JP5057196B2 - 質量分析装置、イオン注入装置、およびイオンビームの封じ込め方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般にイオン注入装置に関し、より具体的にはイオンビームガイドにおいてプラズマのマイクロ波励振を行う導波管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造において、イオン注入は、半導体に不純物を添加するのに使用される。イオンビーム注入機は、不純物を添加してｎ型又はｐ型の半導体材料を製造したり又は集積回路の製造中に不活性層を形成するためにイオンビームでシリコンウエハを処理するのに使用される。イオンビーム注入機は、半導体に不純物を添加するのに使用するときは、所望の半導体材料を製造するのに選択されたイオンの核種を注入する。アンチモンや砒素や燐等のイオン源材料から発生される注入イオンは、結果的に「ｎ型」の半導体材料のウエハを生むことになるが、それに対して、もし「ｐ型」の半導体材料のウエハが必要とされるならば、ボロンやガリウムやインジウム等のイオン源材料で発生されたイオンが注入される。
【０００３】
一般的なイオンビーム注入機は、イオン化可能材料から正電荷イオンを発生させるためのイオン源を有している。発生されたイオンは、ビームに形成され、所定のビーム経路に沿って注入ステーションに導かれる。イオンビーム注入機は、イオン源と注入ステーションとの間に延びたビーム形成／整形構造体を含んでいる。この構造体は、イオンビームを維持し、ビームが注入ステーションへの途上で通る細長い内部キャビティまたは通路の境界を定めている。イオン注入機を動作させるときには、この通路は、イオンが空気分子と衝突した結果として所定のビーム経路から偏向する確率を低減するために排気にされなければならない。
【０００４】
イオンの電荷に対する質量（例えば、電荷対質量比）は、静電界や磁界によって軸方向と横断方向の両方にイオンが加速される度合に影響する。従って、望ましくない分子重量のイオンはビームから離れた位置に偏向され、所望の材料以外の注入が回避されるので、半導体ウエハの所望の領域や他のターゲットに到達するビームは非常に純度の高いものになる。望ましいまた望ましくない電荷対質量比のイオンを選択的に分離するプロセスは、質量分析として知られている。質量分析器は、一般的に、異なった電荷対質量比のイオンを効果的に分離するアーチ状通路において磁気偏向作用を介してイオンビームの種々のイオンを偏向させるために、双極子磁界をつくり出す質量分析磁石を採用している。
【０００５】
深さの浅いイオン注入のためには、高電流で低エネルギーのイオンビームが望ましい。この場合、イオンの低減されたエネルギーは、同じ電荷を帯びたイオンの相互反発によってイオンビームの収束を維持する上で幾つかの困難を生じることになる。高電流イオンビームは、同様に荷電された高い濃度のイオンを有しており、この荷電イオンは一般的に相互反発により発散する傾向がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
低エネルギーの高電流イオンビームを低圧で維持するためには、プラズマはイオンビームを取り囲むようにつくり出される。高エネルギーのイオン注入ビームは、一般的に残留ガス又は背景ガスとのビーム相互作用の副産物となっている弱いプラズマを通って伝播して行く。このプラズマは、イオンビームによって生じた空間電荷を中和しようとし、それによって、ビームを拡散しようとする横断電界を大幅に削除する。しかし、低いイオンビームエネルギーでは、背景ガスとのイオン化衝突の可能性は非常に低い。更に、質量分析器の双極子磁界では、磁力線を横切るプラズマ拡散は大幅に低減されるが、他方磁界の方向に沿った拡散は、制約されない。結果的に、導入されたプラズマは素早く双極子磁界の磁力線に沿って通路室の壁に反れるので、質量分析器における低エネルギービームの封じ込めを改良する付加プラズマの導入は大きな無駄となっている。
【０００７】
イオン注入装置には、低圧で作動されかつ質量分析器のビームガイドの全長に沿って一様なビーム封じ込めを行う高電流で低エネルギーのイオンビームで使用するビーム封じ込め装置とその方法論に対するニーズがある。
【０００８】
このような事情に鑑みて本発明の目的は、質量分析装置、イオン注入装置、およびイオンビームの封じ込め方法を提供することである。
【０００９】
【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。具体的には、本発明は、イオン注入の応用のために低エネルギーで高電流のイオンビームを供給するための装置と方法とに関わる。本発明は、補助プラズマを導入しないでイオンビームの封じ込めを行い、代わりにビームガイドに背景ガスを利用することでイオンビームと関連したビームプラズマを高めて適切なビーム封じ込めに必要とされる付加電子をつくり出す。このことは、以下により詳細に図示されかつ説明されているように、制御された状態でＥＣＲ状態をつくり出すために、ビームガイド通路にマルチ−カスプド磁界(multi-cusped magnetic field)とＲＦ又はマイクロ波のエネルギーとを与えることで達成される。
【００１０】
残留又は背景のガスとのビーム相互作用によってつくり出されるビームプラズマ等のプラズマを通って伝播するイオンビームは、イオン化と電荷交換とによって発生された電荷がビームガイドにおいて失われて定常平衡に達する。残っているプラズマ密度は、イオン化衝突の確率による電荷形成と、残留空間電荷による正電荷の反発と運動エネルギーの結果としての電子逃避とによるビーム量からの損失との間の釣り合いから結果的に生じる。
【００１１】
外部で発生されたプラズマの導入によるプラズマの高揚やビームプラズマの高揚が無ければ、非常に低いイオンビームエネルギーでの背景ガスとのイオン化衝突に対する確率は低い。そのようにして発生された電子は、ビームの中心の周りとそれを通る軌道運動を行い、クーロン衝突によって互いに相互作用を行い、結果的に電子エネルギーの配分の熱中性子化を生みながらビームの大きなポテンシャルウエルに捕獲される。残留ガス分子のイオン化ポテンシャルよりも大きなエネルギーを有する電子配分は、そのような分子をイオン化する確率を有している。イオン化の確率は、電子エネルギーが低減するに従って低くなる。
【００１２】
