[發明專利]離子注入裝置

無效

• 申請號: 200710193462.X
• 申請日: 2007-11-27
• 公開（公告）號: CN101192499A
• 公開（公告）日: 2008-06-04
• 發明（設計）人: 藤田秀樹
• 申請（專利權）人: 日新離子機器株式會社
• 主分類號: H01J37/317
• 分類號: H01J37/317;H01L21/265
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 梁曉廣;陸錦華

本發明要求于2006年11月27日提出的日本專利申請No.2006-318435以及2006年11月27日提出的日本專利申請No.2006-318436的優先權，在此通過引用將其全文結合在此。

技術領域

本發明涉及一種離子注入裝置，將其配置為將帶狀離子束照射到靶上，該帶狀在X方向上具有比基本垂直于X方向的Y方向上的尺寸大的尺寸，其在X方向上已經掃描到或者在X方向上沒有掃描到靶上，以進行離子注入。更具體的，本發明涉及用以在Y方向上窄化離子束的裝置的改進。

背景技術

圖16示出了現有技術的這種類型的離子注入裝置。相同離子注入裝置在JP-A-08-115701中描述(圖1)。在本申請的說明書和附圖中，通過采用其中形成離子束4的離子是正離子的情況給出描述。

在該離子注入裝置中，將以帶狀離子束形成的具有小的截面(例如，圓形或矩形點狀)的離子束4從離子源2產生，且通過質量分離器6對所述具有小的截面的離子束4進行質量分離。質量分離子束通過加速/減速裝置8加速或減速，通過能量分離器10能量分離，通過掃描器12在X方向上(例如，在水平方向上)掃描，并通過準直儀14轉換成平行束。之后，將離子束照射到保持在保持器26上的靶24(例如，半導體襯底)上，以進行向靶24中的離子注入。用于離子源2和靶24之間離子束4的路徑被保持在真空氣氛中。

通過靶驅動裝置28，在自準直儀14的離子束4的照射區域內，沿著Y方向(例如，沿著垂直方向)與保持器26一起機械掃描(往復驅動)靶24。

在本申請的說明書和附圖中，將離子束行進方向稱作Z方向而給出描述。此外，將基本垂直于Z方向的平面內的兩個基本相互垂直的方向稱作X方向和Y方向。

與用于通過磁場或電場(該實例中，是磁場)掃描離子束4的掃描器12協同，準直儀14通過磁場或電場(該實例中，是磁場)，使在X方向上掃描的離子束4彎曲，以便使其基本上與參考軸16平行，并由此將離子束4轉換成平行束。結果，導出在X方向上尺寸比Y方向上尺寸大的帶狀離子束4(也見圖17)。盡管將其稱作“帶狀”，但是這不意味著Y方向上的尺寸像紙或布一樣薄。例如，離子束4在X方向上具有約35cm至50cm的尺寸，而在Y方向上具有約5cm至10cm的尺寸。當如該實例中一樣使用磁場時將準直儀14稱作射束平行化磁體。

該離子注入裝置是其中已經在X方向上掃描的帶狀離子束4被照射到靶24上情況的一個實例。然而，帶狀離子束4可以從離子源2產生，且帶狀離子束4可以照射到靶24上，而沒有在X方向上被掃描。

離子束4的傳輸路徑處于真空室(未示出)中，并被保持在真空氣氛中。然而，例如殘余氣體或排出氣體的氣體必然少量存在。當離子束4碰撞氣體分子時，產生中性粒子。之后，中性粒子入射到靶24上，從而使注入量分布均勻度降低。結果，產生注入量誤差，或者產生其他不利影響。

因此，借助于設置在靶24附近的離子束偏轉裝置，通過磁場或電場的作用，將處于能量狀態要被照射到靶24上的離子束4偏轉。由此，被偏轉的離子束4和筆直行進而不偏轉的中性粒子18相互分離。結果，防止中性粒子18入射到靶24。準直儀14也用作離子束偏轉器。

在行進期間離子束4由于空間電荷效應而發散。從增強裝置吞吐量、降低離子注入深度以使靶24上形成的半導體器件最小化等觀點而言，需要照射到靶24上的離子束4具有低能量和大電流。然而，由于空間電荷效應導致的離子束4的發散隨著離子束4的能量降低和電流增加而增加。

離子束4的發散在X和Y方向上都發生。然而，如上所述，最初，離子束4在X方向上的尺寸明顯大于Y方向上的尺寸。因此，Y方向上發散的不利影響更大。

當離子束4在Y方向上發散時，在Y方向的一部分離子束4被包圍離子束4路徑的真空室或者用于定形離子束4的掩模等切割。結果，離子束4向靶24的傳輸效率降低了。

例如，具有用于通過離子束4并定形離子束4的開口22的掩模20可以設置于準直儀14和靶24之間，如圖16和17中所示，或者也可以如JP-B2-3567749中公開的那樣。掩模20可以切割在離子束4的Y方向上的不必要的底部部分，從而縮短自離子束4未命中靶24的距離L₂。

當離子束4在Y方向上由于空間電荷效應而發散時，通過掩模20增加了對離子束4的切割率。因此，降低了能夠通過掩模20的離子束4的量，從而導致離子束4傳輸效率的降低。