WO2004027842A1

WO2004027842A1 - Ｘ線発生装置、ｘ線露光装置及びｘ線フィルター

Info

Publication number: WO2004027842A1
Application number: PCT/JP2003/011506
Authority: WO
Inventors: Hiroyuki Kondo; Kazuya Ota
Original assignee: Nikon Corporation
Priority date: 2002-09-09
Filing date: 2003-09-09
Publication date: 2004-04-01
Also published as: JP2004103773A

Abstract

本発明のＸ線発生装置は、Ｘ線源と、該Ｘ線源から輻射されるＸ線が通過するフィルター１００と、を備える。そして、フィルター１００上におけるＸ線の通過位置を必要に応じて移動させるための、フィルター１００の駆動機構１０２、１０３、１０４を備える。これにより、フィルターの厚さにムラがあった場合でも、マスク上又はレジスト上での露光ムラが生じないようにするとともに、熱負荷によりフィルターが破損することのない、Ｘ線発生装置を提供できる。

Description

X線発生装置、 X線露光装置及び X線

技術分野

本発明は、 X線露光装置の X線源として好適な X線発生装置、及びそれを有する露光装置に関する。特には、フィルター下流の X線束の強度分布がより均一で、熱負荷によりフィルタ明ーが破損しにくい X線発生装置、及び、マスク上又はレジスト上での露光ムラが生じにくい X線露光装置に関する。書

背景技術

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 L PXは、小型でありながらアンジュレー夕（シンクロトロンラジェーシヨン）に匹敵するほどの輝度をもつ。また、放電プラズマを用いた 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、低コストであるという特徴がある。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） 'やホロ一力ソ一ド型、キヤピラリー型である。

上述したような、 LPXや放電プラズマ X線源は、次世代半導体露光装置として期待されている波長 1 3 nm程度の軟 X線（Extreme Ultra Violet, EUV) 光を用いる縮小露光装置の光源として近年注目を集めている。

EUV露光装置においては光学素子に多層膜ミラーを用いるのが通常である。このような多層膜ミラーとしては、反射波長が 13 nm近傍になるように、 Mo層と S i層とを交互に積層した多層膜ミラーがもっとも有望と考えられている。このような多層膜ミラーの反射帯域は約 2 %であり、従って、中心波長が 1 3. 5 nmであるとすると、反射帯域は 1 3. 3 6 5〜 1 3. 635 nmである。上記反射帯域以外の E UV光は結像（パターン転写）には全く寄与していない。

プラズマ X線源からは、露光に必要な 13 nm近傍の EUV光だけでなく、より波長の短い X線や、より波長の長い紫外光や可視光、赤外線等も輻射される。多層膜ミラーは、 EUV領域では多層膜の周期長で決定される波長と帯域の 1 3 nm近傍の EUV光のみを反射するが、長波長域の紫外光や可視光、赤外光に対しては広い波長域にわたって高い反射率を有する。また、短波長 X線の場合には、多層膜の周期長の光路長が設計波長の半波長の整数倍の場合には、その多層膜は反射率を有する（例えば、設計反射波長が 13.5 η mの Mo/S i多層膜の場合には、この多層膜は波長 6. 75 nmの X線に対しても一定程度の反射率を有する。）。

このような長波長光や短波長 X線は結像結果に悪影響を及ぼす。ある光学系における空間分解能 δ Xは、下記式で表わされる。

δ x = k λ/ΝΑ

上記式において、 kは光学系によって決定される定数であり、約 0. 5である。

露光波長が 1 3. 5 nm、 NA= 0. 25の投影光学系を用いた場合、露光装置の解像度は約 27 nmである。しかし、この設計露光波長以外の長波長光が混入した場合、長波長光によるぼけた像が重なってしまうため、像のコントラストは劣化し、解像することができなくなる。例えば、 NA0.25の光学系に波長 30 O nmの光が混入すると、この混入光による像の分解能は、約 6 0 0 nmとなる。 5 0 n mの像を解像しょうとする場合には、波長 1 3.5 nmの設計露光光できれいに解像することができるが、波長 30 O n mの光が混入すると、分解能が約 1 100 nmとなってぼけてしまうので、 50 nmの像を解像することができない。また、短波長 X線が混入した場合には、混入した短波長 X線に対する光学系の収差特性が悪化するため、短波長 X線により像がぼけてしまう。このため、短波長 X線が混入した場合でも系の分解能は劣化する。一般に、結像系に必要とされる波面収差は λ / 1 4以下であるとされている。波長が 1 3. 5 nmである場合には約 1 nm以下の波面収差に抑える必要がある。混入している短波長 X線の波長が 13. 5/2 = 6. 75 nmであるとすると、この混入光に対しても良好な結像特性を得るためには、必要な波面収差は約 0. 5 nmとなる。系の波面収差が 0. 8 nmであると、設計波長の 1 3. 5 nmに対しては良好に結像するが、混入した短波長光に対しては収差により像がぼけてしまい、これが 1 3. 5 nmによる像と重なるため、最終的には得られる像が劣化してしまう。

