JP3921723B2 - Ｘ線発生装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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線光学機器に用いて好適なＸ線発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、軟Ｘ線光学を応用した軟Ｘ線光学機器の分野が急速に進歩している。これは、軟Ｘ線光学を応用することによって、従来の方法ではわからなかった軟Ｘ線による新しい情報が、高空間分解能で得られるためである。そのために、任意波長の出来るだけ強力な軟Ｘ線の利用が望まれている。
【０００３】
軟Ｘ線源としては、従来より電子線励起型Ｘ線源、放射光源（SOR)などが利用されているが、最近ではレーザープラズマＸ線源が特に注目を集めている。
電子線励起型Ｘ線源は、電子線をターゲット材（標的部材）に照射して、電子線により励起されたターゲット材から放出されるＸ線を利用するものである。
しかし、電子線励起型のＸ線源は、波長が比較的短いため（〜１ｎｍ）、このようなＸ線を低収差で集光するＸ線光学素子の製作が困難である。また、輝度が低いため、微小領域に集光したときのＸ線強度が小さくなる。
【０００４】
また、軟Ｘ線源として良く利用される放射光源は、電子が磁場によって曲がったところで、制動放射により取り出されるＸ線である。放射光源からは非常に強力で、しかも非常に広い波長域の軟Ｘ線が得られる。
しかし、放射光源（SOR)は電子を高速で加速し、電子の軌道を強力な磁場により曲げてリング内を周回させる電子蓄積リングであり、一般的に非常に大型かつ高価である。
【０００５】
即ち、一般的な実験室で用いることができないので、多くは共同利用の形で使用され、軟Ｘ線光学を利用した軟Ｘ線光学機器のＸ線源として容易に扱えるものではない。
これらに対して、実験室規模の比較的小型の装置であり、しかも強力な軟Ｘ線が取り出せるレーザープラズマＸ線源が注目されている。
【０００６】
これは、高出力のレーザーを金属などのターゲット材（標的部材）上に集光し、ターゲット材を励起してプラズマを形成し、プラズマから発生する強力なＸ線をＸ線源として利用するものであり、電子線励起型Ｘ線源や放射光源など異なるタイプのＸ線源と比較して、小型でしかも強力であるという優れた特徴を有している。
【０００７】
このような特徴を有するレーザープラズマＸ線源は、実験室規模のＸ線顕微鏡、Ｘ線光電子分光装置、Ｘ線露光装置等のＸ線光学機器に用いられる。これらのＸ線光学機器には、非常に精密な軟Ｘ線光学系が組み込まれて調整されている。
また、レーザープラズマＸ線源は、ターゲット材を励起してプラズマを形成するので、励起用のレーザー光源はある程度強力である必要があり、そのため例えばYAG レーザーのような数百ミリジュール〜数十ジュールの強力なパルスレーザーが使用される。
【０００８】
しかしながら、これらのレーザー光源には、複雑なレーザー光学系が含まれており、軟Ｘ線光学系と同様に精密調整されている。従って、通常は、レーザー光源のレーザー光学系と軟Ｘ線光学系を含んだ装置全体が、防振された一つの定盤上に組み込まれることが多い。
しかしながら、全ての光学系が一つの定盤上に配置されるので、非常に大きな定盤が必要であり、広い場所をとってしまうという問題がある。
【０００９】
また、このような高ピークパワーのレーザーでは、光学素子上に付着したゴミにレーザー光があたることにより、光学素子がダメージを受けるおそれがあるので、クリーンルーム等に光学系が置かれる場合が多い。
また、レーザープラズマＸ線源における励起用の強力なパルスレーザーは、電磁ノイズ源となり易く、Ｘ線光電子分光分析などの微量分析においては、ノイズの混入による分析誤差が問題となる。
【００１０】
また、強力な励起用レーザー光源（以下、単にレーザー光源と称す場合がある）は非常に大きくかつ高価であるため、複数のＸ線光学機器の間で共有することが望まれるが、その励起用レーザー光源をＸ線光学機器の一部として組み込んでしまうと、各Ｘ線光学機器に対して一つずつ励起用レーザー光源を準備する必要があり、非常に無駄が多いという問題がある。
【００１１】
さらに、強力なレーザー光源は日進月歩で改良されており、新しいレーザー光源を設置してもすぐに旧式化してしまうという問題がある。
このように、Ｘ線光学機器のＸ線源として、レーザープラズマＸ線源を利用した場合でも、そのレーザー光源は、その交換を容易とするために、複数のＸ線光学機器間とレーザー光源を共有可能とするために、或いはレーザー光源からの電磁ノイズを低減するために、Ｘ線光学機器本体と離して設置した方が望ましいことが多い。
【００１２】
そこで、プラズマ励起用のレーザー光源と、標的部材（真空容器内）及び軟Ｘ線光学系（真空容器内）を含んだＸ線光学機器本体とを分離して配置することが考えられる。
励起用レーザー光源とＸ線光学機器本体とを分離した場合、Ｘ線はミラー等を用いてその光路を自由に設定することが困難であるのに対して、レーザー光はミラーを用いて比較的自由にその光路を設定することが出来る。
【００１３】
従って、励起用（励起）レーザー光源とＸ線光学機器本体とを分離する場合は、レーザー光源を本体から切り放し、Ｘ線源となるプラズマが近傍に形成されるターゲット（標的部材）とそれを収納する真空容器は、Ｘ線光学機器本体に組み込み、励起レーザー光源からのレーザー光は、ミラー等を用いて前記真空容器内のターゲットに導入する。
【００１４】
なお、励起レーザー光源とＸ線光学機器本体とを分離するために、防振用の定盤を二つ用意して、一方の定盤に励起レーザー光源を設置（固定）し、もう一方の定盤に標的部材（真空容器内）及び軟Ｘ線光学系（真空容器内）を含んだＸ線光学機器本体を設置（固定）する。
このように励起レーザー光源とＸ線光学機器本体とを分離し、また励起レーザー光源及び／またはＸ線光学機器本体を電磁シールドすれば、励起レーザー光源から発生する電磁ノイズの混入による悪影響（例えば、分析誤差）を防ぐことができる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ただ単純に定盤を二つに分けて、一方にＸ線光学機器本体を、もう一方に励起レーザー光源を配置（固定）すると、下記のような問題点が発生する。
Ｘ線光学機器の軟Ｘ線光学系は高空間分解能を特徴とし、非常に高精度に配置されており、レーザープラズマＸ線源の発光点もこの軟Ｘ線光学系に合わせて高精度に位置決めされている。
【００１６】
しかしながら、Ｘ線光学機器と励起レーザー光源を分離した場合には、これらが同じ定盤上に載っていないので、振動等の外乱の影響がＸ線光学機器に含まれる標的部材（真空容器内）と励起レーザー光源とで相違する。
そのため、標的部材（真空容器内）と励起レーザー光源の位置関係が微妙に変化し、励起レーザー光が真空容器内に入射する位置と角度が外乱により様々に変化する。その結果、レーザー光が真空容器内の標的部材に当たる位置も様々に変化してしまう。
【００１７】
レーザープラズマＸ線源におけるＸ線の発光点は、レーザー光がターゲット（標的部材）に照射される位置で決まるため、レーザー光が真空容器内の標的部材に当たる位置が変化すると、Ｘ線源の発光点が移動してしまう。
これは、Ｘ線源の発光点とＸ線照射位置が精密に位置合わせしてあるＸ線光学機器にとって非常に大きな問題であり、Ｘ線ビームが必要な部分に照射されずに予期せぬ部分に照射されてしまうこととなる。
【００１８】
また、励起レーザー光源をＸ線光学機器から隔離した位置に設け、ミラーを用いて或いは直接、レーザーをＸ線光学機器に含まれる真空容器内のターゲット（標的部材）に導入した場合、たとえ振動の影響が無視できる状況であっても、レーザープラズマＸ線源を利用したＸ線光学機器を操作する操作者が強力なレーザー光に被爆する可能性が大きくなる。
【００１９】
この様に、励起レーザー光源と、Ｘ線源（真空容器内）が設けられるＸ線光学機器とにかかる配置の自由度を増し、また励起レーザー光源からの電磁ノイズの影響を低減するために、励起レーザー光源とＸ線光学機器を分離配置することが望ましいが、振動など外乱の影響を受けやすくなり、しかも操作者がレーザー光に被爆しやすくなるという問題点があった。
【００２０】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、振動の影響を受けにくく、操作者が励起エネルギービーム（例えばレーザー光）に被爆することがなく、励起エネルギービーム光源と、Ｘ線源（真空容器内）が設けられるＸ線光学機器とにかかる配置の自由度を増大し、かつ励起エネルギービーム光源からの電磁ノイズの影響を低減することが可能なＸ線発生装置を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
そのため、本発明は第一に「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し、該プラズマからＸ線を取り出すＸ線発生装置において、
前記励起エネルギービームの光源部は第１防振系に固定され、前記標的部材を収納した真空容器は前記第１防振系と隔離された第２防振系に固定されてなり、
前記光源部から出射された励起エネルギービームを漏光することなく、また振動の影響を実質的に受けることなく、前記第１防振系から前記第２防振系に伝送可能な導光部材が設けられ、
前記導光部材の入射端は、前記光源部と一定の位置関係を保持するように前記第１防振系に固定され、また前記導光部材の出射端は、前記標的部材と一定の位置関係を保持するように前記第２防振系に固定されていることを特徴とするＸ線発生装置（請求項１）」を提供する。
【００２２】
また、本発明は第二に「前記導光部材は、前記励起エネルギービームの入射または伝送による損傷を受けないだけの入射径または伝送径を有する１本の光ファイバーであることを特徴とする請求項１記載のＸ線発生装置（請求項２）」を提供する。
また、本発明は第三に「前記導光部材は、前記励起エネルギービームの入射または伝送による損傷を受けないだけの入射径または伝送径をそれぞれ有する複数の光ファイバーを束ねた光ファイバーバンドルであることを特徴とする請求項１記載のＸ線発生装置（請求項３）」を提供する。
【００２３】
また、本発明は第四に「減圧された複数の真空容器内の各標的部材に励起エネルギービームをそれぞれ照射してプラズマを形成し、該プラズマからＸ線をそれぞれ取り出すＸ線発生装置システムにおいて、
前記励起エネルギービームの光源部は第１防振系に固定され、
前記複数の真空容器は、前記第１防振系と隔離され、また相互に隔離された独立の防振系にそれぞれ固定されてなり、
前記光源部から出射された励起エネルギービームを漏光することなく、また振動の影響を実質的に受けることなく、前記第１防振系から前記独立の防振系にそれぞれ伝送可能な導光部材が設けられ、
前記導光部材の入射端は、前記光源部と一定の位置関係を保持するように前記第１防振系に固定され、また前記導光部材の出射端は、前記各標的部材と一定の位置関係を保持するように前記独立の防振系にそれぞれ固定されていることを特徴とするＸ線発生装置（請求項４）」を提供する。
【００２４】
また、本発明は第五に「前記導光部材は、前記励起エネルギービームの入射または伝送による損傷を受けないだけの入射径または伝送径を有し、かつ１または２以上の入射端と複数の出射端を有する光ファイバーであることを特徴とする請求項４記載のＸ線発生装置（請求項５）」を提供する。
また、本発明は第六に「前記出射端は所定の断面形状を有し、該出射端から出射される励起エネルギービームは、前記断面形状に従ってビーム成形されることを特徴とする請求項１〜５記載のＸ線発生装置（請求項６）」を提供する。
【００２５】
また、本発明は第七に「前記光源部及び／または前記真空容器は、電磁シールドされていることを特徴とする請求項１〜６記載のＸ線発生装置（請求項７）」を提供する。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明（請求項１〜７）にかかるＸ線発生装置には、
第１防振系に固定された光源部から出射された励起エネルギービームを漏光することなく、また振動の影響を実質的に受けることなく、標的部材を収納した真空容器が固定された第２防振系に伝送可能な導光部材が設けられ、
該導光部材の入射端は、励起エネルギービームの光源部と一定の位置関係を保持するように第１防振系に固定され、また導光部材の出射端は、標的部材と一定の位置関係を保持するように第２防振系に固定されている。
【００２７】
そのため、本発明のＸ線発生装置は、振動の影響を受けにくく、操作者が励起エネルギービーム（例えば、レーザー光）に被爆することがなく、励起エネルギービーム光源と、Ｘ線源（真空容器内）が設けられるＸ線光学機器とにかかる配置の自由度を増大し、かつ励起エネルギービーム光源からの電磁ノイズの影響を低減することができる。
【００２８】
導光部材の入射端を励起エネルギービームの光源部と一定の位置関係を保持するように第１防振系に固定すれば、常に同じように光源部からの光を入射端に導入することが可能であり、また導光部材の出射端を標的部材と一定の位置関係を保持するように第２防振系に固定すれば、たとえ第１防振系と第２防振系との位置関係が変化して導光部材が曲がったとしても、導光部材の出射端側に形成される発光点は、第２防振系上において常に同一位置となる。
【００２９】
そのため、第２防振系上において常に同一位置となる励起エネルギービームの発光点と、励起エネルギービームの集光点（真空容器内の標的部材上）とを集光レンズにより共役に結んでおけば、標的部材の近傍に形成されるＸ線源の発光点も動かなくなり、振動など外乱の影響を回避することができる。
本発明にかかる導光部材としては、例えば光ファイバーが使用できる。良く知られているように、光ファイバーはファイバーの一端（入射端）から光を入射させて、もう一端（出射端）から光を取り出すものである。
【００３０】
また、本発明にかかる導光部材としては、励起エネルギービームの入射または伝送による損傷を防止する上で、励起エネルギービームの入射または伝送による損傷を受けないだけの入射径または伝送径を有する１本の光ファイバーを、或いは励起エネルギービームの入射または伝送による損傷を受けないだけの入射径または伝送径をそれぞれ有する複数の光ファイバーを束ねた光ファイバーバンドルを用いることが好ましい（請求項２、３）。
【００３１】
本発明は、減圧された複数の真空容器内の各標的部材に励起エネルギービームをそれぞれ照射してプラズマを形成し、該プラズマからＸ線をそれぞれ取り出すＸ線発生装置システムにも適用可能である（請求項４）。
請求項４にかかる導光部材は例えば、励起エネルギービームの入射または伝送による損傷を受けないだけの入射径または伝送径を有し、かつ１または２以上の入射端と複数の出射端を有する光ファイバーにより構成することができる（請求項５）。
【００３２】
本発明にかかる導光部材の出射端の断面形状を任意に設定すると、該出射端から出射される励起エネルギービームを、設定した断面形状に従って任意形状にビーム成形することができる（請求項６）。
また、本発明のＸ線発生装置においては、励起エネルギービームの光源部から発せられる電磁ノイズによる影響をさらに低減するために、光源部及び／または真空容器を電磁シールドすることが好ましい（請求項７）。
【００３３】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。
【００３４】
【実施例１】
図１は、本実施例のレーザープラズマＸ線源（Ｘ線発生装置の一例）をＸ線源として設けた軟Ｘ線光電子分光装置の概略構成図である。
このような軟Ｘ線を利用した分析装置においては、その分析感度と分析精度が非常に重要となり、強力な励起レーザー光源部（励起エネルギービーム光源部の一例）から発せられる電磁ノイズの影響を避けるために、励起レーザー光源部を軟Ｘ線分析機器本体から電磁的に完全に隔離する必要がある。
【００３５】
そこで、本実施例では、軟Ｘ線分析機器本体200 と励起レーザー光源部100 とを分離することで両者を位置的に隔離するとともに、電磁シールド１２により励起レーザー光源部100 を軟Ｘ線分析機器本体200 から電磁的に隔離する構成とした。
ここで、励起レーザー光源部100 は、防振された第１の定盤（第１防振系の一例）上に設けられ、またターゲット（標的部材）６を収納した真空チャンバー （真空容器）14を含む軟Ｘ線分析機器本体200 は、防振された第２の定盤（第２防振系の一例）上に設けられている。
このように、本装置（軟Ｘ線光電子分光装置）は励起用レーザー光源部100 と軟Ｘ線分析機器本体200 とに分離されているので、励起用の高強度レーザー光は、光ファイバー導光管３により軟Ｘ線分析機器本体200 に導入される。
【００３６】
このような構成にして、プラズマ励起用の励起レーザー発生器１から出たレーザー光をカップリング２により１本の光ファイバー導光管（導光部材の一例）３に導入する。
ここで、通常のシングルモードファイバーは非常に径が細いので、プラズマ励起用の高出力レーザーをそのまま導入しようとすると、光ファイバーの端面でレーザーが集光され、そこでプラズマが発生してしまう。そのため、光ファイバーにレーザー光が導入されないだけでなく、当然光ファイバーも損傷する。
【００３７】
従って、ここで用いる光ファイバーは、レーザー強度に対して十分に太いマルチモード用の光ファイバー（レーザーの入射または伝送による損傷を受けないだけの入射径または伝送径を有する１本の光ファイバー）を用いている。
導入された励起用の高強度レーザー光は、集光レンズ４によりターゲット（標的部材）６上に集光される。
【００３８】
光ファイバー導光管３の入射端は、防振された第１の定盤上に固定された励起レーザー発生器１にカップリング２により固定されているので、入射端は励起レーザー発生器１に対して、その位置関係（方向も含む）が常に一定である。
また、光ファイバー導光管３の出射端は、防振された第２の定盤上に固定された軟Ｘ線分析機器本体200 に出射端固定部材５により固定されているので、出射端はターゲット６に対して、その位置関係（方向も含む）が常に一定である。
【００３９】
即ち、振動などの外乱の影響により、励起レーザー光源部100 と軟Ｘ線分析機器本体200 との位置関係が変化しても、光ファイバー導光管の出射端とターゲット６との位置関係は変わらないので、レーザー光が集光レンズ４によりターゲット６上に集光される位置は変化しない。
【００４０】
このように、ターゲット６上にレーザー光を集光してプラズマを発生させ、そこから放出されるＸ線を軟Ｘ線縮小光学系７により縮小することで、マイクロビーム化するとともに試料９上に照射する。
Ｘ線が集光照射された試料部分は、照射Ｘ線により励起されて、そこから光電子が飛び出す。これを光電子分光検出器８を用いて検出し、光電子が有するエネルギーを分析することにより、試料の局所的な材質や化学状態を調べることができる。
【００４１】
また、制御部１１により試料走査ステージ１０を制御して試料９を動かし、光電子分光検出器８からの検出信号をマッピングすることにより、試料の物質分布や化学状態分布を解析することができる。
ここで、軟Ｘ線、光電子ともに空気中では吸収または散乱されてしまうので、これを防ぐために、ターゲット６、軟Ｘ線縮小光学系７、試料９、試料走査ステージ１０、光電子分光検出器８は、真空チャンバー１４内に配置されており、励起用のレーザー光は真空分離窓１３を通してターゲット６上に導入される。
【００４２】
本実施例のレーザープラズマＸ線源（Ｘ線発生装置）は、振動の影響を受けにくく、操作者が励起レーザー光に被爆することがなく、励起レーザー光源部100 と、Ｘ線源（真空容器内）が設けられる軟Ｘ線分析機器本体200 とにかかる配置の自由度を増大し、かつ励起レーザー光源部100 からの電磁ノイズの影響を低減することができる。
【００４３】
【実施例２】
図２は、本実施例のレーザープラズマＸ線源（Ｘ線発生装置の一例）をＸ線源として設けたＸ線顕微鏡の概略構成図である。
Ｘ線顕微鏡は、生体試料を高分解能で観察できるという特徴を有するが、Ｘ線による照射損傷が問題となっており、露光時間が長くなると、生体そのものが変質するという問題がある。
【００４４】
そこで、レーザープラズマＸ線源のような強力なパルスＸ線源の１ショットにより撮像を行えば、Ｘ線による変質が起こる前に撮像を終えることが出きる。そのため、レーザープラズマＸ線源をＸ線源として設けることは、Ｘ線顕微鏡にとって非常に有用である。
しかしながら、レーザープラズマＸ線源は、その励起レーザー光源が非常に大きいので、実験室のレイアウトやスペース効率の問題から、Ｘ線顕微鏡の光学系本体とは分離（隔離）して配置した方が望ましい場合も多い。
【００４５】
そこで、本実施例では、Ｘ線光学系が含まれるＸ線顕微鏡本体300 と励起レーザー光源部100 とを分離することで両者を位置的に隔離する構成とした。
ここで、励起レーザー光源部100 は、防振された第１の定盤（第１防振系の一例）上に設けられ、またターゲット（標的部材）６を収納した真空チャンバー （真空容器）14を含むＸ線顕微鏡本体300 は、防振された第２の定盤（第２防振系の一例）上に設けられている。
このように、本装置（Ｘ線顕微鏡）は励起用レーザー光源部100 とＸ線顕微鏡本体300 とに分離されているので、励起用の高強度レーザー光は、光ファイバー束導光管20によりＸ線顕微鏡本体300 に導入される。
【００４６】
このような構成にして、プラズマ励起用の励起レーザー発生器１から出たレーザー光をカップリング２により、複数の光ファイバーを束ねた光ファイバー束導光管（導光部材の一例）20に分割して導入する。
ここで、通常のシングルモードファイバーは非常に径が細いので、プラズマ励起用の高出力レーザーをそのまま導入しようとすると、光ファイバーの端面でレーザーが集光され、そこでプラズマが発生してしまう。そのため、光ファイバーにレーザー光が導入されないだけでなく、当然光ファイバーも損傷する。
【００４７】
従って、ここで用いる光ファイバーは、励起レーザー光の入射または伝送による損傷を受けないだけの入射径または伝送径をそれぞれ有する複数の光ファイバーを束ねた光ファイバーバンドルを用いている。
導入された励起用の高強度レーザー光は、光ファイバー束導光管20の出射端から出射され、さらに集光レンズ４によりターゲット（標的部材）６上に集光される。
【００４８】
光ファイバー束導光管20の入射端は、防振された第１の定盤上に固定された励起レーザー発生器１にカップリング２により固定されているので、入射端は励起レーザー発生器１に対して、その位置関係（方向も含む）が常に一定である。
また、光ファイバー束導光管20の出射端は、防振された第２の定盤上に固定されたＸ線顕微鏡本体300 に出射端固定部材５により固定されているので、出射端はターゲット６に対して、その位置関係（方向も含む）が常に一定である。
【００４９】
即ち、振動などの外乱の影響により、励起レーザー光源部100 とＸ線顕微鏡本体300 との位置関係が変化しても、光ファイバー束導光管の出射端とターゲット６との位置関係は変わらないので、レーザー光が集光レンズ４によりターゲット６上に集光される位置は変化しない。
【００５０】
そのため、励起レーザー光源部100 とＸ線顕微鏡本体300 との位置関係が変化しても、Ｘ線顕微鏡本体300 におけるＸ線ビームの位置や方向が狂うことがなくＸ線顕微鏡の運転をそのまま継続することができる。
このように、ターゲット６上にレーザー光を集光してプラズマを発生させ、そこから放出されるＸ線をＸ線照明光学系２１を用いて集光し、試料２２を照明する。
【００５１】
試料２２を通ったＸ線をＸ線対物光学系２３により拡大してＸ線撮像器２４上に投影すると、試料の拡大Ｘ線像を得ることができる。
本実施例においても、軟Ｘ線の吸収を避けるために、Ｘ線光学系は真空チャンバー１４内に配置されており、励起用のレーザー光は真空分離窓１３を通してターゲット６上に導入される。
【００５２】
本実施例のレーザープラズマＸ線源（Ｘ線発生装置）は、振動の影響を受けにくく、操作者が励起レーザー光に被爆することがなく、励起レーザー光源部100 と、Ｘ線源（真空容器内）が設けられるＸ線顕微鏡本体300 とにかかる配置の自由度を増大し、かつ励起レーザー光源部100 からの電磁ノイズの影響を低減することができる。
【００５３】
【実施例３】
図３は、本実施例のレーザープラズマＸ線源（Ｘ線発生装置の一例）をＸ線源として設けた軟Ｘ線縮小投影露光装置の概略構成図である。
軟Ｘ線縮小投影リソグラフィーの実施に用いられる軟Ｘ線縮小投影露光装置においては、スループットやスペース効率の問題から、軟Ｘ線源としてレーザープラズマＸ線源が非常に有望視されている。
【００５４】
軟Ｘ線縮小投影リソグラフィーにおいては現在、広い領域をできるだけ短時間に露光するために、円環状領域のみで収差を取り除いた特殊な軟Ｘ線縮小投影光学系を利用して、収差を取り除いた円環領域の円弧の一部を走査しながら露光する走査露光方式が提案されている。
この走査露光方式では、投影するパターンの描かれたレチクルを前記円弧状に照明し、軟Ｘ線縮小投影光学系の収差を取り除いた領域を使って縮小投影し、レチクルと露光されるウエハーを同期して走査する構成となっている。
【００５５】
従って、Ｘ線源の発光位置が振動など外乱の影響により移動すると、レチクルの照明領域がずれてしまい、収差の取り除かれた円環から外れてしまう。そのため、正確なパターンを露光することができなくなる。
また、レーザープラズマＸ線源を用いた場合には、スループットを最大限向上させるために、非常に出力の大きな励起レーザー光源を利用する必要があり、この大きな励起レーザー光源を軟Ｘ線縮小投影露光機に組み込む（一体とする）ことは現実的ではない。
【００５６】
さらに、一台の非常に強力な励起レーザー光源を複数の軟Ｘ線縮小投影露光機で共用できるようにするためにも、露光機本体と励起レーザー光源とは分離して配置する必要がある。
そこで、本実施例では、軟Ｘ線縮小投影露光機400a、400b、400cと励起レーザー光源部100 とを分離することとした。
【００５７】
ここで、励起レーザー光源部100 は、防振された第１の定盤（第１防振系の一例）上に設けられ、またターゲット（標的部材）６を収納した真空チャンバー （真空容器）14をそれぞれ含む軟Ｘ線縮小投影露光機400a、400b、400cは、前記第１の定盤と隔離され、かつ相互に隔離された独立の防振定盤上にそれぞれ設けられている。
このように、本装置（軟Ｘ線縮小投影露光装置）は励起用レーザー光源部100 と軟Ｘ線縮小投影露光機400a、400b、400cとに分離されているので、励起用の高強度レーザー光は、光ファイバー束導光管（導光部材の一例）30a,30b,30c により軟Ｘ線縮小投影露光機400a、400b、400cにそれぞれ導入される。
【００５８】
本実施例では、励起用レーザー光源部100 を３台の軟Ｘ線縮小投影露光機400a、400b、400cに接続してあるが、それ以上の台数の、或いはそれ以下の台数の軟Ｘ線縮小投影露光機に接続してもよい。
また、本実施例では、一つの入射端と複数の出射端を有する光ファイバー束導光管を用いているが、単一の入射端と出射端をそれぞれ有する光ファイバー束導光管を複数本用意して、各導光管により１台づつ独立に励起レーザー光源を軟Ｘ線縮小投影露光機に接続しても良い。
【００５９】
本実施例では、励起レーザーの強度が非常に大きいので、軟Ｘ線縮小露光機１台につき、１束の光ファイバー束導光管（分岐部分）で接続し、さらに各軟Ｘ線縮小投影露光機に接続された光ファイバー束導光管（分岐部分）30a,30b,30c を束ねた光ファイバー束導光管（前記一つの入射端と複数の出射端を有する導光管）30を、第１の防振定盤上に固定された励起レーザー発生器１にカップリング２用いて固定する。
【００６０】
このような構成にして、プラズマ励起用の励起レーザー発生器１から出たレーザー光をカップリング２により、一つの入射端と複数の出射端を有する光ファイバー束導光管30に導入する。
ここで、光ファイバー束導光管30は、励起レーザー光の入射または伝送による損傷を受けないだけの入射径または伝送径を有することは言うまでもない。
【００６１】
導入された励起用の高強度レーザー光は、光ファイバー束導光管30の各出射端からそれぞれ出射され、さらに各集光レンズ４により真空容器内のターゲット（標的部材）６上にそれぞれ集光される。
光ファイバー束導光管30の入射端は、防振された第１の定盤上に固定された励起レーザー発生器１にカップリング２により固定されているので、入射端は励起レーザー発生器１に対して、その位置関係（方向も含む）が常に一定である。
【００６２】
また、光ファイバー束導光管30の各出射端は、前記第１の防振定盤と隔離され、かつ相互に隔離された独立の防振定盤上にそれぞれ固定された軟Ｘ線縮小投影露光機400a、400b、400cに出射端固定部材５によりそれぞれ固定されているので、各出射端は真空容器１４内の各ターゲット６に対して、その位置関係（方向も含む）が常に一定である。
【００６３】
即ち、振動などの外乱の影響により、励起レーザー光源部100 と軟Ｘ線縮小投影露光機400a、400b、400cとの位置関係が変化しても、光ファイバー導光管の各出射端と各ターゲット６との位置関係はそれぞれ変わらないので、レーザー光が集光レンズ４により各ターゲット６上に集光される位置は変化しない。
【００６４】
また、本実施例では、それぞれの軟Ｘ線縮小投影露光機に接続されている光ファイバー束導光管の出射端断面を円弧形状とすることで、発光パターンを円弧状にし、これを集光レンズ４により各ターゲット６上に集光して円弧状のレーザープラズマをそれぞれ形成するようにした。
このような円弧状のプラズマからＸ線を取り出し、これを軟Ｘ線照明光学系３１により集光してレチクル３２を照明すると、レチクル３２はプラズマの発光パターンである円弧状に照明される。
【００６５】
こうして、レチクル３２のパターンは、軟Ｘ線縮小投影光学系３３により縮小されてウエハ３４上に投影露光される。
このとき、レチクル３２とウエハ３４を軟Ｘ線縮小投影光学系３３の縮小率に応じて同期走査すれば、レチクル３２上のパターン全てがウエハ３４上に転写される。
【００６６】
これらは、励起レーザー光源部100 と接続されている軟Ｘ線縮小投影露光機400a、400b、400cに対して全て同様に行われる。
本実施例では、円弧状の集光パターンになるように、光ファイバー束導光管の出射端断面形状を設定したが、この形状は使用する光学系に応じて適宜設定すればよい（使用する光学系に適した任意形状でよい）。
【００６７】
本実施例においても、軟Ｘ線の吸収を避けるために、Ｘ線光学系は真空チャンバー１４内に配置されており、励起用のレーザー光は真空分離窓１３を通してターゲット６上に導入される。
本実施例のレーザープラズマＸ線源（Ｘ線発生装置）は、振動の影響を受けにくく、操作者が励起レーザー光に被爆することがなく、励起レーザー光源部100 と、Ｘ線源（真空容器内）が設けられる軟Ｘ線縮小投影露光機400a、400b、400cとにかかる配置の自由度を増大し、かつ励起レーザー光源部100 からの電磁ノイズの影響を低減することができる。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のＸ線発生装置は、振動の影響を受けにくく、操作者が励起エネルギービーム（例えばレーザー光）に被爆することがなく、励起エネルギービーム光源と、Ｘ線源（真空容器内）が設けられるＸ線光学機器とにかかる配置の自由度を増大し、かつ励起エネルギービームの光源部からの電磁ノイズの影響を低減することが可能である。
【００６９】
即ち、本発明によるＸ線発生装置を利用すれば、スペースの問題や電磁ノイズの問題を解決するために、Ｘ線光学系を含む軟Ｘ線光学機器と励起エネルギービームの光源部を分離して配置した場合でも、振動などの外乱の影響を受けず、良好な光学性能を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、実施例１のレーザープラズマＸ線源（Ｘ線発生装置の一例）をＸ線源として設けた軟Ｘ線光電子分光装置の概略構成図である。
【図２】は、実施例２のレーザープラズマＸ線源（Ｘ線発生装置の一例）をＸ線源として設けたＸ線顕微鏡の概略構成図である。
【図３】は、実施例３のレーザープラズマＸ線源（Ｘ線発生装置の一例）をＸ線源として設けた軟Ｘ線縮小投影露光装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１・・・励起レーザー発生器
２・・・カップリング
３・・・光ファイバー導光管
４・・・集光レンズ
５・・・出射端固定部材
６・・・ターゲット（標的部材）
７・・・軟Ｘ線縮小光学系
８・・・光電子分光検出器
９・・・試料
10・・・試料走査ステージ
11・・・制御部
12・・・電磁シールド
13・・・真空分離窓
14・・・真空チャンバー（真空容器）
20・・・光ファイバー束導光管
21・・・Ｘ線照明光学系
22・・・試料
23・・・Ｘ線対物光学系
24・・・Ｘ線撮像器
30,30a,30b,30c・・・光ファイバー束導光管
31・・・軟Ｘ線照明光学系
32・・・レチクル
33・・・軟Ｘ線縮小投影光学系
34・・・ウエハ
35・・・ウエハステージ
100 ・・・励起レーザー光源部
200 ・・・軟Ｘ線分析機器本体
300 ・・・Ｘ線顕微鏡本体
400a、400b、400c・・・軟Ｘ線縮小投影露光機
以上

Claims (7)

1. 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し、該プラズマからＸ線を取り出すＸ線発生装置において、
   前記励起エネルギービームの光源部は第１防振系に固定され、前記標的部材を収納した真空容器は前記第１防振系と隔離された第２防振系に固定されてなり、
   前記光源部から出射された励起エネルギービームを漏光することなく、また振動の影響を実質的に受けることなく、前記第１防振系から前記第２防振系に伝送可能な導光部材が設けられ、
   前記導光部材の入射端は、前記光源部と一定の位置関係を保持するように前記第１防振系に固定され、また前記導光部材の出射端は、前記標的部材と一定の位置関係を保持するように前記第２防振系に固定されていることを特徴とするＸ線発生装置。
2. 前記導光部材は、前記励起エネルギービームの入射または伝送による損傷を受けないだけの入射径または伝送径を有する１本の光ファイバーであることを特徴とする請求項１記載のＸ線発生装置。
3. 前記導光部材は、前記励起エネルギービームの入射または伝送による損傷を受けないだけの入射径または伝送径をそれぞれ有する複数の光ファイバーを束ねた光ファイバーバンドルであることを特徴とする請求項１記載のＸ線発生装置。
4. 減圧された複数の真空容器内の各標的部材に励起エネルギービームをそれぞれ照射してプラズマを形成し、該プラズマからＸ線をそれぞれ取り出すＸ線発生装置システムにおいて、
   前記励起エネルギービームの光源部は第１防振系に固定され、
   前記複数の真空容器は、前記第１防振系と隔離され、また相互に隔離された独立の防振系にそれぞれ固定されてなり、
   前記光源部から出射された励起エネルギービームを漏光することなく、また振動の影響を実質的に受けることなく、前記第１防振系から前記独立の防振系にそれぞれ伝送可能な導光部材が設けられ、
   前記導光部材の入射端は、前記光源部と一定の位置関係を保持するように前記第１防振系に固定され、また前記導光部材の出射端は、前記各標的部材と一定の位置関係を保持するように前記独立の防振系にそれぞれ固定されていることを特徴とするＸ線発生装置。
5. 前記導光部材は、前記励起エネルギービームの入射または伝送による損傷を受けないだけの入射径または伝送径を有し、かつ１または２以上の入射端と複数の出射端を有する光ファイバーであることを特徴とする請求項４記載のＸ線発生装置。
6. 前記出射端は所定の断面形状を有し、該出射端から出射される励起エネルギービームは、前記断面形状に従ってビーム成形されることを特徴とする請求項１〜５記載のＸ線発生装置。
7. 前記光源部及び／または前記真空容器は、電磁シールドされていることを特徴とする請求項１〜６記載のＸ線発生装置。