低いエネルギーのビームプラズマでは、イオン化の大部分は、捕獲された電子によって発生される。これらの電子は、ビームを「ブローアップ」させるのと同じパラメータである、中心−端縁間のビームのポテンシャル差からそれらのエネルギーを引き出す。かくして、低エネルギーのイオンビームの移送は、外部で発生されたプラズマやビームプラズマの高揚が無ければ困難である。質量分析器は本来的に磁界を含んでいるので、外部で発生されたプラズマは、質量分析器のビームガイドのアーチ状長さに沿って適切に拡散せず、代わりに、磁力線の方向に沿って素早く拡散する。本発明に係るマルチ−カスプド磁界と共に質量分析器のビームガイド通路において、ＲＦ又はマイクロ波のエネルギーを使用することで、通路におけるＥＣＲ状態の制御された創出を通して、低圧で低エネルギーで高電流のイオンビームシステムにおけるビームプラズマの高揚をもたらす。更に、マルチ−カスプド磁界は、磁気ミラー効果を通してプラズマ密度を高める。
【００１３】
付加プラズマは、かくしてＲＦ又はマイクロ波の周波数で電界によってイオンビーム空間内に発生することができる。このようなＲＦ又はマイクロ波のエネルギーは、適当な磁界がＥＣＲ状態を生む大きさで存在しているときには、効率的にプラズマ電子に転送される。ＲＦ又はマイクロ波のエネルギーは、いずれかの数の結合方法（例えば、ウィンドー、アンテナ等）を介してビームガイドの適当なポートにおいて通路内に導入され得よう。双極子磁界のみがＥＣＲ状態をつくり出すために採用されうるが、質量分析磁石に対する双極子磁界強度の選択は、イオン注入用に選択された粒子の運動量によって決められる。結果的に、ＲＦ又はマイクロ波の出力源の周波数は、双極子磁界強度に従ってＥＣＲ状態を与えるものに調整される必要があろう。
【００１４】
例えば、非常に低いエネルギーのボロンビームに対しては、一般的な２．４５ＧＨｚのマイクロ波の周波数では、双極子磁界は、十分にＥＣＲ状態より下になっている。より低い周波数のエネルギー源（又は可変周波数源）も利用可能ではあるが、しかし高くつく。更に、プラズマ密度の限度は採用された周波数の平方に比例するので、最高の利用可能な周波数を使用するのに有利性がある。かくして、制御されたマルチ−カスプド磁界の選択的採用を経て低エネルギーのイオンビーム応用に高周波数のパワー源を使用できることで、より高いプラズマ密度が得られ、またコスト削減ができる。
【００１５】
本発明の一形態によると、本装置は、イオンビームの経路に沿った通路の周りに取付けられた質量分析磁石と、通路に電界を与えるようになっているＲＦパワー源と、通路にマルチ−カスプド磁界を与えるようになっている磁気装置とから構成されている。こうして、通路は、導波管としてまたビームガイドとしての働きをする。本発明のもう一つ別の形態によれば、磁気装置は、通路の少なくとも一部分に沿って取付けられた複数の磁石から構成されており、それによって、パワー源と磁石とは、通路の少なくとも一部分に沿って電子サイクロトロンの共振（ＥＣＲ）状態を与えるように協働的に相互作用する。
【００１６】
マルチ−カスプド磁界は、質量分析器の通路の或る領域において特定された磁界強度で双極子磁界に重ねられ、所定の低いエネルギーのイオンビームに対して公知のＲＦ又はマイクロ波の周波数における電界と相互に作用する。このように、質量分析器の双極子磁界内のビームプラズマは、外部で発生されたプラズマを導入せずに低いエネルギーのイオンビーム用に高められる。ＲＦ又はマイクロ波のエネルギーは、ＥＣＲ状態を生み出す磁界の存在でプラズマ電子に効率的に転送される。本発明の別の形態によれば、特定のイオンビームタイプに対するＥＣＲ状態は、電界周波数と磁界強度の両方に依存している。しかし、質量分析磁石の双極子磁界は、イオンの電荷対質量比とターゲットのウエハに導かれるビームエネルギーの大きさとの所望の選択に従って一般に固定される。
【００１７】
他のＥＣＲ状態の変数は、かくして固定され、電界のエネルギー源の周波数が決定される。本発明に係る質量分析器の通路においてマルチ−カスプド磁界をつくり出すことで、有利なことには、通路内の磁界強さに渡って一部限定的な制御を行うことになり、それで一般的な又は商業的に利用可能な周波数（例えば、２．４５ＧＨｚ）でＲＦ又はマイクロ波のエネルギー源を使用できるようにしている。或る適切な周波数に対してＥＣＲ状態を満足するような磁界強度領域を設けることに加えて、マルチ−カスプド磁界も、磁気ミラー効果を通してプラズマ封じ込めを高め、それで損失を削減することでプラズマ密度を大幅に高めることになる。
【００１８】
本発明のもう一つ別の形態によれば、磁気装置は、質量分析器のビームガイドにおける通路の頂部と底部の両側に配置された横方向に伸長されかつ長手方向に隔設され複数の磁石を含んでいる。この磁石は、隣接した磁石上の同じ極性の磁極と反対の磁極を互いに向かい合わせた長手方向に対向する磁極とすることができ、それによってマルチ−カスプド磁界が通路に発生される。このようにして、ＥＣＲ状態は、少なくとも２つの隣接した磁石の少なくとも２つの長手方向で向かい合った磁極近くで形成されかつ特定の距離だけ頂部と底部の一方から隔設されることになる。その結果、マルチ−カスプド磁界をつくり出している磁石は、通路壁の一つ以上から隔設されたＥＣＲ領域をつくり出すように設計され、通過するイオンビームの制御された閉じ込めや封じ込めを行う。
【００１９】
本発明の更に別の形態によれば、経路に沿ってイオンビームを発生するようになっているイオン源と、内部通路を有した質量分析器とを含むイオン注入装置が提供されている。質量分析器は、高周波数のパワー源と、内部通路に取付けられた質量分析磁石と、内部通路に取付けられた磁気装置とを有しており、そこで質量分析器は、イオン源からイオンビームを受け取り、適切な電荷対質量比のイオンを経路に沿ってウエハに向けて導くようになっている。高周波数のパワー源は、内部通路にＲＦ又はマイクロ波の電界を与えるようになっており、また磁気装置は、内部通路にマルチ−カスプド磁界を与えるようになっている。磁気装置は、通路の少なくとも一部分に沿って設けた複数の磁石からなり、それらはマルチ−カスプド磁界を発生させる。磁界と電界とは相互作用を行って質量分析器内に、ビームプラズマを有利に高めるＥＣＲ状態を作り出し、それによって、イオンビームの空間電荷を中和する。
【００２０】
本発明の更に別の形態によれば、低エネルギーのイオン注入装置においてイオンビームの封じ込めを行う方法が提供されている。本方法は、イオン源を使用して長手方向経路に沿ってイオンビームを発生するステップと、内部通路を有しかつ該内部通路内に取り付けられた質量分析磁石を有する質量分析器を用意するステップと、イオン源から質量分析器にイオンビームを受け入れるステップとから構成されている。本方法は、更に、適切な電荷対質量比とエネルギーを有するイオンを質量分析器から経路に沿ってウエハに向かって導くステップと、高周波数のパワー源を使用して通路に電界を発生するステップと、通路に沿って取り付けられた磁気装置を使用して通路の少なくとも一部分にマルチ−カスプド磁界を発生するステップを含んでいる。更に、本方法は、電界と磁界とを使用して通路の少なくとも一部分に電子サイクロトロンの共振状態をつくり出すステップを含んでいる。
