(57)【要約】【課題】不純物イオンの分離性能を向上させることが可能なイオン注入装置及びイオンの選別方法を提供する。【解決手段】本開示の一実施の形態のイオン注入装置は、複数種のイオンを含むイオン源と、前記イオン源から前記複数種のイオンを引き出してイオンビームを生成する引き出し電極と、前記イオンビームを被イオンビーム照射体まで輸送するイオンビーム輸送管と、前記イオンビーム輸送管の内部に配置され、前記イオンビーム輸送管の延伸方向と略平行に延伸すると共に、所定の電位に固定された相互作用部とを備える。【選択図】図１Ａ
2020136030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数種のイオンを含むイオン源と、
前記イオン源から前記複数種のイオンを引き出してイオンビームを生成する引き出し電極と、
前記イオンビームを被イオンビーム照射体まで輸送するイオンビーム輸送管と、
前記イオンビーム輸送管の内部に配置され、前記イオンビーム輸送管の延伸方向と略平行に延伸すると共に、所定の電位に固定された相互作用部と
を備えたイオン注入装置。
【請求項２】
前記相互作用部は、前記複数種のイオンに対する前記相互作用部中の影像電荷と前記複数種のイオンとの相互作用により、前記イオンビームの軌道を変化させる
請求項１に記載のイオン注入装置。
【請求項３】
前記イオンビームは、第１の質量ｍ１及び第１の電荷数ｑ１を有する第１のイオンと、第２の質量ｍ２及び第２の電荷数ｑ２を有する第２のイオンとを含み、
前記相互作用部は、ｍ１／（ｑ１）2とｍ２／（ｑ２）2との差によって前記第１のイオンの第１の軌道と前記第２のイオンの第２の軌道とを互いに異ならせる
請求項１に記載のイオン注入装置。
【請求項４】
前記第１のイオンを通過させ、前記第２のイオンを遮蔽するスリットをさらに備えた
請求項３に記載のイオン注入装置。
【請求項５】
前記所定の電位はグラウンド電位である
請求項１に記載のイオン注入装置。
【請求項６】
前記イオンビーム輸送管は、前記イオン源及び前記引き出し電極が配置されたイオンビーム生成部と、内部に前記相互作用部が配置されたイオン選別部とを有し、
前記イオンビーム生成部と前記イオン選別部との間に前記イオンビームを前記被イオンビーム照射体の方向に方向転換させながら前記複数種のイオンの運動量あるいはエネルギーの差によってフィルタリングを行うイオンビーム偏向部をさらに備えた
請求項１に記載のイオン注入装置。
【請求項７】
前記引き出し電極は、１０ｍＶ以上１ＭＶ以下の引き出し電圧で前記複数種のイオンを引き出す
請求項１に記載のイオン注入装置。
【請求項８】
前記イオンビームと前記相互作用部との間の距離は、０．１ｎｍ以上１０ｍｍ以下である
請求項１に記載のイオン注入装置。
【請求項９】
前記相互作用部の前記所定の長さは、１ｍｍ以上３０ｍ以下である
請求項１に記載のイオン注入装置。
【請求項１０】
前記イオンビームは、前記相互作用部の表面に対して±１０ｍｍの誤差範囲内で略平行に輸送される
請求項１に記載のイオン注入装置。
【請求項１１】
前記軌道における前記相互作用部と相互作用する部分を前記イオンビームが通過する時間Ｔｆと、前記複数種のイオンのうちの少なくとも１種が前記軌道における前記相互作用部と相互作用する部分を通過する間に前記相互作用部に落下するまでの時間Ｔｃとが、Ｔｆ≧０．００１Ｔｃの関係を満たす
請求項２に記載のイオン注入装置。
【請求項１２】
前記相互作用部の前記イオンビーム側の表面は、平面である
請求項１に記載のイオン注入装置。
【請求項１３】
前記相互作用部の前記イオンビーム側の表面は、曲面を有する
請求項１に記載のイオン注入装置。
【請求項１４】
前記相互作用部は、円柱状あるいは球形である
請求項１に記載のイオン注入装置。
【請求項１５】
前記相互作用部は、導電体により形成されている
請求項１に記載のイオン注入装置。
【請求項１６】
前記相互作用部は、誘電体により形成されている
請求項１に記載のイオン注入装置。
【請求項１７】
複数種のイオンを含むイオンビームを生成し、
前記イオンビームを被イオンビーム照射体まで輸送するイオンビーム輸送管の内部に配置され、前記イオンビーム輸送管の延伸方向と略平行に延伸すると共に、所定の電位に固定された相互作用部と、前記イオンビームとの相互作用により、前記イオンビームの軌道を変化させ、前記複数種のイオンから所望のイオンを選別する
イオンの選別方法。
【請求項１８】
前記複数種のイオンに対する前記相互作用部中の影像電荷と前記複数種のイオンとの相互作用により、前記イオンビームの軌道を変化させる
請求項１７に記載のイオンの選別方法。
【請求項１９】
前記イオンビームは、第１の質量ｍ１及び第１の電荷数ｑ１を有する第１のイオンと、第２の質量ｍ２及び第２の電荷数ｑ２を有する第２のイオンとを含み、
前記相互作用部と前記イオンビームとの相互作用により、ｍ１／（ｑ１）2とｍ２／（ｑ２）2との差によって前記第１のイオンの第１の軌道と前記第２のイオンの第２の軌道とを互いに異ならせる
請求項１７に記載のイオンの選別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、イオン注入装置及びイオンの選別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
イオン注入装置において、イオンビームの軌道上に磁界フィルタあるいは電界フィルタを設けて、イオンの運動量あるいはエネルギーの差によりイオンを選別するイオン注入装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２２９５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなイオン注入装置では、不純物イオンの分離性能の向上が望まれている。
【０００５】
不純物イオンの分離性能を向上させることが可能なイオン注入装置及びイオンの選別方法を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一実施の形態におけるイオン注入装置は、イオン源と、引き出し電極と、イオンビーム輸送管と、相互作用部とを備えたものである。イオン源は、複数種のイオンを含むものである。引き出し電極は、イオン源から複数種のイオンを引き出してイオンビームを生成するものである。イオンビーム輸送管は、イオンビームを被イオンビーム照射体まで輸送するものである。相互作用部は、イオンビーム輸送管の内部に配置され、イオンビーム輸送管の延伸方向と略平行に延伸すると共に、所定の電位に固定されている。
【０００７】
本開示の一実施の形態におけるイオンの選別方法は、複数種のイオンを含むイオンビームを生成し、相互作用部と、イオンビームとの相互作用により、イオンビームの軌道を変化させ、複数種のイオンから所望のイオンを選別する。ここで、相互作用部は、イオンビームを被イオンビーム照射体まで輸送するイオンビーム輸送管の内部に配置され、イオンビーム輸送管の延伸方向と略平行に延伸すると共に、所定の電位に固定されている。
【０００８】
本開示の一実施の形態におけるイオン注入装置及びイオンの選別方法では、イオンビームと相互作用部との相互作用により、イオンビームの軌道を変化させ、複数種のイオンから所望のイオンを選別する。
【０００９】
ここで、所望のイオンとは、イオン注入装置によって注入しようとするイオンであり、以降において「所望のイオン」と称する。複数種のイオンのうちの所望のイオン以外のイオンは、注入しようとする「所望のイオン」に対しては不純物となる不要な成分であり、以降において「不要イオン」と称する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】本開示の一実施の形態に係るイオン注入装置の概略構成の一例を表す図である。
【図１Ｂ】図１に示したイオン注入装置のＩ−Ｉ’における断面構成の一例を表す図である。
【図２】本開示の一実施の形態に係るイオンの選別方法を説明するフローチャートである。
【図３】本開示の一実施の形態に係るイオンの選別方法の原理（静止したイオンと相互作用電極との相互作用）を説明する図である。
【図４Ａ】本開示の一実施の形態に係るイオンの選別方法によるイオンと相互作用電極との距離に対する落下時間の一例を示す図である。
【図４Ｂ】本開示の一実施の形態に係るイオンの選別方法によるイオンと相互作用電極との距離に対する落下までの水平距離の一例を示す図である。
【図５】本開示の一実施の形態に係るイオンの選別方法の原理（運動するイオンと相互作用電極との相互作用）を説明する図である。
