JP2000047000A - レーザ励起型x線源 - Google Patents

レーザ励起型x線源

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JP2000047000A
JP2000047000A JP10218182A JP21818298A JP2000047000A JP 2000047000 A JP2000047000 A JP 2000047000A JP 10218182 A JP10218182 A JP 10218182A JP 21818298 A JP21818298 A JP 21818298A JP 2000047000 A JP2000047000 A JP 2000047000A
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Japan
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laser
plasma
target
chamber
tape
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JP10218182A
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English (en)
Inventor
Takashi Iwamoto
岩本  隆
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu 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)
  • Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラズマからの飛散微粒子の付着を阻止する
ことができ、ターゲットを容易に交換できて、安定した
X線出力を得ることができるレーザ励起型X線源を提供
する。 【解決手段】 真空室がチャンバ8とカートリッジ装着
室16の2室から構成され、その2室は二次シャッタ1
0で仕切られ連結している。外部からのレーザ光1はレ
ーザ集光レンズ2によって絞られ、レーザ光入射ポート
3を通って、テープターゲット12上に数十μm径のビ
ームになって照射され、その上にプラズマ13を発生し
X線4を発生する。その時プラズマ13から飛散微粒子
が発散するがプラズマ飛散防止膜テープ11により阻止
される。X線4はX線射出ポート5から外部に取り出さ
れる。カートリッジ15は一次シャッタ9を開閉するこ
とにより取出しができ、また、プラズマ飛散防止膜テー
プ11はレーザ光透過膜とX線透過膜が交互につながれ
ている。

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線発生装置に係
り、特に、半導体製造装置におけるX線リソグラフィ装
置や光電子分光装置等のX線源に使用するレーザ励起型
X線源に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体製造装置におけるX線リソグラフ
ィ装置や光電子分光装置等のX線源にはプラズマX線源
が使われている。このプラズマX線源は、真空チャンバ
内にレーザを導き、Al、Mo、Au等のターゲットと
なる金属表面にレーザ径を数十μmオーダーに絞ること
で高温高圧密度のプラズマを生成し、このプラズマ中に
できる高電離多価イオンと電子の相互作用によりX線を
発生する。このプラズマX線源を備えた装置がレーザ励
起型X線源である。
【0003】図3は従来のレーザ励起型X線源の概略図
である。Al、Mo、Au等のターゲット材をテープ状
にしたテープターゲット12が、真空のチャンバ8内
で、上下のテープターゲット用シリンダ18で巻くこと
ができるように設けられており、チャンバ8の外からの
レーザ光が、レーザ集光用レンズ2でレーザ径を絞ら
れ、レーザ光入射ポート3を通して内部のテープターゲ
ット12の面に照射される。照射されたテープターゲッ
ト12上で高温高圧密度のプラズマ13が発生する。そ
のプラズマ13中にできる高温電離多価イオンと電子の
相互作用によりX線4が発生する。このプラズマ13か
らはイオンや電子等の荷電粒子や中性粒子の飛散微粒子
が放出されると共に、X線も放出され、そのX線4はス
リット19と飛散粒子阻止手段20の上方を通過し、第
二のスリット19およびX線射出ポート5を通ってチャ
