JP2003514242A - イオンビームの強度プロフィールを整形する複数のフォイル - Google Patents

イオンビームの強度プロフィールを整形する複数のフォイル

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JP2003514242A
JP2003514242A JP2001537086A JP2001537086A JP2003514242A JP 2003514242 A JP2003514242 A JP 2003514242A JP 2001537086 A JP2001537086 A JP 2001537086A JP 2001537086 A JP2001537086 A JP 2001537086A JP 2003514242 A JP2003514242 A JP 2003514242A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、イオンビームの熱点の強度密度を減じるようにイオンビームを整形するために複数の分離フォイルを示す方式を提供する。より詳細には、複数のフォイルは、互いに非常に接近して置かれ、少なくとも１つのフォイルは、ビームの一部を遮り、異なる時間にビームの異なる一部のイオンから電荷を取り除くので、イオンビームを整形する。基本レベルで、本発明の方式は、連続するフォイルの平面間の距離が好ましくはビームのサイクロトロン軌道の曲率半径のほんの何分の一であるように複数のフォイルを配置する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （関連出願に対する相互参照） その全内容が参照してここに組み込まれる、１９９９年１１月８日に出願され
た米国仮出願６０／１６４，１３６号の本出願は、米国特許第１１９（ｅ）条に
基づいて優先権を主張する。
【０００２】 （発明の分野） 本発明は、イオンビームを整形するためにフォイルを使用する技術に関するも
のである。
【０００３】 （発明の背景） イオンビームは、科学的研究、医学および産業目的において多数の重要な用途
を有する。この用途は、素粒子物理学の研究、原子物理学および化学製品の研究
、アイソトープ生成、医用研究および治療、イメージング、硬い材料への記入、
切断等を含むが、これに限定されない。イオンビームの発生、整形および指向は
、イオン発生器、磁界発生器、および磁界レンズを含む装置ならびにこれらの性
能を制御する複雑な回路を必要とする。
【０００４】 そのまさしく特性によってイオンビームは、荷電粒子で構成される。この粒子
の荷電は、ビームを形成する粒子の加速を可能にするために必要である。荷電粒
子ビームの指向は、荷電粒子は互いに反発する傾向があるために、複雑で、高価
な装置を必要とする。したがって、イオンビームの制御は、さらに複雑で、高価
な装置を必要とする。
【０００５】 イオンビーム発生器は、一般にターゲット上に指向さりる主ビームを有してい
る。ファンデグラフタンデム発生器は、一般的には低エネルギーイオンビームを
発生するために使用される。サイクロトロン加速器は、一般的には高エネルギー
イオンビームを発生するために使用される。
【０００６】 イオンビームを使用する用途では、もちろん特に用途が照射されたターゲット
を壊すかあるいは変えるように設計されていない場合、一般的には照射されたタ
ーゲットの無傷を保持することを望む。経済的および効率的な考慮すべき事項は
、できるだけ多くのイオンビームの電力を使用しようと試みることを必要とする
。理想的には、発生されたイオンビームの電力の全てをターゲット上に指向する
ことを好む。しかしながら、イオンビームの強度プロフィールは、高強度領域（
熱点）を有する。例えば、実際のイオンビームの断面は、中心に強度ピークを有
するガウス分布によって完全に近似される。ターゲットの温度分布は、入射力の
強度分布によって決定される。すなわち、より高い電力強度にさらされたターゲ
ットの領域はより高い温度を有する。したがって、熱点は、ターゲットが熱損傷
し始める種の役目を果たし、したがってイオンビームの使用可能な全電力の効率
を制限する。
【０００７】 さらに、全ターゲット材料は固体の形ではない。例えば、多数の用途は、気体
あるいは液体の形を有するターゲットを必要とし、あるいは使用する。このよう
なターゲットは、ターゲット材料を収容できる容器、通常薄いフォイルを必要と
する。しかしながら、容器は、ターゲット上に照射されたイオンビームの一部を
吸収するので、熱くもなる。したがって、照射イオンビームの非均一強度プロフ
ィールは、入射イオンビームの熱点にさらされる点の容器壁を破ることによって
（熱損失による）ターゲット材料の閉じ込めの損失を生じる。
【０００８】 さらに、アイソトープ生成においてサイクロトロンをさらに役立つようにする
新世代のサイクロトロンは、増加する電力機能を有する。しかしながら、上記に
説明されるように、ターゲットは、新しいサイクロトロン共鳴器によって発生さ
れたイオンビームのより高い電力を処理するその能力において遅れている。新し
い合金をターゲット基板として使用し、冷却効率を高めるターゲットの設計の最
適化によって、ターゲットは、より高い電力を有するイオンビームを処理できる
。しかしながら、このような改善点は、その可能な改善の限界に達している。
【０００９】 熱損傷に加えて、熱点は非均一生成物をもたらす。例えば、多数のアプリケー
ションは、イオンビームを親ターゲット上に照射することによって発生されるア
イソトープから構成される特別の材料を必要とする。したがって、熱点を有する
イオンビームは、ターゲット材料内のアイソトープの非均一分布をもたらので、
アイソトープ生成および親材料利用の歩留まりを低くする。
【００１０】 したがって、イオンビームの利用可能な電力を使用する効率を増加させるため
に、ユーザは、イオンビームの断面内の強度領域を減らすためにイオンを熱点か
ら取り除くことによってイオンビームの強度プロフィールを再整形しなければな
らない。理想的には、電力の全てを使用できるようにシルクハット強度プロフィ
ールを有するイオンビームが得られるべきであることが望ましい、すなわち満た
すことが特に困難である要求である。
【００１１】 ビームの熱点の強度を減らす１つの方法は、ビームの焦点をぼかし、ビームを
ターゲット形状に整えることにある。ビームの焦点をぼかすことは、ターゲット
を両翼に移動させることによってターゲット上に配置されたピークエネルギーを
減らすので、ターゲット表面の最高温度を減らす。しかしながら、このようなト
リミングは、発生されたエネルギービームの一部を費やし、さらに動作中周囲放
射レベルを増加させる。これは、役に立たない、危険な結果である。通常のやり
方では、ビームの約１０％〜２０％だけが一般的には整えられる。
【００１２】 ピーク強度を減らす他の方法は、高性能の多極磁気レンズ（例えば、６極磁気
レンズのための特別に設計された新しい形状）を使用し、ビーム断面を再整形し
、平らにすることにある。このような方式を実行する際の欠点は、このレンズの
相対的な不変特性および配置に関して必要とされる余分の床空間と結合されるこ
のような複合磁気レンズの設計および製造コストである。したがって、現在、こ
のような方式は限られた実際的な使用法を有する。
【００１３】 同様な議論は、ビームを回転させるかあるいはビームを掃引した使用法を制限
する。さらに、このような掃引ビームはなお、高強度密度を有するので、照射タ
ーゲットに瞬間的な応力を生じる。これらの応力の熱サイクリングは、金属疲労
の結果として照射ターゲットの早すぎる故障をもたらす。したがって、イオンビ
ームの使用可能な電力の使用を増加させる方法に対する要求が存在する。
【００１４】 （発明の概要） 本発明は、イオンビームの熱点の強度密度を減じるようにイオンビームを整形
するために複数の分離フォイルを示す方式を提供する。より詳細には、複数のフ
ォイルは、互いに非常に接近して置かれ、少なくとも１つのフォイルは、ビーム
の一部を遮り、異なる時間にビームの異なる一部のイオンから電荷を取り除くの
で、イオンビームを整形する。基本レベルで、本発明の方式は、連続するフォイ
ルの平面間の距離が好ましくはビームのサイクロトロン軌道の曲率半径のほんの
何分の一であるように複数のフォイルを配置する。
【００１５】 本発明の方式は、既存の加速器によって発生されたイオンビームの強度密度を
整形し、その有用性を高めるために非常に簡単で制御可能な特性の低コスト実現
を使用する長所を有する。簡単で安価な方法の本発明の方式は、単一イオンビー
ムをほぼ平行であり、制御可能な分離を有する複数のイオンビームに分割するた
めに使用できる。それ自体、単一イオンビームは、照射ターゲット上の最高強度
密度を減じることができるように複数のビームに分割でき、ターゲット上に置か
れた全エネルギーは減らさない。
【００１６】 本発明の他の態様および長所は、例示だけで示され、したがって本発明を限定
するものではない詳細な説明および上記に示された添付図面を解することで明ら
かになる。
【００１７】 （好ましい実施例の詳細な説明） 本発明は、イオンビームの熱点の強度密度を減じるようにイオンビームを整形
するために複数の分離フォイルを示す方式を提供する。より詳細には、複数のフ
ォイルは、互いに非常に接近して置かれ、少なくとも１つのフォイルは、ビーム
の一部を遮り、異なる時間にビームの異なる一部のイオンから電荷を取り除くの
で、イオンビームを整形する。基本レベルで、本発明の方式は、連続するフォイ
ルの平面間の距離が好ましくはビームのサイクロトロン軌道の曲率半径のほんの
何分の一であるように複数のフォイルを配置する。
【００１８】 本発明の典型的な実施例は、互いに非常に接近して置かれた２つのフォイルを
使用し、異なる時間に発生された負のイオンビーム（例えば、Ｈ‐‐イオンを含
むイオンビーム）の異なる一部の負のイオンから電子を取り除くので、このイオ
ンビームを整形する。このイオンビームは、ファンデグラフタンデム発生器、サ
イクロトロン加速器等を含むが、これに限定されないいかなる発生源によっても
発生される。本発明は、任意の特定のイオンビーム発生器に限定されない。
【００１９】 フォイルの少なくとも１つはビームの一部を遮る。連続しているフォイルの平
面間のビームの軌道路に沿った距離は、好ましくはビームのサイクロトロン軌道
の曲率半径のほんの何分の一である。用語「ほんの何分の一」は、１０％よりも
大きくないことを示すために使用される。大部分の用途では、連続するフォイル
間の軌道距離は、１０ミリメートル（ｍｍ）に等しいかあるいはそれよりも小さ
く、多数の用途では、軌道距離は２ｍｍに等しいかあるいはそれよりも小さい。
フォイルは、多数の自由、あるいはほぼ自由の電子を有するように配置されてい
る。例えば、フォイルは、電気的に接地される薄いグラファイトストリップとし
て実現できる。フォイルは、電子をフォイルを通り抜ける負のイオンから取り除
く。したがって、この例では、Ｈ‐‐イオンはＨ＋になる。
【００２０】 発生された負のイオンビームは、電子をビームの断面の第１のの半分から取り
除く第１のフォイルに衝突する。ビームの切り換えの電子軌道のこの半分の取り
除かれた荷電イオンは、このようにイオンビームから抽出され、ターゲットの方
へ向けられる。負のイオンビームの残りの部分は、第１のフォイルから短い距離
、例えば数ミリメートルに配置された第２のフォイルに衝突し、電子をビームの
断面の残りの部分から取り除く。次に、ビーム切り換えの電子軌道のこの残りの
部分からの取り除かれた荷電イオンは、このようにイオンビームから抽出され、
ターゲットに向けられる。イオンビームの２つの抽出部は、２つのフォイルの平
面間の距離によって決められる距離によって各々から分離された位置のターゲッ
トを照射する。このようなフォイルは、薄いグラファイト膜（例えば、５００オ
ングストローム）で作ることができる。
【００２１】 ２つの別個であるが、接近したイオンビームに分割される単一のイオンビーム
の利点は、図１および図２を参照することによって理解できる。図１（ａ）は、
ターゲット上に照射されるガウスプロフィールを有する既知の技術によって発生
される単一イオンビームの強度プロフィールを示している。本例では、８ｋＷビ
ームは、３０ｍｍ×８０ｍｍのターゲット上の中心を目標にされる。これらの寸
法のターゲットは、しばしばアイソトープ生成のために使用される。７．３５Ｍ
Ｗ／ｍ２の発生されたイオンビームのピークエネルギー密度は、約１０４℃の温
度を十分冷却されたターゲット上に生じる。この値は、丁度基準点のように使用
されるが、実際には多数のターゲット材料に対する上限である。より強力なビー
ムは、比較的に高い温度を発生する。ガウスビームは、元の楕円から８０％の矩
形状に先端を切り取られたように示される。
【００２２】 図２（ａ）は、ターゲット表面の四分円の熱プロフィールを示している。この
熱プロフィールは、図１（ａ）の単一ピークイオンビームによるターゲットの加
熱をモデリングするためにＡｎｓｙｓ５．５．３熱モデリングプログラムを使用
して得られる。このモデル化結果は、モデリングと実験との間の非常に高い相関
で実験的に検証された。
【００２３】 図１（ｂ）は、図１（ａ）のプロフィールを有するイオンビームによる照射の
ために使用されるターゲットと同じのプロフィール上に照射されたガウスプロフ
ィールを有する本発明によって発生された双対イオンビームの強度プロフィール
を示す。２つのイオンビームの強度のピークは、約４０ｍｍの間隔をあけられて
いる。この場合、各ビームは５ｋＷを供給する。したがって、双対イオンビーム
は、１０ｋＷの全部をターゲットに供給する。前述のように、結合ビーム形状は
ビーム電力の８０％をターゲットに置くために整えられる。図１（ｂ）の双対ピ
ークビームに対する最高ビーム強度は、図１（ａ）の単一ピークビームの場合に
７．３５ＭＷ／ｍ２よりもわずかに低い７．２ＭＷ／ｍ２であることが分かり得
る。
【００２４】 図２（ｂ）は、図１（ｂ）の双ピークイオンビームによって照射されるターゲ
ット表面の四分円上の熱プロフィールを示す。しかしながら、ターゲット上への
図１（ｂ）の双対ピークビームによって供給される（８ｋＷに比べて）１０ｋＷ
のより高い全電力を考察すると、１０２℃だけの最大温度が得られる。ターゲッ
トに対するこの温度は、比較に値し、実際に同一のターゲットに対して１０４℃
の温度よりも小さく、図１（ａ）の単一ピークイオンビームによる８ｋＷの供給
から生じる。図２（ａ）を図２（ｂ）に比較することは、双対ピークイオンビー
ムがターゲットの表面中の通常より低い温度分布も生じることを生じる。したが
って、図２（ａ）および図２（ｂ）は、ターゲットの温度を増加（実際は減少）
させないでターゲット上に置かれた全電力（１０ｋＷ対８ｋＷ）を増加させる本
発明の能力を実証する。
【００２５】 本発明の概念の典型的な実施例は、質量ｍ、電荷ｑを有し、磁界Ｂに垂直な速
度ｖで移動する粒子の軌道を制御する物理学の簡単な精査でより良く理解できる
。このような幾何学的形状の下で、この粒子の軌道は、下記の式によって示され
るＲ（単位は、ガウス単位、ここでｃは光の速度である）の半径を有する円であ
る。 Ｒ＝（ｍ＊ｃ＊ｖ）／（ｑ＊Ｂ） 式（１） 式（１）で計算されるような半径Ｒを有する円の中心は、 （１）速度ｖがｘ方向にある場合、 （２）電荷ｑが正である場合、および （３）磁界Ｂがｚ方向にある場合、 正のｙ半球にある。 ｑの符号、ｖの方向、あるいはＢの方向の変化は、ビームの軌道の中心の位置の
それぞれの切り換えを伴う。例えば、ｑの符号だけが、正の電荷の代わりにｑが
負の電荷を有するために変更される場合、円の中心は下部ｙ半球に切り換えられ
る。一方、ｖが負のｘ方向にあり、磁界が負のｚ方向にある場合、２つの切り換
えが中心を上部ｙ半球に戻すために、円の中心は、上部ｙ半球にある。
【００２６】 図３（ａ）は、本発明の概念の第１の典型的な実施例を示す図である。（例え
ば、ガウスプロフィールによって示された強度プロフィールを有するＨ‐‐イオ
ンで構成される）負のイオンビーム１０は、反時計回りの方向にページの平面に
移動する。このビーム１０は、（図３（ａ）あるいは本発明の他の典型的な実施
例を示すその後の図に示されていない）ページに垂直な磁界が存在するために上
部ｙ半球に中心を有する円形軌道を有する。加速形状のために、イオンビームの
イオンは、下方に移動するときイオンの運動エネルギーを増加させる（しかしな
がら、本発明は、印加磁界によって軌道加速されるだけで、線形加速されない装
置で実施できる。この場合のイオンビーム１０は一定の軌道速度を有する）。
【００２７】 （例えば、電気的に接地される５００オングストロームの薄いグラファイト膜
で作られる）フォイル２０は、ビーム１０の上部半分を遮り、このようにイオン
をＨ＋に変換するビームの上部半分のほとんどあらゆるＨ‐‐イオンから２つの
電子を取り除く。したがって、フォイル２０は、ビーム１０の上部半分を形成す
るイオンの電荷の符号および大きさを変更する。したがって、フォイル２０を通
過した後のビーム１０の上部半分は、その中心を上部ｙ半球から下部ｙ半球へ切
り換える。さらに、フォイル２０を通り抜けた後のビーム１０の上部半分は、し
たがって、ビーム１０がフォイル２０に当たる直前に軌道半径の２倍である軌道
半径を有する。ビーム１０の上部半分のイオンは、このようにビームレット１２
として抽出される。
【００２８】 （例えば、電気的に接地される５００オングストロームの薄いグラファイト膜
で作られる）フォイル３０は、ビーム１０の下部半分を遮り、このようにイオン
をＨ＋に変換するビームの下部半分のほとんどあらゆるＨ‐‐イオンから２つの
電子を取り除く。したがって、フォイル３０は、ビーム１０の下部半分を形成す
るイオンの電荷の符号および大きさを変更する。したがって、フォイル３０を通
過した後のビーム１０の下部半分は、その中心を上部ｙ半球から下部ｙ半球へ切
り換える。さらに、フォイル３０を通り抜けた後のビーム１０の下部半分は、し
たがって、ビーム１０がフォイル３０に当たる直前に軌道半径の２倍である軌道
半径を有する。ビーム１０の下部半分のイオンは、このようにビームレット１３
として抽出される。
【００２９】 図３（ａ）では、軌道距離９０（ビーム１０の軌道路に沿った距離）は、フォ
イル２０および３０の平面を分離する。フォイル２０および３０の平面間の距離
９０は、好ましくは、ビームのサイクロトロン軌道の曲率半径のほんの何分の一
である。フォイル２０および３０のそれぞれの平面はページに垂直である。しか
しながら、図３（ａ）では、明らかにするために傾斜されたフォイル２０および
３０が示されている。さらに、（図４〜図６におけるように）図３（ａ）では、
ビームレット１２および１３の発散抽出は、明らかにするために誇張されている
。
【００３０】 ターゲット上の照射のプロフィール（ビームレット１２および１３の組合せ）
は、フォイル２０とフォイル３０との間の距離９０によって決められる。図３（
ｂ）は、ターゲット上の照射に対するシルクハット状強度プロフィールを示して
いる。ビームレットの実際の強度プロフィールよりもむしろ、簡単にするために
、この図およびその後の図のビームレットプロフィールは、円の一部として示さ
れ、もちろん、実際のビームレットプロフィールは、ガウスプロフィールに関連
し、２次元のビームプロフィールにわたって変わる。フォイル２０はフォイル３
０から上流にあるために図３（ｂ）に示されたプロフィールが生じる。ビームレ
ット１３のイオンから上流に抽出されるので、一般に抽出される場合により低い
速度を有するために、ビームレット１２のイオンは、ビームレット１３に対する
曲率半径よりも小さい曲率半径を有するターゲットに向けられる。式（１）によ
れば、ビームレット１２の曲率半径とビームレット１３の曲率半径との差は、抽
出点でイオンの速度の差に比例する。
【００３１】 フォイル２０とフォイル３０の差と同様に、ビームレット１２の曲率半径とビ
ームレット１３の曲率半径との差（距離９０）は、ビームレット１２と１３との
間の完全な平行関係からの離脱をもたらす。しかしながら、式（１）を形成する
パラメータの注意深い操作によって、ユーザは、まさしくほぼ平行なビームレッ
トを得ることができる。例えば、一定の速度のイオンビームとともに２メートル
の典型的なサイクロトロンの半径および（サイクロトロン軌道の半径の１／１０
００のフォイル分離を生じる）フォイル２０と３０との間の軌道距離に対して２
ｍｍを使用することは、非常に小さい（この場合は１／１０００ラジアン）ビー
ムレット間にある角度を生じる。しかしながら、本発明は、ほぼ平行なビームレ
ットを発生することに限定されないことに注目すべきである。実際に、本発明は
、ビームレットの強度プロフィールの整形に加えて発生されたビームレット間の
発散角を制御するために実施できる。
【００３２】 ターゲットの表面上に、ビームレット１２と１３との間の分離は、ビームレッ
ト１２の曲率半径とビームレット１３の曲率半径との差および距離９０によって
制御可能なように決められる。距離９０に加えて、いろいろな他のパラメータは
、ターゲット表面でビームレット１２および１３間の分離を制御するために使用
できる。これらのパラメータは、磁界、取り除いた後のイオンの残留電荷、抽出
点の軌道のイオンの速度、イオンの質量、および抽出点とターゲットとの間の距
離を含むが、これに限定されない。
【００３３】 図３（ａ）に取り入れられるような本発明の概念は、フォイル３０がフォイル
２０から上流にある形状で実現できる。図３（ｃ）は、フォイル３０をフォイル
２０から上流に配置することから生じるターゲット上の照射プロフィールを示す
。この形状では、ビームレット１３は、最初に抽出される。すなわち、ビームレ
ット１３は、ビームレット１２よりも小さい曲率半径を有するので、図３（ｃ）
に示されたプロフィールのビームレット１３および１２は、図３（ｂ）に示され
た位置から切り換えられたこのビームレットの位置を有する。第１の典型的な実
施例によって説明されるように、フォイルの順序は、ユーザがイオンビームの整
形および複数のビームレットへの分割を制御するために操作できるパラメータで
ある。
【００３４】 本発明の概念を実施する実施例では、フォイルは、別個の位置決めおよびフォ
イルの傾斜を可能にする別個のマイクロポジショナに配置できる。それとは別に
、フォイルは同じホルダ上に配置できるので、フォイルの位置決めを固定する。
ビーム１０の一部を抽出するフォイルを傾斜させることは、他のイオン（これら
のイオンは下流に傾斜されたフォイルの一部によって遮られる）よりも早く抽出
されるいくつかのイオン（これらのイオンは上流に傾斜されるフォイルの一部に
よって遮られる）を生じるので、抽出ビームレットの拡大を生じる。したがって
、フォイルを傾斜させることは、（フォイル間の軌道距離に加えて）強度をさら
に再分配するかあるいはビームプロフィールを整形するためにパラメータとして
使用できる。傾斜は、例えば、偏心化強度ピークを有するビームあるいは異方性
ビーム幅を有するビームの強度プロフィールを整形するためにいずれか１回に複
数のフォイルの１つ以上に用いることができる。
【００３５】 本発明は、同一あるいは異なる強度プロフィールを有するビームレットを生じ
る異なる領域を有するイオンビームを遮るフォイルを使用して実施できる。
【００３６】 図３（ａ）の典型的な実施例におけるようにビーム１０の一部だけを遮る複数
のフォイルを使用する代わりに、本発明は、少なくとも１つのフォイルがビーム
１０の一部を遮り、１つのフォイルがビーム１０の全てを遮る複数のフォイルを
使用して実施できる（この全ビーム遮断フォイルは下流にある最後のフォイルで
ある）。本発明の概念の第２の典型的な実施例を示すこのような実施は図４に示
される。連続フォイルの平面間のビーム路に沿っての距離９０は、好ましくは、
ビームのサイクロトロン軌道の曲率半径のほんの何分の一である。
【００３７】 第１の典型的な実施例におけるように、第２の典型的な実施例は、２つのフォ
イル（ビーム１０の上部半分を遮る第１のフォイル２０および第２のフォイル３
０）を使用し、イオンビーム１０を抽出する。さらに、第１の実施例におけるよ
うに、第２の実施例の上部フォイル２０は、底部フォイル３０から上流にある。
さらに、第１の実施例におけるように、第２の実施例のフォイル２０は、ビーム
１０の上部半分を遮り、ビームレット１２を抽出する。しかしながら、第１の実
施例に違って、フォイル３０は、ビームレット１３をビーム１０の残りの部分か
ら抽出する際にビーム１０およびビームレット１２の残りの部分を遮る。フォイ
ル３０によるビームレット１２の遮断は、ビームレット１２は既に電子を取り除
かれているために、ビームレット１２に影響を及ぼさない。
【００３８】 図４におけるように第２の典型的な実施例は、後述される典型な実施例を参照
して説明されるように、ビーム１０を部分的に遮り、ビームレットを抽出する複
数のフォイルで実施でき、ビーム１０を完全に遮るフォイルは、ビームを部分的
に遮るフォイルの全てから下流にある。
【００３９】 第２の典型的な実施例におけるような本発明の概念を実現することは、イオン
ビーム１０の強度プロフィールの再整形を変えるためにフォイルの操作を簡単に
する。例えば、ビーム１０の再整形を変更するために、ユーザは、フォイル３０
の位置を変える必要がなく、フォイル２０の位置の変更およびフォイル２０およ
び３０の傾斜は十分である。（上流のフォイルの全ビーム遮断領域を越えて）最
後のフォイルの増分ビーム遮断領域は、電荷を取り除く限り関連しているので、
強度プロフィール整形が関連していることに注目すべきである。したがって、第
２の実施例は、製造し、操作するのがより困難である狭いフォイルを使用する代
わりにビームの薄い領域内で強度を整形するために単一の大きな領域フォイルの
容易な機械的操作を可能にすることによって（全てのその実施例における）本発
明の実施を簡単にする。
【００４０】 図５（ａ）は、本発明の概念の第３の典型的な実施例を示す図である。第３の
実施例では、３つのフォイル（上部フォイル２０、底部フォイル３０、および中
間フォイル４０）は、２つのフォイルの代わりに、ビーム１０を抽出し、それを
ターゲットの上に向ける。上部フォイル２０および底部フォイル３０は、ビーム
１０の同じ部分を遮り、各々は、中間フォイル４０によって遮られた部分よりも
大きい部分を遮る。本実施例では、上部フォイルは、他の２つのフォイルから上
流に置かれている。この上部フォイル２０は、ビーム１０からビームレット１２
を抽出する。次に、中間フォイル４０は、この流れにあり、上部フォイル２０か
ら軌道距離９１に配置されている。この中間フォイル４０は、ビームレット１４
をビーム１０の残りの部分から抽出する。最後に、中間フォイル４０から軌道距
離９２に配置されている底部フォイル３０は、この流れにある。この底部フォイ
ル３０は、ビーム１０の残りの部分であるビームレット１３を抽出する。連続す
るフォイルの平面間のビームの経路に沿った距離は、好ましくはビームサイクロ
トロン軌道の曲率半径のほんの何分の一である。本発明の概念の実現では、フォ
イルは、フォイルの別個の位置決めおよび傾斜を可能にするマイクロポジショナ
に配置されている。
【００４１】 図５（ｂ）は、ビームレット１２、１３、および１４の抽出から生じるターゲ
ット上の照射の強度に対するシルクハット状プロフィールを示している。図５（
ｂ）のシルクハットプロフィールは、図３（ｂ）のシルクハットプロフィールよ
りもビーム１０の強度のより均一の再整形であるべきである。上部フォイル２０
は、他の２つのフォイル３０および４０から上流にあるために、図５（ｂ）に示
されたプロフィールが生じる。このビームレット１２は、他の２つのビームレッ
ト１３および１４に対する曲率半径よりも小さい曲率半径を有するターゲットに
向けられる。同様な推論によって、ビームレット１４の曲率半径は、ビームレッ
ト１３に対する曲率半径よりも小さい。式（１）によれば、ビームレット１２、
１３、および１４の曲率半径間の差は、その抽出点のイオンの速度の差に比例す
る。
【００４２】 ビームレット１２、１３、および１４の曲率半径間の差ならびにフォイル２０
、３０、および４０の平面間の差（距離９１および９２）は、ビームレット１２
、１３、および１４間の完全な平行関係からの離脱をもたらす。ターゲット表面
上で、ビームレット１２、１３、および１４間の分離は、ビーム１２、１３、お
よび１４の曲率半径と距離９１および９２との差によって制御できるように決め
られる。距離９１および９２に加えて、いろいろな他のパラメータは、ターゲッ
ト表面でビームレット１２、１３、および１４間の分離を制御するために使用で
きる。これらのパラメータは、磁界、取り除いた後のイオンの残留電荷、抽出点
の軌道のイオンの速度、イオンの質量および抽出点とターゲットとの間の距離を
含むが、これに限定されない。
【００４３】 本発明の概念の実現では、フォイルは、フォイル２０、３０、および４０の別
個の位置決めおよび傾斜を可能にするマイクロポジショナに配置されている。ビ
ーム１０の一部を抽出するフォイルを傾斜することは、他のイオン（これらのイ
オンは下流に傾斜されたフォイルの一部によって遮られる）よりも早く抽出され
るいくつかのイオン（これらのイオンは上流に傾斜されるフォイルの一部によっ
て遮られる）を生じるので、抽出ビームレットの拡大を生じる。ビームレット１
４はビームレット１２および１３の大部分に重なるように拡大され、さらにター
ゲットの表面上の生じる強度プロフィールを均一にするるので、本実施例の実施
は傾斜した中間フォイル４０を用いる。図５（ｃ）は、中間フォイル４０を傾斜
することから生じ、したがってビームレット１４を拡大する強度プロフィールを
示す図である。
【００４４】 第１の典型的な実施例によって説明されるように、フォイルの順序は、ユーザ
がイオンビームの整形および複数のビームレットへの分割を制御するために操作
できるパラメータである。
【００４５】 図６（ａ）は、本発明の概念の第４の典型的な実施例を示す図である。第４の
実施例では、４つのフォイル（上位上部フォイル２２、下位上部フォイル２３、
上位下部フォイル３２、および下位下部フォイル３３）は、ビーム１０を抽出し
、このビームをターゲット上に向けるために使用される。上位上部フォイル２２
および下位下部フォイル３３は、ビーム１０の同じ部分を遮り、各々は、自ら同
じ部分を遮る下位上部フォイル２３および上位下部フォイル３２の各々によって
遮られる部分よりも多くの部分を遮る。本実施例では、上位上部フォイル２２は
、他の３つのフォイルから上流に配置され、ビームレット１２２をビーム１０か
ら抽出する。次に、下位上部フォイル２３は、この流れにあり、上位上部フォイ
ル２２から軌道距離９１に置かれ、ビームレット１２３をビーム１０の残りの部
分から抽出する。次に、上位下部フォイル３２は、この流れにあり、下位上部フ
ォイル２３から軌道距離９２に置かれ、ビームレット１３２をビーム１０の残り
の部分から抽出する。最後に、下位下部フォイル３３は、この流れにあり、上位
下部フォイル３２から軌道距離９３に配置され、ビーム１０の残りの部分である
ビームレット１３３を抽出する。ビームの経路に沿っての連続するフォイルの平
面間の距離は、好ましくは、ビームのサイクロトロン軌道の曲率半径のほんの何
分の一である。本発明の概念の実現では、フォイルは、フォイルの別個の位置決
めおよび傾斜を可能にするマイクロポジショナに配置されている。
【００４６】 図６（ｂ）は、ビームレット１２２、１２３、１３２、および１３３から生じ
るターゲットへの照射の強度に対するシルクハット状プロフィールを示している
。図６（ｂ）のシルクハットは、図３（ｂ）および図５（ｂ）のシルクハットプ
ロフィールよりもビーム１０の強度プロフィールのより均一の再整形であるべき
である。上位上部フォイル２２は他のフォイル２３、３２、および３３から上流
にあるために、図５（ｂ）に示されたプロフィールが生じる。ビームレット１２
２は、他のビームレット１２３、１３２、および１３３に対する曲率半径よりも
小さい曲率半径を有するターゲットに向けられる。同じ推論によって、ビームレ
ット１２３の曲率半径は、他のビームレット１３２および１３３に対する曲率半
径よりも小さい。そして同様に、ビームレット１３２の曲率半径は、ビームレッ
ト１３３に対する曲率半径よりも小さい。式（１）によれば、ビームレット１２
２、１２３、１３２、および１３３の曲率半径間の差は、その抽出点のイオンの
速度の差に比例する。
【００４７】 ビームレット１２２、１２３、１３２、および１３３の曲率半径間の差ならび
にフォイル２２、２３、３２、および３４（距離９１、９２、および９３）は、
ビームレット１２２、１２３、１３２、および１３３間の完全な平行関係からの
離脱をもたらす。ターゲット表面上で、ビームレット１２２、１２３、１３２、
および１３３間の分離は、曲率半径とこの曲率半径間の距離との差によって制御
できるように決められる。さらに、いろいろな他のパラメータは、ターゲット表
面でビームレット１２２、１２３、１３２、および１３３間の分離を制御するた
めに使用できる。これらのパラメータは、磁界、取り除いた後のイオンの残留電
荷、抽出点の軌道のイオンの速度、イオンの質量および抽出点とターゲットとの
間の距離を含むが、これに限定されない。
【００４８】 本発明の概念の実現では、フォイルは、フォイル２２、２３、３２、および３
３の別個の位置決めおよび傾斜を可能にするマイクロポジショナに配置されてい
る。ビーム１０の一部を抽出するフォイルを傾斜させることは、他のイオン（こ
れらのイオンは下流に傾斜されたフォイルの一部によって遮られる）よりも早く
抽出されるいくつかのイオン（これらのイオンは上流に傾斜されるフォイルの一
部によって遮られる）を生じるので、抽出ビームレットの拡大を生じる。ビーム
レット１４はビームレット１２３および１３２の大部分に重なるように拡大され
、さらにターゲットの表面上の生じる強度プロフィールを均一にするので、本実
施例の実施は傾斜したフォイル２３および３２を用いる。
【００４９】 第１の典型的な実施例によって説明されるように、フォイルの順序は、ユーザ
がイオンビームの整形および複数のビームレットへの分割を制御するために操作
できるパラメータである。
【００５０】 ここに開示された本発明の原理に照らして、４つ以上のフォイルは、ビームの
強度プロフィールを整形するかあるいはいろいろなビームレットをビームから得
るために使用できる。
【００５１】 本発明の実施では、イオンビームの強度プロフィールを結像する装置は、ユー
ザが前述された典型的な実施例のいずれにより強度プロフィールを対話式に整形
できるようにプロセッサおよびディスプレイ装置とともに使用できる。例えば、
結像装置は、（例えば、ターゲットの表面を観測することによって）強度を得て
、このプロセッサは、得られたデータをユーザによって指定された指定プロフィ
ールと比較する。この場合、結像されたプロフィールと所望のプロフィールとの
差がユーザによって設定された閾値を超える場合、プロセッサは、（フォイル間
の軌道距離、フォイルが遮るイオンビームの領域、イオンビームの軌道路に対す
るフォイル平面の傾斜角、フォイル間の距離およびターゲット等を含むが、これ
に限定されない）パラメータを変え、この差を閾値内に導くことができる。この
ような方式は、特定の制約を受けるパラメータを変えることによって特定の全ビ
ームレット分布を得るために最適化を使用してさらに自動化される。
【００５２】 本発明は単一イオンビーム１０に関して説明されたけれども、フォイルを通り
抜けるイオンビームプロフィールを整形するために複数のフォイルを接近して配
置する本発明の概念は、１度に単一のフォイルを通り抜ける複数のイオンビーム
に応用できる。さらに、本発明は、抽出された整形ビーム１０（抽出された複数
のビームレット）によってターゲットを照射するように説明されているけれども
、複数の発生されたビームレットは、含む他の介在装置に入射できる。磁気レン
ズは、例えば、ビームレットがターゲットに入射する前に本発明によって発生さ
れたビームレットをさらに整形あるいは再指向するために使用できる。本発明に
より発生されたビームレットは、次の加速段の発生源としても使用できる。さら
に、本発明は、このようなビームレットを要する用途で使用するためのまさしく
ほぼ平行なビームレットを生成するために使用できる。
【００５３】 ここに開示された本発明は、負に荷電された水素のイオンビームに限定されな
い。その代わりに、本発明は、水素、ヘリウム等の他のアイソトープを含むが、
限定されない他の元素イオンあるいは分子イオンで使用できる。
【００５４】 電荷を取り除くフォイルを形成する好ましい材料としてグラファイトを使用す
る本発明の典型的な実施例が示されている。しかしながら、グラファイトの代わ
りに、他の材料は、タングステンあるいはニオブ、あるいは加熱された場合導電
するセラミックのような絶縁体を含むが、これに限定されないフォイル材料とし
て使用できる。さらに、固体の代わりに流体は、電荷を取り除くフォイルとして
使用できる。すなわち、例えば、液体あるいは気体ジェットはフォイルとして使
用できる。さらに、本発明の典型的な実施例では５００オングストロームは、電
荷を取り除くフォイルの厚さに対する例として使用された。多数の用途は、１０
０オングストローム〜５ミクロンの範囲にある厚さを有する単一グラファイトフ
ォイルを実施する。フォイルの厚さを薄くすることが機械的支持問題を生じ、フ
ォイルの厚さを薄くすることがイオンビーム透過を減らすことを忘れてはならな
くて、本発明は、イオンビームのフォイルの吸収係数およびその張力強度によっ
て決められる特定のフォイルの厚さを使用して実施できる。
【００５５】 本発明を実施する際に実現される複数のフォイルは、イオンビームの初期強度
プロフィールおよび整形イオンビームの所望の強度プロフィールによって決めら
れる直線あるいは曲線から成るエッジを有することができる。さらに、本発明を
示す典型的な実施例は、イオンビームの初期のガウス強度プロフィールをシルク
ハット状強度プロフィールに整形することに向けられているけれども、その代わ
りに、本発明は、イオンビームの最初の強度プロフィールを任意の他の特定の強
度プロフィールに整形するように実施できる。さらに、本発明の典型的な実施例
を説明する図面は、複数の直線エッジを有する複数のフォイルを示すけれども、
その代わりに本発明は、イオンのビームの最初の強度プロフィールおよび整形イ
オンビームの所望の強度プロフィールによって決められる直線および曲線から決
められる非平行エッジを有する複数のフォイルを使用して実施できる。さらに、
本発明を示す典型的な実施例では、フォイルのいくつかはイオンビームの同じ部
分を遮ったけれども、その代わりに本発明は、イオンビームの初期強度プロフィ
ールおよび整形イオンビームの所望の強度プロフィールによって決められるイオ
ンビームの非同一部分を遮る複数のフォイルを使用して実行できる。
【００５６】 本発明によって抽出される複数のビームレットは、非対称的に（例えば、曲げ
られる）衰退翼を有する強度プロフィールを含む識別特性を有する。他の特徴の
中のこの識別特性は、本発明を実施する際に、イオンビームの異なる部分を再配
置することによってイオンビームの強度プロフィールを均一にすることを助ける
。さらに、本発明によって抽出される複数のビームレットは、同じ強度プロフィ
ールを有するように発生し、ターゲットの制御可能な距離によって分離できる。
このようなビームレットは、同じ機能を有するように発生でき、その発生点は、
事実上（イオンビームの軌道半径と比較する場合）合体され単一点になり、その
抽出フォイルは、同じイオンビーム遮断断面を有するように設計できる。ターゲ
ット上に入射する場合にこのようなビームレットの分離は、（前述されるような
）ビームレットを発生し、制御可能なように分離されたビームレットの発生を可
能にするパラメータを変えることによって制御できる。したがって、本発明は、
互いの近くで間隔をあけられた複数のターゲットを照射する際に使用するための
同じビームレット（あるいは指定された異なるビームレット）への単一ビームの
分割を可能にする。したがって、本発明は、簡単な方式によって細かく整形され
、安価で制御されるイオンビームによって接近して置かれたターゲットの並列処
理を可能にする。ここに示された原理は、ユーザの異なる指定されたビームレッ
ト強度プロフィールおよびユーザの異なるが同時発生の用途を処理するためのビ
ームレット間の発散角を満たす複数のビームレットを生じるためにも使用できる
。
【００５７】 本発明は、所定の典型的な実施例を参照してかなり詳細に説明されているけれ
ども、本発明のいろいろな修正および用途は本発明の範囲および精神から逸脱し
ないで実現されてもよいことが明らかであることは当然である。本発明の範囲は
、ここに示された特許請求の範囲によってのみ限定されることを示している。
【図面の簡単な説明】
【図１（ａ）】 単一ビームの場合の強度プロフィールの図である。
【図１（ｂ）】 双対ビームの場合の強度プロフィールの図である。
【図２（ａ）】 図１（ａ）のイオンビームによって照射されるターゲット
上の熱分布のモデル化である。
【図２（ｂ）】 図１（ｂ）のイオンビームによって照射されるターゲット
上の熱分布のモデル化である。
【図３（ａ）】 ２つの抽出フォイルを使用する本発明の第１の典型的な実
施例を示す図である。
【図３（ｂ）】 第１の実施例によって発生されたターゲット上のシルクハ
ット状のビーム強度プロフィールを示す。
【図３（ｃ）】 第１の実施例でフォイルを再位置決めすることによって発
生されたターゲット上のビームプロフィールを示す。
【図４】 ２つの抽出フォイルを使用する本発明の第２の典型的な実施例を
示す図である。
【図５（ａ）】 ３つの抽出フォイルを使用する本発明の第３の典型的な実
施例を示す図である。
【図５（ｂ）】 第３の実施例によって発生されたターゲット上のシルクハ
ット状のビーム強度プロフィールを示す。
【図５（ｃ）】 傾斜された中間フォイルを使用する第３の実施例によって
発生されたターゲット上のシルクハット状のビーム強度プロフィールを示す。
【図６（ａ）】 ４つの抽出フォイルを使用する本発明の第４の典型的な実
施例を示す図である。
【図６（ｂ）】 第４の実施例によって発生されたターゲット上のシルクハ
ット状のビーム強度プロフィールを示す。
【符号の説明】
１０・・・イオンビーム １２、１３・・・ビームレット ２０、３０・・・フォイル ９０、９１・・・距離 ９２・・・距離 １４・・・ビームレット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (71)出願人 ＴＨＥ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ Ａ ＬＢＥＲＴＡ，ＴＨＥ ＵＮＩＶＥＲＳＩ ＴＹ ＯＦ ＢＲＩＴＩＳＨ ＣＯＬＵＭ ＢＩＡ，ＣＡＲＬＴＯＮ ＵＮＩＶＥＲＳ ＩＴＹ，ＳＩＭＯＮ ＦＲＡＳＥＲ ＵＮ ＩＶＥＲＳＩＴＹ，ＴＨＥ ＵＮＩＶＥＲ ＳＩＴＹ ＯＦ ＶＩＣＴＯＲＩＡ，ｄｏ ｉｎｇ ｂｕｓｉｎｅｓｓ ａｓ ＴＲＩ ＵＭＦ (72)発明者 ウィリアム・ゼット・ゲルバート カナダ、ブイ０エヌ・１エス０、ブリティ ッシュ・コロンビア、ガーデン・ベイ、ル ーラル・ルート・ナンバー１、スウィート ６、シーエムピー22 Ｆターム(参考） 5C030 AA04 AA10 AB05 AB06

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 磁界に垂直な速度成分を有するイオンビームを整形する方法
    であって、前記イオンビームが曲率半径を有する軌道路を有するものにおいて、 第１のフォイルを前記イオンビームの軌道に配置することであって、前記第１
    のフォイルが、前記イオンビームを部分的に遮り、かつ第１のビームレットを発
    生することと、 第２のフォイルを前記イオンビームの軌道に配置することとを含み、前記第２
    のフォイルが、前記イオンビームを部分的に遮り、かつ第２のビームレットを発
    生し、前記第２のフォイルが、前記第１のフォイルから第１の距離に配置され、
    前記第１の距離が、前記軌道路の半径の何分の一であることを特徴とする磁界に
    垂直な速度成分を有するイオンビームを整形する方法。
  2. 【請求項２】 前記第２のフォイルを配置することが、前記第１のビームレ
    ットおよび前記第２のビームレットがほぼ平行であるように前記第１の距離を予
    め決定することを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記第２のフォイルを配置することが、前記第１のビームレ
    ットおよび前記第２のビームレットの前記強度プロフィールがシルクハット状強
    度プロフィールを形成するために結合するように前記第１の距離を予め決定する
    ことを特徴とする請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記第２のフォイルを配置することが、前記イオンビームを
    完全に遮る前記第２のフォイルに起こることを特徴とする請求項１記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記第２のフォイルを配置することが、前記イオンビームを
    部分的に遮る前記第２のフォイルに起こることを特徴とする請求項１記載の方法
    。
  6. 【請求項６】 第３のフォイルを前記イオンビームの軌道に配置することを
    さらに含み、前記第３のフォイルが、前記イオンビームを遮り、かつ第３のビー
    ムレットを発生し、前記第３のフォイルが、前記第２のフォイルからの第２の軌
    道距離に配置され、前記第２の距離が、前記軌道路の半径の何分の一であること
    を特徴とする請求項５記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記第３のフォイルを配置することが、前記第１のビームレ
    ット、第２のビームレットおよび前記第３のビームレットがほぼ平行であるよう
    に前記第１の距離および第２の距離を予め決定することを含むことを特徴とする
    請求項６記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記第３のフォイルを配置することが、前記第１のビームレ
    ット、第２のビームレットおよび前記第３のビームレットの前記強度プロフィー
    ルがシルクハット状強度プロフィールを形成するために結合するように前記第１
    の距離および前記第２の距離を予め決定することを特徴とする請求項６記載の方
    法。
  9. 【請求項９】 前記第３のフォイルを配置することが、前記第３のフォイル
    を傾斜させることを含み、傾斜が拡大形の前記第３のビームレットを生成するの
    で、形成されたシルクハット状強度プロフィールをさらに均一にすることを特徴
    とする請求項８記載の方法。
  10. 【請求項１０】 第４のフォイルを前記イオンビームの軌道に配置すること
    をさらに含み、前記第４のフォイルが、前記イオンビームを遮り、かつ第４のビ
    ームレットを発生し、前記第４のフォイルが、前記第３のフォイルからの第３の
    軌道距離に配置され、前記第３の距離が、前記軌道路の半径の何分の一であるこ
    とを特徴とする請求項６記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記第１の距離、前記第２の距離、および前記第３の距離
    の各々が、前記軌道路の半径のほんの何分の一であることを特徴とする請求項１
    ０記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記第１の距離、前記第２の距離、および前記第３の距離
    の少なくとも１つが、２ミリメートルに等しいかあるいはそれよりも小さいこと
    を特徴とする請求項１０記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記第１の距離、前記第２の距離、および前記第３の距離
    の少なくとも１つが、２ミリメートルに等しいかあるいはそれよりも小さいこと
    を特徴とする請求項１２記載の方法。
  14. 【請求項１４】 請求項１の方法によって発生された複数のイオンビームレ
    ット。
  15. 【請求項１５】 磁界に垂直な速度成分を有するイオンビームを整形する装
    置であって、前記イオンビームが曲率半径を有する軌道路を有するものにおいて
    、 前記イオンビームを部分的に遮り、かつ第１のビームレットを発生する第１の
    フォイルと、 前記イオンビームを部分的に遮り、かつ第２のビームレットを発生する第２の
    フォイルとを備え、前記第２のフォイルが、前記第１のフォイルから第１の距離
    に配置され、前記第１の距離が、前記軌道路の半径の何分の一であることを特徴
    とする磁界に垂直な速度成分を有するイオンビームを整形する装置。
  16. 【請求項１６】 前記第１のビームレットおよび前記第２のビームレットが
    ほぼ平行であるように前記第１の距離を予め決定するプロセッサをさらに含むこ
    とを特徴とする請求項１５記載の装置。
  17. 【請求項１７】 前記第１のビームレットおよび前記第２のビームレットの
    強度プロフィールがシルクハット状強度プロフィールを形成するために結合する
    ように前記第１の距離を予め決定するプロセッサをさらに含むことを特徴とする
    請求項１５記載の装置。
  18. 【請求項１８】 前記第２のフォイルが、前記イオンビームを完全に遮るよ
    うに構成されることを特徴とする請求項１５記載の装置。
  19. 【請求項１９】 前記第２のフォイルが、前記イオンビームを部分的に遮る
    ように構成されることを特徴とする請求項１５記載の装置。
  20. 【請求項２０】 前記イオンビームを遮り、かつ第３のビームレットを発生
    する第３のフォイルをさらに含み、前記第３のフォイルが、前記第２のフォイル
    からの第２の軌道距離に配置され、前記第２の距離が、前記軌道路の半径の何分
    の一であることを特徴とする請求項１９記載の装置。
  21. 【請求項２１】 前記第１のビームレット、前記第２のビームレットおよび
    前記第３のビームレットがほぼ平行であるように前記第１の距離および前記第２
    の距離を予め決定するプロセッサをさらに含むことを特徴とする請求項１９記載
    の装置。
  22. 【請求項２２】 前記第１のビームレット、前記第２のビームレットおよび
    前記第３のビームレットの強度プロフィールがシルクハット状強度プロフィール
    を形成するために結合するように前記第１の距離および前記第２の距離を予め決
    定するプロセッサをさらに含むことを特徴とする請求項１９記載の装置。
  23. 【請求項２３】 前記第３のフォイルの傾斜を可能にするマイクロポジショ
    ナをさらに含み、傾斜が拡大形の前記第３のビームレットを生成するので、形成
    されたシルクハット状強度プロフィールをさらに均一にすることを特徴とする請
    求項２２記載の装置。
  24. 【請求項２４】 前記イオンビームを遮り、かつ第４のビームレットを発生
    する第４のフォイルをさらに含み、前記第４のフォイルが、前記第３のフォイル
    からの第３の軌道距離に配置され、前記第３の距離が、前記軌道路の半径の何分
    の一であることを特徴とする請求項１９記載の装置。
  25. 【請求項２５】 前記第１の距離、前記第２の距離、および前記第３の距離
    の各々が、前記軌道路の半径のほんの何分の一であることを特徴とする請求項２
    ４記載の装置。
  26. 【請求項２６】 前記第１の距離、前記第２の距離、および前記第３の距離
    の少なくとも１つが、２ミリメートルに等しいかあるいはそれよりも小さいこと
    を特徴とする請求項２４記載の装置。
  27. 【請求項２７】 前記第１の距離、前記第２の距離、および前記第３の距離
    の少なくとも１つが、２ミリメートルに等しいかあるいはそれよりも小さいこと
    を特徴とする請求項２６記載の装置。
JP2001537086A 1999-11-08 2000-11-08 イオンビームの強度プロフィールを整形する複数のフォイル Pending JP2003514242A (ja)

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