JP3341497B2 - 高周波型荷電粒子加速器 - Google Patents
高周波型荷電粒子加速器Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高エネルギーイオン注
入や表面改質等を行う装置に供され、高周波電力を受け
て共振し、電界により荷電粒子を加速する高周波型荷電
粒子加速器に関するものである。
入や表面改質等を行う装置に供され、高周波電力を受け
て共振し、電界により荷電粒子を加速する高周波型荷電
粒子加速器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】イオン注入装置は、半導体プロセスにお
いてデバイスの特性を決定する不純物を任意の量および
深さに制御性良く注入できることから、現在の集積回路
の製造に重要な装置になっている。近年、半導体デバイ
スメーカでは、ＭｅＶ級の高エネルギーイオン注入装置
の必要性が高まっている。これは、Ｃ−ＭＯＳデバイス
製造プロセスにおけるレトログレイドウエルの形成、Ｒ
ＯＭ後書込み等を、高エネルギーイオン注入で行う利点
が明らかになってきたためである。
いてデバイスの特性を決定する不純物を任意の量および
深さに制御性良く注入できることから、現在の集積回路
の製造に重要な装置になっている。近年、半導体デバイ
スメーカでは、ＭｅＶ級の高エネルギーイオン注入装置
の必要性が高まっている。これは、Ｃ−ＭＯＳデバイス
製造プロセスにおけるレトログレイドウエルの形成、Ｒ
ＯＭ後書込み等を、高エネルギーイオン注入で行う利点
が明らかになってきたためである。
【０００３】上記高エネルギーイオン注入装置の一つ
に、図３に示すように、イオン加速手段として高周波４
重極型線形加速器（以下、ＲＦＱ（Radio Frequency Qu
adrupole）加速器と称する）５６を用いたものがある。
この高エネルギーイオン注入装置は、イオン源物質をイ
オン化してビームとして引き出すイオン源５２、磁界を
用いた質量分析法により所望のイオンのみを選択的に取
り出す分析マグネット５３、イオンビームをシャープに
整形する収束レンズ系５４、および上記各部位５２〜５
４に電力を供給する高電圧電源部５５を有するイオンビ
ーム発生部５１を備えている。そして、このイオンビー
ム発生部５１の後段に上記ＲＦＱ加速器５６が設けら
れ、イオンビーム発生部５１から出射されたイオンがＲ
ＦＱ加速器５６により所定のエネルギーまで加速される
ようになっている。
に、図３に示すように、イオン加速手段として高周波４
重極型線形加速器（以下、ＲＦＱ（Radio Frequency Qu
adrupole）加速器と称する）５６を用いたものがある。
この高エネルギーイオン注入装置は、イオン源物質をイ
オン化してビームとして引き出すイオン源５２、磁界を
用いた質量分析法により所望のイオンのみを選択的に取
り出す分析マグネット５３、イオンビームをシャープに
整形する収束レンズ系５４、および上記各部位５２〜５
４に電力を供給する高電圧電源部５５を有するイオンビ
ーム発生部５１を備えている。そして、このイオンビー
ム発生部５１の後段に上記ＲＦＱ加速器５６が設けら
れ、イオンビーム発生部５１から出射されたイオンがＲ
ＦＱ加速器５６により所定のエネルギーまで加速される
ようになっている。
【０００４】上記ＲＦＱ加速器５６は、真空チャンバ５
６ａ内に４重極電極５６ｂを備えている。この４重極電
極５６ｂの対向面にはモジュレーションが形成され、ま
た、該４重極電極５６ｂのビーム入射部付近には、ビー
ムを加速し易いように集群（バンチ）するバンチ部が形
成されている。上記ＲＦＱ加速器５６に、図示しない高
周波電源より所定周波数の高周波電力を供給することに
より、イオンの進行方向と直角な方向に４重極電界が形
成され、ビーム入射部でバンチされたビームが集束され
ながら加速される。
６ａ内に４重極電極５６ｂを備えている。この４重極電
極５６ｂの対向面にはモジュレーションが形成され、ま
た、該４重極電極５６ｂのビーム入射部付近には、ビー
ムを加速し易いように集群（バンチ）するバンチ部が形
成されている。上記ＲＦＱ加速器５６に、図示しない高
周波電源より所定周波数の高周波電力を供給することに
より、イオンの進行方向と直角な方向に４重極電界が形
成され、ビーム入射部でバンチされたビームが集束され
