JPH04344500A - Device for taking out radiated beam - Google Patents

Device for taking out radiated beam

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JPH04344500A
JPH04344500A JP3144044A JP14404491A JPH04344500A JP H04344500 A JPH04344500 A JP H04344500A JP 3144044 A JP3144044 A JP 3144044A JP 14404491 A JP14404491 A JP 14404491A JP H04344500 A JPH04344500 A JP H04344500A
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synchrotron radiation
radiation
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trajectory
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Naoki Awaji
直樹 淡路
Yukihiko Maejima
前島 幸彦
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    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058Mask illumination systems

Abstract

PURPOSE:To eliminate unequal of radiated beam intensity and of the quantity of radiation due to the enlargement of radiation of synchrotron radiation beams and to enable cutting of short wavelengths which may cause emission of secondary electrons, etc., to be conducted. CONSTITUTION:To oscillate a planar radiation-reflecting mirror 1, the orbit control of a beam of a closed local bump orbit is performed so that the position of a radiation emitting point X is shifted from its initial position by an amount corresponding to the angle theta of oscillation of the mirror 1 when seen from the mirror 1. To oscillate a mirror 10 having a toroidal reflecting interface, the position of the radiation emitting point is shifted, when seen from the mirror 10, from its initial position with respect to the angle theta of oscillation of the mirror 10 by an angle beta in the range of 0<beta<0.8. theta.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】この発明は偏平な状態で取り出さ
れるシンクロトロン放射光の照射領域を、放射光反射ミ
ラーの揺動によって拡大せしめた場合に、その露光面に
おける放射光強度の均一化又は照射量の均一化を図る放
射光取り出し装置に関する。
[Industrial Application Field] This invention aims to uniformize the intensity of the synchrotron radiation on the exposed surface when the irradiation area of the synchrotron radiation taken out in a flat state is expanded by swinging a synchrotron radiation reflecting mirror. The present invention relates to a synchrotron radiation extraction device for uniformizing the irradiation amount.

【0002】0002

【従来の技術】近年、紫外線に代わるリソグラフィ用光
源及び医療X線透視用光源としてシンクロトロン放射光
の利用が期待されている。これはシンクロトロン放射光
が連続スペクトルを持ち、且つその中に強力で指向性の
強い軟X線を含んでおり、このような軟X線がスループ
ット及び解像性の点からリソグラフィ技術のX線源とし
て、又医療透視用X線源として理想的であるからである
2. Description of the Related Art In recent years, synchrotron radiation has been expected to be used as a lithography light source and a medical X-ray fluoroscopy light source in place of ultraviolet rays. This is because synchrotron radiation has a continuous spectrum and contains powerful and highly directional soft X-rays, and these soft X-rays are not suitable for X-rays in lithography technology in terms of throughput and resolution. This is because it is ideal as an X-ray source for medical fluoroscopy.

【0003】このシンクロトロン放射光は、超高真空の
放射光リング中でその軌道上を光速に近い速さで周回し
ている電子が偏向マグネットによって偏向せしめられた
時に発せられるものであるが、水平方向に偏平な状態で
発せられるため、大面積照射を必要とするリソグラフィ
技術等では垂直方向の照射野を拡大せしめる必要があっ
た。
This synchrotron radiation is emitted when electrons orbiting at a speed close to the speed of light in an ultra-high vacuum synchrotron radiation ring are deflected by a deflection magnet. Since the light is emitted in a horizontally flat state, it has been necessary to expand the vertical irradiation field in lithography techniques that require large-area irradiation.

【0004】以上の要請を満たすものとして、図17に
示される様に放射光反射ミラー1を光路途中に置き、こ
れを揺動せしめて放射光の照射領域を拡大せしめるミラ
ー揺動法や、図18に示されるように、放射光リング2
0中にビーム揺動用のパータベータ8(揺動用マグネッ
ト)を置き、ビーム周回軌道を設計軌道上で揺動せしめ
て各偏向マグネットの部分で発せられるシンクロトロン
放射光を垂直方向等一方向に振るビーム揺動法がある。
In order to meet the above requirements, there is a mirror swinging method in which a synchrotron radiation reflecting mirror 1 is placed in the middle of the optical path as shown in FIG. As shown in 18, the synchrotron radiation ring 2
A perturbator 8 (oscillating magnet) for beam oscillation is placed in the 0, and the beam orbit is oscillated on the designed orbit, and the synchrotron radiation emitted from each deflection magnet is oscillated in one direction, such as the vertical direction. There is a rocking method.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする問題点】前者のミラー揺動法
は取り出し光路途中で放射光の反射を利用して行うので
構造的に比較的簡単な構成で済み、しかもビーム揺動法
の場合に比ベビームラインのダクト径を小さくできたり
、シンクロトロン放射光の軟X線外の短波長をカットで
きる等利点も多い反面、ミラーの揺動角度に応じてミラ
ーへのX線の入射角が変わり、X線の反射率が変化する
等の問題がある。この時、入射角と反射率の関係はX線
の波長によって異なるために、反射率の変化によって単
にX線の強度が異なるだけでなく、露光面に入射するX
線のスペクトルが揺動角度によって異なったものとなっ
てしまう。また、X線強度をかせぐために揺動するミラ
ーとして集光ミラーを用いた場合、露光面でのX線照射
量に不均一性が出るといった問題も発生する。
[Problems to be Solved by the Invention] The former mirror swinging method utilizes reflection of synchrotron radiation midway through the extraction optical path, so it requires a relatively simple structure; Although it has many advantages, such as being able to reduce the duct diameter of the beam line and cutting short wavelengths outside of the soft X-rays of synchrotron radiation, the angle of incidence of the X-rays on the mirror changes depending on the mirror's swing angle. , there are problems such as changes in X-ray reflectance. At this time, since the relationship between the incident angle and the reflectance differs depending on the wavelength of the X-ray, changes in the reflectance not only cause a difference in the intensity of the X-ray, but also
The spectrum of the line becomes different depending on the swing angle. Further, when a condensing mirror is used as a mirror that swings to increase the X-ray intensity, a problem arises in that the amount of X-ray irradiation on the exposure surface becomes non-uniform.

【0006】一方、後者のビーム揺動法では以上のよう
なX線反射率の揺動角依存性や露光強度不均一性等の問
題はないが、放射光の短波長がカットできないため、リ
ソグラフィに悪影響を与える2次電子が出る等の問題が
あり、又ビームの揺動パターンは放射光リングのラティ
スパラメータ等の複雑な関係で決まり、その場合に各偏
向マグネットの部分でX線の照射パターンが異なるとい
った欠点もある。
On the other hand, although the latter beam swing method does not have the above-mentioned problems such as swing angle dependence of X-ray reflectance and non-uniformity of exposure intensity, it is not possible to cut the short wavelength of the synchrotron radiation, so it is not suitable for lithography. There are problems such as the generation of secondary electrons that have an adverse effect on There are also drawbacks such as the difference in

【0007】本発明は従来技術の以上のような問題に鑑
み創案されたもので、各偏向部のX線の照射パターンが
同一にでき、X線照射野の拡大及び集光に伴う以上の欠
点を防止せんとするものである。
The present invention was devised in view of the above-mentioned problems of the prior art, and it is possible to make the X-ray irradiation pattern of each deflection section the same, thereby eliminating the above-mentioned drawbacks associated with the expansion and condensation of the X-ray irradiation field. The aim is to prevent this.

【0008】[0008]

【問題点を解決するための手段】そのため本発明の放射
光取り出し装置は、前記放射光リングと、該リングから
取り出されてくるシンクロトロン放射光の光路途中に揺
動可能に設けられた前記放射光反射ミラーとを備える事
を前提構成とし、該放射光リング中の偏向マグネットの
前後に複数のステアリングマグネットを設けて該偏向マ
グネットを中心に閉じたローカルバンプ軌道を作ると共
に、該軌道中で前記ビームのバンプ軌道制御を行って放
射光反射ミラーの揺動角度に応じて前記シンクロトロン
放射光の発光点位置及び発光角度を変更せしめるように
した事を基本的特徴としている。
[Means for Solving the Problems] Therefore, the synchrotron radiation extracting device of the present invention includes the synchrotron radiation ring and the synchrotron radiation extractor which is swingably provided in the optical path of the synchrotron radiation extracted from the ring. A plurality of steering magnets are provided before and after the deflection magnet in the synchrotron radiation ring to create a local bump trajectory closed around the deflection magnet. The basic feature is that the bump trajectory control of the beam is performed to change the light emitting point position and light emitting angle of the synchrotron radiation according to the swing angle of the synchrotron radiation reflecting mirror.

【0009】以上の構成で前提構成たる放射光反射ミラ
ーが平面ミラーの場合は、図1に示されるように、該放
射光反射ミラー1が角度Δθ傾いたときにこのミラー1
から見て放射光発光点Xが元の位置より角度Δθだけず
れるように、前記ローカルバンプ軌道におけるビームの
軌道制御を行わしめるようにする。
In the case where the synchrotron radiation reflection mirror, which is the prerequisite configuration in the above configuration, is a plane mirror, as shown in FIG.
The trajectory of the beam on the local bump trajectory is controlled so that the synchrotron radiation point X is shifted by an angle Δθ from its original position when viewed from above.

【0010】このような構成によれば、放射光反射ミラ
ー1が揺動している時でもシンクロトロン放射光の該ミ
ラー1への入射角度は常にθ0の一定値となり、該放射
光のミラー反射率の入射角依存性の問題はなくなる。
According to such a configuration, even when the synchrotron radiation reflection mirror 1 is oscillating, the angle of incidence of the synchrotron radiation onto the mirror 1 is always a constant value of θ0, and the mirror reflection of the synchrotron radiation The problem of the dependence of the rate on the angle of incidence is eliminated.

【0011】一方、シンクロトロン放射は水平方向、垂
直方向共に発散しているので、この広がりを抑えたり、
平行或いは集光状態にして露光強度の増大を図るために
凹状のトロイダルミラーを使用した場合は次のようにな
る。トロイダルミラーの場合には水平方向、垂直方向共
に集光しているが、露光強度増大に支配的なのは水平方
向の集光であるので以下では水平方向の集光の度合いに
ついて述べる。まず、従来と同様に放射光発光点Xの位
置が変わらないならば、放射光反射ミラーの揺動角の変
化に従ってシンクロトロン放射光の水平方向の集光の度
合いは図2に示されるように変化する。この様な反射ミ
ラーの(水平方向)曲率半径をRとすると、図3に示さ
れる様に、光源xの位置をミラーの焦点距離f〔R/2
sin(θ0)で表される〕に置けば、ミラー面で反射
した光線は平行光線となる。また、図4に示されるよう
に光源xの位置を上記焦点距離fの位置より遠ざければ
反射光はより集光された状態となり、逆に光源xを上記
焦点距離fよりミラー面側に近づけば、反射光は平行光
より広がった状態となる。以上の光の集束、発散現象を
図5及び図6に示されるような放射光反射ミラー10の
揺動があり、且つ放射光発光点Xの位置が変わらない場
合に置き換えて考えてみると、曲率半径Rを持った放射
光反射ミラー10の揺動中心Wが、シンクロトロン放射
光のミラー反射点Mの近傍にあるとした場合、ミラーの
揺動角をΔθとすると、ミラーへの入射角はθ0−Δθ
となる。 この時の焦点距離をf′とすると、f′=R/2sin
(θ0−Δθ)となり、f′>fとなるため、D=fと
した時、D<f′となるため、ビームはやや広がった形
状となり、集光率は低下する。ミラー揺動を逆方向に行
った時(Δθが負の時)にはこの逆にf′<fとなるた
めに集光率が増大する。また、集光率が大きい時と小さ
い時ではビームの横幅が異なる事はもちろんであるが、
その形状も図2で示すように変化する。一方、ミラーの
反射率は入射角が小さいほど大きい。従って、Δθが正
の時、集光率は小さく、反射率は大きい。逆にΔθが負
の時、集光率は大きく、反射率は小さくなる。ある露光
面積をミラーの揺動によって露光した時の積算照射量分
布はこの様に、Δθの変化に伴う集光率の変化、反射率
の変化、ビーム形状の変化の3点の兼ね合いから決まる
。光源点が全く移動しないミラー揺動法だけを採用した
場合、露光領域中の任意の部分における水平方向の積算
照射量分布を調べると、図7に示されるように、中央部
で大きく、両端部分で小さくなる分布を示す。従って、
水平方向の積算照射量分布は均一なものではない。
On the other hand, since synchrotron radiation diverges in both the horizontal and vertical directions, it is possible to suppress this spread,
When a concave toroidal mirror is used to increase the exposure intensity in a parallel or condensed state, the situation will be as follows. In the case of a toroidal mirror, light is focused in both the horizontal and vertical directions, but since it is the horizontal light focusing that is dominant in increasing the exposure intensity, the degree of light focusing in the horizontal direction will be described below. First, if the position of the synchrotron radiation emitting point Change. Assuming that the radius of curvature (in the horizontal direction) of such a reflecting mirror is R, as shown in FIG.
sin(θ0)], the rays reflected by the mirror surface become parallel rays. Furthermore, as shown in FIG. 4, if the position of the light source x is moved further away from the position of the focal length f, the reflected light becomes more condensed, and conversely, the light source x is moved closer to the mirror surface than the focal length f. For example, reflected light becomes more spread out than parallel light. If we replace the above light convergence and divergence phenomena with the case where the synchrotron radiation reflecting mirror 10 oscillates as shown in FIGS. 5 and 6 and the position of the synchrotron radiation emission point X does not change, If the center of oscillation W of the synchrotron radiation reflecting mirror 10 with the radius of curvature R is near the mirror reflection point M of the synchrotron radiation, and if the oscillation angle of the mirror is Δθ, then the angle of incidence on the mirror is is θ0−Δθ
becomes. If the focal length at this time is f', then f'=R/2sin
(θ0−Δθ), and f'>f. Therefore, when D=f, D<f', so the beam has a slightly expanded shape and the condensing rate decreases. When the mirror is oscillated in the opposite direction (when Δθ is negative), on the contrary, f'<f, so that the light collection efficiency increases. Also, of course, the width of the beam differs when the condensing rate is high and low, but
Its shape also changes as shown in FIG. On the other hand, the reflectance of a mirror increases as the angle of incidence decreases. Therefore, when Δθ is positive, the light collection rate is small and the reflectance is large. Conversely, when Δθ is negative, the light collection rate is high and the reflectance is low. In this way, the integrated dose distribution when a certain exposure area is exposed by swinging the mirror is determined by the balance of three points: the change in condensing rate due to the change in Δθ, the change in reflectance, and the change in beam shape. When only the mirror rocking method in which the light source point does not move at all is used, when examining the horizontal integrated dose distribution in any part of the exposure area, as shown in Fig. 7, it is large in the center and large in both ends. shows a distribution that decreases with . Therefore,
The cumulative dose distribution in the horizontal direction is not uniform.

【0012】一方、この様なトロイダルな鏡面を持つ放
射光反射ミラー10を揺動せしめた際に、該揺動角Δθ
の変化に伴って放射光発光点Xの位置を該ミラー10か
ら見てその揺動角の分だけずれる様にローカルバンプ軌
道におけるビームの軌道制御を行わしめるようにすると
、図8に示されるようにシンクロトロン放射光の水平方
向の集光の度合いは均一化される事になる。しかし、こ
の場合に得られる積算照射量の水平方向の分布を調べる
と、図9に示されるように両端部分で大きく、中央部で
小さくなる。この場合には揺動角の変化に伴う集光率の
変化、或いはビーム形状の変化は全く生じていないが、
水平方向の積算照射量分布はやはり均一ではない。
On the other hand, when the radiation reflection mirror 10 having such a toroidal mirror surface is oscillated, the oscillation angle Δθ
When the beam trajectory is controlled in the local bump trajectory so that the position of the synchrotron radiation point X is shifted by the swing angle when viewed from the mirror 10 as The degree of horizontal condensation of synchrotron radiation light will be made uniform. However, when we examine the horizontal distribution of the cumulative dose obtained in this case, as shown in FIG. 9, it is large at both ends and small at the center. In this case, there is no change in the condensing rate or change in the beam shape due to the change in the swing angle, but
The cumulative dose distribution in the horizontal direction is still not uniform.

【0013】この様な放射光照射領域中の任意の部分に
おける水平方向の積算照射量分布の不均一化を防止する
には、放射光反射ミラー10の揺動時に放射光発光点X
の位置をずらす事が必要となるが、そのずらす量はミラ
ー揺動角に相当する分より小さくなくてはならない。本
発明者等は後述する実験で、前記ミラー10の揺動角Δ
θに対し該ミラーから見て放射光発光点Xの位置が元の
位置よりどの程度の角度βずらすと照射面中の水平方向
の積算照射量分布の均一化がより達成される事になるか
を求めた(実際には水平方向の積算照射量分布の最大値
を100%とした場合に、最低値との開きが7%未満に
なる角度βの範囲を求めた)ところ、次式に示されるよ
うな結果を得た。 0<β<0.8・Δθ
In order to prevent such non-uniformity of the integrated radiation dose distribution in the horizontal direction in any part of the synchrotron radiation irradiation area, when the synchrotron radiation reflecting mirror 10 swings, the synchrotron radiation emission point
It is necessary to shift the position of the mirror, but the amount of shift must be smaller than the amount equivalent to the mirror swing angle. In an experiment to be described later, the present inventors found that the swing angle Δ of the mirror 10 was
By what angle β should the position of the synchrotron radiation emission point X be shifted from the original position when viewed from the mirror with respect to θ, in order to achieve a more uniform cumulative irradiance distribution in the horizontal direction on the irradiation surface? (Actually, when the maximum value of the cumulative dose distribution in the horizontal direction is taken as 100%, we calculated the range of angle β where the difference from the minimum value is less than 7%), as shown in the following formula. The results were as follows. 0<β<0.8・Δθ

【0014】このため前述の放射光反射ミラー10が凹
状のトロイダルミラーの場合は、該ミラー10が角度Δ
θ傾いた時にこのミラー10から見て放射光発光点Xが
元の位置より上記の式で表される角度βだけずれる様に
前記ローカルバンプ軌道におけるビームの軌道制御を行
わしめる事になる。
Therefore, when the above-mentioned emitted light reflecting mirror 10 is a concave toroidal mirror, the mirror 10 has an angle Δ
The trajectory of the beam on the local bump trajectory is controlled so that when the mirror 10 is tilted, the synchrotron radiation point X is shifted from its original position by an angle β expressed by the above equation.

【0015】[0015]

【実施例】以下本発明の具体的実施例につき説明する。[Examples] Specific examples of the present invention will be described below.

【0016】図10は本発明装置の一実施例の構成の概
要を示す平面図であり、2は電子蓄積リングであって、
該リング2中を周回する電子ビームは偏向マグネット3
で偏向せしめられた際軌道の接線方向にシンクロトロン
放射光を放射する事になる。この放射光はビームライン
4a、4bにより該リング2外に取り出され、その途中
のミラーチャンバ5a、5b内に設けられた放射光反射
ミラーの反射及び揺動で垂直方向に振られ、水平方向に
偏平な該放射光の照射野の拡大が図られる。
FIG. 10 is a plan view showing the outline of the configuration of an embodiment of the device of the present invention, and 2 is an electron storage ring,
The electron beam orbiting in the ring 2 is deflected by a deflection magnet 3.
When deflected, synchrotron radiation is emitted in the tangential direction of the orbit. This synchrotron radiation is taken out of the ring 2 by beam lines 4a and 4b, is swung vertically by the reflection and swinging of synchrotron radiation reflection mirrors provided in mirror chambers 5a and 5b, and is swung horizontally. The irradiation field of the flat radiation light is expanded.

【0017】本実施例では図10及び図11に示される
ようにこの偏向マグネット3を中心にその前後の軌道上
に2つずつステアリングマグネット6a乃至6dが設け
られており、これらのマグネットへの供給電流の調整に
よって図11に示される様に、前記偏向マグネット3を
中心とした電子ビームの閉じたローカルバンプ軌道を作
る事ができるようにしている(このローカルバンプ軌道
は個々の偏向部内でのみ変化するため、他の偏向部に影
響を与えない)。又、前記ステアリングマグネット6a
乃至6dへの供給電流の調整は図12に示されるように
、前記放射光反射ミラーのミラーポジション(揺動角度
Δθ)信号を、波形発生器を備えた制御回路7aに入力
し、そこで前記ミラーポジションの場合に最適なシンク
ロトロン放射光の発光点及び発光角度(後述するように
、放射光反射ミラーの種類により異なる)を演算すると
共に、この様な放射光の発光点及び発光角度に設定する
事ができる偏向マグネット3を中心とした前記ローカル
バンプ軌道を求め、該軌道の形成に必要なステアリング
マグネット6a乃至6dへの各供給電流を決定して、そ
の決定に基づき該制御回路7aから増幅回路7bを介し
て、各ステアリングマグネット6a乃至6dの電流供給
装置70a乃至70dに電流供給制御信号を出力する事
で実施される。
In this embodiment, as shown in FIGS. 10 and 11, two steering magnets 6a to 6d are provided on orbits in front and behind the deflection magnet 3, and the supply to these magnets is By adjusting the current, it is possible to create a closed local bump trajectory of the electron beam centered on the deflection magnet 3, as shown in FIG. 11 (this local bump trajectory changes only within each deflection section). (Therefore, it does not affect other deflection parts). Moreover, the steering magnet 6a
To adjust the current supplied to the mirrors 6d to 6d, as shown in FIG. In the case of the synchrotron radiation position, the optimum emission point and emission angle of the synchrotron radiation light (as described later, it differs depending on the type of synchrotron radiation reflection mirror) are calculated, and the emission point and emission angle of such synchrotron radiation light are set. The local bump trajectory centered on the deflection magnet 3 that can be used is determined, and each supply current to the steering magnets 6a to 6d necessary for forming the trajectory is determined.Based on the determination, the control circuit 7a to the amplifier circuit This is carried out by outputting a current supply control signal to the current supply devices 70a to 70d of each of the steering magnets 6a to 6d via the magnets 7b.

【0018】これらの制御回路7a、増幅回路7b及び
電流供給装置70a乃至70dによって実際に行われる
前記ローカルバンプ軌道のビームの軌道制御は放射光反
射ミラーの種類に応じて異なる制御を行った。
The beam trajectory control of the local bump trajectory actually performed by the control circuit 7a, the amplifier circuit 7b, and the current supply devices 70a to 70d is controlled differently depending on the type of the emitted light reflecting mirror.

【0019】即ちミラーチャンバ5a、5b内に設けら
れる放射光反射ミラーが平面ミラーの場合は前記図1に
示されるように、放射光反射ミラー1が角度Δθ傾いた
時に、該ミラーから見て放射光発光点Xが元の位置より
角度Δθだけずれる様に前記ビームの軌道制御を行うも
のとした。その結果、該ミラー1への放射光入射角θ0
が常に一定となり、その反射率も変化しなくなった。従
って、揺動角の変化に伴って照射されるX線のスペクト
ルが変化するといった問題も全く生じない。尚、この反
射により放射光の垂直方向の照射野は角度Δθ分広がる
事になる。
That is, when the radiation reflection mirrors provided in the mirror chambers 5a and 5b are flat mirrors, as shown in FIG. The trajectory of the beam was controlled so that the light emitting point X was shifted by an angle Δθ from its original position. As a result, the angle of incidence of the emitted light on the mirror 1 is θ0
is always constant, and its reflectance no longer changes. Therefore, the problem that the spectrum of the irradiated X-rays changes as the swing angle changes does not occur at all. Note that due to this reflection, the vertical irradiation field of the synchrotron radiation is expanded by an angle Δθ.

【0020】一方、前記ミラーチャンバ5a、5b内の
ミラーがトロイダルミラーの場合、上記平面ミラーと同
じ様な制御を行ったのでは、積算照射量は平面ミラーを
用いた場合よりも大きくなるが、照射面中の任意の部分
における水平方向の積算照射量分布を採った時に、両端
側で大きく中央部分で小さくなり、不均一なものとなる
。反対に、放射光反射ミラーが揺動しても放射光発光点
位置や角度を変えない場合は、放射光が垂直方向に振ら
れるに従ってそのビーム形状や集光の度合いが大きく変
化するために前記の場合と異なった分布になるが、やは
り不均一なものとなる。そこで、集光ミラーを用いた場
合にこの様な積算照射量分布の均一化を図るために放射
光発光点Xの位置の移動制御をどのような範囲で行うべ
きかが次のような実験で求められた。
On the other hand, when the mirrors in the mirror chambers 5a and 5b are toroidal mirrors, if the same control as for the above-mentioned plane mirrors is performed, the cumulative irradiation amount will be larger than when plane mirrors are used. When taking the cumulative dose distribution in the horizontal direction at any part of the irradiation surface, it is large at both ends and small at the center, making it non-uniform. On the other hand, if the synchrotron radiation point position and angle do not change even if the synchrotron radiation reflection mirror oscillates, the beam shape and degree of convergence will change significantly as the synchrotron radiation is swung in the vertical direction, so Although the distribution is different from that in the case of , it is still non-uniform. Therefore, the following experiment was conducted to determine within what range the movement of the synchrotron radiation point I was asked.

【0021】まず、この実験で使用される電子蓄積リン
グ2中で測定された電子ビームエネルギEは1GeV、
ビーム電流Iは200mA、偏向マグネット磁束密度B
は1.2Tであった。又、ビームライン4a、4bで形
成される発光点Xから照射面までの全長は8mで、図1
3(a)、(b)に示されるように放射光発光点Xより
2.7mのところにミラーチャンバ5a、5bが設けら
れ、その中に長さ0.6m、水平方向曲率半径0.11
3m、垂直方向曲率半径257mのトロイダルな反射面
を持つ放射光反射ミラー10が設けられている(このミ
ラー10による水平方向の集光率は8m/2.7m=約
2.96である)。該放射光反射ミラー10はニュート
ラル状態では放射光の光路に対して21mradの角度
θ0だけ傾いており、揺動時にそのニュートラルの状態
から上下に±6mradの範囲で揺動するように設置さ
れている。
First, the electron beam energy E measured in the electron storage ring 2 used in this experiment is 1 GeV,
Beam current I is 200mA, deflection magnet magnetic flux density B
was 1.2T. In addition, the total length from the light emitting point X formed by beam lines 4a and 4b to the irradiation surface is 8 m, and as shown in
As shown in FIGS. 3(a) and 3(b), mirror chambers 5a and 5b are provided 2.7 m from the synchrotron radiation point
A radiation reflecting mirror 10 having a toroidal reflecting surface with a length of 3 m and a vertical radius of curvature of 257 m is provided (the horizontal light collection rate of this mirror 10 is 8 m/2.7 m = approximately 2.96). The synchrotron radiation reflecting mirror 10 is tilted at an angle θ0 of 21 mrad with respect to the optical path of the synchrotron radiation in the neutral state, and is installed so that it can swing vertically within a range of ±6 mrad from the neutral state when swinging. .

【0022】この時、放射光反射ミラー10の揺動角Δ
θに対し放射光発光点Xの位置を種々移動せしめ、照射
面における水平方向の照射量分布をスキャン方向(垂直
方向)で採ったところ、図14及び図15に示されるよ
うな結果を得た。この時、垂直方向の照射量の均一性を
最も良くするためには該ミラーを等角速度で揺動すれば
良いので、揺動角速度は一定とした。図14は放射光発
光点Xの移動を全く行わなかった場合であり、中央部下
方が最も照射量が大きく、これを100%とした時に、
これより両端及び上方に向かうに従ってその照射量が小
さくなり、照射量の差の最大値は約7%となった。一方
、図15は該ミラー10の揺動角Δθに対し、放射光発
光点Xの位置をこのミラー10から見てΔθ/2の角度
だけずらした状態で照射を行った時の照射量が最も高く
、これを100%とした場合、これより中央側に向かう
に従ってその照射量が少なくなり、照射量の差は約5%
となった。 この時、先の平面ミラーの場合ほどではないが、放射光
発光点Xを全く移動しなかった場合と比べて、ミラー1
0に対する入射角の変化も小さくなるので、揺動角の変
化に伴う入射X線のスペクトルの変化も小さくなる。但
しこの時、水平方向照射量の積分値がスキャン方向の任
意の点毎に一定になるように、先の場合(一定角速度)
とは異なり、スキャン速度の調整を行っている。
At this time, the swing angle Δ of the emitted light reflecting mirror 10
When the position of the synchrotron radiation emission point . At this time, in order to maximize the uniformity of the irradiation amount in the vertical direction, the mirror should be oscillated at a constant angular velocity, so the oscillation angular velocity was kept constant. Figure 14 shows the case where the synchrotron radiation point X is not moved at all, and the area below the center has the highest irradiation amount, and when this is taken as 100%,
The irradiation amount decreased toward both ends and upward, and the maximum value of the difference in irradiation amount was about 7%. On the other hand, FIG. 15 shows that the irradiation amount is the highest when irradiation is performed with the position of the synchrotron radiation emission point X shifted by an angle of Δθ/2 when viewed from the mirror 10 with respect to the swing angle Δθ of the mirror 10 If this is set as 100%, the irradiation amount decreases as you move toward the center, and the difference in irradiation amount is approximately 5%.
It became. At this time, although it is not as much as in the case of the plane mirror described above, compared to the case where the synchrotron radiation emission point
Since the change in the incident angle with respect to 0 is also small, the change in the spectrum of the incident X-ray due to the change in the swing angle is also small. However, in this case, in the previous case (constant angular velocity), so that the integral value of the horizontal direction irradiation amount is constant for each arbitrary point in the scanning direction.
Unlike, the scanning speed is adjusted.

【0023】更に本発明者等は放射光反射ミラー10の
揺動角Δθに対し、放射光発光点Xの位置をずらす角度
βにつき種々偏向を加えて照射を実施し、その照射量の
差の最大値を採り続けたところ、図16に示されるよう
になった。そして、本発明者等は、放射光発光点Xの移
動を全く行わない場合の照射量の差である7%よりもこ
の差の最大値を小さくするためのβの範囲として、0<
β<0.8・Δθと設定した。
Furthermore, the present inventors carried out irradiation by adding various deflections to the swing angle Δθ of the synchrotron radiation reflection mirror 10 and the angle β for shifting the position of the synchrotron radiation emission point X, and investigated the difference in the irradiation amount. When the maximum value was continued, the result was as shown in FIG. 16. The inventors have determined that the range of β is 0<
It was set as β<0.8·Δθ.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上詳述した本発明装置によれば、水平
方向に偏平なシンクロトロン放射光の照射野拡大に際し
、揺動させながら使用される放射光反射ミラーの放射光
反射率の入射角依存性を廃して照射強度を一定に保つ事
ができるようにすると共に、リソグラフィ等に於いて有
害な2次電子の放出等の原因となる放射光の短波長成分
のカットもできるようになる。又、特に放射光反射ミラ
ーがトロイダルミラーの場合に問題となる水平方向の照
射量分布の不均一性を最小限に抑える事が可能となる。
Effects of the Invention According to the apparatus of the present invention described in detail above, when expanding the irradiation field of horizontally flat synchrotron radiation, the incident angle of the synchrotron radiation reflectance of the synchrotron radiation reflection mirror used while being oscillated can be adjusted. It becomes possible to eliminate the dependence and keep the irradiation intensity constant, and it also becomes possible to cut short wavelength components of synchrotron radiation, which cause the emission of harmful secondary electrons in lithography and the like. Furthermore, it is possible to minimize the non-uniformity of the horizontal irradiation dose distribution, which is a problem especially when the emitted light reflecting mirror is a toroidal mirror.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】放射光反射ミラーが平面ミラーの場合の本発明
の基本構成を示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the basic configuration of the present invention in a case where the emitted light reflecting mirror is a plane mirror.

【図2】放射光反射ミラーがトロイダルミラーの場合に
放射光発光点の位置が変わらない時に放射光の水平方向
の集光の度合いの状態を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the degree of horizontal convergence of synchrotron radiation when the radiation light reflecting mirror is a toroidal mirror and the position of the radiation emitting point does not change.

【図3】トロイダルな反射面を持つミラーによる光の集
光状態を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a state of condensing light by a mirror having a toroidal reflective surface.

【図4】同じくトロイダルな反射面を持つミラーによる
光の集光状態を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state of convergence of light by a mirror having a toroidal reflective surface.

【図5】従来構成でトロイダルな反射面を持つ放射光反
射ミラーを揺動させた場合の放射光のスキャン状態を示
す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a scanning state of radiation light when a radiation reflection mirror having a toroidal reflecting surface is oscillated in a conventional configuration.

【図6】同じく従来構成による放射光のスキャン状態を
示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a scanning state of synchrotron radiation according to the conventional configuration.

【図7】放射光発光点の位置を固定してトロイダルミラ
ーを揺動させた時の放射光照射面中の任意の部分の水平
方向の積算照射量分布を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the cumulative irradiation amount distribution in the horizontal direction of an arbitrary part of the radiation irradiation surface when the position of the radiation emission point is fixed and the toroidal mirror is oscillated.

【図8】トロイダルミラーを揺動させた時に同時に放射
光発光点の位置も同じ角度分だけずらす制御を行なった
場合に得られた放射光の水平方向の集光の度合いの状態
を示す説明図である。
[Fig. 8] An explanatory diagram showing the degree of horizontal convergence of synchrotron radiation obtained when the toroidal mirror is oscillated and the position of the synchrotron radiation emission point is also shifted by the same angle at the same time. It is.

【図9】上記の放射光発光点をミラー揺動と共にずらす
制御を行なった時の放射光照射面中の任意の部分の水平
方向の積算照射量分布を示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing the integrated irradiation dose distribution in the horizontal direction at an arbitrary portion of the radiation irradiation surface when the radiation emission point is controlled to be shifted along with the mirror rocking.

【図10】本発明装置の一実施例の構成の概要を示す平
面図である。
FIG. 10 is a plan view showing an outline of the configuration of an embodiment of the device of the present invention.

【図11】本実施例におけるローカルバンプ軌道を形成
する構成を示す説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a configuration for forming a local bump trajectory in this embodiment.

【図12】上記ローカルバンプ軌道の形成に使用される
ステアリングマグネットへの電流供給構成を示す回路図
である。
FIG. 12 is a circuit diagram showing a configuration for supplying current to a steering magnet used to form the local bump trajectory.

【図13】本実施例構成で放射光反射ミラーにトロイダ
ルミラーが用いられた場合の構成を示す説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a configuration in the case where a toroidal mirror is used as the emitted light reflecting mirror in the configuration of this embodiment.

【図14】放射光発光点の移動を行なわなかった時の照
射面中の放射光照射量を示すグラフである。
FIG. 14 is a graph showing the amount of radiation on the irradiation surface when the radiation point is not moved.

【図15】放射光発光点の移動を行なった時の照射面中
の放射光照射量を示すグラフである。
FIG. 15 is a graph showing the amount of radiation on the irradiation surface when the radiation point is moved.

【図16】ミラーの揺動角に対する放射光発光点の移動
量を変更した場合の照射量の差の最大値を採った結果を
示すグラフである。
FIG. 16 is a graph showing the results of taking the maximum value of the difference in irradiation amount when the amount of movement of the synchrotron radiation point with respect to the rocking angle of the mirror is changed.

【図17】ミラー揺動法の説明図である。FIG. 17 is an explanatory diagram of a mirror rocking method.

【図18】ビーム揺動法の説明図である。FIG. 18 is an explanatory diagram of the beam swing method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、10    放射光反射ミラー 2        電子蓄積リング 3        偏向マグネット 4a、4b   ビームライン 5a、5b   ミラーチャンバ 6a〜6d   ステアリングマグネット7a    
   制御回路 7b       増幅回路 70a〜70d    電流供給装置 8        パータベータ X       放射光発光点 Δθ     ミラー揺動角 β       放射光発光点のずらし角度θ0   
   ニュートラル状態の時のミラー傾斜角度
1, 10 Synchrotron radiation reflecting mirror 2 Electron storage ring 3 Deflection magnets 4a, 4b Beam lines 5a, 5b Mirror chambers 6a to 6d Steering magnet 7a
Control circuit 7b Amplification circuits 70a to 70d Current supply device 8 Perturbator X Synchrotron radiation point Δθ Mirror swing angle β Shift angle of synchrotron radiation point θ0
Mirror tilt angle in neutral state

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  ビーム周回の為に偏向マグネットで該
ビームを偏向せしめた時にシンクロトロン放射光を放射
する放射光リングと、該リングから取り出されてくるシ
ンクロトロン放射光をその揺動によって一方向に振り、
該方向への放射光照射領域の拡大を図る放射光反射ミラ
ーを有する放射光取り出し装置において、前記偏向マグ
ネットの前後に複数のステアリングマグネットを設けて
該偏向マグネットを中心に閉じたローカルバンプ軌道を
作ると共に、該軌道中で前記ビームの軌道制御を行って
放射光反射ミラーの揺動角度に応じて前記シンクロトロ
ン放射光の発光点位置及び発光角度を変更せしめる様に
した事を特徴とする放射光取り出し装置。
Claim 1: A synchrotron radiation ring that emits synchrotron radiation when the beam is deflected by a deflection magnet for beam circulation, and a synchrotron radiation that is taken out from the ring in one direction by its oscillation. Shake it,
In a synchrotron radiation extraction device having a synchrotron radiation reflection mirror for expanding a synchrotron radiation irradiation area in the direction, a plurality of steering magnets are provided before and after the deflection magnet to create a local bump trajectory that is closed around the deflection magnet. In addition, the synchrotron radiation is characterized in that the trajectory of the beam is controlled in the orbit to change the light emitting point position and the light emission angle of the synchrotron radiation according to the swing angle of the synchrotron radiation reflecting mirror. Retrieval device.
【請求項2】  請求項第1項記載の放射光取り出し装
置において、放射光反射ミラーが平面ミラーの場合に、
該ミラーが揺動中心の回りで放射光のミラーへの初期入
射角θ0から角度Δθ傾いた時にミラーの揺動中心から
見て発光点が元の位置より角度Δθだけずれるように前
記ローカルバンプ軌道におけるビームの軌道制御を行わ
しめる様にした事を特徴とする請求項第1項記載の放射
光取り出し装置。
2. In the radiation extraction device according to claim 1, when the radiation reflection mirror is a plane mirror,
The local bump trajectory is such that when the mirror is tilted by an angle Δθ from the initial incident angle θ0 of the synchrotron radiation to the mirror around the swing center, the light emitting point is shifted by the angle Δθ from the original position when viewed from the mirror swing center. 2. The synchrotron radiation extraction device according to claim 1, wherein the radiation beam extraction device is configured to control the trajectory of the beam.
【請求項3】  請求項第1項記載の放射光取り出し装
置において、放射光反射ミラーが凹状のトロイダルミラ
ーの場合に、該ミラーが揺動中心の回りで放射光のミラ
ーへの初期入射角θ0から角度Δθだけ傾いた時にミラ
ーの揺動中心から見て放射光発光点が元の位置より下式
で表される角度βだけずれるように前記ローカルバンプ
軌道におけるビームの軌道制御を行わしめる様にした事
を特徴とする請求項第1項記載の放射光取り出し装置。 0<β< 0.8・Δθ
3. In the synchrotron radiation extraction device according to claim 1, when the synchrotron radiation reflecting mirror is a concave toroidal mirror, the initial incident angle of the synchrotron radiation to the mirror is θ0 around the center of oscillation of the mirror. The trajectory of the beam in the local bump trajectory is controlled so that when the beam is tilted by an angle Δθ from the center of rotation of the mirror, the synchrotron radiation emission point is shifted from its original position by an angle β expressed by the following formula. The emitted light extraction device according to claim 1, characterized in that: 0<β<0.8・Δθ
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