JP2005233828A

JP2005233828A - Ｅｕｖ光スペクトル測定装置およびｅｕｖ光のパワー算出方法

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Publication number: JP2005233828A
Application number: JP2004044724A
Authority: JP
Inventors: Hajime Kanazawa; 元金沢; Akira Miyake; 明三宅; Buntaro Masaki; 文太郎正木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-02-20
Filing date: 2004-02-20
Publication date: 2005-09-02
Also published as: EP1566663A2; EP1566663A3; US7189974B2; US20050184248A1

Abstract

【課題】本発明は、ＥＵＶ光源の発散中心点から放射されるＥＵＶ光のスペクトルを、放射方向毎に精密に測定可能なＥＵＶ光スペクトル測定装置及び精密なＥＵＶ光のパワー算出方法を提供することを課題とする。
【解決手段】上記課題を解決するために、本発明に係るＥＵＶ光スペクトル測定装置は、ＥＵＶ光源の発散中心点から発散するＥＵＶ光のスペクトルを測定する装置であって、分光素子と該分光素子による分光方向に空間分解能を有する検出器を有するスペクトル測定手段を前記発散中心点に対して移動可能とする駆動機構を有することを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、投影露光装置等で用いるＥＵＶ光源を評価するための、ＥＵＶ光スペクトル測定装置およびＥＵＶ光パワー算出方法に関する。

従来、半導体メモリや論理回路などの微細な半導体素子を製造するための焼き付け（リソグラフィー）方法として、紫外線を用いた縮小投影露光が行われてきた。縮小投影露光で転写できる最小の寸法は転写に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数に反比例する。このため微細な回路パターンを転写するためには用いる光の短波長化が進められ、水銀ランプｉ線（波長３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）と用いられる紫外光の波長は短くなってきた。

しかし半導体素子は急速に微細化しており、以上の紫外光を用いたリソグラフィーでは限界がある。そこで０．１μｍを下回るような非常に微細な回路パターンを効率よく焼き付けるために、紫外線よりも更に波長が短い波長１０〜１５ｎｍ程度の極端紫外光（ＥＵＶ光）を用いた縮小投影露光装置が開発されている。

この縮小投影露光装置の開発と平行してこれに用いるＥＵＶ光源の開発が進められている。ＥＵＶ光源の一例として、たとえば特開２００２−１７４７００に記載されようなレーザ励起型ＥＵＶ光源がある。レーザ励起型ＥＵＶ光源においては、真空容器中に置かれたターゲット材に高強度のパルスレーザー光を照射し、高温のプラズマを発生させる。このように発生させたプラズマから放射されるさまざまな波長の光のうち、例えば波長１３ｎｍ程度の光線がＥＵＶ光として利用される。ターゲット材としては、金属薄膜、不活性ガス、液滴などが用いられ、ガスジェット等の手段で真空容器内に供給される。プラズマから放射されるＥＵＶ光は、一般には回転楕円形状の集光ミラーによって集光点に集光され、集光点から発散した後に投影露光装置に導入され、投影露光装置の照明光学系によってマスクを均一に照明する。また、回転放物面形状の集光ミラーによって平行光線として、投影露光装置に導入することも可能である。

ＥＵＶ光を用いた露光装置において、ＥＵＶ光を導光する光学系を構成する光学素子は、主として斜入射全反射ミラー、および直入射に近い入射角のミラーとしてシリコンとモリブデンからなる多層膜ミラーが用いられる。この際に、直入射用の多層膜ミラーは波長１３．５ｎｍ付近のＥＵＶ光に対する反射率が高いことから、ＥＵＶ光源から放射される光のうち、投影露光としては結果的に波長１３．５ｎｍを中心とした、１３．３６５ｎｍ乃至１３．６３５ｎｍのＥＵＶ光が一般に用いられる。したがって投影露光装置のスループットは、波長が１３．３６５ｎｍ乃至１３．６３５ｎｍの範囲内であるＥＵＶ光のパワーの絶対値に依存し、これが大きいほど生産性が高い露光装置が可能となる。

このため、ＥＵＶ光源からのさまざまな波長の光のうち１３．３６５ｎｍ乃至１３．６３５ｎｍのＥＵＶ光の強度が高いことが期待される。また、露光に使用される以外の波長域の光線は、光学系を構成する光学素子等に吸収され熱に変わり光学系の性能を低下させる原因となるため、その強度が低いことが期待される。

