JPH1154080A - 永久磁石により磁界にオフセットを付けた分析磁石を有するイオン注入装置 - Google Patents
永久磁石により磁界にオフセットを付けた分析磁石を有するイオン注入装置Info
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- JPH1154080A JPH1154080A JP9220623A JP22062397A JPH1154080A JP H1154080 A JPH1154080 A JP H1154080A JP 9220623 A JP9220623 A JP 9220623A JP 22062397 A JP22062397 A JP 22062397A JP H1154080 A JPH1154080 A JP H1154080A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】分析磁石のアンペアターン数を少なくすること
によって、装置の小型化及び低消費電力化を実現するイ
オン注入装置の提供。 【解決手段】ビームライン2は、曲がったパイプ状をし
ており、磁束4が曲がりの方向と直角に横切るように電
磁石5a、ステー5b、永久磁石5cで構成される磁気
回路5の中に設置され、電磁石5aは、電流の方向・大
きさを制御可能な電源により電流を供給され、永久磁石
5cが磁束4aを発生する。この磁束4aと所望する磁
束4の差の磁束4bを発生するように電磁石5aに電流
を供給する。
によって、装置の小型化及び低消費電力化を実現するイ
オン注入装置の提供。 【解決手段】ビームライン2は、曲がったパイプ状をし
ており、磁束4が曲がりの方向と直角に横切るように電
磁石5a、ステー5b、永久磁石5cで構成される磁気
回路5の中に設置され、電磁石5aは、電流の方向・大
きさを制御可能な電源により電流を供給され、永久磁石
5cが磁束4aを発生する。この磁束4aと所望する磁
束4の差の磁束4bを発生するように電磁石5aに電流
を供給する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体製造に用いら
れるイオン注入装置に属し、特にイオンビームに分離技
術に関する。
れるイオン注入装置に属し、特にイオンビームに分離技
術に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のイオン注入装置の分析磁石は、ビ
ームラインに対してある一つの向きに磁束を通し、ビー
ムラインを通過するイオンの軌道の曲率半径Rが、イオ
ンの質量m、価数q、引出電圧Vと磁束密度Bの関数 R=k/B(2(m/q)V)-2 により与えられること利用して、磁気回路中の電磁石に
より任意の磁束を発生させ、ある特定の重さ、価数、エ
ネルギーのイオンを選択する。
ームラインに対してある一つの向きに磁束を通し、ビー
ムラインを通過するイオンの軌道の曲率半径Rが、イオ
ンの質量m、価数q、引出電圧Vと磁束密度Bの関数 R=k/B(2(m/q)V)-2 により与えられること利用して、磁気回路中の電磁石に
より任意の磁束を発生させ、ある特定の重さ、価数、エ
ネルギーのイオンを選択する。
【0003】図8は、従来のイオン注入装置の分析磁石
の構造を示す斜視図である。図8を参照すると、イオン
ビーム7の通り道であり、内部が高真空に保たれている
ビームライン2と、イオンビーム7を偏向させるための
磁束4を発生させる電磁石5aと、電磁石5aで発生し
た磁束4をビームライン2に正しく導くための磁気回路
を構成するステー5bと、偏向したイオンビーム7のう
ち特定のものだけを取り出すためのアパチャー3と、を
有している。
の構造を示す斜視図である。図8を参照すると、イオン
ビーム7の通り道であり、内部が高真空に保たれている
ビームライン2と、イオンビーム7を偏向させるための
磁束4を発生させる電磁石5aと、電磁石5aで発生し
た磁束4をビームライン2に正しく導くための磁気回路
を構成するステー5bと、偏向したイオンビーム7のう
ち特定のものだけを取り出すためのアパチャー3と、を
有している。
【0004】まず、電源より電磁石5aに所定の電流を
供給し、電磁石5aに所望するイオンビーム7がアパチ
ャー3の開口部に到達する分の磁束4を発生させる。発
生した磁束4は、ステー5bによってビームライン2を
通過するように導かれる。
供給し、電磁石5aに所望するイオンビーム7がアパチ
ャー3の開口部に到達する分の磁束4を発生させる。発
生した磁束4は、ステー5bによってビームライン2を
通過するように導かれる。
【0005】次に、イオンビーム7が分析磁石1に入射
すると、イオンビーム7は磁束4によって曲げられ所望
するイオンビーム7aのみがアパチャー3の開口部から
取り出される。
すると、イオンビーム7は磁束4によって曲げられ所望
するイオンビーム7aのみがアパチャー3の開口部から
取り出される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来技術は下記記載の問題点を有している。
た従来技術は下記記載の問題点を有している。
【0007】第1の問題点は、従来技術の分析磁石は7
5°〜135°の偏向角度を有しているが、必要なイオ
ンビームを得るために要するアンペアターン数が多くな
り、電力の消費が大きいという、ことである。
5°〜135°の偏向角度を有しているが、必要なイオ
ンビームを得るために要するアンペアターン数が多くな
り、電力の消費が大きいという、ことである。
【0008】その理由は、75°〜135°の偏向角度
を発生するために必要な磁束を全て電磁石で発生させて
おり、可変範囲の下限の分の磁束を発生させるためにも
電磁石の使用しているためである。
を発生するために必要な磁束を全て電磁石で発生させて
おり、可変範囲の下限の分の磁束を発生させるためにも
電磁石の使用しているためである。
【0009】第2の問題点は、アンペアターン数を減少
するために偏向角度を小さくすると、分析磁石が長くな
ってしまう、ということである。
するために偏向角度を小さくすると、分析磁石が長くな
ってしまう、ということである。
【0010】その理由は、偏向の回転半径の差が小さい
ので、例えば隣り合った原子量のイオン(例えば10B,
11B)のイオンビームの分離のための距離を確保するた
めに、ビームの飛行距離を長くなしければならない、た
めである。
ので、例えば隣り合った原子量のイオン(例えば10B,
11B)のイオンビームの分離のための距離を確保するた
めに、ビームの飛行距離を長くなしければならない、た
めである。
【0011】したがって本発明は、上記問題点に鑑みて
なされたものであって、その目的は、分析磁石のアンペ
アターン数を少なくすることによって、装置の小型化及
び低消費電力化を実現するイオン注入装置を提供するこ
とにある。
なされたものであって、その目的は、分析磁石のアンペ
アターン数を少なくすることによって、装置の小型化及
び低消費電力化を実現するイオン注入装置を提供するこ
とにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明のイオン注入装置は、ビームラインに対してある
一つの向きに磁束を通し、該ビームラインを通過するイ
オンの軌道の曲率半径が、イオンの重さ、価数、及びエ
ネルギーと磁束の密度の関数により与えられることを利
用して、磁気回路中の電磁石により任意の磁束を発生さ
せ、ある特定の重さ、価数、及びエネルギーのイオンを
選択する分析磁石を有することを特徴とする。
本発明のイオン注入装置は、ビームラインに対してある
一つの向きに磁束を通し、該ビームラインを通過するイ
オンの軌道の曲率半径が、イオンの重さ、価数、及びエ
ネルギーと磁束の密度の関数により与えられることを利
用して、磁気回路中の電磁石により任意の磁束を発生さ
せ、ある特定の重さ、価数、及びエネルギーのイオンを
選択する分析磁石を有することを特徴とする。
【0013】本発明は、好ましくは、分析磁石の磁束を
オフセット部分と任意に制御可能な可変部分に分割し、
分析磁石の磁気回路中に、永久磁石と、磁束の方向及び
大きさを制御できる電磁石を有する。
オフセット部分と任意に制御可能な可変部分に分割し、
分析磁石の磁気回路中に、永久磁石と、磁束の方向及び
大きさを制御できる電磁石を有する。
【0014】[発明の原理]本発明のイオン注入装置に
おいては、従来装置と同じイオンビームを得るために必
要な磁束が、永久磁石の磁束と電磁石の磁束の合計とな
るので、所望の磁束を得るための電磁石のアンペアター
ンが少なくなり、小型化・小電力化を可能としている。
おいては、従来装置と同じイオンビームを得るために必
要な磁束が、永久磁石の磁束と電磁石の磁束の合計とな
るので、所望の磁束を得るための電磁石のアンペアター
ンが少なくなり、小型化・小電力化を可能としている。
【0015】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
て図面を参照して詳細に説明する。
【0016】図1は、本発明の実施の形態の構成を示す
斜視図である。図1を参照すると、本発明の実施の形態
において、ビームライン2は、曲がったパイプ(ダク
ト)状の形状とされ、出射側の端にアパチャー3が取り
付けられている。そして、磁束4が曲がりの方向と直角
にビームライン2を横切るように電磁石5a、ステー5
b、永久磁石5cによって構成される磁気回路の中に設
置される。電磁石5aは、磁束の方向、大きさが制御可
能な電磁石である。
斜視図である。図1を参照すると、本発明の実施の形態
において、ビームライン2は、曲がったパイプ(ダク
ト)状の形状とされ、出射側の端にアパチャー3が取り
付けられている。そして、磁束4が曲がりの方向と直角
にビームライン2を横切るように電磁石5a、ステー5
b、永久磁石5cによって構成される磁気回路の中に設
置される。電磁石5aは、磁束の方向、大きさが制御可
能な電磁石である。
【0017】本発明の実施の形態の動作について説明す
る。まず、永久磁石5cがある大きさの磁束4aを発生
させる。次に、永久磁石5cの磁束4aと電磁石5aの
磁束4bの合計が所望するイオンビーム7をアパチャー
3の開口部に導くのに合致する磁束4bを電磁石5aで
発生する。この磁束4は、磁気回路を構成するステー5
bによってビームライン2を通過するように導かれる。
る。まず、永久磁石5cがある大きさの磁束4aを発生
させる。次に、永久磁石5cの磁束4aと電磁石5aの
磁束4bの合計が所望するイオンビーム7をアパチャー
3の開口部に導くのに合致する磁束4bを電磁石5aで
発生する。この磁束4は、磁気回路を構成するステー5
bによってビームライン2を通過するように導かれる。
【0018】
【実施例1】本発明の実施例について図面を参照して以
下に詳細に説明する。
下に詳細に説明する。
【0019】図2は、本発明の一実施例の構成を示す図
である。図2を参照すると、ビームライン2は、水平に
曲がったパイプ(ダクト)状をしており、出射側の端に
アパチャー3が取り付けられている。そして、磁束4が
垂直にビームライン2を横切るように−3500〜35
00ガウスの電磁石5a、ステー5b、3500ガウス
のフェライト磁石5dによって構成される磁気回路の中
に設置される。
である。図2を参照すると、ビームライン2は、水平に
曲がったパイプ(ダクト)状をしており、出射側の端に
アパチャー3が取り付けられている。そして、磁束4が
垂直にビームライン2を横切るように−3500〜35
00ガウスの電磁石5a、ステー5b、3500ガウス
のフェライト磁石5dによって構成される磁気回路の中
に設置される。
【0020】電磁石5aはビームライン2の上下に分割
して設置される。フェライト磁石5dはビームライン2
に隣接して設置され、ステー5bによって電磁石5aと
接続し磁気回路を構成する。
して設置される。フェライト磁石5dはビームライン2
に隣接して設置され、ステー5bによって電磁石5aと
接続し磁気回路を構成する。
【0021】本発明の一実施例の動作について説明す
る。まず、40KeV引出しのAs+を得るときの動作
について、図3に示した水平断面図を参照して説明す
る。まず、フェライト磁石5dから発生した3500ガ
ウスの磁束4aは、ビームライン2を紙面の上から下に
向かって貫いている。40KeV引出しのAs+を得る
には、6500ガウスの磁束が必要であるため、電磁石
5aで3000ガウスの磁束4bを発生させ磁束4aに
追加する。イオンビーム7が入射するとAs+のイオン
ビーム7aが、アパチャー3の開口部を通過し取り出さ
れる。
る。まず、40KeV引出しのAs+を得るときの動作
について、図3に示した水平断面図を参照して説明す
る。まず、フェライト磁石5dから発生した3500ガ
ウスの磁束4aは、ビームライン2を紙面の上から下に
向かって貫いている。40KeV引出しのAs+を得る
には、6500ガウスの磁束が必要であるため、電磁石
5aで3000ガウスの磁束4bを発生させ磁束4aに
追加する。イオンビーム7が入射するとAs+のイオン
ビーム7aが、アパチャー3の開口部を通過し取り出さ
れる。
【0022】次に、40KeV引出しのB+を得るとき
の動作について、図4の水平断面図を参照して説明す
る。まず、フェライト磁石5cから発生した3500ガ
ウスの磁束4aは、ビームライン2を紙面の上から下に
向かって貫いている。40KeV引出しのB+を得るに
は、2500ガウスの磁束が必要であるため、電磁石5
aで逆方向の1000ガウスの磁束4bを発生させ磁束
4aに追加する。イオンビーム7が入射するとB+のイ
オンビーム7aが、アパチャー3の開口部を通過し取り
出される。従来6500ガウスの磁束を発生する電磁石
が必要だったところが、3500ガウスですむので電磁
石を小さくすることができる。
の動作について、図4の水平断面図を参照して説明す
る。まず、フェライト磁石5cから発生した3500ガ
ウスの磁束4aは、ビームライン2を紙面の上から下に
向かって貫いている。40KeV引出しのB+を得るに
は、2500ガウスの磁束が必要であるため、電磁石5
aで逆方向の1000ガウスの磁束4bを発生させ磁束
4aに追加する。イオンビーム7が入射するとB+のイ
オンビーム7aが、アパチャー3の開口部を通過し取り
出される。従来6500ガウスの磁束を発生する電磁石
が必要だったところが、3500ガウスですむので電磁
石を小さくすることができる。
【0023】次に本発明の第2の実施例について図面を
参照して詳細に説明する。
参照して詳細に説明する。
【0024】図5は、本発明の第2の実施例の構成を示
す斜視図である。図5を参照すると、ビームライン2
は、水平に曲がったパイプ状をしており、出射側の端に
アパチャー3が取り付けられている。そして、磁束4が
垂直にビームライン2を横切るように−3500〜35
00ガウスの電磁石5a、ステー5b、3500ガウス
の希土類磁石集合体5eによって構成される磁気回路の
中に設置される。電磁石5aはビームライン2の上下に
分割して設置される。
す斜視図である。図5を参照すると、ビームライン2
は、水平に曲がったパイプ状をしており、出射側の端に
アパチャー3が取り付けられている。そして、磁束4が
垂直にビームライン2を横切るように−3500〜35
00ガウスの電磁石5a、ステー5b、3500ガウス
の希土類磁石集合体5eによって構成される磁気回路の
中に設置される。電磁石5aはビームライン2の上下に
分割して設置される。
【0025】希土類磁石集合体5eは,電磁石5aの上
方及び下方に分割して設置され、電磁石5a、ステー5
b、希土類磁石集合体5eによって磁気回路を構成す
る。
方及び下方に分割して設置され、電磁石5a、ステー5
b、希土類磁石集合体5eによって磁気回路を構成す
る。
【0026】本発明の第2の実施例の動作について説明
する。まず、40KeV引出しのAs+を得るときの動
作について、図6の水平断面図を参照して説明する。
する。まず、40KeV引出しのAs+を得るときの動
作について、図6の水平断面図を参照して説明する。
【0027】希土類磁石集合体5eから発生した350
0ガウスの磁束4aは、ビームライン2を紙面の上から
下に向かって貫いている。40KeV引出しのAs+を
得るには、6500ガウスの磁束が必要であるため、電
磁石5aで3000ガウスの磁束4bを発生させ磁束4
aに追加する。イオンビーム7が入射するとAs+のイ
オンビーム7aが、アパチャー3の開口部を通過し取り
出される。
0ガウスの磁束4aは、ビームライン2を紙面の上から
下に向かって貫いている。40KeV引出しのAs+を
得るには、6500ガウスの磁束が必要であるため、電
磁石5aで3000ガウスの磁束4bを発生させ磁束4
aに追加する。イオンビーム7が入射するとAs+のイ
オンビーム7aが、アパチャー3の開口部を通過し取り
出される。
【0028】次に、40KeV引出しのB+を得るとき
の動作について、図7の水平断面図3bを参照して説明
する。
の動作について、図7の水平断面図3bを参照して説明
する。
【0029】希土類磁石集合体5eから発生した350
0ガウスの磁束4aは、ビームライン2を紙面の上から
下に向かって貫いている。40KeV引出しのB+を得
るには、2500ガウスの磁束が必要なので電磁石5a
で逆方向の1000ガウスの磁束4bを発生させ磁束4
aに追加する。イオンビーム7が入射するとB+のイオ
ンビーム7aが、アパチャー3の開口部を通過し取り出
される。従来6500ガウスの磁束を発生する電磁石が
必要だったところが、3500ガウスですむので電磁石
を小さくすることができる。
0ガウスの磁束4aは、ビームライン2を紙面の上から
下に向かって貫いている。40KeV引出しのB+を得
るには、2500ガウスの磁束が必要なので電磁石5a
で逆方向の1000ガウスの磁束4bを発生させ磁束4
aに追加する。イオンビーム7が入射するとB+のイオ
ンビーム7aが、アパチャー3の開口部を通過し取り出
される。従来6500ガウスの磁束を発生する電磁石が
必要だったところが、3500ガウスですむので電磁石
を小さくすることができる。
【0030】さらに本発明の別の実施例として、磁束の
方向を変更できない電磁石を使用する場合でも、オフセ
ット分を制御範囲の上限または下限に設定するようにす
れば、電流の方向を変更できる電源と同じ結果が得られ
る。また、オフセット分の磁束を作るために永久磁石の
代わりに、超電導磁石を使用しても同様の結果が得られ
る。
方向を変更できない電磁石を使用する場合でも、オフセ
ット分を制御範囲の上限または下限に設定するようにす
れば、電流の方向を変更できる電源と同じ結果が得られ
る。また、オフセット分の磁束を作るために永久磁石の
代わりに、超電導磁石を使用しても同様の結果が得られ
る。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば下
記記載の効果を奏する。
記記載の効果を奏する。
【0032】本発明の第1の効果は、従来装置と同じイ
オンビームを得るために必要な電磁石のアンペアターン
が少なくなり、装置の小型化及び小電力化を可能とする
ということである。
オンビームを得るために必要な電磁石のアンペアターン
が少なくなり、装置の小型化及び小電力化を可能とする
ということである。
【0033】その理由は、本発明においては、イオンビ
ームを得るために必要な磁束をオフセット分と可変分に
分け、オフセット分を電力を消費しない永久磁石により
発生するためである。
ームを得るために必要な磁束をオフセット分と可変分に
分け、オフセット分を電力を消費しない永久磁石により
発生するためである。
【0034】本発明の第2の効果は、磁束制御範囲での
磁束と電流の間の線形性が良くなる、ということであ
る。
磁束と電流の間の線形性が良くなる、ということであ
る。
【0035】その理由は、本発明においては、磁束制御
範囲内において、より線形性の高い電流値0に近い部分
を使用することができるためである。
範囲内において、より線形性の高い電流値0に近い部分
を使用することができるためである。
【図1】本発明の実施の形態を説明する斜視図である。
【図2】本発明の第1の実施例の構成を示す斜視図であ
る。
る。
【図3】本発明の第1の実施例において40KeV引出
しAs+を得るときの動作を説明するための図である。
しAs+を得るときの動作を説明するための図である。
【図4】本発明の第1の実施例において40KeV引出
しB+を得るときの動作を説明するための図である。
しB+を得るときの動作を説明するための図である。
【図5】本発明の第2の実施例2の構成を示す斜視図で
ある。
ある。
【図6】本発明の第2の実施例において40KeV引出
しAs+を得るときの動作を説明するための図である。
しAs+を得るときの動作を説明するための図である。
【図7】本発明の第2の実施例において40KeV引出
しB+を得るときの動作を説明するための図である。
しB+を得るときの動作を説明するための図である。
【図8】従来技術の構成を示す斜視図である。
1 分析磁石 2 ビームライン 3 アパチャー 4 磁束 4a 永久磁石の磁束 4b 電磁石の磁束 5 磁気回路 5a 電磁石 5b ステー 5c 永久磁石 5d フェライト磁石 5e 希土類磁石集合体 7 イオンビーム 7a 所望するイオンビーム
Claims (8)
- 【請求項1】ビームラインに対してある一つの向きに磁
束を通し、該ビームラインを通過するイオンの軌道の曲
率半径が、イオンの重さ、価数、及びエネルギーと磁束
の密度の関数により与えられることを利用して、磁気回
路中の電磁石により任意の磁束を発生させ、ある特定の
重さ、価数、エネルギーのイオンを選択する分析磁石を
有することを特徴とするイオン注入装置。 - 【請求項2】前記磁気回路中に発磁束を、オフセット分
と可変分によって構成する、ことを特徴とする請求項1
記載のイオン注入装置。 - 【請求項3】前記磁束のオフセット分を永久磁石により
発生し、前記可変分を電磁石により発生する、ことを特
徴とする請求項2記載のイオン注入装置。 - 【請求項4】必要とされる磁束を発生させるのに要する
前記電磁石のアンペアターン量を少なくする方向に、前
記永久磁石のオフセット磁束を設定する、ことを特徴と
する請求項3記載のイオン注入装置。 - 【請求項5】前記磁束の方向を正及び逆方向に切り替え
可能な電磁石を有することを特徴とする請求項4記載の
イオン注入装置。 - 【請求項6】前記電磁石のアンペアターン量の削減によ
ってコイルの巻数または電流量を減少させ、これにより
分析磁石の小型化又は小電力化を実現する、ようにした
ことを特徴とする請求項5記載のイオン注入装置。 - 【請求項7】分析磁石の磁気回路が、永久磁石と電磁石
とを含み、イオンビームを得るための磁束をオフセット
部分と可変部分とに分割し、前記永久磁石によって前記
磁束のオフセット部分を発生し、前記電磁石によって前
記磁束の前記可変部分を発生する、ことを特徴とするイ
オン注入装置。 - 【請求項8】分析磁石の磁気回路が、永久磁石と、磁束
の正逆方向と大きさ、もしくは磁束の大きさのみが可変
に制御できる電磁石と、を含み、出射端開口部から選択
されたイオンビームが出力されるビームラインの上下に
前記電磁石を備え、前記電磁石及びステーと共に磁気回
路を構成するように前記永久磁石を配設し、 前記イオンビームを選択するための磁束をオフセット部
分と可変部分とに分割し、前記永久磁石によって前記磁
束のオフセット部分を発生し、前記電磁石によて前記磁
束の前記可変部分を発生してなる、ことを特徴とするイ
オン注入装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22062397A JP3206506B2 (ja) | 1997-07-31 | 1997-07-31 | 永久磁石により磁界にオフセットを付けた分析磁石を有するイオン注入装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22062397A JP3206506B2 (ja) | 1997-07-31 | 1997-07-31 | 永久磁石により磁界にオフセットを付けた分析磁石を有するイオン注入装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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