JP2001267096A - Ｘ線発生装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザ−プラズマを用いたX線光源や放電プ
ラズマを用いたX線光源では標的材料や装置の一部の破
片が後段の光学素子の表面に付着して光学特性を劣化さ
せる。特に、X線縮小露光系の光源として用いる場合、
フライアイに入射する光量分布が光軸に対して対称であ
る必要性があるが、上述の劣化が軸対称でなくなる。本
発明は、飛散粒子による光学素子の劣化を光軸に対称に
することを目的とする。 【解決手段】 飛散粒子を受ける光学素子を光軸を中心
として回転させるようにする。
ラズマを用いたX線光源では標的材料や装置の一部の破
片が後段の光学素子の表面に付着して光学特性を劣化さ
せる。特に、X線縮小露光系の光源として用いる場合、
フライアイに入射する光量分布が光軸に対して対称であ
る必要性があるが、上述の劣化が軸対称でなくなる。本
発明は、飛散粒子による光学素子の劣化を光軸に対称に
することを目的とする。 【解決手段】 飛散粒子を受ける光学素子を光軸を中心
として回転させるようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線顕微鏡、Ｘ線
分析装置、Ｘ線露光装置などのＸ線機器のＸ線源として
用いて好適なＸ線発生装置に関するものである。
分析装置、Ｘ線露光装置などのＸ線機器のＸ線源として
用いて好適なＸ線発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】パルスレーザー光を真空容器内に置かれた
標的材料上に集光し、標的材料をプラズマ化して、この
プラズマから輻射されるＸ線を利用するレーザープラズ
マＸ線源（以下ではＬＰＸと呼ぶ）は小型でありなが
ら、アンジュレーターに匹敵するほどの輝度を持つ。ま
た、Dense Plasma Focus (PDF)などの放電プラズマを用
いたＸ線源は小型であり、Ｘ線量が多く、LPXに比べて
投入電力に対するＸ線への変換効率が高く、また、低コ
ストである。このため、LPXや放電プラズマＸ線源はＸ
線分析装置，Ｘ線露光装置などのＸ線機器の光源として
近年注目を集めている。
標的材料上に集光し、標的材料をプラズマ化して、この
プラズマから輻射されるＸ線を利用するレーザープラズ
マＸ線源（以下ではＬＰＸと呼ぶ）は小型でありなが
ら、アンジュレーターに匹敵するほどの輝度を持つ。ま
た、Dense Plasma Focus (PDF)などの放電プラズマを用
いたＸ線源は小型であり、Ｘ線量が多く、LPXに比べて
投入電力に対するＸ線への変換効率が高く、また、低コ
ストである。このため、LPXや放電プラズマＸ線源はＸ
線分析装置，Ｘ線露光装置などのＸ線機器の光源として
近年注目を集めている。
【０００３】LPXや放電プラズマＸ線源ではプラズマや
プラズマ近傍から標的材料が、またプラズマ近傍の部材
が、原子やイオン状あるいは破片（以下ではこれらを飛
散粒子という）となって周囲に放出される。これら飛散
粒子はプラズマの周囲に置かれたＸ線光学素子上に付着
・堆積し、光学素子の性能（反射率や透過率など）を劣
化させたり、光学素子に衝突することにより光学素子に
損傷を与えたりする。このため、ＬＰＸやプラズマＸ線
源を実用化するための課題の一つが飛散粒子量を如何に
低減するかということである。
プラズマ近傍から標的材料が、またプラズマ近傍の部材
が、原子やイオン状あるいは破片（以下ではこれらを飛
散粒子という）となって周囲に放出される。これら飛散
粒子はプラズマの周囲に置かれたＸ線光学素子上に付着
・堆積し、光学素子の性能（反射率や透過率など）を劣
化させたり、光学素子に衝突することにより光学素子に
損傷を与えたりする。このため、ＬＰＸやプラズマＸ線
源を実用化するための課題の一つが飛散粒子量を如何に
低減するかということである。
【０００４】飛散粒子の問題を低減するため、LPXでは
標的材料として常温で気体である物質を用い（例えば窒
素、二酸化炭素、クリプトン、キセノンなど）、ノズル
から噴出させてこれらの標的材料のガスあるいは断熱膨
張により生成されたクラスターにレーザー光を照射する
方法が用いられている。これらの標的材料は常温で気体
であるから、光学素子上に堆積することがないので、光
学素子の性能を劣化させることはない。ところが、プラ
ズマから放出された高速の原子，イオンあるいは電子が
ノズルやノズル近傍の部材に衝突してこれらを削り取
り、削り取られた破片が周囲に飛散し光学素子上に堆積
する。このため、完全に飛散粒子がゼロのＬＰＸはまだ
実現されていない。
標的材料として常温で気体である物質を用い（例えば窒
素、二酸化炭素、クリプトン、キセノンなど）、ノズル
から噴出させてこれらの標的材料のガスあるいは断熱膨
張により生成されたクラスターにレーザー光を照射する
方法が用いられている。これらの標的材料は常温で気体
であるから、光学素子上に堆積することがないので、光
学素子の性能を劣化させることはない。ところが、プラ
ズマから放出された高速の原子，イオンあるいは電子が
ノズルやノズル近傍の部材に衝突してこれらを削り取
り、削り取られた破片が周囲に飛散し光学素子上に堆積
する。このため、完全に飛散粒子がゼロのＬＰＸはまだ
実現されていない。
【０００５】一方、放電プラズマＸ線源では飛散粒子量
を低減するため、電極材料をタングステンやタンタルの
ような高融点、高硬度の材料で形成したり、動作電圧を
低下させるなどの工夫を行っているが、飛散粒子量を完
全にゼロにするには至っていない。
を低減するため、電極材料をタングステンやタンタルの
ような高融点、高硬度の材料で形成したり、動作電圧を
低下させるなどの工夫を行っているが、飛散粒子量を完
全にゼロにするには至っていない。
【０００６】また、飛散粒子は等方的に放出されるわけ
ではなく、ある角度分布をもって放出される。例えばガ
