JP2005321284A - 多層膜が形成された光学素子の評価装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 任意の形状を有する光学素子の入射光から見た実効的な反射面の形状や入射光と反射光との関係を精度よく、簡易かつ安価に測定することを可能とする光学素子の評価方法および評価装置を提供すること。
【解決手段】 多層膜が形成された光学素子の評価装置において、前記光学素子の多層膜に波長２乃至４０ｎｍの光を入射させる照射系と、前記多層膜に前記光が入射することにより該多層膜から放出される光電子のうち、所定のエネルギーを持つ光電子を分離する分離手段と、前記分離手段に分離された光電子を検出する検出器と、前記検出器の検出値に基づいて前記多層膜へ入射する前記光と前記多層膜から反射する前記光との位相差を求める演算部とを有することを特徴とする構成とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一般には、光学素子の評価に係り、特に、多層膜が形成された光学素子（例えば、ミラー、反射マスク）を評価する装置及びその方法に関する。

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なわれてきた。しかし、半導体素子は急速に微細化しており、紫外光を用いたリソグラフィーでは限界がある。５０ｎｍ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１３．５ｎｍ程度の極端紫外（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ：ＥＵＶ）光を用いた露光装置（以下、「ＥＵＶ露光装置」という。）が開発されている。

ＥＵＶ露光装置は、ミラーなどの反射型光学素子をその光学系に使用し、その表面には光学定数の異なる２種類の物質を交互に積層した多層膜が形成される。多層膜は、例えば、精密な形状に研磨されたガラス基板の表面にモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）を交互に積層する。その層の厚さは、例えばＭｏ層の厚さは３ｎｍ、Ｓｉ層の厚さは４ｎｍ程度である。２種類の物質の層の厚さを加えたものは膜周期と呼ばれ、上記例では膜周期は７ｎｍである。

このような多層膜ミラーにＥＵＶ光を入射すると、特定の波長のＥＵＶ光が反射される。入射角をθ、ＥＵＶ光の波長をλ、膜周期をｄとすると干渉条件をみたすλを中心とした狭いバンド幅のＥＵＶだけが効率よく反射される。このときのバンド幅は０．６〜１ｎｍ程度である。干渉条件は近似的には以下のブラッグの式の関係式で表現できるが、精密には物質中での屈折等の影響により、この式から求めた値より微小にずれることがある。

投影光学系の反射面の面形状は非常に高い精度であることが要求される。例えば、投影光学系を構成するミラーの枚数をｎ、ＥＵＶ光の波長をλとすると許容される形状誤差σ（ｒｍｓ値）は以下のマレシャルの式で与えられる。

例えば、６枚反射鏡で波長１３ｎｍの系の場合、σ＝０．１９ｎｍとなる。また分解能３０ｎｍのパターン転写を行う場合に投影光学系全系に許容される波面収差量は０．４ｎｍ程度である。

投影光学系の製造方法は、多層膜ミラーの形成工程、形状計測工程、鏡筒への組み込み工程、波面収差調整工程を含む。

多層膜ミラー形成工程は、まず、可視光を用いた干渉計により形状計測を繰り返しながら基板を研磨し、所定の形状の基板を作製する。次に、基板表面に多層膜を成膜する。この際、実際に光学系として機能する際にミラー面内それぞれの位置の多層膜に入射する光の角度と波長を考慮し、最適な膜厚分布とする。

形状計測工程は、多層膜の成膜が終わった多層膜ミラーの表面形状を再び可視光を用いた干渉計により計測を行うと共に、多層膜表面の面形状が所定の形状（即ち、上述の形状誤差σ）を満足しているかどうかを判断する。所定の面形状を有しないと判断された多層膜ミラーは、成膜が不成功であるため、多層膜を剥離して多層膜を再度形成する。

鏡筒への組み込み工程は、形状計測工程において所定の面形状を有すると判断された多層膜ミラーを鏡筒に組込み、ミラー相互の間隔や傾きを調整し、投影光学系として機能する鏡筒を完成する。

波面収差調整工程では、鏡筒の波面収差を調整する。反射による光の位相変化が一定値であれば、ミラーで反射した反射光の波面は、入射光の波面とミラー形状とから求めることができるが、実際には多層膜ミラーで反射した反射光の位相変化は、光の波長、入射角、膜構造によって異なる。このため、可視光によって幾何学的な表面形状を計測しても、ＥＵＶ光を入射した場合の実効的な反射面、すなわち多層膜ミラーで反射した反射光の位相変化が同一である面を正確に求めることはできない。このため、ＥＵＶ光を用いて多層膜ミラー又は投影光学系の反射光面を直接計測する方法が限定的に実施されている。例えば、ＥＵＶ光を用いて多層膜ミラー反射光面を直接計測する手段として、ピンホールにより球面波を生じさせる点回折干渉計（Ｐｏｉｎｔ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ：ＰＤＩ）は従来から知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。

その他の従来技術として、Ｘ線多層膜ミラーの層構造及び界面粗さの情報をＸ線定在波スペクトルの形状から取得する方法も知られている（例えば、特許文献３及び４参照）。

また、光学素子に電磁波又は電子線を照射してＸ線光学素子上の汚染状態を測定する露光方法、及び露光装置が開示されている（例えば、特許文献５参照。）。

また、物質中での電子のエネルギー損失に関するデータについても開示されている（例えば、非特許文献１参照。）。多層膜の反射率と反射光の位相の関係については、モデル計算が開示されている（例えば、非特許文献２参照。）。更に、多層膜表面の光電効果についても開示されている（例えば、非特許文献３参照。）。
特開２００１−２２７９０９号公報 特開２０００−９７６２０号公報 特開２００２−２４３６６９号公報 特開２０００−５５８４１号公報 特開２０００−３４６８１７号公報 中井洋太他、「１０ｋｅＶ以下の電子に対する物質の阻止能」、応用物理第５１巻第３号、２７９頁、１９８２年３月 Ｊ．Ｈ．Ｕｎｄｅｒｗｏｏｄ ａｎｄ Ｔ．Ｗ．Ｂａｒｂｅｅ，"Ｌａｙｅｒｅｄ Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｓ Ｂｒａｇｇ Ｄｉｆｆｒａｃｔｏｒｓ ｆｏｒ Ｘ−Ｒａｙｓ ａｎｄ Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ：Ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ Ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ"，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ ２０，３０２７（１９８１） Ｍｉｃｈａｅｌ Ｅ．Ｍａｌｉｎｏｗｓｋｉ，Ｃｈｉｐ Ｓｔｅｉｎｈａｕｓ，Ｗ．Ｍｉｌｅｓ Ｃｌｉｆｔ，Ｌｅｏｎａｒｄ Ｅ．Ｋｌｅｂａｎｏｆｆ，Ｓｔａｎｌｅｙ Ｍｒｏｗｋａ，Ｒｅｇｉｎａ Ｓｏｕｆｌｉ"Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ ｉｎ Ｍｏ／Ｓｉ ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ ｍｉｒｒｏｒｓ ｂｙ Ｓｉ ｓｕｒｆａｃｅ ｃａｐｐｉｎｇ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ"Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．４６８８，Ｐａｇｅ４４２−４５３，Ｊｕｌ ２００２．

しかし、ＰＤＩ法は、一点から発散する光が一点に収束するような光学系を必要とするため、凸面は計測することができず、凹面でも非球面量が大きい非球面は計測することが困難であるという問題を有する。このため、投影光学系を構成する全てのミラーに適用することは不可能であり、測定可能な一部のミラーに対して限定的に適用することしかできない。

従って、残りのミラーに関しては、入射光面と反射光面との関係を実測することはできず、これらのミラーで波面収差が発生する可能性があり、これらのミラーを組み合わせた鏡筒で所定の光学性能を満足することは難しかった。また、ＰＤＩ法において、正確な球面波を発生させるために用いるピンホールの大きさは数十ｎｍと非常に微小であるために製作が困難であるという問題がある。更にその微小なピンホールに充分な量のＥＵＶ光を導入する必要があるので、非常に高輝度の光源を用いる必要があり、測定システムが非常に大形で高価なものとなるという問題もある。

また、特許文献３は、多層膜ミラーの層形状を簡易に測定できるものの反射光の波面は位相を考慮しなければ求めることができないため、反射光の波面を正しく求めることができず、波面収差の調整において十分ではなかった。波面収差の調整が不十分であれば所望の解像度が得られないという問題を有する。

そこで、本発明は、任意の形状を有する光学素子の入射光から見た実効的な反射面の形状や入射光と反射光との関係を精度よく、簡易かつ安価に測定することを可能とする光学素子の評価装置および評価方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての評価装置は、多層膜が形成された光学素子の評価装置において、前記光学素子の多層膜に波長２乃至４０ｎｍの光を入射させる照射系と、前記多層膜に前記光が入射することにより該多層膜から放出される光電子のうち、所定のエネルギーを持つ光電子を分離する分離手段と、前記分離手段に分離された光電子を検出する検出器と、前記検出器の検出値に基づいて前記多層膜へ入射する前記光と前記多層膜から反射する前記光との位相差を求める演算部とを有することを特徴とする。

また、本発明の別の一側面としての評価装置は、多層膜が形成された光学素子の評価装置において、前記光学素子の多層膜に波長２乃至４０ｎｍの光を入射させる照射系と、前記多層膜に前記光が入射することにより該多層膜から放出される光電子を検出する検出器と、前記検出器で検出された光電子の積算値に基づいて前記多層膜へ入射する前記光と前記多層膜から反射する前記光との位相差を求める演算部とを有することを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付の図面を参照して説明される好ましい実施例等によって明らかにされるであろう。

任意の形状を有する光学素子を精度よく、簡易かつ安価に評価することができる。

以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

本発明の評価装置（位相計測装置）の第１の実施の形態を図１に示す。

シンクロトロン放射光光源、レーザープラズマ光源、放電プラズマ光源などの波長２乃至４０ｎｍのＥＵＶを放射するＥＵＶ光源１０から放射されたＥＵＶ光は分光器１２により所定の波長だけが取り出され、単色化される。単色化されたＥＵＶ光は測定対象としての多層膜ミラー（または試料）ＭＬや測定室２０に導かれる。分光器１２及び入射光モニタ１４は、照射系を構成する。

測定室２０は、大気によるＥＵＶ光の減衰や光電子の散乱、あるいは多層膜表面の変質や汚染付着を防止するために、真空ポンプなどの排気手段２１によって超高真空領域まで排気されている。測定対象としての多層膜ミラーＭＬは回転及び並進移動可能なステージ２２に固定されており、単色化されたＥＵＶビームが、多層膜ミラーＭＬの所定の位置に所定の角度で入射するようになっている。多層膜ミラーＭＬによって反射されたＥＵＶビームは、ＥＵＶ光強度検出器２４に導かれ、反射光の強度が計測される。検出器２４には、フォトダイオード、光電子増倍管、ＣＣＤなどを使用することができる。

ステージ２２により多層膜ミラーＭＬを退避させ、検出器２４に単色化されたＥＵＶビームを直接入射することで入射光のビーム強度を計測することもできるようになっている。検出器２４からの出力は、電荷増幅器を用いて電圧信号に変換し、さらにアナログーデジタルコンバータ（ＡＤＣ）１８を用いてデジタル化した後にコンピュータなどの演算部１６に取り込む。多層膜ミラーＭＬで反射された反射光のビーム強度と、入射光のビーム強度の比を計算することによって演算部１６は反射率を求めることができる。

光源１０から放射される光強度の時間変動を補正するために、測定室２０に導かれる単色のＥＵＶ光の強度を測定する入射光モニタ１４が設けられている。放射光光源を用いる場合には、光源の電子蓄積リングの電流を測定することでモニタとしてもよい。

多層膜ミラーＭＬ近傍には、多層膜ミラーＭＬから放出された光電子をエネルギー分光し、検出する光電子分光検出部分（分離手段）２６が設置されている。本実施例では、１８０°静電半球型電子エネルギー分光器２６ｃを用いた。静電半球型電子エネルギー分光器２６ｃの入り口には、スリット幅が可変である入射スリット２６ｂが設置されている。また、これらは、電子レンズ２６ａと組み合わせて用いてもよい。電子レンズは、多層膜ミラーＭＬから放出された光電子を入射スリット２６ｂにフォーカスさせたり、光電子を減速させて電子エネルギー分光器２６ｃのエネルギー分解能を調整したりする役割を持つ。この他に電子エネルギー分光器には、一般の光電子分光装置やオージェ電子分光装置によく用いられている本実施例以外の同心半球型分光器や円筒鏡型分光器を用いてもよい。

静電半球型エネルギー分光器２６ｃは磁気シールドされており、内側の半球と外側の半球の間には電圧Ｖがかけられていて両半球間の中点電位となる軌道上を通過する光電子の中心エネルギーＥ_０は、

と表わせる。ここで、電子素量をｅ、内側半球の半径をｒ_１、外側半球の半径をｒ_２とした。

両半球間にかかる電圧Ｖの大きさを変化させることにより、半球を通過できる電子のエネルギー範囲を変えることができる。また、エネルギー分解能をあげるためには、両半球間の中点電位となる等電位面の半径を大きくすればよい。

エネルギー分光器の出口付近には、出口スリット２６ｄが設置されている。この幅を広くすれば、スリットを通過する光電子のエネルギー範囲を広くでき、スリット幅を狭くすれば通過する光電子のエネルギー範囲を狭めることができる。

スリットを通過した光電子は、光電子検出器２６ｅに取り込まれる。検出器２６ｅは、電子倍増管やマイクロチャンネルプレート（ＭＣＰ）などを使用することができる。光電子が電子増倍管やＭＣＰに入射すると、内部に印加された高電圧により電子増倍作用を受け、増倍された電荷信号として出力される。これを電荷増幅器を用いて電圧信号に変換し、更にアナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）１８を用いてデジタル化した後に演算部１６に取りこむ。

本実施例は、以下の手続きによって反射光の位相を計測する。

まず、ステージ２２により試料ＭＬを退避し、入射光の強度を検出器２４で測定する。このとき分光器１２から出射するＥＵＶ光の波長λを変えながら、波長走査を行ない、入射光の強度の波長依存性を測定する。入射光の強度をＩ_Ｒ０（λ）、入射光強度モニタの出力をＩ_００（λ）とする。

次に、ステージ２２により単色化されたＥＵＶビームが、測定対象にあたる試料の所定の位置に所定の角度で入射するように設定し、反射光の強度を検出器２４で測定する。同時に、試料表面から放出された光電子を光電子分光検出部分２６によってエネルギー分光し、あるエネルギー範囲の光電子量を計測する。このとき、分光器１２の波長設定を変えながら、波長走査を行ない、反射光強度の波長依存性と試料ＭＬの表面から放出された所定のエネルギー範囲の光電子の量の波長依存性とを同時に測定する。このとき、多層膜試料で反射された光強度をＩ_Ｒ１（λ）、測定された光電子放出量をＱ_Ｓ（λ）、その測定の際の入射光強度モニタの出力をＩ_０１（λ）とする。

次に、参照試料ＲＳとして多層膜の最上層を構成する物質で構成された単層膜ミラーの同エネルギー範囲における光電子放出量を計測する。参照試料（又は単層膜ミラー）ＲＳの厚さは、光電子の脱出深さより充分に厚く、また測定しようとする光の透過率が充分小さいことが望ましく、光の波長が１３．５ｎｍ程度であればＭｏやＳｉ、ルテニウム（Ｒｕ）などの場合、数百ｎｍ程度の厚さがあればよい。

多層膜試料ＭＬについて行ったのと同様な方法で参照試料ＲＳに対し、試料表面から放出される光電子の量の波長依存性を測定する。試料表面での電場は、入射光の電場と反射光の電場とを足し合わせたものであるが、単層膜ミラーＲＳの反射率はＥＵＶ光に対して非常に低いため、単層膜表面の電場強度は入射光の電場強度にほぼ等しい。このとき、参照試料の測定された光電子放出量をＱ_Ｒ（λ）、その測定の際の入射光強度モニタの出力をＩ_０２（λ）とする。

多層膜ミラーＭＬの反射率の波長依存性Ｒ（λ）は以下の式で与えられる。

多層膜ミラーＭＬの光電子放出量の参照試料ＲＳの光電子放出量との比の波長依存性Ｆ（λ）は以下の式で与えられる。

Ｆ（λ）は、多層膜ミラーＭＬの光電子放出量が、単層膜ミラーＲＳに比較して何倍になっているかを示すパラメータである。単層膜表面の電場強度は入射光の電場強度にほぼ等しいので、多層膜ミラー試料の光電子放出量の単層膜試料の光電子放出量との比Ｆ（λ）は、多層膜表面の電場強度が入射光の電場強度の何倍になっているかを示す量（電場強度比）に等しい。

代替的に、波長を変えながら多層膜にＥＵＶ光を照射し、高い反射率が得られる波長（この実施例においては１３．５ｎｍ）と、反射率がそれに比べて非常に低くなる波長（この実施例においては１２．５ｎｍまたは１４．５ｎｍ）との２つの波長での、真空中に放出される電子の量ＱＲ、ＱＬを求め、次式により、多層膜ミラー試料の光電子放出量が、単層膜ミラーに比較して何倍になっているかを示すパラメータを求めて電場強度比としてもよい。

次に、以下の式により位相δ（λ）を求める。

位相差δの余弦から位相差δを求める際に、位相差δに２πの整数倍の不確定性があるが、連続的に測定した領域内あるいは波長変化に対して位相差δが連続につながるようにすればよい。また位相差δの正負の不確定性があるが、多層膜の反射ピーク近傍の波長域で位相の波長依存性が正の傾きを持つように設定すればよい。

次に、可視光あるいは紫外光を用いたフィゾー干渉計、ミウラ干渉計などにより、多層膜試料の表面形状を計測する。表面形状計測と定在波による位相計測は、どちらを先に行ってもよいし、同時でもよい。

次に、ＥＵＶ光でみた等価的な反射面の形状、即ちδλ／（４πｃｏｓθ）及びｈ＋δλ／（４πｃｏｓθ）を算出する。

図６に多層膜表面からの光電子放出の概念図を示す。

多層膜ミラーに入射するＥＵＶビームが充分に単色であれば、多層膜ミラー表面から放出される光電子のエネルギーＥ_ｋｍａｘは、ＥＵＶビームのエネルギーをＥ_λ、光電子が放出する際の仕事関数をＷとすると、

と表わすことができる。

ここで、光電子は、多層膜表面のみならず多層膜内部からも放出される。多層膜内部から放出される光電子は、非弾性散乱を起こしてエネルギーを失う確立が大きくなり真空中に放出される際の光電子のエネルギーはＥ_ｋｍａｘより小さくなる。

多層膜表面の位相計測を行う場合、これら多層膜内部から放出された光電子はバックグラウンドとなり計測誤差の原因となってしまう。計測誤差を減らし位相計測精度をあげるためには、これら多層膜内部から放出され、エネルギーを一部失った光電子を取り除けばよい。本実施例では、図１の光電子分光部分２６の静電型電子分光器２６ｃの両半球にかかる電圧と、出口スリット幅を調節することによりこれら多層膜内部から放出される光電子を取り除くことによって多層膜表面のみから放出される光電子のみを観測する。このことにより、定在波を用いた位相計測精度が向上し、より正確な反射光の波面を求めることができる。

また、光電子分光部分２６によって、真空中に放出された光電子のうち、所定のエネルギー範囲の光電子を選択すれば、多層膜内部のある深さにおける位相計測を行うことも可能である。

また、放出された光電子を光電子分光部分によってエネルギー毎に選択して、多層膜表面を構成する物質から放出した電子を選択できるように所定のエネルギー範囲内の光電子を選択しその光電子量を測定することによって、多層膜を構成するある物質における位相情報を得ることができる。

検出する光電子は、光電効果によって真空中に放出された光電子に限らずオージェ電子についても同様に検出することができる。

上述の実施例によれば、多層膜ミラーにＥＵＶ光を入射した際に生じる定在波を利用して、多層膜のうちある深さにおける入射光と反射光の位相差を求めることが可能である。また、多層膜を構成している物質ごとの位相情報を得ることが可能である。更に、多層膜表面形状の計測結果と位相差とから、ＥＵＶ光でみた等価的な反射面の形状あるいは、多層膜で反射したＥＵＶ光の波面を求めることが可能である。

本発明の評価装置（位相計測装置）の第２の実施の形態について説明する。

本実施例の位相計測装置は、光電子分光部分（分離手段）２６において、１８０°静電半球型電子エネルギー分光器のかわりに飛行時間型エネルギー分光器を備えた点のみが第１の実施の形態の位相計測装置と異なる。光電子分光部分を図２に示す。

光電子分光部分に設置されている飛行時間型エネルギー分光器２６ｆは磁気シールドされた飛行管２６ｇと、光電子やオージェ電子のエネルギーを低下させる阻止電界印加用のメッシュ電極２６ｈおよび２６ｉを備えている。また、飛行管を通過した光電子は、電子倍増管やマイクロチャンネルプレート（ＭＣＰ）などの光電子検出器２６ｅによって検出される。この光電子を電荷増幅器を用いて電圧信号に変換し、更にアナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）１８を用いてデジタル化し、図１の演算部１６に取り込む。

多層膜ミラーから放出された光電子が飛行時間型エネルギー分光器２６ｆに入射すると、エネルギーの大きな光電子は速度が大きいので早く検出器に到達し、エネルギーの小さな光電子は遅く検出器に到達する。

光電子のエネルギーＥ_ｋは、電子の質量をｍ、多層膜から検出器までの距離をＬ、検出器に到達するまでにかかる時間をＴとすると、

と表わせる。この式から電子の到達時間Ｔを測定すれば光電子のエネルギーを知ることができる。

また、飛行時間型エネルギー分光器２６ｆのエネルギー分解能は、光電子の到達時間Ｔが長ければ長いほど向上する。そこで、本発明の実施の形態で使用した飛行管は、適当な阻止電界を印加できるようにして、電子のエネルギーＥ_ｋを低下させ、到達時間Ｔを長くすることによりエネルギー分解能を向上させている。

演算部に取り込んだ信号は、微細なスペクトル構造として表示することもできる。スペクトルのうち、適当なエネルギー範囲の光電子信号を取り出し、位相計測に用いることができる。

本発明の評価装置（位相計測装置）の第３の実施の形態について説明する。

本実施例の位相計測装置は、光電子分光部分（分離手段）２６において、１８０°静電半球型電子エネルギー分光器を設置するかわりに測定対象にあたる多層膜ミラーと光電子検出器の間に適当な阻止電圧をかけた点のみが、第１の実施の形態の位相計測装置と異なる。光電子分光部分を図３に示す。

多層膜ミラーＭＬと光電子検出器の間に適当な阻止電圧をかけると、多層膜ミラーから放出された光電子のうち、ある所定値以上のエネルギーを持った光電子のみが光電子検出器に到達できる。

多層膜表面の位相計測を行う場合、実施例１で示したように多層膜内部から放出された光電子はバックグラウンドとなり計測誤差の原因となる。適当な阻止電圧をかけることにより、多層膜のより深い部分から放出され非弾性散乱によってエネルギーを失った電子を取り除き、多層膜ミラー表面の位相計測の精度向上を図ることができる。

以上の実施例によれば、光学素子の評価装置において、波長２乃至４０ｎｍのＥＵＶ光を入射させた際に光学素子から放出される光電子のうち所定のエネルギーを持つ光電子を分離して検出することにより、光学素子における評価の高精度化を図ることができる。

本発明の評価装置（位相計測装置）の第４の実施の形態について図４に基づいて説明する。図４は、本発明の評価装置の第４の実施の形態を示す図である。

本実施例の位相計測装置の構成は第１の実施の形態の位相計測装置と同様の構成であるため、以下、第１の実施の形態の位相計測装置と異なる点について述べる。

本実施例の位相計測装置では、パルス光源であるＥＵＶ光源へのトリガーをトリガーコントローラ２８で制御し、多層膜ミラーＭＬに数パルスのＥＵＶビームが照射されるようにする。多層膜ミラーから放出された光電子は、多層膜ミラー近傍に設置してある光電子分光検出部分２６によって検出され、コンデンサ３０に電荷信号として蓄積される。その後、電荷増幅器によって電圧信号に変換し、アナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）１８を用いてデジタル化した後演算部１６に取り込む。

このように、光電子信号を数パルス分積算することにより、シグナル−ノイズ比が向上し、高感度で位相計測を行なうことができる。

本発明の評価装置（位相計測装置）の第５の実施の形態について図５に基づいて説明する。図５は、本発明の評価装置の第５の実施の形態を示す図である。

本実施例の位相計測装置の構成は第１の実施の形態の位相計測装置と同様の構成であるため、以下、第１の実施の形態の位相計測装置と異なる点について述べる。

本実施例の位相計測装置では、ＥＵＶ光源を照射して多層膜ミラーから放出された光電子信号をＥＵＶ光源１パルスごとにつきアナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）１８を用いてデジタル変換し、積算処理部３２で適当なパルス分足しあわせる。

このように、光電子信号を数パルス分積算することにより、シグナル−ノイズ比が向上し、高感度で位相計測を行なうことができる。積算処理部では、演算後、数パルス分の信号の平均値をとってデータとしてもよい。

以上の実施例によれば、光学素子の評価装置において、波長２乃至４０ｎｍのＥＵＶ光を入射させた際に光学素子から放出される光電子を検出し、該検出された光電子信号を積算することにより、電場強度の小さい波長領域においても充分な感度で光電子計測を行うことができ、光学素子の評価を高精度に行うことができる。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

本発明の第１の実施の形態における位相計測装置の概略構成図である。 本発明の第２の実施の形態で用いられる位相計測装置の電子分光検出部分の概略構成図である。 本発明の第３の実施の形態で用いられる位相計測装置の電子分光検出部分の概略構成図である。 本発明の第４の実施の形態における位相計測装置の概略構成図である。 本発明の第５の実施の形態における位相計測装置の概略構成図である。 ＥＵＶ光が照射された際に放出される光電子のエネルギー損失を示した概念図である。

符号の説明

１ 評価装置（位相計測装置）
１０ ＥＵＶ光源
１２ 分光器
１４ ビーム強度モニタ
１６ 演算部
１８ 電荷増幅器
２０ 測定室
２１ 排気
２２ ステージ
２４ 光強度検出器
２６ａ 電子レンズ
２６ｂ 入射スリット
２６ｃ 静電型電子分光器
２６ｄ 出口スリット
２６ｅ 光電子検出器
２６ｆ 飛行時間型分光器
２６ｇ，２６ｈ メッシュ電極
２８ トリガーコントローラ
３０ コンデンサ
３２ 積算処理部
ＭＬ 多層膜ミラー
ＲＳ 参照ミラー

Claims (9)

1. 多層膜が形成された光学素子の評価装置であって、
   前記光学素子の多層膜に波長２乃至４０ｎｍの光を入射させる照射系と、
   前記多層膜に前記光が入射することにより該多層膜から放出される光電子のうち、所定のエネルギーを持つ光電子を分離する分離手段と、
   前記分離手段に分離された光電子を検出する検出器と、
   前記検出器の検出値に基づいて前記多層膜へ入射する前記光と前記多層膜から反射する前記光との位相差を求める演算部とを有する評価装置。
2. 前記分離手段は、前記光学素子と前記検出器の間に配置された静電型電子分光器であることを特徴とする請求項１記載の評価装置。
3. 前記分離手段は、前記光学素子と前記検出器の間に配置された時間分解型電子分光器であることを特徴とする請求項１記載の評価装置。
4. 前記分離手段は、前記光学素子と前記検出器の間に阻止電圧をかけることを特徴とする請求項１記載の評価装置。
5. 多層膜が形成された光学素子の評価装置であって、
   前記光学素子の多層膜に波長２乃至４０ｎｍの光を入射させる照射系と、
   前記多層膜に前記光が入射することにより該多層膜から放出される光電子を検出する検出器と、
   前記検出器で検出された光電子の積算値に基づいて前記多層膜へ入射する前記光と前記多層膜から反射する前記光との位相差を求める演算部とを有する評価装置。
6. 前記照射系は、パルス光源からの光を前記光学素子に入射させ、
   前記積算値は、前記多層膜に前記パルス光源からの複数パルスの前記光を入射させることにより該多層膜から放出された光電子を、コンデンサに電荷信号として貯め、該電荷信号をデジタル変換することによって得ることを特徴とする請求項５記載の評価装置。
7. 前記照射系は、パルス光源からの光を前記光学素子に入射させ、
   前記積算値は、前記多層膜に前記パルス光源からの前記光を入射させることにより該多層膜から放出された光電子による信号を、１パルス毎にデジタル変換し、該変換された信号を積算することによって得ることを特徴とする請求項５記載の評価装置。
8. 多層膜が形成された光学素子の評価方法であって、
   前記光学素子の多層膜に波長２乃至４０ｎｍの光を入射させるステップと、
   前記多層膜に前記光が入射することにより該多層膜から放出される光電子のうち、所定のエネルギーを持つ光電子を分離するステップと、
   該分離された光電子を検出するステップと、
   該検出値に基づいて前記多層膜へ入射する前記光と前記多層膜から反射する前記光との位相差を求めるステップとを有する評価方法。
9. 多層膜が形成された光学素子の評価方法であって、
   前記光学素子の多層膜に波長２乃至４０ｎｍの光を入射させるステップと、
   前記多層膜に前記光が入射することにより該多層膜から放出される光電子を検出するステップと、
   該検出された光電子の積算値に基づいて前記多層膜へ入射する前記光と前記多層膜から反射する前記光との位相差を求めるステップとを有する評価方法。

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