JP2001264671A

JP2001264671A - 光線束スキャニング装置

Info

Publication number: JP2001264671A
Application number: JP2000072526A
Authority: JP
Inventors: Arata Masui; 新増井
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-03-15
Filing date: 2000-03-15
Publication date: 2001-09-26

Abstract

(57)【要約】【課題】入射角の変化によって反射率が大きく変動す
る波長域の光に対しても適用可能で、かつ高速のスキャ
ニングに適した光線束スキャニング装置を提供する。【解決手段】ビーム容器が、光線束が伝搬する光路を
画定する。複数の反射鏡が、ビーム容器内に配置されて
いる。これら反射鏡は、中心軸を中心として公転する。
反射鏡の各々の反射面は、当該反射鏡の移動方向もしく
は該移動方向と反対方向を向くように配置されている。
支持機構が、反射鏡を支持し、公転させる。光線束が、
反射鏡の反射面に入射し、反射鏡が公転すると反射位置
が中心軸の方向に移動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光線束スキャニン
グ装置に関し、特にＸ線を１次元方向にスキャンするの
に適した光線束スキャニング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光線束をスキャニングする方法として、
回転多面体ミラー（ポリゴンミラー）を用いる方法が知
られている。ポリゴンミラーに光線束を入射し、ポリゴ
ンミラーを回転させると、各ミラーへの入射角が変化し
光線束がスキャニングされる。また、反射鏡を機械的に
遥動させることによっても、光線束をスキャニングする
ことができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】真空紫外からＸ線の波
長領域の光は、入射角に応じて反射率が大きく変化す
る。ポリゴンミラーを用いてＸ線をスキャニングする
と、入射角の変化に応じて反射光の強度が変化してしま
う。ミラーを機械的に遥動させる場合には、入射角の変
動幅を小さくすることができる。しかし、この方法は、
ミラーを機械的に遥動させるため、高速のスキャニング
に適さない。

【０００４】本発明の目的は、入射角の変化によって反
射率が大きく変動する波長域の光に対しても適用可能
で、かつ高速のスキャニングに適した光線束スキャニン
グ装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の一観点による
と、光線束が伝搬する光路を画定するビーム容器と、前
記ビーム容器内に配置され、中心軸を中心として公転す
る複数の反射鏡であって、該反射鏡の各々の反射面が、
当該反射鏡の移動方向もしくは該移動方向と反対方向を
向くように配置された前記反射鏡と、前記光線束が、前
記反射鏡の反射面に入射し、該反射鏡が公転すると反射
位置が前記中心軸の方向に移動するように前記反射鏡を
支持し、かつ公転させる支持機構とを有する光線束スキ
ャニング装置が提供される。

【０００６】反射鏡が公転し、反射位置が中心軸の方向
に移動すると、反射光の光軸がシフトする。これによ
り、照射対象物の表面の広い領域を露光することができ
る。反射鏡を遥動させるのではなく、公転させることに
より光線束をスキャニングするため、遥動させる場合に
比べて高速のスキャニングが可能である。また、反射位
置が中心軸の方向に移動するため、入射角の変動を少な
くすることができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１を参照して、本発明の実施例
による光線束スキャニング装置を用いたＸ線露光装置に
ついて説明する。

【０００８】図１は、Ｘ線露光装置の概略図を示す。Ｘ
線露光装置は、シンクロトロン放射光（ＳＲ光）発生部
１、ＳＲ光伝搬部１０、及びＸ線ステッパ７０を含んで
構成される。

【０００９】ＳＲ光発生部１は、真空容器２、及びその
中に形成された電子ビーム周回軌道３を含んで構成され
る。周回軌道３に沿って周回する電子からＳＲ光が放射
される。このＳＲ光が、真空容器２に設けられたビーム
取出口４を通って外部に取り出される。

【００１０】ＳＲ光伝搬部１０は、入射側真空ダクト１
１、ミラー収納筐体５０、出射側真空ダクト５６を含ん
で構成される。ミラー収納筐体５０には、ＳＲ光の入射
孔５１と出射孔５２が設けられている。入射側真空ダク
ト１１は、ＳＲ光発生部１のビーム取出口４とミラー収
納筐体５０の入射孔５１とを気密に連結する。真空ダク
ト１１内には、真空の遮蔽弁、放射光を遮蔽するシャッ
タ等（図示せず）が配置されている。出射側真空ダクト
５６の入射端が出射孔５２に気密に連結されている。

【００１１】ミラー収納筐体５０内に、光線束スキャニ
ング装置２０が収納されている。入射孔５１から入射し
たＳＲ光が、光線束スキャニング装置２０によってその
光軸を振られ、出射孔５２を通って出射側真空ダクト５
６内に入射する。

【００１２】出射側真空ダクト５６の出射端に、ベリリ
ウム薄膜を含む出射窓５７が取り付けられている。ベリ
リウム薄膜により出射側真空ダクト５６内の気密性が保
たれる。出射側真空ダクト５６内に入射したＳＲ光は、
出射窓５７のベリリウム薄膜を透過して外部に放射され
る。出射窓５７に対向する位置にＸ線ステッパ７０が配
置されている。Ｘ線ステッパ７０は、出射窓５７から放
射されたＳＲ光が照射される位置に半導体基板７１を保
持する。半導体基板７１の前方に露光マスク７２が保持
される。

【００１３】ＳＲ光は、水平方向に関しては全方位に放
射されるが、鉛直方向に関しては約±１ｍｒａｄ程度の
広がりしかない。光線束スキャニング装置２０によって
ＳＲ光の光軸を上下に振ることにより、半導体基板７１
表面の広い領域にＳＲ光を照射することができる。

【００１４】次に、図２を参照して、第１の実施例によ
る光線束スキャニング装置について説明する。

【００１５】図２（Ａ）は、第１の実施例による光線束
スキャニング装置の概略斜視図を示す。正六角柱の中心
部材２１の６つの側面の各々に、平面反射鏡２２が取り
付けられている。平面反射鏡２２の反射面は、中心部材
２１の中心軸２３を含む仮想平面に平行に配置される。
すなわち、中心軸２３に沿って見たとき、６枚の反射鏡
２２が放射状に配置される。平面反射鏡２２は、例えば
ＳｉＣ基板の表面を、ＡｕやＰｔ等の高反射率を持つ材
料でコーティングして形成される。

【００１６】支持機構３０が、中心部材２１を、図１に
示すミラー収納筐体５０内に支持し、その中心軸２３を
中心として中心部材２１を自転させる。中心部材２１が
自転すると、それに取り付けられた反射鏡２２が、中心
軸２３を中心として公転する。反射鏡２２の反射面は、
反射鏡２２の移動方向もしくは移動方向と反対方向を向
いている。

【００１７】中心部材２１は、ＳＲ光がいずれかの反射
鏡２２の反射面で反射し、反射鏡２２が公転すると、反
射位置が中心軸２３に沿って移動するように配置され
る。このとき、中心軸２３とＳＲ光の光軸５とがねじれ
の位置関係になる。すなわち、中心軸２３とＳＲ光の光
軸５とは、同一平面内になく、かつ交わらない。また、
平板状のＳＲ光と反射面との交線が、中心軸２３と直交
するか、またはほぼ直交するように、中心部材２１が配
置される。

【００１８】図２（Ｂ）は、反射鏡２２が公転した時に
反射光により露光される領域の概略を示す。反射鏡２２
が公転すると、ＳＲ光の反射位置が移動し、反射光の光
軸が、ビーム断面の長手方向と交差する向きにシフトす
る。これにより、半導体基板表面内の領域６が露光され
る。

【００１９】反射鏡２２が公転しても、ＳＲ光の入射角
の変動は小さい。このため、反射率の変化による反射光
の強度の変動を抑制できる。また、反射鏡を機械的に遥
動させる場合に比べて、スキャン速度を早くすることが
可能になる。

【００２０】次に、図３を参照して、第２の実施例につ
いて説明する。第１の実施例の場合、反射鏡２２の反射
面は、並進移動するのではなく、中心軸２３を中心とし
て公転しているため、露光される領域６は、長方形状で
はなく台形に近い形状になる。このため、ＳＲ光が台形
の上底近傍をスキャンする速さと下底近傍をスキャンす
る速さとが異なり、露光量にばらつきが生ずる。第２の
実施例は、露光量のばらつきを少なくすることが可能な
実施例である。

【００２１】図３（Ａ）は、第２の実施例による光線束
スキャニング装置の斜視図を示す。円柱状の中心部材２
５の側面に、６枚の反射鏡２６が取り付けられている。
第１の実施例の場合には、図２（Ａ）に示すように、反
射鏡２２の反射面が、中心軸２３を含む仮想平面と平行
であった。第２の実施例の場合には、反射鏡２６が、は
すば歯車の歯のように中心部材２５につる巻き状に巻き
付いている。すなわち、中心部材２５の中心軸２７に対
して垂直な方向から見たとき、反射鏡２６は中心軸２７
に対して傾いている。図３（Ｂ）に、中心部材２５の側
面を、その１本の母線で切断して展開した展開図を示
す。反射鏡２６の取付部分２６ａが、側面２５ａ上の斜
めの直線で表される。

【００２２】中心部材２５は、その中心軸２７を中心と
して、例えば、矢印で示すように図３（Ａ）の左側から
見て反時計回りに自転する。中心部材２７が自転する
と、反射鏡２６が、中心軸２７の回りを公転する。反射
鏡２６の反射面は、反射鏡の移動方向とは反対側を向い
ている。なお、自転方向や反射面の向きは、この組み合
わせに限らない。

【００２３】ＳＲ光の光軸５が、中心軸２７とほぼ平行
になり、且つＳＲ光のビーム断面の長手方向が、ＳＲ光
の光軸５と中心軸２７とを含む仮想平面内に配置される
ように、中心部材２５が支持される。反射鏡２６の反射
面は、ＳＲ光の光軸５と中心軸２７とを含む仮想平面
（以下、「入射光線束面」と呼ぶ）と反射面との交線
が、中心軸２７と直交する直線になるような形状とされ
ている。すなわち、反射面内の、ＳＲ光が入射する領域
が、中心軸２７と直交する直線に沿った細長い形状にな
る。

【００２４】中心部材２５が自転すると、反射面内の、
ＳＲ光の反射位置が、中心軸２７に平行な方向に移動す
る。これに伴って、反射光の光軸が、ビーム断面の長手
方向と直交する方向にシフトする。なお、反射光の光軸
は、一つの鉛直面内を移動する。

【００２５】第２の実施例の場合、反射面上の、ＳＲ光
が入射する領域が、その形状を変化させることなく並進
移動する。露光面上の、ＳＲ光の照射領域も、その形状
を変化させることなく並進移動する。このため、露光量
を均一に近づけることが可能になる。また、ＳＲ光の、
反射面への入射角は、ほぼ一定である。

【００２６】図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、中心
部材２５の長さをＬ、直径をＤ、反射鏡２６ａの取り付
け部分２６ａと、中心部材２５の側面の母線との成す角
をθ、反射鏡の枚数をＮとする。ある反射鏡の一方の端
がＳＲ光から離れた後、次の反射鏡の他方の端がＳＲ光
の光束内に入り込むためには、

【００２７】

【数１】Ｎ×Ｌ×ｔａｎθ≦π×Ｄが成立しなければならない。このとき、ＳＲ光は、ある
反射鏡のＳＲ光進行方法の下流側の端部まで、他の反射
鏡にケラレることなく到達する。例えば、Ｌ＝５００ｍ
ｍ、θ＝１°、Ｄ＝２００ｍｍの場合には、Ｎが７１以
下であればよい。ｎ＝６０とし、中心部材２５を１Ｈｚ
で回転させた場合、ＳＲ光を６０Ｈｚでスキャニングさ
せることができる。

【００２８】次に、図４を参照して、第３の実施例につ
いて説明する。第３の実施例による光線束スキャニング
装置に用いられる反射鏡は、凹面鏡である。その他の構
成は、第２の実施例の場合と同様である。

【００２９】図４は、第３の実施例による光線束スキャ
ニグ装置の部分斜視図を示す。反射鏡２６ｂの反射面
と、入射光線束面との交線が、光線束の進行方向に向か
って凸になるように湾曲している。一般に、ＳＲ光は、
水平面内に関して発散している。反射面を第３の実施例
のような凹面とすることにより、水平面内に関してＳＲ
光をコリメートすることができる。

【００３０】次に、図５を参照して、第４の実施例につ
いて説明する。第２の実施例では、図３（Ｂ）に示すよ
うに、反射鏡２５の取付部分２５ａが直線であった。第
４の実施例では、反射鏡の取付部分が曲線にされてい
る。

【００３１】図５（Ａ）は、第４の実施例による光線束
スキャニング装置の概略斜視図を示す。円柱状の中心部
材２５の側面に複数の反射鏡２６ｃが取り付けられてい
る。中心部材２５の中心軸２７と、ＳＲ光の光軸５との
位置関係は、図３に示す第２の実施例の場合と同様であ
る。なお、図５（Ａ）には、反射鏡２６ｃが２枚のみ示
されているが、実際には３枚以上の反射鏡２６ｃが取り
付けられている。

【００３２】図５（Ｂ）は、中心部材２５の側面を、１
本の母線で切断して展開した展開図を示す。反射鏡２６
ｃの取付部分２６ｄが湾曲している。このため、ＳＲ光
の反射位置が移動するに従って入射角が変化する。反射
位置が光源に近い側にあるときの入射角が、光源から遠
い側にあるときの入射角よりも大きくなる。反射面をこ
のような形状にすると、反射光によって露光される領域
が拡大される。なお、入射角度の変動幅は、反射光の強
度に大きな影響を及ぼさない程度の範囲内とすることが
好ましい。

【００３３】上記実施例では、中心部材に複数の反射鏡
を取り付けた場合を説明したが、中心部材と反射鏡とを
一体成形してもよい。このとき、光線束スキャニング装
置は、歯車のような構造になる。また、上記実施例で
は、ＳＲ光のスキャニングを行う場合を例にとって説明
したが、その他の光線束、例えば他のＸ線ビーム等をス
キャニングすることも可能である。

【００３４】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
公転する反射鏡によって光線束のスキャニングが行われ
る。このため、反射鏡を遥動させる場合に比べて高速の
スキャニングが可能になる。また、スキャニング中の入
射角の変動幅が小さい。このため、入射角によって反射
率が大きく変化するような波長域の光線束のスキャニン
グに適している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による光線束スキャニング装置
を用いたＸ線露光装置の概略図である。

【図２】第１の実施例による光線束スキャニング装置の
斜視図及び露光領域の平面図である。

【図３】第２の実施例による光線束スキャニング装置の
斜視図及び中心部材の側面の展開図である。

【図４】第３の実施例による光線束スキャニング装置の
部分斜視図である。

【図５】第４の実施例による光線束スキャニング装置の
斜視図及び中心部材の側面の展開図である。

【符号の説明】

１ＳＲ光発生部２真空容器３周回軌道４ビーム取出口５ＳＲ光の光軸６露光領域１０ＳＲ光伝搬部１１入射側真空ダクト２０光線束スキャニング装置２１、２５中心部材２２、２６反射鏡２３、２７中心軸３０支持機構５０ミラー収納筐体５１入射孔５２出射孔５６出射側真空ダクト５７出射窓７０Ｘ線ステッパ７１半導体基板７２露光マスク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光線束が伝搬する光路を画定するビーム
容器と、前記ビーム容器内に配置され、中心軸を中心として公転
する複数の反射鏡であって、該反射鏡の各々の反射面
が、当該反射鏡の移動方向もしくは該移動方向と反対方
向を向くように配置された前記反射鏡と、前記光線束が、前記反射鏡の反射面に入射し、該反射鏡
が公転すると反射位置が前記中心軸の方向に移動するよ
うに前記反射鏡を支持し、かつ公転させる支持機構とを
有する光線束スキャニング装置。
【請求項２】前記中心軸が前記光線束の光軸と平行に
なるように配置されており、前記反射鏡の反射面が、前
記中心軸と前記光線束の光軸とで画定される仮想平面と
交差し、該反射鏡が公転した時、前記反射鏡の反射面と
前記仮想平面との交線が、前記中心軸の方向に移動する
請求項１に記載の光線束スキャニング装置。
【請求項３】前記光線束のビーム断面が、前記仮想平
面に平行な方向に長い形状を有する請求項２に記載の光
線束スキャニング装置。
【請求項４】前記反射鏡の反射面が、該反射鏡が公転
した時、該反射鏡の反射面と前記仮想平面との交線の形
状が変化しないような形状を有する請求項２または３に
記載の光線束スキャニング装置。
【請求項５】前記反射鏡の反射面と前記仮想平面との
交線が、前記光線束の進行方向に向かって凸になるよう
に湾曲している請求項２〜４のいずれかに記載の光線束
スキャニング装置。
【請求項６】前記反射面内で反射位置が移動するに従
って入射角が変化し、該反射位置が光源に近い側にある
ときの入射角が、光源から遠い側にあるときの入射角よ
りも大きくなるように前記反射面の形状が定められてい
る請求項１〜５のいずれかに記載の光線束スキャニング
装置。