(57)【要約】【課題】第1の測定と第2の測定との間で測定サンプルが大気に触れないようにすることができ、またこれらの複数の測定にかかる時間を短縮化すること。【解決手段】一つの気密（減圧）容器内に、第１の測定を行う第１の測定部と、第１とは異なる第２の測定を行う第２の測定部とを設ける。試料を取り付けたサンプルホルダの、第１の測定部から第２の測定部への移動は、サンプルホルダ移動手段により行う。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気密可能な容器を備え、該気密容器内にサンプルホルダに保持された試料に対して第１の測定を行う第１の測定部と、前記第１の測定とは異なる第２の測定を行う第２の測定部とを備えた測定装置であって、
前記第１の測定部に設けられ前記サンプルホルダが挿入されて固定される第１のソケットと、前記第２の測定部に設けられ前記サンプルホルダが挿入されて固定される第２のソケットと、
前記サンプルホルダを、前記第１の測定部の前記第１のソケットから前記第２の測定部の前記第２のソケットに移動させるサンプルホルダ移動手段と、
前記第１のソケットを前記サンプルホルダ移動手段の移動経路から退避させるソケット移動機構とを設けたことを特徴とする測定装置。
【請求項２】
前記第１の測定部は試料の表面分析を行うＸＰＳ測定部であり、前記第２の測定部は、試料の極端紫外光の反射率を測定する反射率測定部であることを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２種類のまたはそれ以上の測定を行える測定装置に関する。特に、一つの容器内でＸ線光電子分光測定と極端紫外光の反射率測定とを行うことができる測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の微細化高集積化につれて露光用光源の短波長化が進められ、次世代の半導体露光用光源として特に波長１３．５ｎｍの極端紫外光（以下、ＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ）光ともいう）を放射する極端紫外光光源装置（以下、ＥＵＶ光源装置ともいう）の開発が進められている。特許文献１にはこのような極端紫外光光源装置の一例が示されている。
図１１は、ＥＵＶ光源装置を簡易的に説明するための図である。ＥＵＶ光源装置は減圧されたチャンバ１００を有する。チャンバ１００内には、ＥＵＶプラズマ生成部１０１と、集光反射鏡Ｍなどが収容されるＥＵＶ集光部１０２とが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００７−５０５４６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＥＵＶプラズマ生成部１０１では、リチウム（Ｌｉ）やスズ（Ｓｎ）を原料とする高温プラズマＰが放電やレーザ照射により形成され、この高温プラズマＰからＥＵＶ光が放射される。放射されたＥＵＶ光は、ＥＵＶ集光部１０２に入射し、集光反射鏡Ｍによって、集光反射鏡Ｍの中間集光点ｆに集光され、ＥＵＶ光出射口１０３から出射し、ＥＵＶ光源装置に接続された点線で示した露光機１０４に入射する。
【０００５】
ＥＵＶプラズマ生成部１０１で発生した高温プラズマＰからは、強いＥＵＶ光とともにデブリも放出される。デブリには、原料であるリチウムやスズに起因するものがある。このようなデブリが集光反射鏡Ｍに到達して集光反射鏡Ｍの反射面に衝突したり付着したりすると、集光反射鏡Ｍの反射性能が損なわれる。
また、デブリだけでなく、プラズマＰから放射される強いＥＵＶ光も、ＥＵＶ光源装置の集光反射鏡Ｍや、ＥＵＶ光源装置に接続される露光機１０の照明光学系に使用されている反射鏡の特性性能に影響を与える可能性が考えられる。しかし、強いＥＵＶ光やデブリがこれらの反射鏡に与える影響については、今のところ詳しくは知られていない。
【０００６】
強いＥＵＶ光やデブリがＥＵＶ光源装置や露光機の反射鏡に与える影響について、詳しく調べるためにはどのような測定を行えばよいのか、発明者は鋭意検討の結果、強いＥＵＶ光やデブリが照射された反射鏡について、Ｘ線光電子分光（ＸＰＳ）により表面状態を測定するとともに、ＥＵＶ光の反射率の変化を測定するという、異なる２種類の測定を行ない、両者のデータを比較検討して調査するということを考えるに至った。
これらの測定を行うためには、ＥＵＶ光源装置や露光機で使用した反射鏡の一部を試料（サンプル）として切り出し、切り出したサンプルをＸＰＳ測定装置や反射率測定装置に取り付けて行うことになる。
【０００７】
しかし、ＸＰＳ測定装置や反射率測定装置はそれぞれ独立した測定装置である。そのため、サンプルの測定は、ＸＰＳ測定装置へのサンプルの取り付け→ＸＰＳ測定→ＸＰＳ測定装置からのサンプルの取り出し→反射率測定装置へのサンプルの取り付け→反射率測定→反射率測定装置からのサンプルの取り出しという手順で実施しなければならない。
【０００８】
ところが、上記のような測定手順では、測定サンプルがＸＰＳ測定装置から反射率測定装置へ移動している間に大気に触れる可能性がある。サンプルが大気に触れると、サンプルの反射率や表面状態について変化が生じる可能性があり、集光鏡に対する強いＥＵＶ光やデブリの影響の測定、即ち表面状態と反射率の変化の比較検討を正しく行うことが困難になる。なお、ＸＰＳ測定と反射率測定の順番が逆であっても同様の問題が生じる。
また、これらの測定は減圧下にて行うので、サンプルの取り付け取り外しには、測定装置の減圧や大気圧戻しといった作業が必要であり、一つのサンプルの測定に長い時間が必要になる。
【０００９】
本発明は上記従来の問題を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、例えばＸＰＳ測定である第1の測定と例えば反射率測定である第２の測定との間で、測定サンプルが大気に触れないようにすることができ、またこれらの複数の測定にかかる時間をできるだけ短くできるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の測定装置においては、気密可能な容器内に、第１の測定を行う第１の測定部と、第１の測定とは異なる第２の測定を行う第２の測定部とを設ける。第１の測定部と第２の測定部は、例えばＸＰＳ測定を行うＸＰＳ測定部と反射率の測定を行う反射率測定部である。
【００１１】
測定を行う試料（サンプル）はサンプルホルダに取り付けられている。第１の測定部と第２の測定部には、それぞれ、サンプルホルダが挿入されて固定される第１および第２のソケットが設けられている。
また、サンプルホルダを第１の測定部の第１のソケットから、第２の測定部の第２のソケットにまで移動させるサンプルホルダ移動手段が設けられている。
【００１２】
第１の測定を行う時には、第１の測定部の第１のソケットにサンプルホルダを挿入固定して行う。そして、第２の測定を行う時には、サンプルホルダ移動手段により、サンプルホルダを第１の測定部の第１のソケットから第２の測定部の第２のソケットに移動する。この際、第１の測定部の第１のソケットが、サンプルホルダ移動手段によるサンプルホルダの移動経路から退避できるように、第１の測定部の第１のソケットにはソケット移動機構が設けられている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明においては、以下の効果を得ることができる。
一つの減圧容器内で、ＸＰＳ測定と反射率測定といった異なる種類の測定が行えるので、両測定の間で測定サンプルが大気にさらされることがない。したがって、例えばＥＵＶ光源装置におけるＥＵＶ光やデブリの影響を正しく測定することができる。
また、異なる種類の測定の間で、測定装置の減圧容器の大気戻しや減圧の作業が不要になり、測定時間の短縮化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の測定装置の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の測定装置の第１の測定部において使用する５軸ステージの動作を模式的に示す図である。
【図３】測定を行う試料を保持するサンプルホルダと、サンプルホルダを固定するソケットの構造を示す図である。
【図４】サンプルホルダとサンプルホルダ移動棒の関係を示す図である。
【図５】本発明の測定装置において測定を行う手順について説明する第１の図である。
【図６】本発明の測定装置において測定を行う手順について説明する第２の図である。
【図７】本発明の測定装置において測定を行う手順について説明する第３の図である。
【図８】本発明の測定装置において測定を行う手順について説明する第４の図である。
【図９】本発明の測定装置において測定を行う手順について説明する第５の図である。
【図１０】本発明の測定装置において測定を行う手順について説明する第６の図である。
【図１１】ＥＵＶ光源装置を簡易的に説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１、図２、図３を用いて本発明の測定装置の実施例の構成を説明する。
図１は、測定装置の側断面図である。同図に示すように、本発明の測定装置は、一つの容器１内に第１の測定部であるＸ線光電子分光測定（ＸＰＳ測定）部１０と第２の測定部である反射率測定部２０とを備える。容器１は気密可能な気密容器であり、具体的には減圧容器である。なお、容器１には容器１内を減圧するためのターボ分子ポンプなどの減圧装置が取り付けられているが、図１においては省略している。
【００１６】
第１の測定部であるＸＰＳ測定部１０には、試料Ｓに対してＸ線を照射するＸ線発生源１１や、Ｘ線を照射した試料Ｓから放出される光電子のエネルギー量を分析する光電子エネルギー分析器１２、図３により後述する、試料Ｓを取り付けたサンプルホルダ５０を保持する第１のソケット４１、およびこの第１のソケット４１を支持しつつ５軸方向に移動可能な５軸ステージ１３などが設けられている。１４は５軸ステージ１３の駆動機構である。
【００１７】
図２は、ＸＰＳ測定部１０において使用する５軸ステージの動作を模式的に示す図である。同図に示すように、５軸ステージ１３は、駆動機構１４により、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の移動のほかに、Ｙ軸の周りの回転移動とＺ軸の周りの回転移動が可能である。
【００１８】
第２の測定部である反射率測定部２０には、試料Ｓに対して反射率測定用のＥＵＶ光を照射するＥＵＶ光源２１、試料Ｓにより反射したＥＵＶ光を受光しその強度を測定する受光器２２、試料Ｓを取り付けたサンプルホルダ５０を保持する第２のソケット４２と、この第２のソケット４２を支持しつつ回転移動させるステージ２３などが設けられている。
【００１９】
３０はサンプルホルダ移動手段であるサンプルホルダ移動棒であり、このサンプルホルダ移動棒３０を用いて、サンプルホルダ５０をＸＰＳ測定部１０の第１のソケット４１から反射率測定部２０の第２のソケット４２に移動させる。
また、容器１にはサンプルホルダの搬入搬出口であるゲートバルブ１５が設けられている。このゲートバルブ１５を介して、試料Ｓを取り付けたサンプルホルダ５０を測定装置の外部から容器１内に運び入れたり、測定が終わった試料Ｓのサンプルホルダ５０を測定装置の外部に運び出したりする。
【００２０】
サンプルホルダ移動棒３０は、真空シール部１６を介して、雄ねじ３１を形成した先端が容器１内に挿入されている。一方、サンプルホルダ移動棒３０の雄ねじ３１を形成した側とは反対側は容器１の外側に出ており、握り部３２が形成されている。サンプルホルダ移動棒３０は、この握り部３２を持って、回転させたり、容器１内に押し込む方向や引き抜く方向に移動させたりすることができる。
【００２１】
図３は、測定を行う試料を保持するサンプルホルダ５０と、サンプルホルダを固定するソケット４１（４２）の構造を示す図である。図３（ａ）は、ソケットの中にサンプルホルダが挿入されて保持されている状態を示し、図３（ｂ）は、ソケットからサンプルホルダが引き抜かれている状態を示している。
【００２２】
サンプルホルダ５０は測定を行う試料（サンプル）Ｓを保持固定する試料台であり、サンプルホルダ５０の平らな上面に試料Ｓを固定する。
サンプルホルダ５０の下側の周囲には、第１および第２のソケット４１（４２）の後述する溝４３にはまる鍔５１が形成されている。またサンプルホルダ５０の側面には移動棒３０の先端の雄ねじ３１に合うねじ孔５２が形成されている。
【００２３】
第１および第２のソケット４１（４２）は、サンプルホルダ５０が挿入されて保持固定されるサンプルホルダ保持固定具であり、側定時のサンプルホルダ５０の試料Ｓの位置を決める位置決め部材の役目も果たす。
第１および第２のソケット４１（４２）には一方が開放された溝４３が形成されている。この溝４３にサンプルホルダ５０の鍔５１を合わせて差し込むことにより、サンプルホルダ５０はソケット４１（４２）に位置決めされて保持される。
【００２４】
図４は、サンプルホルダとサンプルホルダ移動棒の関係を示す図である。
図４（ａ）に示すように、サンプルホルダ５０が第１または第２のソケット４１（４２）に挿入された状態で、サンプルホルダ移動棒３０の先端の雄ねじ３１を、サンプルホルダ５０の側面のねじ孔５２に合わせ、サンプルホルダ移動棒３０を回転させる。
【００２５】
サンプルホルダ５０は鍔５１により第１または第２のソケット４１（４２）の溝４３に保持されているので、サンプルホルダ移動棒３０の雄ねじ３１は、サンプルホルダ５０のねじ孔５２にねじ込まれる。
この状態で、図４（ｂ）に示すように、サンプルホルダ移動棒３０を引くと、サンプルホルダ５０は第１または第２のソケット４１（４２）から取り出される。サンプルホルダ５０を第１または第２のソケット４１（４２）挿入して取り付ける際には、上記と逆の手順を行う。
【００２６】
次に図５〜図１０を用いて、本発明の測定装置において測定を行う手順について説明する。
図５（ａ）。測定を行うサンプルS（例えば極端紫外光光源装置で使用された集光反射鏡の一部）はサンプルホルダ５０に固定され、真空ポンプ４０１により減圧された真空容器４００の中に保管されている。
真空容器４００には、上記した測定装置に設けられているサンプルホルダ移動棒３０と同様の構造のサンプルホルダ搬入搬出棒３０１が設けられており、サンプルホルダ５０はこのサンプルホルダ搬入搬出棒３０１に取り付けられている。また、真空容器４００には測定装置のゲートバルブ１５と接続される接続ポート５００が取り付けられている。
【００２７】
図５（ｂ）。真空容器４００を、接続ポート５００を介して測定装置のゲートバルブ１５と接続する。
接続ポート５００の内部を、接続ポート５００に取り付けられている真空ポンプ５０１により、内部の圧力が真空容器４００や測定装置の内部の圧力とほぼ等しくなるまで減圧する。
図６（ｃ）。ゲートバルブ１５を開けて、先端にサンプルホルダ５０が取り付けられているサンプルホルダ搬入搬出棒３０１を測定装置の容器１中に入れる。サンプルホルダ５０を第１の測定部であるＸＰＳ測定部１０の第１のソケット４１に挿入する。
【００２８】
図６（ｄ）。サンプルホルダ搬入搬出棒３０１を回して、サンプルホルダ５０からサンプルホルダ搬入搬出棒３０１を外し、サンプルホルダ搬入搬出棒３０１を外側に引いて退避させる。
ゲートバルブ１５を閉じ、容器１内の圧力を容器１に取り付けた不図示の減圧装置により測定を行う圧力に調整する。
そして試料ＳのＸＰＳ測定を行う。即ちＸ線発生源１１からＸ線をサンプルホルダ５０上の試料Ｓに対して照射し、光電子エネルギー分析装置１２により試料Ｓから放出される光電子のエネルギー量を測定する。
【００２９】
図７（ｅ）（ｆ）。ＸＰＳ測定の終了後、第１のソケット４１を支持する５軸ステージ１３を駆動機構１４により、まずＹ軸の周りに９０°回転し、続いてＺ軸の周りに９０°回転させる。これにより第１のソケットに保持されているサンプルホルダ５０は、ねじ孔５２が上方、即ちサンプルホルダ移動棒３０の方向に向く。
図８（ｇ）。サンプルホルダ移動棒３０を測定装置の内側に押し込み、サンプルホルダ移動棒３０の先端の雄ねじ３１を、サンプルホルダ５０のねじ孔５２に合せる。サンプルホルダ移動棒３０を回転させ、サンプルホルダ５０をサンプルホルダ移動棒３０に取り付ける。
【００３０】
図８（ｈ）。サンプルホルダ移動棒３０を外側に引く。これによりサンプルホルダ移動棒３０の先端に取り付けられたサンプルホルダ５０が、第１のソケット４１から滑り出る。
図９（ｉ）。第１のソケット４１を支持する５軸ステージ１３を駆動部１４によりＸ軸方向に移動させる。
なお、本図においては、第１のソケット４１が図面右方向に移動するように示しているが、これは第１のソケット４１の移動をわかりやすく図示するためであり、実際には、第１のソケット４１は図面奥方向に移動する。
【００３１】
これにより、ソケット４１と５軸ステージ１３は、サンプルホルダ移動棒３０の移動経路から退避する。即ち５軸ステージ１３の駆動部１４が、第１のソケット４１をサンプルホルダ移動手段３０の移動経路から退避させるソケット移動機構の役割を果たす。
図９（ｊ）。サンプルホルダ移動棒３０を測定装置の内側に押し込み、サンプルホルダ５０を第２の測定部である反射率測定部１０のステージ２３により支持されている、第２のソケット４２に挿入する。
【００３２】
図１０（ｋ）。サンプルホルダ移動棒３０を回してサンプルホルダ５０からサンプルホルダ移動棒３０を外し、サンプルホルダ移動棒３０を引き上げる。
この状態で試料Ｓの反射率測定を行う。即ちＥＵＶ光源２１から反射率測定用のＥＵＶ光をサンプルホルダ５０上の試料Ｓに対して照射し、試料Ｓにより反射したＥＵＶ光を受光器２２により受光しその強度を測定する。
以上で試料Ｓに関する２種類の測定が終了する。反射率測定が終了すれば、サンプルホルダ５０を上記の手順を逆にたどり、真空容器４００の中に戻す。
【００３３】
なお、本実施例においては、第１の測定部にＸＰＳ測定部を、第２の測定部に反射率測定部を配置したが、その配置の関係が反対になってもよいし、第１の測定部や第２の測定部に、これら以外の測定を行う測定部を設けてもよい。また、３種類以上の測定部を設けるようにしても良い。
【００３４】
さらに、本実施例においては、サンプルホルダ移動手段であるサンプルホルダ移動棒として手動のものを示したが、移動機構を設けて自動で動作させるようにしても良い。
【符号の説明】
【００３５】
１        容器
１０      第１の測定部（ＸＰＳ測定部）
１１      Ｘ線発生源
１２      光電子エネルギー分析器
１３      ５軸ステージ
１４      ５軸ステージの駆動機構
１５      ゲートバルブ
２０      第２の測定部（反射率測定部）
２１      反射率測定用ＥＵＶ光源
２２      受光器
２３      回転ステージ
３０      サンプルホルダ移動棒
３１      雄ねじ
３２      握り部
４１      第１のソケット
４２      第２のソケット
４３      溝
５０      サンプルホルダ
５１      鍔
５２      ねじ孔
１００    チャンバ
１０１    ＥＵＶプラズマ生成部
１０２    ＥＵＶ集光部
１０３    ＥＵＶ光出射口
１０４    露光機
３０１    サンプルホルダ搬入搬出棒
４００    真空容器
４０１    真空ポンプ
５００    接続ポート
５０１    真空ポンプ
Ｓ        試料（サンプル）
Ｍ        集光反射鏡
Ｐ        プラズマ
ｆ        中間集光点
【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】
2012194098.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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