JP2000182525A

JP2000182525A - 質量分離型イオン源

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Publication number: JP2000182525A
Application number: JP10359064A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Maeno; 修一前野
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 1998-12-17
Filing date: 1998-12-17
Publication date: 2000-06-30
Anticipated expiration: 2018-12-17
Also published as: JP4013377B2

Abstract

(57)【要約】【課題】質量分離部の構造の簡素化、長寿命化および
開口率向上を図った質量分離型イオン源を提供する。【解決手段】この発明のイオン源を構成する質量分離
部７０は、入射イオンビーム２６に対して直角に磁界７
８を与えて当該イオンビーム２６を曲げる一組の上流側
磁石７６、７７と、この上流側磁石７６、７７の下流側
に設けられていて、上流側磁石７６、７７でイオンビー
ム２６を曲げる方向に傾けて複数枚のフィルタ板８８を
ルーバー状に配置して成るフィルタ部８６とを備えてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば液晶ディ
スプレイ用基板等の大面積の基板に均一性良く不純物注
入（イオンドーピング）を行うこと等に用いられるイオ
ン源であって、質量分離部を備える質量分離型イオン源
に関し、より具体的には、当該質量分離部の改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】大面積のイオンビーム（これは面イオン
ビームとも呼ばれる）を引き出すことのできるイオン源
であって、イオンビーム中への不要イオンの混入を防止
するために、質量分離部を備える質量分離型イオン源
が、例えば特開平７−３３５１６０号公報に開示されて
いる。質量分離とは、イオンビーム中から必要なイオン
だけを選り分けて（選択的に）導出することを言う。

【０００３】上記公報に開示された質量分離型イオン源
は、図５に示すように、プラズマ１６を生成するプラズ
マ生成部１０と、このプラズマ生成部１０で生成された
プラズマ１６からイオンビーム２６を引き出すイオン引
出し部２０と、このイオン引出し部２０から引き出され
たイオンビーム２６を質量分離する質量分離部３０と、
この質量分離部３０を通過したイオンビーム２６を加速
するイオン加速部５０とを備えている。

【０００４】プラズマ生成部１０は、プラズマ生成容器
１２内に導入されたガス１４を、直流放電、高周波放
電、マイクロ波放電等によって放電分解してプラズマ１
６を生成する。

【０００５】イオン引出し部２０は、プラズマ１６から
電界の作用でイオンビーム２６を引き出すものであり、
この例ではプラズマ電極２２および引出し電極２４を有
している。両電極間には、引出し電源６２から引出し電
圧が印加される。

【０００６】質量分離部３０は、この例ではフィルタ部
３２と、その下流側に設けられたイオン抑制電極４６と
を有している。

【０００７】フィルタ部３２は、ウイーンフィルタまた
はＥ×Ｂ型質量分離器とも呼ばれるものであり、図６に
示すように、互いに直交する電界Ｅと磁界Ｂとの作用に
よってイオンビーム２６の質量分離を行うものである。
即ちこのフィルタ部３２は、多数のビーム引出し孔４４
の両側に、上記電界Ｅを形成する電極板３４、３６およ
び上記磁界Ｂを形成する永久磁石４０をそれぞれ配置し
た構造をしている。両電極板３４、３６には、フィルタ
電源６４、６５から上記電界Ｅを形成する電圧が印加さ
れる。３８は絶縁板、４２は非磁性の保持板である。

【０００８】イオンビーム２６中の所望イオンは、ビー
ム引出し孔４４を直進してイオン抑制電極４６を通過し
て下流側へ射出される。イオンビーム２６中の不所望イ
オンは、ビーム引出し孔４４を通過中に曲げられ、ビー
ム引出し孔４４の壁面やイオン抑制電極４６に衝突す
る。このようにしてイオンビーム２６の質量分離が行わ
れる。

【０００９】イオン加速部５０は、質量分離部３０から
導出されたイオンビーム２６を、高電界によって加速し
て射出する。イオン加速部５０は、この例では、下流側
からの逆流電子抑制用の抑制電極５２と接地電極５４と
を有している。上記プラズマ生成部１０、イオン引出し
部２０および質量分離部３０と接地電極５４との間に、
加速電源６６から高電圧の加速電圧が印加される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記質量分離型イオン
源には、次のような課題がある。

【００１１】ホウ素やリン等のような絶縁物質を形成
するイオンを含むイオンビーム２６を質量分離する際
に、質量分離部３０のフィルタ部３２を構成する電極板
３４、３６に不要イオンが衝突して両電極板３４、３６
の表面に絶縁膜が形成され、そこに不要イオンが衝突す
ることによって帯電（チャージアップ）するようにな
り、やがて、この帯電の影響で所望の上記電界Ｅを印加
することができなくなって、所望の質量分離作用を成さ
なくなる。即ち、フィルタ部３２の寿命（使用可能時
間）が短く、頻繁にメンテナンスを必要とする。

【００１２】質量分離部３０のフィルタ部３２は、電
極板３４、３６および永久磁石４０等を多数必要とする
ので、構造が非常に複雑であり、上記絶縁膜除去等のメ
ンテナンスが困難である。

【００１３】質量分離部３０のフィルタ部３２を構成
する永久磁石４０は熱に弱いため、その保持板４２に冷
却水を通して永久磁石４０を強制的に冷却する構造にす
る必要があるが、永久磁石４０およびその保持板４２が
多数あるので、冷却構造にすることによってフィルタ部
３２の構造が更に複雑かつ高価になる。

【００１４】質量分離部３０のフィルタ部３２は、各
ビーム引出し孔４４の両側に永久磁石４０をそれぞれ配
置する必要があり、この永久磁石４０およびその保持板
４２等からの制約によってビーム引出し孔４４を密に配
置することができず、フィルタ部３２の開口率が低い
（例えば約１０〜２０％程度）。その結果、イオンビー
ム２６の引き出し効率およびイオンビーム２６全体の均
一性が悪くなる。

【００１５】そこでこの発明は、質量分離部の構造の簡
素化、長寿命化および開口率向上を図った質量分離型イ
オン源を提供することを主たる目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明の質量分離型イ
オン源は、質量分離部が、入射イオンビームに対して直
角に磁界を与えて当該イオンビームを曲げる一組の上流
側磁石と、この上流側磁石の下流側に設けられていて当
該上流側磁石でイオンビームを曲げる方向に傾けて複数
枚のフィルタ板をルーバー状に配置して成るフィルタ部
とを備えることを特徴としている。

【００１７】プラズマ生成部中のプラズマからイオン引
出し部によって引き出されたイオンビームは、上記質量
分離部に入射する。

【００１８】質量分離部に入射したイオンビームは、上
流側磁石によって曲げられる。この際、イオンビーム中
のイオンの質量によって偏向角が異なる。この上流側磁
石で曲げられたイオンビームは、その下流側のフィルタ
部に入射する。このフィルタ部では、ルーバー状のフィ
ルタ板の傾き角度と等しい偏向角を持つイオンのみが、
即ち必要な質量のイオンのみが、ここを通過することが
できる。他のイオン種は、フィルタ板に衝突するので、
ここを通過することはできない。このようにして、質量
分離部によってイオンビームを質量分離して、必要なイ
オンだけを選り分けて導出することができる。

【００１９】このようにして質量分離されたイオンビー
ムは、その下流側にあるイオン加速部によって加速され
る。

【００２０】上記質量分離部は、一組の上流側磁石と、
ルーバー状のフィルタ板を有するフィルタ部とを組み合
わせたものであるので、多数の電極板および多数の磁石
を組み合わせた従来のＥ×Ｂ型のフィルタ部を有する質
量分離部に比べて、構造が簡単であり、従ってメンテナ
ンスも容易である。

【００２１】しかも、上記質量分離部は、質量分離用に
電極板を用いていないので、従来のＥ×Ｂ型のフィルタ
部のような電極板表面の絶縁化による機能低下の問題は
起こらず、従って長寿命である。

【００２２】更に、上記質量分離部のフィルタ部におい
て開口率を低下させる要因となるのはフィルタ板の板厚
部分のみであるので、従来のＥ×Ｂ型のフィルタ部に比
べて、開口率を大幅に向上させることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１は、この発明に係る質量分離
型イオン源の一例を示す断面図である。図２は、図１の
線Ａ−Ａに沿う断面図である。図３は、図１のＣ−Ｃ方
向に見た平面図である。図５の従来例と同一または相当
する部分には同一符号を付し、以下においては当該従来
例との相違点を主に説明する。

【００２４】この質量分離型イオン源は、プラズマ１６
を生成する前述したようなプラズマ生成部１０と、この
プラズマ生成部１０の開口部１８付近に設けられていて
当該プラズマ生成部１０で生成されたプラズマ１６から
イオンビーム２６を引き出すイオン引出し部２０と、こ
のイオン引出し部２０の下流側に設けられていて当該イ
オン引出し部２０から引き出されたイオンビーム２６を
質量分離する質量分離部７０と、この質量分離部７０の
下流側に設けられていて当該質量分離部７０を通過した
イオンビーム２６を加速する前述したようなイオン加速
部５０とを備えている。

【００２５】イオン引出し部２０は、この例では、プラ
ズマ生成部１０に最も近いプラズマ電極２２と、その下
流側に配置された第１引出し電極２３と、その下流側に
配置された第２引出し電極２５とを有している。

【００２６】各電極２２、２３、２５は、この例では、
直径１ｍｍ程度のタングステン線を一定間隔（例えば３
ｍｍ程度）ですだれ状に並べた構造をしている。これに
よって、高い開口率（例えば７０％前後）を得ることが
できる。但し、電極２２、２３、２５を他の構造、例え
ば細線を格子状に並べた構造、板に多数の小孔またはス
リットを設けた構造等でも良い。この例では、イオン引
出し部２０から、断面長方形の面状のイオンビーム２６
が引き出される。

【００２７】プラズマ電極２２は、この例ではプラズマ
生成容器１２と同電位にされている。このプラズマ電極
２２と第１引出し電極２３との間に、第１引出し電源６
１から、第１引出し電極２３側を負極にして、直流の第
１引出し電圧Ｖ_E1が印加される。この第１引出し電圧Ｖ
_E1によって、プラズマ電極２２を出たイオン（イオンビ
ーム２６）は第１引出し電極２３に向かって引き出され
る。また、この第１引出し電圧Ｖ_E1によって、イオンビ
ーム２６の発散角が決められる。従って、質量分離部７
０において高い質量分解能を得るためには、この発散角
を最小にするのが好ましい。

【００２８】プラズマ電極２２と第２引出し電極２５と
の間に、第２引出し電源６３から、第２引出し電極２５
側を負極にして、直流の第２引出し電圧Ｖ_E2が印加され
る。この第２引出し電圧Ｖ_E2によって、イオン引出し部
２０を通過したときのイオンビーム２６の運動エネルギ
ーが決まる。この運動エネルギーは、あまり大きくしな
い方が、質量分離部７０でのイオンビーム２６の偏向が
容易になるので好ましい。例えば、この運動エネルギー
は、０．１ｋｅＶ〜数ｋｅＶ程度にするのが好ましい。

【００２９】質量分離部７０は、この例では、その入口
部付近に設けられた一組（一対）の上流側磁石７６、７
７と、その下流側（中間部）に設けられたフィルタ部８
６と、その下流側（出口部付近）に設けられた一組（一
対）の下流側磁石８０、８１とを備えている。この上流
側磁石７６、７７および下流側磁石８０、８１は、この
例では永久磁石から成る。

【００３０】詳述すると、質量分離部７０は、この例で
は、非磁性金属から成り中央部に、イオンビーム２６を
通過させる断面長方形の開口部７４を有する箱状の支持
体７２を備えている。この支持体７２の入口部付近に、
開口部７４を挟んで異極を相対向させて、一組の上流側
磁石７６、７７を配置している。この上流側磁石７６、
７７は、入射イオンビーム２６に対して直角に磁界７８
を与えて、イオンビーム２６を曲げる（偏向させる）。

【００３１】このときのイオンビーム２６の偏向角α
は、イオンの質量によって異なり、公知の次式で表され
る。ここで、Ｌは磁界７８印加領域の幅（これは上流側
磁石７６、７７の厚さにほぼ等しい）、ｍはイオンの質
量、ｅはイオンの電荷、Ｂは磁界７８印加領域での磁束
密度、Ｖ_E2は上記第２引出し電圧である。

【００３２】

【数１】 α＝ｓｉｎ^-1｛Ｌ／Ｂ√（２・ｍ・Ｖ_E2／ｅ）｝

【００３３】フィルタ部８６は、上流側磁石７６、７７
でイオンビーム２６を曲げる方向に沿って傾けて、複数
枚のフィルタ板８８をルーバー状に（即ちフィルタ板８
８を互いに一定の間隔ａをあけて互いに平行に並べて）
配置して成る。即ち、質量分離部７０に入射する時のイ
オンビーム２６の直進方向に対する各フィルタ板８８の
傾き角度をθとしている。このフィルタ板８８を並べる
間隔ａと、フィルタ部８６の（より具体的には各フィル
タ板８８の入射イオンビームの直進方向側の）長さｈと
で、質量分解能が決まる。

【００３４】このフィルタ部８６では、ルーバー状のフ
ィルタ板８８の傾き角度θと等しい偏向角αを持つイオ
ンのみが、即ち所望の質量のイオンのみが、ここを通過
することができる。他のイオン種は、偏向角αが上記傾
き角度θよりも小さ過ぎたり（例えば質量が大き過ぎる
場合）、大き過ぎたりして（例えば質量が小さ過ぎる場
合）、フィルタ板８８に衝突するので、このフィルタ部
８６を通過することはできない。このようにして、基本
的には上流側磁石７６、７７とフィルタ部８６との協働
によって、必要なイオンだけを選り分けて導出すること
ができる。

【００３５】上記各フィルタ板８８は、その板厚を薄く
する方が、入射イオンビームを遮る総面積が小さくなる
ので、フィルタ部８６の開口率がより向上する。各フィ
ルタ板８８の板厚は、例えば０．２ｍｍ〜０．３ｍｍ程
度である。

【００３６】上記各フィルタ板８８の好ましい材質は、
次のとおりである。

【００３７】各フィルタ板８８は、上述したように不
要イオンが衝突して温度上昇するので、耐熱性の高い金
属、より具体的にはＷ、Ｍｏ等の高融点金属で構成する
のが好ましい。そのようにすれば、各フィルタ板８８の
温度上昇による変形、損傷等を防止して長寿命化を図る
ことができる。

【００３８】各フィルタ板８８は、上述したように不
要イオンが衝突してスパッタされるので、スパッタ率の
小さい金属、より具体的には高融点金属のような重い金
属で構成するのが好ましい。そのようにすれば、各フィ
ルタ板８８のスパッタによる損耗を減少させて長寿命化
を図ることができる。

【００３９】各フィルタ板８８からのスパッタ粒子が
下流側に飛び出して、イオンビーム２６を照射しよとう
する基板（図示省略）に入射して、コンタミネーション
（不純物混入）が生じるのを防止するためには、各フィ
ルタ板８８を当該基板と同じ材質で形成しても良いし、
基板と同じ材質の膜を各フィルタ板８８の表面にコーテ
ィングしても良い。例えば、基板がＳｉ基板の場合は、
各フィルタ板８８をＳｉで形成するかまたはＳｉ膜でコ
ーティングすれば良い。同様に基板がＧａＡｓ基板の場
合は、各フィルタ板８８をＧａＡｓで形成するかまたは
ＧａＡｓ膜でコーティングすれば良い。そのようにすれ
ば、各フィルタ板８８からのスパッタ粒子が基板に入射
しても、基板と同じ物質が入射するので、コンタミネー
ションの問題は起こらない。基板がＳｉ基板の場合は、
各フィルタ板８８をカーボン（Ｃ）で形成するかまたは
カーボン膜をコーティングしても良い。炭素がＳｉ基板
に混入しても、コンタミネーションの問題は少ないから
である。

【００４０】上記質量分離部７０の出口部付近に、この
例のように、フィルタ部８６において上流側磁石７６、
７７からの漏れ磁界を打ち消す磁界を発生させる一組の
下流側磁石８０、８１を設けておくのが好ましい。この
下流側磁石８０、８１は、上流側磁石７６、７７と光学
対称に設けている。即ち、フィルタ部８６に対して上流
側磁石７６、７７側と同じ位置関係で、開口部７４を挟
んで異極を相対向させて、一組の下流側磁石８０、８１
を配置している。この下流側磁石８０、８１は、上流側
磁石７６、７７と逆極性の関係にあり、上流側磁石７
６、７７が発生する磁界７８と同じ強さで逆向きの磁界
８２を発生させる。そして、一方の上流側磁石７６とそ
の下流側にある一方の下流側磁石８０とをヨーク８４で
接続し、他方の上流側磁石７７とその下流側にある他方
の下流側磁石８１とをヨーク８５で接続している。

【００４１】このように構成すれば、上流側磁石７６→
上流側磁石７７→ヨーク８５→下流側磁石８１→下流側
磁石８０→ヨーク８４→上流側磁石７６の経路で磁気回
路が形成されるので、フィルタ部８６への漏れ磁界は殆
どなくなる。また仮に漏れ磁界が生じようとしても、上
流側磁石７６、７７からの漏れ磁界と下流側磁石８０、
８１からの漏れ磁界とがフィルタ部８６で打ち消し合う
ので、フィルタ部８６には漏れ磁界はなくなる。その結
果、所望イオンが、フィルタ部８６のフィルタ板８８間
を漏れ磁界の影響を受けずに直進して通り抜けることが
できるので、フィルタ部８６から所望イオンを取り出す
効率が向上する。

【００４２】また、下流側磁石８０、８１によってイオ
ンビーム２６を上流側と同じ偏向角αだけ曲げ戻すこと
ができるので、質量分離部７０に入射する時のイオンビ
ーム２６と平行にイオンビーム２６を質量分離部から射
出することができる。その結果、基板等の被照射物に照
射するイオンビーム２６の入射角を決めやすくなる等の
利点がある。

【００４３】なお、上記下流側磁石８０、８１が無くて
も、質量分離部７０を出たイオンビーム２６は、イオン
加速部５０の電界によって当該電界に直交する方向に
（即ち接地電極５４に直交する方向に）曲げ戻される作
用を受けるけれども、その曲げ戻しの程度はイオン加速
部５０の電界の強さ（即ち後述する加速電圧Ｖ_Aの大き
さ）によって変化するので、確実にイオンビーム２６を
曲げ戻すためには、上記のような下流側磁石８０、８１
を設けておく方が好ましい。

【００４４】上記質量分離部７０の支持体７２および上
記第２引出し電極２５には、加速電源６６から、直流の
正極性の加速電圧Ｖ_Aが印加される。従ってイオン加速
部５０では、支持体７２と前述した接地電極５４との間
に与えられる加速電圧Ｖ_Aによって、質量分離部７０か
ら射出されたイオンビーム２６が加速される。このイオ
ン加速部５０での加速エネルギーは、例えば、数十ｋｅ
Ｖ〜１００ｋｅＶ程度である。この例のように、イオン
加速部５０でイオンビーム２６に大きな加速エネルギー
を与える前に、質量分離部７０で質量分離する方が、イ
オンビーム２６の偏向が容易になるので好ましい。な
お、上記抑制電極５２および接地電極５４は、この例で
はイオンビーム２６の断面形状に対応した断面長方形の
開口部を有している。

【００４５】上記上流側磁石７６、７７および下流側磁
石８０、８１をこの例のように永久磁石とする場合は、
温度上昇による減磁防止のために、それらを強制的に冷
却する構造にするのが好ましい。そのためにこの例で
は、上記支持体７２に冷媒通路９０を設けて、そこに冷
却水等の冷媒９２を流すようにしている。

【００４６】上記質量分離部７０は、基本的には一組の
上流側磁石７６、７７と、ルーバー状のフィルタ板８８
を有するフィルタ部８６とを組み合わせたものであるの
で、多数の電極板および多数の永久磁石を組み合わせた
従来のＥ×Ｂ型のフィルタ部３２を有する質量分離部３
０に比べて、構造が簡単であり、従ってメンテナンスも
容易である。またコスト的にも安くできる。下流側磁石
８０、８１を設ける場合や、各磁石を永久磁石にしてそ
れらを強制冷却する構造にする場合でも、多数の永久磁
石を組み合わせ、かつそれらを強制冷却する従来の質量
分離部３０に比べれば、やはり構造が簡単であり、メン
テナンスも容易であり、コスト的にも安くできる。

【００４７】しかも、上記質量分離部７０は、質量分離
用に電極板を用いていないので、従来のＥ×Ｂ型のフィ
ルタ部３２のような電極板表面の絶縁化による機能低下
の問題は起こらず、従って長寿命である。即ち長期間メ
ンテナンスせずに動作させることができる。

【００４８】更に、上記質量分離部７０のフィルタ部８
６において開口率を低下させる要因となるのはフィルタ
板８８の板厚部分のみであるので、しかも当該板厚は前
述したように非常に薄くしても良いので、従来のＥ×Ｂ
型のフィルタ部３２に比べて、開口率を大幅に向上させ
ることができる。例えば、８０〜９０％程度の開口率を
得ることも容易である。その結果、イオンビーム２６の
引き出し効率およびイオンビーム２６全体の均一性を向
上させることができる。

【００４９】なお、この例では、イオン引出し部２０
（より具体的にはその第２引出し電極２５）に第２引出
し電源６３から印加する第２引出し電圧Ｖ_E2を可変にし
ている。そのようにすれば、上記数１からも分かるよう
に、必要とするイオン種（より具体的には質量ｍや電荷
ｅ。以下同じ）を変えてもその偏向角αを一定に（即ち
フィルタ板８８の傾き角度θと同じに）することができ
るので、質量分離部７０で質量分離する（即ち質量分離
部７０を通過させる）イオン種を種々に変える（制御す
る）ことができる。従って、このイオン源から引き出す
イオンビーム２６を構成するイオン種を種々に、しかも
簡単に変えることができる。

【００５０】上記上流側磁石７６、７７を（下流側磁石
８０、８１を設ける場合はそれも）例えば電磁石にする
等して、それがイオンビーム２６に与える磁界の磁束密
度Ｂを可変にしても良く、そのようにすれば、上記数１
からも分かるように、必要とするイオン種を変えてもそ
の偏向角αを一定にすることができるので、質量分離部
７０で質量分離するイオン種を種々に変えることができ
る。

【００５１】また、例えば図４に示す例のように、上記
フィルタ部８６を構成する複数枚のフィルタ板８８の傾
き角度θを一括して調節可能（可変）にしても良い。こ
の図４の例では、各フィルタ板８８の上流側端を、位置
の固定された軸受９４でそれぞれ支持し、各フィルタ板
８８の下流側端を、軸９６に取り付けられた軸受９５で
それぞれ支持し、この軸９６を駆動部９８で、矢印Ｄに
示すように前後動させる構成をしており、これによって
複数枚のフィルタ板８８の傾き角度θを一括して変える
ことができる。上記数１からも分かるように、上流側磁
石７６、７７で曲げられるイオンの偏向角αは、イオン
種によって変わる。従って上記のようにフィルタ板８８
の傾き角度θを調節可能にしておくことにより、上流側
磁石７６、７７で曲げられる所望イオンの偏向角αにフ
ィルタ板８８の傾き角度θを合わせて当該イオンを通過
させることができるので、質量分離部７０で質量分離す
るイオン種を種々に変えることができる。

【００５２】上記第２引出し電圧Ｖ_E2を可変にするこ
と、上記磁束密度Ｂを可変にすること、および上記傾き
角度θを調節可能にすることは、互いに任意に組み合わ
せて採用しても良い。

【００５３】

【発明の効果】この発明は、上記のとおり構成されてい
るので、次のような効果を奏する。

【００５４】請求項１記載の発明によれば、質量分離部
は、一組の上流側磁石と、ルーバー状のフィルタ板を有
するフィルタ部とを組み合わせたものであるので、多数
の電極板および多数の磁石を組み合わせた従来のＥ×Ｂ
型のフィルタ部を有する質量分離部に比べて、構造が簡
単であり、従ってメンテナンスも容易である。またコス
ト的にも安くできる。

【００５５】しかも、上記質量分離部は、質量分離用に
電極板を用いていないので、従来のＥ×Ｂ型のフィルタ
部のような電極板表面の絶縁化による機能低下の問題は
起こらず、従って長寿命である。即ち、長期間メンテナ
ンスせずに動作させることができる。

【００５６】更に、上記質量分離部のフィルタ部におい
て開口率を低下させる要因となるのはフィルタ板の板厚
部分のみであるので、従来のＥ×Ｂ型のフィルタ部に比
べて、開口率を大幅に向上させることができる。その結
果、イオンビームの引き出し効率およびイオンビーム全
体の均一性を向上させることができる。

【００５７】請求項２記載の発明によれば、下流側磁石
によって、フィルタ部において上流側磁石からの漏れ磁
界を打ち消すことができるので、所望イオンが、フィル
タ部のフィルタ板間を漏れ磁界の影響を受けずに直進し
て通り抜けることができ、フィルタ部から所望イオンを
取り出す効率が向上する。また、下流側磁石によってイ
オンビームを上流側と同じ偏向角だけ曲げ戻して、質量
分離部に入射する時のイオンビームと平行にイオンビー
ムを質量分離部から射出することも可能になる。

【００５８】請求項３、４または５記載の発明によれ
ば、質量分離部で質量分離するイオン種を種々に変える
ことができるので、この発明のイオン源から引き出すイ
オンビームを構成するイオン種を種々に変えることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る質量分離型イオン源の一例を示
す断面図である。

【図２】図１の線Ａ−Ａに沿う断面図である。

【図３】図１のＣ−Ｃ方向に見た平面図である。

【図４】フィルタ部の他の例を示す概略図である。

【図５】従来の質量分離型イオン源の一例を示す概略図
である。

【図６】図５中のフィルタ部の詳細を部分的に示す図で
あり、図５の線Ｆ−Ｆに沿う断面図に相当する。

【符号の説明】

１０プラズマ生成部１６プラズマ２０イオン引出し部２６イオンビーム５０イオン加速部７０質量分離部７６、７７上流側磁石８０、８１下流側磁石８６フィルタ部８８フィルタ板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラズマを生成するプラズマ生成部と、
このプラズマ生成部で生成されたプラズマからイオンビ
ームを引き出すイオン引出し部と、このイオン引出し部
から引き出されたイオンビームを質量分離する質量分離
部と、この質量分離部を通過したイオンビームを加速す
るイオン加速部とを備える質量分離型イオン源におい
て、前記質量分離部が、入射イオンビームに対して直角に磁界を与えて当該イオ
ンビームを曲げる一組の上流側磁石と、この上流側磁石の下流側に設けられていて、当該上流側
磁石でイオンビームを曲げる方向に傾けて複数枚のフィ
ルタ板をルーバー状に配置して成るフィルタ部とを備え
ることを特徴とする質量分離型イオン源。
【請求項２】前記質量分離部が、前記フィルタ部の下
流側に配置されていて前記フィルタ部において前記上流
側磁石からの漏れ磁界を打ち消す磁界を発生させる一組
の下流側磁石を更に備えている請求項１記載の質量分離
型イオン源。
【請求項３】前記イオン引出し部に印加する引出し電
圧を可変にしている請求項１または２記載の質量分離型
イオン源。
【請求項４】前記フィルタ部を構成する複数枚のフィ
ルタ板の傾き角度を一括して調節可能にしている請求項
１、２または３記載の質量分離型イオン源。
【請求項５】前記上流側磁石が前記イオンビームに与
える磁界の磁束密度を可変にしている請求項１、２、３
または４記載の質量分離型イオン源。