JP2012104481A - 放電プラズマに基づいた極紫外（ｅｕｖ）放射線発生のソース位置を安定させるための方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放電プラズマに基づいた極紫外（ＥＵＶ）放射線発生のソース位置を安定させるための方法および装置を提供する。
【解決手段】本発明は、放電プラズマに基づいたＥＵＶ放射線の発生中にソース位置を安定させるための方法および装置に関する。ソース位置の位置変化を放射線ソースの動作中に単純な方法で補償できるようにする、ＥＵＶ放射線の発生中にソース位置を安定させるための新規な可能性を見い出すという目的は、第１のビーム整列ユニット（７）、第２のビーム整列ユニット（４）、およびビーム集束ユニット（５）が、蒸発ビーム（３）に配置され、かつ第１〜第３の測定装置（８、９、１０）に接続され、かつ基準値に対する蒸発ビーム（３）の方向偏差および発散偏差を取得および補償するために調整可能であるという点で、本発明によって達成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、放電プラズマに基づいた極紫外（ＥＵＶ）放射線の発生中にソース位置を安定させるための方法および装置に関し、この場合に、パルス高エネルギ放射線の蒸発ビームが、ビーム集束ユニットを介して、真空チャンバの２つの電極間におけるエミッタ材料の蒸発用の所定の蒸発位置に向けられる。

本発明は、特に半導体リソグラフィに適用され、かつ１３．５±０．１３５ｎｍのスペクトル帯域におけるＥＵＶリソグラフィに好適であると好ましい。

放電プラズマによるＥＵＶ放射線の発生のために、蒸発位置の２つの電極間において集束されたパルス高エネルギ放射線（蒸発ビーム）、例えばレーザ放射線によって、真空チャンバにおける好適なエミッタ材料、例えばスズを蒸発させることと、電極間のパルス放電によってエミッタ材料を放電プラズマに変換することと、が周知である（例えば、特許文献１、特許文献２）。放電プラズマが発生する空間であって、そこからＥＵＶ放射線が放射される空間が、ソース位置である。

ＥＵＶ放射線の多くの用途にとって、例えばマイクロリソグラフィにとって、供給されるＥＵＶ放射線の安定した品質が、非常に重要である。

これに関連して、個別のＥＵＶビームパルス間でのソース位置における位置のわずかな変化さえ、ＥＵＶ用途における品質に対して非常にネガティブな影響を及ぼす可能性がある。

米国特許第７，５４１，６０４号明細書 米国特許第６，８１５，９００号明細書

本発明の目的は、ソース位置における位置の熱依存変化を放射線ソース（放射線源）の動作中に単純な方法で補償できるようにする、放電プラズマに基づいた極紫外（ＥＵＶ）放射線の発生中にソース位置を安定させるための新しい可能性を発見することである。

放電プラズマに基づいた極紫外（ＥＵＶ）放射線の発生中にソース位置を安定させるための方法であって、パルス高エネルギ放射線の蒸発ビームが、真空チャンバの２つの電極間におけるエミッタ材料の蒸発用の所定の蒸発位置に、ビーム集束ユニットを介して向けられる方法において、上記の目的は、以下のステップを介して満たされる。すなわち、
− 蒸発ビームの第１の実際の方向値が、第１のビーム整列ユニットに当たる前に２つの座標において得られ、得られた実際の方向値が、第１の方向偏差を決定するために第１の基準方向値と比較されるステップと、
− ２つの座標における第２のビーム整列ユニットの位置補正が、蒸発ビームの第１の方向偏差を補償するために実行されるステップと、
− 蒸発ビームの第２の実際の方向値が、第１のビーム整列ユニットの下流における２つの座標において得られ、得られた第２の実際の方向値が、所定の蒸発位置の方向における第２の方向偏差を決定するために第２の基準方向値と比較されるステップと、
− ２つの座標における第１のビーム整列ユニットの位置補正が、蒸発ビームの第２の方向偏差を補償するために実行されるステップと、
− 蒸発ビームの実際の発散値が、第１のビーム整列ユニットの下流において得られ、得られた実際の発散値が、基準発散値と比較され、それによって、蒸発ビームが、発散偏差を決定するために所定の蒸発位置において蒸発ビームの補正された方向に沿って集束されるステップと、
− 蒸発位置における蒸発ビームの集束が調整されるように、ビーム集束ユニットが、発散偏差を補償するために補正されるステップと、
を介して満たされる。

「蒸発位置」とは、電極のうち１つの表面上のエリアまたは電極間のエリアを意味し、そこでは、供給されたエミッタ材料が蒸発ビームの動作を介して蒸発される。

以下において、「実際値」とは、蒸発ビームにおける1つの位置で実際に測定される蒸発ビームの値を意味する。基準値は、それによって、蒸発ビームの焦点が、所望の精度およびエネルギ分布で蒸発位置に向けられる値、すなわち、例えば、それによってエミッタ材料の確実で十分な蒸発が保証される値である。

本発明による方法の有利な実施形態において、第１のビーム整列ユニット、第２のビーム整列ユニット、およびビーム集束ユニットの補正調整値は、基準値が達成されて第１〜第ｎの入力電力と関連付けられるように記憶される調整量として、放射線源の異なる第１〜第ｎの入力電力について得られ、それにより、放射線源の入力電力が変化する場合には、これらの調整量が、検索されて、例えば整列用の基本設定として整列用に使用することが可能になる。

補正調整値は、例えば、第１のビーム整列ユニット、第２のビーム整列ユニット、およびビーム集束ユニットの座標系における位置および位置角度など、相対的な位置および向きである。

このやり方は、次のような利点を提供する。すなわち、放射線源の様々な事前調整された第１〜第ｎの入力電力の１つが選択される場合に、蒸発ビームの方向および発散の第１の調整が、放射線出力における変化に続くそれぞれの基本設定からスタートして迅速に達成されるという利点を提供する。方向および発散における偏差は、それぞれの基本設定からスタートして正確な方法で補償することができる。

本方法の好ましい実施形態において、第１の実際の方向値、第２の実際の方向値、および実際の発散値を得るために用いられる位置敏感センサの補正調整値が、放射線源の様々な（第１〜第ｎの）入力電力について得られ、第１〜第ｎの放射線出力に関連付けられるように記憶され、それにより、それらは、放射線源の入力電力に変化があった場合に、検索されて調整用に使用することが可能になる。

第１〜第ｎの入力電力の１つを選択する場合に、位置敏感センサ用のそれぞれの記憶された調整量は、自動的に検索され、かつ位置敏感センサの調整量は、基本設定として調整される。

第１のビーム整列ユニット、第２のビーム整列ユニット、およびビーム集束ユニットの補正調整値の決定、記憶および調整は、第１の実際の方向値、第２の実際の方向値、および実際の発散値を得るために用いられる位置敏感センサの補正調整値の決定、記憶および調整と組み合わせることができる。

第１のビーム整列ユニット、第２のビーム整列ユニット、およびビーム集束ユニット、ならびに位置敏感センサの補正調整値は、標準条件下で決定され、データベース、好ましくは電子データベースに、最も単純な場合には表に記憶される。標準条件は、例えば、較正用に決定された入力電力の選択を介して、および標準化された周囲温度を介して確立することができる。

第１〜第ｎの入力電力は、自由に選択することができる。

蒸発位置は、本発明による方法の実施形態に依存して、電極間の様々な位置で確立することができる。エミッタ材料は、蒸発位置に供給されるが、例えば、挿入されるか、蒸発位置におけるキャリアの表面上に配置されるか、または蒸発位置に投げ込まれるかもしくはそこに落ちることができるように、供給される。

第１の実施形態において、蒸発ビームは、エミッタ材料でコーティングされた電極の表面に位置する蒸発位置に集束される。電極は、蒸発位置において動かすことができる。例えば、電極は、回転電極として構成することができ、かつ蒸発位置において回転するか、部分的に周回するか、例えば循環リボン電極を用いた場合のように蒸発位置を通って直線的に移動させることができる。

本方法の別の実施形態において、蒸発ビームは、電極間の蒸発位置に蒸発ビームとして集束され、エミッタ材料の滴は、蒸発位置に規則的に（かつ放電と同期するように）注入されることが可能である。

この実施形態において、エミッタ材料はまた、例えば次のようにして、蒸発位置に移動させられる。すなわち、エミッタ材料は、蒸発位置に導入されるか、液滴発生器によって蒸発位置へ発射されるか、または重力によって蒸発位置に落とされる。

さらに、本方法は、蒸発位置と少なくとも１つの基準点との間の距離が、光学距離監視装置によって監視されるような方法で行われる。このタイプの光学距離監視は、例えばレーザ距離センサによって行うことができる。

蒸発ビーム用に選択される放射線は、放射線源によって供給されるレーザ放射線または粒子ビームなどの高エネルギ放射線とすることができる。

放電プラズマに基づいた極紫外（ＥＵＶ）放射線の発生中にソース位置を安定させるための装置であって、蒸発ビームとしてパルス高エネルギ放射線の蒸発ビームを発生するための放射線源が、少なくとも１つのビーム整列ユニットおよびビーム集束ユニットを介して、真空チャンバにおけるガス放電用の２つの電極間におけるエミッタ材料の蒸発のための所定の蒸発位置へ向けられる装置において、前述の目的は、さらに次のことによって達成される。
− 蒸発ビームにおいて、第２のビーム整列ユニットが、ビーム集束ユニットの前に配置され、第１のビーム整列ユニットが、ビーム集束ユニットの後ろに配置される点と、
− 蒸発ビームにおいて、蒸発ビームの方向偏差を得るための第１の測定装置にむけて、蒸発ビームから第１のビーム成分を分離するための第１のビームスプリッタが、第２のビーム整列ユニットの前に配置され、第１の測定装置が、記憶／制御ユニット、および第２のビーム整列ユニットの位置および向きを調整できる調整手段に接続されることと、
− 蒸発位置の方向において基準値からの蒸発ビームの方向偏差を得るための第２の測定装置に向けて、蒸発ビームから第２のビーム成分を分離するための第２のビームスプリッタが、蒸発位置に集束される蒸発ビームにおいて第１のビーム整列ユニットの後ろに配置され、第２の測定装置が、記憶／制御ユニット、および第１のビーム整列ユニットの位置および向きを調整できる調整手段に接続されることと、
− 蒸発位置の方向において基準発散値からの蒸発ビームの発散偏差を得るための第３の測定装置に向けて、蒸発ビームから第３のビーム成分を分離するための第３のビームスプリッタが、蒸発位置に集束される蒸発ビームにおいて第１のビーム整列ユニットの後ろに配置され、第３の測定装置が、データ記憶装置、および所定の蒸発位置における蒸発ビームの焦点を生成するためにビーム集束ユニットを調整できる調整手段に接続される点と、
− 第１のビーム整列ユニット、第２のビーム整列ユニット、ビーム集束ユニット、第１のビームスプリッタ、第２のビームスプリッタ、および第３のビームスプリッタが、真空チャンバに機械的に固定して接続される点と、
において満たされる。

有利な実施形態において、第２のビーム整列ユニットは、パルス高エネルギ放射線用の放射線源の方向マニュピレータとして構成され、第１のビーム整列ユニットは、それがビーム偏向を引き起こすような方法で構成される。例えば、方向マニュピレータは、２次元的に調整可能な、かつ放射線源の前に配置される光学装置とすることができる。例えば、ビーム整列ユニットは、ミラーとすることができる。

放射線源、ビーム指向ユニット、ビーム集束ユニット、測定装置、データ記憶装置、調整手段、および記憶／制御ユニットは、真空チャンバの外に配置するのが好ましい。

さらに、第１のビーム整列ユニットおよび第２のビーム整列ユニットは、２次元的に調整可能なビーム偏向ユニットとして構成することができる。それに応じて、第２のビーム整列ユニットは、蒸発位置におけるｘ−ｙ平面において蒸発ビームの方向の調整を可能にする調整手段に接続することができ、第１のビーム整列ユニットおよび第２のビーム整列ユニットは、位置および向きに関して対応する方法で調整することができる。

