JPS62213099A - 加速器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は例えば超ＬＳＩ微細加工等に用いられる加速器
に係り、特に四極電磁石と補正用電磁石からなる電磁石
装置の改良に関する。

（従来の技術） 加速器は電子、陽子、イオンなどのビームを１０偉電子
ボルト（ＩＧｅＶ）程度の高エネルギー状態に加速する
ためのものであり、この加速器の一例として従来から素
粒子の研究分野で大形ものたとえば直径１触以上のもの
が建設されている。

最近は例えば電子からの放射光（ＳＯＲ光といわれる）
を利用した超ＬＳＩ微細加工（リソグラフィ）など新し
い分野への応用として比較的小形なもの例えば直径が１
０ＴｒＬ程度の加速器も建設されるようになってきてい
る。

加速器は、加速粒子が電子、陽子、イオンなどの用途が
異なっても、その原理はほとんど同じであるので、ここ
では従来の電子用加速器について第３図を参照して説明
する。すなわち、電子を生成し低エネルギー（約１０Ｍ
ｅＶ）まで加速する線形加速器１、この線形加速器１よ
り出た電子ビームを後述する真空容器３へ導く輸送管２
、電子ビームが残留気体と衝突して損失となるのを防ぐ
ため超高真空状態にされる真空容器３、上記電子ビーム
を所定方向（図では時計方向）に曲げるため所定方向磁
場（図では紙面の表より裏に向かう方向の磁場）をかけ
るための偏向電磁石４、電子ビーム収束用の四極電磁石
５ａおよび電子ビーム発散用の四極電磁石５ｂ、上記線
形加速器１より入射されたビームを高エネルギー（Ｇｅ
Ｖ稈度）まで加速するための高周波共振空洞６、上記偏
向電磁石４および四極電磁石５ａ、５ｂの製作や据付け
の誤差のため発生する誤差磁場を補正するための補正用
電磁石７ａ、７ｂなどから構成されている。上記補正用
電磁石７ａは例えば紙面に対して平行な方向の誤差磁場
を補正するためのものであり、補正用電磁石７ｂは例え
ば紙面に対して垂直な方向の誤差磁場を補正するもので
ある。この他にも大極以上の多極電磁石や各種の機器が
挿入され、スペース的に相当込んだものとなっている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、上記のように加速器の小形化が指向されるに
つれて、できるだけ加速器のコンポーネントの数を少な
くすることが要求されている。

しかし、各コンポーネントは必要な機能を果たしており
、さらにコンポーネント数を少なくすることは困難であ
る。

そこで、本発明は従来独立して設けていた補正用電磁石
を不要とし、これにより全体の小形化を図れるとともに
低廉化が図れる加速器を提供することを目的とする。

［発明の構成コ （問題点を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するため、四極電磁石と補正用
電磁石とからなる電磁石装置を次のように構成したもの
である。すなわち、断面がほぼ正八角形の枠状の継鉄と
、この継鉄の内側における八つの辺部のうち一つおきの
四つの辺部の互いに対向する位置に中心方向に向かって
突出するように形成された磁極と、この各磁極の対向位
置に同一極が形成されるように巻装された励磁コイルと
、上記磁極が形成されない継鉄の辺部に巻装され誤差磁
場を補正する補正用コイルとで構成したものである。

（作用） このようにすることにより、従来独立して設けていた補
正用電磁石が不要となり、全体の小形化を図れるととも
に低廉化が図れる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。第１図はその一実施例の要部すなわち電磁石装置の断
面図を示している。この電磁石装置は、断面がほぼ正八
角形の枠状の継鉄１０と、この継鉄１０の内側における
八つの辺部のうち一つおきの四つの辺部の互いに対向す
る位置に真空容器１５の方向に向かって突出するように
形成され先端が丸みを帯びた４個の磁極１１ａ、１１ｂ
。

１１ｃ、１１ｄと、この各磁極１１８〜１１ｄの対向位
置に同−極例えば１１ａ、１１ｃにＮ極が、また１１ｂ
、１１ｄにＳ極が形成されるようにそれぞれ巻装された
励磁コイル１２ａ、１２ｂ。

１２Ｇ、１２ｄと、上記磁極１１８〜１１ｄが形成され
ない継鉄１０の辺部にそれぞれ巻装され誤差磁場を補正
する補正用コイル１３ａ、１３ｂ。

１３ｃ、１３ｄとからなり、上記励磁コイル１２ａ〜１
２ｄを図示しない直流Ｎ源により励磁することにより、
継鉄１０と磁極１１ａ〜１１ｄからなる磁気回路に磁束
１４が生ずる。

第２図は補正用コイル１３ａ〜１３ｄによって誤差磁場
を補正しないときおよび補正用コイル１３ａ〜１３ｄに
よって誤差磁場を補正したときの第１図のｙ軸成分磁場
Ｂｙが第１図のＸ軸でどのように変化するかを示してい
る。第２図の実線１６ａは第１図のｙ＝Ｏ面での磁場Ｂ
ｙが変化する状態を示している。この図からｘ＝ＱでＢ
ｙ−〇で、かつＸ軸に対して直線的に変化することがわ
かる。第１図において、通常加速された電子ビームはｙ
軸方向の厚みは極端に薄く、真空容器１５の断面と同様
にＸ軸方向に長く偏平形状となっている。従って、電子
ビームが感じる磁場はｙ＝０の面でのＢｙ酸成分みと考
えてよい。今、−例として第１図のｘ−ｙ軸の原点を中
心とする電子ビームが紙面に対して垂直方向であって裏
面から表面に向かって飛んでくるとする（電流が逆方向
に流れることに対応する）と、ｘ＜Ｏの領域の電子はＢ
ｙ＞Ｏの磁場との相互作用（フレミングの左手の法則に
即した力を受ける）により、ｘ−ｙ座標の原点方向へ曲
げられる。また、ｘ＞Ｑの領域の電子はＢｙ＜Ｏの磁場
との相互作用でやはり原点方向へ曲げられる。これが、
四極電磁石の収束作用である。

なお、上記励磁コイル１２ａ、１２Ｃと、励磁コイル１
２ｂ、１２ｄの励磁方向をを上記とは逆転させると、当
然ではあるがＢｙのｔｔｉ性が逆転して、四極電磁石は
発散作用をする。

次に、第１図の補正用コイル１３ａ〜１３ｄを適当に励
磁することにより、第３図の偏向電磁石等の製作や据付
けの誤差に起因する誤差磁場を補正できる。すなわち、
補正コイル１３ｂを磁束１４が増加する方向に励磁すな
わち、補正用コイル１３ｂと鎮交する磁束量が増加する
励磁〈以下。

プラス方向の励磁と称する）し、補正用コイル１３ｄを
磁束量が減少する方向に励１ｉｔｉ（以下、マイナス方
向の励磁と称する）すると、磁場Ｂｙの分布は第２図の
破線１６ｂのようになる。この破線１６ｂの分布は、Ｂ
Ｖｏ　と示した一様磁場成分と四極磁場成分よりなり、
ＢＶａだけ補正磁場が発生したことになる。また、補正
用コイル１３ｂをマイナス方向に励磁し、補正用コイル
１３ｄをプラス方向に励磁することにより第２図の一点
鎖線１６Ｇのようになり、補正磁場は−Ｂｙｏとなる。

以上述べたことはｙ軸方向の磁場のみであるが、補正用
コイル１３ａ、１３ｃを用いればＸ軸方向の磁場ＢＸに
ついても同様に補正する事が可能となる。

以上述べた実施例によれば、従来独立に設けていた補正
用電磁石は不要であり、また、１個の電磁石装置で水平
方向（Ｘ軸方向）、垂直方向（ｙ軸方向）磁場の補正が
可能であるため、従来別々に設けていた四極電磁石と補
正用電磁石の両方の作用が得られる。この為、従来必要
としていた補正用電磁石のスペースが不要となり、全体
の小形化が図れるばかりでなく、低廉化が図れる。

第１図の例では、４個の補正用コイル１３ａ〜１１ｄを
組み合せてＸ軸方向、ｙ軸方向の誤差磁場を同時に補正
できる。しかし、誤差磁場がもともと小さいと予想され
る場合には、補正用コイルを２個のみ例えば１３ｂ、１
３ｄのみの誤差磁場を補正するようにすることも可能で
ある。

［発明の効果］ 以上述べた本発明によれば、従来別々に設けていた四極
電磁石と補正用電磁石を共通にした電磁石装置としたの
で、従来独立して設けていた補正用電磁石を不要とし、
これにより全体の小形化を図れるとともに低廉化が図れ
る加速器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の加速器の一実施例の要部のみを示す断
面図、第２図は本発明の詳細な説明するための図、第３
図は従来の電子用加速器の概略を示す構成図である。 １・・・線形加速器、２・・・輸送管、３，１５・・・
真空容器、４・・・偏向電磁石、５ａ、５ｂ・・・四極
電磁石、６・・・高周波共振空洞、７ａ、７ｂ・・・補
正用電磁石、１０・・・継鉄、１１ａ　〜１１ｄ・・・
磁極、１２８〜＝９− １２ｄ・・・励磁コイル、１３ａ〜１３ｄ・・・補正用
コイル、１４・・・磁束。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 Ｂｙ ゝ、 ＼ゝ、 ゛　　＼ ＼−ＢｙＯ ゝ＼く〉Ｙ〜１６ｂ 第　３　図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 断面がほぼ正八角形の枠状の継鉄と、この継鉄の内側に
   おける八つの辺部のうち一つおきの四つの辺部の互いに
   対向する位置に中心方向に向かって突出するように形成
   された磁極と、この各磁極の対向位置に同一極が形成さ
   れるように巻装された励磁コイルと、上記磁極が形成さ
   れない継鉄の辺部に巻装され誤差磁場を補正する補正用
   コイルとからなる電磁石装置を備えた加速器。