JPH10312770A - 静電３極レンズ、イオン注入装置及びイオンビームの集束方法 - Google Patents

静電３極レンズ、イオン注入装置及びイオンビームの集束方法

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JPH10312770A JP10120357A JP12035798A JPH10312770A JP H10312770 A JPH10312770 A JP H10312770A JP 10120357 A JP10120357 A JP 10120357A JP 12035798 A JP12035798 A JP 12035798A JP H10312770 A JPH10312770 A JP H10312770A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】高電流で低いエネルギーのイオン注入装置に利
用される静電レンズアセンブリを提供すること。 【解決手段】イオン注入装置10に使用する静電３極レン
ズ36は、ターミナル電極37と、各々対応する湾曲表面を
有し、抑制電極38と分析電極39を含む調整可能なレンズ
サブアセンブリ40を有する。抑制電極及び分析電極は、
それぞれ、各ギャップによって分離された第１，第２部
分を有する。同時に運動機構は、抑制電極及び分析電極
の第１部分をそれぞれの電極の第２部分から引き離す方
向に移動し、各ギャップを調整する。 ターミナル電極3
7によって出力されるイオンビームを、作動の減速モー
ド時、相互に直交する分散および非分散平面においてビ
ームを可変して集束させ、作動の加速モード時、分散平
面における質量分析を変更することによりギャップを調
整する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的にイオン注
入装置の分野に関し、特に、イオンを加速及び減速する
作動モードにおいて、イオン注入装置におけるイオンビ
ームを可変して集束して質量分析するための静電レンズ
に関する。
【０００２】
【従来の技術】イオン注入装置は、集積回路の大規模製
造において、半導体に不純物を混入させるために、産業
界に望ましい技術として発展してきた。イオン線量及び
イオンエネルギーは、注入工程を定めるために用いられ
る２つの重要な変数である。イオン線量は、与えられた
半導体材料に対して注入されたイオンの濃度に関係す
る。
【０００３】一般的に、高電流注入装置（イオンビーム
電流が約１０ミリアンペア（ｍＡ）以上）は高いイオン
線量の注入装置であり、中電流注入装置（イオンビーム
電流が約１ｍＡまで可能）は、低いイオン線量のために
使用される。
【０００４】イオンエネルギーは、半導体素子における
接合部深さを制御するために使用される。イオンビーム
を作り上げるイオンのエネルギーレベルは、注入された
イオンの深さの度合いを決定する。半導体素子における
レトログレード・ウエル(retrograde wells)を形成する
ために用いられる高いエネルギープロセスでは、数１０
０万電子ボルト（ＭｅＶ）に達する注入を必要とし、ま
た薄い接合部(shallowjunctions)を形成するために１０
００電子ボルト（１ＫｅＶ）以下のエネルギーが必要と
される。
【０００５】一般的なイオン注入装置は、３つの部分ま
たサブシステム、すなわち、(a) イオンビームを出力す
るためのターミナルと、(b) 質量分析し、かつイオンビ
ームの集束及びエネルギーレベルを調整するためのビー
ムラインと、(c) イオンビームによってイオンが注入さ
れる半導体ウエハを包含するターゲット室とを備えてい
る。
【０００６】ビームラインは、一般的に、固定された寸
法の質量分析のための開口と、イオンビームを集束する
ための加速及び減速用のレンズを含む。半導体素子が益
々小さくなる傾向において、ビームラインは、低いエネ
ルギーで高いビーム電流を供給できる構成を必要とす
る。高いビーム電流は、必要な注入線量レベルを与え、
低いエネルギーは、薄い注入を可能にする。半導体素子
におけるソース／ドレイン接合部は、高い電流、低いエ
ネルギーによる利用が要求される。
【０００７】所定のビームラインの構造体を介して伝達
する低いエネルギーイオンビームは、ビーム発散(beam
blow up)として知られている状態を呈する。このビーム
発散は、イオンビーム内の荷電イオンのようにふるま
い、イオン同士が相互反発（空間電荷効果として知られ
ている）する。このような相互反発により、好ましい形
に反してビームが意図されたビームライン径路から離れ
て発散する。
【０００８】ビーム発散は、高電流かつ低エネルギーの
利用における特定の問題であって、その理由は、イオン
ビーム（高電流）におけるイオンの高集中によって、イ
オンの相互反発力が増大し、イオンの伝達ポテンシャル
（低エネルギー）が相互反発力に対抗するには不十分と
なるからである。このビーム発散の問題は、ビームライ
ンの全長が長くなるほど大きくなる。それゆえ、好まし
いビームラインの設計構造は、ビームラインの長さを短
くすることである。
【０００９】静電レンズは、イオンビーム内のイオンを
加速したり減速したりして、適当なエネルギーレベルを
達成し、また、相互反発する電荷がビーム発散現象をも
たらすのを妨げるようにイオンビームを集束させるため
のものとしも知られている。一般的に、このようなレン
ズは、電位を次第により大きくまたはより小さくするた
めに多くの電極を含んでいる。ビーム内の個々のイオン
は、この電位勾配による比率で、加速または減速され、
また、集束は、電極により生じる電界によって達成され
る。
【００１０】静電レンズにおける加速及び減速時の集束
の実施例は、キング氏等に付与され、本出願人に譲渡さ
れた米国特許第５，１７７，３６６号によって開示され
ており、これらは参考として本明細書に包含される。
【００１１】この米国特許では、質量分析開口及び静電
レンズは、一対の偏向電極によって分離されている。質
量分析開口は、ビームから不適当な質量の電荷を有する
イオンを排除する。
【００１２】静電レンズは、(a) 一対の偏向電極によっ
て最初に偏向されたイオンビームを直交平面に集束さ
せ、(b) 所望の注入エネルギーレベルを達成するのにイ
オンビーム内のイオンを加速するために、すぐ近くの下
流にある加速器と共に用いられる。レンズによって達成
される集束は、電極間のギャップ、電極の曲率、電極の
電位、またはイオンビームが通過する第１電極に設けた
スロットの寸法を変えることによって調整される。
【００１３】電極に設けたスロットの寸法を変えること
は、部分的にスロット形状を形成するプレートの移動お
よび置き換えを必要とする。注入動作の異なる形式（種
々の電流またはエネルギーレベル）を収容するためにビ
ームラインの構成要素の移動および置き換えることは好
ましくない。それは、これらの構成要素が配置された真
空室は、開かれなければならないからである。真空室を
開くことは、大気圧に保持しかつその後に再び排気する
必要があり、これとともに室の内部が汚染にさらされ
る。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明
は、イオンビーム電流またはエネルギーレベルに基づい
て、質量分析を第１平面に調整し、かつイオンビームを
この第１平面および相互に垂直する、すなわち第２の直
交平面に集束させるように調整でき、さらに、高電流で
低いエネルギーのイオン注入装置に利用される静電レン
ズアセンブリを提供することを目的としている。
【００１５】別の本発明の目的は、レンズ部品の取り外
し、および取り換えを必要とすることなく、容易にイオ
ンビームを集束できるように、ある範囲内に限定的に調
整可能な電極ギャップを有する調整可能な静電レンズを
提供することである。
【００１６】更なる本発明の目的は、ビームの発散状態
を防止するために、イオン注入装置内のビームラインの
全長を最小限にするイオン注入装置を提供することであ
る。
【００１７】また、さらに別の本発明の目的は、作業の
減速モードではビームの集束を可変でき、かつ作動の加
速モードでは質量分析を可変できる分析開口を備え、こ
の分析開口と調整可能で可変できる静電レンズを結合し
たレンズサブアセンブリを提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、請求項に記載の各構成を有する。本発明
によれば、イオン注入装置に使用するために静電３極レ
ンズが設けられている。このレンズは、ターミナル電
極、及び抑制電極と分析電極を含む調整可能なレンズサ
ブアセンブリを有する。レンズサブアセンブリは、ビー
ムが第１（分散的）平面において最小の「ねじれ(wais
t) 」を有するターミナル電極の近くに配置されてい
る。このような配置は、電極間の必要とされるギャップ
を最小にし、ビームの発散を少なくし、かつ作動の減速
モードにおける電子空乏領域を最小にする。
【００１９】抑制電極及び分析電極は、それぞれ、各ギ
ャップによって分離された第１，第２部分を有する。同
時に運動機構は、抑制電極及び分析電極の第１部分をそ
れぞれの電極の第２部分から引き離す方向に移動し、そ
れぞれのギャップを調整する。調整可能なレンズ・サブ
アセンブリがターミナル電極によって出力されるイオン
−ビームを、(a) 作動の減速モードに、相互に直交する
（分散および非分散）平面においてビームを可変して集
束することにより、また、(b) 作動の加速モードに、分
散平面における質量分析を変更できることにより、それ
ぞれ調整する。
【００２０】一般に、分析電極対の間のギャップは、作
動の加速モードに分散平面における調整可能な質量分析
により調整される。作動の加速モードにおいて、レンズ
・サブアセンブリの集束効果は、ビームの「剛直性(sti
ffness) 」およびビームの発散の減少傾向により無視で
きる。
【００２１】しかし、可変できる質量分析は、分析電極
対の間のギャップを調整することによって加速モードに
おいて達成される。抑制電極のギャップと分析電極のギ
ャップとを同時に調整できるようにすることによって、
ターミナル電極での大きな正電圧の存在にも関わらず、
抑制電極の好ましい小さな電圧を用いて、負の抑制電圧
がギャップ軸上に維持されるとともに質量分析を可変で
きる。
【００２２】作動の減速モードにおいて、レンズ・サブ
アセンブリは、相互に直交する（分散および非分散）平
面においてビームを集束させるように機能する。分析電
極のギャップの調整によって、調整可能な分散平面の集
束が与えられる。この分散平面における集束の増加は、
分析電極のギャップを減少させることにより達成され
る。一般に、非分散平面の集束をより高めるには、抑制
電極に印加される負電圧の大きさを増大させることによ
り達成される。
【００２３】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。図１はイオンビーム注入装置１０を示し
ており、この注入装置は、イオン源１２、質量分析磁石
１４、ビームラインアセンブリ１５、およびターゲット
すなわち端部ステーション１６とを含む。各々電源を伴
うイオン源１２および質量分析磁石１４は、集約してタ
ーミナル１７と呼ばれる（図２参照）。
【００２４】本発明は、図１に示すように低エネルギー
イオン注入装置において利用され、このビームラインア
センブリ１５は、そのビーム伝搬中にビームの発散が生
じやすい低エネルギービームのために比較的短くなって
いる。
【００２５】イオン源１２は、プラズマ室２０とイオン
引出しアセンブリ２２を形成するハウジング１８を有す
る。ビームラインアセンブリ１５は、分析ハウジング２
３とビーム中和器２４を有する。
【００２６】以下で説明するように、この分析ハウジン
グ２３は、本発明の要部を含んでいる。ビーム中和器２
４は、ビーム発散を最小限にするように機能する。ビー
ム中和器２４の下流には、端部ステーション１６が設け
られ、このステーションは、処理すべきウエハを取付け
るためにディスク形状のウエハ支持体２５を有してい
る。ウエハ支持体２５は、イオンビームの方向に対して
ほぼ直交するターゲット面にある。
【００２７】イオン源１２は、Ｌ形状フレーム２６に取
付られる。直接的に圧縮ガスの形で、または、間接的に
固体から気化して形成されるガスのいずれかから得られ
るイオン化可能な不純物ガスが、プラズマ室２０に放射
される。一般的に、イオン源のイオン種は、ボロン
（Ｂ）、燐（Ｐ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉ
ｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、ひ素（Ａｓ）である。これ
らのいオン種は、ガス状の三フッ化ホウ素(boron trifl
uoride) またはジボラン(diborane)の形式で一般的に与
えられるボロンを除いて固体形状で与えられる。
【００２８】エネルギーは、イオン化可能不純物ガスに
分配され、プラズマ室２０内でイオンを発生する。本発
明は、負イオンがイオン源により発生する装置に利用で
きるものであるが、一般的には、正イオンが発生する。
正イオンは、複数の電極２７からなるイオン引出しアセ
ンブリ２２によってプラズマ室２０に設けたスリットを
通って引き出される。
【００２９】電極は、負電位に荷電され、プラズマ室の
スリットからの距離が増加するほどその大きさが増加す
る。したがって、イオン引出しアセンブリは、プラズマ
室からの正イオンのビーム２８を引出し、フレーム２６
によって支持される質量分析磁石１４内で引き出された
イオンを加速するように機能する。
【００３０】質量分析磁石１４は、分析ハウジング２３
に適切な荷電質量比(charage to mass rate)を有するイ
オンのみを通過させる。この質量分析磁石１４は、イオ
ン源１２において、適切な荷電質量比のイオンを発生す
ることに加えて、所望よりも大きなあるいは小さな荷電
質量比のイオンを発生させるために必要である。不適当
な荷電質量比のイオンがウエハ内に注入されることは好
ましくない。
【００３１】質量分析磁石１４は、湾曲したビーム通路
２９を含み、この通路はアルミニウム製のビームガイド
３０によって形成され、真空ポンプ３１によってこのガ
イド内部の脱気が行われる。この通路に沿って伝搬する
イオンビーム２８は、質量分析磁石１４によって発生す
る磁界により影響される。この磁界の強さおよび方向
は、磁気コネクタ３３を通る磁石１４の界磁巻線を通る
電流を調整する制御電子装置３２によって制御される。
磁界の勾配「すなわち、屈折率(indexing)」を確定する
ことまたは磁石１４の入口側または出口側の各極を回転
させることによって、磁石１４によるイオンビームの部
分的な集束が、分散(dispersive)平面（湾曲したビーム
通路２９の平面）において達成される。
【００３２】磁界によって、イオンビーム２８は、第１
すなわち、イオン源１２に近い入口軌道３４から分析ハ
ウジング２３に近い第２すなわち出口軌道３５に向かう
湾曲した通路２９に沿って移動する。
【００３３】不適当な荷電質量比を有するイオンからな
るビーム２８の部分２８’，２８”は、湾曲した軌道か
ら離れてアルミニウム製のビームガイド３０の壁内に偏
向される。このようにして、磁石１４は、望ましい荷電
質量比を有するビーム２８内のイオンのみを分析ハウジ
ングを通過させる。
【００３４】イオンビーム２８の入口軌道３４及び出口
軌道３５は、分散平面に位置する湾曲したビーム通路２
９の平面内にある。非分散平面は、ここでは、分散平面
とターゲット平面の両方に垂直な平面として定義する。
したがって、磁石１４は、不適当な荷電質量比のイオン
をビームから取り除くことによって分散平面における質
量分析を実行し、イオンビームを入口軌道３４から出口
軌道３５に指向させ、ウエハがあるターゲット平面に向
かわせる。
【００３５】分析ハウジング２３は、本発明の原理に従
って構成された静電レンズ３６を含み、このレンズによ
り磁石１４によって出力されたイオンビーム２８の質量
分析と集束を行う。静電レンズ３６は、３極の電極（tr
iode) 構造で構成され、ターミナル電極対３７、抑制電
極対３８、及び接地電極対すなわち分析電極対３９を含
んでいる。ターミナル電極対は、ターミナル１７に固定
されて、加速モードにおいて正電圧、減速モードにおい
て負電圧で操作される。抑制電極対３８のそれぞれは、
接地電極対３９のそれぞれと同様に、互いに接近離間す
る方向に移動可能であり、図３以下に示すように電極対
の間のギャップを調整する。抑制電極３７は、負電位で
作動し、分析電極３９は、接地電位（０ボルト）で作動
する。
【００３６】抑制電極３８及び分析電極３９の各対は、
集約して調整可能なレンズサブアセンブリ４０として言
及される。分析ハウジング２３は、室４１を形成し、こ
の室内に、本発明の部分を構成しないファラデーフラッ
グ４２等の線量測定の指示器とともに静電レンズ３６を
含んでいる。
【００３７】室４１は、真空ポンプ４３により脱気され
る。隣接するビーム中和器２４は、電子シャワー４５を
含む室４４を形成する。この電子シャワー４５は、正電
荷を中和するものであり、この正電荷は、中和されなけ
れば、その結果として、正に荷電されたイオンビーム２
８が注入されるターゲットウエハ上に蓄積する。
【００３８】端部ステーション１６にあるディスク形状
のウエハ支持体２５は、モータ４６によって回転する。
こうして、ウエハが円形径路内を移動しているとき、イ
オンビームは、支持体に取付られたウエハに衝突する。
端部ステーション１６は、イオンビームの径路にほぼ平
行な軸４７に沿って旋回可能であり、その結果、ターゲ
ット平面は、この軸回りに調整できる。このように、イ
オン注入の角度は、標準値からわずかにずれている。
【００３９】調整可能なレンズサブアセンブリ４０は、
特に減速モードにおいてイオンビームを集束させ、特に
加速モードでイオンブームの質量分析を行う。このサブ
アセンブリ４０は、端子電極３７の近くの下流に配置さ
れている。その理由は、イオンビームが、この位置での
分散平面において最小寸法（すなわち「ねじれ(waist)
」を有するからである。このような配置は、必要とす
る電極間のギャップを最小にして、ビーム発散を最小に
するとともに、作動の減速モードにおいて、電子空乏領
域を最小にするのに役立つ。
【００４０】作動の加速モード時には、レンズ３５は、
第１に質量分析器として機能させ（集束を抑えて）、ま
た作動の減速モード時には、レンズは、第１に集束要素
として機能させる（質量分析を抑えて）。したがって、
同一のレンズ３５を加速モード（２５ｍＡで１０〜３０
キロボルト（ｋＶ）から９０ｋＶまで）と減速モード
（２ｍＡで２〜５キロボルト（ｋＶ）から０．５ｋＶま
で）の両方に使用することができる。
【００４１】作動の両モードは、図２に示すように、イ
オン注入装置１０内に包含された可変の高電圧源を調整
することによって作ることが可能である。第１電源ＰＳ
１は、イオン源１２に電圧（＋Ｖ１）を供給し、第２電
源ＰＳ２は、ターミナル１７に電圧（−Ｖ２）を供給
し、また、第３電源ＰＳ３は、静電レンズ３６の抑制電
極３８に電圧（−Ｖ３）を供給する。この例では、ＰＳ
１は約０．５から９０ｋＶまで作動し、ＰＳ２は約−２
ｋＶから−３０ｋＶまで作動し、さらにＰＳ３は約−５
ｋＶから−２５ｋＶまで作動する。
【００４２】さらに、この例示によれば、作動の加速モ
ード時に、ＰＳ１は、イオン源１２に特設引火される９
０ｋＶで作動する。ＰＳ２は、−３０ｋＶで作動し、Ｐ
Ｓ１に接続されることにより、磁石１４に６０ｋＶ（９
０ｋＶ−３０ｋＶ）が印加される。したがって、ターミ
ナルは、ターミナル電極３７の電圧である６０ｋＶで作
動する。
【００４３】電気絶縁体のブッシュ４８が、ターミナル
１７を装置の包囲体（アース接地）から絶縁し、また、
ブッシュ４９が、同様にアース接地された分析ハウジン
グ２３から端子１７を絶縁する。イオン源１２から磁石
１４までの３０ｋＶの電圧降下によって初期に加速され
たイオンビームは、ターミナルに関して負の電位（アー
ス接地）にある端部ステーション内のターゲットウエハ
に向かう径路でさらに加速される。
【００４４】作動の減速モードにおいて、ＰＳ１は、イ
オン源１２に直接印加される０．５ｋＶで作動し、ＰＳ
２は、−５ｋＶで作動し、ＰＳ１に接続されることによ
り、磁石１４に−４．５ｋＶ（０．５ｋＶ−５ｋＶ）が
印加される。したがって、ターミナルは、ターミナル電
極３７の電圧である−４．５ｋＶで作動する。イオン源
１２から磁石１４までの５ｋＶの電圧降下によって初期
に加速されたイオンビームは、ターミナルに関して正の
電位（アース接地）にある端部ステーション内のターゲ
ットウエハに向かう径路でさらに減速される。
【００４５】図３及び図４は、調整可能なレンズサブア
センブリ４０を詳細に示すもので、このサブアセンブリ
は、抑制電極対３８Ａ，３８Ｂと、分析電極対３９Ａ，
３９Ｂを含んでいるが、ターミナル１７に固定されてい
るターミナル電極対３７Ａ，３７Ｂは含まない。
【００４６】図１に示すように、イオンビームが、分析
磁石１４から第２軌道を通過して、ターミナル電極対３
７Ａ，３７Ｂを通り、さらに、これに続く抑制電極対３
８（３８Ａ，３８Ｂ）と分析電極対３９（３９Ａ，３９
Ｂ）の間のギャップを通るように、電極対３８，３９が
配置されている。
【００４７】図４に示すように、分析電極対３９Ａ，３
９Ｂは、図示しないねじ等の適当な締結具を用いて、水
冷されたスチール製ブロック５０Ａ，５０Ｂにそれぞれ
直接取付けられている。
【００４８】抑制電極３８Ａ，３８Ｂは、それぞれ分析
電極３９Ａ，３９Ｂに絶縁体５２Ａ，５２Ｂによって直
接取付けられている。Ｌ形状のブラケット５４Ａ，５４
Ｂは、中間ブロック５０Ａと分析電極３９Ａ、および中
間ブロック５０Ｂと分析電極３９Ｂにそれぞれ取付ら
れ、分析電極３９Ａ，３９Ｂ間のギャップの両端部を閉
鎖するように機能する端部プレートを形成する（図７及
び図１０を参照）。
【００４９】抑制電極３８Ａ，３８Ｂ間のギャップｄ３
８と、分析電極３９Ａ，３９Ｂ間のギャップｄ３９（図
８参照）を調整するための手段は、摺動可能な軸６０，
６２により形成され、これらの軸に沿う方向に互いに独
立して移動する。望ましいギャップ距離は、レンズの好
適な集束及び質量分析効果とイオンビームの好適なエネ
ルギーレベルによって選択される。
【００５０】軸６０は、水冷したスチール製のブロック
５０Ｂに直接連結され、孔６４の位置で分析電極３９Ｂ
と抑制電極３８Ｂに間接的に連結される。また、軸６２
は、水冷したスチール製のブロック５０Ａに直接連結さ
れ、孔６６の位置で分析電極３９Ａと抑制電極３８Ａに
間接的に連結される。
【００５１】軸６０，６２がこれらの軸方向に沿って摺
動できるような機構は、図示されていないが、例えば、
サーボモータ等の適当な機構を利用することができる。
好ましい実施の形態では、分析ハウジング２３の外側に
配置される一対のサーボモータが軸６０，６２にそれぞ
れ連結される。このような機構は、一定の範囲内で限定
的に調整可能で、ギャップ距離ｄ３８，ｄ３９を同時に
調整するための手段を与える。
【００５２】図５および図６は、３極静電レンズ３６が
分析ハウジング２３に連結されかつ分析室４１内に配置
されている様子を詳細に説明するためのものである。図
５に示すように、分析ハウジング２３は、ハウジング２
３をターミナル１７から絶縁するブッシュ４９にボルト
６８を用いて固定される。シール７０は、ハウジング２
３内の真空度を維持するために設けられている。
【００５３】グラファイトで作られたターミナル電極３
７Ａ，３７Ｂは、グラファイト７６で被覆されたアルミ
ニウム製ロッド７４からなる複数のスタンドオフ７２に
よってターミナル１７に取付られている。シール部材７
８は、複数のスタンドオフ７２を取り囲み、このスタン
ドオフを、特に作動の減速モード時に、分析ハウジング
から電気的にシールドする。
【００５４】絶縁バッフル８０Ａ，８０Ｂは、それぞれ
ターミナル電極３７Ａ，３７Ｂを分析ハウジング２３か
ら電気的に絶縁する。保持部材８２，８４が絶縁バッフ
ル８０Ａ，８０Ｂのいずれかの側に配置され、かつこれ
らの絶縁バッフルの位置を維持する。
【００５５】調整可能なレンズサブアセンブリ４０は、
ハウジング２３に固定されるブラケット８６によって分
析ハウジングに取付られる。このブラケット８６は、摺
動可能なロッド６０，６２の軸線に沿って摺動できるナ
イロン製の軸受８８を備えている。シール９０は、ハウ
ジング２３内の真空度を維持するために設けられてい
る。伸長性のある真空シール９２は、真空を維持するこ
とができるとともに、分析室の内外にロッド６０，６２
を摺動して移動することができる。
【００５６】支持部材９４，９６は、それぞれ、分析室
４１内で摺動するロッド６０，６２を支持する。また、
支持部材９８，１００は、それぞれ、分析室の外側で摺
