高能量离子注入装置、射束平行化器及射束平行化方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供高能量离子注入装置、射束平行化器及射束平行化方法，适于高能量离子注入装置。射束平行化器(300)具备多个透镜部(310、312)，沿着基准轨道排列，以在射束平行化器的出口生成相对于基准轨道被平行化的射束。多个透镜部分别构成为，形成弓形弯曲间隙，并且通过施加于弓形弯曲间隙的电场来改变射束行进方向相对于基准轨道所成的角度。空间部(322、324)设置于多个透镜部中的一个透镜部和与该透镜部相邻的透镜部之间。空间部朝向被平行化的射束的与基准轨道垂直的剖面的短边方向。包括基准轨道在内的内侧区域通过空间部与多个透镜部的外侧区域连接。

【技术实现步骤摘要】

本申请主张基于2014年2月10日申请的日本专利申请第2014-023531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。 本专利技术涉及一种高能量离子注入装置。
技术介绍
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。 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)。 (批次式（batch-type)) 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)。 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lm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角度（离子射入到晶片的角度）前后相差r(注入角度偏差）的问 题。 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。 尤其，在制造如CCD等尚品质的摄像兀件中，越株地注入尚子，分辨率就越提尚， 且灵敏度变高，因此也逐渐开始进行超高能量的离子注入（3~8MeV)。此时，被允许的注入 角度误差为〇. 1°左右，无法使用具有较大注入角度偏差的批次式装置。 (单晶片式高能量离子注入装置） 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），由此在水平方向上进行均匀的注入，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。 除此以外，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。 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。 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）。 在这种加速系统的下游（射束线的下游）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 在哪个扫描位置，向晶片的射入角（注入角）均相同。离子的能量至3~4MeV左右。 并且，在与高能量离子注入装置相比更低能量的区域（10~600keV)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 AEF(AngularEnergyFilter)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。 专利文献1 :日本专利第3374335号公报 专利文献2 :日本特开2000-11944号公报 专利文献3 :美国专利第8035080号公报 专利文献4 :日本特开2003-288857号公报
技术实现思路
本专利技术是鉴于这种状况而完成的，本专利技术的一方式所例示的目的之一在于提供适 于高能量离子注入装置的射束平行化器。 根据本专利技术的一方式，提供一种离子注入装置的射束平行化器，所述射束平行化 器具备：多个加速或减速透镜部，沿着基准轨道排列，以在所述射束平行化器的出口生成相 对于所述基准轨道被平行化的射束；及真空容器，包围所述多个透镜部。所述多个透镜部分 别构成为，形成由至少2个电极构成的弓形弯曲间隙，并且通过施加于所述弓形弯曲间隙 的电场来改变射束行进方向相对于所述基准轨道所成的角度。将所述多个透镜部中的一个 透镜部的一个电极和与该透镜部相邻的透镜部的另一个电极构成为同电位，并且空间部设 置于所述多个透镜部中的一个透镜部和与该透镜部相邻的透镜部之间。所述空间部朝向与 所述基准轨道上的射束平行化平面垂直交叉的方向。包括所述基准轨道在内的内侧区域通 过所述空间部与成为所述真空容器与所述多个透镜部之间的外侧区域连通。 根据本专利技术的一方式，提供一种离子注入装置的射束平行化器，所述射束平行化 器具备至少一个透镜部，所述透镜部用于在所述射束平行化器的出口生成相对于基准轨道 被平行化的射束。所述至少一个透镜部分别具备形成弓形弯曲间隙的1对电极部件，并且 构成为通过施加于所述弓形弯曲间隙的电场来改变射束行进方向相对于所述基准轨道所 成的角度。所述1对电极部件分别具备多个弯曲成弓形形状的电极片。 根据本专利技术的一方式，提供一种离子注入装置的射束平行化器，所述射束平行化 器具备至少一个透镜部，所述透镜部用于在所述射束平行化器的出口生成相对于基准轨道 被平行化的射束；及真空容器，包围所述至少一个透镜部，并且在所述基准轨道的一侧与另 一侧分别具备容器壁。所述至少一个透镜部分别具备形成弓形弯曲间隙的1对电极部件， 并且构成为通过施加于所述弓形弯曲间隙的电场来改变射束行进方向相对于所述基准轨 道所成的角度。所述1对电极部件分别具备一组电极片，所述电极片隔着所述基准轨道而 分开配置，所述一组电极片的一部分被所述基准轨道的一侧的所述容器壁支承，所述一组 电极片的另一部分被所述基准轨道的另一侧的所述容器壁支承。 根据本专利技术的一方式，提供一种高能量离子注入装置，所述高能量离子注入装置 具备：射束传输线单元，具备上述任一项所述的射束平行化器；离子束生成单元，生成离子 束；高能量多级直线加速单元，对所述离子束进行加速；及偏转单元，使被加速成高能量的 离子束朝向所述射束传输线单元进行方向转换。 根据本专利技术的一方式，提供一种射束平行化方法，所述方法具备：向多个弓形弯曲 间隙分别施加电场，以生成相对于基准轨道被平行化的射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种射束平行化器，是离子注入装置的射束平行化器，其特征在于，具备：多个加速或减速透镜部，沿着基准轨道排列，以在所述射束平行化器的出口生成相对于所述基准轨道被平行化的射束；及真空容器，包围所述多个透镜部，所述多个透镜部分别构成为，形成由至少2个电极构成的弓形弯曲间隙，并且通过施加于所述弓形弯曲间隙的电场来改变射束行进方向相对于所述基准轨道所成的角度，将所述多个透镜部中的一个透镜部的一个电极和与该透镜部相邻的透镜部的另一个电极构成为同电位，并且空间部设置于所述多个透镜部中的一个透镜部和与该透镜部相邻的透镜部之间，所述空间部朝向与所述基准轨道上的射束平行化平面垂直交叉的方向，包括所述基准轨道在内的内侧区域通过所述空间部与成为所述真空容器与所述多个透镜部之间的外侧区域连通。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：加藤浩二，天野吉隆，
申请(专利权)人：斯伊恩股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP