真空紫外光発生装置
【課題】装置が大型化せず、パワー損失も少なく、且つ、ビームラインシフトを抑えつつ波長を可変可能な真空紫外光発生装置を提供する。
【解決手段】本発明の４波混合法を用いる真空紫外光発生装置は、セル１０と可視光光源２０と紫外光光源３０と第１レンズ４０と第２レンズ５０と第３レンズ６０とからなる。可視光光源２０は、照射する可視光の波長を可変可能である。紫外光光源は、セル１０内の希ガスの２光子吸収線に合わせられる紫外光を照射するものである。第１レンズ４０は、オフアキシャルな状態で可視光及び紫外光をセル内で交差するように集光するものである。第２レンズ５０は、オフアキシャルな状態で真空紫外光を平行化するものである。第３レンズ６０は、可視光の波長の変化による真空紫外光の第３レンズ６０への入射角の変化を、真空紫外光の波長の変化による第３レンズ６０における出射角の変化により相殺するように構成される。
【解決手段】本発明の４波混合法を用いる真空紫外光発生装置は、セル１０と可視光光源２０と紫外光光源３０と第１レンズ４０と第２レンズ５０と第３レンズ６０とからなる。可視光光源２０は、照射する可視光の波長を可変可能である。紫外光光源は、セル１０内の希ガスの２光子吸収線に合わせられる紫外光を照射するものである。第１レンズ４０は、オフアキシャルな状態で可視光及び紫外光をセル内で交差するように集光するものである。第２レンズ５０は、オフアキシャルな状態で真空紫外光を平行化するものである。第３レンズ６０は、可視光の波長の変化による真空紫外光の第３レンズ６０への入射角の変化を、真空紫外光の波長の変化による第３レンズ６０における出射角の変化により相殺するように構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は真空紫外光発生装置に関し、特に、真空紫外光の波長を可変可能な真空紫外光発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空紫外光は、半導体の製造過程や、化学分析等様々な用途に用いられている。波長が２００ｎｍよりも短い光は、空気中の水や酸素に吸収されてしまうため、通常、真空中での取り扱いが必要である。このため、紫外線の中でも最も波長の短い１０〜２００ｎｍ付近の波長の光は、真空紫外光と呼ばれている。真空紫外光は高エネルギの光であり、可視光や紫外光では起きない様々な化学反応を誘発する。したがって、真空紫外光発生装置は半導体製造や環境浄化、化学分析等の分野において有望なエネルギ源として注目され、その利用が進められている。
【０００３】
一般に、真空紫外光の光源としては、真空紫外ランプや、エキシマーレーザを用いるものがある。これらは、放出される真空紫外光の波長が固定波長である。しかしながら、任意の波長の真空紫外光が得られれば、特定の化学反応をいわば狙い撃ちすることが可能となるため、真空紫外光の波長を可変可能な真空紫外光発生装置が望まれている。波長可変可能な真空紫外光発生装置としては、例えば軌道放射光光源が知られている。しかしながら、これは設備が巨大であり、任意の場所で任意のときに真空紫外光を発生させることはできなかった。
【０００４】
これに対して、簡単な設備で容易に真空紫外光の波長を可変できるものとして、共鳴４波混合法を用いた真空紫外光発生装置が知られている（例えば特許文献１）。これは、まず、希ガス原子を紫外光（ＵＶ）で２光子励起する。そして、電子励起された原子は、光放出も２光子過程で起こる。このとき、可視光（Ｖｉｓ）も同時に希ガスに入射すると、可視光の波長で誘導放出が起こり、残りの波長の光も同時に発生する。例えば、希ガスとしてＫｒを用いた場合、ＵＶに約２１６ｎｍ、Ｖｉｓに５００ｎｍの波長の光を用いると、２１６ｎｍの２倍のエネルギ（１０８ｎｍ）から５００ｎｍのエネルギを差し引いたエネルギである１３７．７ｎｍの光が発生する（エネルギは波長に逆比例する）。この差のエネルギの光が真空紫外光（ＶＵＶ）である。ここで、可視光の波長を可変することにより、任意の波長の真空紫外光を発生させることが可能となる。
【０００５】
通常、共鳴４波混合法では、ＫｒやＸｅ等の希ガスが用いられ、これらを封入したセルに紫外光と可視光を集光することにより、真空紫外光が発生する。しかしながら、このときの真空紫外光への変換効率は概ね１％未満であり、セルから出射する光の殆どは、未変換の紫外光と可視光である。この未変換の光による副次的な影響を取り除くために、真空紫外光のみを分離する必要がある。従来の真空紫外光を分離する手法としては、例えば特許文献２に開示されているようにプリズムを用いて分離するものや、例えば特許文献３に開示されているように回折格子を用いて分離するものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平３−９９４８２号公報
【特許文献２】特開平６−７９４７８号公報
【特許文献３】特開２００５−６１８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、共鳴４波混合法を用いた真空紫外光発生装置により、可視光掃引を行うことで真空紫外光の波長を連続的に変化させた場合、真空紫外光の出射方向が波長によって変化してしまう（ビームラインシフト）。このため、例えばプリズムを用いるものでは、真空紫外光の出射方向を一定に保持することが困難であった。また、真空紫外光がプリズムを透過する際にパワー損失が生じるため、真空紫外光の実効的な出力が低下してしまっていた。一方、回折格子を用いるものでも、真空紫外光の出射方向が変化してしまうとスリットから真空紫外光が出射しなくなってしまう。さらに、強力な未変換の紫外光により回折格子が損傷を受ける場合があり、真空紫外光の反射効率が著しく低下するという問題も生じ得る。さらにまた、高輝度の真空紫外光を安定的に得るためには、回折格子に照射する紫外光のビームサイズを大きくする必要があるが、そのためには巨大な回折格子が必要となり、装置が大型で且つ高価なものとなってしまっていた。
【０００８】
