| 【発明の名称】 |
レーザプラズマＸ線用真空紫外分光器 |
| 【発明者】 |
【氏名】川村 朋晃
【氏名】ジェイ・ジェイ・ドロネー
【氏名】林 孝好
|
| 【要約】 |
【課題】高強度のＸ線を簡便に得る。
【解決手段】集光したレーザ光をターゲット１に照射すると、ターゲット１上のレーザ照射点６からＸ線が放射状に発生し、中空型ミラー２はこのＸ線を集める。ミラー２で集められたＸ線は平面回折格子３に導かれる。回折格子３によって分光されたＸ線は反射型回転放物面ミラー４によって出射スリット５上に集光される。こうして、所望の波長のＸ線を取り出すことができる。中空型ミラー２をレーザ照射点６の近傍に配設して、ミラー２の内面でプラズマＸ線を反射させることにより、放射状に発散するＸ線をより多く集めることができ、高強度のＸ線を簡便に得ることができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 レーザ光をターゲットに照射して誘起されるプラズマからＸ線を発生させるＸ線発生装置と、真空紫外線及び軟Ｘ線を分光して出射スリットに入射させる反射型回折格子とを備えたレーザプラズマＸ線用真空紫外分光器において、前記ターゲットのレーザ照射点近傍に、発生した真空紫外線及び軟Ｘ線を収集して反射型回折格子に導く中空型ミラーを配設したことを特徴とするレーザプラズマＸ線用真空紫外分光器。
【請求項２】 請求項１記載のレーザプラズマＸ線用真空紫外分光器において、前記反射型回折格子と出射スリットの間に集光用ミラーを配設したことを特徴とするレーザプラズマＸ線用真空紫外分光器。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光をターゲットに照射して誘起されるプラズマからＸ線を発生させるＸ線発生装置をＸ線源として、このＸ線から特定波長の真空紫外線及び軟Ｘ線を分光するレーザプラズマＸ線用真空紫外分光器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】集光したレーザ光を物質に照射すると、レーザ光が発生する熱によって生じたプラズマからＸ線が放射される。このＸ線から特定波長のＸ線を取り出す真空紫外分光器については、従来より種々の装置が知られている。例えば、入射スリットと出射スリットを用いたローランドタイプの真空紫外分光器を用いた例［Ｙ．Ｈｏｒｉｋａｗａ，ｅｔ ａｌ．，Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｎｇｅｎｅｅｒｉｎｇ３３巻５号、１７２１頁−１７２５頁（１９９４年）］、二枚の凹面ミラーを用い、ビームの集光と分光特性評価を狙った例［Ｙａｍａｍｏｔｏ ｅｔ ａｌ．，ＳＰＩＥ２０１０巻、１５２頁−１５９頁（１９９３年）］等がある。
【０００３】図３は従来よく用いられている真空紫外分光器のブロック図である。この分光器は、基本的に入射スリット１１、回折格子１２、出射スリット１３からなっており、入射スリット１１から取り出した白色光を回折格子１２で分光して出射スリット１３上に結像させ、特定の波長を取り出す。取り出す波長を変えるためには、回折格子１２を回転させる。ただし、この分光器をレーザプラズマＸ線源に用いる場合、利用できるＸ線量は入射スリット１１の幅によって決まり、高強度のＸ線を得ることは難しい。
【０００４】図４は従来の他の真空紫外分光器のブロック図である。この分光器は、レーザプラズマＸ線源のサイズが小さいことを利用した比較的高効率のものであり、レーザプラズマＸ線光源１４から発した真空紫外線を反射型集光ミラー１５で集めて、ミラー後方に設置した回折格子１６で分光する。回折格子１６で分光された真空紫外線は出射スリット１７を通して取り出される。レーザプラズマＸ線源１４のサイズは通常数百μｍ程度であり、このことを利用することにより、通常の分光器で必要な入射スリットを省くことができ、比較的強度の強いＸ線を得ることができる。しかし、この分光器では、トロイダルミラーや円筒ミラーからなる集光ミラー１５がプラズマＸ線チャンバーとは別のチャンバー内に設けられており、レーザプラズマから放出されるＸ線を全て集めることは困難である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上のように従来のレーザプラズマＸ線用真空紫外分光器では、発散Ｘ線の収集効率が悪く低強度のＸ線しか得られないという問題点があった。本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、高強度のＸ線を簡便に得ることができるレーザプラズマＸ線用真空紫外分光器を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、請求項１に記載のように、ターゲットのレーザ照射点近傍に、発生した真空紫外線及び軟Ｘ線を収集して反射型回折格子に導く中空型ミラーを配設するようにしたものである。このように、中空型ミラーをターゲットのレーザ照射点近傍に配設して、中空型ミラーの内面でプラズマＸ線を反射させることにより、レーザ照射点から放射状に発散するＸ線をより多く集めることができる。また、請求項２に記載のように、反射型回折格子と出射スリットの間に集光用ミラーを配設するようにしたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１（ａ）は本発明の第１の実施の形態を示すレーザプラズマＸ線用真空紫外分光器のブロック図である。本実施の形態で扱うＸ線は、真空紫外線から軟Ｘ線にまたがる波長領域にあるが、以下の説明では単にＸ線として記述する。このレーザプラズマＸ線用真空紫外分光器では、レーザプラズマ発生チャンバー（不図示）中にターゲット１、内面が回転放物面である中空型ミラー２が設置され、レーザプラズマ発生チャンバーとは別のチャンバー（不図示）中に平面回折格子３、反射型回転放物面ミラー４、出射スリット５が設置されている。
【０００８】集光したレーザ光をターゲット１に照射すると、このターゲット１上のレーザ照射点６からＸ線が放射状に発生し、中空型ミラー２はこのＸ線を集める。本実施の形態では、中空型ミラー２として、非球面ミラーである回転放物面ミラーを用いている。これは、図１（ｂ）に示すように、軸Ｘに対して対称な放物線を切断し（破線が切断された部分）、軸Ｘを回転軸として３６０度回転させたものである。
【０００９】また、他の中空型ミラー２として、円筒ミラーを用いてもよいし、非球面ミラーである回転楕円ミラーを用いてもよい。回転楕円ミラーは、放物面ミラーと同様に２箇所を切断し、長軸Ｘを回転軸として３６０度回転させたものである。また、非球面ミラーであるトロイダルミラーを用いてもよい。さらに、ミラーの表面に多層膜コーティングを行うことにより、Ｘ線の反射率を向上させてもよい。
【００１０】中空型ミラー２で集められたＸ線は、ミラー２の後方に設置された平面回折格子３に導かれる。この平面回折格子３には、Ｘ線を分光する機能はあるが、分光したＸ線を出射スリット５上に集光する機能はない。そこで、平面回折格子３の後方に反射型回転放物面ミラー４を配置し、回折格子３によって分光されたＸ線を出射スリット５上に集光する。こうして、所望の波長のＸ線を取り出すことができる。このとき、取り出すＸ線の波長を変えるには、回折格子３を回転させればよい。
【００１１】なお、本実施の形態では、反射型回折格子として平面回折格子を用いているが、凹面回折格子を用いてもよい。次に、従来の真空紫外分光器及び本発明の真空紫外分光器のＸ線利用効率を表１に示す。
【００１２】
【表１】
【００１３】表１において、真空紫外分光器I 、真空紫外分光器IIは、それぞれ図３、図４に示す従来の真空紫外分光器であり、真空紫外分光器III が本発明の真空紫外分光器である。何れの場合も回折格子は、溝本数１２００本／ｍｍ、大きさ５０ｍｍ×５０ｍｍのものが用いられ、出射スリットは、分解能２００程度の１０ｎｍのＸ線が得られる条件に調整されている。
【００１４】従来の分光器I の場合は利用効率が１０-7（ｓｒａｄ）程度、分光器IIの場合は１０-4（ｓｒａｄ）程度であるのに対し、本発明の分光器III を用いると、１０-2（ｓｒａｄ）の利用効率が図れ、従来と比べると１０2 〜１０5 倍強いＸ線が得られることが分かる。
【００１５】そこで、次に本発明の真空紫外分光器を用いることにより、Ｘ線強度の向上がどの程度可能かを実験的に確認した。図２に従来の真空紫外分光器及び本発明の真空紫外分光器によって取り出した波長１０ｎｍのＸ線の強度を示す。ここでは、プラズマＸ線発生ターゲット１としてタンタル箔を用い、集光用レーザーにはＮｄ：ＹＡＧの２倍波を用い、焦点距離４００ｍｍのレンズを用いてターゲット１上にレーザーを集光した。
【００１６】従来の真空紫外分光器は、入射スリットを用いない図４の高効率型のものであり、集光用ミラー１５には幅１０ｍｍ、長さ３００ｍｍのものを用いた。そして、本発明の真空紫外分光器においては、中空型ミラー２の内径及びターゲット１と中空型ミラー２との距離を変化させて、ビーム強度の変化を調べた。
【００１７】図２から明らかなように、実線で示す本発明の真空紫外分光器では、中空型ミラー２の内径が４ｍｍ程度まではそれほどＸ線強度が変化しないことが分かる。また、中空型ミラー２をターゲット１に０．１ｍｍ程度まで近づけることにより、距離が１ｍｍの場合に比べて５倍程度のビーム強度が得られることが分かる。このように本発明の真空紫外分光器では、光学系の最初に設置する中空型ミラー２をターゲット１の近くに置けば置くほど集光効率は向上し、高強度のＸ線が得られる。
【００１８】また、本発明の真空紫外分光器によると、何れの場合でも従来の真空紫外分光器と比べて一桁以上強いビームが得られることが分かる。従来の真空紫外分光器でこのような高効率を実現しようとすると、幅数千ｍｍ、長さ数ｍのミラーを使う必要があり現実的ではないが、本発明の場合はたかだか直径１０ｍｍ、長さ１００ｍｍの小さな中空型ミラーを用いた小型の装置で同等の性能を出すことができ、高強度のＸ線を用いた実験を通常の実験室で容易に行うことができる。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、中空型ミラーをターゲットのレーザ照射点近傍に配設して、中空型ミラーの内面でプラズマＸ線を反射させることにより、レーザ照射点から放射状に発散するＸ線をより多く集めることができるので、高強度のＸ線を簡便に得ることができる。その結果、レーザプラズマによるＸ線を簡便に利用することが可能となり、Ｘ線リソグラフィ技術、Ｘ線顕微鏡技術への貢献を図ることができる。
【００２０】また、反射型回折格子と出射スリットの間に集光用ミラーを配設することにより、Ｘ線を分光する機能はあっても出射スリット上に集光する機能はない例えば平面回折格子のような反射型回折格子を用いた場合でも、回折格子によって分光されたＸ線を出射スリット上に集光することができる。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４２２６
【氏名又は名称】日本電信電話株式会社
|
| 【出願日】 |
平成８年（１９９６）８月３０日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】山川 政樹
|
| 【公開番号】 |
特開平１０−７３６９８ |
| 【公開日】 |
平成１０年（１９９８）３月１７日 |
| 【出願番号】 |
特願平８−２３０２１２ |
|