JPH0443600A - 蓄積ビーム電流安定化制御方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、半導体リソグラフィ用光源等に用いられる
加速蓄積兼用リング及びフルエネルギ入射方式のビーム
蓄積リングにおける蓄積ビーム電流安定化制御方法に関
する。

〔従来の技術〕

近年、紫外線に代わるリソグラフィ用光源及び医療Ｘ線
透視用光源としてシンクロトロン放射光の利用が期待さ
れている。これはシンクロトロン放射光が連続スペクト
ルを持ち、且つその中に強力で指向性の強い軟Ｘ線を含
んでおり、このような軟Ｘ線がスループット及び解像性
の点からりソグラフィ技術のＸ線源として、又医療透視
検査用Ｘ線源として理想的であるからである。

第３図（ａ）（ｂ）は超高真空のリング（５）　（５０
）中でその軌道上を光速に近い速さで周回している電子
が偏向電磁石（５１）によって偏向せしめられた時にシ
ンクロトロン放射光を放射する放射光施設の概要を示し
ている。そのうち同図（ａ）は装置規模小型化が可能な
主に産業用光源として期待されている加速蓄積兼用リン
グ（５０）の装置構成である。入射モードにおいて電子
ライナック等のビーム入射器（１０）から低いエネルギ
状態でリング（５０）内に入射されたビームは、該リン
グ（５０）中で周回する間に加速されて高いエネルギ状
態に達し、又この周回中に放射されるシンクロトロン放
射光は該エネルギの上昇によって出力を上昇せしめるこ
とになる。

一方、同１ｉ！　（ｂ）に示されたものは、ビーム寿命
が前記リング構成のものより長いとして中・大規模の研
究施設用に建設されるフルエネルギ入射方式のリング構
成からなる放射光施設である。この例では、ビーム入射
器として電子ライナック（１）等の他、ビームの加速の
みに使用される電子シンクロトロン（３）等の加速リン
グが使用されており、入射モードにおいて該加速リング
でフルエネルギ状態に加速されたビームは、次のビーム
蓄積リング（５）に入射されて、そのエネルギを保持し
たまま長時間該リング（５）中を周回し、その間にシン
クロトロン放射光を長時間に亘って放射する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上の両ビーム周回リング（５）（５０）では、該リン
グ内のビーム電流値をゼロの状態から短時間の間に所定
の高い電流値（後述する基準値）まで立ち上げるために
、通常これらのリングが備えるビーム入射器系の略限界
に近い能力（フル入射ビーム電流値及び最短周期）でビ
ームの入射を行なっている。

そしてビーム電流値が略基準値に達した時点でモード変
更を行ない、上述した初期入射モードから蓄積モードに
変更される。該蓄積モードでは、追加入射等を行なわな
い限り非常に緩やかな速度でビーム電流は減衰するもの
の、安定した状態になり、長時間に亘ってシンクロトロ
ン放射光が得られることになる。そのためこのモードで
は、通常ビーム電流の減衰が最小限に抑えられるような
制御がなされている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述の初期入射モードではビーム電流が所定の基準値に
達するまでに高効率のビーム入射で行なわれており、通
常１入射当りの入射ビーム電流値は非常に大きく採られ
且つ入射周期も極めて短いものになっているため、−旦
ビーム電流値が基準値近くまで上昇した場合１次の入射
までの間に該ビーム電流の減衰がほとんどなく、そのた
め次の入射があった時には基準値をはるかに超えてしま
うことがあった。

このようにビーム電流値が基準値をかるかに超えてから
蓄積モードへのモード変更が行なわれても、この基準値
にそのレベルが下がるまでに相当な時間がかかる（例え
ばビーム寿命を８時間とし、基準値を２００ｍＡとして
、該基準値を１０ｍ　Ａ程オーバーした場合、２００ｍ
Ａに減衰するのに約２４分かかることになる）、従って
、その間発生するシンクロトロン放射光の出力は基準値
で発生する放射光出力をはるかに超えてしまい、目的と
する放射光出力での安定が得られないことになって、半
導体露光用光源とじて利用する場合露光時間の変更を余
儀なくされる。

本発明は従来技術の以上のような問題に鑑み創案された
もので、初期入射モードにおけるビーム入射の入射条件
を、ビーム電流値が基準値に達する直前に変更して入射
ビーム電流値が基準値をオーバーしないようにしようと
するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

そのため本発明の蓄積ビーム電流安定化制御方法は、ビ
ーム入射器を有し、且つ入射したビームが周回する間に
シンクロトロン放射光を発生するビーム周回リングで、
そのビーム電流を検出し、又は該リングから放射される
前記放射光の出力を検出すると共に、所定の入射ビーム
電流値及びトリガ信号タイミングでビーム入射が行なわ
れる初期入射モードで前記検出ビーム電流値又は検出さ
れた放射光出力より求められるビーム電流値が基準値に
達する直前に上記入射ビーム電流値及び／又はトリガ信
号タイミングを変更し、その後前記検出ビーム電流値又
は放射光出力より求められるビーム電流値が基準値に達
した時点で蓄積モードへのモード変更を行なうことを基
本的特徴としている。

上述した構成で基準値とは、上記ビーム周回リングから
放射されるシンクロトロン放射光の強度がＸ線露光やＸ
線透過に適した状態になり、且つ安定的に得られるよう
になった時のビーム電流値をいい、通常蓄積モードにお
いてビーム電流値をこの基準短辺りに調整し、長時間安
定的に運転するようにその制御を行なうことになる。

本発明では、ビーム電流が基準値に達する直前になされ
るビーム入射条件の変更の一つの方法として、入射ビー
ム電流値を下げる等の制御を行なっている。該制御は主
にビーム入射器系やビーム周回リングにおけるビーム入
射効率の調整により行なうもので、ビーム入射器系の電
子ライナックではクライストロンの印加電圧の調整、同
じくクライストロンのＲＦ周波数調整、ステアリングの
磁場制御、及びライナックからのビームの出射タイミン
グ制御等により行ない（マイクロトロンからビームを取
り出す場合も略同じ調整がなされることになる）、又Ｌ
ＢＴ　（Ｌｏｗ　ｅｎｅｒｇｙ　Ｂｅａｍ　Ｔｒａｎｓ
ｆｅｒ）系では、偏向電磁石（Ｂｅｎｄｉｎｇ　Ｍａｇ
ｎｅｔ）やステアリングの磁場制御及びワイヤグリッド
の出し入れによる制御、電子シンクロトロンではインフ
レクタやパータベータ、デフレクタ及びキッカ等におけ
る電圧調整やタイミング調整、ステアリングの磁場制御
等、更にＨＢ　Ｔ　（Ｈｉｇｈｅｎｅｒｇｙ　Ｂｅａｍ
　Ｔｒａｎｓｆｅｒ）系では、ＢＭやステアリングの磁
場調整、加えて加速蓄積兼用リングやビーム蓄積リング
等のビーム周回リングではインフレクタやパータベータ
における電圧調整やタイミング調整により行なうことに
なる。

これらの調整により該ビーム周回リングにおけるビーム
の入射効率は大きく左右される。

一方、ビーム入射条件の変更の他の方法は、ビーム入射
におけるトリガ信号タイミングを遅らせる（信号周期を
長くする）等の制御を行なうことである。即ち、ある入
射から次の入射があるまでの間が長くなると、その間に
ビーム電流が幾分減衰し、従って次の入射があってもリ
ング中のビーム電流値の上昇は緩やかなものになる。

以上二つの方法は当然組合せて実施しても良い、又これ
らの入射条件の変更は１回の実施に限らず、多段口に分
けて行なっても良い、そしてこのような制御によって初
期入射モード時にビーム電流値の上昇曲線は次第に緩や
かなカーブを描き、検出ビーム電流値又は検出放射光出
力より得られるビーム電流値は基準値を大幅にオーバー
することがなくなる。従ってこれらの検畠値が基準値に
達した時点でモード変更を行ない蓄積モードへ移行する
。

〔実施例〕

以下本発明の具体的実施例につき説明する。

第１図はフルエネルギ入射方式の放射光施設における本
願発明法の実施構成の概要を示している。同図において
（１）乃至（４）は電子ビームを加速するビーム入射器
系であり、そのうち（１）は電子ライナック、（２）は
ＬＢＴ、（３）は電子シンクロトロン、（４）はＨＢＴ
である。又（５）は上記ビーム入射器系から加速された
電子ビームを入射し、その中で周回せしめることでシン
クロトロン放射光をそこから得るビーム蓄積リングであ
る。

本実施例では、ビーム蓄積リング（５）の周回軌道中に
その蓄積ビーム電流を検出するビーム電流モニタ（６）
が設置され、後述する制御計算器（７）にその検高値が
入力される。又ビーム入射器系及びビーム蓄積リング（
５）の各コンポーネントは、制御計算器（７）によって
その稼動が制御されている。特にマスタオシレータ（８
ａ）を備えたサイクル信号発生器（８）から発生する信
号周期に基づき該制御計算器（７）からはトリガ信号が
出力され、それによってビーム入射用に前記ビーム入射
器系及び該蓄積リング（５）の稼動が制御される。又Ｌ
　Ｂ　Ｔ　（２）の第２−ＢＭ（偏向電磁石）には、印
加電流を可変制御することでその磁場調整が行なえる磁
場制御手段が備えられ、前記制御計算器（７）によりそ
の印加電流の制御がなされることで、ビーム蓄積リング
（５）へのビーム入射効率を変更することができるよう
になっている。

この制御計算器（７）により初期入射モードでは、３．
２秒に１回の周期で且つ５ｍＡ／１人射の割合で２分間
に１８０ｍＡ弱までビーム電流を蓄積した（電流上昇速
度は９０ｍＡ／ｗｉｎである）。

前記電流モニタ（６）によるビーム電流の検出によりビ
ーム電流値が１８０ｍＡに達した時に制御計算器（７）
は、前記Ｌ　Ｂ　Ｔ　（２）の第２ＢＭの磁場調整を行
なって１ｍＡ／１人射までその入射効率を下げた（その
結果、電流上昇速度は２０ｍＡ／ｗｉｎとなった）、そ
の結果、検出ビーム電流値が略２００ｍＡのところでモ
ード変更が行なわれ、２００ｍＡを大幅にオーバーする
ことなく。

蓄積モードに変更された。この時の制御の精度は±１ｍ
Ａであった。

第２図（ａ）　（ｂ）は以上の本実施例で得られたビー
ム電流検出結果を示すグラフ図と、全く同じ設備で本発
明法を実施しなかった時のビーム電流検出結果を示すグ
ラフ図である。これらのグラフ図から、本発明法による
初期入射時のビーム入射条件の変更が、蓄積モードへモ
ード変更された直後のビーム電流の安定性の面で非常に
優れていることがわかる。

〔発明の効果〕 以上詳述したように本発明の蓄積ビーム電流安定化制御
方法によれば、初期入射モード時における入射ビームの
入射条件の変更によってリング中のビーム電流値が基準
値を大幅に超えてしまうことがないため、蓄積モードへ
モード変更がなされた直後のビーム電流が略基準値に安
定して制御されることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明法が適用される実施例のフルエネルギ入
射方式の放射光施設の概要を示す斜視図、第２図（ａ）
（ｂ）は本発明法を実施した場合と実施しなかった場合
の上記放射光施設のビーム蓄積リングにおける検出ビー
ム電流値の推移を示すグラフ図、第３図（ａ）は加速蓄
積兼用リングの装置構成例を示す説明図、同図（ｂ）は
フルエネルギ入射方式のリング構成例を示す説明図であ
る。 図中、（１）は電子ライナック、（２）はＬＢＴ。 （３）は電子シンクロトロン、（４）はＨＢＴ、（５）
はビーム蓄積リング、（６）はビーム電流モニタ、（７
）は制御計算器、（８）はサイクル信号発生器、（８ａ
）はマスタオシレータを各示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ビーム入射器を有し、且つ入射したビーム が周回する間にシンクロトロン放射光を発生するビーム
   周回リングで、そのビーム電流を検出し、又は該リング
   から放射される前記放射光の出力を検出すると共に、所
   定の入射ビーム電流値及びトリガ信号タイミングでビー
   ム入射が行なわれる初期入射モードで前記検出ビーム電
   流値又は検出された放射光出力より求められるビーム電
   流値が基準値に達する直前に上記入射ビーム電流値及び
   ／又はトリガ信号タイミングを変更し、その後、前記検
   出ビーム電流値又は放射光出力より求められるビーム電
   流値が基準値に達した時点で蓄積モードへのモード変更
   を行なうことを特徴とする蓄積ビーム電流安定化制御方
   法。