JP2003535439A - 共振器及び増幅器の統合システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 イオン加速器に使用するためのＲF増幅器（120）と共振器（100）の集積回路が設けられる。この増幅器（120）は、共振コイル（L)に直接的に結合された出力を有する。この増幅器出力は、容量結合または誘導結合される。更に、イオン注入装置においてイオンを加速するための装置が設けられる。この装置は、ＲＦ出力（122）を有する増幅器と、コイル（L)を有するタンク回路（100）を含み、コイル（L)は、増幅器（120）のRF出力（122）に直接結合されている。また、イオン加速器において、RF増幅器（120）を共振器（100）に結合するための方法が提供される。この方法は、増幅器（120）のRF出力（122）をカプラーに接続し（502）、そして、カプラーをコイル（L)に近接させて配置し（504）、これにより、増幅器（120）のRF出力（122）を共振コイル（L)に直接的に結合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、一般的にイオン注入装置に関し、より詳細には、改良されたイオン
注入装置のリニア加速器の作動装置及びシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】

半導体素子の製造において、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。高エネルギー（ＨＥ）イオン注入装置は、本発明の譲受人であるイー
トンコーポレーションに譲渡された米国特許第4,667,111号明細書に記載されて
おり、その内容は、本明細書において、十分に説明する参考文献として包含され
る。

【０００３】 このような高エネルギーイオン注入装置は、基板内に深く注入するために用い
られ、例えば、レトログレード・ウエル(retrograde wells)を形成するために用
いられる。この深い注入のためには、一般的に、１．５ＭｅＶ（100万電子ボル
ト）の注入エネルギーが必要である。より低いエネルギーを用いることもできる
が、このイオン注入装置は、300ＫeＶから700ＫeＶの間のエネルギーで注入を実
行しなければならない。イートン社のＧＳＤ／ＨＥ，ＧＳＤ／ＶＨＥイオン注入
装置は、イオンビームを５ＭｅＶまでエネルギーレベルを高めることができる。

【０００４】 図１aにおいて、一般的な高エネルギーイオン注入装置１０が図示されており
、この注入装置は、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。

【０００５】 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。イオンビーム２４は、質量分析磁石２６及び無線周波（ＲＦ）
リニア加速器（linac）２８を含むビームラインアセンブリ１４によって調整さ
れる。ライナック２８は、一連の共振モジュール２８a〜２８nを含み、各共振モ
ジュールは、更に、前のモジュールから到達したエネルギーを越えるようにイオ
ンを加速する。この加速モジュールは、一般的に共振方法により発生する高ＲＦ
電圧により個々に励起され、必要とされる適切な平均電力を維持する。質量分析
磁石２６は、適切な電荷対質量比のイオンのみをライナック２８に通過させる。

【０００６】 高エネルギーイオン注入装置１０におけるリニア加速器モジュール２８a〜２
８nは、それぞれ、図１bに概略的に図示するように、ＲＦ増幅器５０、共振器５
２、及び電極５４を含んでいる。共振器は、たとえば、米国特許第4,667,111号
明細書に記載のように、約０〜１５０ＫＶの電圧を用いて約３〜３０ＭＨｚの範
囲内の周波数で作動し、イオンビーム２４のイオンを電荷状態ごとに１ＭeVを越
えるエネルギーに加速する。

【０００７】 ＲＦ増幅器５０と共振器５２との間の通常の電力結合は、増幅器５０内に第１
インピーダンスマッチング回路網５６を含み、ソリッドステート又は真空管の機
器からなるアクティブデバイス(出力装置）５１を、インピーダンスが一般的に
５０Ωの伝送ライン５８に適合させる。共振器５２に供給される第２マッチング
回路網６０は、伝送ラインのインピーダンスを共振器の負荷インピーダンスに適
合させる。このマッチング回路網５６,６０による電力損失は、ケーブル５８と
同様に、一般的に、全ＲＦ電力の２〜５％である。更に、このようなマッチング
回路網と伝送ラインまたはケーブルは、費用がかかる。更に、ケーブル５８の長
さは、重要であり、マッチングのための最適なケーブル長さは、数ｍのケーブル
となるので、高エネルギーイオン注入装置における貴重な空間を占めることにな
る。

【０００８】 （発明の開示）

【発明が解決しようとする課題】

本発明は、従来技術に関連する種々の問題を取り除くまたは最小化する共振器
及び無線周波（ＲＦ）増幅器の統合システム及びイオン加速器に用いるための装
置を提供する。特に、本発明は、従来のマルチプルマッチング回路網を単一の回
路網に結合し、これにより、共振器及びＲＦ増幅器の統合システムとして、単純
化しかつコストを低下させる。本発明は、さらに、ＲＦ増幅器を共振器に結合す
る方法を提供する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本発明の１つの構成によれば、増幅器に関連するＲＦ出力が共振器に直接的に
結合される共振器及び増幅器の統合システムが提供される。これにより、従来の
システム及び装置に関連した、１つまたはそれ以上のマッチング回路網及びケー
ブルにおけるコストが削減される。

