JPH01501187A - イオンビーム高速平行走査装置および方法 - 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】 非一様磁場のダイポール磁気レンズを有するイオンビーム高速平行走査装置。

本発明は、　Ｂｅｒｒｉａｎ等の米国特許出願第８４９７８６号（出願臼１９８ ６年４月９日１発明の名称「イオンビーム高速平行走査１）に開示されている” 模型の一定一様磁場”の変形として利用可能な磁気レンズに関する。前記米国特 許の明細書における模型磁石は、その磁場が磁極内部のどこでも同じであるよう なタイプの磁石を意図している。

磁極の横型外形の結果として、ある点がら発したイオンの軌跡が偏向され、それ により磁石から現れるすべてのイオンが互いに平行になる。事実、磁石がレンズ として機能し、磁石の異なる場所で入射したイオンは同−磁場内で異なる行程長 を有し、従って異なる角度に偏向される。

本明細書で開示するレンズとしての磁石の場合には。

イオンはその入射点によって異なる角度に反射されるが。

磁場領域内で同一の行程長を有するという点において模型磁石と異なる。この場 合における偏向角の変化は、磁石の異なる場所においては磁場が異なるという事 実に因るものである０間隙の中央平面に垂直な方向から見た場合に、磁気ボール は長方形である。しがし１間隙の幅りは磁石の位置Ｘに沿って変化する。この幅 りの変化によって９間隙の磁場Ｂが、Ｂ（ｘ）＝　１／Ｄ（ｘ）に従って変化す る、第１−Ｖに長方形断面で間隙が変化するボールの形状を示す。

Ｘに関しての磁場の変動が以下の式で与えられると仮定する。　Ｂ（ｘ）　＝　 Ｂｅ（１＋　ａｘ　＋　ｂｘ”　＋　・・・・・）ここにＢｏはＸ＝Ｏにおける 磁場であり、　ａ、　ｂ、・・・は定数である。磁石の前方のある点から発する イオンが互いに平行に磁石から現れるようなプログラムによって。

Ｂｏおよび定数の値を計算することができる。プログラム”　Ｒａｙｔｒａｅｅ ”が多数のイオン線（ｒ−ｙ）の出射角度を計算し、平行の条件が要求される精 度に合致するまで定数ａ、　ｂ、・・・が調節される。このプログラムのリスト を資ｆ４Ａとして添付する。所望の磁場外形を達成するために。

間隙りは以下の式で与えられるべきである。

Ｄ　＝　Ｄｏ　（１＋　ａｘ　＋　ｂｘ’　＋　・・＝Ｊ−’Ｄのこの変化は、 第１図に示す各ボール上に適切な外形を機械加工することによって達成できる。

第２図は、ある点から発して、長方形非一様磁場磁石により偏向されたイオン軌 跡を示している。それにより。

磁石から出現する総ての軌跡が互いに平行になっている。

鋭い端部を有するボール間の磁場は実際のボール端部を越えて存在するというこ とは、　良く知られている（たとえば、１１．八、　Ｅｎｇｅ、のＲｅｖ、　Ｓ ｃｉ、　Ｉｎ５ｔｒｕ＋＊、　３５１９６４２７８を参照されたい）、荷電粒子 の偏向を計算する目的のために、　実効的磁場境界（ＥＦＢ）”を定義すること ができる。一般的に、ボール端部からＥＦＢｔでの距離Δはボール間隙りに比例 する。

上記文献に記述されているように、Δ　ζ０．０７　Ｄ　である、２つの異なる Ｄの値について、ボール端部からの距Ｍｚに伴う磁場Ｂの変化、およびＥＦＢの 位置を第３ａ図に示す、第４ａ図は、第１図の磁気ボールについての、ｘ−ｚ平 面内のＥＦＢの軌跡を示す、ＥＦＢはボール間隙外形の曲線に比例する曲線であ り、ボール間隙が大きいところで縁磁場の範囲も大きくなっている。故に。

録磁場内のイオン線の行程長は、磁石の異なる場所に対して異なる。このことは 、ボール外形を決定する定数ａ、ｂ、・・・の値を計算するときに考慮する必要 がある。

計算の手順は１次のように行う、まず、ＥＦＢ曲線を無視して定数の初期値を決 定する１次に曲線を考慮して。

満足な解が得られるまで計算を繰り返す。

本発明の他の実施例を第４図に示す、ここでは、縁磁場が磁場クランプ（ｆｉｅ ｌｃｌ　ＣＩＪＩすｓ）（鏡プレートとしても知られている）の手段によって閉 じ込められ、ＥＦＢは第４図の破線のようになる。磁場クランプの使用は。

従来から翼己述されている（上記文献を９照されたい）。

このようなりランプの効果は、クランプの間隙内部の非常に小さい値へと磁場を 閉じ込めることである。それにより、ボール間隙りや磁場Ｂ（第３ｂ図参照）と は独立に、ＥＦ’−Ｂを定位値に維持できる。磁場クランプの使用の結果として 、磁石両側のＥＦＢが線形および平行であると仮定して、ボールの所望形状を計 算することができる。このことにより計算が簡単になる。さらに、磁石を製造す る際に、磁場クランプの位置および形状を調節することによってＥＦＢの線形性 および平行性が保証される。

第５図は、上述の長方形非一様磁場磁石と、　Ｂｅｒｒｉａｎ等の特許出願に記 載した他の磁気的および静電的成分とを使用したイオン光学系を示す。

補正書の翻訳文提出＠（特許法第１８４条の７第１項）昭和６３年４月２１日 特許庁長官　小　川　邦　夫　殿 １、　特許出願の表示　ＰＣＴ／ＵＳ８７１０２１３５２、　発明の名称　非一 様磁場のダイポール磁気レンズを有するイオンビーム高速平行走査装置 ３、特許出願人 住　所　アメリカ合衆国マサチューセッツ州ビバリー、プリンパル・アベニュー １２３１ 名　称　イクリブス・イオン・テクノロジー・インコーホレイテッド 代表者　追　完 国　籍　アメリカ合衆国 ４、代　理　人 住　所　東京都港区西新橋１丁目６番２１号大和銀行虎ノ門ビルディング １９８７年１２月２８日 ７、　添付書類の目録 補正書の翻訳文　１　通 補正した請求の範囲 １、　以下の手段から成る。平行走査イオンビームをもたらす装置１ｉ！： Ａ、イオンビームの源； Ｂ、前記イオンビームを偏向して偏向イオンビームをもたらす、偏向手段；なら びに Ｃ１前記偏向イオンビームを偏向するための非一様磁場を設定するためのダイポ ール磁気レンズ手段であり。

該レンズ手段から出現した後の走査イオンビームの軌跡が第１の軸線に沿って平 行な連続配列となり、該レンズ手段が１対の磁気ボールから成り、該磁気ボール の各が前記走査イオンビームを含むビーム平面に平行な平面内で長方形断面であ り前記ビーム平面に垂直な平面内で間隙幅が変化するような、ダイポール磁気レ ンズ手段。

２、前記偏向手段が、前記イオンビームを発散するイオン軌跡を有する走査ビー ムへと偏向するための手段を含み； 前記ダイポール磁気レンズ手段が、前記走査発散イオン軌跡を、前記第１の軸線 とそれに交差する第２の軸線とによって決定される平面内で第１の軸線に沿って 延びる実質的に平行なイオン軌跡を有する走査ビームへと。

偏向し； 前記ダイポール磁気レンズ手段が１対の磁気ポールピースを含み、該ポールピー スの対向する表面がそれらの前記磁気ポールピースが画成する間隙が、前記第１ の軸線に沿って実質的に一様な長さの寸法を有し、前記ポールピース間の幅の寸 法が該間隙幅に交差する前記第２の軸線に沿った位置に従って変化し； 以て、前記磁気ポールピースがその間隙内に、第１の軸線に沿って実質的に一様 であり前Ｓ０第２の軸線に沿って選択的に変化する磁場を確立する； ことを特徴とする請求項１記載の装置。

３、　前記各ポールピースの前記長方形断面の一方側が前記第１の軸線に平行で あり、他方側が前記第１の軸線に交差する第２の軸線に平行に延びる；ことを特 徴とする請求項１記載の装置。

４、　前記磁気ポールピースが画成する前記間隙が、ｔｆＱ記第１の軸線に沿っ たどの点においても一様な間隙幅を有する； ことを特徴とする請求項１記載の装置。

５、　第１の軸線に沿って実質的に平行なイオン軌跡を有する走査イオンビーム をもたらすための請求項１記載の装置を動作させるための方法であって：発散イ オン軌跡を有する走査イオンビームを、前記第１の軸線に沿った方向に実質的に 一様な行程長を有する偏向磁場であって前記ビーム平面に平行で前記第１の軸線 に交差する一第２の軸線に沿った位置に従って変化する値を有する偏向磁場に晒 す段階； から成り。

前記の晒す段階が。

対向する表面の間に前記走査発散軌跡を通過させる間隙を画成する１対の磁気ボ ールをもたらす段階；ならびに 前記磁気ボールが前記第１の軸線および第２の軸線に垂直な方向に間隙を有し、 該間隙が前記第１の軸線に沿って実質的に一様であり前記第２の軸線に沿って徐 々に変化するように、前記磁気ボールを配置する段階；から成る。

ことを特徴とする方法。

６、　さらに、前記１対のポールピース間の磁場を実質的に前記間隙内に閉じ込 めるための手段；から成る請求項１記載の装置。

７、　さらに、前記１対のポールピース間の磁場の実効磁場境界を実質的に所定 の固定位置に維持するための磁場クランプ手段；　から成る請求項１記載の装置 。

国際調査報告

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．以下の手段から成る，平行走査イオンビームをもたらす装置： イオンビームの源； 前記イオンビームを偏向して偏向イオンビームをもたらす，偏向手段；ならびに 前記偏向イオンビームを偏向するための非一様磁場を設定するためのダイボール 磁気レンズ手段であり，該レンズ手段から出現した後の走査イオンビームの軌跡 が平行な連続配列となるような手段。
2. ２．前記ダイボール磁気レンズ手段が，１対の磁気ボールから成り； 前記各磁気ボールが、前記走査イオンビームを含むビーム平面に平行な平面内で 長方形断面であり，前記ビーム平面に垂直な平面内で間隙幅が変化する；ことを 特徴とする請求項１記載の装置。