JPH09148092A - X線発生装置 - Google Patents

X線発生装置

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JPH09148092A
JPH09148092A JP7307719A JP30771995A JPH09148092A JP H09148092 A JPH09148092 A JP H09148092A JP 7307719 A JP7307719 A JP 7307719A JP 30771995 A JP30771995 A JP 30771995A JP H09148092 A JPH09148092 A JP H09148092A
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JP
Japan
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scattered
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ray generator
gas
plasma
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Application number
JP7307719A
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English (en)
Inventor
Noriaki Kamitaka
典明 神高
Hiroyuki Kondo
洋行 近藤
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Nikon Corp
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Nikon Corp
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • X-Ray Techniques (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 飛散粒子制御部材の効果を減ずることなく、
充填した飛散粒子阻止用のガスや飛散粒子阻止部材を効
果的に利用できるようにして、長時間安定して使用でき
るX線発生装置を提供する。 【解決手段】 プラズマ411から飛散粒子阻止部材4
12の直前までの第1領域における圧力を相対的に小さ
くし、飛散粒子阻止部材412から光学素子410まで
の第2領域における圧力を相対的に高くする圧力分離機
構を設け、かつ、第2領域に飛散粒子阻止用のガスを導
入するためのガス導入口413を設けた。

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線装置に用いて好適な
X線発生装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】レーザー光(励起エネルギービームの一
例)を減圧された真空容器内に置かれた標的部材に集光
して照射すると、標的部材は急速にプラズマ化し、この
プラズマから非常に輝度の高いX線が輻射(放出)され
る(X線を発生する)ことが知られている。
【0003】X線の発生と共に、前記プラズマからは高
速の電子やイオンなどの飛散粒子がまた、前記標的部材
からは部材の飛散粒子(例えば、ガス化した材料、イオ
ン化した材料、材料小片など)が放出されて真空容器内
に飛散する(以下、これらをまとめて飛散粒子と呼
ぶ)。このような飛散粒子は、光学素子の清浄光学表面
(例えば、X線光学素子面)に衝突して、これらを破損
させたり、あるいは、付着、堆積して機能や特性を低下
させたりするので、大きな問題であった。
【0004】この問題を解決するために従来の方法で
は、X線源となるプラズマと光学素子との間にX線透過
性の高い物質(例えば、Be)からなる薄膜(以下、飛
散粒子阻止用薄膜と呼ぶ)を設置して遮蔽することによ
り、飛散粒子が光学素子に到達しないようにしていた。
その他の方法としては、プラズマまたは標的部材の近傍
に飛散粒子制御部材を設けて、X線取り出し方向への飛
散粒子放出量の分布を減少させる方法(特願平6−21
6131参照)がある。
【0005】プラズマ生成位置の近傍に、例えば図1に
示すような飛散粒子制御部材101を設けると、飛散粒
子放出量の角度分布は図2に示す破線のような分布から
実線のような角度分布に変化する。飛散粒子制御部材1
01は、厚さO.4 mmのステンレス製であり、図に示し
たような開口を有する形状をしている。プラズマ105
は、その開口中の端から1mm程度の所に生成される。
このとき、X線の取り出し方向を30度よりも角度の大
きい方向にとれば、X線取り出し方向に放出される飛散
粒子の量を大幅に減少させることができる。
【0006】また、その他、真空容器内にX線に対する
透過率の高い低原子番号のガス(例えば、Heガス)を
充填することにより、あるいは該ガスのガス流を形成す
ることにより、飛散粒子の阻止を図る方法(特開昭63
−292553参照)が提案されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前記方法は、すべて併
せて用いることができる。その例を図3に示す。プラズ
マ生成部は、図1に示したようになっている。X線の取
り出し方向は標的部材303のレーザー光309照射位
置における法線方向から45度の方向であり、飛散粒子
制御部材301がない場合に比べて10分の1程度に飛
散粒子が減少する。
【0008】真空容器内にはX線の透過率が高い飛散粒
子阻止用のガスが充填されており、飛散粒子をガス分子
との散乱によって阻止する。プラズマ311からX線取
り出しフィルター(光学素子の一例)310を見込む立
体角範囲を開口が覆うように、開口を有する飛散粒子阻
止部材304,305,306が配置されており、飛散
粒子がガス分子との散乱により回り込んで、X線取り出
しフィルター310に到達することのないようになって
いる。
【0009】しかし、この場合、飛散粒子は飛散粒子阻
止部材304に到達するまでの空間でも充填されたガス
によって散乱される。例えば、Krガスが0.1 torr
充填されている場合、図2中の実線で示された角度分布
は、プラズマから100mmの位置では、一点鎖線のよ
うな角度分布に変化してしまう。このように、飛散粒子
制御部材301によりX線取り出し方向への飛散粒子が
少なくなるように制御した角度分布は、飛散粒子が飛散
粒子阻止部材304に到達するまでに充填ガスにより散
乱されるため変化してしまい、結果として、飛散粒子制
御部材304の効果が打ち消されてしまうという問題点
があった。
【0010】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであり、飛散粒子制御部材の効果を減ずることな
く、充填した飛散粒子阻止用のガスや飛散粒子阻止部材
を効果的に利用できるようにして、その結果、長時間安
定して使用できるX線発生装置を提供することを目的と
する。
【0011】
【課題を解決するための手段】そのため、本発明は第一
に「減圧された真空容器内の標的部材に励起エネルギー
ビームを照射してプラズマを形成させ、該プラズマから
X線を取り出すX線発生装置であり、前記標的部材及び
/又は前記プラズマから放出される飛散粒子の放出量の
方向分布を制御して、前記X線を取り出す方向への飛散
粒子放出量を低減させる飛散粒子制御部材を前記標的部
材に隣接または近接させて設け、かつ、前記真空容器内
に設置された光学素子に前記飛散粒子が衝突、付着また
は堆積するのを防止するための部材であり開口を有する
飛散粒子阻止部材を前記エネルギービームまたは前記X
線が該開口を通過するように、前記プラズマと前記光学
素子との間に設けたX線発生装置において、前記プラズ
マから前記飛散粒子阻止部材の直前までの第1領域にお
ける圧力を相対的に小さくし、前記飛散粒子阻止部材か
ら前記光学素子までの第2領域における圧力を相対的に
高くする圧力分離機構を設け、かつ、前記第2領域に飛
散粒子阻止用のガスを導入するためのガス導入口を設け
たことを特徴とするX線発生装置(請求項1)」を提供
する。
【0012】また、本発明は第二に「前記圧力分離機構
は少なくとも、前記第1領域に接続された真空排気機構
と、前記第1領域及び第2領域を分離する部材であり両
領域をつなぐ微少開口を有する分離部材とを備えてお
り、かつ、該微少開口は前記エネルギービームまたは前
記X線が通過するように配置されていることを特徴とす
る請求項1記載のX線発生装置(請求項2)」を提供す
る。
【0013】また、本発明は第三に「前記圧力分離機構
は少なくとも、前記第1領域に接続された真空排気機構
と、前記第1領域及び第2領域を分離する部材と、該部
材に接合された前記飛散粒子阻止部材であり前記二つの
領域をつなぐ微少開口を有する飛散粒子阻止部材とを備
