TWI643233B - Ion implantation device - Google Patents

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TWI643233B
TWI643233B TW103140643A TW103140643A TWI643233B TW I643233 B TWI643233 B TW I643233B TW 103140643 A TW103140643 A TW 103140643A TW 103140643 A TW103140643 A TW 103140643A TW I643233 B TWI643233 B TW I643233B
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八木田貴典
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日商住友重機械離子技術有限公司
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Abstract

本發明提供一種能夠廣泛使用之離子植入裝置及離子植入方法。該離子植入裝置的多段四極透鏡(900)具備第1四極透鏡(904)及第3四極透鏡(908)。第1四極透鏡(904)的第1孔半徑(R1)亦可小於第3四極透鏡(908)的第3孔半徑(R3)。多段四極透鏡(900)亦可在第1四極透鏡(904)與第3四極透鏡(908)之間具備第2四極透鏡(906)。第2四極透鏡(906)的第2孔半徑(R2)亦可在第1四極透鏡(904)的第1孔半徑(R1)與第3四極透鏡(908)的第3孔半徑(R3)之間。

Description

離子植入裝置
本發明係有關一種離子植入，更詳細而言，係有關一種離子植入裝置及離子植入方法。
在一種離子植入裝置中連接有離子源及其電源，以使具有較小射束電流量之離子束從離子源引出(例如參閱專利文獻1)。該裝置中能夠改變離子源和電源的連接，以使具有較大射束電流量之離子束從離子源引出。
另一種離子植入裝置具有離子源、加速管及連接它們的電源之電路，以使以較高的離子能量向靶植入離子(例如參閱專利文獻2)。該電路上設有用於切換連接之選擇開關，以便在離子能量較低時亦能夠植入離子。
(先前技術文獻) (專利文獻)
專利文献1：日本特開昭62-122045號公報
專利文獻2：日本特開平1-149960號公報
如上所述嘗試稍微擴大離子植入裝置的操作範圍。但就超過現有類型之操作範圍的擴張而言，幾乎沒有可行性的建議。
離子植入裝置通常被分為高電流離子植入裝置、中電流離子植入裝置及高能量離子植入裝置等3個類型。實際應用中所需之設計上的要件按類型有所不同，因此一種類型的裝置與另一種類型的裝置，例如關於射束線，能夠具有大不相同的構成。因此，認為在離子植入裝置的用途(例如半導體製造程序)上，類型不同的裝置不具有互換性。亦即，在一種特定離子植入處理中選擇使用特定類型的裝置。藉此，為了進行各種離子植入處理，可能需要具備多種離子植入裝置。
本發明的一態樣所例示的目的之一為提供一種能夠廣泛使用之離子植入裝置及離子植入方法，例如，以1台離子植入裝置實現高電流離子植入裝置及中電流離子植入裝置這兩台裝置的作用之離子植入裝置及離子植入方法。
依本發明的一態樣，提供一種離子植入裝置，其特徵為，該離子植入裝置具備配設於射束線的中途之用於調整射束收斂/發散之多段四極透鏡，前述多段四極透鏡係由將透鏡中心軸設為相同並以直線狀排列之複數個四極透鏡所構成，前述多段四極透鏡的透鏡孔徑階段性地被擴大， 前述複數個四極透鏡的透鏡長度被分別設定，前述多段四極透鏡構成為，能夠進行所入射之離子束的直徑朝向前述射束線的下游而往縱方向和/或橫方向被擴大並從前述多段四極透鏡出射之射束輸送。
依本發明的一態樣，提供一種離子植入裝置，其係設置有配設於離子植入裝置的射束線的中途之用於調整射束收斂發散之多段四極透鏡，前述離子植入裝置的特徵為，具備射束掃描部、及設置於前述射束掃描部的上游之多段四極透鏡，前述多段四極透鏡具備入口四極透鏡及出口四極透鏡，前述出口四極透鏡的孔徑大於前述入口四極透鏡的孔徑。
依本發明的一態樣，提供一種離子植入裝置，其係設置有配設於離子植入裝置的射束線的中途之用於調整射束收斂發散之多段四極透鏡，前述離子植入裝置的特徵為，具備設置於質量分析狹縫的下游側之多段四極透鏡，前述多段四極透鏡具備入口四極透鏡及出口四極透鏡，前述出口四極透鏡的孔徑大於前述入口四極透鏡的孔徑。
依本發明的一態樣，提供一種離子植入裝置，其係設置有配設於離子植入裝置的射束線的中途之用於調整射束收斂發散之多段四極透鏡，前述離子植入裝置的特徵為，具備設置於引出電極與質量分析磁鐵之間之多段四極透鏡，前述多段四極透鏡具備入口四極透鏡及出口四極透鏡，前述出口四極透鏡的孔徑大於前述入口四極透鏡的孔徑。
依本發明的一態樣，提供一種離子植入裝置，其係設 置有配設於離子植入裝置的射束線的中途之用於調整射束收斂發散之多段四極透鏡，前述離子植入裝置的特徵為，具備設置於質量分析狹縫的上游側之多段四極透鏡，前述多段四極透鏡具備入口四極透鏡及出口四極透鏡，前述入口四極透鏡的孔徑大於前述出口四極透鏡的孔徑。
依本發明的一態樣，提供一種離子植入裝置，其係設置有配設於離子植入裝置的射束線的中途之用於調整射束收斂發散之多段四極透鏡，前述離子植入裝置的特徵為，因應入射到前述多段四極透鏡之離子束的預先設定之縱徑、橫徑、及收斂或發散狀態和從前述多段四極透鏡出射之離子束的預先設定之縱徑、橫徑、及收斂或發散狀態，配合前述多段四極透鏡之各四極透鏡的GL積、孔徑、透鏡長度、電壓設定及四極透鏡的段數，來設定四極透鏡作動時之複數個射束輸送模式。
依本發明的一態樣，提供一種離子植入裝置，其係設置有配設於離子植入裝置的射束線的中途之用於調整射束收斂發散之多段四極透鏡，前述離子植入裝置的特徵為，前述多段四極透鏡係以四極透鏡作動時之複數個射束輸送模式中的任意模式動作，前述複數個射束輸送模式包括：發散射束模式，使前述多段四極透鏡動作，以使從前述多段四極透鏡出來的離子束向第1方向收斂並向與該第1方向正交之第2方向發散；及收斂射束模式，使前述多段四極透鏡動作，以使從前述多段四極透鏡出來的離子束向第1方向收斂並向與該第1方向正交之第2方向收斂。
依本發明的一態樣，提供一種離子植入裝置，其係設置有配設於離子植入裝置的射束線的中途之用於調整射束收斂發散之多段四極透鏡，前述離子植入裝置的特徵為，前述多段四極透鏡具備：第1四極透鏡；第2四極透鏡，配置於前述第1四極透鏡的下游；及第3四極透鏡，配置於前述第2四極透鏡的下游，前述第1四極透鏡構成為，使離子束向與前述多段四極透鏡的射束輸送方向垂直的平面上之第1方向收斂，前述第2四極透鏡構成為，使離子束向前述平面上之與前述第1方向垂直的第2方向收斂，前述第3四極透鏡構成為，使離子束向前述第1方向收斂，前述多段四極透鏡係以四極透鏡作動時之複數個射束輸送模式中的任一模式動作，前述複數個射束輸送模式中，包括發散射束模式，使至少一個四極透鏡動作，以使從前述多段四極透鏡出來的離子束向前述第1方向收斂並向前述第2方向發散，並且包括收斂射束模式，使至少2個四極透鏡動作，以使從前述多段四極透鏡出來的離子束向前述第1方向收斂並向前述第2方向收斂。
依本發明的一態樣，提供一種離子植入裝置，其係設置有配設於離子植入裝置的射束線的中途之用於調整射束收斂發散之多段四極透鏡，前述離子植入裝置的特徵為，前述多段四極透鏡具備：第1四極透鏡；第2四極透鏡，配置於前述第1四極透鏡的下游；及第3四極透鏡，配置於前述第2四極透鏡的下游，前述第1四極透鏡構成為，使離子束向與前述多段四極透鏡的射束輸送方向垂直的平 面上之第1方向收斂，前述第2四極透鏡構成為，使離子束向前述平面上之與前述第1方向垂直的第2方向收斂，前述第3四極透鏡構成為，使離子束向前述第1方向收斂，前述第1四極透鏡的孔徑小於或等於前述第2四極透鏡的孔徑，前述第2四極透鏡的孔徑小於或等於前述第3四極透鏡的孔徑，前述第1四極透鏡的孔徑小於前述第3四極透鏡的孔徑。
另外，在方法、裝置、系統、程序等之間相互置換以上構成要件的任意組合或本發明的構成要件和表現形式，作為本發明的態樣同樣有效。
依本發明能夠提供一種能夠廣泛使用之離子植入裝置及離子植入方法。
100‧‧‧離子植入裝置
200‧‧‧離子植入裝置
215‧‧‧離子束
900‧‧‧多段四極透鏡
902‧‧‧射束輸送方向
904‧‧‧第1四極透鏡
906‧‧‧第2四極透鏡
908‧‧‧第3四極透鏡
910‧‧‧第1隔板
911‧‧‧第2隔板
914‧‧‧入口抑制電極
915‧‧‧出口抑制電極
918‧‧‧電源部
第1圖係針對幾種典型性離子植入裝置，模式表示能量及劑量的範圍之圖。
第2圖係概略表示本發明的一種實施形態之離子植入裝置之圖。
第3圖係概略表示本發明的一種實施形態之離子植入裝置之圖。
第4圖係表示本發明的一種實施形態之離子植入方法之流程圖。
第5圖(a)係表示本發明的一種實施形態之離子植入裝置的概略構成之平面圖，第5圖(b)表示本發明的一種實施形態之離子植入裝置的概略構成之側視圖。
第6圖係概略表示本發明的一種實施形態之離子植入裝置的電源構成之圖。
第7圖係概略表示本發明的一種實施形態之離子植入裝置的電源構成之圖。
第8圖(a)係表示本發明的一種實施形態之離子植入裝置中之電壓之圖，第8圖(b)係表示本發明的一種實施形態之離子植入裝置中之能量之圖。
第9圖(a)係表示本發明的一種實施形態之離子植入裝置中之電壓之圖，第9圖(b)係表示本發明的一種實施形態之離子植入裝置中之能量之圖。
第10圖係表示本發明的一種實施形態之離子植入方法之流程圖。
第11圖係針對本發明的一種實施形態之離子植入裝置，模式表示能量及劑量的範圍之圖。
第12圖係針對本發明的一種實施形態之離子植入裝置，模式表示能量及劑量的範圍之圖。
第13圖係用於說明使用典型性離子植入裝置之圖。
第14圖係用於說明使用本發明的一種實施形態之離子植入裝置之圖。
第15圖係表示能夠在離子植入裝置中使用之射束輸送部的一部份的概略構成之圖。
第16圖係例示了第15圖所示之三段四極透鏡的電源構成之圖。
第17圖係表示本發明的一種實施形態之離子植入裝置的一部份的概略構成之圖。
第18圖(a)及第18圖(b)係以三維方式表示有關本發明的一種實施形態之多段四極透鏡的形狀之圖。
第19圖係例示了本發明的一種實施形態之多段四極透鏡的電源構成之圖。
第20圖係表示本發明的一種實施形態之多段四極透鏡的電源構成的另一例之圖。
第21圖(a)及第21圖(b)係例示了基於比較例的三段四極透鏡的射束輸送之圖。
第22圖(a)及第22圖(b)係例示了基於本發明的一種實施形態之多段四極透鏡的射束輸送之圖，第22圖(c)係表示各四極透鏡對射束的收斂發散作用之說明圖。
第23圖(a)及第23圖(b)係例示了基於比較例的三段四極透鏡的射束輸送之圖。
第24圖(a)及第24圖(b)係例示了基於本發明的一種實施形態之多段四極透鏡的射束輸送之圖，第24圖(c)係表示各四極透鏡對射束的收斂發散作用之說明圖。
第25圖係表示本發明的一種實施形態之多段四極透鏡的電源構成的另一例之圖。
以下，參閱附圖對用於實施本發明的形態進行詳細說明。另外，在附圖說明中，對於相同的要件附加相同的元件符號，並適當省略重複說明。並且，以下所述構成為例示，並非對本發明的範圍做任何限定者。例如，以下，作為進行離子植入之物體以半導體晶片為例進行說明，但亦可以是其他物質或構件。
首先，對達到後述本申請發明的實施形態之過程進行說明。離子植入裝置依據應構築在加工物內之所需的特性，能夠選擇所植入之離子種類，並設定其能量及劑量。通常，離子植入裝置依所植入之離子的能量及劑量範圍被分為幾個類型。代表性的類型有高劑量高電流離子植入裝置(以下稱為HC)、中劑量中電流離子植入裝置(以下稱為MC)、及高能量離子植入裝置(以下稱為HE)。
第1圖係模式表示典型性序列式高劑量高電流離子植入裝置(HC)、序列式中劑量中電流離子植入裝置(MC)、序列式高能量離子植入裝置(HE)的能量範圍及劑量範圍。第1圖中橫軸表示劑量，縱軸表示能量。其中，所謂劑量是指每單位面積(例如cm2)中植入離子(原子)的個數，藉由離子電流的時間積分獲得所植入之物質的總量。藉由離子植入給予之離子電流通常以mA或μA表示。劑量有時亦被稱為植入量或劑量。第1圖中，分別以元件符號A、B、C表示HC、MC、HE的能量及劑 量範圍。這些均在每次植入時的植入條件(亦稱為製法)所需之植入條件的集合範圍內，並表示考慮實際所能允許之生產率而與植入條件(製法)相匹配之實際合理的裝置構成類型。圖示各範圍係表示能夠由各類型的裝置處理的植入條件(製法)範圍。劑量表示估計實際處理時間時之粗略值。
HC使用於0.1~100keV左右的較低能量範圍且1×1014~1×1017atoms/cm2左右的高劑量範圍的離子植入。MC使用於3~500keV左右的中等能量範圍且1×1011~1×1014atoms/cm2左右的中等程度的劑量範圍的離子植入。HE使用於100keV~5MeV左右的較高能量範圍且1×1010~1×1013atoms/cm2左右的低劑量範圍的離子植入。藉此，由HC、MC、HE分擔對於能量範圍達到5位數左右，對於劑量範圍達到7位數左右之更廣泛的植入條件的範圍。但是，這些能量範圍或劑量範圍為典型性例子，並不嚴謹。並且，植入條件的給予方式並不限於劑量及能量，而很多樣。植入條件可以依射束電流值(射束的剖面的分佈中以電流表示面積積分射束量之值)、吞吐量、植入均勻性等來設定。
一種用於進行離子植入處理之植入條件包含能量及劑量的特定值，因此在第1圖中能夠以一個個點來表示。例如，植入條件a具有一種高能量及一種低劑量的值。植入條件a處於MC的操作範圍且HE的操作範圍，因此能夠利用MC或HE進行處理。植入條件b為中等程度的能量/ 劑量，能夠以HC、MC、HE中的任一種進行處理。植入條件c為中等程度的能量/劑量，能夠以HC或MC進行處理。植入條件d為低能量/高劑量，只能以HC進行處理。
離子植入裝置在半導體設備的生產中是不可欠缺的機器，其性能和生產率的提高對於設備製造商而言具有重要意義。設備製造商從這些複數個離子植入裝置類型中選擇能夠實現所要製造之設備所需的植入特性之裝置。此時，設備製造商考慮最佳的製造效率的實現、裝置的總成本等各種情況，來決定各類型的裝置的數量。
考慮一下如下情形，亦即一種類型的裝置以較高的運轉率使用，另一類型的裝置的處理能力比較有充餘。此時，嚴格來講每個類型的植入特性都不同，因此若為了獲得所需的設備不能以後述裝置代替前述裝置來使用，則前述裝置的故障會在生產製程上遇到瓶頸，藉此有損於整體生產率。藉由事先估測故障率並根據此決定台數構成，某種程度上能夠避免這種問題。
要製造之設備隨著需求的變化或技術的改進而變化，由於所需裝置的台數構成變化而產生裝置不足或閑置裝置，使得裝置的運用效率下降。藉由預測未來產品的發展趨勢並反映到台數構成，在某種程度上能夠避免這種問題。
即使能夠用另一類型的裝置代替，裝置的故障或製造設備的變化亦會給設備製造商帶來製造效率低下或浪費投資的後果。例如，至今為止，主要以中電流離子植入裝置 進行處理之製造程序，有時因改變製造設備而以高電流離子植入裝置進行處理。如此一來，高電流離子植入裝置的處理能力變得不夠，而中電流離子植入裝置的處理能力變得多餘。若變更後的狀態在以後的長時間內不產生變化，則能夠藉由採取購買新型高電流離子植入裝置及出售所擁有之中電流離子植入裝置的措施，來改善裝置的運用效率。然而，頻繁地改變程序或難以預測這種改變時，會對生產造成影響。
實際上，無法直接用另一類型的離子植入裝置代用為了製造一種設備而以一種類型的離子植入裝置來進行之程序。這是因為需要配合離子植入裝置上的設備特性來進行工作。亦即，在新的離子植入裝置中以相同的離子種類、能量、劑量執行程序而獲得之設備特性會大大背離由以前的離子植入裝置所獲得之設備特性。這是因為除了離子種類、能量、劑量以外的諸多條件，例如，射束電流密度(亦即劑量率)、植入角度、植入區域的重塗方法等亦會影響設備特性。通常，類型不同時裝置構成亦不同，因此即使統一離子種類、能量及劑量，亦無法使影響設備特性之其他條件自動一致。這些諸多條件有賴於植入方式。植入方式例如有，射束與加工物之間的相對移動方式(例如，掃描射束、帶狀束、二維晶片掃描等)或接下來所要敘述之批量式和序列式類別等。
此外，高劑量高電流離子植入裝置和高能量離子植入裝置為批量式，中劑量中電流離子植入裝置為序列式，大 致分為這兩類，這就拉大了裝置之間的差距。批量式多數為一次性對複數個晶片進行處理之方式，這些晶片例如配置在圓周上。序列式為逐一處理晶片之方式，亦被稱為逐片式。另外，高劑量高電流離子植入裝置和高能量離子植入裝置有時會採用序列式。
另外，對於批量式高劑量高電流離子植入裝置的射束線，依基於高劑量高電流射束特性之射束線設計上的要求，典型地製作成比序列式中劑量中電流離子植入裝置更短。這是為了在高劑量高電流射束線設計中，抑制因低能量/高射束電流條件下的離子束的發散引起之射束損失。尤其是為了藉由包括形成射束之離子相互排斥之帶電粒子來減少向徑向外側擴大之趨勢，亦即所謂的射束放大。與高劑量高電流離子植入裝置為序列式時相比，這種設計上的必要性在為批量式時更為顯著。
之所以將序列式中劑量中電流離子植入裝置的射束線製作地相對較長，是為了離子束的加速及射束成形。在序列式中劑量中電流離子植入裝置中，頗具運動量之離子進行高速移動。這些離子通過一個或幾個追加到射束線之加速用間隙，藉此運動量得到增加。此外，在修改頗具運動量之粒子的軌道時，為了充份施加聚焦力，必須相對加長聚焦部。
高能量離子植入裝置中採用線性加速方式或串聯加速方式，因此與高劑量高電流離子植入裝置或中劑量中電流離子植入裝置的加速方式具有本質上的區別。這種本質上 的差異在高能量離子植入裝置為序列式或批量式時均相同。
如此，離子植入裝置HC、MC、HE因類型的不同其射束線的形式或植入方式亦不同，並作為各自完全不同的裝置被人們所知。類型相異之裝置間的構成上的差異被認為是不可避免的。如同HC、MC、HE，在不同形式的裝置之間對設備特性所造成之影響進行考慮之程序互換性未得到保證。
因此，期待具有比現有類型的裝置更廣泛的能量範圍和/或劑量範圍之離子植入裝置。尤其是期待不改變植入裝置的形式，就能夠以現有的至少包括2個類型之廣泛的能量及劑量進行植入的離子植入裝置。
並且，近年來所有植入裝置均採用序列式而逐漸成為主流。因此，期待具有序列式構成且具有廣泛的能量範圍和/或劑量範圍之離子植入裝置。
此外，與HE採用本質上不同的加速方式相比，HC和MC在具備以直流電壓使離子束加速或減速之射束線這一點上係相通的。因此，HC和MC的射束線有可能通用。因此，期待能夠以1台裝置實現HC和MC這兩台裝置的作用之離子植入裝置。
能夠在這種廣泛的範圍內運行之裝置有利於改善設備製造商的生產率或運用效率。
另外，中劑量中電流離子植入裝置(MC)與高劑量高電流離子植入裝置(HC)相比能夠在高能量範圍且低 劑量範圍運行，因此在本申請中有時被稱為低電流離子植入裝置。同樣，針對中劑量中電流離子植入裝置(MC)，有時將能量及劑量分別稱為高能量及低劑量。或者針對高劑量高電流離子植入裝置(HC)，有時將能量及劑量分別稱為低能量及高劑量。但是在本申請中這種表達方式並不是僅對中劑量中電流離子植入裝置(MC)的能量範圍及劑量範圍作出限定，可依上下文如字面意思表示“一種較高(或較低)能量(或劑量)的範圍”。
第2圖係概略表示本發明的一種實施形態之離子植入裝置100之圖。離子植入裝置100構成為依所給的離子植入條件對被處理物W的表面進行離子植入處理。離子植入條件例如包括應植入到被處理物W之離子種類、離子的劑量及離子的能量。被處理物W例如為基板，例如為晶片。因此，以下說明中為方便起見有時將被處理物W稱為基板W，但這不是有意將植入處理的對象限定在特定物體上。
離子植入裝置100具備離子源102、射束線裝置104、及植入處理室106。並且，離子植入裝置100還具備向離子源102、射束線裝置104及植入處理室106提供所需的真空環境之真空排氣系統(未圖示)。
離子源102構成為生成應植入到基板W之離子。離子源102向射束線裝置104供給藉由射束的電流調整用要件的一例亦即引出電極單元118，從離子源102加速引出之離子束B1。以下，有時將此稱為初始離子束B1。
射束線裝置104構成為從離子源102向植入處理室106輸送離子。射束線裝置104提供用於輸送離子束之射束線。射束線是離子束的通道，亦被稱為射束軌道的路徑。射束線裝置104對初始離子束B1進行包括例如偏轉、加速、減速、整形、掃描等在內之操作，藉此形成離子束B2。以下，有時將此稱為植入離子束B2。射束線裝置104具備為這種射束操作而排列之複數個射束線構成要件。藉此，射束線裝置104向植入處理室106供給植入離子束B2。
植入離子束B2在垂直於射束線裝置104的射束輸送方向(或沿射束軌道方向)的面內，具有射束照射區域105。射束照射區域105通常具有包含基板W的寬度之寬度。例如當射束線裝置104具備掃描斑點狀的離子束之射束掃描裝置時，射束照射區域105為沿著垂直於射束輸送方向的長邊方向而遍及掃描範圍延伸之細長照射區域。並且，當射束線裝置104具備帶狀束發生器時，射束照射區域105亦同樣為沿著垂直於射束輸送方向的長邊方向延伸之細長照射區域。但是，該細長照射區域為有關帶狀束的剖面。細長照射區域在長邊方向上比基板W的寬度(基板W為圓形時為直徑)更長。
植入處理室106具備保持基板W以使基板W接收植入離子束B2之物體保持部107。物體保持部107構成為能夠向與射束線裝置104的射束輸送方向及射束照射區域105的長邊方向垂直之方向移動基板W。亦即，物體保持 部107提供基板W的機械掃描。在本申請中，機械掃描與機械式掃描意思相同。另外，其中，“垂直方向”並非如本領域技術人員所理解的那樣，嚴格地僅限定在正交。“垂直方向”例如可包括在稍微朝上下方向傾斜地向基板W植入時的這種傾斜角度。
植入處理室106係作為序列式的植入處理室構成。因此，物體保持部107典型地保持1片基板W。但是，物體保持部107亦可以如批量式那樣具備保持複數個(例如小型)基板之支撐台，藉由直線往復移動該支撐台來進行這些複數個基板的機械掃描。另一實施形態中，植入處理室106亦可以作為批量式的植入處理室構成。此時，例如物體保持部107可具備將複數個基板W保持為在圓周上可旋轉的旋轉圓盤。旋轉圓盤亦可構成為提供機械掃描。
第3圖中顯示射束照射區域105和與其相關之機械掃描的一例。離子植入裝置100構成為，能夠實施以並用斑點狀的離子束B2的一維射束掃描SB和基板W的一維機械掃描SM之混合掃描方式進行的離子植入。在物體保持部107的側面設有射束計測儀130(例如法拉第杯)，以在射束照射區域105重疊，其計測結果可提供到控制部116。
以此，射束線裝置104構成為將具有射束照射區域105之植入離子束B2供給到植入處理室106。射束照射區域105形成為協同基板W的機械掃描遍及整個基板W而照射植入離子射束B2。因此，藉由基板W和離子束的相 對移動，能夠向基板W植入離子。
在另一實施形態中，離子植入裝置100構成為，能夠實施並用帶狀離子束B2和基板W的一維機械掃描之帶狀束+晶片掃描方式進行之離子植入。帶狀束在均勻保持其橫寬的同時進行擴展，基板W以與帶狀束交叉的方式被掃描。另外，在另一實施形態中，離子植入裝置100亦可構成為，能夠實施以在固定斑點狀的離子束B2的射束軌道之狀態下二維機械掃描基板W的方式進行的離子植入。
另外，離子植入裝置100並不限定在用於遍及基板W上的廣泛區域進行離子植入的特定植入方式。亦可以是不使用機械掃描之植入方式。例如，離子植入裝置100可構成為，能夠實施以在基板W上二維掃描斑點狀射束B2之二維射束掃描方式進行的離子植入。或者，可以構成為，能夠實施以利用二維擴展之離子束B2之大尺寸射束方式進行之離子植入。該大尺寸射束在保持均勻性的同時擴展射束尺寸以達到基板尺寸以上，能夠一次性處理整個基板。
對於詳細內容後續再進行說明，離子植入裝置100能夠在高劑量植入用之第1射束線設定S1或低劑量植入用之第2射束線設定S2下運行。因此，射束線裝置104在運行過程中具有第1射束線設定S1或第2射束線設定S2。這2個設定被定為，在共同的植入方式下生成用於不同的離子植入條件之離子束。因此，在第1射束線設定 S1和第2射束線設定S2下成為離子束B1、B2的基準之射束中心軌道相同。針對射束照射區域105，在第1射束線設定S1和第2射束線設定S2下亦相同。
成為基準之射束中心軌道是指，在掃描射束之方式中，不掃描射束時的射束軌道。並且，為帶狀束時，成為基準之射束中心軌道相當於射束剖面的幾何中心的軌跡。
然而，能夠將射束線裝置104劃分為離子源102側的射束線上游部份和植入處理室106側的射束線下游部份。在射束線上游部份例如設有具備質量分析磁鐵和質量分析狹縫之質量分析裝置108。質量分析裝置108藉由對初始離子束B1進行質量分析而向射束線下游部份僅供給所需的離子種類。在射束線下游部份例如設有決定植入離子束B2的射束照射區域105之射束照射區域決定部110。
射束照射區域決定部110構成為，藉由向入射之離子束(例如初始離子束B1)施加電場或磁場(或著這兩者)，出射具有射束照射區域105之離子束(例如植入離子束B2)。在一種實施形態中，射束照射區域決定部110具備射束掃描裝置和射束平行化裝置。對於這些射束線構成要件的示例，參閱第5圖後續進行說明。
另外，上述上游部份及下游部份的劃分只不過是為了便於說明射束線裝置104中構成要件的相對位置關係而談及，望能理解。因此，例如射束線下游部份的一種構成要件亦可以配置在比植入處理室106更靠近離子源102的地方。相反時亦同樣如此。因此，在一種實施形態中，射束 照射區域決定部110可具備帶狀束發生器和射束平行化裝置，帶狀束發生器亦可具備質量分析裝置108。
射束線裝置104具備能量調整系統112和射束電流調整系統114。能量調整系統112構成為調整向基板W植入的能量。射束電流調整系統114構成為，為了在廣泛的範圍內改變向基板W植入之劑量，能夠在較大範圍內調整射束電流。射束電流調整系統114被設成(與其說是以質)以量調整離子束的射束電流。一種實施形態中，為了調整射束電流亦能夠利用離子源102的調整，此時，亦可看做射束電流調整系統114具備離子源102。對於能量調整系統112及射束電流調整系統114的詳細內容以後進行敘述。
並且，離子植入裝置100具備控制部116，該控制部用於控制整個或一部份(例如整個或一部份射束線裝置104)離子植入裝置100。控制部116構成為，從包含第1射束線設定S1和第2射束線設定S2之複數個射束線設定中選擇任意一個，在所選擇之射束線設定下運行射束線裝置104。具體而言，控制部116依所選擇之射束線設定來設定能量調整系統112及射束電流調整系統114，並控制能量調整系統112及射束電流調整系統114。另外，控制部116亦可為用於控制能量調整系統112及射束電流調整系統114之專用控制裝置。
控制部116構成為，在包含第1射束線設定S1和第2射束線設定S2之複數個射束線設定當中，選擇與所給 離子植入條件相符之任一種射束線設定。第1射束線設定S1適合輸送用於向基板W進行高劑量植入之高電流射束。因此，控制部116例如在植入到基板W之所需離子劑量大致在1×1014~1×1017atoms/cm2的範圍時，選擇第1射束線設定S1。並且，第2射束線設定S2適合輸送用於向基板W進行低劑量植入之低電流射束。因此，控制部116例如在植入到基板W的所需離子劑量大致在1×1011~1×1014atoms/cm2的範圍時，選擇第2射束線設定S2。對於這些射束線設定的詳細內容，後續再敘。
能量調整系統112具備沿射束線裝置104配設之複數個能量調整要件。這些複數個能量調整要件配置在分別固定於射束線裝置104上之位置。如第2圖所示，能量調整系統112例如具備3個調整要件，具體而言為上游調整要件118、中間調整要件120及下游調整要件122。這些調整要件分別具備以用於使初始離子束B1和/或植入離子束B2加速或減速之電場產生作用的方式構成之一個或複數個電極。
上游調整要件118設在射束線裝置104的上游部份例如最上游部。上游調整要件118例如具備用於從離子源102向射束線裝置104引出初始離子束B1之引出電極系統。中間調整要件120設在射束線裝置104的中間部份，例如具備靜電式射束平行化裝置。下游調整要件122設在射束線裝置104的下游部份，例如具備加速柱/減速柱。下游調整要件122亦可具備配置於加速柱/減速柱的下游 之角能量過濾器(AEF)。
並且，能量調整系統112具備用於上述能量調整要件之電源系統。對於此，參閱第6圖及第7圖後續再敘。另外，亦可在射束線裝置104上的任意位置設置任意個這些複數個能量調整要件，不限於圖示的配置。並且，能量調整系統112亦可只具備一個能量調整要件。
射束電流調整系統114設在射束線裝置104的上游部份，具備用於調整初始離子束B1的射束電流的射束電流調整要件124。射束電流調整要件124構成為，當初始離子束B1通過射束電流調整要件124時切斷初始離子束B1的至少一部份。在一種實施形態中，射束電流調整系統114亦可具備沿射束線裝置104配設的複數個射束電流調整要件124。並且，射束電流調整系統114亦可設在射束線裝置104的下游部份。
射束電流調整要件124具備可動部份，該可動部份用於調整與射束線裝置104的射束輸送方向垂直的離子束剖面的通過區域。藉由該可動部份，射束電流調整要件124構成具有限制初始離子束B1的一部份的可變寬度狹縫或形狀可變開口的射束限制裝置。並且，射束電流調整系統114具備連續或間斷地調整射束電流調整要件124的可動部份的驅動裝置。
射束電流調整要件124亦可在具有可動部份的同時或代替該可動部份，具備各自具有複數個不同面積和/或形狀之射束通過區域之複數個調整構件(例如調整孔徑)。 射束電流調整要件124構成為，能夠切換複數個調整構件中配置在射束軌道上之調整構件。以此，射束電流調整要件124亦可構成為階段性地調整射束電流。
如圖所示，射束電流調整要件124是不同於能量調整系統112之複數個能量調整要件的另一射束線構成要件。藉由分別設置射束電流調整要件和能量調整要件，能夠個別進行射束電流的調整和能量調整。藉此，能夠提高每個射束線設定中的射束電流範圍及能量範圍的設定的自由度。
第1射束線設定S1包括用於能量調整系統112之第1能量設定和用於射束電流調整系統114之第1射束電流設定。第2射束線設定S2包括用於能量調整系統112之第2能量設定和用於射束電流調整系統114之第2射束電流設定。第1射束線設定S1指向低能量且高劑量的離子植入，第2射束線設定S2指向高能量且低劑量的離子植入。
因此，第1能量設定被定為與第2能量設定相比更適合輸送低能量射束。並且被定為第2射束電流設定下的離子束的射束電流小於第1射束電流設定下的離子束的射束電流。藉由組合植入離子束B2的射束電流的調整和照射時間的調整能夠將所需劑量植入到基板W。
第1能量設定包含決定能量調整系統112與其電源系統之間的連接之第1電源連接設定。第2能量設定包含決定能量調整系統112與其電源系統之間的連接之第2電源 連接設定。第1電源連接設定被定為中間調整要件120和/或下游調整要件122產生用於支援射束輸送之電場。例如構成為，射束平行化裝置及加速柱/減速柱整體在第1能量設定下使植入離子束B2減速，並在第2能量設定下使植入離子束B2加速。藉由這些電源連接設定，決定能量調整系統112的各調整要件的電壓調整範圍。在該調整範圍內，能夠調整與各調整要件相對應之電源的電壓，以向植入離子束B2供給所需的植入能量。
第1射束電流設定包含決定射束電流調整要件124的離子束通過區域之第1開口設定。第2射束電流設定包含決定射束電流調整要件124的離子束通過區域之第2開口設定。被定為第2開口設定下的離子束通過區域小於第1開口設定下的離子束通過區域。這些開口設定例如規定射束電流調整要件124的可動部份的移動範圍。或者，開口設定亦可規定應被使用之調整構件。如此，在藉由開口設定規定之調整範圍內，能夠在射束電流調整要件124上設定與所需射束電流相對應之離子束通過區域。能夠在所實施之離子植入處理容許之處理時間內調整離子束通過區域，以向基板W植入所需劑量。
因此，射束線裝置104在第1射束線設定S1下具有第1能量調整範圍，在第2射束線設定S2下具有第2能量調整範圍。為了能夠在廣泛的範圍內進行調整，第1能量調整範圍具有與第2能量調整範圍重疊之部份。亦即，兩個調整範圍至少在各自的端部彼此重合。重疊部份可以 是直線型，此時兩個調整範圍相切。另一實施形態中，第1能量調整範圍亦可從第2能量調整範圍分離。
同樣，射束線裝置104在第1射束線設定S1下具有第1劑量調整範圍，在第2射束線設定S2下具有第2劑量調整範圍。第1劑量調整範圍與第2劑量調整範圍具有重複部份。亦即，兩個調整範圍至少在各自的端部彼此重疊。重複部份可以是直線型，此時兩個調整範圍相切。另一實施形態中，第1劑量調整範圍亦可從第2劑量調整範圍分離。
這樣，射束線裝置104在第1射束線設定S1下以第1運行模式運行。在以下說明中，有時將第1運行模式稱為低能量模式(或高劑量模式)。並且，射束線裝置104在第2射束線設定S2下以第2運行模式運行。在以下說明中，有時將第2運行模式稱為高能量模式(或低劑量模式)。亦能夠將第1射束線設定S1稱為適合輸送用於向被處理物W進行高劑量植入之低能量/高電流射束之第1植入設定構成。亦能夠將第2射束線設定S2稱為適合輸送用於向被處理物W進行低劑量植入之高能量/低電流射束之第2植入設定構成。
離子植入裝置100的操作人員能夠在執行一種離子植入處理之前依其處理的植入條件切換射束線設定。因此，能夠以1台離子植入裝置對從低能量(或高劑量)到高能量(或低劑量)的廣泛範圍進行處理。
並且，離子植入裝置100以相同的植入方式，與植入 條件的廣泛範圍相對應。亦即，離子植入裝置100以實際相同的射束線裝置104對廣泛的範圍進行處理。此外，離子植入裝置100具有成為最近主流之一種序列式構成。因此，雖然會在後續進行詳細說明，離子植入裝置100適合用作現有的離子植入裝置(例如HC和/或MC)的通用構件。
亦能夠看做射束線裝置104具備控制離子束之射束控制裝置、調整離子束之射束調整裝置及對離子束進行整形之射束整形裝置。射束線裝置104藉由射束控制裝置、射束調整裝置及射束整形裝置供給具有在植入處理室106中超過被處理物W的寬度之射束照射區域105之離子束。在離子植入裝置100中，亦可在第1射束線設定S1和第2射束線設定S2下具有射束控制裝置、射束調整裝置及射束整形裝置相同的硬件構成。此時，在第1射束線設定S1和第2射束線設定S2中，射束控制裝置、射束調整裝置及射束整形裝置亦可以相同的佈局配置。藉此，離子植入裝置100亦可在第1射束線設定S1和第2射束線設定S2下具有相同的設置佔地面積(所謂佔用面積)。
成為基準之射束中心軌道為，在掃描射束的方式中不掃描射束時之射束剖面的幾何中心的軌跡亦即射束的軌道。並且，為靜止射束亦即帶狀束時，儘管下游部份的植入離子束B2中射束剖面形狀改變，成為基準之中心軌道仍相當於射束剖面的幾何中心的軌跡。
射束控制裝置亦可具備控制部116。射束調整裝置亦 可具備射束照射區域決定部110。射束調整裝置亦可具備能量過濾器或偏轉要件。射束整形裝置亦可具備後述之第1XY聚光透鏡206、第2XY聚光透鏡208及Y聚光透鏡210。
亦能夠看做射束線裝置104的上游部份中初始離子束B1採用單一的射束軌道，而在下游部份植入離子束B2採用基於在掃描射束的方式中以使成為基準之射束中心軌道向中心平行之掃描射束之複數個射束軌道。但是，為帶狀束時，射束寬度因單一射束軌道的射束剖面形狀發生變化而擴大進而成為照射區域，因此作為射束軌道仍然是單一的。依這種觀點，亦能夠將射束照射區域105稱為離子束軌道區域。因此，離子植入裝置100在第1射束線設定S1和第2射束線設定S2下，具有植入離子束B2相同的離子束軌道區域。
第4圖係表示本發明的一種實施形態之離子植入方法之流程圖。該離子植入方法適用於離子植入裝置100中。藉由控制部116執行該方法。如第4圖所示，該方法具備射束線設定選擇步驟(S10)和離子植入步驟(S20)。
控制部116在複數個射束線設定中選擇與所給離子植入條件相符之任一個射束線設定(S10)。複數個射束線設定，如上所述包括適合輸送用於向被處理物進行高劑量植入之高電流射束之第1射束線設定S1和適合輸送用於向被處理物進行低劑量植入之低電流射束之第2射束線設定S2。例如，當植入到基板W之所需離子劑量超過其閾 值時，控制部116選擇第1射束線設定S1，當所需的離子劑量低於其閾值時，控制部116選擇第2射束線設定S2。另外，如後述，複數個射束線設定(或植入設定構成)亦可包括第3射束線設定(或第3植入設定構成)和/或第4射束線設定(或第4植入設定構成)。
第1射束線設定S1被選擇時，控制部116利用第1能量設定來設定能量調整系統112。藉此，能量調整系統112和其電源系統係依第1電源連接設定而連接。並且，控制部116利用第1射束電流設定來設定射束電流調整系統114。藉此，依第1開口設定來設定離子束通過區域(或其調整範圍)。與此相同，當第2射束線設定S2被選擇時，控制部116利用第2能量設定來設定能量調整系統112，利用第2射束電流設定來設定射束電流調整系統114。
該選擇處理亦可包括，在與所選擇之射束線設定相應之調整範圍內調整射束線裝置104之處理。在該調整處理中，在射束線裝置104的各調整要件所對應之調整範圍內進行調整，以生成所需植入條件的離子束。例如，控制部116決定與能量調整系統112的各調整要件相對應之電源的電壓，以便能夠獲得所需的植入能量。並且，控制部116決定射束電流調整要件124的離子束通過區域，以便能夠獲得所需的植入劑量。
以此，控制部116在所選擇之射束線設定下運行離子植入裝置100(S20)。生成具有射束照射區域105之植 入離子束B2，並供給到基板W。植入離子束B2協同基板W的機械掃描(或射束獨自)照射整個基板W。其結果，離子以所需的離子植入條件的能量和劑量植入到基板W上。
用於設備生產之序列式高劑量高電流離子植入裝置中，以目前情況來看，採用混合掃描方式、二維機械掃描方式及帶狀束+晶片掃描方式。然而，二維機械掃描方式因機械掃描的機械性驅動機構的負荷，其掃描速度的高速化受到限制，因此，存在無法充份抑制植入不均之類之問題。並且，帶狀束+晶片掃描方式，在橫方向擴大射束尺寸時容易產生均勻性的下降。因此，尤其在低劑量條件(低射束電流條件)下，均勻性及射束角度的同一性上存在問題。但是，獲得之植入結果在容許範圍內時，亦可以二維機械掃描方式或帶狀束+晶片掃描方式構成本發明的離子植入裝置。
另一方面，混合掃描方式藉由高精度地調整射束掃描速度，能夠在射束掃描方向上實現良好的均勻性。並且，藉由使射束掃描為充份高速，能夠充份抑制晶片掃描方向的植入不均。因此，認為混合掃描方式最適合廣範圍的劑量條件。
第5圖(a)係表示本發明的一種實施形態之離子植入裝置200的概略構成之平面圖，第5圖(b)係表示本發明的一種實施形態之離子植入裝置200的概略構成之側視圖。離子植入裝置200是一種對第2圖所示之離子植入 裝置100應用混合掃描方式時的實施例。並且，離子植入裝置200與第2圖所示之離子植入裝置100同樣為序列式裝置。
如圖所示，離子植入裝置200具備複數個射束線構成要件。離子植入裝置200的射束線上游部份從上游側依次具備離子源201、質量分析磁鐵202、射束收集器203，鑑別孔隙204、電流抑制機構205、第1XY聚光透鏡206、射束電流測量儀207及第2XY聚光透鏡208。在離子源201與質量分析磁鐵202之間設有用於從離子源201引出離子之引出電極218(參閱第6圖及第7圖)。
在射束線上游部份和下游部份之間設有掃描儀209。射束線下游部份從上游側依次具備Y聚光透鏡210、射束平行化機構211、AD(加速/減速)柱212及能量過濾器213。在射束線下游部份的最下游部配置有晶片214。自離子源201到射束平行化機構211為止的射束線構成要件收容在終端216。
電流抑制機構205為上述射束電流調整系統114的一例。電流抑制機構205為切換低劑量模式和高劑量模式而設。電流抑制機構205作為一例具備CVA(Continuously Variable Aperture)。CVA為能夠藉由驅動機構調整開口尺寸之孔徑。因此，電流抑制機構205構成為，在低劑量模式中以比較小的開口尺寸調整範圍內進行動作，在高劑量模式中以比較大的開口尺寸調整範圍內進行動作。在一種實施形態中亦可構成為，與電流抑制機構205一同或代 替此，具有不同開口寬度之複數個鑑別孔隙204，在低劑量模式和高劑量模式下以不同的設定進行動作。
電流抑制機構205具有限制到達下游為止的離子束量來協助低射束電流的條件下的射束調整之作用。電流抑制機構205設在射束線上游部份(亦即，自從離子源201引出離子之後到掃描儀209的上游側為止之間)。因此，能夠擴大射束電流的調整範圍。另外，電流抑制機構205亦可設置在射束線下游部份。
射束電流測量儀207例如為可動式旗標法拉第(Flag Faraday)。
第1XY聚光透鏡206、第2XY聚光透鏡208及Y聚光透鏡210構成用於調整縱橫方向之射束形狀(XY面內的射束剖面)之射束整形裝置。如此，射束整形裝置具備在質量分析磁鐵202和射束平行化機構211之間沿射束線配設之複數個透鏡。射束整形裝置藉由這些透鏡的收斂/發散效果，能夠以廣泛的能量/射束電流的條件將離子束適當地輸送至下游。亦即，在低能量/低射束電流、低能量/高射束電流、高能量/低射束電流及高能量/高射束電流中的任一條件下，均能夠將離子束適當地輸送至晶片214。
第1XY聚光透鏡206例如為Q透鏡，第2XY聚光透鏡208例如為XY方向單透鏡，Y聚光透鏡210例如為Y方向單透鏡或Q透鏡。第1XY聚光透鏡206、第2XY聚光透鏡208及Y聚光透鏡210亦可分別為單一的透鏡，亦 可為透鏡組。以此，射束整形裝置被設計成，能夠從射束勢較大且射束自散焦成為問題之低能量/高射束電流的條件，至射束勢較小且射束的剖面形狀控制成為問題之高能量/低射束電流的條件，適當控制離子束。
能量過濾器213例如為具備偏轉電極、偏轉電磁鐵或同時具備這兩者之AEF(Angular Energy Filter)。
在離子源201生成之離子藉由引出電場(未圖示)被加速。被加速之離子藉由質量分析磁鐵202而偏轉。以此，只有具有規定能量和質量電荷比之離子通過鑑別孔隙204。接著，離子經由電流抑制機構(CVA)205、第1XY聚光透鏡206及第2XY聚光透鏡208被引到掃描儀209。
掃描儀209藉由施加週期性的電場或磁場(或這兩者)沿橫方向(亦可為縱方向或斜向)往復掃描離子束。藉由掃描儀209離子束被調整為能夠在晶片214上均勻地橫方向植入。以掃描儀209所掃描之離子束215藉由利用施加電場或磁場(或這兩者)之射束平行化機構211對齊行進方向。之後，離子束215藉由施加電場以AD柱212加速或減速至規定的能量。出自AD柱212之離子束215達到最終的植入能量(低能量模式下調整為高於植入能量的能量，並且使其在能量過濾器內減速的同時使其偏轉)。AD柱212的下游的能量過濾器213藉由基於偏轉電極或偏轉電磁鐵之電場或磁場(或這兩者)的施加使離子束215向晶片214側偏轉。藉此，具有除了作為目標之能量以外的能量之污染成分被排除。如此被凈化之離子束 215被植入到晶片214。
另外，在質量分析磁鐵202和鑑別孔隙204之間配置有射束收集器203。射束收集器203依需要施加電場，藉此使離子束偏轉。藉此，射束收集器203能夠高速控制離子束到達下游。
接著，參閱第6圖及第7圖所示之高電壓電源系統230的構成系統圖，對第5圖所示之離子植入裝置200中低能量模式及高能量模式進行說明。在第6圖中顯示低能量模式的電源切換狀態，第7圖中顯示高能量模式的電源切換狀態。在第6圖及第7圖中顯示第5圖所示之射束線構成要件中與離子束的能量調整相關之主要要件。在第6圖及第7圖中以箭頭表示離子束215。
如第6圖及第7圖所示，射束平行化機構211(參閱第5圖)具備雙重P透鏡220。該雙重P透鏡220具有沿著離子的移動方向分開配置之第1電壓間隙221及第2電壓間隙222。第1電壓間隙221位於上游，第2電壓間隙222位於下游。
第1電壓間隙221形成在一組電極223與電極224之間。在配置於這些電極223、224的下游之另一組電極225與電極226之間，形成有第2電壓間隙222。第1電壓間隙221及形成該第1電壓間隙之電極223、224具有朝向上游側的凸形形狀。相反，第2電壓間隙222及形成該第2電壓間隙之電極225、226具有朝向下游側的凸形形狀。另外，以下為便於說明，有時將這些電極分別稱為 第1P透鏡上游電極223、第1P透鏡下游電極224、第2P透鏡上游電極225、第2P透鏡下游電極226。
雙重P透鏡220藉由組合施加於第1電壓間隙221及第2電壓間隙222之電場，對入射之離子束進行平行化來出射，並且調整離子束的能量。亦即，雙重P透鏡220藉由第1電壓間隙221及第2電壓間隙222的電場，使離子束加速或減速。
並且，離子植入裝置200具備高電壓電源系統230，該高電壓電源系統具備用於射束線構成要件之電源。高電壓電源系統230具備第1電源部231、第2電源部232、第3電源部233、第4電源部234及第5電源部235。如圖所示，高電壓電源系統230具備用於將第1電源部231至第5電源部235連接到離子植入裝置200之連接電路。
第1電源部231具備第1電源241和第1開關251。第1電源241設在離子源201和第1開關251之間，是向離子源201供給正電壓之直流電源。第1開關251在低能量模式下將第1電源241連接到地面217(參閱第6圖)，在高能量模式下將第1電源241連接到終端216(參閱第7圖)。因此，第1電源241在低能量模式下以接地電位作為基準向離子源201供給電壓VHV。這就相當於直接供給離子之總能量。另一方面，在高能量模式下，第1電源241以終端電位作為基準向離子源201供給電壓VHV。
第2電源部232具備第2電源242和第2開關252。 第2電源242設在終端216和地面217之間，是藉由第2開關252的切換向終端216供給正負電壓中之任一個電壓之直流電源。第2開關252在低能量模式下將第2電源242的負極連接到終端216(參閱第6圖)，在高能量模式下將第2電源242的正極連接到終端216(參閱第7圖)。因此，第2電源242在低能量模式下以接地電位作為基準向終端216供給電壓VT(VT<0)。另一方面，在高能量模式下，第2電源242以接地電位作為基準向終端216供給電壓VT(VT>0)。第2電源242的電壓VT大於第1電源241的電壓VHV。
因此，引出電極218的引出電壓VEXT在低能量模式下為VEXT=VHV-VT，在高能量模式下為VEXT=VHV。將離子的電荷設為q時，最終能量在低能量模式下成為qVHV，在高能量模式下成為q(VHV+VT)。
第3電源部233具備第3電源243和第3開關253。第3電源243設在終端216和雙重P透鏡220之間。第3電源243具備第1P透鏡電源243-1和第2P透鏡電源243-2。第1P透鏡電源243-1為以終端電位作為基準向第1P透鏡下游電極224及第2P透鏡上游電極225供給電壓VAP之直流電源。第2P透鏡電源243-2為以終端電位作為基準，經由第3開關253向連接端供給電壓VDP之直流電流。第3開關253設在終端216和雙重P透鏡220之間，以便藉由切換將第1P透鏡電源243-1及第2P透鏡電源243-2中之任一電源與第2P透鏡下游電極226連接。另 外，第1P透鏡上游電極223與終端216連接。
第3開關253在低能量模式下將第2P透鏡電源243-2連接到第2P透鏡下游電極226(參閱第6圖)，在高能量模式下將第1P透鏡電源243-1連接到第2P透鏡下游電極226(參閱第7圖)。因此，第3電源243在低能量模式下以終端電位作為基準向第2P透鏡下游電極226供給電壓VDP。另一方面，在高能量模式下第3電源243以終端電位作為基準向第2P透鏡下游電極226供給電壓VAP。
第4電源部234具備第4電源244和第4開關254。第4電源244設在第4開關254和地面217之間，是用於向AD柱212的出口(亦即下游側末端)供給負電壓之直流電源。第4開關254在低能量模式下將第4電源244連接到AD柱212的出口(參閱第6圖)，在高能量模式下將AD柱212的出口連接到地面217(參閱第7圖)。因此，第4電源244在低能量模式下以接地電位為基準向AD柱212的出口供給電壓Vad。另一方面，在高能量模式下不使用第4電源244。
第5電源部235具備第5電源245和第5開關255。第5電源245設在第5開關255和地面217之間。第5電源245為能量過濾器(AEF)213而設。第5開關255為切換能量過濾器213的運行模式而設。能量過濾器213在低能量模式下以所謂的偏置模式運行，在高能量模式下以正常模式運行。偏置模式是指將正電極和負電極的平均值 作為負電位之AEF的運行模式。藉由偏置模式的射束收斂效果能夠防止因AEF下的射束的發散而導致之射束損失。另一方面，正常模式是指將正電極和負電極的平均值作為接地電位之AEF的運行模式。
對晶片214供給接地電位。
第8圖(a)表示在低能量模式下施加在離子植入裝置200的各部之電壓之一例，第8圖(b)表示在低能量模式下施加在離子植入裝置200的各部之能量之一例。第9圖(a)表示在高能量模式下施加在離子植入裝置200的各部之電壓之一例，第9圖(b)表示在高能量模式下施加在離子植入裝置200的各部之能量之一例。第8圖(a)及第9圖(a)的縱軸表示電壓，第8圖(b)及第9圖(b)的縱軸表示能量。各圖的橫軸以元件符號a至元件符號g表示離子植入裝置200的位置。元件符號a表示離子源201，元件符號b表示終端216，元件符號c表示加速P透鏡(第1P透鏡下游電極224)，元件符號d表示減速P透鏡(第2P透鏡下游電極226)，元件符號e表示AD柱212的出口，元件符號f表示能量過濾器213，元件符號g表示晶片214。
雙重P透鏡220依植入條件的要求具有以加速P透鏡c個體或以減速P透鏡d個體使用之構成，或同時使用加速P透鏡c及減速P透鏡d之構成。在使用加速P透鏡c及減速P透鏡d這兩者的構成中，雙重P透鏡220能夠設為如下構成，即使用加速作用和減速作用這兩者來改變加 速和減速的作用分配。此時，雙重P透鏡220能夠以如下方式構成，亦即射束藉由入射到雙重P透鏡220之射束能量和從雙重P透鏡220出射之射束能量之差被加速或被減速。或者，雙重P透鏡220能夠構成為，入射射束能量和出射射束能量之差為零，而不使射束加速或減速。
作為一例，雙重P透鏡220如圖所示構成為，在低能量模式下，藉由減速P透鏡d使離子束減速，並且依需要從零至少許範圍內藉由加速P透鏡c使離子束加速，作為整體使離子束減速。另一方面，在高能量模式下雙重P透鏡220構成為藉由加速P透鏡c使離子束加速。另外，在高能量模式下雙重P透鏡220亦可構成為，只要整體使離子束加速，則可依需要從零至少許範圍內藉由減速P透鏡d使離子束減速。
高電壓電源系統230如此構成，藉此藉由切換電源能夠改變施加在射束線上之幾個區域的電壓。並且，能夠改變一種區域中之電壓施加路徑。利用這些能夠在相同的射束線上切換低能量模式和高能量模式。
在低能量模式下，將接地電位作為基準直接施加離子源201的電位VHV。藉此，能夠向源極部施加高精度的電壓，並能夠提高能量的設定精度而以低能量植入離子。並且，藉由將終端電壓VT、P透鏡電壓VDP及AD柱出口電壓Vad設定為負，能夠以較高能量將離子輸送至柱出口。因此能夠提高離子束的輸送效率並獲得高電流。
並且，在低能量模式下藉由採用減速P透鏡，來促進 高能量狀態下的離子束的輸送。這有助於使低能量模式與高能量模式在同一射束線上共存。此外，在低能量模式下，調整射束線的收斂/發散要件並有意擴展射束來進行輸送，以使射束自發散最小化。這亦有助於使低能量模式與高能量模式在相同的射束線上共存。
在高能量模式下，離子源201的電位為加速引出電壓VHV和終端電壓VT之和。藉此，能夠向源極部施加高電壓，能夠以高能量使離子加速。
第10圖係表示本發明的一種實施形態之離子植入方法之流程圖。該方法例如亦可藉由用於離子植入裝置之射束控制裝置執行。如第10圖所示，首先，選擇植入製法(S100)。控制裝置讀取該製法條件(S102)，選擇與製法條件相應之射束線設定(S104)。在所選擇之射束線設定下進行離子束的調整工作。調整工作包括提取及調整射束(S106)、確認所獲射束(S108)。以此結束用於離子植入之準備工作。接著，搬入晶片(S110)，執行離子植入(S112)，搬出晶片(S114)。亦可重複進行步驟S110至步驟S114，直至處理完所需的片數。
第11圖係模式表示藉由離子植入裝置200所實現之能量及劑量範圍D。與第1圖相同，第11圖亦表示對於實際所允許之生產率所能處理的能量和劑量的範圍。為了比較，將第1圖所示之HC、MC、HE的能量及劑量的範圍A、B、C一併示於第11圖。
如第11圖所示，可知離子植入裝置200包含現有裝 置HC及MC的操作範圍中之任一個。因此，離子植入裝置200為超過現有構架之新型裝置。該新型離子植入裝置在保持相同的射束線和植入方式的同時，能夠以1台裝置實現現有兩種類型的HC、MC的作用。因此能夠將該裝置稱為HCMC。
因此，依本實施形態，能夠提供以單一裝置構成序列式高劑量高電流離子植入裝置和序列式中劑量中電流離子植入裝置之裝置HCMC。利用HCMC以低能量條件和高能量條件改變電壓施加方法，再利用CVA將射束電流從高電流改變為低電流，藉此，能夠以廣泛的能量條件和劑量條件實施植入。
另外，HCMC式離子植入裝置亦可以不包含所有的現有HC、MC的植入條件範圍。考慮到裝置的製造成本和植入性能的權衡關係，認為可以提供具有比如第11圖所示之範圍D更窄的範圍E(參閱第12圖)之裝置。即使在這種情況下，只要充份彌補設備製造商所需要之離子植入條件，就能夠提供實用性優異的離子植入裝置。
對於在設備製造製程中藉由HCMC實現之裝置運用效率的提高進行說明。作為一例，如第13圖所示，假定有一家設備製造商為了處理製造程序X而使用了6台HC和4台MC(亦即該設備製造商僅擁有現有裝置HC、MC)。之後，該設備製造商依製造設備的變化將程序X改為程序Y，結果變成需要8台HC和2台MC。如此一來，該製造商要增設2台HC，為此需要增加投資和前置 時間。與此同時，使2台MC處於非運轉狀態，該製造商所擁有的這些裝置無用武之地。如上述，通常HC和MC的植入方式不同，因此難以將非運轉的MC重新轉用為所需的HC。
相對於此，如第14圖所示，考慮一下設備製造商為了處理程序X而使用6台HC、2台MC、2台HCMC時的情形。此時，即使伴隨製造設備的變化將程序X改為程序Y，HCMC為與HC和MC的程序通用機，因此作為HC能夠運轉HCMC。因此，無需增設裝置或閑置裝置。
如此，設備製造商擁有幾台HCMC裝置具有很大優點。因為藉由HCMC裝置能夠吸收HC和MC的程序變更。並且，一部份裝置因故障或維修而無法使用時能夠將HCMC裝置作為HC或MC使用，因此，藉由擁有HCMC裝置，能夠大幅改善整體裝置的運轉率。
另外，最後考慮將所有裝置設為HCMC時的情況。但是大多數情況下，因考慮到HCMC和HC(或MC)的價格差異或靈活運用實際所擁有之HC或MC，有可能僅將一部份裝置設為HCMC會更實際一點。
並且，為了一種離子植入處理，以不同的植入方式向晶片植入離子的另一種裝置代替現有的一種形式的離子植入裝置時，有時難以配合植入特性。這是因為為了該離子植入處理，即使以這兩種離子植入裝置使能量及劑量一致，射束發散角度或射束密度亦可能會有所不同。但是，HCMC裝置在同一射束線上(相同射束線軌道)能夠處理 高劑量高電流離子植入條件和中劑量中電流離子植入條件。這樣HCMC裝置分開使用高劑量高電流離子植入條件和中劑量中電流離子植入條件。因此，有望充份抑制並配合伴隨裝置的代用而產生之植入特性的變化。
HCMC裝置不僅是HC和MC的通用裝置，亦能夠處理位於現有HC裝置或MC裝置的操作範圍外側的植入條件。如第11圖所示，HCMC裝置為還能夠重新處理高能量/高劑量植入(範圍D的右上區域F)及低能量/低劑量(範圍D的左下區域G)的裝置。因此，離子植入裝置亦可在一種實施形態中，在上述第1射束線設定S1及第2射束線設定S2基礎之上或代替它們，具備用於高能量/高劑量植入之第3射束線設定和/或用於低能量/低劑量植入之第4射束線設定。
如以上說明，在本實施形態中，整合序列式高劑量高電流離子植入裝置和中劑量中電流離子植入裝置的射束線並使它們通用化。另外，構築有切換射束線構成之構造。以此，能夠在同一射束線上(相同離子束軌道和相同植入方式)進行遍及廣泛的能量/射束電流區域之植入處理。
以上依實施例對本發明進行了說明。本發明不限於上述實施形態，能夠進行各種設計變更，可以有各種變形例，並且這些變形例亦屬於本發明的範圍的事實是被本領域技術人員所認同。
代替上述構成或與上述構成一同，基於射束電流調整系統的射束電流的量的調整可以有各種構成。例如，具備 射束電流調整系統配設在射束線上的可變寬度孔隙時，該可變寬度孔隙的位置是任意的。因此，可變寬度孔隙亦可位於離子源和質量分析磁鐵之間、質量分析磁鐵和質量分析狹縫之間、質量分析狹縫和射束整形裝置之間、射束整形裝置和射束控制裝置之間、射束控制裝置和射束調整裝置之間、射束調整裝置的各要件之間和/或射束調整裝置和被處理物之間。可變寬度孔隙亦可為質量分析狹縫。
射束電流的調整能夠以如下方式構成，亦即藉由在固定寬度孔隙的前後配置發散/聚光透鏡系統，來調整通過孔隙之離子束的量。固定寬度孔隙亦可為質量分析狹縫。
射束電流的調整亦可利用能量狹縫開口寬度可變狹縫裝置(和/或射束線終端開口寬度可變狹縫裝置)進行。射束電流的調整亦可利用分析器磁鐵(質量分析磁鐵)和/或轉向磁鐵(軌道修正磁鐵)進行。亦可依機械式掃描的速度可變範圍擴大(例如從超低速到超高速)和/或機械式掃描的次數變化調整劑量。
射束電流的調整亦可藉由離子源的調整(例如，氣體量、電弧電流)進行。射束電流的調整亦可藉由離子源的更換進行。此時，亦可選擇性地使用MC用離子源和HC用離子源。射束電流的調整亦可藉由離子源的引出電極的間隙調整來進行。射束電流的調整亦可藉由在離子源的正下方設置CVA而進行。
射束電流的調整亦可藉由帶狀束的上下寬度的變更進行。劑量的調整亦可藉由二維機械掃描時的掃描速度的變 更進行。
射束線裝置具備複數個射束線構成要件，該構成要件以僅在第1射束線設定或第2射束線設定中之任一設定下運行之方式構成，藉此，離子植入裝置亦可作為高電流離子植入裝置或中電流離子植入裝置構成。亦即，將HCMC裝置作為平台，例如更換一部份的射束線構成要件，或改變電源構成，藉此能夠從序列式高劑量/中劑量通用離子植入裝置發明出序列式高劑量離子植入專用裝置或序列式中劑量離子植入專用裝置。預計能夠以比通用裝置更低廉的價格製造出各個專用裝置，因此能夠致力於設備製造商減低製造成本。
在MC中，藉由利用二價離子或三價離子等多價離子，能夠以更高能量植入。但是，一般離子源(熱電子發射型離子源)中多價離子的生成效率與一價離子的生成效率相比相當低。因此，事實上很難在這種高能量範圍內進行實用性劑量植入。作為離子源若採用類似RF離子源的多價離子增強源，則能夠獲取四價、五價的離子。因此能夠以更高能量的條件獲取更多的離子束。
因此，作為離子源採用類似RF離子源那樣的多價離子增強源，藉此能夠將HCMC裝置作為序列式高能量離子植入裝置(HE)運用。藉此，能夠以HCMC裝置處理迄今為止只能以序列式高能量/低劑量離子植入裝置處理之植入條件的一部份(能夠將第8圖所示之MC的範圍擴展成包含範圍C之至少一部份)。
以下例舉幾個本發明的態樣。
一種實施形態之離子植入裝置，其具備：離子源，生成離子並作為離子束引出；植入處理室，用於向被處理物植入前述離子；及射束線裝置，提供用於從前述離子源向前述植入處理室輸送前述離子束之射束線，前述射束線裝置供給具有在前述植入處理室中超過前述被處理物的寬度之射束照射區域之前述離子束，前述植入處理室具備機械式掃描裝置，該機械式掃描裝置對前述射束照射區域機械式地掃描前述被處理物，前述射束線裝置依植入條件在複數個植入設定構成中之任一個構成下動作，前述複數個植入設定構成包含：第1植入設定構成，適合輸送用於向前述被處理物進行高劑量植入之低能量/高電流射束；及第2植入設定構成，適合輸送用於向前述被處理物進行低劑量植入之高能量/低電流射束，前述射束線裝置構成為，在前述第1植入設定構成和前述第2植入設定構成下，前述射束線中成為基準之射束中心軌道從前述離子源至前述植入處理室為止相同。
一種實施形態之離子植入裝置，其具備：離子源，生成離子並作為離子束引出；植入處理室，用於向被處理物植入前述離子；及射束線裝置，提供用於從前述離子源向前述植入處理室輸送前述離子束之射束線，其中， 前述離子植入裝置構成為協同前述被處理物的機械掃描對前述被處理物照射前述離子束，前述射束線裝置依植入條件在複數個植入設定構成中之任一個構成下動作，前述複數個植入設定構成包括第1植入設定構成及第2植入設定構成，其中，第1植入設定構成適合輸送用於向前述被處理物進行高劑量植入之低能量/高電流射束，第2植入設定構成適合輸送用於向前述被處理物進行低劑量植入之高能量/低電流射束，前述射束線裝置構成為，在前述第1植入設定構成和前述第2植入設定構成下，前述射束線中成為基準之射束中心軌道自前述離子源至前述植入處理室相同。
前述射束線裝置亦可在前述第1植入設定構成和前述第2植入設定構成下採取相同的植入方式。前述射束照射區域亦可在前述第1植入設定構成和前述第2植入設定構成下相同。
前述射束線裝置亦可具備調整前述離子束之射束調整裝置和對前述離子束進行整形之射束整形裝置。前述射束線裝置亦可在前述第1植入設定構成和第2植入設定構成下，以相同的佈局配置前述射束調整裝置及前述射束整形裝置。前述離子植入裝置在前述第1植入設定構成和第2植入設定構成下亦可具有相同的設置佔地面積。
前述射束線裝置亦可具備用於調整前述離子束的射束電流的總量之射束電流調整系統。前述第1植入設定構成包含用於前述射束電流調整系統之第1射束電流設定，前 述第2植入設定構成包含用於前述射束電流調整系統之第2射束電流設定，並被定為前述第2射束電流設定下的前述離子束的射束電流小於前述第1射束電流設定下的前述離子束的射束電流。
前述射束電流調整系統亦可構成為，在通過有關調整要件時切斷前述離子束的至少一部份。前述射束電流調整系統亦可具備配設在前述射束線上之可變寬度孔隙。前述射束電流調整系統亦可具備射束線終端開口寬度可變狹縫裝置。前述離子源亦可構成為調整前述離子束的射束電流的總量。前述離子源具備用於引出前述離子束之引出電極，藉由調整前述引出電極的開口來調整前述離子束的射束電流的總量。
前述射束線裝置亦可具備用於調整植入到前述被處理物之前述離子的能量之能量調整系統。前述第1植入設定構成包含用於前述能量調整系統之第1能量設定，前述第2植入設定構成包含用於前述能量調整系統之第2能量設定，前述第1能量設定與前述第2能量設定相比更適於低能量射束的輸送。
前述能量調整系統亦可具備用於使前述離子束平行之射束平行化裝置。前述射束平行化裝置亦可構成為，在前述第1植入設定構成下使前述離子束減速，或使其減速及加速，並在前述第2植入設定構成下使前述離子束加速，或使其加速及減速。前述射束平行化裝置具備使前述離子束加速之加速透鏡和使前述離子束減速之減速透鏡，並構 成為能夠改變加速與減速的分配，前述射束平行化裝置亦可構成為在前述第1植入設定構成下主要使前述離子束減速，並在前述第2植入設定構成下主要使前述離子束加速。
前述射束線裝置具備用於調整前述離子束的射束電流總量之射束電流調整系統和用於調整向前述被處理物植入前述離子的能量之能量調整系統，亦可分別或同時調整前述射束電流的總量和前述植入能量。前述射束電流調整系統和前述複數個能量調整系統亦可為個別的射束線構成要件。
前述離子植入裝置亦可具備控制部，該控制部構成為，手動或自動選擇包含前述第1植入設定構成和前述第2植入設定構成之複數個植入設定構成中適合所給離子植入條件之任一個植入設定構成。
當植入到前述被處理物中之所需的離子劑量大概在1×1014~1×1017atoms/cm2範圍時，前述控制部可選擇前述第1植入設定構成，當植入到前述被處理物中之所需的離子劑量大概在1×1011~1×1014atoms/cm2範圍時，前述控制部可選擇前述第2植入設定構成。
前述射束線裝置在前述第1植入設定構成下具有第1能量調整範圍，在前述第2植入設定構成下具有第2能量調整範圍，前述第1能量調整範圍和前述第2能量調整範圍亦可具有部份重疊的範圍。
前述射束線裝置在前述第1植入設定構成下具有第1 劑量調整範圍，在前述第2植入設定構成下具有第2劑量調整範圍，前述第1劑量調整範圍和前述第2劑量調整範圍亦可具有部份重疊的範圍。
前述射束線裝置亦可具備射束掃描裝置，該射束掃描裝置掃描前述離子束以形成向垂直於射束輸送方向的長邊方向延伸之細長照射區域。前述植入處理室亦可具備物體保持部，該物體保持部構成為向與前述輸送方向及前述長邊方向垂直之方向提供前述被處理物的機械掃描。
前述射束線裝置亦可具備帶狀束發生器，其生成具有向垂直於射束輸送方向的長邊方向延伸之細長照射區域之帶狀束。前述植入處理室亦可具備物體保持部，該物體保持部構成為向與前述射束輸送方向及前述長邊方向垂直之方向提供前述被處理物的機械掃描。
前述植入處理室亦可具備物體保持部，該物體保持部構成為向在垂直於射束輸送方向的面內相互正交之2個方向提供前述被處理物的機械掃描。
前述射束線裝置亦可以如下方式構成，亦即在構成為能夠從僅在前述第1植入設定構成或前述第2植入設定構成下被運行之複數個射束線構成要件中選擇，藉此前述離子植入裝置構成為高電流離子植入專用裝置或中電流離子植入專用裝置。
一種實施形態之離子植入方法，其具備如下製程：關於射束線裝置，在包含適合輸送用於向被處理物進行高劑量植入之低能量/高電流射束之第1植入設定構成 和適合輸送用於向前述被處理物進行低劑量植入之高能量/低電流射束之第2植入設定構成之複數個植入設定構成中選擇符合所給離子植入條件之任一種植入設定構成；在所選擇之植入設定構成下使用前述射束線裝置，沿著射束線中成為基準之射束中心軌道自離子源至植入處理室輸送離子束；及協同前述被處理物的機械掃描向前述被處理物照射前述離子束，前述成為基準之射束中心軌道在前述第1植入設定構成和前述第2植入設定構成下相同。
前述輸送製程還可具備藉由調整前述離子束的射束電流的總量來調整植入到前述被處理物的劑量之製程。在前述第1植入設定構成下可以第1劑量調整範圍調整前述植入劑量，在前述第2植入設定構成下可以包括小於前述第1劑量調整範圍的劑量範圍在內之第2劑量調整範圍調整前述植入劑量。
前述輸送製程還可具備調整植入到前述被處理物的能量之製程。在前述第1植入設定構成下可以第1能量調整範圍調整前述植入能量，在前述第2植入設定構成下可以包括高於前述第1能量調整範圍的能量範圍在內之第2能量調整範圍調整前述植入能量。
1.一種實施形態之離子植入裝置藉由切換以減速為主體之電源的連接和以加速為主體之電源的連接，具有相同射束軌道和相同植入方式，並具有廣泛的能量範圍。
2.一種實施形態之離子植入裝置，在可獲得高電流之射束線上具備在射束線上游部切斷一部份射束之機器，藉此具有相同的射束軌道和相同的植入方式，並具有廣泛的電流範圍。
3.一種實施形態之離子植入裝置藉由同時具備上述實施形態1及上述實施形態2的特性，亦可具有相同射束軌道和相同植入方式，並且一併具有廣泛的能量範圍和廣泛的射束電流範圍。
一種實施形態之離子植入裝置，在上述實施形態1至3中，作為相同植入方式亦可為組合射束掃描和機械性晶片掃描之裝置。一種實施形態之離子植入裝置，在上述實施形態1至3中，作為相同植入方式亦可為組合帶狀束和機械性晶片掃描之裝置。一種實施形態之離子植入裝置，在上述實施形態1至3中，作為相同植入方式亦可為組合二維機械性晶片掃描之裝置。
4.一實施形態之離子植入裝置或離子植入方法，在同一射束線(相同離子束軌道和相同植入方式)上並列且構成高劑量高電流離子植入射束線要件和中劑量中電流離子植入射束線要件，藉此選擇/切換自如地構成高劑量高電流離子植入和中劑量中電流離子植入，並覆蓋從低能量到高能量的極其廣泛的能量範圍和從低劑量到高劑量的極其廣泛的劑量範圍。
5.上述實施形態4中，在同一射束線上亦可分別構成高劑量用和中劑量用通用的各射束線要件和分別被切換成 高劑量用/中劑量用之各射束線要件。
6.上述實施形態4或5中，以在廣泛的範圍內調整射束電流量為目的，亦可設置在射束線上游部物理切斷一部份射束之射束限制裝置(上下或左右的可變寬度狹縫或四邊形或圓形的可變開口)。
7.上述實施形態4至6的任一項中，亦可設置切換控制器的控制裝置，該裝置構成為，依據植入到被處理物的所需的離子劑量，選擇高劑量高電流離子植入和中劑量中電流離子植入。
8.上述實施形態7中，切換控制器構成為，當植入到被處理物之所需的離子劑量大概在1×1011~1×1014atoms/cm2的中劑量中電流範圍時，使射束線在中劑量加速(引出)/加速(P透鏡)/減速(AD柱)模式下作動，並且，當植入到被處理物之所需的離子劑量大概在1×1014~1×1017atoms/cm2的高劑量高電流範圍時，亦可使射束線在高劑量加速(引出)/減速(P透鏡)/減速(AD柱)模式下作動。
9.上述實施形態4至8的任一項中，使用加速模式來植入比較高能量的離子之裝置和使用減速模式來植入比較低能量的離子之裝置亦可具有彼此重疊的能量範圍。
10.上述實施形態4至8的任一項中，使用加速模式植入比較高劑量的離子之裝置和使用減速模式植入比較低劑量的離子之裝置亦可具有彼此重疊的劑量範圍。
11.在上述實施形態4至6的任一項中，藉由限制射束線構成要件，能夠輕易地將構成改變成高劑量高電流離 子植入專用裝置或中劑量中電流離子植入專用裝置。
12.上述實施形態4至11的任一項中，射束線的構成亦可組合射束掃描和機械基板掃描。
13.上述實施形態4至11的任一項中，射束線的構成亦可組合具有基板(或晶片或被處理物)寬度以上的寬度之帶狀的射束掃描和機械基板掃描。
14.上述實施形態4至11的任一項中，射束線的構成亦可具備二維方向的機械基板掃描。
第15圖係表示能夠在離子植入裝置中使用之射束輸送部的一部份的概略構成之圖。該離子輸送部具備電場式的三段四極透鏡(亦稱為三極Q透鏡)800。三段四極透鏡800在射束輸送方向802上從上游依次具備第1四極透鏡804、第2四極透鏡806及第3四極透鏡808。該三段四極透鏡800係例如亦可用作第1XY聚光透鏡206(參閱第5圖(a)及第5圖(b))。
三段四極透鏡800構成為，通過中間的第2四極透鏡806的中心且上游側與下游側相對於與中心軸803垂直的平面對稱。第1四極透鏡804、第2四極透鏡806及第3四極透鏡808的孔半徑相等(r1=r2=r3)。第1四極透鏡804與第3四極透鏡808的長度相等，第2四極透鏡806的長度為其2倍(t1：t2：t3=1：2：1)。中心軸803相當於通過三段四極透鏡800之設計上的射束中心軌道。
三段四極透鏡800具備第1隔板810及第2隔板811。第1隔板810配置於第1四極透鏡804與第2四極 透鏡806之間，第2隔板811配置於第2四極透鏡806與第3四極透鏡808之間。第1隔板810及第2隔板811分別具有用於使離子束通過之開口，它們的開口直徑相等。
三段四極透鏡800具備入口抑制電極部812及出口抑制電極部813。入口抑制電極部812配置於第1四極透鏡804的上游，出口抑制電極部813配置於第3四極透鏡808的下游。入口抑制電極部812及出口抑制電極部813分別具有3個電極板。入口抑制電極部812的中間的電極板為入口抑制電極814，兩端的電極板為抑制隔板816。同樣，出口抑制電極部813的中間的電極板為出口抑制電極815，兩端的電極板為抑制隔板816。入口抑制電極部812及出口抑制電極部813的所有電極板具有用於使離子束通過之開口，它們的開口直徑大致相等。
第16圖係例示了第15圖所示之三段四極透鏡800的電源構成之圖。三段四極透鏡800的電源部818構成為，向第1四極透鏡804、第2四極透鏡806、第3四極透鏡808、入口抑制電極814及出口抑制電極815施加對電位基準819而言適當的電位。電位基準819例如係射束輸送部的筐體(例如端子216(參閱第6圖及第7圖))。電源部818具備第2正電源822、第2負電源823、第3負電源824、第3正電源825、第1抑制電源828及第2抑制電源830。各電源為可變的直流電源。
第2正電源822與電極832連接，以便在第2四極透鏡806向橫方向(例如第5圖中之X方向)對置之一組電 極832施加正電位+Vq2。第2負電源823與電極834連接，以便在第2四極透鏡806向縱方向(例如第5圖中之Y方向)對置之一組電極834施加負電位-Vq2。
第3負電源824及第3正電源825係分別用於第1四極透鏡804及第3四極透鏡808之共用電源。第3負電源824與電極836連接，以便在第1四極透鏡804向橫方向對置之一組電極836施加負電位-Vq13。第3正電源825與電極838連接，以便在第1四極透鏡804向縱方向對置之一組電極838施加正電位+Vq13。並且，第3負電源824與電極840連接，以便在第3四極透鏡808向橫方向對置之一組電極840施加負電位-Vq13。第3正電源825與電極842連接，以便在第3四極透鏡808向縱方向對置之一組電極842施加正電位+Vq13。
這樣，第1四極透鏡804及第3四極透鏡808分別構成為使離子束向縱方向收斂。第2四極透鏡806構成為使離子束向橫方向收斂。
第2正電源822的正電位+Vq2與第3正電源825的正電位+Vq13相等，並且第2負電源823的負電位-Vq2與第3負電源824的負電位-Vq13相等時，第1四極透鏡804、第2四極透鏡806及第3四極透鏡808的收斂力之比為1：2：1。依該基本狀態，對電源部818進行控制，以使電壓Vq2及電壓Vq13中的一方相對於另一方有所不同，藉此能夠微調基於三段四極透鏡800的射束收斂(或發散)。
第1抑制電源828向入口抑制電極814施加負電位-Vs，第2抑制電源830向出口抑制電極815施加負電位-Vs。抑制隔板816與電位基準819連接。並且，第1隔板810及第2隔板811與電位基準819連接。
第17圖係表示本發明的一種實施形態之離子植入裝置的一部份的概略構成之圖。離子植入裝置具備多段四極透鏡900及射束掃描部901。第18圖(a)及第18圖(b)係以三維方式表示有關本發明的一種實施形態之多段四極透鏡900的形狀之圖。為了助於理解，第18圖(b)中，將第18圖(a)所示之多段四極透鏡900分割而僅顯示左半部份。
如第17圖所示，多段四極透鏡900設置於與射束輸送方向902相關之離子植入裝置的射束掃描部901的上游。並且，多段四極透鏡900設置於離子植入裝置的質量分析部(例如質量分析裝置108(參閱第2圖))的下游。多段四極透鏡900例如能夠適用於第1XY聚光透鏡206(參閱第5圖(a)及第5圖(b))。如上所述，第1XY聚光透鏡206配置於質量分析磁鐵202與掃描儀209之間。另外，如果需要，多段四極透鏡900亦可設置於離子植入裝置的射束線中途的任意位置。例如，多段四極透鏡900亦可設置於質量分析狹縫的下游側，亦可設置於質量分析狹縫的上游側，或者，還可以設置於引出電極與質量分析磁鐵之間。
多段四極透鏡900具備在射束輸送方向902上彼此相 鄰而配置之一系列四極透鏡。在此，一系列四極透鏡是指至少2個四極透鏡。相鄰之2個四極透鏡之間並未設有電磁場生成要件。在此，電磁場生成要件是指構成為自身可生成作用於離子束之電場和/或磁場之射束線構成要件。並且，構成多段四極透鏡900之四極透鏡的各個中心均位於設計上的射束中心軌道903上。這樣，沿著射束輸送方向902從上游向下游，一系列四極透鏡與射束中心軌道903同軸排列。另外，一系列多段四極透鏡可構成為排列有收斂方向縱橫交替的四極透鏡之透鏡組，以稱為至少基於2個四極透鏡的雙極Q、基於3個四極透鏡的三極Q、或基於4個以上的四極透鏡的多段Q。
多段四極透鏡900具備第1四極透鏡904、配置於第1四極透鏡904的下游之第2四極透鏡906、及配置於第2四極透鏡906的下游之第3四極透鏡908。第1四極透鏡904位於構成多段四極透鏡900之一系列四極透鏡中最上游的位置，亦可稱為入口四極透鏡。第3四極透鏡908位於構成多段四極透鏡900之一系列四極透鏡中最下游的位置，亦可稱為出口四極透鏡。
多段四極透鏡900構成為以複數個射束輸送模式中的任一模式動作，詳細內容如後述。多段四極透鏡900構成為在某一射束輸送模式中作為三段四極透鏡(亦稱為三極Q透鏡)動作，在另一射束輸送模式中作為單段四極透鏡(亦稱為單極Q透鏡)動作。如此，多段四極透鏡900構成為能夠切換至少2個動作狀態。多段四極透鏡900的切 換處理亦可藉由構成為對多段四極透鏡900進行控制之控制部(例如控制部116(參閱第2圖))來執行。
多段四極透鏡900由電場式的四極透鏡構成。如第18圖(a)及第18圖(b)所示，各四極透鏡具備沿著與射束輸送方向902垂直的平面而以包圍四極透鏡的中心(亦即射束中心軌道903)的方式對稱配置之4個電極。4個電極具有相同形狀。面向射束中心軌道903之各電極的表面為在最靠近射束中心軌道903之位置具有稜線之凸面。該凸面與垂直於射束中心軌道903的平面的交線為雙曲線，或者亦可為近似於圓弧或其他二次曲線。並且，凸面的稜線為與射束輸送方向902平行的直線。射束輸送方向902上之該些4個電極的長度相等(以下，有時稱該長度為Q透鏡長度)。
構成一個四極透鏡之4個電極包括縱方向對置之一組電極和橫方向對置之一組電極。將相對置之電極之間的距離(確切地說為稜線之間的距離)稱為孔徑，將其一半(亦即射束中心軌道903與電極之間的距離)稱為孔半徑。孔徑大於所輸送之射束的直徑。在此，縱方向和橫方向係在與射束輸送方向902垂直的平面正交之兩個方向，例如相當於第5圖所示之Y方向和X方向。分別向縱方向的電極施加之電壓和分別向橫方向的電極施加之電壓的極性相反且大小相等。各四極透鏡在射束輸送方向902上與Q透鏡長度相當之範圍生成靜電場。四極透鏡藉由該靜電場使所通過之離子束向縱方向或橫方向收斂。
如第17圖所示，第1四極透鏡904、第2四極透鏡906、及第3四極透鏡908分別具有第1孔半徑R1、第2孔半徑R2、及第3孔半徑R3。第1孔半徑R1小於或等於第2孔半徑R2。第2孔半徑R2小於或等於第3孔半徑R3。其中，第1孔半徑R1小於第3孔半徑R3。亦即，第2孔半徑R2大於第1孔半徑R1且小於第3孔半徑R3，或者，第2孔半徑R2與第1孔半徑R1和第3孔半徑R3中的任一個相等。
這樣，多段四極透鏡900構成為作為整體而形成擴口型的射束輸送空間。換言之，隨著多段四極透鏡900沿著射束輸送方向902從上游朝向下游，一系列四極透鏡的中心開口部份逐漸擴大。
並且，第1四極透鏡904、第2四極透鏡906、及第3四極透鏡908分別具有第1Q透鏡長度T1、第2Q透鏡長度T2、及第3Q透鏡長度T3。這些Q透鏡長度之間的關係係如後述。
多段四極透鏡900具備相鄰之2個四極透鏡之間的隔板。該隔板係為了抑制上游的四極透鏡的電場和與此相鄰之下游的四極透鏡的電場之間的干涉而設置。
如圖所示，多段四極透鏡900具備第1隔板910及第2隔板911。第1隔板910配置於第1四極透鏡904與第2四極透鏡906之間，第2隔板911配置於第2四極透鏡906與第3四極透鏡908之間。
第1隔板910及第2隔板911分別為在中心部具有用 於使離子束通過之開口之四角形狀或圓形狀的板體。第1隔板910的開口半徑P2小於第2隔板911的開口半徑P3。為了有效抑制上述的電場干渉，第1隔板910的開口半徑P2小於第1孔半徑R1。同樣，第2隔板911的開口半徑P3小於第2孔半徑R2。
多段四極透鏡900具備入口抑制電極部912及出口抑制電極部913。入口抑制電極部912配置於第1四極透鏡904的上游，出口抑制電極部913配置於第3四極透鏡908的下游。入口抑制電極部912及出口抑制電極部913分別具有3個電極板。入口抑制電極部912的中間的電極板為入口抑制電極914，兩端的電極板為入口抑制隔板916。同樣，出口抑制電極部913的中間的電極板為出口抑制電極915，兩端的電極板為出口抑制隔板917。
入口抑制電極914、出口抑制電極915、入口抑制隔板916及出口抑制隔板917分別為在中心部具有用於使離子束通過之開口之四角形狀或圓形狀的板體。入口抑制電極914的開口半徑P1小於出口抑制電極915的開口半徑P4。入口抑制隔板916的開口半徑與入口抑制電極914的開口半徑P1相等，或亦可稍微小於入口抑制電極914的開口半徑P1。出口抑制隔板917的開口半徑與出口抑制電極915的開口半徑P4相等，或亦可稍微小於出口抑制電極915的開口半徑P4。
並且，入口抑制電極914的開口半徑P1小於第1孔半徑R1。入口抑制電極914的開口半徑P1與第1隔板 910的開口半徑P2相等，或亦可稍微小於第1隔板910的開口半徑P2。出口抑制電極915的開口半徑P4大於第2隔板911的開口半徑P3且小於第3孔半徑R3。
第19圖係例示了本發明的一種實施形態之多段四極透鏡900的電源構成之圖。多段四極透鏡900的電源部918構成為，向第1四極透鏡904、第2四極透鏡906、第3四極透鏡908、入口抑制電極914及出口抑制電極915施加對電位基準919而言適當的電位。電位基準919係射束輸送部的筐體(例如端子216(參閱第6圖及第7圖))。電源部918具備第1負電源920、第1正電源921、第2正電源922、第2負電源923、第3負電源924、第3正電源925、第1抑制電源928及第2抑制電源930。各電源為可變的直流電源，並作為能夠獨立控制之獨立電源而設置。各電源亦可藉由構成為對多段四極透鏡900進行控制之控制部(例如控制部116(參閱第2圖))控制成所希望的電壓。
第1負電源920與電極931連接，以便在第1四極透鏡904向橫方向對置之一組電極932施加負電位-Vq1。第1正電源921與電極932連接，以便在第1四極透鏡904向縱方向對置之一組電極932施加正電位+Vq1。
第2正電源922與電極933連接，以便在第2四極透鏡906向橫方向對置之一組電極933施加正電位+Vq2。第2負電源923與電極934連接，以便在第2四極透鏡906向縱方向對置之一組電極934施加負電位-Vq2。
第3負電源924與電極935連接，以便在第3四極透鏡908向橫方向對置之一組電極935施加負電位-Vq3。第3正電源925與電極936連接，以便在第3四極透鏡908向縱方向對置之一組電極936施加正電位+Vq3。
這樣，第1四極透鏡904構成為使離子束向縱方向收斂並向橫方向發散。第2四極透鏡906構成為使離子束向縱方向發散並向橫方向收斂。第3四極透鏡908構成為使離子束向縱方向收斂並向橫方向發散。
某一四極透鏡使離子束向縱方向(或橫方向)收斂是指，關於通過該四極透鏡之離子的軌跡，四極透鏡的出口之該軌跡的縱方向(或橫方向)的傾斜小於四極透鏡的入口之該軌跡的縱方向(或橫方向)的傾斜。相反，某一四極透鏡使離子束向縱方向(或橫方向)發散是指，該四極透鏡的出口之該軌跡的縱方向(或橫方向)的傾斜大於四極透鏡的入口之該軌跡的縱方向(或橫方向)的傾斜。在此，縱方向(或橫方向)的傾斜是指，射束中心軌道903與離子的軌跡所形成之角度的縱方向(或橫方向)的成分。
並且，如第19圖所示，第1抑制電源928向入口抑制電極914施加負電位-Vs，第2抑制電源930向出口抑制電極915施加負電位-Vs。入口抑制隔板916及出口抑制隔板917與電位基準919連接。並且，第1隔板910及第2隔板911與電位基準919連接。另外，圖示例中第1抑制電源928與第2抑制電源930雖為獨立之獨立電源， 但因它們被施加相同的負電位-Vs，因此亦可構成為一個共通的抑制電源。
第1負電源920、第2負電源923、及第3負電源924構成為向分別對應之四極透鏡施加例如選自約-1k V~約-30k V範圍的電壓。第1正電源921、第2正電源922、及第3正電源925構成為向分別對應之四極透鏡施加例如選自約1k V~約30k V範圍的電壓。第1抑制電源928及第2抑制電源930構成為向分別對應之抑制電極施加例如選自約-0.5k V~約-5k V範圍的電壓。各電源的電壓值係例如依植入能量等所給予的離子植入條件而設定。
用被稱為GL積的參數表示四極透鏡的收斂力。四極透鏡為電場式時，利用Q透鏡電壓、Q透鏡長度及孔半徑而以下式表示GL積。
GL積=2×[Q透鏡電壓]×[Q透鏡長度]/([孔半徑]×[孔半徑])
因此，當分別將第1四極透鏡904、第2四極透鏡906、及第3四極透鏡908的GL積標記為GL1、GL2、GL3時，各四極透鏡的GL積係以下式表示。以下，有時會將GL1、GL2、GL3分別稱為第1GL積、第2GL積、第3GL積。
GL1=2．Vq1．T1/R12
GL2=2．Vq2．T2/R22
GL3=2．Vq3．T3/R32
典型的三段四極透鏡會設計成，第1GL積與第3GL 積相等且第2GL積為其2倍(GL1：GL2：GL3=1：2：1)。三段四極透鏡中之GL積之比並不限定於這種典型例。GL積之比例如亦可為選自GL1：GL2：GL3=1：1~3：0.5~2範圍之所希望的比例。這是以第1GL積為基準之標記。若將第3GL積標記為基準，則GL積之比例如亦可為選自GL1：GL2：GL3=0.5~2：1~3：1範圍之所希望的比例。亦即，第2GL積亦可在第1GL積的1倍至3倍的範圍，第3GL積亦可在第1GL積的0.5倍至2倍的範圍(或者，第1GL積亦可在第3GL積的0.5倍至2倍的範圍，第2GL積亦可在第3GL積的1倍至3倍的範圍)。
為了使3個四極透鏡的GL積之比落在GL1：GL2：GL3=1：1~3：0.5~2(或GL1：GL2：GL3=0.5~2：1~3：1)的範圍，而3個四極透鏡的孔半徑之比為R1：R2：R3=1：1~2：1~2(或R1：R2：R3=0.5~1：0.5~1：1)為較佳。亦即，第2孔半徑R2及第3孔半徑R3均亦可在第1孔半徑R1的1倍至2倍的範圍(或者，第1孔半徑R1及第2孔半徑R2均亦可在第3孔半徑R3的0.5倍至1倍的範圍)。其中，如上所述，構成擴口型的三段四極透鏡時，第2孔半徑R2小於或等於第3孔半徑R3。
同樣，為了使3個四極透鏡的GL積之比落在GL1：GL2：GL3=1：1~3：0.5~2(或GL1：GL2：GL3=0.5~2：1~3：1)的範圍，而3個四極透鏡的長度之比為T1：T2：T3=1：1~12：0.5~8(或T1：T2：T3=0.5~2：0.2~3：1)為較佳。亦即，第2Q透鏡長度T2亦可在第1Q透鏡長度T1的1倍至12 倍的範圍，第3Q透鏡長度T3亦可在第1Q透鏡長度T1的0.5倍至8倍的範圍(或者，第2Q透鏡長度T2亦可在第3Q透鏡長度T1的0.2倍至3倍的範圍，第1Q透鏡長度T1亦可在第3Q透鏡長度T3的0.5倍至2倍的範圍)。實際使用中較佳為3個四極透鏡的長度之比為T1：T2：T3=0.5~0.8：0.8~1.6：1。
第20圖係表示本發明的一種實施形態之多段四極透鏡900的電源構成的另一例之圖。第20圖所示之電源部918與第2四極透鏡906及第3四極透鏡908的電源共用，這一點與第19圖的電源部918不同。除此以外，第20圖所示之電源部918具有與第19圖的電源部918相同的構成。
因此，如第20圖所示，電源部918具備第2正電源922及第2負電源923作為用於第2四極透鏡906及第3四極透鏡908之共用電源。第1負電源920及第1正電源921係作為用於與第2四極透鏡906及第3四極透鏡908分開而獨立控制第1四極透鏡904之獨立電源而設置。
第2正電源922與電極933連接，以便在第2四極透鏡906向橫方向對置之一組電極933施加正電位+Vq23。第2負電源923與電極934連接，以便在第2四極透鏡906向縱方向對置之一組電極934施加負電位-Vq23。並且，第2負電源923與電極935連接，以便在第3四極透鏡908向橫方向對置之一組電極935施加負電位-Vq23。第2正電源922與電極936連接，以便在第3四極透鏡 908向縱方向對置之一組電極936施加正電位+Vq23。
因此，第1四極透鏡904、第2四極透鏡906、及第3四極透鏡908的GL積分別用下式表示。
GL1=2．Vq1．T1/R12
GL2=2．Vq23．T2/R22
GL3=2．Vq23．T3/R32
因此，為了將第2四極透鏡906的GL積與第3四極透鏡908的GL積之比(GL2：GL3)設為所希望的比例(例如2：1)，以使T2/R22：T3/R32為所希望的比例而對第2Q透鏡長度T2、第2孔半徑R2、第3Q透鏡長度T3及第3孔半徑R3進行設定即可。這樣，對第2四極透鏡906及第3四極透鏡908的形狀進行設定，以使第1四極透鏡904的GL積、第2四極透鏡906的GL積、及第3四極透鏡908的GL積之比為選自1：1~3：0.5~2範圍之所希望的比例。藉由這種透鏡形狀的設計，能夠共用第2四極透鏡906及第3四極透鏡908。
多段四極透鏡900構成為，藉由對用於與第2四極透鏡906及第3四極透鏡908分開而獨立控制第1四極透鏡904之獨立電源、和/或用於第2四極透鏡906及第3四極透鏡908之共用電源進行控制，來微調多段四極透鏡900的收斂力。
第1正電源921的正電位+Vq1與第2正電源922的正電位+Vq23相等，並且第1負電源920的負電位-Vq1與第2負電源923的負電位-Vq23相等時，3個四極透鏡 的GL積之比為取決各四極透鏡的形狀的值。例如在GL1：GL2：GL3=1：1~3：0.5~2的範圍，例如為GL1：GL2：GL3=1：2：1。依該基本狀態，對電源部918進行控制，以使電壓Vq1及電壓Vq23中的一方相對於另一方有所不同，藉此能夠微調基於三段四極透鏡的射束收斂(或發散)。
如上所述，多段四極透鏡900構成為以複數個射束輸送模式中的任一模式動作。複數個射束輸送模式包括發散射束模式，該模式中使多段四極透鏡900動作，以使從多段四極透鏡900出來的離子束向縱方向收斂並向橫方向發散。在發散射束模式中，包括僅使用第1四極透鏡904之設定、及使用至少包括第1四極透鏡904之2個以上的四極透鏡之設定。因此，多段四極透鏡900作為單段四極透鏡或者2段以上的四極透鏡組動作。以下，有時將藉由多段四極透鏡900向縱方向收斂並向橫方向發散之離子束稱為發散射束。
並且，多段四極透鏡900的複數個射束輸送模式包括收斂射束模式，該模式中使多段四極透鏡900動作，以使從多段四極透鏡900出來的離子束向縱方向收斂並向橫方向收斂。在收斂射束模式中，使用第1四極透鏡904、第2四極透鏡906及第3四極透鏡908。因此，多段四極透鏡900作為三段四極透鏡動作。以下，有時將藉由多段四極透鏡900向縱方向收斂並向橫方向收斂之離子束稱為收斂射束。
藉由多段四極透鏡900使離子束發散，這在射束電流 較高時係有效。通常，射束電流越高，離子密度亦越高，空間電荷效應會增大。這是因為空間電荷效應是藉由離子之間的斥力而產生。如果使離子束按所想那樣發散而使射束直徑變大，則離子密度將變小，能夠減小空間電荷效應。在發散射束模式中，係在多段四極透鏡900中對離子束的發散進行控制，以在多段四極透鏡900的下游減小空間電荷效應。因此，發散射束模式適於高電流射束的輸送。
在發散射束模式中，係使用上游的第1四極透鏡904。如此，在多段四極透鏡900的上游使射束直徑擴大，這在減小多段四極透鏡900內部之空間電荷效應方面係有效。
另一方面，收斂射束模式適於低電流射束的輸送。射束電流較低時空間電荷效應對射束輸送的影響比較小。因此，保持較小的射束直徑的同時能夠與射束中心軌道大致平行地輸送離子束。
因此，上述的第1射束線設定S1(參閱第2圖)亦可包含使多段四極透鏡900以發散射束模式動作者。並且，第2射束線設定S2亦可包含使多段四極透鏡900以收斂射束模式動作者。如此，通過區分使用發散射束與收斂射束，能夠遍及從高電流至低電流的較寬的射束電流範圍而有效地輸送離子束。
參閱第22圖(a)及第22圖(b)說明將多段四極透鏡900作為三段四極透鏡而動作時的射束輸送，並參閱第 24圖(a)及第24圖(b)說明將多段四極透鏡900作為單段四極透鏡而動作時的射束輸送。第22圖(a)及第24圖(a)中顯示橫方向的射束收斂(或發散)，第22圖(b)及第24圖(b)中顯示縱方向的射束收斂(或發散)。各圖表示模擬結果。第22圖(c)表示將多段四極透鏡900作為三段四極透鏡而動作時的各四極透鏡的收斂發散作用，第24圖(c)概念性地表示將多段四極透鏡900作為單段四極透鏡而動作時的各四極透鏡的收斂發散作用。第22圖(c)及第24圖(c)中顯示分別通過第1四極透鏡904、第2四極透鏡906及第3四極透鏡908的中心之離子束的剖面960，用朝向內部的箭頭表示對該離子束的收斂作用，並用朝向外部的箭頭表示發散作用。
因此，第22圖(a)顯示藉由多段四極透鏡900輸送之離子束的設計上的右端950及左端951，此時多段四極透鏡900被用作三段四極透鏡。第22圖(b)顯示作為三段四極透鏡的多段四極透鏡900中之離子束的設計上的上端952及下端953。並且，將多段四極透鏡900中僅使第1四極透鏡904動作時的離子束的設計上的右端954及左端955顯示於第24圖(a)，並將上端956及下端957顯示於第24圖(b)。各圖中一併顯示射束中心軌道903。
為了比較，參閱第21圖(a)及第21圖(b)說明第15圖所示之使三段四極透鏡800動作時的射束輸送，並參閱第23圖(a)及第23圖(b)說明將三段四極透鏡800作為單段四極透鏡而動作時的射束輸送。其中，第21 圖(a)及第21圖(b)的三段四極透鏡800的孔徑與第23圖(a)及第23圖(b)的三段四極透鏡800的孔徑相比較小。第21圖(a)及第23圖(a)中顯示橫方向的射束收斂(或發散)，第21圖(b)及第23圖(b)中顯示縱方向的射束收斂(或發散)。因此，將三段四極透鏡800中之離子束的右端850及左端851顯示於第21圖(a)，並將上端852及下端853顯示於第21圖(b)。將僅使三段四極透鏡800的第1四極透鏡804動作時的離子束的右端854及左端855顯示於第23圖(a)，並將上端856及下端857顯示於第23圖(b)。
如上所述，多段四極透鏡900中，對被稱為四極透鏡、隔板及抑制電極部之構成要件的形狀進行設計，以形成沿著射束中心軌道903從上游向下游擴大之擴口型射束輸送空間。為了便於理解，將四極透鏡等構成要件亦一併顯示於各圖中。而三段四極透鏡800中，對構成要件的形狀進行設計，以形成從上游向下游均一的筒型射束輸送空間。除了這種形狀的差異之外，在各圖中還顯示多段四極透鏡900與三段四極透鏡800以共同的條件輸送射束的情況。另外，入射到多段四極透鏡900(及三段四極透鏡800)之離子束如圖所示，具有至少向橫方向發散之傾向。其中發散的程度微弱。
如第22圖(a)及第22圖(c)所示，通過多段四極透鏡900之離子束受第1四極透鏡904的橫發散、第2四極透鏡906的橫收斂、及第3四極透鏡908的橫發散的作 用。同時，如第22圖(b)及第22圖(c)所示，離子束受第1四極透鏡904的縱收斂、第2四極透鏡906的縱發散、及第3四極透鏡908的縱收斂的作用。這樣，被用作三段四極透鏡時，多段四極透鏡900使離子束向縱方向及橫方向收斂。如第21圖(a)及第21圖(b)所示，三段四極透鏡800亦同樣地使離子束向縱方向及橫方向收斂。
另一方面，如第24圖(a)、第24圖(b)及第24圖(c)所示，多段四極透鏡900中離子束受第1四極透鏡904的縱收斂及橫發散的作用。此時第2四極透鏡906及第3四極透鏡908並不動作。因此，射束角度在第2四極透鏡906(及第3四極透鏡908)的入口及出口相同。因此，與第1四極透鏡904中之離子束相比，第3四極透鏡908中之離子束向縱方向收斂並向橫方向發散。如此，多段四極透鏡900被用作單段四極透鏡時，多段四極透鏡900使離子束向縱方向收斂並向橫方向發散。並且，如第23圖(a)及第23圖(b)所示，三段四極透鏡800被用作單段四極透鏡時，第1四極透鏡804使離子束向縱方向收斂並向橫方向發散。
例如藉由比較第24圖(a)與第23圖(a)可知，多段四極透鏡900的總長M比三段四極透鏡800的總長m短。在如電場式四極透鏡那樣被施加電場之區域無法存在電子或電子極其稀薄，因此離子束之空間電荷效應增大。因此，藉由縮短這種缺電子區域的射束輸送方向長度，能夠減小空間電荷效應的影響。由於多段四極透鏡900較 短，因此與三段四極透鏡800相比對減小空間電荷效應更有效。藉由使用多段四極透鏡900，能夠提高例如數十keV的能量的一價砷離子的數十mA程度的高電流射束的輸送效率。
多段四極透鏡900中形成有擴口形狀的內部空間，係致力於多段四極透鏡900的透鏡長度的緊湊化。如上所述，例如四極透鏡的長度之比為T1：T2：T3=0.5~0.8：0.8~1.6：1時，最大亦為T1：T2：T3=0.8：1.6：1。若以第3四極透鏡的長度為基準而與多段四極透鏡的長度相比，則典型例(t1：t2：t3=1：2：1)的合計透鏡長度表示為4t(=t+2t+t)，而本實施形態中的合計透鏡長度最大亦為3.4T(=0.8T+1.6T+T)。本實施形態中之第3Q透鏡長度T與典型例的第3Q透鏡長度t大致相同或比典型例的第3Q透鏡長度t短。如此，擴口形狀的多段四極透鏡900的透鏡長度會縮短。並且，由於第1孔半徑R1較小從而電極靠近射束，因此能夠以較短的第1Q透鏡長度T1來實現所希望的第1GL積(亦即第1四極透鏡904的收斂力)。對第2四極透鏡906亦同樣地，能夠以較短的第2Q透鏡長度T2來實現所希望的第2GL積。對第3四極透鏡908亦相同。並且，擴口形狀的多段四極透鏡900對減小電源容量亦有效。這是由於，藉由使孔半徑小於以往者，能夠以更低的Q透鏡電壓來實現所希望的GL積。
相對於此，三段四極透鏡800係以形成直徑均一的筒狀內部空間為前提。因此，依據三段四極透鏡800出口之 發散射束的直徑，規定第3四極透鏡808的孔半徑，並將第1四極透鏡804及第2四極透鏡806的孔半徑亦規定為與此相同的值。由於孔半徑較大故電極遠離射束。如此一來，為了得到所希望的第1GL積，需要增長Q透鏡長度或增大Q透鏡電壓。若考慮電極之間的放電措施，則不應過度增大Q透鏡電壓。因此，三段四極透鏡800的總長變長。
第25圖係表示本發明的一種實施形態之多段四極透鏡900的電源構成的另一例之圖。第25圖所示之電源部918在有關第1四極透鏡904的電源方面與第20圖的電源部918不同。除此以外，第25圖所示之電源部918具有與第20圖的電源部918相同的構成。
電源部918具備與第1四極透鏡904中橫方向對置之一組電極931a、931b對應之一組第1負電源920a、920b。一方的第1負電源920a與電極931a連接，以便向一方的電極931a施加負電位-Vq1-(=-Vq1-Vst)。另一方的第1負電源920b與電極931b連接，以便向另一方的電極931b施加負電位-Vq1+(=-Vq1+Vst)。如此，藉由分別對第1四極透鏡904中之橫方向的電極931a、931b設置獨立的電源，能夠提供調整射束的橫方向位置之轉向功能。在此，因應射束的所希望的橫方向位置設定電壓Vst。
另外，亦可藉由設置分別與縱方向對置之電極對應之獨立的電源，來提供調整射束的縱方向位置之轉向功能。 並且，亦可同樣地使其他四極透鏡具備轉向功能。
另外，上述實施形態之發散射束模式中，雖僅使用了第1四極透鏡904，但在另一實施形態之發散射束模式中，亦可依需要並用第2四極透鏡906和/或第3四極透鏡908。或者，在發散射束模式中，亦可以第2四極透鏡906或第3四極透鏡908為主來使用。並且，在收斂射束模式中，亦可僅使用四極透鏡的一部份(例如包括第1四極透鏡904的至少2個四極透鏡)。
並且，在上述實施形態中，三段四極透鏡從上游依次構成縱收斂、橫收斂、縱收斂。但是，在另一實施形態中，亦可從上游依次構成橫收斂、縱收斂、橫收斂。因此，第1四極透鏡904亦可構成為使離子束向橫方向收斂並向縱方向發散。第2四極透鏡906亦可構成為使離子束向橫方向發散並向縱方向收斂。第3四極透鏡908亦可構成為使離子束向橫方向收斂並向縱方向發散。
在上述實施形態中，多段四極透鏡900為擴口型。但是，在另一實施形態中，多段四極透鏡亦可為孔半徑在中間為最小之準擴口型。此時亦可為，多段四極透鏡具備入口四極透鏡、中間四極透鏡及出口四極透鏡，入口四極透鏡的孔半徑小於出口四極透鏡的孔半徑，中間四極透鏡的孔半徑小於入口四極透鏡及出口四極透鏡的孔半徑。
並且，在另一實施形態中，多段四極透鏡亦可為孔半徑在中間為最大之桶型。此時亦可為，多段四極透鏡具備入口四極透鏡、中間四極透鏡及出口四極透鏡，入口四極 透鏡的孔半徑小於出口四極透鏡的孔半徑，中間四極透鏡的孔半徑大於入口四極透鏡及出口四極透鏡的孔半徑。
在另一實施形態中，多段四極透鏡亦可為二段四極透鏡或四段以上的多段四極透鏡。這種情況下，使入口四極透鏡的孔半徑小於出口四極透鏡的孔半徑，亦能夠有助於多段四極透鏡的緊湊化和/或電源容量的減小。
在上述實施形態中，多段四極透鏡為電場式。但是，在另一實施形態中，多段四極透鏡亦可為磁場式。
在另一實施形態中，亦可提供一種離子植入裝置，其係設置有配設於離子植入裝置的射束線的中途之用於調整射束收斂發散之多段四極透鏡，其特徵為，前述離子植入裝置具備設置於質量分析狹縫的上游側之多段四極透鏡，前述多段四極透鏡具備入口四極透鏡及出口四極透鏡，前述入口四極透鏡的孔徑大於前述出口四極透鏡的孔徑。這樣，前述多段四極透鏡亦可階段性地縮小透鏡孔徑。此時，能夠以緊湊的多段四極透鏡來實現所入射之離子束的直徑朝向前述射束線的下游而向縱方向和/或橫方向縮小並從前述多段四極透鏡出射之射束輸送。並且，能夠減小這種多段四極透鏡的電源容量。
以下舉出本發明的幾種態樣。
1.一種離子植入裝置，其中，該離子植入裝置具備配設於射束線的中途之用於調整射束收斂/發散之多段四極透鏡，前述多段四極透鏡係由將透鏡中心軸設為相同並以直 線狀排列之複數個四極透鏡構成，前述多段四極透鏡的透鏡孔徑階段性地被擴大，前述複數個四極透鏡的透鏡長度被分別設定，前述多段四極透鏡構成為，能夠進行所入射之離子束的直徑朝向前述射束線的下游向縱方向和/或橫方向被擴大並從前述多段四極透鏡出射之射束輸送。
2.前述複數個四極透鏡作動時之複數個能夠設定之射束輸送模式中的每一個模式，係亦可包括用於前述複數個四極透鏡之電源的導通斷開和/或電壓的設定。
3.亦可按照入射到前述多段四極透鏡之離子束的狀態和從前述多段四極透鏡出射之離子束的狀態，設定前述多段四極透鏡之各四極透鏡的孔徑、透鏡長度及電壓。前述離子束的狀態亦可包括預先設定之離子束的縱徑、橫徑、及收斂或發散狀態。
4.亦可配合構成前述多段四極透鏡之四極透鏡所使用之段數，來設定複數個多段四極透鏡的構成。例如，多段四極透鏡亦可構成為，在某一射束輸送模式中使某一段數的四極透鏡動作，在另一射束輸送模式中使不同段數的四極透鏡動作。
5.前述複數個四極透鏡作動時之複數個能夠設定之射束輸送模式之一，係亦可具有用於離子束的直徑朝向前述射束線的下游被擴大之射束輸送之四極透鏡的電壓設定。
6.用於離子束的直徑朝向前述射束線的下游被擴大之射束輸送之四極透鏡的電壓設定，係亦可設定為僅向前述 射束線的最上游的四極透鏡施加電壓。
7.前述多段四極透鏡亦可以前述複數個四極透鏡作動時之複數個射束輸送模式中的任一模式動作。前述複數個射束輸送模式亦可包括發散射束模式，該模式中使前述多段四極透鏡動作，以使從前述多段四極透鏡出來的離子束向第1方向收斂並向與該第1方向正交之第2方向發散。前述發散射束模式中，亦可僅向第1四極透鏡施加電壓。
8.前述發散射束模式中，亦可向除了前述第1四極透鏡以外的2個以上的四極透鏡施加電壓來代替僅向前述第1四極透鏡施加電壓。前述2個以上的四極透鏡亦可包括第2四極透鏡。
9.前述多段四極透鏡亦可由三段四極透鏡構成。
10.前述複數個四極透鏡作動時之複數個能夠設定之射束輸送模式之一，係亦可具有3個四極透鏡自上游起為縱收斂、橫收斂、縱收斂之電壓設定。
11.前述複數個四極透鏡作動時之複數個能夠設定之射束輸送模式之一，係亦可具有3個四極透鏡的GL積大致為1：2：1的電壓設定。
12.前述多段四極透鏡亦可以前述複數個四極透鏡作動時之複數個射束輸送模式中的任一模式動作。前述複數個射束輸送模式亦可包括收斂射束模式，該模式中使前述多段四極透鏡動作，以使從前述多段四極透鏡出來的離子束向第1方向收斂並向第2方向收斂。前述收斂射束模式中，亦可使用第1四極透鏡、第2四極透鏡及第3四極透 鏡。
13.第1四極透鏡的孔徑亦可小於或等於第2四極透鏡的孔徑。第2四極透鏡的孔徑亦可小於或等於第3四極透鏡的孔徑。第1四極透鏡的孔徑亦可小於第3四極透鏡的孔徑。
14.前述多段四極透鏡的電源部亦可具備獨立電源，該獨立電源由用於分別獨立控制第1四極透鏡、第2四極透鏡及第3四極透鏡之正電壓電源和負電壓電源構成。
15.前述多段四極透鏡的電源部亦可具備用於第2四極透鏡和第3四極透鏡之共用電源，並具備用於與第2四極透鏡及第3四極透鏡分開而獨立控制第1四極透鏡之獨立電源。
16.第1四極透鏡的GL積、第2四極透鏡的GL積、及第3四極透鏡的GL積之比，係亦可為1：1~3：0.5~2。
17.前述多段四極透鏡的電源部亦可具備用於獨立控制第1四極透鏡之獨立電源，並且具備用於第2四極透鏡和第3四極透鏡之共用電源。亦可對前述第2四極透鏡和前述第3四極透鏡的形狀進行設定，以使前述第1四極透鏡的GL積、前述第2四極透鏡的GL積、及前述第3四極透鏡的GL積之比為1：1~3：0.5~2。
18.前述多段四極透鏡亦可構成為，藉由對用於與第2四極透鏡和第3四極透鏡分開而獨立控制第1四極透鏡之獨立電源、和/或用於前述第2四極透鏡和前述第3四極透鏡之共用電源進行控制，來微調整前述多段四極透鏡的 收斂力。
19.前述多段四極透鏡亦可具備入口抑制電極及出口抑制電極。前述入口抑制電極的開口半徑亦可小於前述出口抑制電極的開口半徑。
20.前述多段四極透鏡亦可具備：配置於第1四極透鏡與第2四極透鏡之間之第1隔板；及配置於第2四極透鏡與第3四極透鏡之間之第2隔板。前述第1隔板的開口半徑亦可小於前述第2隔板的開口半徑。
21.一種離子植入裝置，其係設置有配設於離子植入裝置的射束線的中途之用於調整射束收斂發散之多段四極透鏡，前述離子植入裝置的特徵在於，具備射束掃描部、及設置於前述射束掃描部的上游之多段四極透鏡，前述多段四極透鏡具備入口四極透鏡及出口四極透鏡，前述出口四極透鏡的孔徑大於前述入口四極透鏡的孔徑。
22.一種離子植入裝置，其係設置有配設於離子植入裝置的射束線的中途之用於調整射束收斂發散之多段四極透鏡，前述離子植入裝置的特徵在於，具備設置於質量分析狹縫的下游側之多段四極透鏡，前述多段四極透鏡具備入口四極透鏡及出口四極透鏡，前述出口四極透鏡的孔徑大於前述入口四極透鏡的孔 徑。
23.一種離子植入裝置，其係設置有配設於離子植入裝置的射束線的中途之用於調整射束收斂發散之多段四極透鏡，前述離子植入裝置的特徵在於，具備設置於引出電極與質量分析磁鐵之間之多段四極透鏡，前述多段四極透鏡具備入口四極透鏡及出口四極透鏡，前述出口四極透鏡的孔徑大於前述入口四極透鏡的孔徑。
24.一種離子植入裝置，其係設置有配設於離子植入裝置的射束線的中途之用於調整射束收斂發散之多段四極透鏡，前述離子植入裝置的特徵在於，具備設置於質量分析狹縫的上游側之多段四極透鏡，前述多段四極透鏡具備入口四極透鏡及出口四極透鏡，前述入口四極透鏡的孔徑大於前述出口四極透鏡的孔徑。
25.一種離子植入裝置，其係設置有配設於離子植入裝置的射束線的中途之用於調整射束收斂發散之多段四極透鏡，前述離子植入裝置的特徵在於，按照入射到前述多段四極透鏡之離子束的預先設定之縱徑、橫徑、及收斂或發散狀態和從前述多段四極透鏡出射之離子束的預先設定之縱徑、橫徑、及收斂或發散狀 態，配合前述多段四極透鏡之各四極透鏡的GL積、孔徑、透鏡長度、電壓設定及四極透鏡的段數，來設定四極透鏡作動時之複數個射束輸送模式。
26.一種離子植入裝置，其係設置有配設於離子植入裝置的射束線的中途之用於調整射束收斂發散之多段四極透鏡，前述離子植入裝置的特徵在於，前述多段四極透鏡係以四極透鏡作動時之複數個射束輸送模式中的任一模式動作，前述複數個射束輸送模式包括：發散射束模式，使前述多段四極透鏡動作，以使從前述多段四極透鏡出來的離子束向第1方向收斂並向與該第1方向正交之第2方向發散；及收斂射束模式，使前述多段四極透鏡動作，以使從前述多段四極透鏡出來的離子束向第1方向收斂並向與該第1方向正交之第2方向收斂。
27.一種離子植入裝置，其係設置有配設於離子植入裝置的射束線的中途之用於調整射束收斂發散之多段四極透鏡，前述離子植入裝置的特徵在於，前述多段四極透鏡具備：第1四極透鏡；第2四極透鏡，配置於前述第1四極透鏡的下游；及第3四極透鏡，配置於前述第2四極透鏡的下游，前述第1四極透鏡構成為，使離子束向與前述多段四極透鏡的射束輸送方向垂直的平面上之第1方向收斂，前述第2四極透鏡構成為，使離子束向前述平面上之 與前述第1方向垂直的第2方向收斂，前述第3四極透鏡構成為，使離子束向前述第1方向收斂，前述多段四極透鏡係以四極透鏡作動時之複數個射束輸送模式中的任一模式動作，前述複數個射束輸送模式，係包括發散射束模式，該模式中使至少一個四極透鏡動作，以使從前述多段四極透鏡出來的離子束向前述第1方向收斂並向前述第2方向發散，並且包括收斂射束模式，該模式中使至少2個四極透鏡動作，以使從前述多段四極透鏡出來的離子束向前述第1方向收斂並向前述第2方向收斂。
28.離子植入裝置和/或多段四極透鏡亦可具備配置於前述第3四極透鏡的下游之第4~第n四極透鏡。
29.一種離子植入裝置，其係設置有配設於離子植入裝置的射束線的中途之用於調整射束收斂發散之多段四極透鏡，前述離子植入裝置的特徵在於，前述多段四極透鏡具備：第1四極透鏡；第2四極透鏡，配置於前述第1四極透鏡的下游；及第3四極透鏡，配置於前述第2四極透鏡的下游，前述第1四極透鏡構成為，使離子束向與前述多段四極透鏡的射束輸送方向垂直的平面上之第1方向收斂，前述第2四極透鏡構成為，使離子束向前述平面上之 與前述第1方向垂直的第2方向收斂，前述第3四極透鏡構成為，使離子束向前述第1方向收斂，前述第1四極透鏡的孔徑小於或等於前述第2四極透鏡的孔徑，前述第2四極透鏡的孔徑小於或等於前述第3四極透鏡的孔徑，前述第1四極透鏡的孔徑小於前述第3四極透鏡的孔徑。

Claims (27)

  1. 一種離子植入裝置，其特徵為，前述離子植入裝置具備配設於射束線的中途之用於調整射束收斂/發散之多段四極透鏡，前述多段四極透鏡，係由將透鏡中心軸設為相同並以直線狀排列之複數個四極透鏡構成，前述多段四極透鏡的透鏡孔徑階段性地被擴大，前述複數個四極透鏡的透鏡長度被分別設定，前述多段四極透鏡構成為，能夠進行所入射之離子束的直徑朝向前述射束線的下游向縱方向和/或橫方向被擴大並從前述多段四極透鏡出射之射束輸送，前述多段四極透鏡，係以前述複數個四極透鏡作動時之複數個射束輸送模式中的任一模式動作，前述複數個射束輸送模式，係包括：發散射束模式，使前述多段四極透鏡動作，以使從前述多段四極透鏡出來的離子束向第1方向收斂並向與該第1方向正交之第2方向發散；及收斂射束模式，使前述多段四極透鏡動作，以使從前述多段四極透鏡出來的離子束向前述第1方向收斂並向前述第2方向收斂。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之離子植入裝置，其中，前述複數個四極透鏡作動時之複數個能夠設定之射束輸送模式中的每一個模式，係包括用於前述複數個四極透 鏡之電源的導通斷開和/或電壓的設定。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之離子植入裝置，其中，按照入射到前述多段四極透鏡之離子束的狀態和從前述多段四極透鏡出射之離子束的狀態，設定前述多段四極透鏡之各四極透鏡的孔徑、透鏡長度及電壓，前述離子束的狀態包括預先設定之離子束的縱徑、橫徑、及收斂或發散狀態。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之離子植入裝置，其中，配合構成前述多段四極透鏡之四極透鏡所使用之段數，來設定複數個多段四極透鏡的構成。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之離子植入裝置，其中，前述複數個四極透鏡作動時之複數個能夠設定之射束輸送模式之一，係具有用於離子束的直徑朝向前述射束線的下游被擴大之射束輸送之四極透鏡的電壓設定。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之離子植入裝置，其中，用於離子束的直徑朝向前述射束線的下游被擴大之射束輸送之四極透鏡的電壓設定，係設定為僅向前述射束線的最上游的四極透鏡施加電壓。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之離子植入裝置，其中， 前述發散射束模式中，僅向第1四極透鏡施加電壓。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之離子植入裝置，其中，前述發散射束模式中，向除了前述第1四極透鏡以外的2個以上的四極透鏡施加電壓來代替僅向前述第1四極透鏡施加電壓，前述2個以上的四極透鏡包括第2四極透鏡。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之離子植入裝置，其中，前述多段四極透鏡，係由三段四極透鏡構成。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之離子植入裝置，其中，前述複數個四極透鏡作動時之複數個能夠設定之射束輸送模式之一，係具有3個四極透鏡自上游起為縱收斂、橫收斂、縱收斂的電壓設定。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之離子植入裝置，其中，前述複數個四極透鏡作動時之複數個能夠設定之射束輸送模式之一，係具有3個四極透鏡的GL積約為1：2：1之電壓設定。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之離子植入裝置，其中，前述收斂射束模式中使用第1四極透鏡、第2四極透鏡及第3四極透鏡。
  13. 如申請專利範圍第9項所述之離子植入裝置，其中，第1四極透鏡的孔徑小於或等於第2四極透鏡的孔徑，前述第2四極透鏡的孔徑小於或等於第3四極透鏡的孔徑，前述第1四極透鏡的孔徑小於前述第3四極透鏡的孔徑。
  14. 如申請專利範圍第9項所述之離子植入裝置，其中，前述多段四極透鏡的電源部具備獨立電源，該獨立電源係由用於分別獨立控制第1四極透鏡、第2四極透鏡及第3四極透鏡之正電壓電源和負電壓電源構成。
  15. 如申請專利範圍第9項所述之離子植入裝置，其中，前述多段四極透鏡的電源部具備用於第2四極透鏡和第3四極透鏡之共用電源，並具備用於與第2四極透鏡及第3四極透鏡分開而獨立控制第1四極透鏡之獨立電源。
  16. 如申請專利範圍第9項所述之離子植入裝置，其中，第1四極透鏡的GL積、第2四極透鏡的GL積、及第3四極透鏡的GL積之比為1：1~3：0.5~2。
  17. 如申請專利範圍第9項所述之離子植入裝置，其中， 前述多段四極透鏡的電源部具備用於獨立控制第1四極透鏡之獨立電源，並且具備用於第2四極透鏡和第3四極透鏡之共用電源，對前述第2四極透鏡和前述第3四極透鏡的形狀進行設定，以使前述第1四極透鏡的GL積、前述第2四極透鏡的GL積、及前述第3四極透鏡的GL積之比為1：1~3：0.5~2。
  18. 如申請專利範圍第9項所述之離子植入裝置，其中，前述多段四極透鏡構成為，藉由對用於與第2四極透鏡和第3四極透鏡分開而獨立控制第1四極透鏡之獨立電源、和/或用於前述第2四極透鏡和前述第3四極透鏡之共用電源進行控制，來微調整前述多段四極透鏡的收斂力。
  19. 如申請專利範圍第1項所述之離子植入裝置，其中，前述多段四極透鏡具備入口抑制電極及出口抑制電極，前述入口抑制電極的開口半徑小於前述出口抑制電極的開口半徑。
  20. 如申請專利範圍第9項所述之離子植入裝置，其中，前述多段四極透鏡具備：配置於第1四極透鏡與第2四極透鏡之間之第1隔板；及配置於第2四極透鏡與第3 四極透鏡之間之第2隔板，前述第1隔板的開口半徑小於前述第2隔板的開口半徑。
  21. 如申請專利範圍第1項所述之離子植入裝置，其中，前述多段四極透鏡具備入口四極透鏡及出口四極透鏡，前述出口四極透鏡的孔徑大於前述入口四極透鏡的孔徑。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之離子植入裝置，其中，前述多段四極透鏡，係設置於質量分析狹縫的下游側。
  23. 如申請專利範圍第21項所述之離子植入裝置，其中，前述多段四極透鏡，係設置於引出電極與質量分析磁鐵之間。
  24. 如申請專利範圍第21項所述之離子植入裝置，其中，前述多段四極透鏡，係設置於質量分析狹縫的上游側。
  25. 一種離子植入裝置，其係設置有配設於離子植入裝置的射束線的中途之用於調整射束收斂發散之多段四極透鏡，前述離子植入裝置的特徵為， 前述多段四極透鏡，係以四極透鏡作動時之複數個射束輸送模式中的任一模式動作，前述複數個射束輸送模式包括：發散射束模式，使前述多段四極透鏡動作，以使從前述多段四極透鏡出來的離子束向第1方向收斂並向與該第1方向正交之第2方向發散；及收斂射束模式，使前述多段四極透鏡動作，以使從前述多段四極透鏡出來的離子束向前述第1方向收斂並向前述第2方向收斂。
  26. 一種離子植入裝置，其係設置有配設於離子植入裝置的射束線的中途之用於調整射束收斂發散之多段四極透鏡，前述離子植入裝置的特徵為，前述多段四極透鏡具備：第1四極透鏡；第2四極透鏡，配置於前述第1四極透鏡的下游；及第3四極透鏡，配置於前述第2四極透鏡的下游，前述第1四極透鏡構成為，使離子束向與前述多段四極透鏡的射束輸送方向垂直的平面上之第1方向收斂，前述第2四極透鏡構成為，使離子束向前述平面上之與前述第1方向垂直的第2方向收斂，前述第3四極透鏡構成為，使離子束向前述第1方向收斂，前述多段四極透鏡，係以四極透鏡作動時之複數個射束輸送模式中的任一模式動作，前述複數個射束輸送模式， 係包括發散射束模式，該模式中使至少一個四極透鏡動作，以使從前述多段四極透鏡出來的離子束向前述第1方向收斂並向前述第2方向發散，並且包括收斂射束模式，該模式中使至少2個四極透鏡動作，以使從前述多段四極透鏡出來的離子束向前述第1方向收斂並向前述第2方向收斂。
  27. 如申請專利範圍第26項所述之離子植入裝置，其中，前述離子植入裝置具備配置於前述第3四極透鏡的下游之第4~第n四極透鏡。
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