JPH06168797A - イオン注入装置 - Google Patents

イオン注入装置

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JPH06168797A
JPH06168797A JP34352492A JP34352492A JPH06168797A JP H06168797 A JPH06168797 A JP H06168797A JP 34352492 A JP34352492 A JP 34352492A JP 34352492 A JP34352492 A JP 34352492A JP H06168797 A JPH06168797 A JP H06168797A
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ion
vacuum chamber
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鯉力雄 杉本
Yuzo Sakurada
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Abstract

(57)【要約】 [目的] イオン加速管内に所要のイオンビームのみを
純度高く導入すること。 [構成] 質量分析孔8a’を形成した隔壁Wで真空チ
ャンバ−400を2室に画成して設け、この2室のうち
前記加速管3側の室R内に静電型偏向器14を配設し、
質量分析孔8a’を通過したイオンビームを静電型偏向
器14により加速管3の軸心方向に向うように偏向し、
かつ2室のうち加速管3側の室R内を排気する排気ポン
プP’を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はイオン注入装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術及びその問題点】図2は従来例のイオン注
入装置の要部を示すものであるが、高電圧ターミナル1
8は図示せずとも、この下方又は側方に配設された、高
電圧発生装置により、高電圧、例えば400KVが印加
されており、又図示せずともイオン発生源などを内蔵し
ており、これから導出されるイオンを質量分析マグネッ
ト1に配管を介して導くように構成されている。又イオ
ン発生源や、質量分析マグネット1などに電力を供給す
るための電力供給装置も高電圧ターミナル18の下方又
は側方に配設されている。
【0003】質量分析マグネット1の磁場発生空間
には、真空配管(ウェーブガイド)2が設けられてお
り、この端部には真空チャンバー4が接続されている。
又これに近接して、長方形状の開口を有する質量分析ケ
ース8が配設されており、ここを通るイオンビームは高
電圧ターミナル18に近接して配設される公知の構造の
加速管3内に導かれ、更に接地電位側の真空チャンバー
4’内に導入されるように構成されている。
【0004】上述の真空配管2の質量分析マグネット1
から突出している部分には、高電圧部偏向電極5が配設
されており、これは上下に配設された一対の電極5a、
5bからなるが、5aは真空チャンバー4と同電位とさ
れているが、他方の電極5bは真空チャンバー4に取り
つけられた電流導入端子6から導出している電線に接続
されている。又この高電圧部偏向電極5に対向して光軸
1 上に直進用ファラデイカップ7が設けられており、
これで受けられる電流を測定するための電流計11が高
電圧ターミナル18内に設けられている。また真空チャ
ンバ4内を排気するターボ分子ポンプPが設けられてい
る。
【0005】又接地電位側の真空チャンバー40内に
は、接地電位側偏向電極13が設けられており、この下
流側に接地電位側のファラデイカップ12が図示するよ
うな位置に配設されている。
【0006】従来例のイオン注入装置は以上のように構
成されるのであるが、次にこの作用について説明する。
【0007】図示しないイオン発生源から導出されたイ
オンは、質量分析マグネット1内に導かれ、この真空配
管2内で90度偏向し、所定のイオンのみ、かつ同一エ
ネルギーのイオンが、この質量により軌道曲率半径が他
とは異なることにより、質量分離され、この90度偏向
されたイオンビームが、まず直進用ファラデイカップ7
に導入される。これには電流計11が接続されているの
で、このイオンビームの強度が測定される。次いで、こ
のイオンビームの強度に応じて電流導入端子6に適切な
電圧を印加することにより、光軸L1 に沿って走行して
