JPH0340360B2 - - Google Patents

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JPH0340360B2
JPH0340360B2 JP55073801A JP7380180A JPH0340360B2 JP H0340360 B2 JPH0340360 B2 JP H0340360B2 JP 55073801 A JP55073801 A JP 55073801A JP 7380180 A JP7380180 A JP 7380180A JP H0340360 B2 JPH0340360 B2 JP H0340360B2
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scanning
charged particle
electromagnet
deflection
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    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21KTECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K1/00Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
    • G21K1/08Deviation, concentration or focusing of the beam by electric or magnetic means
    • G21K1/093Deviation, concentration or focusing of the beam by electric or magnetic means by magnetic means
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/04Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/147Arrangements for directing or deflecting the discharge along a desired path
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/30Electron or ion beam tubes for processing objects
    • H01J2237/317Processing objects on a microscale
    • H01J2237/31701Ion implantation

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  • Analytical Chemistry (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は荷電粒子の二重偏向走査のための装置
に関するもので、特に荷電粒子ビームの二重偏向
走査を成し遂げるための複数の間隙を有する単一
の電磁石に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an apparatus for double deflection scanning of charged particles, and more particularly to a single electromagnet with multiple gaps for achieving double deflection scanning of a charged particle beam. be.

荷電粒子ビーム装置は荷電粒子発生源、加速器
管、分離器又は運動量分解器ユニツト及びターゲ
ツトを典型的に組み込んでいる。ターゲツト全体
にわたつて荷電粒子ビームを均一に分布させるた
めに、又は加熱を弱めるために、ターゲツトは固
定されたビームに関して時々動かされる。このこ
とは、アーント・ジユニア等による米国特許第
3983402号(発明の名称“イオン注入装置”)又は
ジー・アイ・ロバートソンによる米国特許第
3778626号(発明の名称“イオン注入のための機
械的走査装置”)に記載されている。別に、その
ビームはターゲツトに関して電磁石を使つて走査
させてもよい。ビー・デイー・タウンゼツト等の
著書“イオン注入、スパツター及びそれらの応
用”(出版元アカデミープレス1976)の171ページ
を参照。後者の方法は本来的にターゲツトへのビ
ームの可変入射角をもたらすものである。ターゲ
ツトがイオン注入機の中にある加工された半導体
ウエーハであると、この可変入射角はチヤネリン
グの効果のために侵透の深さを変えることもあ
り、さらに不均一にすることもある。この結果は
半導体ウエーハの直径の増加で強められる。この
ような侵透の深さの変化は半導体装置において望
ましいことではない(参照、ジー・アール・ブリ
ユーアーによる米国特許第3569757号第1欄、20
〜59行目)。
Charged particle beam devices typically incorporate a charged particle source, an accelerator tube, a separator or momentum resolver unit, and a target. The target is sometimes moved relative to the fixed beam to uniformly distribute the charged particle beam across the target or to reduce heating. This is reflected in the U.S. patent by Arndt Giunia et al.
No. 3983402 (title of the invention “Ion Implanter”) or U.S. Patent No. 3983402 by G.I. Robertson.
No. 3778626 (title: "Mechanical scanning device for ion implantation"). Alternatively, the beam may be scanned about the target using electromagnets. See page 171 of "Ion Implantation, Sputtering and Their Applications" by B.D. Townsett et al. (Publisher: Academy Press, 1976). The latter method inherently provides a variable angle of incidence of the beam on the target. If the target is a processed semiconductor wafer inside the ion implanter, this variable incidence angle can change the depth of penetration due to channeling effects, and can even make it non-uniform. This result is enhanced with increasing semiconductor wafer diameter. Such variations in penetration depth are undesirable in semiconductor devices (see, G.R. Brewer, U.S. Pat. No. 3,569,757, col.
~line 59).

