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イオンビーム照射装置及びイオンビーム発散抑制方法

国内特許コード P150011879
整理番号 2595
掲載日 2015年4月15日
出願番号 特願2011-518362
登録番号 特許第5634992号
出願日 平成22年4月27日(2010.4.27)
登録日 平成26年10月24日(2014.10.24)
国際出願番号 JP2010057405
国際公開番号 WO2010143479
国際出願日 平成22年4月27日(2010.4.27)
国際公開日 平成22年12月16日(2010.12.16)
優先権データ
  • 特願2009-158255 (2009.6.11) JP
発明者
  • ニコラエスク ダン
  • 酒井 滋樹
  • 石川 順三
  • 後藤 康仁
出願人
  • 日新イオン機器株式会社
  • 国立大学法人京都大学
発明の名称 イオンビーム照射装置及びイオンビーム発散抑制方法
発明の概要 本発明は、磁石近傍のスペースを有効活用することによって、特別な磁極構造を不要としながらも、電子の利用効率を向上して空間電荷効果によるイオンビームの広がりを効率的に抑制するものであり、イオン源2と、コリメート磁石6と、複数の電子源11とを備え、電子源11が、コリメート磁石6におけるイオンビーム上流側又は下流側に形成される磁場勾配領域K内に配置され、且つ、イオンビームIBの通過領域外に配置されるとともに、電子の照射方向が、磁場勾配領域Kに電子が供給されるように向けられていることを特徴とする。
従来技術、競合技術の概要



従来、この種のイオンビーム照射装置としては、特許文献1に示すように、イオンビームを生成するイオン源と、このイオン源からのイオンビームを偏向するための偏向磁石と、この偏向磁石を構成する磁極内面に設けられた電子源とを備え、当該電子源から対向する磁極に電子線を照射することによって、空間電荷効果によるイオンビームの発散を抑制する(これを中性化ともいう。)ものが考えられている。





しかしながら、磁極内部で射出された電子は磁場に沿って進行するため、いずれは電子源が設けられた磁極と対向する磁極に衝突して消滅してしまう。このため、イオンビームの発散を抑制するための電子の利用効率が悪いという問題がある。なお、特許文献1の図6等において、電子源と磁極との間に絶縁体又は導電体を設けることによってイオンビームを横切った電子を反射させることが記載されているが、どのように反射されるか不明であり、空間電荷効果によるイオンビームの発散を抑制できるか否か不明である。





また、磁極内面に電子源を埋め込むために、磁極内面に凹部を設ける等の特別な加工が必要となり(特許文献1の図5等)、これによって磁極平面の構造が複雑になるだけでなく、加工コストが増大してしまうという問題もある。なお、上記のように、絶縁体又は導電体を設ける加工によっても加工コストが増大してしまうという問題がある。





さらに、磁極内面に凹部を設ける等の複雑な形状とすること又は絶縁体或いは導電体を設けることによって、磁極により形成される磁場を均一にすることが難しく、偏向されるイオンビームを所望の向きに精度良く変更することが難しいという問題がある。

産業上の利用分野



本発明は、イオン源から引き出されたイオンビームをターゲットに照射してイオン注入等の処理を施すためのイオンビーム照射装置に関し、特に空間電荷効果によるイオンビームの発散を抑制する機能を有するイオンビーム照射装置及びイオンビーム発散抑制方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
イオンビームをターゲットに照射するイオンビーム照射装置であって、
正イオンからなるイオンビームを生成するイオン源と、
前記イオン源及び前記ターゲットの間に設けられ、前記イオン源から出たイオンビームをターゲットに照射するために偏向、収束又は発散させる1又は複数の磁石と、
電子を生成する1又は複数の電子源と、を備え、
前記電子源が、前記磁石のイオンビーム上流側及び/又は下流側に形成される磁場勾配領域内に配置され、且つ、前記イオンビームが通過する領域外に配置されるとともに、
前記電子源の電子射出方向が、前記磁場勾配領域に電子が供給されるように向けられて、前記電子源から射出された電子が、前記磁場勾配領域における前記イオンビームと交わる領域に供給されることを特徴とするイオンビーム照射装置。

【請求項2】
前記磁石が、前記イオンビームを挟むように設けられた一対の平行な磁極平面を有するものであり、
前記電子源の電子射出方向が、前記磁極平面に対してその磁極平面に対向する磁極平面を向くように略垂直、又は前記磁石よりも外側に向けられている請求項1記載のイオンビーム照射装置。

【請求項3】
前記磁石が、一対の平行な磁極平面により前記イオンビームを略平行化するコリメート磁石を有し、
前記電子源が、前記コリメート磁石により形成される磁場勾配領域内に設けられるものであって、
前記電子源が、前記コリメート磁石の磁極平面間に発生する磁束密度をBとし、前記コリメート磁石外部に形成される磁場勾配領域での磁束密度をBとした場合に、0<B/B<0.72の関係を満たす磁場勾配領域内に設けられている請求項1又は2記載のイオンビーム照射装置。

【請求項4】
前記電子源が、0.12<B/B<0.36の関係を満たす磁場勾配領域内に設けられている請求項3記載のイオンビーム照射装置。

【請求項5】
前記磁石が、
一対の平行な磁極平面により前記イオンビームを略平行化するコリメート磁石と、
前記コリメート磁石の磁極平面に平行に配置された一対の平行な磁極平面により、前記コリメート磁石に入射するイオンビームの磁極平面に直交する方向の発散を補償する補償磁石と、を備え、
前記電子源が、前記補償磁石により形成される磁場勾配領域内に設けられるものであって、
前記電子源が、前記補償磁石を構成する一対の平行な磁極平面間に発生する磁束密度の最大値をBとし、前記補償磁石外部に形成される磁場勾配領域での磁束密度をBとした場合に、0<B/B<1の関係を満たす磁場勾配領域内に設けられている請求項1又は2記載のイオンビーム照射装置。

【請求項6】
イオンビームをターゲットに照射するイオンビーム照射装置における空間電荷効果によりイオンビームの発散を抑制するイオンビーム発散抑制方法であって、
前記イオンビーム照射装置が、正イオンからなるイオンビームを生成するイオン源と、前記イオン源及び前記ターゲットの間に設けられ、前記イオン源から出たイオンビームを前記ターゲットに照射するために偏向、収束又は発散させる1又は複数の磁石と、電子を生成する1又は複数の電子源と、を備え、
前記電子源を、前記磁石におけるイオンビームの上流側及び/又は下流側に形成される磁場勾配領域内に配置し、且つ、前記イオンビームが通過する領域外に配置して、前記電子源から出る電子を前記磁場勾配領域内に供給して、前記電子源から射出された電子を前記磁場勾配領域における前記イオンビームと交わる領域に供給することを特徴とするイオンビーム発散抑制方法。
産業区分
  • 電子管
  • 電力応用
  • 半導体
  • 固体素子
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2011518362thum.jpg
出願権利状態 登録
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