JPS61233942A - 荷電粒子選別装置 - Google Patents
荷電粒子選別装置Info
- Publication number
- JPS61233942A JPS61233942A JP60075574A JP7557485A JPS61233942A JP S61233942 A JPS61233942 A JP S61233942A JP 60075574 A JP60075574 A JP 60075574A JP 7557485 A JP7557485 A JP 7557485A JP S61233942 A JPS61233942 A JP S61233942A
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- Japan
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- charged particles
- electrode
- magnetic field
- voltage
- ions
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
この発明は、真空中でイオン等の荷電粒子を磁界の作用
によって選別する、詳しくはイオン注入装置内イオン質
量分析装置等の荷電粒子選別装置に関する。
によって選別する、詳しくはイオン注入装置内イオン質
量分析装置等の荷電粒子選別装置に関する。
イオン等の荷電粒子を、この荷電粒子と磁界との間に作
用する！磁力を利用して荷電量／質量の違いによシ選別
する荷電粒子選別装置として、半導体に不純物ドーピン
グを行なうイオン注入装置を例に説明する。
用する！磁力を利用して荷電量／質量の違いによシ選別
する荷電粒子選別装置として、半導体に不純物ドーピン
グを行なうイオン注入装置を例に説明する。
第５図にイオン注入装置の概要を示す。１０は荷電粒子
源としてイオンを供給するイオン源である。原料ガス１
１をプラズマ室１セの中に導入してプラズマ化し、プラ
ズマ室１２と引出し電極１３との間に引出し電源１４か
ら電圧を印加して正イオンを引き出す。この時のイオン
電流密度Ｊは、原則的にはＬａｎｇｍｕｌｒ−Ｃｈｉｌ
ｄの法則が適用できると考え、次式で表わされる。
源としてイオンを供給するイオン源である。原料ガス１
１をプラズマ室１セの中に導入してプラズマ化し、プラ
ズマ室１２と引出し電極１３との間に引出し電源１４か
ら電圧を印加して正イオンを引き出す。この時のイオン
電流密度Ｊは、原則的にはＬａｎｇｍｕｌｒ−Ｃｈｉｌ
ｄの法則が適用できると考え、次式で表わされる。
ここで ε０：真空の誘電率
ｑ：荷電量
ｍ：イオン質量
Ｖ：印加電圧
ｄ：プラズマ室と引出し電極との距離
この時のイオンの速度Ｖは次式で表わされる。
イオン源１０から引き出されたイオンは質量分析部２０
に侵入する・２１は磁界を発生する分析マグネット、２
２は磁界方向を示す。磁界中のイオンは、イ、オンの慣
性力ｍｖ２／ｒと電磁力ｑｖＢとがクシ合って円弧運動
を行なう。運動の曲率半径をｒ１磁束密度をＢとすれば
、 となシ、イオンの軌跡は磁束密度Ｂと、荷電量とイオン
質量の比ｑ／ｒｎとで決定される・従って、磁束密度Ｂ
ｔ−調整することによって任意の種類のイオンをターゲ
ット３０に打ち込むことができる。
に侵入する・２１は磁界を発生する分析マグネット、２
２は磁界方向を示す。磁界中のイオンは、イ、オンの慣
性力ｍｖ２／ｒと電磁力ｑｖＢとがクシ合って円弧運動
を行なう。運動の曲率半径をｒ１磁束密度をＢとすれば
、 となシ、イオンの軌跡は磁束密度Ｂと、荷電量とイオン
質量の比ｑ／ｒｎとで決定される・従って、磁束密度Ｂ
ｔ−調整することによって任意の種類のイオンをターゲ
ット３０に打ち込むことができる。
４０はイオン源１０から引き出されたイオン流、４１は
打込み目的の利用イオン流であシ、また、４２と４３と
はそれぞれ不用イオン流であって、それぞれ９名が小さ
い条件と大きい条件とに対応する。
打込み目的の利用イオン流であシ、また、４２と４３と
はそれぞれ不用イオン流であって、それぞれ９名が小さ
い条件と大きい条件とに対応する。
しかしながら、所要磁束密度を得る電磁石の励磁のため
の銅損は太キ＜、数１０ｋｌにもなる場合がクシ、装置
のランニングコストが高いものについていた。そのため
永久磁石の適用も考えられるが、磁束密度が不変で固定
されているのでイオン流の軌跡を調整することができな
い＠一方、荷電粒子源と引出し電極との間に印加する電
圧は、所要イオン電流を維持する必要性から変えること
はできない・ 〔発明の目的〕 この発明は、装置のランニングコストが安く、しかも所
要イオン電流を維持しながら、かつイオン電流の軌跡を
調整して複数の荷電粒子が選別できる荷電粒子選別装置
を提供することを目的とするＯ 〔発明の要点〕 この発明は、荷電粒子が生成される荷電粒子源から得ら
れたイオン等の荷電粒子を真空中で磁界中へ侵入させ、
この荷電粒子と磁界との間に作用する！磁力を利用して
荷電量と質量との比が異なる荷電粒子を選別する荷電粒
子選別装置において、前記荷電粒子源と前記磁界との間
に荷電粒子の速度を変えるための電界を形成する電極を
配置し、荷電粒子源から引き出された荷電粒子の速度を
、この荷電粒子源とこの配置された電極との間に可変直
流電昇を生ぜしめて調整し、永久磁石による一定磁界の
もとでも複数の荷電粒子が選別できるようにして、前記
の目的を達成しようとするものである。
の銅損は太キ＜、数１０ｋｌにもなる場合がクシ、装置
のランニングコストが高いものについていた。そのため
永久磁石の適用も考えられるが、磁束密度が不変で固定
されているのでイオン流の軌跡を調整することができな
い＠一方、荷電粒子源と引出し電極との間に印加する電
圧は、所要イオン電流を維持する必要性から変えること
はできない・ 〔発明の目的〕 この発明は、装置のランニングコストが安く、しかも所
要イオン電流を維持しながら、かつイオン電流の軌跡を
調整して複数の荷電粒子が選別できる荷電粒子選別装置
を提供することを目的とするＯ 〔発明の要点〕 この発明は、荷電粒子が生成される荷電粒子源から得ら
れたイオン等の荷電粒子を真空中で磁界中へ侵入させ、
この荷電粒子と磁界との間に作用する！磁力を利用して
荷電量と質量との比が異なる荷電粒子を選別する荷電粒
子選別装置において、前記荷電粒子源と前記磁界との間
に荷電粒子の速度を変えるための電界を形成する電極を
配置し、荷電粒子源から引き出された荷電粒子の速度を
、この荷電粒子源とこの配置された電極との間に可変直
流電昇を生ぜしめて調整し、永久磁石による一定磁界の
もとでも複数の荷電粒子が選別できるようにして、前記
の目的を達成しようとするものである。
第１図は本発明に基づいて構成された装置要部の実施例
を示すものであって、イオン源１０．質量分析部２０．
加減速部５ｏで構成されている〇原料ガス１１をプラズ
マ室１２に導入してプラズマ化し、引出し電源１４の電
圧を調整してプラズマ室１２と引出し電極１３との間に
印加する電圧を変え、所要のイオン電流を引き出す。イ
オン源１０の下流側には加減速部５０が設置しである〇
基準電極５１と加減速電極５２０間に加減速電源５３か
ら電圧を印加している。イオン源から引き出されたイオ
ン、は該電極間を通過する時に、加減速電源５３の極性
によって加速または減速される◎第１図の場合には減速
される。イオンのその後の速度Ｖは、 ここで Ｖｏ ａイオン源の直流電源の電圧Ｖ；加減速
部の 〃 Ｉ となる。加減速部５０の下流側には質量分析部２０が設
置しである０該分析部の要部は２２ｃｖ磁Ｗ方向を有す
る永久磁石２３である。この磁界中に侵入したイオンは
、前述の電磁力の作用によって下式に示す曲率半径： で円弧運動を行なう＠分析マグネット２３は永久磁石で
あるから磁束密度は一定であるが、加減速部５０の直流
電源５３の電圧Ｖを調整することによって曲率半径が変
わるので、任意のｑ／ｍ （荷電量／質量）が選別でき
る。イオン源１０の電圧Ｖ。
を示すものであって、イオン源１０．質量分析部２０．
加減速部５ｏで構成されている〇原料ガス１１をプラズ
マ室１２に導入してプラズマ化し、引出し電源１４の電
圧を調整してプラズマ室１２と引出し電極１３との間に
印加する電圧を変え、所要のイオン電流を引き出す。イ
オン源１０の下流側には加減速部５０が設置しである〇
基準電極５１と加減速電極５２０間に加減速電源５３か
ら電圧を印加している。イオン源から引き出されたイオ
ン、は該電極間を通過する時に、加減速電源５３の極性
によって加速または減速される◎第１図の場合には減速
される。イオンのその後の速度Ｖは、 ここで Ｖｏ ａイオン源の直流電源の電圧Ｖ；加減速
部の 〃 Ｉ となる。加減速部５０の下流側には質量分析部２０が設
置しである０該分析部の要部は２２ｃｖ磁Ｗ方向を有す
る永久磁石２３である。この磁界中に侵入したイオンは
、前述の電磁力の作用によって下式に示す曲率半径： で円弧運動を行なう＠分析マグネット２３は永久磁石で
あるから磁束密度は一定であるが、加減速部５０の直流
電源５３の電圧Ｖを調整することによって曲率半径が変
わるので、任意のｑ／ｍ （荷電量／質量）が選別でき
る。イオン源１０の電圧Ｖ。
を変えても同様の機能を果たすが所要イオン電流を維持
する点で好ましくない。なお、引出し電極１３と基準電
極５１とは同電位であるから、第２図のように引出し電
極１３に基準電極５１の機能を兼用させて単独電極にす
ることもできる。
する点で好ましくない。なお、引出し電極１３と基準電
極５１とは同電位であるから、第２図のように引出し電
極１３に基準電極５１の機能を兼用させて単独電極にす
ることもできる。
第３図は本発明の別の実施例を示すものであシ、加減速
部５０を基準電極５１．減速電極５２．加速電極５４．
減速電源５３．加速電源５５で構成している０図示して
いないが、下流側の質量分析部の磁束密度が一定なので
、イオン源１０から引き出されたイオンの速度が選別す
べきυ省に比べて大きい時には減速電源５３を動作させ
てイオンを減速させる。その時には加速電源５５の電圧
は零なので、加速電極５４に機能はない。逆にイオンの
速度が小さい時には、加速電源５５を動作させ、イオン
を加速して選別する。
部５０を基準電極５１．減速電極５２．加速電極５４．
減速電源５３．加速電源５５で構成している０図示して
いないが、下流側の質量分析部の磁束密度が一定なので
、イオン源１０から引き出されたイオンの速度が選別す
べきυ省に比べて大きい時には減速電源５３を動作させ
てイオンを減速させる。その時には加速電源５５の電圧
は零なので、加速電極５４に機能はない。逆にイオンの
速度が小さい時には、加速電源５５を動作させ、イオン
を加速して選別する。
第４図は加減速部５０にイオンに対するレンズ機能を与
えた実施例である０イオン源１０から引き出されたイオ
ンは、それぞれのイオンが同極性なので反発力が働いて
拡散する。その度合はイオンの速度が小さい方がイオン
間距離が狭いので大きい０従って、図のように減速電極
５２の内側に基準電極５１と加速電極５４が突き出た配
置にした。図は減速電源５３を動作させた状態を示して
いるが、等電位線６０がイオン流４０の下流側に凸の分
布になる＠イオンは等電位線６０に垂直な電界方向に減
速されるので、電極の中心からずれた拡散イオン４４は
、等電位線６０に垂直でかつ電極の中心に向かった減速
を受け、結果として凸レンズ機能を持った減速になシ、
拡散が防止あるいは低減できる◇加速電源５５を動作さ
せた加速の状態は図示していないが、減速の場合と同様
の考え方で凸レンズ機能を持った加速を受ける。
えた実施例である０イオン源１０から引き出されたイオ
ンは、それぞれのイオンが同極性なので反発力が働いて
拡散する。その度合はイオンの速度が小さい方がイオン
間距離が狭いので大きい０従って、図のように減速電極
５２の内側に基準電極５１と加速電極５４が突き出た配
置にした。図は減速電源５３を動作させた状態を示して
いるが、等電位線６０がイオン流４０の下流側に凸の分
布になる＠イオンは等電位線６０に垂直な電界方向に減
速されるので、電極の中心からずれた拡散イオン４４は
、等電位線６０に垂直でかつ電極の中心に向かった減速
を受け、結果として凸レンズ機能を持った減速になシ、
拡散が防止あるいは低減できる◇加速電源５５を動作さ
せた加速の状態は図示していないが、減速の場合と同様
の考え方で凸レンズ機能を持った加速を受ける。
なお、上記説明は正イオンの種類を永久磁石で選別する
場合について述べたが、正極性の荷電粒子であれば動作
は同じであシ、また、負極性荷電粒子の場合には１４，
５３．５５の電源の極性を変えれば、質量分析部２０の
中でのイオンの偏向方向が逆になる以外は同じ動作にな
る。また、永久磁石の代わシに電磁石を用いても良い０
この場合には、イオンの速度が小さくなっているので、
励磁電流を少なくするか、電磁石自体を小さくすること
ができ、結果として励磁の際の銅損を低減させることが
できる。
場合について述べたが、正極性の荷電粒子であれば動作
は同じであシ、また、負極性荷電粒子の場合には１４，
５３．５５の電源の極性を変えれば、質量分析部２０の
中でのイオンの偏向方向が逆になる以外は同じ動作にな
る。また、永久磁石の代わシに電磁石を用いても良い０
この場合には、イオンの速度が小さくなっているので、
励磁電流を少なくするか、電磁石自体を小さくすること
ができ、結果として励磁の際の銅損を低減させることが
できる。
この発明によれば、荷電粒子源と荷電粒子の種類を選別
するための磁界との間にイオンの速度を調整する電界を
形成したので、磁界の発生源として永久磁石を使用して
も所要のイオン電流を維持しながら複数の荷電粒子を選
別することができる〇ま九、電磁石を使用する場合には
、電磁石の励磁のための銅損を小さくできるため、ラン
ニングコストが低減されるという効果が得られる。
するための磁界との間にイオンの速度を調整する電界を
形成したので、磁界の発生源として永久磁石を使用して
も所要のイオン電流を維持しながら複数の荷電粒子を選
別することができる〇ま九、電磁石を使用する場合には
、電磁石の励磁のための銅損を小さくできるため、ラン
ニングコストが低減されるという効果が得られる。
第１図は本発明に基づいて構成された荷電粒子選別装置
の第１の実施例を示す要部構成図、第２図は同じく第２
の実施例を示す要部構成図、第３図は同じく第３の実施
例を示す要部構成図、第４図は荷電粒子の速度を変える
ための電界を形成する電極に凸レンズ機能をも死せた場
合の実施例を示す要部構成図、第５図は荷電粒子の選別
原理を説明する選別装置の要部構成図である。 １０・・・・・・イオン源、２０・・・・・・質量分析
部、２１，２３・・・・・・分析マグネット、２２・・
・・・・磁界、３０・・・・・・ターゲット、４０・・
・・・・イオン流、４４・・・・・・拡散イオン、５０
・・・・・・加減速部、５１・・・・・・基準電極、５
２・・・・・・減速電極、第１図 第・２図 第３５１ 第４５１ 第５ｖｌＩ
の第１の実施例を示す要部構成図、第２図は同じく第２
の実施例を示す要部構成図、第３図は同じく第３の実施
例を示す要部構成図、第４図は荷電粒子の速度を変える
ための電界を形成する電極に凸レンズ機能をも死せた場
合の実施例を示す要部構成図、第５図は荷電粒子の選別
原理を説明する選別装置の要部構成図である。 １０・・・・・・イオン源、２０・・・・・・質量分析
部、２１，２３・・・・・・分析マグネット、２２・・
・・・・磁界、３０・・・・・・ターゲット、４０・・
・・・・イオン流、４４・・・・・・拡散イオン、５０
・・・・・・加減速部、５１・・・・・・基準電極、５
２・・・・・・減速電極、第１図 第・２図 第３５１ 第４５１ 第５ｖｌＩ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）荷電粒子が生成される荷電粒子源から得られたイオ
ン等の荷電粒子を真空中で磁界中へ侵入させ、この荷電
粒子と磁界との間に作用する電磁力を利用して荷電量と
質量との比が異なる荷電粒子を選別する荷電粒子選別装
置において、前記荷電粒子源と前記磁界との間に荷電粒
子の速度を変えるための電界を形成する電極を配置した
ことを特徴とする荷電粒子選別装置。 ２）特許請求の範囲第１項記載の装置において、荷電粒
子に電磁力を作用させる磁界の発生源が永久磁石である
ことを特徴とする荷電粒子選別装置。 ３）特許請求の範囲第１項記載の装置において、荷電粒
子の速度を変えるための電界を形成する電極が、荷電粒
子の速度を速める電界を形成する電極と荷電粒子の速度
を遅くする電界を形成する電極とからなることを特徴と
する荷電粒子選別装置。 ４）特許請求の範囲第１項記載の装置において、荷電粒
子の速度を変えるための電界を形成する電極が円筒状に
形成され、磁界中へ侵入する荷電粒子を該円筒の内側を
貫いて軸線方向に走行させるようにしたことを特徴とす
る荷電粒子選別装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60075574A JPS61233942A (ja) | 1985-04-10 | 1985-04-10 | 荷電粒子選別装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60075574A JPS61233942A (ja) | 1985-04-10 | 1985-04-10 | 荷電粒子選別装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61233942A true JPS61233942A (ja) | 1986-10-18 |
Family
ID=13580094
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60075574A Pending JPS61233942A (ja) | 1985-04-10 | 1985-04-10 | 荷電粒子選別装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61233942A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007507077A (ja) * | 2003-09-24 | 2007-03-22 | アクセリス テクノロジーズ インコーポレーテッド | 質量分離を伴うイオンビームスリットの引き出し法 |
| 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 |
-
1985
- 1985-04-10 JP JP60075574A patent/JPS61233942A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007507077A (ja) * | 2003-09-24 | 2007-03-22 | アクセリス テクノロジーズ インコーポレーテッド | 質量分離を伴うイオンビームスリットの引き出し法 |
| 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 |
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