JP2008084679A - Electromagnet for analysis, control method therefor, and ion implantation apparatus - Google Patents

Electromagnet for analysis, control method therefor, and ion implantation apparatus Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electromagnet for analysis which enables size reduction for the analyzing electromagnet by reducing a projecting distance into a beam entering/leaving direction from the yoke of the bridging part of a coil, and which enables reduction in energy consumption. <P>SOLUTION: This electromagnet for analysis 200 is equipped with a first inside coil 206, a second inside coil 212, three first outside coils 218, three second outside coils 224, and the yoke 230. The inside coils 206, 212 are respectively saddle-form coils and both collaborate and generate the main magnetic field to bend ion beam in the X-direction. Each of outside coils 218, 224 are respectively the saddle-form coils and generate an auxiliary magnetic field to carry out correction of the main magnetic field. The respective coils have a constitution such that an insulating sheet and a conductive sheet are made mutually overlapping, wound for a plurality of times and laminated on the outer peripheral face of a laminated insulator, and that a notch part is installed at a fan-like cylindrically laminated coil, to form the laminated insulator on the outer peripheral face. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、例えばイオン注入装置に用いられて、リボン状のイオンビームを磁界によって曲げて当該イオンビームの運動量分析(例えば質量分析)を行う分析電磁石、その制御方法および当該分析電磁石を備えるイオン注入装置に関する。   The present invention is used in, for example, an ion implantation apparatus, an analysis electromagnet that performs a momentum analysis (for example, mass spectrometry) of a ribbon-like ion beam by a magnetic field, a control method thereof, and an ion implantation including the analysis electromagnet Relates to the device.

大型の基板に対して、高いスループットでイオン注入を行う等のために、リボン状(これはシート状または帯状と呼ばれることもある。以下同様)のイオンビームを用いる場合がある。   In order to perform ion implantation with a high throughput on a large substrate, an ion beam in a ribbon shape (this may be referred to as a sheet shape or a belt shape, the same applies hereinafter) may be used.

リボン状のイオンビームを、分析電磁石を通して運動量分析(例えば質量分析。以下同様)を行った後に、基板に入射させて当該基板にイオン注入を行うイオン注入装置およびそれ用の分析電磁石の例が、例えば特許文献1に記載されている。   Examples of an ion implantation apparatus and an analysis electromagnet for the ion implantation apparatus in which a ribbon-like ion beam is incident on a substrate after performing momentum analysis (for example, mass spectrometry; the same applies hereinafter) through an analysis electromagnet. For example, it is described in Patent Document 1.

特許文献1に記載されている従来の分析電磁石を図29を参照して説明する。この図では、コイル12、18の形状を分かりやすくするために、ヨーク36は二点鎖線で示している。イオンビーム2の進行方向をZ方向とし、このZ方向と実質的に直交する面内において互いに実質的に直交する2方向をX方向およびY方向とすると、この分析電磁石40には、Y方向に長い縦長のリボン状のイオンビーム2が入口24から入射され、出口26から出射される。   A conventional analysis electromagnet described in Patent Document 1 will be described with reference to FIG. In this figure, the yoke 36 is indicated by a two-dot chain line for easy understanding of the shapes of the coils 12 and 18. Assuming that the traveling direction of the ion beam 2 is the Z direction and the two directions substantially orthogonal to each other in the plane substantially orthogonal to the Z direction are the X direction and the Y direction, the analyzing electromagnet 40 has the Y direction. A long, vertically long ribbon-like ion beam 2 enters from the entrance 24 and exits from the exit 26.

この分析電磁石40は、特許文献1の図1に記載されているような上下二つのコイル12、18と、同文献の図21に記載されているヨークに相当するヨーク36とを組み合わせた構成をしている。   The analysis electromagnet 40 has a configuration in which two upper and lower coils 12 and 18 as described in FIG. 1 of Patent Document 1 and a yoke 36 corresponding to the yoke described in FIG. 21 of the same document are combined. is doing.

コイル12は、鞍型のコイル(特許文献1ではバナナ型コイルと呼んでいる)であり、イオンビーム2の経路(ビーム経路)を挟んで相対向している一組の本体部(特許文献1ではコイル主体部と呼んでいる)14と、両本体部14のZ方向に沿う方向における端部同士間を、ビーム経路を避けるように斜めに跳ね上げて接続している一組の渡り部(特許文献1では端部跳ね上げ部と呼んでいる)16とを有している。入口24と出口26とで渡り部16を斜めに跳ね上げているのは、それにイオンビーム2が当たらないようにしてビーム通過領域を確保するためである。   The coil 12 is a saddle-shaped coil (referred to as a banana-shaped coil in Patent Document 1), and is a set of body parts facing each other across the path (beam path) of the ion beam 2 (Patent Document 1). Is called a coil main part) 14 and a pair of crossover parts that are connected by jumping up diagonally between the ends of the main body part 14 in the direction along the Z direction so as to avoid the beam path (see FIG. (Referred to as an end flip-up portion in Patent Document 1) 16. The reason why the crossing portion 16 is slanted up at the entrance 24 and the exit 26 is to secure a beam passage region so that the ion beam 2 does not hit it.

コイル18も、コイル12と同様の構造をした鞍型のコイルであり(但し、コイル12とは実質的に面対称の形をしている)、一組の本体部20と一組の渡り部22とを有している。   The coil 18 is also a bowl-shaped coil having the same structure as that of the coil 12 (however, the coil 12 is substantially plane-symmetrical with the coil 12), and a set of main body portions 20 and a set of crossover portions. 22.

両コイル12、18は、それぞれ、周囲を絶縁物によって被覆された導体(被覆導体)を多数回巻いたマルチターンのコイルであって、平面形状が扇型をしているコイルに対して、その両端部付近に曲げ加工を施して上記渡り部16、22を形成するという方法で製造される。上記導体には、通常、中に冷媒(例えば冷却水)が流される中空導体(ホローコンダクター)が使用される。この明細書において「絶縁」とは、電気絶縁を意味する。   Each of the coils 12 and 18 is a multi-turn coil in which a conductor (covered conductor) whose periphery is covered with an insulating material is wound many times, and the planar shape of the coil is a fan shape. It is manufactured by a method in which bending portions are formed in the vicinity of both end portions to form the transition portions 16 and 22. As the conductor, a hollow conductor (hollow conductor) in which a coolant (for example, cooling water) flows is usually used. In this specification, “insulation” means electrical insulation.

両コイル12、18の本体部14、20の外側をヨーク36が一括して囲んでいる。   A yoke 36 collectively surrounds the outer sides of the main body portions 14 and 20 of the coils 12 and 18.

特開2004−152557号公報(段落0006、0022、図1、図21)JP 2004-152557 A (paragraphs 0006, 0022, FIG. 1, FIG. 21)

上記分析電磁石40においては次のような課題がある。   The analysis electromagnet 40 has the following problems.

(1)入口24および出口26において、ヨーク36からの渡り部16、22のビーム入出射方向への張り出し距離L1 が大きい。これは主として次の理由による。 (1) at the inlet 24 and outlet 26, a large projection distances L 1 in the directions of beam incidence and emission of the connecting portions 16, 22 from the yoke 36. This is mainly due to the following reason.

(a)上記のようなY方向に長いリボン状のイオンビーム2をできるだけ均一に偏向させるためには、両コイル12、18の本体部14、20はそのY方向の寸法aを大きくして縦長に(図29に示す例よりも大きく縦長に)する必要があるが、コイル12、18は上記のように扇型のコイルに曲げ加工を施して渡り部16、22を形成したものであるため、上記寸法aが張り出し距離L1 にほぼそのまま反映される。従って、寸法aを大きくするほど張り出し距離L1 も大きくなる。 (A) In order to deflect the ribbon-shaped ion beam 2 that is long in the Y direction as uniformly as possible, the main body portions 14 and 20 of the coils 12 and 18 are elongated vertically by increasing the dimension a in the Y direction. However, since the coils 12 and 18 are formed by bending the fan-shaped coils as described above to form the crossing portions 16 and 22, respectively. the dimension a is substantially directly reflected to the distance L 1 overhang. Therefore, the overhang distance L 1 increases as the dimension a increases.

(b)コイル12、18は上記のような扇型のコイルをコイルに曲げ加工を施して渡り部16、22を形成したものであるために、曲げ加工上の制約から、本体部14、20と渡り部16、22との境付近に比較的大きな曲がり部30、32が生じるのを避けることができず、この曲がり部30、32が存在している分、ヨーク36の端部と渡り部16、22の端部との間の距離L2 が大きくなり、この距離L2 が上記張り出し距離L1 に含まれるため、張り出し距離L1 が大きくなる。上記寸法aを大きくするほど、曲げ加工上の制約から、曲がり部30、32の曲率半径を大きくしなければならず、距離L2 ひいては張り出し距離L1 は大きくなる。 (B) Since the coils 12 and 18 are formed by bending the fan-shaped coil as described above to form the crossing portions 16 and 22, the main body portions 14 and 20 are restricted due to bending limitations. It is unavoidable that relatively large bent portions 30 and 32 are formed near the boundary between the crossover portions 16 and 22, and the end portions of the yoke 36 and the crossover portions are equivalent to the presence of the bent portions 30 and 32. distance L 2 is increased between the end of 16 and 22, this distance L 2 is for inclusion in the projection distance L 1, increases the projection distance L 1. As the dimension a is increased, the curvature radii of the bent portions 30 and 32 have to be increased due to restrictions on the bending process, and the distance L 2 and the overhang distance L 1 become larger.

即ち、張り出し距離L1 は次式で表すことができる。 That is, the overhang distance L 1 can be expressed by the following equation.

[数1]
1 =a+L2
[Equation 1]
L 1 = a + L 2

(c)渡り部16、22を斜めに跳ね上げているため、これも張り出し距離L1 を大きくする原因になっている。 (C) Since the crossing portions 16 and 22 are slanted up, this also causes the overhang distance L 1 to be increased.

上記のようにヨーク36からの渡り部16、22の張り出し距離L1 が大きいと、その分、分析電磁石40が大型化し、ひいては分析電磁石40の設置に必要な面積が大きくなる。分析電磁石40の重量も重くなる。また、ヨーク36外にある渡り部16、22が発生する磁界(これをフリンジフィールドと呼ぶこともある)がイオンビーム2の形態(形状および姿勢。以下同様)を乱す可能性も大きくなる。 As described above, when the overhanging distance L 1 of the connecting portions 16 and 22 from the yoke 36 is large, the analysis electromagnet 40 is increased in size, and as a result, the area required for installing the analysis electromagnet 40 is increased. The weight of the analysis electromagnet 40 also increases. In addition, the magnetic field generated by the crossing portions 16 and 22 outside the yoke 36 (sometimes called a fringe field) also increases the possibility of disturbing the form (shape and posture; the same applies hereinafter) of the ion beam 2.

(2)コイル12、18における消費電力が大きい。これは主として次の理由による。   (2) Power consumption in the coils 12 and 18 is large. This is mainly due to the following reason.

(a)渡り部16、22はイオンビーム2を偏向させる磁界を発生させるものではないが、上記のように渡り部16、22の張り出し距離L1 が大きいのでその分、渡り部16、22の長さも長くなって渡り部16、22における無駄な消費電力が大きく、これがコイル12、18における消費電力を大きくしている。 (A) Although the crossover portions 16 and 22 do not generate a magnetic field for deflecting the ion beam 2, the overhang distance L 1 of the crossover portions 16 and 22 is large as described above. The length becomes longer and the wasteful power consumption in the crossing portions 16 and 22 is large, which increases the power consumption in the coils 12 and 18.

(b)コイル12、18は上記のように被覆導体のマルチターンコイルであるので、コイル12、18の断面中に占める導体面積の割合(即ち導体の占積率)を大きく取るのが難しく、そのぶん電力損失が大きくなって消費電力が大きくなる。被覆導体が中空のホローコンダクターの場合は、導体の占積率はより小さくなり、電力損失がより大きくなるので、消費電力はより大きくなる。     (B) Since the coils 12 and 18 are multi-turn coils of a coated conductor as described above, it is difficult to take a large proportion of the conductor area (that is, the space factor of the conductor) in the cross section of the coils 12 and 18. As a result, power loss increases and power consumption increases. When the covered conductor is a hollow conductor, the space factor of the conductor is smaller and the power loss is larger, so that the power consumption is larger.

そこでこの発明は、コイルの渡り部の、ヨークからのビーム入出射方向への張り出し距離を小さくして分析電磁石の小型化を可能にすると共に、消費電力を小さくすることができる分析電磁石を提供することを主たる目的としている。   Thus, the present invention provides an analysis electromagnet that can reduce the power consumption while reducing the size of the analysis electromagnet by reducing the extension distance of the coil transition portion from the yoke in the beam incident / exit direction. This is the main purpose.

また、当該分析電磁石の制御方法および当該分析電磁石を備えるイオン注入装置を提供することを他の目的としている。   Another object of the present invention is to provide a method for controlling the analysis electromagnet and an ion implantation apparatus including the analysis electromagnet.

この発明に係る分析電磁石の一つは、イオンビームの進行方向をZ方向とし、Z方向と実質的に直交する面内において互いに実質的に直交する2方向をX方向およびY方向とすると、X方向の寸法よりもY方向の寸法が大きいリボン状のイオンビームが入射され、当該イオンビームの通り道であるビーム経路にY方向に沿う磁界を発生させて、当該イオンビームをX方向に曲げる分析電磁石であって、
前記ビーム経路を挟んでX方向において相対向している一組の本体部および両本体部のZ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している少なくとも一組の渡り部を有していて、イオンビームをX方向に曲げる磁界を発生させるコイルと、
前記コイルの本体部の外側を一括して囲んでいるヨークとを備えており、
かつ前記コイルは、積層絶縁体の外周面に、主面がY方向に沿う絶縁シートおよび導体シートを互いに重ね合わせたものを複数回巻いて積層し、更にその外周面に積層絶縁体を形成した扇型筒状の積層コイルに、前記本体部および渡り部を残して切欠き部を設けた構成をしている。
One of the analyzing electromagnets according to the present invention is such that the traveling direction of the ion beam is the Z direction, and two directions substantially orthogonal to each other in a plane substantially orthogonal to the Z direction are the X direction and the Y direction. An analysis electromagnet in which a ribbon-like ion beam having a dimension in the Y direction larger than the dimension in the direction is incident, generates a magnetic field along the Y direction in a beam path that is a path of the ion beam, and bends the ion beam in the X direction Because
A pair of main body portions opposed to each other in the X direction across the beam path, and at least one set of connecting portions connecting the end portions in the direction along the Z direction of both main body portions while avoiding the beam path A coil for generating a magnetic field for bending the ion beam in the X direction,
A yoke that collectively surrounds the outside of the main body of the coil,
The coil is laminated on the outer peripheral surface of the laminated insulator by winding a plurality of layers in which an insulating sheet and a conductor sheet whose main surfaces are along the Y direction are overlapped, and a laminated insulator is formed on the outer peripheral surface. The fan-shaped cylindrical laminated coil has a configuration in which a notch portion is provided leaving the main body portion and the transition portion.

この分析電磁石においては、コイルは、上記のような扇型筒状の積層コイルに本体部および渡り部を残して切欠き部を設けた構成をしているので、渡り部は、本体部の端部からY方向に実質的に平行に延出した状態になっている。従って、本体部のY方向における寸法を大きくする場合でも、それに対応させて渡り部のY方向における寸法を大きくすれば済むので、ビーム入出射方向への渡り部の張り出し距離は大きくならない。このような構造によって、コイルの渡り部の、ヨークからのビーム入出射方向への張り出し距離を小さくすることができる。   In this analysis electromagnet, the coil has a configuration in which the cutout portion is provided in the fan-shaped cylindrical laminated coil as described above, leaving the main body portion and the crossover portion. It is in a state of extending substantially parallel to the Y direction from the portion. Therefore, even when the dimension of the main body part in the Y direction is increased, the dimension of the transition part in the Y direction of the beam does not increase because the dimension of the transition part in the Y direction is increased correspondingly. With such a structure, it is possible to reduce the overhang distance in the beam entering / exiting direction from the yoke of the connecting portion of the coil.

また、コイルの渡り部の張り出し距離を小さくすることができることに伴って、渡り部の長さも短くすることができるので、渡り部における無駄な消費電力を小さくすることができる。しかも、上記コイルは、絶縁シートを挟んで導体シートを積層した構造をしているので、被覆導体を多数回巻いたマルチターンコイルに比べて、導体の占積率が高く、そのぶん電力損失が少ない。従って、消費電力を小さくすることができる。   In addition, since the overhang distance of the transition part of the coil can be reduced, the length of the transition part can also be shortened, so that useless power consumption in the transition part can be reduced. In addition, the coil has a structure in which conductor sheets are laminated with an insulating sheet interposed therebetween, so that the space factor of the conductor is higher than that of a multi-turn coil in which the coated conductor is wound many times, and the power loss is much less. Few. Therefore, power consumption can be reduced.

この発明に係る分析電磁石の他のものは、前記ビーム経路を挟んでX方向において相対向しておりかつイオンビームのY方向の一方側のほぼ半分以上をカバーする一組の本体部および両本体部のZ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している一組の渡り部を有している鞍型のコイルであって、第2コイルと協働して、イオンビームをX方向に曲げる磁界を発生させる第1コイルと、
前記ビーム経路を挟んでX方向において相対向しておりかつイオンビームのY方向の他方側のほぼ半分以上をカバーする一組の本体部および両本体部のZ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している一組の渡り部を有している鞍型のコイルであって、Y方向において前記第1コイルと互いに重ねて配置されていて、前記第1コイルと協働して、イオンビームをX方向に曲げる磁界を発生させる第2コイルと、
前記第1コイルおよび第2コイルの本体部の外側を一括して囲んでいるヨークとを備えており、
かつ前記第1コイルおよび第2コイルは、それぞれ、積層絶縁体の外周面に、主面がY方向に沿う絶縁シートおよび導体シートを互いに重ね合わせたものを複数回巻いて積層し、更にその外周面に積層絶縁体を形成した扇型筒状の積層コイルに、前記本体部および渡り部を残して切欠き部を設けた構成をしている。
Another analysis electromagnet according to the present invention includes a pair of main bodies and both main bodies that are opposed to each other in the X direction across the beam path and cover approximately half or more of one side of the ion beam in the Y direction. A saddle-shaped coil having a pair of crossing portions that connect between end portions in a direction along the Z direction, avoiding the beam path, in cooperation with the second coil, A first coil that generates a magnetic field that bends the beam in the X direction;
A pair of main body portions that are opposed to each other in the X direction across the beam path and cover approximately half or more of the other side of the ion beam in the Y direction, and between the end portions in the direction along the Z direction of both main body portions A saddle-shaped coil having a pair of connecting portions that are connected to each other while avoiding the beam path, and is disposed so as to overlap with the first coil in the Y direction, and cooperates with the first coil. A second coil that acts to generate a magnetic field that bends the ion beam in the X direction;
A yoke that collectively surrounds the outside of the main body of the first coil and the second coil,
In addition, the first coil and the second coil are respectively laminated on the outer peripheral surface of the laminated insulator by winding a plurality of layers of an insulating sheet and a conductor sheet whose main surfaces are along the Y direction, and further winding the outer periphery thereof. The fan-shaped cylindrical laminated coil having a laminated insulator formed on the surface is provided with a notch portion leaving the main body portion and the transition portion.

この発明に係る分析電磁石の更に他のものは、前記ビーム経路を挟んでX方向において相対向している一組の本体部および両本体部のZ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している渡り部を有していて、イオンビームをX方向に曲げる主磁界を発生させる内側コイルと、
前記内側コイルの外側にあってビーム経路を挟んでX方向において相対向している一組の本体部および両本体部のZ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している一組の渡り部を有している鞍型のコイルであって、前記主磁界の補助または補正を行う副磁界を発生させる1以上の第1外側コイルと、
前記内側コイルの外側にあってビーム経路を挟んでX方向において相対向している一組の本体部および両本体部のZ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している一組の渡り部を有している鞍型のコイルであって、Y方向において前記第1外側コイルと重ねて配置されていて前記主磁界の補助または補正を行う副磁界を発生させる1以上の第2外側コイルと、
前記内側コイル、第1外側コイルおよび第2外側コイルの本体部の外側を一括して囲んでいるヨークとを備えており、
かつ前記内側コイル、第1外側コイルおよび第2外側コイルは、積層絶縁体の外周面に、主面がY方向に沿う絶縁シートおよび導体シートを互いに重ね合わせたものを複数回巻いて積層し、その外周面に積層絶縁体を形成し、その外周面に、主面がY方向に沿う絶縁シートおよび導体シートを互いに重ね合わせたものを複数回巻いて積層し、更にその外周面に積層絶縁体を形成した扇型筒状の積層コイルに、前記本体部および渡り部を残して切欠き部を設けた構成をしている。
Still another analyzing electromagnet according to the present invention is a beam path between a pair of main body portions opposed to each other in the X direction across the beam path and ends of the two main body portions in the direction along the Z direction. An inner coil for generating a main magnetic field that bends the ion beam in the X direction.
A pair of body portions outside the inner coil and facing each other in the X direction across the beam path, and the ends of the two body portions in the direction along the Z direction are connected to each other while avoiding the beam path. One or more first outer coils for generating a sub-magnetic field for assisting or correcting the main magnetic field, wherein the coil is a saddle-shaped coil having a set of crossing portions.
A pair of body portions outside the inner coil and facing each other in the X direction across the beam path, and the ends of the two body portions in the direction along the Z direction are connected to each other while avoiding the beam path. One or more saddle-shaped coils having a pair of crossing portions that are arranged to overlap the first outer coil in the Y direction and generate a sub-magnetic field that assists or corrects the main magnetic field A second outer coil of
A yoke that collectively surrounds the outside of the main body of the inner coil, the first outer coil, and the second outer coil;
And the inner coil, the first outer coil and the second outer coil are laminated on the outer peripheral surface of the laminated insulator by winding the insulating sheet and the conductor sheet each having a principal surface along the Y direction a plurality of times, A laminated insulator is formed on the outer peripheral surface, and the outer peripheral surface is laminated by winding a plurality of layers of an insulating sheet and a conductor sheet whose main surface is along the Y direction, and further laminated on the outer peripheral surface. In the fan-shaped cylindrical laminated coil formed with a cutout portion, the main body portion and the transition portion are left.

