JPS63292553A - Ｘ線発生装置におけるプラズマ飛散防止機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明はレーザＸ線源等の、物質のプラズマ化により発
生するＸ線を、被照射物に照射する装置において、プラ
ズマの好ましくない飛散を防止する機構に関する。

〈従来の技術〉 例えばレーザＸ線源においては、ターゲット材料をレー
ザ照射した際に発生するプラズマ飛散物の処理が大きな
問題となる。この飛散物をＸ線被照射物に到達させない
ために、従来、高速回転シャッタを用いた防止機構、磁
場印加による防止機構、あるいはチェンバ内へのヘリウ
ムガス充填による防止機構等が提案されている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 高速回転シャッタを用いた機構は、ターゲットとＸ線被
照射物との間に高速度で回転するシャッタを介在させ、
Ｘ線発生と飛散物の飛散との時間差を利用して、飛散物
の飛散をシャッタで阻止する機構であるが、この機構は
、シャッタの回転タイミングを取るのが困難で、また、
Ｘ線発生装置内部に高速駆動機構を配設する必要がある
ため、振動発生の問題や補修に関しての問題がある。

永久磁石等の磁場印加による防止機構は、イオン化物や
電子に対しては有効であるが、飛散物の一部は中性粒子
であるため、この飛散を阻止することができないという
欠点がある。

ヘリウムガスのチェンバ内への充填による防止機構は、
単にヘリウムガスを充填することで、飛散物がヘリウム
原子に衝突して熱化し、減速されるという大きな飛散防
止効果が得られ、有望な手法であるが、この衝突により
阻止された飛散物も、そのままではヘリウムガス中に浮
遊し、最終的にはチェンバ内壁面等に付着してしまう。

これを防止するために、例えば第３図に示すような機構
が提案されている。この機構においては、レーザ光を照
射すべきターゲット３１を収容するターゲットチェンバ
３２と、このターゲットチェンバ３２にスリット３３を
介して連通ずるＸ線照射チェンバ３４内にヘリウムガス
をそれぞれの圧力で充填し、かつ、真空ポンプ３５によ
りターゲットチェンバ３２側からヘリウムガスを差動排
気することにより、Ｘ線照射チェンバ３４からスリット
３３を介してターゲットチェンバ３２へと向かうヘリウ
ムガス流を作って浮遊飛散物を排除している。

しかし、この機構によれば、ヘリウムガス流によってＸ
線被照射物たるＸ線マスク３６やウェハ３７等に振動や
流体圧が作用し、悪影響を与える場合がある。

本発明は上記に鑑みてなされたもので、ヘリウムガス充
填によるプラズマ飛散防止機構を基本とし、Ｘ線被照射
物に悪影響を与えることなく浮遊飛散物を除去し得ると
ともに、ヘリウムガスによる飛散防止効果をも増大し得
る、プラズマ飛散防止機構の提供を目的としている。

〈問題点を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための構成を、実施例に対応する
第１図を参照しつつ説明すると、本発明は、ターゲット
チェンバ２内のターゲット１をプラズマ化することによ
って発生するＸ線を、Ｘ線照射チェンバ３内の被照射物
（４，５）に照射する装置において、ターゲットチェン
バ２およびＸ線照射チェンバ３内にそれぞれヘリウムガ
スを充填するとともに、ターゲット１と被照射物（４，
５）との間を横切る方向にヘリウムガス流Ｆを形成する
手段（循環ポンプ６、噴出パイプ７、吸引パイプ８等）
を備えたことによって、特徴づけられる。

〈作用〉 ターゲット１からの飛散物は、まず、ターゲットチェン
バ２内のヘリウム原子に衝突して減速されるが、これを
通過して被照射物側へ飛散する飛散物、および浮遊飛散
物は、ヘリウムガス流Ｆにより押し流され、Ｘ線照射チ
ェンバ３内への侵入が阻止される。ここで、ヘリウムガ
ス流Ｆのエアカーテン機能により、ターゲットチェンバ
２例の圧力がＸ線照射チェンバ３側の圧力よりも低くて
も、Ｘ線照射チェンバ３側からターゲットチェンバ２側
へのヘリウムガスの急激な流入が阻止される結果、Ｘ線
照射チェンバ３内のヘリウムガスは安定し、被照射物４
．５に振動等の悪影響を与えることがない。

〈実施例〉 本発明の実施例を、以下、図面に基づいて説明する。

第１図はレーザＸ線源を用いたＸ線露光装置に本発明を
適用した場合の実施例の構成を示す図である。

５一 回転ターゲット１を収容するターゲットチェンバ２の側
壁には集光レンズ１３が装着されており、この集光レン
ズ１３を介して、ターゲットチェンバ２内に入射するレ
ーザ光は、回転ターゲット１の表面所定箇所に集光され
る。このターゲットチェンバ２の底面には、Ｘ線を通過
させるためのスリット１４が形成されている。

ターゲットチェンバ２の下方には、Ｘ線被照射物、この
例ではＸ線マスク４とウェハ５、を収容するＸ線照射チ
ェンバ３が配設されており、このＸ線照射チェンバ３の
上面には、上述のスリット１４と同軸上のスリット１５
が形成されている。

スリット１４および１５を介して互いに連通ずるターゲ
ットチェンバ２およびＸ線照射チェンバ３の内部には、
それぞれヘリウムガスが充填されるが、ターゲットチェ
ンバ２は真空ポンプ１０によるパイプ１１を介しての排
気により、その内部圧力は１００Ｔｏｒｒ以下程度の所
定圧力に保持され、また、Ｘ線照射チェンバ３内の圧力
はそれよりも高い１００〜７６０Ｔｏｒｒ程度に設定さ
れている。

ターゲットチェンバ２の底面とＸ線照射チェンバ３の上
面との間には、循環ポンプ６の吐出口に連通し、その先
端がスリット１４．１５の近傍にまで伸びて開口するヘ
リウムガス噴出パイプ７と、同じく循環ポンプ６の吸入
口に連通し、その先端がスリン１−１４．１５の近傍に
まで伸びて開口するヘリウムガス吸引パイプ８が配設さ
れている。

このヘリウムガス吸引パイプ８は循環ポンプ６の手前で
、真空ポンプ１０の吐出口に連通ずるパイプ１２と合流
しており、その合流点と循環ポンプ６との間にはフィル
タ９が配設されている。

ヘリウムガス噴出パイプ７および吸引パイプ８の先端開
口部は、第２図に第１図Ａ矢視拡大図を示すように、ス
リット１４と１５の中心を結ぶ軸線に直交する向きに互
いに対向しており、循環ポンプ６の駆動によって、スリ
ット１４と１５との間を横切る方向に高速のヘリウムガ
ス流Ｆを形成することができる。なお、ヘリウムガス噴
出パイプ７および吸引パイプ８の対向する先端開口部に
近接して、第２図に示すようなじゃま板１６ａ。

１６ｂを設けることにより、噴出パイプ７からのヘリウ
ムガスがスムーズに吸引パイプ８に吸引され、高速のヘ
リウムガス流Ｆの形成を助勢することができる。

次に作用を述べる。レーザ光が照射された回転ターゲッ
ト１は、レーザパワーに応じた量が蒸発・プラズマ化し
、Ｘ線を発生すると同時に飛散物を発散する。これらの
飛散物は当初高エネルギを有しているが、一般に、ヘリ
ウムガス数百Ｔｏｒｒ−ｃｍ通過によってほとんど熱化
して減速されるから、ターゲットチェンバ２内でほとん
どのものが減速される。

被照射物へ向かうＸ線および減速された飛散物は、スリ
ット１４を通過してヘリウムガス流Ｆに達するが、Ｘ線
はこれを通過してスリット１５を介してＸ線マスク４お
よびウェハ５に到達し、飛散物もしくは浮遊飛散物はヘ
リウムガス流Ｆによって押しやられ、ヘリウムガス吸引
パイプ８にその大部分が吸引される。

ターゲットチェンバ２内はＸ線照射チェンバ３に対して
低圧となっており、スリット１４を通ってターゲットチ
ェンバ２内へ流入する若干のヘリウムガス流が存在する
が、このガス流によって飛散物のＸ線照射チェンバ３へ
の飛散が更に阻止される。

スリット１４と１５との間のヘリウムガス流は、上述し
た飛散防止機能を有すると同時にエアカーテンとしてし
の機能を有し、Ｘ線照射チェンバ３からターゲットチェ
ンバ２へのヘリウムガスの急激な流入を阻止する。この
ことによって、Ｘ線照射チェンバ３内のヘリウムガスは
安定化し、ガス流による被照射物、特にＸ線マスク４へ
の影響が生じない。

