JPH11337699A - 高周波加速管の入射器およびそれを備える高周波大電流イオン注入装置 - Google Patents
高周波加速管の入射器およびそれを備える高周波大電流イオン注入装置Info
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- JPH11337699A JPH11337699A JP14338198A JP14338198A JPH11337699A JP H11337699 A JPH11337699 A JP H11337699A JP 14338198 A JP14338198 A JP 14338198A JP 14338198 A JP14338198 A JP 14338198A JP H11337699 A JPH11337699 A JP H11337699A
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- ion
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 大電流のイオン注入装置等で好適に用いられ
る高周波加速管にイオンビームを入射する入射器におい
て、エミッタンス増加の抑制およびビームライン長の短
縮化を図る。 【解決手段】 イオン源から引出されたイオンビームを
質量分析する２重極電磁石の焦点位置よりも該２重極電
磁石寄りに集束レンズを設け、これら２重極電磁石から
集束レンズまでの間でビーム電流密度が高くなる前記焦
点を無くし、高周波加速管への入射口にのみ質量分析ス
リット３３を配置する。したがって、２重極電磁石と集
束レンズとの間に質量分析スリットを設ける従来の構成
に比べて、エミッタンス増加を抑制することができ、か
つビームライン長が大幅に短縮可能となって、大電流の
イオンビームを高効率で輸送することができるととも
に、小形化を図ることができる。
る高周波加速管にイオンビームを入射する入射器におい
て、エミッタンス増加の抑制およびビームライン長の短
縮化を図る。 【解決手段】 イオン源から引出されたイオンビームを
質量分析する２重極電磁石の焦点位置よりも該２重極電
磁石寄りに集束レンズを設け、これら２重極電磁石から
集束レンズまでの間でビーム電流密度が高くなる前記焦
点を無くし、高周波加速管への入射口にのみ質量分析ス
リット３３を配置する。したがって、２重極電磁石と集
束レンズとの間に質量分析スリットを設ける従来の構成
に比べて、エミッタンス増加を抑制することができ、か
つビームライン長が大幅に短縮可能となって、大電流の
イオンビームを高効率で輸送することができるととも
に、小形化を図ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、イオン注入装置
や、分析用および医療用の加速器で好適に用いられる高
周波加速管へイオンビームを入射するための入射器なら
びにそれを設けることが特に好適な高周波大電流のイオ
ン注入装置に関する。
や、分析用および医療用の加速器で好適に用いられる高
周波加速管へイオンビームを入射するための入射器なら
びにそれを設けることが特に好適な高周波大電流のイオ
ン注入装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図７は、典型的な従来技術のイオン注入
装置１の概略的構成を示す平面図である。このイオン注
入装置１は、高周波加速管２を用いて、照射室３内の被
照射物である半導体ウェハ４に、たとえばＢ+ などの比
較的軽いイオンを、たとえば５０（ＭＨｚ）の高周波で
高エネルギに加速し、かつ大電流で注入を行うものであ
る。主加速管である高周波加速管２へイオンビームを導
入する入射器５では、イオン源６で生成されたイオンが
引出し電極７によって引出され、２重極電磁石８によっ
て所望とするイオン種のビームのみが選択された後、集
束レンズ９（図７の例では４段の４重極電磁石）によっ
て集束され、前記高周波加速管２へ入射される。
装置１の概略的構成を示す平面図である。このイオン注
入装置１は、高周波加速管２を用いて、照射室３内の被
照射物である半導体ウェハ４に、たとえばＢ+ などの比
較的軽いイオンを、たとえば５０（ＭＨｚ）の高周波で
高エネルギに加速し、かつ大電流で注入を行うものであ
る。主加速管である高周波加速管２へイオンビームを導
入する入射器５では、イオン源６で生成されたイオンが
引出し電極７によって引出され、２重極電磁石８によっ
て所望とするイオン種のビームのみが選択された後、集
束レンズ９（図７の例では４段の４重極電磁石）によっ
て集束され、前記高周波加速管２へ入射される。
【０００３】前記高周波加速管２で加速または減速され
たイオンビームは、エネルギ分析器１０において、所望
とするエネルギのイオンのみが選択された後、前記照射
室３内のウェハ４に照射される。ウェハ４を搭載するデ
ィスク１１は、水平軸線、すなわちビーム進行軸と平行
な軸線回りに回転可能であり、かつ前記ビーム進行軸と
垂直な鉛直平面に対して、往復変移可能に構成されてい
る。したがって、前記イオンビームはウェハ４に均等に
照射される。
たイオンビームは、エネルギ分析器１０において、所望
とするエネルギのイオンのみが選択された後、前記照射
室３内のウェハ４に照射される。ウェハ４を搭載するデ
ィスク１１は、水平軸線、すなわちビーム進行軸と平行
な軸線回りに回転可能であり、かつ前記ビーム進行軸と
垂直な鉛直平面に対して、往復変移可能に構成されてい
る。したがって、前記イオンビームはウェハ４に均等に
照射される。
【０００４】図８は、前記入射器５内のビームエンベロ
ープを示すグラフであり、横軸はイオン源６の引出し口
を起点として、高周波加速器２の入射口までの距離を示
し、縦軸はビーム幅を示している。この図８で示すビー
ムエンベロープは、H. Fujisawa によるA cw 4-rod RFQ
Linac（Nuclear Instruments and Methods in Physics
Research A345 (1994) ）のｐ２３〜４２に示されてい
るものである。
ープを示すグラフであり、横軸はイオン源６の引出し口
を起点として、高周波加速器２の入射口までの距離を示
し、縦軸はビーム幅を示している。この図８で示すビー
ムエンベロープは、H. Fujisawa によるA cw 4-rod RFQ
Linac（Nuclear Instruments and Methods in Physics
Research A345 (1994) ）のｐ２３〜４２に示されてい
るものである。
【０００５】大電流機である該イオン注入装置１では、
たとえば垂直方向を縦方向として、帯状にイオンビーム
が引出される。したがって、該イオンビームは、集束レ
ンズ９で集束されるまでは縦方向に広くなっている。
たとえば垂直方向を縦方向として、帯状にイオンビーム
が引出される。したがって、該イオンビームは、集束レ
ンズ９で集束されるまでは縦方向に広くなっている。
【０００６】一方、水平方向に関しては、幅の狭いイオ
ン源６の引出し口に設置されたスリット１２を出たイオ
ンビームは、２重極電磁石８の曲げ面で、一次の集束作
用によって、たとえば９０°程度、そのラインが曲げら
れる際に、一旦拡がり、再び出口側で集束する。その集
束する焦点に設置された質量分析スリット１３を通過し
て、集束レンズ９で所望とする形状に成形および集束さ
れて、高周波加速管２の入射口に設置された質量分析ス
リット１４を通過し、前記高周波加速管２への入射のた
めに必要な形状で、しかも径の小さいビームに形成され
る。
ン源６の引出し口に設置されたスリット１２を出たイオ
ンビームは、２重極電磁石８の曲げ面で、一次の集束作
用によって、たとえば９０°程度、そのラインが曲げら
れる際に、一旦拡がり、再び出口側で集束する。その集
束する焦点に設置された質量分析スリット１３を通過し
て、集束レンズ９で所望とする形状に成形および集束さ
れて、高周波加速管２の入射口に設置された質量分析ス
リット１４を通過し、前記高周波加速管２への入射のた
めに必要な形状で、しかも径の小さいビームに形成され
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述のように構成され
るイオン注入装置１では、前記イオン源６の引出し口を
光源とすると、２重極電磁石８の焦点に質量分析スリッ
ト１３が配置され、また集束レンズ９の焦点やや手前に
質量分析スリット１４が配置されることになる。前記質
量分析スリット１３部分では、２重極電磁石８の運動分
解能（Ｐ／ΔＰ）の設定にもよるけれども、通常のイオ
ン注入装置では、イオンビームは２〜４（ｍｍ）程度に
集束されている。したがって、この質量分析スリット１
３部分では、イオンビームの電流密度が非常に高くな
り、イオンビーム自身の空間電荷でエミッタンス増加を
招くという問題がある。
るイオン注入装置１では、前記イオン源６の引出し口を
光源とすると、２重極電磁石８の焦点に質量分析スリッ
ト１３が配置され、また集束レンズ９の焦点やや手前に
質量分析スリット１４が配置されることになる。前記質
量分析スリット１３部分では、２重極電磁石８の運動分
解能（Ｐ／ΔＰ）の設定にもよるけれども、通常のイオ
ン注入装置では、イオンビームは２〜４（ｍｍ）程度に
集束されている。したがって、この質量分析スリット１
３部分では、イオンビームの電流密度が非常に高くな
り、イオンビーム自身の空間電荷でエミッタンス増加を
招くという問題がある。
【０００８】また、質量分析スリット１３は、２重極電
磁石８の焦点および集束レンズ９の光源点となるように
設置しなければならず、したがって２重極電磁石８と集
束レンズ９との間が長くなり、入射器５内でのイオンビ
ームのライン長が長くなってしまう。このため、大電流
のイオンビームを効率良く輸送することができないとい
う問題がある。
磁石８の焦点および集束レンズ９の光源点となるように
設置しなければならず、したがって２重極電磁石８と集
束レンズ９との間が長くなり、入射器５内でのイオンビ
ームのライン長が長くなってしまう。このため、大電流
のイオンビームを効率良く輸送することができないとい
う問題がある。
【０００９】本発明の目的は、イオンビームのエミッタ
ンス増加を抑制することができるとともに、小形化を図
ることができる高周波加速管の入射器およびそれを備え
る高周波大電流イオン注入装置を提供することである。
ンス増加を抑制することができるとともに、小形化を図
ることができる高周波加速管の入射器およびそれを備え
る高周波大電流イオン注入装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る高
周波加速管の入射器は、イオンを生成するイオン源と、
イオンに初期加速を与えて前記イオン源から引出す引出
し電極と、２重極電磁石、集束レンズおよび質量分析ア
パーチャを有する質量分析系とを備える高周波加速管の
入射器において、前記集束レンズを前記２重極電磁石の
焦点となる位置よりも２重極電磁石寄りに配置すること
を特徴とする。
周波加速管の入射器は、イオンを生成するイオン源と、
イオンに初期加速を与えて前記イオン源から引出す引出
し電極と、２重極電磁石、集束レンズおよび質量分析ア
パーチャを有する質量分析系とを備える高周波加速管の
入射器において、前記集束レンズを前記２重極電磁石の
焦点となる位置よりも２重極電磁石寄りに配置すること
を特徴とする。
【００１１】主加速管にイオンビームを入射するための
入射器において、通常、中または大電流機では、イオン
源から帯状のイオンビームが引出され、たとえばそのイ
オンビームが垂直方向に伸びて引出されると、水平面上
でその軌跡が曲げられて質量分析が行われる場合、前記
イオンビームは２重極電磁石および集束レンズの前後
で、それぞれ水平方向にそのビーム幅が絞られた焦点が
存在してしまうのに対して、上記の構成によれば、２重
極電磁石と集束レンズとの間にそのような焦点が存在し
なくなるように、両者を相互に近接配置する。
入射器において、通常、中または大電流機では、イオン
源から帯状のイオンビームが引出され、たとえばそのイ
オンビームが垂直方向に伸びて引出されると、水平面上
でその軌跡が曲げられて質量分析が行われる場合、前記
イオンビームは２重極電磁石および集束レンズの前後
で、それぞれ水平方向にそのビーム幅が絞られた焦点が
存在してしまうのに対して、上記の構成によれば、２重
極電磁石と集束レンズとの間にそのような焦点が存在し
なくなるように、両者を相互に近接配置する。
【００１２】しかしながら、この場合、これら２重極電
磁石と集束レンズとの間に通常配置される質量分析アパ
ーチャが配置されなくなるので、イオンの質量ｍに対す
る分析可能な質量Δｍの比である分解能の低下を招いて
しまうけれども、後段に配置される高周波加速管は加速
すべきイオン種に対応した高周波電界でイオンを加速す
るので、或る程度のイオン選択性を有しており、このよ
うな高周波加速管と組合わせて使用する場合には、被照
射物へ照射されるイオンビームには充分な分解能を得る
ことができる。
磁石と集束レンズとの間に通常配置される質量分析アパ
ーチャが配置されなくなるので、イオンの質量ｍに対す
る分析可能な質量Δｍの比である分解能の低下を招いて
しまうけれども、後段に配置される高周波加速管は加速
すべきイオン種に対応した高周波電界でイオンを加速す
るので、或る程度のイオン選択性を有しており、このよ
うな高周波加速管と組合わせて使用する場合には、被照
射物へ照射されるイオンビームには充分な分解能を得る
ことができる。
【００１３】したがって、２重極電磁石と集束レンズと
の間から質量分析アパーチャを無くし、入射器内のビー
ムライン長を短くし、該入射器を小型化することができ
る。また、２重極電磁石と集束レンズとの間でビーム電
流密度が高くなる箇所を無くし、イオンビームのエミッ
タンス増加を抑制することができる。
の間から質量分析アパーチャを無くし、入射器内のビー
ムライン長を短くし、該入射器を小型化することができ
る。また、２重極電磁石と集束レンズとの間でビーム電
流密度が高くなる箇所を無くし、イオンビームのエミッ
タンス増加を抑制することができる。
【００１４】また、請求項２の発明に係るイオン注入装
置は、前記請求項１で示す入射器を備え、前記高周波加
速管は、高周波４重極加速器またはギャップ式高周波加
速器の少くとも何れか一方を１または複数段有すること
を特徴とする。
置は、前記請求項１で示す入射器を備え、前記高周波加
速管は、高周波４重極加速器またはギャップ式高周波加
速器の少くとも何れか一方を１または複数段有すること
を特徴とする。
【００１５】上記の構成によれば、前記高周波４重極加
