JP2002311200A

JP2002311200A - Ｘ線発生装置及び露光装置

Info

Publication number: JP2002311200A
Application number: JP2001119629A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kondo; 洋行近藤
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2001-04-18
Filing date: 2001-04-18
Publication date: 2002-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】光学素子の交換時間を短縮して装置稼動率を
向上させることができる、あるいは、メンテナンスに要
する時間や費用を削減できる等の利点を有するＸ線発生
装置及びそれを用いた露光装置を提供する。【解決手段】Ｘ線発生装置内の円盤１０には、４枚あ
るいは６枚の多層膜放物面ミラー１１が取り付けられて
おり、これらは保護容器１２内に収納されている。ミラ
ー１１の周囲には半導体レーザ及びフォトダイオードが
配置されており、これらでミラー１１の位置や傾きを検
出する。Ｘ線検出器２４から制御装置２５の判定部２７
へＸ線量の低下検出信号が送出されると、指令部２６が
モータ１５を駆動して円盤１０を回動し、第１のミラー
１１−１のあった位置に新たなミラー１１−２を設置す
る。装置全体のメンテナンスは、円盤１０に取り付けた
全てのミラーを使用し終えるまで不要である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線顕微鏡、Ｘ線
分析装置、並びに、Ｘ線露光装置等のＸ線機器に装備さ
れるＸ線発生装置と、それを用いた露光装置に関する。
特には、光学素子の交換時間を短縮して装置稼動率を向
上させることができる、あるいは、メンテナンスに要す
る時間や費用を削減できる等の利点を有するＸ線発生装
置及びそれを用いた露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
X線分析装置やX線露光装置等のX線機器の光源として、
レーザプラズマＸ線源や放電プラズマX線源が注目され
ている。レーザプラズマＸ線源（以下、ＬＰＸと呼ぶ）
は、励起用のパルスレーザ光を真空容器内の標的材料に
集光照射してプラズマを生成し、このプラズマからＸ線
を輻射させる光源である。このＬＰＸは、小型でありな
がらアンジュレータ（シンクロトロンラジエーション）
に匹敵するほどの輝度をもつ。

【０００３】放電プラズマＸ線源は、電極にパルス高電
圧を印加して放電を起こし、この放電で動作ガスをイオ
ン化してプラズマを生成し、このプラズマから輻射され
るＸ線を利用する光源である。この放電プラズマＸ線源
は、小型であり、輻射されるX線量が多く、低コストで
あり、さらにLPXに比べて投入電力に対するX線の変換効
率が高いという特徴がある。放電プラズマX線源の代表
的なものは、デンスプラズマフォーカス（以下、DPFと
呼ぶ）である。

【０００４】このようなLPXや放電プラズマX線源におい
ては、標的材料やプラズマ近傍の部材（電極等）が、プ
ラズマ生成時に原子やイオン状の粒子となって周囲に飛
び散る（このような粒子を飛散粒子あるいはデブリと呼
ぶ）。飛散粒子は、プラズマの周囲に配置された多層膜
ミラー等のＸ線光学素子に付着・堆積し易く、反射率や
透過率等の光学性能の低下を引き起こす。あるいは、飛
散粒子が付着する際に、多層膜ミラーの反射面に衝突し
て損傷を与える場合もある。このため、LPXや放電プラ
ズマX線源においては、飛散粒子の発生量を低減させる
ことが求められる。

【０００５】飛散粒子の発生量を低減するため、従来は
以下のような対策がとられている。・ＬＰＸの場合 LPXにおいては、標的材料として常温で気体の物質（例
えば窒素、二酸化炭素、クリプトン、キセノン等）を用
い、この標的材料をノズルから噴出させ、ガス、又は断
熱膨張で粒子化したクラスターにパルスレーザ光を照射
する。この場合、標的材料は常温で気体であるので、光
学素子に標的材料は付着・堆積しない。ところが、プラ
ズマ生成時の衝撃で放出された高速の原子、イオンある
いは電子がノズルやバルブ等の周辺機器に衝突し、この
機器の一部が削り取られて周囲に飛散する。そして、こ
の削り取られた破片等が飛散粒子となって、光学素子上
に付着・堆積する。このため、飛散粒子を完全にゼロに
することはできない。

【０００６】・放電プラズマX線源の場合放電プラズマX線源においては、放電電極材料をタング
ステンやタンタル等の高融点且つ高硬度の材料で形成し
たり、動作電圧を低くしたりして、飛散粒子が発生しに
くくなるよう工夫している。ところが、この場合も、飛
散粒子量を低減させることはできても、完全にゼロにす
ることはできないのが現状である。

【０００７】ところで、X線縮小露光装置では、高いス
ループット（処理速度）を実現するため、大出力のX線
源が必要である。例えば、露光波長帯域のX線源の出力
は数１０W以上必要である。LPXや放電プラズマＸ線源
は、自然放出光を利用しているため、赤外から硬X線領
域までの非常に広いスペクトル領域の電磁波（光）を輻
射する。そのため、LPXや放電プラズマＸ線源は、レー
ザ等の光源とは異なり、必要な波長帯域のX線のみを放
出することはできない。

【０００８】X線縮小露光装置の光源部において、プラ
ズマから輻射されるX線が最初に入射する光学素子（第
１ミラー）として多層膜ミラーを用いた場合、この多層
膜ミラーが反射できるのは非常に狭い領域（例えばδλ
／λ〜２％）のX線のみである。この帯域外のX線は、反
射せずに多層膜ミラーに吸収されて熱となり、多層膜ミ
ラーの温度上昇を引き起こす。

【０００９】一般に、多層膜ミラーは耐熱温度が低い。
例えば、多層膜ミラーがモリブデン（Ｍｏ）／シリコン
（Ｓｉ）からなる多層膜を備える場合は、３００℃程度
の温度でＭｏ／Sｉ製多層膜の界面拡散が起こり、ミラ
ーの反射率が著しく低下する。あるいは、３００℃程度
の高温に達しなくても、ある程度の高温状態が長時間続
くと、次第にＭｏ／Sｉ製多層膜の界面拡散が起こって
反射率が徐々に低下する。

【００１０】このように、多層膜ミラーは、飛散粒子の
付着やプラズマからの輻射熱の影響で、ある程度の時間
使用すると反射率が低下してしまう。そのため、多層膜
ミラーは、ある一定期間ごとに新たなミラーに交換する
必要がある。一方、Ｘ線縮小露光装置等では、長時間休
みなく運転し続けることが要求される。この種の装置の
場合は、多層膜ミラーの交換や調整に長時間を要する
と、装置のスループットが低下するとともに、メンテナ
ンスコストが増えるという問題がある。

【００１１】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであって、光学素子の交換時間を短縮して装置稼
動率を向上させることができる、あるいは、メンテナン
スに要する時間や費用を削減できる等の利点を有するＸ
線発生装置及びそれを用いた露光装置を提供することを
目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の第１態様のＸ線発生装置は、Ｘ線源と、該
Ｘ線源から輻射されるＸ線を受けて、そのうちの特定の
波長のＸ線を反射する光学素子と、該光学素子を新た
な光学素子と交換する交換手段と、を具備することを
特徴とする。

【００１３】本発明の第２態様のＸ線発生装置は、標的
材料をプラズマ化し、該プラズマからＸ線を輻射させる
Ｘ線源と、該Ｘ線源を収容する真空チャンバと、前
記Ｘ線源から輻射されるＸ線が入射する光学素子と、
該光学素子を新たな光学素子と交換する交換手段と、
を具備することを特徴とする。

【００１４】本発明によれば、交換手段を用いて、性能
の劣化した光学素子を素早く新たな光学素子と交換で
き、Ｘ線発生装置を素早く正常状態に復帰できる。した
がって、装置稼動率を向上させることができ、メンテナ
ンスに要する時間や費用を削減できる。

【００１５】本発明のＸ線発生装置においては、前記新
たな光学素子が、前記真空チャンバ内に保持されている
ものとすることができる。この場合、光学素子の交換を
真空チャンバ内で行うことができるので、交換作業の際
に真空チャンバを大気開放せずに済む。

【００１６】また、本発明のＸ線発生装置においては、
前記プラズマから輻射される電磁波及び／又は前記プラ
ズマから放出される飛散粒子が、前記新たな光学素子に
到達しないように遮る保護手段をさらに具備するものと
することができる。この場合、保護手段でプラズマから
の飛散粒子や輻射熱を遮ることができるので、これら飛
散粒子や輻射熱の影響で新たな光学素子が劣化するのを
防ぐことができる。

【００１７】さらに、本発明のＸ線発生装置において
は、前記交換手段として、前記真空チャンバとは異な
る、前記新たな光学素子を収容する真空容器、及び、交
換済みの回収された光学素子を収容する真空容器を有す
るものとすることができる。この場合、新たな光学素子
を全て使い切ったときの光学素子の補充や、交換済みの
回収された光学素子の撤去を、真空チャンバの真空状態
を破らずに行うことができる。

【００１８】本発明のＸ線発生装置においては、前記光
学素子の位置及び姿勢を検出する検出手段と、該光学
素子の位置及び姿勢を調整する調整手段と、前記検出
手段からの信号を受けて、交換された新たな光学素子が
所定の位置及び姿勢をとるように、前記調整手段を制御
する制御手段と、をさらに具備するものとすることが
できる。この場合、元の光学素子を新たな光学素子に交
換した後に、新たな光学素子を元の光学素子の位置及び
姿勢に的確にセットすることができる。したがって、装
置のアライメントを崩すことがなく、装置の精度を維持
することができる。

【００１９】また、本発明のＸ線発生装置においては、
前記光学素子の下流におけるＸ線の光量を検出する検出
手段と、前記Ｘ線の光量が所定値以下となった場合に
前記交換手段を駆動する交換判定手段と、をさらに具
備するものとすることができる。この場合、検出手段で
光学素子の劣化を監視しつつ、交換判定手段で光学素子
の交換時期を的確に判断することができる。

【００２０】本発明の露光装置は、請求項１〜７いずれ
か１項記載のＸ線発生装置と、該Ｘ線発生装置から発
生されたＸ線をマスクに当てる照明光学系と、該マス
クから反射した光を感応基板上に投影結像させる投影光
学系と、を具備することを特徴とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ説明す
る。 [第１実施例]図１は、本発明の第１実施例に係る露光装
置のＸ線発生装置を示す図である。図２（Ａ）は図１の
Ｘ線発生装置のミラーの反射面近傍の平面図であり、図
２（Ｂ）は図２（Ａ）のフォトダイオードの詳細を示す
平面図である。なお、以下の説明では、図１の左側を上
流側といい、図１の右側を下流側（後段の光学系側）と
いう。

【００２２】この第１実施例では、本発明に係るＸ線発
生装置をレーザプラズマＸ線源に適用した例について述
べる。図１のＸ線発生装置は、真空容器１を備えてい
る。この真空容器１には、真空ポンプ（真空排気装置）
２が付設されている。真空容器１内は、真空ポンプ２で
排気されて所定圧に減圧されている。真空容器１内が真
空ポンプ２で減圧されることで、パルスレーザ光Ｌが途
中で気中放電せず、プラズマＰから輻射されたＸ線が吸
収により著しく減衰しないようになっている。

【００２３】真空容器１内には、ステンレス製のガスジ
ェットノズル３が配置されている。このガスジェットノ
ズル３は、ガスボンベ（図示されず）に繋がるパルスバ
ルブ４に接続されている。ガスボンベ内にはクリプトン
（Ｋｒ）等のターゲットガスが充填されている。ガスボ
ンベ内のターゲットガスが配管４ａを介してパルスバル
ブ４に送られ、ガスジェットノズル３から超音速で真空
容器１内に噴出される。この噴出されたターゲットガス
が、プラズマを生成する際の標的材料となる。

【００２４】真空容器１には、ガラス製の窓５が組み込
まれている。この窓５の外側には、レンズ６が配置され
ている。このレンズ６は、レーザ光源（図示されず）か
ら放出されたパルスレーザ光Ｌを、ガスジェットノズル
３の先の０．５ｍｍの位置に集光する。集光されたパル
スレーザ光Ｌがターゲットガスに照射されることで、プ
ラズマＰが生成され、このプラズマＰからＸ線が輻射さ
れる。なお、この際ガスジェットノズル３から噴出され
たターゲットガスは、プラズマＰが生成された後に、真
空ポンプ２で真空容器１外に排気される。

【００２５】真空容器１の上流側内部には、円盤１０が
配置されている。この円盤１０は、回転軸１７を介して
モータ１５に連結されている。回転軸１７と真空容器１
間には、ベアリング１８が介装されている。モータ１５
が回転駆動すると、回転軸１７を介して円盤１０が回動
する。なお、回転軸１７には磁性シール等の気密シール
も付設されている。円盤１０の下流側の面には、４枚あ
るいは６枚の多層膜放物面ミラー（以下、単にミラーと
いう）が取り付けられている。各ミラー１１は、反射面
にＭｏ／Ｓｉ製の多層膜が施されている。この多層膜
は、波長１３．４ｎｍのＸ線を反射するように構成され
ており、反射面の各点で反射率が最大となるように周期
長が変えられている。

【００２６】円盤１０に取り付けられた複数のミラーの
光学特性（面形状、反射中心波長、反射帯域、反射率
等）は、全て同一となるように製作されている。これら
複数のミラーのうち、第１のミラー１１−１は、その焦
点位置にプラズマＰが位置するように配置される。プラ
ズマＰから輻射されたＸ線のうち、波長１３．４ｎｍの
Ｘ線が第１のミラー１１−１の反射面で反射し、平行光
束Ｅとなって後段の光学系（図４参照）に導かれる。

【００２７】各ミラー１１の側部には、ピエゾ素子８が
取り付けられている。このピエゾ素子８は、劣化したミ
ラーを新たなミラーに交換した後、元のミラーの位置と
新たなミラーの位置を一致させるためのアクチュエータ
の役割を果たす。

【００２８】円盤１０及びミラー１１は、保護容器１２
内に収納されている。この保護容器１２の下流側の一部
には、開口１２ａが形成されている。この開口１２ａか
らは、使用するミラー（図１では第１のミラー１１−
１）のみが下流側に露出する。そして、このミラー１１
−１の反射面にプラズマＰからのＸ線が入射する。円盤
１０及び他のミラーは、開口１２ａ以外の部分では保護
容器１２で完全に覆われる。この保護容器１２は、プラ
ズマＰから放出される飛散粒子や電磁波が、未使用のミ
ラー（第１のミラー１１−１以外のミラー）に当たるの
を防ぐ。

【００２９】なお、真空容器１内の圧力が低い場合（例
えば１×１０^-6Ｔｏｒｒ）は、飛散粒子は直線的にしか
飛来しないので、円盤１０全体を覆う必要はなく、プラ
ズマＰから見える部分のみを遮蔽板等で覆ってもよい。
一方、真空容器１内の圧力が高い場合（例えば０．１Ｔ
ｏｒｒ）は、真空容器１内の残留ガスと飛散粒子が衝突
して拡散するため、飛散粒子が円盤１０の裏側にも回り
込んでくる可能性がある。したがって、この場合は、図
１のように円盤１０全体を覆う必要がある。

【００３０】真空容器１内において、ミラー１１及びガ
スジェットノズル３の下流側には、Ｘ線検出器２４が配
置されている。このＸ線検出器２４は、ミラー１１で反
射されたＸ線の一部を検出する。なお、Ｘ線検出器２４
は、この図では大きく描かれているが、実際はＸ線平行
束Ｅの端にかかる程度の小さいものである。

【００３１】このＸ線検出器２４の前面には、厚さ０．
１μｍのジルコニウム（Ｚｒ）製のフィルター２１が配
置されている。このフィルター２１は、プラズマＰから
の可視・紫外光をカットするためのものである。Ｘ線検
出器２４とフィルター２１は、容器２２内に収納されて
いる。Ｘ線検出器２４及びフィルター２１の上流側（プ
ラズマＰに面している側）には、シャッター２３が配置
されている。シャッター２３は、プラズマＰからの飛散
粒子がフィルター２１に付着して透過率が低下しないよ
うに、通常時は閉じた状態になっている。このシャッタ
ー２３を時々開けて、ミラー１１から反射されてきたＸ
線量を測定する。

【００３２】図２（Ａ）に示すように、ミラー１１の周
囲には、３つの半導体レーザ３０−１〜３０−３と、３
つのフォトダイオード３１−１〜３１−３が配置されて
いる。これら半導体レーザ３０−１〜３０−３及びフォ
トダイオード３１−１〜３１−３で、ミラー１１の位置
や傾きを検出する。半導体レーザ３０−１〜３０−３
は、ミラー１１の周囲に１２０°間隔で配置されてい
る。フォトダイオード３１−１〜３１−３は、各半導体
レーザ３０−１〜３０−３に対応して、ミラー１１の周
囲に１２０°間隔で配置されている。これら半導体レー
ザ３０−１〜３０−３及びフォトダイオード３１−１〜
３１−３は、ミラー１１の反射面側に配置されており、
ミラー１１で反射したＸ線を遮らない位置に配置されて
いる。なお、図２（Ａ）では、図１のガスジェットノズ
ル３やパルスバルブ４、配管４ａ等は描かれていない。

【００３３】各半導体レーザ３０−１〜３０−３から出
たビームは、ミラー１１の反射面の一点ｓ１〜ｓ３に当
たって反射し、それぞれ対応するフォトダイオード３１
−１〜３１−３に入射する。このとき、各半導体レーザ
３０−１〜３０−３から射出されたビームがミラー１１
の反射面上に照射される点ｓ１〜ｓ３は、互いに１２０
°の角度をなす。各フォトダイオード３１−１〜３１−
３の受光面は、図２（Ｂ）に示すように４分割されてお
り、これら４分割された各受光面３１ａ〜３１ｄのぞれ
ぞれから検出信号を取り出すことができる。１つのフォ
トダイオードからの４つの検出信号は、後述する制御装
置２５に入力される。

【００３４】各フォトダイオード３１−１〜３１−３
は、制御装置２５に接続されている。制御装置２５は、
ガスジェットノズル３の位置やミラー１１の位置、後段
の光学系（図４参照）のアライメントが終了した状態
で、各フォトダイオード３１−１〜３１−３からの全て
の検出信号の出力（３個のフォトダイオード×４面の受
光面＝１２本）を記憶する。これが、Ｘ線発生装置を含
む露光装置の初期状態となる。Ｘ線検出器２４は、制御
装置２５の判定部２７に接続されており、この判定部２
７にＸ線量の検出信号を送出する。モータ１５は、制御
装置２５の指令部２６に接続されており、この指令部２
６からの信号を受けて円盤１０を回動する。各ピエゾ素
子８も制御装置２５からの信号により駆動される。

【００３５】次に、上記の構成からなるＸ線発生装置の
作用について説明する。図示せぬレーザ光源（図示され
ず）から放出されたパルスレーザ光Ｌは、レンズ６及び
窓５を透過してガスジェットノズル３の直上０．５ｍｍ
の位置に集光される。ガスジェットノズル３から超音速
で噴出されたターゲットガスは、集光されたパルスレー
ザ光Ｌのエネルギを受けて高温になり、プラズマＰを生
成する。このプラズマ中のイオンが低ポテンシャル状態
へ遷移する際に、Ｘ線を放出する。ミラーに入射したＸ
線のうち、波長１３．４ｎｍ付近のＸ線がミラー１１の
反射面より反射して平行光束Ｅとなり、真空容器１の下
流側から後段の光学系（図４参照）へと導かれる。この
とき、Ｘ線検出器２４は、通過するＸ線のＸ線量を検出
し、制御装置２５に検出信号を送出する。

【００３６】Ｘ線発生装置をある程度の時間稼動する
と、プラズマＰからの飛散粒子がミラー１１の反射面に
堆積する、あるいは、プラズマＰからの輻射熱でミラー
１１の反射面に熱負荷が加わる。こうなると、ミラー１
１の反射面で反射されるＸ線の光量が低下してくる。こ
のようなＸ線量の低下がＸ線検出器２４で検知される
と、制御装置２５の判定部２７がＸ線量の低下を判定
し、指令部２６に信号を送出する。この信号を受けた指
令部２６は、Ｘ線発生装置の稼動を一旦停止した後、モ
ータ１５に指令信号を送出してモータ１５を駆動し、円
盤１０を回動させて第１のミラー１１−１を新たなミラ
ー１１−２に交換する。つまり、円盤１０を回動して、
第１のミラー１１−１があった位置に、新たなミラー１
１−２を位置させる。

【００３７】ここで、新たに設置したミラー１１−２の
位置は、元の第１のミラー１１−１があった位置とは僅
かにずれる可能性がある。このような位置ずれが生じた
場合、図２（Ａ）に示す各半導体レーザ３０−１〜３０
−３からのレーザの反射光が、各フォトダイオード３１
−１〜３１−３上で検出される位置が変化する。そのた
め、各フォトダイオード３１−１〜３１−３における４
つの受光面３１ａ〜３１ｄから出力される検出値も変化
する。そこで、各フォトダイオード３１−１〜３１−３
における４つの受光面３１ａ〜３１ｄの各出力値が、元
の第１のミラー１１−１を調整した時の初期状態の条件
とほぼ一致するように、ピエゾ素子８を駆動する。こう
することにより、元のミラー位置と同じ位置に新たなミ
ラーを配置することができる。

【００３８】新たなミラー１１−２を元の第１のミラー
１１−１があった位置に設置し終えたら、Ｘ線発生装置
の運転を再開する。装置全体のメンテナンスは、円盤１
０に取り付けた全てのミラー（４個あるいは６個）を使
用し終えるまで不要である。このように、性能の劣化し
たミラーを素早く新たな光学素子と交換でき、Ｘ線発生
装置を素早く正常状態に復帰できるので、装置稼動率を
向上させることができ、メンテナンスに要する時間や費
用を削減できる。円盤１０に取り付けられている全ての
ミラーを使用し終えたたときは、真空容器１内を一旦リ
ークし、新たなミラーセットと交換する。このときは、
ミラーのみを付け替えてもよいし、円盤１０ごと取り外
して交換してもよい。この交換が終わったら、真空容器
１内を真空ポンプ２で排気し、装置の運転を再開する。

【００３９】なお、この実施例ではピエゾ素子８を用い
てミラー１１の位置合わせを行うものとして説明した
が、図１のモータ１５の下に想像線で示すステージ群１
６をモータ１５に連結し、このステージ群１６の操作で
行ってもよい。この場合、ステージ群１６は、Ｘ、Ｙ、
Ｚ方向の直線ステージと、２軸のチルトステージからな
る５軸ステージを用いる。このステージ群１６を制御装
置２５で制御して、各フォトダイオード３１−１〜３１
−３における４つの受光面３１ａ〜３１ｄから出力され
る検出値が、元の第１のミラー１１−１を調整した時の
初期状態の条件とほぼ一致するように、ステージ群１６
の各ステージを動かす。

【００４０】次に、図４を参照して、上記のＸ線発生装
置を有するＸ線露光装置の全体構成について説明する。
図４は、本発明の１実施例に係るＸ線露光装置の全体構
成を示す図である。Ｘ線発生装置の下方には、露光チャ
ンバ４０が設置されている。露光チャンバ４０内には、
照明光学系４６が配置されている。照明光学系４６は、
コンデンサー系の反射鏡、フライアイ光学系の反射鏡等
で構成されており、ミラー１１で反射したＸ線を円弧状
に整形し、図４の左方に向かって照射する。

【００４１】照明光学系４６の図４の左方には、Ｘ線反
射鏡４２が配置されている。Ｘ線反射鏡４２は、図４の
右側の反射面４２ａが凹型をした円形をしており、図示
せぬ保持部材により垂直に保持されている。Ｘ線反射鏡
４２の図４の右方には、光路折り曲げ反射鏡４１が斜め
に配置されている。光路折り曲げ反射鏡４１の上方に
は、反射型マスク４３が、反射面が下になるように水平
に配置されている。照明光学系４６から放出されたＸ線
は、Ｘ線反射鏡４２により反射集光された後に、光路折
り曲げ反射鏡４１を介して、反射型マスク４３の反射面
に達する。

【００４２】反射鏡４１、４２の基体は、反射面４２ａ
が高精度に加工された石英の基板からなる。この反射面
４２ａには、Ｘ線発生装置のミラー１１の反射面と同様
に、Ｍｏ／Ｓｉの多層膜が形成されている。なお、波長
が１０〜１５ｎｍのＸ線を用いる場合には、Ｒｕ（ルテ
ニウム）、Ｒｈ（ロジウム）等の物質と、Ｓｉ、Ｂｅ
（ベリリウム）、Ｂ４Ｃ（４ホウ化炭素）等の物質とを
組み合わせた多層膜でもよい。

【００４３】反射型マスク４３の反射面にも多層膜から
なる反射膜が形成されている。この反射膜には、ウェハ
４９に転写するパターンに応じたマスクパターンが形成
されている。反射型マスク４３は、その上部に図示され
たマスクステージ４５に固定されている。マスクステー
ジ４５は、少なくともＹ方向に移動可能であり、光路折
り曲げ反射鏡４１で反射されたＸ線を順次マスク４３上
に照射する。

【００４４】反射型マスク４３の下部には、順に投影光
学系４７、ウェハ４９が配置されている。投影光学系４
７は、複数の反射鏡等からなり、反射型マスク４３で反
射されたＸ線を所定の縮小倍率（例えば１／４）に縮小
し、ウェハ４９上に結像する。ウェハ４９は、ＸＹＺ方
向に移動可能なウェハステージ４４に吸着等により固定
されている。

【００４５】露光動作を行う際には、照明光学系４６に
より反射型マスク４３の反射面にＸ線を照射する。その
際、投影光学系４７に対して反射型マスク４３及びウェ
ハ４９を投影光学系の縮小倍率により定まる所定の速度
比で相対的に同期走査する。これにより、反射型マスク
４３の回路パターンの全体をウェハ４９上の複数のショ
ット領域の各々にステップアンドスキャン方式で転写す
る。なお、ウェハ４９のチップは例えば２５×２５mm角
であり、レジスト上で０．０７μｍＬ／ＳのＩＣパター
ンが露光できる。

【００４６】[第２実施例]図３は、本発明の第２実施例
に係る露光装置のＸ線発生装置を示す図である。なお、
以下の説明では、図３の左側を上流側といい、図３の右
側を下流側（後段の光学系側）という。この第２実施例
では、本発明に係るＸ線発生装置をＤＰＦに適用した例
について述べる。

【００４７】図２のＸ線発生装置は、真空容器５１を備
えている。この真空容器５１には、真空ポンプ（真空排
気手段）５２が接続されている。この真空ポンプ５２に
より、真空容器５１内は所定圧以下に排気されている。
真空容器５１内には、中央の中空パイプ状をしたアノー
ド電極５３と、このアノード電極５３を取り囲む円筒状
のカソード電極５４とが同軸状に配置されている。な
お、図３では、電極５３、５４に電圧を印可する電源部
は省略してある。この例では、電極の軸方向下流側に多
層膜回転楕円体ミラー（以下、単にミラーという）５５
が置かれている。このミラー５５は、ステージ群５６に
着脱可能に取り付けられている。このステージ群５６
は、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の直線ステージと、２軸のチルトス
テージからなる５軸ステージである。ステージ群５６上
には、静電チャック等からなるホルダー５７を備えてい
る。

【００４８】真空容器５１には、収納チャンバ６１が取
り付けられている。収納チャンバ６１には真空ポンプ６
２が取り付けられている。この真空ポンプ６２を用い
て、真空容器５１とは独立に収納チャンバ６１内を排気
することができる。この収納チャンバ６１内には、２個
のＭｏ／Ｓｉ膜を用いた未使用のミラー６５が収納され
ている。各ミラーの光学特性（面形状、反射中心波長、
反射帯域、反射率等）は、同一になるように製作されて
いる。

【００４９】真空容器５１と収納チャンバ６１間には、
ゲートバルブ６３が取り付けられている。収納チャンバ
６１には扉が設けられており、ゲートバルブ６３を閉じ
て真空容器５１内を真空に保ったまま、扉を開けて収納
チャンバ６１内にミラーをセットすることができる。真
空容器５１内において、収納チャンバ６１の近傍にはミ
ラー搬送装置（マニュピレータ）６０が設置されてい
る。このミラー搬送装置６０は、ミラーを交換する際
に、収納チャンバ６１内の未使用のミラー６５をステー
ジ群５６上の所定の場所に搬送する装置である。

【００５０】真空容器５１には、回収チャンバ７１が取
り付けられている。回収チャンバ７１には真空ポンプ７
２が取り付けられている。この真空ポンプ７２を用い
て、真空容器５１、収納チャンバ６１とは独立に回収チ
ャンバ７１内を排気することができる。真空容器５１と
回収チャンバ７１間には、ゲートバルブ７３が取り付け
られている。回収チャンバ７１には扉が設けられてお
り、ゲートバルブ７３を閉じて真空容器５１内を真空に
保ったまま、扉を開けて回収チャンバ７１内にミラーを
セットすることができる。真空容器５１内において、回
収チャンバ７１の近傍にはミラー搬送装置（マニュピレ
ータ）７０が設置されている。このミラー搬送装置７０
は、ミラーを交換する際に、ステージ群５６上のミラー
を回収チャンバ７１内に搬送する装置である。

【００５１】ステージ群５６上に設置されているミラー
５５の反射面側には、第１実施例と同様のＸ線検出器２
４やジルコニウム製のフィルター２１、容器２２、シャ
ッター２３が配置されている。このＸ線検出器２４は、
第１実施例と同様にＸ線量を検出する。さらに、図３に
は図示されていないが、第１実施例と同様の制御装置
（図１参照）や、半導体レーザとフォトダイオード（図
２（Ａ）参照）も設置されており、第１実施例とほとん
ど同様の方法でミラーの位置ずれを検出できるようにな
っている。

【００５２】次に、第２実施例のＸ線発生装置の作用に
ついて説明する。電極５３、５４にパルス高電圧を印加
すると、両電極５３、５４間に放電が起こる。この放電
で、図示せぬガスタンクから真空容器５１内に導入され
た動作ガス（クリプトン（Ｋｒ）等）がイオン化し、ア
ノード電極５３の先端に高温・高密度のプラズマＰが生
成され、このプラズマＰからＸ線が放出される。このＸ
線は、ミラー１１の反射面で反射して平行光束Ｅとな
り、真空容器１の下流側から後段の光学系へと照射され
る。このとき、Ｘ線検出器２４は、通過するＸ線ＥのＸ
線量を検出し、制御装置２５に検出信号を送出する。

【００５３】Ｘ線発生装置をある程度の時間稼動する
と、プラズマＰからの飛散粒子がミラー５５の反射面に
堆積する、あるいは、プラズマＰからの輻射熱でミラー
５５の反射面に熱負荷が加わる。こうなると、ミラー５
５の反射面で反射されるＸ線の光量が低下してくる。こ
のようなＸ線量の低下がＸ線検出器２４で検知される
と、第１実施例と同様に、制御装置の判定部がＸ線量の
低下を判定し、指令部に信号を送出する。

【００５４】この信号を受けた指令部は、次の手順で制
御を行う。すなわち、まずゲートバルブ７３を開け、次
にミラー搬送装置７０を動かしてステージ群５６上のミ
ラー５５を取り外し、回収チャンバ７１内に搬送する。
ミラー５５の搬送が終了したら、ゲートバルブ７３を再
び閉める。なお、この際、回収チャンバ７１内は真空容
器５１内と同程度に排気されているので、真空容器５１
内の真空状態は破られない。

【００５５】劣化したミラーを回収チャンバ７１内に搬
送した後は、ゲートバルブ６３を開け、ミラー搬送装置
６０を動かして収納チャンバ６１内の新たなミラー６５
をステージ群５６上に搬送する。新たなミラー６５を元
のミラー５５の位置に合わせる際には、第１実施例と同
様の手順で、半導体レーザとフォトダイオードからの信
号をもとに、ステージ群５６内の各ステージを制御す
る。そして、新たなミラー６５を元のミラー５５の位置
に配置できたら、Ｘ線発生装置の運転を再開する。

【００５６】収納チャンバ６１内のミラーを全て使い切
った場合は、ゲートバルブ６３を閉めた状態で収納チャ
ンバ６１内をリークし、扉を開けて新たなミラーセット
と交換する。一方、回収チャンバ７１内のミラーが満杯
になった場合は、ゲートバルブ７３を閉めた状態で回収
チャンバ７１内をリークし、扉を開けて使用済みのミラ
ーを回収する。このように、真空容器５１内の真空を破
らずに新規ミラーの追加や使用済みミラーの回収を行う
ことができるので、装置のスループットや運転効率が向
上する。さらに、第１実施例と同様に、装置全体のメン
テナンスは、収納チャンバ６１内の全てのミラーを使用
し終えるまで不要であるため、装置稼動率を向上させる
ことができ、メンテナンスに要する時間や費用を削減で
きる。

【００５７】なお、上述の各実施例では、波長１３．４
ｎｍ近傍のＸ線を利用するＸ線転写露光装置のＸ線発生
装置について説明したが、本発明はこれに限定されるも
のではない。さらに、以下のように改変することもでき
る。（１）上記各実施例では、Ｘ線量の変化（ミラーの反射
率低下）をＸ線検出器２４で検出してミラーの交換時期
を判定していたが、飛散粒子の付着速度や熱負荷による
多層膜ミラーの劣化に再現性がある場合には、所定のプ
ラズマ生成回数（一例１０ｎｓ×ｋＨｚ）、あるいは、
所定の運転時間が経過したときに、ミラーを交換するよ
うにしてもよい。

【００５８】（２）上記各実施例では、回転放物面ミラ
ーや回転楕円体ミラーを用いているが、これは球面ミラ
ーや非球面ミラーであってもよい。さらに、単一の基板
でこれら球面や放物面、楕円面、非球面を形成してもよ
いし、複数のセグメントに分割し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してもよ
い。（３）上記各実施例では、多層膜ミラーを用いている
が、これは全反射を利用した斜入射ミラーであってもよ
い。斜入射ミラーとしては、例えば、回転放物面斜入射
ミラーや回転楕円面斜入射ミラー、これらの面を組み合
わせたミラー（ウォルターミラー等）、あるいはトロイ
ダルミラー等を用いることができる。

【００５９】（４）上記各実施例では、ミラーを位置ず
れを検出する機器として４分割された受光面３１ａ〜３
１ｄを有するフォトダイオード３１−１〜３１−３を用
いているが、受光面の分割数は２つや３つ、あるいは５
つ以上であってもよいし、分割されていない受光面を有
するＰＳＤ（position sensitive device）であって
もよい。あるいは、フォトダイオードに代えて、フォト
ダイオードアレー等の１次元検出器やＣＣＤ等の２次元
検出器を用いてもよい。（５）上記各実施例では、ミラーを位置ずれを検出する
機器として半導体レーザ３０−１〜３０−３を用いてい
るが、これは触針式変位計や渦電流センサ、超音波セン
サ、静電容量センサ等に代えてもよい。

【００６０】（６）上記各実施例では、Ｘ線検出器２４
を真空容器１、５１内に配置していたが、Ｘ線検出器２
４を置く場所はこれに限らず、プラズマＰから放出され
たＸ線が入射する光学素子の下流側であればどこでもよ
い。（７）第１実施例のＬＰＸは、標的材料を噴射するガス
ジェットノズル３を用いているが、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及びＤＰＦのターゲットガスはクリプトン
（Ｋｒ）に限らず、キセノン（Ｘｅ）、二酸化炭素（Ｃ
Ｏ₂）、リチウム（Ｌｉ）等であってもよいし、これら
の物質を含む混合物、化合物であってもよい。

【００６１】（８）第２実施例において、放電プラズマ
Ｘ線源の例としてＤＰＦを用いたものを説明したが、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
マ等であってもよい。（９）光学性能が劣化して回収した使用済みミラーは、
多層膜の剥離、基板の再研磨を行い、再び多層膜をコー
トすることにより再利用できる。このようにすると、装
置のランニングコストを低減できる。

【００６２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、装置のスループットを向上させることがで
き、メンテナンスに要する時間や費用を削減できる。新
たな光学素子を真空チャンバ内に保持した場合は、光学
素子の交換を真空チャンバ内で行うことができ、交換作
業の際に真空チャンバを大気開放せずに済む。

【００６３】保護手段を具備する場合は、プラズマから
の飛散粒子や輻射熱を遮ることができ、これら飛散粒子
や輻射熱の影響で新たな光学素子が劣化するのを防ぐこ
とができる。新たな交換手段を収容する真空容器、及
び、交換済みの回収された光学素子を収容する真空容器
を有する場合は、新たな光学素子を全て使い切ったとき
の光学素子の補充や、交換済みの回収された光学素子の
撤去を、真空チャンバの真空状態を破らずに行うことが
できる。

【００６４】検出手段、調整手段及び制御手段を具備す
る場合は、元の光学素子を新たな光学素子に交換した後
に、新たな光学素子を元の光学素子の位置及び姿勢に的
確にセットすることができるので、装置のアライメント
を崩すことがなく、装置をスムースに稼動することがで
きる。検出手段及び交換判定手段を具備する場合は、検
出手段で光学素子の劣化を監視しつつ、交換判定手段で
光学素子の交換時期を的確に判断することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る露光装置のＸ線発生
装置を示す図である。

【図２】図２（Ａ）は図１のＸ線発生装置のミラーの反
射面近傍の平面図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のフ
ォトダイオードの詳細を示す平面図である。

【図３】本発明の第２実施例に係る露光装置のＸ線発生
装置を示す図である。

【図４】本発明の１実施例に係るＸ線露光装置の全体構
成を示す図である。

【符号の説明】

１真空容器２真空ポ
ンプ３ガスジェットノズル４パルス
バルブ４ａ配管５窓６レンズ１０円盤１１多層膜放物面ミラー１２保護
容器１２ａ開口１５モー
タ１７回転軸１８ベア
リング２１フィルター２２容器２３シャッター２４Ｘ線
検出器２５制御装置２６指令
部２７判定部３０−１〜
３０−３半導体レーザ３１−１〜３１−３フォトダイオード４０露光
チャンバ４１光路折り曲げ反射鏡４２Ｘ線
反射鏡４２ａ反射面４３反射
型マスク４４ウェハステージ４５マス
クステージ４６照明光学系４７投影
光学系４９ウェハ５１真空
容器５２、６２、７２真空ポンプ５３アノード電極５４カソ
ード電極５５、６５多層膜回転楕円体ミラー５６ステージ群５７ホル
ダー６０、７０ミラー搬送装置６１収納
チャンバ６３、７３ゲートバルブ７１回収
チャンバＥ平行光束Ｌパルス
レーザ光Ｐプラズマ

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｇ２１Ｋ 5/02 Ｘ 7/00 7/00 Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０５Ｇ 1/00 ＫＨ０５Ｇ 2/00 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５３１ＳＦターム(参考） 2F069 AA01 AA93 BB40 DD30 EE02 EE20 EE26 GG04 GG07 GG11 GG65 MM24 MM34 2H097 CA15 LA10 4C092 AA06 AB11 AB13 AC20 BD11 BE10 DD03 5F046 GB01 GB07 GC03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｘ線源と、該Ｘ線源から輻射されるＸ線を受けて、そのうちの特定
の波長のＸ線を反射する光学素子と、該光学素子を新たな光学素子と交換する交換手段と、を具備することを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項２】標的材料をプラズマ化し、該プラズマか
らＸ線を輻射させるＸ線源と、該Ｘ線源を収容する真空チャンバと、前記Ｘ線源から輻射されるＸ線が入射する光学素子と、該光学素子を新たな光学素子と交換する交換手段と、を具備することを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項３】前記新たな光学素子が、前記真空チャン
バ内に保持されていることを特徴とする請求項１又は２
記載のＸ線発生装置。
【請求項４】前記プラズマから輻射される電磁波及び
／又は前記プラズマから放出される飛散粒子が、前記新
たな光学素子に到達しないように遮る保護手段をさらに
具備することを特徴とする請求項３記載のＸ線発生装
置。
【請求項５】前記交換手段として、前記真空チャンバ
とは異なる、前記新たな光学素子を収容する真空容器、
及び、交換済みの回収された光学素子を収容する真空容
器を有することを特徴とする請求項１、２、４いずれか
１項記載のＸ線発生装置。
【請求項６】前記光学素子の位置及び姿勢を検出する
検出手段と、該光学素子の位置及び姿勢を調整する調整手段と、前記検出手段からの信号を受けて、交換された新たな光
学素子が所定の位置及び姿勢をとるように、前記調整手
段を制御する制御手段と、をさらに具備することを特徴とする請求項１〜５いずれ
か１項記載のＸ線発生装置。
【請求項７】前記光学素子の下流におけるＸ線の光量
を検出する検出手段と、前記Ｘ線の光量が所定値以下となった場合に前記交換手
段を駆動する交換判定手段と、をさらに具備することを特徴とする請求項１〜６いずれ
か１項記載のＸ線発生装置。
【請求項８】請求項１〜７いずれか１項記載のＸ線発
生装置と、該Ｘ線発生装置から発生されたＸ線をマスクに当てる照
明光学系と、該マスクから反射した光を感応基板上に投影結像させる
投影光学系と、を具備することを特徴とする露光装置。