高周波４重極型線形加速器
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばイオン注入装置等に用いられる高周波４重極（以下、ＲＦＱ：Radio Frequency Quadrupoleと称する) 型線形加速器に関するものである。
【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。
【０００３】近年、半導体デバイスメーカでは、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後書込み等の利点を有する、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。
【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型線形加速器が用いられている。このＲＦＱ型線形加速器には、図７および図８に示すように、筒状の導電性真空容器５１内に４本の棒（Rod ）状の電極５２・５２・５３・５３を互いに９０゜の間隔で水平軸まわりに配置し、これらの電極を導電性の第１ポスト５６・５６と第２ポスト５７・５７とで支持した構造の、いわゆる４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器がある。
【０００５】上記第１ポスト５６・５６は対角線上に相対向する一対の電極５２・５２を支持し、また、第２ポスト５７・５７は同じく対角線上に相対向する一対の電極５３・５３を支持している。これら第１ポスト５６・５６および第２ポスト５７・５７は、真空容器５１の内底部に固着された導電性のベース５８に立設されている。
【０００６】上記４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器は、２対の電極（５２・５２および５３・５３）が電極間のキャパシタンスと第１および第２ポスト５６・５７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。
【０００７】従って、所定の共振周波数を得ようとする場合、第１および第２ポスト５６・５７の高さＨやこれらの間隔ｈが適当に選定される。
【０００８】そして、図示しない高周波電源から電極５２・５２・５３・５３に所定周波数の高周波電力を供給し、これらの中心軸上に４重極電場ができるように共振させることにより、これを通過するイオンが所定エネルギーまで加速される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器において、共振周波数をより低くする場合、第１および第２ポスト５６・５７のインダクタンスを大きくする必要があり、このため、第１および第２ポスト５６・５７の高さＨを高くしたり、これらの間隔ｈを大きくしなければならず、装置が大型化するのは拒めない。
【００１０】従って、装置の製作コストは大きなものとなり、また、その取扱いにおいても大きな負担となる。さらに真空容器５１の表面積が大きくなり、真空のガスロードも大きくなる。
【００１１】本発明は、上記に鑑みなされたものであり、その目的は、小型で取扱い易く、製作コストおよび真空のガスロードを小さくできる高周波４重極型線形加速器を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の高周波４重極型線形加速器は、上記の課題を解決するために、筒状の導電性真空容器と、この真空容器内を通過する被加速粒子の通過経路のまわりに配置され、対角線上に対向する第１対向電極対および第２対向電極対とを備え、上記第１対向電極対は導電性の第１支持部材によって上記導電性真空容器に支持され、上記第２対向電極対は導電性の第２支持部材によって上記導電性真空容器に支持される高周波４重極型線形加速器であって、以下の手段を講じている。
【００１３】即ち、上記第１支持部材および第２支持部材は上記真空容器に立設され、且つ、第１支持部材と第２支持部材とは互いに立設方向が異なっている。
【００１４】
【作用】上記の構成によれば、筒状の導電性真空容器内には、導電性の第１支持部材に支持された第１対向電極対と、導電性の第２支持部材に支持された第２対向電極対とが、対角線上に対向するかたちで被加速粒子の通過経路のまわりに配置されている。
【００１５】ここで、上記第１支持部材および第２支持部材は上記真空容器に立設されている。即ち、第１支持部材と第２支持部材とは、真空容器の壁を介して接続されることになる。
【００１６】ところで、上記高周波４重極型線形加速器は、２対の対向電極対が電極間のキャパシタンスと第１支持部材および第２支持部材のインダクタンスとで結合された共振器とみなされ、共振電流は、真空容器の内壁表面を介して第１支持部材および第２支持部材の表面部を流れる。従って、真空容器の内壁に沿った第１支持部材と第２支持部材との間の距離は、共振空洞のインダクタンスを決定する。
【００１７】そして、上記第１支持部材と第２支持部材とは互いに立設方向が異なっているため、真空容器の内壁に沿った第１支持部材と第２支持部材との間の距離は、第１支持部材と第２支持部材との被加速粒子の加速方向（対向電極対の長さ方向）の間隔よりも長くなる。
【００１８】従って、第１支持部材および第２支持部材の高さや幅、およびこれらの被加速粒子の加速方向の間隔が同じであり、装置そのものの大きさが同じであっても、共振空洞のインダクタンスをより大きくでき、共振周波数を低くすることができる。換言すれば、共振周波数が同じであれば、装置の小型化を実現できる。
【００１９】
【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。
【００２０】本実施例に係る４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器１０は、図４に示すように、高エネルギーイオン注入装置に適用されるが、これに限定されるものではない。
【００２１】上記イオン注入装置において、引出し電源２２によってイオン源２１から引出されたイオンは、質量分析器２３によって質量分析され、所定質量のイオン（被加速粒子）のみが選択的に導出されて静電加速管２４に導入される。この静電加速管２４は、加速電源２５によって４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器１０に適合するエネルギーまでイオンを加速する。加速されたイオンはＱレンズ等の集束系２６によって整形された後、４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器１０に導入される。４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器１０は、高周波電源２７からの高周波電力を受けて所定の高エネルギーまで上記イオンを加速する。この後、上記高エネルギーイオンは、図示しない注入室内のウエハ等のターゲット２８に照射される。
【００２２】上記４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器１０は、図２および図３に示すように、縦断面正方形の筒状の導電性真空容器１を備えている。尚、本実施例の場合、真空容器１の一辺の長さが２０ｃｍ以下であり、圧力に対する強度にはなんら問題はない。この真空容器１は、縦断面Ｌ字状の第１分割壁１ａおよび第２分割壁１ｂから成り、これら第１分割壁１ａと第２分割壁１ｂとは、溶接によるか、または、一般的な真空シールにより接合されている。
【００２３】そして、上記真空容器１内には被加速粒子としてのイオンの通過経路のまわりに互いに９０゜の間隔で４本の棒（Rod ）状の電極２ａ・２ｂ・３ａ・３ｂが配置されている。上記電極２ａ・２ｂおよび電極３ａ・３ｂは対角線上に相対向しており、電極２ａ・２ｂにより第１対向電極対２が、また、上記電極３ａ・３ｂにより第２対向電極対３が構成されている。
【００２４】上記第１対向電極対２は、第１支持部材としての導電性（例えば金属製）の第１ポスト６ａ・６ｂにより支持されている。また、上記第２対向電極対３は、第２支持部材としての導電性（例えば金属製）の第２ポスト７ａ・７ｂとにより支持されている。
【００２５】また、上記第１ポスト６ａ・６ｂは、間隔Ｃをおいて上記第１分割壁１ａに立設されている。本実施例の場合、これら第１分割壁１ａおよび第１ポスト６ａ・６ｂはＮＣ（Numerical Control ）加工により一体に成形されているが、第１ポスト６ａ・６ｂと第１分割壁１ａとがボルト等の締結手段により接続されてもよい。尚、第１ポスト６ａ・６ｂと第１分割壁１ａとが一体に成形されている場合は必要がないが、締結手段により接続される場合、これらの面接部には、例えば表面に銀メッキが施されたステンレス線を挟んで締めつけ、電気的コンタクトをとる、いわゆる高周波シールが施される。
【００２６】また、上記第２ポスト７ａ・７ｂは、上記第１ポスト６ａ・６ｂの間隔Ｃと同じ間隔をおいて第２分割壁１ｂに立設されている。上記同様、これら第２分割壁１ｂおよび第２ポスト７ａ・７ｂはＮＣ加工により一体に成形されているが、ボルト等の締結手段により接続されてもよい。
【００２７】そして、上記第１分割壁１ａと第２分割壁１ｂとを合体させて筒状の真空容器１を形成すれば、第１ポスト６ａと第２ポスト７ａとのイオン加速方向の間隔Ｅと、第１ポスト６ｂと第２ポスト７ｂとのイオン加速方向の間隔Ｅは等しくなり、第１ポスト６ａ（６ｂ）の立設方向と第２ポスト７ａ（７ｂ）の２設方向とが互いに成す角度θは９０゜となる（第１ポスト６ａ（６ｂ）と第２ポスト７ａ（７ｂ）とは、互いに立設方向が異なっている）。
【００２８】尚、上記第１対向電極対２および第２対向電極対３、そして第１ポスト６ａ・６ｂおよび第２ポスト７ａ・７ｂには、大きな高周波電流が流れるので、これらは高温になる。そこで、電極２ａ・２ｂ・３ａ・３ｂ内部には冷却液を流す冷却液路１３が形成されている。また、上記冷却液路１３に接続されて第１分割壁１ａの外部へと続く冷却液路１４が、第１ポスト６ａ・６ｂおよび第１分割壁１ａの内部に形成されている。また、第２ポスト７ａ・７ｂおよび第２分割壁１ｂの内部にも、冷却液路１３に接続される冷却液路（図示せず）が形成されている。
【００２９】また、上記冷却液路１４の端部からは、冷却液を上記冷却液路１３・１４へ導入・導出する冷却液導入出管９・９が図示しない循環ポンプへと延びている。
【００３０】上記４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器１０は、第１対向電極対２と第２対向電極対３とが電極間のキャパシタンスと第１および第２ポスト６ａ・６ｂ・７ａ・７ｂのインダクタンスとで結合された共振器とみなされる。
【００３１】そして、高周波電源２７（図４参照）から第１対向電極対２および第２対向電極対３に所定周波数の高周波電力を供給し、これらの電極中心軸上に４重極電場ができるように共振させることにより、電極中心を通過するイオンが所定エネルギーまで加速される。
【００３２】このとき、磁場は第１および第２ポスト６ａ・６ｂ・７ａ・７ｂを取り巻くようにして発生し、共振電流ｉは、図１に示すように、真空容器１の内壁表面部を伝わって第１ポスト６ａおよび第２ポスト７ａの表面部を流れる。従って、第１ポスト６ａと第２ポスト７ａとを接続する真空容器１の内壁の距離Ｂ（Ｂ＝Ｂ1 ＋Ｂ2 ）は、第１および第２ポスト６ａ・７ａの高さＨや幅Ｗと共に、共振空洞のインダクタンスを決定する。
【００３３】従来の４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器では、第１ポストと第２ポストとは共に同一のベース上に立設されているため、共振電流ｉは、第１ポストと第２ポストとのイオン加速方向の間隔と同じ距離のベース表面部を伝わって第１ポストと第２ポストとの表面を流れる。即ち、共振電流ｉが第１ポストと第２ポストとの間を伝わる距離は、第１ポストと第２ポストとのイオン加速方向の間隔と同じである。
【００３４】一方、本実施例における４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器１０は、上記のように、第１ポストと第２ポストとのイオン加速方向の間隔Ｅが従来のものと同じであっても、共振電流ｉが第１ポスト６ａと第２ポスト７ａとの間を伝わる距離、即ち、第１ポスト６ａと第２ポスト７ａとを接続する真空容器１の内壁の距離Ｂ（Ｂ＝Ｂ1 ＋Ｂ2 ）は、第１ポスト６ａと第２ポスト７ａとのイオン加速方向の間隔Ｅよりも当然大きくなる。
【００３５】このため、本実施例に係る４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器１０においては、第１および第２ポスト６ａ・７ａの高さＨ、幅Ｗ、およびこれらのイオン加速方向の間隔Ｅが従来のものと同じであり、装置そのものの大きさが従来と何ら変わりなくとも、共振空洞のインダクタンスを従来のものより大きくでき、共振周波数を低くすることができる。換言すれば、本実施例に係る４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器１０は、従来と同様の共振周波数のものであれば、装置の小型化を実現できる。
【００３６】従って、本実施例に係る４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器１０は、装置の小型化を実現できると共に、従来必要であったベースを省けるので、従来に比べて装置の製作コストを削減できる。また、小型化されるため、真空のガスロードを小さくできると共に、取扱い上の負担も小さくなる。
【００３７】尚、本実施例の４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器は小型のものであるため、筒状の真空容器１の縦断面を正方形状にしているが、これに限定されるものではなく、真空容器１は例えば円筒形であってもよい。この場合、例えば図５（図１ないし図３に示した部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記している）に示すように、第１ポスト６ａと一体に成形された縦断面半円状の第１分割壁１ｃと、第２ポスト７ａと一体に成形された縦断面半円状の第２分割壁１ｄとを接合して真空容器１を形成するようにすればよい。
【００３８】また、本実施例では、第１ポスト６ａ（６ｂ）の立設方向と第２ポスト７ａ（７ｂ）の立設方向とが互いに成す角度θは９０゜であるが、第１ポスト６ａ（６ｂ）と第２ポスト７ａ（７ｂ）との立設方向が互いに異なっていれば（即ち、θ≠０゜であれば）、何ら問うものではない。従って、例えば図６（図１ないし図３に示した部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記している）に示すように、上記角度θが１８０゜になるように設けられていてもよい。この場合、共振電流ｉが第１ポスト６ａと第２ポスト７ａとの間を伝わる距離が最も長くなり、共振周波数が最も低くなる。
【００３９】
【発明の効果】本発明の高周波４重極型線形加速器は、以上のように、対角線上に対向する第１対向電極対は導電性の第１支持部材によって導電性真空容器に支持され、対角線上に対向する第２対向電極対は導電性の第２支持部材によって上記導電性真空容器に支持され、上記第１支持部材と第２支持部材とは、導電性の真空容器に立設され、且つ、第１支持部材と第２支持部材とは互いに立設方向が異なっている構成である。
【００４０】それゆえ、真空容器の内壁に沿った第１支持部材と第２支持部材との間の距離は、第１支持部材と第２支持部材との被加速粒子の加速方向の間隔よりも長くなる。このため、第１支持部材および第２支持部材の高さや幅、およびこれらの被加速粒子の加速方向の間隔が従来と同じであり、装置そのものの大きさが従来のものと変わらなくとも、共振空洞のインダクタンスをより大きくでき、共振周波数を低くすることができる。換言すれば、共振周波数が同じであれば、従来のものに比べてより装置の小型化を図れる。従って、小型で取扱い易く、製作コストおよび真空のガスロードを小さくできるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すものであり、４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器を示す一部断面斜視図である。
【図２】上記４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器を示す縦断面図である。
【図３】図２のＸ−Ｘ線矢視断面図である。
【図４】上記４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器が適用されているイオン注入装置の一例を示す概略構成図である。
【図５】本発明の他の実施例を示すものであり、円筒形の真空容器を有する４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器を示す縦断面である。
【図６】本発明の他の実施例を示すものであり、第１ポストの立設方向と第２ポストの立設方向とが互いに成す角度θが１８０゜である４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器を示す縦断面である。
【図７】従来例を示すものであり、４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器を示す縦断面である。
【図８】上記４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ 真空容器
２ 第１対向電極対
３ 第２対向電極対
６ａ・６ｂ 第１ポスト（第１支持部材）
７ａ・７ｂ 第２ポスト（第２支持部材）
１０ ４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器（高周波４重極型線形加速器）
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばイオン注入装置等に用いられる高周波４重極（以下、ＲＦＱ：Radio Frequency Quadrupoleと称する) 型線形加速器に関するものである。
【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。
【０００３】近年、半導体デバイスメーカでは、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後書込み等の利点を有する、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。
【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型線形加速器が用いられている。このＲＦＱ型線形加速器には、図７および図８に示すように、筒状の導電性真空容器５１内に４本の棒（Rod ）状の電極５２・５２・５３・５３を互いに９０゜の間隔で水平軸まわりに配置し、これらの電極を導電性の第１ポスト５６・５６と第２ポスト５７・５７とで支持した構造の、いわゆる４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器がある。
【０００５】上記第１ポスト５６・５６は対角線上に相対向する一対の電極５２・５２を支持し、また、第２ポスト５７・５７は同じく対角線上に相対向する一対の電極５３・５３を支持している。これら第１ポスト５６・５６および第２ポスト５７・５７は、真空容器５１の内底部に固着された導電性のベース５８に立設されている。
【０００６】上記４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器は、２対の電極（５２・５２および５３・５３）が電極間のキャパシタンスと第１および第２ポスト５６・５７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。
【０００７】従って、所定の共振周波数を得ようとする場合、第１および第２ポスト５６・５７の高さＨやこれらの間隔ｈが適当に選定される。
【０００８】そして、図示しない高周波電源から電極５２・５２・５３・５３に所定周波数の高周波電力を供給し、これらの中心軸上に４重極電場ができるように共振させることにより、これを通過するイオンが所定エネルギーまで加速される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器において、共振周波数をより低くする場合、第１および第２ポスト５６・５７のインダクタンスを大きくする必要があり、このため、第１および第２ポスト５６・５７の高さＨを高くしたり、これらの間隔ｈを大きくしなければならず、装置が大型化するのは拒めない。
【００１０】従って、装置の製作コストは大きなものとなり、また、その取扱いにおいても大きな負担となる。さらに真空容器５１の表面積が大きくなり、真空のガスロードも大きくなる。
【００１１】本発明は、上記に鑑みなされたものであり、その目的は、小型で取扱い易く、製作コストおよび真空のガスロードを小さくできる高周波４重極型線形加速器を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の高周波４重極型線形加速器は、上記の課題を解決するために、筒状の導電性真空容器と、この真空容器内を通過する被加速粒子の通過経路のまわりに配置され、対角線上に対向する第１対向電極対および第２対向電極対とを備え、上記第１対向電極対は導電性の第１支持部材によって上記導電性真空容器に支持され、上記第２対向電極対は導電性の第２支持部材によって上記導電性真空容器に支持される高周波４重極型線形加速器であって、以下の手段を講じている。
【００１３】即ち、上記第１支持部材および第２支持部材は上記真空容器に立設され、且つ、第１支持部材と第２支持部材とは互いに立設方向が異なっている。
【００１４】
【作用】上記の構成によれば、筒状の導電性真空容器内には、導電性の第１支持部材に支持された第１対向電極対と、導電性の第２支持部材に支持された第２対向電極対とが、対角線上に対向するかたちで被加速粒子の通過経路のまわりに配置されている。
【００１５】ここで、上記第１支持部材および第２支持部材は上記真空容器に立設されている。即ち、第１支持部材と第２支持部材とは、真空容器の壁を介して接続されることになる。
【００１６】ところで、上記高周波４重極型線形加速器は、２対の対向電極対が電極間のキャパシタンスと第１支持部材および第２支持部材のインダクタンスとで結合された共振器とみなされ、共振電流は、真空容器の内壁表面を介して第１支持部材および第２支持部材の表面部を流れる。従って、真空容器の内壁に沿った第１支持部材と第２支持部材との間の距離は、共振空洞のインダクタンスを決定する。
【００１７】そして、上記第１支持部材と第２支持部材とは互いに立設方向が異なっているため、真空容器の内壁に沿った第１支持部材と第２支持部材との間の距離は、第１支持部材と第２支持部材との被加速粒子の加速方向（対向電極対の長さ方向）の間隔よりも長くなる。
【００１８】従って、第１支持部材および第２支持部材の高さや幅、およびこれらの被加速粒子の加速方向の間隔が同じであり、装置そのものの大きさが同じであっても、共振空洞のインダクタンスをより大きくでき、共振周波数を低くすることができる。換言すれば、共振周波数が同じであれば、装置の小型化を実現できる。
【００１９】
【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。
【００２０】本実施例に係る４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器１０は、図４に示すように、高エネルギーイオン注入装置に適用されるが、これに限定されるものではない。
【００２１】上記イオン注入装置において、引出し電源２２によってイオン源２１から引出されたイオンは、質量分析器２３によって質量分析され、所定質量のイオン（被加速粒子）のみが選択的に導出されて静電加速管２４に導入される。この静電加速管２４は、加速電源２５によって４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器１０に適合するエネルギーまでイオンを加速する。加速されたイオンはＱレンズ等の集束系２６によって整形された後、４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器１０に導入される。４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器１０は、高周波電源２７からの高周波電力を受けて所定の高エネルギーまで上記イオンを加速する。この後、上記高エネルギーイオンは、図示しない注入室内のウエハ等のターゲット２８に照射される。
【００２２】上記４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器１０は、図２および図３に示すように、縦断面正方形の筒状の導電性真空容器１を備えている。尚、本実施例の場合、真空容器１の一辺の長さが２０ｃｍ以下であり、圧力に対する強度にはなんら問題はない。この真空容器１は、縦断面Ｌ字状の第１分割壁１ａおよび第２分割壁１ｂから成り、これら第１分割壁１ａと第２分割壁１ｂとは、溶接によるか、または、一般的な真空シールにより接合されている。
【００２３】そして、上記真空容器１内には被加速粒子としてのイオンの通過経路のまわりに互いに９０゜の間隔で４本の棒（Rod ）状の電極２ａ・２ｂ・３ａ・３ｂが配置されている。上記電極２ａ・２ｂおよび電極３ａ・３ｂは対角線上に相対向しており、電極２ａ・２ｂにより第１対向電極対２が、また、上記電極３ａ・３ｂにより第２対向電極対３が構成されている。
【００２４】上記第１対向電極対２は、第１支持部材としての導電性（例えば金属製）の第１ポスト６ａ・６ｂにより支持されている。また、上記第２対向電極対３は、第２支持部材としての導電性（例えば金属製）の第２ポスト７ａ・７ｂとにより支持されている。
【００２５】また、上記第１ポスト６ａ・６ｂは、間隔Ｃをおいて上記第１分割壁１ａに立設されている。本実施例の場合、これら第１分割壁１ａおよび第１ポスト６ａ・６ｂはＮＣ（Numerical Control ）加工により一体に成形されているが、第１ポスト６ａ・６ｂと第１分割壁１ａとがボルト等の締結手段により接続されてもよい。尚、第１ポスト６ａ・６ｂと第１分割壁１ａとが一体に成形されている場合は必要がないが、締結手段により接続される場合、これらの面接部には、例えば表面に銀メッキが施されたステンレス線を挟んで締めつけ、電気的コンタクトをとる、いわゆる高周波シールが施される。
【００２６】また、上記第２ポスト７ａ・７ｂは、上記第１ポスト６ａ・６ｂの間隔Ｃと同じ間隔をおいて第２分割壁１ｂに立設されている。上記同様、これら第２分割壁１ｂおよび第２ポスト７ａ・７ｂはＮＣ加工により一体に成形されているが、ボルト等の締結手段により接続されてもよい。
【００２７】そして、上記第１分割壁１ａと第２分割壁１ｂとを合体させて筒状の真空容器１を形成すれば、第１ポスト６ａと第２ポスト７ａとのイオン加速方向の間隔Ｅと、第１ポスト６ｂと第２ポスト７ｂとのイオン加速方向の間隔Ｅは等しくなり、第１ポスト６ａ（６ｂ）の立設方向と第２ポスト７ａ（７ｂ）の２設方向とが互いに成す角度θは９０゜となる（第１ポスト６ａ（６ｂ）と第２ポスト７ａ（７ｂ）とは、互いに立設方向が異なっている）。
【００２８】尚、上記第１対向電極対２および第２対向電極対３、そして第１ポスト６ａ・６ｂおよび第２ポスト７ａ・７ｂには、大きな高周波電流が流れるので、これらは高温になる。そこで、電極２ａ・２ｂ・３ａ・３ｂ内部には冷却液を流す冷却液路１３が形成されている。また、上記冷却液路１３に接続されて第１分割壁１ａの外部へと続く冷却液路１４が、第１ポスト６ａ・６ｂおよび第１分割壁１ａの内部に形成されている。また、第２ポスト７ａ・７ｂおよび第２分割壁１ｂの内部にも、冷却液路１３に接続される冷却液路（図示せず）が形成されている。
【００２９】また、上記冷却液路１４の端部からは、冷却液を上記冷却液路１３・１４へ導入・導出する冷却液導入出管９・９が図示しない循環ポンプへと延びている。
【００３０】上記４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器１０は、第１対向電極対２と第２対向電極対３とが電極間のキャパシタンスと第１および第２ポスト６ａ・６ｂ・７ａ・７ｂのインダクタンスとで結合された共振器とみなされる。
【００３１】そして、高周波電源２７（図４参照）から第１対向電極対２および第２対向電極対３に所定周波数の高周波電力を供給し、これらの電極中心軸上に４重極電場ができるように共振させることにより、電極中心を通過するイオンが所定エネルギーまで加速される。
【００３２】このとき、磁場は第１および第２ポスト６ａ・６ｂ・７ａ・７ｂを取り巻くようにして発生し、共振電流ｉは、図１に示すように、真空容器１の内壁表面部を伝わって第１ポスト６ａおよび第２ポスト７ａの表面部を流れる。従って、第１ポスト６ａと第２ポスト７ａとを接続する真空容器１の内壁の距離Ｂ（Ｂ＝Ｂ1 ＋Ｂ2 ）は、第１および第２ポスト６ａ・７ａの高さＨや幅Ｗと共に、共振空洞のインダクタンスを決定する。
【００３３】従来の４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器では、第１ポストと第２ポストとは共に同一のベース上に立設されているため、共振電流ｉは、第１ポストと第２ポストとのイオン加速方向の間隔と同じ距離のベース表面部を伝わって第１ポストと第２ポストとの表面を流れる。即ち、共振電流ｉが第１ポストと第２ポストとの間を伝わる距離は、第１ポストと第２ポストとのイオン加速方向の間隔と同じである。
【００３４】一方、本実施例における４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器１０は、上記のように、第１ポストと第２ポストとのイオン加速方向の間隔Ｅが従来のものと同じであっても、共振電流ｉが第１ポスト６ａと第２ポスト７ａとの間を伝わる距離、即ち、第１ポスト６ａと第２ポスト７ａとを接続する真空容器１の内壁の距離Ｂ（Ｂ＝Ｂ1 ＋Ｂ2 ）は、第１ポスト６ａと第２ポスト７ａとのイオン加速方向の間隔Ｅよりも当然大きくなる。
【００３５】このため、本実施例に係る４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器１０においては、第１および第２ポスト６ａ・７ａの高さＨ、幅Ｗ、およびこれらのイオン加速方向の間隔Ｅが従来のものと同じであり、装置そのものの大きさが従来と何ら変わりなくとも、共振空洞のインダクタンスを従来のものより大きくでき、共振周波数を低くすることができる。換言すれば、本実施例に係る４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器１０は、従来と同様の共振周波数のものであれば、装置の小型化を実現できる。
【００３６】従って、本実施例に係る４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器１０は、装置の小型化を実現できると共に、従来必要であったベースを省けるので、従来に比べて装置の製作コストを削減できる。また、小型化されるため、真空のガスロードを小さくできると共に、取扱い上の負担も小さくなる。
【００３７】尚、本実施例の４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器は小型のものであるため、筒状の真空容器１の縦断面を正方形状にしているが、これに限定されるものではなく、真空容器１は例えば円筒形であってもよい。この場合、例えば図５（図１ないし図３に示した部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記している）に示すように、第１ポスト６ａと一体に成形された縦断面半円状の第１分割壁１ｃと、第２ポスト７ａと一体に成形された縦断面半円状の第２分割壁１ｄとを接合して真空容器１を形成するようにすればよい。
【００３８】また、本実施例では、第１ポスト６ａ（６ｂ）の立設方向と第２ポスト７ａ（７ｂ）の立設方向とが互いに成す角度θは９０゜であるが、第１ポスト６ａ（６ｂ）と第２ポスト７ａ（７ｂ）との立設方向が互いに異なっていれば（即ち、θ≠０゜であれば）、何ら問うものではない。従って、例えば図６（図１ないし図３に示した部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記している）に示すように、上記角度θが１８０゜になるように設けられていてもよい。この場合、共振電流ｉが第１ポスト６ａと第２ポスト７ａとの間を伝わる距離が最も長くなり、共振周波数が最も低くなる。
【００３９】
【発明の効果】本発明の高周波４重極型線形加速器は、以上のように、対角線上に対向する第１対向電極対は導電性の第１支持部材によって導電性真空容器に支持され、対角線上に対向する第２対向電極対は導電性の第２支持部材によって上記導電性真空容器に支持され、上記第１支持部材と第２支持部材とは、導電性の真空容器に立設され、且つ、第１支持部材と第２支持部材とは互いに立設方向が異なっている構成である。
【００４０】それゆえ、真空容器の内壁に沿った第１支持部材と第２支持部材との間の距離は、第１支持部材と第２支持部材との被加速粒子の加速方向の間隔よりも長くなる。このため、第１支持部材および第２支持部材の高さや幅、およびこれらの被加速粒子の加速方向の間隔が従来と同じであり、装置そのものの大きさが従来のものと変わらなくとも、共振空洞のインダクタンスをより大きくでき、共振周波数を低くすることができる。換言すれば、共振周波数が同じであれば、従来のものに比べてより装置の小型化を図れる。従って、小型で取扱い易く、製作コストおよび真空のガスロードを小さくできるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すものであり、４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器を示す一部断面斜視図である。
【図２】上記４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器を示す縦断面図である。
【図３】図２のＸ−Ｘ線矢視断面図である。
【図４】上記４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器が適用されているイオン注入装置の一例を示す概略構成図である。
【図５】本発明の他の実施例を示すものであり、円筒形の真空容器を有する４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器を示す縦断面である。
【図６】本発明の他の実施例を示すものであり、第１ポストの立設方向と第２ポストの立設方向とが互いに成す角度θが１８０゜である４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器を示す縦断面である。
【図７】従来例を示すものであり、４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器を示す縦断面である。
【図８】上記４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ 真空容器
２ 第１対向電極対
３ 第２対向電極対
６ａ・６ｂ 第１ポスト（第１支持部材）
７ａ・７ｂ 第２ポスト（第２支持部材）
１０ ４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器（高周波４重極型線形加速器）
【特許請求の範囲】
【請求項１】筒状の導電性真空容器と、この真空容器内を通過する被加速粒子の通過経路のまわりに配置され、対角線上に対向する第１対向電極対および第２対向電極対とを備え、上記第１対向電極対は導電性の第１支持部材によって上記導電性真空容器に支持され、上記第２対向電極対は導電性の第２支持部材によって上記導電性真空容器に支持される高周波４重極型線形加速器であって、上記第１支持部材および第２支持部材は上記真空容器に立設され、且つ、第１支持部材と第２支持部材とは互いに立設方向が異なっていることを特徴とする高周波４重極型線形加速器。
【請求項２】筒状の導電性真空容器と、この真空容器内を通過する被加速粒子の通過経路のまわりに配置され、対角線上に対向する第１対向電極対および第２対向電極対と、上記第１対向電極対を支持する導電性の第１支持部材と、上記第２対向電極対を支持する導電性の第２支持部材とを備えている高周波４重極型線形加速器において、上記第１支持部材および第２支持部材は、被加速粒子の加速方向に互いに間隔を開けて上記真空容器に立設され、且つ、第１支持部材と第２支持部材とは、上記被加速粒子の加速方向の軸線回りに互いに立設方向が異なることで、共振電流の流れる距離を長くし、共振空洞のインダクタンスを大きくすることを特徴とする高周波４重極型線形加速器。
【請求項１】筒状の導電性真空容器と、この真空容器内を通過する被加速粒子の通過経路のまわりに配置され、対角線上に対向する第１対向電極対および第２対向電極対とを備え、上記第１対向電極対は導電性の第１支持部材によって上記導電性真空容器に支持され、上記第２対向電極対は導電性の第２支持部材によって上記導電性真空容器に支持される高周波４重極型線形加速器であって、上記第１支持部材および第２支持部材は上記真空容器に立設され、且つ、第１支持部材と第２支持部材とは互いに立設方向が異なっていることを特徴とする高周波４重極型線形加速器。
【請求項２】筒状の導電性真空容器と、この真空容器内を通過する被加速粒子の通過経路のまわりに配置され、対角線上に対向する第１対向電極対および第２対向電極対と、上記第１対向電極対を支持する導電性の第１支持部材と、上記第２対向電極対を支持する導電性の第２支持部材とを備えている高周波４重極型線形加速器において、上記第１支持部材および第２支持部材は、被加速粒子の加速方向に互いに間隔を開けて上記真空容器に立設され、且つ、第１支持部材と第２支持部材とは、上記被加速粒子の加速方向の軸線回りに互いに立設方向が異なることで、共振電流の流れる距離を長くし、共振空洞のインダクタンスを大きくすることを特徴とする高周波４重極型線形加速器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図５】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【特許番号】特許第３０４７５４８号（Ｐ３０４７５４８）
【登録日】平成１２年３月２４日（２０００．３．２４）
【発行日】平成１２年５月２９日（２０００．５．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平３−２３８１１０
【出願日】平成３年９月１８日（１９９１．９．１８）
【公開番号】特開平５−７４５９７
【公開日】平成５年３月２６日（１９９３．３．２６）
【審査請求日】平成９年１２月２４日（１９９７．１２．２４）
【出願人】（０００００３９４２）日新電機株式会社 (328)
【参考文献】
【文献】特開 平４−３４２９９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭５８−２１２１００（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平５−１９０２９８（ＪＰ，Ａ）
【登録日】平成１２年３月２４日（２０００．３．２４）
【発行日】平成１２年５月２９日（２０００．５．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成３年９月１８日（１９９１．９．１８）
【公開番号】特開平５−７４５９７
【公開日】平成５年３月２６日（１９９３．３．２６）
【審査請求日】平成９年１２月２４日（１９９７．１２．２４）
【出願人】（０００００３９４２）日新電機株式会社 (328)
【参考文献】
【文献】特開 平４−３４２９９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭５８−２１２１００（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平５−１９０２９８（ＪＰ，Ａ）
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