(57)【要約】      （修正有）【課題】  コイルの渡り部の張り出し距離を小さくして分析電磁石の小型化および低消費電力化を可能にし、ひいてはイオン注入装置の小型化および低消費電力化を可能にする。【解決手段】  イオン注入装置を構成する分析電磁石２００は、第１内側コイル２０６、第２内側コイル２１２、三つの第１外側コイル２１８、三つの第２外側コイル２２４およびヨーク２３０を備えている。内側コイル２０６、２１２はそれぞれ鞍型のコイルであって、両者が協働してイオンビームをＸ方向に曲げる主磁界を発生させる。各外側コイル２１８、２２４は、それぞれ鞍型のコイルであって、主磁界の補正を行う副磁界を発生させる。各コイルは、積層絶縁体の外周面に、絶縁シートおよび導体シートを互いに重ね合わせたものを複数回巻いて積層し、その外周面に積層絶縁体を形成した扇型筒状の積層コイルに切欠き部を設けた構成をしている。【選択図】  図６
2008097975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）イオンビームの進行方向をＺ方向とし、Ｚ方向と実質的に直交する面内において互いに実質的に直交する２方向をＸ方向およびＹ方向とすると、Ｘ方向の寸法よりもＹ方向の寸法が大きいリボン状のイオンビームを輸送してそれを基板に照射してイオン注入を行うイオン注入装置であって、
Ｙ方向の寸法が前記基板のＹ方向の寸法よりも大きい前記リボン状のイオンビームを発生させるイオン源と、
前記イオン源からのイオンビームをＸ方向に曲げて運動量分析を行うものであって、下流側に所望運動量のイオンビームの焦点を形成する分析電磁石と、
前記分析電磁石からのイオンビームの焦点付近に設けられていて、前記分析電磁石と協働してイオンビームの運動量分析を行う分析スリットと、
前記イオン源と前記分析電磁石との間および前記分析電磁石と前記分析スリットとの間の少なくとも一方に設けられていて、静電界によって、前記イオンビームの焦点の位置を前記分析スリットの位置に合わせる補正を行う焦点補正レンズと、
前記分析スリットを通過したイオンビームを静電界によってＸ方向に曲げ、かつ静電界によって当該イオンビームの加速または減速を行う加減速器と、
前記加減速器を通過したイオンビームを前記基板に入射させる注入位置で、前記基板を当該イオンビームの主面と交差する方向に移動させる基板駆動装置とを備えており、
（ｂ）前記分析電磁石は、
前記イオンビームの通り道であるビーム経路を挟んでＸ方向において相対向している一組の本体部および両本体部のＺ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している少なくとも一組の渡り部を有していて、イオンビームをＸ方向に曲げる磁界を発生させるコイルと、
前記コイルの本体部の外側を一括して囲んでいるヨークとを備えており、
（ｃ）かつ前記分析電磁石の前記コイルは、積層絶縁体の外周面に、主面がＹ方向に沿う絶縁シートおよび導体シートを互いに重ね合わせたものを複数回巻いて積層し、更にその外周面に積層絶縁体を形成した扇型筒状の積層コイルに、前記本体部および渡り部を残して切欠き部を設けた構成をしている、イオン注入装置。
【請求項２】
（ａ）イオンビームの進行方向をＺ方向とし、Ｚ方向と実質的に直交する面内において互いに実質的に直交する２方向をＸ方向およびＹ方向とすると、Ｘ方向の寸法よりもＹ方向の寸法が大きいリボン状のイオンビームを輸送してそれを基板に照射してイオン注入を行うイオン注入装置であって、
Ｙ方向の寸法が前記基板のＹ方向の寸法よりも大きい前記リボン状のイオンビームを発生させるイオン源と、
前記イオン源からのイオンビームをＸ方向に曲げて運動量分析を行うものであって、下流側に所望運動量のイオンビームの焦点を形成する分析電磁石と、
前記分析電磁石からのイオンビームの焦点付近に設けられていて、前記分析電磁石と協働してイオンビームの運動量分析を行う分析スリットと、
前記イオン源と前記分析電磁石との間および前記分析電磁石と前記分析スリットとの間の少なくとも一方に設けられていて、静電界によって、前記イオンビームの焦点の位置を前記分析スリットの位置に合わせる補正を行う焦点補正レンズと、
前記分析スリットを通過したイオンビームを静電界によってＸ方向に曲げ、かつ静電界によって当該イオンビームの加速または減速を行う加減速器と、
前記加減速器を通過したイオンビームを前記基板に入射させる注入位置で、前記基板を当該イオンビームの主面と交差する方向に移動させる基板駆動装置とを備えており、
（ｂ）前記分析電磁石は、
前記イオンビームの通り道であるビーム経路を挟んでＸ方向において相対向しておりかつイオンビームのＹ方向の一方側のほぼ半分以上をカバーする一組の本体部および両本体部のＺ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している一組の渡り部を有している鞍型のコイルであって、第２コイルと協働して、イオンビームをＸ方向に曲げる磁界を発生させる第１コイルと、
前記ビーム経路を挟んでＸ方向において相対向しておりかつイオンビームのＹ方向の他方側のほぼ半分以上をカバーする一組の本体部および両本体部のＺ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している一組の渡り部を有している鞍型のコイルであって、Ｙ方向において前記第１コイルと互いに重ねて配置されていて、前記第１コイルと協働して、イオンビームをＸ方向に曲げる磁界を発生させる第２コイルと、
前記第１コイルおよび第２コイルの本体部の外側を一括して囲んでいるヨークとを備えており、
（ｃ）かつ前記分析電磁石の前記第１コイルおよび第２コイルは、それぞれ、積層絶縁体の外周面に、主面がＹ方向に沿う絶縁シートおよび導体シートを互いに重ね合わせたものを複数回巻いて積層し、更にその外周面に積層絶縁体を形成した扇型筒状の積層コイルに、前記本体部および渡り部を残して切欠き部を設けた構成をしている、イオン注入装置。
【請求項３】
（ａ）イオンビームの進行方向をＺ方向とし、Ｚ方向と実質的に直交する面内において互いに実質的に直交する２方向をＸ方向およびＹ方向とすると、Ｘ方向の寸法よりもＹ方向の寸法が大きいリボン状のイオンビームを輸送してそれを基板に照射してイオン注入を行うイオン注入装置であって、
Ｙ方向の寸法が前記基板のＹ方向の寸法よりも大きい前記リボン状のイオンビームを発生させるイオン源と、
前記イオン源からのイオンビームをＸ方向に曲げて運動量分析を行うものであって、下流側に所望運動量のイオンビームの焦点を形成する分析電磁石と、
前記分析電磁石からのイオンビームの焦点付近に設けられていて、前記分析電磁石と協働してイオンビームの運動量分析を行う分析スリットと、
前記イオン源と前記分析電磁石との間および前記分析電磁石と前記分析スリットとの間の少なくとも一方に設けられていて、静電界によって、前記イオンビームの焦点の位置を前記分析スリットの位置に合わせる補正を行う焦点補正レンズと、
前記分析スリットを通過したイオンビームを静電界によってＸ方向に曲げ、かつ静電界によって当該イオンビームの加速または減速を行う加減速器と、
前記加減速器を通過したイオンビームを前記基板に入射させる注入位置で、前記基板を当該イオンビームの主面と交差する方向に移動させる基板駆動装置とを備えており、
（ｂ）前記分析電磁石は、
前記イオンビームの通り道であるビーム経路を挟んでＸ方向において相対向している一組の本体部および両本体部のＺ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している渡り部を有していて、イオンビームをＸ方向に曲げる主磁界を発生させる内側コイルと、
前記内側コイルの外側にあってビーム経路を挟んでＸ方向において相対向している一組の本体部および両本体部のＺ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している一組の渡り部を有している鞍型のコイルであって、前記主磁界の補助または補正を行う副磁界を発生させる１以上の第１外側コイルと、
前記内側コイルの外側にあってビーム経路を挟んでＸ方向において相対向している一組の本体部および両本体部のＺ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している一組の渡り部を有している鞍型のコイルであって、Ｙ方向において前記第１外側コイルと重ねて配置されていて前記主磁界の補助または補正を行う副磁界を発生させる１以上の第２外側コイルと、
前記内側コイル、第１外側コイルおよび第２外側コイルの本体部の外側を一括して囲んでいるヨークとを備えており、
（ｃ）かつ前記分析電磁石の前記内側コイル、第１外側コイルおよび第２外側コイルは、積層絶縁体の外周面に、主面がＹ方向に沿う絶縁シートおよび導体シートを互いに重ね合わせたものを複数回巻いて積層し、その外周面に積層絶縁体を形成し、その外周面に、主面がＹ方向に沿う絶縁シートおよび導体シートを互いに重ね合わせたものを複数回巻いて積層し、更にその外周面に積層絶縁体を形成した扇型筒状の積層コイルに、前記本体部および渡り部を残して切欠き部を設けた構成をしている、イオン注入装置。
【請求項４】
（ａ）イオンビームの進行方向をＺ方向とし、Ｚ方向と実質的に直交する面内において互いに実質的に直交する２方向をＸ方向およびＹ方向とすると、Ｘ方向の寸法よりもＹ方向の寸法が大きいリボン状のイオンビームを輸送してそれを基板に照射してイオン注入を行うイオン注入装置であって、
Ｙ方向の寸法が前記基板のＹ方向の寸法よりも大きい前記リボン状のイオンビームを発生させるイオン源と、
前記イオン源からのイオンビームをＸ方向に曲げて運動量分析を行うものであって、下流側に所望運動量のイオンビームの焦点を形成する分析電磁石と、
前記分析電磁石からのイオンビームの焦点付近に設けられていて、前記分析電磁石と協働してイオンビームの運動量分析を行う分析スリットと、
前記イオン源と前記分析電磁石との間および前記分析電磁石と前記分析スリットとの間の少なくとも一方に設けられていて、静電界によって、前記イオンビームの焦点の位置を前記分析スリットの位置に合わせる補正を行う焦点補正レンズと、
前記分析スリットを通過したイオンビームを静電界によってＸ方向に曲げ、かつ静電界によって当該イオンビームの加速または減速を行う加減速器と、
前記加減速器を通過したイオンビームを前記基板に入射させる注入位置で、前記基板を当該イオンビームの主面と交差する方向に移動させる基板駆動装置とを備えており、
（ｂ）前記分析電磁石は、
前記イオンビームの通り道であるビーム経路を挟んでＸ方向において相対向しておりかつイオンビームのＹ方向の一方側のほぼ半分以上をカバーする一組の本体部および両本体部のＺ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している一組の渡り部を有している鞍型のコイルであって、第２内側コイルと協働して、イオンビームをＸ方向に曲げる主磁界を発生させる第１内側コイルと、
前記ビーム経路を挟んでＸ方向において相対向しておりかつイオンビームのＹ方向の他方側のほぼ半分以上をカバーする一組の本体部および両本体部のＺ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している一組の渡り部を有している鞍型のコイルであって、Ｙ方向において前記第１内側コイルと互いに重ねて配置されていて、前記第１内側コイルと協働して、イオンビームをＸ方向に曲げる主磁界を発生させる第２内側コイルと、
前記第１内側コイルの外側にあってビーム経路を挟んでＸ方向において相対向している一組の本体部および両本体部のＺ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している一組の渡り部を有している鞍型のコイルであって、前記主磁界の補助または補正を行う副磁界を発生させる１以上の第１外側コイルと、
前記第２内側コイルの外側にあってビーム経路を挟んでＸ方向において相対向している一組の本体部および両本体部のＺ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している一組の渡り部を有している鞍型のコイルであって、Ｙ方向において前記第１外側コイルと重ねて配置されていて前記主磁界の補助または補正を行う副磁界を発生させる１以上の第２外側コイルと、
前記第１内側コイル、第２内側コイル、第１外側コイルおよび第２外側コイルの本体部の外側を一括して囲んでいるヨークとを備えており、
（ｃ）かつ前記分析電磁石の前記第１内側コイルおよび第１外側コイルは、積層絶縁体の外周面に、主面がＹ方向に沿う絶縁シートおよび導体シートを互いに重ね合わせたものを複数回巻いて積層し、その外周面に積層絶縁体を形成し、その外周面に、主面がＹ方向に沿う絶縁シートおよび導体シートを互いに重ね合わせたものを複数回巻いて積層し、更にその外周面に積層絶縁体を形成した扇型筒状の積層コイルに、前記本体部および渡り部を残して切欠き部を設けた構成をしており、
（ｄ）前記分析電磁石の前記第２内側コイルおよび第２外側コイルは、積層絶縁体の外周面に、主面がＹ方向に沿う絶縁シートおよび導体シートを互いに重ね合わせたものを複数回巻いて積層し、その外周面に積層絶縁体を形成し、その外周面に、主面がＹ方向に沿う絶縁シートおよび導体シートを互いに重ね合わせたものを複数回巻いて積層し、更にその外周面に積層絶縁体を形成した扇型筒状の積層コイルに、前記本体部および渡り部を残して切欠き部を設けた構成をしている、イオン注入装置。
【請求項５】
前記分析電磁石は、前記ビーム経路を挟んでＹ方向において相対向するように、前記ヨークから内側に突出している一組の磁極を更に備えている請求項１ないし４のいずれかに記載のイオン注入装置。
【請求項６】
前記焦点補正レンズは、イオンビーム進行方向に互いに隙間をあけて並べられた入口電極、中間電極および出口電極を有しており、
前記焦点補正レンズの入口電極、中間電極および出口電極は、それぞれ、前記イオンビームが通過する隙間を挟んでＸ方向において相対向して配置されていて互いに電気的に導通している一対の電極を有しており、
かつ前記焦点補正レンズの入口電極および出口電極は互いに同電位に保たれ、中間電極は入口電極および出口電極とは異なる電位であって、前記イオンビームの焦点の位置を前記分析スリットの位置に合わせる電位に保たれる請求項１ないし５のいずれかに記載のイオン注入装置。
【請求項７】
前記加減速器は、前記イオンビームの進行方向に、上流側から第１の電極、第２の電極および第３の電極の順で配列された第１ないし第３の電極を有していて、第１の電極と第２の電極との間および第２の電極と第３の電極との間で前記イオンビームを２段階に分けて加速または減速するものであって、しかも第２の電極を、前記イオンビームの経路を挟んでＸ方向において相対向していて互いに異なる電位が与えられて前記イオンビームをＸ方向に偏向させる二つの電極体に分けて構成すると共に、第３の電極を、前記偏向後の特定エネルギーを有するイオンビームの軌道に沿って配置している請求項１ないし６のいずれかに記載のイオン注入装置。
【請求項８】
前記分析電磁石と前記加減速器との間に設けられていて、静電界によって前記イオンビームをＹ方向に曲げるものであって、イオンビーム進行方向に互いに隙間をあけて並べられた入口電極、中間電極および出口電極を有する軌道制御レンズを更に備えており、
前記軌道制御レンズの入口電極、中間電極および出口電極は、それぞれ、前記イオンビームが通過する隙間を挟んでＸ方向において相対向して配置されていて互いに電気的に導通している一対の電極を有しており、
前記軌道制御レンズの中間電極は、イオンビーム進行方向の上流側および下流側の面に、Ｙ方向において湾曲した凸表面をそれぞれ有しており、
前記軌道制御レンズの入口電極および出口電極は、前記中間電極の凸表面に対向する面に当該凸表面にそれぞれ沿う凹表面をそれぞれ有しており、
かつ前記軌道制御レンズの入口電極および出口電極は互いに同電位に保たれ、中間電極は入口電極および出口電極とは異なる電位であって、前記軌道制御レンズから導出されるイオンビームのＹ方向における軌道状態を所望のものにする電位に保たれる請求項１ないし７のいずれかに記載のイオン注入装置。
【請求項９】
前記分析電磁石と前記加減速器との間に設けられていて、静電界によって前記イオンビームをＹ方向に曲げるものであって、イオンビーム進行方向に互いに隙間をあけて並べられた入口電極、中間電極および出口電極を有する軌道制御レンズを更に備えており、
前記軌道制御レンズの入口電極、中間電極および出口電極は、それぞれ、前記イオンビームが通過する隙間を挟んでＸ方向において相対向して配置されていて互いに電気的に導通している一対の電極を有しており、
前記軌道制御レンズの中間電極は、イオンビーム進行方向の上流側および下流側の面に、Ｙ方向において湾曲した凹表面をそれぞれ有しており、
前記軌道制御レンズの入口電極および出口電極は、前記中間電極の凹表面に対向する面に当該凹表面にそれぞれ沿う凸表面をそれぞれ有しており、
かつ前記軌道制御レンズの入口電極および出口電極は互いに同電位に保たれ、中間電極は入口電極および出口電極とは異なる電位であって、前記軌道制御レンズから導出されるイオンビームのＹ方向における軌道状態を所望のものにする電位に保たれる請求項１ないし７のいずれかに記載のイオン注入装置。
【請求項１０】
前記分析電磁石と前記加減速器との間に設けられていて、前記イオンビームが通過する隙間を挟んでＸ方向において相対向して配置されていて互いに電気的に導通している電極対をＹ方向に複数対有していて、前記イオンビームのＹ方向における複数箇所の軌道を静電界によってＹ方向に曲げて、前記注入位置でのイオンビームのＹ方向におけるビーム電流密度分布を均一化する均一化レンズを更に備えている請求項１ないし７のいずれかに記載のイオン注入装置。
【請求項１１】
前記分析電磁石と前記注入位置との間に設けられていて、前記イオンビームの通り道であるビーム経路にＸ方向に沿う磁界を発生させる偏向電磁石であって、
前記ビーム経路を挟んでＸ方向において相対向しておりかつイオンビームのＹ方向の一方側のほぼ半分以上をカバーする一対の磁極を有する第１磁極対と、
前記ビーム経路を挟んでＸ方向において相対向しておりかつイオンビームのＹ方向の他方側のほぼ半分以上をカバーする一対の磁極を有する第２磁極対と、
前記第１磁極対間のギャップと前記第２磁極対間のギャップとに互いに逆向きの磁界を発生させるコイルとを備えており、
かつ前記第１磁極対および前記第２磁極対を構成する各磁極のイオンビーム進行方向における長さを、Ｙ方向においてビーム経路の中心から外側に離れるに従って大きくしている偏向電磁石を更に備えている請求項１ないし７のいずれかに記載のイオン注入装置。
【請求項１２】
前記分析電磁石と前記注入位置との間に設けられていて、前記イオンビームの通り道であるビーム経路にＸ方向に沿う磁界を発生させる偏向電磁石であって、
前記ビーム経路を挟んでＸ方向において相対向しておりかつイオンビームのＹ方向の一方側のほぼ半分以上をカバーする一対の磁極を有する第１磁極対と、
前記ビーム経路を挟んでＸ方向において相対向しておりかつイオンビームのＹ方向の他方側のほぼ半分以上をカバーする一対の磁極を有する第２磁極対と、
前記第１磁極対間のギャップと前記第２磁極対間のギャップとに互いに逆向きの磁界を発生させるコイルとを備えており、
かつ前記第１磁極対間のギャップ長および前記第２磁極対間のギャップ長を、Ｙ方向においてビーム経路の中心から外側に離れるに従って小さくしている偏向電磁石を更に備えている請求項１ないし７のいずれかに記載のイオン注入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、リボン状のイオンビームを、分析電磁石を通して運動量分析（例えば質量分析）を行った後に、基板に入射させて当該基板にイオン注入を行うイオン注入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大型の基板に対して、高いスループットでイオン注入を行う等のために、リボン状（これはシート状または帯状と呼ばれることもある。以下同様）のイオンビームを用いる場合がある。
【０００３】
リボン状のイオンビームを、分析電磁石を通して運動量分析（例えば質量分析。以下同様）を行った後に、基板に入射させて当該基板にイオン注入を行うイオン注入装置の一例が、例えば特許文献１に記載されている。
【０００４】
リボン状のイオンビームの運動量分析を志向した分析電磁石の一例が、例えば特許文献２に記載されている。
【０００５】
特許文献２に記載されている従来の分析電磁石を図５６を参照して説明する。この図では、コイル１２、１８の形状を分かりやすくするために、ヨーク３６は二点鎖線で示している。イオンビーム２の進行方向をＺ方向とし、このＺ方向と実質的に直交する面内において互いに実質的に直交する２方向をＸ方向およびＹ方向とすると、この分析電磁石４０には、Ｙ方向に長い縦長のリボン状のイオンビーム２が入口２４から入射され、出口２６から出射される。
【０００６】
この分析電磁石４０は、特許文献２の図１に記載されているような上下二つのコイル１２、１８と、同文献の図２１に記載されているヨークに相当するヨーク３６とを組み合わせた構成をしている。
【０００７】
コイル１２は、鞍型のコイル（特許文献２ではバナナ型コイルと呼んでいる）であり、イオンビーム２の経路（ビーム経路）を挟んで相対向している一組の本体部（特許文献２ではコイル主体部と呼んでいる）１４と、両本体部１４のＺ方向に沿う方向における端部同士間を、ビーム経路を避けるように斜めに跳ね上げて接続している一組の渡り部（特許文献２では端部跳ね上げ部と呼んでいる）１６とを有している。入口２４と出口２６とで渡り部１６を斜めに跳ね上げているのは、それにイオンビーム２が当たらないようにしてビーム通過領域を確保するためである。
【０００８】
コイル１８も、コイル１２と同様の構造をした鞍型のコイルであり（但し、コイル１２とは実質的に面対称の形をしている）、一組の本体部２０と一組の渡り部２２とを有している。
【０００９】
両コイル１２、１８は、それぞれ、周囲を絶縁物によって被覆された導体（被覆導体）を多数回巻いたマルチターンのコイルであって、平面形状が扇型をしているコイルに対して、その両端部付近に曲げ加工を施して上記渡り部１６、２２を形成するという方法で製造される。上記導体には、通常、中に冷媒（例えば冷却水）が流される中空導体（ホローコンダクター）が使用される。この明細書において「絶縁」とは、電気絶縁を意味する。  
【００１０】
両コイル１２、１８の本体部１４、２０の外側をヨーク３６が一括して囲んでいる。
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−３２７７１３号公報（段落００１０、図１−図４）
【特許文献２】特開２００４−１５２５５７号公報（段落０００６、００２２、図１、図２１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記分析電磁石４０においては次のような課題がある。
【００１３】
（１）入口２４および出口２６において、ヨーク３６からの渡り部１６、２２のビーム入出射方向への張り出し距離Ｌ1 が大きい。これは主として次の理由による。
【００１４】
（ａ）上記のようなＹ方向に長いリボン状のイオンビーム２をできるだけ均一に偏向させるためには、両コイル１２、１８の本体部１４、２０はそのＹ方向の寸法ａを大きくして縦長に（図５６に示す例よりも大きく縦長に）する必要があるが、コイル１２、１８は上記のように扇型のコイルに曲げ加工を施して渡り部１６、２２を形成したものであるため、上記寸法ａが張り出し距離Ｌ1 にほぼそのまま反映される。従って、寸法ａを大きくするほど張り出し距離Ｌ1 も大きくなる。
【００１５】
（ｂ）コイル１２、１８は上記のような扇型のコイルをコイルに曲げ加工を施して渡り部１６、２２を形成したものであるために、曲げ加工上の制約から、本体部１４、２０と渡り部１６、２２との境付近に比較的大きな曲がり部３０、３２が生じるのを避けることができず、この曲がり部３０、３２が存在している分、ヨーク３６の端部と渡り部１６、２２の端部との間の距離Ｌ2 が大きくなり、この距離Ｌ2 が上記張り出し距離Ｌ1 に含まれるため、張り出し距離Ｌ1 が大きくなる。上記寸法ａを大きくするほど、曲げ加工上の制約から、曲がり部３０、３２の曲率半径を大きくしなければならず、距離Ｌ2 ひいては張り出し距離Ｌ1 は大きくなる。
【００１６】
即ち、張り出し距離Ｌ1 は次式で表すことができる。
【００１７】
［数１］
Ｌ1 ＝ａ＋Ｌ2 
【００１８】
（ｃ）渡り部１６、２２を斜めに跳ね上げているため、これも張り出し距離Ｌ1 を大きくする原因になっている。
【００１９】
上記のようにヨーク３６からの渡り部１６、２２の張り出し距離Ｌ1 が大きいと、その分、分析電磁石４０が大型化し、分析電磁石４０の設置に必要な面積も大きくなり、ひいてはイオン注入装置も大型になり、その設置に必要な面積も大きくなる。分析電磁石４０の重量も重くなる。また、ヨーク３６外にある渡り部１６、２２が発生する磁界（これをフリンジフィールドと呼ぶこともある）がイオンビーム２の形態（形状および姿勢。以下同様）を乱す可能性も大きくなる。
【００２０】
（２）コイル１２、１８における消費電力が大きい。これは主として次の理由による。  
【００２１】
（ａ）渡り部１６、２２はイオンビーム２を偏向させる磁界を発生させるものではないが、上記のように渡り部１６、２２の張り出し距離Ｌ1 が大きいのでその分、渡り部１６、２２の長さも長くなって渡り部１６、２２における無駄な消費電力が大きく、これがコイル１２、１８における消費電力を大きくしている。
【００２２】
（ｂ）コイル１２、１８は上記のように被覆導体のマルチターンコイルであるので、コイル１２、１８の断面中に占める導体面積の割合（即ち導体の占積率）を大きく取るのが難しく、そのぶん電力損失が大きくなって消費電力が大きくなる。被覆導体が中空のホローコンダクターの場合は、導体の占積率はより小さくなり、電力損失がより大きくなるので、消費電力はより大きくなる。
【００２３】
上記のようにコイル１２、１８における消費電力が大きいと、分析電磁石４０の消費電力が大きくなり、ひいてはイオン注入装置の消費電力も大きくなる。
【００２４】
そこでこの発明は、コイルの渡り部の張り出し距離を小さくして分析電磁石の小型化および低消費電力化を可能にし、ひいてはイオン注入装置の小型化および低消費電力化を可能にすることを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
この発明に係るイオン注入装置の一つは、
（ａ）イオンビームの進行方向をＺ方向とし、Ｚ方向と実質的に直交する面内において互いに実質的に直交する２方向をＸ方向およびＹ方向とすると、Ｘ方向の寸法よりもＹ方向の寸法が大きいリボン状のイオンビームを輸送してそれを基板に照射してイオン注入を行うイオン注入装置であって、
Ｙ方向の寸法が前記基板のＹ方向の寸法よりも大きい前記リボン状のイオンビームを発生させるイオン源と、
前記イオン源からのイオンビームをＸ方向に曲げて運動量分析を行うものであって、下流側に所望運動量のイオンビームの焦点を形成する分析電磁石と、
前記分析電磁石からのイオンビームの焦点付近に設けられていて、前記分析電磁石と協働してイオンビームの運動量分析を行う分析スリットと、
前記イオン源と前記分析電磁石との間および前記分析電磁石と前記分析スリットとの間の少なくとも一方に設けられていて、静電界によって、前記イオンビームの焦点の位置を前記分析スリットの位置に合わせる補正を行う焦点補正レンズと、
前記分析スリットを通過したイオンビームを静電界によってＸ方向に曲げ、かつ静電界によって当該イオンビームの加速または減速を行う加減速器と、
前記加減速器を通過したイオンビームを前記基板に入射させる注入位置で、前記基板を当該イオンビームの主面と交差する方向に移動させる基板駆動装置とを備えており、
（ｂ）前記分析電磁石は、
前記イオンビームの通り道であるビーム経路を挟んでＸ方向において相対向している一組の本体部および両本体部のＺ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している少なくとも一組の渡り部を有していて、イオンビームをＸ方向に曲げる磁界を発生させるコイルと、
前記コイルの本体部の外側を一括して囲んでいるヨークとを備えており、
（ｃ）かつ前記分析電磁石の前記コイルは、積層絶縁体の外周面に、主面がＹ方向に沿う絶縁シートおよび導体シートを互いに重ね合わせたものを複数回巻いて積層し、更にその外周面に積層絶縁体を形成した扇型筒状の積層コイルに、前記本体部および渡り部を残して切欠き部を設けた構成をしている。
【００２６】
このイオン注入装置を構成する分析電磁石においては、コイルは、上記のような扇型筒状の積層コイルに本体部および渡り部を残して切欠き部を設けた構成をしているので、渡り部は、本体部の端部からＹ方向に実質的に平行に延出した状態になっている。従って、本体部のＹ方向における寸法を大きくする場合でも、それに対応させて渡り部のＹ方向における寸法を大きくすれば済むので、ビーム入出射方向への渡り部の張り出し距離は大きくならない。このような構造によって、コイルの渡り部の、ヨークからのビーム入出射方向への張り出し距離を小さくすることができる。
【００２７】
また、コイルの渡り部の張り出し距離を小さくすることができることに伴って、渡り部の長さも短くすることができるので、渡り部における無駄な消費電力を小さくすることができる。しかも、上記コイルは、絶縁シートを挟んで導体シートを積層した構造をしているので、被覆導体を多数回巻いたマルチターンコイルに比べて、導体の占積率が高く、そのぶん電力損失が少ない。従って、消費電力を小さくすることができる。
【００２８】
その結果、分析電磁石の小型化および低消費電力化が可能になり、ひいてはイオン注入装置の小型化および低消費電力化が可能になる。
【００２９】
前記分析電磁石は、
前記イオンビームの通り道であるビーム経路を挟んでＸ方向において相対向しておりかつイオンビームのＹ方向の一方側のほぼ半分以上をカバーする一組の本体部および両本体部のＺ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している一組の渡り部を有している鞍型のコイルであって、第２コイルと協働して、イオンビームをＸ方向に曲げる磁界を発生させる第１コイルと、
前記ビーム経路を挟んでＸ方向において相対向しておりかつイオンビームのＹ方向の他方側のほぼ半分以上をカバーする一組の本体部および両本体部のＺ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している一組の渡り部を有している鞍型のコイルであって、Ｙ方向において前記第１コイルと互いに重ねて配置されていて、前記第１コイルと協働して、イオンビームをＸ方向に曲げる磁界を発生させる第２コイルと、
前記第１コイルおよび第２コイルの本体部の外側を一括して囲んでいるヨークとを備えており、
かつ前記第１コイルおよび第２コイルは、それぞれ、積層絶縁体の外周面に、主面がＹ方向に沿う絶縁シートおよび導体シートを互いに重ね合わせたものを複数回巻いて積層し、更にその外周面に積層絶縁体を形成した扇型筒状の積層コイルに、前記本体部および渡り部を残して切欠き部を設けた構成をしている、という構成のものでも良い。
【００３０】
前記分析電磁石は、
前記イオンビームの通り道であるビーム経路を挟んでＸ方向において相対向している一組の本体部および両本体部のＺ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している渡り部を有していて、イオンビームをＸ方向に曲げる主磁界を発生させる内側コイルと、
前記内側コイルの外側にあってビーム経路を挟んでＸ方向において相対向している一組の本体部および両本体部のＺ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している一組の渡り部を有している鞍型のコイルであって、前記主磁界の補助または補正を行う副磁界を発生させる１以上の第１外側コイルと、
前記内側コイルの外側にあってビーム経路を挟んでＸ方向において相対向している一組の本体部および両本体部のＺ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している一組の渡り部を有している鞍型のコイルであって、Ｙ方向において前記第１外側コイルと重ねて配置されていて前記主磁界の補助または補正を行う副磁界を発生させる１以上の第２外側コイルと、
前記内側コイル、第１外側コイルおよび第２外側コイルの本体部の外側を一括して囲んでいるヨークとを備えており、
かつ前記内側コイル、第１外側コイルおよび第２外側コイルは、積層絶縁体の外周面に、主面がＹ方向に沿う絶縁シートおよび導体シートを互いに重ね合わせたものを複数回巻いて積層し、その外周面に積層絶縁体を形成し、その外周面に、主面がＹ方向に沿う絶縁シートおよび導体シートを互いに重ね合わせたものを複数回巻いて積層し、更にその外周面に積層絶縁体を形成した扇型筒状の積層コイルに、前記本体部および渡り部を残して切欠き部を設けた構成をしている、という構成のものでも良い。
【００３１】
前記分析電磁石は、
前記イオンビームの通り道であるビーム経路を挟んでＸ方向において相対向しておりかつイオンビームのＹ方向の一方側のほぼ半分以上をカバーする一組の本体部および両本体部のＺ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している一組の渡り部を有している鞍型のコイルであって、第２内側コイルと協働して、イオンビームをＸ方向に曲げる主磁界を発生させる第１内側コイルと、
前記ビーム経路を挟んでＸ方向において相対向しておりかつイオンビームのＹ方向の他方側のほぼ半分以上をカバーする一組の本体部および両本体部のＺ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している一組の渡り部を有している鞍型のコイルであって、Ｙ方向において前記第１内側コイルと互いに重ねて配置されていて、前記第１内側コイルと協働して、イオンビームをＸ方向に曲げる主磁界を発生させる第２内側コイルと、
前記第１内側コイルの外側にあってビーム経路を挟んでＸ方向において相対向している一組の本体部および両本体部のＺ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している一組の渡り部を有している鞍型のコイルであって、前記主磁界の補助または補正を行う副磁界を発生させる１以上の第１外側コイルと、
前記第２内側コイルの外側にあってビーム経路を挟んでＸ方向において相対向している一組の本体部および両本体部のＺ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路を避けて接続している一組の渡り部を有している鞍型のコイルであって、Ｙ方向において前記第１外側コイルと重ねて配置されていて前記主磁界の補助または補正を行う副磁界を発生させる１以上の第２外側コイルと、
前記第１内側コイル、第２内側コイル、第１外側コイルおよび第２外側コイルの本体部の外側を一括して囲んでいるヨークとを備えており、
かつ前記第１内側コイルおよび第１外側コイルは、積層絶縁体の外周面に、主面がＹ方向に沿う絶縁シートおよび導体シートを互いに重ね合わせたものを複数回巻いて積層し、その外周面に積層絶縁体を形成し、その外周面に、主面がＹ方向に沿う絶縁シートおよび導体シートを互いに重ね合わせたものを複数回巻いて積層し、更にその外周面に積層絶縁体を形成した扇型筒状の積層コイルに、前記本体部および渡り部を残して切欠き部を設けた構成をしており、
前記第２内側コイルおよび第２外側コイルは、積層絶縁体の外周面に、主面がＹ方向に沿う絶縁シートおよび導体シートを互いに重ね合わせたものを複数回巻いて積層し、その外周面に積層絶縁体を形成し、その外周面に、主面がＹ方向に沿う絶縁シートおよび導体シートを互いに重ね合わせたものを複数回巻いて積層し、更にその外周面に積層絶縁体を形成した扇型筒状の積層コイルに、前記本体部および渡り部を残して切欠き部を設けた構成をしている、という構成のものでも良い。
【発明の効果】
【００３２】
請求項１〜４に記載の発明によれば、分析電磁石の各コイルは上記のような扇型筒状の積層コイルに本体部および渡り部を残して切欠き部を設けた構成をしているので、渡り部は、本体部の端部からＹ方向に実質的に平行に延出した状態になっている。従って、本体部のＹ方向における寸法を大きくする場合でも、それに対応させて渡り部のＹ方向における寸法を大きくすれば済むので、ビーム入出射方向への渡り部の張り出し距離は大きくならない。こののような構造によって、コイルの渡り部の、ヨークからのビーム入出射方向への張り出し距離を小さくすることができる。
【００３３】
従って、分析電磁石の小型化が可能になり、ひいては分析電磁石の設置に必要な面積を小さくすることができる。分析電磁石の軽量化も可能になる。また、コイルの渡り部が発生する磁界がイオンビームの形態を乱す可能性も小さくなる。
【００３４】
また、各コイルの渡り部の張り出し距離を小さくすることができることに伴って、渡り部の長さも短くすることができるので、渡り部における無駄な消費電力を小さくすることができる。しかも、各コイルは、絶縁シートを挟んで導体シートを積層した構造をしているので、被覆導体を多数回巻いたマルチターンコイルに比べて、導体の占積率が高く、そのぶん電力損失が少ない。従って、消費電力を小さくすることができる。
【００３５】
その結果、分析電磁石の小型化に伴ってイオン注入装置の小型化が可能になり、ひいてはイオン注入装置の設置に必要な面積を小さくすることができる。イオン注入装置の軽量化も可能になる。また、分析電磁石における消費電力を小さくすることができることに伴って、イオン注入装置の消費電力を小さくすることができる。
【００３６】
更に請求項１〜４に記載の発明によれば次の効果を奏する。
【００３７】
Ｙ方向の寸法が基板のＹ方向の寸法よりも大きいリボン状のイオンビームを発生させるイオン源を備えているので、イオンビームのＹ方向の発散または拡幅を利用する場合に比べて、大型の基板に対しても、高い処理速度（スループット）でイオン注入を行うことができる。この効果は、処理対象の基板ひいてはイオンビームのＹ方向の寸法が大きい場合により顕著になる。
【００３８】
静電界によって分析電磁石からのイオンビームの焦点の位置を分析スリットの位置に合わせる補正を行う焦点補正レンズを備えているので、空間電荷の影響によってイオンビームの焦点が分析スリットの位置からずれるのを防止することができる。その結果、空間電荷の影響を補償して、イオンビームの輸送効率と分解能の両方を高めることができる。
【００３９】
加減速器において、イオンビームの加減速だけでなく、イオンビームをＸ方向に偏向させることができるので、所望エネルギーのイオンビームを選別して導出することができ、エネルギーコンタミネーションを抑制することができる。しかもこれらの作用を一つの加減速器において実現することができるので、エネルギー分析器を別に設ける場合に比べて、イオンビームの輸送経路を短くすることができ、それによって、イオンビームの輸送効率を向上させることができる。
【００４０】
請求項２に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、分析電磁石が上記のような第１コイルおよび第２コイルを備えているので、Ｙ方向の寸法が大きいイオンビームに対応することが容易になる。
【００４１】
請求項３に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、分析電磁石が内側コイルに加えて、上記のような第１外側コイルおよび第２外側コイルを備えているので、イオンビームのビーム経路に、Ｙ方向における磁束密度分布の均一性の高い磁界を発生させることができる。その結果、出射時のイオンビームの形態の乱れを小さく抑えることができる。この効果は、対象とするイオンビームのＹ方向の寸法が大きい場合により顕著になる。
【００４２】
請求項４に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、分析電磁石が第１内側コイルおよび第２内側コイルに加えて、上記のような第１外側コイルおよび第２外側コイルを備えているので、Ｙ方向の寸法が大きいイオンビームに対応することが容易になると共に、イオンビームのビーム経路に、Ｙ方向における磁束密度分布の均一性の高い磁界を発生させることができる。その結果、出射時のイオンビームの形態の乱れをより小さく抑えることができる。この効果は、対象とするイオンビームのＹ方向の寸法が大きい場合により顕著になる。
【００４３】
請求項５に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、上記のような磁極を備えていることによって、両磁極間のギャップに磁界が集中しやすくなるので、ビーム経路に磁束密度の高い磁界を発生させることが容易になる。
【００４４】
請求項６に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、焦点補正レンズがユニポテンシャルレンズ（換言すればアインツェルレンズ。以下同様）の働きをするので、イオンビームのエネルギーを変えることなく、イオンビームの焦点位置補正を行うことができる。
【００４５】
請求項７に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、加減速器において、二つの電極体に分けて構成された第２の電極の部分でイオンビームを偏向させることができ、これによってエネルギー分離の作用効果を奏する。また、第３の電極の存在によって、特定のエネルギーを有するイオンビームを効率良く導出することができると共に、それ以外のイオンや中性粒子を第３の電極で効率良く阻止することができるので、エネルギーコンタミネーションをより効果的に抑制することができる。特に、減速モード時には第１の電極と第２の電極との間におけるイオンの減速時に荷電変換によって中性粒子が発生しやすいことが経験的に分かっているけれども、中性粒子が多く発生してもこれは直進して第３の電極に衝突して阻止されるので、加減速器内において中性粒子を効果的に除去することができる。
【００４６】