【図６】図１Ａに示したイオン注入装置の要部の構成の一例を示す図である。
【図７】参考形態に係るイオン注入装置の概略構成を表す図である。
【図８】図７に示したイオン注入装置のイオンビームの軌道の一部を表す図である。
【図９Ａ】変形例Ａに係るイオン注入装置の概略構成の一例を表す図である。
【図９Ｂ】図９Ａに示したイオン注入装置の要部の構成の一例を示す図である。
【図１０】変形例Ｂに係るイオン注入装置の要部の概略構成の一例を示す図である。
【図１１】変形例Ｃに係るイオン注入装置の要部の概略構成の一例を示す図である。
【図１２】変形例Ｄに係るイオン注入装置の要部の概略構成の一例を示す図である。
【図１３】変形例Ｅに係るイオン注入装置の要部の概略構成の一例を示す図である。
【図１４】変形例Ｆに係るイオン注入装置の要部の概略構成の一例を示す図である。
【図１５】変形例Ｇに係るイオン注入装置の要部の概略構成の一例を示す図である。
【図１６Ａ】変形例Ｈに係るイオン注入装置の要部の概略構成の一例を示す図である。
【図１６Ｂ】図１６Ａに示したイオン注入装置のイオンビームを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態…図１〜図６
イオンビーム輸送管内に相互作用電極を設けた例
２．変形例
変形例Ａ：イオンビームの軌道にスリットを設けた例…図９Ａ〜図９Ｂ
変形例Ｂ：相互作用電極の表面が曲面を有する例…図１０
変形例Ｃ：イオンビームの軌道調整用の磁場を設けた例…図１１
変形例Ｄ：イオンビームの軌道調整用の電場を設けた例…図１２
変形例Ｅ：相互作用電極の表面が曲面を有する例…図１３
変形例Ｆ：相互作用電極の表面が曲面を有し、イオンビームの
軌道調整用の磁場を設けた例…図１４
変形例Ｇ：相互作用電極の表面の一部が平面であり、
他の一部が曲面である例…図１５
変形例Ｈ：多段の相互作用電極を有する例…図１６Ａ〜図１６Ｂ
【００１２】
＜１．実施の形態＞
［構成例］
図１Ａは、本開示の一実施の形態に係るイオン注入装置１の概略構成の一例を表したものである。図１Ｂは、図１Ａに示したイオン注入装置１のＩ−Ｉ’における断面構成の一例を表したものである。
【００１３】
イオン注入装置１は、イオン源１１Ｃと、引き出し電極１１Ｄと、イオンビーム輸送管１０と、相互作用電極１４とを有するものである。イオンビーム輸送管１０は、イオンビームをウエハ２２まで輸送するものである。イオンビーム輸送管１０は、例えば、イオンビーム生成部１１と、イオンビーム偏向部１３と、イオン選別部１４Ｓとを有し、一端から他端に向かってこの順に配置されている。イオンビーム輸送管１０は、本開示の「イオンビーム輸送管」の一具体例に相当する。イオンビーム輸送管１０は、例えばＸ軸方向及びＹ軸方向に延伸する延伸部と各延伸部をつなぐ屈曲部とを有する。ウエハ２２は、本開示の「被イオンビーム照射体」の一具体例に相当する。イオン源１１Ｃ及び引き出し電極１１Ｄは、イオンビーム生成部１１に配置され、相互作用電極１４はイオン選別部１４Ｓに配置されている。イオンビーム輸送管１０の他端には、例えばウエハ処理室２０が配設されており、ウエハ２２は、ウエハ処理室２０内に配置されている。
【００１４】
イオンビーム生成部１１は、イオンビームを生成する部分であり、例えば、図１ＡにおいてＸ軸方向に延伸する延伸部に構成されている。イオンビーム生成部１１には、アークチャンバ１１Ａ、ガス源１１Ｂ、イオン源１１Ｃ、及び引き出し電極１１Ｄが配置されている。イオン源１１Ｃは、本開示の「イオン源」の一具体例に相当する。引き出し電極１１Ｄは、本開示の「引き出し電極」の一具体例に相当する。
【００１５】
アークチャンバ１１Ａは、イオン源となる原料ガスをプラズマ化するためのものであり、例えば、Ｚ軸方向にソースマグネット（不図示）が配置されている。また、アークチャンバ１１Ａの近傍にフィラメント（不図示）が設けられている。イオンビーム生成部１１では、例えば、アークチャンバ１１Ａにガス源１１Ｂから原料ガスを導入し、ソースマグネット（不図示）により磁場を印加した状態で、フィラメント（不図示）により高電圧を印加する。これにより、原料ガスがプラズマ化され、イオン源１１Ｃが形成される。
【００１６】
イオン源１１Ｃは、イオン注入に用いるイオン（所望のイオン）を発生させるものであり、後述する理由によって複数種のイオンＣＰを含んでいる。引き出し電極１１Ｄは、イオン源１１Ｃからイオンビーム１２を生成するためのものである。イオンビーム生成部１１では、引き出し電極１１Ｄに所定の電圧を印加することでイオン源１１Ｃから所望のイオンを含む複数種のイオンＣＰが引き出され、これにより、複数種のイオンＣＰを含むイオンビーム１２が生成される。
【００１７】
イオンビーム偏向部１３は、各イオンの質量電荷比（質量ｍ／電荷数ｑ、以下「ｍ／ｑ」とも表記する）の大きさに応じてフィルタリングしてイオンビーム１２から所望のイオンを選別するためのものである。イオンビーム偏向部１３は、例えばイオンビーム生成部１１とイオン選別部１４Ｓとの間に配置され、例えば図１Ａにおいて屈曲部に構成されている。イオンビーム偏向部１３は、本開示の「イオンビーム偏向部」の一具体例に相当する。イオンビーム偏向部１３は、例えば、イオンビームに磁場を印加する磁場式フィルタやイオンビームに電場を印加する電場式フィルタで構成されている。
【００１８】
磁場式フィルタは、各イオンＣＰの運動量の差によってフィルタリングを行うものであり、例えばアナライザマグネットにより構成される。イオンビーム１２に磁場が印加されると、遠心力及びローレンツ力の釣り合いによりイオンビーム１２が輸送される方向（軌道）が屈曲する。イオンビーム１２の軌道の屈曲の程度は、イオンの質量電荷比ｍ／ｑによって異なる。このため、磁場式フィルタによって構成されたイオンビーム偏向部１３では、イオンビーム１２に含まれる複数種のイオンのうち、所望のイオンがイオンビーム偏向部１３を通過するように磁場を調整する。これにより、例えば、所望のイオンよりも質量電荷比ｍ／ｑが大きい（重い）イオンは、屈曲の程度が小さい軌道のイオンビーム１２Ｂとなってイオンビーム輸送管１０の内壁面に衝突して除去される。所望のイオンよりも質量電荷比ｍ／ｑが小さい（軽い）イオンは、屈曲の程度が大きい軌道のイオンビーム１２Ｃとなり、イオンビーム輸送管１０の内壁面に衝突して除去される。以上により、所望のイオンを含むイオンビーム１２Ａが取り出される。磁場式フィルタによるイオンＣＰの選別については後述する。
【００１９】
電場式フィルタは、各イオンＣＰのエネルギーの差によってフィルタリングを行うものである。イオンビーム１２に電場が印加されると、遠心力及びクーロン力の釣り合いによりイオンビーム１２が輸送される方向（軌道）が屈曲する。このとき、上記の磁場式フィルタと同様に、イオンビーム１２に含まれる複数種のイオンのうち、所望のイオンがイオンビーム偏向部１３を通過するように電場を調整する。これにより、例えば、所望のイオンよりもｍ／ｑが大きい（重い）イオン及び小さい（軽い）イオンがイオンビーム輸送管１０の内壁面に衝突して除去される。以上により、所望のイオンを含むイオンビーム１２Ａが取り出される。電場式フィルタによるイオンＣＰの選別については後述する。
【００２０】
なお、本実施の形態のイオン注入装置１では、イオンビーム輸送管１０がＸ軸方向からＹ軸方向に９０°屈曲しているが、これに限らない。イオンビーム輸送管１０の屈曲角度は９０°以外の角度で屈曲していてもよい。
【００２１】
イオン選別部１４Ｓは、イオンビーム偏向部１３において選別されたイオンビーム１２Ａから、さらに各イオンＣＰの質量ｍ／（電荷数ｑ）2（以下、「ｍ／ｑ2」とも表記する）の大きさに応じてフィルタリングして所望のイオンを選別するものである。イオン選別部１４Ｓでは、イオンビーム１２Ａに含まれる不要イオンがさらに除去され、イオンビーム１２Ａから所望のイオンのイオンビーム１２Ｄが選別される。イオン選別部１４Ｓは、例えば図１ＡにおいてＹ軸方向に延伸する延伸部に構成されている。イオン選別部１４Ｓには、相互作用電極１４が配置されている。相互作用電極１４は、本開示の「相互作用部」の一具体例に相当する。
【００２２】
相互作用電極１４は、イオンビーム１２Ａに含まれる複数のイオンＣＰと、影像電荷ＩＭとの相互作用によってイオンビーム１２Ａの軌道を変化させるものである。相互作用電極１４は、例えば導電体で形成されている。相互作用電極１４は、例えば一軸方向に延伸する板状部材であり、例えばイオンビーム輸送管１０の延伸方向と略平行に延伸するようにイオンビーム輸送管１０内に配置されている。相互作用電極１４の表面は平坦であることが好ましいが、これに限らず、曲面を有していてもよい。あるいは、イオン注入装置１で効果をより得られやすくするには、相互作用電極１４の表面は、イオンビーム１２Ａと相互作用電極１４の表面との間の距離の偏差が±１０ｍｍの範囲内とすることが好ましい。
【００２３】
相互作用電極１４は、所定の電位に固定されている。所定の電位は、例えばグラウンド電位である。イオン選別部１４Ｓにおけるイオンビーム１２Ａは、相互作用電極１４の近傍で輸送される。具体的には、イオンビーム１２Ａは、例えば図１Ｂに示したように、イオンビーム１２Ａと相互作用電極１４との距離Ｒ１がイオンビーム１２Ａとイオンビーム輸送管１０の壁面との距離Ｒ２よりも小さい位置を輸送される。
【００２４】
なお、図１Ａでは、相互作用電極１４との相互作用がない場合のイオンビーム１２Ａの仮想的な軌道を破線ＬＮで示している。実際には、イオンビーム１２Ａの軌道は、所定の距離を図１に示したような直線状の軌道を描いた後、相互作用電極１４からの影響により、破線ＬＮよりも相互作用電極１４の側に曲げられる。イオン選別部１４ＳによるイオンＣＰの選別については後述する。
【００２５】
イオンビーム輸送管１０の他端には、ウエハ処理室２０が設けられている。ウエハ処理室２０の内部には、通常駆動可能な基台２１が設けられ、基台２１にウエハ２２が保持されている。ウエハ処理室２０では、基台２１上のイオンビーム１２Ｄがウエハ２２に照射されるようになっている。イオンビーム照射の均一性を高めるために、基台２１は回転駆動する構成であってもよい。
【００２６】
ウエハ処理室２０には、イオンビーム輸送管１０の他端（イオンビーム出射口１０Ｄ）近傍にファラデーカップ１６Ａが設けられている。ファラデーカップ１６Ａと基台２１には、電流計１６Ｂが接続されている。電流計１６Ｂは、イオン注入に用いられるビーム電流量を計測するものであり、これにより、得られた電流量に応じてイオン注入量を制御することができる。
【００２７】
［イオン選別部におけるイオンの選別方法］
次に、イオン選別部１４Ｓにおけるイオンの選別方法について説明する。図２は、イオン選別部１４Ｓにおけるイオンの選別の流れを表したものである。まず、イオン注入装置１でイオンの選別方法を開始する（ステップＳ１）と、イオンビーム生成部１１において複数種のイオンＣＰを含むイオンビーム１２を生成し、イオンビーム偏向部１３において電荷質量比（ｍ／ｑ）に基づいてイオンの選別を行い、イオンビーム１２Ａを生成する（ステップＳ２）。次に、イオン選別部１４Ｓにおいてイオンの選別を行う。イオン選別部１４Ｓでは、相互作用電極１４とイオンビーム１２Ａとの相互作用により、イオンビームの軌道を変化させる（ステップＳ３）。続いて、イオンビーム１２Ａに含まれる複数種のイオンＣＰから所望のイオンを選別する（ステップＳ４）。このようにして、複数種のイオンＣＰから所望のイオンを選別する。
【００２８】
ステップＳ３について詳細に説明する。ステップＳ３では、複数種のイオンＣＰに対する相互作用電極１４中の影像電荷ＩＭと複数種のイオンＣＰとの相互作用により、イオンビーム１２Ａの軌道を変化させる。イオンビーム１２Ａは、複数種のイオンとして、例えば、第１のイオンＣＰ１および第２のイオンＣＰ２を含むものとする。第１のイオンＣＰ１は、第１の質量ｍ１及び第１の電荷数ｑ１を有するものとする。第２のイオンＣＰ２は、第２の質量ｍ２及び第２の電荷数ｑ２を有するものとする。イオン選別部１４Ｓでは、相互作用電極１４とイオンビーム１２Ａとの相互作用により、ｍ１／（ｑ１）2及びｍ２／（ｑ２）2の差によって、第１のイオンＣＰ１の第１の軌道及び第２のイオンＣＰ２の第２の軌道を互いに異ならせる。以上のように、イオン選別部１４Ｓでは、相互作用電極１４とイオンビーム１２Ａとの相互作用により、質量ｍ／（電荷数ｑ）2に基づいて複数種のイオンＣＰから不要イオンを除去して、所望のイオンを取り出す（選別する）。
【００２９】
［動作］
イオン注入装置１では、イオンビーム生成部１１においてイオンビーム１２を生成し、イオンビーム偏向部１３において質量電荷比ｍ／ｑに基づいたイオンＣＰの選別を行い所望のイオンを含むイオンビーム１２Ａを取り出す。次に、イオン選別部１４Ｓにおいて質量ｍ／（電荷数ｑ）2に基づいたイオンＣＰの選別を行い、イオンビーム１２Ａに含まれる不要イオンをさら除去し、所望のイオンのイオンビーム１２Ｄを選別して、ウエハに照射する。以下に、本実施の形態のイオン注入装置１のイオンビーム偏向部１３およびイオン選別部１４ＳにおけるイオンＣＰのフィルタリングについて詳細に説明する。
【００３０】
イオンビーム生成部１１において生成されたイオンビーム１２は、注入しようとする所望のイオンの他に、不要イオンを含んでいる。イオンビーム１２中に混在する不要イオンは、ガス源１１Ｂのガスあるいはその中に含まれる不純物、アークチャンバ１１Ａを構成する金属部材由来の金属元素、及び、フィラメント（不図示）から放出されるタングステン等である。一般に、ホウ素（Ｂ）のイオン源としては、ＢＦ3あるいはＢ2Ｆ6等が用いられる。リン（Ｐ）イオン源としては、ＰＯＣｌ3、ＰＦ3、あるいは、ＰＨ3等が用いられる。ヒ素（Ａｓ）のイオン源としては、ＡｓＨ3等が用いられる。アークチャンバ１１Ａ内には、所望のイオン（Ｂ、ＰあるいはＡｓのイオン）の他に、上記イオン源に含まれる、水素（Ｈ）、酸素（Ｏ）、フッ素（Ｆ）の単体イオンや、Ｂ、Ｐ、Ａｓとの分子状イオン等の様々なイオンが不要イオンとして放出される。更に、アークチャンバ１１Ａやフィラメント（不図示）を形成する、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、及びモリブデン（Ｍｏ）等も一部がイオン化及び放出されて不要イオンとなる。
【００３１】
磁場式フィルタで構成されたイオンビーム偏向部１３によるイオンＣＰのフィルタリングについて説明する。イオンビーム偏向部１３では、イオンビーム生成部１１で生成された複数種のイオンＣＰを含むイオンビーム１２に、Ｚ軸方向に磁束密度Ｂの磁場が印加される。各イオンＣＰは磁場によりローレンツ力Ｆを受け、軌道が屈曲される。その軌道半径をｒとし、イオンの質量をｍ、電荷数をｑとすると、次の式が成立する。式（１）はイオンＣＰに引き出し電圧Ｖを印加したときのエネルギーを示す。
【００３２】
【数１】
2020136030.tif 000003
【００３３】
また、式（２）は、遠心力及びローレンツ力の釣り合いを示す。
【００３４】
【数２】
2020136030.tif 000004
【００３５】
上記の式（１）及び式（２）から、軌道半径ｒは式（３）で示される。
【００３６】
【数３】
2020136030.tif 000005
【００３７】
磁束密度Ｂ及び引き出し電圧Ｖは一定であるから、軌道半径ｒは質量電荷比ｍ／ｑにより決定される。例えば、所望のイオンより質量電荷比ｍ／ｑが大きい（重い）不要イオンのイオンビーム１２Ｂは、軌道半径ｒが大きくなり、イオンビーム輸送管１０の内壁面に衝突して除去される。例えば、所望のイオンより質量電荷比ｍ／ｑが小さい（軽い）不要イオンのイオンビーム１２Ｃは、軌道半径ｒが小さくなり、イオンビーム輸送管１０の内壁面に衝突して除去される。イオンビーム偏向部１３は、質量電荷比ｍ／ｑによってイオンＣＰを選別し、所望のイオンを含むイオンビーム１２Ａを取り出すことができる。
【００３８】
一般的に磁束密度Ｂの磁場及び電界Ｅｆを有する電磁場を考慮すると、電磁場中を運動するイオンＣＰの運動方程式は式（４）で示される。
【００３９】
【数４】
2020136030.tif 000006
【００４０】
また、電磁場中のローレンツ力は、式（５）で示される。
【００４１】
【数５】
2020136030.tif 000007
【００４２】
式（４）及び式（５）から、式（６）が成立する。
【００４３】
【数６】
2020136030.tif 000008
【００４４】
式（６）からわかるように、磁束密度Ｂの磁場及び電界Ｅｆが存在する電磁場においても、磁場式フィルタと同様に、質量電荷比ｍ／ｑが異なるイオンＣＰは異なる軌道で運動する。不要イオンのイオンビーム１２Ｂ、１２Ｃをイオンビーム輸送管１０の内壁面に衝突させるか、あるいはスリットを設けて遮蔽し、所望のイオンを含むイオンビーム１２Ａを通過させて取り出すことができる。このように、イオンビーム偏向部１３では、質量電荷比ｍ／ｑによってイオンＣＰが選別され、所望のイオンを含むイオンビーム１２Ａを取り出すことができる。
【００４５】
イオンビーム偏向部１３が電界Ｅｆを印加する電場式フィルタの場合でも、式（６）においてＢを０（ゼロ）とした式が成立し、質量電荷比ｍ／ｑが異なるイオンＣＰは異なる軌道で運動する。上記と同様に、イオンビーム偏向部１３（電場式フィルタ）は、質量電荷比ｍ／ｑによってイオンＣＰを選別し、所望のイオンを含むイオンビーム１２Ａを取り出すことができる。
【００４６】
次に、イオン選別部１４ＳによるイオンＣＰのフィルタリングについて説明する。イオン選別部１４Ｓは、上記のように、質量ｍ／（電荷数ｑ）2に基づいて複数種のイオンＣＰから不要イオンを除去して所望のイオンを選別するものである。
【００４７】
上記のように、イオンビーム偏向部１３では、質量電荷比ｍ／ｑに基づいたイオンＣＰの選別がなされるが、イオンビーム生成部１１において生成されたイオンビーム１２には、不要イオンとして質量電荷比ｍ／ｑが近似したイオンＣＰが含まれている。例えば、所望のイオンがリン（Ｐ）である場合、Ｐイオン（31Ｐ+、以下Ｐ+と記す）と質量電荷比ｍ／ｑが近似したイオンとしては、モリブデン（Ｍｏ）イオン（94Ｍｏ3+、以下Ｍｏ3+と記す）、及びタングステン（Ｗ）イオン（186Ｗ6+、以下Ｗ6+と記す）が挙げられる。表１は、Ｐ+、Ｍｏ3+、及びＷ6+の各イオンＣＰの電荷数ｑ、統一原子質量単位ｕ、質量電荷比ｕ／ｑ、及びリンに対する質量電荷比の差Δ（ｕ／ｑ）（％）を示す。
【００４８】
【表１】
2020136030.tif 000009
【００４９】
表１に示したように、Ｐ+、Ｍｏ3+、及びＷ6+の質量電荷比ｕ／ｑは互いに近似している。イオンビーム偏向部１３によるフィルタリングでは、Ｐ+、Ｍｏ3+、及びＷ6+の分離は難しく、例えば、Ｐ+の選別を目的として得たイオンビーム１２Ａには、不要イオンであるＭｏ3+及びＷ6+が混在している。このため、イオンビーム１２Ａをウエハ２２に照射した場合、Ｐ+の他に、Ｍｏ3+及びＷ6+もイオン注入されてしまう。このような不要イオンによる金属汚染は、半導体素子の特性や寿命に大きな影響を及ぼす。このため、不要イオンを除去して所望のイオンを選別するようにイオンの分離性能を高めることが求められている。
【００５０】
図３は、イオン選別部１４Ｓにおけるイオンの選別方法の原理（静止したイオンＣＰと相互作用電極１４との相互作用）を説明するものである。図３では、イオンビーム１２Ａに混在する３種類のイオンＣＰとして、Ｐ+、Ｍｏ3+、及びＷ6+を例として説明する。一定電位（例えばグラウンド電位）に固定された相互作用電極１４から、Ｒ／２の距離で離れた３種類のイオンＣＰ（Ｐ+、Ｍｏ3+、Ｗ6+）が静止している状態を想定する。イオンの運動方程式は、上記の式（４）で示される。ここで、イオンＣＰは、相互作用電極１４中の各イオンＣＰに対応する影像電荷ＩＭと相互作用する。影像電荷ＩＭは、イオンＣＰとは逆の極性であり、同じ電荷数を有する。また、影像電荷ＩＭの相互作用電極１４中の深さは、イオンＣＰと相互作用電極１４との間の距離と等しい。イオンＣＰと影像電荷ＩＭとの間の距離はＲとなる。イオンＣＰ及び影像電荷ＩＭは距離Ｒ離れた位置においてクーロン力により相互作用し、互いに引き合う。イオンＣＰの影像電荷ＩＭとのクーロン力は、式（７）で示される。式（７）中、εは誘電率である。
【００５１】
【数７】
2020136030.tif 000010
【００５２】
式（４）及び式（７）から、式（８）が導かれる。
【００５３】
【数８】
2020136030.tif 000011
【００５４】
式（８）からわかるように、イオンＣＰと相互作用電極１４との相互作用では、ｍ／ｑ2によってイオンＣＰの運動が決定される。即ち、３種類のイオンＣＰ（Ｐ+、Ｍｏ3+、Ｗ6+）は、質量電荷比ｍ／ｑが近似しているが、ｍ／ｑ2の大きさは異なっており、相互の分離が可能である。
【００５５】
図４Ａは、イオンＣＰと相互作用電極１４との距離に対するイオンＣＰの落下時間を表すものである。落下時間とは、各イオンＣＰが、相互作用電極１４の表面からＲ／２離れた位置から、距離Ｒの位置にある影像電荷ＩＭと相互作用してイオンＣＰが相互作用電極１４の表面に達する（落下する）までの時間である。図４Ａでは、３種類のイオンＣＰ（Ｐ+、Ｍｏ3+、Ｗ6+）について、それぞれ直線ａ、ｂ、ｃで示している。図４Ａから、３種類のイオンＣＰ（Ｐ+、Ｍｏ3+、Ｗ6+）は、相互作用電極１４までの落下時間が異なることがわかる。
【００５６】
図４Ｂは、イオンＣＰと相互作用電極１４との距離に対する落下までの水平距離を表すものである。図４Ｂでは、３種類のイオンＣＰ（Ｐ+、Ｍｏ3+、Ｗ6+）について、それぞれ曲線ｄ、ｅ、ｆで示している。ここで、３種類のイオンＣＰ（Ｐ+、Ｍｏ3+、Ｗ6+）は所定の引き出し電圧で引き出される。イオンＣＰは、相互作用電極１４上にさしかかった時点では相互作用電極１４の表面に対して略平行に運動しており、この方向を水平方向と称する。イオンＣＰが相互作用電極１４上にさしかかった時点での速度ｖは、式（１）から導かれて、式（９）で示される。
【００５７】
【数９】
2020136030.tif 000012
【００５８】
式（９）から、質量電荷比ｍ／ｑが等しいイオンＣＰは、速度ｖも等しいことが示されている。
【００５９】
相互作用電極１４上にさしかかった時点において、イオンＣＰと相互作用電極１４との間の距離をＲ／２とすると、イオンＣＰと影像電荷ＩＭとの間の距離はＲである。以降、イオンＣＰが相互作用電極１４上にさしかかった時点におけるイオンと相互作用電極１４あるいは影像電荷ＩＭとの間の距離を「初期距離」とも称する。イオンＣＰは、相互作用電極１４上を通過しながら、影像電荷ＩＭと相互作用して、徐々に相互作用電極１４に落下していく。
【００６０】
図４Ｂに示した落下までの水平距離とは、上記のようにイオンＣＰが相互作用電極１４上を通過するとき、イオンＣＰが相互作用電極１４に落下するまでに水平方向に移動する距離である。図４Ｂから、イオンＣＰと相互作用電極１４との間の初期距離が５μｍ（イオンＣＰと影像電荷ＩＭとの間の初期距離が１０μｍ）であるとき、Ｐ+は相互作用電極１４に落下するまでに約４４ｃｍ移動する。また、Ｍｏ3+は相互作用電極１４に落下するまでに約２６ｃｍ移動する。また、Ｗ6+は、相互作用電極１４に落下するまでに約１８ｃｍ移動する。このように、落下までの水平距離は、各イオンＣＰのｍ／ｑ2の大きさによって差がある。
【００６１】
ここで、相互作用電極１４の水平方向の長さＬを、所望のイオンの落下までの水平距離未満、不要イオンの落下までの水平距離以上とすると、不要イオンは相互作用電極１４に衝突して除去され、所望のイオンは相互作用電極１４上を通過する。
【００６２】
図５は、イオン選別部１４Ｓにおけるイオンの選別方法の原理（運動するイオンと相互作用電極との相互作用）を説明するものである。ここで、Ｐ+及びＷ6+を含むイオンビーム１２Ａを想定する。引き出し電圧３０ＫｅＶのとき、イオンビーム１２Ａの速度ｖは４．３×１０5ｍ／秒となる。イオンビーム１２Ａ中のイオンＣＰ（Ｐ+及びＷ6+）と相互作用電極１４との間の初期距離Ｒ／２は５μｍであり、イオンＣＰ（Ｐ+及びＷ6+）と影像電荷ＩＭとの間の初期距離Ｒは１０μｍである。Ｐ+及びは−１価の影像電荷ＩＭとクーロン力ＣＦ（Ｐ）によって相互作用する。Ｗ6+は−６価の影像電荷ＩＭとクーロン力ＣＦ（Ｗ）によって相互作用する。図５に示した例では、相互作用電極１４の水平方向の長さＬを４０ｃｍとすることで、Ｐ+を通過させ、Ｗ6+を除去できる。図５では、Ｍｏ3+については示していないが、Ｗ6+同様に除去可能である。あるいは、Ｍｏ3+の影響が小さい場合等において、相互作用電極１４の水平方向の長さＬを２０ｃｍとすることで、Ｐ+を通過させ、Ｗ6+を除去するような構成としてもよい。Ｍｏ3+が混在する場合にはＭｏ3+を除去できないが、イオンビーム１２Ａ中のＭｏ3+の混在量が非常に少ない場合には適用できる。
【００６３】
また、図４Ｂから、例えば落下までの水平距離を０．４ｍとすると、Ｐ+が落下する距離Ｒは９μｍであり、Ｗ6+が落下する距離は１７μｍと読み取ることができる。このことから、例えば相互作用電極１４の長さが０．４ｍである場合には、Ｗ6+のビームの拡がりが９μｍ以上１７μｍ以下であるとき、Ｐ+はイオン選別部１４Ｓを通過し、Ｗ6+はイオン選別部１４Ｓで除去される。また、例えば、相互作用電極１４の長さが１．０ｍである場合には、Ｗ6+のビームの拡がりが１７μｍ以上３０μｍ以下であるとき、リン（Ｐ+）はイオン選別部１４Ｓを通過し、タングステン（Ｗ6+）はイオン選別部１４Ｓで除去される。
【００６４】
相互作用電極１４の水平方向の長さをＬとすると、イオンが相互作用電極１４を通過するのにかかる時間Ｔｆは式（１０）で示される。
【００６５】
【数１０】
2020136030.tif 000013
【００６６】
