所述第1注入設定結(jié)構(gòu)下 主要使所述離子束減速，并在所述第2注入設定結(jié)構(gòu)下主要使所述離子束加速。
[0179] 所述射束線裝置具備用于調(diào)整所述離子束的射束電流總量的射束電流調(diào)整系統(tǒng) 和用于調(diào)整向所述被處理物注入所述離子的能量的能量調(diào)整系統(tǒng)，可以分別或同時調(diào)整所 述射束電流的總量和所述注入能量。所述射束電流調(diào)整系統(tǒng)和所述能量調(diào)整系統(tǒng)可以是個 別的射束線構(gòu)成要件。
[0180] 所述離子注入裝置可以具備控制部，該控制部構(gòu)成為，手動或自動選擇包含所述 第1注入設定結(jié)構(gòu)和所述第2注入設定結(jié)構(gòu)的多個注入設定結(jié)構(gòu)中適合所給離子注入條件 的任一個注入設定結(jié)構(gòu)。
[0181] 當注入到所述被處理物中的所需的離子劑量大概在IX1014~IX10 17atoms/cm2 范圍時，所述控制部可以選擇所述第1注入設定結(jié)構(gòu)，當注入到所述被處理物中的所需的 離子劑量大概在IX1011~IX10 14atoms/cm2范圍時，所述控制部可以選擇所述第2注入設 定結(jié)構(gòu)。
[0182] 所述射束線裝置在所述第1注入設定結(jié)構(gòu)下具有第1能量調(diào)整范圍，在所述第2 注入設定結(jié)構(gòu)下具有第2能量調(diào)整范圍，所述第1能量調(diào)整范圍和所述第2能量調(diào)整范圍 可以具有部分重疊的范圍。
[0183] 所述射束線裝置在所述第1注入設定結(jié)構(gòu)下具有第1劑量調(diào)整范圍，在所述第2 注入設定結(jié)構(gòu)下具有第2劑量調(diào)整范圍，所述第1劑量調(diào)整范圍和所述第2劑量調(diào)整范圍 可以具有部分重疊的范圍。
[0184] 所述射束線裝置可以具備射束掃描裝置，該射束掃描裝置掃描所述離子束以形成 向垂直于射束輸送方向的長邊方向延伸的細長照射區(qū)域。所述注入處理室可以具備物體保 持部，該物體保持部構(gòu)成為向與所述射束輸送方向及與所述長邊方向垂直的方向提供所述 被處理物的機械掃描。
[0185] 所述射束線裝置可以具備帶狀束發(fā)生器，其生成具有向垂直于射束輸送方向的長 邊方向延伸的細長照射區(qū)域的帶狀束。所述注入處理室可以具備物體保持部，該物體保持 部構(gòu)成為向與所述射束輸送方向及與所述長邊方向垂直的方向提供所述被處理物的機械 掃描。
[0186] 所述注入處理室可以具備物體保持部，該物體保持部構(gòu)成為向在垂直于射束輸送 方向的面內(nèi)相互正交的2個方向提供所述被處理物的機械掃描。
[0187] 所述射束線裝置可以以如下方式構(gòu)成，即在構(gòu)成為能夠從僅在所述第1注入設定 結(jié)構(gòu)或所述第2注入設定結(jié)構(gòu)下被運轉(zhuǎn)的多個射束線構(gòu)成要件中選擇，由此所述離子注入 裝置構(gòu)成為高電流離子注入專用裝置或中電流離子注入專用裝置。
[0188] -種實施方式所涉及的離子注入方法，其具備如下工序：
[0189] 關(guān)于射束線裝置，在包含適合輸送用于向被處理物進行高劑量注入的低能量/高 電流射束的第1注入設定結(jié)構(gòu)和適合輸送用于向所述被處理物進行低劑量注入的高能量/ 低電流射束的第2注入設定結(jié)構(gòu)的多個注入設定結(jié)構(gòu)中選擇符合所給離子注入條件的任 一種注入設定結(jié)構(gòu)；
[0190] 在所選注入設定結(jié)構(gòu)下使用所述射束線裝置，沿著射束線中成為基準的射束中心 軌道自離子源至注入處理室輸送離子束；及
[0191] 協(xié)同所述被處理物的機械掃描向所述被處理物照射所述離子束，
[0192] 所述成為基準的射束中心軌道在所述第1注入設定結(jié)構(gòu)和所述第2注入設定結(jié)構(gòu) 下相同。
[0193] 所述輸送工序還可以具備通過調(diào)整所述離子束的射束電流的總量來調(diào)整注入到 所述被處理物的劑量的工序。在所述第1注入設定結(jié)構(gòu)下可以以第1劑量調(diào)整范圍調(diào)整所 述注入劑量，在所述第2注入設定結(jié)構(gòu)下可以以包括小于所述第1劑量調(diào)整范圍的劑量范 圍在內(nèi)的第2劑量調(diào)整范圍調(diào)整所述注入劑量。