更に、イオンビームを２段階に分けて加速することができ、その内の後段での加速前にイオンビームを偏向させることができるので、偏向が容易になる。更に、不所望イオンの衝突によって発生した電子を第２の電極で曲げて当該電子が第１の電極に到達することを防止することができるので、当該電子の衝突によって発生するＸ線のエネルギーを低くすることができる。
【００４７】
請求項８、９に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、軌道制御レンズがユニポテンシャルレンズの働きをするので、イオンビームのエネルギーを変えることなく、イオンビームのＹ方向における軌道状態を所望のものにすることができる。
【００４８】
しかも、軌道制御レンズを構成する中間電極が上記のようにＹ方向において湾曲した表面を有しており、かつ入口電極および出口電極がそれに沿う表面を有しているので、各電極間の隙間における電界分布のＹ方向における均一性が非常に良くなる。その結果、Ｙ方向の寸法が大きい場合でも、イオンビームのＹ方向における軌道状態を、均一性良く所望のものにすることができる。
【００４９】
請求項１０に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、上記のような均一化レンズを備えているので、注入位置でのイオンビームのＹ方向におけるビーム電流密度分布を均一化して、基板に対するイオン注入の均一性を高めることができる。この効果は、処理対象の基板ひいてはイオンビームのＹ方向の寸法が大きい場合により顕著になる。
【００５０】
請求項１１、１２に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、偏向電磁石の第１磁極対間のギャップおよび第２磁極対間のギャップにおいて、イオンビームは、Ｙ方向においてビーム経路の中心から外側に離れた所ほど強く曲げられることになり、これによって、イオンビームの軌道状態を制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
（１）イオン注入装置全体について
図１は、この発明に係るイオン注入装置の一実施形態を示す概略平面図である。この明細書および図面においては、イオンビーム５０の進行方向を常にＺ方向とし、このＺ方向に実質的に直交する面内において互いに実質的に直交する２方向をＸ方向およびＹ方向としている。例えば、Ｘ方向およびＺ方向は水平方向であり、Ｙ方向は垂直方向である。なお、Ｙ方向は一定の方向であるが、Ｘ方向は絶対的な方向ではなく、イオンビーム５０の経路上の位置によって変化する（例えば図１、図４等参照）。またこの明細書において、イオンビーム５０を構成するイオンは正イオンの場合を例に説明している。
【００５２】
このイオン注入装置は、基板６０にリボン状のイオンビーム５０を照射してイオン注入を行う装置であり、リボン状のイオンビーム５０を発生させるイオン源１００と、このイオン源１００からのイオンビーム５０をＸ方向に曲げて運動量分析を行うものであってその下流側に所望運動量のイオンビーム５０の焦点（Ｘ方向における焦点。以下同様）５６を形成する分析電磁石２００と、この分析電磁石２００を通過したイオンビーム５０を基板６０に入射させる注入位置で基板６０をイオンビーム５０の主面５２（図２、図３参照）と交差する方向に移動させる（矢印Ｃ参照）基板駆動装置５００とを備えている。
【００５３】
イオン源１００から基板６０までのイオンビーム５０の経路は、図示しない真空容器内にあって、真空雰囲気に保たれる。
【００５４】
この明細書において「主面」とは、リボン状またはシート状のもの（例えばイオンビーム５０、後述する絶縁シート２６６、２６７、導体シート２６８、２６９等）の端面ではなく、大きい方の面を意味している。「下流側」または「上流側」というのは、それぞれ、イオンビーム５０の進行方向Ｚに見て下流側または上流側の意味である。また、イオン源１００から発生させたイオンビーム５０と、分析電磁石２００から導出されるイオンビーム５０とは、その内容が異なるが、即ち前者は運動量分析前、後者は運動量分析後であるが、両者の相違は自明であるので、この明細書では両者の符号を区別せずに、いずれもイオンビーム５０で表している。
【００５５】
イオン源１００から発生させて基板６０まで輸送するイオンビーム５０は、例えば図２に示すように、Ｘ方向の寸法ＷX よりもＹ方向の寸法ＷY が大きいリボン状をしている。即ちＷY ＞ＷX である。イオンビーム５０は、リボン状と言ってもＸ方向の寸法ＷX が紙や布のように薄いという意味ではない。例えば、イオンビーム５０のＸ方向の寸法ＷX は３０ｍｍ〜８０ｍｍ程度、Ｙ方向の寸法ＷY は、基板６０の寸法にも依るが、３００ｍｍ〜５００ｍｍ程度である。このイオンビーム５０の大きい方の面、即ちＹＺ面に沿う面が主面５２である。
【００５６】
イオン源１００は、図３に示す例のように、Ｙ方向の寸法ＷY が基板６０のＹ方向の寸法ＴY よりも大きいリボン状のイオンビーム５０を発生させる。例えば、寸法ＴY が３００ｍｍ〜４００ｍｍであれば、寸法ＷY は４００ｍｍ〜５００ｍｍ程度である。
【００５７】
基板６０は、例えば、半導体基板、ガラス基板、その他の基板である。その平面形状は円形でも良いし四角形でも良い。
【００５８】
分析電磁石２００からのイオンビーム５０の焦点５６付近には、分析電磁石２００と協働してイオンビーム５０の運動量分析を行うスリット７０が設けられている。分析スリット７０は、図２７にも示すように、Ｙ方向に実質的に平行に伸びたスリット７２を有している。分析スリット７０をイオンビーム５０の焦点５６付近に設けているのは、イオンビーム５０の輸送効率と、運動量分析の分解能の両方を高めるためである。
【００５９】
このイオン注入装置は、更に、イオンビーム５０の焦点５６の位置補正を行う焦点補正レンズ６００、６１０、イオンビーム５０のＹ方向における軌道状態を制御する軌道制御レンズ７００ａ、７００ｂ、イオンビーム５０の偏向および加減速を行う加減速器４００等を備えている。これらについては後で詳述する。
【００６０】
（２）分析電磁石２００について
以下においては、分析電磁石２００全体の構成、各コイルの構造の詳細、各コイルの製造方法、分析電磁石２００の特長、制御方法、他の例等を順に説明する。
【００６１】
（２−１）分析電磁石２００の全体の構成
分析電磁石２００の一例を図４〜図６等に示す。図６は真空容器２３６を除いて示す。この分析電磁石２００は、上記リボン状のイオンビーム５０が入射され、当該イオンビーム５０の通り道であるビーム経路２０２にＹ方向に沿う磁界を発生させて、イオンビーム５０をＸ方向に曲げて運動量分析を行うものである。上記磁界を、図５等において磁力線２０４で模式的に表している。即ち、この分析電磁石２００にイオンビーム５０が入射すると、イオンビーム５０は、進行中に上記磁界によって、その進行方向Ｚに見て右向きのローレンツ力ＦX を受けて右向きに偏向され、それによって運動量分析が行われる。このイオンビーム５０の中心軌道５４を図４中に一点鎖線で示す。その曲率半径をＲとする。分析電磁石２００によってイオンビーム５０を偏向させる角度（偏向角）をαとする。
【００６２】
曲率半径Ｒは、例えば、３００ｍｍ〜１５００ｍｍである。偏向角αは、例えば、６０度〜９０度である。図４は偏向角αが９０度の場合を例示している。
【００６３】
分析電磁石２００は、図７も参照して、第１内側コイル２０６と、第２内側コイル２１２と、１以上の（この実施形態では三つの）第１外側コイル２１８と、１以上の（この実施形態では三つの）第２外側コイル２２４と、ヨーク２３０と、一組の磁極２３２とを備えている。ビーム経路２０２は、非磁性材から成る真空容器２３６によって囲まれていて、真空雰囲気に保たれる。この真空容器２３６は分析管とも呼ばれる。
【００６４】
第１内側コイル２０６および第２内側コイル２１２は、図８に抜き出して示しているので、それを参照した方が分かりやすい。
【００６５】
各コイル２０６、２１２、２１８、２２４は、この例では、ビーム経路２０２のＹ方向における中心を通りかつＸＺ平面に平行な対称面２３４（図５等参照）に関して、Ｙ方向において実質的に面対称の形状をしている。後述するコイル３２０（図２２、図２４等参照）、第１コイル３２６、第２コイル３２８（図２５参照）も同様である。このように面対称にすることによって、ビーム経路２０２に、Ｙ方向において対称性の良い磁界を発生させることが容易になる。これは、分析電磁石２００から出射する時のイオンビーム５０の形態の乱れを小さく抑えることに寄与する。
【００６６】
なお、以下において、複数の第１外側コイル２１８および複数の第２外側コイル２２４をそれぞれ区別する必要がある場合は、図５、図９、図１３等に示すように、第１外側コイル２１８についてはＹ方向の上側から順に第１外側コイル２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃとし、第２外側コイル２２４については、上記のように第１外側コイル２１８とは面対称であるので、Ｙ方向の下側から順に第２外側コイル２２４ａ、２２４ｂ、２２４ｃとする。
【００６７】
また、図面において、コイル２０６等を示す符号にアンダーラインを付しているのは、当該コイル等の全体を示す意味である。
【００６８】
第１内側コイル２０６は、主に図８、図１２を参照して、ビーム経路２０２を挟んでＸ方向において相対向しておりかつイオンビーム５０のＹ方向の一方側（この実施形態では上側）のほぼ半分以上（換言すれば実質的に半分以上）をカバーする一組の本体部２０８と、両本体部２０８のＺ方向に沿う方向における端部（換言すれば、分析電磁石２００の入口２３８側の端部および出口２４０側の端部。他のコイルにおいても同様）同士間をビーム経路２０２を避けて接続している一組の渡り部２１０とを有している鞍型のコイルであって、第２内側コイル２１２と協働して、イオンビーム５０をＸ方向に曲げる主磁界を発生させるものである。主磁界というのは、主に当該磁界によって、イオンビーム５０をほぼ所定の曲率半径Ｒで曲げる、そのような磁界のことである。
【００６９】
鞍型と呼んでいるのは、当該第１内側コイル２０６を全体として見れば、鞍に似た形をしているからである。他のコイル２１２、２１８、２２４および後述するコイル３２６、３２８も同様である。
【００７０】
渡り部２１０は、イオンビーム５０が当たるのを避けると共に、そこで発生する磁界がイオンビーム５０に及ぼす影響を小さくするために、ビーム経路２０２から、Ｙ方向の上側に離して設けている。他のコイルの渡り部もこれと同様の目的で、ビーム経路２０２から、Ｙ方向の上側または下側に離して設けている。
【００７１】
第２内側コイル２１２は、主に図８を参照して、ビーム経路２０２を挟んでＸ方向において相対向しておりかつイオンビーム５０のＹ方向の他方側（この実施形態では下側）のほぼ半分以上（換言すれば実質的に半分以上）をカバーする一組の本体部２１４と、両本体部２１４のＺ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路２０２を避けて接続している一組の渡り部２１６とを有している鞍型のコイルであって、Ｙ方向において第１内側コイル２０６と互いに重ねて配置されていて、第１内側コイル２０６と協働して、イオンビーム５０をＸ方向に曲げる主磁界を発生させるものである。即ち、この第２内側コイル２１２は、第１内側コイル２０６と同方向の磁力線２０４を発生させる。
【００７２】
この第２内側コイル２１２も、第１内側コイル２０６と同様の寸法、構造をしている。導体（具体的には導体シート２６８。図１０等参照）の巻回数も通常は第１内側コイル２０６と同数にする。但し、上述したように第１内側コイル２０６とは対称面２３４に関して面対称の形状にしている。渡り部２１６は、渡り部２１０とはビーム経路２０２を挟んでＹ方向の反対側（即ち下側）に設けられている。
【００７３】
第１内側コイル２０６と第２内側コイル２１２との間には、図８では線で示しているけれども、若干の（例えば約２０ｍｍの）隙間２４２を設けている。そこに、後述する冷却板３１２（図１９参照）を、第１内側コイル２０６側に１枚、第２内側コイル２１２側に１枚の合計２枚設けることができる。
【００７４】
各第１外側コイル２１８は、主に図７を参照して、それぞれ、第１内側コイル２０６の外側にあってビーム経路２０２を挟んでＸ方向において相対向している一組の本体部２２０と、両本体部２２０のＺ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路２０２を避けて接続している一組の渡り部２２２とを有している鞍型のコイルであって、前記主磁界の補助または補正を行う副磁界を発生させるものである。各第１外側コイル２１８は、Ｙ方向においてそれぞれ重ねて配置されている。
【００７５】
より具体的には、各第１外側コイル２１８の本体部２２０および渡り部２２２の横部（図１２に示す横部２８４に相当する部分）は、Ｙ方向においてそれぞれ重ねて配置されている。渡り部２２２の縦部（図１２に示す縦部２８２に相当する部分）は、厳密に見れば上記のように重ねて配置されていると言いにくいかも知れないが、それでも全体として見れば、各第１外側コイル２１８はＹ方向においてそれぞれ重ねて配置されていると言うことができる。各第２外側コイル２２４も同様である。
【００７６】
各第１外側コイル２１８は、それぞれ、第１内側コイル２０６とほぼ同様の構造をしている。但し、Ｙ方向の寸法は第１内側コイル２０６よりも小さい。また、導体の巻回数も通常は第１内側コイル２０６よりも少ない。各第１外側コイル２１８は、導体（具体的には導体シート２６９。図１０等参照）の巻回数をそれぞれ同数にしている。各第１外側コイル２１８のＹ方向の寸法は、この実施形態ではそれぞれ異ならせているが、同じにしても良い。各第２外側コイル２２４においても同様である。
【００７７】
例えば、各コイルの本体部および渡り部のＹ方向の寸法は、第１内側コイル２０６および第２内側コイル２１２においては約２３０ｍｍ、第１外側コイル２１８ａおよび第２外側コイル２２４ａにおいては約５０ｍｍ、第１外側コイル２１８ｂおよび第２外側コイル２２４ｂにおいては約６０ｍｍ、第１外側コイル２６０ｃおよび第２外側コイル２２４ｃにおいては約１００ｍｍである。
【００７８】
各第１外側コイル２１８間、各第２外側コイル２２４間および一番下の第１外側コイル２１８（２１８ｃ）と一番上の第２外側コイル２２４（２２４ｃ）との間には、図７では線で示しているけれども、若干の隙間２４４、２４６、２４８をそれぞれ設けている（図９も参照）。そこに後述する冷却板３１２（図１９参照）を設けることができる。例えば、隙間２４４、２４６の寸法は約１０ｍｍ、隙間２４８の寸法は上記隙間２４２に合わせて約２０ｍｍである。隙間２４４、２４６は、各外側コイル２１８、２２４に沿って全周に設けている。
【００７９】
各第１外側コイル２１８は、第１内側コイル２０６および第２内側コイル２１２と同方向の磁界を発生させるものでも良いし、逆方向の磁界を発生させるものでも良いし、磁界の向きを制御によって反転させるものでも良い。各第２外側コイル２２４においても同様である。各第１外側コイル２１８の本体部２２０で発生させる磁力線（磁界）の一部は、ビーム経路２０２側に広がる（換言すれば漏れ出す）ので、上記主磁界に影響を及ぼす。従って、各第１外側コイル２１８は、上記主磁界の補助または補正を行う副磁界を発生させることができる。その場合、各第１外側コイル２１８は、それぞれ、主にその内側付近領域における主磁界を補助または補正する作用を奏する。各第２外側コイル２２４においても同様である。
【００８０】
各第２外側コイル２２４は、主に図７を参照して、それぞれ、第２内側コイル２１２の外側にあってビーム経路２０２を挟んでＸ方向において相対向している一組の本体部２２６と、両本体部２２６のＺ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路２０２を避けて接続している一組の渡り部２２８とを有している鞍型のコイルであって、前記主磁界の補助または補正を行う副磁界を発生させるものである。各第２外側コイル２２４は、Ｙ方向においてそれぞれ重ねて配置されている。かつＹ方向において第１外側コイル２１８と重ねて配置されている。
【００８１】
各第２外側コイル２２４は、それぞれ、第２内側コイル２１２とほぼ同様の構造をしている。但し、Ｙ方向の寸法は第２内側コイル２１２よりも小さい。また、導体の巻回数も通常は第２内側コイル２１２よりも少ない。各第２外側コイル２２４の導体（具体的には導体シート）の巻回数、Ｙ方向の寸法については上述のとおりである。
【００８２】
各導体の巻回数の一例を挙げると、第１内側コイル２０６および第２内側コイル２１２の導体の巻回数は、それぞれ１１０回程度、各第１外側コイル２１８および各第２外側コイル２２４の導体の巻回数は、それぞれ８５回程度である。
【００８３】
各コイルの本体部２０８、２１４、２２０、２２６は、それぞれ、そのほぼ全体がヨーク２３０内に位置していて、ビーム経路２０２に目的とする磁界（主磁界または副磁界）を発生する部分であると言うこともできる。後述するコイル３２０の本体部３２２も同様である。
【００８４】
各コイルの渡り部２１０、２１６、２２２、２２８は、一組の本体部のＺ方向に沿う方向における端部同士間を電気的に接続して、本体部と協働して、ループ状の導電経路を形成する部分であると言うこともできる。後述するコイル３２０の渡り部３２４、３２５も同様である。
【００８５】
図５は、図４の線Ａ−Ａに沿う縦断面図であるので、図５には、上記各コイル２０６、２１２、２１８、２２４の本体部２０８、２１４、２２０、２２６が表されている。後述する図２４〜図２６においても、各コイルの本体部が表されている。
【００８６】
ヨーク２３０は、強磁性材から成り、上記各コイル２０６、２１２、２１８および２２４の本体部２０８、２１４、２２０および２２６の外側を一括して取り囲んでいる。このようなヨーク２３０によって、外部への漏れ磁場を少なくすることができるという効果も奏する。このヨーク２３０の平面形状は、図４に示すようにいわゆる扇型をしている。このヨーク２３０の断面（ＸＹ平面に沿う断面）形状は、四角の枠状をしている。このようなヨーク２３０は、ウインドウフレーム型のヨークと呼ぶ場合もある。
【００８７】
この実施形態では、ヨーク２３０を構成する上部ヨーク２３１を着脱可能にしている。この上部ヨーク２３１の用い方は後述する。
【００８８】
一組の磁極２３２は、それぞれ、強磁性材から成り、ビーム経路２０２を挟んでＹ方向において相対向するように、ヨーク２３０から内側に突出している。例えば１５ｍｍ程度突出している。各磁極２３２の平面形状は、図４に示すイオンビーム５０の中心軌道５４に沿った円弧状をしている。これを扇型と呼ぶ場合もある。両磁極２３２間のギャップ長Ｇは、イオンビーム５０のＹ方向の寸法ＷY よりもある程度（例えば１００ｍｍ〜１５０ｍｍ程度）大きい。このような磁極２３２は、必須ではないけれども、これを備えていると、両磁極２３２間のギャップに磁力線２０４が集中しやすくなるので、ビーム経路２０２に磁束密度の高い磁界を発生させることが容易になる。
【００８９】
両磁極２３２間のギャップ長Ｇは、例えば、上記曲率半径Ｒの１／２以上の大きさを有している。具体例を挙げると、曲率半径Ｒが８００ｍｍの場合、ギャップ長Ｇは例えば５００ｍｍである。ギャップ長Ｇは、通常、各磁極２３２の幅ＷG 以上の大きさを有している。即ち、Ｇ≧ＷG である。このような寸法関係にすると、磁極２３２およびヨーク２３０を無用に大きくせずに済む。
【００９０】
なお、図５〜図７において、第１内側コイル２０６と第１外側コイル２１８との間、および、第２内側コイル２１２と第２外側コイル２２４との間に隙間が存在しているように見えるけれども、それらの間には、この実施形態では、図９、図１０に示す積層絶縁体２６２が介在している。
【００９１】
（２−２）各コイルの構造等
次に、上記各コイルの構造等を詳述する。図９は、図７中の線Ｄ−Ｄに沿って、第１内側コイルおよび第１外側コイルの断面を拡大して示す概略図である。図１０は、図９に示した第１内側コイルおよび一番上の第１外側コイルを分解して示す断面図である。
【００９２】
第１内側コイル２０６および第１外側コイル２１８は、第１の積層絶縁体２６１の外周面に、主面２６６ａがＹ方向に沿う絶縁シート２６６および主面２６８ａがＹ方向に沿う導体シート２６８を互いに重ね合わせたもの（組２６４）を複数回巻いて積層し（Ｙ方向に交差する矢印２７０方向に積層。以下同様）、その外周面に第２の積層絶縁体２６２を形成し、その外周面に、主面２６７ａがＹ方向に沿う絶縁シート２６７および主面２６９ａがＹ方向に沿う導体シート２６９を互いに重ね合わせたもの（組２６５）を複数回巻いて積層し、更にその外側に第３の積層絶縁体２６３を形成した扇型筒状の積層コイル２９０（図１４参照）に、上記本体部２０８、２２０および渡り部２１０、２２２を残して、切欠き部２７２〜２７５（図７参照）を設けた構造をしている。
【００９３】
切欠き部２７２〜２７５を理解しやすくするために、第１内側コイル２０６の切欠き部２７２〜２７５を図１２に示す。第１外側コイル２１８にもこれと同様の切欠き部２７２〜２７５が設けられている。
【００９４】