以上のような観点から、露光装置に使用されるＥＵＶ光源としては、そのＥＵＶ光源が放射する光線のスペクトルを把握することが重要である。

従来開示されているＥＵＶ光のスペクトルを測定する装置として、例えば特開平１０−０７３６９８に一例が示されている。これによれば発光点であるプラズマから放射されるＥＵＶ光（特開平１０−０７３６９８では軟Ｘ線と表現されている）の一部を回折格子によって分光し、個々の波長の光線の強度が計測可能となっている。
特開２００２−１７４７００特開平１０−０７３６９８

しかしながら上述の従来の技術の場合には特定発散方向の光のみのスペクトルしか計測できず、全発散方向のスペクトルを計測することはできない構成となっている。したがって発散方向によってスペクトルが異なるような場合には、スペクトル分布の空間分布を測定することができない。このため、発散方向全体としての例えば波長が１３．３６５ｎｍ乃至１３．６３５ｎｍの範囲内といった所定波長域のパワーを把握することができないという問題がある。更に光源が放射している所定波長域のパワーの総量を算出することができないという問題がある。

上記課題を解決するために、本発明に係るＥＵＶ光スペクトル測定装置は、ＥＵＶ光源の発散中心点から発散するＥＵＶ光のスペクトルを測定する装置であって、分光素子と該分光素子による分光方向に空間分解能を有する検出器を有するスペクトル測定手段を前記発散中心点に対して移動可能とする駆動機構を有することを特徴とする。

特に前記スペクトル測定手段は、前記分光素子に入射する光束を制限するアパーチャを含み、前記アパーチャによって整形される測定光束断面は直行する２方向の幅が異なる形状であり、前記分光素子による分光方向と前記測定光束断面の長手方向が略垂直になるように前記分光素子が配置されることを特徴とする。

更に、上記のＥＵＶ光スペクトル測定装置による測定から求めた発散方向毎のスペクトル分布から発散方向毎に所定波長域のパワーを算出し、発散方向毎の所定波長域のパワーを全発散方向について加算して算出することを特徴とする発散中心点から放射される複数の波長を含むＥＵＶ光のうち所定波長域のパワーを算出する方法である。

上記手段を用いることによって、ＥＵＶ光源の集光点から任意の方向へ発散するＥＵＶ光スペクトルの角度分布が精密に測定できる。また、以上のＥＵＶ光スペクトル測定装置を用いた測定によって求めた発散方向毎のスペクトル分布から発散方向毎に所定波長域のパワーを算出し、発散方向毎の所定波長域のパワーを全発散方向について加算することによって、精密なＥＵＶ光のパワーの算出が可能となる。

以下に、本発明の実施例について具体的に説明する。

図１は実施例１に係るＥＵＶ光スペクトル測定装置と、測定の対象であるＥＵＶ光を発生するＥＵＶ光源の断面図である。尚、発明を説明するにあたり、図１中に示すとおり、紙面に垂直の方向がＸ軸、紙面における上下方向がＹ軸、紙面における左右方向がＺ軸である座標を用いて以下に説明する。

本実施例においては、主にターゲット材にレーザ光を照射することによって発生したプラズマを発光点とし、発光点から放射されるＥＵＶ光を反射面が回転楕円面である集光ミラーによって集光点に集光して投影露光装置に供給するレーザ励起型ＥＵＶ光源について、ＥＵＶ光の発散中心である集光点からの放射光のスペクトル分布の発散角度に関する分布（空間分布）の測定に本発明に係るＥＵＶ光スペクトル測定装置を適用する場合について説明する。例えばガス放電型ＥＵＶ光源といった他の方式のＥＵＶ光源に対して、あるいはプラズマの発光点のような集光ミラーによる集光点とは異なるＥＵＶ光の発散中心点に本発明を適用する場合には、適宜機械的な構成やＥＵＶ光束の違いに対応して装置の構成を変更することで同様の効果を得ることが可能である。

ＥＵＶ光源１は、ノズルから供給されるターゲット材１−ａにパルスレーザー光１−ｂを照射することによって発光点１−ｃにおいてターゲット材をプラズマ化し、パルス状のＥＵＶ光を放射させる。このＥＵＶ光は、発光点１−ｃを一方の焦点とする回転楕円面形状を持つ集光ミラー１−ｄによって他の焦点である集光点１−ｅに集光され、集光点１−ｅを発散中心点として立体角Ｂ内に向けてＥＵＶ光を発散する。なお、集光点１−ｅは、ある大きさを有する発光点１−ｃを拡大光学系である集光ミラー１−ｄによって結像したものであるので、発光点１−ｃよりも大きい有限の大きさを有する。

本発明によるＥＵＶ光スペクトル測定装置２は、光源位置制限アパーチャ３−ａ、角度制限アパーチャ３−ｂ、高次光カットミラー３−ｄ及び３−ｅ、可視光カットフィルタ３−ｆ等を介してＥＵＶ光を平面結像型回折格子３−ｇに入射させることでスペクトルに分光し、光検出器であるフォトダイオードアレイ３−ｈに入射させることで、ＥＵＶ光源１から放射される光線のスペクトルを測定する。

光源位置制限アパーチャ３−ａは、集光点１−ｅ近傍に設けられ、集光点１−ｅ上の特定位置からのＥＵＶ光のみが測定装置に入射するように制限する。

また、角度制限アパーチャ３−ｂは、光源位置制限アパーチャ３−ａから所定距離だけ隔てて配置され、光源位置制限アパーチャ３−ａを通過後に発散するＥＵＶ光のうち、特定の方向性を持ったＥＵＶ光のみを通過させることによって、整形され略単一の方向性を持つ細いビームとなったＥＵＶ光３−ｃを形成する。

次に、ＥＵＶ光３−ｃは、２枚の高次光カットミラー３−ｄ及び３−ｅに入射させることが好ましい。高次光カットミラー３−ｄ及び３−ｅは、例えばカーボン膜をコーティングした斜入射型のミラーであって、例えば入射角８０度といった角度で入射して反射させることで、測定したい波長域よりも短波長側の光である高次光をカットするために用いられる。

さらに、必要に応じて例えばＺｒの薄膜による可視光カットフィルタ３−ｆによって不要な可視光や赤外光がカットされる。高次光カットミラー３−ｄ及び３−ｅ、可視光カットフィルタ３−ｆは、露光に用いられる波長から大きく外れた波長の光をスペクトルの測定される被測定光から分離し、不要な波長の光線により目的とする波長域のスペクトル測定の精度が低下することを防止する。これらを用いない場合には、スペクトル測定の対象とならない不要な波長の光線による光学素子の加熱や、フォトダイオードアレイ３−ｈへの映り込みが生じて、スペクトル測定の精度が低下する。

分光素子である平面結像型回折格子３−ｇは、ＥＵＶ光３−ｃを略Ｙ軸方向に波長分散させ、検出器であるフォトダイオードアレイ３−ｈへ入射させる。図１において、短波長は紙面においての下方側、長波長は紙面においての上方側に分散されて入射する。フォトダイオードアレイ３−ｈは入射位置毎の信号を出力するので、各波長に対応した信号が出力され、スペクトル分布の測定が可能となる。フォトダイオードアレイ３−ｈは、入射する光線の強度に対して分散方向に１次元の分解能を持つセンサー、又は２次元の分解能を持つセンサーであればよく、他の検出原理に基づくものであってもよい。

フォトダイオードアレイ３−ｈの出力値を波長毎に、高次光カットミラー３−ｄおよび３−ｅの反射率、可視光カットフィルタ３−ｆの透過率、平面結像型回折格子３−ｇの回折効率、フォトダイオードアレイ３−ｈの位置毎の感度比で除算することにより、集光点１−ｅの光源位置制限アパーチャ３−ａによって制限された特定位置から発散し、角度制限アパーチャ３−ｂによって制限された特定方向へのＥＵＶ光の波長毎のパワー強度比、すなわちスペクトルが求まる。

以上説明したスペクトルの測定により、ＥＵＶ光源１から放射される光線の内で、光源位置制限アパーチャ３−ａと角度制限アパーチャ３−ｂを結ぶ方向に放射される光線のスペクトル分布が測定される。

さらに上記測定を行ったＥＵＶ光スペクトル測定装置２を集光点１−ｅを中心として回転させて、それぞれの方向で同様の測定を行うことで、ＥＵＶ光源１から放射される光線のスペクトル分布の角度分布を求めることができる。

具体的には、光源位置制限アパーチャ３−ａ、角度制限アパーチャ３−ｂ、高次光カットミラー３−ｄおよび３−ｅ、可視光カットフィルタ３−ｆ、平面結像型回折格子３−ｇ、フォトダイオードアレイ３−ｈ等から構成されるスペクトル測定手段を、集光点１−ｅを中心にＹ軸周りに回転するωＹステージ４に固定し、さらにωＹステージ４を集光点１−ｅを中心にＸ軸周りに回転するωＸステージ５上に固定する。これによって、スペクトル測定手段をωＹステージ４とωＸステージ５によって、集光点１−ｅを中心に一体に任意の方向に回転可能とする。これによって、集光点１−ｅから発散する任意方向のＥＵＶ光のスペクトル測定が可能となり、発散方向によってスペクトルが異なるＥＵＶ光源においてのスペクトルの把握ができる。