ンバ8の外部に放射され、X線源として使用される。
【0004】チャンバ8内部は下方の真空ポンプで排気
されている。そしてテープターゲット12はテープター
ゲット用シリンダ18ごと、テープ交換用ポート21か
らチャンバ8内を大気圧に戻して交換される。また、チ
ャンバ8内においてX線の射出方向を変えるために内部
に光学素子がセットされる場合があり、チャンバ8内に
は真空のスペースが設けられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来のレーザ励起型X
線源は以上のように構成されているが、プラズマ13か
らX線4のほかに荷電粒子や中性粒子の飛散微粒子が発
散して、これらがチャンバ8内部の部品や壁や外部との
各ポートに飛散して付着する。内部に光学素子をセット
してある場合には、粒子が光学素子の表面に付着すると
X線の反射効率を低下させ、X線量を低下させることに
なる。特に粒子がレーザ光入射ポート3やX線射出ポー
ト5の内面に付着すると、レーザ光強度やX線量が低下
し、その影響は大きい。そこでこれらの飛散粒子の発散
に対して、付着を阻止するためにプラズマ13からX線
の取出し方向にスリット19や飛散粒子阻止手段20を
設けている装置がある。例えば高速機械シャッタでX線
4が通過した後にシャッタを動作させて低速の飛散微粒
子を阻止する方法とか、ガス流入装置を設け外部からガ
スを進路に流し飛散微粒子と衝突させ、飛散微粒子を他
の方向に散乱させる方法とかが行われている。しかし、
このスリット19や飛散粒子阻止手段20は飛散微粒子
の光学素子やX線射出ポート5への付着阻止の手段とし
て充分な効果が得られていないという問題があった。
【0006】また、テープターゲット12が消耗して交
換を必要とする場合に、交換のたび毎にチャンバ8の内
部を大気にしてからでないと、テープ交換用ポート21
を開けることができない。従って、チャンバ8の体積が
大きいために、一度真空を破ると、再度真空にするのに
時間がかかり作業の効率が悪いという問題があった。本
発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、プラズマ13からの飛散微粒子を光学素子、レーザ
光入射ポート3やX線射出ポート5に付着しないように
し、テープターゲット12も容易に交換できるレーザ励
起型X線源を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のレーザ励起型X
線源は、上記の目的を達成するため、真空中でターゲッ
トにレーザビームを集光照射して生成されるレーザプラ
ズマによりX線を発生させるレーザ励起型X線源におい
て、ターゲットとプラズマ飛散物を遮断する膜を、同一
のカートリッジに収めたことを特徴とする。
【0008】さらに本発明のレーザ励起型X線源は、真
空中でターゲットにレーザビームを集光照射して生成さ
れるレーザプラズマによりX線を発生させるレーザ励起
型X線源において、ターゲットとプラズマ飛散物を遮断
する膜を、同一のカートリッジに収めるとともに、上記
プラズマ飛散防止膜がX線透過膜とレーザビーム透過膜
を交互に繋ぎあわせたテープ状の膜であることを特徴と
する。
【0009】さらに本発明のレーザ励起型X線源は、真
空中でターゲットにレーザビームを集光照射して生成さ
れるレーザプラズマにより、X線を発生させるレーザ励
起型X線源において、ターゲットとプラズマ飛散物を遮
断する膜を、同一のカートリッジに収めるとともに、上
記プラズマ飛散防止膜とターゲットをテープ状にして、
一つの駆動装置で巻き取ることができる機構を備えたこ
とを特徴とする。
【0010】さらに本発明のレーザ励起型X線源は、真
空中でターゲットにレーザビームを集光照射して生成さ
れるレーザプラズマによりX線を発生させるレーザ励起
型X線源において、ターゲットを収めたカートリッジが
装着されるカートリッジ装着室と本体真空室とを分離
し、両者を仕切シャッターを介して連結したことを特徴
とする。
【0011】本発明のレーザ励起型X線源は上記のよう
に構成されており、ターゲットとプラズマ飛散物を遮断
する膜を、同一のカートリッジに収めて一度に交換でき
る機構を備え、カートリッジ装着室と本体真空室を仕切
り、シャッタで係合し、X線透過膜とレーザビーム透過
膜を交互に繋ぎあわせたテープ状の膜により、この膜と
テープターゲットを一つの駆動モータで巻き上げる構成
としたもので、プラズマからの飛散微粒子の付着を阻止
でき、ターゲットテープ及び飛散防止膜テープを一緒に
カートリッジで容易に交換することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明のレーザ励起型X線源の一
実施例を図1により説明する。図1において、本レーザ
励起型X線源は、チャンバ8とカートリッジ装着室16
の二つの真空室からなり、チャンバ8はレーザ光1をテ
ープターゲット12に入射させるためのレーザ光入射ポ
ート3と、テープターゲット12上のプラズマ13から
のX線4をチャンバ8の外部に射出するためのX線射出
ポート5と、カートリッジ装着室16に装着されるカー
トリッジ15のレーザ光入射口6とX線射出口7とに係
合した窓と仕切り二次シャッタ10とを備え、真空ポン
プで真空にされている。そして、チャンバ8内にX線光
学素子(図示していない)をセットしてX線射出方向を
変えることができる。
【0013】カートリッジ装着室16は一次シャッタ9
を開けてカートリッジ15を内部に装着すると、レーザ
光入射口6とX線射出口7とがチャンバ8のレーザ光入
射ポート3とX線射出ポート5に対応して位置する。そ
して両テープ用シリンダ14のモータ駆動軸(図示して
いない)が自動的にかみ合うようになっている。一次シ
ャッタ9を閉じ、図の左下の排気・供給パイプから切替
バルブ(図示していない)により、真空ポンプ又はHe
ガスポンプで真空排気又はHeガス供給が行われる。そ
して、チャンバ8とカートリッジ装着室16とは二次シ
ャッタ10を閉じることで、各々単独で真空操作をする
ことができる。
【0014】カートリッジ15は図2に示すように、4
個のシリンダ(両テープ用シリンダ14が2個、プラズ
マ飛散防止テープ用シリンダ17が2個)が配置され、
前方のプラズマ飛散防止テープ用シリンダ17には、プ
ラズマ飛散防止膜テープ11が張られ、後方の両テープ
用シリンダ14にはテープターゲット12が張られてい
る。両テープ用シリンダ14はモータで駆動され、両テ
ープを一緒に巻き上げる機構を備えている。テープター
ゲット12はAl、Mo、Au等の金属膜で作られてお
り、10μm径のレーザビームが真空中で照射される
と、その近傍にプラズマ13を発生する。そしてプラズ
マ飛散防止膜テープ11はX線透過膜24とレーザ透過
膜25とを交互に繋ぎあわせたテープ状の膜からできて
いる。そして、X線透過膜24はTi、Be等のテープ
状の膜からできている。
【0015】次に、図1、図2に示された装置の機能に
ついて説明する。チャンバ8の外に設置されたレーザビ
ーム発生器からのレーザ光は、レーザ集光用レンズ2に
よって数十μmオーダに絞られ、チャンバ8のレーザ光
入射ポート3を通り、チャンバ8内のレーザ光入射口6
に入る。そして、カートリッジ15内のプラズマ飛散防
止膜テープ11におけるレーザ透過膜25を透過して、
テープターゲット12に照射される。これにより、高温
高密度のプラズマ13を発生させ、X線を発生させる。
この時、プラズマ飛散粒子はプラズマ飛散防止膜テープ
11に阻止されてチャンバ8内に飛散することはない。
従って、チャンバ8内の光学素子(図示されていな
い)、レーザ光入射ポート3やX線射出ポート5は汚れ
ることがない。
【0016】そして、プラズマ13で発生したX線のう
ち、図2に示すX線透過膜24を透過しX線射出口7か
ら放射されるX線4は、X線射出ポート5を通ってチャ
ンバ8の外部に射出する。この時同じ場所にレーザ光の
照射を続けるとターゲット形状が変形損傷するので、テ
ープターゲット12を照射毎に移動させる。プラズマ飛
散防止膜テープ(レーザ透過膜25とX線透過膜24)
11も、テープターゲット12に同期させて照射毎に移
動させる。したがって、テープターゲット12及びプラ
ズマ飛散防止膜テープ11がなくなるまで安定したX線
を発生させることができる。テープターゲット12及び
プラズマ飛散防止膜テープ11を使い果たした場合に
は、二次シャッタ10を閉めてチャンバ8とカートリッ
ジ装着室16とを遮断して、真空ポンプ側からカートリ
ッジ装着室16を大気圧に戻した後に、一次シャッタ9
を開いてカートリッジ15を交換する。そして、真空ポ
ンプでカートリッジ装着室16を排気する。
【0017】次にチャンバ8側の二次シャッタ10を開
き、そして、カートリッジ装着室16側の配管のバルブ
切換によって、HeガスポンプからHeガスを少量入れ
る。Heガス圧よってプラズマ飛散防止膜テープ11は
チャンバ8側に押される圧力がかかってシール効果が起
こり、なおかつカートリッジ15内にHeガスを満たす
ことで、プラズマとHe分子の衝突によってもプラズマ
飛散防止をする役目を果たす。そして、プラズマ飛散防
止膜テープ11は、プラズマ13から荷電粒子や中性粒
子の飛散微粒子が発散して、これらがチャンバ8内部の
部品や壁や外部との各ポートに飛散して付着するのを防
止する。また、チャンバ8とカートリッジ装着室16と
の二次シャッタは、手動、自動のどちらでも良い。
【0018】実施例ではカートリッジ15に収めるター
ゲットはテープ状であるが、いろいろな形状のターゲッ
トでも良い。
【0019】またプラズマ飛散防止膜は膜状でなく、薄
い円盤形状にして、レーザ射出に同期させて動かしても
良い。
【0020】
【発明の効果】本発明のレーザ励起型X線源は上記のよ
うに構成されており、カートリッジ装着室と本体真空室
を仕切りシャッタで係合連結し、ターゲットとプラズマ
飛散膜を、同一のカートリッジに収めて、一緒にカート
リッジで容易に交換することができる。そして、X線透
過膜とレーザビーム透過膜を交互に繋ぎあわせたテープ
状膜と、テープターゲットを一つの駆動モータで巻き上
げる機構を有し、プラズマからの飛散微粒子の付着を阻
止することができる。従ってチャンバ内の部品や壁や外
部との各ポートに飛散して付着することがなくなり、安
定したX線出力を得ることができ、しかも容易にカート
リッジによってターゲットを取替えることができ、作業
効率を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のレーザ励起型X線源の一実施例を示
す図である。
【図2】 本発明のカートリッジを示す図である。
【図3】 従来のレーザ励起型X線源を示す図である。
【符号の説明】
1 レーザ光 2 レーザ集光用レンズ 3 レーザ光入射ポート 4 X線 5 X線射出ポート 6 レーザ光入射口 7 X線射出口 8 チャンバ 9 一次シャッタ 10 二次シャッタ 11 プラズマ飛散防止膜テープ 12 テープターゲット 13 プラズマ 14 両テープ用シリンダ 15 カートリッジ 16 カートリッジ装着室 17 プラズマ飛散防止テープ用シリンダ 18 テープターゲット用シリンダ 19 スリット 20 飛散粒子阻止手段 21 テープ交換用ポート 24 X線透過膜 25 レーザ透過膜

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】真空中でターゲットにレーザビームを集光
    照射して生成されるレーザプラズマによりX線を発生さ
    せるレーザ励起型X線源において、ターゲットとプラズ
    マ飛散物を遮断する膜を、同一のカートリッジに収めた
    ことを特徴とするレーザ励起型X線源。
  2. 【請求項2】真空中でターゲットにレーザビームを集光
    照射して生成されるレーザプラズマによりX線を発生さ
    せるレーザ励起型X線源において、ターゲットとプラズ
    マ飛散物を遮断する膜を、同一のカートリッジに収める
    とともに、前記プラズマ飛散防止膜がX線透過膜とレー
    ザビーム透過膜を交互に繋ぎあわせたテープ状の膜であ
    ることを特徴とするレーザ励起型X線源。
  3. 【請求項3】真空中でターゲットにレーザビームを集光
    照射して生成されるレーザプラズマによりX線を発生さ
    せるレーザ励起型X線源において、ターゲットとプラズ
    マ飛散物を遮断する膜を、同一のカートリッジに収める
    とともに、前記プラズマ飛散防止膜とターゲットをテー
    プ状にして、一つの駆動装置で巻き取ることができる機
    構を備えたことを特徴とするレーザ励起型X線源。
  4. 【請求項4】真空中でターゲットにレーザビームを集光
    照射して生成されるレーザプラズマによりX線を発生さ
    せるレーザ励起型X線源において、ターゲットを収めた
    カートリッジが装着されるカートリッジ装着室と本体真
    空室とを分離し、両者を仕切シャッターを介して連結し
    たことを特徴とするレーザ励起型X線源。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004030423A1 (ja) * 2002-09-24 2004-04-08 Nikon Corporation X線発生装置及び露光装置
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