JP3666055B2 - X-ray generator and X-ray exposure apparatus - Google Patents
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Description
【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線装置に用いられるX線発生装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
レーザー光(励起エネルギービームの一例)を減圧された真空容器内に置かれた標的部材に集光して照射すると、標的部材は急速にプラズマ化し、このプラズマから非常に輝度の高いX線が輻射(放出)される(X線を発生する)ことが知られている(例えば、このようなX線発生源はLPX:Laser-Plasma X-ray source と呼ばれる)。
【0003】
X線の発生と共に、前記プラズマからは高速の電子やイオン等の飛散粒子が、また前記標的部材からは部材材料の飛散粒子(例えば、ガス化した材料、イオン化した材料、材料小片など)が放出されて真空容器内に飛散する(以下、これらをまとめて飛散粒子と呼ぶ)。
これらの飛散粒子のうち、比較的形状の大きなものをデブリ(debris)と呼んでいる。このような飛散粒子(特に、デブリ)は、清浄光学面(例えば、X線光学素子面)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ので、大きな問題であった。
【0004】
この問題点を解決するために従来の方法では、X線源と清浄光学面との間に、X線透過性の高い物質(例えば、Be)からなる薄膜(以下、飛散粒子阻止用薄膜またはX線取り出しフィルターと呼ぶ)を設置して遮蔽することにより、飛散粒子が清浄光学面に到達しないようにしていた。
その他の方法としては、真空容器内にX線に対する透過率の高い低原子番号のガス(例えば、Heガス)を充填することにより、或いは該ガスのガス流を形成することにより、飛散粒子にガス分子を衝突させて飛散粒子の阻止を図っていた(特開昭63-292553 参照)。
【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、清浄光学面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(X線取り出し方向における使用X線強度が低下する)という問題点がある。
【0006】
また、真空容器内にX線に対する透過率の高い低原子番号のガス(バッファガス)を充填することにより、或いは該ガスのガス流を形成することにより、飛散粒子の阻止を図る方法では、必ずしも飛散粒子を有効に阻止できるわけではないという問題点がある。
例えば、標的部材がタンタルである場合に、十分に排気された(圧力10Pa以下)真空容器内では、飛散粒子は標的部材表面の法線方向に多く分布する。そして、真空容器内に飛散粒子阻止用のバッファガスを導入すると、飛散粒子が多く放出される方向については、ガス分子による散乱のために飛散粒子は減少するが、散乱した飛散粒子はガス導入前には飛散粒子の放出が少なかった方向にも飛散する。
【0007】
そのため、飛散粒子を阻止するためにバッファガスを使用すると、飛散粒子の放出方向の分布が均一化される。このことは、飛散粒子の放出が少ない方向については、飛散粒子の放出が多い方向と比較してガス導入の効果が小さいか、むしろ逆効果となることを示している。
X線の取り出しは、飛散粒子の放出が少ない方向において行うのが一般的であり、飛散粒子の放出が少ないX線の取り出し方向について、ガス導入の効果が小さいか、むしろ逆効果となることは大きな問題点である。
【0008】
特に、プラズマ近傍に飛散粒子の放出量の方向分布を制御する飛散粒子制御部材であり、前記X線を取り出す方向への飛散粒子の放出量を低減させる飛散粒子制御部材を設ける場合に、X線の取り出し方向について、ガス導入の効果が小さいか、むしろ逆効果となることは大きな問題点である。
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、飛散粒子を阻止するためにバッファガスを用いるX線発生装置であり、X線の取り出し方向について、不都合な飛散粒子の付着、堆積を低減して、その結果、長時間安定して使用できるX線発生装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
そのため、本発明は「減圧された真空容器内の標的部材に励起エネルギービームを照射してプラズマを形成させ、該プラズマからX線を取り出すX線発生装置であり、前記標的部材及び/又は前記プラズマから放出される飛散粒子を阻止するためにバッファガスを用いるX線発生装置において、前記X線を取り出す範囲に相当する立体角領域に隣接または近接する飛散粒子阻止部材を設けたことを特徴とするX線発生装置」を提供する。
【0010】
また、本発明は「減圧された真空容器内の標的部材に励起エネルギービームを照射してプラズマを形成させ、該プラズマからX線を取り出すX線発生装置であり、前記標的部材及び/又は前記プラズマから放出される飛散粒子を阻止するためにバッファガスを用いるX線発生装置において、前記X線を取り出す範囲に相当する立体角領域内に飛散粒子阻止部材を設けたことを特徴とするX線発生装置」を提供する。
【0011】
また、本発明は「前記標的部材及び/又は前記プラズマから放出される飛散粒子の放出量の方向分布を制御する飛散粒子制御部材であり、前記X線を取り出す方向への飛散粒子の放出量を低減させる飛散粒子制御部材をさらに設けたことを特徴とするX線発生装置」を提供する。
【0012】
また、本発明は「前記飛散粒子阻止部材を冷却する冷却手段をさらに設けたことを特徴とするX線発生装置」を提供する。
【0013】
【作用】
減圧された真空容器内の標的部材に励起エネルギービームを照射してプラズマを形成させ、該プラズマからX線を取り出すX線発生装置であり、前記標的部材及び/又は前記プラズマから放出される飛散粒子を阻止するためにバッファガスを用いるX線発生装置に、X線を取り出す範囲に相当する立体角領域の外側(隣接または近接する領域)または内側に位置する飛散粒子阻止部材を設けると、X線の取り出し方向について、不都合な飛散粒子の付着、堆積(飛散粒子阻止用薄膜や清浄光学面などへの付着、堆積)を低減できるので、その結果、長時間安定してX線発生装置を使用できる(請求項1、2)。
【0014】
図1(a)のように、プラズマ101から開口102を見込んだ立体角内の領域(X線を取り出す範囲に相当する立体角領域)103を考える。図1(b)はプラズマ及び開口を含む断面を示す。
十分な真空状態では、飛散粒子は直線的に運動し、立体角領域103(105)内に出射した飛散粒子110、111は、領域103(105)内のみを通って開口102に到達する。
【0015】
しかし、真空容器内にバッファガスを導入すると、飛散粒子はガス分子と衝突して散乱されるので、最初は領域103(105)の外に出射した飛散粒子の中には、散乱の結果、領域103(105)内に進入してくる粒子112が、また一度領域103(105)の外に出た飛散粒子の中には、再び領域103(105)内に戻る粒子113が、それぞれ存在する。
【0016】
このことは、開口102に到達する飛散粒子は、発生してから到達するまで、終始、領域103(105)内を通過するとは限らないことを示す。これに対して、プラズマから発生したX線の光路は直線であり、開口102に到達するX線の光は常に領域103(105)内にある。
ここで、例えば図2に示すように、開孔付きの部材201(飛散粒子阻止部材の一例)を設けた場合を考える。部材の開孔は、立体角領域103(105)の切断面に等しい。
【0017】
部材201を設けても開口102に達するX線には、なんら影響がなく、取り出されるX線の量は変化しない。これに対して、飛散粒子のうち、領域103(105)内に進入しようとする前記粒子112、113は、部材201により阻止されるので、部材201を設けないときに比べて、開口102に達する飛散粒子は減少する。
【0018】
このような効果をもたらす飛散粒子阻止部材は、領域103(105)の外に出た飛散粒子が再度領域103(105)内に進入するのを阻止できる形状を有すればよく、部材201のような開孔付きの板状の物に限定されるわけではない。
また、厳密には取り出すX線光量が低下することになるが、X線を取り出す範囲に相当する立体角領域内に飛散粒子阻止部材を設けても、前記の効果が得られる。例えば、図8に示すように、立体角領域内にあるX線の光路上に非常に薄い板を光路に沿って設ける場合である。
【0019】
このように、減圧された真空容器内の標的部材に励起エネルギービームを照射してプラズマを形成させ、該プラズマからX線を取り出すX線発生装置であり、前記標的部材及び/又は前記プラズマから放出される飛散粒子を阻止するためにバッファガスを用いるX線発生装置に、X線を取り出す範囲に相当する立体角領域の外側(隣接または近接する領域)または内側に位置する飛散粒子阻止部材を設けると、X線の取り出し方向について、不都合な飛散粒子の付着、堆積(飛散粒子阻止用薄膜や清浄光学面などへの付着、堆積)を低減できるので、その結果、長時間安定してX線発生装置を使用できる(請求項1、2)。
【0020】
また、飛散粒子の放出量の方向分布を制御する飛散粒子制御部材であり、X線を取り出す方向への飛散粒子の放出量を低減させる飛散粒子制御部材をさらに設けると、X線の取り出し方向における飛散粒子阻止効果が増大するので好ましい。かかる飛散粒子制御部材により、X線取り出し方向への飛散粒子放出量を低減させるためには、例えば、飛散粒子制御部材に以下のような形状部分を設けるとよい。
【0021】
かかる形状部分としては、例えば、前記飛散粒子制御部材に設けられた貫通孔であって、0.1 〜3mmの最小開口径部と該最小開口径部に対する開き角が60〜140度である最大開口径部を有する貫通孔が好ましい。
前記最小開口径部を前記励起エネルギービームの前記標的部材上への集光部分に隣接又は近接させ、前記励起エネルギービームが前記貫通孔を通って前記集光部分に入射する角度を0〜60度に、また該集光部分に対する前記X線の取り出し角を30〜60度にそれぞれ設定すると、取り出し方向へのX線強度を減少させることなく、取り出し方向への不都合な飛散粒子の付着、堆積を著しく低減できるので好ましい。
【0022】
X線を取り出す方向への飛散粒子放出量を低減させる形状部分は、飛散粒子制御部材に設けた前記貫通孔に限らず、例えば、飛散粒子制御部材が複数の部材により構成されている場合には、該複数の部材のうちの少なくとも二つの部材の間に形成されてなるテーパ状の間隙であって、0.1 〜3mmの最小間隙部と、該最小間隙部に対する開き角が60〜140度である最大間隙部を有するテーパ状の間隙でもよい。
【0023】
かかるテーパ状の間隙の最小間隙部を励起エネルギービームの標的部材上への集光部分に隣接又は近接させ、かつ、励起エネルギービームがテーパ状の間隙を通って前記集光部分に入射する角度を0〜60度に、また該集光部分に対するX線の取り出し角を30〜60度にそれぞれ設定すると、取り出し方向へのX線強度を低減することなく、不都合な飛散粒子の付着、堆積を低減することができるので好ましい。
【0024】
本発明にかかる飛散粒子制御部材に用いる材料としては、例えば、タンタル、タングステン、ダイヤモンド、セラミックなどの高融点、又は高硬度の材料が好ましい。これは、飛散粒子制御部材がプラズマに非常に近接した位置に配置されるので、プラズマから飛来するイオンや電子の該部材表面への衝突による該部材材料の放出を防止するためである。即ち、該部材材料の放出があると飛散粒子と同様に不都合な付着、堆積が生じるので、これを防止するのである。
【0025】
前記飛散粒子阻止部材を冷却する冷却手段をさらに設けると、該部材が飛散粒子を吸着しやすくなって、阻止効果が増大するので好ましい。或いは、飛散粒子を吸着しやすいように、飛散粒子阻止部材の表面を加工(例えば、つや消し加工)することも好ましい。以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0026】
【実施例】
図3に本実施例のX線発生装置の概略構成図を示す。また、図4は飛散粒子放出量の方向分布を制御する飛散粒子制御部材であり、X線を取り出す方向への飛散粒子の放出量を低減させる飛散粒子制御部材の一例であるテープ押さえアパーチャー401の拡大断面図である。
【0027】
飛散粒子の放出量の角度分布は、このアパーチャー401により制御されて、タンタルテープ表面の法線方向に集中した分布となる。アパーチャー401がある場合とない場合の飛散粒子放出量の角度分布を図5に示す。
YAGレーザー光(励起エネルギービームの一例)311が集光レンズ312によりTaターゲット(標的部材の一例)303の表面に集光される。Taターゲット303は、厚さ15μmのテープ形状であり、テープ上の同位置にレーザー光が集光されることがないように、プラズマ発生時には、駆動手段(例えば、モーター、不図示)によりリール304を回転させてTaテープを巻き取りながら、レーザー集光位置を変化させている。
【0028】
Taテープの移動速度は、一つのプラズマが生成されて次のプラズマを生成するレーザー光が入射するまでに、プラズマの発生によりTaテープに生じる孔の直径分以上に移動する速度である。
発生したプラズマから放射(輻射)されるX線は、X線取り出しフィルタ(飛散粒子阻止用薄膜)321を通過してX線光学系に至る。
【0029】
本実施例では、飛散粒子阻止部材330は図3に示すように、フィルタ321に入射するX線の光路を遮らないような開孔を有する3枚の板331、332、333を有し、各板は所定の距離にてそれぞれ隔離されている。
また、真空容器内には、バッファガスとしてヘリウムが導入されており、またその圧力を一定に保持するように、ヘリウムの導入及び排気を行っている。
【0030】
Taターゲット303は、非常に高い融点を有するので、発生する飛散粒子はイオン、原子レベルの大きさである。飛散粒子放出量の角度分布は、図5に示す通りであり、本実施例では、X線取り出し方向における飛散粒子放出量が少なくなるように、X線の取り出し角度を45°としている。
プラズマから板331までの距離は短いので、飛散粒子はバッファガスの影響を殆ど受けることなく板331に到達する。即ち、最初にX線取り出し方向に飛びだした飛散粒子以外は、板331により殆ど阻止される。
【0031】
図5に示すように、飛散粒子の放出はタンタルテープ表面の法線方向に集中するが、この方向の飛散粒子も板331により阻止されるので、バッファガスにより散乱しても、フィルタ321に到達することはない。
また、板331の開孔を通過した飛散粒子は、バッファガスにより散乱しながら進むので、その軌跡は直線ではなくなり、フィルタ321に向かうにつれて、最初の進行方向からずれていく。
【0032】
そのため、板331の開孔を通過した飛散粒子でも、板332または板333の開孔を通過できないものがでてくる。従って、最終的にフィルタ321に到達する飛散粒子は、X線を取り出す範囲に相当する立体角領域において最初に発生する飛散粒子よりもかなり減少する。
飛散粒子阻止部材330の形状は、図3の例に限定されるものではなく、X線取り出し方向に放射されたX線の光路を遮ることなく、飛散粒子を効率よく阻止できるものであればよい。
【0033】
例えば、図6に示すような中空の円錐台形状の飛散粒子阻止部材341としてもよい。或いは、飛散粒子阻止部材の微妙な位置合わせが困難である場合には、図7に示すように、1枚の板からなる飛散粒子阻止部材351としてもよく、この場合でも、飛散粒子が多い方向から散乱によってX線取り出し方向に向かってくる飛散粒子を飛散粒子阻止部材351により有効に阻止できる。
【0034】
また、X線を取り出す範囲に相当する立体角領域内にあるX線の光路を多少は遮ることになるが、図8に示すように、X線光路上に非常に薄い複数の板からなる飛散粒子阻止部材811を光路に沿って設置することも有効である。
この場合、飛散粒子が立体角領域から出ないときでも、バッファガスによりその進行方向が少しでも変われば、飛散粒子阻止部材811に吸着される。
【0035】
図8に示す飛散粒子阻止部材811を用いた場合に、クリティカル照明を行うと、照明ムラが発生するが、ケーラー照明を行うときやX線の総光量のみを対象とするとき(例えば、分析機器など)には、ごく僅かにX線量が低下するだけであり、実用上は問題がない。
飛散粒子阻止部材330、341、351、811は、飛散粒子を吸着しやすいように、表面を加工(例えば、つや消し加工)することが好ましい。また、飛散粒子阻止部材330、341、351、811を冷却する冷却手段をさらに設けると、該部材が飛散粒子を吸着しやすくなって、阻止効果が増大するので好ましい。
【0036】
なお、標的部材の形状はテープ状に限定されるものではなく、例えば、板状やバルク状であってもよい。また、標的部材の材料もTaに限定されるものではなく、Al,Sn,Zn,Pbなどでもよい。
【0037】
【発明の効果】
本発明のX線発生装置によれば、X線の取り出し方向について、不都合な飛散粒子の付着、堆積(飛散粒子阻止用薄膜や清浄光学面などへの付着、堆積)を低減できるので、その結果、長時間安定してX線発生装置を使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】は、プラズマ101から開口102を見込んだ立体角内の領域(X線を取り出す範囲に相当する立体角領域)103を示す斜視図(a)と概略断面図(b)である。
【図2】は、飛散粒子阻止部材201を設けた場合における、プラズマ101から開口102を見込んだ立体角内の領域(X線を取り出す範囲に相当する立体角領域)105を示す斜視図(a)と概略断面図(b)である。
【図3】は、実施例のX線発生装置の概略構成図である。
【図4】は、飛散粒子制御部材の一例であるアパーチャー401の概略断面図である。
【図5】は、飛散粒子量の角度分布を示すデータ図である。
【図6】は、中空の円錐台形状の飛散粒子阻止部材341を用いたときの実施例のX線発生装置の概略構成図である。
【図7】は、1枚の板からなる飛散粒子阻止部材351を用いたときの実施例のX線発生装置の概略構成図である。
【図8】は、X線光路上に設けた、非常に薄い複数の板からなる飛散粒子阻止部材811の概略断面図である。
【主要部分の符号の説明】
101・・・プラズマ
102・・・開口
103,105・・・取り出すX線が通過する領域(立体角領域)
110,111,112,113・・・飛散粒子の軌跡
201・・・飛散粒子阻止部材
303・・・標的部材
304・・・リール
311・・・YAGレーザー光(励起エネルギービームの一例)
312・・・集光レンズ
321・・・X線取り出しフィルター(飛散粒子阻止用薄膜)
330,341,351・・・飛散粒子阻止部材
331,332,333・・・開孔を有する板材(飛散粒子阻止部材330を構成する部材)
401・・・テープ押さえアパーチャー(飛散粒子制御部材の一例)
801・・・プラズマ
802・・・X線取り出しフィルター(飛散粒子阻止用薄膜)
811・・・飛散粒子阻止部材
以 上[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an X-ray generator used in an X-ray apparatus such as an X-ray exposure apparatus, an X-ray microscope, and an X-ray analyzer.
[0002]
[Prior art]
When laser light (an example of an excitation energy beam) is focused on and irradiated onto a target member placed in a vacuum container that has been decompressed, the target member is rapidly turned into plasma, and X-rays with very high brightness are radiated from this plasma. (X-ray generation) is known (for example, such an X-ray generation source is called LPX: Laser-Plasma X-ray source).
[0003]
Along with the generation of X-rays, scattered particles such as high-speed electrons and ions are emitted from the plasma, and scattered particles of the member material (for example, gasified material, ionized material, small piece of material, etc.) are emitted from the target member. And scattered in the vacuum container (hereinafter collectively referred to as scattered particles).
Among these scattered particles, those having a relatively large shape are called debris. Such scattered particles (particularly debris) collide with the clean optical surface (for example, the surface of the X-ray optical element) and damage them, or adhere and deposit to reduce or change the function and characteristics. So it was a big problem.
[0004]
In order to solve this problem, in the conventional method, a thin film (hereinafter referred to as a scattering particle blocking thin film or an X-ray film) made of a substance having high X-ray permeability (for example, Be) is provided between the X-ray source and the clean optical surface. A scattering filter is prevented from reaching the clean optical surface by installing and shielding a line extraction filter).
As another method, gas in the scattered particles can be obtained by filling a vacuum vessel with a low atomic number gas (for example, He gas) having a high X-ray transmittance or by forming a gas flow of the gas. They attempted to prevent scattered particles by colliding molecules (see JP-A-63-292553).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The scattering particle prevention thin film can be prevented from adhering to and depositing on the clean optical surface, but instead, scattering particles adhere to and deposit on the scattering particle prevention thin film. There is a problem that the line transmittance gradually decreases (the used X-ray intensity in the X-ray extraction direction decreases).
[0006]
Further, in a method for preventing scattered particles by filling a vacuum vessel with a low atomic number gas (buffer gas) having a high transmittance for X-rays or by forming a gas flow of the gas, There is a problem that the scattered particles cannot be effectively prevented.
For example, when the target member is tantalum, scattered particles are distributed in the normal direction on the surface of the target member in a sufficiently evacuated (
[0007]
Therefore, when the buffer gas is used to prevent the scattered particles, the distribution in the emission direction of the scattered particles is made uniform. This indicates that the direction in which the emission of scattered particles is small has a smaller effect of introducing the gas than the direction in which the emission of scattered particles is large, or rather the reverse effect.
The extraction of X-rays is generally performed in a direction in which the emission of scattered particles is small, and the effect of gas introduction is small or rather counterproductive in the X-ray extraction direction in which the emission of scattered particles is small. It is a big problem.
[0008]
In particular, in the case of providing a scattering particle control member that controls the directional distribution of the emission amount of scattered particles in the vicinity of the plasma and reduces the emission amount of the scattering particles in the direction of taking out the X-ray, It is a big problem that the effect of gas introduction is small or rather counterproductive with respect to the extraction direction.
The present invention has been made in view of such problems, and is an X-ray generator that uses a buffer gas to prevent scattered particles, and reduces the adhesion and accumulation of unwanted scattered particles in the X-ray extraction direction. As a result, an object is to provide an X-ray generator that can be used stably for a long time.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the present invention provides an “X-ray generator that irradiates an excitation energy beam to a target member in a decompressed vacuum vessel to form plasma and extracts X-rays from the plasma, and the target member and / or the plasma An X-ray generator using a buffer gas for blocking scattered particles emitted from a particle is provided with a scattered particle blocking member adjacent to or close to a solid angle region corresponding to the X-ray extraction range. X-ray generator "is provided.
[0010]
The present invention is also an “X-ray generator that irradiates a target member in a decompressed vacuum vessel with an excitation energy beam to form plasma and extracts X-rays from the plasma, and the target member and / or the plasma An X-ray generator that uses a buffer gas to block scattered particles emitted from the X-ray generator, characterized in that a scattered particle blocking member is provided in a solid angle region corresponding to the X-ray extraction range Equipment ".
[0011]
Further, the present invention provides a “scattering particle control member that controls a directional distribution of the amount of scattered particles emitted from the target member and / or the plasma, and controls the amount of scattered particles emitted in the direction of taking out the X-rays. An X-ray generator characterized by further providing a scattering particle control member for reduction is provided.
[0012]
In addition, the present invention provides an “X-ray generator characterized by further comprising a cooling means for cooling the scattered particle blocking member”.
[0013]
[Action]
An X-ray generator that irradiates a target member in a vacuum container with an excitation energy beam to form plasma and extracts X-rays from the plasma, and the scattered particles emitted from the target member and / or the plasma If an X-ray generator that uses a buffer gas to prevent X-rays is provided with a scattering particle blocking member positioned outside (adjacent or close to) a solid angle region corresponding to a range where X-rays are extracted, or inside, a X-ray As a result, it is possible to reduce inconvenient scattered particle adhesion and deposition (adhesion and deposition on a scattering particle blocking thin film, clean optical surface, etc.), and as a result, the X-ray generator can be used stably for a long time. (
[0014]
As shown in FIG. 1A, a region (solid angle region corresponding to a range in which X-rays are extracted) 103 within a solid angle in which the
In a sufficient vacuum state, the scattered particles move linearly, and the
[0015]
However, when the buffer gas is introduced into the vacuum vessel, the scattered particles collide with the gas molecules and are scattered. Therefore, the scattered particles initially emitted out of the region 103 (105) may have a region as a result of the scattering. Among the particles 112 that enter the region 103 (105) and scattered particles that have once exited the region 103 (105), there are particles 113 that return to the region 103 (105) again.
[0016]
This indicates that the scattered particles that reach the
Here, for example, as shown in FIG. 2, a case where a
[0017]
Even if the
[0018]
The scattered particle blocking member that brings about such an effect may have a shape that can prevent the scattered particles that have come out of the region 103 (105) from entering the region 103 (105) again. However, the present invention is not limited to a plate-like product having a hole.
Strictly speaking, the amount of X-rays to be extracted decreases, but the above-described effect can be obtained even if a scattering particle blocking member is provided in the solid angle region corresponding to the range in which X-rays are extracted. For example, as shown in FIG. 8, a very thin plate is provided along the optical path on the X-ray optical path in the solid angle region.
[0019]
In this way, the target member in the decompressed vacuum vessel is irradiated with an excitation energy beam to form plasma, and X-rays are extracted from the plasma, and is emitted from the target member and / or the plasma. An X-ray generator that uses a buffer gas to block scattered particles is provided with a scattering particle blocking member located outside (adjacent or adjacent to) or inside a solid angle region corresponding to a range where X-rays are extracted. In addition, in the X-ray extraction direction, it is possible to reduce inconvenient scattered particle adhesion and deposition (adhesion and deposition on the scattering particle blocking thin film, clean optical surface, etc.), resulting in stable X-ray generation for a long time. A device can be used (
[0020]
Moreover, it is a scattering particle control member which controls the directional distribution of the amount of scattered particles emitted, and when a scattering particle control member for reducing the amount of scattered particles emitted in the direction of extracting X-rays is further provided, This is preferable because the effect of preventing scattered particles is increased. In order to reduce the amount of scattered particles emitted in the X-ray extraction direction by such a scattered particle control member, for example, the following shape portion may be provided on the scattered particle control member.
[0021]
As such a shape portion, for example, a through-hole provided in the scattering particle control member, and a maximum opening diameter having a minimum opening diameter portion of 0.1 to 3 mm and an opening angle with respect to the minimum opening diameter portion of 60 to 140 degrees. A through hole having a portion is preferred.
The minimum aperture diameter portion is adjacent to or close to a condensing portion of the excitation energy beam on the target member, and an angle at which the excitation energy beam enters the condensing portion through the through hole is 0 to 60 degrees. In addition, if the X-ray extraction angle with respect to the light condensing portion is set to 30 to 60 degrees, respectively, inconvenient scattering particles in the extraction direction are deposited and deposited without decreasing the X-ray intensity in the extraction direction. Since it can reduce remarkably, it is preferable.
[0022]
The shape part that reduces the amount of scattered particles released in the direction of taking out X-rays is not limited to the through-hole provided in the scattered particle control member. For example, when the scattered particle control member is constituted by a plurality of members, And a tapered gap formed between at least two members of the plurality of members, wherein the minimum gap portion is 0.1 to 3 mm and the opening angle with respect to the minimum gap portion is 60 to 140 degrees. A tapered gap having a maximum gap may be used.
[0023]
The minimum gap of such a tapered gap is adjacent to or close to the condensing part of the excitation energy beam on the target member, and the angle at which the excitation energy beam enters the condensing part through the tapered gap is determined. Setting the X-ray extraction angle to 0 to 60 degrees and the X-ray extraction angle to 30 to 60 degrees respectively reduces inadvertent scattered particle adhesion and deposition without reducing the X-ray intensity in the extraction direction. This is preferable.
[0024]
As a material used for the scattered particle control member according to the present invention, for example, a material having a high melting point or a high hardness such as tantalum, tungsten, diamond, or ceramic is preferable. This is because the scattered particle control member is arranged at a position very close to the plasma, so that release of the member material due to collision of ions and electrons flying from the plasma with the member surface is prevented. That is, if the member material is released, inadequate adhesion and deposition occur as in the case of the scattered particles, and this is prevented.
[0025]
It is preferable to further provide a cooling means for cooling the scattered particle blocking member because the member easily adsorbs the scattered particles and the blocking effect is increased. Alternatively, it is also preferable to process (for example, matte processing) the surface of the scattering particle blocking member so that the scattering particles are easily adsorbed. EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention still in detail, this invention is not limited to these Examples.
[0026]
【Example】
FIG. 3 shows a schematic configuration diagram of the X-ray generator of the present embodiment. FIG. 4 is a scattered particle control member that controls the directional distribution of the amount of scattered particles emitted. The
[0027]
The angular distribution of the amount of scattered particles emitted is controlled by the
YAG laser light (an example of an excitation energy beam) 311 is condensed on the surface of a Ta target (an example of a target member) 303 by a
[0028]
The moving speed of the Ta tape is a speed at which it moves more than the diameter of the hole generated in the Ta tape by the generation of the plasma before the laser beam for generating the next plasma is incident.
X-rays radiated (radiated) from the generated plasma pass through the X-ray extraction filter (scattering particle blocking thin film) 321 and reach the X-ray optical system.
[0029]
In this embodiment, as shown in FIG. 3, the scattering
Further, helium is introduced as a buffer gas into the vacuum vessel, and helium is introduced and exhausted so as to keep the pressure constant.
[0030]
Since the
Since the distance from the plasma to the plate 331 is short, the scattered particles reach the plate 331 with almost no influence of the buffer gas. That is, most of the particles other than the scattered particles that have first jumped in the X-ray extraction direction are blocked by the plate 331.
[0031]
As shown in FIG. 5, the emission of scattered particles is concentrated in the normal direction of the surface of the tantalum tape, but the scattered particles in this direction are also blocked by the plate 331, and therefore reach the filter 321 even if scattered by the buffer gas. Never do.
Further, since the scattered particles that have passed through the apertures of the plate 331 travel while being scattered by the buffer gas, the trajectory is not a straight line and deviates from the initial traveling direction toward the filter 321.
[0032]
For this reason, scattered particles that have passed through the apertures of the plate 331 may not be able to pass through the apertures of the plate 332 or the plate 333. Therefore, the scattered particles that finally reach the filter 321 are considerably reduced from the scattered particles that are first generated in the solid angle region corresponding to the range in which the X-ray is extracted.
The shape of the scattered
[0033]
For example, a hollow frustum-shaped scattering
[0034]
Further, although the X-ray optical path in the solid angle region corresponding to the X-ray extraction range is somewhat blocked, as shown in FIG. 8, scattering of a plurality of very thin plates on the X-ray optical path. It is also effective to install the particle blocking member 811 along the optical path.
In this case, even when the scattered particles do not come out of the solid angle region, if the traveling direction is changed by the buffer gas even a little, the particles are adsorbed by the scattered particle blocking member 811.
[0035]
When the scattered particle blocking member 811 shown in FIG. 8 is used, if critical illumination is performed, uneven illumination occurs. However, when Koehler illumination is performed or only the total amount of X-rays is targeted (for example, an analytical instrument) Etc.), the X-ray dose is reduced only slightly, and there is no problem in practical use.
The scattered
[0036]
In addition, the shape of a target member is not limited to tape shape, For example, plate shape and a bulk shape may be sufficient. Further, the material of the target member is not limited to Ta, and may be Al, Sn, Zn, Pb or the like.
[0037]
【The invention's effect】
According to the X-ray generator of the present invention, inadvertent scattered particle adhesion and deposition (adhesion and deposition on a scattering particle blocking thin film, clean optical surface, etc.) can be reduced in the X-ray extraction direction. The X-ray generator can be used stably for a long time.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are a perspective view and a schematic cross-sectional view showing a region (solid angle region corresponding to a range where X-rays are extracted) 103 within a solid angle when an
FIG. 2 is a perspective view showing a region (solid angle region corresponding to a range where X-rays are extracted) 105 within a solid angle in which the
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an X-ray generator according to an embodiment.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of an
FIG. 5 is a data diagram showing an angular distribution of the amount of scattered particles.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an X-ray generator of an embodiment when a hollow frustoconical scattering
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an X-ray generator of an embodiment when a scattering
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a scattering particle blocking member 811 comprising a plurality of very thin plates provided on the X-ray optical path.
[Explanation of main part codes]
101...
110, 111, 112, 113 ... scattered
312 ... Condensing lens 321 ... X-ray extraction filter (scattering particle blocking thin film)
330, 341, 351 ... Scattering particle blocking members 331, 332, 333 ... Plates having holes (members constituting the scattering particle blocking member 330)
401: Tape pressing aperture (an example of a scattering particle control member)
801 ...
811 ... Scattered particle blocking member or higher
Claims (10)
前記X線を取り出す範囲に相当する立体角領域の外側に、飛散粒子阻止用薄膜または清浄光学面を囲うように配置され、該立体角領域の外側に出た飛散粒子が再度該立体角領域内に進入するのを阻止できる形状を有する飛散粒子阻止部材を設けたことを特徴とするX線発生装置。An X-ray generator that irradiates a target member in a vacuum chamber with an excitation energy beam to form plasma and extracts X-rays from the plasma, and uses a buffer gas to prevent scattered particles. In the generator,
The solid particles are arranged outside the solid angle region corresponding to the X-ray extraction range so as to surround the scattering particle blocking thin film or the clean optical surface, and the scattered particles emitted outside the solid angle region are again within the solid angle region. An X-ray generation apparatus comprising a scattering particle blocking member having a shape capable of blocking entry into a tube.
前記X線を取り出す範囲に相当する立体角領域内に、光路に沿って配置される薄板から構成された飛散粒子阻止部材を設けたことを特徴とするX線発生装置。An X-ray generator that irradiates a target member in a vacuum chamber with an excitation energy beam to form plasma and extracts X-rays from the plasma, and uses a buffer gas to prevent scattered particles. In the generator,
An X-ray generation apparatus comprising a scattering particle blocking member made of a thin plate disposed along an optical path in a solid angle region corresponding to a range in which the X-ray is extracted.
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