JP2001135877A - レーザプラズマｘ線発生装置 - Google Patents
レーザプラズマｘ線発生装置Info
- Publication number
- JP2001135877A JP2001135877A JP31127799A JP31127799A JP2001135877A JP 2001135877 A JP2001135877 A JP 2001135877A JP 31127799 A JP31127799 A JP 31127799A JP 31127799 A JP31127799 A JP 31127799A JP 2001135877 A JP2001135877 A JP 2001135877A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pulse laser
- evaporation
- target
- laser beam
- plasma
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- X-Ray Techniques (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ターゲット材から飛散した高速の微粒子によ
りＸ線光学素子が損傷を受けることなく、かつ、高繰返
しでも連続して安定した高い平均出力のレーザプラズマ
Ｘ線を発生することができる。 【解決手段】 レーザプラズマを生成する主パルスレー
ザ光が主パルスレーザ発生装置１２１から集光照射点１
１０に集光照射された際にターゲットから放出されたタ
ーゲット材１１２の破片微粒子を、蒸散用パルスレーザ
発生装置１３１が生成する蒸散用パルスレーザ光の照射
により加熱し、破片微粒子を蒸発・気化させている。蒸
散用パルスレーザ光の照射は制御装置１２５により主パ
ルスレーザ発生装置１２１と同期して時間的に調整され
ている。更に、破片微粒子が放出される領域を照明光源
１４１が照射し、この照明を受けて検出器１４３が破片
微粒子の発生を検出して制御装置１２５へ通知してい
る。
りＸ線光学素子が損傷を受けることなく、かつ、高繰返
しでも連続して安定した高い平均出力のレーザプラズマ
Ｘ線を発生することができる。 【解決手段】 レーザプラズマを生成する主パルスレー
ザ光が主パルスレーザ発生装置１２１から集光照射点１
１０に集光照射された際にターゲットから放出されたタ
ーゲット材１１２の破片微粒子を、蒸散用パルスレーザ
発生装置１３１が生成する蒸散用パルスレーザ光の照射
により加熱し、破片微粒子を蒸発・気化させている。蒸
散用パルスレーザ光の照射は制御装置１２５により主パ
ルスレーザ発生装置１２１と同期して時間的に調整され
ている。更に、破片微粒子が放出される領域を照明光源
１４１が照射し、この照明を受けて検出器１４３が破片
微粒子の発生を検出して制御装置１２５へ通知してい
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体または液体の
物質をターゲットとしてこのターゲットに高尖頭パワー
を有する繰り返しパルスレーザ光を集光照射して生じた
プラズマからレーザプラズマＸ線を発生するレーザプラ
ズマＸ線発生装置に関し、特に、高尖頭パワーを有する
繰り返しパルスレーザ光の照射でも、発生したレーザプ
ラズマＸ線を集めるＸ線反射鏡がターゲット材から飛散
した高速の微粒子により損傷を受けることなく、連続し
て安定した高い平均出力のレーザプラズマＸ線を発生す
ることができるレーザプラズマＸ線発生装置に関する。
物質をターゲットとしてこのターゲットに高尖頭パワー
を有する繰り返しパルスレーザ光を集光照射して生じた
プラズマからレーザプラズマＸ線を発生するレーザプラ
ズマＸ線発生装置に関し、特に、高尖頭パワーを有する
繰り返しパルスレーザ光の照射でも、発生したレーザプ
ラズマＸ線を集めるＸ線反射鏡がターゲット材から飛散
した高速の微粒子により損傷を受けることなく、連続し
て安定した高い平均出力のレーザプラズマＸ線を発生す
ることができるレーザプラズマＸ線発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】高い尖頭パワーを有するパルスレーザ光
を直径１００μｍ以下の点に集光して、これを固体密度
のターゲットに照射することにより高温高密度のレーザ
プラズマが生成され、このレーザプラズマから高い輝度
のパルスＸ線がレーザプラズマＸ線として放射されるこ
とは１９７０年代から知られている。
を直径１００μｍ以下の点に集光して、これを固体密度
のターゲットに照射することにより高温高密度のレーザ
プラズマが生成され、このレーザプラズマから高い輝度
のパルスＸ線がレーザプラズマＸ線として放射されるこ
とは１９７０年代から知られている。
【０００３】この固体密度のターゲットはいずれも銅Ｃ
ｕ、アルミニウムＡｌ、金Ａｕなどの金属を主体とする
固体材料である。従って、レーザ加熱によって蒸発した
集光点近傍のターゲット材の蒸気分子が周囲のチャンバ
ー壁内面または放射されるレーザプラズマＸ線を集める
Ｘ線鏡の表面に堆積付着する。この結果、Ｘ線鏡の表面
に堆積付着したターゲット材の固体材料がＸ線を強く吸
収するため、鏡の反射率が減少し、使用できるＸ線の実
効強度が時間と共に低下するという問題点を発生する。
ｕ、アルミニウムＡｌ、金Ａｕなどの金属を主体とする
固体材料である。従って、レーザ加熱によって蒸発した
集光点近傍のターゲット材の蒸気分子が周囲のチャンバ
ー壁内面または放射されるレーザプラズマＸ線を集める
Ｘ線鏡の表面に堆積付着する。この結果、Ｘ線鏡の表面
に堆積付着したターゲット材の固体材料がＸ線を強く吸
収するため、鏡の反射率が減少し、使用できるＸ線の実
効強度が時間と共に低下するという問題点を発生する。
【０００４】このような問題点を解決するため、Ａ.Ｌ.