スジェットを用いたLPXではガスの噴出方向で飛散粒子
量は少なく、噴出軸からの角度が大きくなるにつれて飛
散粒子量は多くなってくる。
ではなく、ある角度分布をもって放出される。例えばガ
スジェットを用いたLPXではガスの噴出方向で飛散粒子
量は少なく、噴出軸からの角度が大きくなるにつれて飛
散粒子量は多くなってくる。
【０００７】Ｘ線縮小露光装置の照明光学系としてマス
ク上でのＸ線強度分布が一定となるように図７(a)に示
した円弧状の要素ミラーを集めたフライアイミラーを用
いた照明光学系が提案されている（図７(b)）（特開平1
1-312638）。この様なフライアイミラーを用いる場合、
入射Ｘ線がフライアイミラーの中心軸に対して軸対称な
Ｘ線強度を持っている場合には、各要素ミラーからの反
射光が互いに補いあい、マスク上での強度分布は一定と
なる。しかし、入射Ｘ線がフライアイミラーの中心軸に
対して非対称の場合には強度ムラを補完できず、マスク
上での強度分布は不均一となる。
ク上でのＸ線強度分布が一定となるように図７(a)に示
した円弧状の要素ミラーを集めたフライアイミラーを用
いた照明光学系が提案されている（図７(b)）（特開平1
1-312638）。この様なフライアイミラーを用いる場合、
入射Ｘ線がフライアイミラーの中心軸に対して軸対称な
Ｘ線強度を持っている場合には、各要素ミラーからの反
射光が互いに補いあい、マスク上での強度分布は一定と
なる。しかし、入射Ｘ線がフライアイミラーの中心軸に
対して非対称の場合には強度ムラを補完できず、マスク
上での強度分布は不均一となる。
【０００８】ガスジェットLPXから輻射されるＸ線の角
度分布は一般にガス噴出軸に対しておおよそ回転対称と
なるので、ガス噴出軸を回転軸とする回転放物面を、ガ
ス噴出軸上に配置すると、回転放物面ミラーを反射した
Ｘ線は回転軸（ガス噴出軸）に関してほぼ対称な強度分
布を持った平行ビームになり、前述の照明光学系に適し
たＸ線束を形成することができる。しかし、飛散粒子放
出の角度分布は、生成されるプラズマとノズル（ガスジ
ェットLPXの場合）や電極（放電プラズマＸ線源の場
合）の位置により必ずしも対称な角度分布に成るとは限
らない。従って、長時間Ｘ線源を動作させると、飛散粒
子が光学素子の回転軸に対して非対称に堆積することに
より、運転開始時には回転対称だったＸ線強度分布が非
対称な分布に変化してしまう。このため、長時間運転後
にはマスク上を照明するＸ線の分布にムラが生じてしま
い、ウェハー上にマスクパターンを正確に転写できなく
なってしまう。
度分布は一般にガス噴出軸に対しておおよそ回転対称と
なるので、ガス噴出軸を回転軸とする回転放物面を、ガ
ス噴出軸上に配置すると、回転放物面ミラーを反射した
Ｘ線は回転軸（ガス噴出軸）に関してほぼ対称な強度分
布を持った平行ビームになり、前述の照明光学系に適し
たＸ線束を形成することができる。しかし、飛散粒子放
出の角度分布は、生成されるプラズマとノズル（ガスジ
ェットLPXの場合）や電極（放電プラズマＸ線源の場
合）の位置により必ずしも対称な角度分布に成るとは限
らない。従って、長時間Ｘ線源を動作させると、飛散粒
子が光学素子の回転軸に対して非対称に堆積することに
より、運転開始時には回転対称だったＸ線強度分布が非
対称な分布に変化してしまう。このため、長時間運転後
にはマスク上を照明するＸ線の分布にムラが生じてしま
い、ウェハー上にマスクパターンを正確に転写できなく
なってしまう。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこの様な従来
技術の問題点に鑑みてなされたもので、光学素子をＸ線
光軸を中心に回転させる機構を具備することにより、飛
散粒子放出の角度分布が非対称なＸ線源を使用した場合
に於いても、光学素子上の飛散粒子の付着量が回転対称
になるようになり、反射または透過Ｘ線束の強度分布の
回転対称性を保つことができる。その結果、長時間運転
した後でも、マスク上のＸ線強度分布は一様のままであ
り、正確にパターンをウェハー上に転写することができ
る。
技術の問題点に鑑みてなされたもので、光学素子をＸ線
光軸を中心に回転させる機構を具備することにより、飛
散粒子放出の角度分布が非対称なＸ線源を使用した場合
に於いても、光学素子上の飛散粒子の付着量が回転対称
になるようになり、反射または透過Ｘ線束の強度分布の
回転対称性を保つことができる。その結果、長時間運転
した後でも、マスク上のＸ線強度分布は一様のままであ
り、正確にパターンをウェハー上に転写することができ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】そのため、本発明は第一
に「パルスレーザー光を減圧された容器中の標的材料に
集光することにより、該標的材料をプラズマ化し、該プ
ラズマより輻射されるＸ線を利用するＸ線発生装置（以
下では、レーザープラズマＸ線源，ＬＰＸと呼ぶ）ある
いは放電により標的材料をプラズマ化し該プラズマより
輻射されるＸ線を利用するＸ線発生装置（以下では、放
電プラズマＸ線源と呼ぶ）に於いて、該プラズマから輻
射されたＸ線が最初に入射する光学素子または該プラズ
マを含む真空容器内に置かれている光学素子が、該光学
素子の回転対称軸あるいはＸ線の光軸を中心に回転する
機構を具備していることを特徴とするＸ線発生装置（請
求項１）」を提供する。このようにすることにより、た
とえ飛散粒子放出角度分布が非対称であったとしても、
光学素子上の飛散粒子の付着量の分布は軸対象となるの
で、反射、透過あるいは回折されるＸ線束の強度分布は
軸対象となる。
に「パルスレーザー光を減圧された容器中の標的材料に
集光することにより、該標的材料をプラズマ化し、該プ
ラズマより輻射されるＸ線を利用するＸ線発生装置（以
下では、レーザープラズマＸ線源，ＬＰＸと呼ぶ）ある
いは放電により標的材料をプラズマ化し該プラズマより
輻射されるＸ線を利用するＸ線発生装置（以下では、放
電プラズマＸ線源と呼ぶ）に於いて、該プラズマから輻
射されたＸ線が最初に入射する光学素子または該プラズ
マを含む真空容器内に置かれている光学素子が、該光学
素子の回転対称軸あるいはＸ線の光軸を中心に回転する
機構を具備していることを特徴とするＸ線発生装置（請
求項１）」を提供する。このようにすることにより、た
とえ飛散粒子放出角度分布が非対称であったとしても、
光学素子上の飛散粒子の付着量の分布は軸対象となるの
で、反射、透過あるいは回折されるＸ線束の強度分布は
軸対象となる。
【００１１】また、本発明は第二に「請求項１記載のＸ
線発生装置において、前記光学素子の位置を検出する検
出手段を有し、該検出器からの信号をもとに前記光学素
子が常に所定の位置になるようにする制御手段及び駆動
機構を有することを特徴とするＸ線発生装置（請求項
２）」を提供する。このようにすることにより光学素子
の回転中に生じるＸ線束の光軸のぶれを許容範囲内に納
めることができる。
線発生装置において、前記光学素子の位置を検出する検
出手段を有し、該検出器からの信号をもとに前記光学素
子が常に所定の位置になるようにする制御手段及び駆動
機構を有することを特徴とするＸ線発生装置（請求項
２）」を提供する。このようにすることにより光学素子
の回転中に生じるＸ線束の光軸のぶれを許容範囲内に納
めることができる。
【００１２】また、本発明は第三に「請求項１及び２記
載のＸ線発生装置において、前記プラズマからのＸ線が
最初に入射する前記光学素子が球面、回転放物面または
回転楕円面または回転対称非球面あるいはこれらの複合
面からなる多層膜ミラーあるいは斜入射ミラーであるこ
とを特徴とするＸ線発生装置（請求項３）」を提供す
る。球面ミラー、回転放物面ミラー、回転楕円ミラーな
どの光学素子を用いることにより、効率的にＸ線を収集
し、後段の光学系へ導くことができる。
載のＸ線発生装置において、前記プラズマからのＸ線が
最初に入射する前記光学素子が球面、回転放物面または
回転楕円面または回転対称非球面あるいはこれらの複合
面からなる多層膜ミラーあるいは斜入射ミラーであるこ
とを特徴とするＸ線発生装置（請求項３）」を提供す
る。球面ミラー、回転放物面ミラー、回転楕円ミラーな
どの光学素子を用いることにより、効率的にＸ線を収集
し、後段の光学系へ導くことができる。
【００１３】
【発明の実施の態様】パルスレーザー光を減圧された容
器中の標的材料に集光することにより、該標的物質をプ
ラズマ化し、該プラズマより輻射されるＸ線あるいは放
電により標的材料をプラズマ化し該プラズマより輻射さ
れるＸ線を利用する本発明（請求項１〜３）にかかるＸ
線発生装置では、該Ｘ線源から輻射されたＸ線を収集
し、後段の光学系へ導くためのＸ線光学素子を使用して
いる。
器中の標的材料に集光することにより、該標的物質をプ
ラズマ化し、該プラズマより輻射されるＸ線あるいは放
電により標的材料をプラズマ化し該プラズマより輻射さ
れるＸ線を利用する本発明（請求項１〜３）にかかるＸ
線発生装置では、該Ｘ線源から輻射されたＸ線を収集
し、後段の光学系へ導くためのＸ線光学素子を使用して
いる。
【００１４】発明の形態を図６を用いて具体的に説明す
る。図６ではＸ線源としてＬＰＸを用いており、ガス状
の標的材料はノズル600から超音速で噴出されており、
噴出されたターゲットガスにレーザー光602が照射され
プラズマ603を生成しＸ線を発生させている。発生した
Ｘ線は水平面内（レーザー入射面に平行な面内）ではほ
ぼ均一な強度分布となる。そこで、プラズマ生成位置に
焦点を持つ回転放物面ミラー604を図のように配置し、
プラズマから放出されたＸ線を反射し、軸対称な強度分
布を持つ平行光束611として次段の光学系へ導いてい
る。回転放物面ミラー604には所定の波長のＸ線を反射
するように多層膜が製膜されており、ミラー上の各点に
おいて反射率が最大になるように多層膜の周期長が変え
られている。この回転放物面ミラーの回転対称軸はプラ
ズマの位置を通過するように配置されており、ミラーの
回転軸とＸ線の光軸（X線源の対称軸）とは同一であ
る。この放物面ミラーは自身の回転対称軸の周りに回転
できるように駆動装置605が取り付けられている。さら
にこの駆動装置605は互いに直交するゴニオステージ60
6，607と互いに直交する直線ステージ608,609,610上に
取り付けられている。（駆動装置の一例）。回転放物面
ミラー604の側面及び裏面の互いに直交する方向には接
触式の変位センサー612,613が取り付けられている。
（もう一つの方向は紙面に垂直方向なので図示していな
い。位置検出装置の一例。） 回転放物面ミラー604の
側面及び裏面は回転放物面ミラーの回転対称軸に対し
て、高い精度で平行及び垂直がでている。各変位センサ
ーの出力はコンピューター（不図示，制御装置の一例）
に入力されている。回転放物面ミラー604を回転中に回
転軸がぶれると変位センサーがミラーの位置のずれを検
出し、ずれ量が許容範囲を超えていたとコンピューター
が判断した場合にはゴニオステージまたは／及び直線ス
テージを駆動してミラー位置が許容範囲に収まるように
する。この様に、ミラーの位置検出と制御機構及び駆動
機構を備えることにより、ミラーを回転させても常にミ
ラーを反射したＸ線光軸の変位は許容範囲内に収まり、
後段の光学系に影響を与えることはない。もし、ミラー
回転機構の精度が高くその軸ぶれが光学系に許容される
光束の角度広がり内に収まっているならば上述のミラー
位置検出機構、制御機構、及び駆動機構はなくとも良
い。以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、
本発明はこれらの例に限定されるものではない。
る。図６ではＸ線源としてＬＰＸを用いており、ガス状
の標的材料はノズル600から超音速で噴出されており、
噴出されたターゲットガスにレーザー光602が照射され
プラズマ603を生成しＸ線を発生させている。発生した
Ｘ線は水平面内（レーザー入射面に平行な面内）ではほ
ぼ均一な強度分布となる。そこで、プラズマ生成位置に
焦点を持つ回転放物面ミラー604を図のように配置し、
プラズマから放出されたＸ線を反射し、軸対称な強度分
布を持つ平行光束611として次段の光学系へ導いてい
る。回転放物面ミラー604には所定の波長のＸ線を反射
するように多層膜が製膜されており、ミラー上の各点に
おいて反射率が最大になるように多層膜の周期長が変え
られている。この回転放物面ミラーの回転対称軸はプラ
ズマの位置を通過するように配置されており、ミラーの
回転軸とＸ線の光軸（X線源の対称軸）とは同一であ
る。この放物面ミラーは自身の回転対称軸の周りに回転
できるように駆動装置605が取り付けられている。さら
にこの駆動装置605は互いに直交するゴニオステージ60
6，607と互いに直交する直線ステージ608,609,610上に
取り付けられている。（駆動装置の一例）。回転放物面
ミラー604の側面及び裏面の互いに直交する方向には接
触式の変位センサー612,613が取り付けられている。
（もう一つの方向は紙面に垂直方向なので図示していな
い。位置検出装置の一例。） 回転放物面ミラー604の
側面及び裏面は回転放物面ミラーの回転対称軸に対し
て、高い精度で平行及び垂直がでている。各変位センサ
ーの出力はコンピューター（不図示，制御装置の一例）
に入力されている。回転放物面ミラー604を回転中に回
転軸がぶれると変位センサーがミラーの位置のずれを検
出し、ずれ量が許容範囲を超えていたとコンピューター
が判断した場合にはゴニオステージまたは／及び直線ス
テージを駆動してミラー位置が許容範囲に収まるように
する。この様に、ミラーの位置検出と制御機構及び駆動
機構を備えることにより、ミラーを回転させても常にミ
ラーを反射したＸ線光軸の変位は許容範囲内に収まり、
後段の光学系に影響を与えることはない。もし、ミラー
回転機構の精度が高くその軸ぶれが光学系に許容される
光束の角度広がり内に収まっているならば上述のミラー
位置検出機構、制御機構、及び駆動機構はなくとも良
い。以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、
本発明はこれらの例に限定されるものではない。
【００１５】
【実施例】第１図に本発明の実施例を示す。本実施例で
はレーザープラズマＸ線源を用いている。容器100内は
真空排気装置（不図示）により、排気されレーザー光が
途中で気中放電したり、プラズマから輻射されたＸ線が
吸収されて著しく減衰してしまわない様な圧力にまで減
圧されている。本実施例では標的材料送出機構としてス
テンレス製のガスジェットノズル101を用い、標的材料
（クリプトン）を真空容器内に噴出させている。噴出さ
れたKrはノズルに対向する位置に置かれている排気ポー
ト104により効果的に真空容器外へ排気されている。真
空容器内に残ったターゲットガスは真空容器付属の排気
装置（不図示）により排気される。レーザーの入射方向
は紙面に垂直方向で紙面の裏から表側に向けて入射して
いる。レーザー装置（不図示）から放出されたパルスレ
ーザー光はレンズ（不図示）によりノズル101の直上0.5
mmの位置に集光され、プラズマ102を生成する。プラズ
マ102の形状はフィラメント状で、その大きさはレーザ
ー光軸方向に約300μｍ，レーザー光軸と直交方向に約1
00μｍである。また、プラズマ104はノズルの直上より
も、約500μｍ程度集光レンズ側に生成されている。
はレーザープラズマＸ線源を用いている。容器100内は
真空排気装置（不図示）により、排気されレーザー光が
途中で気中放電したり、プラズマから輻射されたＸ線が
吸収されて著しく減衰してしまわない様な圧力にまで減
圧されている。本実施例では標的材料送出機構としてス
テンレス製のガスジェットノズル101を用い、標的材料
（クリプトン）を真空容器内に噴出させている。噴出さ
れたKrはノズルに対向する位置に置かれている排気ポー
ト104により効果的に真空容器外へ排気されている。真
空容器内に残ったターゲットガスは真空容器付属の排気
装置（不図示）により排気される。レーザーの入射方向
は紙面に垂直方向で紙面の裏から表側に向けて入射して
いる。レーザー装置（不図示）から放出されたパルスレ
ーザー光はレンズ（不図示）によりノズル101の直上0.5
mmの位置に集光され、プラズマ102を生成する。プラズ
マ102の形状はフィラメント状で、その大きさはレーザ
ー光軸方向に約300μｍ，レーザー光軸と直交方向に約1
00μｍである。また、プラズマ104はノズルの直上より
も、約500μｍ程度集光レンズ側に生成されている。
【００１６】プラズマ102は放物面ミラー103の焦点に来
るようにミラー103及びノズル101位置が決められてい
る。プラズマ102から放出されたＸ線は多層膜がコート
された放物面ミラー103によって特定の波長のＸ線（例
えば13nm）のみ反射され、平行光とされた後、ニッケル
(Ni)メッシュによりサポートされている厚さ150nmのジ
ルコニウム(Zr)薄膜からなる可視光カットＸ線透過フィ
ルター110を透過して次段のＸ線光学系へと導かれてい
る。このZr薄膜はホルダー111によって保持されてい
る。放物面ミラー103の下部にはミラーを自身の回転対
称軸のまわりに回転するためのリング状の超音波モータ
ー105、ノズルの位置を決定、制御するための３軸直行
ステージ106,107,108、及びノズルの傾きを制御するた
めの傾斜ステージ109からなるステージ群が取り付けら
れている。各ステージはモーターにより真空容器外部か
ら駆動できるようになっている。
るようにミラー103及びノズル101位置が決められてい
る。プラズマ102から放出されたＸ線は多層膜がコート
された放物面ミラー103によって特定の波長のＸ線（例
えば13nm）のみ反射され、平行光とされた後、ニッケル
(Ni)メッシュによりサポートされている厚さ150nmのジ
ルコニウム(Zr)薄膜からなる可視光カットＸ線透過フィ
ルター110を透過して次段のＸ線光学系へと導かれてい
る。このZr薄膜はホルダー111によって保持されてい
る。放物面ミラー103の下部にはミラーを自身の回転対
称軸のまわりに回転するためのリング状の超音波モータ
ー105、ノズルの位置を決定、制御するための３軸直行
ステージ106,107,108、及びノズルの傾きを制御するた
めの傾斜ステージ109からなるステージ群が取り付けら
れている。各ステージはモーターにより真空容器外部か
ら駆動できるようになっている。
【００１７】本実施例では放物面ミラー103の位置や傾
きを検出するために3つの半導体レーザーと3つのフォト
ダイオードのセットを用いている。半導体レーザー及び
フォトダイオードは放物面ミラーの反射面側に配置され
ており、ミラーを反射したＸ線を遮らない位置に置かれ
ている。また、半導体レーザーは各々互いに１２０°の
角度をなすように置かれている。フォトダイオードも同
様に各々互いに１２０°の角度をなすように置かれてい
る。この様子をわかりやすいように図２(a)に示す。こ
れは後段の光学系側から見た図である。半導体レーザー
201から出たビームは放物面ミラー200の一点にあたり反
射してフォトダイオード204に入射する。他の２つの半
導体レーザー202,203に対しても同様にミラー面ので反
射した後、フォトダイオード205,206にそれぞれ入射す
る。半導体レーザーからの出射光が放物面ミラー200上
に照射される点は互いに120°の角度をなしている。各
フォトダイオードの受光面は図２(b)のように４つに分
割されており、各々の受光面からの信号を取り出せるよ
うになっている。フォトダイオードからの各信号はコン
ピューター（制御装置の一つ）（不図示）に入力されて
いる。ノズル位置や放物面ミラーや後段の光学系のアラ
イメントが終了した状態でフォトダイオードからの全て
の信号出力（３個×４面＝１２本）をコンピュータ内の
記憶装置に記憶する。これがこの系の初期状態となる。
LPXの運転を開始した後、放物面ミラー103を超音波モー
ター105により回転させる。この時の回転速度はプラズ
マからの飛散粒子の付着速度に依存し、単位時間当たり
の飛散粒子放出量が少なければ回転速度は遅くても良
い。逆に付着速度が速ければ高速に回転させる必要があ
る。本実施例で使用しているガスジェットLPXは飛散粒
子の放出量が少ない光源であるので、本実施例では１回
転／時間で回転させている。回転中にミラーのアライメ
ントがずれると半導体レーザーの反射光のフォトダイオ
ード上での到達位置が変化する。その結果、各々のフォ
トダイオード内の４つの受光面から出力される値に変化
が生じる。各フォトダイオード内の受光面の各出力値と
初期状態の各受光面の値との差が許容範囲を超えたなら
ば、アライメントがずれたと判断して、傾斜ステージ、
直線ステージを駆動し、許容範囲内に納まる様にする。
この時、各フォトダイオードの４つの受光面の信号変化
から、どちらの方向にミラーがずれたかがわかるので、
そのズレをキャンセルするように各ステージを駆動す
る。このようにすることにより、ミラーを回転させても
Ｘ線の光軸の変化を許容範囲内に収めることができ、後
段の光学系に影響を与えることがない。また、飛散粒子
放出の角度分布が不均一であったとしても、ミラー反射
後のＸ線の軸対称性は損なわれることはない。
きを検出するために3つの半導体レーザーと3つのフォト
ダイオードのセットを用いている。半導体レーザー及び
フォトダイオードは放物面ミラーの反射面側に配置され
ており、ミラーを反射したＸ線を遮らない位置に置かれ
ている。また、半導体レーザーは各々互いに１２０°の
角度をなすように置かれている。フォトダイオードも同
様に各々互いに１２０°の角度をなすように置かれてい
る。この様子をわかりやすいように図２(a)に示す。こ
れは後段の光学系側から見た図である。半導体レーザー
201から出たビームは放物面ミラー200の一点にあたり反
射してフォトダイオード204に入射する。他の２つの半
導体レーザー202,203に対しても同様にミラー面ので反
射した後、フォトダイオード205,206にそれぞれ入射す
る。半導体レーザーからの出射光が放物面ミラー200上
に照射される点は互いに120°の角度をなしている。各
フォトダイオードの受光面は図２(b)のように４つに分
割されており、各々の受光面からの信号を取り出せるよ
うになっている。フォトダイオードからの各信号はコン
ピューター（制御装置の一つ）（不図示）に入力されて
いる。ノズル位置や放物面ミラーや後段の光学系のアラ
イメントが終了した状態でフォトダイオードからの全て
の信号出力（３個×４面＝１２本）をコンピュータ内の
記憶装置に記憶する。これがこの系の初期状態となる。
LPXの運転を開始した後、放物面ミラー103を超音波モー
ター105により回転させる。この時の回転速度はプラズ
マからの飛散粒子の付着速度に依存し、単位時間当たり
の飛散粒子放出量が少なければ回転速度は遅くても良
い。逆に付着速度が速ければ高速に回転させる必要があ
る。本実施例で使用しているガスジェットLPXは飛散粒
子の放出量が少ない光源であるので、本実施例では１回
転／時間で回転させている。回転中にミラーのアライメ
ントがずれると半導体レーザーの反射光のフォトダイオ
ード上での到達位置が変化する。その結果、各々のフォ
トダイオード内の４つの受光面から出力される値に変化
が生じる。各フォトダイオード内の受光面の各出力値と
初期状態の各受光面の値との差が許容範囲を超えたなら
ば、アライメントがずれたと判断して、傾斜ステージ、
直線ステージを駆動し、許容範囲内に納まる様にする。
この時、各フォトダイオードの４つの受光面の信号変化
から、どちらの方向にミラーがずれたかがわかるので、
そのズレをキャンセルするように各ステージを駆動す
る。このようにすることにより、ミラーを回転させても
Ｘ線の光軸の変化を許容範囲内に収めることができ、後
段の光学系に影響を与えることがない。また、飛散粒子
放出の角度分布が不均一であったとしても、ミラー反射
後のＸ線の軸対称性は損なわれることはない。
【００１８】本実施例では同一チャンバー内にＸ線フィ
ルター110が置かれている。このため、プラズマからの
飛散粒子はこのフィルター110にも堆積する。飛散粒子
の角度分布が非対称であればこのフィルター上にも非対
称に堆積し、その結果、透過Ｘ線光束が非対称になって
しまう。そこで、本実施例ではＸ線フィルターが取り付
けられているホルダー111の外周部にリング状の超音波
モーター112を取り付け、Ｘ線光束の中心軸の周りに回
転するようになっている。この様にすることにより、フ
ィルターに堆積する飛散粒子量がＸ線光軸に関して軸対
称となるので、透過Ｘ線光束の対称性は崩れない。な
お、フィルターの場合多少回転軸がぶれていたとしても
透過率の変化は極僅かなので、フィルターの位置検出器
は取り付けられていない。フィルターを回転させること
により、フィルターの厚さのムラやフィルターを支えて
いるメッシュなどのサポート部材による透過Ｘ線の光量
ムラを緩和することができる。これは、軟Ｘ線縮小露光
装置などの多重露光を行う場合に特に効果的である。ミ
ラー及びフィルターの回転速度は等速でも良いし、Ｘ線
源の運転状況に応じて可変としても良い。また、回転方
向は一方向に回し続けても良いし、両方向に回転できる
ようにしても良い。
ルター110が置かれている。このため、プラズマからの
飛散粒子はこのフィルター110にも堆積する。飛散粒子
の角度分布が非対称であればこのフィルター上にも非対
称に堆積し、その結果、透過Ｘ線光束が非対称になって
しまう。そこで、本実施例ではＸ線フィルターが取り付
けられているホルダー111の外周部にリング状の超音波
モーター112を取り付け、Ｘ線光束の中心軸の周りに回
転するようになっている。この様にすることにより、フ
ィルターに堆積する飛散粒子量がＸ線光軸に関して軸対
称となるので、透過Ｘ線光束の対称性は崩れない。な
お、フィルターの場合多少回転軸がぶれていたとしても
透過率の変化は極僅かなので、フィルターの位置検出器
は取り付けられていない。フィルターを回転させること
により、フィルターの厚さのムラやフィルターを支えて
いるメッシュなどのサポート部材による透過Ｘ線の光量
ムラを緩和することができる。これは、軟Ｘ線縮小露光
装置などの多重露光を行う場合に特に効果的である。ミ
ラー及びフィルターの回転速度は等速でも良いし、Ｘ線
源の運転状況に応じて可変としても良い。また、回転方
向は一方向に回し続けても良いし、両方向に回転できる
ようにしても良い。
【００１９】本実施例では放物面ミラーを用いたが、こ
れは球面ミラーであっても良いし、回転楕円ミラーであ
ってもよい。あるいは回転対称の非球面ミラーであって
も良い。また、単一の基板でこれら球面、放物面、楕円
面、非球面を形成しても良いし、複数のセグメントに分
割された基板を一体化して、これらの面あるいはこれら
に近似する面を形成するものであっても良い。
れは球面ミラーであっても良いし、回転楕円ミラーであ
ってもよい。あるいは回転対称の非球面ミラーであって
も良い。また、単一の基板でこれら球面、放物面、楕円
面、非球面を形成しても良いし、複数のセグメントに分
割された基板を一体化して、これらの面あるいはこれら
に近似する面を形成するものであっても良い。
【００２０】本実施例では４つに分割されたフォトダイ
オードを用いたが、分割数はこれに限らず２つでも３つ
でもさらに多くても良い。また、分割されていなくても
良い。フォトダイオードの代わりに、フォトダイオード
アレー等の１次元検出器やCCDなどの２次元検出器を用
いても良い。
オードを用いたが、分割数はこれに限らず２つでも３つ
でもさらに多くても良い。また、分割されていなくても
良い。フォトダイオードの代わりに、フォトダイオード
アレー等の１次元検出器やCCDなどの２次元検出器を用
いても良い。
【００２１】本実施例ではミラーの変位を測定するのに
レーザーを用いているが、これに限らず、触針式変位計
や渦電流センサー、超音波センサー、静電容量センサー
などどのような手法を用いて変位を測定しても良い。
レーザーを用いているが、これに限らず、触針式変位計
や渦電流センサー、超音波センサー、静電容量センサー
などどのような手法を用いて変位を測定しても良い。
【００２２】ミラーの位置はプラズマに対してどの方向
に配置しても良い。図３はＸ線源にDense Plasma Focus
(DPF)と呼ばれる放電プラズマＸ線源をもちいた例であ
る。この図ではDPFの電極部（アノード電極300，カソー
ド電極301）のみを示しており、電源部は図示していな
い。この例では電極に対して横方向に多層膜放物面ミラ
ー305が置かれている。この図ではミラーの駆動機構
や、位置検出機構は省略してある。
に配置しても良い。図３はＸ線源にDense Plasma Focus
(DPF)と呼ばれる放電プラズマＸ線源をもちいた例であ
る。この図ではDPFの電極部（アノード電極300，カソー
ド電極301）のみを示しており、電源部は図示していな
い。この例では電極に対して横方向に多層膜放物面ミラ
ー305が置かれている。この図ではミラーの駆動機構
や、位置検出機構は省略してある。
【００２３】平面ミラーの場合には法線方向を軸として
回転させればよい。図４にガスジェットLPXを光源に用
い、多層膜平面ミラーを使用した場合を示す。この場
合、多層膜平面ミラー404は法線方向AAを軸として回転
できるようになっている。この図でもミラーの駆動機構
や、位置検出機構は省略してある。
回転させればよい。図４にガスジェットLPXを光源に用
い、多層膜平面ミラーを使用した場合を示す。この場
合、多層膜平面ミラー404は法線方向AAを軸として回転
できるようになっている。この図でもミラーの駆動機構
や、位置検出機構は省略してある。
【００２４】上述の例では多層膜ミラーを用いていた
が、全反射を利用した斜入射ミラーであってもよい。図
５にDPFを光源に使用し斜入射回転放物面ミラー502を用
いた例を示す。この図ではDPFの電極部（アノード電極5
00，カソード電極501）のみを示しており、電源部は図
示していない。
が、全反射を利用した斜入射ミラーであってもよい。図
５にDPFを光源に使用し斜入射回転放物面ミラー502を用
いた例を示す。この図ではDPFの電極部（アノード電極5
00，カソード電極501）のみを示しており、電源部は図
示していない。
【００２５】本実施例では回転放物面の対象軸(BB)、す
なわちＸ線の光軸を中心にミラーを回転するようになっ
ている。この図でもミラーの駆動機構や、位置検出機構
は省略してある。本実施例では回転放物面を用いている
が、他に回転楕円面やこれらの面を組み合わせたミラー
（ウォルターミラーなど）であっても良い。
なわちＸ線の光軸を中心にミラーを回転するようになっ
ている。この図でもミラーの駆動機構や、位置検出機構
は省略してある。本実施例では回転放物面を用いている
が、他に回転楕円面やこれらの面を組み合わせたミラー
（ウォルターミラーなど）であっても良い。
【００２６】上述の実施例におけるＬＰＸにはガスジェ
ットを用いたものを使用しているが、これはクラスター
や液体（液滴）、微粒子を用いたLPXであってもよい。
また、LPXや放電プラズマＸ線源に用いられるターゲッ
ト材料はKrに限らず、キセノン（Xe）、二酸化炭素（CO
2）、リチウム(Li)などどんな物質であってもよく、ま
た、これらの物質を含む混合物、化合物であっても良
い。
ットを用いたものを使用しているが、これはクラスター
や液体（液滴）、微粒子を用いたLPXであってもよい。
また、LPXや放電プラズマＸ線源に用いられるターゲッ
ト材料はKrに限らず、キセノン（Xe）、二酸化炭素（CO
2）、リチウム(Li)などどんな物質であってもよく、ま
た、これらの物質を含む混合物、化合物であっても良
い。
【００２７】また、上述の実施例では放電プラズマＸ線
源としてDPFを用いているが、これは他のどんな形態の
放電プラズマＸ線源であってもよい。例えば、Ｚピンチ
プラズマやキャピラリー放電プラズマなどであっても良
い。
源としてDPFを用いているが、これは他のどんな形態の
放電プラズマＸ線源であってもよい。例えば、Ｚピンチ
プラズマやキャピラリー放電プラズマなどであっても良
い。
【００２８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、プラズマ
から輻射されたＸ線が最初に入射する光学素子またはプ
ラズマ近傍に置かれている光学素子を回転させる手段を
有しているので、プラズマから飛散粒子が不均一な空間
分布で放出されたとしても、光学素子上には軸対称に飛
散粒子が堆積する。その結果、光学素子を反射あるいは
透過したＸ線束の軸対称性は維持される。従って、軸対
称なＸ線束の入射が要求される光学系においては、Ｘ線
源を長時間運転しても光学系の性能を低下させることが
ない。
から輻射されたＸ線が最初に入射する光学素子またはプ
ラズマ近傍に置かれている光学素子を回転させる手段を
有しているので、プラズマから飛散粒子が不均一な空間
分布で放出されたとしても、光学素子上には軸対称に飛
散粒子が堆積する。その結果、光学素子を反射あるいは
透過したＸ線束の軸対称性は維持される。従って、軸対
称なＸ線束の入射が要求される光学系においては、Ｘ線
源を長時間運転しても光学系の性能を低下させることが
ない。
【図１】 本発明の実施例である。
【図２】 図１のミラー部の詳細図(a)とフォトダイオ
ードの詳細図(b)である。
ードの詳細図(b)である。
【図３】 本発明の第２の実施例である。
【図４】 本発明の第３の実施例である。
【図５】 本発明の第４の実施例である。
【図６】 本発明の形態を示す概略図である。
【図７】 フライアイミラーの構造の一例(a)及びＸ線
照明光学系の一例(b)である。
照明光学系の一例(b)である。
１００…真空容器、 １０１…ノ
ズル、１０２…プラズマ、 １０
３…回転放物面多層膜ミラー、１０４…排気ポート、
１０５…超音波モーター、１０６…
X軸直線ステージ、 １０７…Y軸直線ステ
ージ、１０８…Z軸直線ステージ、 １０
９…傾斜ステージ、１１０…可視光カットＸ線透過フィ
ルター、１１１…フィルターホルダー、１１２…超音波
モーター、 １１３…パルスバルブ ２００，２０１，２０２…半導体レーザー、２０４，２
０５，２０５…フォトダイオード ３００…アノード電極、 ３０１…カ
ソード電極、３０４…プラズマ、
３０5…回転放物面多層膜ミラー ４００…ノズル、 ４０１…パ
ルスバルブ、４０２…プラズマ、
４０３…レーザー光、４０４…多層膜平面ミラー ５００…アノード電極、 ５０１…カ
ソード電極、５０２…斜入射回転放物面ミラー、
５０３…ビームストッパー、５０４…プラズマ ６００…ノズル、 ６０１…パ
ルスバルブ、６０２…レーザー光、
６０３…プラズマ、６０４…回転放物面多層膜ミラ
ー、 ６０５…回転駆動装置、６０６，６０７…
ゴニオステージ、 ６０８…Ｚ軸直線ステージ、
６０９…Ｙ軸直線ステージ、 ６１０…Ｘ
軸直線ステージ、６１１…反射Ｘ線、
６１２，６１３…接触式変位センサ ７００…フライアイミラー、 ７０１…単
位反射体、７０２…平行Ｘ線束、
7０３，７０４…フライアイミラー、７０５…集光ミラ
ー、 ７０６…平面ミラー、７０７
…マスク、 ７０８…縮小投影
光学系、７０９…シリコンウェハー
ズル、１０２…プラズマ、 １０
３…回転放物面多層膜ミラー、１０４…排気ポート、
１０５…超音波モーター、１０６…
X軸直線ステージ、 １０７…Y軸直線ステ
ージ、１０８…Z軸直線ステージ、 １０
９…傾斜ステージ、１１０…可視光カットＸ線透過フィ
ルター、１１１…フィルターホルダー、１１２…超音波
モーター、 １１３…パルスバルブ ２００，２０１，２０２…半導体レーザー、２０４，２
０５，２０５…フォトダイオード ３００…アノード電極、 ３０１…カ
ソード電極、３０４…プラズマ、
３０5…回転放物面多層膜ミラー ４００…ノズル、 ４０１…パ
ルスバルブ、４０２…プラズマ、
４０３…レーザー光、４０４…多層膜平面ミラー ５００…アノード電極、 ５０１…カ
ソード電極、５０２…斜入射回転放物面ミラー、
５０３…ビームストッパー、５０４…プラズマ ６００…ノズル、 ６０１…パ
ルスバルブ、６０２…レーザー光、
６０３…プラズマ、６０４…回転放物面多層膜ミラ
ー、 ６０５…回転駆動装置、６０６，６０７…
ゴニオステージ、 ６０８…Ｚ軸直線ステージ、
６０９…Ｙ軸直線ステージ、 ６１０…Ｘ
軸直線ステージ、６１１…反射Ｘ線、
６１２，６１３…接触式変位センサ ７００…フライアイミラー、 ７０１…単
位反射体、７０２…平行Ｘ線束、
7０３，７０４…フライアイミラー、７０５…集光ミラ
ー、 ７０６…平面ミラー、７０７
…マスク、 ７０８…縮小投影
光学系、７０９…シリコンウェハー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ２１Ｋ 5/02 Ｈ０５Ｇ 1/00 Ｋ
Claims (3)
- 【請求項１】パルスレーザー光を減圧された容器中の標
的材料に集光することにより該標的材料をプラズマ化
し、該プラズマより輻射されるＸ線を利用するＸ線発生
装置（以下では、レーザープラズマＸ線源，ＬＰＸと呼
ぶ）あるいは放電により標的材料をプラズマ化し該プラ
ズマより輻射されるＸ線を利用するＸ線発生装置（以下
では、放電プラズマＸ線源と呼ぶ）に於いて、該プラズ
マから輻射されたＸ線が最初に入射する光学素子または
該プラズマを含む真空容器内に置かれている光学素子が
該光学素子の回転対称軸あるいはＸ線の光軸を中心に回
転する機構を具備していることを特徴とするＸ線発生装
置。 - 【請求項２】請求項１記載のＸ線発生装置において、前
記光学素子の位置を検出する検出手段を有し、該検出器
からの信号をもとに前記光学素子が常に所定の位置にな
るようにする制御手段及び駆動機構を有することを特徴
とするＸ線発生装置。 - 【請求項３】請求項１及び２記載のＸ線発生装置におい
て、前記プラズマからのＸ線が最初に入射する前記光学
素子が球面、回転放物面または回転楕円面または回転対
称非球面あるいはこれらの複合面からなる多層膜ミラー
あるいは斜入射ミラーであることを特徴とするＸ線発生
装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000084941A JP4505664B2 (ja) | 2000-03-24 | 2000-03-24 | Ｘ線発生装置 |
| US09/817,900 US6690764B2 (en) | 2000-03-24 | 2001-03-26 | X-ray sources that maintain production of rotationally symmetrical x-ray flux during use |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000084941A JP4505664B2 (ja) | 2000-03-24 | 2000-03-24 | Ｘ線発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001267096A true JP2001267096A (ja) | 2001-09-28 |
| JP4505664B2 JP4505664B2 (ja) | 2010-07-21 |
Family
ID=18601342
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000084941A Expired - Lifetime JP4505664B2 (ja) | 2000-03-24 | 2000-03-24 | Ｘ線発生装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6690764B2 (ja) |
| JP (1) | JP4505664B2 (ja) |
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| EP1617292A2 (en) | 2004-07-14 | 2006-01-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Light source unit and exposure apparatus having the same |
| JP2008103545A (ja) * | 2006-10-19 | 2008-05-01 | Komatsu Ltd | 極端紫外光源装置及びコレクタミラー |
| JP2008108822A (ja) * | 2006-10-24 | 2008-05-08 | Komatsu Ltd | 極端紫外光源装置及びコレクタミラー装置 |
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| KR101094128B1 (ko) | 2010-10-05 | 2011-12-14 | 단국대학교 산학협력단 | 복사열에 의한 초전기 결정 x-선 발생 장치 |
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