JP2000089000A

JP2000089000A - Ｘ線発生装置

Info

Publication number: JP2000089000A
Application number: JP10259060A
Authority: JP
Inventors: Noriaki Kamitaka; 典明神高; Hiroyuki Kondo; 洋行近藤
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1998-09-14
Filing date: 1998-09-14
Publication date: 2000-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】ガスを標的材とした軟Ｘ線発生装置において
も、略軸対称な平行光束が得られるＸ線発生装置を提供
する。【解決手段】真空容器中に標的ガス供給ノズル１が配
置されており、そこから噴出されたガスは、断熱膨張し
て温度が下がり、クラスターとなる。それにパルスレー
ザー光２を照射することによりプラズマ３が発生し、プ
ラズマ３から軟Ｘ線が放出される。プラズマ３の発生位
置は、多層膜回転放物面鏡４の焦点に位置しているの
で、この軟Ｘ線は、多層膜回転放物面鏡４によって反射
されてＸ線平行光束５となり外部に放射される。パルス
レーザー光２は、４方向からほぼ同時に照射される。単
一のパルス光が照射された場合、軟Ｘ線強度の角度分布
は照射された側にやや偏っているが、このように４方向
から照射することによって、標的ガス供給ノズル１の軸
に対してほぼ対称な軟Ｘ線強度分布が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気体またはそのク
ラスターに励起エネルギービームを当ててプラズマ化
し、軟Ｘ線を発生させるＸ線発生装置に関するものであ
り、さらに詳しくは、略軸対象な平行光束を得ることが
できるＸ線発生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、半導体集積回路の製造において
は、マスク上に形成された非常に微細なパターンを、可
視光あるいは紫外光によって、レジストを塗布したシリ
コンウェハ上に縮小投影して転写する方法が広くおこな
われている。しかし、パターンサイズの微細化に伴い紫
外光でも回折限界に近づいており、紫外光よりさらに波
長の短い、波長13nmあるいは11nmの軟Ｘ線を用いた縮小
投影露光が提案されている。

【０００３】波長13nmあるいは11nmの軟Ｘ線を用いる場
合、その光源（軟Ｘ線源）の１つの候補として考えられ
ているのが、レーザープラズマＸ線源（以下ＬＰＸと記
す）である。レーザー装置からのパルス出射光を物質に
集光・照射すると、その照射強度が10¹⁰Ｗ／cm²を超え
るような場合、物質の原子はその強力な電場によって電
子をはぎ取られてプラズマ化し、そのプラズマからは軟
Ｘ線が輻射される。このプラズマから輻射される軟Ｘ線
の輝度は非常に高く、しかも、ＬＰＸはシンクロトロン
放射光発生施設などと較べると装置としては非常にコン
パクトである。そのためＬＰＸは軟Ｘ線縮小投影露光だ
けでなく、Ｘ線顕微鏡や分析装置などの線源として非常
に有望である。

【０００４】このＬＰＸを軟Ｘ線縮小投影露光に用いる
際、大きな問題となるのは飛散粒子の発生である。金属
などの固体を標的材として励起レーザー光を照射した場
合、プラズマを形成していたイオンや、プラズマの急激
な膨張により吹き飛ばされ、プラズマ近傍の標的材が周
囲に飛び散る。発生した軟Ｘ線を利用するために、プラ
ズマの周囲には多層膜鏡や薄膜フィルタなどの軟Ｘ線光
学素子が配置されるが、飛散粒子はこの表面に堆積し、
その光学的性能（反射率、透過率など）を低下させる。
軟Ｘ線縮小投影露光においては、高い繰り返し周波数
（例えば１ＫＨｚ以上）で長期間（数カ月）に亘ってプ
ラズマが発生され続けるので、飛散粒子の発生量も膨大
なものとなる。よって、この飛散粒子の発生をどのよう
に抑制するかが大きな課題となっていた。

【０００５】Kublakらは、この飛散粒子の問題を解決す
るためにガスを標的材としたＬＰＸを提案した（USP5,5
77,092）。この方法は、真空容器内にノズルから超音速
で気体を噴出させることで断熱膨張により気体分子のク
ラスターを形成させ、そのクラスターにレーザー光を照
射することでプラズマを発生させるものである。標的材
が常温では気体の物質であるために、プラズマ形成後に
周囲に拡散しても軟Ｘ線光学素子表面に堆積することは
なく、その光学的性能は低下することがない。これによ
って軟Ｘ線光学系のミラーの寿命は10⁹ショットにも達
すると報告されている。

【０００６】ガスを標的としたＬＰＸを実際に軟Ｘ線縮
小投影に利用しようとした場合には、飛散粒子の発生以
外にもいくつかの問題がある。軟Ｘ線縮小投影露光にお
いては、回折限界に近い非常に微細なパターンを形成す
るために、マスクを照明する照明光学系にも様々な要求
がなされる。このような要求を満たすものとして、特願
平１０−０４７４００号公報に提案されているＸ線照明
光学系の例を図９に示す。

【０００７】軟Ｘ線発生装置（不図示）からの軟Ｘ線平
行光束２１は、多光源形成光学素子２２、２３で反射さ
れ、集光ミラー２４、平面鏡２５を介してマスク２６の
表面を照射する。マスク２６で反射された軟Ｘ線は、縮
小投影光学系２７により、マスク２６面に形成されたパ
ターンの像をシリコンウェハ２８上に縮小転写する。

【０００８】この照明光学系を用いる軟Ｘ線縮小投影に
おいては投影される領域が輪帯円弧状をなしている。よ
って、照明されるべきマスク２６上の領域も輪帯円弧状
であり、その領域を照明するために、多光源形成光学素
子２２、２３として図１０に示されるようなフライアイ
ミラーを用いている。このフライアイミラーに軸対称な
平行光束が入射することにより、照明領域を無駄なく均
一に照明し、しかもマスク上のどの方向を持つパターン
についても等しい解像度を得られる照明が実現できる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ガスを標的材
としたＬＰＸでは軟Ｘ線は周囲に発散するように拡が
り、放出される軟Ｘ線強度の角度分布は均一ではなく、
また、形成されるプラズマの形状も球対称ではない。よ
って、ガスを標的材としたＬＰＸを用いて、軸対称な軟
Ｘ線の平行光束を得ることは困難とされていた。

【００１０】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、ガスを標的材とした軟Ｘ線発生装置において
も、略軸対称な平行光束が得られるＸ線発生装置を提供
することを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第１の手段は、排気装置によって減圧可能な容器中
に、気体を噴出するノズルが配置され、当該ノズルから
間欠的又は連続的に噴出されたガス分子又はそのクラス
ターに励起エネルギービームを集光してプラズマ化する
ことにより軟Ｘ線を発生させるＸ線発生装置であって、
プラズマ生成位置を焦点とする回転放物面形状を有する
軟Ｘ線反射鏡（回転放物面反射鏡）を備えたことを特徴
とするＸ線発生装置（請求項１）である。

【００１２】本手段においては、プラズマ生成位置を焦
点とする回転放物面形状を有する軟Ｘ線反射鏡（回転放
物面反射鏡）が備えられているので、プラズマから発生
した軟Ｘ線は、回転放物面反射鏡により反射されて、回
転放物面反射鏡の光軸に平行で軸対称な平行光束とな
る。

【００１３】前記課題を解決するための第２の手段は、
前記第１の手段であって、前記ノズルと前記回転放物面
反射鏡が、互いの中心軸が一致するように配置され、前
記ノズルは、前記励起エネルギービームの中心軸が、前
記ノズル部分を通過しないような位置に配置されている
ことを特徴とするもの（請求項２）である。

【００１４】本手段においては、前記ノズルと前記回転
放物面反射鏡が、互いの中心軸が一致するように配置さ
れているので、ノズルが、軟Ｘ線の平行光束を光軸に対
して非対称に遮ることがない。よって、軸対称な平行光
束を得ることができる。また、ノズルは、励起エネルギ
ービームの中心軸が、ノズル部分を通過しないような位
置に配置されているので、励起エネルギービームがノズ
ルに到達し、ノズルから飛散物質が発生して周囲に飛散
することがない。

【００１５】前記課題を解決するための第３の手段は、
前記第１の手段又は第２の手段であって、気体を前記回
転放物面反射鏡の回転対称軸に沿った方向に噴出させる
ように前記ノズルが配置され、当該ノズルから噴出され
たガス分子又はそのクラスターに複数の方向から励起エ
ネルギービームが照射されることを特徴とするもの（請
求項３）である。

【００１６】本手段においては、気体を前記回転放物面
反射鏡の回転対称軸に沿った方向に噴出させるように前
記ノズルが配置されているので、容易にノズルの中心軸
と回転放物面鏡の中心軸を一致させることができ、ノズ
ルが軟Ｘ線の平行光束を光軸に対して非対称に遮ること
がないようにすることができる。また、このような配置
にすると、ノズルから噴出されたガス分子又はそのクラ
スターに複数の方向から励起エネルギービームを照射す
ることが容易になり、このようにすることにより、軟Ｘ
線の平行光束を光軸に対して対称とすることが容易にな
る。

【００１７】前記課題を解決するための第４の手段は、
前記第３の手段であって、複数のエネルギービームの光
軸は、前記回転放物面反射鏡の回転対称軸に垂直な平面
に投影したときに、略等角度間隔をなすことを特徴とす
るもの（請求項４）である。

【００１８】本手段においては、複数のエネルギービー
ムの光軸をこのように配置することにより、軟Ｘ線の平
行光束を光軸に対して対称とすることが容易になる。略
同じ角度とは、Ｘ線発生装置に要求されるＸ線強度の光
軸対称性の精度に応じて、ある程度の角度の差が許され
ることを意味し、その程度は、Ｘ線発生装置の設計仕様
に応じて、当業者が任意に選択できる。また、「略等角
度」という範囲には全く同じ角度をも含むことは言うま
でもないことであり、このことは、本明細書で使用する
「略」という表現に共通するものである。

【００１９】前記課題を解決するための第５の手段は、
前記第３の手段又は第４の手段であって、複数方向から
照射される励起エネルギービームが、略同じ強さであ
り、略同時に照射されることを特徴とするもの（請求項
５）である。

【００２０】本手段においては、励起エネルギービーム
の照射方法をこのようにすることにより、軟Ｘ線の平行
光束を光軸に対して対称とすることができる。略同じ強
さ、略同時とは、Ｘ線発生装置に要求されるＸ線強度の
光軸対称性の精度に応じて、ある程度の強さの差、照射
タイミングの差が許されることを意味し、その程度は、
Ｘ線発生装置の設計仕様に応じて、当業者が任意に選択
できる。

【００２１】前記課題を解決するための第６の手段は、
前記第３の手段又は第４の手段であって、複数方向から
の励起エネルギービームが、１つあるいは複数のビーム
ごとに照射され、何度かの照射の後には各方向からの照
射回数と照射強度の積の和がほぼ等しくなるように励起
エネルギービームが照射されることを特徴とするもの
（請求項６）である。

【００２２】Ｘ線発生装置の使用対象によっては、Ｘ線
の被照射対象物が一定時間静止している場合がある。こ
の場合には、この静止している期間中に各部分に照射さ
れるＸ線の量の積分値が、全ての部分について同一であ
れば、照射むらのない照射が可能である。本手段におい
ては、複数方向からの励起エネルギービームが、１つあ
るいは複数のビームごとに照射されるが、何度かの照射
の後には各方向からの照射回数と照射強度の積の和がほ
ぼ等しくなるようにされているので、一定期間静止して
いる物体に照射むらのない照射が可能である。

【００２３】前記課題を解決するための第７の手段は、
前記第１の手段から第６の手段のいずれかであって、回
転放物面反射鏡が、焦点位置を発した軟Ｘ線に対して反
射面上のどの入射位置についても同一の反射波長を有す
るように膜厚分布が制御された多層膜を表面に有するこ
とを特徴とするものである。

【００２４】回転放物面鏡に入射する軟Ｘ線の入射角
は、場所によって異なるので、多層膜を構成する膜厚を
一定にしておくと、場所によって反射率が最大となる軟
Ｘ線の波長が異なってくる。本手段においては、焦点位
置を発した軟Ｘ線に対して反射面上のどの入射位置につ
いても同一の反射波長を有するように膜厚分布が制御さ
れているので、回転放物面鏡のどの部分に入射する軟Ｘ
線に対しても反射率が一定となり、軟Ｘ線の平行光束を
光軸に対して対称とすることができる。

【００２５】前記課題を解決するための第８の手段は、
前記第１の手段から第７の手段のいずれかであって、プ
ラズマから放射されるＸ線で、前記回転放物面反射鏡に
入射するＸ線以外のＸ線のうち、Ｘ線発生装置から外部
に放出されるものの少なくとも一部を遮蔽する部材を設
けたことを特徴とするもの（請求項８）である。

【００２６】プラズマから発生する軟Ｘ線は、回転放物
面鏡で反射されれば平行光束となるが、そうでないもの
は平行光束を構成しない。よって、回転放物面鏡で反射
されない光がＸ線発生装置から外部に放出されると、光
束の平行性を乱すことになる。本手段においては、この
ような回転放物面鏡で反射されずに外部に放出されるＸ
線の少なくとも一部を遮蔽する部材が設けられているの
で、軟Ｘ線の平行光束を光軸に対して対称とすることが
できる。このようなＸ線の全部を遮蔽するのが理想的で
あることは言うまでもないが、要求されるＸ線発生装置
の使用に応じて、遮蔽の範囲を選択することができる。

【００２７】前記課題を解決するための第９の手段は、
前記第１の手段から第８の手段のいずれかであって、プ
ラズマから放射されるＸ線のうち、前記回転放物面反射
鏡に入射するＸ線以外のＸ線が放射される立体角内に、
反射光をプラズマの生成位置又はその近傍に集光させる
反射鏡を設けたことを特徴とするもの（請求項９）であ
る。

【００２８】本手段においては、前記第８の手段と同じ
効果が得られるばかりでなく、反射光をプラズマの生成
位置又はその近傍に集光させることにより、プラズマの
温度を上げ、そこから発生するＸ線の量を大きくするこ
とができる。

【００２９】前記課題を解決するための第１０の手段
は、前記第１の手段から第９の手段のいずれかであっ
て、ノズルから噴出されるガスがキセノン（Ｘｅ）ガ
ス、クリプトン（Ｋｒ）ガス、酸素（Ｏ２）ガス、若し
くはこれらの気体を含む混合気体、又はこれらの原子を
含む気体化合物であることを特徴とするものである。こ
れらの気体は、プラズマを形成するための標的物質とし
て好適である。

【００３０】

【発明の実施の形態】本発明の軟Ｘ線光束形成装置は、
プラズマから輻射された発散する軟Ｘ線を回転放物面鏡
によって平行光束に変換する。さらに、好ましくは、標
的材であるガスを供給するノズルが平行光束を非対称に
遮らない配置とし、供給されたガスに複数の方向から励
起レーザー光を同時に照射することによりプラズマの形
状をより対称なものに近づけるものである。これによっ
て、軸対称な軟Ｘ線の平行光束を得ることができる。

【００３１】本発明の実施の形態である軟Ｘ線発生装置
の、基本部分の構成の概要を図１を用いて説明する。図
１において、１は標的ガス供給ノズル、２はパルスレー
ザー光、３はプラズマ、４は多層膜回転放物面鏡、５は
Ｘ線平行光束である。真空容器中（不図示）に標的ガス
供給ノズル１が配置されており、ガスが噴出された位置
にパルスレーザー光２を集光・照射できるようになって
いる。噴出されたガスは、断熱膨張して温度が下がり、
クラスターとなる。それにパルスレーザー光２を照射す
ることによりプラズマ３が発生し、プラズマ３から軟Ｘ
線が放出される。プラズマ３の発生位置は、多層膜回転
放物面鏡４の焦点に位置しているので、この軟Ｘ線は、
多層膜回転放物面鏡４によって反射されてＸ線平行光束
５となり外部に放射される。

【００３２】標的ガス供給ノズル１はほぼ軸対称な形状
をしており、ガスが噴出する開口は対称軸上にある。図
１の配置を矢印Ａの方向から見た図を図２に示す。以下
の図においては、発明の実施の形態の欄において、前出
の図に示された構成要素と同じ構成要素には、同じ符号
を付してその説明を省略する。

【００３３】パルスレーザー光２は、ほぼ等角度間隔
（約９０°）で、４方向からほぼ同時に照射される。単
一のパルス光が照射された場合、軟Ｘ線強度の角度分布
は照射された側にやや偏っているが、このように４方向
から照射することによって、標的ガス供給ノズル１の軸
に対してほぼ対称な軟Ｘ線強度分布が得られる。標的ガ
ス供給ノズル１が持つ対称軸に対して対称なプラズマを
得る方法として、図１のような配置において矢印Ａ方向
から励起レーザー光を照射する方法があるが、この場
合、励起レーザー光はガスに完全に吸収されてしまわな
い限り標的ガス供給ノズル１に到達する。よって、ノズ
ル１から飛散物質が発生して周囲に飛散するため好まし
くない。

【００３４】図３に、あまり好ましくない標的ガス供給
ノズル１の配置とパルスレーザー光２の照射方法の例を
示す。ガス供給ノズルを図３のように配置した場合に
も、プラズマ３から発した軟Ｘ線は多層膜回転放物面鏡
４によってＸ線平行光束５に変換される。ただし、標的
ガス供給ノズル１によってＸ線平行光束５が軸に対して
非対称に遮られる。標的ガス供給ノズル１などが充分に
細くない場合には、この非対称性が問題となる。また、
クラスターに当たらなかったパルスレーザー光２がガス
供給ノズル１に到達して、ガス供給ノズル１を削り取
り、飛散物質が生じるという問題点もある。

【００３５】これに対し、図１に示した実施の形態で
は、ガス供給ノズル１は多層膜回転放物面鏡４の対称軸
上に配置されているため、Ｘ線平行光束５を非対称に遮
ることがないので、軸対称な平行光束を得ることがで
き、かつ、パルスレーザー光２が標的ガス供給ノズル１
に当たることもないので、より好ましい。

【００３６】図４、図５に、本発明の実施の形態である
軟Ｘ線発生装置の第１の例の概略図を示す。図４は、装
置の縦断面図であり、図５は、図４の配置を矢印Ｂ方向
から見たものである。図４、図５において、６は真空容
器、７はガス供給管、８はレーザー光導入窓、９は支持
柱である。

【００３７】真空容器６内部に標的ガス供給ノズル１が
配置されており、この標的ガス供給ノズル１には高圧の
クリプトン（Ｋｒ）ガスがガス供給管７を通じて供給さ
れている。標的ガス供給ノズル１から噴出したガスは急
速に拡散し、図４中、下側にある引き口から排気される
が、真空容器６内と引き口の先には液体窒素トラップ
（不図示）が配置されており、クリプトンを固化して回
収できるようになっている。これにより、クリプトンガ
スを繰り返し使用することができ、ランニングコストを
低く抑えることができる。

【００３８】真空ポンプによる排気によって、真空容器
６内は少なくとも0.1Torr以下の圧力に保たれている。
ノズルの噴出口から１ｍｍ程度の位置には、レーザー光
導入窓８を通じて４方向からＮｄ：ＹＡＧレーザーから
のパルスレーザー光２が集光・照射されている。この４
つのパルスレーザー光は、１つのレーザー光発生装置か
ら出射したパルス光をビームスプリッタで等しく４つに
分けたものである。このとき、各４つのレーザービーム
の光軸は、そのいずれもが同一とならないようになって
いる。これは、プラズマを透過した光が反対側の光軸を
逆方向に進行し、レーザー装置が破壊されることがない
ようにするためである。

【００３９】プラズマ３から輻射された軟Ｘ線は、プラ
ズマ位置に焦点を持つ多層膜回転放物面鏡４によって反
射され、Ｘ線平行光束５となる。多層膜回転放物面鏡４
は４つの部分に分割されており、パルスレーザー光２
は、それぞれの多層膜回転放物面鏡４の部分の間を通っ
て、標的ガスに照射されている。このため、形成された
平行光束は完全には軸対称ではなく、４つの扇形の部分
に分かれている。標的ガス供給ノズル１は支持柱９によ
って固定されているが、この支持柱９は４つの扇形の光
束の間になるように配置されており、標的ガス供給ノズ
ル１にガスを供給しているガス供給管７も、同様に４つ
の光束を遮らない位置に配置されている。

【００４０】また、励起レーザー光は、図中、やや下側
から多層膜回転放物面鏡４の間を通って照射されてい
る。この配置によって、励起レーザー光の一部が標的ガ
スを透過してしまった場合にも、標的ガス供給ノズル１
や多層膜回転放物面鏡４に直接入射してしまう恐れはな
い。また、軟Ｘ線は励起レーザー光の照射方向にやや偏
った強度分布を有するため、多層膜回転放物面鏡がより
多くの軟Ｘ線を受けとめる点でも有利である。

【００４１】この実施の形態においては、標的ガス供給
ノズル１がＸ線平行光束５の内側に配置されるため、標
的ガス供給ノズル１が光束を遮ってしまう。よって、軸
に垂直な方向の断面積ができるだけ小さな標的ガス供給
ノズル１を使用し、利用できる軟Ｘ線量をできるだけ多
くすることが望ましい。また、支持柱９もノズルの位置
が変化しないように十分な強度を持ちながら、なおかつ
光軸を遮る断面積ができるだけ小さいものであることが
望ましい。

【００４２】また、本実施の形態では、発生する軟Ｘ線
光束の進行方向と標的ガス供給ノズル１から噴出される
気体の方向とは逆方向であるが、発生する軟Ｘ線の進行
方向はこれに限るものではなく、たとえば、標的ガス供
給ノズルから噴出される気体の方向と同一でもよい。

【００４３】図６に本発明の実施の形態である軟Ｘ線発
生装置の第２の例の概略図を示す。この実施の形態にお
いては、発生する軟Ｘ線の進行方向は、標的ガス供給ノ
ズルから噴出される気体の方向と同一である。プラズマ
から軟Ｘ線採り出し方向に直接輻射された軟Ｘ線が平行
光束とならず、問題となる可能性があるので、それに対
する対策が講じられている。図８において、１０は軟Ｘ
線フィルターである。

【００４４】第１の実施の形態と同様に、真空容器６内
部に標的ガス供給ノズル１が配置されており、高圧のク
リプトン（Ｋｒ）ガスがガス供給管７を通じて供給され
ている。噴出したガスに４方向からパルスレーザー光２
が集光されてプラズマ３が生成される。噴出したクリプ
トンガスが液体窒素トラップによって回収されている
点、及び、プラズマ３から輻射された軟Ｘ線が多層膜回
転放物面鏡４によってＸ線平行光束５に変換される点
も、第１の実施の形態と同様である。

【００４５】第１の実施の形態との違いは、クリプトン
ガスが噴出される方向と、形成されるＸ線平行光束５の
進行方向が同一である点である。本実施の形態において
は、多層膜回転放物面鏡４に入射するＸ線量をできるだ
け多くするために、ノズルの先端部分が細いことが望ま
しい。また、平行光束５が入射する光学素子（不図示）
に、平行光束でないプラズマ３からの軟Ｘ線が直接入射
しないように、遮蔽部を備えた軟Ｘ線フィルタ１０を配
置している。

【００４６】図７に、遮蔽部を備えた軟Ｘ線フィルタ１
０をプラズマ３側から見た図を示す。図７において、１
１はＸ線透過部、１２はＸ線遮蔽部である。プラズマ３
から直接放射された軟Ｘ線のうち、周辺部に向かうもの
は、真空容器６の壁面等で吸収され、Ｘ線発生装置の外
部には出ないので、これを遮蔽する必要がない。よっ
て、軟Ｘ線フィルター１０の周辺部は、Ｘ線透過部１１
で形成され、Ｘ線平行光束５がこの部分を通過して外部
に放出されるようになっている。Ｘ線透過部１１は厚さ
１μｍ以下のシリコン薄膜で形成されている。シリコン
薄膜は波長13nmの軟Ｘ線に対して透過率が高いため、こ
のフィルタを使用すれば軟Ｘ線平行光束を通過させるこ
とができる。

【００４７】これに対し、プラズマ３から直接放射され
た軟Ｘ線のうち、中央部を通るものは平行光束とならな
いまま外部に放出されるので、この部分にはＸ線遮蔽部
１２を設けて、軟Ｘ線を遮蔽する。Ｘ線遮蔽部１２は、
金属薄膜によって形成されている。

【００４８】図８に本発明の実施の形態である軟Ｘ線発
生装置の第３の例の概略図を示す。図８において、１３
は多層膜反射鏡である。本実施の形態の構成の大部分は
図６に示した実施の形態と同じである。違う点は、遮蔽
部を備えた軟Ｘ線フィルタ１０の代わりに、略半球型の
多層膜反射鏡１３でプラズマ３の位置付近に中心を有す
るものを配置している点である。この多層膜反射鏡１３
は、平行光束５が入射する光学素子（不図示）にプラズ
マ３からの軟Ｘ線が直接入射しないように遮っているだ
けでなく、入射した軟Ｘ線を反射してプラズマ発生位置
あるいはその近傍に集光している。

【００４９】プラズマ発生位置に集光した場合には、こ
れによりプラズマは再加熱されて高温を保ち、軟Ｘ線の
発生量が増加する。プラズマ近傍に集光した場合にはプ
ラズマ近傍を通過した軟Ｘ線はプラズマから直接発した
軟Ｘ線とほぼ同様な光路を持つため、その一部は多層膜
回転放物面鏡４に入射し、Ｘ線平行光束５を形成する。

【００５０】以上の実施の形態においては定常的にガス
を噴出しているが、真空ポンプの排気速度が充分でな
く、充分な軟Ｘ線の透過率を確保できる圧力にまで排気
できない場合には、単位時間当たりに供給されるガスの
量を低減させるために間欠的にガスの噴出をおこなって
もよい。この場合、励起レーザーパルス光の照射はガス
の噴出と同期をとっておこなう必要がある。

【００５１】また、以上の実施の形態においては、４方
向から励起レーザー光を照射しているが、照射方向の数
はこれに限るものではなく、プラズマの形状の不均一性
が問題とならない場合には１方向からの照射でも良い。

【００５２】さらに、以上の実施の形態においては、１
つのレーザー光を４等分してプラズマ形成位置に集光し
ているが、各ビームは１つのビームを分割したものに限
るものではなく、各ビーム間相互で同期がとれるならば
別のレーザー光発生装置から発生したものでもよい。ま
た、複数のレーザービームそれぞれの強度は、多層膜鏡
の軸に対してプラズマが略対称になるように調整されて
いることが望ましく、そのようなプラズマを形成できる
ならば、各レーザービームの波長は同一でなくともよ
い。

【００５３】加えて、以上の実施の形態においては、各
レーザービームをほぼ同時に照射しているが、照射は同
時におこなわれるものに限るものではない。レーザープ
ラズマから発した軟Ｘ線を平行光束に変換して図９にお
ける平行光束２１とすると、レーザープラズマはパルス
光源であるために、マスク上のある一点は数回ないし数
十回にわたって間欠的に照明される。照明の均一性とし
て問題になるのは、マスク上の各位置ごとの時間的な積
分照射強度であるため、この数回ないし数十回の照明の
間に各レーザービームの照射強度の積分値の平均化がな
され、結果としてマスクが一様に照明されていればよ
い。

【００５４】以上の実施の形態においては、平行光束を
形成するのに４つに分割した回転放物面鏡を利用してい
るが、この分割する数はこれに限るものではなく、ま
た、分割しなくてもよい。

【００５５】また、以上の実施の形態においては、プラ
ズマを発生させるガスとして、クリプトン（Ｋｒ）ガス
を用いているが、キセノン（Ｘｅ）ガス、酸素（Ｏ２）
ガス、若しくはこれらの気体を含む混合気体、又はこれ
らの原子を含む気体化合物を用いてもよい。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項１に係る発明においては、プラズマから発生した軟Ｘ
線は、回転放物面反射鏡により反射されて、回転放物面
反射鏡の光軸に平行で軸対称な平行光束となる。

【００５７】請求項２に係る発明においては、ノズルが
軟Ｘ線の平行光束を光軸に対して非対称に遮ることがな
いので、軸対称な平行光束を得ることができる。また、
励起エネルギービームの中心軸が、前記ノズル部分を通
過しないような位置に配置されているので、励起エネル
ギービームがノズルに到達して、ノズルから飛散物質が
発生して周囲に飛散することがない。

【００５８】請求項３に係る発明においては、ノズルが
軟Ｘ線の平行光束を光軸に対して非対称に遮ることがな
いようにすることができる。また、このような配置にす
ると、ノズルから噴出されたガス分子又はそのクラスタ
ーに複数の方向から励起エネルギービームを照射するこ
とが容易になる。これにより、軟Ｘ線の平行光束を光軸
に対して対称とすることが容易になる。

【００５９】請求項４に係る発明においては、複数のエ
ネルギービームの光軸が回転放物面形状の対称軸に垂直
な平面に投影したときに互いに略同じ角度を形成するの
で、軟Ｘ線の平行光束を光軸に対して対称とすることが
容易になる。

【００６０】請求項５に係る発明においては、複数方向
から照射される励起エネルギービームが、略同じ強さで
あり、略同時に照射されるので、軟Ｘ線の平行光束を光
軸に対して対称とすることができる。

【００６１】請求項６に係る発明においては、何度かの
照射の後には各方向からの照射回数と照射強度の積の和
がほぼ等しくなるようにされているので、一定期間静止
している物体に照射むらのない照射が可能である。

【００６２】請求項７に係る発明においては、焦点位置
を発した軟Ｘ線に対して反射面上のどの入射位置につい
ても同一の反射波長を有するように膜厚分布が制御され
ているので、回転放物面鏡のどの部分に入射する軟Ｘ線
に対しても反射率が一定となり、軟Ｘ線の平行光束を光
軸に対して対称とすることができる。

【００６３】請求項８に係る発明においては、回転放物
面鏡で反射されないＸ線の少なくとも一部を遮蔽する部
材が設けられているので、軟Ｘ線の平行光束を光軸に対
して対称とすることができる。

【００６４】請求項９に係る発明においては、反射光を
プラズマの生成位置又はその近傍に集光させることによ
り、プラズマの温度を上げ、そこから発生するＸ線の量
を大きくすることができる。

【００６５】請求項１０に係る発明においては、適当な
ガスを標的物質として使用しているので、効率的に軟Ｘ
線を発生させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態である軟Ｘ線発生装置の、
基本部分の構成の概要を示す図である。

【図２】図１に示した軟Ｘ線発生装置を別の方向から見
た概要を示す図である。

【図３】あまり好ましくない標的ガス供給ノズル１の配
置とパルスレーザー光２の照射方法の例を示す図であ
る。

【図４】本発明の実施の形態である軟Ｘ線発生装置の第
１の例の概略図（縦断面図）である。

【図５】図４に示した軟Ｘ線発生装置を別の方向から見
た概略図である。

【図６】本発明の実施の形態である軟Ｘ線発生装置の第
２の例の概略図（縦断面図）である。

【図７】図６に示す軟Ｘ線発生装置を別の方向から見た
概略図である。

【図８】本発明の実施の形態である軟Ｘ線発生装置の第
３の例の概略図（縦断面図）である。

【図９】従来のＸ線照明光学系の例を示す概略図であ
る。

【図１０】Ｘ線照明光学系に使用されているフライアイ
ミラーを示す図である。

【符号の説明】

１…標的ガス供給ノズル２…パルスレーザー光３…プラズマ４…多層膜回転放物面鏡５…Ｘ線平行光束６…真空容器７…ガス供給管８…レーザー光導入窓９…支持柱１０…軟Ｘ線フィルター１１…Ｘ線透過部１２…Ｘ線遮蔽部１３…多層膜反射鏡

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排気装置によって減圧可能な容器中に、
気体を噴出するノズルが配置され、当該ノズルから間欠
的又は連続的に噴出されたガス分子又はそのクラスター
に励起エネルギービームを集光してプラズマ化すること
により軟Ｘ線を発生させるＸ線発生装置であって、プラ
ズマ生成位置を焦点とする回転放物面形状を有する軟Ｘ
線反射鏡（回転放物面反射鏡）を備えたことを特徴とす
るＸ線発生装置。
【請求項２】請求項１に記載のＸ線発生装置であっ
て、前記ノズルと前記回転放物面反射鏡が、互いの中心
軸が一致するように配置され、前記ノズルは、前記励起
エネルギービームの中心軸が、前記ノズル部分を通過し
ないような位置に配置されていることを特徴とするＸ線
発生装置。
【請求項３】請求項１又は請求項２に記載のＸ線発生
装置であって、気体を前記回転放物面反射鏡の回転対称
軸に沿った方向に噴出させるように前記ノズルが配置さ
れ、当該ノズルから噴出されたガス分子又はそのクラス
ターに複数の方向から励起エネルギービームが照射され
ることを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項４】請求項３に記載のＸ線発生装置であっ
て、前記複数のエネルギービームの光軸は、前記回転放
物面反射鏡の回転対称軸に垂直な平面に投影したとき
に、略等角度間隔をなすことを特徴とするＸ線発生装
置。
【請求項５】請求項３又は請求項４に記載のＸ線発生
装置であって、前記複数方向から照射される励起エネル
ギービームが、略同じ強さであり、略同時に照射される
ことを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項６】請求項３又は請求項４に記載のＸ線発生
装置であって、前記複数方向からの励起エネルギービー
ムが、１つあるいは複数のビームごとに照射され、何度
かの照射の後には各方向からの照射回数と照射強度の積
の和がほぼ等しくなるように励起エネルギービームが照
射されることを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項７】請求項１から請求項６のうちいずれか１
項に記載のＸ線発生装置であって、前記回転放物面反射
鏡が、焦点位置を発した軟Ｘ線に対して反射面上のどの
入射位置についても同一の反射波長を有するように膜厚
分布が制御された多層膜を表面に有することを特徴とす
るＸ線発生装置。
【請求項８】請求項１から請求項７のうちいずれか１
項に記載のＸ線発生装置であって、プラズマから放射さ
れるＸ線で、前記回転放物面反射鏡に入射するＸ線以外
のＸ線のうち、Ｘ線発生装置から外部に放出されるもの
の少なくとも一部を遮蔽する部材を設けたことを特徴と
するＸ線発生装置。
【請求項９】請求項１から請求項８のうちいずれか１
項に記載のＸ線発生装置であって、プラズマから放射さ
れるＸ線のうち、前記回転放物面反射鏡に入射するＸ線
以外のＸ線が放射される立体角内に、反射光をプラズマ
の生成位置又はその近傍に集光させる反射鏡を設けたこ
とを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項１０】請求項１から請求項９のうちいずれか
１項に記載のＸ線発生装置であって、前記ノズルから噴
出されるガスがキセノン（Ｘｅ）ガス、クリプトン（Ｋ
ｒ）ガス、酸素（Ｏ２）ガス、若しくはこれらの気体を
含む混合気体、又はこれらの原子を含む気体化合物であ
ることを特徴とするＸ線発生装置。