JPH05217860A - X線露光装置 - Google Patents

X線露光装置

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JPH05217860A
JPH05217860A JP4308706A JP30870692A JPH05217860A JP H05217860 A JPH05217860 A JP H05217860A JP 4308706 A JP4308706 A JP 4308706A JP 30870692 A JP30870692 A JP 30870692A JP H05217860 A JPH05217860 A JP H05217860A
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ray
electron beam
rays
thin tube
orbit
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Hiroki Shimano
裕樹 島野
Toyoki Kitayama
豊樹 北山
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 シンクロトロン放射光やアンジュレーター放
射光やウイグラー放射光を有効に集光することにより露
光面上のX線強度を充分に大きくでき、さらに露光領域
にわたって限りなく直入射に近い状態の露光X線を照射
することができるX線露光装置を得る。 【構成】 適当な曲率をもって曲げた細管の内壁面での
反射によってX線を曲げる作用を有する複数の細管8を
光源点2から放射するX線を取り込むことができるよう
に上記各細管のX線入射端部が電子ビームの軌道1近傍
に沿うと共にX線出射端部がX線光学系の主光軸3に並
行になるように配置した細管束を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、X線露光装置、特に
シンクロトロン放射光やアンジュレーター放射光やウイ
グラー放射光等を利用したX線露光装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】ストレージリングから放射するシンクロ
トロン放射光は、硬X線から可視光まで広がる広帯域の
波長域を持ち、水平方向には大きな発散角、垂直方向に
は小さな発散角を持つシート状のX線を放射するX線源
である。このようなシンクロトロン放射をX線源として
利用するX線露光装置として、例えば雑誌(Nucle
ar Instruments and Method
s in Physics Research A24
6,1986年,第658頁〜第667頁)に掲載され
たものの構成を図8に示す。図において、1はストレー
ジリング内を周回する電子ビームの軌道、2は水平方向
及び垂直方向の発散角を持つX線を放射する光源点、3
はX線光学系の主光軸、4は平面X線反射ミラー、5は
例えばベリリウム膜等でできた真空窓、6はX線マス
ク、7は露光面である。
【0003】次にこの装置の動作を説明する。硬X線を
遮断する平面X線反射ミラー4及び数10オングストロ
ーム以上の長波長域を遮断するためのベリリウム膜等で
できた真空窓5でX線光学系を構成し、露光に適当な波
長である10オングストローム近傍の波長帯のX線を取
り出すことができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のX線露光装置は
以上のように構成されており、シンクロトロン放射光の
光源点2は電子ビームの軌道1上に分布しているが、真
空窓5の大きさによって決まるX線光学系のアパーチャ
ーの制約から電子ビームの軌道1上のごく一部の光源点
からのX線しか露光面7上に取り出すことができない。
特に、半導体装置用の小型ストレージリングからのシン
クロトロン放射光を利用した場合、シンクロトロン放射
光強度があまり強くないため、露光面7上のX線強度を
充分に大きくすることができないという問題点があっ
た。
【0005】また、シンクロトロン放射光の持つ放射発
散角度がそのまま保存されて露光面7に照射される。こ
のため、X線光学系の主光軸3と露光面7の交点によっ
て定義される露光面の原点から離れれば離れるほど、X
線の露光面7への入射は直入射から大きくずれていく。
従って露光面7上に形成される転写パターンは、露光面
7の原点から離れるにしたがいX線マスクパターンとの
位置ずれが大きくなるという問題点もあった。
【0006】この発明は、かかる問題点を解決するため
になされたもので、例えば電子ビームの軌道上に分布す
る光源点から水平方向及び垂直方向に発散角を持って放
射するシンクロトロン放射光を有効に集光することによ
り露光面上のX線強度を充分に大きくすることができ、
さらに露光領域にわたって限りなく直入射に近い状態の
X線の照射を可能にするX線光学系を有するX線露光装
置を得ることを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明に係わるX線露
光装置は、ストレージリングを周回する電子ビームによ
って水平方向及び垂直方向に発散角を持ってX線を放射
する光源点が上記電子ビームの軌道上に分布するX線
源、並びに適当な曲率をもって曲げた細管の内壁面での
反射によってX線を曲げる作用を有する複数の細管を上
記光源点から放射するX線を取り込むことができるよう
に上記各細管のX線入射端部が上記電子ビームの軌道近
傍に沿うと共にX線出射端部がX線光学系の主光軸に並
行になるように配置した細管束を備えるものである。
【0008】また、本発明の別の発明に係わるX線露光
装置は、電子ビームが周回するストレージリング内の直
線部分に多数の磁極を周期的に配列し、周期的な磁場中
で上記電子ビームを蛇行させることによって放射角度広
がりの小さいアンジュレーター光またはウイグラー光を
得るX線源、並びに適当な曲率をもって曲げた細管の内
壁面での反射によってX線を曲げる作用を有する複数の
細管を上記X線源から放射するX線を取り込むことがで
きるように上記各細管のX線入射端部が上記周期的な磁
場中を蛇行する電子ビームの軌道近傍に沿うと共にX線
出射端部がX線光学系の主光軸に並行になり、しかも上
記各細管から放射するX線がX線露光領域全体をカバー
するように配置した細管束を備えるものである。
【0009】
【作用】この発明におけるX線露光装置では、X線源は
シンクロトロン放射光の光源サイズはストレージリング
を周回する充分に小さい電子ビームサイズに等しい点光
源が電子ビーム軌道上に分布したものとみなすことがで
きる。一方、適当な曲率をもって曲げた細管内に入射し
たX線は、内壁面での非常に小さい斜入射角の反射を繰
り返し、X線強度をあまり大きく減衰することなく、細
管の曲率に沿って曲げられる作用を受けるため、細管の
束を細管のX線が入射する端部が電子ビーム軌道近傍に
沿うように適当に配置することによって、X線光学系の
アパーチャーの大きさに関係なく、電子ビーム軌道上に
分布した光源点から放射するX線を全て細管束内の細管
に取り込むことができ、各細管においてX線が出射する
端部がX線光学系の主光軸に並行になるように各細管を
適当に曲げることによって、細管束内の各細管を出たX
線はX線光学系の主光軸に並行にコリメートされ、真空
窓を通ったX線は露光領域にわたって直入射に限りなく
近い状態で入射する。
【0010】また、本発明の別の発明におけるX線露光
装置では、蛇行する電子ビーム軌道から放射する強度は
上記シンクロトロン放射光より大きいが放射角度広がり
の小さいアンジュレーター放射光またはウイグラー放射
光を有効に取り込み、X線露光領域全体にX線の照射エ
リアを広げ、直入射に限りなく近い露光X線をX線露光
面に提供することができる。
【0011】
【実施例】
実施例1.図1は請求項1の発明の一実施例によるX線
露光装置を示す構成図である。図において、1はストレ
ージリング内を周回する電子ビームの軌道、2は水平方
向及び垂直方向の発散角を持つX線を放射する光源点、
3はX線光学系の主光軸、4は平面X線反射ミラー、5
は例えばベリリウム膜等でできた真空窓、6はX線マス
ク、7は露光面、8は適当な曲率をもって曲げることに
より内壁面での反射によってX線を曲げる作用を有する
細管である。各細管8のX線入射端部が電子ビームの軌
道1近傍に沿うと共にX線出射端部がX線光学系の主光
軸3に並行になるように配置されており、電子ビーム軌
道1上に分布した光源点2から放射するX線を全て細管
8に取り込むことができる。
【0012】また、図2は図1に示した適当な曲率をも
って曲げた細管8の一部分を拡大して示す断面図であ
る。図において、9は細管内に入射したX線、θKはX
線9が細管の内壁面を反射する時の斜入射角度、Rは適
当に曲げた細管の曲率半径、dは細管の内径である。細
管の形状が数1で与えられる条件を満足する時、細管内
に入射したX線9は、図2に示すように曲がった細管8
の曲率に沿って、反射を繰り返していく。 R>d/θK 2 (数1)
【0013】また、図3は図1のX線露光装置をX線光
学系の主光軸3を含む上から見た断面図、図4は図1の
X線露光装置のX線光学系の主光軸3を含む縦断面図で
