JPH02103854A - 大表面にイオンを照射するための方法および装置 - 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】 本発明は、イオン源から出るイオンを後方に接続された
抽出系で加速し、イオンの質量に応じて磁気双極子で分
離し、後方に接続された装置内で再加速し、次いでイオ
ン線を収束し、加速装置の中心軸を中心にして回転する
照射されるべき面方向に整向させて行う、大表面にイオ
ンを照射するための方法に関する。

更に本発明は、この方法を実施するだめの装置に関する
。

この様式の方法および装置は公知である。この方法を実
施する際、イオン線は照射されるべき面上に収束され、
この場合照射されるべき、回転する面の相応する側方へ
の運動によって、面上にそれぞれ一点で収束されるイオ
ン線により全面が擦過されることが可能となる。この際
イオン線の電流密度は一定に維持される。

この場合、イオン線の一定の量によって照射されるべき
面上に温度ピークが生し、この温度ピークが拡散と内部
電圧を招くことは欠点である。これは比較的低い平均し
た作業温度、即ち電流密度の上限を設定することによっ
て回避することが可能である。

本発明の課題は、公知の方法において可能である作業温
度よりも高い平均した作業温度での作業を可能にし、し
かも面の一様な照射の達成を可能にし、この場合温度ピ
ークの発生の危険が生じることのない、冒頭に記載した
様式の方法を提供することである。

更に本発明の課題は、上記の方法を実施するのに適した
装置を造ることである。

この課題は本発明により冒頭に記載した様式の方法にあ
って特許請求の範囲の請求項１に記載した特徴により解
決される。

本発明による方法の本質的な構成は、一方においてイオ
ン線の適当な収束によりこのイオン線が同時に全面を捕
捉すること、およびこの場合イオン線の外部イオンが側
方での反射により内方へと整向され、これによりイオン
線の均一性とこれに伴って面の一様な照射が達せられる
ことである。この場合、反射器として使用されるレンズ
系は高度の非線形写像要素である。何故ならイオン線に
影響を与える電界がレンズ縁部において最大であり、指
数的にλ／（２π）の１　／　ｅ−長さ−この場合λは
反射器の周期長さを意味する（二電極間隔を表す）−で
低減し、かつ軸近傍のイオン線にとっては消滅するほど
小さくなるからである。従ってイオンは薄い縁部層にお
いて偏向され−即ち反射され−、これに対して残りの全
領域にあっては反射されない。

反射器におけるイオンの反射に関して最大角度α□、が
存在し、この角度ではイオンは更に反射される。この値
はイオン源電位に対する交番する電位の比率から決定さ
れる。

本発明による方法の他の構成は、イオンをイオン軌道と
反射器の長手方向方向間の角度が、値 ２　　　　　Δ　ν （式中 ｇ≦０．７ ±ΔＶ：電極に付加される電位 Ｕ：イオンに運動エネルギーを与える 電圧（Ｖｏｌｔ）（ｅ：電気素量） を表す） を超過しないように収束することにある。

回転する照射されるべき面がイオン線発射系の縦軸線に
対して回転対称的に設けられていることにより、一様な
照射量を得るためには、イオン線の半径方向での電流密
度を変えるだけでよい。この場合、半径方向の電流分布
密度は反射器を変えない場合−収束強度によって変える
ことが可能である。イオン線が著しく拡散する場合はイ
オン線の比較的大きな割合が反射し、これに対してイオ
ン線が比較的僅かに拡散する場合は反射する割合は僅か
である。

従って既に外部イオンの収束と反射の相応する調節との
組合わせでのイオン線の拡散により温度ピークの形成を
伴うことのない面における充分に一様な照射が達せられ
はするが、しかし適当な調節により面における更に一様
な照射が達せられる。これは、収束強度を時間的に変え
、この場合その都度数に適用された照射量と所望の均一
な照射量間の違いを較正値に応じて可能な限り充分な低
減する収束の強度に調節することによって行われる。

この場合収束の強度は一定の時間周期で変えられ、この
際この時間周期は所定の全照射時間に比して短い（例え
ば秒単位である）。

照射を開始するため、異なる収束強度Ｆ１、Ｆ２　・・
・Ｆ７に関して電流密度分布が測定され、かつ記憶され
る。これによりこの測定された電流密度分布から、既に
適用された照射量と適用しようとする照射量間の不一致
を最も持続して低減することを可能にする電流密度分布
を計算により検出することが可能である。この電流密度
分布は最も近い時間周期（次の秒単位）で調節され、照
射の量測定された電流値で記憶された電流密度分布が具
現される。連続して更に行われる照射の量調節装置の計
算機は既に次の調節値を検出している。

本発明による方法は、大表面のイオン照射を行おうとす
る何れの場所において、例えばイオン打込みの場合、し
かもまたイオン混合の場合でも、また反応性イオンビー
ムによる腐食にあっても使用可能である。

照射されるべき面上での温度ピークの回避並びに平均し
た作業温度を引上げることの可能性以外に、本発明によ
る方法にあっては、迅速に変わりやすい電界および磁界
を使用することがないと言う利点がある。これにより、
空間電荷補正比率が時間的に一定であり、これによりイ
オン線不安定性が回避される。更に、方法を高電流設備
および頂上電流設備における使用に限られることなく行
うことが可能であると言う利点がある。

更に本発明の根底をなす課題は、特許請求の範囲の請求
項５において記載した特徴を有する装置によって解決さ
れる。この場合、照射されるべき面全体を捕捉するイオ
ン線を調節するための相応して構成されたレンズとイオ
ン線を均質化するための反射器とが可能な限り一様な面
における照射を達するために働く。

この場合、反則器は色々に構成することが可能である。

即ち、装置の一実施様式にあってはイオン反射器の電極
はリングとして形成されており、他の実施様式にあって
はイオン反射器の電極は長方形の枠の形状を備えており
、他の実施様式にあってはイオン反射器の電極は多条の
ら線形、例えばワトソン・クリックのモデルの形状で形
成されている。

■ 面における一様な照射を達するために収束の強度を時間
的に変える方法様式を実施するためには、収束強度の変
化を誘起するｊＦ］節装置が適切であり、この場合所定
の時間周期で、その都度数に適用された面における一様
な照射と達しようとしている面における一様な照射との
間の相違を較正値に応じて可能な限り充分に低減する収
束強度が調節される。

上記した装置と等価な実施様式として、反射器によるイ
オン線案内が静電気的にではなく、磁気的に行われる装
置が設けられる。

以下に添付した図面に図示した実施例につき本発明の詳
細な説明する。

第１図に図示した装置の部分の前方には、（図示してい
ない）イオン源、イオンを予備加速するためのこのイオ
ン源の後方に設けられている抽出系、イオン質量に応じ
てイオンを分離する磁気双極子およびイオンを再加速す
るだめの装置が設けられている。第１図にはイオン線を
収束するための単個レンズ、この単個レンズの後方に接
続された絞り、イオン反射器および照射されるべきター
ゲット（面Ｂ）が図示されている。これらの要素はケー
シングＧ内に存在しており、このケーシングは同様に図
面に図示していないポンプ系に接続されている。

単個レンズとイオン打込み板（ターゲット；面Ｂ）との
間の間隔はこのイオン打込み板の直径とイオン線の許容
発散角度から決定される。

第１図に図示した装置にあっては単個レンズとイオン打
込み板との間の間隔は４ｍである。イオン打込み板の直
径は３００肛であり、発散角度は±３°である。

第１図から認められるように、個々の、外部イオン線３
と４はイオン反射器において、これらが内部方向へと回
転する面Ｂに向かって整向されるように反射される。こ
れにより全イオン線およびこれに伴いターゲット（面Ｂ
）における照射が一様化される。単個レンズの収束強度
を照射の経過中に変えることにより照射の一様化が更に
増強される。

第２図から、イオン反射器が長方形の枠の形状を有して
いることが認められる。

【図面の簡単な説明】

第１図はイオンをターゲット内に打込むための装置の一
部分の縦断面図、 第２図は第１図の線Ａ−Ａに沿った装置の横断面図。 図中符号は、 １．２．３．４・・・イオン線 Ｂ・・・ターゲット Ｅ・・・電極

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、イオン源から出るイオンを後方に接続された抽出系
   で加速し、イオンの質量に応じて磁気双極子で分離し、
   後方に接続された装置内で再加速し、次いでイオン線を
   収束し、加速装置の中心軸を中心にして回転する照射さ
   れるべき面方向に整向させて行う、大表面にイオンを照
   射するための方法において、イオン線を、照射されるべ
   き面（Ｂ）が収束点の後方で拡散されるイオン（１、２
   、３、４）によって完全に補足されるように、収束によ
   り拡散させること、および拡散されたイオン線の縁部領
   域のイオン（３、４）の光線を側方で包囲するイオン反
   射器による反射を、イオン反射器として可能な限り僅か
   な間隔（λ／２）で、その縦長な側面が互いに平行であ
   り、加速装置の中心軸線に対して垂直な面内に設けられ
   ており、かつそれらのうちそれぞれ隣接している電極が
   反対の符号を備えたポテンシャルに印加されている長手
   方向で形成された電極（Ｅ）を使用して行うことを特徴
   とする、上記大表面にイオンを照射するための方法。 ２、イオン（１、２、３、４）をイオン軌道と反射器の
   長手方向方向間の角度が、値 ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中 ｇ≦０．７ ±ΔＶ：電極に付加される電位 Ｕ：イオンに運動エネルギーｅ＿Ｕを与える電圧（Ｖｏ
   ｌｔ）（ｅ：電気素量） を表す） を超過しないように収束する、請求項１記載の方法。 ３、面（Ｂ）の一様な照射を達するため収束の強さ（Ｆ
   ＿１、Ｆ＿２・・・Ｆ＿ｎ）を時間的に変え、この場合
   その都度既に適用された照射量と所望の一様な照射量間
   の違いを較正値に応じて可能な限り低減する収束の強度
   に調節する、請求項１或いは２記載の方法。４、収束強
   度（Ｆ＿１、Ｆ＿２・・・Ｆ＿ｎ）を一定の時間周期で
   変え、この場合この時間周期を所定の全照射時間に比し
   て短くとる、請求項３記載の方法。 ５、イオンを予備加速するためのイオン現の後方に設け
   られている抽出系、イオン質量に応じてイオンを分離す
   るための磁気双極子、イオンを再加速するための装置お
   よびイオン線を収束するための電気的或いは磁気的レン
   ズが設けられている、イオンを大表面に照射するための
   装置において、レンズが、このレンズを相応して収束す
   ることによりイオン線が拡散され、このイオン線の拡散
   が照射されるべき面（Ｂ）の拡散されたイオン線（１、
   ２、３、４）による完全な捕捉を可能にするように、構
   成されていること、このレンズの後方にイオン線の領域
   を側方で包囲するイオン反射器が設けられており、この
   イオン反射器が可能な限り僅かな間隔で、その縦長な側
   面が互いに平行であり、加速装置の中心軸線に対して垂
   直な面内に設けられている電極（Ｅ）から成り、これら
   の電極のうちそれぞれ隣接している電極が符号の異なる
   電位が付加されるように構成されていること、および照
   射されるべき面（Ｂ）が加速装置の中心軸線に対して垂
   直に指向されておりかつこの中心軸線を中心にして回転
   可能であるように構成されていることを特徴とする、イ
   オンを大表面に照射するための装置。 ６、イオン反射器の電極（Ｅ）がリングとして形成され
   ている、請求項５記載の装置。 ７、イオン導体の電極（Ｅ）が長方形の枠の形状を有し
   ている、請求項５記載の装置。 ８、イオン反射器の電極（Ｅ）が多条のら線形、例えば
   ワトソン・クリックのモデルの形状で形成されている、
   請求項５記載の装置。 ９、面（Ｂ）の一様な照射を達するために収束強度（Ｆ
   ＿１、Ｆ＿２・・・Ｆ＿ｎ）の変化を誘起する調整装置
   が設けられており、この場合所定の時間周期でその都度
   既に適用された面（Ｂ）における照射量と所望の一様な
   面（Ｂ）における照射量間の違いを較正値に応じて可能
   な限り充分に低減する収束の強度に調節が行われるよう
   に構成されている、請求項５から８までのいずれか一つ
   に記載の装置。