TWI671780B - 離子植入裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種能夠在廣泛範圍下使用之離子植入裝置。本發明的離子植入裝置具備掃描單元(1000)，該掃描單元包括：掃描電極裝置(400)，向沿著基準軌道(Z)射入之離子束B施加偏向電場，使離子束(B)在與基準軌道(Z)正交之橫方向掃描；及上游電極裝置(300)，由設置於掃描電極裝置(400)的上游之複數個電極體構成。掃描電極裝置(400)具備隔著基準軌道(Z)橫方向對向而設之一對掃描電極(410R，410L)及隔著基準軌道(Z)而在與橫方向正交之縱方向對向而設之一對射束輸送補正電極(450)。一對射束輸送補正電極(450)，係在掃描電極裝置(400)的入口(402)附近，分別具有朝向基準軌道而沿(Z)縱方向延伸之射束輸送補正入口電極體(454)。

Description

離子植入裝置
本申請主張基於2014年5月26日申請之日本專利申請第2014-108007號的優先權。其申請之全部內容藉由參閱援用於本說明書中。
本發明係有關一種離子植入裝置。
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運行範圍。但就超過現有類型之運行範圍的擴張而言，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這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結構。因此，認為在離子植入裝置的用途(例如半導體製造工藝)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，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。
本發明的一種態樣的離子植入裝置，其具備掃描單元，該掃描單元包括：掃描電極裝置，向沿著基準軌道射入之離子束施加偏向電場，使離子束在與基準軌道正交之 橫方向掃描；及上游電極裝置，由設置於掃描電極裝置的上游之複數個電極體構成，該離子植入裝置中，掃描電極裝置具備：一對掃描電極，隔著基準軌道橫方向對向而設；及一對射束輸送補正電極，隔著基準軌道在與橫方向正交之縱方向對向而設。一對射束輸送補正電極分別在掃描電極裝置的入口附近具有向基準軌道縱方向延伸之射束輸送補正入口電極體。
本發明的另一態樣亦同樣是離子植入裝置。該裝置具備掃描單元，該掃描單元包括：掃描電極裝置，向沿著基準軌道射入之離子束施加偏向電場，使離子束在與基準軌道正交之橫方向掃描；及上游電極裝置，由設置於掃描電極裝置的上游之複數個電極體構成，該離子植入裝置中，上游電極裝置具備配置於掃描電極裝置的正上游，且設有離子束通過用開口部之上游第1基準電壓電極，上游第1基準電壓電極具有：下游面，與掃描電極裝置對向，且與基準軌道正交；及一對像差補正部，在下游面與橫方向正交之縱方向隔著開口部而設，且具有自下游面向掃描電極裝置凸出或凹陷之形狀。開口部，係藉由設置一對像差補正部，沿著基準軌道之方向的厚度在位於基準軌道附近之中央部與橫方向遠離中央部之側方部不同。
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。
B‧‧‧離子束
Z‧‧‧基準軌道
300‧‧‧上游電極裝置
310‧‧‧上游第1基準電壓電極
324‧‧‧像差補正部
330‧‧‧上游中間電極
350‧‧‧上游第2基準電壓電極
400‧‧‧掃描電極裝置
402‧‧‧入口
404‧‧‧出口
410‧‧‧掃描電極
450‧‧‧射束輸送補正電極
452‧‧‧直線部
454‧‧‧射束輸送補正入口電極體
500‧‧‧下游電極裝置
1000‧‧‧掃描單元
第1圖係針對幾種典型的離子植入裝置，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結構之平面圖，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結構之側視圖。
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結構之圖。
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結構之圖。
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的電壓之圖，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，圖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的離子植入裝置之圖。
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圖係表示本發明一種實施形態之離子植入裝置所具備之掃描單元的構成之立體剖面圖。
第16圖(a)及第16圖(b)係表示第15圖所示之上游電極裝置、掃描電極裝置以及下游電極裝置的概略構成之剖面圖。
第17圖係表示掃描電極裝置的概略構成之圖。
第18圖(a)及第18圖(b)係表示上游第1基準電壓電極的概略形狀之圖。
第19圖(a)及第19圖(b)係示意地表示通過比較例之上游第1基準電壓電極及掃描電極裝置之離子束的軌道之圖。
第20圖(a)及第20圖(b)係示意地表示通過比較例之上游第1基準電壓電極及掃描電極裝置之離子束的軌 道之圖。
第21圖(a)及第21圖(b)係示意地表示通過本發明的一種實施形態之上游第1基準電壓電極及掃描電極裝置之離子束的軌道之圖。
第22圖(a)及第22圖(b)係示意地表示通過本發明的一種實施形態之上游第1基準電壓電極及掃描電極裝置之離子束的軌道之圖。
第23圖(a)及第23圖(b)係示意地表示通過本發明的一種實施形態之上游第1基準電壓電極及掃描電極裝置之離子束的軌道之圖。
第24圖(a)及第24圖(b)係表示變形例之射束輸送補正電極的概略形狀之圖。
第25圖係示意地表示通過變形例之上游第1基準電壓電極及掃描電極裝置之離子束的軌道之圖。
第26圖係示意地表示通過變形例之上游第1基準電壓電極及掃描電極裝置之離子束的軌道之圖。
第27圖(a)及第27圖(b)係表示下游第1基準電壓電極的概略形狀之圖。
第28圖係表示下游第1基準電壓電極及下游第1中間電極的概略構成之圖。
第29圖係示意地表示通過比較例之掃描電極裝置、下游第1基準電壓電極及下游第1中間電極之離子束的軌道之圖。
第30圖係表示比較例之下游第1基準電壓電極的概 略形狀之圖。
第31圖係示意地表示通過本發明的一種實施形態之掃描電極裝置、下游第1基準電壓電極及下游第1中間電極之離子束的軌道之圖。
第32圖係示意地表示通過本發明的一種實施形態之掃描電極裝置、下游第1基準電壓電極及下游第1中間電極之離子束的軌道之圖。
第33圖係示意地表示變形例之下游第1基準電壓電極及下游第1中間電極的概略形狀之圖。
第34圖(a)及第34圖(b)係示意地表示通過本發明的一種實施形態之上游電極裝置及掃描電極裝置之離子束的軌道之圖。
第35圖(a)、第35圖(b)及第35圖(c)係表示變形例之上游電極裝置及掃描電極裝置的概略構成之圖。
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，對於相同的要件標註相同的元件符號，並適當省略重復說明。並且，以下前述結構為示例，並不對本發明的範圍做任何限定。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。該等均在每次植入時不同植入條件(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結構類型。圖示各範圍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用於0.1~100keV左右的低能量範圍且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位數左右之廣泛的植入條件的範圍。但是，該等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的運行範圍且HE的運行範圍，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必不可少的機器，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。設備製造商從該等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富餘。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難關，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結構，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結構變化而產生裝置缺損或閑置裝置，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結構，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能夠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工藝，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會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，頻繁地改變工藝或難以預測這種變化時，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工 藝。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、劑量執行工藝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。由於除離子種類、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影響設備特性。通常，類型不同時裝置結構亦不同，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。該等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，以後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。批量式大多為一次性對複數個晶片進行處理之方式，該等晶片例如配置在圓周上。序列式為逐一處理晶片之方式，亦被稱為單晶片式。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的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。尤其是因為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。
