JP3650154B2

JP3650154B2 - Laser plasma light source

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Publication number: JP3650154B2
Application number: JP30208594A
Authority: JP
Inventors: 宏明永井
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1994-12-06
Filing date: 1994-12-06
Publication date: 2005-05-18
Anticipated expiration: 2020-05-18
Also published as: JPH08162053A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、例えば、Ｘ線顕微鏡やＸ線露光装置等の光源として用いるに好適な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、Ｘ線管やシンクロトロン光源が知られている。しかし、Ｘ線管は、特定Ｘ線のみしか使用することができず、また、シンクロトロン光源は、大規模な施設が必要になるという欠点がある。
【０００３】
このようなことから、近年、コンパクトに構成されたレーザプラズマ光源と称される白色Ｘ線光源が開発されている。このレーザプラズマ光源は、図１０に原理的構成を示すように、０．１Ｐａ以下に保たれた真空容器４内に、金属を始めとするターゲット５を配置し、このターゲット５上に、集光レンズ２および入射窓３を経てパルスレーザ光１を集光させ、その集光点６上でのレーザ光の強度を１０¹²Ｗ／ｃｍ²以上とすることにより、ターゲット物質をプラズマ状態として、０．５ｎｍ以上の波長の高輝度の白色Ｘ線を発生させるものである。
【０００４】
ここで、ターゲット５は、例えば、特開平５−１０１７９７号公報に開示されているように、平面ターゲット、円筒形ターゲットあるいはテープ状ターゲットが用いられている。これらのターゲットは、レーザ光の集光点でプラズマ化した物質が飛散して痕が残るため、次々と新しい面がレーザ集光点にくるように、ターゲット移動機構によりターゲットを移動させるようにしている。図１０では、円柱状のターゲット５を、円柱の軸を中心に回転させると同時に、軸方向に移動させて、螺旋状に新しい面をレーザ光１の集光点６に位置させている。
【０００５】
この種のレーザプラズマ光源は、高輝度の白色Ｘ線を発生することから、これをＸ線光源として用いる軟Ｘ線回折装置や光電子分光器等が提案されている。
【０００６】
しかし、従来提案されているレーザプラズマ光源にあっては、プラズマ化した物質が飛散し、その飛散したターゲット物質がレーザ入射窓（図１０においては入射窓３）等のレーザ入射光学系、Ｘ線レンズ等のＸ線光学系や検出器等に付着して、レーザ照射パワーの損失、Ｘ線の減衰、検出効率の低下を招くという問題がある。特に、レーザ入射窓や集光レンズ等の透過型レーザ入射光学系の光学素子の場合には、表面にターゲット物質が付着すると、それによってレーザ光のエネルギーの一部が吸収され、最悪の場合には、レーザ入射光学系の光学素子が破壊するという問題が生じることになる。
【０００７】
このようなターゲット物質の飛散や付着を防止する方法として、以下のような方法が提案されている。
１．特開昭５６−１１６６２２号公報に開示されているように、高周波の高電圧を用いてプラズマ物質を光学系外に向かわせる。
２．特開昭５８−４０７５７号公報や第５５回応用物理学会学術講演会予稿集第２５冊２１ａ−ＺＮ−２に開示されているように、ガス等でターゲット物質の飛散を阻害する。
３．特開昭５７−１３０３５０号公報に開示されているように、Ｂｅ，Ｓｉ等の捕獲膜でターゲット物質の飛散を阻害する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記１の方法では、高周波電源が必要となるため、装置が大型化するという問題がある。また、上記２の方法では、ガス等を真空容器内に導入するための装置が必要になると共に、導入したガス等を排気するための真空ポンプの排気量が増加し、さらには、マイクロチャンネルプレート等の高電圧を要する検出器を用いる場合には、放電を防ぐために検出器近傍を高真空に保つ差動排気機構が必要となり、装置が大型化するという問題がある。
【０００９】
さらに、上記３の方法では、捕獲膜をレーザ入射光学系に設けるには、Ｂｅは可視光を透過させないため不適当であり、Ｓｉ等の可視光を透過させる物質においても、ターゲット物質の付着でレーザ照射パワーの低下が生じるため、捕獲膜を頻繁に交換する必要があり、保守が面倒になるという問題がある。
【００１０】
この発明の第１の目的は、レーザ入射光学系への不所望なターゲット物質の付着を有効に防止し得るよう適切に構成したレーザプラズマ光源を提供しようとするものである。
【００１１】
この発明の第２の目的は、レーザ入射光学系への不所望なターゲット物質の付着をより有効に防止し得るよう適切に構成したレーザプラズマ光源を提供しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するため、この発明は、レーザ入射光学系を介してターゲット上にレーザ光を集光してプラズマを生成し、該プラズマからＸ線を発生させるようにしたレーザプラズマ光源において、
前記レーザ入射光学系のうち、前記ターゲットに最も近い光学素子を反射鏡をもって構成し、かつ該反射鏡を前記ターゲットとともに真空容器内に配置したことを特徴とするものである。
【００１３】
上記第２の目的を達成するため、この発明は、レーザ入射光学系を介してターゲット上にレーザ光を集光してプラズマを生成し、該プラズマからＸ線を発生させるようにしたレーザプラズマ光源において、
前記レーザ入射光学系は、少なくとも、入射光を点状に集光させる集光光学系と、この集光光学系による入射光の集光点近傍に設置したピンホールと、前記ターゲットに最も近い位置に配置した反射型集光光学素子とを有し、かつ前記ピンホールおよび反射型集光光学素子を、前記ターゲットとともに真空容器内に配置したことを特徴とするものである。
【００１４】
さらに、この発明は、レーザ入射光学系を介してターゲット上にレーザ光を集光してプラズマを生成し、該プラズマからＸ線を発生させるようにしたレーザプラズマ光源において、
前記レーザ入射光学系は、少なくとも、入射光を線状に集光させる集光光学系と、この集光光学系の集光線近傍に設置したスリットと、前記ターゲットに最も近い位置に配置した反射型集光光学素子とを有し、かつ前記スリットおよび反射型集光光学素子を、前記ターゲットとともに真空容器内に配置したことを特徴とするものである。
【００１５】
【作用】
第１の発明においては、ターゲットへのレーザ光の照射により発生するターゲット物質の大部分は、ターゲットに最も近い反射鏡に付着し、この反射鏡よりも前段のレーザ入射光学系には、ターゲット物質がほとんど飛散せず、その不所望な付着を有効に防止することが可能となる。
【００１６】
また、第２の発明においては、レーザ光は、集光光学系、ピンホールおよび反射型集光光学素子を経てターゲットに照射されるので、それによって発生するターゲット物質の大部分は、ターゲットに最も近い反射型集光光学素子に付着したり、一部は該反射型集光光学素子で散乱する。しかし、反射型集光光学素子で散乱するターゲット物質のうち、弾性散乱するターゲット物質は少ないので、その殆どはピンホールを通過することがない。したがって、ピンホールよりも前段のレーザ入射光学系には、ターゲット物質がほとんど飛散せず、その不所望な付着をより有効に防止することが可能となる。
【００１７】
同様に、第３の発明においては、レーザ光は、集光光学系、スリットおよび反射型集光光学素子を経てターゲットに照射されるので、それによって発生するターゲット物質の大部分は、ターゲットに最も近い反射型集光光学素子に付着したり、一部は該反射型集光光学素子で散乱するが、その散乱するターゲット物質のうち、弾性散乱するターゲット物質は少ないので、その殆どはスリットを通過することがない。したがって、スリットよりも前段のレーザ入射光学系には、ターゲット物質がほとんど飛散せず、その不所望な付着をより有効に防止することが可能となる。
【００１８】
【実施例】
図１は、この発明の第１実施例を示すものである。この実施例では、波長５３２ｎｍの平行光束のＮｄ−ＹＡＧレーザ光の２倍高調波のレーザ光１０１を、真空窓１０３を経て真空容器１０４内に入射させる。真空容器１０４内には、コンスタンタン製の回転放物面形状の反射鏡１０２、コンスタンタン製の平面ターゲット１０５および衝立１０７を配置し、真空窓１０３を経て入射するレーザ光１０１を、反射鏡１０２により平面ターゲット１０５上に集光させて、その集光点１０６で発生する軟Ｘ線を、図示しない軟Ｘ線光学系に導くようにする。また、集光点１０６から飛散するターゲット物質のうち、真空窓１０３に向かうターゲット物質は、衝立１０７で遮蔽するようにする。なお、平面ターゲット１０５は、一回のレーザ照射毎に新しい面が集光点１０６上に位置するように、ターゲット面内で二次元移動させる。
【００１９】
上記構成において、集光点１０６から飛散するターゲット物質のうち、真空窓１０３に向かうターゲット物質は、衝立１０７で遮蔽されるので、集光点１０６から直接真空窓１０３の内壁に付着することはない。また、反射鏡１０２に向かうターゲット物質は、一部は該反射鏡１０２の表面で散乱し、残りは反射鏡１０２に付着するが、反射鏡１０２の表面で散乱して真空窓１０３に向かうターゲット物質は、量的には僅かであるため、真空窓１０３に付着する量は少ない。また、ターゲット物質は、反射鏡１０２と同じ材質であるので、反射鏡１０２にターゲット物質が付着しても、その付着前後において反射鏡１０２の反射率が変化することはない。
【００２０】
なお、反射鏡１０２を構成するコンスタンタンは、その反射率が斜入射角３度で約７０％であるので、反射鏡１０２の表面でレーザエネルギーの約３０％が吸収されて熱に変わるが、コンスタンタンの熱伝導率は、０．２２〔Ｗ／ｃｍ・ｄｅｇ〕で、パイレックスガラスの０．０１１０〔Ｗ／ｃｍ・ｄｅｇ〕に比べて十分高いので、素子全体に熱が速く伝わる。したがって、反射鏡１０２の表面で温度が極端に上昇することはない。
【００２１】
以上のように、この実施例によれば、反射鏡１０２よりも前段の真空窓１０３へのターゲット物質の付着を有効に防止することができるので、真空窓１０３がレーザ光１０１によって破壊されることはない。また、反射鏡１０２を、ターゲット１０５と同一材質で、かつ熱伝導率の高いコンスタンタンをもって構成しているので、その表面での極端な温度上昇を有効に防止でき、したがって反射鏡１０２の破壊を有効に防止することができる。さらに、レーザ入射光学系を、真空窓１０３および反射鏡１０２をもって構成しているので、全体を簡単かつ小型にできる。
【００２２】
なお、上記の実施例では、反射鏡１０２として、平行光束を最も収差なく集光させるために回転放物面を用いたが、この反射鏡１０２は、プラズマを発生させるのに必要なパワー以上に集光できれば、いかなる集光形状、例えば、収差的には劣る球面鏡や回転楕円面鏡を用いることもできる。
【００２３】
また、反射鏡１０２とターゲット１０５とを同じコンスタンタンとして、両者の複素屈折率の差の絶対値を０としたが、これらは僅かに成分が異なっても、複素屈折率の差の絶対値が０．２以下であれば何ら問題はない。さらに、ターゲット１０５および反射鏡１０２は、コンスタンタンに限らず、それよりも熱伝導率が高いもの、例えば、熱伝導率が４．０１〔Ｗ／ｃｍ・ｄｅｇ〕の銅や、熱伝導率が４．２８〔Ｗ／ｃｍ・ｄｅｇ〕の銀等をもって構成することもできる。
【００２４】
図２は、この発明の第２実施例を示すものである。この実施例では、レーザ光２０１を、大気中に配置した集光レンズ２０２で集光して、真空窓２０３を経て真空容器２０４内に入射させる。真空容器２０４内には、ガラス基板上にＮｉを蒸着してなる平面鏡２０５、円柱状のＮｉターゲット２０６および衝立２０７を配置し、真空窓２０３を経て入射するレーザ光２０１を平面鏡２０５で反射させてターゲット２０６上に集光させ、その集光点２０８で発生する軟Ｘ線を、図示しない軟Ｘ線光学系に導くようにする。また、集光点２０８から飛散するターゲット物質のうち、真空窓２０３に向かうターゲット物質は、衝立２０７で遮蔽するようにする。なお、円柱状のターゲット２０６は、その円柱の軸を中心に回転させると同時に、軸方向に移動させて、一回のレーザ照射毎に新しい面が集光点２０８上に位置させる。
【００２５】
この実施例においては、第１実施例におけると同様に、集光点２０８から飛散するターゲット物質のうち、真空窓２０３に向かうターゲット物質は、衝立２０７で遮蔽されるので、集光点２０８から直接真空窓２０３の内壁に付着することはない。また、平面鏡２０５に向かうターゲット物質は、一部は該平面鏡２０５の表面で散乱し、残りは平面鏡２０５に付着するが、平面鏡２０５の表面で、真空窓２０３の方向に散乱するターゲット物質は、量的には僅かであるため、真空窓２０３に付着する量は少ない。また、ターゲット物質は平面鏡２０５と同じ材質であるので、平面鏡２０５にターゲット物質が付着しても、その付着前後において平面鏡１０２の反射率が変化することはない。
【００２６】
したがって、この実施例においても、第１実施例におけると同様に、平面鏡２０５よりも前段の真空窓２０３へのターゲット物質の付着を有効に防止することができるので、真空窓２０３がレーザ光２０１によって破壊されることはない。また、反射鏡として平面鏡２０５を用いているので、容易に製作できる利点がある。
【００２７】
図３は、この発明の第３実施例を示すものである。この実施例では、レーザ光３０１を、真空窓３０３を経て真空容器３０４に入射させる。真空容器３０４内には、集光レンズ３０２、凸面鏡３０５およびテープ状ターゲット３０６を配置し、真空窓３０３を経て入射するレーザ光３０１を、集光レンズ３０２を経て凸面鏡３０５で反射させてターゲット３０６上に集光させ、その集光点３０７で発生する軟Ｘ線を、図示しない軟Ｘ線光学系に導くようにする。なお、テープ状ターゲット３０６は、一回のレーザ照射毎に巻き上げて、常に新しい面を集光点３０７上に供給するようにする。
【００２８】
ここで、凸面鏡３０５は、高精度ＮＣ旋盤で回転楕円面形状に研削したＡｕ基板の上に、Ｎｂを蒸着して形成する。また、テープ状ターゲット３０６は、有機薄膜上にＮｂを厚さ１０μｍに蒸着して形成する。
【００２９】
この実施例において、集光レンズ３０２や真空窓３０３は、集光点３０７からは死角になるので、これらに直接ターゲット物質が付着することはない。また、集光点３０７から飛散するターゲット物質のうち、凸面鏡３０５に向かうターゲット物質は、一部は該凸面鏡３０５の表面で反射し、残りは凸面鏡３０５に付着するが、ターゲット物質は、凸面鏡３０５と同じ材質であるので、凸面鏡３０５にターゲット物質が付着しても、反射率が変化することはない。また、凸面鏡３０５の表面で反射するターゲット物質は、その一部が弾性散乱とほぼ同じ軌道で反射して集光レンズ３０２に付着するが、ほとんどのターゲット物質は、凸面鏡３０５での反射のため拡散されることになる。
【００３０】
このように、この実施例によれば、ターゲット物質が拡散して集光レンズ３０２に向かうので、凸面鏡３０５よりも前段の集光レンズ３０２および真空窓３０３にターゲット物質が付着するのをより有効に防止することができる。また、凸面鏡３０５は、Ａｕ基板を高精度ＮＣ旋盤で二次曲面に研削して形成しているので、研削データの入力が容易にでき、したがって簡単に製作できると共に、Ａｕは、その融点が１０６３℃で、ガラスが軟化あるいは変化する温度（７００℃〜８００℃）に比べて高いので、耐熱性の点でも優れている。
【００３１】
なお、この実施例では、反射鏡を発散光学素子である凸面鏡３０５として回転楕円形に形成したが、球面鏡や回転放物面鏡を用いても、集光点３０７の形状が変化するだけで何ら問題ない。また、凸面鏡３０５にＡｕ基板を用いることにより、耐熱性を向上させるようにしたが、さらに高融点物質であるＮｉ（融点：１４５３℃）、Ｐｔ（融点：１７６９℃）、Ｗ（融点：３４１０℃）、ＳｉＣ（融点：２８２７℃）等を用いることもでき、これにより耐熱性を一層向上させることができる。
【００３２】
図４は、この発明の第４実施例を示すものである。この実施例では、レーザ光４０１を、大気中に配置した集光レンズ４０２により集光して、真空窓４０３を経て真空容器４０４に入射させる。真空容器４０４内には、ピンホール４０５、反射鏡４０６および平面ターゲット４０７を配置し、真空窓４０３を経て入射するレーザ光４０１を、ピンホール４０５および反射鏡４０６を経て平面ターゲット４０７上に集光させ、その集光点４０８で発生する軟Ｘ線を、図示しない軟Ｘ線光学系に導くようにする。
【００３３】
ここで、ピンホール４０５は、その直径を５０μｍ程度として、集光レンズ４０２によるレーザ光４０１の集光点近傍に配置する。また、反射鏡４０６は、無酸素銅を、高精度ＮＣ旋盤で回転楕円面形状の凹面に研削して形成する。さらに、平面ターゲット４０７は、銅をもって構成し、一回のレーザ照射毎に新しい面が集光点４０８上に位置するように、ターゲット面内で二次元移動させる。
【００３４】
