JPH05180996A - シンクロトロンにおけるｓｏｒ光出射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 シンクロトロンの真空ダクト５から放射され
る発散光であるＳＯＲ光１２を凹面鏡３０により反射し
てその反射光３５を水平方向にほぼ平行な平行光に変換
し、それを出射窓から出射させる。凹面鏡はその反射面
３０ａをほぼ垂直とした状態で設けるとともに、その反
射面の向きを上下に変動させることで反射光の出射方向
を上下方向に揺動させる。また、２つの凹面鏡４０，４
１を備え、それらの双方によりＳＯＲ光を水平方向と垂
直方向の双方にほぼ平行な平行光に変換するとともに、
いずれか一方の凹面鏡を揺動させるようにしても良い。 【効果】 本来発散光であるＳＯＲ光が平行光として出
射されるので、出射光の強度を高めることができるとと
もに、半導体リソグラフィ用の露光装置の光源として用
いる場合にランアウトを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、シンクロトロンにお
けるＳＯＲ光の出射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放射光である
シンクロトロン放射光（ＳＯＲ光）を利用して、たとえ
ば超ＬＳＩ回路の作成、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５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
ームを直線加速器（ライナック）２で光速近くに加速
し、偏向電磁石３で偏向させてインフレクタ４を介して
水平リング状の蓄積リングである真空ダクト５に入射す
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Ｓ
ＯＲ光１２が発生し、それが光取り出しラインであるビ
ームライン９を介してたとえば半導体リソグラフィのた
めの露光装置１０に出射されて利用されるのである。

【０００４】図６および図７は上記シンクロトロンにお
いてＳＯＲ光１２を露光装置１０に対して取り出すため
の出射装置の概要を示すものであり、ビームライン９の
途中には斜入射ミラー１１が配置されている。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、真空ダ
クト５から放射されたＳＯＲ光１２をその下面で反射し
てビームライン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。その出射窓１３は、ビ
ームライン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、Ｓ
ＯＲ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が装着されている。符号２０は露光対
象のウエハ、２１はマスクである。

【０００５】上記の斜入射ミラー１１は図７に示すよう
に軸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１
６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、真空ダクト５から放射された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の揺動により反射光を上下に振って露光域を垂直
方向に拡大させ、ウエハ２０に対する露光面積を大きく
確保するためである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、真空ダクト
５から放射されるＳＯＲ光１２は発散光すなわち非平行
光であり、特に水平方向には大きく発散しているもので
あるので、このＳＯＲ光１２を露光装置１０に出射して
露光を行った際にはランアウトが生じることが避けられ
ないものであり、したがってその補正を行うことが不可
欠であった。

【０００７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、特に半導体リソグラフィ用の露光装置の光源として
ＳＯＲ光を利用するに際して、発散光であるＳＯＲ光を
平行光として出射させ得る有効な出射装置を提供するこ
とを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、ＳＯ
Ｒ光を取り出すためのビームライン中に、真空ダクトか
ら放射される発散光であるＳＯＲ光を水平方向にほぼ平
行な平行光に変換して反射する凹面鏡をその反射面をほ
ぼ垂直とした状態で設けるとともに、その凹面鏡の反射
面の向きを上下方向に変動させるようにこの凹面鏡を揺
動させることによって反射光の出射方向を上下方向に揺
動させるように構成したものである。

【０００９】また、請求項２の発明は、ビームライン中
に、真空ダクトから放射される発散光であるＳＯＲ光を
水平方向にほぼ平行な平行光に変換して反射する第１の
凹面鏡をその反射面をほぼ垂直とした状態で設けるとと
もに、その第１の凹面鏡からの反射光を垂直方向にほぼ
平行な平行光に変換して反射する第２の凹面鏡をその反
射面を下方に向けて設け、それら第１または第２の凹面
鏡のいずれか一方を揺動させることにより反射光の出射
方向を上下方向に揺動させるように構成したものであ
る。

【００１０】

【作用】請求項１の発明の装置においては、真空ダクト
から放射されたＳＯＲ光を凹面鏡により反射させること
で水平方向にほぼ平行な平行光に変換し、それを出射窓
から出射させて取り出す。そして、凹面鏡の反射面の向
きを上下方向に変動させるように凹面鏡を揺動させるこ
とによって出射方向を上下方向に揺動させる。すなわ
ち、凹面鏡を垂直として反射光を水平方向に出射させる
とともに、その状態を基準として凹面鏡を垂直に対して
若干下向きとすることで反射光を斜下向きに出射させ、
凹面鏡を若干上向きとすることで反射光を斜上向きに出
射させる。

【００１１】また、請求項２の発明の装置においては、
請求項１の発明の装置における上記の凹面鏡と同様の第
１の凹面鏡によりＳＯＲ光を水平方向にほぼ平行な平行
光とした後、その第１の凹面鏡の反射光を第２の凹面鏡
によりさらに垂直方向にもほぼ平行な平行光とする。そ
して、いずれか一方の凹面鏡は固定的に設置しておき、
他方の凹面鏡を揺動させることで出射方向を上下に揺動
させる。

【００１２】

【実施例】以下、図１ないし図３を参照して本発明の第
１実施例を説明する。本第１実施例のＳＯＲ光出射装置
は、図５に示したようなシンクロトロンのビームライン
９中に組込まれるものであって、図１はその概要を示す
斜視図、図２はその平面図、図３はその正面図である。

【００１３】本第１実施例の装置は、反射面３０ａがほ
ぼ垂直となるように設けた凹面鏡３０によりＳＯＲ光１
２を反射して、その反射光３５を出射するように構成さ
れている。その凹面鏡３０は、発散光である入射ＳＯＲ
光１２を反射することで反射光３５を水平方向にほぼ平
行な平行光に変換するためのものであり、そのような機
能を有する限りにおいて放物面鏡、楕円鏡、シリンドリ
カル鏡、トロイダル鏡等の曲面鏡が適宜採用できるが、
反射光３５が広範囲にわたって平行光となる点で放物面
鏡を用いることが最も好ましい。

【００１４】また、この凹面鏡３０は、水平な軸線Ｏを
中心として図示しない駆動機構により図１中の矢印で示
すように回転するようになっており、そのような回転に
より反射面３０ａの向きを上下方向に変動させて反射光
３５の出射方向を図１および図３中の鎖線で示すように
上下に揺動させるようになっている。つまり、凹面鏡３
０の反射面３０ａを垂直としておくと反射光３５は水平
方向に出射されるので、その状態を基準として反射面３
０ａを垂直に対して若干下向きとすることで反射光３５
を斜下向きに出射させ、反射面３０ａを若干上向きとす
ることで反射光３５を斜上向きに出射させるのである。

【００１５】上記構成の装置にあっては、入射ＳＯＲ光
１２を凹面鏡３０により反射して水平方向にほぼ平行な
平行光として出射するので、その出射光を半導体リソグ
ラフィ用の露光装置１０の光源として用いた場合には、
図６及び図７に示したようなＳＯＲ光１２を発散光のま
まで出射する従来の出射装置を用いる場合においては避
けられなかったランアウトを防止することができる。ま
た、従来においては水平方向に発散してしまっていたＳ
ＯＲ光を多く取込めることができることになり、したが
って出射光の強度を高めることができる。さらに、凹面
鏡３０の向きを上下に変えることで出射方向を上下に揺
動させることにより、露光域を上下方向に拡大できるこ
とは勿論であるが、本実施例では、反射面３０ａを垂直
とした状態を基準としてその反射面３０ａの向きを上下
に変動させることで出射方向を水平線を基準としてその
上下に揺動させるので、露光対象のウエハ２０およびマ
スク２１（図６参照）を垂直に設けておくことが可能で
ある。この点で、出射光が自ずと斜下方に出射してしま
うことからウエハ２０およびマスク２１を垂直に対して
傾斜させた状態で設ける必要のある従来の場合に比し
て、ステッパのアライメントが容易となるという利点も
ある。

【００１６】以上で第１実施例を説明したが、次に図４
を参照して第２実施例を説明する。上記第１実施例の装
置は、凹面鏡３０により入射ＳＯＲ光１２の反射光３５
を水平方向にのみ平行な平行光に変換するものであり、
ＳＯＲ光１２は本来垂直方向にはさほど発散してしない
ので通常はそれで十分な効果が得られるものであるが、
本第２実施例は、さらに垂直方向にもほぼ平行な平行光
に変換して出射するように構成したものである。

【００１７】すなわち、本第２実施例の装置では、図４
にその正面図を示すように、ビームライン中に第１の凹
面鏡４０と第２の凹面鏡４１とが設けられている。第１
の凹面鏡４０は第１実施例における凹面鏡３０と同様の
ものであり、第１実施例の場合と全く同様にその反射面
４０ａがほぼ垂直に設けられていて、入射ＳＯＲ光１２
を水平方向にほぼ平行な平行光に変換して反射し、その
反射光４５を第２の凹面鏡４１に入射させるようになっ
ている。なお、第１実施例における凹面鏡３０は軸Ｏを
中心として回転して反射面３０ａの向きを上下に変動さ
せるようにされていたが、本第２実施例における第１の
凹面鏡４０はそのようにする必要はなく、固定的に設置
されている。

【００１８】一方、第２の凹面鏡４１も、第１の凹面鏡
４０と同様に放物面鏡等の各種の曲面鏡が採用されてい
るが、その反射面４１ａは下向きとされている。そし
て、第１の凹面鏡４０による反射光４５、つまり水平方
向にほぼ平行な平行光とされた反射光４５はこの第２の
凹面鏡４１に入射して斜下向きに反射されることによっ
て、さらに垂直方向にもほぼ平行な平行光に変換されて
反射されるようになっている。この第２の凹面鏡４１
は、図６および図７に示した従来のミラー１１と同様に
上下に揺動するようになっており、これによって、この
第２の凹面鏡４１の反射光４６つまり最終的な出射光が
上下方向に揺動させられて露光域が上下方向に拡大され
るようになっている。

【００１９】本第２実施例の出射装置では、最終的に出
射される出射光が水平方向および垂直方向の双方にほぼ
平行な平行光となっており、したがって、第１実施例の
出射装置に比してランアウトをより一層防止できるとと
もに、より高強度の出射光が得られるものとなってい
る。

【００２０】なお、上記第２実施例の変形例として、第
１の凹面鏡４０と第２の凹面鏡４１とを逆に配置して、
まず第２の凹面鏡４１によりＳＯＲ光を垂直方向にほぼ
平行な平行光とした後、第１の凹面鏡４０によりさらに
水平方向にほぼ平行な平行光とすることでも良い。その
場合、前段に設置した第２の凹面鏡４１は揺動させるこ
となく固定的に設置し、その反射光が入射する後段の第
１の凹面鏡４０を第１実施例の場合のように回転させて
露光域を上下に拡大させれば良い。つまり、第１実施例
の装置における揺動自在な凹面鏡３０の前段に、第２実
施例の装置における第２の凹面鏡４１を固定状態で設置
すれば良い。

【００２１】

【発明の効果】以上で説明したように、請求項１の発明
の出射装置によれば、発散光であるＳＯＲ光を凹面鏡に
より反射して水平方向にほぼ平行な平行光として出射す
るので、半導体リソグラフィ用の露光装置の光源として
用いた場合にはランアウトを防止することができるとと
もに、水平方向の光を多く取込めるので出射光の強度を
高めることができる。そして、凹面鏡の反射面の向きを
上下に変えることで出射方向を上下に揺動させるように
したので、露光域を上下方向に拡大できることは勿論の
こと、出射方向を水平線を基準としてその上下に揺動さ
せることが可能であるから露光対象のウエハやマスクを
垂直に設けておくことが可能であり、ステッパのアライ
メントが容易となるという利点がある。

【００２２】また、請求項２の発明の出射装置によれ
ば、ＳＯＲ光を第１の凹面鏡により水平方向にほぼ平行
な平行光とするのみならず、第１の凹面鏡の反射光をさ
らに垂直方向にほぼ平行な平行光とするので、最終的に
出射される出射光が水平方向および垂直方向の双方にほ
ぼ平行な平行光となって第１実施例の出射装置に比して
ランアウトをより一層防止できるとともにより高強度の
出射光が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例であるＳＯＲ光出射装置の
概要を示す斜視図である。

【図２】同装置の平面図である。

【図３】同装置の正面図である。

【図４】本発明の第２実施例であるＳＯＲ光出射装置の
概要を示す正面図である。

【図５】シンクロトロンの概要を示す図である。

【図６】同シンクロトロンにおける従来のＳＯＲ光出射
装置の概要を示す図である。

【図７】同装置の要部を示す側面図である。

【符号の説明】

５ 真空ダクト ９ ビームライン １２ ＳＯＲ光 １３ 出射窓 ３０ ミラー ３０ａ 反射面 ３５ 反射光 ４０ 第１の凹面鏡 ４０ａ 反射面 ４１ 第２の凹面鏡 ４１ａ 反射面 ４５ 反射光 ４６ 反射光

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シンクロトロンにおける水平リング状の
   真空ダクト内を周回する荷電粒子から放射されるＳＯＲ
   光を、ビームラインを通してその先端の出射窓から出射
   させて取り出すためのＳＯＲ光出射装置において、前記
   ビームライン中に、前記真空ダクトから放射される発散
   光であるＳＯＲ光を水平方向にほぼ平行な平行光に変換
   して反射する凹面鏡をその反射面をほぼ垂直とした状態
   で設けるとともに、その凹面鏡の反射面の向きを上下方
   向に変動させるようにこの凹面鏡を揺動させることによ
   って反射光の出射方向を上下方向に揺動させるように構
   成してなることを特徴とするシンクロトロンにおけるＳ
   ＯＲ光出射装置。
2. 【請求項２】 シンクロトロンにおける水平リング状の
   真空ダクト内を周回する荷電粒子から放射されるＳＯＲ
   光を、ビームラインを通してその先端の出射窓から出射
   させて取り出すためのＳＯＲ光出射装置において、前記
   ビームライン中に、前記真空ダクトから放射される発散
   光であるＳＯＲ光を水平方向にほぼ平行な平行光に変換
   して反射する第１の凹面鏡をその反射面をほぼ垂直とし
   た状態で設けるとともに、その第１の凹面鏡からの反射
   光を垂直方向にほぼ平行な平行光に変換して反射する第
   ２の凹面鏡をその反射面を下方に向けて設け、それら第
   １または第２の凹面鏡のいずれか一方を揺動させること
   により反射光の出射方向を上下方向に揺動させるように
   構成してなることを特徴とするシンクロトロンにおける
   ＳＯＲ光出射装置。