JP4883316B2 - イオンビーム用静電レンズ - Google Patents
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Description
V2=V3=+30kVとなる。
それゆえ、減速ギャップ44の先行電極61は、接地され、第2電極(加速ギャップ46の両電極63,64と同様に)は、この例において、より高い電圧+30kVである。正のイオンビームは、電位V1の領域からエネルギーEmでレンズに入射する。ギャップ44は、V2>V1によって、ギャップ間に電圧(V2−V1)を有するので、正のイオンは、ファクターEout=C1*Einによってスローダウンする(ここで、C1は、特定のレンズ形状に対して約1/3とすることができる。)。さらに、イオンの減速が付加されて、全てのイオン軌道は、このギャップを通過した後、ビーム軸線に対して平行になる。この場合、両電極63,64は、同一の電位であるので、加速ギャップ間には、電圧降下がない。
Claims (31)
- イオン源材料から発生されるイオンを放出するイオン源と、
イオンをイオン源から下流に移動するイオンの経路に沿う軌道から離れる方向にイオンを向ける質量分析磁石と、
この質量分析磁石の後に設けられてイオンをインターセプトし、制御された方法で、イオンを左右に走査して、幅を有するイオンビームを形成するイオンスキャナーと、
イオンが通過する領域に形成されて、イオンを加速または減速させるレンズ電極対を有し、前記イオンが入射するとき、前記スキャナーから下流の初期軌道から離れる方向にイオンを偏向させ、前記レンズ電極対内の電極が、前記イオンを偏向させるためにイオンビームの幅を横切って伸びるイオンの移動方向に沿って離間配置されている、レンズ構造体と、
イオンを加速するための電圧とイオンを減速するための電圧との間で、前記レンズ構造体に印加されるバイアス電圧を切換え、前記レンズ構造体に入射するイオンを、所望の出口軌道で前記レンズ構造体から出射させる、レンズ構造体のモードコントローラと、を含んでいることを特徴とするイオン注入装置。 - 前記イオンスキャナーは、走査電極を含むことを特徴とする請求項1記載の装置。
- 前記イオンスキャナーは、磁気スキャナーを含むことを特徴とする請求項1記載の装置。
- 前記レンズ構造体は、2つのレンズ電極対を有し、一方は、加速用のレンズ電極対であり、他方は、減速用のレンズ電極対であることを特徴とする請求項1記載の装置。
- 前記モードコントローラは、作動したレンズ電極対内の一方の電極を第1バイアス電圧に接続し、かつ、前記作動したレンズ電極対内の他方の電極および前記他方の電極対の両方の電極に第2バイアス電圧に接続することによって、単一のレンズ電極対を作動させることを特徴とする請求項4記載の装置。
- 前記モードコントローラは、複数のリレーを含み、該リレーは、1つ以上の電源によって供給される電圧を加えるために、前記加速用及び減速用レンズ電極対の各電極を選択的に接続させることを特徴とする請求項4記載の装置。
- 全てのイオンが、ビーム経路内の前記レンズ構造体から出射して、前記イオンが互いに平行に移動するように、前記所望の出口軌道が形成されていることを特徴とする請求項1記載の装置。
- 全てのイオンが、ビーム経路内の前記レンズ構造体から出射して、前記イオンが、定められた距離内で集束するように、前記所望の出口軌道が形成されていることを特徴とする請求項1記載の装置。
- 前記モードコントローラは、両方のレンズ電極対を作動させ。加速用レンズ電極対によって生じたイオンの加速は、減速用レンズ電極対によって生じたイオンの減速によって減じられることを特徴とする請求項4記載の装置。
- 前記減速用レンズ電極対は、イオンが前記レンズ構造体内に入射するための第1電界領域を作り出す入口電極を含み、該入口電極は、前記レンズ構造体に入射するイオンの領域から見て、凹形状であり、前記加速用レンズ電極対は、前記入口電極を通過したイオンのための第2電界領域を作り出す出口電極を含み、該出口電極は、前記入口電極によって定められた領域から見て凸形状であることを特徴とする請求項4記載の装置。
- イオンビーム径路に沿って移動するイオンが出会う第1のレンズ電極対は、加速用電極レンズ対であり、前記イオンが出会う第2のレンズ電極対は、減速用電極レンズ対であることを特徴とする請求項4記載の装置。
- イオンビーム径路に沿って移動するイオンが出会う第1のレンズ電極対は、減速用電極レンズ対であり、前記イオンが出会う第2のレンズ電極対は、加速用電極レンズ対であることを特徴とする請求項4記載の装置。
- 加工物を処理する前に左右に偏向されるイオンビームを有するイオン注入機を用いるために、前記イオン注入機が、
イオンが入射するとき初期軌道から離れる方向にイオンを偏向させるためにイオンが通過する領域を形成し、イオンを変更するためのイオンビームの幅を横切って伸びるイオンの移動方向に沿って離間配置された電極を有する第1の励起電極対を含むレンズ構造体と、
イオンを加速するための電圧とイオンを減速するための電圧との間で、前記レンズ構造体に印加されるバイアス電圧を切換え、前記レンズ構造体に入射するイオンの軌道にかかわらず、所望の出口軌道でイオンを前記レンズ構造体から出射させる、レンズ構造体のモードコントローラと、を含んでいることを特徴とすることを特徴とする装置。 - 前記レンズ構造体は、2つのレンズ電極対を有し、一方は、加速用レンズ電極対であり、他方は、減速用レンズ電極対であることを特徴とする請求項13記載の装置。
- 前記モードコントローラは、作動したレンズ電極対内の一方の電極を第1バイアス電圧に接続し、かつ、前記作動したレンズ電極対内の他方の電極および前記他方の電極対の両方の電極に第2バイアス電圧に接続することによって、単一のレンズ電極対を作動させることを特徴とする請求項13記載の装置。
- 前記モードコントローラは、複数のリレーを含み、該リレーは、1つ以上の電源によって供給される電圧を加えるために、前記加速用及び減速用レンズ電極対の各電極を選択的に接続させることを特徴とする請求項13記載の装置。
- イオン注入機に使用するためのイオンビームを形成する方法であって、
イオン源材料から作り出されるイオンを加速して、イオンビームを形成する段階と、
制御された方法で、前記イオンビーム内のイオンを左右に走査して、幅を有する薄いイオンビームを形成する段階と、
1つのレンズを形成するために、イオンの移動方向に沿って離間配置して、偏向領域に入るイオンを偏向させる電界を作り出す一対の電極を含むレンズ構造体を選択的に励起することにより、イオンが前記偏向領域に入るとき、初期軌道から離れる前記薄いイオンビームを作り上げてイオンを偏向する段階と、
前記レンズ構造体に印加されるバイアス電圧を切換えて、イオンを加速する電界を作り出すバイアス電圧と、イオンを減速する電界を作り出すバイアス電圧とを選択し、前記偏向領域に入射するイオンの初期軌道にかかわらず、イオンを前記偏向領域からほぼ同一の出口軌道に出射させる段階とを含んでいることを特徴とする方法。 - 前記電極対の各電極は、薄いイオンビームの幅を横切る方向に湾曲し、前記イオンビームの幅を横切る非均一な電界を作り出すことを特徴とする請求項17記載の方法。
- 第1、第2電極対の一方が、イオンを加速する加速用電極対であり、前記第1、第2電極対の他方が、イオンを減速する減速用電極対であり、前記第1、第2電極対の一方を作動させ、他方の電極対を非作動にするために前記バイアス電圧を切換えることを特徴とする請求項17記載の方法。
- 作動したレンズ電極対の一方の電極を第1バイアス電圧に接続し、前記作動したレンズ電極対の他方の電極及び他方の電極対の各電極を第2バイアス電圧に接続して、前記バイアス電圧を切換えることを特徴とする請求項19記載の方法。
- イオン源材料から発生されるイオンを放出するイオン源と、
該イオン源の下流に配置され、イオンビーム径路に沿う軌道から離れる方向にイオンを曲げるための質量分析磁石と、
この質量分析磁石の後に設けられてイオンをインターセプトし、制御された方法で、イオンを左右に走査して、幅を有するイオンビームを形成するイオンスキャナーと、
イオンが通過する領域に形成され、イオンが入射するとき、イオンを走査電極から下流の初期軌道から離れる方向に偏向させるレンズ構造体とを含み、
前記レンズ構造体は、入射するイオンを偏向させるため、イオンビームの幅を横切るビーム径路の両側に伸びて、イオンの移動方向に沿って離間配置された第1、第2の電極を含み、前記第1の電極は、前記レンズ構造体に入射するイオンのための第1領域の電界を作り出す入口電極を含み、この入口電極は、前記レンズ構造体に入射するイオンの領域から見て凹形状であり、さらに、前記第2の電極は、前記入口電極を通過したイオンのための第2領域の電界を作り出す出口電極を含み、この出口電極は、前記入口電極によって定められた領域から見て凸形状であり、
さらに、前記レンズ構造体は、前記イオンを加速する1つの電極と、前記イオンを減速する1つの電極を含み、前記レンズ構造体に入射したイオンが、前記制御された出口軌道を出射することを特徴とする装置。 - 前記第1、第2の電極の各々に固定の電圧を印加するための電源をさらに含むことを特徴とする請求項21記載の装置。
- 前記電源は、各電極に同一の電圧を供給することを特徴とする請求項22記載の装置。
- イオン源材料から発生されるイオンを放出するイオン源と、
該イオン源の下流に配置され、イオンビーム径路に沿う軌道から離れる方向にイオンを曲げるための質量分析磁石と、
この質量分析磁石の後に設けられてイオンをインターセプトし、制御された方法で、イオンを左右に走査して、幅を有するイオンビームを形成するイオンスキャナーと、
イオンが通過する領域に形成され、イオンが入射するとき、イオンを走査電極から下流の初期軌道から離れる方向に偏向させるレンズ構造体とを含み、
前記レンズ構造体は、入射するイオンを偏向させるため、イオンビームの幅を横切るビーム径路の両側に伸びて、イオンの移動方向に沿って離間配置された第1、第2の電極を含み、前記第1の電極は、前記レンズ構造体に入射するイオンのための第1領域の電界を作り出す入口電極を含み、この入口電極は、前記レンズ構造体に入射するイオンの領域から見て凸形状であり、さらに、前記第2の電極は、前記入口電極を通過したイオンのための第2領域の電界を作り出す出口電極を含み、この出口電極は、前記入口電極によって定められた領域から見て凹形状であり、
さらに、前記レンズ構造体は、前記イオンを加速する1つの電極と、前記イオンを減速する1つの電極を含み、前記レンズ構造体に入射したイオンが、前記制御された出口軌道を出射することを特徴とする装置。 - イオンビーム径路に沿って移動するイオンが出会う前記第1の電極は、加速用電極であり、前記イオンが出会う前記第2の電極は、減速用電極であることを特徴とする請求項21記載の装置。
- イオンビーム径路に沿って移動するイオンが出会う前記第1の電極は、減速用電極であり、前記イオンが出会う前記第2の電極は、加速用電極であることを特徴とする請求項21記載の装置。
- 前記第1、第2の電極は、これらの電極から離間した、より低い電位の第1、第2の固定電極を配置して、イオンが移動するギャップを形成する第1、第2の電界を作り出すようにしたことを特徴とする請求項21記載の装置。
- 前記イオンスキャナーは、走査電極を含んでいることを特徴とする請求項21記載の装置。
- 前記イオンスキャナーは、磁気スキャナーからなることを特徴とする請求項21記載の装置。
- 前記制御された軌道は、前記レンズ構造体を出射する全てのイオンが、ビーム径路内で互いに平行な軌道を移動するようになっていることを特徴とする請求項21記載の装置。
- 前記制御された軌道は、ビーム径路において、前記レンズ構造体を出射する全てのイオンが、定められた距離で集束することを特徴とする請求項21記載の装置。
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