電磁石を使つて走査される荷電粒子の入射角度
の変化は、従来の技術においてビームの径路に対
して横方向にビームを偏向することで、そしてそ
の際ビームの速度の横成分を取り除くために反対
方向にビームを逆偏向することで実質的に取り除
くとができている。ビームの初速度成分(ターゲ
ツトへ向うビーム発生源での速度成分)が乱され
ず、荷電粒子は横向きに移動させられる。参照文
献は以下で示す。ジー・デイアネイレー等によ
る、“イオン注入”404〜406ページ(1973)、ジ
ー・アール・ブリユーアーによる米国特許第
3569757号(発明の名称“資料へイオンを注入す
るための加速装置”)、ジエイ・イー・ウルフエに
よる米国特許第4117339号(発明の名称“半導体
装置の製作において使われる二重偏向電子ビーム
発生器”、エム・トムソン著”二重偏光電子ビー
ム走査装置における収差と許容”、(雑誌名“ジヤ
ーナル・オブ・バキユームイエンス・アンド・テ
クノロジー”12巻、1156ページ(1975))。これら
二重偏向装置においては、一組の帯電したプレー
トが静電的偏向を達成するために使用されている
か又は電磁石が磁気的偏向を達成するために使用
されている。従つて、完全な二重偏向を達成する
ためには静電的偏向に対して二組のプレートが必
要となり、磁気的偏向に対して一組の電磁石が必
要となる。X方向とY方向の両方の偏向を達成す
るには、複数のプレート又は電磁石が2倍必要と
なる。これら二重偏向装置でもつて偏向を達成す
るために、そして更に再偏向を達成するために
別々の手段を使用するには、各偏向手段及び各偏
向手段と組合わせた電気回路の形状並びに配置を
注意深く整合させる必要がある。精密な整合がお
こなわれないと、速度の横方向成分が残るかもし
れないばかりか、付加的な不均一性が均等な入射
角を得るためのまさしくその試みによつて入つて
くるかもしれない。一般に、多数の要素を使うこ
とは初期段階で相当なコスト増になるばかりか動
作中のエネルギー消費が増すことにつながる。
The variation of the angle of incidence of charged particles scanned using an electromagnet is achieved in conventional techniques by deflecting the beam transversely to the beam path and then opposing it in order to remove the transverse component of the beam's velocity. This can be substantially eliminated by deflecting the beam in the opposite direction. The initial velocity component of the beam (the velocity component at the beam source towards the target) is not disturbed and the charged particles are forced to move laterally. References are shown below. “Ion Implantation” by G. Deianeire et al., pages 404-406 (1973), U.S. patent no. by G.R. Brewer.
No. 3,569,757 (title: “Accelerator for implanting ions into materials”), U.S. Pat. ”, by M. Thomson, “Aberrations and Tolerances in Dual Polarization Electron Beam Scanning Devices” (Journal of Science and Technology, Volume 12, Page 1156 (1975)). These double polarization In the device, a set of charged plates is used to achieve electrostatic deflection or an electromagnet is used to achieve magnetic deflection, thus achieving a perfect double deflection. This would require two sets of plates for electrostatic deflection and one set of electromagnets for magnetic deflection.To achieve deflection in both the X and Y directions, multiple Twice as many plates or electromagnets are required for each deflection means and for each deflection means to achieve deflection in these dual deflection devices, and to use separate means to further achieve re-deflection. The geometry and placement of the electrical circuitry in conjunction with the In general, the use of a large number of elements leads not only to a considerable initial cost increase but also to an increase in energy consumption during operation.

従つて、本発明の目的は単一な電磁気的手段に
より荷電粒子ビームの二重偏向走査を達成するこ
とである。
It is therefore an object of the invention to achieve dual deflection scanning of a charged particle beam by a single electromagnetic means.

更に、本発明の目的は収差及び誤差のない荷電
粒子ビームの二重偏向走査を達成することであ
る。
Furthermore, it is an object of the invention to achieve dual deflection scanning of a charged particle beam without aberrations and errors.

更に、本発明の目的は、二重偏向走査様式にお
いて、偏向と再偏向の両方を達成するための複数
の間隙を有する1つの電磁石を提供することであ
る。
Furthermore, it is an object of the present invention to provide one electromagnet with multiple gaps to accomplish both deflection and re-deflection in a dual deflection scanning mode.

2カ所に間隙を有する均一な電磁石が荷電粒子
ビーム二重偏向走査に対して提供される。これら
間隙はこれらの間隙を通る荷電粒子の連続した照
準通過路線を描かせるために磁石の中に設けられ
ている。ビームの直線的な走査をよくするために
間〓を画成する磁石の磁極の奥行き(第2B〜4
B図において、磁極のY方向の長さ)はその磁極
の横方向の長さに(第2B〜4B図において、磁
極のZ方向の長さ)比べて大きい。走査のモード
は軸掃引走査、非中心走査及び分割走査を含む。
これらモードは電磁石を付勢するために使われる
電気波形の形によつて決定される。
A uniform electromagnet with two gaps is provided for charged particle beam dual deflection scanning. These gaps are provided in the magnet to allow the charged particles to trace a continuous aiming path through these gaps. In order to improve the linear scanning of the beam, the depth of the magnetic poles of the magnets that define the space (2B to 4)
In Figure B, the length of the magnetic pole in the Y direction) is larger than the length of the magnetic pole in the lateral direction (the length of the magnetic pole in the Z direction in Figures 2B to 4B). Modes of scanning include axial sweep scanning, off-center scanning, and split scanning.
These modes are determined by the shape of the electrical waveform used to energize the electromagnet.

