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1、10申请公布号CN104183446A43申请公布日20141203CN104183446A21申请号201410171523222申请日20140425201311136420130527JP201311203620130528JP201311347420130529JP201312551220130614JP201313135820130624JPH01J37/31720060171申请人斯伊恩股份有限公司地址日本东京都72发明人椛泽光昭渡边一浩佐佐木玄稻田耕二74专利代理机构永新专利商标代理有限公司72002代理人徐殿军54发明名称高能量离子注入装置57摘要本发明提供一种高能量离子注入装。
2、置，通过电场对高能量的离子束进行扫描、平行化及过滤。本发明的高能量离子注入装置100具备高能量多段直线加速单元14，对离子束进行加速而生成高能量离子束；偏转单元16，将高能量离子束朝向半导体晶片进行方向转换；及射束传输线单元18，将已偏转的高能量离子束传输到晶片。射束传输线单元18具有射束整形器32、高能量用射束扫描器34、高能量用电场式射束平行化器36及电场式最终能量过滤器38。30优先权数据51INTCL权利要求书3页说明书21页附图15页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书3页说明书21页附图15页10申请公布号CN104183446ACN104183446A1/3。
3、页21一种高能量离子注入装置，其对从离子源提取的离子束进行加速，并沿着射束线传输到晶片并注入到该晶片中，所述高能量离子注入装置的特征在于，具备射束生成单元，具有离子源和质量分析装置；高能量多段直线加速单元，对所述离子束进行加速而生成高能量离子束；高能量射束的偏转单元，将所述高能量离子束朝向晶片进行方向转换；射束传输线单元，将已偏转的高能量离子束传输到晶片；及基板处理供给单元，将传输到的高能量离子束均匀地注入到半导体晶片中，所述射束传输线单元具有射束整形器、高能量用射束扫描器、高能量用电场式射束平行化器及高能量用电场式最终能量过滤器，并构成为，对从所述偏转单元出来的高能量离子束通过所述射束扫描器。
4、及所述电场式射束平行化器进行射束扫描并且将其平行化，且通过所述高能量用电场式最终能量过滤器去除质量、离子价数及能量中至少任意一个不同的混入离子后注入到所述晶片中，所述射束扫描器设为以能够微调的三角波工作的电场式射束扫描器。2根据权利要求1所述的高能量离子注入装置，其特征在于，所述射束扫描器具有1对偏转电极，其构成为若将该1对偏转电极之间的间隔设为D1，将该偏转电极的射束行进方向的长度设为L1，则满足L15D1。3根据权利要求1所述的高能量离子注入装置，其特征在于，所述电场式射束扫描器具有1对偏转电极，并构成为若将该1对偏转电极的平行部之间的间隔设为W1，将所述偏转电极的高度设为H1，则满足H1。
5、15W1。4根据权利要求1至3中任一项所述的高能量离子注入装置，其特征在于，所述电场式射束扫描器具有1对偏转电极，并构成为能够以05KHZ4KHZ的任意扫描频率工作。5根据权利要求2至4中任一项所述的高能量离子注入装置，其特征在于，所述偏转电极构成为与另一偏转电极的对置面由二段平面构成，且所述对置面与相反侧的外侧面呈阶梯差形状。6根据权利要求2至4中任一项所述的高能量离子注入装置，其特征在于，所述偏转电极与另一偏转电极的对置面由加工成锯齿状的阶梯差构成。7根据权利要求1至6中任一项所述的高能量离子注入装置，其特征在于，在接地屏蔽板上配置接地电极、扫描电极及配置于2个接地电极之间的抑制电极，并且。
6、在扫描器壳体内部配置接地屏蔽板，且构成为能够通过抑制电极和接地屏蔽板防止电子流入正电位的扫描电极。8根据权利要求1至7中任一项所述的高能量离子注入装置，其特征在于，还具备上游侧接地电极和下游侧接地电极，配置于所述电场式射束扫描器的射束线下游侧且在离子束的通过区域具有开口；及抑制电极，配置于所述上游侧接地电极与所述下游侧接地电极之间，若将上游侧接地电极的开口宽度设为W1，将抑制电极的开口宽度设为W2，将下游侧接地电极的开口宽度设为W3，则满足W1W2W3。9根据权利要求1至8中任一项所述的高能量离子注入装置，其特征在于，所述电场式射束扫描器的偏转角度为5以下。权利要求书CN104183446A2。
7、/3页310根据权利要求9所述的高能量离子注入装置，其特征在于，在所述电场式射束扫描器与所述电场式射束平行化器之间设置有用于将所述电场式射束扫描器的偏转角度变小的射束扫描空间。11根据权利要求10所述的高能量离子注入装置，其特征在于，具备真空容器，容纳有所述电场式射束扫描器且设置有所述射束扫描空间；及真空泵，连接于所述真空容器且用于排出该真空容器的内部的气体。12根据权利要求1至11中任一项所述的高能量离子注入装置，其特征在于，所述高能量离子注入装置由第1部分、第2部分及第3部分构成高能量离子注入射束线，其中，所述第1部分包含具有离子源的射束生成单元和所述高能量多段直线加速单元且具有较长的轨道。
8、；所述第2部分用于通过包含所述偏转单元的偏转部进行方向转换；所述第3部分包含所述射束传输线单元且具有较长的轨道，相对置地配置所述第1部分与所述第3部分而构成具有相对置的长直线部的U字状的装置布局。13根据权利要求12所述的高能量离子注入装置，其特征在于，在所述射束生成单元与所述高能量多段直线加速单元之间以能够向射束线插入和退避的方式设置有测定离子束的总束电流量的第1法拉第装置。14根据权利要求1至13中任一项所述的高能量离子注入装置，其特征在于，在所述偏转单元与所述射束输送线单元之间以能够向射束线插入和退避的方式设置有测定离子束的总束电流量的第2法拉第装置。15根据权利要求1至14中任一项所述。
9、的高能量离子注入装置，其特征在于，所述基板处理供给单元中在离子注入位置的后方设置有测定离子束的总束电流量的固定式第3法拉第装置。16根据权利要求1至15中任一项所述的高能量离子注入装置，其特征在于，所述高能量离子注入装置构成为通过调整提取电极装置、调整部、能量分散调整装置和中心轨道补正装置及所述高能量用电场式射束整形器，生成射束尺寸为40MM以下且几乎没有轨道偏差的射束，并将该射束供给到所述电场式射束扫描器，所述提取电极装置包括设置于所述射束生成单元的射束方向调整部，所述调整部设置于所述高能量多段直线加速单元的末端内部，对会聚发散进行调整，所述能量分散调整装置和中心轨道补正装置设置于所述偏转单。
10、元，所述射束传输线单元具有所述高能量用电场式射束整形器。17根据权利要求1至16中任一项所述的高能量离子注入装置，其特征在于，所述电场式射束扫描器构成为使离子束向通常扫描范围的更外侧偏转，并导入到配设于所述电场式射束平行化器的近前部的左右任一侧的射束收集器部，从而能够暂时收集射束。18根据权利要求1至17中任一项所述的高能量离子注入装置，其特征在于，所述高能量射束的偏转单元中包括中心轨道补正装置，该中心轨道补正装置微调轨道，以使在与所述电场式射束扫描器的扫描平面相同的平面内从偏转单元射出的离子束通过射束扫描器的中心附近。19根据权利要求1至18中任一项所述的高能量离子注入装置，其特征在于，权利。
11、要求书CN104183446A3/3页4所述电场式射束扫描器构成为能够施加用于补正扫描范围的左右偏离的偏移电压。20根据权利要求19所述的高能量离子注入装置，其特征在于，所述电场式射束扫描器中，从调整为通过电场式射束扫描器的中心附近的射束到达晶片时的位置偏离倒算而决定所述偏移电压，并构成注入角度/注入位置微调系统的一部分。21一种高能量离子注入装置，其对从离子源提取的离子束进行加速，沿着射束线传输到晶片并注入到该晶片中，高能量离子注入装置的特征在于，具备射束生成单元，具有离子源和质量分析装置；高能量多段直线加速单元，对所述离子束进行加速而生成高能量离子束；高能量射束的偏转单元，将所述高能量离子。
12、束朝向晶片进行方向转换；射束传输线单元，将已偏转的高能量离子束传输到晶片；及基板处理供给单元，将传输到的高能量离子束均匀地注入到半导体晶片中，所述射束传输线单元具有射束整形器、高能量用射束扫描器、高能量用磁场式射束平行化器及高能量用电场式最终能量过滤器，并构成为，对从所述偏转单元出来的高能量离子束通过所述射束扫描器及所述磁场式射束平行化器进行射束扫描并且将其平行化，且通过所述高能量用电场式最终能量过滤器去除质量、离子价数及能量中至少任意一个不同的混入离子后注入到所述晶片中，所述射束扫描器设为以能够微调的三角波工作的电场式射束扫描器。权利要求书CN104183446A1/21页5高能量离子注入装。
13、置技术领域0001本申请主张基于2013年5月29日申请的日本专利申请第2013113474号的优先权。该申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。0002本发明涉及一种高能量离子注入装置。背景技术0003在半导体元件制造工序中，标准地实施如下重要的工序，该工序用于通过在真空下向半导体晶片打入离子来将杂质添加到半导体晶片的结晶中，从而使导电性发生变化，并使半导体晶片半导体元件化。该工序中所使用的装置被称为离子注入装置，该离子注入装置将通常用于半导体元件化的杂质原子作为离子进行加速，并打入到半导体晶片中。0004随着半导体元件的高集成化/高性能化，一直使用能够用于更深地打入到半导体晶片中的高能量的。
14、离子注入的装置。这种装置特别地被称为高能量离子注入装置。作为其中一例，有以串列式静电加速器构成离子束的加速系统的方法参考专利文献1。0005批次式BATCHTYPE0006并且，长期以来还使用具备进行高频加速的高频线形加速器的批次处理式高能量离子注入装置参考专利文献2。0007批次处理式离子注入为如下的方法，即将十几片硅晶片载于直径为1M左右的铝盘的外周侧，一边使圆盘以每分钟1000次的旋转程度高速旋转，一边均匀地注入离子。为了不使晶片因离心力而飞出，圆盘的载有晶片的部分相对于旋转面与旋转轴正交的面赋予5左右的角度。由于该角度和晶片的旋转运动，批次处理式离子注入方法存在在晶片的中心部和端部注入。
15、角度离子射入到晶片的角度前后相差1注入角度偏差的问题。0008一般，在晶片的芯片上存在想进行离子注入的区域和无法进行离子注入的区域，无法进行离子注入的区域能够由被称为光致抗蚀层的有机物覆盖。离子在注入时不能穿透光致抗蚀层，因此在高能量离子注入时所涂布的光致抗蚀层变得非常厚。虽然需要注入的区域通过光刻法去掉光致抗蚀层，但若集成度高且注入区域微小，则会出现离子被垂直打入由耸立的光致抗蚀层的壁部包围的深孔的底部的情况。向这种高纵横比的结构注入离子时需要较高的注入角度精度。0009尤其，在制造如CCD等高品质的摄像元件中，越深地注入离子，分辨率就越提高，且灵敏度变高，因此也逐渐开始进行超高能量的离子注。
16、入38MEV。此时，被允许的注入角度误差为01左右，无法使用具有较大注入角度偏差的批次式装置。0010单晶片式高能量离子注入装置0011因此，近年来单晶片式高能量离子注入装置被投入使用专利文献3。批次方式固定射束并移动晶片圆盘上的旋转运动，由此在水平方向进行均匀的注入，而单晶片式装置中移动射束沿水平方向进行射束扫描固定晶片。该方式中通过使扫描束平行化，不仅能够在晶片面内使注入剂量均匀，还能够使注入角度均匀，可以解决注入角度偏差的说明书CN104183446A2/21页6问题。另外，两种方式都是通过以一定的速度使晶片平行移动来实现铅垂方向的剂量均匀性，但通过该运动不会产生角度误差。0012除此以。
17、外，由于单晶片式离子注入装置在进行少数几片的处理时没有多余的硅晶片的消耗等，因此适合多品种少量生产，近年来需求不断增加。0013但在高品质摄像元件的生产中，不仅要求角度精度，而且还有诸如没有金属污染、注入损伤退火之后的残余结晶缺陷较小、注入深度精度能量精度良好等很多严格的要求，单晶片式离子注入装置中也留许多待改善之处。0014在以往的单晶片式高能量离子注入装置中，作为高能量加速方式使用串列式静电加速装置，或高频加速方式的重离子线性加速器线形加速器。0015在这种加速系统的下游设置有能量过滤磁铁、射束扫描器及通过磁场进行扫描轨道的平行化的平行平行化磁铁。并且，通过平行磁铁成为不论射束在哪个扫描位。
18、置，向晶片的射入角注入角均相同。离子的能量至34MEV左右。0016并且，在与高能量离子注入装置相比更低能量的区域10600KEV中使用的单晶片式中电流离子注入装置的一部分中，使用通过电场电极将扫描轨道平行化的电场平行透镜专利文献4。电场平行透镜能够保持轨道的对称性并且将扫描轨道平行化，因此比平行磁铁更能提高角度精度。并且，在该装置中，在晶片的附近安装有被称为AEFANGULARENERGYFILTER的电场式偏转电极。通过AEF能够去除在射束传输过程中价数发生变化的离子和在射束线产生的粒子，因此能够提供纯度较高的射束。0017专利文献1日本专利第3374335号公报0018专利文献2日本特开。
19、200011944号公报0019专利文献3美国专利第8035080号公报0020专利文献4日本特开2003288857号公报发明内容0021本发明是鉴于这种状况而完成的，其目的之一在于提供一种使高能量的离子束扫描偏转的高能量离子注入装置。0022为了解决上述课题，本发明的一方式的高能量离子注入装置为对从离子源提取的离子束进行加速，沿着射束线传输到晶片并注入到该晶片中的高能量离子注入装置。该装置具备，射束生成单元，具有离子源和质量分析装置；高能量多段直线加速单元，对离子束进行加速而生成高能量离子束；高能量射束的偏转单元，将高能量离子束朝向晶片进行方向转换；射束传输线单元，将已偏转的高能量离子束传。
20、输到晶片；及基板处理供给单元，将传输到的高能量离子束均匀地注入到半导体晶片中。射束传输线单元具有射束整形器、高能量用射束扫描器、高能量用电场式射束平行化器及高能量用电场式最终能量过滤器。并且，构成为，对从偏转单元出来的高能量离子束通过射束扫描器及电场式射束平行化器进行射束扫描并且将其平行化，并通过高能量用电场式最终能量过滤器去除质量、离子价数及能量等不同的混入离子后注入到晶片中。并且，将射束扫描器设为以可微调的三角波工作的电场式射束扫描器。0023发明效果0024根据本发明的一方式，能够抑制射束的发散。并且，根据本发明的另一方式，能够说明书CN104183446A3/21页7实现保证了能量精度。
21、的高能量离子注入装置。附图说明0025图1是示意地表示本实施方式所涉及的高能量离子注入装置的概略布局与射束线的图。0026图2A是表示离子束生成单元的概略结构的俯视图，图2B是表示离子束生成单元的概略结构的侧视图。0027图3是表示包括高能量多段直线加速单元的概略结构的整个布局的俯视图。0028图4是表示直线状排列有多个高频谐振器前端的加速电场间隙的高能量多段直线加速单元及会聚发散透镜的控制系统的结构的框图。0029图5A、图5B是表示EFM能量分析用偏转电磁铁、能量宽度限制狭缝、能量分析狭缝、BM横向中心轨道补正用偏转电磁铁、射束整形器、射束扫描器扫描器的概略结构的俯视图。0030图6A是表。
22、示从射束扫描器至射束平行化器之后的射束线到基板处理供给单元为止的概略结构的俯视图，图6B是表示从射束扫描器至射束平行化器之后的射束线到基板处理供给单元为止的概略结构的侧视图。0031图7是从上方观察射束扫描器的一例的主要部分的示意图。0032图8是从侧面观察射束扫描器的一例的主要部分的示意图。0033图9是从下游侧观察沿离子束线的中途路径装卸自如地安装有射束扫描器的一例的结构的示意性主视图。0034图10是表示角能量过滤器的偏转电极的另一方式的示意图。0035图11A是示意地表示作为横向会聚透镜的四极透镜的俯视图，图11B是示意地表示四极透镜的主视图。0036图12A、图12B是表示电磁铁的结。
23、构的一例的立体图。0037图13是示意地表示电磁铁所具备的开闭装置的图。0038图14A是从正面观察与注入器法拉第杯INJECTORFARADYCUP结构大致相同的旋转变压器法拉第杯RESOLVERFARADYCUP的示意图，图14B是用于说明旋转变压器法拉第杯的动作的示意图。0039图15是从正面观察横长法拉第杯的示意图。0040图16A是表示从本实施方式所涉及的射束整形器到射束扫描器为止的概略结构的俯视图，图16B是表示从本实施方式所涉及的射束整形器到射束扫描器的概略结构的侧视图。0041图17是用于说明下游侧接地电极的开口宽度、抑制电极的开口宽度及上游侧接地电极的开口宽度之间的大小关系的。
24、示意图。0042图18是示意地表示射束平行化器的另一例的图。0043图中10离子源，12离子束生成单元，14高能量多段直线加速单元，14A高频谐振器，15A第1线形加速器，15B第2线形加速器，16射束偏转单元，18射束传输线单元，20基板处理供给单元，22质量分析装置，22A质量分析磁铁，22B质量分析狭缝，24能量分析电磁铁，26四极透镜，27能量宽度限制狭缝，28能量分析狭缝，30偏转电说明书CN104183446A4/21页8磁铁，32射束整形器，34射束扫描器，36射束平行化器，38最终能量过滤器，42抑制电极，44离子源高压电源，48端子，50电源，52输入装置，54控制运算装置，。
25、56振幅控制装置，58相位控制装置，60频率控制装置，62高频电源，64会聚发散透镜，64A横向会聚透镜，64B纵向会聚透镜，66会聚发散透镜电源，68显示装置，70存储装置，74抑制电极，74A开口，76A接地电极，80A、80B法拉第杯，82扫描器壳体，84平行化透镜，87上磁轭，87A、87B偏转电极，88下磁轭，89接地屏蔽板，90负电源，91真空容器，91A上线圈，91B下线圈，92A开闭装置，93下杆，94最终能量过滤器，95A射束收集器部BEAMDUMPSECTIOR，96射束扫描空间，100高能量离子注入装置。具体实施方式0044以下对本实施方式所涉及的高能量离子注入装置的一例。
26、进一步进行详细说明。首先，对本发明人等想到本发明的过程进行说明。0045平行化磁铁0046使用通过偏转磁场使轨道平行化的平行化磁铁的以往的高能量离子注入装置有如下问题。0047若向带有光致抗蚀层的晶片注入高能量离子，则产生大量的漏气，该漏气的分子与束离子相互作用，一部分离子的价数发生变化。若通过平行化磁铁时该价数发生变化，则偏转角发生改变，因此射束的平行性被破坏，朝向晶片的注入角变得不同。0048并且，所注入的离子的量个数或者剂量通过利用置于晶片附近的法拉第杯测定束电流值而求出，但因价数变化，其测量值产生偏差，偏离预定的注入量，无法成为如所预定的半导体元件的特性。0049而且，通过1台平行化磁。
27、铁进行的平行化在内侧轨道与外侧轨道上的偏转角和轨道长度不同，因此越靠外侧轨道，价数发生变化的离子的比例越大，晶片面内的剂量均匀性也恶化。0050因此，以往的高能量离子注入装置的射束传输方式无法充分满足最近的高精度的注入的要求。0051并且，平行化磁铁需要在扫描方向上宽度较宽的磁极和一定长度的平行化区间，能量变高时磁极进一步变长且变大，因此重量变得非常大。为了安全地装配并维持装置，除了需要强化半导体工场本身的强度设计之外，消耗电力也变得非常大。0052如果能够在高能量区域使用在前述中电流离子注入装置中所使用的电场平行化透镜和电场电极式能量过滤器AEFANGULARENERGYFILTER，则可解。
28、决这些问题。电场平行化透镜保持轨道的对称性并且使扫描轨道与中心轨道方向对齐而进行平行化，AEF在刚要到达晶片之前去除价数已变化的离子。由此，即使在漏气较多时，也能够得到没有能量污染的射束，且不会产生如平行化磁铁那样的扫描方向的注入角度的偏差，结果，能够均匀地注入准确的深度方向的注入分布和注入量剂量，并且注入角度也变得相同，可实现精度非常高的离子注入。并且，由重量轻的电极部件构成，因此与电磁铁相比还可减少消耗电力。0053本发明的核心之处在于发明了一种将该中电流离子注入装置的优异的系统导入到高能量离子注入装置，为高能量装置且能够进行与中电流装置同等的高精度注入的装说明书CN104183446A5。
29、/21页9置。以下，对在该过程中所解决的课题进行说明。首要问题是装置的长度。0054将离子束偏转相同角度时，所需磁场与能量的平方根成比例，而所需电场则与能量本身成比例。因此，偏转磁极的长度与能量的平方根成比例，而偏转电极的长度与能量成比例而变长。若欲想在高能量离子注入装置中搭载所述电场平行化透镜和电场AEF来实现高精度角度注入，则射束传输系统从扫描器到晶片为止的距离与使用平行化磁铁的以往的装置相比大幅变长。0055例如，作为通过这种电场具备平行化机构的高能量离子注入装置，与以往的高能量离子注入装置相同地可考虑将离子源、质量分析磁铁、串列式静电加速装置或者高频线形加速装置、射束扫描器、扫描轨道平。
30、行化装置、能量过滤器、注入处理室及基板输送设备末端站等构成设备装配成大致直线状的结构。此时，以往的装置的长度为8M左右，而装置的总长长至20M左右，设置位置的设定与准备、设置作业等成为大规模，而且设置面积也变大。并且，还需要用于各设备的装配对准调整、装置运转后的维护与修缮及调整的作业空间。这种大型离子注入装置无法满足将半导体生产线中的装置尺寸与工场生产线的配置实情相结合的要求。0056由于这种状况，本发明的一方式中的射束线的结构的目的在于，通过实现能够确保充分的作业区域且简化/效率化设置位置的设定、准备及设置作业和维护作业，并抑制设置面积的技术，提供一种具备有电场平行化透镜和电场能量过滤器的高。
31、精度的高能量离子注入装置。0057U字状的折回型射束线0058前述目的可通过如下方式来实现，即由包括对在离子源生成的离子束进行加速的多个单元的长直线部；及包括对扫描束进行调整而注入到晶片中的多个单元的长直线部构成高能量离子注入装置的射束线，并设为具有相对置的长直线部的水平U字状的折回型射束线。根据从离子源起对离子进行加速的单元的长度，使包括射束扫描器、射束平行化器、能量过滤器等的射束传输单元的长度构成为与所述长度大致相同的长度，从而实现这种布局。并且，为了进行维护作业，在2条长直线部之间设置有充分广的空间。0059本发明的一方式是以这样的射束线的布局为前提而完成的，其目的在于提供一种能够在充分。
32、大于晶片尺寸的范围内扫描高能量的离子束，且通过进行在射束传输中发生问题时能够即刻停止传输的响应度良好的高能量射束的扫描，能够始终维持高精度的注入的高能量离子注入装置。0060本发明的一方式的高能量离子注入装置，其对在离子源产生的离子进行加速而生成离子束，沿着射束线将离子束传输到晶片并注入到该晶片中，其中，所述高能量离子注入装置具备射束生成单元，具有离子源和质量分析装置；高能量多段直线加速单元，对离子束进行加速而生成高能量离子束；高能量射束的偏转单元，将所述高能量离子束朝向晶片进行方向转换；射束传输线单元，将已偏转的高能量离子束传输到晶片；及基板处理供给单元，将传输到的高能量离子束均匀地注入到半。
33、导体晶片中。射束传输线单元具有射束整形器、高能量用射束扫描器、高能量用电场式射束平行化器及高能量用电场式最终能量过滤器，并构成为，对从偏转单元出来的高能量离子束通过所述射束扫描器及所述电场式射束平行化器进行射束扫描并且将其平行化，且通过所述高能量用电场式最终能量过滤器去除质量、离子价数及能量等不同的混入离子后注入到晶片中。说明书CN104183446A6/21页100061该结构中的高能量用射束扫描器设为以可微调的三角波工作的电场式射束扫描器。通过设为响应较快的电场式，能够设计出当预想到在离子注入过程中产生放电等而使射束变得不稳定且注入量变得不均匀时，即刻中止注入，并在稳定后马上重新开始注入的。
34、系统，在任何情况下都能够维持注入精度。并且，容易将工作频率设为可变的频率，能够在离子注入时控制在硅结晶中产生的结晶缺陷的量，从而提高产品的质量。0062电场式射束扫描器具有1对偏转电极，但为了高速响应不能对该电极施加太高的电压。然而，为了进行将晶片面整个的注入剂量不均匀性抑制为05以下的高精度注入，必须占用充分大于晶片尺寸的扫描范围。为此，相对于高能量射束，射束扫描器必须具有充分的偏转角。因此，在本发明中，通过构成为，将该偏转电极对的间隔设为D1、将射束行进方向的长度设为L1时，满足L15D1，由此得到充分的偏转角。0063根据本发明的一方式，能够在充分大于晶片尺寸的范围内对扫描高能量的离子束。
35、进行扫描，能够进行在到达晶片之前将注入剂量的不均匀性抑制为05以下的高精度注入。并且，在射束传输中产生电极的放电等问题时，可进行能够即刻停止离子注入的响应度良好的高能量射束的扫描。由此能够始终维持高精度的注入。0064在此，本实施方式的一形态的高能量离子注入装置为对在离子源产生的离子进行加速，沿着射束线而作为离子束传输到晶片并注入到晶片中的离子注入装置。该装置为将已平行化的离子束高精度地照射到机械扫描移动中的晶片并注入到晶片中的装置，其具备高能量多段直线加速单元，对离子束进行加速而生成高能量离子束；偏转单元，将高能量离子束的轨道朝向晶片进行方向转换；及射束传输线单元，将已偏转的高能量离子束传输。
36、到晶片。0065从对离子束进行高加速的高频交流方式的高能量多段直线加速单元出来的高能量离子束具有一定范围的能量分布。因此，为了对后段的高能量的离子束进行射束扫描及射束平行化后将其照射到机械扫描移动中的晶片，需要事先实施高精度的能量分析、中心轨道补正及射束会聚发散的调整。0066射束偏转单元具备至少2个高精度偏转电磁铁，至少1个能量宽度限制狭缝和能量分析狭缝，及至少1个横向会聚设备。多个偏转电磁铁构成为，精密地补正高能量离子束的能量分析和离子注入角度，及抑制能量分散。高精度偏转电磁铁中进行能量分析的电磁铁上安装有核磁共振探头和霍尔探头，而其他电磁铁上仅安装有霍尔探头。核磁共振探头用于霍尔探头的校。
37、正，霍尔探头用于磁场恒定的反馈控制。0067射束传输线单元能够对高能量的离子束进行射束扫描及射束平行化，将扫描束高精度地照射到机械扫描移动中的晶片并注入离子。0068以下，参考附图对本实施方式所涉及的高能量离子注入装置的一例进一步进行详细说明。另外，附图说明中对相同要件添加相同符号，并适当省略重复说明。并且，以下叙述的结构只是示例，并非对本发明的范围进行任何限定。0069高能量离子注入装置0070首先，对本实施方式所涉及的高能量离子注入装置的结构进行简单说明。另外，本说明书的内容不仅能够适用于作为带电粒子的种类之一的离子束，还能够适用于涉及所有带电粒子束的装置。0071图1是示意地表示本实施方。
38、式所涉及的高能量离子注入装置100的概略布局和射说明书CN104183446A107/21页11束线的图。0072本实施方式所涉及的高能量离子注入装置100是具有高频线形加速方式的离子加速器和高能量离子传输用射束线的离子注入装置，且对在离子源10产生的离子进行加速，沿着射束线作为离子束传输到晶片基板200并注入到晶片200中。0073如图1所示，高能量离子注入装置100具备离子束生成单元12，生成离子并进行质量分析；高能量多段直线加速单元14，对离子束进行加速而使其成为高能量离子束；射束偏转单元16，进行高能量离子束的能量分析、中心轨道补正及能量分散的控制；射束传输线单元18，将已分析的高能量。
39、离子束传输到晶片；及基板处理供给单元20，将传输到的高能量离子束均匀地注入到半导体晶片中。0074离子束生成单元12具有离子源10、提取电极40及质量分析装置22。离子束生成单元12中，射束从离子源10通过提取电极提取的同时被加速，已提取加速的射束通过质量分析装置22进行质量分析。质量分析装置22具有质量分析磁铁22A及质量分析狭缝22B。质量分析狭缝22B有时会配置在紧接质量分析磁铁22A的正后方，但实施例中配置在其下一个构成即高能量多段直线加速单元14的入口部内。0075通过质量分析装置22进行质量分析的结果，仅挑选出注入所需的离子种类，挑选出的离子种类的离子束被导入到之后的高能量多段直线。
40、加速单元14。通过高能量多段直线加速单元14，进一步被加速的离子束的方向通过射束偏转单元16而发生变化。0076射束偏转单元16具有能量分析电磁铁24、抑制能量分散的横向会聚的四极透镜26、能量宽度限制狭缝27参照后述的图5、能量分析狭缝28及具有转向功能的偏转电磁铁30。另外，能量分析电磁铁24有时被称为能量过滤电磁铁EFM。高能量离子束通过偏转单元进行方向转换，并朝向基板晶片的方向。0077射束传输线单元18用于传输自射束偏转单元16离开的离子束，其具有由会聚/发散透镜组构成的射束整形器32、射束扫描器34、射束平行化器36及最终能量过滤器38包括最终能量分离狭缝。射束传输线单元18的长度。
41、根据离子束生成单元12和高能量多段直线加速单元14的长度而设计，在射束偏转单元16处连结而形成整体为U字状的布局。0078在射束传输线单元18的下游侧的末端设置有基板处理供给单元20，在注入处理室内容纳有射束监测器，测量离子束的束电流、位置、注入角度、会聚发散角、上下左右方向的离子分布等；抗静电装置，防止由离子束产生的基板的静电；晶片输送机构，搬入和搬出晶片基板200并设置到适当的位置/角度；ESCELECTROSTATICCHUCK，在离子注入时保持晶片；及晶片扫描机构，在注入时以与射束电流的变动相应的速度使晶片向射束扫描方向和直角方向移动。0079如此将各单元配置成U字状的高能量离子注入装。
42、置100减少了设置面积且能够确保良好的作业性。并且，高能量离子注入装置100中，通过将各单元和各装置设为模块结构，从而能够根据射束线基准位置而进行装卸、组装。0080接着，对构成高能量离子注入装置100的各单元、各装置进一步进行详细说明。0081离子束生成单元0082图2A是表示离子束生成单元的概略结构的俯视图，图2B是表示离子束生成单元的概略结构的侧视图。说明书CN104183446A118/21页120083如图2A、图2B所示，在配置于射束线最上游的离子源10的出口侧设置有用于从在离子腔室电弧室内生成的等离子体提取离子束的提取电极40。在提取电极40的下游侧附近，设置有抑制从提取电极40。
43、提取的离子束中所含的电子朝向提取电极40逆流的提取抑制电极42。0084离子源10与离子源高压电源44连接。在提取电极40与端子48之间连接有提取电源50。在提取电极40的下游侧配置有用于从射入的离子束中分离出预定的离子并将已分离的离子束取出的质量分析装置22。0085如后述的图5所示，在高能量多段直线加速单元14的直线加速部壳体内的最前部配置有用于测量离子束的总束电流值的法拉第杯80A注入器INJECTOR。0086图14A是从正面观察与注入器法拉第杯80A的结构大致相同的旋转变压器法拉第杯80B的示意图，图14B是用于说明旋转变压器法拉第杯80B的动作的示意图。0087注入器法拉第杯80A。
44、构成为能够通过驱动机构在射束线上从上下方向进出，并且，构成为在水平方向长的长方形的斗状形状，且将开口部朝向射束线的上游侧，在调整离子源和质量分析电磁铁时，除了测量离子束的总束电流的目的以外，还用于根据需要在射束线上完全截断到达射束线下游的离子束。另外，如前述，在注入器法拉第杯80A正前方的高能量多段直线加速单元14的入口部内配置有质量分析狭缝22B，且构成为单一的质量分析狭缝、或者根据质量的大小选择宽度不同的多个狭缝的方式、或者能够将质量狭缝宽度变更为无等级或多级的方式。0088高能量多段直线加速单元0089图3是表示包含高能量多段直线加速单元14的概略结构的整体布局的俯视图。高能量多段直线加。
45、速单元14具备进行离子束的加速的多个线形加速装置即夹着1个以上的高频谐振器14A的加速间隙。高能量多段直线加速单元14能够通过高频RF电场的作用而对离子进行加速。图3中，高能量多段直线加速单元14由具备高能量离子注入用的基本的多段高频谐振器14A的第1线形加速器15A，及进一步具备超高能量离子注入用的追加的多段高频谐振器14A的第2线形加速器15B构成。0090另一方面，在使用高频RF加速的离子注入装置中，作为高频参数必须考虑电压的振幅VKV、频率FHZ。而且，当进行多段的高频加速时，将彼此的高频相位DEG作为参数加进去。此外，需要用于通过会聚/发散效果来控制离子束在加速中途和加速后向上下左右。
46、扩散的磁场透镜例如四极电磁铁或电场透镜例如静电四极电极，它们的运转参数的最佳值根据离子通过该处的时刻的离子能量而发生改变，而且加速电场的强度会影响到会聚和发散，因此，在决定高频参数之后再决定它们的值。0091图4是表示直线状排列有多个高频谐振器前端的加速电场间隙的高能量多段直线加速单元及会聚发散透镜的控制系统的结构的框图。0092高能量多段直线加速单元14中包括1个以上的高频谐振器14A。作为高能量多段直线加速单元14的控制所需的构成要件需要输入装置52，其用于操作员输入所需的条件；控制运算装置54，其用于由所输入的条件数值计算各种参数，并进一步对各构成要件进行控制；振幅控制装置56，其用于调。
47、整高频电压振幅；相位控制装置58，其用于调整高频相位；频率控制装置60，其用于控制高频频率；高频电源62；会聚发散透镜电源66，其用于会聚发散透镜64；显示装置68，其用于显示运转参数；及存储装置70，其用于存储已被决定说明书CN104183446A129/21页13的参数。并且，控制运算装置54中内置有用于预先对各种参数进行数值计算的数值计算码程序。0093在高频线形加速器的控制运算装置54中，通过内置的数值计算码，以所输入的条件为基础对离子束的加速及会聚和发散进行模拟来算出高频参数电压振幅、频率、相位以获得最佳的传输效率。并且，同时还算出用于有效地传输离子束的会聚发散透镜64的参数Q线圈电。
48、流、或者Q电极电压。在显示装置68中显示计算出的各种参数。对于超过高能量多段直线加速单元14的能力的加速条件，表示无解的显示内容显示于显示装置68。0094电压振幅参数由控制运算装置54送至振幅控制装置56，振幅控制装置56对高频电源62的振幅进行调整。相位参数送至相位控制装置58，相位控制装置58对高频电源62的相位进行调整。频率参数送至频率控制装置60。频率控制装置60对高频电源62的输出频率进行控制，并且对高能量多段直线加速单元14的高频谐振器14A的谐振频率进行控制。控制运算装置54还根据所算出的会聚发散透镜参数对会聚发散透镜电源66进行控制。0095在高频线形加速器的内部或者其前后配。
49、置有所需数量的用于有效地传输离子束的会聚发散透镜64。即，在多段高频谐振器14A的前端的加速间隙的前后交替地具备有发散透镜或会聚透镜，而在第2线形加速器15B的末端的横向会聚透镜64A参考图5的后方配置有追加的纵向会聚透镜64B参考图5，对通过高能量多段直线加速单元14的高能量加速离子束的会聚和发散进行调整，以使最佳的二维射束剖面的离子束射入至后段的射束偏转单元16。0096在高频线形加速器的加速间隙产生的电场的方向每几十纳米秒切换对离子进行加速的方向和进行减速的方向。为了将离子束加速至高能量，在所有几十处的加速间隙中离子进入到加速间隙时电场必须朝向加速方向。在某一加速间隙被加速的离子直到下一加速间隙的电场朝向加速方向为止期间必须通过2个加速间隙之间的电场被屏蔽的空间漂移空间。过快或者过慢都会被减速，因此无法达到高能量。在所有的加速间隙跟上加速相位成为非常严格的条件，因此达到预定能量这种情况成为通过了由高频线形加速器进行的针对质量、能量及电荷决定速度的因素的严格的挑选的情况。这表示，高频线形加速器也可称为优秀的速度过滤器。0097射束偏转单元0098如图1所示，射束偏转单元16包括作为能量过滤偏转电磁铁EFM的能量分析电磁铁24、能量宽度限制狭缝27参考图5、能量分析狭缝28、控制偏转后的能量分散的横向会聚的四极透镜26及具有注入角度补正功能的偏转。