JP2001023564A - Exb device - Google Patents

Exb device

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JP2001023564A
JP2001023564A JP11192605A JP19260599A JP2001023564A JP 2001023564 A JP2001023564 A JP 2001023564A JP 11192605 A JP11192605 A JP 11192605A JP 19260599 A JP19260599 A JP 19260599A JP 2001023564 A JP2001023564 A JP 2001023564A
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electric field
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an analyser which operates under high pressure environment such as a sputtering process, etc., has sufficient performances, is produced at low cost by using the surface of a magnetic pole or a magnet faced to a magnetic field space as an electrode forming a field. SOLUTION: Heteropolar conductive magnets 2, 3 are arranged opposed to each other and electrodes 51, 52 of non-magnetic materials having +V and -V impressed thereon and insulator films 53 and 54 of non-magnetic materials and silicon carbide films 55, 56 are interposed between the magnets 2, 3 and the electrodes 51, 52, a part forming a space is an electromagnetic field part 100, and a space inside the circle is a range for passing ion beams. The silicon carbide films 55, 56 are electrically contacted with the electrodes 51, 52 so that the surfaces of the magnets 2, 3 faced to the electromagnetic field part 100 are functioned as the electrodes forming the electromagnetic field, and the magnetic field by the magnets 2, 3 becomes a uniform magnetic field strength so that the electric field correction between the electromagnetic field space or the both of the electric field generation and the electrolytic correction can be performed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、主にガス状分子の
質量を測定する質量分析器に関し、特に、スパッタリン
グなどのプロセス最中の高い圧力雰囲気においても動作
する質量分析器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mass analyzer for measuring the mass of gaseous molecules, and more particularly to a mass analyzer which operates even in a high pressure atmosphere during a process such as sputtering.

【0002】[0002]

【従来の技術】ガス状分子の質量測定の原理は、被測定
分子をイオン化させた後に、そのイオンを電磁気的に質
量分離して、特定の質量/荷電値を持ったイオンのみを
コレクタに到達させ、その電流を測定するものである。
2. Description of the Related Art The principle of mass measurement of gaseous molecules is that, after ionizing a molecule to be measured, the ions are electromagnetically mass-separated and only ions having a specific mass / charge value reach a collector. Then, the current is measured.

【0003】電磁気的な質量分離方法としては、高周波
電界、磁界のみ、磁界と静電界を利用した方法が知られ
ており、それぞれ代表的な質量分析器としてはマスフィ
ルター型、セクター型、E×B型などがある。
As an electromagnetic mass separation method, a method using only a high-frequency electric field and a magnetic field, and a method using a magnetic field and an electrostatic field are known. B type and the like.

【0004】スパッタリングなどのプロセス最中の高い
圧力雰囲気で、質量分析器を動作させるためには、通常
の質量分析器としての必要条件以外に、1)質量分離さ
れるイオンの行程が短いこと(質量分析器の全体寸法が
小さいこと)、2)ガス分子や電極などで散乱する迷イ
オンがコレクタに到達しないことが必要となる。
In order to operate a mass spectrometer in a high pressure atmosphere during a process such as sputtering, in addition to the requirements for a normal mass spectrometer, 1) the process of ions separated by mass is short ( 2) It is necessary that stray ions scattered by gas molecules and electrodes do not reach the collector.

【0005】1)の条件は、質量分離されるイオンが高
圧、すなわち高密度となっている雰囲気ガスに衝突せず
にコレクタに到達するために必要であり、この行程は概
ねガスの平均自由行程の同程度が必要となっている。通
常のスパッタリングプロセスでは1Pa程度のAr雰囲
気とするため、質量分析器内でのイオンの行程は10m
m程度に短くする必要がある。
The condition 1) is necessary for the ions to be mass-separated to reach the collector without colliding with the high-pressure, that is, high-density, atmosphere gas. Of the same degree is required. In an ordinary sputtering process, since the atmosphere of Ar is about 1 Pa, the ion process in the mass spectrometer is 10 m.
m.

【0006】このような条件を満足する質量分析器とし
て、全体寸法を超小型としたマスフィルター型質量分析
器が現存している。しかし、マスフィルター型質量分析
器の場合には、四重極ポールの精度が1ミクロン程度と
厳しく、また印加する高周波の周波数も10MHz程度
と高くなっているため、製作コストが非常に高くなって
いる。しかも、四重極ポールを通過させるイオンのエネ
ルギーは10eV程度と低くなければならないため、散
乱された迷イオンと正常に質量分離されたイオンを区別
することが困難であり、十分な性能が達成されていな
い。
As a mass spectrometer satisfying such conditions, there is a mass filter type mass spectrometer having an ultra-miniaturized overall size. However, in the case of the mass filter type mass spectrometer, the precision of the quadrupole is strictly about 1 micron, and the frequency of the applied high frequency is as high as about 10 MHz. I have. In addition, since the energy of ions passing through the quadrupole must be as low as about 10 eV, it is difficult to distinguish scattered stray ions from ions that have been normally mass-separated, and sufficient performance is achieved. Not.

【0007】E×B(イークロスビー)型、別名ウィー
ンフィルター型とも言われる質量分析器は、磁界と電界
を直交させた空間(電磁界部)にイオンを通過させて特
定の質量/電荷値を持ったイオンのみを直進させて質量
分析を行う方式であり、構造が簡単で、精度・電気制御
が厳しくないというメリットがある。
[0007] A mass spectrometer, also called an E × B (Eixroby) type, also known as a Wien filter type, passes ions through a space (electromagnetic field portion) in which a magnetic field and an electric field are orthogonal to each other to obtain a specific mass / charge value. This is a method in which mass spectrometry is performed by moving only the held ions straight, and has the advantages that the structure is simple and the accuracy and electric control are not strict.

【0008】しかし、E×B型質量分析器は、実用的に
は磁界発生に難点があり、質量分析器としてはあまり利
用されていない。わずかにイオン打ち込み装置などで照
射イオンの純化用に利用されている程度である。この場
合、照射イオンと混入している不純物の質量は大きく異
なっているので、質量分解能(幅)は、10質量単位
(atom mass unit:;amu)程度もあ
れば十分である。また、通常10-4Pa以下の圧力の低
い雰囲気で使用するため、質量分析器内でのイオンの行
程は100mm程度とし、磁極ギャップは30mm程度
としているものがほとんどである。
However, the E × B type mass spectrometer has a practical difficulty in generating a magnetic field, and is not widely used as a mass spectrometer. It is only slightly used for purifying irradiated ions by ion implantation equipment. In this case, since the masses of the irradiation ions and the contaminating impurities are greatly different, a mass resolution (width) of about 10 mass units (atom mass: amu) is sufficient. In addition, since it is usually used in a low-pressure atmosphere of 10 −4 Pa or less, the ion stroke in the mass spectrometer is set to about 100 mm and the magnetic pole gap is set to about 30 mm in most cases.

【0009】セクター型質量分析器のように磁界のみを
使用する質量分析器では、磁界発生空間、すなわち磁極
ギャップをかなり狭くすることが出来るので、電磁石や
磁石がそれほど大きなものとはならない。しかしなが
ら、E×B型質量分析器では、磁界と静電界を直交させ
なければならないので磁極ギャップが大きくなり、電磁
石や磁石が大きなものとなってしまう。
In a mass analyzer using only a magnetic field, such as a sector type mass analyzer, the magnetic field generation space, that is, the magnetic pole gap can be considerably narrowed, so that the electromagnet or the magnet is not so large. However, in the E × B mass spectrometer, the magnetic field and the electrostatic field must be orthogonal to each other, so that the magnetic pole gap becomes large and the electromagnet and the magnet become large.

【0010】E×B型質量分析器の電磁界部の従来例
を、図7(a)、(b)に示す。図7(a)中、符号1
はヨーク、符号2、3は磁石、符号51、52は電極を
示している。図7(a)中、破線104で示されている
部分を拡大して現したものが図7(b)であるが、磁石
2、3と電極51、52とに囲まれた符号100で示さ
れる空間が電磁界部であり、符号101で示されている
円の内側がイオンビームの通過する範囲である。また、
図7(b)中、符号102で現されるように電気力線
が、符号103で現されるように磁力線が生じている。
電磁界部における磁石2、3間の距離が磁極ギャップに
相当する。ここでは磁界発生に永久磁石を利用し、かつ
磁極を用いずに、直接磁石が電磁界部に面している。質
量分離されるイオンは紙面に垂直に紙面の裏面側から表
面側に向けて進んで来ており、その径が円101として
表されている。電気力線102、磁力線103に示した
ように、磁界は図の上下方向に、電界は左右方向に形成
されている。
FIGS. 7A and 7B show a conventional example of an electromagnetic field portion of an E × B type mass spectrometer. In FIG. 7A, reference numeral 1
Denotes a yoke, reference numerals 2 and 3 denote magnets, and reference numerals 51 and 52 denote electrodes. FIG. 7B is an enlarged view of a portion indicated by a broken line 104 in FIG. 7A, which is indicated by reference numeral 100 surrounded by magnets 2 and 3 and electrodes 51 and 52. The space shown is the electromagnetic field portion, and the inside of the circle indicated by reference numeral 101 is the range through which the ion beam passes. Also,
In FIG. 7B, lines of electric force are generated as indicated by reference numeral 102, and lines of magnetic force are generated as indicated by reference numeral 103.
The distance between the magnets 2 and 3 in the electromagnetic field portion corresponds to the magnetic pole gap. Here, a permanent magnet is used to generate a magnetic field, and the magnet directly faces the electromagnetic field without using a magnetic pole. The ions to be mass-separated are traveling from the back side to the front side of the plane of the paper perpendicularly to the plane of the paper, and the diameter thereof is represented as a circle 101. As shown by the lines of electric force 102 and the lines of magnetic force 103, the magnetic field is formed in the vertical direction in the figure, and the electric field is formed in the horizontal direction.

【0011】E×B型質量分析器の基本的な動作として
は、イオンビームが通過する範囲すなわち図7(b)
中、符号101で示されている円の内側において、磁
界、電界の強度が一様で直交していなければならない。
この条件が満足されていると、紙面に垂直に紙面の裏面
側から表面側に向けて進んで来たイオンビームのうち、
特定の質量/電荷量を持つイオンビームのみが直進し、
他のイオンビームは左右方向に偏向する。磁界と電界の
強度を変えると直進するイオンビームの質量/電荷量が
変化する。そこで、イオンビームが直進する位置にアパ
ーチャおよびコレクタ電極を設置すれば、質量分離が行
えることになる。電界および磁界の強度が一様でない
と、感度、分解能が劣化してしまう。
The basic operation of the E × B type mass spectrometer is as follows: the range through which the ion beam passes, ie, FIG.
Inside, the intensity of the magnetic field and the electric field must be uniform and orthogonal at the inside of the circle indicated by reference numeral 101.
If this condition is satisfied, of the ion beam that has traveled from the back side of the paper to the front side perpendicular to the paper,
Only ion beams with a specific mass / charge amount go straight,
Other ion beams are deflected to the left and right. Changing the strength of the magnetic field and the electric field changes the mass / charge amount of the ion beam traveling straight. Therefore, if an aperture and a collector electrode are provided at a position where the ion beam goes straight, mass separation can be performed. If the intensity of the electric and magnetic fields is not uniform, the sensitivity and resolution will be degraded.

