JPH08106877A - Ion implanting device - Google Patents

Ion implanting device

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JPH08106877A
JPH08106877A JP6268279A JP26827994A JPH08106877A JP H08106877 A JPH08106877 A JP H08106877A JP 6268279 A JP6268279 A JP 6268279A JP 26827994 A JP26827994 A JP 26827994A JP H08106877 A JPH08106877 A JP H08106877A
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ion beam
ion
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electrons
solenoid
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Katsuo Naito
勝男 内藤
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Nissin Electric Co Ltd
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Abstract

PURPOSE: To provide an ion implanting device in which the space charge of an ion beam can be sufficiently suppressed to improve beam transporting efficiency without depending on an electron supplying source for supplying electrons to the ion beam from the outside. CONSTITUTION: A solenoid 14 is arranged on the outside of a connecting pipe 12 for connecting an ion source 2 to a mass spectrometric electromagnet 6 along it. The solenoid 14 is excited by a DC power source 16 to generate a magnetic field B in the direction laid along the axis of an ion beam 4 passing its inside. Further, in positions within the connecting pipe 12 situated near both end parts of the solenoid 14, first and second electron confining electrodes 20, 22 for surrounding the ion beam 4 passing these positions so as not to touch it are arranged, and a negative voltage is applied to these electrodes from a DC power source 26.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、真空中でターゲット
にイオンビームを照射してイオン注入を行うイオン注入
装置に関し、より具体的には、イオンビームの空間電荷
による発散を抑制してビーム輸送効率を向上させる手段
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ion implantation apparatus for irradiating a target with an ion beam in a vacuum to perform ion implantation, and more specifically, it suppresses divergence of the ion beam due to space charge and transports the beam. It relates to means for improving efficiency.

【0002】[0002]

【従来の技術】図4は、従来のイオン注入装置の一例を
示す概略図である。このイオン注入装置は、イオン源2
から引き出したイオンビーム4を質量分析電磁石6を通
して偏向させ、かつその下流側のビーム集束点に設けた
分析スリット8を通し、それによってイオンビーム4の
質量分離を行って所望質量のイオンから成るイオンビー
ム4を選択的に導出し、それをターゲット(例えばウェ
ーハ)10に入射させる構成をしている。イオンビーム
4の経路は全て真空である。
2. Description of the Related Art FIG. 4 is a schematic view showing an example of a conventional ion implantation apparatus. This ion implanter uses an ion source 2
The ion beam 4 extracted from the ion beam 4 is deflected through the mass analysis electromagnet 6 and passes through the analysis slit 8 provided at the beam focusing point on the downstream side of the ion analysis beam. The beam 4 is selectively extracted and is made incident on a target (for example, a wafer) 10. The path of the ion beam 4 is all vacuum.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記のようなイオン注
入装置において、ターゲット10におけるビーム電流増
大のためには、イオン源2からターゲット10までのイ
オンビーム4の輸送効率を高くすることが有効である。
In the ion implantation apparatus as described above, in order to increase the beam current in the target 10, it is effective to increase the transport efficiency of the ion beam 4 from the ion source 2 to the target 10. is there.

【0004】このビーム輸送効率を下げる大きな要因の
一つに、イオンビーム4の空間電荷による発散がある。
これは、イオンビーム4中のイオンが同極性電荷のため
に相互に反発し合い、それによってイオンビーム4が発
散することである。
One of the major factors that lower the beam transport efficiency is the divergence of the ion beam 4 due to the space charge.
This is because the ions in the ion beam 4 repel each other due to the same polarity charge, which causes the ion beam 4 to diverge.

【0005】このような空間電荷によるイオンビーム4
の発散は、イオンビーム4が低エネルギーかつ大電流の
場合ほど大きくなる。これは、大電流だとイオンの密度
が濃くなり、低エネルギーだとイオンの速度が小さくて
単位時間当たりのイオンの密度が濃くなり、いずれもイ
オン同士の反発力を大きくするからである。
Ion beam 4 by such space charge
Divergence becomes larger as the ion beam 4 has lower energy and larger current. This is because when the current is large, the density of the ions is high, and when the energy is low, the velocity of the ions is low and the density of the ions per unit time is high, which increases the repulsive force between the ions.

【0006】このようなイオンビームの空間電荷を積極
的に中和する手段を備えたイオン注入装置はこれまでな
かったが、イオンビームに外部から電子を供給する電子
供給源を、イオンビーム経路の適当な所に設置すること
が考えられている。
Although no ion implanter has been provided with a means for positively neutralizing the space charge of such an ion beam, an electron supply source for supplying electrons to the ion beam from the outside has been used in the ion beam path. It is considered to install it in an appropriate place.

【0007】この電子供給源としては、単純に電子だけ
を供給するものと、電子をプラズマの形で供給するもの
とが考えられている。
As the electron supply source, it is considered to simply supply only electrons or to supply electrons in the form of plasma.

【0008】ところが、単純に電子だけを供給する電子
供給源を設けても、イオンビームの中心部まで電子が十
分に供給されず、イオンビームの空間電荷が十分に中和
されないという問題がある。これは、イオンビームに外
部から電子を供給すると、イオンビームの電位はその中
心部で一番高いため電子は中心部へ向けて加速されかつ
その勢いで中心部を通り過ぎ、再び中心部に向けて加速
されるというように、電子がイオンビームの中心部を中
心にして往復運動を起こし、そのため電子の存在確率
が、イオンビームの電位分布とは逆に、イオンビームの
中心部で低くイオンビームの周辺部で高くなるからであ
る。
However, even if an electron supply source for supplying only electrons is simply provided, the electrons are not sufficiently supplied to the central portion of the ion beam, and the space charge of the ion beam is not sufficiently neutralized. This is because when an electron is supplied to the ion beam from the outside, the potential of the ion beam is the highest in the central part, so the electrons are accelerated toward the central part, and the momentum passes through the central part, and then toward the central part again. The electrons reciprocate around the center of the ion beam, such as being accelerated, so that the existence probability of the electrons is low in the center of the ion beam, contrary to the potential distribution of the ion beam. This is because it becomes higher in the peripheral area.

【0009】また、イオンビームに供給する電子がイオ
ンビーム中にその電位によってうまく捕捉されるために
は、低エネルギーの電子である必要があるが、単純に電
子だけを引き出す電子供給源で十分な量の低エネルギー
を電子を得ようとすると、電子の量は引出し電圧の3/
2乗に比例し引出し電圧が小さくなると急激に少なくな
るため、装置が非常に大型のものになるという問題もあ
る。
Further, in order for the electrons to be supplied to the ion beam to be successfully trapped in the ion beam by its potential, it is necessary that the electrons have low energy, but an electron supply source that simply extracts the electrons is sufficient. If you try to get low energy of the amount of electrons, the amount of electrons is 3 / of the extraction voltage.
There is also a problem in that the device becomes very large because it decreases sharply as the extraction voltage decreases in proportion to the square.

【0010】一方、電子をプラズマの形で供給する電子
供給源は電子供給能力は高いけれども、この方式の電子
供給源にはプラズマ生成のためにガスを供給する必要が
あり、このガスがイオンビーム経路にプラズマと共に漏
れ出るため、イオンビーム経路の真空度を維持するため
には、新たな真空排気装置の付加等が必要になる。それ
をしないと、イオンビームがイオンビーム経路に存在す
るガス分子と衝突して中性粒子になる粒子衝突反応が激
しくなり、イオンビームの損失増大や、電流として計測
されない中性粒子がターゲットに注入されることによる
注入量異常等が生じる。
On the other hand, although the electron supply source for supplying electrons in the form of plasma has a high electron supply capacity, it is necessary to supply a gas for plasma generation to this type of electron supply source, and this gas is an ion beam. Since the gas leaks into the path together with the plasma, it is necessary to add a new vacuum exhaust device or the like in order to maintain the degree of vacuum in the ion beam path. If this is not done, the ion beam collides with gas molecules existing in the ion beam path to become neutral particles, and the particle collision reaction becomes violent, resulting in increased ion beam loss and injection of neutral particles that are not measured as current into the target. As a result, the injection amount becomes abnormal.

【0011】このように、いずれの電子供給源を用いる
場合にも様々な問題があり、イオンビームの空間電荷に
よる発散をうまく抑制することはできない。
As described above, there are various problems in using any electron supply source, and the divergence due to the space charge of the ion beam cannot be well suppressed.

