專利名稱：靜電加速器及其離子注入設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于加速或減速帶電粒子的靜電加速器(以下稱為“靜電加速列(column))，更具體地，涉及一種配備有該靜電加速列的離子注入設(shè)備。
背景技術(shù)：
一個(gè)設(shè)置有加速或減速離子(除非特殊說明，以下為正離子)的傳統(tǒng)靜電加速器(以下稱為“靜電加速列)的離子注入設(shè)備的例子，該離子是一種帶電粒子。
此離子注入設(shè)備如下構(gòu)造離子4(更具體地是離子束)從離子源2發(fā)射出來。所需種類的離子通過質(zhì)量分離(mass separating)磁體6選擇。然后，該離子通過靜電加速列10加速或減速以具有所需能量。具有所需能量的所需種類的離子4注入到由夾具16夾持的靶(例如半導(dǎo)體晶片襯底等)內(nèi)，以進(jìn)行離子注入。傳統(tǒng)靜電加速列10具有在離子4的行進(jìn)方向上直線排列的多個(gè)電極11。
在此方面，離子4自離子源2的出口到夾具16的路徑處于真空容器內(nèi)，但是此處略去其圖示。再者，此處的情形是，設(shè)置了用于掃描離子的掃描器，但其圖示也略去。這與圖4中一樣。
在上述離子注入設(shè)備中，在離子4例如從質(zhì)量分離磁體6的出口行進(jìn)到靜電加速列10的出口的同時(shí)，自靜電加速列10射出的離子4因下述現(xiàn)象而混合有具有與所需能量不同的能量的離子或中性粒子。這種混合現(xiàn)象稱為“能量污染”。
(1)通過離子4與包括具有不同于所需能量的能量的離子或中性粒子的殘余氣體碰撞時(shí)引起的電荷轉(zhuǎn)換，部分離子4轉(zhuǎn)變成中性粒子。中性粒子不被靜電加速列10加速或減速，這不同于離子4。于是，離子4與具有不同于所需能量的能量的中性粒子混合。
(2)部分離子4通過離子4與殘余氣體碰撞時(shí)引起的電荷轉(zhuǎn)換而變價(jià)。當(dāng)離子4的價(jià)態(tài)改變時(shí)，由靜電加速列10加速或減速的離子4因施加到靜電加速列10上的電壓恒定而在能量上變得彼此不同。
例如，當(dāng)二價(jià)離子變成一價(jià)離子時(shí)，被靜電加速列10加速的離子的能量變成一半。按此方式，離子4與具有不同于所需能量的能量的離子混合。
(3)在離子4為分子離子的情形下，離子4通過分子離解變成與初始離子不同的離子。例如，BF2離子離解成BF離子和F離子，或離解成B離子和F2離子。由分子離解產(chǎn)生的每個(gè)離子的能量變得比初始離子的能量小。這是因?yàn)檫@些能量之和等于初始離子的能量。以此方式，離子4與具有不同于所需能量的能量的離子混合。
在使用諸如離子的帶電粒子的情形下，不希望上述能量污染發(fā)生。例如，在離子注入設(shè)備中，不希望具有所需能量的離子和具有不同于所需能量的能量的離子或中性粒子注入到靶14內(nèi)。這是因?yàn)榫哂胁煌芰康碾x子使注入深度和注入分布變得與起始階段的不同，于是使離子退化。
然后，為了抑制能量污染，在傳統(tǒng)方法中，與圖5所示的示例相同，在靜電加速列10的下游側(cè)設(shè)置用于選擇和經(jīng)過具有特定能量的離子(即，具有能量分離功能)的能量分離單元12，僅具有所需能量的離子由此能量分離單元12選擇。具體地，此能量分離單元12為偏轉(zhuǎn)磁體或靜電偏轉(zhuǎn)單元。
然而，在設(shè)置有上述能量分離單元12時(shí)，其使離子4的輸運(yùn)距離增加了與之相關(guān)的一個(gè)量，于是降低了離子4的輸運(yùn)效率。這是因?yàn)?，在輸運(yùn)距離增加時(shí)，輸運(yùn)中由空間電荷導(dǎo)致的離子4的發(fā)散增加，這導(dǎo)致離子4的損失增加。輸運(yùn)除離子以外的帶電粒子的情形也是這樣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種能抑制能量污染并縮短帶電粒子的輸運(yùn)距離的靜電加速器(以下稱為“靜電加速列”)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種靜電加速列，其用于粒子注入設(shè)備并能抑制能量污染和縮短帶電粒子的輸運(yùn)距離。
根據(jù)本發(fā)明的靜電加速列的特征在于在這種類型的靜電加速列中，其具有在帶電粒子的行進(jìn)方向上布置并加速或減速帶電粒子的多個(gè)電極，該多個(gè)電極中的至少一個(gè)電極被分成兩個(gè)電極組元，該電極組元通過帶電粒子的路徑而彼此相對，從而在其上施加不同的電勢以偏轉(zhuǎn)帶電粒子。
根據(jù)上述的靜電加速列，其可以通過分成兩個(gè)電極組元的電極來偏轉(zhuǎn)帶電粒子。此時(shí)的偏轉(zhuǎn)量取決于帶電粒子在其被偏轉(zhuǎn)時(shí)的能量，使得可以將具有所需能量的帶電粒子與具有不同于所需能量的能量的帶電粒子分離。中性粒子不偏轉(zhuǎn)，而以直線行進(jìn)，使得也可以分離中性粒子。即，上述靜電加速列產(chǎn)生能量分離動作，于是能選擇并發(fā)射具有所需能量的帶電粒子，并抑制能量污染。
此外，靜電加速列產(chǎn)生能量分離動作和其固有的加速或減速帶電粒子的作用，并且還能以一個(gè)靜電加速列來實(shí)現(xiàn)這些作用，使得可以消除設(shè)置傳統(tǒng)設(shè)備中所使用的能量分離單元的需要。因此，與單獨(dú)地設(shè)置能量分離單元的情形相比，可以縮短帶電粒子的輸運(yùn)距離，于是提高帶電粒子的輸運(yùn)效率。
在上述分成兩個(gè)電極組元的電極的下游側(cè)再設(shè)置一個(gè)電極的情形中，優(yōu)選的是，布置在下游側(cè)的電極沿被偏轉(zhuǎn)的且具有特定能量的帶電粒子的軌道布置。這使得可以高效地通過具有特定能量的，更具體地說是所需能量的帶電粒子，并可以通過布置在下游側(cè)的電極高效地阻擋除具有所需能量的帶電粒子外的其它帶電粒子以及中性粒子，因此有效地抑制能量污染。
在提供沿帶電粒子的行進(jìn)方向布置的第一電極、第二電極和第三電極的情形下，優(yōu)選的是，布置在中間的第二電極如上所述那樣被分成兩個(gè)電極組元，且布置在其下游側(cè)的第三電極沿被偏轉(zhuǎn)的且具有特定能量的帶電粒子的軌道布置。這使得可以在第一和第二電極之間以及第二和第三電極之間的兩個(gè)階段中加速帶電粒子，并在后一階段加速該粒子前偏轉(zhuǎn)該帶電粒子，于是易于偏轉(zhuǎn)帶電粒子。此外，由于提供了第三電極，可以有效地抑制因以上原因?qū)е碌哪芰课廴尽?br> 在上述帶電粒子為正離子的情形下，施加到被分成兩個(gè)電極組元的電極的、在偏轉(zhuǎn)正離子的方向上的一個(gè)電極組元上的電勢被設(shè)置為比施加到與之相對的電極組元上的電勢低。在如上所述的帶電離子為負(fù)離子的情形下，施加到電極組元上的電勢與此電勢相反。
利用上述靜電加速列，可以提供用于通過靜電加速列將離子注入到靶內(nèi)的離子注入設(shè)備。這使得可以通過如上所述的靜電加速列抑制能量污染，于是抑制由能量污染導(dǎo)致的離子注入特性的劣化。此外，可以利用該靜電加速列來縮短離子的輸運(yùn)距離，因而提高離子的輸運(yùn)效率并提高離子注入到靶內(nèi)的處理量。


圖1是橫截面視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的靜電加速列的一個(gè)示例；圖2是沿圖1的線A-A的縱截面視圖；圖3是沿圖1的線B-B的縱截面視圖；圖4是一示意性視圖，示出了設(shè)置有根據(jù)本發(fā)明的靜電加速列的離子注入設(shè)備的一個(gè)示例；以及圖5是一示意性視圖，示出了設(shè)置有傳統(tǒng)靜電加速列的離子注入設(shè)備的一個(gè)示例。
具體實(shí)施例方式
圖1是根據(jù)本發(fā)明的靜電加速器(以下稱為“靜電加速列”)的一個(gè)示例的橫截面視圖。
然而，對于離子4，為了簡單起見，僅中心軌道用線條來表示。圖2是沿圖1的線A-A的縱向橫截面視圖。圖3是沿圖1的B-B線的縱向橫截面視圖。
靜電加速列20加速(在加速模式下)或減速(在減速模式下)離子4。離子4是一種帶電粒子。
靜電加速列20具有在離子4行進(jìn)方向上布置的第一至第五電極21至25。這些電極21至25自上游側(cè)向下游側(cè)按數(shù)字增加的順序布置。
離子4形成由例如自上述質(zhì)量分離磁體6發(fā)射的離子束。
在此實(shí)施例中，如圖2和3所示，這些離子4形成在橫截面上縱向伸長的離子束，其在穿過離子4的行進(jìn)方向的縱向Y上伸長。離子束4的形狀并不僅限于此。例如，離子4可以形成形如點(diǎn)狀的離子束，或可以形成在特定方向(例如在縱向Y上)上得以掃描的離子束。
各電極21、23至25分別具有幾乎相應(yīng)于上述離子束4的形狀的形狀，以及離子4在其中經(jīng)過的開口31、33至35。在此實(shí)施例中，電極22具有間隙32，上述離子4在其中經(jīng)過。
電勢V1施加到第一電極21上。此電勢V1通常為正的高電勢(在加速模式下)或負(fù)的高電勢(在減速模式下)。于是其還被稱為高電勢電極。
順便提及地，當(dāng)電勢施加到各電極21至25上或?qū)⒃谝院竺枋龅碾姌O組元22a、22b，電勢通過相應(yīng)于各個(gè)電極的電壓施加裝置(例如，DC電源，或從DC電源分壓的分壓電阻器等，其圖示省略)施加到電極上。
在電勢對于一電極為0伏的情形下，該電極接地。
第二電極22通常具有第一電極21和第三電極23之間的中間電勢。第二電極22位于電極21和23兩者之間。因此，其還可以稱為中間電極。
此第二電極22在傳統(tǒng)靜電加速列中為一個(gè)電極，但是在此實(shí)施例中，其由兩個(gè)分開的電極組元22a和22b形成，這兩個(gè)電極組元在橫向X上經(jīng)過離子4的路徑彼此相對。
此外，電勢V2a和V2b(V2a≠V2b)施加到電極組元22a和22b兩者上，以在橫向X上偏轉(zhuǎn)離子4。
以上已經(jīng)描述了施加這種電勢的裝置。
更具體地，在此實(shí)施例中，如上所述，離子4(除非特別說明，其為正離子，如上所述)用作一種帶電粒子。
電勢V2b小于施加到電極組元22a上的電勢V2a。
電勢V2b在離子4偏轉(zhuǎn)的方向上施加到電極組元22b上，即V2b＜V2。
施加到電極21、電極組元22a和22b、以及電極23至25上的特定電勢將一起顯示在下述的表1中。
離子4在其中行進(jìn)的間隙32形成在電極22中包括的兩個(gè)電極組元22a和22b之間。
優(yōu)選的是，與此實(shí)施例一樣(見圖1)，此間隙32在離子4的偏轉(zhuǎn)方向上彎折。
更具體地，優(yōu)選的是，此間隙沿以特定能量，具體地是所需能量偏轉(zhuǎn)的離子4a的軌道彎折。
以此方式，具有所需能量的離子4a可以高效地發(fā)射。
0伏的電勢V3通常施加到第三電極23上。即，第三電極23接地，因此也被稱作接地電極。
負(fù)電勢V4施加到第四電極24上，以抑制電子從下游側(cè)回流。于是，第四電極24也稱作抑制器電極。
0伏的電勢V5通常施加到第五電極25上。即，第五電極25接地，于是也被稱作接地電極。
雖然優(yōu)選的是上述電極24和25設(shè)置來抑制電子從下游側(cè)回流，但是它們不是必須的。它們并不總是需要設(shè)置。
電極23至25布置在包括兩個(gè)分離電極組元22a和22b的第二電極22的下游側(cè)。
電極23至25優(yōu)選地沿被電極22偏轉(zhuǎn)的且具有特定能量的，具體地是所需能量的離子4a的軌道布置。
優(yōu)選的是，兩個(gè)電極組元22a和22b的后部形成為彎曲的，使得兩個(gè)電極組元22a、22b沿著具有所需能量的離子4a的軌道布置。于是，即使電極組元22a和22b之間的電勢差較小，離子4a的彎角(bending angle)也可以較大，使得除具有所需能量的離子4a之外的離子更容易除去。
這使得可以高效地引導(dǎo)具有所需能量的離子4a，并通過布置在下游側(cè)的電極23至25高效地阻擋除離子4a之外的離子4a、4c，或者中性粒子。于是，能量污染得以更有效地抑制。
施加到電極組元22a和22b上的電勢V2a和V2b之間的差可以調(diào)整來使得具有所需(目標(biāo))能量的離子4a經(jīng)過靜電加速列20的中心軌道。更具體地，靜電加速列的中心軌道(具體地在間隙32或電極22至25的開口33至35中)相應(yīng)于布置在具有偏轉(zhuǎn)功能的第二電極22的下游的電極22至25的中心軌道(更具體地，電極22至25的間隙32或開口33至35)。
在離子4為正離子的情形下，如上所述施加到各電極和電極組元上的電勢的例子將一起示于表1。
表1中的例1和例2顯示了用于加速離子4的加速模式下的數(shù)據(jù)，例3示出了減速離子4的減速模式下的數(shù)據(jù)。
在例1的情形下，可以實(shí)現(xiàn)30keV的加速能量，在例2的情形下，可以實(shí)現(xiàn)130keV的加速能量。在例3的情形中，可以實(shí)現(xiàn)8keV的減速能量。
在任何情形下，作為包括在第二電極22內(nèi)的電極組元中的一個(gè)的電極組元22b的電勢V2b設(shè)置為比相對的電極組元22a的電勢V2a低。
表1

根據(jù)上述靜電加速列20，第二電極22包括兩個(gè)分開的電極組元22a和22b，不同的電勢V2a和V2b施加在其上。第二電極可以偏轉(zhuǎn)離子4。
此時(shí)的偏轉(zhuǎn)量取決于離子4偏轉(zhuǎn)時(shí)的能量，使得具有所需能量的離子4a可與具有不同于所需能量的能量的離子4b和4c分開。
離子4b是具有比所需能量小的能量的離子，其在偏轉(zhuǎn)量上比離子4a大。離子4c是具有比所需能量高的能量的離子，且在偏轉(zhuǎn)量上比離子4a小。中性粒子5不偏轉(zhuǎn)，而以直線行進(jìn)，于是也可以與離子4a分離。即，上述靜電加速列20產(chǎn)生能量分離作用，于是可選擇并引導(dǎo)具有所需能量的離子4a，并抑制能量污染。
除具有所需能量的離子4a以外的離子4b和4c、以及中性粒子5與在第二電極22下游布置的電極23至25中的任一個(gè)碰撞，從而被阻擋并去除。
此外，此靜電加速列20不僅產(chǎn)生如上所述的能量分離作用，還產(chǎn)生加速或減速離子4的固有作用。再者，這些作用可在一個(gè)靜電加速列20中實(shí)現(xiàn)，其消除了提供傳統(tǒng)設(shè)備中所用的獨(dú)立能量分離單元的需要。于是，與獨(dú)立提供能量分離單元的情形相比，靜電加速列20可縮短離子4的輸運(yùn)距離，于是可提高離子4的輸運(yùn)效率。
此外，與圖1所示的示例相同，在通常具有電極21和23之間的中間電勢的第二電極22位于在具有正的或負(fù)的高電勢的第一電極21與通常具有地電勢的第三電極23之間的情形下，與上述示例一樣，優(yōu)選的是，此第二電極22由兩個(gè)分開的電極組元22a和22b構(gòu)成，且不同的電勢V2a和V2b施加到電極組元22a和22b上，以產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)作用。
當(dāng)設(shè)置與此相同的第二電極22時(shí)，離子4可以在電極21和22之間以及電極22和23之間的兩個(gè)階段中被加速。表1中的例2顯示了這樣一個(gè)例子。然后，離子4在其在后一階段被加速前(即能量較低時(shí))可以被電極22加速，于是與離子4在其被充分加速后再偏轉(zhuǎn)的情形相比，離子4可以容易地被偏轉(zhuǎn)。更具體地，與此相同的第二電極22可以減少施加到構(gòu)成電極22的兩個(gè)電極組元22a和22b上的電勢V2a和V2b之間的差，于是可以形成便于電極22周圍的電絕緣的優(yōu)點(diǎn)。
此外，電極22下游側(cè)的電極23可以阻擋并除去除具有所需能量的離子4a之外的離子和中性粒子，于是可以更有效地抑制能量污染。經(jīng)驗(yàn)表明，尤其是在減速模式(見表1中的例3)下，中性粒子5傾向于在離子4在電極21和22之間被減速時(shí)通過電荷轉(zhuǎn)換產(chǎn)生，但是，即使中性粒子5大量產(chǎn)生，它們以直線行進(jìn)并與電極23碰撞，從而被阻擋。于是，中性粒子5可以在靜電加速列20中有效地除去。
再者，在加速模式下，電子自具有不同于所需能量的能量的離子與電極相撞的位置發(fā)射并加速到高電勢側(cè)。于是，具有與加速電子的能量相應(yīng)的高能量的X射線從電極的該加速電子如此碰撞的位置處產(chǎn)生。
在傳統(tǒng)靜電加速列中，即使設(shè)置了稱為中間電極的電極，傳統(tǒng)加速列的中間電極也不具有偏轉(zhuǎn)功能。
于是，上述加速電子不被該中間電極偏轉(zhuǎn)，而能抵達(dá)具有高電勢的電極(相應(yīng)于電極21的電極)。電子以與具有高電勢的電極的電勢相應(yīng)的能量加速，然后與具有高電勢的電極碰撞以自該電極產(chǎn)生高能X射線。
相反，當(dāng)被稱為中間電極的第二電極22被分成兩個(gè)電極組元22a和22b、以及施加用以具有偏轉(zhuǎn)功能的不同電勢，如上述示例一樣，自具有所不需要的能量的離子所碰撞的部分產(chǎn)生的電子被電極22偏轉(zhuǎn)。于是電子不會到達(dá)具有高電勢的電極21。
更具體地，上述電子被偏轉(zhuǎn)至構(gòu)成電極22的兩個(gè)電極組元22a和22b中具有更高電勢的電極組元22a一側(cè)，從而與電極22a碰撞。
此時(shí)加速電子的能量為相應(yīng)于電極22a的電勢的能量，且小于電子與具有高電勢的電極21碰撞情形下的能量。
例如，在表1的例1的情形中，碰撞電子的能量幾乎為0eV，于是X射線難以產(chǎn)生。在例2的情形中，碰撞電子的能量幾乎為100keV，且比電子碰撞電極21的情形下的130keV小。
于是，在任何一種情形下，與傳統(tǒng)靜電加速列相比，自此靜電加速列產(chǎn)生的X射線的能量可以降低。
當(dāng)兩個(gè)分開的電極組元22a和22b形成為彎曲的，使得兩個(gè)電極組元22a、22b沿著具有所需能量的離子4a的軌道布置時(shí)，自此靜電加速列產(chǎn)生的X射線能量可以有效地降低。
在具有圖1所示結(jié)構(gòu)的靜電加速列中，在以下情形下進(jìn)行了對離子軌道的模擬，該情形為具有70keV能量的BF2+離子束用作輸入離子，且通過靜電加速列20加速30keV，以產(chǎn)生具有100keV的所需能量的離子4。各電極和電極組元的電勢以表1中的例1中的數(shù)據(jù)設(shè)置。此時(shí)離子4的偏轉(zhuǎn)角度為約30度。
結(jié)果證明在電極21附近由具有70keV能量的BF2+離子離解所得的BF+(此離子因BF+對BF2+的質(zhì)量數(shù)之比而具有約43keV的能量)在電極21和23之間加速30keV以具有約73keV的最終能量，并且被由兩個(gè)分開的電極組元22a和22b構(gòu)成的電極22偏轉(zhuǎn)，從而處于圖1中離子4b所示的軌道，籍此其與電極25碰撞并被除去。
在此方面，雖然優(yōu)選的是由兩個(gè)分開的其上施加不同電勢的電極組元構(gòu)成的電極如上所述那樣是第二電極(中間電極)22，但是該電極不限于第二電極，而可以是構(gòu)成靜電加速列20的其它電極。此外，還推薦以此方式構(gòu)成多個(gè)電極。簡而言之，優(yōu)選的是以此方式構(gòu)成至少一個(gè)電極。當(dāng)以此方構(gòu)成多個(gè)電極時(shí)，它們可以多次偏轉(zhuǎn)離子4，以多次地進(jìn)行能量分離，于是可以更有效地抑制能量污染。
例如，取代將第二電極以上述方式分開，或者在將第二電極以上述方式分開的同時(shí)，還推薦以兩個(gè)分開的電極組元來構(gòu)成第一電極21，且對其施加不同的電勢來偏轉(zhuǎn)離子4；或者同樣推薦用兩個(gè)分開的電極組元來構(gòu)成第三電極23，并對其施加不同的電勢以偏轉(zhuǎn)離子4。優(yōu)選的是，偏轉(zhuǎn)的離子4偏轉(zhuǎn)超過15度。優(yōu)選的是，兩個(gè)分開的電極22和23形成為彎曲的，使得兩個(gè)電極組元21、23沿著具有所需能量的離子4a的軌道設(shè)置。
如上所述的靜電加速列20還可以用于加速作為帶電粒子的其它例子的負(fù)離子的情形，即用于離子4為負(fù)離子的情形。在此情形下，施加到由兩個(gè)分開的電極組元構(gòu)成的電極中在偏轉(zhuǎn)負(fù)離子的方向上的電極組元上的電勢被設(shè)置得高于施加到相對電極組元上的電勢。例如，在圖1所示的示例中，V2b＞V2a。其它條件與正離子中的情形相同。
上述的靜電加速列20適用于例如離子注入設(shè)備。設(shè)置有上述靜電加速列20的離子注入設(shè)備的一個(gè)示例將示于圖4。此處，與圖5所示的傳統(tǒng)設(shè)備中相同的部件用相同的附圖標(biāo)記表示，且將其重復(fù)的描述略去。
此離子注入設(shè)備如此構(gòu)造以通過靜電加速列20來加速或減速從上述質(zhì)量分離磁體6發(fā)射出的離子(正離子)4，以將自靜電加速列20發(fā)射的離子4(具體地，離子4具有所需能量)注入到靶14內(nèi)，從而進(jìn)行離子注入。代替正離子，可將負(fù)離子用作離子4。
根據(jù)此離子注入設(shè)備，能量污染如上所述地可通過靜電加速列20來抑制，使得在將離子注入到靶14內(nèi)的情形中，可以抑制離子注入特性的因能量污染導(dǎo)致的下降。此外，使用靜電加速列20消除了設(shè)置傳統(tǒng)設(shè)備中所用的能量分離單元的需要，于是能縮短離子4的輸運(yùn)距離。結(jié)果，這提高了離子4的輸運(yùn)效率，于是提高了將離子4注入到靶14內(nèi)的處理量。
本發(fā)明以如上所述的方式構(gòu)造，于是可產(chǎn)生以下的效果。
根據(jù)本發(fā)明，可以通過由兩個(gè)分開的電極組元構(gòu)成的電極部分偏轉(zhuǎn)帶電粒子，于是可以形成能量分離作用。因此，可以選擇并通過具有所需能量的帶電粒子，并抑制能量污染。此外，除了能量分離作用，還可以產(chǎn)生加速或減速帶電粒子的固有作用，并在一個(gè)靜電加速列中實(shí)現(xiàn)這些功能，這消除了單獨(dú)提供傳統(tǒng)設(shè)備中所用的能量分離單元的需要。因此，與單獨(dú)地設(shè)置能量分離單元的情形相比，可以使帶電粒子的輸運(yùn)距離縮短，因而提高帶電粒子的輸運(yùn)效率。
根據(jù)本發(fā)明，可以高效地通過具有特定能量的帶電粒子，并通過下游的電極有效地阻擋除該些粒子以外的其它帶電粒子和中性粒子。于是，可以進(jìn)一步產(chǎn)生有效抑制能量污染的效果。
根據(jù)本發(fā)明，除了上述效果外，還可以產(chǎn)生以下效果。即，可以在兩個(gè)階段中加速帶電粒子，并在后一階段中加速帶電粒子之前偏轉(zhuǎn)帶電粒子，于是可以容易地偏轉(zhuǎn)帶電粒子。此外，由于設(shè)置了被沿具有所需能量的所述偏轉(zhuǎn)的帶電粒子的軌道布置在被分成兩個(gè)電極組元的第二電極的下游側(cè)的第三電極，所述還可以有效地抑制能量污染。再者，可以通過第二電極來偏轉(zhuǎn)由所不需要的帶電粒子的碰撞所產(chǎn)生的電子，并防止電子抵達(dá)第一電極。于是，可以減少由電子的碰撞產(chǎn)生的X射線的能量。
根據(jù)本發(fā)明，可以更容易地獲得大的偏轉(zhuǎn)角，使得能量污染可更有效地抑制。
根據(jù)本發(fā)明，對于正離子，可以產(chǎn)生由如上所述的發(fā)明形成的效果。
根據(jù)本發(fā)明，可以通過上述靜電加速列來抑制能量污染，如上所述，于是可以抑制由能量污染導(dǎo)致的離子注入特性的劣化。此外，靜電加速列的使用消除了提供傳統(tǒng)設(shè)備中所使用的能量分離單元的需要，于是可縮短離子的輸運(yùn)距離。結(jié)果，可以提高離子的輸運(yùn)效率，于是可以提高離子注入到靶中的處理量。
權(quán)利要求
1.一種靜電加速器，用于加速和減速帶電粒子，其包括在帶電粒子的行進(jìn)方向上布置的多個(gè)電極，其中，該電極中的至少一個(gè)被分成兩個(gè)電極組元，該電極組元通過帶電粒子的路徑而彼此相對，且在所述兩個(gè)電極組元上施加不同的電勢，使得所述帶電粒子被偏轉(zhuǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的靜電加速器，其中，電極被布置在被分成兩個(gè)電極組元的所述電極的下游側(cè)，且所述電極沿具有所需能量的所述偏轉(zhuǎn)的帶電粒子的軌道布置。
3.一種靜電加速器，用于加速和減速帶電粒子，其包括布置在所述帶電粒子的行進(jìn)方向上的多個(gè)電極，所述多個(gè)電極自上游側(cè)起按第一電極、第二電極和第三電極的順序包括三個(gè)電極；其中，所述第二電極分成兩個(gè)電極組元，該電極組元通過所述帶電粒子的路徑而彼此相對，且在所述兩個(gè)電極組元上施加不同的電勢，使得所述帶電粒子被偏轉(zhuǎn)，且所述第三電極沿具有所需能量的所述偏轉(zhuǎn)的帶電粒子的軌道布置。
4.如權(quán)利要求3所述的靜電加速器，其中，所述電極組元的形狀形成得與具有所需能量的所述偏轉(zhuǎn)的帶電粒子的軌道一致。
5.如權(quán)利要求3所述的靜電加速器，其中，所述第三電極沿具有所需能量的所述偏轉(zhuǎn)的帶電粒子的所述軌道布置，且所述帶電粒子偏轉(zhuǎn)超過15度。
6.如權(quán)利要求1所述的靜電加速器，其中，施加在所述電極組元中的使正的帶電粒子偏轉(zhuǎn)的一個(gè)電極組元上的電勢比施加到所述電極組元中的另外一個(gè)上的電勢低。
7.如權(quán)利要求3所述的靜電加速器，其中，施加在所述電極組元中的使正的帶電粒子偏轉(zhuǎn)的一個(gè)電極組元上的電勢比施加到所述電極組元中的另外一個(gè)上的電勢低。
8.一種離子注入設(shè)備，用于向一襯底中注入離子，其包括一靜電加速器，用于加速和減速帶電粒子，其包括在帶電粒子的行進(jìn)方向上布置的多個(gè)電極，其中，該電極中的至少一個(gè)被分成兩個(gè)電極組元，該電極組元通過該帶電粒子的路徑而彼此相對，且在所述兩個(gè)電極組元上施加不同的電勢，使得所述帶電粒子被偏轉(zhuǎn)。
9.一種離子注入設(shè)備，用于向一襯底中注入離子，其包括一靜電加速器，用于加速和減速帶電粒子，其包括布置在所述帶電粒子的行進(jìn)方向上的多個(gè)電極，所述多個(gè)電極自上游側(cè)起按第一電極、第二電極和第三電極的順序包括三個(gè)電極；其中，所述第二電極分成兩個(gè)電極組元，該電極組元通過所述帶電粒子的路徑而彼此相對，且在所述兩個(gè)電極組元上施加不同的電勢，使得所述帶電粒子被偏轉(zhuǎn)，且所述第三電極沿具有所需能量的所述偏轉(zhuǎn)的帶電粒子的軌道布置。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種靜電加速器及其離子注入設(shè)備。此靜電加速器具有在作為一種帶電粒子的離子的行進(jìn)方向上布置的第一至第五電極。然后，該第二電極分成兩個(gè)電極組元，該電極組元通過離子的路徑彼此相對，且在其上施加不同的電勢以偏轉(zhuǎn)離子。此外，布置在該電極下游側(cè)的多個(gè)電極沿被該電極偏轉(zhuǎn)的且具有特定能量的離子的軌道布置。本發(fā)明的靜電加速器與現(xiàn)有技術(shù)的靜電加速器相比能抑制能量污染并縮短帶電粒子的輸運(yùn)距離。
文檔編號H05H5/00GK1437434SQ0310250
公開日2003年8月20日 申請日期2003年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月6日
發(fā)明者山下貴敏 申請人:日新電機(jī)株式會社