JP2000306698A - 高周波四重極加速装置 - Google Patents
高周波四重極加速装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高周波キャビティ内の不必要な構造物を排除し
て装置をコンパクトにするとともに、多重共振のない高
効率な高周波四重極加速装置を提供する。 【解決手段】縦長の電極固定枠の側面を真空容器の一方
の内壁に固定してこれに一対の２本の四重極電極を取り
付け、横長の電極固定枠は上記縦長の電極固定枠を固定
した壁面とは反対側の壁に電極固定枠支持部材を介して
固定し、これにもう一対の２本の四重極電極を取り付け
る。一次コイル，可動短絡板は従来通りに取り付ける。
これにより、電極固定枠を頑丈に固定する目的だけで設
置する導電性支持部材を排除したエネルギー可変型のＲ
ＦＱ加速装置が提供できる。 【効果】ＲＦＱ加速装置を最小のコンパクトな寸法にで
きるようになり、また、必要な共振のみで運転できる高
効率な省電力型キャビティ構造が実現できる。
て装置をコンパクトにするとともに、多重共振のない高
効率な高周波四重極加速装置を提供する。 【解決手段】縦長の電極固定枠の側面を真空容器の一方
の内壁に固定してこれに一対の２本の四重極電極を取り
付け、横長の電極固定枠は上記縦長の電極固定枠を固定
した壁面とは反対側の壁に電極固定枠支持部材を介して
固定し、これにもう一対の２本の四重極電極を取り付け
る。一次コイル，可動短絡板は従来通りに取り付ける。
これにより、電極固定枠を頑丈に固定する目的だけで設
置する導電性支持部材を排除したエネルギー可変型のＲ
ＦＱ加速装置が提供できる。 【効果】ＲＦＱ加速装置を最小のコンパクトな寸法にで
きるようになり、また、必要な共振のみで運転できる高
効率な省電力型キャビティ構造が実現できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高周波四重極加速装
置に係り、特に、ＭｅＶ領域の高エネルギーイオン注入
装置などに利用される高周波四重極加速装置に関する。
置に係り、特に、ＭｅＶ領域の高エネルギーイオン注入
装置などに利用される高周波四重極加速装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】エネルギーを可変にできる高周波四重極
加速装置（Variable Energy Radio Frequency Quadrupo
le Accelerator）すなわちエネルギー可変型のＲＦＱ加
速装置には、特開昭60−115199号公報，特開平3−17969
9公報，特開平5−307999号公報、特開平5−326193号公
報等に記載されている容量可変型（Ｃ可変型）ＲＦＱ加
速器と、特開平4−6800 号公報，特開平5−21199号公
報，特開平5−82298号公報，特開平5−159899号公報，
特開平10−41100号公報等に記載されているインダクタ
ンス可変型（Ｌ可変型）ＲＦＱ加速器とがある。
加速装置（Variable Energy Radio Frequency Quadrupo
le Accelerator）すなわちエネルギー可変型のＲＦＱ加
速装置には、特開昭60−115199号公報，特開平3−17969
9公報，特開平5−307999号公報、特開平5−326193号公
報等に記載されている容量可変型（Ｃ可変型）ＲＦＱ加
速器と、特開平4−6800 号公報，特開平5−21199号公
報，特開平5−82298号公報，特開平5−159899号公報，
特開平10−41100号公報等に記載されているインダクタ
ンス可変型（Ｌ可変型）ＲＦＱ加速器とがある。
【０００３】通常は電気容量に比例して高周波電流も大
きくなるため、共振のＣはＲＦＱ電極間の容量だけにし
て、インダクタンスを可変にして共振周波数を変化させ
るのが一般的である。Ｌ可変型ＲＦＱ加速装置の代表的
な例を、図４，図５（特開平10−41100号公報の例）に
示す。
きくなるため、共振のＣはＲＦＱ電極間の容量だけにし
て、インダクタンスを可変にして共振周波数を変化させ
るのが一般的である。Ｌ可変型ＲＦＱ加速装置の代表的
な例を、図４，図５（特開平10−41100号公報の例）に
示す。
【０００４】図４，図５は、従来のＬ可変型ＲＦＱ加速
装置の一例を示す正断面図である。初めに図４を用いて
動作を説明する。四重極電極２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに
高周波高電圧を発生させるため、該四重極電極の形成す
る電気容量：Ｃと、電極固定枠３，導電性支持部材５
ａ，真空容器１の上面内壁の中央部，高周波接触子８，
可動短絡板７ａ，高周波接触子８，導電性支持部材６，
電極固定枠４で形成するコイルＬ１、及び電極固定枠
３，導電性支持部材５ｂ，真空容器１の下面内壁の中央
部，高周波接触子８，可動短絡板７ｂ，高周波接触子
８，導電性支持部材６，電極固定枠４で形成するコイル
Ｌ２で空洞共振器を形成して、四重極電極２ａ，２ｂ，
２ｃ，２ｄに高周波高電圧を発生させる。
装置の一例を示す正断面図である。初めに図４を用いて
動作を説明する。四重極電極２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに
高周波高電圧を発生させるため、該四重極電極の形成す
る電気容量：Ｃと、電極固定枠３，導電性支持部材５
ａ，真空容器１の上面内壁の中央部，高周波接触子８，
可動短絡板７ａ，高周波接触子８，導電性支持部材６，
電極固定枠４で形成するコイルＬ１、及び電極固定枠
３，導電性支持部材５ｂ，真空容器１の下面内壁の中央
部，高周波接触子８，可動短絡板７ｂ，高周波接触子
８，導電性支持部材６，電極固定枠４で形成するコイル
Ｌ２で空洞共振器を形成して、四重極電極２ａ，２ｂ，
２ｃ，２ｄに高周波高電圧を発生させる。
【０００５】一方、図５のＬ可変型ＲＦＱ加速装置は、
基本的な高周波高電圧発生原理は図４の場合と同じで構
造も類似しているが、電極固定枠４を真空容器１の内壁
から離している点と、可動短絡板の可動方向を縦方向に
している点が異なる。
基本的な高周波高電圧発生原理は図４の場合と同じで構
造も類似しているが、電極固定枠４を真空容器１の内壁
から離している点と、可動短絡板の可動方向を縦方向に
している点が異なる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】これらの図４，図５に
見られる構造は、電力効率が良くエネルギー可変範囲が
広くコンパクトで長時間の安定した連続運転も可能なエ
ネルギー可変型ＲＦＱ加速装置を提供することに関して
は有効で、充分な効果がある。
見られる構造は、電力効率が良くエネルギー可変範囲が
広くコンパクトで長時間の安定した連続運転も可能なエ
ネルギー可変型ＲＦＱ加速装置を提供することに関して
は有効で、充分な効果がある。
【０００７】しかし、電極固定枠３の固定を頑丈にする
ために該電極固定枠３を導電性支持部材５ａ，５ｂで支
持しており、これにより該導電性支持部材５ａ，５ｂに
対して、主共振空間（磁束３２，３３のある空間）と反
対側に余分な空間が発生してしまうという問題点があ
る。
ために該電極固定枠３を導電性支持部材５ａ，５ｂで支
持しており、これにより該導電性支持部材５ａ，５ｂに
対して、主共振空間（磁束３２，３３のある空間）と反
対側に余分な空間が発生してしまうという問題点があ
る。
【０００８】これにより、真空容器１の容積が無駄に大
型化する他、上記余分な空間で不必要な高周波共振が発
生して四重極電極２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに発生する正
規の高周波高電圧に影響を与えると言う問題が起きる。
型化する他、上記余分な空間で不必要な高周波共振が発
生して四重極電極２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに発生する正
規の高周波高電圧に影響を与えると言う問題が起きる。
【０００９】本発明の目的は、電力効率が良くエネルギ
ー可変範囲が広くコンパクトで長時間の安定した連続運
転も可能なエネルギー可変型のＲＦＱ加速装置を提供す
ることであり、特に最小寸法で効率的な高周波キャビテ
ィを提供すると共に、無駄な高周波共振モードが発生し
ないエネルギー可変型のＲＦＱ加速装置を提供すること
にある。
ー可変範囲が広くコンパクトで長時間の安定した連続運
転も可能なエネルギー可変型のＲＦＱ加速装置を提供す
ることであり、特に最小寸法で効率的な高周波キャビテ
ィを提供すると共に、無駄な高周波共振モードが発生し
ないエネルギー可変型のＲＦＱ加速装置を提供すること
にある。
【００１０】本発明の他の目的は、エネルギーは固定で
あるが、最小寸法で効率的な高周波キャビティを提供す
ると共に、無駄な高周波共振モードが発生しないＲＦＱ
加速装置を提供することにある。
あるが、最小寸法で効率的な高周波キャビティを提供す
ると共に、無駄な高周波共振モードが発生しないＲＦＱ
加速装置を提供することにある。
【００１１】本発明の他の目的は、低エネルギー領域か
ら高エネルギー領域までを広い範囲をカバーでき、例え
ば半導体工場で使用可能なほどコンパクトで省電力型の
エネルギー可変型ＲＦＱ加速装置を備えたイオン注入装
置を提供することにある。
ら高エネルギー領域までを広い範囲をカバーでき、例え
ば半導体工場で使用可能なほどコンパクトで省電力型の
エネルギー可変型ＲＦＱ加速装置を備えたイオン注入装
置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、縦長の電極固定枠(第２の電極固定枠)の
側面を真空容器の一方の内壁（例えば下壁）に固定して
これに一対の２本の四重極電極を取り付け、横長の電極
固定枠（第１の電極固定枠）は上記縦長の（第２の）電
極固定枠を固定した壁面（下壁）とは反対側の壁（上
壁）に電極固定枠支持部材を介して固定し、これにもう
一対の２本の四重極電極を取り付ける。その他の可動短
絡板、一次結合コイル等は従来と同様に設置する。これ
により、電極固定枠を頑丈に固定する目的だけで設置し
ていた導電性支持部材を排除したエネルギー可変型のＲ
ＦＱ加速装置が実現できる。
成するために、縦長の電極固定枠(第２の電極固定枠)の
側面を真空容器の一方の内壁（例えば下壁）に固定して
これに一対の２本の四重極電極を取り付け、横長の電極
固定枠（第１の電極固定枠）は上記縦長の（第２の）電
極固定枠を固定した壁面（下壁）とは反対側の壁（上
壁）に電極固定枠支持部材を介して固定し、これにもう
一対の２本の四重極電極を取り付ける。その他の可動短
絡板、一次結合コイル等は従来と同様に設置する。これ
により、電極固定枠を頑丈に固定する目的だけで設置し
ていた導電性支持部材を排除したエネルギー可変型のＲ
ＦＱ加速装置が実現できる。
【００１３】本発明のエネルギー可変型ＲＦＱ加速装置
は、可動短絡板のイオンビーム軸方向の長さを連続的ま
たは離散的に変化させる手段を備えることができ、可動
短絡板は、弾性力，空気圧，水圧，油圧，磁性力などに
より十分な接触圧を確保する高周波接触子を真空容器
壁，電極固定枠支持部材などの接触対象との間に備えて
いる。
は、可動短絡板のイオンビーム軸方向の長さを連続的ま
たは離散的に変化させる手段を備えることができ、可動
短絡板は、弾性力，空気圧，水圧，油圧，磁性力などに
より十分な接触圧を確保する高周波接触子を真空容器
壁，電極固定枠支持部材などの接触対象との間に備えて
いる。
【００１４】本発明は、上記目的を達成するために、前
記エネルギー可変型のＲＦＱ加速装置の可動短絡板を取
り外した構造のＲＦＱ加速装置を提供するものである。
記エネルギー可変型のＲＦＱ加速装置の可動短絡板を取
り外した構造のＲＦＱ加速装置を提供するものである。
【００１５】いずれのＲＦＱ加速装置も、四重極電極の
代わりに、六極以上の偶数極を持つようにしてもよい。
代わりに、六極以上の偶数極を持つようにしてもよい。
【００１６】本発明は、上記他の目的を達成するため
に、イオンビームを発生させるイオン源と、該イオン源
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
器と、該質量分離器からのイオンビームを収束する収束
レンズ系と、該収束レンズ系からのイオンビームを更に
加速するＲＦＱ加速装置と、該ＲＦＱ加速装置からのイ
オンビームを偏向させる偏向器と、該偏向器からのイオ
ンビームを処理対象の材料に打ち込むイオン注入室とを
備えたイオン注入装置において、本発明のＲＦＱ加速装
置を前記収束レンズ系からのイオンビームを更に加速す
るＲＦＱ加速装置として設置したことを特徴とする。
に、イオンビームを発生させるイオン源と、該イオン源
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
器と、該質量分離器からのイオンビームを収束する収束
レンズ系と、該収束レンズ系からのイオンビームを更に
加速するＲＦＱ加速装置と、該ＲＦＱ加速装置からのイ
オンビームを偏向させる偏向器と、該偏向器からのイオ
ンビームを処理対象の材料に打ち込むイオン注入室とを
備えたイオン注入装置において、本発明のＲＦＱ加速装
置を前記収束レンズ系からのイオンビームを更に加速す
るＲＦＱ加速装置として設置したことを特徴とする。
【００１７】本発明においては、電極固定枠を固定する
導電性支持部材を排除して余分なスペースが削減され、
ＲＦＱ加速装置の寸法を小さく抑えることが可能とな
る。
導電性支持部材を排除して余分なスペースが削減され、
ＲＦＱ加速装置の寸法を小さく抑えることが可能とな
る。
【００１８】電極固定枠を固定していた導電性支持部材
を排除して余分なスペースが削減されたので、真空容器
内で多重共振が生ずることがなくなり、高周波損失部分
による過熱が発生せず、電力利用効率の高いコンパクト
なＲＦＱ加速装置が提供できる。
を排除して余分なスペースが削減されたので、真空容器
内で多重共振が生ずることがなくなり、高周波損失部分
による過熱が発生せず、電力利用効率の高いコンパクト
なＲＦＱ加速装置が提供できる。
【００１９】更に、可動短絡板を取り外すことでエネル
ギーの可変性はなくなるが、本構造で高周波加速空洞を
形成すればエネルギーは固定であるが、最小寸法で効率
的な高周波キャビティを提供できると共に、無駄な高周
波共振モードが発生しないＲＦＱ加速装置を提供でき
る。
ギーの可変性はなくなるが、本構造で高周波加速空洞を
形成すればエネルギーは固定であるが、最小寸法で効率
的な高周波キャビティを提供できると共に、無駄な高周
波共振モードが発生しないＲＦＱ加速装置を提供でき
る。
【００２０】したがって、特に、設置スペースの関係か
ら装置寸法の制約が厳しい半導体製造工場の大量生産工
程用として大電流ＭｅＶのイオンビームを発生するイオ
ン注入装置を実現できるばかりでなく、金属，セラミッ
クスなどの材料表層を短時間で改質する大量生産用イオ
ン処理装置を実現できる。
ら装置寸法の制約が厳しい半導体製造工場の大量生産工
程用として大電流ＭｅＶのイオンビームを発生するイオ
ン注入装置を実現できるばかりでなく、金属，セラミッ
クスなどの材料表層を短時間で改質する大量生産用イオ
ン処理装置を実現できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】次に、図１〜図３、及び図６を参
照して本発明によるエネルギー可変型ＲＦＱ加速装置の
実施例を、また、図７を参照してこの加速装置を応用し
たイオン注入装置の実施例とを説明する。
照して本発明によるエネルギー可変型ＲＦＱ加速装置の
実施例を、また、図７を参照してこの加速装置を応用し
たイオン注入装置の実施例とを説明する。
【００２２】《実施例１》図２は、本発明によるエネル
ギー可変型のＲＦＱ加速装置の実施例１の構成を示す正
断面図であり、図３は、図２のＸ−Ｘに沿う側断面図で
あり、図１は、図２のＺ−Ｚに沿う平断面図である。
ギー可変型のＲＦＱ加速装置の実施例１の構成を示す正
断面図であり、図３は、図２のＸ−Ｘに沿う側断面図で
あり、図１は、図２のＺ−Ｚに沿う平断面図である。
【００２３】四重極電極２ａ，２ｃは、電極固定枠３に
取り付けられ、一方、四重極電極２ｂ，２ｄは、電極固
定枠４に取り付けられ、所定の精度（５０μｍ以下の組
立て精度）で組立てられている。電極固定枠４は、真空
容器１の下壁に固定されている。電極固定枠３の支持部
材６は、真空容器１の上壁に固定されている。電極固定
枠３および４は、それぞれのビーム軸方向に、最低２個
は必要である。本実施例では、組立て精度を高めるた
め、それぞれ６個ずつ、合計１２個の電極固定枠３，４
を用いている。電極固定枠３および４は、ビーム軸方向
に交互に配置する。但し、組立て精度が保たれる場合に
は交互でなくても良い。
取り付けられ、一方、四重極電極２ｂ，２ｄは、電極固
定枠４に取り付けられ、所定の精度（５０μｍ以下の組
立て精度）で組立てられている。電極固定枠４は、真空
容器１の下壁に固定されている。電極固定枠３の支持部
材６は、真空容器１の上壁に固定されている。電極固定
枠３および４は、それぞれのビーム軸方向に、最低２個
は必要である。本実施例では、組立て精度を高めるた
め、それぞれ６個ずつ、合計１２個の電極固定枠３，４
を用いている。電極固定枠３および４は、ビーム軸方向
に交互に配置する。但し、組立て精度が保たれる場合に
は交互でなくても良い。
【００２４】電極固定枠支持部材６は、純抵抗分を下げ
る目的で、ビーム軸方向に板状になっており、また、磁
束が通過できるように、両端では、真空容器１との間に
隙間を形成してある。電極固定枠支持部材６は、真空容
器１内を左右２つに大きく分けている。可動短絡板７
ａ，７ｂは、駆動軸９ａ，９ｂにより、図２で上下方向
にそれぞれ移動できる。可動短絡板７ａ，７ｂの左右接
触部は、高周波接触子８により、真空容器１の壁および
電極固定枠支持部材６に確実に接触している。高周波接
触子８は、ばね状部品またはエアシリンダなどにより、
十分な接触圧を確保している。高周波接触子８の接触圧
は、ばねによる弾性力や空気圧の他に、水圧，油圧，磁
性力などにより確保してもよい。
る目的で、ビーム軸方向に板状になっており、また、磁
束が通過できるように、両端では、真空容器１との間に
隙間を形成してある。電極固定枠支持部材６は、真空容
器１内を左右２つに大きく分けている。可動短絡板７
ａ，７ｂは、駆動軸９ａ，９ｂにより、図２で上下方向
にそれぞれ移動できる。可動短絡板７ａ，７ｂの左右接
触部は、高周波接触子８により、真空容器１の壁および
電極固定枠支持部材６に確実に接触している。高周波接
触子８は、ばね状部品またはエアシリンダなどにより、
十分な接触圧を確保している。高周波接触子８の接触圧
は、ばねによる弾性力や空気圧の他に、水圧，油圧，磁
性力などにより確保してもよい。
【００２５】実施例１では、図２の左側から一次結合コ
イル３１により、左側二次コイルに高周波を結合させて
いる。右側に一次結合コイル３１を配置しても、効果は
同様である。この構造により、磁束３２の戻り磁束３３
を利用し、電圧を効率良く発生できる。各部品は、無酸
素銅で製造し、電極固定枠３，４，電極固定枠支持部材
６，可動短絡板７ａ，７ｂは、厚さ３０μｍ程度の銀メ
ッキを施してある。
イル３１により、左側二次コイルに高周波を結合させて
いる。右側に一次結合コイル３１を配置しても、効果は
同様である。この構造により、磁束３２の戻り磁束３３
を利用し、電圧を効率良く発生できる。各部品は、無酸
素銅で製造し、電極固定枠３，４，電極固定枠支持部材
６，可動短絡板７ａ，７ｂは、厚さ３０μｍ程度の銀メ
ッキを施してある。
【００２６】《実施例２》図６は、本発明によるＲＦＱ
加速装置の実施例２の構成を示す正断面図である。基本
的な構成は、上記実施例１の構成に同じであるが、エネ
ルギーを可変にするために設置した可動短絡板を取り外
した構造になっている。これによりエネルギーの可変性
はなくなるが、最小寸法で効率的な高周波キャビティを
提供できると共に、無駄な高周波共振モードが発生しな
いＲＦＱ加速装置を提供できる。図２で可動短絡板に流
れていた電流は真空容器１の上面に流れることになり、
かえって高周波接触子８による電気抵抗増加分がなくな
る。これにより、キャビティ性能は図２の場合より少し
上昇する。
加速装置の実施例２の構成を示す正断面図である。基本
的な構成は、上記実施例１の構成に同じであるが、エネ
ルギーを可変にするために設置した可動短絡板を取り外
した構造になっている。これによりエネルギーの可変性
はなくなるが、最小寸法で効率的な高周波キャビティを
提供できると共に、無駄な高周波共振モードが発生しな
いＲＦＱ加速装置を提供できる。図２で可動短絡板に流
れていた電流は真空容器１の上面に流れることになり、
かえって高周波接触子８による電気抵抗増加分がなくな
る。これにより、キャビティ性能は図２の場合より少し
上昇する。
【００２７】《実施例３》図７は、本発明の応用装置と
してのイオン注入装置の系統構成の一例を示す模式図で
ある。実施例３のイオン注入装置において、イオン源１
０１から出射したイオンビームは、質量分離器１０２に
より偏向される。イオン源１０１は、マイクロ波放電
型，フィラメント型などの正イオン源、或いは負イオン
源であり、引出し電極に２０〜６０ｋＶ程度の電圧を印
加してイオンビームを引出す。質量分離器１０２は、扇
型電磁石であり、大電流を通過させるために、磁極間の
ギャップ長（ビームの通過領域）を６０mm以上に広くと
ってある。質量分離されたイオンビームは、三段型の磁
気四重極レンズ１０３で収束された後、ＲＦＱ加速装置
１０４に入射する。
してのイオン注入装置の系統構成の一例を示す模式図で
ある。実施例３のイオン注入装置において、イオン源１
０１から出射したイオンビームは、質量分離器１０２に
より偏向される。イオン源１０１は、マイクロ波放電
型，フィラメント型などの正イオン源、或いは負イオン
源であり、引出し電極に２０〜６０ｋＶ程度の電圧を印
加してイオンビームを引出す。質量分離器１０２は、扇
型電磁石であり、大電流を通過させるために、磁極間の
ギャップ長（ビームの通過領域）を６０mm以上に広くと
ってある。質量分離されたイオンビームは、三段型の磁
気四重極レンズ１０３で収束された後、ＲＦＱ加速装置
１０４に入射する。
【００２８】ＲＦＱ加速装置１０４は、例えば、図１に
示した本発明による実施例１のエネルギー可変型の高周
波四重極加速装置である。この場合は、最大出力１００
ｋＷの高周波電源（１０〜３０ＭＨｚ）１０６により、
ＲＦＱ電極間に加速電圧を発生させた。加速ビームは、
偏向器１０８を通過して、注入室１０５内に設置された
シリコン半導体ウエハや鋼やチタンなどの金属材料に、
イオンとして打ち込まれる。
示した本発明による実施例１のエネルギー可変型の高周
波四重極加速装置である。この場合は、最大出力１００
ｋＷの高周波電源（１０〜３０ＭＨｚ）１０６により、
ＲＦＱ電極間に加速電圧を発生させた。加速ビームは、
偏向器１０８を通過して、注入室１０５内に設置された
シリコン半導体ウエハや鋼やチタンなどの金属材料に、
イオンとして打ち込まれる。
【００２９】実施例１から実施例２のいずれのＲＦＱ加
速装置も、図７のイオン注入装置用のコンパクトなＲＦ
Ｑ加速装置として使用できる。本発明によれば、ミリア
ンペアオーダの大電流のイオンをコンパクトな打ち込み
装置で長時間に亘り安定してターゲットに打ち込めるよ
うになる。特に、電極固定枠を固定する目的だけで設置
していた導電性支持部材を排除したため、無駄な高周波
共振モードが発生しない高効率なＲＦＱ加速装置が実現
できる。
速装置も、図７のイオン注入装置用のコンパクトなＲＦ
Ｑ加速装置として使用できる。本発明によれば、ミリア
ンペアオーダの大電流のイオンをコンパクトな打ち込み
装置で長時間に亘り安定してターゲットに打ち込めるよ
うになる。特に、電極固定枠を固定する目的だけで設置
していた導電性支持部材を排除したため、無駄な高周波
共振モードが発生しない高効率なＲＦＱ加速装置が実現
できる。
【００３０】なお、本発明は、シンクロトロンなどの円
形加速器用の前段加速器としても、十分に利用可能であ
る。また、本発明は、ここで説明した四重極電極のＲＦ
Ｑ加速装置の代わりに、六極以上の偶数極を持つ多重極
電極のＲＦＱ加速装置に適用しても、同様の効果をもた
らす。
形加速器用の前段加速器としても、十分に利用可能であ
る。また、本発明は、ここで説明した四重極電極のＲＦ
Ｑ加速装置の代わりに、六極以上の偶数極を持つ多重極
電極のＲＦＱ加速装置に適用しても、同様の効果をもた
らす。
【００３１】また、実施例１ないし３において使用した
ＲＦＱ加速器は縦型であり、導電性の電極固定枠支持部
材６を縦に配置する構造であるが、この真空容器を９０
度横にして導電性の電極固定枠支持部材６が横になった
構造でも同様の効果がある。
ＲＦＱ加速器は縦型であり、導電性の電極固定枠支持部
材６を縦に配置する構造であるが、この真空容器を９０
度横にして導電性の電極固定枠支持部材６が横になった
構造でも同様の効果がある。
【００３２】
【発明の効果】以上説明した本発明によれば、四重極電
極に加速電圧を発生させるために電極固定枠，一枚の導
電性の電極固定枠支持部材，真空容器の内壁の一部，可
動短絡板で形成されるワンターンコイルのインダクタン
スとＲＦＱ電極自身の持つ静電容量とにより所定の高周
波の共振回路を形成してエネルギー可変型ＲＦＱ加速装
置を構成しているので、余分な電極固定枠支持部材を排
除でき、ＲＦＱ加速装置を最小のコンパクトな寸法にで
きるようになる。また、必要な共振のみで運転できる高
効率な省電力型キャビティ構造が実現できる。
極に加速電圧を発生させるために電極固定枠，一枚の導
電性の電極固定枠支持部材，真空容器の内壁の一部，可
動短絡板で形成されるワンターンコイルのインダクタン
スとＲＦＱ電極自身の持つ静電容量とにより所定の高周
波の共振回路を形成してエネルギー可変型ＲＦＱ加速装
置を構成しているので、余分な電極固定枠支持部材を排
除でき、ＲＦＱ加速装置を最小のコンパクトな寸法にで
きるようになる。また、必要な共振のみで運転できる高
効率な省電力型キャビティ構造が実現できる。
【００３３】また、エネルギー可変型の高エネルギーイ
オン注入装置に適用すると、１ミリアンペア以上の桁の
大電流領域で数百ｋｅＶから数ＭｅＶまでの任意の広い
エネルギーのイオンビームを長時間に亘り安定して発生
できるコンパクトで省電力型のエネルギー可変型高エネ
ルギーイオン注入装置を提供できる。
オン注入装置に適用すると、１ミリアンペア以上の桁の
大電流領域で数百ｋｅＶから数ＭｅＶまでの任意の広い
エネルギーのイオンビームを長時間に亘り安定して発生
できるコンパクトで省電力型のエネルギー可変型高エネ
ルギーイオン注入装置を提供できる。
【００３４】より具体的には、装置寸法上の制約が特に
厳しい半導体製造工場などの大量生産工程において、大
電流でＭｅＶクラスのイオンビームを利用できるように
するばかりではなく、金属，セラミックスなどの材料表
層を短時間で改質可能な大量生産用イオン処理装置を実
現できる。
厳しい半導体製造工場などの大量生産工程において、大
電流でＭｅＶクラスのイオンビームを利用できるように
するばかりではなく、金属，セラミックスなどの材料表
層を短時間で改質可能な大量生産用イオン処理装置を実
現できる。
【図１】本発明によるエネルギー可変型ＲＦＱ加速装置
の実施例１を示し、図２のＺ−Ｚに沿う側断面図であ
る。
の実施例１を示し、図２のＺ−Ｚに沿う側断面図であ
る。
【図２】本発明によるエネルギー可変型ＲＦＱ加速装置
の実施例１の構成を示す正断面図である。
の実施例１の構成を示す正断面図である。
【図３】本発明によるエネルギー可変型ＲＦＱ加速装置
の実施例１を示し、図２のＸ−Ｘに沿う平断面図であ
る。
の実施例１を示し、図２のＸ−Ｘに沿う平断面図であ
る。
【図４】従来のエネルギー可変型ＲＦＱ加速装置の正断
面図である。
面図である。
【図５】従来のエネルギー可変型ＲＦＱ加速装置の正断
面図である。
面図である。
【図６】本発明によるＲＦＱ加速装置の実施例２の構成
を示す正断面図である。
を示す正断面図である。
【図７】本発明の応用装置としてのイオン注入装置の系
統構成の一例を示す模式図である。
統構成の一例を示す模式図である。
１…真空容器、２ａ〜２ｄ…四重極電極、３，４…電極
固定枠、５，６…電極固定枠３，４の導電性支持部材、
７ａ〜７ｄ…可動短絡板、８…高周波接触子、９ａ〜９
ｄ…駆動軸、３１…一次結合コイル、３２…磁束（手前
から紙面に向う方向）、３３…磁束（紙面から手前に向
う方向）、１０１…イオン源、１０２…質量分離器、１
０３…磁気四重極レンズ、１０４…ＲＦＱ加速装置、１
０５…注入室、１０６…高周波電源、１０８…偏向器。
固定枠、５，６…電極固定枠３，４の導電性支持部材、
７ａ〜７ｄ…可動短絡板、８…高周波接触子、９ａ〜９
ｄ…駆動軸、３１…一次結合コイル、３２…磁束（手前
から紙面に向う方向）、３３…磁束（紙面から手前に向
う方向）、１０１…イオン源、１０２…質量分離器、１
０３…磁気四重極レンズ、１０４…ＲＦＱ加速装置、１
０５…注入室、１０６…高周波電源、１０８…偏向器。
Claims (7)
- 【請求項１】真空容器と、対向面を波打たせた第１およ
び第２の四重極電極と、イオンビーム軸方向に少なくと
も２個配置され前記第１の四重極電極の２本が取り付け
られた第１の電極固定枠と、該第１の電極固定枠と交互
に前記イオンビーム軸方向に少なくとも２個配置され前
記第２の四重極電極の２本を取り付けて前記真空容器の
一方の内壁に側面を固定された第２の電極固定枠と、前
記第１の電極固定枠を前記第２の電極固定枠を固定した
側面とは反対側の真空容器の内壁に固定して前記真空容
器内の空間をほぼ二分する電極固定枠支持部材と、該電
極固定枠支持部材および前記真空容器の側壁に接触しつ
つ上下方向にそれぞれ移動可能な第１および第２の可動
短絡板と、前記二分された空間の少なくとも一方に配置
され外部からのエネルギーを送り込む一次結合コイルと
からなり、前記第１の可動短絡板の配置されている半空
間内の真空容器の内壁の一部と第１および第２の電極固
定枠と電極固定枠支持部材と第１の可動短絡板とが第１
の二次結合コイルを形成し、更に前記第２の可動短絡板
の配置されている半空間内の真空容器の内壁の一部と第
１および第２の電極固定枠と電極固定枠支持部材と第２
の可動短絡板とが第２の二次結合コイルを形成すること
を特徴とする高周波四重極加速装置。 - 【請求項２】真空容器と、対向面を波打たせた第１およ
び第２の四重極電極と、イオンビーム軸方向に少なくと
も２個配置され前記第１の四重極電極の２本が取り付け
られた第１の電極固定枠と、該第１の電極固定枠と交互
に前記イオンビーム軸方向に少なくとも２個配置され前
記第２の四重極電極の２本を取り付けて前記真空容器の
一方の内壁に側面を固定された第２の電極固定枠と、前
記第１の電極固定枠を前記第２の電極固定枠を固定した
側面とは反対側の真空容器の内壁に固定して真空容器内
の空間をほぼ二分する電極固定枠支持部材と、前記二分
された空間の少なくとも一方に配置され外部からのエネ
ルギーを送り込む一次結合コイルとからなり、前記真空
容器の半空間の一方の内壁の一部と第１および第２の電
極固定枠と電極固定枠支持部材とが第１の二次結合コイ
ルを形成し、更に前記真空容器の半空間のもう一方の内
壁の一部と第１および第２の電極固定枠と電極固定枠支
持部材とが第２の二次結合コイルを形成することを特徴
とする高周波四重極加速装置。 - 【請求項３】請求項１ないし２のいずれか１項に記載の
高周波四重極加速装置において、前記コイルの可動短絡
板のイオンビーム軸方向の長さを連続的または離散的に
変化させる手段を備えたことを特徴とする高周波四重極
加速装置。 - 【請求項４】請求項１ないし３に記載の高周波四重極加
速装置において、前記可動短絡板は、高周波接触子を接
触対象との間に備えたことを特徴とする高周波四重極加
速装置。 - 【請求項５】請求項１ないし４のいずれか１項に記載の
高周波四重極加速装置において、前記四重極電極の代わ
りに、六極以上の偶数極を持つ多重極電極を用いたこと
を特徴とする高周波四重極加速装置。 - 【請求項６】イオンビームを発生させるイオン源と、該
イオン源から引き出されたイオンビームを質量分離する
質量分離器と、該質量分離器からのイオンビームを収束
する収束レンズ系と、該収束レンズ系からのイオンビー
ムを更に加速する高周波四重極加速装置と、該高周波四
重極加速装置からのイオンビームを偏向させる偏向器
と、該偏向器からのイオンビームを処理対象の材料に打
ち込むイオン注入室とを備えたイオン注入装置におい
て、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の高周波四
重極加速装置を前記収束レンズ系からのイオンビームを
更に加速する高周波四重極加速装置として設置したこと
を特徴とするイオン注入装置。 - 【請求項７】請求項１ないし５のいずれか１項に記載の
高周波四重極加速装置を前段加速器として設置したこと
を特徴とする円形加速器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11178999A JP3633359B2 (ja) | 1999-04-20 | 1999-04-20 | 高周波四重極加速装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11178999A JP3633359B2 (ja) | 1999-04-20 | 1999-04-20 | 高周波四重極加速装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000306698A true JP2000306698A (ja) | 2000-11-02 |
| JP3633359B2 JP3633359B2 (ja) | 2005-03-30 |
Family
ID=14570207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11178999A Expired - Fee Related JP3633359B2 (ja) | 1999-04-20 | 1999-04-20 | 高周波四重極加速装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3633359B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7016565B1 (ja) | 2021-10-07 | 2022-02-07 | タイム株式会社 | 四重極型加速器及び四重極型加速器の製造方法 |
| CN115607858A (zh) * | 2022-09-09 | 2023-01-17 | 中国科学院近代物理研究所 | 一种交叉杆型射频四极加速器装置 |
| CN117596764A (zh) * | 2023-11-17 | 2024-02-23 | 中国科学院近代物理研究所 | 一种交叉指型h模射频四极加速器及加速系统 |
-
1999
- 1999-04-20 JP JP11178999A patent/JP3633359B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7016565B1 (ja) | 2021-10-07 | 2022-02-07 | タイム株式会社 | 四重極型加速器及び四重極型加速器の製造方法 |
| JP2023056434A (ja) * | 2021-10-07 | 2023-04-19 | タイム株式会社 | 四重極型加速器及び四重極型加速器の製造方法 |
| CN115607858A (zh) * | 2022-09-09 | 2023-01-17 | 中国科学院近代物理研究所 | 一种交叉杆型射频四极加速器装置 |
| CN115607858B (zh) * | 2022-09-09 | 2023-11-21 | 中国科学院近代物理研究所 | 一种交叉杆型射频四极加速器装置 |
| CN117596764A (zh) * | 2023-11-17 | 2024-02-23 | 中国科学院近代物理研究所 | 一种交叉指型h模射频四极加速器及加速系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3633359B2 (ja) | 2005-03-30 |
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