[发明专利]离子注入装置

说明书

技术领域

本发明涉及对带状离子束进行质量分离并对基板进行离子注入处理的离子注入装置。

背景技术

以往以来，使用对带状离子束进行质量分离并对基板进行离子注入处理的离子注入装置。在专利文献1中公开有所述离子注入装置的一个例子。

在专利文献1的离子注入装置中使用的质量分离磁铁包括一对磁极，该一对磁极以在带状(或称为片状)离子束的长度方向上夹持带状离子束的方式相对配置，所述带状离子束在一个方向上长，并且在与长度方向垂直的方向上具有厚度。在各磁极上卷绕有线圈，通过将电流供给到该线圈，在磁极之间产生磁场。利用该磁场，以在厚度方向上具有曲率的方式使带状离子束在行进方向上弯曲，并在位于质量分离磁铁的下游的分离狭缝(也称为“分析狭缝”)处使带状离子束在厚度方向上收敛，从而进行质量分离。

专利文献1：日本专利公开公报特开2008-243765号(第0021～0022段，图2)

这几年，带状离子束的长度方向的尺寸对应于基板尺寸的大型化而变长。在玻璃基板这样的大型基板的情况下，使用长度方向的尺寸为600mm～900mm程度、厚度方向的尺寸为30mm～100mm程度的离子束。另外，即使基板是如硅片那样的较小的半导体基板，将来作为标准的大型基板的直径尺寸也达到450mm，因此可以想到需要使用长度方向的尺寸为500mm程度、厚度方向的尺寸为20mm～50mm程度的离子束。

在记载在专利文献1中的质量分离磁铁中设置的一对磁极之间的距离被设定为比带状离子束的长度方向的尺寸更大。在对大型基板进行离子注入的情况下，所使用的离子束的长度方向的尺寸非常大，因此必须将磁极之间的距离扩大到比以往更大的程度。

通常，质量分离磁铁内的磁场被设计成沿进行质量分离的离子束的整个区域以所希望的强度成为均匀的磁场分布。为了使被质量分离的离子束的偏转量沿离子束的整个区域大体相等，从而以良好的精度进行质量分离，必须成为所述的均匀的磁场分布。

但是，在磁极之间的距离扩大了的情况下，在带状离子束的长度方向上磁场分布产生不均匀。磁极之间的距离越宽，在相对设置的磁极之间产生的磁力线在磁极的边缘部越弯曲。其结果，在相对设置的磁极之间的中央部的磁通密度相对地变疏，在磁极附近的磁通密度相对地变密。受到该影响，通过磁极之间的带状离子束的偏转量也产生差异。具体来说，通过磁极之间的中央部的带状离子束的偏转量小于通过磁极附近的带状离子束的偏转量，离子束的形状在长度方向上产生变形。由于构成专利文献1的质量分离磁铁的一对磁极在带状离子束的长度方向上相对设置，因此所述带状离子束的长度方向的偏转量呈现出较大的差异，难以进行精度良好的质量分离。

另一方面，针对在专利文献1中记载的质量分离磁铁，为了改善在磁极之间产生的不均匀的磁通密度分布，可以考虑以使在带状离子束的厚度方向上的磁极尺寸足够大并使带状离子束通过磁极的中央部附近的方式来构成质量分离磁铁，但是，在该情况下，质量分离磁铁的尺寸会变得非常大。

另外，伴随磁极之间的距离扩大，在该磁极之间产生的磁场的强度变弱。由于磁场的强度变弱，而另一方面在将离子束质量分离时所需要的偏转量未改变，所以必须增加流过卷绕于质量分离磁铁的各磁极上的线圈的电流量，使磁场强度增强。在该情况下，伴随电流量的增大，造成质量分离磁铁的耗电量变大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种离子注入装置，该离子注入装置包括质量分离磁铁，即使在伴随基板尺寸的大型化，带状离子束的长度方向的尺寸增大的情况下，与以往的技术相比，所述质量分离磁铁的磁极之间的磁场分布均匀、所述质量分离磁铁的尺寸小、且所述质量分离磁铁的耗电量也小。

即，本发明提供一种离子注入装置，其特征在于包括：离子源，生成在一个方向上长的带状离子束；质量分离磁铁，配置在所述离子源的下游，具有一对磁极，该一对磁极隔着所述离子束的主平面相对设置，所述离子束的主平面位于由所述离子束的长度方向和行进方向定义的平面内，通过在所述磁极之间产生的磁场，使所述离子束的行进方向在所述离子束的长度方向上偏转；分析狭缝，使通过所述质量分离磁铁后的离子束中的、包含所希望的离子种类的离子束通过；以及处理室，配置有基板，通过所述分析狭缝后的离子束照射到所述基板上，其中，在所述磁极之间产生的磁场的方向倾斜地横穿通过所述质量分离磁铁内部的所述离子束的主平面。