CN104681384A - 离子注入装置 - Google Patents

离子注入装置 Download PDF

Info

Publication number
CN104681384A
CN104681384A CN201410693818.6A CN201410693818A CN104681384A CN 104681384 A CN104681384 A CN 104681384A CN 201410693818 A CN201410693818 A CN 201410693818A CN 104681384 A CN104681384 A CN 104681384A
Authority
CN
China
Prior art keywords
quadrupole lens
lens
ion
ion implantation
multistage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410693818.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104681384B (zh
Inventor
八木田贵典
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Heavy Industries Ion Technology Co Ltd
Original Assignee
SEN Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SEN Corp filed Critical SEN Corp
Publication of CN104681384A publication Critical patent/CN104681384A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104681384B publication Critical patent/CN104681384B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
    • H01J37/3171—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation for ion implantation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
    • H01J37/10—Lenses
    • H01J37/12—Lenses electrostatic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/21—Means for adjusting the focus
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/10—Lenses
    • H01J2237/14—Lenses magnetic
    • H01J2237/1405—Constructional details
    • H01J2237/1415—Bores or yokes, i.e. magnetic circuit in general
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
    • H01J2237/303—Electron or ion optical systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
    • H01J2237/304—Controlling tubes
    • H01J2237/30472—Controlling the beam
    • H01J2237/30477—Beam diameter

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

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。所述离子注入装置的多级四极透镜(900)具备第1四极透镜(904)及第3四极透镜(908)。第1四极透镜(904)的第1孔半径(R1)可以小于第3四极透镜(908)的第3孔半径(R3)。多级四极透镜(900)可以在第1四极透镜(904)与第3四极透镜(908)之间具备第2四极透镜(906)。第2四极透镜(906)的第2孔半径(R2)可以在第1四极透镜(904)的第1孔半径(R1)与第3四极透镜(908)的第3孔半径(R3)之间。

Description

离子注入装置
技术领域
本申请主张基于2013年12月2日申请的日本专利申请2013-248915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个类型。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，可具有大不相同的结构。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在于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，其特征在于，该离子注入装置具备配设于射束线的中途且用于调整射束会聚/发散的多级四极透镜，所述多级四极透镜由将透镜中心轴设为相同并以直线状排列的多个四极透镜构成，所述多级四极透镜的透镜孔径阶段性地被扩大，所述多个四极透镜的透镜长度被分别设定，所述多级四极透镜构成为，能够进行所入射的离子束的直径朝向所述射束线的下游向纵向和/或横向被扩大并从所述多级四极透镜出射的射束输送。
根据本发明的一种方式，提供一种离子注入装置，设置有配设于离子注入装置的射束线的中途且用于调整射束会聚发散的多级四极透镜，所述离子注入装置的特征在于，具备射束扫描部、及设置于所述射束扫描部的上游的多级四极透镜，所述多级四极透镜具备入口四极透镜及出口四极透镜，所述出口四极透镜的孔径大于所述入口四极透镜的孔径。
根据本发明的一种方式，提供一种离子注入装置，设置有配设于离子注入装置的射束线的中途且用于调整射束会聚发散的多级四极透镜，所述离子注入装置的特征在于，具备设置于质谱分析狭缝的下游侧的多级四极透镜，所述多级四极透镜具备入口四极透镜及出口四极透镜，所述出口四极透镜的孔径大于所述入口四极透镜的孔径。
根据本发明的一种方式，提供一种离子注入装置，设置有配设于离子注入装置的射束线的中途且用于调整射束会聚发散的多级四极透镜，所述离子注入装置的特征在于，具备设置于引出电极与质谱分析磁铁之间的多级四极透镜，所述多级四极透镜具备入口四极透镜及出口四极透镜，所述出口四极透镜的孔径大于所述入口四极透镜的孔径。
根据本发明的一种方式，提供一种离子注入装置，设置有配设于离子注入装置的射束线的中途且用于调整射束会聚发散的多级四极透镜，所述离子注入装置的特征在于，具备设置于质谱分析狭缝的上游侧的多级四极透镜，所述多级四极透镜具备入口四极透镜及出口四极透镜，所述入口四极透镜的孔径大于所述出口四极透镜的孔径。
根据本发明的一种方式，提供一种离子注入装置，设置有配设于离子注入装置的射束线的中途且用于调整射束会聚发散的多级四极透镜，所述离子注入装置的特征在于，根据入射到所述多级四极透镜的离子束的预先设定的纵径、横径、及会聚或发散状态和从所述多级四极透镜出射的离子束的预先设定的纵径、横径、及会聚或发散状态，配合所述多级四极透镜中各四极透镜的GL积、孔径、透镜长度、电压设定及四极透镜的级数，来设定四极透镜工作时的多个射束输送模式。
根据本发明的一种方式，提供一种离子注入装置，设置有配设于离子注入装置的射束线的中途且用于调整射束会聚发散的多级四极透镜，所述离子注入装置的特征在于，所述多级四极透镜以四极透镜工作时的多个射束输送模式中的任意模式动作，所述多个射束输送模式包括：发散射束模式，该模式中使所述多级四极透镜动作，以使从所述多级四极透镜出来的离子束向第1方向会聚并向与该第1方向正交的第2方向发散；及会聚射束模式，该模式中使所述多级四极透镜动作，以使从所述多级四极透镜出来的离子束向第1方向会聚并向与该第1方向正交的第2方向会聚。
根据本发明的一种方式，提供一种离子注入装置，设置有配设于离子注入装置的射束线的中途且用于调整射束会聚发散的多级四极透镜，所述离子注入装置的特征在于，所述多级四极透镜具备：第1四极透镜；第2四极透镜，配置于所述第1四极透镜的下游；及第3四极透镜，配置于所述第2四极透镜的下游，所述第1四极透镜构成为，使离子束向与所述多级四极透镜的射束输送方向垂直的平面上的第1方向会聚，所述第2四极透镜构成为，使离子束向所述平面上的与所述第1方向垂直的第2方向会聚，所述第3四极透镜构成为，使离子束向所述第1方向会聚，所述多级四极透镜以四极透镜工作时的多个射束输送模式中的任意模式动作，所述多个射束输送模式中，包括发散射束模式，该模式中使至少一个四极透镜动作，以使从所述多级四极透镜出来的离子束向所述第1方向会聚并向所述第2方向发散，并且包括会聚射束模式，该模式中使至少2个四极透镜动作，以使从所述多级四极透镜出来的离子束向所述第1方向会聚并向所述第2方向会聚。
根据本发明的一种方式，提供一种离子注入装置，设置有配设于离子注入装置的射束线的中途且用于调整射束会聚发散的多级四极透镜，所述离子注入装置的特征在于，所述多级四极透镜具备：第1四极透镜；第2四极透镜，配置于所述第1四极透镜的下游；及第3四极透镜，配置于所述第2四极透镜的下游，所述第1四极透镜构成为，使离子束向与所述多级四极透镜的射束输送方向垂直的平面上的第1方向会聚，所述第2四极透镜构成为，使离子束向所述平面上的与所述第1方向垂直的第2方向会聚，所述第3四极透镜构成为，使离子束向所述第1方向会聚，所述第1四极透镜的孔径小于或等于所述第2四极透镜的孔径，所述第2四极透镜的孔径小于或等于所述第3四极透镜的孔径，所述第1四极透镜的孔径小于所述第3四极透镜的孔径。
另外，在方法、装置、系统、程序等之间相互置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为针对几种典型的离子注入装置，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概略结构的俯视图，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概略结构的侧视图。
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为表示能够在离子注入装置中使用的射束输送部的一部分的概略结构的图。
图16为例示了图15所示的三级四极透镜的电源结构的图。
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一部分的概略结构的图。
图18(a)及图18(b)为以三维方式表示有关本发明的一种实施方式所涉及的多级四极透镜的形状的图。
图19为例示了本发明的一种实施方式所涉及的多级四极透镜的电源结构的图。
图20为表示本发明的一种实施方式所涉及的多级四极透镜的电源结构的另一例的图。
图21(a)及图21(b)为例示了基于比较例的三级四极透镜的射束输送的图。
图22(a)及图22(b)为例示了基于本发明的一种实施方式所涉及的多级四极透镜的射束输送的图，图22(c)为表示各四极透镜对射束的会聚发散作用的说明图。
图23(a)及图23(b)为例示了基于比较例的三级四极透镜的射束输送的图。
图24(a)及图24(b)为例示了基于本发明的一种实施方式所涉及的多级四极透镜的射束输送的图，图24(c)为表示各四极透镜对射束的会聚发散作用的说明图。
图25为表示本发明的一种实施方式所涉及的多级四极透镜的电源结构的另一例的图。
图中：100-离子注入装置，200-离子注入装置，215-离子束，900-多级四极透镜，902-射束输送方向，904-第1四极透镜，906-第2四极透镜，908-第3四极透镜，910-第1隔板，911-第2隔板，914-入口抑制电极，915-出口抑制电极，918-电源部。
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，并未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为示意地表示典型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的所注入的物质的总量。通过离子注入给予的离子电流通常以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)相匹配的实际合理的装置结构类型。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，对于剂量范围达到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的例子，并不严谨。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(射束的剖面的分布中以电流表示面积积分射束量的值)、吞吐量、注入均匀性等来设定。
一种用于进行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中能够以一个个点来表示。例如，注入条件a具有一种高能量及一种低剂量的值。注入条件a处于MC的运转范围且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，来决定各类型的装置的数量。
考虑如下情形，即一种类型的装置以较高的运行率使用，另一类型的装置的处理能力比较有充余。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瓶颈，由此有损于整体生产率。通过事先估测故障率并基于此决定台数结构，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。若变更后的状态在以后的长时间内不产生变化，则能够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改变时，会对生产造成影响。
实际上，无法直接用另一类型的离子注入装置代用为了制造一种设备而以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。这是因为除了离子种类、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，接下来所要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，抑制因低能量/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。这些离子穿过一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，期待具有比现有类型的装置更广泛的能量范围和/或剂量范围的离子注入装置。尤其期待不改变注入装置的形式，就能够以现有的至少包括2个类型的广泛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而逐渐成为主流。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在具备以直流电压使离子束加速或减速的射束线这一点上是相通的。因此，HC和MC的射束线有可能通用。因此，期待能够以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或运用效率。
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构成为根据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。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构成为生成应注入到基板W的离子。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构成为从离子源102向注入处理室106输送离子。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剖面。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构成为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。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”并非如本领域技术人员所理解的那样，被严格地仅限定为正交。“垂直方向”例如可包括在稍微朝上下方向倾斜地向基板W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也可以构成为如批量式那样具备保持多个(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该多个基板的机械扫描。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保持为在圆周上可旋转的旋转圆盘。旋转圆盘可构成为提供机械扫描。
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构成为，能够实施以并用斑点状的离子束B2的一维射束扫描SB和基板W的一维机械扫描SM的混合式扫描方式进行的离子注入。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。
以此，射束线装置104构成为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。射束照射区域105被形成为协同基板W的机械扫描遍及整个基板W而照射注入离子束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被构成为，能够实施并用带状离子束B2和基板W的一维机械扫描的带状束+晶片扫描方式进行的离子注入。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也可以构成为，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。
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可以构成为，能够实施以在基板W上二维扫描斑点状射束B2的二维射束扫描方式进行的离子注入。或者，可以构成为，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。该大尺寸射束在保持均匀性的同时扩展射束尺寸以达到基板尺寸以上，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2个设定被定为，在共同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剖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构成为，通过向入射的离子束(例如初始离子束B1)施加电场或磁场(或着这两者)，出射具有射束照射区域105的离子束(例如注入离子束B2)。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中构成要件的相对位置关系而谈及，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构成为调整向基板W注入的能量。射束电流调整系统114构成为，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。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一个，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构成为，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。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配置在分别固定于射束线装置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以用于使初始离子束B1和/或注入离子束B2加速或减速的电场产生作用的方式构成的一个或多个电极。
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也可以具备配置于加速柱/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也可以只具备一个能量调整要件。
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也可以具备沿射束线装置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剖面的通过区域。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也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(例如调整孔径)。射束电流调整要件124构成为，能够切换多个调整部件中配置在射束轨道上的调整部件。以此，射束电流调整要件124可以构成为阶段性地调整射束电流。
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与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与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。例如构成为，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容许的处理时间内调整离子束通过区域，以向基板W注入所希望的剂量。
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，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具有成为最近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剖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，成为基准的射束中心轨道相当于射束剖面的几何中心的轨迹，与下游部分的注入离子束B2中射束剖面形状的改变无关。
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以使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剖面形状发生变化而扩大进而成为照射区域，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一个射束线设定(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和其电源系统按照第1电源连接设定连接。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，按照第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。
以此，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，通过使射束扫描为充分高速，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是一种对图2所示的离子注入装置100应用混合式扫描方式时的实施例。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，鉴别孔隙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CVA(Continuously Variable Aperture)。CVA为能够通过驱动机构调整开口尺寸的孔径。因此，电流抑制机构205构成为，在低剂量模式中以比较小的开口尺寸调整范围动作，在高剂量模式中以比较大的开口尺寸调整范围动作。一种实施方式中构成为，与电流抑制机构205一同或代替此，具有不同开口宽度的多个鉴别孔隙204，在低剂量模式和高剂量模式下以不同的设定动作。
电流抑制机构205具有通过限制到达下游的离子束量来协助低射束电流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例如为可动式旗标法拉第。
第1XY聚光透镜206、第2XY聚光透镜208及Y聚光透镜210构成用于调整纵横向的射束形状(XY面内的射束剖面)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会聚/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。
第1XY聚光透镜206例如为Q透镜，第2XY聚光透镜208例如为XY方向单透镜，Y聚光透镜210例如为Y方向单透镜或Q透镜。第1XY聚光透镜206、第2XY聚光透镜208及Y聚光透镜210可以分别为单一的透镜，也可以是透镜组。以此，射束整形装置被设计成，能够从射束势较大且射束自散焦成为问题的低能量/高射束电流的条件，至射束势较小且射束的剖面形状控制成为问题的高能量/低射束电流的条件，适当控制离子束。
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)。
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。以此，只有具有规定能量和质量电荷比的离子通过鉴别孔隙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(也可以是纵向或斜向)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。以扫描仪209所扫描的离子束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。从AD柱212出来的离子束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减速的同时使其偏转)。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，具有除了作为目标的能量以外的能量的污染成分被排除。如此被净化的离子束215被注入到晶片214。
另外，在质谱分析磁铁202和鉴别孔隙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VHV。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VHV。
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一个电压的直流电源。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VT(VT＜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VT(VT＞0)。第2电源242的电压VT大于第1电源241的电压VHV。
因此，引出电极218的引出电压VEXT在低能量模式下为VEXT＝VHV-VT，在高能量模式下为VEXT＝VHV。将离子的电荷设为q时，最终能量在低能量模式下成为qVHV，在高能量模式下成为q(VHV+VT)。
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VAP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VDP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中的任一电源与第2P透镜下游电极226连接。另外，第1P透镜上游电极223与终端216连接。
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VDP。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VAP。
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为基准向AD柱212的出口供给电压Vad。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为能量过滤器(AEF)213而设。第5开关255为切换能量过滤器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会聚效果能够防止因AEF下的射束的发散而导致的射束损失。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的射束能量与从双重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能够构成为，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。
作为一例，双重P透镜220如图所示构成为，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构成为通过加速P透镜c使离子束加速。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，则可根据需要从零至少许范围内通过减速P透镜d使离子束减速。
高电压电源系统230如此构成，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VHV。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而以低能量注入离子。并且，通过将终端电压VT、P透镜电压VDP及AD柱出口电压Vad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在同一射束线上共存。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，以使射束的自发散最小化。这也有助于使低能量模式与高能量模式在相同的射束线上共存。
在高能量模式下，离子源201的电位为加速引出电压VHV和终端电压VT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)。也可以重复进行步骤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所实现的能量及剂量范围D。与图1相同，图11也表示对于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的运转范围中的任一个。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以低能量条件和高能量条件改变电压施加方法，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前置时间。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，因此难以将非运行的MC重新转用为所需的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为与HC和MC的工艺通用机，因此作为HC能够运行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行率。
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可能会有所不同。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。这样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(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基础之上或代替它们，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，调整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它们通用化。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，并且这些变形例也属于本发明的范围的事实是被本领域技术人员所认同的。
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，具备将射束电流调整系统配设在射束线上的宽度可变孔隙时，该宽度可变孔隙的位置是任意的。因此，宽度可变孔隙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。宽度可变孔隙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隙的前后配置发散/收敛透镜系统，来调整通过孔隙的离子束的量。固定宽度孔隙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来进行。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，该构成要件以仅在第1射束线设定或第2射束线设定中的任一设定下运转的方式构成，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减低制造成本。
在MC中，通过利用二价离子或三价离子等多价离子，能过以更高能量注入。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RF离子源那样的多价离子增强源，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RF离子源那样的多价离子增强源，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装置处理迄今为止只能以序列式高能量/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)。
以下例举几个本发明的方式。
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一个结构下动作，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从所述离子源至所述注入处理室为止相同。
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，
所述离子注入装置构成为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，
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一个结构下动作，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构成为，在通过有关调整要件时切断所述离子束的至少一部分。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隙。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。所述离子源可以构成为调整所述离子束的射束电流的总量。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构成为在所述第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。
所述射束线装置具备用于调整所述离子束的射束电流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多个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，该控制部构成为，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一个注入设定结构。
当注入到所述被处理物中的所需的离子剂量大概在1×1014～1×1017atoms/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，该物体保持部构成为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。
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，该物体保持部构成为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。
所述注入处理室可以具备物体保持部，该物体保持部构成为向在垂直于射束输送方向的面内相互正交的2个方向提供所述被处理物的机械扫描。
所述射束线装置可以以如下方式构成，即在构成为能够从仅在所述第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构成为高电流离子注入专用装置或中电流离子注入专用装置。
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)模式下工作，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)模式下工作。
9.上述实施方式4至8的任一项中，使用加速模式来注入比较高能量的离子的装置和使用减速模式来注入比较低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剂量的离子的装置和使用减速模式注入比较低剂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，射束线的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。
图15为表示能够在离子注入装置中使用的射束输送部的一部分的概略结构的图。该离子输送部具备电场式的三级四极透镜(也称为三极Q透镜)800。三级四极透镜800在射束输送方向802上从上游依次具备第1四极透镜804、第2四极透镜806及第3四极透镜808。该三级四极透镜800例如可用作第1XY聚光透镜206(参考图5(a)及图5(b))。
三级四极透镜800构成为，通过中间的第2四极透镜806的中心且上游侧与下游侧相对于与中心轴803垂直的平面对称。第1四极透镜804、第2四极透镜806及第3四极透镜808的孔半径相等(r1＝r2＝r3)。第1四极透镜804与第3四极透镜808的长度相等，第2四极透镜806的长度为其2倍(t1:t2:t3＝1:2:1)。中心轴803相当于通过三级四极透镜800的设计上的射束中心轨道。
三级四极透镜800具备第1隔板810及第2隔板811。第1隔板810配置于第1四极透镜804与第2四极透镜806之间，第2隔板811配置于第2四极透镜806与第3四极透镜808之间。第1隔板810及第2隔板811分别具有用于使离子束通过的开口，它们的开口直径相等。
三级四极透镜800具备入口抑制电极部812及出口抑制电极部813。入口抑制电极部812配置于第1四极透镜804的上游，出口抑制电极部813配置于第3四极透镜808的下游。入口抑制电极部812及出口抑制电极部813分别具有3个电极板。入口抑制电极部812的中间的电极板为入口抑制电极814，两端的电极板为抑制隔板816。同样，出口抑制电极部813的中间的电极板为出口抑制电极815，两端的电极板为抑制隔板816。入口抑制电极部812及出口抑制电极部813的所有电极板具有用于使离子束通过的开口，它们的开口直径大致相等。
图16为例示了图15所示的三级四极透镜800的电源结构的图。三级四极透镜800的电源部818构成为，向第1四极透镜804、第2四极透镜806、第3四极透镜808、入口抑制电极814及出口抑制电极815施加对电位基准819而言适当的电位。电位基准819例如为射束输送部的箱体(例如端子216(参考图6及图7))。电源部818具备第2正电源822、第2负电源823、第3负电源824、第3正电源825、第1抑制电源828及第2抑制电源830。各电源为可变的直流电源。
第2正电源822与电极832连接，以在第2四极透镜806向横向(例如图5中的X方向)对置的一组电极832施加正电位+Vq2。第2负电源823与电极834连接，以在第2四极透镜806向纵向(例如图5中的Y方向)对置的一组电极834施加负电位-Vq2。
第3负电源824及第3正电源825为分别用于第1四极透镜804及第3四极透镜808的共用电源。第3负电源824与电极836连接，以在第1四极透镜804向横向对置的一组电极836施加负电位-Vq13。第3正电源825与电极838连接，以在第1四极透镜804向纵向对置的一组电极838施加正电位+Vq13。并且，第3负电源824与电极840连接，以在第3四极透镜808向横向对置的一组电极840施加负电位-Vq13。第3正电源825与电极842连接，以在第3四极透镜808向纵向对置的一组电极842施加正电位+Vq13。
这样，第1四极透镜804及第3四极透镜808分别构成为使离子束向纵向会聚。第2四极透镜806构成为使离子束向横向会聚。
第2正电源822的正电位+Vq2与第3正电源825的正电位+Vq13相等，并且第2负电源823的负电位-Vq2与第3负电源824的负电位-Vq13相等时，第1四极透镜804、第2四极透镜806及第3四极透镜808的会聚力之比为1:2:1。根据该基本状态，对电源部818进行控制，以使电压Vq2及电压Vq13中的一个相对于另一个有所不同，由此能够微调基于三级四极透镜800的射束会聚(或发散)。
第1抑制电源828向入口抑制电极814施加负电位-Vs，第2抑制电源830向出口抑制电极815施加负电位-Vs。抑制隔板816与电位基准819连接。并且，第1隔板810及第2隔板811与电位基准819连接。
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一部分的概略结构的图。离子注入装置具备多级四极透镜900及射束扫描部901。图18(a)及图18(b)为以三维方式表示有关本发明的一种实施方式所涉及的多级四极透镜900的形状的图。为了助于理解，图18(b)中，将图18(a)所示的多级四极透镜900分割而仅示出左半部分。
如图17所示，多级四极透镜900设置于与射束输送方向902相关的离子注入装置的射束扫描部901的上游。并且，多级四极透镜900设置于离子注入装置的质谱分析部(例如质谱分析装置108(参考图2))的下游。多级四极透镜900例如能够适用于第1XY聚光透镜206(参考图5(a)及图5(b))。如上所述，第1XY聚光透镜206配置于质谱分析磁铁202与扫描仪209之间。另外，如果需要，多级四极透镜900也可以设置于离子注入装置的射束线中途的任意位置。例如，多级四极透镜900可以设置于质谱分析狭缝的下游侧，也可以设置于质谱分析狭缝的上游侧，或者，还可以设置于引出电极与质谱分析磁铁之间。
多级四极透镜900具备在射束输送方向902上彼此相邻而配置的一系列四极透镜。在此，一系列四极透镜是指至少2个四极透镜。相邻的2个四极透镜之间并未设有电磁场生成要件。在此，电磁场生成要件是指构成为自动生成作用于离子束的电场和/或磁场的射束线构成要件。并且，构成多级四极透镜900的四极透镜的各个中心均位于设计上的射束中心轨道903上。这样，沿着射束输送方向902从上游向下游，一系列四极透镜与射束中心轨道903同轴排列。另外，一系列多级四极透镜可以构成为排列有会聚方向纵横交替的四极透镜的透镜组，以称为至少基于2个四极透镜的双极Q、基于3个四极透镜的三极Q、或基于4个以上的四极透镜的多级Q。
多级四极透镜900具备第1四极透镜904、配置于第1四极透镜904的下游的第2四极透镜906、及配置于第2四极透镜906的下游的第3四极透镜908。第1四极透镜904位于构成多级四极透镜900的一系列四极透镜中最上游的位置，也可以被称为入口四极透镜。第3四极透镜908位于构成多级四极透镜900的一系列四极透镜中最下游的位置，也可以被称为出口四极透镜。
多级四极透镜900构成为以多个射束输送模式中的任意模式动作，详细内容进行后述。多级四极透镜900在某一射束输送模式中作为三级四极透镜(也称为三极Q透镜)动作，在另一射束输送模式中作为单级四极透镜(也称为单极Q透镜)动作。如此，多级四极透镜900构成为能够切换至少2个动作状态。多级四极透镜900的切换处理可通过构成为对多级四极透镜900进行控制的控制部(例如控制部116(参考图2))来执行。
多级四极透镜900由电场式的四极透镜构成。如图18(a)及图18(b)所示，各四极透镜具备沿着与射束输送方向902垂直的平面以包围四极透镜的中心(即射束中心轨道903)的方式对称配置的4个电极。4个电极具有相同形状。面向射束中心轨道903的各电极的表面为在最靠近射束中心轨道903的位置具有棱线的凸面。该凸面与垂直于射束中心轨道903的平面的交线为双曲线，或者也可以近似于圆弧或其他二次曲线。并且，凸面的棱线为与射束输送方向902平行的直线。射束输送方向902上的该4个电极的长度相等(以下，有时称该长度为Q透镜长度)。
构成一个四极透镜的4个电极包括纵向对置的一组电极和横向对置的一组电极。将相对置的电极之间的距离(确切地说为棱线之间的距离)称为孔径，将其一半(即射束中心轨道903与电极之间的距离)称为孔半径。孔径大于所输送的射束的直径。在此，纵向和横向为在与射束输送方向902垂直的平面正交的两个方向，例如相当于图5所示的Y方向和X方向。分别向纵向的电极施加的电压和分别向横向的电极施加的电压的极性相反且大小相等。各四极透镜在射束输送方向902上与Q透镜长度相当的范围生成静电场。四极透镜使所通过的离子束通过该静电场纵向或横向会聚。
如图17所示，第1四极透镜904、第2四极透镜906、及第3四极透镜908分别具有第1孔半径R1、第2孔半径R2、及第3孔半径R3。第1孔半径R1小于或等于第2孔半径R2。第2孔半径R2小于或等于第3孔半径R3。其中，第1孔半径R1小于第3孔半径R3。即，第2孔半径R2大于第1孔半径R1且小于第3孔半径R3，或者，第2孔半径R2与第1孔半径R1和第3孔半径R3中的任意一个相等。
这样，多级四极透镜900作为整体形成扩口型的射束输送空间。换言之，随着多级四极透镜900沿着射束输送方向902从上游朝向下游，一系列四极透镜的中心开口部分逐渐扩大。
并且，第1四极透镜904、第2四极透镜906、及第3四极透镜908分别具有第1Q透镜长度T1、第2Q透镜长度T2、及第3Q透镜长度T3。这些Q透镜长度之间的关系将进行后述。
多级四极透镜900具备相邻的2个四极透镜之间的隔板。该隔板是为了抑制上游的四极透镜的电场和与此相邻的下游的四极透镜的电场之间的干涉而设置的。
如图所示，多级四极透镜900具备第1隔板910及第2隔板911。第1隔板910配置于第1四极透镜904与第2四极透镜906之间，第2隔板911配置于第2四极透镜906与第3四极透镜908之间。
第1隔板910及第2隔板911分别为在中心部具有用于使离子束通过的开口的四边形形状或圆形形状的板体。第1隔板910的开口半径P2小于第2隔板911的开口半径P3。为了有效抑制上述的电场干渉，第1隔板910的开口半径P2小于第1孔半径R1。同样，第2隔板911的开口半径P3小于第2孔半径R2。
多级四极透镜900具备入口抑制电极部912及出口抑制电极部913。入口抑制电极部912配置于第1四极透镜904的上游，出口抑制电极部913配置于第3四极透镜908的下游。入口抑制电极部912及出口抑制电极部913分别具有3个电极板。入口抑制电极部912的中间的电极板为入口抑制电极914，两端的电极板为入口抑制隔板916。同样，出口抑制电极部913的中间的电极板为出口抑制电极915，两端的电极板为出口抑制隔板917。
入口抑制电极914、出口抑制电极915、入口抑制隔板916及出口抑制隔板917分别为在中心部具有用于使离子束通过的开口的四边形形状或圆形形状的板体。入口抑制电极914的开口半径P1小于出口抑制电极915的开口半径P4。入口抑制隔板916的开口半径与入口抑制电极914的开口半径P1相等，或可以稍微小于入口抑制电极914的开口半径P1。出口抑制隔板917的开口半径与出口抑制电极915的开口半径P4相等，或可以稍微小于出口抑制电极915的开口半径P4。
并且，入口抑制电极914的开口半径P1小于第1孔半径R1。入口抑制电极914的开口半径P1与第1隔板910的开口半径P2相等，或可以稍微小于第1隔板910的开口半径P2。出口抑制电极915的开口半径P4大于第2隔板911的开口半径P3且小于第3孔半径R3。
图19为例示了本发明的一种实施方式所涉及的多级四极透镜900的电源结构的图。多级四极透镜900的电源部918构成为，向第1四极透镜904、第2四极透镜906、第3四极透镜908、入口抑制电极914及出口抑制电极915施加对电位基准919而言适当的电位。电位基准919为射束输送部的箱体(例如端子216(参考图6及图7))。电源部918具备第1负电源920、第1正电源921、第2正电源922、第2负电源923、第3负电源924、第3正电源925、第1抑制电源928及第2抑制电源930。各电源为可变的直流电源，并作为能够独立控制的独立电源而设置。各电源也可以通过构成为对多级四极透镜900进行控制的控制部(例如控制部116(参考图2))控制成所希望的电压。
第1负电源920与电极931连接，以在第1四极透镜904向横向对置的一组电极932施加负电位-Vq1。第1正电源921与电极932连接，以在第1四极透镜904向纵向对置的一组电极932施加正电位+Vq1。
第2正电源922与电极933连接，以在第2四极透镜906向横向对置的一组电极933施加正电位+Vq2。第2负电源923与电极934连接，以在第2四极透镜906向纵向对置的一组电极934施加负电位-Vq2。
第3负电源924与电极935连接，以在第3四极透镜908向横向对置的一组电极935施加负电位-Vq3。第3正电源925与电极936连接，以在第3四极透镜908向纵向对置的一组电极936施加正电位+Vq3。
这样，第1四极透镜904构成为使离子束纵向会聚并横向发散。第2四极透镜906构成为使离子束纵向发散并横向会聚。第3四极透镜908构成为使离子束纵向会聚并横向发散。
某一四极透镜使离子束纵向(或横向)会聚是指，关于通过该四极透镜的离子的轨迹，四极透镜的出口的该轨迹的纵向(或横向)的倾斜小于四极透镜的入口的该轨迹的纵向(或横向)的倾斜。相反，某一四极透镜使离子束纵向(或横向)发散是指，该四极透镜的出口的该轨迹的纵向(或横向)的倾斜大于四极透镜的入口的该轨迹的纵向(或横向)的倾斜。在此，纵向(或横向)的倾斜是指，射束中心轨道903与离子的轨迹所成的角度的纵向(或横向)的成分。
并且，如图19所示，第1抑制电源928向入口抑制电极914施加负电位-Vs，第2抑制电源930向出口抑制电极915施加负电位-Vs。入口抑制隔板916及出口抑制隔板917与电位基准919连接。并且，第1隔板910及第2隔板911与电位基准919连接。另外，图示例中第1抑制电源928与第2抑制电源930为独立的独立电源，但因它们被施加相同的负电位-Vs，因此也可以作为一个共用的抑制电源构成。
第1负电源920、第2负电源923、及第3负电源924分别构成为向所对应的四极透镜施加例如选自约-1kV～约-30kV范围的电压。第1正电源921、第2正电源922、及第3正电源925分别构成为向所对应的四极透镜施加例如选自约1kV～约30kV范围的电压。第1抑制电源928及第2抑制电源930分别构成为向所对应的抑制电极施加例如选自约-0.5kV～约-5kV范围的电压。各电源的电压值例如根据注入能量等所给的离子注入条件而设定。
用被称为GL积的参数表示四极透镜的会聚力。四极透镜为电场式时，利用Q透镜电压、Q透镜长度及孔半径并用下式表示GL积。
GL积＝2×[Q透镜电压]×[Q透镜长度]/([孔半径]×[孔半径])
因此，当分别将第1四极透镜904、第2四极透镜906、及第3四极透镜908的GL积标记为GL1、GL2、GL3时，各四极透镜的GL积用下式表示。以下，有时会将GL1、GL2、GL3分别称为第1GL积、第2GL积、第3GL积。
GL1＝2·Vq1·T1/R12
GL2＝2·Vq2·T2/R22
GL3＝2·Vq3·T3/R32
典型的三级四极透镜会设计成，第1GL积与第3GL积相等且第2GL积为其2倍(GL1:GL2:GL3＝1:2:1)。三级四极透镜中的GL积之比并不限定于这种典型例。GL积之比例如也可以为选自GL1:GL2:GL3＝1:1～3:0.5～2范围的所希望的比例。这是以第1GL积为基准的标记。若以第3GL积为基准作标记，则GL积之比例如也可以为选自GL1:GL2:GL3＝0.5～2:1～3:1范围的所希望的比例。即，第2GL积可以在第1GL积的1倍至3倍的范围，第3GL积可以在第1GL积的0.5倍至2倍的范围(或者，第1GL积可以在第3GL积的0.5倍至2倍的范围，第2GL积可以在第3GL积的1倍至3倍的范围)。
为了将3个四极透镜的GL积之比收容于GL1:GL2:GL3＝1:1～3:0.5～2(或GL1:GL2:GL3＝0.5～2:1～3:1)的范围，3个四极透镜的孔半径之比优选为R1:R2:R3＝1:1～2:1～2(或R1:R2:R3＝0.5～1:0.5～1:1)。即，第2孔半径R2及第3孔半径R3均可以在第1孔半径R1的1倍至2倍的范围(或者，第1孔半径R1及第2孔半径R2均可以在第3孔半径R3的0.5倍至1倍的范围)。其中，如上所述，构成扩口型的三级四极透镜时，第2孔半径R2小于或等于第3孔半径R3。
同样，为了将3个四极透镜的GL积之比收容于GL1:GL2:GL3＝1:1～3:0.5～2(或GL1:GL2:GL3＝0.5～2:1～3:1)的范围，3个四极透镜的长度之比优选为T1:T2:T3＝1:1～12:0.5～8(或T1:T2:T3＝0.5～2:0.2～3:1)。即，第2Q透镜长度T2可以在第1Q透镜长度T1的1倍至12倍的范围，第3Q透镜长度T3可以在第1Q透镜长度T1的0.5倍至8倍的范围(或者，第2Q透镜长度T2可以在第3Q透镜长度T1的0.2倍至3倍的范围，第1Q透镜长度T1可以在第3Q透镜长度T3的0.5倍至2倍的范围)。实际使用中优选的是3个四极透镜的长度之比为T1:T2:T3＝0.5～0.8:0.8～1.6:1。
图20为表示本发明的一种实施方式所涉及的多级四极透镜900的电源结构的另一例的图。图20所示的电源部918与第2四极透镜906及第3四极透镜908的电源共用，这一点与图19的电源部918不同。除此以外，图20所示的电源部918具有与图19的电源部918相同的结构。
因此，如图20所示，电源部918具备第2正电源922及第2负电源923作为用于第2四极透镜906及第3四极透镜908的共用电源。第1负电源920及第1正电源921作为用于与第2四极透镜906及第3四极透镜908分开而独立控制第1四极透镜904的独立电源而设置。
第2正电源922与电极933连接，以在第2四极透镜906向横向对置的一组电极933施加正电位+Vq23。第2负电源923与电极934连接，以在第2四极透镜906向纵向对置的一组电极934施加负电位-Vq23。并且，第2负电源923与电极935连接，以在第3四极透镜908向横向对置的一组电极935施加负电位-Vq23。第2正电源922与电极936连接，以在第3四极透镜908向纵向对置的一组电极936施加正电位+Vq23。
因此，第1四极透镜904、第2四极透镜906、及第3四极透镜908的GL积分别用下式表示。
GL1＝2·Vq1·T1/R12
GL2＝2·Vq23·T2/R22
GL3＝2·Vq23·T3/R32
因此，为了将第2四极透镜906的GL积与第3四极透镜908的GL积之比(GL2:GL3)设为所希望的比例(例如2:1)，以使T2/R22:T3/R32为所希望的比例而对第2Q透镜长度T2、第2孔半径R2、第3Q透镜长度T3及第3孔半径R3进行设定即可。这样，对第2四极透镜906及第3四极透镜908的形状进行设定，以使第1四极透镜904的GL积、第2四极透镜906的GL积、及第3四极透镜908的GL积之比为选自1:1～3:0.5～2范围的所希望的比例。通过这种透镜形状的设计，能够共用第2四极透镜906及第3四极透镜908。
多级四极透镜900构成为，通过对用于与第2四极透镜906及第3四极透镜908分开而独立控制第1四极透镜904的独立电源、和/或用于第2四极透镜906及第3四极透镜908的共用电源进行控制，来微调多级四极透镜900的会聚力。
第1正电源921的正电位+Vq1与第2正电源922的正电位+Vq23相等，并且第1负电源920的负电位-Vq1与第2负电源923的负电位-Vq23相等时，3个四极透镜的GL积之比取由各四极透镜的形状决定的值。例如在GL1:GL2:GL3＝1:1～3:0.5～2的范围，例如为GL1:GL2:GL3＝1:2:1。根据该基本状态，对电源部918进行控制，以使电压Vq1及电压Vq23中的一个相对于另一个有所不同，由此能够微调基于三级四极透镜的射束会聚(或发散)。
如上所述，多级四极透镜900构成为以多个射束输送模式中的任意模式动作。多个射束输送模式包括发散射束模式，该模式中使多级四极透镜900动作，以使从多级四极透镜900出来的离子束向纵向会聚并向横向发散。发散射束模式中包括仅使用第1四极透镜904的设定、及使用至少包括第1四极透镜904的2个以上的四极透镜的设定。因此，多级四极透镜900作为单级四极透镜或者2级以上的四极透镜组动作。以下，有时将通过多级四极透镜900被纵向会聚并横向发散的离子束称为发散射束。
并且，多级四极透镜900的多个射束输送模式包括会聚射束模式，该模式中使多级四极透镜900动作，以使从多级四极透镜900出来的离子束向纵向会聚并向横向会聚。会聚射束模式中使用第1四极透镜904、第2四极透镜906及第3四极透镜908。因此，多级四极透镜900作为三级四极透镜动作。以下，有时将通过多级四极透镜900被纵向会聚并横向会聚的离子束称为会聚射束。
通过多级四极透镜900使离子束发散，这在射束电流较高时有効。通常，射束电流越高，离子密度也越高，空间电荷效应增大。这是因为空间电荷效应通过离子之间的电排斥力而产生。如果使离子束按所想那样发散而使射束直径变大，则离子密度将变小，能够减小空间电荷效应。发散射束模式中，在多级四极透镜900中对离子束的发散进行控制，以在多级四极透镜900的下游减小空间电荷效应。因此，发散射束模式适于高电流射束的输送。
发散射束模式中使用上游的第1四极透镜904。如此，在多级四极透镜900的上游使射束直径扩大，这在减小多级四极透镜900内部的空间电荷效应方面是有効的。
另一方面，会聚射束模式适于低电流射束的输送。射束电流较低时空间电荷效应对射束输送的影响比较小。因此，保持较小的射束直径的同时能够与射束中心轨道大致平行地输送离子束。
因此，上述的第1射束线设定S1(参考图2)可以包含使多级四极透镜900以发散射束模式动作的情况。并且，第2射束线设定S2可以包含使多级四极透镜900以会聚射束模式动作的情况。如此，通过区分使用发散射束与会聚射束，能够遍及从高电流至低电流的较宽的射束电流范围而有效地输送离子束。
参考图22(a)及图22(b)说明将多级四极透镜900作为三级四极透镜而动作时的射束输送，并参考图24(a)及图24(b)说明将多级四极透镜900作为单级四极透镜而动作时的射束输送。图22(a)及图24(a)中示出横向的射束会聚(或发散)，图22(b)及图24(b)中示出纵向的射束会聚(或发散)。各图表示模拟结果。图22(c)表示将多级四极透镜900作为三级四极透镜而动作时的各四极透镜的会聚发散作用，图24(c)概念性地表示将多级四极透镜900作为单级四极透镜而动作时的各四极透镜的会聚发散作用。图22(c)及图24(c)中示出分别通过第1四极透镜904、第2四极透镜906及第3四极透镜908的中心的离子束的剖面960，用朝向内部的箭头表示对该离子束的会聚作用，并用朝向外部的箭头表示发散作用。
因此，图22(a)显示通过多级四极透镜900输送的离子束的设计上的右端950及左端951，此时多级四极透镜900被用作三级四极透镜。图22(b)显示作为三级四极透镜的多级四极透镜900中的离子束的设计上的上端952及下端953。并且，将多级四极透镜900中仅使第1四极透镜904动作时的离子束的设计上的右端954及左端955示于图24(a)，并将上端956及下端957示于图24(b)。各图中一并示出射束中心轨道903。
为了比较，参考图21(a)及图21(b)说明图15所示的使三级四极透镜800动作时的射束输送，并参考图23(a)及图23(b)说明将三级四极透镜800作为单级四极透镜而动作时的射束输送。其中，图21(a)及图21(b)的三级四极透镜800的孔径与图23(a)及图23(b)的三级四极透镜800的孔径相比较小。图21(a)及图23(a)中示出横向的射束会聚(或发散)，图21(b)及图23(b)中示出纵向的射束会聚(或发散)。因此，将三级四极透镜800中的离子束的右端850及左端851示于图21(a)，并将上端852及下端853示于图21(b)。将仅使三级四极透镜800的第1四极透镜804动作时的离子束的右端854及左端855示于图23(a)，并将上端856及下端857示于图23(b)。
如上所述，多级四极透镜900中，对被称为四极透镜、隔板及抑制电极部的构成要件的形状进行设计，以形成沿着射束中心轨道903从上游向下游扩大的扩口型射束输送空间。为了便于理解，将四极透镜等构成要件也一并示于各图中。而三级四极透镜800中，对构成要件的形状进行设计，以形成从上游向下游均匀的筒型射束输送空间。除了这种形状的差异之外，在各图中还示出多级四极透镜900与三级四极透镜800以共同的条件输送射束的情况。另外，入射到多级四极透镜900(及三级四极透镜800)的离子束如图所示，至少有横向发散的倾向。其中发散的程度微弱。
如图22(a)及图22(c)所示，通过多级四极透镜900的离子束受第1四极透镜904的横发散、第2四极透镜906的横会聚、及第3四极透镜908的横发散的作用。同时，如图22(b)及图22(c)所示，离子束受第1四极透镜904的纵会聚、第2四极透镜906的纵发散、及第3四极透镜908的纵会聚的作用。这样，被用作三级四极透镜时，多级四极透镜900使离子束向纵向及横向会聚。如图21(a)及图21(b)所示，三级四极透镜800也同样地使离子束向纵向及横向会聚。
另一方面，如图24(a)、图24(b)及图24(c)所示，多级四极透镜900中离子束受第1四极透镜904的纵会聚及横发散的作用。此时第2四极透镜906及第3四极透镜908并不动作。因此，射束角度在第2四极透镜906(及第3四极透镜908)的入口及出口相同。因此，与第1四极透镜904中的离子束相比，第3四极透镜908中的离子束向纵向会聚并向横向发散。如此，多级四极透镜900被用作单级四极透镜时，多级四极透镜900使离子束向纵向会聚并向横向发散。并且，如图23(a)及图23(b)所示，三级四极透镜800被用作单级四极透镜时，第1四极透镜804使离子束向纵向会聚并向横向发散。
例如通过比较图24(a)与图23(a)可知，多级四极透镜900的总长M比三级四极透镜800的总长m短。在如电场式四极透镜那样被施加电场的区域无法存在电子或电子极其稀少，因此离子束的空间电荷效应增大。因此，通过缩短这种缺电子区域的射束输送方向长度，能够减小空间电荷效应的影响。由于多级四极透镜900较短，因此与三级四极透镜800相比对减小空间电荷效应更有效。通过使用多级四极透镜900，能够提高例如几十keV的能量的一价砷离子的几十mA程度的高电流射束的输送效率。
多级四极透镜900中形成有扩口形状的内部空间，这有助于多级四极透镜900的透镜长度的紧凑化。如上所述，例如四极透镜的长度之比为T1:T2:T3＝0.5～0.8:0.8～1.6:1时，最大也是T1:T2:T3＝0.8:1.6:1。若以第3四极透镜的长度为基准而与多级四极透镜的长度相比，则典型例(t1:t2:t3＝1:2:1)的总透镜长度表示为4t(＝t+2t+t)，而本实施方式中的总透镜长度最大也就3.4T(＝0.8T+1.6T+T)。本实施方式中的第3Q透镜长度T与典型例的第3Q透镜长度t大致相同或比典型例的第3Q透镜长度t短。如此，扩口形状的多级四极透镜900的透镜长度缩短。并且，由于第1孔半径R1较小从而电极靠近射束，因此能够以较短的第1Q透镜长度T1来实现所希望的第1GL积(即第1四极透镜904的会聚力)。对第2四极透镜906也同样地，能够以较短的第2Q透镜长度T2来实现所希望的第2GL积。对第3四极透镜908也相同。并且，扩口形状的多级四极透镜900对减小电源容量也有效。这是由于，通过使孔半径小于以往的透镜，能够以更低的Q透镜电压来实现所希望的GL积。
相对于此，三级四极透镜800以形成直径均匀的筒状内部空间为前提。因此，根据三级四极透镜800出口的发散射束的直径，规定第3四极透镜808的孔半径，并将第1四极透镜804及第2四极透镜806的孔半径也规定为与此相同的值。由于孔半径较大从而电极远离射束。如此一来，为了得到所希望的第1GL积，需要增长Q透镜长度或增大Q透镜电压。若考虑电极之间的放电措施，则不应过度增大Q透镜电压。因此，三级四极透镜800的总长变长。
图25为表示本发明的一种实施方式所涉及的多级四极透镜900的电源结构的另一例的图。图25所示的电源部918在有关第1四极透镜904的电源方面与图20的电源部918不同。除此以外，图25所示的电源部918具有与图20的电源部918相同的结构。
电源部918具备与第1四极透镜904中横向对置的一组电极931a、931b对应的一组第1负电源920a、920b。一个第1负电源920a与电极931a连接，以向一个电极931a施加负电位-Vq1—(＝-Vq1-Vst)。另一个第1负电源920b与电极931b连接，以向另一个电极931b施加负电位-Vq1┼(＝-Vq1+Vst)。如此，通过分别对第1四极透镜904中的横向的电极931a、931b设置独立的电源，能够提供调整射束的横向位置的转向功能。在此，与射束的所希望的横向位置对应地设定电压Vst。
另外，也可以通过设置分别与纵向对置的电极对应的独立的电源，来提供调整射束的纵向位置的转向功能。并且，也可以同样地使其他四极透镜具备转向功能。
另外，上述实施方式的发散射束模式中，仅使用了第1四极透镜904，但在另一实施方式的发散射束模式中，可以根据需要并用第2四极透镜906和/或第3四极透镜908。或者，在发散射束模式中，也可以以第2四极透镜906或第3四极透镜908为主来使用。并且，在会聚射束模式中，也可以仅使用四极透镜的一部分(例如包括第1四极透镜904的至少2个四极透镜)。
并且，在上述实施方式中，三级四极透镜从上游依次构成纵会聚、横会聚、纵会聚。但是，在另一实施方式中，也可以从上游依次构成横会聚、纵会聚、横会聚。因此，第1四极透镜904可以构成为使离子束横向会聚并纵向发散。第2四极透镜906可以构成为使离子束横向发散并纵向会聚。第3四极透镜908可以构成为使离子束横向会聚并纵向发散。
在上述实施方式中，多级四极透镜900为扩口型。但是，在另一实施方式中，多级四极透镜也可以为孔半径在中间最小的准扩口型。此时可以为，多级四极透镜具备入口四极透镜、中间四极透镜及出口四极透镜，入口四极透镜的孔半径小于出口四极透镜的孔半径，中间四极透镜的孔半径小于入口四极透镜及出口四极透镜的孔半径。
并且，在另一实施方式中，多级四极透镜也可以为孔半径在中间最大的桶型。此时可以为，多级四极透镜具备入口四极透镜、中间四极透镜及出口四极透镜，入口四极透镜的孔半径小于出口四极透镜的孔半径，中间四极透镜的孔半径大于入口四极透镜及出口四极透镜的孔半径。
在另一实施方式中，多级四极透镜也可以为二级四极透镜或四级以上的多级四极透镜。这种情况下，使入口四极透镜的孔半径小于出口四极透镜的孔半径，这能够有助于多级四极透镜的紧凑化和/或电源容量的减小。
在上述实施方式中，多级四极透镜为电场式。但是，在另一实施方式中，多级四极透镜也可以为磁场式。
在另一实施方式中，可以提供一种离子注入装置，设置有配设于离子注入装置的射束线的中途且用于调整射束会聚发散的多级四极透镜，其特征在于，所述离子注入装置具备设置于质谱分析狭缝的上游侧的多级四极透镜，所述多级四极透镜具备入口四极透镜及出口四极透镜，所述入口四极透镜的孔径大于所述出口四极透镜的孔径。这样，所述多级四极透镜可以阶段性地缩小透镜孔径。此时，能够以紧凑的多级四极透镜来实现所入射的离子束的直径朝向所述射束线的下游向纵向和/或横向被缩小并从所述多级四极透镜出射的射束输送。并且，能够减小这种多级四极透镜的电源容量。
以下举出本发明的几种方式。
1.一种离子注入装置，其中，
该离子注入装置具备配设于射束线的中途且用于调整射束会聚/发散的多级四极透镜，
所述多级四极透镜由将透镜中心轴设为相同并以直线状排列的多个四极透镜构成，
所述多级四极透镜的透镜孔径阶段性地被扩大，所述多个四极透镜的透镜长度被分别设定，
所述多级四极透镜构成为，能够进行所入射的离子束的直径朝向所述射束线的下游向纵向和/或横向被扩大并从所述多级四极透镜出射的射束输送。
2.所述多个四极透镜工作时的多个能够设定的射束输送模式中的每一个模式可以包括用于所述多个四极透镜的电源的通断和/或电压的设定。
3.可以根据入射到所述多级四极透镜的离子束的状态和从所述多级四极透镜出射的离子束的状态，设定所述多级四极透镜中各四极透镜的孔径、透镜长度及电压。所述离子束的状态可以包括预先设定的离子束的纵径、横径、及会聚或发散状态。
4.可以配合构成所述多级四极透镜的四极透镜所使用的级数，来设定多个多级四极透镜的结构。例如，多级四极透镜可以构成为，在某一射束输送模式中使某一级数的四极透镜动作，在另一射束输送模式中使不同级数的四极透镜动作。
5.所述多个四极透镜工作时的多个能够设定的射束输送模式之一可以具有用于离子束的直径朝向所述射束线的下游被扩大的射束输送的四极透镜的电压设定。
6.用于离子束的直径朝向所述射束线的下游被扩大的射束输送的四极透镜的电压设定中，可以设定为仅向所述射束线的最上游的四极透镜施加电压。
7.所述多级四极透镜可以以所述多个四极透镜工作时的多个射束输送模式中的任意模式动作。所述多个射束输送模式可以包括发散射束模式，该模式中使所述多级四极透镜动作，以使从所述多级四极透镜出来的离子束向第1方向会聚并向与该第1方向正交的第2方向发散。所述发散射束模式中，可以仅向第1四极透镜施加电压。
8.所述发散射束模式中，可以向除了所述第1四极透镜以外的2个以上的四极透镜施加电压来代替仅向所述第1四极透镜施加电压。所述2个以上的四极透镜可以包括第2四极透镜。
9.所述多级四极透镜可以由三级四极透镜构成。
10.所述多个四极透镜工作时的多个能够设定的射束输送模式之一可以具有3个四极透镜自上游起为纵会聚、横会聚、纵会聚的电压设定。
11.所述多个四极透镜工作时的多个能够设定的射束输送模式之一可以具有3个四极透镜的GL积大致为1:2:1的电压设定。
12.所述多级四极透镜可以以所述多个四极透镜工作时的多个射束输送模式中的任意模式动作。所述多个射束输送模式可以包括会聚射束模式，该模式中使所述多级四极透镜动作，以使从所述多级四极透镜出来的离子束向第1方向会聚并向第2方向会聚。所述会聚射束模式中，可以使用第1四极透镜、第2四极透镜及第3四极透镜。
13.第1四极透镜的孔径可以小于或等于第2四极透镜的孔径。第2四极透镜的孔径可以小于或等于第3四极透镜的孔径。第1四极透镜的孔径可以小于第3四极透镜的孔径。
14.所述多级四极透镜的电源部可以具备独立电源，该独立电源由用于分别独立控制第1四极透镜、第2四极透镜及第3四极透镜的正电压电源和负电压电源构成。
15.所述多级四极透镜的电源部可以具备用于第2四极透镜和第3四极透镜的共用电源，并具备用于与第2四极透镜及第3四极透镜分开而独立控制第1四极透镜的独立电源。
16.第1四极透镜的GL积、第2四极透镜的GL积、及第3四极透镜的GL积之比可以为1:1～3:0.5～2。
17.所述多级四极透镜的电源部可以具备用于独立控制第1四极透镜的独立电源，并且具备用于第2四极透镜和第3四极透镜的共用电源。可以对所述第2四极透镜和所述第3四极透镜的形状进行设定，以使所述第1四极透镜的GL积、所述第2四极透镜的GL积、及所述第3四极透镜的GL积之比为1:1～3:0.5～2。
18.所述多级四极透镜可以构成为，通过对用于与第2四极透镜和第3四极透镜分开而独立控制第1四极透镜的独立电源、和/或用于所述第2四极透镜和所述第3四极透镜的共用电源进行控制，来微调所述多级四极透镜的会聚力。
19.所述多级四极透镜可以具备入口抑制电极及出口抑制电极。所述入口抑制电极的开口半径可以小于所述出口抑制电极的开口半径。
20.所述多级四极透镜可以具备：配置于第1四极透镜与第2四极透镜之间的第1隔板；及配置于第2四极透镜与第3四极透镜之间的第2隔板。所述第1隔板的开口半径可以小于所述第2隔板的开口半径。
21.一种离子注入装置，设置有配设于离子注入装置的射束线的中途且用于调整射束会聚发散的多级四极透镜，所述离子注入装置的特征在于，
具备射束扫描部、及设置于所述射束扫描部的上游的多级四极透镜，
所述多级四极透镜具备入口四极透镜及出口四极透镜，
所述出口四极透镜的孔径大于所述入口四极透镜的孔径。
22.一种离子注入装置，设置有配设于离子注入装置的射束线的中途且用于调整射束会聚发散的多级四极透镜，所述离子注入装置的特征在于，
具备设置于质谱分析狭缝的下游侧的多级四极透镜，
所述多级四极透镜具备入口四极透镜及出口四极透镜，
所述出口四极透镜的孔径大于所述入口四极透镜的孔径。
23.一种离子注入装置，设置有配设于离子注入装置的射束线的中途且用于调整射束会聚发散的多级四极透镜，所述离子注入装置的特征在于，
具备设置于引出电极与质谱分析磁铁之间的多级四极透镜，
所述多级四极透镜具备入口四极透镜及出口四极透镜，
所述出口四极透镜的孔径大于所述入口四极透镜的孔径。
24.一种离子注入装置，设置有配设于离子注入装置的射束线的中途且用于调整射束会聚发散的多级四极透镜，所述离子注入装置的特征在于，
具备设置于质谱分析狭缝的上游侧的多级四极透镜，
所述多级四极透镜具备入口四极透镜及出口四极透镜，
所述入口四极透镜的孔径大于所述出口四极透镜的孔径。
25.一种离子注入装置，设置有配设于离子注入装置的射束线的中途且用于调整射束会聚发散的多级四极透镜，所述离子注入装置的特征在于，
根据入射到所述多级四极透镜的离子束的预先设定的纵径、横径、及会聚或发散状态和从所述多级四极透镜出射的离子束的预先设定的纵径、横径、及会聚或发散状态，配合所述多级四极透镜中各四极透镜的GL积、孔径、透镜长度、电压设定及四极透镜的级数，来设定四极透镜工作时的多个射束输送模式。
26.一种离子注入装置，设置有配设于离子注入装置的射束线的中途且用于调整射束会聚发散的多级四极透镜，所述离子注入装置的特征在于，
所述多级四极透镜以四极透镜工作时的多个射束输送模式中的任意模式动作，
所述多个射束输送模式包括：
发散射束模式，该模式中使所述多级四极透镜动作，以使从所述多级四极透镜出来的离子束向第1方向会聚并向与该第1方向正交的第2方向发散；及
会聚射束模式，该模式中使所述多级四极透镜动作，以使从所述多级四极透镜出来的离子束向第1方向会聚并向与该第1方向正交的第2方向会聚。
27.一种离子注入装置，设置有配设于离子注入装置的射束线的中途且用于调整射束会聚发散的多级四极透镜，所述离子注入装置的特征在于，
所述多级四极透镜具备：第1四极透镜；第2四极透镜，配置于所述第1四极透镜的下游；及第3四极透镜，配置于所述第2四极透镜的下游，
所述第1四极透镜构成为，使离子束向与所述多级四极透镜的射束输送方向垂直的平面上的第1方向会聚，
所述第2四极透镜构成为，使离子束向所述平面上的与所述第1方向垂直的第2方向会聚，
所述第3四极透镜构成为，使离子束向所述第1方向会聚，
所述多级四极透镜以四极透镜工作时的多个射束输送模式中的任意模式动作，
所述多个射束输送模式中，
包括发散射束模式，该模式中使至少一个四极透镜动作，以使从所述多级四极透镜出来的离子束向所述第1方向会聚并向所述第2方向发散，并且
包括会聚射束模式，该模式中使至少2个四极透镜动作，以使从所述多级四极透镜出来的离子束向所述第1方向会聚并向所述第2方向会聚。
28.离子注入装置和/或多级四极透镜可以具备配置于所述第3四极透镜的下游的第4～第n四极透镜。
29.一种离子注入装置，设置有配设于离子注入装置的射束线的中途且用于调整射束会聚发散的多级四极透镜，所述离子注入装置的特征在于，
所述多级四极透镜具备：
第1四极透镜；
第2四极透镜，配置于所述第1四极透镜的下游；及
第3四极透镜，配置于所述第2四极透镜的下游，
所述第1四极透镜构成为，使离子束向与所述多级四极透镜的射束输送方向垂直的平面上的第1方向会聚，
所述第2四极透镜构成为，使离子束向所述平面上的与所述第1方向垂直的第2方向会聚，
所述第3四极透镜构成为，使离子束向所述第1方向会聚，
所述第1四极透镜的孔径小于或等于所述第2四极透镜的孔径，
所述第2四极透镜的孔径小于或等于所述第3四极透镜的孔径，
所述第1四极透镜的孔径小于所述第3四极透镜的孔径。

Claims (29)

1.一种离子注入装置，其特征在于，
所述离子注入装置具备配设于射束线的中途且用于调整射束会聚/发散的多级四极透镜，
所述多级四极透镜由将透镜中心轴设为相同并以直线状排列的多个四极透镜构成，
所述多级四极透镜的透镜孔径阶段性地被扩大，所述多个四极透镜的透镜长度被分别设定，
所述多级四极透镜构成为，能够进行所入射的离子束的直径朝向所述射束线的下游向纵向和/或横向被扩大并从所述多级四极透镜出射的射束输送。
2.根据权利要求1所述的离子注入装置，其特征在于，
所述多个四极透镜工作时的多个能够设定的射束输送模式中的每一个模式包括用于所述多个四极透镜的电源的通断和/或电压的设定。
3.根据权利要求1所述的离子注入装置，其特征在于，
根据入射到所述多级四极透镜的离子束的状态和从所述多级四极透镜出射的离子束的状态，设定所述多级四极透镜中各四极透镜的孔径、透镜长度及电压。
所述离子束的状态包括预先设定的离子束的纵径、横径、及会聚或发散状态。
4.根据权利要求3所述的离子注入装置，其特征在于，
配合构成所述多级四极透镜的四极透镜所使用的级数，来设定多个多级四极透镜的结构。
5.根据权利要求1所述的离子注入装置，其特征在于，
所述多个四极透镜工作时的多个能够设定的射束输送模式之一具有用于离子束的直径朝向所述射束线的下游被扩大的射束输送的四极透镜的电压设定。
6.根据权利要求5所述的离子注入装置，其特征在于，
用于离子束的直径朝向所述射束线的下游被扩大的射束输送的四极透镜的电压设定中，设定为仅向所述射束线的最上游的四极透镜施加电压。
7.根据权利要求1所述的离子注入装置，其特征在于，
所述多级四极透镜以所述多个四极透镜工作时的多个射束输送模式中的任意模式动作，
所述多个射束输送模式包括发散射束模式，该模式中使所述多级四极透镜动作，以使从所述多级四极透镜出来的离子束向第1方向会聚并向与该第1方向正交的第2方向发散，
所述发散射束模式中，仅向第1四极透镜施加电压。
8.根据权利要求7所述的离子注入装置，其特征在于，
所述发散射束模式中，向除了所述第1四极透镜以外的2个以上的四极透镜施加电压来代替仅向所述第1四极透镜施加电压，所述2个以上的四极透镜包括第2四极透镜。
9.根据权利要求1所述的离子注入装置，其特征在于，
所述多级四极透镜由三级四极透镜构成。
10.根据权利要求9所述的离子注入装置，其特征在于，
所述多个四极透镜工作时的多个能够设定的射束输送模式之一具有3个四极透镜自上游起为纵会聚、横会聚、纵会聚的电压设定。
11.根据权利要求9所述的离子注入装置，其特征在于，
所述多个四极透镜工作时的多个能够设定的射束输送模式之一具有3个四极透镜的GL积约为1:2:1的电压设定。
12.根据权利要求9所述的离子注入装置，其特征在于，
所述多级四极透镜以所述多个四极透镜工作时的多个射束输送模式中的任意模式动作，
所述多个射束输送模式包括会聚射束模式，该模式中使所述多级四极透镜动作，以使从所述多级四极透镜出来的离子束向第1方向会聚并向第2方向会聚，
所述会聚射束模式中使用第1四极透镜、第2四极透镜及第3四极透镜。
13.根据权利要求9所述的离子注入装置，其特征在于，
第1四极透镜的孔径小于或等于第2四极透镜的孔径，
第2四极透镜的孔径小于或等于第3四极透镜的孔径，
第1四极透镜的孔径小于第3四极透镜的孔径。
14.根据权利要求9所述的离子注入装置，其特征在于，
所述多级四极透镜的电源部具备独立电源，该独立电源由用于分别独立控制第1四极透镜、第2四极透镜及第3四极透镜的正电压电源和负电压电源构成。
15.根据权利要求9所述的离子注入装置，其特征在于，
所述多级四极透镜的电源部具备用于第2四极透镜和第3四极透镜的共用电源，并具备用于与第2四极透镜及第3四极透镜分开而独立控制第1四极透镜的独立电源。
16.根据权利要求9所述的离子注入装置，其特征在于，
第1四极透镜的GL积、第2四极透镜的GL积、及第3四极透镜的GL积之比为1:1～3:0.5～2。
17.根据权利要求9所述的离子注入装置，其特征在于，
所述多级四极透镜的电源部具备用于独立控制第1四极透镜的独立电源，并且具备用于第2四极透镜和第3四极透镜的共用电源，
对所述第2四极透镜和所述第3四极透镜的形状进行设定，以使所述第1四极透镜的GL积、所述第2四极透镜的GL积、及所述第3四极透镜的GL积之比为1:1～3:0.5～2。
18.根据权利要求9所述的离子注入装置，其特征在于，
所述多级四极透镜构成为，通过对用于与第2四极透镜和第3四极透镜分开而独立控制第1四极透镜的独立电源、和/或用于所述第2四极透镜和所述第3四极透镜的共用电源进行控制，来微调所述多级四极透镜的会聚力。
19.根据权利要求1所述的离子注入装置，其特征在于，
所述多级四极透镜具备入口抑制电极及出口抑制电极，
所述入口抑制电极的开口半径小于所述出口抑制电极的开口半径。
20.根据权利要求9所述的离子注入装置，其特征在于，
所述多级四极透镜具备：配置于第1四极透镜与第2四极透镜之间的第1隔板；及配置于第2四极透镜与第3四极透镜之间的第2隔板，
所述第1隔板的开口半径小于所述第2隔板的开口半径。
21.一种离子注入装置，设置有配设于离子注入装置的射束线的中途且用于调整射束会聚发散的多级四极透镜，所述离子注入装置的特征在于，
具备射束扫描部、及设置于所述射束扫描部的上游的多级四极透镜，
所述多级四极透镜具备入口四极透镜及出口四极透镜，
所述出口四极透镜的孔径大于所述入口四极透镜的孔径。
22.一种离子注入装置，设置有配设于离子注入装置的射束线的中途且用于调整射束会聚发散的多级四极透镜，所述离子注入装置的特征在于，
具备设置于质谱分析狭缝的下游侧的多级四极透镜，
所述多级四极透镜具备入口四极透镜及出口四极透镜，
所述出口四极透镜的孔径大于所述入口四极透镜的孔径。
23.一种离子注入装置，设置有配设于离子注入装置的射束线的中途且用于调整射束会聚发散的多级四极透镜，所述离子注入装置的特征在于，
具备设置于引出电极与质谱分析磁铁之间的多级四极透镜，
所述多级四极透镜具备入口四极透镜及出口四极透镜，
所述出口四极透镜的孔径大于所述入口四极透镜的孔径。
24.一种离子注入装置，设置有配设于离子注入装置的射束线的中途且用于调整射束会聚发散的多级四极透镜，所述离子注入装置的特征在于，
具备设置于质谱分析狭缝的上游侧的多级四极透镜，
所述多级四极透镜具备入口四极透镜及出口四极透镜，
所述入口四极透镜的孔径大于所述出口四极透镜的孔径。
25.一种离子注入装置，设置有配设于离子注入装置的射束线的中途且用于调整射束会聚发散的多级四极透镜，所述离子注入装置的特征在于，
根据入射到所述多级四极透镜的离子束的预先设定的纵径、横径、及会聚或发散状态和从所述多级四极透镜出射的离子束的预先设定的纵径、横径、及会聚或发散状态，配合所述多级四极透镜中各四极透镜的GL积、孔径、透镜长度、电压设定及四极透镜的级数，来设定四极透镜工作时的多个射束输送模式。
26.一种离子注入装置，设置有配设于离子注入装置的射束线的中途且用于调整射束会聚发散的多级四极透镜，所述离子注入装置的特征在于，
所述多级四极透镜以四极透镜工作时的多个射束输送模式中的任意模式动作，
所述多个射束输送模式包括：
发散射束模式，该模式中使所述多级四极透镜动作，以使从所述多级四极透镜出来的离子束向第1方向会聚并向与该第1方向正交的第2方向发散；及
会聚射束模式，该模式中使所述多级四极透镜动作，以使从所述多级四极透镜出来的离子束向第1方向会聚并向与该第1方向正交的第2方向会聚。
27.一种离子注入装置，设置有配设于离子注入装置的射束线的中途且用于调整射束会聚发散的多级四极透镜，所述离子注入装置的特征在于，
所述多级四极透镜具备：第1四极透镜；第2四极透镜，配置于所述第1四极透镜的下游；及第3四极透镜，配置于所述第2四极透镜的下游，
所述第1四极透镜构成为，使离子束向与所述多级四极透镜的射束输送方向垂直的平面上的第1方向会聚，
所述第2四极透镜构成为，使离子束向所述平面上的与所述第1方向垂直的第2方向会聚，
所述第3四极透镜构成为，使离子束向所述第1方向会聚，
所述多级四极透镜以四极透镜工作时的多个射束输送模式中的任意模式动作，
所述多个射束输送模式中，
包括发散射束模式，该模式中使至少一个四极透镜动作，以使从所述多级四极透镜出来的离子束向所述第1方向会聚并向所述第2方向发散，并且
包括会聚射束模式，该模式中使至少2个四极透镜动作，以使从所述多级四极透镜出来的离子束向所述第1方向会聚并向所述第2方向会聚。
28.根据权利要求27所述的离子注入装置，其特征在于，
所述离子注入装置具备配置于所述第3四极透镜的下游的第4～第n四极透镜。
29.一种离子注入装置，设置有配设于离子注入装置的射束线的中途且用于调整射束会聚发散的多级四极透镜，所述离子注入装置的特征在于，
所述多级四极透镜具备：
第1四极透镜；
第2四极透镜，配置于所述第1四极透镜的下游；及
第3四极透镜，配置于所述第2四极透镜的下游，
所述第1四极透镜构成为，使离子束向与所述多级四极透镜的射束输送方向垂直的平面上的第1方向会聚，
所述第2四极透镜构成为，使离子束向所述平面上的与所述第1方向垂直的第2方向会聚，
所述第3四极透镜构成为，使离子束向所述第1方向会聚，
所述第1四极透镜的孔径小于或等于所述第2四极透镜的孔径，
所述第2四极透镜的孔径小于或等于所述第3四极透镜的孔径，
所述第1四极透镜的孔径小于所述第3四极透镜的孔径。
CN201410693818.6A 2013-12-02 2014-11-26 离子注入装置 Active CN104681384B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013248915A JP6253375B2 (ja) 2013-12-02 2013-12-02 イオン注入装置
JP2013-248915 2013-12-02

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104681384A true CN104681384A (zh) 2015-06-03
CN104681384B CN104681384B (zh) 2018-04-03

Family

ID=53265903

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410693818.6A Active CN104681384B (zh) 2013-12-02 2014-11-26 离子注入装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9520265B2 (zh)
JP (1) JP6253375B2 (zh)
KR (1) KR102195202B1 (zh)
CN (1) CN104681384B (zh)
TW (1) TWI643233B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109997210A (zh) * 2016-11-29 2019-07-09 艾克塞利斯科技公司 快动遮蔽运动式双轴可变宽度的质量解析孔径

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9679745B2 (en) * 2015-10-14 2017-06-13 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Controlling an ion beam in a wide beam current operation range
US11483919B2 (en) 2019-03-27 2022-10-25 Huazhong University Of Science And Technology System of electron irradiation
EP3749065B1 (en) * 2019-03-27 2022-08-17 Huazhong University of Science and Technology Electron radiation system
USD956005S1 (en) 2019-09-19 2022-06-28 Applied Materials, Inc. Shaped electrode
US20210090845A1 (en) * 2019-09-19 2021-03-25 Applied Materials, Inc. Electrostatic filter with shaped electrodes
DE102020107738B3 (de) * 2020-03-20 2021-01-14 Carl Zeiss Multisem Gmbh Teilchenstrahl-System mit einer Multipol-Linsen-Sequenz zur unabhängigen Fokussierung einer Vielzahl von Einzel-Teilchenstrahlen, seine Verwendung und zugehöriges Verfahren

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020033458A1 (en) * 2000-08-04 2002-03-21 Osamu Nagano Charged particle beam exposure system
US20100155623A1 (en) * 2008-12-18 2010-06-24 Axcelis Technologies, Inc Ion implantation with diminished scanning field effects
US8110820B2 (en) * 2006-06-13 2012-02-07 Semequip, Inc. Ion beam apparatus and method for ion implantation

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6039748A (ja) 1983-08-12 1985-03-01 Jeol Ltd イオンビ−ム集束装置
JPH0744025B2 (ja) 1985-11-14 1995-05-15 株式会社日立製作所 荷電粒子の加減速方法
US4849641A (en) * 1987-06-22 1989-07-18 Berkowitz Edward H Real time non-destructive dose monitor
JP2662960B2 (ja) 1987-12-08 1997-10-15 日本真空技術株式会社 イオン注入装置
US5132544A (en) * 1990-08-29 1992-07-21 Nissin Electric Company Ltd. System for irradiating a surface with atomic and molecular ions using two dimensional magnetic scanning
JP3390541B2 (ja) 1994-09-06 2003-03-24 株式会社日立製作所 荷電粒子投射装置
JP4009900B2 (ja) * 2002-05-30 2007-11-21 財団法人新産業創造研究機構 イオンビーム用像縮小レンズ系及び質量分析装置
JP2005108679A (ja) * 2003-09-30 2005-04-21 Seiko Epson Corp イオン注入装置、イオン注入方法および半導体装置の製造方法
JP4316394B2 (ja) * 2004-01-21 2009-08-19 株式会社東芝 荷電ビーム装置
US8003934B2 (en) * 2004-02-23 2011-08-23 Andreas Hieke Methods and apparatus for ion sources, ion control and ion measurement for macromolecules
JP5100963B2 (ja) 2004-11-30 2012-12-19 株式会社Ｓｅｎ ビーム照射装置
TWI443704B (zh) * 2006-09-12 2014-07-01 Ebara Corp 荷電粒子束裝置及使用該裝置之元件製造方法
JP5274905B2 (ja) * 2008-06-19 2013-08-28 日本電子株式会社 静電偏向器及びそれを用いた荷電粒子ビーム装置
US8124946B2 (en) * 2008-06-25 2012-02-28 Axcelis Technologies Inc. Post-decel magnetic energy filter for ion implantation systems
JP5528753B2 (ja) * 2009-09-25 2014-06-25 株式会社アドバンテスト 電子ビーム露光装置
US8664619B2 (en) * 2012-03-30 2014-03-04 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Hybrid electrostatic lens for improved beam transmission

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020033458A1 (en) * 2000-08-04 2002-03-21 Osamu Nagano Charged particle beam exposure system
US8110820B2 (en) * 2006-06-13 2012-02-07 Semequip, Inc. Ion beam apparatus and method for ion implantation
US20100155623A1 (en) * 2008-12-18 2010-06-24 Axcelis Technologies, Inc Ion implantation with diminished scanning field effects

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109997210A (zh) * 2016-11-29 2019-07-09 艾克塞利斯科技公司 快动遮蔽运动式双轴可变宽度的质量解析孔径

Also Published As

Publication number Publication date
TW201523685A (zh) 2015-06-16
US20150155129A1 (en) 2015-06-04
JP6253375B2 (ja) 2017-12-27
CN104681384B (zh) 2018-04-03
KR102195202B1 (ko) 2020-12-24
TWI643233B (zh) 2018-12-01
JP2015106518A (ja) 2015-06-08
US9520265B2 (en) 2016-12-13
KR20150063940A (ko) 2015-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104952681A (zh) 离子注入装置、最终能量过滤器以及离子注入方法
CN104681384A (zh) 离子注入装置
CN103811255B (zh) 离子注入装置及离子注入方法
US9466467B2 (en) Ion implantation apparatus
CN105321790B (zh) 离子注入装置
CN105304442B (zh) 离子注入装置及离子注入方法
CN105304441B (zh) 离子注入装置
CN105280468A (zh) 离子注入装置
US9117627B2 (en) Ion implantation apparatus and ion implantation method
CN103811257B (zh) 离子注入装置及离子注入方法
CN103811256B (zh) 离子注入装置、射束平行化装置及离子注入方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant