JPH065200U - シンクロトロンにおけるｓｏｒ光出射用窓装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ＳＯＲ光１２を出射させるための出射窓１３
に装着するベリリウムの薄板３０を曲面状に湾曲させる
とともに、その薄板の曲率を、この薄板各部を透過する
ＳＯＲ光の強度との関連において設定して、薄板各部に
おけるＳＯＲ光の透過光路長ｄが異なるように設定して
おく。すなわち、高強度のＳＯＲ光が透過する部分ほど
透過光路長が大きくなるように薄板の曲率を設定してお
く。 【効果】 薄板各部におけるＳＯＲ光の透過光路長が異
なることから、それに応じて薄板各部でのＳＯＲ光の透
過減衰量の差が生じ、その結果、ＳＯＲ光が薄板を透過
することで透過前の強度むらが自ずと解消する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、シンクロトロンにおけるＳＯＲ光取り出しラインに係り、特にそ の先端に設けられるＳＯＲ光の出射用窓装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

近年、直径が１０ｍ以下の比較的小型の粒子加速器としてシンクロトロンが開 発されつつあり、そのようなシンクロトロンから放射されるシンクロトロン放射 光（ＳＯＲ光）を利用して、たとえば超ＬＳＩの微細加工、医療分野における診 断、分子解析、構造解析等の様々な分野への適用が期待されている。

【０００３】 図６はシンクロトロンの概要を示すものであって、電子銃等の電子発生装置１ で発生させた電子ビームを線形加速器（ライナック）２で光速近くまで加速し、 偏向電磁石３で偏向させてインフレクタ４を介して蓄積リングである真空ダクト ５に入射させる。真空ダクト５に入射した電子ビームは高周波加速空洞６により エネルギを与えられながら収束電磁石７で収束され、偏向電磁石８で偏向されて 真空ダクト５内を周回し続ける。そして、偏向電磁石８で偏向される際にＳＯＲ 光が発生し、それが光取り出しライン９を介してたとえば露光装置１０に出射さ れて利用される。

【０００４】 図７は上記シンクロトロンにおける光取り出しライン９を示すものである。 この光取り出しライン９の途中には斜入射ミラー１１が配置されている。該斜 入射ミラー１１は無酸素銅、ＳｉＣ、Ａｕ、Ｐｔ等の平面鏡もしくはたとえば放 物面鏡等の曲面鏡で構成され、ＳＯＲ光１２を反射してライン９の端部に設けら れている出射窓１３から出射させるようになっている。上記の斜入射ミラー１１ は軸１４を支点として上下方向に揺動自在に支持されている。その斜入射ミラー １１の端部にはミラー揺動機構１５のロッド１６が取り付けられていて、そのロ ッド１６はモータ１７で駆動されるカム１８の回転により上下方向に動作し、こ れによって、斜入射ミラー１１を上下方向に揺動させてＳＯＲ光１２の反射光を 上下方向に揺動させるようになっている。そのように構成しているのは、蓄積リ ングから出射されたＳＯＲ光１２は本来垂直方向の広がりが小さいので、上記の ような斜入射ミラー１１の揺動により垂直方向に露光域を拡大させてＬＳＩ露光 用の露光面積を大きく確保するためである。

【０００５】 ところで、ＳＯＲ光１２の出射窓１３は、光取り出しライン９内部の高真空を 維持しつつＳＯＲ光１２を大気中（もしくは内圧が大気圧程度に維持されるヘリ ウムチャンバ内）に出射させる機能を必要とするので、ＳＯＲ光１２の透過率が 高くかつ機械的強度に優れたベリリウムの薄板１９が装着されるが、従来の窓１ ３は、図８に示すように、ミラー１１の揺動により拡大される全露光面積に対応 した大きな面積のものとされているので、そのような大きな窓１３に装着される ベリリウムの薄板１９は機械的強度を確保するためにその板厚が厚くなってしま い、その結果、ＳＯＲ光１２の透過率が低下してしまうという不具合があった。

【０００６】 このため、たとえば図９および図１０に示すように、光取り出しライン９の先 端部にベローズ２０を介装して、斜入射ミラー１１によるＳＯＲ光１２の上下方 向の揺動に同期させてライン９の先端部を揺動させることで窓１３を上下に変位 させるように構成し、それによって図１１に示すように窓１３の面積をＳＯＲ光 １２の照射範囲と同程度にまで小さくし、それによって窓１３に装着するベリリ ウムの薄板１９を小型化するとともに薄くすることも提案されている。

【０００７】 また、Ｘ線リソグラフィにおいては、ＳＯＲ光に対してマスクとウェハとを一 体化した状態で走査させる方法が提案されている。この方法では、たとえば図１ ２に示すように、ＳＯＲ光２１の短波長側をカットしかつ集光するために、鏡面 が円筒面状の曲面からなる集光ミラー２２を該ＳＯＲ光２１の光路上に配置する 。この場合、窓２３の形状は、図１３に示すようにＳＯＲ光２１の照射範囲２４ より広い円形状とされ、したがって窓２３に装着するベリリウムの薄板２５も円 形状のものが用いられる。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上記のような光取り出しライン９における斜入射ミラー１１として 放物面鏡等の曲面鏡を用いた場合、そのミラー１１により反射される反射光には 強度むらが生じてしまうという問題を生じている。これは、図１４に示すように 、ミラー１１として放物面鏡を用いた場合には反射光は平行光となるが、その反 射光は図１４から明らかなように上部側で密となり下部側で疎となるような疎密 状態が生じることが避けられず、それに起因して反射光の強度が上部側ほど大き くなってしまって、実際に利用されるＳＯＲ光に強度むらが生じてしまうのであ る。

【０００９】 また、Ｘ線リソグラフィにおいても同様に、鏡面が円筒面状の曲面からなる集 光ミラー２２を用いているために、図１２に示すようにＳＯＲ光２１の中央部分 の光強度が弱く、この中央部分から外側にかけて順次光強度が強くなるような、 曲面状の強度むらが生じてしまうという問題がある。これは、集光ミラー２２に より反射される反射光は平行光であるが、その反射光は中心部よりも周辺部の方 が反射角が大きく、したがって、該反射光は中央部で疎となり周辺部で密となる ような疎密状態が生じることが避けられず、その光強度は中心部では疎となり該 中心部から周辺部に向かって漸次密となるような強度分布を示すこととなり、実 際に利用されるＳＯＲ光に強度むらが生じてしまうのである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本考案は、上記のような問題点を解決するために、シンクロトロンの光取り出 しラインの先端にＳＯＲ光を出射させるための出射窓を設けるとともに、その出 射窓に、ライン内の真空を保持するとともにＳＯＲ光を透過させるためのベリリ ウムの薄板を装着してなるＳＯＲ光出射用窓装置において、前記ベリリウムの薄 板を湾曲させるとともに、その曲率を、この薄板の各部を透過するＳＯＲ光の強 度に対応して透過後のＳＯＲ光の強度を均等とするべく薄板の各部におけるＳＯ Ｒ光の透過光路長が異なるように設定したことを特徴としている。

【００１１】

【作用】

本考案の装置におけるベリリウムの薄板は湾曲していることから、その薄板の 各部におけるＳＯＲ光の透過光路長が異なるものである。そして、透過光路長が 大きいほどＳＯＲ光の減衰量が大きいので、薄板各部に入射するＳＯＲ光の強度 に応じてその部分の透過光路長が最適となるように薄板の曲率を設定しておくこ とにより、つまり、高強度のＳＯＲ光が透過する部分ほど透過光路長が大きくな るように薄板の曲率を設定しておくことにより、薄板を透過する前におけるＳＯ Ｒ光の強度のばらつきを薄板を透過させることのみで自ずと解消させ得る。

【００１２】

【実施例】

以下、本考案の各実施例について図面を参照して説明する。 （第１実施例） 図１および図２は、本考案の第１実施例のシンクロトロンにおけるＳＯＲ光出 射用窓装置であって、たとえば図９ないし図１１に示したような光取り出しライ ン９に適用されるものである。図１はその光取り出しライン９の先端部を示すも ので、符号５は真空ダクト、１３はその先端に設けられているＳＯＲ光１２の出 射窓、３０はその出射窓１３に装着されているベリリウムの薄板３０である。

【００１３】 本実施例におけるベリリウムの薄板３０は、従来のものと同様に真空ダクト５ 内の高真空を保持し得る機械的な強度を有するものであるが、従来の薄板１９が 平板状であったのに対し、本実施例のものは真空ダクト５側に凸となるように湾 曲したものとなっている。そして、その上部側の半分程度が出射窓１３に装着さ れていて、その部分をＳＯＲ光１２が透過するようになっている。

【００１４】 また、このベリリウムの薄板３０の厚みは全体にわたって一定とされているが 、その曲率は、この薄板３０の各部を透過するＳＯＲ光１２の強度に対応して、 透過後のＳＯＲ光１２の強度を均等とするべく、薄板３０各部におけるＳＯＲ光 １２の透過光路長が異なるように設定されている。

【００１５】 すなわち、既に述べたように、出射窓１３に入射するＳＯＲ光１２は、その前 段で斜入射ミラー１１により反射されているため、その強度が図１中に示すよう に上部側ほど大きくなってしまっており、従来においてはそのように強度がばら ついたままで出射窓１３を透過してしまい、透過後も強度にばらつきが残ってし まうものである。

【００１６】 ところが、本実施例の装置においては、薄板３０が湾曲していることから、薄 板３０の各部を通過するＳＯＲ光１２の透過光路長ｄは均等にならず、図２に示 すように出射窓１３の上部側を透過するものほど透過光路長ｄが長くなるもので ある。図２には模式的に３本のＳＯＲ光１２ａ，１２ｂ，１２ｃを示しているが 、出射窓１３の最下部を透過するＳＯＲ光１２ａの透過光路長ｄ１が最も短く（ この場合には薄板３０の厚みに等しい）、最上部を透過するＳＯＲ光１２ｂの透 過光路長ｄ２が最も長く、出射窓１３の中間部分を透過するＳＯＲ光１２ｃの透 過光路長ｄ３はそれらの中間となる。

【００１７】 そして、透過光路長ｄが長くなるほどＳＯＲ光１２は減衰するので、出射窓１ ３の上部側を透過する高強度のＳＯＲ光１２ほど減衰量が大きくなる。したがっ て、薄板３０各部における透過光路長ｄとその部分における減衰率を考慮しつつ 、透過前における各部のＳＯＲ光１２の強度に応じて、各部の透過光路長ｄが最 適となるように薄板３０の曲率を設定しておくことにより、この薄板３０を透過 させることのみで透過前の強度の不均一を自ずと解消させることができるのであ る。換言すれば、透過後における各部のＳＯＲ光１２の強度を均等とするべく、 薄板３０の各部における透過光路長ｄが最適となるように、つまり、高強度のＳ ＯＲ光１２が透過する部分ほど透過光路長ｄが大きくなるように、薄板３０の曲 率を設定しておけば良いのである。そのように設定される薄板３０の曲面形状は 、出射窓１３の形状やその大きさ、薄板３０の減衰率等により決定されるもので あるが、近似的にはたとえば球面や円筒面、放物面とすることができる。

【００１８】 なお、薄板を平板状としたままで各部の厚みを増減する（つまり、薄板の厚み を窓の上部側程厚くする）ことによっても同様の効果が得られるであろうが、そ のようなことはベリリウムの薄板の加工精度を考慮すると現実的ではない。また 、上記実施例では、ベリリウムの薄板を真空ダクト側に凸となるように湾曲させ たが逆向きに湾曲させても良い。さらに、出射窓に対する薄板の装着構造も適宜 変更して良いことは勿論である。

【００１９】 （第２実施例） 図３は、本考案の第２実施例のシンクロトロンにおけるＳＯＲ光出射用窓装置 であって、たとえば図１２に示したような光取り出しライン９に適用されるもの である。図３はその光取り出しライン９の先端部を示すもので、符号５は真空ダ クト、２３はその先端に設けられているＳＯＲ光２１の出射窓、３１はその出射 窓２３に装着されているベリリウムの薄板である。

【００２０】 本実施例におけるベリリウムの薄板３１は、上記第１実施例の薄板３０と同様 に真空ダクト５内の高真空を保持し得る機械的な強度を有するものであり、上述 した薄板３０と異なる点は、真空ダクト５側に凸となるように湾曲した状態でそ の全体が出射窓２３に装着され、該出射窓２３全体をＳＯＲ光２１が透過するよ うになっている点である。

【００２１】 また、このベリリウムの薄板３１の厚みは全体にわたって一定とされ、その曲 率は、この薄板３１の各部を透過するＳＯＲ光２１の強度に対応して、透過後の ＳＯＲ光２１の強度を均等とするべく、薄板３１各部におけるＳＯＲ光２１の透 過光路長が異なるように設定されている点も前記薄板３０と同様である。

【００２２】 ここで、前記薄板３１にＳＯＲ光２１を入射させる場合について説明する。 出射窓２３に入射するＳＯＲ光２１は、その反射光強度が図３中に示すように ＳＯＲ光２１の中央部分の光強度が弱く、この中央部分から外側にかけて順次光 強度が強くなるような曲面状の強度むらを有するが、薄板３１各部における透過 光路長とその部分における減衰率を考慮しつつ、透過前における各部のＳＯＲ光 ２１の強度に応じて、各部の透過光路長が最適となるように薄板３１の曲率を設 定しておくことにより、薄板３１の各部を通過するＳＯＲ光２１は出射窓２３の 中心部から周辺部にかけて漸次減衰量が大きくなり、したがって、透過後におけ る各部のＳＯＲ光２１の透過光強度は面方向に均一となる。

【００２３】 次に、前記ＳＯＲ光出射用窓装置のシミュレーション解析を行なった結果につ いて説明する。 図４は薄板３１に入射する前の径方向（Ｄ）のＳＯＲ光２１の反射光強度分布 （Ｒ）を示し、また、図５は、薄板３１を透過した後の径方向（Ｄ）のＳＯＲ光 ２１の透過光強度分布（Ｔ）を示したものである。なお、これらの目盛りは任意 である。 ここで、ＳＯＲ光２１は１．２ＧｅＶの光の７ｍ地点でのレジスト表面出力が ３７０ｍＷ／ｃｍ²のものを用い、また、薄板３１は径が５０ｍｍ、厚みが３０ μｍ、曲率半径が８５ｍｍのものを用いた。 これらの結果から、ＳＯＲ光２１の反射光強度は中央部分の光強度が弱く、こ の中央部分から外側にかけて順次光強度が強くなるような曲面状の強度むらを呈 しているが、薄板３１を透過させることにより該ＳＯＲ光２１の透過光強度は面 方向に均一となることが明らかである。

【００２４】 以上説明した様に、本第２実施例の薄板３１によれば、真空ダクト５側に凸と なるように湾曲した状態でその全体が出射窓２２に装着され、該出射窓２２全体 をＳＯＲ光１２が透過するように構成することとしたので、出射窓２３に入射す るＳＯＲ光２１の反射光強度が中央部分が弱く、この中央部分から外側にかけて 順次強くなるような曲面状の強度むらを有する場合であっても、該薄板３１の各 部を通過するＳＯＲ光２１の透過光強度を面方向に均一とすることができ、透過 後の光強度分布を極めて均一にすることができる。

【００２５】

【考案の効果】 以上で説明したように、本考案は、ＳＯＲ光を出射させるための出射窓に装着 するベリリウムの薄板を湾曲させるとともに、その薄板の曲率を、この薄板の各 部を透過するＳＯＲ光の強度に対応して透過後の強度を均等とするべく薄板各部 における透過光路長が異なるように設定したものであるから、透過光路長が異な ることによる減衰量の差により透過後のＳＯＲ光の強度むらを自ずと解消させる ことができ、出射窓から出射するＳＯＲ光の強度を均等にならしめることができ るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例であるＳＯＲ光出射用窓装
置の概略構成を示す側断面図である。

【図２】同装置の要部拡大図である。

【図３】本考案の第２実施例であるＳＯＲ光出射用窓装
置の概略構成を示す側断面図である。

【図４】本考案の薄板に入射する前の径方向（Ｄ）のＳ
ＯＲ光の反射光強度分布（Ｒ）を示す図である。

【図５】本考案の薄板を透過した後の径方向（Ｄ）のＳ
ＯＲ光の透過光強度分布（Ｔ）を示す図である。

【図６】シンクロトロンの概要を示す図である。

【図７】同シンクロトロンにおける光取り出しラインの
一例を示す概略構成図である。

【図８】同ラインにおけるＳＯＲ光の出射窓を示す図で
ある。

【図９】同シンクロトンにおける光取り出しラインの他
の例を示す概略構成図である。

【図１０】同ラインの動作状態を示す図である。

【図１１】同ラインにおけるＳＯＲ光の出射窓を示す図
である。

【図１２】同シンクロトロンにおける光取り出しライン
の他の一例を示す概略構成図である。

【図１３】同ラインにおけるＳＯＲ光の出射窓を示す図
である。

【図１４】斜入射ミラーによるＳＯＲ光の反射の状況を
説明するための図である。

【符号の説明】

ｄ，ｄ１，ｄ２，ｄ３ 透過光路長 ５ 真空ダクト ９ 光取り出しライン １２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ ＳＯＲ光 １３ 出射窓 ２３ 出射窓 ３０ 薄板 ３１ 薄板

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 シンクロトロンの光取り出しラインの先
   端にＳＯＲ光を出射させるための出射窓を設けるととも
   に、その出射窓に、ライン内の真空を保持するとともに
   ＳＯＲ光を透過させるためのベリリウムの薄板を装着し
   てなるＳＯＲ光出射用窓装置において、前記ベリリウム
   の薄板を湾曲させるとともに、その曲率を、この薄板の
   各部を透過するＳＯＲ光の強度に対応して透過後のＳＯ
   Ｒ光の強度を均等とするべく薄板の各部におけるＳＯＲ
   光の透過光路長が異なるように設定したことを特徴とす
   るシンクロトロンにおけるＳＯＲ光出射用窓装置。