JP2004214013A

JP2004214013A - 軟ｘ線光源装置

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Publication number: JP2004214013A
Application number: JP2002381843A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Nishimura; 靖彦西村; Hirozumi Azuma; 博純東
Original assignee: Toyota Macs Inc
Current assignee: Toyota Macs Inc
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2004-07-29

Abstract

【課題】例えば波長４〜６ｎｍの狭帯域の波長の軟Ｘ線を高輝度かつ多光量で利用できるようにする。
【解決手段】Ｘ線光学系に、錫及び鉛の少なくとも一方よりなる金属膜が積層された高分子フィルムからなり狭帯域の所定波長の軟Ｘ線が透過するフィルタ５２を配置した。
高分子フィルムは炭素原子が多く存在するため、あたかも炭素膜のように機能して波長５〜１５ｎｍの軟Ｘ線をよく透過する。また高分子フィルム表面であれば、錫及び鉛の少なくとも一方の薄膜を容易に形成することができ、金属膜によってさらに狭い波長の軟Ｘ線のみが透過する。
【選択図】図２３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザープラズマ軟Ｘ線、Ｘ線レーザーなどを高輝度，多光量で発生させることが可能な軟Ｘ線光源装置に関する。本発明の軟Ｘ線光源装置は、光電子分光，Ｘ線回折分光，Ｘ線顕微鏡などの分析装置に利用できる。
【０００２】
【従来の技術】
近年、真空容器内に配置された所定のターゲットにレーザービームを照射して軟Ｘ線を発生させる軟Ｘ線光源装置が知られている。例えばターゲットとして平板状あるいは円柱状の固体金属を用い、このターゲットの表面にレーザービームを集光させることによって高密度レーザープラズマを生成し、この自由膨張したプラズマ中から発生する軟Ｘ線をＸ線光学系を介して外部へ導く構造のものが知られている。
【０００３】
また近年、１０〜１００ＭＷ／ｃｍ^２以上の強度をもつ高エネルギーのレーザー光が開発され、このレーザー光を励起用に用いてレーザープラズマ軟Ｘ線を発生させる装置が提案され（特開平０７−１２８５００号公報など）、Ｘ線リソグラフィやＸ線顕微鏡などへの応用が期待されている。
【０００４】
しかしこのような軟Ｘ線光源装置では、過熱による不具合を回避するために数１０分以上の間隔をあけて間欠的に励起用レーザー光の照射を行っているのが現状である。これでは連続的に軟Ｘ線を取り出すことが困難であるが、近年、特開平０７−０９４２９６号公報に開示されているように、波形制御されたパルス列の固体レーザーを用いることにより、１Ｈｚ又は１０Ｈｚの繰り返しでレーザープラズマ軟Ｘ線を発生させることができるようになっている。
【０００５】
ところが励起用レーザー光を用いた軟Ｘ線光源装置では、ターゲットから燃焼分解物や破砕物からなる飛散粒子（以下、デブリという）がＸ線と同時に放出され、広範囲の領域に飛散あるいは浮遊する。また１０ＭＷ／ｃｍ^２以上の高エネルギーの励起用レーザー光の場合は、デブリの速度が特に大きくなり、一層広範囲に飛散する。そしてこのデブリがＸ線光学系に付着すると、装置から取り出されるＸ線量が減少したり、Ｘ線光学系の要素を劣化させる場合がある。またレーザー光学系にデブリが付着すると、励起用レーザー光の利用効率が低減する。さらにテープ形状のターゲットを用いるなどして、長時間繰り返してレーザープラズマ軟Ｘ線を発生させる場合には、短時間の間に多量のデブリが爆発的に発生してＸ線光学系やレーザー光学系に付着するという問題がある。
【０００６】
そのため従来のＸ線光源装置では、数十から数千回の励起用レーザー照射毎に真空容器を常圧に戻し、Ｘ線光学系やレーザー光学系に付着したデブリを除去している。したがって長時間連続してＸ線を取り出すことが困難であり、作業性及び生産性が低いという問題があった。
【０００７】
そこで特開平０８−１９４１００号公報には、ターゲットとＸ線光学系との間に高分子フィルムを介在させ、高分子フィルムを通してＸ線をＸ線光学系へ照射する構成の装置が開示されている。また特開平１０−０２６６９９号公報には、励起用レーザー入射窓へのデブリの付着を阻止するために、ポリエチレンなどからなる高分子フィルムを用いることが提案されている。このようにすれば、デブリは高分子フィルムに付着して捕捉されるので、デブリがＸ線光学系やレーザー光学系に付着するのが防止され、上記不具合を解決することができる。
【０００８】
ところで、ターゲットにエネルギービームを照射することにより発生する軟Ｘ線には、種々の波長のものが含まれている。したがってＸ線光学系で軟Ｘ線を有効に利用するためには、特定波長の軟Ｘ線を狭帯域スペクトルとして取り出す必要がある。そこで特開平０５−２９７１４８号公報には、アルミニウムなどの金属膜からなるフィルタを用いることが記載されている。また特開２０００−１６２３９２号公報には、ポリプロピレンとニッケルなどの金属膜との積層体をフィルタとして用いることが記載されている。
【０００９】
【特許文献１】特開平０７−１２８５００号
【特許文献２】特開平０７−０９４２９６号
【特許文献３】特開平０８−１９４１００号
【特許文献４】特開平１０−０２６６９９号
【特許文献５】特開平０５−２９７１４８号
【特許文献６】特開２０００−１６２３９２号
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
アルミニウムやニッケルなどの金属膜をフィルタとした場合には、可視光や赤外線を遮蔽でき、かつ波長４ｎｍ以下の軟Ｘ線のみを透過する。しかしながら、生体分野での利用が期待されている軟Ｘ線の波長は２．３〜４．３ｎｍであり、電子分野あるいは材料分野での利用が期待されている軟Ｘ線の波長は４〜６ｎｍであるので、アルミニウムやニッケルなどの金属膜をフィルタとした場合には、これらの軟Ｘ線はほとんど透過しない。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、例えば波長４〜６ｎｍの狭帯域の波長の軟Ｘ線を高輝度かつ多光量で利用できるようにすることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の軟Ｘ線光源装置の特徴は、真空容器と、真空容器内に配置されたターゲットと、ターゲットにエネルギービームを照射するビーム照射手段と、真空容器と連通して設けられたＸ線光学系と、からなる軟Ｘ線光源装置において、
真空容器又はＸ線光学系には、錫及び鉛の少なくとも一方よりなる金属膜が積層された高分子フィルムからなり狭帯域の所定波長の軟Ｘ線が透過するフィルタを有することにある。
【００１３】
上記フィルタにおいては、高分子フィルムの厚さは０．０１〜１μｍであり、金属膜の厚さは０．０１〜１μｍであることが望ましい。また高分子フィルムは、ポリエチレン，ポリプロピレン，パリレン−Ｎ及びパリレン−Ｃから選ばれる少なくとも一種から形成されていることが望ましい。
【００１４】
さらにターゲットは、高分子フィルムと高分子フィルムの表面に積層された第１金属膜と、第１金属膜の表面に積層されたターゲット材料としての第２金属膜と、からなるシート形状又はテープ形状をなすことが望ましく、第２金属膜の厚さは１〜５μｍであることが望ましい。また第２金属膜は、錫及び鉛の少なくとも一方からなることが望ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
炭素（Ｃ）の薄膜は波長５〜１５ｎｍの軟Ｘ線をよく透過し、錫（Ｓｎ）の薄膜は波長３〜９ｎｍの軟Ｘ線をよく透過し、鉛（Ｐｂ）の薄膜は波長５〜９ｎｍの軟Ｘ線をよく透過する。したがって、これらから選ばれる材料の薄膜からフィルタを形成すれば生体分野，電子分野あるいは材料分野で利用できるが、炭素は透過する波長域が広いため好ましくなく、錫又は鉛は薄膜に形成することが困難である。また炭素も薄膜とするのが難しい。
【００１６】
そこで本発明の軟Ｘ線光源装置では、錫及び鉛の少なくとも一方よりなる金属膜が積層された高分子フィルムからなり、狭帯域の所定波長の軟Ｘ線が透過するフィルタを有している。高分子フィルムは炭素原子が多く存在するため、あたかも炭素膜のように機能して波長５〜１５ｎｍの軟Ｘ線をよく透過する。また高分子フィルム表面であれば、錫及び鉛の少なくとも一方の薄膜を容易に形成することができ、金属膜によってさらに狭い波長の軟Ｘ線のみが透過する。
【００１７】
したがって本発明の軟Ｘ線光源装置によれば、波長が３〜９ｎｍあるいは５〜９ｎｍなどの狭帯域の軟Ｘ線のみを取り出すことができ、生体分野，電子分野あるいは材料分野での利用価値が著しく高まる。
【００１８】
以下、本発明の軟Ｘ線光源装置を構成要件毎に説明する。
【００１９】
真空容器の真空度は、１０^−１０〜１０^−３Ｐａの範囲が一般的に用いられる。
【００２０】
ターゲットは、アルミニウム、銅、鉄、錫、チタンなどの金属あるいは硫黄や炭素を含んだゴムなどの固体ターゲット材料、あるいはヘリウム、ネオン、キセノン、アルゴン、クリプトンなどの気体ターゲット材料を用いることができる。各ターゲット材料によって発生するＸ線のスペクトルが異なるので、ターゲット材料の種類とＸ線光学系の種類及び位置を選択することにより、所望の狭帯域の波長の軟Ｘ線を取り出すことが可能となる。
【００２１】
ターゲットは、上記した固体ターゲット材料又は気体ターゲット材料をそのまま、あるいはエネルギービームを透過する容器に詰めて用いてもよいが、デブリが発生する恐れがある。そこでターゲットを、高分子フィルムと高分子フィルムに保持されたターゲット材料と、からなる構成とすることが望ましい。
【００２２】
高分子フィルムにエネルギービームが照射されると、そのエネルギーによってプラズマ化されるだけでなく、ある種類の高分子フィルムでは、照射位置の周囲はガス化するだけでデブリは発生しないことが明らかとなった。したがってこの種の高分子フィルムを用いることにより、飛散微粒子の発生を抑制することができる。
【００２３】
ターゲット用の高分子フィルムの材質としては、エネルギービームが照射されたときに容易にガス化するものが望ましく、炭素、水素、酸素及び窒素から選ばれる元素から構成されたものが望ましい。このような高分子フィルムを用いれば、エネルギービームが照射されたときにＣＯ、ＣＯ_２、Ｈ_２Ｏ、Ｎ_２などとなって容易にガス化し、デブリが生じない。このような高分子フィルムとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリイミド、パリレンなどが例示される。
【００２４】
この高分子フィルムの厚さは、３０μｍ以上であることが望ましい。厚さが３０μｍ未満であると、エネルギービームの照射位置の周囲が広範囲にわたって破断するため、後述のターゲット駆動装置を用いて連続的又は間欠的にターゲットを供給することが困難となる。３０μｍ以上の厚さであれば、エネルギービームの照射位置が溶融するだけで、その周囲の破断を防止することができる。なお厚さの上限は制限されないが、ターゲット駆動装置による供給のし易さ、製造のし易さなどを考慮すると、１００μｍ以下とするのが好ましい。
【００２５】
ターゲット材料を高分子フィルムに保持するには、前述の固体ターゲットを微粒子状として高分子フィルム中に保持してもよいし、前述の固体ターゲットを膜状にしターゲット層として高分子フィルム表面あるいは内部に積層することもできる。微粒子状として高分子フィルム中に保持する場合は、粒子径を０．１〜８０μｍとし、高分子フィルムの厚さ方向に５〜１０μｍの厚さとなるように保持することが望ましい。粒子径が０．１μｍ未満であると発生する軟Ｘ線の強度が小さくなり、８０μｍを超えるとプラズマ化しなかった部分がエネルギービームのエネルギーによって溶融し、粒子どうしが融合して部分的に粒子径が１００μｍ以上の粗大粒子が生成するため、デブリが発生するようになる。
【００２６】
またターゲット粒子が高分子フィルムの厚さ方向に５μｍ未満となるように保持されていると、量が少なすぎて発生する軟Ｘ線の強度が小さく、１０μｍを超える厚さとなるように保持されていると、量が過剰となってデブリが発生するようになる。
【００２７】
またターゲット粒子の形状は、箔状、球状、不定形など特に制限されない。そして粒子は高分子フィルム全体に分散保持してもよいし、表面のみに保持することもできる。高分子フィルム表面に保持するのであれば粒子は箔状とするのが望ましく、高分子フィルム中に保持するのであれば球状とするのが特に望ましい。
【００２８】
微粒子状の金属粒子を製造するには、アトマイズ法、粉砕法、爆砕法などが例示される。アトマイズ法にはガスアトマイズ法、水アトマイズ法、遠心アトマイズ法があり、溶融金属を真空中や溶液中に吹出したり、遠心力により飛散させて微粒子状の金属粒子を製造することができる。粉砕法は目的とする金属とそれより硬い金属とを容器中に入れて容器ごと回転あるいは振動させて粉砕する方法であり、また爆砕法は金属片と爆薬を容器中に入れて爆発させることで微粒子を製造する方法である。このうちアトマイズ法によれば比較的整った球状の微粒子を製造することができ、爆砕法によれば比較的硬質の金属から微粒子状の金属粒子を製造することができる。
【００２９】
微粒子状の粒子を高分子フィルムに保持するには、高分子フィルム内に埋設してもよいし、高分子フィルム表面に付着させることもできる。いずれの場合も、均一に分散して保持されていることが望ましい。埋設する場合には、高分子溶液中に粒子を混合してスピンコート法などで成膜する方法、溶融高分子中に粒子を混合してフィルム成形する方法、ラミネート法により２枚の高分子フィルムの間に粒子を挟持する方法などを採用することができる。また高分子フィルムの表面に粒子を保持するには、溶融した高分子フィルムの表面に粒子を供給して溶着させる方法、あるいは接着剤を用いる方法などを採用することができる。
【００３０】
また固体ターゲットを膜状にして高分子フィルム表面あるいは内部に積層する場合、固体ターゲット層の厚さは１０μｍ以下とすることが望ましい。固体ターゲット層の厚さが１０μｍを超えると、エネルギービームを照射した際にデブリが発生するようになる。なお、固体ターゲット層を形成するには、固体ターゲット材料を厚さ１０μｍ以下に加工し、高分子フィルムと溶着あるいは接着することにより行うことができる。また、蒸着法などを用いて固体ターゲット層を形成することもできる。
【００３１】
例えばボロン、ベリリウム、カーボンをターゲット材料とすれば、波長５〜９ｎｍの軟Ｘ線が発生するため、生体分野，電子分野あるいは材料分野で利用することができる。しかしこれらのターゲット材料は、高分子フィルム表面に膜状に形成することが困難である。
【００３２】
そこで、ターゲットは、高分子フィルムと高分子フィルムの表面に積層された第１金属膜と、第１金属膜の表面に積層されたターゲット材料としての第２金属膜と、からなることが望ましい。例えば高分子フィルム上に第１金属膜をアルミニウムから形成すれば、ボロン，ベリリウム，カーボンなどをその表面に膜状に形成することが容易となり、第２金属膜を形成することができる。そしてこのターゲットにエネルギービームを照射することで、波長５〜９ｎｍの狭帯域の軟Ｘ線を発生させることができる。
【００３３】
この場合も、高分子フィルムは上記と同様のものを用いることができる。第１金属膜は、高分子フィルムに膜状に積層することが容易な金属であればよく、アルミニウム，銅，鉄，錫，チタンなどから形成することができる。また第２金属膜は、狭帯域の波長の軟Ｘ線を発生させる金属が用いられ、例えばボロン，ベリリウム，カーボンなどから第２金属膜を形成すれば波長５〜９ｎｍの狭帯域の軟Ｘ線を発生させることができる。第１金属膜及び第２金属膜の形成方法は、上記した固体ターゲット層の形成と同様に蒸着などで行うことができる。
【００３４】
第２金属膜の厚さは、１〜５μｍであることが望ましい。第２金属膜の厚さが１μｍ未満では、第１金属膜から発生する軟Ｘ線が多くなるために、狭帯域の波長の軟Ｘ線を有効利用することが困難となる。また第２金属膜の厚さが５μｍを超えると、エネルギービーム照射時に割れ、剥離などの不具合が生じ易くなる。
【００３５】
ターゲットは、シート形状又はテープ形状をなすことが望ましい。このようなターゲットとすることにより、ターゲット駆動装置を用いて、ターゲットをエネルギービームの照射位置に連続的又は間欠的に供給することができる。したがって真空容器の真空を解除することなく、長時間連続して軟Ｘ線を発生させることが可能となる。
【００３６】
このターゲット駆動装置は、例えば一対のリールを用意し、テープ状のターゲットが巻回された一方のリールから他方のリールに巻き取る構成のものが例示される。リールの回転駆動を連続的にすれば、ターゲットをエネルギービームの照射位置に連続的に供給でき、回転駆動を間欠的にすれば間欠的に供給することができる。
【００３７】
またターゲットを比較的面積の大きなシート状とし、それを回転駆動あるいは平行移動させることで連続的又は間欠的に供給することもできる。あるいは円柱状の部材表面にシート状のターゲットを巻き付け、その部材を回転させてもよい。
【００３８】
ビーム照射手段としては、強度が１０ＭＷ／ｃｍ^２以上のレーザー光を照射する装置を利用することができ、レーザー光の種類としては１００ＭＷ／ｃｍ^２以上のものが特に好ましく、ＹＡＧレーザー、ガラスレーザー、エキシマレーザー、ＣＯ^２ガスレーザーなどのレーザー光を利用できる。１００ＭＷ／ｃｍ^２以上の強度のレーザー光を用いれば、２〜４０ｎｍの波長の軟Ｘ線を効率よく発生させることができる。
【００３９】
真空容器には、真空容器と連通してＸ線光学系が配置される。Ｘ線光学系には、集光ミラー，波長分散装置，波長選択装置などがある。
【００４０】
波長分散装置としては、分光器，回折格子などが例示される。そして波長選択装置としては、多層膜ミラー，フィルタなどが例示される。
【００４１】
波長選択装置は、固定として特定の波長の軟Ｘ線を取り出すように構成してもよいが、波長分散された軟Ｘ線の波長分散方向に移動可能とすることが好ましい。これにより各種波長の軟Ｘ線を選択して取り出すことができ、各種波長の軟Ｘ線を照射できる単色軟Ｘ線光源として多様に利用することができる。
【００４２】
例えば波長分散装置として回折格子を用いた場合、回折格子に入射される軟Ｘ線の入射角度（α）と波長分散された所定波長（λ）の軟Ｘ線の出射角度（β）との間には次（１）式の関係がある。なお次（１）式において、Ｎは回折格子の溝の数、ｋは次数である。
【００４３】
したがって（１）式から所定波長（λ）の軟Ｘ線の出射角度（β）を求めることができるので、回折格子から波長選択装置までの距離Ｌを用いて、次式（２）によって回折格子面から結像位置までの高さ（Ｈ）が算出でき、波長選択装置をその結像位置へ移動可能とすることにより、波長分散された中から任意の波長の軟Ｘ線を取り出すことができる。
【００４４】
Ｎｋλ＝ｓｉｎα＋ｓｉｎβ （１）
Ｈ＝Ｌｃｏｔβ （２）
そして波長選択装置で選択された特定波長の軟Ｘ線は、波長選択装置の先にＸ線ＣＣＤカメラ、マイクロチャンネルプレート、ストリークカメラなどのＸ線検出器を配置しておくことで観察することができ、Ｘ線顕微鏡、Ｘ線（ＥＵＶ）リソグラフィ評価装置、光電子分光装置などを配置しておくことで、単色軟Ｘ線光源としてそれぞれの分野に利用することができる。
【００４５】
本発明の特色をなすフィルタは、錫及び鉛の少なくとも一方よりなる金属膜が積層された高分子フィルムからなる。高分子フィルムとしては、ポリエチレン，ポリプロピレン，パリレン，ポリカーボネート，ポリメチルメタクリレート，テフロン（登録商標）などが例示される。中でも分子中の炭素原子が多く、かつ波長５〜１０ｎｍの軟Ｘ線の透過率が高いものが好ましく、ポリエチレン，ポリプロピレン，パリレン−Ｎ及びパリレン−Ｃから選ばれる少なくとも一種であることが望ましい。
【００４６】
金属膜は、錫，鉛，あるいは錫−鉛合金から形成することができる。また金属膜を錫と鉛の二層構造としてもよい。この金属膜は、ターゲットの固体ターゲット層と同様にして高分子フィルム上に形成することができる。
【００４７】
またフィルタの高分子フィルムの厚さは０．０１〜１μｍであり、金属膜の厚さも０．０１〜１μｍであることが望ましい。高分子フィルムの厚さが０．０１μｍ未満では強度面で使用が困難となり、１μｍより厚くなると波長５〜１０ｎｍの軟Ｘ線の透過率が大きく低下する。また金属膜の厚さが０．０１μｍ未満では透過する軟Ｘ線の波長域が広くなりすぎ、１μｍを超えると波長５〜１０ｎｍの軟Ｘ線の透過率が大きく低下する。
【００４８】
このフィルタは、真空容器内に配置することもできるが、デブリの付着を防止するためにＸ線光学系のできるだけ軟Ｘ線流れの下流側に設けることが望ましい。
【００４９】
また本発明の軟Ｘ線光源装置は、ターゲットとＸ線光学系との間に高次の次数の軟Ｘ線をカットする規制部材が配置されていることが望ましい。このようにすれば、規制部材により高次の次数の軟Ｘ線がカットされ、その軟Ｘ線が波長分散装置及び波長選択装置に入射されることによって、さらなる狭帯域化が達成され単波長の軟Ｘ線をいっそう確実に取り出すことができる。この規制部材としては、窒化ケイ素膜などを用いることができる。
【００５０】
さらに本発明の軟Ｘ線光源装置は、少なくともＸ線光学系へのデブリの侵入を抑制するデブリ除去装置をもつことが望ましい。これにより、何らかの事情によってターゲットからデブリが発生した場合でもそれがＸ線光学系に付着するのを阻止することができ、いっそう長時間の連続運転を行うことができる。このデブリ除去装置としては、特開平０８−１９４１００号公報などに開示された高分子フィルムなどを用いることができる。
【００５１】
【実施例】
以下、試験例及び実施例により本発明を具体的に説明する。
【００５２】
＜試験例１＞
各種金属を厚さ０．２μｍの膜状とし、その金属膜における波長１〜２０μｍの軟Ｘ線の透過率をシミュレートした。結果を図１〜１２に示す。図１〜１２より、炭素（Ｃ）の薄膜は波長５〜１５ｎｍの軟Ｘ線をよく透過し、錫（Ｓｎ）の薄膜は波長３〜９ｎｍの軟Ｘ線をよく透過し、鉛（Ｐｂ）の薄膜は波長５〜９ｎｍの軟Ｘ線をよく透過するとともに、他の波長域の軟Ｘ線の透過率が低いことがわかる。
【００５３】
そこで、厚さ０．２μｍのＣ膜と厚さ０．２μｍのＳｎ膜とを積層した場合と、厚さ０．２μｍのＣ膜と厚さ０．２μｍのＰｂ膜とを積層した場合とにおいて、それぞれ波長１〜２０μｍの軟Ｘ線の透過率をシミュレートした。結果を図１３〜１４に示す。図１３〜１４より、いずれの場合も波長５〜１５ｎｍの軟Ｘ線のみを透過するフィルタとしての可能性が見出された。
【００５４】
一方、各種高分子を厚さ０．２μｍの膜状とし、その高分子膜における波長１〜２０μｍの軟Ｘ線の透過率をシミュレートした。結果を図１５〜２０に示す。図１５〜２０より、ポリエチレン，ポリプロピレン，パリレン−Ｎ及びパリレン−Ｃが炭素単体に近い透過特性を有していることがわかった。
【００５５】
そこで厚さ０．２μｍのパリレン−Ｎに厚さ０．２μｍのＳｎ膜を積層した場合と、厚さ０．２μｍのパリレン−Ｎに厚さ０．２μｍのＰｂ膜を積層した場合とにおいて、それぞれ波長１〜２０μｍの軟Ｘ線の透過率をシミュレートした。結果を図２１〜２２に示す。図２１〜２２より、いずれの場合も波長５〜１０ｎｍの軟Ｘ線のみを透過するフィルタとして最適であることが見出された。
【００５６】
（実施例１）
図２３に本発明の一実施例の軟Ｘ線光源装置を示す。この軟Ｘ線光源装置は、一側壁にレーザー入射窓１０を備え、その側壁と９０度に交差する側壁に分光器接続ポート１１をもつ真空容器１と、真空容器１外部に配置された集光レンズ２と、真空容器１内に配置されたターゲット供給機構３と、ターゲット供給機構３に配置されたテープ状のターゲット４と、分光器接続ポート１１に連結された平面結像型斜入射分光器５と、から構成されている。
【００５７】
平面結像型斜入射分光器５は、全反射型のＸ線集光ミラー５０と、スリット５１及びフィルタ５２を備え、その先に波長分散装置としての回折格子５３と、ＣＣＤ検出器６が備えられている。
【００５８】
真空容器１には図示しない排気装置が接続され、真空容器１内を１０^−４Ｐａまで減圧可能とされている。またレーザー入射窓１０は石英ガラスから形成され、真空容器１の側壁に真円形状に形成されている。
【００５９】
集光レンズ２は、真空容器１外部でレーザー光入射窓１０と同軸的に配置されている。そしてターゲット４と、レーザー光入射窓１０及び集光レンズ２が同一直線（レーザー光軸）上に位置し、その延長線上に図示しないレーザー光源が配置されている。このレーザー光源は、１０Ｈｚの繰り返し周波数で数１００ＭＷ／ｃｍ^２の高エネルギーの励起用レーザー光１００を照射するものである。集光レンズ２によって集光されたレーザー光は、レーザー光入射窓１０を通過してターゲット４の表面で点状に集光される。
【００６０】
ターゲット供給機構３は、一対のリール３１，３２と、一対のリール３１，３２間に介装されたターゲット４と、図示しないモータとから構成されている。ターゲット４は、図２４に示すように、ポリエチレンからなる高分子膜４０と、高分子膜４０表面に蒸着によって積層された金属Ａｌ膜４１と、金属Ａｌ膜４１の表面に蒸着によって積層された金属Ｂ膜４２とからなる三層構造をなし、テープ状に形成されている。
【００６１】
図２５に拡大して示すように、ターゲット４は一方のリール３１に巻回され、モータの連続駆動によって一方のリール３１から他方のリール３２に巻き取られるように構成されている。したがって励起用レーザー光が照射された部分はリール３２に巻き取られるので、ターゲット４は常に新しい部分がレーザー光１００の集光位置に表出するようになっている。
【００６２】
ターゲット４の高分子膜４０は厚さが６０μｍであり、金属Ａｌ膜４１は１０μｍ、金属Ｂ膜４２は３μｍの厚さとされている。このターゲット４は、金属Ｂ膜４２がレーザー光１００に対向するように配置されている。
【００６３】
なお１回のレーザー光１００の照射で、ターゲット４は移動方向に約５００μｍ剥ぎ取られることがわかっている。したがってレーザー光を１０Ｈｚの繰り返し周波数で照射する場合には、ターゲット４の送り速度は５ｍｍ／秒程度であれば十分である。
【００６４】
発生した軟Ｘ線は、真空容器１内に配置された前置きスリット１２を通過した後に平面結像型斜入射分光器５内に入る。平面結像型斜入射分光器５内のＸ線集光ミラー５０は、斜入射したＸ線が全反射してスリット５１を通過するように設計されている。スリット５１を通過して余分な光がカットされた軟Ｘ線は、フィルタ５２を通過後に回折格子５３で波長分散され、ＣＣＤ検出器６によって検出される。
【００６５】
フィルタ５２は、厚さ０．２μｍのパリレン−Ｎ膜に、厚さ０．２μｍの金属Ｓｎ膜が蒸着により積層されてなり、パリレン−Ｎ膜がスリット５１に対向し、金属Ｓｎ膜が回折格子５３に対向している。
【００６６】
この軟Ｘ線光源装置によれば、リール３１，３２の回転駆動を連続的にすることにより、ターゲット４を励起用レーザー光１００の集光位置に連続的に供給でき、回転駆動を間欠的にすれば間欠的に供給することができる。したがって長時間の連続駆動が可能となる。
【００６７】
そしてこの軟Ｘ線光源装置によれば、フィルタ５２によって波長５〜９ｎｍの軟Ｘ線のみが透過して取り出されるので、生体分野，電子分野あるいは材料分野で利用することができる。さらに高分子膜４０と金属Ａｌ膜４１及び金属Ｂ膜４２からなるテープ状のターゲット４を用いているので、ボロンにより波長６ｎｍの軟Ｘ線が多く発生し、フィルタ５２による濾過作用と相乗的に作用するため、狭帯域の軟Ｘ線を高輝度かつ多光量で取り出すことができる。そしてデブリの発生を抑制することができるので、レーザー入射窓１０や平面結像型斜入射分光器５にデブリや浮遊粒子が付着するのが抑制され、長時間安定して軟Ｘ線を発生・利用することができる。
【００６８】
（実施例２）
金属Ｓｎ膜に代えて厚さ０．２μｍの金属Ｐｂ膜を蒸着により形成したフィルタ５２を用いたこと以外は実施例１と同様である。
【００６９】
（比較例１）
フィルタ５２を用いなかったこと以外は実施例１と同様である。
【００７０】
＜試験例２＞
実施例１，実施例２及び比較例１のＸ線光源装置について、ＣＣＤ検出器６により検出された軟Ｘ線の波長とピーク強度を測定し、結果を図２６に示す。
【００７１】
図２６の比較例１の結果より、高分子膜４０と金属Ａｌ膜４１及び金属Ｂ膜４２からなるテープ状のターゲット４を用いたことで、波長６ｎｍの軟Ｘ線が高輝度及び多光量で発生していることが明らかである。しかしＣＣＤ検出器６で観察された軟Ｘ線には、他の波長のスペクトルも観察されている。
【００７２】
しかし各実施例では、波長６ｎｍの軟Ｘ線を高輝度及び多光量で取り出すことができ、かつ他の波長の軟Ｘ線はカットされていることがわかり、これはフィルタ５２を用いた効果であることが明らかである。
【００７３】
＜試験例３＞
ターゲット４において、金属Ａｌ膜４１と金属Ｂ膜４２の膜厚を種々変化させ、それぞれについて実施例１のＸ線光源装置を用いて軟Ｘ線を取り出し、ＣＣＤ検出器６で観察された軟Ｘ線のピーク強度を測定した。結果を図２７に示す。なお図２７において、ボロンについては波長６ｎｍの軟Ｘ線ピーク強度を示し、アルミニウムについては波長１６ｎｍの軟Ｘ線ピーク強度を示す。また各種膜厚の金属Ｂ膜４２表面のＳＥＭ写真を図２８〜３２に示す。
【００７４】
図２７より、波長６ｎｍの軟Ｘ線を高いピーク強度で安定して取り出すためには、金属Ｂ膜４２の膜厚を１〜６μｍとするのが好ましいことがわかる。金属Ｂ膜４２の膜厚が１μｍ未満ではピーク強度が低すぎて好ましくなく、６μｍを超えるとピーク強度のばらつきが大きい。この理由は、図２８〜３２より、金属Ｂ膜４２の膜厚が厚くなると鱗片状となり、これによって金属Ｂ膜４２が割れたり剥離したためと考えられる。
【００７５】
なお上記実施例で用いたターゲット４及びターゲット供給機構３に代えて、図３３，３４に示すものを用いても、本実施例と同様の効果が得られる。図３３では、ディスク状のターゲット４１と、ターゲット４１を回転駆動するとともに図のＹ方向へ移動させるターゲット供給機構を有している。また図３４では、棒状のターゲット４２と、ターゲット４２を回転駆動するとともに図のＺ方向へ移動させるターゲット供給機構を有している。
【００７６】
【発明の効果】
すなわち本発明の軟Ｘ線光源装置によれば、狭帯域の波長の軟Ｘ線を高輝度かつ多光量で取り出すことができるので、生体分野，電子分野あるいは材料分野での利用価値が著しく高まる。またターゲットをシート状又はテープ状などとすることで、高頻度で繰り返して高輝度かつ多光量の軟Ｘ線を発生させることができ、長時間の連続運転が可能となる。したがって光電子分光，Ｘ線回折分光，Ｘ線顕微鏡に最適に用いることができるる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｔｉ膜における各波長の軟Ｘ線透過率を示すグラフである。
【図２】Ｂａ膜における各波長の軟Ｘ線透過率を示すグラフである。
【図３】Ｌｉ膜における各波長の軟Ｘ線透過率を示すグラフである。
【図４】Ｃ膜における各波長の軟Ｘ線透過率を示すグラフである。
【図５】Ｃａ膜における各波長の軟Ｘ線透過率を示すグラフである。
【図６】Ｐ膜における各波長の軟Ｘ線透過率を示すグラフである。
【図７】Ｂ膜における各波長の軟Ｘ線透過率を示すグラフである。
【図８】Ａｌ膜における各波長の軟Ｘ線透過率を示すグラフである。
【図９】Ｓ膜における各波長の軟Ｘ線透過率を示すグラフである。
【図１０】Ｐｂ膜における各波長の軟Ｘ線透過率を示すグラフである。
【図１１】Ｓｎ膜における各波長の軟Ｘ線透過率を示すグラフである。
【図１２】Ｓｉ膜における各波長の軟Ｘ線透過率を示すグラフである。
【図１３】Ｃ膜とＳｎ膜との積層体における各波長の軟Ｘ線透過率を示すグラフである。
【図１４】Ｃ膜とＰｂ膜との積層体における各波長の軟Ｘ線透過率を示すグラフである。
【図１５】ＰＭＭＡフィルムにおける各波長の軟Ｘ線透過率を示すグラフである。
【図１６】ポリエチレンフィルムにおける各波長の軟Ｘ線透過率を示すグラフである。
【図１７】ポリプロピレンフィルムにおける各波長の軟Ｘ線透過率を示すグラフである。
【図１８】ポリカーボネートフィルムにおける各波長の軟Ｘ線透過率を示すグラフである。
【図１９】パリレン−Ｎフィルムにおける各波長の軟Ｘ線透過率を示すグラフである。
【図２０】パリレン−Ｃフィルムにおける各波長の軟Ｘ線透過率を示すグラフである。
【図２１】パリレン−Ｎ膜とＳｎ膜との積層体における各波長の軟Ｘ線透過率を示すグラフである。
【図２２】パリレン−Ｎ膜とＰｂ膜との積層体における各波長の軟Ｘ線透過率を示すグラフである。
【図２３】本発明の一実施例の軟Ｘ線光源装置の全体構成を示す説明図である。
【図２４】本発明の一実施例の軟Ｘ線光源装置に用いたターゲットの斜視図である。
【図２５】本発明の一実施例の軟Ｘ線光源装置に用いたターゲット供給機構の斜視図である。
【図２６】フィルタの種類と取り出された軟Ｘ線のスペクトルとの関係を示すグラフである。
【図２７】本発明の一実施例の軟Ｘ線光源装置に用いたターゲットの金属Ｂ膜の厚さと生成した軟Ｘ線のピーク強度との関係を示すグラフである。
【図２８】本発明の一実施例の軟Ｘ線光源装置に用いたターゲットの金属Ｂ膜を各種膜厚に蒸着形成した場合の表面の粒子構造を示すＳＥＭ写真である。
【図２９】本発明の一実施例の軟Ｘ線光源装置に用いたターゲットの金属Ｂ膜を各種膜厚に蒸着形成した場合の表面の粒子構造を示すＳＥＭ写真である。
【図３０】本発明の一実施例の軟Ｘ線光源装置に用いたターゲットの金属Ｂ膜を各種膜厚に蒸着形成した場合の表面の粒子構造を示すＳＥＭ写真である。
【図３１】本発明の一実施例の軟Ｘ線光源装置に用いたターゲットの金属Ｂ膜を各種膜厚に蒸着形成した場合の表面の粒子構造を示すＳＥＭ写真である。
【図３２】本発明の一実施例の軟Ｘ線光源装置に用いたターゲットの金属Ｂ膜を各種膜厚に蒸着形成した場合の表面の粒子構造を示すＳＥＭ写真である。
【図３３】実施例の軟Ｘ線光源装置に用いたターゲット供給機構の他の態様を示す斜視図である。
【図３４】実施例の軟Ｘ線光源装置に用いたターゲット供給機構の他の態様を示す斜視図である。
【符号の説明】
１：真空容器２：集光レンズ３：ターゲット供給機構
４：ターゲット５：平面結像型斜入射分光器６：ＣＣＤ検出器
５０：Ｘ線集光ミラー５１：スリット５２：フィルタ

Claims

真空容器と、該真空容器内に配置されたターゲットと、該ターゲットにエネルギービームを照射するビーム照射手段と、該真空容器と連通して設けられたＸ線光学系と、からなる軟Ｘ線光源装置において、
該真空容器又は該Ｘ線光学系には、錫及び鉛の少なくとも一方よりなる金属膜が積層された高分子フィルムからなり狭帯域の所定波長の軟Ｘ線が透過するフィルタを有することを特徴とする軟Ｘ線光源装置。
前記高分子フィルムの厚さは０．０１〜１μｍであり、前記金属膜の厚さは０．０１〜１μｍである請求項１に記載の軟Ｘ線光源装置。
前記高分子フィルムは、ポリエチレン，ポリプロピレン，パリレン−Ｎ及びパリレン−Ｃから選ばれる少なくとも一種から形成されている請求項１に記載の軟Ｘ線光源装置。
前記ターゲットは、高分子フィルムと該高分子フィルムの表面に積層された第１金属膜と、該第１金属膜の表面に積層されたターゲット材料としての第２金属膜と、からなるシート形状又はテープ形状をなすことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の軟Ｘ線光源装置。
前記第２金属膜の厚さは１〜５μｍである請求項４に記載の軟Ｘ線光源装置。
前記第２金属膜は、錫及び鉛の少なくとも一方からなる請求項４又は請求項５に記載の軟Ｘ線光源装置。