本発明は、斯かる実情に鑑み、装置が大型化せず、パワー損失も少なく、且つ、ビームラインシフトを抑えつつ波長を可変可能な真空紫外光発生装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した本発明の目的を達成するために、本発明の真空紫外光発生装置は、所定の２光子吸収線を有する希ガスが封入されるセルと、照射する可視光の波長を可変可能な可視光光源と、セルに封入される希ガスの２光子吸収線に合わせられる紫外光を照射する紫外光光源と、可視光光源からの可視光及び紫外光光源からの紫外光をセル内で交差するように集光する第１レンズであって、可視光及び紫外光が第１レンズの光軸からずらされて入射されるように配置される第１レンズと、セルから発生する真空紫外光を平行化する第２レンズであって、真空紫外光が第２レンズの光軸からずらされて入射されるように配置される第２レンズと、第２レンズにより平行化される真空紫外光を所望の焦点に集光する第３レンズであって、可視光の波長の変化により生ずる真空紫外光の第３レンズへの入射角の変化を、真空紫外光の波長の変化により生ずる第３レンズにおける出射角の変化により相殺するように構成される第３レンズと、を具備するものである。
【００１０】
ここで、第１レンズは、可視光及び紫外光がセル内で一点に集光するように配置されても良い。
【００１１】
また、第１レンズ、第２レンズ及び／又は第３レンズは、平凸レンズであっても良い。
【００１２】
また、平凸レンズは、可視光、紫外光及び／又は真空紫外光の入射面及び出射面のみを残してカットされるカットレンズであっても良い。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の真空紫外光発生装置には、装置が大型化せず、パワー損失も少なく、且つ、ビームラインシフトを抑えつつ波長を可変可能であるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の真空紫外光発生装置の構成を説明するための概略ブロック図である。
【図２】図２は、本発明の真空紫外光発生装置の具体的構成を説明するための概略ブロック図である。
【図３】図３は、本発明の真空紫外光発生装置において可視光を掃引したときのイオンの飛行時間スペクトルを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態を図示例と共に説明する。図１は、本発明の真空紫外光発生装置の構成を説明するための概略ブロック図である。図示の通り、本発明の真空紫外光発生装置は、４波混合法を用いるものであり、セル１０と、可視光光源２０と、紫外光光源３０と、第１レンズ４０と、第２レンズ５０と、第３レンズ６０とで主に構成されている。
【００１６】
ここで、セル１０は、所定の２光子吸収線を有する希ガスが封入されるものである。希ガスとしては、例えばＫｒやＸｅ、及びそれらとＡｒとの混合ガスが挙げられる。また、セル１０には、所定の位置に、入射される光用の入射窓や出射される光用の出射窓が設けられれば良い。
【００１７】
可視光光源２０は、照射する可視光Ｖｉｓの波長を可変可能なものである。可視光Ｖｉｓの波長は、例えば４００ｎｍ−７００ｎｍの範囲で可変されるものである。
【００１８】
紫外光光源３０は、セル１０に封入される希ガスの２光子吸収線に合わせられる紫外光を照射するものである。例えば、希ガスにＫｒを用いれば、紫外光光源３０により照射される紫外光は、例えば２１６．５９９ｎｍ、２１４．７０１ｎｍ、２１２．４８８ｎｍの何れかの波長を選択すれば良い。また、希ガスがＸｅの場合には２２４．２４０ｎｍ、２２５．０４９ｎｍ、２５５．９４５ｎｍ、２５２．４１５ｎｍ、２４９．５５９ｎｍの何れかの波長を選択すれば良い。このように、希ガスの種類やその吸収線を適宜選択し、それに合わせた紫外光を紫外光光源３０から照射すれば良い。
【００１９】
これらの光源を用いて、以下に説明する光学系により真空紫外光のビームラインシフトを抑制する。まず、図示の通り、第１レンズ４０は、可視光光源２０からの可視光Ｖｉｓ及び紫外光光源３０からの紫外光ＵＶをセル１０内で交差するように集光するものである。そして、第１レンズ４０は、可視光Ｖｉｓ及び紫外光ＵＶが第１レンズ４０の光軸からずらされて入射されるように配置されている。即ち、第１レンズ４０と可視光光源２０、紫外光光源３０との関係は、オフアキシャルな状態となっている。また、第１レンズ４０は、可視光Ｖｉｓ及び紫外光ＵＶがセル１０内で一点に集光するように配置されると、即ち、第１レンズ４０を透過した可視光Ｖｉｓ及び紫外光ＵＶがセル１０内で一点に集光するように配置されると、効率が良い。
【００２０】
第２レンズ５０は、セル１０から発生する真空紫外光ＶＵＶを平行化するものである。そして、第２レンズ５０は、真空紫外光ＶＵＶが第２レンズ５０の光軸からずらされて入射されるように配置されている。即ち、第２レンズ５０と真空紫外光ＶＵＶとの関係も、オフアキシャルな状態となっている。なお、第２レンズ５０は、真空紫外光ＶＵＶを平行化するような位置に配置されれば良く、可視光Ｖｉｓ及び紫外光ＵＶについては、第２レンズ５０を透過後、適当な遮蔽板７５にて遮蔽されれば良いため、平行化されなくても良い。
【００２１】
また、第３レンズ６０は、第２レンズ５０により平行化される真空紫外光ＶＵＶを所望の焦点、即ち、集光スポット７０に集光するものである。第３レンズ６０は、可視光Ｖｉｓの波長の変化により生ずる真空紫外光ＶＵＶの第３レンズ６０への入射角の変化を、真空紫外光ＶＵＶの波長の変化により生ずる第３レンズ６０における出射角の変化により相殺するように構成されている。ここで、レンズに入射する光の波長の変化によって、レンズからの出射光の出射角は変化する。即ち、可視光Ｖｉｓの波長を可変する（掃引する）と、第２レンズ５０からの出射光の出射角が変化する。したがって、第３レンズ６０に入射する真空紫外光ＶＵＶの入射角も変化することになる。このとき、真空紫外光ＶＵＶの波長も可視光Ｖｉｓの掃引に従って変化するため、この波長の変化により生ずる出射角の変化により、第３レンズへの真空紫外光ＶＵＶの入射角の変化を相殺するように、第３レンズが構成されれば良い。また、基本的に第１レンズ４０の光軸と第３レンズ６０の光軸は一致するように配置されている。
【００２２】
ここで、図示例では、第１レンズ、第２レンズ及び第３レンズは、すべて平凸レンズを用いた例を示した。しかしながら、本発明はこれに限定されず、これらのレンズは、平凸レンズから、可視光、紫外光、真空紫外光の入射面及び出射面のみを残してカットされるカットレンズであっても良い。また、レンズの片面側が平行光線又はそれに近い場合には、収差を抑える観点からは平凸レンズ、又は平凹レンズが好ましい。しかしながら、上述のような条件の光学系が構築できれば、両凸レンズのような他の形状のレンズを用いても良い。さらにまた、第１レンズ、第２レンズ及び第３レンズは、それぞれ同一種のレンズでなくても良く、各種レンズをそれぞれ組み合わせて選択しても良い。
【００２３】
以下、このように構成される本発明の真空紫外光発生装置の各光線の光路を中心に説明する。図示の通り、可視光光源２０及び紫外光光源３０からそれぞれ出射された可視光Ｖｉｓ及び紫外光ＵＶが、第１レンズ４０の光軸からずれた位置に、即ちオフアキシャルな状態で入射される。集光レンズである第１レンズ４０により、可視光Ｖｉｓ及び紫外光ＵＶがセル１０に設けられた入射窓を介してセル１０内に集光され、セル１０内で交差する。そして、セル１０内に封入された希ガス原子が紫外光ＵＶにより２光子励起され、同時に入射された可視光Ｖｉｓの波長で誘導放出が起こり、紫外光ＵＶのエネルギから可視光Ｖｉｓのエネルギを引いた残りのエネルギの光である真空紫外光ＶＵＶが発生する。このような共鳴４波混合法の原理により発生した真空紫外光ＶＵＶは、差分エネルギの光であるため、可視光Ｖｉｓの波長を可変することにより、真空紫外光ＶＵＶの波長も変化する。そして、可視光Ｖｉｓ、紫外光ＵＶ及び真空紫外光ＶＵＶが、セル１０に設けられた出射窓から、拡散する方向に出射する。セル１０から出射する可視光Ｖｉｓ，紫外光ＵＶ及び真空紫外光ＶＵＶは、空間的に分離した状態で発生する。したがって、この段階でプリズム等を用いて真空紫外光と他の波長の光を分離する必要がないため、プリズムによるパワーの損失等が生じない。
【００２４】
そして、このように拡散する方向に出射する可視光Ｖｉｓ，紫外光ＵＶ及び真空紫外光ＶＵＶが、第２レンズ５０の光軸からずれた位置に、即ちオフアキシャルな状態で入射されれる、第２レンズ５０を通過した可視光Ｖｉｓ，紫外光ＵＶ及び真空紫外光ＶＵＶは、それぞれ平行化され、可視光Ｖｉｓ及び紫外光ＵＶが出射される方向に設けられた遮蔽板７５により遮蔽される。一方、真空紫外光ＶＵＶは、第３レンズ６０に入射される。そして、第３レンズ６０により集光スポット７０へ集光される。
【００２５】
ここで、可視光Ｖｉｓの波長を掃引することにより真空紫外光ＶＵＶの波長が変化した場合の真空紫外光ＶＵＶの光路について、より詳細に説明する。例えば、可視光Ｖｉｓを長波長側（低エネルギ側）に掃引すると、真空紫外光ＶＵＶのセル１０からの出射方向は、図１の図面上、下側、即ち、第２レンズ５０の光軸に対して外側にシフトする。そして、発生する真空紫外光ＶＵＶはより短波長となるため、第２レンズ５０により、図面上、逆により上方向、即ち、第２レンズの光軸に対して内側にシフトする。これは、波長が短いほどレンズの屈折率が高くなり、レンズの焦点距離が短くなるためである。その結果、第３レンズ６０への入射角が僅かながら小さくなる。即ち、レンズへの入射角が小さくなると、そのレンズからの出射光の焦点距離は伸びるが、真空紫外光の波長が短くなると、焦点距離は短くなる。したがって、真空紫外光の波長の変化が入射角の変化により相殺され、結果として可視光の波長掃引を行っても、真空紫外光の集光スポットは一定の位置を保つことになる。即ち、本発明の真空紫外光発生装置は、発生する真空紫外光のビームラインシフトを抑えることが可能である。
【００２６】
また、上述のように、本発明の真空紫外光発生装置は、真空紫外光の分離にプリズム等を用いる必要が無いため、装置自体を小型に構成することが可能である。
【００２７】
以下、本発明の真空紫外光発生装置の集光スポットが一定の位置を保っていることを、飛行時間型質量分析を用いて確認したので説明する。図２は、本発明の真空紫外光発生装置の具体的構成を説明するための概略ブロック図である。図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００２８】
セル１０に希ガスとしてＸｅを内圧２００ｍｂａｒで封入する。セル１０には、入射窓１２は高純度フッ化カルシウム板からなり、出射窓１３はフッ化マグネシウム板からなる。
【００２９】
可視光光源２０は、パルスレーザ２２と色素レーザ２３とで主に構成される。パルスレーザ２２にはＳｐｅｃｔｒａ−Ｐｈｙｓｉｃｓ社製のＮｄ３＋：ＹＡＧパルスレーザＬＡＢ−１５０を用い、色素レーザ２３にはＳｉｒａｈ社製のＣｏｂｒａ−Ｓｔｒｅｔｃｈを用い、パルスレーザ２２の３倍波の３５５ｎｍで色素レーザ２３を励起し、５００−５３０ｎｍの波長可変可視光光源とした。そして、発生した可視光は、ミラー２４により第１レンズ４０方向に屈折させられ、焦点距離２２０ｍｍの合成石英製レンズ２５で集光され、焦点距離２００ｍｍの合成石英製レンズ２６を用いて略平行光となるように調整される。なお、レンズ２５とレンズ２６との間の距離は４６０ｍｍとした。
【００３０】
紫外光光源３０も、パルスレーザ３２と色素レーザ３３とで主に構成される。パルスレーザ３２にはＳｐｅｃｔｒａ−Ｐｈｙｓｉｃｓ社製のＮｄ３＋：ＹＡＧパルスレーザＬＡＢ−１５０を用い、色素レーザ３３にはＦｉｎｅ Ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ社製のＰｕｌｓａｒｅ−Ｓ ＰＲＯを用い、パルスレーザ３２の２倍波の５３２ｎｍで色素レーザ３３を励起し、６４９．７９７ｎｍの光を発生させる。そして、これをλ／４板３４を用いて円偏光とした後に、第１のＢＢＯ結晶（β−ＢａＢ２Ｏ４）３５に導入し、２倍波の３２４．８９８ｎｍの波長の光を発生させる。そして、未変換の６４９．７９７ｎｍの波長の光と２倍波をそのまま第２のＢＢＯ結晶３６に導入し、和周波発生により２１６．５９９ｎｍの波長の光を発生させる。ここで、第２のＢＢＯ結晶３６からは、３つの波長の光が混合して出力されるので、これらの光をペランブロッカプリズム３７に導入し、各波長の光を空間的に分離して２１６．５９９ｎｍの紫外光のみを取り出す。これをミラー３８．３９を用いて第１レンズ４０方向に屈折させる。
【００３１】
そして、このようにして得られた５００−５３０ｎｍの可視光と２１６．５９９ｎｍの紫外光を、希ガスとしてＸｅが封入されたセル１０内に第１レンズ４０を用いて集光する。第１レンズ４０は、曲率半径５０ｍｍ（波長２１３ｎｍの場合には焦点距離１００ｍｍに相当）の高純度フッ化カルシウム製レンズからなる。紫外光と可視光のレーザの焦点を一致させるには、合成石英製レンズ２６を調整すれば良い。なお、レンズ２６と第１レンズ４０との間の距離は５５０ｍｍとした。また、パルスレーザ２２，３２は、そのレーザ出射タイミングをデジタル遅延パルス発生器９０を用いて同期させ、焦点位置で紫外光と可視光のタイミングが一致するように調整する。
【００３２】
そして、セル１０内で発生した真空紫外光と、紫外光及び可視光は、第２レンズ５０により平行光に戻される。第２レンズ５０は、曲率半径１１０ｍｍのフッ化マグネシウムレンズからなる。なお、第１レンズ４０と第２レンズ５０との間の距離は２１５ｍｍとした。そして、空間的に分離された紫外光及び可視光は、セラミックス製の遮蔽板７５でカットされる。
【００３３】
平行化された真空紫外光は、第３レンズ６０により所定の真空チャンバ８０内に位置する集光スポットに集光する。第３レンズ６０は、曲率半径１６０ｍｍのフッ化マグネシウムレンズからなる。なお、第２レンズ５０と第３レンズ６０との間の距離は４９０ｍｍとした。このとき、第３レンズ６０と集光スポット７０との間の距離は３７０ｍｍである。なお、セル１０の出射窓１３以降のレンズ等はすべて真空チャンバ８０内に設置されれば良い。
【００３４】
このように構成された本発明の真空紫外光発生装置において、真空紫外光の集光スポットで発生するイオンの飛行時間を飛行時間型質量分析を用いて測定することで、波長掃引に伴う真空紫外光の集光スポットの位置ずれを飛行時間変化により評価することができる。まず、真空紫外光の集光スポットに、トリエチルアミン及び１，２，４−トリクロロベンゼン蒸気を含むヘリウムガスを、直径０．８ｍｍのオリフィスより噴射し、真空紫外光によって発生したそれぞれの分子の正イオンラジカルを飛行時間型質量分析により検出する。真空紫外光を入射したタイミングをｔ＝０とし、イオン検出器１００によりイオンが検出されるまでの時間（飛行時間）を、デジタルオシロスコープ１０１を用いて測定した。なお、デジタルオシロスコープ１０１についてもデジタル遅延パルス発生器９０を用いて同期させる。測定に用いた真空チャンバ８０では、０．１ｍｍ位置ずれがあると飛行時間が約６７ｎｓずれる。したがって、波長掃引に伴う真空紫外光の焦点位置のずれを、飛行時間の変化として１０μｍ程度の精度で測定することが可能である。
【００３５】
図３は、上述のような構成で、可視光を５００−５３０ｎｍの範囲で掃引したときのイオンの飛行時間スペクトルを示すグラフである。真空紫外光の波長（エネルギ）は、１３６．１ｎｍ（９．１１ｅＶ）−１３８．２ｎｍ（８．９７ｅＶ）の範囲で可変する。米国国立標準技術研究所データベースによると、トリエチルアミンのイオン化ポテンシャルは７．５３±０．１０ｅＶであるため、今回用いた真空紫外光のすべての波長において、トリエチルアミンはイオン化される。一方、１，２，４トリクロロベンゼンのイオン化ポテンシャルは９．０４±０．０３ｅＶであり、９．０２−９．０４ｅＶ付近でイオン化効率の増大が観測されているため、必要とする波長の真空紫外光の発生が確認できる。また、１，２，４トリクロロベンゼンは、塩素原子の質量数３５と３７との同位体のため、３５Ｃｌ３：３５Ｃｌ２３７Ｃｌ１：３５Ｃｌ１３７Ｃｌ２：３７Ｃｌ３＝２７：２７：９：１の強度比に分裂する。
【００３６】
真空紫外光の集光スポットのずれ、即ち、飛行時間のずれの有無を確認するために、図３には各波長の真空紫外光でイオン化したときのトリエチルアミンの質量ピークを重ねて示した。同図から、すべての波長で飛行時間１１．７６μｓにおいて質量ピークが観測され、完全に一致していることが分かる。したがって、今回波長掃引により真空紫外光の波長を１３６．１ｎｍ−１３８．２ｎｍの範囲で可変させた場合に、飛行時間の変動、即ち、ビームラインシフトが無いことが確認できる。
【００３７】
なお、本発明の真空紫外光発生装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。また、上述の説明で用いた具体的な数値や波長については、あくまでも単なる一例であり、本発明はこれに限定されるものではないことも勿論である。
【符号の説明】
【００３８】
１０ セル
１２ 入射窓
１３ 出射窓
２０ 可視光光源
２２，３２ パルスレーザ
２３，３３ 色素レーザ
２４，３８ ミラー
２５，２６ 合成石英製レンズ
３０ 紫外光光源
３４ λ／４板
３５，３６ ＢＢＯ結晶
３７ ペランブロッカプリズム
３８ ミラー
４０ 第１レンズ
５０ 第２レンズ
６０ 第３レンズ
７０ 集光スポット
７５ 遮蔽板
８０ 真空チャンバ
９０ デジタル遅延パルス発生器
１００ イオン検出器
１０１ デジタルオシロスコープ
【技術分野】
【０００１】
本発明は真空紫外光発生装置に関し、特に、真空紫外光の波長を可変可能な真空紫外光発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空紫外光は、半導体の製造過程や、化学分析等様々な用途に用いられている。波長が２００ｎｍよりも短い光は、空気中の水や酸素に吸収されてしまうため、通常、真空中での取り扱いが必要である。このため、紫外線の中でも最も波長の短い１０〜２００ｎｍ付近の波長の光は、真空紫外光と呼ばれている。真空紫外光は高エネルギの光であり、可視光や紫外光では起きない様々な化学反応を誘発する。したがって、真空紫外光発生装置は半導体製造や環境浄化、化学分析等の分野において有望なエネルギ源として注目され、その利用が進められている。
【０００３】
一般に、真空紫外光の光源としては、真空紫外ランプや、エキシマーレーザを用いるものがある。これらは、放出される真空紫外光の波長が固定波長である。しかしながら、任意の波長の真空紫外光が得られれば、特定の化学反応をいわば狙い撃ちすることが可能となるため、真空紫外光の波長を可変可能な真空紫外光発生装置が望まれている。波長可変可能な真空紫外光発生装置としては、例えば軌道放射光光源が知られている。しかしながら、これは設備が巨大であり、任意の場所で任意のときに真空紫外光を発生させることはできなかった。
【０００４】