【００２１】
プラズマの高揚とその結果生じるビームの封じ込めとは、質量分析器の通路内に電界エネルギーを制御して与えることで、さらに補助され得る。通路にこの電界を発生させるために、別の導波管を使用して促すことができ、一貫して電界エネルギーを通路内に制御された状態で配分することになろう。このようにして、エネルギーの配分は、ビームガイドの長手方向通路に沿ってより一様に行われ、その全長に渡って電子サイクロトロンの共振領域をつくり出すことができる。
【００２２】
本発明のもう一つ別の形態によれば、パワー源からのマイクロ波エネルギーをイオンビーム質量分析器のビームガイドの通路においてビームプラズマに結合する導波管が提供されている。導波管は、パワー源からのマイクロ波エネルギーをビームガイド通路の長さに渡って伝播させるようになっている金属コーティングによって取り囲まれた第１誘電層を有している。金属コーティングは、第１層の頂部側と底部側に第２層と第３層とを形成することができる。第１層は、入口端から出口端まで第１面においてアーチ状経路に沿って長手方向にかつ半径方向内側と半径方向外側との間で横方向に延びている。導波管は、更に、ビームガイド通路に対面する側に、金属コーティングを貫通して横方向に伸長しかつ長手方向に隔設された複数のポート又はスロットを有している。長手方向に隔設されたポート又はスロットは、定常波のノードに対応するように導波管に沿って有利なように配置することができ、それによってパワーのビームガイドへの効率的な転送を行う。
【００２３】
この事に関しては、導波管に沿って、ビームガイド通路にマルチ−カスプド磁界を与えるのに適した横方向に伸長しかつ長手方向に隔設された複数の磁石を設けることができる。このように、マルチ−カスプド磁界と、パワー源からのマイクロ波エネルギーとは、協働的に相互作用して、ビーム封じ込めのために通路の少なくとも一部分に沿って電子サイクロトロンの共振状態をつくり出すことができ、またプラズマは、更に、磁気ミラー効果を通して高められ得るであろう。
【００２４】
本発明の更にもう一つ別の形態によれば、イオン注入装置における経路に沿ってイオンビームを調整するために質量分析器のビームガイド装置が提供されている。この装置は、経路に沿う通路に設けた質量分析磁石と、通路に電界を与えるパワー源と、イオンビームに関連したビームプラズマに電界を結合するための導波管と、マルチ−カスプド磁界を通路に与える磁気装置とを含んでいる。従って、パワー源と、導波管と、磁気装置とは、通路の少なくとも一部分にイオンビームの封じ込めを行うように協働するように構成され得る。ビームの封じ込めは、有利なことには、パワー源によってパワーが与えられるＲＦ又はマイクロ波の電界と磁気装置との通路における協働相互作用を通して確立される電子サイクロトロン状態を介して達成することができ、それでマルチ−カスプド磁界を通路の内部につくり出すことができるであろう。
【００２５】
本発明の更にもう一つ別の形態によれば、電界をイオンビームの質量分析器における通路のプラズマに結合するために導波管が提供される。導波管は、パワー源からのマイクロ波のエネルギーを伝播する第１面に配置されかつ頂部と底部とを有したベース層と、入口端から出口端までのアーチ状経路に沿って長手方向にかつ半径方向内側と半径方向外側との間で横方向に伸びた横方向の金属層とを含んでいる。底部層は、通路の内部とベース層との間で貫通して横方向に伸長しかつ長手方向に隔設された複数のポート又は複数のスロットを有する。ベース層に沿って伝播するパワー源からのマイクロ波エネルギーは、横方向に伸長しかつ長手方向に隔設された複数のポート又はスロットの近くで通路内部においてプラズマに結合されている。
【００２６】
上述した及び関連する目的を達成するために、本発明は、以下に完全に説明されかつ特許請求の範囲において特別に指摘された特徴を含んでいる。以下の説明と添付図面とは、本発明の或る詳細な例示的構成を示している。しかし、これらの形態は、本発明の原理が採用され得るような種々の方式における幾つかを示しているだけである。本発明の他の目的、長所及び新規な特徴は、図面との関連で考えると本発明の次の詳細な説明から明らかになる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明では、同一の参照番号は、全体にわたり同一の要素を言及するのに用いた図面を参照して説明する。本発明は、外部で発生されるプラズマの導入を必要とせずに、低いエネルギーの高電流のイオン注入装置に、低圧でビーム封じ込めを行うものであり、そのために、ＲＦ又はマイクロ波のエネルギーと組合わせて、マルチ−カスプド磁界（multi-cusped 「多数の尖端を有する」magnetic field)を使用してビームプラズマを高めることによって質量分析器においてＥＣＲ状態をつくり出す。しかし、本発明は、有利なことには、ここで図解されかつ説明されたものとは別の用途に使用し得るものと考えられる。
【００２８】
さて図面を参照すると、図１では、低エネルギーイオン注入機１０が図示されており、この装置は、ターミナル１２と、ビームラインアセンブリ１４と、端部ステーション１６とを有している。ターミナル１２は、高電圧電源２２によって電力供給されるイオン源２０を有している。イオン源２０は、ビームラインアセンブリ１４に与えられるイオンビーム２４を発生する。イオンビーム２４は、質量分析磁石２６によって調整される。質量分析磁石２６は、適切な電荷対質量比のイオンのみをウエハ３０に通す。調整されたイオンビーム２４は、次に、端部ステーション１６のターゲットウエハ３０に向けて導かれる。
【００２９】
図２を参照すると、イオン注入機１００は、本発明の例示的形態に従ってより詳細に図解されており、またイオン源１１２と、質量分析磁石１１４と、ビームラインアセンブリ１１５と、ターゲット又は端部のステーション１１６とを有している。拡張可能なステンレス鋼製のベローズアセンブリ１１８は、ビームラインアセンブリ１１５に対する端部ステーション１１６の動きを許容し、端部ステーション１１６とビームラインアセンブリ１１５を接続している。図２は、超低エネルギー（ＵＬＥ）のイオン注入機を図示しているが、本発明は、他の型の注入機にも使用することができる。
【００３０】
イオン源１１２は、プラズマ室１２０とイオン引出しアセンブリ１２２とから構成されている。エネルギーは、イオン化可能なドーパントガスに与えられてプラズマ室１２０内でイオンを発生する。本発明は、負イオンがイオン源１１２によって発生するシステムに適用可能であるが、一般に、正イオンが発生するものである。正イオンは、複数の電極１２７から構成されたイオン引出しアセンブリ１２２によってプラズマ室１２０のスリットを通して引き出される。従って、イオン引出しアセンブリ１２２は、プラズマ室１２０から正イオンのビーム１２８を引出し、この引き出されたイオンを質量分析磁石１１４内へと加速する働きをする。
【００３１】
質量分析磁石１１４は、分析ハウジング１２３とビーム中和器１２４とを含むビームラインアセンブリ１１５に適切な電荷対質量比のイオンのみを通す働きをする。質量分析磁石１１４は、側壁１３０を有するアルミニウム製ビームガイドによって形成された通路１３９内に湾曲したビーム経路１２９を有しており、その内部の排気は真空ポンプ１３１によって行われる。この経路１２９に沿って伝播するイオンビーム１２８は、質量分析磁石１１４によって発生する磁界によって影響され、不適切な電荷対質量比のイオンを取り除く。この双極子磁界の強度と向きは、磁石コネクター１３３を通って磁石１１４の界磁巻線を通る電流を調節する制御電子機器１３２によって制御される。
【００３２】
双極子磁界は、イオンビーム１２８にイオン源１１２近くの第１の、即ち、入口軌道１３４から分析ハウジング１２３近くの第２の、即ち、出口軌道１３５へ湾曲したビーム経路１２９に沿って移動させる。不適切な電荷対質量比を有するイオンからなるビーム１２８の部分１２８’、１２８”は、湾曲した軌道からアルミニウム製ビームガイド１３０の壁へと偏向する。このように、磁石１１４は、所望の電荷対質量比を有するビーム１２８内のそれらイオンのみを分析ハウジング１２３へ通す。
【００３３】
通路１３９は、更に、一つ以上の磁石１７０をビーム経路１２９に沿って横方向に配置した磁気装置を含んでいる。磁石１７０は、ビーム経路１２９の上方と下方に取付けられており、通路１３９にマルチ−カスプド磁界（図２に示されていない）を作り出す。また、マイクロ波噴射ポート１７２を介して通路１３９内に高周波電界（図２に示されていない）が供給され、この噴射ポート１７２は、パワー源１７４を通路１３９に結合する。通路１３９におけるマルチ−カスプド磁界と高周波電界とは、協働的に相互作用して以下により詳細に説明するように、イオンビーム１２８のビーム封じ込めを行うために通路の少なくとも一領域（図２には示されていない）に電子サイクロトロンの共振状態をつくり出している。
【００３４】
分析ハウジング１２３は、端子電極１３７と、イオンビーム１２８を集束する靜電レンズ１３８と、ファラデーフラグ１４２等のドーズ量測定インジケータとを有している。ビーム中和器１２４は、プラズマシャワー１４５を有して、正に荷電されたイオンビーム１２８によって注入された結果として、ターゲットウエハ上に蓄積される正電荷を中和する。ビーム中和器と分析ハウジングは、真空ポンプ１４３によって排気される。
【００３５】
ビーム中和器１２４の下流側には、端部ステーション１１６があり、処理されるウエハが取付けられる円板状のウエハ支持体１４４を有する。ウエハ支持体１４４は、注入ビームの方向に対してほぼ直交するターゲット面上にある。端部ステーション１１６にある円板状のウエハ支持体１４４はモータ１４６によって回転する。こうして、イオンビームは、ウエハが円形経路で移動するに従って支持体に取付けられたウエハに衝突する。端部ステーション１１６は、イオンビームの経路１６４とウエハＷとの交差点となっている点１６２の周りで旋回し、その結果ターゲット面はこの点の周りで調節可能となっている。
【００３６】
図３は、低エネルギーのイオン注入装置（例えは、図１Ｂの低エネルギーイオン注入機１０）に使用する例示的な質量分析器のビームガイド２００を示しており、このビームガイドは、イオンビーム経路２０８に沿って各々内側と外側のアーチ状壁２０４、２０６によって形成されたアーチ状の長手方向通路２０２を有する。ビームガイド２００は、入口端２１０から出口端２１２までの経路２０８に沿って、例えば、約１３５度になるアーク角度θで長手方向に延びている。ビームガイド２００は、更に、パワー源２１６からのＲＦ又はマイクロ波のエネルギーを通路２０２にケーブル２１８を介して結合を行うマイクロ波噴射ポート２１４を含んでいる。ビームガイドは、更に、２つのアーチ状磁極（図２に示されていない）から成る質量分析磁石を有していて、選択された電荷対質量比のイオンが経路２０８に沿って出口端２１２に到達できるようにする通路２０２に双極子磁界を与える。
【００３７】
図４と図５は、各々、図２に例示する質量分析器のビームガイド２００における端部立面図と断面平面図を示しており、このビームガイドは、本発明の形態に従うマルチ−カスプド磁界を発生するために関連した複数の磁石２２０を有している。磁石２２０は、通路２０２内において内側半径Ｒ１と外側半径Ｒ２との間で横方向に延びて、例えば、５．３２６度となる角度間隔θ２で経路２０８に沿って長手方向に間隔を置いて配置されている。本発明の一つの例示的実施形態では、内側半径Ｒ１は約３００ｍｍとし、外側半径Ｒ２は約５００ｍｍとすることができる。通路２０２は、更に頂壁２２２と底壁２２４によって各々限定されている。双極子磁界は、電磁石（図示略）によってビームガイド２００に対して外部で発生させることもできる。本発明のもう一つ別の実施形態では、磁石２２０は、外側から機械加工されたスロット内のビームガイド壁２２２、２２４の一方又は両方の内部に埋設され、これらの磁石は、真空室の外側に位置する。更に、磁石２２０は、頂壁２２２と底壁２２４の一方又は両方に各々、あるいは側壁２０４と２０６の一方又は両方に各々、さらにはそれらのいずれかの組合わせによって設けることができることが理解できよう。
【００３８】
図６と７は、各々、図３の断面線４−４と５−５に沿った長手方向と横方向の断面における質量分析器のビームガイド２００を図示している。図７に見られるように、磁石２２０は、イオンビーム経路２０８の伝播方向に沿って長手方向に磁化され、また隣接した磁石が同じ磁極を互いに対面させるように互い違いに配置される。明瞭にするために、ビームガイド２００の入口端２１０を向いたＳ極を有した磁石２２０は、２２０Ａとして示されており、またガイド２００の出口端２１２を向いたＳ極を有した磁石２２０は、２２０Ｂとして示されている。質量分析機能を容易にするために、双極子磁界は、例えば、図６に図示されているように垂直な磁力線２３０を有した外部電磁石（図示略）を介して通路２０６内に形成される。
【００３９】
更に図８も参照すると、例示的な二極磁石２２０Ａ、２２０Ｂは、例示的な磁力線２３２Ａ、２３２Ｂによって簡明化のために図示された個々の磁界をつくり出しており、通路２０６において各々頂壁２２２と底壁２２４の近くでかつそれらから隔設されたマルチ−カスプド磁界を形成するように協働する。種々の図面で示されている磁石２２０Ａ、２２０Ｂの例示的配置では、垂直方向に整列された（例えば、磁石２２０Ａは磁石２２０Ａの真上に、磁石２２０Ｂは磁石２２０Ｂの真上になるように）同じ向きの磁石２２０が示されている。しかし、具体的に図示されかつここで説明されたものとは異なった向きも可能で、本発明の技術的範囲に入るものと予想されると考えられる。
【００４０】
例えば、図７と８に図示された磁石２２０Ａ、２２０Ｂの向きによって、有利なことには、隣接磁石２２０間の領域に付加的な磁力線を与えているが、これは、本発明にとって必要となるものではない。ＲＦ又はマイクロ波のエネルギーが、（例えば、図３のパワー源２１６とマイクロ波噴射ポート２１４とを経て）通路２０６に与えられる場合、磁界と電界との間の協働的相互作用は、結果的に磁石２２０から距離２３６Ａと２３６Ｂだけ隔設された領域２３４に電子サイクロトロンの共振（ＥＣＲ）状態をつくり出すことになる。
【００４１】
有利なことに、領域２３４におけるＥＣＲ状態は、経路２０８に沿って通路２０６を通って移動するイオンビームに関連したビームプラズマの高揚を行い、それによって、質量分析器のビームガイド２００の長手方向長さに沿ってビームの保全性が改善される。イオンビーム周りの一つ以上の領域２３４にＥＣＲ状態をつくり出すことにより、ビームのブロー−アップを防止して、ビームを取り囲んでいるプラズマへのエネルギーの転送を促進し、それによってプラズマを高揚する。電界の周波数が静的磁力線周りでの荷電粒子の回転の固有周波数に適合するように、交番電界が静的磁界における荷電粒子に加えられると、電子サイクロトロンの共振状態が生じる。この共振状態が（例えば領域２３４で）達成される場合、単一の周波数の電磁波が荷電粒子を非常に効率的に加速させることができる。
【００４２】
通路２０６内における磁石２２０の寸法や向きや間隔によって、所望のイオンビームにおける封じ込めの目標に従って、ＥＣＲ領域２３４を所在位置に発生させることができると考えられる。例えば、磁石２２０の強さを変化させて、磁石２２０の内面とＥＣＲ領域２３４との間の距離２３６Ａ及び／若しくは２３６Ｂを変えることができる。このように、距離２３６Ａ、２３６Ｂは、通路寸法及び／若しくは所望のイオンビーム寸法に従って調節することができる。更に、隣接した磁石２２０間の間隔を変化させて、隣接したＥＣＲ領域２３４間の間隔を変えることができる。更に、隣接した磁石２２０間に付加的な磁力線を与えるために、隣接した磁石の磁極面の相対的な向きを変化させることができる。多くの異なった磁石寸法や向きや間隔が可能であり、これらは、また本発明の技術的範囲内に入るものと考えられる。
【００４３】
本発明によれば、ＥＣＲ状態を得るために採用されるマルチ−カスプド磁界は、双極子磁界の縁近くでうまく重ね合わすことができる。正しい磁界強度値が得られる共振面で発生されるプラズマは、磁界勾配と反対の方向において双極子磁界の磁力線に沿ってイオンビームの中心に向かって広がる。更に、以下に図示されかつより詳細に説明されるように通路内での導波管を使用することにより、ビームガイド通路２０２内へに電界を導くことが促進される。
【００４４】
さて図９と図１０を参照すると、本発明のもう一つ別の実施形態が、質量分析器のビームガイド２００に関して図示されており、そこでは、断面の側部立面図が与えられている。ビームガイド２００は、通路２０２を形成する各々の頂壁（頂部）２２２及び底壁（底部）２２４と、外側壁２０６と、内側壁（図示略）とを含み、この通路２０２を通ってイオンビームが通路２０８に沿って伝播する。複数の磁石２２０Ａ、２２０Ｂ（集合的に２２０で示されている）が、図４から図８の磁石２２０と同じように設けられ、隣接した磁石２２０の長手方向に対向した磁極が、互いに向かい合うように互いに隔設された状態で内側壁と外側壁２０６との間で横方向に延びている。このように磁極が指向されると、磁石２２０は、頂壁２２２と底壁２２４の近くの通路２０２内にマルチ−カスプド磁界を与えるものとなり、その磁界は、例示的な磁力線２３２Ａ、２３２Ｂによって図示されている。ビームガイドの外側の質量分析電磁石（図示略）は、上述された質量分析の機能を与える双極子磁界（図示略）を提供することができる。
【００４５】
前の図における質量分析器の実施形態とは違って、図９と図１０のビームガイド２００は、更に、一つ以上の導波管２５０を含んでいる。導波管は、石英等の適当な伝播媒体から構成されて、全ての側面が薄いコーティング（例えば、アルミニウム）によって金属被覆されている。２．５４ＧＨｚのスキン深さは１マイクロメータ未満なので、数ミクロンの金属被覆層のコーティング厚さが適切である。以下により詳細に説明されているように、横方向に延びているポート又はスロット２５４は、隣接した磁石２２０間で導波管２５０の内側を向いた金属被覆層に設けられて、導波管２５０からのＲＦ又はマイクロ波のエネルギーをビームガイド２００の通路２０２内に結合する。導波管２５０は、いずれかの公知の方法（例えば、ウィンドーやアンテナ等）を介してＲＦ又はマイクロ波の出力源（例えば、図２の源２１６）に結合することができ、それによって定常波共振は、その長手方向長さに沿って導波管２５０内に形成される。２つの導波管（例えば、上部と下部の）２５０が図に示されているが、単一の導波管２５０を含んだ他の構成も本発明に従って採用され得るものである。
【００４６】
ＲＦ又はマイクロ波のエネルギーは、通路２０２における電界で与えられ、この電界は、図１０において例示的な電気力線２５６Ａと２５６Ｂによって図示され、磁石２２０によって発生されるマルチ−カスプド磁界と協働的に相互作用して頂壁２２２と底壁２２４から隔設されたＥＣＲ領域２３４を与える。上述したように、ＥＣＲ状態は、経路２０８に沿ってビームガイド２００の通路２０２を通って伝播するイオンビーム（図示略）と関連するビームプラズマの高揚を促進し、これによって、ビームの保全性が、ビームのブローアップを低減又は除去することによって維持される。導波管２５０におけるポート又はスロット２５４は、内側壁（図９と図１０７において図示略）と幅２６０を有した外側壁２０６との間で横方向に延びており、また隣接したポート又はスロット２５４は、磁石２２０のピッチ間隔となっている角度ピッチ距離２６２だけ長手方向に隔設されている。
【００４７】
更に、図１１と図１２において、もう一つ別に例示する導波管２５０が、断面で図示され、この導波管が、壁２２２とマルチ−カスプド磁界の磁石２２０との間に取付けられている。本発明のもう一つ別の実施形態によると、導波管２５０は、各々ベース層（第１層）２８４の上方と下方の上部及び下部の金属被覆された層（第２、第３層）２８０、２８２を含み、ビームガイド２００の通路２０２内への導入のためにＲＦ又はマイクロ波のエネルギーを伝播するようになっている。横方向に延びたポート又はスロット２５４は、下部支持層２８２に設けられて、通路２０２の内部にベース層２８４を露出している。更に、磁石を真空領域からシールするために、スロット２５４を取り囲むようにＯリング２８６を設けることができる。本発明の更にもう一つ別の例示形態によると、ベース層２８４は石英から作られ、上部と下部の金属被覆された層２８０、２８２は、各々アルミニウムから作られ、Ｏリング２８６は適当なエラストマーから作られ、ビームガイドカバー２８８は、アルミニウムから作ることができる。しかし、代わりに、他の材料を採用することもでき、この材料は、本発明の技術的範囲内に入るものとして考えられる。
【００４８】
さて図１３と図１４において、例示的なビームガイド２００と導波管２５０の側部断面図が示されている。本発明によれば、頂壁２２２は、導波管２５０を支持するための窪みと、スロット２５４の周りのＯリング２８６を圧縮するためのシール面とを有することができる。ビームガイド２００は、更に、頂壁２２２に導波管２５０を取り外し可能に取り付けられる頂部カバー２９０を含むことができる。更に、図１４を参照すると、頂壁２２２も磁石２２０が着座される窪み又はポケットを有することができる。こうして、スロット２５４の周りのＯリング２８６は、内部通路２０２の真空から磁石を隔離する。
【００４９】
図１５を参照すると、導波管２５０が、ビームガイド２００に取り付けられた状態を示しており、そこでは、導波管２５０は、イオンビーム伝播の経路２０８に沿って延びている。磁石２２０のピッチ間隔は、例えば５．３２６度のθ２の角度値を有する導波管ポート又はスロット２５４のものと同じであり、例えば、約１３５度のθ１の角度ビームガイド長さに沿って２５個の等しく隔設された磁石２２０を設けている。
【００５０】
動作において、ＲＦ又はマイクロ波のエネルギー（例えば、ケーブル２１８とマイクロ波噴射ポート２１４とを介してパワー源２１６によって与えられる）は、マルチ−カスプド磁界を発生する磁石２２０の背後に配置された導波管２５０内で伝播される。このエネルギーは、ビーム封じ込めのために採用されるプラズマ高揚に通じるＥＣＲ状態を（例えば、図１０と図１１の領域２３４において）つくり出すために、周期的に分布されたポート又はスロット２５４を介してビームプラズマ（図示略）に結合される。
【００５１】
更に図１６に示されているように、導波管２５０は、更に、ビーム伝播経路２０８に沿って多くの場所（例えば、図１０と図１１の領域２３４）で固定磁界に直交した十分な大きさを有するＲＦ又はマイクロ波の電界の発生を促す。その終端に向かって、導波管２５０の長さは、ＲＦ又はマイクロ波の出力源周波数（例えば２．４５ＧＨｚ）に対応して多くの波長（例えば、ｎλ／２、ｎは整数）に設定され得るものであり、結合ポート又はスロット２５４を１／２波長の箇所に配置している。従って、導波管２５０は、そこで定常波が発生される共振構造体を構成することができ、この構造体で、Ｅ電界が最小でＨ電界が最大に（例えば、『Ｈ』結合）なるようにポート又はスロット２５４を配置する。導波管２５０におけるポート又はスロット２５４の長さは、（例えば、スロット２５４が導波管２５０の幅に横方向でほぼ同じ長さになるように）最大化することができ、また幅は、公称インピーダンスの整合のために最適化され得よう。例えば、例示的な導波管２５０では、角度のスロット間隔（従って、磁石２２０の間隔）は約５．３２６度であり、内部半径Ｒ１は約３７０ｍｍであり、外部半径Ｒ２は約４３０ｍｍである。この例におけるポート又はスロット２５４の長さは、約５０ｍｍであり、幅は約７ｍｍである。
【００５２】
ビームガイド２００において変化のない電界パターンを得るためには、単一の有力な伝播モードを励振するのが望ましい。例えば、矩形横断面の導波管用のＴＥ１０伝播モードは、広い壁の中心に（１）ピークを有したガイドの広い壁に直交する電界を与える。電界の大きさは、狭い壁に平行な方向に沿って一定（例えば、『０』ピーク）となっている。このＴＥ１０は、最低のカット・オフ周波数を有している。ＴＥｘ０モードのカット・オフ周波数は、広い壁の寸法にのみ依存している。オーダモードＴＥｎ０が高くなればなる程徐々により高いカット・オフ周波数を有する。本発明の一実施形態によれば、ＴＥ２０モード用のカット・オフ周波数は動作周波数（例えば、２．４５ＧＨｚ）よりも若干より大きくなるように広い壁の寸法を選択することで、単一のＴＥ１０モードのみを伝播する最も広い可能な導波管２５０が選択される。一度、導波管の寸法がそのように選択されると、伝播波長が決められる。
【００５３】
電界は、ビームガイド通路２０２の内部において導波管２５０の外部でポート又はスロット２５４を横切って展開し、ビームガイド通路は、イオンビーム伝播方向（例えば、経路２０８）に沿って向けられている。電界に直交した磁界（例えば、マルチ−カスプド磁界）が、通路２０２の領域２３４においてＥＣＲの共振状態をつくり出す固有な大きさで発生する。例えば、１．１９ｋｅＶのエネルギーのＢＦ２＋イオンビームは、ＥＣＲ状態をつくり出すために、公称上４００ｍｍの湾曲半径の質量分析器において固有の軌道を追従するために８７３ガウスの磁界強さを必要としている。ＥＣＲ領域２３４は、高い電界強度から利益を受けるために導波管２５０において有利なようにスロット２５４に十分に接近して配置することができ、更に、プラズマ損失を最小にするためにいずれかの面（例えば、磁石２２０や導波管２５０等）からも十分に隔設することができる。例えば、図９と図１０のＥＣＲ領域２３４は、磁石２２０から離れた距離２３６に配置することができ、この距離は、約４〜６ｍｍの範囲にあって、約５ｍｍの公称距離で正常な動作を行う。
【００５４】
さて図１７を参照すると、低エネルギーのイオン注入装置においてイオンビームの封じ込めを行う方法３００が示されている。本方法は、ステップ３０２において始まり、イオン源を使用してイオンビームが長手方向の経路に沿って発生する。ステップ３０４では、内部通路、高周波パワー源、内部通路に取付けられた質量分析磁石、及び内部通路に取付けられた磁気装置を有している質量分析器を用意する。ステップ３０６では、イオン源から質量分析器内にイオンビームが受け入れられる。また、ステップ２０８では、質量分析器からウエハへ、又は他のターゲットに向う経路に沿って、適切な電荷対質量比のイオンが導かれる。ステップ３１０では、高周波数のパワー源を使用して電界を通路に発生させる。ステップ３１２では、通路に取付けられた磁気装置を使用してマルチ−カスプド磁界を発生させ、有利なことには、そこでＥＣＲ状態をつくり出すことになろう。
【００５５】
本発明を或る用途及び実施に対して図示して説明してきたが、この明細書と添付された図面とを読んで理解すると他の同業者にも同等の変更や改造が行われるものと認識される。特に上述の構成要素（アセンブリ、装置、回路、システム等）によって実行される種々の機能に関して、そのような構成要素を説明するのに使用される用語（「手段」に対する参照を含めて）は、他に表示されていなければ、たとえ開示された構成に構造的に同等でなくても本発明のここで図示された例示的実施においてその機能を果たせば、説明された構成要素の特定された機能を実行する（即ち、機能的に同等である）いずれかの構成要素に相当するものと意図されている。
【００５６】
更に、本発明の特定の特徴が幾つかの実施の内のただ一つに対して開示され得てきたようであるが、そのような特徴は、いずれかの或る又は特定の用途にとって望ましくかつ有利な他の実施形態における一つ以上の特徴と組み合わされ得るものである。更に、「含む」、「含んでいる」、「有する」、「有している」及びそれらの変形が詳細な説明か特許請求の範囲のいずれかで使用されている限り、これらの用語は、用語の『構成されている』と同様に内包的であると理解すべきである。
【００５７】
（産業上の適用性）
本発明のシステム及び方法は、イオンビームガイドにおいてプラズマのマイクロ波励振を行うために、イオン注入等の半導体処理の分野で使用され得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明のビーム封込め装置と方法論とが採用される質量分析器を有した一般的な低エネルギーのイオン注入装置を図解した概略ブロック線図である。
【図２】図２は、本発明に係るビーム封込め装置を含んだ加工品のイオンビーム処理を行うイオン注入機の概略図である。
【図３】本発明の或る形態に係る例示的な質量分析器のビームガイドの頂部平面図である。
【図４】図４は、本発明のもう一つ別の形態に係るマルチ−カスプド磁界を発生するために複数の磁石を有した図２の例示的な質量分析器の端部立面図である。
【図５】図５は、図４の３Ｂ−３Ｂ線に沿って採取された例示的な質量分析器の断面平面図である。
【図６】図３の４−４線に沿って採取された例示的な質量分析器の断面立面図である。
【図７】図３の５−５線に沿って採取された例示的な質量分析器の断面側部立面図である。
【図８】図７の例示的な質量分析器における例示的なマルチ−カスプド磁界を図示した側部立面図である。
【図９】図９は、本発明のもう一つ別の形態に係る導波管を有したもう一つ別の例示的な質量分析器を図示した断面における側部立面図である。
【図１０】図１０は、例示的な質量分析器と図９における導波管のもう一つ別の側部立面図である。
【図１１】図１１は、本発明のもう一つ別の形態に係るマルチ−カスプド磁界を発生する質量分析器における例示的な導波管と磁石との一部分を図示した断面における側部立面図である。
【図１２】図１２は、図１１の例示的な導波管と磁石とを図示した一部分の断面頂部平面図である。
【図１３】図１３は、図１１，図１２の例示的な導波管の一部分を図示した図１２の8C−8C線に沿って採取された断面におけるもう一つ別の正面立面図である。
【図１４】図１４は、図１１から図１３の例示的な導波管の一部分を図示した図１２の8D−8D線に沿って採取された断面におけるもう一つ別の正面立面図である。
【図１５】本発明のもう一つ別の形態に係るマルチ−カスプド磁界を発生するために磁石を有した例示的な質量分析器を図示した断面頂部平面図である。
【図１６】本発明のもう一つ別の形態に係る例示的な導波管を図示した断面頂部平面図である。
【図１７】本発明のもう一つ別の形態に係るイオン注入装置においてイオンビーム封じ込めを行う方法を示した概略フロー線図である。
【符号の説明】
１００ イオン注入機
１１２ イオン源
１１４ 質量分析磁石
１１５ ビームラインアセンブリ
１２０ プラズマ室
１２７ 電極
１２８ イオンビーム
１２９ 経路
１３０ ビームガイド
１３９ 通路
１７０ 磁気装置
１７４ パワー源
２００ ビームガイド
２０２ 通路
２０８ アーチ状経路
２１０ 入口端
２１２ 出口端
２１６ パワー源
２２０ 磁石
２３０ 磁力線
２５０ 導波管
２５４ スロット

Claims (17)

1. イオン注入装置における径路に沿うイオンビームを調整するための質量分析装置であって、
   前記経路（129）に沿う通路（139）に沿って取り付けた質量分析磁石（114）と、前記通路（139）に電界を供給するためのパワー源（174）と、前記通路（139）にマルチ−カスプド磁界を与えるための磁気装置（170）とを含み、前記パワー源（174）と前記磁気装置（170）は、協働して前記通路（139）の少なくとも一部分にイオンビーム（128）を封じ込めるようにし、
   前記パワー源（174）と前記磁気装置（170）を用いて、前記電界と前記マルチ−カスプド磁界が協働して、前記通路（139）の少なくとも一部分（234）に沿って電子サイクロトロンの共振状態をつくり出すことを特徴とする質量分析装置。
2. 前記磁気装置（170）は、前記通路（139）の少なくとも一部分に沿って取り付けられた複数の磁石（220）を含むことを特徴とする請求項１記載の質量分析装置。
3. さらに、頂部（222）、底部（224）、及び横方向に対向する第１、第２の側部（204,206）を含んでいる前記通路（139,202）を形成し、前記頂部（222）、前記底部（224）、及び横方向に対向する前記第１、第２の側部（204,206）は、入口端（210）と出口端（212）の間で前記経路（129）に沿って長手方向に伸びており、また、前記磁気装置（170）は、横方向に伸長しかつ長手方向に隔設した複数の磁石（220）を含み、これらの磁石は、前記入口端（210）と前記出口端（212）の間で前記頂部（222）と前記底部（224）の一方側の前記通路（139）に配置されていることを特徴とする請求項１記載の質量分析装置。
4. 少なくとも２つの磁石（220A,220B)は、長手方向に反対の磁性を有する対向磁極からなり、互いに隣接しかつ互いに同一磁性が対面するように配置されており、これにより、前記マルチ−カスプド磁界が前記通路（139）に沿って発生することを特徴とする請求項３記載の質量分析装置。
5. 前記磁気装置（170）は、横方向に伸長し長手方向に隔設された複数の磁石（220）を含み、前記磁石は、前記入口端（210）と前記出口端（212）の間で前記頂部（222）と前記底部（224）の両側の前記通路（139）に配置されており、前記少なくとも一部分（234）は、少なくとも２つの隣接する磁石（220A,220B)を有する長手方向に対面する少なくとも２つの磁極の近くにあり、かつ前記少なくとも２つの隣接する磁石の一方から、４ｍｍ〜６ｍｍの距離だけ離れていることを特徴とする請求項１記載の質量分析装置。
6. 前記通路（139）は、長手方向にアーチ状の側面形状を有することを特徴とする請求項５記載の質量分析装置。
7. 前記パワー源（174）は、2.45ＧＨｚの固定周波数で前記通路（139）内に電界エネルギーを供給し、前記通路内の少なくとも一部分（234）における磁界の強さは、８７３ガウスであり、イオンビームは、1.19ＫｅＶのエネルギーを有することを特徴とする請求項５記載の質量分析装置。
8. 前記入口端（210）と前記出口端（212）の間で前記経路（129）に沿って長手方向に伸びる導波管（250）をさらに含み、該導波管は、前記頂部（222）と前記底部（224）の一方に長手方向に間隔を置いて配置された複数の磁石と、隣接する前記磁石（220）の間に配置された横方向に伸びた複数のスロット（254）を有し、さらに、前記導波管（250）は、前記パワー源（174）から前記通路（139,202）の内部に電界の形でエネルギーを与え、前記電界と前記マルチ−カスプド磁界が協働して前記通路（139、202）の少なくとも一部分（234）に沿って電子サイクロトロンの共振状態をつくり出すように相互作用することを特徴とする請求項３または請求項５に記載の質量分析装置。
9. 経路（129）に沿うイオンビーム（128）を発生するためのイオン源（112）と、内部通路（139）、パワー源（174）、前記通路（139）に取り付けられた質量分析磁石（114）、及び前記通路（139）に取り付けられた磁気装置（170）を含む質量分析器とを含み、
   前記質量分析器は、前記イオン源（112）からイオンビーム（128）を受け入れ、ウエハに向けて前記経路（129）に沿って適切な電荷質量比のイオンを指向させ、前記パワー源（174）は、前記通路（139）内に電界を与え、前記磁気装置（170）は、前記通路（139）内にマルチ−カスプド磁界を与えており、さらに、前記電界と前記マルチ−カスプド磁界が、協働して前記通路（139）内の少なくとも一部分にイオンビームを封じ込めるようにし、
   前記パワー源（174）は、前記通路（139）内に電界を与え、この電界は前記マルチ−カスプド磁界と協働して、前記通路（139）の少なくとも一部分に沿って電子サイクロトロンの共振状態を与えるように相互作用することを特徴とするイオン注入装置。
10. 前記磁気装置（170）は、前記通路（139）の少なくとも一部分に沿って取り付けられた複数の磁石（220）を含むことを特徴とする請求項９記載のイオン注入装置。
11. 前記質量分析器は、頂部（222）、底部（224）、及び横方向に対向する第１、第２の側部（204,206）をさらに含んで前記通路（139）を形成し、前記頂部（222）、前記底部（224）、及び前記第１、第２の側部（204,206）は、入口端（210）と出口端（212）の間で前記経路（129）に沿って長手方向に伸びており、さらに、前記磁気装置（170）は、横方向に伸長しかつ長手方向に隔設した複数の磁石（220）を含み、これらの磁石は、前記入口端（210）と前記出口端（212）の間で前記頂部（222）と前記底部（224）の一方側の前記通路（139）に配置されていることを特徴とする請求項９記載のイオン注入装置。
12. 少なくとも２つの磁石（220A,220B)は、長手方向に反対の磁性を有する対向磁極からなり、互いに隣接しかつ互いに同一磁性が対面するように配置されており、これにより、前記マルチ−カスプド磁界が前記通路（139）に沿って発生することを特徴とする請求項１１記載のイオン注入装置。
13. 前記磁気装置（170）は、横方向に伸長しかつ長手方向に隔設された複数の磁石（220）を含み、前記磁石は、前記入口端（210）と前記出口端（212）の間で前記頂部（222）と前記底部（224）の両側の前記通路（139）に配置されており、前記電界と前記マルチ−カスプド磁界が協働して前記通路（139）の少なくとも一部分（234）に沿って電子サイクロトロンの共振状態をつくり出し、前記少なくとも一部分（234）は、少なくとも２つの隣接する磁石（220A,220B)を有する長手方向に対面する少なくとも２つの磁極の近くにあり、かつ前記頂部（222）と前記底部（224）の一方側から４ｍｍ〜６ｍｍの距離だけ離れていることを特徴とする請求項１２記載のイオン注入装置。
14. 前記入口端（210）と前記出口端（212）の間で前記経路（129）に沿って長手方向に伸びる導波管（250）をさらに含み、該導波管は、長手方向に間隔を置いて配置された複数の磁石と、隣接する前記磁石（220）の間に配置された横方向に伸びた複数のスロット（254）を有し、さらに、前記導波管（250）は、高い周波数のパワー源（174）から前記通路（139,202）の内部に電界の形でエネルギーを与え、前記電界と前記マルチ−カスプド磁界が協働して前記通路（139、202）の少なくとも一部分（234）に沿って電子サイクロトロンの共振状態をつくり出すように相互作用することを特徴とする請求項１３記載のイオン注入装置。
15. 前記パワー源（174）は、2.45ＧＨｚの固定周波数で前記通路（139、202）内に電界エネルギーを供給し、前記通路内の少なくとも一部分（234）における磁界の強さは、８７３ガウスであり、イオンビームは、1.19ＫｅＶのエネルギーを有することを特徴とする請求項１４記載のイオン注入装置。
16. イオン注入装置において、イオンビームの封じ込めを与える方法であって、
    イオン源を用いる長手方向経路に沿ってイオンビームを発生し（302）、
    内部通路と、この通路内に取り付けられた質量分析磁石とを有する質量分析器を用意し（304）、
    前記イオン源から前記質量分析器内に前記イオンビームを受け入れ（306）、
    ウエハに向う経路に沿って前記質量分析器から適切な電荷質量比のイオンを指向させ（308）、
    前記通路に取り付けた高周波のパワー源を用いて、前記通路内に電界を発生し（310）、前記通路に取り付けた磁気装置を用いて前記通路の少なくとも一部分（234）にマルチ−カスプド磁界を発生させ（312）、前記電界と前記マルチ−カスプド磁界が協働して、前記通路（139）の少なくとも一部分（234）に電子サイクロトロンの共振状態をつくり出す（310,312）、各ステップを含み、
    前記電子サイクロトロンの共振状態により、前記通路の一部分にイオンビームを封じ込めることを特徴とする方法。
17. 前記磁気装置（170）は、横方向に伸長しかつ長手方向に隔設された複数の磁石（220）を含み、前記磁石は、前記入口端（210）と前記出口端（212）の間で前記頂部（222）と前記底部（224）の両側の前記通路（139）内に配置されており、さらに、前記少なくとも一部分（234）は、少なくとも２つの隣接する磁石（220A,220B)を有する長手方向に対面する少なくとも２つの磁極の近くにあり、かつ前記頂部（222）と前記底部（224）の一方側から４ｍｍ〜６ｍｍの距離だけ離れていることを特徴とする請求項１６記載の方法。

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