JPH09213496A - レーザプラズマ光源 - Google Patents

レーザプラズマ光源

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JPH09213496A
JPH09213496A JP8019861A JP1986196A JPH09213496A JP H09213496 A JPH09213496 A JP H09213496A JP 8019861 A JP8019861 A JP 8019861A JP 1986196 A JP1986196 A JP 1986196A JP H09213496 A JPH09213496 A JP H09213496A
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JP
Japan
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laser
target
light
optical element
plasma
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP8019861A
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English (en)
Inventor
Hiroaki Nagai
宏明 永井
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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  • X-Ray Techniques (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザ光を被爆することなくレーザ入射光学
系の光学素子の埃や飛散物質等の付着状態や傷等の発生
状態をモニタすることができる、安全なレーザプラズマ
光源を提供する。 【解決手段】 レーザ本体11と、レーザ本体11から
のレーザ光12を集光する集光レンズ13と、レーザ光
12の集光位置に配置されたターゲット17と、ターゲ
ット17を収納する真空容器14と、真空容器14内に
レーザ光12を導入するレーザ入射窓15と、レーザ光
12およびその散乱光21の外部への漏洩を防止する遮
光装置20とを具え、レーザ光12をターゲット17の
集光点18上に集光することによって生成したプラズマ
よりX線を発生するレーザプラズマ光源に、レーザ本体
11およびターゲット17間の光路上の光学素子の少な
くとも1つを光電的に観察する光電的観察手段であるC
CDカメラ19を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、X線顕微鏡やX線
露光装置等の光源として使用することができるレーザプ
ラズマ光源に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、X線領域の光源としては、X線管
やシンクロトロン光源が用いられることが多かった。し
かし、X線管は特定のX線のみにしか使用することがで
きないため使用できる場合が限定されるという問題があ
り、また、シンクロトロン光源は設置のために大規模な
施設が必要になるという問題があり、実験室規模の光源
としては適当なものがなかった。
【0003】このような状況に鑑みて、近年、コンパク
トに構成した白色X線光源が開発されつつある。この白
色X線光源は、レーザプラズマ光源と呼ばれるものであ
り、図4にその原理的構成を示すように、レーザ本体1
から発せられたレーザ光2を、集光レンズ3および真空
容器4のレーザ入射窓5を介して金属等のターゲット6
上に集光するようになっている。上記真空容器4内の圧
力は0.1Pa以下に保たれており、ターゲット6の集
光点7で1012W/cm2 以上のエネルギーとなるよう
に集光した場合、ターゲット物質がプラズマ状態にな
り、0.5nm以上の波長の白色X線が発生する。
【0004】この従来のレーザプラズマ光源は、プラズ
マ化した物質が飛散してレーザ入射窓5に付着し、レー
ザ光の透過率を低下させるおそれがある。このため、レ
ーザ入射窓5におけるレーザ光の透過率をモニタして、
レーザ光の透過率が所定値以下に低下したときレーザ入
射窓5を新品と交換する必要がある。その際、レーザ入
射窓は高価であるため、レーザ入射窓5からターゲット
6までの光路上のターゲット側に汚染防止窓8を設け、
この汚染防止窓8をレーザ入射窓の代わりに交換するよ
うにする手法も一般的である。また、集光レンズ3、レ
ーザ入射窓5、汚染防止窓8等の、レーザ本体1からタ
ーゲット6までの入射光学系の光学素子に埃等が付着し
たり、僅かな傷等が生じた場合には、その部分に熱が集
中することにより当該光学素子の寿命が劣化するおそれ
がある。
【0005】以上のように、レーザ入射光学系の光学素
子の状態(埃や飛散物質等の付着状態や傷等の発生状
態)をモニタし得るようにするのが、不具合が生じた光
学素子の交換時期を把握する上で重要である。そのた
め、現在、研究段階にあるレーザプラズマ光源において
は、レーザ入射光学系の光学素子の状態(埃や飛散物質
等の付着状態や傷等の発生状態)を容易に確認できるよ
うに、レーザ光2の光路を外部に対して覆っていなかっ
たり、覆っていても簡単に確認できるようにしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のレーザプラ
ズマ光源においては、プラズマ励起用光源としてJIS
の分類ではクラス4に相当する出力が極めて高いパルス
レーザを用いているため、レーザ光ばかりでなくその散
乱光も大きなエネルギーを有している。よって、実用化
するためには、JISにも定められているように、レー
ザ光は勿論、レーザ入射光学系の光学素子やターゲット
上での散乱光も外部に漏れないような構造にする安全対
策が要求される。ところが、上記のようにレーザ光およ
びその散乱光が外部に漏れない構造にした場合、目視に
よりレーザ入射光学系の光学素子の状態(埃や飛散物質
等の付着状態や傷等の発生状態)を確認することができ
ない。逆に、目視により簡単に確認できるような構造で
は、安全対策がなされていないものとなる。 このよう
な問題について、従来のレーザプラズマ光源では指摘が
なされておらず、当然、安全対策等も提案されていな
い。
【0007】本発明は、上述した問題に鑑みてなされた
ものであり、レーザ光を被爆することなくレーザ入射光
学系の光学素子の埃や飛散物質等の付着状態や傷等の発
生状態をモニタすることができる、安全性の高いレーザ
プラズマ光源を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この目的のため、本発明
の請求項1の構成は、レーザ本体と、該レーザ本体から
のレーザ光を集光する集光レンズと、前記レーザ光の集
光位置に配置されたターゲットと、該ターゲットを収納
する真空容器と、該真空容器内に前記レーザ光を導入す
るレーザ入射窓と、前記レーザ光およびその散乱光の外
部への漏洩を防止する遮光装置とを具え、前記レーザ光
を前記ターゲット上に集光することによって生成したプ
ラズマよりX線を発生するレーザプラズマ光源におい
て、前記レーザ本体および前記ターゲット間の光路上の
光学素子の少なくとも1つを光電的に観察する光電的観
察手段を設けたことを特徴とするものである。
【0009】本発明の請求項1のレーザプラズマ光源に
よれば、光電的観察手段によってレーザ本体およびター
ゲット間の光路上の光学素子の少なくとも1つを光電的
に観察することにより、使用者がレーザ光を被爆するこ
となく、当該光学素子の埃や飛散物質等の付着状態や傷
等の発生状態を把握することができる。
【0010】また、本発明の請求項2の構成は、上記請
求項1において、前記光電的観察手段は、前記光学素子
の光学像に基づいて当該光学素子の状態を観察すること
を特徴とするものである。
【0011】本発明の請求項2のレーザプラズマ光源に
よれば、光電的観察手段によってレーザ本体およびター
ゲット間の光路上の光学素子の少なくとも1つをその光
学像に基づいて光電的に観察することにより、使用者が
レーザ光を被爆することなく、当該光学素子の埃や飛散
物質等の付着状態や傷等の発生状態を把握することがで
きる。
【0012】また、本発明の請求項2の構成は、上記請
求項1において、前記電気的観察手段は、前記光学素子
からの散乱光の強度に基づいて当該光学素子の状態を観
察することを特徴とするものである。
【0013】本発明の請求項3のレーザプラズマ光源に
よれば、光電的観察手段によってレーザ本体およびター
ゲット間の光路上の光学素子の少なくとも1つをその光
学素子からの散乱光の強度に基づいて光電的に観察する
ことにより、使用者がレーザ光を被爆することなく、当
該光学素子の埃や飛散物質等の付着状態や傷等の発生状
態を把握することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づき詳細に説明する。図1(a),(b)は本発明の
第1実施形態のレーザプラズマ光源の構成を示す図であ
る。図1(a)において、11はレーザ本体であり、レ
ーザ本体11から発せられたレーザ光12を、集光レン
ズ13、真空容器14のレーザ入射窓15および汚染防
止窓16を介して金属等のターゲット17の集光点18
上に集光する。上記真空容器14内の圧力は0.1Pa
以下に保たれており、ターゲット16の集光点17で1
12W/cm2 以上のエネルギーとなるように集光した
場合、ターゲット物質がプラズマ状態になり、0.5n
m以上の波長の白色X線が発生する。
【0015】本実施形態においては、真空容器14の内
部の、レーザ本体11からターゲット17へ向かう光路
の延長線上(ターゲット17の背面)に光電観察手段と
してのCCDカメラ19を設ける。また、真空容器14
内には、ターゲット17を上記光路から待避させる図示
しないターゲット移動機構を設ける。さらに、レーザ本
体11と真空容器14との間に、レーザ本体11から真
空容器14のレーザ入射窓15を経てターゲット17に
至る光路を覆う遮光装置20を設け、各光学素子からの
散乱光21が外部に漏れないようにする。なお、CCD
カメラ19の位置は図示の位置に限定されず、レーザ入
射光学系の光学素子が観察可能な位置であればどこに設
けてもよい。
【0016】次に、本実施形態の作用を説明する。本実
施形態のレーザプラズマ光源は通常の使用時には図1
(a)に示すようにターゲット17がレーザ本体11か
らCCDカメラ19へ向かう光路上に位置する状態にな
っている。この状態で、図示しないターゲット移動機構
を作動させることにより、図1(b)に示すようにター
ゲット17が上記光路から待避した状態になる。この状
態においては、レーザ本体11からターゲット17まで
のレーザ入射光学系の光学素子である汚染防止窓16、
真空容器14のレーザ入射窓15および集光レンズ13
がCCDカメラ19から見通せるため、以下のようにし
て各光学素子の状態(埃や飛散物質等の付着状態や傷等
の発生状態)を各光学素子の像に基づいて観察すること
ができる。
【0017】すなわち、各光学素子の光学像をCCDカ
メラ19によって撮像して電気信号に変換し、その電気
信号に基づいて当該光学素子の埃や飛散物質等の付着状
態や傷等の発生状態を光電的に観察する。なお、この観
察において、当該光学素子の埃や飛散物質等の付着状態
や傷等の発生状態が顕著であると判断された場合には、
当該光学素子を新品と交換することになる。
【0018】本実施形態によれば、遮光装置20を開放
することなくレーザ入射光学系の各光学素子の状態を把
握することができる、安全性の高いレーザプラズマ光源
を提供することができる。
【0019】図2は本発明の第2実施形態のレーザプラ
ズマ光源の構成を示す図であり、上記第1実施形態と同
一の部分には同一符号を付けて説明を省略する。本実施
形態では、第1実施形態で使用したCCDカメラの代わ
りに、レーザ入射光学系の光学素子である汚染防止窓1
6、レーザ入射窓15および集光レンズ13からの散乱
光を夫々モニタするフォトダイオード光電観察手段とし
て使用している。
【0020】すなわち、本実施形態においては、真空容
器14内の汚染防止窓16からの散乱光21をモニタし
得る位置にはフォトダイオード31を設け、遮光装置2
0により形成される閉鎖空間内のレーザ入射窓15から
の散乱光21をモニタし得る位置にはフォトダイオード
32を設け、前記閉鎖空間内の集光レンズ13からの散
乱光21をモニタし得る位置にはフォトダイオード33
を設ける。なお、フォトダイオード31,32,33の
出力信号は図示しない光強度測定回路に入力され、そこ
で各散乱光21の強度が測定されるようになっている。
【0021】次に、本実施形態の作用を図3に基づいて
説明する。図3は上記各光学素子を新品に交換してから
プラズマを発生させ続ける連続耐久試験を行ったときの
散乱光の散乱量の変化の度合を各フォトダイオードに対
応させて示した図である。なお、図中の散乱量(散乱光
の強度)は、測定開始時の値を1としたときの相対値で
ある。図3において、フォトダイオード31の散乱量は
初期に急増しているが、その理由は、レーザプラズマ光
源からの飛散物質が汚染防止窓16の表面に付着してレ
ーザパワーを吸収して熱を発生した結果、汚染防止窓1
6の反射防止コーティングを劣化させたためであると推
定される。この状態のまま使用を続けたところ、図示a
点で散乱量がさらに急増した。このとき、汚染防止窓1
6の表面から内部にかけて損傷が見られたので、a点の
時点でフォトダイオード31を新品と交換した。
【0022】一方、フォトダイオード32は図示b点で
散乱量が急増した。このとき、レーザ入射窓15のコー
ティングにダメージが生じており、これ以上のダメージ
をレーザ入射窓15に与えるとレーザ入射窓15が破損
するおそれがあり、レーザ入射窓15が破損すると真空
容器14内の真空を保つための図示しない真空装置に影
響を及ぼすおそれがあるので、b点の時点でフォトダイ
オード32を新品と交換した。なお、フォトダイオード
33の散乱量はこの連続耐久試験を通して変化がないこ
とから、集光レンズ13には損傷等のダメージが生じて
いないことがわかる。
【0023】本実施形態によれば、遮光装置20を開放
することなくレーザ入射光学系の各光学素子の状態を把
握することができる、安全性の高いレーザプラズマ光源
を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a),(b)は本発明の第1実施形態のレー
ザプラズマ光源の構成を示す図である。
【図2】本発明の第2実施形態のレーザプラズマ光源の
構成を示す図である。
【図3】第2実施形態において連続耐久試験を行ったと
きの散乱光の散乱量の変化の度合を各フォトダイオード
に対応させて示した図である。
【図4】従来例のレーザプラズマ光源の原理的構成を示
す図である。
【符号の説明】
11 レーザ本体 12 レーザ光 13 集光レンズ 14 真空容器 15 レーザ入射窓 16 汚染防止窓 17 ターゲット 18 集光点 19 CCDカメラ 20 遮光装置 21 散乱光 31,32,33 フォトダイオード

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ本体と、該レーザ本体からのレー
    ザ光を集光する集光レンズと、前記レーザ光の集光位置
    に配置されたターゲットと、該ターゲットを収納する真
    空容器と、該真空容器内に前記レーザ光を導入するレー
    ザ入射窓と、前記レーザ光およびその散乱光の外部への
    漏洩を防止する遮光装置とを具え、前記レーザ光を前記
    ターゲット上に集光することによって生成したプラズマ
    よりX線を発生するレーザプラズマ光源において、 前記レーザ本体および前記ターゲット間の光路上の光学
    素子の少なくとも1つを光電的に観察する光電的観察手
    段を設けたことを特徴とするレーザプラズマ光源。
  2. 【請求項2】 前記光電的観察手段は、前記光学素子の
    光学像に基づいて当該光学素子の状態を観察することを
    特徴とする請求項1記載のレーザプラズマ光源。
  3. 【請求項3】 前記電気的観察手段は、前記光学素子か
    らの散乱光の強度に基づいて当該光学素子の状態を観察
    することを特徴とする請求項1記載のレーザプラズマ光
    源。
JP8019861A 1996-02-06 1996-02-06 レーザプラズマ光源 Withdrawn JPH09213496A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007200671A (ja) * 2006-01-25 2007-08-09 Komatsu Ltd 極端紫外光源装置
WO2017216847A1 (ja) * 2016-06-13 2017-12-21 ギガフォトン株式会社 チャンバ装置及び極端紫外光生成装置

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