(57)【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【発明の詳細な説明】
【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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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