図２は、スペクトル測定手段を回転移動した場合の一例を示す図である。例えばωＸステージ５を図示しない駆動装置により駆動すると、図２に示すようにスペクトル測定手段は集光点１−ｅを中心に一体にＸ軸周りに回転可能である。同様にωＹステージ４を動かすことでＹ軸周りの回転が可能である。これらの動作の組合せにより、集光点１−ｅを中心としたスペクトル分布の空間分布を測定することができる。

また、ωＸステージ５をＹ軸方向に移動可能なＹステージ６上に固定し、さらにＹステージ６をＸ軸方向に移動可能なＸステージ７上に固定することが望ましい。このような構成にすることで、スペクトル測定手段をＥＵＶ光源の光軸であるＺ軸に対して垂直な面内で一体に並進可能となり、集光点１−ｅ内の任意の位置から発散するＥＵＶ光のスペクトル測定が可能であり、発散位置によってスペクトルが異なるＥＵＶ光源においてのスペクトルの把握ができる。

図３は、スペクトル測定手段を並進移動した場合の一例を示す図である。例えばＹステージ６を下向きに駆動すると、図３に示すようにスペクトル測定手段を構成する部材は一体にＹ軸のマイナス方向に並進し、図１の場合には集光点１−ｅの中央部から発散されるＥＵＶ光のスペクトルを測定していたのに対し、図３の場合には紙面における集光点１−ｅの下方部から発散されるＥＵＶ光のスペクトルが測定可能である。

以上の構成により、ＥＵＶ光の発散中心点での任意の位置から任意の方向に放射されるＥＵＶ光のスペクトル測定が可能となり、スペクトル分布の角度分布が取得できる。

なお、ＥＵＶ光は空気等の気体によって吸収されるため、ＥＵＶ光源１とＥＵＶ光スペクトル測定装置２は内部を真空に保つために図１に示される真空チャンバー８および９を有する構成となっていて、これらの真空チャンバー８および９の内部は不図示の真空ポンプにより真空を保っている。さらに、ＥＵＶ光源１とＥＵＶ光スペクトル測定装置２は真空チャンバー８および９と同様に内部が真空に保たれている真空ベローズ１０によって連結されており、ＥＵＶ光源１からのＥＵＶ光は真空ベローズ１０の中空内部を通過してＥＵＶ光スペクトル測定装置２に到達する。真空ベローズ１０は、Ｙステージ６とＸステージ７による並進駆動を許容する。真空チャンバー８および９を真空に保つ場合、真空ベローズ１０を収縮させる力が大気圧によって働くが、ＥＵＶ光源１とＥＵＶ光スペクトル測定装置のベース部１１は不図示の固定部材によって固定されているため、ＥＵＶ光源１とＥＵＶ光スペクトル測定装置２の内部を大気圧や真空にするような気圧の変化を生じさせた場合でも、ＥＵＶ光源１とＥＵＶ光スペクトル測定装置２におけるＥＵＶ光光軸位置が変化することはない。また、ＥＵＶ光スペクトル測定装置２内における測定するＥＵＶ光光路（図１中ＥＵＶ光スペクトル測定装置２内の３−ｃなどの矢印で示されたＥＵＶ光光路）を、散乱光が光路に侵入しないようにする迷光対策筒によって覆うことにより、迷光がＥＵＶ光光路内に進入しないようにすることが望ましい。

図４は実施例２に係るＥＵＶ光スペクトル測定装置の斜視図である。尚、発明を説明するにあたり、図４中に示すとおりＥＵＶ光スペクトル測定装置２２に入射するＥＵＶ光２１の光軸をＺ軸とし、ωＹステージ４が動作するＺ軸を含む面に垂直な方向をＹ軸、Ｙ軸とＺ軸に垂直な方向をＸ軸とする座標軸を用いて以下に説明する。

また、図４中のＥＵＶ光スペクトル測定装置２２内については、全体の座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）とは別に光路中の各位置における光軸の方向をｚ軸とし、ｚ軸と垂直で前記のＹ軸と垂直な方向をｘ軸、ｚ軸と垂直で前記のＸ軸と垂直な方向をｙ軸とした局所的な座標（ｘ、ｙ、ｚ）を用いて説明する。この座標（ｘ、ｙ、ｚ）は、光路中の偏心反射面での反射や、ωＹステージ４のＹ軸回りの回転等とともに回るものとする。また、後に説明する平面結像型回折格子３−ｇは、その回折面がｘ軸に平行になるように配置される。図４において実施例１におけるＥＵＶ光スペクトル測定装置を構成する部材と同じ部材は、図１と同様の記号を用い詳細の説明は省略する。

