(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンビームを走査するための磁気偏向システムであって、
ヨーク機構と、第１極部材と、第２極部材と、第１コイルと、第２コイルとを備え、
上記ヨーク機構は、入口側端部と、出口側端部と、上記入口側端部と上記出口側端部との間に延伸する、当該ヨーク機構の内面によって略放射状に境界されたビーム経路領域とを有し、
上記第１極部材および上記第２極部材は、上記ヨーク機構から上記ビーム経路領域および他方の極部材に向かう方向に延伸しており、かつ、当該第１極部材と当該第２極部材との間の上記ビーム経路領域に近接する位置に極間領域を規定しており、
上記第１コイルは上記第１極部材の周囲に巻き付けられ、上記第２コイルは上記第２極部材の周囲に巻き付けられており、かつ、上記第１コイルおよび上記第２コイルは、当該第１コイルおよび当該第２コイルに時間変化する電流を流すことにより当該第１コイルおよび当該第２コイルによって上記極間領域に振動的に時間変化する磁界を生成させるための電流源に接続されており、
上記ヨーク機構の内面よりも内側、かつ上記ビーム経路領域の外側に、少なくとも１つの磁束圧縮部材が配置されており、
少なくとも１つの上記磁束圧縮部材は、
上記ビーム経路領域の第１側面側に配置された第１導電体と、
上記ビーム経路領域における上記第１側面とは反対側の側面である第２側面側に配置された第２導電体とを備え、
上記第１導電体および上記第２導電体は、それぞれ略楔形形状を有しており、
上記第１導電体および上記第２導電体における上記楔形形状の幅が広い側は、上記ヨーク機構における上記入口側端部の近傍に配置され、
上記第１導電体および上記第２導電体における上記楔形形状の幅が狭い側は、上記ヨーク機構における上記出口側端部の近傍に配置されていることを特徴とする磁気偏向システム。
【請求項２】
少なくとも１つの上記磁束圧縮部材は、固定電圧源に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気偏向システム。
【請求項３】
少なくとも１つの上記磁束圧縮部材は、アルミニウム、銅、銀、金、プラチナ、あるいはそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の磁気偏向システム。
【請求項４】
上記磁束圧縮部材を能動的に冷却することを特徴とする請求項１に記載の磁気偏向システム。
【請求項５】
上記第１導電体および上記第２導電体は、上記ビーム経路領域の周囲に連続する電気回路を互いに協同して形成しないことを特徴とする請求項１に記載の磁気偏向システム。
【請求項６】
上記第１導電体および上記第２導電体は、実質的に中実であることを特徴とする請求項１に記載の磁気偏向システム。
【請求項７】
上記第１導電体および上記第２導電体は、それぞれ、当該導電体内に１または複数の空洞部を有する外殻構造からなることを特徴とする請求項１に記載の磁気偏向システム。
【請求項８】
上記第１導電体および上記第２導電体は、固定電圧源に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気偏向システム。
【請求項９】
ビーム経路に沿ったイオンビームを生成するイオン源と、上記イオン源の下流側に配置された、上記イオンビームの質量解析を行う質量分析部と、上記質量分析部の上流側または下流側に配置された磁気偏向システムとを備えたイオン注入システムであって、
上記磁気偏向システムは、
ヨーク機構と、第１極部材と、第２極部材と、第１コイルと、第２コイルとを備え、
上記ヨーク機構は、入口側端部と出口側端部とを備え、上記入口側端部および上記出口側端部を通って延伸した、当該ヨーク機構の内面によって略放射状に境界されたビーム経路領域とを有し、
上記第１極部材および上記第２極部材は、上記ヨーク機構から当該ヨーク機構内の上記ビーム経路領域に向かう方向に延伸しており、
上記第１コイルは上記第１極部材の周囲に巻き付けられ、上記第２コイルは上記第２極部材の周囲に巻き付けられており、かつ、上記第１コイルおよび上記第２コイルは、当該第１コイルおよび当該第２コイルに時間変化する電流を流すことにより当該第１コイルおよび当該第２コイルによって上記ヨーク機構内のビーム経路中に振動的に時間変化する磁界を生成させるための電流源に接続されており、
上記ヨーク機構の内面よりも内側、かつ上記ビーム経路領域の外側に、少なくとも１つの磁束圧縮部材が配置されており、
少なくとも１つの上記磁束圧縮部材は、
上記ビーム経路領域の第１側面側に配置された第１導電体と、
上記ビーム経路領域における上記第１側面とは反対側の側面である第２側面側に配置された第２導電体とを備え、
上記第１導電体および上記第２導電体は、それぞれ略楔形形状を有しており、
上記第１導電体および上記第２導電体における上記楔形形状の幅が広い側は、上記ヨーク機構における上記入口側端部の近傍に配置され、
上記第１導電体および上記第２導電体における上記楔形形状の幅が狭い側は、上記ヨーク機構における上記出口側端部の近傍に配置されていることを特徴とするイオン注入システム。
【請求項１０】
走査されたイオンビームを主軸方向に方向転換させることによって平行化されたイオンビームを生成するための、磁気走査装置の下流側に配置された平行化部と、
上記平行化部の下流側に配置された、平行化された上記イオンビームを受け取る終端部とを備えていることを特徴とする請求項９に記載のイオン注入システム。
【請求項１１】
少なくとも１つの上記磁束圧縮部材は、固定電圧源に接続されていることを特徴とする請求項９に記載のイオン注入システム。
【請求項１２】
少なくとも１つの上記磁束圧縮部材を能動的に冷却することを特徴とする請求項９に記載のイオン注入システム。
【請求項１３】
上記第１導電体および上記第２導電体は、上記ビーム経路の周囲に連続する電気回路を互いに協同して形成しないことを特徴とする請求項９に記載のイオン注入システム。
【請求項１４】
少なくとも１つの上記磁束圧縮部材は、アルミニウム、金、銀、プラチナ、銅、あるいはそれらを合金あるいは被覆されたバルク金属の形態で組み合わせた構成のうちの少なくとも１つを含んでいることを特徴とする請求項９に記載のイオン注入システム。
【請求項１５】
少なくとも１つの上記磁束圧縮部材は、実質的に中実であることを特徴とする請求項９に記載のイオン注入システム。
【請求項１６】
少なくとも１つの上記磁束圧縮部材は、当該少なくとも１つの磁束圧縮部材内に１または複数の空洞部が規定された外殻構造を有していることを特徴とする請求項９に記載のイオン注入システム。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔背景技術〕
イオン注入システムでは、イオンビームがワークピース（例えば、半導体ウェハ、あるいは液晶パネルなど）の方に向けられ、ワークピースの格子窓を介してイオンが注入される。ワークピースの上記格子窓にイオンが注入されると、注入されたイオンは、ワークピースの物理的特性および／または化学的特性を変化させる。このため、イオン注入は、半導体装置の製造、金属仕上げ、物質科学研究における様々な応用などに用いられる。
【０００２】
イオン注入の応用法は、歴史的に、低線量（中間電流）応用法と高エネルギ・高線量（高電流）応用法とに分けられる。
【０００３】
高電流応用法では、高電流イオンビームの断面積は、複数の要因のうち、ビーム中における自己中和の範囲に応じて変化する。電界がない状態において生じる自己中和では、ビーム経路の近傍の自由電子がイオンビームに引き付けられる。このことは、ビームの膨大化を制限する傾向があり、それによってビームが緊密になってビームの断面積が制限される。
【０００４】
多くの事例では、ビームの断面積はワークピースの断面積よりも狭く、そのことがビームをワークピース上で走査してワークピースに適切に注入するのに役立っている。このことは、一般に、電子走査装置および磁気走査装置の両方に当てはまる。
【０００５】
電子走査装置の短所の１つは、電界が生成されることにより、電子が陽極に引き付けられたり、電子が陰極から引き離されたりすることである。電極は典型的にはビーム経路に近接しているので、自由電子はビーム経路の近傍から取り除かれる傾向になる。このことは、ビームの膨大化を生じさせ、その結果、ビームの範囲が収集不能に拡大してしまう場合がある。このようなビーム範囲の拡大は、最終的にビーム電流の損失を招いてしまう。
【０００６】
ビームの膨大化を制限あるいは抑制し、イオンビームの自己中和を部分的に許容するための方法として、ビームを走査するために磁気走査装置を用いることが考えられる。なぜなら、磁気走査装置は、バイアス電圧が印加された電極を用いないからである。磁気走査装置では、時間変化する磁界が生成され、イオンビームはこの磁界を通る。時間変化する上記磁界は、イオンビームの経路を所定の速度で端から端まで方向転換あるいは変位させる。
【０００７】
磁気走査装置では、電子走査装置のように空間的な電荷の膨大化が生じることがないが、駆動に要する電力が大きいという問題がある。一般に、駆動に要する電力が大きいほど、より高価な電源、およびそれに関連したより多額の維持管理費が必要になる。そこで、本明細書では、磁気走査装置に必要となる電力を減少させるための技術について開示する。
【０００８】
〔発明の概要〕
以下では、本発明の概要についての基本的な理解を促進するために、本発明を単純化して概略的に説明する。ただし、本明細書に記載する本発明の概要は、本発明の広範な全体像を示すものではなく、主要部材あるいは重要部材を明らかにするためのものでもなく、本発明の外縁を示すものでもない。むしろ、ここに記載する本発明の概要の目的は、後述するより詳細な説明の前置きとして、本発明のいくつかの概念を単純化した形態で示すものである。
【０００９】
本発明の一態様は、第１磁性部材および第２磁性部材を有し、これら両磁性部材の間にビーム経路領域が形成された磁気ビーム走査装置を用いることによってイオン注入を促進する。上記第１磁性部材と上記第２磁性部材との間、かつビーム経路領域の近傍に少なくとも１つの磁束圧縮部材が配置される。
【００１０】
動作期間中、上記第１磁性部材および上記第２磁性部材は、ビームを所定の速度で端から端まで走査するための振動的に時間変化する磁界をビーム経路中に協働して生成する。上記の１または複数の磁束圧縮部材は、ビーム領域中の磁界に関連する磁束を圧縮し、それによって上記ビームを端から端まで磁気的に走査するのに要求される電力量を従来の装置よりも低減させる。
【００１１】
後述する説明および添付する図面は、本発明の特定の例示的な態様および実施例を詳細に記載したものである。ただし、それらの説明および図面は、本発明の原理を適用する様々な方法のうちのいくつかを示したものにすぎない。
【００１２】
〔図面の簡単な説明〕
図１は、本発明の一態様にかかる典型的なイオン注入システムを示したものである。
【００１３】
図２Ａは、磁束圧縮部材を備えていない磁気走査装置におけるヨーク機構の端部を示したものである。
【００１４】
図２Ｂは、コイルが巻かれた図２のヨーク機構の斜視図である。
【００１５】
図２Ｃは、一実施例にかかる磁気走査装置のコイルに供給される時間変化する電流の波形図の一例を示している。
【００１６】
図２Ｄは、イオンビームを所定の速度で端から端まで走査する場合の図２Ｂのヨーク機構を上方から見た断面図である。
【００１７】
図２Ｅ〜図２Ｆは、それぞれ、イオンビームを走査している期間中におけるある一瞬に図２Ｂのヨーク機構を側方から見た断面図、および上方から見た断面図である。
【００１８】
図２Ｇ〜図２Ｈは、それぞれ、イオンビームを走査している期間中における他の一瞬に図２Ｂのヨーク機構を側方から見た断面図、および上方から見た断面図である。
【００１９】
図３Ａは、第１磁束圧縮部材および第２磁束圧縮部材を有する実施例にかかる磁気走査装置のヨーク機構の端部を示している。
【００２０】
図３Ｂは、図３Ａに示した第１磁束圧縮部材および第２磁束圧縮部材を有する実施例にかかる磁気走査装置の斜視図である。
【００２１】
図３Ｃは、図３Ｂに示した磁気センサを側方から見た断面図である。
【００２２】
図３Ｄは、図３Ｂに示した磁気センサを上方から見た断面図である。
【００２３】
図４は、中空構造の磁束圧縮部材を有する他の磁気走査装置を上方から見た断面図である。
【００２４】
図５は、磁束圧縮部を１つ備えた単極走査装置を上方から見た断面図である。
【００２５】
〔詳細な説明〕
本発明について、図面を参照しながら説明する。なお、これらの図面では、同様の部材には同じ部材番号を付している。また、これらの図面に示した構造は必ずしも寸法を示すものではない。
【００２６】
図１は、要求される注入量に応じてワークピース１１０の格子にイオン（ドーパント）を噴射するように集合的に配置された導入部１０２、ビームライン機構１０４、磁気走査システム１０６、および終端部１０８を有するイオン注入システム１００を示している。特に、図１は、移動ステージ１１２によってワークピース１１０を第１軸（例えば図１の紙面平行方向）に沿って移動させながら磁気走査システム１０６によって第１軸に直交する第２軸に沿ってイオンビーム１１４を走査するハイブリッド走査型のイオン注入システム１００を示している。この方法でワークピースに対してイオンビームを走査することにより、ワークピースの表面全体に要求される注入量のイオンを注入することができる。
【００２７】
より具体的には、動作期間中、導入部１０２のイオン供給源１１６がドーパント分子（例えばドーパント気体の分子）をイオン化するために高電圧電源１１８に接続され、それによって束状のイオンビーム１２０が生成される。
【００２８】
上記の束状のビーム１２０を導入部１０２からワークピース１１０の方向に方向転換させるために、ビームライン機構１０４は、適切な電荷質量比のイオンのみが分離開口１２４を通過するようにするための双極子磁界を有する質量分析器１２２を備えている。不適切な電荷質量比のイオンは側壁部１２６ａ，１２６ｂに衝突し、それによって適切な電荷質量比のイオンのみが分離開口１２４を通過してワークピース１１０に出射される。なお、ビームライン機構１０４が、束状のビーム１２０を中空形状に維持したり、当該ビーム１２０をワークピース１１０まで到達させるための経路を維持したりするための様々なビーム形成手段やビーム整形手段をイオン供給源１１６と終端部１０８との間に備えていてもよい。減圧吸引システム１２８は、典型的には、空気分子との衝突によりイオンがビーム経路からそれる可能性を低減するために、イオンビームの移動経路を減圧状態に維持する。
【００２９】
磁気走査システム１０６は、束状のビーム１２０を受け取ると、束状のビームを所定の速度で横（例えば水平方向に）に端から端まで方向転換あるいは「走査」し、走査されたイオンビーム１１４を生成する。この種の走査された束状のビームは、リボンビームとも呼ばれる。上記磁気走査システムに備えられる平行化部１３０は、走査されるイオンビーム１１４の向きをワークピース１１０の表面の全域に対して同じ入射角で入射するように変換する。
【００３０】
制御システム１３２は、要求された注入量のイオンをワークピース１１０に注入するために、走査されるイオンビーム１１４とワークピース１１０との相対的な動作を制御する（例えば、イオンビーム１１４の動作については磁気走査システム１０６を介して制御し、ワークピース１１０の動作については移動ステージ１１２を介して制御する）。例えば、制御システム１３２は、時間変化する電流あるいは時間変化する電圧を第１磁性部材１３４ａおよび第２磁性部材１３４ｂ（これら両磁性部材は、磁極の周囲に巻かれたコイルを有していてもよい）に供給するための１または複数の可変電源１３８を制御するように構成されている。上記の時間変化する電流あるいは時間変化する電圧によってビーム経路領域内に振動的に時間変化する磁界が生じ、それによってイオンビームが走査される。なお、図１では高電圧電源１１８と可変電源１３８とを別々の部材として記載しているが、これら各電源１１８，１３８は単一の発電手段に備えられるものであってもよい。
【００３１】
本発明の各態様において、磁気走査システム１０６は、いくつかの観点から走査効率を改善するために１または複数の磁束圧縮部材（例えば１４０ａ，１４０ｂ）を備えていてもよい。上記の磁束圧縮部材は、多くの場合、イオンビームにおける中性電子が上述したように剥き出しにされることによってビームの膨大化が生じることを制限あるいは回避するために固定電圧１４２（例えばグラウンド）に接続されている。
【００３２】
磁気走査の際に効率を改善することのできる方法を明らかにするために、図２Ａ〜図２Ｄに示した、いくつかの欠点を有する磁気走査装置２００について説明する。図２Ａ（コイルが設置されていない磁気走査装置２００の端面の図）に示したように、磁気走査装置２００は、第１ヨーク部２０４と第２ヨーク部２０６とからなるヨーク機構２０２を備えている。ビーム経路領域２１２は、第１ヨーク部２０４と第２ヨーク部２０６との間を通っており、一般にヨーク機構の内表面２１１によって放射状に境界されている。第１ヨーク部２０４はビーム経路領域２１２に向かって延伸する第１強磁性磁極部２１４を備えており、第２ヨーク部２０６はビーム経路領域２１２に向かって延伸する第２強磁性磁極部２１６を備えている。
【００３３】
図２Ｂ（コイルを設置した磁気走査装置２００の端面の斜視図）に示すように、第１磁極部２１４および第２磁極部２１６の周囲にはコイルが巻き付けられている。第１コイル２１８および第２コイル２２０は、可変電源（例えば図１に示した可変電源１３８。図２には図示せず。）に接続されている。この可変電源は、例えば図２Ｃに示すような時間変化する電流をコイルに供給し、それによって磁極部２１４，２１６からビーム経路領域２１２内に延伸する、振動的に時間変化する磁界が生じる。上記の振動的に変化する磁界は、図２Ｄに矢印２３０で示したように、イオンビームを所定の速度で端から端まで走査させる。
【００３４】
例えば、図２Ｅ〜図２Ｆに示したように、電流は、まず、第１コイルおよび第２コイルを時計周りに流れる。このため、上記の電流の状態により、右ねじの法則（ビオサバールの法則ともいう）に従って、図２Ｅに示すように、第１磁極部２１４におけるビームとの対向面２２４（例えばＮ極として作用する）から第２磁極部２１６におけるビームとの対向面２２６（例えばＳ極として作用する）へ向かう磁力線２２２が生じる。イオンビームはこの電界を通過する荷電粒子によって構成されているので、上記の荷電粒子は、上記の磁界により、図２Ｆに示すように、ローレンツ力（「右手の法則」ともいう）に従って向きを変換される。
【００３５】
図２Ｇ〜図２Ｈは、電流が反時計方向に流れる場合の磁気走査装置を示している。上記の電流の状態では、図２Ｇに示すように、第２磁極部２１６におけるビームとの対向面２２６（例えばＳ極として作用する）から第１磁極部２１４におけるビームとの対向面２２４（例えばＮ極として作用する）へ向かう磁力線２２２が生じる。この磁界により、荷電粒子は、図２Ｈに示すように、ローレンツ力に従って向きを変換される。
【００３６】
図２の実施例では振動させる方法でイオンビーム２２８を端から端まで走査しているが、本願発明者らは、いくつかの観点から、磁界を振動させるために投入されるエネルギの大部分が浪費されていると認識している。例えば、上記の振動する磁界は上記ビームに衝突しない領域にもエネルギを付与しているが、上記イオンビームはそれらの領域の磁界の影響を直接には受けない。
【００３７】
そこで、本願発明者らは、必要な磁気エネルギを従来の装置よりも低減した磁束圧縮部材を用いた、改善された磁気ビーム走査装置を開発した。
【００３８】
図３Ａ〜図３Ｄは、本発明の実施例にかかる磁気走査装置３００の一例を示している。図２に関して説明した各部材に加えて、磁気走査装置３００は、後述する１または複数の磁束圧縮部材を備えている。例えば、図示した実施例のように、第１磁束圧縮部材３０２および第２磁束圧縮部材３０４は、ビーム経路領域２１２を放射状に境界するヨーク機構の内面２１１に配置されている。
【００３９】
動作期間中、第１磁束圧縮部材３０２および第２磁束圧縮部材３０４（これら各磁束圧縮部材は典型的には導電体が積層されていない）には、反磁性の渦電流３１０が生じる（図３Ｄ参照）。上記の電流３１０は、第１磁束圧縮部材３０２および第２磁束圧縮部材３０４が備えられている領域に生じる磁界を打ち消す。また、上記の電流３１０は、第１磁束圧縮部材３０２および第２磁束圧縮部材３０４の外部の磁界を増加させる。このように、渦電流３１０は多少の電力消費を生じさせるものの、磁束圧縮部材により、ビーム領域２１２における磁化される空間の全体としての体積、および上記ビーム領域に所定の磁界を生成するために要求される電力を減少させることができる。このように、磁束圧縮部材を用いることにより、従来の装置に比べて、磁気走査装置３００の電源手段をより経済的に製造することができる。
【００４０】
多くの実施例では、磁束圧縮部材の内部を渦電流が流れることによる電力損失を制限するために、高い導電性を有する金属材料からなる磁束圧縮部材を用いる。例えば、磁束圧縮部材は、金または銀を被覆したアルミニウムまたは銅、あるいは、他の導電性の高い材料（例えばプラチナ）からなるものであってもよい。なお、これらの材質例は最も一般的な材質例にすぎず、高い導電性の材料であれば用いることができる。また、磁束圧縮部材は、積層材料、被覆されたバルク金属、あるいは合金の形態でこれらの材料を組み合わせたものであってもよい。例えば、中実の金からなる磁束圧縮部材は、非常に高価ではあるが、良好な機能を実現できる。
【００４１】
本実施例において、第１磁束圧縮部材３０２および第２磁束圧縮部材３０４は、それぞれ、第１導電体および第２導電体を有している。これらの導電体は、一般に、楔形形状を有しており、楔形形状の幅の広い方が走査装置の入口側端部２０８の近傍に配置され、楔形形状の幅の狭い方が走査装置の出口側端部２１０の近傍に配置されている。より正確に言えば、第１導電体３０２は、図示したように、走査装置の入口側端部２０８の近傍から走査装置の出口側端部２１０の近傍まで連続的に延伸する長さ第１長さＬ１を有している。また、第１導電体３０２は、走査装置の入口側端部２０８の近傍において第１の幅Ｗ１を有しており、走査装置の出口側端部２１０の近傍において第２の幅Ｗ２を有している。なお、第１の幅Ｗ１は第２の幅Ｗ２よりも大きく、それによって走査されるイオンビーム２２８を調整するためのテーパ面３１２が形成されている。
【００４２】
図３Ｃに示した実施例では、第１導電体３０２の第１長さＬ１が第２導電体３０４の第２長さＬ２とほぼ同等であり、第１導電体３０２の第１の幅Ｗ１が第２導電体３０４の第３長さＷ３とほぼ同等であり、第１導電体３０２の第２の幅Ｗ２が第２導電体３０４の第４長さＷ４とほぼ同等であるが、これらの長さおよび幅は異なっていてもよい。
【００４３】
多くの実施例において、第１導電体３０２および第２導電体３０４は、内部に空洞のない実質的に連続した中実部材からなる。このことは、所定の磁界を生成するために必要な電力量を制限するのに役立つ。ただし、必ずしも中実部材である必要はない。通常、磁束圧縮部材に含まれる導電体の体積が大きいほど、大きな省電力効果が得られる。このことに加えて、磁束圧縮部材あるいは磁束圧縮部材の一部が、ビーム経路領域２１２の周囲に電気閉回路を形成しないようにするべきである点に注目すべきである。磁束圧縮部材あるいは磁束圧縮部材の一部が、磁束圧縮部材内に生じる渦電流によってビーム経路内の磁界を減少あるいは消滅させてしまう構成である場合、磁束圧縮部材によって目的とする走査が妨害されてしまう。
【００４４】
他の実施例として、図４に示すように、１または複数の空洞部４０６を有する外殻部を備えた第１磁束圧縮部材４０２（例えば中空構造）と、１または複数の空洞部４０８を有する外殻部を備えた第２磁束圧縮部材４０４（例えば中空構造）とを用いてもよい。そのような実施例では、上記外殻部は、所定の周波数において磁束圧縮部材の導電性材料に関連する浸透厚以上の厚さを有している。この技術分野において知られているように、浸透厚は、電磁波が表面における振幅の１／ｅ倍（ｅは自然対数の底であり、ｅ＝２．７１８・・・）に低減されるまで浸透する深さとして定義された材料特性である。浸透厚は、材料の導電率σ、透磁率μ、および電磁波の周波数ｆの関数として下記式：
【００４５】
【数１】
0005899205.tif 000002
【００４６】
で表される。例えば、ビームの走査周波数が１〜１００Ｈｚである場合、銅の浸透厚は概ね数センチメートルから数ミリメートルの範囲内である。上記のような中空の磁束圧縮部材は、中実の磁束圧縮部材に比べて、必要な金属量を低減できるという点で優位性がある。中空の磁束圧縮部材により、磁束圧縮部材のコストおよび重量を比較的制限することができ、製造および設置のいくつかの点を改善できる。
【００４７】
磁束圧縮部材の数や磁束圧縮部材の幾何学形状は、個々の実装形態に応じて大幅に変更可能である。例えば、図３では、走査経路２２８について対称に配置された２つの磁束圧縮部材（３０２，３０４）のみが描かれているが、磁束圧縮部材を１つだけ備えていてもよく、さらに多数の磁束圧縮部材を備えていてもよい。図５は、そのような実施例の１つであり、ビームがビーム経路２２８から単方向にのみ走査される単極の走査システム５００を示している。この例では、ヨーク機構内に磁束圧縮部材５０２が１つだけ配置されている。上述した磁束圧縮部材と同様、磁束圧縮部材５０２は、中空であっても中実であってもよく、グラウンドに接続されていてもよく、様々な形態あるいは構成であってもよい。
【００４８】
一般に、磁束圧縮部材が占める容積が大きいほど、磁束圧縮部材の省電力性を向上させることができる。このため、省電力性を最大にするために、ビーム経路領域とヨーク機構の内面との間の空間を磁束圧縮部材で満たすようにしてもよい。なお、省電力性は小さくなる傾向にはなるが、小さな磁束圧縮部材を用いることも可能である。
【００４９】
磁束圧縮部材により走査システム全体の必要電力を低減することができるものの、当該システムによって配分された電力の一部は、例えば渦電流によって招来される磁束圧縮部材の内部における抵抗損失などにより、磁束圧縮部材内で放散される。磁束圧縮機の温度を制御された動作温度内に保つために、特に磁束圧縮部材が空冷を利用できない空間に配置されている場合などには、この技術分野で知られている技術を用いて磁束圧縮部材を能動的に冷却することが有利な場合がある。１つの実施例として、磁束圧縮部材にあけられた穴を通じて冷却剤を流すことにより冷却を行うことができる。他の実施例として、磁束圧縮部材に冷却管を取り付け、磁束圧縮部材で生じた熱を、冷却管内を流れる冷却剤により除去するようにしてもよい。
【００５０】
本発明の実施例について１または複数の実装形態を図示および説明したが、請求項の精神および範囲から逸脱しない範囲で、図示した実施例に変更および/または修正を加えてもよい。例えば、イオン注入システム１００において異なるタイプの終端部１０８を用いてもよい。複数のワークピースを回転する支持構造上で同時に支持するバッチ型の出口側端部を用い、全てのワークピース１１０へのイオン注入が完了するまでイオンビームの経路を通るようにワークピース１１０を回転させるようにしてもよい。あるいは、他の実施例として、連続型の出口側端部を用いてもよい。連続型の出口側端部では、イオン注入のためのビーム経路に沿って単一のワークピースを支持し、複数のワークピースに対して連続的に１つずつイオン注入が行われ、各ワークピース１１０に対するイオン注入が次のワークピース１１０に対するイオン注入を開始する前に完了するようになっている。また、図１では、ビームを第２方向（Ｘ方向あるいは高速走査方向）に走査している期間中にワークピース１１０を第１方向（Ｙ方向あるいは低速走査方向）に機械的に移動させることにより、ワークピース１１０上の全域にイオンビーム１１４を走査するハイブリッドシステムを示したが、機械的な移動を行わずに、２つの異なる軸方向にイオンビームを磁気的に走査する構成としてもよい。
【００５１】
上述した部材あるいは構造（ブロック、ユニット、エンジン、機構、装置、回路、システムなど）によって実行される様々な機能について、それらの部材を説明するために用いた用語（「手段」を含む）は、特別な記載がない限り、本発明の実施例に示された機能を実行するための上述した構造と構造的に同じでなくても、当該部材の機能を実現することのできる（機能的に等価である）あらゆる部材あるいは構造を含むことを意図している。また、本発明の特定の特徴が複数の実施例のうちの１つにのみ開示されている場合であっても、必要に応じて、所定あるいは特定の適用例に有利なように、当該特徴を他の実施例における１または複数の他の特徴と組み合わせてもよい。本明細書における「典型的」という用語は、最良であることや優れていることを示すものではなく、一例を示すものである。また、「含んでいる（including）」、「含む（includes）」、「有している」、「有する」、「備える」、あるいはそれらの変形語が詳細な説明あるいは請求項で用いられている場合、それらの用語は「含む(comprising)」と同様に包括的な表現を意図している。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一態様にかかる典型的なイオン注入システムを示したものである。
【図２Ａ】磁束圧縮部材を備えていない磁気走査装置におけるヨーク機構の端部を示したものである。
【図２Ｂ】コイルが巻かれた図２のヨーク機構の斜視図である。
【図２Ｃ】一実施例にかかる磁気走査装置のコイルに供給される時間変化する電流の波形図の一例を示している。
【図２Ｄ】イオンビームを所定の速度で端から端まで走査する場合の図２Ｂのヨーク機構を上方から見た断面図である。
【図２Ｅ】イオンビームを走査している期間中におけるある一瞬に、図２Ｂのヨーク機構を側方から見た断面図である。
【図２Ｆ】イオンビームを走査している期間中におけるある一瞬に、図２Ｂのヨーク機構を上方から見た断面図である。
【図２Ｇ】イオンビームを走査している期間中における他の一瞬に、図２Ｂのヨーク機構を側方から見た断面図である。
【図２Ｈ】イオンビームを走査している期間中における他の一瞬に、図２Ｂのヨーク機構を上方から見た断面図である。
【図３Ａ】第１磁束圧縮部材および第２磁束圧縮部材を有する一実施例にかかる磁気走査装置のヨーク機構の端部を示している。
【図３Ｂ】図３Ａに示した第１磁束圧縮部材および第２磁束圧縮部材を有する一実施例にかかる磁気走査装置の斜視図である。
【図３Ｃ】図３Ｂに示した磁気センサを側方から見た断面図である。
【図３Ｄ】図３Ｂに示した磁気センサを上方から見た断面図である。
【図４】中空構造の磁束圧縮部材を有する他の磁気走査装置を上方から見た断面図である。
【図５】磁束圧縮部を１つ備えた単極走査装置を上方から見た断面図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
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【図２Ｈ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【図５】
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