JP2006313750A - リボンイオンビーム用高アスペクト比、高質量分解能アナライザマグネット及びシステム - Google Patents
リボンイオンビーム用高アスペクト比、高質量分解能アナライザマグネット及びシステム Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006313750A JP2006313750A JP2006128484A JP2006128484A JP2006313750A JP 2006313750 A JP2006313750 A JP 2006313750A JP 2006128484 A JP2006128484 A JP 2006128484A JP 2006128484 A JP2006128484 A JP 2006128484A JP 2006313750 A JP2006313750 A JP 2006313750A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- loop
- ion beam
- ribbon
- segment
- magnetic field
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Abstract
【解決手段】高分解能磁気アナライザは、弓形ヨーク110と、ループ形状コイル120と121を鏡面対称に位置合わせされたアレイとを備える。そして、弓形ヨークの出入口両方においてループ形状コイルのそれぞれは伸長され、それぞれの丸みを帯びた端部でサドルコイルとして知られる曲線状の形状を有する。この構造により、漏れ磁場を低減し、磁場領域内に均一な磁場を生成するので高品質の集束を実現し、それにより高分解能、高アスペクト比、および軽量化を実現する。
【選択図】図4
Description
一般的に、イオン源が通常、イオン源フィード物質の中に、及び/または源自体の物質中に存在する1つまたは複数の望ましくない種類を含むビームを生じさせることは長い間公知のことである。したがって、あらゆる不必要な種類または成分をこれらのイオンビームから分離し、拒絶するために磁気分析を使用することは長年に渡ってこの業界では標準的な慣行であった。しかしながら、概して,及び特に高パービアンスのそれらのビーム用の大きなリボン形状ビームにとって、この種の磁気質量分析及びイオンビーム生成はかつてないほど困難且つ高価になってきている。
リボンイオンビームを分析し、輸送するための技術の一般的な状態だけではなく、この特定の技術的な問題も、その全文が明示的に本書に組み込まれているWhiteら「サイズが最高24インチまでの平行リボンイオンビーム中の均一性の制御(The Control of Uniformity In Parallel Ribbon Ion Beams Up To 24 Inches In Size)」、科学と工業における加速器の応用例(Applications Of Accelerators In Science And Industry)1998年、AIP、830ページ、1999年によって見直されている。
今日、販売のために商業的に提供されているイオン注入機装置及び注入システムの中には、日新イオン機器株式会社(Nissin Ion Equipment Co.,Ltd.)(日本、京都)、住友イートンノバ株式会社(Sumitomo Eaton Nova Corporation)(日本、東京)及び石川島播磨重工業社(Ishikawajima−Harima Heavy Industries Co. Ltd.)(日本、東京)によってフラットパネルディスプレイ(つまり「FPD」)用のイオンビーム注入のために販売されているものがある。これらの商業的に販売されているシステムは、過去において、ビームがイオン源を離れるときにビーム中にほぼ常に存在する汚染物質種類を拒絶する能力がない、あるいはほとんどない装置及びイオンビームを構成していた。
多くの異なる問題が、質量分析に使用されるそれらのマグネットのこの技術分野で働く実践者により一般的に認識され、知られている。これらは、適切な分解能、注入システムの異常、[プラズマの不安定性及び/または磁化されたイオンビーム中の空間電荷の中和の損失に起因する。例えば、Alexeff,I.「ただ1種の同位体種を用いるカルトロン(同位体分離装置)のための閾値(Instability Threshold for a Calutron(Isotope Separator) with only one Isotope Species)」、プラズマ科学に関するIEEE報告書(IEEE Transactions on Plasma Science)、第PS−11巻、第2、90−91号(1983年)を参照すること]ビーム破裂を起こさずに高パービアンスのビームを伝達する、制限された能力、及び種々の他のイオン注入機システムの不具合及び欠陥を含むが、これらに限定されない。
シリコンウエハー注入システムの技術分野中では、60を超えるマグネット分解能[すなわち、密接に離間された磁気剛性率のイオン間を分離し、区別する能力]が最適、且つ望ましいこと、及び――生産性と引き換えることが可能ならば、及び可能なときには−−60未満(すなわち分離及び区別能力が劣っている)の分解能を有するマグネットが日常的に使用に許容できると見なされていることは一般に認められている。したがって、適切なサイズのリボンビームを直接出力することができ、同時に約30を超える分解能で分析できるマグネットがフラットパネルディスプレイ市場用に今日市販されているそれらの注入機およびシステムで使用されるのならば、これは納得でき、所望されるであろう。しかしながら、約30を超える分解能を有する分析マグネットだけが最近、不完全に導入され、このようなシステムで活用されていることが留意される。これらのうち、フラットパネルディスプレイ用のただ1つの市販されているイオン注入機装置だけが30を超える分解能を有しており、それはここに説明されるような高電力消費、極端な重量、及び漂遊磁界を含む重大な欠点を抱えている。
システム異常の幅広い問題を描写するただ一つの代表的な例として、日新イオン機器は、最近、単一の大きな曲げ磁石を使用し、従来のシステムで利用できるより高い磁気分解能を達成するフラットパネルディスプレイを注入するための装置の製造を開始した。この日新システムでは、リボン形状ビームの長い方の(幅)寸法はイオン源のサイズによって決定され、それを横切って磁場が作られなければならない(北の磁極から南の磁極への)分析マグネット内の開空間空隙のサイズがイオンビームの寸法より大きい。構造上、日新のアナライザマグネットは、形状と断面が実質的に矩形である鋼ヨークを有する。ワイヤコイルがこの矩形ヨークの側面に多かれ少なかれ均一に巻き付けられ、該巻き付けられたコイルは、電流密度が必要に応じて替えられ、それによりヨークの中で生じる磁場の均一性を制御するように細分化されている(米国特許番号第6,160,262号から複写される、それぞれ従来の技術図3aと図3bを参照すること)。
強力な「漏れ磁場」の同時発生における公知の欠点中には、(i)人員の高磁場への曝露に関する、特にペースメーカー使用者に対する安全性の問題と規制の問題、(ii)装置内のイオン源の性能に対する漂遊磁界の影響、(iii)(フラットパネルディスプレイの使用により回避できる)陰極線管に対する漂遊磁界の影響、及び(iv)敏感な電子機器の動作中に実行されるシステム調整に対する影響がある。さらに、(漏れ磁場を発生させる)ウィンドウフレームマグネットの蓄積エネルギー及び電力消費が非常に大きい場合があり、これらの問題を和らげるために必要とされる磁気遮蔽と組み合わせて、装置とシステム全体の重量は非常に大きくなる場合がある。
理想的な高電流イオンビーム注入システムの設計
(それぞれが上記で見直された前記に引用されたシステム内の少なくとも1つで個別に見つけられてよい)以下の機能及び動作特性を提供する(少なくとも1つのイオン源と、イオンビーム加速システムと、分析マグネットとを備える)イオンビーム注入システムを設計することが最も望ましいであろう。
(a)(必要とされる磁気遮蔽を含む)マグネットシステムの重量を最小限に抑える、
(b)コイルの電力消費を最小限に抑える、
(c)出力ビームのサイズとアスペクト比を維持する一方、マグネットとイオン源の両方の必要とされる主寸法を縮小する、
(d)システムの構造を簡略化し、その製造コストを削減する。
質量分析用に高アスペクト比及び高分解能を有するリボンイオンビーム生成の根本的な問題
本発明の第1の好適なフォーマットは図4、図5、及び図6に示されている。そこに見られるように、単一偏向磁石が少なくとも45度、好ましくは110度未満の角度でリボン形状イオンビームを曲げる。ヨークの真の形状はここに後述されるようにイオン光学を強化するためにわずかに改良されてよいが、双極子マグネットの強磁性のヨークは本来断面外観全体で矩形である。
該配置はそれぞれ図4及び図6によって最もよく示されている。内部空間体積150中に配置され、弓形ヨーク構造の入口開口部と出口開口部164、166の両方から伸張するのは、個々のループ形状コイル120と121の鏡面対称の位置合わせされたアレイである。位置合わせされたアレイにおける各ループ形状コイル120、121は完全な閉ループ、あるいは導電性材料から成る楕円形であり、個々の閉ループの2つのそれぞれの端部は同じ方向(上方へまたは下方へのどちらか)で傾けられている。
位置合わせされた対における各導電性コイルの矩形断面は図4及び図5に示されるように高アスペクト比であってよく、対にされたアレイにおける各コイルの長い方の寸法が、それが包含することを目的とするビームの長いほうの寸法の2分の1とサイズがほぼ等しい。しかしながら、図6に見られるように、同じ一般的なフォーマットは、特定のイオンビーム形状と磁気剛性率に応じて、低アスペクト比のさらに幅広い個々のコイルとともに使用されてもよい。
本発明のマグネットは、磁場の境界状態を画定するために、図5に図示されるようにほぼ矩形断面の弓形鋼ヨーク構造を使用し、ヨークの内部中に磁場を発生させるためだけではなく、意図されるまたは所望される容積測定のサイズ制限範囲に発生した磁場を限定するためにも(好ましくはここの図4によって示される構造上の設計の)ベッドステッド形状端部を有する、鏡面対称コイルの電気的に接合されたアレイを使用する。境界が限定され、体積が制限された磁場は、次にリボンイオンビームに効率的に適用され、その後マグネットの中心を通って移動することができる。
図5によって示されるような矩形領域内に均一な磁場を発生させるために必要とされる境界条件は周知である。鋼ヨーク制限で、B磁場は表面に垂直でなければならない。したがって、鋼が上端部と下端部で矩形間隙空間と通路に境界付ける場合、磁場の方向が定められる。コイル導線の端縁における境界条件はさらに複雑であるが、マクスウェル回転方程式(Maxwell curl equation)は、局所的に
(a)ベッドステッドコイルを備える本アナライザマグネット構造が、従来公知であり、従来技術で過去に使用された一見類似したマグネットフォーマッとは著しく異なり、はっきりと区別できることが注意され、理解されるべきである。このような実質的な相違点の1つの例示的な例として、ベッドステッドコイルを備えるアナライザマグネットを説明するChenらの米国特許番号第6,403,967B1号に注意が向けられる。このChenらのアナライザマグネットも、その必須構造の一部としてコイルの二次的な対を組み込んでいる。
