JP4650705B2 - イオン注入用加速器のための共振回路 - Google Patents
イオン注入用加速器のための共振回路 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4650705B2 JP4650705B2 JP27251899A JP27251899A JP4650705B2 JP 4650705 B2 JP4650705 B2 JP 4650705B2 JP 27251899 A JP27251899 A JP 27251899A JP 27251899 A JP27251899 A JP 27251899A JP 4650705 B2 JP4650705 B2 JP 4650705B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- inductor
- resonator
- capacitor
- coil
- voltage terminal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 title description 5
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 35
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 31
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 19
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 19
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 19
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 claims description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 12
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 7
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 19
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 10
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- QRYFCNPYGUORTK-UHFFFAOYSA-N 4-(1,3-benzothiazol-2-yldisulfanyl)morpholine Chemical compound C1COCCN1SSC1=NC2=CC=CC=C2S1 QRYFCNPYGUORTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- JHNLZOVBAQWGQU-UHFFFAOYSA-N 380814_sial Chemical compound CS(O)(=O)=O.O=P(=O)OP(=O)=O JHNLZOVBAQWGQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
- H05H7/02—Circuits or systems for supplying or feeding radio-frequency energy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
- H01J37/3171—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation for ion implantation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J5/00—Details relating to vessels or to leading-in conductors common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J5/32—Seals for leading-in conductors
- H01J5/34—Seals for leading-in conductors for an individual conductor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J5/00—Details relating to vessels or to leading-in conductors common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J5/50—Means forming part of the tube or lamps for the purpose of providing electrical connection to it
- H01J5/54—Means forming part of the tube or lamps for the purpose of providing electrical connection to it supported by a separate part, e.g. base
- H01J5/56—Shape of the separate part
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H5/00—Direct voltage accelerators; Accelerators using single pulses
- H05H5/08—Particle accelerators using step-up transformers, e.g. resonance transformers
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
- H05H7/22—Details of linear accelerators, e.g. drift tubes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的に高エネルギーイオン注入装置に関し、特に、このような装置に用いるための共振器コイル組立体を同調及びマッチングさせるための方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
イオン注入は、集積回路を大規模生産する際に、半導体を不純物を用いてドーピングするために産業界によって標準的に受け入れられた技術になってきた。高エネルギーイオン注入装置は、ウエハ基板内に深く注入を行うために使用される。このような深い注入は、例えば、レトログレイド・ウエル(retrograde well) を作り出すために必要とされる。イートンのＧＳＤ／ＨＥ型やＧＳＤ／ＶＨＥ型のイオン注入機は、このような高エネルギー注入装置の具体例である。これらの注入機は、５ＭｅＶ(500万エレクトロンボルト）にまでエネルギーレベルのイオンビームを供給する。
【０００３】
本発明の譲受人であるイートンに譲渡された米国特許明細書第４，６６７，１１１号には、このような高エネルギーイオン注入機が記載されており、ここに、十分に説明するように、この明細書は本発明の参考文献として包含されている。
【０００４】
一般的な高エネルギーイオン注入装置１０のブロック図は、図１に示されている。この注入装置１０は、３つの部分、即ち、各サブシステム、(a) 所望の電流及びエネルギーのイオンビーム１７を生じるために、高電圧源１６によって電力が供給されるイオン源を含むターミナル１２と、(b) イオンビームによって注入されるウエハＷを支持する回転ディスク２０を含む端部ステーションと、(c) ターミナル１２と端部ステーション１８の間に配置され、質量分析磁石２４と無線周波（ＲＦ）リニア加速器(linac) ２６を含んでいるビームラインアセンブリ２２とを有する。
【０００５】
ビームラインアセンブリ２２は、ターミナル１２によってイオンビーム出力を調整し、ターゲットウエハＷに向けて調整されたビームを指向させる。最終エネルギー磁石（図１では図示略）は、リニア加速器２６と回転ディスクの間に配置することができる。
【０００６】
質量分析磁石２４は、リニア加速器に適当な電荷対質量比のイオンだけを通過させる機能を有する。この質量分析磁石は、イオン源１４のために必要とされており、適切な電荷対質量比のイオンを発生することに加えて、所望の比よりも大きいイオンまたはより小さいイオンを生じさせる。不適当な電荷対質量比を有するイオンは、ウエハＷにイオンを注入するのに好ましくない。
【０００７】
質量分析磁石２４を通過するイオンビーム１７は、通過するイオンビームに付加的なエネルギーを分け与えるＲＦリニア加速器に入る。ＲＦリニア加速器は、時間と共に周期的に変化する粒子加速電界を生じ、段階的に、異なる速度を有する粒子及び異なる原子量の粒子を収容するように調整する。ＲＦリニア加速器２６は、一連の共振器モジュール３０ａ〜３０ｎを含み、これらは、前のモジュールから達成するエネルギーを越えるイオンをさらに加速するために機能する。
【０００８】
図２は、共振器モジュール３０の公知の形式を示し、共振器のキャビティハウジング３１（例えばタンク回路）内に含まれる大きな誘導コイルＬを有する。無線周波（ＲＦ）信号は、インダクタＬの高電圧端子にキャパシタＣｃを介して容量的に連結された回路に供給される。加速電極３２は、インダクタＬの高電圧端子に直接連結される。各加速電極３２は、２つのアースされた電極３４，３６の間に取付けられ、ギャップ３８，４０によってそれぞれ分離した。Ｃｓは、アースに対する高電圧加速電極３２のストレー容量を表す。ＲL は、直列ループ（図３参照）におけるＬとＣｓを含む共振回路に関連した損失を表す。
【０００９】
ＣｓとＬに対する値は、共振状態を達成するための回路に対して選択され、非常に大きな正弦電圧が加速電極３２の位置に形成することができる。この加速電極３２とアース電極３４，３６は、公知のプッシュプル構成で、通過するイオンビームを加速するように作動し、束ねられてパケットになる。ＲＦ正弦電極電圧の負の半サイクルの間、正に荷電したイオンパケットは、（加速電極３２によって引っ張られて）第１接地電極３４からギャップ３８を横切って加速される。正弦サイクルにおける転移点において、電極３２はニュートラルであり、パケットは電極３２（ドリフトチューブともいう。）を介してドリフトし、加速されない。
【００１０】
ＲＦ正弦電極電圧の正の半サイクル中、正に荷電したイオンパケットは、更にギャップ４０を通過して第２の接地電極３６に向かって加速される（加速電極３２によってプッシュされる）。加速電極を有して高電圧の無線周波数（ＲＦ）で発振する後続の共振器モジュールにおいて、このプッシュ−プル加速作用が繰り返される。これによって、エネルギーを付加することによってイオンビームパケットをさらに加速する。
【００１１】
このモジュール内の連続する加速電極のＲＦの位相は、独立に調整され、イオンの各パケットが最大加速を達成するＲＦサイクル内において適当な時間間隔で到達することを確実にする。
【００１２】
図３は、図２の共振器モジュール３０と等価な回路を示す。時間に関連する入力／出力の変数は、電圧ｖ(t) と電流ｉ(t) である。時間と周波数の領域表示の双対関係（フーリエ変換）を利用すると、時間は、変数としてω（ラジアン）に変えて消去することができる。共振器のハーモニック定常状態において、周波数ｆにおける電圧ｖ(t) と電流ｉ(t) は、複素インピーダンスＺ（ω）によって線形的に関連する。即ち、
Ｖ＝Ｚ（ω）Ｉ ここで、ｖ(t) ＝Ｖsin ωｔ，ω＝２πｆ
図３の回路において、キャパシタＣｓの複素インピーダンスＺは、１／ｆに比例し、電流Ｉが電圧Ｖに対し９０°位相が進んでいる。また、インダクタＬの複素インピーダンスＺは、ｆに比例し、電流Ｉが電圧Ｖに対し９０°位相が遅れている。また、抵抗損失ＲL は、周波数にほぼ無関係で、電流Ｉと電圧Ｖは同位相である。
【００１３】
共振時の最大電圧は、一定のＲＦ入力信号に対して加速電極３２において達成され、ＣｓとＬにおける電流は、それらが位相１８０°ずれているのでキャンセルされる。回路におけるすべての電力は、抵抗ＲL を介して消費される。共振状態を達成するために、ω＝２πｆ＝（ＬＣ）-1/2であり、例えば、イートン社のＧＳＤシリーズでは、ω＝１３．５６メガヘルツ（ＭＨｚ）である。
【００１４】
共振状態を維持するために、インダクタとキャパシタの積Ｌ×Ｃｓは、一定に維持されなければならない。共振回路のＱは、ＲL ／Ｘの比によって決まり、ここで、Ｘ＝ωＬである。即ち、（１サイクル当たりの蓄積されたエネルギー）を（１サイクルあたりの消費されたエネルギー）で割ったものに相当する。
【００１５】
従って、動作中のキャパシタＣｓのドリフトとインダクタＬの変化は、これらのファクタの１つのみを変えることによって、この場合Ｌを変えて、共振回路を同調できるようにする。
【００１６】
また、共振器モジュール３０から出力される最大電力を得るために、共振回路のインピーダンスをＲＦ入力源のインピーダンスとマッチングさせて、共振回路からＲＦ入力源に戻るＲＦ入力信号の反射を最小にしなければならない。
【００１７】
図４は、従来の共振器モジュールを示し、この装置は、共振回路のマッチングと同調（チューニング）のために設けられる。この同調機構は、インダクタＬのステム４４を共振器キャビティハウジング３１から矢印で示した方向に出し入れするサーボモータ（図示略）を含んでいる。
【００１８】
誘導コイルＬを長手軸線４７に沿って移動（伸縮させる）することによって、インダクタのインダクタンス値が変えられる。高電流（２００アンペアまで）が供給されるインダクタの低電圧端子側に、カラー（円筒絶縁物）４８が設けられ、このカラーを介してインダクタのステムが出し入れされる。しかし、図４に示されたこの同調機構は、(a) 比較的硬いインダクタを伸縮させるためにかなりの電力を必要とし、(b) コイルの長さに沿って非均一なインダクタンスであるインダクタの作動が鈍く、(c) 摩耗、および破壊電圧を受ける低インピーダンスで高電流用のカラーを必要としている。
【００１９】
図４に示した従来のマッチング機構には、キャパシタＣｃが設けられ、これにより、コネクタ５０からインダクタＬにＲＦ入力信号の容量結合が与えられる。
図５により詳細となるように、キャパシタＣｃは、ねじ５６で取付けられた調整可能な延長部５４を有するＣ形状要素５２を含んでいる。このキャパシタＣｃは、ＲＦ入力源（一般的に５０Ω）のインピーダンスを回路ＲL のインピーダンス（一般的に１ＭΩ）とマッチングさせるためのトランスとして機能する。調整可能な延長部５４は、キャパシタＣｃのキャパシタタンスを調整するために、伸縮することができる。しかし、図４及び図５に設けられるこのマッチング機構は、インダクタＬに対するＲＦカップリングがインダクタの高電圧端子に作られ、これにより、電気的にアースされたキャパシタＣｃと高電圧インダクタのステム４４との間のアークが発生する危険が増加する。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、従来技術の欠点を解消する同調及びマッチング用の改良された機構を有する共振器コイル、即ち、共振回路を提供することである。また、更なる本発明の目的は、イオン注入装置に用いるために使用するコイルアセンブリを設けることである。更に、別の目的は、このようなコイル組立体を調整及びマッチングさせるための方法及び装置を提供することである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は各請求項に記載の構成を有する。本発明は、所定の周波数で共振することができる共振回路を提供する。この共振回路は、長手軸線を有する固定位置のインダクタとキャパシタを含み、これらが互いに並列に電気接続されて共振器を形成する。このインダクタとキャパシタの各第１，第２端部が、それぞれ前記共振器の高電圧端子と低電圧端子に共に電気接続されている。無線周波(RF)入力カップリングは、共振器の低電圧端子においてインダクタに直接連結される。高電圧電極は、共振器の高電圧端子に連結される。
【００２２】
第１同調機構は、インダクタのインダクタンスを変えるために設けられ、インダクタのコイル内で長手軸線に沿って移動可能なプランジャーを有している。第２同調機構は、キャパシタのキャパシタンスを変えるために設けられている。
【００２３】
第１同調機構は、インダクタのインダクタンスを変えることによって共振回路の微調整を行い、第２同調機構は、キャパシタのキャパシタンスを変えることによって共振回路の粗調整を行う。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図６において、改良された共振器コイル組立体、即ち、共振器６０が与えられている。この共振器６０は、リニア加速器の他の形式における利用が考慮されているが、図１のイオン注入装置１０内の共振器モジュール（３０ａ〜３０ｎ）の置き換えとして使用するものである。
【００２５】
図６に示すように、共振器は、中空の銅製チューブをコイル状に巻いて形成したインダクタ６２を有する。以下で説明するように、このコイルは、電流が流れることによって生じた熱を消散させるために、コイル内部に水を通して冷却することができる。コイルの高電圧端子は、第１コイルステム６４に終端し、コイルの低電圧端子は、第２コイルステム６６に終端する。スペーサ６７が、コイルループ間の距離（ここではコイルのインダクタンス）を維持するために、インダクタ６２の個々のコイルループの上からパチンとはめられている。コイルは円筒ハウジング６８内にあり、この場合、ハウジングは、アルミニウム製で、動作中電気的にアースされている。ハンドル６９が共振器６０を注入装置１０から取り除く及び注入装置内に設置するために設けられている。
【００２６】
ＲＦ入力カップリング７０（図７及び図８参照）は、インダクタ６２の低電圧端子にＲＦ信号を入力するために設けられている。円筒形状の高電圧電極またはドリフトチューブ７２は、第１コイルステムの端部においてインダクタの高電圧端子に取り付けられている。この高電圧電極７２は、アルミニウムで作られ、加速されるべきイオンビームが通過できる通路７４を形成する。
【００２７】
図８に示すように、ＲＦカップリング７０は、リード線７６及び接続パッド７８によってインダクタコイルに連結されている。リード線７６のパッド上の位置は、ＲＦ入力源のインピーダンスと共振器回路のインピーダンスをマッチングさせるように決定され、共振回路からＲＦ入力源に戻される入力信号の反射を最小限にする。
【００２８】
この位置は、コイルにおける製造許容範囲に適合するように可変できるようになっている。正しい位置が決定されると、リード線７６は、パッド７８上の固定位置にはんだ付けされる。コイルの低電圧端子でＲＦ信号をインダクタコイルに直接連結することによって図２ないし図５の従来の共振器において示された容量性カップリングの必要がなくなる。このように、インダクタコイルの高電圧端子近くに容量性カップリングが形成されて発生する電流アークの危険が減少する。
共振器６０は、１３．５６メガヘルツ（ＭＨｚ）の周波数で共振するように設計されている。共振時、80,000ボルト（８０ＫＶ）の電圧が加速電極７２に共振器によって発生する。こうして、アースされた共振器ハウジングから電極に向けてセラミックの絶縁コーン８０が伸びており、共振器ハウジングと電極７２または高電圧のコイルステム６４の間のアークを防止する。環状の金属フランジ８２が、固定具８４によって電気的にアースされたハウジングに取付けられ、絶縁コーン８０の位置が固定される。
【００２９】
共振器６０の同調をとるための機構は、共振器コイルの高電圧ステム６４に配置された金属製のスプリットリングクランプと、コイルの中心長手軸線９２に沿ってコイル内に出入りできるようなプランジャ９０を備えている。更に、以下で説明するように、リングクランプ８８は、共振器６０に対して初期的な粗調整の機構（キャパシタのキャパシタンスを変える第１同調機構）として機能し、また、プランジャ９０は、共振器に対して微調整の機構（インダクタのインダクタンスを変える第２同調機構）として機能する。クランプとプランジャは、共に、コイル６２が固定位置に留まりかつ共振状態を維持できるような、共振器のための効果的な同調機構を与える。
【００３０】
スプリットリングクランプ（金属要素）８８は、ステム６４上に配置される。
このステム上のリングクランプの位置は、コイル６２の軸線９２に平行な方向にステムの長さに沿って調整可能である。リングクランプ８８と環状の金属フランジ８２は、その間の空間にある空気が誘電体として作用するキャパシタを形成する。リングが電極７２の方に移動すると、共振器（図２参照）の全体のストレー容量Ｃs が減少し、これによって共振器６０の共振周波数が増加する。逆に、リングが電極７２から離れると、共振器のキャパシタンスが増加し、これにより共振回路６０の共振周波数が減少する。
【００３１】
共振器の粗調整、即ち、初期調整中、スプリットリングは、先端側の微調整位置との間のプランジャーの中間位置で共振周波数が所望の値に近付づくように初期位置に配置されている。スプリットリング８８の位置は、コイルのステム６４に固定され、作動時、固定位置に維持される。この粗調整の機構は、プランジャーを操作時に移動させなければならない範囲を最小限にしている。この範囲を小さくすることは、ロスを少なくすることにおいて重要であり、プランジャーをコイル内に過渡に挿入することを生じないようにしている。
【００３２】
プランジャー９０は、一端部が閉じたアルミニウムまたは銅製のシリンダ（即ち、銅製またはアルミ製のキャップ）で構成されている。図６に示すプランジャー９０は、軸線９２に沿ってコイル６２の内側に形成された円筒状の空間内に出入りできるようになっている。この軸線に沿うプランジャーを移動することにより、コイル６２を横切る磁力線の強さを変えてインダクタのインダクタンスを変える。図６には、実線で示す最も挿入された位置と想像線で示す最も引き出された位置によって、２つの両端の微調整位置が示されている。
【００３３】
サーボモータ９４は、軸線９２に沿ってプランジャーを双方向に移動するように機能する。サーボモータ軸上のプーリ９６は、ベルト１０２を介してプランジャー軸１００上のプーリ９８に連結されている。プランジャー軸のプーリ９８内に配置された雌ねじは、プランジャー軸１００の外側の雄ねじに螺合して、プーリ９８の回転動作を軸線９２に沿うプランジャー軸１００の前後移動に変換する。調整用サーボモータ９４は、共振器の位相制御回路からの誤差信号を受け入れる調整制御ループ（図示略）の一部分を構成し、従来技術でサーボモータにより機能化したコイルの伸縮動作と同様の方法で、共振器の共振周波数におけるドリフトを調整する。
【００３４】
リニア位置エンコーダ１０１（図７参照）は、コイル６２内でのプランジャー９０の位置に対するフィードバックを与えるように設けられている。リニア位置エンコーダ１０１の軸は、レバー１０３によってプランジャー軸１００に取付けられている。リニア位置エンコーダ１０１は、調整制御ループ内への入力信号として使用される出力信号を発生する。
【００３５】
低電圧、高電流のコイルステム６６とプランジャー軸１００は、アルミ製の円筒ハウジング６８の一端部を閉鎖するほぼ円形状のアルミ製の端部プレート１０４を貫通する。この一端部でコイルを通過する高電流によって、共振器の動作中熱が発生する。それゆえ、共振器を冷却するために、本発明では水で冷却する手段を設けている。特に、水冷通路は、以下で説明するように、端部プレート１０４、プランジャー９０、及びコイル６２に設けられている。
【００３６】
ほぼ円形状のチューブ通路１０６が端部プレートの周回りをめぐるように設けられている（図６参照）。また、図８におけるコイル６２の切欠き部分に示すように、水流入チューブ１０８と水流出チューブ１１０が、コイル６２内に設けられている。同様な水流入チューブ及び水流出チューブが、プランジャー軸１００とプランジャー９０内にも設けることができる。
【００３７】
図７に示すように、水流入口１１２は、コイルの流入チューブ１０８内に水を導いて、コイル全長を通り、水流出チューブ１１０を通って水を戻すために設けられている。さらにそこから、水は、端部プレートのチューブ通路１０６に導かれ、端部プレートの周囲をめぐって、水流出口から排出される。プランジャー軸とプランジャーの水流入チューブ及び水流出チューブも、端部プレート及びコイルと直列に配置されて冷却ループを形成することができ、その結果、それぞれ１つの水流入口１１２と水流出口１１４を設ければ良いことになる。
【００３８】
以上、イオン注入装置の加速器用の改良された同調可能でかつマッチング可能な共振器の好ましい実施形態を説明してきた。しかし、上述した記載を考慮して、この記載は例示としてのみ作られており、本発明は、個々に記載された特定の実施形態に制限されるものではなく、また、本発明の範囲から逸脱しないで、特許請求の範囲及びその等価物によって形成される上記記載に関する、種々の変更、修正、及び置換が含まれることは理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る共振器コイル組立体を包含させることのできるリニア加速器を有するイオン注入装置の概略ブロック図である。
【図２】図１に示すようなイオン注入装置に使用された従来の共振器コイル組立体を示す図である。
【図３】図２の従来の共振器コイル組立体における概略図である。
【図４】図２に示した形式において、さらに公知の共振器の同調及びインピーダンスマッチング機構を含む従来の共振器コイル組立体の断面図である。
【図５】図４の線５−５に沿って見た図４の共振器コイル組立体の平面図である。
【図６】本発明の原理に従って構成され、改良された共振器の同調及びインピーダンスマッチング機構を含む本発明の共振器コイル組立体の断面図である。
【図７】線７−７に沿って見た図６の共振器コイル組立体の端部側の側面図である。
【図８】図６の共振器コイル組立体のインピーダンスマッチング機構の断片的な一部断面図である。
【符号の説明】
１０ イオン注入装置
６０ 共振器（共振回路）
６２ インダクタ
６４，６６ ステム
６８ コイルハウジング
７０ ＲＦ入力カップリング
７２ 高電圧電極
８２，８８ キャパシタ
９０ プランジャー
９２ 長手軸線
９４ サーボモータ
１０１ リニア位置エンコーダ
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的に高エネルギーイオン注入装置に関し、特に、このような装置に用いるための共振器コイル組立体を同調及びマッチングさせるための方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
イオン注入は、集積回路を大規模生産する際に、半導体を不純物を用いてドーピングするために産業界によって標準的に受け入れられた技術になってきた。高エネルギーイオン注入装置は、ウエハ基板内に深く注入を行うために使用される。このような深い注入は、例えば、レトログレイド・ウエル(retrograde well) を作り出すために必要とされる。イートンのＧＳＤ／ＨＥ型やＧＳＤ／ＶＨＥ型のイオン注入機は、このような高エネルギー注入装置の具体例である。これらの注入機は、５ＭｅＶ(500万エレクトロンボルト）にまでエネルギーレベルのイオンビームを供給する。
【０００３】
本発明の譲受人であるイートンに譲渡された米国特許明細書第４，６６７，１１１号には、このような高エネルギーイオン注入機が記載されており、ここに、十分に説明するように、この明細書は本発明の参考文献として包含されている。
【０００４】
一般的な高エネルギーイオン注入装置１０のブロック図は、図１に示されている。この注入装置１０は、３つの部分、即ち、各サブシステム、(a) 所望の電流及びエネルギーのイオンビーム１７を生じるために、高電圧源１６によって電力が供給されるイオン源を含むターミナル１２と、(b) イオンビームによって注入されるウエハＷを支持する回転ディスク２０を含む端部ステーションと、(c) ターミナル１２と端部ステーション１８の間に配置され、質量分析磁石２４と無線周波（ＲＦ）リニア加速器(linac) ２６を含んでいるビームラインアセンブリ２２とを有する。
【０００５】
ビームラインアセンブリ２２は、ターミナル１２によってイオンビーム出力を調整し、ターゲットウエハＷに向けて調整されたビームを指向させる。最終エネルギー磁石（図１では図示略）は、リニア加速器２６と回転ディスクの間に配置することができる。
【０００６】
質量分析磁石２４は、リニア加速器に適当な電荷対質量比のイオンだけを通過させる機能を有する。この質量分析磁石は、イオン源１４のために必要とされており、適切な電荷対質量比のイオンを発生することに加えて、所望の比よりも大きいイオンまたはより小さいイオンを生じさせる。不適当な電荷対質量比を有するイオンは、ウエハＷにイオンを注入するのに好ましくない。
【０００７】
質量分析磁石２４を通過するイオンビーム１７は、通過するイオンビームに付加的なエネルギーを分け与えるＲＦリニア加速器に入る。ＲＦリニア加速器は、時間と共に周期的に変化する粒子加速電界を生じ、段階的に、異なる速度を有する粒子及び異なる原子量の粒子を収容するように調整する。ＲＦリニア加速器２６は、一連の共振器モジュール３０ａ〜３０ｎを含み、これらは、前のモジュールから達成するエネルギーを越えるイオンをさらに加速するために機能する。
【０００８】
図２は、共振器モジュール３０の公知の形式を示し、共振器のキャビティハウジング３１（例えばタンク回路）内に含まれる大きな誘導コイルＬを有する。無線周波（ＲＦ）信号は、インダクタＬの高電圧端子にキャパシタＣｃを介して容量的に連結された回路に供給される。加速電極３２は、インダクタＬの高電圧端子に直接連結される。各加速電極３２は、２つのアースされた電極３４，３６の間に取付けられ、ギャップ３８，４０によってそれぞれ分離した。Ｃｓは、アースに対する高電圧加速電極３２のストレー容量を表す。ＲL は、直列ループ（図３参照）におけるＬとＣｓを含む共振回路に関連した損失を表す。
【０００９】
ＣｓとＬに対する値は、共振状態を達成するための回路に対して選択され、非常に大きな正弦電圧が加速電極３２の位置に形成することができる。この加速電極３２とアース電極３４，３６は、公知のプッシュプル構成で、通過するイオンビームを加速するように作動し、束ねられてパケットになる。ＲＦ正弦電極電圧の負の半サイクルの間、正に荷電したイオンパケットは、（加速電極３２によって引っ張られて）第１接地電極３４からギャップ３８を横切って加速される。正弦サイクルにおける転移点において、電極３２はニュートラルであり、パケットは電極３２（ドリフトチューブともいう。）を介してドリフトし、加速されない。
【００１０】
ＲＦ正弦電極電圧の正の半サイクル中、正に荷電したイオンパケットは、更にギャップ４０を通過して第２の接地電極３６に向かって加速される（加速電極３２によってプッシュされる）。加速電極を有して高電圧の無線周波数（ＲＦ）で発振する後続の共振器モジュールにおいて、このプッシュ−プル加速作用が繰り返される。これによって、エネルギーを付加することによってイオンビームパケットをさらに加速する。
【００１１】
このモジュール内の連続する加速電極のＲＦの位相は、独立に調整され、イオンの各パケットが最大加速を達成するＲＦサイクル内において適当な時間間隔で到達することを確実にする。
【００１２】
図３は、図２の共振器モジュール３０と等価な回路を示す。時間に関連する入力／出力の変数は、電圧ｖ(t) と電流ｉ(t) である。時間と周波数の領域表示の双対関係（フーリエ変換）を利用すると、時間は、変数としてω（ラジアン）に変えて消去することができる。共振器のハーモニック定常状態において、周波数ｆにおける電圧ｖ(t) と電流ｉ(t) は、複素インピーダンスＺ（ω）によって線形的に関連する。即ち、
Ｖ＝Ｚ（ω）Ｉ ここで、ｖ(t) ＝Ｖsin ωｔ，ω＝２πｆ
図３の回路において、キャパシタＣｓの複素インピーダンスＺは、１／ｆに比例し、電流Ｉが電圧Ｖに対し９０°位相が進んでいる。また、インダクタＬの複素インピーダンスＺは、ｆに比例し、電流Ｉが電圧Ｖに対し９０°位相が遅れている。また、抵抗損失ＲL は、周波数にほぼ無関係で、電流Ｉと電圧Ｖは同位相である。
【００１３】
共振時の最大電圧は、一定のＲＦ入力信号に対して加速電極３２において達成され、ＣｓとＬにおける電流は、それらが位相１８０°ずれているのでキャンセルされる。回路におけるすべての電力は、抵抗ＲL を介して消費される。共振状態を達成するために、ω＝２πｆ＝（ＬＣ）-1/2であり、例えば、イートン社のＧＳＤシリーズでは、ω＝１３．５６メガヘルツ（ＭＨｚ）である。
【００１４】
共振状態を維持するために、インダクタとキャパシタの積Ｌ×Ｃｓは、一定に維持されなければならない。共振回路のＱは、ＲL ／Ｘの比によって決まり、ここで、Ｘ＝ωＬである。即ち、（１サイクル当たりの蓄積されたエネルギー）を（１サイクルあたりの消費されたエネルギー）で割ったものに相当する。
【００１５】
従って、動作中のキャパシタＣｓのドリフトとインダクタＬの変化は、これらのファクタの１つのみを変えることによって、この場合Ｌを変えて、共振回路を同調できるようにする。
【００１６】
また、共振器モジュール３０から出力される最大電力を得るために、共振回路のインピーダンスをＲＦ入力源のインピーダンスとマッチングさせて、共振回路からＲＦ入力源に戻るＲＦ入力信号の反射を最小にしなければならない。
【００１７】
図４は、従来の共振器モジュールを示し、この装置は、共振回路のマッチングと同調（チューニング）のために設けられる。この同調機構は、インダクタＬのステム４４を共振器キャビティハウジング３１から矢印で示した方向に出し入れするサーボモータ（図示略）を含んでいる。
【００１８】
誘導コイルＬを長手軸線４７に沿って移動（伸縮させる）することによって、インダクタのインダクタンス値が変えられる。高電流（２００アンペアまで）が供給されるインダクタの低電圧端子側に、カラー（円筒絶縁物）４８が設けられ、このカラーを介してインダクタのステムが出し入れされる。しかし、図４に示されたこの同調機構は、(a) 比較的硬いインダクタを伸縮させるためにかなりの電力を必要とし、(b) コイルの長さに沿って非均一なインダクタンスであるインダクタの作動が鈍く、(c) 摩耗、および破壊電圧を受ける低インピーダンスで高電流用のカラーを必要としている。
【００１９】
図４に示した従来のマッチング機構には、キャパシタＣｃが設けられ、これにより、コネクタ５０からインダクタＬにＲＦ入力信号の容量結合が与えられる。
図５により詳細となるように、キャパシタＣｃは、ねじ５６で取付けられた調整可能な延長部５４を有するＣ形状要素５２を含んでいる。このキャパシタＣｃは、ＲＦ入力源（一般的に５０Ω）のインピーダンスを回路ＲL のインピーダンス（一般的に１ＭΩ）とマッチングさせるためのトランスとして機能する。調整可能な延長部５４は、キャパシタＣｃのキャパシタタンスを調整するために、伸縮することができる。しかし、図４及び図５に設けられるこのマッチング機構は、インダクタＬに対するＲＦカップリングがインダクタの高電圧端子に作られ、これにより、電気的にアースされたキャパシタＣｃと高電圧インダクタのステム４４との間のアークが発生する危険が増加する。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、従来技術の欠点を解消する同調及びマッチング用の改良された機構を有する共振器コイル、即ち、共振回路を提供することである。また、更なる本発明の目的は、イオン注入装置に用いるために使用するコイルアセンブリを設けることである。更に、別の目的は、このようなコイル組立体を調整及びマッチングさせるための方法及び装置を提供することである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は各請求項に記載の構成を有する。本発明は、所定の周波数で共振することができる共振回路を提供する。この共振回路は、長手軸線を有する固定位置のインダクタとキャパシタを含み、これらが互いに並列に電気接続されて共振器を形成する。このインダクタとキャパシタの各第１，第２端部が、それぞれ前記共振器の高電圧端子と低電圧端子に共に電気接続されている。無線周波(RF)入力カップリングは、共振器の低電圧端子においてインダクタに直接連結される。高電圧電極は、共振器の高電圧端子に連結される。
【００２２】
第１同調機構は、インダクタのインダクタンスを変えるために設けられ、インダクタのコイル内で長手軸線に沿って移動可能なプランジャーを有している。第２同調機構は、キャパシタのキャパシタンスを変えるために設けられている。
【００２３】
第１同調機構は、インダクタのインダクタンスを変えることによって共振回路の微調整を行い、第２同調機構は、キャパシタのキャパシタンスを変えることによって共振回路の粗調整を行う。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図６において、改良された共振器コイル組立体、即ち、共振器６０が与えられている。この共振器６０は、リニア加速器の他の形式における利用が考慮されているが、図１のイオン注入装置１０内の共振器モジュール（３０ａ〜３０ｎ）の置き換えとして使用するものである。
【００２５】
図６に示すように、共振器は、中空の銅製チューブをコイル状に巻いて形成したインダクタ６２を有する。以下で説明するように、このコイルは、電流が流れることによって生じた熱を消散させるために、コイル内部に水を通して冷却することができる。コイルの高電圧端子は、第１コイルステム６４に終端し、コイルの低電圧端子は、第２コイルステム６６に終端する。スペーサ６７が、コイルループ間の距離（ここではコイルのインダクタンス）を維持するために、インダクタ６２の個々のコイルループの上からパチンとはめられている。コイルは円筒ハウジング６８内にあり、この場合、ハウジングは、アルミニウム製で、動作中電気的にアースされている。ハンドル６９が共振器６０を注入装置１０から取り除く及び注入装置内に設置するために設けられている。
【００２６】
ＲＦ入力カップリング７０（図７及び図８参照）は、インダクタ６２の低電圧端子にＲＦ信号を入力するために設けられている。円筒形状の高電圧電極またはドリフトチューブ７２は、第１コイルステムの端部においてインダクタの高電圧端子に取り付けられている。この高電圧電極７２は、アルミニウムで作られ、加速されるべきイオンビームが通過できる通路７４を形成する。
【００２７】
図８に示すように、ＲＦカップリング７０は、リード線７６及び接続パッド７８によってインダクタコイルに連結されている。リード線７６のパッド上の位置は、ＲＦ入力源のインピーダンスと共振器回路のインピーダンスをマッチングさせるように決定され、共振回路からＲＦ入力源に戻される入力信号の反射を最小限にする。
【００２８】
この位置は、コイルにおける製造許容範囲に適合するように可変できるようになっている。正しい位置が決定されると、リード線７６は、パッド７８上の固定位置にはんだ付けされる。コイルの低電圧端子でＲＦ信号をインダクタコイルに直接連結することによって図２ないし図５の従来の共振器において示された容量性カップリングの必要がなくなる。このように、インダクタコイルの高電圧端子近くに容量性カップリングが形成されて発生する電流アークの危険が減少する。
共振器６０は、１３．５６メガヘルツ（ＭＨｚ）の周波数で共振するように設計されている。共振時、80,000ボルト（８０ＫＶ）の電圧が加速電極７２に共振器によって発生する。こうして、アースされた共振器ハウジングから電極に向けてセラミックの絶縁コーン８０が伸びており、共振器ハウジングと電極７２または高電圧のコイルステム６４の間のアークを防止する。環状の金属フランジ８２が、固定具８４によって電気的にアースされたハウジングに取付けられ、絶縁コーン８０の位置が固定される。
【００２９】
共振器６０の同調をとるための機構は、共振器コイルの高電圧ステム６４に配置された金属製のスプリットリングクランプと、コイルの中心長手軸線９２に沿ってコイル内に出入りできるようなプランジャ９０を備えている。更に、以下で説明するように、リングクランプ８８は、共振器６０に対して初期的な粗調整の機構（キャパシタのキャパシタンスを変える第１同調機構）として機能し、また、プランジャ９０は、共振器に対して微調整の機構（インダクタのインダクタンスを変える第２同調機構）として機能する。クランプとプランジャは、共に、コイル６２が固定位置に留まりかつ共振状態を維持できるような、共振器のための効果的な同調機構を与える。
【００３０】
スプリットリングクランプ（金属要素）８８は、ステム６４上に配置される。
このステム上のリングクランプの位置は、コイル６２の軸線９２に平行な方向にステムの長さに沿って調整可能である。リングクランプ８８と環状の金属フランジ８２は、その間の空間にある空気が誘電体として作用するキャパシタを形成する。リングが電極７２の方に移動すると、共振器（図２参照）の全体のストレー容量Ｃs が減少し、これによって共振器６０の共振周波数が増加する。逆に、リングが電極７２から離れると、共振器のキャパシタンスが増加し、これにより共振回路６０の共振周波数が減少する。
【００３１】
共振器の粗調整、即ち、初期調整中、スプリットリングは、先端側の微調整位置との間のプランジャーの中間位置で共振周波数が所望の値に近付づくように初期位置に配置されている。スプリットリング８８の位置は、コイルのステム６４に固定され、作動時、固定位置に維持される。この粗調整の機構は、プランジャーを操作時に移動させなければならない範囲を最小限にしている。この範囲を小さくすることは、ロスを少なくすることにおいて重要であり、プランジャーをコイル内に過渡に挿入することを生じないようにしている。
【００３２】
プランジャー９０は、一端部が閉じたアルミニウムまたは銅製のシリンダ（即ち、銅製またはアルミ製のキャップ）で構成されている。図６に示すプランジャー９０は、軸線９２に沿ってコイル６２の内側に形成された円筒状の空間内に出入りできるようになっている。この軸線に沿うプランジャーを移動することにより、コイル６２を横切る磁力線の強さを変えてインダクタのインダクタンスを変える。図６には、実線で示す最も挿入された位置と想像線で示す最も引き出された位置によって、２つの両端の微調整位置が示されている。
【００３３】
サーボモータ９４は、軸線９２に沿ってプランジャーを双方向に移動するように機能する。サーボモータ軸上のプーリ９６は、ベルト１０２を介してプランジャー軸１００上のプーリ９８に連結されている。プランジャー軸のプーリ９８内に配置された雌ねじは、プランジャー軸１００の外側の雄ねじに螺合して、プーリ９８の回転動作を軸線９２に沿うプランジャー軸１００の前後移動に変換する。調整用サーボモータ９４は、共振器の位相制御回路からの誤差信号を受け入れる調整制御ループ（図示略）の一部分を構成し、従来技術でサーボモータにより機能化したコイルの伸縮動作と同様の方法で、共振器の共振周波数におけるドリフトを調整する。
【００３４】
リニア位置エンコーダ１０１（図７参照）は、コイル６２内でのプランジャー９０の位置に対するフィードバックを与えるように設けられている。リニア位置エンコーダ１０１の軸は、レバー１０３によってプランジャー軸１００に取付けられている。リニア位置エンコーダ１０１は、調整制御ループ内への入力信号として使用される出力信号を発生する。
【００３５】
低電圧、高電流のコイルステム６６とプランジャー軸１００は、アルミ製の円筒ハウジング６８の一端部を閉鎖するほぼ円形状のアルミ製の端部プレート１０４を貫通する。この一端部でコイルを通過する高電流によって、共振器の動作中熱が発生する。それゆえ、共振器を冷却するために、本発明では水で冷却する手段を設けている。特に、水冷通路は、以下で説明するように、端部プレート１０４、プランジャー９０、及びコイル６２に設けられている。
【００３６】
ほぼ円形状のチューブ通路１０６が端部プレートの周回りをめぐるように設けられている（図６参照）。また、図８におけるコイル６２の切欠き部分に示すように、水流入チューブ１０８と水流出チューブ１１０が、コイル６２内に設けられている。同様な水流入チューブ及び水流出チューブが、プランジャー軸１００とプランジャー９０内にも設けることができる。
【００３７】
図７に示すように、水流入口１１２は、コイルの流入チューブ１０８内に水を導いて、コイル全長を通り、水流出チューブ１１０を通って水を戻すために設けられている。さらにそこから、水は、端部プレートのチューブ通路１０６に導かれ、端部プレートの周囲をめぐって、水流出口から排出される。プランジャー軸とプランジャーの水流入チューブ及び水流出チューブも、端部プレート及びコイルと直列に配置されて冷却ループを形成することができ、その結果、それぞれ１つの水流入口１１２と水流出口１１４を設ければ良いことになる。
【００３８】
以上、イオン注入装置の加速器用の改良された同調可能でかつマッチング可能な共振器の好ましい実施形態を説明してきた。しかし、上述した記載を考慮して、この記載は例示としてのみ作られており、本発明は、個々に記載された特定の実施形態に制限されるものではなく、また、本発明の範囲から逸脱しないで、特許請求の範囲及びその等価物によって形成される上記記載に関する、種々の変更、修正、及び置換が含まれることは理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る共振器コイル組立体を包含させることのできるリニア加速器を有するイオン注入装置の概略ブロック図である。
【図２】図１に示すようなイオン注入装置に使用された従来の共振器コイル組立体を示す図である。
【図３】図２の従来の共振器コイル組立体における概略図である。
【図４】図２に示した形式において、さらに公知の共振器の同調及びインピーダンスマッチング機構を含む従来の共振器コイル組立体の断面図である。
【図５】図４の線５−５に沿って見た図４の共振器コイル組立体の平面図である。
【図６】本発明の原理に従って構成され、改良された共振器の同調及びインピーダンスマッチング機構を含む本発明の共振器コイル組立体の断面図である。
【図７】線７−７に沿って見た図６の共振器コイル組立体の端部側の側面図である。
【図８】図６の共振器コイル組立体のインピーダンスマッチング機構の断片的な一部断面図である。
【符号の説明】
１０ イオン注入装置
６０ 共振器（共振回路）
６２ インダクタ
６４，６６ ステム
６８ コイルハウジング
７０ ＲＦ入力カップリング
７２ 高電圧電極
８２，８８ キャパシタ
９０ プランジャー
９２ 長手軸線
９４ サーボモータ
１０１ リニア位置エンコーダ
Claims (23)
- (a) 共振器(60)を形成するために互いに並列に電気接続されて、前記共振器(60)の高電圧端子(64)と低電圧端子(66)にそれぞれインダクタとキャパシタの第１，第２端部が電気接続される前記インダクタ(62)と前記キャパシタ(88,82) と、
(b) 前記共振器(60)の低電圧端子(66)において前記インダクタ(62)に直接連結された無線周波(RF)入力カップリング(70)と、
(c) 前記共振器(60)の高電圧端子(64)に連結された高電圧電極(72)とを備えていることを特徴とする、所定の周波数において共振可能な共振回路。 - 前記共振器(60)の低電圧端子(66)に配置された前記インダクタ(62)のコネクタパッド(78)を更に含み、このコネクタパッドに接続する前記入力カップリング(70)の位置が、この入力カップリングにＲＦ信号を供給するＲＦ入力源の位置に関連して前記共振器(60)のインピーダンスがマッチングするように選択されていることを特徴とする請求項１記載の共振回路。
- 前記コネクタパッド(78)に接続する前記入力カップリング(70)の位置が、前記インダクタの製造許容範囲内に適合するために、変化できるように構成されていることを特徴とする請求項２記載の共振回路。
- 前記インダクタは、中空の円筒コイルであることを特徴とする請求項３記載の共振回路。
- 中空の円筒コイルは、水で冷却されていることを特徴とする請求項４記載の共振回路。
- 中空の円筒コイルは、コイルループ間に所定の距離を維持するためにスペーサ要素(67)を備えていることを特徴とする請求項５記載の共振回路。
- 前記高電圧電極(72)は、加速されるべきイオンビームが通過できる通路(74)を有することを特徴とする請求項１記載の共振回路。
- (a) 長手軸線(92)を有する固定位置のインダクタ(62)と、キャパシタ(88,82) が互いに並列に電気接続されて共振器（60）を形成し、前記インダクタと前記キャパシタの各第１，第２端部が、前記共振器(60)の高電圧端子(64)と低電圧端子(66)にそれぞれ電気接続されている、前記インダクタ(62)と前記キャパシタ(88,82) と、
(b) 前記インダクタ(62)に連結された無線周波(RF)入力カップリング(70)と、
(c) 前記共振器(60)の高電圧端子(64)に連結された高電圧電極(72)と、
(d) 前記インダクタ(62)のコイル内で前記長手軸線(92)に沿って移動可能なプランジャー(90)を有して、前記インダクタ(62)のインダクタンスを変えるための第１同調機構と、
(e) 前記キャパシタ(88,82) のキャパシタンスを変えるための第２同調機構とを含み、
前記第１同調機構は、前記インダクタ(62)のインダクタンスを変えることによって共振回路の微調整を行い、前記第２同調機構は、前記キャパシタ(88,82) のキャパシタンスを変えることによって共振回路の粗調整を行うことを特徴とする、所定の周波数において共振可能な共振回路。 - 前記キャパシタ(88,82) により与えられる共振器の第２同調機構は、
(a) 前記インダクタ(62)のコイルの一端部に連結された金属要素(88)と、
(b) 前記コイルのハウジング(68)の一部分(82)とを含み、前記金属要素(88)の位置は、前記キャパシタ(88,82) のキャパシタンスを変えるために、前記ハウジングの一部分(82)に対して移動可能であることを特徴とする請求項８記載の共振回路。 - 前記金属要素は、前記共振器の高電圧端子(64)に接続され、前記ハウジングの一部分(82)は、電気的にアースされ、前記金属要素(88)は、前記長手軸線(92)に沿って移動可能であることを特徴とする請求項９記載の共振回路。
- (a) 長手軸線(92)を有する固定位置のインダクタ(62)と、キャパシタ(88,82) が互いに並列に電気接続されて共振器（60）を形成し、前記インダクタと前記キャパシタの各第１，第２端部が、前記共振器(60)の高電圧端子(64)と低電圧端子(66)にそれぞれ電気接続されている、前記インダクタ(62)と前記キャパシタ(88,82) と、
(b) 前記共振器(60)の低電圧端子(66)において前記インダクタ(62)に直接連結された無線周波(RF)入力カップリング(70)と、
(c) 前記共振器(60)の高電圧端子(64)に連結された高電圧電極(72)と、
(d) 前記インダクタ(62)のコイル内で前記長手軸線(92)に沿って移動可能なプランジャー(90)を有して、前記インダクタ(62)のインダクタンスを変えるための第１同調機構とを備えていることを特徴とする、所定の周波数において共振可能な共振回路。 - 前記高電圧電極(72)は、加速されるべきイオンビームが通過できる通路(74)を有することを特徴とする請求項１１記載の共振回路。
- 前記インダクタは、中空の円筒コイルであることを特徴とする請求項１１記載の共振回路。
- 前記中空の円筒コイルは、水で冷却されていることを特徴とする請求項１３記載の共振回路。
- 前記固定位置の前記インダクタ(62)が、コイルループ間に所定の距離を維持するためにスペーサ要素(67)を備えていることを特徴とする請求項１１記載の共振回路。
- 前記長手軸線(92)に沿ってプランジャー(90)を双方向に移動するための調整用サーボモータをさらに含むことを特徴とする請求項１１記載の共振回路。
- 前記長手軸線(92)に沿うプランジャー(90)の位置に対するフィードバックを与えるための線形位置エンコーダ(101) をさらに含むことを特徴とする請求項１６記載の共振回路。
- 前記共振器(60)の低電圧端子(66)に配置された前記インダクタ(62)のコネクタパッド(78)を更に含み、このコネクタパッドに接続する前記入力カップリング(70)の位置が、この入力カップリングにＲＦ信号を供給するＲＦ入力源の位置に関連して前記共振器(60)のインピーダンスがマッチングするように選択されていることを特徴とする請求項１１記載の共振回路。
- 前記コネクタパッド(78)に接続する前記入力カップリング(70)の位置が、前記インダクタの製造許容範囲内に適合するために、変化できるように構成されていることを特徴とする請求項１８記載の共振回路。
- 前記キャパシタ(88,82) のキャパシタンスを変えるための第２同調機構をさらに含み、前記第１同調機構は、前記インダクタ(62)のインダクタンスを変えることによって共振回路の微調整を行い、前記第２同調機構は、前記キャパシタ(88,82) のキャパシタンスを変えることによって共振回路の粗調整を行うことを特徴とする請求項１１記載の共振回路。
- 前記キャパシタ(88,82) により与えられる前記第２同調機構は、
(a) 前記インダクタ(62)のコイルの一端部に連結された金属要素(88)と、
(b) 前記コイルのハウジング(68)の一部分(82)とを含み、
前記金属要素(88)の位置は、前記キャパシタ(88,82) のキャパシタンスを変えるために、前記ハウジングの一部分(82)に対して移動可能であることを特徴とする請求項２０記載の共振回路。 - 前記金属要素は、前記共振器の高電圧端子(64)に接続され、前記ハウジングの一部分(82)は、電気的にアースされ、前記金属要素(88)は、前記長手軸線(92)に沿って移動可能であることを特徴とする請求項２１記載の共振回路。
- (a) 長手軸線(92)を有する固定位置のインダクタ(62)と、キャパシタ(88,82) が互いに並列に電気接続されて共振器（60）を形成し、前記インダクタと前記キャパシタの各第１，第２端部が、前記共振器(60)の高電圧端子(64)と低電圧端子(66)にそれぞれ電気接続され、かつ前記固定位置の前記インダクタ(62)が、コイルループ間に所定の距離を維持するためにスペーサ要素(67)を備えている、前記インダクタ(62)と前記キャパシタ(88,82)と、
(b) 前記インダクタ(62)に連結された無線周波(RF)入力カップリング(70)と、
(c) 前記共振器(60)の高電圧端子(64)に連結され、イオンビームを加速するための高電圧電極(72)と、
(d) 前記固定位置の前記インダクタ(62)のコイル内で前記長手軸線(92)に沿って移動可能なプランジャー(90)を有して、前記インダクタ(62)のインダクタンスを変えるための第１同調機構とを備えていることを特徴とする、所定の無線周波数(RF)において共振可能な共振回路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/162,181 US6262638B1 (en) | 1998-09-28 | 1998-09-28 | Tunable and matchable resonator coil assembly for ion implanter linear accelerator |
| US162181 | 1998-09-28 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000124149A JP2000124149A (ja) | 2000-04-28 |
| JP2000124149A5 JP2000124149A5 (ja) | 2006-08-10 |
| JP4650705B2 true JP4650705B2 (ja) | 2011-03-16 |
Family
ID=22584511
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27251899A Expired - Lifetime JP4650705B2 (ja) | 1998-09-28 | 1999-09-27 | イオン注入用加速器のための共振回路 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6262638B1 (ja) |
| EP (1) | EP0996316B1 (ja) |
| JP (1) | JP4650705B2 (ja) |
| KR (1) | KR100459534B1 (ja) |
| DE (1) | DE69914435T2 (ja) |
| SG (1) | SG80644A1 (ja) |
| TW (1) | TW427103B (ja) |
Families Citing this family (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6653803B1 (en) | 2000-05-30 | 2003-11-25 | Axcelis Technologies, Inc. | Integrated resonator and amplifier system |
| JP3464191B2 (ja) | 2000-06-05 | 2003-11-05 | 住友重機械工業株式会社 | 高周波共振器、及び、その製造方法 |
| US6608315B1 (en) * | 2000-11-01 | 2003-08-19 | Kourosh Saadatmand | Mechanism for prevention of neutron radiation in ion implanter beamline |
| GB2380601A (en) * | 2001-10-05 | 2003-04-09 | Applied Materials Inc | Radio frequency linear accelerator |
| JP3741097B2 (ja) * | 2002-10-31 | 2006-02-01 | 株式会社島津製作所 | イオントラップ装置及び該装置の調整方法 |
| JP3846881B2 (ja) * | 2003-04-04 | 2006-11-15 | 日本エー・エス・エム株式会社 | プラズマ処理装置及びシリコン酸化膜を形成する方法 |
| US20110104381A1 (en) * | 2004-01-15 | 2011-05-05 | Stefan Laure | Plasma Treatment of Large-Scale Components |
| US20090123662A1 (en) * | 2005-04-11 | 2009-05-14 | Stefan Laure | Plasma Coating Device and Method |
| US20090121818A1 (en) * | 2007-11-13 | 2009-05-14 | General Electric Company | Air core inductor including a flux inhibiting member |
| JP5477295B2 (ja) * | 2007-12-13 | 2014-04-23 | アカデミア シニカ | 電荷監視質量分析を行うためのシステムおよび方法 |
| US20100085129A1 (en) * | 2008-10-06 | 2010-04-08 | Asm Japan K.K. | Impedance matching apparatus for plasma-enhanced reaction reactor |
| US8138472B2 (en) * | 2009-04-29 | 2012-03-20 | Academia Sinica | Molecular ion accelerator |
| US8153964B2 (en) * | 2009-05-29 | 2012-04-10 | Academia Sinica | Ultrasound ionization mass spectrometer |
| JP5890782B2 (ja) * | 2009-12-23 | 2016-03-22 | アカデミア シニカＡｃａｄｅｍｉａ Ｓｉｎｉｃａ | 携帯用質量分析のための装置および方法 |
| DE102010001395B4 (de) * | 2010-01-29 | 2013-11-14 | Forschungsverbund Berlin E.V. | Miniaturisierbare Plasmaquelle |
| US8258464B2 (en) | 2010-05-24 | 2012-09-04 | Academia Sinica | Mass spectrometer and methods for detecting large biomolecules |
| CN104900499B (zh) * | 2015-04-30 | 2018-12-11 | 上海华力微电子有限公司 | 一种离子注入机的剂量匹配方法 |
| US10306746B2 (en) * | 2017-01-05 | 2019-05-28 | Varian Medical Systems Particle Therapy Gmbh | Cyclotron RF resonator tuning with asymmetrical fixed tuner |
| US10342114B2 (en) * | 2017-09-15 | 2019-07-02 | Axcelis Technologies, Inc. | RF resonator for ion beam acceleration |
| US10763071B2 (en) | 2018-06-01 | 2020-09-01 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Compact high energy ion implantation system |
| US11476087B2 (en) * | 2020-08-03 | 2022-10-18 | Applied Materials, Inc. | Ion implantation system and linear accelerator having novel accelerator stage configuration |
| US11388810B2 (en) * | 2020-09-17 | 2022-07-12 | Applied Materials, Inc. | System, apparatus and method for multi-frequency resonator operation in linear accelerator |
| US11189460B1 (en) * | 2020-11-06 | 2021-11-30 | Applied Materials, Inc. | System, apparatus and method for variable length electrode in linear accelerator |
| US11596051B2 (en) * | 2020-12-01 | 2023-02-28 | Applied Materials, Inc. | Resonator, linear accelerator configuration and ion implantation system having toroidal resonator |
| US11825590B2 (en) * | 2021-09-13 | 2023-11-21 | Applied Materials, Inc. | Drift tube, apparatus and ion implanter having variable focus electrode in linear accelerator |
| US11985756B2 (en) | 2021-10-20 | 2024-05-14 | Applied Materials, Inc. | Linear accelerator coil including multiple fluid channels |
| CN115000660B (zh) * | 2022-06-06 | 2024-02-09 | 国开启科量子技术(北京)有限公司 | 基于hfss的双螺旋谐振器及设计方法、电压放大装置 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR877351A (fr) * | 1940-12-02 | 1942-12-04 | Dispositif d'accord inductif | |
| US3495125A (en) * | 1968-03-05 | 1970-02-10 | Atomic Energy Commission | Quarter-wave transmission line radio frequency voltage step-up transformer |
| US4363000A (en) * | 1980-04-09 | 1982-12-07 | Broadcast Electronics, Inc. | Power amplifier tank circuit |
| US4667111C1 (en) | 1985-05-17 | 2001-04-10 | Eaton Corp Cleveland | Accelerator for ion implantation |
| GB2213005A (en) * | 1987-11-27 | 1989-08-02 | Philips Electronic Associated | Bandpass filter circuit arrangement |
| JP2744188B2 (ja) * | 1993-05-14 | 1998-04-28 | 株式会社日立製作所 | マイクロ波イオン源及びイオン打ち込み装置 |
| DE4337119C2 (de) * | 1993-10-29 | 1996-10-24 | Forsch Applikationslabor Plasm | VHF-Plasmaquelle |
| JP2713692B2 (ja) * | 1994-09-07 | 1998-02-16 | 株式会社日立製作所 | イオン打込み装置 |
| US5504341A (en) | 1995-02-17 | 1996-04-02 | Zimec Consulting, Inc. | Producing RF electric fields suitable for accelerating atomic and molecular ions in an ion implantation system |
| JP3168903B2 (ja) * | 1996-02-29 | 2001-05-21 | 日新電機株式会社 | 高周波加減速器、および、その使用方法 |
-
1998
- 1998-09-28 US US09/162,181 patent/US6262638B1/en not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-08-30 TW TW088115003A patent/TW427103B/zh not_active IP Right Cessation
- 1999-09-03 SG SG9904301A patent/SG80644A1/en unknown
- 1999-09-07 DE DE69914435T patent/DE69914435T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1999-09-07 EP EP99307091A patent/EP0996316B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-09-22 KR KR10-1999-0040975A patent/KR100459534B1/ko active IP Right Grant
- 1999-09-27 JP JP27251899A patent/JP4650705B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20000028709A (ko) | 2000-05-25 |
| DE69914435D1 (de) | 2004-03-04 |
| JP2000124149A (ja) | 2000-04-28 |
| EP0996316B1 (en) | 2004-01-28 |
| US6262638B1 (en) | 2001-07-17 |
| KR100459534B1 (ko) | 2004-12-03 |
| TW427103B (en) | 2001-03-21 |
| SG80644A1 (en) | 2001-05-22 |
| EP0996316A1 (en) | 2000-04-26 |
| DE69914435T2 (de) | 2004-11-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4650705B2 (ja) | イオン注入用加速器のための共振回路 | |
| US5504341A (en) | Producing RF electric fields suitable for accelerating atomic and molecular ions in an ion implantation system | |
| KR100863084B1 (ko) | 이온 주입 시스템에서 이온 가속 방법 및 장치 | |
| KR101708075B1 (ko) | 유도 결합 플라즈마 처리 시스템에서의 전류 비율 조정 | |
| US6208095B1 (en) | Compact helical resonator coil for ion implanter linear accelerator | |
| US5277751A (en) | Method and apparatus for producing low pressure planar plasma using a coil with its axis parallel to the surface of a coupling window | |
| WO1996025757A9 (en) | Producing rf electric fields suitable for accelerating atomic and molecular ions in an ion implantation system | |
| EP1056113A2 (en) | Ion implanter and a method of implanting ions | |
| Jones et al. | Simple radio-frequency power source for ion guides and ion traps | |
| JPS61264650A (ja) | イオン注入装置 | |
| US11596051B2 (en) | Resonator, linear accelerator configuration and ion implantation system having toroidal resonator | |
| US11856685B2 (en) | Stiffened RF LINAC coil inductor with internal support structure | |
| US20240032183A1 (en) | Resonator, linear accelerator configuration and ion implantation system having rotating exciter | |
| JP5007870B2 (ja) | 共振器及び増幅器の統合システム | |
| GB2380601A (en) | Radio frequency linear accelerator | |
| KR20240089779A (ko) | 회전 여자기를 갖는 공진기, 선형 가속기 구성 및 이온 주입 시스템 | |
| JPH03245499A (ja) | 四重極粒子加速器 | |
| CN117293006A (zh) | 一种射频引出氢氦高能离子注入机 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060627 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060627 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100623 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20100922 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20100928 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20101015 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20101104 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20101202 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4650705 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131224 Year of fee payment: 3 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |