JPS61188843A

JPS61188843A - 質量分離装置

Info

Publication number: JPS61188843A
Application number: JP60026223A
Authority: JP
Inventors: Yoshimi Kawanami; 義実川浪; Toru Ishitani; 亨石谷; Kaoru Umemura; 馨梅村; Hifumi Tamura; 田村　一二三
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-02-15
Filing date: 1985-02-15
Publication date: 1986-08-22

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】〔発明の利用分野〕本発明は、イオン打ち込み装置、イオンビーム描画装置
、イオンビーム加工装置に係り、複数イオン種を同時に
取り出すのに好適な質量分離装置に関する。

〔発明の背景〕

一般に、多種のイオンを放出するイオン源に対するイオ
ン光学系には、特定のイオン種のみを分離して使用する
ために質量分離装置が含まれている。従来の質量分離装
置は、ある特定方向からの入射イオンビームのうち任意
の比電荷のイオンのみを透過し、ある一定方向（後段イ
オン光学系の光軸方向）に出射する装置であり、磁場を
利用したものと高周波電界を利用したものに大きく分け
られる。しかし、質量分離装置に入射するイオンのうち
、取り出したい特定元素のイオンに注目すると、他元素
のイオンと共に上記特定元素の同位体イオンや他側イオ
ン等も排除されるので、上記特定元素について多くの電
流が取り出したい場合、無駄をしていることになる。ま
た、比電荷の異なる複数のイオンを同時に使おうとして
も、従来の質量分離装置では質量スペクトルが重なって
いるようなイオン種について、質量分離装置の後段の光
学系へ入射するビームの入射角の差が問題とならないよ
うな非常に特別な場合にしか可能はなく。

入射イオンビーム中の任意のイオン種の組み合せは不可
能である。なお、従来の質量分離装置について詳しく述
べである文献に、例えば特開昭５８−１６９８５９号公
報等がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、入射イオンビームから比電荷の異なる
２種以上のイオンを取り出し、単一のイオンビームとし
て出射することの可能な質量分離装置を提供することに
ある。

〔発明の概要〕

本発明は、上記目的を達成するために、「磁場による質
量分離では、単一のイオンビームが磁場により、磁場と
垂直な平面内で異なる比電荷毎の複数イオンビームに分
離され出射するが、任意面に対して対称な磁場に向って
、対称な位置、方向に上記出射イオンビームを入射させ
れば、単一のイオンビームに戻せる。」という基本概念
に基づき、次のように質量分離装置を構成した。すなわ
ち、本発明は入射イオンビームに対し垂直に磁場を形成
して上記入射イオンビームを比電荷毎の複数のイオンビ
ームに分ける１組の質量分離磁極と、上記質量分離磁極
で分けた比電荷毎の複数のイオンビームのうち任意部分
の複数のイオンビームのみを透過させるイオン選択手段
と、上記イオン選択手段を透過した複数のイオンビーム
の方向に垂直で質量分離磁極のつくる磁場と平行な磁場
を形成して上記イオン選択手段を透過した複数のイオン
ビームを単一のイオンビームに合成する１組の質量混合
磁極と、上記質量分離磁極と上記質量混合磁極との間に
あってイオンの軌道を、上記入射イオンビームの方向を
含み上記質量分離磁極の作る磁場と垂直な平面内で偏向
し上記質量混合磁極が作る磁場へのイオンの入射角を調
整する入射角調整手段とで質量分離装置を構成したこと
を特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図ないし第４図を用いて説
明する。

〈実施例１〉第１図に本実施例を示す。主な構成要素は、質量分離磁
極３、イオン選択手段としての可動絞り板７、入射角調
整手段としての偏向電極５，５′および、質量混合磁極
４である１次に本実施例の動作を説明する。入射絞り１
１を通過してきた入射イオンビーム１は質量分離磁極３
の作る紙面手前向きの磁場により進路を曲げられ、比電
荷毎のイオンビームに分離し、そのうち１つのビームは
可動絞り板７の主スリット８を透過し、シールドパイプ
１０によって、偏向電極５，５′からの電場の影響を避
け、質量混合磁極４の作る紙面手前向きの磁場により進
路を曲げられ出射絞り１２を通過して、出射イオンビー
ム１の一部となる。また、可動絞り板７の副スリット９
により、もう一つの比電荷の異なるイオンビームを選択
し、偏向電極５，５′で偏向して、質量混合磁極４の作
る紙面手前向きの磁場へ入射させると、主スリット８を
通過したイオンビームと合流し出射絞り１２から出射さ
れる。ここで、質量分離磁極３と質量混合磁極４の作る
磁場および、イオンビームの軌道は、対称面１９につい
て対称に保たれている。

また、可動絞り板７を紙面と垂直な方向に動かすことに
よりイオンビームの入射する面の副スリット９の位置を
紙面と水平方向に移動させ副スリット９を通るイオンビ
ームを選択し、主スリットは、上記可動絞りの移動で、
紙面と水平方向には動かないので、主スリット８を通る
イオンビームは。

質量分離磁極３と質量混合磁極４の磁場強度を変えて選
択する０以上本実施例によれば入射イオンビームの中か
ら任意の２種の比電荷のイオンを選択して単一のイオン
ビームとして出射させることが可能である。

〈実施例２〉第２図に示す本実施例の構成は、第１図に示した実施例
と大略同様であるが、主スリット８を通過するイオンビ
ームの軌道を直線に保つための偏向電極２０．２０’　
、２１．２１’があるのが特徴である。これにより主ス
リット８へ入射するイオンビームは、質量分離磁極３の
形成する磁場の強度または、偏向電極２０．２０’の形
成する上記磁場と直交する電場の強度のどちらによって
も選択することができる。なお、質量分離磁極３゜偏向
電極２０．２０’　、５，５．’　と質量混合磁極４、
偏向電極２１，２１’　、６，６’の作る磁場及び電場
は対称面１９について対称である。以上、本実施例によ
れば入射イオンビームの中から任意の２種の比電荷のイ
オンを選択して単一のイオンビーム、として、入射イオ
ンビームと同一方向に出射させることが可能である。

〈実施例３〉第３図に本実施例の概略を示す。主な構成要素は、質量
分離磁極３、イオン選択手段としての可動絞り板７、入
射角調整手段としての偏向磁極１３．１４および、質量
混合磁極４である。次に本実施例の絢作を説明する。入
射絞り１１を通過してきた入射イオンビーム１は質量分
離磁極３の作る紙面手前向きの磁場により進路を曲げら
れ、比電荷毎のイオンビームに分離する。さらに上記比
電荷毎に分離したイオンビームは偏向磁極１３の作る紙
面向で、質量分離磁極の作る磁場と強度および空間的拡
がりの同じ磁場により偏向され可動絞り板７に入射する
６上記比電荷毎に分離したイオンビームの中から、２種
の比電荷のイオンビームだけが可動絞り板７の主スリッ
ト８および副スリット９を透過して偏向磁極１４の作る
磁場で偏向され、質量混合磁極４の作る磁場で合せられ
出射絞り１２から単一のイオンビーム２として出射する
０本実施例のように、入射角調整手段として、偏向磁極
を使った場合には、イオン選択手段により３種以上の比
電荷のイオンビームを選択しても、質量混合磁極の作る
磁場中へ上記選択されイオンビームが単一のイオンビー
ムとなるように入射させることができる。本実施例で、
質量分離磁極３、偏向磁極１３と、質量混合磁極４、偏
向磁極１４の作る磁場は、対称面１９について対称であ
る。なお１本実施域では、磁極３，４，１３゜１４は永
久磁石であって、対向する磁極とそれぞれ１組の偏向電
極をなし、全体でアライナ−を構成しており、可動絞り
板７に入射するイオンビームの位置を紙面向きの方向に
移動させることができる。従って、主スリット８を通過
するイオンビームの選択は、可動絞り板７の紙面内方向
の移動によって行い、紙向き方向に角度を持った副スリ
ット８を通過するイオンビームの選択は、上記アライナ
ーの電場強度の調整により可動絞り板７に入射するイオ
ンビームの位置を紙向き方向に移動させることによって
行う。以上、本実施例によれば、入射イオンビームの中
から任意の２種の比電荷のイオンを選択して単一のイオ
ンビームとして。

入射イオンビームと同一方向に出射させることが可能で
ある。

〈実施例４〉第４図に本実施例を示す、主な構成要件は、質量分離磁
極３、イオン選択手段としての可動絞り板７、入射角調
整手段としての偏向磁極１５、および質量混合磁極４で
ある６本実施例は、実施例３と原理的には変わりなく、
第３図での２つの偏向磁極１３．１４を第４図の１つの
偏向磁極１５にしたものである。但し、本実施例では、
可動絞り板７はエツジ１６を持っているため、エツジ１
６より外側に入射するある比電荷以上のイオンは全て単
一のビームとして取り出すことができる。

以上本実施例によれば、入射イオンビームの中から任意
の比電荷以下のイオンを選択し、単一のイオンビームと
して、入射イオンビームと同一方向に出射することが可
能である。

［発明の効果〕本発明の質量分離装置によれば、入射イオンビームのう
ち、任意の２種以上の比電荷のイオンを分離し、単一ビ
ームとして出射することができるので、入射イオンビー
ムのうち必要な部分を無駄なく使用できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の質量分離装置の実施例を
示す縦断面図である。１・・・入射イオンビーム、２・・・出射イオンビーム
、３・・・質量分離磁極、４・・・質量混合磁極、５．
、５’　。６．６′・・・偏向電極、７・・・可動絞り板、８・・
・主スリット、９・・・副スリット、１０．１０’・・
・シールドパイプ、１１・・・入射絞り、１２・・・出
射絞り、１３．１４・・・偏向磁極兼イオン選択偏向電
極、１５・・・偏向磁極、１６・・・エツジ、１７・・
・紙面手前側向きの磁場、１８・・・紙面向きの磁場、
１９・・・対称面、９０．２０’　、２１．２１’・・
・偏向電極。２２・・・イオン光軸。代理人　弁理士　小川勝男、″−・ −二。第　２２ｙ　３　口

Claims

【特許請求の範囲】１、入射イオンビームに対し垂直に磁場を形成して前記
入射イオンビームを比電荷毎の複数のイオンビームに分
ける１組の質量分離磁極と、上記質量分離磁極で分けた
比電荷毎の前記複数のイオンビームのうち任意部分の前
記複数のイオンビームのみを透過させるイオン選択手段
と、前記イオン選択手段を透過した複数のイオンビーム
の方向に対し垂直で質量分離磁極のつくる磁場と平行な
磁場を形成して前記イオン選択手段を透過した前記複数
のイオンビームを単一のイオンビームに合成する１組の
質量混合磁極と、前記質量分離磁極と前記質量混合磁極
との間にあつてイオンの軌道を、上記入射イオンビーム
の方向を含み、上記質量分離磁極の作る磁場と垂直な平
面内で偏向し上記質量混合磁極が作る磁場へのイオンの
入射角を調整する入射角調整手段とで構成されることを
特徴とする質量分離装置。２、前記入射角調整手段が、前記質量分離磁極の形成す
る磁場と反平行な磁場を形成する１組以上の偏向磁極ま
たは、上記質量分離磁極の形成する磁場と垂直な面内の
方向の電場を形成する１組以上の偏向電極の少なくとも
一方で構成されることを特徴とする特許請求範囲第１項
記載の質量分離装置。３、前記イオン選択手段が、前記質量分離磁極の形成す
る磁場に垂直な方向に並べた２個以上の開口または、エ
ッジの少なくとも一方を設けた可動な絞り板であること
を特徴とする特許請求範囲第１項記載の質量分離装置。４、前記イオン選択手段が、前記質量分離磁極の形成す
る磁場に垂直な方向に並べた、前記質量分離磁極の形成
する磁場と平行な方向にのびた１個以上の主スリットと
、前記主スリットに平行でない１個以上の副スリットま
たはエッジの少なくとも一方とを設けた可動な絞り板お
よび、前記質量分離磁極の形成する磁場と平行な方向の
電場を形成し前記可動な絞り板に入射するイオンの位置
を選択する１組以上のイオン選択偏向電極と前記質量分
離磁極の形成する磁場と平行な方向の電場を前記可動な
絞り板から出射するイオンに印加し、前記イオン選択偏
向電極がない場合と変わらぬ方向に前記出射するイオン
を前記質量混合磁極の形成する磁場中に入射させる２組
以上のアライナー電極のうち少なくとも前記可動な絞り
板を備えて構成されることを特徴とする特許請求範囲第
１項記載の質量分離装置。