TWI674613B - 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及離子植入方法。本發明的離子植入裝置具備：透鏡電極單元(802)，其具備用於使離子束平行之複數個電極；及真空單元(804)，將透鏡電極單元(802)收容於、真空環境中。真空單元(804)具備：第1真空容器(806)，其具備第1導電性容器壁(814)；第2真空容器(808)，其具備第2導電性容器壁(816)；及絕緣性容器壁(810)，將第1真空容器(806)與第2真空容器(808)彼此連通，且使第1導電性容器壁(814)與第2導電性容器壁(816)絕緣。設有使透鏡電極單元(802)的複數個電極中至少1個電極與第1導電性容器壁(814)及第2導電性容器壁(816)中的至少一方絕緣之絕緣構件(828)，絕緣構件(828)與透鏡電極單元(802)一起收容於真空環境中。

Description

離子植入裝置
本申請主張基於2014年6月23日申請之日本專利申請第2014-128519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，更詳細而言係有關一種離子植入裝置及離子植入方法。
在一種離子植入裝置中連接有離子源及其電源，以使具有較小射束電流量之離子束從離子源引出(例如，參閱專利文獻1)。該裝置中能夠改變離子源和電源的連接，以使具有較大射束電流量之離子束從離子源引出。
另一種離子植入裝置具有離子源、加速管及連接它們的電源之電路，以使以較高的離子能量向靶植入離子(例如參閱專利文獻2)。該電路上設有用於切換連接之選擇開關，以便在離子能量較低時亦能夠植入離子。
(先前技術文獻) (專利文獻)
專利文献1：日本特開昭62-122045號公報
專利文獻2：日本特開平1-149960號公報
如上所述嘗試稍微擴大離子植入裝置的運行範圍。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。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。
依本發明的一種態樣，提供一種離子植入裝置，其 中，該離子植入裝置具備：透鏡電極單元，其具備用於使離子束平行之複數個電極；及真空單元，其構成為將前述透鏡電極單元收容於真空環境中，前述真空單元具備：第1真空容器，其具備第1導電性容器壁；第2真空容器，其具備第2導電性容器壁；及絕緣性容器壁，將前述第1真空容器連接於前述第2真空容器，以使前述第1真空容器與前述第2真空容器彼此連通，且使前述第1導電性容器壁與前述第2導電性容器壁絕緣，前述離子植入裝置還具備絕緣構件，其使前述複數個電極中的至少1個電極與前述第1導電性容器壁及前述第2導電性容器壁中的至少一方絕緣，前述絕緣構件與前述透鏡電極單元一起收容於前述真空環境。
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。
100‧‧‧離子植入裝置
200‧‧‧離子植入裝置
215‧‧‧離子束
216‧‧‧終端
700‧‧‧離子植入裝置
704‧‧‧射束平行化部
706‧‧‧加速透鏡
708‧‧‧減速透鏡
710‧‧‧加速間隙
712‧‧‧減速間隙
800‧‧‧射束平行化部
802‧‧‧透鏡電極單元
804‧‧‧真空單元
806‧‧‧第1真空容器
808‧‧‧第2真空容器
810‧‧‧絕緣性容器壁
812‧‧‧射束傳輸方向
814‧‧‧第1導電性容器壁
816‧‧‧第2導電性容器壁
822‧‧‧第1出射開口
828‧‧‧絕緣構件
900‧‧‧射束平行化部
902‧‧‧透鏡電極單元
903‧‧‧透鏡電極排列
903a‧‧‧上部電極排列
903b‧‧‧下部電極排列
904‧‧‧真空單元
906‧‧‧第1真空容器
908‧‧‧第2真空容器
910‧‧‧絕緣性容器壁
912‧‧‧射束傳輸方向
914‧‧‧第1導電性容器壁
916‧‧‧第2導電性容器壁
918‧‧‧基準軌道
922‧‧‧第1出射開口
928‧‧‧絕緣構件
932‧‧‧加速用入口電極
934‧‧‧加速用出口電極
936‧‧‧減速用入口電極
938‧‧‧減速用出口電極
940‧‧‧加速間隙
942‧‧‧減速間隙
944‧‧‧中間電極構件
946‧‧‧導電性連結構件
948‧‧‧支撐構件
950‧‧‧導電構件
952‧‧‧真空饋通配線
956‧‧‧新增構件
958‧‧‧空間部
960‧‧‧蓋部
962‧‧‧導引部
964‧‧‧可拆卸壁部
966‧‧‧射束收集部
968‧‧‧射束監控孔隙
第1圖係針對幾種典型的離子植入裝置，模式地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，模式地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，模式地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圖係表示本發明的一種實施形態之離子植入裝置的基本構成之圖。
第16圖係用於說明本發明的一種實施形態之透鏡形狀設計的一例之圖。
第17圖係表示本發明的一種實施形態之離子植入裝置的第2能量設定下之動作之圖。
第18圖係表示本發明的一種實施形態之離子植入裝置的第1能量設定下之動作之圖。
第19圖係表示本發明的一種實施形態之離子植入裝置的基本構成之圖。
第20圖係表示本發明的一種實施形態之離子植入裝置的動作之圖。
第21圖係表示本發明的一種實施形態之離子植入裝置的基本構成之圖。
第22圖(a)係概略表示本發明的一種實施形態之離子植入裝置的射束平行化部的外觀的圖，第22圖(b)係本發明的一種實施形態之射束平行化部的概略上面圖，第22圖(c)係本發明的一種實施形態之射束平行化部的概略側面剖面圖。
第23圖(a)至第23圖(d)分別係本發明的一種實施形態之射束平行化部的概略上面圖，第23圖(e)係一 種示例性射束平行化部的概略上面圖。
第24圖係本發明的一種實施形態之射束平行化部的側面剖面圖。
第25圖係本發明的一種實施形態之射束平行化部的立體圖。
第26圖係用於說明從真空單元拆卸本發明的一種實施形態之射束平行化部的透鏡電極單元的作業之圖。
第27圖係本發明的一種實施形態之透鏡電極單元的立體圖。
第28圖(a)係本發明的一種實施形態之透鏡電極單元的一部分的上面圖，第28圖(b)係構成本發明的一種實施形態之透鏡電極單元的電極的排列的剖面圖。
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，並適當省略重複說明。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圖模式地表示典型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，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，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。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(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。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，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，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，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。這些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圖為模式地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。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。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複部份。即，兩個調整範圍至少在各自的端部彼此重叠。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。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即射束的軌道。並且，為靜止射束即帶狀束時，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向要件。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圖所示之離子值入裝置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(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。射束整形裝置藉由這些透鏡的匯聚/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。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例如為具備偏向電極、偏向電磁鐵或同時具備這兩者之AEF(Angular Energy Filtcr)。
