JPH09320794A - Ｘ線発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 長時間安定して使用できるＸ線発生装置を提
供する。 【解決手段】 標的部材４１４及び／又はプラズマ４１
３から放出される飛散粒子がＸ線を取り出す範囲に相当
する立体角領域４１２内に進入するのを阻止する部材で
あり、立体角領域４１２内にある飛散粒子がバッファガ
スにより拡散排除されやすい形状及び／または空間を有
する飛散粒子阻止部材４０２（４０３、４０４、４０
５、４０６、４０７）を、立体角領域４１２に隣接また
は近接させて設ける。

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線露光装置、Ｘ
線顕微鏡、Ｘ線分析装置などのＸ線装置に用いて好適な
Ｘ線発生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】レーザー光（励起エネルギービームの一
例）を減圧された真空容器内に置かれた標的部材に集光
して照射すると、標的部材は急速にプラズマ化し、この
プラズマから非常に輝度の高いＸ線が輻射（放出）され
る（Ｘ線を発生する）ことが知られている（例えば、こ
のようなＸ線発生源はＬＰＸ：Laser-Plasma X-raysour
ce と呼ばれる）。

【０００３】Ｘ線の発生と共に、前記プラズマからは高
速の電子やイオン等の飛散粒子が、また前記標的部材か
らは部材材料の飛散粒子（例えば、ガス化した材料、イ
オン化した材料、材料小片など）が放出されて真空容器
内に飛散する（以下、これらをまとめて飛散粒子と呼
ぶ）。このような飛散粒子は、清浄光学面（例えば、Ｘ
線光学素子面）に衝突して、これらを破損したり、或い
は付着、堆積して機能や特性を低下させたり変化させる
ので、大きな問題であった。

【０００４】この問題点を解決するために従来の方法で
は、Ｘ線源と清浄光学面との間に、Ｘ線透過性の高い物
質（例えば、Ｂｅ）からなる薄膜（以下、飛散粒子阻止
用薄膜またはＸ線取り出しフィルターと呼ぶ）を設置し
て遮蔽することにより、飛散粒子が清浄光学面に到達し
ないようにしていた。その他の方法としては、真空容器
内にＸ線に対する透過率の高い低原子番号のガス（例え
ば、Ｈｅガス）を充填することにより、或いは該ガスの
ガス流を形成することにより、飛散粒子にガス分子を衝
突させて飛散粒子の阻止を図っていた（特開昭63-29255
3 参照）。

【０００５】真空容器内にガスを充填した場合、プラズ
マや標的部材から飛び出した飛散粒子はガス分子との散
乱により、飛び出したときのエネルギーをやがて失い、
ガス分子の運動の中に混ざり込んでいく。そして真空容
器内の部材表面や壁面に付着するか、或いは、バッファ
ガスの導入だけでなく、排気も行っている場合には、真
空ポンプによりガス分子とともに排気される。

【０００６】ところで、飛散粒子阻止用薄膜の設置によ
り、清浄光学面への飛散粒子の付着、堆積は防げるが、
そのかわり、飛散粒子阻止用薄膜上に飛散粒子が付着、
堆積するので、飛散粒子阻止用薄膜のＸ線透過率が次第
に低下する（Ｘ線取り出し方向における使用Ｘ線強度が
低下する）という問題点がある。また、真空容器内にＸ
線に対する透過率の高い低原子番号のガス（バッファガ
ス）を充填することにより、或いは該ガスのガス流を形
成することにより、飛散粒子の阻止を図る方法では、必
ずしも飛散粒子を有効に阻止できるわけではないという
問題点がある。

【０００７】例えば、標的部材がタンタルである場合
に、十分に排気された（圧力１０Ｐａ以下）真空容器内
では、飛散粒子は標的部材表面の法線方向に多く分布す
る。そして、真空容器内に飛散粒子阻止用のバッファガ
スを導入すると、飛散粒子が多く放出される方向につい
ては、ガス分子による散乱のために飛散粒子は減少する
が、散乱した飛散粒子はガス導入前には飛散粒子の放出
が少なかった方向にも飛散する。

【０００８】そのため、飛散粒子を阻止するためにバッ
ファガスを使用すると、飛散粒子の放出方向の分布が均
一化される。このことは、飛散粒子の放出が少ない方向
については、飛散粒子の放出が多い方向と比較してガス
導入の効果が小さいか、むしろ逆効果となることを示し
ている。Ｘ線の取り出しは、飛散粒子の放出が少ない方
向において行うのが一般的であり、飛散粒子の放出が少
ないＸ線の取り出し方向について、ガス導入の効果が小
さいか、むしろ逆効果となることは大きな問題点であ
る。

【０００９】特に、プラズマ近傍に飛散粒子の放出量の
方向分布を制御する飛散粒子制御部材であり、前記Ｘ線
を取り出す方向への飛散粒子の放出量を低減させる飛散
粒子制御部材を設ける場合に、Ｘ線の取り出し方向につ
いて、ガス導入の効果が小さいか、むしろ逆効果となる
ことは大きな問題点である。そこで、飛散粒子を阻止す
るためにバッファガスを使用する場合に発生する問題点
を解決すべく、取り出すＸ線が通過する立体角領域を遮
らないように該領域に隣接または近接して飛散粒子阻止
部材を配置することにより、飛散粒子を阻止すること
が、本願と同一出願人により提案されている（特願平７
−１２７６００）。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】例えば、図２に示すよ
うに、取り出すＸ線が通過する立体角領域２１２を遮ら
ないように該領域２１２に隣接または近接して飛散粒子
阻止部材２０２を設けた従来のＸ線発生装置においてバ
ッファガスを導入した場合を考える。プラズマ２１３の
生成により発生した飛散粒子のうち、部材２０２の内側
に飛び込んだものは、ガス分子との衝突によりエネルギ
ーを失い、部材２０２の内側を漂った後、部材２０２に
付着することで阻止される。

【００１１】ここで、プラズマ２１３の生成の時間間隔
が長ければ、漂っている飛散粒子は、次のプラズマが生
成されるまでに拡散して部材２０２に付着するが、プラ
ズマが短い時間間隔で長時間にわたって発生すると、部
材２０２内側の飛散粒子は十分に拡散することができな
いので、部材２０２の内側にガス分子と共に漂っている
飛散粒子の密度が増大する。

【００１２】その結果、清浄光学面２４０に到達・付着
する飛散粒子が増加するので、Ｘ線源として安定した利
用ができないという問題点がある。即ち、このようにバ
ッファガスを真空容器内に充填し、かつ、取り出すＸ線
が通過する立体角領域に隣接または近接して従来の飛散
粒子阻止部材を設けても、プラズマの生成が短い時間間
隔で長時間にわたる場合には、十分な飛散粒子の阻止効
果が得られないという問題点があった。

【００１３】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
もので、プラズマＸ線源からの飛散粒子を阻止するため
にバッファガスを用いるＸ線発生装置であり、プラズマ
の生成が短い時間間隔で長時間にわたる場合にも、Ｘ線
の取り出し方向（取り出すＸ線が通過する立体角領域）
について、或いは、励起エネルギービームの通過領域に
ついて、不都合な飛散粒子の付着、堆積（飛散粒子阻止
用薄膜や清浄光学面などへの付着、堆積）を低減して、
その結果、長時間安定して使用できるＸ線発生装置を提
供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決する為の手段】そのため、本発明は第一に
「減圧された真空容器内の標的部材に励起エネルギービ
ームを照射してプラズマを形成させ、該プラズマからＸ
線を取り出すＸ線発生装置であり、前記標的部材及び／
又は前記プラズマから放出される飛散粒子を阻止するた
めにバッファガスを用いるＸ線発生装置において、前記
標的部材及び／又は前記プラズマから放出される飛散粒
子が前記Ｘ線を取り出す範囲に相当する立体角領域内に
進入するのを阻止する部材であり、該立体角領域内にあ
る飛散粒子が前記バッファガスにより拡散排除されやす
い形状及び／または空間を有する飛散粒子阻止部材を、
前記立体角領域に隣接または近接させて設けたことを特
徴とするＸ線発生装置（請求項１）」を提供する。

【００１５】また、本発明は第二に「減圧された真空容
器内の標的部材に励起エネルギービームを照射してプラ
ズマを形成させ、該プラズマからＸ線を取り出すＸ線発
生装置であり、前記標的部材及び／又は前記プラズマか
ら放出される飛散粒子を阻止するためにバッファガスを
用いるＸ線発生装置において、前記励起エネルギービー
ムが通過する開口部と前記Ｘ線が通過する別の開口部を
有する部材であり、前記標的部材及び／又は前記プラズ
マから放出される飛散粒子を遮蔽する飛散粒子遮蔽部材
を前記標的部材及びプラズマの近傍に設け、かつ、前記
飛散粒子が前記Ｘ線を取り出す範囲に相当する立体角領
域内に進入するのを阻止する部材であり、該立体角領域
内にある飛散粒子が前記バッファガスにより拡散排除さ
れやすい形状及び／または空間を有する飛散粒子阻止部
材を、前記立体角領域に隣接または近接させて設けたこ
とを特徴とするＸ線発生装置（請求項２）」を提供す
る。

【００１６】また、本発明は第三に「減圧された真空容
器内の標的部材に励起エネルギービームを照射してプラ
ズマを形成させ、該プラズマからＸ線を取り出すＸ線発
生装置であり、前記標的部材及び／又は前記プラズマか
ら放出される飛散粒子を阻止するためにバッファガスを
用いるＸ線発生装置において、前記標的部材及び／又は
前記プラズマから放出される飛散粒子が前記励起エネル
ギービームが通過する領域内に進入するのを阻止する部
材であり、前記領域内にある飛散粒子が前記バッファガ
スにより拡散排除されやすい形状及び／または空間を有
する飛散粒子阻止部材を、前記領域に隣接または近接さ
せて設けたことを特徴とするＸ線発生装置（請求項
３）」を提供する。

【００１７】また、本発明は第四に「減圧された真空容
器内の標的部材に励起エネルギービームを照射してプラ
ズマを形成させ、該プラズマからＸ線を取り出すＸ線発
生装置であり、前記標的部材及び／又は前記プラズマか
ら放出される飛散粒子を阻止するためにバッファガスを
用いるＸ線発生装置において、前記励起エネルギービー
ムが通過する開口部と前記Ｘ線が通過する別の開口部を
有する部材であり、前記標的部材及び／又は前記プラズ
マから放出される飛散粒子を遮蔽する飛散粒子遮蔽部材
を前記標的部材及びプラズマの近傍に設け、かつ、前記
飛散粒子が前記励起エネルギービームが通過する領域内
に進入するのを阻止する部材であり、前記領域内にある
飛散粒子が前記バッファガスにより拡散排除されやすい
形状及び／または空間を有する飛散粒子阻止部材を、前
記領域に隣接または近接させて設けたことを特徴とする
Ｘ線発生装置（請求項４）」を提供する。

【００１８】また、本発明は第五に、「前記飛散粒子阻
止部材は、前記Ｘ線または前記励起エネルギービームの
通過方向に対する横方向または斜め横方向に長く延びた
複数の遮蔽部と該遮蔽部のそれぞれに設けられた開孔と
を有し、各開孔の大きさは前記立体角領域または前記励
起エネルギービームが通過する領域の切断面に略等し
く、前記複数の遮蔽部及び開孔は前記領域に隣接または
近接させて、かつ、前記Ｘ線または前記励起エネルギー
ビームの通過方向に互いに隔離されて設けられているこ
とを特徴とする請求項１〜４記載のＸ線発生装置（請求
項５）」を提供する。

【００１９】また、本発明は第六に「前記バッファガス
は、前記真空容器内が所定の圧力範囲となるように導
入、排出の制御がなされていることを特徴とする請求項
１〜５記載のＸ線発生装置（請求項６）」を提供する。
また、本発明は第七に「前記立体角領域内または前記励
起エネルギービームが通過する領域内にバッファガスを
導入し、かつ、該領域内から飛散粒子とともにバッファ
ガスを排出する機構をさらに設けたことを特徴とする請
求項１〜６記載のＸ線発生装置（請求項７）」を提供す
る。

【００２０】また、本発明は第八に「前記標的部材及び
／又は前記プラズマから放出される飛散粒子の放出量の
方向分布を制御する飛散粒子制御部材であり、前記Ｘ線
を取り出す方向への飛散粒子の放出量を、或いは、前記
励起エネルギービームの通過領域への飛散粒子の放出量
を、或いは、その両方を低減させる飛散粒子制御部材を
さらに設けたことを特徴とする請求項１〜７記載のＸ線
発生装置（請求項８）」を提供する。

【００２１】また、本発明は第九に「前記飛散粒子阻止
部材の表面には、少なくともその一部に、つや消し加工
が施されていることを特徴とする請求項１〜８記載のＸ
線発生装置（請求項９）」を提供する。また、本発明は
第十に「前記飛散粒子阻止部材は、少なくともその一部
に、波状加工が施されていることを特徴とする請求項１
〜８記載のＸ線発生装置（請求項１０）」を提供する。

【００２２】また、本発明は第十一に「前記飛散粒子阻
止部材の表面には、少なくともその一部に、多孔質物質
が設けられていることを特徴とする請求項１〜８記載の
Ｘ線発生装置（請求項１１）」を提供する。また、本発
明は第十二に「前記立体角領域または前記励起エネルギ
ービームが通過する領域の近傍に、或いは、前記飛散粒
子阻止部材と前記領域の間に、磁石、電磁石、または静
電吸着器をさらに設けたことを特徴とする請求項１〜１
１記載のＸ線発生装置（請求項１２）」を提供する。

【００２３】また、本発明は第十三に「前記飛散粒子阻
止部材を冷却する冷却手段をさらに設けたことを特徴と
する請求項１〜１２記載のＸ線発生装置（請求項１
３）」を提供する。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明のプラズマＸ線源からの飛
散粒子を阻止するためにバッファガスを用いるＸ線発生
装置においては、前記飛散粒子がＸ線を取り出す範囲に
相当する立体角領域内に進入するのを阻止する部材であ
り、該立体角領域内にある飛散粒子が前記バッファガス
により拡散排除されやすい形状及び／または空間を有す
る飛散粒子阻止部材を、前記立体角領域に隣接または近
接させて設けている（請求項１）。

【００２５】そのため、プラズマの生成が短い時間間隔
で長時間にわたる場合にも、Ｘ線の取り出し方向（取り
出すＸ線が通過する立体角領域）について、不都合な飛
散粒子の付着、堆積（飛散粒子阻止用薄膜や清浄光学面
などへの付着、堆積）を低減できる。また、本発明のプ
ラズマＸ線源からの飛散粒子を阻止するためにバッファ
ガスを用いるＸ線発生装置においては、励起エネルギー
ビームが通過する開口部とＸ線が通過する別の開口部を
有する部材であり、前記飛散粒子を遮蔽する飛散粒子遮
蔽部材を標的部材及びプラズマの近傍に設け、かつ、前
記飛散粒子がＸ線を取り出す範囲に相当する立体角領域
内に進入するのを阻止する部材であり、該立体角領域内
にある飛散粒子が前記バッファガスにより拡散排除され
やすい形状及び／または空間を有する飛散粒子阻止部材
を、前記立体角領域に隣接または近接させて設けている
（請求項２）。

【００２６】そのため、プラズマの生成が短い時間間隔
で長時間にわたる場合にも、Ｘ線の取り出し方向につい
て、不都合な飛散粒子の付着、堆積（飛散粒子阻止用薄
膜や清浄光学面などへの付着、堆積）をさらに低減でき
る。また、本発明のプラズマＸ線源からの飛散粒子を阻
止するためにバッファガスを用いるＸ線発生装置におい
ては、前記飛散粒子が励起エネルギービームが通過する
領域内に進入するのを阻止する部材であり、前記領域内
にある飛散粒子が前記バッファガスにより拡散排除され
やすい形状及び／または空間を有する飛散粒子阻止部材
を、前記領域に隣接または近接させて設けている（請求
項３）。

【００２７】そのため、プラズマの生成が短い時間間隔
で長時間にわたる場合にも、励起エネルギービームの通
過領域について、不都合な飛散粒子の付着、堆積（飛散
粒子阻止用薄膜や清浄光学面などへの付着、堆積）を低
減できる。また、本発明のプラズマＸ線源からの飛散粒
子を阻止するためにバッファガスを用いるＸ線発生装置
においては、励起エネルギービームが通過する開口部と
Ｘ線が通過する別の開口部を有する部材であり、前記飛
散粒子を遮蔽する飛散粒子遮蔽部材を標的部材及びプラ
ズマの近傍に設け、かつ、前記飛散粒子が前記励起エネ
ルギービームが通過する領域内に進入するのを阻止する
部材であり、前記領域内にある飛散粒子が前記バッファ
ガスにより拡散排除されやすい形状及び／または空間を
有する飛散粒子阻止部材を、前記領域に隣接または近接
させて設けている（請求項４）。

【００２８】そのため、プラズマの生成が短い時間間隔
で長時間にわたる場合にも、励起エネルギービームの通
過領域について、不都合な飛散粒子の付着、堆積（飛散
粒子阻止用薄膜や清浄光学面などへの付着、堆積）をさ
らに低減できる。ここで、従来の飛散粒子阻止部材の一
例として、Ｘ線を取り出す範囲に相当する立体角領域の
切断面に等しい（または略等しい）開孔を有する部材を
該領域に隣接または近接させて設けた場合を考える。

【００２９】かかる飛散粒子阻止部材を立体角領域に隣
接させて設けても、立体角領域の切断面に等しい開孔に
達するＸ線には、なんら影響がなく、取り出されるＸ線
の量は変化しない。これに対して、立体角領域内に進入
しようとする飛散粒子は、飛散粒子阻止部材により多く
が阻止されるので、Ｘ線の取り出し方向について、不都
合な飛散粒子の付着、堆積を低減することができる。

【００３０】このような効果をもたらす飛散粒子阻止部
材は、飛散粒子が立体角領域内に進入するのを阻止でき
る形状を有すればよく、開孔付きの板状の物に限定され
るわけではない。また、厳密には取り出すＸ線光量が低
下することになるが、Ｘ線を取り出す範囲に相当する立
体角領域内に飛散粒子阻止部材を設けても、前記の効果
が得られる。例えば、立体角領域内にあるＸ線の光路上
に非常に薄い板を光路に沿って設ける場合である。

【００３１】ところで、前述したように、バッファガス
を真空容器内に充填し、かつ、取り出すＸ線が通過する
立体角領域に隣接または近接して従来の飛散粒子阻止部
材を設けても、プラズマの生成が短い時間間隔で長時間
にわたる場合には、十分な飛散粒子の阻止効果が得られ
ないという問題が発生する。そこで、本発明のＸ線発生
装置においては、飛散粒子阻止部材の形状、配置に特に
工夫をこらして、立体角領域内または励起エネルギービ
ーム通過領域内にある飛散粒子がバッファガスにより拡
散排除されやすい形状及び／または空間を有する飛散粒
子阻止部材を、前記領域に隣接または近接させて設ける
ことで、この問題を解決している。

【００３２】即ち、本発明にかかる飛散粒子阻止部材
は、立体角領域内または励起エネルギービーム通過領域
内にある飛散粒子がバッファガスにより拡散排除されや
すい形状及び／または空間を有するので、バッファガス
により飛散粒子は効果的に散乱されて前記領域から拡散
排除される。そして、拡散排除された飛散粒子の多く
は、飛散粒子阻止部材に吸着される。

【００３３】そのため、プラズマの生成が短い時間間隔
で長時間にわたる場合にも、Ｘ線の取り出し方向（取り
出すＸ線が通過する立体角領域）について、或いは、励
起エネルギービームの通過領域について、飛散粒子の付
着、堆積（飛散粒子阻止用薄膜や清浄光学面等への付
着、堆積）を低減できる。図１に本発明のＸ線発生装置
（一例）にかかる各部材の配置を示す。

【００３４】図１に示すＸ線発生装置では、ガスが適度
な圧力に充填された真空容器内にターゲット材（標的部
材の一例）１１４が配置され、プラズマ１１３の発生位
置の近傍には、励起エネルギービーム１１１が通過する
開口部とＸ線が通過する別の開口部を有する部材であ
り、ターゲット材１１４及び／又はプラズマ１１３から
放出された飛散粒子を遮蔽する飛散粒子遮蔽部材１０１
が配置されている。

【００３５】また、飛散粒子遮蔽部材１０１の開口（Ｘ
線取り出し用）からＸ線取り出し窓（清浄光学面の一
例）１２１に至る空間には、飛散粒子がＸ線を取り出す
範囲に相当する立体角領域１１２内に進入するのを阻止
する部材であり、該立体角領域１１２内にある飛散粒子
がバッファガスにより拡散排除されやすい形状及び／ま
たは空間を有する飛散粒子阻止部材（以下阻止部材と略
称する場合がある）１０３，１０４，１０５，１０６が
前記立体角領域１１２に隣接または近接させて設けられ
ている阻止部材１０３，１０４，１０５，１０６は、前
記立体角領域１１２に対する横方向または斜め横方向に
長く延びた遮蔽部と該遮蔽部に設けられた開孔とをそれ
ぞれ有し、各開孔の大きさは立体角領域１１２の切断面
に略等しい。

【００３６】また、阻止部材１０３，１０４，１０５，
１０６は、それぞれの遮蔽部及び開孔が前記領域１１２
に隣接または近接させて、かつ、Ｘ線の通過方向に互い
に隔離されて設けられている。図１に示すように、各遮
蔽部は立体角領域１１２に対する横方向または斜め横方
向に長く延びており、また各遮蔽部間には広い空間がそ
れぞれ存在する。

【００３７】そのため、プラズマ１１３から阻止部材１
０３に至る空間Ａ、阻止部材１０３と阻止部材１０４に
より挟まれた空間Ｂ、阻止部材１０４と阻止部材１０５
により挟まれた空間Ｃ、阻止部材１０５と阻止部材１０
６により挟まれた空間Ｄ、阻止部材１０７と真空容器の
壁１２２により挟まれた空間Ｅそれぞれでは、Ｘ線を通
過させる各開孔を除くと、散乱した飛散粒子の出入りが
殆どない。

【００３８】また、阻止部材１０３，１０４，１０５，
１０６は、バッファガスにより飛散粒子が拡散排除され
やすい形状（長く延びた遮蔽部）及び空間（遮蔽部間の
広い空間）を有するので、立体角領域１１２内に進入し
てきた飛散粒子も、バッファガスにより効果的に散乱さ
れて立体角領域１１２から拡散排除される。そして、拡
散排除された飛散粒子は、阻止部材の長く延びた遮蔽部
に吸着される。

【００３９】ここで、本発明にかかる飛散粒子阻止部材
による飛散粒子低減効果を従来の飛散粒子阻止部材のそ
れと比較してみる。例えば、図２のような従来の飛散粒
子阻止部材と、図３のような本発明にかかる飛散粒子阻
止部材（一例）とでは、飛散粒子の低減効果に差を見る
ことができる。

【００４０】ここでは、ターゲット材２１４、３１４に
タンタルテープ（厚さ１５μｍ）を用い、バッファガス
としてクリプトンガスを真空容器内に0.1 Ｔｏｒｒ充填
し、エネルギーが1.5 ＪのＹＡＧレーザーパルス光（λ
＝1.06μｍ、励起エネルギービームの一例）２１１、３
１１をタンタルテープ（厚さ１５μｍ）２１４、３１４
の表面に集光して、１０００回プラズマ２１３、３１３
を発生させた場合を考える。