えており、かつ、該微少開口は前記エネルギービームま
たは前記X線が通過するように配置されていることを特
徴とする請求項1記載のX線発生装置(請求項3)」を
提供する。
【0014】また、本発明は第四に「前記飛散粒子阻止
部材は少なくとも、開口を有する複数の板状部材または
複数の開口を有する部材を備えていることを特徴とする
請求項1〜3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「前記飛散粒子阻止部材
は、バッフルを有するダクトを備えていることを特徴と
する請求項4記載のX線発生装置(請求項5)」を提供
する。
【0015】また、本発明は第六に「前記ダクトに飛散
粒子阻止用のガスを導入するためのガス導入口を設けた
ことを特徴とする請求項5記載のX線発生装置(請求項
6)」を提供する。また、本発明は第七に「前記圧力分
離機構は少なくとも、前記第1領域に接続された真空排
気機構と、バッフル及びガス導入口が設けられたダクト
を有する飛散粒子阻止部材とを備えていることを特徴と
する請求項1記載のX線発生装置(請求項7)」を提供
する。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明のX線発生装置(請求項1
〜7)においては、プラズマから飛散粒子阻止部材の直
前までの第1領域における圧力を相対的に小さくし、飛
散粒子阻止部材から光学素子までの第2領域における圧
力を相対的に高くする圧力分離機構を設け、かつ、前記
第2領域に飛散粒子阻止用のガスを導入するためのガス
導入口を設けているので、飛散粒子制御部材の効果を減
ずることなく、充填したガスや飛散粒子阻止部材を効果
的に利用できるようにして、その結果、装置を長時間安
定して使用できるという効果を奏する。
【0017】前記飛散粒子制御部材による制御効果を強
化して、装置を長時間安定して使用できるという前記効
果を増大するために、本発明にかかる圧力分離機構とし
ては、例えば、少なくとも、前記第1領域に接続された
真空排気機構と、前記第1領域及び第2領域を分離する
部材であり両領域をつなぐ微少開口を有する分離部材と
を備えた機構が好ましく、かつ、該微少開口を前記エネ
ルギービームまたは前記X線が通過するように配置する
ことが好ましい(請求項2)。
【0018】或いは、同様に、本発明にかかる圧力分離
機構としては、少なくとも、前記第1領域に接続された
真空排気機構と、前記第1領域及び第2領域を分離する
部材と、該部材に接合された前記飛散粒子阻止部材であ
り前記二つの領域をつなぐ微少開口を有する飛散粒子阻
止部材とを備えた機構が好ましく、かつ、該微少開口を
前記エネルギービームまたは前記X線が通過するように
配置することが好ましい(請求項3)。
【0019】飛散粒子阻止効果を増大するために、本発
明にかかる飛散粒子阻止部材としては、少なくとも、開
口を有する複数の板状部材または複数の開口を有する部
材を備えたものが好ましい(請求項4)。或いは、同様
に、本発明にかかる飛散粒子阻止部材としては、バッフ
ルを有するダクトを備えたものが好ましい(請求項
5)。
【0020】また、前記飛散粒子制御部材による制御効
果及び前記飛散粒子阻止効果を増大するために、本発明
にかかるダクトに飛散粒子阻止用のガスを導入するため
のガス導入口を設けることが好ましい(請求項6)。ま
た、前記飛散粒子制御部材による制御効果を強化して、
装置を長時間安定して使用できるという前記効果を増大
するために、本発明にかかる圧力分離機構としては、例
えば、少なくとも、前記第1領域に接続された真空排気
機構と、バッフル及びガス導入口が設けられたダクトを
有する飛散粒子阻止部材とを備えたものが好ましい(請
求項7)。
【0021】以下、本発明を実施例によりさらに詳細に
説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。
【0022】
【実施例】図4は、本実施例のX線発生装置の主要部を
示す概略部分構成図である。YAGレーザー光(励起エ
ネルギービームの一例)409が集光レンズ408によ
り、テープ状のタンタルターゲット(標的部材の一例)
403の表面に集光される。
【0023】タンタルターゲット403は、厚さ15μ
mのテープ形状であり、テープ上の同じ位置にレーザー
光が繰り返し集光されることのないように、プラズマ発
生時には、駆動手段(例えば、モーター、不図示)によ
りリールLを回転させて、タンタルテープを巻き取るこ
とにより、レーザーの集光位置を変化させている。タン
タルテープの移動速度は、一つのプラズマが生成されて
から次のプラズマを生成するためのレーザー光が入射す
るまでに、プラズマの発生によりタンタルテープに生ず
る孔の直径分以上の距離だけテープが移動する速度であ
る。
【0024】タンタルテープが移動しても、X線源とな
るプラズマの位置が変化しないように、本実施例では、
タンタルテープはターゲット保持部材402と飛散粒子
制御部材401の間に挟み込まれている。ここで飛散粒
子制御部材401は固定されており、ターゲット保持部
材402は、バネ材(不図示)によりタンタルテープを
飛散粒子制御部材401に押さえつけている。これらの
部材401、402により、発生するプラズマ411の
位置は変化することがない。
【0025】タンタルターゲット上にYAGレーザー4
09は45度の入射角で入射、集光され、生成したプラ
ズマ411から発生したX線は、YAGレーザー409
とは反対側の45度の方向に設けられたX線取り出しフ
ィルタ(光学素子の一例)410からX線光学系へと導
かれる。プラズマ411とX線取り出しフィルタ410
の間には、バッフル404、405、406、407及
びガス導入口が設けられた(ガス導入管413が接続さ
れた)ダクト(飛散粒子阻止部材の一例)412が設け
られている。
【0026】ダクト412内部に設けられたバッフル4
04、405、406、407は、プラズマ411から
X線取り出しフィルタ410を見込む立体角を遮らない
ように、その開口がそれぞれ構成及び配置されている。
前記プラズマ411から前記ダクト412の直前までの
第1領域に設けられた真空ポンプ(真空排気機構の一
例、不図示)によって真空容器420の内部のうち、第
1領域は0.01torr以下の圧力に排気されている。
【0027】そのため、プラズマ411からダクト41
2までの空間が、飛散粒子がHeガスによってほとんど
散乱の効果を受けない圧力に保たれており、飛散粒子制
御部材401のX線取り出しフィルタ410方向に対す
る飛散粒子の低減効果は、ダクト(飛散粒子阻止部材)
412のバッフル404の開口に達するまで保持され
る。
【0028】また、真空容器420の内部のうち、ダク
ト412の内部、即ちダクト412からX線取り出しフ
ィルタ410までの第2領域には、ガス導入管413か
らHeガスが導入されており、Heガスの導入量を調節
することによって、ダクト412内部(第2領域)の圧
力を飛散粒子を阻止するには十分で、しかもX線が十分
に透過できる圧力(例えば、0.1 〜1.0torr )に保持し
ている。
【0029】できるだけ少ないHeガスの導入(流量)
により飛散粒子阻止効果を得るためには、ダクト412
のバッフル404の開口を極力小さくし、バッフル40
4をプラズマ411によりダメージを受けない程度にプ
ラズマ411に極力近づければよい。その場合、Heガ
スの流量を少なくすることができるだけでなく、バッフ
ル404をプラズマ411に近づけた分だけ、バッフル
404からX線取り出しフィルタ410までの距離が長
くなり、Heガス雰囲気中を飛散粒子が通過する距離が
長くなるので、より低い圧力で飛散粒子が阻止できるよ
うになる。この理由により、さらにHeガスの流量を少
なくできる。
【0030】本実施例では、前記第1領域における圧力
を相対的に小さくし、前記第2領域における圧力を相対
的に高くする圧力分離機構として、前記第1領域に接続
された真空排気ポンプと、バッフル及びガス導入口が設
けられたダクト(飛散粒子阻止部材と兼用)412を用
いている。本実施例のX線発生装置によれば、飛散粒子
制御部材401のX線取り出し方向への飛散粒子量を減
少させる効果と、真空容器内にHeガスを導入・充填さ
せて飛散粒子量を減少させる効果と、飛散粒子阻止部材
によって、Heとの散乱により新たにX線取り出し方向
に到達する飛散粒子を減少させる効果を併せて奏するの
で、長時間安定してX線発生装置として利用できる。
【0031】
【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、飛散粒子制御部材のX線取り出し方向へ
の飛散粒子量を減少させる効果と、真空容器内に飛散粒
子阻止用のガスを導入・充填させて飛散粒子量を減少さ
せる効果と、飛散粒子阻止部材によって、前記ガスとの
散乱により新たにX線取り出し方向に到達する飛散粒子
を減少させる効果を併せて奏するので、長時間安定して
X線発生装置として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】は、飛散粒子制御部材101をTaターゲット
(標的部材)103に隣接して設けた例を示す斜視図で
ある。
【図2】は、飛散粒子放出量の角度分布例を示すデータ
図である。
【図3】は、従来のX線発生装置(一例)の概略構成図
である。
【図4】は、実施例のX線発生装置の概略構成図であ
る。
【符号の説明】
101,301,401 飛散粒子制御部材 102,202,302 標的部材保持部材 103,203,303 標的部材 104,309,409 YAGレーザー光(励起エネ
ルギービームの一例) 304,305,306,307 飛散粒子阻止部材 404,405,406,407 バッフル 308,408 集光レンズ 310,410 X線取り出しフィルター(光学素子の
一例) 311,411 プラズマ 412 ダクト(飛散粒子阻止部材の一例) 413 ガス導入管またはガス導入口 L リール 以上

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 減圧された真空容器内の標的部材に励起
    エネルギービームを照射してプラズマを形成させ、該プ
    ラズマからX線を取り出すX線発生装置であり、前記標
    的部材及び/又は前記プラズマから放出される飛散粒子
    の放出量の方向分布を制御して、前記X線を取り出す方
    向への飛散粒子放出量を低減させる飛散粒子制御部材を
    前記標的部材に隣接または近接させて設け、かつ、前記
    真空容器内に設置された光学素子に前記飛散粒子が衝
    突、付着または堆積するのを防止するための部材であり
    開口を有する飛散粒子阻止部材を前記エネルギービーム
    または前記X線が該開口を通過するように、前記プラズ
    マと前記光学素子との間に設けたX線発生装置におい
    て、 前記プラズマから前記飛散粒子阻止部材の直前までの第
    1領域における圧力を相対的に小さくし、前記飛散粒子
    阻止部材から前記清浄光学面までの第2領域における圧
    力を相対的に高くする圧力分離機構を設け、かつ、前記
    第2領域に飛散粒子阻止用のガスを導入するためのガス
    導入口を設けたことを特徴とするX線発生装置。
  2. 【請求項2】 前記圧力分離機構は少なくとも、前記第
    1領域に接続された真空排気機構と、前記第1領域及び
    第2領域を分離する部材であり両領域をつなぐ微少開口
    を有する分離部材とを備えており、かつ、該微少開口は
    前記エネルギービームまたは前記X線が通過するように
    配置されていることを特徴とする請求項1記載のX線発
    生装置。
  3. 【請求項3】 前記圧力分離機構は少なくとも、前記第
    1領域に接続された真空排気機構と、前記第1領域及び
    第2領域を分離する部材と、該部材に接合された前記飛
    散粒子阻止部材であり前記二つの領域をつなぐ微少開口
    を有する飛散粒子阻止部材とを備えており、かつ、該微
    少開口は前記エネルギービームまたは前記X線が通過す
    るように配置されていることを特徴とする請求項1記載
    のX線発生装置。
  4. 【請求項4】 前記飛散粒子阻止部材は少なくとも、開
    口を有する複数の板状部材または複数の開口を有する部
    材を備えていることを特徴とする請求項1〜3記載のX
    線発生装置。
  5. 【請求項5】 前記飛散粒子阻止部材は、バッフルを有
    するダクトを備えていることを特徴とする請求項4記載
    のX線発生装置。
  6. 【請求項6】 前記ダクトに飛散粒子阻止用のガスを導
    入するためのガス導入口を設けたことを特徴とする請求
    項5記載のX線発生装置。
  7. 【請求項7】 前記圧力分離機構は少なくとも、前記第
    1領域に接続された真空排気機構と、バッフル及びガス
    導入口が設けられたダクトを有する飛散粒子阻止部材と
    を備えていることを特徴とする請求項1記載のX線発生
    装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007194590A (ja) * 2005-11-23 2007-08-02 Asml Netherlands Bv 放射システムおよびリソグラフィ装置

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