ながら加速される。
【０００５】上記ＲＦＱ加速器５６で加速されたビーム
は、エネルギーフィルタ５７にて所望のエネルギーを持
つイオンのみが選別され、エンドステーション５８にセ
ットされた図示しない半導体ウエハ等のイオン注入対象
物に照射される。
は、エネルギーフィルタ５７にて所望のエネルギーを持
つイオンのみが選別され、エンドステーション５８にセ
ットされた図示しない半導体ウエハ等のイオン注入対象
物に照射される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ＲＦＱ加速器５６への
イオン入射部、すなわちイオン源５２からＲＦＱ加速器
５６のビーム入射口（以下、単に入口と称する）までの
イオンビーム輸送系は、ＲＦＱ加速器５６の性能を最大
限に引き出すために正しく設計する必要がある。これ
は、特に、低速でしかも電流量の多いイオンビームを加
速する場合に重要である。
イオン入射部、すなわちイオン源５２からＲＦＱ加速器
５６のビーム入射口（以下、単に入口と称する）までの
イオンビーム輸送系は、ＲＦＱ加速器５６の性能を最大
限に引き出すために正しく設計する必要がある。これ
は、特に、低速でしかも電流量の多いイオンビームを加
速する場合に重要である。
【０００７】上記のようにＲＦＱ加速器５６をイオン注
入装置に組み入れて産業利用する場合、加速対象のイオ
ンビームの純度を高める必要があり、このため、質量分
解能の大きな、すなわち曲率半径の大きな分析マグネッ
ト５３を使用する必要がある。この結果、イオン源５２
からＲＦＱ加速器５６の入口までのビーム光学軸の距離
は必然的に長くなってしまう。
入装置に組み入れて産業利用する場合、加速対象のイオ
ンビームの純度を高める必要があり、このため、質量分
解能の大きな、すなわち曲率半径の大きな分析マグネッ
ト５３を使用する必要がある。この結果、イオン源５２
からＲＦＱ加速器５６の入口までのビーム光学軸の距離
は必然的に長くなってしまう。
【０００８】また、イオンビームの速度が比較的高い場
合にはあまり問題にならないが、イオン源５２からＲＦ
Ｑ加速器５６の入口までのイオンビーム輸送系を通過す
るイオンビームの速度が比較的低い場合（例えば、エネ
ルギーが３０ｋｅＶのＢ+ ビームの場合）、その空間電
荷効果が無視できなくなる。すなわち、正に帯電したイ
オンが真空中の静止残留ガス（ある程度のエネルギーで
輸送されるイオンビームから見た残留ガスは静止してい
る様に見える）と衝突すると、残留ガスを構成している
原子あるいは分子はイオン化される。この場合、正にイ
オン化されればイオンビームの空間電荷によってはじき
飛ばされ、イオン化にともなって発生した電子はビーム
の正ポテンシャルに捕獲される。この過程が自然に発生
し、正イオンビームが捕獲電子によって電気的に完全に
中和している様な状態を保てば、ビーム自身の空間電荷
による発散は原理的に皆無に抑えることができる。しか
しながら、正イオンビーム中に電子が全くあるいは殆ど
無く、ビームの中和が保たれていない状態になれば、ビ
ーム輸送中にビームが大きく広がってしまう。
合にはあまり問題にならないが、イオン源５２からＲＦ
Ｑ加速器５６の入口までのイオンビーム輸送系を通過す
るイオンビームの速度が比較的低い場合（例えば、エネ
ルギーが３０ｋｅＶのＢ+ ビームの場合）、その空間電
荷効果が無視できなくなる。すなわち、正に帯電したイ
オンが真空中の静止残留ガス（ある程度のエネルギーで
輸送されるイオンビームから見た残留ガスは静止してい
る様に見える）と衝突すると、残留ガスを構成している
原子あるいは分子はイオン化される。この場合、正にイ
オン化されればイオンビームの空間電荷によってはじき
飛ばされ、イオン化にともなって発生した電子はビーム
の正ポテンシャルに捕獲される。この過程が自然に発生
し、正イオンビームが捕獲電子によって電気的に完全に
中和している様な状態を保てば、ビーム自身の空間電荷
による発散は原理的に皆無に抑えることができる。しか
しながら、正イオンビーム中に電子が全くあるいは殆ど
無く、ビームの中和が保たれていない状態になれば、ビ
ーム輸送中にビームが大きく広がってしまう。
【０００９】上記のような正イオンビーム中に電子が全
く（あるいは殆ど）無くなる現象は、以下の理由によ
る。すなわち、ビーム中の捕獲電子のエネルギーは高々