【００１０】 このシステムは、ＲＦ出力を有する増幅器と、この増幅器のＲＦ出力に直接的
に結合されるタンク回路と、このタンク回路に接続された加速電極とを含んでい
る。本発明は、コスト的な利点の他に、加速器モジュールのために必要とされる
空間を減少させる。本発明は、さらに、削減された回路網およびケーブルに関連
する電力損失を削除または減少させる。これにより、システム全体の効率を改善
する。本発明に従ってＲＦ構成部品の数を減少させることにより、システムの信
頼性を改善する利点が生じる。

【００１１】 本発明の他の構成によれば、イオン注入装置においてイオンを加速するための
装置が提供される。この装置は、ＲＦ出力を有する増幅器と、この増幅器のＲＦ
出力に直接的に結合されるコイルを有するタンク回路と、前記コイルに接続され
て、イオンを加速するための電極とを含んでいる。

【００１２】 また、本発明の他の構成によれば、イオン加速器においてＲＦ増幅器を共振器
に結合するための方法が提供される。この方法は、増幅器のＲＦ出力をカプラー
に結合し、そして、前記カプラーを前記コイルの近くに配置し、これにより、前
記増幅器のＲＦ出力を前記共振器のコイルに結合する、各ステップを有する。更
に、本発明は、ＲＦ増幅器をイオン加速器の共振器に容量結合または誘導結合す
ることを提供する。

【００１３】 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。

【００１４】

【発明の実施の形態】

図１aは、本発明におけるＲＦ増幅器及び共振器の統合システム及び方法に使
用されるリニア加速器を有する一般的な高エネルギーのイオン注入装置を示す概
略ブロック図である。図１bは、従来のリニア加速器モジュールを示す概略ブロ
ック図である。図１cは、通常のリニア加速器モジュールを示す概略図である。
図１dは、従来のリニア加速器モジュールを示す概略ブロック図である。

【００１５】 図２aは、本発明の構成に従う容量結合を有するＲＦ増幅器及び共振器の統合
システムを示す概略図である。図２ｂは、本発明の他の構成に従うＲＦ増幅器及
び共振器の統合システムを示す概略ブロック図である。図２ｃは、本発明の他の
構成に従う誘導結合を有するＲＦ増幅器及び共振器の統合システムを示す概略ブ
ロック図である。図２ｄは、本発明の他の構成に従う誘導結合を有する別のＲＦ
増幅器及び共振器の統合システムを示す概略ブロック図である。

【００１６】 図３は、本発明に従うＲＦ増幅器及び共振器の統合システムを示す部分平面図
である。図４は、図３の４−４線に沿う本発明に従うＲＦ増幅器及び共振器の統
合システムの側断面図である。図５は、本発明に従うＲＦ増幅器及び共振器の統
合システムを示す部分平面図である。図６aは、本発明の他の構成に従う別のＲ
Ｆ増幅器及び共振器の統合システムを示す部分平面図である。図６ｂは、本発明
の他の構成に従う別のＲＦ増幅器及び共振器の統合システムを示す部分平面図で
ある。図６ｃは、図６ｂのＲＦ増幅器及び共振器の統合システムを示す立面図で
ある。図７は、ＲＦ増幅器の出力を共振器またはタンク回路に連結する方法を示
す流れ図である。

【００１７】 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、共振器及ＲＦ増幅器の統合システム及び
イオン加速器に用いられる装置、さらに、イオン加速器において、ＲＦ増幅器を
共振器に結合する方法を含んでいる。

【００１８】 本発明は、高エネルギーイオン注入装置におけるリニア加速器内の個々の加速
器モジュールに用いることができる。本発明の１つの構成は、ＲＦ出力を直接共
振器回路に結合することを含む。この実質的な直接結合としては、たとえば、容
量結合、誘導結合、及び変成器結合（電磁結合）等が含まれ、従来のマッチング
回路網を単純化し、従来システムに関連する５０Ωケーブルを削減する。この結
果、効率、スペース利用率、コスト、及び信頼性を改善する。

【００１９】 本発明の種々の面において、以後、高エネルギーイオン注入装置における構成
部品を形成するリニア加速器モジュールを含む特定の応用に関して論じられる。
しかし、他の応用における本発明の利点についてもその有効性を認めることがで
きる。本発明の特徴に対する内容を提示するために、ＲＦ増幅器及び共振器に対
する従来の相互接続についての簡単な解説をここで行う。

【００２０】 図１ｃにおいて、抵抗Ｒ_L及びキャパシタンスＣｓに並列接続した誘導コイル
Ｌを有する通常の共振回路１００が図示されている。加速電極１０８は、インダ
クターＬに接続され、イオンビーム１１０に関連するイオンを加速するのに役立
つ。電極１０８は、２つの接地された電極１１２，１１４間に取り付けられ、そ
して、加速電極１０８と接地電極１１２，１１４は、イオンビームを加速するた
めに「プッシュプル」動作で作用する。

