JPH0773999A - High frequency quadrupole device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、例えばイオン注入や表
面改質を行う装置に適用される高周波四重極(以下、R
FQ:Radio Frequency Quadrupoleと称する) 型加速器
や、イオン分析に利用されるRFQ型質量分析器等のR
FQ装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high frequency quadrupole (hereinafter referred to as R
FQ: Radio Frequency Quadrupole) type accelerator, RQ of RFQ type mass spectrometer used for ion analysis
It relates to an FQ device.
【0002】[0002]
【従来の技術】イオン注入装置は、拡散したい不純物を
イオン化し、この不純物イオンを磁界を用いた質量分析
法により選択的に取り出し、電界により加速してイオン
照射対象物に照射することで、イオン照射対象物内に不
純物を注入するものである。そして、このイオン注入装
置は、半導体プロセスにおいてデバイスの特性を決定す
る不純物を任意の量および深さに制御性良く注入できる
ことから、現在の集積回路の製造に重要な装置になって
いる。2. Description of the Related Art An ion implantation apparatus ionizes impurities to be diffused, selectively extracts the impurity ions by mass spectrometry using a magnetic field, accelerates them by an electric field, and irradiates the ion irradiation target with ions. Impurities are injected into the irradiation target. This ion implantation apparatus is an important apparatus for manufacturing the present integrated circuit because it can control the impurities that determine the characteristics of the device in the semiconductor process to an arbitrary amount and depth with good controllability.
【0003】近年、半導体デバイスメーカでは、MeV
級の高エネルギーイオン注入装置の必要性が高まってい
る。これは、C−MOSデバイス製造プロセスにおける
レトログレイドウエルの形成、ROM後書込み等を、高
エネルギーイオン注入で行う利点が明らかになってきた
ためである。In recent years, semiconductor device manufacturers are using MeV
There is an increasing need for high energy ion implanters of the class. This is because the advantages of performing high-energy ion implantation for forming retrograde wells, writing after ROM, etc. in the C-MOS device manufacturing process have become clear.
【0004】上記高エネルギーイオン注入装置には、イ
オン加速手段としてRFQ型加速器が用いられている。
このRFQ型加速器には、図5に示すように、真空雰囲
気中に4本の棒(Rod )状の四重極電極51〜54を互
いに90゜の間隔で水平軸まわりに配置し、これらの四
重極電極51〜54を、所定間隔をおいて導電性のベー
ス57に立設された導電性の第1ポスト55および第2
ポスト56で支持した構造の4Rod−RFQ型加速器
がある。An RFQ type accelerator is used as an ion accelerating means in the high energy ion implanter.
In this RFQ type accelerator, as shown in FIG. 5, four rod-shaped quadrupole electrodes 51 to 54 are arranged at 90 ° intervals around a horizontal axis in a vacuum atmosphere. The quadrupole electrodes 51 to 54 are provided with a conductive first post 55 and a second conductive pole 57 which are erected on a conductive base 57 with a predetermined interval.
There is a 4 Rod-RFQ type accelerator having a structure supported by the post 56.
【0005】上記四重極電極51〜54の向かい合った
面には、四重極電極51〜54の軸方向に加速電場を形
成するためのモジュレーション(波)が形成されてい
る。モジュレーションの山と谷との間(通常、1セルと
称する)は、1/2βλ(β:イオンの速度と光速との
比、λ:共振周波の波長)に設定されており、イオンの
速度が小さい入射部は、1セルが短く、出射部に近づく
程1セルが長くなるように加工されている。Modulations (waves) for forming an acceleration electric field in the axial direction of the quadrupole electrodes 51 to 54 are formed on the opposite surfaces of the quadrupole electrodes 51 to 54. Between the peak and the valley of modulation (normally referred to as one cell), 1 / 2βλ (β: ratio of ion velocity to light velocity, λ: wavelength of resonance frequency) is set, and the ion velocity is The small incident part is processed so that one cell is short and one cell is long as it approaches the emission part.
【0006】また、上記第1ポスト55は対角線上に位
置する一対の電極51・52を支持する一方、第2ポス
ト56は対角線上に位置する一対の電極53・54を支
持している。通常は、上記ポスト55・56を、ベース
57に4〜10本程度設けて四重極電極51〜54を支
持するようになっている。この電極アセンブリ(四重極
電極51〜54、ポスト55・56およびベース57)
は、真空チャンバ内に固定されている。The first post 55 supports a pair of electrodes 51 and 52 located diagonally, while the second post 56 supports a pair of electrodes 53 and 54 located diagonally. Usually, about 4 to 10 posts 55 and 56 are provided on the base 57 to support the quadrupole electrodes 51 to 54. This electrode assembly (quadrupole electrodes 51 to 54, posts 55 and 56, and base 57)
Is fixed in the vacuum chamber.
【0007】上記4Rod−RFQ型加速器は、電極間
のキャパシタンスと第1および第2ポスト55・56の
インダクタンスとで結合された共振器となり、その構造
により共振周波数が決定される。従って、所定の共振周
波数を得ようとする場合、電極間の間隔やポスト55・
56の高さやこれらの間隔が適当に選定される。The 4 Rod-RFQ type accelerator is a resonator coupled by the capacitance between the electrodes and the inductance of the first and second posts 55 and 56, and the resonance frequency is determined by its structure. Therefore, in order to obtain a predetermined resonance frequency, the distance between the electrodes and the posts 55
The heights of 56 and their intervals are appropriately selected.
【0008】そして、真空チャンバ外に設けられた図示
しない高周波電源から、磁場結合あるいは電場結合によ
って真空チャンバ内の電極アセンブリに高周波電力を供
給することにより、四重極電極51〜54の中心軸上に
加速電場および収束電場(四重極電場)ができ、この中
を通過するイオンが、上記共振周波数と四重極電極51
〜54の長さ(即ち、セル数)に応じて所定エネルギー
まで加速される。On the central axis of the quadrupole electrodes 51 to 54, high frequency power is supplied from a high frequency power source (not shown) provided outside the vacuum chamber to the electrode assembly in the vacuum chamber by magnetic field coupling or electric field coupling. An accelerating electric field and a converging electric field (quadrupole electric field) are generated in the
It is accelerated to a predetermined energy according to the length of ~ 54 (that is, the number of cells).
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】上記のように、4Ro
d−RFQ型加速器では、その共振周波数が、電極アセ
ンブリの構造によって決まる一定値に固定されているた
め、加速エネルギーは、その長さで略決まってしまう。
このため、イオンを高エネルギーまで加速させる必要が
ある場合には、加速器の長さが必然的に長くなり、この
結果、高エネルギーイオン注入装置全体の長さが長くな
ってしまうという問題がある。したがって、従来の4R
od−RFQ型加速器を用いた高エネルギーイオン注入
装置は、設置スペースを広くとらなければならず、場合
によっては実用化し難いのが現状である。DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention As mentioned above, 4Ro
In the d-RFQ type accelerator, its resonance frequency is fixed to a constant value determined by the structure of the electrode assembly, so the acceleration energy is substantially determined by its length.
Therefore, when it is necessary to accelerate the ions to high energy, the length of the accelerator inevitably becomes long, and as a result, the length of the entire high energy ion implanter becomes long. Therefore, conventional 4R
The high-energy ion implanter using the od-RFQ accelerator requires a large installation space and is difficult to put into practical use under some circumstances.
【0010】本発明は、上記に鑑みなされたものであ
り、その目的は、全体の長さを短縮することができる高
周波四重極装置を提供することにある。The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a high frequency quadrupole device which can reduce the entire length.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明の高周波四重極装
置は、棒状の四重極電極群と、導電性ベースと、この導
電性ベースに立設され、電極群の中心に四重極電場が形
成されるように上記四重極電極群を半分ずつ支持する導
電性第1ポストおよび導電性第2ポストとからなる電極
アセンブリを備えると共に、この電極アセンブリを真空
チャンバ内に収納してなるものであって、上記の課題を
解決するために、以下の手段が講じられていることを特
徴とするものである。A high frequency quadrupole device according to the present invention comprises a rod-shaped quadrupole electrode group, a conductive base, and a quadrupole installed upright on the conductive base. An electrode assembly including a conductive first post and a conductive second post that supports the quadrupole electrode group in half to form an electric field is provided, and the electrode assembly is housed in a vacuum chamber. In order to solve the above problems, the following means are taken.
【0012】即ち、上記四重極電極群は少なくとも6本
以上の偶数本の電極からなり、その内の隣接する4本の
電極の組み合わせによって少なくとも2箇所以上で四重
極電場が形成されるように、上記第1ポストおよび第2
ポストが、それぞれ、隣接する4本の電極の組み合わせ
全てにおいて対角線上に位置する異なる電極群を支持し
ている。That is, the quadrupole electrode group is composed of at least 6 or more even-numbered electrodes, and a combination of four adjacent electrodes in the quadrupole electrode group forms a quadrupole electric field at at least two locations. To the first post and the second
Posts each carry different groups of electrodes diagonally located in all four adjacent electrode combinations.
【0013】[0013]
【作用】上記の構成によれば、従来1つの電極アセンブ
リに4本の棒状電極が用いられていたのに対し、本発明
では少なくとも6本以上の偶数本(4+2n本、nは0
以外の自然数)の棒状電極が1つの電極アセンブリに用
いられる。そして、これらの四重極電極群は、導電性ベ
ースに立設された導電性第1ポストおよび導電性第2ポ
ストによって半分ずつ支持される。上記第1ポストおよ
び第2ポストは、四重極電極群の内の隣接する4本の電
極の組み合わせによって少なくとも2箇所以上で四重極
電場が形成されるように、それぞれ、隣接する4本の電
極の組み合わせ全てにおいて対角線上に位置する異なる
電極群を支持している。According to the above construction, four rod-shaped electrodes are conventionally used in one electrode assembly, whereas in the present invention, at least six or more even-numbered electrodes (4 + 2n, n is 0).
Other natural number) rod electrodes are used in one electrode assembly. Then, these quadrupole electrode groups are supported half by half by a conductive first post and a conductive second post that are erected on a conductive base. Each of the first post and the second post has four adjacent quadrupole electrodes so that a quadrupole electric field is formed at least at two or more locations by a combination of four adjacent electrodes in the quadrupole electrode group. All electrode combinations support different electrode groups located diagonally.
【0014】上記電極アセンブリは、電極間のキャパシ
タンスと第1および第2ポストのインダクタンスとで結
合された共振器であり、これに高周波電力を供給して共
振させれば、例えば、電極が6本のときは2本の電極が
共通電極となって2箇所に四重極電場が形成されるとい
うように、4+2n本の電極で1+n箇所に四重極電場
が形成されることになる。The electrode assembly is a resonator coupled by the capacitance between the electrodes and the inductances of the first and second posts. If high frequency power is supplied to the resonator to cause resonance, for example, six electrodes are provided. In this case, the two electrodes serve as a common electrode and a quadrupole electric field is formed at two locations, and thus a quadrupole field is formed at 1 + n locations with 4 + 2n electrodes.
【0015】このように、同一真空チャンバ内に、複数
のRFQ構造を、長さ方向と直交する方向に重ねて持た
せることができ、一つの高周波電力供給手段によって複
数のRFQ構造を励起できる。そして、複数のRFQ構
造のビーム出射部と入射部とを、偏向角180°の電磁
石等のビーム輸送手段を用いて接続することによって、
全体の長さを約1/(1+n)倍に短縮できる。In this way, a plurality of RFQ structures can be stacked in the same vacuum chamber in a direction orthogonal to the length direction, and a plurality of RFQ structures can be excited by one high-frequency power supply means. Then, by connecting the beam emitting portion and the incident portion of the plurality of RFQ structures by using a beam transporting means such as an electromagnet having a deflection angle of 180 °,
The total length can be reduced by about 1 / (1 + n) times.
【0016】例えば、各電極の対向面にモジュレーショ
ンを形成したRFQ型加速器を、高エネルギーイオン注
入装置に適用する場合、上記ビーム輸送手段として偏向
角180°の分析マグネットを用いることができ、高エ
ネルギーイオン注入装置の長さを大幅に短縮できる。For example, when the RFQ type accelerator in which modulation is formed on the facing surface of each electrode is applied to a high energy ion implanter, an analyzing magnet having a deflection angle of 180 ° can be used as the beam transporting means, which results in high energy. The length of the ion implanter can be greatly reduced.
【0017】[0017]
【実施例】本発明の一実施例について図1ないし図4に
基づいて説明すれば、以下の通りである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The following will describe one embodiment of the present invention with reference to FIGS.
【0018】本実施例に係るRFQ型加速器は、図1に
示すように、6本の棒状の四重極電極群1〜6と、導電
性の第1ポスト7と、導電性の第2ポスト8と、導電性
のベース9とを含む電極アセンブリ10を備えている。As shown in FIG. 1, the RFQ accelerator according to the present embodiment has six rod-shaped quadrupole electrode groups 1 to 6, a conductive first post 7, and a conductive second post. 8 and an electrode assembly 10 including a conductive base 9.
【0019】上記電極1〜4は、それらの電極中心軸上
に四重極電場ができるように、互いに90゜の間隔で水
平軸まわりに配置されている。また、電極5・6は、電
極4・3の下方において、電極4・3を対称軸として電
極1・2と対称に配置されている。The electrodes 1 to 4 are arranged around the horizontal axis at intervals of 90 ° so that a quadrupole electric field can be formed on the central axes of the electrodes. Further, the electrodes 5 and 6 are arranged below the electrodes 4 and 3 symmetrically with the electrodes 1 and 2 with the electrodes 4 and 3 as the axis of symmetry.
【0020】上記第1ポスト7および第2ポスト8は、
所定間隔をおいてベース9に立設され、それぞれ3本ず
つの電極を支持する。即ち、上記第1ポスト7は、隣接
する4本の電極1〜4の対角線上に位置する電極1・3
と、隣接する4本の電極3〜6における電極3の対角線
上に位置する電極5とを支持している。一方、上記第2
ポスト8は、上記電極1〜4の対角線上に位置する電極
2・4と、上記電極3〜6における電極4の対角線上に
位置する電極6とを支持している。上記一対の第1およ
び第2ポスト7・8は、電極1〜6の長さに応じて、複
数対設けられるが、一対だけであってもよい。The first post 7 and the second post 8 are
The base 9 is erected at a predetermined interval and supports three electrodes each. That is, the first post 7 has electrodes 1 and 3 located on a diagonal line of four adjacent electrodes 1 to 4.
And the electrode 5 located on the diagonal line of the electrode 3 in the four adjacent electrodes 3 to 6. On the other hand, the second
The post 8 supports the electrodes 2 and 4 located on the diagonal of the electrodes 1 to 4 and the electrode 6 located on the diagonal of the electrode 4 of the electrodes 3 to 6. A plurality of pairs of the first and second posts 7 and 8 are provided depending on the lengths of the electrodes 1 to 6, but only one pair may be provided.
【0021】電極1〜6の中央に位置する電極3は、そ
の両端部が電極1および電極5に対向するように断面L
字状に加工されている。同じく電極1〜6の中央に位置
する電極4は、その両端部が電極2および電極6に対向
するように断面L字状に加工されている。The electrode 3 located at the center of the electrodes 1 to 6 has a cross section L so that both ends thereof face the electrodes 1 and 5.
It is processed into a letter shape. Similarly, the electrode 4 located at the center of the electrodes 1 to 6 is processed to have an L-shaped cross section so that both ends thereof face the electrodes 2 and 6.
【0022】上記電極1〜4の対角線上に位置する電極
1・3の対向面、および電極2・4の対向面には、これ
らの電極1〜4の中心に軸方向の加速電場を形成するた
めに、それぞれモジュレーションが形成されており(対
向面が波面状に加工されており)、電極1・3のモジュ
レーションと電極2・4のモジュレーションとは相互に
180゜ずれている。また、上記電極3〜6の対角線上
に位置する電極3・5の対向面、および電極4・6の対
向面には、これらの電極3〜6の中心に軸方向の加速電
場を形成するために、それぞれモジュレーションが形成
されており、電極3・5のモジュレーションと電極4・
6のモジュレーションとは相互に180゜ずれている。An accelerating electric field in the axial direction is formed at the center of the electrodes 1 to 3 and the opposing surfaces of the electrodes 2 and 4 located on the diagonals of the electrodes 1 to 4 above. For this reason, modulation is formed in each case (opposing surfaces are processed into a wavefront shape), and the modulation of the electrodes 1 and 3 and the modulation of the electrodes 2 and 4 are deviated from each other by 180 °. Further, in order to form an acceleration electric field in the axial direction at the center of these electrodes 3 to 6 on the facing surfaces of the electrodes 3 and 5 and the facing surfaces of the electrodes 4 and 6 which are located on the diagonal lines of the electrodes 3 to 6. Modulation is formed on each of the electrodes.
The modulation of 6 is 180 ° out of phase with each other.
【0023】各電極1〜6に形成されているモジュレー
ションの山と谷との間(以下、1セルと称する)は、1
/2βλ(β:イオンの速度と光速との比、λ:共振周
波の波長)に設定されており、イオンの速度が小さい入
射部は、1セルが短く、出射部に近づく程1セルが長く
なっている。Between the peaks and troughs of modulation formed on each of the electrodes 1 to 6 (hereinafter, referred to as one cell) is 1
/ 2βλ (β: ratio of ion velocity to light velocity, λ: wavelength of resonance frequency), where one cell is short in the incident portion where the velocity of the ion is small, and one cell is longer as it approaches the emission portion. Has become.
【0024】本実施例では、上記電極1〜4に囲まれる
空間においてRFQ電場が形成されると共に、電極3〜
6に囲まれる空間においてもRFQ電場が形成される。
以下、電極1〜4に囲まれる空間を第1RFQ加速部1
1、電極3〜6に囲まれる空間を第2RFQ加速部12
と称する。In this embodiment, an RFQ electric field is formed in the space surrounded by the electrodes 1 to 4 and the electrodes 3 to
An RFQ electric field is also formed in the space surrounded by 6.
Hereinafter, the space surrounded by the electrodes 1 to 4 will be referred to as the first RFQ accelerator 1
1, the second RFQ acceleration unit 12 in the space surrounded by the electrodes 3 to 6.
Called.
【0025】本実施例では、第1RFQ加速部11の出
射部と第2RFQ加速部12の入射部とを、偏向角18
0°の電磁石を用いて接続することにより、第1RFQ
加速部11で加速したイオンビームを、さらに第2RF
Q加速部12で加速するようになっている(図2参
照)。そこで、イオンビームの導入部となる第1RFQ
加速部11の入射部付近には、イオンビームを集群(バ
ンチ)するバンチ部が設けられている。尚、第1RFQ
加速部11から出射されるイオンビームは、バンチ構造
であるので、第2RFQ加速部12の入射部にはバンチ
部を設ける必要はない。In this embodiment, the exit angle of the first RFQ accelerating section 11 and the entrance point of the second RFQ accelerating section 12 are set at a deflection angle of 18.
By connecting using a 0 ° electromagnet, the first RFQ
The ion beam accelerated by the accelerating unit 11 is further subjected to the second RF
The Q acceleration unit 12 accelerates the acceleration (see FIG. 2). Therefore, the first RFQ that serves as an ion beam introduction unit
A bunch part for bunching the ion beam is provided near the incident part of the acceleration part 11. The first RFQ
Since the ion beam emitted from the accelerating unit 11 has a bunch structure, it is not necessary to provide a bunch unit at the entrance of the second RFQ accelerating unit 12.
【0026】上記電極アセンブリ10は、図示しない真
空チャンバ内に固定されている。真空チャンバの外部に
は、図示しない高周波電源が設けられ、例えばドライブ
ループによる磁場結合、あるいは電場結合によって真空
チャンバ内の電極アセンブリに高周波電力を供給するよ
うになっている。The electrode assembly 10 is fixed in a vacuum chamber (not shown). A high-frequency power source (not shown) is provided outside the vacuum chamber, and high-frequency power is supplied to the electrode assembly in the vacuum chamber by magnetic field coupling by a drive loop or electric field coupling, for example.
【0027】上記構成のRFQ型加速器を、高エネルギ
ーイオン注入装置に適用した例を、図2を参照して以下
に説明する。An example in which the RFQ accelerator having the above structure is applied to a high energy ion implanter will be described below with reference to FIG.
【0028】この高エネルギーイオン注入装置は、基本
的には、イオン源物質をプラズマ化してイオンを生成す
るイオン源13と、このイオン源13から引き出された
イオンビームを整形(収束)するレンズ14と、上記電
極アセンブリ10を備えたRFQ型加速器15と、所望
質量のイオンのみを選択的に取り出す偏向角180°の
分析マグネット16と、半導体ウェハ等のイオン照射対
象物をセットして所定エネルギーまで加速されたイオン
ビームをイオン照射対象物に照射して注入処理を行う照
射室17とから構成される。This high-energy ion implanter basically has an ion source 13 for plasmaizing an ion source material to generate ions, and a lens 14 for shaping (focusing) the ion beam extracted from the ion source 13. An RFQ accelerator 15 equipped with the electrode assembly 10, an analysis magnet 16 with a deflection angle of 180 ° that selectively extracts only ions of a desired mass, and an ion irradiation target such as a semiconductor wafer are set to a predetermined energy. The irradiation chamber 17 is configured to irradiate the ion irradiation target with the accelerated ion beam to perform the implantation process.
【0029】イオン源13から引き出されたイオンビー
ムは、レンズ14によって整形された後、RFQ型加速
器15の第1RFQ加速部11に導入される。尚、イオ
ンビームは、このRFQ型加速器15に適合する速度で
第1RFQ加速部11に導入される。そこで、必要であ
れば、RFQ型加速器15のビーム入射にマッチングさ
せるための静電型加速器を、イオン源13とレンズ14
との間に設けてもよい。The ion beam extracted from the ion source 13 is shaped by the lens 14 and then introduced into the first RFQ accelerator 11 of the RFQ accelerator 15. The ion beam is introduced into the first RFQ accelerator 11 at a speed compatible with the RFQ accelerator 15. Therefore, if necessary, an electrostatic accelerator for matching the beam incidence of the RFQ accelerator 15 is used for the ion source 13 and the lens 14.
It may be provided between and.
【0030】このRFQ型加速器15は、電極間のキャ
パシタンスと第1および第2ポスト7・8のインダクタ
ンスとで結合された共振器であり、高周波電源から磁場
結合あるいは電場結合によって真空チャンバ内の電極ア
センブリ10に高周波電力が供給されることによって共
振し、第1RFQ加速部11および第2RFQ加速部1
2に、それぞれ、軸方向の加速電場および収束電場(四
重極電場)が形成される。The RFQ type accelerator 15 is a resonator which is coupled by the capacitance between the electrodes and the inductance of the first and second posts 7 and 8, and the electrodes in the vacuum chamber are coupled from the high frequency power source by magnetic field coupling or electric field coupling. Resonance occurs when high-frequency power is supplied to the assembly 10, and the first RFQ acceleration unit 11 and the second RFQ acceleration unit 1
An axial acceleration field and a focusing electric field (quadrupole field) are formed in 2 respectively.
【0031】RFQ型加速器15の第1RFQ加速部1
1に導入されたイオンビームは、先ず、入射部付近に設
けられたバンチ部でバンチングされた後、第1RFQ加
速部11を通過するに連れて加速され、ある程度加速さ
れた状態で第1RFQ加速部11から出射される。First RFQ accelerator 1 of RFQ accelerator 15
First, the ion beam introduced into the beam No. 1 is first bunched by a bunch part provided near the incident part, and then is accelerated as it passes through the first RFQ accelerating part 11. It is emitted from 11.
【0032】第1RFQ加速部11から出射されたイオ
ンビームは、偏向角180°の分析マグネット16に導
入され、ここで質量分析が行われる。第1RFQ加速部
11の出射部と第2RFQ加速部12の入射部とは、こ
の分析マグネット16によって接続されており、分析マ
グネット16から出射された所望質量のイオンからなる
イオンビームは、第2RFQ加速部12に導入される。
尚、この場合、第2RFQ加速部12のビーム入射条件
に適合させるために、分析マグネット16にはレンズ効
果を持たせる必要がある。例えば、分析マグネット16
の出射部と第2RFQ加速部12の入射部との間にレン
ズを設けてもよい。The ion beam emitted from the first RFQ accelerating unit 11 is introduced into the analysis magnet 16 having a deflection angle of 180 °, and mass analysis is performed there. The emission part of the first RFQ acceleration part 11 and the incidence part of the second RFQ acceleration part 12 are connected by this analysis magnet 16, and the ion beam composed of ions of a desired mass emitted from the analysis magnet 16 is accelerated by the second RFQ acceleration. Introduced into part 12.
In this case, the analysis magnet 16 needs to have a lens effect in order to meet the beam incident conditions of the second RFQ acceleration unit 12. For example, the analysis magnet 16
A lens may be provided between the exit part of the second RFQ acceleration part 12 and the entrance part of the second RFQ acceleration part 12.
【0033】RFQ型加速器15の第1RFQ加速部1
2に導入されたイオンビームは、第1RFQ加速部11
とは逆方向に進行しながら、さらに加速されて出射さ
れ、照射室17に導入される。そして、上記RFQ型加
速器15で所定エネルギーに加速されたイオンビーム
は、照射室17にセットされたイオン照射対象物に照射
される。First RFQ accelerator 1 of RFQ accelerator 15
The ion beam introduced into the second RF beam is transmitted to the first RFQ acceleration unit 11
While advancing in the opposite direction, it is further accelerated and emitted, and is introduced into the irradiation chamber 17. Then, the ion beam accelerated to a predetermined energy by the RFQ accelerator 15 is applied to the ion irradiation target set in the irradiation chamber 17.
【0034】通常、11B+ を1MeVまで加速する場合
には、加速管の長さは約2mになるが、上記RFQ型加
速器15の場合、1つの真空チャンバの中に2つのRF
Q構造を有し、第1RFQ加速部11と第2RFQ加速
部12とが上下に重なっているため、第1RFQ加速部
11と第2RFQ加速部12との合計の長さは約2mで
も、全体の長さは約1mに短縮される。Normally, when accelerating 11 B + to 1 MeV, the length of the accelerating tube is about 2 m, but in the case of the RFQ type accelerator 15, two RF in one vacuum chamber are used.
Since the first RFQ accelerating unit 11 and the second RFQ accelerating unit 12 have a Q structure and are vertically overlapped with each other, the total length of the first RFQ accelerating unit 11 and the second RFQ accelerating unit 12 is about 2 m. The length is reduced to about 1m.
【0035】また、上記では、通常、イオン源13とレ
ンズ14との間に設けられる分析マグネット(この場合
は、主に偏向角90°のものが用いられる)を、RFQ
型加速器15の第1RFQ加速部11と第2RFQ加速
部12とを接続するビーム輸送手段として用いているの
で、高エネルギーイオン注入装置の小型化を図ることが
できる。Further, in the above, the analysis magnet (in this case, the one having a deflection angle of 90 ° is generally used) provided between the ion source 13 and the lens 14 is used as the RFQ.
Since the first RFQ accelerating unit 11 and the second RFQ accelerating unit 12 of the mold accelerator 15 are used as the beam transporting means, the high-energy ion implantation apparatus can be downsized.
【0036】勿論、イオン源13とレンズ14との間に
分析マグネットを設け、偏向角180°の電磁石等の何
らかのビーム輸送系によって、RFQ型加速器15の第
1RFQ加速部11と第2RFQ加速部12とを接続し
てもよい。偏向角180°の電磁石を用いた場合、通
常、第1RFQ加速部11の出射部から第2RFQ加速
部12の入射部までのビーム輸送距離は、数十センチメ
ートルと短く、イオンビームのバンチ構造が大きく壊れ
ることはない。Of course, an analyzing magnet is provided between the ion source 13 and the lens 14, and the first RFQ accelerating unit 11 and the second RFQ accelerating unit 12 of the RFQ accelerator 15 are provided by some beam transport system such as an electromagnet having a deflection angle of 180 °. And may be connected. When an electromagnet with a deflection angle of 180 ° is used, the beam transport distance from the emitting part of the first RFQ accelerating unit 11 to the incident part of the second RFQ accelerating unit 12 is usually as short as several tens of centimeters, and the bunch structure of the ion beam is It won't break big.
【0037】以上のように、本実施例のRFQ型加速器
15は、図1に示すように、6本の棒状の四重極電極群
1〜6と、導電性ベース9と、このベース9に所定間隔
をおいて立設されて四重極電極群1〜6を半分ずつ支持
する導電性第1ポスト7および導電性第2ポスト8とか
らなる電極アセンブリ10を備えると共に、この電極ア
センブリ10が真空チャンバ内に収納されたものであっ
て、隣接する4本の電極1〜4および電極3〜6の各中
心部にそれぞれ四重極電場が形成されるように、上記第
1ポスト7が電極群1〜4および電極群3〜6の対角線
上にある電極1・3・5を支持すると共に、上記第2ポ
スト8が別の対角線上にある電極2・4・6を支持して
いる構成である。As described above, the RFQ accelerator 15 of this embodiment has six rod-shaped quadrupole electrode groups 1 to 6, a conductive base 9 and a base 9 as shown in FIG. The electrode assembly 10 is provided with a conductive first post 7 and a conductive second post 8 that are erected at a predetermined interval and support the quadrupole electrode groups 1 to 6 half by half. The first post 7 is housed in a vacuum chamber, and the first post 7 is an electrode so that a quadrupole electric field is formed at the center of each of four adjacent electrodes 1 to 4 and electrodes 3 to 6. A structure in which the electrodes 1/3 and 5 on the diagonal lines of the groups 1 to 4 and the electrode groups 3 to 6 are supported, and the second post 8 supports the electrodes 2 and 4 and 6 on the other diagonal lines. Is.
【0038】これにより、同一真空チャンバ内に2つの
RFQ構造を持った加速器を実現でき、一つの高周波電
力供給手段によって両方のRFQ構造を励起できる。そ
して、上記のように、第1RFQ加速部11の出射部と
第2RFQ加速部12の入射部を偏向角180°の電磁
石等のビーム輸送手段を用いて接続することによって、
従来と同じ加速能力を有するものであっても、全体の長
さを従来の略半分に短縮できる。With this, an accelerator having two RFQ structures can be realized in the same vacuum chamber, and both RFQ structures can be excited by one high-frequency power supply means. Then, as described above, by connecting the emitting section of the first RFQ accelerating section 11 and the incident section of the second RFQ accelerating section 12 by using a beam transport means such as an electromagnet having a deflection angle of 180 °,
Even if it has the same acceleration capability as the conventional one, the entire length can be reduced to about half that of the conventional one.
【0039】また、このRFQ型加速器15を高エネル
ギーイオン注入装置に適用した場合、図2に示すよう
に、偏向角180°の分析マグネット16をビーム輸送
手段として用いることができ、高エネルギーイオン注入
装置の長さの短縮化に非常に有効である。When this RFQ accelerator 15 is applied to a high-energy ion implanter, as shown in FIG. 2, the analyzing magnet 16 with a deflection angle of 180 ° can be used as a beam transport means, and high-energy ion implanters can be used. It is very effective in shortening the length of the device.
【0040】尚、上記実施例では、第1ポスト7および
第2ポスト8が同一方向に延びて一つのベース9に固定
されているが、これに限定されるものではない。例え
ば、図3に示すように、電極1・3・5を支持する第1
ポスト7′および電極2・4・6を支持する第2ポスト
8′が互いに逆方向に延びて2つのベース9′・9′に
固定されていてもよい。尚、この場合、2つのベース
9′・9′は、両方とも真空チャンバの内壁に接触する
ように固定される。In the above embodiment, the first post 7 and the second post 8 extend in the same direction and are fixed to one base 9, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 3, the first supporting electrodes 1, 3, 5
The second post 8'supporting the post 7'and the electrodes 2,4,6 may extend in opposite directions and are fixed to the two bases 9 ', 9'. In this case, the two bases 9'and 9'are both fixed so as to contact the inner wall of the vacuum chamber.
【0041】また、上記実施例では、四重極電極群とし
て6本の電極1〜6が用いられ、2箇所で四重極電場が
形成されるようになっているが、これに限定されるもの
ではない。例えば、図4に示すように、四重極電極群と
して8本の電極21〜26を用い、ベース9″に立設さ
れた第1ポスト7″が電極21・23・25・27を支
持し、ベース9″に立設された第2ポスト8″が電極2
2・24・26・28を支持する電極アセンブリを用い
ることもでき、この電極アセンブリでは、隣接する4本
の電極に囲まれる空間、即ち、電極群21〜24に囲ま
れる空間、電極群23〜26に囲まれる空間、および電
極群25〜28に囲まれる空間の3箇所で四重極電場が
形成される。Further, in the above embodiment, six electrodes 1 to 6 are used as the quadrupole electrode group and the quadrupole electric field is formed at two places, but the present invention is not limited to this. Not a thing. For example, as shown in FIG. 4, eight electrodes 21 to 26 are used as a quadrupole electrode group, and a first post 7 ″ standing on a base 9 ″ supports the electrodes 21, 23, 25, and 27. , The second post 8 ″ standing on the base 9 ″ is the electrode 2
It is also possible to use an electrode assembly that supports 2, 24, 26, and 28. In this electrode assembly, a space surrounded by four adjacent electrodes, that is, a space surrounded by the electrode groups 21 to 24, the electrode group 23 to A quadrupole electric field is formed in three places, a space surrounded by 26 and a space surrounded by the electrode groups 25 to 28.
【0042】さらに、四重極電極群が10本以上の電極
からなり、4箇所以上で四重極電場が形成されるように
することもできる。即ち、本発明のRFQ型加速器は、
4+2n本(nは0以外の自然数)の四重極電極群を有
し(即ち、少なくとも6以上の偶数本の四重極電極群を
有し)、その内の隣接する4本の電極の組み合わせによ
って、1+n箇所(即ち、少なくとも2箇所以上)で四
重極電場が形成されるように、ベースに立設された第1
ポストおよび第2ポストが、それぞれ、隣接する4本の
電極の組み合わせ全てにおいて対角線上に位置する異な
る電極群を支持してなる電極アセンブリを備えたもので
あり、同一真空チャンバ内に複数のRFQ構造を持った
加速器を実現でき、一つの高周波電力供給手段によって
複数のRFQ構造を励起できる。そして、複数のRFQ
構造のビーム出射部と入射部とを、偏向角180°の電
磁石等のビーム輸送手段を用いて接続することによっ
て、全体の長さを約1/(1+n)倍に短縮できる。Further, the quadrupole electrode group may be composed of 10 or more electrodes so that a quadrupole electric field is formed at four or more locations. That is, the RFQ accelerator of the present invention is
4 + 2n quadrupole electrode groups (n is a natural number other than 0) (that is, an even quadrupole electrode group of at least 6 or more), and a combination of four adjacent electrodes The first erected on the base so that the quadrupole electric field is formed at 1 + n points (that is, at least two points or more).
The post and the second post each include an electrode assembly that supports different electrode groups located diagonally in all combinations of four adjacent electrodes, and a plurality of RFQ structures are provided in the same vacuum chamber. It is possible to realize an accelerator having a plurality of RFQ structures and to excite a plurality of RFQ structures by one high-frequency power supply means. And multiple RFQs
By connecting the beam emitting part and the incident part of the structure by using a beam transporting means such as an electromagnet having a deflection angle of 180 °, the total length can be shortened by about 1 / (1 + n) times.
【0043】また、上記実施例では、高周波四重極装置
としてRFQ型加速器15を例に挙げて説明したが、こ
れに限定されるものではなく、例えばQマス(quadrupo
le mass spectrometer)等の加速をともなわないRF共
振器にも適用できる。上記実施例は、あくまでも、本発
明の技術内容を明らかにするものであって、そのような
具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではな
く、本発明の精神と特許請求の範囲内で、いろいろと変
更して実施することができるものである。Further, in the above embodiment, the RFQ type accelerator 15 is described as an example of the high frequency quadrupole device, but the present invention is not limited to this and, for example, a Q mass (quadrupopo) is used.
It can also be applied to an RF resonator without acceleration such as a le mass spectrometer). The above examples are merely for clarifying the technical contents of the present invention, and should not be construed in a narrow sense by limiting only to such specific examples. The spirit of the present invention and the scope of claims It can be implemented with various modifications.
【0044】[0044]
【発明の効果】本発明の高周波四重極装置は、以上のよ
うに、棒状の四重極電極群と、導電性ベースと、この導
電性ベースに立設され、電極群の中心に四重極電場が形
成されるように上記四重極電極群を半分ずつ支持する導
電性第1ポストおよび導電性第2ポストとからなる電極
アセンブリを備えると共に、この電極アセンブリを真空
チャンバ内に収納してなるものであって、上記四重極電
極群は少なくとも6本以上の偶数本の電極からなり、そ
の内の隣接する4本の電極の組み合わせによって少なく
とも2箇所以上で四重極電場が形成されるように、上記
第1ポストおよび第2ポストは、それぞれ、隣接する4
本の電極の組み合わせ全てにおいて対角線上に位置する
異なる電極群を支持している構成である。As described above, the high-frequency quadrupole device of the present invention has a rod-shaped quadrupole electrode group, a conductive base, and a quadrupole that is erected on the conductive base and is placed at the center of the electrode group. An electrode assembly including a conductive first post and a conductive second post that supports the quadrupole electrode group in half to form a polar electric field is provided, and the electrode assembly is housed in a vacuum chamber. The quadrupole electrode group is composed of at least 6 or more even-numbered electrodes, and a quadrupole electric field is formed at least at two or more places by a combination of four adjacent electrodes among them. The first post and the second post are respectively
In all the combinations of the electrodes of the book, different electrode groups located diagonally are supported.
【0045】それゆえ、同一真空チャンバ内に、複数の
RFQ構造を、長さ方向と直交する方向に重ねて持たせ
ることができ、複数箇所に四重極電場を形成できる。こ
のため、複数のRFQ構造のビーム出射部と入射部と
を、偏向角180°の電磁石等のビーム輸送手段を用い
て接続することによって、従来と同じ能力(例えば、加
速能力)を有するものであっても、全体の長さを従来よ
りも大幅に短縮できるという効果を奏する。Therefore, a plurality of RFQ structures can be stacked in the same vacuum chamber in a direction orthogonal to the length direction, and a quadrupole electric field can be formed at a plurality of positions. Therefore, by connecting the beam emitting section and the incident section of the plurality of RFQ structures by using a beam transporting means such as an electromagnet having a deflection angle of 180 °, the same capability (for example, accelerating capability) as that of the conventional one can be obtained. Even if there is, there is an effect that the entire length can be significantly shortened as compared with the conventional one.
【図1】本発明の一実施例を示すものであり、高周波四
重極型加速器の電極アセンブリを示す概略の斜視図であ
る。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention and is a schematic perspective view showing an electrode assembly of a high frequency quadrupole accelerator.
【図2】上記高周波四重極型加速器を用いた高エネルギ
ーイオン注入装置の要部を示す概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a main part of a high energy ion implanter using the high frequency quadrupole accelerator.
【図3】本発明の電極アセンブリの一変形例を示す概略
の斜視図である。FIG. 3 is a schematic perspective view showing a modified example of the electrode assembly of the present invention.
【図4】本発明の電極アセンブリの他の変形例を示す概
略の斜視図である。FIG. 4 is a schematic perspective view showing another modification of the electrode assembly of the present invention.
【図5】従来の高周波四重極型加速器の電極アセンブリ
を示す概略の斜視図である。FIG. 5 is a schematic perspective view showing an electrode assembly of a conventional high frequency quadrupole accelerator.
1〜6 電極 7 第1ポスト 8 第2ポスト 9 ベース 10 電極アセンブリ 11 第1RFQ加速部 12 第2RFQ加速部 15 高周波四重極型加速器 16 分析マグネット 1-6 electrode 7 1st post 8 2nd post 9 base 10 electrode assembly 11 1st RFQ acceleration part 12 2nd RFQ acceleration part 15 high frequency quadrupole accelerator 16 analysis magnet
Claims (1)
この導電性ベースに立設され、電極群の中心に四重極電
場が形成されるように上記四重極電極群を半分ずつ支持
する導電性第1ポストおよび導電性第2ポストとからな
る電極アセンブリを備えると共に、この電極アセンブリ
を真空チャンバ内に収納してなる高周波四重極装置にお
いて、 上記四重極電極群は少なくとも6本以上の偶数本の電極
からなり、その内の隣接する4本の電極の組み合わせに
よって少なくとも2箇所以上で四重極電場が形成される
ように、上記第1ポストおよび第2ポストは、それぞ
れ、隣接する4本の電極の組み合わせ全てにおいて対角
線上に位置する異なる電極群を支持していることを特徴
とする高周波四重極装置。1. A rod-shaped quadrupole electrode group, a conductive base,
An electrode composed of a conductive first post and a conductive second post that are erected on the conductive base and that support the quadrupole electrode group half by half so that a quadrupole electric field is formed at the center of the electrode group. A high-frequency quadrupole device comprising an assembly and accommodating the electrode assembly in a vacuum chamber, wherein the quadrupole electrode group includes at least 6 or more even-numbered electrodes So that a quadrupole electric field is formed at least at two or more locations by the combination of the electrodes, the first post and the second post each have different electrodes located diagonally in all combinations of the four adjacent electrodes. A high-frequency quadrupole device characterized by supporting a group.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5218844A JPH0773999A (en) | 1993-09-02 | 1993-09-02 | High frequency quadrupole device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5218844A JPH0773999A (en) | 1993-09-02 | 1993-09-02 | High frequency quadrupole device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0773999A true JPH0773999A (en) | 1995-03-17 |
Family
ID=16726233
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5218844A Pending JPH0773999A (en) | 1993-09-02 | 1993-09-02 | High frequency quadrupole device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0773999A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1097838A (en) * | 1996-07-30 | 1998-04-14 | Yokogawa Analytical Syst Kk | Mass-spectrometer for inductively coupled plasma |
GB2492893A (en) * | 2011-07-14 | 2013-01-16 | Bruker Daltonics Inc | A linear multipole ion collision cell |
-
1993
- 1993-09-02 JP JP5218844A patent/JPH0773999A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1097838A (en) * | 1996-07-30 | 1998-04-14 | Yokogawa Analytical Syst Kk | Mass-spectrometer for inductively coupled plasma |
GB2492893A (en) * | 2011-07-14 | 2013-01-16 | Bruker Daltonics Inc | A linear multipole ion collision cell |
GB2492893B (en) * | 2011-07-14 | 2014-07-02 | Bruker Daltonics Inc | Lens free collision cell with improved efficiency |
DE102012211593B4 (en) * | 2011-07-14 | 2016-08-11 | Bruker Daltonics, Inc. | Lens-free impact cell with improved efficiency |
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