この発明に係る分析電磁石の更に他のものは、前記ビーム経路を挟んでX方向において相対向しておりかつイオンビームのY方向の一方側のほぼ半分以上をカバーする一組の本体部および両本体部のZ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している一組の渡り部を有している鞍型のコイルであって、第2内側コイルと協働して、イオンビームをX方向に曲げる主磁界を発生させる第1内側コイルと、
前記ビーム経路を挟んでX方向において相対向しておりかつイオンビームのY方向の他方側のほぼ半分以上をカバーする一組の本体部および両本体部のZ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している一組の渡り部を有している鞍型のコイルであって、Y方向において前記第1内側コイルと互いに重ねて配置されていて、前記第1内側コイルと協働して、イオンビームをX方向に曲げる主磁界を発生させる第2内側コイルと、
前記第1内側コイルの外側にあってビーム経路を挟んでX方向において相対向している一組の本体部および両本体部のZ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している一組の渡り部を有している鞍型のコイルであって、前記主磁界の補助または補正を行う副磁界を発生させる1以上の第1外側コイルと、
前記第2内側コイルの外側にあってビーム経路を挟んでX方向において相対向している一組の本体部および両本体部のZ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している一組の渡り部を有している鞍型のコイルであって、Y方向において前記第1外側コイルと重ねて配置されていて前記主磁界の補助または補正を行う副磁界を発生させる1以上の第2外側コイルと、
前記第1内側コイル、第2内側コイル、第1外側コイルおよび第2外側コイルの本体部の外側を一括して囲んでいるヨークとを備えており、
かつ前記第1内側コイルおよび第1外側コイルは、積層絶縁体の外周面に、主面がY方向に沿う絶縁シートおよび導体シートを互いに重ね合わせたものを複数回巻いて積層し、その外周面に積層絶縁体を形成し、その外周面に、主面がY方向に沿う絶縁シートおよび導体シートを互いに重ね合わせたものを複数回巻いて積層し、更にその外周面に積層絶縁体を形成した扇型筒状の積層コイルに、前記本体部および渡り部を残して切欠き部を設けた構成をしており、
前記第2内側コイルおよび第2外側コイルは、積層絶縁体の外周面に、主面がY方向に沿う絶縁シートおよび導体シートを互いに重ね合わせたものを複数回巻いて積層し、その外周面に積層絶縁体を形成し、その外周面に、主面がY方向に沿う絶縁シートおよび導体シートを互いに重ね合わせたものを複数回巻いて積層し、更にその外周面に積層絶縁体を形成した扇型筒状の積層コイルに、前記本体部および渡り部を残して切欠き部を設けた構成をしている。
Still another analysis electromagnet according to the present invention includes a pair of main body portions and both of which are opposed to each other in the X direction across the beam path and cover approximately half or more of one side of the ion beam in the Y direction. A saddle-shaped coil having a pair of connecting portions that connect the end portions in the direction along the Z direction of the main body portion so as to avoid the beam path, in cooperation with the second inner coil A first inner coil that generates a main magnetic field that bends the ion beam in the X direction;
A pair of main body portions that are opposed to each other in the X direction across the beam path and cover approximately half or more of the other side of the ion beam in the Y direction, and between the end portions in the direction along the Z direction of both main body portions A saddle-shaped coil having a pair of connecting portions that are connected to each other while avoiding the beam path, and is arranged so as to overlap with the first inner coil in the Y direction. In cooperation with the second inner coil for generating a main magnetic field that bends the ion beam in the X direction;
A pair of main body portions outside the first inner coil and facing each other in the X direction across the beam path and the ends of the two main body portions in the direction along the Z direction are connected to each other while avoiding the beam path. One or more first outer coils for generating a sub-magnetic field for assisting or correcting the main magnetic field, wherein the coil is a saddle-shaped coil having a pair of crossing portions
A pair of main body portions outside the second inner coil and facing each other in the X direction across the beam path, and the ends of the two main body portions in the direction along the Z direction are connected to each other while avoiding the beam path. A saddle-shaped coil having a pair of crossing portions that are arranged to overlap the first outer coil in the Y direction and generate a sub-magnetic field for assisting or correcting the main magnetic field One or more second outer coils;
A yoke that collectively surrounds the outside of the main body of the first inner coil, the second inner coil, the first outer coil, and the second outer coil;
In addition, the first inner coil and the first outer coil are laminated on the outer peripheral surface of the laminated insulator by winding a plurality of layers in which an insulating sheet and a conductor sheet whose main surfaces are along the Y direction are overlapped with each other. A laminated insulator is formed on the outer circumferential surface of the laminated insulating sheet and a conductor sheet whose main surface is along the Y direction. The laminated sheet is wound by multiple turns and further laminated on the outer circumferential surface. The fan-shaped cylindrical laminated coil has a configuration in which a cutout portion is provided leaving the main body portion and the transition portion,
The second inner coil and the second outer coil are laminated on the outer peripheral surface of the laminated insulator by winding a plurality of layers of an insulating sheet and a conductor sheet whose main surface is along the Y direction. A fan in which a laminated insulator is formed, and on the outer peripheral surface thereof, an insulating sheet and a conductor sheet whose main surfaces are aligned in the Y direction are wound and laminated several times, and further, a laminated insulator is formed on the outer peripheral surface. The cylindrical tube-shaped laminated coil has a configuration in which a cutout portion is provided leaving the main body portion and the transition portion.

前記各コイルの各渡り部は、それぞれ、前記本体部のZ方向に沿う方向における端部に実質的に直角につながっていてY方向に実質的に平行に伸びた二つの縦部と、両縦部に実質的に直角につながっていてXZ平面に実質的に平行に伸びた横部とを有していても良い。   Each bridging portion of each coil includes two vertical portions that are substantially perpendicular to the end portion in the direction along the Z direction of the main body and extend substantially parallel to the Y direction. And a lateral portion connected substantially perpendicular to the portion and extending substantially parallel to the XZ plane.

この発明に係る分析電磁石の制御方法は、前記分析電磁石から出射する前記イオンビームの形態が、入射時の前記イオンビームの形態に近づくように、前記第1外側コイルおよび第2外側コイルに流す電流を制御するものである。   According to the control method of the analysis electromagnet according to the present invention, the current passed through the first outer coil and the second outer coil so that the form of the ion beam emitted from the analysis electromagnet approaches the form of the ion beam at the time of incidence. Is to control.

この発明に係るイオン注入装置は、基板にイオンビームを照射してイオン注入を行うイオン注入装置であって、Y方向の寸法が前記基板のY方向の寸法よりも大きい前記リボン状のイオンビームを発生させるイオン源と、当該イオン源からのイオンビームを曲げる前記分析電磁石と、当該分析電磁石を通過したイオンビームを前記基板に入射させる注入位置で、前記基板を前記イオンビームの主面と交差する方向に移動させる基板駆動装置とを備えている。   The ion implantation apparatus according to the present invention is an ion implantation apparatus for performing ion implantation by irradiating a substrate with an ion beam, wherein the ribbon-shaped ion beam having a dimension in the Y direction larger than a dimension in the Y direction of the substrate is used. The ion source to be generated, the analysis electromagnet that bends the ion beam from the ion source, and the implantation position at which the ion beam that has passed through the analysis electromagnet is incident on the substrate intersects the main surface of the ion beam. And a substrate driving device that moves in the direction.

請求項1〜4に記載の発明によれば、各コイルは上記のような扇型筒状の積層コイルに本体部および渡り部を残して切欠き部を設けた構成をしているので、渡り部は、本体部の端部からY方向に実質的に平行に延出した状態になっている。従って、本体部のY方向における寸法を大きくする場合でも、それに対応させて渡り部のY方向における寸法を大きくすれば済むので、ビーム入出射方向への渡り部の張り出し距離は大きくならない。こののような構造によって、コイルの渡り部の、ヨークからのビーム入出射方向への張り出し距離を小さくすることができる。   According to the first to fourth aspects of the present invention, each coil has a structure in which the cutout portion is provided in the fan-shaped cylindrical laminated coil as described above, leaving the main body portion and the crossover portion. The part extends from the end of the main body part substantially in parallel to the Y direction. Therefore, even when the dimension of the main body part in the Y direction is increased, the dimension of the transition part in the Y direction of the beam does not increase because the dimension of the transition part in the Y direction is increased correspondingly. With such a structure, it is possible to reduce the overhang distance of the connecting portion of the coil from the yoke in the beam incident / exit direction.

その結果、分析電磁石の小型化が可能になり、ひいては分析電磁石の設置に必要な面積を小さくすることができる。分析電磁石の軽量化も可能になる。また、コイルの渡り部が発生する磁界がイオンビームの形態を乱す可能性も小さくなる。   As a result, the analysis electromagnet can be reduced in size, and the area required for installing the analysis electromagnet can be reduced. It is also possible to reduce the weight of the analysis electromagnet. In addition, the possibility that the magnetic field generated by the crossing portion of the coil disturbs the form of the ion beam is reduced.

また、各コイルの渡り部の張り出し距離を小さくすることができることに伴って、渡り部の長さも短くすることができるので、渡り部における無駄な消費電力を小さくすることができる。しかも、各コイルは、絶縁シートを挟んで導体シートを積層した構造をしているので、被覆導体を多数回巻いたマルチターンコイルに比べて、導体の占積率が高く、そのぶん電力損失が少ない。従って、消費電力を小さくすることができる。   Moreover, since the overhang distance of the transition part of each coil can be reduced, the length of the transition part can also be shortened, so that useless power consumption in the transition part can be reduced. In addition, each coil has a structure in which conductor sheets are laminated with an insulating sheet interposed therebetween, so that the space factor of the conductor is higher than that of a multi-turn coil in which a plurality of coated conductors are wound, and the power loss is much less. Few. Therefore, power consumption can be reduced.

その結果例えば、従来の分析電磁石に比べて少ない消費電力で所要強度の磁界を発生させることができる。消費電力を同程度にして、従来の分析電磁石に比べて強い磁界を発生させることもできる。後者のようにすれば、イオンビーム偏向の曲率半径を小さくして、分析電磁石をより小型化することができる。   As a result, for example, a magnetic field having a required strength can be generated with less power consumption than a conventional analysis electromagnet. It is also possible to generate a magnetic field stronger than that of a conventional analysis electromagnet with the same power consumption. In the latter case, the radius of curvature of the ion beam deflection can be reduced, and the analysis electromagnet can be further miniaturized.

請求項2に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、上記のような第1コイルおよび第2コイルを備えているので、Y方向の寸法が大きいイオンビームに対応することが容易になる。   According to invention of Claim 2, there exists the following further effect. That is, since the first coil and the second coil as described above are provided, it becomes easy to deal with an ion beam having a large dimension in the Y direction.

請求項3に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、内側コイルに加えて、上記のような第1外側コイルおよび第2外側コイルを備えているので、イオンビームのビーム経路に、Y方向における磁束密度分布の均一性の高い磁界を発生させることができる。その結果、出射時のイオンビームの形態の乱れを小さく抑えることができる。この効果は、対象とするイオンビームのY方向の寸法が大きい場合により顕著になる。   According to invention of Claim 3, there exists the following further effect. That is, since the first outer coil and the second outer coil as described above are provided in addition to the inner coil, a magnetic field having a highly uniform magnetic flux density distribution in the Y direction can be generated in the beam path of the ion beam. Can do. As a result, it is possible to suppress the disturbance of the ion beam form during extraction. This effect becomes more prominent when the size of the target ion beam in the Y direction is large.

請求項4に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、第1内側コイルおよび第2内側コイルに加えて、上記のような第1外側コイルおよび第2外側コイルを備えているので、Y方向の寸法が大きいイオンビームに対応することが容易になると共に、イオンビームのビーム経路に、Y方向における磁束密度分布の均一性の高い磁界を発生させることができる。その結果、出射時のイオンビームの形態の乱れをより小さく抑えることができる。この効果は、対象とするイオンビームのY方向の寸法が大きい場合により顕著になる。   According to invention of Claim 4, there exists the following further effect. That is, since the first outer coil and the second outer coil as described above are provided in addition to the first inner coil and the second inner coil, it is easy to deal with an ion beam having a large dimension in the Y direction. At the same time, a magnetic field with high uniformity of magnetic flux density distribution in the Y direction can be generated in the beam path of the ion beam. As a result, the disturbance of the ion beam form at the time of extraction can be further reduced. This effect becomes more prominent when the size of the target ion beam in the Y direction is large.

請求項5〜8に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、各コイルの各渡り部は、それぞれ、前記本体部のZ方向に沿う方向における端部に実質的に直角につながっていてY方向に実質的に平行に伸びた二つの縦部と、両縦部に実質的に直角につながっていてXZ平面に実質的に平行に伸びた横部とを有しているので、ヨークからの渡り部のビーム入出射方向への張り出し距離をより確実に小さくすることができる。その結果、請求項1〜4について上述した、分析電磁石の小型化、低消費電力化等の効果をより確実に奏することができる。   According to invention of Claim 5-8, there exists the following further effect. That is, each crossing portion of each coil is connected to two end portions extending substantially parallel to the Y direction and connected to the end portion of the main body portion in the direction along the Z direction, Since it has a lateral portion that is substantially perpendicular to the vertical portion and extends substantially parallel to the XZ plane, the distance over which the transition portion from the yoke extends in the beam entrance / exit direction is more reliably reduced. can do. As a result, the effects such as downsizing and low power consumption of the analysis electromagnet described above with regard to claims 1 to 4 can be achieved more reliably.

請求項9に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、複数の第1外側コイルおよび複数の第2外側コイルを備えていて、それらによって、ビーム経路に発生させる磁界のY方向における磁束密度分布をよりきめ細かく補正することができるので、Y方向においてより均一性の高い磁界を発生させることができる。その結果、出射時のイオンビームの形態の乱れをより小さく抑えることができる。この効果は、対象とするイオンビームのY方向の寸法が大きい場合により顕著になる。   The invention according to claim 9 has the following further effect. That is, a plurality of first outer coils and a plurality of second outer coils are provided, so that the magnetic flux density distribution in the Y direction of the magnetic field generated in the beam path can be more finely corrected. A highly uniform magnetic field can be generated. As a result, the disturbance of the ion beam form at the time of extraction can be further reduced. This effect becomes more prominent when the size of the target ion beam in the Y direction is large.

請求項10に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、上記のような磁極を備えていることによって、両磁極間のギャップに磁界が集中しやすくなるので、ビーム経路に磁束密度の高い磁界を発生させることが容易になる。   The invention according to claim 10 has the following further effect. That is, by providing the magnetic poles as described above, the magnetic field is easily concentrated in the gap between the two magnetic poles, so that it is easy to generate a magnetic field having a high magnetic flux density in the beam path.

請求項11に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、各コイルは、上記対称面に関してY方向において実質的に面対称の形状をしているので、ビーム経路に、Y方向において対称性の良い磁界を発生させることが容易になる。これは、出射時のイオンビームの形態の乱れを小さく抑えることに寄与する。   The invention according to claim 11 has the following further effect. That is, since each coil has a substantially plane-symmetric shape in the Y direction with respect to the symmetry plane, it is easy to generate a magnetic field having good symmetry in the Y direction in the beam path. This contributes to minimizing the disturbance of the ion beam form during extraction.

請求項12に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、第1外側コイルおよび第2外側コイルに流す電流を上記のように制御することによって、出射時のイオンビームの形態を入射時の形態により確実に近づけることができる。   According to invention of Claim 12, there exists the following further effect. That is, by controlling the currents flowing through the first outer coil and the second outer coil as described above, the form of the ion beam at the time of emission can be made closer to the form at the time of incidence.

請求項13に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、上記のような分析電磁石を備えているので、分析電磁石の小型化に伴ってイオン注入装置全体の小型化が可能になり、ひいてはイオン注入装置の設置に必要な面積を小さくすることができる。イオン注入装置の軽量化も可能になる。また、分析電磁石における消費電力を小さくすることができることに伴って、イオン注入装置全体の消費電力を小さくすることができる。   According to the thirteenth aspect of the present invention, the following further effect is obtained. That is, since the analysis electromagnet as described above is provided, the entire ion implantation apparatus can be miniaturized as the analysis electromagnet is miniaturized, and the area necessary for installing the ion implantation apparatus can be reduced. . It is also possible to reduce the weight of the ion implantation apparatus. In addition, the power consumption of the ion implantation apparatus as a whole can be reduced as the power consumption of the analysis electromagnet can be reduced.

しかも、Y方向の寸法が基板のY方向の寸法よりも大きいリボン状のイオンビームを発生させるイオン源を備えているので、イオンビームのY方向の発散または拡幅を利用する場合に比べて、大型の基板に対しても、高い処理速度(スループット)でイオン注入を行うことができる。この効果は、処理対象の基板ひいてはイオンビームのY方向の寸法が大きい場合により顕著になる。   In addition, since the ion source for generating a ribbon-like ion beam whose dimension in the Y direction is larger than the dimension in the Y direction of the substrate is provided, it is larger than the case where the divergence or widening of the ion beam in the Y direction is used. Also for these substrates, ion implantation can be performed at a high processing speed (throughput). This effect becomes more prominent when the substrate to be processed and thus the size of the ion beam in the Y direction are large.

請求項14に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、イオン源が上記のような構成をしているので、イオン源からY方向におけるビーム電流密度分布の均一性の良いイオンビームを発生させることができる。従って、基板に対するイオン注入の均一性を高めることができる。この効果は、処理対象の基板ひいてはイオンビームのY方向の寸法が大きい場合により顕著になる。   According to the invention of the fourteenth aspect, the following further effect is obtained. That is, since the ion source is configured as described above, it is possible to generate an ion beam with good uniformity of the beam current density distribution in the Y direction from the ion source. Therefore, the uniformity of ion implantation with respect to the substrate can be improved. This effect becomes more prominent when the substrate to be processed and thus the size of the ion beam in the Y direction are large.

請求項15に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、イオン源が上記のような反射電極を備えているので、プラズマ生成容器内における電子の寿命を長くして、当該電子の衝撃によるプラズマの生成効率を高めてプラズマ密度を高めることができる。その結果、発生させるイオンビーム量を増大させることができる。   According to the fifteenth aspect of the present invention, the following further effect can be obtained. That is, since the ion source includes the reflective electrode as described above, the lifetime of electrons in the plasma generation container can be extended, the plasma generation efficiency by the impact of the electrons can be increased, and the plasma density can be increased. As a result, the amount of ion beam to be generated can be increased.

(1)イオン注入装置全体について
図1は、この発明に係るイオン注入装置の一実施形態を示す概略平面図である。この明細書および図面においては、イオンビーム50の進行方向を常にZ方向とし、このZ方向に実質的に直交する面内において互いに実質的に直交する2方向をX方向およびY方向としている。例えば、X方向およびZ方向は水平方向であり、Y方向は垂直方向である。なお、Y方向は一定の方向であるが、X方向は絶対的な方向ではなく、イオンビーム50の経路上の位置によって変化する(例えば図1、図4等参照)。またこの明細書において、イオンビーム50を構成するイオンは正イオンの場合を例に説明している。
(1) About Ion Implantation Device FIG. 1 is a schematic plan view showing an embodiment of an ion implantation device according to the present invention. In this specification and the drawings, the traveling direction of the ion beam 50 is always the Z direction, and the two directions substantially orthogonal to each other in the plane substantially orthogonal to the Z direction are the X direction and the Y direction. For example, the X direction and the Z direction are horizontal directions, and the Y direction is a vertical direction. Note that the Y direction is a constant direction, but the X direction is not an absolute direction and changes depending on the position on the path of the ion beam 50 (see, for example, FIGS. 1 and 4). Further, in this specification, the case where ions constituting the ion beam 50 are positive ions is described as an example.

このイオン注入装置は、基板60にリボン状のイオンビーム50を照射してイオン注入を行う装置であり、リボン状のイオンビーム50を発生させるイオン源100と、このイオン源100からのイオンビーム50をX方向に曲げて運動量分析を行う分析電磁石200と、この分析電磁石200を通過したイオンビーム50を基板60に入射させる注入位置で基板60をイオンビーム50の主面52(図2、図3参照)と交差する方向に移動させる(矢印C参照)基板駆動装置500とを備えている。   This ion implantation apparatus is an apparatus that performs ion implantation by irradiating a substrate 60 with a ribbon-like ion beam 50, an ion source 100 that generates a ribbon-like ion beam 50, and an ion beam 50 from the ion source 100. Electromagnet 200 that performs momentum analysis by bending it in the X direction, and the main surface 52 of the ion beam 50 (FIGS. 2 and 3) at the implantation position where the ion beam 50 that has passed through the analysis electromagnet 200 is incident on the substrate 60. And a substrate driving device 500 that moves in a direction intersecting with (see arrow C).

この明細書において「主面」とは、リボン状またはシート状のもの(例えばイオンビーム50、後述する絶縁シート266、267、導体シート268、269等)の端面ではなく、大きい方の面を意味している。また、「下流側」または「上流側」というのは、それぞれ、イオンビーム50の進行方向Zに見て下流側または上流側の意味である。   In this specification, the “main surface” means not the end surface of a ribbon-shaped or sheet-shaped material (for example, ion beam 50, insulating sheets 266, 267, conductor sheets 268, 269, etc. described later), but the larger surface. is doing. Further, “downstream side” or “upstream side” means the downstream side or the upstream side when viewed in the traveling direction Z of the ion beam 50.

このイオン注入装置は、更に、分析電磁石200と協働してイオンビーム50の運動量分析を行う分析スリット70、および、イオンビーム50の偏向および加減速を行う加減速器400を備えている。イオン源100から基板60までのイオンビーム50の経路は真空雰囲気に保たれる。   The ion implantation apparatus further includes an analysis slit 70 that performs momentum analysis of the ion beam 50 in cooperation with the analysis electromagnet 200, and an acceleration / deceleration device 400 that performs deflection and acceleration / deceleration of the ion beam 50. The path of the ion beam 50 from the ion source 100 to the substrate 60 is maintained in a vacuum atmosphere.

イオン源100から発生させて基板60まで輸送するイオンビーム50は、例えば図2に示すように、X方向の寸法WX よりもY方向の寸法WY が大きいリボン状をしている。即ちWY >WX である。イオンビーム50は、リボン状と言ってもX方向の寸法WX が紙や布のように薄いという意味ではない。例えば、イオンビーム50のX方向の寸法WX は30mm〜80mm程度、Y方向の寸法WY は、基板60の寸法にも依るが、300mm〜500mm程度である。このイオンビーム50の大きい方の面、即ちYZ面に沿う面が主面52である。 The ion beam 50 generated from the ion source 100 and transported to the substrate 60 has, for example, a ribbon shape in which the dimension W Y in the Y direction is larger than the dimension W X in the X direction, as shown in FIG. That is, W Y > W X. Even if the ion beam 50 has a ribbon shape, it does not mean that the dimension W X in the X direction is as thin as paper or cloth. For example, the dimension W X in the X direction of the ion beam 50 is about 30 mm to 80 mm, and the dimension W Y in the Y direction is about 300 mm to 500 mm, although it depends on the dimension of the substrate 60. The larger surface of the ion beam 50, that is, the surface along the YZ plane is the main surface 52.

イオン源100は、図3に示す例のように、Y方向の寸法WY が基板60のY方向の寸法TY よりも大きいリボン状のイオンビーム50を発生させる。例えば、寸法TY が300mm〜400mmであれば、寸法WY は400mm〜500mm程度である。 As in the example shown in FIG. 3, the ion source 100 generates a ribbon-like ion beam 50 in which the dimension W Y in the Y direction is larger than the dimension T Y in the Y direction of the substrate 60. For example, if the dimension T Y is 300 mm to 400 mm, the dimension W Y is about 400 mm to 500 mm.

基板60は、例えば、半導体基板、ガラス基板、その他の基板である。その平面形状は円形でも良いし四角形でも良い。   The substrate 60 is, for example, a semiconductor substrate, a glass substrate, or another substrate. The planar shape may be a circle or a rectangle.

分析スリット70は、Y方向に実質的に平行に伸びたスリット72を有している。分析スリット70は、この例のように、分析電磁石200から出射したイオンビーム50のX方向における焦点56付近に設けておくのが、運動量分析の分解能を高める上から好ましい。   The analysis slit 70 has a slit 72 extending substantially parallel to the Y direction. The analysis slit 70 is preferably provided in the vicinity of the focal point 56 in the X direction of the ion beam 50 emitted from the analysis electromagnet 200 as in this example, in order to increase the resolution of the momentum analysis.

加減速器400は、例えば特許第3738734号公報に記載されているようなものであり、静電界によって、イオンビーム50をX方向に偏向させ、かつ当該イオンビーム50の加速または減速を行うものである。   The accelerator / decelerator 400 is, for example, as described in Japanese Patent No. 3738734, and deflects the ion beam 50 in the X direction by an electrostatic field and accelerates or decelerates the ion beam 50. is there.

このような加減速器400は、必須ではないけれども、それを備えていると、当該加減速器400において、イオンビーム50の加減速だけでなく、イオンビーム50をX方向に偏向させることができるので、所望エネルギーのイオンビーム50を選別して導出することができ、エネルギーコンタミネーション(不所望エネルギーイオンの混入)を抑制することができる。しかもこれらの作用を一つの加減速器400において実現することができるので、エネルギー分析器を別に設ける場合に比べて、イオンビーム50の輸送経路を短くすることができ、それによって、イオンビーム50の輸送効率を向上させることができる。特に、イオンビーム50が低エネルギーかつ大電流の場合は、イオンビーム50は輸送中に空間電荷効果によって発散しやすいので、輸送距離を短くする効果は顕著になる。   Although such an accelerator / decelerator 400 is not essential, if it is provided, the accelerator / decelerator 400 can deflect not only the ion beam 50 but also the ion beam 50 in the X direction. Therefore, the ion beam 50 having a desired energy can be selected and derived, and energy contamination (mixing of undesired energy ions) can be suppressed. In addition, since these functions can be realized by one accelerator / decelerator 400, the transport path of the ion beam 50 can be shortened as compared with the case where a separate energy analyzer is provided. Transport efficiency can be improved. In particular, when the ion beam 50 has a low energy and a large current, the ion beam 50 is likely to diverge due to the space charge effect during transportation, so that the effect of shortening the transport distance becomes significant.

(2)分析電磁石200について
以下においては、分析電磁石200全体の構成、各コイルの構造の詳細、各コイルの製造方法、分析電磁石200の特長、制御方法、他の実施形態等を順に説明する。
(2) About the analysis electromagnet 200 Below, the structure of the whole analysis electromagnet 200, the detail of the structure of each coil, the manufacturing method of each coil, the feature of the analysis electromagnet 200, a control method, another embodiment, etc. are demonstrated in order.