Ｈｏｆｆｍａｎ，他により「Ｖａｃｕｕｍ Ｓｃｉｅｎ
ｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｂ３(１)，ｐ
ｐ．２５８，１９８５年」において、図４に示されるよ
うな、Ｘ線鏡の表面までの空間に機械的なシャッターを
設ける技術が提案されている。また更に、Ｎ．Ｋａｎｄ
ａｋａ，他により「Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊ．Ａｐｐｌｉ
ｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ３７，Ｌ１４７，１９９８年」に
おいて、図５に示されるような、ガスセルによる密度の
大きなバッファー（衝突）ガス領域を配置するなどの手
段を用いて、上述した蒸発ガス分子がＸ線鏡まで流れる
ことを阻止している。しかし、一般にＸ線鏡までの距離
が大きいので、Ｘ線を集める立体角度を大きくとること
ができない。
Ｈｏｆｆｍａｎ，他により「Ｖａｃｕｕｍ Ｓｃｉｅｎ
ｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｂ３(１)，ｐ
ｐ．２５８，１９８５年」において、図４に示されるよ
うな、Ｘ線鏡の表面までの空間に機械的なシャッターを
設ける技術が提案されている。また更に、Ｎ．Ｋａｎｄ
ａｋａ，他により「Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊ．Ａｐｐｌｉ
ｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ３７，Ｌ１４７，１９９８年」に
おいて、図５に示されるような、ガスセルによる密度の
大きなバッファー（衝突）ガス領域を配置するなどの手
段を用いて、上述した蒸発ガス分子がＸ線鏡まで流れる
ことを阻止している。しかし、一般にＸ線鏡までの距離
が大きいので、Ｘ線を集める立体角度を大きくとること
ができない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述したような液体ま
たは固体のクライオ材を用いるレーザプラズマＸ線発生
装置では、ターゲット材が粉砕されて生じた微粒子の速
度、すなわち運動エネルギーが大きい場合、この発生し
た微粒子が衝突することによってＸ線鏡の表面の多層膜
に回復不能な機械的損傷を与えるという問題点がある。
たは固体のクライオ材を用いるレーザプラズマＸ線発生
装置では、ターゲット材が粉砕されて生じた微粒子の速
度、すなわち運動エネルギーが大きい場合、この発生し
た微粒子が衝突することによってＸ線鏡の表面の多層膜
に回復不能な機械的損傷を与えるという問題点がある。
【０００６】その理由は、高尖頭パワーのパルスレーザ
光によるレーザプラズマ生成ののち、ターゲット材から
は温度の比較的高い中性ガス分子の蒸発に遅れてターゲ
ット材が破砕されて生じた微粒子または破片が放出され
るためである。特に、微粒子の直径が５μｍ以上、速度
が毎秒１ｋｍ程度以上ではＸ線鏡表面の多層膜に損傷が
発生する。上述した第２のガスセルの例では、運動量の
大きな高速微粒子に対してガスによる阻止効果が弱い。
他方、第１の機械式シャッターの例では、要求される応
答速度を実現することはできても、集光できる立体角度
を大きくとることはできない。
光によるレーザプラズマ生成ののち、ターゲット材から
は温度の比較的高い中性ガス分子の蒸発に遅れてターゲ
ット材が破砕されて生じた微粒子または破片が放出され
るためである。特に、微粒子の直径が５μｍ以上、速度
が毎秒１ｋｍ程度以上ではＸ線鏡表面の多層膜に損傷が
発生する。上述した第２のガスセルの例では、運動量の
大きな高速微粒子に対してガスによる阻止効果が弱い。
他方、第１の機械式シャッターの例では、要求される応
答速度を実現することはできても、集光できる立体角度
を大きくとることはできない。
【０００７】本発明の課題は、このような問題点を解決
し、高尖頭パワーを有する繰り返しパルスレーザ光の照
射でも、発生したレーザプラズマＸ線を集めるＸ線反射
鏡を含むＸ線光学素子がターゲット材から飛散した高速
の微粒子により損傷を受けることなく、連続して安定し
た高い平均出力のレーザプラズマＸ線を発生することが
できるレーザプラズマＸ線発生装置を提供することであ
る。
し、高尖頭パワーを有する繰り返しパルスレーザ光の照
射でも、発生したレーザプラズマＸ線を集めるＸ線反射
鏡を含むＸ線光学素子がターゲット材から飛散した高速
の微粒子により損傷を受けることなく、連続して安定し
た高い平均出力のレーザプラズマＸ線を発生することが
できるレーザプラズマＸ線発生装置を提供することであ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によるレーザプラ
ズマＸ線発生装置は、固体または液体の物質をターゲッ
トとしてこれに高尖頭パワーを有する繰り返しパルスレ
ーザ光を集中照射して生じたプラズマからレーザプラズ
マＸ線を発生するレーザプラズマＸ線発生装置におい
て、プラズマを発生させる前記パルスレーザ光を主パル
スレーザ光とし手発生する主パルスレーザ発生装置と、
ターゲット表面から放出されるターゲット材微粒子を加
熱して蒸発気化させる蒸散用パルスレーザ光を発生する
蒸散用パルスレーザ発生装置と、前記主パルスレーザ光
に対し時間的に遅延して前記ターゲットの集光照射され
た表面近傍を通過する前記ターゲットを避けた光路に、
前記蒸散用パルスレーザ光を導光し前記表面近傍に向け
て集光する光学系部材と、前記蒸散用パルスレーザ発生
装置に通知して導光される前記蒸散用パルスレーザ光の
遅延時間、パルス時間幅、およびパルスエネルギーを調
整する制御装置とを備えることを特徴としている。
ズマＸ線発生装置は、固体または液体の物質をターゲッ
トとしてこれに高尖頭パワーを有する繰り返しパルスレ
ーザ光を集中照射して生じたプラズマからレーザプラズ
マＸ線を発生するレーザプラズマＸ線発生装置におい
て、プラズマを発生させる前記パルスレーザ光を主パル
スレーザ光とし手発生する主パルスレーザ発生装置と、
ターゲット表面から放出されるターゲット材微粒子を加
熱して蒸発気化させる蒸散用パルスレーザ光を発生する
蒸散用パルスレーザ発生装置と、前記主パルスレーザ光
に対し時間的に遅延して前記ターゲットの集光照射され
た表面近傍を通過する前記ターゲットを避けた光路に、
前記蒸散用パルスレーザ光を導光し前記表面近傍に向け
て集光する光学系部材と、前記蒸散用パルスレーザ発生
装置に通知して導光される前記蒸散用パルスレーザ光の
遅延時間、パルス時間幅、およびパルスエネルギーを調
整する制御装置とを備えることを特徴としている。
【０００９】このような手段により、高尖頭パワーの主
パルスレーザ光によるレーザプラズマＸ線が発生した
後、ターゲットから温度の比較的高い中性ガス分子が蒸
発する時点より遅れて飛散する微粒子または破片を、蒸
散用パルスレーザ光によりレーザ加熱して蒸発気化する
ことができる。
パルスレーザ光によるレーザプラズマＸ線が発生した
後、ターゲットから温度の比較的高い中性ガス分子が蒸
発する時点より遅れて飛散する微粒子または破片を、蒸
散用パルスレーザ光によりレーザ加熱して蒸発気化する
ことができる。
【００１０】更に、上述したレーザプラズマＸ線発生装
置は、前記蒸散用パルスレーザ光の光路とほぼ同一の光
路を伝搬し、前記表面近傍を通過するパルス状および連
続のいずれか一方の照明光を発生する照明光源と、通過
して到来した前記パルス状および連続のいずれか一方に
よる記照明における強度および照明光中における飛来物
体の映像の少なくとも一方を検出する検出器と、前記検
出器から受ける信号を処理し同期信号として前記蒸散用
パルスレーザ光の発生を制御する前記制御装置へ転送す
る信号処理装置とを備えることができる。このような手
段により、蒸散用パルスレーザ光が適切に制御できるの
で飛来微粒子を照射・加熱を効果的に実効することがで
きる。
置は、前記蒸散用パルスレーザ光の光路とほぼ同一の光
路を伝搬し、前記表面近傍を通過するパルス状および連
続のいずれか一方の照明光を発生する照明光源と、通過
して到来した前記パルス状および連続のいずれか一方に
よる記照明における強度および照明光中における飛来物
体の映像の少なくとも一方を検出する検出器と、前記検
出器から受ける信号を処理し同期信号として前記蒸散用
パルスレーザ光の発生を制御する前記制御装置へ転送す
る信号処理装置とを備えることができる。このような手
段により、蒸散用パルスレーザ光が適切に制御できるの
で飛来微粒子を照射・加熱を効果的に実効することがで
きる。
【００１１】また、上述したレーザプラズマＸ線発生装
置は、蒸散用パルスレーザ光の集光照射領域を空間的に
掃引するために前記光路中の反射鏡の向きを揺動させる
機構を備えてもよい。更に、上述したレーザプラズマＸ
線発生装置は、前記ターゲットに、冷却して液体化およ
び固体化の少なくとも一方となった化学的に不活性で室
温ではガス状の物質であるクライオターゲットを充てて
いる。
置は、蒸散用パルスレーザ光の集光照射領域を空間的に
掃引するために前記光路中の反射鏡の向きを揺動させる
機構を備えてもよい。更に、上述したレーザプラズマＸ
線発生装置は、前記ターゲットに、冷却して液体化およ
び固体化の少なくとも一方となった化学的に不活性で室
温ではガス状の物質であるクライオターゲットを充てて
いる。
【００１２】すなわち、主パルスレーザ光に遅延して別
の蒸散用パルスレーザ光を高速微粒子の発生源の表面空
間に、ターゲット表面の接線方向から集光することによ
り、飛来する高速微粒子を照射加熱して蒸散させてい
る。また、放出点の近傍で蒸散させることができるの
で、Ｘ線光学素子を放出点の近くに配置することができ
る。遅延時間は、実験により最適値を定めることもでき
るが、実時間で微粒子の発生を観測し、これに同期して
蒸散用パルスレーザ光のレーザパラメータをパルスのシ
ョット毎に制御することも可能である。
の蒸散用パルスレーザ光を高速微粒子の発生源の表面空
間に、ターゲット表面の接線方向から集光することによ
り、飛来する高速微粒子を照射加熱して蒸散させてい
る。また、放出点の近傍で蒸散させることができるの
で、Ｘ線光学素子を放出点の近くに配置することができ
る。遅延時間は、実験により最適値を定めることもでき
るが、実時間で微粒子の発生を観測し、これに同期して
蒸散用パルスレーザ光のレーザパラメータをパルスのシ
ョット毎に制御することも可能である。
【００１３】すなわち、主パルスレーザ光の集光照射点
近傍の空間をターゲット表面に沿った方向から照明光ビ
ームにより照明し、その透過光または反射光を検出する
ことによって微粒子が照明領域に現れたことをモニター
して遅延時間を計測し、これを同期信号として上述した
蒸散用パルスレーザ光を発生させることにより主レーザ
パルス光を無駄にすることなく、飛散して空間を横切る
高速の微粒子に同期してこの微粒子を照射蒸散してい
る。
近傍の空間をターゲット表面に沿った方向から照明光ビ
ームにより照明し、その透過光または反射光を検出する
ことによって微粒子が照明領域に現れたことをモニター
して遅延時間を計測し、これを同期信号として上述した
蒸散用パルスレーザ光を発生させることにより主レーザ
パルス光を無駄にすることなく、飛散して空間を横切る
高速の微粒子に同期してこの微粒子を照射蒸散してい
る。
【００１４】特に、クライオターゲットから飛散する氷
状の微粒子は、弱いファンデルワース力（分子間力）の
みで結ばれた原子分子の集合体であるため、固体金属タ
ーゲットから飛来する飛散微粒子に比べて少ないレーザ
加熱で容易に蒸散気化している。
状の微粒子は、弱いファンデルワース力（分子間力）の
みで結ばれた原子分子の集合体であるため、固体金属タ
ーゲットから飛来する飛散微粒子に比べて少ないレーザ
加熱で容易に蒸散気化している。
【００１５】また、必要な蒸散速度を得るためのレーザ
強度が上記蒸散用パルスレーザ光の集光スポット内で十
分な大きさであっても、集光されたレーザビームの直径
が集光照射点から放出される微粒子の角度分布で決まる
円錐台形の空間寸法に比べて小さい場合には、上記蒸散
用パルスレーザ光の方向を振動する鏡などにより変化さ
せ、その結果、上記円錐台形の空間全体を微粒子の通過
する時間と比較して十分に高速にレーザビームを掃引す
ることによって、全ての高速微粒子を逃さずに蒸散させ
ている。
強度が上記蒸散用パルスレーザ光の集光スポット内で十
分な大きさであっても、集光されたレーザビームの直径
が集光照射点から放出される微粒子の角度分布で決まる
円錐台形の空間寸法に比べて小さい場合には、上記蒸散
用パルスレーザ光の方向を振動する鏡などにより変化さ
せ、その結果、上記円錐台形の空間全体を微粒子の通過
する時間と比較して十分に高速にレーザビームを掃引す
ることによって、全ての高速微粒子を逃さずに蒸散させ
ている。
【００１６】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
て図面を参照して説明する。
【００１７】図１は本発明の実施の一形態を示す説明用
の概要図である。
の概要図である。
【００１８】図１に示されるレーザプラズマＸ線発生装
置は、真空チャンバー１１１、液体または固体のターゲ
ット材１１２、プラズマ生成用の主パルスレーザ光を発
生する主パルスレーザ発生装置１２１、およびターゲッ
トから飛散する微粒子を蒸散させる蒸散用パルスレーザ
光を発生する蒸散用パルスレーザ発生装置１３１を主要
構成要素として備えている。
置は、真空チャンバー１１１、液体または固体のターゲ
ット材１１２、プラズマ生成用の主パルスレーザ光を発
生する主パルスレーザ発生装置１２１、およびターゲッ
トから飛散する微粒子を蒸散させる蒸散用パルスレーザ
光を発生する蒸散用パルスレーザ発生装置１３１を主要
構成要素として備えている。
【００１９】主パルスレーザ発生装置１２１には光学系
部材として、主パルスレーザ光を導く反射鏡１２２と入
射窓ガラス１２４を通してターゲット表面に集光照射さ
せる集光レンズ１２３とが備えられている。また、蒸散
用パルスレーザ発生装置１３１の光学系部材として、蒸
散用パルスレーザ光を導く反射鏡１３２と入射窓ガラス
１３４を通して微粒子が飛散する場所の近傍に集光する
集光レンズ１３３とが備えられている。また、蒸散用パ
ルスレーザ光の集光照射領域を空間的に掃引するために
上記反射鏡１３２の向きを揺動させる機構として揺動器
１３５が備えられている。
部材として、主パルスレーザ光を導く反射鏡１２２と入
射窓ガラス１２４を通してターゲット表面に集光照射さ
せる集光レンズ１２３とが備えられている。また、蒸散
用パルスレーザ発生装置１３１の光学系部材として、蒸
散用パルスレーザ光を導く反射鏡１３２と入射窓ガラス
１３４を通して微粒子が飛散する場所の近傍に集光する
集光レンズ１３３とが備えられている。また、蒸散用パ
ルスレーザ光の集光照射領域を空間的に掃引するために
上記反射鏡１３２の向きを揺動させる機構として揺動器
１３５が備えられている。
【００２０】更に、主パルスレーザ発生装置１２１から
受ける同期信号に対し、制御された時間だけ遅延させて
蒸散用パルスレーザ発生装置１３１を制御して蒸散用パ
ルスレーザ光を発光させる制御装置１２５、ターゲット
表面上の集光照射点近傍の空間で微粒子により散乱され
る照明光を発生する照明光源１４１、散乱または透過す
る照明光を検出する検出器１４２およびその信号処理器
１４３、並びにＸ線出射口１１３を備えている。
受ける同期信号に対し、制御された時間だけ遅延させて
蒸散用パルスレーザ発生装置１３１を制御して蒸散用パ
ルスレーザ光を発光させる制御装置１２５、ターゲット
表面上の集光照射点近傍の空間で微粒子により散乱され
る照明光を発生する照明光源１４１、散乱または透過す
る照明光を検出する検出器１４２およびその信号処理器
１４３、並びにＸ線出射口１１３を備えている。
【００２１】ターゲットの集光照射点１１０へ入射され
る主パルスレーザ光は、高い尖頭パワーと高い繰返し型
のものである。
る主パルスレーザ光は、高い尖頭パワーと高い繰返し型
のものである。
【００２２】例えば、あるレーザプラズマＸ線発生装置
は、レーザ波長１μｍ、パルスエネルギー０．７Ｊ〜
１．０Ｊ、パルス幅１５ｎｓ、および繰返し周波数１０
Ｈｚ〜１ｋＨｚを有する主パルスレーザ光を主パルスレ
ーザ発生装置１２１から放射している。この主パルスレ
ーザ光はターゲットの表面に集光照射点１１０としてほ
ぼ１００μｍの集光径で集光照射される。この場合、タ
ーゲット表面上でのレーザ強度（電力密度）はほぼ１０
１２Ｗ／ｃｍ２となる。放射されたＸ線はＸ線出射口１
１３から取り出される。この光強度により、プラズマ化
したターゲット材１１２からＸ線が放射される。主パル
スレーザ光を繰返し周波数１０Ｈｚ〜１ｋＨｚで動作さ
せ、安定なパルスＸ線（レーザプラズマＸ線）を得るた
めには、１パルス毎に新しいターゲット表面を回転円筒
または無端回転ベルトなどにより集光照射点１１０に連
続して供給している。
は、レーザ波長１μｍ、パルスエネルギー０．７Ｊ〜
１．０Ｊ、パルス幅１５ｎｓ、および繰返し周波数１０
Ｈｚ〜１ｋＨｚを有する主パルスレーザ光を主パルスレ
ーザ発生装置１２１から放射している。この主パルスレ
ーザ光はターゲットの表面に集光照射点１１０としてほ
ぼ１００μｍの集光径で集光照射される。この場合、タ
ーゲット表面上でのレーザ強度（電力密度）はほぼ１０
１２Ｗ／ｃｍ２となる。放射されたＸ線はＸ線出射口１
１３から取り出される。この光強度により、プラズマ化
したターゲット材１１２からＸ線が放射される。主パル
スレーザ光を繰返し周波数１０Ｈｚ〜１ｋＨｚで動作さ
せ、安定なパルスＸ線（レーザプラズマＸ線）を得るた
めには、１パルス毎に新しいターゲット表面を回転円筒
または無端回転ベルトなどにより集光照射点１１０に連
続して供給している。
【００２３】次に、図２に図１を併せ参照して主パルス
レーザ光の発光に対する集光照射点１１０周辺の状況に
ついて説明する。
レーザ光の発光に対する集光照射点１１０周辺の状況に
ついて説明する。
【００２４】主パルスレーザ光の集光照射点１１０を中
心に生成されたターゲットプラズマにより集光照射点１
１０周辺は加熱される。この加熱により、集光照射点１
１０周辺のターゲット材１１２から中性の原子および分
子が気化する。この気化の後、１μｓ程度の遅延時間で
ターゲット材の微小破片、すなわちターゲット材の微粒
子が放出される。この微粒子の速度は１ｋｍ／ｓ以下で
あり、その高速微粒子の直径は１０μｍ以下である。
心に生成されたターゲットプラズマにより集光照射点１
１０周辺は加熱される。この加熱により、集光照射点１
１０周辺のターゲット材１１２から中性の原子および分
子が気化する。この気化の後、１μｓ程度の遅延時間で
ターゲット材の微小破片、すなわちターゲット材の微粒
子が放出される。この微粒子の速度は１ｋｍ／ｓ以下で
あり、その高速微粒子の直径は１０μｍ以下である。
【００２５】高速微粒子がターゲット表面からほぼ１ｍ
ｍ離れた空間に到達するまでに要する飛行時間はほぼ１
μｓである。従って、主パルスレーザ光のパルスよりほ
ぼ２μｓ遅れて蒸散用パルスレーザ光をターゲット表面
に沿って２μｓ〜６μｓの間だけ入射させた場合、上記
高速微粒子を同期して照射することができる。
ｍ離れた空間に到達するまでに要する飛行時間はほぼ１
μｓである。従って、主パルスレーザ光のパルスよりほ
ぼ２μｓ遅れて蒸散用パルスレーザ光をターゲット表面
に沿って２μｓ〜６μｓの間だけ入射させた場合、上記
高速微粒子を同期して照射することができる。
【００２６】次に、図３に、図１および図２を併せ参照
して飛散するターゲット材の微粒子と蒸散用パルスレー
ザ光との関係について説明する。
して飛散するターゲット材の微粒子と蒸散用パルスレー
ザ光との関係について説明する。
【００２７】高速微粒子１１５が集光照射点１１０から
放出される角度の分布は、集光照射点１１０におけるタ
ーゲット面の法線に対し、ほぼ３０度以内の円錐形領域
１１４の内側に集中している。従って、図示されるよう
に、蒸散用パルスレーザ光は、集光照射点１１０上の空
間において、ターゲット表面から１ｍｍ離れた面上に垂
直に２ｍｍの幅を有し、集光照射点１１０からの垂直線
に直角方向にそれぞれ１ｍｍの境界を有する正方形断面
を有する角柱状の照射領域１３０の内側を、上述した遅
延時間をもって照射している。飛散する高速微粒子１１
５がこの照射領域１３０を横切るために必要な時間は２
μｓである。
放出される角度の分布は、集光照射点１１０におけるタ
ーゲット面の法線に対し、ほぼ３０度以内の円錐形領域
１１４の内側に集中している。従って、図示されるよう
に、蒸散用パルスレーザ光は、集光照射点１１０上の空
間において、ターゲット表面から１ｍｍ離れた面上に垂
直に２ｍｍの幅を有し、集光照射点１１０からの垂直線
に直角方向にそれぞれ１ｍｍの境界を有する正方形断面
を有する角柱状の照射領域１３０の内側を、上述した遅
延時間をもって照射している。飛散する高速微粒子１１
５がこの照射領域１３０を横切るために必要な時間は２
μｓである。
【００２８】例えば、レーザパラメータとして、パルス
エネルギー１００ｍＪ、パルス幅２μｓ、波長１μｍ〜
１０μｍを有する場合には、上記２ｍｍ×２ｍｍの照射
領域内に集光されたレーザ強度は１．３×１０６Ｗ／ｃ
ｍ２となる。このレーザ強度で照射されたターゲット材
の質量蒸発速度はほぼ５×１０３ｇ／ｃｍ２／ｓとなる
ので、レーザパルス時間幅２μｓ以内では、質量密度が
ほぼ３ｇ／ｃｍ３のターゲット（キセノンＸｅ）の場
合、レーザ光を照射している間に直接蒸発する深さはほ
ぼ３０μｍに達する。従って、１０μｍ以下の直径を有
する高速微粒子は十分に蒸散・気化される。
エネルギー１００ｍＪ、パルス幅２μｓ、波長１μｍ〜
１０μｍを有する場合には、上記２ｍｍ×２ｍｍの照射
領域内に集光されたレーザ強度は１．３×１０６Ｗ／ｃ
ｍ２となる。このレーザ強度で照射されたターゲット材
の質量蒸発速度はほぼ５×１０３ｇ／ｃｍ２／ｓとなる
ので、レーザパルス時間幅２μｓ以内では、質量密度が
ほぼ３ｇ／ｃｍ３のターゲット（キセノンＸｅ）の場
合、レーザ光を照射している間に直接蒸発する深さはほ
ぼ３０μｍに達する。従って、１０μｍ以下の直径を有
する高速微粒子は十分に蒸散・気化される。
【００２９】蒸散用パルスレーザ光を発光させるタイミ
ングは、主パルスレーザ発生装置から送信される同期信
号に基づいて、制御装置１２５により遅延時間を調節さ
れたものである。照射領域１３０を照明する照射光の透
過光または反射光の光量または照射領域内に飛来する微
粒子の映像を検出器１４２でモニター検出することによ
