原子及び分子イオンで表面を照射するために有用な振動磁場をワーキング・ギャップにおいて生成するためのシステム及び方法

発明者：
出願人/特許権者：
代理人 (1件)：稲葉良幸 (外2名)
公報種別：公表公報
出願番号（国際出願番号）：特願平5-515116
公開番号（公開出願番号）：特表平10-513301
出願日： 1993年03月01日
公開日（公表日）： 1998年12月15日
要約：

【要約】高パービアンス・イオン・ビームのための偏向装置であって、20Hzの其本周波数及び実質的にこれより高いオーダー調波で作用し、0.2ないし1ミリメートルの範囲の厚みの積層(72)によって形成される磁気構造を有する。共鳴励磁サーキッドを有する類似の積層構造の補償器であって、20Hz以上の周波数で作用し、あらかじめ偏向されたビームの周波数と位相閉鎖関係にある。磁気間隙において強磁場を生成するためのより広範囲の適用についての他の特徴が示されている。

請求項（抜粋）：

1 選択される表面の照射のために原子又は分子イオンの高パービアンス・ビームを偏向することができる強振動磁場を生成するための磁気偏向装置であって、前記イオン・ビームが通過する偏向間隙を画定する極面と、該極面を接続する磁気回路とを有する磁気構造と、励磁コイルと、前記コイルに20Hz以上のオーダーの基本周波数及び実質的にこれよりも高い調波を有する励磁電流を適用するために適合された関連励磁回路であって、前記磁気構造において磁場を生成するよう選択される該電流の基本周波数及び波形が前記ビーム偏向の振動周波数及び速度特性を確定する前記基本周波数及びこれより高いオーダーの調波要素を有する、関連励磁回路と、を備え、前記磁気回路が、少なくとも部分的に、それぞれの厚みが、約0.2ないし1ミリメートルの範囲の磁気浸透度の高い素材の複数の積層を備え、前記積層が、比較的薄い電気絶縁層によって分離され、前記積層が、前記強磁場の前記基本周波数及びこれより高いオーダーの調波要素のための磁気抵抗の低い磁気浸透可能な経路を提供し、積層が誘発された渦電流をそれぞれの積層の局部経路において限定された値に制限するよう作用し、よって前記高パービアンス・ビームの所望される偏向を可能とする、磁気偏向装置。2 ワーキング・ギャップ(working gaps)において所望される強磁場を生成するための磁気装置であって、該磁場が所望の値である該ワーキング・ギャップ(working gaps)を画定する極面と該極面を接続する磁気回路とを有する磁気構造と、励磁コイルと、関連励磁回路と、を備え、前記磁気回路が、少なくとも部分的に、それぞれの厚みが、約0.2ないし1ミリメートルの範囲の磁気浸透度の高い素材の複数の積層を備え、前記積層が、比較的薄い電気絶縁層によって分離され、前記積層が、前記強磁場のための磁気抵抗の低い磁気浸透可能な経路を提供し、前記磁気回路の少なくとも一部分が、前記スタッフの一つにおける当該積層を通る磁束が前記磁気回路内の経路を完了する際に前記スタックの他の積層における多重の積層に分配される形で相互に交差するように設けられる、磁気偏向装置。3 選択される表面の照射のために原子又は分子イオンのあらかじめ周期的に偏向された高いパービアンス・ビームを再び方向付けすることができる振動磁場を生成するための磁気偏向装置であって、上記イオン・ビームが通過する偏向間隙を画定する極面と、該極面を接続する磁気回路とを有する磁気構造と、励磁コイルと、前記コイルにあらかじめ偏向されたビームの周波数と位相ロック関係(phase locked relationship)にある20Hz以上の基本周波数を適用するために共鳴稼働するよう構成される、関連励磁回路と、を備え、前記磁気回路が、少なくとも部分的に、それぞれの厚みが、約0.2ないし1ミリメートルの範囲の磁気浸透度の高い素材の複数の積層を備え、前記積層が、比較的薄い電気絶縁層によって分離され、前記積層が、前記基本周波数のための磁気抵抗の低い磁気浸透可能な経路を提供し、積層が誘発された致命的なな渦電流をそれぞれの積層の局部経路において限定された値に制限するよう作用し、よって前記高パービアンス・ビームの所望される偏向の再方向付を可能とする、磁気偏向装置。