JP2005233827A - Ｅｕｖ光強度分布測定装置およびｅｕｖ光強度分布測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、ＥＵＶ光源から放出されるＥＵＶ光束内の強度分布を精密に測定可能なＥＵＶ光強度分布測定装置及びＥＵＶ光強度分布測定方法を提供することを課題とする。
【解決手段】 ＥＵＶ光源から発散されるＥＵＶ光束内の強度分布を測定するＥＵＶ光強度分布測定装置であって、ＥＵＶ光反射ミラ−と光電変換素子を有する複数の第１のＥＵＶ光検出ユニットがＥＵＶ光の発散中心点を中心とする略球面上の異なる位置に移動可能に配置され、該移動を行なうことによって少なくとも隣合う前記第１のＥＵＶ光検出ユニットが略球面上の略同一の位置においてＥＵＶ光を検出可能であることを特徴とするＥＵＶ光強度分布測定装置。
【選択図】 図１

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光強度分布測定装置、およびその測定装置で用いられるＥＵＶ光強度分布測定方法に関するものである。

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エキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（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。図１３はＥＵＶ露光装置の概念図である。

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て、たとえば特開２００２−１７４７００に記載されようなレーザープラズマ光源がある。これ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これが発光点となって、これから放射される例えば波長１３ｎｍ程度のＥＵＶ光を利用するものである。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。ターゲットから放射されるＥＵＶ光の平均強度を高くするためにはパルスレーザーの繰り返し周波数は高い方が良く、通常数ｋＨｚの繰り返し周波数で運転される。また、ターゲットから放射されるＥＵＶ光を効率よく利用するために光学素子が設けられている。ＥＵＶ光を用いた露光装置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が、この直入射多層膜ミラーは波長１３．５ｎｍ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光が用いられる。発光点からのＥＵＶ光は、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。

マスクを均一に照明することは、例えば解像力といった投影露光装置の性能にとって極めて重要であり、そのためには集光点から発散されるＥＵＶ光の強度が発散角度内で均一であることが望ましい。しかし集光点から発散されるＥＵＶ光は、プラズマの形状や真空容器内のガス濃度の分布、集光ミラーの形状などの因子によって、発散角度内に均一な強度で放射されるとは限らず、ＥＵＶ光源の発散角度内の強度分布をあらかじめ把握して、照明光学系で補正する等の必要がある。

以上を達成するには、ＥＵＶ光の発散角度内での強度分布（以下、角度分布）を測定する装置が必要となるが、特開２００２−１７５９８０に記載されているような図１０に示す装置で角度分布を測定することができる。図１２において、１０１はＥＵＶ光を含む光を発散する発散点であり、発散点１０１から発散された光は、ミラー１０２で反射され、さらにＥＵＶ光のみを透過するＥＵＶフィルタ１０３を経てＥＵＶ光のみがＣＣＤアレイ１０４に到達する。発散点１０１からのＥＵＶ光は、発散角度によってＣＣＤアレイ１０４上における到達位置が異なるが、ＣＣＤ上の位置ごとの出力によって、発散点１０１でのＥＵＶ光の角度分布が把握できる。
特開２００２−１７４７００ 特開２００２−１７５９８０

しかしながら、上述の図１２の装置で角度分布を測定する場合には、以下のような欠点がある。

一点目としてＥＵＶ光のミラーとしては、斜入射全反射ミラーではない図１２のような場合には、通常多層膜ミラーが用いられるが、入射角によって反射率が最大となる波長が異なる。したがって、ＣＣＤの受光面の位置によって異なる波長のＥＵＶ光に感度が生じるため、投影露光に用いる波長１３．３６５ｎｍ乃至１３．６３５ｎｍのＥＵＶ光の角度分布を正確に求めることができない。

他方、通常多層膜ミラー、検出器などは予め校正されているものを使用しているが、光源を照射していくと、ＥＵＶ光とともにデブリと呼ばれる飛散粒子を発生してしまい、それが多層膜ミラーを汚染、損傷し、ミラーの反射率の低下を引き起こし、また、チャンバー雰囲気内のコンタミ（汚染物）により光電変換素子表面にコンタミが堆積して感度を変化させてしまい、ＥＵＶ光の角度分布を正確に求めることができない。

本発明は、以上のような問題点を解決し、ＥＵＶ光源から放出されるＥＵＶ光束内の強度分布が精密に測定可能であるＥＵＶ光強度分布測定装置およびＥＵＶ光検出ユニットの校正をしてＥＵＶ光強度分布を測定するＥＵＶ光強度分布測定方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るＥＵＶ光強度分布測定装置は、ＥＵＶ光源から発散されるＥＵＶ光束内の強度分布を測定するＥＵＶ光強度分布測定装置であって、ＥＵＶ光反射ミラーと光電変換素子を有する複数の第１のＥＵＶ光検出ユニットがＥＵＶ光の発散中心点を中心とする略球面上の異なる位置に移動可能に配置され、該移動を行なうことによって少なくとも隣合う前記第１のＥＵＶ光検出ユニットが略球面上の略同一の位置においてＥＵＶ光を検出可能であることを特徴とする。

また、本発明に係るＥＵＶ光強度分布測定装置は、ＥＵＶ光源から発散されるＥＵＶ光束内の強度分布を測定するＥＵＶ光強度分布測定装置であって、ＥＵＶ光反射ミラーと光電変換素子を有する複数の第１のＥＵＶ光検出ユニットがＥＵＶ光の発散中心点を中心とする略球面上の異なる位置に移動可能に配置され、該複数の第１のＥＵＶ光検出ユニットは、該略球面上の基準位置に移動可能である第１群、又は該基準位置に移動不可能な第２群のいずれかに属し、該第２群に属するＥＵＶ光検出ユニットは該第１群に属するＥＵＶ光検出ユニットの内の少なくとも一つと該略球面上の略同一位置でＥＵＶ光の検出を行なうことができることを特徴とする。

また、本発明に係るＥＵＶ光強度分布測定装置は、ＥＵＶ光源から発散されるＥＵＶ光束内の強度分布を測定するＥＵＶ光強度分布測定装置であって、ＥＵＶ光反射ミラーと光電変換素子を有する複数の第１のＥＵＶ光検出ユニットがＥＵＶ光の発散中心点を中心とする略球面上の異なる位置に移動可能に配置され、該複数の第１のＥＵＶ光検出ユニットは、該略球面上の基準位置に移動可能であることを特徴とする。

以上説明したように、ＥＵＶ光強度分布測定装置において、少なくとも反射ミラーと光電変換素子からなる複数のＥＵＶ光検出ユニットを、ＥＵＶ光の発散中心点からほぼ等距離の異なる位置に配置するとともに、任意の角度方向のＥＵＶ光強度を検出することができるように、ＥＵＶ光検出ユニットがＥＵＶ光の発散中心点を中心とする略球面上で移動可能な構成として移動させることにより、所望の波長範囲のみのＥＵＶ光の角度分布を正確に求めることができる。また、ＥＵＶ光角度分布の時間変動も測定が可能となる。

さらに、ＥＵＶ光強度分布測定装置内において、複数のＥＵＶ光検出ユニットを校正することができるため、このように感度のそれぞれ異なる複数のＥＵＶ光検出ユニットを、事前に校正おこなうことにより、より精度の高いの角度分布を求めることができる。

（第１実施形態）
図１は第１実施形態に係るＥＵＶ光強度分布測定装置と、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。図２は図１におけるＡ−Ａ矢視図である。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軸である座標軸を用いて以下に説明する。本実施形態においては、主に発光点から発散されるＥＵＶ光を回転楕円面を有す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ＥＵＶ光源について、本発明は係るＥＵＶ光強度分布測定装置を適用する場合について説明する。発光点から発散されるＥＵＶ光を回転放物面を有する集光ミラーによって平行光として投影露光装置に供給するＥＵＶ光源に対して本発明を適用する場合には、適宜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１−ａから供給されるターゲット材（Ｘｅｎｏｎ）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の近傍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。１−ｆはそのターゲット材を回収する機構である。このパルス状のＥＵＶ光は、集光ミラー１−ｄによって集光点１−ｅに集光され、集光点１−ｅを発散中心点として立体角Ｃ内を除く立体角Ｂ内に向けてＥＵＶ光を発散する。

本発明に係るＥＵＶ光強度分布測定装置２は、前記集光点１−ｅを中心にＺ軸まわりに回転可能なωＺステージ３上に、Ｚ軸を含む平面内において集光点１−ｅを中心に回転可能なθステージ４−ａ〜ｄが設けられている。さらに４−ａ〜ｄのθステージ上に２個のＥＵＶ光検出ユニット５−ａが設けられている。θステージ４−ａ〜ｄは、図１に示すように集光点１−ｅを中心とした同一半径の円弧状の形状であるので、すべてのＥＵＶ光検出ユニット５−ａは、集光点１−ｅから等しい距離ｅの場所に位置している。

以上のような構成によって、すべてのＥＵＶ光検出ユニット５−ａはωＺステージ３によって図２中の矢印ｆに示すＺ軸まわりの回転による移動が可能で、かつθステージ４−ａ〜ｄによって図１中の矢印ｇ、すなわち図２中の矢印ｈに示すＺ軸を含む平面内での集光点１−ｅを中心とした回転による移動が可能となる。

このような構成により、複数のＥＵＶ光検出ユニット５−ａが、集光点１−ｅからほぼ等距離の異なる位置に配置され、かつＥＵＶ光検出ユニットが集光点を中心とする球面上で移動可能であるため、任意の角度方向のＥＵＶ光強度を検出することができる。なお、ＥＵＶ光はガスによって吸収される性質があり、その吸収を防ぐため、ＥＵＶ光角度分布測定装置２の内部は図示しない真空排気系による排気によって真空が保たれている。

図３は、ＥＵＶ光検出ユニット５−ａの構成を示す断面図である。ＥＵＶ光強度分布測定装置２内に設けられた複数のＥＵＶ光検出ユニットは、構成はすべて同じになっている。ＥＵＶ検出ユニット５−ａはアパーチャ６を通過して入射したＥＵＶ光を、典型的にはシリコンとモリブデンによる多層膜で構成された反射ミラーである多層膜ミラー７で反射し、必要に応じてＥＵＶ光以外を吸収するように設定された例えばジルコニウムの薄膜によるフィルタ８を通過させた後、光電変換素子であるフォトダイオード９により強度を測定する。フォトダイオード９の代わりとして、空間分解能を有するＣＣＤを用いても実現可能である。フォトダイオード９からはＥＵＶ光の強度に応じて信号が出力され、ＥＵＶ検出ユニット５−ａの出力となる。また、その出力信号が微弱な場合は必要に応じて、ＥＵＶ検出ユニット５−ａにアンプ部を設け、フォトダイオード９からの出力を増幅し、ＥＵＶ光検出ユニット５−ａの出力としてもよい。

