JPH0574596A - 高周波４重極型線形加速器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 筒状の真空容器１内には、ポスト６・７に支
持されて４本の電極２〜５がイオンの通過経路のまわり
に配置される。真空容器１は、イオン導入側端部とイオ
ン導出側端部とを結ぶ分割線１５・１５で二分割された
第１分割壁１ａと第２分割壁１ｂとからなり、これらを
接合することにより一つの容器形態を成す。ポスト６は
第１分割壁１ａと、ポスト７は第２分割壁１ｂと一体に
成形されている。 【効果】 構造の簡素化が図られ、組立て工程数が少な
くなるので、生産性の向上を実現できると共に、組立て
精度および再現性が向上し、優れた信頼性が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばイオン注入装置
等に用いられる高周波４重極（以下、ＲＦＱ：Radio Fr
equency Quadrupoleと称する) 型線形加速器に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】イオン注入装置は、拡散したい不純物を
イオン化し、この不純物イオンを磁界を用いた質量分析
法により選択的に取り出し、電界により加速してイオン
照射対象物に照射することで、イオン照射対象物内に不
純物を注入するものである。そして、このイオン注入装
置は、半導体プロセスにおいてデバイスの特性を決定す
る不純物を任意の量および深さに制御性良く注入できる
ことから、現在の集積回路の製造に重要な装置になって
いる。

【０００３】近年、半導体デバイスメーカでは、Ｃ−Ｍ
ＯＳデバイス製造プロセスにおけるレトログレイドウエ
ルの形成、ＲＯＭ後書込み等の利点を有する、ＭｅＶ級
の高エネルギーイオン注入装置の必要性が高まってい
る。

【０００４】上記高エネルギーイオン注入装置には、従
来より、イオン加速手段としてＲＦＱ型線形加速器が用
いられている。このＲＦＱ型線形加速器には、図６に示
すように、筒状の真空容器５１内に４本の棒（Rod ）状
の電極５２〜５５を互いに９０゜の間隔で水平軸まわり
に配置し、これらの電極を導電性のポスト５６・５７で
支持した構造の、いわゆる４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速
器がある。

【０００５】上記４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器は、図
示しない高周波電源から供給される高周波電力を受け
て、所定の高エネルギーまでイオンを加速する。

【０００６】上記ポスト５６は対角線上に相対向する一
対の電極５２・５３を支持し、また、ポスト５７は同じ
く対角線上に相対向する一対の電極５４・５５を支持し
ている。そして、上記電極５２〜５５を支持した複数の
ポスト５６・５７が導電性のベース５８に立設されて、
図７に示すように、４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器の１
ユニットとしての電極アセンブリ５９が構成されてい
る。

【０００７】上記従来の４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器
の製造工程においては、先ず、上記電極アセンブリ５９
が組立てられる。この場合、電極５２〜５５とポスト５
６・５７とがボルト等の締結手段によって接続され、さ
らに、ポスト５６・５７とベース５８とがボルト等の締
結手段によって接続される。このとき、ポスト５６・５
７とベース５８との面接部Ａには、例えば表面に銀メッ
キが施されたステンレス線を挟んで締めつけ、電気的コ
ンタクトをとる、いわゆる高周波シール（以下、ＲＦシ
ールと称する）が施される。この後、組立てられた電極
アセンブリ５９が真空容器５１内の所定位置に固着され
る。このとき、ベース５８と真空容器５１の内壁との面
接部Ｂにも、ＲＦシールが施される。

【０００８】尚、上記電極５２〜５５およびポスト５６
・５７には大きな高周波電流が流れるので、電極５２〜
５５、およびポスト５６・５７やベース５８といった支
持部材が昇温する。通常、上記各部材の昇温を防ぐた
め、上記各部材内部には、冷却液を流す冷却液路が形成
されている。そして、上記冷却液路と循環ポンプ（図示
せず）とを接続する目的で、上記ベース５８の端部から
は、冷却液を上記冷却液路へ導入・導出する冷却液導入
管６０および冷却液導出管６１が、真空容器５１を貫通
して容器外部の循環ポンプへと延びている。そして、上
記冷却液導入管６０および冷却液導出管６１と真空容器
５１との間には真空シールが施されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器では、部品点数が多
く、また、ＲＦシールや冷却系の真空シールが必要であ
るため、その組立て作業が複雑になる。このため、生産
性が悪く量産には適さないと共に、組立て精度および再
現性も低く加速器の信頼性の面でも問題がある。

【００１０】尚、進入イオンが電極５２〜５５に衝突す
るのは避けられず、電極５２〜５５が汚染される。さら
に、電極５２〜５５が経時的に撓むといったような原因
から、共振周波数に変動が生じたり、放電が起きた場
合、上記４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器を分解してメン
テナンスを行う必要が生じる。この場合、装置の分解お
よびメンテナンス後の組立てが面倒であると共に、組立
てられた加速器の再現性の面でも問題がある。

【００１１】本発明は、上記に鑑みなされたものであ
り、その目的は、生産性の向上が図れると共に、組立て
精度および再現性の向上を図ることができ、優れた信頼
性を有する４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器を提供するこ
とにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の高周波４重極型
線形加速器は、上記の課題を解決するために、筒状の真
空容器と、この真空容器内を通過する被加速粒子の通過
経路のまわりに配置された４本の電極を支持する支持部
材とを備えている高周波４重極型線形加速器において、
以下の手段を講じている。

【００１３】即ち、上記真空容器は、被加速粒子導入側
端部と被加速粒子導出側端部とを結ぶ分割線で分割され
た複数の分割壁から成り、上記支持部材は、分割壁の少
なくとも一つと一体に成形されている。

【００１４】

【作用】上記の構成によれば、筒状の真空容器内には、
支持部材に支持されて４本の電極が被加速粒子の通過経
路のまわりに配置される。

【００１５】ここで、上記真空容器は、被加速粒子導入
側端部と被加速粒子導出側端部とを結ぶ分割線で分割さ
れた複数の分割壁からなり、これら複数の分割壁を接合
することにより一つの容器形態を成す。また、支持部材
は、分割壁の少なくとも一つと一体に成形されており、
支持部材と分割壁との間のＲＦシールは必要ない。

【００１６】従って、分割壁と一体に成形された支持部
材に電極を接続し、この後、各分割壁を接合することに
より容易に組立てを行うことができ、生産性の向上が図
れる。また、上記のように、組立て工程数が少なく、構
造の簡素化が図られているので、組立て精度および再現
性が向上し、優れた信頼性が得られる。

【００１７】

【実施例】本発明の一実施例について図１ないし図４に
基づいて説明すれば、以下の通りである。

【００１８】本実施例に係る４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加
速器１０は、図４に示すように、高エネルギーイオン注
入装置に適用されるが、これに限定されるものではな
い。

【００１９】上記イオン注入装置において、引出し電源
２２によってイオン源２１から引出されたイオンは、質
量分析器２３によって質量分析され、所定質量のイオン
（被加速粒子）のみが選択的に導出されて静電加速管２
４に導入される。この静電加速管２４は、加速電源２５
によって４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器１０に適合する
エネルギーまでイオンを加速する。加速されたイオンは
Ｑレンズ等の集束系２６によって整形された後、４Ｒｏ
ｄ−ＲＦＱ型線形加速器１０に導入される。４Ｒｏｄ−
ＲＦＱ型線形加速器１０は、高周波電源２７からの高周
波電力を受けて所定の高エネルギーまで上記イオンを加
速する。この後、上記高エネルギーイオンは、図示しな
い注入室内のウエハ等のターゲット２８に照射される。

【００２０】上記４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器１０
は、図１および図２に示すように、縦断面正方形の筒状
の真空容器１と、被加速粒子としてのイオンの通過経路
のまわりに互いに９０゜の間隔で配置された４本の棒
（Rod ）状の電極２〜５と、対角線上に相対向する一対
の電極２・３を支持する支持部材としての導電性（例え
ば金属製）のポスト６・６と、対角線上に相対向する一
対の電極４・５を支持する支持部材としての導電性（例
えば金属製）のポスト７・７とを有している。

【００２１】本実施例の４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器
１０は、共振周波数の比較的高い（例えば、１００ＭＨ
ｚ以上）小型のものであり、真空容器１が縦断面正方形
（一辺の長さが２０ｃｍ以下）であっても強度にはなん
ら問題はない。

【００２２】上記真空容器１は、イオン導入側端部（被
加速粒子導入側端部）１１とイオン導出側端部（被加速
粒子導出側端部）１２とを結ぶ分割線１５・１５で二分
割された分割壁としての縦断面Ｌ字状の第１分割壁１ａ
および第２分割壁１ｂから成り、これら第１分割壁１ａ
と第２分割壁１ｂとを接合することにより１つの容器形
態を成す。上記第１分割壁１ａと第２分割壁１ｂとの接
合は、溶接によるか、または、一般的な真空シールによ
り行われる。

【００２３】上記第１分割壁１ａには、図２および図３
に示すように、間隔Ｃをおいて上記ポスト６・６が立設
されており、これら第１容器分割部１ａおよびポスト６
・６はＮＣ（Numerical Control ）加工により一体に成
形されている。即ち、第１分割壁１ａおよびポスト６・
６は一体構造体であり、後述する組立て工程においては
一つの部品として取り扱われる。

【００２４】また、上記第２分割壁１ｂには、図２に示
すように、上記ポスト６・６の間隔Ｃと同じ間隔をおい
て上記ポスト７・７が立設されており、これら第２容器
分割部１ｂおよびポスト７・７はＮＣ加工により一体に
成形されている。即ち、第２分割壁１ｂおよびポスト７
・７も一体構造体であり、組立て工程においては一つの
部品として取り扱われる。

【００２５】上記４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器１０
は、２対の電極（２・３および４・５）が電極間のキャ
パシタンスとポスト６・７のインダクタンスとで結合さ
れた共振器となり、その構造により共振周波数が決定さ
れる。そして、高周波電源２７から電極２〜５に所定周
波数の高周波電力を供給し、これらの中心軸上に４重極
電場ができるように共振させることにより、これを通過
するイオンが所定エネルギーまで加速される。

【００２６】尚、上記電極２〜５およびポスト６・７に
は、大きな高周波電流が流れるので、これらは高温にな
る。そこで、電極２〜５内部には冷却液を流す冷却液路
１３が形成されている。また、上記冷却液路１３に接続
されて第１分割壁１ａの外部へと続く冷却液路１４が、
ポスト６および第１分割壁１ａの内部に形成されてい
る。また、ポスト７および第２分割壁１ｂの内部にも、
冷却液路１３に接続される冷却液路（図示せず）が形成
されている。また、上記冷却液路１４の端部からは、冷
却液を上記冷却液路１３・１４へ導入・導出する冷却液
導入出管９・９が図示しない循環ポンプへと延びてい
る。

【００２７】ここで、４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器１
０の組立て工程は、以下のようにして行われる。

【００２８】先ず、第１分割壁１ａと一体に成形された
ポスト６に、ボルト等の締結手段により電極２・３が接
続される。同様に、第２分割壁１ｂと一体に成形された
ポスト７に、ボルト等の締結手段により電極４・５が接
続される。

【００２９】次に、第１分割壁１ａと第２分割壁１ｂと
を溶接、または真空シールで合体させ、この後、循環ポ
ンプへと延びている冷却液導入出管９が、第１分割壁１
ａの冷却液路１４の端部と接続されれば、４Ｒｏｄ−Ｒ
ＦＱ型線形加速器１０の組立ては完了する。組立てられ
た４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器１０は、イオン注入装
置の所定位置に組込まれる。

【００３０】上記のように、ポスト６と第１分割壁１ａ
とが、また、ポスト７と第２分割壁１ｂとが一体に成形
されているので、従来、ポストを支持するために必要で
あったベースを省略できると共に、ポストとベースとの
間のＲＦシール、およびベースと真空容器との間のＲＦ
シールも不要になる。また、冷却液導入出管９の接続
が、真空容器１の外側から行えるので、従来必要であっ
た冷却系の真空シールも省略できる。

【００３１】本実施例に係る４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加
速器１０は、このような構造の簡素化から、生産性に優
れ、量産に適する。また、上記４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形
加速器１０を分解してメンテナンスを行う際の分解およ
びメンテナンス後の組立てが容易である。さらに、組立
て精度および再現性が向上し、従来に比べて加速器の信
頼性が格段に向上する。

【００３２】尚、本実施例では、真空容器１を２つの分
割壁に分割しているが、３つ以上の分割壁に分割しても
よい。但し、分割壁が多くなれば、部品点数が増加する
ので、二分割が最も好ましい。

【００３３】また、本実施例では、ポスト６は第１分割
壁１ａと、ポスト７は第２分割壁１ｂと一体に成形され
ているが、ポスト６・７が共に第１分割壁１ａ（または
第２分割壁１ｂ）と一体に成形されていてもよい。

【００３４】また、本実施例の４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形
加速器は、共振周波数の比較的高い小型のものであり、
真空容器１が縦断面正方形であるが、これに限定され
ず、筒状の真空容器１の縦断面形状は何ら問うものでは
ない。但し、装置がある一定以上大型になれば、真空容
器１は強度的に円筒形にする必要がある。この場合、例
えば図５（図１ないし図３に示した部材と同一の機能を
有する部材には、同一の符号を付記している）に示すに
ように、ポスト６と一体に成形された縦断面半円状の第
１分割壁１ｃと、ポスト７と一体に成形された縦断面半
円状の第２分割壁１ｄとを接合して真空容器１を形成す
るようにすればよい。

【００３５】

【発明の効果】本発明の高周波４重極型線形加速器は、
以上のように、筒状の真空容器は、被加速粒子導入側端
部と被加速粒子導出側端部とを結ぶ分割線で分割された
複数の分割壁から成り、真空容器内で電極を支持する支
持部材は、分割壁の少なくとも一つと一体に成形されて
いる構成である。

【００３６】それゆえ、構造の簡素化が図られ、組立て
工程数が少なくなるので、生産性の向上を実現できると
共に、組立て精度および再現性が向上し、優れた信頼性
が得られるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すものであり、４Ｒｏｄ
−ＲＦＱ型線形加速器を示す縦断面である。

【図２】図１のＸ−Ｘ線矢視断面図である。

【図３】上記高周波４重極型線形加速器におけるポスト
が一体に成形されている第１分割壁を示す概略の斜視図
である。

【図４】上記４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器が適用され
ているイオン注入装置の一例を示す概略構成図である。

【図５】本発明の他の実施例を示すものであり、円筒形
の真空容器を有する４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器を示
す縦断面である。

【図６】従来例を示すものであり、４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型
線形加速器を示す縦断面である。

【図７】上記４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器における電
極支持ユニットを示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 真空容器 １ａ 第１分割壁（分割壁） １ｂ 第２分割壁（分割壁） ２〜５ 電極 ６・７ ポスト（支持部材） １０ ４Ｒｏｄ−ＲＦＱ型線形加速器（高周波４重
極型線形加速器） １１ イオン導入側端部（被加速粒子導入側端部） １２ イオン導出側端部（被加速粒子導出側端部） １５ 分割線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】筒状の真空容器と、この真空容器内を通過
   する被加速粒子の通過経路のまわりに配置された４本の
   電極を支持する支持部材とを備えている高周波４重極型
   線形加速器において、 上記真空容器は、被加速粒子導入側端部と被加速粒子導
   出側端部とを結ぶ分割線で分割された複数の分割壁から
   成り、上記支持部材は、分割壁の少なくとも一つと一体
   に成形されていることを特徴とする高周波４重極型線形
   加速器。