高能量离子注入装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种高能量离子注入装置，通过电场对高能量的离子束进行扫描、平行化及过滤。本发明专利技术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)。

【技术实现步骤摘要】
高能量离子注入装置
本申请主张基于2013年5月29日申请的日本专利申请第2013-113474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。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入(3～8MeV)。此时，被允许的注入角度误差为0.1°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，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。为了解决上述课题，本专利技术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。专利技术效果：根据本专利技术的一方式，能够抑制射束的发散。并且，根据本专利技术的另一方式，能够实现保证了能量精度的高能量离子注入装置。附图说明图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。图2(a)是表示离子束生成单元的概略结构的俯视图，图2(b)是表示离子束生成单元的概略结构的侧视图。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。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。图5(a)、图5(b)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。图6(a)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俯视图，图6(b)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。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。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。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。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。图11(a)是示意地表示作为横向会聚透镜的四极透镜的俯视图，图11(b)是示意地表示四极透镜的主视图。图12(a)、图12(b)是表示电磁铁的结构的一例的立体图。图13是示意地表示电磁铁所具备的开闭装置的图。图14(a)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(R本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
2013.05.27 JP 2013-111364;2013.05.28 JP 2013-112031.一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，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。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L1≥5D1。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≥1.5W1。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0.5kHz～4kHz的任意扫描频率工作。5.根据权利要求2或3所述的高能量离子注入装置，其特征在于，所述偏转电极的与另一偏转电极的对置面由二段平面构成，且与所述对置面相反侧的外侧面呈阶梯差形状。6.根据权利要求2或3所述的高能量离子注入装置，其特征在于，所述偏转电极的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2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、所述偏转电极及配置于2个接地电极之间的抑制电极，并且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所述偏转电极电极。8.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，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W1≤W2≤W3。9.根据权利要求1至3、7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。10.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...

【专利技术属性】
技术研发人员：椛泽光昭，渡边一浩，佐佐木玄，稻田耕二，
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