CN101606217B - 离子注入装置 - Google Patents

Abstract

本发明的离子注入装置(10)包括：离子源(22)，产生离子束；离子束整形部(20)，将产生的离子束整形为带状离子束；射束输送部(30)，在使带状离子束的厚度方向上的厚度变薄并使其收敛后，使带状离子束照射到处理基板(62)上；处理部(60)，将带状离子束照射到处理基板(62)上；透镜单元(40)，对带状离子束的电流密度分布进行调整，在该电流密度分布中带状离子束的射束厚度方向的电流密度的和值是以射束宽度方向的分布来表示的，其中，所述透镜单元(40)按照在离子束的收敛位置(52)附近区域调整对离子束的电流密度分布进行调整的方式设置。根据该构成，将带状离子束的一部分在带状离子束的内面稍微弯曲，从而能够精度良好地调整电流密度分布。

Description

离子注入装置

技术领域

本发明涉及一种将带状离子束照射到处理对象基板上而进行离子注入的离子注入装置。 

背景技术

目前盛行对采用液晶或有机LED的平面型显示装置所使用的玻璃基板或半导体基板使用离子注入装置来进行离子注入的处理方法。特别是，为了对大型基板进行有效且正确地离子注入，要求使用照射到基板宽幅上的离子束的宽幅较宽且电流密度的分布被控制为所需分布的带状离子束。 

通过采用使离子束的射束宽度大于基板宽度的带状离子束，能够一次性处理基板宽度方向的区域，此时，通过将基板朝向与基板的宽度垂直的方向移动，可对基板整体进行一次性地离子注入，由此提高效率。 

另一方面，因为带状离子束对基板宽度方向的相同位置在与宽度方向垂直的方向上进行处理，所以当其带状离子束的电流密度分布在宽度方向上不均匀时，在基板上离子注入不均匀的部分呈现出线状而无法进行正确的离子注入处理。因此带状离子束最好以形成为所需电流密度分布的方式正确调整。 

下述专利文献1记载有一种离子注入装置，如上所述，在该离子注入装置中，对带状离子束进行整形，通过将作为被照射体的试样相对于离子束移动，由此将离子束相对于试样进行扫描。该离子注入装置通过如下方式进行离子注入：在离子源中产生纵长的带状离子束，并将该在离子源中产生的带状离子束通过质量分析磁铁的通道，之后将通过狭缝的离子束照射到试样并进行离子注入，其中，上述狭缝仅使质量数为所需范围内的离子种通过，而对质量数为其范围以外的离子种进行切断。此时，将试样朝向与带状离子束的宽度较宽的长边方向垂直的方向移动，由此进行试样的离子注入。 

此外，上述离子注入装置中设置有用以检查离子束分布的位置检测器。 

同样地，专利文献2记载有如下的离子注入装置。即，该离子注入装置通过如下方式进行离子注入：在磁屏蔽的离子源中产生纵长剖面的大面积的离子束，利用窗框型磁铁使离子束以形成为与短边方向呈接近90°的大中心角的方式一样地弯曲，并使弯曲的离子束通过具有纵长开口的狭缝板以去除不需要的离子，向在射束短边方向上平移运动的试样照射离子束。 

此外，专利文献3记载有如下的离子注入装置。即，该装置通过如下方式进行离子注入：在离子源中产生含有所需离子种且其宽度比基板的短边宽度还宽的片状离子束，利用质量分离磁铁将片状离子束朝向与其片面垂直的方向弯曲以分选并导出所需的离子种。此时，使用分离狭缝，且与质量分离磁铁协同工作对所需的离子种进行分选并使其通过狭缝。之后，在通过了分离狭缝的离子束的照射区域内，在与离子束的片面实质上垂直的方向上往复驱动基板以进行离子注入。 

专利文献1：日本特开平10-302706号公报 

专利文献2：日本特开平11-126576号公报 

专利文献3：日本特开2005-327713号公报 

发明内容

在上述专利文献1～3中，即使使用专利文献1所记载的检查带状离子束分布的位置检测器来测定该离子束的电流密度分布，并根据其测定结果调整带状离子束的电流密度分布，也存在无法做到精度良好的调整的问题。 

即，上述调整是通过在带状离子束面内将带状离子束的一部分稍微弯曲而补偿低电流密度部分的电流密度来进行。使带状离子束的一部分在带状离子束面内弯曲是对上述离子束的一部分区域利用电场或磁场进行的。此时，例如利用电场的情况下，电场必须在带状离子束面内的方向上具有斜度；利用磁场的情况下，磁场必须具有在相对于带状离子束面的垂直方向上的磁场成分。但是，由于此时的带状离子束具有厚度，而且电场和磁场呈三维分布，所以受到在上述弯曲中所不需的电场和磁场成分的影响，从而导致带状离子束的厚度变得不均匀。因此，利用分离狭缝来进行所需离子种的分选时引起分选性能的降低，而且分离狭缝还错误地仅将需要弯曲的带状离子束的上述一部分去除，以对作为处理对象基板的试样用电流密度分布不均匀的离子束 来进行离子注入。这样，无法将带状离子束的一部分在所需方向上高精度地稍微弯曲。 

近年来进行离子注入时，对离子束注入角度的控制和温度管理的要求变得更高，然而上述带状离子束厚度的不均匀，会使其管理变得更加困难。 

于是，本发明为了解决上述问题，其目的在于提供一种离子注入装置，该装置能够将带状离子束的一部分在带状离子束面内稍微弯曲而精度良好地调整电流密度分布，例如能够精度良好地、均匀地调整电流密度分布。 

为了达到上述目的，本发明提供一种离子注入装置，将射束宽度大于处理对象基板宽度的带状离子束照射在处理对象基板而进行离子注入，其包括：射束整形部，其具有产生离子束的离子源，且将所产生的离子束整形为带状离子束；处理部，将上述带状离子束照射在处理对象基板上；射束输送部，包括：质量分离磁铁，弯曲上述带状离子束的行进方向，使得在与上述带状离子束的上述射束宽度的方向垂直的带状离子束的厚度方向上具有曲率；调整单元，对上述带状离子束的电流密度分布进行调整，在该电流密度分布中上述带状离子束在厚度方向的电流密度和值是以上述射束宽度方向的分布来表示的，上述射束输送部在使上述带状离子束的上述厚度方向的厚度变薄并使其收敛后，使上述带状离子束运动到上述处理部；其中，上述调整单元按照在上述带状离子束的厚度与通过上述质量分离磁铁时的上述带状离子束的厚度相比变薄的、上述带状离子束的收敛位置附近区域对上述带状离子束的电流密度分布进行调整的方式布置。 

此时，上述质量分离磁铁使上述带状离子束收敛在上述厚度方向上，且在其收敛位置上设置有使规定的离子粒子通过的分离狭缝， 

上述调整单元优选设置在与上述分离狭缝的位置相重叠的位置或相邻接的位置上。 

此外，上述调整单元由磁铁构成，所述磁铁在上述带状离子束的上述厚度方向的两侧成对，且沿着上述宽度方向设置有多对， 

上述分离狭缝优选由非磁性体构成。 

或者，如下的调整单元同样也优选：上述调整单元由在上述带状离子束的上述厚度方向的两侧成对且沿着上述宽度方向设置有多对的电极构成，并与上述分离狭缝的位置相邻接，上述调整单元在与其相邻接的上述分离狭缝一侧具 有电场屏蔽体，用来屏蔽上述电极所形成的电场。 

此外，也优选如下的布置方式：所述射束整形部，包括多个产生上述带状离子束的离子源，且所述多个离子源按照将产生自所述多个离子源的带状离子束在上述离子束的厚度方向上收敛为一点的方式布置，所述调整单元，按照在收敛为所述一点的位置附近区域调整上述离子束的电流密度分布的方式布置。 

本发明的离子注入装置，使带状离子束的厚度方向的厚度变薄并使其收敛后，将带状离子束照射在处理对象基板上。此时，带状离子束的厚度与通过质量分离磁铁时的带状离子束的厚度相比变薄，且在带状离子束的收敛位置附近区域调整带状离子束的电流密度分布。因此，作用于厚度变薄的离子束的磁铁成分在离子束的厚度方向上具有大致恒定的值，而且其值接近于离子束在射束厚度方向的中心位置值。因此，离子束中的射束宽度方向的各部分受到恒定磁场的作用以相同的角度朝相同方向弯曲。因此能够高精度地调整离子束的电流密度分布，例如，均匀电流密度分布的调整变为可能。并且，由于在离子束厚度变薄的区域进行离子束的电流密度分布的调整，因此对离子束的弯曲无需的电场或磁场成分较小。因而带状离子束厚度的不均匀程度与现有技术相比较低。 

附图说明

图1为本发明的离子注入装置的一个实施方式的俯视图； 

图2为图1所示的离子注入装置的侧视图； 

图3(a)为代替图1所示的离子注入装置所用的透镜单元而使用的其它方式中的透镜单元的俯视图；(b)为对(a)所示的透镜单元内部进行说明的说明图； 

图4为与图1所示的本发明的离子注入装置不同的其他方式的离子注入装置的俯视图。 

符号说明 

10 离子注入装置 

20 射束整形部 

22，22a，22b，22c 离子源 

24，24a，24b，24c 离子束 

25a，25b，25c，25d 端 

30 射束输送部 

32 质量分离磁铁 

34 磁轭 

36 磁极 

37 磁极端面 

38 线圈 

40，90 透镜单元 

42 磁轭 

44 电磁铁 

46 磁极 

48 线圈 

49，52 收敛位置 

50 分离狭缝 

54 凸缘 

60 处理部 

62 处理基板 

64 法拉第杯 

80 控制部 

82 计测器 

84 控制器 

86 电源 

91 电极 

92 端子 

93 绝缘端子 

94 支撑件 

95a，95b 屏蔽电极 

110 真空壳体 

具体实施方式

以下，基于附图所示的优选实施方式对本发明的离子注入装置进行详细说明。 

图1为本发明的一个实施方式的离子注入装置10的俯视图。图2为离子注入装置10的侧视图。 

离子注入装置10从离子束的上游侧开始依次包括：包括离子源的射束整形部20；包括质量分离磁铁和调整单元的射束输送部30；向处理对象基板(以下，称为处理基板)注入离子的处理部60；以及控制部80。射束整形部20、射束输送部30和处理部60被未图示的真空壳体包围，且通过真空泵来维持一定的真空度(10-5～10-3Pa)。 

在本发明中，根据从离子源朝向处理基板前进的离子束的流动，将离子源一侧称为上游侧，将处理基板的一侧称为下游侧。 

射束整形部20包括小型离子源22。离子源22在产生离子束的部分使用伯纳斯型或弗里曼型等离子体发生器，使离子束从小型离子源22以发散的方式被引出。在伯纳斯型离子源中，金属腔室内具有细丝和反射板，其外侧具有磁铁。将含有离子注入用原子的气体供给到上述离子源22的真空金属腔室内，通过给细丝通电来释放出热电子，使热电子往返于设置在金属腔室两侧的反射板之间。在此状态下，通过在金属腔室内施加规定的电弧电压来产生电弧放电，由此使供给到金属腔室内的气体发生电离，从而产生等离子体。通过利用引出电极将所产生的等离子体从设置在金属腔室侧壁的引出孔中引出，由此使金属腔室放射出离子束24。 

本实施方式的离子源22通过小型离子源来产生发散的离子束。除了小型离子源之外，本发明的离子源22也可以由大型离子源构成，以使所产生的带状离子束具有大致一定的射束宽度且大致平行。并且，也可以通过多个离子源来产生离子束。 

由于从离子束端附近的低电流密度区域到成为离子束主区域的高电流密度区域，随着位置的变化其电流密度发生连续变化，所以所产生的离子束24本来边界并不明确。但是，在本发明中，将离子束的端附近的电流密度超过规定值的部分作为离子束的端，决定离子束24的线。由离子源22产生的离子束在如图2所示在离子束的端25a，25b发散的同时，也如图1所示在离子束的端25c，25d发散，但在离子束的端25c，25d的发散程度较低。这样的离子束的发散程 度的不同，可以由离子源22的引出孔的形状和引出电极的结构决定。 

在这样产生的离子束的剖面形状中，作为离子束的端25c，25d的长度的射束厚度小于作为离子束的端25a，25b的长度的射束宽度，即呈带状。由此，该离子束的射束宽度被整形成其射束宽度大于处理基板的宽度。 

由于离子束为带有正电荷的粒子流，因此如图1所示，到达处理部60的带状离子束的端25c，25d通过基于离子束电荷之间的排斥力的作用而发散。但是，在本发明中，不管是上述发散的离子束还是收敛的离子束均可以应用于本发明。 

离子源22所产生的离子束24成为带状离子束并进入射束输送部30。 

射束输送部30包括质量分离磁铁32、透镜单元40和分离狭缝50。射束输送部30按照下述方式构成：使离子束24的射束厚度方向(图1中端25c～25d之间的厚度方向)的厚度变薄并使离子束24收敛，然后使离子束24照射在处理部60的处理基板上。 

质量分离磁铁32是一种电磁铁，其构成如下：如图2所示，在由磁轭34形成的方形筒内侧设置有一对面对面的磁轭36，且在磁轭36的周围卷绕有线圈38。为了使一对磁极36形成相同方向的磁场，线圈38被串联连接并与未图示的电源相连接后被供电。 

从图1所示的离子束的端25c，25d的轨道可知，离子束24变成稍微发散的离子束24后入射到质量分离磁铁32内。在该离子束24通过一对磁极36之间时，将以在带状离子束的厚度方向上具有曲率的方式使离子束24的前进方向弯曲，且以在后述的分离狭缝的位置收敛的方式被整形。 

通过对一对磁极36之间朝向内侧的面进行部分倾斜或改变其倾斜位置来进行调整，一对磁极36之间朝向内侧的面由具有不同曲率的圆柱面连续的面或圆环面等复杂的连续曲面构成。另外，通过将磁极36的一部分构成为可活动的，就能够调整相对于离子束24的两侧的磁极端面37的形成角度。另外，在质量分离磁铁32也可以设置从磁轭34朝向离子束24一侧越过线圈38而延伸的磁场夹(field clap)。此外，也可以通过调整线圈38的形状来获得所需离子束形状的方式构成。 

通过对等离子体密度、引出电极的电压和质量分离磁铁32进行调整，就可使通过了质量分离磁铁32的离子束24在离子源22的等离子体密度、未图示的引出电极和质量分离磁铁32磁场的影响下，使其电流密度的偏差在固定值以 下，例如5％以下。而该离子束24在通过后述的透镜单元40之后，其电流密度的偏差可被降低到1％左右。 

此处，离子束的电流密度是指沿着离子束24的厚度方向，即沿着作为离子束的端25c，25d间的长度的射束厚度方向对电流密度进行积分后得到的积分值，即经过求和的和值。电流密度的偏差是指作为电流密度射束宽度方向(图2中的端25a～25b之间的长度方向)分布的电流密度分布相对于目标分布(例如均匀分布)的偏移幅度的标准偏差程度，更具体地讲，偏差为1％以下是指偏移幅度的标准偏差相对于平均电流密度值的比为1％以下。 

另外，在本发明中，电流密度分布除了均匀分布之外也可以是所希望的不均匀分布。例如，也存在下述方式进行调整的情形：电流密度分布的目标是为了根据在处理基板62上通过CVD法等形成的薄膜的不均匀或者因热处理的不均匀情况，以根据不同位置有意改变离子注入量而形成为不均匀分布。 

透镜单元40作为一种调整单元，将带状离子束24的一部分在该带状离子束24面内朝向射束宽度方向弯曲，并调整离子束24在射束方向上的电流密度分布。透镜单元40布置在离子束24的厚度与通过质量分离磁铁32的离子束24的厚度相比变薄的、离子束的收敛位置52附近区域，在该区域调整离子束24的电流密度分布。 

在透镜单元40中，在包夹离子束24的两侧磁轭42上设有多个电磁铁44，这些电磁铁44成对形成，且在离子束24的射束宽度方向上排列形成。这些电磁铁44以带状离子束24的射束方向的中心面为中心，设置在两侧的对称位置上。电磁铁44是由用电磁软铁制成的磁极46与卷绕在磁极46周围的线圈48构成，且线圈48的线相对于一对电磁铁44呈串联连接，使得成对的电磁铁44中的一侧电磁铁44所形成的磁场朝向另一侧的电磁铁44。这样，在磁轭42上以横截整个射束宽度的方式设置有多组对置成对的电磁铁44。电磁铁44的对数约为10～20左右。 

然而，图1和图2所示的透镜单元40仅仅为本发明的一例，透镜单元40并不限定于此。由于离子束24通过离子源22和离子源22中未图示的引出电极，再通过质量分离磁铁32，被调整为接近规定电流密度分布的值，因此通过透镜单元40的调整可以是细微的调整。因此，通过透镜单元40的磁场的形成可以是平缓的磁场形成。 

另外，透镜单元40除了使用磁场来调整离子束之外，还可以使用后述的电场来进行离子束24的调整。但是，从如下方面考虑，透镜单元40优选使用磁场。即，以云状包围离子束24的周围并低速不一致地进行运动的电子抑制着由于离子束24中的正电荷之间的排斥力导致的离子束24自身要发散的特性，但是为了不对该电子产生较大的影响，透镜单元40优选使用磁场。 

在透镜单元40的成对的电磁铁40之间设置有分离狭缝50，在图2中未图示的分离狭缝50由设置有细长孔(狭缝)的非磁性部件来构成，以便截断离子束24的端25a、25b。在质量分离磁铁32处弯曲的离子束24在质量分离磁铁32下游侧于射束厚度方向上的收敛位置52处收敛，该收敛位置52上设置有分离狭缝50，其仅使具有规定质量和电荷的离子粒子通过。即，在射束厚度方向上收敛离子束24的收敛位置52设置有分离狭缝50，在与分离狭缝50相重叠的位置上设置有透镜单元40。 

在离子束24中不具有规定质量和电荷的离子粒子由于在收敛位置处不收敛，所以会因与分离狭缝50的壁面发生冲撞而导致朝向下游侧的运动被阻断。因此，分离狭缝50必须使用对基于离子粒子冲撞的磨损具有耐性的材料，例如优选使用石墨。如果离子粒子的冲撞发生在相对于垂直方向具有倾斜角度的壁面，则壁面的磨损会加剧，因此分离狭缝50优选具有离子粒子相对于壁面大致呈垂直相撞的形状。 

在分离狭缝50中，当离子粒子发生冲撞时，分离狭缝50的材料的一部分受到离子粒子的冲击能量后，成为粒子而发生物理性飞散，或成为因热而气化的气体发生飞散。此时，射束输送部30处在低压的环境，因此上述飞散会有沿直线扩散的可能。因此，为了不使飞散的粒子或气体等材料成分到达下游侧的处理基板，必须以从处理基板处看不到离子粒子相冲撞的部分的方式确定分离狭缝50形状。例如，如图1所示，在分离狭缝50上游侧的离子粒子发生冲撞的部分设置具有大面积冲撞面的凸缘54，并通过该凸缘54来阻止飞散的材料成分到达处理基板。另外，将离子束24所通过的分离狭缝50的孔的内壁面设置成从处理基板处看不到离子粒子发生冲撞的面的形状，以便即使在该内壁面上离子粒子发生冲撞，飞散的材料成分也不会直接到达处理基板上。例如，分离狭缝50的形状优选为具有朝向上游侧倾斜(90度)的阶梯面的呈锯齿状的凹凸形状。 

为了使透镜单元40所形成的磁场不受到影响，分离狭缝50必须为非磁性体。此外，分离狭缝50可以布置成不与透镜单元40的位置相重叠，而以与透镜单元40相邻接方式布置。 

如后所述，当使用作为代替透镜单元40的、通过电场来调整离子束24的透镜单元90时，考虑难以选定不影响电场的材料以及导电性膜堆积在分离狭缝50的表面上可能对电场造成影响，透镜单元90优选与分离狭缝50相邻接布置。此时，由于分离狭缝50必须布置在离子束24的收敛位置52处，因此将透镜单元90相对于分离狭缝50邻接布置。 

此外，分离狭缝50的离子束24的厚度方向的狭缝开口宽度可以为固定形式，但优选为可变调整形式。根据应注入到处理基板的离子量、且根据有无高纯度离子注入的必要性可调整狭缝的开口宽度，由此能够对离子粒子的分离性能进行恰当地调整。此外，有时将收敛位置52中的离子束24的厚度减薄至10数mm左右，另一方面，离子束24的轨道因受到离子种类、离子束的能量和离子粒子的电荷影响，并非总是恒定。因此，狭缝的开口宽度优选根据不同情况可以进行调整。 

离子束24在分离狭缝50中与不需要的离子粒子分离，仅由规定的离子粒子构成，且在透镜单元40中调整电流密度分布的离子束24在扩展射束宽度的同时移动至处理部60。 

处理部60包括：移动机构，移动机构一边将处理基板62从图1中的下方朝向上方输送，一边进行离子注入，在图中未示出；法拉第杯64，用以计测离子束24的电流密度分布。 

处理基板62可例如为半导体晶片或者玻璃基板。如图2所示，离子束24的射束宽度在通过质量分离磁铁32的调整后将大于处理基板62的宽度。 

此外，如图2所示，照射到处理基板62上的离子束24随着越靠近下游侧处理基板62以其位置越降低的方式朝向图中下方倾斜。这是因为处理基板62通过未图示的基座在其背面利用重力被保持，并使离子束24相对于处理基板62呈垂直方向入射的缘故。从背面保持处理基板62是因为在暴露于离子束的处理基板62的前面无法设置夹具等保持机构。 

在处理基板62为玻璃板的情况下，多数情况为边长1m的正方形、且厚度为0.5mm的板，易于弯曲。而且，在玻璃板的前面为微细电路元件等而实施了 加工，因此为了避免微细灰尘或粒子的附着，通过夹具等使其无法接触处理面一侧。因此如图2所示，优选将处理基板62倾斜并利用重力从背面保持处理基板。 

在处理基板62的布置位置的下游侧，设置有法拉第杯64。法拉第杯64在大于离子束24的射束宽度范围内沿着射束宽度的方向设置有多个。各个法拉第杯64的接受离子束24的面在射束厚度方向上的长度大于离子束24的射束厚度，因此沿着离子束24的射束厚度方向，能够计测一次电流密度分布的和值。在射束宽度方向上，法拉第杯64邻接而排列有多个，因此在射束宽度方向上，电流密度分布的和值在法拉第杯64的每个位置上以分立的方式被计测出来。 

法拉第杯64包括接受离子粒子的杯部分和未图示的2次电子捕捉机构。2次电子捕捉机构是用作防止因离子粒子与法拉第杯64内面发生冲撞而产生的2次电子漏泄到法拉第杯64之外的一种捕捉机构。这是因为如果2次电子漏泄到法拉第杯64之外，则会对电流密度的计测造成误差的缘故。除了使用磁场的捕捉功能之外，2次电子捕捉机构也可以采用任一种使用电场的捕捉功能。 

根据需要可以增加法拉第杯64的数量，如果要提高计测精度，只需增加法拉第杯的数量即可，这与透镜单元40中电磁铁44的数量设置无关。为了精度良好地计测出电流密度的百分之几的偏差，优选将法拉第杯64的数量设置为100个左右，但即使将法拉第杯64的数量设置为20～40个左右，也可以通过电流密度分布精度良好地进行离子束24的调整。 

法拉第杯64除了如图1、图2所示的由多个法拉第杯排列而形成的方式之外，也可以使单个法拉第杯以端至端横截的方式朝向离子束24的射束宽度方向移动，以将法拉第杯的位置与电流密度成对来计测。该方法中，只需使用1个法拉第杯就可以精度良好地进行计测。 

在本实施方式的处理部60中，通过上下移动处理基板62来进行离子注入，但本发明中，除此之外还可以采用下述方式：对处理基板进行圆弧状移动，或者将处理基板放置在圆盘上使其进行旋转运动而照射离子束。当进行圆弧状的运动或旋转运动时，由于旋转半径因地点而不同，因此处理基板的各位置均相对于离子束进行移动。因此为了进行均匀的离子注入，有必要考虑处理基板的各位置的移动而调整离子束的电流密度分布。 

另外，图1、图2所示的每一个法拉第杯64与控制部80中的计测器82相 连接，将在各个法拉第杯64计测出的电流密度的和值传送到计测器82。 

控制部80包括计测器82、控制器84和电源86。 

计测器82是利用各个法拉第杯64传送过来的数据来计算出电流密度分布。控制器84根据所得到的电流密度分布的结果，决定应供电给透镜单元40中哪个电磁铁44的线圈48，与此同时也决定其电流值。对于应供电的电磁铁44的位置和其电流值的设定，可以通过控制器84来进行自动设定，也可以由操作人员手动输入。此外也可以构成为：将电流密度分布的每个模式，将决定应供电的电磁铁44的位置和电流值的信息均存储在未图示的存储器中，并依次调用该信息进行设定。 

根据控制器84所决定的电磁铁44的位置与电流值，电源86向所对应的电磁铁44供电。由此，决定应供电的电磁铁44的位置与电流值，通过给该电磁铁44通电，在离子束24中与电磁铁44相对应的位置上，通过该磁场使离子粒子的移动方向发生弯曲，从而能够调整电流密度分布。 

在这样的离子注入装置10中，在离子源22中产生的离子束24在质量分离磁铁32中被整形为射束宽度扩大的带状离子束24，然后，在分离狭缝50中仅允许由具有规定质量和规定电荷的离子粒子所构成的离子束24通过，并供给到处理部60。在处理部60中，在处理基板62上进行离子注入，但在进行离子注入之前，在法拉第杯64中计测离子束24的电流密度，并在计测器82中求出电流密度分布。若所求出的电流密度分布并非为所期望的分布，则由控制器84来决定以多少的电流值供电给透镜单元40中哪一个电磁铁44，并根据该决定，由电源86供电给所确定的电磁铁44。 

另一方面，由于透镜单元40被设置在离子束24的收敛位置附近，因此通过透镜单元40的离子束24的射束厚度与通过质量分离磁铁32时的离子束24的厚度相比变薄了。由于透镜单元40在射束厚度变薄的离子束的收敛位置52的附近区域产生磁场，因此作用于厚度变薄的离子束24的磁场成分在离子束的厚度方向上具有大致恒定的值，而且其值接近于离子束24在射束厚度方向的中心位置值。因此，离子束24中的射束宽度方向的各部分受到恒定磁场的作用以相同的角度朝相同方向弯曲。因此能够高精度地调整离子束的电流密度分布。 

如此地，在本发明中，作用在由透镜单元40所形成的磁场的离子束24的厚度变薄，因此向射束宽度方向弯曲的磁场成分接近于恒定值而与离子束24中的射束宽度方向的位置无关，能够使离子束24中的在射束宽度方向上处于所希望位置的离子束按照其目标弯曲。从而能够精度良好地调整离子束24的电流密度分布。 

另外，在上述实施方式中，透镜单元40利用电磁铁44形成的磁场来进行离子束24的调整，但如图3(a)、(b)所示，也可以使用电场来调整离子束24。 

图3(a)是代替透镜单元40而使用的透镜单元90的俯视图，图3(b)是说明透镜单元90内部的说明图。 

透镜单元90被设置在离子束24的收敛位置52的下游侧。 

在本发明中，透镜单元90可以按照在与通过位于上游侧的质量分离磁铁32的离子束24的射束厚度相比其厚度变薄的、离子束收敛位置52的附近区域调整离子束的电流密度的方式设置。如图3(a)、(b)所示，透镜单元90被设置在与分离狭缝50的位置相邻接的位置。 

透镜单元90通过绝缘导入端子93分别与真空壳体110的外侧的端子92和内测的支撑件94相连接，且支撑件94的前端侧设有电极91。端子92与图1所示的控制部80的电源86相连接。如图3(b)所示，将电极91、端子92、绝缘端子93、支撑件94作为一组时，从离子束24的端25a到另一端25b沿着射束宽度方向排列有多个。为了与该电极91相对应，具有相同结构的电极91在夹有离子束24的相反侧的对称位置上排列有多个。电极91的数量与上述透镜单元40中电磁铁44的对数相同，为10～20个左右。 

在透镜单元90的电极91中被施加与DC电压同极的相同电压，在电极91之间形成相对于离子束24的射束厚度方向的中心面呈线对称的电场。例如，通过在电极91上施加正电压，利用离子束24朝电场两侧弯曲以避开电场，由此调整离子束的电流密度。 

如图3(a)、(b)所示，在透镜单元90的上游侧和下游侧中，从真空壳体110立设有屏蔽电极95a、95b。屏蔽电极95a、95b设置在以电极91为中心相对称的位置上，并用来屏蔽电场，以透镜单元90所形成的电场在透镜单元90区域之外不给离子束24造成影响。 

可以将分离狭缝50下游侧的端面56加工成与屏蔽电极95a相同的形状，并延伸至真空壳体110的内面，由此具有与屏蔽电极95a相同的功能。此时，优选将屏蔽电极95b设置在以电极91为中心与分离狭缝50的端面56的位置相对称的位置。 

此外，本发明也可以构成如图4所示的离子注入装置。 

图4所示的离子注入装置100与图1所示的离子注入装置10相同，包括射束整形部20、包括质量分离磁铁和调整单元的射束输送部30、在处理基板上进行离子注入的处理部60和控制部80。射束整形部20、射束输送部30和处理部60被未图示的真空壳体包围，且通过真空泵来维持一定的真空度(10^-5～10^-3Pa)。 

射束输送部30包括质量分离磁铁32、透镜单元40和分离狭缝50，处理部60包括：移动机构，将处理基板62从图4中的下一侧搬送到上一侧，同时进行离子注入；法拉第杯64，用以计测离子束24的电流密度分布。透镜单元40的不同点仅在于其被设置在质量分离磁铁32的上游侧，除此之外的各部分的构成均相同，因此省略说明。 

另外，透镜单元40可以使用磁场进行离子束24的调整，也可以使用如图3(a)、(b)所示的电场来进行调整。 

另一方面，射束整形部20包括具有相同性能的多个离子源22a、22b、22c，各个离子源22a～22c按照使这些离子源22a～22c所产生的离子束24a～24c在收敛位置49处收敛的方式布置。透镜单元40在收敛位置49的附近区域调整离子束。即，在离子注入装置100中，按照使离子束24在质量分离磁铁32的上游侧收敛的方式构成，因此在收敛位置49的附近区域，能够精度良好地调整离子束。 

此时，由于透镜单元40与分离狭缝50相分离，因此透镜单元40形成的磁场或电场不会影响分离狭缝50，且对分离狭缝50的形状或材质等均没有限制，从这方面考虑是有利的。此外，想通过使用透镜单元40来弯曲射束宽度方向的规定位置的离子束时，由于从透镜单元40至处理基板62的距离较长，因此通过透镜单元40来调整电流密度分布时其调整程度小，不会对离子束24产生不必要的影响。而且由于供给到透镜单元40的电流较低，因此除了透镜单元40自身以外，电源86的电容也可以较小，从而也减少制作成本。 

如上所述，对本发明的离子注入装置进行了详细的说明，但本发明并不限定在上述实施方式，在不脱离本发明主题的范围内所进行的改良或改变均包括在本发明中。 

Claims (5)

1.一种离子注入装置，通过将射束宽度大于处理对象基板宽度的带状离子束照射在处理对象基板上以进行离子注入，其包括：

射束整形部，其具有产生离子束的离子源，且将所产生的上述离子束整形为带状离子束；

处理部，将上述带状离子束照射在上述处理对象基板上；

射束输送部，包括：质量分离磁铁，用于使上述带状离子束的行进方向发生弯曲，从而使得在与上述带状离子束的上述射束宽度的方向相垂直的上述带状离子束的厚度方向上具有曲率；调整单元，用于对上述带状离子束的电流密度分布进行调整，在该电流密度分布中上述带状离子束的上述厚度方向的电流密度的和值是以上述射束宽度方向的分布来表示的；上述射束输送部在使上述带状离子束的上述厚度方向的厚度变薄并使其收敛后，使上述带状离子束运动到上述处理部；其中，

上述调整单元按照在规定区域对上述带状离子束的电流密度分布进行调整的方式布置，

上述规定区域为上述带状离子束的收敛位置，或者为与上述带状离子束的收敛位置相比靠带状离子束的下游侧的、与通过上述质量分离磁铁时的上述带状离子束的厚度相比变薄的区域，

上述质量分离磁铁使上述带状离子束在上述厚度方向上收敛，且在其收敛位置处设置有使规定的离子粒子通过的分离狭缝，

上述调整单元设置在与上述分离狭缝的位置相重叠的位置或者设置在带状离子束的下游侧的与上述分离狭缝的位置相邻接的位置上。

2.如权利要求1所述的离子注入装置，其中，上述调整单元由磁铁构成，上述磁铁成对地布置在上述带状离子束的上述厚度方向的两侧，且沿着上述射束宽度方向设置有多对，

上述分离狭缝由非磁性体构成。

3.如权利要求1所述的离子注入装置，其中，上述调整单元由电极构成，上述电极成对地布置在上述带状离子束的上述厚度方向的两侧，且沿着上述射束宽度方向设置有多对，上述调整单元与上述分离狭缝的位置相邻接，

上述调整单元在与其相邻接的上述分离狭缝一侧具有电场屏蔽体，用来屏蔽上述电极所形成的电场。

4.如权利要求1所述的离子注入装置，其中，上述射束整形部包括多个用于产生上述带状离子束的离子源，且上述多个离子源按照能够使产生自这些多个离子源的上述带状离子束在上述离子束的厚度方向上收敛为一点的方式布置。

5.如权利要求1所述的离子注入装置，其中，上述调整单元设置在与上述分离狭缝的位置相重叠的位置上，且上述调整单元从上述带状离子束观察设置在上述分离狭缝的外侧。

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