【００４１】図２、３に示すように、ターゲット２１
４、３１４表面の法線方向から５０度の角度方向におい
て、プラズマ２１３、３１３から１００ｍｍの位置にそ
れぞれシリコンウエハ２４０、３４０を配置して飛散粒
子をその表面に付着、堆積させ、その飛散粒子の堆積量
をＩＣＰ質量分析法により測定した。図２に示す従来の
飛散粒子阻止部材２０２の場合の付着量が３０ｎｇであ
ったのに対し、図３に示す本発明にかかる飛散粒子阻止
部材（一例）３０２の場合には７ｎｇであり、明かに堆
積量に差がみられた。

【００４２】図２、３において、シリコンウェハ２４
０、３４０上の付着領域は、どちらもφ２５ｍｍの円形
の領域であり、飛散粒子阻止部材が異なる他は、全く同
一の条件にて測定が行われた。なお、クリプトンガスを
充填しない場合の堆積量は、各場合とも前記値の１００
倍を越えた。このように、バッファガスにより拡散され
る飛散粒子の拡散のしやすさが飛散粒子の低減効果に大
きな影響を与えることがわかる。

【００４３】即ち、本発明にかかる飛散粒子阻止部材
は、バッファガスにより飛散粒子が拡散排除されやすい
形状（例えば、長く延びた遮蔽部）及び／または空間
（例えば、遮蔽部間の広い空間）を有するので、立体角
領域内に進入してきた飛散粒子も、バッファガスにより
効果的に散乱されて立体角領域から拡散排除される。そ
して、拡散排除された飛散粒子の多くは、阻止部材に吸
着される。

【００４４】以上、請求項１、２にかかる構成にした場
合について説明したが、請求項３、４のような構成にし
た場合についても同様に、励起エネルギービームが通過
する領域に隣接または近接させて設けられた本発明にか
かる飛散粒子阻止部材によりビーム通過領域内に進入し
てきた飛散粒子も、バッファガスにより効果的に散乱さ
れて該領域から拡散排除される。そして、拡散排除され
た飛散粒子の多くは、阻止部材に吸着される。

【００４５】従って、本発明にかかる飛散粒子阻止部材
を配置することにより、プラズマの生成が短い時間間隔
で長時間にわたる場合にも、前記立体角領域または励起
エネルギービーム通過領域において大きな飛散粒子低減
効果が得られ、その結果、長時間安定してＸ線発生装置
を使用できる。飛散粒子の前記低減効果を増大させる上
で、本発明にかかる飛散粒子阻止部材は、Ｘ線または励
起エネルギービームの通過方向に対する横方向または斜
め横方向に長く延びた複数の遮蔽部と該遮蔽部のそれぞ
れに設けられた開孔とを有し、各開孔の大きさは前記立
体角領域または前記励起エネルギービームの通過領域の
切断面に略等しく、前記複数の遮蔽部及び開孔は前記領
域に隣接または近接させて、かつ、前記Ｘ線または前記
励起エネルギービームの通過方向に互いに隔離されて設
けられていることが好ましい（請求項５）。

【００４６】また、取り出すＸ線の適切な光量が得られ
るように、或いは、適切な飛散粒子阻止効果が得られる
ように、本発明にかかるバッファガスは真空容器内が所
定の圧力範囲となるように導入、排出の制御がなされて
いることが好ましい（請求項６）。本発明にかかるバッ
ファガスは、利用する（取り出す）波長のＸ線に対する
吸収が少ないものが好ましく、例えば、ヘリウム、酸
素、チッ素、空気、アルゴン、クリプトンなどのガスの
うちから、利用するＸ線に対する吸収が少ないものを選
択すればよい。

【００４７】本発明のＸ線発生装置においては、前記立
体角領域内または前記励起エネルギービームが通過する
領域内にバッファガスを導入し、かつ、該領域内から飛
散粒子とともにバッファガスを排出する機構をさらに設
けることが好ましい（請求項７）。かかる構成にする
と、バッファガスの導入により、前記立体角領域内また
は前記励起エネルギービームの通過領域内に進入した飛
散粒子を拡散させ、また拡散させた飛散粒子とともにバ
ッファガスを該領域内から外側へ排出できるので、Ｘ線
の取り出し方向（取り出すＸ線が通過する立体角領域）
または前記励起エネルギービームの通過領域について、
不都合な飛散粒子の付着、堆積をさらに低減できる。

【００４８】本発明のＸ線発生装置においては、前記標
的部材及び／又は前記プラズマから放出される飛散粒子
の放出量の方向分布を制御する飛散粒子制御部材であ
り、前記Ｘ線を取り出す方向（取り出すＸ線が通過する
立体角領域）への飛散粒子の放出量を、或いは、前記励
起エネルギービームの通過領域への飛散粒子の放出量
を、或いは、その両方を低減させる飛散粒子制御部材を
さらに設けると、前記各領域における飛散粒子阻止効果
が増大するので好ましい（請求項８）。

【００４９】かかる飛散粒子制御部材に用いる材料とし
ては、例えば、タンタル、タングステン、ダイヤモン
ド、セラミック、ステンレスなどの高融点、又は高硬度
の材料が好ましい。これは、飛散粒子制御部材がプラズ
マに非常に近接した位置に配置されるので、プラズマか
ら飛来するイオンや電子の該部材表面への衝突による該
部材材料の放出を防止するためである。即ち、該部材材
料の放出があると飛散粒子と同様に不都合な付着、堆積
が生じるので、これを防止するのである。

【００５０】拡散された飛散粒子が吸着されやすいよう
に、本発明にかかる飛散粒子阻止部材の表面には、少な
くともその一部に、つや消し加工が施されていることが
好ましい（請求項９）。同様に、また拡散された飛散粒
子を吸着する表面積を増大するために、本発明にかかる
飛散粒子阻止部材は、少なくともその一部に、波状加工
が施されていることが好ましい（請求項１０）。

【００５１】同様に、本発明にかかる飛散粒子阻止部材
の表面には、少なくともその一部に、多孔質物質が設け
られていることが好ましい（請求項１１）。また、本発
明のＸ線発生装置において、立体角領域または励起エネ
ルギービームが通過する領域の近傍に、或いは、飛散粒
子阻止部材と前記領域の間に、磁石、電磁石、または静
電吸着器をさらに設けると、磁性を有する飛散粒子が磁
石や電磁石に吸着され、またバッファガスとの衝突によ
りイオン化した飛散粒子が静電吸着器に吸着されて、前
記各領域における飛散粒子阻止効果が増大するので好ま
しい（請求項１２）。

【００５２】本発明にかかる飛散粒子阻止部材を冷却す
る冷却手段をさらに設けると、該部材が飛散粒子を吸着
しやすくなって、阻止効果が増大するので好ましい（請
求項１３）。本発明にかかる標的部材の形状は、巻き取
り可能なテープ状が好ましいが、板状、バルク状、円柱
状でもよい。また、標的部材の材料は、Ｔａ，Ｗなどが
好ましい。

【００５３】以下、本発明を実施例により更に詳細に説
明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。

【００５４】

【実施例】図４に標的部材としてテープ状のタンタルを
用い、波長１４ｎｍ付近のＸ線を取り出して利用する本
実施例のＸ線発生装置の概略部分構成図を示す。ＹＡＧ
レーザー光（励起エネルギービームの一例）４１１が、
集光レンズ４５２により集光されながら入射窓４２３を
透過して、真空容器４２２内に入射し、タンタルターゲ
ット（標的部材の一例）４１４の表面に集光される。

【００５５】タンタルターゲット４１４は厚さ１５μｍ
のテープ形状であり、テープ上の同じ位置にレーザー光
が繰り返し集光されることのないように、プラズマ発生
時には、駆動手段（例えば、モーター、不図示）により
リール４５１を回転させてタンタルテープを巻き取って
いる。タンタルテープの移動速度は、一つのプラズマが
生成されてから次のプラズマを生成するためのレーザー
光が入射するまでに、プラズマの発生によりタンタルテ
ープに生ずる孔の直径分以上にテープが移動する速度で
ある。

【００５６】タンタルテープターゲット４１４上にＹＡ
Ｇレーザー４１１は４５度の入射角で入射、集光され、
生成したプラズマ４１３から発生したＸ線は、ＹＡＧレ
ーザー４１１とは反対側の４５度の方向に設けられたＸ
線取り出し窓（清浄光学面の一例）４２１からＸ線光学
系へと導かれる。真空容器４２２内にはバッファガスと
してＫｒガスが導入されると同時に排気されており、0.
1 Ｔｏｒｒの圧力を保つように制御されている。Ｋｒガ
スは、波長１４ｎｍのＸ線に対して同じ圧力ではＨｅと
同程度の透過率を有する。

【００５７】プラズマ４１３の近傍には、ターゲット４
１４に入射するＹＡＧレーザー４１１と取り出すＸ線と
がそれぞれ通過できる開口を有する飛散粒子遮蔽部材４
０１が設けられており、ターゲット４１４及び／又はプ
ラズマ４１３から放出された飛散粒子の殆どがこの飛散
粒子遮蔽部材４０１により遮蔽される。そのため、真空
容器内に拡散する飛散粒子量を低減し、Ｘ線取り出し窓
４２１に到達する飛散粒子を低減することができる。加
えて、飛散粒子による真空容器内の汚染を軽減すること
ができる。

【００５８】また、遮蔽部材４０１のＸ線取り出し用の
開口付近からＸ線取り出し窓４２１付近にかけて、Ｘ線
を取り出す範囲に相当する立体角領域４１２に隣接また
は近接する飛散粒子阻止部材４０２（構成部材４０３、
４０４、４０５、４０６、４０７を有する）が設けられ
ている。阻止部材４０２の各構成部材４０３，４０４，
４０５，４０６,４０７は、立体角領域４１２に対する
横方向または斜め横方向に長く延びた遮蔽部と該遮蔽部
に設けられた開孔とをそれぞれ有し、各開孔の大きさは
立体角領域４１２の切断面に略等しい。

【００５９】また、各構成部材４０３，４０４，４０
５，４０６, ４０７は、それぞれの遮蔽部及び開孔が前
記領域４１２に隣接または近接させて、かつ、Ｘ線の通
過方向に互いに隔離されて設けられている。図４に示す
ように、阻止部材４０２の各構成部材４０３，４０４，
４０５，４０６, ４０７の遮蔽部は立体角領域４１２に
対する横方向または斜め横方向に長く延びている。

【００６０】そのため、阻止部材４０２は、前記遮蔽部
材４０１により遮蔽されずに、Ｘ線の取り出し方向に飛
び出した飛散粒子のうち、真空容器内に充填されたＫｒ
ガス分子との散乱により、各構成部材４０３，４０４，
４０５，４０６, ４０７の開口を通過できない飛散粒子
を阻止することにより、Ｘ線取り出し窓４２１に到達す
る飛散粒子量を減少させる。

【００６１】また、横方向または斜め横方向に長く延び
た遮蔽部を有する阻止部材４０２の各構成部材４０３，
４０４，４０５，４０６, ４０７の間には広い空間がそ
れぞれ存在するので、立体角領域４１２内に進入してき
た飛散粒子もバッファガスにより効果的に散乱されて立
体角領域４１２から拡散排除される。そして、拡散排除
された飛散粒子の多くは、阻止部材４０２の長く延びた
遮蔽部に吸着される。

【００６２】そのため、Ｘ線取り出し窓４２１に到達す
る飛散粒子を効率よく低減できる。バッファガスとして
用いるＫｒガスは、Ｈｅガスなどの質量数の小さい元素
のガスに比べると、飛散粒子を散乱させる効果がより大
きいので、前記拡散排除により飛散粒子を大きく低減で
きる。しかも、波長１４ｎｍ付近のＸ線に対してはＨｅ
ガスと同程度の高い透過率を有する。

【００６３】その結果、本実施例のＸ線発生装置によれ
ば、Ｘ線取り出し窓を透過するＸ線の強度を長時間維持
することができ、Ｘ線源として安定して利用することが
できる。本実施例では、標的部材表面へのＹＡＧレーザ
ーの入射角と、Ｘ線の取り出し角をいずれも４５度とし
たが、この角度に限定されるものではない。また、標的
部材の材質をタンタルとしたが、これに限定されるもの
ではない。

【００６４】本実施例では、標的材の形状をテープ状と
したが、この形状に限るものではなく、板状、円柱状、
微粒子状などでもよい。本実施例ではＫｒガス圧力を0.
1 Ｔｏｒｒとしたが、この圧力に限るものではない。即
ち、プラズマ４１３からＸ線取り出し窓４２１までの距
離により好ましい圧力は変化するが、本実施例における
プラズマ４１３からＸ線取り出し窓４２１までの距離
（約１００ｍｍ）の場合には、0.01〜１Ｔｏｒｒ程度が
好ましい。

【００６５】本実施例では、Ｋｒガスについて導入と排
気をおこなっているが、使用時間が短い場合には導入と
排気を止めて、圧力を保持してもよい。また、容器内に
導入するガスはＫｒに限定されるものではない。本実施
例では、阻止部材４０２内の各構成部材４０３，４０
４，４０５，４０６, ４０７の間に存在する空間が各部
材の端部において真空容器内の空間とつながる開放形状
であったが、飛散粒子が拡散する十分な空間を確保した
上で、各構成部材間の空間が各部材の端部において真空
容器内の空間とつながらない閉じた形状の阻止部材５０
２としてもよい（図５参照）。

【００６６】このとき、ガスの導入口５６１を阻止部材
５０２の内部空間につなぎ、Ｘ線の入射する方向に対し
て逆方向にガスの流れを形成してもよい。本実施例で
は、部材４０２に冷却機構を設けてはいないが、吸着効
果を高めるために冷却機構をさらに取り付けてもよい。
その場合、真空容器とは熱的な接触をできるだけ小さく
することが好ましい。

【００６７】本実施例では、飛散粒子の拡散と部材表面
への吸着により飛散粒子を減少させているが、図６に示
すように、飛散粒子阻止部材内部の空間に静電集塵装置
（静電吸着器）を配置してもよい。また、飛散粒子が磁
性を持っていると考えられる場合には、飛散粒子阻止部
材内部の空間に磁石または電磁石を配置してもよい。本
実施例では、Ｘ線取り出し窓に付着する飛散粒子を減少
させることを目的として飛散粒子阻止部材を配置した
が、同様な部材を、プラズマを形成するための励起エネ
ルギービーム導入窓、容器の窓付近に配置することによ
り、これらの部分に付着する飛散粒子量も低減すること
ができる。

【００６８】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明のプラズ
マＸ線源からの飛散粒子を阻止するためにバッファガス
を用いるＸ線発生装置によれば、プラズマの生成が短い
時間間隔で長時間にわたる場合にも、Ｘ線の取り出し方
向（取り出すＸ線が通過する立体角領域）について、或
いは、励起エネルギービームの通過領域について、不都
合な飛散粒子の付着、堆積（飛散粒子阻止用薄膜や清浄
光学面などへの付着、堆積）を低減して、その結果、長
時間安定して装置が使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本発明のＸ線発生装置（一例）にかかる各
部材を示す概略部分構成図である。

【図２】は、従来の飛散粒子阻止部材を用いたＸ線発生
装置にかかる飛散粒子量測定実験時の実験配置図であ
る。

【図３】は、本発明にかかる飛散粒子阻止部材を用いた
Ｘ線発生装置にかかる飛散粒子量測定実験時の実験配置
図である。

【図４】は、実施例のＸ線発生装置の概略部分構成図で
ある。

【図５】は、本発明の一例であるＸ線発生装置の概略部
分構成図である。

【図６】は本発明の別の一例であるＸ線発生装置の概略
部分構成図である。

【符号の説明】

１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１ 飛
散粒子遮蔽部材 ２０２，３０２，４０２，５０２，６０２ 飛散粒子阻
止部材 １０３，３０３，４０３ 飛散粒子阻止部材の構成部材 １０４，３０４，４０４ 飛散粒子阻止部材の構成部材 １０５，３０５，４０５ 飛散粒子阻止部材の構成部材 １０６，３０６，４０６, ４０７ 飛散粒子阻止部材の
構成部材 １１１，２１１，３１１，４１１，５１１，６１１ 励
起レーザー光（励起エネルギービームの一例） １１２，２１２，３１２，４１２，５１２，６１２ 取
り出すＸ線が通過する立体角領域 １１３，２１３，３１３，４１３，５１３，６１３ プ
ラズマ １１４，２１４，３１４，４１４，５１４，６１４ タ
ーゲット材（標的部材の一例） １２１，４２１，５２１，６２１ Ｘ線取り出し窓 １２２，４２２，５２２，６２２ 真空容器 ４２３，５２３，６２３ 励起レーザー光入射窓 ２４０，３４０ シリコンウエハ ４５１，５５１，６５１ リール ４５２，５５２，６５２ 集光レンズ ５６１，６６１ ガス導入口 ６６２ 静電集塵装置（または静電吸着器） 以 上

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 減圧された真空容器内の標的部材に励起
   エネルギービームを照射してプラズマを形成させ、該プ
   ラズマからＸ線を取り出すＸ線発生装置であり、前記標
   的部材及び／又は前記プラズマから放出される飛散粒子
   を阻止するためにバッファガスを用いるＸ線発生装置に
   おいて、 前記標的部材及び／又は前記プラズマから放出される飛
   散粒子が前記Ｘ線を取り出す範囲に相当する立体角領域
   内に進入するのを阻止する部材であり、該立体角領域内
   にある飛散粒子が前記バッファガスにより拡散排除され
   やすい形状及び／または空間を有する飛散粒子阻止部材
   を、前記立体角領域に隣接または近接させて設けたこと
   を特徴とするＸ線発生装置。
2. 【請求項２】 減圧された真空容器内の標的部材に励起
   エネルギービームを照射してプラズマを形成させ、該プ
   ラズマからＸ線を取り出すＸ線発生装置であり、前記標
   的部材及び／又は前記プラズマから放出される飛散粒子
   を阻止するためにバッファガスを用いるＸ線発生装置に
   おいて、 前記励起エネルギービームが通過する開口部と前記Ｘ線
   が通過する別の開口部を有する部材であり、前記標的部
   材及び／又は前記プラズマから放出される飛散粒子を遮
   蔽する飛散粒子遮蔽部材を前記標的部材及びプラズマの
   近傍に設け、かつ、前記飛散粒子が前記Ｘ線を取り出す
   範囲に相当する立体角領域内に進入するのを阻止する部
   材であり、該立体角領域内にある飛散粒子が前記バッフ
   ァガスにより拡散排除されやすい形状及び／または空間
   を有する飛散粒子阻止部材を、前記立体角領域に隣接ま
   たは近接させて設けたことを特徴とするＸ線発生装置。
3. 【請求項３】 減圧された真空容器内の標的部材に励起
   エネルギービームを照射してプラズマを形成させ、該プ
   ラズマからＸ線を取り出すＸ線発生装置であり、前記標
   的部材及び／又は前記プラズマから放出される飛散粒子
   を阻止するためにバッファガスを用いるＸ線発生装置に
   おいて、 前記標的部材及び／又は前記プラズマから放出される飛
   散粒子が前記励起エネルギービームが通過する領域内に
   進入するのを阻止する部材であり、前記領域内にある飛
   散粒子が前記バッファガスにより拡散排除されやすい形
   状及び／または空間を有する飛散粒子阻止部材を、前記
   領域に隣接または近接させて設けたことを特徴とするＸ
   線発生装置。
4. 【請求項４】 減圧された真空容器内の標的部材に励起
   エネルギービームを照射してプラズマを形成させ、該プ
   ラズマからＸ線を取り出すＸ線発生装置であり、前記標
   的部材及び／又は前記プラズマから放出される飛散粒子
   を阻止するためにバッファガスを用いるＸ線発生装置に
   おいて、 前記励起エネルギービームが通過する開口部と前記Ｘ線
   が通過する別の開口部を有する部材であり、前記標的部
   材及び／又は前記プラズマから放出される飛散粒子を遮
   蔽する飛散粒子遮蔽部材を前記標的部材及びプラズマの
   近傍に設け、かつ、前記飛散粒子が前記励起エネルギー
   ビームが通過する領域内に進入するのを阻止する部材で
   あり、前記領域内にある飛散粒子が前記バッファガスに
   より拡散排除されやすい形状及び／または空間を有する
   飛散粒子阻止部材を、前記領域に隣接または近接させて
   設けたことを特徴とするＸ線発生装置。
5. 【請求項５】 前記飛散粒子阻止部材は、前記Ｘ線また
   は前記励起エネルギービームの通過方向に対する横方向
   または斜め横方向に長く延びた複数の遮蔽部と該遮蔽部
   のそれぞれに設けられた開孔とを有し、各開孔の大きさ
   は前記立体角領域または前記励起エネルギービームが通
   過する領域の切断面に略等しく、前記複数の遮蔽部及び
   開孔は前記領域に隣接または近接させて、かつ、前記Ｘ
   線または前記励起エネルギービームの通過方向に互いに
   隔離されて設けられていることを特徴とする請求項１〜
   ４記載のＸ線発生装置。
6. 【請求項６】 前記バッファガスは、前記真空容器内が
   所定の圧力範囲となるように導入、排出の制御がなされ
   ていることを特徴とする請求項１〜５記載のＸ線発生装
   置。
7. 【請求項７】 前記立体角領域内または前記励起エネル
   ギービームが通過する領域内にバッファガスを導入し、
   かつ、該領域内から飛散粒子とともにバッファガスを排
   出する機構をさらに設けたことを特徴とする請求項１〜
   ６記載のＸ線発生装置。
8. 【請求項８】 前記標的部材及び／又は前記プラズマか
   ら放出される飛散粒子の放出量の方向分布を制御する飛
   散粒子制御部材であり、前記Ｘ線を取り出す方向への飛
   散粒子の放出量を、或いは、前記励起エネルギービーム
   の通過領域への飛散粒子の放出量を、或いは、その両方
   を低減させる飛散粒子制御部材をさらに設けたことを特
   徴とする請求項１〜７記載のＸ線発生装置。
9. 【請求項９】 前記飛散粒子阻止部材の表面には、少な
   くともその一部につや消し加工が施されていることを特
   徴とする請求項１〜８記載のＸ線発生装置。
10. 【請求項１０】 前記飛散粒子阻止部材は、少なくとも
    その一部に、波状加工が施されていることを特徴とする
    請求項１〜８記載のＸ線発生装置。
11. 【請求項１１】 前記飛散粒子阻止部材の表面には、少
    なくともその一部に、多孔質物質が設けられていること
    を特徴とする請求項１〜８記載のＸ線発生装置。
12. 【請求項１２】 前記立体角領域または前記励起エネル
    ギービームが通過する領域の近傍に、或いは、前記飛散
    粒子阻止部材と前記領域の間に、磁石、電磁石、または
    静電吸着器をさらに設けたことを特徴とする請求項１〜
    １１記載のＸ線発生装置。
13. 【請求項１３】 前記飛散粒子阻止部材を冷却する冷却
    手段をさらに設けたことを特徴とする請求項１〜１２記
    載のＸ線発生装置。