(57)【要約】Ｘ線またはＥＵＶ放射線発生方法及び装置において、伝播されるターゲットジェットとの間で相互に作用するために、具体的には真空チャンバ内に電子ビームがもたらされる。ターゲットジェットは、排気口の開口部を介して所定の圧力の下で液体状の薬物を強制的に排出させることにより形成される。硬Ｘ線放射は、本質的にはプラズマ形成温度にまでジェットを加熱することなく、電子ビームエネルギーをブレムシュトラールング（Ｂｒｅｍｓｓｔｒａｈｌｕｎｇ）および特性直線放射にまで変換することにより生成されても良い。軟Ｘ線またはＥＵＶ放射線は、ジェットをプラズマ形成温度にまで加熱する電子ビームにより生成されても良い。
2004505421.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線またはＥＵＶ放射線を生成するための方法であって、
圧力下で液体の物質を吐出口の開口部を介して吐出させることにより、相互作用の領域（９）を介して強くするターゲットジェット（５）を形成するステップと；
前記相互作用の領域（９）における前記ターゲットジェット（５）に対して少なくとも１つの電子ビーム（４）を方向付けて、この電子ビーム（４）がＸ線またはＥＵＶ放射線を生成するために前記ターゲットジェット（５）と相互に作用するステップと；
を備えるＸ線またはＥＵＶ放射線発生方法。
【請求項２】
前記物質は、過熱されて液体状態となる、好ましくは金属の、固体材料を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記物質は、冷却されて液体状態となる、好ましくは貴ガスの、気体を含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
本質的には前記ジェット（５）をプラズマ形成温度にまで加熱することなく、ブレムシュトラールング（Ｂｒｅｍｓｓｔｒａｈｌｕｎｇ）および特性直線放射が硬Ｘ線領域内で生成されるような強度で、前記ジェット（５）と相互作用させるために、前記電子ビーム（４）を制御するステップをさらに備える請求項１ないし３の何れかに記載の方法。
【請求項５】
軟Ｘ線放射またはＥＵＶ放射線が生成されるように、前記ジェットがプラズマ形成温度にまで過熱されるような強度で、前記ジェット（５）と相互作用させるために、前記電子ビーム（４）を制御するステップをさらに備える請求項１ないし３に記載の方法。
【請求項６】
前記ジェット（５）は、前記相互作用の領域（９）においては固体の状態である請求項１ないし５の何れかに記載の方法。
【請求項７】
前記ジェット（５）は、前記相互作用の領域（９）においては液体の状態である請求項１ないし５の何れかに記載の方法。
【請求項８】
前記ビーム（４）は、前記相互作用の領域（９）における前記ジェット（５）の空間的に連続する部分で相互に作用する請求項１ないし７の何れかに記載の方法。
【請求項９】
前記ビーム（４）は、前記相互作用の領域（９）における少なくとも１つの水滴と相互に作用する請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記ビーム（４）は、前記相互作用の領域（９）における複数の水滴または結合（ｃｌｕｓｔｅｒｓ）の噴霧（ｓｐｒａｙ）と相互に作用する請求項７ないし９の何れかに記載の方法。
【請求項１１】
前記電子ビーム（４）は、吐出口開口部（８）からの０．５〜１０ｍｍの範囲での距離で前記ジェット（５）との間で相互に作用する請求項１ないし１０の何れかに記載の方法。
【請求項１２】
前記電子ビーム（４）は、前記ジェット（５）の横断面に前記電子ビーム（４）の横断面が本質的に合致するように、前記ジェット（５）上で焦点を結んでいる請求項１ないし１１の何れかに記載の方法。
【請求項１３】
前記ジェット（５）は、約１〜１００００μｍの直径で形成されている請求項１ないし１２の何れかに記載の方法。
【請求項１４】
前記電子ビーム（４）は、１０〜１０００ｍＡの範囲のビーム電流を伴う５〜５００ｋＶの範囲の加速電圧の手段により、生成されている請求項１ないし１３の何れかに記載の方法。
【請求項１５】
少なくとも１つのパルス化された電子ビーム（４）が、ジェット（５）の上に方向付けられている請求項１ないし１４の何れかに記載の方法。
【請求項１６】
少なくとも１つの連続する電子ビーム（４）が、ジェット（５）の上に方向付けられている請求項１ないし１５の何れかに記載の方法。
【請求項１７】
Ｘ線またはＥＵＶ放射線を生成する装置であって、
吐出口開口部を介して圧力下で液体の物質に作用することによりターゲットジェットを形成し、このターゲットジェットは相互作用の領域を介して広げられるように設けられたターゲット生成器（３）と、