多層膜ミラー７は、投影露光に用いる１３．５ｎｍの波長のＥＵＶ光に対して反射率が最大になるような膜厚のシリコン層とモリブデン層が既知の方法により交互に成膜されて構成されている。ＥＵＶ光源１からの光には、投影露光に用いる１３．５ｎｍ付近の波長のＥＵＶ光だけではなく、波長が１０〜２０ｎｍ程度のＥＵＶ光や、さらに長波長の紫外線、可視光、赤外光も含まれている。このような光がすべてフォトダイオード９に入射した場合、実際に露光に用いられるＥＵＶ光強度分布を測定することが困難となる。しかし、上記のような多層膜ミラー７を反射させることにより、１３．５ｎｍ付近の波長を有するＥＵＶ光以外の光線が取り除かれ、目的とするＥＵＶ光の強度分布が測定可能となる。また，更に高精度に測定を行なう場合には、目的のＥＵＶ光以外を吸収するフィルタ８（たとえばＺｒフィルタ）を光路に設定する。

また、ＥＵＶ光検出ユニット５−ａの出力は、偏光成分の比に関係なく波長１３．５ｎｍ付近のＥＵＶ光の強度に応じた信号を出力させるために、多層膜ミラー７への入射角は直入射に近い１０度に設定している。なお、入射角は１０度に限るものではなく、ｓ偏光とｐ偏光の反射率に大きな差が生じない２０度以下であれば良い。

以上に説明した構成であるので、ＥＵＶ光角度分布測定装置２は、投影露光に用いる波長のＥＵＶ光の強度を、任意の方向で測定することが可能で、集光点１−ｅから発散する投影露光に用いる波長のＥＵＶ光の角度分布を求めることができる。

本実施形態では複数のＥＵＶ光検出ユニットを用いてＥＵＶ光の強度分布を測定するため、予めそれぞれのＥＵＶ光検出ユニットの感度を、例えば既知の強度のＥＵＶ光を測定した際の出力を測定すること等で求めておくことが、ＥＵＶ光束内の強度分布を精度良く測定するために望ましい。

しかしながら、ＥＵＶ光源はＥＵＶ光とともにデブリと呼ばれる飛散粒子を発生し、それに起因してＥＵＶ光検出ユニットの感度が変化するといった問題を生じる。具体的には、デブリが多層膜ミラ−を汚染、損傷し、ミラ−の反射率の低下を生じる。また、デブリを含むチャンバ−雰囲気内のコンタミ（汚染物）により光電変換素子表面にコンタミが堆積して光電変換素子の感度が変化する。これらの結果、ＥＵＶ光検出ユニットの感度が変化し、精度良く測定できなくなってしまう問題を生じる。

そこで、本実施形態において、ＥＵＶ光強度分布測定装置２に複数のＥＵＶ光検出ユニットを組み込んだ状態で、それぞれの感度比を明らかにして精度良く強度分布を測定する方法について説明する。

図２に示すように、ＥＵＶ光検出ユニット５−ａが８ヶ組み込まれたＥＵＶ光角度分布測定装置２について、ＥＵＶ光検出ユニット５−ａを組み込んだままの状態で、それぞれのＥＵＶ光検出ユニット５−ａの校正を行なう手順について述べる。図２に示すように、θステ−ジ４上のＥＵＶ光検出ユニット５−ａをそれぞれユニット１番〜８番とする。

ステップ１ではユニット１番に着目して、ユニット１番が所定の角度位置（φａ，θａ）にある状態で、所定のＥＵＶ光を照射することで、ユニット１番の出力Ｑ１（φａ，θａ）を得る。ここで、φはωＺステ−ジ３による図２中の矢印ｆに示すＺ軸まわりの回転に関する角度を示し、θはθステ−ジ４−ａ〜ｄによるωＺステ−ジ３の半径方向の移動に関する角度を示す。

ステップ２では、θステ−ジ４−ａの移動によりユニット２番を同じ角度位置（φａ，θａ）まで移動させて、所定のＥＵＶ光を照射して出力Ｑ２（φａ，θａ）を得る。この際に、上記で照射されたＥＵＶ光の強度は角度（φａ，θａ）において同等とすると、それぞれの出力は次式の関係で表される。
Ｑ_２（φ_ａ，θ_ａ）＝αＱ_１（φ_ａ，θ_ａ） …（１）
ここでαは定数であり、ユニット１番とユニット２番の感度比を示している。

ステップ３ではユニット３番に着目して、ユニット３番が所定の角度位置（φｂ，θｂ）にある状態で、所定のＥＵＶ光を照射することで、ユニット３番の出力Ｑ３（φｂ，θｂ）が得られる。

ステップ４では、θステ−ジ４−ｂによりユニット４番を同じ角度位置（φｂ，θｂ）まで移動させて、所定のＥＵＶ光を照射して出力Ｑ４（φｂ，θｂ）を得る。

次にステップ５では、ωＺステ−ジ３とθステ−ジ４−ａによりユニット１番を同じ角度位置（φｂ，θｂ）まで移動させて、所定のＥＵＶ光を照射すると出力Ｑ１（φｂ，θｂ）が得られる。ステップ３−５において、それぞれ照射されたＥＵＶ光の強度は角度（φａ，θａ）において同等とすると、それぞれの得られた出力は次式の関係で表される。
Ｑ_３（φ_ｂ，θ_ｂ）＝βＱ_１（φ_ｂ，θ_ｂ） …（２）
ここでβは定数であり、ユニット１番とユニット３番の感度比を示している。
Ｑ_４（φ_ｂ，θ_ｂ）＝γＱ_３（φ_ｂ，θ_ｂ） …（３）
ここでγは定数であり、ユニット３番とユニット４番の感度比を示している。また（２）、（３）式より
Ｑ_４（φ_ｂ，θ_ｂ）＝γβＱ_１（φ_ｂ，θ_ｂ） …（４）

以上（１）〜（４）式について説明したのと同様にユニット１番〜８番の出力の比を求め、それぞれの角度位置におけるＥＵＶ光の出力が同等として、すべてのＥＵＶ光検出ユニットについてユニット１番との感度比を得ることができる。

また、このＥＵＶ光源から照射されるＥＵＶ光が時間的に変化する場合、例えば校正を行なうある角度（φ，θ）において，スペクトルが時間的に変化するか、あるいは強度の空間分布が時間的に変化する場合は、ＥＵＶ光を照射する時間を十分に伸ばして、その平均の出力を用いるか、またはそれぞれのＥＵＶ光検出ユニットとを交互に角度（φ，θ）へ配置して、測定を繰り返し、その平均の出力を用いることにより、ＥＵＶ光源の時間的変化に対する影響を取り除くことができる。

このように感度のそれぞれ異なる複数のＥＵＶ光検出ユニットを、事前に校正おこなうことにより、より精度の高いＥＵＶ光強度の角度分布を求めることができる。また、この校正動作は装置から取り外すことなくできるため、測定後のＥＵＶ光検出ユニットの感度変化を認識することができる。

本実施例形態のＥＵＶ光強度分布測定装置２では、複数のＥＵＶ光検出ユニット５−ａを集光点１−ｅから等しい距離に設置しているため、集光点１−ｅから放射されたＥＵＶ光の角度によらずに同等に補正された感度で所定の波長のＥＵＶ光の強度測定が可能となる結果、集光点１−ｅから放射されるＥＵＶ光束内の強度分布計測を精度よく行なうことができる。また、単一のＥＵＶ光検出ユニット５−ａを集光点１−ｅに向けた状態でＥＵＶ光束内を走査させることで、本実施例で説明した複数のＥＵＶ光検出ユニット５−ａを用いる場合と同様の強度分布測定を行なうことも可能である。一方、特にターゲット材が気体や液体の場合には、発光点１−ｃでパルス状に発生するＥＵＶ光の分布がパルス毎に異なる場合がある。１回のパルス発光の時間は１ｍｓｅｃ以下であって非常に短時間であるため、ＥＵＶ光検出ユニット５−ａを走査することで強度分布を測定した場合にはパルス間のＥＵＶ光の分布のばらつきが本来の分布に重なり、測定の目的である平均的なＥＵＶ光の強度分布測定が困難になる。これに対して、十分な数のＥＵＶ光検出ユニット５−ａをＥＵＶ光束内に分布させて同時に測定することで、各パルスによるＥＵＶ光の強度分布と平均的なＥＵＶ光の強度分布の測定が可能となる。

さらに、ＥＵＶ光検出ユニット５−ａは、略円形のＥＵＶ光の透過部を持つアパーチャ６により集光点１−ｅからのＥＵＶ光を狭い範囲に限定してフォトダイオード９に入射させる。このため、多層膜ミラー７への入射角の広がりが小さくなり、反射光の持つ波長分布幅を狭くすることが可能であり、目的の波長をもつＥＵＶ光の強度測定を精密に行なうことができる。本実施例で説明するＥＵＶ光検出ユニット５−ａのアパーチャ６が集光点１−ｅを見込む角度は６度程度に設定されている。アパーチャ６が集光点１−ｅを見込む角度はこれに限定するものではなく、１０度以下であれば良好な測定を行なうことができる。

ＥＵＶ光検出ユニット５−ａは図２中における半径方向に２個、図２中における周方向に４個、合計２×４であるところの８個が配置されている。ＥＵＶ光検出ユニットをωＺステージ３やθステージ４−ａ〜ｄで移動させずに、この８個のＥＵＶ光検出ユニットで同時に連続的に測定することによって、角度分布の時間変化を把握することができる。これについて図４を用いて説明する。

図４は、角度分布を表すグラフであり、集光点１−ｅを中心としたＺ軸からの角度方向と、１３．５ｎｍのＥＵＶ光の強度を示していて、横軸はＺ軸からの角度、縦軸は強度である。例えば、角度分布が時間によって図４の実線１０に示すような状態と点線１１に示すような状態とに変動する場合、本形態のＥＵＶ光強度分布測定装置での測定結果も変動に応じて、図５の×のプロット１２と○のプロット１３の２種の測定結果を示すことになる。このようにして角度分布の時間変化を把握することができる。

さらに図２中における周方向にもＥＵＶ光検出ユニット５が複数配置されているため、周方向を座標とした強度分布の時間変動も把握できる。角度分布の時間変動を把握するには、以上のようにＥＵＶ光検出ユニットの配置は、ＥＵＶ光の発散中心点とすべてのＥＵＶ光検出ユニットの位置が同一平面上にあるのではない配置となるようにするのが望ましい。

（第２実施形態）
図６は第２実施形態に係るＥＵＶ光強度分布測定装置と、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。図７は図６におけるＡ−Ａ矢視図である。尚、発明を説明するにあたり、図６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軸である座標軸を用いて以下に説明する。図６、図７に関して、図１及び図２と同じ構成である部分については同一の符号を付し、説明を省略する。

本発明に係るＥＵＶ光強度分布測定装置２は、第１実施形態と同様にＥＵＶ光検出ユニットが８個配置されているほかに、ＥＵＶ光検出ユニットの校正を行なう際にのみ使用する１個の基準ＥＵＶ光検出ユニット５−ｂが設けられている。基準ＥＵＶ光検出ユニット５−ｂはＥＵＶ光束内、外に移動できるようになっている。これにより、基準ＥＵＶ光検出ユニット５−ｂはＥＵＶ光の発生に伴い発生するデブリ等の汚染を受け難くなり、各ＥＵＶ光検出ユニットの絶対感度を求める基準とすることができる。

図７に示すように、すべてのＥＵＶ光検出ユニット５−ａは、集光点１−ｅから等しい距離ｅの場所に位置している。θステ−ジ４上のＥＵＶ光検出ユニット５−ａをそれぞれユニット１番〜８番とする。また、本実施形態においては、基準ＥＵＶ光検出ユニット５−ｂが他のＥＵＶ光検出ユニット５−ａと同様に集光点１−ｅから距離ｅの場所に位置している場合について説明するが、基準ＥＵＶ光検出ユニット５−ｂは集光点１−ｅからの距離が異なる位置に配置してもよい。

本実施形態においても複数のＥＵＶ光検出ユニットを用いることから、複数のＥＵＶ光検出ユニットの感度比を求める必要があるが、第１実施形態の方法によっては各ＥＵＶ光検出ユニット間の相対的な感度比を明らかにできる一方、絶対的な感度の補正をすることができない。また、ＥＵＶ光源自体の発光強度が変化する場合の感度比を求めることが困難となる。

そこで、本実施形態においては、第１実施形態と同様に、それぞれのユニット１番〜８番で感度比を求めるための測定を行なうと同時に、校正常に基準ＥＵＶ光検出ユニット５−ｂを用いて所定の角度位置（φ，θ）におけるの出力Ｑ（φ，θ）を得るようにする。これにより、各ＥＵＶ光検出ユニットの絶対的な感度比が求められると共に、ＥＵＶ光源の発光強度の変化によらない正確な感度比の測定が可能となる。

ステップ１では、第１実施形態と同様にユニット１番に着目して、ユニット１番が所定の角度位置（φ_ａ，θ_ａ）にある状態で、ＥＵＶ光を照射することで、ユニット１番の出力Ｑ_１（φ_ａ，θ_ａ）が得られる。同時に、所定の角度位置（φ，θ）に固定した基準ＥＵＶ光検出ユニット５−ｂの出力Ｑ１（φ，θ）を得る。

ステップ２では、θステ−ジ４−ａの移動によりユニット２番を同じ角度位置（φ_ａ，θ_ａ）まで移動させて、ＥＵＶ光を照射して出力Ｑ_２（φ_ａ，θ_ａ）を得る。同時に、所定の角度位置（φ，θ）に固定してある基準ＥＵＶ光検出ユニット５−ｂの出力Ｑ２（φ，θ）を得る。

上記で得られたそれぞれの出力の関係は次式で表される。
Ｑ_２（φ_ａ，θ_ａ）／Ｑ２（φ，θ）＝α’Ｑ_１（φ_ａ，θ_ａ）／Ｑ１（φ，θ） ・・・（５）
ここでα’は定数であり、基準ＥＵＶ光検出ユニット５−ｂの出力で標準化されたユニット１番とユニット２番の感度比を示している。

ステップ３ではユニット３番に着目して、ユニット３番が所定の角度位置（φ_ｂ，θ_ｂ）にある状態で、ＥＵＶ光を照射することで、ユニット３番の出力Ｑ_３（φ_ｂ，θ_ｂ）が得られる。同時に、所定の角度位置（φ，θ）に固定してある基準ＥＵＶ光検出ユニット５−ｂの出力Ｑ３（φ，θ）を得る。

ステップ４では、θステ−ジ４−ｂによりユニット４番を同じ角度位置（φ_ｂ，θ_ｂ）まで移動させて、所定のＥＵＶ光を照射して出力Ｑ_４（φ_ｂ，θ_ｂ）を得る。同時に、所定の角度位置（φ，θ）に固定してある基準ＥＵＶ光検出ユニット５−ｂの出力Ｑ４（φ，θ）を得る。

次にステップ５では、ωＺステ−ジ３とθステ−ジ４−ａによりユニット１番を同じ角度位置（φ_ｂ，θ_ｂ）まで移動させて、ＥＵＶ光を照射すると出力Ｑ_１（φ_ｂ，θ_ｂ）が得られる。同時に、所定の角度位置（φ，θ）に固定してある基準ＥＵＶ光検出ユニット５−ｂの出力Ｑ５（φ，θ）を得る。

ステップ３−５において得られたそれぞれの出力の関係は次式で表される。
Ｑ_３（φ_ｂ，θ_ｂ）／Ｑ３（φ，θ）＝β’Ｑ_１（φ_ｂ，θ_ｂ）／Ｑ５（φ，θ） …（６）
ここでβ’は定数であり、基準ＥＵＶ光検出ユニット５−ｂの出力で標準化されたユニット１番とユニット３番の感度比を示している。
Ｑ_４（φ_ｂ，θ_ｂ）／Ｑ４（φ，θ）＝γ’Ｑ_３（φ_ｂ，θ_ｂ）／Ｑ３（φ，θ） …（７）
ここでγ’は定数であり、基準ＥＵＶ光検出ユニット５−ｂの出力で標準化されたユニット４番とユニット３番の感度比を示している。

以上のように、各ステップの動作を繰り返すことによりユニット１番〜８番の出力の比が求められ、すべてのＥＵＶ光検出ユニット５−ａの感度比を求めることができる。また、常に一定の角度位置（φ，θ）の出力をとらえることにより、ＥＵＶ光源の強度変化に対する影響を取り除くことができる。

このように感度のそれぞれ異なる複数のＥＵＶ光検出ユニットを、事前に校正おこなうことにより、より精度の高いＥＵＶ光強度の角度分布を求めることができる。また、この校正動作は装置から取り外すことなくできるため、測定後のＥＵＶ光検出ユニットの感度変化を認識することができる。

（第３実施形態）
図８は第３実施形態に係るＥＵＶ光強度分布測定装置２で、第１、２実施形態とは配置したＥＵＶ光検出ユニットの数が異なるもである。図９は図８におけるＡ−Ａ矢視図である。ＥＵＶ光強度分布測定装置２は、前記集光点１−ｅを中心にＺ軸まわりに回転可能なωＺステージ３上に、Ｚ軸を含む平面内において集光点１−ｅを中心に回転可能なθステージ４−ａ〜ｅが設けられている。さらに４−ａ〜ｄのθステージ上に４個のＥＵＶ光検出ユニット５−ａ，ｃが設けられている。また、４−ｅのθステージ上には、通常の測定時にはビームシャッター（５−ｂの斜線部分）で閉じられていて、ＥＵＶ光検出ユニットの校正を行なう際にのみ使用する１個の基準ＥＵＶ光検出ユニット５−ｂが設けられている。θステージ４−ａ〜ｅは、図８に示すように集光点１−ｅを中心とした同一半径の円弧状の形状であるので、すべてのＥＵＶ光検出ユニット５−ａ，ｂは、集光点１−ｅから等しい距離ｅの場所に位置している。

以上のような構成によって、すべてのＥＵＶ光検出ユニット５はωＺステージ３によって図９中の矢印ｆに示すＺ軸まわりの回転による移動が可能で、かつθステージ４−ａ〜ｄによって図８中の矢印ｇ、すなわち図９中の矢印ｈに示すＺ軸を含む平面内での集光点１−ｅを中心とした回転による移動が可能となる。

本実施形態においては、特に図９においてＥＵＶ光検出ユニット５−ａは基準ＥＵＶ光検出ユニット５−ｂと同一に位置までに移動可能であり、またＥＵＶ光検出ユニット５−ｃはＥＵＶ光検出ユニット５−ａと同一に位置までに移動可能であるが、基準ＥＵＶ光検出ユニット５−ｂの位置までは移動出来ないものである場合について説明する。本発明の実施が可能な実施形態はこれに限られるものではなく、全てのＥＵＶ光検出ユニットが基準ＥＵＶ光検出ユニット５−ｂの位置に移動可能である場合にも実施が可能である。

図９に示したＥＵＶ光検出ユニットについても、前記の実施形態と同様に校正が必要になるが、第１、２実施形態よりも数が増しているため、ＥＵＶ光検出ユニットの校正に用する時間が長くなる。また第１実施形態の方法と同様の校正動作、すなわに、基準ＥＵＶ光検出ユニット５−ｂと同じ位置にすべてのＥＵＶ光検出ユニット５−ａを移動できるようにするためには、測定装置が大きくなる。

そこで、本実施形態において、ＥＵＶ光強度分布測定装置２にＥＵＶ光検出ユニットを組み込んだままの状態で、それぞれのＥＵＶ光検出ユニットの校正を行なう手順について述べる。

基準ＥＵＶ光検出ユニット５−ｂは、例えば所定の波長において図１０ような特定の入射角度―反射率特性を有する多層膜ミラー７と、透過率が既知のフィルタ８と、例えば図１１のような量子効率の既知のフォトダイオード９のように、すべてが校正された部品で構成されていることで、入射したＥＵＶ光の絶対強度を知ることができる。一方、ＥＵＶ光検出ユニット５−ａ，ｃにおいては、相対強度が測定できれば十分であるので、多層膜ミラー７のみ入射角度−反射率特性または特定の入射角度での波長−反射率特性が既知のものを使用する。このような構成において、光源の測定を行なう前に複数のＥＵＶ光検出ユニット５−ａ，ｃの出力の校正を行なう。

ステップ１では、基準ＥＵＶ光検出ユニット５−ｂの出力の確認を行なうために、基準ＥＵＶ光検出ユニット５−ｂを角度（φ_０，θ_０）の位置へ移動させる。ＥＵＶ光の照射を行なうと前に、基準ＥＵＶ光検出ユニット５−ｂの前面にあるビームシャッター（５−ｂの斜線部分）を開く。このビームシャッターは通常のＥＵＶ光源を測定している間は、多層膜ミラー、フォトダイオードなどの汚染を防止するために、閉じている。

この状態でＥＵＶ光を照射すると出力Ｑ_０（φ_０，θ_０）が得られる。出力Ｑ_０（φ_０，θ_０）は次式のようにあらわされる。
Ｑ_０（φ_０，θ_０）＝Ｇ_０Ω_０∫Ｉ（φ_０，θ_０，λ）Ｒ_０（λ）Ｔ_０（λ）Ｓ_０（λ）ｄλ …（１）

ここで、λは光の波長で、Ｉ（φ_０，θ_０，λ）は角度（φ_０，θ_０）において測定される波長λを持つＥＵＶ光の強度、Ｒ_０（λ）は多層膜ミラー７の反射率、Ｔ_０（λ）はフィルタ８の透過率、Ｓ_０（λ）はフォトダイオード９の量子効率、Ｇ_０は増幅回路（アンプ）のゲイン、Ω_０はフォトダイオード９に取り込まれるＥＵＶ光の受光立体角である。被測定値Ｑ_０（φ_０，θ_０）はこれらのパラメータの積を波長により積分したものである。

ステップ２では、ＥＵＶ光検出ユニット５−ａの１番〜ｎ番目の校正を行なうために、ＥＵＶ光検出ユニット５−ａをステップ１で基準ＥＵＶ光検出ユニット５−ｂの校正を行なった同じ角度（φ_０，θ_０）の位置へ移動させる。ＥＵＶ光源を照射すると出力Ｑ_１（φ_０，θ_０）が得られる。出力Ｑ_１（φ_０，θ_０）は次式のようにあらわされる。
Ｑ_１（φ_０，θ_０）＝Ｇ_１Ω_１∫Ｉ（φ_０，θ_０，λ）Ｒ_１（λ）Ｔ_１（λ）Ｓ_１（λ）ｄλ…（２）
また、
Ｇ_１＝ａＧ_０、Ω_１＝ｂΩ_０、Ｔ_１＝ｃＴ_０、Ｓ_１＝ｄＳ_０
とすると、（２）式は
Ｑ_１（φ_０，θ_０）＝ａＧ_０ｂΩ_０∫Ｉ（φ_０，θ_０，λ）Ｒ_１（λ）ｃＴ_０（λ）ｄＳ_０（λ）ｄλ
＝ａｂｃｄ Ｇ_０ Ω_０∫Ｉ（φ_０，θ_０，λ）Ｒ_１（λ）Ｔ_０（λ）Ｓ_０（λ）ｄλ…（３）
ａｂｃｄ＝α１とすると、（１）、（３）より
α１＝Ｑ_１（φ_０，θ_０）／Ｑ_０（φ_０，θ_０）×（∫Ｉ（φ_０，θ_０，λ）Ｒ_０（λ）Ｔ_０（λ）Ｓ_０（λ）ｄλ）／（∫Ｉ（φ_０，θ_０，λ）Ｒ_１（λ）Ｔ_０（λ）Ｓ_０（λ）ｄλ）
となり、Ｑ_１（φ_０，θ_０），Ｑ_０（φ_０，θ_０）の値はこの校正測定より得られる。またそのほかの値は、予め、校正した値を用いることにより、ＥＵＶ光検出ユニット５−ａと基準ＥＵＶ光検出ユニット５−ｂの感度比α１を求めることができる。

ステップ３では、ＥＵＶ光検出ユニット５−ｃの校正を行なうために、ＥＵＶ光検出ユニット５−ａを角度（φ_１，θ_１）の位置へ移動させる。ＥＵＶ光源を照射すると出力Ｑ_１’（φ_１，θ_１）が得られる。

ステップ４では、ＥＵＶ光検出ユニット５−ｃの１番〜ｎ番目の校正を行なうために、ＥＵＶ光検出ユニット５−ｃをステップ３でＥＵＶ光検出ユニット５−ｂの校正を行なった同じ角度（φ_１，θ_１）の位置へ移動させる。ＥＵＶ光源を照射すると出力Ｑ_２’（φ_１，θ_１）が得られる。これらより、ＥＵＶ光検出ユニット５−ａとＥＵＶ光検出ユニット５−ｃの感度比を求めることができる。

他のＥＵＶ光検出ユニット５−ａも同様に行なうことで、感度比がそれぞれ求まる。感度比α１については、取り込み立体角、フィルタの透過率、フォトダイオードの感度よる影響が少ないので、ｂ≒ｃ≒ｄ＝１として扱って、出力感度の差は、増幅回路（アンプ）のゲイン差としてもよい。

また、この測定するＥＵＶ光源が時間的に変化する場合、すなわち角度（φ_０，θ_０）において，スペクトルが時間的に変化するか、あるいは強度分布が時間的に変化する場合は、ＥＵＶ光を照射する時間を十分に伸ばして、その平均の出力を用いるか、またはＥＵＶ光検出ユニット５−ａと基準ＥＵＶ光検出ユニット５−ｂを交互に角度（φ_０，θ_０）へ配置して、測定を繰り返し、その平均の出力を用いることにより、ＥＵＶ光源の時間的変化に対する影響を取り除くことができる。第３実施形態で、基準ＥＵＶ光検出ユニットを用いてＥＵＶ光検出ユニット５−ａの校正を行い、次に、校正したＥＵＶ光検出ユニット５−ａを基準センサーとして用いることによりＥＵＶ光検出ユニット５−ｃを校正することにより、校正時間の短縮および、装置の大型化を回避したものである。また、予め、すべてを校正している部品で構成されたＥＵＶ光検出ユニットを用いることにより、角度分布だけでなく、分布の絶対量の計測を行なうことができる。

このように感度のそれぞれ異なる複数のＥＵＶ光検出ユニットを、事前に校正おこなうことにより、より精度の高いの角度分布を求めることができる。また、この校正動作は装置から取り外すことなくできるため、測定後のＥＵＶ光検出ユニットの感度変化を認識することができる。

本発明の第１実施形態に係るＥＵＶ光強度分布測定装置を示す断面図 本発明の第１実施形態に係るＥＵＶ光強度分布測定装置を示す矢視図 ＥＵＶ光検出ユニットの構成を示す断面図 角度分布を表すグラフ 測定結果を示すグラフ 本発明の第２実施形態に係るＥＵＶ光強度分布測定装置を示す断面図 本発明の第２実施形態に係るＥＵＶ光強度分布測定装置を示す矢視図 本発明の第３実施形態に係るＥＵＶ光強度分布測定装置を示す断面図 本発明の第３実施形態に係るＥＵＶ光強度分布測定装置を示す矢視図 本発明の第３実施形態における多層膜ミラーの入射角度―反射率特性の一例を表すグラフ 本発明の第３の形態におけるフォトダイオードの感度の一例を表すグラフ 従来例を示す図 従来例を示す図

符号の説明

１ ＥＵＶ光源
１−ａ ノズル
１−ｂ レーザー光
１−ｃ 発光点
１−ｄ 集光ミラー
１−ｅ 集光点
１−ｆ ターゲット回収機構
２ ＥＵＶ光角度分布測定装置
３ ωＺステージ
４−ａ〜ｄ θステージ
５−ａ、ｃ ＥＵＶ光検出ユニット
５−ｂ 基準ＥＵＶ光検出ユニット
６ アパーチャ
７ 多層膜ミラー
８ フィルタ
９ フォトダイオード
１０１ 発散点
１０２ ミラー
１０３ ＥＵＶフィルタ
１０４ ＣＣＤアレイ

Claims (9)

1. ＥＵＶ光源から発散されるＥＵＶ光束内の強度分布を測定するＥＵＶ光強度分布測定装置であって、
   ＥＵＶ光反射ミラ−と光電変換素子を有する複数の第１のＥＵＶ光検出ユニットがＥＵＶ光の発散中心点を中心とする略球面上の異なる位置に移動可能に配置され、
   該移動を行なうことによって少なくとも隣合う前記第１のＥＵＶ光検出ユニットが略球面上の略同一の位置においてＥＵＶ光を検出可能であることを特徴とするＥＵＶ光強度分布測定装置。
2. ＥＵＶ光源から発散されるＥＵＶ光束内の強度分布を測定するＥＵＶ光強度分布測定装置であって、
   ＥＵＶ光反射ミラ−と光電変換素子を有する複数の第１のＥＵＶ光検出ユニットがＥＵＶ光の発散中心点を中心とする略球面上の異なる位置に移動可能に配置され、
   該複数の第１のＥＵＶ光検出ユニットは、該略球面上の基準位置に移動可能である第１群、又は該基準位置に移動不可能な第２群のいずれかに属し、
   該第２群に属するＥＵＶ光検出ユニットは該第１群に属するＥＵＶ光検出ユニットの内の少なくとも一つと該略球面上の略同一位置でＥＵＶ光の検出を行なうことができることを特徴とするＥＵＶ光強度分布測定装置。
3. ＥＵＶ光源から発散されるＥＵＶ光束内の強度分布を測定するＥＵＶ光強度分布測定装置であって、
   ＥＵＶ光反射ミラ−と光電変換素子を有する複数の第１のＥＵＶ光検出ユニットがＥＵＶ光の発散中心点を中心とする略球面上の異なる位置に移動可能に配置され、
   該複数の第１のＥＵＶ光検出ユニットは、該略球面上の基準位置に移動可能であることを特徴とするＥＵＶ光強度分布測定装置。
4. 前記第１のＥＵＶ光検出ユニットの移動によらず、所定の位置においてＥＵＶ光の検出を行なうＥＵＶ光反射ミラ−と光電変換素子を有する第２のＥＵＶ光検出ユニットを更に有することを特徴とする請求項１乃至３に記載のＥＵＶ光強度分布測定装置。
5. 前記第１のＥＵＶ光検出ユニットの移動によらず、前記略球面上の基準位置においてＥＵＶ光の検出を行なうＥＵＶ光反射ミラ−と光電変換素子を有する第２のＥＵＶ光検出ユニットを更に有することを特徴とする請求項２乃至３に記載のＥＵＶ光強度分布測定装置。
6. 前記第２のＥＵＶ光検出ユニットは、前記ＥＵＶ光束外に移動可能であることを特徴とする請求項４乃至５に記載のＥＵＶ光強度分布測定装置。
7. 前記第２のＥＵＶ光検出ユニットの前記ＥＵＶ光反射ミラ−は予めＥＵＶ波長帯域での反射率の入射角度依存性が既知であり、前記第２のＥＵＶ光検出ユニットの前記光電変換素子はＥＵＶ波長帯域での感度特性の既知であることを特徴とする請求項４乃至６に記載のＥＵＶ光強度分布測定装置。
8. 前記第１のＥＵＶ光検出ユニットの前記ＥＵＶ光反射ミラ−は、予めＥＵＶ波長帯域での反射率の入射角度依存性が既知であることを特徴とする請求項１乃至７のＥＵＶ光強度分布測定装置。
9. 請求項１乃至８に記載のＥＵＶ光強度分布測定装置を用いて、前記複数の第１のＥＵＶ光検出ユニット間の感度比を予め測定し、又は第２のＥＵＶ光検出ユニットと前記の各第１のＥＵＶ光検出ユニットとの感度比を予め測定することで前記の各第１のＥＵＶ光検出ユニットのＥＵＶ光検出強度の校正を行うＥＵＶ光強度分布測定方法。

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