JPH1164598A

JPH1164598A - レーザプラズマｘ線源

Info

Publication number: JPH1164598A
Application number: JP22960597A
Authority: JP
Inventors: Hideo Hirose; 秀男広瀬
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1997-08-26
Filing date: 1997-08-26
Publication date: 1999-03-05

Abstract

(57)【要約】【課題】短波長の硬Ｘ線を発生するレーザプラズマＸ
線源において、ターゲットの寿命を向上させることを目
的とし、又、Ｘ，Ｙ駆動装置を要しないレーザプラズマ
Ｘ線源を提供する。【解決手段】レーザプラズマＸ線源１は、レーザ光を
ターゲットに集光照射してＸ線を発生するレーザプラズ
マＸ線源において、一方向のターゲット２１の移動によ
って多数回のレーザ照射回数を可能とするために、ター
ゲット２１は少なくとも長さ方向に移動自在な長尺ター
ゲットとし、ターゲットのレーザ照射点に局所的に高電
界を形成する電極を含む電界形成手段４を備える。ター
ゲットを一方向にのみ移動させることによって多数回の
レーザ照射回数を得ることができるターゲット形状とす
ることによって、ターゲットの寿命を向上させ、又、
Ｘ，Ｙ駆動装置を不要とする。

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線源レーザ、Ｘ
線源リソグラフィー装置、Ｘ線源顕微鏡、Ｘ線源光電子
顕微鏡、Ｘ線源分析装置等のＸ線源に用いるレーザプラ
ズマＸ線源に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線源レーザ、Ｘ線源リソグラフィー装
置、Ｘ線源顕微鏡、Ｘ線源光電子顕微鏡、Ｘ線源分析装
置等においては、通常Ｘ線源から得られるＸ線を使用し
ている。このＸ線源として、Ｘ線管やプラズマＸ線源が
知られている。プラズマＸ線源は、プラズマ中にできる
高電離多価イオンと電子の相互作用により発生するＸ線
を用いるものであり、高密度のプラズマをレーザで生成
するレーザプラズマＸ線源が知られている。レーザプラ
ズマＸ線源では、レンズやミラーの光学系で１０μｍ程
度の大きさに絞ったレーザ光を、Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔ
ａ、Ａｕ等の金属表面に数ｎｓの間隔のパルスで集光照
射することにより形成される。

【０００３】又、レーザプラズマＸ線源において、ター
ゲット高電圧を印加することによって１ｎｍ以下の硬Ｘ
線の発生効率を高めることが知られており、高電圧を印
加しない場合に発生するＸ線は主に軟Ｘ線であり、硬Ｘ
線の発生量は無視できる程度である。

【０００４】図１１は、従来の硬Ｘ線を発生するレーザ
プラズマＸ線源を説明するための概略図である。図１１
において、従来のレーザプラズマＸ線源１００は、高電
圧を印加するために、ターゲット１２０を一方の電極と
し、他方の電極をターゲット１２０の近傍に配置する構
成としている。ターゲット１２０は、電極を兼ねるため
に平板状の形状に形成している。高電圧を印加したター
ゲット１２０に、レーザ光源１３１からのレーザ光を光
学系１３２を介して集光して照射することによって硬Ｘ
線１０９を発生する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ターゲット１２０は、
レーザ光の照射によって小孔が発生するため、レーザ照
射毎にターゲット１２０を移動させ、ターゲット１２０
上のレーザ光照射位置を変更する必要がある。そのた
め、従来のレーザプラズマＸ線源は、ターゲット１２０
をＸ，Ｙ方向に微動可能とするために、Ｘ，Ｙテーブル
１０４およびＸ，Ｙ制御装置１０５等で構成するＸ，Ｙ
駆動装置を有する必要としている。図１２は平板状ター
ゲット１２０の平面図であり、Ｘ，Ｙ方向に微動させな
がらＸ線照射を行うことによって、小孔１２０ａ，１２
０ｂが形成される。そのため、従来のレーザプラズマＸ
線源は、微少移動が可能なＸ，Ｙ駆動装置を必要とする
という問題があり、このＸ，Ｙ駆動装置はレーザプラズ
マＸ線源の複雑化や大型化やコスト上昇を招く要因とな
る。

【０００６】又、ターゲットが平板状であるためターゲ
ットの寿命が極端に短く、実用性に乏しいという問題が
ある。ターゲットを３０ｍｍ×３０ｍｍの平板状ターゲ
ットとし、各レーザ照射間の移動間隔を１ｍｍとする
と、レーザ照射回数は約９００回程度であり、ターゲッ
トの寿命は極端に短いものとなり、ターゲットの実用性
に問題が生じることになる。

【０００７】そこで、本発明は前記した従来のレーザプ
ラズマＸ線源の平板状ターゲットの問題点を解決し、短
波長の硬Ｘ線を発生するレーザプラズマＸ線源におい
て、ターゲットの寿命を向上させることを目的とし、
又、Ｘ，Ｙ駆動装置を要しないレーザプラズマＸ線源を
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】本発明のレーザプラズマ
Ｘ線源は、ターゲットを一方向にのみ移動させることに
よって多数回のレーザ照射回数を得ることができるター
ゲット形状とすることによって、ターゲットの寿命を向
上させ、又、Ｘ，Ｙ駆動装置を不要とするものである。
本発明のレーザプラズマＸ線源は、レーザ光をターゲッ
トに集光照射してＸ線を発生するレーザプラズマＸ線源
において、一方向のみのターゲットの移動によって多数
回のレーザ照射回数を可能とするために、ターゲットを
少なくとも長さ方向に移動自在な長尺ターゲットとし、
ターゲットのレーザ照射点に局所的に高電界を形成する
電極を含む電界形成手段を備え、この高電界によって短
波長のＸ線を発生する構成とする。

【０００９】長尺のターゲットは、ターゲットを長さ方
向に移動させ、移動毎にレーザ照射を行ってＸ線の発生
を行う。レーザ照射の回数は、ターゲットの長尺方向の
長さによって定まるため、ターゲットを長くすることに
よって長寿命化をはかることができる。ターゲットの長
さ方向の移動は、リボン状のターゲット材の両端を巻回
し、一方の巻回部分に巻いたレーザ照射前のターゲット
を巻き戻し、レーザ照射後のターゲットを他方の巻回部
分に巻き取ることによって行うことができる。ターゲッ
トは金属等の導電性の材料により形成することも、又、
プラスチック等の絶縁性の材料により形成することもで
きる。

【００１０】電界形成手段は、ターゲットのレーザ照射
点に局所的に高電界を形成するものであり、形成した高
電界によって短波長の硬Ｘ線の発生効率を高めることが
できる。電界形成手段はターゲットの近傍に配置した電
極に電位を印加することによって、ターゲットのレーザ
照射点に局所的に高電界を形成することができ、レーザ
照射点に近傍に配置した２つの電極、あるいは、ターゲ
ットに電極を兼ねさせ、レーザ照射点に近傍に配置した
電極とターゲットによって構成することができる。

【００１１】本発明のレーザプラズマＸ線源の第１の実
施の態様の電界形成手段は、ターゲットのレーザ照射点
近傍において、ターゲットのレーザ光と反対側に電極を
配置し、導電性のターゲットを他の電極とし、一方の電
極を接地し、他方の電極に正又は負の高電圧を印加す
る。これによって、ターゲットのレーザ照射点近傍に高
電界を形成するものである。

【００１２】本発明のレーザプラズマＸ線源の第２の実
施の態様の電界形成手段は、ターゲットのレーザ照射点
近傍において、ターゲットのレーザ光側に電極を配置
し、導電性のターゲットを他の電極とし、一方の電極を
接地し、他方の電極に正又は負の高電圧を印加する。こ
れによって、ターゲットのレーザ照射点近傍に高電界を
形成するものである。

【００１３】本発明のレーザプラズマＸ線源の第３の実
施の態様の電界形成手段は、ターゲットのレーザ照射点
近傍においてターゲットの両側に電極を配置し、一方の
電極を接地し、他方の電極に正又は負の高電圧を印加す
る。これによって、ターゲットのレーザ照射点近傍に高
電界を形成し、導電性あるいは絶縁性のターゲットに高
電界を印加することができる。この電極配置は、ターゲ
ットの表裏面側および側面側のいずれの両側とすること
もできる。

【００１４】本発明のレーザプラズマＸ線源の第４の実
施の態様の電界形成手段は、ターゲットに対してレーザ
光側に配置した電極を透明電極とすることができ、該透
明電極を通してレーザ光をターゲットに照射することが
でき、導電性あるいは絶縁性のターゲットに高電界を印
加することができる。

【００１５】本発明のレーザプラズマＸ線源の第５の実
施の態様の電界形成手段は、ターゲットのレーザ光と反
対側に配置する電極を、レーザ照射位置においてレーザ
光側に突出させた形状とし、これによって、ターゲット
のレーザ照射点に高密度の高電界を形成することができ
る。

【００１６】本発明のレーザプラズマＸ線源の第６の実
施の態様のターゲットは、長尺の導電材と絶縁性のター
ゲット材を重ね合わせて形成し、該ターゲットを形成す
る導電材を接地あるいは正または負の高電圧を印加する
ものであり、これによってターゲットを一方の電極とす
ることができる。これによって、絶縁性のターゲットに
高電界を印加することができる。

【００１７】本発明のレーザプラズマＸ線源の第７の実
施の態様のターゲットは、長尺の絶縁材上にターゲット
材を連続あるいは所定間隔で蒸着等によって形成するも
のであり、ターゲット材の厚さを任意に設定することが
できる。

【００１８】本発明のレーザプラズマＸ線源の第８の実
施の態様のレーザプラズマＸ線源は、パルスレーザ源
と、パルスレーザと同期した電界形成用のパルス電圧を
備え、この構成によって消費電力を低減することができ
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照しながら詳細に説明する。本発明の実施の形態の構
成例について、図１〜図１０の本発明のレーザプラズマ
Ｘ線源の実施形態を説明する概略ブロック線図を用いて
説明する。なお、図１〜図３はターゲットを一方の電極
として使用する構成例を示し、図３〜図１０はターゲッ
トを電極として使用しない構成例を示している。

【００２０】図１は本発明のレーザプラズマＸ線源の第
１の構成例を説明するための概略図である。図１におい
て、レーザプラズマＸ線源１は、リボンテープ状のター
ゲット２１を有するターゲット部２と、ターゲット２１
にレーザ光を照射するレーザ源３と、ターゲット２１上
のレーザ照射点に高電界を形成する電界形成部４を備え
る。

【００２１】ターゲット部２は、ターゲット２１と巻回
部２２を備え、ターゲット２１はリボンテープ状とし、
巻回部２２はターゲット２１を周囲に巻回すると共に、
一方を巻き戻し他方を巻き取ることによって、ターゲッ
ト２１を長さ方向に移動させるものであり、駆動装置５
によって駆動される。レーザ源３は、光源３１およびレ
ーザ光をターゲット２１上の照射点に集光させる光学系
３２を備える。又、電極形成部４は、ターゲット２１の
レーザ照射点近傍において、レーザ光と反対側に配置さ
れた電極４１を備え、該電極４１に電源４０を接続する
と共に、ターゲット２１を接地して電極とし、電極４１
とターゲット２１の間に高電界を形成する。ターゲット
２１の接地は、ターゲットにアース線を直接接続して行
うことも、又、導電性の巻回部２２を通して行うことも
できる。

【００２２】制御装置６は、光源３１、電源４０、およ
び駆動装置５を制御し、少なくとも光源３１からレーザ
光を照射する際には電源４０を駆動して高電界を形成す
る。又、レーザ光の照射後には、駆動装置５によって巻
回部２２を駆動してターゲット２１を移動させる。この
ターゲット２１の移動は、レーザ光の照射によってター
ゲット２１に形成された小孔をレーザ照射点からずらし
て、次回のレーザ照射に備えるために行うものであり、
レーザ光の照射で形成される小孔の径が１００μｍ程度
の場合には、ターゲット２１の移動量を１ｍｍ程度とす
ることによって、次回のレーザ照射に対する小孔の影響
を無視することができる。又、電源４０が供給する電圧
は直流電圧あるいはパルス電圧とすることができ、光源
４０が発するレーザ光がパルス光の場合には、制御装置
６によってパルス光と同期したパルス電圧を発生するこ
ともできる。電源40に供給する電圧をパルス電圧とする
場合には、消費電力を低減することができる。

【００２３】第１の構成例において、電極４１とターゲ
ット１との間に高電圧を印加して高電界を形成すると共
に、光源３１からレーザ光をターゲット２１上のレーザ
照射点に照射すると、ターゲット２１から短波長の硬Ｘ
線が放出される。このレーザ照射により、ターゲット２
１上のレーザ照射点には凹部あるいは開口部が形成され
る。制御装置６は、駆動装置５を制御して巻回部２２を
駆動して、ターゲット２１を長さ方向に所定の微小量だ
け移動させる。これによって、レーザ照射点に新たなタ
ーゲット材を用意し、再びレーザ光を照射して次のＸ線
放出を行う。同様の処理を繰り返すことによって、Ｘ線
の発生を繰り返すことができる。ターゲットの寿命は、
リボンテープ状のターゲット２１の長さに依存する。タ
ーゲット２１の長さを１ｋｍとし、移動距離を１ｍｍと
する場合には、１０⁶回のＸ線放出を行うことができ
る。

【００２４】図１に示す構成例では、電極４１に電源を
接続し、ターゲットを接地する構成を示しているが、逆
の接続関係により構成することもできる。又、電源４０
の正負の関係は任意とすることができる。上記第１の構
成例では、電極４１の先端を先鋭とすることによって、
レーザ照射点での電界を高電界とすると共に、他の部分
への電界の影響を少なくすることができる。

【００２５】次に、第２の構成例について説明する。図
２は本発明のレーザプラズマＸ線源の第２の構成例を説
明するための概略図である。図２に示す構成例は、電極
の構成において第１の構成例と異なり、他の構成は共通
する。そこで、以下では、異なる構成についてのみ説明
する。第２の構成例が備える電極形成部４は、ターゲッ
ト２１のレーザ照射点近傍において、レーザ光と同じ側
に透明電極４２を備え、該電極４２には電源４０を接続
すると共に、ターゲット２１を接地して電極とし、電極
４１とターゲット２１の間に高電界を形成する。なお、
図２では、電源４０を直流電源とする構成を示している
が、第１の構成例と同様に制御装置６によって制御する
パルス電源とすることもできる。

【００２６】第２の構成例によれば、透明電極４２を透
してレーザ光の照射を行うことができるため、レーザ源
３および透明電極４２の配置を容易とすることができ
る。

【００２７】次に、第３の構成例について説明する。図
３は本発明のレーザプラズマＸ線源の第３の構成例を説
明するための概略図である。図３に示す構成例は、電極
の構成において第１の構成例と異なり、他の構成は共通
する。そこで、以下では、異なる構成についてのみ説明
する。第３の構成例が備える電極形成部４は、ターゲッ
ト２１のレーザ照射点近傍において、レーザ光と反対側
および同じ側に電極４３，４４を備え、電極４４には電
源４０を接続すると共に、ターゲット２１を接地して電
極とし、電極４４とターゲット２１の間に高電界を形成
する。電極４３は、レーザ照射点においてターゲット２
１を巻回部２２間を結ぶ線からオフセットして配置し、
この配置によってターゲット２１を電極４４側に突出さ
せ、これによって電界密度を高めることができる。又、
電極４３のレーザ照射点の位置に凹部あるいは開口部を
形成し、レーザ照射による電極４３の損傷を防いでい
る。

【００２８】なお、図３では、電源４０を直流電源とす
る構成を示しているが、第１の構成例と同様に制御装置
６によって制御するパルス電源とすることもできる。第
３の構成例によれば、透明電極４２を透してレーザ光の
照射を行うことができるため、レーザ源３および透明電
極４２の配置を容易とすることができる。従って、上記
の第１〜第３の構成例はターゲットを電極として使用す
る構成例であり、この構成例ではターゲットをＭｏ，
Ｗ，Ａｕ，Ｔａ等の導電性のターゲット材を用いて形成
する。

【００２９】次に、以下の第４〜第６の構成例では、絶
縁性のターゲットを用いることができる構成例について
説明する。第４の構成例について説明する。図４は本発
明のレーザプラズマＸ線源の第４の構成例を説明するた
めの概略図であり、図１と共通する構成については省略
して示している。図４に示す構成例は、電極の構成にお
いて第１の構成例と異なり、他の構成は共通する。そこ
で、以下では、異なる構成についてのみ説明する。

【００３０】第４の構成例が備える電極形成部４は、タ
ーゲット２３のレーザ照射点近傍において、レーザ光と
反対側および同じ側に電極４５，４６を備え、電極４６
には電源４０を接続すると共に電極４５を接地し、電極
４５と電極４６の間に形成する高電界内にターゲット２
３を配置する。なお、電極４５に電源４０を接続し電極
４６を接地する構成とすることもでき、電極に印加する
電位は正負いずれとすることもできる。ターゲット２３
は、プラスチック等の絶縁材を用いることも、、前記し
た導電性を有する金属材を用いることもできる。又、図
４では、電源４０を直流電源とする構成を示している
が、第１の構成例と同様に制御装置６によって制御する
パルス電源とすることもできる。

【００３１】図５，６は本発明のレーザプラズマＸ線源
の第４の構成例に用いる電極を説明するための概略図で
ある。図５に示す電極構成は、ターゲット２３に対して
両側面に電極４５，４６を配置する構成であり、又、図
６に示す電極構成は、ターゲット２３に対して表裏面側
に電極４５，４６を配置する構成であり、一方の電極に
電源４０を接続し、他方の電極を接地することによっ
て、ターゲット２３のレーザ照射点に高電界を形成す
る。図５の構成によればレーザ光の干渉することなく電
極配置を行うことができる。

【００３２】次に、図７，８の概略図および斜視図を用
いて第５の構成例を説明する。第５の構成例が備える電
極形成部４は、ターゲット２３のレーザ照射点近傍にお
いて、レーザ光と反対側にターゲット２３の支持部材を
兼ねた電極４７を、レーザ光側に電極４２を備え、電極
４７はレーザ光側に突出した形状とし、該突出部分のレ
ーザ光に照射位置に開口部４８を形成する。電極４７は
ターゲット２３を支持してレーザ光の照射位置に位置決
めし、電極４２と電極４７間に印加した電圧によって電
極４７の突出部に形成した高密度の電界をターゲット２
３に印加する。これによって、ターゲットのレーザ光照
射位置にレーザ光を照射して、ターゲット２３からの硬
Ｘ線の発生効率を高めることができる。なお、図７，８
では電極４２を透明電極としているが、レーザ光を干渉
させなければ不透明の電極を用いることができる。

【００３３】図９は本発明のレーザプラズマＸ線源の第
６の構成例を説明するための概略図であり、図４と共通
する構成については省略して示している。又、図１０は
本発明のレーザプラズマＸ線源の第６の構成例に用いる
ターゲットを説明するための図である。図９に示す構成
例は、ターゲットの構成において第４の構成例と異な
り、他の構成は共通する。そこで、以下では、異なる構
成についてのみ説明する。

【００３４】第６の構成例が備えるターゲット２４は、
図１０（ａ）に示すように、導電材のテープ材４９上に
絶縁性のターゲット材２４ａを重ねて形成し、ターゲッ
ト材２４ａ側にレーザ光を照射し、レーザ光と反対側の
導電性のテープ材４９を電極とすることによって、レー
ザ光照射点に高電界を形成するものである。

【００３５】又、ターゲット２４は、図１０（ａ）に示
すように、導電材のテープ材４９上に絶縁性のターゲッ
ト材２４ａを蒸着により形成することも、又、図１０
（ｂ）に示すように、導電材のテープ材４９上に絶縁性
のターゲット材２４ａをアイランド状に分離して蒸着に
より形成することできる。第６の構成例によれば、ター
ゲット材に支持は導電材のテープ材４９によって行うた
め、ターゲット材の厚さを任意に設定することができる
という効果を奏することができる。

【００３６】又、図１０に示すターゲットにおいて、支
持部分を絶縁性のテープ材２５とし、前記第１〜３の構
成例に適用することもできる。なお、前記構成例では、
電源４０を直流電源とする構成を示しているが、第１の
構成例と同様に制御装置６によって制御するパルス電源
とすることもできる。

【００３７】第４〜第６の構成例によれば、絶縁性のタ
ーゲット材を用いることができ、又、ターゲット全体を
高電圧とする必要が無く、電極のみに高電圧を印加する
だけで高電界の形成を行うことができる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のレーザプ
ラズマＸ線源によれば、短波長の硬Ｘ線を発生するレー
ザプラズマＸ線源において、ターゲットの寿命を向上さ
せることができ、又、Ｘ，Ｙ駆動装置を要いることなく
ターゲットの移動を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーザプラズマＸ線源の第１の構成例
を説明するための概略図である。

【図２】本発明のレーザプラズマＸ線源の第２の構成例
を説明するための概略図である。

【図３】本発明のレーザプラズマＸ線源の第３の構成例
を説明するための概略図である。

【図４】本発明のレーザプラズマＸ線源の第４の構成例
を説明するための概略図である。

【図５】本発明のレーザプラズマＸ線源の第４の構成例
に用いる電極を説明するための概略図である。

【図６】本発明のレーザプラズマＸ線源の第４の構成例
に用いる電極を説明するための概略図である。

【図７】本発明のレーザプラズマＸ線源の第５の構成例
を説明するための概略図である。

【図８】本発明のレーザプラズマＸ線源の第５の構成例
を説明するための斜視図である。

【図９】本発明のレーザプラズマＸ線源の第６の構成例
を説明するための概略図である。

【図１０】本発明のレーザプラズマＸ線源の第６の構成
例に用いるターゲットを説明するための図である。

【図１１】従来の硬Ｘ線を発生するレーザプラズマＸ線
源を説明するための概略図である。

【図１２】従来の硬Ｘ線を発生するレーザプラズマＸ線
源に用いる平板状ターゲットの平面図である。

【符号の説明】

１…レーザプラズマＸ線源、２…ターゲット、３…レー
ザ源、４…電界形成部、５…駆動装置、６…制御装置、
２１，２３，２４…リボン状ターゲット、２２…巻回
部、２５，４９…テープ材、３１…光源、３２…光学
系、４０…電源、４１，４２，４３，４４，４５，４
６，４７…電極、４８…開口部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光をターゲットに集光照射してＸ
線を発生するレーザプラズマＸ線源において、前記ター
ゲットは少なくとも長さ方向に移動自在な長尺ターゲッ
トであり、前記ターゲットのレーザ照射点に局所的に高
電界を形成する電極を含む電界形成手段を備え、前記高
電界によって短波長のＸ線を発生することを特徴とする
レーザプラズマＸ線源。