JPH065239A - Ion acceleration device - Google Patents

Ion acceleration device

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JPH065239A
JPH065239A JP4164642A JP16464292A JPH065239A JP H065239 A JPH065239 A JP H065239A JP 4164642 A JP4164642 A JP 4164642A JP 16464292 A JP16464292 A JP 16464292A JP H065239 A JPH065239 A JP H065239A
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exhaust pipe
vacuum exhaust
electrode
electrodes
ions
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Rikao Sugimoto
鯉力雄 杉本
Tsutomu Nishibashi
勉 西橋
Yoshiaki Agawa
阿川  義昭
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Abstract

PURPOSE:To lower energy of X-rays generated from a vacuum exhaust tube for being easily shielded and to reduce a dose of X-rays leaking to the outside. CONSTITUTION:A plurality of electrodes 22 bonded and attached to an insulating material 21 while having a hole in the central part are mounted on the inside of a vacuum exhaust tube 12, one side (left side) is connected to a pump connection tube 15 through a ground side mounting flange 23 and the other side (right side) is connected to the exhaust tube 13 through a high voltage side mounting flange 24. Permanent magnets 31 are mounted on the respective electrodes 22 of the vacuum exhaust tube 12 respectively to form magnetic fields in the regions of the holes of the electrode central parts in the same in-plane directions as the electrodes 22. The magnetic fields deflect the tracks of the electrons to be accelerated between the respective electrodes by the magnetic fields so as to reduce X-rays generated at the time of colliding with high energy.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、イオンビーム分析装置
及びイオン注入装置等に使用するイオン加速装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ion accelerator used for an ion beam analyzer, an ion implanter and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3は、従来のイオン注入装置の全体を
示す平面図で、その走査ユニット18より前段を構成し
ているイオン加速装置は、シールドボックス1の床に取
付けられた絶縁支柱に、高電圧ターミナル2が取付けら
れており、該シールドボックス1の側壁と高電圧ターミ
ナル2の側壁間に加速管3が取付けられている。上記高
電圧ターミナル2内には、イオン源4、質量分離磁石
5、ガスボックス6、イオン源生成用電源7が設置され
ており、外部に取付けられた電力供給装置8とはブッシ
ング9を介して接続され、また高電圧発生装置10とは
ブッシング11を介して接続されている。また、シール
ドボックス1の側壁を高電圧ターミナル2の側壁間に真
空排気管12が取付けられており、一側(図で右側)
は、排気管13及びイオン源排気チャンバ14を介して
イオン源4に接続され、他側(図で左側)は、ポンプ接
続管15を介して、イオン源4を排気するための真空ポ
ンプ16に接続されている。
2. Description of the Related Art FIG. 3 is a plan view showing the whole of a conventional ion implanter. The ion accelerator, which constitutes a stage preceding the scanning unit 18, is mounted on an insulating column mounted on the floor of the shield box 1. A high voltage terminal 2 is attached, and an acceleration tube 3 is attached between the side wall of the shield box 1 and the side wall of the high voltage terminal 2. An ion source 4, a mass separation magnet 5, a gas box 6, and an ion source generating power source 7 are installed in the high-voltage terminal 2, and a power supply device 8 mounted outside is connected via a bushing 9. It is also connected to the high voltage generator 10 via a bushing 11. Further, a vacuum exhaust pipe 12 is attached between the side wall of the shield box 1 and the side wall of the high-voltage terminal 2, and one side (right side in the figure)
Is connected to the ion source 4 via the exhaust pipe 13 and the ion source exhaust chamber 14, and the other side (left side in the figure) is connected to the vacuum pump 16 for exhausting the ion source 4 via the pump connecting pipe 15. It is connected.

【0003】一方、上記加速管3は、シールドボックス
1の外において、該加速管3付近を排気するための真空
ポンプ17を取り付けた走査ユニット18に接続され、
該走査ユニット18は、内部にターゲット(試料ホル
ダ)19を収納したターゲットチャンバ20に接続され
ている。
On the other hand, the acceleration tube 3 is connected to a scanning unit 18 equipped with a vacuum pump 17 for evacuating the vicinity of the acceleration tube 3 outside the shield box 1.
The scanning unit 18 is connected to a target chamber 20 in which a target (sample holder) 19 is housed.

【0004】図4は、上記シールドボックス1の側壁と
高電圧ターミナル2の側壁との間に取付けられた従来の
真空排気管12の断面図である。図において、該真空排
気管12の内部は、絶縁材21に接着して取付けられ且
つ中央部を開口した複数個(段)の円板状の金属製電極
22が取付けられて真空を保持しており、その一側(図
で左側)はグランド側取付フランジ23を介してポンプ
接続管15に接続され、他側(図で右側)は、高電圧側
取付フランジ24を介して、排気管13のフランジ13
aに接続されており、これら両取付フランジ23,24
と絶縁材21とは接着されている。なお、図中、25
は、高電圧ターミナル2とシールドボックス1との間の
各段の電極22間に取付けられた抵抗であり、また、2
6はOリングである。
FIG. 4 is a sectional view of a conventional vacuum exhaust pipe 12 mounted between the side wall of the shield box 1 and the side wall of the high voltage terminal 2. In the drawing, the inside of the vacuum exhaust pipe 12 is attached to an insulating material 21 and a plurality of (steps) disk-shaped metal electrodes 22 having an opening in the center are attached to hold a vacuum. One side (left side in the figure) of the exhaust pipe 13 is connected to the pump connecting pipe 15 via the gland side mounting flange 23, and the other side (right side in the figure) of the exhaust pipe 13 via the high voltage side mounting flange 24. Flange 13
a, and both of these mounting flanges 23, 24
And the insulating material 21 are bonded. In the figure, 25
Is a resistor mounted between the electrodes 22 of each stage between the high voltage terminal 2 and the shield box 1, and 2
6 is an O-ring.

【0005】次に、作用について説明する。イオン源4
内は、イオン源排気チャンバ14、排気管13、真空排
気管12及びポンプ接続管15を介して、真空ポンプ1
6によって排気される。該イオン源4内に、ガスボック
ス6内に収納されているガスボンベより材料ガスが導入
され、また同時に、プラズマ発生用電源7よりイオン源
4内にパワーが供給されることによって、該イオン源4
内にプラズマが生成される。生成されたプラズマから数
10kVでイオンが引き出され、質量分離磁石5に入射
すると、イオンは磁場により曲げられるため、所望のイ
オンのみが選別され、イオンは加速管3に入射する。
Next, the operation will be described. Ion source 4
Inside the vacuum pump 1 through the ion source exhaust chamber 14, the exhaust pipe 13, the vacuum exhaust pipe 12 and the pump connection pipe 15.
Exhausted by 6. A material gas is introduced into the ion source 4 from a gas cylinder housed in a gas box 6 and, at the same time, power is supplied from the plasma generating power source 7 into the ion source 4, whereby the ion source 4 is supplied.
Plasma is generated inside. When ions are extracted from the generated plasma at several tens of kV and enter the mass separation magnet 5, the ions are bent by the magnetic field, so only the desired ions are selected and the ions enter the accelerating tube 3.

【0006】一方、高電圧ターミナル2内で消費される
電力は、電力供給装置8により、ブッシング9を介して
該高電圧ターミナル2内に供給される。また、加速管3
に入射したイオンをグランド電位まで加速するために、
高電圧発生装置10により、高電圧ターミナル2に数1
0kVから400kVを越える電圧が印加される。加速
管3に入射したイオンは、高電圧ターミナル2に印加さ
れた電圧とイオンの価数の積のエネルギをもってグラン
ド電位まで加速される。
On the other hand, the electric power consumed in the high voltage terminal 2 is supplied to the high voltage terminal 2 by the power supply device 8 through the bushing 9. Also, the acceleration tube 3
In order to accelerate the ions entering the
The high voltage generator 10 allows the high voltage terminal 2 to have a number 1
A voltage of 0 kV to over 400 kV is applied. The ions that have entered the accelerating tube 3 are accelerated to the ground potential with the energy of the product of the voltage applied to the high voltage terminal 2 and the valence of the ions.

【0007】また、電圧を高電圧ターミナル2に印加す
るときは、加速管3内の圧力が高いと該加速管2内部で
放電が起こり易いため、真空ポンプ17で排気してい
る。加速管3で加速されたイオンビームは、走査ユニッ
ト18を作動させることによって、ターゲットチャンバ
20内に設置されたターゲット(試料ホルダ)19上に
到達したイオンを、縦方向と横方向に走査し、試料上の
面内にイオンを照射する。
Further, when a voltage is applied to the high voltage terminal 2, discharge is likely to occur inside the acceleration tube 2 if the pressure inside the acceleration tube 3 is high, so the vacuum pump 17 exhausts the voltage. The ion beam accelerated by the accelerating tube 3 operates the scanning unit 18 to scan the ions reaching the target (sample holder) 19 installed in the target chamber 20 in the vertical and horizontal directions, Irradiate the surface of the sample with ions.

【0008】図5(a)〜(d)は、イオン加速時の真
空排気管12を取付けたシールドボックス1の面から漏
洩するX線の生成過程を示す作用説明図であって、図中
の○印は材料ガスの中性粒子(分子、原子状態)、●印
はイオン、・印は電子を示す。
FIGS. 5 (a) to 5 (d) are operation explanatory views showing the generation process of X-rays leaking from the surface of the shield box 1 to which the vacuum exhaust pipe 12 is attached during ion acceleration. The ○ marks indicate neutral particles (molecular and atomic states) of the material gas, ● marks indicate ions, and ・ marks indicate electrons.

【0009】図5(a)に示すように、ガスボックス6
のガスボンベからイオン源4内に材料ガスが導入され、
プラズマが生成され、イオン源4からイオンがイオン源
排気チャンバ14内に引き出されるが、その引き出され
た直後に、イオンが中性粒子と衝突し不規則な方向の速
度成分を持った中性粒子に変換したり、またイオンが生
成され、その中性粒子やイオンは、排気管13を通って
真空排気管12に入射する。この時、高電圧ターミナル
2は高電圧電源10によって数100kVの電圧が印加
されており、このことから真空排気管12は、電極22
とその電極間の各段に取付けられた抵抗25によって、
真空排気管12内の中央部に加速電場が形成されるた
め、加速管3と同様に作用する。
As shown in FIG. 5A, the gas box 6
Material gas is introduced into the ion source 4 from the gas cylinder of
Plasma is generated and ions are extracted from the ion source 4 into the ion source exhaust chamber 14. Immediately after the extraction, the ions collide with the neutral particles and the neutral particles have velocity components in irregular directions. Or are converted into ions and the ions are generated, and the neutral particles and ions enter the vacuum exhaust pipe 12 through the exhaust pipe 13. At this time, a voltage of several hundred kV is applied to the high-voltage terminal 2 by the high-voltage power supply 10, and therefore the vacuum exhaust pipe 12 is connected to the electrode 22.
And a resistor 25 attached to each step between the electrode and its
An accelerating electric field is formed in the central portion of the vacuum evacuation pipe 12, so that the accelerating pipe 3 operates in the same manner.

【0010】図5(b)は、真空排気管12に入射した
イオンの挙動を示す作用説明図で、該真空排気管12に
入射したイオンは、高電圧ターミナル2の電位からシー
ルドボックス1のグランド電位に向って加速される。ま
た、イオン源4からイオンとして引き出されず、且つプ
ラズマとして電離しなかった材料ガスの中性粒子は、排
気管13を通って真空排気管12に流入する。この真空
排気管12内に流入した中性粒子と真空排気管12内で
加速されたイオンとが衝突し、不規則な速度成分を持っ
たイオンや中性粒子が生成され、その生成されたイオン
や中性粒子が更に中性粒子と衝突し、雪崩現象的にイオ
ンが増加し、グランド電位に向って加速される。
FIG. 5 (b) is an operation explanatory view showing the behavior of the ions incident on the vacuum exhaust pipe 12, and the ions incident on the vacuum exhaust pipe 12 from the potential of the high voltage terminal 2 to the ground of the shield box 1. It is accelerated toward the electric potential. Further, the neutral particles of the material gas, which are not extracted as ions from the ion source 4 and have not been ionized as plasma, flow into the vacuum exhaust pipe 12 through the exhaust pipe 13. The neutral particles flowing into the vacuum exhaust pipe 12 collide with the ions accelerated in the vacuum exhaust pipe 12 to generate ions having an irregular velocity component and neutral particles, and the generated ions And the neutral particles further collide with the neutral particles, the number of ions increases in an avalanche phenomenon, and the ions are accelerated toward the ground potential.

【0011】図5(c)は、真空排気管12内で加速さ
れる状態を示す作用説明図で、該真空排気管12内で加
速され高いエネルギを持ったイオンは、金属製の電極2
2に衝突すると、該電極22の金属表面から2次電子が
放出される。これらの各電極22にイオンが衝突し、そ
の各段の電極から放出された2次電子は、イオンと電気
的に極性が逆なので、真空排気管12内で高電圧ターミ
ナル2の方に向って加速される。
FIG. 5 (c) is an operation explanatory view showing a state of being accelerated in the vacuum exhaust pipe 12, and the ions accelerated in the vacuum exhaust pipe 12 and having high energy are the electrodes 2 made of metal.
When it collides with 2, secondary electrons are emitted from the metal surface of the electrode 22. Ions collide with each of these electrodes 22, and the secondary electrons emitted from the electrodes at each stage have an electric polarity opposite to that of the ions. Therefore, the secondary electrons are directed toward the high-voltage terminal 2 in the vacuum exhaust pipe 12. Be accelerated.

【0012】図5(d)は、高電圧ターミナル2の方向
に加速されている2次電子の状態を示す作用説明図で、
電極22より放出された電子が真空排気管12内に取り
付けられている各電極22の中央部の孔(開口)を通る
ことによって、その電子が放出された各電極より高電圧
側の電極に衝突することなく高いエネルギまで加速さ
れ、一部は排気管13内の残留ガスを電離してイオンを
生成し、上記の雪崩現象に寄与する。そしてその一部の
加速された電子は、高電圧ターミナル2内のイオン源排
気チャンバ14の金属製の管壁に衝突する。この金属製
の管壁に高速の電子が衝突した時、X線(連続及び特性
X線)が放射し、その一部はシールドボックス1の壁で
吸収されるが、他はシールドボックス1の側壁と真空排
気管12との隙間を通り抜けたり、真空排気管12内を
通り、ポンプ接続管15の管壁を通過して外部へ漏出す
る。
FIG. 5 (d) is an operation explanatory view showing the state of secondary electrons accelerated in the direction of the high voltage terminal 2.
Electrons emitted from the electrodes 22 pass through holes (openings) in the central portions of the electrodes 22 mounted inside the vacuum exhaust pipe 12, so that the electrons collide with electrodes on the higher voltage side than the electrodes from which the electrons are emitted. Without acceleration, the energy is accelerated to a high energy, and a part of the residual gas in the exhaust pipe 13 is ionized to generate ions, which contributes to the avalanche phenomenon. Then, some of the accelerated electrons collide with the metal tube wall of the ion source exhaust chamber 14 in the high voltage terminal 2. When a high-speed electron collides with the metal tube wall, X-rays (continuous and characteristic X-rays) are emitted, and a part of the X-ray is absorbed by the wall of the shield box 1, while the other part is a side wall of the shield box 1. Through the gap between the vacuum exhaust pipe 12 and the vacuum exhaust pipe 12, or through the vacuum exhaust pipe 12 and the pipe wall of the pump connecting pipe 15 to leak outside.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
装置では、真空排気管12内の電極22にイオンが衝突
することによって2次電子が発生し、該2次電子が真空
排気管12内に障壁が無いため高いエネルギまで加速さ
れ、該電子がイオン源排気チャンバ14の管壁に衝突す
ることによって高いエネルギを持ったX線が発生し、シ
ールドボックス1の外側に漏れ出てくるという問題点が
あった。
As described above, in the conventional device, secondary electrons are generated by collision of the ions with the electrode 22 in the vacuum exhaust pipe 12, and the secondary electrons are generated in the vacuum exhaust pipe 12. Since there is no barrier in the ion beam, the electrons are accelerated to high energy, and the electrons collide with the tube wall of the ion source exhaust chamber 14 to generate X-rays having high energy, which leaks to the outside of the shield box 1. There was a point.

【0014】本発明は、上記した従来技術の問題点を解
決するもので、真空排気管から発生するX線のエネルギ
を低くし、容易に遮蔽され、外部に漏れ出るX線量を低
減することの可能な真空排気管を備えたイオン加速装置
を提供することを目的としている。
The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and lowers the energy of X-rays generated from the vacuum exhaust pipe, easily shields it, and reduces the X-ray dose leaking to the outside. It is an object of the present invention to provide an ion accelerator equipped with a possible vacuum exhaust pipe.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、イオン加速装置を構成する真空排気管
内の電圧を均等に分割するための電極に磁石を取り付
け、電極中央部の孔の領域に磁場を形成したことを特徴
としている。
In order to achieve the above object, the present invention attaches a magnet to an electrode for evenly dividing a voltage in a vacuum exhaust pipe constituting an ion accelerator, and attaches a magnet to a central portion of the electrode. It is characterized by forming a magnetic field in the region of the hole.

【0016】[0016]

【作用】本発明は上記のように構成されているので、真
空排気管内の各段の電極に取付けられたN極とS極とを
対向させた1対の永久磁石により、電極の中央部の孔の
領域に電極と同じ面内方向に磁場が形成される。一方、
真空排気管内の各電極間で発生した電子は、電極間の電
位差の加速を受けるが、上記永久磁石の磁場により電子
の軌道が偏向され、電極の中央部の孔を通過し高いエネ
ルギまで加速される電子は減少する。その結果、電子が
高いエネルギに加速される前に真空排気管や電極に衝突
してしまうので、衝突によって発生するX線は低減され
る。
Since the present invention is configured as described above, a pair of permanent magnets facing the N pole and the S pole attached to the electrodes of each stage in the vacuum exhaust pipe are used to form a central portion of the electrodes. A magnetic field is formed in the area of the hole in the same in-plane direction as the electrode. on the other hand,
The electrons generated between each electrode in the vacuum exhaust pipe are accelerated by the potential difference between the electrodes, but the orbit of the electrons is deflected by the magnetic field of the permanent magnet, and the electrons pass through the hole in the center of the electrode to be accelerated to high energy. Electrons are reduced. As a result, the electrons collide with the vacuum exhaust pipe and the electrodes before being accelerated to high energy, so that the X-rays generated by the collision are reduced.

【0017】[0017]

【実施例】次に、本発明の実施例を図面と共に説明す
る。図1(a)は、本発明の一実施例を示す真空排気管
の縦断面図、同図(b)は同図(a)のA−A線断面
図、同図(c)は同図(a)のB−B線断面図、同図
(d)は同図(a)のC部の拡大断面図であり、図中、
図4に記載した符号と同一の符号は同一ないし同類部分
を示すものとする。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. 1A is a vertical cross-sectional view of a vacuum exhaust pipe showing an embodiment of the present invention, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1A, and FIG. (A) is a cross-sectional view taken along the line BB, and (d) is an enlarged cross-sectional view of a C portion in (a).
The same reference numerals as those shown in FIG. 4 indicate the same or similar parts.

【0018】図(a)において、真空排気管12の内部
に、絶縁材21に接着して取付けられ且つ中央部に孔を
有する円板状の複数個の金属製電極22が取付けられて
真空を保持しており、一側(図で左側)はグランド側取
付フランジ23を介してポンプ接続管15に接続され、
他側(図で右側)は高電圧側取付フランジ24を介して
排気管13のフランジに接続されていることは従来例
(図4)と変りはないが、本発明(実施例)では、各電
極22にそれぞれ永久磁石31が取付けられている点で
異っている。
In FIG. 1A, a plurality of disc-shaped metal electrodes 22 attached to an insulating material 21 and having a hole in the center thereof are attached inside the vacuum exhaust pipe 12 to apply a vacuum. It is held, and one side (the left side in the figure) is connected to the pump connecting pipe 15 via the gland side mounting flange 23,
The other side (right side in the drawing) is connected to the flange of the exhaust pipe 13 via the high-voltage side mounting flange 24, which is no different from the conventional example (FIG. 4), but in the present invention (embodiment), The difference is that a permanent magnet 31 is attached to each of the electrodes 22.

【0019】上記永久磁石31は、図(d)の拡大断面
図に示すように、電極22に穿設された2個所のタップ
(ねじ穴)のピッチに合ったねじ穴31aを有し、皿ね
じ32で永久磁石31を挟み込むようにして、電極22
に、上下に二つの極性NとSを対向させるようにして取
付けられている。
The permanent magnet 31 has screw holes 31a corresponding to the pitches of two taps (screw holes) formed in the electrode 22, as shown in the enlarged sectional view of FIG. As the permanent magnet 31 is sandwiched by the screw 32, the electrode 22
Are attached so that the two polarities N and S face each other.

【0020】各段の電極22に取付けられている上記永
久磁石31の極性は、図(b)及び図(c)に示すよう
に、隣接する電極に取り付けられている永久磁石31の
極性とは必ず同じ極性になるように配置されている。例
えば、A−A断面((b)図)の上部に、電極の中心の
方にN極が向くように取付けられ、その隣の電極のB−
B断面((c)図)では電極の上部に電極の中心にN極
が向くように取付けられている。
The polarities of the permanent magnets 31 attached to the electrodes 22 of the respective stages are different from the polarities of the permanent magnets 31 attached to the adjacent electrodes, as shown in FIGS. It is arranged so that it always has the same polarity. For example, the N-pole is attached to the upper part of the AA cross section (Fig. (B)) so that the N pole faces toward the center of the electrode, and B-
In the B section ((c) figure), it is attached to the upper part of the electrode so that the N pole faces the center of the electrode.

【0021】しかしながら、各電極の対向する磁石の対
向する面は、各電極の孔の領域に磁場を作るために互い
に異なる極とする必要があるが、全電極の磁石の極性の
向きを揃えて、各電極上にできる磁力線の向き(磁性)
まで揃えることは、本発明では必ずしも必要ではない。
However, the facing surfaces of the magnets facing each electrode need to have different poles in order to create a magnetic field in the area of the hole of each electrode, but the polarities of the magnets of all electrodes should be aligned. , Direction of magnetic field lines formed on each electrode (magnetic)
It is not always necessary in the present invention to arrange the above.

【0022】次に、作用について説明するに、本実施例
の真空排気管12にイオンが入射し、内部の電極22に
衝突して2次電子が生成される過程までは、従来例(図
4)の真空排気管12と変りはないので、上記2次電子
の発生後について、図2に基づいて説明する。
Next, the operation will be described. Up to the process in which ions are incident on the vacuum exhaust pipe 12 of the present embodiment and collide with the internal electrode 22 to generate secondary electrons, a conventional example (FIG. 4). Since it is the same as that of the vacuum exhaust pipe 12), the description after the generation of the secondary electrons will be described with reference to FIG.

【0023】図2(a)は、図1(b)と同様の真空排
気管12の横断面図、図2(b)は、図2(a)のII
−II線による要部断面図である。図2(b)におい
て、下方の電極22aに、図で下方に向って衝突したイ
オン(黒丸印)i1によって2次電子e1が発生し、高
電圧側(図で上方)に加速されるが、電極22aに取付
けられた、紙面に真角方向の1対の永久磁石31によっ
て形成される磁場(図でXを丸で囲んだ印は、磁力線が
下向きに働いていることを示す。)中を通過中に、ロー
レンツ力によって或る半径を持った円運動を行ない、電
極22や真空排気管12の管壁(絶縁材21)に衝突し
消滅する。イオンのエネルギが400〜500keVの
エネルギを持って電極22に衝突しても、電極より放出
される2次電子のエネルギは、質量比が数1000倍イ
オンの方が重いため、数100eV以下と考えられる。
このため、永久磁石31による磁場が磁石の面で数10
0ガウスの磁束密度を持つ永久磁石でも、ローレンツ力
による電子の半径は数mm程度になり、電極22から放
出されてすぐに電極や管壁などに衝突してしまう。
FIG. 2 (a) is a cross-sectional view of the vacuum exhaust pipe 12 similar to FIG. 1 (b), and FIG. 2 (b) is II of FIG. 2 (a).
It is a principal part sectional view by the II line. In FIG. 2B, a secondary electron e1 is generated by the ion (black circle) i1 that collides downward with the electrode 22a in the figure, and is accelerated to the high voltage side (upward in the figure). A magnetic field formed by a pair of permanent magnets 31 attached to the electrode 22a in the direction of the true angle on the paper (the circled X in the figure indicates that the magnetic field lines are working downward). While passing, a Lorentz force causes a circular motion with a certain radius to collide with the electrode 22 and the tube wall (insulating material 21) of the vacuum exhaust tube 12 and disappear. Even if the energy of the ions collides with the electrode 22 with the energy of 400 to 500 keV, the energy of the secondary electrons emitted from the electrode is considered to be several hundred eV or less because the mass ratio is several thousand times larger for the ions. To be
Therefore, the magnetic field generated by the permanent magnet 31 is several tens of degrees on the surface of the magnet.
Even with a permanent magnet having a magnetic flux density of 0 Gauss, the radius of electrons due to the Lorentz force is about several mm, and the electrons are emitted from the electrode 22 and immediately collide with the electrode or the tube wall.

【0024】次に電極間で発生した電子(図2(b)の
電子e2)についての挙動を考えると、この電子は電極
22間1段当たりの電位差の加速を受けることになる。
仮に高電圧ターミナル2の電圧が400kVとして、電
極の段数が20段とすると、1段当たりの電位差は20
kVになるため、電子は約20keVのエネルギーを持
つ。この電子e2が電極22bに取り付けられた永久磁
石31の磁場で曲げられると、半径は数cmとなり、こ
の場合でも電子は管壁に衝突してしまう。
Next, considering the behavior of the electron (electron e2 in FIG. 2B) generated between the electrodes, this electron is subjected to the acceleration of the potential difference per electrode between the electrodes 22.
If the voltage of the high voltage terminal 2 is 400 kV and the number of electrode stages is 20, the potential difference per stage is 20.
Since it becomes kV, the electron has an energy of about 20 keV. When this electron e2 is bent by the magnetic field of the permanent magnet 31 attached to the electrode 22b, the radius becomes several cm, and even in this case, the electron collides with the tube wall.

【0025】以上のことから、本発明(実施例)の真空
排気管12では、各電極22に取り付けられた永久磁石
31の磁場により電子の軌道が偏向され、電極の中央部
の孔を通過し高いエネルギーまで加速される電子は減少
する。よって、高いエネルギーを持ってイオン源排気チ
ャンバー14に衝突する電子は減少する。また、真空排
気管12に入射したイオンも同一方向の磁場により軌道
が曲げられ、該真空排気管12の壁面に衝突しエネルギ
ーを失い、2次電子の発生が抑制される。
From the above, in the vacuum exhaust pipe 12 of the present invention (embodiment), the orbits of the electrons are deflected by the magnetic field of the permanent magnet 31 attached to each electrode 22, and pass through the hole in the center of the electrode. The number of electrons accelerated to high energy decreases. Therefore, the number of electrons that collide with the ion source exhaust chamber 14 with high energy is reduced. Further, the trajectory of the ions entering the vacuum exhaust pipe 12 is also bent by the magnetic field in the same direction, collides with the wall surface of the vacuum exhaust pipe 12, loses energy, and the generation of secondary electrons is suppressed.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
内部にイオン源を有する高電圧ターミナルとその回りを
囲繞するグランド電位のシールドボックスとの間に、イ
オン源内部を排気するための真空排気管を有するイオン
加速装置において、上記真空排気管の電極に磁石を取付
け、電極中央部の孔の領域に磁場を形成したことによ
り、真空排気管内で発生した電子が磁石の磁場によって
軌道が偏向されてしまうため、従来の真空排気管12の
電極22の中央部の孔を通過し高電圧ターミナル2の電
位まで加速され高いエネルギーを持ってイオン源排気チ
ャンバー14に達してしまう確率は少なくなる。つま
り、電子が高いエネルギーに加速される前に真空排気管
内部の壁や電極に衝突してしまう。その結果、衝突によ
って発生するX線は、電子の衝突のエネルギーが低いた
め衝突によって発生する連続X線の最高エネルギー(最
短波長は長くなり)の値は低下し、X線のエネルギース
ペクトルの強度のピークを与えるエネルギーも低くな
る。またエネルギースペクトルの面積、つまり連続X線
の全強度も小さくなる。この結果、シールドボックスの
側壁から漏洩するX線量を低減することが可能になる。
As described above, according to the present invention,
In an ion accelerator having a vacuum exhaust pipe for exhausting the interior of the ion source between a high-voltage terminal having an ion source inside and a shield box surrounding it surrounding with a ground potential, in the electrode of the vacuum exhaust pipe. By attaching a magnet and forming a magnetic field in the hole area at the center of the electrode, the orbit of electrons generated in the vacuum exhaust tube is deflected by the magnetic field of the magnet, so that the center of the electrode 22 of the conventional vacuum exhaust tube 12 is deflected. The probability of passing through the holes in the section to be accelerated to the potential of the high voltage terminal 2 and reaching the ion source exhaust chamber 14 with high energy is reduced. In other words, the electrons collide with the walls and electrodes inside the vacuum exhaust pipe before being accelerated to high energy. As a result, since the X-ray generated by collision has a low energy of electron collision, the maximum energy (shortest wavelength becomes longer) of continuous X-ray generated by collision decreases, and the intensity of the energy spectrum of X-ray is reduced. The energy that gives the peak is also low. Further, the area of the energy spectrum, that is, the total intensity of continuous X-rays also decreases. As a result, it is possible to reduce the X-ray dose that leaks from the side wall of the shield box.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例を示し、(a)は真空排気管
の縦断面図、(b)は(a)のA−A線断面図、(c)
は(a)のB−B線断面図、(d)は(a)のC部の拡
大断面図である。
1 shows an embodiment of the present invention, (a) is a vertical sectional view of a vacuum exhaust pipe, (b) is a sectional view taken along line AA of (a), (c).
6A is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 7A, and FIG. 8D is an enlarged cross-sectional view of a C portion of FIG.

【図2】本発明の真空排気管の動作の模式図で、(a)
は横断面図、(b)は(a)のII−II線による要部断面
図である。
FIG. 2 is a schematic view of the operation of the vacuum exhaust pipe of the present invention, (a)
Is a cross-sectional view and (b) is a main-portion cross-sectional view taken along line II-II of (a).

【図3】従来のイオン加速装置を備えたイオン注入装置
を示す平面図である。
FIG. 3 is a plan view showing an ion implanter including a conventional ion accelerator.

【図4】従来の真空排気管の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional vacuum exhaust pipe.

【図5】(a)ないし(d)は従来の真空排気管内での
X線の発生機構の模式図である。
5 (a) to (d) are schematic views of a conventional X-ray generation mechanism in a vacuum exhaust pipe.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シールドボックス 2 高電圧ターミナル 12 真空排気管 13 排気管 15 ポンプ接続管 16 真空ポンプ 21 絶縁材 22,22a,22b 電極 23,24 取付フランジ 25 抵抗 31 永久磁石 32 皿ねじ 1 Shield Box 2 High Voltage Terminal 12 Vacuum Exhaust Pipe 13 Exhaust Pipe 15 Pump Connection Pipe 16 Vacuum Pump 21 Insulating Material 22, 22a, 22b Electrode 23, 24 Mounting Flange 25 Resistance 31 Permanent Magnet 32 Flat Head Screw

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内部にイオン源を有する高電圧ターミナ
ルとその回りを囲繞するグランド電位のシールドボック
スとの間に、イオン源内部を排気するための真空排気管
を有するイオン加速装置において、上記真空排気管の電
極に磁石を取付け、電極中央部の孔の領域に電極と同じ
面内方向に磁場を形成するようにしたことを特徴とする
イオン加速装置。
1. An ion accelerating device having a vacuum exhaust pipe for exhausting the interior of an ion source between a high voltage terminal having an ion source inside and a shield box surrounding the high voltage terminal surrounding the ion source. An ion accelerating device characterized in that a magnet is attached to an electrode of an exhaust pipe, and a magnetic field is formed in the same in-plane direction as that of the electrode in a region of a hole in a central portion of the electrode.
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