ある。図3、4に示すように、各細管8においてX線が
出射する端部がX線光学系の主光軸3に並行になるよう
に細管8を曲げることによって、細管束を出たX線をX
線光学系の主光軸3に並行にコリメートすることができ
る。
【0014】なお、細管8の内壁面をm回反射したX線
は、細管8に入射した方向から数2で与えられる角度θ
まで曲げられることになる。 θ=m×θK (数2)
【0015】図5は、例えば石英(SiO2)でできた
細管に入射したX線が斜入射角度θK;0.1°で細管8
の内壁面での反射を10回繰り返したときのX線の反射
率を示したものである。この図が示すようにX線露光に
は適当ではない5オングストローム以下の硬X線領域の
反射率が高いため、図1に示したようにX線光学系の適
当な位置に配置したX線反射ミラー4によって硬X線を
遮断することができる。なお、5オングストローム以下
の硬X線も使用したい場合にはX線反射ミラー4は不要
である。
【0016】上記のように構成されたX線露光装置で
は、X線源はシンクロトロン放射光はストレージリング
を周回する充分に小さい電子ビームサイズに等しい点光
源が電子ビーム軌道上に分布したものとみなすことがで
きる。一方、適当な曲率をもって曲げた細管内に入射し
たX線は、内壁面での非常に小さい斜入射角の反射を繰
り返し、X線強度をあまり大きく減衰することなく、細
管の曲率に沿って曲げられる作用を受けるため、細管の
束を各細管のX線が入射する端部が電子ビーム軌道近傍
に沿うように適当に配置することによって、X線光学系
のアパーチャーの大きさに関係なく、電子ビーム軌道上
に分布した光源点から放射するX線を全て細管束内の細
管に取り込むことができ、細管束の各細管においてX線
が出射する端部がX線光学系の主光軸に並行になるよう
に各細管を適当に曲げることによって、細管束の各細管
を出たX線はX線光学系の主光軸に並行にコリメートさ
れる。さらにX線光学系の適当な位置に配置したX線反
射ミラーによって硬X線を遮断し、真空窓を通ったX線
は露光領域にわたって直入射に限りなく近い状態で入射
し、極めて強度の大きい露光X線になる。
【0017】実施例2.図6は請求項2の発明に係わる
アンジュレーター放射光およびウィグラー放射光の説明
図である。図において、19はストレージリングの直線
部分のビームダクト、10はビームダクト19内に周期
的な磁場を発生させる多数の磁極の周期的な配列、11
は周期的な磁場中を蛇行する電子ビームの軌道、12は
蛇行する電子ビーム軌道11から放射するアンジュレー
ター放射光或いはウイグラー放射光を示している。
【0018】周期的な磁極の配列10によって数3に示
すような周期的磁場をビームダクト19内に発生させる
と、電子ビーム軌道11は蛇行し、磁場と同じ周期長を
持つ正弦波状の軌道になる。 By=B0×sin(2πz/λu) (数3)
数3においてλuは周期的な磁場の周期長である。この
時、数4で定義するパラメーター:Kが、K≦1の場
合、電子ビーム軌道の中心軸のZ軸を軸とする円錐状の
角度広がりを持ち実施例1で示した通常のシンクロトロ
ン放射光よりも強度の大きいアンジュレーター光が放射
する。 K=93.4×B0(テスラ)×λu(m) (数4) またK≧場合、上記のアンジュレーター光よりも放射角
度広がりの大きいウイグラー光が放射する。
【0019】図7は請求項2の発明の一実施例によるX
線露光装置を示す構成図である。各細管8のX線入射端
部が蛇行する電子ビーム軌道11近傍に沿うと共にX線
出射端部がX線光学系の主光軸3に並行になるように
し、しかも各細管8からから放射するX線がX線露光領
域全体をカバーするように細管束を配置することによっ
て蛇行する電子ビーム軌道11から放射する放射角度広
がりは小さいが強度は大きいアンジュレーター光或いは
ウイグラー光12を有効に取り込み、X線露光領域全体
にX線の照射エリアを広げ、直入射に限りなく近い露光
X線をX線露光面に提供することができる。
【0020】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、スト
レージリングを周回する電子ビームによって水平方向及
び垂直方向に発散角を持ってX線を放射する光源点が上
記電子ビームの軌道上に分布するX線源、並びに適当な
曲率をもって曲げた細管の内壁面での反射によってX線
を曲げる作用を有する複数の細管を上記光源点から放射
するX線を取り込むことができるように上記各細管のX
線入射端部が上記電子ビームの軌道近傍に沿うと共にX
線出射端部がX線光学系の主光軸に並行になるように配
置した細管束を備えるので、上記光源点から水平方向及
び垂直方向に発散角を持って放射するシンクロトロン放
射光を有効に集光することにより露光面上のX線強度を
充分に大きくでき、さらに露光領域にわたって限りなく
直入射に近い状態の露光X線を照射することができ、X
線露光におけるスループット及び高精度の転写パターン
に多大の効果がある。
【0021】また、本発明の別の発明によれば、電子ビ
ームが周回するストレージリング内の直線部分に多数の
磁極を周期的に配列し、周期的な磁場中で上記電子ビー
ムを蛇行させることによって放射角度広がりの小さいア
ンジュレーター光またはウイグラー光を得るX線源、並
びに適当な曲率をもって曲げた細管の内壁面での反射に
よってX線を曲げる作用を有する複数の細管を上記X線
源から放射するX線を取り込むことができるように上記
各細管のX線入射端部が上記周期的な磁場中を蛇行する
電子ビームの軌道近傍に沿うと共にX線出射端部がX線
光学系の主光軸に並行になり、しかも上記各細管から放
射するX線がX線露光領域全体をカバーするように配置
した細管束を備えるので、上記効果に加えてより強度の
大きいX線が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1の発明の一実施例によるX線露光装置
を示す構成図である。
【図2】図1に示す細管の1部を拡大して示す断面図で
ある。
【図3】図1に示すX線露光装置のX線集光光学系の主
光軸を含む上から見た図である。
【図4】図1に示すX線露光装置のX線集光光学系の主
光軸を含む縦断面図である。
【図5】石英(SiO2)でできた細管に入射したX線
が反射を10回繰り返したときの波長と反射率の関係を
示す特性図である。
【図6】アンジュレーター放射光およびウィグラー放射
光の説明図である。
【図7】請求項2の発明の一実施例によるX線露光装置
を示す構成図である。
【図8】従来のX線露光装置を示す構成図である。
【符号の説明】
1 電子ビームの軌道 2 光源点 3 X線光学系の主光軸 4 X線反射ミラー 5 真空窓 6 X線マスク 7 露光面 8 細管 9 細管内に入射したX線 11 蛇行した電子ビームの軌道 12 アンジュレーター放射光またはウイグラー放射光

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ストレージリングを周回する電子ビーム
    によって水平方向及び垂直方向に発散角を持ってX線を
    放射する光源点が上記電子ビームの軌道上に分布するX
    線源、並びに適当な曲率をもって曲げた細管の内壁面で
    の反射によってX線を曲げる作用を有する複数の細管を
    上記光源点から放射するX線を取り込むことができるよ
    うに上記各細管のX線入射端部が上記電子ビームの軌道
    近傍に沿うと共にX線出射端部がX線光学系の主光軸に
    並行になるように配置した細管束を備えることを特徴と
    するX線露光装置。
  2. 【請求項2】 電子ビームが周回するストレージリング
    内の直線部分に多数の磁極を周期的に配列し、周期的な
    磁場中で上記電子ビームを蛇行させることによって放射
    角度広がりの小さいアンジュレーター光またはウイグラ
    ー光を得るX線源、並びに適当な曲率をもって曲げた細
    管の内壁面での反射によってX線を曲げる作用を有する
    複数の細管を上記X線源から放射するX線を取り込むこ
    とができるように上記各細管のX線入射端部が上記周期
    的な磁場中を蛇行する電子ビームの軌道近傍に沿うと共
    にX線出射端部がX線光学系の主光軸に並行になり、し
    かも上記各細管から放射するX線がX線露光領域全体を
    カバーするように配置した細管束を備えることを特徴と
    するX線露光装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100536210B1 (ko) * 1999-06-04 2005-12-12 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 리소그래피 투영장치용 인티그레이팅 도파관

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100536210B1 (ko) * 1999-06-04 2005-12-12 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 리소그래피 투영장치용 인티그레이팅 도파관

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