JPS59837A - ウイ−ン・フイルタ - Google Patents

ウイ−ン・フイルタ

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Publication number
JPS59837A
JPS59837A JP10869082A JP10869082A JPS59837A JP S59837 A JPS59837 A JP S59837A JP 10869082 A JP10869082 A JP 10869082A JP 10869082 A JP10869082 A JP 10869082A JP S59837 A JPS59837 A JP S59837A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pole
point
electrodes
electric field
wien filter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10869082A
Other languages
English (en)
Inventor
Toru Itakura
徹 板倉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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Priority to EP83303594A priority patent/EP0097535A3/en
Publication of JPS59837A publication Critical patent/JPS59837A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/44Energy spectrometers, e.g. alpha-, beta-spectrometers
    • H01J49/46Static spectrometers
    • H01J49/466Static spectrometers using crossed electric and magnetic fields perpendicular to the beam, e.g. Wien filter
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/04Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/05Electron or ion-optical arrangements for separating electrons or ions according to their energy or mass

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electron Tubes For Measurement (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)

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】 Tal  発明の技術分野 本発明はウィーン・フィルタの改良された構造に関する
(bl  従来技術と問題点 イオン分離装置の要部であるウィーン・フィルタの従来
の構造は、第1図に示す如く、対向して配設された一対
の平面電極1,2と、一対のポールピース3,4とを、
それぞれが形成する電界と磁界とが互いに直交するよう
に配置し、紙面の向う側より手前側に向かって飛行する
イオン(この場合圧イオン)を分離して所望のイオンの
みを選び出すと共に、この選び出されたイオンを、上記
電界と磁界の作用で一方向に集束させるものである。
しかし上記従来のウィーン・フィルタは、選び出された
イオンが一方向にしか集束しないという欠点がある。即
ち、同図において紙面9手前側に向かって(この方向を
Z方向とする)飛翔する選び出されたイオンは、電界の
方向(水平方向、これをX方向とする)には集束するが
、磁界の方向く垂直方向、これをY方向とする)には集
束しない。
そのためイオンビームの断面形状は橢円状となり、ビー
ムを十分に細く絞ることが出来ない。従ってLS I、
超LSIとますますパターンが微細化し且つ高集積化す
る半導体装置の製造工程において、イオンビーム・エツ
チング或いはイオンビーム露光等の微細加工に使用する
のに不都合を生しる。
(C1発明の目的 本発明の目的は上記問題点を解消して、選び出されたイ
オンを二方向に集束させることの出来るウィーン・フィ
ルタを提供することにある。
td)  発明の構成 本発明の特徴は、表面が所定点を曲率中心とする略同心
状の一対の円筒面の一部をなし、且つ放射状の電界を形
成する如く配設された一対の電極と、前記電界に交叉す
る磁界を形成する如く配設された一対のポールピースと
を具備し、前記一対の電極及び前記一対のポールピース
とに囲まれた空間内を飛行する荷電粒子の中から、所望
の荷電粒子を前記電界及び磁界の作用により分離し且つ
集束せしめるようにしたことにある。
fe)  発明の実施例 以下本発明を実施例により具体的に説明する。
第2図は本発明に係るウィーン・フィルタの第■の実施
例を示す要部斜視図で、11は外側電極、12は内側電
極、13及び14はポールピースでそれぞれS極及びN
極である。
上記第1の実施例においては、外側及び内側電極11.
12の互いに対向する面の形状を、点Oを中心とする2
個の同心状円筒面の一部とした点が従来の構造と異なる
。2個の電極表面の形状をこのように形成し、外側電極
11に正(+)、内側電極12に負(−)の電位を与え
ると、ウィーン・フィルタ内部には同図の矢線E0て示
すように点0に向かう放射状の電界が形成される。一方
N極14とS極13とは平行に対向しているので、N極
14からS極13に向かって従来と同じく、矢線B0に
みられるような平行磁界が形成される。
上記第1の実施例は紙面の向う側から手前側に向かって
飛行する正のイオンの中から所望のイオンを分離し、こ
れを集束せしめるためのウィーン・フィルタの例である
。第3図は本実施例の動作原理を説明するために掲げた
図で、上記第2図の正面断面図である。
同図に示すように、2個の電極11及び12の中央の点
Pの電位が0となるように外側電極11に正(+)、内
側電極12に(−)の電位を与える。このとき発生する
電界をEoとする。またN極14からS極13に向かっ
て形成される平行磁界の強度をBoとする。なお上記点
Pと同心円の中心点0を結ぶ線がX軸に、また点Pを通
り磁界の方向に平行な線がY軸に一致するように、更に
2点0,2間の距離REが Rε=2V。/E、   
(ここで■。は点Pを通るイオンの加速電圧)となるよ
うに、電極11、12及びポールピース13.14の位
置を定める。
ウィーン・フィルタを上述の如く構成し、電界強度E0
と磁束密度B0を、選び出したいイオンの入射速度をv
oとしたとき、 Eo−vl、Bo        ・・・■を満たすよ
うに調節する。すると入射イオンの内選び出したいイオ
ンは、電界と磁界から作用する力が釣り合ってウィーン
・フィルタの中心線に沿って飛来するが、その他のイオ
ンは軌道が曲げられ、分離される。
上記ウィーン・フィルタの略中心線に沿って飛来するイ
オン、即ち選び出したいイオンに対し、従来のウィーン
・フィルタと同様にX方向に集束する力が作用するのみ
ならず、本実施例ではY方向にも集束する力が作用する
。以下この点について詳述する。
ウィーン・フィルタ内の任意の点Q(x、y)の電位を
■9  とし、点0と点2間の距離をRE とすると、 Va  =  Ea  (X  )” /2Re−xy
” /2R♂ +・・・)・・・■で表される。従って
点Pを通るイオンが電圧V0で加速されるとすると、点
Qを通るイオンは(■。
VQ)で加速されることになる。よって点Qを通るイオ
ンの速さVは、 v= (1+EoX/2V。
−(E’、x” /8V、” + Eo )’ ” / 4 VORy ) +−1’
vo  (1+Eox/2Va )   −■ここで 
v、o ” = (2qVo /m、)mo :イオン
の質量 q :イオンの持つ電荷量 上式において E、−v。Bo (■式〕であるから、
イオンのX方向の運動方程式は、 ”、’ −qEo c o sθE−qvB、  ・・
・■、’−moM−−qEI、’ x/2V、    
・・・■またイオンのY方向の運動方程式は、 rrl、 y=−qE、 s in/7a      
−−−■”  Ino ’i=  QE++ y/R・
・・■ここで、点Oと点P間の距離Rを RE−2■。/ E 11        ・・・■と
選んであるので、Y方向の運動方程式もX方向の連動方
程式と等しい形の mo ’V−Q Eo ’ y/ 2 V。   ・・
・■となる。
従ってウィーン・フィルタ内を飛行する正のイオンは、
X方向、Y方向ともに同じ運動をする。
つまり上記イオンに対してX方向、Y方向共に同じ力が
作用することを意味し、従って分離選択されたイオンは
X、Yの両方向に沿って集束されることとなる。
次に本発明の第2の実施例を第4図の要部断面図により
説明する。
本実施例は図示せる如く、第1の実施例においては2個
のポールピース13.14を平行に対向せしめたのに対
し、本実施例では両者の対向する面を斜交せしめた点が
異なる。この場合磁界は矢線B0で示すように湾曲する
。その曲率をRBとすると、R7とRBとを (2/ Rs)  +  (1/ RE)  = 2 
V。/ E a  ・・・[相]を満足するよう選ぶ。
なお磁界の曲率中心O°の位置は、同図に見られる如く
2個のポールピース13、14を挾んで互いに反対側に
位置するよう構成する。
このように構成した第2の実施例によっても、選び出さ
れたイオンを二方向に集束せしめることが出来る。
上記2つの実施例はいずれも正の荷電粒子に対してX方
向、Y方向の二方向集束性を有するウィーン・フィルタ
の例であるが、本発明を用いて負の荷電粒子に対して二
方向集束性を有するウィーン・フィルタを構成すること
も可能である。
この場合には、第2図〜第4図においてN極とS極を反
対にし、且つ外側電極11に負(−)の電位を、内側電
極12に正(+)の電位を与えれば良い。
つまりこれらの関係は次のようにまとめることが出来る
。即ち荷電粒子の電流ベクトルをiとし、磁束密度ベク
トルを百とすると、了から盲の向きに右ネジをまわした
とき、ネジの進む方向の電極を外側電極とし、これに上
記荷電粒子の極性と同じ符号の電位を与え、他方の電極
を内側電極として上記荷電粒子の極性とは反対符号の電
位を与えることにより、正、負のいずれの荷電粒子に対
しても二つの方向に集束性を有するウィーン・フィルタ
を構成することが出来る。
(fl  発明の詳細 な説明した如く本発明のウィーン・フィルタによれば、
正及び負のいずれの荷電粒子線をもX方向及びY方向の
二方向に集束させることが出来る。従ってビームの断面
形状を円形に維持したまま、ビーム径を絞ることが可能
となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のウィーン・フィルタの説明に供するため
の要部断面図、第2図は本発明の第1の実施例を示す要
部斜視図、第3図はその動作原理を説明するための要部
正面断面図、第4図は本発明の第2の実施例を示す要部
正面断面図である。 図において、11は外側電極、12は内側電極、13及
びI4は一対のポールピースで、13はS極、  14
はN極、0は上記2個の電極11.12の曲率中心Pは
上記2個の電極11.12の中央の点を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 表面が所定点を曲率中心とする略同心状の一対の円筒面
    の一部をなし、且つ放射状の電界を形成する如く配設さ
    れた一対の電極と、前記電界に交叉する磁界を形成する
    如く配設された一対のポールピースとを具備し、前記一
    対の電極及び前記一対のポールピースとに囲まれた空間
    内を飛行する荷電粒子の中から所望の荷電粒子を、前記
    電界及び磁界の作用により分離し且つ集束せしめるよう
    にしたことを特徴とするウィーン・フィルタ。
JP10869082A 1982-06-23 1982-06-23 ウイ−ン・フイルタ Pending JPS59837A (ja)

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JP10869082A JPS59837A (ja) 1982-06-23 1982-06-23 ウイ−ン・フイルタ
EP83303594A EP0097535A3 (en) 1982-06-23 1983-06-22 Crossed-field velocity filter and ion-beam processing system

Applications Claiming Priority (1)

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JP10869082A JPS59837A (ja) 1982-06-23 1982-06-23 ウイ−ン・フイルタ

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JPS59837A true JPS59837A (ja) 1984-01-06

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ID=14491174

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