JPH05119199A - レーザプラズマx線源用ターゲツト - Google Patents

レーザプラズマx線源用ターゲツト

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Publication number
JPH05119199A
JPH05119199A JP3284698A JP28469891A JPH05119199A JP H05119199 A JPH05119199 A JP H05119199A JP 3284698 A JP3284698 A JP 3284698A JP 28469891 A JP28469891 A JP 28469891A JP H05119199 A JPH05119199 A JP H05119199A
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JP
Japan
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target
laser light
plasma
ray
melting point
Prior art date
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Pending
Application number
JP3284698A
Other languages
English (en)
Inventor
Hisao Fujisaki
久雄 藤崎
Hiroyuki Kondo
洋行 近藤
Nobuyuki Nakagiri
伸行 中桐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP3284698A priority Critical patent/JPH05119199A/ja
Publication of JPH05119199A publication Critical patent/JPH05119199A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Plasma Technology (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • X-Ray Techniques (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザプラズマX線源において、レーザ光の
照射によって生成されたプラズマから放出されるイオン
およびデブリの量を抑える。また、ターゲットの交換作
業の簡易化をはかる。 【構成】 高融点材1に、集光されるレーザ光のスポッ
ト径よりも小さい穴を多数個設けた。そして、それぞれ
の穴に同一のあるいは何種類かの異なるターゲット材2
を埋め込んだ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の理に利用分野】本発明は、レーザプラズマX
線源に用いるターゲットに関する。
【0002】
【従来の技術】机上型の高輝度X線源として、高エネル
ギーのパルスレーザ光(以下、レーザ光と略す)をター
ゲット上に集光してプラズマを生成し、X線を発生させ
るレーザプラズマX線源が注目されている。このレーザ
プラズマX線源は、真空容器内に設置されたターゲット
に対し、該容器に設けられたレーザ光導入用窓を通して
容器外からレーザ光を照射する構成となっている。
【0003】ところで、レーザプラズマX線源から発生
するX線の波長は、ターゲットの材料と該ターゲットに
照射されるレーザ光の強度とに依存する。一般には、レ
ーザ光の強度が大きい程、得られるX線の波長が短くな
ることが知られている。従って、ターゲットの材料を変
えずに波長の短いX線を得るためには、レーザ光源の出
力を大きくするか、または集光されたレーザ光のスポッ
ト径(以下、レーザ集光径という)を小さくして、レー
ザ光の強度を大きくする方法がとられていた。
【0004】前記集光径を小さくするには、短焦点の非
球面レンズ等を用いると効果があるが、この場合コスト
がかかるという問題があった。そのため、従来のレーザ
プラズマX線源は、コストを抑えるために、球面レンズ
を用いて比較的長焦点(〜30cm)でレーザ光を集光させ
ていた。ここで焦点が長くなるのは、真空容器中に設置
されたターゲットに対し、レーザ光の集光レンズが、プ
ラズマから放出されるイオンやデブリ(飛散粒子)等で
汚れるのを防ぐため、真空容器の外に配置されるからで
ある。そしてこの場合、集光径は最小でも100 μm程度
となる。その結果、生成されるプラズマの大きさも同程
度になり、現在100 μm程度の高輝度X線源が実現され
ている。
【0005】また、ターゲットの材料に関しても研究が
進められており、現在は波長1nm程度以上、例えば軟X
線領域(2〜5nm)のX線は容易に得ることができる。
ターゲットの形状は、平板、円柱およびテープ状等、各
種開発されている。例えば、平板状ターゲットの場合
は、前記真空容器中に設けたXYステージ上にターゲッ
トを設置し、真空容器外から電気モータ等を操作するこ
とでXYステージを移動させ、ターゲット面上でのレー
ザ光の照射位置を変えている。
【0006】円柱状ターゲットの場合は、このターゲッ
トを回転させながら軸方向に移動させてレーザ光を照射
して照射位置を変えている。カセットテープ型のターゲ
ットの場合は、テープを回し続けながらレーザ光を照射
している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前述のようにレーザプ
ラズマX線源は、真空容器内に設置されたターゲットに
対して該容器の外部からレーザ光を照射するため、前記
真空容器にはレーザ光導入用窓が設けられていた。とこ
ろが、ターゲットのプラズマからは、X線の他にイオン
やデブリが放出されるので、それらが前記レーザ光導入
用窓を汚すという問題が生じていた。汚れた導入用窓を
通過したレーザ光は、そのエネルギーが低下するため、
ターゲット上では所定のレーザ光の強度が得られなくな
っていた。その結果、レーザプラズマX線源からは所望
の出力(または波長)のX線が得られなくなり、X線源
としての性能が劣化していた。
【0008】また、レーザプラズマX線源をX線顕微鏡
やX線リソグラフィー等に用いた際、前記イオンやデブ
リはこれらX線顕微鏡やX線リソグラフィー等で使用さ
れる光学素子を汚すため、利用できるX線の量が低下す
るという問題も生じていた。さらに、レーザプラズマX
線源は、ターゲットの材料を取り替えることによって発
生するX線の波長を変えることができるが、この場合タ
ーゲットを設置している真空容器を開閉して容器内の排
気を行なう必要が生じ、作業が煩雑であった。あらかじ
め、真空容器内に交換用のターゲットを用意しておくこ
とも考えられるが、真空容器内でターゲットを交換する
作業は容易ではなかった。
【0009】本発明は、これらの課題を解決することを
目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的のために本発明
は、高融点材に多数個あけたレーザ集光径より小さい穴
のそれぞれに、同一のあるいは異なる何種類かのターゲ
ット材を埋め込んでレーザプラズマX線源用ターゲット
とした。
【0011】
【作用】レーザプラズマX線源をX線顕微鏡やX線リソ
グラフィー等に用いる場合、現状ではX線に対して用い
られる光学素子の開口が小さいために、プラズマの中心
近傍から発生するX線しか利用されていない。従って、
有害なイオンやデブリの発生を押さえるためには、プラ
ズマの中心近傍以外の場所からのイオンやデブリの放出
を防げばよい。つまり、発生するX線の強度を保ちつつ
プラズマの径を小さくすればよい。
【0012】現状では、高エネルギーのパルスレーザ光
のスポット径を100μm程度以下に絞り込むのは難しい
ので、本発明ではタングステン等の高融点材に、レーザ
集光径よりも小さい穴を設け、そこに所望のX線を発生
させるターゲット材を埋め込んだ。そして、この穴の中
心にレーザ光を集光してターゲット材から小さなプラズ
マを生成し、このプラズマからX線を発生させる。これ
により、X線発生部の面積を小さくすることができる。
【0013】また、レーザ光の強度の高い部分をターゲ
ットに照射するようにしたので、高融点材にはレーザ光
の周辺部(従って、強度が低い)しか照射されない。そ
して、高融点材自体はデブリを生じ難いという性質を有
しているので、レーザ光が照射されてプラズマが生成さ
れてもイオンやデブリの放出量は少ない。その結果、有
害なイオンやデブリの発生を抑えることができる。
【0014】このように、高融点材に設けるターゲット
埋め込み用の穴の径と深さを変えることで、ターゲット
から生成されるプラズマの大きさを任意に調節すること
ができる。また、高融点材に多数の穴を設けて、同一波
長のX線を繰り返し使用する場合は同一のターゲット材
を、何種類かの異なる波長のX線が必要な時にはそれら
の波長に対応する材料からなるターゲット材をそれぞれ
穴に埋め込めば、ターゲットの交換作業を省略すること
ができる。
【0015】なお、高融点材としては、前記タングステ
ンの他に、例えばオスミウム、タンタル、モリブデン等
を用いることができる。
【0016】
【実施例】図1に、本発明の一実施例のレーザプラズマ
X線源用ターゲットを示す。図1(a)は該ターゲット
の概略図、図1(b)は概略断面図である。ここでは、
平板状の高融点材1に複数個の穴を設け、該穴にターゲ
ット材2を埋め込んでいる。
【0017】図3は、このターゲットにレーザ光を照射
してX線を発生させる過程を示す図である。図3(a)
に示すような強度分布3を有するレーザ光4を、ターゲ
ット材2が埋め込まれた穴の一つに照射すると、図3
(b)に示すようなターゲット材2のプラズマ5が生成
される。この時、レーザ光4の周辺部は高融点材1に照
射される。しかし、周辺部のレーザ光の強度は弱く、ま
た高融点であるためこの高融点材1から生成されるプラ
ズマ6は少量である。
【0018】本発明のターゲットにおいて、発生するX
線のX線強度7aとイオンおよびデブリの放出量8aの
角度依存性を、図3(c)に矢印とその先端の包絡線で
示す。図において、実線はプラズマの中心近傍から発生
した実際に利用されるX線の強度分布であり、破線はX
線源全体から放出されるイオンおよびデブリの分布を示
している。
【0019】比較のために、図4に従来のターゲット9
におけるX線の発生過程を示す。図4(a)ないし図4
(c)は、それぞれ図3(a)ないし図3(c)に対応
するものである。図4(b)に示すように、ターゲット
9はターゲット材自体で構成されているため、レーザ光
の周辺部からもプラズマ5が生成されている。そのた
め、本発明に比べてプラズマが大きくなり、その分イオ
ンやデブリの放出量が多くなる。図4(c)に示すよう
に、X線強度7bは本発明と変わらないが、イオンおよ
びデブリの放出量8bは図3(c)で示した本発明の時
よりも多くなっている。例えば、図3(c)と図4
(c)においてターゲット面から45°の方向で本発明と
従来例とを比較してみると、X線強度10は等しいが、
イオンやデブリの放出量11は本発明(11aで示す)
の方が圧倒的に少ない。
【0020】図2に、本発明の他の実施例のレーザプラ
ズマX線源用ターゲットを示す。図2(a)は該ターゲ
ットの概略図、図2(b)は概略断面図である。ここで
は、円柱状の高融点材21に複数個の穴を設け、該穴に
ターゲット材22を埋め込んだ構成とした。図5は、本
発明のターゲットを用いたレーザプラズマX線源の一例
を示す概略構成図である。
【0021】レーザ管12から出射したレーザ光(パル
スレーザ光)13を、集光レンズ14で集光してレーザ
光導入用窓15から真空容器16内に導入し、ターゲッ
ト材2上にスポットを結ばせる。このターゲット材2
は、XYZステージ17上に設置された光融点材1に埋
め込まれている。XYZステージ17は、容器16の外
部から図示していない手段により操作することでXYZ
方向に移動可能になっている。そして、XYZステージ
17を移動させて、高融点材1に埋め込まれた多数のタ
ーゲット材の中の所定のターゲット材にレーザ光13が
照射されるようにする。
【0022】レーザ光13が照射されたターゲット材2
からはプラズマ5が生成し、このプラズマ5からX線1
8が発生する。このX線18は、鏡筒19によって取り
出されてX線顕微鏡やX線リソグラフィー(ともに図示
せず)に使用される。ところで、図においてはレーザ光
13の集光用として1枚の集光レンズ14を用いている
が、諸収差の補正のためには組合せレンズを用いた方が
好ましい。また、集光用のレンズは真空容器内に設置し
ても構わない。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、高融点材にターゲット
埋め込み用の穴を設けてターゲット材を埋め込むため、
この穴の径と深さを変えることで、ターゲットから生成
されるプラズマの大きさを任意に調節することができ
る。そのため、X線源自身や発生したX線を利用する光
学素子にとって有害となるイオンやデブリの発生を押さ
えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】は、本発明の一実施例を示す図である。
【図2】は、本発明の他の実施例を示す図である。
【図3】は、本発明のターゲットにレーザ光を照射して
X線を発生させる過程を示す図である。
【図4】は、従来のターゲットにレーザ光を照射してX
線を発生させる過程を示す図である。
【図5】は、本発明のターゲットを用いたレーザプラズ
マX線源の一例を示す概略構成図である。
【主要部分の符号の説明】
1 高融点材 2 ターゲット材 3 レーザ光の強度分布 4 レーザ光 5 ターゲット材から生成したプラズマ 6 高融点材から生成したプラズマ 7 X線の強度分布 8 イオンおよびデブリの放出量分布 9 従来のターゲット 10 ターゲット面から45°方向でのX線強度 11 ターゲット面から45°方向でのイオンおよびデブ
リの放出量 12 レーザ管 13 レーザ光 14 集光用レンズ 15 レーザ光導入用窓 16 真空容器 17 XYZステージ 18 X線 19 鏡筒 21 高融点材 22 ターゲット材

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高融点材に多数個あけたレーザ集光径よ
    り小さい穴のそれぞれに、同一のあるいは異なる何種類
    かのターゲット材が埋め込まれていることを特徴とする
    レーザプラズマX線源用ターゲット。
JP3284698A 1991-10-30 1991-10-30 レーザプラズマx線源用ターゲツト Pending JPH05119199A (ja)

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JP3284698A JPH05119199A (ja) 1991-10-30 1991-10-30 レーザプラズマx線源用ターゲツト

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