ここに説明されるマグネットは、1.0mという設計曲げ半径を使用してP+イオンの100keVビームを分析するのに十分である0.25Tという場を生じさせる。曲げ平面は水平であり、リボンイオンビームの長い軸は垂直方向に向けられていることが推測される。注入はターゲット母材(フラットガラスパネル)に、事前に選ばれたターゲット平面でビームを通過させることにより達成される。しかしながら、システムは異なる向きで容易に取り付けられて、相対的な位置決めまたは配向に対してなど制限または制約は存在しない。
母材の注入用システムによって平行なビームが必要とされる可能性があるため、随意的により詳しく後述されるような簡略な構造の四極子型レンズが提供される。
0.25Tの必要とされる場及び600mmの磁気ギャップは、必要とされる場を生じさせるために導電性アレイごとに約60,000アンペアターンを必要とする。鏡面対称で位置合わせされ、図6に図示されるような対にされたアレイを形成する2つのベッドステッドコイルが提供され、アレイの対にされたコイルは中央平面軸で互いに物理的に接触している。各コイルは約1cmである断面の正方形の中空導線を使用して、コイルセグメントごとに7回転の30層で巻き付けられている。平均的な電流密度は1平方センチメートルあたり約200Aである。
アナライザマグネットの入口と出口での漏れ磁場の形状は優れたビーム集束には重要である。漏れ磁場は滑らかにであるが迅速に、その完全値から10%未満に約0.5メートルで強度を減少し、ほぼゼロに近い値に迅速に落下し続ける。
ビームは母材を注入するために使用される前にレンズによって視準される。プロセスが非晶質基板または(ガラスなどの)多結晶基板のために均一であるためには、ビームの中の角発散が非常に低くなることは必ずしも必要とされないが、角度の発散及び質量中心の配向が基板の表面全体で変化しないことが必要とされる。これは四極子型レンズの手段によって達成できる。
ビームの中の電流密度の均一性は、母材の中に注入されるイオン用量の均一性を制御する。均一性は、米国特許番号第5,834,786号および第5,350,926号に説明される従来技法を使用することによって、あるいは関連する特許参考文献中のどこか他のところで説明される方法を使用することによって制御されてもよい。この目的のために、多重極レンズまたはその同等物がマグネットの下流でビームの周りに設置される。
製作の都合上、ループ形状コイルは断面のサイズが均一であるが、鋼極面は先細の空間空隙を提供し、包含しなければならない。したがって、鋼ヨーク構造の上部壁と下部壁間に存在する垂直極間距離はいくつかの場所で、空間空隙を画定し、境界付けるコイル部分の高さより大きくまた、いくつかの場所では著しく小さい。移動するビームを境界付ける空間領域の外側端縁――特にビームと、コイルループまたは楕円形を形成する内側導電性部分と外側導電性部分の間――には、(高真空で保持されなければならない)イオンビームを(通常、都合上、真空ゾーンの外側にある)コイルから分離するために、非磁性物質から構成される真空壁が必要とされる。
ビームは、垂直方向で約240mmに成長した後、アナライザマグネットを出て、分岐し続ける。しかしながら、当初ビームはマグネットに入射するときに+/−5度で分岐し、マグネットの光学部品は、ここで、ビームが高さ340mmで、幅20mm未満である下流位置で線集光を生じさせるために+/−2.5度でビームを集束させた。したがって、この位置に配置された分析スリットは高分解能を達成できるようにする。
本発明のシステムは、通常、分岐するリボンイオンビームを発するイオン源と、曲線状経路に沿って好ましくは約60度と110度間の角度を通ってリボンビームを曲げるためのアナライザマグネットとを備える。アナライザマグネットは好ましくはベッドステッド形状導電性コイル付きウィンドウフレーム双極子マグネットであるが、リボンビームの長い軸を境界付けるヨークの強磁性の側壁は先細の空間空隙を有し、それによりイオンビームは、それが移動方向で曲げられるにとき大きさで分岐し続けることができる。磁場はヨークの側壁間の空隙に反比例しているため、半径は一定ではなく、空間空隙が増加するにつれていくぶん減少する。
したがって、前記システム装置の手段によって、以下のすべてを達成できる。
(a)リボンビームは経済的な比率、ここでは100mmのイオン源から生成される。
(b)ビームは必要とされる最終サイズ、ここでは高さ>300mmに拡大される。
(c)ビームは、少なくとも20の分解能、及びたいていの場合には少なくとも60という純粋なビームを得るために質量分析される。
(d)ビーム内の角発散は低レベルに削減される。
(e)イオンビームの均一性は上部から下部に制御できる。さらに、均一性多重極によって生じるビーム発散度の寄生性の増加は、部分的に第2の多重極によって取り除くことができる。
(f)上部から下部への角発散の変動は最小限に抑え、制御することができる。
Claims (23)
