KR100466701B1 - 이온 주입기의 선형 가속기용 콤팩트 헬리컬 공진기 코일 - Google Patents

이온 주입기의 선형 가속기용 콤팩트 헬리컬 공진기 코일 Download PDF

Info

Publication number
KR100466701B1
KR100466701B1 KR10-1999-0060258A KR19990060258A KR100466701B1 KR 100466701 B1 KR100466701 B1 KR 100466701B1 KR 19990060258 A KR19990060258 A KR 19990060258A KR 100466701 B1 KR100466701 B1 KR 100466701B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
coil
resonator
longitudinal axis
induction coil
high voltage
Prior art date
Application number
KR10-1999-0060258A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20000067835A (ko
Inventor
디버길리오윌리암프랜크
사다트맨드쿠어로쉬
퀴인스티븐마이클
Original Assignee
액셀리스 테크놀로지스, 인크.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 액셀리스 테크놀로지스, 인크. filed Critical 액셀리스 테크놀로지스, 인크.
Publication of KR20000067835A publication Critical patent/KR20000067835A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100466701B1 publication Critical patent/KR100466701B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
    • H05H7/14—Vacuum chambers
    • H05H7/18—Cavities; Resonators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F5/00—Coils

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

소정의 주파수에서 공진이 가능한, 선형 가속기 공진기(70)용의 콤팩트한 코일의 설계를 제공한다. 코일(90)은, 대체로 원형인 복수개의 코일 세그먼트 (90a∼90n)를 포함하고, 각각의 코일 세그먼트는 인접하는 코일 세그먼트의 평탄면 (122)이 서로 마주보는, 다각형 단면을 가지고 있다. 다각형 단면은, 길이(x) 및 폭(y)의 치수를 가지며 치수 x 부분은 인접하는 코일 세그먼트(90a∼90n)의 평탄면 (122)을 형성하는 직사각형의 형태일 수도 있다. 코일 세그먼트(90a∼90n)에는, 코일 내부로의 냉매 주입을 위한 이중 채널(dual channel) 구조물이 구성되어 있다. 이중 채널 구조는, 코일의 제1단(94)에, 각각 별개의 유입구(102) 및 유출구(104)를 갖는 유입 통로(118) 및 유출 통로(120)를 포함하고, 이들 유입 및 유출 통로(118, 120)는, 코일의 제2단(96)에서 연결되어서 서로 연통되어 있다.

Description

이온 주입기의 선형 가속기용 콤팩트 헬리컬 공진기 코일{COMPACT HELICAL RESONATOR COIL FOR ION IMPLANTER LINEAR ACCELERATOR}
본 발명은 일반적으로 고 에너지 이온 주입 시스템에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 이러한 시스템의 선형 가속기에 사용하는 콤팩트 헬리컬 공진기 코일(helical resonator coil)에 관한 것이다.
이온 주입법은 집적 회로의 대규모 제조에 있어서 반도체에 불순물을 도핑 하는 데에 사용하는, 산업계에서 선호하는 기술이 되었다. 기판에 깊게 이온을 주입하는(deep implantation) 경우에는 고에너지(high energy) 이온 주입기를 사용한다. 이러한 깊은 이온 주입은, 예로서, 레트로그레이드 웰(retrograde well)을 형성하는 데에 필요하다. Eaton 사의 GSD/HE 및 GSD/VHE 이온 주입기는 이러한 고에너지 이온 주입기의 예이다. 이러한 이온 주입기는, 최대 5MeV(million electron volts)까지의 에너지 레벨의 이온 빔을 제공할 수 있다. 본 발명의 양수인인 Eaton Corporation에 양도되고, 또한 이러한 고에너지 이온 주입기에 관해 설명하고 있는 미합중국 특허 제4,667,111호의 전반적인 내용이 본원에 참조되어 있다.
통상적인 고에너지 이온 주입기의 블록도를 도 1에 나타낸다. 이온 주입기 (10)는 3개의 섹션(section) 또는 서브 시스템(subsystem): 즉, 고전압 전원(16)에 의해서 전력공급 받아, 소망의 전류 및 에너지의 이온 빔(17)을 생성하는 이온 소스(14)를 포함하는 터미널(12)과; 이온 빔에 의해 주입될 웨이퍼(W)를 지지하는 회전 디스크(20)를 포함하는 엔드 스테이션(end station)(18)과; 상기 터미널(12) 및 엔드 스테이션(18)간에 위치하고, 또한 질량 분석 자석(24) 및 무선 주파수(RF) 선형 가속기(linear accelerator)(이하 linac으로 기재함)(26)를 포함하는 빔 라인 어셈블리(22)로 구성된다. 최종 에너지 자석(도 1에는 나타내지 않음)이 상기 linac(26)과 회전 디스크 사이에 배치될 수도 있다.
RF linac(26)은 일련의 공진기 모듈(30a 내지 30n)을 포함하고, 각각의 공진기 모듈은 선행하는 모듈로부터 얻은 에너지 이상으로 이온을 더욱 가속시키는 기능을 한다. 도 2는, 공진기 캐비티(cavity) 하우징(31)(즉, "탱크" 회로)내에 포함되어 있고, 또한 원형 단면을 갖는 대형 유도 코일(L)을 포함하는, 공지된 형태의 공진기 모듈(30)을 나타낸다. 무선 주파수(RF) 신호는, 커패시터(CC)를 통하여 상기 인덕터(L)의 고전압단에 용량적으로 결합된다. 가속 전극 (32)은 인덕터(L)의 고전압단에 직접 연결된다. 각각의 가속 전극(32)은, 두개의 접지 전극(34, 36) 사이에 설치되고 갭(gap)(38, 40) 각각에 의해 분리되어 있다.
도 3은, 도 2의 공진기 기하학적 형태에 대한 간단한 집중 상수 등가 회로(lumped parameter equivalent circuit)를 나타낸다. 정전 용량 C는, 접지에 대한 고전압 전극의 커패시턴스, 접지에 대한 코일과 전극 스템(electrode stem)의 표유 (stray) 커패시턴스, 및 권선간 코일 커패시턴스를 포함한다.
상기 회로가 공진 상태로 되도록 C 및 L 값을 설정함으로써, 큰 진폭의 정현파 전압이 가속 전극(32)에서 성취될 있다. 가속 전극(32) 및 접지 전극(34, 36)은 공지된 "푸시풀(push-pull)" 방식으로 동작하여, 상기 전극들을 통과하는 이온 빔을 가속하고, 이온 빔은 "집군(bunched)"되어 "패킷(packet)"으로 된다. RF 정현파 전극 전압의 부(negative)의 1/2 사이클 동안, 양으로 대전된 이온 패킷은 제1접지 전극(34)으로부터 갭(38)을 가로질러서 가속된다(가속 전극(32)에 의해서 끌어당겨진다). 전극(32)이 중성이 되는 정현파 사이클의 전이점에서, 상기 패킷은 전극(32)("드리프트 튜브(drift tube)"이라고도 함)을 통하여 일정한 속도로 드리프트(drift)한다.
RF 정현파 전극 전압의 정(positive)의 1/2 사이클 동안, 양으로 대전된 이온 패킷은, 갭(40)을 가로질러서 제2접지 전극(36)을 향해서 더욱 가속된다(가속 전극(32)에 의해서 밀어내어진다). 이러한 푸시풀 가속 메커니즘은 고전압의 무선 주파수에서 또한 발진하는 가속 전극을 갖는 이후의 공진기 모듈들에서 반복됨으로써, 이온 빔 패킷에 에너지를 추가하여 이온 빔 패킷을 더욱 가속시킨다. 모듈들의 연속적인 가속 전극들의 RF 위상은 독립적으로 조정되어, 최대 가속을 달성하는 RF 사이클의 시간에서 각각의 이온 패킷이 적절한 갭을 두고 도달되도록 한다.
도 3을 참조하면, 상기 3개의 회로 값(R, L, 및 C)을 파라미터 ω(공진 주파수), Q(품질 팩터) 및 Z(특성 임피던스)로 대체하는 것이 해석에 편리하고, 여기서, ω = (LC)-1/2, Q = R/(ωL), 및 Z = ωL = 1/(ωC) = (L/C)1/2이다. ω는 통상의 주파수(Hertz)의 2π배에 동일한 각주파수라는 점에 유의하라.
소정의 전극 전압을 얻는 데에 필요한 전력을 최소화하기 위해서는, 상기 품질 팩터(Q) 및 특성 임피던스(Z)의 곱이 최대가 되어야 한다. 도 4에 나타낸 종래의 공진기는, 공지된 높은 Q 공진기의 설계 원칙을 이용하여 설계된다. 이러한 설계는, 코일을 위하여 원형 단면의 도체를 이용한다. 본 발명에서와 같이, 짧은 치수가 코일 축(47)에 평행한, 직사각형 단면의 도체를 이용함으로써, 높은 품질 팩터(Q)를 유지하면서 더욱 큰 임피던스의 코일을 실현할 수 있다. 코일축에 평행한 도체 치수를 더욱 작게 하면, 권선 피치(winding pitch)를 더욱 작게, 즉, 코일을 더욱 짧게 할 수 있어서, 접지(공진기 하우징(31))에 대한 커패시턴스가 더욱 작아진다. 따라서, 코일 인덕턴스 대 코일 커패시턴스의 비가 증가한다.
소정의 주파수에서 공진이 가능한, 선형 가속기 공진기용의 콤팩트한 코일의 설계를 제공한다. 이 코일은, 대체로 원형인 복수개의 코일 세그먼트를 포함하고, 각각의 코일 세그먼트는 인접하는 코일 세그먼트의 평탄면이 서로 마주보는, 다각형 단면을 가지고 있다. 다각형 단면은, 길이(x) 및 폭(y)의 치수를 가지며 치수 x 부분이 코일 세그먼트의 평탄면을 한정하는 직사각형의 형태일 수도 있다. 코일 세그먼트에는, 코일 내부로의 냉매 주입을 위한 이중 채널(dual channel) 구조물이 제공되어 있다. 이중 채널 구조는, 코일의 제1단에, 분리된 유입구 및 유출구를 각각 갖는 유입 통로 및 유출 통로를 포함하고, 이들 유입 및 유출 통로는, 코일의 제2단에서 서로 연결되어 연통된다.
도 1은 공진기 코일 어셈블리를 포함하는 선형 가속기를 갖는 종래의 이온 주입기의 개략적인 블록도.
도 2는 도 1에서와 같은 이온 주입기에 사용되는 종래의 공진기 코일 어셈블리.
도 3은 도 2의 종래의 공진기 코일 어셈블리의 개략도.
도 4는 도 2에 나타낸 형식의 종래의 공진기 코일 어셈블리의 단면도.
도 5는 본 발명에 따라서 구성된 공진기 코일 어셈블리를 포함하는 선형 가속기를 구비한 이온 주입기의 평단면도.
도 6은 도 5의 이온 주입기의 선형 가속기의 확대 평단면도.
도 7은 도 6의 선형 가속기에 나타난 4개의 공진기 모듈중 하나의 사시도.
도 8은 도 7의 8-8선을 따라 취한 공진기 모듈의 단면도.
도 9는 도 8의 공진기 모듈중 코일만을 나타낸 도면.
도 10은 도 9의 10-10선을 따라 취한 코일의 단면도.
도 10A는 도 10의 코일의 단면도 일부의 확대도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10, 60 : 이온 주입기 12, 62 : 터미널
14, 64 : 이온 소스 17 : 이온 빔
18, 74 : 엔드 스테이션 20 : 회전 디스크
24, 66 : 질량 분석 자석 26, 68 : RF 선형 가속기
32 : 가속 전극 34, 36 : 접지 전극70 : 공진기 모듈 72 : 최종 에너지 자석(FEM)90 : 유도 코일 92 : 하우징94 : 제1단 96 : 제2단97: 드리프트 튜브 100 : 유입구102 : 유출구 118 : 유입 통로120 : 유출 통로
도 5는 고에너지 이온 주입기(60)의 평단면도를 나타낸다. 이온 주입기(60)는 3개의 섹션 또는 서브 시스템: 즉, 이온 빔을 생성하는 이온 소스(64) 및 질량 분석 자석(66)을 포함하는 터미널(62)과; 복수의 공진기 모듈(70)을 포함하는 무선 주파수(RF) 선형 가속기(linac)(68)와 최종 에너지 자석(FEM)(72); 및, 이온 빔이 주입될 웨이퍼를 지지하는 회전 디스크를 통상적으로 포함하는 엔드 스테이션(74)으로 구성되어 있다.
상기 질량 분석 자석(66)은 이온 소스(64)에서 생성한 이온 중 적절한 전하 대 질량비(charge-to-mass ratio)를 갖는 이온만을 RF linac(68)으로 통과시키는 역할을 한다. 질량 분석 자석은, 상기 이온 소스(64)가, 적절한 전하 대 질량비를 갖는 이온을 생성하는것 이외에, 필요로 하는 이상의 또는 이하의 전하 대 질량비를 갖는 이온도 또한 생성하기 때문에 필요하다. 적절하지 않은 전하 대 질량비를 갖는 이온은 웨이퍼로의 주입에 적합하지 않다.
