JP3438296B2

JP3438296B2 - Ｘ線装置

Info

Publication number: JP3438296B2
Application number: JP4628894A
Authority: JP
Inventors: 洋行近藤; 典明神高
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1994-03-17
Filing date: 1994-03-17
Publication date: 2003-08-18
Anticipated expiration: 2018-08-18
Also published as: JPH07254493A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線露光装置、Ｘ線顕
微鏡，Ｘ線分析装置などのＸ線装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】前記Ｘ線装置のＸ線発生手段に一般的に
用いられるＸ線源には、シンクロトロン放射光光源の他
に、粒子線を標的（ターゲット）材料に衝突させてＸ線
を発生させるＸ線管や、標的材料を放電やレーザー照射
によりプラズマ化させてＸ線を発生させるレーザープラ
ズマＸ線源等がある。

【０００３】このように、標的材料に量子線（例えば、
レーザー光線、イオン線、電子線、粒子線等）を照射し
てＸ線を発生させるＸ線源の場合、標的材料の温度上昇
や、標的内に発生する衝撃波により、標的材料の蒸発、
飛散物質（例えば、ガス化した材料、イオン化した材
料、材料小片など。以下、これらを飛散粒子と呼ぶ）が
放出される。

【０００４】このような、Ｘ線源から放出される飛散粒
子は、Ｘ線装置に使用されているＸ線光学素子やＸ線被
照射物（例えば、試料）などに衝突して、これらを破損
したり、或いは付着、堆積して機能や特性を低下させた
り、変化させる。そのため、Ｘ線源と、Ｘ線光学素子又
はＸ線被照射物との間に、Ｘ線透過性の高い物質からな
る薄膜（以下、飛散粒子阻止用薄膜と呼ぶ。）を設置し
て遮蔽することにより飛散粒子がＸ線光学素子やＸ線被
照射物などに到達しないようにしていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】飛散粒子阻止用薄膜の
設置により、Ｘ線光学素子やＸ線被照射物などへの飛散
粒子の付着、堆積は防げるが、そのかわり、飛散粒子阻
止用薄膜上に飛散粒子が付着、堆積するので、飛散粒子
阻止用薄膜のＸ線透過率が次第に低下する。そのため、
ある期間（短期間）Ｘ線源を使用して、飛散粒子阻止用
薄膜のＸ線透過率が低下すると、飛散粒子阻止用薄膜を
交換する必要がある。この交換作業の間は、Ｘ線装置を
停止させて、装置（特に、Ｘ線発生手段）内を大気に解
放する必要がある。即ち、短期間ごとにＸ線装置が停止
するので、Ｘ線装置の運転効率が大幅に低下するという
問題点があった。

【０００６】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
もので、Ｘ線発生手段から発生するＸ線と共に放出され
る前記標的材料の蒸発物質又は飛散物質を捕獲するＸ線
透過性膜を交換する必要がなく、或いは、長期間交換す
る必要がなく、そのため、運転効率が格段に向上するＸ
線装置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】そのため、本発明は第一
に「少なくとも、標的材料への量子線照射によりＸ線を
発生するＸ線源を有するＸ線発生手段と該Ｘ線源とＸ線
被照射物又はＸ線光学素子との間に設けた遮蔽手段であ
って、前記Ｘ線源から発生するＸ線と共に放出される前
記標的材料の蒸発物質及び／又は飛散物質を捕獲するＸ
線透過性膜を有する遮蔽手段と、該Ｘ線透過性膜を加熱
して、該Ｘ線透過性膜により捕獲された前記蒸発、飛散
物質を蒸発させる加熱手段と、からなるＸ線装置（請求
項１）」を提供する。

【０００８】また、本発明は第二に「前記Ｘ線源と前記
Ｘ線透過性膜の間に、電界及び／又は磁界を印加して、
前記Ｘ線源から放出される物質に含まれる帯電物質の軌
道を曲げる手段を設けたことを特徴とする請求項１記載
のＸ線装置（請求項２）」を提供する。また、本発明は
第三に「前記Ｘ線透過性膜を透過したＸ線量を検出する
Ｘ線検出手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２
記載のＸ線装置（請求項３）」を提供する。

【０００９】また、本発明は第四に「前記加熱手段によ
る加熱により前記Ｘ線透過性膜から蒸発する物質を捕獲
する捕獲手段を設けたことを特徴とする請求項１〜３記
載のＸ線装置（請求項４）」を提供する。また、本発明
は第五に「前記Ｘ線透過性膜の破損を検知する検知手段
を設けたことを特徴とする請求項１〜４記載のＸ線装置
（請求項５）」を提供する。

【００１０】また、本発明は第六に「前記Ｘ線透過性膜
と同一機能を有する予備のＸ線透過性膜を装置の真空を
維持した状態で、前記Ｘ線透過性膜と交換するＸ線透過
性膜交換手段を設けたことを特徴とする請求項１〜５記
載のＸ線装置（請求項６）」を提供する。また、本発明
は第七に「前記Ｘ線装置がＸ線露光装置、Ｘ線顕微鏡、
Ｘ線分析装置であることを特徴とする請求項１〜６記載
のＸ線装置（請求項７）」を提供する。

【００１１】

【作用】本発明のＸ線装置（請求項１〜７）では、Ｘ線
源からの放出物質である蒸発物質及び／又は飛散物質等
を捕獲するＸ線透過性膜を加熱手段により加熱して、該
Ｘ線透過性膜上に捕獲された物質（標的から放出された
標的材料からなる物質）の温度を、該物質の飽和蒸気圧
が該Ｘ線透過性膜の周囲における該物質の蒸気分圧より
も大きくなるような温度まで上げることができる。

【００１２】Ｘ線透過性膜上に付着、堆積した（捕獲さ
れた）物質を真空中で加熱したときに、該Ｘ線透過性膜
の周囲における該物質の蒸気分圧が該物質の飽和蒸気圧
よりも低ければ、該Ｘ線透過性膜上に付着、堆積した
（捕獲された）物質は該Ｘ線透過性膜の周囲に蒸発す
る。従って、Ｘ線透過性膜のＸ線透過率は、初期状態
（放出物質を捕獲する前の状態）又は、それに近い状態
にまで回復する。

【００１３】ところで、いくつかの物質について、飽和
蒸気圧と温度の関係図が「薄膜作成の基礎」（第２版、
麻蒔立男著、日刊工業新聞社発行）の付録（付１）
に記載されている。この関係図によれば、Ｚｎの飽和蒸
気圧は、５００°Ｃにおいて約１Ｔｏｒｒである。例え
ば、このＺｎをＸ線源の標的材料とした場合について考
える。Ｘ線透過性膜に捕獲されたＺｎを５００°Ｃに加
熱すると、その温度におけるＺｎの飽和蒸気圧は約１Ｔ
ｏｒｒである。このとき、Ｘ線透過性膜の周囲が１Ｔｏ
ｒｒより低い圧力となるように排気をすれば、Ｚｎ蒸気
の分圧も１Ｔｏｒｒより低い圧力となるので、Ｘ線透過
性膜に捕獲されたＺｎは蒸発してＸ線透過性膜上から除
去される。

【００１４】Ｘ線透過性膜を加熱するときの上限温度
は、Ｘ線透過性膜を構成している物質の飽和蒸気圧が該
Ｘ線透過性膜の周囲における該物質の蒸気分圧よりも十
分に小さくなるような温度である。また、Ｘ線透過性膜
の加熱温度が高い程、或いはＸ線透過性膜に捕獲された
物質（標的材料）の飽和蒸気圧が高い程、またＸ線透過
性膜周囲における該物質の蒸気分圧が低い程、Ｘ線透過
性膜の加熱による該物質の蒸発速度が速くなるので本発
明にかかる効果が増大する比較的低温において、飽和蒸気圧が高い物質には、例え
ば、Ｚｎ，Ｍｇ，Ｐｂ等がある。これらの物質は、比較
的低温（３００〜５００°Ｃ程度）において、真空装置
に一般的に使用される排気装置によって容易に到達でき
る真空度（１０ ^-5〜１０^-6 Torr ）よりも十分高い飽和
蒸気圧（例えばＺｎの場合、３００°Ｃで〜１０^-3 Tor
r ）を有する。従って、これらの物質をＸ線源の標的材
料とすれば、Ｘ線透過性膜に捕獲されたこれらの物質を
本発明によって容易に蒸発除去させることができる。

【００１５】以上のように、本発明によれば、Ｘ線透過
性膜が破損しない限り、Ｘ線透過性膜を交換する必要が
なく、或いは長期間交換する必要がない。そのため、装
置の運転効率が格段に向上する（請求項１〜７）。ま
た、本発明の装置（請求項１）において、Ｘ線源とＸ線
透過性膜の間に電界及び／又は磁界の印加手段を設ける
ことにより、前記Ｘ線源から放出される物質のうち帯電
した物質の軌道を曲げて該放出物質がＸ線透過膜に到達
しないようにすることができる。そのため、Ｘ線透過性
膜への放出物質の付着堆積速度を低減させることができ
る。

【００１６】本発明の装置（請求項１又は２）に、Ｘ線
透過性膜を透過したＸ線量を検出するＸ線検出手段を設
けることにより、Ｘ線透過性膜のＸ線透過率の低下を検
出して、Ｘ線透過性膜の加熱の要否やＸ線透過性膜交換
の要否を判断できる。また、本発明の装置（請求項１〜
３）に、加熱手段による加熱により前記Ｘ線透過性膜か
ら蒸発する物質を捕獲する捕獲手段を設けることによ
り、真空容器内壁やレーザー導入窓などの周辺部材に、
加熱によりＸ線透過性膜から蒸発した物質が付着するこ
とを防ぐことができる。

【００１７】また、本発明の装置（請求項１〜４）に、
Ｘ線透過性膜の破損を検知する検知手段を設けることに
より、Ｘ線透過性膜が破損した場合にはＸ線透過性膜の
破損を検知でき、Ｘ線透過性膜の交換の要否を判断でき
る。また、本発明の装置（請求項１〜５）に、Ｘ線透過
性膜と同一機能を有する予備のＸ線透過性膜を装置の真
空を維持した状態で、前記Ｘ線透過性膜と交換するＸ線
透過性膜交換手段を設けることにより、装置の真空を破
らずに、新しいＸ線透過性膜と交換できる。

【００１８】また、本発明の装置（請求項１〜６）は、
Ｘ線露光装置、Ｘ線顕微鏡、Ｘ線分析装置に適用でき
る。以下、実施例により、本発明をより具体的に説明す
るが、本発明はこれらの例に限定されない。

【００１９】

【実施例１】図１（ａ）は本実施例の、飛散物質を捕獲
するＸ線透過性膜101 を有する遮蔽手段100 と、ヒータ
ー（加熱手段の一例）及び熱電対（加熱手段の一例）の
制御手段（加熱手段の一例）106 を示す斜視図であり、
図１（ｂ）は遮蔽手段100 の断面図である。

【００２０】Ｘ線透過性膜101 は、熱伝導率の高い材料
（例えば、銅やアルミニウムなど）からなるＸ線透過性
膜保持具102,103 によって挟み込まれ、固定されてい
る。保持具103 には、Ｘ線透過性膜101 の温度を検出で
きるように熱電対104 がとりつけられている。保持具10
2 には、Ｘ線透過性膜101 を加熱するヒーター（加熱手
段の一例）105 が取り付けられている。

【００２１】これらのＸ線透過性膜101 、Ｘ線透過性膜
保持具102,103 、熱電対104 、ヒーター105 は、熱的に
密に結合されているので、Ｘ線透過性膜101 を効率よく
加熱することができる。Ｘ線透過性膜101 の温度は、Ｘ
線透過性膜保持具103 に取り付けられた熱電対104 によ
って検出され、所定の温度になるように、ヒーター105
に流れる電流量を制御手段106 によって制御している。

【００２２】次に、図１に示したＸ線透過性膜101 を有
する遮蔽手段100 をレーザープラズマＸ線源（Ｘ線源の
一例）内に設けた例を図２に示し、その動作について説
明する。パルスレーザー光200 がレンズ201 によって標
的202 上に集光され、標的材料をプラズマ化し、このプ
ラズマ203 からＸ線が輻射される。真空容器207 内は、
レーザー光が標的202 に達するまでにブレークダウンせ
ずに、利用しようとしているＸ線に対して十分な透過率
が得られる圧力まで、しかも制御手段106 により制御さ
れている所定温度における標的材料（Ｘ線透過性膜上に
付着堆積した物質）の飽和蒸気圧よりも該物質の蒸気分
圧が十分に低くなるまで排気装置（不図示）により排気
されている。

【００２３】図１に示した遮蔽手段100 と同一の遮蔽手
段204 は、Ｘ線源であるプラズマ203 とＸ線光学素子
（不図示）の間に配置されている。遮蔽手段204 は、ネ
ジ205 によって保持具206 に固定され、保持具206 は真
空容器207 内に固定されている。ネジ205 は熱伝導を悪
くさせるため、点接触で遮蔽手段204 を保持している。
また、ネジ205 及び保持具206 は、熱伝導率の小さい材
料で作られているのが望ましい。

【００２４】遮蔽手段204 に取り付けられている熱電対
の電線及び、ヒーターに電流を供給する電線は、真空容
器207 の外部に引き出され（不図示）、制御装置（不図
示）に接続されている。制御装置は、熱電対の電圧値か
らＸ線透過性膜の温度を判断しＸ線透過性膜が設定温度
（Ｘ線透過性膜上に付着堆積した物質の飽和蒸気圧が周
囲における該物質の蒸気分圧よりも十分に高くなる温
度）になるように、ヒーターに流れる電流量を制御して
いる。

【００２５】プラズマ203 からはＸ線だけでなく、標的
材料の蒸発、飛散物質（例えば、ガス化した材料、イオ
ン化した材料、材料小片など）も放出される。これらの
物質は、遮蔽手段204 のＸ線透過性膜に付着する。従来
の装置では、Ｘ線源を長時間使用し続けると、Ｘ線透過
性膜上に標的材料の蒸発、飛散物質が付着堆積し、次第
にＸ線透過性膜のＸ線透過率が低下する。これに対し
て、本実施例の装置では、Ｘ線透過性膜はヒーターによ
って、標的材料（Ｘ線透過性膜上に付着堆積したもの）
の飽和蒸気圧が周囲における該物質の蒸気分圧よりも十
分に高くなる温度まで加熱されるので、Ｘ線透過性膜上
に付着堆積した物質はすぐに蒸発する。

【００２６】即ち、Ｘ線透過性膜上に付着堆積した物質
は、蒸発してＸ線透過性膜から取り除かれる。そのた
め、Ｘ線透過性膜のＸ線透過率を初期状態（蒸発、飛散
物質が付着する前の状態）に於けるＸ線透過率又はそれ
に近い値まで回復させることができる。例えば、標的材
料にＺｎを使用し、Ｘ線の波長を13.55nm とし、Ｘ線透
過性膜に0.5 μｍ厚のＢｅを用い、さらに真空容器内の
圧力を１０^-3Torrより十分低い圧力まで排気した場合
（この波長におけるＢｅの透過率は約４２％である）、
Ｘ線透過性膜（Ｂｅ膜）を約２８０°Ｃ以上に加熱すれ
ば、Ｚｎの飽和蒸気圧は、１０^-3Torrを上回る（Ｚｎの
蒸気分圧よりも十分に大きい）ので、Ｂｅ膜に付着堆積
したＺｎは蒸発する。

【００２７】このとき、Ｂｅ膜の温度が高いほど、Ｚｎ
の蒸発速度は大きくなる。Ｚｎの蒸発速度がＺｎの付着
速度を上回れば、ＺｎはＢｅ薄膜上に堆積しないので、
Ｂｅ膜の透過率は低下しない。また、Ｚｎの蒸発速度が
付着速度を上回ることができなくても、加熱しないとき
に比べると付着堆積量が低減できるので、透過率の低下
は抑制できる。そのため、Ｘ線透過性膜（この場合はＢ
ｅ膜）を交換するまでの期間を長くすることができる。

【００２８】このとき、Ｂｅ膜の温度が３００°Ｃ程度
であれば、Ｂｅの飽和蒸気圧は高々１０^-11Torr である
ので、Ｂｅ膜からのＢｅの蒸発は殆どない。しかし、温
度が１２００°Ｃ程度になると、Ｂｅの飽和蒸気圧は周
囲の蒸気分圧（Ｂｅ）と同程度となり、この温度を越え
ると、Ｂｅの飽和蒸気圧は周囲の蒸気分圧（Ｂｅ）より
も大きくなってＢｅの蒸発が始まる。従って、この場合
のＸ線透過性膜（Ｂｅ膜）の加熱上限温度は、１２００
°Ｃよりも低い温度ということになる。

【００２９】本実施例では、Ｘ線透過性膜として単一元
素であるＢｅを用いたが、Ｘ線透過性膜は、複数の材料
から構成されていてもよい。例えば、0.1 μｍ厚のSi₃N
₄膜上に0.5 μｍ厚のＳｉを成膜したものでもよい。こ
のように、Ｘ線透過性膜が複数の材料から構成されてい
るときには、加熱する温度の上限は、Ｘ線透過性膜を構
成している各材料の飽和蒸気圧が周囲圧力のうちの各材
料の蒸気分圧と同等になる温度のうちの最低温度よりも
低い温度となる。

【００３０】なお、Ｘ線透過性膜の加熱は、Ｘ線源使用
中、連続的に行ってもよいが、Ｘ線透過性膜を透過して
くるＸ線量、またはＸ線透過性膜のＸ線透過率を連続的
あるいは定期的に測定し、設定値を下回ったときのみＸ
線透過性膜を加熱し、堆積した物質を蒸発させても良
い。または、一定のショット数Ｘ線を発生させたり（レ
ーザープラズマＸ線源やガスパフＺ−ピンチＸ線源等の
パルスＸ線源の場合）、一定の時間Ｘ線を発生させた後
に（Ｘ線管等のように連続Ｘ線源の場合）、Ｘ線透過性
膜を加熱し、堆積した物質を蒸発させた後、再びＸ線源
を使用するようにしても良い（図３参照）。

【００３１】また、Ｘ線透過性膜の加熱は、ヒーターか
らの熱伝導の他に、赤外線ランプ（加熱手段の一例）等
の輻射熱を利用して行っても良い。図３においては、遮
蔽手段304 とＸ線光学素子（不図示）の間に、真空容器
312 を設け、この中に移動ステージ310 を設置して、こ
のステージ上にＸ線検出器（Ｘ線検出手段の一例）311
が設けられている。

【００３２】Ｘ線検出器311 は図のＡ方向に移動可能
で、通常の運転時にはＸ線光学素子への光路を遮らない
位置にあるが、定期的に光路中まで移動して、遮蔽手段
304 を透過してくるＸ線量を測定する。この透過Ｘ線量
が設定値を下回ったときには、Ｘ線装置の運転を停止す
る。そして、ヒーターでＸ線透過性膜を加熱し、堆積し
た物質を蒸発させて、Ｘ線透過性膜のＸ線透過率を回復
させる。或いは、新たなＸ線透過性膜と交換してもよ
い。

【００３３】図３では、Ｘ線検出器を光路中まで移動さ
せているが、Ｘ線を遮らずに透過Ｘ線を検出できるよう
にして、定常的にＸ線検出器を光路中に設置しても良
い。また、一定時間（連続Ｘ線源の場合）あるいは一定
ショット数（パルスＸ線源の場合）の間、Ｘ線源を使用
したときに、Ｘ線透過性膜のＸ線透過率がどの程度低下
するか、予め分かっている場合には、Ｘ線検出器を使用
せず、一定時間または一定ショット数、Ｘ線源を使用
後、加熱によりＸ線透過性膜のＸ線透過率を回復させて
も良い。或いは、新たなＸ線透過性膜と交換してもよ
い。

【００３４】このような方法は、連続的に使用しつづけ
ないような装置、例えばＸ線顕微鏡のような装置に、特
に有効である。なぜなら、装置を使用していないとき
に、加熱を行えば、次回使用するときまでにＸ線透過性
膜のＸ線透過率を回復させることができるからである。
本実施例では、Ｘ線源にレーザープラズマＸ線源を用い
たが、Ｘ線管（Ｘ線発生手段の一例）でも良いし、ピン
チ現象によるＸ線源でもよい。

【００３５】また、装置によっては、Ｘ線源とＸ線を使
用する部分との間に圧力差を持たせたい場合（例えば、
大気中にＸ線を取り出したい場合や高真空容器内にＸ線
を導入する場合など）がある。そのような場合には、図
４に示すように、遮蔽手段404 を、断熱部材405 及び冷
却水により冷却されている部材406 を介して真空容器40
7 に取り付けるようにすればよい。

【００３６】以上、説明したように、本実施例のＸ線装
置では、Ｘ線透過性膜が破損しない限り、Ｘ線透過性膜
を交換する必要がなく、或いは長期間交換する必要がな
く、そのため、運転効率が格段に向上する。

【００３７】

【実施例２】図５は本発明の第２実施例（実施例２）の
断面図である。これは、実施例１の遮蔽手段と同等の遮
蔽手段500 に、バッフル501 （加熱によりＸ線透過性膜
から蒸発する物質を捕獲する捕獲手段の一例）を設けた
ものである。その他の構成は実施例１と同様である。

【００３８】遮蔽手段500 は、Ｘ線透過性膜502 、Ｘ線
透過性膜保持具503,504 、ヒーター（加熱手段の一例）
505 及び熱電対（加熱手段の一例）506 から成ってい
る。遮蔽手段500 は、ネジ507 によってバッフル501 に
取り付けられている。ネジ507 は、遮蔽手段500 からバ
ッフル501 へ熱が逃げないように、点接触になってい
る。また、このネジ507 は熱伝導率の小さな材料で作ら
れているのが望ましい。

【００３９】バッフル501 は保持具508 によって、図２
に示したような真空容器の中に固定される（Ｘ線源にレ
ーザープラズマＸ線源を用いた場合）。バッフル501
は、図のように、できるだけ表面積が大きくなるような
構造になっている。また、バッフル501 は、コンダクタ
ンスが小さくなるようにＸ線源に向かって開口部が小さ
くなっている。

【００４０】このような構造にすると、Ｘ線透過性膜50
2 に付着した物質がヒーターによって加熱されると、加
熱によりＸ線透過性膜502 から蒸発した物質の大部分
は、バッフル501 に衝突して冷却され、バッフル501 に
付着、堆積する。このため、蒸発した物質が真空容器内
壁やレーザー導入窓などに付着することがない。また、
バッフル501 を冷却水等で冷却することにより、加熱に
よりＸ線透過性膜502 から蒸発した物質を更に効率的
に、バッフル501 に付着させることができる。

【００４１】以上、説明したように、本実施例のＸ線装
置では、Ｘ線透過性膜が破損しない限り、Ｘ線透過性膜
を交換する必要がなく、或いは長期間交換する必要がな
く、そのため、運転効率が格段に向上する。また、真空
容器内壁やレーザー導入窓などの周辺部材に、加熱によ
りＸ線透過性膜から蒸発した物質が付着することを防ぐ
ことができる。

【００４２】

【実施例３】図６は本発明の第３実施例（実施例３）の
断面図である。これは、遮蔽手段604 を複数枚のＸ線透
過性膜を有する回転可能な円盤（Ｘ線透過性膜交換手段
の一例）で構成したものである。Ｘ線源から飛来する標
的材料の小片や、装置の操作ミスなどにより、Ｘ線透過
性膜を破損する場合がある。そこで、本実施例では、遮
蔽手段604 を複数枚のＸ線透過性膜を有する回転可能な
円盤（Ｘ線透過性膜交換手段の一例でもある）で構成
し、Ｘ線透過性膜が破損したときには遮蔽手段604 を回
転させて、新しいＸ線透過性膜が使用できるようにし
た。

【００４３】また、遮蔽手段604 のＸ線源（プラズマ60
3 ）側に、Ｘ線光学素子への光線が通過する開口部分を
有するマスク615 が設けられ、予備のＸ線透過性膜にＸ
線源からの放出物質が付着しないようにしてある。即
ち、本実施例の装置では、Ｘ線透過性膜が破損しても、
装置の真空を破らずに遮蔽手段604 を回転させて、Ｘ線
透過性膜を交換することができる。

【００４４】本実施例では、Ｘ線透過性膜の破損を検知
する検知手段として、発光ダイオード608 とフォトダイ
オード607 を用いている。Ｘ線透過性膜が破損して穴が
あけば、発光ダイオード608 が発光した光をフォトダイ
オード607 が検知するので、Ｘ線透過性膜の破損を知る
ことができる。Ｘ線透過性膜は、円盤状の遮蔽手段604
に複数枚取り付けられ、遮蔽手段604は、モーター（Ｘ
線透過性膜交換手段の一例）605 により回転可能であ
る。また、赤外線ランプ（加熱手段の一例）609 の出力
光をミラー（加熱手段の一例）610 によりＸ線透過性膜
上に集光して、Ｘ線透過性膜を加熱している。

【００４５】発光ダイオード608 及びフォトダイオード
607 によりＸ線透過性膜の破損が検知されると、モータ
ー605 により遮蔽手段604 が回転し、新しいＸ線透過性
膜が使用できるようになる（Ｘ線光路中に配置され
る）。なお、本実施例の装置における、その他の構成は
実施例１と同様である。Ｘ線透過性膜の破損を検知する
検知手段の代わりに、図３に示すようなＸ線検出手段を
用いると、Ｘ線透過性膜への付着速度が蒸発速度を上回
っているとき、即ち透過Ｘ線量（Ｘ線検出手段により検
知）が設定値を下回ったときに、遮蔽手段604 をモータ
ー605 により回転し、新しいＸ線透過性膜をＸ線光路中
に挿入することができる。

【００４６】一定時間（連続Ｘ線源の場合）の間、又は
一定ショット数（パルスＸ線源の場合）の間、Ｘ線源を
使用したときに、Ｘ線透過性膜のＸ線透過率がどの程度
低下するか予め判っている場合には、Ｘ線検出手段を使
用せずに、一定時間又は一定ショット数だけＸ線源を使
用した後、遮蔽手段604 をモーター605 により回転し
て、新しいＸ線透過性膜をＸ線光路中に挿入してもよ
い。

【００４７】新しいＸ線透過性膜に交換した後も、それ
まで使用していたＸ線透過性膜を加熱し続ければ、マス
ク615 により遮蔽されているので、標的から放出された
物質が新たにＸ線透過性膜に付着堆積することがなく、
加熱によるＸ線透過性膜からの蒸発のみが起こる。そし
て、Ｘ線透過性膜に付着堆積していた物質は全て（又は
殆ど）蒸発し、初期のＸ線透過率（又はそれに近い値）
にまで回復させることができる。

【００４８】使用済のＸ線透過性膜について、加熱によ
るＸ線透過率の回復を遮蔽手段604が１回転する間に行
うことにより、該使用済のＸ線透過性膜がＸ線光路中に
新たに挿入されるまでに、該Ｘ線透過性膜の透過率を、
常に初期のＸ線透過率（又はそれに近い値）にすること
ができる。この様にすることにより、Ｘ線透過性膜を透
過するＸ線量の時間変化は、のこぎり波状となり、常に
所定量以上の透過Ｘ線量を得ることができる。

【００４９】以上、説明したように、本実施例のＸ線装
置では、Ｘ線透過性膜が破損しない限り、Ｘ線透過性膜
を交換する必要がなく、或いは長期間交換する必要がな
い。また、Ｘ線透過性膜が破損した場合には、Ｘ線透過
性膜の破損を検知でき、さらに装置の真空を破らずに、
新しいＸ線透過性膜と交換できる。また、Ｘ線透過性膜
の破損を検知する検知手段の代わりに、図３に示すよう
なＸ線検出手段を設ければ、Ｘ線透過性膜の透過率が低
下してきたときに、装置の真空を破らずに、新しいＸ線
透過性膜と交換できる。そのため、装置の運転効率が格
段に向上する。

【００５０】

【実施例４】図７（ａ）は、本発明の第４実施例（実施
例４）の断面図である。本実施例では電磁石（Ｘ線源か
ら放出される物質の軌道を曲げる手段の一例）711 をプ
ラズマ（Ｘ線源）703 とＸ線透過性膜の間に設けてい
る。プラズマ（Ｘ線源）703 から放出される物質には、
電気的に中性な物質（標的材料の原子や破片等）と電荷
を帯びた帯電物質（電子やイオン）が含まれる。そこ
で、本発明では、磁界により前記帯電物質の軌道を曲げ
て、Ｘ線透過性膜に到達しないようにした。

【００５１】本実施例では、電磁石としてギャップ入り
のトロイダルコア712 に電線713 を巻いたものを用いた
（図７（ｂ））。プラズマ（Ｘ線源）703 から放出され
た帯電物質は、ピンホール710 を通って電磁石711 のギ
ャップに入る。このとき、ピンホールの大きさは、利用
するＸ線を遮らないように、できるだけ小さくすること
が好ましい。

【００５２】電磁石711 のギャップ間に発生する磁界Ｈ
は、ギャップ間隔をδ、真空の透磁率をμ₀、巻線に流
す電流をＩ、巻線の総巻数をＮとし、コアの透磁率が非
常に大きいとすると、Ｈ＝μ₀・Ｎ・Ｉ／δ となる。
ギャップ領域に電荷ｑの荷電粒子が速度ｖで入射したと
すると、この荷電粒子は磁界に垂直な方向に、力ｑｖ
Ｂ＝ｑｖＮＩ／δ を受けるので、帯電物質の軌道は曲
げられる。

【００５３】磁界を印加する領域、磁界の強さ（即ち、
電磁石の巻線に流れる電流量）、電磁石とＸ線透過性膜
との距離、を適当に選択することにより、Ｘ線透過性膜
に到達する帯電物質を低減又はなくすことができる。な
お、本実施例では、磁界を用いて帯電物質の軌道を曲げ
たが、電界を用いても同様な効果が得られた（電界強度
をＥとすると、電荷ｑを持つ帯電物質はｑＥの力を受け
て軌道が曲げられる）。

【００５４】また、本実施例では、電磁石を用いて磁界
を発生させたが、永久磁石を用いてもよい。さらに、本
実施例では、磁界を帯電物質の入射方向に対して略垂直
に印加したが、入射方向に平行であってもよい。電界印
加の場合も同様である。

【００５５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、Ｘ線透
過性膜が破損しない限り、Ｘ線透過性膜を交換する必要
がなく、或いは長期間交換する必要がない。そのため、
装置の運転効率が格段に向上する（請求項１〜７）。本
発明の装置（請求項１）において、Ｘ線源とＸ線透過性
膜の間に、電界及び／又は磁界を印加できる手段を設け
ることにより、Ｘ線源から放出される物質に含まれる帯
電物質の軌道を曲げてＸ線透過性膜への付着を低減（又
はなくすことが）できる。そのため、Ｘ線透過性膜への
放出物質の付着速度を低減できるのでＸ線透過性膜の加
熱による付着物質の蒸発速度を小さくしても構わない。
即ち、加熱温度が低くても構わないので、装置の構成や
取扱いが容易となる。

【００５６】本発明の装置（請求項１又は２）に、Ｘ線
透過性膜を透過したＸ線量を検出するＸ線検出手段を設
けることにより、Ｘ線透過性膜のＸ線透過率の低下を検
出して、Ｘ線透過性膜の加熱の要否、又はＸ線透過性膜
交換の要否を判断できる。また、本発明の装置（請求項
１〜３）に、加熱手段による加熱により前記Ｘ線透過性
膜から蒸発する物質を捕獲する捕獲手段を設けることに
より、真空容器内壁やレーザー導入窓などの周辺部材
に、加熱によりＸ線透過性膜から蒸発した物質が付着す
ることを防ぐことができる。

【００５７】また、本発明の装置（請求項１〜４）に、
Ｘ線透過性膜の破損を検知する検知手段を設けることに
より、Ｘ線透過性膜が破損した場合にはＸ線透過性膜の
破損を検知でき、Ｘ線透過性膜の交換の要否を判断でき
る。また、本発明の装置（請求項１〜５）に、Ｘ線透過
性膜と同一機能を有する予備のＸ線透過性膜を装置の真
空を維持した状態で、前記Ｘ線透過性膜と交換するＸ線
透過性膜交換手段を設けることにより、装置の真空を破
らずに、新しいＸ線透過性膜と交換できる。

【００５８】また、本発明の装置（請求項１〜６）は、
Ｘ線露光装置、Ｘ線顕微鏡、Ｘ線分析装置に適用できる
（請求項７）。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、実施例１のＸ線装置にかかる遮蔽手段等を
示し、図１（ａ）はＸ線源からの放出物質を捕獲するＸ
線透過性膜101 を有する遮蔽手段100 と、ヒーター（加
熱手段の一例）及び熱電対の制御手段106 を示す斜視図
であり、図１（ｂ）は遮蔽手段100 の断面図である。

【図２】は実施例１のＸ線装置の部分断面図である。

【図３】は実施例１のＸ線装置に於いて、Ｘ線透過性膜
を透過したＸ線量を検出するＸ線検出手段を設けた例を
示す部分断面図である。

【図４】は、実施例１のＸ線装置に於いて、Ｘ線源部と
Ｘ線利用部とに圧力差が必要な場合の例を示す部分断面
図である。

【図５】は、実施例２のＸ線装置にかかる捕獲手段の断
面図である。

【図６】は、実施例３のＸ線装置の部分断面図である。

【図７】は、実施例４のＸ線装置の部分断面図である。

【主要部分の符号の説明】 100 遮蔽手段、101 Ｘ線透過性膜、102,103 Ｘ線透過性
膜保持具、104 熱電対、105 ヒーター、106 制御手段、
200 パルスレーザー光、201 集光レンズ、202 標的材
料、203 プラズマ、204 遮蔽手段、205 ネジ、206 保持
具、207 真空容器、208 Ｘ線、209 レーザー導入窓 300 パルスレーザー光、301 集光レンズ、302 標的材
料、303 プラズマ、304 遮蔽手段、305 ネジ、306 保持
具、307 真空容器、308 Ｘ線、309 レーザー導入窓 310 移動ステージ、311 Ｘ線検出器、312 真空容器 400 パルスレーザー光、401 集光レンズ、402 標的材
料、403 プラズマ、404 遮蔽手段、405 断熱材、406 部
材、407 真空容器、408 Ｘ線、409 レーザー導入窓 500 遮蔽手段、501 バッフル、502 Ｘ線透過性膜、503,
504 Ｘ線透過性膜保持具 505 ヒーター、506 熱電対、507 ネジ、508 保持具、50
9 Ｘ線 600 パルスレーザー光、601 集光レンズ、602 標的材
料、603 プラズマ、604 遮蔽手段、605 モーター、606
駆動軸、607 フォトダイオード、608 発光ダイオード、
609 赤外線ランプ、610 ミラー、611 真空容器、612 Ｘ
線、613 赤外線、614 レーザー導入窓、615 マスク 700 パルスレーザー光、701 集光レンズ、702 標的材
料、703 プラズマ、704 遮蔽手段、705 ネジ、706 保持
具、707 真空容器、708 Ｘ線、709 レーザー導入窓 710 ピンホール、711 電磁石、712 ギャップ付トロイダ
ルコア、713 巻線以上

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05G 1/00 - 2/00 G01N 23/00 - 23/227 G21K 5/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも、標的材料への量子線照射によりＸ線を発生するＸ線源を
有するＸ線発生手段と該Ｘ線源とＸ線被照射物又はＸ線
光学素子との間に設けた遮蔽手段であって、前記Ｘ線源
から発生するＸ線と共に放出される前記標的材料の蒸発
物質及び／又は飛散物質を捕獲するＸ線透過性膜を有す
る遮蔽手段と、該Ｘ線透過性膜を加熱して、該Ｘ線透過性膜により捕獲
された前記蒸発、飛散物質を蒸発させる加熱手段と、か
らなるＸ線装置。
【請求項２】前記Ｘ線源と前記Ｘ線透過性膜の間に、
電界及び／又は磁界を印加して、前記Ｘ線源から放出さ
れる物質に含まれる帯電物質の軌道を曲げる手段を設け
たことを特徴とする請求項１記載のＸ線装置。
【請求項３】前記Ｘ線透過性膜を透過したＸ線量を検
出するＸ線検出手段を設けたことを特徴とする請求項１
又は２記載のＸ線装置。
【請求項４】前記加熱手段による加熱により前記Ｘ線
透過性膜から蒸発する物質を捕獲する捕獲手段を設けた
ことを特徴とする請求項１〜３記載のＸ線装置。
【請求項５】前記Ｘ線透過性膜の破損を検知する検知
手段を設けたことを特徴とする請求項１〜４記載のＸ線
装置。
【請求項６】前記Ｘ線透過性膜と同一機能を有する予
備のＸ線透過性膜を装置の真空を維持した状態で、前記
Ｘ線透過性膜と交換するＸ線透過性膜交換手段を設けた
ことを特徴とする請求項１〜５記載のＸ線装置。
【請求項７】前記Ｘ線装置がＸ線露光装置、Ｘ線顕微
鏡、Ｘ線分析装置であることを特徴とする請求項１〜６
記載のＸ線装置。