本發明提供一種高能量離子注入裝置，維持已掃描的高能量離子束的注入離子密度的均勻性，并且提高異質離子的去除性能。本發明的高能量離子注入裝置具備：射束生成單元，具有離子源和質量分析裝置；高頻多段直線加速單元；偏轉單元，包括以動量進行離子的過濾的磁場式的能量分析裝置；射束傳輸線單元；及基板處理供給單元。該裝置中，在電場式射束平行化器與晶片之間除了作為動量過濾器的磁場式質量分析裝置及能量分析裝置、作為速度過濾器的高頻多段直線加速單元之外，還插入有通過電場使高能量掃描束向上下方向偏轉的電場式最終能量過濾器。

技術領域

本申請主張基于2013年5月27日申請的日本專利申請第2013-111364號的優先權。該申請的全部內容通過參考援用于本說明書中。

本發明涉及一種高能量離子注入裝置。

背景技術

在半導體元件制造工序中，標準地實施如下重要的工序，該工序用于通過在真空下向半導體晶片打入離子來將雜質添加到半導體晶片的結晶中，從而使導電性發生變化，并使半導體晶片半導體元件化。該工序中所使用的裝置被稱為離子注入裝置，該離子注入裝置將通常用于半導體元件化的雜質原子作為離子進行加速，并打入到半導體晶片中。

隨著半導體元件的高集成化/高性能化，一直使用能夠用于更深地打入到半導體晶片中的高能量的離子注入的裝置。這種裝置特別地被稱為高能量離子注入裝置。作為其中一例，有以串列式靜電加速器構成離子束的加速系統的方法(參考專利文獻1)。

(批次式(batch-type))

并且，長期以來還使用具備進行高頻加速的高頻線形加速器的批次處理式高能量離子注入裝置(參考專利文獻2)。

批次處理式離子注入為如下的方法，即將十幾片硅晶片載于直徑為1m左右的鋁盤的外周側，一邊使圓盤以每分鐘1000次的旋轉程度高速旋轉，一邊均勻地注入離子。為了不使晶片因離心力而飛出，圓盤的載有晶片的部分相對于旋轉面(與旋轉軸正交的面)賦予5°左右的角度。由于該角度和晶片的旋轉運動，批次處理式離子注入方法存在在晶片的中心部和端部注入角度(離子射入到晶片的角度)前后相差1°(注入角度偏差)的問題。

一般，在晶片的芯片上存在想進行離子注入的區域和無法進行離子注入的區域，無法進行離子注入的區域能夠由被稱為光致抗蝕層的有機物覆蓋。離子在注入時不能穿透光致抗蝕層，因此在高能量離子注入時所涂布的光致抗蝕層變得非常厚。雖然需要注入的區域通過光刻法去掉光致抗蝕層，但若集成度高且注入區域微小，則會出現離子被垂直打入由聳立的光致抗蝕層的壁部包圍的深孔的底部的情況。向這種高縱橫比的結構注入離子時需要較高的注入角度精度。

尤其，在制造如CCD等高品質的攝像元件中，越深地注入離子，分辨率就越提高，且靈敏度變高，因此也逐漸開始進行超高能量的離子注入(3～8MeV)。此時，被允許的注入角度誤差為0.1°左右，無法使用具有較大注入角度偏差的批次式裝置。

(單晶片式高能量離子注入裝置)

因此，近年來單晶片式高能量離子注入裝置被投入使用(專利文獻3)。批次方式固定射束并移動晶片(圓盤上的旋轉運動)，由此在水平方向上進行均勻的注入，而單晶片式裝置中，移動射束(沿水平方向進行射束掃描)固定晶片。該方式中通過使掃描束平行化，不僅能夠在晶片面內使注入劑量均勻，還能夠使注入角度均勻，可以解決注入角度偏差的問題。另外，兩種方式都是通過以一定的速度使晶片平行移動來實現鉛垂方向的劑量均勻性，但通過該運動不會產生角度誤差。

除此以外，由于單晶片式離子注入裝置在進行少數幾片的處理時沒有多余的硅晶片的消耗等，因此適合多品種少量生產，近年來需求不斷增加。

但在高品質攝像元件的生產中，不僅要求角度精度，而且還有諸如沒有金屬污染、注入損傷(退火之后的殘余結晶缺陷)較小、注入深度精度(能量精度)良好等很多嚴格的要求，單晶片式離子注入裝置中也留許多待改善之處。