JPH0628146B2 - イオン注入装置 - Google Patents

イオン注入装置

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JPH0628146B2
JPH0628146B2 JP61112431A JP11243186A JPH0628146B2 JP H0628146 B2 JPH0628146 B2 JP H0628146B2 JP 61112431 A JP61112431 A JP 61112431A JP 11243186 A JP11243186 A JP 11243186A JP H0628146 B2 JPH0628146 B2 JP H0628146B2
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は一般にイオン注入法に関し、より詳細には無線
周波イオン加速器に係る。
（従来の技術） 加工物を処理するのにイオンビームの使用することは先
行技術において周知である。荷電イオンをある速度まで
加速して集束した後、加工物に衝突させることが行なわ
れる。この方法は材料を硬化させるのにも使用すること
ができ、半導体基板のドーピングに利用されて来た。半
導体用途の１つとして、焦点合わせしたイオンビームを
調整した経路に沿って半導体ウェーハに衝突させる方法
がある。この時ウェーハは回転および並進の可能な支持
体に装着される。これらの運動の組合せを制御すること
によって、半導体ウェーハのイオンドーピングの濃度を
特定のものにするのである。
本発明の譲受人に対して譲渡された２件の先行技術特許
の中に、半導体材料のイオン注入に使用する装置が開示
されている。１番めのライディング(Ryding)特許（米国
特許第4,234,797号）、「ビームによる加工物処理法」
には半導体基板の均等なイオンドーピングを実現するた
めの制御機構が開示されている。ライディングの装置
は、半導体ウェーハ上に蓄積する電荷を制御するための
ビーム中和装置を含んでいる。２番めのベンベニステ(B
enveniste)特許（米国特許第4,419,584 号）、「ビーム
による加工物処理法」では、半導体のイオンドーピング
に特定的に使用する加工物処理システムの温度を制御す
るための装置が開示されている。これら２件の先行技術
特許の主題は、本明細書中にも参考として組入れる。
このような処理システムに使用するイオンビームは、加
速電極に印加される直流電位によって発生する静電界に
よって加速される。周知のとおり、均一な電界中の荷電
粒子は、粒子の電荷に粒子の受ける電界の強さを掛けた
値に比例する力によって加速される。粒子の静電界加速
を通じて最終的に得られる速度は、粒子を加速する経路
を長くするか、あるいは粒子の経験する電界の強さを強
くすることによって高くすることができる。
（発明が解決しようとする問題点） ところで、ビーム注入に必要なイオンエネルギーを達成
するには、加速電位を何千ボルトにもしなければならな
い。半導体材料に深くイオン注入するためには 200万電
子ボルトにのぼるエネルギーが望まれる。しかし電圧を
このように極度に高くすると、直流加速用電位の使用が
難かしく複雑なものになる。電圧が 100キロボルトを超
えると高い直流電圧をイオン源、ガス操作システムおよ
び真空システム、制御用電子装置、ビーム分析用磁石等
の他のビーム処理システムの構成部分から電気的に隔離
する必要が生じる。
また、これらの先行技術の装置では、加速ビームが注入
ビームと異なる直流電圧であり、その電圧差が加速電圧
となるのでその点でも制限を受ける。あるいは加速ビー
ムの直流電圧を注入ビームと同じにするか、加速中の荷
電状態の符号（おそらくは大きさも）を変える方法もあ
るが、これはビーム電流を大きく制限する。
ビーム処理装置は原子番号の異なる、すなわち異なる質
量のイオンの加速に使用する場合は融通のきくものにす
る必要がある。例えば、各種のイオンに対して同一の加
速用、焦点合わせ用および分析用装置を使用できるよう
にするのが望ましい。このような装置は使用が簡単で寸
法も小さくなる他に、イオン注入システムに商業的競争
力をつけたい場合は、程良いコストで製造できるように
する必要がある。
したがって、本発明は、高エネルギーのイオンビームを
生じさせて、深いイオン注入を可能にし、構造が簡単で
かつ小規模で構成されるイオン注入装置を提供すること
を目的とする。
（問題点を解決するための手段・作用） 本発明は、加工物をイオン処理するために異なる原子番
号のイオンが所望のエネルギーに加速されるイオン注入
装置において、 初期軌道に沿ってイオンビームを指向する手段と、 前記軌道の方向に沿って整列されかつ前記イオンの加速
領域を形成するように形づくられる複数の隔置された電
極であって、各電極は、隣接電極から隔地されたほぼ円
筒形状でなり、電極間にイオンが加速される加速用空隙
を形成しているものと、 交流信号で交互に電極を励起して、前記加速用空隙に交
番電界を生じさせる励起手段であって、複数の共振回路
を備え、各共振回路が、前記電極の１つと結合し、かつ
位相および振幅を調整可能にする共振周波数を有して、
前記電極の各々を調整して特定のイオンを加速するもの
と、 前記電極によって順次加速されるイオンの通路に加工物
を位置決める手段と、を備えていることを特徴としてい
る。
この構成により、本発明のイオン注入措置では、電極を
励起するための共振回路が、それぞれ交流信号で交互に
励磁される電極に結合され、共振回路の共振周波数が位
相および振幅の両方において調整可能であり、電極は、
特定のイオンを加速するために個々に調整することがで
きる。
したがって、１つのイオン注入装置で、原子番号が異な
るイオンを加速することが可能となり、交流信号で交互
に電極を励起して、加速用空隙でイオンを順次加速さ
せ、円筒形状の整列した電極内をイオンビームが通過す
るので、イオンビームの加速を大きくするとともにその
半径方向のビーム集束をもたらして、高エネルギーのイ
オンビームで深いイオン注入を行うことができる。
本発明は半導体その他の材料のイオン注入に重点をおい
たものである。無線周波数加速器は電子の荷電状態あた
り80 KeVと低いエネルギーから電子の荷電状態あたり１
MeVを超える高いエネルギーまで電荷対質量比の低い重
原子粒子の加速を行なうことができる。本発明は１つの
構成で、電荷対質量比(q/A) が１桁以上（10対１）にも
及ぶ広範囲の各種粒子を加速できる可変エネルギー加速
を達成することができる。例えば、半導体の注入で標準
的に使用される下記のようなイオンの何れも、１つの構
成で加速することができるのである。
ホウ素 B2+(q/A＝1/5)，B＋ リン P2+ ， P＋ ヒ素 AS 2+ ， As ＋ アンチモン Sb 2+ (l/A＝1/60） 先行技術の加速器と異なり、本発明は下記の４つの特長
を一度に提供することができる。
a)．加速後の最終エネルギーに比較して注入エネルギー
が低い。
b)．電荷対質量比が、例えば q/A＝1/130 と低い。
c)．電荷対質量比の幅が、例えば q/A＝1/10〜1/130 、
あるいは q/A＝1/5 〜1/60と広い。
d)．ゼロから特定最大値まで、エネルギーが連続的に変
化する。
好適な加速器は空隙（ギャップ）が２つの構造をとり、
リング状または環状の加速用電極がその両側を接地電極
によっで取り囲んでいる。交番電界のタイミングは、粒
子が第１接地電極と加速用電極との間にある第１空隙を
移動する際に第１加速電界に遭遇するように選択する。
粒子が加速用電極を通過してその電極と第２接地電極と
の間にある第２空隙の中に移動する時、電界の極性が切
換わって、イオンが再び加速されるようになる。
イオンの加速を行なうと同時に半径方向の集束を与える
ことによって、進行路の中心軸から連続的に外向きに分
散しないようにする。このように半径方向の集束を行な
うことにより、イオンが電極の内側表面に衝突して、主
ビームから永久に喪失されることを防止する。
好適な設計の加速器はイオンを段階的に加速する。多重
加速用電極を排気した加速室内に接地電極と食違い式に
配置する。各電極で生成される電界の位相を、いろいろ
な電荷対質量比(q/A) のイオンを受容できるように変化
させる。さらに各電極の位相と振幅の両方を変化させ
て、連続的な最終エネルギーの領域を提供することがで
きる。
電極の励起手段は、インダクタとキャパシタを備えたタ
ンク（共振）回路を有し、インダクタとキャパシタの数
値が共振周波数を決定する。タンク回路に結合されてい
る無線周波数ゼネレータがタンク回路の共振周波数と整
合する制御周波数でタンク回路を付勢する。インダクタ
のアースに対する漂遊キャパシタンスがタンク回路のキ
ャパシタンスに加わる。インダクタと該インダクタに近
接する接地プレートとの間隔を変えることによってキャ
パシタンスを制御する。共振コイルは真空の加速室から
分離した空洞内に装着する。
１つの実施態様においては、加速用電極の電圧を０キロ
ボルトから 150キロボルトまで変化させて、タンク回路
の振動数を３〜30メガヘルツの範囲から選択することが
できる。加速用電極と接地電極を多段式加速路に沿って
食違い式に配置することによって、イオンを荷電状態あ
たり 100万電子ボルト以上のエネルギーに加速する。
（実施例） 添付図面を参照すると、第１図は高エネルギーイオンを
ターゲットに当てるためのイオン注入システム10を示し
ている。このシステム10はイオン源12と、分析用磁石14
と、高エネルギービーム加速器16と、注入ステーション
18とを含んでいる。
イオン源から出されたイオンは、静電界生成電極22によ
って20 KeVから80 KeVのエネルギーに加速された後、磁
石14によって均質なイオンビーム24に分解される。注入
前にバンチャ（集束器）90によってビームが予め集束さ
れる。
加速器16がビーム24を受けて、イオンを 200KeV から２
MeVのさらに高いエネルギーに加速する。高エネルギー
イオンは集束パケットまたは束24ａ（第７図）となって
加速器16を出る。この軸方向の集束効果は、イオンの加
速に使用する無線周波数（rf）電界によって生じるもの
である。
第１図に示した注入ステーション18は、特に半導体ウェ
ーハ26のイオン注入用に構成したものである。負荷／無
負荷ステーション28において、技術者または自動化装置
が装着ディスク30の周囲にウェーハ26を配置する。次に
ディスク交換アーム32を介してディスク30を真空加工室
34に移動する。高速に加速されたイオンをウェーハ26に
衝突させる向きまでディスクとウェーハを傾斜させる。
モータ36がディスク30を回転すると共に、別個の駆動装
置（不図示）がモータ36とディスク30の両方を並進させ
て、イオンが回転ディスクを端から端まで通るようにす
る。モータの回転とディスク30の並進を集群イオンビー
ム24ａに関して制御することによって、ドープ濃度の制
御が可能になり、特に均等な注入濃度を達成できるよう
になる。
第２〜９図はイオン加速器16の詳細を示している。加速
器16はイオンが加速器16に入ると同時に作動する５つの
連続モジュール50ａ〜50ｅを含んでいる。モジュールは
ＲＦ電源回路54によって駆動される共振回路52に結合さ
れており、ＲＦ電源回路54が共振回路52を付勢する。こ
こに開示した本発明の実施態様においては、５つのモジ
ュール50ａ〜50ｅの各々が２つの加速用電極60を含んで
いる。
１つのモジュール50ａの一方の電極60を概略的に示した
のが第２図である。この電極60がイオンの運動する中心
進行路58を構成している。加速用電極60の両方に１つず
つ２つの接地電位電極63ａ，63ｂを配置する。加速用電
極60と第１接地電極63ａとの間にある領域を「空隙（ギ
ャップ）１」とし、加速用電極60と第２接地電極63ｂと
の間にある領域を「空隙（ギャップ）２」とする。加速
用電極60を適当にＲＦ周波数付勢することによって、空
隙１と空隙２の中に電界が生まれ、これら２つの空隙を
通過するイオンを加速する。
モジュール50ａ〜50ｃの連続する加速用電極のＲＦ電界
の位相を個々に調節することによって、広範囲の電荷対
質量比(q/A) の加速を行うことができる。このように制
御することで、粒子の束が各空隙にＲＦ周期のある時間
に到達して電界がイオンの加速を確実に行なえるように
なる。
第２図の電極60近辺における典型的な軸方向の電界分布
を示したのが第３図である。電極60の経時的に変化する
圧力、従って加速用電界の経時変化をも示したのが第４
図である。電圧が負の時、正のイオンが「空隙１」を横
切って加速される。粒子が電極60を通過する際に電圧が
逆転して、「空隙２」でさらに加速が行なわれる。
電極60を通る飛行時間は粒子の速度と電極の長さによっ
て決定されるが、従ってＲＦ電界の周波数と関連する。
モジュールの寸法と電極付勢周波数を適宜に選択するこ
とによって、第４図にホウ素とアンチモンの場合で示し
たように、軽粒子と重粒子の両方を十分に加速すること
ができる。軽いホウ素イオンはより高速に運動するた
め、電極60の領域にとどまる時間が短かい。ホウ素イオ
ンは点Ａにおいて空隙１にあり、点Ｂにおいて空隙２に
ある。電極60の電圧は点ＡとＢの両方で低下しており、
ホウ素イオンは正味加速を受ける。重く運動速度の遅い
アンチモンイオンは、Ｃにおいて空隙１に入り、Ｄにお
いて空隙２に入る。点ＣとＤにおける電圧は上昇中であ
るが、電界はやはり正味加速を生み出す。ホウ素イオン
とアンチモンイオンはこうして事実上ほぼ同じ加速を受
け、電極60のピーク加速電圧のエネルギーのほぼ50％に
達する。
実際的な寸法で高いエネルギー加速を獲得するために
は、ＲＦ電圧を高する必要がある。この高電圧を獲得す
る最も簡単な方法が、高周波数共振（タンク）回路52
（第５図）を励起して、ＲＦゼネレータ53を用いて回路
52を所望の周波数に同調させる方法である。この回路に
おいて、キャパシタンス（Cs）は本質的に高い高圧加速
電極のアースへの漂遊キャパシタンスであり、適当な寸
法の大型単層コイル62からインダクタンス（Ｌ）が得ら
れる。インダクタンスとキャパシタンスは近接効果の影
響を受けるため、これも設計の上で考慮に入れる必要が
ある。所要周波数のコイルパラメータを決定する高圧加
速電極に一定の最小キャパシタンスを関連させる。共振
ループ（ＬとCs）はRLによって表わされる損失を有し、
非常に小さい結合キャパシタンス（Cc）を介して励起す
ることができる。
コイル62は物理的に比較的大きく、同調装置の結合装置
の両方に関連づけられている。コイルシステムの体積は
真空室64に置く必要のある加速電極60に比較して相当大
きくなっている。ガス発生や汚染上の理由から真空容積
をできるだけ小さくしておく方が良いため、またタンク
回路内の損失のほとんどがコイル62と関連しているた
め、コイルシステムは真空より冷却効率の良い環境の中
に配置する。コイル環境の比誘電率を低くして（望まし
くは１）それ自身のキャパシタンスを抑制すると共にＲ
Ｆ損失を小さくし、高電圧特性を良くする必要がある。
これらの要件を満足するために、コイル62を六フッ化硫
黄等の電気陰性（絶縁）ガスを容れた室66の中に装着す
る。コイルシステムの気体部分を真空室64（第６図）と
隔離するために、高電圧ＲＦフィードスルー68が必要で
ある。
加速すべきイオンの速度分布を基に、適当な空洞の形状
寸法とそれに対応する動作周波数を決定することができ
る。高Ｑ共振回路52をこの周波数と同調させておくこと
が重要であり、したがって共振周波数を精密調整した
り、例えばコイルが加熱して荷重下で寸法を変化させた
場合にこの周波数を維持するためには少量の可変（同
調）キャパシタンスが必要である。この同調はアース電
位において可動プレート70によって達成することができ
る。可動プレートは制御モータ（不図示）によって駆動
されて、大地に対する漂遊キャパシタンス（第５図．
CT）を変更する。プレートの位置、ひいてはCTを帰還ル
ープによって調節して、所望の共振周波数を維持する。
共振回路を駆動する励起電力については、タンク回路の
入力インピーダンスを50Ωに近付けて抵抗性とするのが
望ましい。増幅器、ケーブル、コネクタ等に関してその
様なインピーダンスが工業規格化されているためであ
る。幸いCc（第５図）に関して50Ωの入力条件を提供す
る実際的な数値を選択することが可能である。このキャ
パタンス（Cc）は所要の同調キャパシタンス（CT）と同
様非常に小さいものであり、コイル62（第６図）の高圧
（加速電極）端部から数センチ間隔をあけて配置した簡
単なプレート72によって幾何学的に達成することができ
る。このプレート上の制御モータ駆動装置がフィードバ
ックを用いて結合キャパシタンスを制御し、50Ωの整合
インピーダンス条件を維持する。
イオンビームが加速用空洞を通過するに従って速度が増
すため、空隙１と空隙２（第２図）の間に正しい位相合
せを達成するためには電極60の長さが長くなる必要があ
る。数段階加速を行なった後、周波数を増加して電極の
長さを制限するのが望ましい。加速用周波数は、高い方
の周波数（複数の場合もある）が初期周波数の倍数とな
るように調和させておかねばならない。
第７図は５つのモジュールを備えた電荷状態あたり１ M
eVの加速器に関する総合的概念を示しており、各モジュ
ールが２つの加速電極（すなわち４つの空隙）から構成
されている。各空洞の位相合わせは加速すべきイオンの
電荷対質量比(q/A) によって選択した上で、マイクロプ
ロセッサ制御器80にプログラムする。
１つ以上の電子を有するイオンも加速することができ
る。電子１つのイオンで１MeV を与える加速器構造の場
合、電子２つのイオンでは２する。多くの用途ではこの
メガボルト範囲において比較的穏当なビーム電流が適当
であり、事実、処理中の材料における出力密度が低いビ
ーム電流の使用を要する場合がある。イオン源の中には
電子２個のイオンを高収率で獲得できるものがあるた
め、このようなイオンを加速できるということは本発明
の有用性を大きく高めるものである。マイクロプロセッ
サのソフトウェアは１つおよび２つの電子が荷電したイ
オン両方の状況を取扱えるようにプログラムする。
加速器16に関するパラメータを選択する際、最大空隙加
速電圧が最も重要である。この電圧が高くなればなる
程、特定の最終エネルギーを達成するために必要なモジ
ュールの数は少なくて済む。ところが総合的なＲＦ電力
要件はおよそ空隙電圧の２乗と共に増加するため、モジ
ュールのコスト（および機械の長さ）と空隙加速電圧と
の間にかね合いがある。各種の空隙電圧について数値分
析を行なった結果、80KV ピークの最大電圧がほとんど
の用途について最適値に近いことを示した。但しその数
値の±50％以内で設計を行なうことができる。正しく設
計した真空室と共振回路を用いた場合、80 KV の空隙電
圧を得るには３ KW 以下しか必要とせず、これは現在入
手できる固体ＲＦ電力増幅器の範囲内である。
注入ビームの中のイオンは一般に半径方向の速度成分を
有している。標準的にイオンは中心軸に関して0.04ラジ
アン程度で移動している場合がある。
各加速用空隙において、電界線は標準的に第８図に示し
たようになる。これらの電界線は空隙の最初の半分で半
径方向の集束を生み、空隙の残りの半分で半径方向のデ
フォーカスを生む。粒子を軸方向に集群しておく位相で
空隙が動作している場合、粒子が空隙を通過する間に電
界は大抵の場合そのＲＦ周期を通じて大きさを増大して
行かねばならない。従って、空隙の後半分において電界
が半径方向デフォーカスする力は、空隙の前半分におい
て半径方向に集束する力より強くなる。従って最終的な
結果は総合的な半径方向デフォーカスとなる。
半径方向のデフォーカスは下記によって補償される。
1)．加速器16の長手方向に沿って各所に磁気四重極を使
用する。
2)．加速器16の長手方向に沿って加速用空隙の同期相角
度の符号を交番させる。これによって少なくとも狭い範
囲のＲＦ位相において軸方向と半径方向の安定運動も同
時に維持することができる。
3)．ビームエネルギーが非常に低く、静電四重極をコン
パクトにできるため、静電四重極を使用する。
付加的な半径方向のビーム集束方法では、加速用空隙の
領域に四重極場を組み入れており、その電極60，63は円
筒状の方位変化部60a,63a を有し、その外形状が第９図
に示されている。電極60，63は空隙２と空隙３において
ＲＦ四重極集束界を生み出し、それが第８図に示したデ
フォーカス効果に反作用する。
以上本発明についてある程度特殊性をもたせて説明して
来たが、ここに開示した好適実施態様の修正および変更
は全て特許請求の範囲に述べた本発明の目的と精神に含
まれるものである。
（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、深イオン注入に適
する高エネルギーの生成を容易に達成することができ
る。
また、原子番号の異なるイオンの加速への使用に対し融
通性を持たすことができ、各種イオンに対し同一の装置
を使用できて汎用性がある。
さらに、イオンの加速とにその半径方向の集束を行うよ
うにしたから、イオンが電極の内面に衝突して喪失され
ることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は無線周波数加速器を含むイオン注入装置の概略
図である。 第２図はイオン加速器の加速電極を示す概略図である。 第３図と第４図は第２図の加速電極の近辺にある２つの
加速空隙に関して、電界の分布と粒子の飛行時間を示し
たグラフである。 第５図は加速電極に結合されてその電極を付勢するタン
ク回路の概略図である。 第６図は別個にタンク回路と無線周波数ゼネレータとを
備えた２つの加速電極を有するモジュールの概略図であ
る。 第７図はイオンを深イオン注入用のエネルギーまで加速
する５つ連続したモジュールを示す概略図である。 第８図は加速空隙における電界の分布を示す、第２図の
セルの拡大図である。 第９図はイオンの半径方向集束に用いる交番電極の形状
を示す斜視図である。 10……イオン注入装置、12……イオン源 16……ビーム加速器、18……注入ステーション 52……共振回路、54……ＲＦ電源回路 60……加速電極、63a，63b……接地電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゴードン ケネス シンコクス アメリカ合衆国，マサチューセッツ 02173，レキシントン ホーレン ロード 199 (56)参考文献 特開 昭58−212100（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−121655（ＪＰ，Ａ) 特公 昭38−9200（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】加工物をイオン処理するために異なる原子
    番号のイオンが所望のエネルギーに加速されるイオン注
    入装置において、 初期軌道に沿ってイオンビームを指向する手段と、 前記軌道の方向に沿って整列されかつ前記イオンの加速
    領域を形成するように形づくられる複数の隔置された電
    極であって、各電極は、隣接電極から隔置されたほぼ円
    筒形状でなり、電極間にイオンが加速される加速用空隙
    を形成しているものと、 交流信号で交互に電極を励起して、前記加速用空隙に交
    番電界を生じさせる励起手段であって、複数の共振回路
    を備え、各共振回路が、前記電極の１つと結合し、かつ
    位相および振幅を調整可能にする共振周波数を有して、
    前記電極の各々を調整して特定のイオンを加速するもの
    と、 前記電極によって順次加速されるイオンの通路に加工物
    を位置決める手段と、を備えていることを特徴とするイ
    オン注入装置。
  2. 【請求項２】共振回路の各々は、この共振回路を特定の
    共振周波数に調整するために、関連した電極とアースと
    の間に接続された誘導コイルを有していることを特徴と
    する請求項１のイオン注入装置。
  3. 【請求項３】電極は真空室に配置され、共振回路は真空
    室の外側で絶縁ガスの中に配置されていることを特徴と
    する請求項２のイオン注入装置。
  4. 【請求項４】加工物をイオン処理する方法であって、 一定の電荷対質量比を有するイオンを初期軌道に沿って
    移動するイオンビームを第１領域に入るように供給し、 イオンの加速を調整する加速周波数と第１領域での制御
    された振幅を有する交番電界を生じて、第１領域から第
    ２領域へイオンを加速し、 前記加速周波数および第２領域で制御された振幅を有す
    る交番電界を生じさせて、第２領域を通過するイオンを
    加速し、 前記第１および第２領域の交番電界の位相を前記イオン
    の電荷対質量比に基づいて調整し、イオンが第２領域を
    離れるとき、所望の増加したイオンエネルギーを発生さ
    せ、 第２領域を離れるイオンを加工物に向け、この加工物に
    イオン注入を行う、各ステップを有するイオン注入方
    法。
  5. 【請求項５】交番電界が所定の進行経路に沿ってイオン
    を集中させる４重極電界要素を有していることを特徴と
    する請求項４の方法。
  6. 【請求項６】交番電界の周波数が、共振周波数を決定す
    る誘導成分と容量成分を有する共振回路を調整すること
    により制御されていることを特徴とする請求項４の方
    法。
  7. 【請求項７】共振回路は、この回路のキャパシタンスを
    変化することにより調整されることを特徴とする請求項
    ６の方法。
  8. 【請求項８】共振回路は、電源を共振回路の誘導成分に
    関連して配置された可動プレートに容量結合することに
    よって励起され、前記プレートへの入力インピーダンス
    が電源のインピーダンスと整合するように制御されてい
    ることを特徴とする請求項７の方法。
  9. 【請求項９】制御された位相と振幅の付加的な交番電界
    を前記第１および第２領域に続く領域に生じさせて、さ
    らにイオンを加速し、前記付加的な交番電界の周波数
    が、前記第１および第２領域における加速周波数の倍数
    である周波数となるように調整されていることを特徴と
    する請求項４の方法。
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Families Citing this family (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2209242A (en) * 1987-08-28 1989-05-04 Gen Electric Co Plc Ion beam arrangement
DE3919210A1 (de) * 1989-06-13 1990-12-20 Schempp Alwin Hochfrequenzionenbeschleuniger mit variabler energie
JP2569812B2 (ja) * 1989-06-30 1997-01-08 株式会社島津製作所 高エネルギイオン注入装置
US5132545A (en) * 1989-08-17 1992-07-21 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Ion implantation apparatus
US5130552A (en) * 1990-12-17 1992-07-14 Applied Materials, Inc. Improved ion implantation using a variable mass resolving system
US5504341A (en) * 1995-02-17 1996-04-02 Zimec Consulting, Inc. Producing RF electric fields suitable for accelerating atomic and molecular ions in an ion implantation system
IT1277909B1 (it) * 1995-08-09 1997-11-12 Enea Ente Nuove Tec Acceleratore lineare compatto per protoni da 5 e 200 mev per adroterapia
US5801488A (en) * 1996-02-29 1998-09-01 Nissin Electric Co., Ltd. Variable energy radio-frequency type charged particle accelerator
US5825140A (en) * 1996-02-29 1998-10-20 Nissin Electric Co., Ltd. Radio-frequency type charged particle accelerator
JP3317183B2 (ja) 1997-03-27 2002-08-26 日新電機株式会社 ４ロッドｒｆｑ加速器のｒｆｑ電極
US6107628A (en) * 1998-06-03 2000-08-22 Battelle Memorial Institute Method and apparatus for directing ions and other charged particles generated at near atmospheric pressures into a region under vacuum
US6137112A (en) * 1998-09-10 2000-10-24 Eaton Corporation Time of flight energy measurement apparatus for an ion beam implanter
US6414327B1 (en) 1998-09-14 2002-07-02 Newton Scientific, Inc. Method and apparatus for ion beam generation
US6262638B1 (en) * 1998-09-28 2001-07-17 Axcelis Technologies, Inc. Tunable and matchable resonator coil assembly for ion implanter linear accelerator
US6369585B2 (en) * 1998-10-02 2002-04-09 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. System and method for tuning a resonant structure
US6255662B1 (en) 1998-10-27 2001-07-03 Axcelis Technologies, Inc. Rutherford backscattering detection for use in Ion implantation
DE59912466D1 (de) * 1999-04-12 2005-09-29 Schwerionenforsch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Regelung eines Rasterscanners in der Ionenstrahltherapie
US6423976B1 (en) 1999-05-28 2002-07-23 Applied Materials, Inc. Ion implanter and a method of implanting ions
US6326746B1 (en) * 1999-06-23 2001-12-04 Advanced Ion Beam Technology, Inc. High efficiency resonator for linear accelerator
JP2003522398A (ja) 2000-02-11 2003-07-22 バリアン・セミコンダクター・エクイップメント・アソシエイツ・インコーポレイテッド 高エネルギー加速器を低エネルギーモードで動作する方法および装置
US6320334B1 (en) * 2000-03-27 2001-11-20 Applied Materials, Inc. Controller for a linear accelerator
US6653803B1 (en) * 2000-05-30 2003-11-25 Axcelis Technologies, Inc. Integrated resonator and amplifier system
US6305316B1 (en) 2000-07-20 2001-10-23 Axcelis Technologies, Inc. Integrated power oscillator RF source of plasma immersion ion implantation system
US6639227B1 (en) 2000-10-18 2003-10-28 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for charged particle filtering and ion implantation
TW523796B (en) * 2000-12-28 2003-03-11 Axcelis Tech Inc Method and apparatus for improved ion acceleration in an ion implantation system
RU2198485C1 (ru) * 2001-02-13 2003-02-10 Сумский Государственный Университет Многоканальный линейный индукционный ускоритель заряженных частиц
US6635890B2 (en) 2001-08-23 2003-10-21 Axcelis Technologies, Inc. Slit double gap buncher and method for improved ion bunching in an ion implantation system
US6583429B2 (en) * 2001-08-23 2003-06-24 Axcelis Technologies, Inc. Method and apparatus for improved ion bunching in an ion implantation system
GB2380601A (en) * 2001-10-05 2003-04-09 Applied Materials Inc Radio frequency linear accelerator
US6878946B2 (en) 2002-09-30 2005-04-12 Applied Materials, Inc. Indirectly heated button cathode for an ion source
US6831280B2 (en) * 2002-09-23 2004-12-14 Axcelis Technologies, Inc. Methods and apparatus for precise measurement of time delay between two signals
GB2395354B (en) * 2002-11-11 2005-09-28 Applied Materials Inc Ion implanter and a method of implanting ions
US6949895B2 (en) * 2003-09-03 2005-09-27 Axcelis Technologies, Inc. Unipolar electrostatic quadrupole lens and switching methods for charged beam transport
US6774378B1 (en) 2003-10-08 2004-08-10 Axcelis Technologies, Inc. Method of tuning electrostatic quadrupole electrodes of an ion beam implanter
US10566169B1 (en) * 2008-06-30 2020-02-18 Nexgen Semi Holding, Inc. Method and device for spatial charged particle bunching
US8183801B2 (en) * 2008-08-12 2012-05-22 Varian Medical Systems, Inc. Interlaced multi-energy radiation sources
US7973290B2 (en) * 2008-08-13 2011-07-05 Axcelis Technologies, Inc. System and method of beam energy identification for single wafer ion implantation
DE102009048150A1 (de) * 2009-10-02 2011-04-07 Siemens Aktiengesellschaft Beschleuniger und Verfahren zur Ansteuerung eines Beschleunigers
CN104509219B (zh) * 2012-05-31 2017-04-26 西门子公司 用于对带电粒子束分包的方法和装置
DE102014220985A1 (de) * 2014-07-03 2016-01-07 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur Verwendung von 1,1,1,4,4,4-Hexafluor-2-Buten als gasförmiges, elektrisch isolierendes und/oder Lichtbogen-löschendes Medium
JP6242314B2 (ja) 2014-09-11 2017-12-06 住友重機械イオンテクノロジー株式会社 イオン注入装置及びイオンビームの調整方法
CN105470086B (zh) * 2015-12-11 2017-08-04 中国电子科技集团公司第四十八研究所 一种高能多元素离子注入机
JP6662549B2 (ja) 2016-11-21 2020-03-11 住友重機械イオンテクノロジー株式会社 イオン注入方法およびイオン注入装置
US10342114B2 (en) 2017-09-15 2019-07-02 Axcelis Technologies, Inc. RF resonator for ion beam acceleration
US10763071B2 (en) 2018-06-01 2020-09-01 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Compact high energy ion implantation system
CN113039869B (zh) * 2018-10-03 2022-08-12 万睿视影像有限公司 多头线性加速器系统
CN109256311B (zh) * 2018-10-12 2020-10-16 苏州晋宇达实业股份有限公司 一种离子注入方法
DE102020119875B4 (de) * 2020-07-28 2024-06-27 Technische Universität Darmstadt, Körperschaft des öffentlichen Rechts Vorrichtung und Verfahren zum Führen geladener Teilchen
US11476087B2 (en) * 2020-08-03 2022-10-18 Applied Materials, Inc. Ion implantation system and linear accelerator having novel accelerator stage configuration
US11818830B2 (en) * 2021-01-29 2023-11-14 Applied Materials, Inc. RF quadrupole particle accelerator
US11825590B2 (en) * 2021-09-13 2023-11-21 Applied Materials, Inc. Drift tube, apparatus and ion implanter having variable focus electrode in linear accelerator
CN117393409B (zh) * 2023-11-27 2024-04-05 青岛四方思锐智能技术有限公司 一种周期脉冲高能离子注入机

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE467090A (ja) * 1946-01-31
NL78644C (ja) * 1947-06-16
US2896083A (en) * 1953-07-27 1959-07-21 Beckman Instruments Inc Radio frequency mass spectrometer
US2769093A (en) * 1953-09-08 1956-10-30 Beckman Instruments Inc Radio frequency mass spectrometer
BE555731A (ja) * 1956-03-16
US3317846A (en) * 1965-10-24 1967-05-02 Hugh L Dryden Linear accelerator for micrometeoroids having a variable voltage source
US3761828A (en) * 1970-12-10 1973-09-25 J Pollard Linear particle accelerator with coast through shield
US3725997A (en) * 1971-01-28 1973-04-10 Production Technology Inc Method for flash removal from heat and pressure welded articles
FR2374815A1 (fr) * 1976-12-14 1978-07-13 Cgr Mev Perfectionnement aux accelerateurs lineaires de particules chargees
US4211954A (en) * 1978-06-05 1980-07-08 The United States Of America As Represented By The Department Of Energy Alternating phase focused linacs
US4234797A (en) * 1979-05-23 1980-11-18 Nova Associates, Inc. Treating workpieces with beams
US4383180A (en) * 1981-05-18 1983-05-10 Varian Associates, Inc. Particle beam accelerator
US4419584A (en) * 1981-07-14 1983-12-06 Eaton Semi-Conductor Implantation Corporation Treating workpiece with beams
FR2527413A1 (fr) * 1982-05-19 1983-11-25 Commissariat Energie Atomique Accelerateur lineaire de particules chargees comportant des tubes de glissement
JPH0612660B2 (ja) * 1983-12-02 1994-02-16 株式会社日立製作所 高電圧イオン打込み装置

Also Published As

Publication number Publication date
GB2175741A (en) 1986-12-03
US4667111A (en) 1987-05-19
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JPS61264650A (ja) 1986-11-22
US4667111C1 (en) 2001-04-10
GB8609395D0 (en) 1986-05-21
GB2175741B (en) 1990-01-17
DE3616569C2 (de) 1998-07-16

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