相互作用の領域（９）における前記ジェット（５）における少なくとも１つの電子ビーム（４）を提供するための電子発生源（２）と、を備え、
前記放射は、前記ジェット（５）と相互に作用する前記ビーム（４）により生成されている装置。
【請求項１８】
前記物質は、加熱されて液体状態となる、好ましくは金属である固体を含む請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記物質は、冷却されて液体状態となる、好ましくは貴ガスである気体を含む請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
前記電子発生源（２）は、本質的には前記ジェット（５）をプラズマ形成温度にまで加熱することなく、ブレムシュトラールング（Ｂｒｅｍｓｓｔｒａｈｌｕｎｇ）および特性直線放射が硬Ｘ線領域内で生成されるような強度で、前記ジェット（５）との間で前記電子ビーム（４）を相互作用させることを達成させるために、制御可能である請求項１７ないし１９の何れかに記載の方法。
【請求項２１】
前記電子発生源（２）は、軟Ｘ線放射またはＥＵＶ放射線が生成されるように前記ジェットがプラズマ形成温度にまで過熱されるような強度で、前記ジェット（５）との相互作用を結果させるように、制御可能である請求項１７ないし１９の何れかに記載の装置。
【請求項２２】
前記ターゲット生成器（３）は、相互作用の領域（９）における凝縮された物質を提供するように、制御可能である請求項１７ないし２１の何れかに記載の装置。
【請求項２３】
前記ターゲット生成器（３）は、相互作用の領域（９）における、少なくとも１つの水滴により、または複数の水滴またはその結合の噴霧により、前記ジェット（５）の空間的に連続する部分を提供するように制御可能である請求項１７ないし２１に記載の装置。
【請求項２４】
前記電子発生源（２）は、前記吐出口の開口部（８）から０．５〜１０ｍｍの範囲の距離で前記電子ビーム（４）を前記ジェット（５）上に方向付けるように制御可能である請求項１７ないし２３の何れかに記載の装置。
【請求項２５】
前記電子発生源（２）は、前記電子ビーム（４）の焦点を前記ジェット（５）上で結ばせることにより、前記電子ビーム（４）横断面と前記ジェット（５）の横断面とを本質的に合致させるように制御可能である請求項１７ないし２４の何れかに記載の装置。
【請求項２６】
前記ターゲット生成器（３）は、約１〜１００００μｍの直径を備えるジェット（５）を生成するために適合されている請求項１７ないし２５の何れかに記載の装置。
【請求項２７】
前記電子発生源（２）は、５〜５００ｋＶの範囲の加速電圧と、１０〜１０００ｍＡの範囲の平均ビーム電流を有する電子ビーム（４）との手段により、電子ビーム（４）を生成するように制御可能である請求項１７ないし２６の何れかに記載の装置。
【請求項２８】
前記電子発生源（２）は、少なくとも１つのパルス化された電子ビーム（４）の生成のために制御可能である請求項１７ないし２７の何れかに記載の装置。
【請求項２９】
前記電子発生源（２）は、少なくとも１つの連続する電子ビーム（４）の生成のために制御可能である請求項１７ないし２８の何れかに記載の装置。
【請求項３０】
請求項１ないし１６の何れかに記載の方法または請求項１７ないし２９の何れかに記載の医療診断用の装置により生成された放射の使用方法。
【請求項３１】
請求項１ないし１６の何れかに記載の方法または請求項１７ないし２９の何れかに記載の非破壊検査用の装置により生成された放射の使用方法。
【請求項３２】
請求項１ないし１６の何れかに記載の方法または請求項１７ないし２９の何れかに記載のＥＵＶ投射パターン描画装置（リソグラフィー）用の装置により生成された放射の使用方法。
【請求項３３】
請求項１ないし１６の何れかに記載の方法または請求項１７ないし２９の何れかに記載の液晶分析用の装置により生成された放射の使用方法。
【請求項３４】
請求項１ないし１６の何れかに記載の方法または請求項１７ないし２９の何れかに記載の顕微鏡用の装置により生成された放射の使用方法。
【請求項３５】
請求項１ないし１６の何れかに記載の方法または請求項１７ないし２９の何れかに記載のＸ線回折によるタンパク質構造決定のための装置により生成された放射の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一般には、Ｘ線または超紫外線（以下、ＥＵＶ―ｅｘｔｒｅｍｅ ｕｌｔｒａ−ｖｉｏｌｅｔ―とする。）放射線を生成する方法および装置に係り、特に高輝度を有する方法および装置に関する。生成された放射線は、例えば、医学的な診断、非破壊検査、リソグラフィー（パターン描画技術）、顕微鏡検査、材料科学、またはその他のＸ線または超紫外線応用分野で用いることができる。
【０００２】
【従来の技術】
高出力および高輝度のＸ線源は、例えば医学的診断、非破壊検査、結晶構造の分析、表面物理学、リソグラフィー、蛍光Ｘ線および顕微鏡検査など、多くの分野に適用されている。
【０００３】
幾つかの適用例においては、Ｘ線は、例えば医学的診断や材料検査における可視光線を通さない対象の内部を撮影するために用いられており、そこでは、１０〜１０００ｋｅＶのＸ線放射、すなわち硬Ｘ線放射が実用化されている。電子ビームが固体アノード（陽極）に対して加速されている従来の硬Ｘ線源は、相対的に低輝度のＸ線放射を発生させる。硬Ｘ線による撮像においては、得られた画像の解像度は、Ｘ線源までの距離と線源の大きさとに依存している。露光時間は、線源までの距離と線源の出力とに依存している。実際には、この露光時間は、Ｘ線で撮像することに対して、解像度と露光時間との間での交換を行なっている。この試みは常に、できる限り大きなＸ線の出力をできる限り小さな線源から引き出すこと、すなわち、高輝度を実現することであった。従来の固体の標的源においては、Ｘ線は、ブレムシュトラールング（Ｂｒｅｍｓｓｔｒａｈｌｕｎｇ）および特性直線放射の両方を連続させるものとして放射されており、ここでは特別な放射特性は標的に用いられる材料に依存している。Ｘ線照射へと変換されないエネルギーは主として固体の標的における熱として貯蔵される。出力および輝度を制限する、従来のＸ線管から放射されるＸ線照射の主要な要素は、アノード（陽極）を加熱することである。より詳細には、電子ビームの出力は、アノードの材料が溶融しないような範囲に制限されるべきである。幾つかの異なる方法（スキーム）が出力の制限を増加させるために導入されていた。このようなスキームの１つは、アノードを冷却したり回転させたりすることを含んでおり、例えば、１９９０年にベルリンおよびミュンヘンのジーメンス・アクティエンゲセルシャフト社より、Ｅ・クレステル（Ｅ． Ｋｒｅｓｔｅｌ）により著作された『医療診断用撮像システム』の第３章および第７章を参照せよ。冷却され回転するアノードはより高い電子ビーム出力を維持することができるにも拘わらず、その輝度は電子ビームの焦点を局部的に加熱することにより依然として制限されている。同じターゲット材料が夫々の回転について用いられているので、平均した出力負荷もまた制限される。具体的には、医療診断用の非常に高い強度の放射線発生源は１００ｋＷ／ｍｍ２で動作して、現在の技術の状態では、低出力マイクロフォーカス装置は１５０ｋＷ／ｍｍ２で動作する。
【０００４】
軟Ｘ線およびＥＵＶ波長（数１０ｅＶから数ｋｅＶまで）の領域における実施化は、例えば、次世代リソグラフィーおよびＸ線顕微鏡システムを含んでいる。１９６０年代からずっと、集積化された電子回路の基礎を構成する構造の大きさは、連続的に縮小してきている。その長所は、より少ない電力を要求する、より高速でより複雑な回路である。現在では、写真露光装置は、およそ０．１３μｍの線幅を有するこのような回路を工業的に生成するために用いられている。この技術は、およそ０．１〜０．０７μｍにまで縮小させて適用されるべきことも期待され得るものである。線幅をさらに低減させるために、他の方法もおそらく必要となるであろうし、その方法ではＥＵＶ照射リソグラフィーが強力な候補となるし、例えば、１９９９年、インターナショナル・セマテック、オースチンＴＸ刊「半導体のための国際的な技術ロードマップ」を参照せよ。ＥＵＶ照射リソグラフィーの利用は、１０〜２０ｎｍ近辺の波長の領域におけるＥＵＶ対象システムの低減によりなされている。
【０００５】
軟Ｘ線およびＥＵＶ領域において、上述した従来の硬Ｘ線放射の生成と比較して、固体ターゲットにおける電子ビームエネルギーから軟Ｘ線放射に対する従来の効率が有用であるというには一般的にあまりに低いので、放射の生成のための異なる方法が通常は用いられている。Ｄ．Ｔ．アットワード、キャムブリッジ大学出版、１９９９年刊行の「軟Ｘ線および超紫外線放射：原理と応用」の第６章にも開示されているように、（およそ１０１０〜１０２３Ｗ／ｃｍ２程度の）極めて強いレーザ放射を用いるような熱くて密度の高いプラズマを生成するために、ターゲットの材料を加熱することに基づいて、軟Ｘ線およびＥＵＶ放射線の生成のために通常の技術が代わりに行なわれている。これらのいわゆるプラズマにより生成されたレーザ（ＬＰＰ）は、連続的な放射および特性線照射の両方を放射しており、特定の放射特性はターゲットの材料とプラズマの温度とに依存している。固体のターゲット材料を使用する、従来からのＬＰＰＸ線源は、ターゲット材料の搬送が限定的な要素となるので、反復率や途切れることのない使用法と同様に、崩壊堆積物の不要な放出により妨げられる。このことは、ガスジェット（例えば米国特許第５，５７７，０９２号公報および１９９６年、光学と光通信学、第４集、第６６頁、ＯＳＡトレンド刊行、キュビアク他による論文「ガスジェットに基づく崩壊堆積物から解放されたＥＵＶＬ源」参照）や、液体ジェット（例えば、米国特許第６，００２，７４４号公報および１９９６年、レビュー・オブ・サイエンティフィック・インスツルメントの第６７集、第４１５０頁に掲載されたマルムクヴィスト他による論文「軟Ｘ線生成レーザプラズマのための液体ジェット」参照）を含む再生可能で崩壊堆積物の少ない開発へと導いている。これらのターゲットは、ＬＰＰ軟Ｘ線およびＥＵＶ照射源で頻繁に用いられていた。しかしながら、ＬＰＰ線源の適用可能性は、電気的なエネルギーのレーザ光への相対的に低い変換効率によって制限されており、これにより、レーザ光のＸ線放射への変換効率も制限され、その必然的な結果として、高価な高出力レーザを使用を伴っていた。
【０００６】
ごく最近のこととして、ガスジェット・ターゲットの電子ビームの励起は、結果としての放射が相対的に低出力であっても、直接に、軟Ｘ線放射の熱を用いない生成のためにテストされており、２０００年、ＳＰＩＥの会議録第４０６０号２０４−２０８頁における、テル・アバティシアン他の論文を参照せよ。
【０００７】
シンクロトロン光源のような大規模な設備も提案されており、これは高い平均出力および輝度を伴うＸ線放射を生成している。しかしながら、相対的に高い平均出力および輝度を有するＸ線放射を生成する小型で小規模のシステムを要求する多くの適用例がある。小型でより低廉なシステムは、適用されるユーザに対してより良い使いやすさをもたらし、したがって、科学や社会に対して潜在的に、より大きい価値のあるものである。
【０００８】
【発明の概要】
この発明の目的は、上述した問題を解決または軽減することにある。より詳しくは、この発明は、相対的に高い平均的な出力と結合した非常な高輝度を備えるＸ線またはＥＵＶ放射線を生成する方法および装置を提供することを目的としている。
【０００９】
さらに、この発明の目的は、Ｘ線またはＥＵＶ放射線を生成するための、小型で相対的に高価ではない装置を提供することにある。
【００１０】
発明力のある技術はまた、崩壊堆積物の最小の生成により、Ｘ線またはＥＵＶ放射線の安定して単純な生成のために提供するべきである。
【００１１】
さらに、この発明の目的は、医療用の診断や材料の検査のための安定した放射を生成する方法および装置を提供することにある。
【００１２】
この発明のさらに他の目的は、リソグラフィー（露光装置）、被破壊検査、電子顕微鏡、結晶解析、表面物理学、材料科学、Ｘ線写真分光学、Ｘ線回折によるタンパク質の構造決定、およびその他のＸ線の応用における使用を安定させる方法および装置を提供することにある。
【００１３】
以下の詳細な説明より明かとなるであろう、上述のおよびその他の目的は、上記の特許請求の範囲の独立請求項に係る方法および装置により、全体的にまたは部分的に達成される。従属する請求項は、好適な実施形態を定義している。
【００１４】
従って、この発明は、Ｘ線またはＥＵＶ放射線を生成するための方法であって、圧力下で液体の物質を吐出口の開口部を介して吐出させることにより相互作用の領域を介して増強するターゲットジェットを形成するステップと；前記相互作用の領域における前記ターゲットジェットに対して少なくとも１つの電子ビームを方向付けてこの電子ビームがＸ線またはＥＵＶ放射線を生成するために前記ターゲットジェットと相互に作用するステップとを備える方法を提供する。
【００１５】
電子ビームの電流、電圧および焦点の大きさに依存するのと同様にターゲットジェットの材料、このジェットの温度、速度および直径に依存して、この発明力のある方法および装置は、２つのモードの何れかでの動作を許容している。動作の第１のモードにおいては、硬Ｘ線放射は、本質的にはこのジェットをプラズマ形成温度にまで加熱することなく、電子ビームのエネルギーをブレムシュトラールングおよび特性直線照射にまで直接変換することにより生成されている。動作の第２のモードにおいては、軟Ｘ線またはＥＵＶ放射線は、ジェットをプラズマ形成温度にまで加熱することにより生成されている。動作の何れのモードにおいても、この発明は従来技術のレベルに対して顕著な改善を提供している。
【００１６】
動作の第１のモードにおいて、ターゲットジェットは、硬Ｘ線放射の生成において従来より用いられていた固体アノード（陽極）に関する幾つかの長所を提供している。より詳しくは、液体ジェットは、生成された放射の高輝度と出力を許容するのに充分に高い密度を有している。さらに、このジェットは、その性質まで再生可能であるので、ターゲット材料を冷却する必要がない。実際には、ターゲット材料は、破壊される可能性があり、換言すれば、ターゲットジェットの再生可能な性質の故に、その溶融温度よりも高い温度にまで加熱される可能性がある。したがって、ターゲットにおける電子ビームの出力密度は、再生可能性のないターゲットに比較すると顕著に増加する可能性がある。これに加えて、このジェットは、相互作用の領域を介して非常に速い伝搬速度を与えられる可能性がある。従来の静止または回転アノードと比較して、相互作用の領域へと移動する材料の対応する高速度の故に、このような高速でのジェットの伝搬においては、より多くのエネルギーが費やされる可能性がある。これらの特徴の組合せは、生成された硬Ｘ線放射の輝度における顕著な向上を許容している。したがって、吐出口の開口部を介して圧力下で液体材料を吐出させることにより形成された、ジェットの形式による小さくて高密度で再生可能な高速ターゲットの使用は、具体的には、従来の技術と比較して、生成された硬Ｘ線放射の輝度における１００倍の向上を許容するべきである。
【００１７】
このように新規で再生可能なターゲットにより許容される出力密度を実現するために、電子ビームは、好ましくはターゲット上に適切に焦点を結ぶ（合焦される）べきである。具体的には、電子ビームの生成のために用いられる加速電圧は５〜５００ｋＶのオーダー（注文）の範囲となるであろうが、それよりも高くとも良い。ビーム電流は、具体的には１０〜１０００ｍＡのオーダーの範囲となるであろうが、それよりも高くとも良い。
【００１８】
動作の第２のモードは、少なくとも１つの電子ビームがプラズマ照射する軟Ｘ線またはＥＵＶ放射線を形成するためにレーザビームに代わって用いることができる、基本的な洞察から生じてきている。上述したＬＰＰの概念に基づく従来の装置と比較すると、この発明による方法および装置は、コストと構成の複雑さをより少なくしているのと同様に、壁に埋め込んだコンセント（ｗａｌｌ−ｐｌｕｇ）の変換効率の顕著な増加を与えている。その他の魅力的な特徴は、繰り返し率や途切れることのない使用における制限を本質的には受けることなく、崩壊堆積物の排出を少なくすることを含んでいる。
【００１９】
動作の第２のモードにおいて、電子の発生源は具体的には、所望のプラズマ温度を確立するために、１０１０〜１０１３Ｗ／ｃｍ２のオーダーで相互作用の領域へと供給するべきである。これは、パルス化された電子ビームを生成するための電子発生源を制御することにより容易に実現することができ、ここで、パルスの波長は好ましくはジェットの大きさに一致させられる。したがって、電子発生源の繰り返し率は、生成されたＸ線またはＥＵＶ放射線の平均的な出力を決定する。パルス化されたビームを用いるとき、ジェットは電子ビームに付随する不連続な相互作用により分散されるかもしれない。このため、ジェットの伝搬速度は好ましくは、ジェットが電子ビームの各パルス間で安定化可能な程度の速さであるべきである。
【００２０】
電子ビームが第１および第２のモードにおいて、連続的でパルス化できることは注目されるべきである。
【００２１】
動作の何れのモードにおいても、利用し易い電子ビーム出力の最適な実用化のために、ビームの大きさをジェットの大きさと本質的に一致させるために、ビームがジェットの上に焦点を合わせることが望ましい。これに関連して、点焦点の代わりに線焦点を用いることが可能であり、この線焦点の横方向の寸法はジェットの横方向の寸法に合致している。好ましくはこのジェットは、約１〜１００μｍ程度の直径を有して形成されているが、ミリメータと同じ程度の大きさであっても良い。したがって、この放射は、相互作用の狭い領域から高輝度で照射されるであろう。生成された放射をより良く実用化させるために、この発明による装置および方法は、本質的に、例えば、多数の毛細管状のレンズや、複合屈折レンズや、Ｘ線ミラーなどのＸ線光学と併せて用いられても良い。
【００２２】
好ましくは、ターゲットジェットは、吐出口の開口部からおよそ１０〜１０００ｍ／ｓのジェット伝搬速度で運ぶために０．５〜５００ＭＰａの具体的な範囲の圧力を発生させる、ポンプおよび／または加圧されたリザーバの具体的な手段により、例えばノズルまたはオリフィスのような吐出口の開口部を介して液体状の物質を吹き出させることにより生成されている。この物質は、通常の液体状態の物質に限定されず、例えば吐出口の開口部を介して吹き出される前に加熱されて液体となるような固体の物質でも良いし、または、吐出口の開口部を介して吹き出される前に冷却されて液体となるような気体（ガス）状の物質でも良い。あるいは、この物質は、搬送用担体の液体中に溶解された材料を含むことも可能である。吐出口の開口部を介してガス状の物質を吹き出すこともまた考えられ得ることであり、このガス状の物質は吐出口の開口部を介して吹き出された後は液体ジェットを形成することが可能であるように提供される。この形成の後に、このジェットは、異なる流体力学の状態を達成しても良い。ゆっくりとしたジェットは通常、表面張力の影響の下で層流となり多数の小滴へと分散されるが、高速のジェットは、多かれ少なかれ乱流となって、それらが噴霧へと変化する前に遷移領域で空間的に途切れることはない。このジェットの流体力学的な状態の何れかのタイプは、発明として認められる技術として用いられても良い。その他の創作可能な実施形態においては、ジェットは電子ビームとの間で相互作用する前には固体の状態に凍結させることも許容される。
【００２３】
さらに、物質のタイプに依存して、ジェットは電気的に導電性を有していてもいなくても良い。これは、相互作用の領域でのジェットに付着された電荷の運搬に密接な関係を有している。もしもジェットが電気的に導電性を有しているのならば、ジェットが実質的に接地電位のままでいるように、ジェットそれ自身から電荷を除去することができる。一方、もしもジェットが非導電性であるならば、付着された電荷はジェットそれ自身の動きにより、相互作用の領域から除去される。相互作用の領域における電荷の何れの増加も、電子ビームの焦点合わせに影響を与えるであろう。非導電性のジェットでは、高速のジェット伝搬速度が、電荷の増加を最小にするために都合が良い。
【００２４】
ガスの雰囲気は、この発明による装置内で変化しても良い。装置内におけるガスの雰囲気の必要な広がりは、生成された放射の所望の波長と、電子の発生源のタイプとの両方に依存している。具体的には、相互領域での真空環境の必要性よりも、電子の発生源での必要性の方が高い。装置における異なる部分で異なる圧力を維持させるために、局所化されたガス圧力と、差別化された排気（ポンピング）の方法を用いることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、この発明を例証することを目的として好適な実施形態を説明する。
【００２６】
図１に示された装置は、チャンバ１と、電子発生源２と、ターゲット生成部３とを備えている。電子発生源２は、パルス化され、または、連続する電子ビーム４をチャンバ１内に照射してターゲット５上でビーム４に焦点を結ばせるために設けられており、ターゲット５はターゲット生成部３により生成される。図１には示されていないが、１つより多い電子ビーム４が生成されても良く、これらのビーム４は、ターゲット５上で１またはそれより多い方向から焦点を合わせられている。加速および合焦素子（図示されない）と協働する電子発生源２は、従来の構成とすることも可能であり、電圧電力源６により動力を供給されている。電子ビーム４の所望の特性に依存して、電子発生源２は簡単なカソード（陰極）源から、例えばレーストラック（競技場・長円）のような複雑な高エネルギー源まで、どのようなものであっても良い。
【００２７】
以下にさらに説明するように、（図中に矢印で示された）Ｘ線またはＥＵＶ放射線は、チャンバ１の内部のターゲット５と相互に作用するビーム４により生成されている。通常、真空環境は、電子発生源２からの要求に基づいて、チャンバ１内に提供される。さらに、物質内への軟Ｘ線およびＥＵＶ放射線の高吸収は、しばしば高真空環境を結果として必要としている。
【００２８】
真空環境の中での顕微鏡で見える程度に微細で空間的に安定したターゲットの生成のために、ターゲット生成部３は、液体状態の物質から空間的に連続するジェット５を生成するために設けられている。図１に示されたターゲット生成部３は、リザーバ７と、具体的にはノズル開口部などのリザーバ７の液体吐出口に接続されてチャンバ１内に開口するジェット形成用の吐出口開口部８とを備えている。リザーバ７は、そこからジェット５が形成されるべきである物質を保持している。物質のタイプに依存して、リザーバ７は、通常０．５〜５００ＭＰａの高圧力で、具体的にはリザーバ７のガス吸入口７’へ高圧ガスを供給することにより、吐出口開口部８を介して吹き出されている間、物質の液体状態を持続させるために、（図示しない）冷却または加熱素子を備えることも可能である。吐出口開口部８の直径は、具体的には約１００μｍよりも小さいものである。安定すると共に顕微鏡的に微細で実質的には吐出口開口部８と同一の直径を有する、結果としてのジェット５は、チャンバ１内で約１０−１０００ｍ／ｓの速度で広がっていく。図面には示されないが、ジェット５は、ターゲット生成部３の制御パラメータに依存して、水滴または噴霧状態まで、自然発生的に崩れる崩壊点まで広がることができる。この崩壊点までの距離は本質的には、液体状の物質の流体力学的な性質、吐出口８の寸法、および液体状の物質の速度により決定される。
【００２９】
液体状の物質が吐出口の開口部８を離れるとき、この物質は蒸発により冷却される。したがって、ジェット５が凍結されて水滴や噴霧が形成されないようにすることも想到可能である。
【００３０】
図面に示されているように、電子ビーム４は、ジェット５が自然発生的に、または刺激により、水滴状に崩壊する前に、すなわち、それが依然として小さな平行なジェットである間に、ジェット５に衝突する。したがって、ビーム４よジェット５との間の相互作用の領域９は、ジェット５の空間的に連続する部分、すなわち、直径を著しく上回る長さを有する部分に配置されている。したがって、装置は、以下に説明するように、Ｘ線またはＥＵＶ放射線を生成するために、連続的または半連続的に制御可能である。さらに、このような解決方法は、ジェット５の直径と略々同じ大きさとなるべきであるジェット５上の電子ビーム４の焦点スポットを許容するように、結果としてジェット５の空間的な充分な安定性をもたらしている。パルス化された電子ビーム４の場合、この解決方法はまた、電子発生源２とターゲット生成部３との間で何らかの一時的な同期をとる必要性を多少とも軽減している。幾つかの場合において、同じような有利な点が、分離された空間的に連続する部分より構成されるジェットと共に得ることができる。しかしながら、液体ジェットから発生してきた液化された物質の何らかの形成は、この発明の範囲内で、それが液体であろうと固体であろうと、水滴、または水滴の噴霧状、または結合であろうと、空間的に連続している、電子ビーム用のターゲットとして使用することができることは、特に重要となるべきである。
【００３１】
ターゲット５の特性と関連して電子ビーム４の特性を適正に転用することにより、ジェット５ついてのビーム４の相互作用は、動作の第１のモードでは、放射が、本質的にはジェット５をプラズマ形成温度にまで加熱することなく、直接変換により、相互作用９の範囲から照射されるということを結果している。動作の第２モードにおいては、適切なプラズマ形成温度にまでジェット５が加熱されるように、これらの特性が適用されている。モードの選択は、生成される放射の所望の波長の範囲に依存している。プラズマに基づく動作は、軟Ｘ線およびＥＵＶ放射線を生成するために最も効果的であり、すなわち、数十ｅＶから数ｋｅＶまでの範囲において、本質的には非プラズマとしてであるのに対して、硬Ｘ線の生成のため直接変換がより効果的であり、具体的には約１０ｋｅＶから約１０００ｋｅＶの範囲で行なわれる。
【００３２】
以下に、第１および第２のモードにおける装置の動作について、一般的な用語により説明する。想像可能な具現化の実施例もまた提示されるが、この明細書の開示内容をこれらの実施例に限定するものではない。
【００３３】
特に医療用診断で用いられるべき硬Ｘ線の生成を主として目指している、動作の第１のモードにおいては、電子発生源２は、ターゲット５の性質と関連して、相互作用９の領域には本質的にプラズマが形成されないようにして制御されている。これにより、硬Ｘ線放射は、ブレムシュトラールングおよび特性線放射を介して得られる。吐出口の開口部８から相互作用領域９までの距離は、具体的には０．５〜１０ｍｍと充分に長いことが好ましいので、ビーム−ジェット相互作用は吐出口に衝撃を与えない。１つの想像可能な具体化においては、約３０μｍの直径と約６００ｍ／ｓの伝搬速度を有するジェット５が用いられており、このジェット５は、約１００ｍＡで１００ｋｅＶの電子ビーム４により吐出口の開口部８から約１０ｍｍ離れて放射されており、ビーム４は、相互作用領域９の範囲内で約１０ＭＷ／ｍｍ２の出力密度を得るためにジェット５上に合焦されている。この出力密度は、明細書の冒頭で述べたように、従来の固体ターゲットシステムよりも良好な、概略で１００個の因数である。この発明によれば、高解像度の画像が、低露光時間で得ることができる。動作のこの第１のモードにおいて、ジェット５は好ましくは、液体状態にまで加熱された金属から形成される。これに関連して、他の金属や合金は所望の波長の範囲内での放射を生成するために用いられているが、スズ（Ｓｎ）は使用するのに容易である。さらに、例えば、液体状態にまで冷却されたガスまたは搬送担体用の液体に溶融された材料のように、ジェット５を生成するために、完全に異なる物質を用いることもまた、想像することができる。第１のモードで動作する装置は、チャンバ１から、患者または他の対象が撮影可能な外部へと生成された放射を引き出すためにＸ線を透過させる窓（図示されず）を備えていても良い。ターゲットとして顕微鏡的に微細な液体ジェット５を用いることにより、Ｘ線放射の大きさは、相互作用領域９の非常に小さい範囲から生成され、その結果として高輝度が得られる。
【００３４】
特にＥＵＶ射影描画装置で用いられるべき軟Ｘ線および／またはＥＵＶ放射線を生成することを主として目指している、動作の第２のモードにおいて、電子発生源２は、ターゲット５の特性に関連して、適切な温度でのプラズマが相互作用領域９で形成されるように制御されている。これにより、軟Ｘ線および／またはＥＵＶ放射線が、連続した特性線放射を介して得られる。好ましくは、パルス化された電子ビーム４がジェット５を照射して、これにより電子発生源２が各電子ビームパルスによりプラズマを形成するように制御される。吐出口の開口部８から相互作用領域９の点までの距離が、具体的には０．５〜１０ｍｍと充分に長くなることが好ましいので、生成されたプラズマは吐出口に衝撃を与えない。１つの想像可能な具体化においては、約３０μｍの直径と約５０ｍ／ｓの伝搬速度を有する液体貴（希）ガスのジェット５が用いられており、このジェット５は、約５ｎｓのパルス長を有する約５０ｋＨｚの繰り返し率で制御される約１０Ａで１ＭｅＶのパルス化された電子ビーム４により吐出口の開口部８から約１０ｍｍ離れて放射されており、ビーム４は、相互作用領域９内でパルス当たりで約１０１２Ｗ／ｃｍ２の出力密度と、２．５ｋＷの平均電子ビーム出力とを得るためにジェット５上に合焦されている。このようなシステムは、次世代のＥＵＶ射影描画装置システムのために必要となるＥＵＶ出力を概略的に提供することになる。
【００３５】
この動作の第２のモードにおいて、電子ビーム４の特定の性質は、その平均出力が充分に高い限りは致命的ではないし、パルスの出力やパルスの時間は、相互作用領域９における適切なプラズマ形成温度を得るためにターゲットに合致している。動作の第２のモードにおいては、ジェット５は、好ましくは、装置内の感度の良い構成素子の被覆を避けるために、貴ガスから冷却されて液体の状態から形成されている。例えば、液化されたキセノンが１０〜１５ｎｍの波長の範囲での強Ｘ線放射を結果として生じることはレーザプラズマ研究から公知である（例えば、２０００年、ＳＰＩＥ第３９９７号会報に掲載された、ハンソン他による文献“ＥＵＶリソグラフィーのためのキセノン液体ジェットレーザプラズマ発生源”を参照せよ）。液化された貴ガスに加えて、搬送担体用液体または液化された金属内に溶融された材料のような、ジェットを生成するための完全に異なる物質を使用することも想像可能である。
【００３６】
描画装置または顕微鏡に使用されるように設計された第２のモードで動作する装置は、生成されたＥＵＶまたは軟Ｘ線放射の大部分を集めてこれを照明光学系および描画／電子顕微鏡システムの残りへと搬送する多層ミラー（図示されず）の集光システムを含んでいても良い。液体の物質から生成されたジェット５の形式による電子顕微鏡的な微細なターゲットを用いることにより、堆積崩壊物生成は非常に少なくなるであろう。第２のモードで動作するこの発明による装置は、ＬＰＰシステムと同様の性能を提供するが、たくさんのキロワット級のレーザが非常に複雑で高価であるので、低価格で提供できる能力を有している。さらに、壁用プラグ（コンセント）変換効果レーザよりも高い電子発生源である。
【００３７】
電子発生源２が第１のモードのＸ線生成のために動作させられおよび／またはパルス化された電子放射を照射するときに、液体物質の大部分は電子ビーム４により影響を受けずにそのままの状態を維持し、チャンバ１を介して妨害されないで広がっていくこともまた注目されるべきである。このことは、蒸発のために真空チャンバ１内の圧力が増加する結果となる。この問題は、例えば異なるポンピング方法を用いることにより解決することができ、図１に示されたように、ジェット５が小さなアパーチャ（開口）１０で集められ、集められた物質を圧縮してリザーバ７にフィードバックさせるポンプ１１の手段により、リザーバ７で再生利用される。
【００３８】
この発明による方法および装置が、医療用の診断、非破壊検査、パターン転写（リソグラフィー）、結晶分析、顕微鏡による検査、材料科学、顕微鏡表面物理学、Ｘ線回折によるタンパク質の構造決定、Ｘ線写真分光法（ＸＰＳ）、蛍光Ｘ線、またはその他のＸ線またはＥＵＶ応用技術のための放射を提供するために使用することができることを実現するべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の現時点で好適な実施形態に係る電子ビームと液体ジェットとの相互作用によるＸ線またはＥＵＶ放射線生成装置の概略構成図である。
【符号の説明】
２　電子発生源
３　ターゲット生成器
４　電子ビーム
５　ターゲットジェット
７　リザーバ
８　吐出口の開口部
９　相互作用の領域
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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