り、微粒子の到着時間を計測し、認知することができ
る。
ングは、主パルスレーザ発生装置から送信される同期信
号に基づいて、制御装置１２５により遅延時間を調節さ
れたものである。照射領域１３０を照明する照射光の透
過光または反射光の光量または照射領域内に飛来する微
粒子の映像を検出器１４２でモニター検出することによ
り、微粒子の到着時間を計測し、認知することができ
る。
【００３０】また、蒸散に必要な照射強度を得るために
集光された蒸散用パルスレーザ光の集光スポットの寸法
が照射領域１３０の寸法に比べて小さい場合には、蒸散
用パルスレーザ光導光用の反射鏡１３２の一つを電磁力
またはピエゾ効果を利用した揺動器１３５で揺動させ、
集光スポットの中心を微粒子１１５の通過時間のほぼ２
μｓに比べて十分に短い時間で空間的に掃引することに
よって実効的に照射領域１３０の全域に蒸散用パルスレ
ーザ光を照射したものと等価な状態を形成している。
集光された蒸散用パルスレーザ光の集光スポットの寸法
が照射領域１３０の寸法に比べて小さい場合には、蒸散
用パルスレーザ光導光用の反射鏡１３２の一つを電磁力
またはピエゾ効果を利用した揺動器１３５で揺動させ、
集光スポットの中心を微粒子１１５の通過時間のほぼ２
μｓに比べて十分に短い時間で空間的に掃引することに
よって実効的に照射領域１３０の全域に蒸散用パルスレ
ーザ光を照射したものと等価な状態を形成している。
【００３１】このように、上記記載では、図面それぞれ
を参照し、かつ適切なデータを示して説明しているが、
図示され説明された形状大きさおよび相互位置、数量な
どの構成並びに組み合わせについては、相互に関連があ
るが上述した機能を満たす範囲で変更可能であり、本発
明は上記記載に限定されるものではない。
を参照し、かつ適切なデータを示して説明しているが、
図示され説明された形状大きさおよび相互位置、数量な
どの構成並びに組み合わせについては、相互に関連があ
るが上述した機能を満たす範囲で変更可能であり、本発
明は上記記載に限定されるものではない。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、レ
ーザプラズマ生成後、ターゲットから放出された破片微
粒子を時間的に調整された蒸散用パルスレーザ光で加熱
し、これを蒸発・気化させることができるため、レーザ
プラズマＸ線を反射する高価なＸ線反射鏡の多層膜を損
傷することがなく、また、蒸散用に極めて小さな空間の
みしか必要としないので、Ｘ線反射鏡をターゲットに近
く配置でき、プラズマＸ線を受ける明るい光学系の形成
が可能となる。従って、Ｘ線反射鏡の交換を不要とし、
実用的なレーザプラズマＸ線発生装置の提供を可能とす
るという効果がある。
ーザプラズマ生成後、ターゲットから放出された破片微
粒子を時間的に調整された蒸散用パルスレーザ光で加熱
し、これを蒸発・気化させることができるため、レーザ
プラズマＸ線を反射する高価なＸ線反射鏡の多層膜を損
傷することがなく、また、蒸散用に極めて小さな空間の
みしか必要としないので、Ｘ線反射鏡をターゲットに近
く配置でき、プラズマＸ線を受ける明るい光学系の形成
が可能となる。従って、Ｘ線反射鏡の交換を不要とし、
実用的なレーザプラズマＸ線発生装置の提供を可能とす
るという効果がある。
【図１】本発明の実施の一形態を示す概要図である。
【図２】図１の主パルスレーザ光の発光に対する集光照
射面近傍における状態を説明するタイムチャートであ
る。
射面近傍における状態を説明するタイムチャートであ
る。
【図３】図１の集光照射面近傍における実施の一形態を
示す説明斜視図である。
示す説明斜視図である。
【図４】従来の一例を示す説明図である。
【図５】従来の図４とは別の一例を示す説明図である。
１１０ 集光照射点 １１１ 真空チャンバー １１２ ターゲット材 １１３ Ｘ線出射口 １１４ 円錐形領域 １１５ 微粒子 １２１ 主パルスレーザ発生装置 １２５ 制御装置 １３０ 照射領域（蒸散用パルスレーザ光） １３１ 蒸散用パルスレーザ発生装置 １３５ 揺動器 １４１ 照明光源 １４２ 検出器 １４３ 信号処理器
Claims (4)
- 【請求項１】 固体または液体の物質をターゲットとし
てこれに高尖頭パワーを有する繰り返しパルスレーザ光
を集中照射して生じたプラズマからレーザプラズマＸ線
を発生するレーザプラズマＸ線発生装置において、プラ
ズマを発生させる前記パルスレーザ光を主パルスレーザ
光として発生する主パルスレーザ発生装置と、ターゲッ
ト表面から放出されるターゲット材微粒子を加熱して蒸
発気化させる蒸散用パルスレーザ光を発生する蒸散用パ
ルスレーザ発生装置と、前記主パルスレーザ光に対し時
間的に遅延して前記ターゲットの集光照射された表面近
傍を通過する前記ターゲットを避けた光路に、前記蒸散
用パルスレーザ光を導光し前記表面近傍に向けて集光す
る光学系部材と、前記蒸散用パルスレーザ発生装置に通
知して導光される前記蒸散用パルスレーザ光の遅延時
間、パルス時間幅、およびパルスエネルギーを調整する
制御装置とを備えることを特徴とするレーザプラズマＸ
線発生装置。 - 【請求項２】 請求項１において、更に、前記蒸散用パ
ルスレーザ光の光路とほぼ同一の光路を伝搬し、前記表
面近傍を通過するパルス状および連続のいずれか一方の
照明光を発生する照明光源と、通過して到来した前記パ
ルス状および連続のいずれか一方による記照明における
強度および照明光中における飛来物体の映像の少なくと
も一方を検出する検出器と、前記検出器から受ける信号
を処理し同期信号として前記蒸散用パルスレーザ光の発
生を制御する前記制御装置へ転送する信号処理装置とを
備えることを特徴とするレーザプラズマＸ線発生装置。 - 【請求項３】 請求項１において、蒸散用パルスレーザ
光の集光照射領域を空間的に掃引するために前記光路中
の反射鏡の向きを揺動させる機構を備えることを特徴と
するレーザプラズマＸ線発生装置。 - 【請求項４】 請求項１から請求項３までのうちの一つ
において、前記ターゲットが、冷却して液体化および固
体化の少なくとも一方となった化学的に不活性で室温で
はガス状の物質であるクライオターゲットであることを
特徴とするレーザプラズマＸ線発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31127799A JP3646588B2 (ja) | 1999-11-01 | 1999-11-01 | レーザプラズマｘ線発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31127799A JP3646588B2 (ja) | 1999-11-01 | 1999-11-01 | レーザプラズマｘ線発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001135877A true JP2001135877A (ja) | 2001-05-18 |
| JP3646588B2 JP3646588B2 (ja) | 2005-05-11 |
Family
ID=18015207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31127799A Expired - Fee Related JP3646588B2 (ja) | 1999-11-01 | 1999-11-01 | レーザプラズマｘ線発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3646588B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006314900A (ja) * | 2005-05-11 | 2006-11-24 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 微粒子発生方法及び装置 |
| JP2007258069A (ja) * | 2006-03-24 | 2007-10-04 | Komatsu Ltd | 極端紫外光源装置 |
| JP2008071547A (ja) * | 2006-09-12 | 2008-03-27 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 高エネルギー粒子発生装置及び管状部材非破壊検査装置並びに高エネルギー粒子発生方法 |
| JP2011529619A (ja) * | 2008-07-28 | 2011-12-08 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Ｅｕｖ放射又は軟ｘ線を生成する方法及び装置 |
| JP2012138374A (ja) * | 2004-12-28 | 2012-07-19 | Asml Netherlands Bv | デブリ粒子を抑制するための放射線源装置、リソグラフィ装置、照明システム、および方法 |
| CN104735892A (zh) * | 2013-03-15 | 2015-06-24 | 中冶天工集团有限公司 | 具有锁紧手轮的x射线机焦点定位的方法 |
| JP2017097369A (ja) * | 2011-09-08 | 2017-06-01 | ケーエルエー−テンカー コーポレイション | 低減されたデブリ生成を有するレーザ生成プラズマｅｕｖ源 |
-
1999
- 1999-11-01 JP JP31127799A patent/JP3646588B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012138374A (ja) * | 2004-12-28 | 2012-07-19 | Asml Netherlands Bv | デブリ粒子を抑制するための放射線源装置、リソグラフィ装置、照明システム、および方法 |
| JP2015109468A (ja) * | 2004-12-28 | 2015-06-11 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | デブリ粒子を抑制するための放射線源装置、リソグラフィ装置、照明システム、および方法 |
| JP2006314900A (ja) * | 2005-05-11 | 2006-11-24 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 微粒子発生方法及び装置 |
| JP2007258069A (ja) * | 2006-03-24 | 2007-10-04 | Komatsu Ltd | 極端紫外光源装置 |
| JP2008071547A (ja) * | 2006-09-12 | 2008-03-27 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 高エネルギー粒子発生装置及び管状部材非破壊検査装置並びに高エネルギー粒子発生方法 |
| JP2011529619A (ja) * | 2008-07-28 | 2011-12-08 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Ｅｕｖ放射又は軟ｘ線を生成する方法及び装置 |
| JP2017097369A (ja) * | 2011-09-08 | 2017-06-01 | ケーエルエー−テンカー コーポレイション | 低減されたデブリ生成を有するレーザ生成プラズマｅｕｖ源 |
| CN104735892A (zh) * | 2013-03-15 | 2015-06-24 | 中冶天工集团有限公司 | 具有锁紧手轮的x射线机焦点定位的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3646588B2 (ja) | 2005-05-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7016840B2 (ja) | 極紫外光源 | |
| US6377651B1 (en) | Laser plasma source for extreme ultraviolet lithography using a water droplet target | |
| EP1492394B1 (en) | Laser-produced plasma EUV light source with pre-pulse enhancement | |
| TWI690243B (zh) | 極紫外線(euv)光源及產生euv光之方法 | |
| EP2951643B1 (en) | Euv light source using cryogenic droplet targets in mask inspection | |
| US5459771A (en) | Water laser plasma x-ray point source and apparatus | |
| US10904993B2 (en) | Reducing the effect of plasma on an object in an extreme ultraviolet light source | |
| US6931049B2 (en) | Laser plasma generation method and system | |
| JP2001267096A (ja) | Ｘ線発生装置 | |
| JP2000098098A (ja) | Ｘ線発生装置 | |
| JP3646588B2 (ja) | レーザプラズマｘ線発生装置 | |
| JP3790814B2 (ja) | Ｘ線照射装置における飛散物除去方法及び装置 | |
| JP2000098100A (ja) | 軟ｘ線平行光束形成装置 | |
| Kubiak et al. | Cryogenic pellet laser plasma source targets | |
| JPH1055899A (ja) | Ｘ線発生装置 | |
| JP3677548B2 (ja) | Ｘ線発生装置 | |
| Yilbas et al. | Measurement of laser beam transmittance through laser produced vapour plume | |
| Nakamura et al. | Debris generation from CO2 and Nd: YAG laser-produced tin plasmas for EUV light source | |
| JPH09260094A (ja) | Ｘ線発生装置 | |
| Di Lazzaro et al. | Recent results of laser-driven EUV and soft X-rays plasma source at ENEA Frascati | |
| Bender et al. | Average velocity distribution measurements of target debris from a laser-produced plasma | |
| Evans et al. | Investigation of a laser-produced atomic beam |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041227 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050126 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050131 |
|
| R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090218 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090218 Year of fee payment: 4 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090218 Year of fee payment: 4 |
|
| R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100218 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100218 Year of fee payment: 5 |
|
| R370 | Written measure of declining of transfer procedure |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R370 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |