JPH0568058B2 - - Google Patents
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- JPH0568058B2 JPH0568058B2 JP62505290A JP50529087A JPH0568058B2 JP H0568058 B2 JPH0568058 B2 JP H0568058B2 JP 62505290 A JP62505290 A JP 62505290A JP 50529087 A JP50529087 A JP 50529087A JP H0568058 B2 JPH0568058 B2 JP H0568058B2
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- JP
- Japan
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- ion beam
- magnetic field
- magnetic
- parallel
- axis
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- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 abstract description 27
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 16
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
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
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
- H01J37/147—Arrangements for directing or deflecting the discharge along a desired path
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
Description
請求の範囲
１ 平行走査イオンビームをもたらすイオンビー
ム高速平行走査装置であつて、 Ａ イオンビーム源と、 Ｂ 前記イオンビームを偏向して偏向イオンビー
ムをもたらす、偏向手段と、 Ｃ 前記偏向イオンビームを偏向するための非一
様磁場を設定するためのダイポール磁気レンズ
手段であり、該レンズから出現した後の走査イ
オンビームの軌跡が第１の軸線に沿つて平行な
連続配列となり、該レンズが一対の磁気ボール
から成り、該磁気ポールの各々が前記走査イオ
ンビームを含むビーム平面に平行な平面内で長
方形断面であり前記ビーム平面に垂直な平面内
で間〓が変化するような、ダイポール磁気レン
ズ手段と、 から成るイオンビーム高速平行走査装置。
ム高速平行走査装置であつて、 Ａ イオンビーム源と、 Ｂ 前記イオンビームを偏向して偏向イオンビー
ムをもたらす、偏向手段と、 Ｃ 前記偏向イオンビームを偏向するための非一
様磁場を設定するためのダイポール磁気レンズ
手段であり、該レンズから出現した後の走査イ
オンビームの軌跡が第１の軸線に沿つて平行な
連続配列となり、該レンズが一対の磁気ボール
から成り、該磁気ポールの各々が前記走査イオ
ンビームを含むビーム平面に平行な平面内で長
方形断面であり前記ビーム平面に垂直な平面内
で間〓が変化するような、ダイポール磁気レン
ズ手段と、 から成るイオンビーム高速平行走査装置。
２ 前記偏向手段が、前記イオンビームを発散す
るイオン軌跡を有する走査ビームへと偏向するた
めの手段を含み、 前記ダイポール磁気レンズ手段が、前記走査発
散イオン軌跡を、前記第１の軸線とそれに交差す
る第２の軸線とによつて決定される平面内で第１
の軸線に沿つて延びる実質的に平行なイオン軌跡
を有する走査ビームへと、偏向し、 前記ダイポール磁気レンズ手段が一対の磁気ポ
ールピースを含み、該ポールピースの対向する表
面がそれらの間に発散イオン軌跡を通過させるた
めの間〓を画成し、 前記磁気ポールピースが画成する間〓が、前記
第１の軸線に沿つて実質的に一様な長さの寸法を
有し、前記ポールピース間の幅の寸法が該間〓幅
に交差する前記第２の軸線に沿つた位置に従つて
変化し、 以て、前記磁気ポールピースがその間〓内に、
第１の軸線に沿つて実質的に一様であり前記第２
の軸線に沿つて選択的に変化する磁場を確立す
る、 ことを特徴とする請求項１記載のイオンビーム高
速平行走査装置。
るイオン軌跡を有する走査ビームへと偏向するた
めの手段を含み、 前記ダイポール磁気レンズ手段が、前記走査発
散イオン軌跡を、前記第１の軸線とそれに交差す
る第２の軸線とによつて決定される平面内で第１
の軸線に沿つて延びる実質的に平行なイオン軌跡
を有する走査ビームへと、偏向し、 前記ダイポール磁気レンズ手段が一対の磁気ポ
ールピースを含み、該ポールピースの対向する表
面がそれらの間に発散イオン軌跡を通過させるた
めの間〓を画成し、 前記磁気ポールピースが画成する間〓が、前記
第１の軸線に沿つて実質的に一様な長さの寸法を
有し、前記ポールピース間の幅の寸法が該間〓幅
に交差する前記第２の軸線に沿つた位置に従つて
変化し、 以て、前記磁気ポールピースがその間〓内に、
第１の軸線に沿つて実質的に一様であり前記第２
の軸線に沿つて選択的に変化する磁場を確立す
る、 ことを特徴とする請求項１記載のイオンビーム高
速平行走査装置。
３ 前記各ポールピースの前記長方形断面の一方
側が前記第１の軸線に平行であり、他方側が前記
第１の軸線に交差する第２の軸線に平行に延び
る、ことを特徴とする請求項１記載のイオンビー
ム高速平行走査装置。
側が前記第１の軸線に平行であり、他方側が前記
第１の軸線に交差する第２の軸線に平行に延び
る、ことを特徴とする請求項１記載のイオンビー
ム高速平行走査装置。
４ 前記磁気ポールピースが画成する前記間〓
が、前記第１の軸線に沿つたどの点においても一
様な間〓幅を有する、ことを特徴とする請求項１
記載のイオンビーム高速平行走査装置。
が、前記第１の軸線に沿つたどの点においても一
様な間〓幅を有する、ことを特徴とする請求項１
記載のイオンビーム高速平行走査装置。
５ さらに、前記一対のポールピース間の磁場を
実質的に前記間〓内に閉じ込めるための手段を含
む請求項１記載のイオンビーム高速平行走査装
置。
実質的に前記間〓内に閉じ込めるための手段を含
む請求項１記載のイオンビーム高速平行走査装
置。
６ さらに、前記一対のポールピースの間の磁場
の実効磁場境界を実質的に所定の固定位置に維持
するための磁場クランプ手段を含む請求項１記載
のイオンビーム高速平行走査装置。
の実効磁場境界を実質的に所定の固定位置に維持
するための磁場クランプ手段を含む請求項１記載
のイオンビーム高速平行走査装置。
７ 第１の軸線に沿つて実質的に平行なイオン軌
跡を有する走査イオンビームをもたらすイオンビ
ーム高速平行走査方法であつて、 発散イオン軌跡を有する走査イオンビームを、
前記第１の軸線に沿つた方向に実質的に一様な行
程長を有する偏向磁場であつて前記走査イオンビ
ームを含むビーム平面に平行で前記第１の軸線に
交差する第２に軸線に沿つた位置に従つて変化す
る値を有する偏向磁場に晒す段階から成り、 前記偏向磁場が、 対向する面の間に発散イオン軌跡を有する走査
イオンビームを通過させる間〓を画成する一対の
磁気ポールをもたらす段階、および 前記磁気ポールが前記第１の軸線および前記第
２の軸線に垂直な方向に間〓を有し、該間〓が前
記第１の軸線に沿つて実質的に一様であり前記第
２の軸線に沿つて徐々に変化するように、前記磁
気ポールを配置する段階により形成される、 ところのイオンビーム高速平行走査方法。
跡を有する走査イオンビームをもたらすイオンビ
ーム高速平行走査方法であつて、 発散イオン軌跡を有する走査イオンビームを、
前記第１の軸線に沿つた方向に実質的に一様な行
程長を有する偏向磁場であつて前記走査イオンビ
ームを含むビーム平面に平行で前記第１の軸線に
交差する第２に軸線に沿つた位置に従つて変化す
る値を有する偏向磁場に晒す段階から成り、 前記偏向磁場が、 対向する面の間に発散イオン軌跡を有する走査
イオンビームを通過させる間〓を画成する一対の
磁気ポールをもたらす段階、および 前記磁気ポールが前記第１の軸線および前記第
２の軸線に垂直な方向に間〓を有し、該間〓が前
記第１の軸線に沿つて実質的に一様であり前記第
２の軸線に沿つて徐々に変化するように、前記磁
気ポールを配置する段階により形成される、 ところのイオンビーム高速平行走査方法。
明細書
本発明は、Berrian等の米国特許出願第849786
号（出願日1986年４月９日、発明の名称『イオン
ビーム高速平行走査』）に開示されている”楔型
の一定一様磁場”の変形として利用可能な磁気レ
ンズに関する。前記米国特許の明細書における楔
型磁石は、その磁場が磁極内部のどこでも同じで
あるようなタイプの磁石を意図している。磁極の
楔型外形の結果として、ある点から発したイオン
の軌跡が偏向され、それにより磁石から現れるす
べてのイオンが互いに平行になる。事実、磁石が
レンズとして機能し、磁石の異なる場所で入射し
たイオンは同一磁場内で異なる行程長を有し、従
つて異なる角度に偏向される。
号（出願日1986年４月９日、発明の名称『イオン
ビーム高速平行走査』）に開示されている”楔型
の一定一様磁場”の変形として利用可能な磁気レ
ンズに関する。前記米国特許の明細書における楔
型磁石は、その磁場が磁極内部のどこでも同じで
あるようなタイプの磁石を意図している。磁極の
楔型外形の結果として、ある点から発したイオン
の軌跡が偏向され、それにより磁石から現れるす
べてのイオンが互いに平行になる。事実、磁石が
レンズとして機能し、磁石の異なる場所で入射し
たイオンは同一磁場内で異なる行程長を有し、従
つて異なる角度に偏向される。
本明細書で開示するレンズとしての磁石の場合
には、イオンはその入射点によつて異なる角度に
反射されるが、磁場領域内で同一の行程長を有す
るという点において楔型磁石と異なる。この場合
における偏向角の変化は、磁石の異なる場所にお
いては磁場が異なるという事実に因るものであ
る。間〓の中央平面に垂直な方向から見た場合
に、磁気ポールは長方形である。しかし、間〓の
幅Ｄは磁石の位置ｘに沿つて変化する。この幅Ｄ
の変化によつて、間〓の磁場Ｂが、Ｂ(x)＝１／Ｄ
(x)に従つて変化する。第１図に長方形断面で間〓
が変化するポールの形状を示す。
には、イオンはその入射点によつて異なる角度に
反射されるが、磁場領域内で同一の行程長を有す
るという点において楔型磁石と異なる。この場合
における偏向角の変化は、磁石の異なる場所にお
いては磁場が異なるという事実に因るものであ
る。間〓の中央平面に垂直な方向から見た場合
に、磁気ポールは長方形である。しかし、間〓の
幅Ｄは磁石の位置ｘに沿つて変化する。この幅Ｄ
の変化によつて、間〓の磁場Ｂが、Ｂ(x)＝１／Ｄ
(x)に従つて変化する。第１図に長方形断面で間〓
が変化するポールの形状を示す。
ｘに関しての磁場の変動が以下の式で与えられ
ると仮定する。
ると仮定する。
Ｂ(x)＝B0（１＋ax＋bx2＋……）
ここにB0はｘ＝０における磁場であり、ａ，
ｂ，……は定数である。磁石の前方のある点から
発するイオンが互いに平行に磁石から現れるよう
なプログラムによつて、B0および定数の値を計
算することができる。プログラム”Raytrace”
が多数のイオン線（ray）の出射角度を計算し、
平行の条件が要求される精度に合致するまで定数
ａ，ｂ，……が調節される。このプログラムのリ
ストを資料Ａとして添付する。所望の磁場外形を
達成するために、間〓Ｄは以下の式で与えられる
べきである。
ｂ，……は定数である。磁石の前方のある点から
発するイオンが互いに平行に磁石から現れるよう
なプログラムによつて、B0および定数の値を計
算することができる。プログラム”Raytrace”
が多数のイオン線（ray）の出射角度を計算し、
平行の条件が要求される精度に合致するまで定数
ａ，ｂ，……が調節される。このプログラムのリ
ストを資料Ａとして添付する。所望の磁場外形を
達成するために、間〓Ｄは以下の式で与えられる
べきである。
Ｄ＝D0（１＋ax＋bx2＋……）-1
Ｄのこの変化は、第１図に示す各ポール上に適
切な外形を機械加工することによつて達成でき
る。
切な外形を機械加工することによつて達成でき
る。
第２図は、ある点から発して、長方形非一様磁
場磁石により偏向されたイオン軌跡を示してい
る。それにより、磁石から出現する総ての軌跡が
互いに平行になつている。
場磁石により偏向されたイオン軌跡を示してい
る。それにより、磁石から出現する総ての軌跡が
互いに平行になつている。
鋭い端部を有するポール間の磁場は実際のポー
ル端部を越えて存在するということは、良く知ら
れている（たとえば、H.A.Enge，のRev.Sci.
Instrum.351964278を参照されたい）。荷電粒子の
偏向を計算する目的のために、実効的磁場境界
（EFB）”を定義することができる。一般的に、
ポール端部からEFBまでの距離Δはポール間〓
Ｄに比例する。
ル端部を越えて存在するということは、良く知ら
れている（たとえば、H.A.Enge，のRev.Sci.
Instrum.351964278を参照されたい）。荷電粒子の
偏向を計算する目的のために、実効的磁場境界
（EFB）”を定義することができる。一般的に、
ポール端部からEFBまでの距離Δはポール間〓
Ｄに比例する。
上記文献に記述されているように、Δ≒0.07D
である。２つの異なるＤの値について、ポール端
部からの距離ｚに伴う磁場Ｂの変化、および
EFBの位置を第３ａ図に示す。第４ａ図は、第
１図の磁気ポールについての、ｘ−ｚ平面内の
EFBの軌跡を示す。EFBはポール間〓外形の曲
線に比例する曲線であり、ポール間〓が大きいと
ころで緑磁場の範囲も大きくなつている。故に、
縁磁場内のイオン線の行程長は、磁石の異なる場
所に対して異なる。このことは、ポール外形を決
定する定数ａ，ｂ，……の値を計算するときに考
慮する必要がある。計算の手順は、次のように行
う。まず、EFB曲線を無視して定数の初期値を
決定する。次に曲線を考慮して、満足な解が得ら
れるまで計算を繰り返す。
である。２つの異なるＤの値について、ポール端
部からの距離ｚに伴う磁場Ｂの変化、および
EFBの位置を第３ａ図に示す。第４ａ図は、第
１図の磁気ポールについての、ｘ−ｚ平面内の
EFBの軌跡を示す。EFBはポール間〓外形の曲
線に比例する曲線であり、ポール間〓が大きいと
ころで緑磁場の範囲も大きくなつている。故に、
縁磁場内のイオン線の行程長は、磁石の異なる場
所に対して異なる。このことは、ポール外形を決
定する定数ａ，ｂ，……の値を計算するときに考
慮する必要がある。計算の手順は、次のように行
う。まず、EFB曲線を無視して定数の初期値を
決定する。次に曲線を考慮して、満足な解が得ら
れるまで計算を繰り返す。
本発明の他の実施例を第４図に示す。ここで
は、縁磁場が磁場クランプ（field clamps）（鏡
プレートとしても知られている）の手段によつて
閉じ込められ、EFBは第４図の破線のようにな
る。磁場クランプの使用は、従来から記述されて
いる（上記文献を参照されたい）。このようなク
ランプの効果は、クランプの間〓内部の非常に小
さい値へと磁場を閉じ込めることである。それに
より、ポール間〓Ｄや磁場Ｂ（第３ｂ図参照）と
は独立に、EFBを定位置に維持できる。磁場ク
ランプの使用の結果として、磁石両側のEFBが
線形および平行であると仮定して、ポールの所望
形状を計算することができる。このことにより計
算が簡単になる。さらに、磁石を製造する際に、
磁場クランプの位置および形状を調節することに
よつてEFBの線形性および平行性が保証される。
は、縁磁場が磁場クランプ（field clamps）（鏡
プレートとしても知られている）の手段によつて
閉じ込められ、EFBは第４図の破線のようにな
る。磁場クランプの使用は、従来から記述されて
いる（上記文献を参照されたい）。このようなク
ランプの効果は、クランプの間〓内部の非常に小
さい値へと磁場を閉じ込めることである。それに
より、ポール間〓Ｄや磁場Ｂ（第３ｂ図参照）と
は独立に、EFBを定位置に維持できる。磁場ク
ランプの使用の結果として、磁石両側のEFBが
線形および平行であると仮定して、ポールの所望
形状を計算することができる。このことにより計
算が簡単になる。さらに、磁石を製造する際に、
磁場クランプの位置および形状を調節することに
よつてEFBの線形性および平行性が保証される。
第５図は、上述の長方形非一様磁場磁石と、
Berrian等の特許出願に記載した他の磁気的およ
び静電的成分とを使用したイオン光学系を示す。
Berrian等の特許出願に記載した他の磁気的およ
び静電的成分とを使用したイオン光学系を示す。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US899,966 | 1986-08-25 | ||
| US06/899,966 US4745281A (en) | 1986-08-25 | 1986-08-25 | Ion beam fast parallel scanning having dipole magnetic lens with nonuniform field |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01501187A JPH01501187A (ja) | 1989-04-20 |
| JPH0568058B2 true JPH0568058B2 (ja) | 1993-09-28 |
Family
ID=25411787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62505290A Granted JPH01501187A (ja) | 1986-08-25 | 1987-08-24 | イオンビーム高速平行走査装置および方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4745281A (ja) |
| EP (1) | EP0278969B1 (ja) |
| JP (1) | JPH01501187A (ja) |
| AT (1) | ATE81566T1 (ja) |
| DE (1) | DE3782240T2 (ja) |
| WO (1) | WO1988001731A1 (ja) |
Families Citing this family (19)
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| JP2648642B2 (ja) * | 1990-04-17 | 1997-09-03 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 巾広ビームでイオンインプランテーションを行なう方法及び装置 |
| US5311028A (en) * | 1990-08-29 | 1994-05-10 | Nissin Electric Co., Ltd. | System and method for producing oscillating magnetic fields in working gaps useful for irradiating a surface with atomic and molecular ions |
| US5132544A (en) * | 1990-08-29 | 1992-07-21 | Nissin Electric Company Ltd. | System for irradiating a surface with atomic and molecular ions using two dimensional magnetic scanning |
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| US5481116A (en) * | 1994-06-10 | 1996-01-02 | Ibis Technology Corporation | Magnetic system and method for uniformly scanning heavy ion beams |
| US5557178A (en) * | 1994-11-01 | 1996-09-17 | Cornell Research Foundation, Inc. | Circular particle accelerator with mobius twist |
| US5672879A (en) * | 1995-06-12 | 1997-09-30 | Glavish; Hilton F. | System and method for producing superimposed static and time-varying magnetic fields |
| US5834786A (en) * | 1996-07-15 | 1998-11-10 | Diamond Semiconductor Group, Inc. | High current ribbon beam ion implanter |
| AU1067799A (en) * | 1997-10-07 | 1999-04-27 | Sti Optronics Inc. | Magnetic separator for linear dispersion and method for producing the same |
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