JPH0753280Y2 - Ｓｏｒ装置用偏向電磁石 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、SOR装置に用いられ電子ビームを偏向させる
偏向電磁石に係り、特に、電子ビームの軌道からのずれ
を低減できる偏向電磁石に関するものである。

［従来の技術］ 最近半導体のリソグラフィ光源としてSOR装置が注目さ
れている。

SOR装置は、電子ビームを光束で周回させ、電子ビーム
が磁場で偏向される際に放射されるSOR光（シンクロト
ロン放射光）を取り出すものである。

通常のSOR装置は、線形加速器とシンクロトロンと蓄積
リングの３台の装置から構成されるが、より小型化を図
ったSOR装置では、蓄積リングとシンクロトロンとを兼
用したものが一般的である。

この小型SOR装置を第５図により説明する。

第５図において、１はシンクロトロンで、電子ビームが
周回する環状の真空容器２と、その真空容器２内を周回
する電子ビームに高周波電場を投入する高周波加速空洞
３と、電子ビームに偏向磁場を付与する常電導型偏向電
磁石４とから主に構成されている。５は線形加速器で、
主に電子発生装置６と加速管７とからなる。

電子発生装置６からの電子は、加速管７で例えば45MeV
まで予備加速され、真空容器２に入射される。

真空容器２に入射された電子は、偏向電磁石４で偏向さ
れ、かつ高周波加速空洞３でエネルギーを補給されなが
ら真空容器２内を周回する。真空容器２内への電子の入
射を繰返し，シンクロトロン１内に所定電流値のビーム
が蓄積されたならば、偏向電磁石４の磁場を順次高めて
ビームエネルギを最終エネルギー（例えば800MeV）まで
高め、その後、磁場を一定に保って電子ビームをその最
終エネルギーに保持する。その保持の間、偏向電磁石４
で偏向される電子ビームから放射されるSOR光を、光取
り出しライン８より取り出し、露光装置９に導くことに
より、半導体のリソグラフィが行なわれる。

［考案が解決しようとする課題］ ところで、このようなSOR装置では、電子ビームを、予
め定められた軌道に沿って忠実に移動させることが重要
である。そのため、従来より、偏向電磁石４内の磁場強
度を空間的に一様にする必要があると考えられており、
偏向電磁石４のＮ及びＳ極の両磁極間高さを一定にして
いた。すなわち、従来の偏向電磁石４は、一定値の磁極
高さを有する鉄芯を一体形成し、その鉄芯に偏向コイル
を装着して構成されていた。

しかしながら、このような偏向電磁石４では、軌道方向
両端部において磁場の漏れがあり、電磁石４外の電子ビ
ームが漏れ磁場の影響を受けたりして磁極高さを厳密に
一定値に確保できても、電子ビームが設計上の軌道から
ずれる傾向にあるという問題があった。

また、従来の如く偏向電磁石４の鉄芯を一体的に形成す
るのでは、鉄芯が大重量化・大形化し、製作性及び操作
性に劣るという問題もあった。

本考案は上記事情を考慮してなされたもので、電子ビー
ムの軌道からのずれを低減できるSOR装置用の偏向電磁
石を提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 本考案は、上記目的を達成するために、電子ビームが周
回する真空容器の偏向部に、鉄芯とその鉄芯に装着され
る偏向コイルとからなる偏向電磁石を設けたSOR装置に
おいて、上記偏向電磁石の鉄芯を予め定められた電子ビ
ームの軌道Ａの偏向曲率半径Ｒと同一曲率で90°湾曲形
成すると共に曲率中心Ｏに対して所定の角度で少なくと
も３つに分割して鉄芯片を形成し、各鉄芯片の磁極高さ
を上記偏向部入射時及び出射時の電子ビームが軌道Ａ上
に位置するように調整して相違させたものである。

［作用］ 上記構成によれば、各鉄芯片の磁極高さを相違させるこ
とで、偏向電磁石内における電子ビームの移動を変更で
きる。したがって、各鉄芯片の磁極高さの相違量を調節
するだけで、電磁石端部の漏れ磁場に起因した電子ビー
ムの軌道からのずれを低減できる。

［実施例］ 以下に、本考案の好適実施例を添付図面に基づいて説明
する。

なお、本実施例にかかる偏向電磁石が適用される小型SO
R装置の基本的構成は第５図と同じであるため、ここで
の説明は省略する。

第１図において、10は略４角形状に形成された真空容
器、11は真空容器10の各偏向部に配設された90°セクタ
ー型偏向電磁石である。

偏向電磁石11は、予め定められた軌道Ａに沿って真空容
器10内の電子ビームを90°偏向させるものであり、90°
の開き角を有する鉄芯12と、その鉄芯12に装着される偏
向コイル13とからなる。

鉄芯12は、上記軌道Ａの偏向曲率半径Ｒと同一曲率で湾
曲形成されると共に、曲率中心Ｏに対して約30°毎に分
割された３個の鉄芯片14,15,14を備えている。このう
ち、軌道方向両端部に位置する鉄芯片14、14の断面形状
を、第２図に示す。図示するように、両端部の鉄芯片1
4、14では、真空容器10の偏向部を上下方向から挟む磁
極片14a,14bの間隔すなわち磁極高さが相互に同一寸法d
0に形成されている。これに対し、これら鉄芯片14,14間
に位置する鉄芯片15の磁極高さ（磁極片15a,15b間の間
隔）は、第３図に示すように、鉄芯片14の磁極高さd0よ
り小さな寸法d1に形成されている。

偏向コイル13は、これら鉄芯片14、15の上下両磁極片14
a〜15bに巻き付けられており、図示しない電源装置から
の電流により、各鉄芯片14、15に、軌道Ａと垂直な磁気
回路を形成させる。この磁気回路により、第２図及び第
３図に示す如く、各鉄芯片14、15の上側の磁極片14、15
aがＮ極とされ、下側の磁極片14b,15bがＳ極とされて、
その磁極間に偏向磁場Ｂを生起させ、電子ビームを曲率
中心Ｏ側に曲げる求心力Ｆを作り出している。

上述したように、本実施例の偏向電磁石11では、鉄芯片
14,14の磁極高さd0とその間の鉄芯片15の磁極高さd1と
の関係を、d0＞d1としたため、鉄芯片15の磁気抵抗は鉄
芯片14のそれより小さくなり、鉄芯片14、15それぞれの
偏向磁場B0,B1並びに求心力F0,F1の関係は、B0＜B1、F0
＜F1となる。

第４図は、このような関係を有する偏向電磁石11内の磁
場状態を示したものである。

次に本実施例の作用を説明する。

SOR装置の運転は第５図で説明したとおりであり、電子
ビームが偏向電磁石11で偏向されて真空容器10内を周回
する。

今、エネルギーＥの電子ビームが偏向電磁石11の磁場Ｂ
で曲げられるとき、ビームの偏向曲率半径Ｒは、Ｒ＝Ｃ
・E/Bとなる（ここでＣは定数）。

上述したように、偏向電磁石11では、鉄芯片14の磁極高
さd0と鉄芯片15の磁極高さd1とが相互に異なるよう形成
され、軌道方向両端部と中間部とで磁場強度Ｂが相違す
るため、電磁石11内に入射され偏向されてくる電子ビー
ムは、電磁石11内の両端部と中間部とで異なった偏向曲
率半径Ｒで曲げられることになる。したがって、各鉄芯
片14,15の磁極高さの差（d0−d1）の組み合わせを適切
に選べば、電磁石11内での電子ビームの移動を調整で
き、漏れ磁場に拘らず、軌道Ａに対してずれ量の小さな
移動軌跡を採ることができる。

