JP2007042300A - Mass separation device, ion beam generating device, function element, manufacturing method of function element, and ion beam generation method - Google Patents

Mass separation device, ion beam generating device, function element, manufacturing method of function element, and ion beam generation method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To perform a mass separation of high accuracy even for an ion beam of large area. <P>SOLUTION: The mass separation device 10 is provided with a nearly folding fan-shaped deflection case 1; hollow-core solenoid-shaped current passages 2 composed of an inlet part conductor 22, an outlet part conductor 2d, an outer diameter side conductor 2a, and an inner diameter side conductor 2b; inlet part magnetic shielding 7c arranged so as to face the inlet part conductor 2c; and outlet part magnetic shielding 7d arranged so as to face the outlet part conductor 2d. A uniform magnetic field is formed inside the current passage 2 composed of the inlet part conductor, the outlet part conductor, the outer diameter side conductor, and the inner diameter side conductor, and leakage of magnetic field toward outside of the current passage 2 is prevented by the inlet part magnetic shielding 7c and the outlet part magnetic shielding 7d. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、イオンビームに含まれる質量が異なる複数種のイオンを分離する質量分離装置、この質量分離装置が搭載されて、例えば半導体集積回路(IC)や薄膜トランジスタ(TFT)液晶素子などの半導体デバイスの製造工程において、所定導電型の半導体を形成するために、半導体に対してイオン注入(イオンドーピング)処理などを行うイオンビーム発生装置、このイオンビーム発生装置を用いて作製された、高精度のイオン注入が要求されるLDD構造トランジスタの低キャリア密度導電層や、閾値電圧調整のために低ドーズイオンが注入されるチャネル部を持つトランジスタなどの機能素子、この機能素子の製造方法および、このイオンビーム発生装置を用いたイオンビーム発生方法に関する。   The present invention relates to a mass separator that separates a plurality of types of ions having different masses contained in an ion beam, and a semiconductor device such as a semiconductor integrated circuit (IC) or a thin film transistor (TFT) liquid crystal element equipped with the mass separator. In the manufacturing process, in order to form a semiconductor of a predetermined conductivity type, an ion beam generator that performs an ion implantation (ion doping) process on the semiconductor, and a high-accuracy manufactured using this ion beam generator Functional element such as a low carrier density conductive layer of an LDD structure transistor requiring ion implantation, a transistor having a channel portion into which low dose ions are implanted for threshold voltage adjustment, a method of manufacturing the functional element, and the ion The present invention relates to an ion beam generation method using a beam generator.

例えばIC(半導体集積回路)や薄膜トランジスタ(TFT)液晶素子などの半導体デバイスの製造工程において、所定導電型の半導体を形成するために、半導体に対してイオン注入(イオンドーピング)処理が施されている。   For example, in a manufacturing process of a semiconductor device such as an IC (semiconductor integrated circuit) or a thin film transistor (TFT) liquid crystal element, an ion implantation (ion doping) process is performed on the semiconductor in order to form a semiconductor of a predetermined conductivity type. .

このイオン注入(イオンドーピング)工程では、半導体に対して特定のイオン種を高精度に注入するという従来からの要求に加えて、近年では、さらに、大面積のイオン注入処理が要求されてきている。このため、大面積のイオンビームに対しても、高精度な質量分離(イオン種分離)を安定的に行なえる質量分離装置が切望されている。   In this ion implantation (ion doping) process, in addition to the conventional requirement of implanting a specific ion species into a semiconductor with high accuracy, in recent years, a larger area ion implantation process has been required. . For this reason, a mass separation apparatus capable of stably performing high-precision mass separation (ion species separation) even for a large-area ion beam is desired.

この要求に応える質量分離装置として、例えば特許文献1には、空芯励磁電流路を用いて均一な磁場を形成し、幅広のイオンビームに対しても質量分離(イオン種分離)を行えるようにした装置が開示されている。   As a mass separation apparatus that meets this requirement, for example, in Patent Document 1, a uniform magnetic field is formed using an air-core excitation current path so that mass separation (ion species separation) can be performed even for a wide ion beam. An apparatus is disclosed.

図14は、特許文献1に開示されている従来の質量分離装置の概略構成例を示す要部断面斜視図であり、図15は、図14の空芯励磁電流路の要部構成例を説明するための斜視図である。   FIG. 14 is a cross-sectional perspective view of a main part showing a schematic configuration example of a conventional mass separation device disclosed in Patent Document 1, and FIG. 15 illustrates a configuration example of a main part of the air-core excitation current path of FIG. It is a perspective view for doing.

図14および図15において、この質量分離装置100は、イオン偏向ケーシング101と、空芯励磁電流路102とを有している。   14 and 15, the mass separator 100 includes an ion deflection casing 101 and an air-core excitation current path 102.

イオン偏向ケーシング101は、側面形状が扇形状をなすイオン偏向ケーシングであり、その内部をイオンビームが通過するようになっている。   The ion deflection casing 101 is an ion deflection casing having a fan-shaped side surface, through which an ion beam passes.

空芯励磁電流路102は、イオン偏向ケーシング101の周囲に、導体が所定の間隔で螺旋状に巻き付けられて構成されている。   The air-core excitation current path 102 is configured by winding a conductor spirally around the ion deflection casing 101 at a predetermined interval.

空芯励磁電流路102を構成する導体は、イオン偏向ケーシング101の大径(外径)側外部に所要間隔で複数本配置された外側円弧導体102aと、イオン偏向ケーシング101の小径(内径)側の外部に所要間隔で複数本配置された内側円弧導体102bと、イオン偏向ケーシング101の入口部103と出口部104にそれぞれ所要間隔で配置された複数本の直線導体102cおよび102dとからなっている。これらの導体102a、102b、102cおよび102dが順次連結されて、イオン偏向ケーシング101の外側で巻かれた螺旋状の空芯励磁電流路102が構成されている。   The conductors forming the air-core excitation current path 102 are a plurality of outer arcuate conductors 102a arranged at a predetermined interval outside the large diameter (outer diameter) side of the ion deflection casing 101, and the small diameter (inner diameter) side of the ion deflection casing 101. And a plurality of linear conductors 102c and 102d arranged at the required intervals respectively at the inlet portion 103 and the outlet portion 104 of the ion deflection casing 101. . These conductors 102a, 102b, 102c and 102d are sequentially connected to form a spiral air-core exciting current path 102 wound outside the ion deflection casing 101.

上記導体102a、102b、102cおよび102dのそれぞれは、純水を介して例えば筒状などの外部導体105に包囲されており、さらに、この外部導体105のそれぞれは互いに電気的に接続されて、空芯励磁電流路102の電位がシールドされている。なお、図14および図15では、導体102cおよび102dを包囲する外部導体105cおよび105dのみを図示し、ここでは、導体102aおよび102bをそれぞれ包囲する外部導体についてはその図示を省略している。   Each of the conductors 102a, 102b, 102c, and 102d is surrounded by, for example, a cylindrical outer conductor 105 via pure water, and each of the outer conductors 105 is electrically connected to each other and is empty. The potential of the core excitation current path 102 is shielded. 14 and 15, only the outer conductors 105c and 105d surrounding the conductors 102c and 102d are shown. Here, the outer conductors surrounding the conductors 102a and 102b are not shown.

この空芯励磁電流路102において、入口部103の外部導体105c(または直線導体102c)の各導体間には所要の隙間Sが形成されており、この隙間Sを通して、イオンビームIaがイオン偏向ケーシング101内に導入されるようになっている。これと同様に、出口部104の外部導体105d(または直線導体102d)の各導体間にも所要の隙間Sが形成されており、この隙間Sを通して、イオン偏向ケーシング101の内部で質量分離されたイオンビームIcが外部に導出されるようになっている。なお、出口部104の外部導体105dの長手方向の両端部は、遮蔽部材106によって閉塞されている。   In the air-core exciting current path 102, a required gap S is formed between the conductors of the outer conductor 105c (or the straight conductor 102c) of the inlet 103, and the ion beam Ia is passed through the gap S through the ion deflection casing. 101 is introduced. Similarly, a necessary gap S is formed between the conductors of the outer conductor 105d (or the straight conductor 102d) of the outlet 104, and the mass is separated inside the ion deflection casing 101 through the gap S. The ion beam Ic is led out to the outside. Note that both end portions in the longitudinal direction of the outer conductor 105 d of the outlet portion 104 are closed by the shielding member 106.

イオン偏向ケーシング101の内部では、空芯励磁電流路102によって磁場Hin(y)が生成され、この磁場Hin(y)の作用によって、イオンビームIaに含まれる各イオンの軌道が湾曲させられる。軌道が湾曲させられたイオンのうち、特定の軌道半径(または特定範囲の軌道半径)で曲げられた特定質量のイオンは、遮蔽部材106の開口部106dにおいて、外部導体105d(または直線導体102d)の隙間Sを通り、イオンビームIcとしてイオン偏向ケーシング101から外部に導出される。   Inside the ion deflection casing 101, a magnetic field Hin (y) is generated by the air-core excitation current path 102, and the trajectory of each ion contained in the ion beam Ia is curved by the action of the magnetic field Hin (y). Among the ions whose trajectories are curved, ions of a specific mass bent with a specific trajectory radius (or a specific range of trajectory radii) are formed in the outer conductor 105d (or the straight conductor 102d) at the opening 106d of the shielding member 106. The ion beam Ic is led out to the outside as an ion beam Ic.

上記構成によれば、イオン偏向ケーシング101の周囲に、上記導体102a、102b、102cおよび102dを所要間隔で螺旋状に巻いて空芯励磁電流路102を形成しているため、空芯励磁電流路102を図中のy方向に長い形状としても、その内部に、長手方向(y方向)に均一な磁場Hin(y)を形成することができる。   According to the above configuration, the air core exciting current path 102 is formed by winding the conductors 102a, 102b, 102c and 102d spirally around the ion deflection casing 101 at a required interval. Even if the shape 102 is long in the y direction in the figure, a uniform magnetic field Hin (y) can be formed in the longitudinal direction (y direction).

この空芯励磁電流路102の内部で、均一な磁場Hin(y)の作用によってイオンビームを曲げるようにしているため、磁場方向(y方向)に幅広のイオンビームであっても、この幅広のイオンビームを均一に曲げることができる。したがって、大面積(幅広)のイオンビームに対しても質量分離を行うことができる。
特開2002−203805号公報
Since the ion beam is bent inside the air-core excitation current path 102 by the action of the uniform magnetic field Hin (y), even if the ion beam is wide in the magnetic field direction (y direction) The ion beam can be bent uniformly. Therefore, mass separation can be performed even for a large area (wide) ion beam.
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-203805

上記従来の質量分離装置100は、空芯励磁電流路102を用いて、その内部に均一な磁場Hin(y)を形成することにより、幅広のイオンビームに対しても質量分離を行うことができる。   The conventional mass separation apparatus 100 can perform mass separation even for a wide ion beam by using the air-core excitation current path 102 to form a uniform magnetic field Hin (y) therein. .

しかしながら、この従来の質量分離装置100では、空芯励磁電流路102の外部に漏洩される磁場の影響によって、必ずしも、所望精度の質量分離を行えなくなる虞があった。この問題について、以下に、図16および図17を用いて詳細に説明する。   However, in this conventional mass separation apparatus 100, there is a possibility that mass separation with desired accuracy may not always be performed due to the influence of a magnetic field leaked to the outside of the air-core excitation current path 102. This problem will be described in detail below with reference to FIGS.

図16は、図14の従来の質量分離装置100の空芯励磁電流路102によって形成される磁場を表す図である。   FIG. 16 is a diagram illustrating a magnetic field formed by the air-core excitation current path 102 of the conventional mass separator 100 of FIG.

図16に太い破線で示すように、この空芯励磁電流路102では、その内部に図中y方向(y軸の正方向)の磁場Hin(y)を形成する一方で、外部には逆向き(y軸の負方向)の磁場Hout(y)を形成する。すなわち、ループ状の磁場を形成する。   As shown by a thick broken line in FIG. 16, in this air-core exciting current path 102, a magnetic field Hin (y) in the y direction (the positive direction of the y axis) is formed inside, while the outward direction is opposite. A magnetic field Hout (y) in the negative direction of the y-axis is formed. That is, a looped magnetic field is formed.

このため、イオン偏向ケーシング101の入口部103(直線導体102c)よりも前段側および、その出口部104(直線導体102d)よりも後段側には、イオン偏向ケーシング101の内部(空芯励磁電流路102の内部)とは逆向きの磁場が作用していることになる。   For this reason, the inside of the ion deflection casing 101 (air-core excitation current path) is located on the upstream side of the inlet portion 103 (straight conductor 102c) of the ion deflection casing 101 and on the rear side of the outlet portion 104 (straight conductor 102d). This means that a magnetic field in the opposite direction is acting.

したがって、本来は、図17(a)のように湾曲されるべきイオンビームが、実際には、図17(b)のように曲げられることになる。即ち、入口部103より前段側では、紙面の手前から奥に向かう磁場の作用により、イオンビームIaが上方に傾斜する。また、この上方に傾斜したイオンビームIaが、空芯励磁電流路102の内部において、紙面の奥から手前に向かう磁場の作用により、図中Ibで示すように湾曲する。さらに、出口部104よりも後段側では、紙面の手前から奥に向かう磁場の作用により、イオンビームIcが図中右方向側に傾斜する。   Therefore, the ion beam that should be bent as shown in FIG. 17A is actually bent as shown in FIG. 17B. That is, on the front stage side from the entrance portion 103, the ion beam Ia is inclined upward by the action of the magnetic field from the front side to the back side of the sheet. Further, the ion beam Ia tilted upward is curved as indicated by Ib in the figure by the action of a magnetic field from the back of the paper to the front inside the air-core excitation current path 102. Further, the ion beam Ic is inclined to the right side in the figure by the action of the magnetic field from the front side to the back side of the paper surface on the rear side of the exit portion 104.

以上のうち、入口部103よりも前段側におけるイオンビームの傾斜は、イオン偏向ケーシング101(または空芯励磁電流路102)へのイオンビームの入射角を異ならせるため、イオン偏向ケーシング101内でのイオンビームの湾曲状態に直接影響を与える。また、その出口部104より後段側のイオンビームの傾斜は、質量分離装置100の後段側にスリットを配置している場合などにおいて、スリットの通過状態に影響を与える。   Among the above, the inclination of the ion beam on the upstream side of the entrance portion 103 changes the incident angle of the ion beam to the ion deflection casing 101 (or the air-core excitation current path 102). It directly affects the ion beam curvature. In addition, the inclination of the ion beam on the rear stage side from the outlet portion 104 affects the passage state of the slit in the case where the slit is disposed on the rear stage side of the mass separation apparatus 100.

このように、上記従来の質量分離装置100では、漏洩磁場の影響によって、本来所望する状態とは異なる状態でイオンビームが湾曲されてしまうため、所望精度の質量分離を行えなくなる虞があった。   As described above, in the conventional mass separation apparatus 100, the ion beam is bent in a state different from the originally desired state due to the influence of the leakage magnetic field, so that there is a possibility that desired mass separation cannot be performed.

本発明は、上記従来の問題を解決するもので、空芯励磁電流路の外部への漏洩磁場を抑制することにより、大面積(幅広)のイオンビームに対しても、高精度な質量分離(イオン種分離)を安定して行うことができる質量分離装置、この質量分離装置が搭載されたイオンビーム発生装置、このイオンビーム発生装置を用いて作製される機能素子、この機能素子の製造方法および、このイオンビーム発生装置を用いたイオンビーム発生方法を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described conventional problems, and suppresses a leakage magnetic field to the outside of the air-core excitation current path, thereby enabling high-precision mass separation (even for a large area (wide) ion beam). Mass separation apparatus capable of stably performing (ion species separation), an ion beam generation apparatus equipped with the mass separation apparatus, a functional element manufactured using the ion beam generation apparatus, a method of manufacturing the functional element, and An object of the present invention is to provide an ion beam generation method using the ion beam generator.

