JP2003243874A

JP2003243874A - アクティブ磁気シールド装置

Info

Publication number: JP2003243874A
Application number: JP2002037689A
Authority: JP
Inventors: Fumimasa Murai; 史昌村井; Kazuaki Yamamoto; 和章山本
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2002-02-15
Filing date: 2002-02-15
Publication date: 2003-08-29

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】パッシブ方式の磁気遮蔽能力を補強したアク
ティブ磁気シールド装置を提供する。【解決手段】外界からの磁気変動を減衰するために、
高透磁性体からなる電磁シールド壁１６に覆われた所定
領域を形成し、更に、該所定領域に対し、アクティブに
磁気シールドを行なう磁気シールド装置であって、磁気
変動量を測定するための１つないし複数の磁気センサー
１５と、電磁シールド壁１６の壁面に配設され、磁気シ
ールド装置内部の磁気変動を抑えるように、それぞれ、
独立に、所望の電流を流すための、１つないし複数の電
磁コイル１２と、前記各磁気センサー１５と各電磁コイ
ル１２とを関連つけて制御する１つないし複数のコント
ローラ２０とを備えたもので、前記各磁気センサー１５
による測定で得られた磁気変動量をもとに、該磁気変動
を相殺するように、コントローラ２０の制御により、そ
れぞれ、独立に、電磁コイル１２に電流を流して、磁気
シールド装置内部の磁気変動を抑えるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気シールドが必
要とされる所定領域に対し、外界からの磁気変動を減衰
し、アクティブに磁気シールドを行なうための、アクテ
ィブ磁気シールド装置に関し、特に、外界の磁気変動に
よる影響を受けやすい電子ビームを用いた顕微鏡、電子
ビーム露光装置等を設置する環境に対して、外界の磁気
変動の影響をアクティブに低減する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子ビームを用いた顕微鏡や電子ビーム
露光装置等の電子ビーム制御は外界の磁気変動による影
響を受けやすく、特にフォトマスク作製のための電子ビ
ーム露光装置の場合、近年の半導体装置の高密度化に伴
ないフォトマスクにおける絵柄の微細化が一段と進む
中、ビーム位置制御に対する影響は深刻な問題であるこ
とが知られている。最近では、厳しい位置制御が要求さ
れる電子ビーム描画装置においては、磁気変動量を０.
３ｍＧ〜１ｍＧ以下に抑制することが要求されており、
装置を設置する環境に十分配慮する必要があった。この
ような装置を設置する設置室としては、一般的には、そ
の壁面をパーマロイに代表される高透磁性体で構成し、
その外界からの影響による磁気変動を減衰するいわゆる
シールドルームを採用している。このような方法によ
り、外界からの影響による磁気変動を減衰する方式を、
通常、パッシブ磁気シールド方式と言っている。しかし
ながら、パッシブ磁気シールド方式では、近年の装置要
求に対応するためにはパーマロイの層数を増やしたり厚
みを増す必要があり、価格が加速度的に跳ね上がってい
るのが現状で、装置の設置コスト低減の足枷となってい
るのが現状である。また、０. １〜１. ０Ｈｚ近傍の低
周波数領域では遮蔽性能が落ちることが確認されてお
り、車両等の通行による磁気変動を効率よく抑えること
が困難であることが知られている。

【０００３】このような中、近年シールドルームの新形
態として、磁気シールドしたい空間を取り囲む形態（通
常直方体形状の６面）に電磁コイルをはり、その外界か
らの影響による磁気変動を内部あるいは外部の磁気セン
サーで検出し、これを相殺するように電磁コイルに流れ
る電流を制御するアクティブにシールドする技術が開発
されている。このような、外界からの影響による磁気変
動をアクティブに減衰する方式をアクティブ磁気シール
ド方式と言っている。しかしながら、未だ既存のシール
ドルームに取って代わるだけの性能を有したものはな
く、特に近傍から来る磁気変動には対応できないなどの
問題が残されている。これは、アクティブ磁気シールド
方式のシステムの応答速度に依ることもあり、磁気変動
の周波数領域が０. １〜１Ｈｚ帯であれば追随できる
が、それ以上の周波数帯では著しく性能が落ちることが
確認されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、未だ既
存のシールドルームに取って代わるだけの性能を有した
ものはなく、特に近傍から来る磁気変動には対応できな
いなどの問題があり、この対応が求められていた。本発
明は、これに対応するもので、具体的には、パッシブ方
式の磁気シールド装置に電磁コイルを配設し、外界から
の磁気変動を相殺する方向に電流を流すことで、パッシ
ブの磁気遮蔽能力を補強したアクティブ磁気シールド装
置を提供しようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のアクティブ磁気
シールド装置は、外界からの磁気変動を減衰するため
に、高透磁性体からなる電磁シールド壁に覆われた所定
領域を形成し、更に、該所定領域に対し、アクティブに
磁気シールドを行なう磁気シールド装置であって、磁気
変動量を測定するための１つないし複数の磁気センサー
と、電磁シールド壁の壁面に配設され、磁気シールド装
置内部の磁気変動を抑えるように、それぞれ、独立に、
所望の電流を流すための、１つないし複数の電磁コイル
と、前記各磁気センサーと各電磁コイルとを関連つけて
制御する１つないし複数のコントローラとを備えたもの
で、前記各磁気センサーによる測定で得られた磁気変動
量をもとに、該磁気変動を相殺するように、コントロー
ラの制御により、それぞれ、独立に、電磁コイルに電流
を流して、磁気シールド装置内部の磁気変動を抑えるも
のであることを特徴とするものである。そして、上記に
おいて、各電磁コイルが、電磁シールド壁の内壁面に配
設されていることを特徴とするものである。あるいは、
上記において、各電磁コイルが、電磁シールド壁の外壁
面に配設されていることを特徴とするものである。ま
た、上記において、電磁コイルの一部あるいは全部が、
電磁シールド壁の内部に埋め込まれていることを特徴と
するものである。また、上記において、電磁シールド壁
が、パーマロイを主成分とした材料で構成されているこ
とを特徴とするものである。また、上記において、内部
に設置される装置の全体あるいは一部をシールドする形
態にて配設されていることを特徴とするものである。

【０００６】

【作用】本発明のアクティブ磁気シールド装置は、この
ような構成にすることにより、パッシブ方式の磁気シー
ルド装置に電磁コイルを配設し、外界からの磁気変動を
相殺する方向に電流を流すことで、パッシブの磁気遮蔽
能力を補強したアクティブ磁気シールド装置の提供を可
能としている。即ち、広い周波数帯で磁気遮蔽能力を発
揮できる磁気シールド装置の提供を可能としている。具
体的には、磁気変動量を測定するための１つないし複数
の磁気センサーと、電磁シールド壁の壁面に配設され、
磁気シールド装置内部の磁気変動を抑えるように、それ
ぞれ、独立に、所望の電流を流すための、１つないし複
数の電磁コイルと、前記各磁気センサーと各電磁コイル
とを関連つけて制御する１つないし複数のコントローラ
とを備えたもので、前記各磁気センサーによる測定で得
られた磁気変動量をもとに、該磁気変動を相殺するよう
に、コントローラの制御により、それぞれ、独立に、電
磁コイルに電流を流して、磁気シールド装置内部の磁気
変動を抑えるものであることにより、これを達成してい
る。

【０００７】各電磁コイルが、電磁シールド壁の内壁面
に配設されているもの、各電磁コイルが、電磁シールド
壁の外壁面に配設されているもの、あるいは、電磁コイ
ルの一部あるいは全部が、電磁シールド壁の内部に埋め
込まれているものが挙げられるが、それぞれ、適宜選択
する。尚、電磁シールド壁としては、パーマロイを主成
分とした材料で構成されているものが挙げられる。勿
論、本発明のアクティブ磁気シールド装置は、内部に設
置される装置の全体あるいは一部を電磁シールドする形
態のものが挙げられる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明のアクティブ磁気シールド
装置の実施の形態の１例を、図１に基づいて説明する。
図１（ａ）は本発明のアクティブ磁気シールド装置の実
施の形態の１例の概略図で、図１（ｂ）はそのコントロ
ーラの概略構成を示した図である。図１中、矢印のＸ、
Ｙ、Ｚは各軸方向を示す。図１中、１１は磁気シールド
部（以下、磁気シールドルームとも言う）、１２は電磁
コイル、１３はコイル端子、１４はコイル配線用モー
ル、１５は磁気センサー、１６は電磁シールド壁、２０
はコントローラ、２１は可変抵抗器、２２はコイル用ト
ランス電源、２３はＡＣ電源である。また、Ｘ１ａ、Ｘ
１ｂ、Ｙ１ａ、Ｙ１ｂ、Ｚ１ａ、Ｚ１ｂ、Ｘ２ａ、Ｘ２
ｂ、Ｙ２ａ、Ｙ２ｂ、Ｚ２ａ、Ｚ２ｂはコイル端子名で
ある。尚、図１（ａ）においては、見えないため図示さ
れていないが、電磁コイルは各壁面に設けれており、こ
こでは、Ｘ１ａ、Ｘ１ｂが設けられる電磁コイル側と対
向する側の電磁コイルのコイル端子名をＸ２ａ、Ｘ２ｂ
とし、Ｙ１ａ、Ｙ１ｂが設けられる電磁コイル側と対向
する側の電磁コイルのコイル端子名をＹ２ａ、Ｙ２ｂと
し、Ｚ１ａ、Ｚ１ｂが設けられる電磁コイル側と対向す
る側の電磁コイルのコイル端子名をＺ２ａ、Ｚ２ｂとし
ている。

【０００９】本例のアクティブ磁気シールド装置は、外
界からの磁気変動を減衰するために、高透磁性体からな
る電磁シールド壁１６に覆われた略立方体の磁気シール
ドルーム１１を形成し、更に、該磁気シールドルーム１
１に対し、アクティブに磁気シールドを行なう磁気シー
ルド装置で、磁気変動量を測定するための１つの磁気セ
ンサー１５を磁気シールドルーム１１内に配し、磁気シ
ールドルーム１１内部の磁気変動を抑えるように、それ
ぞれ、独立に、所望の電流を流すことができる、６個の
電磁コイル１２を、電磁シールド壁１６の壁面に外側面
に沿い配設している。そして、磁気センサー１５と各電
磁コイル１２とを関連つけて制御する１つのコントロー
ラ２０を磁気シールドルーム１１と離して設けている。
本例のアクティブ磁気シールド装置は、磁気センサー１
５による測定で得られた磁気変動量をもとに、該磁気変
動を相殺するように、コントローラ２０の制御により、
それぞれ、独立に、各電磁コイル１２に電流を流して、
磁気シールド装置内部の磁気変動を抑えるものである。

【００１０】外来磁気は磁気シールドルーム１１の電磁
シールド壁１６の減衰効果に依って減衰されるが、磁気
シールドルーム内に侵入する外来磁気を完全に除くこと
は出来ない。本例のアクティブ磁気シールド装置は、こ
れに対応するもので、外来磁気による磁気変動量を磁気
センサーが検出し、付属のコントローラ２０に伝え、コ
ントローラの制御のもと、磁気変動量を低減する方向に
磁界が発生するよう、電磁コイル１２に電流を流す、し
くみになっている。

【００１１】本例における磁気センサー１５は、Ｘ、
Ｙ、Ｚの３方向の磁気変動量を測定できる、通称３軸磁
気センサーとよばれるものである。磁気センサーの種類
としては、磁気変動量を検出する、半導体磁気センサ
ー、光ファイバー磁気センサー、ＳＱＵＩＤ（Ｓｕｐｅ
ｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇＱｕａｎｔｕｍＩｎｎｔｅ
ｒｆｅｒｅｎｃｅＤｅｖｉｃｅ：超伝導量子干渉素
子）磁力計（磁束計とも言う）が挙げられ、環境特性や
目的に対応して用いる。本例では、一次微分型のＳＱＵ
ＩＤ磁力計等が用いられる。尚、数Ｈｚ〜１ＫＨｚ以上
レベルの磁界の変化に追随できる磁気変動量を検出する
広帯域磁気センサーとしては、例えば、マグバン社製の
ものが知られている。

【００１２】コントローラ２０は、磁気センサー１５、
各電磁コイル１２と接続し、これらを関連つけて制御す
るもので、磁気センサー１５位置での磁気変動量を０に
するように、それぞれ、独立に、各電磁コイル毎に流す
電流量を制御する。本例では、磁気センサー１５により
測定された磁気変動量に対応して、それぞれ、コイル用
トランス電源２２から供給される電圧を可変抵抗器２１
により所定電圧にして、各コイル端子に所定電圧を供給
する。磁気センサー１５からの入力にしたがい、ハード
的に対応する電流値を各電磁コイルに流すものである。
尚、コントローラ２０としては、これに限定されない。
例えば、電源、演算処理部（プロセッサ）、Ａ／Ｄ変換
器、Ｄ／Ａ変換器、電流アンプから構成したものを用
い、磁気センサーからの入力をＡ／Ｄ変換器によりＡ／
Ｄ変換し、得られたＡ／Ｄ変換部からのデータ値をもと
に演算処理部により所定の演算を行ない、演算処理部に
より得られたデータ値をＤ／Ａ変換部によりＤ／Ａ変換
し、アナログ化して電流を得て、更に、これを電流アン
プにより増幅して、所定の電流を得て、これを、対応す
る電磁コイルに流し、磁気変動量を相殺する方法を採っ
てもよい。

【００１３】本例では、磁気シールドルーム１１の６つ
の壁面全てにコイルを配設したが、本発明はこれに限定
されることなく、外来磁気の入射方向によって任意の方
向に配設すれば良い。また、本例では電磁シールド壁１
６に配設する配線を電磁シールド壁１６の外側に付設し
ているが、本発明はこれに限定されること無く、電磁シ
ールドルーム１１の内壁面に付設してもかまわない。あ
るいは、電磁コイル１２の配線の一部あるいは全部を壁
内部に納めるような形態を取ってもかまわない。また、
本例では磁気センサー１５を電磁シールドルーム１１の
内部に１式設置しているが、本発明はこれに限定される
ことなく、例えば複数個設置して所定の軸の磁場勾配を
算出して、任意位置の磁気変動をシミユレーションした
結果から、電磁コイルへのフイードバックをかけても差
し支えない。磁気センサー１５を設置する位置も電磁シ
ールドルーム１１の内部には限定されず、電磁シールド
ルーム１１の外に設置して外来の磁気変動を測定しても
構わない。当然ながらその場合においてもセンサーの数
は限定されるものではない。さらに、本例では電磁シー
ルドルーム１１の内に磁気減衰の対象となる設備を設置
することを想定しているが、本発明はこれに限定される
ことなく、例えば電子ビーム露光装置のように局所的に
磁気変動を嫌う部分（電子鏡筒周辺）を有した場合は、
その部分のみを囲うように磁気シール部１１を配設して
もかまわない。

【００１４】

【発明の効果】本発明は、上記のように、パッシブ方式
の磁気シールド装置に電磁コイルを配設し、外界からの
磁気変動を相殺する方向に電流を流すことで、パッシブ
の磁気遮蔽能力を補強したアクティブ磁気シールド装置
の提供を可能とした。即ち、従来用いられているパッシ
プ方式の電磁シールドルームおよびアクティブ方式の電
磁シールドルームの、お互いの弱点を補うことができ、
広い周波数帯で効率良く磁気変動を減衰することを可能
にした。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は本発明のアクティブ磁気シールド
装置の実施の形態の１例の概略図で、図１（ｂ）はその
コントローラの概略構成を示した図である。

【符号の説明】

１１磁気シールド部（磁気シールドルームとも
言う）１２電磁コイル１３コイル端子１４コイル配線用モール１５磁気センサー１６電磁シールド壁２０コントローラ２１可変抵抗器２２コイル用トランス電源２３ＡＣ電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5C034 BB07 BB10 5E321 AA01 AA33 AA42 GG07 5F056 EA11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外界からの磁気変動を減衰するために、
高透磁性体からなる電磁シールド壁に覆われた所定領域
を形成し、更に、該所定領域に対し、アクティブに磁気
シールドを行なう磁気シールド装置であって、磁気変動
量を測定するための１つないし複数の磁気センサーと、
電磁シールド壁の壁面に配設され、磁気シールド装置内
部の磁気変動を抑えるように、それぞれ、独立に、所望
の電流を流すための、１つないし複数の電磁コイルと、
前記各磁気センサーと各電磁コイルとを関連つけて制御
する１つないし複数のコントローラとを備えたもので、
前記各磁気センサーによる測定で得られた磁気変動量を
もとに、該磁気変動を相殺するように、コントローラの
制御により、それぞれ、独立に、電磁コイルに電流を流
して、磁気シールド装置内部の磁気変動を抑えるもので
あることを特徴とするアクティブ磁気シールド装置。
【請求項２】請求項１において、各電磁コイルが、電
磁シールド壁の内壁面に配設されていることを特徴とす
るアクティブ磁気シールド装置。
【請求項３】請求項１において、各電磁コイルが、電
磁シールド壁の外壁面に配設されていることを特徴とす
るアクティブ磁気シールド装置。
【請求項４】請求項１ないし３において、電磁コイル
の一部あるいは全部が、電磁シールド壁の内部に埋め込
まれていることを特徴とするアクティブ磁気シールド装
置。
【請求項５】請求項１ないし４において、電磁シール
ド壁が、パーマロイを主成分とした材料で構成されてい
ることを特徴とする磁気シールド装置。
【請求項６】請求項１ないし５において、内部に設置
される装置の全体あるいは一部をシールドする形態にて
配設されていることを特徴とするアクティブ磁気シール
ド装置。