好適実施例 以上で述べたように均一に収束した荷電粒子を
ターゲツトへ伝達するには二つのアブローチがあ
る。イオン注入装置において、これらアプローチ
とはウエーハを固定イオンビーム径路と交差させ
るように機械的に走査させ、あるいはイオンビー
ムを固定した半導体の表面をなぞるように電磁的
に走査させてイオンの均等な分量を半導体ウエー
ハに加えようとする試みである。第1の例として
横方向に往復する走査を得るこことは異なる機械
的な問題が表われ、さらに各走査の端で必要とな
る加速や減速のために走査速度に限界が生じてく
る。ウエーハの領域全体にわたつて精密に電磁気
的手段により走査することは、静電的なプレート
の変位又は磁石の間隙の長さが走査をよくするた
めに大きくなる必要があるので困難である。この
ことは不所望の効果をかわるがわる起す高い電磁
場の強度、効果のないエネルギー及び周縁電磁場
に至ることになる。両方のアプローチの最もよい
特徴を組み込んだ混成の走査装置が個々のアプロ
ーチを採用する以上の利点を提供する。このよう
な装置がターゲツトに対して、たとえば半導体が
取りつけられている固定物に対して回転走査を組
込むと、高い走査速度は本質的に一つの直線方向
において回転ターゲツトの正確な運行によつて成
し遂げられ得るが、横走査の高さは大きくならな
いことになる。たとえば、米国特許第3778626号
のジー・アイ・ロバートソンのパターン図形の議
論を参照のこと。横走査はノコギリ波形あるいは
振動関数(これは次に議論する変調を受ける)で
あり、そして磁気的手段、特に二重偏向磁気走査
によつて最適に成し遂げられる。この走査は偏向
力が磁場B→の方向に垂直の方向で、そのうえ移動
しているイオンの速度の方向に垂直の方向にその
イオンに加わるので可能である。偏向(及び再偏
向)は二つの間隙を等分する平面内で起るので、
それ等間隙は比較的小さくてもかまわない。一
方、静電的偏向は偏向力が電場E→の方向に加わ
り、走査が間隙の長さに沿つて生ずるので使用す
るためにより大きな間隙を必要とする。磁気的走
査の組合わせにかわつて、第1の横走査が磁気的
手段によりおこなわれ、第2の縦走査が静電的手
段により得られる。いずれの組合せでもつても、
ターゲツトは衝突するイオンビームに垂直に精度
よく取りつけられるか又はビームの方向に対して
わずかな角度をもつて方向をつけられる。本発明
の二重偏向走査のための単一(一体的)な磁石は
従つてこれらの混成走査装置の一つへの組み込み
に対して容易に適応しうるものである。
Preferred Embodiment As described above, there are two approaches to transmit uniformly focused charged particles to a target. In ion implanters, these approaches include either mechanically scanning the wafer across a fixed ion beam path, or electromagnetically scanning the ion beam across the surface of a fixed semiconductor to generate an even portion of ions. This is an attempt to add this to semiconductor wafers. The first example presents a different mechanical problem in obtaining a lateral back-and-forth scan, and further limits the scan speed due to the required accelerations and decelerations at the ends of each scan. Precise electromagnetic scanning over the entire area of the wafer is difficult because the electrostatic plate displacement or magnet gap length needs to be large for good scanning. This leads to high electromagnetic field strengths, ineffective energy, and fringe electromagnetic fields that in turn cause undesirable effects. A hybrid scanning system that incorporates the best features of both approaches offers advantages over employing the individual approaches. When such a device incorporates rotational scanning of a target, for example a fixed object to which a semiconductor is mounted, high scanning speeds are essentially achieved by precise navigation of the rotating target in one linear direction. However, the horizontal scanning height will not increase. See, for example, G. I. Robertson's discussion of pattern figures in US Pat. No. 3,778,626. The transverse scanning is a sawtooth waveform or an oscillatory function (which is subject to the modulation discussed next) and is best accomplished by magnetic means, particularly dual deflection magnetic scanning. This scanning is possible because the deflection force is applied to the moving ion in a direction perpendicular to the direction of the magnetic field B→ and also perpendicular to the direction of the velocity of the moving ion. Since the deflection (and re-deflection) occurs in a plane that equally divides the two gaps,
The gap may be relatively small. On the other hand, electrostatic deflection requires a larger gap to be used since the deflection force is applied in the direction of the electric field E→ and scanning occurs along the length of the gap. Instead of a combination of magnetic scans, a first transverse scan is performed by magnetic means and a second longitudinal scan is obtained by electrostatic means. In any combination,
The target is either precisely mounted perpendicular to the impinging ion beam or oriented at a slight angle to the direction of the beam. The single (integral) magnet for dual deflection scanning of the present invention is therefore easily adaptable for integration into one of these hybrid scanning devices.

上述したように二重偏向走査は所望の精度をも
つビームの横変位をさせるための当然の手法であ
る。太いビームの高さは間隙の長さが大きくなり
非常に高い磁場の強度を必要とするので磁気的走
査に対して理想的には適していない。このような
二重偏向走査の場合、イオンの量の均等性が重要
ならば磁場による偏向及び再偏向の慎重な整合
が、得られなければならない。典型的にイオンの
量は誤差1%以内に維持されなければならないの
で、分離した磁石が使用されるなら、この整合が
必須となる。本発明の単一電磁石はイオンビーム
に対して二つの間隙を通る照準通過路の線を与え
るためめに位置付けられた二重の間隙を有してい
るため、イオンビームは間隙の長さを横切り、磁
場B→に完全に垂直平面内で各間隙を通過すること
になる。この条件を確立する形状は第1図で示さ
れている。電磁石は磁力線として閉曲線を描くの
で、同じ磁束が偏向及び再偏向をさせる力におい
て生じる。極の面同志及び間隙の長さが同じであ
るか、あるいはほぼ釣り合いのとれているかぎ
り、この整合は固有なものである電磁石を付勢す
るための波形は同じ磁束が磁石の各間隙を横切る
磁場B→を作るので、いかなる標準にも適合させる
必要はない。その波形は単にウエーハ上のイオン
ビームの位置を決定するが、入射角を決定しな
い。二重偏向に対するこの単一な磁石は別個の磁
石及び精密電気回路を必要とせず、さらに簡単に
且つ簡潔に構成することができる。
As mentioned above, dual deflection scanning is a natural technique for producing lateral displacements of the beam with the desired accuracy. Wide beam heights are not ideally suited for magnetic scanning because the gap lengths become large and require very high magnetic field strengths. For such dual deflection scans, careful alignment of the deflection and re-deflection by the magnetic field must be obtained if ion mass uniformity is important. This alignment is essential if separate magnets are used, since typically the ion mass must be maintained within 1% error. The single electromagnet of the present invention has double gaps positioned to provide the ion beam with a line of sighting path through the two gaps so that the ion beam traverses the length of the gap. , will pass through each gap in a plane completely perpendicular to the magnetic field B→. The geometry establishing this condition is shown in FIG. Since electromagnets draw closed curves as magnetic field lines, the same magnetic flux occurs in the deflecting and re-deflecting forces. This alignment is inherent as long as the pole faces and gap lengths are the same or approximately balanced. The waveform for energizing the electromagnet is such that the same flux traverses each gap in the magnet. Since it creates a magnetic field B→, it does not need to conform to any standards. The waveform simply determines the position of the ion beam on the wafer, but not the angle of incidence. This single magnet for dual deflection does not require separate magnets and precision electrical circuitry, and can be more easily and concisely constructed.

第1図を参照して、本発明の単一な磁石の構造
はわかるであろう。閉曲線電磁石10が二つのU
字形コア11,12で構成されている。コア1
1,12の大きさ及び形は、それらの両端に間隙
13,14を形成するように一致されている。好
適には、それらの間隙の長さ(極と極との距離)
は等しい。この場合、巻線15,16は対称的に
位置し同じ電流が流れる。間隙の長さは典型的に
4cmのオーダーである。極の面の奥行(図面の垂
直な方向の面)も極の面の幅(図面に向つた面)
も30cmのオーダーである。U字形コアの全幅、す
なわち二つの極の面の外側間の距離は100cmのオ
ーダーである。
With reference to FIG. 1, the structure of a single magnet of the present invention can be seen. Closed curve electromagnet 10 has two U
It is composed of glyph-shaped cores 11 and 12. core 1
The size and shape of 1, 12 are matched so as to form gaps 13, 14 at their ends. Preferably the length of their gap (distance from pole to pole)
are equal. In this case, the windings 15, 16 are symmetrically located and carry the same current. The length of the gap is typically on the order of 4 cm. The depth of the pole face (the face perpendicular to the drawing) is also the width of the pole face (the face facing the drawing)
It is also on the order of 30cm. The total width of the U-shaped core, ie the distance between the outer sides of the two pole faces, is of the order of 100 cm.

第1図から第4図にわたつて、磁場の方向及び
正電荷イオンに対して働く力が示されている。負
電荷イオンに働く力は逆向になる。第1図におい
て、間隙13での磁場B→の方向は下にある極から
上にある極に向つている。イオンビームは左から
右へ動くので、力場F→は図面か向つてくる方向で
ある(矢印の先端で示されている)。反対に、間
隙14での磁場B→は上にある極から下にある極に
向つて、その力場F→は図面に向う方向である(矢
印の矢羽で示されている)。比較のための磁気と
の力場の方向は第2図から第4図でも示され、任
意の時間t1においては、第2A、第3A及び第4
A図で明示されている。
1 to 4, the direction of the magnetic field and the forces acting on the positively charged ions are shown. The force acting on negatively charged ions is in the opposite direction. In FIG. 1, the direction of the magnetic field B→ in the gap 13 is from the bottom pole to the top pole. Since the ion beam moves from left to right, the force field F→ is the direction toward which the drawing is directed (indicated by the tip of the arrow). Conversely, the magnetic field B→ in the gap 14 is from the upper pole to the lower pole, and its force field F→ is in the direction of the drawing (indicated by the arrowheads). The directions of the magnetic and force fields for comparison are also shown in FIGS. 2 to 4, and at any time t 1 ,
This is clearly shown in Figure A.

第1図の側面図を参照すると本発明の単一磁石
の動作状況は理解できる。イオン発生源30(図
示してある点発生源又は平行発生源)が運動量分
解磁石34へ注がれる発散するイオンビーム33
を提供する。80kevのエネルギーをもつAs+のよ
うな適切な種類のイオンは電荷、エネルギー及び
質量に基づいて選択的に向きを変えられ、その結
果イオンは集束するビーム35として運動量分解
磁石34から出て行く。異なる質量、エネルギー
及び電荷をもつ種類だとこの集束するビームの中
へと向きを変えられることはない。単一磁石10
は集束するビーム35をその磁石の間隙の一つを
通つて入つてくるように位置付けられている。最
適に磁石間の相対的距離が選ばれるとそのビーム
は単一磁石10の中央で収束する。このことはビ
ームが偏向させられ又再偏向させられる平面(第
1図ではY−Z平面)で単一磁石のいかなる可能
な光学的効果も消す傾向がある。そのような点で
ある焦点(発生源のようになる単一磁石の中心)
は最も簡潔な磁石の使用を可能にする。平行に連
なる焦点はその焦点が単一磁石の中心にあるとい
う同じ結果を達成することになろう。ビームの最
初の高さ、すなわち偏向及び再偏向の面の上下の
ずれは入射ビームの光学的性質に非常に依存する
だろう。均一磁石10はビームに関し望ましく光
学的に無作用になる結果、その磁石がビームを偏
向しそして再偏向するX−Z平面内でその磁石は
力を加える。光学的性質は、たとえば半導体ウエ
ーハにチヤネリングを故意に生じさせたいならば
入つてくるかもしれない。このことは間隙の領域
を変化させることで、あるいは極の面の形作りで
おこなうことができる。第2図から第4図におい
て示されていることは無限大の焦点をもつ磁石で
のY方向走査である。特別なビーム高さが得られ
るならば単一磁石及び運動量分解器の相対的な位
置はビームの焦点を解くように、またその高さを
増すように変えられ得る。回転円盤が半導体ウエ
ーハを取りつけるために使われるならば回転円盤
32に取りつけられた半導体ウエーハの回転走査
及び横走査の相互作用はロバートソンによる米国
特許第3778626号で論じられたパターン図形と比
較できる。
The operation of the single magnet of the present invention can be understood with reference to the side view of FIG. A diverging ion beam 33 from an ion source 30 (point source or parallel source as shown) is focused onto a momentum resolving magnet 34
I will provide a. Ions of the appropriate type, such as As + with an energy of 80 kev, are selectively redirected based on charge, energy and mass so that the ions exit the momentum resolving magnet 34 as a focused beam 35. Species with different masses, energies, and charges cannot be redirected into this converging beam. single magnet 10
is positioned to direct a focusing beam 35 through one of its magnetic gaps. If the relative distance between the magnets is chosen optimally, the beam will converge at the center of a single magnet 10. This tends to eliminate any possible optical effects of the single magnet in the plane in which the beam is deflected and re-deflected (the Y-Z plane in FIG. 1). A focal point that is such a point (the center of a single magnet that becomes like a source)
allows the use of the most concise magnets. A parallel series of foci will achieve the same result with the foci being at the center of a single magnet. The initial height of the beam, ie the vertical deviation of the plane of deflection and re-deflection, will be highly dependent on the optical properties of the incident beam. The uniform magnet 10 is desirably optically inert with respect to the beam, so that the magnet exerts a force in the X-Z plane that deflects and re-deflects the beam. Optical properties may come into play, for example, if it is desired to intentionally cause channeling in a semiconductor wafer. This can be done by varying the area of the gap or by shaping the faces of the poles. What is shown in FIGS. 2-4 is Y-direction scanning with a magnet having an infinite focus. If a particular beam height is obtained, the relative positions of the single magnet and momentum resolver can be changed to defocus the beam and increase its height. If a rotating disk is used to attach a semiconductor wafer, the interaction of rotational scanning and transverse scanning of a semiconductor wafer mounted on rotating disk 32 can be compared to the pattern geometry discussed in Robertson, US Pat. No. 3,778,626.

本発明の単一磁石の一連の実施例は第2図から
第4図で説明されている。これらの図は第1図で
間隙に沿つて描かれている(2−4線)。図の違
いはイオンビームの入射点及び電磁石の巻線を付
勢するために使用する波形によるものである。こ
れらの図の違いを詳しく述べると、非常に異なつ
た有役な実施例が得られうる。
A series of single magnet embodiments of the invention are illustrated in FIGS. 2-4. These views are drawn along the gap in FIG. 1 (lines 2-4). The differences in the figures are due to the point of incidence of the ion beam and the waveform used to energize the electromagnet windings. Elaborating on the differences between these figures can result in very different and useful embodiments.

第2A図、第2B図で示した1番目の実施例に
おいて、イオンビームは間隙13を等分するX−
Z平面内の一つの線に沿つて導入される。三角波
形(第2A図で示してある)が電磁石を付勢する
ために使われる。三角波形の各半周期は第2極の
面の一方の側から他方の側へ走査をさせる。その
振幅はビームが第2極の面の一端から他端へ動く
ように指示を与えるほどのものである。走査の有
効な奥行は極の面の幾何学的奥行より小さくな
る。その奥行は典型的に幾何学的奥行の2/3のオ
ーダーである。磁場Bは第2の間隙で逆向きであ
り且つ同じ強度であるので第1極の磁場によつて
加えられたY−Z平面内の横方向の速度は第2極
の磁場によつて取り除かれるであろう。従つて、
走査幅Wが得られる。
In the first embodiment shown in FIGS. 2A and 2B, the ion beam is
It is introduced along a line in the Z plane. A triangular waveform (shown in Figure 2A) is used to energize the electromagnet. Each half period of the triangular waveform causes the second pole to scan from one side to the other side. Its amplitude is such that it directs the beam to move from one end of the second pole face to the other. The effective depth of the scan will be less than the geometric depth of the plane of the pole. Its depth is typically on the order of 2/3 of the geometric depth. Since the magnetic field B is opposite in direction and of the same strength in the second gap, the lateral velocity in the Y-Z plane applied by the first pole field is removed by the second pole field. Will. Therefore,
A scanning width W is obtained.

第3A図、第3B図で示した2番目の実施例に
おいて、イオンビームは第1の間隙の極の面の一
端に沿つてX−Z平面内に導入される。今度は三
角波形の一周期が第2の間隙での極の面の一端か
ら他端へそして元にもどるビーム走査を生じさせ
る。この方法の利点は最初のビーム軸に沿つて生
成された無電荷粒子は半導体ウエーハ領域と一致
しないように選ぶこともできる入射軸線に沿つて
ターゲツトの一点に衝突するだろうということで
ある。
In the second embodiment shown in FIGS. 3A and 3B, the ion beam is introduced into the X-Z plane along one end of the first gap pole face. One period of the triangular waveform now causes the beam to scan from one end of the pole face to the other and back in the second gap. The advantage of this method is that the uncharged particles generated along the initial beam axis will impinge on a single point on the target along the incident axis, which can also be chosen not to coincide with the semiconductor wafer area.

第4A図、第4B図で示した3番目の実施例に
おいて、波形は造付けバイアスを有するように選
ばれる。基本的に、ノコギリ波形関数は正のバイ
アス及び負のバイアスを交互に重ね合わさつてい
る。この波形は分離した領域の走査を可能にし、
すなわち分割走査をさせ、そのため分離した局部
を使えることになる。磁化スイツチは理想的に瞬
時的でありそして一方の局部から他方の局部へ偏
向を可能にすることができる。
In a third embodiment, shown in Figures 4A and 4B, the waveform is chosen to have a built-in bias. Basically, a sawtooth waveform function has alternating positive and negative biases superimposed. This waveform allows scanning of isolated areas,
In other words, it performs divided scanning, and therefore separate local areas can be used. The magnetization switch is ideally instantaneous and can allow deflection from one locality to another.

横走査を磁気的ににおこなうための上述すべて
の実施例とも走査速度は一定であると示され、そ
の結果波形は完全に直線的区分を有するノコギリ
関数である。横走査と垂直な方向への走査移行速
度が一定でないならば、たとえば回転横走査速度
がビーム衝撃点の半径と共に変化する回転ターゲ
ツトのような場合、その走査速度は変化を受ける
だろう。イオンの均一な分布を得るために、横走
査速度をこの半径に逆比例するように維持する。
これは、電磁石を付勢するために使われる基本ノ
コギリ波形を変調することにより達成される。プ
ログラム可能な読み出しだけの記憶のような記憶
手段かあるいは実時間フイードバツク手段を波形
発生手段により基本ノコギリ関数の適切な変調を
許すための任意の時間点でのビームの位置を決め
るのに使つてもよい。かわつて、ビーム強度を走
査速度の変化を補正するための記憶手段又はフイ
ードバツク手段からの入力に従つて荷電粒子の発
生源によつて変えてもよく、結果としてイオンの
均一な量が単位面積当りに加わることになる。ジ
ー・アイ・ロバートソンによる米国特許第
3778626号(発明の名称“イオン注入のための機
械的走査装置”)での議論を参照。
In all of the embodiments described above for performing transverse scanning magnetically, the scanning speed is shown to be constant, so that the waveform is a sawtooth function with perfectly linear sections. If the rate of scan transition in the direction perpendicular to the transverse scan is not constant, such as in the case of a rotating target where the rotational transverse scan rate varies with the radius of the beam impact point, the scan rate will undergo a change. The transverse scan velocity is kept inversely proportional to this radius to obtain a uniform distribution of ions.
This is accomplished by modulating the basic sawtooth waveform used to energize the electromagnet. Storage means, such as programmable read-only storage, or real-time feedback means may be used to determine the position of the beam at any point in time to permit appropriate modulation of the basic sawtooth function by the waveform generation means. good. Alternatively, the beam intensity may be varied by the source of the charged particles according to input from a storage means or feedback means to compensate for changes in scanning speed, so that a uniform quantity of ions is produced per unit area. will be joining. U.S. Patent No. by G.I. Robertson
See discussion in No. 3778626, entitled "Mechanical Scanning Apparatus for Ion Implantation."

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は運動量分解ユニツトからの荷電粒子の
受け取り、装置を通るビーム通過及びビームのタ
ーゲツトへの送出を説明している本発明の電磁気
装置の側面図、第2A図は本発明の一実施例に従
つて電磁石コイルを付勢するための電気波形図、
第2B図は第2A図の波形により成し遂げられる
走査を説明する第1図の電磁石の平面図、第3A
図は本発明の2番目の実施例に従つて電磁石を付
勢するための電気波形図、第3B図は第3A図の
波形を利用することで得られる走査を説明してい
る第1図の電磁石の平面図、第4A図は本発明の
3番目の実施例に従つて電磁石を付勢するための
他の電気波形図、第4B図は第4A図の波形を使
つて得られる走査を説明する第1図の実施例の平
面図である。 10……電磁石、11,12……コア、13,
14……間隙、15,16……巻線、30……発
生源、31……焦点化点、32……ターゲツト、
33……発散ビーム、34……運動量分解磁石、
35……集束ビーム、W……走査幅。
FIG. 1 is a side view of an electromagnetic device of the invention illustrating the reception of charged particles from a momentum resolving unit, the passage of the beam through the device, and the delivery of the beam to a target; FIG. 2A is an embodiment of the invention; an electrical waveform diagram for energizing the electromagnetic coil according to
2B is a plan view of the electromagnet of FIG. 1 illustrating the scanning accomplished by the waveform of FIG. 2A;
Figure 3B is a diagram of electrical waveforms for energizing an electromagnet according to a second embodiment of the invention; Figure 3B illustrates the scan obtained by utilizing the waveforms of Figure 3A; 4A is a top view of the electromagnet; FIG. 4A is another electrical waveform diagram for energizing the electromagnet according to a third embodiment of the invention; FIG. 4B illustrates the scan obtained using the waveforms of FIG. 4A; FIG. 2 is a plan view of the embodiment of FIG. 1; 10... Electromagnet, 11, 12... Core, 13,
14... Gap, 15, 16... Winding wire, 30... Source, 31... Focusing point, 32... Target,
33...Divergent beam, 34...Momentum resolving magnet,
35... Focused beam, W... Scanning width.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 荷電粒子ビームの二重偏向走査のための単一
装置であつて、 一組の略U字形のコアであつて、該コアの端部
が一組の間〓を画成するように対置され、該間〓
を前記荷電粒子が横切ることができるコア、及び
前記間〓の各々と連係した巻線とから成る電磁石
と、 前記ビームを走査するために前記巻線を付勢す
るための手段と、 から成り、 前記間〓の一つを横切る磁場の極性が他の前記
間〓を横切る磁場と反対の極性になる、ところの
単一装置。 2 前記各間〓の極と連係した巻線が、対称的に
配置され、等しい電流容量をもつところの特許請
求の範囲第1項記載の単一装置。 3 前記間〓の一方の中央に前記ビームを導入す
るため、前記一方の間〓に隣接して配置した荷電
粒子ビーム発生源を備えた特許請求の範囲第1項
記載の単一装置。 4 前記一方の間〓の縁に沿つて前記ビームを導
入するために、前記一方の間〓に隣接して配置し
た荷電粒子ビーム発生源を備えた特許請求の範囲
第1項記載の単一装置。 5 前記一方の間〓の中央平面内に前記ビームを
導入するため、前記一方の間〓に隣接して配置し
た荷電粒子ビーム発生源と、 前記他方の間〓の極の両面の中間で前記ビーム
の分割走査をする波形を生じさせることができる
前記電磁石の巻線を付勢するための前記手段と、 を備えた特許請求の範囲第1項記載の単一装置。 6 前記電磁石のみが前記走査ビームの平面内の
前記ビームに力を作用する、ところの特許請求の
範囲第1項記載の単一装置。 7 走査ビーム中の粒子が前記他の間〓に生ずる
平行な経路にそつて移動する、ところの特許請求
の範囲第1項記載の単一装置。
[Scope of Claims] 1. A single device for double deflection scanning of a charged particle beam, comprising a set of generally U-shaped cores, the ends of which define a set of They are placed opposite each other so that the
an electromagnet comprising a core through which said charged particles can traverse, and a winding associated with each of said gaps; and means for energizing said winding to scan said beam; A single device in which the polarity of the magnetic field across one of the gaps is of opposite polarity to the magnetic field across the other gap. 2. A unitary device as claimed in claim 1, wherein the windings associated with each of the poles are arranged symmetrically and have equal current carrying capacity. 3. A unitary device according to claim 1, further comprising a charged particle beam source located adjacent to said one gap for introducing said beam into the center of one of said gaps. 4. A unitary device according to claim 1, comprising a charged particle beam source arranged adjacent to said one gap for introducing said beam along an edge of said one gap. . 5. A charged particle beam source disposed adjacent to the one gap in order to introduce the beam into the central plane of the one gap, and a charged particle beam source placed adjacent to the one gap, and the beam in the middle of both poles of the other gap. 2. A unitary device as claimed in claim 1, comprising: means for energizing the windings of the electromagnet capable of producing a waveform having a sub-scan of . 6. A unitary device according to claim 1, wherein only the electromagnet exerts a force on the beam in the plane of the scanning beam. 7. A unitary device according to claim 1, wherein the particles in the scanning beam move along parallel paths occurring between said other beams.
JP7380180A 1979-06-04 1980-06-03 Mono electromagnet device for double deflection scanning of charged particle beam Granted JPS561399A (en)

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US4503579A 1979-06-04 1979-06-04

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JPS561399A JPS561399A (en) 1981-01-09
JPH0340360B2 true JPH0340360B2 (en) 1991-06-18

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ID=21935663

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DE (1) DE3020281C2 (en)
GB (1) GB2052146B (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4276477A (en) * 1979-09-17 1981-06-30 Varian Associates, Inc. Focusing apparatus for uniform application of charged particle beam
JPS57182864U (en) * 1981-05-18 1982-11-19
JPS58190000U (en) * 1982-06-14 1983-12-16 日新ハイボルテ−ジ株式会社 charged particle deflector
DE3513546A1 (en) * 1985-04-16 1986-10-16 Leybold-Heraeus GmbH, 5000 Köln Method and arrangement for deflecting an electron beam
US5461235A (en) * 1991-06-21 1995-10-24 Cottrell; John S. Mass spectrometry apparatus and method relating thereto
AU2002239682A1 (en) * 2000-12-28 2002-07-16 Proteros, Llc Ion beam collimating system
DE102011009488A1 (en) * 2011-01-26 2012-07-26 Global Beam Technologies Ag Electron-beam system for processing of component e.g. turbine blade, has beam director that directs deflected electron beam to construction material layer surface at preset incident angle

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52106267A (en) * 1976-03-03 1977-09-06 Hitachi Ltd Electronic line deflection unit

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB832500A (en) * 1955-12-12 1960-04-13 Ass Elect Ind Improvements relating to electron optical apparatus
US3569757A (en) * 1968-10-04 1971-03-09 Houghes Aircraft Co Acceleration system for implanting ions in specimen
US3778626A (en) * 1972-07-28 1973-12-11 Western Electric Co Mechanical scan system for ion implantation
US3983402A (en) * 1975-12-22 1976-09-28 International Business Machines Corporation Ion implantation apparatus
US4117339A (en) * 1977-07-01 1978-09-26 Burroughs Corporation Double deflection electron beam generator for employment in the fabrication of semiconductor and other devices

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52106267A (en) * 1976-03-03 1977-09-06 Hitachi Ltd Electronic line deflection unit

Also Published As

Publication number Publication date
DE3020281A1 (en) 1980-12-11
GB2052146B (en) 1983-06-22
GB2052146A (en) 1981-01-21
CH649652A5 (en) 1985-05-31
JPS561399A (en) 1981-01-09
DE3020281C2 (en) 1993-10-07

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