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)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向)。AD柱212的下游的能量過濾器213藉由施加基於偏向電極或偏向電磁鐵之電場或磁場(或這兩者)，使離子束215向晶片214側偏向。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，對射入離子束進行平行化來射出，並且調整離子束的能量。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(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，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，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)。可以重複進行步驟S110至步驟S114，直至處理完所需的片數。
第11圖模式地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(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，該製造商所擁有的這些裝置無用武之地。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，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，並且該些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，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。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，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實施形態之離子植入裝置700的基本構成之圖。離子植入裝置700具備射束掃描部702及射束平行化部704。射束掃描部702沿射束輸送方向設於射束平行化部704的上遊側。第15圖中用箭頭M表示射束輸送方向。以下，為便於說明有時將射束輸送方向標為y方向，與射束輸送方向垂直的掃描方向標為x方向。
射束掃描部702以某一掃描角度範圍703在焦點位置P掃描從上遊側入射之離子束。掃描角度範圍703向上述“成為基準之射束中心軌道”(以下簡單稱為“基準軌道”)的兩側相等擴展。第15圖中用單點劃線表示基準軌道701。離子束通常在焦點位置P上從基準軌道701偏向。另外，為不掃描之離子束時，呈以射束的收斂位置(例如，質譜分析狹縫)為起點從基準軌道701發散之狀態。掃描角度範圍703被定為，取最大偏向角度之離子束(第15圖中用虛線箭頭表示)向射束平行化部704的x方向端部入射。
所掃描之離子束從射束掃描部702出射。該離子束相對於基準軌道701具有角度。射束平行化部704以所掃描之離子束與基準軌道701平行之方式進行偏向。如上所述，如此被平行化之離子束具有向掃描方向(x方向)延長之細長照射區域。
該實施形態之離子植入裝置700的基本構成與以上所述之各實施形態中之離子植入裝置100(參閱第2圖)或離子植入裝置200(參閱第5圖)相同。因此，射束掃描部702及射束平行化部704可以各為離子植入裝置100的射束線裝置104的構成要件。如上所述，射束掃描部702可以是掃描斑點狀的離子束之射束掃描裝置，射束平行化部704可以是靜電式射束平行化裝置。並且，射束掃描部702及射束平行化部704亦可以是離子植入裝置200的掃描儀209及射束平行化機構211。
射束平行化部704具備雙重P透鏡。該雙重P透鏡具備加速透鏡706及沿射束輸送方向與加速透鏡706相鄰配置之減速透鏡708。加速透鏡706及減速透鏡708在射束輸送方向上從上遊側依次排列。以下，有時將加速透鏡及減速透鏡分別標為加速P透鏡及減速P透鏡。
加速透鏡706及減速透鏡708各自具有從基準軌道701向x方向上下對稱地彎曲成弓形之部份。加速透鏡706的弓形部份朝上遊側凸起。加速透鏡706的弓形部份從基準軌道701向加速透鏡706的x方向上端及朝射束輸送方向下遊彎曲，且從基準軌道701向加速透鏡706的x方向下端及朝射束輸送方向的下遊彎曲。減速透鏡708的弓形部份朝下遊側凸起。減速透鏡708的弓形部份從基準軌道701向減速透鏡708的x方向上端及朝射束輸送方向上遊彎曲，且從基準軌道701向減速透鏡708的x方向下端及朝射束輸送方向的上遊彎曲。該些弓形部份大致與基準軌道701垂直相交。
加速透鏡706曲線比以從基準軌道701到加速透鏡706的x方向上端(或下端)為止的x方向長度作為半徑之半圓更平緩。因此，加速透鏡706的y方向長度比從基準軌道701到加速透鏡706的x方向上端(或下端)為止的x方向長度短。同樣，減速透鏡708的曲線比以從基準軌道701到減速透鏡708的x方向上端(或下端)為止的x方向長度作為半徑之半圓更平緩。因此，減速透鏡708的y方向長度比從基準軌道701到減速透鏡708的x方向 上端(或下端)為止的x方向長度短。
如圖所示，減速透鏡708的曲線比加速透鏡706的曲線平緩。因此，減速透鏡708的射束輸送方向(y方向)的長度比加速透鏡706的射束輸送方向的長度短。
如後述，本實施形態中設定有單獨使用雙重P透鏡中的任一P透鏡之運轉模式。該P透鏡的形狀被設計成在單獨運轉模式下對離子束進行平行化。根據本實施形態，設為雙重P透鏡中的1個P透鏡的曲線比另一P透鏡的曲線平緩，藉此與將兩個P透鏡設計成相同曲線時相比，能夠縮短雙重P透鏡的射束輸送方向的長度(y方向的寬度)。藉此，能夠減少在離子束通過雙重P透鏡期間有可能因空間電荷效果產生之離子束的發散。
加速透鏡706具備彎曲成弓形之加速間隙710。減速透鏡708具備彎曲成弓形之減速間隙712。加速間隙710朝上遊側凸起，減速間隙712朝下遊側凸起。加速間隙710的凸起部及減速間隙712的凸起部均位於基準軌道701之上。如圖所示，減速間隙712的曲線比加速間隙710的曲線更平緩。
為形成加速間隙710，加速透鏡706具備一對加速用電極亦即加速用入口電極714及加速用出口電極716。加速用入口電極714及加速用出口電極716各是為使離子束通過而在x方向上具有細長開口之電極構件。加速用入口電極714與加速用出口電極716彼此相隔配置，以便能夠向各自施加不同之電位。如此一來，加速間隙710被劃定 在加速用入口電極714的後方與加速用出口電極716前方之間。加速用入口電極714的後方及加速用出口電極716的前方相當於上述弓形部份。
當向加速用出口電極716施加與加速用入口電極714相比更低的電位時，加速間隙710中會生成使離子束加速之電場。該加速電場不僅具有使離子束加速之成份還具有使離子束偏向之成份。加速透鏡706以通過該偏向成份使離子束的行進方向接近與基準軌道701平行的方向之方式構成。
並且，為形成減速間隙712，減速透鏡708具備一對減速用電極亦即減速用入口電極718及減速用出口電極720。減速用入口電極718及減速用出口電極720各是為使離子束通過而在x方向上具有細長開口之電極構件。減速用入口電極718與減速用出口電極720彼此相隔配置，以便能夠向各自施加不同之電位。如此一來，減速間隙712被劃定在減速用入口電極718的後方與減速用出口電極720前方之間。減速用入口電極718的後方及減速用出口電極720的前方相當於上述弓形部份。