- 移動するリボンイオンビームから不必要なイオン種を分離するための高分解能磁気アナライザであって、前記高分解能磁気アナライザは、リボンイオンビームが移動するときのリボンイオンビーム用の中心軸および意図された弧の経路と、所定の曲線を成す形状を有する中心軸と、約0.25メートルと2メートル間の範囲の半径を有する弧形と、湾曲の約45度以上から約110度以下の範囲の湾曲の固定角度を含み、連続リボンイオンビームが移動するときの前記連続的なリボンイオンビーム用の前期所定の曲線を成す中心軸を包含し前記意図された弧の経路を取り囲む弓形ヨーク構造であって、強磁性物質から少なくとも部分的に形成され、固定した寸法及び実質的に矩形断面を有する弓形ウォール構造と、前記移動するビームのための入口および出口としての機能を果たす2つの別々の開口端と、前記移動するビーム用の空間的な通路としての役割をする確定できる体積の内部空間領域を備える前記弓形ヨーク構造と、位置合わせされたアレイとして平行にセットされるループ形状コイルの鏡面対称の対であって、(a)前記位置合わせされたアレイの中の前記対のそれぞれ別々のコイルが(i)電気的に導電性材料から少なくとも部分的に構成される細長い完全なループであり、(ii)そのそれぞれが同じ方向に曲げられる、2つの丸みを帯びた傾斜したループ端部を有する細長い完全なループであり、(iii)順次直列(sequetial series)に設置される複数の導電性セグメントの組として形成される細長い完全なループであり、そこでは各セグメントは事前に選ばれたシーケンス位置、及び前記弓形のヨーク構造の前記内部空間領域内でリボンイオンビームが移動するときの前記リボンイオンビーム用の意図された弧の経路に関して個々の角度向きで固定され、(b)鏡面対称で対にされた2つのループ形状コイルの前記位置合わせされたアレイは(iv)前記アレイにおける他方のループ形コイルの前記2つの丸みを帯びた傾斜した端部のための曲げ方向と反対である、一方のループ形状コイルの前記2つの丸みを帯びた傾斜した端部のための前記曲げ方向を提示し、(v)前記2つのコイルのそれぞれにおける前記閉ループの空洞体積を介して中心の開空間チャネルを提供し、前記中心の開空間チャネルは前記傾斜したループ端部のそれぞれから前記他方に、前記アレイの線寸法距離上で伸張し、(vi)位置合わせされた丸みを帯びた傾斜したループ端部の1対が前記弓形ヨーク構造の前記2つの開口端のそれぞれから伸張し、それぞれに隣接しているように、前記弓形ヨーク構造の2つの対向する壁の内面に沿って前記内部空間領域内に配置され、(vii)前記曲線を成す中心軸と、前記連続的なリボンイオンビームのための、それが前記弓形ヨーク構造の前記内部空間領域内に配置される前記2つのループ形状コイル間に存在する間隙空間で移動するときの意図された弧の経路のための制限する境界として機能する、位置合わせされたアレイとして平行にセットされるループ形状コイルの鏡面対称の対とを備える高分解能磁気アナライザ。
- 前記位置合わせされたアレイの前記対におけるそれぞれのループ形状コイルに調整可能な電流を供給するための手段をさらに備え、前記電流が各ループ形状コイルに同じ方向で循環する請求項1に記載の高分解能マグネット。
- ループ形状コイルの前記位置合わせされたアレイが、前記ビームの曲線状中心軸がある中央平面の対向する側面に対称的に配置されている請求項1に記載の高分解能磁気アナライザ。
- 前記位置合わせされたアレイにおける各ループ形状のコイルが、前記ビーム軸の前記中央平面に接線方向の前記ビーム軸の前記曲線状セグメントに概して平行な第1の曲線状セグメントと、前記ビーム軸の前記中央平面から離れて曲がる第2の曲線状セグメントと、前記ビーム軸全体でアーチ状になる第3の曲線状セグメントと、前記第2のセグメントに概して平行な第4の曲線状セグメントと、前記曲線状のビーム軸セグメントに平行で、前記第1のセグメントと対向する第5の曲線状セグメントと、前記ビーム軸の前記中央平面から離れて曲がる第6のセグメントと、前記ビーム軸全体で反り返る第7のセグメントと、前記第1のセグメントの開始部に接続して回転する第8のセグメントとを含む順次直列の8つの接続された導電性セグメントとを備える請求項1に記載の高分解能磁気アナライザ。
- 前記位置合わせされたアレイにおける各ループ形状コイルが前記ビーム軸の前記中央平面に接線方向の前記ビーム軸の前記曲線状セグメントに概して平行な第1の曲線状セグメントと、前記ビーム軸の前記中央平面から約90度離れて曲がる第2の曲線状セグメントと、(さらに2つの90度の弧形に分けられ、それらの間に導体のまっすぐなセクションがある)前記ビーム軸全体でアーチ状になる180度の第3の曲線状セグメントと、前記第2のセグメントに概して平行な90度の角度の第4の曲線状セグメントと、前記曲線状ビーム軸セグメントに平行で、第1のセグメントと対向する第5の曲線状セグメントと、前記ビーム軸の前記中央平面から90度離れて曲がる第6のセグメントと、前記ビーム軸全体で180度反り返る第7のセグメントと、90回転し、前記第1のセグメントの開始部に接続する第8のセグメントとを含む、8個の順次直列で接続された導電性セグメントを備える請求項1に記載の高分解能磁気アナライザ。
- 前記弓形ヨーク構造の前記空間的通路がその2つの長い方の寸法側面で前記アレイの前記ループ形状のコイルにより、前記その短い方の寸法側面で前記弓形ヨーク構造の2つの壁表面により境界付けられる請求項1に記載の高分解能磁気アナライザ。
- 電流を供給するための前記手段が、前記弓形のヨーク構造の前記空間的通路における実質的に均一な磁場を発生させるのに十分であり、前記リボン形状ビームが前記空間的通路を通過するときに前記リボン形状ビームを曲げるために効果的である請求項1に記載の高分解能磁気アナライザ。
- 前記アナライザが約45度以上から約110度以下の範囲の湾曲の事前に選択された角度で前記イオンビームにおける前記所望されるイオンを偏向させるため、及び少なくとも10のアスペクト比を有する線焦点に前記偏向したイオンビームの焦点を合わせるのに有効である請求項1に記載の高分解能磁気アナライザ。
- 前記焦点を合わせられたビームが次に分析スリットの中の長穴を通って伝達され、それにより前記所望されるイオンを異なる運動量の汚染イオンから分離する請求項8に記載の高分解能磁気アナライザ。
- 不必要なイオン種が、前記ビームを約45度より大きい角度で曲げることにより分岐するリボンイオンビームから分離され、前記リボンビームの前記中心軸が、それが前記曲線を成す軸の前記中央平面を通過するときに曲げられる請求項1に記載の高分解能磁気アナライザ。
- 前記磁極の前記分離が前記ビームの前記経路に沿って増加し、その結果前記飛翔経路の前記半径を前記ビームの前記経路に沿って拡大させる請求項10に記載の高分解能磁気アナライザ。
- 前記磁極が、その断面がその意図される移動経路に沿って変化するにつれて前記ビームの前記形状に従うように成形される請求項11に記載の高分解能磁気アナライザ。
- 前記弓形ヨーク構造及びループ形状コイルの配置されるアレイがともに実質的に外部漏れ磁場の生成を防止し、前記ヨーク構造の前記開口端から出現するような有限漏れ磁場が減衰され、限定される請求項1に記載の高分解能マグネットアナライザ。
- 前記弓形ヨーク構造の前記実質的に矩形断面が前記焦点特性を改良するために前記磁場を境界付ける、前記壁表面を成形することによって改良され、それによって前記ビームにおける前記線焦点の前記アスペクト比が増加する請求項1に記載の高分解能磁気アナライザ。
- 前記弓形ヨーク構造の前記実質的に矩形断面が前記焦点特性を改良するために前記磁場を境界付ける、前記壁表面を成形することによって改良され、それによってその湾曲が削減される請求項1に記載の高分解能磁気アナライザ。
- リボン形状ビームからイオンを用いて母材を注入するためのイオン注入機装置であって、長穴付きイオン源と、2つの直交する寸法で分岐する前記源から出るイオンビームと、移動するリボンイオンビームから不必要なイオン種を分離するための高分解能磁気アナライザであって、リボンイオンビームが移動するときのリボンイオンビーム用中心軸と意図された弧の経路を備え、前記中心軸が所定の曲線を成す形状と、弧形が約0.2メートルと2メートルの間の半径で、湾曲の角度が湾曲の約45度以上から約110度以下の範囲である前記磁気アナライザと、前記所定の曲線を成す中心軸を包含し、前記連続リボンイオンビームが移動するときに連続リボンイオンビーム用の前記意図された弧の経路を取り囲む弓形ヨーク構造であって、少なくとも部分的に強磁性物質から形成され、固定された寸法及び実質的に矩形断面を有する弓形壁構造、移動するビームの入口と出口の役割を果たす2つの別々の開口端、及び前記移動するビーム用空間的通路としての役割をする決定可能な体積の内部空間領域とを備える前記弓形ヨーク構造と、位置合わせされたアレイとして平行に設定されるループ形状のコイルの鏡面対称の対であって、(a)前記位置合わせされたアレイにおける前記対のそれぞれ別々のコイルが(i)少なくとも部分的に電気的に導電性の物質から構成される細長い完成したループであり、(ii)それぞれが同じ方向に曲げられる2つの丸みを帯びた傾斜したループ端部を有する細長い完成したループであり、(iii)順次直列で設置される複数の導電性セグメントの組として形成される細長い完成したループであり、各セグメントが事前に選択されたシーケンス位置に、前記弓形ヨーク構造の前記内部空間領域内をそれが移動するときのリボンイオンビーム用の前記中心軸と意図された弧の経路に関して個別の配向性であり、(b)鏡面対称の2つのループ形状コイルの位置合わせされたアレイが(iv)対における他方のループ形状コイルの前記2つの丸みを帯びた傾斜した端部のための前記曲げ方向に対向する一方のループ形状のコイルの前記2つの丸みを帯びた傾斜した端部のための曲げ方向を提示し、(v)前記アレイの前記線寸法距離上で前記傾斜したループ端部のそれぞれから他方に伸張する中心の開空間チャネルを、前記2つのコイルのそれぞれにおける前記閉ループの前記空洞体積を介して提供し、(vi)反対に傾斜したループ端部の1対が前記弓形ヨーク構造の前記2つの開口端部それぞれから伸張し、前記2つの開口端部に隣接するように前記弓形ヨーク構造の2つの対向する壁の内面に沿って前記内部空間領域内に配置され、(vii)前記連続リボンイオンビームが前記弓形ヨーク構造の前記内部空間領域内に配置される前記2つのループ形状コイル間の空隙空間内を移動するときの前記連続リボンイオンビーム用の前記曲線を成す中心軸と意図された弧の経路のための制限する境界としての役割をする位置合わせされたアレイとして平行に設定されるループ形状のコイルの鏡面対称の対と、前記位置合わせされたアレイの前記対における各ループ形状のコイルに調整可能な電流を供給するための手段であって、前記電流がループ形状コイルごとに同じ方向で循環する手段と、その中に前記ビームが入れられ、そこから前記所望されるビームが出現し、線集光にその短い方の寸法で集束し、そこを通って前記イオンビームの前記所望される部分を含む前記線集光が伝達されるが、不必要なイオンを妨害する分析スリットと、ビームからの分岐および方向における空間的な変動を削減するためのレンズとを備えるイオン注入機装置。
- 水平方向と垂直方向両方で分岐するリボンイオンビームを生じさせるイオン源と、その狭い寸法全体で線集光に前記イオンビームの焦点を合わせるが、前記ビームがその長いほうの寸法で分岐し続けることを可能にする高分解能アナライザマグネットと、前記焦点が合わせられたビームは伝達されるが、不必要なビーム汚染物質を遮る分析スリットと、その長い方の寸法で少量だけ前記ビームの焦点を合わせ、それにより前記飛翔経路をほぼ平行にさせる所望される強度の四重極場を生じさせることができるレンズと、イオンの所望される用量(does)を母材の中に注入するために効果的な速度でその狭い寸法の方向で前記ほぼ平行なイオンビームを通して母材を移動させるための手段とをさらに備える請求項16に記載のイオン注入機装置。
- その磁場傾斜が前記リボン形状イオンビームの前記均一性を制御するために調整できる多重極レンズをさらに備える請求項16に記載のイオン注入機装置。
- 質量分析された連続平行リボンビームを生成する方法であって、前記所望される平行したリボンビームより実質的に小さい寸法のイオン源における長穴から2つの寸法で分岐するリボンイオンビームを生成するステップと、高分析能磁石アナライザの手段によって約45度から約110度の角度を介してイオンビームを偏向し、高分析能磁石アナライザはリボンイオンビームが移動するときにリボンイオンビームのための中心軸及び意図された弧の経路と、曲線を成す形状を有する前記中心軸と、半径が約0.2メートルと2メートルの間である弧形とを包含し、湾曲の約45度以上から約110度以下の範囲となる湾曲の角度、前記所定の曲線を成す中心軸を包含し、連続リボンイオンビームが移動するときの前記連続的なリボンイオンビーム用の前期所定の曲線を成す中心軸を包含し前記意図された弧の経路を取り囲む弓形のヨーク構造であって、強磁性物質から少なくとも部分的に形成され、固定した寸法及び実質的に矩形断面を有する弓形のウォール構造と、前記移動するビームのための入口および出口としての機能を果たす2つの別々の開口端と、前記移動するビーム用の空間的な通路としての役割をする確定できる体積の内部空間領域を備える前記弓形ヨーク構造と、位置合わせされたアレイとして平行にセットされるループ形状コイルの鏡面対称の対であって、(a)前記位置合わせされたアレイの中の前記対のそれぞれ別々のコイルが(i)電気的に導電性材料から少なくとも部分的に構成される細長い完全なループであり、(ii)そのそれぞれが同じ方向に曲げられる、2つの丸みを帯びた傾斜したループ端部を有する細長い完全なループであり、(iii)順次直列に設置される複数の導電性セグメントの組として形成される細長い完全なループであり、そこでは各セグメントは事前に選ばれたシーケンス位置、及び前記弓形のヨーク構造の前記内部空間領域内でリボンイオンビームが移動するときの前記リボンイオンビーム用の意図された弧の経路に関して個々の角度向きにあり、(b)鏡面対称で対にされた2つのループ形状コイルの前記位置合わせされたアレイは(iv)前記対における他方のループ形コイルの前記2つの丸みを帯びた傾斜した端部のための曲げ方向と反対である、一方のループ形状コイルの前記2つの丸みを帯びた傾斜した端部のための前記曲げ方向を提示し、(v)前記2つのコイルのそれぞれにおける前記閉ループの空洞体積を介して中心の開空間チャネルを提供し、前記中心の開空間チャネルは前記傾斜したループ端部のそれぞれから前記他方に、前記アレイの線寸法距離上で伸張し、(vi)位置合わせされた対向する傾斜したループ端部の1対が前記弓形ヨーク構造の前記2つの開口端のそれぞれから伸張し、それぞれに隣接しているように、前記弓形ヨーク構造の2つの対向する壁の内面に沿って前記内部空間領域内に配置され、(vii)前記連続リボにオンビームが前記弓形ヨーク構造の前記内部空間領域内に配置される前記2つのループ形状コイル間の間隙空間中を移動するときに前記連続リボンイオンビーム用の前記曲線を成す中心軸と意図された弧の経路のための制限境界としての役割をし、磁場を発生させるために前記マグネットアナライザの前記位置合わせされたアレイの前記対における各ループ形状のコイルに調整可能な電流を供給し、前記電流が各ループ形状コイルに同じ方向で循環し、その長い寸法で最小の集束を引き起こす一方で場に直交する方向で前記磁気アナライザによって発生する前記磁場がビームの焦点を合わせ、一点に集めることができるようにし、それにより前記ビームが、前記磁場の下流である距離をおいて線集光に焦点を合わせ直される一方その長い寸法で分岐し続けることができるようにするステップと、不必要なビーム成分を拒絶するために効果的な長穴を前記ビームに通過させるステップと、その主要な寸法を包含する平面において約1度以内で平行にさせるために有効な磁気レンズをビームに通過させるステップとを含む前記方法。
- 前記リボンイオンビームが湾曲の約90度の角度で偏向する請求項19に記載の質量分析された連続平行リボンビームを生成する方法。
- 前記磁気アナライザにより発生する前記磁場が、前記リボンイオンビームが通過し、前記指定された領域の外側で急速に減衰するようになる前記指定された空間的な通路に効率的に限定される請求項19に記載の質量分析された連続平行リボンビームを生成する方法。
- 高アスペクト比及び矩形断面の大きなイオンビームが生成される請求項19に記載の質量分析された連続平行リボンビームを生成する方法。
- 前記長い方の寸法で少なくとも800mmのビームが生じる請求項22に記載の質量分析された連続平行リボンビームを生成する方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US11/123,924 US7112789B2 (en) | 2004-05-18 | 2005-05-06 | High aspect ratio, high mass resolution analyzer magnet and system for ribbon ion beams |
US11/123,924 | 2005-05-06 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006313750A true JP2006313750A (ja) | 2006-11-16 |
JP4875400B2 JP4875400B2 (ja) | 2012-02-15 |
Family
ID=37535131
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006128484A Active JP4875400B2 (ja) | 2005-05-06 | 2006-05-02 | リボンイオンビーム用高アスペクト比、高質量分解能アナライザマグネット及びシステム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4875400B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008192562A (ja) * | 2007-02-07 | 2008-08-21 | Ihi Corp | 質量分離電磁石 |
KR20170101198A (ko) * | 2014-12-26 | 2017-09-05 | 액셀리스 테크놀러지스, 인크. | 복합 다중극자 자석 및 쌍극자 스캐닝 자석 |
KR20190096791A (ko) | 2018-02-09 | 2019-08-20 | 닛신 이온기기 가부시기가이샤 | 이온원, 이온 주입 장치 |
CN111755301A (zh) * | 2019-03-27 | 2020-10-09 | 日新离子机器株式会社 | 质量分离器 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09129173A (ja) * | 1995-10-19 | 1997-05-16 | Eaton Corp | イオンビーム形成用のビームの粒子濾過方法及びその装置 |
JPH10283977A (ja) * | 1997-04-10 | 1998-10-23 | Nissin Electric Co Ltd | イオン注入装置 |
JPH11126576A (ja) * | 1997-10-22 | 1999-05-11 | Nissin Electric Co Ltd | イオン注入装置 |
US6403967B1 (en) * | 1999-10-15 | 2002-06-11 | Advanced Ion Beam Technology, Inc. | Magnet system for an ion beam implantation system using high perveance beams |
US6774377B1 (en) * | 2003-06-26 | 2004-08-10 | Axcelis Technologies, Inc. | Electrostatic parallelizing lens for ion beams |
-
2006
- 2006-05-02 JP JP2006128484A patent/JP4875400B2/ja active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09129173A (ja) * | 1995-10-19 | 1997-05-16 | Eaton Corp | イオンビーム形成用のビームの粒子濾過方法及びその装置 |
JPH10283977A (ja) * | 1997-04-10 | 1998-10-23 | Nissin Electric Co Ltd | イオン注入装置 |
JPH11126576A (ja) * | 1997-10-22 | 1999-05-11 | Nissin Electric Co Ltd | イオン注入装置 |
US6403967B1 (en) * | 1999-10-15 | 2002-06-11 | Advanced Ion Beam Technology, Inc. | Magnet system for an ion beam implantation system using high perveance beams |
US6774377B1 (en) * | 2003-06-26 | 2004-08-10 | Axcelis Technologies, Inc. | Electrostatic parallelizing lens for ion beams |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008192562A (ja) * | 2007-02-07 | 2008-08-21 | Ihi Corp | 質量分離電磁石 |
KR20170101198A (ko) * | 2014-12-26 | 2017-09-05 | 액셀리스 테크놀러지스, 인크. | 복합 다중극자 자석 및 쌍극자 스캐닝 자석 |
JP2018506134A (ja) * | 2014-12-26 | 2018-03-01 | アクセリス テクノロジーズ, インコーポレイテッド | 複合型の多極磁石および双極子走査磁石 |
KR102517459B1 (ko) * | 2014-12-26 | 2023-03-31 | 액셀리스 테크놀러지스, 인크. | 복합 다중극자 자석 및 쌍극자 스캐닝 자석 |
KR20190096791A (ko) | 2018-02-09 | 2019-08-20 | 닛신 이온기기 가부시기가이샤 | 이온원, 이온 주입 장치 |
US10573490B2 (en) | 2018-02-09 | 2020-02-25 | Nissin Ion Equipment Co., Ltd. | Ion source and ion implantation apparatus |
CN111755301A (zh) * | 2019-03-27 | 2020-10-09 | 日新离子机器株式会社 | 质量分离器 |
CN111755301B (zh) * | 2019-03-27 | 2023-05-30 | 日新离子机器株式会社 | 质量分离器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4875400B2 (ja) | 2012-02-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7112789B2 (en) | High aspect ratio, high mass resolution analyzer magnet and system for ribbon ion beams | |
US7326941B2 (en) | Apparatus and methods for ion beam implantation using ribbon and spot beams | |
US7888660B2 (en) | Controlling the characteristics of implanter ion-beams | |
US7462843B2 (en) | Apparatus and methods for ion beam implantation | |
US6403967B1 (en) | Magnet system for an ion beam implantation system using high perveance beams | |
JP4793696B2 (ja) | イオン注入システムにおいて引き出されたイオンビームの選択的プレディスパージョンのための方法及び装置 | |
KR100950736B1 (ko) | 이온 주입기 | |
JP5655881B2 (ja) | リボン状イオンビームのためのイオンビーム偏向マグネットおよびそれを備えるイオンビーム照射装置 | |
US20080029716A1 (en) | Apparatus and method for ion beam implantation using ribbon and spot beams | |
EP1981060B1 (en) | Ion implantation apparatus and method of converging/shaping ion beam used therefor | |
US6885014B2 (en) | Symmetric beamline and methods for generating a mass-analyzed ribbon ion beam | |
JP4875400B2 (ja) | リボンイオンビーム用高アスペクト比、高質量分解能アナライザマグネット及びシステム | |
KR102517459B1 (ko) | 복합 다중극자 자석 및 쌍극자 스캐닝 자석 | |
US7528390B2 (en) | Broad beam ion implantation architecture | |
US10217601B2 (en) | Ion source | |
CN221747156U (zh) | 一种用带状离子束注入工件的离子注入系统 | |
CN117995631B (zh) | 一种具有高分辨率电磁铁分析器的离子注入系统及离子束产生方法 | |
CN117995630B (zh) | 高分辨率电磁铁分析器、离子注入系统及离子束产生方法 | |
CN221747154U (zh) | 一种高分辨率电磁铁分析器 | |
JP4930778B2 (ja) | 質量分離電磁石 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090526 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090825 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20101102 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110302 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20110425 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110506 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110719 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111019 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20111115 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20111125 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141202 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4875400 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |