CN103811257B - 离子注入装置及离子注入方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够广泛使用的离子注入装置及离子注入方法。本发明的离子注入装置（400）具备向被处理物（W）注入离子的注入处理室（306）、高电压部（312）及在多个能量设定中的任意设定下对高电压部（312）施加电位的高电压电源系统（314），其中，高电压部（312）具备生成离子的离子源部（302）及设置于离子源部（302）与注入处理室（306）之间的射束输送部（304）。高电压电源系统（320）具备用于使流入被处理物（W）的射束电流返回到离子源部（302）的多个电流路径，使多个能量设定分别与多个电流路径中的任1个电流路径对应。

Description

离子注入装置及离子注入方法

技术领域

本申请主张基于2012年11月13日申请的日本专利申请第2012-249662号以及2013年8月29日申请的日本专利申请第2013-177625号的优先权。其申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

本发明涉及一种离子注入，更详细而言，涉及一种离子注入装置及离子注入方法。

背景技术

在一种离子注入装置中连接有离子源及其电源，以使具有较小射束电流量的离子束从离子源引出（例如参考专利文献1）。该装置中能够改变离子源和电源的连接，以使具有较大射束电流量的离子束从离子源引出。

另一种离子注入装置具有离子源、加速管及连接它们的电源的电气电路，以使以较高的离子能量向靶注入离子（例如参考专利文献2）。该电气电路上设有用于切换连接的选择开关，以便在离子能量较低时也能够注入离子。

专利文献1：日本特开昭62-122045号公报

专利文献2：日本特开平1-149960号公报

如上所述尝试稍微扩大离子注入装置的运转范围。但就超过现有类型的运转范围的扩张而言，几乎没有可行性建议。

离子注入装置通常被分为高电流离子注入装置、中电流离子注入装置及高能量离子注入装置这3种类型。实际应用中所需的设计上的要件按类型有所不同，因此一种类型的装置与另一种类型的装置，例如关于射束线，可具有明显不同的结构。因此，认为在离子注入装置的用途（例如半导体制造工艺）上，类型不同的装置不具有互换性。即，在一种特定离子注入处理中选择使用特定类型的装置。由此，为了进行各种离子注入处理，可能需要具备多种离子注入装置。

发明内容

本发明的一种方式所例示的目的之一为提供一种能够广泛使用的离子注入装置及离子注入方法，例如，以1台离子注入装置实现高电流离子注入装置及中电流离子注入装置这两台装置的作用的离子注入装置及离子注入方法。

根据本发明的一种方式，提供一种离子注入装置，其中，该离子注入装置具备：向被处理物注入离子的注入处理室；高电压部，其具备生成所述离子的离子源部及设置于所述离子源部与所述注入处理室之间的射束输送部；及高电压电源系统，其在多个能量设定中的任意设定下对所述高电压部施加电位，所述高电压电源系统具备用于使流入所述被处理物的射束电流返回到离子源部的多个电流路径，使所述多个能量设定分别与所述多个电流路径中的任1个电流路径对应。

根据本发明的另一种方式，提供一种离子注入方法，其中，具备如下工序：在所述多个能量设定中选择任一能量设定的工序；根据所选能量设定向离子注入装置的高电压部施加电位的工序；及在所述所选能量设定下向被处理物注入离子的工序，所述离子注入装置具备用于使流入所述被处理物的射束电流返回到离子源部的多个电流路径，所述多个能量设定分别与所述多个电流路径中的任1个电流路径对应。

另外，在方法、装置、系统、程序等之间相互替换以上构成要件的任意组合或本发明的构成要件和表现形式，作为本发明的方式同样有效。

发明效果：

根据本发明能够提供一种能够广泛使用的离子注入装置及离子注入方法。

附图说明

图1为针对几种典型性离子注入装置，示意地表示能量及剂量的范围的图。

图2为概略表示本发明的一种实施方式所涉及的离子注入装置的图。

图3为概略表示本发明的一种实施方式所涉及的离子注入装置的图。

图4为表示本发明的一种实施方式所涉及的离子注入方法的流程图。

图5（a）为表示本发明的一种实施方式所述涉及的离子注入装置的基本结构的俯视图，图5（b）表示本发明的一种实施方式所涉及的离子注入装置的基本结构的侧视图。

图6为概略表示本发明的一种实施方式所涉及的离子注入装置的电源结构的图。

图7为概略表示本发明的一种实施方式所涉及的离子注入装置的电源结构的图。

图8（a）为表示本发明的一种实施方式所涉及的离子注入装置中的电压的图，图8（b）为表示本发明的一种实施方式所涉及的离子注入装置中的能量的图。

图9（a）为表示本发明的一种实施方式所涉及的离子注入装置中的电压的图，图9（b）为表示本发明的一种实施方式所涉及的离子注入装置中的能量的图。

图10为表示本发明的一种实施方式所涉及的离子注入方法的流程图。

图11为针对本发明的一种实施方式所涉及的离子注入装置，示意地表示能量及剂量的范围的图。

图12为针对本发明的一种实施方式所涉及的离子注入装置，示意地表示能量及剂量的范围的图。

图13为用于说明使用典型的离子注入装置的图。

图14为用于说明使用本发明的一种实施方式所涉及的离子注入装置的图。

图15为表示本发明的一种实施方式所涉及的离子注入装置的基本结构的图。

图16为表示本发明的一种实施方式所涉及的离子注入装置的基本结构的图。

图17为表示本发明的一种实施方式所涉及的离子注入装置的基本结构的图。

图18为表示本发明的一种实施方式所涉及的离子注入装置的基本结构的图。

图19为表示本发明的一种实施方式所涉及的离子注入装置的基本结构的图。

图20为表示本发明的一种实施方式所涉及的离子注入装置的基本结构的图。

图中：241-第1电源，242-第2电源，251-第1开关，252-第2开关，300-离子注入装置，302-离子源部，304-射束输送部，306-注入处理室，312-高电压部，314-高电压电源系统，324-电阻器，328-第2电流路径，330-第1电流路径，400-离子注入装置，500-离子注入装置，600-离子注入装置，W-被处理物。

具体实施方式

以下，参考附图对用于实施本发明的方式进行详细说明。另外，在附图说明中，对于相同的要件附加相同的符号，并适当省略重复说明。并且，以下所述结构为示例，并非为对本发明的范围做任何限定。例如，以下，作为进行离子注入的物体以半导体晶片为例进行说明，但也可以是其他物质或部件。

首先，对达到后述本申请发明的实施方式的过程进行说明。离子注入装置根据应构筑在加工物内的所需的特性，能够选择所注入的离子种类，并设定其能量及剂量。通常，离子注入装置根据所注入的离子的能量及剂量范围被分为几个类型。代表性的类型有高剂量高电流离子注入装置（以下称为HC）、中剂量中电流离子注入装置（以下称为MC）、及高能量离子注入装置（以下称为HE）。

图1示意地表示典型的序列式高剂量高电流离子注入装置（HC）、序列式中剂量中电流离子注入装置（MC）、序列式高能量离子注入装置（HE）的能量范围及剂量范围。图1中横轴表示剂量，纵轴表示能量。其中，所谓剂量是指每单位面积（例如cm²）中注入离子（原子）的个数，通过离子电流的时间积分获得所注入的物质的总量。通过离子注入获得的离子电流通常以mA或μA表示。剂量有时也被称为注入量或剂量。图1中，分别以符号A、B、C表示HC、MC、HE的能量及剂量范围。这些均在每次以各种装置注入时的注入条件（也称为制法）所需的注入条件的集合范围内，并表示考虑实际所能允许的生产率而与注入条件（制法）实际相符的装置结构类型。图示各范围表示能够由各类型的装置处理的注入条件（制法）范围。剂量表示估计实际处理时间时的粗略值。

HC用于0.1～100keV左右的较低能量范围且1×10¹⁴～1×10¹⁷atoms/cm²左右的高剂量范围的离子注入。MC用于3～500keV左右的中等能量范围且1×10¹¹～1×10¹⁴atoms/cm²左右的中等程度的剂量范围的离子注入。HE用于100keV～5MeV左右的较高能量范围且1×10¹⁰～1×10¹³atoms/cm²左右的较低剂量范围的离子注入。由此，由HC、MC、HE分担对于能量范围达到5位数左右，剂量范围达到7位数左右的更广泛的注入条件的范围。但是，这些能量范围或剂量范围为典型性例子，并不精确。并且，注入条件的给予方式并不限于剂量及能量，而很多样。注入条件可以根据射束电流值（以电流表示射束截面分布中面积积分射束量的值）、吞吐量、注入均匀性等来设定。

用于进行一种离子注入处理的注入条件包含能量及剂量的特定值，因此在图1中能够以一个个的点来表示。例如，注入条件a具有某种高能量及某种低剂量的值。注入条件a处于MC的运转范围且处于HE的运转范围，因此能够利用MC或HE进行处理。注入条件b为中等程度的能量/剂量，能够以HC、MC、HE中的任一种进行处理。注入条件c为中等程度的能量/剂量，能够以HC或MC进行处理。注入条件d为低能量/高剂量，只能以HC进行处理。

离子注入装置在半导体设备的生产中是必不可少的机器，其性能和生产率的提高对于设备制造商而言具有重要意义。设备制造商从这些多个离子注入装置类型中选择能够实现所要制造的设备所需的注入特性的装置。此时，设备制造商考虑最佳的制造效率的实现、装置的总成本等各种情况，来决定各类型装置的台数。

考虑一下如下情形，即一种类型的装置以较高的实际作业率使用，而另一类型的装置的处理能力比较充裕。此时，严格来讲每个类型的注入特性都不同，因此若为了获得所需的设备不能以后述装置代替前述装置来使用，则前述装置的故障会在生产工序上遇到难关，由此有损于整体生产率。通过事先估测故障率等并根据此决定台数结构，某种程度上能够避免这种问题。

要制造的设备随着需求的变化或技术的改进而变化，由于所需装置的台数结构变化而产生装置不足或闲置装置，使得装置的运用效率下降。通过预测未来产品的发展趋势并反映到台数结构，在某种程度上能够避免这种问题。

即使能够用另一类型的装置代替，装置的故障或制造设备的变化也会给设备制造商带来制造效率低下或浪费投资的后果。例如，至今为止，主要以中电流离子注入装置进行处理的制造工艺，有时因改变制造设备而以高电流离子注入装置进行处理。如此一来，高电流离子注入装置的处理能力变得不够，而中电流离子注入装置的处理能力变得多余。若预测到变更后的状态在以后的长时间内不产生变化则要通过采取购买新型高电流离子注入装置及出售所拥有的中电流离子注入装置的措施来改善装置的运用效率。然而，频繁地改变工艺或难以预测这种变化时，会对生产造成影响。

实际上，无法为了制造一种设备而直接用另一类型的离子注入装置代用以现有一种类型的离子注入装置来进行的工艺。这是因为需要配合离子注入装置上的设备特性来进行工作。即，在新的离子注入装置中以相同的离子种类、能量、剂量执行工艺而获得的设备特性会大大背离由以前的离子注入装置所获得的设备特性。由于除离子种类、能量、剂量以外的诸多条件，例如，射束电流密度（即剂量率）、注入角度、注入区域的重涂方法等也会影响设备特性。通常，类型不同时装置结构也不同，因此即使统一离子种类、能量及剂量，也无法使影响设备特性的其他条件自动一致。这些诸多条件有赖于注入方式。注入方式例如有，射束与加工物之间的相对移动方式（例如，扫描射束、带状束、二维晶片扫描等）或，以后叙述的批量式和序列式类别等。

此外，高剂量高电流离子注入装置和高能量离子注入装置为批量式，中剂量中电流离子注入装置为序列式，大致分为这两类，这就拉大了装置之间的差距。批量式大多为一次性对多个晶片进行处理的方式，这些晶片例如配置在圆周上。序列式为逐一处理晶片的方式，也被称为单晶片式。另外，高剂量高电流离子注入装置和高能量离子注入装置有时会采用序列式。

另外，对于批量式高剂量高电流离子注入装置的射束线，根据基于高剂量高电流射束特性的射束线设计上的要求，典型地制作成比序列式的中剂量中电流离子注入装置更短。这是为了在高剂量高电流射束线设计中，抑制由低能量/高射束电流条件下的离子束的发散引起的射束损失。尤其是为了通过包括形成射束的离子相互排斥的带电粒子来减少向径向外侧扩大的趋势，即所谓的射束放大。与高剂量高电流离子注入装置为序列式时相比，这种设计上的必要性在为批量式时更为显著。

之所以将序列式的中剂量中电流离子注入装置的射束线制作地相对较长，是为了离子束的加速及射束成型。在序列式中剂量中电流离子注入装置中，颇具运动量的离子进行高速移动。这些离子通过1个或几个追加到射束线的加速用间隙，由此运动量得到增加。此外，在修改颇具运动量的粒子的轨道时，为了充分施加聚焦力，必须相对加长聚焦部。

高能量离子注入装置中采用线性加速方式或串联加速方式，因此与高剂量高电流离子注入装置或中剂量中电流离子注入装置的加速方式具有本质上的区别。这种本质上的差异在高能量离子注入装置为序列式或批量式时均相同。

如此，离子注入装置HC、MC、HE因类型的不同其射束线的形式或注入方式也不同，并作为各自完全不同的装置被人们所知。类型相异的装置间的结构上的差异被认为是不可避免的。如同HC、MC、HE，在不同形式的装置之间对设备特性所造成的影响进行考虑的工艺互换性未得到保证。

因此，期待比现有类型的装置具有更广泛的能量范围和/或剂量范围的离子注入装置。尤其优选不改变注入装置的形式，就能够以现有的至少包括两种类型的广泛范围的能量及剂量进行注入的离子注入装置。

并且，近年来所有注入装置均采用序列式逐渐成为主流。因此，期待具有序列式结构且具有广泛的能量范围和/或剂量范围的离子注入装置。

此外，与HE采用本质上不同的加速方式相比，HC和MC在具备通过直流电压使离子束加速或减速的射束线这一点上相通。因此，HC和MC的射束线有可能通用。因此，优选能够以1台装置实现HC和MC这两台装置的作用的离子注入装置。

能够在这种广泛的范围内运转的装置有利于改善设备制造商的生产率和运用效率。

另外，中剂量中电流离子注入装置（MC）与高剂量高电流离子注入装置（HC）相比能够在高能量范围且低剂量范围运转，因此在本申请中有时被称为低电流离子注入装置。同样，针对中剂量中电流离子注入装置（MC），有时将能量及剂量分别称为高能量及低剂量。或者针对高剂量高电流离子注入装置（HC），有时将能量及剂量分别称为低能量及高剂量。但是在本申请中这种表达方式并不是仅对中剂量中电流离子注入装置（MC）的能量范围及剂量范围作出限定，可根据上下文如字面意思表示“一种较高（或较低）能量（或剂量）的范围”。

图2为示意地表示本发明的一种实施方式所涉及的离子注入装置100的图。离子注入装置100以按照所给的离子注入条件对被处理物W的表面进行离子注入处理的方式构成。离子注入条件例如包括应注入到被处理物W的离子种类、离子的剂量及离子的能量。被处理物W例如为基板，例如为晶片。因此，以下说明中为方便起见有时将被处理物W称为基板W，但这不是有意将注入处理的对象限定在特定物体上。

离子注入装置100具备离子源102、射束线装置104、及注入处理室106。并且，离子注入装置100还具备向离子源102、射束线装置104及注入处理室106提供所需的真空环境的真空排气系统（未图示）。

离子源102以生成应注入到基板W的离子的方式构成。离子源102向射束线装置104供给通过射束的电流调整用要件的一例即引出电极单元118从离子源102加速引出的离子束B1。以下，有时将此称为初始离子束B1。

射束线装置104以从离子源102向注入处理室106输送离子的方式构成。射束线装置104提供用于输送离子束的射束线。射束线是离子束的通道，也被称为射束轨道的路径。射束线装置104对初始离子束B1进行包括例如偏转、加速、减速、整形、扫描等在内的操作，由此形成离子束B2。以下，有时将此称为注入离子束B2。射束线装置104具备为这种射束操作而排列的多个射束线构成要件。由此，射束线装置104向注入处理室106供给注入离子束B2。

注入离子束B2在垂直于射束线装置104的射束输送方向（或沿射束轨道方向）的面内具有射束照射区域105。射束照射区域105通常具有包含基板W的宽度的宽度。例如当射束线装置104具备扫描斑点状的离子束的射束扫描装置时，射束照射区域105为沿着垂直于射束输送方向的长边方向而遍及扫描范围延伸的细长照射区域。并且，当射束线装置104具备带状束发生器时，射束照射区域105也同样为沿着垂直于射束输送方向的长边方向延伸的细长照射区域。但是，该细长照射区域为该带状束的截面。细长照射区域在长边方向上比基板W的宽度（基板W为圆形时为直径）长。

注入处理室106具备保持基板W以使基板W接收注入离子束B2的物体保持部107。物体保持部107以能够向与射束线装置104的射束输送方向及射束照射区域105的长边方向垂直的方向移动基板W的方式构成。即，物体保持部107提供基板W的机械扫描。在本申请中，机械扫描与机械式扫描意思相同。另外，其中，“垂直方向”并非像本领域技术人员所知的那样严格地仅限定在正交。“垂直方向”例如可包括使基板W朝上下方向稍微倾斜地进行注入时的这种倾斜角度。

注入处理室106作为序列式的注入处理室构成。因此物体保持部107典型地保持1片基板W。但是，物体保持部107也可以以像批量式一样具备保持多个（例如小型）基板的支承台，通过直线往复移动该支承台来进行这些多个基板的机械扫描的方式构成。另一实施方式中，注入处理室106也可以作为批量式的注入处理室构成。此时，例如物体保持部107可具备将多个基板W保持在圆周上且保持为可旋转的旋转圆盘。旋转圆盘可以以提供机械扫描的方式构成。

图3中示出射束照射区域105和与其相关的机械扫描的一例。离子注入装置100以能够实施以并用斑点状的离子束B2的一维射束扫描S_B和基板W的一维机械扫描S_M的混合式扫描方式进行的离子注入的方式构成。在物体保持部107的侧面设有射束计量仪130（例如法拉第杯），以在射束照射区域105重叠，其计量结果可提供到控制部116。

这样一来，射束线装置104以将具有射束照射区域105的注入离子束B2供给到注入处理室106的方式构成。射束照射区域105形成为协同基板W的机械扫描而遍及整个基板W照射注入离子束B2。因此，通过基板W和离子束的相对移动能够向基板W注入离子。

在另一实施方式中，离子注入装置100以能够实施以并用带状离子束B2和基板W的一维机械扫描方式进行的带状束+晶片扫描方式的离子注入的方式构成。带状束在均匀保持其横宽的同时进行扩展，基板W以与带状束交叉的方式被扫描。另外，在另一实施方式中，离子注入装置100也可以以能够实施以在固定斑点状的离子束B2的射束轨道的状态下二维机械扫描基板W的方式进行的离子注入的方式构成。

另外，离子注入装置100并不限定在用于遍及基板W上的广泛区域进行离子注入的特定注入方式。也可以是不使用机械扫描的注入方式。例如，离子注入装置100可以以能够实施以在基板W上二维扫描斑点状离子束B2的二维射束扫描方式进行的离子注入的方式构成。或者，可以以能够实施以利用二维扩展的离子束B2的大尺寸射束方式进行的离子注入的方式构成。该大尺寸射束在保持均匀性的同时扩展射束尺寸以使其达到基板尺寸以上，能够一次性处理整个基板。

对于详细内容后续再进行说明，离子注入装置100能够在高剂量注入用的第1射束线设定S1或低剂量注入用的第2射束线设定S2下运转。因此，射束线装置104在运转过程中具有第1射束线设定S1或第2射束线设定S2。这两个设定被定为，在通用的注入方式下生成用于不同的离子注入条件的离子束。因此，在第1射束线设定S1和第2射束线设定S2下成为离子束B1、B2的基准的射束中心轨道相同。针对射束照射区域105，在第1射束线设定S1和第2射束线设定S2下也相同。

成为基准的射束中心轨道是指，在扫描射束的方式中，不扫描射束时的射束轨道。并且，为带状束时，成为基准的射束中心轨道相当于射束截面的几何中心的轨迹。

然而，能够将射束线装置104划分为离子源102侧的射束线上游部分和注入处理室106侧的射束线下游部分。在射束线上游部分例如设有具备质谱分析磁铁和质谱分析狭缝的质谱分析装置108。质谱分析装置108通过对初始离子束B1进行质谱分析而向射束线下游部分仅供给所需的离子种类。在射束线下游部分例如设有决定注入离子束B2的射束照射区域105的射束照射区域决定部110。

射束照射区域决定部110以通过向入射的离子束（例如初始离子束B1）施加电场或磁场（或者这两个），出射具有射束照射区域105的离子束（例如注入离子束B2）的方式构成。在一种实施方式中，射束照射区域决定部110具备射束扫描装置和射束平行化装置。对于这些射束线构成要件的示例，参考图5后续再进行说明。

另外，上述上游部分及下游部分的划分只不过是为了便于说明射束线装置104的构成要件的相对位置关系而提及，望能理解。因此，例如射束线下游部分的一种构成要件也可以配置在相比注入处理室106更靠近离子源102的地方。相反时也同样如此。因此，在一种实施方式中，射束照射区域决定部110可以具备带状束发生器和射束平行化装置，带状束发生器也可以具备质谱分析装置108。

射束线装置104具备能量调整系统112和射束电流调整系统114。能量调整系统112以调整向基板W注入的能量的方式构成。射束电流调整系统114以为了在广泛的范围内改变向基板W注入的剂量，能够在较大范围内调整射束电流的方式构成。射束电流调整系统114被设成（与其说是以质）以量调整离子束的射束电流。一种实施方式中，为了调整射束电流能够利用离子源102的调整，此时，可以看做射束电流调整系统114具备离子源102。对于能量调整系统112及射束电流调整系统114的详细内容以后在进行叙述。

并且，离子注入装置100具备控制部116，该控制部用于控制整个或一部分（例如整个或一部分射束线装置104）离子注入装置100。控制部116被构成为，从包含第1射束线设定S1和第2射束线设定S2的多个射束线设定中选择任意1个，在所选射束线设定下运转射束线装置104。具体而言，控制部116根据所选择的射束线设定来设定能量调整系统112及射束电流调整系统114，并控制能量调整系统112及射束电流调整系统114。另外，控制部116可以是用于控制能量调整系统112及射束电流调整系统114的专用控制装置。

控制部116以在包含第1射束线设定S1和第2射束线设定S2的多个射束线设定当中，选择与所给离子注入条件相符的任一种射束线设定的方式构成。第1射束线设定S1适合输送用于向基板W进行高剂量注入的高电流射束。因此，控制部116例如在注入到基板W的所需离子剂量大致在1×10¹⁴～1×10¹⁷atoms/cm²的范围时，选择第1射束线设定S1。并且，第2射束线设定S2适合输送用于向基板W进行低剂量注入的低电流射束。因此，控制部116例如在注入到基板W的所需离子剂量大致在1×10¹¹～1×10¹⁴atoms/cm²的范围时，选择第2射束线设定S2。对于这些射束线设定的详细内容，后续再叙。

能量调整系统112具备沿射束线装置104配设的多个能量调整要件。这些多个能量调整要件分别被配置在固定于射束线装置104上的位置。如图2所示，能量调整系统112例如具备3个调整要件，具体而言为上游调整要件118、中间调整要件120及下游调整要件122。这些调整要件分别具备为了使将初始离子束B1和/或注入离子束B2加速或减速的电场产生作用而构成的1个或多个电极。

上游调整要件118设在射束线装置104的上游部分例如最上游部。上游调整要件118例如具备用于从离子源102向射束线装置104引出初始离子束B1的引出电极系统。中间调整要件120设在射束线装置104的中间部分，例如具备静电式射束平行化装置。下游调整要件122设在射束线装置104的下游部分，例如具备加速柱/减速柱。下游调整要件122也可以具备配置在加速柱/减速柱的下游的角能量过滤器（AEF）。

并且，能量调整系统112具备用于上述能量调整要件的电源系统。对于此，参考图6及图7后续再叙。另外，可以在射束线装置104上的任意位置设置任意个这些多个能量调整要件，不限于图示的配置。并且，能量调整系统112也可以只具备1个能量调整要件。

射束电流调整系统114设在射束线装置104的上游部分，具备用于调整初始离子束B1的射束电流的射束电流调整要件124。射束电流调整要件124被构成为，当初始离子束B1通过射束电流调整要件124时切断初始离子束B1的至少一部分。在一种实施方式中，射束电流调整系统114可具备沿射束线装置104配设的多个射束电流调整要件124。并且，射束电流调整系统114也可以设在射束线装置104的下游部分。

射束电流调整要件124具备可动部分，该可动部分用于调整与射束线装置104的射束输送方向垂直的离子束截面的通过区域。通过该可动部分，射束电流调整要件124构成具有限制初始离子束B1的一部分的宽度可变狭缝或形状可变开口的射束限制装置。并且，射束电流调整系统114具备连续或间断地调整射束电流调整要件124的可动部分的驱动装置。

射束电流调整要件124可以在具有可动部分的同时，或代替该可动部分，具备各自具有多个不同面积和/或形状的射束通过区域的多个调整部件（例如调整孔）。射束电流调整要件124以能够切换多个调整部件中配置在射束轨道上的调整部件的方式构成。由此，射束电流调整要件124可以以阶段性地调整射束电流的方式构成。

如图所示，射束电流调整要件124是不同于能量调整系统112的多个能量调整要件的另一射束线构成要件。通过分别设置射束电流调整要件和能量调整要件，能够个别进行射束电流的调整和能量调整。由此，能够提高每个射束线设定中的射束电流范围及能量范围的设定的自由度。

第1射束线设定S1包括用于能量调整系统112的第1能量设定和用于射束电流调整系统114的第1射束电流设定。第2射束线设定S2包括用于能量调整系统112的第2能量设定和用于射束电流调整系统114的第2射束电流设定。第1射束线设定S1指向低能量且高剂量的离子注入，第2射束线设定S2指向高能量且低剂量的离子注入。

因此，第1能量设定被定为与第2能量设定相比更适合输送低能量射束。并且被定为第2射束电流设定下的离子束的射束电流小于第1射束电流设定下的离子束的射束电流。通过组合注入离子束B2的射束电流的调整和照射时间的调整能够将所需剂量注入到基板W。

第1能量设定包含决定能量调整系统112和其电源系统之间的连接的第1电源连接设定。第2能量设定包含决定能量调整系统112和其电源系统之间的连接的第2电源连接设定。第1电源连接设定被定为中间调整要件120和/或下游调整要件122产生用于支援射束输送的电场。例如被构成为，作为射束平行化装置及加速柱/减速柱整体，在第1能量设定下使注入离子束B2减速，并在第2能量设定下使注入离子束B2加速。通过这些电源连接设定，决定能量调整系统112的各调整要件的电压调整范围。在该调整范围内，能够调整与各调整要件相对应的电源的电压，以向注入离子束B2供给所需的注入能量。

第1射束电流设定包含决定射束电流调整要件124的离子束通过区域的第1开口设定。第2射束电流设定包含决定射束电流调整要件124的离子束通过区域的第2开口设定。被定为第2开口设定下的离子束通过区域小于第1开口设定下的离子束通过区域。这些开口设定例如规定射束电流调整要件124的可动部分的移动范围。或者，开口设定也可以规定应被使用的调整部件。如此，在通过开口设定规定的调整范围内，能够在射束电流调整要件124上设定与所需射束电流相对应的离子束通过区域。能够在所实施的离子注入处理所容许的处理时间内调整离子束通过区域，以使所需剂量注入到基板W。

因此，射束线装置104在第1射束线设定S1下具有第1能量调整范围，在第2射束线设定S2下具有第2能量调整范围。为了能够在广泛的范围内进行调整，第1能量调整范围具有与第2能量调整范围重叠的部分。即，两个调整范围至少在各自的端部彼此重合。重叠部分可以是直线型，此时两个调整范围相切。另一实施方式中，第1能量调整范围可从第2能量调整范围分离。

同样，射束线装置104在第1射束线设定S1下具有第1剂量调整范围，在第2射束线设定S2下具有第2剂量调整范围。第1剂量调整范围与第2剂量调整范围具有重复部分。即，两个调整范围至少在各自的端部彼此重叠。重复部分可以是直线型，此时两个调整范围相切。另一实施方式中，第1剂量调整范围可从第2剂量调整范围分离。

这样一来，射束线装置104在第1射束线设定S1下以第1运转模式运转。在以下说明中，有时将第1运转模式称为低能量模式（或高剂量模式）。并且，射束线装置104在第2射束线设定S2下以第2运转模式运转。在以下说明中，有时将第2运转模式称为高能量模式（或低剂量模式）。也能够将第1射束线设定S1称为适合输送用于向被处理物W进行高剂量注入的低能量/高电流射束的第1注入设定结构。也能够将第2射束线设定S2称为适合输送用于向被处理物W进行低剂量注入的高能量/低电流射束的第2注入设定结构。

离子注入装置100的操作人员能够在执行一种离子注入处理之前根据其处理的注入条件切换射束线设定。因此，能够以1台离子注入装置对从低能量（或高剂量）到高能量（或低剂量）的广泛范围进行处理。

并且，离子注入装置100以相同的注入方式，与注入条件的广泛范围相对应。即，离子注入装置100以实际相同的射束线装置104对广泛的范围进行处理。此外，离子注入装置100具有最近成为主流的一种序列式结构。因此，虽然会在后续进行详细说明，离子注入装置100适合用作现有的离子注入装置（例如HC和/或MC）的通用构件。

能够看做，射束线装置104具备控制离子束的射束控制装置、调整离子束的射束调整装置及对离子束进行整形的射束整形装置。射束线装置104通过射束控制装置、射束调整装置及射束整形装置供给具有在注入处理室106中超过被处理物W的宽度的射束照射区域105的离子束。在离子注入装置100中，可以在第1射束线设定S1和第2射束线设定S2下具有射束控制装置、射束调整装置及射束整形装置相同的硬件结构。此时，在第1射束线设定S1和第2射束线设定S2中，射束控制装置、射束调整装置及射束整形装置可以以相同的布局配置。由此，离子注入装置100可以在第1射束线设定S1和第2射束线设定S2下具有相同的设置占地面积（所谓占用面积）。

成为基准的射束中心轨道为，在扫描射束的方式中不扫描射束时的射束截面的几何中心的轨迹即射束的轨道。并且，为静止射束即带状束时，尽管下游部分的注入离子束B2中射束截面形状改变，但成为基准的射束中心轨道仍相当于射束截面的几何中心的轨迹。

射束控制装置可以具备控制部116。射束调整装置可具备射束照射区域决定部110。射束调整装置可具备能量过滤器或偏转要件。射束整形装置可以具备后述的第1XY聚光透镜206、第2XY聚光透镜208及Y聚光透镜210。

能够看做，射束线装置104的上游部分中初始离子束B1采用单一的射束轨道，而在下游部分注入离子束B2采用基于在扫描射束的方式中成为基准的射束中心轨道向中心平行的扫描射束的多个射束轨道。但是，为带状束时，射束宽度因单一射束轨道的射束截面形状发生变化而扩大，从而成为照射区域，因此作为射束轨道仍然是单一的。根据这种观点，也能够将射束照射区域105称为离子束轨道区域。因此，离子注入装置100在第1射束线设定S1和第2射束线设定S2下，具有注入离子束B2相同的离子束轨道区域。

图4是表示本发明的一种实施方式所涉及的离子注入方法的流程图。该离子注入方法适用于离子注入装置100中。通过控制部116执行该方法。如图4所示，该方法具备射束线设定选择步骤（S10）和离子注入步骤（S20）。

控制部116在多个射束线设定中选择与所给离子注入条件相符的任1个射束线设定（S10）。多个射束线设定，如上所述包含适合输送用于向被处理物进行高剂量注入的高电流射束的第1射束线设定S1和适合输送用于向被处理物进行低剂量注入的低电流射束的第2射束线设定S2。例如，当注入到基板W的所需离子剂量超过其阈值时，控制部116选择第1射束线设定S1，当所需的离子剂量低于其阈值时，控制部116选择第2射束线设定S2。另外，如后述，多个射束线设定（或注入设定结构）可以包括第3射束线设定（或第3注入设定结构）和/或第4射束线设定（或第4注入设定结构）。

第1射束线设定S1被选择时，控制部116利用第1能量设定来设定能量调整系统112。由此，能量调整系统112和其电源系统通过第1电源连接设定而连接。并且，控制部116利用第1射束电流设定来设定射束电流调整系统114。由此，根据第1开口设定来设定离子束通过区域（或其调整范围）。与此相同，当第2射束线设定S2被选择时，控制部116利用第2能量设定来设定能量调整系统112，利用第2射束电流设定来设定射束电流调整系统114。

该选择处理可以包括在与所选射束线设定相应的调整范围内调整射束线装置104的处理。在该调整处理中，在射束线装置104的各调整要件所对应的调整范围内进行调整，以生成所需注入条件的离子束。例如，控制部116决定与能量调整系统112的各调整要件相对应的电源的电压，以便能够获得所需的注入能量。并且，控制部116决定射束电流调整要件124的离子束通过区域，以便能够获得所需的注入剂量。

这样一来，控制部116在所选射束线设定下运转离子注入装置100（S20）。生成具有射束照射区域105的注入离子束B2，并供给到基板W。注入离子束B2协同基板W的机械扫描（或射束独自）照射整个基板W。其结果，离子以所需的离子注入条件的能量和剂量注入到基板W上。

用于设备生产的序列式高剂量高电流离子注入装置中，以目前情况来看，采用混合式扫描方式、二维机械扫描方式及带状束＋晶片扫描方式。然而，二维机械扫描方式因机械扫描的机械性驱动机构的负荷，其扫描速度的高速化受到限制，因此，存在无法充分抑制注入不均之类的问题。并且，带状束＋晶片扫描方式，在横向扩大射束尺寸时容易产生均匀性的下降。因此，尤其在低剂量条件（低射束电流条件）下，均匀性及射束角度的同一性上存在问题。但是，获得的注入结果在容许范围内时，可以以二维机械扫描方式或带状束＋晶片扫描方式构成本发明的离子注入装置。

另一方面，混合式扫描方式通过高精度地调整射束扫描速度，能够在射束扫描方向上实现良好的均匀性。并且，通过使射束扫描变得充分高速，能够充分抑制晶片扫描方向的注入不均。因此，认为混合式扫描方式最适合广范围的剂量条件。

图5（a）是表示本发明的一种实施方式所涉及的离子注入装置200的基本结构的俯视图，图5（b）是表示本发明的一种实施方式所涉及的离子注入装置200的基本结构的侧视图。离子注入装置200是对图2所示的离子注入装置100应用混合式扫描方式时的一个实施例。并且，离子注入装置200与图2所示的离子注入装置100同样为序列式装置。

如图所示，离子注入装置200具备多个射束线构成要件。离子注入装置200的射束线上游部分从上游侧依次具备离子源201、质谱分析磁铁202、射束收集器203、鉴别孔径204、电流抑制机构205、第1XY聚光透镜206、射束电流测量仪207及第2XY聚光透镜208。在离子源201与质谱分析磁铁202之间设有用于从离子源201引出离子的引出电极218（参考图6及图7）。

在射束线上游部分和下游部分之间设有扫描仪209。射束线下游部分从上游侧依次具备Y聚光透镜210、射束平行化机构211、AD（加速/减速）柱212及能量过滤器213。在射束线下游部分的最下游部配置有晶片214。自离子源201到射束平行化机构211为止的射束线构成要件被收容在终端216。

电流抑制机构205为上述射束电流调整系统114的一例。电流抑制机构205为切换低剂量模式和高剂量模式而设。电流抑制机构205作为一例具备连续可变孔径CVA（Continuously Variable Aperture）。CVA为能够通过驱动机构调整开口尺寸的孔。因此，电流抑制机构205被构成为，在低剂量模式中以比较小的开口尺寸调整范围内动作，在高剂量模式中以比较大的开口尺寸调整范围内动作。一种实施方式中可以构成为，与电流抑制机构205一同或代替其，具有不同开口宽度的多个鉴别孔径204，在低剂量模式和高剂量模式下以不同的设定进行动作。

电流抑制机构205具有通过限制到达下游为止的离子束量来协助低射束电流的条件下的射束调整的作用。电流抑制机构205设在射束线上游部分（即，自从离子源201引出离子之后到扫描仪209的上游侧为止之间）。因此，能够扩大射束电流的调整范围。另外，电流抑制机构205可以设置在射束线下游部分。

射束电流测量仪207例如为可动式束流测量器（Flag Faraday）。

由第1XY聚光透镜206、第2XY聚光透镜208及Y聚光透镜210构成用于调整纵横方向的射束形状（XY面内的射束截面）的射束整形装置。如此，射束整形装置具备在质谱分析磁铁202和射束平行化机构211之间沿射束线配设的多个透镜。射束整形装置通过这些透镜的收敛/发散效果，能够以广泛的能量/射束电流的条件将离子束适当地输送至下游。即，在低能量/低射束电流、低能量/高射束电流、高能量/低射束电流及高能量/高射束电流中的任一条件下，均能够将离子束适当地输送至晶片214。

能量过滤器213例如为具备偏转电极、偏转电磁铁或同时具备这两者的AEF（Angular Energy Filter能量过滤器）。

在离子源201生成的离子通过引出电场（未图示）被加速。被加速的离子通过质谱分析磁铁202而偏转。这样，只有具有规定能量和质量电荷比的离子通过鉴别孔204。接着，离子经由电流抑制机构（CVA）205、第1XY聚光透镜206及第2XY聚光透镜208被引到扫描仪209。

扫描仪209通过施加周期性的电场或磁场（或这两者）沿横向（可以是纵向或斜向）往复扫描离子束。通过扫描仪209离子束被调整为能够在晶片214上均匀地横向注入。通过扫描仪209扫描的离子束215通过利用施加电场或磁场（或这两者）的射束平行化机构211对齐行进方向。之后，离子束215通过施加电场以AD柱212加速或减速至规定的能量。出自AD柱212的离子束215达到最终的注入能量（低能量模式下调整为高于注入能量的能量，并且使其在能量过滤器内一边减速一边使其偏转）。AD柱212的下游的能量过滤器213通过施加基于偏转电极或偏转电磁铁的电场或磁场（或这两者）使离子束215向晶片214侧偏转。由此，具有目标能量以外的能量的污染成分被排除。如此净化的离子束215被注入到晶片214。

另外，在质谱分析磁铁202和鉴别孔204之间配置有射束收集器203。射束收集器203根据需要施加电场，由此使离子束偏转。由此，射束收集器203能够高速控制离子束到达下游。

接着，参考图6及图7所示的高电压电源系统230的结构系统图，对图5所示的离子注入装置200中的低能量模式及高能量模式进行说明。在图6中示出低能量模式的电源切换状态，图7中示出高能量模式的电源切换状态。在图6及图7中示出，图5所示的射束线构成要件中与离子束的能量调整相关的主要要件。在图6及图7中以箭头表示离子束215。

如图6及图7所示，射束平行化机构211（参考图5）具备双重P透镜220。该双重P透镜220具有沿着离子的移动方向分开配置的第1电压间隙221及第2电压间隙222。第1电压间隙221位于上游，第2电压间隙222位于下游。

第1电压间隙221形成在一组电极223与电极224之间。在配置于这些电极223、224的下游的另一组电极225与电极226之间形成有第2电压间隙222。第1电压间隙221及形成该第1电压间隙的电极223、224具有朝向上游侧的凸形形状。相反，第2电压间隙222及形成该第2电压间隙的电极225、226具有朝向下游侧的凸形形状。另外，以下为便于说明，有时将这些电极分别称为第1P透镜上游电极223、第1P透镜下游电极224、第2P透镜上游电极225、第2P透镜下游电极226。

双重P透镜220通过组合施加于第1电压间隙221及第2电压间隙222的电场，对入射的离子束进行平行化来出射，并且调整离子束的能量。即，双重P透镜220通过第1电压间隙221及第2电压间隙222的电场使离子束加速或减速。

并且，离子注入装置200具备高电压电源系统230，该高电压电源系统具备用于射束线构成要件的电源。高电压电源系统230具备第1电源部231、第2电源部232、第3电源部233、第4电源部234及第5电源部235。如图所示，高电压电源系统230具备用于将第1电源部231至第5电源部235连接到离子注入装置200的连接电路。

第1电源部231具备第1电源241和第1开关251。第1电源241设在离子源201和第1开关251之间，是向离子源201供给正电压的直流电源。第1开关251在低能量模式下将第1电源241连接到地面217（参考图6），在高能量模式下将第1电源241连接到终端216（参考图7）。因此，第1电源241在低能量模式下以接地电位作为基准向离子源201供给电压V_HV。这就相当于直接供给离子的总能量。另一方面，在高能量模式下，第1电源241以终端电位作为基准向离子源201供给电压V_HV。

第2电源部232具备第2电源242和第2开关252。第2电源242设在终端216和地面217之间，是通过第2开关252的切换向终端216供给正负电压中的任1个电压的直流电源。第2开关252在低能量模式下将第2电源242的负极连接到终端216（参考图6），在高能量模式下将第2电源242的正极连接到终端216（参考图7）。因此，第2电源242在低能量模式下以接地电位作为基准向终端216供给电压V_T（V_T＜0）。另一方面，在高能量模式下，第2电源242以接地电位作为基准向终端216供给电压V_T（V_T＞0）。第2电源242的电压V_T大于第1电源241的电压V_HV。

因此，引出电极218的引出电压V_EXT在低能量模式下为V_EXT=V_HV-V_T，在高能量模式下为V_EXT=V_HV。将离子的电荷设为q时，最终能量在低能量模式下成为qV_HV，在高能量模式下成为q（V_HV+V_T）。

第3电源部233具备第3电源243和第3开关253。第3电源243设在终端216和双重P透镜220之间。第3电源243具备第1P透镜电源243-1和第2P透镜电源243-2。第1P透镜电源243-1为以终端电位作为基准向第1P透镜下游电极224及第2P透镜上游电极225供给电压V_AP的直流电源。第2P透镜电源243-2为以终端电位作为基准，经第3开关253向连接端供给电压V_DP的直流电流。第3开关253设在终端216和双重P透镜220之间，以便通过切换将第1P透镜电源243-1及第2P透镜电源243-2中的任一电源连接到第2P透镜下游电极226。另外，第1P透镜上游电极223连接在终端216。

第3开关253在低能量模式下将第2P透镜电源243-2连接到第2P透镜下游电极226（参考图6），在高能量模式下将第1P透镜电源243-1连接到第2P透镜下游电极226（参考图7）。因此，第3电源243在低能量模式下以终端电位作为基准向第2P透镜下游电极226供给电压V_DP。另一方面，在高能量模式下，第3电源243以终端电位作为基准向第2P透镜下游电极226供给电压V_AP。

第4电源部234具备第4电源244和第4开关254。第4电源244设在第4开关254和地面217之间，是用于向AD柱212的出口（即下游侧末端）供给负电压的直流电源。第4开关254在低能量模式下将第4电源244连接到AD柱212的出口（参考图6），在高能量模式下将AD柱212的出口连接到地面217（参考图7）。因此，第4电源244在低能量模式下以接地电位作为基准向AD柱212的出口供给电压V_ad。另一方面，在高能量模式下不使用第4电源244。

第5电源部235具备第5电源245和第5开关255。第5电源245设在第5开关255和地面217之间。第5电源245为了能量过滤器（AEF）213而设。第5开关255为了切换能量过滤器213的运转模式而设。能量过滤器213在低能量模式下以所谓的偏置模式运转，在高能量模式下以正常模式运转。偏置模式是指将正电极和负电极的平均值作为负电位的AEF的运转模式。通过偏置模式的射束收敛效果能够防止由AEF下的射束的发散导致的射束损失。另一方面，正常模式是指将正电极和负电极的平均值作为接地电位的AEF的运转模式。

对晶片214供给接地电位。

图8（a）表示在低能量模式下施加在离子注入装置200的各部的电压的一例，图8（b）表示在低能量模式下施加在离子注入装置200的各部的能量的一例。图9（a）表示在高能量模式下施加在离子注入装置200的各部的电压的一例，图9（b）表示在高能量模式下施加在离子注入装置200的各部的能量的一例。图8（a）及图9（a）的纵轴表示电压，图8（b）及图9（b）的纵轴表示能量。各图的横轴以符号a至符号g表示离子注入装置200的位置。符号a表示离子源201，符号b表示终端216，符号c表示加速P透镜（第1P透镜下游电极224），符号d表示减速P透镜（第2P透镜下游电极226），符号e表示AD柱212的出口，符号f表示能量过滤器213，符号g表示晶片214。

双重P透镜220根据注入条件的要求具有以加速P透镜c个体或以减速P透镜d个体使用的结构，或同时使用加速P透镜c及减速P透镜d的结构。在使用加速P透镜c及减速P透镜d这两者的结构中，双重P透镜220能够设为如下结构，即使用加速作用和减速作用这两者来改变加速和减速的作用分配。此时，双重P透镜220能够以如下方式构成，即射束通过入射到双重P透镜220的射束能量和从双重P透镜220出射的射束能量之差被加速或被减速。或者，双重P透镜220能够以入射射束能量和出射射束能量之差为零，而不使射束加速或减速的方式构成。

作为一例，双重P透镜220如图所示被构成为，在低能量模式下，通过减速P透镜d使离子束减速，并且根据需要从零至少许范围内通过加速P透镜c使离子束加速，作为整体使离子束减速。另一方面，在高能量模式下双重P透镜220以通过加速P透镜c使离子束加速的方式构成。另外，在高能量模式下双重P透镜220也可以构成为，只要整体使离子束加速，则可根据需要在零至少许范围内通过减速P透镜d使离子束减速。

如此构成高电压电源系统230，由此通过切换电源能够改变施加在射束线上的几个区域的电压。并且，能够改变一种区域中的电压施加路径。利用这些能够在相同的射束线上切换低能量模式和高能量模式。

在低能量模式下，将接地电位作为基准直接施加离子源201的电位V_HV。由此，能够向源极部施加高精度的电压，并能够提高能量的设定精度来以低能量注入离子。并且，通过将终端电压V_T、P透镜电压V_DP及AD柱出口电压V_ad设定为负，能够以较高能量将离子输送至柱出口。因此能够提高离子束的输送效率并获得高电流。

并且，在低能量模式下通过采用减速P透镜，来促进高能量状态下的离子束的输送。这有助于使低能量模式与高能量模式共存于同一射束线上。此外，在低能量模式下，调整射束线的收敛/发散要件并有意扩展射束来进行输送，以使射束自发散最小化。这也有助于使低能量模式与高能量模式共存于相同的射束线上。

在高能量模式下，离子源201的电位为加速引出电压V_HV和终端电压V_T之和。由此，能够向源极部施加高电压，能够以高能量使离子加速。

图10为表示本发明的一种实施方式所涉及的离子注入方法的流程图。该方法例如可通过用于离子注入装置的射束控制装置执行。如图10所示，首先，选择注入制法（S100）。控制装置读取该制法条件（S102），选择与制法条件相应的射束线设定（S104）。在所选射束线设定下进行离子束的调整工作。调整工作包括提取及调整射束（S106）、确认所获射束（S108）。以此结束用于离子注入的准备工作。接着，搬入晶片（S110），执行离子注入（S112），搬出晶片（S114）。可以重复进行步骤S110至步骤S114，直至处理完所需的片数。

图11示意地表示通过离子注入装置200实现的能量及剂量的范围D。与图1相同，图11也表示在实际所允许的生产率所能处理的能量和剂量的范围。为了比较，将图1所示的HC、MC、HE的能量及剂量的范围A、B、C一并示于图11。

如图11所示，可知离子注入装置200包含现有装置HC及MC的运转范围中的任1个。因此，离子注入装置200为超过现有构架的新型装置。该新型离子注入装置在保持相同的射束线和注入方式的同时，能够以1台装置实现现有两种类型的HC、MC的作用。因此能够将该装置称为HCMC。

因此，根据本实施方式，能够提供以单一装置构成序列式高剂量高电流离子注入装置和序列式中剂量中电流离子注入装置的装置HCMC。利用HCMC在低能量条件和高能量条件下改变电压施加方法，再利用CVA将射束电流从高电流改变为低电流，由此，能够以广泛范围的能量条件和剂量条件实施注入。

另外，HCMC式离子注入装置也可以不包含所有的现有HC、MC的注入条件范围。考虑到装置的制造成本和注入性能的权衡关系，认为可以提供具有比如图11所示的范围D更窄的范围E（参考图12）的装置。即使在这种情况下，只要充分弥补设备制造商所需要的离子注入条件，就能够提供实用性优异的离子注入装置。

对于在设备制造工序中通过HCMC实现的装置运用的效率的提高进行说明。作为一例，如图13所示，假定有一家设备制造商为了处理制造工艺X而使用了6台HC和4台MC（即该设备制造商仅拥有现有装置HC、MC）。之后，该设备制造商根据制造设备的变化将工艺X改为工艺Y，结果变成需要8台HC和2台MC。如此一来，该制造商要增设2台HC，为此需要增加投资和准备期间。与此同时，使2台MC处于非运行状态，该制造商所拥有的这些装置无用武之地。如以上所述，通常HC和MC的注入方式不同，因此难以将非运转的MC重新转用为所需HC。

相对于此，如图14所示，考虑设备制造商为了处理工艺X而使用6台HC、2台MC、2台HCMC时的情形。此时，即使伴随制造设备的变化将工艺X改为工艺Y，HCMC为HC和MC的工艺通用机，因此作为HC能够运转HCMC。因此，无需增设装置或闲置装置。

如此，设备制造商拥有几台HCMC装置具有很大优点。因为通过HCMC装置能够吸收HC和MC的工艺变更。并且，一部分装置因故障或维修而无法使用时能够将HCMC装置作为HC或MC使用。因此，通过拥有HCMC装置，能够大幅改善整体装置的运转率。

另外，最后考虑将所有装置设为HCMC时的情况。但是大多数情况下，因考虑到HCMC和HC（或MC）的价格差异或灵活运用实际所拥有的HC或MC，有可能仅将一部分装置设为HCMC会更实际一点。

并且，为了一种离子注入处理，以不同的注入方式向晶片注入离子的另一种装置代替现有的一种形式的离子注入装置时，有时难以配合注入特性。这是因为为了该离子注入处理，即使以这两种离子注入装置使能量及剂量一致，射束发散角度或射束密度也可能不同。但是，HCMC装置在同一射束线上（相同射束线轨道）能够处理高剂量高电流离子注入条件和中剂量中电流离子注入条件。由此HCMC装置分开使用高剂量高电流离子注入条件和中剂量中电流离子注入条件。因此，有望充分抑制并配合伴随装置的代用而产生的注入特性的变化。

HCMC装置不仅是HC和MC的通用装置，也能够处理位于现有HC装置或MC装置的运转范围外侧的注入条件。如图11所示，HCMC装置为还能够重新处理高能量/高剂量注入（范围D的右上区域F）及低能量/低剂量注入（范围D的左下区域G）的装置。因此，离子注入装置可以在一种实施方式中，在上述第1射束线设定S1及第2射束线设定S2的基础之上或代替这些，具备用于高能量/高剂量注入的第3射束线设定和/或用于低能量/低剂量注入的第4射束线设定。

如以上说明，在本实施方式中，整合序列式高剂量高电流离子注入装置和中剂量中电流离子注入装置的射束线并使这些通用。另外，构筑有切换射束线结构的构造。以此，能够在同一射束线上（相同离子束轨道和相同注入方式）进行遍及广泛的能量/射束电流区域的注入处理。

以上根据实施例对本发明进行了说明。本发明不限于上述实施方式，能够进行各种设计变更，可以有各种变形例，并且那种变形例也属于本发明的范围的事实，被本领域技术人员所认同。

代替上述结构或与上述结构一同，基于射束电流调整系统的射束电流的量的调整可以有各种结构。例如，具备射束电流调整系统配设在射束线上的宽度可变孔时，该宽度可变孔的位置是任意的。因此，宽度可变孔可位于离子源和质谱分析磁铁之间、质谱分析磁铁和质谱分析狭缝之间、质谱分析狭缝和射束整形装置之间、射束整形装置和射束控制装置之间、射束控制装置和射束调整装置之间、射束调整装置的各要件之间和/或射束调整装置和被处理物之间。宽度可变孔可以是质谱分析狭缝。

射束电流的调整能够以如下方式构成，即通过在固定宽度孔径的前后配置发散/收敛透镜系统，来调整通过孔的离子束的量。固定宽度孔可以是质谱分析狭缝。

射束电流的调整可以利用能量狭缝开口宽度可变狭缝装置（和/或射束线终端开口宽度可变狭缝装置）进行。射束电流的调整可以利用分析器磁铁（质谱分析磁铁）和/或转向磁铁（轨道修正磁铁）进行。可根据机械式扫描的速度可变范围扩大（例如从超低速到超高速）和/或机械式扫描的次数变化来调整剂量。

射束电流的调整可通过离子源的调整（例如，气体量、电弧电流）进行。射束电流的调整可通过离子源的更换进行。此时，可以选择性地使用MC用离子源和HC用离子源。射束电流的调整可通过离子源的引出电极的间隙调整进行。射束电流的调整可通过在离子源的正下方设置CVA而进行。

射束电流的调整可通过带状束的上下宽度的变更进行。剂量的调整可通过二维机械扫描时的扫描速度的变更进行。

射束线装置具备多个射束线构成要件，该构成要件构成为，仅在第1射束线设定或第2射束线设定中的任一设定下运转，由此，离子注入装置可以作为高电流离子注入装置或中电流离子注入装置构成。即，将HCMC装置作为平台，例如更换一部分的射束线构成要件，或改变电源结构，由此能够从序列式高剂量/中剂量通用离子注入装置发明出序列式高剂量离子注入专用装置或序列式中剂量离子注入专用装置。预计能够以比通用装置更低廉的价格制造出各个专用装置，因此能够致力于设备制造商降低制造成本。

在MC中，通过利用二价离子或三价离子等多价离子，能够以更高能量注入。但是，一般离子源（热电子发射型离子源）中多价离子的生成效率与一价离子的生成效率相比相当低。因此，事实上很难在这种高能量范围内进行实用性剂量注入。作为离子源若采用类似RF离子源的多价离子增强源，则能够获取四价、五价的离子。因此能够以更高能量的条件获取更多的离子束。

因此，作为离子源采用类似RF离子源的多价离子增强源，由此能够将HCMC装置作为序列式高能量离子注入装置（HE）运用。由此，能够以HCMC装置处理迄今为止不能以序列式高能量/低剂量离子注入装置处理的注入条件的一部分（能够将图8所示的MC的范围扩展成包含范围C的至少一部分）。

以下例举本发明的几个方式。

一种实施方式所涉及的离子注入装置，其具备：

离子源，生成离子并作为离子束引出；

注入处理室，用于向被处理物注入所述离子；及

射束线装置，提供用于从所述离子源向所述注入处理室输送所述离子束的射束线，

所述射束线装置供给具有在所述注入处理室中超过所述被处理物的宽度的射束照射区域的所述离子束，

所述注入处理室具备机械式扫描装置，该机械式扫描装置对于所述射束照射区域机械式地扫描所述被处理物，

所述射束线装置根据注入条件在多个注入设定结构中的任1个结构下动作，所述多个注入设定结构包含：第1注入设定结构，适合输送用于向所述被处理物进行高剂量注入的低能量/高电流射束；及第2注入设定结构，适合输送用于向所述被处理物进行低剂量注入的高能量/低电流射束，

所述射束线装置以在所述第1注入设定结构和所述第2注入设定结构下，所述射束线中成为基准的射束中心轨道以从所述离子源至所述注入处理室为止成为相同的方式构成。

一种实施方式所涉及的离子注入装置，其具备：

离子源，生成离子并作为离子束引出；

注入处理室，用于向被处理物注入所述离子；及

射束线装置，提供用于从所述离子源向所述注入处理室输送所述离子束的射束线，其中，

所述离子注入装置以协同所述被处理物的机械扫描对所述被处理物照射所述离子束的方式构成，

所述射束线装置根据注入条件在多个注入设定结构中的任1个结构下动作，所述多个注入设定结构包括第1注入设定结构及第2注入设定结构，其中，第1注入设定结构适合输送用于向所述被处理物进行高剂量注入的低能量/高电流射束，第2注入设定结构适合输送用于向所述被处理物进行低剂量注入的高能量/低电流射束，

所述射束线装置被构成为，在所述第1注入设定结构和所述第2注入设定结构下，所述射束线中成为基准的射束中心轨道自所述离子源至所述注入处理室相同。

所述射束线装置可在所述第1注入设定结构和所述第2注入设定结构下采取相同的注入方式。所述射束照射区域可以在所述第1注入设定结构和所述第2注入设定结构下相同。

所述射束线装置可具备调整所述离子束的射束调整装置和对所述离子束进行整形的射束整形装置。所述射束线装置可以在所述第1注入设定结构和所述第2注入设定结构下，以相同的布局配置所述射束调整装置及所述射束整形装置。所述离子注入装置在所述第1注入设定结构和所述第2注入设定结构下可以具有相同的设置占地面积。

所述射束线装置可以具备用于调整所述离子束的射束电流的总量的射束电流调整系统。所述第1注入设定结构包含用于所述射束电流调整系统的第1射束电流设定，所述第2注入设定结构包含用于所述射束电流调整系统的第2射束电流设定，并被定为所述第2射束电流设定下的所述离子束的射束电流小于所述第1射束电流设定下的所述离子束的射束电流。

所述射束电流调整系统可以以在通过有关调整要件时切断所述离子束的至少一部分的方式构成。所述射束电流调整系统可以具备配设在所述射束线上的宽度可变孔。所述射束电流调整系统可以具备射束线终端开口宽度可变狭缝装置。所述离子源可以以调整所述离子束的射束电流的总量的方式构成。所述离子源具备用于引出所述离子束的引出电极，通过调整所述引出电极的开口来调整所述离子束的射束电流的总量。

所述射束线装置可以具备用于调整注入到所述被处理物的所述离子的注入能量的能量调整系统。所述第1注入设定结构包含用于所述能量调整系统的第1能量设定，所述第2注入设定结构包含用于所述能量调整系统的第2能量设定，所述第1能量设定与所述第2能量设定相比更适于低能量射束的输送。

所述能量调整系统可以具备用于使所述离子束平行的射束平行化装置。所述射束平行化装置可以构成为，在所述第1注入设定结构下使所述离子束减速，或使其减速及加速，并在所述第2注入设定结构下使所述离子束加速，或使其加速及减速。所述射束平行化装置可以具备使所述离子束加速的加速透镜和使所述离子束减速的减速透镜，并构成为，能够改变加速与减速的分配，所述射束平行化装置也可以以在所述第1注入设定结构下主要使所述离子束减速，并在所述第2注入设定结构下主要使所述离子束加速的方式构成。

所述射束线装置具备用于调整所述离子束的射束电流的总量的射束电流调整系统和用于调整向所述被处理物注入所述离子的能量的能量调整系统，可以分别或同时调整所述射束电流的总量和所述注入能量。所述射束电流调整系统和所述能量调整系统可以是个别的射束线构成要件。

所述离子注入装置可以具备控制部，该控制部以手动或自动选择包含所述第1注入设定结构和所述第2注入设定结构的多个注入设定结构中适合所给离子注入条件的任1个注入设定结构的方式构成。

当注入到所述被处理物中的所需的离子剂量大概在1×10¹⁴～1×10¹⁷atoms/cm²范围时，所述控制部可以选择所述第1注入设定结构，当注入到所述被处理物中的所需的离子剂量大概在1×10¹¹～1×10¹⁴atoms/cm²范围时，所述控制部可以选择所述第2注入设定结构。

所述射束线装置在所述第1注入设定结构下具有第1能量调整范围，在所述第2注入设定结构下具有第2能量调整范围，所述第1能量调整范围和所述第2能量调整范围可以具有部分重叠的范围。

所述射束线装置在所述第1注入设定结构下具有第1剂量调整范围，在所述第2注入设定结构下具有第2剂量调整范围，所述第1剂量调整范围和所述第2剂量调整范围可以具有部分重叠的范围。

所述射束线装置可以具备射束扫描装置，该射束扫描装置扫描所述离子束以形成向垂直于射束输送方向的长边方向延伸的细长照射区域。所述注入处理室可以具备物体保持部，该物体保持部以向与所述输送方向及所述长边方向垂直的方向提供所述被处理物的机械扫描的方式构成。

所述射束线装置可以具备带状束发生器，其生成具有向垂直于射束输送方向的长边方向延伸的细长照射区域的带状束。所述注入处理室可以具备物体保持部，该物体保持部以向与所述射束输送方向及所述长边方向垂直的方向提供所述被处理物的机械扫描的方式构成。

所述注入处理室可以具备物体保持部，该物体保持部以向在垂直于射束输送方向的面内相互正交的两个方向提供所述被处理物的机械扫描的方式构成。

所述射束线装置可以以如下方式构成，即在能够从仅在所述第1注入设定结构或所述第2注入设定结构中的任一注入设定结构下被运转的多个射束线构成要件中选择，由此所述离子注入装置作为高电流离子注入专用装置或中电流离子注入专用装置被构成。

一种实施方式所涉及的离子注入方法，其具备如下工序:

关于射束线装置，在包含适合输送用于向被处理物进行高剂量注入的低能量/高电流射束的第1注入设定结构和适合输送用于向所述被处理物进行低剂量注入的高能量/低电流射束的第2注入设定结构的多个注入设定结构中选择符合所给离子注入条件的任一种注入设定结构；

在所选注入设定结构下使用所述射束线装置，沿着射束线中成为基准的射束中心轨道自离子源至注入处理室输送离子束；及

协同所述被处理物的机械扫描向所述被处理物照射所述离子束，

所述成为基准的射束中心轨道在所述第1注入设定结构和所述第2注入设定结构下相同。

所述输送工序还可以具备通过调整所述离子束的射束电流的总量来调整注入到所述被处理物的剂量的工序。在所述第1注入设定结构下可以以第1剂量调整范围调整所述注入剂量，在所述第2注入设定结构下可以以包括小于所述第1剂量调整范围的剂量范围在内的第2剂量调整范围调整所述注入剂量。

所述输送工序还可以具备调整注入到所述被处理物的能量的工序。在所述第1注入设定结构下可以以第1能量调整范围调整所述注入能量，在所述第2注入设定结构下可以以包括高于所述第1能量调整范围的能量范围在内的第2能量调整范围调整所述注入能量。

1.一种实施方式所涉及的离子注入装置通过切换以减速为主体的电源的连接和以加速为主体的电源的连接，具有相同射束轨道和相同注入方式，并具有广泛的能量范围。

2.一种实施方式所涉及的离子注入装置，在可获得高电流的射束线上具备在射束线上游部切断一部分射束的机器，由此具有相同的射束轨道和相同的注入方式，并具有广泛的射束电流范围。

3.一种实施方式所涉及的离子注入装置通过同时具备上述实施方式1及上述实施方式2的特性，可以具有相同射束轨道和相同注入方式，并且一并具有广泛的能量范围和广泛的射束电流范围。

一种实施方式所涉及的离子注入装置，在上述实施方式1至3中，作为相同注入方式可以是组合射束扫描和机械性晶片扫描的装置。一种实施方式所涉及的离子注入装置，在上述实施方式1至3中，作为相同注入方式可以为组合带状束和机械性晶片扫描的装置。一种实施方式所涉及的离子注入装置，在上述实施方式1至3中，作为相同注入方式可以为组合二维机械性晶片扫描的装置。

4.一实施方式所涉及的离子注入装置或离子注入方法，通过在同一射束线（相同离子束轨道和相同注入方式）上并列构成高剂量高电流离子注入射束线要件和中剂量中电流离子注入射束线要件，由此选择/切换自如地构成高剂量高电流离子注入和中剂量中电流离子注入，并覆盖从低能量到高能量的极其广泛的能量范围和从低剂量到高剂量的极其广泛的剂量范围。

5.上述实施方式4中，在同一射束线上可以分别构成高剂量用和中剂量用通用的各射束线要件和分别被切换成高剂量用/中剂量用的各射束线要件。

6.上述实施方式4或5中，以在广泛的范围内调整射束电流量为目的，可以设置在射束线上游部物理切断一部分射束的射束限制装置（上下或左右的宽度可变狭缝或四边形或圆形的可变开口）。

7.上述实施方式4至6的任一项中，可以设置切换控制器的控制装置，该装置被构成为，根据注入到被处理物的所需的离子剂量，选择高剂量高电流离子注入和中剂量中电流离子注入。

8.上述实施方式7中，切换控制器被构成为，当注入到被处理物的所需的离子剂量大概在1×10¹¹～1×10¹⁴atoms/cm²的中剂量中电流范围时，使射束线在中剂量加速（引出）/加速（P透镜）/减速（AD柱）模式下作动，并且，当注入到被处理物的所需的离子剂量大概在1×10¹⁴～1×10¹⁷atoms/cm²的高剂量高电流范围时，也可以使射束线在高剂量加速（引出）/减速（P透镜）/减速（AD柱）模式下作动。

9.上述实施方式4至8的任一项中，使用加速模式注入比较高的能量的离子的装置和使用减速模式注入比较低的能量的离子的装置可以具有彼此重叠的能量范围。

10.上述实施方式4至8的任一项中，使用加速模式注入比较高的能量的离子的装置和使用减速模式注入比较低的能量的离子的装置可以具有彼此重叠的剂量范围。

11.在上述实施方式4至6的任一项中，通过限制射束线构成要件，能够轻松地将结构改变成高剂量高电流离子注入专用装置或中剂量中电流离子注入专用装置。

12.上述实施方式4至11的任一项中，射束线结构可以组合射束扫描和机械基板扫描。

13.上述实施方式4至11的任一项中，射束线的结构可以组合具有基板（或晶片或被处理物）宽度以上的宽度的带状的射束扫描和机械基板扫描。

14.上述实施方式4至11的任一项中，射束线结构可以具备二维方向的机械基板扫描。

以下，对流入被处理物的射束电流的返回路径进行思考。所谓流入被处理物的射束电流是指单位时间内注入到被处理物的离子量。进行离子注入时，离子从高电压的离子源被引出，该离子通过输送被注入到被处理物。电性方面，能够认为电压源（离子源）与电流源（离子束）串联连接。为了使其作为电气电路成立，需要使电流从电流源返回到电压源的路径，即用于使流入被处理物的射束电流返回到离子源的电流路径。

另外，离子束的入射位置并不仅限于被处理物。也能够对被处理物周围或其它结构物（例如，保持被处理物的支架、注入处理室的壁面等）入射离子束。因此，在本说明书中，上述“流入被处理物的射束电流”是指“流入被处理物及/或其它结构物的射束电流”。

图15及图16为表示本发明的一实施方式所涉及的离子注入装置300的基本结构的图。在图15的上部示出第2能量设定（高能量模式）的电源切换状态，在图16的上部示出第1能量设定（低能量模式）的电源切换状态。并且，在图15的下部例示出第2能量设定下向离子注入装置300的各部所施加的电压及能量，在图16的下部例示出第1能量设定下向离子注入装置300的各部所施加的电压及能量。

离子注入装置300具备离子源部302、离子输送部304及注入处理室306。射束输送部304设置于离子源部302与注入处理室306之间。在离子源部302生成离子束307。离子束307从离子源部302通过射束输送部304被输送至注入处理室306。离子束307照射到被注入处理室306保持的被处理物W上。

该实施方式所涉及的离子注入装置300的基本结构与上述各实施方式中的离子注入装置100或离子注入装置200相同。因此，离子源部302也可以是离子源102（参考图2）或离子源201（参考图5）。离子输送部304可以是射束线装置104（参考图2）。或者也可以具备图5中所例示的各种射束线构成要件中的1个或多个。注入处理室306也可以是注入处理室106（参考图2）。

离子源部302与射束输送部304之间设有第1绝缘支承部308。第1绝缘支承部308以使离子源部302与射束输送部304彼此电性绝缘的方式构成。结构上，第1绝缘支承部308可以将离子源部302支承在射束输送部304。射束输送部304与注入处理室306之间设有第2绝缘支承部310。第2绝缘支承部310以使射束输送部304与注入处理室306彼此电性绝缘的方式构成。结构上，第2绝缘支承部310可以将射束输送部304支承在注入处理室306。

并且，离子注入装置300具备向高电压部312施加电位的高电压电源系统314。高电压部312具备离子源部302及射束输送部304。离子源部302与射束输送部304为绝缘状态，因此，能够对离子源部302及射束输送部304分别施加不同的电位。

用于某种特定离子注入处理中的能量设定，根据所给离子注入条件从多个能量设定中选取。多个能量设定包括适合低能量离子束的输送的第1能量设定及适合高能量离子束的输送的第2能量设定。以下，能够与上述实施方式同样地将第1能量设定称为低能量模式，将第2能量设定称为高能量模式。如上所述，可以设定为第1能量设定适合输送低能量/高电流射束，第2能量设定适合输送高能量/低电流射束。

高电压电源系统314与高电压电源系统230（参考图6及图7）同样以能够根据所选能量设定来切换电源连接的方式构成。可通过控制部116（参考图2）执行这种电源连接的切换处理。控制部116可以在所需注入能量为一定阈值以上时选择第2能量设定，在所需注入能量为其阈值以下时选择第1能量设定。可将该阈值设为和离子的电荷q与第1电源241的电压V₁之积相等。

与高电压电源系统230同样，高电压电源系统314具备第1电源241与第2电源242。第1电源241为以向离子源部302施加正电位的方式构成的直流电源。第1电源241为能够控制所施加的正电位的可变电源。第1电源241以射束输送部304作为电位基准向离子源部302施加正电位V₁。因此，第1电源241的正极连接于离子源部302，第1电源241的负极连接于采用与射束输送部304相同的电位的连接点316。通过第1电源241施加到离子源部302的电压的大小在低能量模式与高能量模式下可以相同，也可以不同。

并且，第2电源242为以将相对于被处理物W的电位基准为正电位或负电位的电位施加到射束输送部304的方式构成的可变的直流电源。第2电源242具备向射束输送部304施加正电位的正电源242-1及向射束输送部304施加负电位的负电源242-2。正电源242-1向射束输送部304施加相对于被处理物W的电位基准为正电位的电位V_2-1，负电源242-2向射束输送部304施加相对于被处理物W的电位基准为负电位的电位V_2-2。如图所示，本实施方式中被处理物W为接地状态。

高电压电源系统314在用于切换电源的结构方面与高电压电源系统230不同。高电压电源系统314具备切换机构318，该切换机构318具备第1切换部320与第2切换部322。第1切换部320设于正电源242-1与连接点316之间，第2切换部322设于负电源242-2与连接点316之间。

第1切换部320具备电阻器324及迂回电阻器324的连接线326。电阻器324是为了使低能量模式下的从离子束307流入被处理物W的射束电流通过第2电源242而返回到离子源部302而设的。电阻器324为反馈电阻。第1切换部320被构成为，能够对将电阻器324串联连接到正电源242-1的第1状态与将连接线326串联连接到正电源242-1的第2状态进行切换。第2切换部322被构成为，能够对将负电源242-2连接到射束输送部304的第1状态与从射束输送部304断开负电源242-2的第2状态进行切换。

如图15所示，在高能量模式下，第1切换部320被切换成第2状态，而第2切换部322被切换成第2状态。如此一来，负电源242-2从射束输送部304被切断，正电源242-1通过连接线326连接到射束输送部304。离子源部302与接地电位之间串联连接有第1电源241与正电源242-1。

因此，在高能量模式下，对离子源部302施加有第1电源241与正电源242-1的总电位V₁＋V_2-1。对射束输送部304施加有正电位V_2-1。因此引出电压为V₁。因此，当将离子的电荷设为q时，从离子源部302引出到射束输送部304的离子束的能量E_EXT为E_EXT=qV₁。最终能量E_IMP为E_IMP=q（V₁＋V_2-1）。

此时，如图15中用实线箭头所示，形成有用于使从离子束307流入被处理物W的射束电流返回到离子源部302的第2电流路径328。该第2电流路径328为，从被处理物W依次经由正电源242-1、连接线326、连接点316（射束输送部304）、第1电源241，从而到达离子源部302的路径。电流的方向与第1电源241及正电源242-1各自的极性相匹配。因此，第2电流路径328能够使射束电流从被处理物W返回到离子源部302。

另一方面，如图16所示，在低能量模式下第1切换部320被切换成第1状态，而第2切换部322被切换成第1状态。如此一来，负电源242-2连接到射束输送部304，正电源242-1通过电阻器324连接到射束输送部304。离子源部302与接地电位之间串联连接有第1电源241和负电源242-2。

因此，在低能量模式下离子源部302上施加有第1电源241与负电源242-2的总电位V₁＋V_2-2（＞0）。射束输送部304上施加有负电位V_2-2。因此引出电压为V₁。因此，从离子源部302引出到射束输送部304的离子束的能量E_EXT为E_EXT=qV₁。最终能量E_IMP为E_IMP=q（V₁＋V_2-2）。

此时，如图16中用虚线箭头所示，负电源242-2不使射束电流从被处理物W向离子源部302方向流动。因为负电源242-2的极性与射束电流为反方向。

然而，由于设有电阻器324，因此正电源242-1与负电源242-2之间形成有电流环。如以单点划线箭头所图示的那样，该电流环与虚线箭头为反方向。如此一来，如图16中以实线箭头所表示的那样，能够形成用于使从离子束307流入到被处理物W的射束电流返回到离子源部302的第1电流路径330。该第1电流路径330为从被处理物W开始依次经由正电源242-1、电阻器324、连接点316（射束输送部304）、第1电源241，以到达离子源部302的路径。

这样，为了形成第1电流路径330而设置电阻器324的情况在离子束307的射束电流较小时（例如几mA左右时）有效。因此使用反馈电阻的实施方式例如适合低能量/低电流的离子束。然而，射束电流较大时（例如几十mA左右时）适于使用的电阻器324的容量会变大。因此，在设置费用及/或空间方面有可能不太实用。若射束电流较大，则电阻器324中产生的热量也会变大。这样一来，有可能需要在电阻器324上铺设冷却装置。这在设置费用及/或空间方面有可能也不利。因此，以下说明的实施方式中，未利用电阻器324而形成有射束电流返回路径。

图17及图18为表示本发明的一实施方式所涉及的离子注入装置400的基本结构的图。在图17的上部示出第2能量设定（高能量模式）下的电源切换状态，在图18的上部示出第1能量设定（低能量模式）下的电源切换状态。并且，在图17的下部例示出在第2能量设定下施加给离子注入装置400的各部的电压及能量，在图18的下部例示出在第1能量设定中施加给离子注入装置400的各部的电压及能量。

离子注入装置400如同参考图15及图16进行说明的实施方式所涉及的离子注入装置300，具备离子源部302、射束输送部304、注入处理室306、第1绝缘支承部308及第2绝缘支承部310。并且，如同参考图6及图7进行说明的实施方式所涉及的离子注入装置200，离子注入装置400具备高电压电源系统230。因此，离子注入装置400也可以具有与离子注入装置200相同的结构。

详细内容如后述，高电压电源系统230具备用于使从低能量离子束流入被处理物W的射束电流返回到离子源部302的第1电流路径402（参考图18）。并且，高电压电源系统230具备用于使从高能量离子束流入被处理物W的射束电流返回到离子源部302的第2电流路径404（参考图17）。

如上所述，高电压电源系统230具备第1电源部231及第2电源部232。第1电源部231具备第1电源241与第1开关251。第1电源241以向离子源部302施加正电位的方式构成。第1开关251为用于切换离子源部302的电位基准的切换机构。第1电源241的正极连接于离子源部302，第1电源241的负极连接于第1开关251。第1开关251以能够对将第1电源241的负极连接到采用与被处理物W相同的电位的部位的第1状态和将第1电源241的负极连接到射束输送部304的第2状态进行切换的方式构成。被处理物W处于接地状态，因此，第1开关251在第1状态下将第1电源241的负极连接到接地部406。

另外，一种另一实施方式所涉及的离子注入装置可以构成为，将相对于被处理物W的电位基准（一般为接地部406）的某一电位施加到被处理物W。例如，也可以向被处理物W施加相对被处理物W的电位基准为正电位的电位。如此一来，以高能量将射束输送至注入处理室，并能够通过被处理物W的正电位使射束减速而进行低能量注入。这种方法有时起到提高生产率的作用。

第2电源部232具备第2电源242与第2开关252。如上所述，第2电源242具备正电源242-1及负电源242-2。第2开关252为用于切换相对被处理物W的基准电位的射束输送部304的电位的正负的切换机构。第2开关252以能够对将负电源242-2连接到连接点316的第1状态与将正电源242-1连接到连接点316的第2状态进行切换的方式构成。

第2开关252以与第1开关251同步动作的方式构成。第1开关251为第1状态时第2开关252为第1状态，而第1开关251为第2状态时第2开关252为第2状态。

如图17所示，高能量模式下，第1开关251被切换为第2状态，第2开关252被切换为第2状态。如此一来，离子源部302的电位基准被设定为射束输送部304，射束输送部304的电位相对于被处理物W的电位基准被设定为正电位。离子源部302与接地电位之间串联连接有第1电源241与正电源242-1。负电源242-2从射束输送部304断开，第1电源241从接地部406断开。

如此一来，高能量模式被设定为，向离子源部302施加第2源电位，向射束输送部304施加第2射束输送电位。第2源电位相对于射束输送部304的电位为正电位。第2射束输送电位相对于被处理物W的电位基准为正电位。

即，将第1电源241与正电源242-1的总电位V₁＋V_2-1作为第2源电位施加到离子源部302。作为第2射束输送电位，正电位V_2-1施加到射束输送部304。因此，当将离子的电荷设为q时，从离子源部302引出到射束输送部304的离子束的能量E_EXT为E_EXT=qV₁。最终能量E_IMP为E_IMP=q（V₁＋V_2-1）。

此时，如图17中以实线箭头所示，形成有用于使从离子束307流入到被处理物W的射束电流返回到离子源部302的第2电流路径404。该第2电流路径404为从被处理物W开始依次经由接地部406、正电源242-1、第2开关252、连接点316（射束输送部304）、第1开关251、第1电源241以到达离子源部302的路径。电流的方向与第1电源241及正电源242-1各自的极性相匹配。因此，第2电流路径404能够使射束电流从被处理物W返回到离子源部302。

另一方面，如图18所示，在低能量模式下第1开关251被切换成第1状态，而第2开关252被切换成第1状态。第1开关251在低能量模式下，将第1电源241的负极连接到被处理物W的电位的部位，以形成第1电流路径402。第2开关252在低能量模式下将第2电源242连接到射束输送部304，以将负电位施加到射束输送部304。

结果，离子源部302的电位基准被设定为接地部406，射束输送部304的电位相对于被处理物W的电位基准被设定为负电位。第1电源241从射束输送部304断开，而连接到离子源部302。正电源242-1从射束输送部304断开，负电源242-2连接到射束输送部304。

如此一来，低能量模式被设定为，向离子源部302施加第1源电位，向射束输送部304施加第1射束输送电位。第1源电位相对于被处理物W的电位基准为正电位。第1射束输送电位相对于被处理物W的电位基准为负电位。

即，第1电源241的电位V₁作为第1源电位被施加到离子源部302。作为第1射束输送电位将负电位V_2-2施加到射束输送部304。因此，从离子源部302引出到射束输送部304的离子束的能量E_EXT为E_EXT=q（V₁-V_2-2）。最终能量E_IMP为E_IMP=qV₁。

此时，如图18中以实线箭头所示，形成有用于使流入被处理物W的射束电流返回到离子源部302的第1电流路径402。第1电流路径402连接被处理物W的电位的部位与离子源部302的电位基准，以使离子源部302的电位基准等于被处理物W的电位。第1电流路径402为从被处理物W开始依次经由接地部406、第1开关251、第1电源241，以到达离子源部302的路径。即，第1电流路径402迂回第2电源242。如此一来，不使用电阻器就形成第1电流路径402，并能够使射束电流从被处理物W返回到离子源部302。

低能量模式下的向离子源部302的电压施加路径被用作第1电流路径402。因此，在不设置用于形成第1电流路径402的补充要件方面有好处。

并且，对多个能量设定分别设置射束电流的返回路径有益于在各设定中抑制有可能因向被处理物W照射离子束307而产生的被处理物W的带电。

图19为表示本发明的一实施方式所涉及的离子注入装置500的基本结构的图。该离子注入装置500在射束电流的返回路径方面与上述离子注入装置400相同。图19中用实线表示第1开关251及第2开关252的高能量模式下的动作，用虚线表示低能量模式下的动作。

在射束输送部304方面，离子注入装置500具有与上述离子注入装置400稍微不同的结构。离子注入装置500的射束输送部304上可以安装有如射束调整机器502及/或真空泵504等各种机器。这些机器及射束输送部304可以设置于框体506内。框体506与射束输送部304一样，被第1绝缘支承部308从离子源部302绝缘，被第2绝缘支承部310从注入处理室306绝缘。射束输送部304安装在框体506上以使框体506的电位与射束输送部304的电位相同。第2电源242以向框体506及射束输送部304施加相对于被处理物W的电位基准为正电位或负电位的电位的方式构成。并且，设置有将框体506作为电位基准而向射束调整机器502施加电位的第3电源部233。框体506例如可以是终端216（参考图5）。射束调整机器502例如可以是射束平行化机构211（参考图5）。

图20为表示本发明的一实施方式所涉及的离子注入装置600的基本机构的图。该离子注入装置600在射束电流的返回路径方面与上述离子注入装置400相同。图20中，用实线表示第1开关251及第2开关252的低能量模式下的动作，用虚线表示高能量模式下的动作。

射束输送部方面，离子注入装置600具有与上述离子注入装置400稍微不同的结构。如图所示，离子注入装置600的射束输送部可以被分割成多个部分。离子注入装置600具备第1射束输送部602与第2射束输送部604。第1射束输送部602设置于第2射束输送部604的上游侧。第1绝缘支承部308设置于离子源部302与第1射束输送部602之间。第2绝缘支承部310设置于第1射束输送部602与第2射束输送部604之间。第2射束输送部604连接于注入处理室306的入口，其电位变得与注入处理室306相同。

第2射束输送部604中配置有射束调整机器606。射束调整机器606上设有用于施加负电位V_B的电源。射束调整机器606例如可以是AD柱212及/或能量过滤器（AEF）213（参考图5）。这种射束调整机器606是为了抑制低能量的离子束中的空间电荷效果、并有效输送低能量离子束而设的。

如以上说明，本实施方式中离子注入装置以能够切换多个能量设定的方式构成。离子注入装置的高电压电源系统具备使流入被处理物的射束电流返回到离子源部的多个电流路径。多个能量设定分别与多个电流路径中的任一电流路径对应，在各能量设定中，选择性地使用相对应的电流路径。

多个电流路径包括用于第1能量设定的第1电流路径与用于第2能量设定的第2电流路径。如此一来，射束电流的返回路径在低能量模式与高能量模式下均得到确保。这有利于以通过改变高电流离子注入装置和中电流离子注入装置的设定来进行切换的方式构成的离子注入装置的实用化。尤其，在低能量模式下不设置反馈电阻就形成电流路径对无需这种电阻的设置成本及/或设置空间方面，具有实用性效果。

另外，某一实施方式中，多个能量设定可以包括适合高能量/高电流射束的输送的第3能量设定及/或适合低能量/低电流射束的输送的第4能量设定。此时，可以在第3能量设定中例如使用第2电流路径，在第4能量设定中例如使用第1电流路径。或者，与第1电流路径及第2电流路径无关，也可以单独设置用于第3能量设定及/或第4能量设定的第3及/或第4电流路径。

Claims (13)

1.一种离子注入装置，其特征在于，具备：

注入处理室，向被处理物注入离子；

高电压部，其具备生成所述离子的离子源部及设置于所述离子源部与所述注入处理室之间的射束输送部；及

高电压电源系统，其在多个能量设定中的任一设定下对所述高电压部施加电位，

所述高电压电源系统具备用于使流入所述被处理物的射束电流返回到所述离子源部的多个电流路径，使所述多个能量设定分别与所述多个电流路径中的任1个电流路径对应。

2.根据权利要求1所述的离子注入装置，其特征在于，

所述多个能量设定包括适合输送低能量离子束的第1能量设定及适合输送高能量离子束的第2能量设定，

所述多个电流路径具备用于使从所述低能量离子束流入所述被处理物的射束电流返回到所述离子源部的第1电流路径。

3.根据权利要求2所述的离子注入装置，其特征在于，

所述多个电流路径具备用于使从所述高能量离子束流入所述被处理物的射束电流返回到所述离子源部的第2电流路径。

4.根据权利要求2或3所述的离子注入装置，其特征在于，

所述第1电流路径连接所述被处理物的电位的部位与所述离子源部的电位基准，以使所述离子源部的电位基准成为所述被处理物的电位。

5.根据权利要求2或3所述的离子注入装置，其特征在于，

所述第1电流路径具备向所述离子源部施加正电位的第1电源，所述第1电源的正极连接于所述离子源部，

所述第1电流路径具备第1开关，在所述第1能量设定下该第1开关将所述第1电源的负极连接到所述被处理物的电位的部位，以形成所述第1电流路径。

6.根据权利要求5所述的离子注入装置，其特征在于，

所述第1开关在所述第2能量设定下将所述第1电源的负极连接到所述射束输送部，

所述高电压电源系统的第2电流路径经由所述射束输送部及所述第1开关。

7.根据权利要求6所述的离子注入装置，其特征在于，

所述第2电流路径具备将相对于所述被处理物的电位基准为正电位或负电位的电位施加于所述射束输送部的第2电源、及与所述第1开关同步动作的第2开关，

所述第2开关在所述第2能量设定下将所述第2电源连接到所述射束输送部，以将所述正电位施加到所述射束输送部。

8.根据权利要求7所述的离子注入装置，其特征在于，

所述第2开关在所述第1能量设定下将所述第2电源连接到所述射束输送部，以将所述负电位施加到所述射束输送部。

9.根据权利要求2或3所述的离子注入装置，其特征在于，

所述低能量离子束为低能量/高电流射束，而所述高能量离子束为高能量/低电流射束。

10.根据权利要求2或3所述的离子注入装置，其特征在于，

所述第1能量设定被设定为向所述离子源部施加第1源电位，且向所述射束输送部施加第1射束输送电位，

所述第1源电位相对于所述被处理物的电位基准为正电位，

所述第1射束输送电位相对于所述被处理物的电位基准为负电位。

11.根据权利要求2或3所述的离子注入装置，其特征在于，

所述第2能量设定被设定为向所述离子源部施加第2源电位，向所述射束输送部施加第2射束输送电位，

所述第2源电位相对于所述射束输送部的电位为正电位，

所述第2射束输送电位相对于所述被处理物的电位基准为正电位。

12.根据权利要求2或3所述的离子注入装置，其特征在于，

所述第1电流路径具备：

第2电源，向所述射束输送部施加相对于所述被处理物的电位基准为正电位或负电位的电位；及

电阻器，其为了使从所述低能量离子束流入所述被处理物的射束电流通过所述第2电源返回到所述离子源部而设置。

13.一种离子注入方法，其特征在于，具备如下工序：

在多个能量设定中选择任一能量设定的工序；

根据所选能量设定向离子注入装置的高电压部施加电位的工序；及

在所述所选能量设定下向被处理物注入离子的工序，

所述离子注入装置具备用于使流入所述被处理物的射束电流返回到离子源部的多个电流路径，所述多个能量设定分别与所述多个电流路径中的任1个电流路径对应。