JP2577020B2 - ビームプロファイラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、イオンビーム装置のイオンビームの電荷分
布測定治具であるビームプロファイラに関する。

［従来の技術およびその問題点］ イオンビーム装置において、イオンビーム装置のイオ
ンソースの保守や、イオンビームの照射処理作業を行な
うにあたり、イオンビームである荷電粒子の測定方法
は、重要な技術である。従来の電荷分布測定方法として
は、ファラデーカップ状のものを荷電粒子の通り道に設
置し、入射してくる電荷量の測定を行なうという方法が
主にとられている。

しかし、ファラデーカップ状の治具を用いるビームの
電荷測定方法においては次のような欠点がある。

（１）荷電粒子を塊まりとして測定するため、電荷粒子
の電荷の内訳についての情報は得られない。

（２）ファラデーカップ状の電極で分布状態を知るため
には、より小さなファラデーカップが必要で、加工上限
界があり、困難である。

（３）ビームの断面積と比べて大きな電極に対して、ス
リットを移動させ、電荷の分布状態を測定する方法もあ
るが、この場合には、スリットの位置の精度が必要であ
り、測定操作が難しい。

一方、ビームの分布を知る方法として、ビームの照射
による物質の変化を利用する方法も提案されている。例
えば、蛍光物質を用いて、電子ビームおよびイオンビー
ムを測定するという方法が、知られている。しかしなが
ら、この方法は、イオンビームを測定する場合、以下の
ような問題点がある。

（１）イオンは蛍光物質を破壊するので短時間のイオン
ビーム照射で特性が大幅に劣化する。

（２）イオンビームのスパッタリング作用により蛍光物
質が飛散し装置内汚染を招きやすい。

（３）蛍光物質のイオンビームに対する特性の報告例が
少ない。

また、その他の方法としては、写真材料を用いて電子
ビーム、イオンビームを記録、検出する方法があげられ
るが、この方法でイオンビームを測定する場合には、 （１）イオンビーム用として原子核用乾板があるが、こ
れは他の写真材料と比較して高価で有効期間が短く、さ
らに保存や取扱が困難なため、ごく限られた目的にした
使用できない。

（２）ハロゲン化銀粒子の大きさや、乳剤中におけるビ
ームの散乱などによって、数十μｍ以下のビームの測定
や記録には適さない。

（３）写真材料のイオンビームに対する特性の多くは明
らかにされていない。

等の問題点がある。

［発明の目的］ 本発明は、多数配列した微小電極と、スリットを組み
合わせる簡便な手法を用いることにより、上記のごとき
欠点および問題点を除去し、精度の高い測定を可能にす
る治具を提供するものである。

［問題を解決するための手段］ すなわち本発明は、イオンビーム分布を測定するビー
ムプロファイラにおいて、微小の導電性部分と絶縁性部
分を、それぞれ交互に配置した電極と、前記イオンビー
ムの流れを切る位置で、イオンビームの入射方向と垂直
方向に可動なスリットを具備することを特徴とするビー
ムプロファイラである。

本発明のビームプロファイラの基本構造を第１図に示
す。図において、イオンソース10より発生したイオンビ
ーム12は、スリット14を経て、ビームプロファイラの一
部である電極22に至る。電極22は、多数配列した微小電
極18からなる。

ビーム分布測定における位置の設定は、この微小電極
18の位置により決定されるため、スリット14の位置決め
が簡易である。前記電極22を得る手段としては、例えば
第１図（ｂ）に示すように、絶縁物でできた注状の棒30
に、導電物でできた細線32を巻き付ける方法、あるいは
絶縁物の上に、パターン状の導電性部分18のパターン
を、無電解めっき等の手法で作る方法などが、あげられ
る。ビームプロファイラの一部であるスリット14は、ス
リット幅が前記導電性部分18と、ほぼ同じぐらいの幅で
あり、かつスリット14を通過したイオンビーム16の流れ
を切る位置で、ビームの流れと垂直な方向15に可能なし
くみを持つものである。なお、スリット14は、ピンホー
ル型でも短冊型でもよく、スリット形状は、特に限定す
るものではない。

入射イオンビーム12のスリット位置におけるイオンビ
ーム強度は、スリット14を通過したイオンビーム16が微
小な導電性部分20に到達するときの電荷量として、電流
計24で測定される。そしてスリット14の位置移動によ
り、オシロスコープ26に示すような、ビームの変化する
プロフィールが、波形として得られる。その波形の例
を、第２図に示す。また、その波形は、データとしてパ
ーソナルコンピューター28に入力され、保管される。こ
のデータから、各電極における電荷量が求められ、イオ
ンビームの強度分布を得ることができる。

［作用］ 本発明におけるビームプロファイラは、イオンビーム
を直接電極で測定するしくみをもつもので、蛍光物質や
写真材料を使った場合のように、測定時にビームが照射
されるものに劣化を生じない。さらにイオンビームの特
性を、データの分析により、直接知ることができる。

また、可動のスリットをつかって、イオンビームを絞
った後、微小の導電性部分と、絶縁性部分が、それぞれ
交互に配置した電極により電荷を測定するので、ファラ
デーカップ状のものにくらべて、電極構造が簡易で、よ
り小さいピッチの電極加工が可能となり、かつ、分解能
のよい測定治具となる。また、測定位置は、電極位置で
定まり、スリットの移動速度のばらつきは、電荷分布の
測定には影響がないため、取扱いが簡便となる利点があ
る。以下に本発明の実施例を述べるが、もちろんこれに
限定されるものではない。

［実施例１］ 本発明のビームプロファイラの基本構造を、第１図
（ａ）（ｂ）に示す。ここでは、電極22として、断面の
直径約8mm、長さ約80mmのガラスでできた円柱状の棒30
に、直径0.1mmの金の細線32を、ピッチ約0.2mmで巻き付
けたものを、電極22として使用した。そして、デュオプ
ラズマトロン型イオンソース10を使って発生させた、正
電荷を持つ、アルゴンのイオンによるビーム分布を、電
流計24で測定した。測定時の、スリット14の位置移動に
より、オシロスコープ26に示すような、ビームの変化す
る様子が、波形として得られる。測定結果は、第２図に
示す。このように、小さいピークがあらわれるが、これ
が各微小電極18の位置に対応したビーム強度を示してお
り、これから、ビームのプロファイルを求めることがで
きる。

［発明の効果］ この発明は、上記のように構成したものであるが、可
動のスリット14の設置と、微小の導電性部分と絶縁性部
分を、それぞれ相互に配置した電極22の設置により、フ
ァラデーカップ状のものにくらべて、電極構造が簡易
で、より小さいピッチの電極加工が可能となるばかりで
なく、分解能のよい測定ができる。また、前記の可動の
スリット14と、電極22をもうけたことにより、測定位置
が、電極位置で定まるので、スリットの移動速度のばら
つきが、電荷分布の測定に影響を与えなくなり、取扱い
が簡便となった。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は、本発明のビームプロファイラの実施例
を示す概略図である。 第１図（ｂ）は、第１図（ａ）の実施例で使用した、ビ
ームプロファイラの一部である電極の一例を示す説明図
である。 第２図は、第１図に示した本発明のビームプロファイラ
で、測定を行なった結果を示すグラフ図である。 10……イオンソース、12……イオンビーム、14……スリ
ット 15……スリットの可動な方向を示す矢印 16……スリットを通過したビーム、18……微小電極 20……微小な導電性部分、22……電極、24……電流計 26……オシロスコープ、28……パーソナルコンピュータ 30……ガラスの棒、32……細線

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】イオンビーム分布を測定する、ビームプロ
   ファイラにおいて、微小の導電性部分と絶縁性部分を、
   それぞれ交互に配置した電極と、前記イオンビームの流
   れを切る位置で、イオンビームの入射方向と垂直方向に
   可動なスリットを具備することを特徴とするビームプロ
   ファイラ。