上述のように、設計波長以外の波長の光が混入した場合、結像される像が劣化してしまうため、設計波長以外の光が像面（露光装置の場合にはレジス卜面）に到達しないように、設計波長の光を透過させ、不要な光が混入しないように、フィルターを光源とレジスト面の間に入れる必要がある。

また、プラズマからは EUV光、可視光、紫外光だけではなくプラズマィオンや標的材料の微粒子が飛来する。この飛来粒子が光学素子に付着するのを防ぐために、露光波長に対して透過率の高い物質でできたフィルターを露光機中に入れる必要がある。

一般に、波長 1 3 nm近傍の EUV光に対する物質の吸収係数は高い。このため、フィルターを構成する物質は波長 1 3 nm近傍の光に対して吸収係数が小さい物質を選択する必要がある。また、その厚さはフィルタ一を構成する物質による吸収が少なくなるように薄膜にする必要がある。しかしながら、吸収係数の小さな物質を使用したとしても、自立可能な機械強度を有する薄膜の厚さは薄くしても 100 nm程度にしか薄くできない。このため、フィルターの透過率は 50〜60 %が最大となる。すなわち、高い透過率を有するフィルターを製作することは困難である。

透過率が 50 %のフィルタ一を EUV出力 50Wの光源に用いると、フィルターに吸収されるパワーは 2 5 Wとなり、これは全て熱になる。この熱負荷により-フィルター内に応力が生じ、フィル夕一は破損してしまう。

また、フィルターの厚さが非常に薄いため、大口径の自立フィルターを製作することは困難である。そこで、大口径のフィルターを製作する場合にはメッシュ（N iや C u等の金属メッシュや有機物のメッシュ）等の上にフィルター薄膜を成膜し、このサポートメッシュにより機械的強度を確保することが行われている。しかし、このサポートメッシュの厚さは数/ m〜数 1 0 0 m程度と厚いため、 E U Vを完全に吸収してしまい、マスク上ゃレジスト上に影として投影されてしまう。このため、露光量ムラを引き起こしてしまう。

たとえ、サポートメッシュを用いずに小口径の自立薄膜を製作したとしても、均一な厚さの自立薄膜を製作することは困難であるため、この厚さムラによる露光量ムラは生じる。また、従来提案されている E U V露光装置においては、フィルタ一は固定されており、冷却も行われていない。発明の開示

本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、フィルター下流の X線束の強度分布がより均一で、熱負荷によりフィルターが破損しにくい X線発生装置、及び、マスク上又はレジスト上での露光ムラが生じにくい X線露光装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の X線発生装置は、 X線源と、該 X線源から輜射される X線が通過するフィルターと、を備える X線発生装置であつて、前記フィルター上における前記 X線の通過位置を必要に応じて移動させる機構を更に備えることを特徴とする。

上記 X線発生装置によれば、前記フィルター上における前記 X線の通過位置を必要に応じて移動させる機構を備えるので、フィルタ一の厚さムラ、サポートメッシュがあつた場合であっても X線束の強度分布が平均化される。さらに、フィルタ一上の一定位置に X線が当たり続けることがないので、フィル夕一の熱負荷も低減できる。なお、本発明の X線発生装置のフィルターは、ある波長の X線を透過し、紫外域、可視域及び赤外域の電磁波に対して反射又は吸収するものである。

本発明の X線発生装置においては、前記移動機構は、前記フィルターを直線移動させるか回転させるフィルター駆動機構とすることができる。

本発明の X線発生装置においては、前記フィルタ一は、サポートメッシュとその上に貼られた薄膜からなるものであることが好ましい。このような構成とすることにより、フィル夕一の強度をアップできる。そして、この場合にも、前記フィルタ一上における前記 X線の通過位置を必要に応じて移動させる機構を備えるので、フィルタ一下流の X線束に与えるサポートメッシュの影響を平均化させることができる。

あるいは、前記フィル夕一は同一部材からできて: 3り、薄膜部とそれをサポートするサポート部から構成されてもよい。この場合、サポート部の透過率は薄膜部よりも低くなるが、前述のようにフィルターの位置を移動させることにより平均化することができる。このような構造は例えば S i基板をサポート部として残すようにエッチングして形成できる。

本発明の X線発生装置は、前記フィルターを冷却する機構を備えていることが好ましい。前記フィル夕一を冷却する機構を備えることにより、 E U V 光の吸収により加熱されたフィルターを冷却することができ、熱負荷によりフィルターが破損することを防止することができる。

本発明の X線発生装置における前記フィルタ一冷却機構は、 X線が通過していないフィルターの部分の表面に気体を当てるものとすることができる。上記構成とすることにより、気体による X線の減衰を防止しつつフィルターを冷却することが可能となる。冷却に用いられる気体としては、 ^えばヘリゥム等が挙げられる。

本発明の X線発生装置は、前記サボ一トメッシュの素線が微細管からなり、該管内に冷媒が流されているものであってもよい。このような構成とすることにより、フィルターを効率的に冷却することができる。本発明の他の X線発生装置は、 X線源から放出された X線を球面又は楕円ミラーにより集光し、集光点付近にピンホールを配置し、該ピンホールの近傍にフィルターが配置されている X線発生装置であって、前記フィルター上における前記 X線の通過位置を必要に応じて移動させる機構を更に備えることを特徴とする。

上記 X線発生装置によれば、フィルタ一は、ピンホール近傍の小さく集光された X線束に対応する面積さえあればよい。従って、フィルタ一を小さくすることができるので、サポートメッシュが不要となる。これにより、フィルターの透過率を上昇させることができ、 X線を用いる装置のスループットを向上させることができる。また、ピンホールを用いることによって、光源 (プラズマ源）から放出される飛散粒子（ターゲット材料や周辺部材の小片やイオン、原子など）を遮断できるので、後段の光学素子に粒子が付着することを防止し得る。

本発明の X線露光装置は、感応基板上に E U V光を選択的に照射してパ夕一ン形成する露光装置であって、本発明の X線発生装置を備えることを特徵とする。

上記 X線露光装置は、本発明の X線発生装置を備えており、この X線発生装置はフィルタ一上における X線の通過位置を必要に応じて移動させる機構を備えるので、露光ムラを少なくすることができる。

本発明の X線フィルタ一は、フィルタ一ホルダーに取り付けられ、直線移動又は回転が可能になされていることを特徴とする。

上記 X線フィルターには、更に冷却機構が取り付けられていてもよい。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の第 1の実施の形態に係る X線発生装置の備えるフィル夕一を模式的に示す図である。

図 2は、本発明の第 2の実施の形態に係る X線発生装置の備えるフィル夕一を模式的に示す図である。図 3は、本発明の第 3の実施の形態に係る X線発生装置の備，

夕一を模式的に示す図である。

図 4は、本発明の第 4の実施の形態に係る X線発生装置の備；

夕一を模式的に示す図である。

図 5は、本発明の第 5の実施の形態に係る X線発生装置の備，

夕一を模式的に示す図である。

図 6は、本発明の X線発生装置の全体構成を示す図である。

図 7は、本発明の実施の形態に係る EUV露光装置の全体構成を示す図である。

図 8は、ピンホールとフィルタ一部の空間に冷却用のガスを導入した例を示す図である。発明を実施するための形態

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

図 1は、本発明の第 1の実施の形態に係る X線フィルターを模式的に示す図である。なお、以下説明する実施の形態のフィルタ一は、 X線（EUV) 露光装置の X線発生装置部（図 6、 7参照）に取り付けられることを想定したものであるが、それに限られるものではない。

図 1に示すフィルタ一ュニットは、フィルタ一 100と、フィルターホルダー 101と、ステージ 102、 103、 104とが組み立てられたものである。フィルターユニットは、図 6を参照しつつ後述するように、 X線光源の下流の光路中に設置される。この例のフィルター 1 00は、フィルタ一物質としてジルコニウム（Z r)の薄膜（厚さ 1 00 nm)が用いられている。この Z r薄膜を補強するために N i製のサポートメッシュ 100 aが Z r薄膜に取り付けられている。このサポートメッシュは格子状であって、格子のピッチは 400 mであり、サポートメッシュ素線の太さは 40 zmである。このサポートメッシュの開口率（開口部の占める割合）は 8 1 %である。一方、 13. 5 nmの EUV光に対する、厚さ 100 nmの Z r薄膜の透過率は 70%である。したがって、このフィル夕一全体の波長 1 3. 5 nmの EUV光に対する透過率は約 57%となる。

フィルタ一 100はフィルターホルダー 10 1内に取り付けられている。フィルター 100をフィルタ一ホルダー 1 01に取り付ける方法に特に制限はないが、フィルターとフィルタ一ホルダ一との間の熱伝導ができる限り良好になるように、フィルタ一とフィルターホルダ一との接触面積をできる限り大きくなるように取り付けることが好ましい。このような取り付け方としては、例えば厚さ 300 の銅基板上にフィルタ一物質（例えば Z r、 B e、 S i等）を 100 nm製膜しておき、これをフィルターホルダーに挟んで固定し、その後開口群（EUV光透過領域）を酸により銅のみを溶かす方法が挙げられる。このような方法により、 EUV透過領域のみフィルター材料が露光し、しっかりと固定されるので熱伝導が良くなる。

