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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