JPH0346739A - プラズマｘ線発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、パルス放電によって高温、高密度のプラズマ
を形成して軟Ｘ線を発生させるプラズマＸ線発生装置に
係り、特に微細な集積回路を作製するＸ線露光装置およ
びＸ線顕微鏡などに好適に用いられるプラズマＸ線発生
装置に関する。

〔従来の技術〕

放電によるピンチ効果を利用したプラズマＸ線源では、
高温で高密度に圧縮されたプラズマから。

Ｘ線のみならず高いエネルギを持った電子、イオンなど
の荷電粒子が放出される。これらの荷電粒子は、Ｘ線を
外部に取り出すために設けられているＸ線透過窓の薄い
ベリリウム膜に損傷を与え。

ベリリウム膜が破損されるという問題がしばしば発生し
た。この問題を解決するために２例えば特開昭６０−１
５０５４７号公報において提案されているごとく、プラ
ズマ絞りと、荷電粒子の偏向器とを組合せることによっ
て、プラズマ絞りの開孔部を通過する荷電粒子を偏向さ
せ、Ｘ線透過窓に加わる荷電粒子の衝撃的な圧力を排除
するプラズマＸ線発生装置が開示されている。しかし、
この従来技術において、Ｘ線透過窓に設けられているベ
リリウム膜に加わる荷電粒子の圧力による破損をある程
度緩和することはできるが、この種の荷電粒子の偏向器
を設けただけでは充分でなく。

荷電粒子の衝突によるベリリウム膜の劣化ならびに損傷
を被るというｒｊＪ題があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したごとく、従来技術においては、荷電粒子の衝突
によりプラズマＸ線透過膜が劣化し損傷を受けるという
問題があった。

本発明の目的は、プラズマＸ線源において、荷電粒子の
衝突によるＸ線透過膜の劣化ならびに損傷を受は難い構
造のプラズマＸ線発生装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記本発明の目的を達成するために、プラズマフォーカ
ス、ガスパフスピン千等の放電によるピンチ効果を利用
して、高温で高密度のプラズマを形成して軟Ｘ線を発生
するプラズマＸ線源を有するＸ線発生装置において、Ｘ
線透過窓の損傷を受ける原因が、エネルギの高いイオン
などの荷電粒子の衝突によることから、Ｘ線ビームの広
がりに応じて荷電粒子の偏向器内のｍ極の間隔を変化さ
せて、荷電粒子の偏向器の入口部に強い磁界を集中させ
、上記偏向器内の磁界の分布を入口側では強く出口側で
は弱くなるように構成し、荷電粒子偏向器の磁界（磁束
密度Ｔ・・・テスラ）と偏向路長（偏向空間の距離）の
積（ｃｍ”　）の積分値を９例えば４Ｔ−０１１２以上
とすることにより、Ｘ線透過窓の劣化ならびに損傷を受
は難いプラズマＸ線発生装置を実現することができる。

〔作用〕

第２図に示すように、右手座標系のＸ方向に磁束密度Ｂ
の磁束が存在する空間を、　−ｚ方向に速度Ｖで運動す
る質量ｍ電荷ｑの荷電粒子が、距離ζだけ進んだときの
Ｘ方向に偏向される距離ξは。

次式で与えられる。

ζ ξ＝ｆ、　ｑＢｚ／ｍｖｄｚ いま、Ｂが２に対して一定でＢ。とすれば。

ξ＝（Ｉ　Ｂ　ａζ”／２ｍｖ となる。

つぎに、荷電粒子偏向器の磁界が出口においてＢ、で、
出口からの距離２の一次関数として増加し、距離この入
口においてＢ□とするとき、２における磁束密度Ｂは。

Ｂ　＝Ｂ、＋（Ｂ１−Ｂ、）　ｚ／こ となる。このとき。

ξ＝ｑ　（Ｂ　ｏ　＋　２　Ｂ　−）ζ”　／　６　ｍ
　ｖとなり、したがって偏向器の入口に強い磁界を形成
させることが、上式のξを大きくするのに効果的である
ことが分かる。ここで、Ｂ１＝２Ｂ、とすると、ξは、
５／３倍になる。

プラズマＸ線源のような発散光源の場合には。

一定の面積を照射するＸ線ビームの幅は、プラズマＸ線
源に近づくほど、距離に比例して狭くなるために、必要
な立体角と干渉しないように磁極の間隔を減少させて、
プラズマＸ線源に近い位置に強い磁界を形成することが
できる。本発明のプラズマＸ線発生装置では、このよう
に荷電粒子偏向器内における磁界の分布が入口側で強く
なるような構造を採用することにより、荷電粒子の偏向
性能を向上させ、Ｘ線透過窓に設けられているベリリウ
ム膜に損傷を与えるエネルギの高いイオンなどの荷電粒
子を短い偏向距離内で除くことができるヶこのため、プ
ラズマＸ線源とＸ線透過窓、ひいては露光対象物との距
離を短縮することができ。

Ｘ線照度を著しく増加させることが可能となる。

〔実施例〕

以下に本発明の一実施例を挙げ７図面に基づいてさらに
詳細に説明する。第１図は２本発明の一例であるプラズ
マフォーカスＸ線発生装置の構造を示す断面図である。

図において、内側電極１と外側電極２は、絶縁物３で絶
縁されて同軸状に配置され、放電容器４内に収納されて
いる。放電容器４にはネオンなどが２６０　Ｐａの圧力
に充填されている。内側電極１と外側電極２の画電極に
は。

充電されたコンデンサ（図示せず）が１通常のプラズマ
フォーカスの極性とは反対に内側電極１が陰極となるよ
うにスイッチ（図示せず）を介して画電極の端子５ａ、
５ｂ間に接続されている。スイッチがトリガされると両
電極間に電圧が印加され。

絶縁物３の表面では沿面放電が起りプラズマが発生する
。プラズマのシートは、ローレンツ力を受けて電極の間
の空間を電極の先端に向かって運動し、先端を過ぎると
圧縮され、ピンチ効果によって高温、高密度のプラズマ
６となってＸ線が放射される。Ｘ線は、放電容！４の下
部に設けられたＸ線透過窓のベリリウム膜７から外部に
放射される。プラズマＸ線源は、放電容器４の軸方向か
らが最も小さく見え、解像度の点からこの位置にＸ線透
過窓のベリリウム膜７を設けることが好ましい。ところ
が、ピンチしたプラズマからは、エネルギの高い荷電粒
子が軸の方向に放出され、この荷電粒子の流れが軸上に
設けられている薄いベリリウムの膜に損傷を与えること
になる。

本実施例では、放電容器４中のＸ線の光路上に。

荷電粒子を偏向させる。サマリウム・コバルトなどを含
む強い永久磁石８ａ、８ｂで構成された荷電粒子偏向器
１０を設け、永久磁石８ａ、８ｂの磁極の間隔をＸ線ビ
ームの広がりに応じて変え、荷電粒子偏向器１０の入口
側では強い磁界を形成し。

磁束密度（Ｔ・・・テスラ）と偏向距離の積（ｃｔａ”
　）の積分値を４Ｔ−０１１２以上の値とすることによ
ってＸ線透過窓のベリリウム膜７が受ける損傷を。

ベリリウム膜の寿命が左右されない水準にまで低減させ
ることができた。４　Ｔ−ｃｍ”という積分値は、荷電
粒子偏向器１０によって除去できるイオンのエネルギに
対応しており２例えばＸ線透過窓の寸法を調整して偏向
距離ξ＝１ｃｍとすると、イオンのエネルギは２　ｋｅ
Ｖになる。

第３図は２本発明のプラズマＸ線発生装置の荷電粒子偏
向器の磁束密度（Ｔ）の分布を示すグラフａと、従来技
術における荷電粒子偏向器の磁束密度（Ｔ）の分布を示
すグラフｂとを比較して示したものである１図において
２本発明の荷電粒子偏向器における磁束密度（Ｔ）の分
布を示すグラフａは、永久磁石８ａ、８ｂの磁極間に、
Ｘ線ビームの広がりに合わせて間隔が変わるポールピー
ス９ａ、９ｂを挟んで傾斜磁極を構成し、上記ａに示す
磁束密度（Ｔ）の分布を実現した。その結果。

Ｘ線透過窓に厚さ１３μｍのベリリウム膜を用い。

４万回以上の放電を行っても、従来技術であるしの場合
に認められたベリリウム膜の表面の変色あるいは汚物の
付着などが起こらなくなり、プラズマＸ線源の強度およ
び寿命を顕著に向上させることができた。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したごとく本発明のプラズマＸ線発生装
置によれば、放電によるピンチ効果を利用したプラズマ
Ｘ線源において、プラズマ放電容器内に磁界による荷電
粒子の偏向器を設け、上記偏向器内の磁極の間隔をＸ線
ビームの広がりに応じて変化させ、荷電粒子偏向器の入
口側に強い磁界を集中させることにより、荷電粒子の偏
向性能を顕著に増強させることができ、したがってＸ線
透過窓のベリリウム膜に生じる劣化ならびに損傷を著し
く低減させることができる。その結果、より薄いベリリ
ウム膜を使用することが可能となって、Ｘ線源の強度、
寿命および信頼性を一段と向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例において例示したプラズマフォ
ーカスＸ線発生装置の構造を示す断面図。 第２図は本発明の実施例におけるプラズマフォーカスＸ
線発生装置の荷電粒子偏向器に入射した荷電粒子の軌跡
を示す説明図、第３図は本発明の実施例におけるプラズ
マフォーカスＸ線発生装置の荷電粒子偏向器内の磁束密
度分布を示すグラフである。 １・・・内側電極　　　　　２・・・外側電極３・・・
絶縁物　　　　　　４・・・放電容器５ａ、　５ｂ・・
・電極の端子 ６・・・高温、高密度のプラズマ ７・・・Ｘ線透過窓のベリリウム膜 ８ａ、　８ｂ・・・永久磁石　　９ａ、　９ｂ・・・ポ
ールピース１０・・・荷電粒子偏向器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、気密の容器内で、放電によるピンチ効果を利用して
   高温で高密度のプラズマを形成してＸ線を発生させるプ
   ラズマＸ線源と、上記Ｘ線を外部に取り出すＸ線透過窓
   を有するプラズマＸ線発生装置において、上記プラズマ
   Ｘ線源とＸ線透過窓との間に、上記プラズマＸ線源から
   放出される荷電粒子を磁界によって偏向させる荷電粒子
   偏向器を設け、該偏向器内における磁界の分布を偏向器
   の入口側では強く、出口側では弱く印加するように構成
   したことを特徴とするプラズマＸ線発生装置。 ２、請求の範囲第１項に記載のプラズマＸ線発生装置に
   おいて、荷電粒子偏向器内に形成する磁界の分布を、プ
   ラズマＸ線源から発生されるＸ線ビームの広がりに応じ
   て磁極の間隔を変化させることにより磁界の分布を調整
   する手段を設けたことを特徴とするプラズマＸ線発生装
   置。 ３、請求の範囲第１項または第２項に記載のプラズマＸ
   線発生装置において、荷電粒子偏向器内の磁極間に、プ
   ラズマＸ線源から発生されるＸ線ビームの広がりに応じ
   て、上記磁極間の間隔を変化させるポールピース材を挟
   んで傾斜磁極を構成し、荷電粒子の偏向性能を増強させ
   る構造としたことを特徴とするプラズマＸ線発生装置。 ４、請求の範囲第１項、第２項または第３項に記載のプ
   ラズマＸ線発生装置は、不活性ガスを充填した気密の容
   器内において、同軸状に配置した一対の円筒状電極に、
   パルス状高電圧を印加して放電させるプラズマＸ線源を
   設け、該Ｘ線源とＸ線透過窓の間に設ける荷電粒子偏向
   器は、該偏向器内の磁束密度（Ｔ・・・テスラ）と偏向
   空間の距離の積（ｃｍ＾２）の積分値を、４Ｔ・ｃｍ＾
   ２以上に設定したことを特徴とするプラズマＸ線発生装
   置。