之所以將序列式的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。該等離子穿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結構上的差異被認為是不可避免的。如HC、MC、HE一樣，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工藝互換性未得到保證。
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相通。因此，HC和MC的射束線有可能通用。因此，期待能夠以1台機實現HC和MC這兩台機的作用之離子植入裝置。
能夠在這種廣泛的範圍內運轉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圖為模式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，該細長照射區域為該帶狀束的剖面。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)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，被嚴格地僅限定為正交。“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亦可以構成為如批量式那樣具備保持複數個(例如小型)基板之支撐台，藉由在該支撐台進行直線往復移動來進行該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。旋轉圓盤可以構成為，提供機械掃描。
第3圖中示出射束照射區域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之混合式掃描方式進行的離子植入。在物體保持部107的側面以在射束照射區域105重疊的方式設有射束計測儀130(例如法拉第杯)，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被形成為，協同基板W的機械掃描對整個基板W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的一維機械掃描的帶狀束+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亦可以構成為，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以二維機械掃描基板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可以構成為，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譜分析磁鐵和質譜分析 狹縫之質譜分析裝置108。質譜分析裝置108藉由對初始離子束B1進行質譜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，藉由向射入之離子束(例如初始離子束B1)施加電場或磁場(或著這兩者)，射出具有射束照射區域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。對於該等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可以具備帶狀束發生器和射束平行化裝置，帶狀束發生器亦可以具備質譜分析裝置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，為了調整射束電流能夠利用離子源102的調整，此時，可以看 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可以是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。對於該等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。該等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。該等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亦可以具備配置在加速柱/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，可以在射束線裝置104上的任意位置設置任意個該等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亦可以只具備1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亦可以設在射束線裝置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藉由區域。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的一部份的寬度可變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可以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/或形狀之射束藉由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可以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和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和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。藉由該等電源連接設定，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。該等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，開口設定亦可以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，以像基板W植入所希望的劑量。
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能量調整範圍重叠之部份。亦即，兩個調整範圍至少在各自的端部彼此重合。重叠部份可以是直線型，此時兩個調整範圍相切。另一實施形態中，第1能量調整範圍可從第2能量調整範圍分離。
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復部份。亦即，兩個調整範圍至少在各自的端部彼此重叠。重復部份可以是直線型，此時兩個調整範圍相切。另一實施形態中，第1劑量調整範圍可從第2劑量調整範圍分離。
以此，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植入設定結構。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植入設定結構。
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具有最近成為主流之一種序列式結構。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。
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，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可以具有相同的硬件結構。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可以以相同的佈局配置。藉此，離子植入裝置100可以在第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，盡管下游部份的植入離子束B2中射束剖面形狀改變，成為基準之射束中心軌道仍相當於射束剖面的幾何中心的軌跡。
射束控制裝置可以具備控制部116。射束調整裝置可具備射束照射區域決定部110。射束調整裝置可具備能量過濾器或偏轉要件。射束整形裝置可以具備後述第1XY聚光透鏡206、第2XY聚光透鏡208及Y聚光透鏡210。
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(或植入設定結構)可以包括第3射束線設定(或第3植入設定結構)和/或第4射束線設定(或第4植入設定結構)。
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和其電源系統按照第1電源連接設定連接。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，按照第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射束電流設定設定射束電流調整系統114。
該選擇處理可以包括，在與所選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，採用混合式掃描方式、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，可以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，混合式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，認為混合式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的基本結構之平面圖，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的基本結構之側視圖。離子植入裝置200是一種對第2圖所示之離子植入裝置100應用混合式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、質譜分析磁鐵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與質譜分析磁鐵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被收容在終端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動作，在高劑量模式中以比較大的開口尺寸調整範圍內開動。一種實施形態中構成為，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動作。