질량 분석 자석(66)을 통과하는 이온 빔은, 통과중인 이온 빔에 추가적인 에너지를 부여하는 RF linac(68)에 진입한다. RF linac(68)은 시간에 따라서 주기적으로 변동하는 입자 가속계(particle accelerating field)를 형성하며, 그 위상을 조정함으로써, 상이한 원자 번호의 입자 및 상이한 속도를 갖는 입자에 적응시킬 수도 있다. 상기 RF linac(68)은, 일련의 공진기 모듈(70a 내지 70d)을 포함하고, 각각의 공진기 모듈은 이전의 모듈로부터 성취한 에너지 이상으로 이온을 추가로 가속시키는 기능을 한다.
도 6은 도 5에 도시된 RF linac(68)의 확대 평단면도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 RF linac(68)은 4개의 공진기 모듈(70a 내지 70d)을 포함하며, 그 중 두개(70b, 70c)만이 완전히 도시되어 있다. 이온 빔은 RF linac(68)을 통과하면서 가속되어서 RF linac에서 화살표(72) 방향으로 진출한다. 4개의 공진기 모듈(70a 내지 70d)의 상류측에는, 이온을 패킷 형태로 집군시키는 "집군(bunching)" 공진기(74, 76)가 있다.
도 7 및 도 8은, 도 6의 RF linac에 나타낸 4개의 공진기 모듈(70)중 하나를 더욱 상세히 나타낸 것이다. 각각의 공진기 모듈(70)은, 전기적으로 접지된 공진기 알루미늄 실드(shield) 또는 하우징(92) 내부에 수용되고 또한 비원형(즉, 다각형) 단면(도 10 및 도 10A 참조)을 갖는, 인덕턴스가 L인 유도 코일(90)을 포함한다. 상기 하우징(92)은 상판(92A), 하판(92B), 및 이들 상판과 하판과의 사이에 연장되어서 인클로저(enclosure)를 형성하는 덕트(도시하지 않음)를 포함하고 있다. 코일(90)은, 하우징 하판(92B)에서 끝나는 전기적으로 접지된 제1단(94)과, 하우징(92) 외부로 연장되어서 원통형의 알루미늄 고전압 전극 또는 드리프트 튜브 (97)에서 끝나는 제2단(96)을 갖는, 콤팩트한, 대체로 원통형의 형상을 형성한다. 드리프트 튜브(97)의 축(98)은 상기 원통형 코일(90)의 축(99)에 평행하다.
이하에 도 10 및 도 10A에 대하여 추가로 설명하면, 상기 유도 코일(90)은 구리로써 구성되며, 또한 그 내부를 통하여 냉각수를 순환시키기 위한 내부 이중 채널 수단을 구비하고 있다. 냉각수는 코일 유입구(100)를 통하여 유입되고 유출구 (102)를 통하여 코일에서 유출된다. 코일 내부를 물로 냉각시킴으로써, 코일에 흐르는 전류에 의해서 발생한 열을 발산시키는 것을 용이하게 한다.
본 발명의 공진기 모듈(70)은 개선된 동조(tuning) 및 정합(matching) 메커니즘을 제공한다. 동조 메커니즘은, 전기적으로 접지된 구리로 된 아치형 판(104)과, 구리 코일(90)의 대응하는 부분(106)으로 형성된 동조 커패시터(CS) 형태로 제공되는데, 이들 사이의 공간의 공기는 유전체로서 작용한다. 아치형 판(104)에 의해서 구성된 동조 메커니즘은, 코일을 그 축선(99)을 따라서 잡아당기거나 또는 압축하지 않고 공진기를 동조시킨다.
상기 아치형 판(104)이 코일(90) 방향으로 이동함에 따라, 공진기의 총 표유 커패시턴스(Cs)(도 2 참조)가 감소함으로써 공진기(70)의 공진 주파수를 증가시킨다. 반대로, 아치형 판(104)이 코일(90)로부터 멀어짐에 따라, 공진기의 커패시턴스(Cs)가 증가함으로써 공진기(70)의 공진 주파수가 감소한다. 이러한 방법으로, 공진기 (70)의 공진 상태를 유지하기 위하여, 동작중 CS의 드리프트와 L의 변동을 수용하도록 CS를 변경함으로써 L x CS의 곱을 일정하게 유지한다.
상기 아치형 판(104)을 코일(90)을 향하여, 또한 코일(90)로부터 멀어지게 양방향으로 이동시키기 위한 선형 구동 메커니즘(108)이 제공된다. 동조 서보모터(servomotor)(도시하지 않음)는 상기 선형 구동 메커니즘(108)을 동작시키는 역할을 한다. 동조 서보모터는, 종래 기술에서 사용한, 코일을 잡아당기고/압축하는 서보 모터와 동일한 방법으로, 공진기 위상 제어 회로로부터 오차 신호를 수신하여 공진기의 공진 주파수 드리프트를 보정하는 동조 제어 루프(도시하지 않음)의 일부이다. 동조 제어 루프는, 상기 원호상 판(104)의 위치에 대한 피드백을 제공하는 선형 위치 인코더(linear position encoder)를 포함할 수도 있다.
공진기(70)용 정합 메커니즘은, 구리로 된 아치형 판(110)과, 구리 코일 (90)의 대응하는 부분(112)과, 이들 사이의 공간에서 유전체로서 작용하는 공기로써 구성되는 정합 커패시터(Cc) 형태로 구성되어 있다. 따라서, RF 신호는 커넥터 (114), RF 슬라이더블 커플링 로드(slidable coupling rod)(116), 및 커패시터(CC)를 통하여 코일에 용량 결합된다. 커패시터(CC)는 RF 소스의 임피던스(통상적으로 50Ω)를 회로의 임피던스(RL)(통상적으로 1MΩ)에 정합시켜서, 회로로부터 소스로 되돌아오는 입력 신호의 반사를 최소화하는 변압기로서 기능을 한다. 아치형 판 (110)을 코일(90) 방향으로 또는 코일로부터 멀어지게 이동함으로써 커패시터(CC)의 커패시턴스를 각각 증가 또는 감소시킬 수도 있다. RF 신호를 도 7 및 도 8에 나타낸 위치에서 코일(90)에 용량 결합함으로써, 커패시터(CC)와 코일의 고전압단(96)과의 사이의 아크 발생 위험이 현저히 감소된다.
도 9는 도 8의 코일(90)만을 나타내고, 또한 도 10은, 도 9의 10-10선을 따라 취한 상기 코일의 단면도를 나타낸다. 공진기(70)는, 13.56메가헤르쯔(MHz) 또는 27.12MHz의 주파수에서 공진하도록 설계되어 있다. 공진시에, 가속 전극(97)에는 공진기에 의해서 80,000볼트(80KV) 정도의 전압이 발생한다. 이러한 고전압 발생은 코일에 고전류가 통과하는 것을 필요로 하기 때문에, 공진기의 동작중에는 열이 발생한다. 상기의 이유로 인하여, 본 발명에 있어서는 공진기 코일을 냉각시키기 위한 수냉 수단을 구비하고 있다.
도 10A에 나타낸 바와 같이, 코일(90)은, 코일 유입구(100)에 직접 연결된 유입 통로(118), 및 코일 유출구(102)에 직접 연결된 유출 통로(120)가 있는 이중 채널 구조를 구비하고 있다. 코일(90)의 고전압단(96)에서, 상기 유입 통로(118) 및 유출 통로(120)는 접합부(도시하지 않음)에서 합류하여 연통함으로써, 물 등, 냉매의 연속적 흐름 패턴이 이루어진다. 이러한 방법으로, 코일 유입구(100)를 통하여 유입 통로(118)로 주입된 물은, 상기 접합부를 통과하여 유출 통로(120) 및 코일 유출구(102)로 유출된다.
도 10A에 나타낸 바와 같이, 코일의 단면은 길이(x)와 폭(y)의 치수의 직사각형이다. 바람직한 하나의 실시예에서, x = 0.5센티미터(cm), y = 2.4cm이고, 각각의 코일 세그먼트(90a∼90n)를 분리시키는 거리 z = 0.5cm이다. 단면에서의 치수 x는, 코일(90)의 서로 마주보는 각각의 인접하는 코일 세그먼트(90a∼90n)의 평탄면(122)을 한정한다. 따라서, 코일에 흐르는 전류는, 도 2에 나타낸 원형 단면의 코일의 접선부에 집중되는 대신에, 이 평탄면(122)들 위에 분포된다. 이에 따라서, 코일 세그먼트(90a∼90n)의 단면은, 정사각형 등, 평탄면(122)을 갖는 어떠한 형태의 다각형이라도 좋다. 그러나, 길이(x)가 폭(y)보다 큰 직사각형 단면으로 함으로써, 코일을 더욱 조밀하게 압축할 수도 있으며, 이에 따라서, 공진기의 Q 팩터(Q)를 감소시키지 않고서도 복소 임피던스(complex impedance) Z(ω)를 증가시킬 수 있다.
따라서, 종래의 공진기보다 전력 손실이 적은, 높은 Q 팩터 및 높은 효율의 공진기를 구성하면서 더욱 콤팩트한 구조의 코일을 얻을 수 있다. 원형 단면을 갖는 코일과 비교하면, 본 발명의 설계는 권선 피치를 더욱 작게 할 수 있어서(즉, 코일 세그먼트가 더욱 많아짐), 코일 단위 길이당 컨덕턴스(conductance)가 더욱 커진다. 결과적으로 형성되는 더욱 짧은 코일의 설계는 접지에 대한 커패시턴스가 더욱 작게 된다. 더욱 작은 정전 용량 및 더욱 큰 컨덕턴스로 인하여 더욱 큰 임피던스를 갖는 공진기가 된다. 이와 같은 고 임피던스 설계는, 13.56 MHz 이온 주입기에 비해서 전력 손실이 더욱 크고 효율이 더욱 낮은, 더욱 높은 주파수, 예로서, ω= 27.12MHz 이상에서 동작하는 HE 이온 주입기의 경우에 특히 중요하다.
이온 주입기 linac용의 개선된 콤팩트 공진기의 바람직한 실시예를 설명하였다. 그러나, 상기의 설명을 염두에 두고, 이상의 설명은 예를 든 것 뿐이고, 본 발명은 여기에 기재된 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위 및 그 동등한 내용으로써 정의된 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 상기 설명에 대한 다양한 재구성, 변형 및 대체가 실시될 수도 있는 것을 이해하여야 한다.
본 발명에 의해서, 종래의 공진기보다 전력 손실이 적은, 높은 Q 팩터 및 높은 효율의 공진기를 구성하면서 더욱 콤팩트한 구조의, 이온 주입기의 선형 가속기용 공진기 코일이 제공된다.

Claims (18)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 선형 가속기(68)에서 소정 주파수로 공진하는 공진기(70)로서,
    (i) 세로축(99)을 갖고, 제1 저전압단(94) 및 제2 고전압단(96)을 갖는 고정 위치 유도 코일(90)과,
    (ii) 상기 유도 코일에 결합된 무선 주파수(RF) 입력부와,
    (iii) 상기 유도 코일과 전기적으로 병렬 연결된 커패시터(CS)와,
    (iv) 세로축(98)을 갖고 코일(90)의 고전압단(96)에 위치한 원통형 드리프트 튜브(97)로서, 상기 드리프트 튜브의 세로축(98) 및 상기 코일(90)의 세로축(99)은실질적으로 서로 평행하여 지향되는 공진기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 저전압단(94)은 전기적으로 접지되는 것을 특징으로 하는 공진기.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 RF 입력부는 제2커패시터(CC)를 통하여 상기 유도 코일(90)에 용량 결합되는 것을 특징으로 하는 공진기.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 소정의 주파수는 적어도 27메가헤르쯔(MHz)인 것을 특징으로 하는 공진기.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 코일(90)은 구리로 구성된 것을 특징으로 하는 공진기.
  11. 선형 가속기(68)에서 소정 주파수로 공진하는 공진기(70)로서,
    (i) 제1 저전압단(94) 및 제2 고전압단(96)을 구비하고, 세로축(99)을 갖는 유도 코일(90)과,
    (ii) 상기 유도 코일에 결합된 무선 주파수(RF) 입력부와,
    (iii) 상기 유도 코일과 전기적으로 병렬 연결된 커패시터(CS)와,
    (iv) 세로축(98)을 갖고 코일(90)의 고전압단(96)에 위치한 드리프트 튜브(97)로서, 상기 드리프트 튜브의 세로축(98) 및 상기 코일(90)의 세로축(99)은실질적으로 서로 평행하여 지향되는 공진기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 저전압단(94)은 전기적으로 접지되는 것을 특징으로 하는 공진기.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 RF 입력부는 제2커패시터(CC)를 통하여 상기 유도 코일(90)에 용량 결합되는 것을 특징으로 하는 공진기.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 소정의 주파수는 적어도 27메가헤르쯔(MHz)인 것을 특징으로 하는 공진기.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 코일(90)은 구리로 구성된 것을 특징으로 하는 공진기.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 코일(90)은 다수의 대체로 원형인 코일 세그먼트(90a-90n)으로 구성되고, 상기 코일 세그먼트 각각은 인접 코일 세그먼트의 평탄면(122)이 서로 마주보는 다각형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 공진기.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 다각형 단면은 대체로 길이 x 및 폭 y를 갖는 직사각형이며, x의 치수인접 코일 세그먼트(90a-90n)의 상기 평탄면(122)을 한정하는 것을 특징으로 하는 공진기.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 코일 세그먼트(90a-90n)에는 코일 냉매 매체를 주입하기 위한 이중 채널 구조물이 제공되는데, 상기 이중 채널 구조는, 상기 코일의 저전압단(94)에, 분리된 유입구(100) 및 유출구(102)를 각각 갖는 유입 통로(118) 및 유출 통로(120)를 포함하고, 상기 유입 및 유출 통로(118, 120)는 상기 코일의 고전압단(96)에서 서로 연결되어 연통되는 것을 특징으로 하는 공진기.
KR10-1999-0060258A 1998-12-23 1999-12-22 이온 주입기의 선형 가속기용 콤팩트 헬리컬 공진기 코일 KR100466701B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/219,686 1998-12-23
US09/219,686 US6208095B1 (en) 1998-12-23 1998-12-23 Compact helical resonator coil for ion implanter linear accelerator
US9/219,686 1998-12-23

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20000067835A KR20000067835A (ko) 2000-11-25
KR100466701B1 true KR100466701B1 (ko) 2005-01-15

Family

ID=22820329

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-1999-0060258A KR100466701B1 (ko) 1998-12-23 1999-12-22 이온 주입기의 선형 가속기용 콤팩트 헬리컬 공진기 코일

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6208095B1 (ko)
EP (1) EP1014763A3 (ko)
JP (1) JP2000228299A (ko)
KR (1) KR100466701B1 (ko)
SG (1) SG101927A1 (ko)
TW (1) TW441226B (ko)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI980911A (fi) * 1998-04-24 1999-10-25 Nokia Networks Oy Resonaattorirakenne
US6423976B1 (en) * 1999-05-28 2002-07-23 Applied Materials, Inc. Ion implanter and a method of implanting ions
US6320334B1 (en) * 2000-03-27 2001-11-20 Applied Materials, Inc. Controller for a linear accelerator
US6608315B1 (en) * 2000-11-01 2003-08-19 Kourosh Saadatmand Mechanism for prevention of neutron radiation in ion implanter beamline
GB2380601A (en) * 2001-10-05 2003-04-09 Applied Materials Inc Radio frequency linear accelerator
US7183514B2 (en) * 2003-01-30 2007-02-27 Axcelis Technologies, Inc. Helix coupled remote plasma source
TWI287950B (en) * 2003-11-28 2007-10-01 Kobe Steel Ltd High-voltage generator and accelerator using same
KR100755070B1 (ko) * 2006-04-28 2007-09-06 주식회사 하이닉스반도체 번들 빔을 이용한 불균일 이온주입장치 및 방법
KR100755069B1 (ko) * 2006-04-28 2007-09-06 주식회사 하이닉스반도체 불균일한 이온주입에너지를 갖도록 하는 이온주입장치 및방법
US20090057573A1 (en) * 2007-08-29 2009-03-05 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Techniques for terminal insulation in an ion implanter
US8035080B2 (en) * 2009-10-30 2011-10-11 Axcelis Technologies, Inc. Method and system for increasing beam current above a maximum energy for a charge state
US10763071B2 (en) * 2018-06-01 2020-09-01 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Compact high energy ion implantation system
US11094504B2 (en) * 2020-01-06 2021-08-17 Applied Materials, Inc. Resonator coil having an asymmetrical profile
US11665810B2 (en) 2020-12-04 2023-05-30 Applied Materials, Inc. Modular linear accelerator assembly
US11856685B2 (en) * 2021-09-20 2023-12-26 Applied Materials, Inc. Stiffened RF LINAC coil inductor with internal support structure
US11895766B2 (en) * 2021-10-15 2024-02-06 Applied Materials, Inc. Linear accelerator assembly including flexible high-voltage connection
US11812539B2 (en) 2021-10-20 2023-11-07 Applied Materials, Inc. Resonator, linear accelerator configuration and ion implantation system having rotating exciter
US11985756B2 (en) * 2021-10-20 2024-05-14 Applied Materials, Inc. Linear accelerator coil including multiple fluid channels
US12096548B2 (en) * 2022-09-21 2024-09-17 Applied Materials, Inc. Drift tube electrode arrangement having direct current optics

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4700158A (en) * 1986-09-30 1987-10-13 Rca Corporation Helical resonator
US5107216A (en) * 1989-02-03 1992-04-21 Hitac Hi, Ltd. Nuclear magnetic resonance imaging apparatus
EP0520361A1 (de) * 1991-06-27 1992-12-30 Flohe GmbH & Co Wassergekühlte Drossel für Hochstromanlagen

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0693399B2 (ja) * 1988-10-17 1994-11-16 工業技術院長 インダクタンス可変式四重極粒子加速器及びこれに使用する高周波共振器
US5344815A (en) 1991-08-16 1994-09-06 Gte Laboratories Incorporated Fabrication of high TC superconducting helical resonator coils
FI91116C (fi) 1992-04-21 1994-05-10 Lk Products Oy Helix-resonaattori
JPH0639276U (ja) * 1992-10-20 1994-05-24 株式会社小松製作所 プラズマ切断機用トーチ
FI92265C (fi) * 1992-11-23 1994-10-10 Lk Products Oy Radiotaajuussuodatin, jossa helix-resonaattorit on tuettu sisäpuolelle asetetulla eristelevyllä
US5497050A (en) * 1993-01-11 1996-03-05 Polytechnic University Active RF cavity including a plurality of solid state transistors
US5445153A (en) 1993-01-31 1995-08-29 Shimadzu Corporation Orthogonal RF coil for MRI apparatus
JPH0828279B2 (ja) * 1993-05-10 1996-03-21 株式会社日立製作所 外部共振型高周波四重極加速器
JPH07161495A (ja) * 1993-12-08 1995-06-23 Osaka Prefecture ラジカル源
JPH07192892A (ja) * 1993-12-24 1995-07-28 Komatsu Ltd プラズマトーチ
US5546743A (en) 1994-12-08 1996-08-20 Conner; Paul H. Electron propulsion unit
US5604352A (en) * 1995-04-25 1997-02-18 Raychem Corporation Apparatus comprising voltage multiplication components
US5825140A (en) * 1996-02-29 1998-10-20 Nissin Electric Co., Ltd. Radio-frequency type charged particle accelerator
JP3168903B2 (ja) * 1996-02-29 2001-05-21 日新電機株式会社 高周波加減速器、および、その使用方法
JP2932473B2 (ja) * 1996-03-27 1999-08-09 日新電機株式会社 高周波型荷電粒子加速装置
JP2835951B2 (ja) * 1996-07-26 1998-12-14 株式会社日立製作所 エネルギー可変型ｒｆｑ加速装置およびイオン打込み装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4700158A (en) * 1986-09-30 1987-10-13 Rca Corporation Helical resonator
US5107216A (en) * 1989-02-03 1992-04-21 Hitac Hi, Ltd. Nuclear magnetic resonance imaging apparatus
EP0520361A1 (de) * 1991-06-27 1992-12-30 Flohe GmbH & Co Wassergekühlte Drossel für Hochstromanlagen

Also Published As

Publication number Publication date
EP1014763A3 (en) 2002-10-23
JP2000228299A (ja) 2000-08-15
US6208095B1 (en) 2001-03-27
SG101927A1 (en) 2004-02-27
TW441226B (en) 2001-06-16
KR20000067835A (ko) 2000-11-25
EP1014763A2 (en) 2000-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100466701B1 (ko) 이온 주입기의 선형 가속기용 콤팩트 헬리컬 공진기 코일
KR100863084B1 (ko) 이온 주입 시스템에서 이온 가속 방법 및 장치
KR100459534B1 (ko) 이온 주입기 선형 가속기용 동조 및 정합가능한 공진기 코일 어셈블리
US5504341A (en) Producing RF electric fields suitable for accelerating atomic and molecular ions in an ion implantation system
US5277751A (en) Method and apparatus for producing low pressure planar plasma using a coil with its axis parallel to the surface of a coupling window
US4286192A (en) Variable energy standing wave linear accelerator structure
US4350927A (en) Means for the focusing and acceleration of parallel beams of charged particles
US11596051B2 (en) Resonator, linear accelerator configuration and ion implantation system having toroidal resonator
WO1996025757A9 (en) Producing rf electric fields suitable for accelerating atomic and molecular ions in an ion implantation system
US6635890B2 (en) Slit double gap buncher and method for improved ion bunching in an ion implantation system
US20240032183A1 (en) Resonator, linear accelerator configuration and ion implantation system having rotating exciter
US4392080A (en) Means and method for the focusing and acceleration of parallel beams of charged particles
US6583429B2 (en) Method and apparatus for improved ion bunching in an ion implantation system
JP3168903B2 (ja) 高周波加減速器、および、その使用方法
KR20030007808A (ko) 집적형 공진기 및 증폭기 시스템
JP2835951B2 (ja) エネルギー可変型ｒｆｑ加速装置およびイオン打込み装置
CN117293006B (zh) 一种射频引出氢氦高能离子注入机
FI79924C (fi) Hoegfrekvent jonaccelerator.
JPH03245499A (ja) 四重極粒子加速器
JPH05159899A (ja) エネルギ可変型４ヴェイン型高周波４極空洞およびエネルギ可変型分割同軸型高周波４極空洞
JPH05307999A (ja) エネルギー可変型ｒｆｑ線形加速器

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20080103

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee