射束引出狹縫結構及離子源的制作方法
【技術領域】
[0001]本申請主張基于2014年10月17日申請的日本專利申請第2014-212773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。
[0002]本發明涉及一種射束引出狹縫結構及離子源。
【背景技術】
[0003]在半導體制造工序中出于改變導電性以及改變半導體晶片的晶體結構的目的等而規范地實施向半導體晶片注入離子的工序。該工序中所使用的裝置通常被稱為離子注入
目.ο
[0004]已知有以旁熱型離子源作為這種離子注入裝置的離子源。旁熱型離子源通過直流電流加熱絲極以產生熱電子，并通過該熱電子加熱陰極。并且，產生自所加熱的陰極的熱電子在電弧室內被加速，并與電弧室內的源氣體分子相撞，使得源氣體分子中所含的原子離子化。
[0005]專利文獻1:日本專利第2961326號公報
[0006]通過根據施加于引出電極與電弧室的射束引出狹縫之間的電壓而在引出狹縫產生的電場來進行從離子源的射束引出。通過該電場，離子從電弧室內的等離子作為離子束而通過引出狹縫被引出。在離子從等離子作為射束引出的位置形成有等離子的交界面。該交界面也被稱為等離子界面。等離子界面的位置、形狀隨著等離子密度、電場強度而產生較大的變化。例如，若等離子密度下降，則等離子界面向等離子側后退，相反，若上升則向引出電極側突出。等離子界面的位置、形狀影響被引出的離子束的特性。射束特性影響離子注入裝置中的射束傳輸效率、進而影響注入裝置的生產率。
【發明內容】
[0007]本發明的一種方式的例示目的之一在于提供一種有助于提高離子注入裝置的生產率的射束引出狹縫結構及離子源。
[0008]根據本發明的一種方式，提供與引出電極相鄰的離子源等離子室的射束引出狹縫結構。所述引出電極從所述射束引出狹縫結構的細長狹縫向射束引出方向隔著間隙配置。所述細長狹縫沿著與所述射束引出方向正交的狹縫長邊方向延伸。所述射束引出狹縫結構具備:等離子室內側表面，使用時與等離子接觸；等離子室外側表面，與所述引出電極對置；及細長狹縫表面，在所述射束引出方向上在所述內側表面與所述外側表面之間形成所述細長狹縫。所述細長狹縫表面具備:等離子界面固定部，將所述等離子的等離子界面保持為固定；及等離子界面非固定部，將所述等離子的等離子界面保持為可向所述射束引出方向移動。所述等離子界面固定部形成于所述狹縫長邊方向上的細長狹縫中央部。所述等離子界面非固定部形成于所述狹縫長邊方向上的細長狹縫端部。
[0009]根據本發明的一種方式，提供與引出電極相鄰的離子源等離子室的射束引出狹縫結構。所述引出電極從所述射束引出狹縫結構的細長狹縫向射束引出方向隔著間隙配置。所述細長狹縫沿著與所述射束引出方向正交的狹縫長邊方向延伸。所述射束引出狹縫結構具備:等離子室內側表面，使用時與等離子接觸；等離子室外側表面，與所述引出電極對置；及細長狹縫表面，在所述射束引出方向上在所述內側表面與所述外側表面之間形成所述細長狹縫。所述細長狹縫表面具備:等離子界面固定部，將所述等離子的等離子界面保持為固定；及等離子界面非固定部，將所述等離子的等離子界面保持為可向所述射束引出方向移動。所述等離子界面固定部形成于所述狹縫長邊方向上的所述等離子的高密度區域。所述等離子界面非固定部形成于所述狹縫長邊方向上的所述等離子的低密度區域。
[0010]根據本發明的一種方式，提供具備上述任一種方式的射束引出狹縫結構的離子源。從所述射束引出方向觀察時，所述離子源等離子室可以是沿所述狹縫長邊方向細長的電弧室。所述離子源還可以具備:熱電子放出部，向所述電弧室內放出熱電子；及磁場發生器，向所述電弧室內施加沿著所述狹縫長邊方向的磁場。
[0011]另外，在方法、裝置、系統等之間相互替換以上構成要件的任意組合、本發明的構成要件、表現形式的發明，作為本發明的方式同樣有效。
[0012]發明的效果
[0013]根據本發明能夠提供一種有助于提高離子注入裝置的生產率的射束引出狹縫結構及離子源。
【附圖說明】
[0014]圖1為概略表示本發明的一種實施方式所涉及的離子注入裝置的圖。
[0015]圖2為概略表示本發明的一種實施方式所涉及的離子源的局部的立體剖視圖。
[0016]圖3為與離子源的相關要件一同概略表示本發明的一種實施方式所涉及的離子源的局部的概略剖視圖的圖。
[0017]圖4為本發明的一種實施方式所涉及的狹縫部件的概略剖視圖。
[0018]圖5A至圖5C為概略表示本發明的一種實施方式所涉及的狹縫部件的剖視圖。
[0019]圖6為例示圖2及圖3所示的射束引出狹縫中的狹縫長邊方向的等離子密度分布的圖。
[0020]圖7為概略表示某一狹縫部件的長邊方向中央部的剖視圖。
[0021]圖8為概略表示另一種狹縫部件的長邊方向中央部的剖視圖。
[0022]圖9為概略表示本發明的一種實施方式所涉及的狹縫部件的圖。
[0023]圖1OA及圖1OB為概略表示本發明的另一種實施方式所涉及的狹縫部件的圖。
[0024]圖11為概略表示本發明的另一種實施方式所涉及的狹縫部件的圖。
[0025]符號的說明
[0026]B-離子束，P-等離子，M-磁場，12-離子源，30-電弧室，32-熱電子放出部，36-第I引出電極，42-射束引出狹縫，46-狹縫部件，62-磁場發生器，66-等離子室內側表面，67-等離子室外側表面，68-狹縫表面部，69-等離子界面固定部，70-等離子界面非固定部，74-狹縫，78-等離子界面，90-中央棱線部，92-端部棱線部，94-楔狀平坦區域，96-分支點，98-狹縫入口，100-狹縫出口，102-第I輪廓線，104-第2輪廓線，106-內側傾斜面，108-外側傾斜面，110-等離子界面。
【具體實施方式】
[0027]以下，參考附圖對用于實施本發明的形態進行詳細說明。另外，【附圖說明】中對相同的要件標注相同的符號，并適當省略重復說明。并且，以下所述構成為例示，并不對本發明的范圍做任何限定。
[0028]圖1為概略表示本發明的一種實施方式所涉及的離子注入裝置10的圖。圖1的上部為表示離子注入裝置10的概略結構的俯視圖，圖1的下部為表示離子注入裝置10的概略結構的側視圖。
[0029]離子注入裝置10構成為在真空空間內向被處理物的表面進行離子注入處理。被處理物例如為基板W，例如為半導體晶片。因此，以下為便于說明有時將被處理物稱為基板W或半導體晶片，但這并不表示將注入處理的對象限定在特定物體。
[0030]離子注入裝置10構成為通過射束掃描及機械掃描中的至少一種方式遍及基板W的整面照射離子束B。本說明書中為便于說明，將設計上的離子束B的行進方向作為z方向，將與z方向垂直的面定義為xy面。如同后述，向被處理物掃描離子束B時，將掃描方向作為X方向，與z方向及X方向垂直的方向作為y方向。因此，射束掃描向X方向進行，機械掃描向y方向進行。
[0031]離子注入裝置10具備離子源12、射束線裝置14及注入處理室16。離子源12構成為向射束線裝置14賦予離子束B。射束線裝置14構成為，從離子源12將離子傳輸至注入處理室16。并且，離子注入裝置10具備離子源12、射束線裝置14及用于向注入處理室16提供所希望的真空環境的真空排氣系統(未圖示)。
[0032]如圖所示，射束線裝置14例如自上游依次具備質譜分析磁鐵裝置18、射束整形裝置20、偏轉掃描裝置22、P透鏡等射束平行化裝置24及角能量過濾器26。另外，本說明書中上游是指靠近離子源12的一側，下游是指靠近注入處理室16的一側。
[0033]質譜分析磁鐵裝置18設置于離子源12的下游，且構成為通過質譜分析從自離子源12引出的離子束B中選擇所需的離子種類。射束整形裝置20具備Q透鏡等會聚透鏡，且構成為將離子束B整形為所希望的剖面形狀。
[0034]偏轉掃描裝置22構成為提供射束掃描。偏轉掃描裝置22向x方向掃描離子束B。如此，離子束B遍及比基板W的直徑更長的X方向的掃描范圍而掃描。圖1中用箭頭C例示射束掃描及其掃描范圍，分別以實線及虛線表示掃描范圍的一端及另一端上的離子束B。另外，為明確區分以在離子束B上標斜線的方式圖示。
[0035]射束平行化裝置24構成為將所掃描的離子束B的行進方向設為平行。角能量過濾器26構成為，分析離子束B的能量并使所需能量的離子向下方偏轉以導入到注入處理室
16。由此，射束線裝置14將應照射到基板W的離子束B供給到注入處理室16。
[0036]注入處理室16具備保持I片或多片基板W且構成為根據需要向基板W提供相對于離子束B的例如y方向的相對移動(所謂機械掃描)的物體保持部(未圖示)。圖1中，用箭頭D例示機械掃描。并且，注入處理室16在射束線末端具備束霖止器28。離子束B上不存在基板W時，離子束B入射到束霖止器28。
[0037]在另一種實施方式中，離子注入裝置10可以構成為向注入處理室16賦予在與z方向垂直的一方向上具有較長的剖面的離子束。此時，離子束例如具有比y方向的寬度更長的X方向的寬度。這種細長剖面的離子束有時被稱為帶狀射束。或者，在又一種實施方式中，離子注入裝置10也可以構成為不掃描離子束，而是向注入處理室16賦予具有斑點狀的剖面的離子束。
[0038]圖2為概略表示本發明的一種實施方式所涉及的離子源12的局部的立體