この実施例において、真空窓４０３は、集光点４０８からは死角になるので、真空窓４０３に直接ターゲット物質が付着することはない。また、集光点４０８から飛散するターゲット物質のうち、反射鏡４０６に向かうターゲット物質は、一部は該反射鏡４０６の表面で反射し、残りは反射鏡４０６に付着するが、ターゲット物質は、反射鏡４０６と同じ材質であるので、反射鏡４０６にターゲット物質が付着しても、その反射率が変化することはない。また、反射鏡４０６の表面で反射するターゲット物質は、弾性散乱しない限りピンホール４０５を通過せず、しかも弾性散乱するターゲットはきわめて少ないので、ピンホール４０５を通過してピンホール４０５の前段の真空窓４０３に到達するターゲット物質はきわめて少なくなる。
【００３５】
このように、この実施例によれば、ターゲット４０７にレーザ光４０１が集光することによって発生するターゲット物質は、反射鏡４０６で弾性散乱しない限り、ピンホール４０５を通過することはないので、反射鏡４０６よりも前段の真空窓４０３にターゲット物質が付着するのをより有効に防止することができる。また、反射鏡４０６として、回転楕円面形状の凹面を用いているので、高精度ＮＣ旋盤で容易に製作できると共に、その材質を銅としたので、耐熱性を向上させることができる。
【００３６】
なお、この実施例では、反射鏡４０６を回転楕円面形状にしたが、球面や回転放物形状とすることもできる。この場合、集光点４０８の形状が変化するが、同様の効果を得ることができる。
【００３７】
図５は、この発明の第５実施例を示すものである。この実施例では、レーザ光５０１を、真空窓５０３を経て真空容器５０４内に入射させる。真空容器５０４内には、集光レンズ５０２、ピンホール５０５、球面鏡５０６および細線ターゲット５０７を配置し、真空窓５０３を経て入射するレーザ光５０１を、集光レンズ５０２、ピンホール５０５および球面鏡５０６を経て細線ターゲット５０７に集光させ、これにより発生する軟Ｘ線を、図示しない軟Ｘ線光学系に導くようにする。
【００３８】
ここで、ピンホール５０５は、その直径を１０μｍ程度として、集光レンズ５０２によるレーザ光５０１の集光点近傍に配置する。また、球面鏡５０６は、研磨ガラス上にＰｔを蒸着して形成する。さらに、細線ターゲット５０７は、Ｐｔをもって構成し、一回のレーザ照射毎に新しい面が集光点に位置するように、図５において紙面垂直方向に移動させる。
【００３９】
この実施例においても、真空窓５０３は、細線ターゲット５０７へのレーザ光５０１の集光点からは死角になるので、真空窓５０３に直接ターゲット物質が付着することはない。また、集光点から飛散するターゲット物質のうち、球面鏡５０６に向かうターゲット物質は、一部は該球面鏡５０６の表面で反射し、残りは球面鏡５０６に付着するが、ターゲット物質は、球面鏡５０６と同じ材質であるので、球面鏡５０６にターゲット物質が付着しても、その反射率が変化することはない。また、球面鏡５０６の表面で反射するターゲット物質は、弾性散乱しない限りピンホール５０５を通過せず、しかも弾性散乱するターゲットはきわめて少ないので、真空窓５０３に到達するターゲット物質はきわめて少なくなる。
【００４０】
したがって、この実施例においても、真空窓５０３へのターゲット物質の付着をより有効に防止することができる。また、球面鏡５０６を用いているので、これを容易に製作できると共に、その材質をＰｔとしたので、耐熱性を向上させることができる。
【００４１】
なお、この実施例では、球面鏡５０６を用いてピンホール５０５を通過したレーザ光５０１を集光させるようにしているが、回転放物面鏡や回転楕円面鏡とすることもできる。この場合も、集光点の形状が変化するが、同様の効果を得ることができる。
【００４２】
図６ａおよびｂは、この発明の第６実施例を示すもので、図６ａは正面図、図６ｂは立面図である。この実施例では、レーザ光６０１を、大気中に配置したシリンドリカルレンズ６０２により線状に集光して、真空窓６０３を経て真空容器６０４に入射させる。真空容器６０４内には、スリット６０５、非球面鏡６０６および円筒状ターゲット６０７を配置し、真空窓６０３を経て入射するレーザ光６０１を、スリット６０５および非球面鏡６０６を経て円筒状ターゲット６０７上に集光させ、その集光点６０８で発生する軟Ｘ線を、図示しない軟Ｘ線光学系に導くようにする。
【００４３】
ここで、スリット６０５は、その間隔を５０μｍ程度として、シリンドリカルレンズ６０２によるレーザ光６０１の集光線近傍に配置する。また、非球面鏡６０６は、アルミニウムを、鉛直面内では楕円形状に、水平面内では放物線形状にして、鉛直方向と水平方向とで曲率を異ならせて形成する。さらに、円筒状ターゲット６０７は、アルミニウムをもって構成し、その円筒の軸を中心に回転させると同時に、軸方向に移動させて、一回のレーザ照射毎に新しい面が集光点６０８上に位置させる。
【００４４】
この実施例において、レーザ光６０１は、シリンドリカルレンズ６０２によって線状に集光され、真空窓６０３およびスリット６０５を通り、さらに非球面鏡６０６で反射されてターゲット６０７上に集光される。ここで、真空窓６０３は、集光点６０８からは死角になるので、ターゲット物質は、真空窓６０３に直接付着しない。また、集光点６０８から飛散するターゲット物質のうち、非球面鏡６０６に向かうターゲット物質は、一部は該非球面鏡６０６の表面で反射し、残りは非球面鏡６０６に付着するが、ターゲット物質は、非球面鏡６０６と同じ材質であるので、非球面鏡６０６にターゲット物質が付着しても、その反射率が変化することはない。また、非球面鏡６０６の表面で反射するターゲット物質は、弾性散乱しない限りスリット６０５を通過せず、しかも弾性散乱するターゲットはきわめて少ないので、真空窓６０３に到達するターゲット物質はきわめて少なくなる。
【００４５】
したがって、この実施例においても、真空窓６０３へのターゲット物質の付着をより有効に防止することができる。
【００４６】
図７は、この発明の第７実施例を示すものである。この実施例では、レーザ光７０１を、大気中に配置した発散レンズ７０２で発散させて、真空窓７０３を経て真空容器７０４内に入射させる。真空容器７０４内には、ガラス基板上にＮｂを蒸着してなる回転楕円面鏡７０５、Ｎｂよりなる平面ターゲット７０６および衝立７０７を配置し、真空窓７０３を経て入射する発散レーザ光７０１を回転楕円面鏡７０５で反射させてターゲット７０６上に集光させ、その集光点７０８で発生する軟Ｘ線を、図示しない軟Ｘ線光学系に導くようにする。また、集光点７０８から飛散するターゲット物質のうち、真空窓７０３に向かうターゲット物質は、衝立７０７で遮蔽するようにする。なお、ターゲット７０６は、一回のレーザ照射毎に新しい面が集光点７０８上に位置するように、ターゲット面内で二次元移動させる。
【００４７】
この実施例において、レーザ光７０１は、発散レンズ７０２により発散されて真空窓７０３に入射するので、真空窓７０３における単位面積あたりのレーザパワーが、上記の実施例に比べて小さくなる。また、集光点７０８から飛散するターゲット物質のうち、真空窓２０３に向かうターゲット物質は、衝立７０７で遮蔽されるので、集光点７０８から直接真空窓７０３に付着することはない。さらに、回転楕円面鏡７０５に向かうターゲット物質は、一部はその表面で散乱し、残りはその表面に付着するが、回転楕円面鏡７０５で真空窓２０３の方向に散乱するターゲット物質は、量的には僅かであるため、真空窓２０３に付着する量は少ない。また、ターゲット物質は、回転楕円面鏡７０５と同じ材質であるので、回転楕円面鏡７０５にターゲット物質が付着しても、その反射率が変化することはない。
【００４８】
このように、この実施例によれば、真空窓７０３における単位面積あたりのレーザパワーを小さくできると共に、該真空窓７０３へのターゲット物質の付着を有効に防止することができるので、レーザ光による真空窓７０３の損傷をより有効に防止でき、メンテナンスを容易にできる。
【００４９】
なお、この実施例では、回転楕円面鏡７０５を用いたが、球面鏡や回転放物面鏡を用いて、レーザ光をターゲットに集光させるようにすることもできる。また、レーザ光を発散して真空窓に入射させる構成は、上記の他の実施例にも有効に適用することができる。
【００５０】
例えば、図８に示すように、レーザ光８０１をシリンドリカルの凹レンズ８０２で発散させて真空窓８０３を経て真空容器８０４内に入射させ、この真空容器８０４内に入射する発散レーザ光を、シリンドリカルの凸レンズ８０５、スリット８０６、Ａｕを蒸着した楕円柱状の鏡８０７を経てＡｕの薄膜ターゲット８０８に直線上に集光させるよう構成することもできる。このとき、直線方向で位相が揃った軟Ｘ線がレーザ光となって直線方向に強く発生する。また、図９に示すように、レーザ光９０１を凹レンズ９０２で発散させて真空窓９０３を経て真空容器９０４内に入射させ、この真空容器９０４内に入射する発散レーザ光を、凸レンズ９０５、Ｃｕを蒸着した回転楕円面鏡９０６を経てＣｕを蒸着した平面ターゲット９０７に集光させると共に、真空窓８０３に向かうターゲット物質を衝立９０８で遮蔽するよう構成することもできる。
【００５１】
付記
１．レーザ入射光学系を介してターゲット上にレーザ光を集光してプラズマを生成し、該プラズマからＸ線を発生させるようにしたレーザプラズマ光源において、
前記レーザ入射光学系のうち、前記ターゲットに最も近い光学素子を反射鏡をもって構成し、かつ該反射鏡を前記ターゲットとともに真空容器内に配置したことを特徴とするレーザプラズマ光源。
２．前記反射鏡は、単一の材質からなり、この材質の複素屈折率Ｎ₁＝ｎ₁＋ｉｋ₁と、前記ターゲットの複素屈折率Ｎ₂＝ｎ₂＋ｉｋ₂とが、
｜Ｎ₁−Ｎ₂｜≦０．２
を満足するようにして、連続してプラズマ光を発生させても、前記反射鏡へのターゲット物質の付着による照射レーザパワーの低下が生じないようにしたことを特徴とする付記１記載のレーザプラズマ光源。
３．前記反射鏡は、基板上に基板とは異なる材質を設けてなり、この基板上の材質の複素屈折率Ｎ₁と、前記ターゲットの複素屈折率Ｎ₂とが、
｜Ｎ₁−ｎ₂｜≦０．２
を満足するようにして、連続してプラズマ光を発生させても、前記反射鏡へのターゲット物質の付着による照射レーザパワーの低下が生じないようにしたことを特徴とする付記１記載のレーザプラズマ光源。
４．前記反射鏡の材質を、コンスタンタンの熱伝導率以上の熱伝導率を有する材質として、該反射鏡の表面の温度変化を抑えるようにしたことを特徴とする付記２記載のレーザプラズマ光源。
５．前記反射鏡の基板上の材質を、コンスタンタンの熱伝導率以上の熱伝導率を有する材質として、前記反射鏡の表面の温度変化を抑えるようにしたことを特徴とする付記３記載のレーザプラズマ光源。
６．前記反射鏡の材質を、金の融点以上の融点を有する材質として、耐熱性を高くして該反射鏡の熱破壊を防止するようにしたことを特徴とする付記２記載のレーザプラズマ光源。
７．前記反射鏡の基板上の材質を、金の融点以上の融点を有する材質として、耐熱性を高くして前記反射鏡の熱破壊を防止するようにしたことを特徴とする付記３記載のレーザプラズマ光源。
８．前記反射鏡を平面鏡として、該反射鏡を容易かつ安価にできるようにしたことを特徴とする付記１〜７のいずれか記載のレーザプラズマ光源。
９．前記反射鏡を集光光学素子として、該集光光学素子により前記レーザ光を前記ターゲット上に集光させると共に、ターゲット物質を該集光光学素子に付着させるようにして、レーザ入射光学系の構成を簡単にしたことを特徴とする付記１〜７のいずれか記載のレーザプラズマ光源。
１０．前記反射鏡を発散光学素子として、該発散光学素子でターゲット物質の一部を発散させて他のレーザ入射光学系にターゲットが付着しないようにしたことを特徴とする付記１〜７のいずれか記載のレーザプラズマ光源。
１１．前記反射鏡を回転２次曲面形状として、安価にできるようにしたことを特徴とする付記９または１０記載のレーザプラズマ光源。
１２．前記回転２次曲面を放物面形状として、安価にできるようにしたことを特徴とする付記１１記載のレーザプラズマ光源。
１３．前記回転２次曲面を楕円面形状として、安価にできるようにしたことを特徴とする付記１１記載のレーザプラズマ光源。
１４．前記回転２次曲面を球面形状として、安価にできるようにしたことを特徴とする付記１１記載のレーザプラズマ光源。
１５．レーザ入射光学系を介してターゲット上にレーザ光を集光してプラズマを生成し、該プラズマからＸ線を発生させるようにしたレーザプラズマ光源において、
前記レーザ入射光学系は、少なくとも、入射光を点状に集光させる集光光学系と、この集光光学系による入射光の集光点近傍に設置したピンホールと、前記ターゲットに最も近い位置に配置した反射型集光光学素子とを有し、かつ前記ピンホールおよび反射型集光光学素子を、前記ターゲットとともに真空容器内に配置したことを特徴とするレーザプラズマ光源。
１６．前記反射型集光光学素子を、付記１〜９，１１，１３または１４のいずれか記載の反射鏡として、該反射鏡で弾性散乱するターゲット物質以外は前記ピンホールを通過しないようにして、前記反射鏡以外のレーザ入射光学系への前記ターゲット物質の付着を防止するようにしたことを特徴とする付記１５記載のレーザプラズマ光源。
１７．レーザ入射光学系を介してターゲット上にレーザ光を集光してプラズマを生成し、該プラズマからＸ線を発生させるようにしたレーザプラズマ光源において、
前記レーザ入射光学系は、少なくとも、入射光を線状に集光させる集光光学系と、この集光光学系の集光線近傍に設置したスリットと、前記ターゲットに最も近い位置に配置した反射型集光光学素子とを有し、かつ前記スリットおよび反射型集光光学素子を、前記ターゲットとともに真空容器内に配置したことを特徴とするレーザプラズマ光源。
１８．前記反射型集光光学素子を、付記１〜９のいずれか記載の反射鏡として、該反射鏡で弾性散乱するターゲット物質以外は前記スリットを通過しないようにして、前記反射鏡以外のレーザ入射光学系への前記ターゲット物質の付着を防止するようにしたことを特徴とする付記１７記載のレーザプラズマ光源。
１９．真空窓を含むレーザ入射光学系を介して、真空中に配置したターゲット上にレーザ光を集光してプラズマを生成し、該プラズマからＸ線を発生させるようにしたレーザプラズマ光源において、
前記レーザ入射光学系は、少なくとも、大気中に設けた発散光学素子と、真空中に設けた反射型集光光学素子とを有し、レーザ光を前記発散光学素子により発散させて前記真空窓に入射させることにより、該真空窓を通過する単位面積あたりのレーザパワーを小さくして真空窓の破壊を防止するようにしたことを特徴とするレーザプラズマ光源。
２０．前記反射型集光光学素子を、付記１〜９，１１，１３または１４のいずれか記載の反射鏡としたことを特徴とする付記１９記載のレーザプラズマ光源。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように、第１の発明によれば、ターゲットに最も近い反射鏡にターゲット物質が付着し、これよりも前段のレーザ入射光学系にはターゲット物質がほとんど飛散しないので、反射鏡以外の他のレーザ入射光学系への不所望なターゲット物質の付着を有効に防止することができる。
【００５３】
また、第２の発明によれば、ターゲットに最も近い反射型集光光学素子にターゲット物質が付着し、また該反射型集光光学素子で散乱されるターゲット物質は、ピンホールによってそれよりも前段のレーザ入射光学系に向かうのを遮断されるので、ピンホールよりも前段のレーザ入射光学系へのターゲット物質の不所望な付着をより有効に防止することができる。
【００５４】
同様に、第３の発明によれば、ターゲットに最も近い反射型集光光学素子にターゲット物質が付着し、また該反射型集光光学素子で散乱されるターゲット物質は、スリットによってそれよりも前段のレーザ入射光学系に向かうのを遮断されるので、スリットよりも前段のレーザ入射光学系へのターゲット物質の不所望な付着をより有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例を示す図である。
【図２】同じく、第２実施例を示す図である。
【図３】同じく、第３実施例を示す図である。
【図４】同じく、第４実施例を示す図である。
【図５】同じく、第５実施例を示す図である。
【図６】同じく、第６実施例を示す図である。
【図７】同じく、第７実施例を示す図である。
【図８】この発明の変形例を示す図である。
【図９】同じく、他の変形例を示す図である。
【図１０】従来の技術を説明するための図である。
【符号の説明】
１０１レーザ光
１０２反射鏡
１０３真空窓
１０４真空容器
１０５ターゲット
１０６集光点
１０７衝立[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a laser plasma light source suitable for use as a light source for an X-ray microscope or an X-ray exposure apparatus, for example.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, X-ray tubes and synchrotron light sources are known as light sources in the X-ray region. However, the X-ray tube can use only specific X-rays, and the synchrotron light source has a drawback that a large-scale facility is required.
[0003]
Therefore, in recent years, a white X-ray light source called a laser plasma light source having a compact configuration has been developed. In this laser plasma light source, as shown in FIG. 10, a target 5 including a metal is disposed in a vacuum vessel 4 maintained at 0.1 Pa or less, and light is condensed on the target 5. The pulsed laser beam 1 is condensed through the lens 2 and the incident window 3, and the intensity of the laser beam on the condensing point 6 is set to 10. ¹² W / cm ² By doing so, the target material is brought into a plasma state, and high-intensity white X-rays having a wavelength of 0.5 nm or more are generated.
[0004]
Here, as the target 5, for example, a flat target, a cylindrical target, or a tape-shaped target is used as disclosed in JP-A-5-101797. These targets are moved by the target moving mechanism so that a new surface comes to the laser condensing point one after another because the plasma substance is scattered and remains at the condensing point of the laser beam. Yes. In FIG. 10, the cylindrical target 5 is rotated about the axis of the cylinder and simultaneously moved in the axial direction so that a new surface is positioned at the condensing point 6 of the laser beam 1 in a spiral shape.
[0005]
Since this type of laser plasma light source generates high-intensity white X-rays, soft X-ray diffractometers and photoelectron spectrometers that use this as an X-ray light source have been proposed.
[0006]
However, in a conventionally proposed laser plasma light source, plasmaized material is scattered, and the scattered target material is a laser incident optical system such as a laser incident window (incident window 3 in FIG. 10), an X-ray. There is a problem in that it adheres to an X-ray optical system such as a lens or a detector and causes a loss of laser irradiation power, attenuation of X-rays, and a decrease in detection efficiency. In particular, in the case of an optical element of a transmissive laser incident optical system such as a laser incident window or a condensing lens, when a target material adheres to the surface, a part of the energy of the laser beam is absorbed thereby, and in the worst case This causes a problem that the optical element of the laser incident optical system is destroyed.
[0007]
The following methods have been proposed as methods for preventing such scattering and adhesion of the target material.
1. As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-116622, a plasma substance is directed outside the optical system using a high-frequency high voltage.
2. As disclosed in JP-A-58-40757 and the 55th JSAP Scientific Lecture Proceedings Vol. 25, 21a-ZN-2, the scattering of the target material is inhibited by gas or the like.
3. As disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 57-130350, the trapping film of Be, Si or the like inhibits the scattering of the target material.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above method 1 has a problem that the apparatus becomes large because a high frequency power supply is required. Further, in the above method 2, an apparatus for introducing gas or the like into the vacuum container is required, and the amount of exhaust of the vacuum pump for exhausting the introduced gas or the like is increased. Furthermore, the microchannel plate When a detector that requires a high voltage such as the above is used, a differential pumping mechanism that keeps the vicinity of the detector in a high vacuum is necessary to prevent discharge, which increases the size of the apparatus.
[0009]
Furthermore, in the above method 3, Be is not suitable for providing a capture film in a laser incident optical system because it does not transmit visible light. Even in a material that transmits visible light, such as Si, adhesion of a target material is not possible. Since the laser irradiation power is reduced, it is necessary to frequently replace the trapping film, and there is a problem that maintenance becomes troublesome.
[0010]
A first object of the present invention is to provide a laser plasma light source appropriately configured so as to effectively prevent the adhesion of an undesired target material to a laser incident optical system.
[0011]
A second object of the present invention is to provide a laser plasma light source appropriately configured so as to more effectively prevent the adhesion of an undesired target material to a laser incident optical system.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the first object, the present invention contemplates a laser plasma light source that generates plasma by condensing laser light on a target via a laser incident optical system and generates X-rays from the plasma. In
Of the laser incident optical system, an optical element closest to the target is configured with a reflecting mirror, and the reflecting mirror is disposed in a vacuum container together with the target.
[0013]
In order to achieve the second object described above, the present invention provides a laser plasma light source which generates a plasma by condensing a laser beam on a target via a laser incident optical system and generates X-rays from the plasma. In
The laser incident optical system includes at least a condensing optical system that condenses incident light in a point shape, a pinhole installed near a condensing point of incident light by the condensing optical system, and a position closest to the target And the pinhole and the reflection type condensing optical element are arranged in a vacuum container together with the target.
[0014]
Furthermore, the present invention provides a laser plasma light source in which a laser beam is focused on a target via a laser incident optical system to generate plasma, and X-rays are generated from the plasma.
The laser incident optical system includes at least a condensing optical system for condensing incident light in a linear form, a slit installed in the vicinity of the condensing line of the condensing optical system, and a reflective type disposed at a position closest to the target A light-collecting optical element, and the slit and the reflection-type light-collecting optical element are arranged in a vacuum container together with the target.
[0015]
[Action]
In the first invention, most of the target material generated by irradiating the target with laser light is attached to the reflecting mirror closest to the target, and the target material is placed in the laser incident optical system before the reflecting mirror. Is hardly scattered, and it is possible to effectively prevent unwanted adhesion.
[0016]
In the second invention, since the laser beam is irradiated to the target through the condensing optical system, the pinhole and the reflective condensing optical element, most of the target material generated thereby is the most on the target. It adheres to a near reflection type condensing optical element, or a part is scattered by this reflection type condensing optical element. However, since there are few target materials that elastically scatter among the target materials scattered by the reflective condensing optical element, most of them do not pass through the pinhole. Therefore, the target material hardly scatters in the laser incident optical system before the pinhole, and it is possible to more effectively prevent the unwanted adhesion.
[0017]
Similarly, in the third invention, the laser beam is irradiated onto the target through the condensing optical system, the slit, and the reflective condensing optical element, so that most of the target material generated thereby is the most on the target. Although it adheres to a nearby reflective condensing optical element or part of it is scattered by the reflective condensing optical element, most of the scattered target materials are elastically scattered, so most of them pass through slits. There is nothing to do. Therefore, the target material hardly scatters in the laser incident optical system before the slit, and it is possible to more effectively prevent the unwanted attachment.
[0018]
【Example】
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. In this embodiment, a laser beam 101 having a second harmonic of a Nd-YAG laser beam having a parallel light beam having a wavelength of 532 nm is made incident into the vacuum vessel 104 through the vacuum window 103. In the vacuum vessel 104, a rotating paraboloid reflecting mirror 102 made of constantan, a planar target 105 made of constantan and a partition 107 are arranged, and laser light 101 incident through the vacuum window 103 is planarized by the reflecting mirror 102. The light is condensed on the target 105, and soft X-rays generated at the converging point 106 are guided to a soft X-ray optical system (not shown). Further, among the target materials scattered from the condensing point 106, the target material toward the vacuum window 103 is shielded by the screen 107. The planar target 105 is moved two-dimensionally within the target surface so that a new surface is positioned on the condensing point 106 for each laser irradiation.
[0019]
In the above configuration, among the target materials scattered from the condensing point 106, the target material toward the vacuum window 103 is shielded by the partition 107, so that it does not directly adhere to the inner wall of the vacuum window 103 from the condensing point 106. . Part of the target material directed to the reflecting mirror 102 is scattered on the surface of the reflecting mirror 102 and the rest adheres to the reflecting mirror 102, but is scattered on the surface of the reflecting mirror 102 and travels toward the vacuum window 103. Is small in quantity, so that the amount adhering to the vacuum window 103 is small. Further, since the target material is the same material as that of the reflecting mirror 102, even if the target material adheres to the reflecting mirror 102, the reflectance of the reflecting mirror 102 does not change before and after the attachment.
[0020]
The constantan constituting the reflecting mirror 102 has a reflectivity of about 70% at an oblique incident angle of 3 degrees, so that about 30% of the laser energy is absorbed by the surface of the reflecting mirror 102 and changes to heat. The thermal conductivity is 0.22 [W / cm · deg], which is sufficiently higher than 0.0110 [W / cm · deg] of Pyrex glass, so that heat is transferred to the entire device quickly. Therefore, the temperature does not increase extremely on the surface of the reflecting mirror 102.
[0021]
As described above, according to this embodiment, it is possible to effectively prevent the target material from adhering to the vacuum window 103 before the reflecting mirror 102, so that the vacuum window 103 is destroyed by the laser light 101. There is no. Further, since the reflecting mirror 102 is made of the same material as the target 105 and having constant thermal conductivity, it is possible to effectively prevent an extreme temperature rise on the surface thereof, and thus the destruction of the reflecting mirror 102 is effective. Can be prevented. Furthermore, since the laser incidence optical system is configured with the vacuum window 103 and the reflecting mirror 102, the whole can be easily and miniaturized.
[0022]
In the above-described embodiment, a rotating paraboloid is used as the reflecting mirror 102 in order to collect parallel light beams with the least aberration. However, the reflecting mirror 102 has a power higher than that required for generating plasma. Any condensing shape, for example, a spherical mirror or a spheroidal mirror that is inferior in terms of aberration, can be used as long as the light can be condensed.
[0023]
In addition, the reflecting mirror 102 and the target 105 are the same constantan, and the absolute value of the difference in complex refractive index between the two is set to 0. However, even if these components are slightly different, the absolute value of the difference in complex refractive index is 0. If it is 2 or less, there is no problem. Furthermore, the target 105 and the reflecting mirror 102 are not limited to constantan, but have a higher thermal conductivity, for example, copper having a thermal conductivity of 4.01 [W / cm · deg], or a thermal conductivity of 4 .28 [W / cm · deg] silver or the like may be used.
[0024]
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention. In this embodiment, laser light 201 is condensed by a condensing lens 202 disposed in the atmosphere, and is incident on a vacuum container 204 through a vacuum window 203. In the vacuum vessel 204, a plane mirror 205 formed by vapor-depositing Ni on a glass substrate, a cylindrical Ni target 206, and a partition 207 are arranged, and the laser beam 201 incident through the vacuum window 203 is reflected by the plane mirror 205. The light is condensed on the target 206, and soft X-rays generated at the condensing point 208 are guided to a soft X-ray optical system (not shown). Further, among the target materials scattered from the condensing point 208, the target material toward the vacuum window 203 is shielded by the screen 207. The cylindrical target 206 is rotated about the axis of the cylinder and simultaneously moved in the axial direction so that a new surface is positioned on the condensing point 208 for each laser irradiation.
[0025]
In this embodiment, as in the first embodiment, among the target materials scattered from the condensing point 208, the target material toward the vacuum window 203 is shielded by the screen 207, and thus directly from the condensing point 208. It does not adhere to the inner wall of the vacuum window 203. Part of the target material directed to the plane mirror 205 is scattered on the surface of the plane mirror 205 and the rest adheres to the plane mirror 205, but the target material scattered in the direction of the vacuum window 203 on the surface of the plane mirror 205 is Therefore, the amount attached to the vacuum window 203 is small. Since the target material is the same material as the plane mirror 205, even if the target material adheres to the plane mirror 205, the reflectance of the plane mirror 102 does not change before and after the adhesion.
[0026]
Therefore, also in this embodiment, as in the first embodiment, it is possible to effectively prevent the target material from adhering to the vacuum window 203 before the plane mirror 205. It will not be destroyed. Further, since the plane mirror 205 is used as the reflecting mirror, there is an advantage that it can be easily manufactured.
[0027]
FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention. In this embodiment, the laser beam 301 is incident on the vacuum vessel 304 through the vacuum window 303. A condensing lens 302, a convex mirror 305, and a tape-like target 306 are arranged in the vacuum container 304, and the laser beam 301 incident through the vacuum window 303 is reflected by the convex mirror 305 through the condensing lens 302 to be on the target 306. The soft X-rays generated at the condensing point 307 are guided to a soft X-ray optical system (not shown). The tape-like target 306 is wound up for each laser irradiation so that a new surface is always supplied onto the condensing point 307.
[0028]
Here, the convex mirror 305 is formed by vapor-depositing Nb on an Au substrate ground in a spheroidal shape with a high-precision NC lathe. The tape-like target 306 is formed by depositing Nb on the organic thin film to a thickness of 10 μm.
[0029]
In this embodiment, since the condensing lens 302 and the vacuum window 303 are blind spots from the condensing point 307, the target material does not directly adhere to them. Among the target materials scattered from the light condensing point 307, part of the target material directed to the convex mirror 305 is reflected by the surface of the convex mirror 305 and the rest adheres to the convex mirror 305. Since the same material is used, even if the target material adheres to the convex mirror 305, the reflectance does not change. In addition, a part of the target material reflected from the surface of the convex mirror 305 is reflected by the same orbit as that of the elastic scattering and adheres to the condenser lens 302, but most of the target material is diffused due to reflection by the convex mirror 305. Will be.
[0030]
As described above, according to this embodiment, since the target material diffuses toward the condensing lens 302, it is more effective that the target material adheres to the condensing lens 302 and the vacuum window 303 at the preceding stage than the convex mirror 305. Can be prevented. Further, since the convex mirror 305 is formed by grinding an Au substrate into a quadratic curved surface with a high precision NC lathe, it is possible to easily input grinding data, and thus can be easily manufactured, and Au has a melting point of 1063. Since it is higher than the temperature at which the glass softens or changes at 700 ° C. (700 ° C. to 800 ° C.), it is also excellent in heat resistance.
[0031]
In this embodiment, the reflecting mirror is formed as a rotating ellipse as the convex mirror 305 that is a diverging optical element. However, even if a spherical mirror or a rotating paraboloidal mirror is used, the shape of the condensing point 307 only changes. no problem. Further, although the heat resistance is improved by using an Au substrate for the convex mirror 305, Ni (melting point: 1453 ° C.), Pt (melting point: 1769 ° C.), W (melting point: 3410 ° C.) which are high melting point substances are further used. ), SiC (melting point: 2827 ° C.) or the like can be used, and the heat resistance can be further improved.
[0032]
FIG. 4 shows a fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, laser light 401 is condensed by a condensing lens 402 disposed in the atmosphere and is incident on a vacuum container 404 through a vacuum window 403. A pinhole 405, a reflecting mirror 406, and a planar target 407 are arranged in the vacuum container 404, and laser light 401 incident through the vacuum window 403 is condensed on the planar target 407 through the pinhole 405 and the reflecting mirror 406. The soft X-ray generated at the condensing point 408 is guided to a soft X-ray optical system (not shown).
[0033]
Here, the pinhole 405 has a diameter of about 50 μm and is arranged in the vicinity of the condensing point of the laser light 401 by the condensing lens 402. The reflecting mirror 406 is formed by grinding oxygen-free copper into a concave surface having a spheroidal shape with a high precision NC lathe. Further, the planar target 407 is made of copper, and is moved two-dimensionally within the target surface so that a new surface is positioned on the condensing point 408 for each laser irradiation.
[0034]
In this embodiment, since the vacuum window 403 becomes a blind spot from the condensing point 408, the target material does not directly adhere to the vacuum window 403. Further, among the target materials scattered from the condensing point 408, a part of the target material directed to the reflecting mirror 406 is reflected by the surface of the reflecting mirror 406 and the rest adheres to the reflecting mirror 406. Since the material is the same as that of the reflecting mirror 406, even if the target material adheres to the reflecting mirror 406, the reflectance does not change. Further, since the target material reflected on the surface of the reflecting mirror 406 does not pass through the pinhole 405 unless it is elastically scattered, and there are very few targets that are elastically scattered, the target material that passes through the pinhole 405 and is in front of the pinhole 405 is vacuumed. Very little target material reaches the window 403.
[0035]
As described above, according to this embodiment, the target material generated when the laser beam 401 is focused on the target 407 does not pass through the pinhole 405 unless it is elastically scattered by the reflecting mirror 406. It is possible to more effectively prevent the target material from adhering to the vacuum window 403 in front of the mirror 406. Further, since the spheroid concave surface is used as the reflecting mirror 406, it can be easily manufactured with a high precision NC lathe and the material thereof is copper, so that the heat resistance can be improved.
[0036]
In this embodiment, the reflecting mirror 406 has a spheroidal shape, but may be a spherical surface or a parabolic shape. In this case, although the shape of the condensing point 408 changes, the same effect can be acquired.
[0037]
FIG. 5 shows a fifth embodiment of the present invention. In this embodiment, laser light 501 is incident on the vacuum vessel 504 through the vacuum window 503. A condensing lens 502, a pinhole 505, a spherical mirror 506, and a thin line target 507 are arranged in the vacuum container 504, and the laser light 501 that is incident through the vacuum window 503 is disposed on the condensing lens 502, the pinhole 505, and the spherical mirror 506. Then, it is condensed on the thin line target 507, and the soft X-rays generated thereby are guided to a soft X-ray optical system (not shown).
[0038]
Here, the pinhole 505 has a diameter of about 10 μm and is arranged in the vicinity of the condensing point of the laser beam 501 by the condensing lens 502. The spherical mirror 506 is formed by depositing Pt on the polished glass. Further, the thin line target 507 is configured with Pt, and is moved in the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 5 so that a new surface is positioned at the condensing point for each laser irradiation.
[0039]
Also in this embodiment, since the vacuum window 503 becomes a blind spot from the condensing point of the laser beam 501 on the thin line target 507, the target material does not directly adhere to the vacuum window 503. Among the target materials scattered from the condensing point, part of the target material directed to the spherical mirror 506 is reflected by the surface of the spherical mirror 506 and the rest adheres to the spherical mirror 506, but the target material is the same as the spherical mirror 506. Since it is made of a material, even if the target material adheres to the spherical mirror 506, the reflectance does not change. Further, the target material reflected on the surface of the spherical mirror 506 does not pass through the pinhole 505 unless it is elastically scattered, and there are very few targets that elastically scatter, so that the target material reaching the vacuum window 503 is very small.
[0040]
Therefore, also in this embodiment, the adhesion of the target material to the vacuum window 503 can be more effectively prevented. Further, since the spherical mirror 506 is used, it can be easily manufactured and the material thereof is Pt, so that the heat resistance can be improved.
[0041]
In this embodiment, the laser beam 501 that has passed through the pinhole 505 is condensed using the spherical mirror 506, but a rotating parabolic mirror or a rotating ellipsoidal mirror may be used. In this case as well, the shape of the condensing point changes, but the same effect can be obtained.
[0042]
6a and 6b show a sixth embodiment of the present invention, in which FIG. 6a is a front view and FIG. 6b is an elevational view. In this embodiment, laser light 601 is condensed into a linear shape by a cylindrical lens 602 disposed in the atmosphere, and is incident on a vacuum vessel 604 through a vacuum window 603. A slit 605, an aspherical mirror 606, and a cylindrical target 607 are disposed in the vacuum container 604, and laser light 601 incident through the vacuum window 603 is condensed on the cylindrical target 607 via the slit 605 and the aspherical mirror 606. The soft X-ray generated at the condensing point 608 is guided to a soft X-ray optical system (not shown).
[0043]
Here, the slits 605 are arranged in the vicinity of the condensing line of the laser light 601 by the cylindrical lens 602 with an interval of about 50 μm. In addition, the aspherical mirror 606 is formed with aluminum having an elliptical shape in the vertical plane and a parabolic shape in the horizontal plane, with different curvatures in the vertical direction and the horizontal direction. Further, the cylindrical target 607 is made of aluminum, and is rotated about the axis of the cylinder, and at the same time, is moved in the axial direction so that a new surface is positioned on the condensing point 608 for each laser irradiation. .
[0044]
In this embodiment, a laser beam 601 is condensed linearly by a cylindrical lens 602, passes through a vacuum window 603 and a slit 605, is further reflected by an aspherical mirror 606, and is condensed on a target 607. Here, since the vacuum window 603 becomes a blind spot from the condensing point 608, the target material does not directly adhere to the vacuum window 603. Among the target materials scattered from the condensing point 608, part of the target material directed to the aspherical mirror 606 is reflected by the surface of the aspherical mirror 606, and the rest adheres to the aspherical mirror 606. Since the material is the same as that of the spherical mirror 606, even if the target material adheres to the aspherical mirror 606, the reflectance does not change. Further, the target material reflected on the surface of the aspherical mirror 606 does not pass through the slit 605 unless it is elastically scattered, and the target material that elastically scatters is very small, so that the target material reaching the vacuum window 603 is very small.
[0045]
Therefore, also in this embodiment, the adhesion of the target material to the vacuum window 603 can be more effectively prevented.
[0046]
FIG. 7 shows a seventh embodiment of the present invention. In this embodiment, a laser beam 701 is diverged by a diverging lens 702 disposed in the atmosphere and is incident on a vacuum container 704 through a vacuum window 703. In the vacuum vessel 704, a spheroid mirror 705 formed by vapor-depositing Nb on a glass substrate, a planar target 706 made of Nb, and a partition 707 are arranged, and divergent laser light 701 incident through the vacuum window 703 is spheroidized. The light is reflected by the surface mirror 705 and condensed on the target 706, and soft X-rays generated at the condensing point 708 are guided to a soft X-ray optical system (not shown). In addition, among the target materials scattered from the condensing point 708, the target material toward the vacuum window 703 is shielded by the screen 707. The target 706 is two-dimensionally moved in the target plane so that a new plane is positioned on the condensing point 708 for each laser irradiation.
[0047]
In this embodiment, since the laser beam 701 is diverged by the diverging lens 702 and enters the vacuum window 703, the laser power per unit area in the vacuum window 703 is smaller than that in the above embodiment. Further, among the target materials scattered from the condensing point 708, the target material toward the vacuum window 203 is shielded by the partition 707, and therefore does not directly adhere to the vacuum window 703 from the condensing point 708. Further, a part of the target material directed to the spheroid mirror 705 is scattered on the surface and the rest adheres to the surface, but the target material scattered in the direction of the vacuum window 203 by the spheroid mirror 705 is a quantity. Therefore, the amount attached to the vacuum window 203 is small. Further, since the target material is the same material as the spheroid mirror 705, even if the target material adheres to the spheroid mirror 705, the reflectance thereof does not change.
[0048]
As described above, according to this embodiment, the laser power per unit area in the vacuum window 703 can be reduced, and adhesion of the target material to the vacuum window 703 can be effectively prevented. Damage to the window 703 can be more effectively prevented, and maintenance can be facilitated.
[0049]
In this embodiment, the spheroid mirror 705 is used. However, it is also possible to focus the laser beam on the target by using a spherical mirror or a rotating parabolic mirror. Further, the configuration in which the laser light is diverged and incident on the vacuum window can be effectively applied to the other embodiments described above.
[0050]
For example, as shown in FIG. 8, laser light 801 is diverged by a cylindrical concave lens 802 and is incident on a vacuum container 804 through a vacuum window 803, and divergent laser light incident on the vacuum container 804 is incident on a cylindrical convex lens. It is also possible to condense light onto a thin film target 808 of Au in a straight line through 805, a slit 806, and an elliptical columnar mirror 807 on which Au is deposited. At this time, soft X-rays whose phases are aligned in the linear direction become laser light and are strongly generated in the linear direction. Further, as shown in FIG. 9, the laser beam 901 is diverged by the concave lens 902 and is incident on the vacuum container 904 through the vacuum window 903, and the diverging laser light incident on the vacuum container 904 is converted into the convex lens 905 and Cu. It is also possible to condense the light onto a planar target 907 on which Cu is vapor-deposited via a vapor-deposited spheroid mirror 906 and to shield the target material toward the vacuum window 803 with a partition 908.
[0051]
Appendix
1. In a laser plasma light source in which a laser beam is focused on a target via a laser incident optical system to generate plasma, and X-rays are generated from the plasma.
A laser plasma light source characterized in that, in the laser incident optical system, an optical element closest to the target is configured with a reflecting mirror, and the reflecting mirror is disposed in a vacuum container together with the target.
2. The reflecting mirror is made of a single material, and the complex refractive index N of this material. ₁ = N ₁ + Ik ₁ And the complex refractive index N of the target ₂ = N ₂ + Ik ₂ And
｜ N ₁ -N ₂ | ≦ 0.2
The laser plasma according to appendix 1, characterized in that, even if plasma light is continuously generated so as to satisfy the above, a reduction in irradiation laser power due to adhesion of the target material to the reflecting mirror does not occur. light source.
3. The reflecting mirror is provided with a material different from the substrate on the substrate, and the complex refractive index N of the material on the substrate. ₁ And the complex refractive index N of the target ₂ And
｜ N ₁ -N ₂ | ≦ 0.2
The laser plasma according to appendix 1, characterized in that, even if plasma light is continuously generated so as to satisfy the above, a decrease in irradiation laser power due to adhesion of the target material to the reflecting mirror does not occur. light source.
4). 3. The laser plasma light source according to appendix 2, wherein the reflector is made of a material having a thermal conductivity equal to or higher than that of constantan to suppress a temperature change on the surface of the reflector.
5. 4. The laser plasma light source according to claim 3, wherein a material on the substrate of the reflecting mirror is made of a material having a thermal conductivity equal to or higher than that of constantan so as to suppress a temperature change of the surface of the reflecting mirror. .
6). The laser plasma light source according to appendix 2, wherein the reflector is made of a material having a melting point equal to or higher than that of gold so as to increase heat resistance and prevent thermal destruction of the reflector.
7. 4. The laser plasma according to claim 3, wherein the material on the substrate of the reflecting mirror is a material having a melting point equal to or higher than that of gold to increase heat resistance to prevent thermal destruction of the reflecting mirror. light source.
8). 8. The laser plasma light source according to any one of appendices 1 to 7, wherein the reflecting mirror is a plane mirror so that the reflecting mirror can be easily and inexpensively.
9. A configuration of a laser incident optical system using the reflecting mirror as a condensing optical element and condensing the laser light on the target by the condensing optical element and attaching a target material to the condensing optical element. The laser plasma light source according to any one of appendices 1 to 7, wherein:
10. Any one of appendices 1 to 7, wherein the reflecting mirror is a diverging optical element, and a part of the target material is diverged by the diverging optical element so that the target does not adhere to another laser incident optical system. Laser plasma light source.
11. The laser plasma light source according to appendix 9 or 10, characterized in that the reflecting mirror is formed into a rotating quadratic curved surface shape so as to be inexpensive.
12 The laser plasma light source according to appendix 11, wherein the rotating quadratic curved surface has a parabolic shape and can be made inexpensively.
13. The laser plasma light source according to appendix 11, wherein the rotating quadratic curved surface is formed into an elliptical shape so as to be inexpensive.
14 The laser plasma light source according to appendix 11, wherein the rotating quadric surface is formed into a spherical shape so as to be inexpensive.
15. In a laser plasma light source in which a laser beam is focused on a target via a laser incident optical system to generate plasma, and X-rays are generated from the plasma.
The laser incident optical system includes at least a condensing optical system for condensing incident light in a point shape, a pinhole installed near a condensing point of incident light by the condensing optical system, and a position closest to the target And a reflection type condensing optical element disposed on the substrate, and the pinhole and the reflection type condensing optical element are arranged together with the target in a vacuum vessel.
16. The reflection type condensing optical element as a reflection mirror according to any one of appendices 1 to 9, 11, 13 or 14, except that the target material other than the target material elastically scattered by the reflection mirror does not pass through the pinhole, The laser plasma light source according to appendix 15, wherein the target material is prevented from adhering to a laser incident optical system other than a reflecting mirror.
17. In a laser plasma light source in which a laser beam is focused on a target via a laser incident optical system to generate plasma, and X-rays are generated from the plasma.
The laser incident optical system includes at least a condensing optical system for condensing incident light in a linear form, a slit installed near the condensing line of the condensing optical system, and a reflective type disposed at a position closest to the target A laser plasma light source comprising a condensing optical element, wherein the slit and the reflective condensing optical element are disposed in a vacuum container together with the target.
18. The reflection type condensing optical element is a reflecting mirror according to any one of appendices 1 to 9, except that a target material elastically scattered by the reflecting mirror does not pass through the slit, and laser incident optics other than the reflecting mirror 18. The laser plasma light source according to appendix 17, wherein the target material is prevented from adhering to the system.
19. In a laser plasma light source configured to generate a plasma by condensing a laser beam on a target disposed in a vacuum via a laser incident optical system including a vacuum window, and to generate an X-ray from the plasma,
The laser incident optical system has at least a diverging optical element provided in the atmosphere and a reflective condensing optical element provided in a vacuum, and diverges laser light by the diverging optical element to the vacuum window. A laser plasma light source, wherein the laser power per unit area passing through the vacuum window is reduced by incident to prevent destruction of the vacuum window.
20. The laser plasma light source according to appendix 19, wherein the reflection type condensing optical element is a reflecting mirror according to any one of appendices 1 to 9, 11, 13, or 14.
[0052]
【The invention's effect】
As described above, according to the first invention, the target material adheres to the reflecting mirror closest to the target, and the target material hardly scatters in the preceding laser incident optical system. It is possible to effectively prevent the undesired adhesion of the target material to the laser incident optical system.
[0053]
According to the second invention, the target material adheres to the reflection type condensing optical element closest to the target, and the target material scattered by the reflection type condensing optical element is preceded by the pinhole. Therefore, it is possible to more effectively prevent an undesired adhesion of the target material to the laser incident optical system preceding the pinhole.
[0054]
Similarly, according to the third invention, the target material adheres to the reflective condensing optical element closest to the target, and the target material scattered by the reflective condensing optical element is preceded by the slit. Therefore, it is possible to more effectively prevent an undesired adhesion of the target material to the laser incident optical system preceding the slit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view similarly showing a second embodiment.
FIG. 3 is a view similarly showing a third embodiment.
FIG. 4 is a view similarly showing a fourth embodiment.
FIG. 5 is a view similarly showing a fifth embodiment.
FIG. 6 is a view similarly showing a sixth embodiment.
FIG. 7 is a view similarly showing a seventh embodiment.
FIG. 8 is a diagram showing a modification of the present invention.
FIG. 9 is a diagram similarly showing another modification.
FIG. 10 is a diagram for explaining a conventional technique.
[Explanation of symbols]
101 Laser light
102 Reflector
103 vacuum window
104 Vacuum container
105 target
106 Focusing point
107 Screen

Claims

レーザ入射光学系を介してターゲット上にレーザ光を集光してプラズマを生成し、該プラズマからＸ線を発生させるようにしたレーザプラズマ光源において、
前記レーザ入射光学系のうち、前記ターゲットに最も近い光学素子を反射鏡をもって構成し、かつ該反射鏡を前記ターゲットとともに真空容器内に配置したことを特徴とするレーザプラズマ光源。In a laser plasma light source in which a laser beam is focused on a target via a laser incident optical system to generate plasma, and X-rays are generated from the plasma.
A laser plasma light source characterized in that, in the laser incident optical system, an optical element closest to the target is configured with a reflecting mirror, and the reflecting mirror is disposed in a vacuum container together with the target.

レーザ入射光学系を介してターゲット上にレーザ光を集光してプラズマを生成し、該プラズマからＸ線を発生させるようにしたレーザプラズマ光源において、
前記レーザ入射光学系は、少なくとも、入射光を点状に集光させる集光光学系と、この集光光学系による入射光の集光点近傍に設置したピンホールと、前記ターゲットに最も近い位置に配置した反射型集光光学素子とを有し、かつ前記ピンホールおよび反射型集光光学素子を、前記ターゲットとともに真空容器内に配置したことを特徴とするレーザプラズマ光源。In a laser plasma light source in which a laser beam is focused on a target via a laser incident optical system to generate plasma, and X-rays are generated from the plasma.
The laser incident optical system includes at least a condensing optical system for condensing incident light in a point shape, a pinhole installed near a condensing point of incident light by the condensing optical system, and a position closest to the target And a reflection type condensing optical element disposed on the substrate, and the pinhole and the reflection type condensing optical element are arranged together with the target in a vacuum vessel.

レーザ入射光学系を介してターゲット上にレーザ光を集光してプラズマを生成し、該プラズマからＸ線を発生させるようにしたレーザプラズマ光源において、
前記レーザ入射光学系は、少なくとも、入射光を線状に集光させる集光光学系と、この集光光学系の集光線近傍に設置したスリットと、前記ターゲットに最も近い位置に配置した反射型集光光学素子とを有し、かつ前記スリットおよび反射型集光光学素子を、前記ターゲットとともに真空容器内に配置したことを特徴とするレーザプラズマ光源。In a laser plasma light source in which a laser beam is focused on a target via a laser incident optical system to generate plasma, and X-rays are generated from the plasma.
The laser incident optical system includes at least a condensing optical system for condensing incident light in a linear form, a slit installed near the condensing line of the condensing optical system, and a reflective type disposed at a position closest to the target A laser plasma light source comprising a condensing optical element, wherein the slit and the reflective condensing optical element are disposed in a vacuum container together with the target.