JPH0630336B2 - Charged particle device - Google Patents
Charged particle deviceInfo
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- JPH0630336B2 JPH0630336B2 JP60282090A JP28209085A JPH0630336B2 JP H0630336 B2 JPH0630336 B2 JP H0630336B2 JP 60282090 A JP60282090 A JP 60282090A JP 28209085 A JP28209085 A JP 28209085A JP H0630336 B2 JPH0630336 B2 JP H0630336B2
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- particle device
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- synchrotron radiation
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- Particle Accelerators (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、荷電粒子装置に関するものであり、更に詳
述すれば、電子ビームのような荷電粒子を加速し、蓄積
して、偏向部から発生する放射光(シンクロトロン放射
光,SORとも呼ばれている)ビームを利用する荷電粒子装
置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charged particle device, and more specifically, it accelerates and accumulates charged particles such as an electron beam and outputs them from a deflection unit. The present invention relates to a charged particle device that uses a generated radiation beam (also called synchrotron radiation light, SOR).
第5図は半導体の露光に利用する従来の荷電粒子装置の
一例を示す平面図である。図において、(1)は荷電粒子
を長時間蓄積する蓄積リングである。なお、本例では入
射部(2)から入射される荷電粒子は、既に所定のエネル
ギーに加速されている場合について説明するが、入射粒
子を所定のエネルギーよりも低く入射し、そして入射後
これを加速して蓄積する場合も同様である。(3)は荷電
粒子を偏向し平衡軌道(4)を形成するための偏向電磁石
である。(5)は前記荷電粒子が偏向する際に発生する放
射光を外部に取り出して利用するための放射光ビームラ
インである。なお図中、放射光ビームライン(5)は単数
で示したが、これは通常複数本の放射光ビームラインで
構成される。また、ここでは説明の都合上放射光ビーム
ラインが1本の場合を示した。(6)は放射光ビームライ
ン(5)を用いて半導体の微細リソグラフィを行うための
露光部であり、露光部(6)には、マスク(7)および表面に
レジストを塗布したウエハ(8)が互いに密着あるいは近
接して配置される。(9)は荷電粒子の発散を防ぐための
収束用四極電磁石である。(10)は荷電粒子の通路である
真空ドーナツツを示す。(11)は放射光ビームラインの放
出に伴う粒子のエネルギー損失を補い、そして所定のエ
ネルギーに加速あるいは維持するための高周波空洞であ
る。なお、本図ではこの他の機器、例えば真空排気装置
やビーム制御調整用の各種電磁石類はこれを省略してあ
る。FIG. 5 is a plan view showing an example of a conventional charged particle apparatus used for exposing a semiconductor. In the figure, (1) is a storage ring that stores charged particles for a long time. In this example, the charged particles incident from the incident part (2) will be described as being accelerated to a predetermined energy, but the incident particles are incident at a lower energy than a predetermined energy, and after the incident, The same applies to the case of accelerating and accumulating. (3) is a deflecting electromagnet for deflecting charged particles to form an equilibrium orbit (4). (5) is a synchrotron radiation beam line for extracting and utilizing the synchrotron radiation generated when the charged particles are deflected. In the figure, the synchrotron radiation beam line (5) is shown as a single one, but it is usually composed of a plurality of synchrotron radiation beam lines. Further, here, for convenience of description, the case where the number of synchrotron radiation beam lines is one is shown. (6) is an exposure unit for performing fine lithography of a semiconductor using a synchrotron radiation beam line (5), the exposure unit (6), a mask (7) and a wafer coated with a resist on the surface (8) Are arranged close to or close to each other. (9) is a focusing quadrupole electromagnet for preventing divergence of charged particles. (10) shows a vacuum donut which is a passage of charged particles. (11) is a high-frequency cavity for compensating for the energy loss of the particles caused by the emission of the synchrotron radiation beam line and for accelerating or maintaining the energy at a predetermined level. In this figure, other devices such as a vacuum exhaust device and various electromagnets for beam control adjustment are omitted.
次にその動作について説明する。まず、入射部(2)から
入射された荷電粒子は、予めリング中の電磁石すなわ
ち、偏向電磁石(3)と収束用四極電磁石(9)等の配置によ
り定まつた平衡軌道(4)に入り、そしてこの平衡軌道(4)
に沿つて長時間回転し続ける。荷電粒子が偏向電磁石
(3)の磁界により偏向を受ける際、正道放射により電磁
波は軌道接線方向に放射(これが放射光である)され
る。なお、放射光ビームラインの空間分布を第6図の模
式図に示した。第6図に示すように放射光ビームの軌道
面(5)に対する縦方向の広がり(δ)は、ほぼ下式で示さ
れる。Next, the operation will be described. First, the charged particles that have been made incident from the incident part (2) enter the equilibrium orbit (4) defined by the arrangement of the electromagnet in the ring in advance, that is, the deflection electromagnet (3) and the focusing quadrupole electromagnet (9), And this equilibrium orbit (4)
Continue to rotate for a long time along. Charged particles are deflection electromagnets
When deflected by the magnetic field of (3), the electromagnetic waves are radiated in the orbit tangential direction (this is the radiated light) by the normal radiation. The spatial distribution of the synchrotron radiation beam line is shown in the schematic diagram of FIG. As shown in FIG. 6, the longitudinal spread (δ) of the synchrotron radiation beam with respect to the orbital plane (5) is expressed by the following equation.
δ(radian)2/γ(但しγ=1/1−β2,β=v/c) ここで、vは粒子の速度、cは光の速度である。通常、
放射光ビームラインを利用する荷電粒子装置では、v
cの高速粒子を用いる。そこでリソグラフイー用途の代
表的なパラメータを上式に代入すると、ほぼγの値は
1,000から2,000 の範囲となる。すなわち、放射光ビー
ムの縦方向の広がりは1〜2(m radian)である。従つ
て、従来の荷電粒子装置から発生する放射光ビームは、
軌道面に沿つた横方向には十分広いが、縦方向には極め
て狭いといえる。なお、横方向の広がりは、第6図にお
ける放射光ビームライン(5)の幅が制限を与えるのみ
で、横幅を広くとれば、利用できる放射光の横幅は自由
に選択することができる。δ (radian) 2 / γ (where γ = 1/1-β 2 , β = v / c) where, v is the velocity of the particles, c is the speed of light. Normal,
In a charged particle device utilizing a synchrotron radiation beamline, v
The fast particles of c are used. Then, substituting the typical parameters for lithographic applications into the above equation, the value of γ is almost
It will be in the range of 1,000 to 2,000. That is, the spread of the emitted light beam in the vertical direction is 1 to 2 (m radian). Therefore, the emitted light beam generated from the conventional charged particle device is
It can be said that it is sufficiently wide in the lateral direction along the orbital surface, but extremely narrow in the longitudinal direction. The lateral spread is limited only by the width of the radiated light beam line (5) in FIG. 6, and if the lateral width is wide, the usable lateral width of the radiated light can be freely selected.
さて、前記放射光を半導体リソグラフイーに適用する場
合の大きな問題の一つは、縦方向の照射面積が極めて狭
いことである。これを解決するために従来から幾つかの
方法が提案されている。第7図は鳳氏が“シンクロトロ
ン放射光リソグラフイー”の題名で“応用物理”誌、第
53巻第1号(1984,pp17〜25)に紹介された縦方向照射
面積拡大の従来装置に関する模式図である。第7図にお
いて、(12)は放射光ビームライン(5)の上流側に設置さ
れた揺動可能な全反射鏡である。これにより前記放射光
ビームラインを上下方向に振つてウエハへの照射面積を
拡大するものである。この方法では、全反射鏡(12)を真
空の放射光ビームライン中で極めて高精度に振らすため
の制御機構が複雑となり、また、放射光ビームにより全
反射鏡(12)がダメージを受けるという大きな2つの問題
があつた。さらに全反射鏡(12)の材料の反射,吸収,透
過等の光学特性の最適化も技術課題であり、加えるに、
反射鏡で前記放射光ビームを反射させる従来方法の本質
的な短所は、放射光ビームの平行性を損なうという点で
ある。もともと放射光ビームラインを半導体のリソグラ
フイーに適用する際の光源としての大きなメリツトの一
つは、放射光ビームのもつ高い平行性であつた。それが
第7図の方法では、反射鏡(12)を中心として、上下方向
に放射光ビームラインを発生させるものと等価であり、
その振動の幅は平行性の観点から極端に制限されるもの
である。Now, one of the major problems in applying the synchrotron radiation to semiconductor lithography is that the irradiation area in the vertical direction is extremely small. In order to solve this, several methods have been conventionally proposed. FIG. 7 shows a conventional apparatus for enlarging the vertical irradiation area introduced by Mr. Feng in “Applied Physics”, Vol. 53, No. 1 (1984, pp17-25) under the title of “Synchrotron radiation lithography”. It is a schematic diagram. In FIG. 7, (12) is a swingable total reflection mirror installed on the upstream side of the synchrotron radiation beam line (5). As a result, the emitted light beam line is swung in the vertical direction to expand the irradiation area on the wafer. In this method, the control mechanism for swinging the total reflection mirror (12) in the vacuum synchrotron radiation beam line with extremely high precision becomes complicated, and the total reflection mirror (12) is damaged by the synchrotron radiation beam. There were two major problems. Furthermore, optimization of optical characteristics such as reflection, absorption, and transmission of the material of the total reflection mirror (12) is also a technical issue, and in addition,
An essential disadvantage of the conventional method of reflecting the emitted light beam with a reflector is that it impairs the parallelism of the emitted light beam. Originally, one of the major advantages as a light source when applying a synchrotron radiation beam line to semiconductor lithography was the high parallelism of the synchrotron radiation beam. In the method of FIG. 7, it is equivalent to generating a synchrotron radiation beam line in the vertical direction centering on the reflecting mirror (12),
The width of the vibration is extremely limited from the viewpoint of parallelism.
第8図は従来から知られている縦方向照射面積拡大法の
他の方法を示す模式図である。これは、荷電粒子の平衡
軌道(4)を蓄積リング内の(b)部に設けた横磁界発生用電
磁石により、該リングの(a)部を節として上下方向に揺
らし、それにより発生する放射光ビームを上下方向に揺
動させるものである。この方法においては、平行性を保
つたままで放射光ビームラインを上下方向に振らすこと
が可能であるが、この平衡軌道の揺動幅が放射光ビーム
の不安定性に基づく制限により、それほど大きくできな
いという欠点があつた。さらに、本質的な問題として、
複数の放射光ビームラインから揺動幅の異なる放射光ビ
ームしか得られないという欠点がある。さらにまた、荷
電粒子のビーム制御自体が極めて複雑であり、かつ理論
的な予測が難しいことも欠点である。FIG. 8 is a schematic diagram showing another method of the conventionally known longitudinal irradiation area enlarging method. This is because the equilibrium orbit (4) of charged particles is vertically oscillated with the (a) part of the ring as a node by the electromagnet for transverse magnetic field generation provided in the (b) part in the storage ring, and the radiation generated by it is generated. The light beam is swung in the vertical direction. In this method, it is possible to oscillate the synchrotron radiation beam line in the vertical direction while maintaining the parallelism, but the oscillation width of this equilibrium orbit cannot be so large due to the limitation due to the instability of the synchrotron radiation beam. There was a drawback. Furthermore, as an essential problem,
There is a drawback that only the radiation beams having different swing widths can be obtained from the plurality of radiation beam lines. Furthermore, the beam control of charged particles itself is extremely complicated and theoretically difficult to predict, which is a drawback.
更に他の拡大方法としては、第7図に示す露光部(6)内
のマスク(7)とレジストを塗布したウエハ(8)との相対位
置関係を変えずに両者を一体にして上下方向に可動させ
る方法が考えられる。すなわち、荷電粒子装置からの放
射光ビームラインによる照射面積を変えずに、試料側で
大面積露光を考える方式である。しかし、この方法では
分割露光方式の際に問題が生ずると指摘されている。す
なわち、1ステツプの露光の間は試料を動かさずに十分
な面積を取る必要性があるので、試料を動かすこの方法
は分割露光ができない。なぜならば放射光ビームライン
を用いるリソグラフイーでは、線幅が0.1ミクロン級
のものを対象としており、そしてマスクとウエハを一体
で動かすときの相対的な位置関係のわずかな誤差も許さ
れないという事情がある。そのため、マスクと試料ウエ
ハを一体で動かすための機構が極めて複雑となることで
ある。As still another enlargement method, the mask (7) in the exposure unit (6) shown in FIG. 7 and the resist-coated wafer (8) can be integrated vertically without changing the relative positional relationship. A method of moving it is possible. That is, this is a method in which large-area exposure is considered on the sample side without changing the irradiation area by the radiation beam line from the charged particle device. However, it is pointed out that this method causes a problem in the divided exposure method. That is, since it is necessary to take a sufficient area without moving the sample during the exposure of one step, this method of moving the sample cannot perform divided exposure. This is because the lithographic method using the synchrotron radiation beam line is intended for a line width of 0.1 micron class, and a slight error in the relative positional relationship when moving the mask and the wafer together is not allowed. There are circumstances. Therefore, the mechanism for moving the mask and the sample wafer together becomes extremely complicated.
なお、前記分割露光方式でない場合でも、マスク(7)と
ウエハ(8)とをわずかな(例えば露光すべき線幅の1/10
としても、0.01ミクロン程度)相対的なずれを許さず、
これらを一体で動かすための機構は大変複雑となり、ま
た、信頼性にも難がある。Even if the divided exposure method is not used, the mask (7) and the wafer (8) may be slightly exposed (for example, 1/10 of the line width to be exposed).
Even so, about 0.01 micron) does not allow relative deviation,
The mechanism for moving them together becomes very complicated and also has difficulty in reliability.
この発明における荷電粒子装置は、荷電粒子の平衡軌道
を上下に平行に移動させることにより、発生する放射光
ビームラインの縦方向における照射範囲を拡大して大面
積の照射を可能としたものである。すなわち、荷電粒子
の平衡軌道を上下に平行に移動させるには、蓄積リング
を平行にかつ上下方向に移動できる構成とする。The charged particle device according to the present invention is capable of irradiating a large area by moving the equilibrium orbit of the charged particles in parallel in the vertical direction to expand the irradiation range of the generated synchrotron radiation beam line in the vertical direction. . That is, in order to move the equilibrium trajectories of the charged particles up and down in parallel, the storage ring can be moved in parallel and up and down.
この発明における荷電粒子装置は、蓄積リングを平行に
上下方向に可動としたので、放射光ビームラインの照射
面積は該放射光ビームの特性を損なうことなく拡大する
ことができる。すなわち、放射光ビームラインを発生さ
せている状態で、蓄積リングを上下方向に平行に移動を
繰り返す構成としたので、放射光ビームラインの縦方向
における照射面積つまり露光面積は従来のものに比べ
て、数倍から数10倍に拡大することができる。しか
も、放射光ビームラインや、蓄積リングあるいは露光部
を複雑な構成にすることなく可能となる。また、放射光
の平行性の長所を十分に生かすことができる。In the charged particle device according to the present invention, since the storage ring is movable in parallel in the vertical direction, the irradiation area of the radiation light beam line can be expanded without impairing the characteristics of the radiation light beam. That is, since the storage ring is repeatedly moved in parallel in the vertical direction while the synchrotron radiation beam line is generated, the irradiation area in the vertical direction of the synchrotron radiation beam line, that is, the exposure area is larger than that of the conventional one. It can be expanded from several times to several tens of times. In addition, it is possible without making the synchrotron radiation beam line, the storage ring, or the exposure unit complicated. In addition, the advantage of parallelism of radiated light can be fully utilized.
以下、この発明の一実施例による装置を第1図の正面図
を用いて説明する。(13)は蓄積リング(1)を固定する架
台、(14)はこの架台(13)を矢印(m)の上下方向に移動さ
せる油圧シリンダに代表される可動機構、(15)はこの荷
電粒子装置を設置する床、(16)は放射光ビームライン
(5)の一部に挿着された真空ベローズである。An apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the front view of FIG. (13) is a mount for fixing the storage ring (1), (14) is a movable mechanism represented by a hydraulic cylinder for moving the mount (13) in the vertical direction of the arrow (m), and (15) is this charged particle. Floor to install the device, (16) is the synchrotron radiation beam line
It is a vacuum bellows inserted in part of (5).
次にその動作について説明する。まず、蓄積リング(1)
に所定の荷電粒子を蓄積した後、可動機構(14)により予
め設定された動作曲線に従い、蓄積リングを上下に移動
させる。ここで、蓄積リング(1)の上下方向における移
動は、放射光ビームラインの平行性を生かすためであ
る。そして前記の移動は蓄積リング(1)の構成要素であ
る偏向電磁石(3)、四極電磁石(9)およびその他の軌道電
磁石を互いの相対位置を変えることなく、全体を平行に
移動する必要がある。このためには、第1図に示すよう
に、蓄積リング(1)を共通架台(13)上に固定し、そして
この架台(13)を油圧制御により上下方向に振動させるこ
とが最も簡便でありかつ高精度である。なお、架台(13)
の振動は特に油圧制御に限定されるものではなく、空気
でもあるいは機械式の可動機構でもよいことは明らかで
ある。また、第1図では、複数の油圧シリンダを用いた
方式を示したが、これは単数にしても良い。Next, the operation will be described. First, the storage ring (1)
After accumulating the predetermined charged particles on the storage ring, the storage ring is moved up and down according to the operation curve preset by the movable mechanism (14). Here, the movement of the storage ring (1) in the vertical direction is to utilize the parallelism of the emitted light beam lines. The above movement requires the deflection electromagnet (3), the quadrupole electromagnet (9), and the other orbital electromagnets, which are the components of the storage ring (1), to move in parallel without changing their relative positions. . For this purpose, as shown in FIG. 1, it is the simplest to fix the storage ring (1) on a common mount (13) and to vibrate the mount (13) in the vertical direction by hydraulic control. And it is highly accurate. The gantry (13)
It is obvious that the vibration of (1) is not limited to the hydraulic control, but may be air or a mechanical movable mechanism. Further, in FIG. 1, a system using a plurality of hydraulic cylinders is shown, but this may be a single system.
第2図は蓄積リングの縦方向における移動位置を示す波
形図である。なお、第2図(A)に示したように滑らかに
移動動作させても、また第2図(B)のように段階状に移
動動作させても本発明の本質には何等変わりが無い。そ
して、前記上下方向の移動動作に関してその移動量,移
動速度および繰り返し数等を、露光側の条件に合わせて
プログラマブルとしておくと本発明の効果を一層高める
ことができる。FIG. 2 is a waveform diagram showing the moving position of the storage ring in the vertical direction. It should be noted that the essence of the present invention does not change even if the moving operation is performed smoothly as shown in FIG. 2 (A) or in a stepwise manner as shown in FIG. 2 (B). The effect of the present invention can be further enhanced by making the amount of movement, the moving speed, the number of repetitions, and the like of the vertical movement operation programmable according to the conditions on the exposure side.
さらに、この動作波形を予め設定するだけではなく、放
射光ビームの光量をモニタすると共に、そのモニタ信号
により前記照射される光量の時間積分値が、ウエハの異
なつた位置で常時一定となるように、蓄積リング(1)の
上下方向における移動速度もしくはその繰り返し数を制
御する制御系を設けることも可能である。Further, not only is this operation waveform preset, but also the light quantity of the radiated light beam is monitored, and the time integrated value of the light quantity irradiated by the monitor signal is always constant at different positions on the wafer. It is also possible to provide a control system for controlling the vertical movement speed of the storage ring (1) or the number of repetitions thereof.
第3図は上記のような制御系により設定された移動速度
の変化の模様を示す波形図である。図中、第3図(B)の
場合は放射光ビームの単位当たりの光量が、第3図(A)
の場合に比べて約1/2に低下した状態に対応する。これ
は、蓄積リング(1)内の荷電ビーム量が通常、時間とと
もに減少することを示したものである。なお、放射光ビ
ームの単位時間当たりの光量は、荷電ビーム量に比例す
る。このような状態においても、ウエハ(8)に転写され
るパターンの露光深さは、放射光ビームの照射時間と単
位時間当たりの光量の積(厳密には、時間の積分値)で
定まるため、一定のパターン深さを得るには、放射光の
上下方向における繰り返し数を増やす(一定の移動速度
の場合)か、または1回の繰り返しの時間を長くする
(一定の繰り返し数の場合)ことが必要となる。第3図
(B)は、これを移動速度を遅くして補償した例である。FIG. 3 is a waveform diagram showing the pattern of changes in the moving speed set by the control system as described above. In the figure, in the case of FIG. 3 (B), the light quantity per unit of the emitted light beam is shown in FIG. 3 (A).
It corresponds to the state that it is reduced to about 1/2 compared to the case of. This indicates that the amount of charged beam in the storage ring (1) usually decreases with time. The light quantity of the emitted light beam per unit time is proportional to the charged beam quantity. Even in such a state, the exposure depth of the pattern transferred to the wafer (8) is determined by the product of the irradiation time of the radiant light beam and the light amount per unit time (strictly, the integrated value of time), In order to obtain a constant pattern depth, increase the number of repetitions of the emitted light in the vertical direction (when the movement speed is constant) or increase the time for one repetition (when the number of repetitions is constant). Will be needed. Fig. 3
(B) is an example in which this is compensated by slowing the moving speed.
本発明では、上述のような制御が容易にできるので、均
一な露光を得られるという長所もある。なお、放射光ビ
ームの光量のモニタは、直接放射光を光電変換するもの
等があるが、蓄積リング中の荷電ビーム量、すなわちビ
ーム強度をモニタすることで代用できることは、上述の
説明の中で明らかである。次に蓄積リングを上下方向に
動かしたときに、放射光もそれに応じて上下方向に移動
する原理について説明する。まず、一般に粒子を高エネ
ルギーに加速したり、蓄積したりする加速器の平衡軌道
とベータトロン振動とを簡単に説明する。ここで前記平
衡軌道とは、荷電粒子あるいは荷電粒子の集団の中心が
通る閉じた閉軌道のことである。実際の荷電粒子は、こ
の平衡軌道を中心として、わずかに振動しながら蓄積リ
ング内すなわち、高真空ドウナツツ(10)内を回つてい
る。このわずかな振動をベータトロン振動という。これ
らの平衡軌道,ベータトロン振動はいずれも蓄積リング
を構成する電磁石群の配置により一義的に定まる。つま
り、電磁石の位置を少し変えると、それに応じた位置に
平衡軌道がずれることになる。勿論、電磁石群をバラバ
ラに勝手に動かすと、前記の閉軌道自体が存在しなくな
つたり、またビームが不安定になつて失われるという事
態が生じるので、電磁石群のそれぞれ相互の位置関係は
充分設計段階で検討した後で、その据え付け誤差をでき
るだけ小さくして床面に固定されるのが普通である。The present invention has an advantage that uniform exposure can be obtained because the above control can be easily performed. Incidentally, the monitor of the light amount of the radiated light beam includes a device for directly photoelectrically converting the radiated light, but it can be substituted by monitoring the charged beam amount in the storage ring, that is, the beam intensity. it is obvious. Next, description will be given of the principle that when the storage ring is moved up and down, the emitted light also moves up and down accordingly. First, the equilibrium orbit and betatron oscillation of an accelerator that generally accelerates or accumulates particles to high energy will be briefly described. Here, the equilibrium orbit is a closed orbit through which the center of a charged particle or a group of charged particles passes. The actual charged particle revolves in the storage ring, that is, in the high vacuum donut (10) while slightly oscillating around the equilibrium orbit. This slight vibration is called betatron vibration. Both of these equilibrium orbits and betatron oscillations are uniquely determined by the arrangement of the electromagnets that make up the storage ring. In other words, if the position of the electromagnet is changed slightly, the equilibrium trajectory will shift to a position corresponding to it. Of course, if the electromagnet groups are moved independently, the closed orbit itself may disappear, or the beam may become unstable and be lost. After consideration at the design stage, it is usually fixed on the floor with the installation error minimized.
さて、本発明では、電磁石群の相互の位置関係を変えず
に全体を上下に移動するので、平衡軌道の形はそのまま
で単にその高さ方向の位置が上下にずれるだけである。
一方、予め元の平衡軌道を回つていた荷電粒子ビーム
は、平衡軌道の移動に伴つて新しい平衡軌道に移つてい
く。この荷電粒子(ビーム)の移動は、ミクロにみると
次のメカニズムで説明される。By the way, in the present invention, since the entire electromagnet group is moved up and down without changing the mutual positional relationship, the shape of the equilibrium orbit is unchanged and the position in the height direction is simply shifted up and down.
On the other hand, the charged particle beam, which has orbited the original equilibrium orbit in advance, moves to a new equilibrium orbit as the equilibrium orbit moves. The movement of this charged particle (beam) is explained by the following mechanism when viewed microscopically.
いま、荷電粒子の新しい平衡軌道が元の軌道に対して
(δ)mmだけ短時間に移つたとする。ここで元の軌道にい
た荷電粒子は、(δ)mmを初期振幅値とするベータトロン
振動が始まるが、このベータトロン振動は縦方向の振動
である。なお、この振動は放射光ビームラインを放出し
ていることによる放射制動により極めて短時間に減衰す
る。この減衰の時定数は、放射光利用のための蓄積リン
グで通常数ミリ秒であり、これをマクロにみると新しい
平衡軌道に瞬時に荷電粒子が移行すると考えても全く問
題はない。従つて、放射光ビームラインは荷電粒子位置
から発生するので、放射光も上下方向に移動する。但
し、数ミリ秒の間に電磁石の空隙距離をはずれる位の大
きな距離を移動させると、振幅が減衰するよりも早く電
磁石の磁極に粒子が当たるという事態が生ずるので、移
動の速度はそのような超高速ではいけない。勿論、本発
明における蓄積リングの移動は、そのような超高速でや
る必要がないので、全く問題がない。第1図の真空ベロ
ーズ(16)は、露光部(6)と蓄積リング(1)の上下方向の変
位を吸収するために用いる。Now, the new equilibrium orbit of charged particles is
It is assumed that it has moved by (δ) mm in a short time. The charged particles that were in the original orbit here start betatron oscillation with an initial amplitude value of (δ) mm, and this betatron oscillation is vertical oscillation. It should be noted that this vibration is attenuated in an extremely short time due to radiation braking due to the emission of the radiation beam line. The time constant of this decay is usually several milliseconds in the storage ring for utilizing synchrotron radiation, and looking at this macroscopically, there is no problem even if the charged particles are instantaneously transferred to a new equilibrium orbit. Therefore, since the synchrotron radiation beam line is generated from the charged particle position, the synchrotron radiation also moves in the vertical direction. However, if you move a large distance that deviates from the gap distance of the electromagnet within a few milliseconds, a situation occurs in which particles hit the magnetic poles of the electromagnet faster than the amplitude decays, so the speed of movement is such. Don't be super fast. Of course, the movement of the storage ring in the present invention does not need to be performed at such an ultrahigh speed, so there is no problem at all. The vacuum bellows (16) of FIG. 1 is used to absorb the vertical displacement of the exposure part (6) and the storage ring (1).
なお、図中では、荷電粒子入射部(2)の上流側を省略し
ているが、この入射ラインの一部にも同様の真空ベロー
ズを配置すれば、図では省略した入射器との高さの変位
を吸収することができることは、前記放射光ビームライ
ン(5)の場合と同様である。In the figure, the upstream side of the charged particle incident part (2) is omitted, but if a similar vacuum bellows is also arranged in a part of this incident line, the height with the injector omitted in the figure is omitted. It is possible to absorb the displacement of the same as in the case of the synchrotron radiation beam line (5).
第4図は本発明の他の実施例による装置を示した正面図
で、この場合、蓄積リング(1)の偏向電磁石(3)は超電導
電磁石から成る。この超電導電磁石は磁界の強さを大き
くできるので、放射光量を増やせる、あるいは全体に蓄
積リングを小形軽量にできる等の特徴がある。また、そ
の他の実施例として弱収束電磁石を用いた小形の蓄積リ
ングに本発明を適用することも勿論可能である。FIG. 4 is a front view showing an apparatus according to another embodiment of the present invention, in which the deflection electromagnet (3) of the storage ring (1) is a superconducting electromagnet. Since this superconducting electromagnet can increase the strength of the magnetic field, it has the features that the amount of radiated light can be increased, or the storage ring can be made compact and lightweight overall. Further, as another embodiment, it is of course possible to apply the present invention to a small-sized storage ring using a weakly converging electromagnet.
なお、上記実施例では、真空ドーナツツ(10)も電磁石
(3)等と共に移動するようにしたが、上述した動作原理
で述べたように、電磁石群のみを一様に上下方向に移動
するだけでも、その効果は何等変わらない。In the above embodiment, the vacuum donut (10) is also an electromagnet.
Although it is configured to move together with (3) and the like, as described in the above-mentioned operation principle, even if only the electromagnet group is uniformly moved in the vertical direction, the effect does not change at all.
以上のように、この発明の実施例によれば、蓄積リング
(1)を床面(15)に対して上下方向に平行移動するように
構成したので、安価で、かつ単純な構成で平行性に優
れ、かつ従来にない高性能の大面積照射ができるという
効果がある。As described above, according to the embodiment of the present invention, the storage ring
Since (1) is configured to move in parallel to the floor surface (15) in the vertical direction, it is possible to perform large-area irradiation with high performance, which is unprecedented and has excellent parallelism with a simple and inexpensive structure. effective.
第1図はこの発明の一実施例による荷電粒子装置を示す
正面図、第2図(A),(B)および第3図(A),(B)はそれぞれ
この発明における動作特性図、第4図は本発明の他の実
施例による荷電粒子装置を示す正面図、第5図は従来の
荷電粒子装置を示す正面図、第6図は従来の放射光ビー
ムラインの空間分布を示す模式図、第7図および第8図
はそれぞれ従来の放射光ビームラインの拡大法を示す模
式図である。 図中、(1)は蓄積リング、(2)は入射部、(3)は偏向電磁
石、(4)は平衡軌道、(5)は放射光ビームライン、(6)は
露光部、(7)はマスク、(8)はウエハ、(9)は四極電磁
石、(10)は真空ドーナツツ、(11)は高周波空洞、(12)は
反射鏡、(13)は架台、(14)は可動機構、(15)は床、(16)
は真空ベローズである。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。FIG. 1 is a front view showing a charged particle device according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2 (A) and (B) and FIGS. 3 (A) and (B) are operating characteristic diagrams in the present invention, respectively. 4 is a front view showing a charged particle device according to another embodiment of the present invention, FIG. 5 is a front view showing a conventional charged particle device, and FIG. 6 is a schematic view showing a spatial distribution of a conventional synchrotron radiation beam line. , FIG. 7 and FIG. 8 are schematic views showing a conventional method of enlarging a synchrotron radiation beam line. In the figure, (1) is a storage ring, (2) is an incident part, (3) is a bending electromagnet, (4) is a balanced orbit, (5) is a synchrotron radiation beam line, (6) is an exposure part, (7) Is a mask, (8) is a wafer, (9) is a quadrupole electromagnet, (10) is a vacuum donut, (11) is a high frequency cavity, (12) is a reflecting mirror, (13) is a mount, (14) is a movable mechanism, (15) is the floor, (16)
Is a vacuum bellows. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
Claims (10)
粒子装置において、荷電粒子の平衡軌道を上下方向に平
行移動させることにより、発生する放射光ビームライン
の縦方向の照射範囲を拡大し、もつて大面積の照射を可
能としたことを特徴とする荷電粒子装置。1. A charged particle apparatus for generating and utilizing a synchrotron radiation beam, wherein an equilibrium orbit of the charged particles is moved in parallel in the vertical direction to expand the vertical irradiation range of the generated synchrotron radiation beam line. , A charged particle device characterized by being capable of irradiating a large area.
積リングを共通の架台とともに上下方向に平行に移動可
能としたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
荷電粒子装置。2. The charged particle device according to claim 1, wherein a storage ring composed of a plurality of electromagnets and a vacuum donut is movable in parallel in the vertical direction together with a common mount.
積リングにおいて、複数の電磁石が互いの相対的な位置
関係を一定のままでそれぞれを独立にあるいは複数のグ
ループに分けてこれらを上下方向に平行に移動可能とし
たことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の荷電粒
子装置。3. A storage ring composed of a plurality of electromagnets and a vacuum donut, wherein the plurality of electromagnets are independent of each other or divided into a plurality of groups while keeping their relative positional relationship parallel to each other and are parallel to each other in the vertical direction. The charged particle device according to claim 1, wherein the charged particle device is movable to the inside.
て行うことを特徴とする特許請求の範囲第2項,第3項
記載の荷電粒子装置。4. The charged particle device according to claim 2, wherein the vertical movement is performed by hydraulic or pneumatic control.
ともに上下方向に移動し、下流側は床面に対し一定の高
さに固定され、かつ上流側と下流側とが真空ベローズに
よりフレキシブルに結合されていることを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の荷電粒子装置。5. The upstream side of the synchrotron radiation beam line moves vertically along with the equilibrium orbit, the downstream side is fixed at a constant height with respect to the floor surface, and the upstream side and the downstream side are made flexible by a vacuum bellows. Charged particle device according to claim 1, characterized in that it is coupled.
磁石を含むことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の荷電粒子装置。6. The charged particle device according to claim 1, wherein the storage ring includes a bending electromagnet composed of a superconducting electromagnet.
し数をプログラマブルとしたことを特徴とする特許請求
の範囲第2項および第3項記載の荷電粒子装置。7. The charged particle device according to claim 2 or 3, wherein the vertical movement amount, the movement speed, and the number of repetitions are programmable.
かあるいは両方を、放射光モニタからの信号により照射
される光量の時間積分値が常に一定となるような制御系
を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第2項および
第3項記載の荷電粒子装置。8. A control system is provided so that, with respect to either or both of the vertical movement speed and the number of repetitions, the time integrated value of the amount of light emitted by the signal from the synchrotron radiation monitor is always constant. The charged particle device according to claims 2 and 3.
電ビーム強度モニタを用いることを特徴とする特許請求
の範囲第8項記載の荷電粒子装置。9. The charged particle device according to claim 8, wherein a charged beam intensity monitor of a storage ring is used as the emitted light intensity monitor.
グ側)は平衡軌道とともに上下方向に移動し、上流側
(入射器側)は床面に対し一定の高さに固定され、かつ上
流側と下流側とが真空ペローズによりフレキシブルに結
合されていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の荷電粒子装置。10. The downstream side (storage ring side) of the charged particle incident line moves in the vertical direction together with the equilibrium orbit, and the upstream side.
The charging device according to claim 1, wherein the (injector side) is fixed at a constant height with respect to the floor surface, and the upstream side and the downstream side are flexibly connected by a vacuum pellows. Particle device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60282090A JPH0630336B2 (en) | 1985-12-17 | 1985-12-17 | Charged particle device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60282090A JPH0630336B2 (en) | 1985-12-17 | 1985-12-17 | Charged particle device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62141721A JPS62141721A (en) | 1987-06-25 |
| JPH0630336B2 true JPH0630336B2 (en) | 1994-04-20 |
Family
ID=17647990
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60282090A Expired - Fee Related JPH0630336B2 (en) | 1985-12-17 | 1985-12-17 | Charged particle device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0630336B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63143900U (en) * | 1987-03-13 | 1988-09-21 | ||
| JP2628045B2 (en) * | 1987-07-13 | 1997-07-09 | 日本電信電話株式会社 | Fine pattern transfer device |
-
1985
- 1985-12-17 JP JP60282090A patent/JPH0630336B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62141721A (en) | 1987-06-25 |
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