【００２１】 キャパシタンスＣｓは、共振回路の等価キャパシタンスを表しており、加速電
極１０８、この電極用支柱、コイル、及び付加された調整キャパシタンスからの
影響を受ける。抵抗Ｒ_Lは、インダクターＬとキャパシタンスＣｓからなる共振
回路に関連する損失を表す。このキャパシタンスＣｓと誘導コイルＬの値は、低
損失（Ｑ値が高い）共振器又はタンク回路１００を形成するために選択され、そ
こで、図１ａで示す形式のリニア加速器システムにおける各加速器モジュールが
、同一の周波数で共振する。無線周波（ＲＦ）信号は、ポイント１１６でのＲＦ
システム(図示略)から供給され、キャパシタＣｃを介してコイルＬの高電圧端に
容量結合される。

【００２２】 図１ｄにおいて、加速器モジュール２８は、ＲＦ出力１２２を有するＲＦ増幅
器１２０を含み、この増幅器は、第１、第２のマッチング回路網１２４，１２６
及びケーブル１２８を介して、図１ｃの共振回路１００に接続されている。ケー
ブルは、一般的に従来の５０Ω同軸ケーブルである。このケーブル１２８は、共
振回路１００のインピーダンスに対して増幅器出力１２２のインピーダンスに適
切にマッチングさせるために、一般的に数ｍの長さを有する。

【００２３】 マッチング回路網１２６は、共振回路１００に連結され、結合キャパシタＣｃ
および／または他の要素を含んでいる。この結合キャパシタＣｃは、誘導コイル
Ｌから離間したプレートを有しており、共振回路のインピーダンスＲ_L（一般的
に１ＭΩ）が、ＲＦ増幅器１２０、マッチング回路網１２４、及びケーブル１２
８（一般的に５０Ω）を含むＲＦ源のインピーダンスにマッチングするように調
整可能である。同様に、共振器のキャパシタンスＣｓもコイルＬから離間したプ
レートを有しており、共振回路１００の共振周波数にチューニングするように調
整することができる。このコイルＬは、高電圧ブッシュ１３０を介して加速電極
１０８に接続される。

【００２４】 マッチング回路網１２４は、一般的に、ケーブル１２８に対して増幅器１２０
の出力インピーダンスをマッチングさせるように形作られている。このマッチン
グ回路網１２６は、ケーブル１２８、回路網１２４、及び増幅器１２０からなる
インピーダンスを負荷のインピーダンス、即ち、図１ｄでは共振器１００のイン
ピーダンスにマッチングさせるように動作する。

【００２５】 結合キャパシタＣｃは、共振回路１００のインピーダンスに寄与し、そしてほ
ぼ固定される。マッチング回路網１２４，１２６は、ケーブル１２８と同様に高
価であり、メンテナンスが必要であり、また、ライナック２８における貴重な空
間を占有することになる。本発明は、これらの構成要素の単純化とケーブル１２
８を削除することで、システムの費用、信頼性、空間利用率、及び性能を改善す
る。

【００２６】 図２a及び図２ｂにおいて、本発明の１つの構成が図示され、それは、共振器
とＲＦ増幅器の統合システムからなり、イオン加速器において使用される。図示
されたシステムは、低損失を達成するために、ＲＦ増幅器１２０と、Ｑの高い共
振回路１００とを直接的に結合することにより、従来のシステムのマッチング回
路網を単純化しかつケーブルを削除する。

【００２７】 本発明は、高エネルギー（ＨＥ）イオン注入装置用のライナック段階を形成す
るリニア加速器モジュールにおいて、有効に使用することができる。このシステ
ムは、ＲＦ出力１２２を有する増幅器１２０を有し、この増幅器は、結合キャパ
シタ１５０を介して共振回路１００に直接的に結合され、この結合キャパシタは
、共振回路の誘導コイルＬの高電圧端に接続されている。

【００２８】 実質的に直接的な結合は、一連のキャパシタンス（たとえば、図２ｂにおける
キャパシタ１５０）を介するような容量結合、また、誘導ループまたはコイル（
たとえば、図２ｃ及びそれ以下の図面に示すような結合コイル１７０）を介する
ような誘導結合、或いは同様の結合から構成される。ここで用いられる直接的な
結合は、マルチプルマッチング回路網及び従来のシステムに関連するケーブルを
含まないが、その代わり増幅器のＲＦ出力のインピーダンスと共振回路のインピ
ーダンスとをマッチングさせることができる単一の結合回路網を意図している。

【００２９】 コイルＬは、キャパシタンスＣｓを有する共振器、即ちタンク回路を形成し、
このキャパシタンスは、タンク回路の共振周波数の同調をとるために調整可能で
ある。図２ａ及び図２ｂに示すように、本発明では、付加的なマッチング回路網
又は５０Ωのケーブルを必要としない。出力１２２でのＲＦ増幅器１２０のイン
ピーダンスは、キャパシタンス１５０によって共振器のインピーダンスとマッチ
ングされる。このキャパシタンスの値は、調整可能である。しかし、キャパシタ
ンスの調整は、一般的に、共振回路１００のインピーダンスにしたがって決まる
。さらなる調整は、共振回路１００の負荷が動作中に大きく変化しないので、一
般的に必要としない。本発明のシステムの効率、信頼性、及び費用は、インピー
ダンスマッチング用の構成部品の削減、及びそれに関連する電力損失をなくすこ
とにより、従来のシステムにおけるものよりも向上している。