本発明の質量分離装置は、磁場作用によりイオンビームの軌道を湾曲させて、該イオンビームに含まれる一または複数種のイオンを分離する質量分離装置において、該磁場を発生させる空芯ソレノイド状の電流路を構成する該イオンビームの入口部の導体よりも前段側に、該入口部の導体と対向して所要間隔で複数本配置された入口部磁気シールドと、 該空芯ソレノイド状の電流路を構成する該イオンビームの出口部の導体よりも後段側に、該出口部の導体と対向して所要間隔で複数本配置された出口部磁気シールドとのうちの少なくとも一方の磁気シールドを有し、該磁気シールドによって該電流路の外部への磁場の漏れを抑制可能としたものであり、そのことにより上記目的が達成される。   The mass separator of the present invention is an air-core solenoid-like shape that generates a magnetic field in a mass separator that separates one or more kinds of ions contained in the ion beam by curving the trajectory of the ion beam by the action of a magnetic field. A plurality of entrance-portion magnetic shields arranged at a predetermined interval opposite to the entrance-portion conductor, and the air-core solenoid-like current-path; And at least one magnetic shield of a plurality of exit portion magnetic shields arranged at a required interval facing the conductor of the exit portion, on the rear side of the conductor of the exit portion of the ion beam constituting The magnetic shield can suppress the leakage of the magnetic field to the outside of the current path, thereby achieving the above object.

また、好ましくは、本発明の質量分離装置において、前記入口部から前記出口部への前記イオンビームの通路となる側面形状が略扇形状の偏向ケースを有し、前記空芯ソレノイド状の電流路は、該入口部に所要間隔で複数本配置された前記入口部導体と、該出口部に所要間隔で複数本配置された前記出口部導体と、該偏向ケースの外径側の外面に所要間隔で複数本配置された外径側導体と、該偏向ケースの内径側の外面に所要間隔で複数本配置された内径側導体とから構成され、該出口部導体から該外径側導体、該入口部導体、該内径側導体の順またはその逆順の電流路が順次螺旋状に繋がった該電流路内部に前記磁場を形成する。   Preferably, in the mass separation device of the present invention, the air-core solenoid-like current path has a deflection case having a substantially fan-shaped side surface serving as a path of the ion beam from the inlet to the outlet. Are a plurality of the inlet conductors arranged at a required interval at the inlet portion, a plurality of the outlet conductors arranged at a required interval at the outlet portion, and an outer surface on the outer diameter side of the deflection case. A plurality of outer diameter side conductors arranged on the inner surface of the deflection case and a plurality of inner diameter side conductors arranged at a required interval on the outer surface of the deflection case. The magnetic field is formed in the current path in which the current paths in the order of the partial conductor and the inner diameter side conductor or the reverse order are sequentially connected in a spiral manner.

さらに、好ましくは、本発明の質量分離装置において、前記空芯ソレノイド状の電流路の外径側外部に設けられた外径側ヨーク部と、該空芯ソレノイド状の電流路の内径側外部に設けられた内径側ヨーク部とのうち少なくとも一方のヨーク部を有している。   Further preferably, in the mass separator according to the present invention, an outer diameter side yoke portion provided outside the outer diameter side of the air core solenoid-shaped current path, and an outer diameter side outer side of the air core solenoid-shaped current path. It has at least one yoke part among the provided inner diameter side yoke parts.

さらに、好ましくは、本発明の質量分離装置における磁気シールドが前記ヨーク部に磁気的に接続されている。   Further preferably, the magnetic shield in the mass separator of the present invention is magnetically connected to the yoke portion.

さらに、好ましくは、本発明の質量分離装置において、前記外径側ヨーク部と前記内径側ヨーク部との間に前記磁気シールドが配置されている。   Further preferably, in the mass separator according to the present invention, the magnetic shield is disposed between the outer diameter side yoke part and the inner diameter side yoke part.

さらに、好ましくは、本発明の質量分離装置における前記入口部導体および前記出口部導体の少なくとも何れかは導体部静電シールド管内に収容されている。   Further preferably, at least one of the inlet conductor and the outlet conductor in the mass separator of the present invention is housed in a conductor electrostatic shield tube.

さらに、好ましくは、本発明の質量分離装置における磁気シールドは磁気シールド部静電シールド管内に収容されている。   Further preferably, the magnetic shield in the mass separator of the present invention is housed in a magnetic shield portion electrostatic shield tube.

さらに、好ましくは、本発明の質量分離装置において、前記入口部導体および前記出口部導体の少なくとも何れかが導体部静電シールド管内に収容され、かつ、前記磁気シールドが磁気シールド部静電シールド管内に収容されており、該導体部静電シールド管と該磁気シールド部静電シールド管とが同電位とされている。   Further preferably, in the mass separator according to the present invention, at least one of the inlet conductor and the outlet conductor is accommodated in a conductor electrostatic shield tube, and the magnetic shield is in the magnetic shield electrostatic shield tube. The conductor portion electrostatic shield tube and the magnetic shield portion electrostatic shield tube are at the same potential.

さらに、好ましくは、本発明の質量分離装置において、前記入口部導体および前記出口部導体の少なくとも何れかが導体部静電シールド管内に収容され、該導体部静電シールド管と前記磁気シールドとが同電位とされている。   Further preferably, in the mass separation device of the present invention, at least one of the inlet conductor and the outlet conductor is accommodated in a conductor electrostatic shield tube, and the conductor electrostatic shield tube and the magnetic shield are The potential is the same.

さらに、好ましくは、本発明の質量分離装置において、前記入口部導体および前記出口部導体の少なくとも何れかが導体部静電シールド管内に収容され、かつ、前記磁気シールドが磁気シールド部静電シールド管内に収容されており、該導体部静電シールド管と該磁気シールド部静電シールド管との間に所定の電位差が与えられている。   Further preferably, in the mass separator according to the present invention, at least one of the inlet conductor and the outlet conductor is accommodated in a conductor electrostatic shield tube, and the magnetic shield is in the magnetic shield electrostatic shield tube. A predetermined potential difference is given between the conductor part electrostatic shield tube and the magnetic shield part electrostatic shield tube.

さらに、好ましくは、本発明の質量分離装置において、前記入口部の導体部静電シールド管が、前記入口部の磁気シールド部静電シールド管に対して負電位に設定されている。   Further preferably, in the mass separator of the present invention, the conductor electrostatic shield tube at the entrance is set to a negative potential with respect to the magnetic shield electrostatic shield tube at the entrance.

さらに、好ましくは、本発明の質量分離装置において、前記出口部の導体部静電シールド管が、前記出口部の磁気シールド部静電シールド管に対して正電位に設定されている。   Further preferably, in the mass separator according to the present invention, the conductor electrostatic shield tube of the outlet portion is set to a positive potential with respect to the magnetic shield electrostatic shield tube of the outlet portion.

さらに、好ましくは、本発明の質量分離装置において、前記入口部導体および前記出口部導体の少なくとも何れかが導体部静電シールド管内に収容され、該導体部静電シールド管と前記磁気シールドとの間に所定の電位差が与えられている。   Further preferably, in the mass separator according to the present invention, at least one of the inlet conductor and the outlet conductor is accommodated in a conductor electrostatic shield tube, and the conductor electrostatic shield tube and the magnetic shield A predetermined potential difference is given between them.

さらに、好ましくは、本発明の質量分離装置において、前記入口部の導体部静電シールド管が、前記入口部の磁気シールドに対して負電位に設定されている。   Further preferably, in the mass separator according to the present invention, the conductor electrostatic shield tube at the entrance is set to a negative potential with respect to the magnetic shield at the entrance.

さらに、好ましくは、本発明の質量分離装置において、前記出口部の導体部静電シールド管が、前記出口部の磁気シールドに対して正電位に設定されている。   Further preferably, in the mass separator according to the present invention, the conductor electrostatic shield tube at the outlet is set to a positive potential with respect to the magnetic shield at the outlet.

さらに、好ましくは、本発明の質量分離装置において、前記入口部導体と前記入口部磁気シールドとが同一の静電シールド管内に収容されている。   Further preferably, in the mass separator of the present invention, the inlet conductor and the inlet magnetic shield are accommodated in the same electrostatic shield tube.

さらに、好ましくは、本発明の質量分離装置において、前記出口部導体と前記出口部磁気シールドとが同一の静電シールド管内に収容されている。   Further preferably, in the mass separator of the present invention, the outlet conductor and the outlet magnetic shield are accommodated in the same electrostatic shield tube.

さらに、好ましくは、本発明の質量分離装置における磁気シールドは、略半円筒形状、円筒形状、円柱形状、角柱形状、長尺の板形状および曲面形状の少なくともいずれかである。   Further preferably, the magnetic shield in the mass separator of the present invention is at least one of a substantially semi-cylindrical shape, a cylindrical shape, a columnar shape, a prismatic shape, a long plate shape, and a curved surface shape.

さらに、好ましくは、本発明の質量分離装置において、前記入口部の磁気シールドは、長尺の略円弧状の曲面形状を有し、該曲面の内面側が前記入口部導体と対向するように配置されている。   Further preferably, in the mass separator according to the present invention, the magnetic shield of the inlet portion has a long, substantially arc-shaped curved surface shape, and is arranged so that the inner surface side of the curved surface faces the inlet portion conductor. ing.

さらに、好ましくは、本発明の質量分離装置において、前記出口部の磁気シールドは、長尺の略円弧状の曲面形状を有し、該曲面の内面側が前記出口部導体と対向するように配置されている。   Further preferably, in the mass separator according to the present invention, the magnetic shield of the outlet portion has a long, substantially arc-shaped curved surface shape, and is arranged so that the inner surface side of the curved surface faces the outlet portion conductor. ing.

さらに、好ましくは、本発明の質量分離装置における偏向ケースは側面形状が扇形状であり、前記外径側導体および前記内径側導体が円弧状である。   Further preferably, the deflection case in the mass separator of the present invention has a fan-shaped side surface, and the outer diameter side conductor and the inner diameter side conductor have an arc shape.

さらに、好ましくは、本発明の質量分離装置における偏向ケースは側面形状の外径側および内径側がテーパ状であり、前記外径側導体および前記内径側導体が直線状である。   Further preferably, in the mass separation device of the present invention, the outer diameter side and the inner diameter side of the side shape of the deflection case are tapered, and the outer diameter side conductor and the inner diameter side conductor are linear.

さらに、好ましくは、本発明の質量分離装置における磁気シールドが磁性体材料からなっている。   Further preferably, the magnetic shield in the mass separator of the present invention is made of a magnetic material.

さらに、好ましくは、本発明の質量分離装置における磁気シールドが磁性ステンレススティールまたは鉄からなっている。   Further preferably, the magnetic shield in the mass separator of the present invention is made of magnetic stainless steel or iron.

さらに、好ましくは、本発明の質量分離装置における静電シールド管が導電性材料からなっている。   Further preferably, the electrostatic shield tube in the mass separator of the present invention is made of a conductive material.

さらに、好ましくは、本発明の質量分離装置における静電シールド管がステンレススティールからなっている。   Further preferably, the electrostatic shield tube in the mass separator of the present invention is made of stainless steel.

さらに、好ましくは、本発明の質量分離装置において、前記入口部磁気シールドの間隔と前記入口部の導体部静電シールド管の間隔が等しく設定されている。   Further preferably, in the mass separation device of the present invention, the interval between the entrance magnetic shield and the interval between the conductor electrostatic shield tubes at the entrance is set equal.

さらに、好ましくは、本発明の質量分離装置において、前記出口部磁気シールドの間隔と前記出口部の導体部静電シールド管の間隔が等しく設定されている。   Further preferably, in the mass separator of the present invention, the interval between the outlet magnetic shields and the interval between the conductor electrostatic shield tubes at the outlet are set equal.

さらに、好ましくは、本発明の質量分離装置において、前記入口部の磁気シールド部静電シールド管の間隔と前記入口部の導体部静電シールド管の間隔が等しく設定されている。   Further preferably, in the mass separator of the present invention, the interval between the magnetic shield electrostatic shield tube at the entrance and the interval between the conductor electrostatic shield tube at the entrance are set equal.

さらに、好ましくは、本発明の質量分離装置において、前記出口部の磁気シールド部静電シールド管の間隔と前記出口部の導体部静電シールド管の間隔が等しく設定されている。   Further preferably, in the mass separation device of the present invention, the interval between the magnetic shield portion electrostatic shield tube at the outlet portion and the interval between the conductor portion electrostatic shield tubes at the outlet portion are set equal.

本発明のイオンビーム発生装置は、複数種のイオンからなるイオンビームを出力するイオン源と、本発明の上記質量分離装置とを備え、該イオン源から出力された該イオンビームが、該質量分離装置の入口部へ入射され、該質量分離装置の出口部から特定種類のイオンからなるイオンビームが出力可能とされるものであり、そのことにより上記目的が達成される。   An ion beam generator of the present invention includes an ion source that outputs an ion beam composed of a plurality of types of ions, and the mass separation device of the present invention, and the ion beam output from the ion source is subjected to the mass separation. An ion beam that is incident on the inlet of the apparatus and that can output an ion beam of a specific type from the outlet of the mass separator can be output, thereby achieving the above object.

本発明の機能素子は、請求項31に記載のイオンビーム発生装置を用いて、前記特定種類のイオンからなるイオンビームによってイオン注入された半導体層を有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。   A functional element of the present invention has a semiconductor layer ion-implanted by an ion beam composed of the specific kind of ions using the ion beam generator according to claim 31, thereby achieving the above object. Is done.

本発明の機能素子の製造方法は、本発明の上記イオンビーム発生装置を用いて、前記特定種類のイオンからなるイオンビームによって所定領域の半導体層にイオン注入する工程を有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。   The method for producing a functional element of the present invention includes a step of ion-implanting a semiconductor layer in a predetermined region with an ion beam composed of the specific type of ions, using the ion beam generator of the present invention. This achieves the above object.

本発明のイオンビーム発生方法は、本発明の上記イオンビーム発生装置を用いて、前記特定種類のイオンからなるイオンビームを出力するものであり、そのことにより上記目的が達成される。   The ion beam generating method of the present invention outputs an ion beam composed of the specific kind of ions using the ion beam generating apparatus of the present invention, and thereby the above object is achieved.

上記構成により、以下に、本発明の作用について説明する。   The operation of the present invention will be described below with the above configuration.

本発明にあっては、空芯ソレノイド状の電流路によって、その内部に均一な磁場を形成することが可能となる。また、入口部導体よりも前段側に入口部磁気シールドを設けて、入口部導体により生成される磁場をシールドすることが可能となる。これと同様に、出口部導体よりも後段側に出口部磁気シールドを設けて、出口部導体により生成される磁場もシールドすることが可能となる。したがって、電流路の外部への漏洩磁場が抑制可能とされる。   In the present invention, it is possible to form a uniform magnetic field inside the current path of the air-core solenoid. Further, it is possible to shield the magnetic field generated by the inlet conductor by providing the inlet magnetic shield on the upstream side of the inlet conductor. Similarly, it is possible to shield the magnetic field generated by the outlet conductor by providing the outlet magnetic shield on the rear stage side of the outlet conductor. Therefore, the leakage magnetic field to the outside of the current path can be suppressed.

また、偏向ケースの外径側の外部および内径側の外部にヨーク部材を設けて、磁気シールドとヨーク部材を接続することにより、電流路を磁気シールドとヨーク部材によって包囲することができる。このため、電流路の内部に効率的に磁場を形成するとともに、電流路の外部への漏洩磁場を一層効果的に抑制することが可能となる。また、内径側導体および外径側導体により生成される磁場をもシールドすることが可能となる。   Further, by providing a yoke member on the outer diameter side and the inner diameter side of the deflection case and connecting the magnetic shield and the yoke member, the current path can be surrounded by the magnetic shield and the yoke member. For this reason, it is possible to efficiently form a magnetic field inside the current path and more effectively suppress the leakage magnetic field to the outside of the current path. It is also possible to shield the magnetic field generated by the inner diameter side conductor and the outer diameter side conductor.

さらに、電流路を構成する導体を静電シールド管で覆って静電シールドすることにより、電流路に電位の不均一が生じることを防いで磁場の均一性を高めることが可能となる。   Furthermore, by covering the conductor constituting the current path with an electrostatic shield tube and electrostatically shielding it, it is possible to prevent the potential from becoming non-uniform in the current path and improve the uniformity of the magnetic field.

また、磁気シールドを静電シールド管で覆って静電シールドすることにより、磁気シールドが直接イオンビームに晒されず、腐食、錆や不純ガスの発生を防ぎ、質量分離装置の信頼性をより高めることが可能となる。   In addition, by covering the magnetic shield with an electrostatic shield tube and electrostatically shielding it, the magnetic shield is not directly exposed to the ion beam, preventing the generation of corrosion, rust and impure gas, and improving the reliability of the mass separator. It becomes possible.

さらに、導体部静電シールド管と磁気シールド部静電シールド管とを兼用した、同じ静電シールド管(第2静電シールド管)を用いることにより、装置構成を簡略化することが可能となる。   Furthermore, by using the same electrostatic shield tube (second electrostatic shield tube) that serves as both the conductor portion electrostatic shield tube and the magnetic shield portion electrostatic shield tube, the device configuration can be simplified. .

さらに、導体部静電シールド管と磁気シールド部静電シールド管との間、または、導体部静電シールド管と磁気シールドとの間に電位差を与えることにより、イオンビームを適宜に加速または減速させることが可能となる。   Furthermore, the ion beam is appropriately accelerated or decelerated by applying a potential difference between the conductor electrostatic shield tube and the magnetic shield electrostatic tube or between the conductor electrostatic shield tube and the magnetic shield. It becomes possible.

さらに、略円弧状曲面を有する磁気シールドを用いることにより、電流路の外部への漏洩磁場を一層効果的に抑制することが可能となる。   Further, by using a magnetic shield having a substantially arcuate curved surface, it is possible to more effectively suppress the leakage magnetic field to the outside of the current path.

以上により、本発明によれば、空芯ソレノイド状の電流路によって、その内部に均一な磁場を形成すると共に、質量分離装置の入口部および出口部の少なくとも一方側に磁気シールドを設けて、電流路の外部への漏洩磁場を効果的に抑制することができる。したがって、幅広のイオンビームを理想的な状態で均一に湾曲させることができ、この結果、大面積(幅広)のイオンビームに対しても、高精度な質量分離(イオン種分離)を安定して行うことができる。   As described above, according to the present invention, an air core solenoid-like current path forms a uniform magnetic field inside the magnetic path, and a magnetic shield is provided on at least one side of the inlet and outlet of the mass separator. The leakage magnetic field to the outside of the road can be effectively suppressed. Therefore, a wide ion beam can be bent uniformly in an ideal state, and as a result, high-precision mass separation (ion species separation) can be stably performed even for large area (wide) ion beams. It can be carried out.

この本発明の質量分離装置が搭載されたイオンビーム発生装置を用いることにより、半導体に対するイオン注入処理などを高精度、かつ、高速に行うことができる。したがって、高精度のイオン注入が要求されるLDD構造トランジスタの低キャリア密度導電層や、閾値電圧調整のために低ドーズイオンが注入されるチャネル部などを、容易で高精度に、かつ、高速に形成することができる。   By using the ion beam generator on which the mass separator of the present invention is mounted, ion implantation processing for a semiconductor can be performed with high accuracy and at high speed. Therefore, a low carrier density conductive layer of an LDD structure transistor that requires high-precision ion implantation, a channel portion into which low-dose ions are implanted for threshold voltage adjustment, and the like can be easily and accurately performed at high speed. Can be formed.

このようにして作製されたトランジスタなどの機能素子は、高スイッチング特性、低消費電力および高信頼性を有するデバイスとして、非常に有用である。しかも、この機能素子は、大面積のイオンビームを用いて高スループットで作製することができるため、低コスト化することができる。   A functional element such as a transistor manufactured as described above is very useful as a device having high switching characteristics, low power consumption, and high reliability. In addition, since this functional element can be manufactured with a high throughput using an ion beam with a large area, the cost can be reduced.

以下に、本発明の質量分離装置の実施形態1〜7、およびこれらを用いた本発明のイオンビーム発生装置の実施形態8について、図面を参照しながら詳細に説明する。
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係る質量分離装置の概略構成例を示す要部断面斜視図である。
Hereinafter, Embodiments 1 to 7 of the mass separator of the present invention and Embodiment 8 of the ion beam generator of the present invention using these will be described in detail with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional perspective view of an essential part showing a schematic configuration example of a mass separator according to Embodiment 1 of the present invention.

図1に示すように、本実施形態1の質量分離装置10は、イオン偏向ケーシング1の周囲に、空芯励磁電流路2を構成する導体2a〜2dが所定の間隔で螺旋状に巻き付けられており、一見すると、図14に示す従来の質量分離装置100と類似しているように見えるが、イオン偏向ケーシング1の入口部3の前段側に磁気シールド7cおよび、イオン偏向ケーシング1の出口部4の後段側に磁気シールド7dを備えている点に本実施形態1の特徴がある。   As shown in FIG. 1, in the mass separator 10 of the first embodiment, the conductors 2 a to 2 d constituting the air-core exciting current path 2 are spirally wound around the ion deflection casing 1 at a predetermined interval. At first glance, it appears to be similar to the conventional mass separator 100 shown in FIG. 14, but the magnetic shield 7 c and the outlet 4 of the ion deflection casing 1 are provided on the front side of the inlet 3 of the ion deflection casing 1. The first embodiment is characterized in that a magnetic shield 7d is provided on the rear stage side.

本実施形態1では、これらの磁気シールド7cおよび7dを設けることにより、従来の課題であった、空芯励磁電流路2の外部への漏洩磁場を効果的に抑制して、大面積(幅広)のイオンビームに対しても、高精度な質量分離(イオン種分離)を行えるようにしている。   In the first embodiment, by providing these magnetic shields 7c and 7d, the leakage magnetic field to the outside of the air-core excitation current path 2, which has been a conventional problem, is effectively suppressed, and a large area (wide) High-accuracy mass separation (ion species separation) can also be performed for the ion beam.

まず、本実施形態1の質量分離装置10の基本構成について、図1を参照して説明する。なお、図1において、入口部磁気シールド7cおよび出口部磁気シールド7d以外の構成は、図14に示す従来の質量分離装置100の構成例の場合と同様である。   First, the basic configuration of the mass separator 10 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the configuration other than the entrance magnetic shield 7c and the exit magnetic shield 7d is the same as that of the configuration example of the conventional mass separator 100 shown in FIG.

図1において、本実施形態1の質量分離装置10は、偏向ケースとしてのイオン偏向ケーシング1と、空芯ソレノイド状の空芯励磁電流路2と、入口部磁気シールド7cおよび出口部磁気シールド7dとを有している。   In FIG. 1, a mass separation apparatus 10 according to the first embodiment includes an ion deflection casing 1 as a deflection case, an air-core solenoid-like air-core excitation current path 2, an inlet magnetic shield 7c, and an outlet magnetic shield 7d. have.

イオン偏向ケーシング1は、従来のイオン偏向ケーシング101に対応した、側面形状が略扇形状の偏向ケースで、その内部をイオンビームが通過するようになっている。   The ion deflection casing 1 is a deflection case having a substantially fan-shaped side surface corresponding to the conventional ion deflection casing 101, and an ion beam passes through the inside thereof.

空芯ソレノイド状の空芯励磁電流路2は、従来の空芯励磁電流路102に対応しており、イオン偏向ケーシング1の周囲に、従来の導体102a〜102dに対応する導体2a〜2dが、所要間隔で螺旋状に巻き付けられて構成されている。   Air-core solenoid-shaped air-core excitation current path 2 corresponds to conventional air-core excitation current path 102, and conductors 2 a to 2 d corresponding to conventional conductors 102 a to 102 d are disposed around ion deflection casing 1. It is configured to be spirally wound at a required interval.

図2は、図1の空芯励磁電流路2の構成例を説明するための要部斜視図である。   FIG. 2 is a perspective view of an essential part for explaining a configuration example of the air-core excitation current path 2 of FIG.

図2において、空芯励磁電流路2を構成する導体2a〜2dは、イオン偏向ケーシング1(以下、偏向ケース1という)の外径側外部に所要間隔で複数本配置された外径側導体2a(従来の外側円弧導体102aに対応)と、偏向ケース1の内径側外部に所要間隔で複数本配置された内径側導体2b(従来の内側円弧導体102bに対応)と、偏向ケース1の入口部3に所要間隔で複数本配置された棒状の入口部導体2c(従来の直線導体102cに対応)と、偏向ケース1の出口部4に所要間隔で複数本配置された棒状の出口部導体2d(従来の直線導体102dに対応)とからなっている。   In FIG. 2, a plurality of conductors 2a to 2d constituting the air-core exciting current path 2 are arranged on the outer diameter side outside of an ion deflection casing 1 (hereinafter referred to as a deflection case 1) at a required interval. (Corresponding to the conventional outer arcuate conductor 102a), a plurality of inner diameter side conductors 2b (corresponding to the conventional inner arcuate conductor 102b) arranged at a predetermined interval outside the inner diameter side of the deflection case 1, and the entrance of the deflection case 1 3 and a plurality of rod-shaped inlet conductors 2c (corresponding to the conventional linear conductor 102c) arranged at a required interval, and a plurality of rod-shaped outlet conductors 2d arranged at the outlet 4 of the deflection case 1 at a required interval ( Corresponding to the conventional linear conductor 102d).

なお、上記入口部導体2cおよび出口部導体2dの「棒状」とは、「偏向ケース1の内径側から外径側に向けて(または外径側から内径側に向けて)延在した形状」を表しているのであって、その断面形状や大きさを表しているのではない。したがって、当然ながら、断面が略円形の細線や太線も「棒状」である。   The “bar shape” of the inlet conductor 2c and the outlet conductor 2d is “a shape extending from the inner diameter side to the outer diameter side (or from the outer diameter side to the inner diameter side) of the deflection case 1”. It does not represent the cross-sectional shape or size. Therefore, as a matter of course, a thin line and a thick line having a substantially circular cross section are also “bar-shaped”.

これらの導体2a〜2dは、出口部導体2d(2d−1)→外径側導体2a(2a−1)→入口部導体2c(2c−1)→内径側導体2b(2b−1)→出口部導体2d(2d−2)→・・・というように、順次連結されて、偏向ケース1の外側で巻かれた螺旋状(空芯ソレノイド状)の空芯励磁電流路2を構成している。   These conductors 2a to 2d are: an outlet portion conductor 2d (2d-1) → an outer diameter side conductor 2a (2a-1) → an inlet portion conductor 2c (2c-1) → an inner diameter side conductor 2b (2b-1) → an outlet The partial conductors 2d (2d-2) are sequentially connected to form a spiral (air-core solenoid-like) air-core excitation current path 2 wound outside the deflection case 1. .

この空芯励磁電流路2によって、偏向ケース1の内部(空芯ソレノイド状の空芯励磁電流路2の内部)に、図中y方向の磁場Hin(y)(磁束密度Bin(y))が形成されている。   By this air-core excitation current path 2, a magnetic field Hin (y) (magnetic flux density Bin (y)) in the y direction in the figure is generated inside the deflection case 1 (inside the air-core solenoid-like air core excitation current path 2). Is formed.

なお、このように、空芯ソレノイド状の空芯励磁電流路2(以下、単に、電流路2という)の内部に形成される磁場Hin(y)は、長手方向(y方向)の均一性が高いため、この電流路2をy方向に長い形状としても、長手方向(y方向)に均一な磁場Hin(y)を形成することが可能である。   In this way, the magnetic field Hin (y) formed inside the air-core solenoid-like air-core excitation current path 2 (hereinafter simply referred to as the current path 2) has uniformity in the longitudinal direction (y-direction). Since the current path 2 is long in the y direction, it is possible to form a uniform magnetic field Hin (y) in the longitudinal direction (y direction).

上記導体2a〜2dのそれぞれは、空間、純水、絶縁体などを介して外部導体としての導体部静電シールド管5(5a〜5d:従来の外部導体105に対応)に包囲されており、さらに、導体部静電シールド管5のそれぞれは互いに電気的に接続されて、電流路2の電位がシールドされるようになっている。   Each of the conductors 2a to 2d is surrounded by a conductor portion electrostatic shield tube 5 (5a to 5d: corresponding to the conventional outer conductor 105) as an outer conductor through space, pure water, an insulator, and the like. Furthermore, each of the conductor part electrostatic shield tubes 5 is electrically connected to each other so that the potential of the current path 2 is shielded.

このような、静電シールドによって、電流路2に電位の不均一性が生じることが防止され、その結果、磁場Hin(y)の均一性をさらに高めることができる。   Such an electrostatic shield prevents potential non-uniformity from occurring in the current path 2, and as a result, the uniformity of the magnetic field Hin (y) can be further enhanced.

なお、図1および図2では、入口部導体2cを包囲する入口導体部静電シールド管5cと、出口部導体2dを包囲する出口導体部静電シールド管5dのみを図示し、導体2aおよび2bを包囲する静電シールド管についてはその図示を省略している。   1 and 2, only the inlet conductor electrostatic shield tube 5c surrounding the inlet conductor 2c and the outlet conductor electrostatic shield tube 5d surrounding the outlet conductor 2d are shown, and the conductors 2a and 2b are shown. The illustration of the electrostatic shield tube that surrounds is omitted.

この電流路2において、入口部導体2c(2c−1、2c−2、・・・)を包囲する入口導体部静電シールド管5c(5c−1、5c−2、・・・)は、隣り合う静電シールド管の間に所要の隙間Sが形成されており、この隙間Sを通して、イオンビームIaが偏向ケース1内に導入されるようになっている。   In this current path 2, the entrance conductor electrostatic shield tube 5c (5c-1, 5c-2,...) Surrounding the entrance conductor 2c (2c-1, 2c-2,...) A required gap S is formed between the matching electrostatic shield tubes, and the ion beam Ia is introduced into the deflection case 1 through the gap S.

これと同様に、出口部導体2d(2d−1、2d−2、・・・)を包囲する出口導体部静電シールド管5d(5d−1、5d−2、・・・)も、隣り合う静電シールド管の間に所要の隙間Sが形成されており、この隙間Sを通して、偏向ケース1の内部で質量分離されたイオンビームが偏向ケース1から外部に導出されるようになっている。   Similarly, the exit conductor electrostatic shield tube 5d (5d-1, 5d-2,...) Surrounding the exit conductor 2d (2d-1, 2d-2,...) Is also adjacent. A required gap S is formed between the electrostatic shield tubes, and the ion beam mass-separated inside the deflection case 1 is led out from the deflection case 1 through the gap S.

なお、出口導体部静電シールド管5dの長手方向の両端部は、中央部にスリット状の開口を有する遮蔽部材6によって閉塞されており、この遮蔽部材6のスリット状の開口部6dの幅は、出口導体部静電シールド管5dの長さと一致している。   Both ends of the exit conductor portion electrostatic shield tube 5d in the longitudinal direction are closed by a shielding member 6 having a slit-like opening at the center, and the width of the slit-like opening 6d of the shielding member 6 is as follows. The length of the exit conductor portion electrostatic shield tube 5d coincides with the length.

続いて、本実施形態1に特有の構成要素として、入口部磁気シールド7cと出口部磁気シールド7dについて、詳細に説明する。   Next, the entrance magnetic shield 7c and the exit magnetic shield 7d will be described in detail as components unique to the first embodiment.

入口部磁気シールド7cは、入口部導体2c(入口導体部静電シールド管5c)よりも前段側に、入口部導体2c−1、2c−2、・・・(入口導体部静電シールド管5c−1、5c−2、・・・)のそれぞれと対向するように配置された、複数本の磁気シールド棒7c−1、7c−2、・・・からなっている。各磁気シールド棒7c−1、7c−2、・・・の間には、所要の隙間S’が形成されている。この隙間S’は、可能な限り、入口導体部静電シールド管5cの隙間Sと同程度であることが好ましい。したがって、入口部磁気シールド7c(磁気シールド棒7c−1、7c−2、・・・)の径や幅は、入口導体部静電シールド管5c(入口導体部静電シールド管5c−1、5c−2、・・・)の径や幅と同程度であることが好ましい。   The entrance magnetic shield 7c is disposed upstream of the entrance conductor 2c (inlet conductor electrostatic shield tube 5c). The entrance conductors 2c-1, 2c-2, ... (inlet conductor electrostatic shield tube 5c). -1, 5c-2,...) And a plurality of magnetic shield rods 7c-1, 7c-2,. A required gap S 'is formed between the magnetic shield bars 7c-1, 7c-2,. The gap S ′ is preferably as much as possible as the gap S of the entrance conductor portion electrostatic shield tube 5c. Therefore, the diameter and width of the entrance magnetic shield 7c (magnetic shield rods 7c-1, 7c-2,...) Are the same as the entrance conductor electrostatic shield tube 5c (inlet conductor electrostatic shield tubes 5c-1, 5c). −2...) Is preferably about the same as the diameter and width.

これと同様に、出口部磁気シールド7dは、出口部導体2d(出口導体部静電シールド管5d)よりも後段側に、出口部導体2d−1、2d−2、・・・(出口導体部静電シールド管5d−1、5d−2、・・・)のそれぞれと対向するように配置された、複数本の磁気シールド棒7d−1、7d−2、・・・からなっている。各磁気シールド棒7d−1、7d−2、・・・の間には、所要の隙間S’が形成されている。この隙間S’は、可能な限り、出口導体部静電シールド管5dの隙間Sと同程度であることが好ましい。したがって、出口部磁気シールド7d(磁気シールド棒7d−1、7d−2、・・・)の径や幅は、出口導体部静電シールド管5d(出口導体部静電シールド管5d−1、5d−2、・・・)の径や幅と同程度であることが好ましい。   Similarly, the outlet magnetic shield 7d has outlet conductors 2d-1, 2d-2,... (Exit conductors) on the rear side of the outlet conductor 2d (exit conductor electrostatic shield tube 5d). .., And a plurality of magnetic shield rods 7d-1, 7d-2,... Arranged to face each of the electrostatic shield tubes 5d-1, 5d-2,. A required gap S 'is formed between the magnetic shield bars 7d-1, 7d-2,. The gap S ′ is preferably as much as possible as the gap S of the outlet conductor portion electrostatic shield tube 5d. Therefore, the diameter and width of the exit portion magnetic shield 7d (magnetic shield rods 7d-1, 7d-2,...) Are equal to the exit conductor portion electrostatic shield tube 5d (exit conductor portion electrostatic shield tubes 5d-1, 5d). −2...) Is preferably about the same as the diameter and width.

上記磁気シールド7cおよび7dには、磁性SUS(ステンレススチール)や鉄などの磁性材料が用いられる。なお、磁気シールド7cおよび7dに鉄材を用いる場合には、これら磁気シールド7cおよび7dも、導体2a〜2dと同様に、静電シールド管(磁気シールド部静電シールド管)によって覆われていることが好ましい。このような磁気シールド部静電シールド管を設ける構成については、後述する実施形態3で詳細に説明することにする。   A magnetic material such as magnetic SUS (stainless steel) or iron is used for the magnetic shields 7c and 7d. In addition, when using an iron material for the magnetic shields 7c and 7d, these magnetic shields 7c and 7d are also covered with an electrostatic shield tube (magnetic shield portion electrostatic shield tube), like the conductors 2a to 2d. Is preferred. A configuration in which such a magnetic shield part electrostatic shield tube is provided will be described in detail in a third embodiment to be described later.

上記構成により、以下に、本実施形態1の質量分離装置10の動作を説明する。   The operation of the mass separator 10 according to the first embodiment will be described below with the above configuration.

まず、本実施形態1の質量分離装置10には、イオン源(図示せず)などから出力されるイオンビームIaが入射される。具体的には、イオンビームIaが入口部磁気シールド7cの隙間S’を通り、その後、入口導体部静電シールド管5c(入口部導体2c)の隙間Sを通して、偏向ケース1の内部に導入される。なお、入口部磁気シールド7cの隙間S’が入口導体部静電シールド管5cの隙間Sと同程度であれば、入口部磁気シールド7cを設けたことによってイオンビームIaの質量分離装置10への入射が妨害される虞はない。   First, the ion beam Ia output from an ion source (not shown) etc. injects into the mass separator 10 of this Embodiment 1. FIG. Specifically, the ion beam Ia passes through the gap S ′ of the entrance magnetic shield 7c, and then is introduced into the deflection case 1 through the gap S of the entrance conductor electrostatic shield tube 5c (inlet conductor 2c). The If the gap S ′ of the entrance magnetic shield 7c is approximately the same as the gap S of the entrance conductor electrostatic shield tube 5c, the entrance magnetic shield 7c is provided to the mass separator 10 of the ion beam Ia. There is no risk that the incident will be disturbed.

偏向ケース1の内部(空芯ソレノイド状の電流路2の内部)には、電流路2によって、y方向の磁場Hin(y)が形成されている。この磁場Hin(y)の作用により、イオンビームIaに含まれる質量の異なる複数のイオン種の軌道が、それぞれ、その質量に応じた軌道半径で湾曲される。   A magnetic field Hin (y) in the y direction is formed by the current path 2 inside the deflection case 1 (inside the air-core solenoid-like current path 2). Due to the action of the magnetic field Hin (y), the trajectories of a plurality of ion species having different masses included in the ion beam Ia are each curved with a trajectory radius corresponding to the mass.

このように軌道が湾曲されたイオンのうち、特定の軌道半径(または、特定範囲の軌道半径)で曲げられた特定質量のイオンは、遮蔽部材6のスリット状の開口部6dにおいて、出口導体部静電シールド管5d(出口部導体2d)の隙間Sを通り、偏向ケース1の外部へと導出される。その後、後段側の出口部磁気シールド7dの隙間S’を通り、イオンビームIcとして質量分離装置機10から出力される。   Among the ions whose trajectories are curved in this way, ions having a specific mass bent with a specific trajectory radius (or a trajectory radius in a specific range) are exit conductor portions in the slit-shaped opening 6 d of the shielding member 6. It passes through the gap S of the electrostatic shield tube 5d (exit portion conductor 2d) and is led out of the deflection case 1. Thereafter, the ion beam Ic is output from the mass separator 10 through the gap S ′ of the outlet magnetic shield 7d on the rear stage side.

ここで、本実施形態1の質量分離装置10においては、従来の質量分離装置100とは異なり、入口部磁気シールド7cおよび出口部磁気シールド7dが設けられている。したがって、入口導体部静電シールド管5c(入口部導体2c)よりも前段側、および、出口導体部静電シールド管5d(出口部導体2d)よりも後段側への漏洩磁場が効果的に防止される。   Here, unlike the conventional mass separator 100, the mass separator 10 of the first embodiment is provided with an inlet magnetic shield 7c and an outlet magnetic shield 7d. Therefore, the leakage magnetic field to the upstream side of the entrance conductor portion electrostatic shield tube 5c (inlet portion conductor 2c) and the downstream side of the exit conductor portion electrostatic shield tube 5d (exit portion conductor 2d) is effectively prevented. Is done.

図3(a)および図3(b)は、この作用について説明するための模式図である。図3(a)は、本実施形態1の質量分離装置10のように、入口部磁気シールド7cを設けた場合について、入口部導体2cの周囲に形成される磁場Hcを示している。また、図3(b)は、従来の質量分離装置100のように、本実施形態1の入口部磁気シールド7cを設けない場合について、入口部導体2cの周囲に形成される磁場Hcを示している。   FIG. 3A and FIG. 3B are schematic diagrams for explaining this action. FIG. 3A shows the magnetic field Hc formed around the inlet conductor 2c when the inlet magnetic shield 7c is provided as in the mass separation device 10 of the first embodiment. FIG. 3B shows the magnetic field Hc formed around the inlet conductor 2c when the inlet magnetic shield 7c of the first embodiment is not provided as in the conventional mass separator 100. Yes.

従来の質量分離装置100のように、本実施形態1の入口部磁気シールド7cを設けない場合には、図3(b)に示すように、入口部導体2c(2c−1、2c−2、・・・)の周囲に、略円状の磁場Hc(Hc−1、Hc−2、・・・)が形成される。この略円状の磁場Hcは、空芯ソレノイド状の電流路2の内部に向けて(図中z軸の正方向に向けて)広がるとともに、電流路2の外部(z軸の負方向)にも広がる。その結果、入口部導体2c(入口導体部静電シールド管5c)よりも前段側において、電流路2の内部(Hin(y):y軸の正方向)とは逆向き(y軸の負方向)の磁場Hout(y)が形成される。   When the entrance magnetic shield 7c according to the first embodiment is not provided as in the conventional mass separator 100, as shown in FIG. 3B, the entrance conductor 2c (2c-1, 2c-2, ..) Is formed with a substantially circular magnetic field Hc (Hc-1, Hc-2,...). This substantially circular magnetic field Hc spreads toward the inside of the air-core solenoid-like current path 2 (in the positive direction of the z-axis in the figure) and to the outside of the current path 2 (in the negative direction of the z-axis). Also spread. As a result, on the upstream side of the inlet conductor 2c (the inlet conductor electrostatic shield tube 5c), the direction opposite to the inside of the current path 2 (Hin (y): the positive direction of the y axis) (the negative direction of the y axis) ) Magnetic field Hout (y).

これに対して、本実施形態1の質量分離装置10のように入口部磁気シールド7cを設けた場合には、図3(a)に示すように、入口部導体2c(2c−1、2c−2、・・・)の周囲に形成される磁場Hc(Hc−1、Hc−2、・・・)が、入口部磁気シールド7c(7c−1、7c−2、・・・)によってシールドされるため、電流路2の外部に向けて(z軸の負方向に向けて)の磁場Hcの広がりを抑制することができる。したがって、各入口部導体2c−1、2c−2、・・・から生成される磁場Hc−1、Hc−2、・・・のそれぞれの合成によって、電流路2の内部にy方向(y軸の正方向)の磁場Hin(y)が形成されるが、電流路2の外部(入口部導体2cよりも前段)にはほとんど磁場が形成されない。   On the other hand, when the entrance magnetic shield 7c is provided as in the mass separation device 10 of the first embodiment, as shown in FIG. 3A, the entrance conductor 2c (2c-1, 2c- 2,...) Is shielded by the entrance magnetic shield 7c (7c-1, 7c-2,...) Formed around the magnetic field Hc (Hc-1, Hc-2,...). Therefore, the spread of the magnetic field Hc toward the outside of the current path 2 (toward the negative direction of the z axis) can be suppressed. Therefore, by combining each of the magnetic fields Hc-1, Hc-2,... Generated from the inlet conductors 2c-1, 2c-2,. (Positive direction) of the magnetic field Hin (y) is formed, but almost no magnetic field is formed outside the current path 2 (before the entrance conductor 2c).

なお、この場合には、入口部磁気シールド7cと入口部導体2cとの間の空間における磁場の影響が懸念されるが、本実施形態1においては、入口部導体2cと対向するように入口部磁気シールド7cを設けているため、前記空間内であっても、イオンビームが通過する、入口部磁気シールド7cの隙間S’〜入口導体部静電シールド管5cの隙間Sの部分には、ほとんど漏洩磁場が作用しない。したがって、この隙間S’〜隙間Sを通過するイオンビームに対しても、ほとんど悪影響を及ぼさない。   In this case, there is a concern about the influence of the magnetic field in the space between the entrance magnetic shield 7c and the entrance conductor 2c, but in the first embodiment, the entrance portion is opposed to the entrance conductor 2c. Since the magnetic shield 7c is provided, even in the space, the gap S ′ of the entrance magnetic shield 7c to the gap S of the entrance shield electrostatic shield tube 5c through which the ion beam passes is almost not. The leakage magnetic field does not work. Therefore, the ion beam passing through the gap S 'to the gap S has almost no adverse effect.

出口部磁気シールド7dについても、入口部磁気シールド7cの場合と同様の作用を呈し、各出口部導体2d−1、2d−2、・・・から生成される磁場Hd−1、Hd−2、・・・のそれぞれの合成により、電流路2の内部にy方向(y軸の正方向)の磁場Hin(y)が形成されるが、電流路2の外部(出口部導体2dの後段側)にはほとんど磁場が形成されない。なお、出口部磁気シールド7dによる磁場については、図示を省略している。   The outlet magnetic shield 7d also exhibits the same action as that of the inlet magnetic shield 7c, and magnetic fields Hd-1, Hd-2 generated from the outlet conductors 2d-1, 2d-2,. Are combined to form a magnetic field Hin (y) in the y direction (the positive direction of the y-axis) inside the current path 2, but outside the current path 2 (after the outlet conductor 2d). Almost no magnetic field is formed. Note that the illustration of the magnetic field generated by the exit magnetic shield 7d is omitted.

以上のように、本実施形態1の質量分離装置10によれば、ほとんど、偏向ケース1(空芯ソレノイド状の電流路2)の内部のみに、y方向(y軸の正方向)の磁場Hin(y)を形成することができるため、図4に示すように、イオンビームが、理想的な状態で湾曲されるようになる。図4は、本実施形態1の質量分離装置10におけるイオンビームの軌道を示す模式図である。   As described above, according to the mass separator 10 of the first embodiment, the magnetic field Hin in the y direction (the positive direction of the y axis) is almost only inside the deflection case 1 (air-core solenoid-like current path 2). Since (y) can be formed, the ion beam is bent in an ideal state as shown in FIG. FIG. 4 is a schematic diagram showing the trajectory of the ion beam in the mass separator 10 of the first embodiment.

本実施形態1では、従来の質量分離装置100の場合と同様に、空芯ソレノイド状の電流路2を用いているため、電流路2をy方向に長い形状としても、その内部に、長手方向(y方向)に均一な磁場Hin(y)を形成することができる。   In the first embodiment, as in the case of the conventional mass separator 100, the air core solenoid-like current path 2 is used. Therefore, even if the current path 2 has a shape that is long in the y direction, A uniform magnetic field Hin (y) can be formed in the (y direction).

この電流路2の内部で、均一な磁場Hin(y)の作用によって、イオンビームを曲げるようにしているため、磁場方向(y方向)に幅広のイオンビームであっても、均一に曲げることができる。   Since the ion beam is bent by the action of the uniform magnetic field Hin (y) inside the current path 2, even an ion beam that is wide in the magnetic field direction (y direction) can be bent uniformly. it can.

さらに、入口部磁気シールド7cおよび出口部磁気シールド7dを設けることにより、電流路2の外部への漏洩磁場を効果的に抑制することができる。このため、イオンビームを理想的な状態で湾曲させて、高精度な質量分離を行うことができる。   Furthermore, by providing the entrance magnetic shield 7c and the exit magnetic shield 7d, the leakage magnetic field to the outside of the current path 2 can be effectively suppressed. For this reason, it is possible to perform mass separation with high accuracy by bending the ion beam in an ideal state.

したがって、大面積(幅広)のイオンビームに対しても、高精度な質量分離(イオン種分離)を行うことが可能となる。   Therefore, it is possible to perform mass separation (ion species separation) with high accuracy even for a large area (wide) ion beam.

なお、上記偏向ケース1(電流路2)は、湾曲されたイオンビームが通過できるような形状であればよく、図5(a)に示すような完全な扇形状に限らない。例えば、図5(b)に示すように、外径側および内径側がテーパ形状のものであってもよい。これらを包含して、特許請求の範囲では、偏向ケース1の形状を「略扇形状」と規定している。図5(b)に示すような形状の偏向ケース1を用いる場合には、外径側導体2aおよび内径側導体2bについても、円弧状ではなく、直線状の導体を用いることになる。   The deflection case 1 (current path 2) may have any shape that allows a curved ion beam to pass therethrough, and is not limited to a complete fan shape as shown in FIG. For example, as shown in FIG. 5B, the outer diameter side and the inner diameter side may be tapered. Including these, in the claims, the shape of the deflection case 1 is defined as “substantially fan-shaped”. When the deflection case 1 having the shape as shown in FIG. 5B is used, the outer diameter side conductor 2a and the inner diameter side conductor 2b are not circular arcs but linear conductors.

さらに、上記実施形態1では、質量分離装置10に、入口部磁気シールド7cおよび出口部磁気シールド7dの双方の磁気シールドを設ける場合について説明したが、スペース上の制約などがある場合には、適宜に、一方の磁気シールド(入口部磁気シールド7cまたは出口部磁気シールド7d)のみを用いるようにしてもよい。但し、この場合には、質量分離精度が若干低下する。
(実施形態2)
図6は、本発明の実施形態2に係る質量分離装置の概略構成例を示す要部断面斜視図である。
Further, in the first embodiment, the case where both the entrance part magnetic shield 7c and the exit part magnetic shield 7d are provided in the mass separator 10 has been described. In addition, only one of the magnetic shields (the entrance magnetic shield 7c or the exit magnetic shield 7d) may be used. However, in this case, the mass separation accuracy slightly decreases.
(Embodiment 2)
FIG. 6 is a cross-sectional perspective view of an essential part showing a schematic configuration example of a mass separator according to Embodiment 2 of the present invention.

図6において、本実施形態2の質量分離装置20は、図1に示す実施形態1の質量分離装置10にヨーク部材8を追加して、電流路2の外部への漏洩磁場をさらに効果的に抑制したものである。その他の構成は、上記実施形態1の質量分離装置10の場合と同様であるため、同一の部材には同一の記号を付して、その説明を省略している。   In FIG. 6, the mass separator 20 according to the second embodiment adds a yoke member 8 to the mass separator 10 according to the first embodiment shown in FIG. 1, and more effectively reduces the leakage magnetic field to the outside of the current path 2. Suppressed. Since the other configuration is the same as that of the mass separator 10 of the first embodiment, the same symbols are attached to the same members, and the description thereof is omitted.

このヨーク部材8は、偏向ケース1の周囲を覆うようにして設けられており、偏向ケース1の外径側外部に位置する外径側ヨーク部8aと、偏向ケース1の内径側外部に位置する内径側ヨーク部8bと、偏向ケース1のy方向両端面の外部に位置する端面ヨーク部(図示せず)とからなっている。   The yoke member 8 is provided so as to cover the periphery of the deflection case 1, and is located on the outer diameter side yoke portion 8 a located outside the outer diameter side of the deflection case 1 and on the inner diameter side outside the deflection case 1. It consists of an inner diameter side yoke part 8b and end face yoke parts (not shown) located outside the both end faces in the y direction of the deflection case 1.

この偏向ケース1の入口部3よりも前段側には、偏向ケース1と接続して入口部ケース1cが設けられている。この入口部ケース1cの開口した穴部(図示せず)を通して、入口部磁気シールド7cが、外径側ヨーク部8aおよび内径側ヨーク部8bと接続されて設けられている。   An entrance case 1 c connected to the deflection case 1 is provided on the upstream side of the entrance portion 3 of the deflection case 1. An entrance magnetic shield 7c is provided to be connected to the outer diameter side yoke portion 8a and the inner diameter side yoke portion 8b through an open hole (not shown) of the entrance case 1c.

これと同様に、偏向ケース1の出口部4よりも後段側には、偏向ケース1と接続して出口部ケース1dが設けられている。この出口部ケース1dの開口した穴部(図示せず)を通して、出口部磁気シールド7dが、外径側ヨーク部8aおよび内径側ヨーク部8bと接続されて設けられている。   Similarly, an outlet case 1d connected to the deflection case 1 is provided on the rear stage side of the outlet portion 4 of the deflection case 1. An exit portion magnetic shield 7d is connected to the outer diameter side yoke portion 8a and the inner diameter side yoke portion 8b through an open hole (not shown) of the outlet case 1d.

上記構成により、本実施形態2の質量分離装置20によれば、電流路2(偏向ケース1)が、ヨーク部材8、入口部磁気シールド7cおよび出口部磁気シールド7dによって完全に包囲されている。   With the above configuration, according to the mass separator 20 of the second embodiment, the current path 2 (deflection case 1) is completely surrounded by the yoke member 8, the entrance magnetic shield 7c, and the exit magnetic shield 7d.

したがって、上記実施形態1の質量分離装置10の場合と同様に、入口部導体2cおよび出口部導体2dによって生成される磁場は、入口部磁気シールド7cおよび出口部磁気シールド7dによってシールドされる。さらに、これらの磁気シールド7cおよび7dに流入された磁束が、外径側ヨーク部8aおよび内径側ヨーク部8bを通るように、磁路が形成される。さらに、外径側導体2aおよび内径側導体2bによって、電流路2の外部に形成される磁場も、外径側ヨーク部8aおよび内径側ヨーク部8bによってシールドされる。   Therefore, as in the case of the mass separator 10 of the first embodiment, the magnetic field generated by the inlet conductor 2c and the outlet conductor 2d is shielded by the inlet magnetic shield 7c and the outlet magnetic shield 7d. Further, a magnetic path is formed so that the magnetic flux flowing into these magnetic shields 7c and 7d passes through the outer diameter side yoke portion 8a and the inner diameter side yoke portion 8b. Further, the magnetic field formed outside the current path 2 by the outer diameter side conductor 2a and the inner diameter side conductor 2b is also shielded by the outer diameter side yoke portion 8a and the inner diameter side yoke portion 8b.

これらの結果、電流路2の内部に効率的に磁場Hin(y)を形成することができるとともに、電流路2の外部への漏洩磁場を、上記実施形態1の場合よりも一層効果的に抑制することができる。したがって、イオンビームを、より理想的な状態で湾曲させることが可能となり、この結果、一層高精度の質量分離を行うことができる。よって、大面積(幅広)のイオンビームに対しても、高精度な質量分離(イオン種分離)を行うことができるようになる。
(実施形態3)
図7は、本発明の実施形態3に係る質量分離装置の概略構成例を示す要部断面斜視図である。
As a result, the magnetic field Hin (y) can be efficiently formed inside the current path 2, and the leakage magnetic field to the outside of the current path 2 is more effectively suppressed than in the case of the first embodiment. can do. Therefore, the ion beam can be bent in a more ideal state, and as a result, mass separation with higher accuracy can be performed. Therefore, highly accurate mass separation (ion species separation) can be performed even for a large area (wide) ion beam.
(Embodiment 3)
FIG. 7 is a cross-sectional perspective view of an essential part showing a schematic configuration example of a mass separator according to Embodiment 3 of the present invention.

図7において、本実施形態3の質量分離装置30は、図1に示す実施形態1の質量分離装置10における入口部磁気シールド7cおよび出口部磁気シールド7dを、静電シールド管(磁気シールド部静電シールド管71cおよび71d)で覆って、質量分離装置30の信頼性を高めたものである。その他の構成は、上記実施形態1の質量分離装置10の場合と同様であるので、同一の部材には同一の記号を付して、その説明を省略している。   In FIG. 7, the mass separator 30 according to the third embodiment includes an inlet magnetic shield 7c and an outlet magnetic shield 7d in the mass separator 10 according to the first embodiment shown in FIG. The reliability of the mass separator 30 is enhanced by covering with the electric shield tubes 71c and 71d). Since the other configuration is the same as that of the mass separator 10 of the first embodiment, the same members are denoted by the same symbols, and the description thereof is omitted.

磁気シールド部静電シールド管71cおよび71dは、ステンレススティール(SUS)などの導電材料からなり、それぞれ、入口部磁気シールド7cおよび出口部磁気シールド7dを包囲している。   The magnetic shield part electrostatic shield tubes 71c and 71d are made of a conductive material such as stainless steel (SUS) and surround the entrance part magnetic shield 7c and the exit part magnetic shield 7d, respectively.

なお、磁気シールド部静電シールド管71c(71c−1、71c−2、・・・)の間の隙間S’は、入口導体部静電シールド管5cの隙間Sと同程度であることが好ましい。これと同様に、磁気シールド部静電シールド管71d(71d−1、71d−2、・・・)の間の隙間S’も、出口導体部静電シールド管5dの隙間Sと同程度であることが好ましい。   It should be noted that the gap S ′ between the magnetic shield part electrostatic shield pipe 71c (71c-1, 71c-2,...) Is preferably about the same as the gap S of the entrance conductor part electrostatic shield pipe 5c. . Similarly, the gap S ′ between the magnetic shield part electrostatic shield pipe 71d (71d-1, 71d-2,...) Is also approximately the same as the gap S of the outlet conductor part electrostatic shield pipe 5d. It is preferable.

本実施形態3の質量分離装置30によれば、入口部磁気シールド7cおよび出口部磁気シールド7dが、磁気シールド部静電シールド管71cおよび71dによって覆われており、イオンビームに直接晒されないようになっている。   According to the mass separator 30 of the third embodiment, the entrance magnetic shield 7c and the exit magnetic shield 7d are covered with the magnetic shield electrostatic shield tubes 71c and 71d so that they are not directly exposed to the ion beam. It has become.

このため、腐食、錆びや不純ガスの発生などの問題を意識せずに、入口部磁気シールド7cおよび出口部磁気シールド7dの材料として、如何なる高透磁率材料でも用いることができる。したがって、当然、入口部磁気シールド7cおよび出口部磁気シールド7dの材料として、鉄材であっても問題なく使用することができる。   Therefore, any high permeability material can be used as the material of the entrance magnetic shield 7c and the exit magnetic shield 7d without being aware of problems such as corrosion, rust, and generation of impure gas. Therefore, as a matter of course, even the iron material can be used without any problem as the material of the entrance magnetic shield 7c and the exit magnetic shield 7d.

このため、入口部磁気シールド7cおよび出口部磁気シールド7dに腐食などの問題が生じる虞がなく、本実施形態3の質量分離装置30の信頼性を高めることができる。さらに、上記実施形態1,2の場合と同様に、入口部磁気シールド7cおよび出口部磁気シールド7dによって、電流路2の外部への漏洩磁場が効果的に抑制されているので、イオンビームを理想的な状態で湾曲させて、高精度の質量分離を行うことができる。よって、大面積(幅広)のイオンビームに対しても、高精度な質量分離(イオン種分離)を行うことができる。   For this reason, there is no possibility that problems such as corrosion occur in the inlet magnetic shield 7c and the outlet magnetic shield 7d, and the reliability of the mass separator 30 of the third embodiment can be improved. Further, as in the case of the first and second embodiments, since the leakage magnetic field to the outside of the current path 2 is effectively suppressed by the entrance magnetic shield 7c and the exit magnetic shield 7d, the ion beam is ideal. It is possible to perform mass separation with high accuracy by bending in a general state. Therefore, highly accurate mass separation (ion species separation) can be performed even for a large area (wide) ion beam.

なお、上記実施形態3では、磁気シールド部静電シールド管71cおよび71dを、上記実施形態1の質量分離装置10に適用した場合について説明したが、磁気シールド部静電シールド管71cおよび71dを上記実施形態2の質量分離装置20に適用することもできる。
(実施形態4)
本実施形態4では、上記実施形態3の質量分離装置30に加えて、磁気シールド部静電シールド管71cと入口導体部静電シールド管5cとの間、および、磁気シールド部静電シールド管71dと出口導体部静電シールド管5dとの間に、図8に示すように適宜に電位差を与え、イオンビームの加速や減速を行う質量分離装置40Aについて説明する。
In the third embodiment, the case where the magnetic shield part electrostatic shield tubes 71c and 71d are applied to the mass separator 10 of the first embodiment has been described. However, the magnetic shield part electrostatic shield tubes 71c and 71d are the same as those described above. The present invention can also be applied to the mass separator 20 of the second embodiment.
(Embodiment 4)
In the fourth embodiment, in addition to the mass separation device 30 of the third embodiment, the magnetic shield unit electrostatic shield tube 71c and the entrance conductor unit electrostatic shield tube 5c, and the magnetic shield unit electrostatic shield tube 71d. A mass separation device 40A that accelerates or decelerates an ion beam by appropriately applying a potential difference as shown in FIG. 8 between the outlet shield portion electrostatic shield tube 5d will be described.

この質量分離装置40Aにおいては、例えば、電源72aによって、入口導体部静電シールド管5cを、磁気シールド部静電シールド管71cに対して負電位とすることができる。この場合、両者間でイオンビームを適宜に加速することができるので、偏向ケース1に導入されるイオンビームIaの初速度を調整することができる。さらに、この電位差を、イオン源からのイオンビームの引出しなどに利用することもできる。   In the mass separator 40A, for example, the power supply 72a can make the entrance conductor electrostatic shield tube 5c have a negative potential with respect to the magnetic shield electrostatic shield tube 71c. In this case, since the ion beam can be appropriately accelerated between the two, the initial velocity of the ion beam Ia introduced into the deflection case 1 can be adjusted. Further, this potential difference can be used for extracting an ion beam from the ion source.

これと同様に、電源72bによって、出口導体部静電シールド管5dを、磁気シールド部静電シールド管71dに対して正電位とすることができる。この場合、両者の間でイオンビームを適宜に加速して、その加速状態でイオン注入処理などを行うこともできる。   Similarly, the outlet conductor part electrostatic shield tube 5d can be set to a positive potential with respect to the magnetic shield part electrostatic shield tube 71d by the power source 72b. In this case, the ion beam can be appropriately accelerated between the two and an ion implantation process or the like can be performed in the accelerated state.

なお、入口部磁気シールド7cおよび出口部磁気シールド7dの材料として、磁性ステンレススティール(SUS)などの耐腐食性の導電性材料を用いる場合には、磁気シールド部静電シールド管71cおよび71dを設けずに、図9に示す質量分離装置40Bのように、入口部磁気シールド7cと入口導体部静電シールド管5cとの間、および、出口部磁気シールド7dと出口導体部静電シールド管5dとの間に、直接的に、電位差を与えるようにしてもよい。   When a corrosion-resistant conductive material such as magnetic stainless steel (SUS) is used as the material for the entrance magnetic shield 7c and the exit magnetic shield 7d, the magnetic shield electrostatic shield tubes 71c and 71d are provided. In addition, as in the mass separation device 40B shown in FIG. 9, between the entrance magnetic shield 7c and the entrance conductor electrostatic shield tube 5c, and between the exit magnetic shield 7d and the exit conductor electrostatic shield tube 5d, Alternatively, a potential difference may be directly applied.

本実施形態4の質量分離装置40A,40Bによれば、導体部静電シールド管と、磁気シールド部静電シールド管(または磁気シールド7c、7d)との間に電位差を付与することができるので、偏向ケース1に導入されるイオンビームや、偏向ケース1から導出されるイオンビームを、適宜に加速または減速することができる。
さらに、上記実施形態1〜3の場合と同様に、入口部磁気シールド7cおよび出口部磁気シールド7dによって、電流路2の外部への漏洩磁場が効果的に抑制されているので、イオンビームを理想的な状態で湾曲させて、高精度の質量分離を行うことができる。よって、大面積(幅広)のイオンビームに対しても、高精度な質量分離(イオン種分離)を行うことができる。
(実施形態5)
本実施形態5では、上記実施形態4のように電位差を付与してイオンビームの加速や減速などを行うことが望ましくないような用途の場合に用いられる質量分離装置50Aについて説明する。この質量分離装置50Aにおいては、図8の電源72a,72b代わりにそれぞれを短絡状態にして、入口部3側において、磁気シールド部静電シールド管71cと静電シールド管5cを電気的に接続してこれらを同電位にすると共に、出口部4側において磁気シールド部静電シールド管71dと静電シールド管5dを電気的に接続してこれらを同電位にする。
According to the mass separators 40A and 40B of the fourth embodiment, a potential difference can be applied between the conductor electrostatic shield tube and the magnetic shield electrostatic shield tube (or the magnetic shields 7c and 7d). The ion beam introduced into the deflection case 1 and the ion beam derived from the deflection case 1 can be appropriately accelerated or decelerated.
Further, similarly to the first to third embodiments, the leakage magnetic field to the outside of the current path 2 is effectively suppressed by the entrance magnetic shield 7c and the exit magnetic shield 7d. It is possible to perform mass separation with high accuracy by bending in a general state. Therefore, highly accurate mass separation (ion species separation) can be performed even for a large area (wide) ion beam.
(Embodiment 5)
In the fifth embodiment, a mass separation device 50A used in the case where it is not desirable to perform acceleration or deceleration of an ion beam by applying a potential difference as in the fourth embodiment will be described. In this mass separator 50A, instead of the power sources 72a and 72b of FIG. 8, each is short-circuited, and the magnetic shield part electrostatic shield pipe 71c and the electrostatic shield pipe 5c are electrically connected on the inlet part 3 side. These are set to the same potential, and at the outlet 4 side, the magnetic shield part electrostatic shield pipe 71d and the electrostatic shield pipe 5d are electrically connected to make them the same potential.

また、入口部磁気シールド7cおよび出口部磁気シールド7dの材料として、磁性ステンレススティール(SUS)のような耐腐食性の導電性材料を用いる場合には、磁気シールド部静電シールド管71cおよび71dを設けずに、入口部磁気シールド7cと静電シールド管5cを電気的に接続すると共に、出口部磁気シールド7dと静電シールド管5dとを電気的に接続するようにしてもよい。   Further, when a corrosion-resistant conductive material such as magnetic stainless steel (SUS) is used as the material of the entrance magnetic shield 7c and the exit magnetic shield 7d, the magnetic shield electrostatic shield tubes 71c and 71d are provided. Without providing, the entrance magnetic shield 7c and the electrostatic shield tube 5c may be electrically connected, and the exit magnetic shield 7d and the electrostatic shield tube 5d may be electrically connected.

すなわち、図9に示す質量分離装置50Bにおいて、電源72a,72bの代わりにそれぞれを短絡状態にして、入口部3側において、入口部磁気シールド7cと静電シールド管5cを電気的に接続してこれらを同電位にすると共に、出口部4側において出口部磁気シールド7dと静電シールド管5dを電気的に接続してこれらを同電位にする。
本実施形態5の質量分離装置50A,50Bによれば、導体部静電シールド管と、磁気シールド部静電シールド管(または磁気シールド7c、7d)とを電気的に接続しているので、イオンビームの加速や減速が望ましくないような用途にも適用できる。
さらに、上記実施形態1〜4の場合と同様に、入口部磁気シールド7cおよび出口部磁気シールド7dによって、電流路2の外部への漏洩磁場が効果的に抑制されているので、イオンビームを理想的な状態で湾曲させて、高精度の質量分離を行うことができる。よって、大面積(幅広)のイオンビームに対しても、高精度な質量分離(イオン種分離)を行うことができる。
(実施形態6)
図10は、本発明の実施形態6に係る質量分離装置における、入口部3付近の概略構成を示す要部斜視図である。
That is, in the mass separator 50B shown in FIG. 9, each of the power supply 72a and 72b is short-circuited, and the inlet magnetic shield 7c and the electrostatic shield tube 5c are electrically connected on the inlet 3 side. While making these have the same potential, the outlet magnetic shield 7d and the electrostatic shield tube 5d are electrically connected to each other on the outlet 4 side so that they have the same potential.
According to the mass separators 50A and 50B of the fifth embodiment, the conductor electrostatic shield tube and the magnetic shield electrostatic shield tube (or the magnetic shields 7c and 7d) are electrically connected. It can also be applied to applications where beam acceleration or deceleration is undesirable.
Further, similarly to the first to fourth embodiments, the leakage magnetic field to the outside of the current path 2 is effectively suppressed by the entrance magnetic shield 7c and the exit magnetic shield 7d. It is possible to perform mass separation with high accuracy by bending in a general state. Therefore, highly accurate mass separation (ion species separation) can be performed even for a large area (wide) ion beam.
(Embodiment 6)
FIG. 10 is a main part perspective view showing a schematic configuration in the vicinity of the inlet 3 in the mass separator according to Embodiment 6 of the present invention.

図10において、本実施形態6の質量分離装置60では、図7に示す実施形態3の質量分離装置30における磁気シールド部静電シールド管71cおよび71dを、それぞれ、導体部静電シールド管5cおよび5dと兼用した、第2静電シールド管73cおよび73dを用いている。   10, in the mass separator 60 of the sixth embodiment, the magnetic shield electrostatic shield tubes 71c and 71d in the mass separator 30 of the third embodiment shown in FIG. Second electrostatic shield tubes 73c and 73d that are also used as 5d are used.

具体的には、図10に示すように、入口部3の第2静電シールド管73cによって、入口部導体2cと入口部磁気シールド7cとの双方を包囲して内部に収容している。これと同様に、出口部4の第2静電シールド管73d(図示せず)によって、出口部導体2dと出口部磁気シールド7dとの双方を包囲して内部に収容している。その他の構成は、上記実施形態3の質量分離装置30の場合と同様であるので、ここでは、その説明を省略する。   Specifically, as shown in FIG. 10, both the entrance conductor 2 c and the entrance magnetic shield 7 c are surrounded and accommodated inside by the second electrostatic shield tube 73 c of the entrance 3. Similarly, the second electrostatic shield tube 73d (not shown) of the outlet portion 4 surrounds and accommodates both the outlet portion conductor 2d and the outlet portion magnetic shield 7d. The other configuration is the same as that of the mass separation device 30 of the third embodiment, and the description thereof is omitted here.

本実施形態6の質量分離装置60によれば、第2静電シールド管73cおよび73dが導体部静電シールド管と磁気シールド部静電シールド管とを兼ねているので、上記実施形態3の質量分離装置30に比べて、装置の構成を簡略化することができる。   According to the mass separator 60 of the sixth embodiment, the second electrostatic shield tubes 73c and 73d serve as both the conductor portion electrostatic shield tube and the magnetic shield portion electrostatic shield tube. Compared to the separation device 30, the configuration of the device can be simplified.

さらに、上記実施形態1〜5の場合と同様に、入口部磁気シールド7cおよび出口部磁気シールド7dによって、電流路2の外部への漏洩磁場が効果的に抑制されているので、イオンビームを理想的な状態で湾曲させて、高精度の質量分離を行うことができる。よって、大面積(幅広)のイオンビームに対しても、高精度な質量分離(イオン種分離)を行うことができる。
(実施形態7)
上記実施形態1〜6の質量分離装置10〜60において、入口部磁気シールド7cおよび出口部磁気シールド7dを構成する各磁気シールド棒7c−1、7c−2、・・・、7d−1、7d−2、・・・の形状は、図1に示した円柱形状に限らず、角柱形状や所定幅の板状、さらには略半円筒形状など、様々な形状を採用することができる。
Further, as in the case of the first to fifth embodiments, the leakage magnetic field to the outside of the current path 2 is effectively suppressed by the entrance magnetic shield 7c and the exit magnetic shield 7d. It is possible to perform mass separation with high accuracy by bending in a general state. Therefore, highly accurate mass separation (ion species separation) can be performed even for a large area (wide) ion beam.
(Embodiment 7)
In the mass separators 10 to 60 of the first to sixth embodiments, the magnetic shield rods 7c-1, 7c-2,..., 7d-1, 7d constituting the entrance magnetic shield 7c and the exit magnetic shield 7d. The shapes of -2, ... are not limited to the columnar shape shown in Fig. 1, and various shapes such as a prismatic shape, a plate shape with a predetermined width, and a substantially semi-cylindrical shape can be adopted.

入口部磁気シールド7cおよび出口部磁気シールド7dの形状は、入口部導体2c(2c−1、2c−2、・・・)の周囲に形成される磁場Hc(Hc−1、Hc−2、・・・)が、入口部磁気シールド7c(7c−1、7c−2、・・・)によってシールドされ、また、出口部導体2d(2d−1、2d−2、・・・)の周囲に形成される磁場Hd(Hd−1、Hd−2、・・・)が、出口部磁気シールド7d(7d−1、7d−2、・・・)によってシールドされるような形状であればよい。   The shapes of the entrance magnetic shield 7c and the exit magnetic shield 7d are magnetic fields Hc (Hc-1, Hc-2,...) Formed around the entrance conductor 2c (2c-1, 2c-2,...). ..) is shielded by the entrance magnetic shield 7c (7c-1, 7c-2,...) And formed around the exit conductor 2d (2d-1, 2d-2,...). As long as the magnetic field Hd (Hd-1, Hd-2,...) To be shielded by the outlet magnetic shield 7d (7d-1, 7d-2,...) Is sufficient.

図11は、本発明の実施形態7に係る質量分離装置における、入口部付近の概略構成例を示す要部斜視図である。   FIG. 11: is a principal part perspective view which shows the schematic structural example of the entrance part vicinity in the mass separator which concerns on Embodiment 7 of this invention.

図11において、本実施形態7の質量分離装置70Aでは、特徴構成の入口部磁気シールド74cの形状として、上記実施形態1〜6の質量分離装置10〜60における円柱状の磁気シールド7cに代えて、円弧状曲面を有する略半円筒形状としている。なお、図11には、略半円筒形状の入口部磁気シールド74cのみを示している。その他の構成は、実施形態1〜6の質量分離装置10〜60の何れかと同様であるので、ここでは、その説明を省略している。
入口部磁気シールド74c(74c−1、74c−2、・・・)は、入口部導体2c(2c−1、2c−2、・・・)の略半周分を覆うように円弧状曲面を有する略半円筒形状とされている。すなわち、入口部磁気シールド74cは、長尺の略円弧状の曲面形状を有し、該曲面の内面側が前記入口部導体2cと対向するように配置されている。この構成により、入口部磁気シールド74cによって、入口部導体2c(2c−1、2c−2、・・・)の周囲に形成される磁場Hc(Hc−1、Hc−2、・・・)を広い範囲で受け止めて、入口部導体2cよりも前段側への磁場Hcの広がりを効果的に抑制することができる。
In FIG. 11, in the mass separator 70A of the seventh embodiment, the shape of the entrance magnetic shield 74c having the characteristic configuration is replaced with the cylindrical magnetic shield 7c in the mass separators 10 to 60 of the first to sixth embodiments. A substantially semi-cylindrical shape having an arcuate curved surface. FIG. 11 shows only the substantially semi-cylindrical entrance magnetic shield 74c. Since the other structure is the same as that of any of the mass separators 10-60 of Embodiments 1-6, the description is abbreviate | omitted here.
The entrance magnetic shield 74c (74c-1, 74c-2,...) Has an arcuate curved surface so as to cover substantially half the circumference of the entrance conductor 2c (2c-1, 2c-2,...). It is a substantially semi-cylindrical shape. That is, the entrance magnetic shield 74c has a long, substantially arc-shaped curved surface, and is arranged so that the inner surface side of the curved surface faces the entrance conductor 2c. With this configuration, the magnetic field Hc (Hc-1, Hc-2,...) Formed around the entrance conductor 2c (2c-1, 2c-2,...) By the entrance magnetic shield 74c. It can be received in a wide range, and the spread of the magnetic field Hc to the upstream side of the entrance conductor 2c can be effectively suppressed.

また、これと同様に、出口部磁気シールド74d(図示せず)についても、出口部導体2dの略半周分を覆うように円弧状曲面を有する略半円筒形状とすることにより、出口部磁気シールド74dによって、出口部導体2dの周囲に形成される磁場Hdを広い範囲で受け止めて、出口部導体2dよりも後段側への磁場Hdの広がりを効果的に抑制することができる。   Similarly, the exit portion magnetic shield 74d (not shown) is also formed in a substantially semi-cylindrical shape having an arcuate curved surface so as to cover a substantially half circumference of the exit portion conductor 2d, thereby providing an exit portion magnetic shield. By 74d, the magnetic field Hd formed around the outlet conductor 2d can be received in a wide range, and the spread of the magnetic field Hd toward the rear stage side of the outlet conductor 2d can be effectively suppressed.

したがって、本実施形態7の質量分離装置70Aによれば、円弧状曲面を有する略半円筒形状の入口部磁気シールド74cおよび出口部磁気シールド74dによって、電流路2の外部への漏洩磁場が一層効果的に抑制されるため、イオンビームをより理想的な状態で湾曲させて、高精度の質量分離を行うことができる。よって、大面積(幅広)のイオンビームに対しても、高精度な質量分離(イオン種分離)を行うことができる。   Therefore, according to the mass separator 70A of the seventh embodiment, the leakage magnetic field to the outside of the current path 2 is further effective by the substantially semi-cylindrical entrance magnetic shield 74c and the exit magnetic shield 74d having an arcuate curved surface. Therefore, the ion beam can be bent in a more ideal state, and high-precision mass separation can be performed. Therefore, highly accurate mass separation (ion species separation) can be performed even for a large area (wide) ion beam.

なお、本実施形態7の略半円筒形状の入口部磁気シールド74cおよび出口部磁気シールド74dにおいても、上記実施形態2の場合と同様に、ヨーク部材を併用して磁路を構成したり、上記実施形態3の場合と同様に、磁気シールド部静電シールド管で覆われる構成とすることもできる。さらに、上記実施形態6の場合と同様に、図12の質量分離装置70Bに示すように、第2静電シールド管75cによって入口部導体2cと入口部磁気シールド74cとの双方を包囲して内部に収容し、出口部4の第2静電シールド管75d(図示せず)によって出口部導体2dと出口部磁気シールド74d(図示せず)との双方を包囲して内部に収容することもできる。
(実施形態8)
上記実施形態1〜7の質量分離装置10〜70(例えば図1および図2の質量分離装置10)では、空芯ソレノイド状の電流路2を用いて、電流路2の内部でイオンビームを曲げるようにしているので、電流路2の長手方向(磁場方向)に幅広のイオンビームであっても、均一に曲げることができる。
In addition, in the substantially semi-cylindrical entrance magnetic shield 74c and the exit magnetic shield 74d of the seventh embodiment, similarly to the second embodiment, a yoke member is used together to form a magnetic path, or As in the case of the third embodiment, the magnetic shield part may be covered with an electrostatic shield tube. Further, as in the case of the sixth embodiment, as shown in the mass separator 70B of FIG. 12, both the entrance conductor 2c and the entrance magnetic shield 74c are surrounded by the second electrostatic shield tube 75c so as to be internal. The second electrostatic shield tube 75d (not shown) of the outlet portion 4 surrounds both the outlet portion conductor 2d and the outlet portion magnetic shield 74d (not shown) and can be accommodated therein. .
(Embodiment 8)
In the mass separators 10 to 70 of the first to seventh embodiments (for example, the mass separator 10 of FIGS. 1 and 2), the ion beam is bent inside the current path 2 using the air-core solenoid-like current path 2. Therefore, even an ion beam that is wide in the longitudinal direction (magnetic field direction) of the current path 2 can be bent uniformly.

さらに、入口部磁気シールド7cおよび出口部磁気シールド7dによって、電流路2の外部への漏洩磁場を効果的に抑制しているので、イオンビームを理想的な状態で湾曲させて、高精度の質量分離を行うことができる。   Furthermore, since the leakage magnetic field to the outside of the current path 2 is effectively suppressed by the entrance magnetic shield 7c and the exit magnetic shield 7d, the ion beam is curved in an ideal state, and a high-precision mass is obtained. Separation can be performed.

したがって、大面積(幅広)のイオンビームに対しても、高精度な質量分離(イオン種分離)を行うことができる。   Therefore, highly accurate mass separation (ion species separation) can be performed even for a large area (wide) ion beam.

このような上記実施形態1〜7の質量分離装置10〜70(例えば図1および図2の質量分離装置10)を、例えばイオン注入装置などのイオンビーム発生装置に適用すれば、特定のイオン種からなる大面積のイオンビームを出力させて、安定したイオン注入処理などを高精度、かつ、高スループットで行うことができる。   When such mass separators 10 to 70 of the first to seventh embodiments (for example, the mass separator 10 of FIGS. 1 and 2) are applied to an ion beam generator such as an ion implanter, for example, a specific ion species A stable ion implantation process or the like can be performed with high accuracy and high throughput by outputting a large area ion beam.

図13は、本発明の質量分離装置が搭載されたイオンビーム発生装置の要部構成例を示す模式図である。   FIG. 13 is a schematic diagram showing a configuration example of a main part of an ion beam generator on which the mass separator of the present invention is mounted.

図13において、本実施形態8のイオンビーム発生装置80は、イオン源91と、本発明の質量分離装置10、20,30,40,50、60または70(例えば図1および図2の質量分離装置10)とを有している。   In FIG. 13, the ion beam generator 80 of the eighth embodiment includes an ion source 91 and the mass separators 10, 20, 30, 40, 50, 60, or 70 of the present invention (for example, the mass separators of FIGS. 1 and 2). Device 10).

イオン源91は、放電などにより複数種のイオンを生成し、この複数種のイオンからなる第1イオンビームIaを外部に出力する。このイオン源91は、例えば、アノード91aとカソード91bとの間で原料ガス(例えばH希釈されたB)に基づくプラズマを生成する。このプラズマ中のイオン(B 、B 、H など)を、イオン源91の出口側に設けられた引出電極91cによって、第1イオンビームIaとして引き出すように構成されている。好ましくは、アノード91aとカソード91bとの間にフィラメント91dが設けられており、より効率的にプラズマを生成するための電子が供給されている。 The ion source 91 generates a plurality of types of ions by discharge or the like, and outputs a first ion beam Ia composed of the plurality of types of ions to the outside. The ion source 91 generates, for example, plasma based on a source gas (for example, B 2 H 6 diluted with H 2 ) between the anode 91a and the cathode 91b. The configuration is such that ions (B 2 H x + , B 1 H x + , H x +, etc.) in this plasma are extracted as a first ion beam Ia by an extraction electrode 91 c provided on the exit side of the ion source 91. Has been. Preferably, a filament 91d is provided between the anode 91a and the cathode 91b, and electrons for generating plasma more efficiently are supplied.

イオン源91から出力されたイオンビームIaは、本発明の質量分離装置(例えば、図1の質量分離装置10)において、入口部磁気シールド7cの隙間S’を通り、その後、入口導体部静電シールド管5c(入口部導体2c)の隙間Sを通して、偏向ケース1内に導入される。   The ion beam Ia output from the ion source 91 passes through the gap S ′ of the entrance magnetic shield 7c in the mass separator of the present invention (for example, the mass separator 10 of FIG. 1), and thereafter, the entrance conductor electrostatic It is introduced into the deflection case 1 through the gap S of the shield tube 5c (inlet portion conductor 2c).

なお、第1イオンビームIaの質量分離装置(例えば質量分離装置10)への導入手段は、上記引出電極91cに限らず、上記実施形態4で説明したように、例えば、入口部磁気シールド7cと入口導体部静電シールド管5cとの間、または、磁気シールド部静電シールド管71cと入口導体部静電シールド管5cとの間の電位差に基づくものであってもよい。また、引出電極91cと入口部磁気シールド7cとの間、または、引出電極91cと磁気シールド部静電シールド管71cとの間に電位差が付与されていてもよい。   Note that the means for introducing the first ion beam Ia into the mass separation device (for example, the mass separation device 10) is not limited to the extraction electrode 91c, and as described in the fourth embodiment, for example, the entrance magnetic shield 7c. It may be based on a potential difference between the entrance conductor portion electrostatic shield tube 5c or between the magnetic shield portion electrostatic shield tube 71c and the entrance conductor portion electrostatic shield tube 5c. Further, a potential difference may be applied between the extraction electrode 91c and the entrance magnetic shield 7c, or between the extraction electrode 91c and the magnetic shield electrostatic shield tube 71c.

偏向ケース1内に導入されたイオンビームIaは、電流路2によって形成される磁場Hin(y)の作用を受け、このイオンビームIaに含まれる、質量が異なる複数のイオン種の軌道が、図中の軌道Ibで示すように、それぞれ、その質量に応じた軌道半径で湾曲される。   The ion beam Ia introduced into the deflection case 1 is affected by the magnetic field Hin (y) formed by the current path 2, and the trajectories of a plurality of ion species having different masses included in the ion beam Ia are illustrated. As shown by the middle track Ib, each is curved with a track radius corresponding to its mass.

このように軌道が湾曲されたイオンのうち、特定の軌道半径(または特定範囲の軌道半径)で曲げられた特定質量のイオンは、遮蔽部材6の開口部6dにおいて、出口導体部静電シールド管5d(出口部導体2d)の隙間Sを通り、偏向ケース1から導出される。その後、さらに、後段の出口部磁気シールド7dの隙間S’を通して、イオンビームIcとして質量分離装置(例えば質量分離装置10)から外部に出力される。   Among the ions whose trajectories are curved in this way, ions having a specific mass bent with a specific trajectory radius (or a specific range of trajectory radii) are exit conductor electrostatic shield tubes at the openings 6 d of the shielding member 6. 5d (outlet conductor 2d) passes through the gap S and is led out from the deflection case 1. Thereafter, the ion beam Ic is further output from the mass separation device (for example, the mass separation device 10) to the outside through the gap S 'of the outlet magnetic shield 7d at the subsequent stage.

このように、質量分離装置(例えば質量分離装置10)から出力されたイオンビームIcは、必要に応じて適宜に加速され、このイオンビームIcによって、被処理物(基板)に対するイオン注入処理などが行なわれる。また、必要に応じて、例えば質量分離装置10の後段側に適宜にスリットを配置して、質量分離精度を高めるようにすることもできる。
なお、イオンビームIcのサイズよりも大きな被処理物(基板)に対して、その全面にイオン注入処理などを施す場合には、被処理物(基板)をイオンビームIcに対して相対的に移動させることになる。この場合、イオンビームIcのサイズが大きい程、被処理物(基板)の移動速度を高めることができるので、スループットを高めることができる。また、イオンビームIcのサイズよりも小さい被処理物(基板)に対してイオン注入処理などを施す場合には、複数の被処理物(基板)を同時に処理することができる。この場合、イオンビームIcのサイズが大きい程、同時処理できる被処理物(基板)の枚数が多くなるので、スループットを高めることができる。
Thus, the ion beam Ic output from the mass separation apparatus (for example, the mass separation apparatus 10) is appropriately accelerated as necessary, and the ion beam Ic performs an ion implantation process on the object to be processed (substrate). Done. Further, if necessary, for example, a slit may be appropriately disposed on the rear stage side of the mass separation device 10 to increase the mass separation accuracy.
In addition, when an ion implantation process or the like is performed on the entire surface of a workpiece (substrate) larger than the size of the ion beam Ic, the workpiece (substrate) is moved relative to the ion beam Ic. I will let you. In this case, the larger the size of the ion beam Ic, the higher the moving speed of the object to be processed (substrate), so that the throughput can be increased. Moreover, when performing an ion implantation process etc. with respect to the to-be-processed object (substrate) smaller than the size of the ion beam Ic, a several to-be-processed object (substrate) can be processed simultaneously. In this case, the larger the size of the ion beam Ic, the greater the number of objects (substrates) that can be processed simultaneously, so that the throughput can be increased.

本実施形態8のイオンビーム発生装置80によれば、大面積(幅広)のイオンビームに対しても、高精度な質量分離(イオン種分離)を行うことが可能な質量分離装置(例えば質量分離装置10)を用いているため、電流路2に供給される電流、即ち、電流路2の内部の磁場Hin(y)を適宜に設定することにより、特定のイオン種からなる大面積のイオンビームを出力することができる。   According to the ion beam generation apparatus 80 of the eighth embodiment, a mass separation apparatus (for example, mass separation) capable of performing high-precision mass separation (ion species separation) even for a large area (wide) ion beam. Since the apparatus 10) is used, the current supplied to the current path 2, that is, the magnetic field Hin (y) inside the current path 2 is appropriately set, so that a large-area ion beam composed of a specific ion species. Can be output.

このような、本実施形態8のイオンビーム発生装置80を用いることにより、半導体に対するイオン注入(イオンドーピング)を、高精度に、かつ、高速に安定して行なうことができる。したがって、高精度のイオン注入(イオンドーピング)が要求される、LDD構造トランジスタの低キャリア密度導電層や、閾値電圧調整のために低ドーズイオンが注入されるチャネル部などを、容易で精密かつ高速に形成することができる。   By using such an ion beam generator 80 of the eighth embodiment, ion implantation (ion doping) into a semiconductor can be performed stably with high accuracy and at high speed. Therefore, a low carrier density conductive layer of an LDD structure transistor that requires high-precision ion implantation (ion doping), a channel portion into which low-dose ions are implanted for threshold voltage adjustment, and the like are easy, precise, and high-speed. Can be formed.

このようにして作製されたトランジスタなどの機能素子は、高スイッチング特性、低消費電力、および高信頼性のデバイスとして、非常に有用である。しかも、この機能素子は、大面積のイオンビームを用いて高スループットで作製されているため、非常に低コストである。   A functional element such as a transistor manufactured in this way is very useful as a device having high switching characteristics, low power consumption, and high reliability. In addition, this functional element is manufactured at a high throughput using an ion beam with a large area, so that the cost is very low.

以上により、上記実施形態1〜8によれば、略扇形状の偏向ケース1と、入口部導体2c、出口部導体2d、外径側導体2aおよび内径側導体2bからなる空芯ソレノイド状の電流路2と、入口部導体2cと対向して配置される入口部磁気シールド7cと、出口部導体2dと対向して配置される出口部磁気シールド7dとを備えているので、出口部導体〜外径側導体〜入口部導体〜内径側導体からなる電流路2によって電流路2の内部に均一な磁場を形成することができ、さらに、入口部磁気シールド7cおよび出口部磁気シールド7dによって電流路2の外部への磁場の漏洩を抑制することができる。これによって、質量分離装置内で、幅広のイオンビームを理想的な状態で均一に湾曲させることができるので、大面積のイオンビームに対しても、高精度な質量分離を行ことができる。   As described above, according to the first to eighth embodiments, an air-core solenoid-like current including the substantially fan-shaped deflection case 1 and the inlet conductor 2c, outlet conductor 2d, outer diameter side conductor 2a, and inner diameter side conductor 2b. Since it includes the path 2, the entrance magnetic shield 7c arranged to face the entrance conductor 2c, and the exit magnetic shield 7d arranged to face the exit conductor 2d, the exit conductor to the outside A uniform magnetic field can be formed inside the current path 2 by the current path 2 including the diameter side conductor, the inlet portion conductor, and the inner diameter side conductor, and further, the current path 2 is formed by the inlet portion magnetic shield 7c and the outlet portion magnetic shield 7d. The leakage of the magnetic field to the outside can be suppressed. Accordingly, the wide ion beam can be uniformly bent in an ideal state in the mass separation apparatus, so that high-precision mass separation can be performed even for a large area ion beam.

なお、以上のように、本発明の好ましい実施形態1〜8を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態1〜8に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態1〜8の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。   In addition, as mentioned above, although this invention was illustrated using preferable Embodiment 1-8 of this invention, this invention should not be limited and limited to this Embodiment 1-8. It is understood that the scope of the present invention should be construed only by the claims. It is understood that those skilled in the art can implement an equivalent range based on the description of the present invention and the common general technical knowledge from the description of specific preferred embodiments 1 to 8 of the present invention. Patents, patent applications, and documents cited herein should be incorporated by reference in their entirety, as if the contents themselves were specifically described herein. Understood.

本発明は、イオンビームに含まれる質量が異なる複数種のイオンを分離する質量分離装置、この質量分離装置が搭載されて、例えば半導体集積回路(IC)や薄膜トランジスタ(TFT)液晶素子などの半導体デバイスの製造工程において、所定導電型の半導体を形成するために、半導体に対してイオン注入(イオンドーピング)処理などを行うイオンビーム発生装置、このイオンビーム発生装置を用いて作製された、高精度のイオン注入が要求されるLDD構造トランジスタの低キャリア密度導電層や、閾値電圧調整のために低ドーズイオンが注入されるチャネル部を持つトランジスタなどの機能素子、この機能素子の製造方法および、このイオンビーム発生装置を用いたイオンビーム発生方法の分野において、空芯ソレノイド状の電流路によって、その内部に均一な磁場を形成するとともに、質量分離装置の入口部および出口部の少なくとも一方に磁気シールドを設けて、電流路の外部への漏洩磁場を効果的に抑制することができる。したがって、幅広のイオンビームを理想的な状態で均一に湾曲させることが可能となり、その結果、大面積(幅広)のイオンビームに対しても、高精度な質量分離(イオン種分離)を行うことができる。   The present invention relates to a mass separator that separates a plurality of types of ions having different masses contained in an ion beam, and a semiconductor device such as a semiconductor integrated circuit (IC) or a thin film transistor (TFT) liquid crystal element equipped with the mass separator. In the manufacturing process, in order to form a semiconductor of a predetermined conductivity type, an ion beam generator that performs an ion implantation (ion doping) process on the semiconductor, and a high-accuracy manufactured using this ion beam generator Functional element such as a low carrier density conductive layer of an LDD structure transistor requiring ion implantation, a transistor having a channel portion into which low dose ions are implanted for threshold voltage adjustment, a method of manufacturing the functional element, and the ion In the field of ion beam generation using a beam generator, an air-core solenoid-like current path Therefore, it is possible to form a uniform magnetic field therein, and a magnetic shield provided on at least one of the inlet and outlet of the mass separator, to effectively suppress the leakage magnetic field outside the current path. Therefore, it is possible to bend a wide ion beam uniformly in an ideal state. As a result, high-precision mass separation (ion species separation) can be performed even for a large area (wide) ion beam. Can do.

よって、本発明の質量分離装置が搭載されたイオンビーム発生装置を用いることにより、半導体に対するイオン注入処理などを高精度、かつ、高速に行うことが可能となる。したがって、高精度のイオン注入が要求されるLDD構造トランジスタの低キャリア密度導電層や、閾値電圧調整のために低ドーズイオンが注入されるチャネル部などを、容易に、かつ、高速に形成することができる。   Therefore, by using the ion beam generator equipped with the mass separator of the present invention, it is possible to perform ion implantation processing on a semiconductor with high accuracy and high speed. Therefore, a low carrier density conductive layer of an LDD structure transistor that requires high precision ion implantation, a channel portion into which low dose ions are implanted for threshold voltage adjustment, and the like can be formed easily and at high speed. Can do.

このようにして作製されたトランジスタなどの機能素子は、高スイッチング特性、低消費電力および高信頼性を有するデバイスとして、非常に有用である。しかも、この機能素子は、大面積のイオンビームを用いて高スループットで作製することができるため、低コスト化することができる。   A functional element such as a transistor manufactured as described above is very useful as a device having high switching characteristics, low power consumption, and high reliability. In addition, since this functional element can be manufactured with a high throughput using an ion beam with a large area, the cost can be reduced.

本発明の実施形態1に係る質量分離装置の構成例を示す要部断面斜視図である。It is a principal part cross-section perspective view which shows the structural example of the mass separator which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図1の質量分離装置の電流路の構成例を説明する要部斜視図である。It is a principal part perspective view explaining the structural example of the electric current path of the mass separator of FIG. (a)および(b)は、図1の質量分離装置の動作について説明するための要部模式図である。(A) And (b) is a principal part schematic diagram for demonstrating operation | movement of the mass separator of FIG. 図1の質量分離装置におけるイオンビームの軌道を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the track | orbit of an ion beam in the mass separator of FIG. (a)および(b)は、図1の質量分離装置における偏向ケースの各形状例を模式的に示す側面図である。(A) And (b) is a side view which shows typically each shape example of the deflection | deviation case in the mass separator of FIG. 本発明の実施形態2に係る質量分離装置の構成例を示す要部断面斜視図である。It is a principal part cross-section perspective view which shows the structural example of the mass separator which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態3に係る質量分離装置の構成例を示す要部断面斜視図である。It is a principal part cross-sectional perspective view which shows the structural example of the mass separator which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施形態4に係る質量分離装置の要部構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the principal part structural example of the mass separator which concerns on Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施形態4の変形例に係る質量分離装置の要部構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the principal part structural example of the mass separator which concerns on the modification of Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施形態6に係る質量分離装置の入口部付近の要部構成例を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the example of a principal part structure of the entrance part vicinity of the mass separator which concerns on Embodiment 6 of this invention. 本発明の実施形態7に係る質量分離装置の入口部付近の要部構成例を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the example of a principal part structure of the entrance part vicinity of the mass separator which concerns on Embodiment 7 of this invention. 本発明の実施形態7の変形例に係る質量分離装置の入口部付近の要部構成例を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the principal part structure example of the inlet_port | entrance part vicinity of the mass separator which concerns on the modification of Embodiment 7 of this invention. 本発明の実施形態8に係るイオンビーム発生装置の要部構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the principal part structural example of the ion beam generator which concerns on Embodiment 8 of this invention. 従来の質量分離装置の要部断面斜視図である。It is a principal part cross-sectional perspective view of the conventional mass separator. 図14の質量分離装置の空芯励磁電流路の構成例を説明する要部斜視図である。It is a principal part perspective view explaining the structural example of the air core exciting current path of the mass separator of FIG. 図14の質量分離装置の電流路の外部への漏洩磁場を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the leakage magnetic field to the exterior of the electric current path of the mass separator of FIG. (a)および(b)は、図14の質量分離装置の課題をイオンビーム軌道と共に説明するための模式図である。(A) And (b) is a schematic diagram for demonstrating the subject of the mass separator of FIG. 14 with an ion beam orbit.

符号の説明Explanation of symbols

1 イオン偏向ケーシング(偏向ケース)
1c 入口部ケース(接続部)
1d 出口部ケース(接続部)
2 空芯励磁電流路(電流路)
2a 外径側導体
2b 内径側導体
2c 入口部導体
2d 出口部導体
3 入口部
4 出口部
5 導体部静電シールド管
5c 入口導体部静電シールド管
5d 出口導体部静電シールド管
6 遮蔽部材
6d 遮蔽部材の開口部
7c、74c 入口部磁気シールド
7d、74d 出口部磁気シールド
71c、71d 磁気シールド部静電シールド管
72a、72b 電源
73c、73d、75c、75d 第2静電シールド管
8 ヨーク部材
8a 外径側ヨーク部
8b 内径側ヨーク部
91 イオン源
91a アノード
91b カソード
91c 引出電極
91d フィラメント
10、20、30、40A、40B、50A、50B、60、70A、70B 質量分離装置
80 イオンビーム発生装置
1 Ion deflection casing (deflection case)
1c Inlet case (connection part)
1d Outlet case (connection part)
2 Air-core excitation current path (current path)
2a Outer diameter side conductor 2b Inner diameter side conductor 2c Inlet portion conductor 2d Outlet portion conductor 3 Inlet portion 4 Outlet portion 5 Conductor portion electrostatic shield tube 5c Inlet conductor portion electrostatic shield tube 5d Outlet conductor portion electrostatic shield tube 6 Shielding member 6d Shield member opening 7c, 74c Entrance magnetic shield 7d, 74d Exit magnetic shield 71c, 71d Magnetic shield electrostatic shield tube 72a, 72b Power supply 73c, 73d, 75c, 75d Second electrostatic shield tube 8 Yoke member 8a Outer diameter side yoke part 8b Inner diameter side yoke part 91 Ion source 91a Anode
91b Cathode 91c Extraction electrode 91d Filament 10, 20, 30, 40A, 40B, 50A, 50B, 60, 70A, 70B Mass separator 80 Ion beam generator

Claims (34)

磁場作用によりイオンビームの軌道を湾曲させて、該イオンビームに含まれる一または複数種のイオンを分離する質量分離装置において、
該磁場を発生させる空芯ソレノイド状の電流路を構成する該イオンビームの入口部の導体よりも前段側に、該入口部の導体と対向して所要間隔で複数本配置された入口部磁気シールドと、
該空芯ソレノイド状の電流路を構成する該イオンビームの出口部の導体よりも後段側に、該出口部の導体と対向して所要間隔で複数本配置された出口部磁気シールドとのうちの少なくとも一方の磁気シールドを有し、該磁気シールドによって該電流路の外部への磁場の漏れを抑制可能とした質量分離装置。
In a mass separation apparatus that separates one or more types of ions contained in the ion beam by bending the trajectory of the ion beam by a magnetic field effect,
A plurality of entrance-portion magnetic shields arranged at a required interval opposite to the entrance-portion conductor, on the upstream side of the conductor at the entrance-portion of the ion beam constituting the air-core solenoid-like current path for generating the magnetic field When,
Outlet magnetic shields arranged at a required interval on the rear stage side of the conductor of the exit portion of the ion beam constituting the air-core solenoid-like current path and facing the conductor of the exit portion A mass separation apparatus having at least one magnetic shield and capable of suppressing leakage of a magnetic field to the outside of the current path by the magnetic shield.
前記入口部から前記出口部への前記イオンビームの通路となる側面形状が略扇形状の偏向ケースを有し、
前記空芯ソレノイド状の電流路は、
該入口部に所要間隔で複数本配置された前記入口部導体と、該出口部に所要間隔で複数本配置された前記出口部導体と、該偏向ケースの外径側の外面に所要間隔で複数本配置された外径側導体と、該偏向ケースの内径側の外面に所要間隔で複数本配置された内径側導体とから構成され、
該出口部導体から該外径側導体、該入口部導体、該内径側導体の順またはその逆順の電流路が順次螺旋状に繋がった該電流路内部に前記磁場を形成する請求項1に記載の質量分離装置。
A side face shape serving as a passage of the ion beam from the entrance to the exit has a substantially fan-shaped deflection case,
The air-core solenoid current path is:
A plurality of the inlet portion conductors arranged at a required interval at the inlet portion, a plurality of the outlet portion conductors arranged at a required interval at the outlet portion, and a plurality of the outer portions on the outer diameter side of the deflection case at a required interval. The outer-diameter-side conductor arranged in this way and the inner-diameter-side conductor arranged in a plurality at a required interval on the outer surface on the inner-diameter side of the deflection case,
2. The magnetic field is formed in the current path in which current paths in the order of the outer diameter side conductor, the inlet section conductor, and the inner diameter side conductor from the outlet portion conductor, or the reverse order thereof, are sequentially spirally connected. Mass separator.
前記空芯ソレノイド状の電流路の外径側外部に設けられた外径側ヨーク部と、該空芯ソレノイド状の電流路の内径側外部に設けられた内径側ヨーク部とのうち少なくとも一方のヨーク部を有している請求項1または2に記載の質量分離装置。   At least one of an outer diameter side yoke portion provided outside the outer diameter side of the air core solenoid-like current path and an inner diameter side yoke portion provided outside the inner diameter side of the air core solenoid-like current path. The mass separator according to claim 1, further comprising a yoke portion. 前記磁気シールドが前記ヨーク部に磁気的に接続されている請求項3に記載の質量分離装置。   The mass separator according to claim 3, wherein the magnetic shield is magnetically connected to the yoke portion. 前記外径側ヨーク部と前記内径側ヨーク部との間に前記磁気シールドが配置されている請求項3または4に記載の質量分離装置。   The mass separator according to claim 3 or 4, wherein the magnetic shield is disposed between the outer diameter side yoke part and the inner diameter side yoke part. 前記入口部導体および前記出口部導体の少なくとも何れかは導体部静電シールド管内に収容されている請求項1または2に記載の質量分離装置。   The mass separator according to claim 1, wherein at least one of the inlet conductor and the outlet conductor is accommodated in a conductor electrostatic shield tube. 前記磁気シールドは磁気シールド部静電シールド管内に収容されている請求項1または2に記載の質量分離装置。   The mass separator according to claim 1, wherein the magnetic shield is accommodated in a magnetic shield portion electrostatic shield tube. 前記入口部導体および前記出口部導体の少なくとも何れかが導体部静電シールド管内に収容され、かつ、前記磁気シールドが磁気シールド部静電シールド管内に収容されており、
該導体部静電シールド管と該磁気シールド部静電シールド管とが同電位とされている請求項1または2に記載の質量分離装置。
At least one of the inlet conductor and the outlet conductor is accommodated in a conductor electrostatic shield tube, and the magnetic shield is accommodated in a magnetic shield electrostatic shield tube;
The mass separator according to claim 1 or 2, wherein the conductor part electrostatic shield tube and the magnetic shield part electrostatic shield tube have the same potential.
前記入口部導体および前記出口部導体の少なくとも何れかが導体部静電シールド管内に収容され、
該導体部静電シールド管と前記磁気シールドとが同電位とされている請求項1または2に記載の質量分離装置。
At least one of the inlet portion conductor and the outlet portion conductor is accommodated in a conductor portion electrostatic shield tube,
The mass separator according to claim 1 or 2, wherein the conductor electrostatic shield tube and the magnetic shield have the same potential.
前記入口部導体および前記出口部導体の少なくとも何れかが導体部静電シールド管内に収容され、かつ、前記磁気シールドが磁気シールド部静電シールド管内に収容されており、
該導体部静電シールド管と該磁気シールド部静電シールド管との間に所定の電位差が与えられている請求項1または2に記載の質量分離装置。
At least one of the inlet conductor and the outlet conductor is accommodated in a conductor electrostatic shield tube, and the magnetic shield is accommodated in a magnetic shield electrostatic shield tube;
The mass separator according to claim 1 or 2, wherein a predetermined potential difference is provided between the conductor part electrostatic shield tube and the magnetic shield part electrostatic shield tube.
前記入口部の導体部静電シールド管が、前記入口部の磁気シールド部静電シールド管に対して負電位に設定されている請求項10に記載の質量分離装置。   The mass separator according to claim 10, wherein the conductor electrostatic shield tube at the entrance is set to a negative potential with respect to the magnetic shield electrostatic shield tube at the entrance. 前記出口部の導体部静電シールド管が、前記出口部の磁気シールド部静電シールド管に対して正電位に設定されている請求項10に記載の質量分離装置。   The mass separator according to claim 10, wherein the conductor electrostatic shield tube at the outlet is set to a positive potential with respect to the magnetic shield electrostatic shield at the outlet. 前記入口部導体および前記出口部導体の少なくとも何れかが導体部静電シールド管内に収容され、
該導体部静電シールド管と前記磁気シールドとの間に所定の電位差が与えられている請求項1または2に記載の質量分離装置。
At least one of the inlet portion conductor and the outlet portion conductor is accommodated in a conductor portion electrostatic shield tube,
The mass separator according to claim 1, wherein a predetermined potential difference is given between the conductor part electrostatic shield tube and the magnetic shield.
前記入口部の導体部静電シールド管が、前記入口部の磁気シールドに対して負電位に設定されている請求項13に記載の質量分離装置。   The mass separator according to claim 13, wherein the conductor electrostatic shield tube at the entrance is set to a negative potential with respect to the magnetic shield at the entrance. 前記出口部の導体部静電シールド管が、前記出口部の磁気シールドに対して正電位に設定されている請求項13に記載の質量分離装置。   The mass separator according to claim 13, wherein the conductor electrostatic shield tube at the outlet is set to a positive potential with respect to the magnetic shield at the outlet. 前記入口部導体と前記入口部磁気シールドとが同一の静電シールド管内に収容されている請求項1または2に記載の質量分離装置。   The mass separator according to claim 1, wherein the inlet conductor and the inlet magnetic shield are accommodated in the same electrostatic shield tube. 前記出口部導体と前記出口部磁気シールドとが同一の静電シールド管内に収容されている請求項1または2に記載の質量分離装置。   The mass separator according to claim 1 or 2, wherein the outlet conductor and the outlet magnetic shield are accommodated in the same electrostatic shield tube. 前記磁気シールドは、略半円筒形状、円筒形状、円柱形状、角柱形状、長尺の板形状および曲面形状の少なくともいずれかである請求項1〜17のいずれかに記載の質量分離装置。   The mass separator according to claim 1, wherein the magnetic shield is at least one of a substantially semi-cylindrical shape, a cylindrical shape, a columnar shape, a prismatic shape, a long plate shape, and a curved surface shape. 前記入口部の磁気シールドは、長尺の略円弧状の曲面形状を有し、該曲面の内面側が前記入口部導体と対向するように配置されている請求項1〜18のいずれかに記載の質量分離装置。   The magnetic shield of the said entrance part has a long substantially arc-shaped curved surface shape, and is arrange | positioned so that the inner surface side of this curved surface may face the said entrance part conductor. Mass separator. 前記出口部の磁気シールドは、長尺の略円弧状の曲面形状を有し、該曲面の内面側が前記出口部導体と対向するように配置されている請求項1〜18のいずれかに記載の質量分離装置。   The magnetic shield of the said exit part has a long substantially arc-shaped curved surface shape, and is arrange | positioned so that the inner surface side of this curved surface may face the said exit part conductor. Mass separator. 前記偏向ケースは側面形状が扇形状であり、前記外径側導体および前記内径側導体が円弧状である請求項2に記載の質量分離装置。   The mass separator according to claim 2, wherein the deflection case has a fan-shaped side surface, and the outer diameter side conductor and the inner diameter side conductor have an arc shape. 前記偏向ケースは側面形状の外径側および内径側がテーパ状であり、前記外径側導体および前記内径側導体が直線状である請求項2に記載の質量分離装置。   The mass separation device according to claim 2, wherein the deflection case has a tapered shape on the outer diameter side and the inner diameter side of a side surface, and the outer diameter side conductor and the inner diameter side conductor are linear. 前記磁気シールドが磁性体材料からなっている請求項1〜20のいずれかに記載の質量分離装置。   The mass separator according to claim 1, wherein the magnetic shield is made of a magnetic material. 前記磁気シールドが磁性ステンレススティールまたは鉄からなっている請求項23に記載の質量分離装置。   The mass separator according to claim 23, wherein the magnetic shield is made of magnetic stainless steel or iron. 前記静電シールド管が導電性材料からなっている請求項6〜17のいずれかに記載の質量分離装置。   The mass separator according to claim 6, wherein the electrostatic shield tube is made of a conductive material. 前記静電シールド管がステンレススティールからなっている請求項25に記載の質量分離装置。   The mass separator according to claim 25, wherein the electrostatic shield tube is made of stainless steel. 前記入口部磁気シールドの間隔と前記入口部の導体部静電シールド管の間隔が等しく設定されている請求項9および13〜15のいずれかに記載の質量分離装置。   The mass separator according to any one of claims 9 and 13 to 15, wherein an interval between the entrance magnetic shield and an interval between the conductor electrostatic shield pipes at the entrance are set equal. 前記出口部磁気シールドの間隔と前記出口部の導体部静電シールド管の間隔が等しく設定されている請求項9および13〜15のいずれかに記載の質量分離装置。   The mass separator according to any one of claims 9 and 13 to 15, wherein an interval between the outlet magnetic shield and an interval between the conductor electrostatic shield pipes at the outlet are set to be equal. 前記入口部の磁気シールド部静電シールド管の間隔と前記入口部の導体部静電シールド管の間隔が等しく設定されている請求項8および10〜12のいずれかに記載の質量分離装置。   The mass separator according to any one of claims 8 and 10 to 12, wherein an interval between the magnetic shield electrostatic shield tube at the entrance and an interval between the conductor electrostatic shield tube at the entrance are set equal. 前記出口部の磁気シールド部静電シールド管の間隔と前記出口部の導体部静電シールド管の間隔が等しく設定されている請求項8および10〜12のいずれかに記載の質量分離装置。   The mass separation device according to any one of claims 8 and 10 to 12, wherein an interval between the magnetic shield portion electrostatic shield tube at the outlet portion and an interval between the conductor portion electrostatic shield tube at the outlet portion are set equal. 複数種のイオンからなるイオンビームを出力するイオン源と、
請求項1〜30のいずれかに記載の質量分離装置とを備え、
該イオン源から出力された該イオンビームが、該質量分離装置の入口部へから入射され、該質量分離装置の出口部から特定種類のイオンからなるイオンビームが出力可能とされるイオンビーム発生装置。
An ion source that outputs an ion beam composed of multiple types of ions;
A mass separation device according to any one of claims 1 to 30,
An ion beam generating apparatus in which the ion beam output from the ion source is incident on the entrance of the mass separator, and an ion beam composed of specific types of ions can be output from the exit of the mass separator .
請求項31に記載のイオンビーム発生装置を用いて、前記特定種類のイオンからなるイオンビームによってイオン注入された半導体層を有する機能素子。   32. A functional element having a semiconductor layer ion-implanted by an ion beam comprising the specific type of ions using the ion beam generator according to claim 31. 請求項31に記載のイオンビーム発生装置を用いて、前記特定種類のイオンからなるイオンビームによって所定領域の半導体層にイオン注入する工程を有する機能素子の製造方法。   32. A method of manufacturing a functional element, comprising using the ion beam generator according to claim 31 to perform ion implantation into a semiconductor layer in a predetermined region with an ion beam composed of the specific type of ions. 請求項31に記載のイオンビーム発生装置を用いて、前記特定種類のイオンからなるイオンビームを出力するイオンビーム発生方法。   An ion beam generating method for outputting an ion beam composed of the specific type of ions using the ion beam generating apparatus according to claim 31.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01296558A (en) * 1988-02-18 1989-11-29 Vg Instr Group Ltd Mass spectrometer
JPH03208248A (en) * 1990-01-08 1991-09-11 Fuji Electric Co Ltd Ion beam device
JPH08315766A (en) * 1995-05-16 1996-11-29 Sony Corp Ion implantation device and ion implantation method
JP2002203805A (en) * 2000-12-28 2002-07-19 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Method and apparatus for ion mass separation, and ion- doping apparatus
JP2003068244A (en) * 2001-08-28 2003-03-07 Applied Materials Japan Inc Extraction electrode block for ion implantation system, and the ion implantation system
JP2005197041A (en) * 2004-01-06 2005-07-21 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Ion mass separation device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01296558A (en) * 1988-02-18 1989-11-29 Vg Instr Group Ltd Mass spectrometer
JPH03208248A (en) * 1990-01-08 1991-09-11 Fuji Electric Co Ltd Ion beam device
JPH08315766A (en) * 1995-05-16 1996-11-29 Sony Corp Ion implantation device and ion implantation method
JP2002203805A (en) * 2000-12-28 2002-07-19 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Method and apparatus for ion mass separation, and ion- doping apparatus
JP2003068244A (en) * 2001-08-28 2003-03-07 Applied Materials Japan Inc Extraction electrode block for ion implantation system, and the ion implantation system
JP2005197041A (en) * 2004-01-06 2005-07-21 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Ion mass separation device

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