(57)【要約】入射レーザビーム（２４）の特性をモニタリングするように構成されたレーザビームモニタリングシステムは、ビーム分離要素（３０）と、複数のセンサ（３４ａ〜３４ｄ）と、を備え、ビーム分離要素は、入射レーザビーム（２４）から複数のサブビーム（２４ａ〜２４ｄ）を形成するように構成され、複数のセンサのうちの第１のセンサへと第１のサブビームが誘導され、複数のセンサのうちの第２のセンサへと第２のサブビームが誘導され、入射レーザビームがビーム分離要素に入射する空間位置によって、第１および第２のサブビームの相対強度が決定される。【選択図】図３Ｃ
2021504732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射レーザビームの特性をモニタリングするように構成されたレーザビームモニタリングシステムであって、
ビーム分離要素と、複数のセンサと、を備え、
前記ビーム分離要素は、前記入射レーザビームから複数のサブビームを形成するように構成され、前記複数のセンサのうちの第１のセンサへと第１のサブビームが誘導され、前記複数のセンサのうちの第２のセンサへと第２のサブビームが誘導され、
前記入射レーザビームが前記ビーム分離要素に入射する空間位置によって、前記第１および第２のサブビームの相対強度が決定される、レーザビームモニタリングシステム。
【請求項２】
前記第１のサブビームを形成する前記ビーム分離要素の第１の部分は、前記第２のサブビームを形成する前記ビーム分離要素の第２の部分と互いに組み合わされている、請求項１に記載のレーザビームモニタリングシステム。
【請求項３】
前記ビーム分離要素の第１の領域において前記第１の部分が占める割合は、前記第２の部分が占める割合より大きく、
前記ビーム分離要素の前記第２の領域において前記第２の部分が占める割合は、前記第１の部分が占める割合より大きい、請求項２に記載のレーザビームモニタリングシステム。
【請求項４】
前記ビーム分離要素は、前記複数のセンサのうちの第３のセンサへと誘導される第３のサブビームと、前記複数のセンサのうちの第４のセンサへと誘導される第４のサブビームと、をさらに形成するように構成され、
前記入射レーザビームが前記ビーム分離要素に入射する前記空間位置によって、前記第１、第２、第３および第４のサブビームの相対強度が決定される、請求項１に記載のレーザビームモニタリングシステム。
【請求項５】
前記第１のサブビームを形成する前記ビーム分離要素の第１の部分と、前記第２のサブビームを形成する前記ビーム分離要素の第２の部分と、前記第３のサブビームを形成する前記ビーム分離要素の第３の部分と、前記第４のサブビームを形成する前記ビーム分離要素の第４の部分とは互いに組み合わされている、請求項４に記載のレーザビームモニタリングシステム。
【請求項６】
前記ビーム分離要素の第１の領域において前記第１の部分が占める割合は、前記第２、第３または第４の部分のいずれの部分が占める割合よりも大きい、請求項５に記載のレーザビームモニタリングシステム。
【請求項７】
異なる前記部分は、前記ビーム分離要素にわたって重み付けされた空間分布を与えられる、請求項２、３、５または６のいずれかに記載のレーザビームモニタリングシステム。
【請求項８】
前記入射レーザビームが前記ビーム分離要素の第１のゾーンに入射した場合、前記入射レーザビームから主として前記第１のサブビームが形成されるように、前記第１の部分の前記空間分布は、前記第１のゾーンに向かって重み付けされる、請求項７に記載のレーザビームモニタリングシステム。
【請求項９】
前記入射レーザビームが前記ビーム分離要素の第２のゾーンに入射した場合、前記入射レーザビームから主として前記第２のサブビームが形成されるように、前記第２の部分の前記空間分布は、前記第２のゾーンに向かって重み付けされる、請求項７または８に記載のレーザビームモニタリングシステム。
【請求項１０】
前記第１のゾーンおよび前記第２のゾーンは、それぞれ、前記ビーム分離要素の４分の１を含む、請求項８または９に記載のレーザビームモニタリングシステム。
【請求項１１】
前記ビーム分離要素は、異なる前記部分からなるセルを含む、請求項７に記載のレーザビームモニタリングシステム。
【請求項１２】
前記セルを形成する異なる部分の面積は、前記ビーム分離要素にわたる空間セル位置の関数として変動する、請求項１１に記載のレーザビームモニタリングシステム。
【請求項１３】
前記ビーム分離要素は、屈折型光学要素である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のレーザビームモニタリングシステム。
【請求項１４】
前記ビーム分離要素は、回折型光学要素である、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のレーザビームモニタリングシステム。
【請求項１５】
前記ビーム分離要素と前記センサとの間に合焦光学系が設けられる、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のレーザビームモニタリングシステム。
【請求項１６】
前記ビーム分離要素は、透過型である、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のレーザビームモニタリングシステム。
【請求項１７】
レーザシステムと、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のレーザビームモニタリングシステムと、燃料放出器と、放射コレクタと、を備える、放射源。
【請求項１８】
前記複数のセンサから受け取られる出力を用いて前記レーザビームを調整するように配置されたコントローラをさらに備える、請求項１７に記載の放射源。
【請求項１９】
前記放射源は、燃料ターゲットから反射した後の前記レーザビームの特性をモニタリングするように構成された第２のレーザビームモニタリングシステムをさらに備える、請求項１７または１８に記載の放射源。
【請求項２０】
パターニングデバイスからのパターンを基板上に投影するように配置されたリソグラフィ装置と、請求項１７〜１９のいずれか一項に記載の放射源と、を備える、リソグラフィシステム。
【請求項２１】
レーザビームをモニタリングする方法であって、
入射レーザビームをビーム分離要素上に誘導することと、
前記入射レーザビームから複数のサブビームを形成することと、
複数のセンサのうちの第１のセンサを使用して第１のサブビームを検出することと、
前記複数のセンサのうちの第２のセンサを使用して第２のサブビームを検出することと、を含み、
前記入射レーザビームが前記ビーム分離要素に入射する空間位置によって、前記第１および第２のサブビームの相対強度が決定される、方法。
【請求項２２】
請求項１〜１６のいずれか一項に記載のレーザビームモニタリングシステムで使用されるように構成された、ビーム分離要素。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
[0001]  本出願は、２０１７年１１月２９日に出願された欧州出願第１７２０４３５６．４号の優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
[0002]  本発明は、レーザビームモニタリングシステムに関する。このレーザビームモニタリングシステムは、リソグラフィ装置のための放射源の一部をなすものであってよい。
【背景技術】
【０００３】
[0003]  リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板上に付与するように構成された機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に用いることができる。リソグラフィ装置は、例えば、パターニングデバイス（マスク等）からのパターンを基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層に投影するものであってよい。
【０００４】
[0004]  基板上にパターンを投影するためにリソグラフィ装置が用いる放射の波長は、その基板上に形成することができるフィーチャの最小サイズを部分的に決定する。従来のリソグラフィ装置（例えば、波長１９３ｎｍの電磁放射を使用するものであってよい）と比較してより小さいフィーチャを基板上に形成するために、４〜２０ｎｍの範囲の波長を有する電磁放射であるＥＵＶ放射を用いるリソグラフィ装置を使用し得る。
【０００５】
[0005]  リソグラフィ装置が用いるＥＵＶ放射は、ＥＵＶ放出プラズマを用いて生成され得る。レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）源と呼ばれる一構成においては、レーザによってスズ等の燃料中にエネルギーが堆積される。これにより、燃料はＥＵＶ放射を放出するプラズマに変換される。燃料は、放射源内の開放空間を進む液滴の形態をとる。レーザビームのパルスは、燃料液滴と同期される。レーザパルスと燃料液滴とを同期させることに加えて、レーザビームの空間位置を調整することで、レーザビームのパルスが確実に燃料液滴に入射するようにする。レーザビーム位置の調整は、燃料液滴の軌跡を参照して行ってよい。レーザビームの調整を十分に正確に行うためには、レーザビームの位置をモニタリングできることが望ましい。燃料液滴の軌跡をモニタリングすることが望ましい場合もある。また、レーザビームまたは燃料液滴のその他の性質をモニタリングすることが望ましい場合もある。
【０００６】
[0006]  したがって、従来技術によって教示または示唆されない方法でレーザビームのモニタリングを行うレーザビームモニタリングシステムを提供することが望ましい場合がある。
【発明の概要】
【０００７】
[0007]  本発明の第１の態様によれば、入射レーザビームの特性をモニタリングするように構成されたレーザビームモニタリングシステムであって、ビーム分離要素と、複数のセンサと、を備えるレーザビームモニタリングシステムが提供され、ここで、ビーム分離要素は、入射レーザビームから複数のサブビームを形成するように構成され、複数のセンサのうちの第１のセンサへと第１のサブビームが誘導されるとともに、複数のセンサのうちの第２のセンサへと第２のサブビームが誘導され、入射レーザビームがビーム分離要素に入射する空間位置によって第１および第２のサブビームの相対強度が決定される。
【０００８】
[0008]  本発明は、入射レーザビームの「重心」を直接的な方法で決定することを可能にするという利点を有する。このような重心の決定は、入射レーザビームの断面形状の変動による影響を実質的に受けない。
【０００９】
[0009]  第１のサブビームを形成するビーム分離要素の第１の部分は、第２のサブビームを形成するビーム分離要素の第２の部分と互いに組み合わされてよい。
【００１０】
[00010]  ビーム分離要素の第１の領域において第１の部分が占める割合は、第２の部分が占める割合よりも大きくてよい。ビーム分離要素の第２の領域において第２の部分が占める割合は、第１の部分が占める割合よりも大きくてよい。
【００１１】
[00011]  ビーム分離要素は、複数のセンサのうちの第３のセンサへと誘導される第３のサブビームと、複数のセンサのうちの第４のセンサへと誘導される第４のサブビームと、をさらに形成するように構成されてよい。第１、第２、第３および第４のサブビームの相対強度は、入射レーザビームがビーム分離要素に入射する空間位置によって決定されてよい。
【００１２】
[00012]  第１のサブビームを形成するビーム分離要素の第１の部分と、第２のサブビームを形成するビーム分離要素の第２の部分と、第３のサブビームを形成するビーム分離要素の第３の部分と、第４のサブビームを形成するビーム分離要素の第４の部分と、は互いに組み合わされてよい。
【００１３】
[00013]  ビーム分離要素の第１の領域において第１の部分が占める割合は、第２、第３または第４のいずれの部分が占める割合よりも大きくてよい。ビーム分離要素の第２の領域において第２の部分が占める割合は、第１、第３または第４のいずれの部分が占める割合よりも大きくてよい。ビーム分離要素の第３の領域において第３の部分が占める割合は、第１、第２または第４のいずれの部分が占める割合よりも大きくてよい。ビーム分離要素の第４の領域において第４の部分が占める割合は、第１、第２または第３のいずれの部分が占める割合よりも大きくてよい。
【００１４】
[00014]  異なる部分には、ビーム分離要素にわたって重み付けされた空間分布が与えられてよい。
【００１５】
[00015]  第１の部分の空間分布は、ビーム分離要素の第１のゾーンに向かって重み付けされてよく、それにより、入射レーザビームが第１のゾーンに入射した場合、入射レーザビームから主として第１のサブビームが形成される。第２の部分の空間分布は、ビーム分離要素の第２のゾーンに向かって重み付けされてよく、それにより、入射レーザビームが第２のゾーンに入射した場合、入射レーザビームから主として第２のサブビームが形成される。ビーム分離要素の第３の部分および第４の部分には、対応する空間分布が与えられてよい。
【００１６】
[00016]  第１のゾーンおよび第２のゾーンはそれぞれ、ビーム分離要素の４分の１を含んでよい。
【００１７】
[00017]  ビーム分離要素は、異なる部分からなるセルを含んでよい。
【００１８】
[00018]  セルを形成する異なる部分の面積は、ビーム分離要素にわたる空間セル位置の関数として変動し得る。
【００１９】
[00020]  ビーム分離要素は、屈折型光学要素であってよい。あるいは、ビーム分離要素は、反射型光学要素であってよい。通常、本発明の実施形態は、透過要素ではなく反射要素を用いて形成され得る。
【００２０】
[00021]  ビーム分離要素は、回折型光学要素であってよい。
【００２１】
[00022]  ビーム分離要素とセンサとの間に合焦光学系が設けられてもよい。
【００２２】
[00023]  ビーム分離要素は、透過型であってもよい。
【００２３】
[00024]  本発明の第２の態様によれば、レーザシステムと、レーザビームモニタリングシステムと、燃料放出器と、放射コレクタと、を備える放射源が提供される。レーザビームモニタリングシステムは、ビーム分離要素と、複数のセンサと、を備えてよく、ビーム分離要素は、入射レーザビームから複数のサブビームを形成するように構成され、複数のセンサのうちの第１のセンサへと第１のサブビームが誘導されるとともに、複数のセンサのうちの第２のセンサへと第２のサブビームが誘導され、入射レーザビームがビーム分離要素に入射する空間位置によって第１および第２のサブビームの相対強度が決定される。
【００２４】
[00025]  放射源は、複数のセンサから受け取られる出力を用いてレーザビームを調整するように配置されたコントローラをさらに備えてよい。
【００２５】
[00026]  放射源は、燃料ターゲットから反射した後のレーザビームの特性をモニタリングするように構成された第２のレーザビームモニタリングシステムをさらに備えてよい。
【００２６】
[00027]  本発明の第３の態様によれば、パターニングデバイスからのパターンを基板上に投影するように配置されたリソグラフィ装置を備え、さらに、本発明の第２の態様に係る放射源を備えたリソグラフィシステムが提供される。
【００２７】
[00028]  本発明の第４の態様によれば、レーザビームをモニタリングする方法が提供され、該方法は、入射レーザビームをビーム分離要素上に誘導することと、入射レーザビームから複数のサブビームを形成することと、複数のセンサのうちの第１のセンサを使用して第１のサブビームを検出することと、複数のセンサのうちの第２のセンサを使用して第２のサブビームを検出することと、を含み、入射レーザビームがビーム分離要素に入射する空間位置によって第１および第２のサブビームの相対強度が決定される。
【００２８】
[00029]  本発明の第５の態様によれば、本発明の第１の態様に係るレーザビームモニタリングシステムにおいて使用されるように構成されたビーム分離要素が提供される。
【００２９】
[00030]  本発明の異なる態様の異なる特徴部分は組み合わされてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
[00031]  本発明のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の概略図を参照して以下に説明する。
【図１】本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置と放射源とを備えたリソグラフィシステムを示す。
【図２】本発明の一実施形態に係るレーザビームモニタリングシステムを示す。
【図３】図２のレーザビームモニタリングシステムの動作を示す。
【図４】本発明の一実施形態に係るレーザビームモニタリングシステムの一部をなし得るビーム分離要素を示す。
【図５】図４のビーム分離要素を形成するために使用し得る構成を示す。
【図６】本発明の一実施形態に係るレーザビームモニタリングシステムの一部をなし得る代替的なビーム分離要素を示す。
【図７】図６のビーム分離要素の単一セルと、このセル上の断面位置の関数として、当該セルによって与えられる光路差を表したグラフと、を示す。
【図８】本発明の一実施形態に係るレーザビームモニタリングシステムの一部をなし得るさらに別の代替的なビーム分離要素を示す。
【図９】図８のビーム分離要素の単一セルと、このセル上の断面位置の関数として、当該セルによって与えられる光路差を表したグラフと、を示す。  図面を通して、同じ参照番号は、同様の特徴部分または対応する特徴部分を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
[00032]  図１は、本発明の一実施形態に係るレーザビームモニタリングシステム２０を含むリソグラフィシステムを示す。このリソグラフィシステムは、放射源ＳＯと、リソグラフィ装置ＬＡと、を備える。放射源ＳＯは、極端紫外線（ＥＵＶ）放射ビームＢを生成するように構成される。リソグラフィ装置ＬＡは、照明システムＩＬと、パターニングデバイスＭＡ（例えば、マスク）を支持するように構成された支持構造ＭＴと、投影システムＰＳと、基板Ｗを支持するように構成された基板テーブルＷＴと、を備える。照明システムＩＬは、放射ビームＢがパターニングデバイスＭＡに入射する前にこれを調整するように構成される。投影システムは、（マスクＭＡによってパターン付与されたものとなった）放射ビームＢを基板Ｗ上に投影するように構成される。基板Ｗには、既に形成されたパターンが含まれていてよい。この場合、リソグラフィ装置は、基板Ｗ上に既に形成されたパターンに対して、パターン付与された放射ビームＢを位置合わせする。
【００３２】
[00033]  放射源ＳＯ、照明システムＩＬおよび投影システムＰＳは全て、外部環境から隔離可能であるように構築および配置され得る。大気圧より低い圧力のガス（例えば、水素）が放射源ＳＯ内に与えられてもよい。照明システムＩＬおよび／または投影システムＰＳ内には真空が与えられてもよい。大気圧よりも十分低い圧力の少量のガス（例えば、水素）が照明システムＩＬおよび／または投影システムＰＳ内に与えられてもよい。
【００３３】
[00034]  図１に示される放射源ＳＯは、レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）源とも呼ばれるタイプの放射源である。レーザシステム１は、例えば、パルスＣＯ２レーザであってよく、燃料放出器３から供給されるスズ（Ｓｎ）等の燃料ターゲット内にレーザビーム２を介してエネルギーを堆積させるように配置される。以下の説明ではスズが言及されているが、金属または合金等の任意の好適な燃料が使用可能である。燃料放出器３は、（例えば、液滴形状の）燃料をプラズマ形成領域４に向かう軌跡に沿って誘導するように構成されたノズルを備え得る。レーザビーム２は、プラズマ形成領域４で燃料ターゲットに入射する。燃料ターゲット中にレーザエネルギーが堆積することで、プラズマ形成領域４にプラズマ７が作り出される。このプラズマ７から、プラズマの電子およびイオンの脱励起および再結合中に、ＥＵＶ放射を含む放射が放出される。
【００３４】
[00035]  ＥＵＶ放射は、近法線入射放射コレクタ５（より一般的に、法線入射放射コレクタともいう）によって、集光および合焦される。コレクタ５は、ＥＵＶ放射（例えば、１３．５ｎｍ等の所望の波長を有するＥＵＶ放射）を反射するように配置された多層構造を有してよい。コレクタ５は、焦点を２つ有する楕円形の構成を有してよい。後述するように、第１の焦点がプラズマ形成領域４に、第２の焦点が中間焦点６に位置するものであってよい。
【００３５】
[00036]  コレクタ５によって反射された放射は、放射ビームＢを形成する。放射ビームＢは、点６に合焦されてプラズマ形成領域４の像を形成し、これが照明システムＩＬの仮想放射源となる。放射ビームＢが合焦される点６は、中間焦点とも称され得る。放射源ＳＯは、中間焦点６が放射源の閉鎖構造９の開口８に位置するか、または開口８の近傍に位置するように配置される。
【００３６】
[00037]  放射ビームＢは、放射源ＳＯから照明システムＩＬへと通過し、照明システムＩＬは、放射ビームを調整するように構成される。照明システムＩＬは、ファセットフィールドミラーデバイス１０およびファセット瞳ミラーデバイス１１を含んでよい。ファセットフィールドミラーデバイス１０およびファセット瞳ミラーデバイス１１は一体として、放射ビームＢに所望の断面形状を与え、かつ、放射ビームＢの断面に所望の角強度分布を与える。放射ビームＢは、照明システムＩＬを通過し、支持構造ＭＴに保持されたパターニングデバイスＭＡに入射する。パターニングデバイスＭＡは、放射ビームＢを反射し、これにパターンを付与する。照明システムＩＬは、ファセットフィールドミラーデバイス１０およびファセット瞳ミラーデバイス１１に加えて、あるいはこれらのミラーデバイスの代わりに、他のミラーまたはデバイスを含んでよい。
【００３７】
[00038]  パターニングデバイスＭＡで反射された後、パターン付与された放射ビームＢは、投影システムＰＳに入る。投影システムＰＳは、放射ビームＢを基板テーブルＷＴに保持された基板Ｗ上に投影するように構成された複数のミラーを備える。投影システムＰＳは、放射ビームＢに縮小率を適用して、パターニングデバイスＭＡ上の対応するフィーチャより小さいフィーチャを有する像を形成してもよい。例えば、縮小率として、４が適用され得る。図１において、投影システムＰＳは２つのミラーを有しているが、投影システムは任意の数のミラー（例えば、６つのミラー）を含み得る。
【００３８】
[00039]  放射源ＳＯは、本発明の実施形態に係るレーザビームモニタリングシステム２０ａ，ｂをさらに備える。レーザビーム２の一部分２４を分割し、これを第１のレーザビームモニタリングシステム２０ａへと誘導するようにビームスプリッタ２２が配置される。第１のレーザビームモニタリングシステム２０ａは、レーザビーム２の分割された部分２４の空間位置をモニタリングするように構成される。これにより、プラズマ形成領域４においてレーザビーム２が入射する空間位置を決定することができる。第１のレーザビームモニタリングシステム２０ａからの出力信号はコントローラＣＴに渡される。コントローラＣＴは、この信号を用いてレーザビーム２の位置を調整する。また、放射源は、イメージングシステム（不図示）または燃料ターゲットが放射源ＳＯの閉鎖構造９を横切って進む際の軌跡を追跡するその他のシステムを含んでもよい。この追跡システムからの出力信号もコントローラＣＴに渡され得る。レーザビーム２のパルスがプラズマ形成領域４の燃料ターゲットに確実に入射するようにするため、コントローラＣＴによって、第１のレーザビームモニタリングシステム２０ａからの出力信号および燃料ターゲット追跡システムからの出力信号が使用され得る。コントローラＣＴは、レーザシステム１から出力されるレーザビーム２の空間位置または照準方向に対して調整を加えることで、例えば、燃料ターゲットの軌跡のずれ、および／またはレーザビーム２自体の変動に対応し得る。レーザビーム２の変動は、例えば、レーザシステム１内の何らかの不安定さから生じ得るレーザビームの位置的変動であり得る。レーザビーム２の変動は、例えば、レーザビームの最大強度領域の空間位置の移動（例えば、ガウシアンプロファイルから何らかの別のプロファイルへの変化等）であり得る。
【００３９】
[00040]  燃料ターゲットにはある程度の反射率があり、結果として、レーザビーム２の燃料ターゲットによって吸収されない部分が燃料ターゲットから反射される。この部分は、反射レーザビームと呼び得る。反射レーザビームはビームスプリッタ２２へと進み、ビームスプリッタ２２が反射レーザビームの一部分２５を分割し、これを第２のレーザビームモニタリングシステム２０ｂへと誘導する。第２のレーザビームモニタリングシステム２０ｂは、反射レーザビームの分割された部分２５の空間位置をモニタリングするように構成される。これにより、レーザビーム２を反射した燃料ターゲットの位置を決定することができる。第２のレーザビームモニタリングシステム２０ｂからの出力信号は、コントローラＣＴに渡される。この信号も、コントローラがレーザビーム２の位置または照準を調整する際に使用され得る。一実施形態において、コントローラＣＴは、第１のおよび第２のレーザビームモニタリングシステム２０ａ，ｂからの出力を比較することで、レーザビーム２と燃料ターゲットとの間の相対的アライメントに関する情報を取得し得る。
【００４０】
[00041]  図２に、レーザビームモニタリングシステム２０ａ，ｂの一実施形態を概略的に示す。第１および第２のレーザビームモニタリングシステム２０ａ，ｂは、互いに同じであってよく、本明細書の以降の記載においては両者を「レーザビームモニタリングシステム２０」と呼ぶ。用語を簡易にするため、レーザビーム２の分割された部分２４のみを記載し、番号を付している。反射レーザビームの分割された部分２５は図示されないが、本発明の実施形態は、反射レーザビームの分割された部分の位置を決定し得る。図２Ａは、レーザビームモニタリングシステム２０の断面図を示し、図２Ｂは、レーザビームモニタリングシステムの複数のセンサを正面から見た図を示す。レーザビームモニタリングシステム２０は、ビーム分離要素３０と、収束レンズ３２と、４つのセンサ３４ａ〜ｄと、を備える。図２Ａでは、このシステム２０の光軸ＯＡが示されている。ビーム分離要素３０は、例えば、いわゆる屈折型光学要素（ＲＯＥ）であってよく、または、いわゆる回折型光学要素（ＤＯＥ）であってよく、あるいはその他の形態をとってもよい（以下でさらに述べる通り）。図２Ａでは２つのセンサのみ（３４ａ，ｂ）が記載されているのに対し、図２Ｂでは４つ全てのセンサ（３４ａ〜ｄ）が記載されている。
【００４１】
[00042]  センサ３４ａ〜ｄは、収束レンズ３２から焦点距離だけ離れた位置にあってよい。収束レンズ３２は、ビーム分離要素３０によって形成されるサブビーム（後述）がセンサ３４ａ〜ｄに入射する前に十分に分離されることを確実にする。図２Ａでは単一の屈折型レンズ３２が記載されているが、任意の好適な合焦光学系を使用してサブビームを分離し得る。
【００４２】
[00043]  レーザビームの分割された部分２４は、ビーム分離要素３０に入射する。用語を簡易にするため、以下、このレーザビームを「入射レーザビーム２４」と呼ぶ。ビーム分離要素３０は、以下でさらに説明する機構により入射レーザビーム２４を４つのサブビーム２４ａ〜ｄに分離する。各サブビーム２４ａ〜ｄは、収束レンズ３２によって別々のセンサ３４ａ〜ｄ上に合焦される。ビーム分離要素３０は、入射レーザビーム２４から特定の一つのサブビーム２４ａ〜ｄに分離される割合が、レーザビーム２４がビーム分離要素３０に入射する際のビーム分離要素３０に対するレーザビーム２４の空間位置に依存するように配置される。図２には、サブビームのうちの２つ（２４ａ，ｂ）が示されている。この図において、サブビーム２４ａ，ｂを容易に区別できるようにするため、異なる長さのダッシュ記号からなる鎖線が使用されている。
【００４３】
[00044]  いくつかの実施形態において、ビーム分離要素３０の上流に収束レンズ（不図示）またはミラー（不図示）が設けられてもよい。これは、例えば、レーザビーム２を放射源ＳＯのプラズマ形成領域４上に合焦させるためにビームスプリッタ２２とプラズマ形成領域４との間にも収束レンズ（またはミラー）が配置される場合に行われ得る。そのような実施形態において、第１のレーザビームモニタリングシステム２０ａの出力がプラズマ形成領域４でのレーザビーム２の挙動に一致するように、ビーム分離要素３０の上流の収束レンズは、プラズマ形成領域４の上流の収束レンズの影響を模倣する。他の実施形態において、ビーム分離要素３０の上流の収束レンズは省略され得る。
【００４４】
[00045]  図２では４つのサブビームと４つのセンサとが記載されているが、その他の任意の数のサブビームとその他の任意の数のセンサを使用し得る。これらのセンサは、例えば、ビーム分離要素３０により各サブビームに適用される方向によって決定される任意の所望の空間分布を有してよい。一実施形態において、ビーム分離要素３０は、複数の回折次数（例えば、一次回折次数および二次回折次数）を生成してよい。そのような場合、複数の回折次数（例えば、一次回折次数および二次回折次数）がともに同じセンサに入射してよい。あるいは、複数の回折次数が異なるセンサに入射してもよい。
【００４５】
[00046]  図３は、（一つの実施形態において）ビーム分離要素３０が入射レーザビーム２４を４つのサブビーム２４ａ〜ｄに分離する手法を概略的に示す。図３Ａにおいて、入射レーザビーム２４はビーム分離要素３０の中心３６に入射している。中心３６は中心参照位置と呼んでもよい。この中心参照位置は、ビームモニタリングシステム２０の光軸ＯＡと一致してもよい。ビーム分離要素３０は、入射レーザビーム２４を等しい強度の４つのサブビーム２４ａ〜ｄに分離する。各センサ３４ａ〜ｄは、当該センサに入射したサブビーム２４ａ〜ｄの強度を表す関連付けられた出力信号を提供する。図３Ａに示される状態で、各センサ３４ａ〜ｄは同様の出力信号を与え、入射レーザビーム２４がビーム分離要素３０の中心３６に入射したことを表す。センサ３４ａ〜ｄから出力される信号は、各センサの性能差により互いにわずかに異なる場合がある。そのような差を考慮するためにキャリブレーションを使用し得る。
【００４６】
[00047]  この実施形態では、ビーム分離要素３０の中心３６が入射レーザビーム２４を等しい強度の４つのサブビーム２４ａ〜ｄに分離するが、他の実施形態では、ビーム分離要素の中心によって、入射レーザビームが等しくない強度のサブビームに分離され得る。この場合、センサ３４ａ〜ｄから出力される等しくない強度の信号は、この信号の処理中にキャリブレーションされ得る。したがって、この場合にもビーム分離要素３０の中心に対する入射レーザビーム２４の位置を決定し得る。この実施形態では、ビーム分離要素３０の中心に対する入射レーザビーム２４の位置を決定しているが、他の実施形態では、ビーム分離要素の中心以外のビーム分離要素上のある位置を基準として入射レーザビームの位置を決定してもよい。
【００４７】
[00048]  図３Ｂにおいて、入射レーザビーム２４は、ビーム分離要素３０の中心参照位置３６の右にずれている。本図面および他の図面にはデカルト座標が含まれている。右へのずれは、ｘ方向のずれということもできる。ここでもビーム分離要素３０は入射レーザビームを４つのサブビーム２４ａ〜ｄに分離し、個々のサブビーム２４ａ〜ｄが個々のセンサ３４ａ〜ｄに入射する。しかしながら、この場合、右側のセンサ３４ｃ，ｄへのサブビーム２４ｃ，ｄの強度が、左側のセンサ３４ａ，ｂへのサブビーム２４ａ，ｂの強度より高い。このことが、左側のセンサ３４ａ，ｂへのサブビーム２４ａ，ｂを鎖線で記載することにより概略的に示されている。右側のセンサ２４ｃ，ｄからの出力信号の大きさは、左側のセンサ２４ａ，ｂからの出力信号より大きい。このことが、入射レーザビーム２４がｘ方向にずれていることを示している。上側のセンサ２４ａ，ｄからの出力信号は、下側のセンサ２４ｂ，ｃからの出力信号と一致するため、入射レーザビーム２４にｙ方向のずれはないことが示される。
【００４８】
[00049]  この実施形態において、入射レーザビーム２４の右へのずれは、右側のセンサ３４ｃ，ｄに入射するサブビーム２４ｃ，ｄの強度を上昇させる。しかし、代替的な実施形態では、入射レーザビーム２４の右へのずれが、左側のセンサ３４ａ，ｂ（あるいは、上側センサまたは下側センサ）に入射するサブビーム２４ａ，ｂの強度を上昇させてもよい。これは、ビーム分離要素３０上のセルの適切な配置を用いることにより達成され得る（セルについては後述する）。
【００４９】
[00050]  図３Ｃでは、入射レーザビーム２４がビーム分離要素３０の中心参照位置３６に対して下方かつ左側に移動している。これは、ｘおよびｙ方向のずれということもできる。ここでもビーム分離要素３０が入射レーザビーム２４をセンサ３４ａ〜ｄに入射する４つのサブビーム２４ａ〜ｄに分離する。しかしながら、この場合、左下方センサ３４ｂに入射するサブビーム２４ｂが、他のセンサ３４ａ，ｃ，ｄに入射するサブビーム２４ａ，ｃ，ｄより高い強度を有する（強度の低いサブビームは鎖線で記載されている）。左下方センサ３４ｂからの出力信号の大きさは、他のセンサ３４ａ，ｃ，ｄからの出力信号より大きい。このことが、入射レーザビーム２４がｘおよびｙ方向にずれていることを示している。
【００５０】
[00051]  ビーム分離要素３０は、ビーム分離要素上の入射レーザビーム位置の関数として漸次変動する強度を有するサブビーム２４ａ〜ｄへと入射レーザビーム２４を分離するように構成される。例えば、入射レーザビーム２４が漸次移動することにより、ビーム分離要素３０が形成するサブビーム２４ａ〜ｄの相対強度の漸次的変化がもたらされることとなる。
【００５１】
[00052]  センサ３４ａ〜ｄから出力される信号は、コントローラＣＴがそれらの信号を使用してレーザシステム１を制御する際に、組み合わされてもよい。例えば、左側のセンサ３４ａ，ｂのペアからの出力信号を加算して左側合計を形成し、右側のセンサ３４ｃ，ｄのペアからの出力信号を加算して右側合計を形成してもよい。左側合計を右側合計から差し引くことで、入射レーザビーム２４のｘ方向位置を示す値を与えてもよい。この値は、レーザシステム１によって出力されるレーザビーム２のｘ方向位置の調整に使用し得る。対応する手法を用いることで、入射レーザビーム２４のｙ方向位置を示す値を取得し、レーザシステム１によって出力されるレーザビーム２のｙ方向位置の調整を行い得る。入射レーザビーム２４の位置を決定するために、センサ３４ａ〜ｄから出力される信号を他の方法で処理してもよい。出力信号の処理は、センサ３４ａ〜ｄの異なる応答を考慮するため、それら信号の加算または減算を行う前に行ってもよい。そのような処理は、異なる応答を補償する重み付け係数を信号に適用することを含み得る。
【００５２】
[00053]  図４は、簡略化した一実施形態に係るレーザ分離要素４０を概略的に示す。この例では、ビーム分離要素４０が入射レーザビーム２４を４つのサブビームではなく２つのサブビームに分離するように構成される。ビーム分離要素４０は、第１のセンサ（不図示）へと誘導されるサブビームを形成するように構成される第１の部分４２と、第２のセンサ（不図示）へと誘導されるサブビームを形成するように構成される第２の部分４３とを備える。図面から分かるように、第１の部分４２は濃い灰色の陰影が付けられ、第２の部分４３は薄い灰色の陰影が付けられ、第１の部分４２は先細部分を含んでおり、これが第２の部分４３の対応する先細部分と互いに組み合わされている。これらの先細部分は、サブビームの強度の重み付けを与え、そのような強度の重み付けは、ビーム分離要素４０上の中心参照位置に対する入射ビーム２４の位置によって決定される。理解されるように、入射レーザビーム２４が中心参照位置に対して（ｘ方向に）右に変位することは、レーザビームがビーム分離要素４０の第１の部分４２より第２の部分４３に入射する割合が大きくなることを意味する。結果として、第２のディテクタに入射するサブビームが第１のディテクタに入射するサブビームより高い強度をもつこととなる。同様に、入射レーザビーム２４が中心参照位置に対して（ｘ方向に）左に変位すると、第１のディテクタに入射するサブビームの強度が第２のディテクタに入射する他方のサブビームの強度より高くなる。ビーム分離要素４０の第１および第２の部分４２，４３の互いに組み合わされた部分の先細形状は、形成されるサブビームの強度がビーム分離要素における入射レーザビーム２４のｘ方向位置の関数として漸次変動するようなものとなっている。入射レーザビーム２４が漸次移動することによって、ビーム分離要素４０によって形成されるサブビームの相対強度の漸次的変化がもたらされることとなる。この簡略化された実施形態では、入射レーザビーム４１が（ｙ方向に）上下に動いても、第１および第２のセンサに入射するサブビームの相対強度は変化しない。
【００５３】
[00054]  図５Ａは、図４に関連して上述されたビーム分離要素４０の一実施態様を斜視図で示す。この実施態様は、交互の向きで積層された一連の先細くさび形プリズムを備える。本明細書において、「先細くさび形」との表現は、各プリズムが側面からみるとくさび形であり、かつ、上からみると二等辺三角形であること意味するものとして使用している。二等辺三角形の頂点は、くさびの幅広の端部に一致する。ビーム分離要素４０の入力面４６は平坦である一方、出力面は屈折型光学要素として機能する先細くさび形プリズムによって構成される。１つのくさび形プリズム４５ａの側面図を図５Ｂに概略的に示す。入射レーザビーム２４の一部は、くさび形プリズム４５ａの平坦な入力面４６に法線入射角で入射する。くさび形プリズム４５の角度のある出力面４７ａにより、光軸ＯＡに対して角度をなして伝搬するサブビーム２４ａが形成される。ビーム分離要素４０のもう一つプリズムである第２のくさび形プリズム４５ｂの側面図を図５Ｃに示す。このくさび形プリズム４５ｂの角度のある出力面４７ｂは、図５Ｂに記載のくさび形プリズム４５ａの角度のある出力面４７ａとは反対方向に傾斜している。その結果、第１のくさび形プリズムが形成するサブビーム２４ａとは反対方向に伝搬するサブビーム２４ｂが形成される。図４を再度参照すると、ビーム分離要素４０の第１の部分４２は図５Ｂに記載されるような先細くさび形プリズム４５ａから形成され、第２の部分４３は図５Ｃに記載されるような先細くさび形プリズム４５ｂから形成される。
【００５４】
[00055]  図４および図５に記載の簡略化した実施形態では、上述の通り、入射レーザビーム２４が２つのサブビーム２４ａ，ｂのみに分離される。これら２つのサブビーム２４ａ，ｂのそれぞれが、第１のビーム分離要素４０と一致する第２のビーム分離要素（不図示）であって、光軸ＯＡを中心に９０度回転された第２のビーム分離要素によってさらに２つのサブビームに分離されてもよい。これにより、入射レーザビーム２４が、入射レーザビーム２４の位置に依存する相対強度を有する４つのサブビーム２４ａ〜ｄに分離されることとなる。
【００５５】
[00056]  本発明の上述の実施形態は、本発明の動作原理を説明しており、先細くさび形プリズムを使用して形成し得る。しかしながら、実際には、図５Ａに記載される配置で先細くさび形プリズムを位置決めすることは困難な場合がある。以下に説明する他の実施形態は、より実施が容易であり、かつ、より安価であり得る。
【００５６】
[00057]  図６および図７に本発明の代替的一実施形態に係るビーム分離要素５０を示す。この実施形態は、屈折型光学要素（ＲＯＥ）とも呼ぶことができる。図６および図７のビーム分離要素５０は、図４および図５のビーム分離要素４０と、（上述の通り）光軸を中心に９０度回転させた第２のビーム分離要素と、を合わせたものと同様の機能を提供する。図６および図７の実施形態において、屈折型光学要素５０はセルアレイとみなし得る。任意のセルは、第１のセンサへと誘導される第１のサブビームを形成する第１の領域と、第２のセンサへと誘導される第２のビームを形成する第２の領域と、第３のセンサへと誘導される第３のビームを形成する第３の領域と、第４のセンサへと誘導される第４のビームを形成する第４の領域と、を含む。セル内の第１から第４の領域の相対的な大きさが、各サブビームの放射像の相対強度を決定する。
【００５７】
[00058]  図６Ａは、一実施形態に係る屈折型光学要素５０を示し、図６Ｂは、この実施形態の中心部分をより詳細に示す。陰影は、屈折型光学要素５０のミクロン単位の厚さを表している。入射レーザビームの波長は１０ミクロン程度であり得る。屈折型光学要素の単一セル５２が点線で示された四角形により識別されている。図７Ａでは、このセルが拡大図で示されている。図７Ｂは、この単一セル５２上の断面位置の関数として入射レーザビームに生じる光路差を表すグラフである。グラフの縦軸はミクロン単位のセルの局所的厚さを表し、横軸はｍｍ単位のセル上の空間位置を表す。
【００５８】
[00059]  セル５２は、中心部分５３と、４つのコーナー部分５４ａ〜ｄと、第１の側方部分対５５ａ，ｂと、第２の側方部分対５６ａ，ｂと、を有するとみなし得る。セル５２は屈折型光学要素５０の中心セルであるため、各部分、または、複数部分からなる各セットは同じ面積を有する。したがって、中心部分５３の面積は、４つのコーナー部分５４ａ〜ｄを合わせたものと同じであり、第１の側方部分対５５ａ，ｂを合わせたものと同じであり、かつ、第２の側方部分対５６ａ，ｂを合わせたものと同じである。各異なる部分、または、複数の同様部分からなる各異なるセットは、異なるセンサ３４ａ〜ｄ（図２Ｂ参照）へと誘導される放射サブビームを形成する。
【００５９】
[00060]  まず、中心部分５３について考えると、この部分はｘ＝ｙ方向に傾斜する出力面を有しているため、ｘおよびｙが増加するにつれて増加する光路差を有する。図７と図２Ｂを合わせて参照すると、中心部分５３の傾斜出力面は、放射サブビーム２４ｄを右上方センサ３４ｄへと誘導する。
【００６０】
[00061]  ４つのコーナー部分５４ａ〜ｄについて考えると、このうちの２つのコーナー部分５４ｂ，ｄが与える光路差は、図７Ｂのグラフのｘ＝ｙの線として表されている。コーナー部分５４ｂ，ｄの出力面の傾斜は、中心部分の傾斜と反対である（ｘおよびｙが増加するにつれて光路差は減少する）。図７と図２Ｂとを合わせて参照すると、２つの傾斜したコーナー部分５４ｂ，ｄは、放射サブビーム２４ｂを左下方センサ３４ｂへと誘導する。残りの２つのコーナー部分５４ａ，ｃも同じ傾斜出力面を有しており、したがって、これらも放射サブビームを左下方センサ３４ｂへと誘導する。
【００６１】
[00062]  第１の側方部分対５５ａ，ｂは、ｘ＝-ｙ方向に傾斜した出力面を有する。この傾斜は、図７Ｂのｙ＝０の線として部分的に見ることができる。図７と図２Ｂとを合わせて参照すると、第１の側方部分対５５ａ，ｂは、放射サブビーム２４ｃを右下方センサ３４ｃへと誘導する。
【００６２】
[00063]  第２の側方部分対５６ａ，ｂは、ｘ＝-ｙ方向に傾斜した出力面を有するが、その傾斜は、第１の側方部分対５５ａ，ｂとは反対の符号を有する。この傾斜は、図７Ｂのｘ＝０の線として部分的に見ることができる。図７と図２Ｂとを合わせて参照すると、第２の側方部分対５６ａ，ｂは、放射サブビーム２４ａを左上方センサ３４ａへと誘導する。
【００６３】
[00064]  各セル５２の上記部分、または複数部分からなる上記セットの相対的面積は、屈折型光学要素５０でのセル位置の関数として変化する。上述の通り、図７Ａに記載の中心セル５２では、中心部分が、複数部分からなるセットの各々と同じ面積を有している。しかしながら、屈折型光学要素５０の右上隅に向かって配置されるセルでは、中心部分５３は、他の複数部分のセット５４ａ〜ｄ、５５ａ，ｂ、および５６ａ，ｂの各々よりも大きい。その結果、入射放射ビーム２４の一部がこのセルに入射した場合、結果として生じるサブビームのうち、右上方センサ３４ｄへと誘導されるものは、他のセンサ３４ａ〜ｃへと誘導されるものより高い強度をもつこととなる。同様に、屈折型光学要素５０の左下隅に向かって配置されるセルでは、コーナー部分５４ａ〜ｄの合計面積が、中心部分５３および側方部分５５ａ，ｂ，５６ａ，ｂの各々より大きい。その結果、入射放射ビーム２４の一部がこのセルに入射した場合、結果として生じるサブビームのうち、左下方センサ３４ｂへと誘導されるものは、他のセンサ３４ａ，ｃ，ｄへと誘導されるものより高い強度をもつこととなる。
【００６４】
[00065]  セルのある部分の面積または複数部分からなるあるセットの面積は、屈折型光学要素５０の中心セル５２に対する空間位置の関数として変動し得る。一実施形態では、対角線に沿って進む場合（ｘ＝ｙまたはｘ＝-ｙ）、１つの部分の面積または複数部分からなる１つのセットの面積が、他の全ての部分または複数部分からなるセットの代償により増加または減少し得る。例えば、中心部分５３は、他の複数部分からなるセット全てが縮小するのに対して拡大する。ｘ＝０またはｙ＝０に沿って進む場合、ある部分の組み合わせは、別の部分の組み合わせの代償により拡大する。例えば、ｙ＝０方向に沿って移動するとき、中心部分５３と、第１の側方部分対５５ａ，ｂと、が拡大する一方で、コーナー部分５４ａ〜ｄと、第２の側方部分対５６ａ，ｂと、が縮小する。面積の変化は、屈折型光学要素上の位置の関数として線形であってもよいし、非線形であってもよい。
【００６５】
[00066]  上記は単なる例示である。通常、屈折型光学要素５０の各セルには、屈折型光学要素におけるそれらセルの空間位置に依存した面積を有する異なる部分または複数部分からなる異なるセットが設けられ得る。それらの部分は、任意の好適な構成で設けられたセンサへと放射サブビームを誘導し得る。
【００６６】
[00067]  異なる部分または複数部分からなる異なるセット５３、５４ａ〜ｄ、５５ａ，ｂ、５６ａ，ｂの重み付けが屈折型光学要素にわたって変動することは、このような構成の累積的効果である。例えば、右上方センサ３４ｄへと放射サブビーム２４ｄを誘導する中心部分５３の重み付けは、屈折型光学要素５０における空間位置の関数として変動する。
【００６７】
[00068]  一実施形態において、異なる部分または複数部分からなる異なるセット５３、５４ａ〜ｄ、５５ａ，ｂ、５６ａ，ｂは、それぞれ、屈折型光学要素の異なるゾーンに向かって重み付けされ得る。異なる各ゾーンは屈折型光学要素５０の４分の１を含み得る。中心部分５３は、屈折型光学要素５０の右上方４分の１をなすゾーンに向かって重み付けされ得る。コーナー部分５４ａ〜ｄは、屈折型光学要素５０の左下方４分の１をなすゾーンに向かって重み付けされ得る。第１の側方部分対５５ａ，ｂは、屈折型光学要素の右下方４分の１をなすゾーンに向かって重み付けされ得る。第２の側方部分対５６ａ，ｂは、屈折型光学要素の左上方４分の１をなすゾーンに向かって重み付けされ得る。その他のゾーンに向かってその他の方法で重み付けを行うことも可能である。
【００６８】
[00069]  図８Ａは、一実施形態に係る回折型光学要素６０を示し、図８Ｂは、この実施形態の中心部分をより詳細に示す。陰影は、回折型光学要素６０の厚さを表している。この回折型光学要素の単一の中心セル６２が点線で識別されている。図９Ａでは、このセルが拡大図で示されている。図９Ｂは、単一セル６２上の断面位置の関数として入射レーザビームに生じる光路差を表すグラフである。グラフの縦軸はセルのミクロン単位の厚さを表し、横軸はｍｍ単位のセル上の空間位置を表す。
【００６９】
[00070]  傾斜によって構成された出力面ではなく、階段状の出力面を有することを除いて、回折型光学要素６０は屈折型光学要素と一致する。この実施形態では、階段部の奥行は１ミクロンの３分の１程度に相当する。入射放射ビームの波長は、この実施形態では１０ミクロンである。階段部の奥行は、回折型光学要素を出射して特定の方向に向かう放射に強め合う干渉が生じるようなものとなっている。言い換えれば、回折が生じる。この回折により、図２で説明した形態に一致した形態の放射サブビームがもたらされる。
【００７０】
[00071]  図７Ａに示されるセルと同様に、図９Ａのセル６２も、中心部分６３と、４つのコーナー部分６４ａ〜ｄと、第１の側方部分対５５ａ，ｂと、第２の側方部分対６６ａ，ｂとを有するとみなし得る。セル６２は屈折型光学要素６０の中心セルであるため、各部分、または複数部分からなる各セットは同じ面積を有する。したがって、中心部分６３は、４つのコーナー部分６４ａ〜ｄ、第１の側方部分対６５ａ，ｂ、および第２の側方部分対６６ａ，ｂと同じ面積を有する。各部分、または、複数部分からなる各セットは、異なるセンサ３４ａ〜ｄ（図２Ｂ参照）へと誘導される放射サブビームを形成する。
【００７１】
[00072]  まず、中心部分６３について考えると、この部分はｘ＝ｙ方向に階段状の出力面を有しているため、ｘおよびｙが増加するにつれて増加する光路差を有する。図９と図２Ｂを合わせて参照すると、中心部分６３の傾斜出力面は放射サブビーム２４ｄを右上方センサ３４ｄへと誘導する。
【００７２】
[00073]  ４つのコーナー部分６４ａ〜ｄについて考えると、このうちの２つのコーナー部分６４ｂ，ｄが与える光路差は、図９Ｂのグラフのｘ＝ｙの線として表されている。コーナー部分５４ｂ，ｄの出力面の階段部は、中心部分の階段部と反対である（ｘおよびｙが増加するにつれて光路差は減少する）。図９と図２Ｂとを合わせて参照すると、２つの傾斜したコーナー部分６４ｂ，ｄは、放射サブビーム２４ｂを左下方センサ３４ｂへと誘導する。残りの２つのコーナー部分６４ａ，ｃも同じの階段状出力面を有しており、したがって、これらも放射サブビームを左下方センサ３４ｂへと誘導する。
【００７３】
[00074]  第１の側方部分対６５ａ，ｂは、ｘ＝-ｙ方向に階段形状をなす出力面を有する。この階段部は、図９Ｂのｙ＝０の線として見ることができる。図９と図２Ｂとを合わせて参照すると、第１の側方部分対６５ａ，ｂは、放射サブビーム２４ｃを右下方センサ３４ｃへと誘導する。
【００７４】
[00075]  第２の側方部分対６６ａ，ｂは、ｘ＝-ｙ方向に階段形状をなす出力面を有するが、その階段部は、第１の側方部分対６５ａ，ｂとは反対の符号を有する。この傾斜は、図９Ｂのｘ＝０の線として見ることができる。図９と図２Ｂとを合わせて参照すると、第２の側方部分対６６ａ，ｂは、放射サブビーム２４ａを左上方センサ３４ａへと誘導する。
【００７５】
[00076]  セルのある部分の面積または複数部分からなるあるセットの面積は、回折型光学要素６０の中心セル６２に対する空間位置の関数として変動し得る。この変動は、例えば、屈折型光学要素５０に関して上述したようなものであり得る。
【００７６】
[00077]  上記は単なる例示である。通常、回折型光学要素の各セルには、回折型光学要素におけるそれらセルの空間位置に依存した面積を有する異なる部分または複数部分からなる異なるセットが設けられ得る。それらの部分は、任意の好適な構成で設けられたセンサへと放射サブビームを誘導し得る。
【００７７】
[00078]  異なる部分または複数部分からなる異なるセット６３、６４ａ〜ｄ、６５ａ，ｂ、６６ａ，ｂの重み付けが回折型光学要素６０にわたって変動することは、このような構成の累積的効果である。例えば、右上センサ３４ｄへと放射サブビーム２４ｄを誘導する中心部分６３の重み付けは、屈折型光学要素６０における空間位置の関数として変動する。
【００７８】
[00079]  一実施形態において、異なる部分または複数部分からなる異なるセット６３、６４ａ〜ｄ、６５ａ，ｂ、６６ａ，ｂはそれぞれ、屈折型光学要素の異なるゾーンに向かって重み付けされ得る。異なる各ゾーンは屈折型光学要素６０の４分の１を含み得る。中心部分６３は、屈折型光学要素６０の右上方４分の１をなすゾーンに向かって重み付けされ得る。コーナー部分６４ａ〜ｄは、屈折型光学要素６０の左下方４分の１をなすゾーンに向かって重み付けされ得る。第１の側方部分対６５ａ，ｂは、屈折型光学要素の右下方４分の１をなすゾーンに向かって重み付けされ得る。第２の側方部分対５６ａ，ｂは、屈折型光学要素の左上方４分の１をなすゾーンに向かって重み付けされ得る。その他のゾーンに向かってその他の方法で重み付けを行うことも可能である。
【００７９】
[00080]  回折型光学要素６０の製造は、屈折型光学要素５０よりも容易かつ安価であり得る。なぜなら、階段形状の表面は、傾斜した表面よりもより容易に形成し得るからである。通常、回折型光学要素であるビーム分離要素は、屈折型光学要素であるビーム分離要素よりも製造が容易であり得る。
【００８０】
[00081]  ビーム分離要素５０，６０のセルの大きさは、いくつかのセル（例えば、少なくとも５つのセル）が、使用中、入射レーザビームの半値全幅内に位置するように、入射レーザビーム２４の大きさを参照して選択し得る。これにより、入射レーザビーム２４がビーム分離要素５０，６０を横切って移動する際に、ディテクタ３４ａ〜ｄからの出力に著しいリップルが生じることが回避される。一例では、入射レーザビーム２４は、５ｍｍ程度の半値全幅を有し得る。そのような例では、セルのピッチは、例えば、１ｍｍ以下であってよい。通常、セルのピッチは１ｍｍ以下であってよい。セルのピッチは、例えば、１００ミクロン程度であってよい。セルの最小ピッチは、ビーム分離要素５０，６０の製造に使用されるプロセスによって制限され得る。通常、セルのピッチは、入射レーザビーム２４の位置の決定において望ましい空間解像度に依存し得る。
【００８１】
[00082]  ビーム分離要素３０，４０，５０，６０は、レーザビームがビーム分離要素５０，６０に常に入射することを確実にするために十分な大きさとし得る。例えば、ビーム分離要素３０，４０，５０，６０は、少なくとも幅１ｃｍであってよい。ビーム分離要素３０，４０，５０，６０は、例えば、幅５ｃｍ以下であってよく、例えば、幅１０ｃｍ以下であってよい。ビーム分離要素３０，４０，５０，６０は、例えば、幅２５ｍｍ程度であってよい。ビーム分離要素のセルの数は、所望の空間解像度とビーム分離要素の大きさの組み合わせにより決定し得る。
【００８２】
[00083]  本発明の１つの利点は、入射レーザビーム２４の位置を、該レーザビームの断面における空間強度分布が変化した場合にエラーの生じることのない直接的な方法でモニタリングすることができる点にある。例えば、レーザビームの最大強度領域の断面空間位置に変化が生じ得る（例えば、ガウシアンプロファイルから何らかの別のプロファイルへの変化等）。そのような変化が生じると、ディテクタ３４ａ〜ｄから出力される信号にこの変化が見られることとなる。言い換えれば、ディテクタ３４ａ〜ｄから出力される信号が入射レーザビーム２４の「重心」を示す。したがって、出力信号は、放射源ＳＯのレーザビーム２の重心をプラズマ形成領域４へと誘導することを可能にする。レーザビーム２の「重心」は、（レーザビーム強度の関数として決定される）レーザビームの中心であり得る。
【００８３】
[00084]  レーザビームの空間位置以外の性質をモニタリングするために、本発明の他の実施形態を使用することができる。例えば、放射状に配置されたセルを有するビーム分離要素を使用してレーザビームの径方向ビームサイズを決定することが可能である。そのような構成は、例えば、２つのセンサと複数のセルを使用し、これらのセルにより、ビーム分離要素上のセルの径方向位置に依存して重み付けられたサブビームが形成されるものであってよい。ビーム分離要素の中心にあるセルは、入射レーザ放射の実質的に全てを含むサブビームを第１のディテクタへと誘導し得る。径方向外方に向かうにつれ、セルは、入射レーザのより少ない部分を第１のセンサへと誘導し、入射レーザビームのより多くの部分を第２のセンサへと誘導し得る。そのような実施形態では、第１および第２のディテクタに入射するサブビームの相対強度が入射レーザビームの径方向サイズによって決定される。上述したような本発明の実施形態は、必要に応じ、入射レーザビームがビーム分離要素の中心から離れて空間的に移動することの影響を補正するために使用し得る。すなわち、同一のレーザビームをモニタリングするために本発明の２つの異なる実施形態を使用し得る。１つの実施形態によってレーザビームの空間位置を測定し、また１つの実施形態によって径方向サイズを測定することが可能である。
【００８４】
[00085]  上述のレーザビームモニタリングシステムは、リソグラフィ装置の放射源の一部をなすものであるが、このレーザビームモニタリングシステムは他の用途を有する。通常、本発明の実施形態に係るレーザビームモニタリングシステムは、レーザビームの性質をモニタリングすることが望ましい任意の用途に使用し得る。
【００８５】
[00086]  レーザビームモニタリングシステムは、マスク検査装置の一部をなしてもよい。マスク検査装置は、ＥＵＶ放射を使用してマスクを照射し、イメージングセンサを使用してマスクから反射される放射をモニタリングするものであってよい。イメージングセンサが受け取る像は、マスクに欠陥があるかどうかを決定するために使用される。マスク検査装置は、ＥＵＶ放射源からのＥＵＶ放射を受け取り、これを放射ビームとしてマスクに誘導するように構成された光学系（ミラー等）を含み得る。マスク検査装置は、マスクから反射したＥＵＶ放射を集めてイメージングセンサにマスクの像を形成するように構成された光学系（ミラー等）をさらに含み得る。マスク検査装置は、イメージングセンサにおけるマスクの像を分析し、その分析からマスクに欠陥があるかどうかを決定するように構成されたプロセッサを含み得る。プロセッサはさらに、検出されたマスクの欠陥が、このマスクがリソグラフィ装置によって使用された場合に基板上に投影される像に許容し得ない欠陥を引き起こすものであるかどうかを決定するように構成され得る。
【００８６】
[00087]  レーザビームモニタリングシステムは、メトロロジ装置の一部をなしてもよい。メトロロジ装置は、基板上のレジストに形成される投影パターンと、該基板上に既に存在するパターンとのアライメントを測定するために使用され得る。このような相対的アライメントの測定は、オーバレイと呼ばれる場合がある。メトロロジ装置は、例えば、リソグラフィ装置に直接隣接する位置に置かれ、基板（及びレジスト）の処理が行われる前にオーバレイの測定をするために使用されるものであってよい。
【００８７】
[00088]  本明細書では、リソグラフィ装置の文脈における本発明の実施形態について具体的な言及がなされているが、本発明の実施形態は他の装置においても使用し得る。本発明の実施形態は、マスク検査装置、メトロロジ装置、または、オブジェクト（例えば、ウェーハ（またはその他の基板）、マスク（またはその他のパターニングデバイス）等）を測定または処理するあらゆる装置の一部をなし得る。これらの装置は、一般的に、リソグラフィツールと呼ばれる場合がある。そのようなリソグラフィツールは、真空条件または周囲（非真空）条件を使用し得る。
【００８８】
[00089]  「ＥＵＶ放射」との用語は、４〜２０ｎｍの範囲（例えば、１３〜１４ｎｍの範囲）の波長を有する電磁放射を包含するものとみなされ得る。ＥＵＶ放射は、１０ｎｍ未満の波長（例えば、６．７ｎｍまたは６．８ｎｍ等、４〜１０ｎｍの範囲の波長）を有してよい。
【００８９】
[00090]  以上、本発明の具体的な実施形態を説明してきたが、本発明は、上述以外の態様で実施できることが明らかである。上記の説明は、制限ではなく例示を意図したものである。したがって、当業者には明らかなように、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本記載の発明に変更を加えてもよい。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【国際調査報告】
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