[发明专利]分析电磁体

说明书

本申请要求在日本专利局于2006年6月9日提交的日本专利申请No.2006-160991的优先权。该优先申请在此全部引入作为参考。

技术领域

本公开涉及将用在离子注入装置、离子掺杂(注册商标)装置等等中以及偏转离子束以便执行离子束的动量分析的分析电磁体，以及更具体地说，涉及分析带状离子束的动量的分析电磁体。

背景技术

例如，专利文献1(UM-A-64-7753(图1))公开了相关技术的分析电磁体的例子，其偏转离子束以便执行离子束的动量分析(例如质量分析，以及在下文中同样适用)。

图11表示在该相关技术的分析电磁体中，在其中弯曲平面图形状和通过y方向中的间隙彼此相对的磁极之间，入射具有带状(这也称为片状或条状)形状的离子束2，在该离子束中，如例如图15中所示，在与传播方向z相交的平面中的y方向上的尺寸W_y大于垂直于y方向的x方向上的尺寸W_x。图11表示离子束2的入口附近。

分析电磁体4包括具有H形截面形状的磁心6。磁心6具有：一对上下磁极8，通过y方向中的间隙12彼此相对；以及磁轭10，将磁极8连接在一起。将磁极8的每一个的平面图形状弯曲成扇形形状。使磁极8的相对面9彼此平行。将线圈14缠绕在每一磁极8的根部分。在该例子中，向上生成磁场。通过几个磁力线16图示磁场(同样适用于其他图)。

离子束2具有带状形状。然而，带状形状不表示X方向中的尺寸W_x为极薄的形状。例如，离子束2在y方向中的尺寸W_y为约400至900mm，以及x方向中的尺寸W_x为约30至100mm。

在上下磁极8之间也就是在间隙12上入射具有上述形状的离子束2。然后在传播其间，使离子束2经受在传播方向z上所看到的向右的洛伦兹力，以向右偏转，从而分析动量。在本说明书中，将示例性地描述由阳离子构成离子束2的情形。

在将带状离子束2入射在分析电磁体4的情况下，上下磁极8的间隙12的y方向长度的间隙长度G必须对应于离子束2在y方向中的尺寸W_y，因此，非常大。

在间隙12中，因此，朝x方向中的两个外侧，大大地膨胀磁力线16。在上下磁极8之间(即间隙12)的中心12a附近，间隙12中的磁通密度B相当小，以及当接近上下磁极8时(即当更垂直远离间隙12的中心12a时)，磁通密度相对更大，因此，在y方向上磁通密度不均匀。当磁力线16的上述膨胀越大时，不均匀度更大。

由下述表达式表示通过磁场施加到通过间隙12的离子束2的洛伦兹力。在该表达式中，q是构成离子束2的离子的电荷，v是为常数的离子束2的速度，以及B是磁通密度。

[等式1]

F＝qvB

如从该表达式看出，当如上所述磁通密度B不均匀时，施加到通过间隙的离子束2的x方向洛伦兹力也不均匀。如在图13中所示的例子中所示，X方向洛伦兹力Fx不均匀地分布，以至于在间隙12的中心12a附近Fx相当小，当越垂直远离中心12a时，Fx相对更大。

因此，即使当如图11所示的在y方向中笔直的离子束2入射在分析电磁体4上时，从分析电磁体4出射的离子束2的形状畸变为与X方向洛伦兹力Fx的上述分布类似的拱形，如在图12中所示，或畸变为与L形状类似的拱形。图12表示分析电磁体4的出口的附近。

当如上所述畸变从分析电磁体4出射的离子束2的形状时，产生不同问题。

例如在分析电磁体4的下游侧上，通常布置与分析电磁体4协作来分析离子束2的动量的分析狭缝。图14表示分析狭缝20的例子。分析狭缝20具有线性狭缝22。因此，当如上所述畸变离子束2时，产生将由分析狭缝20切开的部分2a、2b、2c(阴影部分)，以及减少通过分析狭缝20的所需离子种类的离子束2的量。由于产生切割部分，损害离子束2的均匀性。当增加狭缝22的宽度Ws以便防止切割射束时，降低分辩率。

此外，将具有与所需离子种类(例如¹¹B⁺)类似的动量的不期望离子种类(例如¹⁰B⁺)的轨道也类似地畸变为拱形形状。因此，初始不能通过狭缝12的离子种类通过该狭缝。据此，降低分辩率。

除分析狭缝20中的上述问题外，出现这样的问题：当通过使用具有如上所述畸变的形状的离子束2将过程诸如离子注入施加到目标(诸如半导体衬底或玻璃衬底)时，损害过程的均匀性。