上記曲率半径Ｒの内外方向に位置する二つの切欠き部２７２、２７３には、ヨーク２３０が嵌まる。即ち、ヨーク２３０の形状に合った形状をしている。後述するコイル３２０の切欠き部２７６〜２７９も同様である。イオンビーム５０の進行方向Ｚ側の二つの切欠き部２７４、２７５は、上記入口２３８、出口２４０の上半分をそれぞれ形成する。
【００９５】
第２の積層絶縁体２６２は、第１内側コイル２０６を構成していると見ても良いし（図１０ではそのように図示している）、第１外側コイル２１８を構成していると見ても良いし、両コイル２０６、２１８で共有していると見ても良い。
【００９６】
図１４に示す積層コイル２９０は、その断面構造を図１５に示すように、図１０と同様の断面構造をしている内側コイル２９２および外側コイル２９４から成る。この場合も、第２の積層絶縁体２６２は、内側コイル２９２を構成していると見ても良いし（図１５ではそのように図示している）、外側コイル２９４を構成していると見ても良いし、両コイル２９２、２９４で共有していると見ても良い。
【００９７】
この積層コイル２９０の、上記切欠き部２７２〜２７５にそれぞれ対応する部分２７２ａ〜２７５ａを、切削加工等によって切り欠いて除去して切欠き部２７２〜２７５を形成すると、内側コイル２９２が第１内側コイル２０６になり、外側コイル２９４が第１外側コイル２１８になる。
【００９８】
更にこの実施形態では、第１外側コイル２１８を三つに（３段に）分けるために、積層コイル２９０の外側コイル２９４に、切削加工等によって上記隙間２４４を設けた構造をしている。
【００９９】
上記積層コイル２９０の積層絶縁体２６１、２６２、２６３は、それぞれ、例えば、プリプレグシートを複数回巻いて積層することによって形成されている。図１６中のプリプレグシート３００が上記プリプレグシートである。プリプレグシートは、絶縁性および耐熱性を有する支持体に、絶縁性を有する樹脂を含浸し、半硬化状態に処理したシートのことである。
【０１００】
上記支持体は、例えば、ガラス繊維またはカーボン繊維等から成る。上記樹脂は、例えばエポキシ樹脂またはポリイミド樹脂等から成る。このようなプリプレグシートを用いて形成された積層絶縁体２６１〜２６３は、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）と呼ぶこともできる。この積層絶縁体２６１〜２６３の厚さは、構造材として必要とする強度等に応じて選定すれば良い。
【０１０１】
絶縁シート２６６、２６７は、それぞれ、例えば、ノーメックス（登録商標）、ルミラー（登録商標）またはカプトン（登録商標）から成るシート、またはその他の絶縁シートである。この絶縁シート２６６、２６７の厚さは、必要とする絶縁耐圧等に応じて選定すれば良い。例えば約７５μｍであるが、それより薄くしても良い。
【０１０２】
導体シート２６８、２６９は、それぞれ、例えば銅シート、またはアルミニウムシートから成る。これらの厚さは、流す電流値等に応じて選定すれば良い。例えば、銅シートの場合の厚さは約０．４ｍｍ、アルミニウムシートの場合の厚さは約０．５ｍｍである。これらのＹ方向に相当する方向の幅は、必要とするコイルのＹ方向の寸法に応じて選定すれば良い。例えば２３０ｍｍである（後述する加工前の幅は、例えば約２３４ｍｍである）。積層絶縁体２６１〜２６３、絶縁シート２６６、２６７の幅もこれに合わせれば良い。  
【０１０３】
絶縁シート２６６と導体シート２６８の重ね合わせ方は、図１０とは反対に、第１内側コイル２０６の内側（図１０中の左側。即ち積層絶縁体２６１側）に導体シート２６８を配置し、その外側に絶縁シート２６６を重ねて配置しても良い。必要に応じて、導体シート２６８の両側に絶縁シート２６６を重ねて配置しても良い。第１外側コイル２１８の絶縁シート２６７および導体シート２６９についても同様である。
【０１０４】
第１内側コイル２０６の導体シート２６８は、平面的に見れば、図１１に示すように、扇型に複数回巻いた構造をしており、その両端には端子３４０が接続されている。但し巻回数は図示のものに限られない。この導体シート２６８に電流ＩM を流すことによって、上記主磁界を形成する磁力線２０４を発生させることができる。図１２にも同じ電流ＩM および磁力線２０４を示している。
【０１０５】
第１外側コイル２１８の導体シート２６９も、平面的に見れば図１１と同様の構造をしている。
【０１０６】
第２内側コイル２１２および第２外側コイル２２４も、上記第１内側コイル２０６および第１外側コイル２１８と同様の構造をしている。但し、前述したように、第１内側コイル２０６および第１外側コイル２１８とは、対称面２３４に関して面対称の形状をしている。
【０１０７】
なお、外側の積層絶縁体２６３（図２３に示すコイルの場合は積層絶縁体２６２）の更に外周部に、必要に応じて、コイルの補強等を行う部材を更に設けても良い。
【０１０８】
各コイルの渡り部の構造の例を、第１内側コイル２０６を例にして図１２を参照して、より詳しく説明する。
【０１０９】
第１内側コイル２０６の各渡り部２１０は、それぞれ、本体部２０８のＺ方向に沿う方向における端部に実質的に直角につながっていてＹ方向に実質的に平行に伸びた二つの縦部２８２と、両縦部２８２に実質的に直角につながっていてＸＺ平面に実質的に平行に伸びた横部２８４とを有している。即ち、横部２８４によって両縦部２８２間を接続している。従って、第１内側コイル２０６は、Ｙ方向に実質的に直交する横方向の導電経路２８６と、Ｙ方向に実質的に平行な縦方向の導電経路２８８とを有している。即ち、角部を除いて、この第１内側コイル２０６の導電経路の殆どは、両導電経路２８６および２８８で組み合わされて構成されている。そして、導電経路２８６および２８８における電流密度は、実質的にどこも同じになるようにしている。
【０１１０】
他のコイル２１２、２１８、２２４の各渡り部２１６、２２２、２２８も、それぞれ、上記渡り部２１０と同様の構造をしている。従って、他のコイル２１２、２１８、２２４も、それぞれ、Ｙ方向に実質的に直交する横方向の導電経路と、Ｙ方向に実質的に平行な縦方向の導電経路とを有している。即ち、角部を除いて、これらのコイルの導電経路の殆どは、横方向の導電経路および縦方向の導電経路で組み合わされて構成されている。そして、横方向の導電経路および縦方向の導電経路における電流密度は、実質的にどこも同じになるようにしている。後述するコイル３２０においても同様である。
【０１１１】
各コイルの渡り部を上記のような構造にするのが好ましく、そのようにすると、分析電磁石２００からの渡り部のビーム入出射方向への張り出し距離をより確実に小さくすることができる。この張り出し距離については後で詳しく説明する。
【０１１２】
上記各コイル用の電源構成の一例を図１３に示す。この例では、第１内側コイル２０６および第２内側コイル２１２に直流の主電源２５０がそれぞれ接続されており、この各主電源２５０から第１内側コイル２０６および第２内側コイル２１２に、互いに実質的に同じ大きさの電流ＩM を流すことができる。なお、上記二つの主電源２５０は、必ずしも別個のものである必要はなく、それらを一つにまとめた主電源としても良い。
【０１１３】
更にこの例では、各第１外側コイル２１８（２１８ａ〜２１８ｃ）および各第２外側コイル２２４（２２４ａ〜２２４ｃ）に直流の副電源２５２がそれぞれ接続されており、この各副電源２５２から各第１外側コイル２１８および各第２外側コイル２２４に電流ＩS を流すことができ、しかも各第１外側コイル２１８および各第２外側コイル２２４に流す電流ＩS をそれぞれ独立して制御することができる。なお、上記複数の副電源２５２は、必ずしも別個のものである必要はなく、それらを一つにまとめて、各第１外側コイル２１８および各第２外側コイル２２４に流す電流ＩS をそれぞれ独立して制御することができる一つの副電源としても良い。
【０１１４】
（２−３）各コイルの製造方法等
次に、上記各コイルの製造方法の例を、上記第１内側コイル２０６および第１外側コイル２１８を例にして説明する。
【０１１５】
まず図１４に示す扇型筒状の積層コイル２９０を製造する。これは次のようにして行う。
【０１１６】
まず図１６に示すように、図１４に示した積層コイル２９０の弧状部２９１とは反対に外側に張り出した弧状部２９７を有する型２９６を用いて、それを軸２９８を中心にして矢印２９９のように一定方向に回転させて、上述したようなプリプレグシート３００を複数回巻く。これによって、図１５、図１７に示す積層絶縁体２６１を形成する。
【０１１７】
次に図１７に示すように、型２９６を上記と同様に回転させて、上記絶縁シート２６６と導体シート２６８とを互いに重ね合わせて、それらを積層絶縁体２６１の外周面に複数回巻いて積層する。これによって、図１５に示す絶縁シート２６６と導体シート２６８との積層体を形成する。
【０１１８】
次に図１６の場合と同様にして、上記絶縁シート２６６と導体シート２６８との積層体の外周面にプリプレグシート３００を複数回巻く。これによって、図１５に示す積層絶縁体２６２を形成する。
【０１１９】
次に図１７の場合と同様にして、上記絶縁シート２６７と導体シート２６９とを互いに重ね合わせて、それらを上記積層絶縁体２６２の外周面に複数回巻く。これによって、図１５に示す絶縁シート２６７と導体シート２６９との積層体を形成する。
【０１２０】
次に図１６の場合と同様にして、上記絶縁シート２６７と導体シート２６９との積層体の外周面にプリプレグシート３００を複数回巻く。これによって、図１５に示す積層絶縁体２６３を形成する。
【０１２１】
上記工程の後に型２９６を外すと、図１８に示すように、上記内側コイル２９２および外側コイル２９４から成るけれども、弧状部２９１ａが上記弧状部２９１とは反対に外側に張り出している積層コイル２９０ａが得られる。
【０１２２】
なお、導体シート２６８の巻き始めの部分および巻き終わりの部分にリード板をそれぞれ挟んでおくことにより、当該リード板を用いて、導体シート２６８を端子３４０（図１１参照）に接続することができる。導体シート２６９についても同様である。
【０１２３】
また、上記のように巻く前に、導体シート２６８、２６９の表裏両側の主面２６８ａ、２６９ａに、金属粒子等の砥粒（ショット）を吹き付けて（即ちショットブラスト処理を施して）、表面を粗くしておくのが好ましい。そのようにすると、表面積を増大させて、絶縁シート２６６、２６７等との密着性を高めることができる。ショットブラスト処理は、導体シート２６８、２６９の少なくとも一方の主面に施しても効果はあるが、両主面に施すのが好ましい。絶縁シート２６６、２６７についても同様である。
【０１２４】
同様に、絶縁シート２６６、２６７の表裏両側の主面２６６ａ、２６７ａにもショットブラスト処理を施して、表面を粗くしておくのが好ましい。そのようにすると、表面積を増大させて導体シート２６８、２６９等との密着性をより高めることができる。
【０１２５】
次に上記積層コイル２９０ａの外周に熱収縮テープ（図示省略）を巻いた後に、図１８に示すように、弧状部２９１ａを矢印３０２で示すように加圧（プレス）して上記弧状部２９１を形成する成形を行ったものを、加熱硬化させる。これによって、図１１に示した積層コイル２９０の元になる積層コイル２９０ｂが得られる。上記熱収縮テープを巻くことによって、構造体としての強度が向上する。熱収縮テープの代わりに、前述したプリプレグシートと同様の構成のプリプレグテープを巻いても良い。
【０１２６】
次に上記積層コイル２９０ｂに樹脂を真空含浸させた後に、加圧状態で加熱硬化させる。これは、簡単に言えば、樹脂モールドを行うことである。これによって、図１４に示した積層コイル２９０が得られる。この樹脂モールドを行うことによって、積層コイル２９０の各層間の密着強度を高めてコイルの強度を高めると共に、電気絶縁性能を高めることができる。
【０１２７】
次に上記積層コイル２９０の軸方向（換言すれば高さ方向）の両端面に切削加工を施して平坦面にした後に、上記切欠き部に対応する部分２７２ａ〜２７５ａに切削加工を施して、上記切欠き部２７２〜２７５を形成する。
【０１２８】
外側コイル２９４を複数の上記第１外側コイル２１８にする場合は、外側コイル２９４に対して、上記隙間２４４に相当する部分に溝加工を施して上記隙間２４４を形成する。  
【０１２９】
次に、上記のように切削加工、溝加工を施した積層コイル２９０ｃを、導体シート２６８、２６９の材料（前述したように銅またはアルミニウム）をエッチングするエッチング液中に浸してエッチング処理を施す。それによって、上記切削加工、溝加工時に加工面に生じた導体シート２６８、２６９のバリ等を除去して、導体シート２６８、２６９の層間のショート（レイアーショート）を防止すると共に、絶縁シート２６６、２６７の端面よりも導体シート２６８、２６９の端面を丸く窪ませて、導体シート２６８、２６９の層間絶縁の沿面距離を長くして絶縁性能を向上させることができる。
【０１３０】
そして、上記のようにエッチング処理を施した積層コイル２９０ｄの全体に熱収縮テープを巻いて加熱硬化させる。これによって、図４〜図１０等に示した第１内側コイル２０６および第１外側コイル２１８を一体化している扇型筒状の積層コイルを得ることができる。上記熱収縮テープを巻くことによって、構造体としての強度が向上する。但し、コイルを次に述べるような強制冷却構造にする場合は、上記熱収縮テープを巻く前に、次のようにして冷却板３１２を取り付ければ良い。熱収縮テープの代わりに、前述したプリプレグシートと同様の構成のプリプレグテープを巻いても良い。
【０１３１】
即ち図１９に示すように、冷媒通路３１４を有する冷却板３１２を、絶縁物３１６を介在させて、第１内側コイル２０６、第１外側コイル２１８の上下の端面３０６〜３０７および各隙間２４４にそれぞれ圧接させて取り付ける。冷却板３１２は、コイル２０６、２１８の本体部２０８、２２０のＹ方向の上下端面だけでなく、渡り部２１０、２２２のＹ方向の上下端面にも設けるのが好ましい。即ち、できるだけ広い領域に設けるのが好ましい。各冷媒通路３１４には、例えば冷却水が流される。この例では、絶縁物３１６を冷却板３１２に巻いているが、必ずしも巻かなくても良い。
【０１３２】
上記冷却板３１２によって、各コイル２０６、２１８を、その端面から強制冷却することができる。このような冷却構造は、エンドクーリング方式と呼ばれることもある。
【０１３３】
上記の場合、冷却板３１２と絶縁物３１６との間、および、絶縁物３１６と各コイル２０６、２１８の端面との間には、熱伝導性の良い熱拡散コンパウンド（例えばシリコーングリス）を介在（例えば塗布）させておくのが好ましい。そのようにすると、空気層を極力無くして、熱伝導性能ひいては冷却性能をより向上させることができる。
【０１３４】
また、上記各隙間２４４を、コイル２１８の内側（図１９中の左側）に向かって狭くなった楔形にして、そこに取り付ける冷却板３１２も同様の楔形にして、当該冷却板３１２を圧入しても良い。そのようにすると、コイル２１８の端面と冷却板３１２の間に生じる隙間を小さくして密着性を向上させることができるので、冷却性能をより向上させることができる。
【０１３５】
上記のように冷却板３１２を設けた場合は、図１９に示す状態のコイル全体に上記熱収縮テープまたはプリプレグテープを巻いて加熱硬化させれば良い。それによって、冷却板３１２の固定および密着をも行うことができる。
【０１３６】
そして最後に、必要に応じて、冷却板３１２を設けている場合もいない場合も、第１内側コイル２０６および第１外側コイル２１８を含めたコイル全体を、樹脂でモールドしても良い。そのようにすると、コイルの耐湿性能、絶縁性能、機械的強度等をより向上させることができる。その場合、上記樹脂に５〜３０重量％のフィラー（充填剤）を混合しておくのが好ましい。そのようにすると、樹脂の耐クラック性能等を向上させることができる。
【０１３７】
第２内側コイル２１２および第２外側コイル２２４も上記と同様にして、両コイル２１２、２２４を一体化したものとして製造することができる。また、後述する、即ち図２２〜図２４に示すコイル３２０、図２５に示す第１コイル３２６、第２コイル３２８、図２６に示す内側コイル３３０、第１外側コイル２１８、第２外側コイル２２４も、上記と同様にして製造することができる。内外のコイルは一体化して製造することができる。
【０１３８】
上記コイル２０６、２１８、２１２、２２４を用いて、図４、図５等に示した分析電磁石２００を組み立てるのは、例えば次の手順で行えば良い。即ち、ヨーク２３０の上部ヨーク２３１を取り外しておいて、まずヨーク２３０内に第２内側コイル２１２および第２外側コイル２２４が一体化されたものを上から入れ、次に真空容器２３６を上から入れ、次に第１内側コイル２０６および第１外側コイル２１８が一体化されたものを上から入れ、最後に上部ヨーク２３１を取り付ける。
【０１３９】
（２−４）分析電磁石２００の特長等
上記分析電磁石２００においては、第１内側コイル２０６および第１外側コイル２１８は、上記のような扇型筒状の積層コイル２９０に本体部２０８、２２０および渡り部２１０、２２２を残して切欠き部２７２〜２７５を設けた構成をしているので、渡り部２１０、２２２は、本体部２０８、２２０の端部からＹ方向に実質的に平行に延出した状態になっている。従って、本体部２０８、２２０のＹ方向における寸法を大きくする場合でも、それに対応させて渡り部２１０、２２２のＹ方向における寸法を大きくすれば済むので、ビーム入出射方向への渡り部２１０、２２２の張り出し距離は大きくならない。
【０１４０】
上記のことを、第１内側コイル２０６を例に図８を参照して説明すると、本体部２０８のＹ方向の寸法ａを大きくする場合、それに対応させて、渡り部２１０のＹ方向の寸法ｃを大きくすれば済む。具体的には、寸法ａとｃとを互いに実質的に等しくしている。従って、寸法ａを大きくする場合でも、イオンビーム５０の入出射方向への渡り部２１０の張り出し距離Ｌ3 （図４参照）は大きくならない。当該張り出し距離Ｌ3 は、ヨーク２３０の端面と渡り部２１０の端面との間の距離Ｌ5 と、渡り部２１０の厚さｂとで決まる。即ち、張り出し距離Ｌ3 は次式で表すことができる。ちなみに、第１内側コイル２０６の上記構造説明からも分かるように、本体部２０８の厚さもｂである。
【０１４１】
［数２］
Ｌ3 ＝ｂ＋Ｌ5 
【０１４２】
上記数２には、従来の分析電磁石４０の張り出し距離Ｌ1 を表す上記数１と違って、Ｙ方向の寸法ａは含まれていない。この点が従来の分析電磁石４０と大きく異なる特長である。
【０１４３】
しかも、上記距離Ｌ5 も、従来の分析電磁石４０の距離Ｌ2 に比べて小さくすることができる。これは、渡り部２１０は、従来のコイル１２のように曲げ加工によって渡り部１６を斜めに跳ね上げて形成したものではなく、前述したように扇型筒状の積層コイル２９０に切欠き部２７２〜２７５を設けて形成したものであり、渡り部２１０はＹ方向に実質的に平行に延出した状態になっているからである。加えて、切削加工等によって、本体部２０８と渡り部２１０との境の角部２５４を、丸みの少ない直角に近い状態にすることができるからである。
【０１４４】
上記のような理由から、ヨーク２３０からの渡り部２１０のビーム入出射方向への張り出し距離Ｌ3 を小さくすることができる。
【０１４５】
第２内側コイル２１２および第２外側コイル２２４についても同様である。
【０１４６】
例えば、Ｙ方向の寸法ａを同じ２５０ｍｍにした場合、従来の分析電磁石４０では張り出し距離Ｌ1 は約３００ｍｍにもなるのに対して、上記分析電磁石２００では張り出し距離Ｌ3 は約１１０ｍｍで済む。
【０１４７】
上記と同様の理由によって、この分析電磁石２００のように内側コイル２０６、２１２と外側コイル２１８、２２４とを二重に設けている場合でも、外側のコイル２１８のヨーク２３０からのビーム入出射方向への張り出し距離Ｌ4 を小さくすることができる。従来の分析電磁石４０において、仮に内外二重にコイルを配置しようとすると、渡り部の張り出し距離は非常に大きくなる。
【０１４８】
上記理由によって、分析電磁石２００の小型化が可能になり、ひいては分析電磁石２００の設置に必要な面積を小さくすることができる。分析電磁石２００の軽量化も可能になる。また、各コイル２０６、２１８、２１２、２２４の渡り部が発生する磁界がイオンビーム５０の形態を乱す可能性も小さくなる。
【０１４９】
また、各コイル２０６、２１８、２１２、２２４の渡り部の張り出し距離を小さくすることができることに伴って、渡り部の長さも短くすることができるので、渡り部における無駄な消費電力を小さくすることができる。
【０１５０】
しかも、各コイル２０６、２１８、２１２、２２４は、前述したように、絶縁シート２６６、２６７を挟んで導体シート２６８、２６９を積層した構造をしているので、被覆導体を多数回巻いたマルチターンコイルに比べて、導体の占積率が高く、そのぶん電力損失が少ない。従って、消費電力を小さくすることができる。
【０１５１】
例えば、各コイルのＹ方向の寸法ａを２５０ｍｍとした場合、従来の被覆導体のマルチターンコイルの導体の占積率は、中空でない（ホローコンダクターでない）場合でも約６０〜７０％であり、ホローコンダクターの場合は更に小さくなるのに対して、上記各コイル２０６、２１８、２１２、２２４の導体の占積率は、約８４〜８５％にすることが可能である。
【０１５２】
その結果、上記分析電磁石２００によれば、従来の分析電磁石４０に比べて少ない消費電力で所要強度の磁界を発生させることができる。消費電力を同程度にして、従来の分析電磁石４０に比べて強い磁界を発生させることもできる。後者のようにすれば、イオンビーム偏向の曲率半径Ｒを小さくして、分析電磁石２００をより小型化することができる。  
【０１５３】
例えば、各コイルのＹ方向の寸法ａを２５０ｍｍとし、従来の分析電磁石４０と同じように二つのコイル２０６、２１２で０．２テスラの磁界を発生させる場合（コイル２１８、２２４は使用しない）、従来の分析電磁石４０の消費電力は約６７ｋＷであるのに対して、上記分析電磁石２００の消費電力は約２４ｋＷで済む。
【０１５４】
図１に示すイオン注入装置は、上記のような特長を有する分析電磁石２００を備えているので、分析電磁石２００の小型化に伴ってイオン注入装置全体の小型化が可能になり、ひいてはイオン注入装置の設置に必要な面積を小さくすることができる。イオン注入装置の軽量化も可能になる。また、分析電磁石２００における消費電力を小さくすることができることに伴って、イオン注入装置全体の消費電力を小さくすることができる。
【０１５５】
更に、分析電磁石２００は、上記のような第１内側コイル２０６および第２内側コイル２１２を備えているので、上下一つのコイルの場合に比べて、Ｙ方向の寸法ＷY が大きいイオンビーム５０に対応することが容易になる。
【０１５６】
しかも、第１外側コイル２１８および第２外側コイル２２４によって、主磁界の補正を行う副磁界を発生させることができる。この副磁界によって、主磁界を補正して、Ｙ方向における磁束密度分布の均一性を高めることができる。各外側コイル２１８、２２４によって発生させる副磁界は、主磁界に比べて弱いもので良いので、制御も容易である。
【０１５７】
上記のような主磁界および副磁界によって、ビーム経路２０２に、Ｙ方向における磁束密度分布の均一性の高い磁界を発生させることができる。その結果、この分析電磁石２００から出射する時のイオンビーム５０の形態の乱れ（曲がり、傾き等。以下同様）を小さく抑えることができる。この効果は、対象とするイオンビーム５０のＹ方向の寸法ＷY が大きい場合により顕著になる。
【０１５８】
第１外側コイル２１８および第２外側コイル２２４がそれぞれ一つずつでも、上記主磁界を補正する効果を奏することはできるけれども、この例のように複数の第１外側コイル２１８および複数の第２外側コイル２２４を備えている方が好ましい。その場合はこれらの外側コイル２１８、２２４によって、ビーム経路２０２に発生させる磁界のＹ方向における磁束密度分布をよりきめ細かく補正することができるので、Ｙ方向においてより均一性の高い磁界を発生させることができる。その結果、出射時のイオンビーム５０の形態の乱れをより小さく抑えることができる。
【０１５９】
（２−５）分析電磁石２００の制御方法
上記分析電磁石２００の制御方法の例を説明すると、分析電磁石２００から出射するイオンビーム５０の形態が、入射時のイオンビーム５０の形態に近づくように、各第１外側コイル２１８および各第２外側コイル２２４に流す電流を制御すれば良い。
【０１６０】
より具体的には、分析電磁石２００から出射するイオンビーム５０の内で、Ｙ方向に実質的に平行な所定の中心軸（図２０、図２１に示す中心軸３１８）よりも曲率半径Ｒの内側に曲がり過ぎている部分に対応する第１外側コイル２１８および第２外側コイル２２４に流す電流を減らすことと、当該内側への曲がりが不足している部分に対応する第１外側コイル２１８および第２外側コイル２２４に流す電流を増やすことの少なくとも一方を行って、分析電磁石２００から出射するイオンビーム５０の形態を上記中心軸に平行なものに近づける。これによって、分析電磁石２００から出射するイオンビーム５０の形態を、傾きがなくかつ真っ直ぐなものにして、入射時の形態に近づけることができる。
【０１６１】
分析電磁石２００から出射するイオンビーム５０の形態の例を図２０、図２１にそれぞれ示す。両図において、Ｘ方向に実質的に平行な所定の中心軸を３１８、前記対称面を２３４、イオンビーム５０の中心軌道を５４、その曲率半径をＲとしている。
【０１６２】
図２０に示す形態の場合は、イオンビーム５０の進行方向Ｚに見てイオンビーム５０の形態に乱れはないので、各第１外側コイル２１８ａ〜２１８ｃおよび各第２外側コイル２２４ａ〜２２４ｃに流している電流の値を維持すれば良い。
【０１６３】
図２１に示す形態の場合は、イオンビーム５０がその進行方向Ｚに見てく字状に近い円弧状に歪んで（曲がって）いるので、即ちＹ方向の上側ほど曲率半径Ｒの内側に曲がり過ぎており、かつ下側ほど内側に曲がり過ぎているので、第１外側コイル２１８ａに流す電流を大きく減らし、第１外側コイル２１８ｂに流す電流を少し減らし、第１外側コイル２１８ｃおよび第２外側コイル２２４ｃに流す電流は現状維持し、第２外側コイル２２４ｂに流す電流を少し減らし、第２外側コイル２２４ａに流す電流を大きく減らす。これによって、分析電磁石２００から出射するイオンビーム５０の中心軌道５４の位置を維持しつつ、その形態を中心軸３１８に平行なものに近づけることができる。即ち、図２０に示す形態に近づけることができる。
【０１６４】
分析電磁石２００から出射するイオンビーム５０の形態が図２１以外のものに乱れている場合も、上記と同様の考え方で補正して、図２０に示す形態に近づけることができる。  
【０１６５】
分析電磁石２００から出射するイオンビーム５０の形態が乱れた場合の主な問題は次のとおりであるが、上記制御方法によればこのような問題の発生を防止することができる。  
【０１６６】
分析電磁石２００の下流側には、通常、図１、図２７に示した分析スリット７０が設けられている。この分析スリット７０のスリット７２は直線であるので、イオンビーム５０の形態が乱れると、分析スリット７０によってカットされる部分が生じ、分析スリット７０を通過する所望イオン種のイオンビーム５０の量が減る。カットされる部分が生じるから、イオンビーム５０の均一性も悪くなる。カットされるのを避けるためにスリット７２のＸ方向の幅を広げると、分解能が低下する。
【０１６７】
分析スリット７０における上記のような問題以外にも、形態の乱れたイオンビーム５０を用いて基板６０にイオン注入を行うと、注入の均一性が悪くなるという問題が生じる。  
【０１６８】
（２−６）分析電磁石２００の他の例
次に、分析電磁石２００の他の例を説明する。図４〜図７等に示した先の例と同一または相当する部分には同一符号を付して重複説明を省略し、以下においては当該例との相違点を主体に説明する。
【０１６９】
図２４に示す分析電磁石２００は、図２２も参照して、コイルとして、ビーム経路２０２を挟んでＸ方向において相対向している一組の本体部３２２および両本体部３２２のＺ方向に沿う方向における端部同士間をビーム経路２０２を避けて接続している二組の渡り部３２４、３２５を有していて、イオンビーム５０をＸ方向に曲げる磁界を発生させるコイル３２０を備えている。図２２中の上側の二つの渡り部３２４が一組の渡り部、下側の二つの渡り部３２５がもう一組の渡り部である。
【０１７０】
このコイル３２０は、その断面構造を図２３に示すように、上記第１内側コイル２０６（図１０参照）や、積層コイル２９０の内側コイル２９２（図１５参照）と同じ断面構造をしている。即ちこのコイル３２０は、上記内側コイル２９２と同じ構造をした扇型筒状の積層コイルに、本体部３２２および渡り部３２４、３２５を残して、切欠き部２７６〜２８１を設けた構成をしている。このコイル３２０も、前記と同様の製造方法によって作ることができる。
【０１７１】
このコイル３２０は、上記第１内側コイル２０６および第２内側コイル２１２（図８参照）を上下で一体化して一つのコイルにしたようなものである。
【０１７２】
切欠き部２７６、２７７は、上記切欠き部２７２、２７３と同様の形状をしている。切欠き部２７８、２７９は、切欠き部２７６、２７７と対称面（図２４参照）に関して面対称の形状をしている。切欠き部２８０、２８１は、より具体的には貫通孔であり、それぞれ上記入口２３８、出口２４０を形成している。ここをイオンビーム５０が通過することができる。より具体的には、上記真空容器２３６を通してその中をイオンビーム５０が通過することができる。
【０１７３】
このコイル３２０に上記真空容器２３６を通すには、例えば、真空容器２３６を、切欠き部２８０、２８１を通してＺ方向に挿入すれば良い。その場合、真空容器２３６にフランジ等がついていて邪魔になるのであれば、一旦それを外せば良い。分析電磁石２００を組み立てる場合も同様の方法で行えば良い。
【０１７４】
各渡り部３２４は、上記第１内側コイル２０６の渡り部２１０と同様の構造をしている。各渡り部３２５は、各渡り部３２４と対称面２３４に関して面対称の形状をしている。  
【０１７５】
本体部３２２のＹ方向の寸法ａ1 は、渡り部３２４のＹ方向の寸法ｃ1 と渡り部３２５のＹ方向の寸法ｃ1 とを合計したもの（即ち２ｃ1 ）に実質的に等しくしている。
【０１７６】
この例の分析電磁石２００も、そのコイル３２０が上記第１内側コイル２０６および第２内側コイル２１２を一体化したような構造をしているので、前記と同様の理由によって、コイル３２０の渡り部３２４、３２５のヨーク２３０からの張り出し距離を小さくして分析電磁石２００の小型化を可能にすると共に、消費電力を小さくすることができる等の効果を奏する。
【０１７７】
図２５に示す分析電磁石２００は、コイルとして、互いに協働してイオンビーム５０をＸ方向に曲げる磁界を発生させる第１コイル３２６および第２コイル３２８を備えている。両コイル３２６、３２８は、それぞれ、上記第１内側コイル２０６、第２内側コイル２１２（図８参照）と同様の構造をしている。従ってこの第１コイル３２６および第２コイル３２８も、それぞれ、前記と同様の製造方法によって作ることができる。
【０１７８】
この例の分析電磁石２００も、その第１コイル３２６および第２コイル３２８が上記第１内側コイル２０６および第２内側コイル２１２と同様の構造をしているので、前記と同様の理由によって、コイルの渡り部のヨーク２３０からの張り出し距離を小さくして分析電磁石２００の小型化を可能にすると共に、消費電力を小さくすることができる等の効果を奏する。
【０１７９】
また、上記のような第１コイル３２６および第２コイル３２８を備えているので、Ｙ方向の寸法ＷY が大きいイオンビーム５０に対応することが容易になる。
【０１８０】
図２６に示す分析電磁石２００は、コイルとして、上記コイル３２０と同様の構造をしていてイオンビーム５０をＸ方向に曲げる主磁界を発生させる内側コイル３３０と、内側コイル３３０の外側にあって主磁界の補助または補正を行う副磁界を発生させる前述したような第１外側コイル２１８および第２外側コイル２２４とを備えている。即ち、図５等に示す第１内側コイル２０６および第２内側コイル２１２に代えて内側コイル３３０を備えている。従ってこの内側コイル３３０、第１外側コイル２１８および第２外側コイル２２４も、前記と同様の製造方法によって作ることができる。
【０１８１】
これらのコイルを製造する場合の特有の事項を説明すると、軸方向の寸法（高さ）を所要のものにした上記積層コイル２９０（図１４参照）を用いて、その内側コイル２９２および外側コイル２９４に図２２の切欠き部２７６〜２８１と同様の切欠き部を切削加工等によって設け、かつ外側コイル２９４に、図７に示す隙間２４８と同様の隙間を切削加工等によって設けて第１外側コイル２１８および第２外側コイル２２４を形成すれば良い。第１外側コイル２１８および第２外側コイル２２４をそれぞれ複数に分けるのは、図７の場合と同様である。
【０１８２】
第１外側コイル２１８は、図２６に示す例では二つであるが、それに限られるものではなく、１以上で任意である。第２外側コイル２２４も同様である。
【０１８３】
この例の分析電磁石２００も、上記のような内側コイル３３０、第１外側コイル２１８および第２外側コイル２２４を備えているので、前記と同様の理由によって、コイルの渡り部のヨーク２３０からの張り出し距離を小さくして分析電磁石２００の小型化を可能にすると共に、消費電力を小さくすることができる等の効果を奏する。
【０１８４】
また、内側コイル３３０に加えて、上記のような第１外側コイル２１８および第２外側コイル２２４を備えているので、イオンビーム５０のビーム経路２０２に、Ｙ方向における磁束密度分布の均一性の高い磁界を発生させることができる。その結果、出射時のイオンビーム５０の形態の乱れを小さく抑えることができる。この効果は、対象とするイオンビーム５０のＹ方向の寸法ＷY が大きい場合により顕著になる。
【０１８５】
更に、複数の第１外側コイル２１８および複数の第２外側コイル２２４を備えていることによって、前述したように、これらの外側コイル２１８、２２４によって、ビーム経路２０２に発生させる磁界のＹ方向における磁束密度分布をよりきめ細かく補正することができるので、Ｙ方向においてより均一性の高い磁界を発生させることができる。その結果、出射時のイオンビーム５０の形態の乱れをより小さく抑えることができる。
【０１８６】
図１に示すイオン注入装置が上記各例の分析電磁石２００を備えている場合も、分析電磁石２００の小型化に伴ってイオン注入装置全体の小型化が可能になり、ひいてはイオン注入装置の設置に必要な面積を小さくすることができる。イオン注入装置の軽量化も可能になる。また、分析電磁石２００における消費電力を小さくすることができることに伴って、イオン注入装置全体の消費電力を小さくすることができる。
【０１８７】
（３）焦点補正レンズ６００、６１０について
図１を参照して、イオンビーム５０は、それが持つ空間電荷によって広がる性質を有しているので、空間電荷の影響が無視できる小電流イオンビーム５０の焦点５６の位置と、無視できない大電流イオンビーム５０の焦点５６の位置とでは、イオンビームの広がり方の差によって、大きな違いが生じる。具体的には、大電流イオンビーム５０の場合は、小電流イオンビーム５０の場合に比べて下流側に焦点５６が移動する。空間電荷によるイオンビーム５０の広がりが大きいからである。
【０１８８】
従って、例えば、小電流イオンビーム時の焦点位置に分析スリット７０を設けておいても、大電流イオンビーム時には焦点５６が分析スリット７０の位置から下流側へずれてしまうので、イオンビーム５０の輸送効率の低下および分解能の低下が生じる。
【０１８９】
このような課題を解決するためには、イオン源１００と分析電磁石２００との間および分析電磁石２００と分析スリット７０との間の少なくとも一方に、静電界によって、イオンビーム５０の焦点５６の位置を分析スリット７０の位置に合わせる補正を行う焦点補正レンズ６００、６１０を設けておくのが好ましい。両焦点補正レンズ６００、６１０は、電界レンズ（換言すれば静電レンズ。以下同様）の範疇に属する。
【０１９０】
焦点補正レンズを設ける場合であって、イオン源１００から発生させるイオンビーム５０のビーム電流の大きさが可変の場合は、分析スリット７０は、例えば、当該ビーム電流が相対的に小さいときの（例えば可変範囲の最小値のときの）焦点５６の位置付近に設けておくのが良い。
【０１９１】
この焦点補正レンズ６００、６１０を、図２８〜図３９を参照して詳述する。図２８、図１に示しているのは、イオン源１００と分析電磁石２００との間に設けられた第１の焦点補正レンズ６００と、分析電磁石２００と分析スリット７０との間に設けられた第２の焦点補正レンズ６１０とを備えている場合の例である。但し、両焦点補正レンズ６００、６１０の内のいずれか一方のみを設けても良いし、両方設けておいていずれか一方のみを使用しても良い。
【０１９２】
両焦点補正レンズ６００、６１０の内の一方のみを設ける、または一方のみを使用する場合は、その焦点補正レンズ６００、６１０によって、イオンビーム５０の焦点５６の位置を分析スリット７０の位置に合わせる補正を行う。両方の焦点補正レンズ６００、６１０を設けていて両焦点補正レンズ６００、６１０を使用する場合は、両者が協働して、イオンビーム５０の焦点５６の位置を分析スリット７０の位置に合わせる補正を行う。
【０１９３】
この補正の例を図３０〜図３２に示す。これらの図において、補正前のイオンビーム５０の軌道を二点鎖線で示し、補正後の軌道を実線で示している。
【０１９４】
図３０は、補正を行わないと空間電荷の影響でイオンビーム５０が二点鎖線で示すようにＸ方向において広がってその焦点５６が分析スリット７０よりも下流側へずれるところを、分析電磁石２００の上流側の焦点補正レンズ６００でイオンビーム５０をＸ方向において絞って焦点５６の位置を上流側へ戻して分析スリット７０の位置に合わせる補正を行った例である。
【０１９５】
図３１は、空間電荷の影響でイオンビーム５０が二点鎖線で示すようにＸ方向において広がって補正を行わないとその焦点５６が分析スリット７０よりも下流側へずれるところを、分析電磁石２００の下流側の焦点補正レンズ６１０でイオンビーム５０をＸ方向において絞って焦点５６の位置を上流側へ戻して分析スリット７０の位置に合わせる補正を行った例である。
【０１９６】
図３２は、補正を行わないと空間電荷の影響でイオンビーム５０が二点鎖線で示すようにＸ方向において広がってその焦点５６が分析スリット７０よりも下流側へずれるところを、分析電磁石２００の上、下流側の焦点補正レンズ６００および６１０でイオンビーム５０をＸ方向においてある程度ずつ絞って、両焦点補正レンズ６００、６１０が協働して、焦点５６の位置を上流側へ戻して分析スリット７０の位置に合わせる補正を行った例である。
【０１９７】
このように、焦点補正レンズ６００、６１０によって、イオンビーム５０の焦点５６の位置を分析スリット７０の位置に合わせる補正を行うことができる。従って、空間電荷の影響によってイオンビーム５０の焦点５６が分析スリット７０の位置からずれるのを防止することができる。その結果、空間電荷の影響を補償して、イオンビーム５０の輸送効率と分解能の両方を高めることができる。
【０１９８】
図３０の例と図３１の例を比べると、図３０の例の場合は、イオンビーム５０が広がって分析電磁石２００内の壁面等に当たって損失する前に、焦点補正レンズ６００によってイオンビーム５０を絞ることができるので、イオンビーム５０の輸送効率を高めやすいという利点がある。従って、焦点補正レンズ６００、６１０の内のいずれか一方を使用する（設ける）場合は、焦点補正レンズ６００の方が好ましい。もっとも、焦点補正レンズ６００によってイオンビーム５０をあまり絞り過ぎると、イオンビーム５０の電流密度が大きくなって空間電荷効果が大きくなり、イオンビーム５０が広がりやすくなる場合があるので注意を要する。
【０１９９】
これに対しては、図３２の例のように、両焦点補正レンズ６００および６１０でイオンビーム５０を分担して絞るようにしても良い。即ち、上流側の焦点補正レンズ６００でイオンビーム５０をある程度絞り（具体的には、イオンビーム５０が分析電磁石２００を効率良く通過できる程度に絞り）、かつ下流側の焦点補正レンズ６１０でイオンビーム５０を最終的に絞って焦点５６を分析スリット７０の位置に合わせるようにしても良い。このように両焦点補正レンズ６００、６１０を設けて使用すると、イオンビーム５０の焦点位置の補正がより容易かつ確実になると共に、イオンビーム５０の輸送効率をより高めることができるので、空間電荷の影響を補償して、イオンビーム５０の輸送効率と分解能の両方を高める効果はより顕著になる。
【０２００】
上記焦点補正レンズ６００、６１０の構成の具体例を説明する。
【０２０１】
図２８に示すように、焦点補正レンズ６００は、イオンビーム５０の進行方向Ｚに互いに隙間をあけて並べられた入口電極６０２、中間電極６０４および出口電極６０６を有している。これらの電極７２、７４、７６は、それぞれ、図２９に示す例のように、イオンビーム５０が通過する隙間を挟んでＸ方向において相対向して配置されていて、イオンビーム５０の主面５２に実質的に平行な一対の電極６０２ａ、６０２ｂ、６０４ａ、６０４ｂ、６０６ａ、６０６ｂを有している。各電極６０２ａ、６０２ｂ、６０４ａ、６０４ｂ、６０６ａ、６０６ｂは、イオンビーム５０の進行方向Ｚに実質的に直角に配置されている。電極６０２ａと６０２ｂ、電極６０４ａと６０４ｂ、電極６０６ａと６０６ｂは、それぞれ、導体によって電気的に接続されている。即ち電気的に導通している。
【０２０２】
図２８を参照して、入口電極６０２および出口電極６０６（具体的にはそれらを構成する電極６０２ａ、６０２ｂ、６０６ａおよび６０６ｂ）は、互いに同電位に保たれる。この例では接地電位に保たれる。そのようにすると、この焦点補正レンズ６００からイオンビーム５０の進行方向Ｚの上流側および下流側へ電界がはみ出すのを防止することができるので、当該電界がはみ出すことによってイオンビーム５０等へ悪影響が及ぶのを防止することができる。
【０２０３】
中間電極６０４（具体的にはそれを構成する電極６０４ａおよび６０４ｂ）は、それに負または正（図２８に示す例では負）の直流電圧Ｖ1 を印加する直流電源６０８に接続されている。この直流電圧Ｖ1 によって、中間電極６０４の電位（この例では接地電位に対する電位）を、入口電極６０２および出口電極６０６の電位とは異なる電位であって、イオンビーム５０の焦点５６を分析スリット７０の位置に合わせる電位に保つ。後述する直流電圧Ｖ2 についても同様である。
【０２０４】
焦点補正レンズ６００は、その入口電極６０２および出口電極６０６が互いに同電位に保たれ、中間電極６０４が入口電極６０２および出口電極６０６とは互いに異なる電位に保たれるので、ユニポテンシャルレンズの働きをし、イオンビーム５０を絞る働きをする。従って、イオンビーム５０のエネルギーを変えることなく、イオンビーム５０をＸ方向において絞ることができる。
【０２０５】
直流電源６０８の極性を逆にして、焦点補正レンズ６００の中間電極６０４に正の直流電圧Ｖ1 を印加するようにしても良い。この場合も、焦点補正レンズ６００はユニポテンシャルレンズの働きをし、イオンビーム５０を、そのエネルギーを変えることなく、Ｘ方向において絞ることができる。もっとも、正の直流電圧Ｖ1 を印加すると、電場のないドリフト空間中の電子が中間電極６０４に引き込まれて、ドリフト空間での電子量が減少してイオンビーム５０の空間電荷効果による発散が強くなるのに対して、負の直流電圧Ｖ1 ではそのようなことを防止することができるので、図２８に示す例のように負の直流電圧Ｖ1 を印加する方が好ましい。後述する直流電圧Ｖ2 についても同様である。
【０２０６】
直流電源６０８から中間電極６０４に印加する直流電圧Ｖ1 の絶対値（大きさ）を大きくするほど、イオンビーム５０を強く絞ることができる。また、イオンビーム５０を絞る程度は、焦点補正レンズ６００を通過する際のイオンビーム５０のエネルギーによって変わる。イオンビーム５０のエネルギーが大きくなるほど、直流電圧Ｖ1 がイオンビーム５０に及ぼす偏向作用は小さくなるので、イオンビーム５０を強く絞るためには、直流電圧Ｖ1 の絶対値を大きくすれば良い。
【０２０７】
焦点補正レンズ６１０は、図２９も参照して、上記焦点補正レンズ６００の入口電極６０２（一対の電極６０２ａ、６０２ｂ）、中間電極６０４（一対の電極６０４ａ、６０４ｂ）、出口電極６０６（一対の電極６０６ａ、６０６ｂ）と同様の構成をした入口電極６１２（一対の電極６１２ａ、６１２ｂ）、中間電極６１４（一対の電極６１４ａ、６１４ｂ）および出口電極６１６（一対の電極６１６ａ、６１６ｂ）を有している。また、中間電極６１４は、上記直流電源６０８と同様の直流電源６１８に、即ち中間電極６１４に負または正（図２８に示す例では負）の直流電圧Ｖ2 を印加する直流電源６１８に接続されている。この焦点補正レンズ６１０および直流電源６１８の構成および作用は、上記焦点補正レンズ６００および直流電源６０８のそれと同様であるので、上記説明を参照するものとしてここでは重複説明を省略する。
【０２０８】
焦点補正レンズ６００、６１０が上記のようにユニポテンシャルレンズ構成の場合は、焦点補正レンズ６００、６１０は、専らイオンビーム５０を絞る作用をするけれども、上記のようにビーム電流が相対的に小さいときの焦点５６付近に分析スリット７０を設けておくことによって、ビーム電流が相対的に大きいときに空間電荷の影響で焦点５６が分析スリット７０よりも下流側へ移動することを、この焦点補正レンズ６００、６１０の絞る作用によってうまく防止することができる。その結果、イオンビーム５０のビーム電流を大小に変化させる場合にもうまく対応して、イオンビーム５０の焦点５６が分析スリット７０の位置からずれるのを防止することができる。
【０２０９】
分析電磁石２００の上流側の焦点補正レンズ６００を用いてイオンビーム５０の焦点位置補正を行うシミュレーションを行った結果を説明する。イオン源１００から分析電磁石２００に、Ａs+ を含み、エネルギーが１３．５ｋｅＶ、ビーム電流が３０ｍＡのイオンビーム５０を入射して、次の条件でＡs+ の質量分離を行った。
【０２１０】
（Ａ）イオンビーム５０の空間電荷中和率を１００％にした場合
この場合は、イオンビーム５０に対する空間電荷の影響はない。従ってこれは、小電流イオンビームの場合と同様である。このとき、分析電磁石２００の出口部から下流側に約６４０ｍｍ離れた位置にイオンビーム５０の焦点５６が形成された。このシミュレーションでは分析スリット７０を設けていないけれども、実際の装置では、この６４０ｍｍの位置に分析スリット７０を設けることになる。その位置でのイオンビーム５０のＸ方向におけるビーム電流分布の一例を図３３に示す。この図の縦軸は、Ｘ方向１ｍｍ当たりのＹ方向電流の積算値である。即ち、イオンビーム５０がＹ方向に長いリボン状をしているため、そのＸ方向の１ｍｍごとに、Ｙ方向の電流を積算した電流値である。簡単に言えば、この図はＸ方向の電流密度分布に相当する。図３４、図３５の縦軸も同様である。
【０２１１】
この場合、ビーム電流の半値幅は約２２ｍｍ、分析電磁石２００による質量分析の分解能ｍ／Δｍは約２７．３である。
【０２１２】
（Ｂ）イオンビーム５０の空間電荷中和率を９５％にして、焦点補正レンズ６００を働かせない場合
この場合は、イオンビーム５０は空間電荷の影響によって広がる。従ってこれは、大電流イオンビームの場合と同様である。このとき、分析電磁石２００の出口部から下流側に約１，３００ｍｍ離れた位置にイオンビーム５０の焦点５６が形成された。この場合の６４０ｍｍの位置でのイオンビーム５０のＸ方向におけるビーム電流分布の一例を図３４に示す。
【０２１３】
この場合、ビーム電流の半値幅は約９５ｍｍ、分析電磁石２００による質量分析の分解能ｍ／Δｍは約７．１である。
【０２１４】
（Ｃ）イオンビーム５０の空間電荷中和率を９５％にして、焦点補正レンズ６００によって焦点位置補正を行った場合
この場合は、分析電磁石２００の出口部から下流側に約６４０ｍｍ離れた位置にイオンビーム５０の焦点５６が形成されるように、焦点補正レンズ６００の中間電極６０４に印加する直流電圧Ｖ1 を調整した。このときの直流電圧Ｖ1 は−１０ｋＶであった。この場合の６４０ｍｍの位置でのイオンビーム５０のＸ方向におけるビーム電流分布の一例を図３５に示す。
【０２１５】
この場合、ビーム電流の半値幅は約４２ｍｍ、分析電磁石２００による質量分析の分解能ｍ／Δｍは約１６である。上記（Ｂ）の場合に比べて分解能は２倍以上に向上している。
【０２１６】
次に、焦点補正レンズ６００、６１０に印加する直流電圧Ｖ1 、Ｖ2 の制御について説明する。
【０２１７】
例えば図２８に示す例のように、分析スリット７０を通過したイオンビーム５０を受けてそのビーム電流ＩF を測定する可動式の第１のビーム電流測定器６２０を、矢印Ｈに示すように移動させて、分析スリット７０の下流側におけるイオンビーム５０の経路に挿入する。ビーム電流測定器６２０は、例えばファラデーカップである。ビーム電流測定器６２０は、分析スリット７０を通過したイオンビーム５０がＸ方向において全部入射する幅ＫX を有しているものが好ましい。Ｙ方向については、イオンビーム５０がリボン状の場合、Ｙ方向の１点の測定で良いのであれば、ビーム電流測定器６２０は１個でも良い。Ｙ方向の多点を測定したいのであれば、ビーム電流測定器６２０は複数の測定器（例えばファラデーカップ）をＹ方向に並設した多点のビーム電流測定器でも良いし、一つのビーム電流測定器６２０をＹ方向に移動させる構造のものでも良い。
【０２１８】
そして、このビーム電流測定器６２０で測定するビーム電流ＩF が最大になるように、直流電源６０８、６１８から出力する直流電圧Ｖ1 、Ｖ2 を調整する。即ち、焦点補正レンズ６００を用いる場合は直流電圧Ｖ1 を調整する。焦点補正レンズ６１０を用いる場合は直流電圧Ｖ2 を調整する。両焦点補正レンズ６００および６１０を用いる場合は直流電圧Ｖ1 およびＶ2 を調整する。より具体的には、前述したように直流電圧Ｖ1 、Ｖ2 は負でも良いし正でも良いので、その絶対値｜Ｖ1 ｜、｜Ｖ2 ｜を調整する。そして、ビーム電流ＩF が最大となる直流電圧Ｖ1 、Ｖ2 を維持すれば良い。
【０２１９】
図３６に、直流電圧Ｖ1 の絶対値｜Ｖ1 ｜を調整する場合のビーム電流ＩF の変化の一例を示す。このようなカーブが得られるのは、イオンビーム５０の焦点５６の位置が分析スリット７０に合うと、分析スリット７０を通過するイオンビーム５０の量が最大になるからである。この例の場合は、最大のビーム電流ＩF が得られる電圧Ｖ1aを維持すれば良い。直流電圧Ｖ2 の絶対値｜Ｖ2 ｜を調整する場合も、これに似たカーブが得られる。
【０２２０】
図３７に、直流電圧Ｖ1 およびＶ2 の絶対値を調整する場合のビーム電流ＩF の変化の一例を示す。この例では、直流電圧Ｖ1 の複数の絶対値Ｖ1b、Ｖ1c、Ｖ1d（但し、この三つに限られるものではない）をパラメータとして、直流電圧Ｖ2 の絶対値｜Ｖ2 ｜を変化させている。これによって、ビーム電流ＩF を最大にする直流電圧Ｖ1 およびＶ2 を決めることができる。この例の場合は、最大のビーム電流ＩF が得られる電圧Ｖ1dおよびＶ2aを維持すれば良い。この図３７の場合とは反対に、直流電圧Ｖ2 の複数の絶対値をパラメータにして、直流電圧Ｖ1 の絶対値を変化させても良い。
【０２２１】
上記調整方法によれば、イオンビーム５０の焦点５６の位置が分析スリット７０に合うと測定ビーム電流ＩF が最大になるので、焦点補正レンズ６００、６１０によってイオンビーム５０の焦点位置を分析スリット７０に合わせる補正を簡単に行うことができる。
【０２２２】
上記ビーム電流測定器６２０で測定するビーム電流ＩF が最大になるように、上記調整方法と同様の制御内容によって、直流電源６０８、６１８から出力する直流電圧Ｖ1 、Ｖ2 （より具体的にはそれらの絶対値｜Ｖ1 ｜、｜Ｖ2 ｜）を制御する第１の焦点制御装置６２２（図２８参照）を備えていても良い。これによって、イオンビーム５０の焦点位置を分析スリット７０に合わせる補正を省力化して行うことができる。
【０２２３】
図３８に示す例のように、分析スリット７０に流れるビーム電流ＩS を測定する第２のビーム電流測定器６２４を用いて、このビーム電流測定器６２４で測定するビーム電流ＩS が最小になるように、直流電源６０８、６１８から出力する直流電圧Ｖ1 、Ｖ2 （より具体的にはそれらの絶対値｜Ｖ1 ｜、｜Ｖ2 ｜）を調整しても良い。この場合は、分析スリット７０は真空容器等の構造物から電気的に絶縁しておき、ビーム電流測定器６２４を経由して接地する。直流電圧Ｖ1 とＶ2 の使い分けまたは併用の例は、前記と同様である。
【０２２４】
図３９は、直流電圧Ｖ1 の絶対値｜Ｖ1 ｜を調整する場合のビーム電流ＩS の変化の一例を示す。このようなカーブが得られるのは、イオンビーム５０の焦点５６の位置が分析スリット７０に合うと、分析スリット７０に当たるイオンビーム５０の量が最小になるからである。この例の場合は、最小のビーム電流ＩS が得られる電圧Ｖ1eを維持すれば良い。直流電圧Ｖ2 の絶対値｜Ｖ2 ｜を調整する場合も、これに似たカーブが得られる。
【０２２５】
直流電圧Ｖ1 、Ｖ2 の一方をパラメータとして他方を変化させる場合は、図３７のカーブを谷状に反転させたようなカーブが得られる。
【０２２６】
上記調整方法によれば、イオンビーム５０の焦点５６の位置が分析スリット７０に合うと測定ビーム電流ＩS が最小になるので、焦点補正レンズ６００、６１０によってイオンビーム５０の焦点位置を分析スリット７０に合わせる補正を簡単に行うことができる。
【０２２７】
上記ビーム電流測定器６２４で測定するビーム電流ＩS が最小になるように、上記調整方法と同様の制御内容によって、直流電源６０８、６１８から出力する直流電圧Ｖ1 、Ｖ2 （より具体的にはそれらの絶対値｜Ｖ1 ｜、｜Ｖ2 ｜）を制御する第２の焦点制御装置６２６（図３８参照）を備えていても良い。これによって、イオンビーム５０の焦点位置を分析スリット７０に合わせる補正を省力化して行うことができる。
【０２２８】
（４）加減速器４００について
図１中に示した加減速器４００は、分析スリット７０を通過したイオンビーム５０を静電界によってＸ方向に偏向させ、かつ静電界によって当該イオンビーム５０の加速または減速を行うものである。この加減速器４００は、後述するエネルギーコンタミネーションの抑制効果をより効果的に発揮させるためには、できるだけ下流側に設けるのが好ましい。図１に示す例では、分析スリット７０と上記注入位置、換言すれば分析スリット７０と基板駆動装置５００との間に設けている。
【０２２９】
このような加減速器４００を備えていると、当該加減速器４００において、イオンビーム５０の加減速だけでなく、イオンビーム５０をＸ方向に偏向させることができるので、所望エネルギーのイオンビーム５０を選別して導出することができ、エネルギーコンタミネーション（不所望エネルギーイオンの混入）を抑制することができる。しかもこれらの作用を一つの加減速器４００において実現することができるので、エネルギー分離器を別に設ける場合に比べて、イオンビーム５０の輸送経路を短くすることができ、それによって、イオンビーム５０の輸送効率を向上させることができる。特に、イオンビーム５０が低エネルギーかつ大電流の場合は、イオンビーム５０は輸送中に空間電荷効果によって発散しやすいので、輸送距離を短くする効果は顕著になる。
【０２３０】
加減速器４００のより具体例を図４０に示す。この加減速器４００は、イオンビーム５０の進行方向に、上流側から第１の電極４０２、第２の電極４０４および第３の電極４０６の順で配列された第１ないし第３の電極４０２、４０４、４０６を有している。電極４０２および４０６は、この例では、Ｙ方向に長く伸びていてイオンビーム５０を通す開口４１２、４１６をそれぞれ有している。電極４０２はこの例では一つの電極であるが、イオンビーム５０の経路をＸ方向において挟む二つの互いに同電位の電極で構成しても良い。電極４０６についても同様である。電極４０４は、Ｙ方向に長く伸びていて、イオンビーム５０を通す隙間４１４を有している。
【０２３１】
第１の電極２１には、接地電位を基準にして電位Ｖ１が与えられる。この電位Ｖ１は、通常は正（加速モード時）または負（減速モード時）の高電位である。
【０２３２】
なお、各電極４０２、４０４、４０６あるいは後述する各電極体４０４ａ、４０４ｂに電位を与える場合、それらの電位が０Ｖ以外の場合は、各電極等に対応する電圧印加手段（例えば直流電源や、直流電源からの電圧を分圧する分圧抵抗器等。図示省略。以下同じ）から当該電位がそれぞれ与えられる。電位が０Ｖの場合は、その電極は接地される。
【０２３３】
第２の電極４０４は、通常は第１の電極４０２と第３の電極４０６との中間の電位にされる。この第２の電極４０４は、周知の静電加速管では一つの電極であるが、この例では、イオンビーム５０の経路をＸ方向において挟んで相対向する二つの電極体４０４ａ、４０４ｂに分けて構成されている。しかも両電極体４０４ａ、４０４ｂには、互いに異なる電位Ｖ２ａ、Ｖ２ｂ（Ｖ２ａ≠Ｖ２ｂ）がそれぞれ与えられ、それによってイオンビーム５０をＸ方向に偏向させるようにしている。より具体的には、イオンビーム５０を偏向させる方向側の電極体４０４ｂに、相手側の電極体４０４ａの電位Ｖ２ａよりも低い電位Ｖ２ｂを与えるようにしている。即ちＶ２ｂ＜Ｖ２ａとされる。このような電位を与える手段は前述のとおりである。
【０２３４】
電極４０４を構成する二つの電極体４０４ａ、４０４ｂ間には、イオンビーム５０を通す上記隙間４１４が設けられている。この隙間４１４は、この例のように、イオンビーム５０の偏向方向に曲げておくのが好ましい。より具体的には、偏向後の特定エネルギーを有する、具体的には所望エネルギーを有するイオン４１８の軌道に沿って曲げておくのが好ましい。そのようにすれば、所望エネルギーを有するイオン４１８から成るイオンビーム５０を効率良く導出することができる。
【０２３５】
第３の電極４０６には、通常は０Ｖの電位Ｖ３が与えられる。即ち接地される。
【０２３６】
第２の電極４０４より下流側の電極４０６は、この例のように、電極４０４での偏向後であって特定エネルギー、具体的には所望エネルギーを有するイオン４１８の軌道に沿って配置しておくのが好ましい。そのようにすれば、所望のエネルギーを有するイオン４１８を効率良く導出することができると共に、それ以外のエネルギーを有するイオン４２０、４２２や中性粒子４２４を当該電極４０６で効率良く阻止することができるので、エネルギーコンタミネーションをより効果的に抑制することができる。
【０２３７】
第２の電極４０４を構成する電極体４０４ａ、４０４ｂとに印加する電位Ｖ２ａとＶ２ｂとの差をどの程度に設定するかは、所望の（目的の）エネルギーを有するイオン４１８が、当該加減速器４００の中心軌道、具体的には偏向機能を有する第２の電極４０４以降の電極４０４、４０６の（より具体的にはそられの隙間４１４や開口４１６の）中心軌道を通るように設定すれば良い。
【０２３８】
上記各電極および各電極体に与える各電位の例を表１にまとめて示す。例１および例２は、加減速器４００でイオンビーム５０を加速する加速モード時のものであり、例３はイオンビーム５０を減速する減速モード時のものである。例１の場合は３０ｋｅＶの加速エネルギーを、例２の場合は１３０ｋｅＶの加速エネルギーを、それぞれ実現することができる。例３の場合は、８ｋｅＶの減速エネルギーを実現することができる。いずれの場合も、第２の電極４０４を構成する一方の電極体４０４ｂの電位Ｖ２ｂを、相手側の電極体４０４ａの電位Ｖ２ａよりも低く設定している。
【０２３９】
【表１】
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【０２４０】
上記加減速器４００によれば、二つの電極体４０４ａ、４０４ｂに分けて構成され、それらに異なる電位Ｖ２ａ、Ｖ２ｂが与えられる第２の電極４０４の部分でイオンビーム５０を偏向させることができる。このときの偏向量は、偏向時のイオンビーム５０のエネルギーに依存するので、所望のエネルギーを有するイオン４１８とそうでないエネルギーを有するイオン４２０、４２２とを分離することができる。イオン４２０は所望エネルギーよりも低エネルギーのイオンであり、イオン４１８よりも偏向量は大きい。イオン４２２は所望エネルギーよりも高エネルギーのイオンであり、イオン４１８よりも偏向量は小さい。中性粒子４２４は偏向されずに直進するので、これも分離することができる。即ち、この加減速器４００は、エネルギー分離作用を奏するので、所望エネルギーのイオン４１８から成るイオンビーム５０を選別して導出することができ、エネルギーコンタミネーションを抑制することができる。所望エネルギーのイオン４１８以外のイオン４２０、４２２や中性粒子４２４は、この例では、第２の電極４０４よりも下流側にある電極４０６に衝突することによって阻止され除去される。
【０２４１】
しかも、この加減速器４００は、上記のようなエネルギー分離作用と共に、イオンビーム５０を加速または減速する本来の作用をも奏し、これらの作用を一つの加減速器４００において実現することができるので、エネルギー分離器を別に設けなくて済む。従って、エネルギー分離器を別に設ける場合に比べて、イオンビーム５０の輸送距離を短くすることができ、それによってイオンビーム５０の輸送効率を向上させることができる。
【０２４２】
また、イオンビーム５０を電極４０２と４０４との間と、電極４０４と４０６との間の２段階に分けて加速することができる。表１中の例２はその一例を示す。そして、後段での加速前に（即ちエネルギーの低いときに）イオンビーム５０を電極４０４の部分で偏向させることができるので、全部加速した後に偏向させる場合に比べて、イオンビーム５０の偏向が容易になる。より具体的には、電極４０４を構成する二つの電極体４０４ａ、４０４ｂに与える電位Ｖ２ａとＶ２ｂとの差が小さくて済むので、当該電極４０４周りの電気絶縁が容易になる等の利点がある。
【０２４３】
また、電極４０４の下流側の電極４０６によって、所望エネルギーのイオン４１８以外のイオンや中性粒子を阻止して除去することができるので、エネルギーコンタミネーションをより効果的に抑制することができる。特に、減速モード時には（表１中の例３参照）、電極４０２と４０４間におけるイオンビーム５０の減速時に荷電変換によって中性粒子４２４が発生しやすいことが経験的に分かっているけれども、中性粒子４２４が多く発生してもこれは直進して電極４０６に衝突して阻止されるので、加減速器４００内において中性粒子４２４を効果的に除去することができる。
【０２４４】
通常、加速モード時において、所望エネルギー以外のエネルギーのイオンが電極に衝突した箇所から電子が高電位側へ放出かつ加速され、そのような加速電子が衝突した電極の部分から、加速電子のエネルギーに相当する高エネルギーのＸ線が発生する。周知の静電加速管は偏向機能を有していないので、上記加速電子は曲げられずに高電位電極（電極４０２に相当する電極）にまで到達することができ、当該高電位電極の電位に相当する大きなエネルギーで加速されて高電位電極に衝突し、そこから大きなエネルギーのＸ線が発生する。
【０２４５】
これに対して、この加減速器４００のように第２の電極４０４を二つの電極体４０４ａ、４０４ｂに分けて構成してそれらに別々の電位を与えて偏向機能を持たせておくと、不所望エネルギーのイオンが衝突した箇所から発生した電子は電極４０４において曲げられて高電位の電極４０２にまで到達することができなくなる。具体的には、上記電子は、電極４０４を構成する二つの電極体４０４ａ、４０４ｂの内の高電位側の電極体４０４ａ側に曲げられて当該電極体４０４ａに衝突する。このときの電子の加速エネルギーは、当該電極体４０４ａの電位に相当するエネルギーであり、高電位の電極４０２に衝突する場合に比べて小さい。例えば、表１中の例１の場合であれば、衝突電子のエネルギーはほぼ０ｅＶであり、Ｘ線は殆ど発生しない。例２の場合は約１００ｋｅＶであり、電極４０２に衝突する場合の約１３０ｋｅＶよりかは小さい。従っていずれの場合にも、周知の静電加速管よりも、それから発生するＸ線のエネルギーを低くすることができる。
【０２４６】
なお、必要に応じて、電極４０２の上流側や電極４０６の下流側に更に他の電極を設けても良い。例えば、電極４０２の上流側に、イオンビーム５０の加速または減速用の高電位の電極を設けても良い。電極４０６の下流側に、下流側からの逆流電子抑制用の負電位の電極を設けても良い。
【０２４７】
（５）軌道制御レンズ７００ａ、７００ｂについて
上記のようなリボン状のイオンビーム５０を基板６０に照射してイオン注入を行うイオン注入装置においては、イオンビームの長手方向であるＹ方向における軌道状態（例えば平行、発散または集束の状態）が重要である。例えば、基板６０の広い領域（例えば実質的に全面）に均一性の良いイオン注入を行う等のためには、イオンビーム５０のＹ方向における平行性が重要である。
【０２４８】
これに応えるためには、分析電磁石２００と加減速器４００との間に、次のような軌道制御レンズ７００ａまたは７００ｂを設けておいても良い。両軌道制御レンズ７００ａ、７００ｂは、電界レンズの範疇に属する。
【０２４９】
図１に示す例では、分析スリット７０と加減速器４００との間に、そこを通過するイオンビーム５０を静電界によってＹ方向に曲げる軌道制御レンズ７００ａを設けている。但しこの軌道制御レンズ７００ａは、分析電磁石２００と分析スリット７０との間に（上記焦点補正レンズ６１０を設ける場合は、例えば、焦点補正レンズ６１０と分析スリット７０との間に）設けても良い。後述する軌道制御レンズ７００ｂも同様である。
【０２５０】
軌道制御レンズ７００ａは、図４１も参照して、イオンビーム５０の進行方向Ｚに互いに隙間７０８、７１０をあけて直列に並べられた入口電極７０２、中間電極７０４および出口電極７０６を有している。これらの電極７０２、７０４、７０６のＹ方向の長さは、通過させるイオンビーム５０のＹ方向の寸法ＷY よりも若干大きく、例えば、４００ｍｍ〜５００ｍｍ程度である。各隙間７０８、７１０のＹＺ平面内における距離は、例えば、４０ｍｍ〜５０ｍｍ程度である。但し、これらの寸法に限られるものではない。
【０２５１】
入口電極７０２は、イオンビーム５０が通過する隙間７１２を挟んでＸ方向において相対向して配置された一対の電極７０２ａ、７０２ｂを有している。中間電極７０４は、イオンビーム５０が通過する隙間７１４を挟んでＸ方向において相対向して配置された一対の電極７０４ａ、７０４ｂを有している。出口電極７０６は、イオンビーム５０が通過する隙間７１６を挟んでＸ方向において相対向して配置された一対の電極７０６ａ、７０６ｂを有している。各隙間７１２、７１４、７１６のＸ方向の寸法は、通過させるイオンビーム５０のＸ方向の寸法ＷX に応じて決めれば良く、例えば、５０ｍｍ〜１００ｍｍ程度である。但しこの寸法に限られるものではない。
【０２５２】
電極７０２ａと７０２ｂとは、図示しない導線等の導通手段によって、互いに電気的に導通していて同電位にある。電極７０４ａと７０４ｂも同様である。電極７０６ａと７０６ｂも同様である。
【０２５３】
中間電極７０４は、イオンビーム５０の進行方向Ｚの上流側および下流側の面に、Ｙ方向において弧状に湾曲した凸表面７２０、７２２をそれぞれ有している。両凸表面７２０、７２２は、この例では、Ｘ方向においては湾曲していない。入口電極７０２および出口電極７０６は、この中間電極７０４の凸表面７２０、７２２に対向する面に、当該凸表面７２０、７２２にそれぞれ沿う（より具体的には等間隔で沿う）凹表面７１８、７２４をそれぞれ有している。従って、上記隙間７０８、７１０も、Ｙ方向において弧状に湾曲しているけれども、Ｘ方向においては湾曲していない。
【０２５４】
入口電極７０２と出口電極７０６とは、例えば導線７３０のような導通手段で互いに電気的に接続されており、互いに同電位に保たれる。両電極７０２、７０６は、この例では接地電位に保たれる。そのようにすると、この軌道制御レンズ７００ａからイオンビーム５０の進行方向Ｚの上流側および下流側へ電界がはみ出すのを防止することができるので、当該電界がはみ出すことによってイオンビーム５０等へ悪影響が及ぶのを防止することができる。
【０２５５】
中間電極７０４は、入口電極７０２および出口電極７０６とは異なる電位であって、当該軌道制御レンズ７００ａから導出されるイオンビーム５０のＹ方向における軌道状態を所望のものにする電位に保たれる。この軌道状態の例を、後で図４２〜図４５を参照して説明する。入口電極７０２および出口電極７０６と中間電極７０４との間に、中間電極７０４を上記電位に保つ電圧可変の直流電源７３２が接続されている。直流電源７３２の向きは、図４１に示す例では中間電極７０４側を負極にしているが、これとは逆にする場合もある。
【０２５６】
この軌道制御レンズ７００ａは、入口電極７０２および出口電極７０６は互いに同電位に保たれ、中間電極７０４は入口電極７０２および出口電極７０６とは互いに異なる電位に保たれるので、ユニポテンシャルレンズの働きをする。従ってこのような軌道制御レンズ７００ａを備えることによって、イオンビーム５０のエネルギーを変えることなく、イオンビーム５０のＹ方向における軌道状態を所望のものにすることができる。その例を以下に説明する。
【０２５７】
図４２は、中間電極７０４を入口電極７０２および出口電極７０６よりも低い電位に保ったときの、より具体的には入口電極７０２および出口電極７０６を０Ｖに保ち、中間電極７０４に−１５，０００Ｖを印加したときの、上記軌道制御レンズ７００ａのＸ方向の中央部（即ちＸ＝０の座標）でのＹＺ平面上における上記電極間の隙間７０８、７１０付近の等電位線７２８の分布の一例を示すものである。凸レンズ状に湾曲した等電位線７２８が形成されている。
【０２５８】
上記のような等電位線７２８の分布を持つ軌道制御レンズ７００ａにイオンビーム５０を構成するイオンが入射すると、Ｙ方向に集束効果が生じる。これによって例えば、発散する入射イオンビーム５０を平行ビーム化して導出することができる。平行な入射イオンビーム５０を集束ビーム化して導出することもできる。中間電極７０４の負電位を更に強くすれば、発散する入射イオンビーム５０を集束ビーム化して導出することもできる。また、中間電極７０４の極性を上記とは反転させて正電位にすれば、Ｙ方向においてイオンビーム５０を発散させることもできる。
【０２５９】
上記と同様に入口電極７０２および出口電極７０６に０Ｖ、中間電極７０４に−１５，０００Ｖの電圧を印加して、エネルギー１５ｋｅＶ、１価のヒ素（Ａs ）イオン（原子量７５ＡＭＵ）から成るイオンビーム５０を軌道制御レンズ７００ａに入射した場合の例を図４３、図４４に示す。両図４３、４４の隙間７０８、７１０付近には、図示していないけれども、図４２に示したのと同様の等電位線が形成されている。なお、図４３〜図４５、図４７は、図４２と同様、Ｘ＝０の座標でのＹＺ平面上におけるものである。
【０２６０】
図４３は、Ｙ方向において発散する入射イオンビーム５０を平行ビーム化して導出している例を示す。入射イオンビーム５０の発散角は、この例では、±１度〜±９度（Ｙ方向の中央部が±１度、そこから上下にずれるに従い１度ずつ増やしている）である。この明細書において平行ビームとは、この図４３に示すように、Ｙ方向の異なった位置からそれぞれ導出されるイオンビーム５０の軌道が（進行方向が）、互いに実質的に平行であるイオンビームのことを言う。この例ではイオンビーム５０全体の進行方向であるＺ方向にも平行である。
【０２６１】
図４４は、Ｙ方向において平行な（即ち発散角が０度の。以下同様）入射イオンビーム５０を集束ビーム化して導出している例を示す。イオンビーム５０は空間電荷効果によって発散する性質を有しているので、特に低エネルギー、大ビーム電流のイオンビーム５０はその性質が強いので、軌道制御レンズ７００ａからこの例のように集束するイオンビーム５０を取り出して、軌道制御レンズ７００ａから基板６０間での空間電荷効果による発散とバランス（相殺）させることによって、基板６０に入射する際のイオンビーム５０を実質的に平行ビーム化することもできる。
【０２６２】
図４５は、入口電極７０２および出口電極７０６に０Ｖ、中間電極７０４に＋１０，０００Ｖの電圧を印加して、上記と同様にエネルギー１５ｋｅＶ、１価のヒ素イオンから成り、Ｙ方向において平行な入射イオンビーム５０を発散ビーム化して導出している例を示す。この軌道制御レンズ７００ａの下流側にビーム集束手段を設けて、前者による発散と後者による集束とを組み合わせて、イオンビーム５０を平行化することができる。そのようにすれば、イオンビーム５０のＹ方向の寸法ＷY をより大きくすることができる。
【０２６３】
上記のような軌道制御レンズ７００ａを備えることによって、イオンビーム５０のエネルギーを変えることなく、イオンビーム５０のＹ方向における軌道状態を所望のものにすることができる。例えば、イオンビーム５０を平行ビーム化して、平行性の高いイオンビーム５０を導出することができる。従って、例えば平行ビーム化する際にイオンビーム５０のエネルギーを変えたくない場合等に好適である。
【０２６４】
軌道制御レンズ７００ａから導出するイオンビーム５０を平行ビーム化することによって、例えば、基板６０の広い領域（例えば実質的に全面）に均一性の良いイオン注入を行うことができる。また、基板６０の表面の微細構造部に、イオンビーム５０が入射しない陰の部分が生じるのを防止することができる。
【０２６５】
しかも、軌道制御レンズ７００ａを構成する中間電極７０４が上記のようにＹ方向において湾曲した凸表面７２０、７２２を有しており、かつ入口電極７０２および出口電極７０６がそれに沿う凹表面７１８、７２４を有しているので、各電極間の隙間７０８、７１０における電界分布のＹ方向における均一性が非常に良くなる（図４２参照）。その結果、Ｙ方向の寸法が大きい場合でも、イオンビーム５０のＹ方向における軌道状態を、均一性良く所望のものにすることができる。従って、リボン状のイオンビーム５０を用いる場合に特に好適である。仮に、入口電極７０２および出口電極７０６の表面７１８、７２４が平面であったり、中間電極７０４の表面７２０、７２２が平面であったりすると、隙間７０８、７１０における複数の等電位線７２８の間隔に、Ｙ方向において広狭の不均一が生じるので、隙間７０８、７１０における電界分布のＹ方向における均一性は低下する。  
【０２６６】
図４６は、軌道制御レンズの他の例を電源と共に示す斜視図である。このような軌道制御レンズ７００ｂを上記軌道制御レンズ７００ａの代わりに設けても良い。なお、図４１等に示した軌道制御レンズ７００ａと同一または相当する部分には同一符号を付しており、以下においては上記軌道制御レンズ７００ａとの相違点を主体に説明する。
【０２６７】
この軌道制御レンズ７００ｂを構成する中間電極７０４は、イオンビーム５０の進行方向Ｚの上流側および下流側の面に、Ｙ方向において弧状に湾曲した凹表面７２１、７２３をそれぞれ有している。両凹表面７２１、７２３は、この例では、Ｘ方向においては湾曲していない。入口電極７０２および出口電極７０６は、この中間電極７０４の凹表面７２１、７２３に対応する面に、当該凹表面７２１、７２３にそれぞれ沿う（より具体的には等間隔で沿う）凸表面７１９、７２５をそれぞれ有している。従って、上記隙間７０８、７１０も、Ｙ方向において弧状に湾曲しているけれども、Ｘ方向においては湾曲していない。
【０２６８】
中間電極７０４は、入口電極７０２および出口電極７０６とは異なる電位であって、当該軌道制御レンズ７００ｂから導出されるイオンビーム５０のＹ方向における軌道状態を所望のものにする電位に保たれる。この軌道状態の例を、後で図４７を参照して説明する。入口電極７０２および出口電極７０６と中間電極７０４との間に、中間電極７０４を上記電位に保つ電圧可変の直流電源７３２が接続されている。直流電源７３２の向きは、図４６に示す例では中間電極７０４側を正極にしているが、これとは逆にする場合もある。  
【０２６９】
この軌道制御レンズ７００ｂの隙間７０８、７１０付近には、図４２に示した例とは反対の凹レンズ状に湾曲した等電位線が形成される。
【０２７０】
この軌道制御レンズ７００ｂも、入口電極７０２および出口電極７０６は互いに同電位に保たれ、中間電極７０４は入口電極７０２および出口電極７０６とは互いに異なる電位に保たれるので、ユニポテンシャルレンズの働きをする。従ってこのような軌道制御レンズ７００ｂを備えることによって、イオンビーム５０のエネルギーを変えることなく、イオンビーム５０のＹ方向における軌道状態を所望のものにすることができる。
【０２７１】
即ち、この軌道制御レンズ７００ｂにイオンが入射すると、Ｙ方向に集束効果が生じる。これによって例えば、図４７に示すように、発散する入射イオンビーム５０を平行ビーム化して導出することができる。この図４７は、中間電極７０４を入口電極７０２および出口電極７０６よりも高い電位に保ったときの、より具体的には入口電極７０２および出口電極７０６を０Ｖに保ち、中間電極７０４に＋１５，０００Ｖを印加したときの例である。入射イオンビーム５０は、エネルギー１５ｋｅＶ、１価のヒ素イオンから成り、その発散角は±１度〜±９度である。
【０２７２】
それ以外に、この軌道制御レンズ７００ｂは、平行な入射イオンビーム５０を集束ビーム化して導出することもできる。中間電極７０４の正電位を更に強くすれば、発散する入射イオンビーム５０を集束ビーム化して導出することもできる。また、中間電極７０４の極性を上記とは反転させて負電位にすれば、Ｙ方向においてイオンビーム５０を発散させることもできる。
【０２７３】
この軌道制御レンズ７００ｂにおける上記以外の作用効果は、前述した軌道制御レンズ７００ａの場合と同様であるので、ここでは重複説明を省略する。
【０２７４】
（６）均一化レンズ７５０について
上記軌道制御レンズ７００ａ、７００ｂの代わりに、図４８、図４９に示す例のような均一化レンズ７５０を設けても良い。この均一化レンズ７５０は、電界レンズの範疇に属する。
【０２７５】
この均一化レンズ７５０は、分析電磁石２００と加減速器４００との間に設ける。より具体的には、分析スリット７０と加減速器４００との間に設けても良いし、分析電磁石２００と分析スリット７０との間に（上記焦点補正レンズ６１０を設ける場合は、例えば、焦点補正レンズ６１０と分析スリット７０との間に）設けても良い。
【０２７６】
この均一化レンズ７５０は、イオンビーム５０が通過する隙間を挟んでＸ方向において相対向して配置されていて互いに電気的に導通している電極７５２の対（電極対）をＹ方向に複数対有していて、イオンビーム５０のＹ方向における複数箇所の軌道を静電界によってＹ方向に曲げて、上記注入位置でのイオンビーム５０のＹ方向におけるビーム電流密度分布を均一化するものである。
【０２７７】
より具体的には、この均一化レンズ７５０は、イオンビーム５０をＸ方向において挟んで相対向する電極７５２の対（電極対）であって、Ｙ方向に多段に配置された複数の（例えば１０対の）電極対を有している。各電極７５２は、図示例では相対向する先端付近が半円筒状または半円柱状をしているが、平板電極（平行平板電極）でも良い。相対向して対を成す二つの電極７５２間は、図４９に示すように、電気的に並列接続されていて、電気的に導通している。なお、図４９ではこの並列接続のための線がイオンビーム５０を横切っているように見えるかも知れないが、これは図示を簡略化したためであり、実際は上記線がイオンビーム５０が横切ることはない。
【０２７８】
上記各段の電極対と基準電位部（例えば接地電位部）との間に、互いに独立した直流電圧をそれぞれ印加する均一化レンズ電源の一例として、この例では、各段の電極対ごとに独立した電圧可変の均一化レンズ電源７５４を設けている。即ち、電極対の数だけ均一化レンズ電源７５４を設けている。但し、そのようにせずに、複数の電源を一つにまとめる等して、一つの均一化レンズ電源を用いて、各電極対に印加する直流電圧を互いに独立して制御することができるようにしても良い。
【０２７９】
各段の電極対に印加する直流電圧は、正電圧よりも負電圧が好ましい。負電圧にすると、イオンビーム５０と共にその周辺に存在するプラズマ中の電子が電極７５２に引き込まれるのを防止することができる。上記電子を引き込むと、空間電荷効果によるイオンビーム５０の発散が大きくなるけれども、これを防止することができる。
【０２８０】
各段の電極対に印加する直流電圧を調整することによって、イオンビーム５０の経路にＹ方向に電界ＥY を生じさせて（図４９中の電界ＥY はその一例を示す）、この電界ＥY の強さに応じて、イオンビーム５０を構成するイオンをＹ方向に曲げることができる。
【０２８１】
従って、上記均一化レンズ７５０によって、イオンビーム５０のＹ方向における複数箇所の軌道を静電界によってＹ方向に曲げて、上記注入位置でのイオンビーム５０のＹ方向におけるビーム電流密度分布を均一化することができる。その結果、基板６０に対するイオン注入の均一性をより高めることができる。この効果は、基板６０ひいてはイオンビーム５０のＹ方向の寸法が大きい場合により顕著になる。
【０２８２】
上記注入位置でのイオンビーム５０のＹ方向におけるビーム電流密度分布を測定するビーム測定器８０および均一化制御装置９０を設けておいて（図１参照）、これらを用いて次のような制御を行うようにしても良い。
【０２８３】
ビーム測定器８０は、この例では、イオンビーム５０のビーム電流を測定する多数の測定器（例えばファラデーカップ）をＹ方向に並設して成る多点ビーム測定器であるが、一つの測定器を移動機構によってＹ方向に移動させる構造のものでも良い。このビーム測定器８０から上記ビーム電流密度分布を表す測定情報Ｄ1 が出力され、それが均一化制御装置９０に供給される。この測定情報Ｄ1 は、複数ｎ1 個（ｎ1 はファラデーカップの数と同数）の測定情報から成る。
【０２８４】
均一化制御装置９０は、ビーム測定器８０からの測定情報Ｄ1 に基づいて、複数ｎ2 個（ｎ2 は電極対の数と同数）の制御信号Ｓ2 を各均一化レンズ電源７５４に与えて各均一化レンズ電源７５４をそれぞれ制御することによって、上記ビーム電流密度分布の均一性向上制御を行う。より具体的には、均一化制御装置９０は、ビーム電流密度が他よりも低い低電流密度領域がある場合は、当該低電流密度領域に対応する均一化レンズ７５０中の領域にその隣から電界ＥY が向くように、前記低電流密度領域に対応する前記電極対に印加する電圧を下げ、逆の場合は逆にして（即ち、電圧を上げて、上記電界ＥY が小さくなる、または逆向きになるようにして）、上記注入位置でのイオンビーム５０のＹ方向におけるビーム電流密度分布を均一化する制御を行う。
【０２８５】
均一化レンズ７００を構成する電極７５２の上流側および下流側には、図４８に示す例のように、遮蔽板７５６、７５８を設けておいても良い。両遮蔽板７５６、７５８は、それぞれ、Ｙ方向において上記複数段に配置された電極７５２の全体をカバーする長さを有しており、かつ電気的に接地されている。この遮蔽板７５６、７５８を設けておくと、電極７５２から電界が均一化レンズ７５０の上流側および下流側に漏れ出すのを防止することができる。その結果、均一化レンズ７５０の上流側付近および下流側付近においてイオンビーム５０に不所望な電界が作用して、イオンビーム５０が不所望に曲げられるのを防止することができる。
【０２８６】
（７）偏向電磁石８００について
上記軌道制御レンズ７００ａ、７００ｂ、均一化レンズ７５０の代わりに、図５０、図５３に示す例のような偏向電磁石８００を設けても良い。この偏向電磁石８００は、磁界レンズの一種であると言うこともできる。
【０２８７】
この偏向電磁石８００は、分析電磁石２００と前記注入位置（即ち、イオンビーム５０を基板６０に入射させる位置）との間に設ける。例えば、分析電磁石２００と加減速器４００との間に設ける。より具体的には、分析スリット７０と加減速器４００との間に設けても良いし、分析電磁石２００と分析スリット７０との間に（上記焦点補正レンズ６１０を設ける場合は、例えば、焦点補正レンズ６１０と分析スリット７０との間に）設けても良い。
【０２８８】
図５０は、偏向電磁石の一例を電源と共に示す正面図である。図５１は、図５０の線Ｍ−Ｍに沿う側面図であり、発散ビームを平行ビーム化する場合の例を示す。
【０２８９】
この偏向電磁石８００は、上記リボン状のイオンビーム５０が入射され、当該イオンビーム５０の通り道であるビーム経路８０２に、Ｘ方向に沿う磁界Ｂ1 、Ｂ2 を発生させるものである。この偏向電磁石８００は、ビーム経路８０２を挟んでＸ方向において相対向しておりかつイオンビーム５０のＹ方向の一方側（この実施形態では上側）のほぼ半分以上（換言すれば実質的に半分以上）をカバーする一対の磁極８１２を有する第１磁極対８１０と、ビーム経路８０２を挟んでＸ方向において相対向しておりかつイオンビーム５０のＹ方向の他方側（この実施形態では下側）のほぼ半分以上（換言すれば実質的に半分以上）をカバーする一対の磁極８２２を有する第２磁極対８２０と、第１磁極対８１０間のギャップ８１６と第２磁極対８２０間のギャップ８２６とに互いに逆向きの磁界Ｂ1 、Ｂ2 を発生させるコイル８３４〜８３７とを備えている。
【０２９０】
第１磁極対８１０間のギャップ８１６のＸ方向における長さ（ギャップ長。以下同様）Ｇ1 は、Ｙ方向において実質的に一定である。第２磁極対８２０間のギャップ長Ｇ2 も、Ｙ方向において実質的に一定である。また、ギャップ長Ｇ1 とＧ2 とは、互いに実質的に同じ長さにするのが好ましく、この例ではそのようにしている。
【０２９１】
この例では、第１磁極対８１０を構成する一対の磁極８１２にコイル８３４、８３５がそれぞれ巻かれている。両コイル８３４、８３５は、互いに直列接続されて直流電源８４０に接続されており、この直流電源８４０によって励磁されて、例えば図５０中に示すようにＸ方向において右向きの磁界Ｂ1 を発生させる。
【０２９２】
第２磁極対８２０を構成する一対の磁極８２２にコイル８３６、８３７がそれぞれ巻かれている。両コイル８３６、８３７は、互いに直列接続されて直流電源８４２に接続されており、この直流電源８４２によって、コイル８３４、８３５とは逆向きの励磁電流が流されて、例えば図５０中に示すようにＸ方向において左向きの磁界Ｂ2 を発生させる。
【０２９３】
もっとも、コイルの巻き方、数、コイル用の直流電源等は、この例のものに限られない。例えば、コイル８３４〜８３７を全て直列接続して、一つの直流電源によって励磁しても良い。また、左右どちらか一方の磁極８１２および左右どちらか一方の磁極８２２にのみコイルを巻いていても良い。後述するヨーク８３０、８３２の両方または一方の中間部にコイルを巻いていても良い。いずれにしても、互いに逆向きの磁界Ｂ1 、Ｂ2 を発生させる。図５３〜図５５に示す例においても同様である。
【０２９４】
この偏向電磁石８００では、図５１に示すように、第１磁極対８１０および第２磁極対８２０を構成する各磁極８１２、８２２のイオンビーム進行方向Ｚにおける長さＬ6 およびＬ7 を、それぞれ、Ｙ方向においてビーム経路８０２の中心８０４から外側（上下）に離れるに従って大きくしている。従って、各磁極８１２、８２２の側面形状は、Ｙ方向の外側が広い三角形または楔形に近い形状をしている。各磁極８１２と各磁極８２２とは、ビーム経路８０２のＹ方向における中心８０４を通りかつＸＺ平面に平行な対称面８０６に関して、Ｙ方向において実質的に面対称の形状にするのが好ましく、この例ではそのようにしている。
【０２９５】
また、この偏向電磁石８００を、発散イオンビーム５０を平行化することに専ら用いる場合は、図５１に示す例のように、各磁極８１２、８２２の入口面８１３、８２３をイオンビーム進行方向Ｚに膨れた弧状にし、出口面８１４、８２４を直線状にするのが好ましい。そのようにすると、入口面８１３、８２３および出口面８１４、８２４に対するイオンビーム５０の入射角および出射角を、Ｙ方向のどの位置においても直角に近づけることができるので、イオンビーム５０を平行化し易い。
【０２９６】
コイル８３４〜８３７は、この例では、各磁極８１２、８２２に沿わせて巻いていて長方形から変形した形状をしているけれども、必ずしも沿わせて巻く必要はなく、例えば図５４に示す例と同様に長方形に近い形をしていても良い。各磁極８１２、８２２の形状が重要だからである。
【０２９７】
この偏向電磁石８００は、第１磁極対８１０間のギャップ８１６と第２磁極対８２０間のギャップ８２６とに上記のような互いに逆向きの磁界Ｂ1 、Ｂ2 を発生させるので、ギャップ８１６、８２６を通過するイオンビーム５０がそれぞれ受けるローレンツ力Ｆ1 、Ｆ2 は、図５１中に示すように、内向きになる。従って、イオンビーム５０を絞る作用を奏する。
【０２９８】
しかも、第１磁極対８１０および第２磁極対８２０を構成する各磁極８１２、８２２のイオンビーム進行方向Ｚにおける長さＬ6 、Ｌ7 を、Ｙ方向においてビーム経路８０２の中心８０４から外側に離れるに従って大きくしているので、イオンビーム５０は、Ｙ方向においてビーム経路８０２の中心８０４から外側に離れた所ほど、長く（長い距離）磁極８１２、８２２間を通過することになって強く曲げられる。これによって、イオンビーム５０のＹ方向における軌道状態を制御することができる。
【０２９９】
例えば、Ｙ方向に着目すると、イオンビーム５０は空間電荷効果によってＹ方向に発散する性質を有しているけれども、その発散角は、一般的に、例えば図５１に示すように、Ｙ方向の中心８０４付近では小さく、中心８０４から外側に離れるに従って大きい。発散するものは、端ほど発散の程度が大きいからである。
【０３００】
これに対して、各磁極８１２、８２２のイオンビーム進行方向Ｚにおける長さＬ6 、Ｌ7 を上記のように変化させておくことによって、中心８０４から外側に離れた所ほどイオンビーム５０を強く曲げることができるので、イオンビーム５０の上記発散をうまく補償（キャンセル）して平行化することができる。即ち、Ｙ方向において発散するイオンビーム５０を実質的に平行ビーム化して導出することができる。
【０３０１】
各磁極８１２、８２２のイオンビーム進行方向Ｚにおける長さＬ6 、Ｌ7 をどの程度変化させるかは、入射させるイオンビーム５０の発散の程度等に応じて決めれば良い。即ち、発散の大きいイオンビーム５０を扱う場合は長さＬ6 、Ｌ7 の変化を大きくすれば良く、発散の小さいイオンビーム５０を扱う場合は長さＬ6 、Ｌ7 の変化を小さくすれば良い。
【０３０２】
この偏向電磁石８００に、Ｙ方向において実質的に平行なイオンビーム５０を入射させて、Ｙ方向において集束するイオンビーム５０を導出することもできる。イオンビーム５０は空間電荷効果によって発散する性質を有しているので、特に低エネルギー、大ビーム電流のイオンビーム５０はその性質が強いので、例えば、偏向電磁石８００から集束するイオンビーム５０を取り出して、偏向電磁石８００から基板６０までの間での空間電荷効果による発散とバランス（相殺）させることによって、基板６０に入射する際のイオンビーム５０を実質的に平行ビーム化することもできる。
【０３０３】
上記直流電源８４０、８４２を逆向きに接続すること等によって、各コイル８３４〜８３７に流す電流を上記例の場合とは逆向きにして、図５２に示す例のように、磁界Ｂ1 、Ｂ2 の向きを図５０および図５１の例の場合と逆にしても良い。但し、磁界Ｂ1 とＢ2 との向きが互いに逆向きであることに変わりはない。
【０３０４】
この図５２の例の場合は、ギャップ８１６、８２６を通過するイオンビーム５０がそれぞれ受けるローレンツ力Ｆ1 、Ｆ2 は、外向きになる。従って、イオンビーム５０を広げる作用を奏する。この例の場合も、イオンビーム５０は、Ｙ方向においてビーム経路８０２の中心８０４から外側に離れた所ほど、長く（長い距離）磁極８１２、８２２間を通過することになって、強く曲げられる。これによって、イオンビーム５０のＹ方向における軌道状態を制御することができる。
【０３０５】
例えば、Ｙ方向に着目すると、イオンビーム５０が例えば他の機器を通過することによってＹ方向において集束している（絞られている）場合、その集束角は、一般的に、例えば図５２に示すように、Ｙ方向の中心８０４付近では小さく、中心８０４から外側に離れるに従って大きい。集束するものは、端ほど集束の程度が大きいからである。
【０３０６】
これに対して、各磁極８１２、８２２のイオンビーム進行方向Ｚにおける長さＬ6 、Ｌ7 を上記のように変化させておくことによって、中心８０４から外側に離れた所ほどイオンビーム５０を強く曲げることができるので、イオンビーム５０の上記集束をうまく補償（キャンセル）して平行化することができる。即ち、Ｙ方向において集束するイオンビーム５０を実質的に平行ビーム化して導出することができる。
【０３０７】
各磁極８１２、８２２のイオンビーム進行方向Ｚにおける長さＬ6 、Ｌ7 をどの程度変化させるかは、入射させるイオンビーム５０の集束の程度等に応じて決めれば良い。即ち、集束の大きいイオンビーム５０を扱う場合は長さＬ6 、Ｌ7 の変化を大きくすれば良く、集束の小さいイオンビーム５０を扱う場合は長さＬ6 、Ｌ7 の変化を小さくすれば良い。
【０３０８】
この偏向電磁石８００に、Ｙ方向において実質的に平行なイオンビーム５０を入射させて、Ｙ方向において発散するイオンビーム５０を導出することもできる。例えばこの偏向電磁石８００の下流側にビーム集束器を設けて、前者による発散と後者による集束とを組み合わせて、イオンビーム５０を平行化することができる。そのようにすれば、イオンビーム５０のＹ方向の寸法ＷY をより大きくすることができる。
【０３０９】
この偏向電磁石８００は、上記いずれの例の場合も、静電界を用いる場合に比べて、Ｘ方向において不所望なレンズ作用が現れにくいという特長を有している。
【０３１０】
この偏向電磁石８００は、更に、第１磁極対８１０を構成する一方（図５０中の左側。以下同様）の磁極８１２のＸ方向における背面（即ちギャップ８１６とは反対側の面。以下同様）と、当該磁極８１２とＸ方向において同じ側にあり第２磁極対８２０を構成する一方の磁極８２２のＸ方向における背面とを磁気的に接続している第１ヨーク８３０と、第２磁極対８２０を構成する他方（図５０中の右側。以下同様）の磁極８１２のＸ方向における背面と、当該磁極８１２とＸ方向において同じ側にあり第２磁極対８２０を構成する他方の磁極８２２のＸ方向における背面とを磁気的に接続している第２ヨーク８３２とを備えている。
【０３１１】
これによって、第１磁極対８１０、第２磁極対８２０、第１ヨーク８３０および第２ヨーク８３２によって、ループ状の磁気回路が形成されて磁束がループを作るので（磁界Ｂ1 〜Ｂ4 参照）、外部への漏れ磁界を少なくすることができると共に、磁界を必要とする第１磁極対８１０間のギャップ８１６および第２磁極対８２０間のギャップ８２６において効率良く磁界Ｂ1 、Ｂ2 を発生させることができる。
【０３１２】
図５３は、偏向電磁石の他の例を電源と共に示す正面図である。図５４は、図５３の線Ｎ−Ｎに沿う側面図であり、発散ビームを平行ビーム化する場合の例を示す。図５０〜図５２に示した例と同一または相当する部分には同一符号を付し、以下においては当該例との相違点を主体に説明する。
【０３１３】
この偏向電磁石８００においては、図５４に示すように、第１磁極対８１０および第２磁極対８２０を構成する各磁極８１２、８２２のイオンビーム進行方向Ｚにおける長さＬ6 およびＬ7 を、それぞれ、Ｙ方向において実質的に一定にしている。また、長さＬ6 とＬ7 とは、互いに実質的に同じにするのが好ましく、この例ではそのようにしている。
【０３１４】
その代わりに、図５３に示すように、第１磁極対８１０間のギャップ長Ｇ1 および第２磁極対８２０間のギャップ長Ｇ2 を、それぞれ、Ｙ方向においてビーム経路８０２の中心８０４から外側（上下）に離れるに従って小さくしている。第１磁極対８１０間のギャップ８１６と第２磁極対８２０間のギャップ８２６とは、ビーム経路８０２のＹ方向における中心８０４を通りかつＸＺ平面に平行な対称面８０６に関して、Ｙ方向において実質的に面対称の形状にするのが好ましく、この例ではそのようにしている。
【０３１５】
Ｙ方向においてギャップ長Ｇ1 、Ｇ2 を上記のように変化させておくと、ビーム経路８０２の中心８０４に近い所では磁束密度が小さく、中心８０４から外側に離れるに従って磁束密度は大きくなるので、イオンビーム５０は、Ｙ方向においてビーム経路８０２の中心８０４から外側に離れた所ほど強く曲げられる。これによって、先の例の場合と同様に、イオンビーム５０のＹ方向における軌道状態を制御することができる。
【０３１６】
例えば、図５４に示す例のように、発散する入射イオンビーム５０を実質的に平行ビーム化して導出することができる。この図５４は図５１に対応している。この偏向電磁石８００に、Ｙ方向において実質的に平行なイオンビーム５０を入射させて、Ｙ方向において集束するイオンビーム５０を導出することもできる。そのようにする目的効果は、前述のとおりである。
【０３１７】
各コイル８３４〜８３７に流す電流を上記例の場合とは逆向きにして、図５５に示す例のように、磁界Ｂ1 、Ｂ2 の向きを図５４の例の場合と逆にしても良い。但し、磁界Ｂ1 とＢ2 とが互いに逆向きであることに変わりはない。この図５５は、図５２に対応している。
【０３１８】
この図５５の例の場合は、Ｙ方向において集束する入射イオンビーム５０を実質的に平行ビーム化して導出することができる。この偏向電磁石８００に、Ｙ方向において実質的に平行なイオンビーム５０を入射させて、Ｙ方向において発散するイオンビーム５０を導出することもできる。そのようにする目的効果は前述のとおりである。
【０３１９】
Ｙ方向においてギャップ長Ｇ1 、Ｇ2 をどの程度変化させるかは、入射させるイオンビームの発散（または集束）の程度等に応じて決めれば良い。即ち、発散（または集束）の大きいイオンビーム５０を扱う場合はギャップ長Ｇ1 、Ｇ2 の変化を大きくすれば良く、発散（または集束）の小さいイオンビーム５０を扱う場合はギャップ長Ｇ1 、Ｇ2 の変化を小さくすれば良い。
【０３２０】
図１に示したイオン注入装置に上記のような偏向電磁石８００を設けることによって、前述したような作用によって、基板６０に入射する時のイオンビーム５０のＹ方向における平行度を高めることができる。その結果、基板６０に対して均一性の良いイオン注入を行うことができる。
【０３２１】
電界レンズのようにイオンビームを加減速して軌道を変更する場合は、加減速したエネルギー分だけ入射イオンビームのエネルギーとは異なるエネルギーの粒子（例えば中性粒子）が発生してそれが基板６０に入射する可能性がある（これをエネルギーコンタミネーションと言う）のに対して、上記偏向電磁石８００は、磁界によってイオンビームの軌道を曲げるものであって、電界レンズのようにイオンビームを加減速して軌道を変更するものではないので、エネルギーコンタミネーションを発生させることがない。従って、偏向電磁石８００を、加減速器４００と前記注入位置との間に設けても良い。基板６０に近づけて配置しても良い。即ち、上記偏向電磁石８００によれば、エネルギーコンタミネーションを発生させないので、基板６０の近くでイオンビーム５０の平行度を高めることができる。従って、基板６０に入射する際のイオンビーム５０の平行度をより確実に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０３２２】
【図１】この発明に係るイオン注入装置の一実施形態を示す概略平面図である。
【図２】リボン状のイオンビームの一例を部分的に示す概略斜視図である。
【図３】イオンビームと基板のＹ方向における寸法の関係の例を示す図である。
【図４】図１に示した分析電磁石の一例を示す平面図である。
【図５】図４の線Ａ−Ａに沿う断面図である。
【図６】図４に示した分析電磁石を、真空容器を除いて示す斜視図である。
【図７】図４に示した分析電磁石のコイルを示す斜視図である。
【図８】図７に示した第１内側コイルおよび第２内側コイルを示す斜視図である。
【図９】図７中の線Ｄ−Ｄに沿って、第１内側コイルおよび第１外側コイルの断面を拡大して示す概略図である。
【図１０】図９に示した第１内側コイルおよび一番上の第１外側コイルを分解して示す断面図である。
【図１１】図１０に示した導体シートが巻かれている様子を示す概略平面図である。
【図１２】図８に示した第１内側コイルを示す斜視図である。
【図１３】図４に示した分析電磁石のコイル用の電源構成の一例を示す図である。
【図１４】図７に示した第１内側コイルおよび第１外側コイル等の元になる積層コイルの一例を示す斜視図である。
【図１５】図１４中の線Ｆ−Ｆに沿って、内側コイルおよび外側コイルの断面を分解して示す図である。
【図１６】型を用いてプリプレグシートを巻く様子の一例を示す平面図である。
【図１７】型を用いて絶縁シートおよび導体シートを巻く様子の一例を示す平面図である。
【図１８】型を用いて巻いた後の積層コイルの一例を示す平面図である。
【図１９】第１内側コイルおよび第１外側コイルに冷却板を取り付けた一例を示す断面図である。
【図２０】分析電磁石から出射した直後の、正常な形態を有するイオンビームの例を示す図である。
【図２１】分析電磁石から出射した直後の、歪んだ形態を有するイオンビームの一例を示す図である。
【図２２】分析電磁石のコイルの他の例を示す斜視図である。
【図２３】図２２中の線Ｊ−Ｊに沿って、コイルの断面を分解して示す図である。
【図２４】分析電磁石の他の例を示す断面図であり、図５に相当している。
【図２５】分析電磁石の更に他の例を示す断面図であり、図５に相当している。
【図２６】分析電磁石の更に他の例を示す断面図であり、図５に相当している。
【図２７】図１に示した分析スリットの一例を示す正面図である。
【図２８】図１に示した焦点補正レンズ周りの一例を示す図である。
【図２９】焦点補正レンズの一例を示す斜視図である。
【図３０】分析電磁石の上流側に設けられた焦点補正レンズによってイオンビームの焦点位置を補正した例を示す図である。
【図３１】分析電磁石の下流側に設けられた焦点補正レンズによってイオンビームの焦点位置を補正した例を示す図である。
【図３２】分析電磁石の上流側および下流側に設けられた焦点補正レンズによってイオンビームの焦点位置を補正した例を示す図である。
【図３３】イオンビームの空間電荷が完全に中和されている場合の、分析電磁石出口から６４０ｍｍの位置でのビーム電流分布の一例を示す概略図である。
【図３４】イオンビームの空間電荷が完全に中和されていない場合の、分析電磁石出口から６４０ｍｍの位置でのビーム電流分布の一例を示す概略図である。
【図３５】イオンビームの空間電荷が完全に中和されていないときに、上流側の焦点補正レンズによってイオンビームの焦点位置補正を行った場合の、分析電磁石出口から６４０ｍｍの位置でのビーム電流分布の一例を示す概略図である。
【図３６】焦点補正レンズの中間電極に印加する直流電圧と第１のビーム電流測定器で測定されるビーム電流との関係の一例を示す概略図である。
【図３７】焦点補正レンズの中間電極に印加する直流電圧と第１のビーム電流測定器で測定されるビーム電流との関係の他の例を示す概略図である。
【図３８】分析スリットに流れるビーム電流を測定する第２のビーム電流測定器周りの一例を部分的に示す図である。
【図３９】焦点補正レンズの中間電極に印加する直流電圧と第２のビーム電流測定器で測定されるビーム電流との関係の一例を示す概略図である。
【図４０】図１に示した加減速器の一例を示す横断面図である。
【図４１】図１に示した軌道制御レンズを拡大して電源と共に示す斜視図である。
【図４２】図４１に示す軌道制御レンズの電極間の等電位線の分布の一例を示す図である。
【図４３】図４１に示す軌道制御レンズにおいて、Ｙ方向において発散する入射イオンビームを平行ビーム化して導出している例を示す図である。
【図４４】図４１に示す軌道制御レンズにおいて、Ｙ方向において平行な入射イオンビームを集束ビーム化して導出している例を示す図である。
【図４５】図４１に示す軌道制御レンズにおいて、Ｙ方向において平行な入射イオンビームを発散ビーム化して導出している例を示す図である。
【図４６】軌道制御レンズの他の例を電源と共に示す斜視図である。
【図４７】図４６に示す軌道制御レンズにおいて、Ｙ方向において発散する入射イオンビームを平行ビーム化して導出している例を示す図である。
【図４８】均一化レンズの一例を示す平面図である。
【図４９】図４８に示す均一化レンズをイオンビーム進行方向に見て、電源の一例と共に示す図である。
【図５０】偏向電磁石の一例を電源と共に示す正面図である。
【図５１】図５０の線Ｍ−Ｍに沿う側面図であり、発散ビームを平行ビーム化する場合の例を示す。
【図５２】図５０の線Ｍ−Ｍに沿う側面図であり、集束ビームを平行ビーム化する場合の例を示す。
【図５３】偏向電磁石の他の例を電源と共に示す正面図である。
【図５４】図５３の線Ｎ−Ｎに沿う側面図であり、発散ビームを平行ビーム化する場合の例を示す。
【図５５】図５３の線Ｎ−Ｎに沿う側面図であり、集束ビームを平行ビーム化する場合の例を示す。
【図５６】従来の分析電磁石の一例を示す斜視図であり、コイルの形状を分かりやすくするためにヨークは二点鎖線で示している。
【符号の説明】
【０３２３】
５０  イオンビーム
５６  焦点
６０  基板
７０  分析スリット
１００  イオン源
２００  分析電磁石
２０６  第１内側コイル
２０８  本体部
２１０  渡り部
２１２  第２内側コイル
２１４  本体部
２１６  渡り部
２１８  第１外側コイル
２２０  本体部
２２２  渡り部
２２４  第２外側コイル
２２６  本体部
２２８  渡り部
２３０  ヨーク
２３２  磁極
２６１〜２６３  積層絶縁体
２６６、２６７  絶縁シート
２６８、２６９  導体シート
２７２〜２８１  切欠き部
２８２  縦部
２８４  横部
２９０  積層コイル
３２０  コイル
３２６  第１コイル
３２８  第２コイル
３３０  内側コイル
５００  基板駆動装置
６００  焦点補正レンズ
６０２  入口電極
６０４  中間電極
６０６  出口電極
６１０  焦点補正レンズ
６１２  入口電極
６１４  中間電極
６１６  出口電極
７００ａ、７００ｂ  軌道制御レンズ
７０２  入口電極
７０４  中間電極
７０６  出口電極
７５０  均一化レンズ
７５２  電極
８００  偏向電磁石
８１０  第１磁極対
８１２  磁極
８１６  ギャップ
８２０  第２磁極対
８２２  磁極
８２６  ギャップ
８３４〜８３７  コイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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