JP2919926B2 - 大電流イオン注入装置用加速管 - Google Patents
大電流イオン注入装置用加速管Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、大電流のイオン注入装置に用いられる加速
管に関するものである。
管に関するものである。
［従来の技術］ フィンガー四重極付きの加速管の従来例は添付図面の
第９図及び第10図に示され（Septier;Focussing of cha
rged particles,Vol.2,p.347 Academic Press 1967参
照）、第９図に示すものは、1956年にVladimirskiiが提
案したフィンガー電極付きの加速管であり、ドリフトチ
ューブＡにこのドリフトチューブＡの内径に近い直系の
一対のフィンガー電極Ｂが軸線方向に平行に取り付けら
れ、そしてこの一対のフィンガー電極Ｂを通る平面に直
交する位置に次のドリフトチューブＣに設けた一対のフ
ィンガー電極Ｄが位置決めされている。この装置では、
一対のフィンガー電極Ｂは一対のフィンガー電極Ｄに対
して正の電位にあり、一対のフィンガー電極Ｄは一対の
フィンガー電極Ｂに対して負の電位にあり、一つの四重
極レンズ（シングレット）が形成され、イオンビームを
水平面方向には強く収束し、縦方向すなわち垂直面方向
には弱く発散させ、結果としてイオンビームを収束させ
るように機能している。
第９図及び第10図に示され（Septier;Focussing of cha
rged particles,Vol.2,p.347 Academic Press 1967参
照）、第９図に示すものは、1956年にVladimirskiiが提
案したフィンガー電極付きの加速管であり、ドリフトチ
ューブＡにこのドリフトチューブＡの内径に近い直系の
一対のフィンガー電極Ｂが軸線方向に平行に取り付けら
れ、そしてこの一対のフィンガー電極Ｂを通る平面に直
交する位置に次のドリフトチューブＣに設けた一対のフ
ィンガー電極Ｄが位置決めされている。この装置では、
一対のフィンガー電極Ｂは一対のフィンガー電極Ｄに対
して正の電位にあり、一対のフィンガー電極Ｄは一対の
フィンガー電極Ｂに対して負の電位にあり、一つの四重
極レンズ（シングレット）が形成され、イオンビームを
水平面方向には強く収束し、縦方向すなわち垂直面方向
には弱く発散させ、結果としてイオンビームを収束させ
るように機能している。
また、第10図には1963年にLapostolleが提案した長方
形ボックスドリフトチューブが示され、これは図示した
ように断面長方形のチューブＥ、Ｆが直交して設けら
れ、両チューブＥ、Ｆの間には電圧が掛けられている。
この場合には電場の非対称性によってイオンビームを水
平面方向には強く収束させ、縦方向すなわち垂直面方向
には弱く発散させるようにしている。
形ボックスドリフトチューブが示され、これは図示した
ように断面長方形のチューブＥ、Ｆが直交して設けら
れ、両チューブＥ、Ｆの間には電圧が掛けられている。
この場合には電場の非対称性によってイオンビームを水
平面方向には強く収束させ、縦方向すなわち垂直面方向
には弱く発散させるようにしている。
［発明が解決しようとする課題］ 上述のような従来提案されてきた加速管は、ビーム電
流の比較的小さい高いエネルギのビームを収束させる目
的で作られており、穴径（ボアー径）が全体の径に比べ
て三分の一程度と小さく、また前後の電極間の電位差が
大きいのに比べて収束作用はあまり強くない。そのた
め、大電流イオン注入装置の加速管のように、ビーム電
流が大きく、エネルギが比較的低く、従って強い空間電
荷効果によって非常に拡がり易いイオンビームをあまり
大きくない電極間電位差で強く収束しつつ加速するには
適してない。
流の比較的小さい高いエネルギのビームを収束させる目
的で作られており、穴径（ボアー径）が全体の径に比べ
て三分の一程度と小さく、また前後の電極間の電位差が
大きいのに比べて収束作用はあまり強くない。そのた
め、大電流イオン注入装置の加速管のように、ビーム電
流が大きく、エネルギが比較的低く、従って強い空間電
荷効果によって非常に拡がり易いイオンビームをあまり
大きくない電極間電位差で強く収束しつつ加速するには
適してない。
そこで、本発明は、このような従来提案されてきた加
速管に伴う問題点を解決して、ビーム電流が大きく、エ
ネルギが比較的低く、従って強い空間電荷効果によって
非常に拡がり易いイオンビームをあまり大きくない電極
間電位差で強く収束しつつ加速することのできる大電流
イオン注入装置用加速管を提供することを目的としてい
る。
速管に伴う問題点を解決して、ビーム電流が大きく、エ
ネルギが比較的低く、従って強い空間電荷効果によって
非常に拡がり易いイオンビームをあまり大きくない電極
間電位差で強く収束しつつ加速することのできる大電流
イオン注入装置用加速管を提供することを目的としてい
る。
［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、本発明による大電流イ
オン注入装置用加速管では、各々加速管本体の中心軸を
見込む角度が10°〜80°の範囲にある円筒状面体の一部
から成るフィンガー四重極部が少なくとも一段設けら
れ、四重極レンズを構成したことを特徴としている。
オン注入装置用加速管では、各々加速管本体の中心軸を
見込む角度が10°〜80°の範囲にある円筒状面体の一部
から成るフィンガー四重極部が少なくとも一段設けら
れ、四重極レンズを構成したことを特徴としている。
フィンガー四重極部は二段または三段設けることによ
ってダブレット四重極レンズまたはトリプレット四重極
レンズとして構成され得る。
ってダブレット四重極レンズまたはトリプレット四重極
レンズとして構成され得る。
［作用］ このように構成した本発明の大電流イオン注入装置用
加速管においては、イオン加速のため電極間に電位差が
生じると、フィンガー四重極部は四重極レンズとしてイ
オンビームを強く収束させるように作用する。加速管で
は電場が強く、空間で発生した電子は吹き払われてイオ
ンビームの空間電荷を中和することはなく、イオンビー
ムは空間電荷効果によって非常に拡がりやすい。
加速管においては、イオン加速のため電極間に電位差が
生じると、フィンガー四重極部は四重極レンズとしてイ
オンビームを強く収束させるように作用する。加速管で
は電場が強く、空間で発生した電子は吹き払われてイオ
ンビームの空間電荷を中和することはなく、イオンビー
ムは空間電荷効果によって非常に拡がりやすい。
フィンガー四重極部の各フィンガー電極における加速
管本体の中心軸を見込む角度を40°〜60°に選定した場
合には、四重極部の広い範囲が四重極電場の条件を満た
し、直径の70％までイオンビームが拡がっても四重極レ
ンズとして収束作用をもつことができる。
管本体の中心軸を見込む角度を40°〜60°に選定した場
合には、四重極部の広い範囲が四重極電場の条件を満た
し、直径の70％までイオンビームが拡がっても四重極レ
ンズとして収束作用をもつことができる。
また、本発明による加速管を備えたイオン注入装置に
おいて、イオン源を5KVに保ち、途中の質量分析管等の
ビームトランスポート系を負の電位例えば−25KVに保っ
て、空間電荷中和効果を保ちつつイオンビームをトラン
スポートし、加速管の四重極部で減速する場合も四重極
レンズとしての収束作用が得られる。
おいて、イオン源を5KVに保ち、途中の質量分析管等の
ビームトランスポート系を負の電位例えば−25KVに保っ
て、空間電荷中和効果を保ちつつイオンビームをトラン
スポートし、加速管の四重極部で減速する場合も四重極
レンズとしての収束作用が得られる。
［実施例］ 以下、添付図面の第１図〜第８図を参照して本発明の
実施例について説明する。
実施例について説明する。
第１図には本発明の一実施例による加速管が示され、
この加速管は第１の円筒状電極１と第２の円筒状電極２
とから成り、各円筒状電極１、２は各円筒状電極の一側
から円周部の一部としてそれの軸線方に沿ってのびる断
面円弧状の一対のフィンガー電極1a、1b;2a,2bを備えて
いる。第１の円筒状電極１の一対の円弧状フィンガー電
極1a、1bと第２の円筒状電極２の一対の円弧状フィンガ
ー電極2a,2bとは、図示したように同軸にしかも互いに
直交する平面内に位置するように組立てられ、四重極レ
ンズ（シングレット）を構成している。各円弧状フイン
ガー電極の円周上の幅は加速管本体の中心軸を見込む角
度10°〜80°の範囲で適宜設定され得る。また各円弧状
フインガー電極の軸線方向の長さは、第１の円筒状電極
１の一対の円弧状フインガー電極1a、1bと第２の円筒状
電極２の一対の円弧状フィンガー電極2a,2bとの相互の
嵌め合いの長さａ、従って意図する収束作用の程度に応
じて決められ得る。
この加速管は第１の円筒状電極１と第２の円筒状電極２
とから成り、各円筒状電極１、２は各円筒状電極の一側
から円周部の一部としてそれの軸線方に沿ってのびる断
面円弧状の一対のフィンガー電極1a、1b;2a,2bを備えて
いる。第１の円筒状電極１の一対の円弧状フィンガー電
極1a、1bと第２の円筒状電極２の一対の円弧状フィンガ
ー電極2a,2bとは、図示したように同軸にしかも互いに
直交する平面内に位置するように組立てられ、四重極レ
ンズ（シングレット）を構成している。各円弧状フイン
ガー電極の円周上の幅は加速管本体の中心軸を見込む角
度10°〜80°の範囲で適宜設定され得る。また各円弧状
フインガー電極の軸線方向の長さは、第１の円筒状電極
１の一対の円弧状フインガー電極1a、1bと第２の円筒状
電極２の一対の円弧状フィンガー電極2a,2bとの相互の
嵌め合いの長さａ、従って意図する収束作用の程度に応
じて決められ得る。
図示実施例の加速管の動作においては、イオンビーム
を加速するため、第１の円筒状電極１を第２の円筒状電
極２に対して高電位とすると、第１の円筒状電極１の一
対の円弧上フインガー電極1a、1bは＋とし、第２の円筒
状電極２の一対の円弧状フィンガー電極2a,2bは−とす
る四重極レンズを構成し、これら円筒状電極の直径の70
％までのイオンビームを加速しつつ収束させることがで
きる。この場合、イオンビームは水平方向には強く収束
され、垂直方向には弱く発散する。この作用は、第１、
第２の円筒状電極１、２の各円弧状フインガー電極1a、
1b、2a、2bの長さを長くして両対の円弧状フインガー電
極の嵌め合わせの長さａを長くする程、第１、第２の円
筒状電極１、２の電位差を大きくする程、及びイオンビ
ームのエネルギが小さい程著しくなる。
を加速するため、第１の円筒状電極１を第２の円筒状電
極２に対して高電位とすると、第１の円筒状電極１の一
対の円弧上フインガー電極1a、1bは＋とし、第２の円筒
状電極２の一対の円弧状フィンガー電極2a,2bは−とす
る四重極レンズを構成し、これら円筒状電極の直径の70
％までのイオンビームを加速しつつ収束させることがで
きる。この場合、イオンビームは水平方向には強く収束
され、垂直方向には弱く発散する。この作用は、第１、
第２の円筒状電極１、２の各円弧状フインガー電極1a、
1b、2a、2bの長さを長くして両対の円弧状フインガー電
極の嵌め合わせの長さａを長くする程、第１、第２の円
筒状電極１、２の電位差を大きくする程、及びイオンビ
ームのエネルギが小さい程著しくなる。
第２図には二つの四重極レンズを備えた本発明の別の
実施例を示し、第１、第２、第３の三つの円筒状電極
３、４、５から成り、第１、第３の円筒上電極３、５は
第１図に示す実施例の場合と同様にそれぞれ一端から円
周部の一部としてそれの軸線方に沿ってのびる断面円弧
状の一対のフインガー電極3a、3b;5a,5bを備えている。
第２の円筒状電極４にはその両端から円周部の一部とし
てそれの軸線方に沿ってのびる断面円弧状の二対のフイ
ンガー電極4a、4b、4c、4dが設けられている。
実施例を示し、第１、第２、第３の三つの円筒状電極
３、４、５から成り、第１、第３の円筒上電極３、５は
第１図に示す実施例の場合と同様にそれぞれ一端から円
周部の一部としてそれの軸線方に沿ってのびる断面円弧
状の一対のフインガー電極3a、3b;5a,5bを備えている。
第２の円筒状電極４にはその両端から円周部の一部とし
てそれの軸線方に沿ってのびる断面円弧状の二対のフイ
ンガー電極4a、4b、4c、4dが設けられている。
三つの円筒状電極３、４、５は図示したように互いに
同一軸線上に配列され、第１の円筒状電極３の一対の円
弧状フインガー電極3a、3bと第２の円筒状電極４の一方
の対の円弧状フインガー電極4a,4bとが互いに直交する
平面内に嵌め合さって位置しまた第２の円筒状電極４の
他方の対の円弧状フインガー電極4c,4dと第３の円筒状
電極５における一対のフインガー電極5a,5bとが互いに
直交する平面内に嵌め合さって位置するように組立てら
れ、二つの四重極レンズ（ダブレット）を構成してい
る。
同一軸線上に配列され、第１の円筒状電極３の一対の円
弧状フインガー電極3a、3bと第２の円筒状電極４の一方
の対の円弧状フインガー電極4a,4bとが互いに直交する
平面内に嵌め合さって位置しまた第２の円筒状電極４の
他方の対の円弧状フインガー電極4c,4dと第３の円筒状
電極５における一対のフインガー電極5a,5bとが互いに
直交する平面内に嵌め合さって位置するように組立てら
れ、二つの四重極レンズ（ダブレット）を構成してい
る。
このように構成した第２図に示す装置の動作において
は、イオンビームを加速するため、第２の円筒状電極４
は第３の円筒状電極５に対して高電位に設定され、第１
の円筒状電極３は第２の円筒状電極４に対してさらに高
電位に設定される。このように設定すると、第１の円筒
状電極３の一対の円弧状フインガー電極3a、3bと第２の
円筒状電極４の一方の対の円弧状フインガー電極4a、4b
とから成る前段の四重極部は第１図の場合と同様にイオ
ンビームを水平方向に強く収束し、垂直方向には弱く発
散させる。一方、第２の円筒状電極４の他方の対の円弧
状フインガー電極4c、4dと第３の円筒状電極５における
一対の円弧状フインガー電極5a、5bとから成る後段の四
重極部はイオンビームを垂直方向に強く収束し、水平方
向には弱く発散させる。その結果、全体としてイオンビ
ームを水平方向と垂直方向との両方向に収束させ、ダブ
レット四重極レンズとして機能する。この場合、各四重
極部における円弧状フインガー電極の相互の嵌め合せの
長さａ、ｂを長くすればする程、強い収束作用が得られ
る。また各四重極部における円弧状フインガー電極の相
互の嵌め合せの長さａ、ｂの比率を変えることにより、
収束作用の度合いを変えたりビームの形を整えることが
できる。
は、イオンビームを加速するため、第２の円筒状電極４
は第３の円筒状電極５に対して高電位に設定され、第１
の円筒状電極３は第２の円筒状電極４に対してさらに高
電位に設定される。このように設定すると、第１の円筒
状電極３の一対の円弧状フインガー電極3a、3bと第２の
円筒状電極４の一方の対の円弧状フインガー電極4a、4b
とから成る前段の四重極部は第１図の場合と同様にイオ
ンビームを水平方向に強く収束し、垂直方向には弱く発
散させる。一方、第２の円筒状電極４の他方の対の円弧
状フインガー電極4c、4dと第３の円筒状電極５における
一対の円弧状フインガー電極5a、5bとから成る後段の四
重極部はイオンビームを垂直方向に強く収束し、水平方
向には弱く発散させる。その結果、全体としてイオンビ
ームを水平方向と垂直方向との両方向に収束させ、ダブ
レット四重極レンズとして機能する。この場合、各四重
極部における円弧状フインガー電極の相互の嵌め合せの
長さａ、ｂを長くすればする程、強い収束作用が得られ
る。また各四重極部における円弧状フインガー電極の相
互の嵌め合せの長さａ、ｂの比率を変えることにより、
収束作用の度合いを変えたりビームの形を整えることが
できる。
第３図には本発明のさらに別の実施例を示し、この実
施例による加速管は三つの四重極部を形成する四つの円
筒状電極６、７、８、９から成り、第１、第４の円筒状
電極６、９は第１図及び第２図に示す実施例の場合と同
様にそれぞれ一端から円周部の一部としてそれの軸線方
に沿ってのびる断面円弧状の一対のフインガー電極6a、
6b;9a,9bを備えている。また、第２、第３の円筒状電極
７、８は第２図の実施例における第２の円筒状電極と同
様な構造をもち、すなわちそれぞれその両端から円周部
の一部としてそれの軸線方に沿ってのびる断面円弧状の
二対のフインガー電極7a、7b、7c、7d;8a、8b、8c、8d
を備えている。
施例による加速管は三つの四重極部を形成する四つの円
筒状電極６、７、８、９から成り、第１、第４の円筒状
電極６、９は第１図及び第２図に示す実施例の場合と同
様にそれぞれ一端から円周部の一部としてそれの軸線方
に沿ってのびる断面円弧状の一対のフインガー電極6a、
6b;9a,9bを備えている。また、第２、第３の円筒状電極
７、８は第２図の実施例における第２の円筒状電極と同
様な構造をもち、すなわちそれぞれその両端から円周部
の一部としてそれの軸線方に沿ってのびる断面円弧状の
二対のフインガー電極7a、7b、7c、7d;8a、8b、8c、8d
を備えている。
各円筒状電極同一軸線上に配列され、第１の円筒状電
極６の一対の円弧状フインガー電極6a、6bと第２の円筒
状電極７の一方の対の円弧状フインガー電極7a,7bとは
互いに直交する平面内に嵌め合さって位置され、第１の
四重極部を構成し、同様に、第２の円筒状電極７の他方
の対の円弧状フインガー電極7c,7dと第３の円筒状電極
８における一方の対のフインガー電極8a,8bとは互いに
直交する平面内に嵌め合さって位置して第２の四重極部
を構成し、また第３の円筒状電極８における他方の対の
フインガー電極8c,8dと第４の円筒状電極９の一対のフ
インガー電極9a,9bは互いに直交する平面内に嵌め合さ
って位置して第３の四重極部を構成している。従って、
各フインガー電極によりトリプレット四重極レンズが構
成される。
極６の一対の円弧状フインガー電極6a、6bと第２の円筒
状電極７の一方の対の円弧状フインガー電極7a,7bとは
互いに直交する平面内に嵌め合さって位置され、第１の
四重極部を構成し、同様に、第２の円筒状電極７の他方
の対の円弧状フインガー電極7c,7dと第３の円筒状電極
８における一方の対のフインガー電極8a,8bとは互いに
直交する平面内に嵌め合さって位置して第２の四重極部
を構成し、また第３の円筒状電極８における他方の対の
フインガー電極8c,8dと第４の円筒状電極９の一対のフ
インガー電極9a,9bは互いに直交する平面内に嵌め合さ
って位置して第３の四重極部を構成している。従って、
各フインガー電極によりトリプレット四重極レンズが構
成される。
この実施例による加速管の動作においても、第２図の
実施例の場合と同様に、各電極は第４の円筒状電極９か
ら第１の円筒状電極６へ向かって順に電位が高くなるよ
うに設定される。このように設定すると、各円筒状電極
における弧状フインガー電極により構成される三つの四
重極部はトリプレット四重極レンズとして作用し、各四
重極部の長さａ、ｂ、ｃ及び（または）各四重極部の長
さａ、ｂ、ｃの割合を変えることにより、収束作用の強
さを変えたり、イオンビームの形を整えたりすることが
できる。
実施例の場合と同様に、各電極は第４の円筒状電極９か
ら第１の円筒状電極６へ向かって順に電位が高くなるよ
うに設定される。このように設定すると、各円筒状電極
における弧状フインガー電極により構成される三つの四
重極部はトリプレット四重極レンズとして作用し、各四
重極部の長さａ、ｂ、ｃ及び（または）各四重極部の長
さａ、ｂ、ｃの割合を変えることにより、収束作用の強
さを変えたり、イオンビームの形を整えたりすることが
できる。
第４図には本発明による加速管における円筒状電極の
円弧状フインガー電極により構成された四重極部の電場
を有限要素法により計算した時の等電位線を示し、各円
弧状フインガー10、11、12の円弧の幅すなわち中心軸線
を見込む角度は45°である。
円弧状フインガー電極により構成された四重極部の電場
を有限要素法により計算した時の等電位線を示し、各円
弧状フインガー10、11、12の円弧の幅すなわち中心軸線
を見込む角度は45°である。
正確な双極四重極電場の電位分布は式 φ＝［（x2−y2）／r0 2］・Ｕ で与えられるが、第４図の等電位線は、円筒状電極に印
加する電位を規格化し、第１図〜第３図に示す各実施例
において例えば第１の円筒状電極の一対の円弧状フイン
ガー電極に１の電位をまたこれらの円弧状フインガー電
極と組み合わされる第２の円筒状電極の対の円弧状フイ
ンガー電極に−１の電位を印加した場合にφが0.1、0.
2,0.3、………となるような等電位線である。
加する電位を規格化し、第１図〜第３図に示す各実施例
において例えば第１の円筒状電極の一対の円弧状フイン
ガー電極に１の電位をまたこれらの円弧状フインガー電
極と組み合わされる第２の円筒状電極の対の円弧状フイ
ンガー電極に−１の電位を印加した場合にφが0.1、0.
2,0.3、………となるような等電位線である。
ｘ軸と等電位線との交点の座標をそれぞれx1、x2、…
xi、……とし、xiにおける電位をφｉとするとき、正確
な双極四重極電場であれば、 φｉ∞xi 2 でなければならないので、 x1 2：x2 2：x3 2…：xi 2…………… ＝0.1:0.2:0.3:… ＝1:2:3:……………:i:…………… でなければならない。
xi、……とし、xiにおける電位をφｉとするとき、正確
な双極四重極電場であれば、 φｉ∞xi 2 でなければならないので、 x1 2：x2 2：x3 2…：xi 2…………… ＝0.1:0.2:0.3:… ＝1:2:3:……………:i:…………… でなければならない。
そこで図面からxiを測定してみると次のようになる。
x1 2：x2 2：x3 2：x4 2：x5 2：x6 2：x7 2：x8 2：x9 2：x10 2 ＝1.0:2.02:3.08:4.16:5.20:6.35:7.42:8.63:9.87:11.0
7 x6＝28.4mmまでは正確な四重極電場の電位分布からの
ずれは６％以下である。四重極部を構成する円弧状フイ
ンガー電極の半径は37.5mmなので、四重極部の内径の76
％までは正確な四重極電場の電位分布からのずれは６％
以内である。
7 x6＝28.4mmまでは正確な四重極電場の電位分布からの
ずれは６％以下である。四重極部を構成する円弧状フイ
ンガー電極の半径は37.5mmなので、四重極部の内径の76
％までは正確な四重極電場の電位分布からのずれは６％
以内である。
第５図には第２図に示す電極構造をもち、加速電極13
及び減速電極14を備えた実際の加速管の設計例を示す。
この例では、30Kevのイオンを60KVでけさらに加速し、1
20Kevのイオンビームにする場合の電圧の配分が示され
ている。加速電極13及び減速電極14は加速管を出たイオ
ンビームに沿って逆流してくる電子を塞き止め、電子が
加速管に当たってＸ線を発生することがないようにする
と共に、電子をイオンビームの中に溜めてイオンの空間
電荷を中和し、イオンビームが空間電荷によって拡がら
ないように作用する。
及び減速電極14を備えた実際の加速管の設計例を示す。
この例では、30Kevのイオンを60KVでけさらに加速し、1
20Kevのイオンビームにする場合の電圧の配分が示され
ている。加速電極13及び減速電極14は加速管を出たイオ
ンビームに沿って逆流してくる電子を塞き止め、電子が
加速管に当たってＸ線を発生することがないようにする
と共に、電子をイオンビームの中に溜めてイオンの空間
電荷を中和し、イオンビームが空間電荷によって拡がら
ないように作用する。
第６図には第５図に示す加速管を用いたイオン注入装
置の設計例を示す。第６図において、14はイオン源、15
は引出し電極、16は質量分離器、17は加速管、18はイオ
ン注入すべきウエハであり、各部の電位配分は図示した
ように設定される。
置の設計例を示す。第６図において、14はイオン源、15
は引出し電極、16は質量分離器、17は加速管、18はイオ
ン注入すべきウエハであり、各部の電位配分は図示した
ように設定される。
イオン源14から引出し電極15により引き出されたイオ
ンは質量分離器16によって同一質量数、同一電荷のイオ
ンに分離され、加速管17によって収束しつつ加速され、
120Kevでウエハに注入される。
ンは質量分離器16によって同一質量数、同一電荷のイオ
ンに分離され、加速管17によって収束しつつ加速され、
120Kevでウエハに注入される。
第７図には低エネルギのイオンビーム注入用に設計し
たイオン注入装置の例を示し、第６図と対応した部分は
同じ符号で示す。
たイオン注入装置の例を示し、第６図と対応した部分は
同じ符号で示す。
この例では、２〜5Kevというような低エネルギのイオ
ンビームをウエハ18へ注入するため、イオン源14の電位
は２〜5KVに保たれ、引出し電極15、質量分離器16及び
加速管17の第１の円筒状電極17aまでのビームトランス
ポート系の電位は−25KVに保たれ、そして加速管17にお
ける第２の円筒状電極17bは−12.5KVに、第３の円筒状
電極17cは0Vに、加速電極13は−5KVに、また減速電極14
は0Vにそれぞれ保たれ、イオンビームは30Kevの高速で
輸送し、加速管17は減速モードで用いられる。この場合
にも加速管17における四重極部はダブレット四重極レン
ズとして作用し、イオンビームを強く収束させる。
ンビームをウエハ18へ注入するため、イオン源14の電位
は２〜5KVに保たれ、引出し電極15、質量分離器16及び
加速管17の第１の円筒状電極17aまでのビームトランス
ポート系の電位は−25KVに保たれ、そして加速管17にお
ける第２の円筒状電極17bは−12.5KVに、第３の円筒状
電極17cは0Vに、加速電極13は−5KVに、また減速電極14
は0Vにそれぞれ保たれ、イオンビームは30Kevの高速で
輸送し、加速管17は減速モードで用いられる。この場合
