[发明专利]质量分析电磁铁及离子注入装置

说明书

质量分析电磁铁具备一对主线圈和多个副线圈，主线圈具备与离子束的行进方向平行的第1平行部及相对于第1平行部弯折的第1弯折部，一对主线圈相对于离子束的行进方向而上下对称配置，离子束在主线圈以及副线圈形成的磁场下沿着离子束的行进方向，通过由第1平行部以及第1弯折部形成的空间，多个副线圈具有与离子束的行进方向平行的第2平行部以及相对于第2平行部弯折的第2弯折部，且与主线圈的第1平行部以及第1弯折部紧密相接地匹配，相对于离子束的行进方向而上下对称配置，通过主线圈产生质量分析所需磁场，通过调整副线圈中的电流朝向及大小对主线圈产生的磁场进行微调整。可对磁场控制进行微调整且易于修正离子束形状。

技术领域

本发明涉及用于除去从离子源引出的离子束中所含的不要的离子的质量分析电磁铁以及具备该质量分析电磁铁的离子注入装置。

背景技术

在进行离子束注入时，使用带状形状的离子束。在对尺寸相对比较大的(比如，硅晶片或者平板显示器等的)母材用离子束照射并使母材移动的离子注入装置中，一般使用带状离子束。在这些的示例中，在与母材的移动方向和带状离子束的行进方向的两者正交的方向上，带状离子束比接受该离子束注入的母材的任意尺寸幅度更宽，由此，母材在仅一次通过中，能够使离子以均等用量注入到表面上及该母材的内部物质中。在这些用途的性能上，希望能严格控制使得带状离子束能示出适于在带状离子束的幅宽方向上对母材实现离子均等注入的均等电流密度外形。

一般作为离子源，公知通常在离子源场的物质之中，在离子源自身的物质中存在1种甚至多种所不需要种类的物质，进而产生包含1种甚至多种所不需要种类的离子的离子束。由此，为了从离子束中除去所谓的不需要种类或者成分的离子，长年以来使用磁分析，这在业界也是标准的惯例。但是，总的来说，特别是对于高导流系数的带状形状束，这样的磁场质量分析以及离子束生成是非常困难且造价亦很高。

为了从离子束中除去不需要的种类或成分的离子，一般会使用可使离子束发生偏向的质量分析电磁铁。对于分析用的质量分析电磁铁，由于要使离子束高精度地偏向或者分析，而要求高均匀度的磁场。

一般所使用的电磁铁的构造大致分为C型、H型、窗框型以及空芯线圈，其依据离子束的形状、离子束的输送路径的构成、以及电磁铁向外部泄漏的磁场等来进行选择。另外，要求使得沿着行进方向所配置的支架或线圈不能妨害离子束的入射、出射的方式进行配置。

作为质量分析电磁铁的构成，存在如图6、图7、图8中所分别所示形状的被称为C型、H型、窗框型的电磁铁。

图6是与离子束轨道垂直的切断面上的C型质量分析电磁铁的截面的图和示意图。图7是与离子束轨道垂直的切断面上的H型质量分析电磁铁的截面的图和示意图。图8是与离子束轨道垂直的切断面上的窗框型质量分析电磁铁截面的图和示意图。

图9是表示现有技术的离子注入装置的具体示例的图。图10是表示质量分析电磁铁的截面的图。图11是表示窗框型的质量分析电磁铁中所使用的鞍型线圈(也称为“Saddlecoil”)。

专利文献

专利文献1：JP特开2006-313750

发明内容

但是，现有技术的上述质量分析电磁铁是一对线圈，由于难以有效进行磁场控制的微调整、且难以对离子束形状进行修正，进而存在对目标面内的注入特性造成影响。

为了达成上述目的，本发明的第1发明的质量分析电磁铁是用于除去离子源所引出的离子束中所含的不需要的离子，

具备电流流动时产生磁场的一对主线圈和电流流动时产生磁场的多个副线圈，

上述主线圈具有与离子束的行进方向平行的第1平行部和在该第1平行部的两侧相对于上述第1平行部弯折的第1弯折部，

上述一对主线圈相对于离子束的行进方向而上下对称地配置，