このように、本実施例によれば、軌道方向両端部の鉄芯
片14の磁極高さd0と、それらの間の鉄芯片15の磁極高さ
d1とを相違させたので、偏向電磁石11内の偏向曲率半径
Ｒを軌道Ａに沿って偏向でき、電磁石11内における電子
ビームの移動軌跡を自由に設定できる。

しかも、両端部の鉄芯片14の磁極高さd0を、中間部の鉄
芯片15の磁極高さd1より大きく形成したので、電磁石11
へのビームの入射時及び出射時における漏れ磁場の影響
を少なくでき、軌道Ａに対する電子ビームのずれを低減
できる。鉄芯片14の磁極高さd0を44mm、鉄芯片15の磁極
高さd1を40mmとし、鉄芯片14での磁場値を1.28テスラ、
鉄芯15での磁場値を1.41テスラとしてSOR装置を運転し
たとき、偏向電磁石11内での最大CODが、従来20mm程度
あったのが、10mm程度にまで改善された。

また、鉄芯12を鉄芯片14,15,14に３分割したので、各鉄
芯片14,15の磁極高さの差（d0−d1）を、鉄芯片14,15を
個々に取り扱うことで調整でき、その調整が極めて簡単
となる。しかも、各鉄芯片14,15は小型軽量であるた
め、偏向電磁石11の製作性及び操作性にも優れる。

なお、上記実施例では、両端部の鉄芯片14、14の電磁高
さを同一としたが、相違させてもよい。磁極高さの差
は、ビームエネルギー、偏向曲率半径、漏れ磁場の大き
さ等によって決められるもので、軌道Ａからのビームの
ずれを低減できればよい。また、上記実施例とは逆に、
鉄芯片14の磁極高さよりも鉄芯片15のそれを大きく形成
してもよい。

上記実施例においては、鉄芯片14,15の磁極高さを変え
てビームのずれ量を低減できるようにしたが、本考案
は、これに限定されるものでなく、磁極高さをより大き
く変えて入射時と出射時の電子ビーム位置を正確に保て
るようにしてもよい。すなわち、軌道Ａの入射から出射
までの電子ビームは、必ずしも正確に軌道Ａ上を移動す
る必要はなく、各鉄芯片14,15の磁場強度を適宜変え
て、軌道Ａに対して例えばOUT−IN−OUT、IN−OUT−IN
となるようにビームを偏向させてもよく、要は、入射時
と出射時の電子ビーム位置が正確に保たれるように制御
すればよい。

［考案の効果］ 以上説明したように本考案によれば、次のごとき優れた
効果を発揮する。

（１）偏向電磁石の鉄芯を分割して複数の鉄芯片を形成
し、各鉄芯片の磁極高さを相違させたので、電子ビーム
の移動を自在に調整でき、漏れ磁場の影響を低減でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例にかかる偏向電磁石を示す平
面図、第２図は第１図のII−II矢視断面図、第３図は第
１図のIII−III矢視断面図、第４図は偏向電磁石内の磁
場状態を示す図、第５図は小型SOR装置の一例を示す概
略図である。 図中、10は真空容器、11は偏向電磁石、12は鉄芯、13は
偏向コイル、14、15は鉄芯片、d0は両端部の鉄芯片の磁
極高さ、d1は中央部の鉄芯片の磁極高さである。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】電子ビームが周回する真空容器の偏向部
   に、鉄芯とその鉄芯に装着される偏向コイルとからなる
   偏向電磁石を設けたSOR装置において、上記偏向電磁石
   の鉄芯を予め定められた電子ビームの軌道Ａの偏向曲率
   半径Ｒと同一曲率で90°湾曲形成すると共に曲率中心Ｏ
   に対して所定の角度で少なくとも３つに分割して鉄芯片
   を形成し、各鉄芯片の磁極高さを上記偏向部入射時及び
   出射時の電子ビームが軌道Ａ上に位置するように調整し
   て相違させたことを特徴とするSOR装置用偏向電磁石。