これに対して、簡単な設備で容易に真空紫外光の波長を可変できるものとして、共鳴４波混合法を用いた真空紫外光発生装置が知られている（例えば特許文献１）。これは、まず、希ガス原子を紫外光（ＵＶ）で２光子励起する。そして、電子励起された原子は、光放出も２光子過程で起こる。このとき、可視光（Ｖｉｓ）も同時に希ガスに入射すると、可視光の波長で誘導放出が起こり、残りの波長の光も同時に発生する。例えば、希ガスとしてＫｒを用いた場合、ＵＶに約２１６ｎｍ、Ｖｉｓに５００ｎｍの波長の光を用いると、２１６ｎｍの２倍のエネルギ（１０８ｎｍ）から５００ｎｍのエネルギを差し引いたエネルギである１３７．７ｎｍの光が発生する（エネルギは波長に逆比例する）。この差のエネルギの光が真空紫外光（ＶＵＶ）である。ここで、可視光の波長を可変することにより、任意の波長の真空紫外光を発生させることが可能となる。
【０００５】
通常、共鳴４波混合法では、ＫｒやＸｅ等の希ガスが用いられ、これらを封入したセルに紫外光と可視光を集光することにより、真空紫外光が発生する。しかしながら、このときの真空紫外光への変換効率は概ね１％未満であり、セルから出射する光の殆どは、未変換の紫外光と可視光である。この未変換の光による副次的な影響を取り除くために、真空紫外光のみを分離する必要がある。従来の真空紫外光を分離する手法としては、例えば特許文献２に開示されているようにプリズムを用いて分離するものや、例えば特許文献３に開示されているように回折格子を用いて分離するものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平３−９９４８２号公報
【特許文献２】特開平６−７９４７８号公報
【特許文献３】特開２００５−６１８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、共鳴４波混合法を用いた真空紫外光発生装置により、可視光掃引を行うことで真空紫外光の波長を連続的に変化させた場合、真空紫外光の出射方向が波長によって変化してしまう（ビームラインシフト）。このため、例えばプリズムを用いるものでは、真空紫外光の出射方向を一定に保持することが困難であった。また、真空紫外光がプリズムを透過する際にパワー損失が生じるため、真空紫外光の実効的な出力が低下してしまっていた。一方、回折格子を用いるものでも、真空紫外光の出射方向が変化してしまうとスリットから真空紫外光が出射しなくなってしまう。さらに、強力な未変換の紫外光により回折格子が損傷を受ける場合があり、真空紫外光の反射効率が著しく低下するという問題も生じ得る。さらにまた、高輝度の真空紫外光を安定的に得るためには、回折格子に照射する紫外光のビームサイズを大きくする必要があるが、そのためには巨大な回折格子が必要となり、装置が大型で且つ高価なものとなってしまっていた。
【０００８】
本発明は、斯かる実情に鑑み、装置が大型化せず、パワー損失も少なく、且つ、ビームラインシフトを抑えつつ波長を可変可能な真空紫外光発生装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した本発明の目的を達成するために、本発明の真空紫外光発生装置は、所定の２光子吸収線を有する希ガスが封入されるセルと、照射する可視光の波長を可変可能な可視光光源と、セルに封入される希ガスの２光子吸収線に合わせられる紫外光を照射する紫外光光源と、可視光光源からの可視光及び紫外光光源からの紫外光をセル内で交差するように集光する第１レンズであって、可視光及び紫外光が第１レンズの光軸からずらされて入射されるように配置される第１レンズと、セルから発生する真空紫外光を平行化する第２レンズであって、真空紫外光が第２レンズの光軸からずらされて入射されるように配置される第２レンズと、第２レンズにより平行化される真空紫外光を所望の焦点に集光する第３レンズであって、可視光の波長の変化により生ずる真空紫外光の第３レンズへの入射角の変化を、真空紫外光の波長の変化により生ずる第３レンズにおける出射角の変化により相殺するように構成される第３レンズと、を具備するものである。
【００１０】
ここで、第１レンズは、可視光及び紫外光がセル内で一点に集光するように配置されても良い。
【００１１】
また、第１レンズ、第２レンズ及び／又は第３レンズは、平凸レンズであっても良い。
【００１２】
また、平凸レンズは、可視光、紫外光及び／又は真空紫外光の入射面及び出射面のみを残してカットされるカットレンズであっても良い。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の真空紫外光発生装置には、装置が大型化せず、パワー損失も少なく、且つ、ビームラインシフトを抑えつつ波長を可変可能であるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の真空紫外光発生装置の構成を説明するための概略ブロック図である。
【図２】図２は、本発明の真空紫外光発生装置の具体的構成を説明するための概略ブロック図である。
【図３】図３は、本発明の真空紫外光発生装置において可視光を掃引したときのイオンの飛行時間スペクトルを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態を図示例と共に説明する。図１は、本発明の真空紫外光発生装置の構成を説明するための概略ブロック図である。図示の通り、本発明の真空紫外光発生装置は、４波混合法を用いるものであり、セル１０と、可視光光源２０と、紫外光光源３０と、第１レンズ４０と、第２レンズ５０と、第３レンズ６０とで主に構成されている。
【００１６】
ここで、セル１０は、所定の２光子吸収線を有する希ガスが封入されるものである。希ガスとしては、例えばＫｒやＸｅ、及びそれらとＡｒとの混合ガスが挙げられる。また、セル１０には、所定の位置に、入射される光用の入射窓や出射される光用の出射窓が設けられれば良い。
【００１７】
可視光光源２０は、照射する可視光Ｖｉｓの波長を可変可能なものである。可視光Ｖｉｓの波長は、例えば４００ｎｍ−７００ｎｍの範囲で可変されるものである。
【００１８】
紫外光光源３０は、セル１０に封入される希ガスの２光子吸収線に合わせられる紫外光を照射するものである。例えば、希ガスにＫｒを用いれば、紫外光光源３０により照射される紫外光は、例えば２１６．５９９ｎｍ、２１４．７０１ｎｍ、２１２．４８８ｎｍの何れかの波長を選択すれば良い。また、希ガスがＸｅの場合には２２４．２４０ｎｍ、２２５．０４９ｎｍ、２５５．９４５ｎｍ、２５２．４１５ｎｍ、２４９．５５９ｎｍの何れかの波長を選択すれば良い。このように、希ガスの種類やその吸収線を適宜選択し、それに合わせた紫外光を紫外光光源３０から照射すれば良い。
【００１９】
これらの光源を用いて、以下に説明する光学系により真空紫外光のビームラインシフトを抑制する。まず、図示の通り、第１レンズ４０は、可視光光源２０からの可視光Ｖｉｓ及び紫外光光源３０からの紫外光ＵＶをセル１０内で交差するように集光するものである。そして、第１レンズ４０は、可視光Ｖｉｓ及び紫外光ＵＶが第１レンズ４０の光軸からずらされて入射されるように配置されている。即ち、第１レンズ４０と可視光光源２０、紫外光光源３０との関係は、オフアキシャルな状態となっている。また、第１レンズ４０は、可視光Ｖｉｓ及び紫外光ＵＶがセル１０内で一点に集光するように配置されると、即ち、第１レンズ４０を透過した可視光Ｖｉｓ及び紫外光ＵＶがセル１０内で一点に集光するように配置されると、効率が良い。
【００２０】
第２レンズ５０は、セル１０から発生する真空紫外光ＶＵＶを平行化するものである。そして、第２レンズ５０は、真空紫外光ＶＵＶが第２レンズ５０の光軸からずらされて入射されるように配置されている。即ち、第２レンズ５０と真空紫外光ＶＵＶとの関係も、オフアキシャルな状態となっている。なお、第２レンズ５０は、真空紫外光ＶＵＶを平行化するような位置に配置されれば良く、可視光Ｖｉｓ及び紫外光ＵＶについては、第２レンズ５０を透過後、適当な遮蔽板７５にて遮蔽されれば良いため、平行化されなくても良い。
【００２１】
また、第３レンズ６０は、第２レンズ５０により平行化される真空紫外光ＶＵＶを所望の焦点、即ち、集光スポット７０に集光するものである。第３レンズ６０は、可視光Ｖｉｓの波長の変化により生ずる真空紫外光ＶＵＶの第３レンズ６０への入射角の変化を、真空紫外光ＶＵＶの波長の変化により生ずる第３レンズ６０における出射角の変化により相殺するように構成されている。ここで、レンズに入射する光の波長の変化によって、レンズからの出射光の出射角は変化する。即ち、可視光Ｖｉｓの波長を可変する（掃引する）と、第２レンズ５０からの出射光の出射角が変化する。したがって、第３レンズ６０に入射する真空紫外光ＶＵＶの入射角も変化することになる。このとき、真空紫外光ＶＵＶの波長も可視光Ｖｉｓの掃引に従って変化するため、この波長の変化により生ずる出射角の変化により、第３レンズへの真空紫外光ＶＵＶの入射角の変化を相殺するように、第３レンズが構成されれば良い。また、基本的に第１レンズ４０の光軸と第３レンズ６０の光軸は一致するように配置されている。
【００２２】
ここで、図示例では、第１レンズ、第２レンズ及び第３レンズは、すべて平凸レンズを用いた例を示した。しかしながら、本発明はこれに限定されず、これらのレンズは、平凸レンズから、可視光、紫外光、真空紫外光の入射面及び出射面のみを残してカットされるカットレンズであっても良い。また、レンズの片面側が平行光線又はそれに近い場合には、収差を抑える観点からは平凸レンズ、又は平凹レンズが好ましい。しかしながら、上述のような条件の光学系が構築できれば、両凸レンズのような他の形状のレンズを用いても良い。さらにまた、第１レンズ、第２レンズ及び第３レンズは、それぞれ同一種のレンズでなくても良く、各種レンズをそれぞれ組み合わせて選択しても良い。
【００２３】
以下、このように構成される本発明の真空紫外光発生装置の各光線の光路を中心に説明する。図示の通り、可視光光源２０及び紫外光光源３０からそれぞれ出射された可視光Ｖｉｓ及び紫外光ＵＶが、第１レンズ４０の光軸からずれた位置に、即ちオフアキシャルな状態で入射される。集光レンズである第１レンズ４０により、可視光Ｖｉｓ及び紫外光ＵＶがセル１０に設けられた入射窓を介してセル１０内に集光され、セル１０内で交差する。そして、セル１０内に封入された希ガス原子が紫外光ＵＶにより２光子励起され、同時に入射された可視光Ｖｉｓの波長で誘導放出が起こり、紫外光ＵＶのエネルギから可視光Ｖｉｓのエネルギを引いた残りのエネルギの光である真空紫外光ＶＵＶが発生する。このような共鳴４波混合法の原理により発生した真空紫外光ＶＵＶは、差分エネルギの光であるため、可視光Ｖｉｓの波長を可変することにより、真空紫外光ＶＵＶの波長も変化する。そして、可視光Ｖｉｓ、紫外光ＵＶ及び真空紫外光ＶＵＶが、セル１０に設けられた出射窓から、拡散する方向に出射する。セル１０から出射する可視光Ｖｉｓ，紫外光ＵＶ及び真空紫外光ＶＵＶは、空間的に分離した状態で発生する。したがって、この段階でプリズム等を用いて真空紫外光と他の波長の光を分離する必要がないため、プリズムによるパワーの損失等が生じない。
【００２４】
そして、このように拡散する方向に出射する可視光Ｖｉｓ，紫外光ＵＶ及び真空紫外光ＶＵＶが、第２レンズ５０の光軸からずれた位置に、即ちオフアキシャルな状態で入射されれる、第２レンズ５０を通過した可視光Ｖｉｓ，紫外光ＵＶ及び真空紫外光ＶＵＶは、それぞれ平行化され、可視光Ｖｉｓ及び紫外光ＵＶが出射される方向に設けられた遮蔽板７５により遮蔽される。一方、真空紫外光ＶＵＶは、第３レンズ６０に入射される。そして、第３レンズ６０により集光スポット７０へ集光される。
【００２５】
ここで、可視光Ｖｉｓの波長を掃引することにより真空紫外光ＶＵＶの波長が変化した場合の真空紫外光ＶＵＶの光路について、より詳細に説明する。例えば、可視光Ｖｉｓを長波長側（低エネルギ側）に掃引すると、真空紫外光ＶＵＶのセル１０からの出射方向は、図１の図面上、下側、即ち、第２レンズ５０の光軸に対して外側にシフトする。そして、発生する真空紫外光ＶＵＶはより短波長となるため、第２レンズ５０により、図面上、逆により上方向、即ち、第２レンズの光軸に対して内側にシフトする。これは、波長が短いほどレンズの屈折率が高くなり、レンズの焦点距離が短くなるためである。その結果、第３レンズ６０への入射角が僅かながら小さくなる。即ち、レンズへの入射角が小さくなると、そのレンズからの出射光の焦点距離は伸びるが、真空紫外光の波長が短くなると、焦点距離は短くなる。したがって、真空紫外光の波長の変化が入射角の変化により相殺され、結果として可視光の波長掃引を行っても、真空紫外光の集光スポットは一定の位置を保つことになる。即ち、本発明の真空紫外光発生装置は、発生する真空紫外光のビームラインシフトを抑えることが可能である。
【００２６】
また、上述のように、本発明の真空紫外光発生装置は、真空紫外光の分離にプリズム等を用いる必要が無いため、装置自体を小型に構成することが可能である。
【００２７】
以下、本発明の真空紫外光発生装置の集光スポットが一定の位置を保っていることを、飛行時間型質量分析を用いて確認したので説明する。図２は、本発明の真空紫外光発生装置の具体的構成を説明するための概略ブロック図である。図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００２８】
セル１０に希ガスとしてＸｅを内圧２００ｍｂａｒで封入する。セル１０には、入射窓１２は高純度フッ化カルシウム板からなり、出射窓１３はフッ化マグネシウム板からなる。
【００２９】
可視光光源２０は、パルスレーザ２２と色素レーザ２３とで主に構成される。パルスレーザ２２にはＳｐｅｃｔｒａ−Ｐｈｙｓｉｃｓ社製のＮｄ３＋：ＹＡＧパルスレーザＬＡＢ−１５０を用い、色素レーザ２３にはＳｉｒａｈ社製のＣｏｂｒａ−Ｓｔｒｅｔｃｈを用い、パルスレーザ２２の３倍波の３５５ｎｍで色素レーザ２３を励起し、５００−５３０ｎｍの波長可変可視光光源とした。そして、発生した可視光は、ミラー２４により第１レンズ４０方向に屈折させられ、焦点距離２２０ｍｍの合成石英製レンズ２５で集光され、焦点距離２００ｍｍの合成石英製レンズ２６を用いて略平行光となるように調整される。なお、レンズ２５とレンズ２６との間の距離は４６０ｍｍとした。
【００３０】
紫外光光源３０も、パルスレーザ３２と色素レーザ３３とで主に構成される。パルスレーザ３２にはＳｐｅｃｔｒａ−Ｐｈｙｓｉｃｓ社製のＮｄ３＋：ＹＡＧパルスレーザＬＡＢ−１５０を用い、色素レーザ３３にはＦｉｎｅ Ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ社製のＰｕｌｓａｒｅ−Ｓ ＰＲＯを用い、パルスレーザ３２の２倍波の５３２ｎｍで色素レーザ３３を励起し、６４９．７９７ｎｍの光を発生させる。そして、これをλ／４板３４を用いて円偏光とした後に、第１のＢＢＯ結晶（β−ＢａＢ２Ｏ４）３５に導入し、２倍波の３２４．８９８ｎｍの波長の光を発生させる。そして、未変換の６４９．７９７ｎｍの波長の光と２倍波をそのまま第２のＢＢＯ結晶３６に導入し、和周波発生により２１６．５９９ｎｍの波長の光を発生させる。ここで、第２のＢＢＯ結晶３６からは、３つの波長の光が混合して出力されるので、これらの光をペランブロッカプリズム３７に導入し、各波長の光を空間的に分離して２１６．５９９ｎｍの紫外光のみを取り出す。これをミラー３８．３９を用いて第１レンズ４０方向に屈折させる。
【００３１】
そして、このようにして得られた５００−５３０ｎｍの可視光と２１６．５９９ｎｍの紫外光を、希ガスとしてＸｅが封入されたセル１０内に第１レンズ４０を用いて集光する。第１レンズ４０は、曲率半径５０ｍｍ（波長２１３ｎｍの場合には焦点距離１００ｍｍに相当）の高純度フッ化カルシウム製レンズからなる。紫外光と可視光のレーザの焦点を一致させるには、合成石英製レンズ２６を調整すれば良い。なお、レンズ２６と第１レンズ４０との間の距離は５５０ｍｍとした。また、パルスレーザ２２，３２は、そのレーザ出射タイミングをデジタル遅延パルス発生器９０を用いて同期させ、焦点位置で紫外光と可視光のタイミングが一致するように調整する。
【００３２】
そして、セル１０内で発生した真空紫外光と、紫外光及び可視光は、第２レンズ５０により平行光に戻される。第２レンズ５０は、曲率半径１１０ｍｍのフッ化マグネシウムレンズからなる。なお、第１レンズ４０と第２レンズ５０との間の距離は２１５ｍｍとした。そして、空間的に分離された紫外光及び可視光は、セラミックス製の遮蔽板７５でカットされる。
【００３３】
平行化された真空紫外光は、第３レンズ６０により所定の真空チャンバ８０内に位置する集光スポットに集光する。第３レンズ６０は、曲率半径１６０ｍｍのフッ化マグネシウムレンズからなる。なお、第２レンズ５０と第３レンズ６０との間の距離は４９０ｍｍとした。このとき、第３レンズ６０と集光スポット７０との間の距離は３７０ｍｍである。なお、セル１０の出射窓１３以降のレンズ等はすべて真空チャンバ８０内に設置されれば良い。
【００３４】
このように構成された本発明の真空紫外光発生装置において、真空紫外光の集光スポットで発生するイオンの飛行時間を飛行時間型質量分析を用いて測定することで、波長掃引に伴う真空紫外光の集光スポットの位置ずれを飛行時間変化により評価することができる。まず、真空紫外光の集光スポットに、トリエチルアミン及び１，２，４−トリクロロベンゼン蒸気を含むヘリウムガスを、直径０．８ｍｍのオリフィスより噴射し、真空紫外光によって発生したそれぞれの分子の正イオンラジカルを飛行時間型質量分析により検出する。真空紫外光を入射したタイミングをｔ＝０とし、イオン検出器１００によりイオンが検出されるまでの時間（飛行時間）を、デジタルオシロスコープ１０１を用いて測定した。なお、デジタルオシロスコープ１０１についてもデジタル遅延パルス発生器９０を用いて同期させる。測定に用いた真空チャンバ８０では、０．１ｍｍ位置ずれがあると飛行時間が約６７ｎｓずれる。したがって、波長掃引に伴う真空紫外光の焦点位置のずれを、飛行時間の変化として１０μｍ程度の精度で測定することが可能である。
【００３５】
図３は、上述のような構成で、可視光を５００−５３０ｎｍの範囲で掃引したときのイオンの飛行時間スペクトルを示すグラフである。真空紫外光の波長（エネルギ）は、１３６．１ｎｍ（９．１１ｅＶ）−１３８．２ｎｍ（８．９７ｅＶ）の範囲で可変する。米国国立標準技術研究所データベースによると、トリエチルアミンのイオン化ポテンシャルは７．５３±０．１０ｅＶであるため、今回用いた真空紫外光のすべての波長において、トリエチルアミンはイオン化される。一方、１，２，４トリクロロベンゼンのイオン化ポテンシャルは９．０４±０．０３ｅＶであり、９．０２−９．０４ｅＶ付近でイオン化効率の増大が観測されているため、必要とする波長の真空紫外光の発生が確認できる。また、１，２，４トリクロロベンゼンは、塩素原子の質量数３５と３７との同位体のため、３５Ｃｌ３：３５Ｃｌ２３７Ｃｌ１：３５Ｃｌ１３７Ｃｌ２：３７Ｃｌ３＝２７：２７：９：１の強度比に分裂する。
【００３６】
真空紫外光の集光スポットのずれ、即ち、飛行時間のずれの有無を確認するために、図３には各波長の真空紫外光でイオン化したときのトリエチルアミンの質量ピークを重ねて示した。同図から、すべての波長で飛行時間１１．７６μｓにおいて質量ピークが観測され、完全に一致していることが分かる。したがって、今回波長掃引により真空紫外光の波長を１３６．１ｎｍ−１３８．２ｎｍの範囲で可変させた場合に、飛行時間の変動、即ち、ビームラインシフトが無いことが確認できる。
【００３７】
なお、本発明の真空紫外光発生装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。また、上述の説明で用いた具体的な数値や波長については、あくまでも単なる一例であり、本発明はこれに限定されるものではないことも勿論である。
【符号の説明】
【００３８】
１０ セル
１２ 入射窓
１３ 出射窓
２０ 可視光光源
２２，３２ パルスレーザ
２３，３３ 色素レーザ
２４，３８ ミラー
２５，２６ 合成石英製レンズ
３０ 紫外光光源
３４ λ／４板
３５，３６ ＢＢＯ結晶
３７ ペランブロッカプリズム
３８ ミラー
４０ 第１レンズ
５０ 第２レンズ
６０ 第３レンズ
７０ 集光スポット
７５ 遮蔽板
８０ 真空チャンバ
９０ デジタル遅延パルス発生器
１００ イオン検出器
１０１ デジタルオシロスコープ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空紫外光の波長を可変可能な、４波混合法を用いる真空紫外光発生装置であって、該真空紫外光発生装置は、
所定の２光子吸収線を有する希ガスが封入されるセルと、
照射する可視光の波長を可変可能な可視光光源と、
セルに封入される希ガスの２光子吸収線に合わせられる紫外光を照射する紫外光光源と、
前記可視光光源からの可視光及び紫外光光源からの紫外光をセル内で交差するように集光する第１レンズであって、可視光及び紫外光が第１レンズの光軸からずらされて入射されるように配置される第１レンズと、
前記セルから発生する真空紫外光を平行化する第２レンズであって、真空紫外光が第２レンズの光軸からずらされて入射されるように配置される第２レンズと、
前記第２レンズにより平行化される真空紫外光を所望の焦点に集光する第３レンズであって、可視光の波長の変化により生ずる真空紫外光の第３レンズへの入射角の変化を、真空紫外光の波長の変化により生ずる第３レンズにおける出射角の変化により相殺するように構成される第３レンズと、
を具備することを特徴とする真空紫外光発生装置。
【請求項２】
請求項１に記載の真空紫外光発生装置において、前記第１レンズは、可視光及び紫外光が前記セル内で一点に集光するように配置されることを特徴とする真空紫外光発生装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の真空紫外光発生装置において、前記第１レンズ、第２レンズ及び／又は第３レンズは、平凸レンズであることを特徴とする真空紫外光発生装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の真空紫外光発生装置において、前記平凸レンズは、可視光、紫外光及び／又は真空紫外光の入射面及び出射面のみを残してカットされるカットレンズであることを特徴とする真空紫外光発生装置。
【請求項１】
真空紫外光の波長を可変可能な、４波混合法を用いる真空紫外光発生装置であって、該真空紫外光発生装置は、
所定の２光子吸収線を有する希ガスが封入されるセルと、
照射する可視光の波長を可変可能な可視光光源と、
セルに封入される希ガスの２光子吸収線に合わせられる紫外光を照射する紫外光光源と、
前記可視光光源からの可視光及び紫外光光源からの紫外光をセル内で交差するように集光する第１レンズであって、可視光及び紫外光が第１レンズの光軸からずらされて入射されるように配置される第１レンズと、
前記セルから発生する真空紫外光を平行化する第２レンズであって、真空紫外光が第２レンズの光軸からずらされて入射されるように配置される第２レンズと、
前記第２レンズにより平行化される真空紫外光を所望の焦点に集光する第３レンズであって、可視光の波長の変化により生ずる真空紫外光の第３レンズへの入射角の変化を、真空紫外光の波長の変化により生ずる第３レンズにおける出射角の変化により相殺するように構成される第３レンズと、
を具備することを特徴とする真空紫外光発生装置。
【請求項２】
請求項１に記載の真空紫外光発生装置において、前記第１レンズは、可視光及び紫外光が前記セル内で一点に集光するように配置されることを特徴とする真空紫外光発生装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の真空紫外光発生装置において、前記第１レンズ、第２レンズ及び／又は第３レンズは、平凸レンズであることを特徴とする真空紫外光発生装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の真空紫外光発生装置において、前記平凸レンズは、可視光、紫外光及び／又は真空紫外光の入射面及び出射面のみを残してカットされるカットレンズであることを特徴とする真空紫外光発生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−２０４８８２（Ｐ２０１１−２０４８８２Ａ）
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７０３０６（Ｐ２０１０−７０３０６）
【出願日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２１年度、独立行政法人科学技術振興機構、先端計測分析技術・機器開発事業、「収束イオンビーム／レーザーイオン化法による単一微粒子の履歴解析装置」に係る委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（３０４０２１４１７）国立大学法人東京工業大学 (1,821)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２１年度、独立行政法人科学技術振興機構、先端計測分析技術・機器開発事業、「収束イオンビーム／レーザーイオン化法による単一微粒子の履歴解析装置」に係る委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（３０４０２１４１７）国立大学法人東京工業大学 (1,821)
【Ｆターム（参考）】
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