JP3278706B2 - シンクロトロン放射光利用装置 - Google Patents
シンクロトロン放射光利用装置Info
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- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シンクロトロンリング
から発生し扇状に発散するシンクロトロン放射光を、真
空領域から大気中に取り出して利用するシンクロトロン
放射光利用装置に係わり、特にシンクロトロン放射光取
り出し窓の熱負荷を軽減し損傷から保護するための機構
を有するシンクロトロン放射光利用装置に関するもので
ある。
から発生し扇状に発散するシンクロトロン放射光を、真
空領域から大気中に取り出して利用するシンクロトロン
放射光利用装置に係わり、特にシンクロトロン放射光取
り出し窓の熱負荷を軽減し損傷から保護するための機構
を有するシンクロトロン放射光利用装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】シンクロトロン放射光利用装置（以下、
ＳＲ光利用装置という）は、広い波長域のＸ線光源とし
て注目を集め、近年、微細加工を目指すＸ線リソグラフ
ィ，物質の構造解析，組成分析などへの応用が期待され
ている。このＳＲ光利用装置のシンクロトロン放射光
（以下ＳＲ光という）の取り出し窓は、真空と大気との
圧力差に耐え、装置内部を高い真空度に保つ必要があ
る。加えて、利用すべきＸ線をなるべく減衰させずに外
部に取り出すため、極めて薄くしなくてはならない。
ＳＲ光利用装置という）は、広い波長域のＸ線光源とし
て注目を集め、近年、微細加工を目指すＸ線リソグラフ
ィ，物質の構造解析，組成分析などへの応用が期待され
ている。このＳＲ光利用装置のシンクロトロン放射光
（以下ＳＲ光という）の取り出し窓は、真空と大気との
圧力差に耐え、装置内部を高い真空度に保つ必要があ
る。加えて、利用すべきＸ線をなるべく減衰させずに外
部に取り出すため、極めて薄くしなくてはならない。
【０００３】図６は、従来のＳＲ光利用装置の構成を説
明する構成図であり、同図では典型的なＳＲ光利用装置
からＳＲ光を外部へ導きＸ線リソグラフィに利用するた
めのビームラインを示している。図６において、ＳＲリ
ング１では高いエネルギーを持った電子を、その飛行方
向をマグネット等による磁界により曲げて円周軌道を周
回させており、電子軌道の接線方向にＸ線を含むＳＲ光
が放射される。この発生するＳＲ光ビーム２は、ビーム
ライン内で上下左右に広がっていくが、ＳＲリング１で
周回している電子軌道面に対して垂直方向へ広がってい
くＳＲ光は一様にその強度を減じていく。
明する構成図であり、同図では典型的なＳＲ光利用装置
からＳＲ光を外部へ導きＸ線リソグラフィに利用するた
めのビームラインを示している。図６において、ＳＲリ
ング１では高いエネルギーを持った電子を、その飛行方
向をマグネット等による磁界により曲げて円周軌道を周
回させており、電子軌道の接線方向にＸ線を含むＳＲ光
が放射される。この発生するＳＲ光ビーム２は、ビーム
ライン内で上下左右に広がっていくが、ＳＲリング１で
周回している電子軌道面に対して垂直方向へ広がってい
くＳＲ光は一様にその強度を減じていく。
【０００４】ビームラインと呼ばれる細長い真空チャン
バに導かれ、扇状に広がったＳＲ光ビーム２は、第１ミ
ラー３で集光され、第２ミラー４に整形され、ＳＲ光取
り出し窓５を介して大気中または他のガス中に導かれ
る。この、ＳＲ光取り出し窓５から取り出されたＳＲ光
は、Ｘ線を光源として利用するリソグラフィ用Ｘ線アラ
イナなどのＸ線利用装置６に導かれる。以上のように、
ＳＲ光ビーム２は、真空に保たれたビームライン中を、
集光成形されながら通過して、ＳＲ光取り出し窓５より
大気中に出ていく。
バに導かれ、扇状に広がったＳＲ光ビーム２は、第１ミ
ラー３で集光され、第２ミラー４に整形され、ＳＲ光取
り出し窓５を介して大気中または他のガス中に導かれ
る。この、ＳＲ光取り出し窓５から取り出されたＳＲ光
は、Ｘ線を光源として利用するリソグラフィ用Ｘ線アラ
イナなどのＸ線利用装置６に導かれる。以上のように、
ＳＲ光ビーム２は、真空に保たれたビームライン中を、
集光成形されながら通過して、ＳＲ光取り出し窓５より
大気中に出ていく。
【０００５】ここで、このＳＲ光取り出し窓５は、この
ＳＲ光取り出し窓５を通過し得ずに吸収されてしまう光
の減衰をできるだけ少なくするために薄くする必要があ
る。しかし、一方で、このＳＲ光取り出し窓５は、真空
と大気圧である外部との間に配置されるので、真空側の
真空度を保つように圧力の高い外部との間の圧力差に耐
える必要がある。従ってＳＲ光取り出し窓５の厚さは、
取り出す光の減衰と、圧力差によるＳＲ光取り出し窓５
の破壊の危険性とのトレードオフによって決定せざるを
得ない。その厚さは、ＳＲ光取り出し窓５の形状，寸法
などに依存するが、例えばＳＲ光取り出し窓５にベリリ
ウムを用いる場合、典型的には１０〜５０μｍ程度であ
る。
ＳＲ光取り出し窓５を通過し得ずに吸収されてしまう光
の減衰をできるだけ少なくするために薄くする必要があ
る。しかし、一方で、このＳＲ光取り出し窓５は、真空
と大気圧である外部との間に配置されるので、真空側の
真空度を保つように圧力の高い外部との間の圧力差に耐
える必要がある。従ってＳＲ光取り出し窓５の厚さは、
取り出す光の減衰と、圧力差によるＳＲ光取り出し窓５
の破壊の危険性とのトレードオフによって決定せざるを
得ない。その厚さは、ＳＲ光取り出し窓５の形状，寸法
などに依存するが、例えばＳＲ光取り出し窓５にベリリ
ウムを用いる場合、典型的には１０〜５０μｍ程度であ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来は以上のように構
成されていたので、ＳＲ光取り出し窓が、ＳＲ光吸収に
よる発熱のため、破壊されやすいという問題があった。
従来のＳＲ光利用装置においては、ＳＲリングから発生
するＳＲ光はＸ線領域から赤外まで極めて広い範囲にわ
たるが、前述したＳＲ光取り出し窓を通過し得る光は比
較的波長の短い領域であり、通過しなかった光はＳＲ光
取り出し窓に吸収されて熱となり、ＳＲ光取り出し窓に
大きな熱負荷を与えることになる。場合によっては、こ
のＳＲ光取り出し窓の材料の耐熱限界を越えた温度上昇
をもたらし、ＳＲ光取り出し窓の破壊によるＳＲ光利用
装置の真空漏れなど重大な障害を引き起こす恐れがあ
る。
成されていたので、ＳＲ光取り出し窓が、ＳＲ光吸収に
よる発熱のため、破壊されやすいという問題があった。
従来のＳＲ光利用装置においては、ＳＲリングから発生
するＳＲ光はＸ線領域から赤外まで極めて広い範囲にわ
たるが、前述したＳＲ光取り出し窓を通過し得る光は比
較的波長の短い領域であり、通過しなかった光はＳＲ光
取り出し窓に吸収されて熱となり、ＳＲ光取り出し窓に
大きな熱負荷を与えることになる。場合によっては、こ
のＳＲ光取り出し窓の材料の耐熱限界を越えた温度上昇
をもたらし、ＳＲ光取り出し窓の破壊によるＳＲ光利用
装置の真空漏れなど重大な障害を引き起こす恐れがあ
る。
【０００７】このＳＲ光取り出し窓の光吸収による温度
上昇をなるべく小さくするためには、発生する熱を速や
かに逃がすように窓部分の大きさをなるべく狭くして周
囲に熱が伝わりやすくすれば良い。しかし、ＳＲ光ビー
ムの形状は必ずしも平坦ではなく、また、図６に示す、
第１ミラー３，第２ミラー４を揺動してＳＲ光ビーム２
をスキャンする場合もあるので、窓部分の大きさをあま
り小さくすることは困難であることが多いのが現状であ
る。
上昇をなるべく小さくするためには、発生する熱を速や
かに逃がすように窓部分の大きさをなるべく狭くして周
囲に熱が伝わりやすくすれば良い。しかし、ＳＲ光ビー
ムの形状は必ずしも平坦ではなく、また、図６に示す、
第１ミラー３，第２ミラー４を揺動してＳＲ光ビーム２
をスキャンする場合もあるので、窓部分の大きさをあま
り小さくすることは困難であることが多いのが現状であ
る。
【０００８】したがって本発明は、前述した従来の課題
を解決するためになされたものであり、その目的は、シ
ンクロトロン放射光取り出し窓の熱負荷を低減すること
である。
を解決するためになされたものであり、その目的は、シ
ンクロトロン放射光取り出し窓の熱負荷を低減すること
である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明のシンクロトロ
ン放射光利用装置は、ビームラインの中のシンクロトロ
ンリングとシンクロトロン放射光取り出し窓との間に配
置され、シンクロトロン放射光のうち電子の円周軌道が
形成する面に垂直な方向に上下角±０．５ｍｒａｄ以内
で広がる部分のみが通過するスリットを有し、ビームラ
インの中で、シンクロトロン放射光の水平方向の広がり
がもっとも広いところに配置され、シンクロトロン放射
光のシンクロトロンリングにおける電子の円周軌道が形
成する面に垂直な方向に広がる所定の部分を遮断する遮
光板を有することを特徴とする。
ン放射光利用装置は、ビームラインの中のシンクロトロ
ンリングとシンクロトロン放射光取り出し窓との間に配
置され、シンクロトロン放射光のうち電子の円周軌道が
形成する面に垂直な方向に上下角±０．５ｍｒａｄ以内
で広がる部分のみが通過するスリットを有し、ビームラ
インの中で、シンクロトロン放射光の水平方向の広がり
がもっとも広いところに配置され、シンクロトロン放射
光のシンクロトロンリングにおける電子の円周軌道が形
成する面に垂直な方向に広がる所定の部分を遮断する遮
光板を有することを特徴とする。
【００１０】
【作用】シンクロトロンリングより放出するシンクロト
ロン放射光の波長の長い成分は、その多くが遮光板によ
り遮断され、波長の短い成分はそのほとんどが遮光板の
スリットを通過していく。
ロン放射光の波長の長い成分は、その多くが遮光板によ
り遮断され、波長の短い成分はそのほとんどが遮光板の
スリットを通過していく。
【００１１】ＳＲリング１からの光の広がりを模式的に
図１に示すように表すと、ＳＲ光はＳＲリング１の光エ
ネルギー電子が周回している電子軌道の接線方向（θ）
にＳＲ光が放射され、電子軌道面から上下に離れる方向
（ψ）には次第に強度を減ずる。ここで、波長がλ−λ
／１００からλ＋λ／１００の光が単位時間当たり立体
角ｄθｄψへ放射される光の光強度を示すフォトン数Ｎ
photonは、下記に数１に示すように表すことができる。
なおこのフォトン数Ｎphotonの単位は「ｐｈｏｔｏｎｓ
／ｓｅｃ／ｍｒａｄ2／ｍＡ／１％ＢＷ」である。
図１に示すように表すと、ＳＲ光はＳＲリング１の光エ
ネルギー電子が周回している電子軌道の接線方向（θ）
にＳＲ光が放射され、電子軌道面から上下に離れる方向
（ψ）には次第に強度を減ずる。ここで、波長がλ−λ
／１００からλ＋λ／１００の光が単位時間当たり立体
角ｄθｄψへ放射される光の光強度を示すフォトン数Ｎ
photonは、下記に数１に示すように表すことができる。
なおこのフォトン数Ｎphotonの単位は「ｐｈｏｔｏｎｓ
／ｓｅｃ／ｍｒａｄ2／ｍＡ／１％ＢＷ」である。
【００１２】
【数１】 ここで、Ｋは第２種変形ベッセル関数、γはローレンツ
因子（Lorentz factor）と呼ばれる数である。
因子（Lorentz factor）と呼ばれる数である。
【００１３】このローレンツ因子γは、静止エネルギー
を単位とする相対論的な粒子のエネルギーに対応し、粒
子のエネルギーをＥ，静止質量をｍ，光速をｃとしたと
き、下記の数２に示すように表せる。
を単位とする相対論的な粒子のエネルギーに対応し、粒
子のエネルギーをＥ，静止質量をｍ，光速をｃとしたと
き、下記の数２に示すように表せる。
【００１４】
【数２】
【００１５】また、ここでλc は臨界波長（critical w
avelength）と呼ばれる量であり、ρを電子の軌道半径
としたとき下記数３に示すように表せる。
avelength）と呼ばれる量であり、ρを電子の軌道半径
としたとき下記数３に示すように表せる。
【００１６】
【数３】
【００１７】図２は、電子エネルギー６００ＭｅＶ，電
子軌道の半径０．６６ｍとしたＳＲ光利用装置で得られ
るＳＲ光を例にとって、上記の数１から求めた波長５Å
から１００Åの光強度のψ方向依存性を示すものであ
る。図２に示されているように、ＳＲリングの電子軌道
に垂直なψ方向の広がりは波長に依存しており、波長が
短いほどψ＝０付近に集中し、逆に長波長成分になるほ
ど広がりが大きくなる。リソグラフィに利用するＳＲ光
の波長域は１１Å以下であるが、波長がこれを越えるＳ
Ｒ光はほとんどがＳＲ光取り出し窓を透過せず、ここで
吸収されて熱になると考えて良い。
子軌道の半径０．６６ｍとしたＳＲ光利用装置で得られ
るＳＲ光を例にとって、上記の数１から求めた波長５Å
から１００Åの光強度のψ方向依存性を示すものであ
る。図２に示されているように、ＳＲリングの電子軌道
に垂直なψ方向の広がりは波長に依存しており、波長が
短いほどψ＝０付近に集中し、逆に長波長成分になるほ
ど広がりが大きくなる。リソグラフィに利用するＳＲ光
の波長域は１１Å以下であるが、波長がこれを越えるＳ
Ｒ光はほとんどがＳＲ光取り出し窓を透過せず、ここで
吸収されて熱になると考えて良い。
【００１８】図３は、ＳＲ光の波長に関して波長１１Å
以下のＳＲ光と、波長１１Åを越え１００ÅまでのＳＲ
光と、波長１００Åまで全域のＳＲ光各々における、ψ
方向の広がりとその光強度の関係、およびそれらの積分
した光強度のψ方向依存性を示すものである。同図にお
いて、一点鎖線３１は左の縦軸をスケールとし、波長が
１１Å以下のＳＲ光のψ方向の広がりとその光強度の関
係を示す。また、点線３２は左の縦軸をスケールとし、
波長が１１Åを越えるＳＲ光のψ方向の広がりとその光
強度の関係を示す。そして、実線３３は左の縦軸をスケ
ールとし、波長１００Åまでの全域のＳＲ光のψ方向の
広がりとその光強度の関係を示す。
以下のＳＲ光と、波長１１Åを越え１００ÅまでのＳＲ
光と、波長１００Åまで全域のＳＲ光各々における、ψ
方向の広がりとその光強度の関係、およびそれらの積分
した光強度のψ方向依存性を示すものである。同図にお
いて、一点鎖線３１は左の縦軸をスケールとし、波長が
１１Å以下のＳＲ光のψ方向の広がりとその光強度の関
係を示す。また、点線３２は左の縦軸をスケールとし、
波長が１１Åを越えるＳＲ光のψ方向の広がりとその光
強度の関係を示す。そして、実線３３は左の縦軸をスケ
ールとし、波長１００Åまでの全域のＳＲ光のψ方向の
広がりとその光強度の関係を示す。
【００１９】一方、一点鎖線３１ａは右の縦軸をスケー
ルとし、一点鎖線３１を積分した光強度のψ方向依存性
を示す。また、点線３２ａは右の縦軸をスケールとし、
点線３２を積分した光強度のψ方向依存性を示す。そし
て、実線３３ａは右の縦軸をスケールとし、実線３３を
積分した光強度のψ方向依存性を示す。なお、ＳＲリン
グ１より放射される波長１００Å以上の光のエネルギー
はわずかなものであり、無視できるものであるので、こ
こでは波長が１００Åまでの光について考えている。
ルとし、一点鎖線３１を積分した光強度のψ方向依存性
を示す。また、点線３２ａは右の縦軸をスケールとし、
点線３２を積分した光強度のψ方向依存性を示す。そし
て、実線３３ａは右の縦軸をスケールとし、実線３３を
積分した光強度のψ方向依存性を示す。なお、ＳＲリン
グ１より放射される波長１００Å以上の光のエネルギー
はわずかなものであり、無視できるものであるので、こ
こでは波長が１００Åまでの光について考えている。
【００２０】同図において、実線３３が示すように、全
ＳＲ光の殆どは上下角が±２ｍｒａｄ以内に放射され
る。そのうち、約１１Å以下の波長域のＳＲ光の光強度
については、一点波線３１ａに示すように、±０．５ｍ
ｒａｄ以内にほぼ９０％が放射されているのに対し、波
長がそれを越えるＳＲ光については、点線３２ａに示す
ように、約４０％の光強度が上下角±０．５ｍｒａｄ以
上の方向に放射される。
ＳＲ光の殆どは上下角が±２ｍｒａｄ以内に放射され
る。そのうち、約１１Å以下の波長域のＳＲ光の光強度
については、一点波線３１ａに示すように、±０．５ｍ
ｒａｄ以内にほぼ９０％が放射されているのに対し、波
長がそれを越えるＳＲ光については、点線３２ａに示す
ように、約４０％の光強度が上下角±０．５ｍｒａｄ以
上の方向に放射される。
【００２１】従来では、ＳＲリングから発生するψ方向
に広がった光は、特に制限されず、ＳＲ光取り出し窓に
到達していたため、ＳＲ光取り出し窓の光吸収による熱
量が大きく、そのため、耐熱性を考慮する必要から、Ｘ
線の透過率を犠牲にした厚い取り出し窓を使用せざるを
得なかった。本発明では、ＳＲリングとＳＲ光取り出し
窓との間にスリットを有する遮光板を設け、ＳＲ光のψ
方向の広がりに制限を設けることにより、ＳＲ光取り出
し窓に到達する長波長成分の光強度を減少させ、ＳＲ光
取り出し窓で発生する熱負荷を軽減させている。このこ
とにより、ＳＲ光取り出し窓をより薄くすることが可能
となり、Ｘ線リソグラフィに利用する波長１１Å以下の
ＳＲ光のＳＲ光取り出し窓による減衰を少なくすること
ができる。
に広がった光は、特に制限されず、ＳＲ光取り出し窓に
到達していたため、ＳＲ光取り出し窓の光吸収による熱
量が大きく、そのため、耐熱性を考慮する必要から、Ｘ
線の透過率を犠牲にした厚い取り出し窓を使用せざるを
得なかった。本発明では、ＳＲリングとＳＲ光取り出し
窓との間にスリットを有する遮光板を設け、ＳＲ光のψ
方向の広がりに制限を設けることにより、ＳＲ光取り出
し窓に到達する長波長成分の光強度を減少させ、ＳＲ光
取り出し窓で発生する熱負荷を軽減させている。このこ
とにより、ＳＲ光取り出し窓をより薄くすることが可能
となり、Ｘ線リソグラフィに利用する波長１１Å以下の
ＳＲ光のＳＲ光取り出し窓による減衰を少なくすること
ができる。
【００２２】以下、この発明の１実施例を図を参照して
詳細に説明する。 実施例１．図４は、この発明の１実施例であるシンクロ
トロン放射光利用装置の構成を示す構成図である。同図
において、７はスリットを有しＳＲリング１から放出さ
れるＳＲ光ビーム２の上下方向に広がる部分を遮断する
遮光板であり、他は図６と同様である。図１に示すよう
に、この実施例１では、ＳＲリング１から発生するＳＲ
光ビーム２は、直接ＳＲ光取り出し窓５から外部に取り
出されるが、ここでこのＳＲ光ビーム２の扇状に広がる
光の上下方向に広がる部分を遮光板７により制限し、Ｓ
Ｒ光取り出し窓５へ到達しないようにするものである。
詳細に説明する。 実施例１．図４は、この発明の１実施例であるシンクロ
トロン放射光利用装置の構成を示す構成図である。同図
において、７はスリットを有しＳＲリング１から放出さ
れるＳＲ光ビーム２の上下方向に広がる部分を遮断する
遮光板であり、他は図６と同様である。図１に示すよう
に、この実施例１では、ＳＲリング１から発生するＳＲ
光ビーム２は、直接ＳＲ光取り出し窓５から外部に取り
出されるが、ここでこのＳＲ光ビーム２の扇状に広がる
光の上下方向に広がる部分を遮光板７により制限し、Ｓ
Ｒ光取り出し窓５へ到達しないようにするものである。
【００２３】このような構成によれば、外部へ取り出し
て利用する短波長のＳＲ光は、中心付近に集中している
ため、遮光板７のスリットを通過できるので遮光板７に
よって遮られる程度は長波長の光に比べて少ない。具体
的なスリットの短い方の寸法はＳＲリング１の仕様，光
源からの距離および利用する光の波長に依存する。ここ
で、例えば図３において説明した例を適用すると、光源
であるＳＲリング１から見て上下方向に±０．５ｍｒａ
ｄの光のみが通過するようにすれば、波長約１１Å以下
の光のエネルギーの約９０％が通過するが、それを越え
る波長の光では約４０％のエネルギーが遮光板７で遮ら
れる。例えば、ＳＲリング１のＳＲ光を放出する光源か
ら１０ｍの距離に遮光板７を置く場合には、この遮光板
７のスリットの短い方の寸法を約１０ｍｍとすれば良
い。
て利用する短波長のＳＲ光は、中心付近に集中している
ため、遮光板７のスリットを通過できるので遮光板７に
よって遮られる程度は長波長の光に比べて少ない。具体
的なスリットの短い方の寸法はＳＲリング１の仕様，光
源からの距離および利用する光の波長に依存する。ここ
で、例えば図３において説明した例を適用すると、光源
であるＳＲリング１から見て上下方向に±０．５ｍｒａ
ｄの光のみが通過するようにすれば、波長約１１Å以下
の光のエネルギーの約９０％が通過するが、それを越え
る波長の光では約４０％のエネルギーが遮光板７で遮ら
れる。例えば、ＳＲリング１のＳＲ光を放出する光源か
ら１０ｍの距離に遮光板７を置く場合には、この遮光板
７のスリットの短い方の寸法を約１０ｍｍとすれば良
い。
【００２４】実施例２．図５は、この発明の他の実施例
であるシンクロトロン放射光利用装置の構成を示す構成
図である。同図において、７は第１ミラー３の手前に配
置され、ＳＲリング１から放出されるＳＲ光ビーム２の
上下方向に広がる部分を遮断する遮光板であり、他は図
６と同様である。この実施例２では、ＳＲリング１を出
射したＳＲ光ビーム２は、遮光板７を通過した後、第１
ミラー３で集光され第２ミラー４によって平行化されＳ
Ｒ光取り出し窓５を通過してＸ線アライナー６に導かれ
る。
であるシンクロトロン放射光利用装置の構成を示す構成
図である。同図において、７は第１ミラー３の手前に配
置され、ＳＲリング１から放出されるＳＲ光ビーム２の
上下方向に広がる部分を遮断する遮光板であり、他は図
６と同様である。この実施例２では、ＳＲリング１を出
射したＳＲ光ビーム２は、遮光板７を通過した後、第１
ミラー３で集光され第２ミラー４によって平行化されＳ
Ｒ光取り出し窓５を通過してＸ線アライナー６に導かれ
る。
【００２５】ここで、この実施例２では、ＳＲリング１
を出射したＳＲ光ビーム２は、遮光板７により上下方向
に広がる部分を遮断され、他はこの遮光板７のスリット
を通過して第１ミラー３へ導かれる。従って、この実施
例２では、ＳＲ光ビーム２は、図１で示したようにψ方
向とθ方向とに広がっていくが、このψ方向の広がりが
遮光板７で制限され、θ方向の広がりは実質的に第１ミ
ラー３の受光幅により制限される。遮光板７のスリット
形状は矩形状であり、その短い方の寸法はＳＲ光ビーム
２の制限すべきψの大きさであり、その長手方向の寸法
は第１ミラー３の受光幅で決定される。遮光板７の設置
場所は、図５に示すように、第１ミラー３の手前である
必要はないが、集光のための第１ミラー３など曲面ミラ
ーによって反射された光ビームの形状は湾曲し、このた
めのスリットの形状は複雑になる。従ってこの場合、遮
光板７は第１ミラー３の手前に配置した方がよい。
を出射したＳＲ光ビーム２は、遮光板７により上下方向
に広がる部分を遮断され、他はこの遮光板７のスリット
を通過して第１ミラー３へ導かれる。従って、この実施
例２では、ＳＲ光ビーム２は、図１で示したようにψ方
向とθ方向とに広がっていくが、このψ方向の広がりが
遮光板７で制限され、θ方向の広がりは実質的に第１ミ
ラー３の受光幅により制限される。遮光板７のスリット
形状は矩形状であり、その短い方の寸法はＳＲ光ビーム
２の制限すべきψの大きさであり、その長手方向の寸法
は第１ミラー３の受光幅で決定される。遮光板７の設置
場所は、図５に示すように、第１ミラー３の手前である
必要はないが、集光のための第１ミラー３など曲面ミラ
ーによって反射された光ビームの形状は湾曲し、このた
めのスリットの形状は複雑になる。従ってこの場合、遮
光板７は第１ミラー３の手前に配置した方がよい。
【００２６】ここで、ＳＲリング１の諸元が、電子エネ
ルギー６００ｅＶ，電子軌道の半径０．６６ｍであり、
実効的に利用する波長域が１１Å以下である場合、図３
に示したように、上下０．５ｍｒａｄ以上のψ方向に広
がる光を制限することにより、波長が１１Å以下の光は
９０％程度通過させるが、波長がそれを越えるＳＲ光の
４０％は遮断することができる。例えば、遮光板７の位
置がＳＲ光ビーム２の光源から３ｍの位置にある場合、
スリットの形状は短い方の寸法が３ｍｍとなる。
ルギー６００ｅＶ，電子軌道の半径０．６６ｍであり、
実効的に利用する波長域が１１Å以下である場合、図３
に示したように、上下０．５ｍｒａｄ以上のψ方向に広
がる光を制限することにより、波長が１１Å以下の光は
９０％程度通過させるが、波長がそれを越えるＳＲ光の
４０％は遮断することができる。例えば、遮光板７の位
置がＳＲ光ビーム２の光源から３ｍの位置にある場合、
スリットの形状は短い方の寸法が３ｍｍとなる。
【００２７】ところで、遮光板７の位置はＳＲ光ビーム
２の光源よりなるべくはなして配置する方がよい。遮光
板７で遮断されたＳＲ光は、ほとんどがこの遮光板７を
形成する材料に吸収され熱に変化し、この遮光板７は加
熱されることになる。ここで、ＳＲ光ビーム２が広がっ
ている所の方が、ＳＲ光ビーム２の照射光エネルギー密
度が低いので、遮光板７の温度上昇も抑えることができ
る。たとえば、実施例１では遮光板７をＳＲ光取り出し
窓５の直前に設置し、実施例２では遮光板７を第１ミラ
ー３の直前に設置することが望ましい。
２の光源よりなるべくはなして配置する方がよい。遮光
板７で遮断されたＳＲ光は、ほとんどがこの遮光板７を
形成する材料に吸収され熱に変化し、この遮光板７は加
熱されることになる。ここで、ＳＲ光ビーム２が広がっ
ている所の方が、ＳＲ光ビーム２の照射光エネルギー密
度が低いので、遮光板７の温度上昇も抑えることができ
る。たとえば、実施例１では遮光板７をＳＲ光取り出し
窓５の直前に設置し、実施例２では遮光板７を第１ミラ
ー３の直前に設置することが望ましい。
【００２８】なお、Ｘ線に対する透過率の高い材料から
形成されたフィルタ膜をこの遮光板７のスリットに取付
けるようにしても良い。例えば、ＳＲ光取り出し窓に用
いる材料から形成されたフィルタ膜を取り付ければ、Ｓ
Ｒ光取り出し窓に置ける発熱に寄与する吸収される波長
の光が、このフィルタ膜で吸収されるので、ＳＲ光取り
出し窓に置ける発熱がより抑制できる。このフィルタ膜
は、典型的にはダイヤモンドやベリリウムなどの軽元素
が材料として用いられる。このフィルタ膜を、例えば、
熱伝導に優れた銅で構成した遮光板のスリットに取り付
ければ、スリットの高さが小さいのでフィルタ膜で発生
した熱の伝達距離が短く熱抵抗が小さくなり冷却効果に
優れている。
形成されたフィルタ膜をこの遮光板７のスリットに取付
けるようにしても良い。例えば、ＳＲ光取り出し窓に用
いる材料から形成されたフィルタ膜を取り付ければ、Ｓ
Ｒ光取り出し窓に置ける発熱に寄与する吸収される波長
の光が、このフィルタ膜で吸収されるので、ＳＲ光取り
出し窓に置ける発熱がより抑制できる。このフィルタ膜
は、典型的にはダイヤモンドやベリリウムなどの軽元素
が材料として用いられる。このフィルタ膜を、例えば、
熱伝導に優れた銅で構成した遮光板のスリットに取り付
ければ、スリットの高さが小さいのでフィルタ膜で発生
した熱の伝達距離が短く熱抵抗が小さくなり冷却効果に
優れている。
【００２９】しかし、フィルタ膜を単独で用いて設置す
ると、この膜厚が薄いため放熱が困難となり、このため
かなり高温になるが、この温度がフィルタ膜を構成する
材料の耐熱温度を超えることにより破壊される危険性が
ある。また、フィルタ膜の材料の耐熱温度を超えなくて
も、高熱と冷却を繰り返すヒートサイクルによって破壊
されてしまう危険性がある。よって、このフィルタ膜を
遮光板のスリットに取り付けて用いることで、破壊の危
険性が低減できる。
ると、この膜厚が薄いため放熱が困難となり、このため
かなり高温になるが、この温度がフィルタ膜を構成する
材料の耐熱温度を超えることにより破壊される危険性が
ある。また、フィルタ膜の材料の耐熱温度を超えなくて
も、高熱と冷却を繰り返すヒートサイクルによって破壊
されてしまう危険性がある。よって、このフィルタ膜を
遮光板のスリットに取り付けて用いることで、破壊の危
険性が低減できる。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、スリットを有する遮光板によりシンクロトロンリン
グが放射したシンクロトロン放射光の波長の長い成分
が、シンクロトロン放射光取り出し窓に到達しないよう
にしたので、シンクロトロン放射光取り出し窓の熱負荷
を低減でき、破壊し難くできるという効果がある。従っ
て、シンクロトロン放射光取り出し窓を耐熱性を考慮し
た厚いものとする必要がなく、Ｘ線透過性によりすぐれ
た状態とすることが可能となる。
ば、スリットを有する遮光板によりシンクロトロンリン
グが放射したシンクロトロン放射光の波長の長い成分
が、シンクロトロン放射光取り出し窓に到達しないよう
にしたので、シンクロトロン放射光取り出し窓の熱負荷
を低減でき、破壊し難くできるという効果がある。従っ
て、シンクロトロン放射光取り出し窓を耐熱性を考慮し
た厚いものとする必要がなく、Ｘ線透過性によりすぐれ
た状態とすることが可能となる。
【図１】ＳＲリング１からのＳＲ光の広がりを示した説
明図である。
明図である。
【図２】ＳＲ光の光強度のψ方向依存性を示すものであ
る。
る。
【図３】ＳＲ光の波長に関してψ方向の広がりとその光
強度の関係、およびそれらの積分した光強度のψ方向依
存性を示す相関図である。
強度の関係、およびそれらの積分した光強度のψ方向依
存性を示す相関図である。
【図４】この発明の１実施例であるシンクロトロン放射
光利用装置の構成を示す構成図である。
光利用装置の構成を示す構成図である。
【図５】この発明の他の実施例であるシンクロトロン放
射光利用装置の構成を示す構成図である。
射光利用装置の構成を示す構成図である。
【図６】従来のＳＲ光利用装置の構成を説明する構成図
である。
である。
１ ＳＲリング ２ ＳＲ光ビーム ３ 第１ミラー ４ 第２ミラー ５ ＳＲ光取り出し窓 ６ Ｘ線アライナー ７ 遮光板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−52998（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−225199（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−282500（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−248400（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G21K 5/00
Claims (2)
- 【請求項１】 高エネルギーの電子を円周軌道に沿って
周回させ、扇状に発散するシンクロトロン放射光を放出
するシンクロトロンリングと、 前記シンクロトロン放射光が減衰しないように真空状態
となっている前記シンクロトロン放射光が通過するビー
ムラインと、 前記ビームラインの真空領域を外部より遮断し、前記シ
ンクロトロン放射光を透過するシンクロトロン放射光取
り出し窓と、 前記シンクロトロンリングとシンクロトロン放射光取り
出し窓との間に配置され、前記シンクロトロン放射光の
うち電子の円周軌道が形成する面に垂直な方向に上下角
±０．５ｍｒａｄ以内で広がる部分のみが通過するスリ
ットを有し、前記ビームラインの中で、前記シンクロト
ロン放射光の水平方向の広がりがもっとも広いところに
配置された遮光板とを有することを特徴とするシンクロ
トロン放射光利用装置。 - 【請求項２】 請求項１記載のシンクロトロン放射光利
用装置において、前記遮光板のスリットに、 前記シンクロトロン放射光取
り出し窓と同様の光透過特性を有する材料からなるフィ
ルタ膜を設置したことを特徴とするシンクロトロン放射
光利用装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21108893A JP3278706B2 (ja) | 1993-08-04 | 1993-08-04 | シンクロトロン放射光利用装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21108893A JP3278706B2 (ja) | 1993-08-04 | 1993-08-04 | シンクロトロン放射光利用装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0749400A JPH0749400A (ja) | 1995-02-21 |
| JP3278706B2 true JP3278706B2 (ja) | 2002-04-30 |
Family
ID=16600223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21108893A Expired - Fee Related JP3278706B2 (ja) | 1993-08-04 | 1993-08-04 | シンクロトロン放射光利用装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3278706B2 (ja) |
-
1993
- 1993-08-04 JP JP21108893A patent/JP3278706B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0749400A (ja) | 1995-02-21 |
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