速器やギャップ式高周波加速器が上記ビーム選択性を有
していることを利用して、請求項１で示すような入射器
を用いても、イオン注入装置として充分なイオンビーム
分解能を有するように構成することができる。その上
で、上記のようにエミッタンス増加の抑制およびビーム
ライン長の短縮化が特に大電流機で大きな効果があるこ
とに着目し、このような構成を高周波大電流イオン注入
装置に用いている。
速器やギャップ式高周波加速器が上記ビーム選択性を有
していることを利用して、請求項１で示すような入射器
を用いても、イオン注入装置として充分なイオンビーム
分解能を有するように構成することができる。その上
で、上記のようにエミッタンス増加の抑制およびビーム
ライン長の短縮化が特に大電流機で大きな効果があるこ
とに着目し、このような構成を高周波大電流イオン注入
装置に用いている。
【００１６】したがって、高周波大電流イオン注入装置
を小型化および高効率化することができる。
を小型化および高効率化することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について、
図１〜図６に基づいて説明すれば以下の通りである。
図１〜図６に基づいて説明すれば以下の通りである。
【００１８】図１は、本発明の実施の一形態のイオン注
入装置２１の概略的構成を示す平面図である。このイオ
ン注入装置２１は、高周波加速管２２を用いて、照射室
２３内の被照射物である半導体ウェハ２４に、たとえば
Ｂ+ などの比較的軽いイオンを、たとえば５０（ＭＨ
ｚ）の高周波で高エネルギに加速し、かつ大電流で注入
を行うものである。
入装置２１の概略的構成を示す平面図である。このイオ
ン注入装置２１は、高周波加速管２２を用いて、照射室
２３内の被照射物である半導体ウェハ２４に、たとえば
Ｂ+ などの比較的軽いイオンを、たとえば５０（ＭＨ
ｚ）の高周波で高エネルギに加速し、かつ大電流で注入
を行うものである。
【００１９】主加速管である高周波加速管２２へイオン
ビームを導入する入射器２５において、イオン源２６で
生成されたイオンは、引出し電極２７によって所定の初
期エネルギ、たとえば数ｋｅＶ〜１００ｋｅＶまで加速
されて引出される。このとき、接地電位の引出し電極２
７に対して、高電圧電源２０からイオン源２６へは、正
イオンを引出す場合には正の高電圧が与えられ、負イオ
ンを引出す場合には負の高電圧が与えられる。こうして
引出されたイオンは、２重極電磁石２８および集束レン
ズ２９によって、前記高周波加速管２２の入射口で必要
な、集束し、かつ小さなビームに成形されるとともに、
所望とするイオン種のビームのみに質量分離される。
ビームを導入する入射器２５において、イオン源２６で
生成されたイオンは、引出し電極２７によって所定の初
期エネルギ、たとえば数ｋｅＶ〜１００ｋｅＶまで加速
されて引出される。このとき、接地電位の引出し電極２
７に対して、高電圧電源２０からイオン源２６へは、正
イオンを引出す場合には正の高電圧が与えられ、負イオ
ンを引出す場合には負の高電圧が与えられる。こうして
引出されたイオンは、２重極電磁石２８および集束レン
ズ２９によって、前記高周波加速管２２の入射口で必要
な、集束し、かつ小さなビームに成形されるとともに、
所望とするイオン種のビームのみに質量分離される。
【００２０】前記高周波加速管２２で加速または減速さ
れたイオンビームは、必要に応じて設けられるエネルギ
分析器３０において、所望とするエネルギのイオンのみ
が選択された後、前記照射室２３内のウェハ２４に照射
される。ウェハ２４を搭載するディスク３１は、水平軸
線、すなわちビーム進行軸と平行な軸線回りに回転可能
であり、かつ前記ビーム進行軸と垂直な鉛直平面に対し
て、往復変移可能に構成されている。したがって、前記
イオンビームはウェハ２４に均等に照射される。
れたイオンビームは、必要に応じて設けられるエネルギ
分析器３０において、所望とするエネルギのイオンのみ
が選択された後、前記照射室２３内のウェハ２４に照射
される。ウェハ２４を搭載するディスク３１は、水平軸
線、すなわちビーム進行軸と平行な軸線回りに回転可能
であり、かつ前記ビーム進行軸と垂直な鉛直平面に対し
て、往復変移可能に構成されている。したがって、前記
イオンビームはウェハ２４に均等に照射される。
【００２１】注目すべきは、本発明では、２重極電磁石
２８の焦点位置よりも該２重極電磁石２８寄りに集束レ
ンズを設置するなどして、イオンビームの前記焦点が高
周波加速管２２の入射口１点のみとなるようなビームラ
イン構成とし、入射器２５内に質量分析スリットを設け
ないようにしていることである。
２８の焦点位置よりも該２重極電磁石２８寄りに集束レ
ンズを設置するなどして、イオンビームの前記焦点が高
周波加速管２２の入射口１点のみとなるようなビームラ
イン構成とし、入射器２５内に質量分析スリットを設け
ないようにしていることである。
【００２２】表１に、入射器２５の具体的なパラメータ
の一例を示し、図２に、イオン源２６から引出されるイ
オンビームが垂直方向に長い帯状のイオンビームとした
場合に、前記パラメータに従って形成された入射器２５
内のビームエンベロープを示す。図２において、横軸は
イオン源２６の引出し口を起点として、高周波加速管２
２の入射口までの距離を示し、縦軸はビーム幅を示して
いる。
の一例を示し、図２に、イオン源２６から引出されるイ
オンビームが垂直方向に長い帯状のイオンビームとした
場合に、前記パラメータに従って形成された入射器２５
内のビームエンベロープを示す。図２において、横軸は
イオン源２６の引出し口を起点として、高周波加速管２
２の入射口までの距離を示し、縦軸はビーム幅を示して
いる。
【００２３】
【表１】
【００２４】ただし、Ｘを水平方向とし、Ｙを垂直方向
としている。また、座標の回転は、水平軸線を回転させ
ることを表し、上述のように４５°であると、回転後の
ビームは、水平方向成分と垂直方向成分とが等しく、対
称になる。特に、高周波加速管２２が後述するような高
周波４重極加速器である場合に、この４５°の座標の回
転は好適である。さらにまた、２重極電磁石扇部におけ
るインデックスは、−（ΔＢ／Ｂ）／（Δｒ／ｒ）で表
され、半径方向の距離の微少変化に対する磁場の変化の
割合を表す。
としている。また、座標の回転は、水平軸線を回転させ
ることを表し、上述のように４５°であると、回転後の
ビームは、水平方向成分と垂直方向成分とが等しく、対
称になる。特に、高周波加速管２２が後述するような高
周波４重極加速器である場合に、この４５°の座標の回
転は好適である。さらにまた、２重極電磁石扇部におけ
るインデックスは、−（ΔＢ／Ｂ）／（Δｒ／ｒ）で表
され、半径方向の距離の微少変化に対する磁場の変化の
割合を表す。
【００２５】図２を参照して、大電流の該イオン注入装
置２１では、上述のように、たとえば垂直方向に長い帯
状のイオンビームが引出される。このイオンビームは、
水平方向の発散が大きく、垂直方向の発散が小さくなっ
ている。イオン源２６から引出されたイオンビームは、
スリット３２からドリフト空間を通過して、２重極電磁
石２８に入射される。
置２１では、上述のように、たとえば垂直方向に長い帯
状のイオンビームが引出される。このイオンビームは、
水平方向の発散が大きく、垂直方向の発散が小さくなっ
ている。イオン源２６から引出されたイオンビームは、
スリット３２からドリフト空間を通過して、２重極電磁
石２８に入射される。
【００２６】前記２重極電磁石２８の入射端部は、入射
方向に対して所定角度だけ垂直軸線回りに傾けられてお
り、該２重極電磁石２８の入射端部は、水平方向に対し
て集束、垂直方向に対して発散作用をイオンビームに与
える。２重極電磁石２８は、水平方向、すなわちイオン
ビームが曲がる方向に対しては集束作用を有し、垂直方
向にはドリフト空間と同様となる。さらに該２重極電磁
石２８の出射端部は、入射端部と同様に、出射方向に対
して所定角度だけ垂直軸線回りに傾けられており、これ
によって水平方向に発散、垂直方向に集束作用をイオン
ビームに与える。２重極電磁石２８からのイオンビーム
は、ドリフト空間を通過して、集束レンズ２９に入射さ
れる。
方向に対して所定角度だけ垂直軸線回りに傾けられてお
り、該２重極電磁石２８の入射端部は、水平方向に対し
て集束、垂直方向に対して発散作用をイオンビームに与
える。２重極電磁石２８は、水平方向、すなわちイオン
ビームが曲がる方向に対しては集束作用を有し、垂直方
向にはドリフト空間と同様となる。さらに該２重極電磁
石２８の出射端部は、入射端部と同様に、出射方向に対
して所定角度だけ垂直軸線回りに傾けられており、これ
によって水平方向に発散、垂直方向に集束作用をイオン
ビームに与える。２重極電磁石２８からのイオンビーム
は、ドリフト空間を通過して、集束レンズ２９に入射さ
れる。
【００２７】集束レンズ２９は、たとえば２段の４重極
電磁石で構成されており、垂直方向および水平方向の磁
界の強さがそれぞれ個別に制御されている。たとえば第
１段目の４重極電磁石では、水平方向に発散、垂直方向
に集束作用をイオンビームに与え、第２段目の４重極電
磁石では、逆の作用をイオンビームに与え、これら２連
の４重極電磁石によって、水平方向および垂直方向のい
ずれの方向にも集束作用が働くようになる。
電磁石で構成されており、垂直方向および水平方向の磁
界の強さがそれぞれ個別に制御されている。たとえば第
１段目の４重極電磁石では、水平方向に発散、垂直方向
に集束作用をイオンビームに与え、第２段目の４重極電
磁石では、逆の作用をイオンビームに与え、これら２連
の４重極電磁石によって、水平方向および垂直方向のい
ずれの方向にも集束作用が働くようになる。
【００２８】こうして高周波加速管２２の入射口では、
集束していて、かつ径の小さいイオンビームとなり、質
量分析スリット３３を通過した後、該高周波加速管２２
に入射される。
集束していて、かつ径の小さいイオンビームとなり、質
量分析スリット３３を通過した後、該高周波加速管２２
に入射される。
【００２９】上述のように構成される入射器２５におけ
るビームラインの基本仕様は、以下の通りとなる。
るビームラインの基本仕様は、以下の通りとなる。
【００３０】
【表２】
【００３１】ここで、分解能ｍ／Δｍが４６．９となっ
ている。この分解能ｍ／Δｍは、一般的な中電流機で１
００程度である。したがって、このままの分解能では、
たとえばＫｒ84とＫｒ86とのように比較的重い粒子の場
合には、充分な選択ができなくなってしまう。
ている。この分解能ｍ／Δｍは、一般的な中電流機で１
００程度である。したがって、このままの分解能では、
たとえばＫｒ84とＫｒ86とのように比較的重い粒子の場
合には、充分な選択ができなくなってしまう。
【００３２】しかしながら、本発明は、たとえばＢ10と
Ｂ11とのように、比較的軽い粒子を、５０（ＭＨｚ）程
度以上の高周波で加速または減速するイオン注入装置を
対象としている。また、高周波加速管２２として、たと
えば前記高周波４重極加速器を組合わせると、該高周波
加速管２２のビーム選択性能と併せて、分解能の合計値
は１００程度とすることができる。したがって、実用
上、何ら問題はない。
Ｂ11とのように、比較的軽い粒子を、５０（ＭＨｚ）程
度以上の高周波で加速または減速するイオン注入装置を
対象としている。また、高周波加速管２２として、たと
えば前記高周波４重極加速器を組合わせると、該高周波
加速管２２のビーム選択性能と併せて、分解能の合計値
は１００程度とすることができる。したがって、実用
上、何ら問題はない。
【００３３】前記高周波加速管２２は、或る程度のビー
ム選択性を有する、たとえば前記５０（ＭＨｚ）程度以
上の高周波電界で加速または減速を行う構成であればよ
く、たとえば図３〜図６で示すように構成することがで
きる。
ム選択性を有する、たとえば前記５０（ＭＨｚ）程度以
上の高周波電界で加速または減速を行う構成であればよ
く、たとえば図３〜図６で示すように構成することがで
きる。
【００３４】図３〜図６は、加速管の鉛直断面を模式的
に示す図である。図３の例は、高周波４重極加速器４１
の例であり、たとえば特許第２５６９８１２号公報や本
件出願人による特願平９−２１７６７４号などに示され
ている。
に示す図である。図３の例は、高周波４重極加速器４１
の例であり、たとえば特許第２５６９８１２号公報や本
件出願人による特願平９−２１７６７４号などに示され
ている。
【００３５】また、図４の例は、２ギャップ式の高周波
加速器４２とビーム集束レンズ４３とを一組として、多
数組縦続接続して構成した例である。
加速器４２とビーム集束レンズ４３とを一組として、多
数組縦続接続して構成した例である。
【００３６】さらにまた、図５の例は、３ギャップ式の
高周波加速器４４と前記ビーム集束レンズ４３とを一組
として、多数組縦続接続した例である。前記３ギャップ
式の高周波加速器４４は、たとえば本件出願人が先に提
案した特願平１０−２３６４８号等で詳細が示されてい
る。
高周波加速器４４と前記ビーム集束レンズ４３とを一組
として、多数組縦続接続した例である。前記３ギャップ
式の高周波加速器４４は、たとえば本件出願人が先に提
案した特願平１０−２３６４８号等で詳細が示されてい
る。
【００３７】さらにまた、図６の例は、前記高周波４重
極加速器４１と高周波加速器（図６の例では３ギャップ
式の高周波加速器４４）を組合わせた例である。
極加速器４１と高周波加速器（図６の例では３ギャップ
式の高周波加速器４４）を組合わせた例である。
【００３８】このように本発明に従うイオン注入装置２
１では、入射器２５内でイオンビームの電流密度が高く
なるところを無くし、高周波加速管２２の入射口の１カ
所のみに質量分析スリット３３を設けるようなビームラ
イン構成とするので、イオンビームのエミッタンス増加
を抑制し、高効率化を図ることができる。また、ビーム
ライン長を短くすることができ、小形化を図ることがで
きるとともに、大電流のイオンビームを、効率良く輸送
することができる。
１では、入射器２５内でイオンビームの電流密度が高く
なるところを無くし、高周波加速管２２の入射口の１カ
所のみに質量分析スリット３３を設けるようなビームラ
イン構成とするので、イオンビームのエミッタンス増加
を抑制し、高効率化を図ることができる。また、ビーム
ライン長を短くすることができ、小形化を図ることがで
きるとともに、大電流のイオンビームを、効率良く輸送
することができる。
【００３９】
【発明の効果】請求項１の発明に係る高周波加速管の入
射器は、以上のように、主加速管にイオンビームを入射
するための入射器において、通常、質量分析を行う２重
極電磁石および集束を行う集束レンズの前後で、それぞ
れビーム幅が絞られる焦点が存在してしまうのに対し
て、２重極電磁石と集束レンズとの間にそのような焦点
が存在しなくなるように、両者を相互に近接配置し、両
者間から質量分析アパーチャを削除する。これによって
生じる分解能の低下は、後段の高周波加速管が有するイ
オン選択性で補償することができ、被照射物へ照射され
るイオンビームには充分な分解能を得ることができる。
射器は、以上のように、主加速管にイオンビームを入射
するための入射器において、通常、質量分析を行う２重
極電磁石および集束を行う集束レンズの前後で、それぞ
れビーム幅が絞られる焦点が存在してしまうのに対し
て、２重極電磁石と集束レンズとの間にそのような焦点
が存在しなくなるように、両者を相互に近接配置し、両
者間から質量分析アパーチャを削除する。これによって
生じる分解能の低下は、後段の高周波加速管が有するイ
オン選択性で補償することができ、被照射物へ照射され
るイオンビームには充分な分解能を得ることができる。
【００４０】それゆえ、２重極電磁石と集束レンズとの
間から質量分析アパーチャが無くなり、入射器内のビー
ムライン長を短くし、該入射器を小型化することができ
る。また、２重極電磁石と集束レンズとの間でビーム電
流密度が高くなる箇所が無くなり、イオンビームのエミ
ッタンス増加を抑制することができる。
間から質量分析アパーチャが無くなり、入射器内のビー
ムライン長を短くし、該入射器を小型化することができ
る。また、２重極電磁石と集束レンズとの間でビーム電
流密度が高くなる箇所が無くなり、イオンビームのエミ
ッタンス増加を抑制することができる。
【００４１】また、請求項２の発明に係るイオン注入装
置は、以上のように、前記請求項１で示す入射器を備
え、前記高周波加速管として、ビーム選択性を有する高
周波４重極加速器またはギャップ式高周波加速器の少く
とも何れか一方を１または複数段有するように構成し、
請求項１で示すような入射器を用いても、イオン注入装
置として充分なイオンビーム分解能を有するように構成
した上で、前記エミッタンス増加の抑制およびビームラ
イン長の短縮化が特に大電流機で大きな効果があること
を利用し、このような構成を高周波大電流イオン注入装
置に用いる。
置は、以上のように、前記請求項１で示す入射器を備
え、前記高周波加速管として、ビーム選択性を有する高
周波４重極加速器またはギャップ式高周波加速器の少く
とも何れか一方を１または複数段有するように構成し、
請求項１で示すような入射器を用いても、イオン注入装
置として充分なイオンビーム分解能を有するように構成
した上で、前記エミッタンス増加の抑制およびビームラ
イン長の短縮化が特に大電流機で大きな効果があること
を利用し、このような構成を高周波大電流イオン注入装
置に用いる。
【００４２】それゆえ、高周波大電流イオン注入装置を
小型化および高効率化することができる。
小型化および高効率化することができる。
【図１】本発明の実施の一形態のイオン注入装置の概略
的構成を示す平面図である。
的構成を示す平面図である。
【図２】図１で示すイオン注入装置における入射器内の
ビームエンベロープを示すグラフである。
ビームエンベロープを示すグラフである。
【図３】図１で示すイオン注入装置に用いられる高周波
加速管の一例を模式的に示す鉛直断面図である。
加速管の一例を模式的に示す鉛直断面図である。
【図４】図１で示すイオン注入装置に用いられる高周波
加速管の他の例を模式的に示す鉛直断面図である。
加速管の他の例を模式的に示す鉛直断面図である。
【図５】図１で示すイオン注入装置に用いられる高周波
加速管のさらに他の例を模式的に示す鉛直断面図であ
る。
加速管のさらに他の例を模式的に示す鉛直断面図であ
る。
【図６】図１で示すイオン注入装置に用いられる高周波
加速管のさらに他の例を模式的に示す鉛直断面図であ
る。
加速管のさらに他の例を模式的に示す鉛直断面図であ
る。
【図７】典型的な従来技術のイオン注入装置の概略的構
成を示す平面図である。
成を示す平面図である。
【図８】図７で示すイオン注入装置における入射器内の
ビームエンベロープを示すグラフである。
ビームエンベロープを示すグラフである。
２０ 高電圧電源 ２１ イオン注入装置 ２２ 高周波加速管 ２３ 照射室 ２４ ウェハ ２５ 入射器 ２６ イオン源 ２７ 引出し電極 ２８ ２重極電磁石（質量分析系） ２９ 集束レンズ（質量分析系） ３０ エネルギ分析器 ３１ ディスク ３２ スリット ３３ 質量分析スリット（質量分析アパーチャ、質量
分析系） ４１ 高周波４重極加速器 ４２ 高周波加速器 ４３ ビーム集束レンズ ４４ 高周波加速器
分析系） ４１ 高周波４重極加速器 ４２ 高周波加速器 ４３ ビーム集束レンズ ４４ 高周波加速器
Claims (2)
- 【請求項１】イオンを生成するイオン源と、イオンに初
期加速を与えて前記イオン源から引出す引出し電極と、
２重極電磁石、集束レンズおよび質量分析アパーチャを
有する質量分析系とを備える高周波加速管の入射器にお
いて、 前記集束レンズを前記２重極電磁石の焦点となる位置よ
りも２重極電磁石寄りに配置することを特徴とする高周
波加速管の入射器。 - 【請求項２】前記請求項１で示す入射器を備え、前記高
周波加速管は、高周波４重極加速器またはギャップ式高
周波加速器の少くとも何れか一方を１または複数段有す
ることを特徴とする高周波大電流イオン注入装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14338198A JPH11337699A (ja) | 1998-05-25 | 1998-05-25 | 高周波加速管の入射器およびそれを備える高周波大電流イオン注入装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14338198A JPH11337699A (ja) | 1998-05-25 | 1998-05-25 | 高周波加速管の入射器およびそれを備える高周波大電流イオン注入装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11337699A true JPH11337699A (ja) | 1999-12-10 |
Family
ID=15337462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14338198A Pending JPH11337699A (ja) | 1998-05-25 | 1998-05-25 | 高周波加速管の入射器およびそれを備える高周波大電流イオン注入装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11337699A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005353537A (ja) * | 2004-06-14 | 2005-12-22 | Ulvac Japan Ltd | イオン注入装置 |
| KR101103737B1 (ko) * | 2009-12-24 | 2012-01-11 | 한국원자력연구원 | 고주파 가속 공동을 이용한 이온 주입장치 |
| CN109817503A (zh) * | 2017-11-22 | 2019-05-28 | 住友重机械离子科技株式会社 | 离子注入装置及离子注入装置的控制方法 |
| KR20190077308A (ko) * | 2016-11-11 | 2019-07-03 | 닛신 이온기기 가부시기가이샤 | 이온 소스 |
-
1998
- 1998-05-25 JP JP14338198A patent/JPH11337699A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005353537A (ja) * | 2004-06-14 | 2005-12-22 | Ulvac Japan Ltd | イオン注入装置 |
| KR101103737B1 (ko) * | 2009-12-24 | 2012-01-11 | 한국원자력연구원 | 고주파 가속 공동을 이용한 이온 주입장치 |
| KR20190077308A (ko) * | 2016-11-11 | 2019-07-03 | 닛신 이온기기 가부시기가이샤 | 이온 소스 |
| JP2019537816A (ja) * | 2016-11-11 | 2019-12-26 | 日新イオン機器株式会社 | イオン源 |
| CN109817503A (zh) * | 2017-11-22 | 2019-05-28 | 住友重机械离子科技株式会社 | 离子注入装置及离子注入装置的控制方法 |
| KR20190059228A (ko) * | 2017-11-22 | 2019-05-30 | 스미도모쥬기가이 이온 테크놀로지 가부시키가이샤 | 이온 주입 장치 및 이온 주입 장치의 제어 방법 |
| JP2019096477A (ja) * | 2017-11-22 | 2019-06-20 | 住友重機械イオンテクノロジー株式会社 | イオン注入装置およびイオン注入装置の制御方法 |
| CN109817503B (zh) * | 2017-11-22 | 2022-07-29 | 住友重机械离子科技株式会社 | 离子注入装置及离子注入装置的控制方法 |
| TWI778172B (zh) * | 2017-11-22 | 2022-09-21 | 日商住友重機械離子科技股份有限公司 | 離子植入裝置及離子植入裝置的控制方法 |
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