JPH0763038B2 - Bending electromagnet with correction coil - Google Patents
Bending electromagnet with correction coilInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、荷電粒子を閉軌道上で回転させて加速あるい
は蓄積する荷電粒子加速蓄積装置としての蓄積リングす
なわちSOR露光装置の偏向電磁石の構造に関するもので
ある。The present invention relates to a storage ring as a charged particle accelerating storage device for rotating or accelerating or storing charged particles on a closed orbit, that is, a structure of a deflection electromagnet of a SOR exposure apparatus. It is about.
従来のシンクロトロンや蓄積リングは高エネルギー物理
実験(主に電子と陽電子,陽子と反陽子との衝突実験に
よる素粒子の相互作用および新粒子の発見等のための実
験)のために製作されており、概して大型であった(直
径数十m〜数十km)。Conventional synchrotrons and storage rings are manufactured for high-energy physics experiments (mainly experiments for interaction of elementary particles and collisions of electrons and positrons, protons and antiprotons, and discovery of new particles). And was generally large (tens of meters to tens of kilometers in diameter).
これに対して、最近、電子あるいは陽電子が周回する時
に放出されるSOR光を光電子分光等の表面分析や半導体L
SIを製造する時のX線リソグラフィー用光源として利用
することが注目されている。これら半導体産業にこのSO
R光源が導入されるためには従来よりも小型で専用に設
計された蓄積リングが必要となる。このため世界中で蓄
積リングを小型化しようとする試みが行なわれている。On the other hand, recently, SOR light emitted when electrons or positrons orbit is used for surface analysis such as photoelectron spectroscopy or semiconductor L
Attention has been paid to its use as a light source for X-ray lithography when manufacturing SI. In this semiconductor industry this SO
The introduction of the R light source requires a storage ring that is smaller and designed specifically than before. For this reason, attempts are being made worldwide to reduce the size of storage rings.
小型化の1つの有力な方向は、偏向電磁石を超電導化
し、1つの偏向電磁石で180度電子を偏向し、電子の軌
道半径を数十cm程度のオーダにする方向である。これ
は、例えば「ホイバーガ著,固体工学,93頁,1986,2月
(A.Heuberger,Solid State Technology,p.93,February
1986)」に記載されている。しかし、必要な磁場の均一
度を電子の通る軌道軸に沿ってそれに垂直な平面の広い
領域に確保する具体的な磁石構造は未だ実現されていな
い。One effective direction for downsizing is to make the deflection electromagnet superconducting and deflect one electron by 180 degrees so that the orbit radius of the electron is on the order of several tens of centimeters. This is described, for example, in “Heuberga, Solid State Engineering, p. 93, 1986, February (A. Heuberger, Solid State Technology, p. 93, February.
1986) ”. However, a specific magnet structure has not yet been realized which secures the required magnetic field homogeneity in a wide area of a plane perpendicular to the orbital axis through which electrons pass.
一方、蓄積リングを小型化する試みの中で、電子を円形
リングの中で360度偏向させようという試みもある。こ
れは、例えば「高橋著,日本学術振興会,結晶加工と評
価技術第145委員会,B分科会(放射光利用),第9会研
究会資料17頁」に記載されている。しかし、この例で
は、円形構造であることに起因して、技術的に解決すべ
き問題点が多い。On the other hand, in an attempt to miniaturize the storage ring, there is an attempt to deflect electrons 360 degrees in a circular ring. This is described in, for example, “Takahashi, Japan Society for the Promotion of Science, Crystal Processing and Evaluation Technology 145th Committee, B Subcommittee (using synchrotron radiation), 9th Research Group Material, page 17”. However, in this example, there are many technical problems to be solved due to the circular structure.
180度偏向電磁石においては、磁石端部におけるフリン
ジ磁場(偏向電磁石の出口付近で電子軌道軸に沿って磁
場の強度が徐々に下がっていく部分の磁場)により生ず
るC.O.D(電子の平衡軌道の設計中心軌道からのずれ)
が大きいという問題が重要である。上記ホイバーガ(A.
Heuberger)の180度偏向型では内側コイルと外側コイル
の間隔が10cm程度と狭く、従って、渡りの部分のコイル
がフリンジ磁場に及ぼす影響が小さく、それほど大きな
C.O.Dは発生しないが、磁場の均一な広い領域を確保し
ようとして内側コイルと外側コイルの間隔を広げていく
と、渡りの部分のコイルからの影響が大きくなり、フリ
ンジ磁場のだれが大きくなるという問題がある。In a 180-degree bending magnet, the COD (design center of the electron's equilibrium orbit) generated by the fringe magnetic field at the end of the magnet Deviation from orbit)
The problem that is large is important. The above burger (A.
In Heuberger's 180 degree deflection type, the distance between the inner coil and the outer coil is as narrow as about 10 cm. Therefore, the effect of the crossover coil on the fringe magnetic field is small, and it is so large.
Although COD does not occur, if the gap between the inner coil and the outer coil is widened in order to secure a uniform and large area of the magnetic field, the influence of the coil in the transition area will increase and the droop of the fringe magnetic field will increase. There is.
従来の偏向電磁石における補正コイルは、偏向電磁石内
部の均一度を補正したり、個々の偏向電磁石の固体差に
起因する磁場の大きさのばらつきを補正するために、主
要偏向電磁石内部のコイルに沿ってそれに平行に置かれ
るのが通常であり、フリンジ磁場そのものを整形し、C.
O.Dを補正するためにフリンジ磁場の中に補正コイルを
置くことはなされていなかった。The correction coil in the conventional bending electromagnet is arranged along the coil inside the main bending electromagnet in order to correct the homogeneity inside the bending electromagnet or to correct the variation in the size of the magnetic field due to the individual difference of the individual bending electromagnets. It is usually placed parallel to it, shaping the fringe magnetic field itself, C.
No correction coil was placed in the fringe field to correct the OD.
以上のことから、従来の問題点は、蓄積リングの小型化
と電子軌道に沿っての均一な磁界分布とが実現されてい
ないということである。From the above, the conventional problem is that the miniaturization of the storage ring and the uniform magnetic field distribution along the electron orbit have not been realized.
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、半導体産業用に小型化したSOR
露光装置のための偏向電磁石を提供することにある。The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to downsize a SOR for the semiconductor industry.
It is to provide a deflection electromagnet for an exposure apparatus.
本発明は、荷電粒子軌道を挟んで上下に一対設けられた
偏向磁場を発生する励磁コイルからなる主要偏向電磁石
と、この上下の励磁コイル間に一対以上設けられた偏向
磁場を補正する補正コイルとを備えた補正コイル付き偏
向電磁石であって、主要偏向電磁石は、励磁コイルのう
ち電荷粒子軌道に沿った外側のコイルの上下間ギャップ
が内側のコイルの上下間ギャップよりも大きく、かつ外
側コイルと内側コイルを結ぶ渡りの部分のコイルが外側
に跳ね上がるように配置されたものであり、補正コイル
は、この主要偏向電磁石のフリンジ磁場付近に主要偏向
電磁石内部の荷電粒子軌道上に形成される偏向磁場とは
逆向きの磁場を発生するように配置されたものである。The present invention relates to a main deflection electromagnet including a pair of upper and lower exciting coils that sandwich a charged particle orbit to generate a deflection magnetic field, and a correction coil that corrects a pair of deflection magnetic fields provided between the upper and lower exciting coils. In the deflection electromagnet with a correction coil, the main deflection electromagnet is characterized in that the vertical gap of the outer coil along the charge particle orbit of the exciting coil is larger than the vertical gap of the inner coil, and The correction coil is a deflection magnetic field formed on the charged particle orbit inside the main deflection electromagnet near the fringe magnetic field of the main deflection electromagnet. And are arranged so as to generate a magnetic field in the opposite direction.
本発明においては、小型蓄積リングの実現および電子軌
道に沿って均一な磁界の分布の実現を図ることができ
る。In the present invention, it is possible to realize a small storage ring and a uniform magnetic field distribution along the electron orbit.
まず、本発明の特徴について述べる。本発明は、主要偏
向電磁石および補正コイルにより、全体で電子を180度
偏向させる。すなわち、一対の主要な偏向電磁石で電子
をほぼ180度偏向させ、フリンジ磁場付近に一対以上の
補正コイルを付加させることにより、主要偏向電磁石自
身が形成するフリンジ磁場を急峻な階段状の分布に整形
し、B1積(電子軌道軸に沿って磁場の大きさBを積分し
た量)を或る一定の値に調節することにより、全体で18
0度電子を偏向させる。First, the features of the present invention will be described. The present invention deflects the electrons 180 degrees in total by the main deflection electromagnet and the correction coil. That is, the pair of main deflection electromagnets deflects electrons approximately 180 degrees, and by adding one or more correction coils near the fringe magnetic field, the fringe magnetic field formed by the main deflection electromagnet itself is shaped into a steep stepwise distribution. Then, the B1 product (the amount obtained by integrating the magnitude B of the magnetic field along the electron orbit axis) is adjusted to a certain constant value, so that the total 18
Deflect the electrons by 0 degrees.
こうして、主要偏向電磁石のみでは非常に大きなC.O.D
を発生する所を、補正コイルにより小さく押さえ、同時
に主要偏向電磁石内部のフリンジ付近の磁場の均一度も
改善したことを最も主要な特徴とする。In this way, the COD with only the main bending magnet is very large.
The most important feature is that the location where is generated is suppressed small by the correction coil, and at the same time, the homogeneity of the magnetic field near the fringe inside the main deflection electromagnet is improved.
第1図〜第4図は、本発明による補正コイル付き偏向電
磁石の配置構造であり、1は主要偏向電磁石の外側コイ
ル、2は補正コイル、3は主要偏向電磁石の渡りの部分
のコイル、5は主要偏向電磁石の内側コイルである。図
中の大きなバナナ型をした主要偏向電磁石1、3、5
(これにより電子をほぼ180度偏向する)に対して、フ
リンジ部付近の電子軌道軸に近い部分に、磁場の方向が
主要偏向電磁石1、3、5とは逆向きの補正コイル2を
左右両側に3対ずつ配置してある。第2図に、主要偏向
電磁石1および補正コイル2中の電流パスP1およびP2,P
3の方向を矢印で示す。補正コイル2は、偏向電磁石内
部の偏向磁場とは逆向きの磁場を発生する。本実施例に
おいては、電子の通る軌道軸に沿って均一な領域を確保
するために、外側コイル1の上下間ギャップを内側コイ
ル5の上下間ギャップよりも大きくし、なおかつ2つの
コイル1、5を結ぶ渡りの部分のコイル3を外側に跳ね
上げた構造になっている。FIGS. 1 to 4 show an arrangement structure of a deflection electromagnet with a correction coil according to the present invention, wherein 1 is an outer coil of the main deflection electromagnet, 2 is a correction coil, 3 is a coil of a transition portion of the main deflection electromagnet, 5 Is the inner coil of the main bending magnet. Large banana-shaped main bending electromagnets 1, 3, 5 in the figure
On the other hand, the correction coil 2 whose magnetic field direction is opposite to that of the main deflection electromagnets 1, 3 and 5 is provided on both the left and right sides in the vicinity of the electron orbit axis near the fringe portion (which deflects electrons by approximately 180 degrees). There are 3 pairs each. FIG. 2 shows the current paths P1 and P2, P in the main deflection electromagnet 1 and the correction coil 2.
The direction of 3 is indicated by an arrow. The correction coil 2 generates a magnetic field in the opposite direction to the deflection magnetic field inside the deflection electromagnet. In this embodiment, the vertical gap of the outer coil 1 is made larger than the vertical gap of the inner coil 5 in order to secure a uniform region along the orbital axis through which the electrons pass, and the two coils 1, 5 are It has a structure in which the coil 3 at the connecting portion connecting the two is flipped up to the outside.
第5図〜第7図は、主要偏向電磁石1に関して切詰めた
形状の例を示す配置図である。補正コイル2はこれら主
要偏向電磁石1のフリンジ部分に設置される。これら補
正コイル2による大きな2つの効果を、第1図〜第4図
の実施例について詳細に示す。FIG. 5 to FIG. 7 are layout diagrams showing examples of the truncated shape of the main deflection electromagnet 1. The correction coil 2 is installed in the fringe portion of these main deflection electromagnets 1. Two major effects of the correction coil 2 will be described in detail with reference to the embodiment shown in FIGS.
まず、B1積の低減効果について説明する。第8図はバナ
ナ型主要偏向電磁石1のみによる電子軌道軸に沿った−
50cm≦y≦0cmの範囲内にある磁場のz方向成分の分布
を示す。また、第9図は主要偏向電磁石と補正コイル群
とが第8図と同様の領域に形成する磁場のz方向成分の
分布と3対の補正コイルの位置A1〜A3を示している。First, the effect of reducing the B1 product will be described. FIG. 8 is along the electron orbit axis of only the banana type main deflection electromagnet 1 −
The distribution of the z-direction component of the magnetic field within the range of 50 cm ≦ y ≦ 0 cm is shown. Further, FIG. 9 shows the distribution of the z-direction component of the magnetic field formed by the main deflection electromagnet and the correction coil group in the same region as in FIG. 8 and the positions A1 to A3 of the three pairs of correction coils.
第8図から明らかなように、主要偏向電磁石のみでは偏
向電磁石の端部付近の磁場(フリンジ磁場)のだれが著
しく、非常に大きなC.O.Dが生ずる。これを低減するた
めにはバナナ型主要偏向電磁石1の内側コイルと外側コ
イルを結ぶ渡りの部分のコイル3を+y方向へ平行移動
して切り詰めたり、あるいはz軸の回りに正の方向へ回
転させる等の工夫をして、磁場のいわゆるB1積を低減し
なければならない(第5図〜第7図参照)。As is clear from FIG. 8, with only the main bending electromagnet, the drooping of the magnetic field (fringe magnetic field) in the vicinity of the end of the bending electromagnet is remarkable, and a very large COD is generated. In order to reduce this, the coil 3 at the connecting portion connecting the inner coil and the outer coil of the banana type main bending electromagnet 1 is translated in the + y direction to be truncated, or rotated in the positive direction around the z axis. The so-called B1 product of the magnetic field must be reduced by devising the above (see FIGS. 5 to 7).
しかし、そうすることによってC.O.Dは低減できても、
偏向電磁石内部の磁場の均一度が悪化することが容易に
予想される。そこで、第1図〜第4図に示すような補正
コイル2をフリンジ部付近に配置した。これにより、第
9図に示すように、フリンジ磁場のだれを急峻に低減さ
せ、ほぼ階段状に変化する磁場分布を得ることができ
た。さらに第9図から分かるように、どうしても僅かに
残る偏向電磁石外部へのだれを補償するため、曲線S1に
示すように故意にアンダーシュートを形成してやり、そ
れ以降は0に戻るように補正コイル配置を適性化した。However, even if COD can be reduced by doing so,
It is easily expected that the homogeneity of the magnetic field inside the deflecting electromagnet will deteriorate. Therefore, the correction coil 2 as shown in FIGS. 1 to 4 is arranged near the fringe portion. As a result, as shown in FIG. 9, it was possible to sharply reduce the fringe magnetic field droop and obtain a magnetic field distribution that changes substantially stepwise. Further, as can be seen from FIG. 9, in order to compensate for a slight amount of sag to the outside of the deflection electromagnet, a correction coil is arranged so as to intentionally form an undershoot as shown by the curve S1 and return to 0 thereafter. Optimized.
次に、主要偏向電磁石内部の磁場均一度の改善効果につ
いて述べる。B1積の低減効果とは別に、この補正コイル
2により、主要偏向電磁石内部のフリンジ部付近の磁場
の均一度も大幅に改良された。それを第10図,第11図に
示す。Next, the effect of improving the magnetic field homogeneity inside the main bending electromagnet will be described. In addition to the effect of reducing the B1 product, the homogeneity of the magnetic field in the vicinity of the fringe portion inside the main deflection electromagnet was also significantly improved by this correction coil 2. This is shown in Figs. 10 and 11.
第10図は、補正コイルは無くバナナ型主要偏向電磁石1
のみが存在する時の磁場の均一度を示しており、第11図
は、補正コイルが存在する時の偏向電磁石内部の磁場の
均一度を示している。これらの図は、上から電子軌道軸
に沿ってθx方向に0度(x軸)〜90度(y軸)までの
10度ごとの各断面について、磁場の均一度(Uniformit
y,以下「U」と略称する)を示している(θxについて
は第6図(a)参照)。図中横軸は均一度Uを表わし、
縦軸は電子の軌道軸に垂直な断面をとった時の動径方向
の位置を示している(cm単位)。実線,鎖線,一点鎖
線,二点鎖線は、電子軌道軸に垂直な方向の高さz=0c
m,1cm,2cm,3cmの位置パラメータに対する均一度Uを示
す。ここで均一度Uとは、縦軸とパラメータで決定され
る位置における磁場のz成分BZの値と、z=0cmで電子
の平衡軌道の位置にあたるBZの値BZ0とから次の式で定
義される量である。Figure 10 shows a banana-shaped main deflection electromagnet 1 without a correction coil.
Fig. 11 shows the homogeneity of the magnetic field in the presence of only the magnetic field, and Fig. 11 shows the homogeneity of the magnetic field inside the deflection electromagnet in the presence of the correction coil. These figures show from 0 degree (x axis) to 90 degree (y axis) along the electron orbit axis in the θx direction from the top.
Magnetic field homogeneity (Uniformit
y, hereinafter abbreviated as “U”) (see FIG. 6A for θx). The horizontal axis in the figure represents the uniformity U,
The vertical axis shows the position in the radial direction when the cross section perpendicular to the orbital axis of the electron is taken (in cm). The solid line, the chain line, the one-dot chain line, and the two-dot chain line are the height z = 0c in the direction perpendicular to the electron orbit axis.
The uniformity U for the position parameters of m, 1 cm, 2 cm and 3 cm is shown. Here, the homogeneity U is defined by the following equation from the value of the z component BZ of the magnetic field at the position determined by the vertical axis and the parameter, and the value of BZ corresponding to the position of the electron's equilibrium orbit at z = 0 cm. Amount.
U=(BZ−BZ0)/BZ0 第10図,第11図の横軸の均一度Uは真中が0であり、1
目盛りが±1×10-3である。また、縦軸の太線は±5×
10-4を表わす。すなわち、第11図は、電子の軌道軸に沿
ってそれに垂直な10cm×6cm(高さ方向については系の
対称性からz=3cm×2=6cm)の広い領域において0度
を除く全断面でほぼ±5×10-4の均一度を達成している
ことを示している。この値は、従来の電子蓄積リングの
偏向電磁石に要求されている磁場精度(均一度)とほぼ
同等の値である。一方、第10図は、補正コイルのない場
合の均一度である。第10図は、電子の軌道軸に沿ってそ
れに垂直な平面の10cm×6cmの広い領域でほぼ×10-4の
均一度を達成していることを示しており、10度、20度を
除く断面で第11図と同等の均一度が得られていることが
分かる。これが、外側コイル1のギャップを内側コイル
5のギャップよりも大きくし、かつ渡りの部分のコイル
3を外側に跳ね上げた効果であり、補正コイルなしでこ
れだけの磁場精度を達成できることが分かる。ただし、
10度、20度の断面においては、かなりの均一度の劣化に
認められるが、このような劣化は、補正コイルを設ける
ことによって格段に改善されることが第11図から明らか
である。U = (BZ−BZ0) / BZ0 Uniformity U on the horizontal axis in FIGS. 10 and 11 is 0 in the middle and 1
The scale is ± 1 × 10 -3 . The thick line on the vertical axis is ± 5 ×
Represents 10 -4 . That is, Fig. 11 shows the whole cross section except 0 degree in a wide area of 10 cm × 6 cm (z = 3 cm × 2 = 6 cm in the height direction due to the symmetry of the system) perpendicular to it along the electron's orbital axis. It shows that the uniformity of approximately ± 5 × 10 −4 is achieved. This value is almost the same as the magnetic field accuracy (uniformity) required for the bending electromagnet of the conventional electron storage ring. On the other hand, FIG. 10 shows the uniformity without the correction coil. Figure 10 shows that a uniform area of about 10 -4 was achieved in a wide area of 10 cm × 6 cm in a plane perpendicular to the electron's orbital axis, except for 10 degrees and 20 degrees. It can be seen that the cross section has the same degree of uniformity as in FIG. This is the effect of making the gap of the outer coil 1 larger than the gap of the inner coil 5 and flipping up the coil 3 at the crossing portion to the outside, and it can be seen that such a magnetic field accuracy can be achieved without the correction coil. However,
In the 10 ° and 20 ° cross sections, considerable deterioration is observed, but it is clear from FIG. 11 that such deterioration is remarkably improved by providing the correction coil.
これらの計算はビオ・サバールの法則を用いた厳密な3
次元の磁場解析の結果であり、上記のコイル配置もこの
プログラムによるパラメータサーベイの結果得られた値
である。These calculations are exact 3 using the Biot-Savart law.
It is the result of the dimensional magnetic field analysis, and the above coil arrangement is also the value obtained as a result of the parameter survey by this program.
次に、主要偏向電磁石1,補正コイル2ともにリターンヨ
ークが付いた場合について説明する。第12図,第13図は
本発明に係わる補正コイル付き偏向電磁石の第2の実施
例を示す配置図であり、鉄のリターンヨーク4が付いた
場合を示す。この第2の実施例は、鉄のリターンヨーク
4が付いたことと、主要偏向電磁石1の配置が第1図〜
第4図の第1の実施例の場合と少しことなることとを除
けば、補正コイル2の位置,起磁力(コイルに流れる電
流値とターン数との積)等は全く第1の実施例と同様で
ある。この第2の実施例についても、第1の実施例と同
様に、2つの大きな効果を次に示す。Next, a case where both the main deflection electromagnet 1 and the correction coil 2 have a return yoke will be described. FIG. 12 and FIG. 13 are layout diagrams showing a second embodiment of the deflection electromagnet with a correction coil according to the present invention, showing the case where an iron return yoke 4 is attached. In the second embodiment, the iron return yoke 4 is provided and the main deflection electromagnet 1 is arranged as shown in FIGS.
The position of the correction coil 2, the magnetomotive force (the product of the current value flowing through the coil and the number of turns), etc. are completely the same as those in the first embodiment except for the case of the first embodiment shown in FIG. Is the same as. Also in the second embodiment, as in the first embodiment, two major effects are shown below.
まず、B1積の低減効果について説明する。第14図は、第
1の実施例と同様にバナナ型主要偏向電磁石1のみによ
る電子軌道軸に沿った磁場のz方向成分の分布を示す。
また第15図は、バナナ型主要偏向電磁石1と補正コイル
2が形成する電子軌道軸に沿った磁場のz方向成分の分
布を示す。第14図から明らかなように、主要偏向電磁石
1のみでは偏向電磁石のフリンジ磁場のだれが著しく、
非常に大きなC.O.Dが生ずる。そこで、第11図,第12図
に示すような補正コイル2をフリンジ部付近に配置し
た。これにより、第15図に示すように、フリンジ磁場の
だれを急峻に低減させ、ほぼ階段状に変化する磁場分布
を得ることができた。さらに、第15図から分かるよう
に、どうしても僅かに残る偏向電磁石外部へのだれを補
償するため、曲線S1で示すように故意にアンダーシュー
トを形成してやり、それ以降は0に戻るように補正コイ
ル配置を適性化した。First, the effect of reducing the B1 product will be described. FIG. 14 shows the distribution of the z-direction component of the magnetic field along the electron orbit axis by only the banana type main bending electromagnet 1 as in the first embodiment.
Further, FIG. 15 shows the distribution of the z-direction component of the magnetic field along the electron orbit axis formed by the banana type main deflection electromagnet 1 and the correction coil 2. As is clear from FIG. 14, the fringe magnetic field droop of the deflection electromagnet is remarkable only with the main deflection electromagnet 1.
Very large COD is generated. Therefore, the correction coil 2 as shown in FIGS. 11 and 12 is arranged near the fringe portion. As a result, as shown in FIG. 15, the droop of the fringe magnetic field was sharply reduced, and a magnetic field distribution that changed in a substantially stepwise manner could be obtained. Further, as can be seen from FIG. 15, in order to compensate for a slight amount of sag to the outside of the deflection electromagnet, a correction coil is arranged to intentionally form an undershoot as shown by the curve S1 and return to 0 thereafter. Was optimized.
次に、主要偏向電磁石1内部の磁場均一度の改善効果に
ついて説明する。B1積の低減効果とは別に、この補正コ
イル2により、主要偏向電磁石1内部のフリンジ部付近
の均一度も大幅に改良された。それを第16図,第17図に
示す。Next, the effect of improving the magnetic field homogeneity inside the main bending electromagnet 1 will be described. In addition to the effect of reducing the B1 product, the correction coil 2 also greatly improves the uniformity near the fringe portion inside the main deflection electromagnet 1. This is shown in Figs. 16 and 17.
このグラフの意味は第1の実施例の場合の第10図,第11
図と同様である。第16は補正コイルのない場合の均一度
であり、10度,20度の断面においてかなり均一度の劣化
が認められる。これが第17図において格段に改善されて
いるのが明らかである。The meaning of this graph is shown in FIGS. 10 and 11 in the case of the first embodiment.
It is similar to the figure. The 16th is the uniformity without the correction coil, and the uniformity is considerably deteriorated in the cross section of 10 degrees and 20 degrees. It is clear that this is remarkably improved in FIG.
これらの計算はビオ・サバールの法則および磁性体を含
んだ有限要素法と積分法を用いた3次元の磁場解析の結
果であり、上記の主要偏向電磁石配置も補正コイル配置
も、このプログラムによるパラメータサーベイの結果得
られた値である。These calculations are the results of three-dimensional magnetic field analysis using the Biot-Savart law and the finite element method including magnetic materials and the integration method. This is the value obtained as a result of the survey.
以上説明したように本発明は、主要偏向電磁石の外側コ
イルの上下間ギャップを内側コイルの上下間ギャップよ
りも大きくし、かつ渡りの部分のコイルを外側に跳ね上
げた構造にすることにより、主要偏向電磁石内部の広い
領域にわたって良好な磁場の均一度を得ることができ、
また荷電粒子を偏向する主要偏向電磁石のフリンジ磁場
付近に主要偏向電磁石内部の荷電粒子軌道上に形成する
偏向磁場とは逆向きの磁場を発生するように一対以上の
補正コイルを設置したことにより、電子を180度偏向さ
せ、C.O.Dの発生を小さく押さえ、フリンジ付近の磁場
の均一度を改善することができるので、小型蓄積リング
の実用化を図ることができると共に、半導体LSIのリソ
グラフィー工程での微小パターンの形成が可能になり、
半導体工場で小型蓄積リングをSOR露光装置として設置
することが可能になるという効果がある。As described above, the present invention has a structure in which the vertical gap of the outer coil of the main deflection electromagnet is made larger than the vertical gap of the inner coil, and the coil of the crossover portion is flipped up to the outside. It is possible to obtain good magnetic field homogeneity over a wide area inside the bending magnet.
Also, by installing a pair of correction coils in the vicinity of the fringe magnetic field of the main deflection electromagnet that deflects charged particles so as to generate a magnetic field in the direction opposite to the deflection magnetic field formed on the charged particle orbit inside the main deflection electromagnet, It can deflect electrons by 180 degrees, suppress the generation of COD, and improve the homogeneity of the magnetic field near the fringe, so that a small storage ring can be put to practical use and at the same time, it can be used in semiconductor LSI lithography processes. It becomes possible to form patterns,
This has the effect of enabling a small storage ring to be installed as a SOR exposure device in a semiconductor factory.
第1図〜第4図は本発明に係わる補正コイル付き偏向電
磁石の一実施例を示す配置図、第5図〜第7図はコイル
の切詰構造を示す配置図、第8図は主要偏向電磁石のみ
によるフリンジ磁場の電子軌道軸に沿った分布を示すグ
ラフ、第9図は主要偏向電磁石とともに3対の補正コイ
ルにより磁場分布を補正した時の電子軌道軸に沿ったフ
リンジ磁場の分布を示すグラフ、第10図は主要偏向電磁
石のみで補正コイルが無い時の偏向電磁石内部の電子軌
道軸に沿ってそれに垂直な平面内での磁場の均一度分布
を示すグラフ、第11図は主要偏向電磁石とともに3対の
補正コイルにより磁場分布を補正した時の偏向電磁石内
部の電子軌道軸に沿ってそれに垂直な平面内での磁場の
均一度分布を示すグラフ、第12図,第13図は本発明に係
わる補正コイル付き偏向電磁石の第2の実施例を示す配
置図、第14図は第2の実施例における主要偏向電磁石の
みによるフリンジ磁場の電子軌道軸に沿った分布を示す
グラフ、第15図は第2の実施例において主要偏向電磁石
とともに3対の補正コイルにより磁場分布を補正した時
の電子軌道軸に沿ったフリンジ磁場の分布を示すグラ
フ、第16図は第2図の実施例における偏向電磁石内部の
電子軌道軸に沿ってそれに垂直な平面内での磁場の均一
度分布を示すグラフ、第17図は第2の実施例において主
要偏向電磁石とともに3対の補正コイルにより磁場分布
を補正した時の偏向電磁石内部の電子軌道軸に沿ってそ
れに垂直な平面内での磁場の均一度分布を示すグラフで
ある。 1……外側コイル、2……補正コイル、3……渡りの部
分のコイル、5……内側コイル。1 to 4 are layout diagrams showing an embodiment of a deflection electromagnet with a correction coil according to the present invention, FIGS. 5 to 7 are layout diagrams showing a coil truncation structure, and FIG. 8 is a main deflection electromagnet. Fig. 9 is a graph showing the distribution of the fringe magnetic field along the electron orbital axis due to only the fringe magnetic field. Fig. 9 is a graph showing the distribution of the fringe magnetic field along the electron orbital axis when the magnetic field distribution is corrected by three pairs of correction coils together with the main deflection electromagnet Fig. 10 is a graph showing the homogeneity distribution of the magnetic field in a plane perpendicular to the electron orbit axis inside the deflection electromagnet when there is only a main deflection electromagnet and no correction coil, and Fig. 11 shows the main deflection electromagnet together. Graphs showing the homogeneity distribution of the magnetic field in the plane perpendicular to the electron orbit axis inside the deflecting electromagnet when the magnetic field distribution is corrected by three pairs of correction coils, FIG. 12 and FIG. With correction coil involved FIG. 14 is a layout diagram showing the second embodiment of the counter electromagnet, FIG. 14 is a graph showing the distribution of the fringe magnetic field along the electron orbit axis by only the main deflection electromagnet in the second embodiment, and FIG. 15 is the second embodiment. In the example, a graph showing the distribution of the fringe magnetic field along the electron orbit axis when the magnetic field distribution is corrected by three pairs of correction coils together with the main deflection electromagnet, and FIG. 16 is an electron orbit inside the deflection electromagnet in the embodiment of FIG. FIG. 17 is a graph showing the homogeneity distribution of the magnetic field in the plane perpendicular to the axis, and FIG. 17 shows the inside of the deflection electromagnet when the magnetic field distribution is corrected by three pairs of correction coils together with the main deflection electromagnet in the second embodiment. 6 is a graph showing the homogeneity distribution of the magnetic field in a plane along the electron orbit axis of the and of FIG. 1 ... Outer coil, 2 ... Correction coil, 3 ... Crossover coil, 5 ... Inner coil.
Claims (3)
た偏向磁場を発生する励磁コイルからなる主要偏向電磁
石と、この上下の励磁コイル間に一対以上設けられた前
記偏向磁場を補正する補正コイルとを備えた補正コイル
付き偏向電磁石であって、 前記主要偏向電磁石は、前記励磁コイルのうち荷電粒子
軌道に沿った外側のコイルの上下間ギャップが内側のコ
イルの上下間ギャップよりも大きく、かつ外側コイルと
内側コイルを結ぶ渡りの部分のコイルが外側に跳ね上が
るように配置されたものであり、 前記補正コイルは、この主要偏向電磁石のフリンジ磁場
付近に主要偏向電磁石内部の荷電粒子軌道上に形成され
る偏向磁場とは逆向きの磁場を発生するように配置され
たものであることを特徴とする補正コイル付き偏向電磁
石。1. A main deflection electromagnet comprising a pair of upper and lower exciting coils which sandwich a charged particle orbit to generate a deflecting magnetic field, and a correction which corrects the pair of deflecting magnetic fields provided between the upper and lower exciting coils. A deflection electromagnet with a correction coil including a coil, wherein the main deflection electromagnet has a vertical gap of an outer coil along the charged particle orbit of the excitation coil that is larger than a vertical gap of an inner coil, And the coil of the transition part connecting the outer coil and the inner coil is arranged so as to jump outward, the correction coil, in the vicinity of the fringe magnetic field of the main deflection electromagnet on the charged particle orbit inside the main deflection electromagnet A deflection electromagnet with a correction coil, wherein the deflection electromagnet is arranged so as to generate a magnetic field in a direction opposite to that of the deflection magnetic field formed.
x,y,zで規定される空間のx=0の面に対して面対称の
形状を有しz=0の面に対して面対称に配置される時、
同様な対称性を持つ一対以上の補正コイルの主たる部分
を前記主要偏向電磁石が形成するフリンジ磁場の中に設
置したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の補
正コイル付き偏向電磁石。2. A coil of a main bending electromagnet has three-dimensional rectangular coordinates.
When the space defined by x, y, z has a shape symmetrical with respect to the plane of x = 0 and is arranged symmetrically with respect to the plane of z = 0,
The deflection electromagnet with a correction coil according to claim 1, wherein a main portion of a pair of correction coils having the same symmetry is installed in a fringe magnetic field formed by the main deflection electromagnet.
有することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の補
正コイル付き偏向電磁石。3. The deflection electromagnet with a correction coil according to claim 1, wherein the main deflection electromagnet and the correction coil have a magnetic material.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62053967A JPH0763038B2 (en) | 1987-03-11 | 1987-03-11 | Bending electromagnet with correction coil |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62053967A JPH0763038B2 (en) | 1987-03-11 | 1987-03-11 | Bending electromagnet with correction coil |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63224198A JPS63224198A (en) | 1988-09-19 |
| JPH0763038B2 true JPH0763038B2 (en) | 1995-07-05 |
Family
ID=12957436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62053967A Expired - Lifetime JPH0763038B2 (en) | 1987-03-11 | 1987-03-11 | Bending electromagnet with correction coil |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0763038B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7384455B2 (en) | 2004-10-05 | 2008-06-10 | Caterpillar Inc. | Filter service system and method |
| US7410529B2 (en) | 2004-10-05 | 2008-08-12 | Caterpillar Inc. | Filter service system and method |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02174099A (en) * | 1988-12-27 | 1990-07-05 | Mitsubishi Electric Corp | superconducting bending magnet |
| JP2896188B2 (en) * | 1990-03-27 | 1999-05-31 | 三菱電機株式会社 | Bending magnets for charged particle devices |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06103640B2 (en) * | 1985-12-13 | 1994-12-14 | 三菱電機株式会社 | Charge beam device |
-
1987
- 1987-03-11 JP JP62053967A patent/JPH0763038B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7384455B2 (en) | 2004-10-05 | 2008-06-10 | Caterpillar Inc. | Filter service system and method |
| US7410529B2 (en) | 2004-10-05 | 2008-08-12 | Caterpillar Inc. | Filter service system and method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63224198A (en) | 1988-09-19 |
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