JPS6188435A - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、放電型のＸ線発生装置の改良に関わる。

〔発明の背景〕

最近、１μｍ以下の微細なパターン形成のために、数人
〜１０数人の波長の軟Ｘ線を使用したパターン転写技術
としてのＸ線露光法が注目され、そのため、高出力で安
定なＸ線発生装置の実現が望まれている。Ｘ線発生の方
法は種々あるが、就中対向した電極間に大電流放電を起
し、生成した放電プラズマの２ピンチ等から発生するＸ
線を利用する放電型のＸ線発生装置は、高輝度、安定で
、構造簡単な装置を提供できる。しかし、この種の放電
型Ｘ線発生装置では、大電流放電に対する電極の消耗を
できるでけ少なくして、メンテナンスの省力化を図らね
ばならないという課題があった。

その対策として、古くより水銀整流器に見られるように
、電極の少なくとも一方を液体金属として。

放電面の形状を液面そのものとすることで解決すること
はイオンビーム発生装置でも見られる所である。Ｘ線発
生装置に適用した例として特開昭５８年１８８０４０号
ほかを挙げることができ、これを第２図に示す。図から
明らかなごとく、高電圧電源１により充電されたコンデ
ンサ２からなる電源を備え、その電荷を一対の電極３，
４間で放電させ、電極間空間に放電プラズマを生成し、
そこから放射されるＸ線を利用するもので、特に第２図
の場合は、電極３に小孔３ａが穿れ、内部に液体金属５
が充填されている。液体金属５は毛細管現象もしくは重
力により、対向電極４側に向ってそれ自身放電面を形成
し、その放電はトリガ電極６により開始される。この装
置は、前記したごとく、高輝度・安定・構造簡単な特長
があるほか、液体金属を用いた場合の共通な利点として
、多数回放電により液体金属が蒸発・消耗したとしても
、電極先端放電面の形状は殆んど変化しないという利点
がある。しかしながら、単に液体金属を用いただけでは
、電極面に必要かつ十分な量を適切な時間内に供給する
方法についての課題が残されていたといえる。即ち、例
えば第２図の例で言えば、液体金属の供給は主として毛
細管現象によっているので、小孔３ａはある程度以上大
径のものとすることはできず、小さければ少量で放電前
の形状に復帰するのに時間も要し、大きければ不必要に
流出滴下してしまうという現象が起る。電極対を鉛直方
向に配置して、重力によって滴下させる場合でも、十分
な量を供給しようとして大きな断面とすれば、連続的に
流出してしまい、不必要に多量な消費となって好ましく
はなかった。さらにまた主電極対には液体金属を用いて
も、放電開始のためにトリガ電極を用いている場合には
、それ自身の消耗もあって、交換等のメンテナンスを要
していた。

〔発明の目的〕

本発明の第１の目的は、電極の少なくとも一部を液体金
属で形成した場合の利点を保持しつつ、その供給を量的
にも時間的にも制御して、パターン転写に好適な安定な
Ｘｓ発生装置を得ることにある。さらに本発明の第２の
目的は、放電開始に特別な電極を設ける必要のない簡単
な構造のＸ線発生装置を得ることにある。

〔発明の概要〕

本発明の骨子は、プラズマ化してＸ線を放出する物質を
含む磁性流体を用い、これに磁界を作用させることによ
り、該物質の供給制御を容易ならしめたこと、および磁
界作用下で磁性流体が示す液面不安定性を利用し、液面
の隆起もしくは液滴の飛揚によって放電プラズマを生成
するようにしたことにある。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図によって説明する。

第１図は本発明の第１の実施例に係わるＸ線発生装置を
示す概８１８構成図である。１は高電圧電源であって、
コンデンサ２を充電する。この電荷を一対の電極３，４
間で放電させ、放電プラズマを生成して、Ｘ線放射を実
現する。電極３には小孔３ａが穿たれるが、その内部に
は本発明により磁性流体７が充填される。８は磁性流体
を貯蔵する容器であって、小孔３ａと連通し、同じ磁性
流体７が収納されている。９は永久磁石９ａと同じ磁路
中に構成されたコイル９ｂからなる磁界発生装置であっ
て小孔３ａ内の磁性流体に対し、常時静磁界を印加しま
た端子９ｃからコイルに通電して該静磁界を打消す方向
に、制御された動磁界を付与することができる。本実施
例では、磁性流体７の小孔３ａに充填された部分は、容
器８内の磁性流体液面との落差に応じて、図示左方向の
力が働いており、磁界発生装置９がなければ、流体は電
極先端より流出してしまう。しかし磁石９ａで小孔３ａ
内に強力な磁界を作用させた場合も磁性流体は磁気エネ
ルギーの変化を受けて前記した落差による左方向の力に
抗して小孔内に膠着することができる。放電プラズマを
生成する際には、予め電極対が耐える所定の電圧までコ
ンデンサ２を充電しておき、端子９ｃからコイル９ｂに
電流を流せば、上記磁石による磁界の少なくとも一部を
打消して、磁性流体は電極４の方向に向って噴出する。

これにより電極間の放電を起し、同時に磁性流体に含ま
れる特性Ｘ線発生物質の電極間空間への供給ができる。

この噴出作用を助けるために。

小孔３ａの軸方向に沿った磁界を印加してもよい。

本発明で用い得る磁性流体は種々のものがある。

通常は１００人程鹿の強磁性金属粒子を適切な溶媒中に
ある種の界面活性剤の助力を受けて分散浮遊させたもの
である。特に水銀等の液体金属中に強磁性金属粒子を分
散させる手法も開発されており水銀のほかにも適当な温
熱したガリウム等の低融点金属を用いれば、これら金属
が発する特性Ｘ線はパターン転写装置に適した波長領域
にある。

本実施例によれば、磁界の印加。軽減によりＸ線発生装
置を含む磁性流体の供給・封止を簡単に行なうことがで
き、特に量的にも、時間的にも確実に制御できるので、
パターン転写システムの他の機構ともバランスのとれた
Ｘ線発生装置を得ることができる。また特別なトリガ電
極を必要とせず蒸発消耗したとしても常に新しく形状不
変の先端放電面形状になると同時に、常に同じ条件で磁
性流体を電極間に向って噴出飛翔させることができるの
で放電時の電圧、従って発生するＸ線強度の安定性も改
善できるという効果がある。さらにこの磁性流体の噴出
飛翔は、電極間電圧によっても僅かに影響は受けるもの
の、はとんどは液体の落差を磁界の強さに依っているの
で、電極間に電圧がなくても行なわせることができる。

つまり。

放電プラズマの生成に先立って噴出飛翔させ、対向する
電Ｖｉ４の放電面をこの磁性流体で予め濡らしておけば
、プラズマ発生空間へのＸ線発生物質の供給をより確実
にかつ豊富に行なうことができる。

第３図は本発明になる他の実施例の１つであって、第１
図に比してより実際的にパターン転写システムとして応
用する場合の構成を示した断面構造図である。本例では
電極３，４が気密容器１０内に収納される。容器１０は
、一方の端子１１ａを有する端板１１．他方の端１２ａ
を有する端板１２、少なくとも一部がガラス等の絶縁物
からなる円筒１３からなり、内部は、１３で示す排気装
置により高真空に維持するか、もしくはＨｅ等のＸ線透
過率の高い気体を充填してもよい。端板１２の底部１２
ｂが磁性流体溜を形成し、そこに磁性流体、望ましくは
磁性流体化させた低融点金属７ａが収納される。電極３
及び端板１２の中心部には小孔１４が穿れ、ここから下
方に向ってＸ線が取出される。この取出路１４は下方に
伸び、Ｂｅ等のＸ線透過物質からなる取出窓１５で密封
される。取出路１４の外周に、複数のコイル１６ａ。

１６ｂ・・・と、永久磁石１７ａ、１７ｂなどが配置さ
れる。コイル１６は端１２を通して磁性流体７ａに磁界
を作用させ、該磁性流体の液面不安定を招いて放電プラ
ズマをトリガする。また磁石１７は、路１４内に入った
一部の磁性流体や定理イオンを偏向ないし捕捉し、１４
の曲げられを壁１４ａにこれらを付着せしめて下部の液
溜１８に収積される。液溜１８は液管１９．ポンプ２０
を介して外部の液容器２１に連通しており、容器２１に
は補充用の磁性流体７ｂが充填されている。

一方、電極部の液溜１２ｂも配管２２を通して、容器２
１と連通しており、管口２２ａは容器２１内の液面下に
位置するように延びているので５容器よ立向に空気が侵
入することはない。配管２２の途中に少なくとも一組の
磁界制御装置２３が置かれている。また２４で示すよう
に磁性流体を適切な粘度に維持するためのヒータなどの
温度調整装置を置くことができる。磁界制御装置２３は
。

原理的に第１図の磁界発生装置９と数似のものであって
、より具体的にその構成を例示したのが第４図である。

磁性流体を通す配管２２には、永久磁石２５からの磁束
Φ８がヨーク２６ａ、２６ｂを介して到達している。ヨ
ークの途中に分磁路が適切な空隙２６ｃを介して設けら
れ、ここにコイル２７が巻回され、このコイルは、配管
２２に於ける磁束Φ８を打消すような磁束Φ。を発生す
る。

このような構成とすることにより、常時は磁束Φ８によ
って配管内の磁性流体が膠着し、容器２１内の液７ｂに
作用する大気圧とつり合って封止されている。コイル２
７に電流を流せば打消し磁束Φ。が発生し、磁性流体の
拘束は解かれるため、液７ｂは容器２１から配管２２を
通って溜１２ｂに注入される。このように磁性流体の補
充が真空容器外から行なうことができる。放電トリガは
、コイル１ｂを励磁することにより、液７ａが液面不安
定を示し、あたかも王冠の如く、電極３の周囲に林立す
ることにより行なわれる。これにより電極３と４の間の
耐電圧が低下し、電極間の固有の耐電圧に較べ、著しく
低い電圧でも放電を起すことができる。なお容器上以内
に絶縁筒２８は上記のようにして起った放電によって周
囲に飛散した電極蒸気や磁性流体を捕捉するためのもの
である。

第３図の実施例では、第１図と同様の効果があるほかに
、磁性流体の補充やトリガ制御をいずれも大気中から行
うことができ、そのっど真空系を解体する必要がないと
いう効果がある。

〔発明の効果〕

以上説明したごとく１本発明によれば、Ｘ線放出物質を
含んだ磁性流体を用いたことによりイ磁界を作用させる
だけで、該物質の供給制御や放電のトリガ制御が、容易
かつ確実に行なうことができ、安定なＸ線発生装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になるＸ線発生装置の一実施例を示す概
略構成図、第２図は従来公知のＸ線発生装置の一例を示
す概略構成図、第３図は本発明になる他の実施例を示す
断面構造図、第４図は磁界発生装置の具体的構造の一例
を示す断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、対向配置された少なくとも一対の電極、これら電極
   間に放電プラズマを形成するための電源からなり、該プ
   ラズマの生成によりＸ線を発生せしめるＸ線発生装置に
   おいて、前記電極の少なくとも一方は、少なくともその
   先端部が、磁性流体で形成され、該磁性流体を制御する
   磁界発生装置を備えたことを特徴とするＸ線発生装置。 ２、前記磁性流体は、磁性流体化された液体金属である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のＸ線発生
   装置。 ３、前記放電プラズマの生成は、磁性流体の磁界による
   液面不安定を利用し、液面の隆起もしくは液滴の飛揚に
   よつてトリガすることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のＸ線発生装置。 ４、前記プラズマ生成が、大気圧以下の圧力で気密にさ
   れた容器内に於て行なわれるものであつて該容器内外の
   差圧力と磁界による磁性流体の膠着を利用して該磁性流
   体を供給及び封止することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のＸ線発生装置。