JPH04359200A - Ｓｏｒ光装置におけるｓｏｒ光出射用窓装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ＳＯＲ光（シンクロ
トロン放射光）装置において、ＬＳＩ基板等の露光対象
を大気中で露光することを可能にして露光作業効率を高
めると同時に、ＳＯＲ光装置と露光装置との連結の基準
を簡単に得ることができるようにしたものである。

【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、
シンクロトロン放射光（ＳＯＲ光）を利用して超々ＬＳ
Ｉ回路の作成、医療分野における診断、分子解析、構造
解析等様々な分野への適用が期待されている。

【０００３】このＳＯＲ光装置の概要は、例えば図２に
示すように、電子発生装置（電子銃等）１０で発生した
電子ビームが直線加速器（ライナック）１２で光速近く
に加速され、ビーム輸送部１４の偏向電磁石１６で偏向
されて、インフレクタ１８を介してシンクロトロン２０
の蓄積リング２２内に入射される。蓄積リング２２に入
射された電子ビームは高周波加速空洞２１でエネルギを
与えられながら収束電磁石２３で収束され、偏向電磁石
２４で偏向されて真空ダクトで構成された蓄積リング２
２内を周回し続ける。偏向電磁石２４で偏向される時に
発生するＳＯＲ光２９は光取り出しライン２６先端の窓
３２を通して出射される。

【０００４】このＳＯＲ光２９の出射用の窓３２は、光
取り出しライン２６内部の高真空と外部の低真空または
大気を遮断しながらＳＯＲ光２９を出射する機能を必要
とするもので、ＳＯＲ光２９の透過率が高くかつ機械的
強度が強いベリリウム等の薄い金属膜を用いて構成され
た窓（以下、金属膜窓３２とする。）となっている。

【０００５】こうして出射されたＳＯＲ光２９は、例え
ば露光装置２８に送られて超々ＬＳＩ回路作成用の光源
等として利用されるが、蓄積リング２２から出射される
ＳＯＲ光２９は本来垂直方向の広がりが小さいため、垂
直方向に拡大して大きな露光面積を確保する必要があり
、ミラーもしくは電子揺動によってＳＯＲ光を拡大する
ことが行われる。

【０００６】例えばミラーを用いる場合の光取り出しラ
イン２６では、図３に示すように、光取り出しライン２
６の途中に斜入射ミラー３０が配設され、光取り出しラ
イン２６と直交する水平な軸３４を支点として水平軸回
りに揺動自在に支持されている。斜入射ミラー３０は、
無酸素銅、ＳｉＣ、Ａｕ、Ｐｔ等の平面もしくは曲面鏡
で構成され、ＳＯＲ光２９を反射して光取り出しライン
２６先端の金属膜窓３２から出射させる。

【０００７】この斜入射ミラー３０を駆動するため斜入
射ミラー３０の端部には、ミラー揺動機構３６のロッド
３８が取付けられている。ロッド３８はモータ４０で駆
動されるカム４２の回転により上下方向に往復し、斜入
射ミラー３０を水平な軸３４の回りに揺動して、ＳＯＲ
光２９を垂直方向に拡大させる。そして、ＳＯＲ光２９
の出射用の金属膜窓３２は、拡大されたＳＯＲ光２９に
対応して、図４に示すように、全露光範囲に対応した面
積を有するものがＳＯＲ光装置に固定されて用いられる
。

【０００８】ところが、このような全露光範囲に対応し
た面積の金属膜窓３２では、機械的強度を確保するため
には板厚を厚くしなければならず、これによってＳＯＲ
光２９の透過率が低くなることから、図５に示すように
、光取り出しライン２６の先端部にベローズ４４を介装
してＳＯＲ光２９の揺動に同期させて金属膜窓３２を窓
部揺動機構４６で揺動するようにし、金属膜窓３２の面
積を、図６に示すように、小さくすることが提案されて
いる。

