JPH1064463A - 電磁レンズ - Google Patents
電磁レンズInfo
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- JPH1064463A JPH1064463A JP8221253A JP22125396A JPH1064463A JP H1064463 A JPH1064463 A JP H1064463A JP 8221253 A JP8221253 A JP 8221253A JP 22125396 A JP22125396 A JP 22125396A JP H1064463 A JPH1064463 A JP H1064463A
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- Japan
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- coil
- heat
- lens
- heat medium
- electromagnetic lens
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型の高励磁電磁レンズから大量に発生する
熱を効率よく除去することができ、レンズの温度を室温
近辺に保つことができる温度制御機能を有する電磁レン
ズを提供する。 【解決手段】 本発明の電磁レンズ７は、強磁性体で形
成された磁気回路３３と、レンズ励磁コイル３７と、該
コイルをビーム通路から隔離する真空壁３５と、を備え
る。コイル３７の周囲の空間には、入側配管５５から熱
媒がポンプ５７によって送り込まれ、熱媒はコイル３７
中やその周囲を上昇し、上側の熱媒流出配管４１から出
て行く。この間に、熱媒は、コイル３７の熱を吸収して
一部が蒸発する。この際の蒸発熱を主体とする熱吸収
で、コイル３７は冷却される。出側配管４１から出た熱
媒は、同配管４１に連結されている熱交換器４９におい
て冷却され液体に戻る。
熱を効率よく除去することができ、レンズの温度を室温
近辺に保つことができる温度制御機能を有する電磁レン
ズを提供する。 【解決手段】 本発明の電磁レンズ７は、強磁性体で形
成された磁気回路３３と、レンズ励磁コイル３７と、該
コイルをビーム通路から隔離する真空壁３５と、を備え
る。コイル３７の周囲の空間には、入側配管５５から熱
媒がポンプ５７によって送り込まれ、熱媒はコイル３７
中やその周囲を上昇し、上側の熱媒流出配管４１から出
て行く。この間に、熱媒は、コイル３７の熱を吸収して
一部が蒸発する。この際の蒸発熱を主体とする熱吸収
で、コイル３７は冷却される。出側配管４１から出た熱
媒は、同配管４１に連結されている熱交換器４９におい
て冷却され液体に戻る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子線縮小レンズ
系等の電磁レンズに関する。特には、レンズの温度を一
定に保つための冷却機構に改善を加えた電磁レンズに関
する。
系等の電磁レンズに関する。特には、レンズの温度を一
定に保つための冷却機構に改善を加えた電磁レンズに関
する。
【０００２】
【従来の技術】液体が気化する際の熱を利用して物の冷
却を行う技術として沸騰冷却がある。この沸騰冷却は、
電力用半導体デバイスが動作中に発生する多量の熱を水
の気化熱で奪うことによって上記デバイスの温度上昇を
防ぐのに応用されている。
却を行う技術として沸騰冷却がある。この沸騰冷却は、
電力用半導体デバイスが動作中に発生する多量の熱を水
の気化熱で奪うことによって上記デバイスの温度上昇を
防ぐのに応用されている。
【０００３】一方、電子ビーム縮小転写装置用等の電磁
レンズにおいては、そのレンズ励磁あるいは偏向コイル
から発生する熱を冷却する必要がある。このための方法
として従来一般的なものは恒温水あるいは恒温油を循環
させる方法であった。
レンズにおいては、そのレンズ励磁あるいは偏向コイル
から発生する熱を冷却する必要がある。このための方法
として従来一般的なものは恒温水あるいは恒温油を循環
させる方法であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述の電子ビーム縮小
転写装置用等の電磁レンズにあっては、寸法を小さく抑
えながら、電流×巻線積（ＡＴ数）は大きくしたいとい
う要請が存在しており、特に半導体デバイス用の電子ビ
ーム縮小露光装置では２段のレンズを用いるが、そのう
ち特にウェーハ側のレンズにおいてその要請が強い。そ
の場合、レンズを小型化する際の１つの問題点が、レン
ズの冷却であった。
転写装置用等の電磁レンズにあっては、寸法を小さく抑
えながら、電流×巻線積（ＡＴ数）は大きくしたいとい
う要請が存在しており、特に半導体デバイス用の電子ビ
ーム縮小露光装置では２段のレンズを用いるが、そのう
ち特にウェーハ側のレンズにおいてその要請が強い。そ
の場合、レンズを小型化する際の１つの問題点が、レン
ズの冷却であった。
【０００５】本発明は、このような要請に応えるべくな
されたもので、小型の高励磁電磁レンズから大量に発生
する熱を効率よく除去することができ、レンズあるいは
偏向器の温度を室温近辺に保つことができる温度制御機
能を有する電磁レンズを提供することを目的とする。
されたもので、小型の高励磁電磁レンズから大量に発生
する熱を効率よく除去することができ、レンズあるいは
偏向器の温度を室温近辺に保つことができる温度制御機
能を有する電磁レンズを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の電磁レンズは、 荷電粒子ビームを収束も
しくは結像させるための電磁レンズであって； 強磁性
体で形成された磁気回路と、レンズ励磁あるいは偏向コ
イルと、該コイルをビーム通路から隔離する真空壁と、
を備え； 該レンズ励磁あるいは偏向コイルを、熱媒の
蒸発冷却により冷却する手段が付設されていることを特
徴とする。
め、本発明の電磁レンズは、 荷電粒子ビームを収束も
しくは結像させるための電磁レンズであって； 強磁性
体で形成された磁気回路と、レンズ励磁あるいは偏向コ
イルと、該コイルをビーム通路から隔離する真空壁と、
を備え； 該レンズ励磁あるいは偏向コイルを、熱媒の
蒸発冷却により冷却する手段が付設されていることを特
徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明においては、 上記磁気回
路と真空壁とが上記コイルを密封する容器を形成し、
上記冷却手段が、該容器に熱媒を流出入させる配管と、
熱媒を冷却する熱交換器と、熱媒の圧力制御手段と、を
有するものとすることができる。ここで、上記圧力制御
手段により上記熱媒の温度あるいは沸点を制御し、上記
熱媒がフロン等の低沸点液体であることが好ましい。
路と真空壁とが上記コイルを密封する容器を形成し、
上記冷却手段が、該容器に熱媒を流出入させる配管と、
熱媒を冷却する熱交換器と、熱媒の圧力制御手段と、を
有するものとすることができる。ここで、上記圧力制御
手段により上記熱媒の温度あるいは沸点を制御し、上記
熱媒がフロン等の低沸点液体であることが好ましい。
【０００８】アンモニアやフロン等は沸点が数１０℃の
領域にあり、これらの入った容器の圧力を減圧すると、
沸点を２０〜２４℃程度の一定の値に制御することがで
きる。また、水等の潜熱が大きいが沸点が高い液体も、
圧力を下げることによって沸点を２０〜２４℃に下げる
ことができる。これらの液体は気化するとき多量の潜熱
を奪うことが知られている。本発明では、これらの液体
の性質を利用して、電磁レンズの励磁コイルで発生する
多量の熱を除去し、且つコイルの温度を一定に保つこと
ができる。なお、フロンを使用する場合は、分解した際
にオゾン層を破壊することの少ない、いわゆる代替フロ
ン（ハイドロクロロフルオロカーボン等）を用いること
が望ましい。
領域にあり、これらの入った容器の圧力を減圧すると、
沸点を２０〜２４℃程度の一定の値に制御することがで
きる。また、水等の潜熱が大きいが沸点が高い液体も、
圧力を下げることによって沸点を２０〜２４℃に下げる
ことができる。これらの液体は気化するとき多量の潜熱
を奪うことが知られている。本発明では、これらの液体
の性質を利用して、電磁レンズの励磁コイルで発生する
多量の熱を除去し、且つコイルの温度を一定に保つこと
ができる。なお、フロンを使用する場合は、分解した際
にオゾン層を破壊することの少ない、いわゆる代替フロ
ン（ハイドロクロロフルオロカーボン等）を用いること
が望ましい。
【０００９】
【実施例】図１は、本発明の１実施例に係る電磁レンズ
を有する電子ビーム縮小転写装置の一部断面図である。
図１の転写装置１は、大きいレチクル側レンズ５と、小
さいウェーハ側レンズ７の２個の電磁レンズを有する。
レチクル３を通過したパターン化された電子線を、レン
ズ５とレンズ７によってウェーハ９上に１／４に縮小す
る。
を有する電子ビーム縮小転写装置の一部断面図である。
図１の転写装置１は、大きいレチクル側レンズ５と、小
さいウェーハ側レンズ７の２個の電磁レンズを有する。
レチクル３を通過したパターン化された電子線を、レン
ズ５とレンズ７によってウェーハ９上に１／４に縮小す
る。
【００１０】このようなレンズ系では、レチクル側レン
ズ５とウェーハ側レンズ７は、寸法比が４：１の関係に
あり、しかも励磁コイルの電流×巻線積（ＡＴ数）の絶
対値は等しく、作られる軸上磁場の向きを逆方向にする
必要がある。ここでコイルを巻ける断面積は、上のレン
ズ５のコイル１７と下のレンズ７のコイル３７を比較す
れば明らかなように、下のコイル３７は上のコイル１７
の１／１６の断面積しかない。下側のコイル３７のよう
な小面積の領域に、上側のコイル１７と同じＡＴの励磁
電流を流すと、コイル３７の温度上昇が激しくなる。
ズ５とウェーハ側レンズ７は、寸法比が４：１の関係に
あり、しかも励磁コイルの電流×巻線積（ＡＴ数）の絶
対値は等しく、作られる軸上磁場の向きを逆方向にする
必要がある。ここでコイルを巻ける断面積は、上のレン
ズ５のコイル１７と下のレンズ７のコイル３７を比較す
れば明らかなように、下のコイル３７は上のコイル１７
の１／１６の断面積しかない。下側のコイル３７のよう
な小面積の領域に、上側のコイル１７と同じＡＴの励磁
電流を流すと、コイル３７の温度上昇が激しくなる。
【００１１】レチクル側レンズ５とウェーハ側レンズ７
とは、基本的には同じ構造である。すなわち、両レンズ
５、７の中心部には、軸芯を立てたパイプ状の真空壁１
５、３５がある。真空壁１５の中央空間はビーム通路で
あり、１０−６Torr程度の真空となっている。真空壁１
５、３５の外側には中空円筒状のコイル１７、３７が、
真空壁１５、３５を取り巻くように配置されている。コ
イル１７、３７の上下及び外周は、磁気回路１３、３３
で覆われている。この磁気回路１３、３３は、強磁性体
からなり、中心に貫通した中空部を存する缶状のもので
ある。また、レンズ内部には偏向コイル１２、３２が設
けられている。このうち、ウェーハ側のレンズに設けら
れた偏向器３２は多量の熱を発生させるので、特に冷却
が必要である。
とは、基本的には同じ構造である。すなわち、両レンズ
５、７の中心部には、軸芯を立てたパイプ状の真空壁１
５、３５がある。真空壁１５の中央空間はビーム通路で
あり、１０−６Torr程度の真空となっている。真空壁１
５、３５の外側には中空円筒状のコイル１７、３７が、
真空壁１５、３５を取り巻くように配置されている。コ
イル１７、３７の上下及び外周は、磁気回路１３、３３
で覆われている。この磁気回路１３、３３は、強磁性体
からなり、中心に貫通した中空部を存する缶状のもので
ある。また、レンズ内部には偏向コイル１２、３２が設
けられている。このうち、ウェーハ側のレンズに設けら
れた偏向器３２は多量の熱を発生させるので、特に冷却
が必要である。
【００１２】磁気回路１３、３３と真空壁１５、３５と
の間には、Ｏリング１１、１９、３１、３９が配置され
ており、磁気回路１３、３３内に納められているコイル
１７、３７の周囲を密封している。なお、Ｏリング１
１、３９は、真空壁１５、３５の外周面にはめ込まれて
おり、Ｏリング１９、３１は、真空壁１５、３５の端面
にはめ込まれている。なお、両レンズ５、７間にある符
号２１は真空封止のためのＯリングである。
の間には、Ｏリング１１、１９、３１、３９が配置され
ており、磁気回路１３、３３内に納められているコイル
１７、３７の周囲を密封している。なお、Ｏリング１
１、３９は、真空壁１５、３５の外周面にはめ込まれて
おり、Ｏリング１９、３１は、真空壁１５、３５の端面
にはめ込まれている。なお、両レンズ５、７間にある符
号２１は真空封止のためのＯリングである。
【００１３】次にウェーハ側レンズ７の冷却機構につい
て説明する。ウェーハ側レンズ７のコイル３７は、前述
のように、真空壁３５と磁気回路３３とによって密封さ
れた空間内に置かれている。そして、このコイル３７の
周囲の空間の下部には、入側配管５５が接続されてお
り、同配管５５から熱媒（冷媒）がポンプ５７によって
送り込まれる。送り込まれる熱媒は、コイル３７中やそ
の周囲を上昇し、上側の熱媒流出配管４１から出て行
く。この間に、熱媒は、コイル３７の熱を吸収して一部
が蒸発する。この際の蒸発熱を主体とする熱吸収で、コ
イル３７は冷却される。
て説明する。ウェーハ側レンズ７のコイル３７は、前述
のように、真空壁３５と磁気回路３３とによって密封さ
れた空間内に置かれている。そして、このコイル３７の
周囲の空間の下部には、入側配管５５が接続されてお
り、同配管５５から熱媒（冷媒）がポンプ５７によって
送り込まれる。送り込まれる熱媒は、コイル３７中やそ
の周囲を上昇し、上側の熱媒流出配管４１から出て行
く。この間に、熱媒は、コイル３７の熱を吸収して一部
が蒸発する。この際の蒸発熱を主体とする熱吸収で、コ
イル３７は冷却される。
【００１４】出側配管４１から出た熱媒は、同配管４１
に連結されている熱交換器４９において冷却され液体に
戻る。この熱交換器４９の冷却方法としては、水冷・空
冷等であってよい。熱交換器４９を出た熱媒は、再びポ
ンプ５７によって加圧され、コイル３５の周囲に送り込
まれる。通常は、この説明した循環回路（ポンプ５７→
入側配管５５→コイル３７周囲→出側配管４１→熱交換
器４９→ポンプ５７）中を熱媒は循環する。
に連結されている熱交換器４９において冷却され液体に
戻る。この熱交換器４９の冷却方法としては、水冷・空
冷等であってよい。熱交換器４９を出た熱媒は、再びポ
ンプ５７によって加圧され、コイル３５の周囲に送り込
まれる。通常は、この説明した循環回路（ポンプ５７→
入側配管５５→コイル３７周囲→出側配管４１→熱交換
器４９→ポンプ５７）中を熱媒は循環する。
【００１５】出側配管４１の一端には、圧力計、及び、
バルブ４３を介して真空ポンプ４５がそれぞれ連結され
ている。圧力計４７は、出側配管４１における圧力を検
出している。また、コイル３７には温度センサ５３が付
けられており、同コイル３７の温度を検出している。ま
た、熱交換器４９出側のポンプ５７手前部には、バルブ
５９を介して熱媒溜め６１が接続されている。
バルブ４３を介して真空ポンプ４５がそれぞれ連結され
ている。圧力計４７は、出側配管４１における圧力を検
出している。また、コイル３７には温度センサ５３が付
けられており、同コイル３７の温度を検出している。ま
た、熱交換器４９出側のポンプ５７手前部には、バルブ
５９を介して熱媒溜め６１が接続されている。
【００１６】真空ポンプ４５を動かし、バルブ４３を開
けると、熱媒循環系から熱媒を系外に排出することがで
きる。一方、バルブ５９を開けて熱媒（液体）溜め６１
から熱媒循環系に熱媒を供給することもできる。コイル
３７での発熱量が増え、温度が上昇すると液体は多量に
蒸発し、圧力が上昇する。圧力計４７で圧力上昇を検出
すると、自動的にバルブ４３が開かれ圧力が下げられ、
液体の沸点を下げることにより、蒸発を盛んにし、多量
の潜熱を奪いコイル３７の温度を下げるというフィード
バックにより、コイル３７の温度を一定に制御すること
ができる。また、この系の液体がポンプ４５の稼動によ
って少なくなれば、熱媒溜め６１から自動的に、循環系
に熱媒が供給される。
けると、熱媒循環系から熱媒を系外に排出することがで
きる。一方、バルブ５９を開けて熱媒（液体）溜め６１
から熱媒循環系に熱媒を供給することもできる。コイル
３７での発熱量が増え、温度が上昇すると液体は多量に
蒸発し、圧力が上昇する。圧力計４７で圧力上昇を検出
すると、自動的にバルブ４３が開かれ圧力が下げられ、
液体の沸点を下げることにより、蒸発を盛んにし、多量
の潜熱を奪いコイル３７の温度を下げるというフィード
バックにより、コイル３７の温度を一定に制御すること
ができる。また、この系の液体がポンプ４５の稼動によ
って少なくなれば、熱媒溜め６１から自動的に、循環系
に熱媒が供給される。
【００１７】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、小型の高励磁電磁レンズから大量に発生する熱を効
率よく除去することができ、レンズの温度を室温近辺に
保つことができる温度制御機能を有する電磁レンズを提
供することができる。
は、小型の高励磁電磁レンズから大量に発生する熱を効
率よく除去することができ、レンズの温度を室温近辺に
保つことができる温度制御機能を有する電磁レンズを提
供することができる。
【図１】本発明の１実施例に係る電磁レンズを有する電
子ビーム縮小転写装置の一部の断面図である。
子ビーム縮小転写装置の一部の断面図である。
１ 電子線縮小レンズ系 ３ レチクル ５ レチクル側レンズ ７ ウェーハ側レ
ンズ ８ レンズ冷却系 ９ ウェーハ １１、１９、３１、３９ Ｏリング １２、３２ 偏向
コイル １３、３３ 磁気回路 １５、３５ 真空
壁 １７、３７ コイル ４１ 出側配管 ４３、５９ バルブ ４５ 真空ポンプ ４７ 圧力計 ４９ 熱交換器 ５１ 冷却通路 ５３ 温度センサ ５５ 入側配管 ５７ ポンプ ６１ 熱媒溜め
ンズ ８ レンズ冷却系 ９ ウェーハ １１、１９、３１、３９ Ｏリング １２、３２ 偏向
コイル １３、３３ 磁気回路 １５、３５ 真空
壁 １７、３７ コイル ４１ 出側配管 ４３、５９ バルブ ４５ 真空ポンプ ４７ 圧力計 ４９ 熱交換器 ５１ 冷却通路 ５３ 温度センサ ５５ 入側配管 ５７ ポンプ ６１ 熱媒溜め
Claims (4)
- 【請求項１】 荷電粒子ビームを収束もしくは結像させ
るための電磁レンズであって；強磁性体で形成された磁
気回路と、レンズ励磁あるいは偏向コイルと、該コイル
をビーム通路から隔離する真空壁と、を備え；該レンズ
励磁あるいは偏向コイルを、熱媒の蒸発冷却により冷却
する手段が付設されていることを特徴とする電磁レン
ズ。 - 【請求項２】 上記磁気回路と真空壁とが上記コイルを
密封する容器を形成し、 上記冷却手段が、該容器に熱媒を流出入させる配管と、
熱媒を冷却する熱交換器と、熱媒の圧力制御手段と、を
有する請求項１記載の電磁レンズ。 - 【請求項３】 上記圧力制御手段により上記熱媒の温度
あるいは沸点を制御する請求項２記載の電磁レンズ。 - 【請求項４】 上記熱媒がフロン等の低沸点液体、ある
いは水等の潜熱の大きい液体を減圧することにより沸点
を下げた液体である請求項１、２又は３記載の電磁レン
ズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8221253A JPH1064463A (ja) | 1996-08-22 | 1996-08-22 | 電磁レンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8221253A JPH1064463A (ja) | 1996-08-22 | 1996-08-22 | 電磁レンズ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1064463A true JPH1064463A (ja) | 1998-03-06 |
Family
ID=16763878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8221253A Pending JPH1064463A (ja) | 1996-08-22 | 1996-08-22 | 電磁レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1064463A (ja) |
-
1996
- 1996-08-22 JP JP8221253A patent/JPH1064463A/ja active Pending
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