減速用入口電極718的後方及減速用出口電極720的前方的曲線比加速用入口電極714的後方及加速用出口電極716的前方的曲線平緩。因此，減速用入口電極718的後方的x方向中央部與x方向端部的y方向距離比加速用入口電極714的後方的x方向中央部與x方向端部的y方向距離短。同樣，減速用出口電極720的前方的x方向中 央部與x方向端部的y方向距離比加速用出口電極716的前方的x方向中央部與x方向端部的y方向距離短。
當向減速用出口電極720施加與減速用入口電極718相比更高的電位時，減速間隙712中會生成使離子束減速之電場。該減速電場不僅具有使離子束減速之成份還具有使離子束偏向之成份。減速透鏡708通過該偏向成份以使離子束的行進方向接近與基準軌道701平行的方向之方式構成。
加速用出口電極716與減速用入口電極718以向相同電位施加之方式被電性連接。本實施形態中，加速用出口電極716與減速用入口電極718形成為一體的電極構件。以下，有時將該一體電極構件稱為中間電極構件717。如圖所示，射束掃描方向(x方向)上之加速用出口電極716的兩端部與射束掃描方向上之減速用入口電極718的兩端部可以彼此相連。在另一實施形態中加速用出口電極716與減速用入口電極718亦可以分體形成。
如上所述，根據所給離子植入條件從複數個能量設定中選擇用於某一特定離子植入處理中之能量設定。複數個能量設定包括適合低能量離子束的輸送之第1能量設定及適合高能量離子束的輸送之第2能量設定。以下，如同上述實施形態，有時將第1能量設定稱為低能量模式，將第2能量設定稱為高能量模式。
離子植入裝置700具備射束輸送部722及以向射束輸送部722施加電位之方式構成之高電壓電源系統724。射 束輸送部722為射束平行化部704的電位基準。
高電壓電源系統724具備第3電源部726，以向第3電源部726施加基準電位之方式構成。高電壓電源系統724以在第2能量設定下向第3電源部726施加第2基準電位，且在第1能量設定下向第3電源部726施加第1基準電位之方式構成。第1基準電位不同於第2基準電位。第2基準電位例如相對於接地電位為正電位。第1基準電位例如相對於接地電位為負電位。第3電源部726以將射束輸送部722作為電位基準向射束平行化部704的至少1個電極施加電位之方式構成。
另外，在另一實施形態中，第2基準電位相對於接地電位可以是負電位。並且，第1基準電位相對於接地電位可以是正電位。根據例如植入能量等所給植入條件適當分別決定第1基準電位及第2基準電位。
對於除第3電源部726以外的部份，高電壓電源系統724可以具備與上述高電壓電源系統230(參閱第6圖及第7圖)相同的構成。因此，高電壓電源系統724可以具備第1電源部231、第2電源部232等。
與上述第3電源部233(參閱第6圖及第7圖)相同，第3電源部726以在複數個能量設定中的任意設定下使射束平行化部704動作之方式構成。第3電源部726以在第2能量設定下至少在加速透鏡706上產生電位差，在第1能量設定下至少在減速透鏡708上產生電位差之方式構成。
射束輸送部722可以是射束線裝置104(參閱第2圖)，或者可以具備第5圖中所例示之各種射束線構成要件中的1個或複數個。射束輸送部722可以具備終端216(參閱第6圖及第7圖)，此時，第3電源部726亦可以以將終端216作為電位基準向射束平行化部704的至少1個電極施加電位之方式構成。
第3電源部726具備用於加速透鏡706及減速透鏡708之通用電源728。通用電源728為可變直流電源，且設於射束平行化部704與射束輸送部722之間。以下，有時將相對於基準電位V0由通用電源728所施加之電壓標為V(<0)。
通用電源728以向加速用出口電極716及減速用入口電極718施加相對於基準電位(亦即射束輸送部722)為負電位之電位V之方式構成。通用電源728的負極連接於中間電極構件717。通用電源728的正極連接於基準電位。加速用入口電極714亦連接於基準電位。
並且，第3電源部726具備開關730。開關730以能夠對從通用電源728斷開減速用出口電極720之第1狀態與將減速用出口電極720連接到通用電源728之第2狀態進行切換之方式構成。第15圖中示出第2狀態。第1狀態中開關730將減速用出口電極720連接到基準電位。第2狀態中開關730在通用電源728的負極連接減速用出口電極720。
開關730在第2能量設定下被切換成第2狀態，第1 能量設定下被切換成第1狀態。因此，開關730在第2能量設定下將減速用出口電極720連接到通用電源728，以向減速用出口電極720施加負電位V。開關730在第1能量設定下將減速用出口電極720連接到基準電位。如上所述，可藉由控制部116(參閱第2圖)執行該種第3電源部726的切換處理。
如此一來，在第2能量設定下，在加速用入口電極714上施加有基準電位V0，在加速用出口電極716上施加有電位V0+V，在減速用入口電極718上施加有電位V0+V，在減速用出口電極720上施加有電位V0+V。因此，加速透鏡706通過電壓V動作，而減速透鏡708不進行動作。
另一方面，在第1能量設定下，在加速用入口電極714上施加有基準電位V0，在加速用出口電極716上施加有電位V0+V，在減速用入口電極718上施加有電位V0+V，在減速用出口電極720上施加有基準電位V0。因此，加速透鏡706通過電壓V動作，減速透鏡708通過電壓-V動作。
詳細內容後續再述，第3電源部726以在第2能量設定下對加速透鏡706施加第2加速電壓VAP之方式構成。第2加速電壓VAP根據第2能量設定下向加速透鏡706入射離子束之能量TAi而設定。並且，如上所述，第3電源部726在第2能量設定下以不在減速透鏡708上產生電位差之方式構成。
另一方面，第3電源部726在第1能量設定下以向加速透鏡706施加第1加速電壓VAP’之方式構成。第1加速電壓VAP’根據第1能量設定下向加速透鏡706入射離子束之能量TAi而設定。
並且，第3電源部726在第1能量設定下以向減速透鏡708施加第1減速電壓VDP之方式構成。藉由上述第3電源部726的構成，第1減速電壓VDP與第1加速電壓VAP’的元件符號不同但大小相等(亦即VDP=VAP’)。此時，射束平行化部704作為整體既不使離子束加速亦不使其減速。亦即，在第1能量設定下入射到射束平行化部704之離子束的能量與從射束平行化部704出射之離子束的能量相等。
本實施形態中，射束平行化部704的透鏡形狀設計分兩個階段。在第1階段設計加速透鏡706的形狀。此時，不考慮減速透鏡708的形狀。因此，忽略減速透鏡708的形狀而獨立決定加速透鏡706的形狀。在第2階段設計減速透鏡708的形狀。因此，使用在第1階段決定之加速透鏡706的形狀。因此，減速透鏡708的形狀依賴於加速透鏡706的形狀而決定。
第1階段中，加速透鏡706的形狀以規定的加減速比RA對從焦點位置P向加速透鏡706入射之離子束進行平行化之方式而定。能夠利用加速透鏡706的基本關系式進行該種加速透鏡706的設計。設計一例將參閱第16圖進行後述。
其中，加速透鏡706加速時的加減速比RA被定義為加速透鏡706中出射能量TAo與入射能量TAi之比(亦即RA=TAo/TAi)。若利用此定義，則加速透鏡706的電位差VAP表示為，vAP=(TAi/q)×(RA-1)。q表示離子的電荷。
向具有所設計之形狀之加速透鏡706施加電位差VAP，藉此在焦點位置P所掃描之離子束藉由加速透鏡706被平行化。射束平行化部704能夠單獨以加速透鏡706對從射束掃描部702入射之離子束進行平行化。如此一來，射束平行化部704在加速單獨模式下進行動作。
在第2階段中，減速透鏡708的形狀以對從加速透鏡706出射之離子束進行平行化之方式而定。在此所使用之離子束為從焦點位置P入射到加速透鏡706，且為了以小於規定的加減速比RA的加減速比RA’進行平行化而預偏向之離子束(平行化途中的離子束)。將較小的加減速比RA’設為加速透鏡706相當於減弱加速透鏡706的偏向力。因此在該較小加減速比RA’下，從焦點位置P入射到加速透鏡706且從加速透鏡706出射之離子束在平行化途中，沒有完全被平行化。
減速透鏡708的形狀被確定為，補充加速透鏡706中的因為了這種平行化而預偏向引起之偏向不足。亦即減速透鏡708的形狀被確定為，以加減速比RD對從加速透鏡706出射之沒有完全被平行化之預偏向狀態的離子束進行平行化之方式而定。其中，減速透鏡708的加減速比RD被定義為減速透鏡708中出射能量TDo與入射能量TDi之 比(亦即RD=TDo/TDi)。
其中，向減速透鏡708入射之能量TDi等於從加速透鏡706出射之能量TAo。並且，本實施形態中，藉由上述第3電源部726的構成，向加速透鏡706入射之能量TAi等於從減速透鏡708出射之能量TDo。因此，減速透鏡708的加減速比RD等於加速透鏡706的加減速比RA’的倒數(RD=1/RA’)。
能夠利用加速透鏡706的基本關系式及減速透鏡708的基本關系式進行減速透鏡708的設計。向減速透鏡708入射離子束之角度等於從加速透鏡706出射離子束之角度，因此加速透鏡706的基本關系式與減速透鏡708的基本關系式彼此相關。設計一例將參閱第16圖進行後述。
加速透鏡706的電位差VAP’及減速透鏡708的電位差VDP分別表示為：VAP’=(TAi/q)×(RA’-1) VDP=(TDi/q)×(RD-1)=(TDi/q)×(1/RA’-1)
藉由向具有所設計之形狀之加速透鏡706及減速透鏡708分別施加電位差VAP’及電位差VDP，在焦點位置P所掃描之離子束藉由合並加速透鏡706及減速透鏡708被平行化。射束平行化部704能夠藉由協同加速透鏡706與減速透鏡708來對從射束掃描部702入射之離子束進行平行化。如此一來，射束平行化部704在加速減速模式下進行動作。
第16圖為用於說明本發明的一實施形態之形狀設計 的一例之圖。加速P透鏡706及減速P透鏡708以基準軌道701相互對稱，因此第16圖示出自基準軌道701的下半部份。
第16圖中所記載之元件符號表示以下內容。
TAi：加速P透鏡入射能量
TAo：加速P透鏡出射能量
TDi：減速P透鏡入射能量
TDo：減速P透鏡出射能量
θAi：加速P透鏡入射角度
θAo：加速P透鏡出射角度
θDi：減速P透鏡入射角度
θDo：減速P透鏡出射角度
：與加速P透鏡電場的y軸所成之角
：與減速P透鏡電場的y軸所成之角
EA：加速P透鏡電場
ED：減速P透鏡電場
加速P透鏡706側的基本關系式為式(1)。
減速P透鏡708側的基本關系式為式(2)。
加速單獨模式中θAo=0，因此，式(1)變成以下式(1’)。
因此，在透鏡形狀設計的第1階段利用式(1’)以加減速比RA時相對於入射角θAi的射束作成角度的電場EA之方式設計加速P透鏡706的形狀。
加速減速模式中，θDi=θAo、θDo=0、RD=1/RA’，因此式(2)變成下式(2’)。
式(1)中將RA替換為RA’，獲得式(1)與式(2’)之積，則變成式(3)。
根據式(3)為，
根據式(4)為，
將式(5)代入式(2’)獲得下式(6)
因此，在透鏡形狀設計的第2階段中利用式(6)以加減速比RA’時相對於入射角θAi的射束作成角度的電場ED之方式設計減速P透鏡708的形狀。另外，其中，加速P透鏡706的加減速比RA’為，RA’<RA。
到此為止，以在射束輸送方向上從上遊依次排列加速透鏡706及減速透鏡708之情形為例對透鏡形狀設計進行了說明。然而，透鏡的排列亦可以顛倒過來。本設計手法 亦能適用於在射束輸送方向上從上遊依次排列減速透鏡、加速透鏡之情形。此時，首先設計減速透鏡。減速透鏡的形狀被確定為，使在射束掃描部的焦點位置P從基準軌道701偏向並入射到減速透鏡之離子束以規定的加減速比平行。亦即僅以減速透鏡進行平行化時使用規定的加減速比。另外，為不掃描之離子束時，以將射束的收斂位置(例如質譜分析狹縫)作為起點從基準軌道701發散之狀態入射到減速透鏡。接著，設計加速透鏡。加速透鏡的形狀被確定為，使從減速透鏡出射之預偏向之離子束平行。當利用減速透鏡及加速透鏡這兩者進行平行化時，從減速透鏡出射之離子束從焦點位置P入射到減速透鏡，並為了以大於上述規定加減速比的加減速比進行平行化而成為預偏向之離子束(平行化途中的離子束)。為減速透鏡時，與加速透鏡相反，加減速比越大偏向力變得越弱。
第17圖為表示本發明的一實施形態之離子植入裝置700的第2能量設定(高能量模式、加速單獨模式)中之動作之圖。如第17圖所示，離子束從射束線的上遊入射到射束掃描部702，在焦點位置P向掃描角度範圍703掃描。離子束如此向基準軌道701兩側相等擴展，入射到射束平行化部704。
第2能量設定下向射束輸送部722施加正電位VO。根據入射到射束平行化部704之能量TAi設定通用電源728的施加電壓VAP(<0)(VAP=(TAi/q)×(RA-1))。因此，向加速用入口電極714施加基準電位VO， 向加速用出口電極716施加電位VO+VAP，在加速間隙710生成加速電壓VAP。如圖所示開關730採取第2狀態，因此減速用入口電極718與減速用出口電極720的電位變成相同電位VO+VAP，減速間隙712上不產生電位差。如此一來，第2能量設定下只有加速透鏡706以電壓VAP進行動作。
加速透鏡706的形狀被設計成以加減速比RA對從焦點位置P入射到加速間隙710之離子束進行平行化。因此，射束平行化部704能夠單獨從加速透鏡706對射束掃描部702入射之離子束進行平行化。如此被平行化之離子束具有沿掃描方向(x方向)延伸之細長照射區域。
第18圖為表示本發明的一實施形態之離子植入裝置700的第1能量設定(低能量模式、加速減速模式)中之動作之圖。本實施形態中，射束掃描部702以在第1能量設定及第2能量設定下以相同的掃描角度範圍703掃描離子束之方式構成。因此，離子束從射束線的上遊入射到射束掃描部702，在焦點位置P向掃描角度範圍703掃描。所掃描之離子束入射到射束平行化部704。
第1能量設定下在射束輸送部722施加負電位VO’(<0)。根據入射到射束平行化部704之能量TAi設定通用電源728的施加電壓VAP’(<0)(VAP’=(TAi/q)×(RA’-1))。因此，向加速用入口電極714施加基準電位VO’，向加速用出口電極716施加電位VO’+VAP’在加速間隙710上生成加速電壓VAP’。
加減速比RA’被設定為加速透鏡706對離子束不完全進行平行化。從加速透鏡706出射之離子束以入射到加速透鏡706之原來的離子束與被完全平行化之離子束的中間的角度朝向減速透鏡708。
在第1能量設定下開關730採取第1狀態。因此，向減速用入口電極718施加電位VO’+VAP’，向減速用出口電極720施加基準電位VO’，在減速間隙712上生成減速電壓-VAP’。如此一來，第1能量設定下加速透鏡706以電壓VAP’進行動作，減速透鏡708以電壓-VAP’進行動作。
減速透鏡708的形狀被設計成補充加速透鏡706中之偏向不足，因此，從加速透鏡706出射之離子束藉由減速透鏡708被平行化。另外，若將減速透鏡708考慮成單體，則變成減速透鏡708以規定的加減速比RD對從虛擬焦點位置P’入射之離子束進行平行化。與焦點位置P相比虛擬焦點位置P’位於上遊(參閱第18圖)。
如此一來，射束平行化部704能夠藉由協同加速透鏡706與減速透鏡708對從射束掃描部702入射之離子束進行平行化。如此被平行化之離子束具有向掃描方向(x方向)延伸之細長照射區域。
如以上說明，根據本實施形態能夠以類似1台通用電源728及開關730的比較簡單的構成實現兩種平行化透鏡的切換(亦即在單獨藉由加速透鏡進行平行化與藉由組合加速透鏡和減速透鏡進行平行化之間的切換)。並且，在 1台射束平行化部704中，能夠根據離子植入條件(例如植入能量)選擇該兩種平行化透鏡。
而與在加速單獨模式中離子束被加速透鏡706平行化相比，在加速減速模式中，離子束藉由減速透鏡708最終被平行化。減速透鏡708配置於加速透鏡706的下遊，因此加速減速模式中離子束的掃描方向(x方向)的寬度與加速單獨模式相比稍微變長。亦即，在加速減速模式中離子束在加速透鏡706與減速透鏡708之間稍微向x方向擴展。
因此，射束掃描部702可以以如下方式構成，亦即在加速單獨模式與加速減速模式中以不同之掃描角度範圍掃描離子束，以便從射束平行化部704出射之離子束的寬度在加速單獨模式與加速減速模式中相等。同樣，射束掃描部702亦可以以如下方式構成，亦即在第1能量設定與第2能量設定下以不同之掃描角度範圍掃描離子束，以便從射束平行化部704出射之離子束的寬度在第1能量設定與第2能量設定下相等。例如，射束掃描部702亦可以以將加速減速模式(或第1能量設定)中之掃描角度範圍設得比加速單獨模式(或第2能量設定)窄之方式構成。這樣就能夠在兩個運轉模式下合並離子束的寬度。
上述實施形態中，第3電源部726具備1台通用電源728。然而，第3電源部726亦可以具備2台電源。第3電源部726可以具備在加速透鏡706產生電位差之第1電源732及在減速透鏡708產生電位差之第2電源734。
第19圖為表示本發明的一實施形態之離子植入裝置700的基本構成之圖。在第3電源部726的構成方面，第19圖所示離子植入裝置700不同於第15圖所示之離子植入裝置700。
第3電源部726具備用於加速透鏡706及減速透鏡708之第1電源732。第1電源732以向加速用出口電極716及減速用入口電極718施加相對於基準電位(亦即射束輸送部722)為負電位之電位之方式構成。第1電源732的正極連接於基準電位，第1電源732的負極連接於加速用出口電極716及減速用入口電極718。第1電源732可以是上述通用電源728。加速用入口電極714連接於基準電位。
並且，第3電源部726具備用於減速透鏡708之第2電源734。第2電源734以向減速用出口電極720施加相對於基準電位為正電位之電位之方式構成。在第2電源734的正極與減速用出口電極720之間設有開關730。第2電源734的負極連接於基準電位。
開關730以能夠對將減速用出口電極720連接於第2電源734之第1狀態與將減速用出口電極720連接於第1電源732之第2狀態進行切換之方式構成。第19圖中示出第2狀態。開關730在第2能量設定下被切換成第2狀態，在第1能量設定下被切換為第1狀態。
第3電源部726在開關730與基準電位之間具備電阻器736。電阻器736並排設置於第2電源734。電阻器 736提供從減速用出口電極720到基準電位的射束電流的返回路徑。亦即電阻器736為使向減速用出口電極720照射離子束時可蓄積在減速用出口電極720之電荷逃出而設。電阻器736為迂迴第2電源734之電流路徑。
與第1電源732無關，第3電源部726可以單獨具備第2電源734，因此能夠個別調整第1電源732及第2電源734的電壓。藉此，與加速透鏡706的加速作用相比更能夠加大減速透鏡708的減速作用。如此，能夠以與入射到加速透鏡706之能量相比更加減小從減速透鏡708出射之能量之方式使兩個P透鏡動作。因此，加速減速模式中射束平行化部704總體上能夠使離子束減速。
並且，根據該實施形態能夠實現三種平行化透鏡之間的切換。射束平行化部704不僅可以是上述加速單獨模式及加速減速模式，亦可以是如第20圖所示之減速單獨模式。在減速單獨模式下，開關730與加速減速模式一樣被切換成第2電源734，第1電源732的施加電壓被設定為零。藉此，在加速透鏡706上不產生電位差，只有減速透鏡708通過第2電源734的施加電壓進行動作。
第21圖為表示本發明的一實施形態之離子植入裝置700的基本構成之圖。第21圖所示之離子植入裝置700在第3電源部726的構成上，不同於第15圖及第19圖所示之離子植入裝置700。
第21圖的第3電源部726與第19圖的第3電源部726同樣具備第1電源732及第2電源734。第1電源 732兩者相同。然而，第21圖的第2電源734以與第19圖的第2電源734為反向之方式連接。並且，第21圖的第3電源726不具有開關730。因此第2電源734的負極直接連接於減速用出口電極720。
第3電源726以藉由調整向第1電源732及第2電源734分別施加之電壓來切換加速單獨模式及加速減速模式之方式構成。加速單獨模式中，第1電源732及第2電源734生成相同的施加電壓。藉此，在減速透鏡708上不產生電位差，只有加速透鏡706藉由第1電源732的施加電壓進行動作。加速減速模式下，第2電源734的施加電壓被設定為零。藉此，加速透鏡706藉由第1電源732的施加電壓進行動作，且減速透鏡708藉由第2電源734的施加電壓進行動作。
在某一實施形態中，射束平行化部704可以具備在電極之間形成彎曲成弓形之第1間隙之第1電極對、及在電極之間形成彎曲成弓形之第2間隙之第2電極對。第1電極對可以配置在第2電極對的上遊。第2間隙的曲線可以比第1間隙的曲線平緩。如上所述，可以由第1電極對構成加速透鏡706，由第2電極對構成減速透鏡708。
或者，在另一實施形態中，亦可以由第1電極對構成減速透鏡，由第2電極對構成加速透鏡。此時，射束平行化部704能夠提供減速單獨模式(單獨藉由加速透鏡進行平行化)及減速加速模式(藉由組合減速透鏡和加速透鏡進行平行化)。
在上述實施形態中，離子植入裝置700具備射束掃描部702與射束平行化部704。然而，在另一實施形態中，離子植入裝置700可以具備帶狀束發生器來替代射束掃描部702。帶狀束發生器可以被構成為，藉由將離子束發散成扇形來生成扇形帶狀束。射束平行化部704可以構成為使扇形帶狀束平行化。
第22圖(a)為概略表示本發明的一種實施形態之離子植入裝置的射束平行化部800的外觀之圖。第22圖(b)為本發明的一種實施形態之射束平行化部800的概略上面圖。第22圖(c)為本發明的一種實施形態之射束平行化部800的概略側面剖面圖。
射束平行化部800能夠被採用作為任意離子植入裝置用射束平行化裝置。例如，射束平行化部800亦可採用作為上述離子植入裝置200的射束平行化機構211或離子植入裝置700的射束平行化部704。
射束平行化部800具備透鏡電極單元802及真空單元804。真空單元804構成為將透鏡電極單元802收容於真空環境中。第22圖(b)中，為了便於理解真空單元804中透鏡電極單元802的配置，以虛線圖示出透鏡電極單元802。
透鏡電極單元802為在射束平行化部800中提供平行化透鏡之主要部份，並具備使離子束平行之複數個電極。透鏡電極單元802可以具備加速透鏡部及配設於加速透鏡部的下游之減速透鏡部。或者減速透鏡部可以配設於加速 透鏡部的上游。如以上說明，加速透鏡部具備形成彎曲成弓形之加速間隙之複數個加速電極。減速透鏡部具備形成彎曲成弓形之減速間隙之複數個減速電極。
如上所述，在一種特定離子植入處理中所使用之能量設定，係依據所給離子植入條件，從複數個能量設定中選擇。離子植入裝置的電源部(例如，第3電源部726)在複數個能量設定中的任意模式下使透鏡電極單元802動作。複數個能量設定包括適於低能量離子束的傳輸之第1能量設定(低能量模式)與適於高能量離子束的傳輸之第2能量設定(高能量模式)。電源部構成為，第2能量設定下至少在加速間隙產生電位差，第1能量設定下至少在減速間隙產生電位差。
真空單元804具備第1真空容器806與第2真空容器808。並且，真空單元804具備連接第1真空容器806與第2真空容器808之絕緣性容器壁810。沿著如第22圖(c)所示之射束傳輸方向812，自上游側依次配置有第1真空容器806、絕緣性容器壁810及第2真空容器808。第1真空容器806與絕緣性容器壁810彼此相鄰而固定，絕緣性容器壁810與第2真空容器808彼此相鄰而固定。
絕緣性容器壁810構成為，將第1真空容器806及第2真空容器808氣密地連通。第1真空容器806與第2真空容器808藉由絕緣性容器壁810彼此連通。真空單元804中附設有真空排氣系統(未圖示)，而得以向真空單元804的內部提供真空環境並維持真空環境。
第1真空容器806包圍透鏡電極單元802的至少一部份。並且，絕緣性容器壁810包圍透鏡電極單元802的至少一部份。更具體而言，如第22圖(b)及第22圖(c)所示，透鏡電極單元802的前部(亦即上游側部份)被第1真空容器806所包圍，透鏡電極單元802的後部(亦即下游側部份)被絕緣性容器壁810所包圍。如此，透鏡電極單元802配置於第1真空容器806與絕緣性容器壁810的交界處。
第1真空容器806及絕緣性容器壁810作為整體構成透鏡電極單元802用平行化透鏡真空容器。平行化透鏡真空容器在離子植入裝置中，例如構成終端216(參閱第5圖(a)及第5圖(b))的一部份。並且，第2真空容器808例如可以構成用於收容配置於射束平行化部800的下游之射束線構成要件(例如能量過濾器213)之真空容器的至少一部份。第2真空容器808可以構成被處理物用處理室(例如圖2所示之植入處理室106)的至少一部份。
第22圖(c)所示，第1真空容器806及第2真空容器808分別具備包圍離子束的基準軌道818之第1導電性容器壁814及第2導電性容器壁816。因此，透鏡電極單元802的前部被第1導電性容器壁814所包圍。
第1導電性容器壁814上形成有第1入射開口820及第1出射開口822。第1導電性容器壁814例如具有長方體形的箱型或筒型構造，第1入射開口820及第1出射開口822分別形成於箱型構造的相對向之一面及另一面，或 形成於筒型構造的一端與另一端。第2導電性容器壁816上形成有第2入射開口824及第2出射開口826。第2導電性容器壁816與第1導電性容器壁814同樣可以具有例如長方體形的箱型或筒型構造。第1導電性容器壁814及第2導電性容器壁816例如由金屬形成。
絕緣性容器壁810以包圍第1出射開口822之方式連續設置於第1導電性容器壁814，且以包圍第2入射開口824之方式連續設置於第2導電性容器壁816。絕緣性容器壁810具有箱型或筒型構造，該構造的尺寸等於或大於第1出射開口822及第2入射開口824的尺寸。絕緣性容器壁810亦可以是具有這種大口徑之絕緣襯套。以此，絕緣性容器壁810將第1真空容器806連接於第2真空容器808，以使第1導電性容器壁814與第2導電性容器壁816絕緣。
離子束從第1入射開口820進入第1真空容器806，從第1出射開口822進入絕緣性容器壁810，而且從第2入射開口824進入第2真空容器808。此外，離子束經由第2出射開口826朝向射束線的下游。
射束平行化部800具備至少1個絕緣構件828，其使透鏡電極單元802的複數個電極中的至少1個電極與第1導電性容器壁814及第2導電性容器壁816中的至少一方絕緣。射束平行化部800可以具備複數個絕緣構件828，並藉由這些絕緣構件828使透鏡電極單元802的所有電極分別與第1導電性容器壁814及第2導電性容器壁816絕 緣。1個或複數個絕緣構件828與透鏡電極單元802一起收容於由真空單元804提供之真空環境中。
如第22圖(c)所示，絕緣構件828例如設置於第1導電性容器壁814與透鏡電極單元802之間。因此，絕緣構件828使透鏡電極單元802的至少1個電極與第1導電性容器壁814絕緣。並且，結構上透鏡電極單元802藉由絕緣構件828被第1導電性容器壁814所支撐。以此，透鏡電極單元802以藉由絕緣性容器壁810與第2真空容器808絕緣之方式設置於第1真空容器806。
離子植入處理中構成為，第1真空容器806及第2真空容器808分別具有第1電位及第2電位。由於第1真空容器806與第2真空容器808彼此絕緣，因此能夠使第1電位不同於第2電位。另一方面，亦可以將第1電位與第2電位設為相同。藉由使第1真空容器806與第2真空容器808電性分離，能夠自由控制這兩個真空容器的電位。
第1真空容器806構成為，終端電位作為第1電位賦予到第1導電性容器壁814。終端電位為透鏡電極單元802用基準電位。第2真空容器808構成為，與終端電位不同的電位作為第2電位賦予到第2導電性容器壁816。第2電位可以與離子植入裝置中的被處理物的電位相同。
第2電位可以高於第1電位(例如，終端電位)。這種電位設定可在出射離子束相比入射到射束平行化部800之入射離子束減速之減速模式(例如，低能量模式)下使用。相反，第2電位可以低於第1電位。這種電位設定可 在出射離子束相比入射到射束平行化部800之入射離子束加速之加速模式(例如，高能量模式)下使用。並且，某一電位設定中，第2電位可以等於第1電位。該電位設定可在入射到射束平行化部800之入射離子束與出射離子束具有相等能量之所謂的漂移模式下使用。
如上所述，透鏡電極單元802的至少1個電極與第1導電性容器壁814及第2導電性容器壁816分別絕緣。透鏡電極單元802的所有電極可以分別與第1導電性容器壁814及第2導電性容器壁816絕緣。因此，透鏡電極單元802的至少1個電極(例如，所有電極)上，能夠個別施加與第1電位及第2電位不同的電位。
另外，透鏡電極單元802的至少1個電極上可以施加與第1電位(或第2電位)相等的電位。此時，該電極可以與第1導電性容器壁814(或第2導電性容器壁816，本段中下同)導通。或者，可以構成為能夠選擇該電極與第1導電性容器壁814之間的絕緣或導通(例如，可以設有能夠使絕緣部短路之切換電路，前述絕緣部將該電極與第1導電性容器壁814連接成絕緣狀態)。
第23圖(a)至第23圖(d)分別為本發明的一種實施形態之射束平行化部的概略上面圖。第23圖(e)為一種例示性射束平行化部的概略上面圖。第23圖(a)至第23圖(e)所示之射束平行化部與第22圖(b)所示之射束平行化部800相比，透鏡電極單元的配置不同。第23圖(a)至第23圖(e)中，與第22圖(b)相同，以虛 線表示透鏡電極單元。
第23圖(a)所示之透鏡電極單元802a與第22圖(b)所示之透鏡電極單元802相比，配置於下游側。透鏡電極單元802a的前部被絕緣性容器壁810所包圍，後部被第2真空容器808所包圍。
第23圖(b)所示之透鏡電極單元802b與第22圖(b)所示之透鏡電極單元802相比，延長了射束傳輸方向的長度。透鏡電極單元802b的前部被第1真空容器806所包圍；中間部被絕緣性容器壁810所包圍；後部被第2真空容器808所包圍。另外，射束傳輸方向的絕緣性容器壁810的長度較短時亦相同，透鏡電極單元802b的前部可以被第1真空容器806所包圍；中間部可以被絕緣性容器壁810所包圍；後部被第2真空容器808所包圍。
第23圖(c)所示之透鏡電極單元802c與第22圖(b)所示之透鏡電極單元802相比，配置於上游側。透鏡電極單元802c整體被第1真空容器806所包圍。並且，第23圖(d)所示之透鏡電極單元802d與第22圖(b)及第23圖(a)所示之透鏡電極單元802、802a相比，配置於下游側。透鏡電極單元802d整體被第2真空容器808所包圍。
第23圖(a)至第23圖(d)所示之透鏡電極單元802a至802d具備多級透鏡(例如，至少1個加速透鏡及至少1個減速透鏡)。並且，透鏡電極單元802a至802d具備與第22圖(b)及第22圖(c)所示之透鏡電極單元 802相同的絕緣構造。
另一方面，第23圖(e)所示之透鏡電極單元802e具備使透鏡電極單元802e與真空單元804導通並與其連結之連結部830、831。透鏡電極單元802e的前部被第1真空容器806所包圍；中間部被絕緣性容器壁810所包圍；後部被第2真空容器808所包圍。透鏡電極單元802e由單級透鏡(亦即一對透鏡電極)構成。上游側透鏡電極藉由上游側連結部830安裝於第1真空容器806；下游側透鏡電極藉由下游側連結部831安裝於第2真空容器808。上游側及下游側的連結部830、831分別收容於第1真空容器806及第2真空容器808。
一種實施形態中，透鏡電極單元802可固定設置在真空單元804的指定位置。透鏡電極單元802例如可在第22圖及第23圖(a)至第23圖(d)所示之任意位置上固定於真空單元804。
一種實施形態中，可以將透鏡電極單元802設置成能夠在真空單元804中移動。透鏡電極單元802例如亦可以在第22圖及第23圖(a)至第23圖(d)所示之任意位置與其他任意位置移動之方式設置於真空單元804。
透鏡電極單元802亦可以如下方式設置於真空單元804，亦即能夠在透鏡電極單元802的一部份被絕緣性容器壁810所包圍之使用位置與透鏡電極單元802的整體被收容於第1真空容器806及第2真空容器808中的一方之退避位置之間移動。例如，透鏡電極單元802亦可以如下 方式設置於真空單元804，亦即能夠在透鏡電極單元802的後部被絕緣性容器壁810所包圍之使用位置(參閱第22圖(b))與透鏡電極單元802整體被收容於第1真空容器806之退避位置之間(參閱第23圖(c))移動。
其中，使用位置為離子植入處理用透鏡電極單元802應配置之位置。退避位置為不進行離子植入處理時(例如，包括維修離子植入裝置期間)可配置透鏡電極單元802之位置。射束平行化部800可以構成為，透鏡電極單元802處於退避位置時，可從真空單元804拆卸透鏡電極單元802。此時，退避位置亦被稱為拆卸位置。
第24圖為本發明的一種實施形態之射束平行化部900的側面剖面圖。第24圖中示出，透鏡電極單元902處於使用位置時的射束平行化部900。第25圖為第24圖所示之射束平行化部900的立體圖。第25圖中為了便於理解射束平行化部900的內部構造，而以半透明形式圖示出射束平行化部900的真空單元904。
第26圖為用於說明從真空單元904拆卸第24圖所示之射束平行化部900的透鏡電極單元902之作業之圖。第27圖為第26圖所示之透鏡電極單元902的立體圖。第28圖(a)為表示第26圖所示之透鏡電極單元902的一部份之上面圖，第28圖(b)為表示構成透鏡電極單元902之電極的排列之剖面圖。
如第24圖所示，射束平行化部900中，與參閱第22圖(a)至第22圖(c)說明之射束平行化部800相同， 透鏡電極單元902收容於真空單元904。透鏡電極單元902的前部被第1真空容器906所包圍；透鏡電極單元902的後部被絕緣性容器壁910所包圍。第1真空容器906的第1導電性容器壁914上，形成有第1入射開口920及第1出射開口922，第2真空容器908的第2導電性容器壁916上，形成有第2入射開口924及第2出射開口926。以下說明中，適當省略射束平行化部900與射束平行化部800中相同的部位的說明，以免贅述。
透鏡電極單元902具備由用於使離子束平行之複數個電極構成之透鏡電極排列903。與參閱第15圖至第21圖說明之射束平行化部704相同，透鏡電極排列903自上游側依次具備加速用入口電極932、加速用出口電極934、減速用入口電極936及減速用出口電極938(參閱第28圖(a)及第28圖(b))。
加速用入口電極932與加速用出口電極934之間形成有彎曲成弓形之加速間隙940。減速用入口電極936與減速用出口電極938之間形成有彎曲成弓形之減速間隙942。以此，透鏡電極單元902具備：加速透鏡部，其具備加速用入口電極932及加速用出口電極934；及減速透鏡部，其具備減速用入口電極936及減速用出口電極938。
加速用出口電極934與減速用入口電極936形成為一體的電極構件。加速用出口電極934與減速用入口電極936的兩端電連接，這兩個電極上施加有相同的電位。以 下，有時將該一體電極構件稱為中間電極構件944。因此，透鏡電極排列903由下列構件構成，亦即由加速用入口電極932構成之上游電極構件、中間電極構件944及由減速用出口電極938構成之下游電極構件。另外，可以獨立形成加速用出口電極934和減速用入口電極936。
透鏡電極排列903被分割為，隔著離子束的基準軌道918而對向之上部電極排列903a與下部電極排列903b。因此，構成透鏡電極排列903之電極分別被分割為上部電極片與下部電極片。上部電極片及下部電極片分別為彎曲成弓形之棒狀體。棒狀體的剖面形狀例如為大致四邊形。
這種電極片與具有單片凸透鏡或凹透鏡的形狀之電極體相比，能夠以少量的材料形成。結果，能夠使透鏡電極單元902變輕，因此有益於提高組裝和維修等作業效率。並且在費用方面亦具有優點。
如第27圖所示，各電極的上部電極片與下部電極片經由導電性連結構件946連結。導電性連結構件946為配設於上部電極片及下部電極片的每個左右端之棒狀構件。導電性連結構件946的上端固定有上部電極片，導電性連結構件946的下端固定有下部電極片。因此，構成1個電極之上部電極片及下部電極片上施加由相同的電位。
另外，可以構成為，連結上部電極排列903a與下部電極排列903b之連結部能夠調整上部電極排列903a與下部電極排列903b之間的相對位置。此時，相對於下側電極位置，能夠獨立調整上側電極位置，因此能夠高精度地 設定相對於基準軌道918之上下方向的電極間隔。
並且，透鏡電極單元902具備支撐構件948，該支撐構件以構成透鏡電極排列903之各電極配置於其指定位置之狀態，將各電極支撐於第1導電性容器壁914。支撐構件948配設於透鏡電極排列903的下部電極排列903b與第1導電性容器壁914的下壁部之間。支撐構件948例如為矩形形狀的平板，例如由金屬形成。
支撐構件948配置於透鏡電極單元902的下側，因此亦能夠被稱為基板。而支撐構件948的配置不限於此。支撐構件948可以構成為，配設於第1導電性容器壁914的上壁部或側壁部與透鏡電極排列903之間，並將透鏡電極排列903支撐於第1導電性容器壁914的上壁部或側壁部。並且，每個支撐構件948可以被分割成支撐1個或複數個電極之複數個構件。
支撐構件948與透鏡電極排列903之間設有複數個絕緣構件928。構成透鏡電極排列903之電極中的至少1個電極經由所對應之絕緣構件928安裝於支撐構件948。藉此，該電極與支撐構件948絕緣。
例如，中間電極構件944經由中間電極構件944用絕緣構件928a安裝於支撐構件948。絕緣構件928a分別設置於中間電極構件944左右端(和/或中央部)。同樣，減速用出口電極938經由該電極用絕緣構件928b安裝於支撐構件948。絕緣構件928b分別設置於減速用出口電極938的左右端(和/或中央部)。
射束平行化部900具備用於從第1真空容器906外部向透鏡電極單元902供電之真空饋通配線952。真空饋通配線952藉由第1導電性容器壁914與透鏡電極排列903的至少1個電極連接。中間電極構件944及減速用出口電極938分別具備與真空饋通配線952連接之端子部954。
因此，中間電極構件944上藉由真空饋通配線952能夠施加有可能與支撐構件948的電位不同的期望電位。對於減速用出口電極938而言亦相同。
另一方面，加速用入口電極932經由導電構件950安裝於支撐構件948。導電構件950分別設置於加速用入口電極932的左右端(和/或中央部)。因此，加速用入口電極932上施加有與第1導電性容器壁914相同的電位。而加速用入口電極932，亦可以經由絕緣構件928安裝於支撐構件948。此時，可以藉由新增真空饋通配線952對加速用入口電極932施加可能與支撐構件948的電位不同的期望電位。
另外，真空饋通配線952設置於第1導電性容器壁914的上壁部，但並不限於此。真空饋通配線952亦可以設置成，藉由第1導電性容器壁914的側壁部或下壁部，向透鏡電極單元902供電。
當透鏡電極單元902(例如如第23圖(a)所示之實施形態)配置於下游側時，射束平行化部900可以具備用於從第2真空容器908的外部向透鏡電極單元902供電之真空饋通配線952。真空饋通配線952可以藉由第2導電 性容器壁916與透鏡電極排列903的至少1個電極連接。
透鏡電極單元902具備相對於離子束的基準軌道918與支撐構件948對稱配置之新增構件。該新增構件956具有與支撐構件948實際相同的形狀，且由實際相同的材料形成。與不設置該新增構件956時相比，藉由設置該新增構件來減輕因透鏡電極排列903生成之電場的應變。
支撐構件948配置於透鏡電極單元902的下側，因此新增構件956配置於透鏡電極單元902的上側。新增構件956配設於透鏡電極排列903與第1導電性容器壁914的上壁部之間，利用絕緣構件928及導電構件950安裝於上部電極排列903a並被支撐。但與支撐構件948不同，新增構件956沒有安裝於第1導電性容器壁914的上壁部。新增構件956與第1導電性容器壁914的上壁部相隔對向。
如第28圖(a)及第28圖(b)所示，中間電極構件944的中央形成有空間部958。空間部958設置於加速用出口電極934與減速用入口電極936之間，透鏡電極單元902的內側區域藉由空間部958與透鏡電極單元902的外側區域連通。透鏡電極單元902的內側區域為透鏡電極排列903的上部電極排列903a與下部電極排列903b之間的離子束所通過之區域。外側區域為真空單元904的第1導電性容器壁914與透鏡電極單元902(例如，支撐構件948或新增構件956)之間的區域。
空間部958有益於改善透鏡電極排列903中的真空電導率。藉由通過空間部958之真空排氣，容易使離子束所 通過之透鏡電極單元902的內側區域保持所希望的高真空度。
空間部958相對於離子束的基準軌道918在上下方向上開放。與此同時，空間部958沿著與基準軌道918正交之射束掃描方向(第28圖(a)之上下方向)，以橫切透鏡電極單元902的內側區域之方式被寬闊地開放。能夠藉由像這樣擴大空間體積，進一步改善真空電導率。
隨著空間部958的擴大，包圍空間部958之電極構件在射束行進方向上變薄。電極構件上可能有偏離原來的射束軌道之離子碰撞。若有離子附著，則導致電極構件污染。並且，若因離子碰撞時的衝擊而使電極材料釋放到射束傳輸空間，則被釋放之電極材料會到達晶片，並有可能污染晶片。若電極構件較薄，則離子有可能碰撞之面積會減少，因此這種電極表面及晶片受污染之問題得以減輕。
透鏡電極單元902在空間部958中的遠離透鏡電極單元902的內側區域一側具備覆蓋空間部958之蓋部960。蓋部960構成為允許藉由空間部958對內側區域實施真空排氣。蓋部960例如為擴張金屬板或金屬網狀構件。蓋部960構成中間電極構件944的一部份。藉由設置像這樣蓋部960，可不用犠牲空間部958所影響之真空電導率的改善，即可將第1真空容器906的電位對空間部958及射束傳輸空間的電場造成之影響降到極低。另外，亦可以在其他電極同樣設置蓋部。並且，亦可在支撐構件948和/或新增構件956的與空間部958對應之部位形成用於促進真 空排氣之開口。
透鏡電極單元902以如下方式設置於真空單元904，亦即能夠在透鏡電極單元902的後部被絕緣性容器壁910所包圍之使用位置與透鏡電極單元902整體收容於第1真空容器906之拆卸位置之間移動。第1真空容器906具備在使用位置與拆卸位置之間導引支撐構件948之導引部962及支撐導引部962之可拆卸壁部964。透鏡電極單元902構成為，當透鏡電極單元902位於拆卸位置時，可從第1真空容器906與導引部962及可拆卸壁部964一體拆卸。
導引部962例如具備沿著射束傳輸方向912延伸之至少1根(例如2根)導軌。射束傳輸方向912在第24圖中為從左到右的方向。該導軌固定於可拆卸壁部964。支撐構件948構成為可沿著導軌移動。
為了維修等而從真空單元904拆卸透鏡電極單元902時，透鏡電極單元902沿著導引部962從使用位置向拆卸位置移動。此時，打開形成於第1真空容器906之開口部965，作業人員亦可藉由該開口部965用手將透鏡電極單元902從使用位置引出到拆卸位置。或者，透鏡電極單元902可以構成為，能夠在使用位置與拆卸位置之間自由行走。第26圖及第27圖中示出，透鏡電極單元902與導引部962及可拆卸壁部964一體從第1真空容器906被拆卸之狀態。
另外，可拆卸壁部964設置於第1導電性容器壁914 的下壁部，但並不限於此。可拆卸壁部964亦可以設置於第1導電性容器壁914的側壁部或上壁部。
當透鏡電極單元902(例如如第23圖(a)所示之實施形態)配置於下游側時，透鏡電極單元902亦可以如下方式設置於真空單元904，亦即能夠在透鏡電極單元902的前部被絕緣性容器壁910所包圍之使用位置與透鏡電極單元902整體收容於第2真空容器908之拆卸位置之間移動。此時，導引部962及可拆卸壁部964設置於第2真空容器908，透鏡電極單元902可以構成為，能夠從第2真空容器908與導引部962及可拆卸壁部964一體拆卸。
如第25圖所示，第1真空容器906在離子束入口側具備射束收集部966。射束收集部966在與射束掃描方向平行的方向上配置於離子束的一側或兩側。射束收集部966例如為相當於第1入射開口920的兩側之第1導電性容器壁914的部份。
透鏡電極單元902具備用於測定射束軸和/或射束的擴展度之射束監控孔隙968。射束監控孔隙968配設於透鏡電極單元902的上游側。
射束監控孔隙968作為獨立的電流檢測器，以相對於離子束上下對稱之方式配置。射束監控孔隙968配置於透鏡電極排列903的最上游，亦即配置於加速用入口電極932的上游。上側射束監控孔隙968安裝於新增構件956，下側射束監控孔隙968安裝於支撐構件948。上下配置之各構件由具有導電性之材料，例如石墨形成。各構 件例如為矩形形狀的板材。
上下配置之各構件與周圍的射束線構成物電絕緣，且構成為能夠將與每個構件碰撞之離子束的電荷作為獨立電流而檢測。以由上部檢測器檢測之電流Iupper及由下部檢測器檢測之電流Ilower均儘量小，且Iupper與Ilower的值成為近似值之方式控制上游側的射束參數來調整射束，藉此能夠適當調整射束監控孔隙968的設置位置上的射束軸與射束形狀(射束的擴展度)。例如能夠判定射束位於上下方向的中心附近或射束足夠集中等，並進行調整。
一種典型的平行化透鏡的結構中，複數個透鏡電極分別藉由包圍每個透鏡電極之大口徑絕緣襯套而被周邊構造所絕緣支撐。設置複數個大口徑絕緣襯套會導致裝置變大。另一方面，如以上說明，依本發明的一種實施形態，加速透鏡部及減速透鏡部作為1個組裝體構成透鏡電極單元902。為了絕緣支撐透鏡電極單元902的真空單元904而採用小型絕緣構件928。因此，本發明的一種實施形態中，無需設置複數個大口徑絕緣襯套，出於這種原因，具有能夠使高電壓絕緣構造乃至射束平行化部及離子植入裝置小型化之優點。
並且，依本發明的一種實施形態，能夠實現下列優點中的至少1個。
1.構造簡單，成本亦低。
2.節省材料並減輕材料重量。
3.藉由改善真空電導率來確保高真空度。
4.高電壓絕緣構造及高電壓放電對策構造簡單。
5.抑制及防止因電極表面的離子束被照射面積小而引起之污染。
6.提高組裝及分解透鏡電極與電極蓋體之作業效率。
7.容易調整電極間的相對位置。
8.防止基於電極蓋體之透鏡電極的漏電及電場應變。

Claims (22)

  1. 一種離子植入裝置，其特徵為，具備：透鏡電極單元，其具備用於使離子束平行之複數個電極；及真空單元，其構成為將前述透鏡電極單元收容於真空環境中，前述真空單元具備：第1真空容器，其具備第1導電性容器壁；第2真空容器，其具備第2導電性容器壁；及絕緣性容器壁，將前述第1真空容器連接於前述第2真空容器，以使前述第1真空容器與前述第2真空容器彼此連通，且使前述第1導電性容器壁與前述第2導電性容器壁絕緣，前述離子植入裝置還具備絕緣構件，其使前述複數個電極中的至少1個電極與前述第1導電性容器壁及前述第2導電性容器壁中的至少一方絕緣，前述絕緣構件與前述透鏡電極單元一起收容於前述真空環境中。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之離子植入裝置，其中，前述透鏡電極單元的一部份被前述絕緣性容器壁所包圍。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之離子植入裝置，其中， 前述透鏡電極單元的後部被前述絕緣性容器壁所包圍，前述透鏡電極單元前部被前述第1導電性容器壁所包圍。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述之離子植入裝置，其中，前述第1真空容器構成為，前述透鏡電極單元用基準電位亦即終端電位施加到前述第1導電性容器壁，前述第2真空容器構成為，與前述終端電位不同的電位施加到前述第2導電性容器壁。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之離子植入裝置，其中，與前述終端電位不同的電位，係和前述離子植入裝置中的被處理物的電位相同。
  6. 如申請專利範圍第1或2項所述之離子植入裝置，其中，前述絕緣構件使前述複數個電極中的至少1個電極與前述第1導電性容器壁絕緣。
  7. 如申請專利範圍第1或2項所述之離子植入裝置，其中，前述離子植入裝置還具備：真空饋通配線，其用於從前述第1真空容器或前述第2真空容器的外部向前述透鏡電極單元供電，前述真空饋通配線藉由前述第1導電性容器壁或前述第2導電性容器壁與前述複數個電極中的至少1個電極連接。
  8. 如申請專利範圍第1或2項所述之離子植入裝置，其中，前述複數個電極中的每個電極被分割成上部電極片及下部電極片，且前述上部電極片與前述下部電極片經由導電構件連結。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之離子植入裝置，其中，每個前述上部電極片及前述下部電極片為彎曲成弓形之棒狀體。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之離子植入裝置，其中，前述棒狀體的剖面形狀大致呈四邊形。
  11. 如申請專利範圍第1或2項所述之離子植入裝置，其中，前述透鏡電極單元以如下方式設置於前述真空單元，亦即能夠在前述透鏡電極單元的一部份被前述絕緣性容器壁所包圍之使用位置與前述透鏡電極單元整體被收容於前述第1真空容器及前述第2真空容器中的一方之拆卸位置之間移動。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之離子植入裝置，其中，前述透鏡電極單元具備支撐前述複數個電極之支撐構件，前述真空單元具備在前述使用位置與前述拆卸位置之間導引前述支撐構件之導引部。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之離子植入裝置，其中，前述第1真空容器及前述第2真空容器中的一方具備支撐前述導引部之可拆卸壁部，前述透鏡電極單元構成為，當前述透鏡電極單元處於前述拆卸位置時，可以從前述第1真空容器及前述第2真空容器中的一方與前述可拆卸壁部一體拆卸。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之離子植入裝置，其中，前述複數個電極中的至少1個電極經由前述絕緣構件安裝於前述支撐構件。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之離子植入裝置，其中，前述透鏡電極單元具備相對於前述離子束與前述支撐構件對稱配置之構件。
  16. 如申請專利範圍第1或2項所述之離子植入裝置，其中，前述透鏡電極單元具備：加速透鏡部，其具備形成彎曲成弓形之加速間隙之複數個加速電極；及減速透鏡部，其配設於前述加速透鏡部的下游，且具備形成彎曲成弓形之減速間隙之複數個減速電極。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之離子植入裝置，其中，將前述複數個加速電極中的出口側加速電極與前述複 數個減速電極中的入口側減速電極構成為相同電位，並且，空間部設置於前述出口側加速電極與前述入口側減速電極之間，離子束所通過之區域亦即前述透鏡電極單元的內側區域，藉由前述空間部而與成為前述真空單元和前述透鏡電極單元之間之外側區域連通。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之離子植入裝置，其中，前述透鏡電極單元具備蓋部，其在前述空間部中遠離前述內側區域一側覆蓋前述空間部。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之離子植入裝置，其中，前述蓋部構成為，允許藉由前述空間部實施前述內側區域的真空排氣。
  20. 如申請專利範圍第16項所述之離子植入裝置，其中，前述離子植入裝置還具備電源部，其在複數個能量設定下使前述透鏡電極單元動作，前述複數個能量設定包括適於低能量離子束的傳輸之第1能量設定與適於高能量離子束的傳輸之第2能量設定，前述電源部構成為，在前述第2能量設定下至少在前述加速間隙產生電位差，在前述第1能量設定下至少在前述減速間隙產生電位差。
  21. 如申請專利範圍第1或2項所述之離子植入裝 置，其中，在前述第1真空容器的離子束入口側具備射束收集部，前述射束收集部配置在與射束掃描方向平行的方向上的離子束的一側或兩側。
  22. 如申請專利範圍第1或2項所述之離子植入裝置，其中，前述離子植入裝置具備射束監控孔隙，其配設於前述透鏡電極單元的上游側，用於測定射束軸和/或射束的擴展度。
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