JP2002110080A - イオン注入装置、その導波管、質量分析装置及びこの装置にマイクロ波出力を配給する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】イオン注入装置、その導波管、質量分析装置及
びこの装置のビームガイドにマイクロ波出力を配給する
方法を提供すること。 【解決手段】本発明のイオン注入装置は、質量分析磁石
のビームガイド200、電界を与えるパワー源、及びマル
チ−カスプド磁界を与え、複数の磁石220を有する磁気
装置170を備える。パワー源と磁石220とは相互作用し、
通路に沿って電子サイクロトロンの共振状態を与える。
マルチ−カスプド磁界は、ＲＦ又はマイクロ波の電界と
相互作用する質量分析器の通路内で特定の磁界強さで双
極子磁界に重合される。本発明の導波管250は、質量分
析器の通路に沿って電界をビームプラズマに結合して、
それによってＥＣＲ状態を改善する。また、本発明は、
外部で発生されたプラズマを導入せずに低エネルギーの
イオンビームのために質量分析器の双極子磁界内でビー
ムプラズマの高揚を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般にイオン注入装置
に関し、より具体的にはイオンビームガイドにおいてプ
ラズマのマイクロ波励振を行う導波管に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造において、イオン注入
は、半導体に不純物を添加するのに使用される。イオン
ビーム注入機は、不純物を添加してｎ型又はｐ型の半導
体材料を製造したり又は集積回路の製造中に不活性層を
形成するためにイオンビームでシリコンウエハを処理す
るのに使用される。イオンビーム注入機は、半導体に不
純物を添加するのに使用するときは、所望の半導体材料
を製造するのに選択されたイオンの核種を注入する。ア
ンチモンや砒素や燐等のイオン源材料から発生される注
入イオンは、結果的に「ｎ型」の半導体材料のウエハを
生むことになるが、それに対して、もし「ｐ型」の半導
体材料のウエハが必要とされるならば、ボロンやガリウ
ムやインジウム等のイオン源材料で発生されたイオンが
注入される。

【０００３】一般的なイオンビーム注入機は、イオン化
可能材料から正電荷イオンを発生させるためのイオン源
を有している。発生されたイオンは、ビームに形成さ
れ、所定のビーム経路に沿って注入ステーションに導か
れる。イオンビーム注入機は、イオン源と注入ステーシ
ョンとの間に延びたビーム形成／整形構造体を含んでい
る。この構造体は、イオンビームを維持し、ビームが注
入ステーションへの途上で通る細長い内部キャビティま
たは通路の境界を定めている。イオン注入機を動作させ
るときには、この通路は、イオンが空気分子と衝突した
結果として所定のビーム経路から偏向する確率を低減す
るために排気にされなければならない。

【０００４】イオンの電荷に対する質量（例えば、電荷
対質量比）は、静電界や磁界によって軸方向と横断方向
の両方にイオンが加速される度合に影響する。従って、
望ましくない分子重量のイオンはビームから離れた位置
に偏向され、所望の材料以外の注入が回避されるので、
半導体ウエハの所望の領域や他のターゲットに到達する
ビームは非常に純度の高いものになる。望ましいまた望
ましくない電荷対質量比のイオンを選択的に分離するプ
ロセスは、質量分析として知られている。質量分析器
は、一般的に、異なった電荷対質量比のイオンを効果的
に分離するアーチ状通路において磁気偏向作用を介して
イオンビームの種々のイオンを偏向させるために、双極
子磁界をつくり出す質量分析磁石を採用している。

【０００５】深さの浅いイオン注入のためには、高電流
で低エネルギーのイオンビームが望ましい。この場合、
イオンの低減されたエネルギーは、同じ電荷を帯びたイ
オンの相互反発によってイオンビームの収束を維持する
上で幾つかの困難を生じることになる。高電流イオンビ
ームは、同様に荷電された高い濃度のイオンを有してお
り、この荷電イオンは一般的に相互反発により発散する
傾向がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】低エネルギーの高電流
イオンビームを低圧で維持するためには、プラズマはイ
オンビームを取り囲むようにつくり出される。高エネル
ギーのイオン注入ビームは、一般的に残留ガス又は背景
ガスとのビーム相互作用の副産物となっている弱いプラ
ズマを通って伝播して行く。このプラズマは、イオンビ
ームによって生じた空間電荷を中和しようとし、それに
よって、ビームを拡散しようとする横断電界を大幅に削
除する。しかし、低いイオンビームエネルギーでは、背
景ガスとのイオン化衝突の可能性は非常に低い。更に、
質量分析器の双極子磁界では、磁力線を横切るプラズマ
拡散は大幅に低減されるが、他方磁界の方向に沿った拡
散は、制約されない。結果的に、導入されたプラズマは
素早く双極子磁界の磁力線に沿って通路室の壁に反れる
ので、質量分析器における低エネルギービームの封じ込
めを改良する付加プラズマの導入は大きな無駄となって
いる。

【０００７】イオン注入装置には、低圧で作動されかつ
質量分析器のビームガイドの全長に沿って一様なビーム
封じ込めを行う高電流で低エネルギーのイオンビームで
使用するビーム封じ込め装置とその方法論に対するニー
ズがある。

【０００８】このような事情に鑑みて本発明の目的は、
イオン注入装置、その導波管、質量分析装置及びこの装
置のビームガイドにマイクロ波出力を配給する方法を提
供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は各請求項に記載の構成を有する。具体的に
は、本発明は、イオン注入の応用のために低エネルギー
で高電流のイオンビームを供給するための装置と方法と
に関わる。本発明は、補助プラズマを導入しないでイオ
ンビームの封じ込めを行い、代わりにビームガイドに背
景ガスを利用することでイオンビームと関連したビーム
プラズマを高めて適切なビーム封じ込めに必要とされる
付加電子をつくり出す。このことは、以下により詳細に
図示されかつ説明されているように、制御された状態で
ＥＣＲ状態をつくり出すために、ビームガイド通路にマ
ルチ−カスプド磁界とＲＦ又はマイクロ波のエネルギー
とを与えることで達成される。

【００１０】残留又は背景のガスとのビーム相互作用に
よってつくり出されるビームプラズマ等のプラズマを通
って伝播するイオンビームは、イオン化と電荷交換とに
よって発生された電荷がビームガイドにおいて失われて
定常平衡に達する。残っているプラズマ密度は、イオン
化衝突の確率による電荷形成と、残留空間電荷による正
電荷の反発と運動エネルギーの結果としての電子逃避と
によるビーム量からの損失との間の釣り合いから結果的
に生じる。

【００１１】外部で発生されたプラズマの導入によるプ
ラズマの高揚やビームプラズマの高揚が無ければ、非常
に低いイオンビームエネルギーでの背景ガスとのイオン
化衝突に対する確率は低い。そのようにして発生された
電子は、ビームの中心の周りとそれを通る軌道運動を行
い、クーロン衝突によって互いに相互作用を行い、結果
的に電子エネルギーの配分の熱中性子化を生みながらビ
ームの大きなポテンシャルウエルに捕獲される。残留ガ
ス分子のイオン化ポテンシャルよりも大きなエネルギー
を有する電子配分は、そのような分子をイオン化する確
率を有している。イオン化の確率は、電子エネルギーが
低減するに従って低くなる。

