JPH0653000A - 放射光発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 偏向磁石として永久電流モードで運転される
超電導磁石を用いた場合でも電子ビームが安定したビー
ム閉軌道をとるようにしたシンクロトロン放射光を発生
させる放射光発生装置を提供する。 【構成】 加速器（１）で発生される電子ビ−ムを電子
ビーム輸送部（２）を経て電子蓄積リング（４）へ導
き、電子ビームが電子蓄積リング（４）内の所定のビー
ム閉軌道（７）を通るように電子蓄積リング（４）内の
偏向磁石（５）によって電子ビームの軌道を制御し、放
射光を発生させる放射光発生装置において、偏向磁石
（５）として超電導磁石（２０）を用い、この超電導磁
石（２０）を永久電流モードで駆動したときの永久電流
の変動を検出する永久電流検出手段（２１）と、この永
久電流検出手段（２１）によって検出された信号に基づ
き、電子ビームの軌道の所定の軌道からの歪みを補正す
るビーム軌道補正手段（２２）とを備えることを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放射光発生装置に係
り、特に、電子蓄積リング内の偏向磁石として超電導磁
石を用いた放射光発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、超ＬＳＩ製造のためのＸ線リソグ
ラフィー用の強力なＸ線として、シンクロトロン放射光
（ＳＯＲ光）が注目されている。

【０００３】一般的なシンクロトロン放射光発生装置の
概略構成を図４に示す。図４において、入射用電子加速
器１で加速された電子ビームは電子ビーム輸送部２で輸
送され、分岐用磁石３によって分岐させられて各電子蓄
積リング４へ導かれる。各電子蓄積リング４に導かれた
電子ビームは、偏向磁石５、５により真空ダクト６内の
中心近傍を通る所定のビーム閉軌道７を描くように、加
速制御される。電子ビームが周回運動を行う結果、ＳＯ
Ｒ光８が放射される。ＳＯＲ光８はビームライン９を通
って電子蓄積リング４から取り出される。ビームライン
９にはＳＯＲ光８の強度を検出する放射光モニター１０
が設けられている。また、電子蓄積リング４中の電子ビ
ームの強度はビーム電流モニター１３によって検出され
る。符号１２は電子ビームを加速するための高周波加速
空洞を示す。符号１４は制御部であって、放射光モニタ
ー１０やビーム電流モニター１３による検出結果に基づ
き入射用電子加速器１や分岐用磁石３を制御する。

【０００４】このようなシンクロトロン放射光発生装置
から放射されるＳＯＲ光８を半導体製造装置の光源とし
て利用するためには、ＳＯＲ光８の強度やビームパター
ンが安定している必要がある。このため、電子蓄積リン
グ４内において、電子ビームは許容範囲内で所定の閉軌
道をとり、ビーム電流は許容範囲内で所定のビーム電流
値をとるように制御されることが重要である。ビーム電
流値については、ビーム電流モニター１３によってビー
ム電流値をモニターし、必要に応じて入射用電子加速器
１から電子ビームを追加入射させることによって許容範
囲内になるように制御される。また、電子ビームの軌道
については、偏向磁石５として従来の常電導磁石を用い
る場合や永久電流モードでないモードで運転される超電
導磁石を用いる場合には、偏向磁石５のコイルに流れる
電流を電源装置により一定の値に制御することが可能で
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一方、超ＬＳＩ製造等
に用いる場合のように運転コストを削減する必要のある
量産型の放射光発生装置においては、偏向磁石５として
永久電流モードで運転される超電導磁石を用いることが
考えられる。

【０００６】しかしながら、永久電流モードで運転され
る超電導磁石を偏向磁石５として用いる場合には、永久
電流モードでないモードで運転される場合と同じように
偏向磁石５のコイルに流れる電流を制御することはでき
ない。何も手段をとらなければ、長時間運転を行う間に
時間とともにコイル電流が減衰し、偏向磁石５の磁場の
強度が減少する。このため、電子ビームの軌道はリング
１１の中心軌道からずれ、リング１１のアクセプタンス
が減少し、電子ビームの入射効率が減少するという問題
点がある。また、電子ビームが所定のビーム閉軌道をと
らないため、放射線の遮蔽手段を複雑にしなければなら
ないという問題点がある。

【０００７】そこで、本発明の目的は、偏向磁石として
永久電流モードで運転される超電導磁石を用いた場合で
も電子ビームが安定して所定のビーム閉軌道をとり得る
ようにした放射光発生装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による放射光発生装置は、電子ビームが前記
電子蓄積リング内の所定のビーム閉軌道を通るように前
記電子蓄積リング内の偏向磁石によって電子ビームの軌
道を制御し、放射光を発生させる放射光発生装置におい
て、前記偏向磁石として超電導磁石を用い、この超電導
磁石を永久電流モードで駆動したときの永久電流の変動
を検出する永久電流変動検出手段と、この永久電流変動
検出手段によって検出された信号に基づき、電子ビーム
の軌道の所定の軌道からの歪みを補正するビーム軌道修
正手段とを備えることを特徴とする。

【０００９】

【作用】偏向磁石として用いる超電導磁石を永久電流モ
ードで駆動し、永久電流変動検出手段によって永久電流
の変動を検出する。永久電流変動検出手段によって検出
された信号に基づき、電子ビームの軌道の所定の軌道か
らの歪みをビーム軌道修正手段によって補正するので、
超電導磁石を永久電流モードで駆動した場合でも、電子
ビームの軌道を所定のビーム閉軌道に維持することがで
きる。

【００１０】

【実施例】本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明
する。まず、図１を参照して本発明の第１実施例を説明
する。

【００１１】入射用電子加速器１で発生された電子ビ−
ムは電子ビーム輸送部２を経て複数の電子蓄積リング４
へ導かれる。複数の電子蓄積リング４はそれぞれが同様
に構成されているので以下では一つの電子蓄積リング４
について説明する。

【００１２】電子蓄積リング４内には偏向磁石として超
電導磁石２０が設けられている。超電導磁石２０は永久
電流モードで運転される。電子蓄積リング４には、永久
電流の変動を検出するための永久電流変動検出手段２１
が設けられている。永久電流変動検出手段２１として
は、超電導磁石２０のコイル電流を検出するコイル電流
モニター、または磁場の強度を測定する偏向磁場測定装
置が用いられる。この永久電流変動検出手段２１は制御
部１４に接続されている。

【００１３】所定のビーム閉軌道としてのリング１１の
中心軌道からのずれは、電子蓄積リング４の真空ダクト
６に配置された静電型ピックアップモニターであるビー
ム位置モニター２３によって検出される。なお、リング
１１の中心軌道からのずれ量の検出は、ビーム位置モニ
ター２３だけでなく放射光モニター１０によっても可能
である。

【００１４】超電導磁石２０の両端部近傍にはビーム軌
道修正手段として電子ビームの軌道を補正するための修
正用磁石２２が載置されている。修正用磁石２２により
生じる磁界の方向は超電導磁石２０により生じる磁界の
方向と同じ方向である。修正用磁石２２に流す駆動電流
の大きさは、永久電流変動検出手段２３による検出値に
基づいて制御部１３で制御され、リング１１の中心軌道
からのずれ量が大きいほど大きくなる。

【００１５】次に本実施例の作用について説明する。永
久電流変動検出手段２１によって偏向磁場の強度または
コイル電流を検出し、超電導磁石２０を流れる永久電流
の変動量が検出される。永久電流変動検出手段２１によ
る検出値が許容範囲にあるか否かが制御部１４で判断さ
れる。永久電流変動検出手段２１による検出値が許容範
囲を外れた場合には、ビーム位置モニター２３によって
検出した中心軌道からのずれ量が許容範囲に入るよう
に、制御部１４を介して修正用磁石２２を駆動制御す
る。永久電流変動検出手段２１による検出値が許容範囲
内にある場合には、修正用磁石２２を駆動しない。

【００１６】本実施例の構成によれば、永久電流の変動
を検出するための永久電流変動検出手段２１と電子ビー
ムの軌道を補正するための修正用磁石２２とを設けたの
で、時間とともにコイル電流が減衰してリング１１のア
クセプタンスが減少することを防止することができ、電
子蓄積リング４内の電子ビームの軌道が所定のビーム閉
軌道になるようにすることができる。この結果、電子ビ
ームの入射効率が減少することを防止できるとともに、
放射線の遮蔽手段を簡略化することができる。

【００１７】また、このように電子ビームの軌道をリン
グ１１の中心軌道になるように補正することにより、長
期間に渡って電子ビームを電子蓄積リング４内に蓄積す
ることができる。この結果、長い期間に渡って電子蓄積
リング４を再び立ち上げなおす必要がなくなり、量産型
の放射光発生装置として有利になる。

【００１８】次に図２および図３を参照して本発明の第
２実施例を説明する。第１実施例は、超電導磁石２０に
よる磁界の強度を補正しようとするものではなく、超電
導磁石２０の端部近傍に載置した修正磁石２２によって
電子ビームの軌道がリング１１の中心軌道となるように
修正するものであった。これに対して第２実施例では、
永久電流の減衰により減少する超電導磁石３０の磁界に
補助磁石３２、３３による磁界を加えて、全体としての
磁界の強さを実効的に一定にしようとするものである。

【００１９】図３は図２のＡ−Ａ線断面図を示す。図３
において、超電導磁石３０による磁界は２個の一対のコ
イル３４ａ、３４ｂおよび３５ａ、３５ｂで作られる。
超電導磁石３０の超電導磁石容器３１の上方には一対の
コイル３２ａ、３２ｂからなる補助磁石３１が設けられ
ている。また、超電導磁石容器３１の下方にはコイル３
３ａ、３３ｂからなる補助磁石３３が設けられている。
補助磁石３２、３３による磁界の方向は超電導磁石３０
による磁界の方向と同じとなるようにされている。

【００２０】次に本実施例の作用について説明する。コ
イル電流モニターまたは偏向磁場測定装置からなる永久
電流変動検出手段２１によって偏向磁場の強度またはコ
イル電流を検出し、超電導磁石３０を駆動する永久電流
の変動量を検出する。永久電流変動検出手段２１による
検出値が許容範囲にあるかないかを制御部１４で判断す
る。永久電流変動検出手段２１による検出値が許容範囲
にない場合には、ビーム位置モニター２３によって検出
した中心軌道からのずれ量が許容範囲に入るように、制
御部１４を介して補助磁石３２、３３を駆動制御する。
中心軌道からのずれ量が大きいほど補助磁石３２、３３
による磁界は強く加えられる。中心軌道からのずれ量が
許容範囲に入ると、補助磁石３２、３３の駆動を停止す
る。

【００２１】本実施例の構成によれば、永久電流変動検
出手段２１の他に補助磁石３２、３３を設けたので、全
体として磁界の強度を実効的に一定にすることができ
る。この結果、電子ビームの入射効率が減少することを
防止できるとともに、放射線の遮蔽手段を簡略化するこ
とができる。また、長い期間に渡って電子蓄積リング４
を再び立ち上げなおす必要がなくなり、量産用の放射光
発生装置として有利になる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
永久電流の変動を検出するための永久電流変動検出手段
と、電子ビームの軌道の所定の軌道からの歪みを補正す
るビーム軌道修正手段とを設けたので、偏向磁石として
永久電流モードで運転される超電導磁石を用いた場合で
も電子ビームが安定したビーム閉軌道をとるようにする
ことができる。この結果、電子ビームの入射効率が減少
することを防止できるとともに、放射線の遮蔽手段を簡
略化することができる。また、長い期間に渡って電子蓄
積リングを再び立ち上げなおす必要がなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による放射光発生装置の第１実施例を示
す概略構成図。

【図２】本発明による放射光発生装置の第２実施例を示
す概略構成図。

【図３】本発明の第２実施例における補助磁石を示す図
２のＡ−Ａ線断面図。

【図４】従来の放射光発生装置を示す概略構成図。

【符号の説明】

１ 入射用電子加速器 ２ 電子ビーム輸送部 ３ 分岐用磁石 ４ 電子蓄積リング ５ 偏向磁石 ６ 真空ダクト ７ ビーム閉軌道 ８ ＳＯＲ光 ９ ビームライン １０ 放射光モニター １１ リング １２ 高周波加速空洞 １３ ビーム電流モニター １４ 制御部 ２０ 偏向磁石としての超電導磁石 ２１ 永久電流変動検出手段 ２２ 補正用磁石 ２３ ビーム位置モニター ３０ 偏向磁石としての超電導磁石 ３１ 超電導磁石容器 ３２ 補助磁石 ３２ａ コイル ３２ｂ コイル ３３ 補助磁石 ３３ａ コイル ３３ｂ コイル ３４ａ コイル ３４ｂ コイル ３５ａ コイル ３５ｂ コイル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子ビームが電子蓄積リング内の所定のビ
   ーム閉軌道を通るように前記電子蓄積リング内の偏向磁
   石によって電子ビームの軌道を制御し、放射光を発生さ
   せる放射線発生装置において、前記偏向磁石として超電
   導磁石を用い、この超電導磁石を永久電流モードで駆動
   したときの永久電流の変動を検出する永久電流変動検出
   手段と、この永久電流変動検出手段によって検出された
   信号に基づき、電子ビームの軌道の所定の軌道からの歪
   みを補正するビーム軌道修正手段とを備えることを特徴
   とする放射光発生装置。