【００３０】 図２ｃにおいて、共振器及びＲＦ増幅器の統合システムは、従来技術の付加的
なマッチング回路網及びケーブルをなくして、ＲＦ増幅器１２０とＱの高い共振
回路２６０との間の直接的結合を与えることが示されている。この統合システム
は、結合コイル１７０を介して共振回路２６０に直接的に結合されるＲＦ出力１
２２を有する増幅器１２０を有する。コイル１７０は、共振回路の誘導コイルＬ
を用いるＲＦ出力１２２の誘導結合を与える。この誘導結合は、増幅器１２０の
出力１２２と共振回路２６０の間のインピーダンスマッチングを構成する。図２
ａの共振回路と同様に、共振回路２６０は、コイルＬとキャパシタンスＣｓを含
み、これらの素子は、タンク回路の共振周波数の同調を調整可能にする。結合コ
イル１７０と共振コイルＬとの間の誘導結合は、調整可能であり、出力１２２で
のＲＦ増幅器１２０のインピーダンスと共振回路２６０のインピーダンスをマッ
チングさせることができる。

【００３１】 図２ｄは、ＲＦ増幅器１２０とＱが高い共振回路２６０との間の直流電流結合
(direct galvanic coupling)の別の応用を示す。結合キャパシタンスＣ_Bの一端
が共振回路２６０の可変インダクターＬのタップ点１８０に接続され、電力ＦＥ
Ｔ（Ｑ１）からインダクターＬに増幅されたＲＦ信号(図示略)を与える。ＲＦチ
ョーク１８２は、Ｑ１の電源と正の供給電圧源（＋Ｖｓ）との間に接続され、ま
た、ＲＦゲート信号１８４は、Ｑ１のゲートに供給される。適当なタップ点１８
０を選択することにより、必要なインピーダンスレベルを達成することができ、
数オームの程度のインピーダンスに下がる。

【００３２】 これは、非常に低い出力インピーダンス（たとえば、ＦＥＴ Ｑ１）を有する
高電力ソリッドステート増幅器に接続する場合、特に有益である。この結合キャ
パシタンスＣ_Bは、図２ｄの増幅器／共振器の統合システムにおいて、インピー
ダンス変換機能を有しておらず、その代わりインダクターＬによってＱ１の直流
トランジスタ電圧が短絡しないように、十分高いキャパシタンスを有する。付加
的なインピーダンスマッチング構成部品が共振回路２６０以外に必要としないこ
とがわかる。インダクターＬの値は、フィールド変位チューナ１８６を用いて調
整され、このチューナは、インダクターコイルＬに関して方向１９０に移動可能
なプランジャー１８８を有している。

【００３３】 図３は、本発明の一実施形態を示す詳細な上面図であり、この実施形態におい
て、共振器とＲＦ増幅器の統合システム２００は、共振インダクターコイル２０
２を備え、イオンビーム２１０を加速するための円筒加速電極２０８を有する。
この加速電極は、接地電極２１２，２１４の間に配置されている。加速電極２０
８と接地電極２１２，２１４は、プッシュプル形式で作動し、イオンビーム２１
０内の荷電粒子がシステム２００内を通過するとき、この荷電粒子の束を加速す
る。

【００３４】 コイル２０２の高電圧端は、ブッシュ２３０を介して外側ハウジング壁２２８
を貫通している。コイル２０２は二股に別れており、冷却水２３６が入口２４０
から出口２４２に排出するようにコイル内を循環して流れる。入口２４０と出口
２４２は、コイル２０２の低電圧端側に配置され、コイル２０２に対して出力２
２２の調整可能な容量結合を与える。また、システム２００には、図３では省略
したが、図４で図示されかつ以下で説明される調整可能な同調キャパシタンス２
７０が共に設けられている。システム２００は、図２ｂに示されたライナックモ
ジュール２８を実装している。たとえば、インダクターコイルＬは、コイル２０
２に相当し、結合キャパシタ２５０は、キャパシタ１５０等に相当する。

【００３５】 調整可能なキャパシタ２５０は、システムハウジング２３２の内壁２５６に設
けた高電圧ブッシュ２５４に摺動可能に係合するロッド２５２を含み、このロッ
ドはコイル２０２と関係して矢印２５８で示す方向に直線往復運動する。ロッド
２５２は、アルミニウムで作ることができ、かつＲＦ増幅器２２０の出力２２２
に電気的に接続される。キャパシタ２５０は、更にコイル２０２から離間した導
電プレート２６０を含んでいる。このプレート２６０と、プレート２６０とコイ
ル２０２間のギャップ２６１は、ＲＦ出力２２２をコイル２０２に容量結合する
キャパシタ２５０を形成する。ＲＦ出力を調整可能なキャパシタを介してコイル
２０２に直接的に結合することにより、従来システムに関連するマッチング回路
網の１つとケーブルとを削除することを可能にする。

【００３６】 図３において、キャパシタ２５０は、更にモータまたはソレノイド等のリニア
アクチュエータ２６２を含み、ロッド２５２と、ここではプレート２６０とを矢
印の方向に往復運動させる。調整可能なキャパシタ２５０は、プレート２６０及
びコイル２０２の間の調整可能なギャップ２６１を有することが示されているが
、調整キャパシタの多くの異なる形式では、ＲＦ出力２２２をコイル２０２に結
合するために使用することができ、これは、本発明の範囲内にあると考える。

【００３７】 リニアアクチュエータ２６２は、コイル２０２と増幅器出力２２２の間の容量
結合を調整するために設けられている。キャパシタ２５０の調整は、制御システ
ムまたは他の計装(図示略)との組合せで手動または自動とすることができる。し
かし、このシステムは、増幅器出力２２２と共振回路インピーダンスとの間の最
適なマッチングを選択するための値を有する固定のキャパシタンス２５０を設け
ることもでき、この場合、リニアアクチュエータ２６２は不要であり、また、ア
ルミニウムロッド２５２即ちプレート２６０を設けて往復運動させることも不要
である。

【００３８】 図４は、図３のシステムの側方立面図を示し、更に、キャパシタ２７０とイン
ダクターコイル２０２によって形成される共振回路の共振周波数の制御可能な調
整、即ち、同調用の同調キャパシタ２７０を有する。このキャパシタ２７０は、
ブッシュ２７６を介してハウジング壁２７４を貫通する導電ロッド２７２を含み
、このロッドは、ブッシュに摺動可能に係合し、リニアアクチュエータ２８０を
介して矢印２７８で示される方向に往復直線運動する。さらに、同調キャパシタ
２７０は、インダクターコイル２０２から離間し、このコイルの高電圧端の近く
に導電プレート２８２を含んでいる。ギャップ２６３は、プレート２８２及びコ
イル２０２の間に形成され、これによって、インダクターコイル２０２に平行に
接地されたキャパシタを形成する。タンク回路の共振周波数は、望ましいリニア
アクチュエータ２８０を介して自動的、または手動的に調整可能である。図３お
よび図４の実施形態では、同調キャパシタ２７０とともに結合キャパシタ２５０
は、インダクターコイル２０２と、このコイルの高電圧端の近くで容量結合する
。

【００３９】 図３及び図４のシステム２００は、本発明のいくつかの利点を示している。増
幅器のＲＦ出力２２２をキャパシタ２５０に接続する直接的な結合は、従来のシ
ステムにおいて必要とされた付加的な高価なマッチング回路網及びケーブルの入
用をなくす。本システムの信頼性が向上し、かつＲＦ構成部品が少なくなるので
、そのためのコストが低下する。本システムは、また、過去において用いられた
付加的なマッチング回路網および数ｍのケーブルを取り除くので、システムをコ
ンパクトに構成できる。さらに、本発明のシステムは、マッチング回路網及びケ
ーブルに関連した電力損失を避けるので、より効率的になる。

【００４０】 図５を参照すると、共振器と増幅器の統合システム３００を構成する本発明の
他の実施形態が示されている。このシステムは、出力端３２２ａ、３２２ｂを有
するＲＦ増幅器３２０を備え、また、円筒加速電極３０８を有する共振器のイン
ダクターコイル３０２を備えている。コイル３０２の高電圧端は、ブッシュ３３
０を介してハウジング３３２の端部壁３２８を貫通している。これにより、加速
電極３０８は、接地電極３１２，３１４と共にプッシュプル形式で動作し、ビー
ム３１０を形成するイオンを加速する。この実施形態では、第２のインダクター
コイルすなわちループ３９０が、コイル３０２の低電圧端を有する増幅器３２０
の出力３２２に誘導結合されている。

【００４１】 図３及び図４に示した容量結合と同様に、図５におけるループ３９０を介する
直接的な誘導結合は、従来システムに関連する付加的なマッチング回路網及びケ
ーブルをなくす。ループ３９０は、好ましくはコイル３０２と同軸配置され、か
つ矢印３９１の方向に移動でき、これにより、コイル３０２に対するＲＦ増幅器
出力３２２の誘導結合を調整する。これは、またシステム３００における調整可
能なインピーダンスマッチングを与える。

【００４２】 同調キャパシタ３７０は、導電端部プレート３８０を有する導電ロッド３７２
を有し、このロッドは、内部のハウジング壁３５６を貫通するブッシュ３７６に
摺動可能に係合している。矢印３７８によって示された方向におけるロッド３７
２の往復直線運動は、リニアアクチュエータ３８０により与えられる。ロッド３
７２とプレート３８２は、電気的に接地されており、プレート３８２は、コイル
３０２の高電圧端から離間し、その間にギャップ３７３を形成するように配置さ
れている。キャパシタ３７０の値は、タンク回路の共振周波数に同調するために
リニアアクチュエータ３８０を介して手動または自動的に調整することができる
。

【００４３】 誘導ループ３９０を介してＲＦ出力３２２をインダクターコイル３０２に直接
的に結合することにより、従来のシステムにおいて必要とされた付加的なマッチ
ング回路網及びケーブルを除去することによってコスト、信頼性、空間の節減、
及び効率における多くの利点を備える。

【００４４】 図６ａにおいて、共振器及び増幅器の統合システム４００を含む本発明の別の
構成が示されている。このシステムは、出力４２２を有するＲＦ増幅器４２０と
、円筒加速電極４０８を有する共振器インダクターコイル４０２とを有する。コ
イル４０２の高電圧端は、ブッシュ４３０を介してハウジング４３２の端部壁４
２８を貫通し、これにより、加速電極４０８は、ビーム４１０を形成するイオン
を加速するために、接地された電極４１２,４１４と共にプッシュプル形式で動
作する。増幅器４２０の出力４２２は、コネクタパッド４２４を介してコイル４
０２の低電圧端に接続される。

【００４５】 増幅器４２０からのＲＦ電源と共振器コイル４０２との直流電流結合は、増幅
器出力のインピーダンスと共振回路のインピーダンスとのインピーダンスマッチ
ングを与える。パッド４２４は、種々の位置においてコイル４０２上に配置する
ことができ、この位置の１つが、図６ａに想像線で示されている。コイル４０２
上のパッド４２４の位置は、共振回路と増幅器４２０とのインピーダンスをマッ
チングさせるために調整することができる。再配置可能なコネクタパッド４２４
を用いて、付加的なマッチング構成部品を必要とすることなく、インピーダンス
のマッチングを行える。

【００４６】 プランジャー１８８を有するフィールド変位チューナ１８６が設けられ、この
プランジャーは、ブッシュ４７６を介して壁４５６を貫通し、かつ誘導コイル４
０２に対して方向１９０の方に移動可能である。プランジャー４７２の直線往復
運動は、リニアアクチュエータ４８０により容易に容易に行うことができる。誘
導コイル４０２の値は、リニアアクチュエータ４８０によって手動または自動的
に調整することができ、コイル４０２を貫通するフラックスの量を変更すること
により、タンク回路の共振周波数を同調させることができる。

【００４７】 図６ｂおよび図６ｃは、本発明における別の構成からなる共振器及び増幅器の
統合システム４００を示しており、このシステムは、ハウジング４３２の壁４５
６の外側に取り付けたハイブリッド形式の統合電力ステージ４９０と、誘導コイ
ル４０２に関して方向１９０の方に移動可能なプランジャー１８８を有するフィ
ールド変位チューナとを備えている。電力ステージ４９０は、コネクターパッド
４２を介して共振コイル４０２に接続されるＲＦ出力を有し、システム４００に
関連したＲＦ増幅器と他の制御回路を含むこともできる。

【００４８】 コイル４０２上のコネクタパッド４２４の位置は、電力ステージ４９０の増幅
器とコイル４０２との間のインピーダンスマッチングを与える。さらに、コイル
４０２に対するプランジャー１８８の位置は、共振回路の同調を与える。それゆ
え、図６ｂ及び図６ｃに示すシステムは、付加的なマッチング構成部品または回
路を必要としないでＲＦ出力を共振器に直接的に結合させることができる。

【００４９】 図７を参照すると、イオン加速器においてＲＦ増幅器を共振器に連結するため
の方法５００が図示されている。この方法５００は、ほぼ直接ＲＦ出力を共振器
またはタンク回路に接続することを含んでいる。ステップ５０２において、増幅
器のＲＦ出力は、カプラー（たとえば、キャパシタまたはインダクタ）に接続さ
れる。ステップ５０４において、カプラーは、共振回路のコイルに近接して配置
され、これにより、増幅器のＲＦ出力が共振器またはタンク回路に接続される。
電力伝送は、ステップ５０６において、テストされ、そして、インピーダンスマ
ッチングが増幅器から負荷への電力伝送を十分可能にするならば、その結合は、
ステップ５０８で完了する。さもなければ、この結合は、電力伝送を改善するた
めに、ステップ５１０で変更される。

【００５０】 ステップ５１０において、調整は、たとえば、図３、図４における結合キャパ
シタ２５０の調整、または図５における結合インダクタ３９０の調整を介して遂
行される。この調整は、受入可能な電力伝送が達成されるまでステップ５０６及
び５１０を介して行われ、この方法は、ステップ５０８で終了する。十分な電力
伝送は、ステップ５０６でテストされ、たとえば、ＲＦ増幅器によって発生した
電力によって負荷に伝達される電力量を分割し、この一部分が最少の受入可能な
閾値を越えるかどうかを決定する。

【００５１】 ここに図示された方法は、通常の方法を越える利益をもたらす。この方法は、
マッチング回路網とケーブルを設け、かつこれらを連結し、さらに、増幅器出力
と共振器コイルとの間のインピーダンスをマッチングさせるためにマッチング回
路網を調整するステップを含んでいる。

【００５２】 本発明は、特定の実施形態に関して開示しかつ記載してきたが、本発明は、等
価な変更及び修正は、本明細書及び図面を読みかつ理解した者である他の当業者
であれば考えられるものである。特に、上述した構成部品（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、このような構成部
品を記載するために用いる用語（参考として「手段」を含む）は、たとえ、本発
明の例示された実施形態における機能を実行する開示された構成と構造的に等価
でなくても、対応するものと考えられ、さもなければ、記載された構成部品（た
とえば、機能的に等価である）の特定された機能を実行する構成部品を示してい
る。

【００５３】 この点において、本発明は、コンピュータを用いる読取媒体を含み、本発明の
種々の方法のステップを実行するためのコンピュータの典型的な命令を有してい
ることがわかるであろう。さらに、本発明の特定の特徴は、いくつかの具体例の
１つについて説明してきたが、このような特徴は、所定のまたは特定の利用に対
して望ましくかつ利点を有する他の実施形態の１つまたはそれ以上の特徴を組み
合わせることもできる。さらに、「含む」、「含んでいる」、「有する」、「有
している」等の言葉、及びその変形例は、特許請求の範囲または発明の詳細な記
載のいずれかにおいて使用される。これらの言葉は、「構成される」という言葉
と同一内容を意図するものである。

【００５４】 （産業上の利用可能性） 本装置及びこれに関連する方法は、イオン注入装置においてイオンを加速させ
るために半導体製造の分野で使用される。

【図面の簡単な説明】

【図１ａ】 図１aは、本発明におけるＲＦ増幅器及び共振器の統合システム及び方法に使
用されるリニア加速器を有する一般的な高エネルギーのイオン注入装置を示す概
略ブロック図である。

【図１ｂ】 図１bは、従来のリニア加速器モジュールを示す概略ブロック図である。

【図１ｃ】 図１cは、通常のリニア加速器モジュールを示す概略図である。

【図１ｄ】 図１dは、従来のリニア加速器モジュールを示す概略ブロック図である。

【図２ａ】 図２aは、本発明の構成に従う容量結合を有するＲＦ増幅器及び共振器の統合
システムを示す概略図である。

【図２ｂ】 図２ｂは、本発明の他の構成に従うＲＦ増幅器及び共振器の統合システムを示
す概略ブロック図である。

【図２ｃ】 図２ｃは、本発明の他の構成に従う誘導結合を有するＲＦ増幅器及び共振器の
統合システムを示す概略ブロック図である。

【図２ｄ】 図２ｄは、本発明の他の構成に従う誘導結合を有する別のＲＦ増幅器及び共振器
の統合システムを示す概略ブロック図である。

【図３】 図３は、本発明に従うＲＦ増幅器及び共振器の統合システムを示す部分平面図
である。

【図４】 図４は、図３の４−４線に沿う本発明に従うＲＦ増幅器及び共振器の統合シス
テムの断面における側部立面図である。

【図５】 図５は、本発明の構成に従うＲＦ増幅器及び共振器の統合システムを示す部分
平面図である。

【図６ａ】 図６aは、本発明の他の構成に従う別のＲＦ増幅器及び共振器の統合システム
を示す部分平面図である。

【図６ｂ】 図６ｂは、本発明の他の構成に従う別のＲＦ増幅器及び共振器の統合システム
を示す部分平面図である。

【図６ｃ】 図６ｃは、図６ｂのＲＦ増幅器及び共振器の統合システムを示す立面図である
。

【図７】 図７は、ＲＦ増幅器の出力を共振器またはタンク回路に連結するための方法を示
す流れ図である。

【手続補正書】

【提出日】平成１５年３月６日（２００３．３．６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項１２】 イオン加速器においてＲＦ増幅器を共振器に結合するための方法であって、 ＲＦ出力（122）を有する増幅器（120）を設け、 イオンを加速するための電極（108）を有するコイル（Ｌ）と、キャパシタン
ス（Ｃｓ）とを有する共振器（100）を設け、 前記増幅器（120）のＲＦ出力（122）を調整可能なカプラーに結合し、 この調整可能なカプラーを前記コイル（Ｌ）の近くに配置し、これにより、前
記増幅器（120）のＲＦ出力（122）を前記共振器のコイル（Ｌ）に結合する、各
ステップを有することを特徴とする方法。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３５

【補正方法】変更

【補正の内容】

【００３５】 調整可能なキャパシタ２５０は、システムハウジング２３２の内壁２５６に設
けた高電圧ブッシュ２５４に摺動可能に係合するロッド２５２を含み、このロッ
ドはコイル２０２と関係して矢印２５８で示す方向に直線往復運動する。ロッド
２５２は、アルミニウムで作ることができ、かつＲＦ増幅器２２０の出力２２２
に電気的に接続される。キャパシタ２５０は、更にコイル２０２から離間した導
電プレート２６０（たとえば、アルミニウム）を含んでいる。このプレート２６
０と、プレート２６０とコイル２０２間のギャップ２６１は、ＲＦ出力２２２を
コイル２０２に容量結合するキャパシタ２５０を形成する。ＲＦ出力を調整可能
なキャパシタを介してコイル２０２に直接的に結合することにより、従来システ
ムに関連するマッチング回路網の１つとケーブルとを削除することを可能にする
。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＯ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ， ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ， ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，Ｐ Ｔ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 サダトマンド、 コーロシュ アメリカ合衆国 マサチューセッツ 01860 エセックス メリマック ウイロ ーデイル ドライブ ６ (72)発明者 シエラー、 エルンスト フレデリック アメリカ合衆国 マサチューセッツ 01982 エセックス ハミルトン オール ド カート ロード ６ Ｆターム(参考） 5C030 BB09 5C034 CC01 CD02

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 イオン加速器に使用するための共振器及びＲＦ増幅器の統合システムであって
   、 ＲＦ出力（122）を有する増幅器（120）と、 この増幅器（120）の前記ＲＦ出力（122）に直接的に結合されるタンク回路（
   100）と、 このタンク回路（100）に接続された加速電極（108）と、 を含んでいることを特徴とする統合システム。
2. 【請求項２】 前記タンク回路（100）は、コイル（Ｌ）とキャパシタンス（Ｃｓ）を含んで
   いることを特徴とする請求項１記載の統合システム。
3. 【請求項３】 前記タンク回路（100）のキャパシタンス（Ｃｓ）は、可変であることを特徴
   とする請求項２記載の統合システム。
4. 【請求項４】 増幅器（120）のＲＦ出力（122）が、コイルに容量結合（150）されているこ
   とを特徴とする請求項２記載の統合システム。
5. 【請求項５】 前記容量結合は、前記コイル（202）の高電圧端部の近くに前記コイル（202）
   から離間配置されたアルミニウム板（260）を含み、このアルミニウム板（260）
   は、前記増幅器（220）のＲＦ出力に電気的に接続され、これにより、前記増幅
   器（220）のＲＦ出力が前記コイル（202）に容量結合されていることを特徴とす
   る請求項４記載の統合システム。
6. 【請求項６】 前記増幅器（120）のＲＦ出力（122）が、コイル（Ｌ）に誘導結合（170）さ
   れていることを特徴とする請求項２記載の統合システム。
7. 【請求項７】 前記誘導結合は、前記コイル（302）の低電圧端部の近くに前記コイル（302）
   から離間配置されたインダクター（390）を含み、このインダクター（390）は、
   前記増幅器（320）のＲＦ出力に電気的に接続（322a,322b)され、これにより、
   前記増幅器（320）のＲＦ出力が前記コイル（302）に誘導結合されていることを
   特徴とする請求項６記載の統合システム。
8. 【請求項８】 イオン注入装置においてイオンを加速するための装置であって、 ＲＦ出力（122）を有する増幅器（120）と、 この増幅器（120）のＲＦ出力（122）に直接的に結合されるコイル（Ｌ）を有
   するタンク回路（100）と、 前記コイル（Ｌ）に接続されて、イオンを加速するための電極（108）と、 を含むことを特徴とするイオン加速装置。
9. 【請求項９】 さらに、前記コイル（202）から離れたアルミニウム板（260）を含み、このア
   ルミニウム板（260）は、前記増幅器（220）のＲＦ出力に連結され、これにより
   、前記増幅器（220）のＲＦ出力が前記コイル（202）に容量結合されることを特
   徴とする請求項８記載のイオン加速装置。
10. 【請求項１０】 前記アルミニウム板（260）は、前記コイル（302）の高電圧端部の近くに前記
    コイル（302）から離間配置されていることを特徴とする請求項９記載のイオン
    加速装置。
11. 【請求項１１】 さらに、前記コイル（302）から離間したインダクター（390）を含み、このイ
    ンダクター（390）は、前記増幅器（320）のＲＦ出力に電気接続（322a,322b)さ
    れ、これにより、前記増幅器（320）のＲＦ出力が前記コイル（302）に誘導結合
    されることを特徴とする請求項８記載のイオン加速装置。
12. 【請求項１２】 前記インダクター（390）は、前記コイル（302）から離間配置され、前記コイ
    ル（302）の低電圧端部の近くに配置されていることを特徴とする請求項１１記
    載のイオン加速装置。
13. 【請求項１３】 前記インダクター（390）と前記コイル（302）は、同軸配置されていることを
    特徴とする請求項１１記載のイオン加速装置。
14. 【請求項１４】 前記タンク回路（100）は、可変キャパシタ（370）であることを特徴とする請
    求項８記載のイオン加速装置。
15. 【請求項１５】 イオン加速器においてＲＦ増幅器を共振器に結合するための方法であって、 ＲＦ出力（122）を有する増幅器（120）を設け、 イオンを加速するための電極（108）を有するコイル（Ｌ）とキャパシタンス
    （Ｃｓ）を有する共振器（100）を設け、 前記増幅器（120）のＲＦ出力（122）をカプラーに結合し、そして、前記カプ
    ラーを前記コイル（Ｌ）の近くに配置し、これにより、前記増幅器（120）のＲ
    Ｆ出力（122）を前記共振器のコイル（Ｌ）に結合する、各ステップを有するこ
    とを特徴とする方法。
16. 【請求項１６】 前記カプラーは、プレート（260）を有し、更に、このプレートを前記コイル
    （202）の高電圧端部の近くに配置し、これにより、前記増幅器（220）のＲＦ出
    力が前記コイル（202）に容量結合されることを特徴とする請求項１５記載の方
    法。
17. 【請求項１７】 前記カプラーは、インダクター（390）を有し、更に、このインダクターが、
    前記コイル（302）の低電圧端部の近くに配置されかつ前記コイルと同軸配置さ
    れ、これにより、前記増幅器（320）のＲＦ出力が前記コイル（302）に誘導結合
    されることを特徴とする請求項１５記載の方法。
18. 【請求項１８】 さらに、前記カプラーの位置を変更するステップを有し、これにより、前記増
    幅器のＲＦ出力を共振器コイルへの結合を、これらの間の電力移送に従って調整
    するステップを有することを特徴とする請求項１５記載の方法。