ビームスプリッタは、ビームスプリッタミラー、ビームスプリッタキューブとすることができるだけでなく、回転レーザ窓とすることもできる。回転レーザ窓は、蒸発ビーム放射線の少なくともいくらかを第１〜第３の測定装置の少なくとも１つへと少なくとも周期的に反射する。

第１の測定装置および第２の測定装置は、基準方向値からの方向偏差を得るために位置偏差を等価測定量として検出するための位置敏感放射線センサであるのが有利である。

これらの位置敏感放射線センサは、各場合に、マトリックス検出器、４分割検出器、互いに直交して配置された２つのバイセル検出器の組み合わせ、または互いに直交して配置された２つのライン検出器の組み合わせを含む群から選択される受信ユニットによって形成することができる。位置敏感放射線センサは、変位手段と通信することができるが、この変位手段によって、位置敏感放射線センサは、それらの相対的な位置および向きに関して制御された方法で調整することができる。

以下では、「バイセル検出器」は、例えばデュアルフォトダイオードにおけるように、２つのセンサを含む全ての検出器を意味する。バイセル検出器が検出器として用いられる場合には、追加のビームスプリッタをバイセル検出器の前に配置することが有利である。

好ましい実施形態において、第３の測定装置は、開口部を備えたミラー、例えば中心開口部を有する開口ミラーを有し、この中心開口部に、蒸発ビームから分離された第３のビーム成分が向けられる。さらに、ミラーの開口部を通過する放射線を検出するための第１のセンサが設けられ、ミラーによって反射された第３のビーム成分の放射線を検出するための第２のセンサが設けられる。

装置の別の実施形態において、回転レーザ窓が、第２のビームスプリッタとして蒸発ビームに配置され、この第２のビームスプリッタを介して、蒸発ビームの放射線が、第２の測定装置および第３の測定装置へと少なくとも周期的に反射される。

他の実施形態において、装置にはまた、例えば蒸発位置における電極の少なくとも１つの表面におけるエリアの、基準点からの光学距離監視手段などの追加測定装置を含むことができる。

本発明による方法の核心は、蒸発ビームの方向および蒸発ビームの発散における実際値および基準値間の比較（この比較はまた、ＥＵＶ放射線を発生するための動作中にも可能である）と、実際値および基準値間の偏差の補償と、に存する。ソース位置の安定化は、蒸発位置の空間位置を安定させることによって達成される。

装置側におけるソース位置の相対的不安定性の１つの理由は、放電プラズマの高頻度の発生中においてかなりの熱が発生する結果、真空チャンバ、ならびに真空チャンバ内および真空チャンバに配置された光学要素に熱応力がもたらされるからである。これらの熱応力ゆえに、光学要素は互いに対して位置を変化させ、その結果、蒸発ビームの焦点は、可変の精度および集束程度でもって蒸発位置へ向けられる。

これは、例えば、冷却能力、すなわち冷却によって取り除き得る、システムにおいて放散される電力に関連する。放散される電力と、小さいが常に存在する熱放散との空間的分離の結果として、温度勾配が常に生じる。これらの温度勾配が、関連するコンポーネントの熱機械的に依存した変形の実際の原因である。

蒸発ビームの光路は、「低い」ＥＵＶ源、すなわち放射線源の比較的低い入力電力、例えば５０ｋＷを用いて通常調整される。しかしながら、実際の用途における放熱源用の対応する入力電力は、調整用に用いられる放射線出力よりかなり大きい場合が多い。したがって、より高い入力電力で用いられた場合に、調整された状態からの偏差が生じ、これは、不安定なソース位置に帰着する可能性がある。

本発明による方法は、位置における熱機械的に依存した変化が可逆性であるという仮定に基づいている。すなわち、位置における変化が、真空チャンバ、ならびに真空チャンバ内および真空チャンバに配置された要素の加熱よって生じる場合に、元の位置は、元の温度に戻ると、非常に近似している場合にそうであるように、回復される。

図面および実施形態の例に関連して、以下でより完全に本発明を説明する。

放射線源および２つのビーム指向ユニットを有する、本発明による第１の装置である。 放射線源の前に配置された方向マニュピレータおよび２つのビーム指向ユニットを有する、本発明による第２の装置である。 次の状態、すなわち、３ａ）ｘ方向において整列された、３ｂ）ｙ方向において整列された、３ｃ）ｘ方向において整列からずれた、３ｄ）ｙ方向において整列からずれた状態にあるデュアルフォトダイオードの装置である。 発散偏差を得るための第３の測定装置である。 ＨＲミラーの後ろの４分割検出器の装置である。 回転レーザ窓および電極間に注入されたエミッタ材料を有する装置である。 光学距離監視手段を伴う装置である。

図１に示す本発明による装置の本質的要素は、真空チャンバ１と、パルス高エネルギ放射線の蒸発ビーム３を供給するための放射線源２と、第１のビーム指向ユニット７と、第２のビーム指向ユニット４と、第１のビーム指向ユニット７および第２のビーム指向ユニット４の間の蒸発ビーム３におけるビーム集束ユニット５と、さらに蒸発ビーム３の方向偏差を得るための第１の測定装置８および第２の測定装置９と、蒸発ビーム３の発散偏差を得るための第３の測定装置１０と、である。

回転電極として構成される２つの電極１６が、真空チャンバ１に設けられる。エミッタ材料（図示せず）が、カソードとして機能する電極１６の表面に連続的に供給される。蒸発ビーム３は、真空チャンバ１の壁にある入力窓１．１を通って真空チャンバ１の中へと入ることができる。

第１のビーム指向ユニット７、第２のビーム指向ユニット４、ビーム集束ユニット５、第１の測定装置８、第２の測定装置９、および第３の測定装置１０は、真空チャンバ１の外に配置され、かつ真空チャンバ１に機械的に固定して接続される。

放射線は、放射線源２によって供給されるが、この放射線源２は、レーザ放射線源として構成され、かつ蒸発ビーム３として第２のビーム指向ユニット４に向けられる。第２のビーム指向ユニット４は、蒸発ビーム３が、望遠鏡として構成されたビーム集束ユニット５によって第１のビーム指向ユニット７の方向に案内され、かつこの第１のビーム指向ユニット７の中心に当たるような方法で、調整手段４．１および４．２によって２次元的に傾斜させることができる高反射率ミラー（＞９９％ＨＲミラー）として構成される。

ビーム集束ユニット５は、強度分布の重心を＜２５μｍの精度で焦点１５において調整できるような方法で、蒸発ビーム３の発散を補正する役目をする凹レンズ５．１および凸レンズ５．２を有する。２つのレンズ５．１および５．２の１つ（この場合には凹レンズ５．１）は、調整手段５．３により凸レンズ５．２に対して変位させることができる。

ビーム集束ユニット５を介して、蒸発ビーム３は、蒸発位置１４において蒸発ビーム３に沿った向きのｚ方向であって、蒸発ビーム３と直角に広がるｘ−ｙ平面に対して直角なｚ方向に集束することができる。

第１のビーム指向ユニット７を介して、集束蒸発ビーム３は、エミッタ材料を供給された電極１６の表面に位置する蒸発位置１４へと、有効絞り６を介して向けられる。蒸発ビーム３は、ｘ−ｙ平面で定義されたｘおよびｙ座標における第１のビーム指向ユニット７によって、蒸発位置１４へ送出され得る。

絞り６は、既存のデブリ軽減ツールにおける開口部を介して、および入力窓１．１と蒸発位置１４との間の蒸発ビーム３の起こり得るシェーディングを介して決定される。

蒸発ビーム３から第１のビーム成分３．１を、蒸発ビーム３の方向偏差を得るための第１の測定装置８に向けて分離するためのビームスプリッタミラーとして設計される第１のビームスプリッタ１１は、第１のビーム指向ユニット７の前に蒸発ビーム３に配置される。第１の測定装置８は、記憶／制御ユニット１７、および第２のビーム整列ユニット４の位置および向きを調整できる調整手段４．１、４．２に接続される。

蒸発位置１４の方向において基準値からの蒸発ビーム３の方向偏差を得るための第２の測定装置９に向けて、蒸発ビーム３から第２のビーム成分３．２を分離する第２のビームスプリッタ１２は、蒸発位置１４に集束される蒸発ビーム３において第１のビーム整列ユニット７の後ろに配置される。第２の測定装置９はさらに、記憶／制御ユニット１７、および第１のビーム整列ユニット７の位置および向きを調整できるようにする、第１のビーム整列ユニット７の調整手段７．１、７．２に接続される。

蒸発位置１４の方向において基準発散値からの蒸発ビーム３の発散偏差を得るための第３の測定装置１０に向けて、蒸発ビーム３から第３のビーム成分３．３を分離するための第３のビームスプリッタ１３は、第２のビーム成分３．２に配置される。第３の測定装置１０は、記憶／制御ユニット１７およびビーム集束ユニット５の調整手段５．３に接続され、調整手段５．３によって、ビーム集束ユニット５は、所定の蒸発位置１４において蒸発ビーム３の焦点１５を生成するように調整することができる。第３のビーム成分３．３は、第３のビームスプリッタ１３によって第２のビーム成分３．２から分離され、第３の測定装置１０に向けられる。

本発明の別の実施形態において、第３のビームスプリッタ１３はまた、蒸発ビーム３に直接配置することができる。

第１〜第３のビームスプリッタ１１、１２、１３は、それぞれ第１、第２および第３の測定装置８、９、１０の方向に放射線の小部分（０．５％〜４％）を反射する、ＡＲ（反射防止）コーティングを一側に有するガラスまたは石英ガラスプレートである。

図２に示す本発明による装置の第２の実施形態において、放射線源２は、蒸発ビーム３が、ビーム集束ユニット５および第１のビーム指向ユニット７に直接案内されるような方法で、真空チャンバ１の外に配置される。第２のビーム指向ユニット４は、放射線源２の方向マニュピレータとして構成され、特に２次元的に調整可能な光学装置２．１として放射線源２の前に配置される。

放射線源２の修正実施形態において、第２のビーム指向ユニット４にはまた、２次元的に調整可能な光学装置２．１に加えて、図１による調整可能な偏向要素を含むことができる。

第１の測定装置８および第２の測定装置９は、所定の基準方向値からの蒸発ビーム３の方向偏差を得るための位置敏感放射線センサとして構成される。第１の測定装置８および第２の測定装置９には、それぞれ、互いに直交して配置された２つの受信要素を含む受信ユニットが含まれる。

図３は、受信ユニットとしてのバイセル検出器１８を示す。これらのバイセル検出器１８それぞれ、受信要素としてフォトダイオード１８．１、１８．２および１８．３、１８．４を備えたデュアルフォトダイオードとして構成される。図３ａに示すフォトダイオード１８．１および１８．２を備えたバイセル検出器１８が、ｘ−ｙ平面のｘ軸方向における蒸発ビーム３の位置を得るために用いられるのに対して、図３ｃに示すフォトダイオード１８．３および１８．４を備えたバイセル検出器１８は、ｘ−ｙ平面のｙ軸方向における蒸発ビーム３の位置を得るために用いられる。図３ａおよび３ｃならびに図３ｂおよび３ｄのバイセル検出器１８は、互いに直交して配置された２つの受信要素をそれぞれ有する位置敏感放射線センサをそれぞれ形成する。バイセル検出器１８は、バイセル検出器１８を個別に調整できる変位手段にそれぞれ接続される（図示せず）。変位手段は、記憶／制御ユニットに接続される。第１の測定装置８および第２の測定装置９には、少なくとも１つの追加ビームスプリッタ（図示せず）がそれぞれ配置され、かつ第１のビーム成分３．１および第２のビーム成分３．２において、それらのそれぞれの部分ビームが、フォトダイオード１８．１および１８．２ならびにフォトダイオード１８．３および１８．４を有するバイセル検出器１８にそれぞれ向けられる。

図３ａおよび３ｃにおいて、第１のビーム成分３．１は、フォトダイオード１８．１および１８．２間の中心線に対して対称的にバイセル検出器１８に当たる。この種の照明シナリオにおいて、蒸発ビーム３の実際の方向値は、基準方向値に一致する。図３ｂおよび３ｄにおいて、第１のビーム成分３．１は、フォトダイオード１８．３および１８．４間の中心線に対して非対称的に当たる。

図４に示す本発明による装置の別の実施形態において、第１の測定装置８は、次のような方法で、第１のビーム指向ユニット７の後ろに配置される。すなわち、反射されずに第１のビーム指向ユニット７を貫通するビーム成分が、フォトダイオードａ、ｂ、ｃおよびｄを有する、受信ユニットとしての４分割フォトダイオード２０に当たるような方法で配置される。この実施形態において、第１のビーム指向ユニット７は、第１のビームスプリッタ１１の機能を引き継ぐ。

さらなる実施形態において、マトリックス検出器、互いに直交して配置された２つのバイセル検出器の組み合わせ、または互いに直交して配置された２つのライン検出器の組み合わせなどの他の適切な受信ユニットも、４分割フォトダイオード２０またはデュアルフォトダイオードの代わりに、第１の測定装置８および第２の測定装置９において使用可能である。

第３の測定装置１０の構成が、図５に概略的に示されている。図１および２に示すように、第２のビーム成分３．２から分離された第３のビーム成分３．３は、凸レンズ１０．１によって、円形の中心開口部１９．１を有する（ＨＲミラーとしての）開口ミラー１９に集束される。第３のビーム成分３．３の一部は、開口部１９．１を通過して、開口ミラー１９の後ろに第１の発散センサ２１として配置されたフォトダイオードに当たる。開口ミラー１９に当たる、第３のビーム成分３．３の部分は、開口ミラー１９によって、第２の発散センサ２２としての第２のフォトダイオード上に反射される。

第３のビーム成分３．３の蒸発ビームの開口角度は、凸レンズ１０．１を通って第３の測定装置１０内部で拡大される。蒸発ビーム３の焦点１５の位置が変化する場合には、第３のビーム成分３．３の直径が変化し、今度は第３のビーム成分３．３は、変化した直径で第３の測定装置１０に当たる。その結果、第１の発散センサ２１および第２の発散センサ２２によって得られるビーム成分もまた変化する。なぜなら、開口ミラー１９に集束される第３のビーム成分３．３がまた、変化した直径を有するからである。

例えば、第３のビーム成分３．３の焦点が、第３の測定装置１０の凸レンズ１０．１から離れるように移動する場合に、開口ミラー１９において第３のビーム成分３．３の蒸発ビームの直径は、より大きくなり、より多くのビーム成分が第２の発散センサ２２へと反射される。それに応じて、第１の発散センサ２１に達するビーム成分は少なくなる。焦点が凸レンズ１０．１の方へ変位される場合には、逆の事例が生じる。

図６に示すように、第２のビームスプリッタ１２はまた、第１のビーム指向ユニット７と蒸発位置１４との間で集束蒸発ビーム３に設けられる回転レーザ窓２３によっても形成することができる。この場合に、小滴（実線の円として概略的にのみ示す）の形態をしたエミッタ材料の蒸発位置１４は、電極１６間に位置する。蒸発ビーム３の反射光は、回転レーザ窓２３によって第２のビーム成分３．２として少なくとも周期的に第３の測定装置１０へと反射される。第３のビーム成分３．３は、第２のビーム成分３．２から分離され、第２の測定装置９に向けることができる。

図７は、光学距離監視手段２４が設けられる、図１および２による装置の拡大断面図（正確な縮尺ではない）を示す。光学距離監視手段２４は、基準点から、例えば絞り６または光学距離監視手段２４からの、電極１６の１つにおける表面上の蒸発位置１４の距離を測定および監視する。例えば、光学距離監視手段２４は、三角測量原理によって（デジタル的に）動作し、かつ０．６ｍｓの応答時間および１．５ｋＨｚの測定周波数で毎秒１５００の測定値を可能にするレーザ距離センサなどの光学距離センサとすることができる。レーザ距離センサの測定範囲は、１〜＞１０００ｍｍであり、６００ｍｍの距離で０．００６ｍｍの解像度を有する。電極１６の少なくとも１つにおける表面上の蒸発位置１４から約１ｍのレーザ距離センサの距離で、解像度は、約０．０１ｍｍである。光学距離監視手段２４は、記憶／制御ユニット１７と通信する。

図１による装置を参照しながら本発明による方法をより詳細に説明する。第１の測定装置８および第２の測定装置９において、２つのデュアルフォトダイオードが、バイセル検出器１８として互いに直交して配置される。この装置は、２０ｋＷの放射線源の第１の入力電力用に調整されることになる。

パルスレーザ放射線が、放射線源２によって供給され、第２のビーム指向ユニット４に向けられ、ビーム集束ユニット５を介してｚ方向に集束され、かつ第１のビーム指向ユニット７によって蒸発位置１４に向けられる。

ビーム集束ユニット５ならびに第２のビーム指向ユニット４および第１のビーム指向ユニット７の試行錯誤調整によって、装置は、最大変換効率が達成される設定に調整される。

第１の測定装置８は、次のように配置される。すなわち、第１のビーム成分３．１が、フォトダイオード１８．１および１８．２間の中心線に対して対称的にバイセル検出器１８に当たるような方法で、ｘ−ｙ平面のｘ軸方向における蒸発ビーム３の位置を得るために用いられるバイセル検出器１８が配置される。

同じ位置決めは、ｘ−ｙ平面のｙ軸方向における蒸発ビーム３の位置を得るために用いられるフォトダイオード１８．３および１８．４を有する第２のバイセル検出器１８で行われる。

４分割フォトダイオード２０が２つのバイセル検出器１８の代わりに用いられる場合には、方法は、以下のように説明することができる。
４分割フォトダイオード２０の個別フォトダイオードａ、ｂ、ｃおよびｄは、デジタル電圧値Ｓ_ａ、Ｓ_ｂ、Ｓ_ｃおよびＳ_ｄを記録する。１２ビットＤ／Ａ変換装置を用いる場合に、これらの値は、（−２０４７．．．＋２０４７）の範囲にある。これらの電圧値は、対応するフォトダイオードａ、ｂ、ｃおよびｄに当たる蒸発ビーム３の放射線エネルギにそれぞれ比例する。パルス対パルス制御が絶対に必要というわけではないので、多くのビームパルスにわたって移動平均を形成することができる。目標は、４分割フォトダイオード２０が接続される変位手段によって、４分割フォトダイオード２０を横に設定位置Ｘ（設定）へ変位させることである。設定位置Ｘ（設定）はまた、以下によって説明することができる。
Ｘ（設定）＝Ｘ（実際値）＋ｆ＊［（Ｓ_ａ＋Ｓ_ｃ）−（Ｓ_ｂ＋Ｓ_ｄ）］／（Ｓ_ａ＋Ｓ_ｂ＋Ｓ_ｃ＋Ｓ_ｄ）
ここで、ｆは、正常デジタル電圧値とＸ位置値との間の変換係数である。所望の設定位置Ｘ（設定）は、
［（Ｓ_ａ＋Ｓ_ｃ）−（Ｓ_ｂ＋Ｓ_ｄ）］／（Ｓ_ａ＋Ｓ_ｂ＋Ｓ_ｃ＋Ｓ_ｄ）＝０
の場合に達成される。
２０ｋＷ電力用のこの設定位置Ｘ（設定）は、記憶／制御ユニット１７におけるファイル（表１）に記憶される。

これは、対応する方法で、ｙ方向における４分割フォトダイオード２０の横変位に当てはまる。
Ｙ（設定）＝Ｙ（実際値）＋ｇ＊［（Ｓ_ａ＋Ｓ_ｂ）−（Ｓ_ｃ＋Ｓ_ｄ）］／（Ｓ_ａ＋Ｓ_ｂ＋Ｓ_ｃ＋Ｓ_ｄ）
ここで、ｇは、正常デジタル電圧値とＹ位置値との間の変換係数である。所望の設定位置Ｙ（設定）は、以下の条件が満たされる場合に達成される。
［（Ｓ_ａ＋Ｓ_ｂ）−（Ｓ_ｃ＋Ｓ_ｄ）］／（Ｓ_ａ＋Ｓ_ｂ＋Ｓ_ｃ＋Ｓ_ｄ）＝０
この設定位置Ｙ（設定）は、同様に、記憶／制御ユニット１７におけるファイル（表１）に記憶される。

第１の測定装置８によりｘ方向およびｙ方向において決定された偏差は、第１の方向偏差である。

決定された入力電力において測定装置の得られる設定位置は、測定装置の補正調整値である。

第２の方向偏差を決定する第２の測定装置９を調整するプロセスは、完全に対応する方法で行われる。

ｚ方向において設定位置Ｚ（設定）を調整する場合に、目標は、条件＝（Ｓ_ｅ−Ｓ_ｆ）／（Ｓ_ａ＋Ｓ_ｆ）＝０が満たされる場合に、Ｚ設定位置
Ｚ（設定）＝Ｚ（実際値）＋ｈ＊（Ｓ_ｅ−Ｓ_ｆ）／（Ｓ_ａ＋Ｓ_ｆ）
が達成されるように、第３のビーム成分３．３の蒸発ビームの方向において、開口ミラー１９に対して第３の測定装置１０の凸レンズを変位することであり、ここで、ｈは、正常デジタル電圧値とＺ位置値との間の変換係数である。この設定位置Ｚ（設定）は、同様に、記憶／制御ユニット１７におけるファイル（表１）に記憶される。発散偏差は、第３の測定装置１０によって決定される。

第１〜第３の測定装置８〜１０は、用いられることになる放射線源２の第１〜第ｎの入力電力の全てにおいて設定される。決定された設定位置の全ては、繰り返し検索できるように、表に、およびまた方法の他の実施形態において他の適切なデータベースまたは分類体系に、関連する入力電力と共に記憶される。

適切な設定位置は、装置が作動されることになる入力電力に依存して移動させられる。

放射線源２を作動する前に設定位置へ移動することは、蒸発ビーム３が整列されることを意味しない。整列は、第１および第２の方向偏差ならびに発散偏差を補償することによって行われる。例えば５０ｋＷの入力電力で整列するために、第１の測定装置８における４分割フォトダイオード２０は、記憶／制御ユニット１７から前もって検索された設定位置Ｘ_８２、Ｙ_８２に進められる。

ｘ方向における調整用の関連する量が、
［（Ｓ_ａ＋Ｓ_ｃ］−（Ｓ_ｂ＋Ｓ_ｄ）］／（Ｓ_ａ＋Ｓ_ｂ＋Ｓ_ｃ＋Ｓ_ｄ）≠０
である場合に、０からの偏差量は、第２のビーム指向ユニット４のｘ調整手段４．１によって実行されるモータステップ量を決定するために用いられる。調整手段４．１の送り方向は、同様に、ゼロからの決定された偏差の数学記号から推定することができる。第２のビーム指向ユニット４は、
［（Ｓ_ａ＋Ｓ_ｅ）−（Ｓ_ｂ＋Ｓ_ｄ）］／（Ｓ_ａ＋Ｓ_ｂ＋Ｓ_ｅ＋Ｓ_ｄ）＝０
まで傾斜される。
その後、Ｘ方向は調整される。ｘ調整手段４．１は、記憶／制御ユニット１７を介して制御される。

量が、最初にまた、
［（Ｓ_ａ＋Ｓ_ｂ）−（Ｓ_ｃ＋Ｓ_ｄ）］／（Ｓ_ａ＋Ｓ_ｂ＋Ｓ_ｃ＋Ｓ_ｄ）≠０
である場合に、第２のビーム指向ユニット４のｙ調整手段４．２は、
［（Ｓ_ａ＋Ｓ_ｂ）−（Ｓ_ｃ＋Ｓ_ｄ）］／（Ｓ_ａ＋Ｓ_ｂ＋Ｓ_ｃ＋Ｓ_ｄ）＝ｔ
まで、前の説明と同様に傾斜される。
次に、Ｙ方向がまた、整列される。ｙ調整手段４．２は、記憶／制御ユニット１７を介して制御される。

第１のビーム指向ユニット７は、類似の方法で調整される。

手順は、ｚ方向における集束に関して同様である。第３の測定装置１０における凸レンズは、その設定位置Ｚ_１０２へ進められる。記憶／制御ユニット１７は、ビーム集束ユニット５の調整手段５．３に制御コマンドを出し、それに基づいて凹レンズ５．１は、条件＝（Ｓ_ｅ−Ｓ_ｆ）／（Ｓ_ｅ＋Ｓ_ｆ）＝０が満たされるまで移動させされる。調整手段５．３の送り方向は、同様に、ゼロからの決定された偏差の記号から推定することができる。次に、焦点は、この入力電力用にＺ方向において調整される。

蒸発エミッタ材料からのガス放電プラズマによってＥＵＶ放射線を発生する場合に、事実上損失なしのプロセスが集光系（図示せず）を介して可能であるが、集光系は、ＥＵＶ放射線が約２００ｍｍ^３の空間から発する場合にのみ、ＥＵＶ放射線を集光し、成形し、かつ導く。したがって、エミッタ材料の蒸発は、この空間で行われなければならない。

当然、入力電力と関連付けるために、第１のビーム指向ユニット７および／または第２のビーム指向ユニット４ならびにビーム集束ユニット５の調整量を補正調整値として記憶することと、第１〜第ｎの入力電力の１つを選択する場合に、第１のビーム整列ユニット７、第２のビーム整列ユニット４および集束ユニット５用のそれぞれの記憶された調整量を自動的に検索することと、それらを基本設定として調整することとが、上記の手順と類似の方法でまた可能である。

ここで、整列は、周期的または永続的に繰り返され、かつ装置の動作中に補正されることができる。

本発明による装置および本発明による方法は、ＥＵＶ放射線が発生される全ての技術的設備において用いることができる。

１ 真空チャンバ
１．１ 入力窓
２． 放射線源
２．１ ２次元的に調整可能な光学装置
３ 蒸発ビーム
３．１ 第１のビーム成分
３．２ 第２のビーム成分
３．３ 第３のビーム成分
４ 第２のビーム指向ユニット
４．１ 調整手段（Ｘ送り）
４．２ 調整手段（Ｙ送り）
５ ビーム集束ユニット
５．１ 凹レンズ
５．２ （ビーム集束ユニットの）凸レンズ
５．３ 調整手段（Ｚ送り）
６ 絞り
７ 第１のビーム指向ユニット
７．１ 調整手段（Ｘ送り）
７．２ 調整手段（Ｙ送り）
８ 第１の測定装置
９ 第２の測定装置
１０ 第３の測定装置
１０．１ （第３の測定装置の）凸レンズ
１１ 第１のビームスプリッタ
１２ 第２のビームスプリッタ
１３ 第３のビームスプリッタ
１４ 蒸発位置
１５ 焦点
１６ 電極
１７ 記憶／制御ユニット
１８ バイセル検出器
１８．１および１８．２ （ｘ方向用の）フォトダイオード
１８．３および１８．４ （ｙ方向用の）フォトダイオード
１９ 開口ミラー
１９．１ 開口部
２０ ４分割フォトダイオード
ａ〜ｄ （４分割フォトダイオードの）フォトダイオード
２１ 第１の発散センサ
２２ 第２の発散センサ
２３ 回転レーザ窓
２４ 光学距離監視手段

Claims (16)

1. 放電プラズマに基づいた極紫外（ＥＵＶ）放射線の発生中にソース位置を安定させるための方法であって、パルス状の高エネルギ放射線の蒸発ビームが、真空チャンバの２つの電極間におけるエミッタ材料の蒸発用の所定の蒸発位置に、ビーム集束ユニットを介して向けられるものであり、
   − 前記蒸発ビーム（３）の第１の実際の方向値が、第１のビーム整列ユニット（７）に当たる前に２つの座標にて得られ、得られた実際の方向値が、第１の方向偏差を決定するために第１の基準方向値と比較されるステップと、
   − ２つの座標における第２のビーム整列ユニット（４）の位置補正が、前記蒸発ビーム（３）の前記第１の方向偏差を補償するために実行されるステップと、
   − 前記蒸発ビーム（３）の第２の実際の方向値が、前記第１のビーム整列ユニット（７）の下流における２つの座標にて得られ、得られた第２の実際の方向値が、前記所定の蒸発位置（１４）の方向における第２の方向偏差を決定するために第２の基準方向値と比較されるステップと、
   − ２つの座標における前記第１のビーム整列ユニット（７）の位置補正が、前記蒸発ビーム（３）の前記第２の方向偏差を補償するために実行されるステップと、
   − 前記蒸発ビーム（３）の実際の発散値が、前記第１のビーム整列ユニット（７）の下流にて得られ、得られた実際の発散値が、基準発散値と比較され、それによって、前記蒸発ビーム（３）が、発散偏差を決定するために前記所定の蒸発位置（１４）にて前記蒸発ビーム（３）の補正された方向に沿って集束されるステップと、
   − 前記蒸発位置（１４）における前記蒸発ビーム（３）の集束が調整されるように、前記ビーム集束ユニット（５）が、前記発散偏差を補償するために補正されるステップと、
   を特徴とする方法。
2. 前記第１のビーム整列ユニット（７）、前記第２のビーム整列ユニット（４）、および前記ビーム集束ユニット（５）の補正調整値が、前記基準値が達成され第１〜第ｎの入力電力と関連付けられるように記憶される調整量として、放射線ソース（２）の異なる前記第１〜第ｎの入力電力用に得られ、前記放射線ソース（２）の入力電力が変化する場合には、これらの調整量が、検索されて整列用に使用可能であるようにすることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１〜第ｎの入力電力の１つを選択する場合に、前記第１のビーム整列ユニット（７）、前記第２のビーム整列ユニット（４）、および前記集束ユニット（５）用の前記それぞれの記憶された調整量が、自動的に検索され、基本設定として調整されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 前記第１の実際の方向値、前記第２の実際の方向値、および前記実際の発散値を得るために用いられる位置敏感センサの補正調整値が、前記放射線ソース（２）の様々な第１〜第ｎの入力電力用に得られ、かつ前記第１〜第ｎの入力電力に関連付けられるように記憶されて、それらが、前記放射線ソース（２）の前記入力電力に変化がある場合に、検索されて調整用に使用可能であるようにすることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記放射線ソース（２）の前記第１〜第ｎの入力電力の１つを選択する場合に、前記位置敏感センサ用の前記それぞれの記憶された調整量が、自動的に検索され、前記位置敏感センサの前記調整量が、基本設定として調整されることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. 前記蒸発ビーム（３）が、エミッタ材料が供給される蒸発位置（１４）に集束されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記蒸発ビーム（３）が、前記電極（１６）間の蒸発位置（１４）に集束され、エミッタ材料の滴が、前記蒸発位置（１４）に規則的に注入されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 前記エミッタ材料が、前記蒸発位置（１４）に移動させられることを特徴とする、請求項６または７に記載の方法。
9. 前記蒸発位置（１４）と少なくとも１つの基準点との間の距離が、光学距離監視装置によって監視されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 放電プラズマに基づいた極紫外（ＥＵＶ）放射線の発生中にソース位置を安定させるための装置であって、パルス状の高エネルギ放射線の蒸発ビームを発生するための放射線ソースが、少なくとも１つのビーム整列ユニットおよびビーム集束ユニットを介して、真空チャンバにおけるガス放電用の２つの電極間におけるエミッタ材料の蒸発用の所定の蒸発位置へ向けられる、装置において、
    − 前記蒸発ビーム（３）にて、第２のビーム整列ユニット（４）が、ビーム集束ユニット（５）の前に配置され、第１のビーム整列ユニット（７）が、前記ビーム集束ユニット（５）の後ろに配置されることと、
    − 前記蒸発ビーム（３）の方向偏差を得るための第１の測定装置（８）に向けて、前記蒸発ビーム（３）から第１のビーム成分（３．１）を分離するための第１のビームスプリッタ（１１）が、前記第２のビーム整列ユニット（４）の前で前記蒸発ビーム（３）に配置され、前記第１の測定装置（８）が、記憶／制御ユニット（１７）、および前記第２のビーム整列ユニット（４）の位置および向きを調整できる調整手段（４．１、４．２）に接続されることと、
    − 前記蒸発位置（１４）の方向にて基準値からの前記蒸発ビーム（３）の方向偏差を得るための第２の測定装置（９）に向けて、前記蒸発ビーム（３）から第２のビーム成分（３．２）を分離するための第２のビームスプリッタ（１２）が、前記蒸発位置（１４）に集束される前記蒸発ビーム（３）における前記第１のビーム整列ユニット（７）の後ろに配置される、前記第２の測定装置（９）が、前記記憶／制御ユニット（１７）、および前記第１のビーム整列ユニット（７）の位置および向きを調整できる調整手段（７．１、７．２）に接続されることと、
    − 前記蒸発位置（１４）の方向にて基準発散値からの前記蒸発ビーム（３）の発散偏差を得るための第３の測定装置（１０）に向けて、前記蒸発ビーム（３）から第３のビーム成分（３．３）を分離するための第３のビームスプリッタ（１３）が、前記蒸発位置（１４）に集束される前記蒸発ビーム（３）にて前記第１のビーム整列ユニット（７）の後ろに配置され、前記第３の測定装置（１０）が、前記記憶／制御ユニット（１７）、および前記所定の蒸発位置（１４）における前記蒸発ビーム（３）の焦点（１５）を生成するために前記ビーム集束ユニット（５）を調整できる調整手段（５．３）に接続されることと、
    − 前記第１のビーム整列ユニット（７）、前記第２のビーム整列ユニット（４）、前記ビーム集束ユニット（５）、前記第１のビームスプリッタ（１１）、前記第２のビームスプリッタ（１２）、および前記第３のビームスプリッタ（１３）が、前記真空チャンバ（１）に機械的に固定して接続されることと、
    を特徴とする装置。
11. 前記第２のビーム整列ユニット（４）が、前記パルス状の高エネルギ放射線用の前記放射線ソース（２）の２次元的に調整可能な方向マニュピレータとして構成され、前記第１のビーム整列ユニット（７）が、２次元的に調整可能なビーム偏向ユニットであることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
12. 前記第１のビーム整列ユニット（７）および前記第２のビーム整列ユニット（４）が、２次元的に調整可能なビーム偏向ユニットとして構成されることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
13. 前記第１の測定装置（８）および前記第２の測定装置（９）が、基準方向値からの方向偏差を得るために位置偏差を等価測定量として検出するための位置敏感放射線センサであることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
14. マトリックス検出器、４分割検出器（２０）、互いに直交して配置された２つのバイセル検出器（１８）の組み合わせ、および互いに直交して配置された２つのライン検出器の組み合わせを含む群から選択される受信ユニットが、位置敏感放射線センサとして用いられることを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
15. 前記第３の測定装置（１０）が、前記蒸発ビーム（３）から分離された前記第３のビーム成分（３．３）が向けられる中央開口部（１９．１）を備えた開口ミラー（１９）と、前記開口ミラー（１９）の開口部（１９．１）を通過する放射線を検出するための第１の発散センサ（２１）と、前記開口ミラー（１９）によって反射された前記第３のビーム成分（３．３）の放射線を検出するための第２の発散センサ（２２）と、を有することを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
16. 回転レーザ窓（２３）が、前記蒸発ビーム（３）からのビーム成分を前記第２の測定装置（９）および前記第３の測定装置（１０）へ向かって少なくとも周期的に分離する第２のビームスプリッタ（１２）として、前記蒸発ビーム（３）に配置されることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
    

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