また、フィルターホルダー 1 01には、冷媒用の配管 105及び 106が取り付けられており、冷媒（例えば、水）がフィルタ一ホルダー 1 0 1内に流される。冷媒である水は、配管 105からフィル夕一ホルダ一 1 01内に流入し、配管 106を通ってフィル夕一ホルダーの外へ排出される。このように流れる冷媒により、 EUV光を吸収して加熱されたフィルター 100が冷却される。配管 1 06から排出された水は、熱交換器（図示せず）を通つて冷却された後、再び配管 105よりフィルターホルダー 10 1内に流入する。

フィル夕一ホルダ一 1 0 1は、 XYZの 3軸ステージ 1 02、 1 0 3、 104上に取り付けられており、フィルタ一を XYZの 3軸のいずれの方向へも移動可能になされている。ステージ 102、 103、 104は、図示しない制御装置に接続されており、真空中で駆動可能になされている。ステージ 1 02、 103、 104は例えばピエゾァクチユエ一夕により駆動されている。ステージ 102、 103、 104を駆動する幅（移動量）は、少なくともメッシュ開口部の幅であればよい。すなわち、図 1に示すフィルターにおいては、サポートメッシュの間隔が 400 mであり、サポートメッシュ金属の太さが 40 zmであるので、駆動幅は少なくとも 360 mであればよい。

ステージ 102、 103、 104の駆動方法としては、移動方向、移動幅ともにランダムであってもよく、又は光源の発光間隔に同期していてもよい。例えばマスク又はレジスト上の一点を露光するのに 100ショット必要である場合、サポートメッシュ透過部分をショット数で割った距離を移動した後光源を発光させればよい。一例で、 100ショッ卜の間に 360 移動するよう、 1ショット当たりの駆動量は、 YX方向に 3. 6 mずっとしている。つまり、 3. 6 mずつ動かして、再び発光させる。このようにすることにより、サポートメッシュの影の部分は露光が完了するまでに均一化されることになる。フィルタ一 100を通過した EUV光は後段の X線光学系（図 7を参照しつつ後述）に達する。

図 1に示すュニットにおいては、フィルタ一物質として Z rが用いられているが、フィルタ一物質としては Z rに限定されず、使用される EUV光に対して透過率が高く、紫外〜可視域の光に対して反射率が高いか、又は不透明な物質であればフィルター物質として好適に用いることができる。

このような物質としては、例えばベリリウム（B e)、シリコン（S i)、ルビジウム（Rb)、ストロンチウム（S r)、イットリウム（Y)、ニオブ (Ν b)、モリブデン（Mo)、ルテニウム（Ru) 等が挙げられる。また、フィルター物質としては、上述した物質の単一元素からなるものでなくてもよく、化合物や混合物であってもよい。このような化合物としては、例えばシリコンカーバイド（S i C)、窒化シリコン（S i ₃N₄) 等が挙げられ、このような複数の物質から形成されていてもよい。また、例えば S i又は窒化シリコン膜上に Z rや Yの薄膜を被覆したものであってもよい。

次に、本発明の第 2の実施の形態に係る X線フィル夕一について図面を参照しつつ説明する。

図 2は、本発明の第 2の実施の形態に係る X線フィルターを模式的に示す図である。図 2 (A) は斜視図、図 2 (B) は断面図を示す。図 2に示すフィルターにおいても、フィルタ一物質としては図 1に示すものと同様、 Z rを用いている。図 2は、図 1とは、移動機構及び冷却方法が異なっている。図 2においては、フィルター 2 0 0はリング状のフィルタ一ホルダ一 2 0 1内に取り付けられている。さらに、フィルタ一ホルダー 2 0 1の外周には駆動機構 2 0 2に取り付けられている。駆動機構 2 0 2の種類 ·原理は特に制限はないが、この例においては超音波モー夕一が用いられている。フィルタ一ホルダー 2 0 1に取り付けられたフィルタ一 2 0 0は駆動機構 2 0 2によって回転（自転）するようになつており、これによりフィルター出側の X線束中におけるサポートメッシュの影が均一化される。駆動機構 2 0 2の回転速度は一定速度であってもよく、またプラズマ光源の発光に同期させてもよい。または、回転速度がランダムに変わってもよい。すなわち、前回発光した時のフィルターの回転位置と次に発光した時のフィルターの位置が僅かに異なるようにしてもよい。このようにすることにより、サポートメッシュの影が均一化される。

図 2に示すフィルターュニットにおいては、フィルタ一 2 0 0やフィル夕一ホルダー 2 0 1、その駆動機構 2 0 2が、中空リング状のケース 2 0 3内に配置されている。そして、ケース 2 0 3内面とフィルター 2 0 0等との間に冷却ガス流路 2 0 4が形成されている。この流路 2 0 4に冷却用のガスが流入し、フィルタ一 2 0 0が冷却されるようになされている。冷却用のガスとしては、特に制限はないが、例えばヘリウム（H e ) が用いられている。 H eは熱伝導率が高いため、フィルターを効果的に冷却することが可能である。

次に、本発明の第 3の実施の形態に係る X線フィルタ一について図面を参照しつつ説明する。

図 3は、本発明の第 3の実施の形態に係る X線フィルターを模式的に示す図である。図 3 (A) は正面図、図 3 ( B ) は断面図を示す。

図 3に示すフィルターュニッ卜においては、 1枚の円形のフィルタ一 3 0 0がフィルターホルダー 3 0 1に取り付けられており、フィルタ一 3 0 0全体の一部分に X線が通過するようになつている。フィルタ一 3 0 0が取り付けられたフィルターホルダー 3 0 1の外周には駆動機構 3 0 2が取り付けられている。ホルダー 3 0 1及びフィルター 3 0 0は、駆動機構 3 0 2によって回転されるようになっている。

フィルター 3 0 0が取り付けられたフィルターホルダー 3 0 1が取り付けられた駆動機構 3 0 2は、ケース 3 0 3内に配置されており、ケース 3 0 3の正面の一部に円形の開口 3 0 4が設けられている。この開口 3 0 4は、フィルター 3 0 0の中心からオフセンターした位置に開けられている。開口 3 0 4はケース 3 0 3の表裏両面に開けられている。この開口 3 0 4を通つて X線が通過するようになっている。また、ケース 3 0 3内には冷却用ガスが流入できるようになつており、図 3の上部にある冷却ガス I N管 3 0 6から冷却用ガスが流入し、下部にある冷却ガス O U T管 3 0 7より冷却用ガスが排出される。冷却用ガスとしては、特に制限はないが、例えばヘリウム（H e ) が用いられている。 H eは熱伝導率が高いため、フィル夕一を効果的に冷却することが可能である。あるいは、 X eを用いてもよい。波長 1 3 n m近傍の E UV光源の標的材料とし X eが用いられている。ガス化した X eを回収し、再利用するが、フィル夕一冷却用ガスに X eを用いれば、冷却用ガスが標的材料ガス中に混入しても再利用する時に冷却用ガスを分離する必要がなくなるので都合が良い。つまり、 X eに限らず、標的材料と同じ材料を、冷却するガスに用いればよい。

開口 3 0 4の内面部材とフィルター 3 0 0との隙間 Cは狭くなつており、例えば、その隙間は約 1 0 0 / m程度になっている。そのためケース 3 0 3内の冷却用ガスがフィルターケ一ス 3 0 3の外（露光装置チャンバ一内）に排出され難くなつている。ケース 3 0 3からガス排出管 3 0 7を通って排出された冷却用ガスは真空排気装置（図示せず）により露光装置チャンバ一外に排気されるので、冷却ガスは X線光路にあまり漏れることがなく、 X線は減衰されない。 X線は開口 3 0 4にのみ照射され、 X線が照射されていない部分は冷却用ガスによって冷却される。このため冷却用ガスによる E U V光の減衰を抑制しつつフィルタ一をガス冷却できる。従って、部材 3 0 3内のガスの圧力を高くすることも可能であり、より効果的にフィルターを冷却することができる。

この時、ケース 3 0 3を冷却する機構を備えているとより好ましい。ケース 3 0 3を冷却することにより、ケ一ス 3 0 3内の冷却用ガスが冷却されるので、より効果的にフィルターを冷却することができる。ケース 3 0 3の冷却方法としては、ケース 3 0 3に冷却用配管を装着あるいは溶接して冷媒（水やオイル等）を流したり、ケース 3 0 3に電子冷却機（例えばペルチェゃサーモトンネル効果を用いた素子）を取り付け、電子冷却機を冷媒によって冷却するようにしてもよい。

本実施例はホルダー 3 0 1は回転運動のみであつたが、ホルダ一 3 0 1が半径方向に直線的に往復運動できる機構を付加して回転と直線運動を併用してもよい。このようにした方が、フィルタ一のサポートの影響をより平均化できるので好ましい。

次に、本発明の第 4の実施の形態に係る X線発生装置の備えるフィルターについて図面を参照しつつ説明する。

図 4は、本発明の第 4の実施の形態に係る X線フィルターを模式的に示す図である。図 4 (A) は正面図、図 4 ( B ) は断面図を示す。

図 4に示すフィルタ一ユニットにおいては、複数（6枚）の円形のフィル夕一 4 0 0がフィルタ一ホルダー 4 0 1に取り付けられており、フィルタ一 4 0 0全体の一部に X線が通過するようになっている。フィルター 4 0 0が取り付けられたフィルターホルダー 4 0 1の外周には駆動機構 4 0 2が取り付けられている。ホルダ一 4 0 1及びフィルター 4 0 0は、駆動機構 4 0 2によって回転されるようになっている。

6枚のフィルター 4 0 0が取り付けられたフィルターホルダー 4 0 1が取付られた駆動機構 4 0 2は、ケース 4 0 3内に配置されており、ケース 4 0 3の正面の一部に円形の開口 4 0 4が設けられている。この開口 4 0 4は、フィルターホルダ一 4 0 1の中心からオフセンターした位置に 1力所開けられている。開口 4 0 4はケース 4 0 3の表裏両面に開けられている。この開口 4 0 4を通って X線が通過するようになっている。また、ケース 4 0 3内には冷却用ガスが流入できるようになつており、図 4の上部にある冷却ガス I N管 4 0 6から冷却用ガスが流入し、下部にある冷却ガス〇U T管 4 0 7より冷却用ガスが排出される。冷却用ガスとしては、特に制限はないが、例えばヘリウム（H e ) が用いられている。 H eは熱伝導率が高いため、フィルタ一を効果的に冷却することが可能である。

図 4に示すフィルターュニットにおいては、フィルタ一ホルダー 4 0 1の回転とプラズマ光源の発光のタイミングが調節されており、フィルター 4 0 0が開口 4 0 4を通過する時に光源が発光するようになされている。また、発光の時のフィル夕一 4 0 0の位置が僅かに異なるように調節されており、フィルター 4 0 0のサポートメッシュの影が僅かにずれるようになっている。

この時、フィルタ一ホルダー 4 0 1に取り付けられている各フィルター 4 0 0自身に、図 2や図 3の自転する機構が具備されていてもよい。このように、フィルターホルダー 4 0 1の公転のほかに各フィルター 4 0 0が自転するようにすると、フィルターのサポートメッシュの影の影響がより緩和されて好ましい。

" 次に、本発明の第 5の実施の形態に係る X線フィルターについて図面を参照しつつ説明する。

図 5は、本発明の第 5の実施の形態に係る X線フィル夕一を模式的に示す斜視図である。

図 5に示すフィルタ一は、基本的な構成は図 1に示すものと同様である。図 5に示す構成部品のうち、図 1と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。

図 5に示すフィルターュニットにおいては、フィルタ一はサポ一トメッシュの素線が微細管からなっている。そして、このフィルタ一のサポートメッシュの微細管に冷媒（例えば、水）が流れるようになつており、配管 1 0 7から水がサポートメッシュの微細管に入り、配管 1 0 8から排出される。このように、サポートメッシュの微細管に水が流れるようになっているので、効率的にフィルターを冷却することができる。配管 1 0 8から排出された水は、熱交換器 1 0 9によって冷却された後、再び配管 1 0 7よりサポートメッシュの微細管内に流入する。

本例では、冷却に水を用いているが、他の溶媒であってもよい。特に熱伝導等が高く蒸気圧の低いものが好ましい。このようなものを用いることにより、万一もれた場合に真空容器内の汚染が少なくなる。このような溶媒の例としては、拡散ポンプに用いられるオイルやアルキルナフタリンゃパーフルォロポリエ一テル等が挙げられる。サポートメッシュの微細管をヒートパイプ構造としてもよい。このようにすると、より冷却効率が向上する。

次に、 X線発生装置に本発明のフィルタ一機構を適用した例について図面を参照しつつ説明する。図 6は、本発明の X線発生装置の全体構成を示す図である。

なお、図 6においては、図 2に示したフィルタ一ユニットが用いられている。

図 6に示す X線発生装置においては、プラズマ光源として L P Xを用いている。図 6に示す X線発生装置は、真空容器 6 0 0を備えている。この真空容器 6 0 0には、図示しない真空ポンプ（真空排気装置）が付設されており、真空容器 6 0 0内は、真空ポンプにより排気されて数 T o r r以下に減圧されている。真空容器 6 0 0が真空ポンプによって減圧されることで、パルスレーザ光 6 0 1が途中で気中放電せず、プラズマ 6 0 5から放出された X線が吸収により著しく減衰しないようになっている。

真空容器 6 0 0には、ガラス製の窓 6 0 4が組み込まれており、この窓 6 0 4の外側にはレンズ 6 0 2が配置されている。レーザ光源（図示せず）から放出されたパルスレーザ光 6 0 1は、レンズ 6 0 2で集光され、窓 6 0 4を通して標的材料に集光され、プラズマ 6 0 5が生成され、このブラズマ 6 0 5から X線が輻射される。プラズマ 6 0 5から放出された E U V光は回転楕円体の多層膜ミラー 6 0 3により反射され、 1点に集光され、この集光位置にピンホール 6 0 6が配置されており、反射された E U V光は、ピンホール 6 0 6を通過して次段の光学系に入射する。ピンホールの下流側にはフィルターュニット 6 0 7 (図 2に示すもの）が配置されている。ピンホール 6 0 6とフィルターユニット 6 0 7との間の空間は、図示しない真空排気装置により排気され、数 T o r r以下に減圧されている。

図 6に示すように、光源から放出された E U V光を集光光学素子により集光し、その集光点近傍にフィルターを配置すると、 E U V光の光束が小さくなるので、フィルタ一の大きさを小さくすることができる。薄いフィルタ一を製作することは困難であるので、小さなフィル夕一が使用可能であることはフィル夕一の製作を容易なものとする。また、小さなフィルタ一を用いた場合、サポートメッシュが不要となり、フィルタ一の透過率を向上させることが可能で、装置全体のスループッ卜を向上させることができる。

本実施例では、ピンホール下流側にフィルターを配置したが、プラズマから放出される飛散粒子が少なければ、ピンホールの上流側に配置してもよい。また、図 6の、特にピンホールの下流側にフィルタ一を配置するとプラズマから放出された標的材料又はターゲット近傍物質の微粒子（飛散粒子）の大部分はピンホールを直進できないため、これら飛散粒子よりフィルターが破損するのを防ぐことができるので好ましい。

次に、本発明の E U V露光装置の一例について図面を参照して説明する。図 7は、本発明の実施の形態に係る E U V露光装置の全体構成を示す図である。なお、図 7における E U V露光装置においては、図の右上に示す X線発生装置 1 9 9として図 6に示す X線発生装置を用いている。

図 7に示すように、 X線発生装置 1 9 9は、露光チャンバ 5 0の上部に設置されている。露光チャンバ 5 0内には、 X線発生装置 1 9 9からの E U V 光照射を受ける照明光学系 5 6が配置されている。照明光学系 5 6は、コンデンサ一系の反射鏡、フライアイ光学系の反射鏡等で構成されており、ミラー 6 0 3で反射した X線を円弧状に整形し、図 7の左方に向かって照射する。照明光学系 5 6の図 7の左方には、 X線反射鏡 5 2が配置されている。 X 線反射鏡 5 2は、図 7の右側の反射面 5 2 a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 5 2の図 7の右方には、光路折り曲げ反射鏡 5 1が斜めに配置されている。光路折り曲げ反射鏡 5 1の上方には、反射型マスク 5 3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 5 6から放出された X線は、 X線反射鏡 5 2により反射集光された後に、光路折り曲げ反射鏡 5 1を介して、反射型マスク 5 3の反射面に達する。

反射鏡 5 1、 5 2の基体は、反射面 5 2 aが高精度に加工された石英の基板からなる。この反射面 5 2 aには、 X線発生装置のミラー 6 0 3の反射面と同様に、 M o Z S iの多層膜が形成されている。なお、波長が 1 0〜 1 5 n mの X線を用いる場合には、 R u (ルテニウム）、 R h (ロジウム）等の物質と、 S i、 B e (ベリリウム）、 B ₄ C ( 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。

反射型マスク 5 3の反射面にも多層膜からなる反射鏡が^^成されている。この反射膜には、ウェハ 5 9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。マスクステージ 5 5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 5 1で反射された X線を順次マスク 5 3上に照射する。

反射型マスク 5 3の下部には、順に投影光学系 5 7、ウェハ 5 9が配置されている。投影光学系 5 7は、複数の反射鏡等からなり、反射型マスク 5 3で反射された X線を所定の縮小倍率（例えば 1 Z 4 ) に縮小し、ウェハ 5 9上に結像する。ウェハ 5 9は、 X Y Z方向に移動可能なウェハステージ 5 4に吸着等により固定されている。

露光動作を行う際には、照明光学系 5 6により反射型マスク 5 3の反射面に X線を照射する。その際、投影光学系 5 7に対して反射型マスク 5 3及びウェハ 5 9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 5 3の回路パターンの全体をウェハ 59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 59のチップは例えば 25 X 25mm角であり、レジスト上で 0. 07 imLZSの I Cパターンが露光できる。

図 6の実施例ではピンホール 606の下流側に、容器に収納されたフィルタ一を設置したが、図 8に示すようにピンホールとフィルタ一部の空間に冷却用のガスを導入するようにしてもよい。

図 8ではノズル 8 10からキセノン（Xe) の液注を噴出し、これにレーザ一光 80 1を照射することによりプラズマ 804を生成させ、プラズマ 804から放出された波長 1 3. 5 nmの EUV光を回転放物面多層膜ミラ一803によって反射しピンホール 805上に集光している。ピンホール 805を通過してきた EUV光はフィルターを通過して後段の光学系に導かれている。プラズマ化し、蒸発したキセノンはチャンバ一 800内に充満するが排気装置（図示せず）により真空容器 800内を所定の圧力（例えば数 Torr〜0. lTorr程度）まで排気している。排気したガス及びプラズマ化されなかったキセノンは回収装置（図示せず）により回収され再び標的材料として使用される。

フィルター装置 808は図 3に示したフィルター構造、フィルタ一保持部、フィルタ一回転機構と同様である。本実施例で用いているフィルタ一は、ニッゲルのサポートメッシュ上に厚さ 1 50 nmのジルコニウムの薄膜をコ一トしたものである。フィルター保持部及びフィル夕一回転機構（本実施例では超音波モータ一を用いている）は隔壁 809に密着あるいは非常に狭い間隔 (例えば、数十 xmm〜数百 imm) で概略接している。このため、コンダクタンスは非常に低く、ピンホール 805とフィルター装置 808との間の空間 806に導入されたガスはほとんど後段側に流れない。空間 806にはキセノン（Xe) ガスが配管 807を通して導入されフィル夕一を冷却している。空間 806内の圧力が所定の値（例えば、数十 Torr〜数 Torr) になるように排気装置（図示せず）により排気されている。ピンホール 805の径は 0. 5mmと小さいためコンダクタンスが小さく、空間 806内に導入されたキセノンガスはほとんど真空容器 8 0 0側には流れない。たとえ、真空容器側 8 0 0側に流れたとしても、冷却ガスと夕ーゲットガスとが同じ物質 (キセノン）であるため、ターゲットガス中に混入したとしてもターゲットガスの純度には影響を与えない。

このようにすると、フィル夕一部を別途容器によって囲い込む必要がないため、構造を簡略化することができる。

もし、後段の光学系へ流れる冷却ガスが無視できるほど少ない場合には、隔壁 8 0 9と後段光学系に別室を設け、この別室内を排気する（差動排気を行う）ことにより後段光学系に流れる冷却ガスを低減することができる。また、空間 8 0 6を取り巻いている容器 8 1 1の大気側を冷却装置により冷却することにより、空間 8 0 6内の冷却ガスの温度を低下させることができるので、フィル夕一の冷却効率を向上させることができる。容器 8 1 1を冷却する手法としては、容器 8 1 1に配管を取り付け、配管内に冷却された溶媒 (例えば水、オイルなど）を流したり、ペリチェ素子等を用いた電子冷却などがある。また、空間 8 0 6内に導入する冷却ガスを予め冷却しておくと（例えば数 °C〜一数十 °C。液化しないまでの温度まで）、フィルターの冷却効率をさらに向上させることができる。

本実施例では、ピンホール 8 0 5の下流側にフィルターを配置したが、フィルターをピンホールの上流側に配置し、フィルターとピンホールの間に冷却用ガスを導入するようにしてもよい。

また、フィルタ一やフィルタ一保持部に突起や板、凹凸を設けておくと、空間 8 0 6内の冷却ガスを撹拌することができるので、より効率的に冷却を行うことができる。発明の効果

以上説明したように、本発明の X線発生装置は、フィルターにサポートメッシュが取り付けられていたり、フィルターの厚さにムラがあった場合でも、マスク上又はレジスト上での露光ムラが生じないとともに、熱負荷によりフィルターが破損することがない。

Claims

求の範囲

1 · X線源と、該 X線源から輻射される X線が通過するフィルターと、を備える X線発生装置であって、

前記フィルター上における前記 X線の通過位置を必要に応じて移動させる機構を更に備えることを特徴とする X線発生装置。

2 . 前記機構が、前記フィルターを直線移動及び/又は回転させるフィル夕一駆動機構であることを特徴とする、請求項 1に記載の X線発生装置。

3 . 前記フィルターが、サポートメッシュとその上に貼られた薄膜からなることを特徴とする、請求項 1又は 2に記載の X線発生装置。

4 . 前記フィルタ一が、薄膜部と支持部とで構成される同一部材からなることを特徴とする、請求項 1〜 3のいずれか 1項に記載の X線発生装置。

5 . 更に、前記フィルターを冷却する機構を備えることを特徴とする請求項 1〜4のいずれか 1項に記載の X線発生装置。

6 . 前記フィルター冷却機構が、 X線が通過していないフィルターの部分の表面に気体を当てるものであることを特徴とする請求項 5に記載の X線発

7 . 前記サポートメッシュの素線が微細管からなり、該管内に冷媒が流されていることを特徴とする、請求項 3に記載の X線発生装置。

8 . X線源と、

該 X線源から放出された X線を集光するミラーと、

該 X線の集光点付近に配置されたピンホールと、

該ピンホールの近傍に配置されたフィルタ一と、

前記フィルター上における前記 X線の通過位置を必要に応じて移動させる機構と、

を備えることを特徴とする X線発生装置。

9 . 前記フィルタ一部を密封可能な容器内に収納し、該容器内にガスを導入することにより前記フィルター部を冷却することを特徴とする請求項 8のいずれか 1項に記載の X線発生装置。

1 0 . 感応基板上に X線を選択的に照射してパターン形成する露光装置であって、請求項 1〜 9のいずれか 1項に記載の X線発生装置を備えることを特徴とする X線露光装置。

1 1 . フィルターホルダ一に取り付けられ、直線移動又は回転が可能になされていることを特徴とする X線フィルタ一。

1 2 . 更に、冷却機構が取り付けられている請求項 1 1に記載の X線フィルター。