また、イオンビーム１２Ａが相互作用電極１４上にさしかかった時点での相互作用電極１４への方向への速度がゼロであるとすると、イオンＣＰ及び影像電荷ＩＭがクーロン力で相互作用するときにイオンＣＰが相互作用電極１４に衝突するまでの時間Ｔｃは、式（８）から導かれて、式（１１）で示される。
【００６７】
【数１１】
2020136030.tif 000014
【００６８】
イオン注入装置１では、式（１２）を満たすように、相互作用電極１４の水平方向の長さをＬが設定されている。これにより、所望のイオン（質量ｍ、電荷数ｑ）は相互作用電極１４を通過するが、それより重いイオン｛（質量２ｍ、電荷数２ｑ）、（質量３ｍ、電荷数３ｑ）、…（質量ｎｍ、電荷数ｎｑ）（ｎは２以上の整数）｝は相互作用電極１４に衝突して通過できなくなる。
【００６９】
【数１２】
2020136030.tif 000015
【００７０】
図６は、図１Ａに示したイオン注入装置１の要部（イオン選別部）の構成の一例を示したものである。図３から図５では、イオンＣＰとしてＰ+、Ｍｏ3+、及びＷ6+を例示して説明していたが、これに限らず、他のイオンＣＰにも適用可能である。図６に示した相互作用電極１４は、例えば、質量電荷比ｍ／ｑが近似する第１のイオンＣＰ１及び第２のイオンＣＰ２を含むイオンビーム１２Ａと相互作用して、所望のイオンを選別するためのものである。ここで、第１のイオンＣＰ１は所望のイオンであり、第２のイオンＣＰ２は不要イオンであるものとする。第１のイオンＣＰ１は、第１の質量ｍ１及び第１の電荷数ｑ１を有する。また、第２のイオンＣＰ２は、第２の質量ｍ２及び第２の電荷数ｑ２を有する。
【００７１】
第１のイオンＣＰ１は、速度ｖで相互作用電極１４上を通過するときに、相互作用電極１４の内部の影像電荷ＩＭ１と相互作用する。第２のイオンＣＰ２も同様に、速度ｖで相互作用電極１４上を通過するときに、相互作用電極１４の内部の影像電荷ＩＭ２と相互作用する。相互作用電極１４の表面とイオンビーム１２Ａとの間の初期距離はＲ／２であり、相互作用電極１４の表面及びイオンビーム１２Ａの軌道は略平行である。ここで、「略平行」とは、狭義には相互作用電極１４の表面及びイオンビーム１２Ａの軌道がＲ／２の誤差範囲内で平行であることを意味する。相互作用電極１４の表面及びイオンビーム１２Ａの軌道が狭義の略平行であることにより、イオンビーム１２Ａと相互作用電極１４の相互作用が効率的に生じる。また、広義には、相互作用電極１４の表面及びイオンビーム１２Ａの軌道が±１０ｍｍの範囲内で平行であることを意味する。相互作用電極１４の表面及びイオンビーム１２Ａの軌道が広義の略平行であることにより、効果がより得られやすくなる。
【００７２】
第１のイオンＣＰ１と相互作用電極１４との間の距離がＲ／２であるとき、第１のイオンＣＰ１と影像電荷ＩＭ１とは距離Ｒで離れた荷電粒子として振る舞う。第２のイオンＣＰ２と影像電荷ＩＭ２とも同様である。第１のイオンＣＰ１及び影像電荷ＩＭ１はクーロン力で相互作用して、第１のイオンＣＰ１は相互作用電極１４に徐々に近づいていく。第２のイオンＣＰ２及び影像電荷ＩＭ２はクーロン力で相互作用して、第２のイオンＣＰ２は相互作用電極１４に徐々に近づいていく。即ち、第１のイオンＣＰ１及び第２のイオンＣＰ２は、相互作用電極１４に落下していく。ここで、上記のクーロン力での相互作用において、電荷数の大きいイオンの方が影像電荷との相互作用が大きくなる。具体的には、相互作用電極１４は、ｍ１／（ｑ１）2とｍ２／（ｑ２）2との差によって第１のイオンＣＰ１の第１の軌道と第２のイオンＣＰ２の第２の軌道とを互いに異ならせる。第２のイオンＣＰ２が相互作用電極１４に衝突し、第１のイオンＣＰ１が相互作用電極１４と衝突せずに通過するように、相互作用電極１４の延伸方向（Ｙ軸方向）の長さＬ、及び、第１のイオンＣＰ１及び第２のイオンＣＰ２と相互作用電極１４との間の初期距離Ｒ／２等が調整される。これにより、第２のイオンＣＰ２を除去して、第１のイオンＣＰ１を取り出す（選別する）ことができ、イオン注入に用いられる不純物イオンの分離性能（所望のイオン及び不要イオン）を向上させることができる。
【００７３】
イオンビーム生成部１１において、引き出し電極１１Ｄは、例えば、１０ｍＶ以上１ＭＶ以下の引き出し電圧で複数種のイオンを引き出すことが好ましい。所望のイオン及び不要イオンは同じ引き出し電圧で引き出される。引き出し電圧を制御することで各イオンの速度が制御され、各イオン及び相互作用電極１４が互いに相互作用する時間及び相互作用する距離を制御可能である。イオン注入に用いられる不純物イオン（所望のイオン及び不要イオン）の分離性能を向上させることができる。
【００７４】
イオン選別部１４Ｓにおいて、イオンビーム１２Ａと相互作用電極１４との間の距離は、例えば、０．１ｎｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。イオンビーム１２Ａと相互作用電極１４との距離が近いほど相互作用が大きくなる。距離が１０ｍｍより遠いと、相互作用はイオンの選別のためには十分な大きさではなくなる。０．１ｎｍより近いと、所望のイオンについても相互作用電極１４に衝突させないようにすることが困難となってくる。
【００７５】
相互作用電極１４の延伸方向（Ｙ軸方向）の長さＬは、例えば、１ｍｍ以上３０ｍ以下であることが好ましい。相互作用電極１４の長さは長いほど相互作用時間が長くなり、イオンの選別の精度が高められるが、３０ｍを超えるとイオン注入装置として実現することが難しくなってくる。また、１ｍｍより小さいと、イオンの選別のために十分な相互作用は大きさではなくなる。
【００７６】
イオンビーム１２Ａは、例えば、相互作用電極１４の表面に対して±１０ｍｍの誤差範囲内で略平行に輸送されることが好ましい。±１０ｍｍを超えると、イオンＣＰ及び相互作用電極１４の安定的な相互作用が困難となる場合がある。
【００７７】
相互作用電極１４と相互作用する部分をイオンビーム１２Ａが通過する時間（相互作用電極１４及びイオンビーム１２Ａが相互作用する時間）を時間Ｔｆとする。複数種のイオンＣＰのうちの少なくとも１種がイオンビーム１２Ａの軌道における相互作用電極１４と相互作用する部分を通過する間に相互作用電極１４に落下するまでの時間を時間Ｔｃとする。Ｔｆ及びＴｃは、例えばＴｆ≧０．００１Ｔｃの関係を満たすことが好ましい。これにより、イオン選別部１４Ｓにおけるイオンの選別を良好に行うことができる構成とすることができる。
【００７８】
イオン注入装置１では、相互作用電極１４の表面にイオンビーム１２Ａの軌道が沿うような配置となっている。相互作用電極１４は、例えば図１Ａに示されるように水平方向に一定の長さＬを有する平面形状であるが、これに限らず、曲面を有していてもよい。
【００７９】
［イオン注入装置１の作用・効果］
半導体素子製造プロセスで、イオン注入工程は半導体の素子特性及び信頼性に影響を及ぼす非常に重要な工程である。例えばシリコン半導体において、ｐ型半導体を形成するためにはホウ素（Ｂ）を、またｎ型半導体を形成するためには、リン（Ｐ）やヒ素（Ａｓ）などのドーパントを、イオン注入装置を用いてウエハに注入する。イオン注入装置１では、ウエハに注入する加速エネルギーで注入の深さを、また照射電流量及び時間でイオンの総注入量（ドーズ量）を、所望の素子特性が得られるように自由にかつ非常に高い制御性で調整できる。
【００８０】
ここで、イオン注入装置１の作用・効果を説明するために、参考形態に係るイオン注入装置１００について説明する。
【００８１】
図７は、参考形態に係るイオン注入装置１００の概略構成を表したものである。一般的なイオン注入装置１００は、例えば、イオンビーム輸送管１１０、アークチャンバ１１１Ａ、ガス源１１１Ｂ、イオン源１１１Ｃ、引き出し電極１１１Ｄ、イオンビーム偏向部１１３、ファラデーカップ１１６Ａ、電流計１１６Ｂ、ウエハ処理室１２０、及び基台１２１から構成されている。イオン注入装置１００では、アークチャンバ１１１Ａ及びガス源１１１Ｂ等により形成されたイオン源１１１Ｃから引き出し電極１１１Ｄでイオンビーム１１２が引き出される。引き出されイオンビーム１１２は、イオンビーム偏向部１１３により軌道を屈曲させながら、イオンの運動量あるいはエネルギーの差により選別される。即ち、ｍ／ｑの値が大きい（重い）イオンのイオンビーム１１２Ｂ及び小さい（軽い）イオンのイオンビーム１１２Ｃがフィルタリングされる。イオン注入に用いようとする所望のイオンを含むイオンビーム１１２Ａが取り出される。取り出されたイオンビーム１１２Ａは、ウエハ処理室１２０に導かれ、ウエハ１２２に照射される。
【００８２】
上述したように、イオンビーム偏向部１１３は、質量電荷比ｍ／ｑが近似するイオンを分離することは難しい。このため、イオンビーム１１２Ａは、質量電荷比ｍ／ｑが近似する複数種のイオン（例えば、第１のイオンＣＰ１及び第２のイオンＣＰ２）を含んでいる。
【００８３】
図８は図７に示したイオン注入装置のイオンビーム偏向部１１３を通過した後のイオンビームの軌道の一部を表したものである。第１のイオンＣＰ１の質量電荷比ｍ１／ｑ１及び第２のイオンＣＰ２の質量電荷比ｍ２／ｑ２が近似する場合、第１のイオンＣＰ１及び第２のイオンＣＰ２はイオンビーム偏向部１１３を通過した後で分離されることなく同様の軌道で輸送され、ウエハ１２２に注入されてしまう。例えば、どれほど高性能な質量分析能力を有するイオン注入装置でも、１％の質量電荷比の差をもってイオンを分離することは非常に困難である。
【００８４】
これに対して、本実施の形態のイオン注入装置１では、イオンビーム輸送管１０内に、所定の電位に固定された相互作用電極１４を有するイオン選別部１４Ｓが設けられている。イオン選別部１４Ｓでは、質量電荷比が近似した第１のイオンＣＰ１及び第２のイオンＣＰ２を含むイオンビーム１２Ａと、相互作用電極１４とが相互作用することで、第１のイオンＣＰ１の第１の軌道及び第２のイオンＣＰ２の第２の軌道を互いに異ならせる。これにより、質量電荷比が近似したイオン選別することができる。
【００８５】
以上説明したように、本実施の形態のイオン注入装置１では、注入しようとする所望のイオンを含むイオンビームに、所望のイオンと質量電荷比ｍ／ｑが近似する不要イオンが混在していても、不要イオンを除去できる。これにより、イオン注入に用いられる不純物イオンの分離性能（所望のイオン及び不要イオン）を向上させることができる。
【００８６】
半導体装置の製造プロセスにおいて、イオン注入時の不要イオンを除去することにより、半導体の素子特性及び信頼性（寿命）を向上させることができる。例えば、半導体撮像装置では、白点等のノイズが抑制され、画質を向上できる。パワーデバイスでは、耐圧性が向上し、信頼性を高められる。半導体記憶装置では、蓄積情報のデータ保持特性が向上し、信頼性が高められる。
【００８７】
＜２．変形例＞
以下に、上記実施の形態に係るイオン注入装置１の変形例について説明する。なお、以下の変形例において、上記実施の形態と共通の構成に対しては、同一の符号が付与されている。
【００８８】
［変形例Ａ］
上記のイオン注入装置１においては、不要イオンは相互作用電極１４に衝突して除去され、所望のイオンは相互作用電極１４上を通過する構成であったが、これに限らず、不要イオン及び所望のイオンがともに相互作用電極１４に衝突せず、不要イオンがスリット１７を用いて除去される構成であってもよい。
【００８９】
図９Ａは、変形例Ａとしてのイオン注入装置１Ａの一例を表したものである。イオン注入装置１Ａでは、相互作用電極１４よりも後段であって、所望のイオンの軌道及び不要イオンの軌道が互いに十分離れた位置にスリット１７が設置されている。上記を除いては、イオン注入装置１と同様の構成である。
【００９０】
図９Ｂは図９Ａに示したイオン注入装置の要部の構成の一例を表したものである。スリット１７は、イオンビーム１２Ａが第１のイオンＣＰ１及び第２のイオンＣＰ２を含む時に、第１のイオンＣＰ１を通過させ、第２のイオンＣＰ２を遮蔽するように構成されている。例えばイオンビーム１２Ａが３種類のイオンＣＰ（Ｐ+、Ｍｏ3+、Ｗ6+）を含むとき、スリット１７は、例えば、Ｐ+を通過させ、Ｍｏ3+及びＷ6+を遮蔽するように構成されている。スリット１７は、例えば所定の方向ＤＲに位置調整が可能であり、スリット幅Ｗも調整可能なように構成されている。スリット１７は固定されていてもよい。特に、不要イオンの電荷数が所望のイオンの電荷数より小さい場合、相互作用電極１４に所望のイオンを落下させずに不要イオンを落下させることはできない。このような場合でも、スリット１７を用いれば不要イオンを除去することが可能である。
【００９１】
相互作用電極１４と相互作用する部分をイオンビーム１２Ａが通過する時間（相互作用電極１４及びイオンビーム１２Ａが相互作用する時間）を時間Ｔｆとする。複数種のイオンＣＰのうちの少なくとも１種がイオンビーム１２Ａの軌道における相互作用電極１４と相互作用する部分を通過する間に相互作用電極１４に落下するまでの時間を時間Ｔｃとする。イオン注入装置１Ａでは、Ｔｆ及びＴｃが式（１３）を満たす。
【００９２】
【数１３】
2020136030.tif 000016
【００９３】
式（１３）において、ｎ＝３の場合、式（１３）を満たすＬとする（Ｌを短くする）と、３価の不要イオンも相互作用電極１４に衝突せずに通過してしまう。この場合でも、相互作用電極１４との相互作用により、イオンの軌道は電荷数に応じて変化するので、スリット１７を設けて所望のイオンを取り出すことができる。
【００９４】
図９Ｂに示したように、イオンビーム１２Ａは、例えば第１の質量ｍ１及び第１の電荷数ｑ１を有する第１のイオンＣＰ１、及び第２の質量ｍ２及び第２の電荷数ｑ２を有する第２のイオンＣＰ２を含んでいる。第１のイオンＣＰ１は、相互作用電極１４中の影像電荷ＩＭ１とクーロン力で相互作用して、相互作用電極１４に徐々に近づいていく。また、第２のイオンＣＰ２は、相互作用電極１４中の影像電荷ＩＭ２とクーロン力で相互作用して、相互作用電極１４に徐々に近づいていく。相互作用電極１４の延伸方向（Ｙ軸方向）の長さＬが、第１のイオンＣＰ１及び第２のイオンＣＰ２のいずれもが相互作用電極１４に落下しない程度に短く調整されている。相互作用電極１４との相互作用により、第１のイオンＣＰ１の第１の軌道及び第２のイオンＣＰ２の第２の軌道は互いに異ならされている。第１のイオンＣＰ１が通過し、第２のイオンＣＰ２が通過しないように、スリット１７が位置調整されている。このように、第１のイオンＣＰ１を取り出す（選別する）ことができる。
【００９５】
イオン注入装置１Ａでは、イオン注入装置１と同様に、注入しようとする所望のイオンを含むイオンビームに、所望のイオンとイオンの質量電荷比ｍ／ｑが近似する不要イオンが混在していても、不要イオンを除去できる。また、イオン注入装置１Ａでは、イオンビーム１２Ａと相互作用電極１４との間の距離Ｒ／２を小さくし、相互作用電極１４の長さＬを短くすることができる。これにより、イオン注入装置の小型化を実現できる。
【００９６】
［変形例Ｂ］
上記のイオン注入装置１においては、相互作用電極１４の表面は平面形状であるが、これに限らず、曲面を有してもよい。
【００９７】
図１０は、変形例Ｂとしてのイオン注入装置１Ｂの要部の一例を表したものである。相互作用電極１４は、曲面部１４Ｒを有する。例えば、相互作用電極１４との相互作用によってイオンビーム１２Ａの軌道は、相互作用電極１４の側に曲げられ、相互作用電極１４の曲面部の曲率は、イオンビーム１２Ａの軌道に合うように設けられている。上記を除いては、イオン注入装置１と同様の構成を有する。
【００９８】
イオン注入装置１Ｂでは、イオン注入装置１と同様に、注入しようとする所望のイオンを含むイオンビームに、所望のイオンと質量電荷比ｍ／ｑが近似する不要イオンが混在していても、不要イオンを除去できる。また、イオン注入装置１Ｂでは、相互作用電極１４の表面がイオンビーム１２Ａの軌道に合う形状であり、イオンビーム１２Ａ及び相互作用電極１４が相互作用する距離及び時間を確保できる。これにより、イオン注入装置の小型化を実現できる。
【００９９】
［変形例Ｃ］
上記のイオン注入装置１Ａにおいて、イオン選別部１４Ｓでは相互作用電極１４とイオンＣＰとの相互作用によりイオンビーム１２Ａの軌道を変化させていたが、これに限らず、軌道調整用の磁場がさらに設けられていてもよい。
【０１００】
図１１は、変形例Ｃとしてのイオン注入装置１Ｃの要部の一例を表したものである。イオンビーム１２Ａの軌道の一部に、補助的に軌道を変化させる磁場３０Ａが設けられている。軌道の一部とは、第１のイオンＣＰ１及び第２のイオンＣＰ２と相互作用電極１４とが相互作用して軌道が変化している部分である。上記を除いては、イオン注入装置１Ａと同様の構成を有する。
【０１０１】
イオン注入装置１Ｃでは、イオン注入装置１と同様に、注入しようとする所望のイオンを含むイオンビームに、所望のイオンと質量電荷比ｍ／ｑが近似する不要イオンが混在していても、不要イオンを除去できる。また、イオン注入装置１Ｃでは、軌道調整用の磁場３０Ａを有しており、所望のイオン（第１のイオンＣＰ１）を通過させ、不要イオン（第２のイオンＣＰ２）を通過させないように、スリット１７が固定されていても調整しやすくなっている。
【０１０２】
［変形例Ｄ］
上記のイオン注入装置１Ａにおいて、イオン選別部１４Ｓでは相互作用電極１４とイオンＣＰとの相互作用によりイオンビーム１２Ａの軌道を変化させていたが、これに限らず、軌道調整用の電場がさらに設けられていてもよい。
【０１０３】
図１２は、変形例Ｄとしてのイオン注入装置１Ｄの要部の一例を表したものである。イオンビーム１２Ａの軌道の一部に、補助的に軌道を変化させる電場３１Ａが設けられている。軌道の一部とは、第１のイオンＣＰ１及び第２のイオンＣＰ２と相互作用電極１４とが相互作用して軌道が変化している部分である。上記を除いては、イオン注入装置１Ａと同様の構成を有する。
【０１０４】
イオン注入装置１Ｄでは、イオン注入装置１と同様に、注入しようとする所望のイオンを含むイオンビームに、所望のイオンと質量電荷比ｍ／ｑが近似する不要イオンが混在していても、不要イオンを除去できる。また、イオン注入装置１Ｄでは、軌道調整用の電場３１Ａを印加しており、所望のイオン（第１のイオンＣＰ１）を通過させ、不要イオン（第２のイオンＣＰ２）を通過させないように、スリット１７が固定されていても調整しやすくなっている。
【０１０５】
［変形例Ｅ］
上記のイオン注入装置１においては、相互作用電極１４の表面は平面形状であるが、これに限らず、曲面を有してもよい。
【０１０６】
図１３は、変形例Ｅとしてのイオン注入装置１Ｅの要部の一例を表したものである。相互作用電極１４Ａは、曲面部１４Ｂを有する。例えば、相互作用電極１４Ａは、円柱状あるいは球形である。円柱状あるいは球形の相互作用電極１４Ａは、イオンビームと相互作用する面が曲面部１４Ｂを有する。相互作用電極１４の内部は中空構造であってもよい。例えば、イオンビーム１２Ａに磁場３２Ａを印加することで、イオンビーム１２Ａの進行方向を所定の曲率で屈曲させる。このとき、イオンビーム１２Ａに含まれる所望のイオンの進行方向が相互作用電極１４Ａの曲面部１４Ｂと略平行となるように磁場３２Ａ等が調整されている。
【０１０７】
図１３に示したように、例えば、イオンビーム１２Ａは、例えば第１の質量ｍ１及び第１の電荷数ｑ１を有する第１のイオンＣＰ１と、第２の質量ｍ２及び第２の電荷数ｑ２を有する第２のイオンＣＰ２と、第３の質量ｍ３及び第３の電荷数ｑ３を有する第３のイオンＣＰ３とを含んでいる。第１のイオンＣＰ１、第２のイオンＣＰ２、及び第３のイオンＣＰ３は、相互作用電極１４Ａの近くを通過するときに、相互作用電極１４Ａと相互作用して、電荷数の差に応じて軌道が変化する。例えば、第１のイオンＣＰ１は所望のイオンであり、磁場３２Ａによる進行方向の屈曲及び相互作用電極１４Ａとの相互作用の影響により、曲面部１４Ｂに対して略平行な軌道上を進行するように調整されている。第１のイオンＣＰ１より電荷数が大きい第２のイオンＣＰ２は、磁場３２Ａにより進行方向は屈曲しているが、相互作用電極１４Ａとの相互作用の影響が第１のイオンＣＰ１より大きく、相互作用電極１４Ａへと落下していく。第１のイオンＣＰ１より電荷数が小さい第３のイオンＣＰ３は、磁場３２Ａにより進行方向は屈曲しているが、相互作用電極１４Ａとの相互作用の影響が第１のイオンＣＰ１より小さく、相互作用電極１４Ａの表面から離れていく。磁場３２Ａ等により、所望のイオンが曲面部１４Ｂに対して略平行な軌道上を進行するように調整することで、不要イオンである第２のイオンＣＰ２と第３のイオンＣＰ３を除去して、所望のイオンである第１のイオンＣＰ１を取り出すことができる。上記を除いては、イオン注入装置１と同様の構成を有する。
【０１０８】
イオン注入装置１Ｅでは、イオン注入装置１と同様に、注入しようとする所望のイオンを含むイオンビームに、所望のイオンと質量電荷比ｍ／ｑが近似する不要イオンが混在していても、不要イオンを除去できる。また、イオン注入装置１Ｅでは、相互作用電極１４の表面が曲面を有しており、相互作用電極１４Ａの省スペース化ができる。また、イオンビーム１２Ａ及び相互作用電極１４Ａが相互作用する距離を長く確保できるので、イオンビーム１２Ａと相互作用電極１４Ａの表面との間の距離Ｒ／２を大きくとることが可能である。
【０１０９】
［変形例Ｆ］
上記のイオン注入装置１Ｅにおいては、スリットが設けられていないが、これに限らず、スリット１７を有してもよい。
【０１１０】
図１４は、変形例Ｆとしてのイオン注入装置１Ｆの要部の一例を表したものである。イオンビーム１２Ａに磁場３２Ａを印加することで、イオンビーム１２Ａの進行方向を所定の曲率で屈曲させる。イオン注入装置１Ｆで印加する磁場３２Ａの磁束密度は、イオン注入装置１Ｅよりも低いものとする。これにより、第１のイオンＣＰ１及び第２のイオンＣＰ２は、いずれも曲面部１４Ｂに沿う程度にまでは屈曲されていない。ここで、第１のイオンＣＰ１及び第２のイオンＣＰ２では、荷電数の差によって、相互作用電極１４との相互作用の大きさが異なり、第１のイオンＣＰ１よりも第２のイオンＣＰ２の方が相互作用電極１４Ａにより近い軌道で進行する。このように軌道が異ならされた第１のイオンＣＰ１及び第２のイオンＣＰ２のうち、第１のイオンＣＰ１はスリット１７を通過し、第２のイオンＣＰ２はスリットを通過しないように、スリット１７が配置されている。上記を除いては、イオン注入装置１Ｅと同様の構成を有する。
【０１１１】
イオン注入装置１Ｆでは、イオン注入装置１Ｅと同様に、注入しようとする所望のイオンを含むイオンビームに、所望のイオンと質量電荷比ｍ／ｑが近似する不要イオンが混在していても、不要イオンを除去できる。また、イオン注入装置１Ｆでは、磁場３２Ａの調整及びスリット１７の調整により、所望のイオン（第１のイオンＣＰ１）を通過させ、不要イオン（第２のイオンＣＰ２）を通過させないようにすることができる。
【０１１２】
［変形例Ｇ］
上記のイオン注入装置１Ｆにおいては、相互作用電極１４Ａのイオンビーム１２Ａと相互作用する面は曲面部のみであったが、これに限らず、平面部及び曲面部を共に有する構成であってもよい。
【０１１３】
図１５は、変形例Ｇとしてのイオン注入装置１Ｇの要部の一例を表したものである。相互作用電極１４Ｇは、表面が平面部１４Ｄである第１の部分１４Ｃ、及び表面が曲面部１４Ｆである第２の部分１４Ｅを有する。イオンビーム１２Ａと相互作用電極１４との相互作用は、平面部１４Ｄ及び曲面部１４Ｆの両者において行われる。上記を除いては、イオン注入装置１Ｆと同様の構成を有する。
【０１１４】
イオン注入装置１Ｆでは、イオン注入装置１Ｅと同様に、注入しようとする所望のイオンを含むイオンビームに、所望のイオンと質量電荷比ｍ／ｑが近似する不要イオンが混在していても、不要イオンを除去できる。イオンビーム１２Ａ及び相互作用電極１４Ｇは、相互作用電極１４Ｇの平面部１４Ｄ及び曲面部１４Ｆにおいて相互作用し、イオンビーム１２Ａ及び相互作用電極１４Ｇが相互作用する距離を長く確保できる。
【０１１５】
［変形例Ｈ］
上記のイオン注入装置１Ｅにおいては、曲面部を有する相互作用電極を１つ有する構成であるが、複数有して多段の電極によってイオンを選別する構成としてもよい。
【０１１６】
図１６Ａは、変形例Ｈとしてのイオン注入装置１Ｈの要部の一例を表したものである。イオン注入装置１Ｈは、第１の相互作用電極１４Ｈ及び第２の相互作用電極１４Ｊを有するものである。第１の相互作用電極１４Ｈは曲面部１４Ｉを有する。第２の相互作用電極１４Ｊは曲面部１４Ｋを有する。ここで、イオンビーム１２Ａは、第１のイオンＣＰ１及び第２のイオンＣＰ２を含んでいる。第１のイオンＣＰ１は所望のイオンである。第２のイオンＣＰ２は不要イオンである。第２のイオンＣＰ２は、第１のイオンＣＰ１よりも電荷数が大きいイオンである。第２のイオンＣＰ２は、図１６Ｂに示すように進行方向に垂直な断面で拡がりを有する。イオンビーム１２が第１の相互作用電極１４Ｈに近づくときの第１の相互作用電極１４Ｈに近い側の半分を下方第２のイオンＣＰ２Ａ、第１の相互作用電極１４Ｈから遠い側の半分を上方第２のイオンＣＰ２Ｂと称する。
【０１１７】
図１６Ａに示したように、イオンビーム１２Ａに磁場３２Ａを印加することで、イオンビーム１２Ａの進行方向を所定の曲率で屈曲させる。ここでは、イオンビーム１２Ａに含まれる第１のイオンＣＰ１の進行方向が第１の相互作用電極１４Ｈの曲面部１４Ｉと略平行となるように磁場３２Ａ等が調整されている。第２のイオンＣＰ２のうちの、第１の相互作用電極１４Ｈに近い側の下方第２のイオンＣＰ２Ａは第１の相互作用電極１４Ｈへと落下する。
【０１１８】
第１の相互作用電極１４Ｈを通過した第１のイオンＣＰ１は、第２の相互作用電極１４Ｊに近づく。第１の相互作用電極１４Ｈから遠い側の半分を上方第２のイオンＣＰ２Ｂは第１の相互作用電極１４Ｈに落下しておらず、第２の相互作用電極１４Ｊに近づく。ここで、第１のイオンＣＰ１及び上方第２のイオンＣＰ２Ｂに磁場３２Ｂを印加することで、第１のイオンＣＰ１及び上方第２のイオンＣＰ２Ｂの進行方向を所定の曲率で屈曲させる。ここでは、第１のイオンＣＰ１の進行方向が第２の相互作用電極１４Ｊの曲面部１４Ｋと略平行となるように磁場３２Ｂ等が調整されている。上方第２のイオンＣＰ２Ｂは、第２の相互作用電極１４Ｊに対しては近い側となり、第２の相互作用電極１４Ｊへと落下する。
上記の下方第２のイオンＣＰ２Ａ及び上方第２のイオンＣＰ２Ｂに境界は特にないが、約半分が第１の相互作用電極１４Ｈへと落下し、残りの約半分が第２の相互作用電極１４Ｊへと落下するように構成されている。
【０１１９】
イオン注入装置１Ｈでは、イオン注入装置１と同様に、注入しようとする所望のイオンを含むイオンビームに、所望のイオンと質量電荷比ｍ／ｑが近似する不要イオンが混在していても、不要イオンを除去できる。また、不要イオンが拡がりを有するビームとなっている場合でも、多段の相互作用電極との相互作用によって多数回に分けて分離することができる。
【０１２０】
以上、実施の形態及びその変形例Ａ〜Ｈ、適用例ならびに応用例を挙げて本開示を説明したが、本開示は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。
【０１２１】
上記実施の形態及び変形例では、導電体からなる相互作用電極を有するイオン注入装置について説明したが、これに限定されるものではなく、これに代えて、誘電体からなる相互作用部を有する構成のイオン注入装置にも適用できる。
【０１２２】
また、上記の実施の形態及び変形例Ａ〜Ｈにおいて、31Ｐ+、94Ｍｏ3+、及び186Ｗ6+の選別について説明しているが、これに限らず、その他のイオンを分離するイオン注入装置に適用できる。例えば、31Ｐ+に対して92Ｍｏ3+を選別して除去する構成とすることができる。また、49ＢＦ2+に対して49Ｔｉ+や98Ｍｏ2+を選別して除去する構成とすることができる。
【０１２３】
また、上記の実施の形態及び変形例Ａ〜Ｈにおいて、イオンビーム偏向部１３及びイオン選別部１４Ｓによるイオンの選別について説明しているが、これに限らず、イオン選別部１４Ｓのみでイオンを選別するイオン注入装置にも適用できる。例えば、不明元素同定を行うマスアナライザ装置内の質量分析機構にも適用できる。
【０１２４】
なお、本明細書中に記載された効果は、あくまで例示である。本開示の効果は、本明細書中に記載された効果に限定されるものではない。本開示が、本明細書中に記載された効果以外の効果を持っていてもよい。
【０１２５】
なお、本技術は以下のような構成とすることができる。以下の構成の本技術によれば、注入しようとするイオンに対して混入する不要イオンを除去することができ、不純物イオンの分離性能を向上させることが可能である。
【０１２６】
（１）複数種のイオンを含むイオン源と、
前記イオン源から前記複数種のイオンを引き出してイオンビームを生成する引き出し電極と、
前記イオンビームを被イオンビーム照射体まで輸送するイオンビーム輸送管と、
前記イオンビーム輸送管の内部に配置され、前記イオンビーム輸送管の延伸方向と略平行に延伸すると共に、所定の電位に固定された相互作用部と
を備えたイオン注入装置。
（２）前記相互作用部は、前記複数種のイオンに対する前記相互作用部中の影像電荷と前記複数種のイオンとの相互作用により、前記イオンビームの軌道を変化させる
前記（１）に記載のイオン注入装置。
（３）前記イオンビームは、第１の質量ｍ１及び第１の電荷数ｑ１を有する第１のイオンと、第２の質量ｍ２及び第２の電荷数ｑ２を有する第２のイオンとを含み、
前記相互作用部は、ｍ１／（ｑ１）2とｍ２／（ｑ２）2との差によって前記第１のイオンの第１の軌道と前記第２のイオンの第２の軌道とを互いに異ならせる
前記（１）または（２）に記載のイオン注入装置。
（４）前記第１のイオンを通過させ、前記第２のイオンを遮蔽するスリットをさらに備えた
前記（３）に記載のイオン注入装置。
（５）前記所定の電位はグラウンド電位である
前記（１）から（４）のいずれかに記載のイオン注入装置。
（６）前記イオンビーム輸送管は、前記イオン源及び前記引き出し電極が配置されたイオンビーム生成部と、内部に前記相互作用部が配置されたイオン選別部とを有し、
前記イオンビーム生成部と前記イオン選別部との間に前記イオンビームを前記被イオンビーム照射体の方向に方向転換させながら前記複数種のイオンの運動量あるいはエネルギーの差によってフィルタリングを行うイオンビーム偏向部をさらに備えた
前記（１）から（５）のいずれかに記載のイオン注入装置。
（７）前記引き出し電極は、１０ｍＶ以上１ＭＶ以下の引き出し電圧で前記複数種のイオンを引き出す
前記（１）から（６）のいずれかに記載のイオン注入装置。
（８）前記イオンビームと前記相互作用部との間の距離は、０．１ｎｍ以上１０ｍｍ以下である
前記（１）から（７）のいずれかに記載のイオン注入装置。
（９）前記相互作用部の前記所定の長さは、１ｍｍ以上３０ｍ以下である
前記（１）から（８）のいずれかに記載のイオン注入装置。
（１０）前記イオンビームは、前記相互作用部の表面に対して±１０ｍｍの誤差範囲内で略平行に輸送される
前記（１）から（９）のいずれかに記載のイオン注入装置。
（１１）前記軌道における前記相互作用部と相互作用する部分を前記イオンビームが通過する時間Ｔｆと、前記複数種のイオンのうちの少なくとも１種が前記軌道における前記相互作用部と相互作用する部分を通過する間に前記相互作用部に落下するまでの時間Ｔｃとが、Ｔｆ≧０．００１Ｔｃの関係を満たす
前記（２）に記載のイオン注入装置。
（１２）前記相互作用部の前記イオンビーム側の表面は、平面である
前記（１）から（１１）のいずれかに記載のイオン注入装置。
（１３）前記相互作用部の前記イオンビーム側の表面は、曲面を有する
前記（１）から（１２）のいずれかに記載のイオン注入装置。
（１４）前記相互作用部は、円柱状あるいは球形である
前記（１）から（１３）のいずれかに記載のイオン注入装置。
（１５）前記相互作用部は、導電体により形成されている
前記（１）から（１４）のいずれかに記載のイオン注入装置。
（１６）前記相互作用部は、誘電体により形成されている
前記（１）から（１４）のいずれかに記載のイオン注入装置。
（１７）複数種のイオンを含むイオンビームを生成し、
前記イオンビームを被イオンビーム照射体まで輸送するイオンビーム輸送管の内部に配置され、前記イオンビーム輸送管の延伸方向と略平行に延伸すると共に、所定の電位に固定された相互作用部と、前記イオンビームとの相互作用により、前記イオンビームの軌道を変化させ、前記複数種のイオンから所望のイオンを選別する
イオンの選別方法。
（１８）前記複数種のイオンに対する前記相互作用部中の影像電荷と前記複数種のイオンとの相互作用により、前記イオンビームの軌道を変化させる
前記（１７）に記載のイオンの選別方法。
（１９）前記イオンビームは、第１の質量ｍ１及び第１の電荷数ｑ１を有する第１のイオンと、第２の質量ｍ２及び第２の電荷数ｑ２を有する第２のイオンとを含み、
前記相互作用部と前記イオンビームとの相互作用により、ｍ１／（ｑ１）2とｍ２／（ｑ２）2との差によって前記第１のイオンの第１の軌道と前記第２のイオンの第２の軌道とを互いに異ならせる
前記（１７）に記載のイオンの選別方法。
【符号の説明】
【０１２７】
１…イオン注入装置、１０…イオンビーム輸送管、１０Ｄ…イオンビーム出射口、１１…イオンビーム生成部、１１Ａ…アークチャンバ、１１Ｂ…ガス源、１１Ｃ…イオン源、１１Ｄ…引き出し電極、１２，１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ…イオンビーム、１３…イオンビーム偏向部、１４…相互作用電極、１４Ｓ…イオン選別部、１６Ａ…ファラデーカップ、１６Ｂ…電流計、１７…スリット、２０…ウエハ処理室、２１…基台、２２…ウエハ、ＩＭ、ＩＭ１ＩＭ２…影像電荷
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
2020136030.tif 000030
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2020136030.tif 000034
【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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