いたイオンビームは、質量分析ケーシング8の長方形状
のもしくは短冊状の開口8aに向かって偏向し、この開
口を通り、加速管3内に導かれる。ここで400KV×
イオン価数の加速エネルギーを得て、真空チャンバー4
0内に導かれ、接地電位側ファラデイカップ12に導入
され、この電流が最大になるように偏向電極5に加えら
れる電圧が調整されるのであるが、このような条件下で
質量分析マグネット1を通過してから、偏向電極5を通
過するまでに、ガス分子17との衝突により、電荷変化
を起こしていた粒子(コンタミネイション)が大部分取
り除かれる。
【0008】以上のようにして、コンタミネイション粒
子の除去は高電圧部の偏向電極5により水平線より上方
または下方にビーム軌道を偏向することにより行われ
る。このためにイオンビームの光軸が水平面から一定の
角度で傾き、光軸L2 に沿って走行することになる。
【0009】加速管3を通過し、エンドステイションに
至る間にイオンビームの位置が高くまたは低くなり過ぎ
るために、イオン加速後に再度ビームを偏向して、水平
方向に戻しておく必要がある。このためにイオンチャン
バー40内に接地偏位側の偏向電極13が設けられてい
る。
【0010】
【発明が解決しようとする問題点】従来のイオン注入装
置は質量分析を行なった後に発生するコンタミネイショ
ン粒子の除去を行なうために高電圧部偏向電極5に電圧
を印加し光軸L2 上にビーム軌道を偏向する。しかし質
量分析孔8aはチャンバ4の後端側で固定されているの
で、高電圧部偏向電極5を出た後、加速管3に粒子群が
入射するまで間に再度ガス分子17と衝突し荷電変換し
た粒子は除去されず、これが新たなコンタミネイション
粒子となってしまう。
【0011】また、上記のガス分子17の一部は質量分
析孔8aを通過できない粒子で壁面等に衝突したときに
放出されたもので質量分析孔8aがコンタミネイション
粒子を分離した機器(偏向電極5)の後方に有るので発
生したものである。
【0012】また従来は、ガス分子17の数つまり圧力
を低くするためにターボ分子ポンプPで排気をしている
が、真空配管2と真空チャンバ4との間のコンダクタン
スが大きいため新たなガス分子17が真空チャンバ4内
に流入するので充分な効果が得られなかった。
【0013】本発明は上述の問題に鑑みてなされ、不純
物を確実に除去することのできるイオン注入装置を提供
することを目的とする。
【0014】
【問題点を解決するための手段】以上の目的は、質量分
析マグネットと、該質量分析マグネットから導出される
イオンビームと、該イオンビームを加速するための加速
管と、前記質量分析マグネット側から走行してくるイオ
ンビームを前記加速管の軸心方向に向うように偏向する
ための静電型偏向器と、該静電型偏向器を収容する真空
チャンバと、該チャンバ内に配設され、前記加速管に前
記イオンビームのうち所要のイオンビームのみを通過さ
せるための質量分析孔形成部材とを備えたイオン注入装
置において、前記質量分析孔形成部材を前記真空チャン
バを2室に画成する隔壁として設け、この2室のうち前
記加速管側の室内に前記静電型偏向器を配設し、前記質
量分析孔形成部材の質量分析孔を通過したイオンビーム
を前記静電型偏向器により前記加速管の軸心方向に向う
ように偏向し、かつ前記2室のうち前記加速管側の室内
を排気する排気ポンプを設けたことを特徴とするイオン
注入装置、によって達成される。
【0015】
【作用】質量分析孔形成部材の質量分析孔を通過したイ
オンビームが静電型偏向器によりイオン加速器の軸心に
向うように偏向されるのであるが、この静電型偏向器を
配設している室は排気ポンプにより排気されているの
で、この静電型偏向器により偏向されることにより、イ
オン加速器内に導かれるイオンビームには中性粒子や不
要なイオンは除去されているのであるが、更に排気ポン
プにより静電型偏向器の電極間及びこの近傍の空間内の
中性粒子や不要なイオンが排気され、イオン加速管内に
はこれらが導入されることなく、従来より大巾に純度の
高い所望のイオンビームが導かれることになる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例によるイオン注入装置
について図面を参照して説明する。なお従来例に対応す
る部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は
省略する。
【0017】図1において、真空チャンバー400の左
端壁には、真空配管2の下流側端部が接続されており、
図1には図示せずともこれには質量分析マグネット1が
接続されている。この端部内には、碍子20を介して第
1の偏向電極5’が真空配管2に対し、固定されてい
る。又真空チャンバー400のほぼ中間部には第2の偏
向電極14が配設されており、これは碍子20を介して
真空チャンバー400に支持されている電極取付装置3
0に対し固定されており、これに上流側に向かって対向
して質量分析用開口8a’を形成させた質量分析用平板
8’が部材mを介して真空チャンバー400に固定され
ている、すなわち平板8’と部材mによって隔壁Wが形
成され、チャンバー400内をR室とL室とに画成して
いる。又、この質量分析用平板8’に形成した一方の小
孔8b’に対向して電極取付装置30にはファラデイカ
ップ7’が固定されており、これに導入されるイオンビ
ームの電流は導線24を介し、電流計11により測定さ
れるように構成されている。なお上述の開口8a’は所
要のイオンビームのみを通過させるために充分に小さい
開口面積を有するものである。
【0018】真空チャンバー400の上壁部には、電圧
印加端子6、16が取り付けられており、これらは直流
電源Yに接続され、またこれらはそれぞれ導線22、2
2’を介して第1の偏向電極5’及び第2の偏向電極1
4に接続されている。
【0019】又第2の偏向電極14の下流側には対向し
て集束レンズ19が設けられており、これは真空チャン
バー400の右端壁にベロー配管25内に若干突出して
おり、又ベロー配管25には加速管3が取りつけられて
いる。集束レンズ19に加速管3を介在させて対向する
ようにファラデイカップ12’が設けられており、これ
は電流計26に接続される。また真空チャンバー400
を排気するためのターボ分子ポンプP’がチャンバー4
00に取り付けられている。
【0020】本発明の実施例は、以上のように構成され
るが、次にこの作用について説明する。真空配管2に質
量分析マグネットから、所定のイオンだけが導入され、
今第1の偏向電極5’には電圧が印加されていないの
で、光軸L3 に沿って直進し、質量分析板8’に形成し
た小孔8a’を通り、ファラデイカップ7’に導入され
る。この電流が電流計11により測定され、今光軸L3
に沿って走行するイオンビームの強度が測定される。次
いで、このイオンビームのエネルギーに応じて偏向電極
5’に印加される電圧を変えると、光軸L4 に沿うよう
にイオンビームが水平方向から上方に偏向され、質量分
析板8’の他方の小孔8b’を通り、第2の偏向電極1
4側に導入される。他方、これに電流導入端子16を介
して印加される電圧を変えることにより、光軸L5 に沿
うように偏向されるのであるが、これは、光軸L5 に対
向して設けられたファラデイカップ12’に導入される
イオンビーム電流を電流計26をみて観測しながら、第
2の偏向電極14に加えられる電圧を変えてファラデイ
カップ12’に導入される電流が最大となるように調整
される。
【0021】又、真空チャンバー400の室L内にはガ
ス分子17が、その真空度に応じた密度で存在している
のであるが、これらとイオンとの衝突により、イオンの
電価数が変化する、すなわちコンタミネイションとなる
が、これらは質量分析板8’の開口8b’を殆ど通るこ
とがないので第2の偏向電極14により、再び水平方向
に、すなわち光軸150に沿うように偏向されたイオン
ビーム内には殆ど存在することがない。すなわちコンタ
ミネイションは分離されて加速管3内に導かれる。しか
もターボ分子ポンプP’により室R内は、開口8b’を
差動排気用オリフィスとして利用し気体分子を排気して
いるので、電極14a、14b間の圧力は従来の数10
0分の1〜数10分の1にすることができ、このような
差動排気状態を行なった雰囲気中で偏向を行なうことで
加速管3に入射するまでの間に再度ガス分子17と衝突
して荷電変換する粒子の発生確率を数100分の1〜数
10分の1にすることができる。
【0022】本実施例のイオン注入装置は更に次のよう
な効果も奏するものである。すなわち、第1の偏向電極
5’により、偏向されたイオンビームは真空チャンバー
400内に設けられた第2の偏向電極14により、再び
水平方向に偏向されてイオン加速管3内に導入されるた
めに、従来では加速管3から加速されたイオンを水平方
向に偏向するがために図2に示すように接地電位側に偏
向電極13を設けているが、イオンのエネルギーが大で
あるがために水平方向にするために大きな偏向電圧を必
要とするのみならず、偏向電極の長さを大としなければ
ならないが、本実施例では第2の偏向電極14は加速管
3より上流側に設けられており、これにより加速される
前に水平方向に戻しているために、装置全体の長さを従
来より大巾に小とすることができ、かつまた加速管3の
下流側に設けられた偏向電極13が不要であり、これに
印加する電源も不要であるので、装置コストを大巾に小
とすることができる。
【0023】本発明の実施例は、以上のようであるが、
勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技
術的思想に基いて種々の変形が可能である。
【0024】例えば、以上の実施例では、電流導入端子
6、16には同一の電源が印加され、かつまた第1、第
2の偏向電極5’、14は同一の形状を呈するものであ
るが、これらは別個に設け別形状であってもよい。すな
わち第1、第2の偏向電極5’、14の形状を異にし、
かつこれらに電圧を印加する電流導入端子6、16に接
続される電源を別個に設けて、それぞれ独立して調節す
るようにしてもよい。又以上の実施例では接地電位側に
設けられたファラデイカップ12’を用いてイオンビー
ムの調整の指標にしているが、この代わりに光軸15上
で高電圧ターミナル18内に高電圧部ファラデイカップ
を設けて、調整用としてもよい。
【0025】また以上の実施例では、質量分析孔形成部
材としての隔壁8’により真空チャンバー400内を2
室に画成し、この質量分析マグネット側の室L内には、
第1の偏向電極5’が設けられ質量分析マグネット側か
ら導入されるイオンを質量分析孔8a’に向って偏向
し、これを通ったイオンビームは加速管3側の室R内に
配設される偏向電極14により加速管3の軸心に沿うよ
うに偏向しているが、上流側の静電型偏向器5’を省略
し、質量分析マグネット側から直接、質量分析孔8bに
直進させ、この後1個の静電型偏向器によりイオン加速
器の軸心方向に偏向させるようにした装置にも本発明は
適用可能である。
【0026】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のイオン注入
装置によれば、不純物を確実に除去してイオン加速管に
導入することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のイオン注入装置の断面図である。
【図2】従来例のイオン注入装置の断面図である。
【符号の説明】
8a’ 質量分析用開口 14 第2偏向電極 W 隔壁 P’ ターボ分子ポンプ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 質量分析マグネットと、該質量分析マグ
    ネットから導出されるイオンビームと、該イオンビーム
    を加速するための加速管と、前記質量分析マグネット側
    から走行してくるイオンビームを前記加速管の軸心方向
    に向うように偏向するための静電型偏向器と、該静電型
    偏向器を収容する真空チャンバと、該チャンバ内に配設
    され、前記加速管に前記イオンビームのうち所要のイオ
    ンビームのみを通過させるための質量分析孔形成部材と
    を備えたイオン注入装置において、前記質量分析孔形成
    部材を前記真空チャンバを2室に画成する隔壁として設
    け、この2室のうち前記加速管側の室内に前記静電型偏
    向器を配設し、前記質量分析孔形成部材の質量分析孔を
    通過したイオンビームを前記静電型偏向器により前記加
    速管の軸心方向に向うように偏向し、かつ前記2室のう
    ち前記加速管側の室内を排気する排気ポンプを設けたこ
    とを特徴とするイオン注入装置。
JP34352492A 1992-11-30 1992-11-30 イオン注入装置 Expired - Lifetime JP3338099B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017103247A (ja) * 2017-03-06 2017-06-08 株式会社東芝 レーザイオン源、イオン加速器及び重粒子線治療装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017103247A (ja) * 2017-03-06 2017-06-08 株式会社東芝 レーザイオン源、イオン加速器及び重粒子線治療装置

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