【０００９】一方、ベリリウムの金属膜窓３２はＳＯＲ
光２９の透過により加熱されるため、大気中にさらされ
ていると酸化腐食を起こし、強度が弱まってしまう。こ
のため、図３に示すように、金属膜窓３２の先に連結さ
れる露光装置２８を密閉容器として内部全体にヘリウム
等の不活性ガスを充填し、この中でマスク４８を用いて
露光対象（ＬＳＩ基板等）５０を露光するようにしてベ
リリウムの金属膜窓３２の酸化腐食を防止することが考
えられている。

【００１０】ところが、このような露光装置２８では、
露光対象５０を密閉容器中に入れて露光しなければなら
ないので、露光対象５０の出し入れに手間がかかり、露
光作業の効率が悪くなってしまう。そこで、図５に示す
ように、金属膜窓３２の外側にキャビティ５２とその先
端を塞ぐ金属膜窓３２よりも薄いＸ線マスク基板材料で
作られた金属膜窓３２と同程度の大きさのメンブレン窓
５４とを設け、この内部にヘリウムなどの不活性ガスを
充填しておき、キャビティ５２内のヘリウム中を通過し
メンブレン窓５４から大気中に出射されるＳＯＲ光２９
を用いて露光装置２８の大気中に設置したマスク４８を
用いて露光対象５０を露光することも提案されている。

【００１１】この図５のように、べリリウムなどの金属
膜窓３２の強度向上とＳＯＲ光２９の拡大のため金属膜
窓３２を揺動し、さらに、金属膜窓３２の酸化腐食防止
と大気中での露光を可能とするためキャビティ５２とメ
ンブレン窓５４を設ける場合には、ＳＯＲ光２９の揺動
に連動して金属膜窓３２およびそれ以後のキャビティ５
２とメンブレン窓５４を揺動するようにしなければなら
ない。

【００１２】このため、ＳＯＲ光装置に露光装置２８を
連結する場合、露光装置２８に最も近いメンブレン窓５
４は揺動することから基準として用いることができず、
遠く離れた光取り出しライン２６の固定部分を基準にし
なければならず、作業性が悪く、金属膜窓３２を揺動さ
せることと、キャビティ５２及びメンブレン窓５４を設
けて大気露光を行うこととを両立させることが難しいと
いう問題がある。

【００１３】そこで、このような従来の技術における欠
点を解決して、大気中での露光の実現と露光装置の連結
時の基準の確保とが簡単にできるＳＯＲ光装置における
ＳＯＲ光出射用窓装置として、本出願人の出願に係る特
願平２−４１５０１６号の明細書および図面に記載のも
のを提案されている。

【００１４】これは、図７のように光取り出しライン２
６の先端にベローズ４４を介して揺動可能かつ当該光取
り出しライン２６を真空封止してＳＯＲ光２９を取り出
すベリリウム等の金属膜窓３２を配設し、この金属膜窓
３２の下流側にこの金属膜窓３２の外側の面を囲み内部
に不活性ガスが充填されるベローズ６２で形成されたキ
ャビティ６４を配設し、このキャビティ６４の先端にＳ
ＯＲ光装置に固定されてこのキャビティ６４を封止しか
つ内部を通過してくるＳＯＲ光２９を大気中に出射する
固定メンブレン窓６８を配設したものである。

【００１５】これによれば、揺動される金属膜窓３２の
下流側のキャビティ６４をベローズ６２で構成し、その
先端部を固定メンブレン窓６８で塞ぐようにしており、
ＳＯＲ光装置に固定状態となっている固定メンブレン窓
６８を露光装置などとの連結時の基準として用いること
ができ、しかも固定メンブレン窓６８を固定してもキャ
ビティ６４のベローズ６２で金属膜窓３２の揺動はでき
る。

【００１６】また、金属膜窓３２の外側のキャビティ６
４内に不活性ガスを充填するようにしており、金属膜窓
３２を不活性ガスで覆って酸化腐食を防止しながら、固
定メンブレン窓６８からＳＯＲ光２９を大気中に取り出
し、大気中での露光などができる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】前記図７の構成によれ
ば、金属膜窓３２を上下の数１０ｍｍ動かす必要がある
ので、これに追随し得るようにベローズ４４，６２を長
く作らなければならない。ところが、ベローズ４４，６
２を長く作ると、図８に示すように自重で下方へ撓み、
ＳＯＲ光２９の出射を妨げるおそれがあった。この発明
は、前記従来の技術における欠点を解決して、ベローズ
４４，６２のたわみを防止したＳＯＲ光装置におけるＳ
ＯＲ光出射用窓装置を提供しようとするものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】この発明は、光取り出し
ライン先端に配設され筒状部材を間に挾んだベローズを
介して揺動可能にかつ当該光取り出しラインを真空封止
してＳＯＲ光を取り出す金属膜窓と、この金属膜窓の下
流側に配設されてこの金属膜窓の外側を囲むように筒状
部材を間に挾んだベロースで構成されて内部に不活性ガ
スが充填されたキャビティと、このキャビティ先端に配
設されＳＯＲ光装置に固定されてこのキャビティを封止
しかつ内部を通過してくるＳＯＲ光を大気中に出射する
固定メンブレン窓とを具備してなることを特徴とするも
のである。

【００１９】

【作用】この発明によれば、従来全体をベローズで構成
していた部分を筒状部材を挾んでその両側にベローズを
配した構成としたので、ベローズの長さが短くてすみ、
下方への撓みを防止して、ＳＯＲ光の出射が妨げられる
のを防止することができる。しかも筒状部材を間に挾ん
でいるため、全体の長さを確保でき、上下方向の移動量
をかせぐことができる。

【００２０】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面に基づき詳
細に説明する。図１、図９，１０はこの発明のＳＯＲ光
装置におけるＳＯＲ光出射用窓装置の一実施例にかかり
、図１は光取り出しライン先端部の断面図、図９は金属
膜窓の正面図、図１０はメンブレン窓の正面図である。 このＳＯＲ光装置におけるＳＯＲ光出射用窓装置が設置
される光取り出しライン２６の途中には、ＳＯＲ光２９
を垂直方向に拡大する斜入射ミラー３０が配設され、光
取り出しライン２６と直交する水平な軸３４を支点とし
て水平軸回りに揺動自在に支持されている。斜入射ミラ
ー３０は、無酸素銅、ＳｉＣ、Ａｕ、Ｐｔ等の平面鏡で
構成され、ＳＯＲ光２９を反射して光取り出しライン２
６先端部の金属膜窓３２の方向に導く。

【００２１】この斜入射ミラー３０を駆動するため斜入
射ミラー３０の端部には、ミラー揺動機構３６のロッド
３８が取付けられている。ロッド３８はモータ４０で駆
動されるカム４２の回転により上下方向に往復し、斜入
射ミラー３０を水平な軸３４の回りに揺動して、ＳＯＲ
光２９を垂直方向の必要な露光面積を確保する。

【００２２】光取り出しライン２６の先端部には、揺動
部９０を介して光取り出しライン２６を真空封止する窓
部９２が設けられている。揺動部９０は、筒状部材４４
とその両側に配設されたベローズ９６，９８を具えてい
る。ベローズ９６，９８は短いものが用いられているが
、間に筒状部材４４があるため、揺動部９０全体の長さ
は前記図７のベローズ４４と略々同じ程度の長さである
。窓部９２には、窓部揺動機構４６のロッド５６が取り
付けられている。ロッド５６はモータ５８で駆動される
カム６０の回転により上下方向に往復動し、金属膜窓３
２をベローズ４４を介して上下方向に揺動させる。

【００２３】この金属膜窓３２は例えばベリリウムの薄
膜（例えば厚さ１０μｍ）等で構成され、光取り出しラ
イン２６を真空封止した状態でＳＯＲ光２９を取り出す
。ベリリウムの金属膜窓３２は、図９に示すように、上
下方向の幅がＳＯＲ光２９の揺動範囲（つまり、全露光
範囲）より狭く形成されている。したがって、面積が小
さいので、薄く形成しても強度を十分に確保することが
でき、ＳＯＲ光２９の透過率を高めることができる。

【００２４】窓部９２の下流側には、図１に示すように
、キャビティ６４が設けられている。キャビティ６４は
揺動部１０６を具えている。揺動部１０６は筒状部材１
００とその両側に配設されたベローズ１０２，１０４で
構成されている。ベローズ１０２，１０４は短いものが
用いられているが、間に筒状部材１００があるため、揺
動部１０６の全体の長さは前記図７のベローズ６２と略
々同じ程度の長さである。キャビティ６４の先端開口部
はＳＯＲ光装置と一体の支持台６６に固定された固定メ
ンブレン窓６８で封止されている。このキャビティ６４
内には、大気圧または大気圧より減圧された不活性ガス
としてＸ線透過率の高いヘリウムガスＨｅが充填される
が、この実施例では、キャビティ６４に連結された配管
７０を用いてヘリウムガスＨｅを流すようにし、ベリリ
ウムの金属膜窓３２を冷却するようにしている。

【００２５】キャビティ６４の先端の固定メンブレン窓
６８は、例えば窒化シリコン、窒化ボロン、カプトン等
の大気によって酸化腐食をしない、またはしにくいＸ線
マスク基板材料で作られ、その厚さはキャビティ６４内
と外部の大気圧との圧力差（金属膜窓３２内外の光取り
出しライン２６の高真空とキャビティ６４内との圧力差
に比べ大幅に小さい）に耐え、ヘリウムガスを封止する
のに必要な厚さだけあればよく、例えば１μｍ程度にす
ることができる。また、この固定メンブレン窓６８の面
積は、図１０に示すように、固定メンブレン窓６８が支
持台６６によってＳＯＲ光装置に固定された状態となっ
ているので、上下方向の幅がＳＯＲ光２９の揺動範囲、
つまり全露光範囲に対応して形成されている。

【００２６】こうしてヘリウムガスＨｅが流されたキャ
ビティ６４を通過してきたＳＯＲ光２９はＸ線マスク基
板材料で作られた固定メンブレン窓６８から大気中に出
射され、大気中に置かれた露光装置２８内の露光対象（
ＬＳＩ基板等）７２にＸ線マスク７４を介して照射され
、所定のパターンが露光される。

【００２７】このような大気中での露光及びＳＯＲ光の
垂直方向の拡大を行うため設けられたミラー揺動機構３
６と窓部揺動機構４６では、図１に示すように、ミラー
揺動機構３６のカム４２の回転位置及び窓部揺動機構４
６のカム６０の回転位置がパルスエンコーダ等の位置検
出器７６，７８でそれぞれ検出される。これらミラー揺
動機構３６と窓部揺動機構４６の揺動制御手段８０では
、位置検出器７６，７８の検出結果に基づき、サーボア
ンプ８２，８４を介してモータ４０，５８を同期駆動す
ることにより、斜入射ミラー３０および金属膜窓３２を
連動させる。これにより、ＳＯＲ光２９の揺動位置に金
属膜窓３２が移動して、固定メンブレン窓６８からＳＯ
Ｒ光２９が出射される。

【００２８】このようなミラー揺動機構３６と窓部揺動
機構４６によってＳＯＲ光２９が垂直方向に拡大され、
金属膜窓３２に送られるが、金属膜窓３２はその前後に
揺動部９０，１０６が介挿されているので、キャビティ
６４の先端の固定メンブレン窓６８がＳＯＲ光装置と一
体に支持台６６に固定された状態でもＳＯＲ光２９と同
期して金属膜窓３２を上下に移動することができる。し
たがって、ＳＯＲ光２９の揺動幅よりも小さい金属膜窓
３２を使用してＳＯＲ光２９を出射し、露光対象７２全
体を露光することができ、ベリリウムなどの金属膜の厚
さを薄くしても十分な強度を確保することができる。

【００２９】また、光取り出しライン２６の先端の固定
メンブレン窓６８がＳＯＲ光装置と一体の支持台６６に
固定されているので、この固定メンブレン窓６８を露光
装置２８の連結時の基準にすることができ、露光装置２
８内への露光対象７２のセットなどを簡単に行うことが
できるとともに、基準点が近いので簡単に利用できる。 　　一方、ベリリウムの金属膜窓３２はキャビティ６４
内のヘリウムガスＨｅによって大気と遮断されているの
で、ＳＯＲ光２９により加熱されても酸化腐食すること
がなく、露光装置２８全体を密閉して露光する必要がな
く、大気中で露光ができ、露光作業効率が良好となり、
生産性が高められる。

【００３０】以上のように、このＳＯＲ光装置における
ＳＯＲ光出射用窓装置によれば、金属膜窓の縮小による
強度向上と同時に、大気露光が実現できるとともに、固
定メンブレン窓によってステッパとの接点基準を簡単に
得ることができる。

【００３１】図１の窓部揺動機構４６による揺動動作を
図１１に示す。窓部９２を上下方向に移動させると、揺
動部９０，１０６の各ベローズ９０，９８，１０２，１
０４はそれぞれ矢印で示すように回転運動をして、窓部
９２の上下方向の移動に追随する。この場合、各ベロー
ズ９０，９８，１０２，１０４自体の長さは短いものな
ので、下方への撓みは少なくＳＯＲ光２９の通過を阻害
することはない。しかも、ベローズ９０，９８，１０２
，１０４自体の長さが短くてそれ自体の回転量は小さく
ても、間に筒状部材７４，１００が介挿されているので
、ベローズ９０，９８間の長さおよびベローズ１０２，
１０４間の長さをかせぐことができるので、窓部９２の
位置では上下方向の移動量を十分にかせぐことができる
。

【００３２】次に、この発明のＳＯＲ光装置におけるＳ
ＯＲ光出射用窓装置の他の一実施例について、図１２に
より説明する。この実施例では、固定メンブレン窓６８
がＳＯＲ光装置と一体の支持台６６に固定され、露光装
置２８と固定状態となっていることおよび固定メンブレ
ン窓６８をＸ線マスク基板材料で形成することから、こ
の固定メンブレン窓６８に直接ＬＳＩ基板等のパターン
を形成しておき、図１における露光装置２８のＸ線マス
ク７４を省略するようにしている。このように固定メン
ブレン窓６８をＸ線マスクと兼用することで、一層簡単
に大気露光ができる。

【００３３】さらに、図１３は図１の揺動部９０の改良
例にかかり、ベローズ９６，９８の信頼性を向上するも
のである。すなわち、これらベローズ９６，９８は、多
重ベローズ（ここでは二重ベローズ）で構成され、内外
ベローズ間が密閉室９６Ｂ，９８Ｂとしてあり、ノズル
９６Ｃ，９８Ｃが連通して設けられている。そして、二
重ベローズ９６，９８の密閉室９６Ｂ，９８Ｂをベロー
ズ９６，９８内の高真空とベローズ９６，９８の外側の
大気圧との間の真空とし、この密閉室９６Ｂ，９８Ｂの
気圧をノズル９６Ｃ，９８Ｃを介して計測するようにし
てベローズ９６，９８の気密状態を監視することに利用
する。

【００３４】また、窓部９２の下流側の揺動部１０６の
ベローズ１０２，１０４も同様に二重ベローズとするこ
とができる。この場合ベローズの内側が大気圧に近いヘ
リウムガスＨｅであり、ベローズの外側が大気圧である
ことから、ベローズの密閉室内をわずかな真空状態、例
えば１０−３Ｔｏｒｒ　程度にし、この密閉室の気圧を
ノズルを介して計測するようにしてベローズ６２Ａの気
密状態を監視することに利用する。

【００３５】このような二重ベローズを用いることで、
ベローズ９６，９８，１０２，１０４の耐久性を高めて
信頼性を大幅に向上でき、内外ベローズ間の密閉室の圧
力を監視することで、ベローズ９６，９８，１０２，１
０４の気密状態を簡単に知ることができる。

【００３６】なお、前記各実施例では、金属膜窓にベリ
リウムを用いた場合について説明したが、真空封止が可
能で、かつＳＯＲ光を透過し、かつ大気中でＳＯＲ光が
照射されると腐食を生じるような各種金属材料を金属膜
窓に用いた場合にもこの発明を適用することができる。 また、前記各実施例では、ミラー揺動機構と窓部揺動機
構を電気的制御により同期させるようにしたが、同一駆
動源を用いて機械的に連動させて同期させるようにして
も良い。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
、従来全体をベローズで構成していた部分を筒状部材を
挾んでその両側にベローズを配した構成としたので、ベ
ローズの長さが短くてすみ、下方への撓みを防止して、
ＳＯＲ光の出射が妨げられるのを防止することができる
。しかも筒状部材を間に挾んでいるため、全体の長さを
確保でき、上下方向の移動量をかせぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のＳＯＲ光装置におけるＳＯＲ光出射
用窓装置の一実施例にかかる光取り出しライン先端部の
断面図である。

【図２】ＳＯＲ光装置の概要を示す平面図である。

【図３】従来の光取り出しラインの構造を示す縦断面図
である。

【図４】図３の金属膜窓の形状を示す正面図である。

【図５】従来の他の光取り出しラインの構造を示す縦断
面図である。

【図６】図５の金属膜窓の形状を示す正面図である。

【図７】従来のさらに別の光取り出しラインの構造を示
す縦断面図である。

【図８】図７のベローズが下方へ撓んだ状態を示す縦断
面図である。

【図９】図１の金属膜窓の形状を示す正面図である。

【図１０】図１の固定メンブレン窓の形状を示す正面図
である。

【図１１】図１の窓部の揺動動作を示す縦断面図である
。

【図１２】この発明のＳＯＲ光装置におけるＳＯＲ光出
射用窓装置の他の一実施例にかかるメンブレン窓の正面
図である。

【図１３】この発明のＳＯＲ光装置におけるＳＯＲ光出
射用窓装置の他の一実施例にかかるベローズの断面図で
ある。

【符号の説明】

２６　　光取り出しライン ２９　　ＳＯＲ光 ３２　　金属膜窓 ６４　　キャビティ ６６　　支持台 ６８　　固定メンブレン窓 ７２　　露光対象 ７４　　Ｘ線マスク ９０，１０６　　揺動部 ９２　　窓部 ９４，１００　　筒状部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　光取り出しライン先端に配設され筒状
   部材を間に挾んだベローズを介して揺動可能にかつ当該
   光取り出しラインを真空封止してＳＯＲ光を取り出す金
   属膜窓と、この金属膜窓の下流側に配設されてこの金属
   膜窓の外側を囲むように筒状部材を間に挾んだベロース
   で構成されて内部に不活性ガスが充填されたキャビティ
   と、このキャビティ先端に配設されＳＯＲ光装置に固定
   されてこのキャビティを封止しかつ内部を通過してくる
   ＳＯＲ光を大気中に出射する固定メンブレン窓とを具備
   してなることを特徴とするＳＯＲ光装置におけるＳＯＲ
   光出射用窓装置。