[0194] 所述輸送工序還可以具備調(diào)整注入到所述被處理物的能量的工序。在所述第1注 入設定結(jié)構(gòu)下可以以第1能量調(diào)整范圍調(diào)整所述注入能量，在所述第2注入設定結(jié)構(gòu)下可 以以包括高于所述第1能量調(diào)整范圍的能量范圍在內(nèi)的第2能量調(diào)整范圍調(diào)整所述注入能 量。
[0195] 1.-種實施方式所涉及的離子注入裝置通過切換以減速為主體的電源的連接和 以加速為主體的電源的連接，具有相同射束軌道和相同注入方式，并具有廣泛的能量范圍。
[0196] 2.-種實施方式所涉及的離子注入裝置，在可獲得高電流的射束線上具備在射束 線上游部切斷一部分射束的機器，由此具有相同的射束軌道和相同的注入方式，并具有廣 泛的射束電流范圍。
[0197] 3.-種實施方式所涉及的離子注入裝置通過同時具備上述實施方式1及上述實 施方式2的特性，可以具有相同射束軌道和相同注入方式，并且一并具有廣泛的能量范圍 和廣泛的射束電流范圍。
[0198] 一種實施方式所涉及的離子注入裝置，在上述實施方式1至3中，作為相同注入方 式可以是組合射束掃描和機械性晶片掃描的裝置。一種實施方式所涉及的離子注入裝置， 在上述實施方式1至3中，作為相同注入方式可以為組合帶狀束和機械性晶片掃描的裝置。 一種實施方式所涉及的離子注入裝置，在上述實施方式1至3中，作為相同注入方式可以組 合二維機械性晶片掃描的裝置。
[0199] 4. 一實施方式所涉及的離子注入裝置或離子注入方法，通過在同一射束線（相同 離子束軌道和相同注入方式）上并列構(gòu)成高劑量高電流離子注入射束線要件和中劑量中 電流離子注入射束線要件，由此選擇/切換自如地構(gòu)成高劑量高電流離子注入和中劑量中 電流離子注入，并覆蓋從低能量到高能量的極其廣泛的能量范圍和從低劑量到高劑量的極 其廣泛的劑量范圍。
[0200] 5.上述實施方式4中，在同一射束線上可以分別構(gòu)成高劑量用和中劑量用通用的 各射束線要件和分別被切換成高劑量用/中劑量用的各射束線要件。
[0201] 6.上述實施方式4或5中，以在廣泛的范圍內(nèi)調(diào)整射束電流量為目的，可以設置在 射束線上游部物理切斷一部分射束的射束限制裝置（上下或左右的寬度可變狹縫或四邊 形或圓形的可變開口）。
[0202] 7.上述實施方式4至6的任一項中，可以設置切換控制器的控制裝置，該裝置構(gòu)成 為，根據(jù)注入到被處理物的所需的離子劑量，選擇高劑量高電流離子注入和中劑量中電流 咼子注入。
[0203] 8.上述實施方式7中，切換控制器構(gòu)成為，當注入到被處理物的所需的離子劑量 大概在1X1011~lX1014at〇mS/cm2的中劑量中電流范圍時，使射束線在中劑量加速（引 出）/加速（P透鏡）/減速（AD柱）模式下作動，并且，當注入到被處理物的所需的離子劑 量大概在1X1〇14~1X10 17at〇mS/cm2的高劑量高電流范圍時，也可以使射束線在高劑量加 速（引出）/減速（P透鏡）/減速（AD柱）模式下作動。
[0204] 9.上述實施方式4至8的任一項中，使用加速模式來注入比較高能量的離子的裝 置和使用減速模式來注入比較低能量的離子的裝置可以具有彼此重疊的能量范圍。
[0205] 10.上述實施方式4至8的任一項中，使用加速模式注入比較高劑量的離子的裝置 和使用減速模式來注入比較低劑量的離子的裝置可以具有彼此重疊的劑量范圍。
[0206] 11.在上述實施方式4至6的任一項中，通過限制射束線構(gòu)成要件，能夠輕松地將 結(jié)構(gòu)改變成高劑量高電流離子注入專用裝置或中劑量中電流離子注入專用裝置。
[0207] 12.上述實施方式4至11的任一項中，射束線結(jié)構(gòu)可以組合射束掃描和機械基板 掃描。
[0208] 13.上述實施方式4至11的任一項中，射束線的結(jié)構(gòu)可以組合具有基板（或晶片 或被處理物）寬度以上的寬度的帶狀的射束掃描和機械基板掃描。
[0209] 14.上述實施方式4至11的任一項中，射束線結(jié)構(gòu)可以具備二維方向的機械基板 掃描。
[0210] 到目前為止，對能夠提供具有選自廣范圍的所希望的射束電流和/或能量的離子 束的離子注入裝置及離子注入方法進行了說明。然而，目前先進的離子注入中，不僅要求能 夠控制這種基本的特性，還要求能夠控制射束密度分布（形狀）和射束角度擴散等其他特 性。
[0211] 為了量化射束的角度擴散，而使用離子束所具有的角度分布（即每個離子的行進 方向角度的分布）。作為表示離子束的角度分布的代表性指標有"射束平行度"和"射束發(fā) 散度"。具體內(nèi)容將后述，射束平行度與角度分布的重心相關(guān)，射束發(fā)散度則與角度分布的 寬度相關(guān)。
[0212] 要求為例如射束發(fā)散度較?。ń咏悖┑碾x子束。而離子束隨著朝向被處理物向 下游輸送而擴散，且射束發(fā)散度逐漸變大。因為，離子束上會有所謂的、被稱為空間電荷效 應的由離子間的排斥力引起的射束的發(fā)散效應（即由束勢引起的發(fā)散現(xiàn)象）起作用。
[0213]有時要求具有一定大小的射束發(fā)散度的離子束。如此通過對離子束所具有的角度 分布刻意加以一定程度的寬度，來減輕對于被處理物的離子束注入角度的變動或誤差的影 響，并能夠提高離子注入的魯棒性。
[0214]因此，本發(fā)明的一種實施方式中，提供一種能夠控制射束發(fā)散度的離子注入裝置 及離子注入方法。詳細內(nèi)容后述，一種實施方式中，射束發(fā)散度通過調(diào)整離子束的焦點而得 到控制。例如，注入到被處理物的離子束的射束發(fā)散度通過將向射束掃描部入射的入射離 子束的焦點位置移動到入射離子束的中心軸上的不同于射束掃描部的掃描原點的位置而 得到控制。通過適當設定向射束掃描部入射的入射離子束的焦點位置，入射到被處理物表 面時的射束發(fā)散度被控制為所希望的值。
[0215] 圖15(a)為例示離子束的每個離子的行進方向的圖，圖15(b)為例示離子束所具 有的角度分布的圖。在此，將離子束的設計上的行進方向標記為Z方向，與Z方向垂直的一 方向標記為X方向。Z軸相當于設計上的離子束的中心軌道。因此，Z軸為向射束掃描部入 射的離子束的中心軸。X方向例如為水平方向，也可以是射束掃描方向。
[0216]離子束由許多離子形成，這些離子大多具有與Z方向平行的速度。但事實上，并非 所有離子的速度均與Z方向完全平行。換言之，每個離子的行進方向相對于Z方向呈一定 角度。本說明書中，將該角度的X方向分量標記為X'。如圖15(a)所示，所給Z方向位置的 第i個離子（i=l，2,……，η)的速度的X方向分量相對于Z方向，朝向角度Xi'的方向。
[0217]多數(shù)離子的行進方向大致與Z方向平行，行進方向與Z方向呈較大角度的離子為 一部分。因此，例示出離子相對于行進方向呈角度X'的離子的個數(shù)N時，如圖15(b)所示， 呈中央具有最大值的山形分布。另外，實際獲得這種角度分布時，能夠測定射束電流并將此 視為離子的個數(shù)N。
[0218]離子束的"射束平行度"表示，作為許多離子群的離子束所具有的角度分布的重心 與該離子束的設計上的中心軌道所成之角。射束平行度通過下式（1)計算。如圖15(b)所 示的角度分布中，分布的中央值Xa'相對于射束平行度。
[0219][式1]
[0220]
[0221] 離子束的"射束發(fā)散度"表示作為許多離子群的離子束所具有的角度分布的"擴散 大小"和"發(fā)散/會聚的狀態(tài)"。射束發(fā)散度例如可以通過下式（2)來計算。如圖15(b)所 示的角度分布中，分布的寬度〈X' >相當于射束發(fā)散度。
[0222] [式 2]
[0223] 〈X'> = (_1)k · |max(X，J-min(X，J| …（2)
[0224]k= 0divergence
[0225]k=1convergence
[0226] 射束發(fā)散度為正值時（k=0)，表示離子束為發(fā)散（divergence)射束。另一方面， 射束發(fā)散度為負值時（k= 1)，表示離子束為會聚（convergence)射束。例如，如圖15(a) 所例示的離子束為會聚射束，通過上式（2)計算該離子束的射束發(fā)散度時為負值。
[0227] 此外，意味著當射束發(fā)散度為零時，離子束的所有離子均處于具有相同的行進方 向的理想狀態(tài)。射束發(fā)散度（準確來講是其絕對值）為較小的值時，每個離子的行進方向 上的偏差較小，相反，射束發(fā)散度為較大的值時，每個離子的行進方向上的偏差較大。
[0228] "射束平行度"和"射束發(fā)散度"均為表示離子束的角度信息的量，但其含義不同。 因此，即便一種離子束與另一種離子束具有相等的射束平行度，通常這兩個離子束的射束 發(fā)散度也不一定相等，（倒不如說這兩個離子束通常具有不同的射束發(fā)散度）。
[0229] 圖16為概略表示本發(fā)明的一種實施方式所涉及的離子注入裝置300的結(jié)構(gòu)的圖。 離子注入裝置300從該射束線的上游側(cè)依次具備離子源302、射束會聚部304、射束掃描部 306、射束平行化部308及射束發(fā)散度測定部310。因此，射束會聚部304配設于射束掃描部 306的上游，射束平行化部308配設于射束掃描部306的下游。射束發(fā)散度測定部310配設 于射束平行化部308的下游。
[0230] 射束掃描部306為用于掃描離子束的射束掃描設備，例如可以是掃描儀209 (例如 參考圖5(a))。射束掃描部306構(gòu)成為，通過使射束相對于上述"射束中心軌道"向兩個不 同方向偏轉(zhuǎn)，在一定角度范圍內(nèi)周期性地掃描離子束。射束掃描部306被設計成，在所入射 的離子束的中心軸上具有掃描原點。射束掃描部306的掃描原點位于射束掃描部306的中 央部。
[0231] 射束平行化部308為用于使掃描的射束平行的射束平行化設備，例如可以是射束 平行化機構(gòu)211 (例如參考圖5 (a))或P透鏡220 (例如參考圖6)。射束平行化部308可以 是靜電式射束平行化設備，也可以是磁場式射束平行化設備。
[0232] 射束平行化部308被設計成，在射束掃描部306的掃描原點上具有作為平行化透 鏡的焦點。原理上，射束平行化部308構(gòu)成為使從焦點放射的射束平行，因此在掃描原點 處，在掃描角度范圍內(nèi)進行偏轉(zhuǎn)并入射到射束平行化部308的離子束全部通過射束平行化 部308而被平行化。
[0233] 離子注入裝置300構(gòu)成為，將平行化的離子束注入到晶片（基板）?？梢曅枰谏?束平行化部308到晶片之間設置用于改變能量的加減速設備（例如AD柱212)或能量分析 設備（例如能量過濾器213)等射束調(diào)整設備（例如參考圖5 (a))。
[0234] 射束會聚部304為至少能夠在該離子束的中心軸方向控制向射束掃描部306入射 的離子束的焦點位置的射束會聚設備。射束會聚部304構(gòu)成為，起到使向射束掃描部306 入射的離子束至少向與射束掃描方向相同的方向會聚/發(fā)散的作用。射束會聚部304構(gòu)成 為，使向射束掃描部306入射的入射離子束的焦點位置沿著入射離子束的中心軸而位于掃 描原點的上游側(cè)。另外，射束會聚部304也可以構(gòu)成為，使該焦點位置位于掃描原點的下游 偵牝此時，焦點位置（不進行掃描時，從射束掃描部306射出）沿著離子束的中心軸而位于 掃描原點的下游側(cè)。
[0235] 射束會聚部304例如可以是第1XY會聚透鏡206 (例如Q透鏡）或第2XY會聚透 鏡208 (例如XY方向單透鏡）（例如參考圖5 (a))。射束會聚部304具備Q透鏡時，該Q透 鏡可以是單片式Q透鏡、雙合Q透鏡或者是三合Q透鏡。射束會聚部304具備單透鏡時，該 單透鏡可以是由3片電極構(gòu)成的單透鏡。
[0236] 射束會聚部304可以是能夠控制離子束的焦點位置的任意射束線構(gòu)成要件，因 此，也可以是引出電極218或質(zhì)譜分析磁鐵202 (例如參考圖5 (a))。例如，可以通過調(diào)節(jié)引 出電極218的電壓、引出電極218的射束行進方向的位置和/或質(zhì)譜分析磁鐵202的面角， 來調(diào)整向射束掃描部306入射的離子束的焦點位置。
[0237] 因此，射束會聚部304可以具備射束會聚要件（例如Q透鏡、單透鏡等）、引出電極 及質(zhì)譜分析磁鐵中的至少一種。此時，射束會聚部304被視為不同于射束掃描部306的另 一射束線構(gòu)成要件。
[0238] 或者，射束會聚部304可以構(gòu)成為射束掃描部306的一部分。換言之，可以構(gòu)成為 由射束掃描部306自身調(diào)整向射束掃描部306入射的離子束的焦點位置。射束掃描部306 可以構(gòu)成為，提供復合于用于掃描的射束偏轉(zhuǎn)作用的射束會聚作用。例如，射束掃描部306 配設于掃描電