動可能なロッド６０，６２を支持する。整列カップリン
グ１０１が、軸６０，６２を適切に整列させることを可
能にする。
【００５７】図７は、３極レンズ３６の電極要素間の空
間を示し、また、図８は、３極レンズにおける同一の電
極対の間のギャップを示しており、この３極レンズは、
ターミナル電極３７と、調整可能なレンズサブアセンブ
リ４０（抑制電極３８と分析電極３８を含む）を有して
いる。
【００５８】図７は、ターミナル電極３７Ｂ、抑制電極
３８Ｂ、分析電極３９Ｂを示し、これらの電極は、スパ
ッタリングの影響を減ずるために全てグラファイトから
作られている。空間１０４は、電極３７Ｂと電極３８Ｂ
を分離し、空間１０６は、電極３８Ｂと電極３９Ｂを分
離する。端部プレート５６，５８は、電極の頂部端と底
部端に配置されている。空間１０４，１０６と端部プレ
ート５６，５８は、図７の平面に伸びており、対応する
電極３７Ａ、３８Ａ、３９Ａも同様である。
【００５９】空間１０４，１０６の各幅Ｗ１，Ｗ２は、
ここに示す実施の形態では、１５ｍｍと５ｍｍである。
幅Ｗ２は、それぞれ抑制電極３８Ａ及び分析電極３９Ａ
に形成された互いに対面する湾曲表面１０８Ｂ，１１０
Ｂによって定められる。抑制電極３８Ａ及び分析電極３
９Ａは、それぞれ湾曲表面１０８Ａ及び１１０Ａに同様
に設けられている。電極３７Ｂ，３８Ｂ，３９Ｂの各幅
Ｗ３，Ｗ４，Ｗ５は、それぞれ、２ｍｍ、２０ｍｍ（中
心で）、３０ｍｍ（中心で）である。電極の幅３７Ａ，
３８Ａ，３９Ａは、同一である。
【００６０】図８は、各電極対３７，３８，３９を形成
する個々の電極間のギャップを示す。この個々の電極間
の距離は、それぞれｄ３７，ｄ３８，ｄ３９で表示され
る。好ましい実施の形態では、ターミナル電極３７Ａ，
３７Ｂ間の固定距離ｄ３７は、約６６ｍｍである。抑制
電極３８Ａ，３８Ｂ間の固定距離ｄ３８と、分析電極３
９Ａ，３９Ｂ間の固定距離ｄ３９は、上述したように独
立に可変できる。
【００６１】電極３８，３９上に交差する汚染物の付着
およびスパッタリングの影響を減少するために、ノッチ
１１２Ａ，１１２Ｂが、抑制電極３８Ａ，３８Ｂのそれ
ぞれに切り込まれ、またノッチ１１４Ａ，１１４Ｂが、
分析電極３９Ａ，３９Ｂのそれぞれに切り込まれてい
る。ノッチ１１２，１１４は、逆に、３極レンズ３６の
集束性能に影響を与えることなく、各距離ｄ３８，ｄ３
９によって表されるギャップを定める表面領域を最小化
する。
【００６２】３極レンズ３６のターミナル電極３７は、
質量分析磁石１４に関連して機能し、質量分析磁石１４
から脱出したイオンビームからの、必要とされる荷電質
量比に同一でないがそれに近い比を有する不適当なイオ
ン種を除去する。したがって、ターミナル電極は、さら
に、イオンビームを分散平面において分析し、そして、
ターミナル１７の電位でイオンビーム２８の形を定め
る。
【００６３】調整可能なレンズサブアセンブリ４０は、
ターミナルからの定められたイオンビームを、(a) 作動
の減速モードにおいて、分散平面と非分散平面にイオン
ビームを集束させ、一方、(b) 作動の加速モードにおい
て、分散平面での可変の質量分析を行えるように条件付
けをする。
【００６４】一般的に、分析電極対３９の間のギャップ
ｄ３９は、作動の加速モードにおいて、分散平面で調整
可能な質量分析が行えるように調整され、ビームの集束
は、問題とならない。作動の減速モードにおいて、質量
分析は、より重要ではなくなり、ギャップｄ３９を調整
することにより、調整可能な分散平面での集束が与えら
れ、一方、抑制電極３８での電圧が、調整可能な非分散
平面のイオンビーム集束できるように調整される。
【００６５】作動の加速モードにおいて、３極レンズ３
６の入口近くの等ポテンシャル線の湾曲により、入射す
るイオンビームは分散平面に集束する。（電界が電位の
勾配に反対方向となるので、等ポテンシャル線は、電極
から発散する電界に垂直である。）しかし、反対作用の
反集束効果は、レンズの出口近くの等ポテンシャル線の
反対側の湾曲によって生じる。この反対作用の反集束効
果は、集束効果より少なく、その理由は、反対側の湾曲
（電界の強さと同様に）は、電極により近い場合よりも
ギャップ軸上の方が少ないからであり、また、入射する
イオンビームは、この中央のギャップ軸に向けてより集
束されるからである。
【００６６】全体として、作動の加速モードにおいて、
このレンズ３６の集束効果および反集束効果は、イオン
ビームの「剛直性」及びビーム発散の減少傾向により、
分散平面（非分散平面も同様に）において無視できる。
【００６７】しかし、可変できる質量分析は、質量分析
電極対３９の間のギャップｄ３９を調整することによっ
て、作動の加速モードにおいて達成される。分析電極の
ギャップｄ３９に伴う抑制電極のギャップｄ３８の同時
に調整を行う場合、負の抑制電圧は、ターミナル電極３
７での大きな正電圧の存在にもかかわらず、一方で、可
変できる質量分析を行いながら、かなり小さい抑制電極
電圧（−１０ｋＶ〜−１５ｋＶ）を用いて軸上に維持さ
れる。
【００６８】例えば、同時に距離ｄ３８，ｄ３９を調整
することにより、分散平面のフィールドポテンシャル
は、抑制電極３８に−１２ｋＶだけ加えられるとき、レ
ンズの中心軸では、−１６５ｋＶとなる。
【００６９】作動の減速モードにおいて、３極レンズ３
６は、イオンビームが分散平面（図９）及び非分散平面
（図１０）の両方に集束するように機能する。図９にお
いて、入射ビーム径路３５に沿って伝搬する入射するイ
オンビーム１１６は、調整可能なレンズサブアセンブリ
４０の入口近くの等ポテンシャル線１１８の曲線によっ
て、初めに分散平面に反集束する。
【００７０】しかし、より大きな反対作用の集束効果
が、レンズの出口近くの等ポテンシャル線の反対側の湾
曲によって生じる。この反対作用の集束効果は、初期の
反集束効果よりも大きい。その理由は、反対側の湾曲
（電界の強さと同様に）は、軸上よりも電極近くのほう
がより大きいからであり、また、入射ビームは、これら
の電極に向かって反集束するからである。
【００７１】この時点で、イオンビームは、約０．５ｋ
Ｖに減速される。こうして、イオンビームは、等ポテン
シャル線の曲線に対して大いに敏感であり、また、ビー
ム発散を受けやすい。分散平面における集束を高めるこ
とは、分析電極３９のギャップｄ３９を減少することに
より、電界の強さと等ポテンシャル線の湾曲を増加さ
せ、そして、分散平面の集束の強くすることによって達
成される。
【００７２】図１０において、減速モードにおいて非分
散平面に集束させることは、抑制電極３８及び分析電極
３９のそれぞれの湾曲面１０８，１１０（図７参照）に
よって達成される。
【００７３】抑制電極３８に印加される電圧は、対応す
る湾曲した等ポテンシャル線１１０（図１０参照）に帰
する。非分散集束は、分析電極３９あるいはその最終出
口形状の幅Ｗ５に敏感ではない。その理由は、接地電位
（ゼロ電界）にあるからである。しかし、分析電極３９
は、第２湾曲面１２０に設けられ、この湾曲面は、レン
ズ３６によって集束されたイオンビーム１２２の不必要
なクリッピングを防止する。
【００７４】端部プレート５６，５８は、電極ギャップ
内の非分散平面における等ポテンシャル線１１８の湾曲
を増加させるのに役立つ。これにより、分散平面内の独
立した位置に集束する一貫した非分散平面を生じさせる
ことによって集束のはずれを効果的に取り除く。
【００７５】非分散平面での集束は、一般的に、−１０
ｋＶないし−２５ｋＶの範囲内で、抑制電極３８に加え
られる電圧を変えることによって調整される。一般的
に、非分散平面の集束を多くするには、負電圧の大きさ
を増加させること、すなわちレンズの出口近くの等ポテ
ンシャル線の湾曲を増加することによって達成される。
分散平面と非分散平面の両方の集束を制御することは、
ここに開示した本発明を用いて、作動の減速モードにお
いて、容易に達成することができる。第１に、非分散平
面の集束は、抑制電極電圧を変えることによって調整さ
れる。その時、分散平面の集束の調整は、分析電極のギ
ャップｄ３９（すなわち、同時に距離ｄ３８，ｄ３９を
変えること）を調整することによって完成する。
【００７６】抑制電極３８と分析電極３９を共に移動す
ることは、作動の減速モードにおける集束効果を妨げな
い。初めに、調整可能な距離ｄ３８は、約５０ｍｍに設
定され、調整可能な距離ｄ３９は、１０ｍｍ少なく、す
なわち、約４０ｍｍに設定される。
【００７７】こうして、本発明の静電レンズ３６は、減
速モードにおいて、高電流（１５〜２０ミリアンペア）
かつ低エネルギー（０．５ｋＶまで下がっている）応用
に特に用いられるけれども、加速モードの高エネルギー
応用にも利用される。両方の利用において、イオンビー
ムの幅は、分散平面において約４ｃｍであり、非分散平
面においては１０ｃｍである。イオンビームの集束は、
分散平面の集束に対して、１０ｃｍ下流であり、非分散
平面の集束は、５ｍ上流であるしたがって、イオンビー
ムの集束と質量分析を可変するための、調整可能な静電
レンズの好ましい形態をここに記述してきた。しかし、
上記記載において、これら記載は、例示として示された
ものであり、本発明は、ここに記載の特定の実施形態に
限定されるものではなく、種々の再構成、修正、及び置
換は、付随する特許請求の範囲及びこれらの同等のもの
によって限定された本発明の範囲から逸脱しない範囲に
おいて包含できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理に従う３極構造の静電レンズの実
施の形態を示すイオン注入装置の平面図である。
【図２】図１の注入装置の種々の要素に電圧を供給する
のに使用する電源を示す概略図である。
【図３】図１の３極レンズの調整可能なレンズサブアセ
ンブリの一部を示す斜視図である。
【図４】図３のレンズサブアセンブリの一部を示す分解
斜視図である。
【図５】図１のイオン注入装置の３極レンズのより詳細
な平面図である。
【図６】図５の３極レンズのレンズサブアセンブリ部分
を示す、図５の６−６線から見た断面図である。
【図７】図５の７−７線から見た、３極レンズの電極要
素を示す断面図である。
【図８】図５の３極レンズの電極要素を示す平面図であ
る。
【図９】図８の電極要素を示し、さらに、イオンビーム
が通過する分散平面における電極の集束効果を示す平面
図である。
【図１０】図７の電極要素を示し、さらに、イオンビー
ムが通過する非分散平面における電極の集束効果を示す
断面図である。
【符号の説明】
１０ イオン注入装置 １２ イオン源 １４ 分析磁石 １５ ビームラインアセンブリ １６ 端部ステーション １７ ターミナル ３６ 静電レンズ ３７ ターミナル電極 ３８ 抑制電極 ３９ 分析電極 ｄ３８，ｄ３８，ｄ３９ ギャップ ５６，５８ 端部プレート ６０，６２ 軸
フロントページの続き (71)出願人 390033020 Ｅａｔｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｌｅｖｅｌ ａｎｄ，Ｏｈｉｏ 44114，Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 ピーター ローレンス ケラーマン アメリカ合衆国 マサチューセッツ 01929−1061 エセックス ジョン ワイ ズ アベニュー 94

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】イオンビームを放出するためのターミナル
    (17)と、このターミナルによって放出されるイオンビー
    ムを案内するためのビームライン部(15)と、このビーム
    ライン部によって案内されたイオンビームを受け入れる
    ターゲット部(16)とを備え、前記ビームライン部(15)
    は、第１平面におけるイオンビームを調整可能に質量分
    析するための静電レンズ(36)を含んでおり、この静電レ
    ンズは、(a) 第１，第２部分(37A,37B) を有し、その間
    に形成されるギャップ(d37) 内をイオンビームが通過す
    るターミナル電極(37)と、(b) 第１，第２部分(39A,39
    B) を有し、その間に形成されるギャップ(d39) 内をイ
    オンビームが通過する分析電極(39)と、(c) 可変電圧が
    印加され、前記ターミナル電極と分析電極の間に配置さ
    れ、しかも第１，第２部分(38A,38A) を有し、その間に
    形成されるギャップ(d38) 内をイオンビームが通過する
    抑制電極(38)と、(d) 前記抑制電極及び分析電極の各第
    １部分(38A,39A) が、それぞれ前記抑制電極及び分析電
    極の各第２部分(38B,39B) に接近離間するように同時に
    移動するための運動機構(60,62) 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】抑制電極(38)及び分析電極(39)の各第１部
    分(38A,39A) は、それぞれ互いに対面する湾曲表面(108
    A,110A) を有し、前記抑制電極(38)及び分析電極(39)の
    各第２部分(38B,39B) は、それぞれ互いに対面する湾曲
    表面(108B,110B) を有していることを特徴とする請求項
    １記載のイオン注入装置。
  3. 【請求項３】抑制電極(38)の第１，第２部分(38A,38B)
    は、互いに対面する溝表面(112A,112B) を有しており、
    この溝表面に沿ってイオンビームが通過することを特徴
    とする請求項１記載のイオン注入装置。
  4. 【請求項４】ギャップ(d38,d39) は、所定の範囲内で限
    定的に調整可能であることを特徴とする請求項１記載の
    イオン注入装置。
  5. 【請求項５】分析電極(39)の第１，第２部分(39A,39B)
    は、互いに対面する溝表面(114A,114B) を有しており、
    この溝表面に沿ってイオンビームが通過することを特徴
    とする請求項１記載のイオン注入装置。
  6. 【請求項６】分析電極(39)の第１，第２部分(39A,39B)
    の第１端部の間に配置された第１端部プレート(56)と、
    前記分析電極(39)の第１，第２部分(39A,39B) の第２端
    部の間に配置された第２端部プレート(58)とを更に含
    み、 前記第１，第２端部プレート(56,58) と前記溝表面(114
    A,114B) は、イオンビームが通過する通路を形成するこ
    とを特徴とする請求項５記載のイオン注入装置。
  7. 【請求項７】分析電極(39)は、アース電位に維持され、
    ターミナル電極(37)は、装置の作動の加速モードでは正
    電圧に、または、装置の作動の減速モードでは負電圧に
    維持されることを特徴とする請求項５記載のイオン注入
    装置。
  8. 【請求項８】分析電極(39)の第１，第２部分(39A,39B)
    は、第１の湾曲表面(110A,110B) にほぼ平行に伸びる第
    ２の湾曲表面(120A,120B) を備えていることを特徴とす
    る請求項５に記載のイオン注入装置。
  9. 【請求項９】第１平面におけるイオンビームを調整可能
    に質量分析し、かつ前記第１平面及びこれに直交する第
    ２平面にイオンビームを調整可能に集束させるための静
    電３極レンズであって、(a) 第１，第２部分(37A,37B)
    を有し、その間に形成されるギャップ(d37) 内をイオン
    ビームが通過するターミナル電極(37)と、(b) 第１，第
    ２部分(39A,39B) を有し、その間に形成されるギャップ
    (d37) 内をイオンビームが通過する分析電極(39)と、
    (c) 可変電圧が印加され、前記ターミナル電極と分析電
    極の間に配置され、しかも第１，第２部分(38A,38A) を
    有し、その間に形成されるギャップ(d38) 内をイオンビ
    ームが通過する抑制電極(38)と、(d) 前記抑制電極及び
    分析電極の各第１部分(38A,39A) が、それぞれ前記抑制
    電極及び分析電極の各第２部分(38B,39B) に接近離間す
    るように同時に移動するための運動機構(60,62) と、を
    備えていることを特徴とする静電３極レンズ。
  10. 【請求項１０】抑制電極(38)と分析電極(39)の各第１部
    分(38A,39A) は、それぞれ互いに対面する湾曲表面(108
    A,110A) を有し、また、前記抑制電極(38)及び分析電極
    (39)の各第２部分(38B,39B) は、それぞれ互いに対面す
    る湾曲表面(108B,110B) を有していることを特徴とする
    請求項９記載の静電３極レンズ。
  11. 【請求項１１】抑制電極(38)の第１，第２部分(38A,38
    B) は、互いに対面する溝表面(112A,112B) を有してお
    り、この溝表面に沿ってイオンビームが通過することを
    特徴とする請求項９記載の静電３極レンズ。
  12. 【請求項１２】ギャップ(d38,d39) は、所定の範囲内で
    限定的に調整可能であることを特徴とする請求項９記載
    の静電３極レンズ。
  13. 【請求項１３】分析電極(39)の第１，第２部分(39A,39
    B) は、互いに対面する溝表面(114A,114B) を有してお
    り、この溝表面に沿ってイオンビームが通過することを
    特徴とする請求項９記載の静電３極レンズ。
  14. 【請求項１４】分析電極(39)の第１，第２部分(39A,39
    B) の第１端部の間に配置された第１端部プレート(56)
    と、前記分析電極(39)の第１，第２部分(39A,39B) の第
    ２端部の間に配置された第２端部プレート(58)とを更に
    含み、 前記第１，第２端部プレート(56,58) と前記溝表面(114
    A,114B) は、イオンビームが通過する通路を形成するこ
    とを特徴とする請求項１３記載の静電３極レンズ。
  15. 【請求項１５】分析電極(39)は、アース電位に維持さ
    れ、ターミナル電極(37)は、装置の作動の加速モードで
    は正電圧に、または、装置の作動の減速モードでは負電
    圧に維持されることを特徴とする請求項１３記載の静電
    ３極レンズ。
  16. 【請求項１６】分析電極(39)の第１，第２部分(39A,39
    B) は、第１の湾曲表面(110A,110B) にほぼ平行に伸び
    る第２の湾曲表面(120A,120B) を備えていることを特徴
    とする請求項５に記載の静電３極レンズ。
  17. 【請求項１７】イオン注入装置において、ターミナルと
    エンドステーションの中間に位置するビームラインに用
    いられ、そして、第１平面におけるイオンビームを調整
    可能に質量分析し、かつ前記第１平面及びこれに直交す
    る第２平面にイオンビームを調整可能に集束させるため
    調整可能なレンズサブアセンブリ(40)であって、 このレンズサブアセンブリは、前記ターミナルの近くに
    配置され、かつ(a) 可変電圧が印加され、第１，第２部
    分(38A,38A) を有し、その間に形成されるギャップ(d3
    8) 内をイオンビームが通過する抑制電極(38)と、(b)
    第１，第２部分(39A,39B) を有し、その間に形成される
    ギャップ(d37) 内をイオンビームが通過する分析電極(3
    9)と、(c) 前記抑制電極及び分析電極の各第１部分(38
    A,39A) が、それぞれ前記抑制電極及び分析電極の各第
    ２部分(38B,39B) に接近離間するように同時に移動する
    ための運動機構(60,62) と、を備えていることを特徴と
    するレンズサブアセンブリ。
  18. 【請求項１８】抑制電極(38)と分析電極(39)の各第１部
    分(38A,39A) は、それぞれ互いに対面する湾曲表面(108
    A,110A) を有し、また、前記抑制電極(38)及び分析電極
    (39)の各第２部分(38B,39B) は、それぞれ互いに対面す
    る湾曲表面(108B,110B) を有していることを特徴とする
    請求項１７記載のレンズサブアセンブリ。
  19. 【請求項１９】抑制電極(38)の第１，第２部分(38A,38
    B) は、互いに対面する溝表面(112A,112B) を有してお
    り、この溝表面に沿ってイオンビームが通過することを
    特徴とする請求項１７記載のレンズサブアセンブリ。
  20. 【請求項２０】ギャップ(d38,d39) は、所定の範囲内で
    限定的に調整可能であることを特徴とする請求項１７記
    載のレンズサブアセンブリ。
  21. 【請求項２１】分析電極(39)の第１，第２部分(39A,39
    B) は、互いに対面する溝表面(114A,114B) を有してお
    り、この溝表面に沿ってイオンビームが通過することを
    特徴とする請求項１７記載のレンズサブアセンブリ。
  22. 【請求項２２】分析電極(39)の第１，第２部分(39A,39
    B) の第１端部の間に配置された第１端部プレート(56)
    と、前記分析電極(39)の第１，第２部分(39A,39B) の第
    ２端部の間に配置された第２端部プレート(58)とを更に
    含み、 前記第１，第２端部プレート(56,58) と前記溝表面(114
    A,114B) は、イオンビームが通過する通路を形成するこ
    とを特徴とする請求項２１記載のレンズサブアセンブ
    リ。
  23. 【請求項２３】分析電極(39)は、アース電位に維持され
    ていることを特徴とする請求項２１記載のレンズサブア
    センブリ。
  24. 【請求項２４】分析電極(39)の第１，第２部分(39A,39
    B) は、第１の湾曲表面(110A,110B) にほぼ平行に伸び
    る第２の湾曲表面(120A,120B) を備えていることを特徴
    とする請求項２１記載のレンズサブアセンブリ。
  25. 【請求項２５】抑制電極(38)と分析電極(39)を含む調整
    可能な静電レンズを用いて、直交する平面にイオンビー
    ムを集束させる方法であって、(a) 抑制電極(38)の第
    １，第２部分(38A,38A) の間に、第１距離(d38) を有す
    る第１ギャップを設け、(b) 分析電極(39)の第１，第２
    部分(39A,39B) の間に、第２距離(d39) を有する第２ギ
    ャップを設け、(c) 前記第１，第２ギャップを通過する
    ようにイオンビームを指向させ、(d) 前記抑制電極(38)
    に印加される電圧の大きさを変化させて、第１平面にイ
    オンビームを集束させ、(e) 前記第１，第２距離(d38,d
    39) を同時に変えて、前記第１平面に対してほぼ垂直に
    配置されている第２平面にイオンビームを集束させるこ
    とを特徴とするイオンビームの集束方法。
  26. 【請求項２６】第１距離(d38) は、第２距離(d39) より
    も大きいことを特徴とする請求項２５記載の方法。
  27. 【請求項２７】抑制電極(38)の第１，第２部分(38A,38
    B) 上に湾曲表面(108A,108B) を有し、また、分析電極
    (39)の第１，第２部分(39A,39B) 上に湾曲表面(110A,11
    0B) を有し、前記湾曲表面(108,110) は互いに対面して
    いることを特徴とする請求項２５記載の方法。
  28. 【請求項２８】イオンビームは、前記ギャップを通過す
    るとき減速することを特徴とする請求項２５記載の方
    法。
  29. 【請求項２９】抑制電極(38)の第１，第２部分(38A,38
    B) 上に互いに対面する溝表面(112A,112B) と、分析電
    極(39)の第１，第２部分(39A,39B) 上に互いに対面する
    溝表面(112A,112B) とを設けるステップをさらに有して
    いることを特徴とする請求項２５記載の方法。
  30. 【請求項３０】分析電極(39)の第１，第２部分(39A,39
    B) の第１端部の間に配置された第１端部プレート(56)
    と、前記分析電極(39)の第１，第２部分(39A,39B) の第
    ２端部の間に配置された第２端部プレート(58)とを更に
    設けるステップを含み、 前記第１，第２端部プレート(56,58) と前記溝表面(114
    A,114B) によって形成される通路を通ってイオンビーム
    が指向されることを特徴とする請求項２９記載の方法。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001222970A (ja) * 1999-12-21 2001-08-17 Axcelis Technologies Inc イオン注入装置用の電極アセンブリおよび静電四極レンズアセンブリ
JP2007220522A (ja) * 2006-02-17 2007-08-30 Nissin Ion Equipment Co Ltd イオンビーム照射装置
JP2007525811A (ja) * 2004-02-27 2007-09-06 アクセリス テクノロジーズ インコーポレーテッド イオンビーム電流の調整
JP2009516334A (ja) * 2005-11-15 2009-04-16 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 リボン状イオンビームの成形技術
KR101046964B1 (ko) * 2003-10-17 2011-07-06 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 이온 주입기 전극들
WO2015080894A1 (en) * 2013-11-27 2015-06-04 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Triple mode electrostatic collimator
JP2017041441A (ja) * 2015-08-20 2017-02-23 日新イオン機器株式会社 イオン注入システム
JP2018507506A (ja) * 2014-12-26 2018-03-15 アクセリス テクノロジーズ， インコーポレイテッド イオン注入用の複合静電レンズシステム
JP2019212598A (ja) * 2018-06-01 2019-12-12 日新イオン機器株式会社 イオンビーム照射装置
WO2021060634A1 (ko) * 2019-09-25 2021-04-01 한국표준과학연구원 지연 에너지 분석기

Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2343545B (en) * 1995-11-08 2000-06-21 Applied Materials Inc An ion implanter with three electrode deceleration structure and upstream mass selection
JP3627206B2 (ja) * 1997-11-28 2005-03-09 住友イートンノバ株式会社 イオン注入装置及びイオン注入方法
EP1046183B1 (en) * 1998-09-24 2004-04-07 Koninklijke Philips Electronics N.V. Ion implantation device arranged to select neutral ions from the ion beam and methode
US6194734B1 (en) * 1999-02-19 2001-02-27 Axcelis Technologies, Inc. Method and system for operating a variable aperture in an ion implanter
US6207964B1 (en) * 1999-02-19 2001-03-27 Axcelis Technologies, Inc. Continuously variable aperture for high-energy ion implanter
US6441382B1 (en) 1999-05-21 2002-08-27 Axcelis Technologies, Inc. Deceleration electrode configuration for ultra-low energy ion implanter
WO2001001438A1 (en) * 1999-06-23 2001-01-04 Applied Materials, Inc. Ion beam generation apparatus
US6608315B1 (en) 2000-11-01 2003-08-19 Kourosh Saadatmand Mechanism for prevention of neutron radiation in ion implanter beamline
GB2386247B (en) * 2002-01-11 2005-09-07 Applied Materials Inc Ion beam generator
KR100426815B1 (ko) * 2002-06-26 2004-04-14 삼성전자주식회사 이온주입장치의 렌즈 파워서플라이 인터록 장치 및 방법
US20040063782A1 (en) * 2002-09-27 2004-04-01 Westheim Raymond J.H. Bicalutamide forms
US6777696B1 (en) * 2003-02-21 2004-08-17 Axcelis Technologies, Inc. Deflecting acceleration/deceleration gap
US6879109B2 (en) 2003-05-15 2005-04-12 Axcelis Technologies, Inc. Thin magnetron structures for plasma generation in ion implantation systems
US6881966B2 (en) 2003-05-15 2005-04-19 Axcelis Technologies, Inc. Hybrid magnetic/electrostatic deflector for ion implantation systems
US7112809B2 (en) * 2003-06-26 2006-09-26 Axcelis Technologies, Inc. Electrostatic lens for ion beams
KR100883148B1 (ko) * 2003-12-12 2009-02-10 세미이큅, 인코포레이티드 이온 주입시 설비의 가동 시간을 늘리기 위한 방법과 장치
US20080223409A1 (en) * 2003-12-12 2008-09-18 Horsky Thomas N Method and apparatus for extending equipment uptime in ion implantation
US20080073559A1 (en) * 2003-12-12 2008-03-27 Horsky Thomas N Controlling the flow of vapors sublimated from solids
US6903350B1 (en) 2004-06-10 2005-06-07 Axcelis Technologies, Inc. Ion beam scanning systems and methods for improved ion implantation uniformity
US6992309B1 (en) 2004-08-13 2006-01-31 Axcelis Technologies, Inc. Ion beam measurement systems and methods for ion implant dose and uniformity control
US6992310B1 (en) 2004-08-13 2006-01-31 Axcelis Technologies, Inc. Scanning systems and methods for providing ions from an ion beam to a workpiece
US7019314B1 (en) 2004-10-18 2006-03-28 Axcelis Technologies, Inc. Systems and methods for ion beam focusing
US7279687B2 (en) * 2005-08-26 2007-10-09 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Technique for implementing a variable aperture lens in an ion implanter
US7339179B2 (en) * 2005-11-15 2008-03-04 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Technique for providing a segmented electrostatic lens in an ion implanter
CN101322216B (zh) * 2005-11-15 2011-07-06 瓦里安半导体设备公司 在离子植入机中提供成段的静电透镜的技术
JP2009535765A (ja) * 2006-04-26 2009-10-01 アクセリス テクノロジーズ， インコーポレイテッド イオンビームの粒子の捕獲及びイオンビームの集束のための方法及びシステム
WO2008027059A1 (en) * 2006-09-01 2008-03-06 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Technique for implementing a variable aperture lens in an ion implanter
JP4305499B2 (ja) * 2006-11-27 2009-07-29 日新イオン機器株式会社 イオン注入装置
WO2009039382A1 (en) * 2007-09-21 2009-03-26 Semequip. Inc. Method for extending equipment uptime in ion implantation
US20090121149A1 (en) * 2007-11-09 2009-05-14 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Techniques for shaping an ion beam
US7994488B2 (en) * 2008-04-24 2011-08-09 Axcelis Technologies, Inc. Low contamination, low energy beamline architecture for high current ion implantation
US8309935B2 (en) * 2009-04-03 2012-11-13 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. End terminations for electrodes used in ion implantation systems
TWI452595B (zh) * 2010-10-22 2014-09-11 Advanced Ion Beam Tech Inc 用於加速或減速離子束之電極組、離子植入系統及減速點狀或帶狀離子束之方法
US8461524B2 (en) * 2011-03-28 2013-06-11 Thermo Finnigan Llc Ion guide with improved gas dynamics and combined noise reduction device
TWI686838B (zh) 2014-12-26 2020-03-01 美商艾克塞利斯科技公司 改善混合式掃描離子束植入機之生產力的系統及方法
US9978556B2 (en) * 2015-12-11 2018-05-22 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Parallelizing electrostatic acceleration/deceleration optical element
WO2018087594A1 (en) * 2016-11-11 2018-05-17 Nissin Ion Equipment C., Ltd. Ion source
CN107195518A (zh) * 2017-06-22 2017-09-22 京东方科技集团股份有限公司 离子注入量调节装置及方法、离子注入设备、判断方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2233124B (en) * 1989-06-06 1994-02-09 Mitsubishi Electric Corp Ion implantation apparatus
US5160846A (en) * 1990-10-03 1992-11-03 Eaton Corporation Method and apparatus for reducing tilt angle variations in an ion implanter
JP3034009B2 (ja) * 1990-10-22 2000-04-17 株式会社日立製作所 イオン打込み装置
US5091655A (en) * 1991-02-25 1992-02-25 Eaton Corporation Reduced path ion beam implanter
US5177366A (en) * 1992-03-06 1993-01-05 Eaton Corporation Ion beam implanter for providing cross plane focusing
DE69330699T2 (de) * 1992-07-16 2002-07-04 Axcelis Technologies, Inc. Ionenstrahl-Abrasterungsvorrichtung
US5554857A (en) * 1995-10-19 1996-09-10 Eaton Corporation Method and apparatus for ion beam formation in an ion implanter

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001222970A (ja) * 1999-12-21 2001-08-17 Axcelis Technologies Inc イオン注入装置用の電極アセンブリおよび静電四極レンズアセンブリ
KR101046964B1 (ko) * 2003-10-17 2011-07-06 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 이온 주입기 전극들
JP2007525811A (ja) * 2004-02-27 2007-09-06 アクセリス テクノロジーズ インコーポレーテッド イオンビーム電流の調整
JP2009516334A (ja) * 2005-11-15 2009-04-16 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 リボン状イオンビームの成形技術
JP2007220522A (ja) * 2006-02-17 2007-08-30 Nissin Ion Equipment Co Ltd イオンビーム照射装置
WO2015080894A1 (en) * 2013-11-27 2015-06-04 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Triple mode electrostatic collimator
JP2018507506A (ja) * 2014-12-26 2018-03-15 アクセリス テクノロジーズ， インコーポレイテッド イオン注入用の複合静電レンズシステム
JP2017041441A (ja) * 2015-08-20 2017-02-23 日新イオン機器株式会社 イオン注入システム
JP2019212598A (ja) * 2018-06-01 2019-12-12 日新イオン機器株式会社 イオンビーム照射装置
WO2021060634A1 (ko) * 2019-09-25 2021-04-01 한국표준과학연구원 지연 에너지 분석기

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