(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバ内に供給されたターゲット物質にレーザ光を照射することにより該ターゲット物質を励起させてプラズマを発生させ、該プラズマから放射される極端紫外光を集光ミラーにより集光して出力するレーザ励起プラズマ方式の極端紫外光源装置であって、
前記真空チャンバ内に配置され、表面に膜が形成されているセンサを有し、プラズマから発生したイオンを含む粒子が前記センサ表面に形成された膜をスパッタすることにより生じる膜厚の変化をモニタして、膜厚の変化を表す検出信号を出力するスパッタ量検出器と、
前記スパッタ量検出器から出力された検出信号に基づいて、膜厚の変化量を算出する計算部と、
前記計算部によって算出された膜厚の変化量が所定の基準値に至った場合に、前記集光ミラーの交換時期又は修理時期を表す判定信号を出力する判定部と、
を具備する極端紫外光源装置。
【請求項２】
前記集光ミラーの反射面に形成されている多層膜の膜厚又は該多層膜におけるスパッタ量と前記スパッタ量検出器から出力された検出信号に基づいて算出された前記センサ表面の膜厚の変化量との相関であって、予め計測を行うことによって取得された前記相関を記憶する記憶部をさらに具備し、
前記判定部が、前記集光ミラーの反射面に形成されている多層膜の初期状態における厚さと前記集光ミラーにおいて所定の値以上の反射率を確保できる多層膜の厚さとの差に相当する前記センサ表面の膜厚の変化量を、前記記憶部に記憶されている前記相関に基づいて取得し、取得された膜厚の変化量を前記基準値として設定する、
請求項１記載の極端紫外光源装置。
【請求項３】
前記スパッタ量検出器が、前記集光ミラーへの入射光路及び反射光路を除く領域に配置されている、請求項１又は２記載の極端紫外光源装置。
【請求項４】
前記計算部が、前記スパッタ量検出器から出力された検出信号に基づいて、前記集光ミラーの反射面に形成されている多層膜の膜厚又は該多層膜におけるスパッタ量と相関を有する前記センサ表面の膜厚の変化量を算出する、請求項１〜３のいずれか１項記載の極端紫外光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光機の光源として用いられる極端紫外（ＥＵＶ：extreme ultra violet）光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体プロセスの微細化に伴って光リソグラフィも微細化が急速に進展しており、次世代においては、１００〜７０ｎｍの微細加工、更には５０ｎｍ以下の微細加工が要求されるようになる。そのため、例えば、５０ｎｍ以下の微細加工の要求に応えるべく、波長１３ｎｍ程度のＥＵＶ光源と縮小投影反射光学系（catadioptric system）とを組み合わせた露光機の開発が期待されている。
【０００３】
ＥＵＶ光源としては、レーザビームをターゲットに照射することによって生成するプラズマを用いたＬＰＰ（laser produced plasma：レーザ励起プラズマ）光源（以下において、「ＬＰＰ式ＥＵＶ光源」ともいう）と、放電によって生成するプラズマを用いたＤＰＰ（discharge produced plasma）光源と、軌道放射光を用いたＳＲ（synchrotron radiation）光源との３種類がある。これらの内でも、ＬＰＰ光源は、プラズマ密度をかなり大きくできるので黒体輻射に近い極めて高い輝度が得られ、ターゲット物質を選択することにより必要な波長帯のみの発光が可能であり、ほぼ等方的な角度分布を持つ点光源であるので光源の周囲に電極等の構造物がなく、２πsteradianという極めて大きな捕集立体角の確保が可能であること等の利点から、数十ワット以上のパワーが要求されるＥＵＶリソグラフィ用の光源として有力であると考えられている。
【０００４】
図１０は、ＬＰＰ式ＥＵＶ光源の一般的な構成を示す模式図である。このＥＵＶ光源は、真空チャンバ１００と、ターゲット生成装置１０１と、噴射ノズル１０２と、レーザ発振器１０３と、集光光学系１０４と、ＥＵＶコレクタミラー１０５と、ターゲット回収装置１０６とを含んでいる。真空チャンバ１００には、励起用のレーザ光１０９を真空チャンバ１００内に導入するための窓１０７と、生成されたＥＵＶ光１１０の露光機への導出ポート１０８とが設けられている。なお、ＥＵＶ光１１０の出力先である露光機も、真空（又は減圧）下に設置されている。また、ＥＵＶコレクタミラー１０５の反射面には、波長が１３．５ｎｍ付近のＥＵＶ光を選択的に反射するために、例えば、モリブデン及びシリコンを交互に積層した膜（Ｍｏ／Ｓｉ多層膜）が形成されている。
【０００５】
ターゲット生成装置１０１によって生成されたターゲット物質を噴射ノズル１０２から真空チャンバ１００内に噴射することにより、ドロップレット（液滴）又はジェット状のターゲット１１１が形成される。このターゲット１１１に向けて、レーザ発振器１０３から射出したレーザ光１０９を、集光光学系１０４を介して集光して照射することにより、プラズマ１１２が発生する。このプラズマから発生した光の内の波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光１１０が、ＥＵＶコレクタミラー１０５によって集光反射され、導出ポート１０８を通って露光機の方向に導かれる。
【０００６】
ところで、このようなＬＰＰ式ＥＵＶ光源においては、プラズマ発生の際に生じるデブリが問題となっている。ＥＵＶ光源におけるデブリとは、主に、高いエネルギーを有する高速イオンや中性粒子等の飛散粒子のことである。デブリがＥＵＶコレクタミラー１０５の反射面に付着したり、その反射面に形成された多層膜をスパッタして消失させることにより、反射率の低下や、反射率の均一性の低下を招いてしまう。このようにＥＵＶコレクタミラーが劣化することにより、そのＥＵＶ光が利用される露光機において、半導体露光処理等に必要なレベルの光エネルギーや光品位を得ることが困難になってしまう。
【０００７】
そのため、デブリの発生自体を抑制する方法や、デブリがＥＵＶコレクタミラーに付着したり、多層膜をスパッタリングするのを防止するための様々な提案が為されている。しかしながら、そのような工夫によってＥＵＶコレクタミラーの劣化速度を遅延させることは可能であるが、劣化を完全になくすことはできない。そのため、ＥＵＶコレクタミラーがいずれ劣化することを考慮して、ＥＵＶミラーを新品に交換する必要があり、交換すべき妥当な時期を判断しなくてはならない。
【０００８】
関連する技術として、特許文献１には、プラズマを発生することにより、ＥＵＶ光を発生させるＥＵＶ光源における消耗品管理方法であって、消耗品の残量もしくは寿命をモニタして、発光可能量を推定することを特徴とする消耗品管理方法が開示されている（第２頁）。この消耗品管理方法においては、モニタ手段として、消耗品の交換時から発光数をカウントすることにより、発光可能量を推測している。具体的には、ＥＵＶコレクタミラーの交換後、発光カウント数が所定数に達したとき、又は、ＥＵＶコレクタミラーの交換直後に比較してＥＵＶ光の強度検出値が所定値（例えば、１０％）だけ低下したときが、ＥＵＶコレクタミラーの交換時期とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−１１１４５４号公報（第２、６頁）
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】グルンロウ（Ｇｒｕｎｒｏｗ）等、「ＥＵＶエンジニアリング・テスト・スタンドにおける光汚染のレート及びメカニズム（Rate and mechanism of optic contamination in the EUV engineering test stand）」、ＳＰＩＥ会報（Proceeding of SPIE）、第５０３７巻、第４１８〜４２８頁、２００３年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に開示されているように、ＥＵＶ光の発光カウント数や、ＥＵＶ光の強度検出値のみに基づいてＥＵＶコレクタミラーの交換時期を推測するのは困難と考えられる。その理由は次の通りである。
図１１は、非特許文献１から引用したグラフであり、ＥＵＶコレクタミラーの反射面に形成されているＭｏ／Ｓｉ多層膜の層数と、ＥＵＶコレクタミラーの反射率との関係を示している。図１１に示すように、多層膜の層数（横軸）が２０層以下になると、反射率（縦軸）が大きく低下するようになる。このことから、デブリのスパッタリングによる多層膜の消失が、ＥＵＶコレクタミラーの寿命に大きな影響を及ぼすと言える。
【００１２】
また、図１２は、プラズマから発生した高速イオンや中性粒子による金（Ａｕ）のエロージョン・レート（erosion rate、或いは、１Ｍパルスあたりのスパッタ量）、及び、プラズマから発生した１Ｍパルスあたりのイオン量と、１３．５ｎｍを中心波長とする２％の帯域幅におけるＥＵＶ光のパルスエネルギー（ＥＵＶパルスエネルギー）との関係を示している。これらの関係は、本願発明者が実測により得たものである。この計測において、スパッタリング量の評価には、ＱＣＭ（quartz crystal microbalance：水晶振動子質量計）を用いた。ＱＣＭとは、水晶振動子の共振周波数の変化に基づいて、センサ表面に形成されたサンプル膜（金）の膜厚を、オングストローム（Å）以下の精度でリアルタイムに計測できる検出器のことである。このＱＣＭを用いることにより、プラズマからから飛散したイオンによる金膜におけるスパッタ量をリアルタイムに算出した。また、イオン量の検出には、ファラデーカップを用いた。ファラデーカップとは、イオン等の荷電粒子を金属製のカップに入射させて電流値を計測することによりイオン量を検出する装置のことである。
【００１３】
図１２に示すように、エロージョン・レートは、ＥＵＶパルスエネルギーの増加に伴い、ほぼ線形に増加している。また、イオン量についても同様の傾向が見られる。これより、１ショットあたりのＥＵＶパルスエネルギーが増加に伴ってイオン量も増加するので、スパッタ量も同様の傾向で増加するものと考えられる。
そのため、単純に発光数のみをカウントすることによってミラー交換時期を判断する場合には、そのような１ショットあたりのＥＵＶパルスエネルギー又はイオン量の変化に伴うスパッタ量の変化に対応することができない。
【００１４】
また、ＥＵＶコレクタミラーによって集光されたＥＵＶパルスエネルギーは、ＥＵＶコレクタミラーの劣化だけでなく、それ以外の様々な要因によっても低下する。具体的な要因としては、例えば、ターゲットの不具合（位置、サイズ、速度変化等）、レーザの不具合（出力低下、ビーム品位の悪化等）、レーザ光伝播光学系の不具合（光学素子の劣化、位置制御機構の不具合等）、レーザ光の集光光学系の不具合（光学素子の劣化、位置制御機構の不具合等）、ＥＵＶパルスエネルギー計測系の不具合が挙げられる。そのため、特許文献１の第６頁に開示されているように、集光されたＥＵＶパルス（集光ＥＵＶパルス）のエネルギー強度を検出し、その検出値がＥＵＶコレクタミラーの交換直後に比較して１０％低下したとしても、その原因がＥＵＶコレクタミラーの劣化によるものかどうかを判断することは困難である。即ち、集光ＥＵＶパルスエネルギーを検出するだけでは、ＥＵＶコレクタミラーの劣化を理由とするミラー交換時期を推測又は判断することはできない。さらに、集光ＥＵＶパルスを損失なしに計測することは困難なので、露光機において露光光として用いられる集光ＥＵＶパルスを常時計測することは不適切である。
【００１５】
また、一般に、ＥＵＶコレクタミラーは数十〜数百層（例えば、３００層）からなる多層膜によって形成されるので、スパッタにより多層膜が徐々に消失し、層数が十分な反射率が得られる数を下回った時点で、突然反射率が大きく低下する場合がある（例えば、図１１においては２０層以下）。そのため、ＥＵＶパルスエネルギーとスパッタ量との関係を考慮することなく、発光カウント数や集光ＥＵＶパルスエネルギーの強度低下のみを基準としてＥＵＶコレクタミラーの交換時期を推測又は判断することは実用的でない。
【００１６】
そこで、上記の問題点に鑑み、本発明は、ＬＰＰ式ＥＵＶ光源装置において、ＥＵＶコレクタミラーのスパッタ量を正確に反映させることにより、ミラー交換の時期を適切に判断できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するため、本発明の１つの観点に係る極端紫外光源装置は、真空チャンバ内に供給されたターゲット物質にレーザ光を照射することにより該ターゲット物質を励起させてプラズマを発生させ、該プラズマから放射される極端紫外光を集光ミラーにより集光して出力するレーザ励起プラズマ方式の極端紫外光源装置であって、真空チャンバ内に配置され、表面に膜が形成されているセンサを有し、プラズマから発生したイオンを含む粒子が該センサ表面に形成された膜をスパッタすることにより生じる膜厚の変化をモニタして、膜厚の変化を表す検出信号を出力するスパッタ量検出器と、該スパッタ量検出器から出力された検出信号に基づいて、膜厚の変化量を算出する計算部と、該計算部によって算出された膜厚の変化量が所定の基準値に至った場合に、集光ミラーの交換時期又は修理時期を表す判定信号を出力する判定部とを具備する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ＥＵＶコレクタミラーのスパッタ量と相関のあるセンサ表面の膜厚の変化量に基づいてミラー交換時期を算出するので、種々の条件により１パルスあたりのＥＵＶエネルギーが変化した場合においても、正確にミラー交換又は修理時期を推測又は判断することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係るＥＵＶ光源装置の構成を示す模式図である。
【図２】ＥＵＶパルスエネルギー、イオン量、及び、スパッタ量を計測する実験を行うための装置の構成を示す模式図である。
【図３】センサ表面の膜厚とＥＵＶパルスエネルギーの総量との関係を示す図である。
【図４】センサ表面の膜厚とイオン総量との関係を示す図である。
【図５】１パルスあたりのイオン量とＥＵＶパルスエネルギーとの関係を示す図である。
【図６】ＥＵＶパルスエネルギー、イオン量、及び、スパッタ量の相関を実測するための装置の構成を示す模式図である。
【図７】ＥＵＶパルスエネルギー、イオン量、及びスパッタ量の相関を実測するための装置の別の構成を示す模式図である。
【図８】励起用レーザとしてＹＡＧレーザ及びＣＯ２レーザを使用した場合におけるＥＵＶパルスエネルギーの総量とスパッタ量との相関を示す図である。
【図９】図１に示す制御装置におけるデータ処理を説明するための図である。
【図１０】ＬＰＰ式ＥＵＶ光源の一般的な構成を示す模式図である。
【図１１】ＥＵＶコレクタミラーの反射面に形成されているＭｏ／Ｓｉ多層膜の層数と、ＥＵＶコレクタミラーの反射率との関係を示す図である。
【図１２】エロージョン・レート及びイオン量と、ＥＵＶパルスエネルギーとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。
図１は、本発明の一実施形態に係る極端紫外（ＥＵＶ）光源装置を示す模式図である。このＥＵＶ光源装置は、ＬＰＰ（レーザ励起プラズマ）方式を採用しており、露光機用の光源として用いられる。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態に係るＥＵＶ光源装置は、ＥＵＶ光の生成が行われる真空チャンバ（ＥＵＶ光生成チャンバ）１０と、ターゲット生成装置１１と、噴射ノズル１２と、レーザ発振器１３と、集光光学系１４と、ＥＵＶコレクタミラー（集光ミラー）１５と、ターゲット回収装置１６と、ＥＵＶ光検出部２０と、イオン検出器２１と、スパッタ量検出器２２と、制御装置３０とを含んでいる。真空チャンバ１０には、ターゲット（標的）１を励起してプラズマ２を発生させるためのレーザ光（励起用レーザ光）３を導入する窓１７と、生成されたＥＵＶ光４の露光機への導出ポート１８とが設けられている。なお、ＥＵＶ光４の出力先である露光機も、真空チャンバ１０内と同様の真空（又は減圧）下に設置されている。
【００２２】
ターゲット生成装置１１は、ターゲット物質を所望の状態にして噴射ノズル１２に供給する。例えば、液体キセノン（Ｘｅ）をターゲットとして用いる場合には、キセノンガスを冷却することにより液化されたキセノンが、噴射ノズル１２に供給される。また、錫をターゲット物質として用いる場合には、固体の錫を加熱することにより液化された錫や、錫の微粒子を含む水溶液等が、噴射ノズル１２に供給される。
【００２３】
噴射ノズル１２は、供給されたターゲット物質を真空チャンバ１０内に噴射する。ターゲット１は、噴流（ジェット）の状態であっても良いし、図１に示すように、液滴（ドロップレット）の状態であっても良い。後者の場合には、噴射ノズル１２を所定の周波数で振動させるための振動機構（例えば、ＰＺＴ振動子）が設けられる。さらに、噴射されたターゲット１が励起用レーザ光３の照射位置を通過するように噴射ノズル１２の位置を調節する位置調節機構を設けても良い。
レーザ発振器１３は、レーザ発振を行うことにより、ターゲット１を照射するための励起用のレーザ光３を射出する。集光光学系１４は、レーザ発振器１３から射出したレーザ光３を集光して、窓１７を介してターゲット１に照射させる。
【００２４】
ＥＵＶコレクタミラー１５は、凹状の反射面を有しており、プラズマから発生した光の内の所定の波長成分（例えば、１３．５ｎｍ±０．１３５ｎｍのＥＵＶ光）を反射して、露光機の方向に集光する。そのために、ＥＵＶコレクタミラー１５の反射面には、そのような波長成分を選択的に反射するための多層膜（例えば、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜）が形成されている。多層膜の層数は、一般的には数十〜数百程度である。なお、ＥＵＶコレクタミラー１５には、レーザ光３を通過させるための空孔が形成されている。
【００２５】
ターゲット回収装置１６は、噴射ノズル１２から噴射されたにもかかわらず、レーザ光３が照射されずにプラズマ発生に寄与しなかったターゲットを回収する。それにより、真空チャンバ１０内の真空度の低下（圧力上昇）、及び、ＥＵＶコレクタミラー１５や窓１７等の汚染を防止している。
【００２６】
このようなＥＵＶ光源装置において、ターゲット１を形成すると共に、レーザ発振を行ってレーザ光３をターゲット１に照射させることにより、プラズマ２が発生する。このプラズマ２から放射された光には、様々な波長成分が様々なエネルギーレベルで含まれている。その内の所定の波長成分（ＥＵＶ光）が、ＥＵＶコレクタミラー１５によって露光機への導出ポート１８の方向に集光反射される。このようにして生成されたＥＵＶ光が、露光機において露光光として利用される。
【００２７】
ＥＵＶ光検出部２０は、ＥＵＶコレクタミラー１５等の光学素子を介することなくプラズマ２の発光光を直接受光することにより、ＥＵＶ光の発光量を検出するためのモニタである。ＥＵＶ光検出部２０は、多層膜ミラー２０ａと、ジルコニウム（Ｚｒ）フィルタ２０ｂと、フォトダイオード２０ｃとを含んでいる。多層膜ミラー２０ａには、例えば、１３．５ｎｍ近傍の波長に対して反射率が高いＭｏ／Ｓｉ多層膜が形成されている。また、ジルコニウムフィルタ２０ｂは、波長が２０ｎｍ以上の光に対してはほとんど透過率を有しないフィルタである。さらに、フォトダイオード２０ｃは、入射した光の光量に応じた検出信号を出力する。フォトダイオード２０ｃとしては、例えば、米国ＩＲＤ社製のＡＸＵＶシリーズが用いられる。このシリーズは、ＥＵＶ領域の波長に対する量子効率が保証されたフォトダイオードである。
【００２８】
このようなＥＵＶ光検出部２０は、ＥＵＶコレクタミラー１５への入射光路及び反射光路を除く領域に配置されている。それにより、露光機に出力されるＥＵＶ光にエネルギー損失を与えることがなくなると共に、プラズマ２の発光点から放射されたＥＵＶ光を直接受光するので、ＥＵＶコレクタミラー１５の特性変化の影響を受けることなく、プラズマ発光点におけるＥＵＶ光の光量を検出することができる。なお、本願において、プラズマ発光点における発光量又は光エネルギーとは、ＥＵＶコレクタミラー１５を介することなく、プラズマから直接受光される光の発光量又はエネルギーのことをいう。
【００２９】
ＥＵＶ光が生成されている間には、プラズマ２から放射された光の一部がＥＵＶ光検出部２０に入射する。この光が、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜ミラー２０ａによって反射され、ジルコニウムフィルタ２０ｂを透過する。それにより、所望の波長成分（波長が１３．５ｎｍ±０．１３５ｎｍの領域のＥＵＶ光）がフォトダイオード２０ｃに入射する。フォトダイオード２０ｃは、入射したＥＵＶ光の光量に応じた検出信号を出力する。
【００３０】
イオン検出器２１は、プラズマ２から発生するイオンの量を検出するために設けられており、例えば、ファラデーカップを含んでいる。
スパッタ量検出器２２は、プラズマから発生したイオン等によるスパッタリング量を検出するために設けられており、例えば、ＱＣＭ（quartz crystal microbalance：水晶振動子質量計）を含んでいる。ＱＣＭは、センサ表面に形成された金（Ａｕ）等のサンプル膜の厚さを、水晶振動子の共振周波数の変化に基づいて、オングストローム（Å）以下の精度でリアルタイムに計測する装置である。
【００３１】
このようなスパッタ量検出器２２を用いることにより、ＥＵＶコレクタミラー１５に形成されている多層膜の膜厚の変化を間接的に検出する事が可能である。以下に、その検出原理について説明する。
スパッタ量検出器２２のセンサ表面の膜とＥＵＶコレクタミラー１５の多層膜との大きな相違点は、膜の材質と設置位置との２点である。例えば、同一のエネルギーを有するイオンが衝突したとしても、スパッタ対象となる物質の種類に応じてスパッタ量は異なってくる。そこで、ＱＣＭを用いて多層膜のスパッタ量を求める場合には、センサ表面に形成される物質（例えば、金、Ｍｏ、Ｓｉ等）と、ＥＵＶコレクタミラー１５の反射面に形成される多層膜（例えば、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜）とのスパッタ比率を予め求めておく。例えば、アンダーソン（Anderson）等、「積層コンデンサ光学におけるプラズマによる侵食の研究（Investigation of plasma-induced erosion of multilayer condenser optics）」（ＳＰＩＥ会報（Proceeding of SPIE）、第５７５１巻、第１２８−１３９頁）の表１には、金とモリブデンとシリコンのスパッタ量（エロージョン・レート）の比率（Ａｕ：Ｍｏ：Ｓｉ＝１：０．２６：０．１９）が示されている（第１３３頁）。
【００３２】
一方、設置位置に関しては、スパッタの主な原因となるのはプラズマから発生する高速イオンであるが、そのイオンの分布は空間的に一様でない。従って、膜の設置位置に応じてスパッタ量が異なってくる。そこで、異なる位置に設置されるスパッタ量検出器２２のセンサ表面の膜とＥＵＶコレクタミラー１５の多層膜との間におけるスパッタ比率を予め求めておく。なお、スパッタ比率を求める具体的な方法については後で説明する。
【００３３】
そして、ＱＣＭ（スパッタ量検出器２２）から出力された検出信号が表すスパッタ量（例えば、金の膜厚を示す）を、表面物質の違いに基づくスパッタ比率と設置位置の違いに基づくスパッタ比率とを用いて換算することにより、ＥＵＶコレクタミラー１５の多層膜のスパッタ量が求められる。
【００３４】
制御装置３０は、例えば、パーソナルコンピュータを含んでおり、ＥＵＶ光検出部２０や、イオン検出器２１や、スパッタ量検出器２２から出力された検出信号に基づいて、ＥＵＶコレクタミラー１５の交換時期を推測又は判断するための演算処理を行う。この演算処理は、例えば、プログラムに従って動作するＣＰＵによって制御される。
なお、図１には、ＥＵＶ光検出部２０と、イオン検出器２１と、スパッタ量検出器２２とが示されているが、ＥＵＶコレクタミラー１５の交換時期を判断する際には、それらのの内のいずれかが備えられていれば良い。
【００３５】
このようなＥＵＶ光源装置は、プラズマ発光点におけるＥＵＶ光のエネルギー又はプラズマから発生したイオン量、又は、スパッタ量検出器を用いて取得されたスパッタ量に基づいて、ＥＵＶコレクタミラー１５の交換時期を高い精度で推測又は判断することを特徴としている。そこで、それらの量に基づいてミラーの交換時期を判断できる原理について、図２〜図５を参照しながら説明する。
【００３６】
図２は、本願発明者によって行われた実験において用いられた装置の構成を示す模式図である。この装置は、真空チャンバ１０（窓１７を含む）〜ターゲット回収装置１６を含む一般的なＥＵＶ光源装置からＥＵＶコレクタミラー１５（図１参照）を取り外し、ＥＵＶ光検出部２０、イオン検出器２１、及び、スパッタ量測定用ＱＣＭ２３を設けたものである。イオン検出器２１及びスパッタ量測定用ＱＣＭ２３は、通常ＥＵＶコレクタミラー１５が設置される位置に、プラズマについて対称となるように配置されている。
【００３７】
本願発明者は、図２に示す装置を用いることにより、レーザ光３を１ショット射出する毎にほぼ同時に得られるＥＵＶパルスエネルギー（プラズマから放射されたＥＵＶ光のエネルギー）、イオン量、及び、スパッタ量測定用ＱＣＭ２３のセンサ表面におけるスパッタ量を計測した。図３〜図５は、それらの実測値に基づいて得られた相関を示している。
【００３８】
図３は、スパッタ量測定用ＱＣＭ２３のセンサ表面に形成された膜の厚さ（ｎｍ）と、ＥＵＶパルスエネルギーの総量（積分値）との関係を示している。ＥＵＶパルスエネルギーは、０．３ｍＪ、０．７ｍＪ、及び、１．４ｍＪの２種類について測定した。ここで、膜厚とスパッタ量とは係数がマイナス１の線形関係にあるので、図３は、スパッタ量とＥＵＶパルスエネルギー総量との関係を間接的に表していると言える。
【００３９】
図３に示すように、ＥＵＶパルスエネルギーの総量の増加に伴って膜厚がほぼ線形に減少していることから、スパッタ量は、エネルギー総量の増加に伴って増加することがわかる。この相関関係は、各ＥＵＶパルスエネルギーの大きさ（０．３ｍＪ、０．７ｍＪ、及び、１．４ｍＪ）には依存していない。従って、この相関関係を利用することにより、各ＥＵＶパルスエネルギーの大きさによらず、その総量のみから、ＥＵＶコレクタミラーのスパッタ量を求めることができる。ここで、ＥＵＶパルスエネルギーはユーザの要求や調整等の条件により変化してしまう場合があるが、ＥＵＶパルスエネルギーの総量さえ把握しておけば、スパッタ量が反映されたＥＵＶコレクタミラーの交換時期を正確に判断することが可能となる。
【００４０】
図４は、スパッタ量測定用ＱＣＭ２３のセンサ表面に形成された膜の厚さ（ｎｍ）とイオン総量（イオン量の積分値）との関係を示している。イオン総量は、ＥＵＶパルスエネルギーの大きさが０．３ｍＪ、０．７ｍＪ、及び、１．４ｍＪの３種類について測定した。ここで、膜厚とスパッタ量とは係数がマイナス１の線形関係にあるので、図４は、スパッタ量とイオン総量との関係を間接的に表していると言える。なお、イオン量は、１価のイオンを１個として計測されたものである。従って、例えば、２価のイオンが１個検出された場合には、イオン量＝２として出力される。
【００４１】
図４に示すように、スパッタ量は、ＥＵＶパルスエネルギーの大きさ（０．３ｍＪ、０．７ｍＪ、及び、１．４ｍＪの３種類）に依存することなく、イオン総量の増加に伴ってほぼ線形に増加している（図４においては、膜厚の減少によって示されている）。従って、この相関関係を利用することにより、各ＥＵＶパルスエネルギーの大きさによらず、イオンの総量のみから、ＥＵＶコレクタミラーのスパッタ量を求めることができ、それに基づいて、コレクタミラーの交換時期を正確に判断することが可能となる。
【００４２】
図５は、１パルスあたりのイオン量（イオン数、縦軸）とＥＵＶパルスエネルギー（ｍＪ、横軸）との関係を示している。図５に示すように、イオン量とＥＵＶパルスエネルギーとは非常に良い相関を示しており、ＥＵＶパルスエネルギーの変化に伴い、１パルスあたりのイオン量がほぼ線形に変化することがわかる。これより、ＥＵＶパルスエネルギー及びイオン量のいずれを用いても、ＥＵＶコレクタミラーの交換時期を正確に判断することができることが裏付けられる（図３及び図４参照）。
【００４３】
次に、このような関係（図３〜図５）に基づいて、ＥＵＶコレクタミラーの交換時期を判断するために必要な情報を取得する方法について説明する。
図１に示すＥＵＶ光源装置において、ＥＵＶコレクタミラー１５のスパッタ量を計測するためには、次の３つの相関の内の少なくとも１つを実測により予め求めておく必要がある。
（１）ＥＵＶ光検出部２０によって検出されるＥＵＶ光のエネルギー総量と、ＥＵＶコレクタミラー１５のスパッタ量との関係（ＥＵＶパルスエネルギー総量対スパッタ量）
（２）イオン検出器２１によって検出されるイオンの総量と、ＥＵＶコレクタミラー１５のスパッタ量との関係（イオン総量対スパッタ量）
（３）スパッタ量検出器２２によって検出されるセンサ表面の膜のスパッタ量と、ＥＵＶコレクタミラー１５のスパッタ量との関係（センサ対ミラーのスパッタ量）
【００４４】
図６は、上記３つの相関（１）〜（３）を実測するための装置の構成を示す模式図である。この装置は、真空チャンバ１０（窓１７を含む）〜ターゲット回収装置１６を含む一般的なＥＵＶ光源装置からＥＵＶコレクタミラー１５（図１参照）を取り外し、それに替えて、ＥＵＶコレクタミラー１５の設置範囲に複数のＥＵＶ多層膜サンプル４０を配置したものである。ＥＵＶ多層膜サンプル４０には、ＥＵＶコレクタミラー１５に形成されているものと同じ多層膜（例えば、３００層のＭｏ／Ｓｉ多層膜）が形成されている。この多層膜の層数は、相関関係を計測できる程度の数で良い。このようなサンプルを用いるのは、サンプル量を実測するために、大型で高価なＥＵＶコレクタミラーを使用する必要はないからである。
【００４５】
図６に示す装置においてプラズマ２を発生させることによりＥＵＶ光を放射させ、その時のＥＵＶパルスエネルギー、イオン量、及び、スパッタ量検出器２２のセンサ表面のスパッタ量を検出し、それらの総量を算出する。また、一方で、複数のＥＵＶ多層膜サンプル４０のスパッタ量を計測する。このスパッタ量については、プラズマ２の発生を停止した後でＥＵＶ多層膜サンプル４０を真空チャンバ１０から取り出して、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）やＳＥＭ（走査電子顕微鏡）やＴＥＭ（透過電子顕微鏡）等を用いて計測しても良いし、ＥＵＶ多層膜サンプル４０を真空チャンバ１０内に設置した状態のまま、レーザ干渉計等を用いて計測しても良い。或いは、それ以外の公知の計測方法を用いても良い。
そのようにして実測された値に基づいて、上記相関（１）〜（３）が得られる。
【００４６】
図７は、上記３つの相関（１）〜（３）を実測するために用いられる装置の別の構成を示す模式図である。この装置においては、図６に示す装置における複数のＥＵＶ多層膜サンプル４０の替わりに、複数の相関測定用ＱＣＭ４１が配置されている。このような装置においてプラズマ２を発生させることによりＥＵＶ光を放射させ、その時のＥＵＶパルスエネルギー、イオン量、スパッタ量検出器２２におけるスパッタ量、及び、相関測定用ＱＣＭ４１におけるスパッタ量を検出し、それらの総量を求める。さらに、相関測定用ＱＣＭ４１におけるスパッタ量を、センサ表面の膜材料（Ａｕ）とＭｏ／Ｓｉ多層膜とのスパッタリング比率（上記アンダーソンらの文献の表１参照）に基づいて、ＥＵＶコレクタミラー１５におけるスパッタ量に換算する。それにより、上記相関（１）〜（３）が得られる。
【００４７】
ここで、図６及び図７に示すように、ＥＵＶ多層膜サンプル４０や相関測定用ＱＣＭ４１を複数個用いるのは、ＥＵＶコレクタミラー１５におけるスパッタ量の空間的な分布を把握するためである。即ち、複数箇所におけるＥＵＶ多層膜サンプル４０等の計測値と検出機器２０〜２２の計測値との相関を予め求めておくことにより、検出機器２０〜２２の計測値のみに基づいて、ＥＵＶコレクタミラー１５の複数箇所におけるスパッタ量に関する情報を得ることが可能となる。それにより、例えば、ＥＵＶコレクタミラー１５におけるスパッタ量の空間的分布が一様でない場合には、ＥＵＶコレクタミラー１５全体を交換する前に、ＥＵＶコレクタミラー１５のスパッタ量が多い箇所から優先的に補修したり、部分的に交換することも可能となる。
【００４８】
ここで、このような相関の特性は、レーザ発振器１３の種類やターゲット物質に応じて変化する。例えば、図８は、励起用レーザとしてＮｄ：ＹＡＧレーザ及びＣＯ２レーザを使用した場合におけるＥＵＶパルスエネルギー総量とスパッタ量との関係を示している。従って、このような相関は、露光用のＥＵＶ光を生成する際に使用される機器やターゲット物質等の条件に応じて取得しておくことが望ましい。
【００４９】
また、ＥＵＶ光検出器２０、イオン検出器２１、及び、スパッタ量検出器２２の配置は、図６及び図７に示す位置には限定されない。即ち、上記の相関を求めることができる計測値を得ることができれば、真空チャンバ１０内のいずれの位置に配置しても良い。その際には、それらの検出機器２０〜２２をＥＵＶコレクタミラー１５によって集光反射されるＥＵＶ光の光路（入射光路及び反射光路）以外に配置することが好ましい。それにより、露光光として利用されるＥＵＶ光への影響を抑えることができるので、エネルギー損失なく、常時計測することが可能となるからである。
【００５０】
次に、本発明の一実施形態に係るＥＵＶ光源装置においてＥＵＶコレクタミラー１５の交換時期を判断するためのデータ処理について、図１及び図９を参照しながら説明する。このデータ処理は、図１に示す制御装置３０において行われる。図９に示すように、制御装置３０は、Ａ／Ｄ変換器３１と、計算部３２と、判定部３３と、記憶部３４とを含んでいる。この内の記憶部３４には、予め取得された上記の相関（１）及び／又は（２）及び／又は（３）（即ち、ＥＵＶエネルギー総量対スパッタ量、及び／又は、イオン総量対スパッタ量、及び／又は、センサ膜対ＥＵＶコレクタミラー多層膜のスパッタ量）と、初期状態におけるＥＵＶコレクタミラー１５の多層膜の層数（ＬＭＡＸ）に対応する多層膜の厚さ（ｎｍ）と、ＥＵＶコレクタミラー１５においてＥＵＶ光を集光反射するために必要な反射率を確保できる多層膜の層数（ＬＭＩＮ）に対応する多層膜の厚さ（ｎｍ）とが記憶されている。例えば、初期状態における多層膜の層数は３００層であり、反射率を確保できる層数は、少なくとも２０〜３０層である。
【００５１】
（実施例１）ＥＵＶパルスエネルギーの検出信号に基づいてデータ処理を行う場合
図１に示すＥＵＶ光源装置においてＥＵＶ光の生成を開始することにより、プラズマ２の発生タイミングに応じて、ＥＵＶ光検出部２０からＥＵＶパルスエネルギーを表す検出信号が出力される。この検出信号がＡ／Ｄ変換器３１においてディジタル信号に変換されることにより、ＥＵＶパルスエネルギーＥＰ１、ＥＰ２、…ＥＰｉ、…を表す検出データが順次生成される（ｉはプラズマ発生回数）。これらの検出データは、計算部３２に入力されて積算される。それにより、ＥＵＶパルスエネルギーの積算値（総量値）ＥＴＯＴＡＬ＝ＥＰ１＋ＥＰ２＋…＝ΣＥＰｉ（ｉ＝１、２、…）が算出される。この総量値ＥＴＯＴＡＬは、検出データが入力される毎に算出されて、判定部３３に出力される。
【００５２】
一方、判定部３３は、予め記憶部３４に記憶されている相関（１）（ＥＵＶパルスエネルギー総量対スパッタ量）に基づいて、層数（ＬＭＡＸ−ＬＭＩＮ）に相当する厚さ（即ち、スパッタ量）に対応するエネルギー値ＥＴＨを取得する。このエネルギー値ＥＴＨが、交換時期の基準値として設定される。或いは、予めＥＵＶコレクタミラー１５のスパッタ量と反射率との関係が得られている場合には、判定部３３は、必要な反射率が最低限確保されるときのスパッタ量に対応するエネルギー値を、交換時期基準値ＥＴＨとしても良い。このような交換時期基準値ＥＴＨは、ＥＵＶコレクタミラー１５が新しいものに交換される毎に算出される。
【００５３】
そして、判定部３３は、計算部３２から出力されたＥＵＶパルスエネルギーの総量値ＥＴＯＴＡＬを交換時期基準値ＥＴＨと比較し、ＥＴＯＴＡＬ≧ＥＴＨとなったときにＥＵＶコレクタミラー１５の交換時期を表す判定信号を出力する。
【００５４】
（実施例２）イオンの検出信号に基づいてデータ処理を行う場合
図１に示すＥＵＶ光源装置においてＥＵＶ光の生成を開始することにより、プラズマ２の発生タイミングに応じて、イオン検出器２１からイオン量を表す検出信号が出力される。この検出信号がＡ／Ｄ変換器３１においてディジタル信号に変換されることにより、イオン量ＩＰ１、ＩＰ２、…、ＩＰｉを表す検出データが順次生成される（ｉはプラズマ発生回数）。これらの検出データは、計算部３２に入力されて積算される。それにより、イオンの積算値（総量値）ＩＴＯＴＡＬ＝ＩＰ１＋ＩＰ２＋…＝ΣＩＰｉ（ｉ＝１、２、…）が算出される。この総量値ＩＴＯＴＡＬは、検出データが入力される毎に算出されて、判定部３３に出力される。
【００５５】
一方、判定部３３は、予め記憶部３４に記憶されている相関（２）（イオン総量対スパッタ量）に基づいて、層数（ＬＭＡＸ−ＬＭＩＮ）に相当する厚さ（スパッタ量）に対応するイオン量ＩＴＨを取得する。このイオン量ＩＴＨが、交換時期の基準値として設定される。或いは、予めＥＵＶコレクタミラー１５のスパッタ量と反射率との関係が得られている場合には、判定部３３は、必要な反射率が最低限確保されるときのスパッタ量に対応するイオン量を、交換時期基準値ＩＴＨとしても良い。このような交換時期基準値ＩＴＨは、ＥＵＶコレクタミラー１５が新しいものに交換される毎に算出される。
【００５６】
そして、判定部３３は、計算部３２から出力されたイオンの総量値ＩＴＯＴＡＬを交換時期基準値ＩＴＨと比較し、ＩＴＯＴＡＬ≧ＩＴＨとなったときにＥＵＶコレクタミラー１５の交換時期を表す判定信号を出力する。
【００５７】
（実施例３）スパッタ量の検出信号に基づいてデータ処理を行う場合
図１に示すＥＵＶ光源装置においてＥＵＶ光の生成を開始することにより、プラズマ２の発生タイミングに応じて、スパッタ量検出器２２からセンサ表面の膜厚を表す検出信号が定期的に出力される。この検出信号は、Ａ／Ｄ変換器３１においてディジタル信号に変換され、計算部３２に入力される。計算部３２においては、入力された検出データに基づいて、初期状態におけるセンサの膜厚に対する変化量である膜厚変化総量ＴＴＯＴＡＬが算出される。このセンサ膜厚変化総量ＴＴＯＴＡＬは、検出データが入力される毎に算出されて、判定部３３に出力される。
【００５８】
一方、判定部３３は、予め記憶部３４に記憶されている相関（３）（センサ膜対ＥＵＶコレクタミラー多層膜のスパッタ量）に基づいて、層数（ＬＭＡＸ−ＬＭＩＮ）に相当する厚さ（即ち、スパッタ量）に対応するセンサ膜厚変化量ＴＴＨを取得する。このセンサ膜厚変化量ＴＴＨが、交換時期の基準値として設定される。或いは、予めＥＵＶコレクタミラー多層膜のスパッタ量と反射率との関係が得られている場合には、判定部３３は、必要な反射率が最低限確保されるときのスパッタ量に対応するセンサ膜厚変化量を、交換時期基準値ＴＴＨとしても良い。このような交換時期基準値ＴＴＨは、ＥＵＶコレクタミラー１５が新しいものに交換される毎に算出される。
【００５９】
そして、判定部３３は、計算部３２から出力されたセンサ膜厚変化総量ＴＴＯＴＡＬを交換時期基準値ＴＴＨと比較し、ＴＴＯＴＡＬ≧ＴＴＨとなったときにＥＵＶコレクタミラー１５の交換時期を表す判定信号を出力する。
【００６０】
ここで、ＥＵＶコレクタミラー１５におけるスパッタ量の空間的な分布が予め得られている場合には、判定部３３は、ＥＵＶコレクタミラー１５内の複数箇所について判定を行い、それらの箇所ごとに、修理時期を表す判定信号を出力するようにしても良い。
【００６１】
以上説明した実施例１〜３において、交換時期基準値ＥＴＨ及びＩＴＨ及びＴＴＨは種々の条件によって異なってくるので、多層膜の種類やＥＵＶ光の利用目的（露光機の種類）等に応じて相関（１）〜（３）を求めて、それらの基準値を適切に設定することが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、露光機の光源として用いられる極端紫外（ＥＵＶ：extreme ultra violet）光源装置に利用することが可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１、１１１…ターゲット、２、１１２…プラズマ、３、１０９…レーザ光、４、１１０…ＥＵＶ光、１０、１００…真空チャンバ、１１、１０１…ターゲット生成装置、１２、１０２…噴射ノズル、１３、１０３…レーザ発振器、１４、１０４…集光光学系、１５、１０５…ＥＵＶコレクタミラー、１６、１０６…ターゲット回収装置、１７、１０７…窓、１８、１０８…導出ポート、２０…ＥＵＶ光検出部、２１…イオン検出器、２２…スパッタ量検出器、２３…スパッタ量測定用ＱＣＭ、３０…制御装置、３１…Ａ／Ｄ変換器、３２…計算部、３３…判定部、３４…記憶部、４０…ＥＵＶ多層膜サンプル、４１…相関測定用ＱＣＭ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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