JP2000294180A - ビーム電流検出機能付きビームプロファイルモニタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ビームプロファイルモニタにビーム電流の検出
機能を持たせること。 【解決手段】ビーム受け部１とビーム受け部１を回動さ
せる回動装置とを設ける。ビーム受け部１は、イオンビ
ームＢを通過させる空所を内側に有するリング状の枠体
３と、枠体３の中心軸線と直交する方向に長手方向を向
けた状態で平行に並べられて枠体３に固定された導電板
４ａ〜４ｇとにより構成する。各導電板は枠体３の中心
軸線に対して一定の角度傾斜した状態で設け、枠体の中
心軸線に沿う方向からビーム受け部１を見たときに導電
板相互間の隙間ｄを見えなくするように、各導電板の傾
斜角と各導電板の幅寸法と導電板相互間の間隔とを設定
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、イオンビーム応用
機器において、イオンビームの広がり（プロファイル）
をモニタするために用いるビームプロファイルモニタに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】イオンビームを用いて物質の組成分析や
改質を行うイオンビーム応用機器においては、イオンビ
ームに接触する線状の導体を備えたビームプロファイル
モニタをビームダクト内に挿入して、該モニタによりビ
ームダクト内を走行するイオンビームの広がりを検出す
るようにしている。

【０００３】またビームダクト内を走行するイオンビー
ムの量を測定する際には、ビームダクト内にファラデー
カップを挿入して、該ファラデーカップを通して流れる
ビーム電流を測定するようにしている。

【０００４】イオンビームの通路にファラデーカップを
配置してイオンビームの量を測定した後、イオンビーム
の走行を妨げないようにするために、ファラデーカップ
をイオンビームの通路から退避させることができるよう
にしておく必要がある。

【０００５】またビームプロファイルモニタは、イオン
ビームの通過を妨げないが、イオンビームがモニタに触
れると損失が生じるため、ビームプロファイルモニタを
イオンビームの通路に常時配置しておくことは好ましく
ない。従って、ビームプロファイルモニタも、不要の時
には、イオンビームの通路から退避させることができる
ようにしておく必要がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来は、イオンビーム
の広がりとビーム量とを検出する場合に、ビームプロフ
ァイルモニタとファラデーカップとを別個に設ける必要
があったため、イオンビーム応用機器の部品点数が増加
し、コストが高くなるのを避けられなかった。

【０００７】本発明の目的は、イオンビームの広がりを
検出するためにビームダクト内に挿入されるビームプロ
ファイルモニタにビーム電流の検出機能を持たせること
により、ファラデーカップを省略してイオンビーム応用
機器の部品点数の削減とコストの低減とを図ることがで
きるようにすることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係わるビーム電
流検出機能付きビームプロファイルモニタは、モニタの
対象とするイオンビームを通過させるための空所を内側
に有する環状の枠体と、該枠体の中心軸線と直交する第
１の方向に長手方向を向け、枠体の中心軸線と第１の方
向とに直角な第２の方向に隙間を介して平行に並べられ
た状態で枠体の内側に配置されて互いに絶縁された状態
で枠体に支持された複数の帯板状の導電板とを備えたビ
ーム受け部と、第１の方向に伸びる回動軸を中心にし
て、枠体の中心軸線がイオンビームの中心軸線の方向に
向いた状態になる第１の位置と枠体の中心軸線がイオン
ビームの中心軸線に対して傾斜した状態になる第２の位
置とにビーム受け部を回動させる回動装置とを備えてい
る。

【０００９】各導電板は、枠体の中心軸線に対して一定
の角度傾斜した状態で設けられ、第１の位置にあるビー
ム受け部を枠体の中心軸線に沿う方向から見たときに複
数の導電板相互間の隙間を見えなくするように枠体の中
心軸線に対する各導電板の傾斜角と各導電板の幅寸法と
導電板相互間の間隔とが設定される。またビーム受け部
が第２の位置にあるときに各導電板の板面がイオンビー
ムの中心軸線と平行になるように第２の位置が設定さ
れ、ビーム受け部が第２の位置にあるときに各導電板の
板面がイオンビームの中心軸線と平行になるように、ビ
ーム受け部の第２の位置が設定される。

【００１０】上記のように構成すると、ビーム受け部を
第２の位置に位置させた状態で、複数の導電板の間の隙
間を通してイオンビームを通過させた際に、各導電板を
流れるビーム電流を検出することにより、イオンビーム
の広がりを検出することができる。

【００１１】またビーム受け部を第１の位置に位置させ
た状態で、各導電板を通して流れるビーム電流の和を検
出することにより、ビーム受け部をファラデーカップの
代りに用いてイオンビームの量を検出することができ
る。

【００１２】このように本発明によれば、ビームプロフ
ァイルモニタに電流検出機能を持たせることがでるきた
め、ファラデーカップを省略して、イオン応用機器の部
品点数の削減を図ることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１及び図２は、本発明に係わる
ビームプロファイルモニタの構成例を示したもので、図
１（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれビーム受け部が第１の位
置にある状態及び第２の位置にある状態を示す正面図、
図２（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれビーム受け部が第１の
位置にある状態及び第２の位置にある状態を示す断面図
である。

【００１４】図１及び図２において、１はビーム受け
部、２はビーム受け部１を回動させる回動装置である。

【００１５】ビーム受け部１は、モニタの対象とするイ
オンビームＢを通過させるための空所を内側に有する枠
体３と、該枠体３に保持された複数の帯板状の導電板４
ａ，４ｂ，…，４ｇとからなっている。

【００１６】図示の枠体３は、絶縁物によりリング状に
形成されていて、該枠体３の外周部には、モニタの対象
とするイオンビームＢの中心軸線と直交する第１の方向
（Ｘ方向）に伸びる回動軸５の一端が固定されている。

【００１７】導電板４ａ，４ｂ，…，４ｇは、それぞれ
の長手方向を枠体の中心軸線Ｏ−Ｏと直交する第１の方
向（Ｘ方向）に向けた状態で、かつ枠体３の中心軸線と
第１の方向とに対して直角な第２の方向（Ｙ方向）に等
しい間隔を隔てて平行に並べられた状態で枠体３の内側
に配置されている。導電板４ａ〜４ｇは、それぞれの両
端が枠体３の内周部で終端するように設けられていて、
それぞれの両端が枠体３の内周に固定されて枠体３に支
持されている。

【００１８】導電板４ａ，４ｂ，…，４ｇは、枠体３の
中心軸線Ｏ−Ｏに対して一定の傾斜角θ1 だけ傾斜した
状態で設けられていて、枠体３の中心軸線に沿う方向か
らビーム受け部１を見たときに、複数の導電板４ａ〜４
ｇ相互間の隙間ｄを見えなくするように、枠体３の中心
軸線Ｏ−Ｏに対する各導電板の傾斜角θ1 と各導電板の
幅寸法Ｗと、導電板相互間の間隔とが設定されている。

【００１９】図示してないが、導電板４ａ〜４ｇのそれ
ぞれからリード線が導出されていて、各導電板にイオン
ビームが接触したときに流れるビーム電流を各導電板毎
に検出し得るようになっている。

【００２０】回動装置２は、モータなどを駆動源として
回動軸５を一定の角度範囲で往復回転させるように構成
されていて、ビーム受け部１は、この回動装置２により
駆動されて、図１（Ａ）及び図２（Ａ）に示すように、
枠体３の中心軸線Ｏ−ＯがイオンビームＢの中心軸線の
方向に向いた状態になる第１の位置（図２ＢのＡ1 位
置）と、図１（Ｂ）及び図２（Ｂ）に示すように、枠体
３の中心軸線Ｏ−ＯがイオンビームＢの中心軸線に対し
て傾斜した状態になる第２の位置（図２のＡ2 位置）と
の間を回動させられるようになっている。

【００２１】そして、ビーム受け部１が第２の位置にあ
るときに、各導電板の板面がイオンビームＢの中心軸線
と平行になるように（θ1 ＝θ2 となるように）第２の
位置（Ａ2 ）が設定されていて、第２の位置にあるビー
ム受け部１をイオンビームＢの中心軸線に沿う方向から
見たときに、導電板４ａ〜４ｇ相互間の隙間ｄを完全に
見通すことができるようになっている。

【００２２】上記のビーム受け部１は、図示しない機構
により、ビームダクト内でイオンビームＢを横切る状態
になるモニタ位置と、イオンビームＢから退避した状態
になる退避位置との間を変位させられるようになってい
て、イオンビームのモニタをするときにのみモニタ位置
に配置されるようになっている。

【００２３】上記のビームプロファイルモニタを用いて
イオンビームの広がりをモニタする際には、ビーム受け
部１をモニタ位置に配置し、ビーム受け部１を図１
（Ｂ）及び図２（Ｂ）に示した第２の位置に位置させた
状態にする。この状態でイオンビームＢを通すと、イオ
ンビームＢは導電板４ａ〜４ｇ相互間の隙間ｄを通過す
るが、このときイオンビームＢに接触している導電板を
通してビーム電流が流れるため、ビーム電流が流れてい
る導電板を特定することによりイオンビームの広がりを
検出することができる。

【００２４】またビーム受け部１を図１（Ａ）及び図２
（Ｂ）に示す第１の位置に位置させた状態では、複数の
導電板４ａ〜４ｇ相互間の隙間ｄがイオンビームＢに対
して隠された状態になるため、イオンビームＢは導電板
相互間の隙間を通過することができない。この状態で導
電板４ａ〜４ｇにそれぞれ流れるビーム電流の和を検出
することにより、イオンビームＢの量を検出することが
できる。即ち、ビームプロファイルモニタをファラデー
カップとして用いることができる。

【００２５】上記の例において、ビーム受け部１を枠体
３の中心軸線を中心に所定の角度（例えば９０度）回転
させ得るようにしておくと、ビーム受け部１を第２の位
置に位置させた状態で、ビーム受け部１をその中心軸線
の回りに回転させて導電板４ａ〜４ｇの向きを変えなが
ら各導電板を通して流れるビーム電流の測定を複数回行
うことにより、イオンビームの断面形状をモニタするこ
とができる。

【００２６】またビーム受け部１の片面側に導電板４ａ
〜４ｇの並設方向と直角な方向に並ぶ複数の線状電極を
導電板４ａ〜４ｇに対して絶縁した状態で配置して、ビ
ーム受け部１を第２の位置に配置した状態で、導電板４
ａ〜４ｇをそれぞれ流れるビーム電流を検出するととも
に、該複数の線状電極を通して流れるビーム電流をも検
出するようにすると、イオンビームの広がりだけでな
く、イオンビームの断面形状をもモニタすることができ
る。

【００２７】上記の例では、ビーム受け部１に７枚の導
電板４ａ〜４ｇを設けたが、この導電板の数は任意であ
る。

【００２８】上記の例では、枠体３が絶縁材料により形
成されているが、枠体３を導電材料により形成して、導
電板４ａ〜４ｇのそれぞれの両端を枠体３に絶縁部材を
介して固定するようにしてもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ビーム
受け部を第２の位置に位置させてその枠体の中心軸線を
イオンビームの中心軸線に対して傾斜させた状態で複数
の導電板相互間の隙間を通してイオンビームを通過させ
た際に各導電板を流れるビーム電流を検出することによ
り、イオンビームの広がりを検出することができる。ま
たビーム受け部を第１の位置に位置させて、枠体の中心
軸線をイオンビームの中心軸線の方向に向けた状態で各
導電板を通して流れるビーム電流の和を検出することに
より、ビーム受け部をファラデーカップの代りに用いて
イオンビームの量を検出することができる。このよう
に、本発明によれば、ビームプロファイルモニタに電流
検出機能を持たせることがでるきため、ファラデーカッ
プを省略して、イオン応用機器の部品点数の削減を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるビームプロファイルモニタの構
成例を示したもので、（Ａ）はビーム受け部が第１の位
置にある状態示す正面図、（Ｂ）はビーム受け部が第２
の位置にある状態示す正面図である。

【図２】本発明に係わるビームプロファイルモニタの構
成例を示したもので、（Ａ）はビーム受け部が第１の位
置にある状態を示す断面図、（Ｂ）はビーム受け部が第
２の位置にある状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１ ビーム受け部 ２ 回動装置 ３ 枠体 ４ａ〜４ｇ 導電板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モニタの対象とするイオンビームを通過
   させるための空所を内側に有する環状の枠体と、前記枠
   体の中心軸線と直交する第１の方向に長手方向を向け、
   前記枠体の中心軸線と前記第１の方向とに直角な第２の
   方向に隙間を介して平行に並べられた状態で前記枠体の
   内側に配置されて、互いに絶縁された状態で前記枠体に
   支持された複数の帯板状の導電板とを備えたビーム受け
   部と、 前記第１の方向に伸びる回動軸を中心にして、前記枠体
   の中心軸線が前記イオンビームの中心軸線の方向に向い
   た状態になる第１の位置と前記枠体の中心軸線が前記イ
   オンビームの中心軸線に対して傾斜した状態になる第２
   の位置とに前記ビーム受け部を回動させる回動装置とを
   備え、 前記各導電板は前記枠体の中心軸線に対して一定の角度
   傾斜した状態で設けられ、 前記第１の位置にあるビーム受け部を前記枠体の中心軸
   線に沿う方向から見たときに前記複数の導電板相互間の
   隙間を見えなくするように前記枠体の中心軸線に対する
   前記各導電板の傾斜角と各導電板の幅寸法と導電板相互
   間の間隔とが設定され、 前記ビーム受け部が前記第２の位置にあるときに各導電
   板の板面が前記イオンビームの中心軸線と平行になるよ
   うに、前記第２の位置が設定されていることを特徴とす
   るビーム電流検出機能付きビームプロファイルモニタ。