数ｅＶと小さく、いわばふわふわと正イオンビームでつ
くられたポテンシャルの谷の中を行ったり来たりさまよ
っている様なものである。このような状態なので、ビー
ムラインにＲＦＱ加速器５６のように原理的に電界加速
型の加速器があると、その加速器の電極電圧がビーム中
の捕獲電子を引っ張り出せる程の強い電界を形成し、電
子はその電界にそってビーム外に全てはき出され、加速
器の電極に激突する。この結果、イオンビームは捕獲電
子を失って電気的中和を完全に乱してしまい、ビーム自
身の空間電荷によって発散するのである。
く（あるいは殆ど）無くなる現象は、以下の理由によ
る。すなわち、ビーム中の捕獲電子のエネルギーは高々
数ｅＶと小さく、いわばふわふわと正イオンビームでつ
くられたポテンシャルの谷の中を行ったり来たりさまよ
っている様なものである。このような状態なので、ビー
ムラインにＲＦＱ加速器５６のように原理的に電界加速
型の加速器があると、その加速器の電極電圧がビーム中
の捕獲電子を引っ張り出せる程の強い電界を形成し、電
子はその電界にそってビーム外に全てはき出され、加速
器の電極に激突する。この結果、イオンビームは捕獲電
子を失って電気的中和を完全に乱してしまい、ビーム自
身の空間電荷によって発散するのである。
【００１０】この様なＲＦＱ加速器５６に起因する空間
電荷効果は、上述したように曲率半径の大きな分析マグ
ネット５３を使用することによって長くなってしまった
ビームラインとも関連して、ビームを著しく広げてしま
う。この結果、ＲＦＱ加速器５６の入口よりもビームの
方が大きくなってしまい、ＲＦＱ加速器５６へ入射する
ビーム量が低減してしまう。例えば、イオン源５２から
ＲＦＱ加速器５６の入口までの距離が2.５ｍであり、上
記のようにＲＦＱ加速器５６に吸い取られてイオンビー
ム中に電子が全くなくなってしまった場合、そのビーム
径は、ＲＦＱ加速器５６の入口において、イオン源５２
から引き出された直後より４倍にも拡大する。これはビ
ームの電流密度にして１／１６の減少となり、ＲＦＱ加
速器５６で加速できるビーム量は著しく低下する。
電荷効果は、上述したように曲率半径の大きな分析マグ
ネット５３を使用することによって長くなってしまった
ビームラインとも関連して、ビームを著しく広げてしま
う。この結果、ＲＦＱ加速器５６の入口よりもビームの
方が大きくなってしまい、ＲＦＱ加速器５６へ入射する
ビーム量が低減してしまう。例えば、イオン源５２から
ＲＦＱ加速器５６の入口までの距離が2.５ｍであり、上
記のようにＲＦＱ加速器５６に吸い取られてイオンビー
ム中に電子が全くなくなってしまった場合、そのビーム
径は、ＲＦＱ加速器５６の入口において、イオン源５２
から引き出された直後より４倍にも拡大する。これはビ
ームの電流密度にして１／１６の減少となり、ＲＦＱ加
速器５６で加速できるビーム量は著しく低下する。
【００１１】本発明は、上記に鑑みなされたものであ
り、その目的は、加速器入射前のイオンビームの中性化
を妨げることなく、ビームの発散を抑制できる高周波型
荷電粒子加速器を提供することにある。
り、その目的は、加速器入射前のイオンビームの中性化
を妨げることなく、ビームの発散を抑制できる高周波型
荷電粒子加速器を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明に係る高周波型荷
電粒子加速器は、ビーム入射口から入射した荷電粒子ビ
ームを電界によって加速するものであって、以下の手段
が講じられていることを特徴としている。
電粒子加速器は、ビーム入射口から入射した荷電粒子ビ
ームを電界によって加速するものであって、以下の手段
が講じられていることを特徴としている。
【００１３】すなわち、該高周波型荷電粒子加速器のビ
ーム入射口の近傍に負電位の電子サプレッサ電極が設け
られ、この電子サプレッサ電極が、高周波型荷電粒子加
速器よりも上流側の空間における荷電粒子ビーム中の捕
獲電子が高周波型荷電粒子加速器に吸い込まれるのを防
止する電位障壁となる。
ーム入射口の近傍に負電位の電子サプレッサ電極が設け
られ、この電子サプレッサ電極が、高周波型荷電粒子加
速器よりも上流側の空間における荷電粒子ビーム中の捕
獲電子が高周波型荷電粒子加速器に吸い込まれるのを防
止する電位障壁となる。
【００１４】
【作用】上記の構成によれば、高周波型荷電粒子加速器
