JP3186567B2 - Ｘ線レーザー発生装置と発生方法 - Google Patents

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線レーザーの発生
技術に関し、特に、小型のレーザー発振手段によってＸ
線レーザーの発生を可能とする技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザー光を利用してＸ線レーザーを発
生する技術が開発されるに至った（日経サイエンス、１
９８９年２月号 １８頁、Ｘ線レーザー）。この技術で
は、図１に示すように、大出力のパルスレーザー１１、
１２を細線状に集光してターゲット物質１３の表面を照
射する。ターゲット物質１３は、大出力の高密度レーザ
ー光１１、１２の照射によって多価イオンを含む高温の
プラズマ１４を発生する物質、例えばＳｅが用いられて
いる。プラズマ１４中の電離した電子は高エネルギーを
有し、プラズマ１４中の多価イオンに衝突して反転分布
を形成する。さらにこれが誘導放出をもたらしてＸ線レ
ーザー１５、１６が放出される。

【０００３】この技術は、レーザー光によってＸ線レー
ザーを発生させる大変に有望な技術であるが、Ｘ線レー
ザーの発生効率が著しく低く、極めて大型のレーザー発
振手段を用いないとＸ線レーザーが得られない。現在は
体育館ほどのサイズのレーザー発振手段を必要としてい
る。

【０００４】Ｘ線レーザーの発生効率を向上させる技術
がその後進展し、その一例が特開平６−２７５８９３号
公報に開示されている。この技術では、図２に示すよう
に、ターゲット物質２３の両側に一対の放電用電極２
５、２６を設けて放電をおこさせる。そして放電による
エネルギーとレーザー光２２によるエネルギーの両者に
よってプラズマ２４に反転分布状態を形成する。

【０００５】この技術によると、レーザー光２２の強度
はさほど大出力のものでなくともよく、例えばＹＡＧレ
ーザー等の小型レーザーによってＸ線レーザーを発生す
ることが可能となると記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、小型レ
ーザーによってＸ線レーザーを発生可能とするのみなら
ず、放電といった他のエネルギー源を用いることなく、
レーザーからのエネルギーのみでＸ線レーザーを発生可
能とする技術を完成した。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明を図１、図２と
同様に模式的に図３に示す。この発明ではパルスレーザ
ー３０をそのままターゲット物質３３に照射することを
せず、パルスレーザー３０をパルス列レーザー３１に変
換する。そしてパルス列レーザー３１を細線状に集光し
てターゲット物質３３の表面を照射する。パルスレーザ
ー３０で一度に照射するのでなく、パルス列レーザー３
１に変換して持続的に照射すると、ターゲット物質のプ
ラズマ化効率が著しく高くなる。これは本発明者らによ
って発見された現象であり、特開平４−６７５９９号公
報に記したとおりである。本発明者らは更に研究を重ね
たところ、パルスレーザー３０をパルス列レーザー３１
に変換した結果、実質的なレーザー照射時間がＴ３０か
らＴ３１に伸び、この結果、Ｘ線が高効率で誘導放出さ
れる期間も伸びることを見出した。そして誘導放出期間
が伸びることに起因して、ターゲット物質の両側に一対
のＸ線反射ミラーを設置して共振系を構成しておくと、
誘導放出される期間内にＸ線が一対のミラー間を往復運
動する回数が増加し、強い共振が得られることを見出し
た。本発明は上記２つの知見、すなわち、単パルスでな
くパルス列とすることでプラズマ化効率が向上するこ
と、およびパルス列とすることで誘導放出期間が伸びて
共振系に強い共振状態が得られるようになるという知見
に基づいて創出されたものである。

【０００８】本発明に係わるＸ線レーザー発生装置は、
パルスレーザーを発生するレーザー発振手段、そのパル
スレーザーをパルス列レーザーに変換する変換手段、そ
のパルス列レーザーを細線状に集光する光学手段、その
集光位置に置かれており、細線状に集光されたパルス列
レーザーの照射によって多価イオンを含む高温プラズマ
を発生するターゲット物質、そのターゲット物質の照射
領域近傍を減圧状態に保持する減圧チャンバー、そのタ
ーゲット物質の両側で前記細線の延長線上に置かれた一
対のＸ線反射ミラーとを備えており、その一対のＸ線反
射ミラーのうちの少なくとも一方がＸ線の一部を透過す
るようになっていると共に、光学手段が、空間的に拡が
るレーザーを位置によって分割し、分割されたレーザー
部分同志をターゲット表面又はその近傍で集光させるよ
うになっていることを特徴とする。

【０００９】この装置によると、パルス列レーザーの利
用によって、プラズマ化効率が向上し、かつ、一対のミ
ラー間でＸ線が往復する回数が増大して強い共振が発生
するという２つの技術要素が有効に組合わされて活用さ
れ、Ｘ線レーザーの発生効率が大幅に向上する。この結
果、特開平６−２７５８９３号公報では、小型レーザー
の他に必要とされていた放電を不必要とすることがで
き、小型レーザーのエネルギーでＸ線レーザーを発生す
ることが可能となる。

【００１０】またこの発明に係わるＸ線レーザー発生方
法では、レーザーの照射によって多価イオンを含む高温
プラズマを発生するターゲット物質を減圧環境下に保持
し、そのターゲット物質の表面の細線状の領域に短時間
間隔で繰り返しレーザーを照射し、その細線状の領域に
沿って発生するＸ線を一対のＸ線反射ミラー間に閉じ込
めて共振させ、共振して発生したＸ線レーザーを少なく
とも一方のＸ線反射ミラーを透過させて取り出すことで
Ｘ線レーザーを発生する。

【００１１】この方法によっても、上記２つの現象、す
なわち、一度に多量のエネルギーを与えるよりも時間を
かけてエネルギーを与え続けた方がプラズマ化効率が高
く、しかも一対のミラー間でＸ線が往復運動する回数が
増大して強い共振が発生するという現象が組合わされ、
小型レーザーによってＸ線レーザーを発生させることが
可能となる。また本発明では、例えば図４に模式的に示
されるように、空間的に拡がるレーザー４０を位置によ
って複数のレーザー部分４１、４２、４３…に分割し、
分割されたレーザー部分同志をターゲット表面又はこの
近傍で集光させる。このようにすると、集光された細線
４６の長さ方向における強度分布が均一化される。なお
図４は模式図であり、例えばレーザー部分４２、４４が
集光する様子は図示省略されており、また各レーザー部
分同志が集光されるときには、同時に細線４６状に集光
されている。

【００１２】

【この発明における好ましい手段】この場合、図３に模
式的に示されているように、パルス列レーザー３１のう
ちの後半部３１ｂの強度を前半部３１ａの強度よりも弱
めることが好ましい。後半部３１ｂの強度を弱めると、
大きな利得をもたらすプラズマ密度と電子温度をほぼ同
時に得ることができ、極めて大きな利得が得られるよう
になる。なおこの現象自体は本発明者らが特開平７−９
４２９６号公報で開示したとおりである。本発明の一つ
のポイントは、後半部３１ｂにおいて強度の弱いパルス
列レーザー３１を用いると、単にプラズマ化効率が向上
するだけでなく、高利得が得られる状態が長く持続する
ことになり、一対のＸ線反射ミラーや構成される共振系
に強い共振が発生し、強いＸ線レーザーが得られるよう
になることを見出したことにあり、これを利用して、パ
ルス列レーザーと反射ミラー対の利用によってＸ線レー
ザーの発生に成功したものである。

【００１３】また本発明では、細線状に集光させる光学
手段が、図５に模式的に示すように、この細線状の中に
干渉パターンを形成することが好ましい。図５は複数の
明部５１、５２…が細線５０の中に形成されている様子
を例示している。このようにすると、明部５１、５２…
において、高い電子温度が得られるようであり、高効率
でＸ線レーザーが出力される。

【００１４】なおＸ線を反射して共振させるとともに一
部を透過させてＸ線を出力するＸ線反射ミラーは、Ｘ線
の強度分布の中心位置からオフセットされた位置に透過
窓を形成することで実現される。あるいは基板とその基
板表面に形成された多層膜とで構成し、その基板の一部
に透過孔を形成することでも実現される。Ｘ線の一部を
透過するＸ線反射ミラーは、ターゲット物質の片側にあ
ってもよいし両側にあってもよい。

【００１５】パルスレーザーの発振手段としては、ＹＡ
Ｇレーザー、エキシマレーザー又はガラスレーザーのう
ちのいづれかを用いることができる。これらのレーザー
は小型であり、安価に入手することができる。

【００１６】ターゲット物質の表面には、照射されるパ
ルス列レーザーを乱反射する微小凹凸が形成されている
ことが好ましい。これによると、パルス列レーザーがタ
ーゲット表面で全反射されてしまうことが防止される。

【００１７】さらに、前記減圧チャンバーの前記パルス
列レーザーの入射部に、前記ターゲット物質からの飛散
物質の接近を抑制する手段が設けられていることが極め
て好ましい。また前記Ｘ線反射ミラーの近傍に、前記タ
ーゲット物質からの飛散物質が反射面に付着するのを抑
制する手段が設けられていることが極めて好ましい。

【００１８】これらの接近ないし付着抑制手段が設けら
れていると、長期間に亘るＸ線レーザー発生装置の繰り
返し運転が可能となる。

【００１９】

【発明の実施の形態】図６は、パルスレーザーを発生す
るパルスレーザー発振装置５９と、それから発生するパ
ルスレーザー５９Ａをパルス列レーザー６０Ａに変換す
る変換装置６０の一例を示している。パルスレーザー発
振装置５９としては、ＹＡＧレーザーを用いることがで
きる。その他、エキシマレーザー、ガラスレーザー、Ｌ
ｉＳＡＦレーザー、Ｔｉサファイアレーザー、アレキサ
ンドライトレーザー、Ｎ₂ レーザー等を用いることもで
きる。またこれらとＢＢＯ、ＬＢＯ等の非線型光学材料
の結晶と組合わせて用いることもできる。

【００２０】図中、６１〜６５はビームスプリッター、
６６〜６８はプリズム、６９と７１は全反射ミラー、７
０はフィルターであり、これらによって変換装置６０が
構成されている。ビームスプリッター６１に入射された
パルスレーザーは２方向に分割され、一方はビームスプ
リッター６２に直進し、他方は直角に反射してプリズム
６６に入射される。プリズム６６に入射されたパルスレ
ーザーはビームスプリッター６２に戻される。プリズム
６６を経た光はビームスプリッター６１からビームスプ
リッター６２に直進する光よりも遅れる。すなわちビー
ムスプリッター６２には２個のパルス列レーザーが入射
される。ビームスプリッター６２はビームスプリッター
６１から直接来たパルスレーザーを２方向に分割し、又
プリズム６６からのパルスレーザーを２方向に分割す
る。このためビームスプリッター６３には４個のパルス
列レーザーが入射される。以下同様にしてビームスプリ
ッター６４には８個のパルス列レーザーが入射される。
８個のパルス列レーザーはさらにビームスプリッター６
５によって２方向に分割される。このとき全反射ミラー
６９と全反射ミラー７１までの距離の相違によって計１
６個のパルス列レーザー６０Ａが得られる。なお図中７
０はフィルターであり、１６個のパルス列レーザーのう
ち、ミラー６９で反射された前半８個のパルス列レーザ
ーの強度に比してミラー７１で反射された後半８個のパ
ルス列レーザーの強度を低下させる。このようにして変
換装置６０は１つのパルスレーザー５９Ａを、計１６個
のパルス列レーザー６０Ａに変換し、かつ後半部のパル
ス列レーザーの強度を前半部のこれよりも低くする。な
おパルスレーザーをパルス列レーザーに変換する現象
は、パルスレーザー発振装置５９から発射されるパルス
レーザー５９Ａ、５９Ａ２…ごとに生じる。すなわちパ
ルスレーザー５９Ａで１６個のパルス列レーザーが生
じ、又パルスレーザー５９Ａ２によっても１６個のパル
ス列レーザーが生じる。本発明では、１個のパルスレー
ザーを１６個のパルス列レーザーに変換することで、レ
ーザーの実質的照射時間を伸ばしている。本実施例では
１６個のパルス列レーザーによって約４ナノ秒の照射時
間を得ている。

【００２１】１６個のパルス列レーザーは、プリズム７
２とレンズ７３を経て減圧チャンバー８３に入射され
る。図７は水平方向から見た断面、図８は垂直方向から
見た断面を示している。レンズ７３は円筒レンズであ
り、図７に示すように、鉛直面内においてパルス列レー
ザーの各レーザー光を細く絞る。プリズム７２は、図８
に示すように、水平面内で分割プリズムとなっており、
図４で模式的に示したように、レーザーを場所によって
５つの部分に分割し、その分割した各部分レーザー光を
重ね合わせる。レンズ７３による集光位置とプリズム７
２による重ね合わせ位置は等しい位置となるように調整
されている。このようにしてレーザー光はチャンバー８
３内で細線状に集光される。この実施例では、線幅が１
５０μｍ、線長が１１ｍｍの細線状に集光される。

【００２２】チャンバー８３は全体として気密容器であ
り、ポート８４が真空ポンプに接続されて減圧状態に保
持される。チャンバー８３のパルス列レーザー６０Ａの
入射側には、パルス列レーザー６０Ａを入射するための
ガラス窓７４が設けられている。またチャンバー８３内
にはパルス列レーザ６０Ａの照射によって多価イオンを
含む高温プラズマを発生するターゲット物質、この実施
例の場合アルミ板８５が固定されている。なおアルミに
かえて、マグネシウム、シリコン、カルシウム等の材料
をターゲット物質とすることができる。前記のプリズム
７２とレンズ７３はパルス列レーザー６０Ａを細線状に
集光する光学装置を構成しており、ターゲット物質であ
るアルミ板８５はその集光位置に置かれている。アルミ
板８５の表面に、集光されたパルス列レーザーが持続的
に照射されると、アルミ板８５の表面からプラズマその
他の飛散物質が発生する。この飛散物質がガラス窓７４
に付着すると、入射されるパルス列レーザー６０Ａの強
度が弱められるために、この実施例では、飛散物質がガ
ラス窓７４に接近することを抑制する手段が講じられて
いる。この手段は、筒状の壁７５、８２とノズル８１と
バッフル７７〜８０で構成されており、ポート７６から
供給される希ガスがノズル８１方向に流動することで、
飛散物質がガラス窓７４に接近するのを抑制する。バッ
フル７７〜８０は希ガスの流動の抵抗となって、過大量
の希ガスがチャンバー８３内に流入してチャンバー８３
の減圧度が不充分となることを防止する。またガラス窓
７４方向に飛散する物質が希ガスと衝突してガラス窓方
向に向かう軌道からそれたときにその飛散物質を付着さ
せる役割を果たす。このようにして飛散物質はバッフル
７７〜８０によってトラップされるために、ガラス窓７
４方向に接近することが抑制される。

【００２３】ターゲット物質であるアルミ板８５は、集
光されたレーザー光の照射によって、多価イオンを含む
プラズマを発生する。このとき、単一のパルスレーザー
でなく、パルス列レーザーによって繰り返し（すなわち
持続的）に照射される結果、短時間に強いレーザーを照
射するのに比して、照射総エネルギー量が同一であって
も多量のプラズマが発生する。また多価イオンを含むプ
ラズマ中で高エネルギー電子が多価イオンに衝突して反
転分布を形成する。なおパルス列レーザーによって繰り
返し照射することで反転分布状態のプラズマの発生効率
を高めるには、電子温度が低くなる以前に次のパルス列
によるレーザー照射が行われる必要がある。図６のパル
スレーザー５９Ａ２ではパルスレーザー５９Ａから間隔
があきすぎていてかかる相乗作用は得られない。一連の
パルス列レーザー６０Ａの照射によってプラズマは膨張
しつつ電子温度が高温化する。そして一連のパルス列レ
ーザーの照射が中断されると、自然放出によってＸ線が
放出され、この放出Ｘ線がきっかけとなって、誘導放出
が起こる。この誘導放出を効果的に起こして効率的にＸ
線を得るために、本実施例では２つの工夫をこらしてい
る。

【００２４】一つの工夫は、パルス列レーザー６０Ａの
うちの後半部の強度を前半部の強度より弱めることであ
る。１６個のパルス列レーザー６０Ａの照射が終了する
とともにプラズマ密度は減少し電子温度は低下する。こ
のとき電子温度の方が急速に低下する。一方Ｘ線の放出
が効率的に行われるためにはプラズマ密度が所定範囲内
であり、かつ電子温度も所定範囲内にあることが必要で
ある。１６個のパルス列レーザーの強度が均一である
と、プラズマ密度が適値となったときには既に電子温度
が低下しすぎて多価イオンの数が減少しており、Ｘ線の
放出が効率的に行われない。本実施例のように、パルス
列レーザーの前半部の強度を大きくして後半部の強度を
小さくすると、Ｘ線の放出が効率的に行われるプラズマ
密度と電子温度がほぼ同時に得られ、強いＸ線放出が得
られる。

【００２５】また本実施例では、ターゲット物質（アル
ミ板８５）の細線状の照射領域の左右に１対のＸ線反射
ミラー８７、８９が設けられており、１対のＸ線反射ミ
ラー８７、８９間でＸ線の共振が生じるようにしてい
る。

【００２６】さらに興味あることに、単一のパルスレー
ザーをパルス列レーザーに変換して実質的な照射時間を
伸ばすと、プラズマからＸ線が放出される期間も伸び
て、１対のＸ線反射ミラー間でＸ線が往復運動する回数
も増大して強い共振が得られるようになる。

【００２７】このようにして本実施例では上記２つの工
夫によって、小型レーザー５９からのエネルギーのみで
Ｘ線レーザーの発生を可能とすることに成功している。

【００２８】なおターゲット物質からの飛散物質がＸ線
反射ミラーに付着すると、強い共振が起きにくくなる。
そこで本実施例では、図１０に示すように、一方の反射
ミラー８７をピンホール８６ａ付のカバーで覆い、そこ
に希ガスを吹き込む。希ガスはピンホール８６ａから吹
き出される。又他方の反射ミラー８９もピンホール８８
ａ付のカバー８８で覆い、そこに希ガスを吹き込む。こ
の場合カバー８８はチャンバー８３に設けられているＸ
線取り出し用の透過孔９１に連通している。チャンバー
８３の外部にはチューブ９２が固定されており、ここも
減圧された希ガスで充填されている。このチューブ９２
内にＸ線レーザーを照射したい物質が置かれた状態でこ
の装置は運転される。

【００２９】分割プリズム７２は、図９に示すように、
空間的な拡がりを持つレーザーを５つの部分に分け、こ
れをターゲット表面又はその近傍で重ね合わせる。図９
中のカーブはレーザー光の強度分布を示し、中心で強く
周辺で弱い。本実施例のように、これを５つに分割して
重ね合わせると、ビームプロファイルは均一化され、細
線状の照射領域の長手方向において均一な強度が得られ
る。

【００３０】なお分割プリズム７２は上述のように、長
手方向に沿って強度を均一とする他、図５に例示したよ
うに、細線の中に干渉パターンを作り出す。細線全体と
して見るとほぼ均一の強度でありながら、局所的に光の
明暗パターンが生じるようにすると、Ｘ線の放射効率が
向上する。

【００３１】ターゲット物質（この場合アルミ板８５）
の表面がレーザー光を乱反射するように表面に細やかな
凹凸を形成しておくことが好ましい。本実施例ではアル
ミ板８５の表面をブラスト加工してレーザー光が全反射
しないようにしている。

【００３２】一部のＸ線を反射して残部のＸ線を透過す
る反射ミラー８９は、図１０に示すように基板８９ｂ
（例えばＳｉ基板）の表面にタングステンとシリコン又
はモリブデンとシリコンの多層膜８９ａを蒸着したもの
である。基板８９ｂの中心には透過用の孔８９ｃが形成
されており、その部分は多層膜８９ａのみとなってい
る。Ｘ線はこの多層膜８９ａによって一部透過され、一
部反射される。

【００３３】なおこれに代えて、全反射ミラーに直接透
過孔を貫通させておいてもよい。この場合は、Ｘ線の強
度分布の中心から若干離れた位置に貫通孔を設ける。こ
のようにしても、一対のミラー間で共振を発生させつ
つ、このうちの一部のＸ線をミラー外へ取り出すことが
可能となる。なおこのようなミラーは、ターゲット物質
の片側のみに設けてもよく、両側に設けてもよい。

【００３４】なお上述の実施例では、希ガスを利用して
窓ガラス７４やミラー８７、８９への飛散物質が付着す
るのを防止している。これに代えて、付着を防止する必
要のある面の前面に、細径の筒を光の進行方向に沿って
蜂の巣状に並べたカバーを設けてもよい。このカバーは
レーザー光やＸ線の通過を許容する。一方飛散物質は筒
の内壁に付着し、反射面や透過面等に付着することが抑
制される。又Ｘ線反射ミラーの前面にピンホール付のプ
レートを置くだけでも、反射面の汚れを効果的に抑制す
ることができる。本開発により卓上型のＸ線レーザーが
得られるために、Ｘ線ミラーの使用によりＸ線像の拡大
・縮小が可能となり、実験室で手元において使えるＸ線
顕微鏡が実現する。とくに水を透過し、ウォーターウィ
ンドウと呼ばれている波長２３〜４４オングストローム
のＸ線源が得られれば生物の細胞、ＤＮＡを生きた状態
で観測できるＸ線顕微鏡をつくることができる。本発明
のレーザーでは、利得の観測されたＸ線が複数あるの
で、それぞれの波長に対応したＸ線共振器ミラーを複数
準備して真空容器内に設置し、必要に応じて切り替える
ことにより、発振波長を変えられる大きな特徴を持つ。
２本のレーザー波長で別々に試料のＸ線顕微鏡像を記録
しそのイメージの差を採ることにより、２波長間に吸収
端を持つ元素の空間分布が従来に無いほど高感度で観測
できる。Ｘ線レーザーによりＸ線ホログラフィー装置を
実現し、微小対象物の三次元像の観測やこれらのものの
ナノメーターオーダーの変形・変位の測定が可能とな
る。またＸ線はＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）として表面
層の分析に使われているが、従来はＸ線の集光スポット
径が大きく空間分解能は７ミクロンが限度であったが、
Ｘ線レーザーを使用すれば、集光スポットの縮小が可能
であるため０．１ミクロン程度の高分解能のＸＰＳを実
現することができる。空間分解能がサブミクロンの表面
分析装置ＸＰＳは半導体工場における製品の分上り向上
に極めて重要な観測手段として持ち望まれており、大き
な製品市場が期待されている。Ｘ線レーザーを利用する
製品のなかで最も期待されるものは超ＬＳＩリソグラフ
ィー用の露光装置である。現在の超ＬＳＩリソグラフィ
ー露光装置では波長３６５ｎｍの水銀のｉ線を光源とし
て１６メガビット程度のメモリーデバイスを製造してい
るが、次世代の露光装置はＫｒＦエキシマーレーザー
（波長２４８ｎｍ）により１ギガビット程度までのメモ
リーデバイスの製造が考えられている。Ｘ線レーザーを
利用すれば前述のようにＸ線ミラーにより回路パターン
の縮小ができ、例えばパターン寸法０．５ミクロンを１
／５の縮小をしてもメモリーサイズは４ギガビット程度
となり、Ｘ線レーザー利用による縮小投影Ｘ線リソグラ
フィー装置は次次世代のリソグラフィー装置として期待
される。

【００３５】

【発明の効果】本発明では、パルスレーザーによる単発
的な励起でなく、繰り返し励起する方式を取るために、
効率的にプラズマ化され、しかも反転分布寿命を長く確
保できる。しかも１対のＸ線反射ミラーで共振を起こさ
せると、反転分布寿命が長くされているために強い共振
が生じてＸ線レーザーが得られる。このようにして効率
の向上が図られているために、レーザー光のエネルギー
がＸ線レーザーの発生に効率的に用いられ、小型レーザ
ーのエネルギーのみでＸ線レーザーを発生することに成
功している。このため本発明によると、Ｘ線レーザーに
よる半導体加工装置やＸ線レーザーを用いた分析装置等
が小型で安価となり、より微細な加工や微細な分析の実
用化が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のＸ線レーザー発生方法の一例を示す図

【図２】他のＸ線レーザー発生方法の一例を示す図

【図３】本発明の一つの態様を模式的に示す図

【図４】本発明の他の態様を模式的に示す図

【図５】本発明のさらに他の態様を模式的に示す図

【図６】パルスレーザーをパルス列レーザーに変換する
システムを示す図

【図７】チャンバーの側方からみた断面図

【図８】チャンバーの上方からみた断面図

【図９】レーザー光を重ね合わせる図

【図１０】ターゲット部分近傍の拡大平面図

【符号の説明】

30，59A ；パルスレーザー 31,60A ；パルス列レーザー 59 ；パルスレーザー発振装置 60 ；変換装置 72 ；プリズム 73 ；レンズ 74 ；ガラス窓 83 ；減圧チャンバー 85 ；ターゲット物質 87 ；全反射Ｘ線ミラー 89 ；一部反射Ｘ線ミラー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原 民夫 愛知県名古屋市天白区久方２丁目12番地 １ 豊田工業大学内 (72)発明者 山口 直洋 愛知県名古屋市天白区久方２丁目12番地 １ 豊田工業大学内 (72)発明者 佐田 登志夫 愛知県名古屋市天白区久方２丁目12番地 １ 豊田工業大学内 審査官 小原 博生 (56)参考文献 特開 平８−17701（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−181484（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−299576（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01S 4/00,3/094

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パルスレーザーを発生するレーザー発振
   手段、 そのパルスレーザーをパルス列レーザーに変換する変換
   手段、 そのパルス列レーザーを細線状に集光する光学手段、 その集光位置に置かれており、細線状に集光されたパル
   ス列レーザーの照射によって多価イオンを含む高温プラ
   ズマを発生するターゲット物質、 そのターゲット物質の照射領域近傍を減圧状態に保持す
   る減圧チャンバー、 そのターゲット物質の両側で前記細線の延長線上に置か
   れた一対のＸ線反射ミラー、とを備えており、 その一対のＸ線反射ミラーのうちの少なくとも一方がＸ
   線の一部を透過するようになっていると共に、光学手段
   が、空間的に拡がるレーザーを位置によって分割し、分
   割されたレーザー部分同志をターゲット表面又はその近
   傍で集光させるようになっていることを特徴とするＸ線
   レーザー発生装置。
2. 【請求項２】 前記変換手段が、パルス列レーザーのう
   ちの後半部の強度を前半部の強度よりも弱めることを特
   徴とする請求項１に記載のＸ線レーザー発生装置。
3. 【請求項３】 前記光学手段が、細線状の中に干渉パタ
   ーンを形成することを特徴とする請求項１又は２に記載
   のＸ線レーザー発生装置。
4. 【請求項４】 前記のＸ線の一部を透過するＸ線反射ミ
   ラーが、Ｘ線の強度分布の中心位置からオフセットされ
   た位置に形成された透過窓を有することを特徴とする請
   求項１から３のいづれかに記載のＸ線レーザー発生装
   置。
5. 【請求項５】 前記のＸ線の一部を透過するＸ線反射ミ
   ラーが、基板とその基板表面に形成された多層膜とで構
   成されており、 その基板の一部に透過孔が形成されていることを特徴と
   する請求項１から３のいづれかに記載のＸ線レーザー発
   生装置。
6. 【請求項６】 前記レーザー発振手段が、ＹＡＧレーザ
   ー、エキシマレーザー又はガラスレーザーのうちのいづ
   れかであることを特徴とする請求項１から５のいづれか
   に記載のＸ線レーザー発生装置。
7. 【請求項７】 前記ターゲット物質の表面が、照射され
   るパルス列レーザーを乱反射する微小凹凸を備えること
   を特徴とする請求項１から６のいづれかに記載のＸ線レ
   ーザー発生装置。
8. 【請求項８】 前記減圧チャンバーの前記パルス列レー
   ザーの入射部に、前記ターゲット物質からの飛散物質の
   接近を抑制する手段が設けられていることを特徴とする
   請求項１〜７のいづれかに記載のＸ線レーザー発生装
   置。
9. 【請求項９】 前記Ｘ線反射ミラーの近傍に、前記ター
   ゲット物質からの飛散物質が反射面に付着するのを抑制
   する手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜
   ８のいづれかに記載のＸ線レーザー発生装置。
10. 【請求項１０】 レーザーの照射によって多価イオンを
    含む高温プラズマを発生するターゲット物質を減圧環境
    下に保持し、 そのターゲット物質の表面の細線状の領域に短時間間隔
    で繰り返しレーザーを照射し、その際、空間的に拡がるレーザーを位置によって分割
    し、この分割されたレーザー部分同志をターゲット物質
    の表面又はその近傍で集光させて行い、 これにより 細線状の領域に沿って発生するＸ線を一対の
    Ｘ線反射ミラー間に閉じ込めて共振させ、 共振して発生したＸ線レーザーを少なくとも一方のＸ線
    反射ミラーを透過させて取り出すことでＸ線レーザーを
    発生する方法。