてもよい。
【００７４】
ドロップレット２０１が第４ドロップレットセンサ１４０を通過した場合に、第４ドロップレットセンサ１４０の電流計１４６は検出信号を出力してもよい。
【００７５】
「信号処理回路」としてのドロップレット位置及び速度検出回路１０３には、ドロップレットセンサ１１０，１２０，１３０及び１４０からの検出信号が入力されてもよい。ドロップレット位置及び速度検出回路１０３は、ドロップレット２０１が所定の観測面（コアの開口）を通過するときの位置及びその時の速度を検出するための回路でよい。
【００７６】
ドロップレット位置及び速度検出回路１０３は、ドロップレット位置検出回路１０２と同様に、ハードウェア回路として構成されてもよいし、マイクロコンピュータシステムとして構成されてもよい。
【００７７】
ここで、第３ドロップレットセンサ１３０と第４ドロップレットセンサ１４０との間の、軌道２０３に平行な方向における距離をＤとする。ドロップレット２０１が第３ドロップレットセンサ１３０を通過し、ドロップレット位置及び速度検出回路１０３が検出信号を検出するタイミングをｔｄ３とする。ドロップレット２０１が第４ドロップレットセンサ１４０を通過し、ドロップレット位置及び速度検出回路１０３が検出信号を検出するタイミングをｔｄ４とする。
【００７８】
第４ドロップレットセンサ１４０をドロップレット２０１が通過するときの速度Ｖは、次式（８）から求めることができる。
Ｖ＝Ｄ／（ｔｄ３−ｔｄ４）・・・・・・・・・・・・式（８）
図６のＳ１４を参照に述べたように、ドロップレット２０１の位置を算出するためにドロップレット速度Ｖを用いてもよい。第２実施形態では、ドロップレット速度Ｖを定期的にまたは不定期に計測することにより、より正確にドロップレット２０１の位置を求めることが可能である。
【００７９】
第３実施形態
図８〜図１０を参照して第３実施形態を説明する。第３実施形態では、ドロップレット２０１の軌道を修正するための軌道制御部１５０が設けられてもよい。
【００８０】
軌道制御部１５０は、例えば、第１電極対１５１Ａ及び１５１Ｂ、第２電極対１５２Ａ及び１５２Ｂ、並びに、各電極対間に所定の電位差を生成するための電位差制御器１５３Ｘ及び１５３Ｙを備えてもよい。
【００８１】
第１電極対１５１Ａ及び１５１Ｂは、Ｘ軸方向に離間して設けられてもよい。第２電極対１５２Ａ及び１５２Ｂは、Ｙ軸方向に離間して設けられてもよい。第１電極対を構成する一方の平板電極１５１Ａと他方の平板電極１５１Ｂとの間のギャップと、第２電極対を構成する一方の平板電極１５２Ａと他方の平板電極１５２Ｂとの間のギャップとは、同一寸法Ｇに設定されてもよい。
【００８２】
第１電極対１５１Ａ及び１５１Ｂによりドロップレット２０１の軌道（進行方向）を修正する方法を説明する。第２電極対１５２Ａ及び１５２Ｂによる軌道修正の方法は、第１電極対１５１Ａ及び１５１Ｂによる軌道修正の方法と同様であるため、説明は省略する。
【００８３】
ドロップレット２０１は、電荷Ｑを有し得る。電位差制御器１５３Ｘにより、平板電極１５１Ａと平板電極１５１Ｂとの間には、一方の平板電極１５１Ａから他方の平板電極１５１Ｂに向かって所定の電位勾配を有する電界Ｅが生成されてもよい。
【００８４】
第１電極対１５１Ａ及び１５１Ｂの間にドロップレット２０１が進入すると、ドロップレット２０１には、クーロン力Ｆが作用し得る（式（９））。
Ｆ＝ＱＥ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・式（９）
【００８５】
一方の平板電極１５１Ａの電位をＰ１、他方の平板電極１５１Ｂの電位をＰ２とすると、電界Ｅは、第１電極対１５１Ａ及び１５１Ｂ間の電位差（＝Ｐ１−Ｐ２）をギャップＧの寸法で割った値として算出されてもよい（式（１０））。
Ｅ＝（Ｐ１−Ｐ２）／Ｇ・・・・・・・・・・・・・式（１０）
【００８６】
電荷Ｑを有する帯電ドロップレット２０１が電界Ｅ中に進入すると、上述のクーロン力Ｆが作用し得る。クーロン力Ｆの方向は、電荷Ｑの極性により、矢印で示す電界Ｅの方向と同一又は反対の方向となり得る。ドロップレット２０１の質量をｍ、クーロン力Ｆによりドロップレットに付与される加速度をａとすると、クーロン力Ｆは、Ｆ＝ｍａの式で表される。この式と、式（９）及び式（１０）とにより、以下の式が成立する（式（１１））。
ａ＝Ｑ（Ｐ１−Ｐ２）／（ｍＧ）・・・・・・・・式（１１）
【００８７】
第１電極対１５１Ａ及び１５１Ｂによる電界の生成領域に到達する直前の帯電ドロップレットの位置をＤ０（ｘ０，ｚ０）とし、このときの帯電ドロップレットの速度をＶ（Ｖｘ０，Ｖｚ０）とする。なお、ｘ０及びｚ０はそれぞれＸ方向及びＺ方向における帯電ドロップレットの位置であり、Ｖｘ０及びＶｚ０はそれぞれＸ方向及びＺ方向における帯電ドロップレットの速度成分である。
第１電極対１５１Ａ及び１５１ＢのＺ方向の長さをＬ１とし、第１電極対１５１Ａ及び１５１Ｂからプラズマ生成領域となる目標ドロップレット位置Ｄｔ（ｘｔ，ｚｔ）までのＺ方向の距離をＬ２とする。
【００８８】
帯電ドロップレットが電界Ｅ中を通過する時間ｔ１は、次の式で表される（式（１２））。
ｔ１＝Ｌ１／Ｖｚ０・・・・・・・・・・・・・・・式（１２）
【００８９】
帯電ドロップレットが電界Ｅ中を通過した後、目標ドロップレット位置Ｄｔに到達するまでの時間ｔ２は、次の式で表される（式（１３））。
ｔ２＝Ｌ２／Ｖｚ０・・・・・・・・・・・・・・・式（１３）
【００９０】
帯電ドロップレットが電界Ｅ中を通過した直後のＸ方向の速度Ｖｘ１は、次の式で表される（式（１４））。
Ｖｘ１＝ａｔ１＋Ｖｘ０・・・・・・・・・・・・・・式（１４）
【００９１】
帯電ドロップレットが電界Ｅ中を通過した直後のＸ方向の位置ｘ１は、次の式で表される（式（１５））。
ｘ１＝ａ（ｔ１）２／２＋Ｖｘ０ｔ１＋ｘ０・・・式（１５）
【００９２】
帯電ドロップレットのＸ方向の目標位置ｘｔは、次の式で表される（式（１６））。
ｘｔ＝Ｖｘ１ｔ２＋ｘ１・・・・・・・・・・・・・・式（１６）
【００９３】
以上の式（１６）を満足するように、第１電極対１５１Ａ及び１５１Ｂの電位Ｐ１及びＰ２を調節することにより、目標位置に帯電ドロップレットを到達させることが可能となる。
【００９４】
図９は、軌道制御部１５０を図４に示した構成に追加した場合の説明図である。第２ドロップレットセンサ１２０と、プラズマ生成領域ＰＰとの間に、軌道制御部１５０が設けられてもよい。つまり、ドロップレット２０１の位置を検出する機構（ドロップレットセンサ１１０，１２０及び１３０）とプラズマ生成領域ＰＰとの間に、軌道制御部１５０が設けられてもよい。
【００９５】
ドロップレットの軌道をＸ軸方向に修正するための第１電極対１５１Ａ及び１５１Ｂは、Ｘ方向電位差制御器１５３Ｘに電気的に接続されてもよい。ドロップレットの軌道をＹ軸方向に修正するための第２電極対１５２Ａ及び１５２Ｂは、Ｙ方向電位差制御器１５３Ｙに電気的に接続されてもよい。電位差制御器１５３Ｘ及び１５３Ｙは、ドロップレットコントローラ１００に電気的に接続されてもよい。
【００９６】
ドロップレットコントローラ１００は、ドロップレットジェネレータ２０の動作を制御するための装置でよい。これに加えて、第１電極２３および第２電極４０に印加される電位の制御を行ってもよい。また、第３実施形態のドロップレットコントローラ１００は、ドロップレットセンサ１１０，１２０及び１３０からの検出信号に基づいて、ドロップレット２０１のＸ軸方向の位置及びＹ軸方向の位置を検出する機能を有してもよい。さらに、第３実施形態のドロップレットコントローラ１００は、ドロップレット２０１の位置検出結果に基づいて、電位差制御器１５３Ｘ及び１５３Ｙに制御信号を出力する機能を有してもよい。
【００９７】
図１０は、ドロップレットコントローラ１００により実行される、ドロップレット制御処理を示すフローチャートである。最初に、ドロップレットコントローラ１００は、図６で述べたドロップレット位置検出処理を実行してもよい（Ｓ１０）。
【００９８】
ドロップレットコントローラ１００は、Ｓ１０で算出されたドロップレット位置を取得し（Ｓ２１）、予め設定される目標位置（プラズマ生成領域ＰＰの位置）との偏差を求めてもよい（Ｓ２２）。
【００９９】
ドロップレットコントローラ１００は、Ｓ２２で算出された偏差を０にするための制御量（所定の電位差）を、Ｘ軸方向及びＹ軸方向について算出してもよい（Ｓ２３）。ドロップレットコントローラ１００は、電位差制御器１５３Ｘ及び１５３Ｙに、Ｓ２３で算出された制御量の信号を与えてもよい（Ｓ２４）。
【０１００】
これにより、第１電極対１５１Ａ及び１５１Ｂ間には、所定の電位差が生成され、ドロップレット２０１の軌道２０３ｘは軌道２０３ｘ１に変化し得る。同様に、第２電極対１５２Ａ及び１５２Ｂ間には、他の所定の電位差が生成され、ドロップレット２０１の軌道２０３ｙは、軌道２０３ｙ１に変化し得る。これにより、第３実施形態では、ドロップレット２０１の軌道を修正して、ドロップレット２０１をプラズマ生成領域ＰＰに到達させることができる。なお、第３実施形態は、図７を参照に述べた第２実施形態と組み合わされてもよい。
【０１０１】
また、電界を用いてクーロン力によってドロップレット２０１の軌道を修正する場合に限らず、他の物理的な力によってドロップレット２０１の軌道を修正してもよい。例えば、ドロップレット２０１の軌道の一部を含む領域に磁場を生成する装置を備え、ローレンツ力によってドロップレット２０１の軌道を修正してもよい。
【０１０２】
第４実施形態
図１１を参照して第４実施形態を説明する。図１１は、帯電ドロップレット生成器のドロップレット出力部及びその付近を示す断面図である。第４実施形態では、帯電したドロップレット２０１を生成して加速するための機構（第１電極２３及び第２電極４０）と、ドロップレット２０１の位置を検出するための機構（ドロップレットセンサ１１０，１２０，１３０及び１４０）と、ドロップレット２０１の軌道を制御するための機構（軌道制御部１５０の平板電極１５１Ａ，１５１Ｂ，１５２Ａ及び１５２Ｂ（図示せず））とが一体的に構成されてもよい。
【０１０３】
ノズル２２の先端側には、筒状の支持部９０が設けられてもよい。支持部９０の内部には、第１電極２３と、第２電極４０と、ドロップレットセンサ１１０，１２０，１３０及び１４０と、平板電極１５１Ａ，１５１Ｂ，１５２Ａ及び１５２Ｂとが設けられてもよい。
【０１０４】
ドロップレットセンサ１１０，１２０，１３０及び１４０並びに平板電極１５１Ａ，１５１Ｂ，１５２Ａ及び１５２Ｂは、絶縁体９１によって、支持部９０内に固定されてもよい。第１電極２３及び第２電極４０は、それぞれ別の絶縁体９２及び９３によって支持部９０内に取り付けられてもよい。
【０１０５】
ドロップレットセンサ１１０，１２０，１３０及び１４０を支持部９０に固定するためのセンサ取付部材は、平板電極１５１Ａ，１５１Ｂ，１５２Ａ及び１５２Ｂを支持部９０に固定するための電極取付部材と別に構成されてもよい。その場合、センサ取付部材は、例えば、アルミニウム合金等の非磁性体材料から構成されてもよい。
【０１０６】
第４実施形態では、電極２３，４０，１５１Ａ，１５１Ｂ，１５２Ａ及び１５２Ｂとドロップレットセンサ１１０，１２０，１３０及び１４０とが一体化されるため、それらを互いに正確に位置決めすることが可能となる。
【０１０７】
第５実施形態
図１２を参照して第５実施形態を説明する。第５実施形態では、ドロップレット２０１の位置を検出するための機構（ドロップレットセンサ１１０ａ，１２０ａ，１３０ａ及び１４０ａ）が、セラミック等の非磁性体材料で形成された筒状体９４の周囲に固定されてもよい。筒状体９４は、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＴｉＮ）等によって構成されてもよい。ドロップレットセンサ１１０ａ，１２０ａ，１３０ａ及び１４０ａは、ドロップレットセンサ１１０，１２０，１３０及び１４０と形状が異なる以外、同様に構成されてもよい。
【０１０８】
第５実施形態においても、ドロップレットセンサ１１０ａ，１２０ａ，１３０ａ及び１４０ａが一体化されるので、それらを互いに正確に位置決めすることが可能となる。
【０１０９】
また、筒状体９４の側面に穴９４ａ〜９４ｈを形成し、導電体１１３Ａをこれらの穴に通過させてコイルを構成してもよい。これにより、ドロップレットセンサ１１０ａ，１２０ａ，１３０ａ及び１４０ａを簡単な構成で近接させて配置することができる。さらに、構成が簡単なので各コアを小型化しやすい。このため、磁気回路の磁路長を短くすることができ、帯電ドロップレットの検出感度を向上させることができる。
【０１１０】
第６実施形態
図１３Ａ及び図１３Ｂを参照して第６実施形態を説明する。第６実施形態では、曲面状のコア１１１ｂを用いてもよい。例えば、コア１１１ｂを第１ドロップレットセンサ１１０ｂに適用した場合を例に挙げて説明する。コア１１１ｂは、開口部１１２ｂを有するループ状に形成されてもよい。開口部１１２ｂが形成される面は、曲面であってもよい。曲面が或る関数によって記述できる場合、ドロップレット２０１のＹ軸方向の位置と通過タイミングｔｙとの関係は幾何学的に決定できる。例えば、ドロップレット２０１のＹ軸方向の位置は、Ｙ＝ｆ（ｔｙ−ｔｙ０）という式から算出することができる。Ｘ軸方向の位置も同様にして算出できる。
【０１１１】
このように、磁気回路が形成される面は平面である必要はなく、関数または数値で形状を近似することができるのであれば、曲面でもよい。
【０１１２】
第７実施形態
図１４を参照して第７実施形態を説明する。第７実施形態では、ドロップレットセンサがコアを有していなくてもよい。例えば、図１４に示すように、第１ドロップレットセンサ１１０ｃにおいて、コアを有さないソレノイドコイル１１３ｃで磁気回路１１７を構成してもよい。帯電ドロップレット２０１の軌道２０３の周りには、帯電ドロップレット２０１の通過時に磁場２０４が形成され得る。ソレノイドコイル１１３ｃによって構成された磁気回路１１７に囲まれる領域内を、帯電ドロップレット２０１が通過すると、この磁場２０４により、ソレノイドコイル１１３ｃに誘導起電力が生成され得る。この誘導起電力を電流計１１６によって検出することにより、帯電ドロップレット２０１の通過を検出することができる。
【０１１３】
上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図したものである。従って、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。
【０１１４】
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修飾句「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。
【符号の説明】
【０１１５】
１：ＥＵＶ露光システム１、２：ＥＵＶ光生成用チャンバ装置２、３：ドライバレーザ装置、４：ＥＵＶ露光装置、１０：チャンバ本体、２０：ドロップレットジェネレータ、２３：第１電極、３０：コレクタミラー、４０：第２電極、１００：ドロップレットコントローラ、１０１：ドロップレットセンサ群、１０２：ドロップレット位置検出回路、１０３：ドロップレット位置及び速度検出回路、１１０，１２０，１３０，１４０：ドロップレットセンサ、２０１：ドロップレット、ＰＰ：プラズマ生成領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯電ドロップレットを出力するドロップレット生成器と、
前記帯電ドロップレットの軌道の近傍に配置された磁気回路であって、導電体のコイルを含む前記磁気回路と、前記コイルに流れる電流を検出して検出信号を出力する電流検出器と、を含む少なくとも一つのドロップレットセンサと、
前記検出信号に基づいて前記帯電ドロップレットを検出する信号処理回路と、
を含む、ドロップレット生成及び検出装置。
【請求項２】
前記磁気回路は、前記帯電ドロップレットの軌道を囲んで配置された、請求項１に記載のドロップレット生成及び検出装置。
【請求項３】
前記磁気回路は、ループ状の磁性材料によって構成されたコアをさらに含み、
前記導電体は、前記コアに少なくとも１回巻かれて前記コイルを構成している、請求項１に記載のドロップレット生成及び検出装置。
【請求項４】
前記コアは、非磁性材料によって構成された筒状体に固定された、請求項３に記載のドロップレット生成及び検出装置。
【請求項５】
前記ドロップレット生成器は、
前記帯電ドロップレットが出力される開口部と、
前記開口部からみて前記帯電ドロップレットの出力方向側に設けられ、所定電位が印加される電極と、
を含む、請求項１に記載のドロップレット生成及び検出装置。
【請求項６】
前記磁気回路は、そのループ面が、前記帯電ドロップレットの軌道に対して所定角度傾斜するように配置された、請求項１に記載のドロップレット生成及び検出装置。
【請求項７】
前記信号処理回路は、前記電流検出器からの前記検出信号の出力タイミングに基づいて、前記帯電ドロップレットが前記磁気回路の近傍を通過した位置を計測する、
請求項６に記載のドロップレット生成及び検出装置。
【請求項８】
前記少なくとも一つのドロップレットセンサは、第１ドロップレットセンサと、第２ドロップレットセンサとを含み、
前記第１ドロップレットセンサの前記磁気回路と前記第２ドロップレットセンサの前記磁気回路とは、それぞれのループ面が、互いに異なる方向に前記帯電ドロップレットの軌道に対して傾斜して配置される、
請求項１に記載のドロップレット生成及び検出装置。
【請求項９】
前記信号処理回路は、
前記第１ドロップレットセンサからの前記検出信号の出力タイミングに基づいて、前記帯電ドロップレットが前記第１ドロップレットセンサを通過する位置の第１の方向における位置ずれ量を計測し、
前記第２ドロップレットセンサからの前記検出信号の出力タイミングに基づいて、前記帯電ドロップレットが前記第２ドロップレットセンサを通過する位置の第２の方向における位置ずれ量を計測する、
請求項８に記載のドロップレット生成及び検出装置。
【請求項１０】
前記少なくとも一つのドロップレットセンサは、第１ドロップレットセンサと、第３ドロップレットセンサとを含み、
前記第１ドロップレットセンサの前記磁気回路は、前記帯電ドロップレットの軌道に対して所定角度傾斜するように配置され、
前記第３ドロップレットセンサの前記磁気回路は、そのループ面が、前記帯電ドロップレットの軌道に対して前記所定角度より垂直に近い角度で配置され、
前記信号処理回路は、前記第１ドロップレットセンサからの前記検出信号の出力タイミングと、前記第３ドロップレットセンサからの前記検出信号の出力タイミングとの時間差に基づいて、前記帯電ドロップレットが前記第１ドロップレットセンサの前記磁気回路の近傍を通過した位置を計測する、
請求項１に記載のドロップレット生成及び検出装置。
【請求項１１】
前記少なくとも一つのドロップレットセンサは、前記第３ドロップレットセンサから離間して設けられる第４ドロップレットセンサをさらに含み、
前記信号処理回路は、前記第３ドロップレットセンサからの前記検出信号の出力タイミングと、前記第４ドロップレットセンサからの前記検出信号の出力タイミングとに基づいて、前記帯電ドロップレットの速度を検出する、
請求項１０に記載のドロップレット生成及び検出装置。
【請求項１２】
導電体のコイルを含む磁気回路と、前記コイルに流れる電流を検出して検出信号を出力する電流検出器と、を含む少なくとも一つのドロップレットセンサと
前記ドロップレットセンサからの検出信号に基づいて、ドロップレット生成器から出力される帯電ドロップレットを検出する信号処理回路と、
前記帯電ドロップレットの軌道を制御するための軌道制御部と、
を含む、ドロップレット制御装置。
【請求項１３】
極端紫外光源装置に用いられる極端紫外光生成用チャンバであって、
チャンバ本体と、
帯電ドロップレットを前記チャンバ本体の内部に出力するドロップレット生成器と、
前記帯電ドロップレットの軌道の近傍に配置された磁気回路であって、導電体のコイルを含む前記磁気回路と、前記コイルに流れる電流を検出して検出信号を出力する電流検出器と、を含む少なくとも一つのドロップレットセンサと、
前記ドロップレットセンサからの検出信号に基づいて、前記帯電ドロップレットを検出する信号処理回路と、
前記帯電ドロップレットの軌道を制御する軌道制御部と、
を含む、極端紫外光生成用チャンバ。
【請求項１４】
極端紫外光源装置に用いられる帯電ドロップレットの位置を制御する方法であって、
導電体のコイルを含む磁気回路と、前記コイルを流れる電流を検出して検出信号を出力する電流検出器と、を含む少なくとも一つのドロップレットセンサを、前記帯電ドロップレットの軌道の近傍に配置することと、
ドロップレット生成器から前記帯電ドロップレットを出力させることと、
前記ドロップレットセンサからの前記検出信号に基づいて、信号処理回路により前記帯電ドロップレットを検出することと、
電界発生部により、前記帯電ドロップレットの軌道の一部を含む領域に前記軌道と交差する方向の電界を発生させることと、
を含む、ドロップレットの位置制御方法。
【請求項１】
帯電ドロップレットを出力するドロップレット生成器と、
前記帯電ドロップレットの軌道の近傍に配置された磁気回路であって、導電体のコイルを含む前記磁気回路と、前記コイルに流れる電流を検出して検出信号を出力する電流検出器と、を含む少なくとも一つのドロップレットセンサと、
前記検出信号に基づいて前記帯電ドロップレットを検出する信号処理回路と、
を含む、ドロップレット生成及び検出装置。
【請求項２】
前記磁気回路は、前記帯電ドロップレットの軌道を囲んで配置された、請求項１に記載のドロップレット生成及び検出装置。
【請求項３】
前記磁気回路は、ループ状の磁性材料によって構成されたコアをさらに含み、
前記導電体は、前記コアに少なくとも１回巻かれて前記コイルを構成している、請求項１に記載のドロップレット生成及び検出装置。
【請求項４】
前記コアは、非磁性材料によって構成された筒状体に固定された、請求項３に記載のドロップレット生成及び検出装置。
【請求項５】
前記ドロップレット生成器は、
前記帯電ドロップレットが出力される開口部と、
前記開口部からみて前記帯電ドロップレットの出力方向側に設けられ、所定電位が印加される電極と、
を含む、請求項１に記載のドロップレット生成及び検出装置。
【請求項６】
前記磁気回路は、そのループ面が、前記帯電ドロップレットの軌道に対して所定角度傾斜するように配置された、請求項１に記載のドロップレット生成及び検出装置。
【請求項７】
前記信号処理回路は、前記電流検出器からの前記検出信号の出力タイミングに基づいて、前記帯電ドロップレットが前記磁気回路の近傍を通過した位置を計測する、
請求項６に記載のドロップレット生成及び検出装置。
【請求項８】
前記少なくとも一つのドロップレットセンサは、第１ドロップレットセンサと、第２ドロップレットセンサとを含み、
前記第１ドロップレットセンサの前記磁気回路と前記第２ドロップレットセンサの前記磁気回路とは、それぞれのループ面が、互いに異なる方向に前記帯電ドロップレットの軌道に対して傾斜して配置される、
請求項１に記載のドロップレット生成及び検出装置。
【請求項９】
前記信号処理回路は、
前記第１ドロップレットセンサからの前記検出信号の出力タイミングに基づいて、前記帯電ドロップレットが前記第１ドロップレットセンサを通過する位置の第１の方向における位置ずれ量を計測し、
前記第２ドロップレットセンサからの前記検出信号の出力タイミングに基づいて、前記帯電ドロップレットが前記第２ドロップレットセンサを通過する位置の第２の方向における位置ずれ量を計測する、
請求項８に記載のドロップレット生成及び検出装置。
【請求項１０】
前記少なくとも一つのドロップレットセンサは、第１ドロップレットセンサと、第３ドロップレットセンサとを含み、
前記第１ドロップレットセンサの前記磁気回路は、前記帯電ドロップレットの軌道に対して所定角度傾斜するように配置され、
前記第３ドロップレットセンサの前記磁気回路は、そのループ面が、前記帯電ドロップレットの軌道に対して前記所定角度より垂直に近い角度で配置され、
前記信号処理回路は、前記第１ドロップレットセンサからの前記検出信号の出力タイミングと、前記第３ドロップレットセンサからの前記検出信号の出力タイミングとの時間差に基づいて、前記帯電ドロップレットが前記第１ドロップレットセンサの前記磁気回路の近傍を通過した位置を計測する、
請求項１に記載のドロップレット生成及び検出装置。
【請求項１１】
前記少なくとも一つのドロップレットセンサは、前記第３ドロップレットセンサから離間して設けられる第４ドロップレットセンサをさらに含み、
前記信号処理回路は、前記第３ドロップレットセンサからの前記検出信号の出力タイミングと、前記第４ドロップレットセンサからの前記検出信号の出力タイミングとに基づいて、前記帯電ドロップレットの速度を検出する、
請求項１０に記載のドロップレット生成及び検出装置。
【請求項１２】
導電体のコイルを含む磁気回路と、前記コイルに流れる電流を検出して検出信号を出力する電流検出器と、を含む少なくとも一つのドロップレットセンサと
前記ドロップレットセンサからの検出信号に基づいて、ドロップレット生成器から出力される帯電ドロップレットを検出する信号処理回路と、
前記帯電ドロップレットの軌道を制御するための軌道制御部と、
を含む、ドロップレット制御装置。
【請求項１３】
極端紫外光源装置に用いられる極端紫外光生成用チャンバであって、
チャンバ本体と、
帯電ドロップレットを前記チャンバ本体の内部に出力するドロップレット生成器と、
前記帯電ドロップレットの軌道の近傍に配置された磁気回路であって、導電体のコイルを含む前記磁気回路と、前記コイルに流れる電流を検出して検出信号を出力する電流検出器と、を含む少なくとも一つのドロップレットセンサと、
前記ドロップレットセンサからの検出信号に基づいて、前記帯電ドロップレットを検出する信号処理回路と、
前記帯電ドロップレットの軌道を制御する軌道制御部と、
を含む、極端紫外光生成用チャンバ。
【請求項１４】
極端紫外光源装置に用いられる帯電ドロップレットの位置を制御する方法であって、
導電体のコイルを含む磁気回路と、前記コイルを流れる電流を検出して検出信号を出力する電流検出器と、を含む少なくとも一つのドロップレットセンサを、前記帯電ドロップレットの軌道の近傍に配置することと、
ドロップレット生成器から前記帯電ドロップレットを出力させることと、
前記ドロップレットセンサからの前記検出信号に基づいて、信号処理回路により前記帯電ドロップレットを検出することと、
電界発生部により、前記帯電ドロップレットの軌道の一部を含む領域に前記軌道と交差する方向の電界を発生させることと、
を含む、ドロップレットの位置制御方法。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１４】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−２１６４８６（Ｐ２０１２−２１６４８６Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６４１６１（Ｐ２０１１−１６４１６１）
【出願日】平成２３年７月２７日（２０１１．７．２７）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２２年度 独立行政法人新エネルギー・産業技術開発機構「次世代半導体材料・プロセス基盤（ＭＩＲＡＩ）プロジェクト／次世代半導体材料・プロセス基盤（ＭＩＲＡＩ）プロジェクト（石特会計）／ＥＵＶ光源高信頼化技術開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（３０００７３９１９）ギガフォトン株式会社 (227)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２７日（２０１１．７．２７）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２２年度 独立行政法人新エネルギー・産業技術開発機構「次世代半導体材料・プロセス基盤（ＭＩＲＡＩ）プロジェクト／次世代半導体材料・プロセス基盤（ＭＩＲＡＩ）プロジェクト（石特会計）／ＥＵＶ光源高信頼化技術開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（３０００７３９１９）ギガフォトン株式会社 (227)
【Ｆターム（参考）】
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