JPH01279556A - 質量分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、イオン注入装置、表面分析装置等のイオンビ
ームを使用するイオン装置に適用される質量分離装置に
関する。

（従来の技術） 従来、質量分離装置として、イオン源から射出されるイ
オンビームを、質量分析マグネット、アパーチャー、加
速管及び磁気四重極レンズを順次介して後方の２枚のス
リット間に結像させるようにしたものが知られており、
該質量分離装置で特定のイオンを分離すると共にそのエ
ネルギーとビーム形状を調整したイオンビームとし、こ
れを例えば基板の表面へ入射するように導くことが行な
われている。

（発明が解決しようとする課＠） 前記のような質量分離装置はイオンビームが空間電荷に
より拡がり、質量分析マグネットの仮想物点の位置が数
（至）前方へと移動する不都合があり、正確にビーム形
状を：Ｊ３＋！！出来ない欠点がある。またイオン源が
複数個交換して用いられ仝場合には、イオン源の位置が
質量分析マグネットの物点の位置から微少なずれを生じ
、更に該マグネットの端縁磁場の影響によっても該物点
の位置がずれる欠点がある。

本発明は、前記形式の質量分離装置の質量分析マグネッ
トの物心の位置を調整して正確なビーム形状を得ること
を可能にすることを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明では、イオン源から射出されるイオンビームを、
質量分析マグネット、アパーチャー、加速管及び磁気四
重極レンズを介して後方の２枚のスリット間に結像させ
るようにしたものに於いて、該イオン源と質量分析マグ
ネットの間に印加電圧を可変としたアインツエルレンズ
を設けたことにより、前記目的を達成するようにした。

（作　用） イオン源に於いて発生するイオンは、イオン源から引出
電極によりイオンビームとして引き出され、引き出され
たイオンビームは質量分離装置により特定のイオン種の
みが精選されると共にイオンビーム形状が整形されて例
えば基板に入射する。該質量分離装置に於ては、イオン
源からのイオンビームは直接質量分析マグネットに入り
、そこで特定のイオン種のみを選別すると共にビーム形
状を整え、続いてアパーチャー、加速管、磁気四重極レ
ンズを介して後方の２枚のスリット間に於いて結像され
、更に後方の基板へと導かれるが、該イオンビームは質
量分析マグネットの端縁磁場や空間電荷の作用などによ
り有効物点が該マグネットの物点に一致しない不都合が
ある。そこで質量分析マグネットとその前方のイオン源
との間にアインツエルレンズを設けてこれの印加電圧を
可変とするようにし、質量分析マグネットに入るイオン
ビームの拡散を該レンズに加えられた電圧により防ぎ、
質量分析マグネットの物点の狂いを補正するようにした
。これにより質量分離装置に加速減速電極がなくともイ
オンビームが拡散せず正確な形状で基板に入射させるこ
とが出来る。

（実施例） 本発明の実施例を別紙図面に基づき説明するに、第１図
に於いて符号り１）はデュオプラズマトロン型等のイオ
ン源、（２）は該イオン源（１）の内部で発生するイオ
ンを引出口（３）を介してビーム状に引出す引出電極、
（４）は引き出されたイオンビームの特定のイオン種の
みを精選すると共にそのビーム形状を所定の寸法に整形
し、その後方の基板へと導く質量分離装置である。該質
量分離装置（４）は前方に２重収束型の質量分析マグネ
ット（５）を備え、該マグネット（５）の物点の位置に
アパーチャー（６）が設けられ、更に該アパーチャー（
６）の後方に加速管（７）及びトリブレットの磁気圏！
］２極レンズ（８）を順次設け、該磁気四重極レンズ（
８）の焦点はその後方に設けたスリット（９）　（ＩＧ
の中間となるように調整したもので構成される。

（ＩＩ）　ｏはスリット（９）の前後に設けたスイッチ
マグネットと偏向マグネットを示し、これらのマグネッ
ト（Ｉｖ（＋２１は長焦点レンズで構成され、イオンビ
ームの集束には寄与しない。

以上の構成は、従来のものと略同様であり、イオン源（
１）から質量分離装置（４）に入るイオンビームａ３は
、空中電荷や質量分析マグネット（５）の端縁磁場によ
り、或はイオン源（１）の着脱交換による取付位置の微
小な変化により、例えば点線で示すように拡散して分析
マグネット（５）に入り、アパーチャ（６）の位置で物
点を結ばず、更に加速管〈７）以後に於ても拡散が続き
、基板へ正確なビーム形状で入射させ得ない。

本発明に於ては質量分析マグネット（５）の前方にアイ
ンツエルレンズａ＠を設け、該レンズ（Ｉ４）の印加電
圧を可変とすることによりイオンビーム（１３の拡散を
制御し、予定の位置に物点が位置するように調整するこ
とが出来、質量分離装置（４）から基板へと入射するイ
オンビームの形状が整形されるので、拡散によるイオン
のロスがなく大きなイオン電流を得ることが出来る。

該アインツエルレンズａΦの電位の詳細は例えば第２図
の曲線Ａで示す如くであり、電極（１４ａ）（１４ａ）
に電源から可変の電位を与えることによりイオンビーム
（１３の拡散が制御される。

その具体的実施例を述べると、イオン源（１）を射出角
１．２６以下、エミツタンス−６０龍・ｒａ　ｒａｄ以
下でイオンビーム（１３を射出するものとし、２型巣束
型の質量分析マグネット（５）は入射角、出射角ともに
３２″でそのボール・ピースの端から前後の８８０ｍ＋
ｅの位置に焦点を結ぶものを用いる。

この場合、アインツエルレンズａ＠がないとイオビーム
の空間電荷による拡がりにより、分析マグネット（５）
の端縁磁場の影響により或は複数種類のイオンソースを
使う場合のイオン源（１）の交換に伴う位置ずれにより
、イオンビームの仮想的な物点（焦点）は数■前方へ移
動するが、アインツエルレンズａ＠を設けることにより
その移動を補正出来る。該イオン源（１）からエネルギ
ー２５ＫＶ、１００　＃Ａのニッケルイオンが射出され
る場合、アインツエルレンズ（＋４１がないと分析マグ
ネット（５）のポールピース端の前後の７３５ｍｍの位
置に仮想的な物点が存するが、アインツエルレンズｑΦ
を設けてこれへ７．５ＫＶの電圧を印加すると、仮想物
点は５５關短（なり、分析レンズ（５）の物点に合致さ
せることが出来た。尚、アインツエルレンズａΦに印加
する電圧は物点のずれの長さに応じて任意に可変される
。

物点の位置にはアパーチャー（６）が配置され、これを
出たビームは加速管（Ｄで最大４００ＫＶまで加速され
、トリブレットの磁気四重極レンズ（８）に入る。該レ
ンズ（８）はその両端のコイルを最大ＩＢ９０ａｔ／　
ｐｏｌｅ、中心のコイルを１９０５ａｔ／　ｐｏｌｅ。

長さ７２０ｍｒｓに構成した。加速管（７）の加速電圧
の違いによる磁気四垂極レンズ（８）の見かけ上の物点
の位置のずれは、最大１４０ｍｍにもなるので、該レン
ズ（８）に流す電流を調整してマツチングをとる。

加速管（７）と磁気四重極レンズ（８）によりスリット
（９）　ＣＩＧ間に結像したビームは、スリット（１０
がら射出する時、角度は最大１／２００　ｒａｄ（０，
０２８７″）となり、エミツタンスは〜５ｏｍＩｌｌｌ
ｌｌｒａｄＪｖとなる。このときスイッチングマグネッ
ト０１）及び偏向マグネット■は長焦点レンズであるの
でビームの集束に寄与しない。

（発明の効果） 以上のように本発明によるときは、質量分離装置に於て
、質量分析マグネットの前方にアインツエルレンズを設
け、これへの電圧を制御して該質量分析マグネットの物
点の位置ずれを補正するようにしたので、イオンビーム
形状を調整出来１ビーム拡散によるロスの少ないイオン
ビームが得られ、効率良くイオンを利用出来る効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明線図、第２図はアインツエ
ルレンズの電位の線図を示す。 （１）・・・イオン源　　　　　（４）・・・質量分離
装置（５）・・・質量分析マグネット　　（６）・・・
アパーチャー（７）・・・加速管　　　　　　（８）・
・・磁気四重極レンズ（９）　（ＩＯ・・・スリット　
　　　（１３・・・イオンビーム０４１・・・アインツ
エルレンズ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. イオン源から射出されるイオンビームを、質量分析マグ
   ネット、アパーチャー、加速管及び磁気四重極レンズを
   介して後方の２枚のスリット間に結像させるようにした
   ものに於いて、該イオン源と質量分析マグネットの間に
   印加電圧を可変としたアインツェルレンズを設けたこと
   を特徴とする質量分離装置。