にも加速管17における四重極部はダブレット四重極レン
ズとして作用し、イオンビームを強く収束させる。
第８図には別のイオン注入装置の設計例を示し、この
例では加速管17の手前に円筒状電極19が設けられ、イオ
ンビームを30Kevで注入するため、イオン源14の電位は3
0KVに保たれ、引出し電極15、質量分離器16及び円筒状
電極19までのビームトランスポート系の電位は0KVに保
たれ、そして加速管17における第１の円筒状電極17aは
−30KVに、第２の円筒状電極17bは−15KVに、第３の円
筒状電極17cは0Vに、加速電極13は−5KVに、また減速電
極14は0Vにそれぞれ保たれる。この場合、イオン源14か
ら引き出されたイオンビームはビームトランスポート系
を通って空間電荷中和を保ちつつ加速管17へ進み、加速
管17では四重極部がダブレット四重極レンズとして作用
しイオンビームを収束させる。
例では加速管17の手前に円筒状電極19が設けられ、イオ
ンビームを30Kevで注入するため、イオン源14の電位は3
0KVに保たれ、引出し電極15、質量分離器16及び円筒状
電極19までのビームトランスポート系の電位は0KVに保
たれ、そして加速管17における第１の円筒状電極17aは
−30KVに、第２の円筒状電極17bは−15KVに、第３の円
筒状電極17cは0Vに、加速電極13は−5KVに、また減速電
極14は0Vにそれぞれ保たれる。この場合、イオン源14か
ら引き出されたイオンビームはビームトランスポート系
を通って空間電荷中和を保ちつつ加速管17へ進み、加速
管17では四重極部がダブレット四重極レンズとして作用
しイオンビームを収束させる。
［発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明の大電流イオン注入
装置用加速管においては各々加速管本体の中心軸を見込
む角度10°〜80°の範囲にある円筒状面体の一部から成
るフィンガー四重極部を少なくとも一段設けているの
で、イオン加速のため電極間に電位差が生じるとフィン
ガー四重極部は四重極レンズとして作用しイオンビーム
を強く収束することができ、したがってビーム電流が大
きく、エネルギが比較的低く、強い空間電荷によって非
常に拡がり易いイオンビームを、あまり大きくない電極
間電位で収束しつつ加速することができる。
装置用加速管においては各々加速管本体の中心軸を見込
む角度10°〜80°の範囲にある円筒状面体の一部から成
るフィンガー四重極部を少なくとも一段設けているの
で、イオン加速のため電極間に電位差が生じるとフィン
ガー四重極部は四重極レンズとして作用しイオンビーム
を強く収束することができ、したがってビーム電流が大
きく、エネルギが比較的低く、強い空間電荷によって非
常に拡がり易いイオンビームを、あまり大きくない電極
間電位で収束しつつ加速することができる。
またフィンガー四重極部の各フィンガー電極における
加速管の中心軸を見込む角度を40°〜60°の範囲に設定
した場合には、フィンガー四重極部内の広い範囲が四重
極レンズの条件を満たすことができ、例えば直径の70％
までビームが拡がっても四重極レンズとしての収束作用
をもつことができる。
加速管の中心軸を見込む角度を40°〜60°の範囲に設定
した場合には、フィンガー四重極部内の広い範囲が四重
極レンズの条件を満たすことができ、例えば直径の70％
までビームが拡がっても四重極レンズとしての収束作用
をもつことができる。
さらに、フィンガー四重極部の長さを変えたり、フィ
ンガー四重極部を二段または三段設けて各段のフィンガ
ー四重極部の長さの割合を変えたりすることにより、収
束作用の強さを変えたりビームの形を整えることもでき
る。したがって、本発明による加速管は外径のあまり大
きくないもので大電流のイオンビームを収束しつつ加速
させるのに有利に利用され得る。
ンガー四重極部を二段または三段設けて各段のフィンガ
ー四重極部の長さの割合を変えたりすることにより、収
束作用の強さを変えたりビームの形を整えることもでき
る。したがって、本発明による加速管は外径のあまり大
きくないもので大電流のイオンビームを収束しつつ加速
させるのに有利に利用され得る。
第１図は本発明の一実施例による加速管の要部を示す斜
視図、第２図は本発明の別の実施例を示す第１図と同様
な図、第３図は本発明のさらに別の実施例を示す第１図
と同様な図、第４図は円筒状フィンガー四重極部の断面
における電位分布を示す等電位線図、第５図は第２図に
示す加速管の実際の設計例を示す断面図、第６図は第５
図の加速管を用いたイオン注入装置の構成を示す概略線
図、第７図は本発明による別の形態の加速管を用いたイ
オン注入装置の構成を示す概略線図、第８図は第７図の
イオン注入装置の変形例を示す概略線図、第９図は従来
のフィンガー四重極部付き加速管の一例を示す概略斜視
図、第10図は従来の自己収束型加速管の一例を示す概略
斜視図である。 図中 1:第１の円筒状電極 2:第２の円筒状電極 1a、1b、2a、2b:円弧状フインガー電極 3:第１の円筒状電極 4:第２の円筒状電極 5:第３の円筒状電極 3a、3b、4a、4b、4c、4d、5a、5b:円弧状フインガー電
極 ６、７、８、9:円筒状電極 6a、6b、7a、7b、7c、7d、8a、8b、8c、8d、9a、9b:フ
インガー電極
視図、第２図は本発明の別の実施例を示す第１図と同様
な図、第３図は本発明のさらに別の実施例を示す第１図
と同様な図、第４図は円筒状フィンガー四重極部の断面
における電位分布を示す等電位線図、第５図は第２図に
示す加速管の実際の設計例を示す断面図、第６図は第５
図の加速管を用いたイオン注入装置の構成を示す概略線
図、第７図は本発明による別の形態の加速管を用いたイ
オン注入装置の構成を示す概略線図、第８図は第７図の
イオン注入装置の変形例を示す概略線図、第９図は従来
のフィンガー四重極部付き加速管の一例を示す概略斜視
図、第10図は従来の自己収束型加速管の一例を示す概略
斜視図である。 図中 1:第１の円筒状電極 2:第２の円筒状電極 1a、1b、2a、2b:円弧状フインガー電極 3:第１の円筒状電極 4:第２の円筒状電極 5:第３の円筒状電極 3a、3b、4a、4b、4c、4d、5a、5b:円弧状フインガー電
極 ６、７、８、9:円筒状電極 6a、6b、7a、7b、7c、7d、8a、8b、8c、8d、9a、9b:フ
インガー電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−212100（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−264650（ＪＰ，Ａ) 米国特許5523659（ＵＳ，Ａ) 米国特許5113141（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G21K 1/00 - 7/00 H05H 7/00 - 15/00 H01J 37/30 - 37/317
Claims (3)
- 【請求項１】各々加速管本体の中心軸を見込む角度10°
〜80°の範囲にある円筒状面体の一部から成るフィンガ
ー四重極部を少なくとも一段設けて、四重極レンズを構
成したことを特徴とする大電流イオン注入装置用加速
管。 - 【請求項２】フィンガー四重極部を二段設けてダブレッ
ト四重極レンズを構成した請求項１に記載の大電流イオ
ン注入装置用加速管。 - 【請求項３】フィンガー四重極部を三段設けてトリプレ
ット四重極レンズを構成した請求項１に記載の大電流イ
オン注入装置用加速管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2210171A JP2919926B2 (ja) | 1990-08-10 | 1990-08-10 | 大電流イオン注入装置用加速管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2210171A JP2919926B2 (ja) | 1990-08-10 | 1990-08-10 | 大電流イオン注入装置用加速管 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0494049A JPH0494049A (ja) | 1992-03-26 |
| JP2919926B2 true JP2919926B2 (ja) | 1999-07-19 |
Family
ID=16584953
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2210171A Expired - Fee Related JP2919926B2 (ja) | 1990-08-10 | 1990-08-10 | 大電流イオン注入装置用加速管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2919926B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6208711B1 (en) * | 1999-09-21 | 2001-03-27 | Imatron, Inc. | Method and apparatus for clearing ions in a scanning electron beam computed tomographic system using a single potential power source |
-
1990
- 1990-08-10 JP JP2210171A patent/JP2919926B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0494049A (ja) | 1992-03-26 |
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