【0012】図7(a)、(b)では、電界の一様性確
保のために、電極の幅を大きくしている。この大きな幅
の電極が存在するため、必然的に磁極ギャップは大きく
なっている。この大きな磁極ギャップにおいても磁界の
一様性を確保するため、磁石2、3の幅が大きくなって
いる。これらのために、磁石2、3、ヨーク1は大変大
きなものとならざるをえない。
In FIGS. 7A and 7B, the width of the electrode is increased in order to ensure the uniformity of the electric field. Due to the presence of this large width electrode, the pole gap is necessarily large. In order to ensure the uniformity of the magnetic field even in this large pole gap, the width of the magnets 2 and 3 is large. For these reasons, the magnets 2 and 3 and the yoke 1 must be very large.

【0013】このようなことから、通常の質量分析器と
してもE×B型質量分析器が利用されることはほとんど
なかった。ましてや、スパッタリングなどのプロセス最
中の高い圧力雰囲気でも動作可能な質量分析器として
は、E×B型質量分析器が利用されることは決してなか
った。
For these reasons, the E × B type mass analyzer has hardly been used as a normal mass analyzer. Furthermore, as a mass spectrometer capable of operating even in a high pressure atmosphere during a process such as sputtering, an ExB mass spectrometer has never been used.

【0014】なお、従来のE×B型質量分析器に関して
は、磁場の一様性向上のため、複数の電磁石を使用して
いる特開平4−351840号、特開平7−16133
7号や、磁極に電圧を印加し、質量分離方向とは直角方
向にイオンビームを偏向している特開平6−13200
7号が存在している。
As for the conventional E × B type mass spectrometer, JP-A-4-351840 and JP-A-7-16133 which use a plurality of electromagnets to improve the uniformity of the magnetic field.
No. 7-13200, in which a voltage is applied to a magnetic pole to deflect an ion beam in a direction perpendicular to the direction of mass separation.
No. 7 exists.

【0015】[0015]

【発明により解決しようとする課題】本発明の目的は、
スパッタリングなどのプロセス最中の高い圧力雰囲気で
動作させることが可能で、しかも十分な性能を有し、製
作コストの低い質量分析器を実現することにある。
The object of the present invention is to
An object of the present invention is to realize a mass spectrometer which can be operated in a high pressure atmosphere during a process such as sputtering, has sufficient performance, and has a low production cost.

【0016】高い圧力雰囲気で動作させるためには、前
述したように質量分析器でのイオン行程が非常に短いこ
とが要求される。これを達成するためには、E×B型質
量分析器の磁極ギャップを非常に小さくすることが必要
となる。これは以下の二つ理由による。
In order to operate in a high-pressure atmosphere, it is required that the ion stroke in the mass spectrometer is very short as described above. To achieve this, it is necessary to make the pole gap of the E × B mass spectrometer very small. This is for the following two reasons.

【0017】第一の理由は、すべての質量分析器共通の
問題である端面(フリンジング)効果である。すなわ
ち、電磁界空間の端面付近では、電磁界が存在しない外
側の空間の影響で電磁界強度が弱くなり、その部分では
質量分離が行えない。つまり、有効に質量分離し得るイ
オン通過方向長さが短くなる。具体的には入口、出口の
それぞれの端面より内側では、電極ギャップ、磁極ギャ
ップの半分程度の長さは、有効な質量分離がされないこ
とが知られている。1Pa程度のスパッタリングプロセ
ス用では質量分離部の長さは約10mmとしなければな
らない。そこで、有効に質量分離する長さを約7mm確
保しようとすると、電極ギャップ、磁極ギャップを約3
mmと非常に小さくしなければならない。
The first reason is an end face (fringing) effect, which is a problem common to all mass spectrometers. That is, in the vicinity of the end face of the electromagnetic field space, the electromagnetic field strength becomes weak due to the influence of the outer space where no electromagnetic field exists, and mass separation cannot be performed in that part. That is, the length in the ion passage direction that can be effectively separated by mass is reduced. Specifically, it is known that effective mass separation is not performed for the lengths of about half the electrode gap and the magnetic pole gap inside the respective end faces of the inlet and the outlet. For a sputtering process of about 1 Pa, the length of the mass separation portion must be about 10 mm. Therefore, if an attempt is made to secure a length for effective mass separation of about 7 mm, the electrode gap and the magnetic pole gap are reduced by about 3 mm.
mm.

【0018】第二の理由は、要求される強い磁界強度を
達成するためである。約10mm(実効的には約7m
m)の短い質量分離部で、しかも十分な分解能を持った
質量分離を行うためには、強い磁界強度が必要となる。
スパッタリングプロセスで特に問題となる水(18am
u)をバックグランドとなるAr2+(40amu)と区
別して測定するためには、5〜10kGauss(ガウ
ス)の磁界強度が必要となる。極端に大きな電磁石や磁
石を使わずにこのような強い磁界強度を達成するため
に、磁極ギャップは3〜5mm程度と非常に小さくする
必要がある。
The second reason is to achieve the required strong magnetic field strength. About 10mm (effectively about 7m
In order to perform mass separation with sufficient resolution in a mass separation section having a short m), a strong magnetic field strength is required.
Water (18 am) which is a particular problem in the sputtering process
In order to measure u) separately from Ar 2+ (40 amu) serving as a background, a magnetic field strength of 5 to 10 kGauss is required. In order to achieve such a strong magnetic field strength without using an extremely large electromagnet or magnet, the magnetic pole gap needs to be very small, about 3 to 5 mm.

【0019】しかしながら、E×B型質量分析器を従来
の構造のまま、磁極ギャップ3mm程度に短くすると性
能的に大きな問題が発生する。この状態を図8に示し
た。図8では、磁界の一様性は保たれているが、電界の
一様は確保されていない。つまり、磁極ギャップが小さ
くなったため電極51、52の幅が小さくなり、しかも
紙面に垂直に紙面の裏面側から表面側に向けて進んで来
るイオンビームが通過する範囲である符号101で示さ
れる円のすぐ近傍に磁石2、3の表面が存在してしまっ
ている。この磁石2、3の表面は、磁石が導体の時に
は、ある一定の電圧に、また磁石が絶縁体の時には、時
間、場所的にランダムな電位になって、いずれにして
も、電極間の等電位面が電極面に対して平行になる一様
電界ではなく、磁石の電位に強く影響されて歪んだ電界
分布となってしまう。
However, if the magnetic pole gap is shortened to about 3 mm with the conventional structure of the E × B type mass spectrometer, a large problem arises in performance. This state is shown in FIG. In FIG. 8, the uniformity of the magnetic field is maintained, but the uniformity of the electric field is not ensured. That is, the width of the electrodes 51 and 52 is reduced due to the reduced magnetic pole gap, and the circle indicated by the reference numeral 101 is a range through which the ion beam traveling from the back side to the front side of the paper perpendicularly to the paper passes. , The surfaces of the magnets 2 and 3 are present in the immediate vicinity. The surfaces of the magnets 2 and 3 have a certain voltage when the magnet is a conductor, and have a random potential with respect to time and place when the magnet is an insulator. Instead of a uniform electric field in which the potential surface is parallel to the electrode surface, a distorted electric field distribution is strongly influenced by the potential of the magnet.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】本発明者は、高圧力で動
作可能な質量分析器としてE×B型質量分析器に注目し
た。すなわち、E×B型質量分析器は構造が簡単である
こと、およびイオンエネルギーが100〜1000eV
と高く出来ることの理由から、本質的には高圧力用質量
分析器に向いていると考えた。特に、イオンエネルギー
が高いことは、バックグランドを形成してしまう迷イオ
ンと正常に質量分離されたイオンを、別途簡単な静電型
偏向器にて容易に分離することが出来るので、高圧力用
としてとても大きなメリットとなる。そこで、電磁界の
形成技術に関する発明を行い、E×B型質量分析器にお
ける磁界形成のための磁極あるいは磁石の表面を、電界
を形成させる電極として機能させることにより、上記課
題の解決を試みたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present inventor has focused on an ExB mass analyzer as a mass analyzer that can operate at high pressure. In other words, the ExB mass spectrometer has a simple structure and an ion energy of 100 to 1000 eV.
It was thought that it was essentially suitable for a high pressure mass spectrometer because it could be higher. In particular, high ion energy means that stray ions that form the background and ions that have been normally mass-separated can be easily separated with a simple electrostatic deflector separately. It will be a great advantage. In view of this, an invention relating to an electromagnetic field forming technique was performed, and the above problem was attempted to be solved by causing a magnetic pole or a surface of a magnet for forming a magnetic field in an E × B type mass analyzer to function as an electrode for forming an electric field. Things.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】前記課題を解決するために、本発
明者が提案するE×B装置は以下の通りである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS To solve the above-mentioned problems, an E × B apparatus proposed by the present inventors is as follows.

【0022】すなわち、電界形成のための電極と、磁界
形成のための磁極あるいは磁石とにより構成され、電界
と磁界とを直交させた電磁界空間にて荷電粒子の質量・
エネルギー分離を行うE×B装置において、電磁界空間
に面した磁極あるいは磁石の表面を、電界を形成させる
電極として機能させることを特徴とするE×B装置であ
る。前記のように電磁界空間に面した磁極あるいは磁石
の表面を、電界を形成させる電極として機能させること
により、電磁界空間の電界補正、あるいは電界発生と電
界補正の双方を行うことが可能になり、磁界形成のため
の対向する磁極あるいは磁石を互いに接近させて磁極ギ
ャップを小さくしても、電極間の等電位面が電極面に対
して平行となる一様電界を形成することができる。
That is, it is composed of an electrode for forming an electric field and a magnetic pole or a magnet for forming a magnetic field.
An E × B apparatus for performing energy separation, wherein a magnetic pole or a surface of a magnet facing an electromagnetic field space is caused to function as an electrode for forming an electric field. By making the magnetic poles or magnet surfaces facing the electromagnetic field space function as electrodes for forming an electric field as described above, it is possible to perform electric field correction in the electromagnetic field space, or both electric field generation and electric field correction. Even if the magnetic pole gap is reduced by bringing the opposing magnetic poles or magnets closer to each other for forming a magnetic field, a uniform electric field in which the equipotential surface between the electrodes is parallel to the electrode surface can be formed.

【0023】前記において、電磁界空間に面した磁極あ
るいは磁石の表面を、電界を形成させる電極として機能
させるために、磁極あるいは磁石の電磁界空間に面した
表面に準導体膜を設ける構成を採用することができる。
準導体膜、例えば、炭化ケイ素による薄膜であって、一
様なシート抵抗値を持つ薄膜を磁極あるいは磁石の電磁
界空間に面した表面に設けることにより、当該表面の電
位が電界方向に沿って一定の増加率もしくは減少率で変
化できるようにし、電磁界空間の電界補正、あるいは電
磁界空間の電界発生と電界補正の両方を行うものであ
る。
In the above, in order to make the surface of the magnetic pole or magnet facing the electromagnetic field space function as an electrode for forming an electric field, a configuration is adopted in which a quasi-conductive film is provided on the surface of the magnetic pole or magnet facing the electromagnetic field space. can do.
By providing a quasi-conductive film, for example, a thin film of silicon carbide, having a uniform sheet resistance value on the surface facing the magnetic field or the electromagnetic field space of the magnetic pole or magnet, the electric potential of the surface along the direction of the electric field is increased. It can change at a constant increase or decrease rate, and performs electric field correction in the electromagnetic field space, or both generation and correction of the electric field in the electromagnetic field space.

【0024】また、前記のE×B装置において、準導体
膜を磁極あるいは磁石の電磁界空間に面した表面に設け
る構成とせず、磁界形成のための磁極あるいは磁石は、
それぞれ電気的に絶縁されている複数の磁極あるいは磁
石を同磁極方向に並べると共に、前記複数の磁極あるい
は磁石に異磁極が対向するようにしてそれぞれ電気的に
絶縁されている複数の磁極あるいは磁石を同磁極方向に
並べて構成されており、対向する複数の磁極あるいは磁
石の表面が電界を形成する電極として機能するように構
成することもできる。このように構成しても、異磁極同
士で対向しあっている磁界形成のための磁極あるいは磁
石に印加する電位を、電界形成用の電極に印加している
電位に対して所定の値、例えば、1/2の電位、あるい
は同一の電位とすることによって、電磁界空間の電界補
正、あるいは電磁界空間の電界発生と電界補正の両方を
行うことができる。なお、このように、電気的に絶縁さ
れている複数の磁極あるいは磁石を同磁極方向に並べる
と共に、前記複数の磁極あるいは磁石に異磁極が対向す
るようにしてそれぞれ電気的に絶縁されている複数の磁
極あるいは磁石を同磁極方向に並べて磁界形成のための
磁極あるいは磁石を構成しても、イオンビームが通過す
る範囲にこれらの磁石の表面が近付き過ぎないように、
電気的に絶縁されて同磁極方向に並べられている複数の
磁極あるいは磁石の、電磁界方向に向かう面の接近しあ
っている角部をそれそれ切除することにより、電磁界空
間における電界、磁界の一様性向上を図ることができ
る。
In the above-described E × B apparatus, the quasi-conductor film is not provided on the surface of the magnetic pole or the magnet facing the electromagnetic field space.
A plurality of magnetic poles or magnets each electrically insulated are arranged in the same magnetic pole direction, and a plurality of magnetic poles or magnets respectively electrically insulated such that different magnetic poles face the plurality of magnetic poles or magnets. The magnetic poles are arranged side by side in the same magnetic pole direction, and the surfaces of a plurality of magnetic poles or magnets facing each other may be configured to function as electrodes for forming an electric field. Even with such a configuration, the potential applied to the magnetic pole or the magnet for forming a magnetic field facing the different magnetic poles is a predetermined value with respect to the potential applied to the electric field forming electrode, for example, , 電位, or the same potential, it is possible to perform the electric field correction in the electromagnetic field space, or both the electric field generation and the electric field correction in the electromagnetic field space. As described above, a plurality of magnetic poles or magnets which are electrically insulated are arranged in the same magnetic pole direction, and a plurality of magnetic poles or magnets which are respectively electrically insulated such that different magnetic poles face the plurality of magnetic poles or magnets. Even if the magnetic poles or magnets are arranged in the same magnetic pole direction to form a magnetic pole or magnet for forming a magnetic field, the surfaces of these magnets are not too close to the range where the ion beam passes,
An electric field and a magnetic field in an electromagnetic field space can be obtained by cutting off the approaching corners of a plurality of magnetic poles or magnets that are electrically insulated and arranged in the same magnetic pole direction. Can be improved.

【0025】更に、本願が提案する他の発明は、それぞ
れ電気的に絶縁されている複数の導電性の磁極あるいは
磁石を点対称に配置し、当該複数の導電性の磁極あるい
は磁石が向き合う中心部に電界と磁界とが直交する電磁
界空間を形成して荷電粒子の質量・エネルギー分離を行
うE×B装置であって、電界を形成させる電極としても
機能する前記複数の導電性の磁極あるいは磁石の電磁界
空間に面した表面の電位は、質量分離用電圧の他に、偏
向用電圧及び非点補正用電圧の一次結合の関係、あるい
は偏向用電圧、非点補正用電圧及び収束用電圧の一次結
合の関係を持つように調整されていることを特徴とした
E×B装置である。電界を形成させる電極としても機能
する複数の導電性の磁極あるいは磁石の電磁界空間に面
した表面の電位を前記のような特定の関係に調整するこ
とによって、電磁界空間の電界補正、あるいは電磁界空
間の電界発生と電界補正の両方を行うことに加えて、荷
電粒子の偏向及び非点補正、あるいは荷電粒子の偏向、
非点補正及び収束を行うことができる。
Further, another invention proposed by the present application is to dispose a plurality of electrically insulated conductive magnetic poles or magnets in a point-symmetrical manner, and a central portion where the plurality of conductive magnetic poles or magnets face each other. An E × B apparatus for forming an electromagnetic field in which an electric field and a magnetic field are orthogonal to each other to separate mass and energy of charged particles, wherein the plurality of conductive magnetic poles or magnets also function as electrodes for forming an electric field The potential of the surface facing the electromagnetic field space is, in addition to the voltage for mass separation, the relationship of the linear combination of the deflection voltage and the astigmatism correction voltage, or the deflection voltage, the astigmatism correction voltage and the convergence voltage. An E × B apparatus characterized by being adjusted to have a linear coupling relationship. By adjusting the electric potential of the surface of the plurality of conductive magnetic poles or magnets facing the electromagnetic field space that also functions as electrodes for forming an electric field to the above-described specific relationship, electric field correction in the electromagnetic field space, or electromagnetic In addition to performing both electric field generation and electric field correction in the field space, deflection and astigmatism correction of charged particles, or deflection of charged particles,
Astigmatism correction and convergence can be performed.

【0026】以下、本発明の好ましい実施例を添付図面
を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施例で説
明する実施形式に限られるものではなく、本明細書に記
載した技術的思想の創作の範囲において種々に変更可能
である。
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiment described in the following embodiment, and the technical embodiments described in the present specification are not limited thereto. Various changes can be made within the scope of creation of thought.

【0027】[0027]

【実施例1】図1は本発明の第一の実施例の概略の構成
を現す図である。
Embodiment 1 FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a first embodiment of the present invention.

【0028】異極同志が向い合うように導電体の磁石
2、3が配置されており、これらの間に、それぞれ+
V、−Vの電圧が印加されている非磁性体製の電極5
1、52が配置されている。
Conductor magnets 2 and 3 are arranged so that the opposite poles face each other.
Non-magnetic electrode 5 to which V and -V voltages are applied
1, 52 are arranged.

【0029】磁石2、3と電極51、52との間には、
非磁性体製の絶縁膜53、54と非磁性体製の炭化ケイ
素膜55、56とが、炭化ケイ素膜55、56が電極5
1、52と電気的に接するようにして、それぞ介装され
ている。
Between the magnets 2 and 3 and the electrodes 51 and 52,
The non-magnetic insulating films 53 and 54 and the non-magnetic silicon carbide films 55 and 56 are used as the silicon carbide films 55 and 56 for the electrode 5.
1, 52 are provided so as to be in electrical contact with each other.

【0030】図1中、磁石2、3及び電極51、52に
囲まれ、符号100で示される空間が電磁界部となる。
また、符号101で現される円の内側が、紙面に垂直に
紙面の裏面側から表面側に向けて進んで来るイオンビー
ムの通過する範囲である。
In FIG. 1, a space surrounded by magnets 2 and 3 and electrodes 51 and 52 and denoted by reference numeral 100 is an electromagnetic field portion.
The inside of the circle denoted by reference numeral 101 is a range where the ion beam traveling from the back side to the front side of the paper perpendicular to the paper surface passes.

【0031】この実施例においても、従来例の図7
(b)に符号102で示した方向の電気力線、符号10
3で示した方向の磁力線が発生することになるが、これ
らは図1においては、省略している。また、従来例の図
7(a)に符号1で示したヨークが存在することになる
が、図1では省略している。
In this embodiment as well, FIG.
(B) Electric force lines in the direction indicated by reference numeral 102, reference numeral 10
Magnetic lines of force in the direction indicated by 3 are generated, but these are omitted in FIG. Further, a yoke indicated by reference numeral 1 in FIG. 7A of the conventional example exists, but is omitted in FIG.

【0032】電磁界部100における磁石2、3間の距
離が磁極ギャップに相当し、この実施例においては、こ
れを3mm程度としている。
The distance between the magnets 2 and 3 in the electromagnetic field portion 100 corresponds to the magnetic pole gap, which is set to about 3 mm in this embodiment.

【0033】本発明においては、磁石2、3と電極5
1、52との間に介装されている炭化ケイ素膜55、5
6は、電極51、52と電気的に接しているので、電磁
界空間100に面した磁石2、3の表面は、電磁界を形
成する電極として機能することになる。
In the present invention, the magnets 2 and 3 and the electrode 5
Silicon carbide films 55, 5 interposed between
6 is in electrical contact with the electrodes 51 and 52, so that the surfaces of the magnets 2 and 3 facing the electromagnetic field space 100 function as electrodes for forming an electromagnetic field.

【0034】更に、炭化ケイ素膜55、56は、105
〜109 Ω程度の一様なシート抵抗値を持つ膜で構成さ
れており、これによって、電極51、52間で、磁石
2、3の表面と絶縁膜53、54を介して接触している
炭化ケイ素膜55、56の電位、すなわち電極51、5
2間で、電磁界空間に面した磁石2、3の表面の電位
は、+Vと−Vの電圧が印加されている電極51、52
の電極面からの距離で決定される値となり、電界方向
(図示していない電気力線の方向)に沿って一定の増加
率あるいは減少率で変化することになる。これによって
電磁界部100における電位は電極51、52の電位+
V、−Vを等分にした一様な電界強度、すなわち電極5
1、52間の等電位面が電極51、52の面に対して平
行になる一様な電界が形成されるのである。
Further, the silicon carbide films 55 and 56 are made of 10 5
It is composed of a film having a uniform sheet resistance value of about 910 9 Ω, so that the electrodes 51 and 52 are in contact with the surfaces of the magnets 2 and 3 via the insulating films 53 and 54. The potential of the silicon carbide films 55 and 56, that is, the electrodes 51 and 5
Between the two, the potentials of the surfaces of the magnets 2 and 3 facing the electromagnetic field space are the electrodes 51 and 52 to which + V and -V voltages are applied.
Is determined by the distance from the electrode surface, and changes at a constant rate of increase or decrease along the direction of the electric field (the direction of the lines of electric force not shown). As a result, the potential in the electromagnetic field portion 100 is equal to the potential of the electrodes 51 and 52 +
V, -V equal electric field strength, that is, the electrode 5
A uniform electric field is formed such that the equipotential surface between the electrodes 1 and 52 is parallel to the surfaces of the electrodes 51 and 52.

【0035】一方、電極51、52、絶縁膜53、5
4、および炭化ケイ素膜55、56はすべて非磁性体で
構成されており、これによって磁石2、3による磁界
は、これらによって乱されることなく、一様な磁界強度
となる。
On the other hand, electrodes 51 and 52, insulating films 53 and 5
4 and the silicon carbide films 55 and 56 are all made of a non-magnetic material, so that the magnetic field generated by the magnets 2 and 3 is not disturbed by these and has a uniform magnetic field intensity.

【0036】このようにして、本実施例では、磁極ギャ
ップを3mm程度に小さくしたにもかかわらず、電磁界
部100において、磁界と電解の強度が一様で直交して
いる理想的な電磁界部が形成されている。
As described above, in this embodiment, despite the magnetic pole gap being reduced to about 3 mm, the ideal electromagnetic field in which the intensity of the magnetic field and the electrolysis is uniform and orthogonal to each other in the electromagnetic field portion 100. A part is formed.

【0037】なお、この実施例においては、絶縁膜5
3、54を用いたが、これは、この実施例で用いた磁石
2、3が導電体であったので、このような構成としたも
のである。磁石2、3が絶縁体である場合には、絶縁膜
53、54を、電極51、52に電気的に接している炭
化ケイ素膜55、56と磁石2、3の表面との間に介装
する必要はない。
In this embodiment, the insulating film 5
Although the magnets 3 and 54 were used, the magnets 2 and 3 used in this embodiment were made of such a structure because they were conductors. When magnets 2 and 3 are insulators, insulating films 53 and 54 are interposed between silicon carbide films 55 and 56 that are in electrical contact with electrodes 51 and 52 and the surfaces of magnets 2 and 3. do not have to.

【0038】また、図1では図示していないヨーク1
は、磁界の強度向上や外部への漏れ磁界の強度減少に効
果があるが、必ずしも不可欠という訳ではない。
A yoke 1 not shown in FIG.
Is effective in improving the strength of the magnetic field and decreasing the strength of the leakage magnetic field to the outside, but is not necessarily essential.

【0039】[0039]

【実施例2】図2は本発明の第二の実施例の概略の構成
を現す図である。
Embodiment 2 FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a second embodiment of the present invention.

【0040】異極同志が向い合うように導電体の磁石
2、3が配置されており、これらの表面にそれぞれ非磁
性体製の絶縁膜53、54を介して非磁性体製の炭化ケ
イ素膜55、56が設けられている。
Conductor magnets 2 and 3 are arranged so that the opposite poles face each other, and a silicon carbide film made of a non-magnetic material is provided on their surfaces via insulating films 53 and 54 made of a non-magnetic material, respectively. 55 and 56 are provided.

【0041】炭化ケイ素膜55の、図2中、右端、左端
には端子57、58が電気的に接続されており、同じ
く、炭化ケイ素膜56の、図2中、右端、左端には端子
59、60が電気的に接続されている。
Terminals 57 and 58 are electrically connected to the right end and the left end of the silicon carbide film 55 in FIG. 2, and similarly, the terminal 59 is connected to the right end and the left end of the silicon carbide film 56 in FIG. , 60 are electrically connected.

【0042】図2中、磁石2、3の表面にそれぞれ設け
られている炭化ケイ素膜55、56で挟まれた空間が電
磁界部100となる。また、符号101で現される円の
内側が、紙面に垂直に紙面の裏面側から表面側に向けて
進んで来るイオンビームの通過する範囲である。
In FIG. 2, the space between the silicon carbide films 55 and 56 provided on the surfaces of the magnets 2 and 3 respectively becomes the electromagnetic field part 100. The inside of the circle denoted by reference numeral 101 is a range where the ion beam traveling from the back side to the front side of the paper perpendicular to the paper surface passes.

【0043】この実施例においても、従来例の図7
(b)に符号102で示した方向の電気力線、符号10
3で示した方向の磁力線が発生することになるが、これ
らは図2においては、省略されている。また、従来例の
図7(a)に符号1で示したヨークが存在することにな
るが、図2では省略されている。
In this embodiment as well, FIG.
(B) Electric force lines in the direction indicated by reference numeral 102, reference numeral 10
Magnetic lines of force in the directions indicated by 3 will be generated, but these are omitted in FIG. Further, a yoke indicated by reference numeral 1 in FIG. 7A of the conventional example exists, but is omitted in FIG.

【0044】電磁界部100における磁石2、3間の距
離が磁極ギャップに相当し、この実施例においては、4
mm程度としている。
The distance between the magnets 2 and 3 in the electromagnetic field portion 100 corresponds to the magnetic pole gap.
mm.

【0045】図2図示のように、端子57、59には+
V、端子58、60には−Vの電圧がそれぞれ印加され
ている。これによって、炭化ケイ素膜55、56、すな
わち、電磁界空間に面した磁石2、3の表面は、電磁界
を形成する電極として機能することになる。
As shown in FIG. 2, the terminals 57 and 59 have +
A voltage of -V is applied to V and the terminals 58 and 60, respectively. Thus, the surfaces of the silicon carbide films 55 and 56, that is, the magnets 2 and 3 facing the electromagnetic field space function as electrodes for forming an electromagnetic field.

【0046】更に、炭化ケイ素膜55、56は、図1図
示の実施例1と同じく、105 〜109 Ω程度の一様な
シート抵抗値を持つ膜で構成されており、これによっ
て、炭化ケイ素膜55、56の電位、すなわち電磁界空
間に面した磁石2、3の表面の電位は、+Vの電圧が印
加されている端子57、59と−Vの電圧が印加されて
いる端子58、60からの距離で内分した値となり、電
界方向(図示していない電気力線の方向)に沿って一定
の増加率あるいは減少率で変化することになる。したが
って、電磁界部100における電位は+V、−Vを磁石
2、3の幅で等分にした一様な電界強度となる。
Further, the silicon carbide films 55 and 56 are made of films having a uniform sheet resistance value of about 10 5 to 10 9 Ω as in the first embodiment shown in FIG. The potentials of the silicon films 55 and 56, that is, the potentials of the surfaces of the magnets 2 and 3 facing the electromagnetic field space are terminals 57 and 59 to which a voltage of + V is applied and terminals 58 and 59 to which a voltage of -V is applied. It becomes a value internally divided by the distance from 60, and changes at a constant increasing rate or decreasing rate along the electric field direction (the direction of the electric lines of force not shown). Therefore, the electric field in the electromagnetic field portion 100 has a uniform electric field intensity obtained by equally dividing + V and −V by the width of the magnets 2 and 3.

【0047】更に、前記実施例1と同様に、絶縁膜5
3、54、炭化ケイ素膜55、56はいずれも非磁性体
で構成されているので、磁石2、3による磁界が、絶縁
膜53、54、炭化ケイ素膜55、56によって乱され
ることなく、一様な磁界強度となっている。
Further, similarly to the first embodiment, the insulating film 5
3, 54 and the silicon carbide films 55 and 56 are all made of a non-magnetic material, so that the magnetic field generated by the magnets 2 and 3 is not disturbed by the insulating films 53 and 54 and the silicon carbide films 55 and 56. The magnetic field strength is uniform.

【0048】このようにして、本実施例でも、磁極ギャ
ップを4mm程度と小さくしたにもかかわらず、電磁界
部100において、磁界と電解の強度が一様で直交して
いる理想的な電磁界部が形成されている。
As described above, even in the present embodiment, despite the magnetic pole gap being reduced to about 4 mm, in the electromagnetic field portion 100, the ideal electromagnetic field in which the intensity of the magnetic field and the electrolysis are uniform and orthogonal to each other. A part is formed.

【0049】この実施例2において絶縁膜53、54を
用いた理由も前記実施例1の場合と同様であり、磁石
2、3が絶縁体である場合には、絶縁膜53、54を、
炭化ケイ素膜55、56と磁石2、3の表面との間に介
装する必要はない。
The reason for using the insulating films 53 and 54 in the second embodiment is the same as that in the first embodiment. When the magnets 2 and 3 are insulators, the insulating films 53 and 54 are
It is not necessary to interpose between the silicon carbide films 55 and 56 and the surfaces of the magnets 2 and 3.

【0050】また、図2では図示していないヨーク1
は、磁界の強度向上や外部への漏れ磁界の強度減少に効
果があるが、必ずしも不可欠という訳ではない点も実施
例1と同様である。
The yoke 1 not shown in FIG.
Is effective in improving the strength of the magnetic field and reducing the strength of the leaked magnetic field to the outside, but is not necessarily indispensable as in the first embodiment.

【0051】図1図示の実施例1と比較すると、この実
施例2の構成によれば、電極が不要であることから、偏
向されたイオンビームが電極にあたって散乱しないとい
う利点がある。
As compared with the first embodiment shown in FIG. 1, the configuration of the second embodiment has an advantage that the deflected ion beam does not scatter on the electrode because no electrode is required.

【0052】[0052]

【実施例3】図3は本発明の第三の実施例の概略の構成
を現す図である。
Third Embodiment FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a third embodiment of the present invention.

【0053】導電体の磁石4、5、6、7が、磁石4と
磁石5とは電気的に絶縁され、同極同志が隣り合うよう
に並設され、磁石6と磁石7も電気的に絶縁され、同極
同志が隣り合うように並設され、なおかつ並設されてい
る磁石4、5の組と並設されている磁石6、7の組と
が、異極同志向い合うようにして配置されている。
The conductor magnets 4, 5, 6, and 7 are electrically insulated from the magnet 4 and the magnet 5, are arranged side by side so that the same poles are adjacent to each other, and the magnets 6 and 7 are also electrically connected. The magnets 4 and 5 are insulated and are arranged side by side so that the same poles are adjacent to each other, and the pair of magnets 6 and 7 arranged side by side are opposite to each other. Are located.

【0054】このようにして配置された磁石4、5と磁
石6、7との間に、それぞれ+V、−Vの電圧が印加さ
れている非磁性体製の電極51、52が配置されてい
る。
Non-magnetic electrodes 51 and 52 to which voltages of + V and -V are applied are arranged between the magnets 4 and 5 and the magnets 6 and 7 thus arranged. .

【0055】また、図3に示すように、磁石4と磁石6
にはそれぞれ+V/2の電圧が、磁石5と磁石7には−
V/2の電圧が印加されている。このように、磁石4、
5、6、7に電圧を印加し、磁石4と磁石5との間で、
また磁石6と磁石7との間でそれぞれ電界が形成される
ように、磁石4と磁石5、磁石6と磁石7とはそれぞれ
電気的に絶縁されて並設されている。この実施例におい
ては、磁石4と磁石5との間、磁石6と磁石7との間に
それぞれ空隙を設けることにより電気的な絶縁を図って
いるが、この空隙の間隔は、これらの磁石の間で放電が
発生せず、電界が維持できる大きさであれば十分であ
る。また、空隙を設けずに、絶縁膜を磁石4と磁石5と
の間、磁石6と磁石7との間に介装して電気的な絶縁を
図ることもできる。
Further, as shown in FIG.
Have a voltage of + V / 2, and the magnets 5 and 7 have −
A voltage of V / 2 is applied. Thus, magnet 4,
A voltage is applied to 5, 6, and 7, between the magnet 4 and the magnet 5,
Further, the magnet 4 and the magnet 5 and the magnet 6 and the magnet 7 are juxtaposed and electrically insulated so that an electric field is formed between the magnet 6 and the magnet 7, respectively. In this embodiment, electrical insulation is attained by providing gaps between the magnets 4 and 5 and between the magnets 6 and 7, respectively. It suffices that the discharge does not occur between the electrodes and the electric field is large enough to maintain the electric field. In addition, without providing a gap, an insulating film can be interposed between the magnets 4 and 5 and between the magnets 6 and 7 to achieve electrical insulation.

【0056】図3中、磁石4、5、6、7、及び電極5
1、52に囲まれ、符号100で示される空間が電磁界
部となる。また、符号101で現される円の内側が、紙
面に垂直に紙面の裏面側から表面側に向けて進んで来る
イオンビームの通過する範囲である。
In FIG. 3, magnets 4, 5, 6, 7 and electrodes 5
A space surrounded by reference numerals 1 and 52 and denoted by reference numeral 100 is an electromagnetic field portion. The inside of the circle denoted by reference numeral 101 is a range where the ion beam traveling from the back side to the front side of the paper perpendicular to the paper surface passes.

【0057】この実施例においても、従来例の図7
(b)に符号102で示した方向の電気力線、符号10
3で示した方向の磁力線が発生することになるが、これ
らは図3においては、省略している。また、従来例の図
7(a)に符号1で示したヨークが存在することになる
が、図3では省略している。
In this embodiment, the conventional example shown in FIG.
(B) Electric force lines in the direction indicated by reference numeral 102, reference numeral 10
Magnetic lines of force in the direction indicated by 3 are generated, but these are omitted in FIG. Further, a yoke indicated by reference numeral 1 in FIG. 7A of the conventional example exists, but is omitted in FIG.

【0058】電磁界部100における磁石4、5と磁石
6、7との間の距離が磁極ギャップに相当し、この実施
例においては5mm程度となっている。
The distance between the magnets 4 and 5 and the magnets 6 and 7 in the electromagnetic field portion 100 corresponds to the magnetic pole gap, and is about 5 mm in this embodiment.

【0059】電磁界部100に面している磁石4、5、
6、7の表面の電位は、図1、図2図示の実施例1、2
の場合のように等分な電位とはなっていないが、前記の
ように+V/2、−V/2の電圧がそれぞれ印加されて
いるので、+V、−Vの電圧が印加されている電極5
1、52の中間値の電位となっている。
The magnets 4, 5,
The potentials on the surfaces of 6, 7 are the same as those of the first and second embodiments shown in FIGS.
Although the potentials are not equally divided as in the case of the above, the electrodes to which the voltages of + V and -V are applied since the voltages of + V / 2 and -V / 2 are applied as described above. 5
The potential is an intermediate value between 1 and 52.

【0060】また、イオンビームが通過する範囲101
との間の距離を離して電界、磁界の一様性向上に役立つ
ように、電磁界部100方向に向かう磁石4、5、6、
7の角が、図3図示の通り、それぞれ、カットされてい
る。
The range 101 through which the ion beam passes
The magnets 4, 5, 6, and 6 in the direction of the electromagnetic field unit 100 are separated from each other so as to help improve the uniformity of the electric and magnetic fields.
As shown in FIG. 3, corners 7 are cut.

【0061】これらにより、電磁界部100では概ね一
様な電界が形成されている。
As a result, a substantially uniform electric field is formed in the electromagnetic field portion 100.

【0062】一方、電磁界部100における磁界につい
て検討すると、磁石4、5は電気的には異なる電位にな
っているが、磁気的には中央にわずかの隙間を有するの
みにして並設されており、電磁界部100方向に向かう
角がカットされているだけなので、並設されている磁石
4、5が、図1図示の実施例1における磁石2と概ね同
じ動作をすることになる。対向して配置されている磁石
6、7も同様であり、並設されている磁石6、7が、図
1図示の実施例1における磁石3と概ね同じ動作をする
ことになる。
On the other hand, when examining the magnetic field in the electromagnetic field section 100, the magnets 4 and 5 are electrically different in electric potential, but are magnetically arranged side by side with only a small gap at the center. Since the angle toward the electromagnetic field part 100 is only cut, the magnets 4 and 5 arranged in parallel operate in substantially the same manner as the magnet 2 in the first embodiment shown in FIG. The same applies to the magnets 6 and 7 arranged opposite to each other, and the magnets 6 and 7 arranged in parallel perform almost the same operation as the magnet 3 in the embodiment 1 shown in FIG.

【0063】また、電極51、52は、非磁性体で構成
されているので、磁石4、5、6、7による磁界が、電
極51、52によって乱されることなく、一様な磁界強
度となる。
Since the electrodes 51 and 52 are made of a non-magnetic material, the magnetic field generated by the magnets 4, 5, 6 and 7 is not disturbed by the electrodes 51 and 52 and has a uniform magnetic field intensity. Become.

【0064】したがって、この実施例においても、電磁
界部100では概ね一様な磁界が形成されている。
Therefore, also in this embodiment, a substantially uniform magnetic field is formed in the electromagnetic field portion 100.

【0065】そこで、本実施例でも、磁極ギャップを5
mm程度と小さくしたにもかかわらず、電磁界部100
において、磁界と電界の強度が一様で直交している理想
的な電磁界部が形成されている。
Therefore, also in this embodiment, the magnetic pole gap is set to 5
mm.
In this case, an ideal electromagnetic field portion in which the strengths of the magnetic field and the electric field are uniform and orthogonal to each other is formed.

【0066】図3図示の実施例を第1、第2の実施例
(図1、図2)と比較すると、電磁界空間に面した磁石
そのものの表面を、電界を形成させる電極として機能さ
せるために、炭化ケイ素膜を用いる必要がないという利
点がある。
When the embodiment shown in FIG. 3 is compared with the first and second embodiments (FIGS. 1 and 2), the surface of the magnet itself facing the electromagnetic field space functions as an electrode for forming an electric field. Another advantage is that it is not necessary to use a silicon carbide film.

【0067】[0067]

【実施例4】図4は本発明の第四の実施例の概略の構成
を現す図である。
Embodiment 4 FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a fourth embodiment of the present invention.

【0068】導電体の磁石8、9、10、11が、磁石
8と磁石9とは互いに電気的に絶縁されていると共に、
同極同志が隣り合うように並設され、磁石10と磁石1
1も互いに電気的に絶縁されていると共に、同極同志が
隣り合うようにして並設され、なおかつ並設されている
磁石8、9の組と並設されている磁石10、11の組と
が、異極同志向い合うようにして配置されている。
The conductor magnets 8, 9, 10, 11 are such that the magnet 8 and the magnet 9 are electrically insulated from each other,
The magnets 10 and 1 are arranged side by side so that the same poles are adjacent to each other.
1 are also electrically insulated from each other, are arranged side by side so that the same poles are adjacent to each other, and have a set of magnets 8 and 9 arranged side by side and a set of magnets 10 and 11 arranged side by side. However, they are arranged so as to face each other.

【0069】このようにして配置された磁石8、9と磁
石10、11との間に、それぞれ+V、−Vの電圧が印
加されている非磁性体の電極61、62が、スペーサを
兼ね介装されており、電極61と磁石8、10、電極6
2と磁石9、11とは、それぞれ電気的に接続されてい
る。
The non-magnetic electrodes 61 and 62 to which the voltages + V and -V are applied are interposed between the magnets 8 and 9 and the magnets 10 and 11 arranged as described above. Electrode 61, magnets 8, 10 and electrode 6
2 and the magnets 9 and 11 are electrically connected to each other.

【0070】電磁界部100に面している磁石8、9、
10、11の表面の電位は、図3図示の実施例3の場合
と異なり、電極61、62の中間値の電位とはなってい
ないが、前記のように、電極61、62とそれぞれ電気
的に接続されているので、電極61、62と同電位とな
っている。
The magnets 8, 9 facing the electromagnetic field part 100,
Unlike the case of the third embodiment shown in FIG. 3, the surface potentials of the electrodes 10 and 11 are not intermediate potentials of the electrodes 61 and 62. , And thus have the same potential as the electrodes 61 and 62.

【0071】このように電極61、62と同電位となっ
ている磁石8、10と磁石9、11との間でそれぞれ電
界が形成されるように、磁石8と磁石9、磁石10と磁
石11とはそれぞれ電気的に絶縁されて並設されてい
る。この実施例においては、磁石8と磁石9との間、磁
石10と磁石11との間にそれぞれ空隙を設けることに
より電気的な絶縁を図っているが、この空隙の間隔は、
これらの磁石の間で放電が発生せず、電界が維持できる
大きさであれば十分である。また、空隙を設けずに、絶
縁膜を磁石8と磁石9との間、磁石10と磁石11との
間に介装して電気的な絶縁を図ることもできる。
As described above, the magnets 8 and 9 and the magnets 10 and 11 are formed so that an electric field is formed between the magnets 8 and 10 and the magnets 9 and 11 having the same potential as the electrodes 61 and 62, respectively. And are juxtaposed electrically insulated from each other. In this embodiment, electrical insulation is achieved by providing gaps between the magnets 8 and 9 and between the magnets 10 and 11, respectively.
It is sufficient that no discharge occurs between these magnets and the magnitude is such that an electric field can be maintained. Further, without providing a gap, an insulating film can be interposed between the magnets 8 and 9 and between the magnets 10 and 11 to achieve electrical insulation.

【0072】図4中、磁石8、9、10、11、及び電
極61、62に囲まれ、符号100で示される空間が電
磁界部となる。また、符号101で現される円の内側
が、紙面に垂直に紙面の裏面側から表面側に向けて進ん
で来るイオンビームの通過する範囲である。
In FIG. 4, a space surrounded by magnets 8, 9, 10, 11 and electrodes 61, 62 and denoted by reference numeral 100 is an electromagnetic field portion. The inside of the circle denoted by reference numeral 101 is a range where the ion beam traveling from the back side to the front side of the paper perpendicular to the paper surface passes.

【0073】この実施例においても、従来例の図7
(b)に符号102で示した方向の電気力線、符号10
3で示した方向の磁力線が発生することになるが、これ
らは図4においては、省略している。また、従来例の図
7(a)に符号1で示したヨークが存在することになる
が、図4では省略している。
In this embodiment, the conventional example shown in FIG.
(B) Electric force lines in the direction indicated by reference numeral 102, reference numeral 10
Magnetic lines of force in the direction indicated by 3 are generated, but these are omitted in FIG. Further, a yoke indicated by reference numeral 1 in FIG. 7A of the conventional example exists, but is omitted in FIG.

【0074】電磁界部100における磁石8、9と磁石
10、11との間の距離が磁極ギャップに相当し、この
実施例においては5mm程度としている。
The distance between the magnets 8 and 9 and the magnets 10 and 11 in the electromagnetic field portion 100 corresponds to the magnetic pole gap, and is about 5 mm in this embodiment.

【0075】また、実施例3と同じく、イオンビームが
通過する範囲101との間の距離をより一層離すことに
より、電界、磁界の一様性向上に役立つように、電磁界
部100方向に向かう磁石8、9、10、11の角が、
図4図示の通り、それぞれ、より一層深くカットされて
いる。
Further, as in the third embodiment, by further increasing the distance between the ion beam and the range 101, the ion beam is directed toward the electromagnetic field portion 100 so as to improve the uniformity of the electric field and the magnetic field. The corners of the magnets 8, 9, 10, 11 are
As shown in FIG. 4, each is cut further deeper.

【0076】これらにより、この実施例においても、電
磁界部100では概ね一様な電界が形成されている。
Thus, also in this embodiment, a substantially uniform electric field is formed in the electromagnetic field portion 100.

【0077】一方、電磁界部100における磁界につい
て検討すると、実施例3(図3)の場合と同様の理由
で、この実施例においても、電磁界部100では概ね一
様な磁界が形成されている。
On the other hand, when examining the magnetic field in the electromagnetic field unit 100, a substantially uniform magnetic field is formed in the electromagnetic field unit 100 in this embodiment also for the same reason as in the third embodiment (FIG. 3). I have.

【0078】そこで、本実施例でも、磁極ギャップを5
mmと小さくしたにもかかわらず、電磁界部100にお
いて、磁界と電解の強度が一様で直交している理想的な
電磁界部が形成されている。
Therefore, also in this embodiment, the magnetic pole gap is set to 5
In spite of the reduction to mm, an ideal electromagnetic field portion in which the strength of the magnetic field and that of the electrolysis are uniform and orthogonal to each other is formed in the electromagnetic field portion 100.

【0079】この実施例4を実施例3と比較すると、部
品が簡素になっていることが利点となっている。
Compared to the third embodiment, the fourth embodiment is advantageous in that the parts are simplified.

【0080】[0080]

【実施例5】図5は本発明の第五の実施例の概略の構成
を現す図である。
Fifth Embodiment FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a fifth embodiment of the present invention.

【0081】ヨーク1の中央に、絶縁体の磁石取り付け
リング16を介して導電体の磁石12、13、14、1
5がそれぞれ電気的に絶縁されて取り付けられている。
At the center of the yoke 1, conductive magnets 12, 13, 14, 1 are connected via an insulating magnet mounting ring 16.
5 are mounted electrically insulated.

【0082】磁石12、13、14、15に囲まれた空
間が電磁界部100を構成することになり、符号101
で現される円の内側が、紙面に垂直に紙面の裏面側から
表面側に向けて進んで来るイオンビームの通過する範囲
となる。また、図5中、電気力線は符号102で現され
るように、磁力線は符号103で現されるように発生す
ることになる。
The space surrounded by the magnets 12, 13, 14, 15 constitutes the electromagnetic field section 100,
Is the range through which the ion beam traveling from the back side to the front side of the paper perpendicular to the paper surface passes. In FIG. 5, the lines of electric force are generated as indicated by reference numeral 102, and the lines of magnetic force are generated as indicated by reference numeral 103.

【0083】この実施例では、図5図示のように、磁石
12と13とは、直角方向となって同極同志が隣り合う
ように配置されている。同様に、磁石14と15も、直
角方向となって同極同志が隣り合うように配置されてい
る。そして、磁石12と磁石14、磁石13と磁石15
とは、異極同志が向い合うように配置されている。
In this embodiment, as shown in FIG. 5, the magnets 12 and 13 are arranged so that the same poles are adjacent to each other in a perpendicular direction. Similarly, the magnets 14 and 15 are also arranged so that the same poles are adjacent to each other in a perpendicular direction. And magnet 12 and magnet 14, magnet 13 and magnet 15
And are arranged so that the opposite poles face each other.

【0084】4ヶの磁石は同形状であり、中心に対して
4回回転対称の配置となっている。このような磁石1
2、13、14、15の配置構成は、強焦点レンズとし
て知られている四極子レンズに類似しているが、磁極の
向きが異なる。
The four magnets have the same shape and are arranged four times rotationally symmetric with respect to the center. Such a magnet 1
The arrangement of 2, 13, 14 and 15 is similar to a quadrupole lens known as a strong focus lens, but the orientation of the magnetic poles is different.

【0085】前記のような磁石の配置によって、符号1
03で現される磁力線は、磁石12、13、14、15
に囲まれた空間のイオンビームの通過する範囲101に
おいて、図5中、下から上方向へ向かうようになり、こ
の空間に概ね一様な磁界が形成されることになる。
By the arrangement of the magnets as described above, reference numeral 1
The lines of magnetic force represented by 03 are magnets 12, 13, 14, 15
In the range 101 through which the ion beam passes in the space surrounded by the circles, the direction from the bottom to the top in FIG. 5 is reached, and a substantially uniform magnetic field is formed in this space.

【0086】磁石12、13、14、15にはそれぞれ
下に示されたV1、V2、V3、V4の電圧が印加され
ており、E×Bとしての質量分離だけでなく、静電式偏
向器としてイオンビームのX軸・Y軸方向の偏向、およ
び静電式非点補正器としてイオンビームの一次非点補正
が行えるようになっている。
The voltages V1, V2, V3, and V4 shown below are applied to the magnets 12, 13, 14, and 15, respectively, so that not only the mass separation as ExB but also the electrostatic deflector The X-axis and Y-axis deflection of the ion beam and the primary astigmatism correction of the ion beam as an electrostatic astigmatism corrector can be performed.

【0087】 磁石12:V1=+Vm+Vy−Vs 磁石13:V2=−Vm−Vx+Vs 磁石14:V3=−Vm−Vy−Vs 磁石15:V4=+Vm+Vx+Vs ここに、Vm:質量分離用電圧、Vx:X軸方向偏向用
電圧、Vy:Y軸方向偏向用電圧、Vs:非点補正用電
圧である。
Magnet 12: V1 = + Vm + Vy−Vs Magnet 13: V2 = −Vm−Vx + Vs Magnet 14: V3 = −Vm−Vy−Vs Magnet 15: V4 = + Vm + Vx + Vs where Vm: voltage for mass separation, Vx: X Axial deflection voltage, Vy: Y-axis deflection voltage, Vs: Astigmatism correction voltage.

【0088】質量分離用電圧である+Vm、−Vmに注
目すると、図5中、右側の磁石12、15が+Vm、左
側の磁石13、14が−Vmの電位となっている。
Focusing on the mass separation voltages + Vm and -Vm, in FIG. 5, the right magnets 12 and 15 have a potential of + Vm, and the left magnets 13 and 14 have a potential of -Vm.

【0089】磁石12と磁石15、および磁石13と磁
石14は、図5中、水平方向に関して線対称となってい
るため、中心部付近では電気力線は水平方向となる。し
たがって、+Vm、−Vmにより中央部付近では水平方
向の概ね一様な電界が形成されることになる。
Since the magnets 12 and 15 and the magnets 13 and 14 are line-symmetric with respect to the horizontal direction in FIG. 5, the lines of electric force are in the horizontal direction near the center. Therefore, a substantially uniform electric field in the horizontal direction is formed near the center by + Vm and -Vm.

【0090】そこで、前述したように磁石12乃至磁石
15の中心部付近における、図5中、下から上方向へ向
かう概ね一様な磁界と、この中央部付近における水平方
向の概ね一様な電界の存在によって、E×Bとして質量
分離が行われる。
Therefore, as described above, a substantially uniform magnetic field from the bottom to the top in FIG. 5 near the center of the magnets 12 to 15 and a substantially uniform electric field in the horizontal direction near the center in FIG. , Mass separation is performed as ExB.

【0091】なお、前記のように、四個の磁石12乃至
15にそれぞれ異なる電圧を印加し、電界を形成するた
めに、前述したように、磁石12、13、14、15は
それぞれ電気的に絶縁されている必要がある。
As described above, in order to apply different voltages to the four magnets 12 to 15 to form electric fields, the magnets 12, 13, 14, 15 are electrically connected as described above. Must be insulated.

【0092】この実施例においては、磁石12乃至15
のそれぞれの間に空隙を配置することによって相互の電
気的な絶縁を図っている。この空隙の間隔は、磁石12
乃至15のそれぞれの間で放電が発生せず、電界が維持
できる大きさであれば十分である。なお、空隙を配置す
る構成とせずに、絶縁膜を磁石12乃至15のそれぞれ
の間に介装して電気的な絶縁を図ることもできる。
In this embodiment, the magnets 12 to 15
Are electrically insulated from each other by arranging a gap between each of them. The interval of this gap is determined by the magnet 12
It is sufficient that a discharge is not generated between each of Nos. 1 to 15 and that the electric field can be maintained. It is to be noted that an electrical insulation can be achieved by interposing an insulating film between each of the magnets 12 to 15 without using a configuration in which a gap is arranged.

【0093】X軸方向偏向用電圧である+Vx、−Vx
に注目すると、右下の磁石15が+Vx、左上の磁石1
3が−Vxの電位となっている。したがって、+Vx、
−VxによりイオンビームのX軸方向偏向が行われる。
同様に、+Vy、−VyによりイオンビームのY軸方向
偏向が行われる。
XV direction deflection voltages + Vx, -Vx
Note that the lower right magnet 15 is + Vx and the upper left magnet 1
3 is the potential of -Vx. Therefore, + Vx,
The ion beam is deflected in the X-axis direction by −Vx.
Similarly, the ion beam is deflected in the Y-axis direction by + Vy and -Vy.

【0094】非点補正用電圧である+Vs、−Vsに注
目すると、それぞれ対向する磁石の電位が等電位とな
り、しかも直角方向の磁石の電位が正負逆になる。した
がって+Vs、−Vsによりイオンビームの形状を一次
元方向に調整させる一次非点補正が行われる。
When attention is paid to the astigmatism correction voltages + Vs and -Vs, the potentials of the magnets facing each other become equal potentials, and the potentials of the magnets in the perpendicular direction are opposite in polarity. Therefore, primary astigmatism correction for adjusting the shape of the ion beam in the one-dimensional direction by + Vs and -Vs is performed.

【0095】この実施例5を実施例(図4)と比較する
と、部品がより簡素になっていることがメリットとなっ
ている。
Compared to the embodiment (FIG. 4), the embodiment 5 has an advantage that the parts are simpler.

【0096】[0096]

【実施例6】図6は本発明の第六の実施例の概略の構成
を現す図である。
Sixth Embodiment FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a sixth embodiment of the present invention.

【0097】ヨーク1の中央に、絶縁体の磁石取り付け
リング16を介して導電体の磁石17、18、19、2
0、21、22、23、24がそれぞれ電気的に絶縁さ
れて取り付けられている。
In the center of the yoke 1, conductive magnets 17, 18, 19, 2
Reference numerals 0, 21, 22, 23, and 24 are attached so as to be electrically insulated from each other.

【0098】磁石17乃至24に囲まれた空間が電磁界
部100を構成することになり、符号101で現される
円の内側が、紙面に垂直に紙面の裏面側から表面側に向
けて進んで来るイオンビームの通過する範囲となる。
The space surrounded by the magnets 17 to 24 constitutes the electromagnetic field part 100, and the inside of the circle denoted by reference numeral 101 advances from the back side of the paper to the front side perpendicular to the paper. Is the range through which the ion beam comes.

【0099】図6図示のように、磁石17、18、1
9、20は、45度の角度を持って同極同志が隣り合う
ように配置され、磁石21、22、23、24も、45
度の角度を持って同極同志が隣り合うように配置されて
いる。そして、磁石17と磁石21、磁石18と磁石2
2、磁石19と磁石23、磁石20と磁石24とは、互
いに、異極同志が向い合う形で配置されている。8ヶの
磁石は同形状であり、中心に対して8回回転対称の配置
となっている。
As shown in FIG. 6, the magnets 17, 18, 1
9 and 20 are arranged so that the same poles are adjacent to each other at an angle of 45 degrees, and the magnets 21, 22, 23 and 24 are also arranged at 45 degrees.
The same poles are arranged next to each other with an angle of degrees. Then, the magnet 17 and the magnet 21 and the magnet 18 and the magnet 2
2. The magnet 19 and the magnet 23, and the magnet 20 and the magnet 24 are arranged such that different poles face each other. The eight magnets have the same shape and are arranged eight times rotationally symmetric with respect to the center.

【0100】前記のような磁石の配置によって、磁石1
7乃至24に囲まれた空間のイオンビームの通過する範
囲101において、図6中、下から上方向へ向かう概ね
一様な磁界が形成されることになる。
With the arrangement of the magnets as described above, the magnet 1
In the range 101 through which the ion beam passes in the space surrounded by 7 to 24, a substantially uniform magnetic field is formed from below to above in FIG.

【0101】磁石17乃至24には、それぞれ下に示さ
れたV1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8
の電圧が印加されており、E×B装置としての質量分離
だけでなく、静電式偏向器としてイオンビームのX・Y
軸方向の偏向、および非点補正器としてイオンビームの
二次非点補正、立体収束質量分析器としてのイオンビー
ムのX軸方向の収束が行える。
The magnets 17 to 24 have V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, and V8 shown below, respectively.
Is applied, and not only the mass separation as an E × B apparatus, but also the X and Y of an ion beam as an electrostatic deflector.
Axial deflection, secondary astigmatism correction of the ion beam as a stigmator, and convergence of the ion beam in the X-axis direction as a three-dimensional focusing mass analyzer can be performed.

【0102】 磁石17:V1=+Vm +Vdx+a・Vdy +Vsx +Vf 磁石18:V2=+Vm +a・Vdx+Vdy +Vsy 磁石19:V3=−Vm −a・Vdx+Vdy −Vsx −Vf 磁石20:V4=−Vm −Vdx+a・Vdy −Vsy −Vf 磁石21:V5=−Vm −Vdx−a・Vdy +Vsx −Vf 磁石22:V6=−Vm −a・Vdx−Vdy +Vsy −Vf 磁石23:V7=+Vm +a・Vdx−Vdy −Vsx 磁石24:V8=+Vm +Vdx−a・Vdy −Vsy +Vf ここに、Vm:質量分離用電圧、Vdx:X軸方向偏向
用電圧、Vdy:Y軸方向偏向用電圧、Vsx:X軸方
向非点補正用電圧、Vsy:Y軸方向非点補正用電圧、
Vf:X軸方向収束用電圧、a:任意の係数である。
Magnet 17: V1 = + Vm + Vdx + a.Vdy + Vsx + Vf Magnet 18: V2 = + Vm + a.Vdx + Vdy + Vsy Magnet 19: V3 = -Vm-a.Vdx + Vdy-Vsx-Vf Magnet 20: V4 = -Vm-Vd-Vm -Vsy-Vf Magnet 21: V5 = -Vm-Vdx-a.Vdy + Vsx-Vf Magnet 22: V6 = -Vm-a.Vdx-Vdy + Vsy-Vf Magnet 23: V7 = + Vm + a.Vdx-Vdy-Vsx magnet 24: V8 = + Vm + Vdx-a.Vdy-Vsy + Vf where Vm: voltage for mass separation, Vdx: voltage for deflection in the X axis direction, Vdy: voltage for deflection in the Y axis direction, Vsx: for astigmatism correction in the X axis direction Voltage, Vsy: Y-axis direction astigmatism correction voltage,
Vf: X-axis direction convergence voltage, a: an arbitrary coefficient.

【0103】+Vm、−Vmに注目すると、図6中、右
側の磁石17、18、23、24が+Vm、左側の磁石
19、20、21、22が−Vmの電位となっている。
磁石17、18と磁石23、24、および磁石19、2
0と磁石21、22とは、図6中、水平方向に関して線
対称となっているため、中心部付近では電気力線は水平
方向となる。したがって、+Vm、−Vmにより中心部
付近では水平方向の概ね一様な電界が形成されることに
なる。
Looking at + Vm and -Vm, in FIG. 6, the right magnets 17, 18, 23, and 24 have a potential of + Vm, and the left magnets 19, 20, 21, and 22 have a potential of -Vm.
Magnets 17 and 18 and magnets 23 and 24 and magnets 19 and 2
Since 0 and the magnets 21 and 22 are line-symmetric with respect to the horizontal direction in FIG. 6, the electric force lines are in the horizontal direction near the center. Therefore, a substantially uniform electric field in the horizontal direction is formed near the center portion by + Vm and -Vm.

【0104】そこで、前述したように磁石17乃至磁石
24の中心部付近における、図6中、下から上方向へ向
かう概ね一様な磁界と、この中央部付近における水平方
向の概ね一様な電界の存在によって、E×Bとして質量
分離が行われる。
Therefore, as described above, a substantially uniform magnetic field from the bottom to the top in FIG. 6 near the center of the magnets 17 to 24 and a substantially uniform electric field in the horizontal direction near the center in FIG. , Mass separation is performed as ExB.

【0105】なお、前記のように、八個の磁石17乃至
24にそれぞれ異なる電圧を印加し、電界を形成するた
めに、前述したように、磁石17乃至24はそれぞれ電
気的に絶縁されている必要がある。
As described above, in order to apply different voltages to the eight magnets 17 to 24 to form electric fields, the magnets 17 to 24 are electrically insulated as described above. There is a need.

【0106】この実施例においては、磁石17乃至24
のそれぞれの間に空隙を配置することによって相互の電
気的な絶縁を図っている。この空隙の間隔は、磁石17
乃至24のそれぞれの間で放電が発生せず、電界が維持
できる大きさであれば十分である。なお、空隙を配置す
る構成とせずに、絶縁膜を磁石17乃至24のそれぞれ
の間に介装して電気的な絶縁を図ることもできる。
In this embodiment, the magnets 17 to 24
Are electrically insulated from each other by arranging a gap between each of them. The spacing of this gap is determined by the magnet 17
It suffices that the discharge is not generated between each of the first to fourth embodiments and that the electric field can be maintained. It is to be noted that an electrical insulation can be achieved by interposing an insulating film between each of the magnets 17 to 24 without using a configuration in which a gap is arranged.

【0107】+Vdx、−Vdx、+Vdy、−Vdy
については詳細な説明は省略するが、この動作原理は大
偏向角用8極静電式非点補正器としてよく知られたもの
である。結論的には、大きな偏向収差を発生させずに+
Vdx、−VdxによりX軸方向偏向が、+Vdy、−
VdyによりY軸方向偏向が行われる。
+ Vdx, -Vdx, + Vdy, -Vdy
Although the detailed description is omitted, the principle of operation is well known as an octupole electrostatic astigmatism corrector for large deflection angles. In conclusion, +
Vdx, -Vdx causes deflection in the X-axis direction to be + Vdy,-
The deflection in the Y-axis direction is performed by Vdy.

【0108】+Vsx、−Vsx、+Vsy、−Vsy
についても詳細な説明は省略するが、この動作原理は8
極静電式非点補正器としてよく知られたものである。結
論的には、+Vsx、−Vsx、+Vsy、−Vsyよ
りイオンビームの形状を二次元方向に調整させる二次非
点補正が行われる。
+ Vsx, -Vsx, + Vsy, -Vsy
Although the detailed description is omitted here, this operation principle
It is well known as a polar electrostatic stigmator. As a result, secondary astigmatism correction for adjusting the shape of the ion beam in the two-dimensional direction is performed based on + Vsx, -Vsx, + Vsy, and -Vsy.

【0109】一様な電磁界空間を持ったE×B型質量分
析器は、磁界方向に関してイオンビームの収束作用はあ
るが、電界方向に関しては収束作用は無いことが知られ
ている。そこで、電界方向にも収束作用を持たせるため
に、湾曲した電極を使用して電極界空間の電界をわずか
に湾曲させる方法が知られている。従来例の図7で説明
すれば、電極51、52を平板ではなく、弓形に湾曲し
たものとすることになる。この方法によりイオンビーム
が2次元方向に収束する、いわゆる立体収束が達成され
る。
It is known that an E × B type mass analyzer having a uniform electromagnetic field space has a function of converging an ion beam in the direction of a magnetic field, but has no function of converging in a direction of an electric field. Therefore, a method is known in which a curved electrode is used to slightly curve the electric field in the electrode field space so as to have a convergence effect also in the direction of the electric field. According to the conventional example shown in FIG. 7, the electrodes 51 and 52 are not flat plates but curved in an arc shape. By this method, so-called three-dimensional convergence in which the ion beam converges in two-dimensional directions is achieved.

【0110】本実施例では電極としても機能する導電体
の磁石17乃至24は、同形状であるにもかかわらず、
この作用を実現することが出来る。すなわち、+Vfは
最も右側の2ヶの磁石に、−Vfは左側の4ヶの磁石に
印加することにより、電磁界空間の電界を右向きにわず
かに湾曲することになる。これにより、本実施例ではイ
オンビームの立体収束が達成される。
In this embodiment, the conductive magnets 17 to 24, which also function as electrodes, have the same shape.
This function can be realized. That is, by applying + Vf to the two rightmost magnets and applying -Vf to the four leftmost magnets, the electric field in the electromagnetic field space is slightly curved rightward. Thus, in the present embodiment, three-dimensional convergence of the ion beam is achieved.

【0111】以上、添付図面を用いて説明した本発明
は、前述した従来のE×B型質量分析器に関する特許出
願に開示されている技術的な考え方とは、本質的に全く
異なるものである。
The present invention described above with reference to the accompanying drawings is substantially completely different from the technical concept disclosed in the above-mentioned patent application relating to the conventional E × B mass spectrometer. .

【0112】すなわち、特開平4−351840号、特
開平7−161337号においては複数の磁極が使用さ
れているが、追加された磁極は電極の裏側に設置されて
おり、本発明のように磁極自体が電界の発生や補正を行
っているのではない。
That is, in JP-A-4-351840 and JP-A-7-161337, a plurality of magnetic poles are used, but the additional magnetic pole is provided on the back side of the electrode. It does not itself generate or correct the electric field.

【0113】また、特開平6−132007号では磁極
自体に電圧が印加されているが、これによる電界はイオ
ンビームを偏向させるためにしか機能しておらず、本発
明のように、磁極に印加された電圧によって、磁界に直
交して質量分離させるための電界を発生させているので
はない。
In JP-A-6-132007, a voltage is applied to the magnetic pole itself. However, the electric field caused by this voltage only functions to deflect the ion beam. The applied voltage does not generate an electric field for mass separation orthogonal to the magnetic field.

【0114】以上の説明では、磁界の発生にはすべて磁
極を用いない磁石を使用したが、本発明はこのような実
施形態に限られるものではない。磁極を用いた磁石を使
用することも出来るし、磁石の代わりに電磁石を使用す
ることも出来る。
In the above description, a magnet that does not use magnetic poles is used for generating a magnetic field. However, the present invention is not limited to such an embodiment. A magnet using magnetic poles can be used, and an electromagnet can be used instead of a magnet.

【0115】磁極を用いる場合には、図1、図2図示の
実施例1、2にて行った電磁界空間に面した磁石表面に
設けた準導体膜としての炭化ケイ素膜の形成や、図3、
図4、図5、図6図示の実施例3、4、5、6にて行っ
た電磁界空間付近の磁石の形状・配置などを、磁極に対
して実現すればよい。
When a magnetic pole is used, the formation of a silicon carbide film as a quasi-conducting film provided on the magnet surface facing the electromagnetic field space in the first and second embodiments shown in FIGS. 3,
The shapes and arrangements of the magnets in the vicinity of the electromagnetic field space performed in the embodiments 3, 4, 5, and 6 shown in FIGS. 4, 5, and 6 may be realized for the magnetic poles.

【0116】前記の実施例1、2ではシート抵抗が一様
な炭化ケイ素膜55、56を磁石2、3の表面に形成し
たが、本発明はこのような実施形態に限られるものでは
ない。例えば、複数の細長い導体膜をそれぞれ絶縁され
た状態で電界方向に沿って並べて形成して、それぞれの
導体膜に別の炭化ケイ素膜や抵抗体を使って分割した電
位を印加することも出来る。あるいは、シート抵抗値の
小さな準導体膜を一筆書きで電界の方向に沿って折り重
なるように形成することも出来る。その他、どのような
構成であっても、電磁界空間に面した磁石の表面に形成
した薄膜により当該磁石の表面の電位が電界方向に沿っ
て単調的に変化するようになればよい。
In Examples 1 and 2, the silicon carbide films 55 and 56 having uniform sheet resistance were formed on the surfaces of the magnets 2 and 3, but the present invention is not limited to such an embodiment. For example, a plurality of elongated conductive films may be formed side by side along the direction of the electric field in an insulated state, and a divided potential may be applied to each conductive film using another silicon carbide film or a resistor. Alternatively, a quasi-conductive film having a small sheet resistance value may be formed so as to be folded in a single stroke along the direction of the electric field. In addition, whatever the configuration, the thin film formed on the surface of the magnet facing the electromagnetic field space may cause the potential on the surface of the magnet to change monotonically along the direction of the electric field.

【0117】実施例3、4では2つの磁石を同磁極方向
に並べたが、本発明はこのような実施形態に限られるも
のではない。3つ以上の磁石を同磁極方向に並べること
も出来る。その他、どのような構成であっても電気的に
絶縁された複数の磁石を同磁極方向に並べ、電極界空間
の電界発生、電界補正を行うことができればよい。
In Examples 3 and 4, two magnets are arranged in the same magnetic pole direction, but the present invention is not limited to such an embodiment. Three or more magnets can be arranged in the same magnetic pole direction. In addition, any configuration may be used as long as a plurality of electrically insulated magnets can be arranged in the same magnetic pole direction to generate an electric field in the electrode boundary space and correct the electric field.

【0118】また、図3、図4図示の実施例3、4にお
いて採用されている電界・磁界の一様性向上を目的とし
た磁石の角のカットは、その大きさ、角度も変更できる
し、曲面のカットとすることも出来る。望ましくはコン
ピュータシミュレーションにより最適な形状を決定する
のがよい。
The size and angle of the angle cut of the magnet for improving the uniformity of the electric and magnetic fields employed in the third and fourth embodiments shown in FIGS. 3 and 4 can be changed. It can also be a curved cut. Preferably, the optimum shape is determined by computer simulation.

【0119】実施例5、6では同形状の4ヶ又は8ヶの
磁石を対称的に並べて使用したが、本発明はこのような
実施形態に限られるものではない。異なる形状の磁石を
使用することや、6ヶ又は10ヶの磁石を使用すること
も出来る。その他どのような構成であっても、電気的に
絶縁された複数の磁極あるいは磁石の電位をある関係を
持って変化するようにして、電磁界空間の電界発生、電
界補正だけでなくイオンビームの偏向、非点補正、およ
び収束を行うことができればよい。
In Examples 5 and 6, four or eight magnets of the same shape were used symmetrically, but the present invention is not limited to such an embodiment. Different shaped magnets can be used, or six or ten magnets can be used. In any other configuration, the potentials of a plurality of electrically insulated magnetic poles or magnets are changed with a certain relationship, so that not only electric field generation in the electromagnetic field space, electric field correction, but also ion beam It is only required that deflection, astigmatism correction, and convergence can be performed.

【0120】以上の説明では、本発明のE×B装置を高
い圧力雰囲気においても動作する質量分析器として説明
したが、本発明のE×B装置は、このような高い圧力雰
囲気においてのみ使用されるものではない。通常の圧力
雰囲気で動作する質量分析器やイオンビームの純化用な
どとしても使用できる。
In the above description, the EXB apparatus of the present invention has been described as a mass spectrometer which operates even in a high-pressure atmosphere. However, the EXB apparatus of the present invention is used only in such a high-pressure atmosphere. Not something. It can also be used as a mass spectrometer operating in a normal pressure atmosphere or for purifying an ion beam.

【0121】さらに、本発明のE×B装置の用途は、質
量分析器のみに限られるものではない。つまり前述した
実施例においては、本発明のE×B装置を、同じエネル
ギーを持つイオンの質量分離を目的として使用する場合
についてのみ説明したが、これに限られるものではな
い。同じ質量を持つイオンや電子のエネルギー分離にも
使用出来る。
Further, the application of the ExB apparatus of the present invention is not limited to the mass spectrometer. That is, in the above-described embodiment, only the case where the ExB apparatus of the present invention is used for the purpose of mass separation of ions having the same energy has been described, but the present invention is not limited to this. It can also be used for energy separation of ions and electrons with the same mass.

【0122】[0122]

【発明の効果】この発明によれば、スパッタリングなど
のプロセス最中の高い圧力雰囲気で動作させることが可
能であり、しかも十分な性能を有し、製作コストの低い
質量分析器を提供することが出来る。
According to the present invention, it is possible to provide a mass spectrometer which can be operated in a high pressure atmosphere during a process such as sputtering, has sufficient performance, and has a low production cost. I can do it.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明のE×B装置の第一の好ましい実施
例の概略構成図。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a first preferred embodiment of an E × B apparatus of the present invention.

【図2】 この発明のE×B装置の第二の好ましい実施
例の概略構成図。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a second preferred embodiment of the E × B apparatus of the present invention.

【図3】 この発明のE×B装置の第三の好ましい実施
例の概略構成図。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a third preferred embodiment of the E × B apparatus of the present invention.

【図4】 この発明のE×B装置の第四の好ましい実施
例の概略構成図。
FIG. 4 is a schematic structural diagram of a fourth preferred embodiment of the E × B apparatus of the present invention.

【図5】 この発明のE×B装置の第五の好ましい実施
例の概略構成図。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a fifth preferred embodiment of the E × B apparatus of the present invention.

【図6】 この発明のE×B装置の第六の好ましい実施
例の概略構成図。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a sixth preferred embodiment of the E × B apparatus of the present invention.

【図7】 (a)は従来のE×B装置の概略構成図、
(b)は図7(a)図示のE×B装置の一部を拡大して
現した図。
FIG. 7A is a schematic configuration diagram of a conventional E × B apparatus,
FIG. 8B is an enlarged view of a part of the E × B apparatus shown in FIG.

【図8】 従来のE×B装置において磁極ギャップを小
さくした場合を説明する概略構成図。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram illustrating a case where a magnetic pole gap is reduced in a conventional E × B apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ヨーク 2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、
13、14、15、17、18、19、20、21、2
2、23、24 導電体の磁石 16 磁石取り付けリング 51、52 非磁性体の電極 53、54 非磁性体の絶縁膜 55、56 非磁性体の炭化ケイ素膜 57、58、59、60 端子 61、62 非磁性体の電極 100 電磁界部 101 イオンビームが通過する範囲 102 電気力線 103 磁力線
1 yoke 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12,
13, 14, 15, 17, 18, 19, 20, 21, 2
2, 23, 24 Conductor magnet 16 Magnet mounting ring 51, 52 Nonmagnetic electrode 53, 54 Nonmagnetic insulating film 55, 56 Nonmagnetic silicon carbide film 57, 58, 59, 60 Terminal 61, 62 Non-magnetic electrode 100 Electromagnetic field 101 Range through which ion beam passes 102 Line of electric force 103 Line of magnetic force

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電界形成のための電極と、磁界形成のた
めの磁極あるいは磁石とにより構成され、電界と磁界と
を直交させた電磁界空間にて荷電粒子の質量・エネルギ
ー分離を行うE×B装置において、電磁界空間に面した
磁極あるいは磁石の表面を、電界を形成させる電極とし
て機能させることを特徴とするE×B装置。
1. An electronic device comprising an electrode for forming an electric field and a magnetic pole or a magnet for forming a magnetic field, and performing mass / energy separation of charged particles in an electromagnetic field space in which an electric field and a magnetic field are orthogonal to each other. An E × B apparatus, wherein the magnetic pole or the surface of the magnet facing the electromagnetic field space functions as an electrode for forming an electric field.
【請求項2】 磁極あるいは磁石の電磁界空間に面した
表面に準導体膜を設けることにより電磁界空間に面した
磁極あるいは磁石の表面を、電界を形成させる電極とし
て機能させることを特徴とする請求項1記載のE×B装
置。
2. The method according to claim 1, wherein a quasi-conductive film is provided on a surface of the magnetic pole or the magnet facing the electromagnetic field space so that the surface of the magnetic pole or the magnet facing the electromagnetic field space functions as an electrode for forming an electric field. The E × B apparatus according to claim 1.
【請求項3】 磁界形成のための磁極あるいは磁石は、
それぞれ電気的に絶縁されている複数の磁極あるいは磁
石を同磁極方向に並べると共に、前記複数の磁極あるい
は磁石に異磁極が対向するようにしてそれぞれ電気的に
絶縁されている複数の磁極あるいは磁石を同磁極方向に
並べて構成されており、対向する複数の磁極あるいは磁
石の表面が電界を形成する電極として機能していること
を特徴とする請求項1記載のE×B装置。
3. A magnetic pole or magnet for forming a magnetic field,
A plurality of magnetic poles or magnets each electrically insulated are arranged in the same magnetic pole direction, and a plurality of magnetic poles or magnets respectively electrically insulated such that different magnetic poles face the plurality of magnetic poles or magnets. 2. The E.times.B apparatus according to claim 1, wherein the apparatus is arranged side by side in the same magnetic pole direction, and a plurality of opposing magnetic poles or surfaces of magnets function as electrodes for forming an electric field.
【請求項4】 それぞれ電気的に絶縁されている複数の
導電性の磁極あるいは磁石を点対称に配置し、当該複数
の導電性の磁極あるいは磁石が向き合う中心部に電界と
磁界とが直交する電磁界空間を形成して荷電粒子の質量
・エネルギー分離を行うE×B装置であって、電界を形
成させる電極としても機能する前記複数の導電性の磁極
あるいは磁石の電磁界空間に面した表面の電位は、質量
分離用電圧の他に、偏向用電圧及び非点補正用電圧の一
次結合の関係、又は偏向用電圧、非点補正用電圧及び収
束用電圧の一次結合の関係を持つように調整されている
ことを特徴としたE×B装置。
4. A plurality of electrically-conductive magnetic poles or magnets, each of which is electrically insulated, are arranged point-symmetrically, and an electric field and a magnetic field are orthogonal to a central portion where the plurality of conductive magnetic poles or magnets face each other. An E × B apparatus for forming a field space to separate mass and energy of charged particles, wherein the plurality of conductive magnetic poles or magnets which also function as electrodes for forming an electric field have a surface facing an electromagnetic field space. The potential is adjusted so as to have a linear relationship between the deflection voltage and the astigmatism correction voltage, or a linear relationship between the deflection voltage, the astigmatism correction voltage and the convergence voltage, in addition to the mass separation voltage. An E × B apparatus characterized in that:
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