4 前記磁気回路の少なくとも一部が、前記スタックの一つにおける当該積層を通過する磁束が前記磁気回路の経路を完了する際に前記スタックの他の積層における多重の積層に分配される形で相互に交差して設けられる異なった組を備える、請求項1ないし3記載の磁気装置。5 前記励磁コイルに実質的に三角形の波を適用するよう適合される前記励磁回路が前記基本周波数及びこれより高いオーダーの調波で表わされる、負荷粒子のビームのための走査器の形式での請求項1又は2記載の磁気装置。6 あらかじめ周期的偏向の対象となっているビームを受けこれを再方向付するために構成されかつ配列される補償器の様式での請求項1又は2記載の磁気装置。7 前記極面を画定する極片が、それぞれの極面を形成する前記積層の端を伴うすくなくともいくつかの前記積層を備える、請求項1、2又は3記載の磁気装置。8 前記積層の端が、前記磁場の効果を及ぼすために所望の形状を有する極面を提供するような形状に形成される、請求項7記載の磁気装置。9 前記極面を画定する極片がフェライト素材からなる、請求項1、2又は3記載の磁気装置。10 前記極面が、前記磁場の影響を及ぼすために所望の形状を有する極面を提供するような形状に形成される、請求項9記載の磁気装置。11 前記間隙が小さく、極面に平行に伸張する長手方向の、リボン-プロファイル(ribbon-profile)のイオン・ビームを受けるよう構成され、前記磁気構造が前記ビームを前記リボン-プロファイル(ribbon-profile)の長い方向において前記ビームを偏向するよう配設される、請求項1又は2記載の磁気装置。12 前記磁気回路が、一体的にヨーク及び極片を形成する前記積層の一つのスタックを備える、請求項1又は3記載の磁気装置。13 前記磁気装置の磁場を検出し、前記励磁コイルによって生成された前記磁場を表示する信号を生成するための磁場検出手段と、前記励磁回路及び前記磁場検出手段と閉鎖されたループ配列(closed loop arrangement)にある前記磁場を生成する励磁電流を制御するためのフィードバック制御手段と、を備えた、動的フィードバック制御を含む、請求項1、2又は3記載の磁気装置。14 前記磁場検出手段が、前記磁気回路内部に少なくとも一つの誘導コイルを備える、請求項13記載の磁気装置。15 前記磁気回路が、第1及び第2の極片並びに前記極片を接続するヨークを備え、前記ヨークが、積層のスタックを効率的に形成するコイル形状の連続的な積層帯状巻線を備える、請求項1、2又は3記載の磁気装置。16 前記極片がそれぞれ前記積層のそれぞれのスタックによって形成され、かつ前記極片それぞれの前記積層の端が前記積層されたヨーク・コイルの側面に対向して設けられ、よって前記極片それぞれの各積層がその間に磁束を生じるよう前記コイルの多重の積層に交差する、請求項15記載の磁気装置。17 前記極片それぞれが、一つの部分が一つの積層ヨーク・コイルの各側面に設けられる少なくとも2つの部分を備える、請求項16記載の磁気構造。18 前記極片の横幅が累進的に偏向されたビームに適応するよう各極片の第1部分から第2部分に向けて増加する、請求項17記載の磁気装置。19 前記極片が、それぞれ前記積層ヨーク・コイルの側面に対向して配置されたフェライト素材のそれぞれのブロックによってそれぞれ形成され、よって前記各極片がその間に磁束を分配するよう前記コイルの多重の積層に交差する、請求項15記載の磁気装置。20 前記極片それぞれが、一つの部分が一つの積層ヨーク・コイルの各側面に設けられる少なくとも2つの部分を備える、請求項19記載の磁気構造。21 前記極片の横幅が累進的に偏向されたビームに適応するよう各極片の第1部分から第2部分に向けて増加する、請求項20記載の磁気装置。22 さらに、誘発された渦電流によって生成された熱を除去するよう設計される少なくとも一つの冷却板を備え、該冷却板が多数の前記積層と熱接触状態にある積層の前記スタックの側面に添着される、請求項1、2又は3記載の磁気装置。23 さらに、第2の前記積層ヨーク・コイルを備え、前記極片が前記積層ヨーク・コイルの間に設けられる、請求項15記載の磁気装置。24 前記極片が積層のスタックを備え、前記各極片それぞれの前記積層の反対方向に向けられた端がそれぞれ、前記積層ヨーク・コイルの側面に対向してそれぞれ設けられ、よって各極片の各積層が、その間にその磁束を生じるよう前記両コイルの多重の積層に交差する、請求項23記載の磁気装置。25 前記極片がフェライト素材の複数のブロックを備え、前記極片がそれぞれ前記積層ヨーク・コイルの側面にそれぞれ対抗して設けられ、よって各極片がその間にその磁束を生じるよう前記積層ヨーク・コイルの多重の積層に交差する、請求項23記載の磁気装置。26 前記磁気回路が第1及び第2の極片並びに該極片を接続するヨークを備え、前記極片が前記積層のそれぞれのスタックによってそれぞれ形成され、その第1の端が前記磁気構造の間隙を形成し、前記ヨークが積層のスタックを効率よく形成するためにコイルの形状を取る少なくとも一つの連続的な積層帯状巻線を備え、前記極片それぞれの前記積層の第2の端が前記積層ヨーク・コイルの側面に対向して設けられ、よって各極片の各積層がその間にその磁束を生じるよう前記コイルの多重の積層に交差し、前記極片の間の間隙が前記ビームを受けるような寸法のものであり、前記極片の幅が前記走査器によってあらかじめ偏向された前記ビームに適応するように調整されており、かつ前記極片の長さが前記偏向されたビームを所望の状態に再方向付けするよう設計される、イオン・ビームのための磁気走査器とともに使用するための補償器構造の様式での請求項1、2又は3記載の磁気装置。27 前記極片の長さが、前記ビームを、補償器が受けるビームの偏向範囲において前記補償器の軸に対して所望の角度方向を取るよう再方向付するように構成される、請求項26記載の磁気装置。28 磁気構造がフォースフィールド(force field)に露出されるイオン・ビーム経路の長さが、前記ビームが出力される出力軸と平行するようビームの偏向角にともなって変化するよう構成される、請求項27記載の磁気装置。29 前記励磁コイルが共鳴補償器励磁回路によって駆動する、請求項26記載の磁気装置。30 前記励磁回路が、連続的に接続される励磁コイルと、前記励磁コイルと平行して接続されるタンク容量と、共鳴作用を達成するために回路のインダクタンスに関連する値を有する結合容量と、前記励磁回路及び前記磁気構造におけるエネルギー損失を補填するために前記回路に配電するために前記基本周波数信号によって駆動される電力増幅器と、を備えた、請求項29記載の磁気装置。31 走査励磁回路によって基本周波数で駆動される走査器とともに使用するために構成され、前記共鳴補償器励磁回路が、所定の位相角度差で、これと位相ロック関係(phase locked relationship)において、前記走査励磁回路の前記基本周波数と共鳴して作用するよう構成される、請求項29記載の磁気装置。32 前記磁気補償構造が、ビームの偏向角に従属して、前記走査励磁回路のより高いオーダーの調波によって生ずる前記偏向角に対する補償(contribution)を補償するよう、前記磁気補償構造のフォースフィールド(force-field)に対して露出されるイオン・ビーム経路の長さを増大するように協同的に選択される形状のビーム入口及び出口側面において表面を有する極片を備える、請求項29記載の磁気装置。33 前記磁気回路の一部分が前記磁束を生じる関係において相互に交差して設けられる平坦な積層の個別のスタックによって形成される、請求項2又は4記載の磁気装置。34 選択される表面上の原子又は分子イオンの高パービアンス・ビームを速やかに走査するための磁気走査システムであって、前記ビームが当初所定の方向に伝搬し、基本周波数と、回路からの励磁電流によって誘発されるこれより高いオーダーの調波を有する振動磁場に反応して一つの面で前記イオン・ビームを繰り返し走査するための磁気走査構造及び関連走査励磁回路と、前記走査構造によって走査された後に前記イオン・ビームを連続的に偏向し、ビームを前記システムの出力軸と実質的に平行な方向に再方向付けするために、ビーム軸に沿って前記走査構造から離間した個別の磁気補償構造及び関連補償励磁回路と、を備え、前記走査回路と前記補償回路がそれぞれの走査及び補償機能について同一の基本周波数で波形を有する個別の電源を有し、前記回路が所定の位相角度差と一定の位相関係にある、磁気走査システム。35 前記走査及び補償回路について異なった補足的な波形を生成するための手段を有する、請求項34記載の磁気走査システム。36 前記磁気走査構造の入口での間隙の横幅の、間隙の間隔に対する割合が、3対1のオーダーである、請求項34記載の磁気走査システム。37 前記走査構造及び前記補償構造の極片の横幅が、累進的に幅広となるビーム走査に適応するよう、ビーム軸の長さに沿って増大する、請求項34記載の磁気走査システム。38 前記磁気走査構造が、約0.2ないし1ミリメートルの範囲の厚みを有する磁気浸透度の高い素材の複数の積層を備え、前記積層が比較的薄い電気絶縁層によって分離され、前記積層が前記イオン・ビームが通過する間隙を画定する極片を接続するヨークを形成し、前記積層が、前記磁場の前記基本周波数及びこれより高いオーダーの調波要素のための磁気抵抗の低い磁気浸透可能経路を提供し、積層が、誘発された渦電流をそれぞれの積層の局部経路において限定された値に制限するよう作用する、請求項34記載の磁気走査システム。39 前記磁気補償構造が、約0.2ないし1ミリメートルの範囲の厚みを有する磁気浸透度の高い素材の複数の積層を備え、積層が比斬的薄い電気絶縁層によって分離され、前記積層が前記イオン・ビームが通過する間隙を画定する極片を接続するヨークを形成し、前記積層が、前記磁場の前記基本周波数のための磁気抵抗の低い磁気浸透可能経路を提供し、積層が、誘発された渦電流をそれぞれの積層の局部経路において限定された値に制限するよう作用する、請求項35、36、37又は38記載の磁気走査システム。40 前記高パービアンス・イオン・ビームに、前記走査構造に侵入するリボン-プロファイル(ribbon-profile)を与えるよう配列された手段を含み、前記走査構造が前記リボン-プロファイル(ribbon-profile)の長い方向において前記イオン・ビームを偏向するよう配列されている、請求項34記載の磁気走査システム。41 前記補償励磁回路があらかじめ偏向されたビームの振動の基本周波数と共鳴して作用するよう構成される、請求項3又は34記載の装置。42 さらに、前記基本周波数を生成するシンセサイザーを備える、請求項41記載の磁気走査システム。43 前記励磁回路が、連続的に接続される励磁コイルと、前記励磁コイルと平行に接続されるタンク容量と、共鳴作用を達成するために回路のインダクタンスに関連する値を有する結合容量と、前記励磁回路及び前記磁気構造におけるエネルギー損失を補償するために前記回路に配電するために前記基本周波数信号によって駆動する電力増幅器と、を備える、請求項41記載のシステム。44 さらに、前記基本周波数と重畳されたこれより高いオーダーの調波によって形成される通常三角形の波の励磁電流によって前記磁気走査構造を駆動する手段と、前記基本周波数と共鳴する励磁電流によって前記磁気補償構造を駆動する手段とを備えた、請求項34記載の磁気走査システム。45 前記通常三角形の波形が照射される表面の走査運動の要素を補償するために選択される、請求項44記載の磁気走査システム。46 前記磁気走査システムの磁場を検出し、前記磁場を表示する信号を生成するための磁場検出手段と、それぞれの励磁回路及び磁場検出手段と閉鎖されたループ配列(closedloop arrangement)にある所定の磁場を生成する励磁電流を制御するためのフィードバック制御システムと、を備えた、動的フィードバック制御を含む、請求項44又は45記載のシステム。47 前記磁場検出手段が、前記磁気回路内部に少なくとも一つの誘導コイルを備える、請求項46記載のシステム。48 前記フィードバック制御システムがさらに前記誘導コイルに接続され、かつ前記検出された信号の回路誘発ディストーションを、前記検出された信号の利得及び形状を調整することによって除去するよう適合される、信号コンディショナと、前記信号コンディショナからの前記信号を受け、かつ前記検出される信号を、電気的遅滞時間及びヨーク素材の有限の浸透度から生ずる移相について修正するために適合される位相補償器と、参照信号と前記コンディショナ及び前記補償器によってそれぞれ調和されかつ補償された前記検出された信号との誤差であるエラー電圧を生成しかつ増幅するよう適合された差動増幅器と、前記エラー電圧を受け、前記所定の磁場を生成するよう前記励磁コイルに対して前記エラー電圧に比例する励磁電流を生成するよう適合された、前記共鳴励磁回路の前記電力増幅器と、を備えた、請求項47記載のシステム。49 前記磁気走査構造及び前記磁気補償構造のそれぞれについてそれぞれ前記動的フィードバック制御を含む、請求項46記載の磁気走査システム。50 前記磁気補償構造が、ビームの偏向角に従属して、前記走査構造励磁電流の前記より高いオーダーの調波によって生ずる前記偏向角に対する補償(contribution)を補填するよう、前記磁気補償構造のフォースフィールド(force-field)に対して露出されるイオン・ビーム経路の長さを増大するように協同的に選択される形状のビーム入口側面及び出口側面において表面を有する極片を備え、よって前記イオン・ビームが前記磁気補償構造によって、前記磁気補償構造の出口軸(exit exis)に対し実質的に平行な方向に再方向付される、請求項34又は40記載の磁気走査システム。51 前記磁気走査構造及び前記磁気補償構造のビーム入口及び出口側面の表面が、前記システムに侵入する前記ビームの断面に対して所定の協同的関係において成形され、前記ビームの所望される断面及び前記ビーム内のイオンの角度逸脱についての所望の制限をなすために協同する前記磁気構造両方のための協同する磁気フリンジングフィールド(magnetic fringing field)を確定する、請求項34又は41記載の磁気走査システム。52 前記磁気走査構造の前に、電源によって充電された静電加速システムを形成する一組の加速電極であって、静電によって一つの次元において前記イオン・ビームを集束させるよう適合され、前記イオン・ビームを前記電極を横切る電位差に応じた方向に加速するための静電エネルギーを供給するよう適合される電極と、前記ビーム内の電子を維持するためのサプレッサ電極であって、アパーチャーを有し、静電加速システムの出口に配置される、電極と、前記ビームを他の方向に集束するために配列される後段加速器分析用磁石であって、前記イオン・ビームの前記後段加速器磁石の入口領域への入射角を調整するための手段を有する、磁石と、を備えた原子又は分子イオンの高パービアンス・ビームを加速しかつ集束するための静電-静磁システムを有する請求項34記載の磁気走査システム。53 前記電極が隙間アパーチャーを・・・

IPC (3件)：

H01J 37/317 , H01J 37/147 , H01L 21/265

FI (3件)：

H01J 37/317 A , H01J 37/147 D , H01L 21/265 603 B

引用特許：

審査官引用 (4件)

特開昭62-088246
特開平4-253149
特開昭62-088246

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