JPS63224230A - Ｘ線露光装置 - 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】 〔概要〕 電子蓄積リングまたは加速リングの偏向電磁石の磁極面
間に磁場分布補正用コイルを配置して、広範囲の磁場強
度に対して磁場分布を補正できる機構をもち、一様で安
定なＸ線源を有するＸ線露光装置を提起する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は半導体基板上に微細回路パターンをシンクロト
ロン放射光を用いて転写するＸ線露光装置に関する。

電子蓄積リングはサブミクロンの超微細リングラフィに
必要なＸ線露光光源として用いられている。

また、加速リングは前段入射器から入射された低エネル
ギ（数１０〜数１００　ＭｅＶ　）の電子を高エネルギ
（約Ｉ　ＧＨ２）まで加速して電子蓄積リングに供給す
る。

超高真空に保たれた電子蓄積リングを電子は光速に近い
速度で何時間も回り続け、放射光はリングに設けられた
偏向電磁石の位置で電子ビームが偏向されることで発せ
られ、露光用Ｘ線源とじて利用される。

〔従来の技術〕

第４図は電子蓄積リングまたは加速リングの偏向電磁石
の斜視図である。

図において、偏向電磁石１はヨークＩＹと、ポールＩＰ
よりなり、ポールＩＰの間隙内に電子ビームの軌道面が
存在する。

図において、ビーム軌道方向をＳ、ビーム軌道と磁束に
直交する方向をＸとする。

第５図＜１１、（２）はそれぞれ偏向電磁石の磁場が低
磁場のときのＳ方向と、Ｘ方向の磁場分布を示す図であ
る。

図において、ポール中心における磁場強度を８０　とす
る。

偏向電磁石の磁場が数１００　Ｇ　（ガウス）の低磁場
のときは偏向電磁石のポール、ヨークにおける残留磁場
によりＳ方向と、Ｘ方向の磁場分布は図のように歪む。

第６図（１）、（２）はそれぞれ偏向電磁石の磁場が高
磁場のときのＳ方向と、Ｘ方向の磁場分布を示す図であ
る。

特に、装置を小型化する理由で、偏向電磁石を１５〜１
８　ＫＧの高磁場で使用するときは偏向電磁石のポール
、ヨーク内の磁束の飽和によりＳ方向と、Ｘ方向の磁場
分布は図のように歪む。

第６図＋１）において、偏向電磁石を磁場を大きくして
ゆくと、ビーム軌道面内磁場分布において、ポール中心
の平坦部は短（なり、電子ビームを曲げることに働く磁
場の有効長１　ａｒｔは急激に減少する。

第７図は偏向Ｍ１磁石の磁場の有効長１ａｒｒと磁場Ｂ
の関係を示す図である。

ここで、ＩＩ　ａｆｔはＢ　（ｓ）をＳに沿って積分し
た値を、ポール中心における磁場強度Ｂｏで割った値で
定義される。

この装置においてはＢ〜１２　Ｘ０以上になると、１　
ａｆｆが急減することが分かる。

以上説明した磁場分布を補正するために従来技術では、
偏向電磁石の磁極面の形状を最適の磁場分布になるよう
に加工していた。

すなわち、磁極面に凹凸をつけて磁束分布を変えて、電
子ビームの軌道面上に均一な磁場分布を得るように磁極
面を加工していた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような磁極形状を調節する方法では、所望する磁
場が低磁場から高磁場におよぶ場合に、磁極形状は磁場
の大きさにより変化させないと最適磁場分布が得られな
いため、１つの磁極形状で広範囲にわたる最適磁場分布
を得ることはできなかった。

一様な磁場分布を広範囲で得るためには、磁極面を広く
し、ポール、ヨークでの高磁場強度のときの磁気飽和を
緩和するため、ポール幅、ヨーク幅を広くする方法がと
られていた。

しかし、この方法で得られる磁場分布の一様性も限度が
あり、かつ電磁石は寸法が大きくなるため重量も増え、
高価となる。

また、磁気飽和を避けるために低い磁場強度（１０〜１
２　ＫＧ）で使用してもよいが、低い磁場では偏向半径
が大きくなり、従ってリングは大型化されることになる
。

リング全体を小さくし、安価で小型のＸ線源を得るに・
は、上記の問題点の解決が必要となる。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点の解決は、シンクロトロン放射光を発する電
子蓄積リングに設けられた、電子ビームを偏向する偏向
電磁石の磁極面間に磁場分布補正用コイルを配置してな
り、該磁場分布補正用コイルは、あらかじめ測定済みの
偏向電磁石の磁場分布に対し、所望の磁場分布よりのず
れを補正できる磁場を発生でき、かつ偏向電磁石の励起
状態に同期をとって電流を流すようにした駆動回路によ
り駆動されるＸ線露光装置により達成される。

〔作用〕

本発明は電子ビーム軌道面内において一様な磁場分布が
得られるように、偏向電磁石のボール間隙に補正用コイ
ルを挿入し、電子ビーム軌道方向の磁場分布とこれに垂
直な磁場分布を同時に補正できるようしたものである。

第１図（１）〜（３目よ本発明の構成図で、それぞれ偏
向？ｉ［石、Ｘ方向の補正用コイル、Ｓ方向の補正用コ
イルの斜視図である。

図において、Ｘ方向の補正用コイル２ｘと、Ｓ方向の補
正用コイル２ｓはボールｌＰの間隙に、上下ボールに近
接して１個づつ挿入されて構成される。

第２図（１１〜（５）は本発明を説明するＸ方向のボー
ル断面と磁場分布図である。

第２図（１）はＸ方向のボール断面図で、第２図（２）
は第２図（１１に対応する高磁場のときのＸ方向の磁場
Ｂ　（ｘ）の分布図である。

第２図（３）はＸ方向の補正用コイル２ｘを付加した場
合のボール断面図で、第２図（４）は補正用コイル２Ｘ
のみに電流を流した場合のＸ方向の磁場Ｂ　（ｘ）の分
布図である。

第２図（２）、（４）の磁場を重畳して第２図（５）に
示されるような一様な磁場を得る。

この場合、補正用コイルは以下のような構成と特徴をも
つ。

■　複数の補正用コイルを配列し、各々に別の電流を流
すことにより、磁場分布はある範囲で任意に変えること
ができる。

■　補正する磁場は数１０ガウスであり、コイルを巻数
、数ターンで構成すれば、コイルに流す電流は数へでよ
い。

コイル巻線の太さ′によるが、密にコイルを配列すれば
、それだけ磁場補正の自由度は増す。

■　補正用コイルに流す電流値は小さいので、放熱によ
る冷却だけでよい。

従ってコイル巻線自体を樹脂で固めれば、コイルの保持
は容易である。

■　電子ビームの軌道方向の磁場分布の補正は第１図（
３）の補正用コイル２ｓを配置する。

〔実施例〕

第３図は本発明の詳細な説明する斜視図である。

図において、補正用コイル２はそれぞれ複数の、Ｘ方向
の補正用コイル２ｘと、Ｓ方向の補正用コイル２Ｓを図
示のように配列して、樹脂封止して形成される。

この例は、電子ビーム軌道面内において一様な磁場分布
が得られるように、偏向電磁石のボール間に多（の補正
用コイルを挿入したもので、その主な特徴はつぎのとお
りである。

■　補正用コイルの両端を開放にしてボール間の磁場測
定を行いつつ、最適なコイルの組み合わせを選ぶように
した。

■　電子ビーム軌道の方向とこれに垂直な方向の磁場分
布、すなわち、Ｓ方向とＸ方向の磁場分布を両方同時に
補正できるようにコイルを配置した。

以上の構造の補正コイルを電子蓄積リングまたは加速リ
ングの偏向電磁石の磁極間に、上下の磁極に近接して１
個づつ挿入し、駆動回路より偏向電磁石の励起状態に同
期して電流を流す。

ここで、個々の補正コイルに流す電流値は磁場が一様に
なるような値に前もって較正しておく。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように本発明によれば、電子蓄積リ
ングまたは加速リングの偏向電磁石の磁場の広い範囲に
わたって、所定の磁場分布が得られるように補正するこ
とができる。

従って、偏向電磁石は磁気飽和が生ずる高磁場まで使用
でき、リングの外形を小さくできる。

また、偏向電磁石の大きさも小型化することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（１）〜（３）は本発明の構成図で、それぞれ偏
向電磁石、Ｘ方向の補正用コイル、Ｓ方向の補正用コイ
ルの斜視図、 第２図（１）〜（５）は本発明を説明するＸ方向のボー
ル断面と磁場分布図、 第３図は本発明の詳細な説明する斜視図、第４図は電子
菩積リングまたは加速リングの偏向電磁石の斜視図、 第５図（１）、（２）はそれぞれ偏向電磁石の磁場が低
磁場のときのＳ方向とＸ方向の磁場分布を示す図、 第６図（１１、（２）はそれぞれ偏向電磁石の磁場が高
磁場のときのＳ方向とＸ方向の磁場分布を示す図、 第７図は偏向電磁石の磁場の有効長１　ａｆｔと磁場Ｂ
の関係を示す図である。 図において、 ｌは偏向電磁石、 ＩＹはヨーク、 ＩＰはボール、 ２は補正用コイル、 ２ｘはＸ方向の補正用コイル、 ２ｓはＳ方向の補正用コイル ＄１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 シンクロトロン放射光を発する電子蓄積リングまたは電
   子蓄積リングに加速した電子を供給する加速リングに設
   けられた、電子ビームを偏向する偏向電磁石の磁極面間
   に磁場分布補正用コイルを配置してなり、 該磁場分布補正用コイルは、あらかじめ測定済みの偏向
   電磁石の磁場分布に対し、所望の磁場分布よりのずれを
   補正できる磁場を発生でき、かつ偏向電磁石の励起状態
   に同期をとって電流を流すようにした駆動回路により駆
   動されることを特徴とするＸ線露光装置。