【００１２】低いエネルギーのビームプラズマでは、イ
オン化の大部分は、捕獲された電子によって発生され
る。これらの電子は、ビームを「ブローアップ」させる
のと同じパラメータである、中心−端縁間のビームのポ
テンシャル差からそれらのエネルギーを引き出す。かく
して、低エネルギーのイオンビームの移送は、外部で発
生されたプラズマやビームプラズマの高揚が無ければ困
難である。質量分析器は本来的に磁界を含んでいるの
で、外部で発生されたプラズマは、質量分析器のビーム
ガイドのアーチ状長さに沿って適切に拡散せず、代わり
に、磁力線の方向に沿って素早く拡散する。本発明に係
るマルチ−カスプド磁界と共に質量分析器のビームガイ
ド通路において、ＲＦ又はマイクロ波のエネルギーを使
用することで、通路におけるＥＣＲ状態の制御された創
出を通して、低圧で低エネルギーで高電流のイオンビー
ムシステムにおけるビームプラズマの高揚をもたらす。
更に、マルチ−カスプド磁界は、磁気ミラー効果を通し
てプラズマ密度を高める。

【００１３】付加プラズマは、かくしてＲＦ又はマイク
ロ波の周波数で電界によってイオンビーム空間内に発生
することができる。このようなＲＦ又はマイクロ波のエ
ネルギーは、適当な磁界がＥＣＲ状態を生む大きさで存
在しているときには、効率的にプラズマ電子に転送され
る。ＲＦ又はマイクロ波のエネルギーは、いずれかの数
の結合方法（例えば、ウィンドー、アンテナ等）を介し
てビームガイドの適当なポートにおいて通路内に導入さ
れ得よう。双極子磁界のみがＥＣＲ状態をつくり出すた
めに採用されうるが、質量分析磁石に対する双極子磁界
強度の選択は、イオン注入用に選択された粒子の運動量
によって決められる。結果的に、ＲＦ又はマイクロ波の
出力源の周波数は、双極子磁界強度に従ってＥＣＲ状態
を与えるものに調整される必要があろう。

【００１４】例えば、非常に低いエネルギーのボロンビ
ームに対しては、一般的な２．４５ＧＨｚのマイクロ波
の周波数では、双極子磁界は、十分にＥＣＲ状態より下
になっている。より低い周波数のエネルギー源（又は可
変周波数源）も利用可能ではあるが、しかし高くつく。
更に、プラズマ密度の限度は採用された周波数の平方に
比例するので、最高の利用可能な周波数を使用するのに
有利性がある。かくして、制御されたマルチ−カスプド
磁界の選択的採用を経て低エネルギーのイオンビーム応
用に高周波数のパワー源を使用できることで、より高い
プラズマ密度が得られ、またコスト削減ができる。

【００１５】本発明の一形態によると、本装置は、イオ
ンビームの経路に沿った通路の周りに取付けられた質量
分析磁石と、通路に電界を与えるようになっているＲＦ
パワー源と、通路にマルチ−カスプド磁界を与えるよう
になっている磁気装置とから構成されている。こうし
て、通路は、導波管としてまたビームガイドとしての働
きをする。本発明のもう一つ別の形態によれば、磁気装
置は、通路の少なくとも一部分に沿って取付けられた複
数の磁石から構成されており、それによって、パワー源
と磁石とは、通路の少なくとも一部分に沿って電子サイ
クロトロンの共振（ＥＣＲ）状態を与えるように協働的
に相互作用する。

【００１６】マルチ−カスプド磁界は、質量分析器の通
路の或る領域において特定された磁界強度で双極子磁界
に重ねられ、所定の低いエネルギーのイオンビームに対
して公知のＲＦ又はマイクロ波の周波数における電界と
相互に作用する。このように、質量分析器の双極子磁界
内のビームプラズマは、外部で発生されたプラズマを導
入せずに低いエネルギーのイオンビーム用に高められ
る。ＲＦ又はマイクロ波のエネルギーは、ＥＣＲ状態を
生み出す磁界の存在でプラズマ電子に効率的に転送され
る。本発明の別の形態によれば、特定のイオンビームタ
イプに対するＥＣＲ状態は、電界周波数と磁界強度の両
方に依存している。しかし、質量分析磁石の双極子磁界
は、イオンの電荷対質量比とターゲットのウエハに導か
れるビームエネルギーの大きさとの所望の選択に従って
一般に固定される。

【００１７】他のＥＣＲ状態の変数は、かくして固定さ
れ、電界のエネルギー源の周波数が決定される。本発明
に係る質量分析器の通路においてマルチ−カスプド磁界
をつくり出すことで、有利なことには、通路内の磁界強
さに渡って一部限定的な制御を行うことになり、それで
一般的な又は商業的に利用可能な周波数（例えば、２．
４５ＧＨｚ）でＲＦ又はマイクロ波のエネルギー源を使
用できるようにしている。或る適切な周波数に対してＥ
ＣＲ状態を満足するような磁界強度領域を設けることに
加えて、マルチ−カスプド磁界も、磁気ミラー効果を通
してプラズマ封じ込めを高め、それで損失を削減するこ
とでプラズマ密度を大幅に高めることになる。

【００１８】本発明のもう一つ別の形態によれば、磁気
装置は、質量分析器のビームガイドにおける通路の頂部
側と底部側に配置された横方向に伸長されかつ長手方向
に隔設され複数の磁石を含んでいる。この磁石は、隣接
した磁石上の同じ極性の磁極と反対の磁極を互いに向か
い合わせた長手方向に対向する磁極とすることができ、
それによってマルチ−カスプド磁界が通路に発生され
る。このようにして、ＥＣＲ状態は、少なくとも２つの
隣接した磁石の少なくとも２つの長手方向で向かい合っ
た磁極近くで形成されかつ特定の距離だけ頂部側と底部
側の内の一方から隔設されることになる。その結果、マ
ルチ−カスプド磁界をつくり出している磁石は、通路壁
の一つ以上から隔設されたＥＣＲ領域をつくり出すよう
に設計され、通過するイオンビームの制御された閉じ込
めや封じ込めを行う。

【００１９】本発明の更に別の形態によれば、経路に沿
ってイオンビームを発生するようになっているイオン源
と、内部通路を有した質量分析器とを含むイオン注入装
置が提供されている。質量分析器は、高周波数のパワー
源と、内部通路に取付けられた質量分析磁石と、内部通
路に取付けられた磁気装置とを有しており、そこで質量
分析器は、イオン源からイオンビームを受け取り、適切
な電荷対質量比のイオンを経路に沿ってウエハに向けて
導くようになっている。高周波数のパワー源は、内部通
路にＲＦ又はマイクロ波の電界を与えるようになってお
り、また磁気装置は、内部通路にマルチ−カスプド磁界
を与えるようになっている。磁気装置は、通路の少なく
とも一部分に沿って設けた複数の磁石からなり、それら
はマルチ−カスプド磁界を発生させる。磁界と電界とは
相互作用を行って質量分析器内に、ビームプラズマを有
利に高めるＥＣＲ状態を作り出し、それによって、イオ
ンビームの空間電荷を中和する。

【００２０】本発明の更に別の形態によれば、低エネル
ギーのイオン注入装置においてイオンビームの封じ込め
を行う方法が提供されている。本方法は、イオン源を使
用して長手方向経路に沿ってイオンビームを発生するス
テップと、内部通路を有しかつ該内部通路内に取付けら
れた質量分析磁石を有する質量分析器を用意するステッ
プと、イオン源から質量分析器内にイオンビームを受け
入れるステップとから構成されている。本方法は、更
に、適切な電荷対質量比とエネルギーを有するイオンを
質量分析器から経路に沿ってウエハに向かって導くステ
ップと、高周波数のパワー源を使用して通路に電界を発
生するステップと、通路に沿って取り付けられた磁気装
置を使用して通路の少なくとも一部分にマルチ−カスプ
ド磁界を発生するステップを含んでいる。更に、本方法
は、電界と磁界とを使用して通路の少なくとも一部分に
電子サイクロトロンの共振状態をつくり出すステップを
含んでいる。

【００２１】プラズマの高揚とその結果生じるビームの
封じ込めとは、質量分析器の通路内に電界エネルギーを
制御して与えることで、さらに補助され得る。通路にこ
の電界を発生させるために、別の導波管を使用して促す
ことができ、一貫して電界エネルギーを通路内に制御さ
れた状態で配分することになろう。このようにして、エ
ネルギーの配分は、ビームガイドの長手方向通路に沿っ
てより一様に行われ、その全長に渡って電子サイクロト
ロンの共振領域をつくり出すことができる。

【００２２】本発明のもう一つ別の形態によれば、パワ
ー源からのマイクロ波エネルギーをイオンビーム質量分
析器のビームガイドの通路においてビームプラズマに結
合する導波管が提供されている。導波管は、パワー源か
らのマイクロ波エネルギーをビームガイド通路の長さに
渡って伝播させるようになっている金属コーティングに
よって取り囲まれた第１誘電層を有している。金属コー
ティングは、第１層の頂部側と底部側に第２層と第３層
とを形成することができる。第１層は、入口端から出口
端まで第１面においてアーチ状経路に沿って長手方向に
かつ半径方向内側と半径方向外側との間で横方向に延び
ている。導波管は、更に、ビームガイド通路に対面する
側に、金属コーティングを貫通して横方向に伸長しかつ
長手方向に隔設された複数のポート又はスロットを有し
ている。長手方向に隔設されたポート又はスロットは、
定常波のノードに対応するように導波管に沿って有利な
ように配置することができ、それによってパワーのビー
ムガイドへの効率的な転送を行う。

【００２３】この事に関しては、導波管に沿って、ビー
ムガイド通路にマルチ−カスプド磁界を与えるのに適し
た横方向に伸長しかつ長手方向に隔設された複数の磁石
を設けることができる。このように、マルチ−カスプド
磁界と、パワー源からのマイクロ波エネルギーとは、協
働的に相互作用して、ビーム封じ込めのために通路の少
なくとも一部分に沿って電子サイクロトロンの共振状態
をつくり出すことができ、またプラズマは、更に、磁気
ミラー効果を通して高められ得るであろう。

【００２４】本発明の更にもう一つ別の形態によれば、
イオン注入装置における経路に沿ってイオンビームを調
整するために質量分析器のビームガイド装置が提供され
ている。この装置は、経路に沿う通路に設けた質量分析
磁石と、通路に電界を与えるパワー源と、イオンビーム
に関連したビームプラズマに電界を結合するための導波
管と、マルチ−カスプド磁界を通路に与える磁気装置と
を含んでいる。従って、パワー源と、導波管と、磁気装
置とは、通路の少なくとも一部分にイオンビームの封じ
込めを行うように協働するように構成され得る。ビーム
の封じ込めは、有利なことには、パワー源によってパワ
ーが与えられるＲＦ又はマイクロ波の電界と磁気装置と
の通路における協働相互作用を通して確立される電子サ
イクロトロン状態を介して達成することができ、それで
マルチ−カスプド磁界を通路の内部につくり出すことが
できるであろう。

【００２５】本発明の更にもう一つ別の形態によれば、
電界をイオンビームの質量分析器における通路のプラズ
マに結合するために導波管が提供される。導波管は、パ
ワー源からのマイクロ波のエネルギーを伝播する第１面
に配置されかつ頂部と底部とを有したベース層と、入口
端から出口端までのアーチ状経路に沿って長手方向にか
つ半径方向内側と半径方向外側との間で横方向に伸びた
横方向の金属層とを含んでいる。底部層は、通路の内部
とベース層との間で貫通して横方向に伸長しかつ長手方
向に隔設された複数のポート又は複数のスロットを有す
る。ベース層に沿って伝播するパワー源からのマイクロ
波エネルギーは、横方向に伸長しかつ長手方向に隔設さ
れた複数のポート又はスロットの近くで通路内部におい
てプラズマに結合されている。

【００２６】上述した及び関連する目的を達成するため
に、本発明は、以下に完全に説明されかつ特許請求の範
囲において特別に指摘された特徴を含んでいる。以下の
説明と添付図面とは、本発明の或る詳細な例示的構成を
示している。しかし、これらの形態は、本発明の原理が
採用され得るような種々の方式における幾つかを示して
いるだけである。本発明の他の目的、長所及び新規な特
徴は、図面との関連で考えると本発明の次の詳細な説明
から明らかになる。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明では、同一の参照番号は、
全体にわたり同一の要素を言及するのに用いた図面を参
照して説明する。本発明は、外部で発生されるプラズマ
の導入を必要とせずに、低いエネルギーの高電流のイオ
ン注入装置に、低圧でビーム封じ込めを行うものであ
り、そのために、ＲＦ又はマイクロ波のエネルギーと組
合わせて、マルチ−カスプド磁界（multi-cusped 「多
数の尖端を有する」magnetic field)を使用してビーム
プラズマを高めることによって質量分析器においてＥＣ
Ｒ状態をつくり出す。しかし、本発明は、有利なことに
は、ここで図解されかつ説明されたものとは別の用途に
使用し得るものと考えられる。

【００２８】さて図面を参照すると、図１では、低エネ
ルギーイオン注入機１０が図示されており、この装置
は、ターミナル１２と、ビームラインアセンブリ１４
と、端部ステーション１６とを有している。ターミナル
１２は、高電圧電源２２によって電力供給されるイオン
源２０を有している。イオン源２０は、ビームラインア
センブリ１４に与えられるイオンビーム２４を発生す
る。イオンビーム２４は、質量分析磁石２６によって調
整される。質量分析磁石２６は、適切な電荷対質量比の
イオンのみをウエハ３０に通す。調整されたイオンビー
ム２４は、次に、端部ステーション１６のターゲットウ
エハ３０に向けて導かれる。

【００２９】図２を参照すると、イオン注入機１００
は、本発明の例示的形態に従ってより詳細に図解されて
おり、またイオン源１１２と、質量分析磁石１１４と、
ビームラインアセンブリ１１５と、ターゲット又は端部
のステーション１１６とを有している。拡張可能なステ
ンレス綱製のベローズアセンブリ１１８は、ビームライ
ンアセンブリ１１５に対する端部ステーション１１６の
動きを許容し、端部ステーション１１６とビームライン
アセンブリ１１５を接続している。図２は、超低エネル
ギー（ＵＬＥ）のイオン注入機を図示しているが、本発
明は、他の型の注入機にも使用することができる。

【００３０】イオン源１１２は、プラズマ室１２０とイ
オン引出しアセンブリ１２２とから構成されている。エ
ネルギーは、イオン化可能なドーパントガスに与えられ
てプラズマ室１２０内でイオンを発生する。本発明は、
負イオンがイオン源１１２によって発生するシステムに
適用可能であるが、一般に、正イオンが発生するもので
ある。正イオンは、複数の電極１２７から構成されたイ
オン引出しアセンブリ１２２によってプラズマ室１２０
のスリットを通して引き出される。従って、イオン引出
しアセンブリ１２２は、プラズマ室１２０から正イオン
のビーム１２８を引出し、この引き出されたイオンを質
量分析磁石１１４内へと加速する働きをする。

【００３１】質量分析磁石１１４は、分析ハウジング１
２３とビーム中和器１２４とを含むビームラインアセン
ブリ１１５に適切な電荷対質量比のイオンのみを通す働
きをする。質量分析磁石１１４は、側壁１３０を有する
アルミニウム製ビームガイドによって形成された通路１
３９内に湾曲したビーム経路１２９を有しており、その
内部の排気は真空ポンプ１３１によって行われる。この
経路１２９に沿って伝播するイオンビーム１２８は、質
量分析磁石１１４によって発生する磁界によって影響さ
れ、不適切な電荷対質量比のイオンを取り除く。この双
極子磁界の強度と向きは、磁石コネクター１３３を通っ
て磁石１１４の界磁巻線を通る電流を調節する制御電子
機器１３２によって制御される。

【００３２】双極子磁界は、イオンビーム１２８にイオ
ン源１１２近くの第１の、即ち、入口軌道１３４から分
析ハウジング１２３近くの第２の、即ち、出口軌道１３
５へ湾曲したビーム経路１２９に沿って移動させる。不
適切な電荷対質量比を有するイオンからなるビーム１２
８の部分１２８’、１２８”は、湾曲した軌道からアル
ミニウム製ビームガイド１３０の壁へと偏向する。この
ように、磁石１１４は、所望の電荷対質量比を有するビ
ーム１２８内のそれらイオンのみを分析ハウジング１２
３へ通す。

【００３３】通路１３９は、更に、一つ以上の磁石１７
０をビーム経路１２９に沿って横方向に配置した磁気装
置を含んでいる。磁石１７０は、ビーム経路１２９の上
方と下方に取付けられており、通路１３９にマルチ−カ
スプド磁界（図２に示されていない）を作り出す。ま
た、マイクロ波噴射ポート１７２を介して通路１３９内
に高周波電界（図２に示されていない）が供給され、こ
の噴射ポート１７２は、パワー源１７４を通路１３９に
結合する。通路１３９におけるマルチ−カスプド磁界と
高周波電界とは、協働的に相互作用して以下により詳細
に説明するように、イオンビーム１２８のビーム封じ込
めを行うために通路の少なくとも一領域（図２には示さ
れていない）に電子サイクロトロンの共振状態をつくり
出している。

【００３４】分析ハウジング１２３は、端子電極１３７
と、イオンビーム１２８を集束する靜電レンズ１３８
と、ファラデーフラグ１４２等のドーズ量測定インジケ
ータとを有している。ビーム中和器１２４は、プラズマ
シャワー１４５を有して、正に荷電されたイオンビーム
１２８によって注入された結果として、ターゲットウエ
ハ上に蓄積される正電荷を中和する。ビーム中和器と分
析ハウジングは、真空ポンプ１４３によって排気され
る。

【００３５】ビーム中和器１２４の下流側には、端部ス
テーション１１６があり、処理されるウエハが取付けら
れる円板状のウエハ支持体１４４を有する。ウエハ支持
体１４４は、注入ビームの方向に対してほぼ直交するタ
ーゲット面上にある。端部ステーション１１６にある円
板状のウエハ支持体１４４はモータ１４６によって回転
する。こうして、イオンビームは、ウエハが円形経路で
移動するに従って支持体に取付けられたウエハに衝突す
る。端部ステーション１１６は、イオンビームの経路１
６４とウエハＷとの交差点となっている点１６２の周り
で旋回し、その結果ターゲット面はこの点の周りで調節
可能となっている。

【００３６】図３は、低エネルギーのイオン注入装置
（例えは、図１Ｂの低エネルギーイオン注入機１０）に
使用する例示的な質量分析器のビームガイド２００を示
しており、このビームガイドは、イオンビーム経路２０
８に沿って各々内側と外側のアーチ状壁２０４、２０６
によって形成されたアーチ状の長手方向通路２０２を有
する。ビームガイド２００は、入口端２１０から出口端
２１２までの経路２０８に沿って、例えば、約１３５度
になるアーク角度θで長手方向に延びている。ビームガ
イド２００は、更に、パワー源２１６からのＲＦ又はマ
イクロ波のエネルギーを通路２０２にケーブル２１８を
介して結合を行うマイクロ波噴射ポート２１４を含んで
いる。ビームガイドは、更に、２つのアーチ状磁極（図
２に示されていない）から成る質量分析磁石を有してい
て、選択された電荷対質量比のイオンが経路２０８に沿
って出口端２１２に到達できるようにする通路２０２に
双極子磁界を与える。

【００３７】図４と図５は、各々、図２に例示する質量
分析器のビームガイド２００における端部立面図と断面
平面図を示しており、このビームガイドは、本発明の形
態に従うマルチ−カスプド磁界を発生するために関連し
た複数の磁石２２０を有している。磁石２２０は、通路
２０２内において内側半径Ｒ１と外側半径Ｒ２との間で
横方向に延びて、例えば、５．３２６度となる角度間隔
θ２で経路２０８に沿って長手方向に間隔を置いて配置
されている。本発明の一つの例示的実施形態では、内側
半径Ｒ１は約３００ｍｍとし、外側半径Ｒ２は約５００
ｍｍとすることができる。通路２０２は、更に頂壁２２
２と底壁２２４によって各々限定されている。双極子磁
界は、電磁石（図示略）によってビームガイド２００に
対して外部で発生させることもできる。本発明のもう一
つ別の実施形態では、磁石２２０は、外側から機械加工
されたスロット内のビームガイド壁２２２、２２４の一
方又は両方の内部に埋設され、これらの磁石は、真空室
の外側に位置する。更に、磁石２２０は、頂壁２２２と
底壁２２４の一方又は両方に各々、あるいは側壁２０４
と２０６の一方又は両方に各々、さらにはそれらのいず
れかの組合わせによって設けることができることが理解
できよう。

【００３８】図６と７は、各々、図３の断面線４−４と
５−５に沿った長手方向と横方向の断面における質量分
析器のビームガイド２００を図示している。図７に見ら
れるように、磁石２２０は、イオンビーム経路２０８の
伝播方向に沿って長手方向に磁化され、また隣接した磁
石が同じ磁極を互いに対面させるように互い違いに配置
される。明瞭にするために、ビームガイド２００の入口
端２１０を向いたＳ極を有した磁石２２０は、２２０Ａ
として示されており、またガイド２００の出口端２１２
を向いたＳ極を有した磁石２２０は、２２０Ｂとして示
されている。質量分析機能を容易にするために、双極子
磁界は、例えば、図６に図示されているように垂直な磁
力線２３０を有した外部電磁石（図示略）を介して通路
２０６内に形成される。

【００３９】更に図８も参照すると、例示的な二極磁石
２２０Ａ、２２０Ｂは、例示的な磁力線２３２Ａ、２３
２Ｂによって簡明化のために図示された個々の磁界をつ
くり出しており、通路２０６において各々頂壁２２２と
底壁２２４の近くでかつそれらから隔設されたマルチ−
カスプド磁界を形成するように協働する。種々の図面で
示されている磁石２２０Ａ、２２０Ｂの例示的配置で
は、垂直方向に整列された（例えば、磁石２２０Ａは磁
石２２０Ａの真上に、磁石２２０Ｂは磁石２２０Ｂの真
上になるように）同じ向きの磁石２２０が示されてい
る。しかし、具体的に図示されかつここで説明されたも
のとは異なった向きも可能で、本発明の技術的範囲に入
るものと予想されると考えられる。

【００４０】例えば、図７と８に図示された磁石２２０
Ａ、２２０Ｂの向きによって、有利なことには、隣接磁
石２２０間の領域に付加的な磁力線を与えているが、こ
れは、本発明にとって必要となるものではない。ＲＦ又
はマイクロ波のエネルギーが、（例えば、図３のパワー
源２１６とマイクロ波噴射ポート２１４とを経て）通路
２０６に与えられる場合、磁界と電界との間の協働的相
互作用は、結果的に磁石２２０から距離２３６Ａと２３
６Ｂだけ隔設された領域２３４に電子サイクロトロンの
共振（ＥＣＲ）状態をつくり出すことになる。

【００４１】有利なことに、領域２３４におけるＥＣＲ
状態は、経路２０８に沿って通路２０６を通って移動す
るイオンビームに関連したビームプラズマの高揚を行
い、それによって、質量分析器のビームガイド２００の
長手方向長さに沿ってビームの保全性が改善される。イ
オンビーム周りの一つ以上の領域２３４にＥＣＲ状態を
つくり出すことにより、ビームのブロー−アップを防止
して、ビームを取り囲んでいるプラズマへのエネルギー
の転送を促進し、それによってプラズマを高揚する。電
界の周波数が静的磁力線周りでの荷電粒子の回転の固有
周波数に適合するように、交番電界が静的磁界における
荷電粒子に加えられると、電子サイクロトロンの共振状
態が生じる。この共振状態が（例えば領域２３４で）達
成される場合、単一の周波数の電磁波が荷電粒子を非常
に効率的に加速させることができる。

【００４２】通路２０６内における磁石２２０の寸法や
向きや間隔によって、所望のイオンビームにおける封じ
込めの目標に従って、ＥＣＲ領域２３４を所在位置に発
生させることができると考えられる。例えば、磁石２２
０の強さを変化させて、磁石２２０の内面とＥＣＲ領域
２３４との間の距離２３６Ａ及び／若しくは２３６Ｂを
変えることができる。このように、距離２３６Ａ、２３
６Ｂは、通路寸法及び／若しくは所望のイオンビーム寸
法に従って調節することができる。更に、隣接した磁石
２２０間の間隔を変化させて、隣接したＥＣＲ領域２３
４間の間隔を変えることができる。更に、隣接した磁石
２２０間に付加的な磁力線を与えるために、隣接した磁
石の磁極面の相対的な向きを変化させることができる。
多くの異なった磁石寸法や向きや間隔が可能であり、こ
れらは、また本発明の技術的範囲内に入るものと考えら
れる。

【００４３】本発明によれば、ＥＣＲ状態を得るために
採用されるマルチ−カスプド磁界は、双極子磁界の縁近
くでうまく重ね合わすことができる。正しい磁界強度値
が得られる共振面で発生されるプラズマは、磁界勾配と
反対の方向において双極子磁界の磁力線に沿ってイオン
ビームの中心に向かって広がる。更に、以下に図示され
かつより詳細に説明されるように通路内での導波管を使
用することにより、ビームガイド通路２０２内へに電界
を導くことが促進される。

【００４４】さて図９と図１０を参照すると、本発明の
もう一つ別の実施形態が、質量分析器のビームガイド２
００に関して図示されており、そこでは、断面の側部立
面図が与えられている。ビームガイド２００は、通路２
０２を形成する各々の頂壁（頂部）２２２及び底壁（底
部）２２４と、外側壁２０６と、内側壁（図示略）とを
含み、この通路２０２を通ってイオンビームが通路２０
８に沿って伝播する。複数の磁石２２０Ａ、２２０Ｂ
（集合的に２２０で示されている）が、図４から図８の
磁石２２０と同じように設けられ、隣接した磁石２２０
の長手方向に対向した磁極が、互いに向かい合うように
互いに隔設された状態で内側壁と外側壁２０６との間で
横方向に延びている。このように磁極が指向されると、
磁石２２０は、頂壁２２２と底壁２２４の近くの通路２
０２内にマルチ−カスプド磁界を与えるものとなり、そ
の磁界は、例示的な磁力線２３２Ａ、２３２Ｂによって
図示されている。ビームガイドの外側の質量分析電磁石
（図示略）は、上述された質量分析の機能を与える双極
子磁界（図示略）を提供することができる。

【００４５】前の図における質量分析器の実施形態とは
違って、図９と図１０のビームガイド２００は、更に、
一つ以上の導波管２５０を含んでいる。導波管は、石英
等の適当な伝播媒体から構成されて、全ての側面が薄い
コーティング（例えば、アルミニウム）によって金属被
覆されている。２．５４ＧＨｚのスキン深さは１マイク
ロメータ未満なので、数ミクロンの金属被覆層のコーテ
ィング厚さが適切である。以下により詳細に説明されて
いるように、横方向に延びているポート又はスロット２
５４は、隣接した磁石２２０間で導波管２５０の内側を
向いた金属被覆層に設けられて、導波管２５０からのＲ
Ｆ又はマイクロ波のエネルギーをビームガイド２００の
通路２０２内に結合する。導波管２５０は、いずれかの
公知の方法（例えば、ウィンドーやアンテナ等）を介し
てＲＦ又はマイクロ波の出力源（例えば、図２の源２１
６）に結合することができ、それによって定常波共振
は、その長手方向長さに沿って導波管２５０内に形成さ
れる。２つの導波管（例えば、上部と下部の）２５０が
図に示されているが、単一の導波管２５０を含んだ他の
構成も本発明に従って採用され得るものである。

【００４６】ＲＦ又はマイクロ波のエネルギーは、通路
２０２における電界で与えられ、この電界は、図１０に
おいて例示的な電気力線２５６Ａと２５６Ｂによって図
示され、磁石２２０によって発生されるマルチ−カスプ
ド磁界と協働的に相互作用して頂壁２２２と底壁２２４
から隔設されたＥＣＲ領域２３４を与える。上述したよ
うに、ＥＣＲ状態は、経路２０８に沿ってビームガイド
２００の通路２０２を通って伝播するイオンビーム（図
示略）と関連するビームプラズマの高揚を促進し、これ
によって、ビームの保全性が、ビームのブローアップを
低減又は除去することによって維持される。導波管２５
０におけるポート又はスロット２５４は、内側壁（図９
と図１０７において図示略）と幅２６０を有した外側壁
２０６との間で横方向に延びており、また隣接したポー
ト又はスロット２５４は、磁石２２０のピッチ間隔とな
っている角度ピッチ距離２６２だけ長手方向に隔設され
ている。

【００４７】更に、図１１と図１２において、もう一つ
別に例示する導波管２５０が、断面で図示され、この導
波管が、壁２２２とマルチ−カスプド磁界の磁石２２０
との間に取付けられている。本発明のもう一つ別の実施
形態によると、導波管２５０は、各々ベース層（第１
層）２８４の上方と下方の上部及び下部の金属被覆され
た層（第２、第３層）２８０、２８２を含み、ビームガ
イド２００の通路２０２内への導入のためにＲＦ又はマ
イクロ波のエネルギーを伝播するようになっている。横
方向に延びたポート又はスロット２５４は、下部支持層
２８２に設けられて、通路２０２の内部にベース層２８
４を露出している。更に、磁石を真空領域からシールす
るために、スロット２５４を取り囲むようにＯリング２
８６を設けることができる。本発明の更にもう一つ別の
例示形態によると、ベース層２８４は石英から作られ、
上部と下部の金属被覆された層２８０、２８２は、各々
アルミニウムから作られ、Ｏリング２８６は適当なエラ
ストマーから作られ、ビームガイドカバー２８８は、ア
ルミニウムから作ることができる。しかし、代わりに、
他の材料を採用することもでき、この材料は、本発明の
技術的範囲内に入るものとして考えられる。

【００４８】さて図１３と図１４において、例示的なビ
ームガイド２００と導波管２５０の側部断面図が示され
ている。本発明によれば、頂壁２２２は、導波管２５０
を支持するための窪みと、スロット２５４の周りのＯリ
ング２８６を圧縮するためのシール面とを有することが
できる。ビームガイド２００は、更に、頂壁２２２に導
波管２５０を取り外し可能に取り付けられる頂部カバー
２９０を含むことができる。更に、図１４を参照する
と、頂壁２２２も磁石２２０が着座される窪み又はポケ
ットを有することができる。こうして、スロット２５４
の周りのＯリング２８６は、内部通路２０２の真空から
磁石を隔離する。

【００４９】図１５を参照すると、導波管２５０が、ビ
ームガイド２００に取り付けられた状態を示しており、
そこでは、導波管２５０は、イオンビーム伝播の経路２
０８に沿って延びている。磁石２２０のピッチ間隔は、
例えば５．３２６度のθ２の角度値を有する導波管ポー
ト又はスロット２５４のものと同じであり、例えば、約
１３５度のθ１の角度ビームガイド長さに沿って２５個
の等しく隔設された磁石２２０を設けている。

【００５０】動作において、ＲＦ又はマイクロ波のエネ
ルギー（例えば、ケーブル２１８とマイクロ波噴射ポー
ト２１４とを介してパワー源２１６によって与えられ
る）は、マルチ−カスプド磁界を発生する磁石２２０の
背後に配置された導波管２５０内で伝播される。このエ
ネルギーは、ビーム封じ込めのために採用されるプラズ
マ高揚に通じるＥＣＲ状態を（例えば、図１０と図１１
の領域２３４において）つくり出すために、周期的に分
布されたポート又はスロット２５４を介してビームプラ
ズマ（図示略）に結合される。

【００５１】更に図１６に示されているように、導波管
２５０は、更に、ビーム伝播経路２０８に沿って多くの
場所（例えば、図１０と図１１の領域２３４）で固定磁
界に直交した十分な大きさを有するＲＦ又はマイクロ波
の電界の発生を促す。その終端に向かって、導波管２５
０の長さは、ＲＦ又はマイクロ波の出力源周波数（例え
ば２．４５ＧＨｚ）に対応して多くの波長（例えば、ｎ
λ／２、ｎは整数）に設定され得るものであり、結合ポ
ート又はスロット２５４を１／２波長の箇所に配置して
いる。従って、導波管２５０は、そこで定常波が発生さ
れる共振構造体を構成することができ、この構造体で、
Ｅ電界が最小でＨ電界が最大に（例えば、『Ｈ』結合）
なるようにポート又はスロット２５４を配置する。導波
管２５０におけるポート又はスロット２５４の長さは、
（例えば、スロット２５４が導波管２５０の幅に横方向
でほぼ同じ長さになるように）最大化することができ、
また幅は、公称インピーダンスの整合のために最適化さ
れ得よう。例えば、例示的な導波管２５０では、角度の
スロット間隔（従って、磁石２２０の間隔）は約５．３
２６度であり、内部半径Ｒ１は約３７０ｍｍであり、外
部半径Ｒ２は約４３０ｍｍである。この例におけるポー
ト又はスロット２５４の長さは、約５０ｍｍであり、幅
は約７ｍｍである。

【００５２】ビームガイド２００において変化のない電
界パターンを得るためには、単一の有力な伝播モードを
励振するのが望ましい。例えば、矩形横断面の導波管用
のＴＥ１０伝播モードは、広い壁の中心に（１）ピーク
を有したガイドの広い壁に直交する電界を与える。電界
の大きさは、狭い壁に平行な方向に沿って一定（例え
ば、『０』ピーク）となっている。このＴＥ１０は、最
低のカット・オフ周波数を有している。ＴＥｘ０モード
のカット・オフ周波数は、広い壁の寸法にのみ依存して
いる。オーダモードＴＥｎ０が高くなればなる程徐々に
より高いカット・オフ周波数を有する。本発明の一実施
形態によれば、ＴＥ２０モード用のカット・オフ周波数
は動作周波数（例えば、２．４５ＧＨｚ）よりも若干よ
り大きくなるように広い壁の寸法を選択することで、単
一のＴＥ１０モードのみを伝播する最も広い可能な導波
管２５０が選択される。一度、導波管の寸法がそのよう
に選択されると、伝播波長が決められる。

【００５３】電界は、ビームガイド通路２０２の内部に
おいて導波管２５０の外部でポート又はスロット２５４
を横切って展開し、ビームガイド通路は、イオンビーム
伝播方向（例えば、経路２０８）に沿って向けられてい
る。電界に直交した磁界（例えば、マルチ−カスプド磁
界）が、通路２０２の領域２３４においてＥＣＲの共振
状態をつくり出す固有な大きさで発生する。例えば、
１．１９ｋｅＶのエネルギーのＢＦ２＋イオンビーム
は、ＥＣＲ状態をつくり出すために、公称上４００ｍｍ
の湾曲半径の質量分析器において固有の軌道を追従する
ために８７３ガウスの磁界強さを必要としている。ＥＣ
Ｒ領域２３４は、高い電界強度から利益を受けるために
導波管２５０において有利なようにスロット２５４に十
分に接近して配置することができ、更に、プラズマ損失
を最小にするためにいずれかの面（例えば、磁石２２０
や導波管２５０等）からも十分に隔設することができ
る。例えば、図９と図１０のＥＣＲ領域２３４は、磁石
２２０から離れた距離２３６に配置することができ、こ
の距離は、約４〜６ｍｍの範囲にあって、約５ｍｍの公
称距離で正常な動作を行う。

【００５４】さて図１７を参照すると、低エネルギーの
イオン注入装置においてイオンビームの封じ込めを行う
方法３００が示されている。本方法は、ステップ３０２
において始まり、イオン源を使用してイオンビームが長
手方向の経路に沿って発生する。ステップ３０４では、
内部通路、高周波パワー源、内部通路に取付けられた質
量分析磁石、及び内部通路に取付けられた磁気装置を有
している質量分析器を用意する。ステップ３０６では、
イオン源から質量分析器内にイオンビームが受け入れら
れる。また、ステップ２０８では、質量分析器からウエ
ハへ、又は他のターゲットに向う経路に沿って、適切な
電荷対質量比のイオンが導かれる。ステップ３１０で
は、高周波数のパワー源を使用して電界を通路に発生さ
せる。ステップ３１２では、通路に取付けられた磁気装
置を使用してマルチ−カスプド磁界を発生させ、有利な
ことには、そこでＥＣＲ状態をつくり出すことになろ
う。

【００５５】本発明を或る用途及び実施に対して図示し
て説明してきたが、この明細書と添付された図面とを読
んで理解すると他の同業者にも同等の変更や改造が行わ
れるものと認識される。特に上述の構成要素（アセンブ
リ、装置、回路、システム等）によって実行される種々
の機能に関して、そのような構成要素を説明するのに使
用される用語（「手段」に対する参照を含めて）は、他
に表示されていなければ、たとえ開示された構成に構造
的に同等でなくても本発明のここで図示された例示的実
施においてその機能を果たせば、説明された構成要素の
特定された機能を実行する（即ち、機能的に同等であ
る）いずれかの構成要素に相当するものと意図されてい
る。

【００５６】更に、本発明の特定の特徴が幾つかの実施
の内のただ一つに対して開示され得てきたようである
が、そのような特徴は、いずれかの或る又は特定の用途
にとって望ましくかつ有利な他の実施形態における一つ
以上の特徴と組み合わされ得るものである。更に、「含
む」、「含んでいる」、「有する」、「有している」及
びそれらの変形が詳細な説明か特許請求の範囲のいずれ
かで使用されている限り、これらの用語は、用語の『構
成されている』と同様に内包的であると理解すべきであ
る。

【００５７】（産業上の適用性）本発明のシステム及び
方法は、イオンビームガイドにおいてプラズマのマイク
ロ波励振を行うために、イオン注入等の半導体処理の分
野で使用され得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明のビーム封込め装置と方法論と
が採用される質量分析器を有した一般的な低エネルギー
のイオン注入装置を図解した概略ブロック線図である。

【図２】図２は、本発明に係るビーム封込め装置を含ん
だ加工品のイオンビーム処理を行うイオン注入機の概略
図である。

【図３】本発明の或る形態に係る例示的な質量分析器の
ビームガイドの頂部平面図である。

【図４】図４は、本発明のもう一つ別の形態に係るマル
チ−カスプド磁界を発生するために複数の磁石を有した
図２の例示的な質量分析器の端部立面図である。

【図５】図５は、図４の３Ｂ−３Ｂ線に沿って採取され
た例示的な質量分析器の断面平面図である。

【図６】図３の４−４線に沿って採取された例示的な質
量分析器の断面立面図である。

【図７】図３の５−５線に沿って採取された例示的な質
量分析器の断面側部立面図である。

【図８】図７の例示的な質量分析器における例示的なマ
ルチ−カスプド磁界を図示した側部立面図である。

【図９】図９は、本発明のもう一つ別の形態に係る導波
管を有したもう一つ別の例示的な質量分析器を図示した
断面における側部立面図である。

【図１０】図１０は、例示的な質量分析器と図９におけ
る導波管のもう一つ別の側部立面図である。

【図１１】図１１は、本発明のもう一つ別の形態に係る
マルチ−カスプド磁界を発生する質量分析器における例
示的な導波管と磁石との一部分を図示した断面における
側部立面図である。

【図１２】図１２は、図１１の例示的な導波管と磁石と
を図示した一部分の断面頂部平面図である。

【図１３】図１３は、図１１，図１２の例示的な導波管
の一部分を図示した図１２の8C−8C線に沿って採取され
た断面におけるもう一つ別の正面立面図である。

【図１４】図１４は、図１１から図１３の例示的な導波
管の一部分を図示した図１２の8D−8D線に沿って採取さ
れた断面におけるもう一つ別の正面立面図である。

【図１５】本発明のもう一つ別の形態に係るマルチ−カ
スプド磁界を発生するために磁石を有した例示的な質量
分析器を図示した断面頂部平面図である。

【図１６】本発明のもう一つ別の形態に係る例示的な導
波管を図示した断面頂部平面図である。

【図１７】本発明のもう一つ別の形態に係るイオン注入
装置においてイオンビーム封じ込めを行う方法を示した
概略フロー線図である。

【符号の説明】

１００ イオン注入機 １１２ イオン源 １１４ 質量分析器 １１５ ビームラインアセンブリ １２０ プラズマ室 １２７ 電極 １２８ イオンビーム １２９ 経路 １３０ ビームガイド １３９ 通路 １７４ パワー源 ２００ ビームガイド ２０２ 通路 ２０８ アーチ状経路 ２１０ 入口端 ２１２ 出口端 ２１６ パワー源 ２２０ 磁石 ２３０ 磁力線 ２５０ 導波管 ２５４ スロット ２８０ 第２層 ２８２ 第３層 ２８４ 第１層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン イー アメリカ合衆国 マサチューセッツ 02135 ブライトン ワシントン ストリ ート 471 (72)発明者 ウイリアム フランク ディヴェルジリオ アメリカ合衆国 マサチューセッツ 01915 ベバリー レイクビュー アベニ ュー 10 Ｆターム(参考） 5C034 CC02 CC19 CD03

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 イオンビーム質量分析器のビームガイド
   （200）を有したイオン注入装置であって、 前記イオンビーム質量分析器のビームガイド（200）に
   関連した導波管（250）を備え、前記導波管（250）は、
   ＲＦ又はマイクロ波の出力を前記ビームガイド（200）
   に結合することを特徴とするイオン注入装置。
2. 【請求項２】 導波管（250）は、ＲＦ又はマイクロ波
   の出力を前記ビームガイド（200）に結合するための複
   数のポート（254）を含むことを特徴とする請求項１記
   載のイオン注入装置。
3. 【請求項３】 導波管（250）は、定常波共振状態をそ
   の内部で促すように構成されており、前記複数のポート
   （254）は、ＲＦ又はマイクロ波の出力を前記ビームガ
   イド（200）に効率的に結合できるように導波管（250）
   に沿って位置決められていることを特徴とする請求項２
   記載のイオン注入装置。
4. 【請求項４】 複数のポート（254）は、ｎλ／２（こ
   こで、ｎは整数）の距離となるように互いに隔設されて
   いることを特徴とする請求項３記載のイオン注入装置。
5. 【請求項５】 イオンビーム質量分析器のビームガイド
   （200）の通路（202）においてパワー源からのマイクロ
   波エネルギーをビームプラズマに結合する導波管（25
   0）であって、 頂部側と底部側とで前記パワー源からのマイクロ波エネ
   ルギーを伝搬し、入口端（210）から出口端（212）まで
   の第１面におけるアーチ状経路（208）に沿って長手方
   向にかつ半径方向内側（204）と半径方向外側（206）と
   の間で横方向に伸びている第１層（284）と、 前記第１層（284）の頂部側と底部側に各々設けられ、
   また入口端（210）から出口端（212）までの経路に沿っ
   て各々第２面と第３面において長手方向にかつ半径方向
   内側（204）と半径方向外側（206）との間で横方向に伸
   びている第２層（280）及び第３層（282）とを含み、 前記第２面及び第３面は、第１面とほぼ平行であり、か
   つ前記第２層（280）と第３層（282）の内の少なくとも
   一方（282）が、通路（202）の内部に面するとともに、
   横方向に伸長しかつ長手方向に隔設された複数のスロッ
   ト（254）を有しており、該スロットは、通路（202）と
   第１層（284）との間を貫通ており、また前記第２層（2
   80）と第３層（282）の内の他方（280）が、通路（20
   2）の内部から離れて対面していることを特徴とする導
   波管。
6. 【請求項６】 ビームガイドの通路（202）にマルチ−
   カスプド磁界を与えるための、横方向に伸長しかつ長手
   方向に隔設された磁石（220）をさらに含み、前記マル
   チ−カスプド磁界と、パワー源からのマイクロ波エネル
   ギーとが、協働的に作用して前記通路の少なくとも一部
   分に沿って電子サイクロンの共振状態をつくり出すこと
   を特徴とする請求項５記載の導波管。
7. 【請求項７】 複数の磁石（220）と通路（202）の内部
   との間に配置されかつ複数の磁石（220）を被って、複
   数のスロット（254）を露出するビームガイドカバー（2
   88）をさらに含むことを特徴とする請求項６記載の導波
   管。
8. 【請求項８】 横方向に伸長しかつ長手方向に隔設され
   たスロット（254）を個別に取り囲んでいる複数のＯリ
   ング（286）をさらに含むことを特徴とする請求項７記
   載の導波管。
9. 【請求項９】 第１層（284）は、石英から作られ、第
   ２層（280）及び第３層（282）は、アルミニウムから作
   られており、前記Ｏリング（286）は、エラストマー材
   から作られ、ビームガイドカバー（288）は、アルミニ
   ウムから作られることを特徴とする請求項８記載の導波
   管。
10. 【請求項１０】 第２層（280）と第３層（282）の内の
    少なくとも一方（282）を貫通して横方向に伸長しかつ
    長手方向に隔設された前記複数のスロット（254）は、
    約５．３２６度の角度ピッチで配置されていて、約５０
    ｍｍの横方向スロット長さと約５ｍｍの長手方向スロッ
    ト幅とを有しており、前記導波管（250）は、約１３５
    度のアーチ状の角度に渡って延びており、また前記半径
    方向内側（204）と前記半径方向外側（206）は、各々約
    ３７０ｍｍと４３０ｍｍの半径を有していることを特徴
    とする請求項５、６、９のいずれか１つに記載の導波
    管。
11. 【請求項１１】 第２層（280）と第３層（282）の内の
    他方は、ビームガイド通路（202）における双極子磁石
    上に設けられていることを特徴とする請求項５または請
    求項１０記載の導波管。
12. 【請求項１２】 第１層（284）は、石英から作られて
    おり、また第２層（280）と第３層（282）とはアルミニ
    ウムから作られていることを特徴とする請求項５記載の
    導波管。
13. 【請求項１３】 イオン注入装置において経路（129）
    に沿ってイオンビームを調整するためのビームガイド
    （200）を有する質量分析装置であって、 経路（129）に沿う通路（139）に沿って取付けられた質
    量分析磁石（114）と、 前記通路（139）に電界を与えるパワー源（174）と、 イオンビームに関連したビームプラズマに電界を結合す
    るための導波管（250）と、 前記通路（139）にマルチ−カスプド磁界を与える磁気
    装置（170）とを含み、 前記パワー源（174）、前記導波管（250）、および前記
    磁気装置（170）が、協働して前記通路（139）の少なく
    とも一部分にイオンビームの封じ込めを行うことを特徴
    とする質量分析装置。
14. 【請求項１４】 パワー源（174）と磁気装置（170）
    は、協働して前記通路（139）の少なくとも一部分に沿
    って電子サイクロトロンの共振状態を与えるようにする
    ことを特徴とする請求項１３記載の質量分析装置。
15. 【請求項１５】 ビームガイド（200）は、通路（139,2
    02）を限定している頂部と底部と横方向に対面する第
    １、第２の側部とを含み、前記頂部（222）と底部（22
    4）と第１、第２の側部（204,206）とは、入口端（21
    0）と出口端（212）との間で経路に沿って長手方向に伸
    びており、前記導波管（250）は、 頂部側と底部側とでパワー源（174）からのマイクロ波
    エネルギーを伝播し、入口端（210）から出口端（212）
    までの第１面におけるアーチ状経路に沿って長手方向に
    かつ半径方向内側（204）と半径方向外側（206）との間
    で横方向に伸びている第１層（284）と、 前記第１層（284）の頂部側と底部側に各々設けられ、
    また入口端（210）から出口端（212）までの経路に沿っ
    て各々第２面と第３面において長手方向にかつ半径方向
    内側（204）と半径方向外側（206）との間で横方向に伸
    びている第２層（280）及び第３層（282）とを含み、 前記第２面及び第３面は、第１面とほぼ平行であり、か
    つ前記第２層（280）と第３層（282）の内の少なくとも
    一方（282）が、通路（202）の内部に面するとともに、
    横方向に伸長しかつ長手方向に隔設された複数のスロッ
    ト（254）を有しており、該スロットは、通路（202）と
    第１層（284）との間を貫通ており、また前記第２層（2
    80）と第３層（282）の内の他方（280）が、通路（20
    2）の内部から離れて対面しており、 前記磁気装置（170）は、ビームガイド通路（202）にマ
    ルチ−カスプド磁界を与えるために、横方向に伸長しか
    つ長手方向に隔設された前記複数の磁石（220）を含
    み、 前記マルチ−カスプド磁界と、前記パワー源（174）か
    らの電界とは、協働的に相互作用し、通路（202）の少
    なくとも一部分に沿って電子サイクロトロンの共振状態
    をつくり出すことを特徴とする請求項１３記載の質量分
    析装置。
16. 【請求項１６】 第１層（284）は、石英から作られて
    おり、また第２層（280）と第３層（282）は、アルミニ
    ウムから作られていることを特徴とする請求項１５記載
    の質量分析装置。
17. 【請求項１７】 第２層（280）と第３層（282）の内の
    少なくとも一方（282）を貫通して横方向に伸長しかつ
    長手方向に隔設された前記複数のスロット（254）は、
    約５．３２６度の角度ピッチで配置されていて、約５０
    ｍｍの横方向スロット長さと約５ｍｍの長手方向スロッ
    ト幅とを有しており、前記導波管（250）は、約１３５
    度のアーチ状の角度に渡って延びており、また前記半径
    方向内側（204）と前記半径方向外側（206）は、各々約
    ３７０ｍｍと４３０ｍｍの半径を有していることを特徴
    とする請求項１６記載の質量分析装置。
18. 【請求項１８】 イオンビーム質量分析器の通路（20
    2）においてプラズマに電界を結合する導波管（250）で
    あって、 パワー源（174）からのマイクロ波エネルギーを伝播す
    るようになっている第１面に配置され、また入口端（21
    0）から出口端（212）までのアーチ状経路に沿って長手
    方向にかつ半径方向内側（204）と半径方向外側（206）
    との間で横方向に伸びた頂部側と底部側とを有したベー
    ス層（284）と、 通路（202）の内部を向いたベース層（284）の頂部側と
    底部側の内の一方に取付けられかつ通路（202）の内部
    とベース層（284）との間で貫通して横方向に延び長手
    方向に隔設された複数のスロット（254）を有した第２
    層（282）とを含み、 前記ベース層（284）に沿って伝播するパワー源（174）
    からのマイクロ波エネルギーは、横方向に伸長しかつ長
    手方向に隔設された前記複数のスロット（254）の近く
    で通路（202）の内部においてプラズマに結合されるこ
    とを特徴とする導波管。
19. 【請求項１９】 パワー源（174）からのマイクロ波エ
    ネルギーを導波管（250）に与える手段をさらに含むこ
    とを特徴とする請求項１８記載の導波管。
20. 【請求項２０】 ベース層（284）は、石英から作られ
    ており、また第２層（282）は、アルミニウムから作ら
    れていることを特徴とする請求項１８記載の導波管。
21. 【請求項２１】 第２層（282）を貫通して横方向に伸
    長しかつ長手方向に隔設された複数のスロット（254）
    は、約５．３２６度の角度ピッチで配置されていて、約
    ５０ｍｍの横方向スロット長さと約５ｍｍの長手方向ス
    ロット幅とを有しており、前記導波管（250）は、約１
    ３５度のアーチ状の角度に渡って延びており、また前記
    半径方向内側（204）と前記半径方向外側（206）は、各
    々約３７０ｍｍと４３０ｍｍの半径を有していることを
    特徴とする請求項１８記載の導波管。
22. 【請求項２２】 ＲＦ又はマイクロ波の出力をイオンビ
    ーム質量分析器のビームガイドに配給する方法（300）
    であって、 前記ＲＦ又はマイクロ波の出力源を導波管に結合するス
    テップ（310）と、 前記ＲＦ又はマイクロ波の出力をイオンビーム質量分析
    器のビームガイドにおける一つ以上の領域に導波管を介
    して配給するステップ（310）と、を含んでいることを
    特徴とする方法。
23. 【請求項２３】 ＲＦ又はマイクロ波の出力をイオンビ
    ーム質量分析器のビームガイドにおける一つ以上の領域
    に導波管を介して配給するステップは、導波管に定常波
    を発生させることを含んでいる請求項２２記載の方法。
24. 【請求項２４】 ＲＦ又はマイクロ波の出力をイオンビ
    ーム質量分析器のビームガイドにおける一つ以上の領域
    に導波管を介して配給するステップは、ＲＦ又はマイク
    ロ波の出力をｎλ／２（ここで、ｎは整数）の距離だけ
    ビームガイドにおいて互いから隔設された領域で結合す
    ることを含んでいる請求項２２または請求項２３記載の
    方法。