质量分析电磁铁的制作方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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I所示的装置。
[0003]专利文献I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I中将在分析管内产生的以下情况作为问题进行了描述。
[0004]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。
[0005]作为针对该问题的对策，提出了如下方案:如专利文献I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。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献1:日本专利公报特許2536837
[0008]—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。
[0009]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。
[0010]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栗。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。
[0011]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。
[0012]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I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。
[0013]但是，受到空间电荷效应影响的离子束并不是沿一个方向发散，而是整体发散。因此，在使离子束内不需要的离子成分和中性粒子分离的离子束的质量分离方向以外的离子束整体的发散中，如果不是有意图地使离子束发散，则因空间电荷效应造成的发散具有很大影响。
[0014]如上所述，由于分析管内的空间区域比离子束的尺寸稍大，所以在离子束的质量分离方向以外的方向上，因空间电荷效应而扩散的离子束的端部与分析管的壁面碰撞，包含在离子束中的化学成分附着到壁面上。所述化学成分伴随时间的推移而堆积，并且在某个时刻因与离子束的端部碰撞等从壁面剥离，向目标物侧流出而存在污染目标物的问题。例如，在使用不同离子种类进行离子注入的情况下，如果先使用的离子种类在之后进行的不同离子种类的离子注入时从分析管的壁面剥离并混入目标物中，则会污染目标物。由于这样的原因，为了完全防止污染目标物，必须考虑在离子束的质量分离方向以外的位置的对策。
[0015]此外，由于对向构成离子源的引出电压系统的各电极施加的施加电压进行控制，并且在设计上难以完全再现理想的离子束的形状，所以从引出电极系统引出的离子束虽然只有很少，但是产生发散。受到这种发散成分的影响，离子束通过质量分析电磁铁的分析管内时，离子束的端部与分析管的壁面碰撞。其结果，存在与所述的因空间电荷效应造成发散的情况相同的问题。
【发明内容】
[0016]鉴于所述的问题，本发明的目的是抑制在离子束的质量分离方向以外的位置因离子束与分析管的壁面碰撞而附着、堆积的堆积物混入目标物中。
[0017]本发明提供一种质量分析电磁铁，其具备在内侧区域形成离子束通道的分析管，使所述离子束向规定的方向偏转，利用质量的不同来分离包含在所述离子束中的离子，在与所述离子束的前进方向和所述离子束的质量分离方向垂直的方向上，所述分析管具有遮蔽所述离子束的端部的至少一个遮蔽构件。
[0018]从位于离子束的质量分离方向上的分析管的壁面观察时，位于与离子束的质量分离方向和离子束的前进方向垂直的方向上的分析管的壁面离得最远。离子束的质量分离方向上的分析管的壁面附近可以利用现有技术中记载的方法，抑制堆积物向下游流出，但是在离开该位置的位置几乎不能得到所述效果。此外，由于因空间电荷效应和引出电极系统造成的离子束的发散，在现有技术中未考虑到的分析管的壁面部位也产生堆积物。注目于此，由于在与离子束的前进方向和离子束的质量分离方向垂直的方向上，在分析管上设置遮蔽离子束的端部的至少一个遮蔽构件，所以能够有效地抑制起因于因空间电荷效应和引出电极系统造成的离子束的发散成分而在分析管的壁面产生的堆积物向目标物侧流出。
[0019]优选的是，所述遮蔽构件是平板状构件。由于是平板状构件，所以能够以低价格制造遮蔽构件。
[0020]此外，优选的是，所述遮蔽构件从所述分析管的壁面朝向与所述离子束的前进方向相反的一侧倾斜。
[0021]按照这种结构，能够有效地抑制堆积物向目标物侧流出。
[0022]优选的是，所述遮蔽构件具有多个，并且隔着所述离子束相对配置。
[0023]理想的是，从离子束的前进方向观察时离子束的特性为上下、左右对称。例如，如果发散成分在离子束的上侧成为问题，则在下侧产生同样问题的可能性高。考虑这种情况，如果隔着离子束相对配置遮蔽构件，则能够更有效地抑制堆积物向目标物侧流出。
[0024]优选的是，所述遮蔽构件具有主体部和承接部，所述承接部从所述主体部朝向与所述离子束的前进方向相反的一侧伸出，所述承接部从所述主体部朝向安装有所述主体部的所述分析管的壁面侧弯曲。
[0025]通过具有所述的承接部，能够使承接部成为剥离了的堆积物的承接盘，从而能够进一步抑制堆积物向目标物侧流出。
[0026]优选的是，所述遮蔽构件具有主体部和侧面部，所述侧面部设置在所述主体部的所述离子束的质量分离方向上，所述主体部和所述侧面部的至少一方安装在所述分析管的壁面上，并且所述侧面部从所述主体部朝向所述壁面伸出。
[0027]如果设置有所述的侧面部，则能够在离子束的质量分离方向上抑制来自遮蔽构件的堆积物的流出。此外，关于向分析管壁面安装构件，只要将主体部和侧面部中的至少任意一方安装在分析管的壁面上即可。即，在将主体部安装在分析管的壁面上的情况下，只要在主体部上安装侧面部，则无需将侧面部安装在分析管的壁面上。相反，在将侧面部安装在分析管的壁面上的情况下，只要在侧面部上安装主体部，则无需将主体部安装在分析管的壁面上。此外，可以将主体部和侧面部两者安装在分析管的壁面上。由于如果将主体部和侧面部两者安装在分析管的壁面上，则能够使形成在遮蔽构件和分析管壁面的之间的间隙变小，所以能够提高抑制堆积物向下游流出的效果。
[0028]此外，优选的是，所述遮蔽构件具有承接部，所述承接部从所述主体部朝向与所述离子束的前进方向相反的一侧伸出，所述承接部从所述主体部朝向安装有所述主体部和所述侧面部中的至少一方的所述分析管的壁面侧弯曲。
[0029]由于除了侧面部以外还设置承接部，由此承接部成为从分析管的壁面和遮蔽构件的主体部等剥离了的堆积物的承接盘，所以能够进一步提高抑制堆积物向下游流出的效果O
[0030]优选的是，所述遮蔽构件是平板状构件，当将所述遮蔽构件向所述分析管的壁面安装的安装角度设为ΘI且将所述离子束的发散角度设为Θ 2时，所述遮蔽构件以满足Θ 2<ΘI的关系的方式安装在所述分析管上。
[0031]通过使遮蔽