のビーム入射口の近傍には負電位の電子サプレッサ電極
が設置されており、これがイオンビーム中の捕獲電子に
対する電位障壁となり、電子がイオンビームから離れて
高周波型荷電粒子加速器へ吸い込まれるのを防止する。
これにより、高周波型荷電粒子加速器の上流側では、電
子がイオンビーム中にとどまり、イオンビームは電気的
中性を維持することができるので、ビーム自身の空間電
荷による発散は殆ど生じない。
のビーム入射口の近傍には負電位の電子サプレッサ電極
が設置されており、これがイオンビーム中の捕獲電子に
対する電位障壁となり、電子がイオンビームから離れて
高周波型荷電粒子加速器へ吸い込まれるのを防止する。
これにより、高周波型荷電粒子加速器の上流側では、電
子がイオンビーム中にとどまり、イオンビームは電気的
中性を維持することができるので、ビーム自身の空間電
荷による発散は殆ど生じない。
【００１５】
【実施例】本発明の一実施例について図１および図２に
基づいて説明すれば、以下の通りである。
基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００１６】本実施例に係る高周波型荷電粒子加速装置
としての高周波４重極型線形加速器（以下、ＲＦＱ加速
器と称する）は、高エネルギーイオン注入装置に組み込
まれ、図１に示すように、該イオン注入装置のイオンビ
ーム発生部１の後段に設置される。
としての高周波４重極型線形加速器（以下、ＲＦＱ加速
器と称する）は、高エネルギーイオン注入装置に組み込
まれ、図１に示すように、該イオン注入装置のイオンビ
ーム発生部１の後段に設置される。
【００１７】ＲＦＱ加速器６へのイオンビーム入射系を
なす上記イオンビーム発生部１は、イオン源物質をイオ
ン化してビームとして引き出すイオン源２、磁界を用い
た質量分析法により所望のイオンのみを選択的に取り出
す分析マグネット３、ＲＦＱ加速器６へ入射するビーム
量の効率を高めるために質量分析後のイオンビームを集
束させる集束レンズ系４、および上記各部位２〜４に電
力を供給する高電圧電源部５を有している。
なす上記イオンビーム発生部１は、イオン源物質をイオ
ン化してビームとして引き出すイオン源２、磁界を用い
た質量分析法により所望のイオンのみを選択的に取り出
す分析マグネット３、ＲＦＱ加速器６へ入射するビーム
量の効率を高めるために質量分析後のイオンビームを集
束させる集束レンズ系４、および上記各部位２〜４に電
力を供給する高電圧電源部５を有している。
【００１８】上記イオン源２としては、フリーマン型イ
オン源等の一般的なものを使用できる。上記分析マグネ
ット３は９０°偏向二極子電磁石であり、ＲＦＱ加速器
６へのビーム入射に際して適正なビーム特性（ビームの
大きさ、広がり具合）が得られるように、六極補正部を
備えている。上記集束レンズ系４は、４つの四極子電磁
石とアインツェルレンズとから構成されている。
オン源等の一般的なものを使用できる。上記分析マグネ
ット３は９０°偏向二極子電磁石であり、ＲＦＱ加速器
６へのビーム入射に際して適正なビーム特性（ビームの
大きさ、広がり具合）が得られるように、六極補正部を
備えている。上記集束レンズ系４は、４つの四極子電磁
石とアインツェルレンズとから構成されている。
【００１９】上記ＲＦＱ加速器６は、ビーム光学軸の近
傍に加速電場を形成する共振構造をなすものであり、真
空チャンバ６ａと、該真空チャンバ６ａ内に設けられ、
ビーム光学軸のまわりに等間隔で配置された４重極電極
６ｂとを備えている。この４重極電極６ｂにおける各電
極の対向面には、イオンの進行方向と直角な方向に４重
極電界を形成するためのモジュレーションが形成されて
いる（各電極の対向面が波状に加工されている）。ま
た、上記４重極電極６ｂのビーム入射部付近には、ビー
ムを加速し易いように集群（バンチ）するバンチ部が形
成されている。
傍に加速電場を形成する共振構造をなすものであり、真
空チャンバ６ａと、該真空チャンバ６ａ内に設けられ、
ビーム光学軸のまわりに等間隔で配置された４重極電極
６ｂとを備えている。この４重極電極６ｂにおける各電
極の対向面には、イオンの進行方向と直角な方向に４重
極電界を形成するためのモジュレーションが形成されて
いる（各電極の対向面が波状に加工されている）。ま
た、上記４重極電極６ｂのビーム入射部付近には、ビー
ムを加速し易いように集群（バンチ）するバンチ部が形
成されている。
【００２０】また、上記ＲＦＱ加速器６には、図示しな
い高周波電源より所定周波数の高周波電力が供給される
ようになっている。ＲＦＱ加速器６に高周波電力を供給
すれば共振し、イオンの進行方向と直角な方向に４重極
電界が形成され、ビーム入射部でバンチされたビームが
集束されながら加速される。
い高周波電源より所定周波数の高周波電力が供給される
ようになっている。ＲＦＱ加速器６に高周波電力を供給
すれば共振し、イオンの進行方向と直角な方向に４重極
電界が形成され、ビーム入射部でバンチされたビームが
集束されながら加速される。
【００２１】上記ＲＦＱ加速器６のビーム入射口（以
下、単に入口と称する）の近傍には、電源１０より負の
サプレッサ電圧が印加されて負電位に保持された電子サ
プレッサ電極９が設けられている。この電子サプレッサ
電極９は、中央にビーム通過孔を有するリング形状の電
極である。この電子サプレッサ電極９は、ＲＦＱ加速器
６の入口になるべく近い所に設けられることが望まし
く、絶縁支持部材によって電子サプレッサ電極９の入口
に取り付けられている。この電子サプレッサ電極９は、
ＲＦＱ加速器６よりも上流側の空間に存在する電子がＲ
ＦＱ加速器６に吸い込まれるのを防止する電位障壁とな
る。
下、単に入口と称する）の近傍には、電源１０より負の
サプレッサ電圧が印加されて負電位に保持された電子サ
プレッサ電極９が設けられている。この電子サプレッサ
電極９は、中央にビーム通過孔を有するリング形状の電
極である。この電子サプレッサ電極９は、ＲＦＱ加速器
６の入口になるべく近い所に設けられることが望まし
く、絶縁支持部材によって電子サプレッサ電極９の入口
に取り付けられている。この電子サプレッサ電極９は、
ＲＦＱ加速器６よりも上流側の空間に存在する電子がＲ
ＦＱ加速器６に吸い込まれるのを防止する電位障壁とな
る。
【００２２】上記ＲＦＱ加速器６の下流側には、所望の
エネルギーを持つイオンを選別するエネルギーフィルタ
７と、半導体ウエハ等のイオン注入対象物がセットされ
て注入処理が行われるエンドステーション８とがこの順
に設けられている。
エネルギーを持つイオンを選別するエネルギーフィルタ
７と、半導体ウエハ等のイオン注入対象物がセットされ
て注入処理が行われるエンドステーション８とがこの順
に設けられている。
【００２３】上記の構成において、本ＲＦＱ加速器６を
適用した高エネルギーイオン注入装置の動作を以下に説
明する。
適用した高エネルギーイオン注入装置の動作を以下に説
明する。
【００２４】イオン源２から電界によって引き出された
正極性のイオンビームは、分析マグネット３にて質量分
析され、特定イオンからなるビームにされた後、集束レ
ンズ系４にて集束されてＲＦＱ加速器６へ入射する。
正極性のイオンビームは、分析マグネット３にて質量分
析され、特定イオンからなるビームにされた後、集束レ
ンズ系４にて集束されてＲＦＱ加速器６へ入射する。
【００２５】上記ＲＦＱ加速器６の入口側には負電位の
電子サプレッサ電極９が設置されており、これがイオン
ビーム中の捕獲電子に対する電位障壁となり、その電子
がイオンビームから離れてＲＦＱ加速器６の４重極電極
６ｂへ吸い込まれるのを防止する。これにより、ＲＦＱ
加速器６の上流側では、電子がイオンビーム中にとどま
り、イオンビームは電気的中性を維持することができる
ので、ビーム自身の空間電荷による発散が殆ど生じるこ
とはない。この結果、イオンビームは適度に集束された
状態でＲＦＱ加速器６へ入射することになる。
電子サプレッサ電極９が設置されており、これがイオン
ビーム中の捕獲電子に対する電位障壁となり、その電子
がイオンビームから離れてＲＦＱ加速器６の４重極電極
６ｂへ吸い込まれるのを防止する。これにより、ＲＦＱ
加速器６の上流側では、電子がイオンビーム中にとどま
り、イオンビームは電気的中性を維持することができる
ので、ビーム自身の空間電荷による発散が殆ど生じるこ
とはない。この結果、イオンビームは適度に集束された
状態でＲＦＱ加速器６へ入射することになる。
【００２６】この後、ＲＦＱ加速器６にて加速されたイ
オンは、エネルギーフィルタ７にて所望のエネルギーを
持つイオンのみが選別され、エンドステーション８にセ
ットされた図示しない半導体ウエハ等のイオン注入対象
物に照射される。
オンは、エネルギーフィルタ７にて所望のエネルギーを
持つイオンのみが選別され、エンドステーション８にセ
ットされた図示しない半導体ウエハ等のイオン注入対象
物に照射される。
【００２７】尚、ＲＦＱ加速器６のビーム出射口側には
電子サプレッサ電極を設けていないため、ＲＦＱ加速器
６の下流側の空間に存在する電子がＲＦＱ加速器６に吸
い込まれることになるが、ＲＦＱ加速器６を出射したビ
ームは加速されて高速になっているので、空間電荷効果
による影響は殆どない。
電子サプレッサ電極を設けていないため、ＲＦＱ加速器
６の下流側の空間に存在する電子がＲＦＱ加速器６に吸
い込まれることになるが、ＲＦＱ加速器６を出射したビ
ームは加速されて高速になっているので、空間電荷効果
による影響は殆どない。
【００２８】ここで、イオンビームのエンベロープ（ビ
ーム粒子個別ではなく全体で見たときの一番外側の境界
線）がビーム中の電子の有無によってどの様に異なるか
を示す。図２に示すように、ビーム光学軸ｚ上のある位
置におけるビームの半径をｒ0 、この位置よりも下流側
のビームの半径をｒm とすると、 ｒm ／ｒ0 ＝１＋0.４８ｋ（ｚ／ｒ0 ）2 ・・・（１） となる。ここで、上式（１）中のβは（イオンの速度／
光の速度）、ｋは下式（２）の関係を有する定数である
（Ｉはビーム電流）。
ーム粒子個別ではなく全体で見たときの一番外側の境界
線）がビーム中の電子の有無によってどの様に異なるか
を示す。図２に示すように、ビーム光学軸ｚ上のある位
置におけるビームの半径をｒ0 、この位置よりも下流側
のビームの半径をｒm とすると、 ｒm ／ｒ0 ＝１＋0.４８ｋ（ｚ／ｒ0 ）2 ・・・（１） となる。ここで、上式（１）中のβは（イオンの速度／
光の速度）、ｋは下式（２）の関係を有する定数である
（Ｉはビーム電流）。
【００２９】 ｋ∝（Ｉ／β3 ）（１−ｆe ） ・・・（２） ｆe ＝０：イオンビーム中に電子が無いとき ｆe ＝１：イオンビームが完全中和状態のとき 例えば、半径ｒ0 ＝１ｃｍ、ビーム電流Ｉ＝１ｍＡ、エ
ネルギー＝３０ｋｅＶのＢ+ ビームであれば、電子によ
る中和が無い場合（ｆe ＝０のとき）、１ｍの無電界空
間を進む間にビームの径は二倍になる。一般に、イオン
ビームの速度が遅く、相対論を考えに入れなくてもよい
場合、ビームの径はその質量に関係なくβ-3に比例して
広がるので、ビームの中性化が重要であることが認識さ
れる。
ネルギー＝３０ｋｅＶのＢ+ ビームであれば、電子によ
る中和が無い場合（ｆe ＝０のとき）、１ｍの無電界空
間を進む間にビームの径は二倍になる。一般に、イオン
ビームの速度が遅く、相対論を考えに入れなくてもよい
場合、ビームの径はその質量に関係なくβ-3に比例して
広がるので、ビームの中性化が重要であることが認識さ
れる。
【００３０】以上のように、本実施例に係るＲＦＱ加速
器６は、ビーム入射口から入射したイオンビームを電界
によって加速するものであって、ビーム入射口の近傍に
負電位の電子サプレッサ電極９が設けられている構成で
ある。
器６は、ビーム入射口から入射したイオンビームを電界
によって加速するものであって、ビーム入射口の近傍に
負電位の電子サプレッサ電極９が設けられている構成で
ある。
【００３１】これにより、ＲＦＱ加速器６の上流側で
は、電子がイオンビーム中にとどまり、イオンビームは
電気的中性を維持するので、ビーム自身の空間電荷によ
る発散を防ぐことができ、ＲＦＱ加速器６への入射ビー
ム量の低減を回避できる。
は、電子がイオンビーム中にとどまり、イオンビームは
電気的中性を維持するので、ビーム自身の空間電荷によ
る発散を防ぐことができ、ＲＦＱ加速器６への入射ビー
ム量の低減を回避できる。
【００３２】また、本実施例に係るイオン注入装置は、
上記の電子サプレッサ電極９を有するＲＦＱ加速器６を
備えていることを特徴としている。
上記の電子サプレッサ電極９を有するＲＦＱ加速器６を
備えていることを特徴としている。
【００３３】前述のように、従来物理実験に用いられて
いたＲＦＱ加速器をイオン注入装置に組み入れて産業利
用する場合、加速対象のイオンビームの純度を高める必
要があり、曲率半径の大きな分析マグネットが使用さ
れ、イオン源からＲＦＱ加速器の入口までのビーム光学
軸の距離は、通常の実験に用いられる距離よりも長くな
る。また、イオン注入装置では電流の多い重イオンの加
速を要求されることからも、ＲＦＱ加速器６へ入射する
前のイオンビームの中性化が特に重要であり、本実施例
のＲＦＱ加速器６のイオン注入装置への適用が非常に有
効である。
いたＲＦＱ加速器をイオン注入装置に組み入れて産業利
用する場合、加速対象のイオンビームの純度を高める必
要があり、曲率半径の大きな分析マグネットが使用さ
れ、イオン源からＲＦＱ加速器の入口までのビーム光学
軸の距離は、通常の実験に用いられる距離よりも長くな
る。また、イオン注入装置では電流の多い重イオンの加
速を要求されることからも、ＲＦＱ加速器６へ入射する
前のイオンビームの中性化が特に重要であり、本実施例
のＲＦＱ加速器６のイオン注入装置への適用が非常に有
効である。
【００３４】また、従来物理実験に用いられていたＲＦ
Ｑ加速器を本実施例のようにイオン注入装置に取り入れ
て産業利用へと発展するには、高いビーム電流値が要求
されるのは必須である。ＲＦＱ加速器を応用したイオン
注入システムは、特にＭｅＶエネルギー領域でのイオン
注入に適したシステムとして非常に有効であり、このイ
オン注入システムに本実施例のＲＦＱ加速器６を適用す
れば、ビームラインにＲＦＱ加速器６を設けたことによ
るビーム電流損失が最小限に抑えられ、ＲＦＱ加速器６
のビーム透過率が高くなり、注入位置（ターゲット位
置）において高いビーム電流値を得ることができ、高ド
ーズイオン注入に適したシステムを構築することができ
る。
Ｑ加速器を本実施例のようにイオン注入装置に取り入れ
て産業利用へと発展するには、高いビーム電流値が要求
されるのは必須である。ＲＦＱ加速器を応用したイオン
注入システムは、特にＭｅＶエネルギー領域でのイオン
注入に適したシステムとして非常に有効であり、このイ
オン注入システムに本実施例のＲＦＱ加速器６を適用す
れば、ビームラインにＲＦＱ加速器６を設けたことによ
るビーム電流損失が最小限に抑えられ、ＲＦＱ加速器６
のビーム透過率が高くなり、注入位置（ターゲット位
置）において高いビーム電流値を得ることができ、高ド
ーズイオン注入に適したシステムを構築することができ
る。
【００３５】上記実施例は、あくまでも、本発明の技術
内容を明らかにするものであって、そのような具体例に
のみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発
明の精神と特許請求の範囲内で、いろいろと変更して実
施することができるものである。
内容を明らかにするものであって、そのような具体例に
のみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発
明の精神と特許請求の範囲内で、いろいろと変更して実
施することができるものである。
【００３６】
【発明の効果】本発明の高周波型荷電粒子加速器は、以
上のように、入射した荷電粒子ビームを電界によって加
速するものであって、前記高周波型荷電粒子加速器のビ
ーム入射口の近傍に負電位の電子サプレッサ電極が設け
られ、この電子サプレッサ電極が、高周波型荷電粒子加
速器よりも上流側の空間における荷電粒子ビーム中の捕
獲電子が高周波型荷電粒子加速器に吸い込まれるのを防
止する電位障壁となる構成である。
上のように、入射した荷電粒子ビームを電界によって加
速するものであって、前記高周波型荷電粒子加速器のビ
ーム入射口の近傍に負電位の電子サプレッサ電極が設け
られ、この電子サプレッサ電極が、高周波型荷電粒子加
速器よりも上流側の空間における荷電粒子ビーム中の捕
獲電子が高周波型荷電粒子加速器に吸い込まれるのを防
止する電位障壁となる構成である。
【００３７】それゆえ、高周波型荷電粒子加速器の上流
側では、電子がイオンビームから離れて加速器内へ吸い
込まれるのを防止できるので、加速器入射前のイオンビ
ームの中性化を妨げることなく、ビームの発散を抑制で
きるという効果を奏する。
側では、電子がイオンビームから離れて加速器内へ吸い
込まれるのを防止できるので、加速器入射前のイオンビ
ームの中性化を妨げることなく、ビームの発散を抑制で
きるという効果を奏する。
【図１】本発明の一実施例を示すものであり、ＲＦＱ加
速器を適用した高エネルギーイオン注入装置の概略構成
図である。
速器を適用した高エネルギーイオン注入装置の概略構成
図である。
【図２】イオンビームのエンベロープを説明するための
説明図である。
説明図である。
【図３】従来のＲＦＱ加速器を適用した高エネルギーイ
オン注入装置の概略構成図である。
オン注入装置の概略構成図である。
１ イオンビーム発生部 ２ イオン源 ３ 分析マグネット ４ 集束レンズ系 ６ ＲＦＱ加速器（高周波型荷電粒子加速器） ９ 電子サプレッサ電極 １０ 電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−13014（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−279900（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−245500（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−112650（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−121656（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−314917（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−329249（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−47300（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−43899（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05H 9/00
Claims (1)
- 【請求項１】入射した荷電粒子ビームを電界によって加
速する高周波型荷電粒子加速器において、前記高周波型荷電粒子加速器の ビーム入射口の近傍に負
電位の電子サプレッサ電極が設けられ、この電子サプレ
ッサ電極が、高周波型荷電粒子加速器よりも上流側の空
間における荷電粒子ビーム中の捕獲電子が高周波型荷電
粒子加速器に吸い込まれるのを防止する電位障壁となる
ことを特徴とする高周波型荷電粒子加速器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27785394A JP3341497B2 (ja) | 1994-11-11 | 1994-11-11 | 高周波型荷電粒子加速器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27785394A JP3341497B2 (ja) | 1994-11-11 | 1994-11-11 | 高周波型荷電粒子加速器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08138894A JPH08138894A (ja) | 1996-05-31 |
| JP3341497B2 true JP3341497B2 (ja) | 2002-11-05 |
Family
ID=17589194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27785394A Expired - Fee Related JP3341497B2 (ja) | 1994-11-11 | 1994-11-11 | 高周波型荷電粒子加速器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3341497B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105120590B (zh) * | 2015-09-11 | 2018-07-24 | 北京大学 | 一种医用放射性同位素生产系统 |
-
1994
- 1994-11-11 JP JP27785394A patent/JP3341497B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08138894A (ja) | 1996-05-31 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |