[发明专利]质量分析电磁铁

说明书

本发明提供一种质量分析电磁铁，其能抑制在离子束(IB)的质量分离方向以外的位置因离子束(IB)与分析管(9)的壁面碰撞而附着、堆积的堆积物混入目标物(5)中。质量分析电磁铁(2)具备在内侧区域形成离子束(IB)通道的分析管(9)，使离子束(IB)向规定的方向偏转，利用质量的不同分离包含在离子束(IB)中的离子，在与离子束(IB)的前进方向和离子束(IB)的质量分离方向垂直的方向上，分析管(9)具有遮蔽离子束(IB)的端部的至少一个遮蔽构件(SH)。

技术领域

本发明涉及一种质量分析电磁铁，该质量分析电磁铁具备在离子束照射装置中使用的分析管。

背景技术

作为在真空内使用离子束进行基板处理的装置，已为公众所知的有离子注入装置和离子掺杂装置等离子束照射装置。举例说明具体的例子，可以采用专利文献1所示的装置。

专利文献1的装置在离子注入装置中以夹入质量分析电磁铁的磁极间的方式设置有离子束飞行管(也称为分析管)。在专利文献1中将在分析管内产生的以下情况作为问题进行了描述。

在质量分析电磁铁的离子束的质量分离方向上，通过质量分析而被分离了的不需要的离子成分和中性粒子附着到分析管的壁面上。附着到壁面上的附着物伴随时间的推移堆积并成为堆积物。此后，在装置运转过程中，离子束内的不需要的离子成分和中性粒子与堆积物碰撞等，堆积物从分析管的壁面剥离。此时，如果被剥离了的堆积物向目标物(硅晶片或玻璃基板等基板)侧流出并混入目标物中，则会污染目标物。

作为针对该问题的对策，提出了如下方案：如专利文献1中的图10、图14所示，在质量分析电磁铁的离子束的质量分离方向上，以使分析管的内壁面呈楔状等方式使分析管的壁面不朝向下游的束路径。

现有技术文献

专利文献1：日本专利公报特許2536837

一般来说，在从离子源到处理室的离子束的输送路径中，与其他的光学要素相比，质量分析电磁铁占有较大的设置面积。这是因为质量分析电磁铁为了从离子束中除去不需要的离子成分，需要足够的距离使离子束回旋。

此外，虽然离子束因其能量不同而存在一定差异，但是因空间电荷效应而发散。因空间电荷效应造成的离子束发散的影响伴随离子束的输送距离变长而变得显著。由于在分析管内离子束的输送距离比其他光学要素长，所以因空间电荷效应造成的离子束发散的影响大。

为了容许因空间电荷效应造成的离子束的发散，可以考虑使分析管内的空间区域扩大，但是并不是简单地使分析管内的空间区域扩大就能够解决问题。例如，如果使分析管内的空间区域变得过大，则配置在分析管外侧的磁极间的距离变大，分析管内的磁场分布会变得不均匀。在磁场分布变成不均匀的情况下，使离子束偏转时离子束的形状变形，对离子束的质量分析产生不良影响。此外，由于需要将作为离子束的输送路径的分析管内保持为真空，所以如果分析管内的空间区域过大，则为了将真空压力保持为一定而需要排气能力高的真空泵。此外，如果分析管内的空间区域过大，则存在如下问题点：暂时将离子注入装置向大气开放来进行装置内部的维保，此后使装置内部的气氛返回到真空压力时，需要花费较多的时间。

考虑所述的问题点，质量分析电磁铁的分析管内的空间区域被设计成与通过其中的离子束的设计上的尺寸相比稍大的尺寸。

在考虑到通过分析管内的离子束整体的发散的情况下，在离子束的质量分离方向上，与因空间电荷效应造成的离子束的发散相比，因离子束内的不需要的离子成分和中性粒子的分离造成的离子束的发散非常大。考虑这种情况，在专利文献1和多数现有技术中采取了如下对策：使用某种技术使因从离子束分离了的不需要的离子成分和中性粒子产生的堆积物亦即在离子束的质量分离方向上产生的堆积物不向下游流出。