JPH0831360B2 - Storage beam current stabilization control method - Google Patents
Storage beam current stabilization control methodInfo
- Publication number
- JPH0831360B2 JPH0831360B2 JP2148759A JP14875990A JPH0831360B2 JP H0831360 B2 JPH0831360 B2 JP H0831360B2 JP 2148759 A JP2148759 A JP 2148759A JP 14875990 A JP14875990 A JP 14875990A JP H0831360 B2 JPH0831360 B2 JP H0831360B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- beam current
- current value
- value
- mode
- ring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 17
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 title claims description 7
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 title claims description 7
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 36
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 36
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims description 27
- 230000005469 synchrotron radiation Effects 0.000 description 24
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 238000001015 X-ray lithography Methods 0.000 description 3
- 238000002594 fluoroscopy Methods 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Particle Accelerators (AREA)
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
るフルエネルギ入射方式のビーム蓄積リングおける蓄積
ビーム電流安定化制御方法に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a stored beam current stabilization control method in a full energy injection type beam storage ring used for a light source for semiconductor lithography and the like.
〔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
性の点からリソグラフィ技術の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。[Prior Art] In recent years, a light source for lithography that replaces ultraviolet rays and medical X
The use of synchrotron radiation as a light source for fluoroscopy is expected. This is because the synchrotron radiation has a continuous spectrum and contains strong and highly directional soft X-rays. Such soft X-rays are X-rays of lithography technology from the viewpoint of throughput and resolution. This is because it is ideal as an X-ray source for medical fluoroscopy.
第５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。5 (a) and 5 (b) are ultra-high vacuum rings (5) (50).
Among them, an outline of a synchrotron radiation facility that emits synchrotron radiation when electrons orbiting the orbit at a speed close to the speed of light is deflected by a deflection electromagnet (51) is shown. Of these, FIG. 1A shows a device configuration of the acceleration / accumulation / combining ring (50), which is expected mainly as an industrial light source, which enables downsizing of the device. In the injection mode, the beam injected into the ring (50) in a low energy state from the beam injector (10) such as an electronic linac is the ring (50).
Accelerated while orbiting inside to reach a high energy state,
Further, the output of the synchrotron radiation emitted during the orbit increases due to the increase in the energy.
一方、同図（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。On the other hand, the one shown in FIG. 2B is a synchrotron radiation facility consisting of a full-energy injection type ring structure constructed for medium and large-scale research facilities assuming that the beam life is longer than that of the ring structure. is there. In this example, in addition to an electron linac (1) as a beam injector, an acceleration ring such as an electron synchrotron (3) used only for beam acceleration is used. The beam accelerated to the state is incident on the next beam storage ring (5) and circulates in the ring (5) for a long time while retaining its energy, while synchrotron radiation is kept for a long time. Radiate.
以上の加速蓄積兼用リング（50）及び蓄積リング
（５）内を周回しているビームは、放射光を安定して得
る蓄積モード中に該リング（５）（50）内に発生した微
量ガスイオン等に衝突して失われ、このリング（５）
（50）内のビーム電流は次第に低下することになる。こ
の時シンクロトロン放射光出力は、該ビーム電流の低下
に伴って全波長域で急速に低下する。しかし、半導体リ
ソグラフィではレジスト面に一定の光量が必要とされ、
上述のような放射光出力の減少は必然的に出力減少分だ
け露光時間を増加させて、レジスト感度に対応した光量
を獲得できるようにしなければならず、実際の半導体露
光に使用された場合、スループット低下の原因となる。The beam circling in the above-described ring for acceleration / accumulation and storage (50) and the storage ring (5) is a trace gas ion generated in the ring (5) (50) during the storage mode in which synchrotron radiation is stably obtained. Lost by colliding with etc. This ring (5)
The beam current in (50) will gradually decrease. At this time, the output of the synchrotron radiation rapidly decreases in the entire wavelength region as the beam current decreases. However, semiconductor lithography requires a certain amount of light on the resist surface,
The decrease of the emitted light output as described above necessarily increases the exposure time by the output decrease amount so that the light amount corresponding to the resist sensitivity can be obtained, and when it is used for the actual semiconductor exposure, This causes a decrease in throughput.
そこで電流の減衰に伴い、あるビーム電流値になった
時に該蓄積モードから入射モードにモード変更し、ビー
ム入射器側からのビームの追加入射を行なってビーム電
流値を上げ、定常の蓄積モードに復帰させることもでき
る。Therefore, when the beam current value reaches a certain value due to the current decay, the mode is changed from the accumulation mode to the incident mode, and the beam current value is increased by additionally injecting the beam from the beam injector side, and the steady accumulation mode is set. It can be restored.
しかし前述の加速蓄積兼用リング（50）では、上記追
加入射時にリング中のビームエネルギを一旦入射エネル
ギレベルまで下げる必要があり、その過程でシンクロト
ロン放射光出力が弱くなるため、その間露光用には利用
できない問題を生ずる。However, in the above-described ring for acceleration / accumulation (50), it is necessary to temporarily reduce the beam energy in the ring to the incident energy level at the time of the above-mentioned additional incidence, and the synchrotron radiation output is weakened in the process, so during that time it is not suitable for exposure. Creates problems that are unavailable.
一方、後者のフルエネルギ入射方式のリング構成にお
けるこのような追加入射を行なうことの可能性について
は、電気学会電子デバイス研究会資料EDD−90−39,1990
に示された「Ｘ線リソグラフィ用ソルテック1GeV放射光
源」に報告された例があり、この場合はリング（５）中
のビームエネルギを一旦入射エネルギまで下げる必要は
ないものの、蓄積モードから入射モードへのモード変更
をオペレータの操作により行なっていたため、もともと
モード変更時の応答特性があまりよくないこととも相俟
って、タイムラグが発生し、第６図に示されるような鋸
刃状のビーム電流値の変動が生じてしまい、それによっ
て放射光の光量は10〜50％程度変動していた。またこの
ような鋸刃状のビーム電流値変動を生ずるのは、追加入
射時でも急峻な初期入射モード時の入射ビーム電流値で
入射を行っていたために生ずることが最大の原因であ
る。On the other hand, regarding the possibility of performing such additional injection in the latter full-energy injection type ring configuration, the EDD-90-39, 1990
There is an example reported in "Soltec 1GeV radiation source for X-ray lithography" shown in Figure 4. In this case, it is not necessary to lower the beam energy in the ring (5) to the incident energy once, but from the accumulation mode to the incident mode. Since the mode was changed by the operator's operation, the response characteristic at the time of mode change was originally not so good, so that a time lag occurred and the sawtooth beam current value as shown in FIG. 6 was generated. , And the amount of emitted light fluctuated by about 10 to 50%. The largest cause of such a saw-tooth-shaped beam current value variation is that it is caused by the incident beam current value in the steep initial incidence mode even during additional incidence.
このように追加入射を行なう場合でも現実にはシンク
ロトロン放射光出力の変動が大きく、このような施設を
Ｘ線リソグラフィに用いた場合にはスループットが低下
したり、露光条件が一定にならないためにプロセスの条
件出しが難しくなるという問題を生ずることになる。
又、このような放射光出力の変動は医療透視検査用のＸ
線源に該光源を用いようとする場合にも問題となる。Even when the additional incidence is performed in this way, the output of the synchrotron radiation is greatly changed in reality, and when such a facility is used for X-ray lithography, the throughput is lowered and the exposure condition is not constant. This causes a problem that it is difficult to set the condition of the process.
In addition, such fluctuations in the output of synchrotron radiation cause X-rays for medical fluoroscopy.
There is also a problem when the light source is used as a radiation source.
本発明は以上のような問題に鑑み創案されたもので、
シンクロトロン放射光を放射するリングにおける蓄積ビ
ーム電流を一定に安定化させることができる制御方法を
提供せんとするものである。The present invention was created in view of the above problems,
An object of the present invention is to provide a control method capable of stabilizing the accumulated beam current in a ring that emits synchrotron radiation constant.
本発明はまずリング中の蓄積ビーム電流の安定化のた
めに、該ビーム電流の減衰に応じてビーム入射器側から
の追加入射を行なう構成をその前提構成として採用する
ものであるが、前述のように加速蓄積兼用リングでの追
加入射では、リング中のビームエネルギをどうしても一
旦入射エネルギレベルまで下げる必要があるので、本発
明ではこのようなリング構成への適用は避け、フルエネ
ルギ入射方式のビーム蓄積リングにおけるビームの入射
制御に用いるものとした。The present invention first employs, as a precondition, a structure for performing additional injection from the beam injector side in accordance with the attenuation of the beam current in order to stabilize the accumulated beam current in the ring. As described above, in the case of additional incidence in the ring for acceleration and accumulation, the beam energy in the ring must be once lowered to the incident energy level. Therefore, in the present invention, application to such a ring structure is avoided, and the beam of the full energy incidence method is avoided. It was used to control the beam incidence on the storage ring.
又、追加入射の際は、蓄積モードから入射モードへの
モード変更を行なっていたが、前述のように、このよう
なモード変更を行なうと、その応答特性の低さのために
タイムラグが生じてしまい、ビーム電流安定化のために
は好ましくない状態となるため、そのようなモード変更
を行なわずに追加入射が可能な方法につき検討を加え
た。In addition, at the time of additional incidence, the mode was changed from the accumulation mode to the incidence mode. However, as described above, such a mode change causes a time lag due to the low response characteristics. Since this is not a preferable state for stabilizing the beam current, a study was made on a method that allows additional incidence without changing the mode.
一方、短時間の間にゼロから所定の高いビーム電流値
まで立ち上げるために前記蓄積リングへのビーム入射が
高電流値且つ短期周期でなされる初期入射モードでは、
前記蓄積モードにおける追加入射の際のビーム入射と
は、入射ビーム電流値やトリガ信号周期等の制御パラメ
ータが全く異なるため、モード変更によって初期入射モ
ードから蓄積モードへの変更を行なった上で、上記追加
入射については蓄積モードにおいて、初期入射モード時
よりもビーム入射器系やリング中のビーム入射効率をわ
ざわざ下げて、所定の制御パラメータに基づき初期入射
モード時よりも低い入射ビーム電流値でのビーム入射を
行うこととした。On the other hand, in the initial injection mode in which the beam injection to the storage ring is performed at a high current value and in a short period to rise from zero to a predetermined high beam current value in a short time,
Since the control parameters such as the incident beam current value and the trigger signal period are completely different from the beam incidence at the additional incidence in the accumulation mode, the mode is changed from the initial incidence mode to the accumulation mode. For additional injection, in the accumulation mode, the beam injection efficiency in the beam injector system and the ring is purposely lowered as compared with that in the initial injection mode, and the beam with the incident beam current value lower than that in the initial injection mode is set based on the predetermined control parameter. It was decided to inject.
即ち本発明では、初期入射モードと蓄積モードのモー
ド変更を行う一連の制御プロセスを対象とするものであ
って、ビーム入射器を有するフルエネルギ入射方式のビ
ーム蓄積リングで、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われる初期入射モード
で、リング内のビーム電流値が基準値に略達した時に蓄
積モードへのモード変更を行うと共に、該蓄積モードで
は、前記ビーム電流値が予め設定された減衰値（該値は
後述のビーム電流値許容変動幅にちょうど相当する）分
だけ前記基準値より下がった時に、その減衰値より求め
られるところの初期入射モード時の入射ビーム電流値よ
り低い最適入射ビーム電流値を演算し、それに基づき前
記蓄積リングへの追加入射を行うことを特徴としてい
る。That is, the present invention is directed to a series of control processes for changing the mode between the initial incidence mode and the accumulation mode, and in a full energy incidence type beam accumulation ring having a beam injector, a predetermined incident beam current value is set. In the initial incidence mode in which the beam is incident at the trigger signal timing, the mode is changed to the accumulation mode when the beam current value in the ring almost reaches the reference value, and in the accumulation mode, the beam current value is set in advance. When the value falls below the reference value by the set attenuation value (the value corresponds exactly to the allowable fluctuation range of the beam current value described later), from the incident beam current value in the initial injection mode which is obtained from the attenuation value The present invention is characterized in that a low optimum incident beam current value is calculated, and additional injection into the storage ring is performed based on the calculated value.
上述した構成で基準値とは、上記ビーム蓄積リングか
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、本発明では蓄積モ
ードにおいてビーム電流値をこの基準値辺りに調整し、
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。その際の追加入射時の最適入射ビーム電流値とし
て、ビーム電流値許容変動幅の1/2以下のビーム電流値
にすると良い。In the above-mentioned configuration, the reference value means a value when the intensity of the synchrotron radiation emitted from the beam storage ring is in a state suitable for X-ray exposure or X-ray transmission and can be stably obtained. It refers to the beam current value, and in the present invention, the beam current value is adjusted around this reference value in the accumulation mode,
The control is performed so as to operate stably for a long time. As the optimum incident beam current value at the time of additional incidence at that time, it is preferable to set the beam current value to 1/2 or less of the allowable fluctuation range of the beam current value.
又、この基準値I0で入射されたビーム蓄積リングのｔ
（sec）後のビーム電流値Ｉは、 但し、τ：ビーム蓄積リングにおけるビームの寿命で
あるから、該式からビーム電流の減衰については次式が
成立し、 この式よりΔｔ後のビーム電流減衰分ΔＩは、 となる。従って理論的にはこの減衰分ΔＩを予め基準値
I0からの減衰値分として逆に決定しておき、Δｔ毎にこ
の減衰値ΔＩ分を追加入射すれば、蓄積リング中のビー
ム電流は非常に狭い範囲（即ちビーム電流値許容変動
幅）の変動だけで長時間に亘って略一定に安定させるこ
とができるようになると考えられる。但し、本発明では
追加入射の周期を定めず、設定された減衰値分の減衰が
実際に検出された時に追加入射を行う構成とした。尚、
リング中のビーム電流値は該リングから放射されるシン
クロトロン放射光の出力からもわかるので、上記制御は
該放射光の出力を検知しながら行なうこともできる。Also, the t of the beam storage ring that has been injected with this reference value I 0
The beam current value I after (sec) is However, since τ is the life of the beam in the beam storage ring, the following equation holds for the attenuation of the beam current from the equation: From this equation, the beam current attenuation ΔI after Δt is Becomes Therefore, theoretically, this attenuation ΔI can
If the attenuation value from I 0 is determined in reverse, and if this attenuation value ΔI is additionally incident for each Δt, the beam current in the storage ring is within a very narrow range (that is, the allowable fluctuation range of the beam current value). It is considered that it becomes possible to stabilize it substantially constant over a long period of time only by the fluctuation. However, in the present invention, the cycle of the additional incident is not set, and the additional incident is performed when the attenuation corresponding to the set attenuation value is actually detected. still,
Since the beam current value in the ring can be known from the output of the synchrotron radiation emitted from the ring, the above control can be performed while detecting the output of the radiation.
更に、初期入射モードにおける入射ビーム電流値の制
御及び蓄積モードの追加入射時における入射ビーム電流
値の制御は、主にビーム入射器系やビーム蓄積リングに
おけるビームの入射効率の調整により行なうもので、例
えば第１図に示されたフルエネルギ入射方式の放射光施
設における電子ライナック（１）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ような調整がなさ
れることになる）、又LBT（Low energy Beam Transfe
t）系（２）では、偏向電磁石（Bending Magnet）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（３）では、インフレク
タ、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HBT（High energy Beam Transfer）系（４）では、
BMやステアリングの磁場調整、加えてビーム蓄積リング
（５）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
の調整により該蓄積リング（５）におけるビームの入射
効率は大きく左右される。本発明では前記初期入射モー
ドから蓄積モードへのモード変更がなされた時、該モー
ドでの追加入射の際のビームの入射効率が、初期入射モ
ード時よりも下げて制御されることがその特徴である
が、更にこの初期入射モード時にビーム電流値の上昇曲
線カーブから基準値に到る時点を予測して、モード変更
直前からビームの入射効率を緩やかに下げるようにして
も良い。Further, the control of the incident beam current value in the initial incidence mode and the control of the incident beam current value during the additional incidence in the accumulation mode are mainly performed by adjusting the incidence efficiency of the beam in the beam injector system and the beam accumulation ring. For example, in the electronic linac (1) in the full energy injection type synchrotron radiation facility shown in FIG. 1, the klystron applied voltage is adjusted, the klystron RF frequency is also adjusted, the steering magnetic field is controlled, and the beam is emitted from the linac. It is performed by control (when the beam is taken out from the microtron, the same adjustment will be made), and LBT (Low energy Beam Transfe
t) In the system (2), magnetic field control of the bending electromagnet (Bending Magnet) and steering, and control by moving the wire grid in and out, and in the electronic synchrotron (3), voltage adjustment and timing adjustment in the inflector, pertabeta, deflector, kicker, etc. , Steering magnetic field control, etc.
Furthermore, in the HBT (High energy Beam Transfer) system (4),
In the beam storage ring (5) in addition to the magnetic field adjustment of the BM and the steering, voltage adjustment and timing adjustment in the inflector and pertabeta will be performed. Due to these adjustments, the incidence efficiency of the beam on the storage ring (5) is greatly influenced. The present invention is characterized in that when the mode is changed from the initial incidence mode to the accumulation mode, the incidence efficiency of the beam in the additional incidence in the mode is controlled to be lower than that in the initial incidence mode. However, it is also possible to further predict the time when the reference value is reached from the curve for increasing the beam current value in the initial incidence mode, and gradually reduce the beam incidence efficiency immediately before the mode change.
以下本発明の具体的実施例につき説明する。 Specific examples of the present invention will be described below.
第２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。FIG. 2 shows an outline of an implementation configuration of the method of the present invention in a synchrotron radiation facility of full energy incidence type. In the figure, (1) to (4) are beam injector systems for accelerating electron beams, of which (1) is an electron linac and (2)
Is LBT, (3) is electron synchrotron, and (4) is HBT. Further, (5) is a beam storage ring which obtains synchrotron radiation light by injecting an accelerated electron beam from the beam injector system and causing it to orbit within it.
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
出値が入力される。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（8a）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
入射器系及びビーム蓄積リング（５）の稼動が制御され
る。又LBT（２）の第2BM（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。In the present embodiment, a beam current monitor (6) for detecting the accumulated beam current is installed in the orbit of the beam accumulation ring (5), and the detected value is input to a control calculator (7) described later. The operation of each component of the beam injector system and the beam storage ring (5) is controlled by the control calculator (7). In particular, a trigger signal is output from the control calculator (7) based on the signal period generated by the cycle signal generator (8) including the master oscillator (8a), whereby the beam injector system for beam injection and The operation of the beam storage ring (5) is controlled. The second BM (deflection electromagnet) of the LBT (2) is provided with a magnetic field control means capable of adjusting the magnetic field by variably controlling the applied current, and the control calculator (7) controls the applied current. By being done, the beam storage ring (5)
It is possible to change the beam incidence efficiency on the beam.
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mA/1入射の割合で２分間に200mA
弱までビーム電流を蓄積した。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200mAに達
する直前に制御計算器（７）は、前記LBT（２）の第2BM
の磁場調整を行なって2mA/1入射までその入射効率を下
げ、更に検出ビーム電流値が基準値である200mAに略達
した時点で制御計算器（７）は初期入射モードから蓄積
モードへモード変更を行なった。With this control calculator (7), 3.
200mA for 2 minutes at a cycle of once every 2 seconds and at a rate of mA / 1 injection
Accumulated beam current to weak. Immediately before the beam current value reaches 200 mA due to the detection of the beam current by the current monitor (6), the control calculator (7) changes the second BM of the LBT (2).
The magnetic field is adjusted to reduce the incidence efficiency to 2mA / injection, and when the detected beam current value reaches the reference value of 200mA, the control calculator (7) changes the mode from the initial incidence mode to the accumulation mode. Was done.
該蓄積モードでは、周回するビーム電流は非常に安定
し、その周回中に発生するシンクロトロン放射光の出力
も略一定の状態に保たれるが、このビームの寿命を8hou
rとした場合、前記電流モニタ（６）で検出されるビー
ム電流値は、1.2分間に0.5mA、2.4分間に1mAの割合で減
衰している（放射光強度に換算すると1.2分間に0.25
％、2.4分間に0.5％の割合で減衰している）計算にな
る。そこでこの蓄積モードでは、前記制御計算器（７）
による稼動制御によりLBT（２）の第2BMに対する印加電
流制御を行ない、その磁場調整をなし、ビーム蓄積リン
グ（５）への入射効率を0.5mA/1入射に下げて追加入射
を行なった。この時、該制御計算器（７）は前記検出ビ
ーム電流値が基準値より0.5mA下がる毎にトリガ信号を
出力した。この時間間隔は前述の1.2分程度だった。
又、１回の追加入射で基準値に到達しない場合は２回以
降の入射を行なうが、この入射の最低時間間隔は初期入
射時の3.2秒より長い6.4秒とした。これは前記電流モニ
タ（６）及びデータの転送速度を考え、測定値が十分に
落ち着く時間を開けたことによる。一方、この追加入射
にもかかわらずビーム電流が基準値に到達しない場合
は、そのビーム電流値からもう一度入射電流値を算出
し、第2BMの電流値を再設定した。又、追加入射の最小
時間間隔も4.6秒と短くした。In the accumulation mode, the orbiting beam current is very stable, and the output of the synchrotron radiation generated during the orbit is kept substantially constant.
When r is set, the beam current value detected by the current monitor (6) is attenuated at a rate of 0.5 mA for 1.2 minutes and 1 mA for 2.4 minutes (converted to synchrotron radiation intensity, 0.25 for 1.2 minutes).
%, It is attenuated at a rate of 0.5% in 2.4 minutes). Therefore, in this accumulation mode, the control calculator (7)
By controlling the operation of the LBT (2) with respect to the second BM, the magnetic field was adjusted and the incidence efficiency on the beam storage ring (5) was lowered to 0.5 mA / incident and additional injection was performed. At this time, the control calculator (7) outputs a trigger signal every time the detected beam current value falls below the reference value by 0.5 mA. This time interval was about 1.2 minutes as described above.
When the reference value is not reached by one additional injection, the injection is performed twice or more, but the minimum time interval of this injection is 6.4 seconds, which is longer than 3.2 seconds at the initial injection. This is because the current monitor (6) and the data transfer rate were taken into consideration, and the time for the measured values to settle sufficiently was opened. On the other hand, when the beam current did not reach the reference value despite this additional injection, the incident current value was calculated again from the beam current value and the current value of the second BM was reset. Also, the minimum time interval for additional injection was shortened to 4.6 seconds.
第３図は本実施例の初期入射モード及び蓄積モードで
検出された略70分間に亘るビーム蓄積リング（５）のビ
ーム電流値の変動状態を示すグラフ図である。同図から
明らかなように、蓄積モードにモード変更されてから、
そのビーム電流値は200mA弱のところで安定し、しかも
最大値及び最小値の差も約2mAの範囲（これが本実施例
におけるビーム電流値許容変動幅である）であった。FIG. 3 is a graph showing the fluctuation state of the beam current value of the beam storage ring (5) detected in the initial incidence mode and the storage mode of this embodiment for about 70 minutes. As is clear from the figure, after the mode is changed to the accumulation mode,
The beam current value was stable at slightly less than 200 mA, and the difference between the maximum value and the minimum value was in the range of about 2 mA (this is the allowable fluctuation range of the beam current value in this embodiment).
又、第４図はLBT（２）の第2BMにおける印加電流制御
による電子シンクロトロン（３）中のビーム電流の変動
状態を示すグラフ図である。同図によれば、該第2BMの
印加電流が12.828Aである時に電子シンクロトロン
（３）のビーム電流値は22mAの最大値を示し、該印加電
流値から±0.015Aの変動があると、電子シンクロトロン
（３）のビーム電流値は2mA程度まで下がる。従って本
実施例のように制御計算器（７）によりLBT（２）の第2
BMの印加電流を制御すれば、結果的にビーム蓄積リング
（５）の入射効率の制御は非常に容易に行なえることに
なる。例えば電子シンクロトロンのビーム電流値を最大
（22mA）から10％程度下げようとするならば、LBT
（２）の第2BMの印加電流は12.828Aから0.00375A下げる
か、0.0025A強上げれば実現できることになる。このよ
うな制御が行われて、ビーム蓄積リング（５）では、0.
5mA/1入射の追加入射が行われることになるが、これは
前述のビーム電流値許容変動幅（約2mA）の1/2以下の値
に設定されたことになる。従ってLBT（２）の第2BMに限
らず、他のビーム入射器系コンポーネントやビーム蓄積
リングを構成する各コンポーネントにつき、このような
入射ビーム電流値制御を行なうためのパラメータをいく
つか制御計算器（７）中に用意しておけば、蓄積リング
（５）中のビーム電流の変動が不安定な場合でも、該制
御計算器（７）によって演算された最適ビーム電流値に
基づき一番適切なパラメータをその中から選択せしめる
ことで、これらのコンポーネントの稼動を制御し、上記
本発明の実施をすることもできる。Further, FIG. 4 is a graph showing the fluctuation state of the beam current in the electron synchrotron (3) by controlling the applied current in the second BM of the LBT (2). According to the figure, when the applied current of the second BM is 12.828 A, the beam current value of the electron synchrotron (3) shows a maximum value of 22 mA, and there is a variation of ± 0.015 A from the applied current value, The beam current of the electron synchrotron (3) drops to about 2mA. Therefore, as in the present embodiment, the second value of the LBT (2) is calculated by the control calculator (7).
If the applied current of BM is controlled, the incidence efficiency of the beam storage ring (5) can be controlled very easily as a result. For example, if you want to reduce the beam current value of the electron synchrotron from the maximum (22 mA) by about 10%, use LBT
The second BM applied current in (2) can be realized by lowering it from 12.828A by 0.00375A or increasing it by 0.0025A. With such control, the beam storage ring (5) is adjusted to 0.
An additional injection of 5mA / 1 injection will be performed, which means that it is set to a value less than 1/2 of the allowable fluctuation range of the beam current (about 2mA). Therefore, not only the second BM of the LBT (2) but also other beam injector system components and each component that constitutes the beam storage ring, some control calculators (parameters) for performing such incident beam current value control ( 7), even if the fluctuation of the beam current in the storage ring (5) is unstable, the most appropriate parameter based on the optimum beam current value calculated by the control calculator (7). It is also possible to implement the present invention by controlling the operation of these components by selecting from among them.
以上詳述した本発明の制御方法によれば、ビーム蓄積
リングにおける蓄積ビーム電流を一定に安定化させるこ
とができ、従って該リングより得られるシンクロトロン
放射光出力も長時間に亘って一定に保持することがで
き、そのためＸ線リソグラフィ用光源として該放射光を
用いた場合、スループットが上がり、且つ露光条件が一
定となってプロセスの条件出しも簡単になる。特に本発
明では前記蓄積リングを、最大ビーム電流値で動作させ
ることができるため、高スループットで高強度且つ一定
のシンクロトロン放射光を供給でき、従来の場合のよう
に電流値が下がり、放射光の利用ができなくなるといっ
たことがなくなる。According to the control method of the present invention described in detail above, the accumulated beam current in the beam accumulation ring can be constantly stabilized, and therefore the synchrotron radiation output obtained from the ring can also be kept constant for a long time. Therefore, when the emitted light is used as a light source for X-ray lithography, the throughput is increased, the exposure conditions are constant, and the process conditions are easily set. In particular, in the present invention, since the storage ring can be operated at the maximum beam current value, it is possible to supply synchrotron radiation with high throughput and high intensity, and the current value is reduced as in the conventional case, so that the radiation light is reduced. It will not be impossible to use.
第１図はフルエネルギ入射方式の放射光施設の一例を示
す概略図、第２図は本願第２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３図は本実施例の初期入射モード及び蓄積モード
で検出されたビーム蓄積リングのビーム電流値変動状態
を示すグラフ図、第４図はLBTの第2BMにおける印加電流
制御による電子シンクロトロン中のビーム電流値の変動
状態を示すグラフ図、第５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、第６図はフル
エネルギ入射方式のリング構成で追加入射のためモード
変更を行なった際のビーム電流値変動状態を示すグラフ
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。FIG. 1 is a schematic view showing an example of a full-energy incidence type synchrotron radiation facility, and FIG. 2 is a perspective view showing an outline of a full-energy incidence type synchrotron radiation facility of an embodiment to which the second invention method of the present application is applied. FIG. 3 is a graph showing the beam current value fluctuation state of the beam storage ring detected in the initial injection mode and storage mode of this embodiment, and FIG. 4 is a graph showing the state of the electron synchrotron controlled by the applied current in the second BM of the LBT. FIG. 5 (a) is an explanatory diagram showing a device configuration example of a ring for acceleration and storage, and FIG. 5 (b) is an explanatory diagram showing a configuration example of a full energy injection type ring. FIG. 6 is a graph showing a beam current value variation state when the mode is changed for additional incidence in the full energy injection type ring configuration. In the figure, (1) is electronic linac, (2) is LBT, (3)
Is an electron synchrotron, (4) is an HBT, (5) is a beam storage ring, (6) is a beam current monitor, (7) is a control calculator, (8) is a cycle signal generator, and (8a) is a master oscillator. Shows each.
Claims (3)
式のビーム蓄積リングで、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われる初期入射
モードで、リング内のビーム電流値が基準値に略達した
時に蓄積モードへのモード変更を行うと共に、該蓄積モ
ードでは、前記ビーム電流値が予め設定された減衰値分
だけ前記基準値より下がった時に、その減衰値より求め
られるところの初期入射モード時の入射ビーム電流値よ
り低い最適入射ビーム電流値を演算し、それに基づき前
記蓄積リングへの追加入射を行うことを特徴とする蓄積
ビーム電流安定化制御方法。1. A full energy injection type beam storage ring having a beam injector, wherein a beam current value in the ring is a reference value in an initial injection mode in which a beam is injected at a predetermined incident beam current value and a trigger signal timing. When the beam current value falls below the reference value by a preset attenuation value in the accumulation mode, the initial value is obtained from the attenuation value. An accumulated beam current stabilization control method comprising calculating an optimum incident beam current value lower than an incident beam current value in an incident mode and performing additional incidence on the accumulation ring based on the calculated value.
方法において、追加入射時の最適入射ビーム電流値とし
て、ビーム電流値許容変動幅の1/2以下のビーム電流値
とすることを特徴とする請求項１記載の蓄積ビーム電流
安定化制御方法。2. The accumulated beam current stabilization control method according to claim 1, wherein the optimum incident beam current value at the time of additional incidence is a beam current value that is 1/2 or less of the allowable fluctuation range of the beam current value. The method for controlling stabilization of accumulated beam current according to claim 1.
化制御方法において、ビーム入射器のビーム電流値及び
ビーム入射効率の両方若しくはいずれか一方を、初期入
射モード時より低下させることにより、初期入射モード
時より低い最適入射ビーム電流値で追加入射することを
特徴とする請求項１乃至２記載の蓄積ビーム電流安定化
制御方法。3. The accumulated beam current stabilization control method according to claim 1 or 2, wherein the beam current value and / or the beam injection efficiency of the beam injector is lowered from the initial injection mode. 3. The accumulated beam current stabilization control method according to claim 1, wherein additional injection is performed with an optimum incident beam current value lower than that in the initial injection mode.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2148759A JPH0831360B2 (en) | 1990-06-08 | 1990-06-08 | Storage beam current stabilization control method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2148759A JPH0831360B2 (en) | 1990-06-08 | 1990-06-08 | Storage beam current stabilization control method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0443599A JPH0443599A (en) | 1992-02-13 |
| JPH0831360B2 true JPH0831360B2 (en) | 1996-03-27 |
Family
ID=15460007
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2148759A Expired - Lifetime JPH0831360B2 (en) | 1990-06-08 | 1990-06-08 | Storage beam current stabilization control method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0831360B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995008909A1 (en) * | 1993-09-20 | 1995-03-30 | Hitachi, Ltd. | Accelerator operation method, accelerator, and accelerator system |
| JP5649432B2 (en) * | 2010-12-16 | 2015-01-07 | 株式会社東芝 | Synchrotron timing controller |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0656800B2 (en) * | 1985-11-28 | 1994-07-27 | 三菱電機株式会社 | Charge beam device |
-
1990
- 1990-06-08 JP JP2148759A patent/JPH0831360B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0443599A (en) | 1992-02-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3121017B2 (en) | Beam adjustment method | |
| Stephan et al. | Detailed characterization of electron sources yielding first demonstration<? format?> of European X-ray Free-Electron Laser beam quality | |
| US5436537A (en) | Circular accelerator and a method of injecting beams therein | |
| Bosser et al. | Experimental investigation of electron cooling and stacking of lead ions in a low energy accumulation ring | |
| US6366641B1 (en) | Reducing dark current in a standing wave linear accelerator | |
| Bakker et al. | Broadband tunability of a far‐infrared free‐electron laser | |
| JP2007311125A (en) | Beam emission control method for charged particle beam accelerator and particle beam irradiation system using charged particle beam accelerator | |
| Rosenzweig et al. | Initial measurements of the UCLA rf photoinjector | |
| JPH0831360B2 (en) | Storage beam current stabilization control method | |
| US10736205B2 (en) | Electron beam transport system | |
| Tanaka et al. | Low émittance injector at SCSS | |
| Vos | Damping of coherent oscillations | |
| Brinkmann et al. | An X-ray FEL laboratory as part of a linear collider design | |
| JPH0719679B2 (en) | Storage beam current stabilization control method | |
| Couprie et al. | Gamma rays produced by intra-cavity inverse Compton scattering of a storage ring free-electron laser | |
| JP2628045B2 (en) | Fine pattern transfer device | |
| JPH05217697A (en) | Electron storage ring and its operating method | |
| McKee et al. | Computer simulation of cathode heating by back-bombardment in the microwave electron gun | |
| JP3099985B2 (en) | Synchrotron radiation generator | |
| Sakai et al. | Stable operation of a fully energy-recovered 1-mA-class electron beam at a compact energy-recovery linac | |
| Drees | Heavy ions in RHIC—How to get to higher luminosities? | |
| WO2024056330A1 (en) | Mixed energy control in an euv lithography system | |
| Herr | Overview-intensity limitations in particle accelerators | |
| Sakai et al. | Stable beam operation of approximately 1 mA beam under highly efficient energy recovery conditions at compact energy-recovery linac | |
| JPH0766880B2 (en) | Operating method of small SOR device |