(2−1)分析電磁石200の全体の構成
分析電磁石200の一実施形態を図4〜図6等に示す。図6は真空容器236を除いて示す。この分析電磁石200は、上記リボン状のイオンビーム50が入射され、当該イオンビーム50の通り道であるビーム経路202にY方向に沿う磁界を発生させて、イオンビーム50をX方向に曲げて運動量分析を行うものである。上記磁界を、図5等において磁力線204で模式的に表している。即ち、この分析電磁石200にイオンビーム50が入射すると、イオンビーム50は、進行中に上記磁界によって、その進行方向Zに見て右向きのローレンツ力FX を受けて右向きに偏向され、それによって運動量分析が行われる。このイオンビーム50の中心軌道54を図4中に一点鎖線で示す。その曲率半径をRとする。分析電磁石200によってイオンビーム50を偏向させる角度(偏向角)をαとする。
(2-1) Overall Configuration of Analysis Electromagnet 200 One embodiment of the analysis electromagnet 200 is shown in FIGS. 6 shows the vacuum vessel 236 removed. The analysis electromagnet 200 receives the ribbon-like ion beam 50, generates a magnetic field along the Y direction in the beam path 202 which is a path of the ion beam 50, and bends the ion beam 50 in the X direction to analyze momentum. Is to do. The magnetic field is schematically represented by magnetic lines 204 in FIG. That is, when the ion beam 50 is incident on the analysis electromagnet 200, the ion beam 50 is deflected to the right by receiving the Lorentz force F X directed to the right as viewed in the traveling direction Z by the magnetic field while traveling, and thereby the momentum. Analysis is performed. A center trajectory 54 of the ion beam 50 is indicated by a one-dot chain line in FIG. Let the radius of curvature be R. An angle (deflection angle) for deflecting the ion beam 50 by the analysis electromagnet 200 is defined as α.

曲率半径Rは、例えば、300mm〜1500mmである。偏向角αは、例えば、60度〜90度である。図4は偏向角αが90度の場合を例示している。   The radius of curvature R is, for example, 300 mm to 1500 mm. The deflection angle α is, for example, 60 degrees to 90 degrees. FIG. 4 illustrates a case where the deflection angle α is 90 degrees.

分析電磁石200は、図7も参照して、第1内側コイル206と、第2内側コイル212と、1以上の(この実施形態では三つの)第1外側コイル218と、1以上の(この実施形態では三つの)第2外側コイル224と、ヨーク230と、一組の磁極232とを備えている。ビーム経路202は、非磁性材から成る真空容器236によって囲まれていて、真空雰囲気に保たれる。この真空容器236は分析管とも呼ばれる。   The analysis electromagnet 200 also includes a first inner coil 206, a second inner coil 212, one or more (three in this embodiment) first outer coils 218, and one or more (this implementation), also referring to FIG. The embodiment includes three second outer coils 224, a yoke 230, and a set of magnetic poles 232. The beam path 202 is surrounded by a vacuum container 236 made of a non-magnetic material and is maintained in a vacuum atmosphere. This vacuum vessel 236 is also called an analysis tube.

第1内側コイル206および第2内側コイル212は、図8に抜き出して示しているので、それを参照した方が分かりやすい。   Since the first inner coil 206 and the second inner coil 212 are extracted and shown in FIG. 8, it is easier to understand by referring to them.

各コイル206、212、218、224は、この実施形態では、ビーム経路202のY方向における中心を通りかつXZ平面に平行な対称面234(図5等参照)に関して、Y方向において実質的に面対称の形状をしている。後述するコイル320(図22、図24等参照)、第1コイル326、第2コイル328(図25参照)も同様である。このように面対称にすることによって、ビーム経路202に、Y方向において対称性の良い磁界を発生させることが容易になる。これは、分析電磁石200から出射する時のイオンビーム50の形態の乱れを小さく抑えることに寄与する。   Each coil 206, 212, 218, 224, in this embodiment, is substantially plane in the Y direction with respect to a symmetry plane 234 (see FIG. 5 etc.) that passes through the center in the Y direction of the beam path 202 and is parallel to the XZ plane. It has a symmetrical shape. The same applies to a coil 320 (see FIGS. 22 and 24), a first coil 326, and a second coil 328 (see FIG. 25), which will be described later. Such plane symmetry makes it easy to generate a magnetic field having good symmetry in the Y direction in the beam path 202. This contributes to minimizing the disturbance of the shape of the ion beam 50 when it is emitted from the analysis electromagnet 200.

なお、以下において、複数の第1外側コイル218および複数の第2外側コイル224をそれぞれ区別する必要がある場合は、図5、図9、図13等に示すように、第1外側コイル218についてはY方向の上側から順に第1外側コイル218a、218b、218cとし、第2外側コイル224については、上記のように第1外側コイル218とは面対称であるので、Y方向の下側から順に第2外側コイル224a、224b、224cとする。   In the following, when it is necessary to distinguish the plurality of first outer coils 218 and the plurality of second outer coils 224 from each other, as shown in FIGS. 5, 9, 13, etc. Are the first outer coils 218a, 218b, and 218c in order from the upper side in the Y direction, and the second outer coil 224 is plane-symmetric with the first outer coil 218 as described above. The second outer coils 224a, 224b, and 224c are used.

また、図面において、コイル206等を示す符号にアンダーラインを付しているのは、当該コイル等の全体を示す意味である。   In the drawings, the underline is attached to the reference numerals indicating the coils 206 and the like, which means that the entire coils and the like are shown.

第1内側コイル206は、主に図8、図12を参照して、ビーム経路202を挟んでX方向において相対向しておりかつイオンビーム50のY方向の一方側(この実施形態では上側)のほぼ半分以上(換言すれば実質的に半分以上)をカバーする一組の本体部208と、両本体部208のZ方向に沿う方向における端部(換言すれば、分析電磁石200の入口238側の端部および出口240側の端部。他のコイルにおいても同様)同士間をビーム経路202を避けて接続している一組の渡り部210とを有している鞍型のコイルであって、第2内側コイル212と協働して、イオンビーム50をX方向に曲げる主磁界を発生させるものである。主磁界というのは、主に当該磁界によって、イオンビーム50をほぼ所定の曲率半径Rで曲げる、そのような磁界のことである。   The first inner coils 206 are opposed to each other in the X direction across the beam path 202 with reference mainly to FIGS. 8 and 12 and one side in the Y direction of the ion beam 50 (upper side in this embodiment). A pair of main body portions 208 that cover approximately half or more (in other words, substantially more than half) of the two, and end portions in the direction along the Z direction of the two main body portions 208 (in other words, the inlet 238 side of the analyzing electromagnet 200) And an end portion on the outlet 240 side (the same applies to other coils), and a saddle type coil having a pair of connecting portions 210 that are connected to each other while avoiding the beam path 202. In cooperation with the second inner coil 212, a main magnetic field for bending the ion beam 50 in the X direction is generated. The main magnetic field refers to such a magnetic field that bends the ion beam 50 with a predetermined radius of curvature R mainly by the magnetic field.

鞍型と呼んでいるのは、当該第1内側コイル206を全体として見れば、鞍に似た形をしているからである。他のコイル212、218、224および後述するコイル326、328も同様である。   The reason why it is called a saddle type is that when the first inner coil 206 is viewed as a whole, it has a shape similar to a saddle. The same applies to the other coils 212, 218, 224 and coils 326, 328 described later.

渡り部210は、イオンビーム50が当たるのを避けると共に、そこで発生する磁界がイオンビーム50に及ぼす影響を小さくするために、ビーム経路202から、Y方向の上側に離して設けている。他のコイルの渡り部もこれと同様の目的で、ビーム経路202から、Y方向の上側または下側に離して設けている。   The crossing portion 210 is provided away from the beam path 202 on the upper side in the Y direction in order to prevent the ion beam 50 from hitting and to reduce the influence of the magnetic field generated there on the ion beam 50. For the same purpose, other coil transition portions are also provided apart from the beam path 202 on the upper side or the lower side in the Y direction.

第2内側コイル212は、主に図8を参照して、ビーム経路202を挟んでX方向において相対向しておりかつイオンビーム50のY方向の他方側(この実施形態では下側)のほぼ半分以上(換言すれば実質的に半分以上)をカバーする一組の本体部214と、両本体部214のZ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路202を避けて接続している一組の渡り部216とを有している鞍型のコイルであって、Y方向において第1内側コイル206と互いに重ねて配置されていて、第1内側コイル206と協働して、イオンビーム50をX方向に曲げる主磁界を発生させるものである。即ち、この第2内側コイル212は、第1内側コイル206と同方向の磁力線204を発生させる。   Referring mainly to FIG. 8, the second inner coils 212 are opposed to each other in the X direction across the beam path 202, and are substantially on the other side in the Y direction of the ion beam 50 (the lower side in this embodiment). A pair of main body portions 214 that cover more than half (in other words, substantially more than half) and the end portions in the direction along the Z direction of both main body portions 214 are connected to each other while avoiding the beam path 202. A saddle-shaped coil having a pair of crossing portions 216, which is disposed so as to overlap with the first inner coil 206 in the Y direction, and cooperates with the first inner coil 206 to cooperate with the ion beam 50. Generates a main magnetic field that bends in the X direction. That is, the second inner coil 212 generates a magnetic force line 204 in the same direction as the first inner coil 206.

この第2内側コイル212も、第1内側コイル206と同様の寸法、構造をしている。導体(具体的には導体シート268。図10等参照)の巻回数も通常は第1内側コイル206と同数にする。但し、上述したように第1内側コイル206とは対称面234に関して面対称の形状にしている。渡り部216は、渡り部210とはビーム経路202を挟んでY方向の反対側(即ち下側)に設けられている。   The second inner coil 212 has the same size and structure as the first inner coil 206. The number of windings of the conductor (specifically, the conductor sheet 268; see FIG. 10 and the like) is usually the same as that of the first inner coil 206. However, as described above, the first inner coil 206 is symmetrical with respect to the symmetry plane 234. The crossover part 216 is provided on the opposite side (that is, the lower side) of the crossing part 210 in the Y direction across the beam path 202.

第1内側コイル206と第2内側コイル212との間には、図8では線で示しているけれども、若干の(例えば約20mmの)隙間242を設けている。そこに、後述する冷却板312(図19参照)を、第1内側コイル206側に1枚、第2内側コイル212側に1枚の合計2枚設けることができる。   A slight gap (for example, about 20 mm) 242 is provided between the first inner coil 206 and the second inner coil 212 as shown by a line in FIG. There can be provided a total of two cooling plates 312 (see FIG. 19) to be described later, one on the first inner coil 206 side and one on the second inner coil 212 side.

各第1外側コイル218は、主に図7を参照して、それぞれ、第1内側コイル206の外側にあってビーム経路202を挟んでX方向において相対向している一組の本体部220と、両本体部220のZ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路202を避けて接続している一組の渡り部222とを有している鞍型のコイルであって、前記主磁界の補助または補正を行う副磁界を発生させるものである。各第1外側コイル218は、Y方向においてそれぞれ重ねて配置されている。   Each of the first outer coils 218 mainly includes a pair of body portions 220 that are outside the first inner coil 206 and are opposed to each other in the X direction with the beam path 202 interposed therebetween, with reference mainly to FIG. A saddle-shaped coil having a pair of connecting portions 222 that connect the end portions in the direction along the Z direction of both the main body portions 220 while avoiding the beam path 202, the main magnetic field A secondary magnetic field is generated to assist or correct the above. The first outer coils 218 are arranged so as to overlap in the Y direction.

より具体的には、各第1外側コイル218の本体部220および渡り部222の横部(図12に示す横部284に相当する部分)は、Y方向においてそれぞれ重ねて配置されている。渡り部222の縦部(図12に示す縦部282に相当する部分)は、厳密に見れば上記のように重ねて配置されていると言いにくいかも知れないが、それでも全体として見れば、各第1外側コイル218はY方向においてそれぞれ重ねて配置されていると言うことができる。各第2外側コイル224も同様である。   More specifically, the main body portion 220 of each first outer coil 218 and the lateral portion of the crossover portion 222 (portion corresponding to the lateral portion 284 shown in FIG. 12) are arranged so as to overlap each other in the Y direction. Although it may be difficult to say that the vertical portion of the crossover portion 222 (the portion corresponding to the vertical portion 282 shown in FIG. 12) is arranged as described above when viewed strictly, It can be said that the first outer coils 218 are arranged so as to overlap each other in the Y direction. The same applies to each second outer coil 224.

各第1外側コイル218は、それぞれ、第1内側コイル206とほぼ同様の構造をしている。但し、Y方向の寸法は第1内側コイル206よりも小さい。また、導体の巻回数も通常は第1内側コイル206よりも少ない。各第1外側コイル218は、導体(具体的には導体シート269。図10等参照)の巻回数をそれぞれ同数にしている。各第1外側コイル218のY方向の寸法は、この実施形態ではそれぞれ異ならせているが、同じにしても良い。各第2外側コイル224においても同様である。   Each first outer coil 218 has substantially the same structure as the first inner coil 206. However, the dimension in the Y direction is smaller than that of the first inner coil 206. Also, the number of windings of the conductor is usually smaller than that of the first inner coil 206. Each first outer coil 218 has the same number of turns of the conductor (specifically, the conductor sheet 269; see FIG. 10 and the like). The dimensions of the first outer coils 218 in the Y direction are different in this embodiment, but may be the same. The same applies to each second outer coil 224.

例えば、各コイルの本体部および渡り部のY方向の寸法は、第1内側コイル206および第2内側コイル212においては約230mm、第1外側コイル218aおよび第2外側コイル224aにおいては約50mm、第1外側コイル218bおよび第2外側コイル224bにおいては約60mm、第1外側コイル260cおよび第2外側コイル224cにおいては約100mmである。   For example, the dimensions in the Y direction of the main body portion and the transition portion of each coil are about 230 mm for the first inner coil 206 and the second inner coil 212, about 50 mm for the first outer coil 218 a and the second outer coil 224 a, It is about 60 mm for the first outer coil 218b and the second outer coil 224b, and is about 100 mm for the first outer coil 260c and the second outer coil 224c.

各第1外側コイル218間、各第2外側コイル224間および一番下の第1外側コイル218(218c)と一番上の第2外側コイル224(224c)との間には、図7では線で示しているけれども、若干の隙間244、246、248をそれぞれ設けている(図9も参照)。そこに後述する冷却板312(図19参照)を設けることができる。例えば、隙間244、246の寸法は約10mm、隙間248の寸法は上記隙間242に合わせて約20mmである。隙間244、246は、各外側コイル218、224に沿って全周に設けている。   In FIG. 7, between the first outer coils 218, between the second outer coils 224, and between the lowermost first outer coil 218 (218 c) and the uppermost second outer coil 224 (224 c), Although indicated by lines, slight gaps 244, 246, and 248 are provided (see also FIG. 9). The cooling plate 312 (refer FIG. 19) mentioned later can be provided there. For example, the size of the gaps 244 and 246 is about 10 mm, and the size of the gap 248 is about 20 mm to match the gap 242. The gaps 244, 246 are provided along the entire circumference along the outer coils 218, 224.

各第1外側コイル218は、第1内側コイル206および第2内側コイル212と同方向の磁界を発生させるものでも良いし、逆方向の磁界を発生させるものでも良いし、磁界の向きを制御によって反転させるものでも良い。各第2外側コイル224においても同様である。各第1外側コイル218の本体部220で発生させる磁力線(磁界)の一部は、ビーム経路202側に広がる(換言すれば漏れ出す)ので、上記主磁界に影響を及ぼす。従って、各第1外側コイル218は、上記主磁界の補助または補正を行う副磁界を発生させることができる。その場合、各第1外側コイル218は、それぞれ、主にその内側付近領域における主磁界を補助または補正する作用を奏する。各第2外側コイル224においても同様である。   Each first outer coil 218 may generate a magnetic field in the same direction as the first inner coil 206 and the second inner coil 212, or may generate a magnetic field in the opposite direction, and control the direction of the magnetic field by controlling the direction of the magnetic field. It may be reversed. The same applies to each second outer coil 224. A part of the lines of magnetic force (magnetic field) generated in the main body 220 of each first outer coil 218 spreads toward the beam path 202 (in other words, leaks out), and thus affects the main magnetic field. Accordingly, each first outer coil 218 can generate a sub-magnetic field that assists or corrects the main magnetic field. In that case, each first outer coil 218 has an effect of assisting or correcting the main magnetic field mainly in the region near the inner side. The same applies to each second outer coil 224.

各第2外側コイル224は、主に図7を参照して、それぞれ、第2内側コイル212の外側にあってビーム経路202を挟んでX方向において相対向している一組の本体部226と、両本体部226のZ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路202を避けて接続している一組の渡り部228とを有している鞍型のコイルであって、前記主磁界の補助または補正を行う副磁界を発生させるものである。各第2外側コイル224は、Y方向においてそれぞれ重ねて配置されている。かつY方向において第1外側コイル218と重ねて配置されている。   Each of the second outer coils 224 mainly includes a pair of main body portions 226 that are outside the second inner coil 212 and face each other in the X direction with the beam path 202 interposed therebetween, mainly referring to FIG. A saddle type coil having a pair of crossing portions 228 connecting the end portions in the direction along the Z direction of both the main body portions 226 avoiding the beam path 202, the main magnetic field A secondary magnetic field is generated to assist or correct the above. Each second outer coil 224 is arranged so as to overlap in the Y direction. In addition, it is arranged so as to overlap with the first outer coil 218 in the Y direction.

各第2外側コイル224は、それぞれ、第2内側コイル212とほぼ同様の構造をしている。但し、Y方向の寸法は第2内側コイル212よりも小さい。また、導体の巻回数も通常は第2内側コイル212よりも少ない。各第2外側コイル224の導体(具体的には導体シート)の巻回数、Y方向の寸法については上述のとおりである。   Each second outer coil 224 has substantially the same structure as the second inner coil 212. However, the dimension in the Y direction is smaller than that of the second inner coil 212. Also, the number of windings of the conductor is usually smaller than that of the second inner coil 212. The number of turns of the conductor (specifically, the conductor sheet) of each second outer coil 224 and the dimension in the Y direction are as described above.

各導体の巻回数の一例を挙げると、第1内側コイル206および第2内側コイル212の導体の巻回数は、それぞれ110回程度、各第1外側コイル218および各第2外側コイル224の導体の巻回数は、それぞれ85回程度である。   As an example of the number of turns of each conductor, the number of turns of the conductors of the first inner coil 206 and the second inner coil 212 is about 110, respectively, and the conductors of the first outer coil 218 and the second outer coil 224 are respectively. Each winding is about 85 times.

各コイルの本体部208、214、220、226は、それぞれ、そのほぼ全体がヨーク230内に位置していて、ビーム経路202に目的とする磁界(主磁界または副磁界)を発生する部分であると言うこともできる。後述するコイル320の本体部322も同様である。   The main body portions 208, 214, 220, and 226 of each coil are portions that are almost entirely located within the yoke 230 and generate a target magnetic field (main magnetic field or sub magnetic field) in the beam path 202. It can also be said. The same applies to a main body 322 of a coil 320 described later.

各コイルの渡り部210、216、222、228は、一組の本体部のZ方向に沿う方向における端部同士間を電気的に接続して、本体部と協働して、ループ状の導電経路を形成する部分であると言うこともできる。後述するコイル320の渡り部324、325も同様である。   The crossing portions 210, 216, 222, and 228 of each coil are electrically connected between ends in a direction along the Z direction of a pair of main body portions, and cooperate with the main body portion to form a loop-shaped conductive member. It can also be said that it is a part that forms a path. The same applies to transition portions 324 and 325 of a coil 320 described later.

図5は、図4の線A−Aに沿う縦断面図であるので、図5には、上記各コイル206、212、218、224の本体部208、214、220、226が表されている。後述する図24〜図26においても、各コイルの本体部が表されている。   5 is a longitudinal sectional view taken along the line AA in FIG. 4, and FIG. 5 shows the main body portions 208, 214, 220, and 226 of the coils 206, 212, 218, and 224. . 24 to 26 described later also show the main body of each coil.

ヨーク230は、強磁性材から成り、上記各コイル206、212、218および224の本体部208、214、220および226の外側を一括して取り囲んでいる。このようなヨーク230によって、外部への漏れ磁場を少なくすることができるという効果も奏する。このヨーク230の平面形状は、図4に示すようにいわゆる扇型をしている。このヨーク230の断面(XY平面に沿う断面)形状は、四角の枠状をしている。このようなヨーク230は、ウインドウフレーム型のヨークと呼ぶ場合もある。   The yoke 230 is made of a ferromagnetic material and collectively surrounds the outside of the main body portions 208, 214, 220, and 226 of the coils 206, 212, 218, and 224. Such a yoke 230 also has an effect of reducing the leakage magnetic field to the outside. The plane shape of the yoke 230 has a so-called fan shape as shown in FIG. The yoke 230 has a square frame shape (cross section along the XY plane). Such a yoke 230 may be called a window frame type yoke.

この実施形態では、ヨーク230を構成する上部ヨーク231を着脱可能にしている。この上部ヨーク231の用い方は後述する。   In this embodiment, the upper yoke 231 constituting the yoke 230 is detachable. How to use the upper yoke 231 will be described later.

一組の磁極232は、それぞれ、強磁性材から成り、ビーム経路202を挟んでY方向において相対向するように、ヨーク230から内側に突出している。例えば15mm程度突出している。各磁極232の平面形状は、図4に示すイオンビーム50の中心軌道54に沿った円弧状をしている。これを扇型と呼ぶ場合もある。両磁極232間のギャップ長Gは、イオンビーム50のY方向の寸法WY よりもある程度(例えば100mm〜150mm程度)大きい。このような磁極232は、必須ではないけれども、これを備えていると、両磁極232間のギャップに磁力線204が集中しやすくなるので、ビーム経路202に磁束密度の高い磁界を発生させることが容易になる。 Each of the pair of magnetic poles 232 is made of a ferromagnetic material, and protrudes inward from the yoke 230 so as to face each other in the Y direction with the beam path 202 interposed therebetween. For example, it protrudes about 15 mm. The planar shape of each magnetic pole 232 has an arc shape along the central orbit 54 of the ion beam 50 shown in FIG. This is sometimes called a fan shape. The gap length G between the magnetic poles 232 is somewhat larger (for example, about 100 mm to 150 mm) than the dimension W Y in the Y direction of the ion beam 50. Although such a magnetic pole 232 is not essential, if it is provided, the magnetic field lines 204 tend to concentrate in the gap between the magnetic poles 232, so that it is easy to generate a magnetic field having a high magnetic flux density in the beam path 202. become.

両磁極232間のギャップ長Gは、例えば、上記曲率半径Rの1/2以上の大きさを有している。具体例を挙げると、曲率半径Rが800mmの場合、ギャップ長Gは例えば500mmである。ギャップ長Gは、通常、各磁極232の幅WG 以上の大きさを有している。即ち、G≧WG である。このような寸法関係にすると、磁極232およびヨーク230を無用に大きくせずに済む。 The gap length G between the magnetic poles 232 has, for example, a size that is 1/2 or more of the curvature radius R. As a specific example, when the curvature radius R is 800 mm, the gap length G is, for example, 500 mm. The gap length G usually has a size equal to or larger than the width W G of each magnetic pole 232. That is, G ≧ W G. With such a dimensional relationship, the magnetic pole 232 and the yoke 230 need not be unnecessarily enlarged.

なお、図5〜図7において、第1内側コイル206と第1外側コイル218との間、および、第2内側コイル212と第2外側コイル224との間に隙間が存在しているように見えるけれども、それらの間には、この実施形態では、図9、図10に示す積層絶縁体262が介在している。   5 to 7, it seems that there are gaps between the first inner coil 206 and the first outer coil 218 and between the second inner coil 212 and the second outer coil 224. However, in this embodiment, the laminated insulator 262 shown in FIGS. 9 and 10 is interposed between them.

(2−2)各コイルの構造等
次に、上記各コイルの構造等を詳述する。図9は、図7中の線D−Dに沿って、第1内側コイルおよび第1外側コイルの断面を拡大して示す概略図である。図10は、図9に示した第1内側コイルおよび一番上の第1外側コイルを分解して示す断面図である。
(2-2) Structure and the like of each coil Next, the structure and the like of each coil will be described in detail. FIG. 9 is a schematic diagram showing an enlarged cross section of the first inner coil and the first outer coil along line DD in FIG. FIG. 10 is an exploded cross-sectional view of the first inner coil and the uppermost first outer coil shown in FIG.

第1内側コイル206および第1外側コイル218は、第1の積層絶縁体261の外周面に、主面266aがY方向に沿う絶縁シート266および主面268aがY方向に沿う導体シート268を互いに重ね合わせたもの(組264)を複数回巻いて積層し(Y方向に交差する矢印270方向に積層。以下同様)、その外周面に第2の積層絶縁体262を形成し、その外周面に、主面267aがY方向に沿う絶縁シート267および主面269aがY方向に沿う導体シート269を互いに重ね合わせたもの(組265)を複数回巻いて積層し、更にその外側に第3の積層絶縁体263を形成した扇型筒状の積層コイル290(図14参照)に、上記本体部208、220および渡り部210、222を残して、切欠き部272〜275(図7参照)を設けた構造をしている。   The first inner coil 206 and the first outer coil 218 have an insulating sheet 266 whose main surface 266a extends along the Y direction and a conductor sheet 268 whose main surface 268a extends along the Y direction on the outer peripheral surface of the first laminated insulator 261. The superposed one (set 264) is wound and laminated several times (stacked in the direction of arrow 270 crossing the Y direction, the same applies hereinafter), and a second laminated insulator 262 is formed on the outer peripheral surface thereof. An insulating sheet 267 whose main surface 267a extends along the Y direction and a conductor sheet 269 whose main surface 269a extends along the Y direction are stacked one on top of the other (set 265), and the third stack is formed on the outside. Notch portions 272 to 275 (FIG. 7) are formed on the fan-shaped cylindrical laminated coil 290 (see FIG. 14) on which the insulator 263 is formed, leaving the main body portions 208 and 220 and the transition portions 210 and 222. Has a structure in which the irradiation).

切欠き部272〜275を理解しやすくするために、第1内側コイル206の切欠き部272〜275を図12に示す。第1外側コイル218にもこれと同様の切欠き部272〜275が設けられている。   In order to facilitate understanding of the notches 272 to 275, the notches 272 to 275 of the first inner coil 206 are shown in FIG. The first outer coil 218 is also provided with notches 272 to 275 similar to this.

上記曲率半径Rの内外方向に位置する二つの切欠き部272、273には、ヨーク230が嵌まる。即ち、ヨーク230の形状に合った形状をしている。後述するコイル320の切欠き部276〜279も同様である。イオンビーム50の進行方向Z側の二つの切欠き部274、275は、上記入口238、出口240の上半分をそれぞれ形成する。   The yoke 230 fits into the two notches 272 and 273 located in the inner and outer directions of the radius of curvature R. That is, it has a shape that matches the shape of the yoke 230. The same applies to notches 276 to 279 of the coil 320 described later. The two notches 274 and 275 on the traveling direction Z side of the ion beam 50 form the upper half of the inlet 238 and the outlet 240, respectively.

第2の積層絶縁体262は、第1内側コイル206を構成していると見ても良いし(図10ではそのように図示している)、第1外側コイル218を構成していると見ても良いし、両コイル206、218で共有していると見ても良い。   The second laminated insulator 262 may be viewed as constituting the first inner coil 206 (shown as such in FIG. 10), and viewed as constituting the first outer coil 218. Alternatively, it may be seen that both the coils 206 and 218 are shared.

図14に示す積層コイル290は、その断面構造を図15に示すように、図10と同様の断面構造をしている内側コイル292および外側コイル294から成る。この場合も、第2の積層絶縁体262は、内側コイル292を構成していると見ても良いし(図15ではそのように図示している)、外側コイル294を構成していると見ても良いし、両コイル292、294で共有していると見ても良い。   As shown in FIG. 15, the laminated coil 290 shown in FIG. 14 includes an inner coil 292 and an outer coil 294 having the same cross-sectional structure as FIG. Also in this case, the second laminated insulator 262 may be regarded as constituting the inner coil 292 (shown as such in FIG. 15), and may be regarded as constituting the outer coil 294. Alternatively, it may be seen that both the coils 292 and 294 are shared.

この積層コイル290の、上記切欠き部272〜275にそれぞれ対応する部分272a〜275aを、切削加工等によって切り欠いて除去して切欠き部272〜275を形成すると、内側コイル292が第1内側コイル206になり、外側コイル294が第1外側コイル218になる。   When the portions 272a to 275a of the laminated coil 290 corresponding to the notches 272 to 275 are removed by cutting or the like to form the notches 272 to 275, the inner coil 292 becomes the first inner side. The outer coil 294 becomes the first outer coil 218.

更にこの実施形態では、第1外側コイル218を三つに(3段に)分けるために、積層コイル290の外側コイル294に、切削加工等によって上記隙間244を設けた構造をしている。   Further, in this embodiment, in order to divide the first outer coil 218 into three (in three stages), the outer coil 294 of the laminated coil 290 is provided with the gap 244 by cutting or the like.

上記積層コイル290の積層絶縁体261、262、263は、それぞれ、例えば、プリプレグシートを複数回巻いて積層することによって形成されている。図16中のプリプレグシート300が上記プリプレグシートである。プリプレグシートは、絶縁性および耐熱性を有する支持体に、絶縁性を有する樹脂を含浸し、半硬化状態に処理したシートのことである。   The laminated insulators 261, 262, and 263 of the laminated coil 290 are formed by, for example, winding a prepreg sheet a plurality of times and laminating. A prepreg sheet 300 in FIG. 16 is the prepreg sheet. The prepreg sheet is a sheet obtained by impregnating a support having insulation properties and heat resistance with a resin having insulation properties and treating it in a semi-cured state.

上記支持体は、例えば、ガラス繊維またはカーボン繊維等から成る。上記樹脂は、例えばエポキシ樹脂またはポリイミド樹脂等から成る。このようなプリプレグシートを用いて形成された積層絶縁体261〜263は、繊維強化プラスチック(FRP)と呼ぶこともできる。この積層絶縁体261〜263の厚さは、構造材として必要とする強度等に応じて選定すれば良い。   The support is made of, for example, glass fiber or carbon fiber. The resin is made of, for example, an epoxy resin or a polyimide resin. The laminated insulators 261 to 263 formed using such a prepreg sheet can also be referred to as fiber reinforced plastic (FRP). The thickness of the laminated insulators 261 to 263 may be selected according to the strength required as a structural material.

絶縁シート266、267は、それぞれ、例えば、ノーメックス(登録商標)、ルミラー(登録商標)またはカプトン(登録商標)から成るシート、またはその他の絶縁シートである。この絶縁シート266、267の厚さは、必要とする絶縁耐圧等に応じて選定すれば良い。例えば約75μmであるが、それより薄くしても良い。   The insulating sheets 266 and 267 are, for example, sheets made of Nomex (registered trademark), Lumirror (registered trademark) or Kapton (registered trademark), or other insulating sheets, respectively. The thickness of the insulating sheets 266 and 267 may be selected according to the required withstand voltage. For example, it is about 75 μm, but it may be thinner.

導体シート268、269は、それぞれ、例えば銅シート、またはアルミニウムシートから成る。これらの厚さは、流す電流値等に応じて選定すれば良い。例えば、銅シートの場合の厚さは約0.4mm、アルミニウムシートの場合の厚さは約0.5mmである。これらのY方向に相当する方向の幅は、必要とするコイルのY方向の寸法に応じて選定すれば良い。例えば230mmである(後述する加工前の幅は、例えば約234mmである)。積層絶縁体261〜263、絶縁シート266、267の幅もこれに合わせれば良い。   The conductor sheets 268 and 269 are each made of, for example, a copper sheet or an aluminum sheet. These thicknesses may be selected according to the current value to be passed. For example, the thickness in the case of a copper sheet is about 0.4 mm, and the thickness in the case of an aluminum sheet is about 0.5 mm. What is necessary is just to select the width | variety of the direction corresponded to these Y directions according to the dimension of the Y direction of the coil required. For example, it is 230 mm (the width before processing described later is, for example, about 234 mm). The widths of the laminated insulators 261 to 263 and the insulating sheets 266 and 267 may be matched with this.

絶縁シート266と導体シート268の重ね合わせ方は、図10とは反対に、第1内側コイル206の内側(図10中の左側。即ち積層絶縁体261側)に導体シート268を配置し、その外側に絶縁シート266を重ねて配置しても良い。必要に応じて、導体シート268の両側に絶縁シート266を重ねて配置しても良い。第1外側コイル218の絶縁シート267および導体シート269についても同様である。   Contrary to FIG. 10, the insulating sheet 266 and the conductor sheet 268 are overlapped with each other by arranging the conductor sheet 268 on the inner side of the first inner coil 206 (left side in FIG. 10, that is, the laminated insulator 261 side). The insulating sheet 266 may be placed on the outer side. If necessary, the insulating sheets 266 may be stacked on both sides of the conductor sheet 268. The same applies to the insulating sheet 267 and the conductor sheet 269 of the first outer coil 218.

第1内側コイル206の導体シート268は、平面的に見れば、図11に示すように、扇型に複数回巻いた構造をしており、その両端には端子340が接続されている。但し巻回数は図示のものに限られない。この導体シート268に電流IM を流すことによって、上記主磁界を形成する磁力線204を発生させることができる。図12にも同じ電流IM および磁力線204を示している。 When viewed in plan, the conductor sheet 268 of the first inner coil 206 has a structure in which it is wound in a fan shape a plurality of times as shown in FIG. 11, and terminals 340 are connected to both ends thereof. However, the number of windings is not limited to that shown in the figure. By passing a current I M through the conductor sheet 268, the magnetic lines of force 204 that form the main magnetic field can be generated. FIG. 12 also shows the same current I M and magnetic field lines 204.

第1外側コイル218の導体シート269も、平面的に見れば図11と同様の構造をしている。   The conductor sheet 269 of the first outer coil 218 has the same structure as that shown in FIG.

第2内側コイル212および第2外側コイル224も、上記第1内側コイル206および第1外側コイル218と同様の構造をしている。但し、前述したように、第1内側コイル206および第1外側コイル218とは、対称面234に関して面対称の形状をしている。   The second inner coil 212 and the second outer coil 224 also have the same structure as the first inner coil 206 and the first outer coil 218. However, as described above, the first inner coil 206 and the first outer coil 218 have a plane-symmetric shape with respect to the plane of symmetry 234.

なお、外側の積層絶縁体263(図23に示すコイルの場合は積層絶縁体262)の更に外周部に、必要に応じて、コイルの補強等を行う部材を更に設けても良い。   In addition, a member for reinforcing the coil or the like may be further provided on the outer peripheral portion of the outer laminated insulator 263 (in the case of the coil shown in FIG. 23, the laminated insulator 262) as necessary.

各コイルの渡り部の構造の例を、第1内側コイル206を例にして図12を参照して、より詳しく説明する。   An example of the structure of the transition part of each coil will be described in more detail with reference to FIG. 12 by taking the first inner coil 206 as an example.

第1内側コイル206の各渡り部210は、それぞれ、本体部208のZ方向に沿う方向における端部に実質的に直角につながっていてY方向に実質的に平行に伸びた二つの縦部282と、両縦部282に実質的に直角につながっていてXZ平面に実質的に平行に伸びた横部284とを有している。即ち、横部284によって両縦部282間を接続している。従って、第1内側コイル206は、Y方向に実質的に直交する横方向の導電経路286と、Y方向に実質的に平行な縦方向の導電経路288とを有している。即ち、角部を除いて、この第1内側コイル206の導電経路の殆どは、両導電経路286および288で組み合わされて構成されている。そして、導電経路286および288における電流密度は、実質的にどこも同じになるようにしている。   Each bridging portion 210 of the first inner coil 206 is connected to the end portion of the main body portion 208 in the direction along the Z direction at substantially right angles, and extends in two vertical portions 282 substantially parallel to the Y direction. And a lateral portion 284 connected to both longitudinal portions 282 substantially at right angles and extending substantially parallel to the XZ plane. That is, the vertical portions 282 are connected by the horizontal portion 284. Accordingly, the first inner coil 206 has a horizontal conductive path 286 substantially perpendicular to the Y direction and a vertical conductive path 288 substantially parallel to the Y direction. That is, except for the corners, most of the conductive paths of the first inner coil 206 are configured by combining both conductive paths 286 and 288. The current densities in the conductive paths 286 and 288 are substantially the same everywhere.

他のコイル212、218、224の各渡り部216、222、228も、それぞれ、上記渡り部210と同様の構造をしている。従って、他のコイル212、218、224も、それぞれ、Y方向に実質的に直交する横方向の導電経路と、Y方向に実質的に平行な縦方向の導電経路とを有している。即ち、角部を除いて、これらのコイルの導電経路の殆どは、横方向の導電経路および縦方向の導電経路で組み合わされて構成されている。そして、横方向の導電経路および縦方向の導電経路における電流密度は、実質的にどこも同じになるようにしている。後述するコイル320においても同様である。   The crossover portions 216, 222, and 228 of the other coils 212, 218, and 224 also have the same structure as that of the crossover portion 210. Accordingly, each of the other coils 212, 218, and 224 also has a horizontal conductive path that is substantially orthogonal to the Y direction and a vertical conductive path that is substantially parallel to the Y direction. That is, except for the corners, most of the conductive paths of these coils are configured by combining a horizontal conductive path and a vertical conductive path. The current densities in the horizontal conductive path and the vertical conductive path are substantially the same everywhere. The same applies to a coil 320 described later.

各コイルの渡り部を上記のような構造にするのが好ましく、そのようにすると、分析電磁石200からの渡り部のビーム入出射方向への張り出し距離をより確実に小さくすることができる。この張り出し距離については後で詳しく説明する。   It is preferable that the crossing portion of each coil has the above-described structure, and by doing so, it is possible to more reliably reduce the overhang distance of the crossing portion from the analysis electromagnet 200 in the beam entering / exiting direction. This overhang distance will be described in detail later.

上記各コイル用の電源構成の一例を図13に示す。この例では、第1内側コイル206および第2内側コイル212に直流の主電源250がそれぞれ接続されており、この各主電源250から第1内側コイル206および第2内側コイル212に、互いに実質的に同じ大きさの電流IM を流すことができる。なお、上記二つの主電源250は、必ずしも別個のものである必要はなく、それらを一つにまとめた主電源としても良い。 An example of the power supply configuration for each coil is shown in FIG. In this example, a DC main power source 250 is connected to each of the first inner coil 206 and the second inner coil 212, and the first inner coil 206 and the second inner coil 212 are substantially connected to each other from the main power source 250. The current I M having the same magnitude can be supplied to the two. Note that the two main power sources 250 do not necessarily need to be separate, and may be a main power source that combines them.

更にこの例では、各第1外側コイル218(218a〜218c)および各第2外側コイル224(224a〜224c)に直流の副電源252がそれぞれ接続されており、この各副電源252から各第1外側コイル218および各第2外側コイル224に電流IS を流すことができ、しかも各第1外側コイル218および各第2外側コイル224に流す電流IS をそれぞれ独立して制御することができる。なお、上記複数の副電源252は、必ずしも別個のものである必要はなく、それらを一つにまとめて、各第1外側コイル218および各第2外側コイル224に流す電流IS をそれぞれ独立して制御することができる一つの副電源としても良い。 Further, in this example, a DC sub-power source 252 is connected to each first outer coil 218 (218a to 218c) and each second outer coil 224 (224a to 224c), and each first power source 252 is connected to each first power source 252. can the outer coil 218 and the second outer coil 224 flow the current I S, moreover it can be controlled independently of the current I S flowing through the respective first outer coil 218 and the second outer coil 224. Incidentally, the plurality of sub-power supply 252 is not necessarily required to be separately disposed, they are combined into one, each independently current I S flowing through the respective first outer coil 218 and the second outer coil 224 It is also possible to use one sub-power supply that can be controlled.

(2−3)各コイルの製造方法等
次に、上記各コイルの製造方法の例を、上記第1内側コイル206および第1外側コイル218を例にして説明する。
(2-3) Method for Manufacturing Each Coil Next, an example of the method for manufacturing each coil will be described by taking the first inner coil 206 and the first outer coil 218 as examples.

まず図14に示す扇型筒状の積層コイル290を製造する。これは次のようにして行う。   First, the sector-shaped cylindrical laminated coil 290 shown in FIG. 14 is manufactured. This is done as follows.

まず図16に示すように、図14に示した積層コイル290の弧状部291とは反対に外側に張り出した弧状部297を有する型296を用いて、それを軸298を中心にして矢印299のように一定方向に回転させて、上述したようなプリプレグシート300を複数回巻く。これによって、図15、図17に示す積層絶縁体261を形成する。   First, as shown in FIG. 16, a mold 296 having an arcuate portion 297 projecting outward opposite to the arcuate portion 291 of the laminated coil 290 shown in FIG. As described above, the prepreg sheet 300 as described above is wound a plurality of times. Thereby, the laminated insulator 261 shown in FIGS. 15 and 17 is formed.

次に図17に示すように、型296を上記と同様に回転させて、上記絶縁シート266と導体シート268とを互いに重ね合わせて、それらを積層絶縁体261の外周面に複数回巻いて積層する。これによって、図15に示す絶縁シート266と導体シート268との積層体を形成する。   Next, as shown in FIG. 17, the mold 296 is rotated in the same manner as described above so that the insulating sheet 266 and the conductor sheet 268 are overlapped with each other, and are wound around the outer peripheral surface of the laminated insulator 261 by multiple turns. To do. Thus, a laminated body of the insulating sheet 266 and the conductor sheet 268 shown in FIG. 15 is formed.

次に図16の場合と同様にして、上記絶縁シート266と導体シート268との積層体の外周面にプリプレグシート300を複数回巻く。これによって、図15に示す積層絶縁体262を形成する。   Next, similarly to the case of FIG. 16, the prepreg sheet 300 is wound around the outer peripheral surface of the laminated body of the insulating sheet 266 and the conductor sheet 268 a plurality of times. Thereby, the laminated insulator 262 shown in FIG. 15 is formed.

次に図17の場合と同様にして、上記絶縁シート267と導体シート269とを互いに重ね合わせて、それらを上記積層絶縁体262の外周面に複数回巻く。これによって、図15に示す絶縁シート267と導体シート269との積層体を形成する。   Next, as in the case of FIG. 17, the insulating sheet 267 and the conductor sheet 269 are overlapped with each other and wound around the outer peripheral surface of the laminated insulator 262 a plurality of times. Thereby, a laminated body of the insulating sheet 267 and the conductor sheet 269 shown in FIG. 15 is formed.

次に図16の場合と同様にして、上記絶縁シート267と導体シート269との積層体の外周面にプリプレグシート300を複数回巻く。これによって、図15に示す積層絶縁体263を形成する。   Next, similarly to the case of FIG. 16, the prepreg sheet 300 is wound around the outer peripheral surface of the laminate of the insulating sheet 267 and the conductor sheet 269 a plurality of times. Thereby, the laminated insulator 263 shown in FIG. 15 is formed.

上記工程の後に型296を外すと、図18に示すように、上記内側コイル292および外側コイル294から成るけれども、弧状部291aが上記弧状部291とは反対に外側に張り出している積層コイル290aが得られる。   When the mold 296 is removed after the above process, as shown in FIG. 18, the laminated coil 290a is formed of the inner coil 292 and the outer coil 294, but the arc-shaped portion 291a projects outwardly opposite to the arc-shaped portion 291. can get.

なお、導体シート268の巻き始めの部分および巻き終わりの部分にリード板をそれぞれ挟んでおくことにより、当該リード板を用いて、導体シート268を端子340(図11参照)に接続することができる。導体シート269についても同様である。   In addition, the conductor sheet 268 can be connected to the terminal 340 (see FIG. 11) using the lead plate by sandwiching the lead plate between the winding start portion and the winding end portion of the conductor sheet 268, respectively. . The same applies to the conductor sheet 269.

また、上記のように巻く前に、導体シート268、269の表裏両側の主面268a、269aに、金属粒子等の砥粒(ショット)を吹き付けて(即ちショットブラスト処理を施して)、表面を粗くしておくのが好ましい。そのようにすると、表面積を増大させて、絶縁シート266、267等との密着性を高めることができる。ショットブラスト処理は、導体シート268、269の少なくとも一方の主面に施しても効果はあるが、両主面に施すのが好ましい。絶縁シート266、267についても同様である。   Further, before winding as described above, abrasive grains (shots) such as metal particles are sprayed on the main surfaces 268a, 269a on both the front and back sides of the conductor sheets 268, 269 (that is, shot blasting is performed) to It is preferable to keep it rough. By doing so, the surface area can be increased and the adhesion with the insulating sheets 266, 267 and the like can be improved. Although the shot blast treatment is effective even when applied to at least one main surface of the conductor sheets 268 and 269, it is preferable to apply the shot blast treatment to both main surfaces. The same applies to the insulating sheets 266 and 267.

同様に、絶縁シート266、267の表裏両側の主面266a、267aにもショットブラスト処理を施して、表面を粗くしておくのが好ましい。そのようにすると、表面積を増大させて導体シート268、269等との密着性をより高めることができる。   Similarly, it is preferable that the main surfaces 266a and 267a on both sides of the insulating sheets 266 and 267 are also subjected to shot blasting to roughen the surface. By doing so, it is possible to increase the surface area and further improve the adhesion with the conductor sheets 268, 269 and the like.

次に上記積層コイル290aの外周に熱収縮テープ(図示省略)を巻いた後に、図18に示すように、弧状部291aを矢印302で示すように加圧(プレス)して上記弧状部291を形成する成形を行ったものを、加熱硬化させる。これによって、図11に示した積層コイル290の元になる積層コイル290bが得られる。上記熱収縮テープを巻くことによって、構造体としての強度が向上する。熱収縮テープの代わりに、前述したプリプレグシートと同様の構成のプリプレグテープを巻いても良い。   Next, after heat shrink tape (not shown) is wound around the outer periphery of the laminated coil 290a, the arc-shaped portion 291a is pressed (pressed) as indicated by an arrow 302 as shown in FIG. The molded product to be formed is heated and cured. As a result, a laminated coil 290b that is the basis of the laminated coil 290 shown in FIG. 11 is obtained. By winding the heat shrinkable tape, the strength of the structure is improved. Instead of the heat shrinkable tape, a prepreg tape having the same configuration as that of the prepreg sheet described above may be wound.

次に上記積層コイル290bに樹脂を真空含浸させた後に、加圧状態で加熱硬化させる。これは、簡単に言えば、樹脂モールドを行うことである。これによって、図14に示した積層コイル290が得られる。この樹脂モールドを行うことによって、積層コイル290の各層間の密着強度を高めてコイルの強度を高めると共に、電気絶縁性能を高めることができる。   Next, after the laminated coil 290b is vacuum impregnated with resin, it is cured by heating under pressure. In short, this is to perform resin molding. Thereby, the laminated coil 290 shown in FIG. 14 is obtained. By performing this resin molding, the adhesion strength between the layers of the laminated coil 290 can be increased to increase the strength of the coil, and the electrical insulation performance can be improved.

次に上記積層コイル290の軸方向(換言すれば高さ方向)の両端面に切削加工を施して平坦面にした後に、上記切欠き部に対応する部分272a〜275aに切削加工を施して、上記切欠き部272〜275を形成する。   Next, after cutting the both ends of the laminated coil 290 in the axial direction (in other words, the height direction) to make a flat surface, the portions 272a to 275a corresponding to the notches are cut, The notches 272 to 275 are formed.

外側コイル294を複数の上記第1外側コイル218にする場合は、外側コイル294に対して、上記隙間244に相当する部分に溝加工を施して上記隙間244を形成する。   When the outer coil 294 is a plurality of the first outer coils 218, the outer coil 294 is grooved in a portion corresponding to the gap 244 to form the gap 244.

次に、上記のように切削加工、溝加工を施した積層コイル290cを、導体シート268、269の材料(前述したように銅またはアルミニウム)をエッチングするエッチング液中に浸してエッチング処理を施す。それによって、上記切削加工、溝加工時に加工面に生じた導体シート268、269のバリ等を除去して、導体シート268、269の層間のショート(レイアーショート)を防止すると共に、絶縁シート266、267の端面よりも導体シート268、269の端面を丸く窪ませて、導体シート268、269の層間絶縁の沿面距離を長くして絶縁性能を向上させることができる。   Next, the laminated coil 290c subjected to cutting and grooving as described above is immersed in an etching solution for etching the material of the conductive sheets 268 and 269 (as described above, copper or aluminum) to perform an etching process. Thereby, burrs and the like of the conductor sheets 268 and 269 generated on the processed surface during the cutting and grooving are removed to prevent a short circuit (layer short) between the conductor sheets 268 and 269, and the insulating sheet 266, The end surfaces of the conductor sheets 268 and 269 are recessed more roundly than the end surfaces of the H.267, and the creeping distance of the interlayer insulation of the conductor sheets 268 and 269 can be increased to improve the insulation performance.

そして、上記のようにエッチング処理を施した積層コイル290dの全体に熱収縮テープを巻いて加熱硬化させる。これによって、図4〜図10等に示した第1内側コイル206および第1外側コイル218を一体化している扇型筒状の積層コイルを得ることができる。上記熱収縮テープを巻くことによって、構造体としての強度が向上する。但し、コイルを次に述べるような強制冷却構造にする場合は、上記熱収縮テープを巻く前に、次のようにして冷却板312を取り付ければ良い。熱収縮テープの代わりに、前述したプリプレグシートと同様の構成のプリプレグテープを巻いても良い。   Then, a heat shrink tape is wound around the entire laminated coil 290d subjected to the etching process as described above, and is cured by heating. As a result, a fan-shaped cylindrical laminated coil in which the first inner coil 206 and the first outer coil 218 shown in FIGS. 4 to 10 and the like are integrated can be obtained. By winding the heat shrinkable tape, the strength of the structure is improved. However, when the coil has a forced cooling structure as described below, the cooling plate 312 may be attached as follows before winding the heat shrink tape. Instead of the heat shrinkable tape, a prepreg tape having the same configuration as that of the prepreg sheet described above may be wound.

即ち図19に示すように、冷媒通路314を有する冷却板312を、絶縁物316を介在させて、第1内側コイル206、第1外側コイル218の上下の端面306〜307および各隙間244にそれぞれ圧接させて取り付ける。冷却板312は、コイル206、218の本体部208、220のY方向の上下端面だけでなく、渡り部210、222のY方向の上下端面にも設けるのが好ましい。即ち、できるだけ広い領域に設けるのが好ましい。各冷媒通路314には、例えば冷却水が流される。この例では、絶縁物316を冷却板312に巻いているが、必ずしも巻かなくても良い。   That is, as shown in FIG. 19, the cooling plate 312 having the refrigerant passage 314 is placed on the upper and lower end surfaces 306 to 307 of the first inner coil 206 and the first outer coil 218 and the gaps 244 with the insulator 316 interposed therebetween. Install with pressure contact. The cooling plate 312 is preferably provided not only on the upper and lower end surfaces in the Y direction of the main body portions 208 and 220 of the coils 206 and 218 but also on the upper and lower end surfaces in the Y direction of the transition portions 210 and 222. That is, it is preferable to provide in as wide a region as possible. For example, cooling water flows through each refrigerant passage 314. In this example, the insulator 316 is wound around the cooling plate 312, but it is not always necessary to wind it.

上記冷却板312によって、各コイル206、218を、その端面から強制冷却することができる。このような冷却構造は、エンドクーリング方式と呼ばれることもある。   With the cooling plate 312, the coils 206 and 218 can be forcibly cooled from their end faces. Such a cooling structure is sometimes called an end cooling system.

上記の場合、冷却板312と絶縁物316と間、および、絶縁物316と各コイル206、218の端面との間には、熱伝導性の良い熱拡散コンパウンド(例えばシリコーングリス)を介在(例えば塗布)させておくのが好ましい。そのようにすると、空気層を極力無くして、熱伝導性能ひいては冷却性能をより向上させることができる。   In the above case, a thermal diffusion compound (for example, silicone grease) having good thermal conductivity is interposed between the cooling plate 312 and the insulator 316 and between the insulator 316 and the end surfaces of the coils 206 and 218 (for example, silicone grease). It is preferable to leave it applied. By doing so, it is possible to eliminate the air layer as much as possible, and to further improve the heat conduction performance and thus the cooling performance.

また、上記各隙間244を、コイル218の内側(図19中の左側)に向かって狭くなった楔形にして、そこに取り付ける冷却板312も同様の楔形にして、当該冷却板312を圧入しても良い。そのようにすると、コイル218の端面と冷却板312の間に生じる隙間を小さくして密着性を向上させることができるので、冷却性能をより向上させることができる。   Further, each of the gaps 244 is formed in a wedge shape that narrows toward the inside of the coil 218 (left side in FIG. 19), and the cooling plate 312 attached to the gap 244 is also formed in a similar wedge shape, and the cooling plate 312 is press-fitted. Also good. By doing so, the gap between the end face of the coil 218 and the cooling plate 312 can be reduced to improve the adhesion, so that the cooling performance can be further improved.

上記のように冷却板312を設けた場合は、図19に示す状態のコイル全体に上記熱収縮テープまたはプリプレグテープを巻いて加熱硬化させれば良い。それによって、冷却板312の固定および密着をも行うことができる。   When the cooling plate 312 is provided as described above, the heat shrinkable tape or prepreg tape may be wound around the entire coil in the state shown in FIG. Thereby, the cooling plate 312 can be fixed and adhered.

そして最後に、必要に応じて、冷却板312を設けている場合もいない場合も、第1内側コイル206および第1外側コイル218を含めたコイル全体を、樹脂でモールドしても良い。そのようにすると、コイルの耐湿性能、絶縁性能、機械的強度等をより向上させることができる。その場合、上記樹脂に5〜30重量%のフィラー(充填剤)を混合しておくのが好ましい。そのようにすると、樹脂の耐クラック性能等を向上させることができる。   And finally, you may mold the whole coil including the 1st inner side coil 206 and the 1st outer side coil 218 with resin, also when the cooling plate 312 is not provided, as needed. By doing so, the moisture resistance performance, insulation performance, mechanical strength, etc. of the coil can be further improved. In that case, it is preferable to mix 5-30 weight% filler (filler) with the said resin. If it does so, the crack-proof performance etc. of resin can be improved.

第2内側コイル212および第2外側コイル224も上記と同様にして、両コイル212、224を一体化したものとして製造することができる。また、後述する、即ち図22〜図24に示すコイル320、図25に示す第1コイル326、第2コイル328、図26に示す内側コイル330、第1外側コイル218、第2外側コイル224も、上記と同様にして製造することができる。内外のコイルは一体化して製造することができる。   Similarly to the above, the second inner coil 212 and the second outer coil 224 can be manufactured as a combination of the coils 212 and 224. Also, the coil 320 shown in FIGS. 22 to 24, the first coil 326 and the second coil 328 shown in FIG. 25, the inner coil 330, the first outer coil 218, and the second outer coil 224 shown in FIG. It can be manufactured in the same manner as described above. The inner and outer coils can be manufactured integrally.

上記コイル206、218、212、224を用いて、図4、図5等に示した分析電磁石200を組み立てるのは、例えば次の手順で行えば良い。即ち、ヨーク230の上部ヨーク231を取り外しておいて、まずヨーク230内に第2内側コイル212および第2外側コイル224が一体化されたものを上から入れ、次に真空容器236を上から入れ、次に第1内側コイル206および第1外側コイル218が一体化されたものを上から入れ、最後に上部ヨーク231を取り付ける。   The assembly of the analysis electromagnet 200 shown in FIGS. 4 and 5 using the coils 206, 218, 212, and 224 may be performed by the following procedure, for example. That is, with the upper yoke 231 of the yoke 230 removed, the yoke 230 is first integrated with the second inner coil 212 and the second outer coil 224, and then the vacuum vessel 236 is inserted from above. Then, the integrated first inner coil 206 and first outer coil 218 are inserted from above, and finally the upper yoke 231 is attached.

(2−4)分析電磁石200の特長等
上記分析電磁石200においては、第1内側コイル206および第1外側コイル218は、上記のような扇型筒状の積層コイル290に本体部208、220および渡り部210、222を残して切欠き部272〜275を設けた構成をしているので、渡り部210、222は、本体部208、220の端部からY方向に実質的に平行に延出した状態になっている。従って、本体部208、220のY方向における寸法を大きくする場合でも、それに対応させて渡り部210、222のY方向における寸法を大きくすれば済むので、ビーム入出射方向への渡り部210、222の張り出し距離は大きくならない。
(2-4) Features of Analyzing Electromagnet 200 In the analyzing electromagnet 200, the first inner coil 206 and the first outer coil 218 are provided with the main body portions 208, 220 and the fan-shaped cylindrical laminated coil 290 as described above. Since the cutout portions 272 to 275 are provided with the crossover portions 210 and 222 being left, the crossover portions 210 and 222 extend substantially in parallel to the Y direction from the end portions of the main body portions 208 and 220. It is in the state. Therefore, even when the dimensions of the main body portions 208 and 220 in the Y direction are increased, the dimensions of the crossover portions 210 and 222 in the Y direction need only be increased correspondingly, so that the crossover portions 210 and 222 in the beam incident / exit direction are sufficient. The overhang distance of does not increase.

上記のことを、第1内側コイル206を例に図8を参照して説明すると、本体部208のY方向の寸法aを大きくする場合、それに対応させて、渡り部210のY方向の寸法cを大きくすれば済む。具体的には、寸法aとcとを互いに実質的に等しくしている。従って、寸法aを大きくする場合でも、イオンビーム50の入出射方向への渡り部210の張り出し距離L3 (図4参照)は大きくならない。当該張り出し距離L3 は、ヨーク230の端面と渡り部210の端面との間の距離L5 と、渡り部210の厚さbとで決まる。即ち、張り出し距離L3 は次式で表すことができる。ちなみに、第1内側コイル206の上記構造説明からも分かるように、本体部208の厚さもbである。 The above will be described with reference to FIG. 8 by taking the first inner coil 206 as an example. When the dimension a in the Y direction of the main body 208 is increased, the dimension c in the Y direction of the transition section 210 is correspondingly increased. Can be increased. Specifically, the dimensions a and c are substantially equal to each other. Therefore, even when the dimension a is increased, the overhanging distance L 3 (see FIG. 4) of the transition portion 210 in the incident / exit direction of the ion beam 50 does not increase. The overhang distance L 3 is determined by the distance L 5 between the end face of the yoke 230 and the end face of the transition part 210 and the thickness b of the transition part 210. That is, the overhang distance L 3 can be expressed by the following equation. Incidentally, as can be seen from the above description of the structure of the first inner coil 206, the thickness of the main body 208 is also b.

[数2]
3 =b+L5
[Equation 2]
L 3 = b + L 5

上記数2には、従来の分析電磁石40の張り出し距離L1 を表す上記数1と違って、Y方向の寸法aは含まれていない。この点が従来の分析電磁石40と大きく異なる特長である。 The above formula 2 does not include the dimension a in the Y direction, unlike the above formula 1 that represents the overhang distance L 1 of the conventional analysis electromagnet 40. This is a feature that is greatly different from the conventional analysis electromagnet 40.

しかも、上記距離L5 も、従来の分析電磁石40の距離L2 に比べて小さくすることができる。これは、渡り部210は、従来のコイル12のように曲げ加工によって渡り部16を斜めに跳ね上げて形成したものではなく、前述したように扇型筒状の積層コイル290に切欠き部272〜275を設けて形成したものであり、渡り部210はY方向に実質的に平行に延出した状態になっているからである。加えて、切削加工等によって、本体部208と渡り部210との境の角部254を、丸みの少ない直角に近い状態にすることができるからである。 Moreover, the distance L 5 can also be made smaller than the distance L 2 of the conventional analysis electromagnet 40. This is because the crossover part 210 is not formed by bending the crossover part 16 obliquely by bending as in the conventional coil 12, but as described above, the cutout part 272 is formed in the fan-shaped cylindrical laminated coil 290. This is because the crossing portion 210 extends substantially parallel to the Y direction. In addition, it is because the corner portion 254 at the boundary between the main body portion 208 and the crossover portion 210 can be brought into a state close to a right angle with little roundness by cutting or the like.

上記のような理由から、ヨーク230からの渡り部210のビーム入出射方向への張り出し距離L3 を小さくすることができる。 For the above reasons, the overhanging distance L 3 of the transition portion 210 from the yoke 230 in the beam incident / exit direction can be reduced.

第2内側コイル212および第2外側コイル224についても同様である。   The same applies to the second inner coil 212 and the second outer coil 224.

例えば、Y方向の寸法aを同じ250mmにした場合、従来の分析電磁石40では張り出し距離L1 は約300mmにもなるのに対して、上記分析電磁石200では張り出し距離L3 は約110mmで済む。 For example, when the dimension a in the Y direction is the same 250 mm, the protruding distance L 1 is about 300 mm in the conventional analysis electromagnet 40, whereas the protruding distance L 3 is only about 110 mm in the analysis electromagnet 200.

上記と同様の理由によって、この実施形態の分析電磁石200のように内側コイル206、212と外側コイル218、224とを二重に設けている場合でも、外側のコイル218のヨーク230からのビーム入出射方向への張り出し距離L4 を小さくすることができる。従来の分析電磁石40において、仮に内外二重にコイルを配置しようとすると、渡り部の張り出し距離は非常に大きくなる。 For the same reason as described above, even when the inner coils 206 and 212 and the outer coils 218 and 224 are doubled as in the analysis electromagnet 200 of this embodiment, the beam entering from the yoke 230 of the outer coil 218 is reduced. The overhang distance L 4 in the emission direction can be reduced. In the conventional analysis electromagnet 40, if the coils are arranged in an inner / outer double manner, the overhang distance of the transition portion becomes very large.

上記理由によって、分析電磁石200の小型化が可能になり、ひいては分析電磁石200の設置に必要な面積を小さくすることができる。分析電磁石200の軽量化も可能になる。また、各コイル206、218、212、224の渡り部が発生する磁界がイオンビーム50の形態を乱す可能性も小さくなる。   For the above reason, the analysis electromagnet 200 can be reduced in size, and the area required for the installation of the analysis electromagnet 200 can be reduced. The analysis electromagnet 200 can be reduced in weight. Further, the possibility that the magnetic field generated by the transition portions of the coils 206, 218, 212, and 224 disturbs the form of the ion beam 50 is reduced.

また、各コイル206、218、212、224の渡り部の張り出し距離を小さくすることができることに伴って、渡り部の長さも短くすることができるので、渡り部における無駄な消費電力を小さくすることができる。   In addition, since the overhang distance of the transition part of each coil 206, 218, 212, 224 can be reduced, the length of the transition part can also be shortened, so that wasteful power consumption in the transition part can be reduced. Can do.

しかも、各コイル206、218、212、224は、前述したように、絶縁シート266、267を挟んで導体シート268、269を積層した構造をしているので、被覆導体を多数回巻いたマルチターンコイルに比べて、導体の占積率が高く、そのぶん電力損失が少ない。従って、消費電力を小さくすることができる。   In addition, as described above, each coil 206, 218, 212, 224 has a structure in which the conductor sheets 268, 269 are laminated with the insulating sheets 266, 267 sandwiched therebetween, so that a multi-turn in which the coated conductor is wound many times. Compared with the coil, the space factor of the conductor is higher and the power loss is less. Therefore, power consumption can be reduced.

例えば、各コイルのY方向の寸法aを250mmとした場合、従来の被覆導体のマルチターンコイルの導体の占積率は、中空でない(ホローコンダクターでない)場合でも約60〜70%であり、ホローコンダクターの場合は更に小さくなるのに対して、上記各コイル206、218、212、224の導体の占積率は、約84〜85%にすることが可能である。   For example, when the dimension a in the Y direction of each coil is 250 mm, the space factor of the conductor of the multi-turn coil of the conventional coated conductor is about 60 to 70% even when it is not hollow (not a hollow conductor). In the case of a conductor, the space factor of the conductors of the coils 206, 218, 212, and 224 can be about 84 to 85%.

その結果、上記分析電磁石200によれば、従来の分析電磁石40に比べて少ない消費電力で所要強度の磁界を発生させることができる。消費電力を同程度にして、従来の分析電磁石40に比べて強い磁界を発生させることもできる。後者のようにすれば、イオンビーム偏向の曲率半径Rを小さくして、分析電磁石200をより小型化することができる。   As a result, according to the analysis electromagnet 200, a magnetic field having a required strength can be generated with less power consumption than the conventional analysis electromagnet 40. It is also possible to generate a magnetic field stronger than that of the conventional analysis electromagnet 40 with the same power consumption. In the latter case, the radius of curvature R of the ion beam deflection can be reduced, and the analysis electromagnet 200 can be further downsized.

例えば、各コイルのY方向の寸法aを250mmとし、従来の分析電磁石40と同じように二つのコイル206、212で0.2テスラの磁界を発生させる場合(コイル218、224は使用しない)、従来の分析電磁石40の消費電力は約67kWであるのに対して、上記分析電磁石200の消費電力は約24kWで済む。   For example, when the dimension a in the Y direction of each coil is 250 mm and a magnetic field of 0.2 Tesla is generated by the two coils 206 and 212 as in the conventional analysis electromagnet 40 (the coils 218 and 224 are not used) The power consumption of the conventional analysis electromagnet 40 is about 67 kW, whereas the power consumption of the analysis electromagnet 200 is about 24 kW.

更に、この実施形態の分析電磁石200は、上記のような第1内側コイル206および第2内側コイル212を備えているので、上下一つのコイルの場合に比べて、Y方向の寸法WY が大きいイオンビーム50に対応することが容易になる。 Furthermore, since the analysis electromagnet 200 of this embodiment includes the first inner coil 206 and the second inner coil 212 as described above, the dimension W Y in the Y direction is larger than that of the upper and lower coils. It becomes easy to deal with the ion beam 50.

しかも、第1外側コイル218および第2外側コイル224によって、主磁界の補正を行う副磁界を発生させることができる。この副磁界によって、主磁界を補正して、Y方向における磁束密度分布の均一性を高めることができる。各外側コイル218、224によって発生させる副磁界は、主磁界に比べて弱いもので良いので、制御も容易である。   In addition, the first outer coil 218 and the second outer coil 224 can generate a sub magnetic field for correcting the main magnetic field. By this sub-magnetic field, the main magnetic field can be corrected to improve the uniformity of the magnetic flux density distribution in the Y direction. Since the sub magnetic field generated by each of the outer coils 218 and 224 may be weaker than the main magnetic field, control is easy.

上記のような主磁界および副磁界によって、ビーム経路202に、Y方向における磁束密度分布の均一性の高い磁界を発生させることができる。その結果、この分析電磁石200から出射する時のイオンビーム50の形態の乱れ(曲がり、傾き等。以下同様)を小さく抑えることができる。この効果は、対象とするイオンビーム50のY方向の寸法WY が大きい場合により顕著になる。 By the main magnetic field and the sub magnetic field as described above, a magnetic field with high uniformity of magnetic flux density distribution in the Y direction can be generated in the beam path 202. As a result, the disorder (bending, inclination, etc., the same applies hereinafter) of the shape of the ion beam 50 when emitted from the analysis electromagnet 200 can be kept small. This effect becomes more remarkable when the dimension W Y in the Y direction of the target ion beam 50 is large.

第1外側コイル218および第2外側コイル224がそれぞれ一つずつでも、上記主磁界を補正する効果を奏することはできるけれども、この実施形態のように複数の第1外側コイル218および複数の第2外側コイル224を備えている方が好ましい。その場合はこれらの外側コイル218、224によって、ビーム経路202に発生させる磁界のY方向における磁束密度分布をよりきめ細かく補正することができるので、Y方向においてより均一性の高い磁界を発生させることができる。その結果、出射時のイオンビーム50の形態の乱れをより小さく抑えることができる。   Even if there is one each of the first outer coil 218 and the second outer coil 224, it is possible to achieve the effect of correcting the main magnetic field. However, as in this embodiment, a plurality of first outer coils 218 and a plurality of second coils 224 are provided. It is preferable to provide the outer coil 224. In that case, the magnetic flux density distribution in the Y direction of the magnetic field generated in the beam path 202 can be more finely corrected by these outer coils 218 and 224, so that a more uniform magnetic field can be generated in the Y direction. it can. As a result, the disturbance of the form of the ion beam 50 at the time of extraction can be further reduced.

(2−5)分析電磁石200の制御方法
上記分析電磁石200の制御方法の例を説明すると、分析電磁石200から出射するイオンビーム50の形態が、入射時のイオンビーム50の形態に近づくように、各第1外側コイル218および各第2外側コイル224に流す電流を制御すれば良い。
(2-5) Control method of analysis electromagnet 200 An example of the control method of the analysis electromagnet 200 will be described. The form of the ion beam 50 emitted from the analysis electromagnet 200 approaches the form of the ion beam 50 at the time of incidence. What is necessary is just to control the electric current sent through each 1st outer side coil 218 and each 2nd outer side coil 224. FIG.

より具体的には、分析電磁石200から出射するイオンビーム50の内で、Y方向に実質的に平行な所定の中心軸(図20、図21に示す中心軸318)よりも曲率半径Rの内側に曲がり過ぎている部分に対応する第1外側コイル218および第2外側コイル224に流す電流を減らすことと、当該内側への曲がりが不足している部分に対応する第1外側コイル218および第2外側コイル224に流す電流を増やすことの少なくとも一方を行って、分析電磁石200から出射するイオンビーム50の形態を上記中心軸に平行なものに近づける。これによって、分析電磁石200から出射するイオンビーム50の形態を、傾きがなくかつ真っ直ぐなものにして、入射時の形態に近づけることができる。   More specifically, in the ion beam 50 emitted from the analysis electromagnet 200, the inside of the radius of curvature R is greater than a predetermined center axis (center axis 318 shown in FIGS. 20 and 21) substantially parallel to the Y direction. The first outer coil 218 and the second outer coil 224 corresponding to the portion that is bent too much, and the first outer coil 218 and the second outer coil 218 corresponding to the portion where the inner bending is insufficient. At least one of increasing the current flowing through the outer coil 224 is performed to bring the shape of the ion beam 50 emitted from the analysis electromagnet 200 closer to that parallel to the central axis. As a result, the form of the ion beam 50 emitted from the analysis electromagnet 200 can be made straight without inclination and close to the form upon incidence.

分析電磁石200から出射するイオンビーム50の形態の例を図20、図21にそれぞれ示す。両図において、X方向に実質的に平行な所定の中心軸を318、前記対称面を234、イオンビーム50の中心軌道を54、その曲率半径をRとしている。   Examples of the form of the ion beam 50 emitted from the analysis electromagnet 200 are shown in FIGS. 20 and 21, respectively. In both figures, a predetermined central axis substantially parallel to the X direction is 318, the symmetry plane is 234, the central trajectory of the ion beam 50 is 54, and the radius of curvature is R.

図20に示す形態の場合は、イオンビーム50の進行方向Zに見てイオンビーム50の形態に乱れはないので、各第1外側コイル218a〜218cおよび各第2外側コイル224a〜224cに流している電流の値を維持すれば良い。   In the case of the form shown in FIG. 20, since the form of the ion beam 50 is not disturbed when viewed in the traveling direction Z of the ion beam 50, the ion beam 50 is passed through the first outer coils 218a to 218c and the second outer coils 224a to 224c. It is only necessary to maintain the current value.

図21に示す形態の場合は、イオンビーム50がその進行方向Zに見てく字状に近い円弧状に歪んで(曲がって)いるので、即ちY方向の上側ほど曲率半径Rの内側に曲がり過ぎており、かつ下側ほど内側に曲がり過ぎているので、第1外側コイル218aに流す電流を大きく減らし、第1外側コイル218bに流す電流を少し減らし、第1外側コイル218cおよび第2外側コイル224cに流す電流は現状維持し、第2外側コイル224bに流す電流を少し減らし、第2外側コイル224aに流す電流を大きく減らす。これによって、分析電磁石200から出射するイオンビーム50の中心軌道54の位置を維持しつつ、その形態を中心軸318に平行なものに近づけることができる。即ち、図20に示す形態に近づけることができる。   In the case of the form shown in FIG. 21, since the ion beam 50 is distorted (bent) in a circular arc shape that is close to a letter shape when viewed in the traveling direction Z, that is, the ion beam 50 is bent too much inside the radius of curvature R toward the upper side in the Y direction. Since the lower part is bent inwardly, the current flowing through the first outer coil 218a is greatly reduced, the current flowing through the first outer coil 218b is slightly reduced, and the first outer coil 218c and the second outer coil 224c are reduced. The current flowing through the second outer coil 224b is slightly reduced, and the current flowing through the second outer coil 224a is greatly reduced. As a result, while maintaining the position of the central trajectory 54 of the ion beam 50 emitted from the analysis electromagnet 200, the form thereof can be brought close to that of the central axis 318. That is, it can be brought close to the form shown in FIG.

分析電磁石200から出射するイオンビーム50の形態が図21以外のものに乱れている場合も、上記と同様の考え方で補正して、図20に示す形態に近づけることができる。   Even when the form of the ion beam 50 emitted from the analysis electromagnet 200 is disturbed by a pattern other than that shown in FIG. 21, it can be corrected by the same concept as described above to approximate the form shown in FIG.

分析電磁石200から出射するイオンビーム50の形態が乱れた場合の主な問題は次のとおりであるが、上記制御方法によればこのような問題の発生を防止することができる。   The main problem when the form of the ion beam 50 emitted from the analysis electromagnet 200 is disturbed is as follows. According to the control method, the occurrence of such a problem can be prevented.

分析電磁石200の下流側には、通常、図1に示した分析スリット70が設けられている。この分析スリット70のスリット72は直線であるので、イオンビーム50の形態が乱れると、分析スリット70によってカットされる部分が生じ、分析スリット70を通過する所望イオン種のイオンビーム50の量が減る。カットされる部分が生じるから、イオンビーム50の均一性も悪くなる。カットされるのを避けるためにスリット72のX方向の幅を広げると、分解能が低下する。   An analysis slit 70 shown in FIG. 1 is usually provided on the downstream side of the analysis electromagnet 200. Since the slit 72 of the analysis slit 70 is a straight line, when the shape of the ion beam 50 is disturbed, a portion cut by the analysis slit 70 is generated, and the amount of the ion beam 50 of a desired ion species passing through the analysis slit 70 is reduced. . Since a cut portion is generated, the uniformity of the ion beam 50 is also deteriorated. If the width of the slit 72 in the X direction is increased in order to avoid cutting, the resolution decreases.

分析スリット70における上記のような問題以外にも、形態の乱れたイオンビーム50を用いて基板60にイオン注入を行うと、注入の均一性が悪くなるという問題が生じる。   In addition to the above problems in the analysis slit 70, when ion implantation is performed on the substrate 60 using the ion beam 50 having a disordered shape, there arises a problem that the uniformity of implantation is deteriorated.

(2−6)分析電磁石200の他の実施形態
次に、分析電磁石200の他の実施形態を説明する。図4〜図7等に示した先の実施形態と同一または相当する部分には同一符号を付して重複説明を省略し、以下においては当該実施形態との相違点を主体に説明する。
(2-6) Other Embodiments of Analysis Electromagnet 200 Next, other embodiments of the analysis electromagnet 200 will be described. Portions that are the same as or correspond to those of the previous embodiment shown in FIGS. 4 to 7 and the like are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Hereinafter, differences from the embodiment will be mainly described.

図24に示す分析電磁石200は、図22も参照して、コイルとして、ビーム経路202を挟んでX方向において相対向している一組の本体部322および両本体部322のZ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路202を避けて接続している二組の渡り部324、325を有していて、イオンビーム50をX方向に曲げる磁界を発生させるコイル320を備えている。図22中の上側の二つの渡り部324が一組の渡り部、下側の二つの渡り部325がもう一組の渡り部である。   The analysis electromagnet 200 shown in FIG. 24 also refers to FIG. 22 as a coil, a pair of body portions 322 facing each other in the X direction across the beam path 202 and the direction along the Z direction of both body portions 322. Are provided with two sets of crossing portions 324 and 325 that connect the ends of the ion beam 50 avoiding the beam path 202, and a coil 320 that generates a magnetic field that bends the ion beam 50 in the X direction. In FIG. 22, the upper two transition portions 324 are one set of transition portions, and the lower two transition portions 325 are another set of transition portions.

このコイル320は、その断面構造を図23に示すように、上記第1内側コイル206(図10参照)や、積層コイル290の内側コイル292(図15参照)と同じ断面構造をしている。即ちこのコイル320は、上記内側コイル292と同じ構造をした扇型筒状の積層コイルに、本体部322および渡り部324、325を残して、切欠き部276〜281を設けた構成をしている。このコイル320も、前記と同様の製造方法によって作ることができる。   As shown in FIG. 23, the coil 320 has the same cross-sectional structure as the first inner coil 206 (see FIG. 10) and the inner coil 292 of the laminated coil 290 (see FIG. 15). That is, the coil 320 has a configuration in which notched portions 276 to 281 are provided in the fan-shaped cylindrical laminated coil having the same structure as the inner coil 292 except for the main body portion 322 and the transition portions 324 and 325. Yes. The coil 320 can also be made by the same manufacturing method as described above.

このコイル320は、上記第1内側コイル206および第2内側コイル212(図8参照)を上下で一体化して一つのコイルにしたようなものである。   The coil 320 is such that the first inner coil 206 and the second inner coil 212 (see FIG. 8) are integrated vertically into one coil.

切欠き部276、277は、上記切欠き部272、273と同様の形状をしている。切欠き部278、279は、切欠き部276、277と対称面(図24参照)に関して面対称の形状をしている。切欠き部280、281は、より具体的には貫通孔であり、それぞれ上記入口238、出口240を形成している。ここをイオンビーム50が通過することができる。より具体的には、上記真空容器236を通してその中をイオンビーム50が通過することができる。   The notches 276 and 277 have the same shape as the notches 272 and 273. The notches 278 and 279 have a plane symmetrical shape with respect to the notches 276 and 277 and a plane of symmetry (see FIG. 24). More specifically, the notches 280 and 281 are through holes, and form the inlet 238 and the outlet 240, respectively. The ion beam 50 can pass through here. More specifically, the ion beam 50 can pass through the vacuum vessel 236.

このコイル320に上記真空容器236を通すには、例えば、真空容器236を、切欠き部280、281を通してZ方向に挿入すれば良い。その場合、真空容器236にフランジ等がついていて邪魔になるのであれば、一旦それを外せば良い。分析電磁石200を組み立てる場合も同様の方法で行えば良い。   In order to pass the vacuum vessel 236 through the coil 320, for example, the vacuum vessel 236 may be inserted in the Z direction through the notches 280 and 281. In that case, if the vacuum vessel 236 has a flange or the like, it may be removed once. The same method may be used when assembling the analysis electromagnet 200.

各渡り部324は、上記第1内側コイル206の渡り部210と同様の構造をしている。各渡り部325は、各渡り部324と対称面234に関して面対称の形状をしている。   Each transition part 324 has the same structure as the transition part 210 of the first inner coil 206. Each crossover part 325 has a plane-symmetric shape with respect to each crossover part 324 and the symmetry plane 234.

本体部322のY方向の寸法a1 は、渡り部324のY方向の寸法c1 と渡り部325のY方向の寸法c1 とを合計したもの(即ち2c1 )に実質的に等しくしている。 The dimension a 1 in the Y direction of the main body 322 is substantially equal to the sum of the dimension c 1 in the Y direction of the transition part 324 and the dimension c 1 in the Y direction of the transition part 325 (ie, 2c 1 ). Yes.

この実施形態の分析電磁石200も、そのコイル320が上記第1内側コイル206および第2内側コイル212を一体化したような構造をしているので、前記と同様の理由によって、コイル320の渡り部324、325のヨーク230からの張り出し距離を小さくして分析電磁石200の小型化を可能にすると共に、消費電力を小さくすることができる等の効果を奏する。   The analysis electromagnet 200 of this embodiment also has a structure in which the coil 320 is integrated with the first inner coil 206 and the second inner coil 212. Therefore, for the same reason as described above, the transition portion of the coil 320 is used. It is possible to reduce the overhang distance of 324 and 325 from the yoke 230 to reduce the size of the analysis electromagnet 200 and to reduce the power consumption.

図25に示す分析電磁石200は、コイルとして、互いに協働してイオンビーム50をX方向に曲げる磁界を発生させる第1コイル326および第2コイル328を備えている。両コイル326、328は、それぞれ、上記第1内側コイル206、第2内側コイル212(図8参照)と同様の構造をしている。従ってこの第1コイル326および第2コイル328も、それぞれ、前記と同様の製造方法によって作ることができる。   The analysis electromagnet 200 shown in FIG. 25 includes a first coil 326 and a second coil 328 that generate a magnetic field that cooperates with each other to bend the ion beam 50 in the X direction. Both the coils 326 and 328 have the same structure as the first inner coil 206 and the second inner coil 212 (see FIG. 8), respectively. Accordingly, the first coil 326 and the second coil 328 can also be produced by the same manufacturing method as described above.

この実施形態の分析電磁石200も、その第1コイル326および第2コイル328が上記第1内側コイル206および第2内側コイル212と同様の構造をしているので、前記と同様の理由によって、コイルの渡り部のヨーク230からの張り出し距離を小さくして分析電磁石200の小型化を可能にすると共に、消費電力を小さくすることができる等の効果を奏する。   In the analysis electromagnet 200 of this embodiment, the first coil 326 and the second coil 328 have the same structure as the first inner coil 206 and the second inner coil 212. It is possible to reduce the overhang distance of the connecting portion from the yoke 230 to reduce the size of the analysis electromagnet 200 and to reduce power consumption.

また、上記のような第1コイル326および第2コイル328を備えているので、Y方向の寸法WY が大きいイオンビーム50に対応することが容易になる。 Further, since the first coil 326 and the second coil 328 as described above are provided, it is easy to deal with the ion beam 50 having a large dimension W Y in the Y direction.

図26に示す分析電磁石200は、コイルとして、上記コイル320と同様の構造をしていてイオンビーム50をX方向に曲げる主磁界を発生させる内側コイル330と、内側コイル330の外側にあって主磁界の補助または補正を行う副磁界を発生させる前述したような第1外側コイル218および第2外側コイル224とを備えている。即ち、図5等に示す第1内側コイル206および第2内側コイル212に代えて内側コイル330を備えている。従ってこの内側コイル330、第1外側コイル218および第2外側コイル224も、前記と同様の製造方法によって作ることができる。   The analysis electromagnet 200 shown in FIG. 26 has a structure similar to that of the coil 320 as the coil, an inner coil 330 that generates a main magnetic field that bends the ion beam 50 in the X direction, and an outer coil that is outside the inner coil 330. The first outer coil 218 and the second outer coil 224 as described above for generating a sub magnetic field for assisting or correcting the magnetic field are provided. That is, an inner coil 330 is provided instead of the first inner coil 206 and the second inner coil 212 shown in FIG. Accordingly, the inner coil 330, the first outer coil 218, and the second outer coil 224 can also be manufactured by the same manufacturing method as described above.

これらのコイルを製造する場合の特有の事項を説明すると、軸方向の寸法(高さ)を所要のものにした上記積層コイル290(図14参照)を用いて、その内側コイル292および外側コイル294に図22の切欠き部276〜281と同様の切欠き部を切削加工等によって設け、かつ外側コイル294に、図7に示す隙間248と同様の隙間を切削加工等によって設けて第1外側コイル218および第2外側コイル224を形成すれば良い。第1外側コイル218および第2外側コイル224をそれぞれ複数に分けるのは、図7の場合と同様である。   A specific matter when manufacturing these coils will be described. Using the laminated coil 290 (see FIG. 14) having a required axial dimension (height), the inner coil 292 and the outer coil 294 are used. 22 is provided with a cutout portion similar to the cutout portions 276 to 281 in FIG. 22 by cutting or the like, and the outer coil 294 is provided with a gap similar to the gap 248 shown in FIG. 218 and the second outer coil 224 may be formed. Dividing the first outer coil 218 and the second outer coil 224 into a plurality of parts is the same as in the case of FIG.

第1外側コイル218は、図26に示す例では二つであるが、それに限られるものではなく、1以上で任意である。第2外側コイル224も同様である。   The number of the first outer coils 218 is two in the example shown in FIG. 26, but is not limited thereto, and may be one or more. The same applies to the second outer coil 224.

この実施形態の分析電磁石200も、上記のような内側コイル330、第1外側コイル218および第2外側コイル224を備えているので、前記と同様の理由によって、コイルの渡り部のヨーク230からの張り出し距離を小さくして分析電磁石200の小型化を可能にすると共に、消費電力を小さくすることができる等の効果を奏する。   The analysis electromagnet 200 of this embodiment also includes the inner coil 330, the first outer coil 218, and the second outer coil 224 as described above. Therefore, for the same reason as described above, from the yoke 230 at the transition portion of the coil. The overhang distance can be reduced to reduce the size of the analysis electromagnet 200, and the power consumption can be reduced.

また、内側コイル330に加えて、上記のような第1外側コイル218および第2外側コイル224を備えているので、イオンビーム50のビーム経路202に、Y方向における磁束密度分布の均一性の高い磁界を発生させることができる。その結果、出射時のイオンビーム50の形態の乱れを小さく抑えることができる。この効果は、対象とするイオンビーム50のY方向の寸法WY が大きい場合により顕著になる。 Further, since the first outer coil 218 and the second outer coil 224 as described above are provided in addition to the inner coil 330, the magnetic flux density distribution in the Y direction is highly uniform in the beam path 202 of the ion beam 50. A magnetic field can be generated. As a result, it is possible to suppress the disturbance of the shape of the ion beam 50 during extraction. This effect becomes more remarkable when the dimension W Y in the Y direction of the target ion beam 50 is large.

更に、複数の第1外側コイル218および複数の第2外側コイル224を備えていることによって、前述したように、これらの外側コイル218、224によって、ビーム経路202に発生させる磁界のY方向における磁束密度分布をよりきめ細かく補正することができるので、Y方向においてより均一性の高い磁界を発生させることができる。その結果、出射時のイオンビーム50の形態の乱れをより小さく抑えることができる。   Further, since the plurality of first outer coils 218 and the plurality of second outer coils 224 are provided, the magnetic flux generated in the beam path 202 by the outer coils 218 and 224 by the outer coils 218 and 224 in the Y direction as described above. Since the density distribution can be corrected more finely, a magnetic field with higher uniformity can be generated in the Y direction. As a result, the disturbance of the form of the ion beam 50 at the time of extraction can be further reduced.

(3)イオン源100について
図1に示したイオン源100の例を、図27、図28を参照して説明する。
(3) Ion Source 100 An example of the ion source 100 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS.

このイオン源100は、Y方向に走査された電子110を発生させる走査形電子源104と、この走査形電子源104からの電子110が入射されるプラズマ生成容器122と、このプラズマ生成容器122内で生成されたプラズマ132からイオンビーム50を引き出す引出し電極系134とを備えている。   The ion source 100 includes a scanning electron source 104 that generates electrons 110 scanned in the Y direction, a plasma generation container 122 into which the electrons 110 from the scanning electron source 104 are incident, and the plasma generation container 122. And an extraction electrode system 134 for extracting the ion beam 50 from the plasma 132 generated in (1).

走査形電子源104は、この実施形態では、電子110を放出するフィラメント108と、当該電子110をフィラメント108から引き出す引出し電極112と、この引出し電極112から引き出された電子110を静電的にY方向に走査する一対の走査電極114とを備えており、これらは末広がりの形状をした真空容器106内に収納されている。   In this embodiment, the scanning electron source 104 includes a filament 108 that emits electrons 110, an extraction electrode 112 that extracts the electrons 110 from the filament 108, and an electron 110 that is extracted from the extraction electrode 112. A pair of scanning electrodes 114 that scan in the direction is provided, and these are accommodated in a vacuum vessel 106 having a divergent shape.

フィラメント108の両端には、当該フィラメント108を加熱して電子(熱電子)110を放出させるフィラメント電源118が接続されている。このフィラメント電源118は、この実施形態では直流電源であるが、交流電源でも良い。   A filament power supply 118 for heating the filament 108 and emitting electrons (thermoelectrons) 110 is connected to both ends of the filament 108. The filament power supply 118 is a DC power supply in this embodiment, but may be an AC power supply.

フィラメント108の一端と引出し電極112との間には、前者を負極側(換言すれば、後者を正極側)にして直流の引出し電圧VE を印加する引出し電源120が接続されている。簡単に言えば、この引出し電圧VE の大きさによって、引き出される電子110のエネルギーが決まり、当該エネルギーはVE eVとなる。この電子110のエネルギーは、プラズマ生成容器122内において電子衝撃によってガス128を電離させることができる大きさにしておく。例えば、ガス128が後述するようなガスである場合、500eV〜3keV程度に、より具体的には1keV程度にすれば良い。即ち、引出し電圧VE の大きさは、例えば、500V〜3kV程度に、より具体的には1kV程度にすれば良い。 Connected between one end of the filament 108 and the extraction electrode 112 is an extraction power source 120 that applies the DC extraction voltage V E with the former being on the negative electrode side (in other words, the latter is on the positive electrode side). In short, the energy of the extracted electrons 110 is determined by the magnitude of the extraction voltage V E , and the energy becomes V E eV. The energy of the electrons 110 is set such that the gas 128 can be ionized by electron impact in the plasma generation container 122. For example, when the gas 128 is a gas as will be described later, it may be about 500 eV to 3 keV, more specifically about 1 keV. That is, the magnitude of the extraction voltage V E may be, for example, about 500 V to 3 kV, more specifically about 1 kV.

一対の走査電極114には、この例では、互いに180度位相の異なる三角波状の走査電圧VS1、VS2をそれぞれ印加する走査電源116、117がそれぞれ接続されている。このような二つの走査電源116、117を設けるのは、一対の走査電極114間の電位を常に0Vにするためであるが、そのようにせずに、一対の走査電極114間に三角波状の走査電圧を印加する一つの走査電源を設けても良い。 In this example, a pair of scanning electrodes 114 are connected to scanning power supplies 116 and 117 that apply triangular-wave scanning voltages V S1 and V S2 that are 180 degrees out of phase with each other. The two scanning power supplies 116 and 117 are provided in order to always set the potential between the pair of scanning electrodes 114 to 0 V, but without doing so, a triangular wave-shaped scanning is performed between the pair of scanning electrodes 114. One scanning power supply for applying a voltage may be provided.

また、ここでは、走査電極114およびそれ用の電源から成る静電走査手段によって電子110を静電的に走査する例を示しているが、それの代わりに、磁場によって電子110をY方向に走査する磁場走査手段を設けても良い。より具体的には、磁場によって電子110をY方向に走査する走査コイルおよびそれ用の電源を設けても良い。   Here, an example is shown in which the electrons 110 are electrostatically scanned by the electrostatic scanning means comprising the scanning electrode 114 and a power source therefor. Instead, the electrons 110 are scanned in the Y direction by a magnetic field. Magnetic field scanning means may be provided. More specifically, a scanning coil that scans the electrons 110 in the Y direction by a magnetic field and a power source for the scanning coil may be provided.

走査形電子源104を構成する真空容器106の先端部にプラズマ生成容器122が接続されている。当該接続側のプラズマ生成容器122の壁面には、Y方向に沿って伸びるスリット状の電子入射口124が設けられており、そこを通してY方向に走査された電子110がプラズマ生成容器122内に入射される。電子入射口124は、このようなスリット状にしておくのが好ましく、そのようにすると、プラズマ生成容器122内に導入されたガス128(以下を参照)が、走査形電子源104側へ流出するのを抑制することができる。   A plasma generation container 122 is connected to the tip of the vacuum container 106 constituting the scanning electron source 104. The wall surface of the plasma generating container 122 on the connection side is provided with a slit-shaped electron incident port 124 extending along the Y direction, and the electrons 110 scanned in the Y direction enter the plasma generating container 122 through the slit. Is done. The electron entrance 124 is preferably formed in such a slit shape, and by doing so, a gas 128 (see below) introduced into the plasma generation container 122 flows out to the scanning electron source 104 side. Can be suppressed.

プラズマ生成容器122内には、ガス導入口126を通して、イオン化するためのガス(蒸気の場合を含む)128が導入される。このガス128は、所望の元素(例えばB、P、As 等のドーパント)を含むガスである。より具体例を挙げれば、BF3 、PH3 、AsH3 、B26 等の原料ガスを含むガスである。 A gas (including vapor) 128 for ionization is introduced into the plasma generation container 122 through a gas inlet 126. The gas 128 is a gas containing a desired element (for example, a dopant such as B, P, or As). More specific examples include gases containing source gases such as BF 3 , PH 3 , AsH 3 , and B 2 H 6 .

プラズマ生成容器122は、イオンビーム50の引出し方向であるZ方向(図27の紙面表方向)側の面に、Y方向に沿って伸びるイオン引出しスリット130を有している。このイオン引出しスリット130を通してイオンビーム50がZ方向に引き出される。   The plasma generation container 122 has an ion extraction slit 130 extending along the Y direction on the surface in the Z direction (the surface direction in FIG. 27), which is the extraction direction of the ion beam 50. The ion beam 50 is extracted in the Z direction through the ion extraction slit 130.

プラズマ生成容器122内であって電子入射口124とは反対側の部分には、この例のように、反射電源146から負の反射電圧VR が印加されて前記入射された電子110を反射させる板状の反射電極142を設けておくのが好ましい。44は絶縁物である。この反射電極142は、Y方向に走査された電子110の全域をカバーできる大きさにしておくのが好ましい。 As shown in this example, a negative reflection voltage V R is applied from the reflection power source 146 to a portion in the plasma generation container 122 opposite to the electron entrance port 124 to reflect the incident electrons 110. It is preferable to provide a plate-like reflective electrode 142. Reference numeral 44 denotes an insulator. The reflective electrode 142 is preferably sized to cover the entire area of the electrons 110 scanned in the Y direction.

上記反射電圧VR の絶対値|VR |は、前記引出し電圧VE の絶対値|VE |とほぼ等しくするのが好ましい。|VR |が|VE |よりあまり小さいと、反射電極142によって電子110を反射する作用が小さくなって電子110が反射電極142に衝突して消滅しやすくなり、|VR |が|VE |よりあまり大きいと、反射電極142によって電子110を反射する作用が大きくなり過ぎて反射された電子がプラズマ生成容器122内に存在しにくくなり、いずれの場合も、反射された電子110をプラズマ132の生成にあまり効果的に利用することができず、プラズマ132の生成効率を高める効果があまり期待できなくなるからである。 The absolute value | V R | of the reflected voltage V R is preferably substantially equal to the absolute value | V E | of the extraction voltage V E. When | V R | is much smaller than | V E |, the action of reflecting the electrons 110 by the reflecting electrode 142 becomes small, and the electrons 110 easily collide with the reflecting electrode 142 and disappear, and | V R | becomes | V If it is larger than E |, the action of reflecting the electrons 110 by the reflecting electrode 142 becomes too large, and the reflected electrons are less likely to be present in the plasma generation container 122. In any case, the reflected electrons 110 are converted into plasma. This is because it cannot be used very effectively for the generation of 132 and the effect of increasing the generation efficiency of the plasma 132 cannot be expected much.

図28に示すように、プラズマ生成容器122の外側であってイオン引出しスリット130の近傍に、プラズマ生成容器122内のプラズマ132からイオン引出しスリット130を通して前述したようなリボン状のイオンビーム50をZ方向に引き出す引出し電極系134を設けている。この引出し電極系134は、図示例では1枚の電極136から成るが、2枚以上の電極で構成されていても良い。各電極は、プラズマ生成容器122のイオン引出しスリット130に対応する形状をしたスリット(電極136のスリット137参照)を有している。この例では、イオンビーム引き出し用に、この引出し電極系134を構成する電極136とプラズマ生成容器122との間に、前者を負極側(換言すれば後者を正極側)にしてビーム引出し電源140から直流のビーム引出し電圧VEXが印加される。簡単に言えば、このビーム引出し電圧VEXの大きさによって、引き出されるイオンビーム50のエネルギーが決まる。 As shown in FIG. 28, a ribbon-like ion beam 50 as described above is passed through the ion extraction slit 130 from the plasma 132 in the plasma generation container 122 outside the plasma generation container 122 and in the vicinity of the ion extraction slit 130. An extraction electrode system 134 is provided in the direction. The extraction electrode system 134 is composed of one electrode 136 in the illustrated example, but may be composed of two or more electrodes. Each electrode has a slit (refer to the slit 137 of the electrode 136) having a shape corresponding to the ion extraction slit 130 of the plasma generation container 122. In this example, for extraction of the ion beam, the beam is extracted from the beam extraction power supply 140 with the former on the negative electrode side (in other words, the latter on the positive electrode side) between the electrode 136 constituting the extraction electrode system 134 and the plasma generation vessel 122. A direct current beam extraction voltage V EX is applied. In short, the energy of the extracted ion beam 50 is determined by the magnitude of the beam extraction voltage V EX .

上記イオン源100の動作を説明すると、走査形電子源104からプラズマ生成容器122内に、Y方向に走査されてY方向に幅広の電子110が入射され、この電子110による衝撃によってガス128が電離されて、プラズマ生成容器122内には、Y方向に広いプラズマ132が生成される。しかも、このプラズマ132の生成は、Y方向に走査された電子110によって連続して均一に行われるので、Y方向において均一性の良いプラズマ132が生成される。   Explaining the operation of the ion source 100, the scanning electron source 104 is scanned into the plasma generation container 122 in the Y direction, and wide electrons 110 are incident in the Y direction. Thus, a plasma 132 that is wide in the Y direction is generated in the plasma generation container 122. Moreover, since the plasma 132 is generated continuously and uniformly by the electrons 110 scanned in the Y direction, the plasma 132 having good uniformity in the Y direction is generated.

そしてこのプラズマ132から、Y方向に沿って伸びるイオン引出しスリット130を通して、引出し電極系134によって、断面がY方向に長いリボン状のイオンビーム50が引き出される。しかも、上記のようにY方向において均一性の良いプラズマ132が生成されるので、Y方向におけるビーム電流密度分布の均一性の良いイオンビーム50を発生させることができる。   A ribbon-like ion beam 50 having a long cross section in the Y direction is extracted from the plasma 132 by an extraction electrode system 134 through an ion extraction slit 130 extending in the Y direction. In addition, since the plasma 132 with good uniformity in the Y direction is generated as described above, the ion beam 50 with good uniformity of the beam current density distribution in the Y direction can be generated.

このようなイオンビーム50を、図1に示す基板60まで輸送して基板60に照射することによって、大面積の基板60の広い領域に均一性良くイオンビーム50を照射して、広い領域に均一性良くイオン注入を行うことができる。   By transporting such an ion beam 50 to the substrate 60 shown in FIG. 1 and irradiating the substrate 60, the ion beam 50 is irradiated uniformly over a wide area of the large-area substrate 60, and uniform over a wide area. Ion implantation can be performed with good characteristics.

また、この例のように反射電極142を設けておくと、プラズマ生成容器122内に入射した電子110をプラズマ生成容器122内側へ反射させることができるので、プラズマ生成容器122内における電子110の寿命を長くして、当該電子110の衝撃によるプラズマ132の生成効率を高めてプラズマ密度を高めることができる。その結果、発生させるイオンビーム量を増大させることができる。   In addition, when the reflective electrode 142 is provided as in this example, the electrons 110 that have entered the plasma generation container 122 can be reflected to the inside of the plasma generation container 122, so that the lifetime of the electrons 110 in the plasma generation container 122 is long. The plasma density can be increased by increasing the generation efficiency of the plasma 132 due to the impact of the electrons 110. As a result, the amount of ion beam to be generated can be increased.

プラズマ生成容器122内に、熱電子を放出するフィラメントを設けておいて、このフィラメントとプラズマ生成容器122との間に前者を負極側にして直流電圧(アーク電圧)を印加して、この熱電子による衝撃によってガス128を電離させることを、上記電子110によるガス128の電離と併用しても良い。そのようにすれば、より密度の高いプラズマ132を発生させて、より大電流のイオンビーム50を発生させることができる。   A filament that emits thermoelectrons is provided in the plasma generation vessel 122, and a DC voltage (arc voltage) is applied between the filament and the plasma generation vessel 122 with the former set as the negative electrode side. The ionization of the gas 128 by the impact caused by the above may be used in combination with the ionization of the gas 128 by the electron 110. By doing so, it is possible to generate the ion beam 50 having a higher current by generating the plasma 132 having a higher density.

上記フィラメントの形状、数は、特定のものに限定されない。例えば、U字状のフィラメントを複数本設けても良いし、直線状(換言すれば棒状)のフィラメントを1本または複数本設けても良い。   The shape and number of the filaments are not limited to specific ones. For example, a plurality of U-shaped filaments may be provided, or one or a plurality of linear (in other words, rod-like) filaments may be provided.

また、フィラメントを併用する場合および併用しない場合のいずれにおいても、上記注入位置近傍でのイオンビーム50のY方向におけるビーム電流密度分布を測定するビーム測定器80(図1参照)を用いて、当該ビーム測定器80で測定するビーム電流密度分布が均一に近づくように、電子110の走査速度を制御しても良い。例えば、上記測定ビーム電流密度分布が均一に近づくように、走査電源116、117から出力する走査電圧VS1、VS2の波形を、三角波状から変形させた波形に整形しても良い。より具体例を挙げると、ビーム測定器80からの測定情報に基づいて、ビーム電流密度が相対的に大きい領域に対応する領域での電子110の走査速度を大きくすることと、ビーム電流密度が相対的に小さい領域に対応する領域での電子110の走査速度を小さくすることの少なくとも一方を、好ましくは両方を行えば良い。 Further, in both cases where the filament is used together and when the filament is not used, the beam measuring device 80 (see FIG. 1) for measuring the beam current density distribution in the Y direction of the ion beam 50 in the vicinity of the implantation position is used. The scanning speed of the electrons 110 may be controlled so that the beam current density distribution measured by the beam measuring instrument 80 approaches to be uniform. For example, the waveforms of the scanning voltages V S1 and V S2 output from the scanning power supplies 116 and 117 may be shaped into a waveform deformed from a triangular waveform so that the measurement beam current density distribution approaches to be uniform. More specifically, based on the measurement information from the beam measuring device 80, increasing the scanning speed of the electrons 110 in the region corresponding to the region where the beam current density is relatively large, In particular, at least one of reducing the scanning speed of the electrons 110 in an area corresponding to a small area, preferably both, may be performed.

上記のように制御することによって、基板60に入射するイオンビーム50のY方向におけるビーム電流密度分布をより均一にして、基板60に対するイオン注入の均一性をより高めることができる。フィラメントを併用する場合は、フィラメント付近のプラズマ密度が濃くなりやすいので、上記のように制御することによる効果はより大きくなる。上記制御を、図1に示す制御装置90によって行わせても良い。   By controlling as described above, the beam current density distribution in the Y direction of the ion beam 50 incident on the substrate 60 can be made more uniform, and the uniformity of ion implantation into the substrate 60 can be further improved. When a filament is used in combination, the plasma density near the filament tends to increase, and the effect of controlling as described above becomes greater. The above control may be performed by the control device 90 shown in FIG.

図1に示したイオン注入装置において、上記のようなイオン源100および上記のような分析電磁石200を併用することによって、Y方向の寸法の大きい(例えば直径が300mm〜400mm程度の)大型の基板60に対しても、均一性の良いイオン注入を行うことができる。   In the ion implantation apparatus shown in FIG. 1, by using the ion source 100 as described above and the analysis electromagnet 200 as described above, a large substrate having a large dimension in the Y direction (for example, a diameter of about 300 mm to 400 mm). Also for 60, ion implantation with good uniformity can be performed.

この発明に係るイオン注入装置の一実施形態を示す概略平面図である。1 is a schematic plan view showing an embodiment of an ion implantation apparatus according to the present invention. リボン状のイオンビームの一例を部分的に示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows an example of a ribbon-shaped ion beam partially. イオンビームと基板のY方向における寸法の関係の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the relationship of the dimension in the Y direction of an ion beam and a board | substrate. この発明に係る分析電磁石の一実施形態を示す平面図である。It is a top view which shows one Embodiment of the analysis electromagnet which concerns on this invention. 図4の線A−Aに沿う断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 4. 図4に示した分析電磁石を、真空容器を除いて示す斜視図である。It is a perspective view which shows the analysis electromagnet shown in FIG. 4 except a vacuum vessel. 図4に示した分析電磁石のコイルを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the coil of the analysis electromagnet shown in FIG. 図7に示した第1内側コイルおよび第2内側コイルを示す斜視図である。FIG. 8 is a perspective view showing a first inner coil and a second inner coil shown in FIG. 7. 図7中の線D−Dに沿って、第1内側コイルおよび第1外側コイルの断面を拡大して示す概略図である。It is the schematic which expands and shows the cross section of a 1st inner side coil and a 1st outer side coil along line DD in FIG. 図9に示した第1内側コイルおよび一番上の第1外側コイルを分解して示す断面図である。It is sectional drawing which decomposes | disassembles and shows the 1st inner side coil and uppermost 1st outer side coil which were shown in FIG. 図10に示した導体シートが巻かれている様子を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows a mode that the conductor sheet shown in FIG. 10 is wound. 図8に示した第1内側コイルを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the 1st inner side coil shown in FIG. 図4に示した分析電磁石のコイル用の電源構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the power supply structure for the coils of the analysis electromagnet shown in FIG. 図7に示した第1内側コイルおよび第1外側コイル等の元になる積層コイルの一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the laminated coils used as the origin of the 1st inner side coil, the 1st outer side coil, etc. which were shown in FIG. 図14中の線F−Fに沿って、内側コイルおよび外側コイルの断面を分解して示す図である。It is a figure which decomposes | disassembles and shows the cross section of an inner side coil and an outer side coil along line FF in FIG. 型を用いてプリプレグシートを巻く様子の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of a mode that a prepreg sheet is wound using a type | mold. 型を用いて絶縁シートおよび導体シートを巻く様子の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of a mode that an insulating sheet and a conductor sheet are wound using a type | mold. 型を用いて巻いた後の積層コイルの一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the laminated coil after winding using the type | mold. 第1内側コイルおよび第1外側コイルに冷却板を取り付けた一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example which attached the cooling plate to the 1st inner side coil and the 1st outer side coil. 分析電磁石から出射した直後の、正常な形態を有するイオンビームの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the ion beam which has a normal form immediately after radiate | emitting from an analysis electromagnet. 分析電磁石から出射した直後の、歪んだ形態を有するイオンビームの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the ion beam which has a distorted form immediately after radiate | emitting from an analysis electromagnet. 分析電磁石のコイルの他の例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other example of the coil of an analysis electromagnet. 図22中の線J−Jに沿って、コイルの断面を分解して示す図である。It is a figure which decomposes | disassembles and shows the cross section of a coil along line JJ in FIG. この発明に係る分析電磁石の他の実施形態を示す断面図であり、図5に相当している。It is sectional drawing which shows other embodiment of the analysis electromagnet based on this invention, and is equivalent to FIG. この発明に係る分析電磁石の更に他の実施形態を示す断面図であり、図5に相当している。It is sectional drawing which shows other embodiment of the analysis electromagnet which concerns on this invention, and is equivalent to FIG. この発明に係る分析電磁石の更に他の実施形態を示す断面図であり、図5に相当している。It is sectional drawing which shows other embodiment of the analysis electromagnet which concerns on this invention, and is equivalent to FIG. イオン源の一例を、イオンビーム引出し方向側から見て示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of an ion source seeing from an ion beam extraction direction side. 図27に示したイオン源を、走査形電子源の背後側から見て示す図である。It is a figure which shows the ion source shown in FIG. 27 seeing from the back side of a scanning electron source. 従来の分析電磁石の一例を示す斜視図であり、コイルの形状を分かりやすくするためにヨークは二点鎖線で示している。It is a perspective view which shows an example of the conventional analysis electromagnet, and in order to make the shape of a coil easy to understand, the yoke is shown with the dashed-two dotted line.

符号の説明Explanation of symbols

50 イオンビーム
60 基板
100 イオン源
104 走査形電子源
110 電子
122 プラズマ生成容器
200 分析電磁石
206 第1内側コイル
208 本体部
210 渡り部
212 第2内側コイル
214 本体部
216 渡り部
218 第1外側コイル
220 本体部
222 渡り部
224 第2外側コイル
226 本体部
228 渡り部
230 ヨーク
232 磁極
261〜263 積層絶縁体
266、267 絶縁シート
268、269 導体シート
272〜281 切欠き部
282 縦部
284 横部
290 積層コイル
320 コイル
326 第1コイル
328 第2コイル
330 内側コイル
500 基板駆動装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 50 Ion beam 60 Substrate 100 Ion source 104 Scanning electron source 110 Electron 122 Plasma generation container 200 Analysis electromagnet 206 First inner coil 208 Main body part 210 Transition part 212 Second inner coil 214 Main body part 216 Transition part 218 First outer coil 220 Main body 222 Crossover portion 224 Second outer coil 226 Main body portion 228 Crossover portion 230 Yoke 232 Magnetic poles 261 to 263 Laminated insulator 266, 267 Insulation sheet 268, 269 Conductor sheet 272-281 Notch 282 Vertical portion 284 Horizontal portion 290 Lamination Coil 320 Coil 326 First coil 328 Second coil 330 Inner coil 500 Substrate driving device

Claims (15)

イオンビームの進行方向をZ方向とし、Z方向と実質的に直交する面内において互いに実質的に直交する2方向をX方向およびY方向とすると、X方向の寸法よりもY方向の寸法が大きいリボン状のイオンビームが入射され、当該イオンビームの通り道であるビーム経路にY方向に沿う磁界を発生させて、当該イオンビームをX方向に曲げる分析電磁石であって、
前記ビーム経路を挟んでX方向において相対向している一組の本体部および両本体部のZ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している少なくとも一組の渡り部を有していて、イオンビームをX方向に曲げる磁界を発生させるコイルと、
前記コイルの本体部の外側を一括して囲んでいるヨークとを備えており、
かつ前記コイルは、積層絶縁体の外周面に、主面がY方向に沿う絶縁シートおよび導体シートを互いに重ね合わせたものを複数回巻いて積層し、更にその外周面に積層絶縁体を形成した扇型筒状の積層コイルに、前記本体部および渡り部を残して切欠き部を設けた構成をしている、分析電磁石。
If the traveling direction of the ion beam is the Z direction, and two directions substantially orthogonal to each other in the plane substantially orthogonal to the Z direction are the X direction and the Y direction, the dimension in the Y direction is larger than the dimension in the X direction. An analysis electromagnet that receives a ribbon-shaped ion beam, generates a magnetic field along the Y direction in a beam path that is a path of the ion beam, and bends the ion beam in the X direction.
A pair of main body portions opposed to each other in the X direction across the beam path, and at least one set of connecting portions connecting the end portions in the direction along the Z direction of both main body portions while avoiding the beam path A coil for generating a magnetic field for bending the ion beam in the X direction,
A yoke that collectively surrounds the outside of the main body of the coil,
The coil is laminated on the outer peripheral surface of the laminated insulator by winding a plurality of layers in which an insulating sheet and a conductor sheet whose main surfaces are along the Y direction are overlapped, and a laminated insulator is formed on the outer peripheral surface. An analysis electromagnet having a configuration in which a cutout portion is provided in a sector-shaped cylindrical coil, leaving the main body portion and the transition portion.
イオンビームの進行方向をZ方向とし、Z方向と実質的に直交する面内において互いに実質的に直交する2方向をX方向およびY方向とすると、X方向の寸法よりもY方向の寸法が大きいリボン状のイオンビームが入射され、当該イオンビームの通り道であるビーム経路にY方向に沿う磁界を発生させて、当該イオンビームをX方向に曲げる分析電磁石であって、
前記ビーム経路を挟んでX方向において相対向しておりかつイオンビームのY方向の一方側のほぼ半分以上をカバーする一組の本体部および両本体部のZ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している一組の渡り部を有している鞍型のコイルであって、第2コイルと協働して、イオンビームをX方向に曲げる磁界を発生させる第1コイルと、
前記ビーム経路を挟んでX方向において相対向しておりかつイオンビームのY方向の他方側のほぼ半分以上をカバーする一組の本体部および両本体部のZ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している一組の渡り部を有している鞍型のコイルであって、Y方向において前記第1コイルと互いに重ねて配置されていて、前記第1コイルと協働して、イオンビームをX方向に曲げる磁界を発生させる第2コイルと、
前記第1コイルおよび第2コイルの本体部の外側を一括して囲んでいるヨークとを備えており、
かつ前記第1コイルおよび第2コイルは、それぞれ、積層絶縁体の外周面に、主面がY方向に沿う絶縁シートおよび導体シートを互いに重ね合わせたものを複数回巻いて積層し、更にその外周面に積層絶縁体を形成した扇型筒状の積層コイルに、前記本体部および渡り部を残して切欠き部を設けた構成をしている、分析電磁石。
If the traveling direction of the ion beam is the Z direction, and two directions substantially orthogonal to each other in the plane substantially orthogonal to the Z direction are the X direction and the Y direction, the dimension in the Y direction is larger than the dimension in the X direction. An analysis electromagnet that receives a ribbon-shaped ion beam, generates a magnetic field along the Y direction in a beam path that is a path of the ion beam, and bends the ion beam in the X direction.
A pair of main body portions that are opposed to each other in the X direction across the beam path and cover approximately half or more of one side of the ion beam in the Y direction, and between the end portions in the direction along the Z direction of both main body portions A saddle-shaped coil having a pair of connecting portions that are connected to each other while avoiding the beam path, and in cooperation with the second coil, generates a magnetic field that bends the ion beam in the X direction. Coils,
A pair of main body portions that are opposed to each other in the X direction across the beam path and cover approximately half or more of the other side of the ion beam in the Y direction, and between the end portions in the direction along the Z direction of both main body portions A saddle-shaped coil having a pair of connecting portions that are connected to each other while avoiding the beam path, and is disposed so as to overlap with the first coil in the Y direction, and cooperates with the first coil. A second coil that acts to generate a magnetic field that bends the ion beam in the X direction;
A yoke that collectively surrounds the outside of the main body of the first coil and the second coil,
In addition, the first coil and the second coil are respectively laminated on the outer peripheral surface of the laminated insulator by winding a plurality of layers of an insulating sheet and a conductor sheet whose main surfaces are along the Y direction, and further winding the outer periphery thereof. An analysis electromagnet having a configuration in which a cutout portion is provided in a fan-shaped cylindrical laminated coil having a laminated insulator formed on a surface, leaving the main body portion and a transition portion.
イオンビームの進行方向をZ方向とし、Z方向と実質的に直交する面内において互いに実質的に直交する2方向をX方向およびY方向とすると、X方向の寸法よりもY方向の寸法が大きいリボン状のイオンビームが入射され、当該イオンビームの通り道であるビーム経路にY方向に沿う磁界を発生させて、当該イオンビームをX方向に曲げる分析電磁石であって、
前記ビーム経路を挟んでX方向において相対向している一組の本体部および両本体部のZ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している渡り部を有していて、イオンビームをX方向に曲げる主磁界を発生させる内側コイルと、
前記内側コイルの外側にあってビーム経路を挟んでX方向において相対向している一組の本体部および両本体部のZ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している一組の渡り部を有している鞍型のコイルであって、前記主磁界の補助または補正を行う副磁界を発生させる1以上の第1外側コイルと、
前記内側コイルの外側にあってビーム経路を挟んでX方向において相対向している一組の本体部および両本体部のZ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している一組の渡り部を有している鞍型のコイルであって、Y方向において前記第1外側コイルと重ねて配置されていて前記主磁界の補助または補正を行う副磁界を発生させる1以上の第2外側コイルと、
前記内側コイル、第1外側コイルおよび第2外側コイルの本体部の外側を一括して囲んでいるヨークとを備えており、
かつ前記内側コイル、第1外側コイルおよび第2外側コイルは、積層絶縁体の外周面に、主面がY方向に沿う絶縁シートおよび導体シートを互いに重ね合わせたものを複数回巻いて積層し、その外周面に積層絶縁体を形成し、その外周面に、主面がY方向に沿う絶縁シートおよび導体シートを互いに重ね合わせたものを複数回巻いて積層し、更にその外周面に積層絶縁体を形成した扇型筒状の積層コイルに、前記本体部および渡り部を残して切欠き部を設けた構成をしている、分析電磁石。
If the traveling direction of the ion beam is the Z direction, and two directions substantially orthogonal to each other in the plane substantially orthogonal to the Z direction are the X direction and the Y direction, the dimension in the Y direction is larger than the dimension in the X direction. An analysis electromagnet that receives a ribbon-shaped ion beam, generates a magnetic field along the Y direction in a beam path that is a path of the ion beam, and bends the ion beam in the X direction.
A pair of main body portions opposed to each other in the X direction across the beam path, and a transition portion that connects the end portions in the direction along the Z direction of both main body portions while avoiding the beam path. An inner coil that generates a main magnetic field that bends the ion beam in the X direction;
A pair of body portions outside the inner coil and facing each other in the X direction across the beam path, and the ends of the two body portions in the direction along the Z direction are connected to each other while avoiding the beam path. One or more first outer coils for generating a sub-magnetic field for assisting or correcting the main magnetic field, wherein the coil is a saddle-shaped coil having a set of crossing portions.
A pair of body portions outside the inner coil and facing each other in the X direction across the beam path, and the ends of the two body portions in the direction along the Z direction are connected to each other while avoiding the beam path. One or more saddle-shaped coils having a pair of crossing portions that are arranged to overlap the first outer coil in the Y direction and generate a sub-magnetic field that assists or corrects the main magnetic field A second outer coil of
A yoke that collectively surrounds the outside of the main body of the inner coil, the first outer coil, and the second outer coil;
And the inner coil, the first outer coil and the second outer coil are laminated on the outer peripheral surface of the laminated insulator by winding the insulating sheet and the conductor sheet each having a principal surface along the Y direction a plurality of times, A laminated insulator is formed on the outer peripheral surface, and the outer peripheral surface is laminated by winding a plurality of layers of an insulating sheet and a conductor sheet whose main surface is along the Y direction, and further laminated on the outer peripheral surface. An analysis electromagnet having a configuration in which a cutout portion is provided in the fan-shaped cylindrical laminated coil in which the main body portion and the transition portion are left.
イオンビームの進行方向をZ方向とし、Z方向と実質的に直交する面内において互いに実質的に直交する2方向をX方向およびY方向とすると、X方向の寸法よりもY方向の寸法が大きいリボン状のイオンビームが入射され、当該イオンビームの通り道であるビーム経路にY方向に沿う磁界を発生させて、当該イオンビームをX方向に曲げる分析電磁石であって、
前記ビーム経路を挟んでX方向において相対向しておりかつイオンビームのY方向の一方側のほぼ半分以上をカバーする一組の本体部および両本体部のZ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している一組の渡り部を有している鞍型のコイルであって、第2内側コイルと協働して、イオンビームをX方向に曲げる主磁界を発生させる第1内側コイルと、
前記ビーム経路を挟んでX方向において相対向しておりかつイオンビームのY方向の他方側のほぼ半分以上をカバーする一組の本体部および両本体部のZ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している一組の渡り部を有している鞍型のコイルであって、Y方向において前記第1内側コイルと互いに重ねて配置されていて、前記第1内側コイルと協働して、イオンビームをX方向に曲げる主磁界を発生させる第2内側コイルと、
前記第1内側コイルの外側にあってビーム経路を挟んでX方向において相対向している一組の本体部および両本体部のZ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している一組の渡り部を有している鞍型のコイルであって、前記主磁界の補助または補正を行う副磁界を発生させる1以上の第1外側コイルと、
前記第2内側コイルの外側にあってビーム経路を挟んでX方向において相対向している一組の本体部および両本体部のZ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している一組の渡り部を有している鞍型のコイルであって、Y方向において前記第1外側コイルと重ねて配置されていて前記主磁界の補助または補正を行う副磁界を発生させる1以上の第2外側コイルと、
前記第1内側コイル、第2内側コイル、第1外側コイルおよび第2外側コイルの本体部の外側を一括して囲んでいるヨークとを備えており、
かつ前記第1内側コイルおよび第1外側コイルは、積層絶縁体の外周面に、主面がY方向に沿う絶縁シートおよび導体シートを互いに重ね合わせたものを複数回巻いて積層し、その外周面に積層絶縁体を形成し、その外周面に、主面がY方向に沿う絶縁シートおよび導体シートを互いに重ね合わせたものを複数回巻いて積層し、更にその外周面に積層絶縁体を形成した扇型筒状の積層コイルに、前記本体部および渡り部を残して切欠き部を設けた構成をしており、
前記第2内側コイルおよび第2外側コイルは、積層絶縁体の外周面に、主面がY方向に沿う絶縁シートおよび導体シートを互いに重ね合わせたものを複数回巻いて積層し、その外周面に積層絶縁体を形成し、その外周面に、主面がY方向に沿う絶縁シートおよび導体シートを互いに重ね合わせたものを複数回巻いて積層し、更にその外周面に積層絶縁体を形成した扇型筒状の積層コイルに、前記本体部および渡り部を残して切欠き部を設けた構成をしている、分析電磁石。
If the traveling direction of the ion beam is the Z direction, and two directions substantially orthogonal to each other in the plane substantially orthogonal to the Z direction are the X direction and the Y direction, the dimension in the Y direction is larger than the dimension in the X direction. An analysis electromagnet that receives a ribbon-shaped ion beam, generates a magnetic field along the Y direction in a beam path that is a path of the ion beam, and bends the ion beam in the X direction.
A pair of main body portions that are opposed to each other in the X direction across the beam path and cover approximately half or more of one side of the ion beam in the Y direction, and between the end portions in the direction along the Z direction of both main body portions A saddle-shaped coil having a pair of crossing portions that are connected to each other while avoiding the beam path, and generates a main magnetic field for bending the ion beam in the X direction in cooperation with the second inner coil. A first inner coil;
A pair of main body portions that are opposed to each other in the X direction across the beam path and cover approximately half or more of the other side of the ion beam in the Y direction, and between the end portions in the direction along the Z direction of both main body portions A saddle-shaped coil having a pair of connecting portions that are connected to each other while avoiding the beam path, and is arranged so as to overlap with the first inner coil in the Y direction. In cooperation with the second inner coil for generating a main magnetic field that bends the ion beam in the X direction;
A pair of main body portions outside the first inner coil and facing each other in the X direction across the beam path and the ends of the two main body portions in the direction along the Z direction are connected to each other while avoiding the beam path. One or more first outer coils for generating a sub-magnetic field for assisting or correcting the main magnetic field, wherein the coil is a saddle-shaped coil having a pair of crossing portions
A pair of main body portions outside the second inner coil and facing each other in the X direction across the beam path, and the ends of the two main body portions in the direction along the Z direction are connected to each other while avoiding the beam path. A saddle-shaped coil having a pair of crossing portions that are arranged to overlap the first outer coil in the Y direction and generate a sub-magnetic field for assisting or correcting the main magnetic field One or more second outer coils;
A yoke that collectively surrounds the outside of the main body of the first inner coil, the second inner coil, the first outer coil, and the second outer coil;
In addition, the first inner coil and the first outer coil are laminated on the outer peripheral surface of the laminated insulator by winding a plurality of layers in which an insulating sheet and a conductor sheet whose main surfaces are along the Y direction are overlapped with each other. A laminated insulator is formed on the outer circumferential surface of the laminated insulating sheet and a conductor sheet whose main surface is along the Y direction. The laminated sheet is wound by multiple turns and further laminated on the outer circumferential surface. The fan-shaped cylindrical laminated coil has a configuration in which a cutout portion is provided leaving the main body portion and the transition portion,
The second inner coil and the second outer coil are laminated on the outer peripheral surface of the laminated insulator by winding a plurality of layers of an insulating sheet and a conductor sheet whose main surface is along the Y direction. A fan in which a laminated insulator is formed, and on the outer peripheral surface thereof, an insulating sheet and a conductor sheet whose main surfaces are aligned in the Y direction are wound and laminated several times, and further, a laminated insulator is formed on the outer peripheral surface. An analysis electromagnet having a configuration in which a cutout portion is provided in a cylindrical tube-shaped laminated coil, leaving the main body portion and the transition portion.
イオンビームの進行方向をZ方向とし、Z方向と実質的に直交する面内において互いに実質的に直交する2方向をX方向およびY方向とすると、X方向の寸法よりもY方向の寸法が大きいリボン状のイオンビームが入射され、当該イオンビームの通り道であるビーム経路にY方向に沿う磁界を発生させて、当該イオンビームをX方向に曲げる分析電磁石であって、
前記ビーム経路を挟んでX方向において相対向している一組の本体部および両本体部のZ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している少なくとも一組の渡り部を有していて、イオンビームをX方向に曲げる磁界を発生させるコイルと、
前記コイルの本体部の外側を一括して囲んでいるヨークとを備えており、
かつ前記コイルは、積層絶縁体の外周面に、主面がY方向に沿う絶縁シートおよび導体シートを互いに重ね合わせたものを複数回巻いて積層し、更にその外周面に積層絶縁体を形成した扇型筒状の積層コイルに、前記本体部および渡り部を残して切欠き部を設けた構成をしており、
前記コイルの各渡り部は、それぞれ、前記本体部のZ方向に沿う方向における端部に実質的に直角につながっていてY方向に実質的に平行に伸びた二つの縦部と、両縦部に実質的に直角につながっていてXZ平面に実質的に平行に伸びた横部とを有している、分析電磁石。
If the traveling direction of the ion beam is the Z direction, and two directions substantially orthogonal to each other in the plane substantially orthogonal to the Z direction are the X direction and the Y direction, the dimension in the Y direction is larger than the dimension in the X direction. An analysis electromagnet that receives a ribbon-shaped ion beam, generates a magnetic field along the Y direction in a beam path that is a path of the ion beam, and bends the ion beam in the X direction.
A pair of main body portions opposed to each other in the X direction across the beam path, and at least one set of connecting portions connecting the end portions in the direction along the Z direction of both main body portions while avoiding the beam path A coil for generating a magnetic field for bending the ion beam in the X direction,
A yoke that collectively surrounds the outside of the main body of the coil,
The coil is laminated on the outer peripheral surface of the laminated insulator by winding a plurality of layers in which an insulating sheet and a conductor sheet whose main surfaces are along the Y direction are overlapped, and a laminated insulator is formed on the outer peripheral surface. The fan-shaped cylindrical laminated coil has a configuration in which a cutout portion is provided leaving the main body portion and the transition portion,
Each crossing portion of the coil includes two vertical portions that are substantially perpendicular to the end portion in the direction along the Z direction of the main body portion and extend substantially parallel to the Y direction, and both vertical portions. And a transverse portion connected substantially perpendicular to the XZ plane and extending substantially parallel to the XZ plane.
イオンビームの進行方向をZ方向とし、Z方向と実質的に直交する面内において互いに実質的に直交する2方向をX方向およびY方向とすると、X方向の寸法よりもY方向の寸法が大きいリボン状のイオンビームが入射され、当該イオンビームの通り道であるビーム経路にY方向に沿う磁界を発生させて、当該イオンビームをX方向に曲げる分析電磁石であって、
前記ビーム経路を挟んでX方向において相対向しておりかつイオンビームのY方向の一方側のほぼ半分以上をカバーする一組の本体部および両本体部のZ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している一組の渡り部を有している鞍型のコイルであって、第2コイルと協働して、イオンビームをX方向に曲げる磁界を発生させる第1コイルと、
前記ビーム経路を挟んでX方向において相対向しておりかつイオンビームのY方向の他方側のほぼ半分以上をカバーする一組の本体部および両本体部のZ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している一組の渡り部を有している鞍型のコイルであって、Y方向において前記第1コイルと互いに重ねて配置されていて、前記第1コイルと協働して、イオンビームをX方向に曲げる磁界を発生させる第2コイルと、
前記第1コイルおよび第2コイルの本体部の外側を一括して囲んでいるヨークとを備えており、
かつ前記第1コイルおよび第2コイルは、それぞれ、積層絶縁体の外周面に、主面がY方向に沿う絶縁シートおよび導体シートを互いに重ね合わせたものを複数回巻いて積層し、更にその外周面に積層絶縁体を形成した扇型筒状の積層コイルに、前記本体部および渡り部を残して切欠き部を設けた構成をしており、
前記第1コイルおよび第2コイルの各渡り部は、それぞれ、前記本体部のZ方向に沿う方向における端部に実質的に直角につながっていてY方向に実質的に平行に伸びた二つの縦部と、両縦部に実質的に直角につながっていてXZ平面に実質的に平行に伸びた横部とを有している、分析電磁石。
If the traveling direction of the ion beam is the Z direction, and two directions substantially orthogonal to each other in the plane substantially orthogonal to the Z direction are the X direction and the Y direction, the dimension in the Y direction is larger than the dimension in the X direction. An analysis electromagnet that receives a ribbon-shaped ion beam, generates a magnetic field along the Y direction in a beam path that is a path of the ion beam, and bends the ion beam in the X direction.
A pair of main body portions that are opposed to each other in the X direction across the beam path and cover approximately half or more of one side of the ion beam in the Y direction, and between the end portions in the direction along the Z direction of both main body portions A saddle-shaped coil having a pair of connecting portions that are connected to each other while avoiding the beam path, and in cooperation with the second coil, generates a magnetic field that bends the ion beam in the X direction. Coils,
A pair of main body portions that are opposed to each other in the X direction across the beam path and cover approximately half or more of the other side of the ion beam in the Y direction, and between the end portions in the direction along the Z direction of both main body portions A saddle-shaped coil having a pair of connecting portions that are connected to each other while avoiding the beam path, and is disposed so as to overlap with the first coil in the Y direction, and cooperates with the first coil. A second coil that acts to generate a magnetic field that bends the ion beam in the X direction;
A yoke that collectively surrounds the outside of the main body of the first coil and the second coil,
In addition, the first coil and the second coil are respectively laminated on the outer peripheral surface of the laminated insulator by winding a plurality of layers of an insulating sheet and a conductor sheet whose main surfaces are along the Y direction, and further winding the outer periphery thereof. The fan-shaped cylindrical laminated coil having a laminated insulator formed on the surface has a configuration in which a notch portion is provided leaving the main body portion and the transition portion,
Each of the transition portions of the first coil and the second coil is connected to the end of the main body portion in the direction along the Z direction at substantially right angles, and extends in two vertical directions substantially parallel to the Y direction. An analytical electromagnet having a portion and a lateral portion connected substantially perpendicular to both longitudinal portions and extending substantially parallel to the XZ plane.
イオンビームの進行方向をZ方向とし、Z方向と実質的に直交する面内において互いに実質的に直交する2方向をX方向およびY方向とすると、X方向の寸法よりもY方向の寸法が大きいリボン状のイオンビームが入射され、当該イオンビームの通り道であるビーム経路にY方向に沿う磁界を発生させて、当該イオンビームをX方向に曲げる分析電磁石であって、
前記ビーム経路を挟んでX方向において相対向している一組の本体部および両本体部のZ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している渡り部を有していて、イオンビームをX方向に曲げる主磁界を発生させる内側コイルと、
前記内側コイルの外側にあってビーム経路を挟んでX方向において相対向している一組の本体部および両本体部のZ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している一組の渡り部を有している鞍型のコイルであって、前記主磁界の補助または補正を行う副磁界を発生させる1以上の第1外側コイルと、
前記内側コイルの外側にあってビーム経路を挟んでX方向において相対向している一組の本体部および両本体部のZ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している一組の渡り部を有している鞍型のコイルであって、Y方向において前記第1外側コイルと重ねて配置されていて前記主磁界の補助または補正を行う副磁界を発生させる1以上の第2外側コイルと、
前記内側コイル、第1外側コイルおよび第2外側コイルの本体部の外側を一括して囲んでいるヨークとを備えており、
かつ前記内側コイル、第1外側コイルおよび第2外側コイルは、積層絶縁体の外周面に、主面がY方向に沿う絶縁シートおよび導体シートを互いに重ね合わせたものを複数回巻いて積層し、その外周面に積層絶縁体を形成し、その外周面に、主面がY方向に沿う絶縁シートおよび導体シートを互いに重ね合わせたものを複数回巻いて積層し、更にその外周面に積層絶縁体を形成した扇型筒状の積層コイルに、前記本体部および渡り部を残して切欠き部を設けた構成をしており、
前記内側コイル、第1外側コイルおよび第2外側コイルの各渡り部は、それぞれ、前記本体部のZ方向に沿う方向における端部に実質的に直角につながっていてY方向に実質的に平行に伸びた二つの縦部と、両縦部に実質的に直角につながっていてXZ平面に実質的に平行に伸びた横部とを有している、分析電磁石。
If the traveling direction of the ion beam is the Z direction, and two directions substantially orthogonal to each other in the plane substantially orthogonal to the Z direction are the X direction and the Y direction, the dimension in the Y direction is larger than the dimension in the X direction. An analysis electromagnet that receives a ribbon-shaped ion beam, generates a magnetic field along the Y direction in a beam path that is a path of the ion beam, and bends the ion beam in the X direction.
A pair of main body portions opposed to each other in the X direction across the beam path, and a transition portion that connects the end portions in the direction along the Z direction of both main body portions while avoiding the beam path. An inner coil that generates a main magnetic field that bends the ion beam in the X direction;
A pair of body portions outside the inner coil and facing each other in the X direction across the beam path, and the ends of the two body portions in the direction along the Z direction are connected to each other while avoiding the beam path. One or more first outer coils for generating a sub-magnetic field for assisting or correcting the main magnetic field, wherein the coil is a saddle-shaped coil having a set of crossing portions.
A pair of body portions outside the inner coil and facing each other in the X direction across the beam path, and the ends of the two body portions in the direction along the Z direction are connected to each other while avoiding the beam path. One or more saddle-shaped coils having a pair of crossing portions that are arranged to overlap the first outer coil in the Y direction and generate a sub-magnetic field that assists or corrects the main magnetic field A second outer coil of
A yoke that collectively surrounds the outside of the main body of the inner coil, the first outer coil, and the second outer coil;
And the inner coil, the first outer coil and the second outer coil are laminated on the outer peripheral surface of the laminated insulator by winding the insulating sheet and the conductor sheet each having a principal surface along the Y direction a plurality of times, A laminated insulator is formed on the outer peripheral surface, and the outer peripheral surface is laminated by winding a plurality of layers of an insulating sheet and a conductor sheet whose main surface is along the Y direction, and further laminated on the outer peripheral surface. In the fan-shaped cylindrical laminated coil formed, the notch portion is provided leaving the main body portion and the transition portion,
Each of the transition portions of the inner coil, the first outer coil, and the second outer coil is connected to the end portion of the main body portion in the direction along the Z direction substantially at right angles and substantially parallel to the Y direction. An analysis electromagnet having two elongated vertical portions and a lateral portion connected to both vertical portions substantially at right angles and extending substantially parallel to the XZ plane.
イオンビームの進行方向をZ方向とし、Z方向と実質的に直交する面内において互いに実質的に直交する2方向をX方向およびY方向とすると、X方向の寸法よりもY方向の寸法が大きいリボン状のイオンビームが入射され、当該イオンビームの通り道であるビーム経路にY方向に沿う磁界を発生させて、当該イオンビームをX方向に曲げる分析電磁石であって、
前記ビーム経路を挟んでX方向において相対向しておりかつイオンビームのY方向の一方側のほぼ半分以上をカバーする一組の本体部および両本体部のZ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している一組の渡り部を有している鞍型のコイルであって、第2内側コイルと協働して、イオンビームをX方向に曲げる主磁界を発生させる第1内側コイルと、
前記ビーム経路を挟んでX方向において相対向しておりかつイオンビームのY方向の他方側のほぼ半分以上をカバーする一組の本体部および両本体部のZ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している一組の渡り部を有している鞍型のコイルであって、Y方向において前記第1内側コイルと互いに重ねて配置されていて、前記第1内側コイルと協働して、イオンビームをX方向に曲げる主磁界を発生させる第2内側コイルと、
前記第1内側コイルの外側にあってビーム経路を挟んでX方向において相対向している一組の本体部および両本体部のZ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している一組の渡り部を有している鞍型のコイルであって、前記主磁界の補助または補正を行う副磁界を発生させる1以上の第1外側コイルと、
前記第2内側コイルの外側にあってビーム経路を挟んでX方向において相対向している一組の本体部および両本体部のZ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している一組の渡り部を有している鞍型のコイルであって、Y方向において前記第1外側コイルと重ねて配置されていて前記主磁界の補助または補正を行う副磁界を発生させる1以上の第2外側コイルと、
前記第1内側コイル、第2内側コイル、第1外側コイルおよび第2外側コイルの本体部の外側を一括して囲んでいるヨークとを備えており、
かつ前記第1内側コイルおよび第1外側コイルは、積層絶縁体の外周面に、主面がY方向に沿う絶縁シートおよび導体シートを互いに重ね合わせたものを複数回巻いて積層し、その外周面に積層絶縁体を形成し、その外周面に、主面がY方向に沿う絶縁シートおよび導体シートを互いに重ね合わせたものを複数回巻いて積層し、更にその外周面に積層絶縁体を形成した扇型筒状の積層コイルに、前記本体部および渡り部を残して切欠き部を設けた構成をしており、
前記第2内側コイルおよび第2外側コイルは、積層絶縁体の外周面に、主面がY方向に沿う絶縁シートおよび導体シートを互いに重ね合わせたものを複数回巻いて積層し、その外周面に積層絶縁体を形成し、その外周面に、主面がY方向に沿う絶縁シートおよび導体シートを互いに重ね合わせたものを複数回巻いて積層し、更にその外周面に積層絶縁体を形成した扇型筒状の積層コイルに、前記本体部および渡り部を残して切欠き部を設けた構成をしており、
前記第1内側コイル、第2内側コイル、第1外側コイルおよび第2外側コイルの各渡り部は、それぞれ、前記本体部のZ方向に沿う方向における端部に実質的に直角につながっていてY方向に実質的に平行に伸びた二つの縦部と、両縦部に実質的に直角につながっていてXZ平面に実質的に平行に伸びた横部とを有している、分析電磁石。
If the traveling direction of the ion beam is the Z direction, and two directions substantially orthogonal to each other in the plane substantially orthogonal to the Z direction are the X direction and the Y direction, the dimension in the Y direction is larger than the dimension in the X direction. An analysis electromagnet that receives a ribbon-shaped ion beam, generates a magnetic field along the Y direction in a beam path that is a path of the ion beam, and bends the ion beam in the X direction.
A pair of main body portions that are opposed to each other in the X direction across the beam path and cover approximately half or more of one side of the ion beam in the Y direction, and between the end portions in the direction along the Z direction of both main body portions A saddle-shaped coil having a pair of crossing portions that are connected to each other while avoiding the beam path, and generates a main magnetic field for bending the ion beam in the X direction in cooperation with the second inner coil. A first inner coil;
A pair of main body portions that are opposed to each other in the X direction across the beam path and cover approximately half or more of the other side of the ion beam in the Y direction, and between the end portions in the direction along the Z direction of both main body portions A saddle-shaped coil having a pair of connecting portions that are connected to each other while avoiding the beam path, and is arranged so as to overlap with the first inner coil in the Y direction. In cooperation with the second inner coil for generating a main magnetic field that bends the ion beam in the X direction;
A pair of main body portions outside the first inner coil and facing each other in the X direction across the beam path and the ends of the two main body portions in the direction along the Z direction are connected to each other while avoiding the beam path. One or more first outer coils for generating a sub-magnetic field for assisting or correcting the main magnetic field, wherein the coil is a saddle-shaped coil having a pair of crossing portions
A pair of main body portions outside the second inner coil and facing each other in the X direction across the beam path, and the ends of the two main body portions in the direction along the Z direction are connected to each other while avoiding the beam path. A saddle-shaped coil having a pair of crossing portions that are arranged to overlap the first outer coil in the Y direction and generate a sub-magnetic field for assisting or correcting the main magnetic field One or more second outer coils;
A yoke that collectively surrounds the outside of the main body of the first inner coil, the second inner coil, the first outer coil, and the second outer coil;
In addition, the first inner coil and the first outer coil are laminated on the outer peripheral surface of the laminated insulator by winding a plurality of layers in which an insulating sheet and a conductor sheet whose main surfaces are along the Y direction are overlapped with each other. A laminated insulator is formed on the outer circumferential surface of the laminated insulating sheet and a conductor sheet whose main surface is along the Y direction. The laminated sheet is wound by multiple turns and further laminated on the outer circumferential surface. The fan-shaped cylindrical laminated coil has a configuration in which a cutout portion is provided leaving the main body portion and the transition portion,
The second inner coil and the second outer coil are laminated on the outer peripheral surface of the laminated insulator by winding a plurality of layers of an insulating sheet and a conductor sheet whose main surface is along the Y direction. A fan in which a laminated insulator is formed, and on the outer peripheral surface thereof, an insulating sheet and a conductor sheet whose main surfaces are aligned in the Y direction are wound and laminated several times, and further, a laminated insulator is formed on the outer peripheral surface. The cylindrical tube-shaped laminated coil has a configuration in which a notch portion is provided leaving the main body portion and the transition portion,
Each transition part of the first inner coil, the second inner coil, the first outer coil, and the second outer coil is connected to an end portion in the direction along the Z direction of the main body part at a substantially right angle. An analysis electromagnet having two longitudinal portions extending substantially parallel to a direction and a lateral portion connected substantially perpendicular to both longitudinal portions and extending substantially parallel to the XZ plane.
前記第1外側コイルを複数備えていて、各第1外側コイルはY方向においてそれぞれ重ねて配置されており、かつ前記第2外側コイルを第1外側コイルと同数の複数備えていて、各第2外側コイルはY方向においてそれぞれ重ねて配置されている請求項3、4、7または8記載の分析電磁石。   A plurality of the first outer coils are provided, the first outer coils are arranged in the Y direction, and the second outer coils are provided in the same number as the first outer coils. The analysis electromagnet according to claim 3, 4, 7, or 8, wherein the outer coils are respectively arranged so as to overlap in the Y direction. 前記ビーム経路を挟んでY方向において相対向するように、前記ヨークから内側に突出している一組の磁極を更に備えている請求項1ないし9のいずれかに記載の分析電磁石。   The analysis electromagnet according to claim 1, further comprising a pair of magnetic poles protruding inward from the yoke so as to face each other in the Y direction across the beam path. 前記各コイルは、前記ビーム経路のY方向における中心を通りかつXZ平面に平行な対称面に関して、Y方向において実質的に面対称の形状をしている請求項1ないし10のいずれかに記載の分析電磁石。   11. The coil according to claim 1, wherein each of the coils has a substantially plane-symmetric shape in the Y direction with respect to a symmetry plane passing through the center in the Y direction of the beam path and parallel to the XZ plane. Analysis electromagnet. 請求項3、4、7、8または9記載の分析電磁石から出射する前記イオンビームの形態が、入射時の前記イオンビームの形態に近づくように、前記第1外側コイルおよび第2外側コイルに流す電流を制御する、分析電磁石の制御方法。   A flow of the ion beam emitted from the analysis electromagnet according to claim 3, 4, 7, 8, or 9 is caused to flow in the first outer coil and the second outer coil so as to approach the shape of the ion beam at the time of incidence. A method of controlling an analysis electromagnet that controls current. 基板にイオンビームを照射してイオン注入を行うイオン注入装置であって、
Y方向の寸法が前記基板のY方向の寸法よりも大きい前記リボン状のイオンビームを発生させるイオン源と、
前記イオン源からのイオンビームを曲げる請求項1ないし11のいずれかに記載の分析電磁石と、
前記分析電磁石を通過したイオンビームを前記基板に入射させる注入位置で、前記基板を前記イオンビームの主面と交差する方向に移動させる基板駆動装置とを備えているイオン注入装置。
An ion implantation apparatus for performing ion implantation by irradiating a substrate with an ion beam,
An ion source for generating the ribbon-like ion beam having a dimension in the Y direction larger than a dimension in the Y direction of the substrate;
The analysis electromagnet according to any one of claims 1 to 11, wherein an ion beam from the ion source is bent;
An ion implantation apparatus comprising: a substrate driving device configured to move the substrate in a direction intersecting a main surface of the ion beam at an implantation position where the ion beam having passed through the analysis electromagnet is incident on the substrate.
前記イオン源は、
Y方向に走査された電子を発生させる走査形電子源と、
前記走査形電子源からの電子が入射され、かつガスが導入され、当該電子による衝撃によって当該ガスを電離させてプラズマを生成させる容器であって、Y方向に沿って伸びたイオン引出しスリットを有するプラズマ生成容器と、
前記プラズマ生成容器の外側に設けられていて、1枚以上の電極から成り、プラズマ生成容器のイオン引出しスリットを通して前記プラズマから前記リボン状のイオンビームを引き出す引出し電極系とを備えている請求項13記載のイオン注入装置。
The ion source is
A scanning electron source for generating electrons scanned in the Y direction;
A container in which electrons from the scanning electron source are incident, gas is introduced, and the gas is ionized by impact of the electrons to generate plasma, and has an ion extraction slit extending along the Y direction. A plasma generation vessel;
14. An extraction electrode system provided on the outside of the plasma generation vessel and comprising one or more electrodes and extracting the ribbon-like ion beam from the plasma through an ion extraction slit of the plasma generation vessel. The ion implantation apparatus as described.
前記イオン源は、前記プラズマ生成容器内であって前記走査形電子源から電子が入射される側とは反対側の部分に、負電圧が印加されて前記入射された電子を反射させる反射電極を更に備えている請求項14記載のイオン注入装置。   The ion source includes a reflective electrode that reflects the incident electrons when a negative voltage is applied to a portion of the plasma generation container opposite to the side where the electrons are incident from the scanning electron source. The ion implantation apparatus according to claim 14, further comprising:
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