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ION BEAM IRRADIATION APPARATUS AND METHOD FOR SUPPRESSING ION BEAM SPREAD

Foreign code F200010107
File No. 2595
Posted date May 18, 2020
Country WIPO
International application number 2010JP057405
International publication number WO 2010143479
Date of international filing Apr 27, 2010
Date of international publication Dec 16, 2010
Priority data
  • P2009-158255 (Jun 11, 2009) JP
Title ION BEAM IRRADIATION APPARATUS AND METHOD FOR SUPPRESSING ION BEAM SPREAD
Abstract Provided is an ion beam irradiation apparatus wherein electron use efficiency is improved and ion beam spread due to space-charge effects is efficiently suppressed by effectively using the space in the vicinity of a magnet, while not requiring a special magnetic pole structure. The ion beam irradiation apparatus is provided with an ion source (2), a collimating magnet (6), and a plurality of electron sources (11). The electron sources (11) are disposed at positions, which are in a magnetic gradient region (K) formed in the upstream or downstream of the ion beam in the collimating magnet (6) and are outside of the passing region of the ion beam (IB). The electron irradiation direction is so set as to supply electrons to the magnetic field gradient region (K).
Outline of related art and contending technology BACKGROUND ART
Conventionally, this type of ion beam irradiation apparatus includes, as shown in Patent Document 1, an ion source generating an ion beam, the ions from the ion source beam is deflected by the deflection magnet, the deflection of the magnet pole constituting the electron source and provided on the inner surface, the opposing magnetic pole from the electron source by electron beams, the space charge effect to suppress the divergence of the ion beam (which is also referred to as neutralized.) And is being considered.
However, the magnetic pole within the magnetic field the emitted electron to travel along, any of the electron source is provided to the opposing magnetic pole and the magnetic poles to disappear and the collision. For this reason, in order to suppress the divergence of the ion beam utilization efficiency of electrons is poor. In addition, Patent Document 1 in Fig. 6 or the like, between the electron source and the magnetic poles of an insulator or a conductor may be provided across the ion beam by the reflected electrons is described, which is unknown and being reflected, the divergence of the ion beam space charge effect can be suppressed is not clear whether or not.
In addition, the electron source to embed the inner surface of the magnetic pole, the magnetic pole inside the recessed portion is provided and a special processing is required (Patent Document 1 like in Fig. 5), this only complicated the structure of the pole plane is not, processing is also a problem that the cost is increased. Incidentally, as described above, by providing the insulator or a conductor leading to an increase in processing cost is also a problem.
Further, the magnetic pole inside a recess or the like and the complicated shape of the insulator or by providing the conductive body, a uniform magnetic field formed by the magnetic pole is difficult, the ion beam deflected in a desired direction can be changed with high accuracy is difficult.
Scope of claims (In Japanese)[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い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]
 前記電子源の電子射出方向が、前記磁場勾配領域内の磁場の接線方向である請求項2記載のイオンビーム照射装置。

[請求項4]
 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 0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<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記載のイオンビーム照射装置。

[請求項5]
 前記電子源が、0.12<B/B 0<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4記載のイオンビーム照射装置。

[請求項6]
 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 0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 0<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記載のイオンビーム照射装置。

[請求項7]
 前記電子源が、0.30<B/B 0<0.80の関係を満たす磁場勾配領域に設けられている請求項6記載のイオンビーム照射装置。

[請求項8]
 前記電子源を2つ以上有し、それらの電子源が、前記イオンビームを挟んで配置されている請求項1記載のイオンビーム照射装置。

[請求項9]
 前記電子源が、前記磁石を構成する一対の磁極平面と略平行な平面内に配置されるとともに、前記磁石のイオンビーム上流側側面及び/又は下流側側面に沿って配置されている請求項1記載のイオンビーム照射装置。

[請求項10]
 前記電子源が、電界放出型電子源である請求項1記載のイオンビーム照射装置。

[請求項11]
 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することを特徴とするイオンビーム発散抑制方法。
  • Applicant
  • ※All designated countries except for US in the data before July 2012
  • NISSIN ION EQUIPMENT CO.,LTD.
  • KYOTO UNIVERSITY
  • Inventor
  • NICOLAESCU, Dan
  • SAKAI, Shigeki
  • ISHIKAWA, Junzo
  • GOTOH, Yasuhito
IPC(International Patent Classification)
Specified countries National States: AE AG AL AM AO AT AU AZ BA BB BG BH BR BW BY BZ CA CH CL CN CO CR CU CZ DE DK DM DO DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM GT HN HR HU ID IL IN IS JP KE KG KM KN KP KR KZ LA LC LK LR LS LT LU LY MA MD ME MG MK MN MW MX MY MZ NA NG NI NO NZ OM PE PG PH PL PT RO RS RU SC SD SE SG SK SL SM ST SV SY TH TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN ZA ZM ZW
ARIPO: BW GH GM KE LR LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW
EAPO: AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM
EPO: AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK SM TR
OAPI: BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG
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