電流抑制機構205具有藉由限制到達下游的離子束量來協助低射束電流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可以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。
由第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譜分析磁鐵202和射束平行化機構211之間沿射束線配設之複數個透鏡。射束整形裝置藉由該等透鏡的匯聚/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可以分別為單一的透鏡，亦可以是透鏡組。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譜分析磁鐵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)橫向(可以是縱向或斜向)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。藉由掃描儀209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藉由施加基於偏轉電極或偏轉電磁鐵之電場或磁場(或這兩者)，使離子束215向晶片214側偏轉。藉此，具有除目標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，在質譜分析磁鐵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的結構系統圖，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圖中示出低能量模式的電源切換狀態，第7圖中示出高能量模式的電源切換狀態。在第6圖及第7圖中示出，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。在配置於該等電極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，有時將該等電極分別稱為第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，對射入離子束進行平行化來射出，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作為基準向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個體使用之結構，或同時使用加速P透鏡c及減速P透鏡d之結構。在使用加速P透鏡c及減速P透鏡d這兩者的結構中，雙重P透鏡220能夠設為如下結構，亦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，亦即射束藉由射入到雙重P透鏡220之射束能量和從雙重P透鏡220射出之能量之差被加速或被減速。或者，雙重P透鏡220能夠構成為，射入射束能量和射出射束能量之差為零，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，則可依需要在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。利用該等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AD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處。此外，在低能量模式下，調整射束線的收斂/發散要件，以使射束的自發散最小化。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處。
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)。可以重復進行步驟S110至步驟S114，直至處理完所需的片數。
第11圖模式表示藉由離子植入裝置200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一並示於第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的運行範圍中之任一個。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工藝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工藝X改為工藝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準備期間。與此同時，使2台MC處於非運轉狀態，該製造商所擁有的該等裝置無用武之地。如以上前述，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HC。
相對於此，如第14圖所示，考慮設備製造商為了處理工藝X而使用6台HC、2台MC、2台HCMC時的情形。此時，亦即使依製造設備的變化將工藝X改為工藝Y，但因為HCMC為與HC和MC的工藝通用機，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的工藝變更。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不會相同。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，亦能夠處理現有HC裝置或MC裝置的運行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，離子植入裝置可以在一種實施形態中，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，調整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，構築有切換射束線結構之構造。 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，並且該等變形例亦屬於本發明的範圍的事實係被本領域技術人員所認同者。
代替上述結構或與上述結構一同，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結構。例如，具備射束電流調整系統配設在射束線上的寬度可變孔隙時，該寬度可變孔隙的位置是任意的。因此，寬度可變孔隙可位於離子源和質譜分析磁鐵之間、質譜分析磁鐵和質譜分析狹縫之間、質譜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。寬度可變孔隙可以是質譜分析狹縫。
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/收斂透鏡系統，來調整通過孔隙之離子束的量。固定寬度孔隙可以是質譜分析狹縫。
射束電流的調整可以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裝置)狹縫裝置進行。射束電流的調整可以利用分析器磁鐵(質譜分析磁鐵)和/或轉向磁鐵(軌道修正磁鐵)進行。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。射束電流的調整可藉由離子源的更換進行。此時，可以選擇性地使用MC用離子源和HC用離子源。射束電流的調整可藉由離子源的引出電極的間隙調整來進行。射束電流的調整可藉由在離子源的正下方設置CVA而進行。
射束電流的調整可藉由帶狀束的上下寬度的變更進行。劑量的調整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，離子植入裝置可以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，或改變電源結構，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，因此能夠有助於設備製造商 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RF離子源那樣的多價離子增強源，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結構中之任一個結構下動作，前述複數個植入設定結構包含：第1植入設定結構，適合輸送用於對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植入設定結構，適合輸送用於對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植入設定結構和前述第2植入設定結構下，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結構中之任一個結構下動作，前述複數個植入設定結構包括第1植入設定結構及第2植入設定結構，其中，第1植入設定結構適合輸送用於對前述被處理物進行高劑量植入之低能量/高電流射束，第2植入設定結構適合輸送用於對前述被處理物進行低劑量植入之高能量/低電流射束，前述射束線裝置在前述第1植入設定結構和前述第2植入設定結構下構成為，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相同。
前述射束線裝置可在前述第1植入設定結構和前述第2植入設定結構下採取相同的植入形態。前述射束照射區域可以在前述第1植入設定結構和前述第2植入設定結構下相同。
前述射束線裝置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。前述射束線裝置可以在前述第1植入設定結構和第2植入設定結構下，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植入設定結構和前述第2植入設定結構下可以具有相同的設置佔地面積。
前述射束線裝置可以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植入設定結構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植入設定結構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可以構成為，在通過該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可以具備配設在前述射束線上之寬度可變孔隙。前述射束電流調整系統可以具備射束線終端開口寬度可變狹縫裝置。前述離子源可以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。
前述射束線裝置可以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植入設定結構包含用於前述能量調整系統之第1能量設定，前述第2植入設定結構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。
前述能量調整系統可以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可以構成為，在前述第1植入設定結構下使前述離子束減速，或使其減速及加速，並在前述第2植入設定結構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可以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以構成為在前述第1植入設定結構下主要使前述離子束減速，並在前述第2植入設定結構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，可以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能量調整系統可以是個別的射束線構成要件。
前述離子植入裝置可以具備控制部，該控制部構成 為，手動或自動選擇包含前述第1植入設定結構和前述第2植入設定結構之複數個植入設定結構中適合所給離子植入條件之任一個植入設定結構。
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，前述控制部可以選擇前述第1植入設定結構，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，前述控制部可以選擇前述第2植入設定結構。
前述射束線裝置在前述第1植入設定結構下具有第1能量調整範圍，在前述第2植入設定結構下具有第2能量調整範圍，前述第1能量調整範圍和前述第2能量調整範圍可以具有部份重疊的範圍。
前述射束線裝置在前述第1植入設定結構下具有第1劑量調整範圍，在前述第2植入設定結構下具有第2劑量調整範圍，前述第1劑量調整範圍和前述第2劑量調整範圍可以具有部份重疊的範圍。
前述射束線裝置可以具備射束掃描裝置，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。前述植入處理室可以具備物體保持部，該物體保持部構成為向與前述射束輸送方向及與前述長邊方向垂直之方向提供前述被處理物的機械掃描。
前述射束線裝置可以具備帶狀束發生器，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。前述植入處理室可以具備物體保持部，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。
前述植入處理室可以具備物體保持部，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。
前述射束線裝置可以以如下方式構成，亦即在構成為能夠從僅在前述第1植入設定結構或前述第2植入設定結構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植入設定結構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植入設定結構之複數個植入設定結構中選擇符合所給離子植入條件之任一種植入設定結構；在所選植入設定結構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植入設定結構和前述第2植入設定結構下相同。
前述輸送製程還可以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植入設定結構下可以以第1劑量調整範圍調整前述植入劑量，在前述第2植入設定結構下可以以包括小於前述第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。
前述輸送製程還可以具備調整植入到前述被處理物的能量之製程。在前述第1植入設定結構下可以以第1能量調整範圍調整前述植入能量，在前述第2植入設定結構下可以以包括高於前述第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，可以具有相同射束軌道和相同植入方式，並且一並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，作為相同植入方式可以是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，作為相同植入方式可以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，作為相同植入方式可以是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，藉由在同一射束線(相同離子束軌道和相同植入方式)上並列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，在同一射束線上可以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，可以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(上下或左右的寬度可變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，可以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，亦可以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可以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來植入比較低劑量的離子之裝置可以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，能夠輕鬆地將結構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，射束線結構可以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，射束線的結構可以組合具有基板(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，射束線結構可以具備二維方向的機械基板掃描。
第15圖為表示本發明的一種實施形態之離子植入裝置所具備之掃描單元1000的構成之立體剖面圖。離子植 入裝置具備掃描單元1000，該掃描單元包含上游電極裝置300、掃描電極裝置400及下游電極裝置500。本圖所示之上游電極裝置300、掃描電極裝置400及下游電極裝置500，係以射入掃描單元1000之離子束B的基準軌道為基準基本呈上下對稱，並且，具有左右對稱形狀。本圖中，為便於理解，僅示出下半部份的構成。
上游電極裝置300配置於掃描電極裝置400的正上游，並對射入掃描電極裝置400之離子束的形狀進行整形。上游電極裝置300由複數個電極體構成，且具有上游第1基準電壓電極310、上游中間電極330及上游第2基準電壓電極350。上游電極裝置300例如在第5圖(a)及第5圖(b)所示之離子植入裝置200中，能夠被用作第2XY收斂透鏡208。
掃描電極裝置400向射入掃描電極裝置400之離子束施加偏向電場，使離子束週期性地在橫方向(x方向)掃描。掃描電極裝置400具有向離子束施加偏向電場之一對掃描電極410R、410L(以下、統稱為掃描電極410)及射束輸送補正電極450。射束輸送補正電極450，係為了抑制由掃描電極410R、410L施加之偏向電場變為零之瞬間的離子束直徑相比小於施加偏向電場之情況之、所謂“零電場效應”而設。一對射束輸送補正電極450縱方向(y方向)對向而設。本圖中僅示出配置於下側之下側補正電極450B。掃描電極裝置400，係例如在第5圖(a)及第5圖(b)所示之離子植入裝置200中能夠被用作掃 描儀209。
下游電極裝置500配置於掃描電極裝置400的正下游，且對藉由掃描電極裝置400掃描之離子束的形狀進行整形。下游電極裝置500由複數個電極體構成，且具有下游第1基準電壓電極510、下游第1中間電極530、下游第2基準電壓電極550、下游第2中間電極570及下游第3基準電壓電極590。下游電極裝置500，係例如在第5圖(a)及第5圖(b)所示之離子植入裝置200中能夠被用作Y收斂透鏡210。
第16圖(a)及第16圖(b)為表示第15圖所示之掃描單元1000的概略構成之剖面圖。第16圖(a)示出，將離子束的基準軌道Z所延伸之方向作為z方向時包含基準軌道Z之橫方向剖面(xz平剖面)。第16圖(b)示出包含基準軌道Z之縱方向剖面(yz平剖面)。 以下參閱本圖，針對掃描單元1000依次說明掃描電極裝置400、上游電極裝置300及下游電極裝置500。
第17圖為表示掃描電極裝置400的概略構成之圖，且為表示第16圖(a)的X-X剖面之圖。一對掃描電極410R、410L隔著離子束B的基準軌道Z橫方向(x方向)對向而設。掃描電極410R、410L分別具有略呈凹形的電極面412R、412L。藉由設為略呈凹形的電極，能夠均勻地以相同角度使具有橫長剖面形狀之離子束B偏向。 另外，以虛線表示之離子束B的剖面形狀為示意地示出第16圖(a)及第16圖(b)所示之掃描電極裝置400的入 口402附近的形狀。
如第16圖(a)所示，掃描電極410R、410L具有越往下游方向，右電極面412R與左電極面412L的距離變得越寬之漸擴的形狀。藉此，能夠在掃描電極裝置400的出口404附近，使偏向之離子束B以相同的角度均勻地偏向成逐漸靠近右掃描電極410R或左掃描電極410L中的任意一方。
一對射束輸送補正電極450A、450B(以下、統稱為射束輸送補正電極450)隔著離子束B的基準軌道Z縱方向(y方向)對向而設。射束輸送補正電極450藉由具有橫方向(x方向)厚度d之板狀構件形成。射束輸送補正電極450的厚度d設為厚至具有能夠獨立支撐之強度，且還要薄到能夠將基於射束輸送補正電極450的效應限定在基準軌道Z的附近為佳。這是因為藉由射束輸送補正電極450所要抑制之“零電場效應”在偏向電場變成零，離子束沿著基準軌道Z行進時發生。射束輸送補正電極450上被施加幾kV~20kV左右的正偏置電壓，例如被施加+10kV左右的電壓。
射束輸送補正電極450A、450B分別具有從掃描電極裝置400的入口402延伸至出口404之直線部452及從直線部452朝基準軌道Z縱方向突出之射束輸送補正入口電極體454。直線部452主要具有抑制針對掃描電極裝置400整體發生之零電場效應之功能。另一方面，射束輸送補正入口電極體454，係具有主要在掃描電極裝置400的 入口402，使通過基準軌道Z附近之離子束沿縱方向收斂之功能。
射束輸送補正入口電極體454設置於掃描電極裝置400的入口402附近。如第16圖(b)所示，射束輸送補正入口電極體454設置成，z方向長度Lb為包含直線部452之射束輸送補正電極450總長La的1/3以下左右。射束輸送補正入口電極體454的長度Lb為射束輸送補正電極450總長La的1/4左右至1/5左右為佳。藉此，能夠將藉由射束輸送補正入口電極體454進行縱方向收斂之效果限定在掃描電極裝置400的入口402附近。並且，通過將射束輸送補正入口電極體454的厚度d設薄，使得縱方向收斂之效果限定在通過基準軌道Z附近之離子，並抑制對於通過比基準軌道Z更外側之離子的影響。
如第17圖所示，射束輸送補正入口電極體454設置成，端部454a靠近離子束B。此時，基準軌道Z與端部454a的距離hO需要被調整為，能夠減少對於藉由掃描電極410而生成之偏向電場之影響，同時還要使射束輸送補正入口電極體454影響基準軌道Z的附近之距離。基準軌道Z與端部454a的距離h0為離子束B的縱方向直徑Dy的幾倍左右為佳，例如為直徑Dy的3倍至4倍左右即可。
回到第16圖(a)及第16圖(b)，對上游電極裝置300進行詳述。
構成上游電極裝置300之電極，係自掃描電極裝置 400的入口402朝上游方向，依次配置有上游第1基準電壓電極310、上游中間電極330、上游第2基準電壓電極350。
上游第1基準電壓電極310、上游中間電極330及上游第2基準電壓電極350分別具有離子束通過用開口部312、332、352。射入上游電極裝置300之離子束B，係呈橫方向偏長的扁平形狀，構成上游電極裝置300之該等電極的開口部312、332、352，係具有橫方向偏長的剖面為矩形之形狀。例如，上游第1基準電壓電極310的開口部312的形狀在後述第18圖(a)中示出。
上游第1基準電壓電極310及上游第2基準電壓電極350為一般的接地電位。因此，亦能夠將上游第1基準電壓電極310及上游第2基準電壓電極350稱為上游第1接地電極及上游第2接地電極。另外，上游第1基準電壓電極310及上游第2基準電壓電極350上可以施加成為基準電壓之其他電位，而非接地電位。
配置於上游第1基準電壓電極310與上游第2基準電壓電極350之間之上游中間電極330上施加有負高電壓。 藉此，上游中間電極330發揮抑制電子侵入到掃描電極裝置400之抑制電極的功能。並且，通過在上游中間電極330的上游側及下游側兩側設置基準電壓電極，提高抑制電極對於電子的屏蔽效應。因此，上游電極裝置300亦可被稱為對射入掃描電極裝置400之離子束具有電子抑制作用之抑制電極裝置。
並且，作為其他實施例，在上游中間電極330上有時會施加比抑制電壓所需的電壓高的電壓。例如，在上游中間電極330上施加幾十kV的負電壓，例如施加-30kV左右至-50kV左右的電壓。藉此，上游電極裝置300發揮單透鏡的功能。因此，還能夠將上游中間電極330稱為單電極。藉此，上游電極裝置300，係使通過上游電極裝置300之離子束沿縱方向或橫方向收斂，並對射入掃描電極裝置400之離子束B進行整形。因此，上游電極裝置300構成為，具有對射入掃描電極裝置400之離子束的形狀進行整形或調整之作用的電極透鏡。
上游中間電極330的上游面330a具有呈如凸曲面般之弧形形狀。並且，上游第2基準電壓電極350的下游面350b具有與上游中間電極330的上游面330a對應的呈如凹曲面般之弧形形狀。藉此，通過上游電極裝置300之離子束被橫方向收斂。另外，上游電極裝置300亦可具有使通過上游電極裝置300之離子束沿縱方向收斂之形狀，亦可具有使離子束沿橫方向與縱方向雙向收斂之形狀。
第18圖(a)及第18圖(b)為表示上游第1基準電壓電極310的概略形狀之圖。第18圖(a)表示上游第1基準電壓電極310的下游面310b的外觀，第18圖(b)表示第18圖(a)的X-X線剖面。如圖所示，上游第1基準電壓電極310的開口部312具有橫方向偏長的矩形形狀。開口部312被上表面314、下表面315、右側面316及左側面317這四面所包圍。
上游第1基準電壓電極310具有從下游面310b向掃描電極裝置400突出之一對像差補正部324。一對像差補正部324，係縱方向隔著開口部312而設置於開口部312的上下兩側。像差補正部324，係例如具有隔著開口部312縱方向對向之面呈三角形形狀或梯形形狀之形狀。
藉由設置像差補正部324，開口部312的上表面314及下表面315，係呈其中央部320向掃描電極裝置400突出之形狀。其結果，上游第1基準電壓電極310的上表面314及下表面315的中央部320的z方向厚度w1變得大於側方部322的厚度w2。另外，在此所謂中央部320是指與基準軌道Z對應之位置；側方部322是指橫方向遠離中央部320之位置且靠近右側面316或左側面317的位置。
像差補正部324，係局部地屏蔽掃描電極裝置400所生成之偏向電場，並減少因設置具有射束輸送補正入口電極體454之射束輸送補正電極450而產生之像差。以下，列舉比較例之上游第1基準電壓電極及掃描電極裝置，示出具有射束輸送補正入口電極體454之射束輸送補正電極450的效果及因在上游第1基準電壓電極310設置像差補正部324而產生之效果。
第19圖(a)及第19圖(b)為示意地表示通過比較例之上游第1基準電壓電極1310及掃描電極裝置1400之離子束的軌道之圖。比較例之上游第1基準電壓電極1310不具有像差補正部324，而具有形成與在中央部與側 方部沿著離子束的軌道之z方向的厚度相同的開口形狀。 並且，比較例之掃描電極裝置1400設有不具有向射束軌道突出之射束輸送補正入口電極體的射束輸送補正電極1450。
第19圖(a)及第19圖(b)示出所輸送之離子束的電流值較低時的軌道，並且示出藉由空間電荷效應被輸送之離子束難以發散之狀態。因此，所輸送之離子束的軌道完全按照設計當時所要求之軌道進行追蹤，不論離子束通過基準軌道，還是通過比基準軌道更外側，均可藉由由掃描電極施加之偏向電場，幾乎以相同的角度偏向。因此，如第19圖(a)所示，通過中心軌道F1之離子束與通過中心軌道F1的左外側及右外側的軌道E1、G1之離子束，係幾乎以相同角度偏向。並且，如第19圖(b)所示，通過中心軌道的上外側及下外側的軌道J1、K1之離子束，係因空間電荷效應而幾乎不會縱方向發散就被輸送。
另外，所謂空間電荷效應是指，在包含許多具有正電荷之離子之離子束中，離子束的直徑因相互靠近之離子彼此的排斥力而橫方向或縱方向或雙向擴展之現象。離子束的電流值較低時，包含在離子束中之離子的空間密度較低，且相靠近之離子彼此間的距離較遠，因此不易產生排斥力。另一方面，離子束的電流值較高時，包含在離子束中之離子的空間密度較高，因此相靠近之離子彼此間的距離較近而產生較強的排斥力，而變成束徑容易擴大的狀 態。因此，為了適當輸送高電流的離子束，而需要考慮空間電荷效應而設計射束線。
以下對所輸送之離子束的電流值較高的情況下的射束軌道進行說明。此時，將第19圖(a)及第19圖(b)所示之離子束的軌道E1、F1、G1、J1、K1作為基準之設計軌道。可將該設計軌道稱為消除輸送高電流離子束時必須考慮之空間電荷效應的影響之軌道，亦可稱之為在高電流射束的輸送中，所指向的理想型軌道。
第20圖(a)及第20圖(b)示意地表示通過比較例之上游第1基準電壓電極1310及掃描電極裝置1400之離子束的軌道之圖。本圖中示出與第19圖(a)及第19圖(b)相同的設備構成中所輸送之離子束的電流值較高時的軌道，且示出因為空間電荷效應射束於橫方向及縱方向發散之情形。
如第20圖(a)所示，通過中心軌道F2之離子束，係和通過與設計軌道F1幾乎相同的軌道相比，通過右外側及左外側的軌道E2、G2之離子束，係通過比設計軌道E1、G1的稍微外側。並且，如第20圖(b)所示，通過上外側及下外側的軌道J2、K2之離子束，係相對於設計軌道J1、K1，縱方向大幅發散。認為這是因為，射入掃描電極裝置1400之離子束具有縱方向強烈收斂之後橫方向擴展之射束剖面形狀，縱方向受到強大的空間電荷效應。
如此，若從掃描電極裝置1400射出之束徑縱方向大 幅擴大，則會影響設置於比掃描電極裝置1400更往下游之設備。例如，若要直接輸送束徑寬的離子束，則需要將設置於各種電極之離子束通過用開口部加寬，其結果，不得不加大下游側的電極尺寸。並且，若電極尺寸擴大，則必、須增加對電極施加高電壓之電源的容量。這樣一來，會導致裝置整體變大，且增加裝置的成本。
因此，在本實施形態中，在射束輸送補正電極450設置向基準軌道突起之射束輸送補正入口電極體454，而在掃描電極裝置400的入口附近使離子束縱方向收斂。第21圖(a)及第21圖(b)為示意地表示通過本發明的一種實施形態之上游第1基準電壓電極1310及掃描電極裝置400之離子束的軌道的圖。上游第1基準電壓電極1310雖具有與上述比較例相同的構成，但掃描電極裝置400的射束輸送補正電極450具有射束輸送補正入口電極體454這一點上與上述比較例不同。
如第21圖(b)所示，藉由設置射束輸送補正入口電極體454，能夠在掃描電極裝置400的入口402使射束縱方向收斂。藉此，在本實施形態中，與比較例之軌道J2、K2相比，通過上外側及下外側的軌道J3、K3之離子束的縱方向發散得以抑制。藉此，能夠防止受到從掃描電極裝置400射出之離子束縱方向擴展之影響。
另一方面，如第21圖(a)所示，通過靠近射束輸送補正入口電極體454的中心軌道F3之離子束，係由於受到射束輸送補正入口電極體454的影響而偏離設計軌道 F1。這是因為，由於射束輸送補正入口電極體454的存在，在射束輸送補正入口電極體454周圍的偏向電場產生應變，如同通過靠近射束輸送補正入口電極體454的軌道之離子那樣相對強烈偏向。其結果，在離子束的基準軌道附近產生像差，並導致通過掃描電極裝置400之離子束的射束質量劣化。
因此，在本實施形態中，藉由在上游第1基準電壓電極310的中央部320設置像差補正部324，來抑制在離子束的基準軌道附近產生之像差的影響。第22圖(a)及第22圖(b)為示意地表示通過本發明的一種實施形態之上游第1基準電壓電極310及掃描電極裝置400之離子束的軌道之圖。如圖所示，像差補正部324設置成向射束輸送補正入口電極體454突出。像差補正部324具有在像差補正部324附近局部屏蔽掃描電極裝置400所生成之偏向電場之效果。其結果，通過中心軌道F4之離子束，係藉由像差補正部324局部屏蔽偏向電場，且偏向電場所起的實際作用距離變短。藉此抑制如同通過靠近射束輸送補正入口電極體454的軌道之離子那樣相對強烈地偏向之影響。 因此，藉由設置像差補正部324，能夠抑制在離子束的基準軌道附近產生之像差的影響，並提高射束質量。而且，上游電極裝置300亦可構成為，具有與射束輸送補正電極450建立相互關聯而對射入掃描電極裝置400之離子束的形狀進行整形或調整之作用之電極透鏡。
第23圖(a)及第23圖(b)為示意地表示通過本發 明的一種實施形態之上游電極裝置300及掃描電極裝置400之離子束的軌道之圖。本圖中示出，在上游第1基準電壓電極310的上游追加上游中間電極330及上游第2基準電壓電極350之構成。如上所述，藉由在上游中間電極330施加高於抑制電壓之電壓，上游電極裝置300發揮單透鏡的功能。亦即，上游電極裝置300，係在射入掃描電極裝置400之前，使離子束沿橫方向收斂。藉此，如第23圖(a)所示，與沒有單透鏡時的軌道E4、G4相比，能夠使通過中心軌道的右外側及左外側的軌道E5、G5之離子束沿橫方向收斂。
第24圖(a)及第24圖(b)為表示變形例之射束輸送補正電極450的概略形狀之圖。上述實施形態中，射束輸送補正電極450具有從掃描電極裝置400的入口402延伸至出口404之直線部452。如第24圖(a)所示，變形例之射束輸送補正電極450中，係亦可僅在掃描電極裝置400的上游側設置直線部452，以使其長度較短。並且，如第24圖(b)所示，變形例之射束輸送補正電極450中，亦可以不設置直線部452，而藉由包含在掃描電極裝置400的入口402附近之射束輸送補正入口電極體454而構成射束輸送補正電極450。與上述實施形態同樣，在這種變形例中亦能夠在掃描電極裝置400的入口402附近使離子束沿縱方向收斂，並且發揮抑制零電場效應的發生之效果。
第25圖為示意地表示通過變形例之上游第1基準電 壓電極1310及掃描電極裝置400之離子束的軌道之圖。 上述實施形態中，如第21圖(a)所示，示出關於通過靠近射束輸送補正入口電極體454的中心軌道F3之離子束受到射束輸送補正入口電極體454的影響而強烈偏向之情況。另一方面，示出本變形例中的通過靠近射束輸送補正入口電極體454的中心軌道F6之離子束受到射束輸送補正入口電極體454的影響而相對較弱地偏向之情況。依據射束輸送補正入口電極體454的形狀和配置的不同，因射束輸送補正入口電極體454的存在，使得偏向電場的分佈產生紊亂，如圖所示，有時基準軌道附近的偏向程度會變弱。即使在這種情況下，在離子束的基準軌道附近產生像差，而導致通過掃描電極裝置400之離子束的射束質量劣化。
因此，在本變形例中，藉由在上游第1基準電壓電極310的中央部320設置具有凹形形狀之像差補正部326，來抑制在離子束的基準軌道附近產生之像差的影響。第26圖為示意地表示通過變形例之上游第1基準電壓電極310及掃描電極裝置400之離子束的軌道之圖。如圖所示，像差補正部326設置成，中央部320相對於射束輸送補正入口電極體454凹陷，並具有下游面310b相對於掃描電極裝置400凹陷之形狀。換言之，上游第1基準電壓電極310的中央部320的z方向厚度w11，係呈比側方部322的z方向厚度w12小的開口形狀。
像差補正部326具有擴張由掃描電極裝置400生成之 偏向電場所作用之區域之效果，通過中心軌道F7之離子束，係偏向電場所作用的實際距離變長。藉此，抑制如同通過靠近射束輸送補正入口電極體454的軌道之離子那樣相對較弱地偏向之影響。因此，本變形例中，藉由設置凹形形狀的像差補正部326，能夠抑制在離子束的基準軌道附近產生之像差的影響，並提高射束質量。
另外，設有像差補正部324、326之上游第1基準電壓電極310，係亦可以減少由射束輸送補正電極450的射束輸送補正入口電極體454產生之像差的影響之目的以外的用途下進行使用。例如，即便在不在掃描電極裝置400的入口402附近設置射束輸送補正入口電極體454之情況下，若在通過基準軌道附近之離子束上產生像差，亦可以緩和該像差的影響之目的而設置像差補正部324、326。 例如，沿著基準軌道射入掃描電極裝置400之離子束的偏向量相對較大時，只要在上游第1基準電壓電極310設置具有凸形形狀之像差補正部324即可。另一方面，沿著基準軌道射入掃描電極裝置400之離子束的偏向量相對較小時，只要在上游第1基準電壓電極310設置具有凹形形狀之像差補正部326即可。並且，藉由像差補正部324、326補正之像差量可藉由像差補正部324、326的形狀來進行調整，因此，只要依據所需補正量確定像差補正部324、326的形狀即可。
接著，回到第16圖(a)及第16圖(b)對下游電極裝置500進行詳述。構成下游電極裝置500之電極，係從 掃描電極裝置400的出口404朝向下游方向，依次配置有下游第1基準電壓電極510、下游第1中間電極530、下游第2基準電壓電極550、下游第2中間電極570、下游第3基準電壓電極590。
下游第1基準電壓電極510、下游第1中間電極530、下游第2基準電壓電極550、下游第2中間電極570及下游第3基準電壓電極590，係分別具有離子束通過用開口部512、532、552、572、592。下游電極裝置500上由於有藉由掃描電極裝置400而橫方向掃描之離子束射入，因此，該等電極的開口部512、532、552、572、592具有橫方向偏長的形狀。
構成下游電極裝置500之電極的開口部形成為，橫方向開口寬度如配置於下游側之電極那樣寬。例如，下游第1中間電極530的橫方向開口寬度w4大於下游第1基準電壓電極510的橫方向開口寬度w3。並且，下游第2基準電壓電極550的橫方向開口寬度w5大於下游第1中間電極530的橫方向開口寬度w4。
下游第1基準電壓電極510以外的電極開口部532、552、572、592具有橫方向偏長的剖面為矩形的形狀。另一方面，下游第1基準電壓電極510的開口部512，係如後述第27圖(a)所示，具有左右兩端的開口寬度向縱方向(y方向)擴展之剖面形狀。
下游第1基準電壓電極510、下游第2基準電壓電極550及下游第3基準電壓電極590為一般的接地電位。因 此，下游第1基準電壓電極510、下游第2基準電壓電極550及下游第3基準電壓電極590亦可分別被稱為下游第1接地電極、下游第2接地電極及下游第3接地電極。另外，下游第1基準電壓電極510、下游第2基準電壓電極550及下游第3基準電壓電極590上亦可以分別施加成為基準電壓之其他電位，而非接地電位。
配置於下游第1基準電壓電極510與下游第2基準電壓電極550之間之下游第1中間電極530上施加有幾十kV的正高電壓，例如，施加有+30kV至+50kV左右的電壓。藉此，下游第1基準電壓電極510、下游第1中間電極530及下游第2基準電壓電極550發揮單透鏡的功能。 因此，下游第1中間電極530亦可被稱為單電極。藉此，下游第1基準電壓電極510、下游第1中間電極530及下游第2基準電壓電極550，係使通過下游電極裝置500之離子束沿縱方向或橫方向收斂，並對通過下游電極裝置500之離子束進行整形。因此，下游電極裝置500構成為，具有對從掃描電極裝置400射出之離子束的形狀進行整形或調整之作用之電極透鏡。
並且，配置於下游第2基準電壓電極550與下游第3基準電壓電極590之間之下游第2中間電極570上施加有幾kV左右的負高電壓，例如，施加有-1kV至-10kV左右的電壓。藉此，下游第2中間電極570發揮抑制電子侵入到掃描電極裝置400之抑制電極的功能。並且，藉由在下游第2中間電極570的上游側及下游側兩側設置基準電壓 電極，抑制電極的電子屏蔽效應得以提高。因此，下游電極裝置500亦能夠被稱為對從掃描電極裝置400射出之離子束具有電子抑制作用之抑制電極裝置。
第27圖(a)及第27圖(b)為表示下游第1基準電壓電極510的概略形狀之圖。第27圖(a)示出下游第1基準電壓電極510的下游面510b的外觀，並且以虛線示出配置於下游第1基準電壓電極510的上游之掃描電極410的位置。第27圖(b)表示第27圖(a)的X-X線剖面。如圖所示，下游第1基準電壓電極510的開口部512具有橫方向偏長的大致矩形形狀，並具有開口寬度朝向逐漸向左右兩端縱方向變大的形狀。
下游第1基準電壓電極510的開口部512中，側方部522R、522L的縱方向開口寬度h2大於與基準軌道Z對應之中央部520的縱方向開口寬度h1。並且，中央部520附近之中央區域X1中縱方向開口寬度以h1保持恆定，而側方部522R、522L附近之側方區域X2中縱方向開口寬度則隨著靠近左右兩端而逐漸變大。其中，所謂側方區域X2是指與掃描電極410的下游側的端部對向之位置，且與掃描電極410的電極面412R、412L的下游端部422R、422L對向之位置。
掃描電極410的下游端部422R、422L的附近，係形成為不同於稍微遠離電極面412R、412L之位置而應變的電場分佈。這是因為，通常電極的端部附近與電極面的中央附近相比，電場分佈容易紊亂。因此，通過掃描電極 410的下游端部422R、422L的附近之離子束受到產生應變之偏向電場的影響而導致向意外的方向收斂。本實施形態中，位於與掃描電極410的下游端部422R、422L對向之位置之一側區域X2中，藉由加寬下游第1基準電壓電極510的開口部512的縱方向開口寬度，來緩和該應變之偏向電場的影響。
第28圖為表示下游第1基準電壓電極510及下游第1中間電極530的概略構造之圖。下游第1中間電極530具有與基準軌道Z正交之上游面530a，且具有在基準軌道Z所處之中央部540附近，上游面530a朝下游第1基準電壓電極510凸出之形狀。並且，下游第1中間電極530具有包圍開口部532之上表面534、下表面535、右側面536及左側面537，且具有上表面534及下表面535的中央部540朝下游第1基準電壓電極510凸出之形狀。 因此，下游第1中間電極530的沿著開口部532的基準軌道Z之z方向厚度，係中央部540的厚度w7大於側方部542R、542L的厚度w8。並且，下游第1中間電極530的開口部532，係在中央區域X1中z方向厚度w7為恆定，在側方區域X2中z方向厚度逐漸變小，在側方區域X2的外側厚度w8比中央區域X1小。
另一方面，下游第1基準電壓電極510，係與基準軌道Z正交之下游面510b為平坦面。亦即，下游第1基準電壓電極510的開口部512的z方向厚度w6在中央區域X1及側方區域X2均恆定。因此，就下游第1基準電壓電 極510的下游面510b與下游第1中間電極530的上游面530a之間的距離而言，在中央區域X1的距離L1較小，側方區域X2中的距離逐漸變寬，在側方區域X2外側的距離L2變大。
本實施形態中，藉由傾斜設計在側方區域X2中下游第1基準電壓電極510與下游第1中間電極530的間隔，來緩和因縱方向加寬下游第1基準電壓電極510的開口部512的開口寬度而產生之像差的影響。而且，下游電極裝置500亦可以構成為，對從掃描電極裝置400射出之離子束中產生之偏向像差進行補正之電極透鏡。下游電極裝置500尤其亦可以對從掃描電極裝置400射出之離子束當中，在通過掃描電極410的下游端部422附近之離子束產生之偏向像差進行補正。
以下，例舉比較例之掃描電極裝置、下游第1基準電壓電極及下游第1中間電極，並示出在側方區域X2縱方向加寬下游第1基準電壓電極510的開口部512之效果。 接著，示出在側方區域X2，傾斜設計下游第1基準電壓電極510與下游第1中間電極530的間隔之效果。
第29圖為示意地表示通過比較例之掃描電極裝置400、下游第1基準電壓電極1510及下游第1中間電極1530之離子束的軌道之圖。第30圖為表示比較例之下游第1基準電壓電極1510的概略形狀之圖。如第30圖所示，比較例之下游第1基準電壓電極1510的開口部1512的形狀為矩形形狀，並具有中央部1520和側方部 1522R、1522L處縱方向開口寬度h1恆定的形狀。並且，如第29圖所示，比較例之下游第1中間電極1530的中央部沒有向下游第1基準電壓電極1510突出，而下游第1基準電壓電極1510與下游第1中間電極1530之間的間隔為恆定。
第29圖中，虛線所示之離子束的軌道E1、G1，係表示橫方向束徑DX1較小的情況，實線所示之離子束的軌道E2、G2，係表示橫方向束徑DX2較大的情況。離子束的電流值較低時，由空間電荷效應引起之射束發散的影響較小，因此，如以虛線所示，即使縮小束徑DX1亦容易輸送剖面形狀均勻的射束質量高的離子束。然而，當離子束的電流值較高時，由空間電荷效應導致射束容易發散，因此難以藉由虛線所示之小束徑DX1輸送離子束。因此，為了輸送高電流的離子束，而必需設成如實線所示之大束徑DX2。
若要以使用用於輸送小束徑DX1的離子束之設備來輸送大束徑DX2的離子束，則通過射束軌道的外側之離子會接近電極的開口端。與開口部的中央相比，在電極的開口端附近的電場分佈產生紊亂，因此通過此處之離子束會有向意外的方向偏向或收斂之虞。例如，使離子束向右方向偏向時，通過右外側的軌道G2之離子束，係通過右掃描電極410R的下游端部422R、或接近下游第1基準電壓電極1510的右側面1516的上游端部1516a之地點Q。該地點Q與通過左外側的軌道E2之離子束所通過之地點P相 比，電場分佈的紊亂較大，且離子束容易沿縱方向(y方向)收斂。這樣一來，只有通過右外側的軌道G2之離子束大幅沿縱方向收斂，並產生像差。這樣會導致所輸送之離子束的射束質量劣化。
若要使通過外側軌道之離子束不通過電極的開口端附近，則有可能防止這種現象的發生。然而，為了不讓離子束通過電極的開口端附近，而必需加大設置於各種電極之離子束通過用開口部，其結果，不得不加大下游側的電極尺寸。並且，若電極尺寸變大，則必須加大向電極施加高電壓之電源的容量。這樣一來會導致裝置整體變大，且增加裝置成本。
因此，在本實施形態中，係在與掃描電極410的下游端部422對向之位置亦即側方區域，使用加寬縱方向開口寬度之下游第1基準電壓電極510來抑制上述像差的影響。第31圖為示意地表示通過本發明的一種實施形態之掃描電極裝置400、下游第1基準電壓電極510及下游第1中間電極1530之離子束的軌道之圖。下游第1基準電壓電極510具有在側方部522縱方向開口寬度變寬之形狀，因此能夠緩和通過右外側的軌道G3之離子束通過地點Q時產生之縱方向收斂。
然而，若在下游第1基準電壓電極510的側方部522加寬縱方向開口寬度，則可能會引起其他像差的產生。若改變下游第1基準電壓電極510的開口形狀，則會變得不同於下游第1中間電極530的開口形狀，因此下游第1基 準電壓電極510與下游第1中間電極530之間的電場分佈會產生紊亂。尤其在為了使下游第1中間電極530具備單電極的功能而施加高電壓時，電場分佈的紊亂會更加明顯，只有通過下游第1基準電壓電極510的側方部522附近之離子束沿橫方向收斂而產生其他像差。
因此，在本實施形態中，在與掃描電極410的下游端部422對向之位置亦即側方區域，藉由傾斜設計下游第1基準電壓電極510與下游第1中間電極530之間的距離，來抑制上述其他像差的產生。第32圖為示意地表示通過本發明的一種實施形態之掃描電極裝置400、下游第1基準電壓電極510及下游第1中間電極530之離子束的軌道之圖。如圖所示，下游第1中間電極530具有如下形狀，亦即下游第1基準電壓電極510與下游第1中間電極530之間的距離，係與下游第1中間電極530的中央部540的距離L1相比，側方部542的距離L2更長。因此，藉由傾斜設計，以使與下游第1基準電壓電極510的側方部522對向之位置，下游第1基準電壓電極510與下游第1中間電極530的距離隨著朝向左右兩端逐漸變長。藉此針對通過右外側的軌道G4之離子束，能夠緩和在下游第1基準電壓電極510的側方部522附近發生之橫方向收斂，並抑制射束質量的下降。
第33圖為示意地表示變形例之下游第1基準電壓電極510及下游第1中間電極530的概略形狀之圖。上述實施形態之下游第1基準電壓電極510及下游第1中間電極 530，係藉由使下游第1中間電極530的上游面530a朝下游第1基準電壓電極510突出，來改變中央區域X1中的距離L1與側方區域X2的外側的距離L2。本變形例中，藉由使下游第1基準電壓電極510的下游面510b朝下游第1中間電極530突出，來縮小中央區域X1中的距離L1，以加大側方區域X2的外側距離L2。因此，變形例之下游第1基準電壓電極510的側方部522中的z方向厚度w6較小，中央部520中的厚度w9較大。並且，包圍開口部512之四個面中，上表面及下表面的中央部520具有朝下游第1中間電極530突出之形狀。藉此，與上述實施形態同樣能夠緩和通過側方區域X2之離子束中產生之橫方向像差。
第34圖(a)及第34圖(b)為示意地表示通過本發明的一種實施形態之上游電極裝置600及掃描電極裝置400之離子束的軌道之圖。本實施形態之上游電極裝置600與上述實施形態或變形例之上游電極裝置300不同，在上游第1基準電壓電極610上沒有設置凹部或凸部。並且，上游第1基準電壓電極610的開口部的z方向厚度w10大於上述實施形態或變形例之上游第1基準電壓電極310。以下，針對上游電極裝置600，以與上述實施形態之上游電極裝置300的不同點為中心進行說明。
當射束輸送補正電極450的射束輸送補正入口電極體454的縱方向收斂效應不夠充分時，係使射入掃描電極裝置400之前的離子束縱方向收斂，來備份射束輸送補正入 口電極體454的作用，以此作為目的之一而配置上游電極裝置600。亦即，上游電極裝置600具有設置於掃描電極裝置400的上游之收斂部的作用。為了提高縱方向收斂的效果，在上游電極裝置600的上游中間電極630上施加比屏蔽電子時所需的抑制電壓大致大幾倍的高電壓。
此時，若向上游中間電極630施加高電壓，則有可能對掃描電極裝置400所生成之偏向電場造成影響。因此，為了充分屏蔽上游中間電極630所生成之單電場，而加厚上游第1基準電壓電極610的z方向厚度w10。為了提高單電場的屏蔽效應，上游第1基準電壓電極610的z方向厚度w10與上游第1基準電壓電極610的縱方向開口寬度h10大致相同或比其大為佳。藉此，能夠防止對掃描電極裝置400所生成之偏向電場的影響，並且在近前處使射入掃描電極裝置400之離子束縱方向收斂。藉此，能夠抑制從掃描電極裝置400射出之離子束的縱方向發散。
第35圖(a)、第35圖(b)及第35圖(c)為表示變形例之上游電極裝置600及掃描電極裝置400的概略構成之圖。變形例中，亦可以藉由將構成上游電極裝置600之電極的電極面設為弧形形狀，而具有橫方向之收斂功能。
如第35圖(a)所示，亦可將上游第2基準電壓電極650的下游面650b設為凹面，將上游中間電極630的上游面630a設為凸面，從而形成第1凸透鏡，並且將上游中間電極630的下游面630b設為凸面，將上游第1基準 電壓電極610的上游面610a設為凹面，從而形成第2凸透鏡。
如第35圖(b)所示，亦可將上游第2基準電壓電極650的下游面650b設為凹面，將上游中間電極630的上游面630a設為凸面形成凸透鏡，另一方面，亦可將上游中間電極630的下游面630b及上游第1基準電壓電極610的上游面610a設為平坦面，從而不形成透鏡。
如第35圖(c)所示，亦可將上游第2基準電壓電極650的下游面650b設為凹面，將上游中間電極630的上游面630a設為凸面，從而形成凸透鏡，並將上游中間電極630的下游面630b設為凹面，將上游第1基準電壓電極610的上游面610a設為凸面，從而形成凹透鏡。
以下，舉出本發明的幾個態樣。
1-1．一種實施形態之離子植入裝置，其具備掃描單元，該掃描單元包含：掃描電極裝置，向沿著基準軌道射入之離子束施加偏向電場，使離子束在與前述基準軌道正交之橫方向掃描；及上游電極裝置，由設置於前述掃描電極裝置的上游之複數個電極體構成。
前述掃描電極裝置具備：一對掃描電極，隔著前述基準軌道在前述橫方向對向而設；及一對射束輸送補正電極，隔著前述基準軌道在與前述橫方向正交之縱方向對向而設。
前述一對射束輸送補正電極，係在前述掃描電極裝置 的入口附近，分別具有朝向前述基準軌道而沿前述縱方向延伸之射束輸送補正入口電極體。
1-2．前述射束輸送補正電極具有從前述掃描電極裝置的入口延伸至出口之直線部，前述射束輸送補正入口電極體，係亦可以設置成，在前述掃描電極裝置的入口附近，從前述直線部向前述基準軌道突出。
1-3．前述射束輸送補正入口電極體，係亦可以是厚度方向與前述橫方向一致的板狀構件。
1-4．前述上游電極裝置，係亦可以具備配置於前述掃描電極裝置的正上游，且設有離子束通過用開口部之上游第1基準電壓電極。
前述上游第1基準電壓電極具有：下游面，與前述掃描電極裝置對向，且與前述基準軌道正交；及一對像差補正部，設置成在前述下游面，在前述縱方向隔著前述開口部，且具有從前述下游面向前述掃描電極裝置凸出或凹陷之形狀，前述開口部，係藉由設置前述一對像差補正部，沿著前述基準軌道方向的厚度亦可在位於前述基準軌道的附近之中央部與前述橫方向遠離前述中央部之側方部不同。
1-5．前述一對像差補正部分別為向前述掃描電極裝置凸出之形狀，且具有隔著前述開口部在與前述縱方向對向之面成為三角形形狀或梯形形狀之形狀， 前述開口部，係沿著前述基準軌道之方向的的厚度亦可在前述中央部比前述側方部更大。
1-6．前述上游電極裝置，係更亦可具備使射入前述掃描電極裝置之離子束沿前述縱方向和/或前述橫方向收斂之收斂部。
1-7．前述上游電極裝置，係更亦可具備配置於前述上游第1基準電壓電極的上游之上游第2基準電壓電極；及配置於前述上游第1基準電壓電極與前述上游第2基準電壓電極之間之上游中間電極。
前述上游中間電極及前述上游第2基準電壓電極，係在與前述上游第1基準電壓電極的開口部連通之位置，分別具有離子束通過用開口部，前述上游中間電極上施加有不同於前述上游第1基準電壓電極及前述上游第2基準電壓電極的電位之高電壓，並具有使射入前述掃描電極裝置之離子束沿前述縱方向和/或前述橫方向收斂之功能。
1-8．前述上游電極裝置，係亦可構成為，具有對射入前述掃描電極裝置之離子束的形狀進行整形或調整之作用之電極透鏡。
1-9．前述上游電極裝置，係亦可構成為，具有與前述射束輸送補正電極建立相互關聯來對射入前述掃描電極裝置之離子束的形狀進行整形或調整之作用之電極透鏡。
1-10．前述上游電極裝置，係亦可構成為對射入前述掃描電極裝置之離子束具有電子抑制作用之抑制電極裝 置。
1-11．前述掃描單元，係更亦可具備由設置於前述掃描電極裝置的下游之複數個電極體構成之下游電極裝置。
1-12．前述下游電極裝置，係亦可構成為具有對從前述掃描電極裝置射出之離子束的形狀進行整形或調整之作用之電極透鏡。
1-13．前述下游電極裝置，係亦可構成為，具有與前述射束輸送補正電極建立相互關聯來對從前述掃描電極裝置射出之離子束的形狀進行整形或調整之作用之電極透鏡。
1-14．前述下游電極裝置，係亦可構成為對從前述掃描電極裝置射出之離子束具有電子抑制作用之抑制電極裝置。
1-15．前述射束輸送補正電極，係亦可構成為對通過前述掃描電極裝置之離子束的形狀進行整形或調整之作用之補正電極。
1-16．一種實施形態之離子植入裝置，其具備掃描單元，該掃描單元包含：掃描電極裝置，向沿著基準軌道射入之離子束施加偏向電場，使離子束在與前述基準軌道正交之橫方向掃描；及上游電極裝置，由設置於前述掃描電極裝置的上游之複數個電極體構成。
前述上游電極裝置具備配置於前述掃描電極裝置的正上游，且設有離子束通過用開口部之上游第1基準電壓電極， 前述上游第1基準電壓電極具有：下游面，與前述掃描電極裝置對向，且與前述基準軌道正交；及一對像差補正部，設置成在前述下游面，在與前述橫方向正交之縱方向隔著前述開口部，且具有從前述下游面向前述掃描電極裝置凸出或凹陷之形狀，前述開口部，係藉由設置前述一對像差補正部，沿著前述基準軌道之方向的厚度亦可在所位於前述基準軌道附近之中央部與前述橫方向遠離前述中央部之側方部不同。
2-1．一種實施形態之離子植入裝置，其具備掃描單元，該掃描單元包含：掃描電極裝置，在沿著基準軌道射入之離子束施加偏向電場，使離子束在與前述基準軌道正交之橫方向掃描；及下游電極裝置，配置於前述掃描電極裝置的下游，且設有向前述橫方向掃描之離子束通過用開口部。
前述掃描電極裝置具有隔著前述基準軌道而與前述橫方向對向而設之一對掃描電極，前述下游電極裝置的開口部具有電極體，該電極體構成為，與前述基準軌道及前述橫方向雙向正交之縱方向開口寬度和/或沿著前述基準軌道之方向的厚度，在前述基準軌道所處之中央部和、與前述掃描電極的下游端部對向之位置附近不同。
2-2．前述下游電極裝置，係亦可構成為，對藉由前述掃描電極裝置掃描偏向之後從前述掃描電極裝置射出之 離子束中所產生之偏向像差進行補正之電極透鏡。
2-3．前述下游電極裝置，係亦可構成為，對藉由前述掃描電極裝置掃描偏向之後從前述掃描電極裝置射出之離子束當中通過掃描兩端部附近之離子束中所產生之偏向像差進行補正之電極透鏡。
2-4．前述下游電極裝置，係亦可具備配置於前述掃描電極裝置的正下游之下游第1基準電壓電極。
前述下游第1基準電壓電極的開口部中，與前述掃描電極的下游端部對向之位置附近的前述縱方向開口寬度係亦可比前述基準軌道所處之中央部大。
2-5．前述下游第1基準電壓電極的開口部的前述中央部附近的前述縱方向開口寬度為恆定，與前述掃描電極的下游端部對向之位置附近的前述縱方向開口寬度亦可隨著朝向開口部的左右兩端逐漸變大。
2-6．前述下游電極裝置，係亦更可具備配置於前述下游第1基準電壓電極的下游之下游第2基準電壓電極；及配置於前述下游第1基準電壓電極與前述下游第2基準電壓電極之間之下游第1中間電極。
前述下游第1中間電極及前述下游第2基準電壓電極，係在與前述下游第1基準電壓電極的開口部連通之位置，分別具有離子束通過用開口部，前述下游第1中間電極上施加有不同於前述下游第1基準電壓電極及前述下游第2基準電壓電極的電位的高電壓， 前述下游第1基準電壓電極具有與前述下游第1中間電極對向，且與前述基準軌道正交之下游面， 前述下游第1中間電極具有與前述下游第1基準電壓電極對向，且與前述基準軌道正交之上游面， 前述下游第1基準電壓電極及前述下游第1中間電極，係亦可具有，前述下游第1基準電壓電極的前述下游面與前述下游第1中間電極的前述上游面之間的距離較前述基準軌道所處之中央部，在與前述掃描電極的下游端部對向之位置附近變大的形狀。
2-7．前述下游第1基準電壓電極及前述下游第1中間電極在與前述掃描電極的下游端部對向之位置附近，前述下游第1基準電壓電極的前述下游面與前述下游第1中間電極的前述上游面之間的距離亦可隨著朝向開口部的左右兩端而逐漸變大。
2-8．前述下游第1中間電極的前述上游面，係亦可具有在前述基準軌道所處之中央部附近向前述下游第1基準電壓電極凸出之形狀。
2-9．前述下游第1基準電壓電極前述下游面，係亦可具有在前述基準軌道所處之中央部附近向前述下游第1中間電極凸出之形狀。
2-10．前述下游第1中間電極的開口部的前述橫方向開口寬度亦可大於前述下游第1基準電壓電極， 前述下游第2基準電壓電極的開口部的前述橫方向開口寬度亦可大於前述下游第1中間電極。
2-11．前述下游電極裝置，係更亦可具備配置於前述下游第2基準電壓電極的下游之下游第3基準電壓電極；及配置於前述下游第2基準電壓電極與前述下游第3基準電壓電極之間之下游第2中間電極。
前述下游第2中間電極及前述下游第3基準電壓電極，係在與前述下游第2基準電壓電極的開口部連通之位置，分別具有離子束通過用開口部， 前述下游第2中間電極，係亦可具有，施加有不同於前述下游第2基準電壓電極及前述下游第3基準電壓電極的電位之高電壓，且抑制電子侵入到前述掃描電極裝置之功能。
2-12．前述下游第1中間電極，係亦可具有，施加有絕對值大於前述下游第2中間電極的電位的高電壓，且使從前述掃描電極裝置射出之離子束沿前述縱方向或前述橫方向收斂之功能。
2-13．前述掃描單元，係更亦可包含由設置於前述掃描電極裝置的上游之複數個電極體構成之上游電極裝置。
2-14．前述上游電極裝置，係亦可構成為具有對射入前述掃描電極裝置之離子束的形狀進行整形或調整之作用之電極透鏡。
2-15．前述上游電極裝置，係亦可構成為對射入前述掃描電極裝置之離子束具有電子抑制作用之抑制電極裝置。
2-16．前述掃描電極裝置，係亦可包含隔著前述基準 軌道而在前述橫方向對向而設之一對掃描電極；及隔著前述基準軌道而在前述縱方向對向而設之一對射束輸送補正電極。
前述射束輸送補正電極，係亦可構成為，對通過前述掃描電極裝置之離子束的射束形狀具有整形作用或調整作用之補正電極。
2-17．前述掃描電極裝置，係亦可包含：隔著前述基準軌道在前述橫方向對向而設之一對掃描電極；及隔著前述基準軌道在前述縱方向對向而設之一對射束輸送補正電極。
前述下游電極裝置，係亦可構成為，與前述上游電極裝置及前述射束輸送補正電極建立相互關聯，對從前述掃描電極裝置射出之離子束的射束形狀具有整形作用或調整作用之電極透鏡。

Claims (16)

  1. 一種離子植入裝置，其具備掃描單元，該掃描單元包括：掃描電極裝置，向沿著基準軌道射入之離子束施加偏向電場，使離子束在與前述基準軌道正交之橫方向掃描；及上游電極裝置，由設置於前述掃描電極裝置的上游之複數個電極體構成，該離子植入裝置的特徵為，前述掃描電極裝置具備：一對掃描電極，隔著前述基準軌道在前述橫方向對向而設；及一對射束輸送補正電極，隔著前述基準軌道在與前述橫方向正交之縱方向對向而設，前述一對射束輸送補正電極，係分別在前述掃描電極裝置的入口附近具有朝向前述基準軌道而沿前述縱方向延伸之射束輸送補正入口電極體。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之離子植入裝置，其中，前述射束輸送補正電極具有從前述掃描電極裝置的入口延伸至出口之直線部，前述射束輸送補正入口電極體設置成，在前述掃描電極裝置的入口附近從前述直線部向前述基準軌道突出。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之離子植入裝置，其中，前述射束輸送補正入口電極體為厚度方向與前述橫方向一致之板狀構件。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述之離子植入裝置，其中，前述上游電極裝置具備配置於前述掃描電極裝置的正上游且設有離子束通過用開口部之上游第1基準電壓電極，前述上游第1基準電壓電極具有：下游面，與前述掃描電極裝置對向且與前述基準軌道正交；及一對像差補正部，在前述下游面向前述縱方向隔著前述開口部而設，且具有從前述下游面向前述掃描電極裝置凸出或凹陷之形狀，前述開口部，係藉由設置前述一對像差補正部，沿著前述基準軌道方向的厚度在位於前述基準軌道附近之中央部與朝前述橫方向遠離前述中央部之側方部不同。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之離子植入裝置，其中，前述一對像差補正部分別為向前述掃描電極裝置凸出之形狀，且具有隔著前述開口部與前述縱方向對向之面呈三角形形狀或梯形形狀之形狀，前述開口部，係沿著前述基準軌道方向的厚度在前述中央部大於前述側方部。
  6. 如申請專利範圍第1或2項所述之離子植入裝置，其中，前述上游電極裝置還具備使射入前述掃描電極裝置之離子束沿前述縱方向和/或前述橫方向收斂之收斂部。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之離子植入裝置，其中，前述上游電極裝置還具備配置於前述上游第1基準電壓電極的上游之上游第2基準電壓電極及配置於前述上游第1基準電壓電極與前述上游第2基準電壓電極之間之上游中間電極，前述上游中間電極及前述上游第2基準電壓電極，係在與前述上游第1基準電壓電極的開口部連通之位置，分別具有離子束通過用開口部，前述上游中間電極上施加有不同於前述上游第1基準電壓電極及前述上游第2基準電壓電極的電位之高電壓，且具有使射入前述掃描電極裝置之離子束沿前述縱方向和/或前述橫方向收斂之功能。
  8. 如申請專利範圍第1或2項所述之離子植入裝置，其中，前述上游電極裝置構成為，具有對射入前述掃描電極裝置之離子束的形狀進行整形或調整之作用之電極透鏡。
  9. 如申請專利範圍第1或2項所述之離子植入裝置，其中，前述上游電極裝置構成為，具有與前述射束輸送補正電極建立相互關聯，而對射入前述掃描電極裝置之離子束的形狀進行整形或調整作用之電極透鏡。
  10. 如申請專利範圍第1或2項所述之離子植入裝置，其中，前述上游電極裝置構成為，對射入前述掃描電極裝置之離子束具有電子抑制作用之抑制電極裝置。
  11. 如申請專利範圍第1或2項所述之離子植入裝置，其中，前述掃描單元還具備由設置於前述掃描電極裝置下游之複數個電極體構成之下游電極裝置。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之離子植入裝置，其中，前述下游電極裝置構成為，具有對從前述掃描電極裝置射出之離子束的形狀進行整形或調整之作用之電極透鏡。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之離子植入裝置，其中，前述下游電極裝置構成為，具有與前述射束輸送補正電極建立相互關聯，而對從前述掃描電極裝置射出之離子束的形狀進行整形或調整之作用之電極透鏡。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之離子植入裝置，其中，前述下游電極裝置構成為，對從前述掃描電極裝置射出之離子束具有電子抑制作用之抑制電極裝置。
  15. 如申請專利範圍第1或2項所述之離子植入裝置，其中，前述射束輸送補正電極構成為，具有對通過前述掃描電極裝置之離子束的形狀進行整形或調整之作用之補正電極。
  16. 一種離子植入裝置，其具備掃描單元，該掃描單元包括：掃描電極裝置，向沿著基準軌道射入之離子束施加偏向電場，使離子束在與前述基準軌道正交之橫方向掃描；及上游電極裝置，由設置於前述掃描電極裝置的上游之複數個電極體構成，該離子植入裝置的特徵為，前述上游電極裝置具備配置於前述掃描電極裝置的正上游，且設有離子束通過用開口部之上游第1基準電壓電極，前述上游第1基準電壓電極具有：下游面，與前述掃描電極裝置對向且與前述基準軌道正交；及一對像差補正部，在前述下游面向與前述橫方向正交之縱方向隔著前述開口部而設，且具有從前述下游面向前述掃描電極裝置凸出或凹陷之形狀，前述開口部，係藉由設置前述一對像差補正部，沿著前述基準軌道方向的厚度在位於前述基準軌道附近之中央部與朝前述橫方向遠離前述中央部之側方部不同。
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