ターゲットチェンバ２内のヘリウムガスは、被照射物へ
と向かう飛散物を阻止すると同時に、レーザ光入射ウィ
ンド（集光レンズ１３）への飛散物の飛散を防止し、そ
の汚れを防ぐ効果も持つ。

Ｘ線照射チェンバ３内のヘリウムガスは、ヘリウムガス
流Ｆを横断してくるわずかな飛散物の被照射物への到達
を防止すると同時に、Ｘ線照射により加熱されるＸ線マ
スク４の冷却剤としての機能を有している。

ヘリウムガス吸引パイプ８に吸引された飛散物、および
ターゲットチェンバ２内から真空ポンプ１０により吸引
された、浮遊飛散物は、フィルタ９によってトラップさ
れる。

なお、ターゲットチェンバ２内へのガス充填の、レーザ
光に対する影響として、レーザ光の電界による放電が考
えられるが、ここで使用されるレーザパワー密度、１０
”Ｗ／ｃｍ２以下、ではヘリウムガスを使用する限り問
題にはならない。また、ヘリウムガスによる軟Ｘ線の吸
収も、５００ｅＶ以上のＸ線ではほとんど問題にはなら
ない。

本発明は以上の実施例のようなレーザＸ線源だけでなく
、ガス中放電を利用したガスパフ型（あるいは２ピンチ
型等）のプラズマＸ線源に対しても適用可能である。こ
の種のＸ線源の場合、飛散物は放電用電極より発生し、
被照射物との間に存在するベリリウム隔壁を汚染してＸ
線量を減少させる等の悪影響を与える。このような装置
におい一１〇− ては、放電電極間は通常１０−３〜１０−’Ｔｏｒｒの
真空に保つ必要があるため、通常のヘリウムガス充填を
行うことは困難であるが、上述の実施例と同様にヘリウ
ムガス流によるエアカーテン効果を利用し、差動排気を
行うことによって、ヘリウムガス充填が可能となる。こ
のようにしてヘリウムガス充填を行うことにより、放電
電極からの飛散物を阻止することができると同時に、更
に進んでＸ線量減少の原因となるベリリウム隔壁を撤去
することも可能となる。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、ターゲットチェ
ンバおよびＸ線照射チェンバ内にそれぞれヘリウムガス
を充填するとともに、ターゲットとＸ線被照射物との間
を横切るヘリウムガス流Ｆを形成したことにより、Ｘ線
発生と同時に発生するターゲットからの飛散物はヘリウ
ム原子によって減速されるとともに、ヘリウムガス流Ｆ
によってＸ線被照射物への到達が積極的に阻止される。

また、このヘリウムガス流Ｆのエアカーテン効果により
、Ｘ線照射チェンバ内に、被照射物に悪影響を与える可
能性のある大きなガス流の発生が阻止される。

また、従来のヘリウムガス充填による飛散防止機構のよ
うに、ターゲットチェンバ内とＸ線照射チェンバ内とを
単純に差動排気しないので、各チェンバ内の充填ガス圧
力を個々に設定することが可能となり、それぞれの最適
調整が容易となるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の構成を示す図、第２図はその人
矢視拡大図、 第３図は従来のヘリウムガス充填によるプラズマ飛散防
止機構の説明図である。 １・・・回転ターゲット ２・・・ターゲットチェンバ ３・・・Ｘ線照射チェンバ ４・・・Ｘ線マスク ５・・・ウェハ ６・・・循環ポンプ ７・・・ヘリウムガス噴出パイプ ８・・・ヘリウムガス吸引パイプ １０・・・真空ポンプ １４．１５・・・スリット 特許出願人　　　　　　株式会社島津製作所工業技術院
電子技術総合研究所 代　理　人　　　　　　弁理士　　西１）新第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ターゲットチェンバ内のターゲットをプラズマ化するこ
   とによって発生するＸ線を、Ｘ線照射チェンバ内の被照
   射物に照射する装置において、上記ターゲットチェンバ
   およびＸ線照射チェンバ内にそれぞれヘリウムガスを充
   填するるとともに、上記ターゲットと被照射物との間を
   横切る方向にヘリウムガス流を形成する手段を備えたこ
   とを特徴とする、Ｘ線発生装置におけるプラズマ飛散防
   止機構。