TWI662584B - Ion implantation device, final energy filter, and ion implantation method - Google Patents

Ion implantation device, final energy filter, and ion implantation method Download PDF

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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。本發明的最終能量過濾器(400)具備入口側單透鏡(304)、中間電極部(401)及出口側單透鏡(308)。最終能量過濾器(400)具備FEF電源部(414)，該FEF電源部構成為分別單獨向入口側單透鏡(304)、中間電極部(401)及出口側單透鏡(308)施加電壓。FEF電源部(414)分別向上游輔助電極部(402)、偏向電極部(306)及下游輔助電極部(404)施加電壓，以使上游輔助電極部(402)與偏向電極部(306)之間的第1區域中之離子束的能量範圍和偏向電極部(306)與下游輔助電極部(404)之間的第2區域中之離子束的能量範圍成為相同程度。

Description

離子植入裝置、最終能量過濾器以及離子植入方法
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)
專利文獻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，其具備：植入處理室，用於向被處理物照射具有目標能量之離子束；射束線出口部，配設在前述植入處理室的上游；及最終能量過濾器，配設在前述射束線出口部與前述被處理 物之間。前述最終能量過濾器具備：第1調整電極部，配設在前述射束線出口部的下游，並調整前述離子束的射束形狀；中間電極部，配設在前述第1調整電極部的下游，並使前述離子束偏向；第2調整電極部，配設在前述中間電極部的下游，並調整前述離子束的射束形狀；及電源部，構成為分別單獨向前述第1調整電極部、前述中間電極部及前述第2調整電極部施加電壓，以在前述第1調整電極部與前述中間電極部之間進行前述離子束的減速、加速或等能量輸送中的任意一個，並在前述中間電極部與前述第2調整電極部之間進行前述離子束的減速、加速或等能量輸送中的任意一個。前述中間電極部具備：偏向電極部；上游輔助電極部，配設在前述第1調整電極部與前述偏向電極部之間；及下游輔助電極部，配設在前述偏向電極部與前述第2調整電極部之間。前述電源部構成為分別向前述上游輔助電極部、前述偏向電極部及前述下游輔助電極部施加電壓，以使前述上游輔助電極部與前述偏向電極部之間的第1區域中之離子束的能量範圍和前述偏向電極部與前述下游輔助電極部之間的第2區域中之離子束的能量範圍成為相同程度。
依本發明的一態樣，提供一種最終能量過濾器，其配設在用於向被處理物照射具有目標能量之離子束之植入處理室與配設在前述植入處理室的上游之射束線出口部之間。最終能量過濾器具備：第1調整電極部，配設在前述射束線出口部的下游，並調整前述離子束的射束形狀；中 間電極部，配設在前述第1調整電極部的下游，並使前述離子束偏向；第2調整電極部，配設在前述中間電極部的下游，並調整前述離子束的射束形狀；及電源部，構成為分別單獨向前述第1調整電極部、前述中間電極部及前述第2調整電極部施加電壓，以在前述第1調整電極部與前述中間電極部之間進行前述離子束的減速、加速或等能量輸送中的任意一個，並在前述中間電極部與前述第2調整電極部之間進行前述離子束的減速、加速或等能量輸送中的任意一個。前述中間電極部具備：偏向電極部；上游輔助電極部，配設在前述第1調整電極部與前述偏向電極部之間；及下游輔助電極部，配設在前述偏向電極部與前述第2調整電極部之間。前述電源部構成為分別向前述上游輔助電極部、前述偏向電極部及前述下游輔助電極部施加電壓，以使前述上游輔助電極部與前述偏向電極部之間的第1區域中之離子束的能量範圍和前述偏向電極部與前述下游輔助電極部之間的第2區域中之離子束的能量範圍成為相同程度。
依本發明的一態樣，提供一種對被處理物的離子植入方法。本方法具備如下製程：藉由最終能量過濾器使具有目標能量之離子束朝向前述被處理物；及向前述被處理物照射前述具有目標能量之離子束。前述最終能量過濾器配設在用於向前述被處理物照射前述離子束之植入處理室與配設在前述植入處理室的上游之射束線出口部之間。前述最終能量過濾器具備：第1調整電極部，配設在前述射束 線出口部的下游，並調整前述離子束的射束形狀；中間電極部，配設在前述第1調整電極部的下游，並使前述離子束偏向；第2調整電極部，配設在前述中間電極部的下游，並調整前述離子束的射束形狀；及電源部，構成為分別單獨向前述第1調整電極部、前述中間電極部及前述第2調整電極部施加電壓，以在前述第1調整電極部與前述中間電極部之間進行前述離子束的減速、加速或等能量輸送中的任意一個，並在前述中間電極部與前述第2調整電極部之間進行前述離子束的減速、加速或等能量輸送中的任意一個。前述中間電極部具備：偏向電極部；上游輔助電極部，配設在前述第1調整電極部與前述偏向電極部之間；及下游輔助電極部，配設在前述偏向電極部與前述第2調整電極部之間。前述電源部構成為分別向前述上游輔助電極部、前述偏向電極部及前述下游輔助電極部施加電壓，以使前述上游輔助電極部與前述偏向電極部之間的第1區域中之離子束的能量範圍和前述偏向電極部與前述下游輔助電極部之間的第2區域中之離子束的能量範圍成為相同程度。
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
106‧‧‧植入處理室
116‧‧‧控制部
200‧‧‧離子植入裝置
213‧‧‧能量過濾器
215‧‧‧離子束
300‧‧‧最終能量過濾器
302‧‧‧射束軌道
304‧‧‧入口側單透鏡
306‧‧‧偏向電極部
308‧‧‧出口側單透鏡
313‧‧‧邊緣部
314‧‧‧第1偏向電極
316‧‧‧第2偏向電極
318‧‧‧狹縫
400‧‧‧最終能量過濾器
402‧‧‧上游輔助電極部
404‧‧‧下游輔助電極部
414‧‧‧FEF電源部
W‧‧‧被處理物
G1‧‧‧第1區域
G2‧‧‧第2區域
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(a)係表示一種典型的最終能量過濾器的概略構成，第15圖(b)係沿著射束軌道例示了使最終能量過濾器以偏置模式運行時之離子束的能量分佈，第15圖(c)係例示了使最終能量過濾器以偏置模式運行時施加於最終能量過濾器的各部之電壓。
第16圖係表示本發明的一種實施形態之最終能量過濾器的概略構成。
第17圖(a)係概略表示第16圖所示之最終能量過濾器的電極配置，第17圖(b)係沿著射束軌道例示了使最終能量過濾器以偏置模式運行時之離子束的能量分佈，第17圖(c)係例示了使最終能量過濾器以偏置模式運行時施加於最終能量過濾器的各部之電壓。
第18圖(a)係概略表示第16圖所示之最終能量過濾器的電極配置，第18圖(b)係沿著射束軌道例示了使最終能量過濾器以偏置模式運行時之離子束的能量分佈， 第18圖(c)係例示了使最終能量過濾器以偏置模式運行時施加於最終能量過濾器的各部之電壓。
第19圖係表示本發明的一種實施形態之最終能量過濾器的概略構成。
第20圖係概略表示本發明的一種實施形態之最終能量過濾器的電極。
第21圖係表示本發明的一種實施形態之最終能量過濾器的概略構成。
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，以下前述構成為例示，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進行包括例如偏向、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向要件。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例如為具備偏向電極、偏向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而偏向。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)沿橫向(亦可為縱向或斜向)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向)。AD柱212的下游的能量過濾器213藉由基於偏向電極或偏向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側偏向。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。如此被淨化之離子束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，藉此使離子束偏向。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(a)係表示一種典型的最終能量過濾器300的概略構成。第15圖(b)係沿著射束軌道302例示了使最終能量過濾器300以偏置模式運行時之離子束的能量分佈。第15圖(c)係例示了使最終能量過濾器300以偏置模式運行時施加於最終能量過濾器300的各部之電壓。
最終能量過濾器300例如亦可設置於第2圖所示之離子植入裝置100的射束線裝置104與植入處理室106之 間，並配設在被處理物W的上游。或者，最終能量過濾器300亦可被用作第5圖(a)、第5圖(b)、第6圖及第7圖所示之能量過濾器213，並配設在晶片214的上游。
最終能量過濾器300的上游設有射束線出口部301。藉此最終能量過濾器300配設於射束線出口部301與晶片310之間。射束線出口部301設置於射束線裝置104，並具備用於使從射束線裝置104朝向最終能量過濾器300之離子束通過之出口開口。射束線出口部301亦可為第5圖(a)、第5圖(b)、第6圖及第7圖所示之端子216的出口。射束線出口部301亦可設置於AD柱212的下游。
最終能量過濾器300為電場式的能量過濾器。最終能量過濾器300從射束軌道302的上游依次具備入口側單透鏡304、偏向電極部306及出口側單透鏡308。入口側單透鏡304及出口側單透鏡308分別為用於調整離子束的射束形狀之調整電極部的一例。藉此，最終能量過濾器300在上游側具備第1調整電極部，並在下游側具備第2調整電極部。
以下，為了便於說明，將從最終能量過濾器300至晶片310的射束軌道302劃分為若干區間。區間A配置有入口側單透鏡304。區間B為入口側單透鏡304與偏向電極部306之間的區域。區間C配置有偏向電極部306。藉此亦可稱區間C為偏向區間。偏向區間中，稱偏向點312的上游為區間C1，稱偏向點312的下游為區間C2。偏向點 312為向偏向電極部306入射之設計上的射束軌道302與從偏向電極部306出射之設計上的射束軌道302的交點。區間D為偏向電極部306與出口側單透鏡308之間的區域。區間E配置有出口側單透鏡308。區間F為出口側單透鏡308與晶片310之間的區域。
如參閱第6圖進行之說明，最終能量過濾器300能夠以偏置模式運行。偏置模式為最終能量過濾器300的運行模式之一。偏置模式被用於輸送低能量(例如0.1~100keV左右)的離子束(尤其是低能量且高電流的離子束)。在這樣的離子束中，由於空間電荷效應較強，因此在輸送時射束易發散。在偏置模式下，負偏置電壓被施加於偏向電極部306，離子束以高於向晶片310植入之目標能量的能量偏向。這樣來抑制由空間電荷效應引起的發散，從而能夠有效地輸送離子束。
並且，如上所述，最終能量過濾器300能夠以與偏置模式不同之運行模式亦即正常模式運行。在正常模式下，偏向電極部306使具有目標能量之離子束偏向。因此，向最終能量過濾器300入射之離子束已然被調整為目標能量。正常模式能夠被用於輸送高能量(例如3~500keV左右)的離子束。控制部116亦可按照目標能量切換偏置模式和正常模式。例如，控制部116亦可在目標能量小於規定的閾值時選擇偏置模式，並在目標能量大於規定的閾值時選擇正常模式。用於切換之能量閾值依賴於射束線的設計，典型的是在10keV~60keV的範圍進行選擇。
為了收斂離子束而設置第15圖(a)所示之入口側單透鏡304及出口側單透鏡308。入口側單透鏡304及出口側單透鏡308分別具備沿著射束軌道302而彼此相鄰排列之3個電極。這些3個電極分別為具有使離子束通過之開口之筒狀電極。
入口側單透鏡304及出口側單透鏡308的各電極形成有邊緣部313。邊緣部313具有傾斜成隨著從其電極的入口朝向出口而遠離射束軌道302之表面。該傾斜面形成於面向射束軌道302之電極的內側表面(筒狀電極的情況下為內周面)。對邊緣部313的詳細內容進行後述。另外，這樣的邊緣部313亦可設置於入口側單透鏡304和/或出口側單透鏡308中的至少1個電極。
如第15圖(a)及第15圖(c)所示，入口側單透鏡304的中央的電極施加有電壓V2，其兩側的電極施加有電壓V1。並且，出口側單透鏡308的中央的電極施加有電壓V5，其兩側的電極被接地。在入口側單透鏡304及出口側單透鏡308中，中央的電極的電位相對於兩側的電極為負電位(V2<V1 0、V5<0)。這樣，入口側單透鏡304及出口側單透鏡308能夠抑制電子流入最終能量過濾器300。
另外，最終能量過濾器300還可以具備入口側抑制電極作為第1調整電極部來代替入口側單透鏡304。並且，最終能量過濾器300還可以具備出口側抑制電極作為第2調整電極部來代替出口側單透鏡308。為了抑制電子流入 最終能量過濾器300而設置入口側抑制電極及出口側抑制電極。
亦可藉由具有與單透鏡相同的電極構造之調整電極部來實現抑制電極。此時的不同點係相對於前後的電極而賦予中央的電極之電位差。該電位差為負值且其絕對值比較大時(例如-30kV左右)，藉由調整電極部賦予離子束收斂效應，因此調整電極部發揮單透鏡之功能。另一方面，電位差為負且絕對值比較小時(例如-2kV~-5kV左右)，調整電極部發揮電子障壁(電子抑制)之功能。調整電極部被用作抑制電極時，藉由限制存在於離子束周邊之電子的行為來調整空間電荷效應。其結果，調整電極部能夠間接地在一定程度上調整離子束的射束形狀。
偏向電極部306具備第1偏向電極314及第2偏向電極316。第1偏向電極314配置在離子束的一側，第2偏向電極316與第1偏向電極314對置而配置在離子束的另一側。第1偏向電極314施加有電壓V6，第2偏向電極316施加有與電壓V6不同之電壓V4。偏向電極部306藉由在第1偏向電極314與第2偏向電極316之間產生之電位差使離子束偏向。偏置模式中之上述偏置電壓VOS為第1偏向電極314與第2偏向電極316的平均電壓(亦即，VOS=(V6+V4)/2)。
並且，在區間F的晶片310的上游部配置有用於限制射束尺寸之狹縫318或用於去除不同之能量成分之能量狹縫。狹縫318的開口寬度亦可藉由驅動控制來變更。
因此，如第15圖(c)所示，沿著射束軌道302，電位從區間A的出口之電壓V1增高至區間C的入口之電壓VOS。並且，沿著射束軌道302，電位從區間C的出口之電壓VOS增高至區間E的入口之接地電位。
因此，如第15圖(b)所示，離子束的能量沿著射束軌道302，從區間A的出口之能量T0降低至區間C的入口之能量T’。並且，沿著射束軌道302，從區間C的出口之能量T’降低至區間E的入口之能量T。
如此，在偏置模式下，向最終能量過濾器300入射之離子束具有較高的能量T0。最終能量過濾器300使離子束減速至目標能量T並且使離子束朝向晶片310。以能量T0與能量T的中間能量T’進行離子束的偏向。這樣，具有目標能量T之離子束被照射到晶片310。
第15圖(a)中用箭頭320例示偏置模式中之離子束的實際軌跡。依本發明者的研究，如圖所示，離子束的實際軌跡有可能從設計上的射束軌道302偏離。這是由於離子束的能量在偏向電極部306的入口和出口不同。如第15圖(b)中虛線322、324所示，離子束的能量，係在偏向電極部306的入口附近比能量T’高，在出口附近比能量T’低。如此，偏向電極部306的入口區域中的能量範圍與偏向電極部306的出口區域中的能量範圍不重疊。
能量越高，射束越不易彎曲，因此在偏向電極部306的入口附近，射束不易彎曲，而在出口附近易彎曲。因此，離子束的實際偏向點與設計上的偏向點312相比向出 口側偏離。其結果，導致離子束的向晶片310入射之角度從目標角度偏離。
第16圖係表示本發明的一種實施形態之最終能量過濾器400的概略構成。第17圖(a)係概略表示第16圖所示之最終能量過濾器400的電極配置，第17圖(b)係沿著射束軌道302例示了以偏置模式運行最終能量過濾器400時之離子束的能量分佈，第17圖(c)係例示了以偏置模式運行最終能量過濾器400時施加於最終能量過濾器400的各部之電壓。以下，有時將最終能量過濾器記載為FEF。
第16圖所示之最終能量過濾器400除了具備上游輔助電極部402及下游輔助電極部404之外，還具備與第15圖所示之最終能量過濾器300相同的構成。因此，關於最終能量過濾器300之上述說明亦適用於最終能量過濾器400。
如第16圖及第17圖(a)所示，最終能量過濾器400具備使離子束偏向之中間電極部401。中間電極部401具備上游輔助電極部402、偏向電極部306及下游輔助電極部404。上游輔助電極部402配設在偏向電極部306的上游，下游輔助電極部404配設在偏向電極部306的下游。上游輔助電極部402配置在區間B，因此，上游輔助電極部402位於入口側單透鏡304與偏向電極部306之間。並且，下游輔助電極部404配置在區間D，因此，下游輔助電極部404位於偏向電極部306與出口側單透鏡 308之間。
上游輔助電極部402具備第1上游輔助電極406及第2上游輔助電極408。第1上游輔助電極406配置在離子束的一側，第2上游輔助電極408與第1上游輔助電極406對置而配置在離子束的另一側。並且，下游輔助電極部404具備第1下游輔助電極410及第2下游輔助電極412。第1下游輔助電極410配置在離子束的一側，第2下游輔助電極412與第1下游輔助電極410對置而配置在離子束的另一側。
如此，最終能量過濾器400具備：第1電極組，由第1上游輔助電極406、第1偏向電極314及第1下游輔助電極410構成；及第2電極組，由第2上游輔助電極408、第2偏向電極316及第2下游輔助電極412構成。第1電極組配置於射束軌道302的上方，第2電極組配置於射束軌道302的下方。
中間電極部401構成為面對稱。其對稱面包括偏向點312，並且為與偏向電極部306中之偏向射束軌道垂直的平面。如上所述，偏向點312為向偏向電極部306入射之射束軌道與從偏向電極部306出射之射束軌道的交點。由於偏向射束軌道展現出弧形，因此中間電極部401的對稱面通過該圓的中心和偏向點312。如此一來，對上游輔助電極部402和下游輔助電極部404賦予相同電位時，能夠使中間電極部401中之電場分佈對稱。
如第17圖(a)所示，以下為了便於說明，稱上游輔 助電極部402與偏向電極部306之間的區域為第1區域G1，稱偏向電極部306與下游輔助電極部404之間的區域為第2區域G2。
如第16圖所示，最終能量過濾器400具備FEF電源部414。FEF電源部414構成為分別單獨向第1調整電極部、中間電極部及第2調整電極部施加電壓，以在第1調整電極部與中間電極部401之間進行離子束的減速、加速或等能量輸送中的任意一個，並在中間電極部與第2調整電極部之間進行離子束的減速、加速或等能量輸送中的任意一個。例如，使離子束在入口側單透鏡304與上游輔助電極部402之間被減速、被加速、或以等能量被輸送。並且，使離子束在下游輔助電極部404與出口側單透鏡308之間被減速、被加速、或以等能量被輸送。在此，離子束的等能量輸送是指離子束既未被加速亦未被減速，而是維持著相同的能量被輸送之情況。
FEF電源部414構成為分別向上游輔助電極部402、偏向電極部306及下游輔助電極部404施加電壓，以在偏置模式下使第1區域G1中之離子束的能量範圍與第2區域G2中之離子束的能量範圍至少為相同程度，詳細內容進行後述。
在此，能量範圍在第1區域G1和第2區域G2“為相同程度”是指，例如，第1區域G1中之第1能量範圍與第2區域G2中之第2能量範圍具有重疊部份之情況。例如，第1能量範圍與第2能量範圍亦可具有相同的上限。 或者，第1能量範圍與第2能量範圍亦可具有相同的下限。該相同的上限及下限例如為上述的能量T’。第1區域G1中之第1能量範圍與第2區域G2中之第2能量範圍亦可實質上一致為較佳。能量範圍亦可以係單一值，此時，能量在第1區域G1和第2區域G2亦可以係恒定值。
並且，離子束向被處理物入射之角度和/或入射位置自設計值的偏離在容許範圍時，可以視為，能量範圍在第1區域G1和第2區域G2“為相同程度”。或者，偏向點312的位置偏離在容許範圍時，可以視為，能量範圍在第1區域G1和第2區域G2“為相同程度”。
FEF電源部414具備第1FEF電源416、第2FEF電源418、第3FEF電源420、第4FEF電源422、第5FEF電源424及第6FEF電源426。FEF電源部414的這些電源均為可變的直流電源，並設置於所對應之電極與接地電位之間。第6FEF電源426具備第6正電源427及第6負電源428，且它們被並列設置。
並且，FEF電源部414具備第1FEF開關429及第2FEF開關430。第1FEF開關429設置為將第1上游輔助電極406及第1下游輔助電極410與第3FEF電源420或第6FEF電源426中的任意一個連接。第2FEF開關430設置為將第1偏向電極314與第6正電源427或第6負電源428中的任意一個連接。
在第16圖中，用實線表示偏置模式中之第1FEF開關 429及第2FEF開關430的連接，用虛線表示正常模式中之第1FEF開關429及第2FEF開關430的連接。如圖所示，就第1FEF開關429而言，在偏置模式下將第1上游輔助電極406及第1下游輔助電極410與第3FEF電源420連接，在正常模式下將第1上游輔助電極406及第1下游輔助電極410與第6FEF電源426連接。就第2FEF開關430而言，在偏置模式下一般將第1偏向電極314與第6負電源428連接，在正常模式下將第1偏向電極314與第6正電源427連接。藉此，在正常模式下，第1上游輔助電極406及第1下游輔助電極410亦與第6正電源427連接。
第1FEF電源416及第2FEF電源418設置為用於入口側單透鏡304。在入口側單透鏡304的中央的電極從第2FEF電源418被施加電壓V2，在其兩側的電極從第1FEF電源416被施加電壓V1。
第3FEF電源420在偏置模式下向上游輔助電極部402及下游輔助電極部404施加輔助電壓V3。亦即，輔助電壓V3被施加於第1上游輔助電極406、第2上游輔助電極408、第1下游輔助電極410及第2下游輔助電極412。如此，在偏置模式下，施加於上游輔助電極部402之上游輔助電壓與施加於下游輔助電極部404之下游輔助電壓相等。
由於施加於第1上游輔助電極406和第2上游輔助電極408之輔助電壓V3相等，因此離子束通過上游輔助電 極部402時直進。亦即，在偏置模式下，上游輔助電極部402並非為偏向電極。同樣，下游輔助電極部404在偏置模式下並非為偏向電極。
並且，第17圖(c)所示之實施形態中，輔助電壓V3與偏置電壓VOS相等。換言之，FEF電源部414分別向第1偏向電極314及第2偏向電極316施加電壓，以在偏置模式下使第1偏向電極314和第2偏向電極316的平均電壓與上游輔助電壓及下游輔助電壓相等。
第4FEF電源422向第2偏向電極316施加電壓V4，第5FEF電源424向出口側單透鏡308的中央的電極施加電壓V5。
第6FEF電源426在偏置模式下從第6負電源428向第1偏向電極314施加電壓V6-。但是，亦可能在偏置模式下從第6正電源427向第1偏向電極314施加電壓V6+。該情況下，第2FEF開關430將第1偏向電極314與第6正電源427連接。
藉由下式決定在偏置模式下施加於第1偏向電極314之電壓V6。
V6=K*T’/q+VOS=K*(T/q+k1*VOS+k2*V3)+VOS
其中，q表示離子價、K表示由偏向電極部306的構造決定之與射束偏向相關之正常數、k1及k2表示由偏向電極部306、上游輔助電極部402及下游輔助電極部404的構造決定之與能量相關之負常數。藉由上式決定之電壓 為正時，使用第6正電源427，所決定之電壓為負時，使用第6負電源428。同樣，藉由下式決定在偏置模式下施加於第2偏向電極316之電壓V4。電壓V4為負。
V4=-K*T’/q+VOS=-K*(T/q+k1*VOS+k2*V3)+VOS
如以上說明，如第17圖(c)所示，藉由從FEF電源部414向最終能量過濾器400施加電壓，沿著射束軌道302，電位從區間A的出口之電壓V1增高至區間B的入口之電壓V3。在區間B至區間D恒定為電壓V3。沿著射束軌道302，電位從區間D的出口之電壓V3增高至區間E的入口之接地電位。
因此，如第17圖(b)所示，離子束的能量沿著射束軌道302，從區間A的出口之能量T0降低至區間B的入口之能量T’。而且離子束的能量沿著射束軌道302，從區間D的出口之能量T’降低至區間E的入口之能量T。亦即，離子束在入口側單透鏡304與上游輔助電極部402之間被減速，而且離子束在下游輔助電極部404與出口側單透鏡308之間被減速。
在此，從區間B至區間D恒定為能量T’。亦即，離子束在中間電極部401以等能量被輸送。尤其，如虛線434、436所示，能量T’在第1區域G1與第2區域G2相等。
第16圖及第17圖(a)中用箭頭432例示該情況下之離子束的實際軌跡。如第17圖(b)中虛線434、436 所示，從偏向電極部306的入口附近至出口附近，離子束的能量為恒定。因此，在第1區域G1和第2區域G2沒有能量差，離子束在設計上的偏向點312彎曲。因此，與第15圖(a)及第15圖(b)所示之情況不同，能夠沿著設計上的射束軌道302輸送離子束，並以目標入射角度入射到晶片310。
另一方面，在正常模式下，第3FEF電源420向第2上游輔助電極408及第2下游輔助電極412施加電壓V3。該情況下，第4FEF電源422亦被調整為向第2偏向電極316施加電壓V3。這樣，在第2電極組的各電極相同地施加電壓V3。第6正電源427向第1上游輔助電極406、第1偏向電極314及第1下游輔助電極410施加電壓V6+。在正常模式下偏置電壓VOS為零(亦即，V3=-V6+)。在正常模式下，離子束在入口側單透鏡304與出口側單透鏡308之間以等能量被輸送。
這樣，在正常模式下，在第1電極組與第2電極組之間產生電位差V6+-V3。離子束藉由該電位差偏向。藉此，在正常模式下，除偏向電極部306之外，上游輔助電極部402及下游輔助電極部404亦被用作偏向電極。該構成有助於使高能量的離子束偏向。另外，亦可以為，在上游輔助電極部402及下游輔助電極部404中僅有一方被用作偏向電極。
第18圖(a)係概略表示第16圖所示之最終能量過濾器400的電極配置，第18圖(b)係沿著射束軌道302 例示了以偏置模式運行最終能量過濾器400時之離子束的能量分佈，第18圖(c)係例示了以偏置模式運行最終能量過濾器400時施加於最終能量過濾器400的各部之電壓。第18圖(a)與第17圖(a)相同。
該實施形態中，輔助電壓V3與偏置電壓VOS不同。換言之，FEF電源部414分別向第1偏向電極314及第2偏向電極316施加電壓，以在偏置模式下使第1偏向電極314和第2偏向電極316的平均電壓與上游輔助電壓及下游輔助電壓不同。例如，如第18圖(c)所示，輔助電壓V3亦可以大於偏置電壓VOS。其中輔助電壓V3為負。
該情況下，如第18圖(b)所示，離子束的能量沿著射束軌道302，從區間A的出口之能量T0降低至區間B的入口之能量T3。能量T3為與輔助電壓V3對應之能量值。這樣，離子束在入口側單透鏡304與上游輔助電極部402之間被減速。
離子束的能量從區間B的出口之能量T3增加至區間C的入口之能量T’，再從區間C的出口之能量T’降低至區間D的入口之能量T3。亦即，離子束在上游輔助電極部402與偏向電極部306之間被加速，且離子束在偏向電極部306與下游輔助電極部404之間被減速。
而且，沿著射束軌道302，從區間D的出口之能量T3降低至區間E的入口之能量T。離子束在下游輔助電極部404與出口側單透鏡308之間被減速。
這樣，第1區域G1中之第1能量範圍與第2區域G2 中之第2能量範圍一致。第1能量範圍及第2能量範圍均為從能量T3至能量T’的範圍。能量分佈在第1區域G1和第2區域G2是對稱的。
能量在第1區域G1和第2區域G2處於相同水平，因此離子束在設計上的偏向點312彎曲。因此，能夠沿著設計上的射束軌道302輸送離子束，並以目標入射角度入射到晶片310。
另外，輔助電壓V3亦可以小於偏置電壓VOS。該情況下，離子束在上游輔助電極部402與偏向電極部306之間被減速，且離子束在偏向電極部306與下游輔助電極部404之間被加速。這樣亦能夠使第1能量範圍與第2能量範圍成為相同程度。
而且，中性束可以從最終能量過濾器400的上游進入。中性束是指，在比最終能量過濾器400更靠上游側，以與目標能量不同之能量被中性化之射束。在第19圖中示出這樣的中性束所能通過之區域442。中性束為不優選被植入到晶片310之污染粒子。當這樣的中性束與最終能量過濾器400的電極及其以外的構造物碰撞時，則可能會向與入射方向不同之方向散射。被散射之中性束有可能朝向晶片310。因此，中性束所能碰撞之構造物的表面積較小為較佳。
如上所述，在本實施形態中，入口側單透鏡304及出口側單透鏡308的各電極具備邊緣部313。邊緣部313具有傾斜成隨著從其電極的入口朝向出口而遠離射束軌道 302之表面。如第19圖所示，將出口側單透鏡308中之傾斜面的傾斜角Φ設成為相對於離子束行進方向之傾斜面的角度時，傾斜角Φ大於偏向電極部306中之偏向角θ為較佳。如此一來，能夠在中性束所能通過之區域442的外側配置出口側單透鏡308的邊緣部313的傾斜面，以使中性束不與電極的內側表面碰撞。因此，藉由設置邊緣部313，能夠在最終能量過濾器400中減小中性束所能碰撞之構造物的表面積。這樣，能夠減少與目標能量不同之中性束向晶片310植入的量，因此出口側單透鏡308的邊緣部313作為能量污染對策之一是有效的。另外，入口側單透鏡304亦可以不具有邊緣部313。
如第20圖所示，在出口側單透鏡308中，電極的內側表面亦可形成有複數個邊緣部313。複數個邊緣部313中的每一個都具有傾斜成隨著從其電極的入口朝向出口而遠離射束軌道302之表面。該實施形態適於電極沿射束軌道302之方向較厚的情況。第20圖中雖例示了出口側單透鏡308，但亦可以在入口側單透鏡304同樣具備複數個邊緣部313。
並且，考慮中性束從最終能量過濾器400向晶片310流出之路徑者亦作為能量污染對策之一是有效的。因此，如第21圖所示，最終能量過濾器400亦可具備至少1個開口部，前述開口部配設在下游輔助電極部404與晶片310之間，以無法從晶片310觀察到偏向電極部306的至少一部份的表面。藉由在晶片310隱藏偏向電極部306中 之離子束碰撞點444，能夠阻礙在偏向電極部306中性束因散射而到達晶片310。
最終能量過濾器400具備出口側單透鏡308及狹縫318作為這種開口部。為了設成為無法從晶片310觀察到與第1偏向電極314或第1下游輔助電極410碰撞之中性束或離子束，而將出口側單透鏡308及狹縫318的尺寸及配置以滿足下式的方式予以決定即可。
(d+W1/2)/L2>(W1/2+W2/2)/L1
在上式中，W1表示狹縫318的開口寬度、W2表示出口側單透鏡308的入口開口的開口寬度、L1表示沿著射束軌道302之出口側單透鏡308的入口開口與狹縫318之間的距離、L2表示沿著射束軌道302之離子束碰撞點444與狹縫318之間的距離、d表示從射束軌道302至離子束碰撞點444的距離。離子束碰撞點444為直線與第1偏向電極314的交點，前述直線通過入口側單透鏡304的入口電極及出口電極各自的開口上緣446且與向偏向電極部306入射之射束軌道平行。開口上緣446為位於上述第1電極組(亦即，第16圖所示之第1上游輔助電極406、第1偏向電極314及第1下游輔助電極410)側之開口的緣部。
如此一來，能夠利用出口側單透鏡308及狹縫318切斷由第1偏向電極314散射之大半的中性束或離子束，從而使其不到達晶片310。
並且，在第21圖中，L3表示沿著射束軌道302之下游輔助電極部404的入口與狹縫318之間的距離、g表示從射束軌道302至下游輔助電極部404的入口上緣的距離。當距離d與距離g相等時，只要考慮上述不等式即足夠。但是，當距離d與距離g不同時，與上述不等式一同或代替上述不等式，以滿足以下不等式之方式來設計最終能量過濾器400為較佳。
(g+W1/2)/L3>(W1/2+W2/2)/L1
如以上說明，依本實施形態之最終能量過濾器400，當使用如能量在偏向前後發生較大變化的偏向電極部306時，能夠抑制從原來的射束軌道302偏離。並且，藉由將電極配置及形狀最佳化，能夠減少由電極散射而產生之能量污染。

Claims (22)

  1. 一種離子植入裝置，其特徵為，具備：植入處理室，用於向被處理物照射具有目標能量之離子束；射束線出口部，配設在前述植入處理室的上游；及最終能量過濾器，配設在前述射束線出口部與前述被處理物之間，前述最終能量過濾器具備：第1調整電極部，配設在前述射束線出口部的下游，並調整前述離子束的射束形狀；中間電極部，配設在前述第1調整電極部的下游，並使前述離子束偏向；第2調整電極部，配設在前述中間電極部的下游，並調整前述離子束的射束形狀；及電源部，構成為分別單獨向前述第1調整電極部、前述中間電極部及前述第2調整電極部施加電壓，以在前述第1調整電極部與前述中間電極部之間進行前述離子束的減速、加速或等能量輸送中的任意一個，並在前述中間電極部與前述第2調整電極部之間進行前述離子束的減速、加速或等能量輸送中的任意一個，前述中間電極部具備：偏向電極部；上游輔助電極部，配設在前述第1調整電極部與前述偏向電極部之間；及下游輔助電極部，配設在前述偏向電極部與前述第2調整電極部之間，前述電源部構成為分別向前述上游輔助電極部、前述偏向電極部及前述下游輔助電極部施加電壓，以使前述上游輔助電極部與前述偏向電極部之間的第1區域中之離子束的能量範圍和前述偏向電極部與前述下游輔助電極部之間的第2區域中之離子束的能量範圍成為相同程度，前述離子植入裝置還具備控制部，該控制部構成為控制前述最終能量過濾器，前述控制部按照前述目標能量選擇複數個運行模式中的任意一種模式來運行前述最終能量過濾器，前述複數個運行模式包括：第1運行模式，運行前述最終能量過濾器，使得前述離子束在前述第1調整電極部與前述第2調整電極部之間以等能量被輸送，及第2運行模式，運行前述最終能量過濾器，使得前述離子束在前述第1調整電極部與前述中間電極部之間被減速且使前述離子束在前述中間電極部與前述第2調整電極部之間被減速。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之離子植入裝置，其中，前述電源部分別向前述上游輔助電極部、前述偏向電極部及前述下游輔助電極部施加電壓，以使前述離子束在前述中間電極部以等能量被輸送。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之離子植入裝置，其中，前述偏向電極部具備：第1偏向電極，配置在離子束的一側；及第2偏向電極，與前述第1偏向電極對置而配置在離子束的另一側，前述電源部，向前述上游輔助電極部施加上游輔助電壓，向前述下游輔助電極部施加與前述上游輔助電壓相等的下游輔助電壓，分別向前述第1偏向電極及前述第2偏向電極施加電壓，以使前述第1偏向電極和前述第2偏向電極的平均電壓與前述上游輔助電壓及前述下游輔助電壓相等。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之離子植入裝置，其中，前述電源部分別向前述上游輔助電極部、前述偏向電極部及前述下游輔助電極部施加電壓，以使前述離子束在前述上游輔助電極部與前述偏向電極部之間被加速且使前述離子束在前述偏向電極部與前述下游輔助電極部之間被減速，或者，使前述離子束在前述上游輔助電極部與前述偏向電極部之間被減速且使前述離子束在前述偏向電極部與前述下游輔助電極部之間被加速。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之離子植入裝置，其中，前述偏向電極部具備：第1偏向電極，配置在離子束的一側；及第2偏向電極，與前述第1偏向電極對置而配置在離子束的另一側，前述電源部，向前述上游輔助電極部施加上游輔助電壓，向前述下游輔助電極部施加與前述上游輔助電壓相等的下游輔助電壓，分別向前述第1偏向電極及前述第2偏向電極施加電壓，以使前述第1偏向電極和前述第2偏向電極的平均電壓與前述上游輔助電壓及前述下游輔助電壓不同。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之離子植入裝置，其中，前述中間電極部構成為面對稱，其對稱面包括偏向點，該偏向點為向前述偏向電極部入射之射束軌道與從前述偏向電極部出射之射束軌道的交點，並且該對稱面為與前述偏向電極部中之偏向射束軌道垂直的平面。
  7. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之離子植入裝置，其中，前述第1調整電極部及前述第2調整電極部中的至少一方具備單透鏡或抑制電極。
  8. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之離子植入裝置，其中，前述電源部分別單獨向前述第1調整電極部、前述中間電極部及前述第2調整電極部施加電壓，以使前述離子束在前述第1調整電極部與前述中間電極部之間被減速、和/或使前述離子束在前述中間電極部與前述第2調整電極部之間被減速。
  9. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之離子植入裝置，其中，前述最終能量過濾器具備至少1個開口部，前述開口部配設在前述下游輔助電極部與前述被處理物之間，以無法從前述被處理物觀察到前述偏向電極部的至少一部份的表面。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之離子植入裝置，其中，前述至少1個開口部為射束尺寸限制狹縫或能量狹縫。
  11. 一種離子植入裝置，其特徵為，具備：植入處理室，用於向被處理物照射具有目標能量之離子束；射束線出口部，配設在前述植入處理室的上游；及最終能量過濾器，配設在前述射束線出口部與前述被處理物之間，前述最終能量過濾器具備：第1調整電極部，配設在前述射束線出口部的下游，並調整前述離子束的射束形狀；中間電極部，配設在前述第1調整電極部的下游，並使前述離子束偏向；第2調整電極部，配設在前述中間電極部的下游，並調整前述離子束的射束形狀；及電源部，構成為分別單獨向前述第1調整電極部、前述中間電極部及前述第2調整電極部施加電壓，以在前述第1調整電極部與前述中間電極部之間進行前述離子束的減速、加速或等能量輸送中的任意一個，並在前述中間電極部與前述第2調整電極部之間進行前述離子束的減速、加速或等能量輸送中的任意一個，前述中間電極部具備：偏向電極部；上游輔助電極部，配設在前述第1調整電極部與前述偏向電極部之間；及下游輔助電極部，配設在前述偏向電極部與前述第2調整電極部之間，前述電源部構成為分別向前述上游輔助電極部、前述偏向電極部及前述下游輔助電極部施加電壓，以使前述上游輔助電極部與前述偏向電極部之間的第1區域中之離子束的能量範圍和前述偏向電極部與前述下游輔助電極部之間的第2區域中之離子束的能量範圍成為相同程度，前述最終能量過濾器具備至少1個開口部，前述開口部配設在前述下游輔助電極部與前述被處理物之間，以無法從前述被處理物觀察到前述偏向電極部的至少一部份的表面，前述至少1個開口部具備：第1開口部，配設在射束軌道上；及第2開口部，配設在前述射束軌道上的前述第1開口部的上游，當用W1表示前述第1開口部的開口寬度、用W2表示前述第2開口部的開口寬度、用L1表示沿著前述射束軌道之前述第1開口部與前述第2開口部之間的距離、用L2表示沿著前述射束軌道之前述第1開口部與形成於前述偏向電極部之離子束碰撞點之間的距離、用d表示從前述射束軌道至前述離子束碰撞點的距離時，前述最終能量過濾器構成為，滿足(d+W1/2)/L2>(W1/2+W2/2)/L1。
  12. 一種離子植入裝置，其特徵為，具備：植入處理室，用於向被處理物照射具有目標能量之離子束；射束線出口部，配設在前述植入處理室的上游；及最終能量過濾器，配設在前述射束線出口部與前述被處理物之間，前述最終能量過濾器具備：第1調整電極部，配設在前述射束線出口部的下游，並調整前述離子束的射束形狀；中間電極部，配設在前述第1調整電極部的下游，並使前述離子束偏向；第2調整電極部，配設在前述中間電極部的下游，並調整前述離子束的射束形狀；及電源部，構成為分別單獨向前述第1調整電極部、前述中間電極部及前述第2調整電極部施加電壓，以在前述第1調整電極部與前述中間電極部之間進行前述離子束的減速、加速或等能量輸送中的任意一個，並在前述中間電極部與前述第2調整電極部之間進行前述離子束的減速、加速或等能量輸送中的任意一個，前述中間電極部具備：偏向電極部；上游輔助電極部，配設在前述第1調整電極部與前述偏向電極部之間；及下游輔助電極部，配設在前述偏向電極部與前述第2調整電極部之間，前述電源部構成為分別向前述上游輔助電極部、前述偏向電極部及前述下游輔助電極部施加電壓，以使前述上游輔助電極部與前述偏向電極部之間的第1區域中之離子束的能量範圍和前述偏向電極部與前述下游輔助電極部之間的第2區域中之離子束的能量範圍成為相同程度，前述最終能量過濾器具備至少1個開口部，前述開口部配設在前述下游輔助電極部與前述被處理物之間，以無法從前述被處理物觀察到前述偏向電極部的至少一部份的表面，前述至少1個開口部具備：第1開口部，配設在射束軌道上；及第2開口部，配設在前述射束軌道上的前述第1開口部的上游，當用W1表示前述第1開口部的開口寬度、用W2表示前述第2開口部的開口寬度、用L1表示沿著前述射束軌道之前述第1開口部與前述第2開口部之間的距離、用L3表示沿著前述射束軌道之前述第1開口部與前述下游輔助電極部的入口之間的距離、用g表示從前述射束軌道至前述下游輔助電極部的入口上緣的距離時，前述最終能量過濾器構成為，滿足(g+W1/2)/L3>(W1/2+W2/2)/L1。
  13. 如申請專利範圍第11或12項所述之離子植入裝置，其中，前述離子束碰撞點為直線與前述偏向電極部的交點，前述直線通過前述第1調整電極部的入口電極及出口電極各自的開口上緣且與向前述偏向電極部入射之射束軌道平行。
  14. 如申請專利範圍第11或12項所述之離子植入裝置，其中，前述第1開口部為射束尺寸限制狹縫或能量狹縫，前述第2開口部為前述第2調整電極部的入口電極。
  15. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之離子植入裝置，其中，前述第2調整電極部具備以包圍射束軌道的方式或者在射束軌道的上下方向上兩側配設之至少1個電極部，前述至少1個電極部具備面向前述射束軌道之內側表面，前述內側表面具備邊緣部，該邊緣部具有從該電極部的入口朝向出口而遠離前述射束軌道之傾斜面。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之離子植入裝置，其中，前述傾斜面的傾斜角大於前述偏向電極部中之偏向角。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之離子植入裝置，其中，前述內側表面具備複數個邊緣部，各邊緣部具有前述傾斜面。
  18. 如申請專利範圍第1至5中項任一項所述之離子植入裝置，其中，前述電源部分別單獨向前述第1調整電極部、前述中間電極部及前述第2調整電極部施加電壓，以使前述離子束在前述第1調整電極部與前述第2調整電極部之間以等能量被輸送。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之離子植入裝置，其中，前述電源部分別向前述上游輔助電極部、前述偏向電極部及前述下游輔助電極部施加電壓，以使前述離子束在前述上游輔助電極部及前述下游輔助電極部中的至少一方被偏向。
  20. 如申請專利範圍第1項所述之離子植入裝置，其中，前述控制部控制為，當前述目標能量大於規定的閾值時選擇前述第1運行模式，當前述目標能量小於規定的閾值時選擇前述第2運行模式。
  21. 一種最終能量過濾器，配設在用於向被處理物照射具有目標能量之離子束之植入處理室與配設在前述植入處理室的上游之射束線出口部之間，前述最終能量過濾器的特徵為，具備：第1調整電極部，配設在前述射束線出口部的下游，並調整前述離子束的射束形狀；中間電極部，配設在前述第1調整電極部的下游，並使前述離子束偏向；第2調整電極部，配設在前述中間電極部的下游，並調整前述離子束的射束形狀；及電源部，構成為分別單獨向前述第1調整電極部、前述中間電極部及前述第2調整電極部施加電壓，以在前述第1調整電極部與前述中間電極部之間進行前述離子束的減速、加速或等能量輸送中的任意一個，並在前述中間電極部與前述第2調整電極部之間進行前述離子束的減速、加速或等能量輸送中的任意一個，前述中間電極部具備：偏向電極部；上游輔助電極部，配設在前述第1調整電極部與前述偏向電極部之間；及下游輔助電極部，配設在前述偏向電極部與前述第2調整電極部之間，前述電源部構成為分別向前述上游輔助電極部、前述偏向電極部及前述下游輔助電極部施加電壓，以使前述上游輔助電極部與前述偏向電極部之間的第1區域中之離子束的能量範圍和前述偏向電極部與前述下游輔助電極部之間的第2區域中之離子束的能量範圍成為相同程度，前述離子植入裝置還具備控制部，該控制部構成為控制前述最終能量過濾器，前述控制部按照前述目標能量選擇複數個運行模式中的任意一種模式來運行前述最終能量過濾器，前述複數個運行模式包括：第1運行模式，運行前述最終能量過濾器，使得前述離子束在前述第1調整電極部與前述第2調整電極部之間以等能量被輸送，及第2運行模式，運行前述最終能量過濾器，使得前述離子束在前述第1調整電極部與前述中間電極部之間被減速且使前述離子束在前述中間電極部與前述第2調整電極部之間被減速。
  22. 一種對被處理物的離子植入方法，其特徵為，具備如下製程：藉由最終能量過濾器使具有目標能量之離子束朝向前述被處理物；及向前述被處理物照射前述具有目標能量之離子束，前述最終能量過濾器配設在用於向前述被處理物照射前述離子束之植入處理室與配設在前述植入處理室的上游之射束線出口部之間，前述最終能量過濾器具備：第1調整電極部，配設在前述射束線出口部的下游，並調整前述離子束的射束形狀；中間電極部，配設在前述第1調整電極部的下游，並使前述離子束偏向；第2調整電極部，配設在前述中間電極部的下游，並調整前述離子束的射束形狀；及電源部，構成為分別單獨向前述第1調整電極部、前述中間電極部及前述第2調整電極部施加電壓，以在前述第1調整電極部與前述中間電極部之間進行前述離子束的減速、加速或等能量輸送中的任意一個，並在前述中間電極部與前述第2調整電極部之間進行前述離子束的減速、加速或等能量輸送中的任意一個，前述中間電極部具備：偏向電極部；上游輔助電極部，配設在前述第1調整電極部與前述偏向電極部之間；及下游輔助電極部，配設在前述偏向電極部與前述第2調整電極部之間，前述電源部構成為分別向前述上游輔助電極部、前述偏向電極部及前述下游輔助電極部施加電壓，以使前述上游輔助電極部與前述偏向電極部之間的第1區域中之離子束的能量範圍和前述偏向電極部與前述下游輔助電極部之間的第2區域中之離子束的能量範圍成為相同程度，前述離子植入裝置還具備控制部，該控制部構成為控制前述最終能量過濾器，前述控制部按照前述目標能量選擇複數個運行模式中的任意一種模式來運行前述最終能量過濾器，前述複數個運行模式包括：第1運行模式，運行前述最終能量過濾器，使得前述離子束在前述第1調整電極部與前述第2調整電極部之間以等能量被輸送，及第2運行模式，運行前述最終能量過濾器，使得前述離子束在前述第1調整電極部與前述中間電極部之間被減速且使前述離子束在前述中間電極部與前述第2調整電極部之間被減速。
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