JP2000098094A

JP2000098094A - Ｘ線発生装置

Info

Publication number: JP2000098094A
Application number: JP10266130A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kondo; 洋行近藤; Hideki Komatsuda; 秀基小松田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1998-09-21
Filing date: 1998-09-21
Publication date: 2000-04-07

Abstract

(57)【要約】【課題】赤外域、可視域から紫外域にわたる広範囲の
光を著しく減衰させることが可能であり、使用波長のＸ
線を極力減衰させずに取り出すことができるＸ線発生装
置を提供すること。【解決手段】放射光リングから輻射されたＸ線を取り
出して利用する、或いは減圧された真空容器１００内に
配置された標的物質１０５にパルスレーザー光１０１を
照射して該標的物質１０５をプラズマ化し、該プラズマ
１０６から輻射されたＸ線１１１を取り出して利用する
Ｘ線発生装置において、微小開口または微小開口群を有
する光学部材１０９を、該微小開口または該微小開口群
が前記放射光リングまたはプラズマから輻射された使用
Ｘ線の光路中（真空容器１００内）に位置するように設
置して、該光学部材１０９により使用Ｘ線１１１を取り
出すことを特徴とするＸ線発生装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【０００２】

【従来の技術】放射光リングから輻射される放射光（Ｓ
Ｒ）は輝度が高く、また、波長可変であることから、Ｘ
線分析装置、Ｘ線顕微鏡やＸ線露光装置の光源として用
いられている。また、パルスレーザー光を真空容器内に
配置された標的物質に集光し、標的物質をプラズマ化し
て、このプラズマから輻射されるＸ線を取り出して利用
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、アンジュレーター光源に匹敵する
ほどの輝度を持つため、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】放射光リングやＬＰＸからはＸ線だけでな
く、赤外域、可視光域から真空紫外域にわたる広い波長
範囲の光（電磁波）が放出される。このような光は使用
するＸ線の波長（例えば13nm）に比べて、遙かに波長が
長い。従って、Ｘ線顕微鏡やＸ線露光装置の光学系にこ
のような長波長の光が入るとＸ線検出器上またはレジス
ト上における空間分解能の低下を引き起こす。

【０００４】また、Ｘ線分析装置の一例である光電子分
析装置の照明光学系に前記長波長の光が入射すると、試
料の損傷を引き起こしたり、注目している光電子以外の
不要な光電子が多量に放出される。そして、これら多量
の不要光電子や、それらが周辺部材に衝突することによ
り発生した２次電子などによって、S/Nの低下や光電子
検出器の感度低下を引き起こすか、或いは試料表面で反
射した可視光や紫外光などが光電子検出器に入射するこ
とによって、検出器の感度低下や損傷などを引き起こ
す。

【０００５】そこで、従来は、このような不要な長波長
光を除去するために、可視光や紫外光に対しては不透明
であり、使用波長のＸ線に対しては透過率の高い（透明
性を有する）薄膜（例えば膜厚１μｍのベリリウム（Ｂ
ｅ）箔など）をフィルターとして用いていた。そして、
このように可視光や紫外光に対しては不透明であり、使
用波長のＸ線に対しては透過率の高い（透明性を有す
る）薄膜の材料としては、その材料の吸収端が使用Ｘ線
の波長に近いものが選ばれていた。なぜならば、吸収端
よりも僅かに長波長側では物質の吸収が小さくなるため
である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、物質の
吸収端は物質に固有であり、しかも飛び飛びの値しか持
たないため、任意のＸ線波長に対して最適な薄膜材料
（フィルター材料）が存在するとは限らないという問題
点があった。ところで、Ｘ線縮小投影露光装置において
は、フィルターの透過率が直接、処理できるウェハーの
スループットに影響するため、フィルターの透過率をで
きるだけ高く、しかも使用するフィルターの枚数を極力
少なくする必要がある。

【０００７】そして、Ｘ線縮小投影露光装置に適すると
期待されている極端紫外（EUV）の波長域（例えば波長1
3nm）では特に物質の吸収が大きく、高い透過率を得よ
うとすると、薄膜（フィルター）の厚さを非常に薄くす
る必要がある。例えば、波長13nmに対して透過率の高い
シリコン（Ｓｉ）の場合でも厚さ0.5μｍの場合です
ら、透過率は50%程度しか得られないので、さらに高い
透過率を得るためには更なるフィルターの薄膜化が必要
である。

【０００８】しかしながら、薄膜（フィルター）の厚さ
を非常に薄くすると、機械的強度が低下するので実用的
ではなく、特に大面積化には不適当であるという問題点
があった。また、フィルターを極端に薄膜化すると可視
光も透過するようになるため、可視光をカットするフィ
ルターとして機能しなくなる。

【０００９】本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み
てなされたものであり、赤外域、可視域から紫外域にわ
たる広範囲の光を著しく減衰させることが可能であり、
使用波長のＸ線を極力減衰させずに取り出すことができ
るＸ線発生装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そのため、本発明は第一
に「放射光リングから輻射されたＸ線を取り出して利用
する、或いは減圧された真空容器内に配置された標的物
質にパルスレーザー光を照射して該標的物質をプラズマ
化し、該プラズマから輻射されたＸ線を取り出して利用
するＸ線発生装置において、微小開口または微小開口群
を有する光学部材を、該微小開口または該微小開口群が
前記放射光リングまたはプラズマから輻射された使用Ｘ
線の光路中（真空容器内）に位置するように設置して、
該光学部材により使用Ｘ線を取り出すことを特徴とする
Ｘ線発生装置（請求項１）」を提供する。

【００１１】また、本発明は第二に「前記微小開口また
は微小開口群は、使用Ｘ線をほぼ直進させるとともに、
前記放射光リングまたはプラズマから輻射された赤外
光、可視光及び紫外光を回折させて前記使用Ｘ線の光路
から逸脱させる機能を有することを特徴とする請求項１
記載のＸ線発生装置（請求項２）」を提供する。また、
本発明は第三に「前記輻射された使用Ｘ線を集光する集
光光学素子を備え、該集光光学素子の焦点位置またはそ
の近傍に前記微少開口または微少開口群が位置するよう
に、前記光学部材を設置したことを特徴とする請求項１
または２記載のＸ線発生装置（請求項３）」を提供す
る。

【００１２】また、本発明は第四に「前記微少開口群の
位置を移動させる移動機構を具備することを特徴とする
請求項１〜３のいずれかに記載のＸ線発生装置（請求項
４）」を提供する。また、本発明は第五に「前記微小開
口または微小開口群を有する光学部材は、使用Ｘ線に対
して透明性を有し、赤外光、可視光及び紫外光に対して
不透明（または略不透明）である材料により構成されて
いることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の
Ｘ線発生装置（請求項５）」を提供する。また、本発明
は第六に「前記微小開口群を有する光学部材が少なくと
も赤外光、可視光、または紫外光を透過する材料にて構
成されており、該光学部材における開口部の面積と格子
部（非開口部）の面積が等しく、かつ格子部を透過した
光束が開口部を通過した光束に対して（n＋1/2）λ
(ｎ：自然数、λ：光束の波長)だけ位相に遅れが生じる
ような格子部の厚さを有することを特徴とする請求項１
〜４のいずれかに記載のＸ線発生装置（請求項６）」を
提供する。

【００１３】また、本発明は第七に「前記放射光リング
またはプラズマから輻射された真空紫外線を吸収し、使
用Ｘ線を透過させるガスを装置の真空容器内に導入する
機構を具備することを特徴とする請求項１〜６のいずれ
かに記載のＸ線発生装置（請求項７）」を提供する。ま
た、本発明は第八に「前記微小開口または微小開口群を
有する光学部材は、前記真空容器内を二領域に分割する
ように構成され、前記微小開口を利用して前記二領域を
差動排気する機構を具備することを特徴とする請求項１
〜７のいずれかに記載のＸ線発生装置（請求項８）」を
提供する。

【００１４】

【発明の実施の態様】放射光リングまたはレーザープラ
ズマＸ線源（ＬＰＸ）から輻射されたＸ線を取り出して
利用する本発明（請求項１〜８）にかかるＸ線発生装置
では、輻射された使用Ｘ線の光路中（真空容器内）に配
置された微小開口または微小開口群により使用Ｘ線を取
り出している。

【００１５】具体的に言うと、本発明にかかる微小開口
または微小開口群は、使用Ｘ線をほぼ直進させるととも
に、放射光リングまたはプラズマ（ＬＰＸ）から輻射さ
れた赤外光、可視光及び紫外光を回折させて使用Ｘ線の
光路から逸脱させる機能を有する（請求項２）。或い
は、本発明にかかる微小開口群は、微小開口群を通過し
てきた光束の干渉効果により赤外光、可視光または紫外
光の強度を減少させる機能を有する（請求項６）。

【００１６】このように、本発明にかかるＸ線発生装置
では、波長による回折角の違いを利用して、使用Ｘ線の
光路から赤外光、可視光及び紫外光を大幅に減衰させて
いる。例えば、使用Ｘ線の光路中に数１０分の１μｍか
ら数１００μｍの微小開口を配置すると、赤外光、可視
光及び紫外光は微少開口のエッジ部分により大きく回折
され、微少開口を通過した後は使用Ｘ線の光路から外れ
て（大きく広がって）伝搬してゆく。

【００１７】一方、使用Ｘ線は波長が数nm〜数10nmと可
視光や赤外光に比べて１桁から２桁短いため回折角が小
さく、微少開口を通過した後もほぼ直進して伝搬してゆ
く。従って、微少開口からある程度離れた所では、使用
Ｘ線の光量は殆ど減少しないが、赤外光、可視光及び紫
外光の単位面積あたりの光量は著しく減少する。或い
は、本発明にかかるＸ線発生装置では、微小開口群を通
過してきた赤外光、可視光または紫外光の干渉を利用し
て、これら光束の強度を減少させている。

【００１８】例えば、微小開口群を有する光学部材が少
なくとも赤外光、可視光、または紫外光を透過する材料
にて構成され、光学部材における開口部の面積と格子部
の面積が等しく、かつ格子部を透過した光束が開口部を
通過した光束に対して（n＋1/2）λ(ｎ：自然数、λ：
光束の波長)だけ位相に遅れが生じるような格子部の厚
さを有すると、この光学部材を透過もしくは通過してき
た赤外光、可視光または紫外光の０次光は干渉効果によ
り互いに打ち消しあうため、その強度を大きく減少させ
ることができる（請求項６）。

【００１９】本発明にかかる微少開口を配置する位置
は、使用Ｘ線の光路中であれば特に限定はなく、また微
少開口の数も特に限定されない（一つでも複数でもよ
い）。微少開口の数が一つの場合や、或いは複数であっ
てもその数が少なくて、微少開口または微少開口群の占
める面積が使用Ｘ線の集光ビーム径（集光光学素子によ
る集光ビーム径）程度に小さい場合には、微少開口また
は微少開口群は集光光学素子の集光位置またはその近傍
に配置するとよい（請求項３）。

【００２０】なお、使用Ｘ線のビーム径が一つの微少開
口よりも大きい場合には、微少開口群を用いればよく、
図２に微少開口群を有する光学部材の一例を示す。図２
（ａ）は微少開口群を正面から見たもの、図２（ｂ）は
微少開口群の断面図である。図２の微少開口群は、１０
μｍ角の微少開口２０１の集団であり、縦１０個、横１
０個の微少開口が幅２μｍの間隔で開けられている。

【００２１】この微少開口群を用いれば、ビーム径が約
100μｍの使用Ｘ線に対しても用いることができる。な
お、使用Ｘ線の波長は13nmとする。ところで、このよう
な微少開口群を用いる場合には、必ずグリッド部（図２
（ａ）では幅２μｍの部分２０２）が存在する。このグ
リッド部における使用Ｘ線の透過率は微少開口の部分
（中空部分）２０１よりも必ず低くなる。

【００２２】このため、微少開口群及びグリッド部を通
過してきた使用Ｘ線の強度分布にムラが発生する。Ｘ線
縮小投影露光装置では、一つのパターンを露光するのに
多重ショットによる重ね露光をするので、微少開口群及
びグリッド部を通過してきた使用Ｘ線の強度分布にムラ
が発生する場合には、１ショットごとまたは数ショット
ごとに微少開口群の位置を変化させ、グリッド部による
陰が平均化されるようにすればよい。

【００２３】そこで、本発明においては、微少開口群の
位置を移動させる移動機構を具備することが好ましい
（請求項４）。なお、微少開口群は、使用Ｘ線の光軸に
垂直な面内で移動させても、光軸方向に移動させても、
或いは両方を行っても良い。また、光軸に垂直な面内に
おける移動の振幅は微少開口の大きさ程度(例えば図2の
場合には10μm)でよい。

【００２４】前記微小開口または微小開口群を有する光
学部材は、使用Ｘ線に対して透明性を有し、赤外光、可
視光及び紫外光に対して不透明（または略不透明）であ
る材料により構成されていることが好ましい（請求項
５）。例えば、使用Ｘ線の波長が13nmの場合には、シリ
コン（Si）を用いて光学部材を構成するとよい。Siは1
2.4nmに吸収端を有するので、これよりも長波長の13nm
に対しては透過率が高い。

【００２５】また、（BイオンのLymannα線からの）波
長4.8nmのＸ線を使用する場合には、光学部材の基板材
料としてはＸ線透過率の面で炭素(C)が適している（吸
収端4.4nm）。ただし、炭素や炭素を含む有機物を用い
ると微細加工（薄膜化及び微少開口の形成）が難しい。
そこで、Ｘ線に対して透過率が高い窒化シリコン(Si3N
4)の薄膜を基板として用いるとよい。窒化シリコンは、
0.05μｍ程度の厚さのものまで容易に作製することが可
能であり、微少開口の形成も容易である。0.05μｍ厚の
窒化シリコンの波長4.8nmに対する透過率は約63%であ
る。

【００２６】もし、Si等の材料により構成された光学部
材の基板が薄すぎて可視光が透過するようであれば、Si
等材料からなる基板の上に可視光に対する不透明物質を
成膜すればよい。例えば、ストロンチウム（Sr）、イッ
トリウム(Y)、ジルコニウム(Zr)、ニオブ(Nb)、モリブ
デン（Mo）などの不透明物質を0.1〜0.2μｍの厚さにて
Siからなる光学部材の基板上に成膜すればよい。

【００２７】これらの物質は、波長13nmのＸ線に対して
は高い透過率を有するので、これらの物質を成膜した層
によるＸ線の減衰を少なくすることができる。すなわ
ち、本発明においては、微小開口または微小開口群を有
する光学部材は、単一の材料によって構成されていても
よいし、いくつかの材料からなる複合部材であってもよ
い。

【００２８】また、本発明にかかる微少開口部はなにも
ない空洞でもよいし、Ｘ線に対して透過率の高い物質で
詰まっていてもよい。ところで、放射光リングまたはＬ
ＰＸからは、紫外線より波長の短い真空紫外線も輻射さ
れる。この真空紫外線は、使用Ｘ線の波長（例えば13n
m）に近いため、回折角も使用Ｘ線と同程度となり、本
発明にかかる微少開口による減衰を受けにくくなる。

【００２９】また、真空紫外線は物質による吸収が大き
いため、たいていの物質に吸収されてしまう。そこで、
この真空紫外線については、Ｘ線発生装置の真空容器内
（Ｘ線光路中）にガスを充填し、真空紫外線をこのガス
により吸収させればよい。則ち、本発明のＸ線発生装置
は、装置の真空容器内を放射光リングまたはプラズマか
ら輻射された真空紫外線を吸収し、使用Ｘ線を透過させ
るガス雰囲気にする機構を具備することが好ましい（請
求項７）。

【００３０】この様な目的に使用するガスとしては、水
素(H₂)、ヘリウム(He)、窒素(N₂)、酸素(O₂)、アルゴン
(Ar)、クリプトン(Kr)、キセノン(Xe)などがあげられ
る。特にクリプトン(Kr)は波長13nm付近に吸収端がある
ので、Ｘ線縮小投影露光用として期待されている波長13
nmのＸ線に対して透過率が高く、この目的に適してい
る。

【００３１】本発明にかかるＸ線発生装置は、微小開口
または微小開口群を有する光学部材を真空容器内を二領
域に分割するように構成し、微小開口を利用して前記二
領域を差動排気する機構を具備することが好ましい（請
求項８）。かかる構成にすると、微少開口１０９を利用
して差動排気を行うことにより、ＬＰＸにおける真空容
器内の残留ガスやプラズマ等から放出される飛散粒子が
Ｘ線発生装置の後段に配置された別の真空容器（Ｘ線光
学系が収納されている）真空容器へ流入するのを防ぐこ
とができるので好ましい。

【００３２】また、かかる構成にすると、微小開口ある
いは微小開口群を介して差動排気を行うことにより、放
射光リングと下流の光学系との間の圧力差を保持するこ
とができるので好ましい。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。

【００３３】

【実施例１】本実施例のＸ線発生装置は、減圧された真
空容器内に配置された標的物質にパルスレーザー光を照
射して該標的物質をプラズマ化し、該プラズマから輻射
されたＸ線を取り出して利用するＸ線発生装置であり、
微小開口または微小開口群を有する光学部材を、該微小
開口または該微小開口群が前記プラズマから輻射された
使用Ｘ線の光路中（真空容器内）に位置するように設置
して、該光学部材により使用Ｘ線を取り出している。

【００３４】本実施例のＸ線発生装置の概略構成を図１
に示す。パルスレーザー発生装置（不図示）から発せら
れたレーザー光１０１はレンズ１０２により、窓１０３
を通して真空容器１００内に集光される。標的物質であ
るクリプトン（Ｋｒ）ガスがフィードスルーを通して真
空容器１００内に導入され、ノズル１０４から真空容器
１００内に噴出される。ノズル１０４はパルスジェット
ノズルであり、ノズルが開いている時間は約５００μse
cである。

【００３５】Ｋｒガスは背圧５０気圧でノズル１０４よ
り真空中へ噴出され、断熱自由膨張により急激にその温
度が低下して、ファン・デル・ワールス力により原子同
士が互いにくっつきあい、原子数が数十から数十万個に
も及ぶクラスター分子１０５が形成される。レーザー光
１０１は、ノズルが開いてＫｒガスが真空中に噴出され
た後、数１００μsec程度経過してから、このクラスタ
ー分子の集団上に集光されてプラズマ１０６が生成され
る。

【００３６】クラスター分子の数密度は、ノズルからの
距離が離れるに従って急激に減少するので、Ｘ線量を多
くするためにはレーザー光１０１を集光するクラスター
分子の位置をできるだけノズルに近くした方が良い。本
実施例では、プラズマがノズル先端から0.5mmの位置に
発生するようにしている。ノズル１０４は、多層膜回転
楕円ミラー１０７の中央部分を貫通して取り付けられて
いる。また、多層膜回転楕円ミラー１０７の一方の焦点
位置にプラズマが生成されるように、ノズルの位置やレ
ーザー光の集光位置などが決められている。

【００３７】多層膜回転楕円ミラー１０７の多層膜は、
モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）により構成され
ており、反射Ｘ線の中心波長が13nmとなるように多層膜
の周期長が決定されている。また、ミラー全面にわたっ
て反射Ｘ線の中心波長が13nmとなるように、多層膜の周
期長をミラー上の各位置において変化させている。多層
膜回転楕円ミラー（集光光学素子の一例）１０７で反射
したＸ線は、多層膜回転楕円ミラー１０７のもう一方の
焦点位置に向かって集光され、この焦点位置に直径１０
μｍの微少開口が位置するように、該微少開口を有する
光学部材１０９が設置されている。

【００３８】光学部材１０９は、厚さ２μｍのSi膜で構
成されており、可視光などを完全に遮るために、光学部
材の表面には厚さ0.2μｍのAlがコートされている。こ
の微少開口を通過した赤外光、可視光及び紫外光は回折
されて（例えば、光路１１２の方向に回折されて）、使
用Ｘ線の光路１１１から外れる。。一方、多層膜回転楕
円ミラー１０７で反射され、微少開口を通過した波長13
nmのＸ線は回折の影響をほとんど受けずにほぼ直進して
（光路１１１）、後段のＸ線光学系へと伝搬して行く。

【００３９】従って、後段のＸ線光学系へ入射するＸ線
の光量を殆ど低下させることなく、赤外光、可視光及び
紫外光を著しく減少させることができる。このとき、標
的物質として用いているＫｒは真空容器１００内で再び
ガス化し、真空排気系１１０により排気されるが、真空
容器１００内に残留Ｋｒガスが存在する。

【００４０】そこで、バルブ１０８を調整して、真空容
器１００内の残留Ｋｒガスの圧力を、波長13nmのＸ線に
対する減衰は十分に少なく、これよりも長波長の真空紫
外線に対しては十分な吸収があるように調整することに
より、微少開口により回折を受けにくい真空紫外光も減
衰させることができる。以上のように、微少開口による
回折により赤外光、可視光及び紫外光が減衰され、残留
Ｋｒガスにより真空紫外光が減衰されるが、Ｘ線は微少
開口の中を通過してほぼ直進し、ほとんど減衰を受けな
い。よって、使用Ｘ線のみを高い効率で後段の光学系へ
と導くことができる。

【００４１】本実施例では、微少開口を有する光学部材
の基板としてAlコートされたSi膜を用いたが、これに限
定されるものではない。また、微少開口の形状は円形に
限らず、四角形等どのような形状のものでも良い。ま
た、微少開口の大きさはここで述べた10μｍに限らず、
不要な波長の光を十分に回折させることができればよ
く、おおよそ数１０分の１μｍから数１００μｍであ
る。

【００４２】また、微少開口１０９を利用して差動排気
を行うと、真空容器１００内の残留ガスや、プラズマ１
０６、ノズル１０４及びノズル近傍から放出される飛散
粒子が後段のＸ線光学系が収納されている別の真空容器
（不図示）へ流入するのを防ぐことができるので好まし
い。Ｘ線のビーム径が一つの微少開口よりも大きい場合
には、図２に示すような微少開口群を有する光学部材を
用いればよい。

【００４３】図２（ａ）は微少開口群を正面から見たも
の、図２（ｂ）は微少開口群の断面図である。図２の微
少開口群は１０μｍ角の微少開口２０１の集団であり、
縦１０個、横１０個の微少開口が幅２μｍの間隔で光学
部材の基板２００に開けられている。この微少開口群を
用いれば、ビーム径が約100μｍのＸ線にも用いること
ができる。なお、使用Ｘ線の波長は13nmとする。

【００４４】この微少開口群を有する光学部材の基板２
００はSi製であり、その厚さは0.5μｍである。また、
基板２００上には赤外光や可視光をカットするために厚
さ0.1μｍのイットリウム（Ｙ）２０３がコートされて
いる。波長13nmのＸ線に対するSi基板とY膜を含めた透
過率（グリッド部２０２の透過率）は0.34である。ま
た、微少開口群の開口率は0.7であり、残りの0.3の部分
（グリッド部２０２の部分）をＸ線が透過する割合はほ
ぼ0.1となる。

【００４５】従って、微少開口群全体（グリッド２０２
部分を含む）の波長13nmのＸ線に対する透過率は0.8と
なる。本実施例にかかる微少開口群を用いないで、Si基
板とYのコートだけで可視光カットＸ線透過フィルター
を作製した場合のＸ線透過率は0.34であるから、本実施
例にかかる微少開口群を用いた方がＸ線の透過率は遙か
に向上する。

【００４６】なお、このような微少開口群を用いる場合
には必ずグリッド部（図２（ａ）では幅２μｍの部分）
２０２が存在し、このグリッド部におけるＸ線の透過率
は微少開口２０１の部分（中空部分）よりも必ず低くな
るので、微少開口群及びグリッド部を通過してきたＸ線
の強度分布にムラが発生する。Ｘ線縮小投影露光装置で
は、一つのパターンを露光するのに多重ショットによる
重ね露光をするので、微少開口群及びグリッド部を通過
してきた使用Ｘ線の強度分布にムラが発生する場合に
は、１ショットごとまたは数ショットごとに微少開口群
の位置を変化させ、グリッド部の陰が平均化されるよう
にすればよい。

【００４７】即ち、微少開口群の位置を移動させる移動
機構を具備することが好ましい。このとき、微少開口群
をＸ線の光軸に垂直な面内で移動させても、光軸方向に
移動させても良く、或いは両方行っても良い。また、光
軸に垂直な面内における移動の振幅は微少開口の大きさ
程度（図２の場合には１０μｍ）でよい。微少開口群の
各微少開口の大きさ、形、数、微少開口の相対位置は第
２図に示した例に限らず任意でよい。また、微少開口群
を有する光学部材の基板材料はSiに限らず任意でよい。
また、基板上にコートする物質はＹに限らず任意でよ
く、必要がなければコートしなくても良いが、基板やコ
ートの材料は使用Ｘ線の波長において透過率が高い物質
であることが好ましい。

【００４８】微少開口群を構成する各微少開口は同一形
状、同一寸法である必要はなく、ランダムな形状、ラン
ダムな開口径、ランダムな開口位置で構成された微少開
口群であっても良い。

【００４９】

【実施例２】本実施例のＸ線発生装置も実施例１の装置
と同様に、減圧された真空容器内に配置された標的物質
にパルスレーザー光を照射して該標的物質をプラズマ化
し、該プラズマから輻射されたＸ線を取り出して利用す
るＸ線発生装置であり、微小開口または微小開口群を有
する光学部材を、該微小開口または該微小開口群が前記
プラズマから輻射された使用Ｘ線の光路中（真空容器
内）に位置するように設置して、該光学部材により使用
Ｘ線を取り出している。

【００５０】本実施例のＸ線発生装置の概略構成を図３
に示す。実施例１と同様に、ノズル３０４から噴出さ
れ、ガス状あるいはクラスター状となった標的物質（こ
の場合はＫｒ）３０５にレーザー光３０１を集光して、
プラズマ３０６を生成する。プラズマ３０６から輻射さ
れたＸ線は、多層膜放物面ミラー３０７により反射され
る。ミラー３０７で反射したＸ線はほぼ平行光となり、
光学部材３０９に形成された微少開口群に入射する。

【００５１】微少開口群に入射した光のうち、赤外光、
可視光及び紫外光は微少開口群の各微少開口により回折
され、微少開口群を通過した後は大きく広がり（例えば
光路３１２の方向へ進み）、その殆どは真空容器３００
の内壁に当たって反射、散乱または吸収され、後段のＸ
線光学系へ入射するのは極僅かになる。一方、Ｘ線は微
少開口群３０９を通過しても殆ど回折の影響を受けずに
ほぼ直進し（例えば光路３１１の方向へ進み）、後段の
Ｘ線光学系へ入射することができる。また、真空紫外線
については実施例１と同様のガス導入機構により減衰さ
れるため、後段のＸ線光学系へ入射するのは、殆ど使用
Ｘ線のみとなる。

【００５２】ここで、光学部材３０９に形成された微少
開口群を図４に示す。なお、使用Ｘ線の波長は13nmとす
る。支持基板４００上の領域に5mm角のセル（微少開口
群形成領域）４０３が形成され（図４（ａ）参照）、各
セルの間隔は0.5mmである。支持基板４００の厚さは５
０μｍ、セル４０３における基板厚さは0.5μｍであ
り、このセル内の基板上に１０μｍ角の微少開口４０１
が２μｍ間隔で設けられている。

【００５３】支持基板４００及びセル内の基板はSi製で
あり、その表面にはイットリウム（Ｙ）が０．１μｍの
厚さでコートされている。セルの占有率は0.83であり、
支柱部４０４の厚さは支持基板と同じ５０μｍであるか
らＸ線は透過しない。また、セル内の微少開口４０１群
の開口率は0.7である。そして、波長13nmのＸ線に対す
るセル内のSi基板とY膜を含めた透過率は0.34であるか
ら、セル内の残りの0.3の部分（グリッド部４０２）を
透過するＸ線の割合はほぼ0.1であり、セル内の微少開
口群全体（グリッド部４０２を含む）の波長13nmのＸ線
に対する透過率は0.8となる。

【００５４】従って、光学部材上の微少開口群全体の透
過率は0.83×0.8=0.66となる。本実施例にかかる微少開
口群を用いずに、Si基板とYのコートだけで可視光カッ
トＸ線透過フィルターを作製した場合の透過率は0.34で
あるから、本実施例にかかる微少開口群を用いた方がＸ
線の透過率は遙かに向上することが分かる。なお、セル
の大きさ、形、数、各セルの相対位置は任意でよい。ま
た、微少開口群の各微少開口の大きさ、形、数、開口の
相対位置は第４図に示した例に限らず任意でよい。

【００５５】また、微少開口群の基板はSiに限らず任意
でよい。また、基板上にコートする物質はＹに限らず任
意でよく、必要がなければコートしなくても良いが、基
板やコートの材料は、使用するＸ線の波長において透過
率が高い物質であることが好ましい。微少開口群を構成
する各微少開口は同一形状、同一寸法である必要はな
く、ランダムな形状、ランダムな開口径、ランダムな開
口位置で構成された微少開口群であっても良い。また、
セルの形状、セルの大きさ、セルの相対位置がランダム
であっても良い。

【００５６】また、透過Ｘ線強度の空間的なムラを平均
化するため、微少開口群をＸ線光軸に垂直な面内で、或
いは光軸方向に（或いは両方で）移動するようにしても
良い。以上の各実施例における基板の厚さ、コート材の
厚さ、微少開口の大きさなどは一例であり、これに限る
ものではない。

【００５７】また、各実施例では、微小開口群が形成さ
れている光学部材は赤外光、可視光及び紫外光に対して
不透明であったが、これを少なくとも赤外光、可視光、
または紫外光を透過する材料にて構成し、光学部材にお
ける開口部の面積と格子部の面積を等しくし、かつ格子
部を透過した光束が開口部を透過した光束に対して（n
＋1/2）λ(ｎ：自然数、λ：光束の波長)だけ位相に遅
れが生じるような格子部の厚さとすることにより、透過
もしくは通過してきた赤外光、可視光または紫外光の０
次光が互いに干渉して、打ち消しあうようにしてもよ
い。

【００５８】このとき、微小開口群を形成する部材とし
ては、例えばガラス（SiO₂）、Si薄膜、窒化シリコン
（Si₃N₄）薄膜などが利用できる。また、各実施例で
は、ＬＰＸのターゲット物質としてＫｒを用いている
が、他のガス（例えばキセノン、酸素、窒素など）でも
よい。また、ターゲットの形状はクラスター（ガス）状
に限らず、固体や液体であっても良い。また、ターゲッ
ト物質は必要とするＸ線を輻射できるものであればどん
なものでも良い。

【００５９】また、各実施例では、真空紫外光を吸収す
るガスとして、ターゲット物質が気化したときの残留ガ
スを用いているが、これに限らず、使用Ｘ線に対して透
過率が高く、真空紫外域の光に対して吸収が大きいガス
であればどんなものでも良い。なお、ターゲット物質と
真空紫外線吸収用のガスの物質が異なるときには、真空
容器内に真空紫外線吸収用のガスを導入する導入口を設
ければよい。

【００６０】各実施例においては、微少開口または微少
開口群を有する光学部材は１枚しかＸ線光路中に挿入さ
れていなかったが、これは複数枚であっても良い。例え
ば、微少開口群が複数のスリットからなるものを用いて
いる場合に、２枚の複数スリット開口群を互いに直交す
るように配置しても良い。また、各実施例においては、
Siなどの基板上または薄膜上に微少開口群を形成した
が、毛細管（例えば内径10μｍのガラス管）を束ねて固
定したものを薄くスライスし、これを開口群として用い
ても良い。

【００６１】各実施例においては、Ｘ線源にＬＰＸを用
いたものしか記載しなかったが、放射光リングを用いた
場合にでも同様な効果が期待できる。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のＸ線発生
装置によれば、使用Ｘ線の強度を極力減衰させることな
く、不要な赤外光、可視光及び紫外光などを著しく低減
することができる。そのため、本発明のＸ線発生装置に
よれば、被照射物体（例えば、Ｘ線検出器やレジストな
ど）上へのＸ線照射量を大幅に増やすことが可能とな
り、装置のスループットを向上させることができる。

【００６３】また、本発明のＸ線発生装置によれば、透
過率の波長依存性が少ないので、広い波長範囲のＸ線に
対して使用できる。また、微小開口または微小開口群を
介して差動排気を行うことにより、ＬＰＸにおける真空
容器内の残留ガスや、プラズマやプラズマ近傍から放出
される飛散粒子が後段の光学系が収納されている別の真
空容器へ流入するのを防いだり、放射光リングと下流の
光学系との間の圧力差を保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、実施例１のＸ線発生装置を示す概略構成図
である。

【図２】は、実施例１における微少開口群の一例を示す
概略構成図である。

【図３】は、実施例２のＸ線発生装置を示す概略構成図
である。

【図４】は、実施例２における微少開口群を示す概略構
成図である。

【主要部分の符号の説明】

１００，３００…真空容器、１０１，３０１…レーザ
ー光１０２，３０２…集光レンズ、１０３，３０３…レー
ザー光導入窓１０４，３０４…ノズル１０５，３０５…クラスター（ガス）１０６，３０６…プラズマ１０７…多層膜回転楕円ミラー、３０７…多層膜放物面
ミラー１０８，３０８…バルブ１０９…微小開口を有する光学部材、３０９…微小開口
群を有する光学部材１１０，３１０…真空排気系１１１，３１１…ほぼ直進するＸ線１１２，３１２…回折された赤外線、可視光、紫外光な
ど２００…基板４００…支持基板２０１，４０１…開口２０２，４０２…グリッド部２０３…イットリウム薄膜４０３…セル４０４…支柱部以上

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放射光リングから輻射されたＸ線を取り
出して利用する、或いは減圧された真空容器内に配置さ
れた標的物質にパルスレーザー光を照射して該標的物質
をプラズマ化し、該プラズマから輻射されたＸ線を取り
出して利用するＸ線発生装置において、微小開口または微小開口群を有する光学部材を、該微小
開口または該微小開口群が前記放射光リングまたはプラ
ズマから輻射された使用Ｘ線の光路中（真空容器内）に
位置するように設置して、該光学部材により使用Ｘ線を
取り出すことを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項２】前記微小開口または微小開口群は、使用
Ｘ線をほぼ直進させるとともに、前記放射光リングまた
はプラズマから輻射された赤外光、可視光及び紫外光を
回折させて前記使用Ｘ線の光路から逸脱させる機能を有
することを特徴とする請求項１記載のＸ線発生装置。
【請求項３】前記輻射された使用Ｘ線を集光する集光
光学素子を備え、該集光光学素子の焦点位置またはその
近傍に前記微少開口または微少開口群が位置するよう
に、前記光学部材を設置したことを特徴とする請求項１
または２記載のＸ線発生装置。
【請求項４】前記微少開口群の位置を移動させる移動
機構を具備することを特徴とする請求項１〜３のいずれ
かに記載のＸ線発生装置。
【請求項５】前記微小開口または微小開口群を有する
光学部材は、使用Ｘ線に対して透明性を有し、赤外光、
可視光及び紫外光に対して不透明（または略不透明）で
ある材料により構成されていることを特徴とする請求項
１〜４のいずれかに記載のＸ線発生装置。
【請求項６】前記微小開口群を有する光学部材が少なく
とも赤外光、可視光、または紫外光を透過する材料にて
構成されており、該光学部材における開口部の面積と格
子部（非開口部）の面積が等しく、かつ格子部を透過し
た光束が開口部を通過した光束に対して（n＋1/2）λ
(ｎ：自然数、λ：光束の波長)だけ位相に遅れが生じる
ような格子部の厚さを有することを特徴とする請求項１
〜４のいずれかに記載のＸ線発生装置。
【請求項７】前記真空容器内を、前記放射光リングま
たはプラズマから輻射された真空紫外線を吸収し、使用
Ｘ線を透過させるガス雰囲気にする機構を具備すること
を特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のＸ線発生
装置。
【請求項８】前記微小開口または微小開口群を有する
光学部材は、前記真空容器内を二領域に分割するように
構成され、前記微小開口を利用して前記二領域を差動排
気する機構を具備することを特徴とする請求項１〜７の
いずれかに記載のＸ線発生装置。