図４において、不図示のＥＵＶ光源からのＥＵＶ光２１は、第１実施形態における集光点１−ｅと同様に有限の大きさを有する集光点２１−ｅに集光されて集光点２１−ｅを発散中心点としてＥＵＶ光スペクトル測定装置２２内に入射する。

光源位置制限アパーチャ２３−ａとｘ軸角度制限アパーチャ２３−ｂはそれぞれ所定の距離だけ隔てて配置され、有限の大きさである集光点２１−ｅ上の特定位置からのＥＵＶ光を略一定の方向性を持つＥＵＶ光２３−ｃに成形する。尚、図４においては光源位置制限アパーチャ２３−ａが集光点２１−ｅの位置に配置されているが、望ましい実施形態はこれに限られるものではない。

ＥＵＶ光２３−ｃは、必要に応じて高次光カットミラー３−ｄおよび３−ｅで反射させることで測定波長域にとっての高次光に相当する波長成分が取り除かれ、更に可視光カットフィルタ３−ｆによって不要な可視光や赤外光がカットされる。

ＥＵＶ光２３−ｃは平面結像型回折格子３−ｇに入射してｘ軸周りにスペクトル分解されて検出器であるＣＣＤ２３−ｅへ入射する。このとき平面結像型回折格子３−ｇに対して略垂直方向の向きに設けたＹ軸角度制限エッジアパーチャ２３−ｄを設けることによって、ＹＺ平面内での特定方向へ制限されたＥＵＶ光のみがＣＣＤ２３−ｅへ入射することとなり、分解されたスペクトルの分解能を高めることができる。図４において、検出器であるＣＣＤ２３−ｅへ入射する際に、短波長の光はｙ軸のマイナス側、長波長の光はｙ軸のプラス側に分散され入射する。

図４に示したＥＵＶ光スペクトル測定装置２２で検出されるスペクトルの分解能を高めるためには、平面結像型回折格子３−ｇへの入射光のｙ軸方向の幅が狭いことが好ましい。この条件が満たされない場合には平面結像型回折格子３−ｇ上の異なる位置で回折した光がＣＣＤ２３−ｅ上で重畳して本来のスペクトルが得られないためである。一方、平面結像型回折格子３−ｇを集光点２１−ｅから所定の距離に配置して用いることで、同様に所定の距離だけ離して配置されるＣＣＤ２３−ｅに光源像が結像するため、入射光に含まれる光線を平行光とする必要はない。

平面結像型回折格子３−ｇへの入射光のｙ軸方向の幅を狭くするためには、Ｙ軸角度制限エッジアパーチャ２３−ｄを設け、平面結像型回折格子３−ｇで回折されてＣＣＤ２３−ｅへ向かう光路幅（ｙ軸方向）を制限することが有効である。Ｙ軸角度制限エッジアパーチャ２３−ｄを平面結像型回折格子３−ｇの極近傍に設けた場合には、Ｙ軸角度制限エッジアパーチャ２３−ｄの直下で回折された光のみがＣＣＤ２３−ｅに達するためである。

一方、平面結像型回折格子３−ｇへの入射光のｘ軸方向の広がりはスペクトルの測定精度に影響を与えることは無い。また、図４に示すような構成において、ＣＣＤ２３−ｅ上でｘ軸上の異なる位置に入射するＥＵＶ光は、ＺＸ平面内で異なる発散方向を有するＥＵＶ光である。このため、平面結像型回折格子３−ｇやＣＣＤ２３−ｅを含むスペクトルの測定系のｘ軸方向の長さを長くし、またｘ軸角度制限アパーチャ２３−ｂ等で制限される通過光のｘ軸方向の幅を広くすることで、ＺＸ平面内において広い範囲のスペクトル測定を一度の測定で行うことが可能となる。

一度の測定により測定可能な発散方向の範囲を広げるためには、集光点２１−ｅから平面結像型回折格子３−ｇへの距離を短くすることが好ましい。

以上説明したように、各アパーチャ２３ａ，ｂ，ｄにより整形される測定光束の断面が、平面結像型回折格子３−ｇに直交するｙ軸方向に短く、それに直行するｘ軸方向には広くすることで、一度に広範囲に分散するＥＵＶ光のスペクトルを同時に測定でき、またスペクトルの測定精度を高めることができる。特に、各アパーチャ２３ａ，ｂ，ｄにより最終的に整形される測定光束の断面をｘ軸方向に長い矩形にすることで、各分散方向に対する分解能を一定にすることができる。

以上を実現するために、具体的には以下のような構成にすることが好ましい。光源位置制限アパーチャ２３−ａの開口部形状は、図４に示すとおりｘ軸方向の幅がＹ軸方向の幅よりも大きいが、ｘ軸角度制限アパーチャ２３−ｂの開口部のｘ軸方向幅よりも十分に小さく、ＺＸ平面内でのＥＵＶ光の発散方向の制限は、ほぼｘ軸角度制限アパーチャ２３−ｂの大きさや方向によって決められる。また、ｘ軸角度制限アパーチャ２３−ｂの開口部のｘ軸方向幅を平面結像型回折格子３−ｇとＹ軸角度制限エッジアパーチャ２３−ｄによる開口部のＹ軸方向幅よりも大きくし、かつ、集光点２１−ｅからｘ軸角度制限アパーチャ２３−ｂの距離を、集光点２１−ｅからＹ軸角度制限エッジアパーチャ２３−ｄの距離に対して小さくとることが好ましい。

これにより、光源位置制限アパーチャ２３−ａおよびｘ軸角度制限アパーチャ２３−ｂが許容するＺＸ平面内でのＥＵＶ光取り込み角度は、光源位置制限アパーチャ２３−ａおよびＹ軸角度制限エッジアパーチャ２３−ｄが許容するＹＺ平面内でのＥＵＶ光取り込み角度よりも大きくなる。

以上により、平面結像型回折格子３−ｇに入射する測定光束２３−ｆの断面は、直行する２方向の幅が異なる形状であり、ｙ軸方向の幅よりもｘ軸方向の幅を大きくできる。また測定光束２３−ｆのｘ軸方向における幅は、ＣＣＤ２３−ｅ近傍においてはＣＣＤ２３−ｅのｘ軸方向の幅と略同様かそれ以上の幅となるようにｘ軸角度制限アパーチャ２３−ｂの大きさが設定されていることが好ましい。

以上の構成となっているため、スペクトル測定の分解能を維持したまま、ＺＸ平面内での異なる発散方向からのＥＵＶ光を一回の測定で測定できる。

さらに、以上で説明したスペクトル測定手段を集光点２１−ｅを中心にＹ軸周りに回転可能なωＹステージ４に固定して、集光点２１−ｅを中心に一体にＺＸ平面内の任意の方向に回転させてそれぞれ測定を行うことで、集光点２１−ｅから発散するＺＸ平面内のあらゆる方向の光束のスペクトルが測定可能な構成となる。このような場合でも、ｘ軸方向に長い測定長をもたせることで、ωＹステージ４の回転のピッチを粗くすることができ、測定時間が短縮できるメリットがある。

また、スペクトル測定手段を構成している光源位置制限アパーチャ２３−ａ、ｘ軸角度制限アパーチャ２３−ｂ、高次光カットミラー３−ｄおよび３−ｅ、可視光カットフィルタ３−ｆ、平面結像型回折格子３−ｇ、Ｙ軸角度制限エッジアパーチャ２３−ｄ、ＣＣＤ２３−ｅは、実施例１と同様ωＹステージ４とともに、図示しないＸステージとＹステージ上にあって、このＸステージとＹステージと動力源のアクチュエータによってＥＵＶ光源の光軸であるＺ軸に対して垂直の面内で一体に並進可能となっている。したがって集光点２１−ｅから発散する任意の発散位置からのＥＵＶ光のスペクトル測定が可能である。

ＥＵＶ光源における集光ミラーは光軸に対して軸対称の形状となっており、ＥＵＶ光源のスペクトルの発散方向毎のスペクトル分布は、光軸に対してほぼ軸対称となっている場合が多い。このようなＥＵＶ光源を測定する場合には図４に示すように、スペクトル測定手段を構成している複数の部材を一体に、例えばＹ軸周りのみに回転させて集光点２１−ｅから発散するＺＸ平面内でのあらゆる方向の光束のスペクトルが測定できればよく、Ｘ軸周りに回転する機構は不要となる。その結果駆動およびその機構の自由度を少なくでき、駆動機構等の省略により実施例２は実施例１に比べて小型にできるメリットがある。

以上に示した実施例では、ＣＣＤ２３−ｅ付近における測定光束断面のｘ軸方向の幅がＣＣＤ２３−ｅの幅と同程度以上としているが、ＣＣＤ２３−ｅにその幅が測定光束断面のｘ軸方向の幅よりも十分大きく、かつ測定する光束の角度範囲を上回る幅を有するものを用いることも有効である。この場合には、ＣＣＤ配置を変える必要がないので、ωＹステージ４によって一体に回転するスペクトル測定手段の構成部材は光源位置制限アパーチャ２３−ａ、ｘ軸角度制限アパーチャ２３−ｂ、高次光カットミラー３−ｄおよび３−ｅ、可視光カットフィルタ３−ｆ、平面結像型回折格子３−ｇ、Ｙ軸角度制限エッジアパーチャ２３−ｄのみとできる。

なおＥＵＶ光スペクトル測定装置２２は、図４における点線で示した真空チャンバーを有すること、不図示のＥＵＶ光源と真空ベローズによって連結されていること、ＥＵＶ光源内部およびＥＵＶ光スペクトル測定装置２２の内部の気圧変化に対してＥＵＶ光光軸位置が変化しないこと、迷光対策が施されていることは、実施例１と同様であり説明を省略する。

実施例３においては、実施例１または実施例２のＥＵＶ光スペクトル測定装置を用いて、ＥＵＶ光源の発散中心点から放射されるＥＵＶ光のうち、所定の波長範囲内のパワーを算出する方法について説明する。

以下にまず実施例１のＥＵＶ光スペクトル測定装置を用いた場合について説明する。実施例１のＥＵＶ光スペクトル測定装置によって、光源位置制限アパーチャ３−ａによって制限された発散中心点上の特定位置から放射されるすべての発散方向のＥＵＶ光スペクトルが測定可能である。この測定を、光源位置制限アパーチャ３−ａを他のスペクトル測定手段を構成する部材とともに一体にＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させて行なうことにより、すべての発散中心点上の位置でのすべての発散方向のＥＵＶ光スペクトルが求まる。異なるすべての発散中心点位置での同じある発散方向のスペクトル測定結果を重畳させることにより、発散中心点全体からその発散方向へ放射されたＥＵＶ光のスペクトルが求まる。フォトダイオードアレイ３−ｈにおける出力絶対値の入射ＥＵＶ光のパワー絶対値に対する比、すなわち絶対感度を別途求めておけば、発散中心点全体からその発散方向へ放射されたＥＵＶ光の波長毎のパワー絶対値が算出できるので、所定の波長範囲内のパワー絶対値を加算することによって、発散中心点全体からある発散方向へ放射されたＥＵＶ光の所定波長域のパワーが算出できる。さらに発散方向毎の所定波長域のパワーを全発散方向について加算することで、発散中心点全体から放射される所定波長域のパワーが算出される。

実施例２のＥＵＶ光スペクトル測定装置を用いる場合には、ＥＵＶ光源の特性が光軸に対して対称性を有するとの仮定のもとで、すべての発散中心点上の位置でのすべての発散方向のＥＵＶ光スペクトルが求めることができ、実施例１のＥＵＶ光スペクトル測定装置を用いる場合と同様に発散中心点全体から放射される所定波長域のパワーが算出できる。すなわち、ＥＵＶ光源の特性が光軸に対して対称性を有していれば、発散中心点上の任意の場所から任意の方向に放射されるＥＵＶ光と等価なＥＵＶ光のスペクトル測定が実施例２のＥＵＶ光スペクトル測定装置によって可能である。

図５は発散中心点上の任意の場所から任意の方向に放射されるＥＵＶ光と等価であって、実施例２のＥＵＶ光スペクトル測定装置で測定可能なＥＵＶ光を示す図である。図５において３１は集光点であって、集光点上の任意の場所にある発散位置３２から任意の方向である矢印Ｃの方向に放射されるＥＵＶ光のスペクトルを求めたいとする。矢印Ｃの方向は、ＺＸ平面と平行ではないため第２の形態のＥＵＶ光スペクトル測定装置では直接測定ができない。

しかし発散位置３２と矢印ＣをそれぞれＺ軸周りにα＋βの角度だけ回転させた位置にある発散位置３３と矢印ＤはＥＵＶ光源のスペクトル分布等の特性が光軸に対して対称であれば、発散位置３２から矢印Ｃの方向に放射されるＥＵＶ光のスペクトルと等価である。ここで、矢印ＤはＺＸ平面と平行であるため、発散位置３３から矢印Ｄの方向に放射されるＥＵＶ光のスペクトルは実施例２のＥＵＶ光スペクトル測定装置によって測定することができる。したがって、発散位置３３から矢印Ｄの方向に放射されるＥＵＶ光のスペクトルを測定することによって、発散位置３２から矢印Ｃの方向に放射されるＥＵＶ光のスペクトルを求めることができる。

同様の方法で、実施例２のＥＵＶ光スペクトル測定装置においてもすべての発散中心点上の位置でのすべての発散方向のＥＵＶ光スペクトルが求めることができる。したがってＣＣＤ２３−ｅの絶対感度を別途求めておけば、実施例１のＥＵＶ光スペクトル測定装置での場合と同様、発散中心点全体から放射される所定波長域のパワーを算出することが可能である。

なお以上の説明においては、入射パワーに対するフォトダイオードアレイ３−ｈやＣＣＤ２３−ｅの絶対感度を別途求めておくことによって所定波長域のパワーを算出したが、所望の所定波長域を含む波長に対する既知の感度を有する別途のセンサによる測定によって、発散中心点全体からの発散方向毎のこのセンサが感度を有する波長域でのパワーの絶対値が明らかな場合には、フォトダイオードアレイ３−ｈやＣＣＤ２３−ｅの絶対感度を求めておく必要はない。第１および第２の形態のＥＵＶ光スペクトル測定装置を用いた測定によって、発散中心点全体から放射されるＥＵＶ光の波長毎のパワー比が明らかであるので、これによって上記の別途のセンサの測定による発散方向毎のパワーのうち、所望の所定波長域のパワーが占める割合が求まるので、発散中心点全体から放射される所定波長域のパワーを算出することが可能である。

実施例１に係るＥＵＶ光スペクトル測定装置と、測定の対象であるＥＵＶ光を発生するＥＵＶ光源の断面図である。スペクトル測定手段を回転移動した場合の一例を示す図である。スペクトル測定手段を並進移動した場合の一例を示す図である。本発明の実施例２に係るＥＵＶ光スペクトル測定装置の斜視図である。発散中心点上の任意の場所から任意の方向に放射されるＥＵＶ光と等価であって、実施例２のＥＵＶ光スペクトル測定装置で測定可能なＥＵＶ光を示す図である。

符号の説明

１ＥＵＶ光源
１−ａターゲット材
１−ｂパルスレーザー光
１−ｃ発光点
１−ｄ集光ミラー
１−ｅ、２１−ｅ、３１集光点
２、２２ＥＵＶ光スペクトル測定装置
３−ａ、２３−ａ光源位置制限アパーチャ
３−ｂ角度制限アパーチャ
３−ｃ、２１、２３−ｃＥＵＶ光
３−ｄ、３−ｅ高次光カットミラー
３−ｆ可視光カットフィルタ
３−ｇ平面結像型回折格子
３−ｈフォトダイオードアレイ
４ ωＹステージ
５ ωＸステージ
６Ｙステージ
７Ｘステージ
８、９真空チャンバー
１０真空ベローズ
１１ベース部
２３−ｂｘ軸角度制限アパーチャ
２３−ｄＹ軸角度制限エッジアパーチャ
２３−ｅＣＣＤ
２３−ｆ測定光束
２４回転軸
３２、３３発散位置

Claims

ＥＵＶ光源の発散中心点から発散するＥＵＶ光のスペクトルを測定する装置であって、分光素子と該分光素子による分光方向に空間分解能を有する検出器を有するスペクトル測定手段を前記発散中心点に対して移動可能とする駆動機構を有することを特徴とするＥＵＶ光スペクトル測定装置。
前記駆動機構による移動は、所定の点を中心とした球面上での前記スペクトル測定手段の回転移動であることを特徴とする請求項１のＥＵＶ光スペクトル測定装置。
前記スペクトル測定手段は、前記分光素子に入射する光束を制限するアパーチャを含み、前記アパーチャによって整形される測定光束断面は直行する２方向の幅が異なる形状であり、前記分光素子による分光方向と前記測定光束断面の長手方向が略垂直になるように前記分光素子が配置されることを特徴とする請求項１に記載のＥＵＶ光スペクトル測定装置。
前記駆動機構による移動は、前記測定光束断面の長手方向とＥＵＶ光源の光軸に平行な面内での所定の点を中心とした前記スペクトル測定手段の回転移動であることを特徴とする請求項３のＥＵＶ光スペクトル測定装置。
前記駆動機構による移動は、前記ＥＵＶ光源の光軸に垂直な面内での前記スペクトル測定手段の並進移動であることを特徴とする請求項１乃至４に記載のＥＵＶ光スペクトル測定装置。
前記駆動機構による移動は、前記ＥＵＶ光源の光軸を中心とした前記スペクトル測定手段の回転であることを特徴とする請求項１乃至５に記載のＥＵＶ光スペクトル測定装置。
発散中心点から放射される複数の波長を含むＥＵＶ光のうち所定波長域のパワーを算出する方法であって、請求項１乃至請求項６のＥＵＶ光スペクトル測定装置による測定から求めた発散方向毎のスペクトル分布から発散方向毎に所定波長域のパワーを算出し、発散方向毎の所定波長域のパワーを全発散方向について加算して算出することを特徴とするＥＵＶ光パワー算出方法。