【0012】そこでこの発明は、外部からイオンビーム
に電子を供給する電子供給源に依らなくても、イオンビ
ームの空間電荷を十分に抑制してビーム輸送効率を向上
させることができるようにしたイオン注入装置を提供す
ることを主たる目的とする。
Therefore, according to the present invention, it is possible to sufficiently suppress the space charge of the ion beam and improve the beam transport efficiency without relying on an electron supply source for supplying electrons to the ion beam from the outside. The main purpose is to provide an injection device.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明のイオン注入装置は、前記イオン源とター
ゲットとの間のイオンビーム経路の近傍にイオンビーム
に当たらないように設けられていて、そこを通過するイ
オンビームの軸に沿う方向の磁界を発生させる磁界発生
手段と、この磁界発生手段の両端部付近にそれぞれ配置
されていて、そこを通過するイオンビームをそれに当た
らないように取り囲む第1および第2の電子閉じ込め電
極と、この第1および第2の電子閉じ込め電極に負電圧
をそれぞれ印加する直流電源とを備えることを特徴とす
る。
In order to achieve the above object, the ion implantation apparatus of the present invention is provided near the ion beam path between the ion source and the target so as not to hit the ion beam. , Magnetic field generating means for generating a magnetic field in the direction along the axis of the ion beam passing therethrough, and surrounding the ion beam passing therethrough so as not to hit the magnetic field generating means, which are respectively disposed near both ends of this magnetic field generating means. It is characterized by comprising first and second electron confinement electrodes and a DC power supply for applying a negative voltage to the first and second electron confinement electrodes, respectively.

【0014】[0014]

【作用】イオンビーム経路には、量の多少はあるにせ
よ、必ず残留ガスが存在しており、この残留ガスとイオ
ンビームとの衝突によって電子が発生する。このような
電子がイオンビームの正電位によってイオンビーム内に
捕捉されることにより、イオンビームはある程度は中和
される。しかし、イオンビームの正電位による捕捉だけ
では、電子は運動エネルギーを持っていてイオンビーム
の半径方向や軸方向に移動してイオンビームから逃げ出
しやすいので、電子のイオンビーム内への閉じ込めは不
十分であり、イオンビームの空間電荷を十分に小さくす
ることはできない。
The residual gas always exists in the ion beam path, although the amount thereof varies, and electrons are generated by the collision between the residual gas and the ion beam. By trapping such electrons in the ion beam by the positive potential of the ion beam, the ion beam is neutralized to some extent. However, the trapping of electrons in the ion beam is insufficient because the electrons have kinetic energy and move easily in the radial or axial direction of the ion beam to escape from the ion beam simply by trapping with the positive potential of the ion beam. Therefore, the space charge of the ion beam cannot be made sufficiently small.

【0015】これに対して、上記磁界発生手段によれ
ば、そのイオンビームの軸に沿う方向の磁界に電子が巻
き付くので、電子がイオンビームの半径方向に逃げるの
を防止することができ、電子のイオンビーム半径方向に
おける閉じ込めを磁気的に行うことができる。
On the other hand, according to the magnetic field generating means, the electrons are wound around the magnetic field in the direction along the axis of the ion beam, so that the electrons can be prevented from escaping in the radial direction of the ion beam. Electrons can be magnetically confined in the radial direction of the ion beam.

【0016】また、上記第1および第2の電子閉じ込め
電極によれば、直流電源から印加される負電圧によっ
て、イオンビームの軸方向に逃げようとする電子を両側
から中央の方へ押し戻すことができるので、電子のイオ
ンビーム軸方向における閉じ込めを静電的に行うことが
できる。
According to the first and second electron confinement electrodes, the negative voltage applied from the DC power supply can push back the electrons that try to escape in the axial direction of the ion beam from both sides toward the center. Therefore, electrons can be confined electrostatically in the axial direction of the ion beam.

【0017】上記構成によれば、このようにして電子を
イオンビーム内にうまく閉じ込めることができるので、
外部からイオンビームに電子を供給する電子供給源に依
らなくても、閉じ込めた電子によってイオンビームの空
間電荷を十分に抑制して、空間電荷によるビーム発散を
抑え、ビーム輸送効率を向上させることができる。
According to the above structure, the electrons can be well confined in the ion beam in this way,
Even if it does not rely on an electron supply source that supplies electrons to the ion beam from the outside, the confined electrons can sufficiently suppress the space charge of the ion beam, suppress the beam divergence due to the space charge, and improve the beam transport efficiency. it can.

【0018】[0018]

【実施例】図1は、この発明の一実施例に係るイオン注
入装置を示す図である。図4の従来例と同一または相当
する部分には同一符号を付し、以下においては当該従来
例との相違点を主に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a diagram showing an ion implantation apparatus according to an embodiment of the present invention. The same or corresponding portions as those of the conventional example in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and the differences from the conventional example will be mainly described below.

【0019】この実施例においては、前述したイオン源
2と質量分析電磁石6との間のイオンビーム経路の近傍
に、イオンビーム経路に沿ってイオンビーム4をそれに
当たることなく包むように巻かれたソレノイド14を配
置している。より具体的には、イオン源2と質量分析電
磁石6とは真空容器としての接続管12で互いに接続さ
れており、この実施例ではこの接続管12の外部にそれ
に沿って筒状のソレノイド14を配置している。
In this embodiment, in the vicinity of the ion beam path between the ion source 2 and the mass analysis electromagnet 6 described above, a solenoid is wound along the ion beam path so as to wrap the ion beam 4 without hitting it. 14 are arranged. More specifically, the ion source 2 and the mass analysis electromagnet 6 are connected to each other by a connecting pipe 12 as a vacuum container, and in this embodiment, a cylindrical solenoid 14 is provided outside the connecting pipe 12 along the same. It is arranged.

【0020】このソレノイド14には直流電源16が接
続されており、ソレノイド14はこの直流電源16によ
って励磁されて、その内側を通過するイオンビーム4の
軸に沿う方向の磁界Bを発生させる。即ちこの実施例で
は、このソレノイド14および直流電源16によって、
磁界発生手段を構成している。なお、磁界Bの向きは、
図示とは逆にイオン源2側へ向いていても良く、要はそ
こを通過するイオンビーム4の軸に沿う方向であれば良
い。
A direct current power supply 16 is connected to the solenoid 14, and the solenoid 14 is excited by the direct current power supply 16 to generate a magnetic field B in the direction along the axis of the ion beam 4 passing therethrough. That is, in this embodiment, by the solenoid 14 and the DC power source 16,
It constitutes a magnetic field generating means. The direction of the magnetic field B is
Contrary to the illustration, it may be directed to the ion source 2 side, and the point is that the direction is along the axis of the ion beam 4 passing therethrough.

【0021】ソレノイド14による磁界Bの強さは、例
えば数十ガウス程度で良い。これは、磁界Bに巻き付く
電子のラーモア半径は、電子温度を1eV程度としても
10ガウスの磁界Bで約3mmと十分に小さいからであ
る。
The strength of the magnetic field B generated by the solenoid 14 may be, for example, about several tens gauss. This is because the Larmor radius of the electrons wrapped around the magnetic field B is about 3 mm at a magnetic field B of 10 Gauss, which is sufficiently small even if the electron temperature is about 1 eV.

【0022】更に、接続管12の内部であってソレノイ
ド14の両端部付近に位置する所に、そこを通過するイ
オンビーム4をそれに当たらないように取り囲む第1お
よび第2の電子閉じ込め電極20および22をそれぞれ
配置している。そして、両電子閉じ込め電極20、22
に、電流導入端子24を経由して直流電源26を接続
し、この直流電源26から両電子閉じ込め電極20、2
2に負電圧を印加するようにしている。
Further, inside the connecting pipe 12 and in the vicinity of both ends of the solenoid 14, first and second electron confinement electrodes 20 for surrounding the ion beam 4 passing therethrough so as not to hit it, and 22 are arranged respectively. Then, both electron confinement electrodes 20, 22
A DC power supply 26 is connected to the above through the current introduction terminal 24, and from this DC power supply 26, both electron confinement electrodes 20, 2 are connected.
A negative voltage is applied to 2.

【0023】両電子閉じ込め電極20、22に印加する
負電圧の大きさは、その電界によって、イオンビーム4
の軸方向に逃げようとする電子を押し戻すに足りる大き
さにする必要があるが、具体的には−数百V程度で良
い。
The magnitude of the negative voltage applied to both electron confinement electrodes 20 and 22 depends on the electric field of the negative voltage.
It is necessary to make it large enough to push back the electrons trying to escape in the axial direction of, but specifically, it may be about −several hundreds of volts.

【0024】両電子閉じ込め電極20、22の形状は、
そこを通過するイオンビーム4の断面形状にあったもの
にするのが好ましい。例えば、イオンビーム4が断面円
形ビームであれば図2に示すような円筒状に、断面楕円
形ビームであれば楕円筒状に、断面長方形(シート状)
ビームであれば薄い角筒状にすれば良い。そのようにす
れば、当該電子閉じ込め電極20、22に印加される負
電圧による電界を、イオンビーム4に当たることなくか
つ効率良く、イオンビーム4の中心部まで及ぼすことが
できるからである。
The shapes of both electron confinement electrodes 20 and 22 are
It is preferable that the cross section of the ion beam 4 passing therethrough be matched. For example, if the ion beam 4 has a circular cross section, it has a cylindrical shape as shown in FIG. 2, and if it has an elliptical cross section, it has an elliptic cylindrical shape and a rectangular cross section (sheet shape).
If it is a beam, it may be a thin rectangular tube. This is because the electric field due to the negative voltage applied to the electron confinement electrodes 20 and 22 can efficiently reach the central portion of the ion beam 4 without hitting the ion beam 4.

【0025】また、このような筒状の電子閉じ込め電極
20、22のビーム進行方向の長さLは、円筒状の場合
は直径Rと同程度に(図2参照)、楕円筒状の場合は短
径と同程度に、角筒状の場合は短い方の内法と同程度に
するのが好ましい。そのようにすれば、筒状の電子閉じ
込め電極20、22の中心部まで電極の電位にすること
ができるからである。
Further, the length L of the cylindrical electron confinement electrodes 20 and 22 in the beam traveling direction is approximately the same as the diameter R in the case of a cylindrical shape (see FIG. 2), and in the case of an elliptic cylindrical shape. In the case of a rectangular tube shape, it is preferable to make it to the same extent as the shorter diameter, and to the same extent as the inner method of the shorter one. This is because the potential of the electrodes can reach the central portions of the cylindrical electron confinement electrodes 20 and 22.

【0026】なお、イオン源2は、図1の例では、プラ
ズマを発生させるプラズマ発生部2aと、そこから電界
の作用でイオンビーム4を引き出す引出し電極系2b
と、それらを収納するイオン源ハウジング2cと、プラ
ズマ発生部2a内に電子閉じ込め用の磁界を発生させる
イオン源マグネット2dとを備えている。
In the example of FIG. 1, the ion source 2 has a plasma generating portion 2a for generating plasma, and an extraction electrode system 2b for extracting the ion beam 4 by the action of an electric field from the plasma generating portion 2a.
An ion source housing 2c for accommodating them and an ion source magnet 2d for generating a magnetic field for electron confinement in the plasma generator 2a.

【0027】イオンビーム4の経路には、量の多少はあ
るにせよ、必ず残留ガスが存在しており、この残留ガス
とイオンビーム4との衝突によって電子が発生する。こ
のような電子がイオンビーム4の正電位によってイオン
ビーム4内に捕捉されることにより、イオンビーム4は
そのままでもある程度は中和される。しかし、イオンビ
ーム4の正電位による捕捉だけでは、電子は運動エネル
ギーを持っていてイオンビーム4の半径方向や軸方向に
移動してイオンビーム4から逃げ出しやすいので、電子
のイオンビーム4内への閉じ込めは不十分であり、イオ
ンビーム4の空間電荷を十分に小さくことはできない。
A residual gas always exists in the path of the ion beam 4 although the amount thereof is small, and electrons are generated by the collision between the residual gas and the ion beam 4. By capturing such electrons in the ion beam 4 by the positive potential of the ion beam 4, the ion beam 4 is neutralized to some extent even as it is. However, if only the positive potential of the ion beam 4 is trapped, the electrons have kinetic energy and move in the radial or axial direction of the ion beam 4 and easily escape from the ion beam 4, so that the electrons are trapped in the ion beam 4. The confinement is insufficient and the space charge of the ion beam 4 cannot be made sufficiently small.

【0028】これに対して、上記のようなソレノイド1
4を設けてイオンビーム4の軸に沿う方向の磁界Bを発
生させれば、当該磁界Bに電子が巻き付くので、電子が
イオンビーム4の半径方向に逃げるのを防止することが
できる。即ち、ソレノイド14内の空間に、磁気的に、
電子の閉じ込め(半径方向の閉じ込め)を行うことがで
きる。
On the other hand, the solenoid 1 as described above
When the magnetic field B is generated in the direction along the axis of the ion beam 4 by providing the electrons 4, electrons are wound around the magnetic field B, so that the electrons can be prevented from escaping in the radial direction of the ion beam 4. That is, magnetically, in the space inside the solenoid 14,
Electrons can be confined (radial confinement).

【0029】また、上記電子閉じ込め電極20および2
2を設けてそれに負電圧を印加すれば、その静電界によ
って、イオンビーム4の軸方向に逃げようとする電子を
両側から中央の方へ押し戻すことができる。即ち、両電
子閉じ込め電極20、22間の空間に、静電的に、電子
の閉じ込め(軸方向の閉じ込め)を行うことができる。
The electron confinement electrodes 20 and 2 are also provided.
If 2 is provided and a negative voltage is applied to it, the electrostatic field can push back the electrons trying to escape in the axial direction of the ion beam 4 from both sides toward the center. That is, it is possible to electrostatically confine electrons (axial confinement) in the space between the electron confinement electrodes 20 and 22.

【0030】このようにして電子をソレノイド14と両
電子閉じ込め電極20、22とで囲まれる空間内のイオ
ンビーム4内にうまく閉じ込めることができるので、外
部からイオンビーム4に電子を供給する電子供給源に依
らなくても、閉じ込めた電子によってイオンビーム4の
空間電荷を十分に抑制して、空間電荷によるビーム発散
を抑え、ビーム輸送効率を向上させることができる。そ
の結果、ターゲット10へ輸送するビーム量が増大す
る。
In this way, the electrons can be successfully confined in the ion beam 4 in the space surrounded by the solenoid 14 and the electron confinement electrodes 20 and 22, so that the electrons are supplied to the ion beam 4 from the outside. Even if it does not depend on the source, the space charge of the ion beam 4 can be sufficiently suppressed by the confined electrons, the beam divergence due to the space charge can be suppressed, and the beam transport efficiency can be improved. As a result, the amount of beam transported to the target 10 increases.

【0031】特に、イオンビーム4が低エネルギー、大
電流、更には質量数の大きいイオン種から成る場合に、
空間電荷効果が顕著に現れるので、そのようなイオンビ
ームの場合に上記のような手段を設ける効果は大きい。
In particular, when the ion beam 4 is composed of ion species having low energy, large current, and large mass number,
Since the space charge effect remarkably appears, the effect of providing the above means in the case of such an ion beam is great.

【0032】なお、ソレノイド14は、図1の例では接
続管12外の大気中に配置しているが、接続管12内の
真空中に配置しても良い。その場合も勿論、ソレノイド
14にはイオンビーム4が当たらないようにする。ソレ
ノイド14を真空中に配置すれば、より近くからイオン
ビーム経路に磁界Bを印加することができるので、磁界
印加の効率が高く、従ってソレノイド14を小型・簡略
化することができると共に、それ用の直流電源16も小
容量にすることができる。
Although the solenoid 14 is arranged in the atmosphere outside the connecting pipe 12 in the example of FIG. 1, it may be arranged in the vacuum inside the connecting pipe 12. In that case, of course, the ion beam 4 is prevented from hitting the solenoid 14. If the solenoid 14 is arranged in a vacuum, the magnetic field B can be applied to the ion beam path from a closer position, so that the efficiency of applying the magnetic field is high, and therefore the solenoid 14 can be made small and simple, and for that purpose. The DC power supply 16 can also have a small capacity.

【0033】また、ソレノイド14の両端部付近の周り
には、必要に応じて、例えば図3に示すように、ソレノ
イド14で発生させた磁界がその両端部から軸方向の外
部へ漏れ出るのを抑える磁気遮蔽体30、32をそれぞ
れ設けても良い。両磁気遮蔽体30、32は、磁性材
料、好ましくは強磁性材料から成り、例えばリング状ま
たは筒状をしている。
Further, around the both ends of the solenoid 14, if necessary, for example, as shown in FIG. 3, the magnetic field generated by the solenoid 14 may leak from the both ends to the outside in the axial direction. The suppressing magnetic shields 30 and 32 may be provided respectively. Both magnetic shields 30, 32 are made of a magnetic material, preferably a ferromagnetic material, and have, for example, a ring shape or a cylindrical shape.

【0034】このような磁気遮蔽体30、32を設ける
と、ソレノイド14による磁界と他の磁界、例えば質量
分析電磁石6の磁界やイオン源マグネット2dの磁界と
の相互干渉を避けることができる。これは、イオン源2
と質量分析電磁石6との間の狭いスペースにソレノイド
14を配置する場合に特に効果がある。
By providing such magnetic shields 30 and 32, mutual interference between the magnetic field of the solenoid 14 and another magnetic field, for example, the magnetic field of the mass analysis electromagnet 6 or the magnetic field of the ion source magnet 2d can be avoided. This is the ion source 2
This is particularly effective when the solenoid 14 is arranged in a narrow space between the electromagnet 6 and the mass analysis electromagnet 6.

【0035】しかも、ソレノイド14が発生する磁力線
15は、ソレノイド14の両端部付近で急激に曲げられ
た形で磁気遮蔽体30、32から出入りするようになる
ので、磁力線15が緩く広がっている場合に比べて、ソ
レノイド14の磁界によるイオンビーム4の広がりやね
じれ等を少なくすることができる。
In addition, since the magnetic force lines 15 generated by the solenoid 14 come in and out from the magnetic shields 30 and 32 in the form of being sharply bent near the both ends of the solenoid 14, when the magnetic force lines 15 spread loosely. As compared with the above, it is possible to reduce the spread and twist of the ion beam 4 due to the magnetic field of the solenoid 14.

【0036】また、両電子閉じ込め電極20、22に
は、図1の例のように共通の直流電源26から負電圧を
印加しても良いし、別の直流電源からそれぞれ負電圧を
印加するようにしても良い。後者のようにすれば、電子
閉じ込め電極20と22に互いに大きさの異なる負電圧
を印加することができるので、より適正な負電圧を印加
することができる。
A negative voltage may be applied to both electron confinement electrodes 20 and 22 from a common DC power source 26 as in the example of FIG. 1, or a negative voltage may be applied from another DC power source. You can In the latter case, since negative voltages having different magnitudes can be applied to the electron confinement electrodes 20 and 22, a more appropriate negative voltage can be applied.

【0037】また、上記のようなソレノイド14および
電子閉じ込め電極20、22は、イオン源2とターゲッ
ト10との間のイオンビーム経路であればどこに設けて
も前述したような効果は得られるが、例えば質量分析電
磁石6と分析スリット8との間や、分析スリット8とタ
ーゲット10との間に設けても良いが、イオンビーム4
の発散をその上流側で抑えるほどターゲット10に対す
る立体角が小さくなるのでより大きな効果が得られる。
従ってこの理由から、図1の実施例のようにイオン源2
と質量分析電磁石6との間に設けるのが好ましい。
Although the solenoid 14 and the electron confinement electrodes 20 and 22 as described above can be provided anywhere as long as they are the ion beam paths between the ion source 2 and the target 10, the above-mentioned effects can be obtained. For example, the ion beam 4 may be provided between the mass analysis electromagnet 6 and the analysis slit 8 or between the analysis slit 8 and the target 10.
The more the effect of suppressing the divergence on the upstream side, the smaller the solid angle with respect to the target 10, so that a larger effect can be obtained.
Therefore, for this reason, as in the embodiment of FIG.
It is preferably provided between the electromagnet 6 and the mass analysis electromagnet 6.

【0038】また、上記ソレノイド14および直流電源
16の代わりに、複数の永久磁石を接続管12の外側ま
たは内側に設けて上記のような磁界Bを発生させるよう
にし、これによって磁界発生手段を構成しても良い。
Further, instead of the solenoid 14 and the DC power source 16, a plurality of permanent magnets are provided outside or inside the connecting pipe 12 to generate the magnetic field B as described above, thereby constituting the magnetic field generating means. You may.

【0039】[0039]

【発明の効果】この発明は上記のとおり構成されている
ので、次のような効果を奏する。
Since the present invention is configured as described above, it has the following effects.

【0040】請求項1の発明によれば、イオンビームが
残留ガスと衝突することによって発生する電子を、磁界
発生手段と第1および第2の電子閉じ込め電極とで囲ま
れる空間内のイオンビーム内に磁気的および静電的にう
まく閉じ込めることができるので、外部からイオンビー
ムに電子を供給する電子供給源に依らなくても、閉じ込
めた電子によってイオンビームの空間電荷を十分に抑制
して、空間電荷によるビーム発散を抑え、ビーム輸送効
率を向上させることができる。
According to the first aspect of the present invention, the electrons generated by the collision of the ion beam with the residual gas are generated in the ion beam in the space surrounded by the magnetic field generating means and the first and second electron confinement electrodes. Since it can be confined magnetically and electrostatically well, the space charge of the ion beam can be sufficiently suppressed by the confined electrons without depending on the electron source that supplies electrons to the ion beam from the outside. Beam divergence due to electric charges can be suppressed and beam transport efficiency can be improved.

【0041】請求項2の発明によれば、イオンビームの
発散を、イオンビーム経路の最も上流側に近い場所で抑
えることができるので、ビーム輸送効率を向上させる上
でより大きな効果が得られる。
According to the second aspect of the present invention, the divergence of the ion beam can be suppressed at a position closest to the upstream side of the ion beam path, so that a greater effect can be obtained in improving the beam transport efficiency.

【0042】請求項3の発明によれば、磁界発生手段に
よる磁界と他の磁界との相互干渉を避けることができる
と共に、磁界発生手段の磁界に起因するイオンビームの
広がりやねじれ等を少なくすることができる。
According to the third aspect of the invention, mutual interference between the magnetic field generated by the magnetic field generating means and another magnetic field can be avoided, and the spread and twist of the ion beam due to the magnetic field of the magnetic field generating means can be reduced. be able to.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の一実施例に係るイオン注入装置を示
す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an ion implantation apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】電子閉じ込め電極の一例を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing an example of an electron confinement electrode.

【図3】ソレノイドコイルの両端部付近に磁気遮蔽体を
設けた例を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example in which magnetic shields are provided near both ends of a solenoid coil.

【図4】従来のイオン注入装置の一例を示す概略図であ
る。
FIG. 4 is a schematic view showing an example of a conventional ion implantation apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 イオン源 4 イオンビーム 6 質量分析電磁石 8 分析スリット 10 ターゲット 12 接続管 14 ソレノイド 16 直流電源 20,22 電子閉じ込め電極 26 直流電源 30,32 磁気遮蔽体 2 Ion source 4 Ion beam 6 Mass analysis electromagnet 8 Analysis slit 10 Target 12 Connection tube 14 Solenoid 16 DC power source 20,22 Electron confinement electrode 26 DC power source 30,32 Magnetic shield

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 イオン源から引き出したイオンビームを
質量分析電磁石を通してターゲットに入射させる構成の
イオン注入装置において、前記イオン源とターゲットと
の間のイオンビーム経路の近傍にイオンビームに当たら
ないように設けられていて、そこを通過するイオンビー
ムの軸に沿う方向の磁界を発生させる磁界発生手段と、
この磁界発生手段の両端部付近にそれぞれ配置されてい
て、そこを通過するイオンビームをそれに当たらないよ
うに取り囲む第1および第2の電子閉じ込め電極と、こ
の第1および第2の電子閉じ込め電極に負電圧をそれぞ
れ印加する直流電源とを備えることを特徴とするイオン
注入装置。
1. An ion implanter configured to cause an ion beam extracted from an ion source to enter a target through a mass analysis electromagnet so that the ion beam does not hit the vicinity of an ion beam path between the ion source and the target. Magnetic field generating means which is provided and generates a magnetic field in a direction along the axis of the ion beam passing therethrough;
First and second electron confinement electrodes, which are respectively disposed near both ends of the magnetic field generating means and surround an ion beam passing therethrough so as not to hit the ion beam, and the first and second electron confinement electrodes. An ion implantation apparatus comprising: a DC power supply for applying a negative voltage.
【請求項2】 前記磁界発生手段ならびに第1および第
2の電子閉じ込め電極を、前記イオン源と質量分析電磁
石との間に配置している請求項1記載のイオン注入装
置。
2. The ion implanter according to claim 1, wherein the magnetic field generating means and the first and second electron confinement electrodes are arranged between the ion source and the mass analysis electromagnet.
【請求項3】 前記磁界発生手段の両端部付近に、当該
磁界発生手段で発生させた磁界がその両端部から軸方向
の外部へ漏れ出るのを抑える磁気遮蔽体をそれぞれ設け
ている請求項1または2記載のイオン注入装置。
3. The magnetic shields are provided near both ends of the magnetic field generating means to prevent the magnetic field generated by the magnetic field generating means from leaking to the outside in the axial direction from the both ends. Or the ion implantation apparatus according to 2.
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