专利名称：离子植入方法及离子植入设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及离子植入，并且更具体地涉及由离子植入设备中的离子束植入的并利用该离子束照射的区域的控制技术。
背景技术：
在半导体制造工艺中，为了改变导电性、改变半导体晶圆的晶体结构等目的，以标准程序执行利用离子来照射半导体晶圆的工艺，该离子植入到半导体晶圆中。在此工艺中使用的设备称为离离子植入设备。离子植入设备具有对由离子源产生的离子进行加速以形成加速离子束的功能和通过束扫描、晶圆扫描或它们的组合利用离子束来照射半导体晶圆的整个表面的功能。在此情况下，离子以什么程度注入到半导体晶圆中由半导体设计限定，并且在一旦设定了半导体设计之后，就难以改变半导体设计。存在许多类型的用于半导体制造工艺、将由离子源产生的离子作为离子束输送至晶圆的离子植入设备。作为其中一种类型，存在组合晶圆的慢速扫描和离子束的快速扫描的离子植入设备。在晶圆的慢速扫描中，晶圆沿以进行机械慢速扫描(慢速移动)的方向设定为晶圆慢速扫描方向。另一方面，在离子束的快速扫描中，将离子束在与晶圆慢速扫描方向正交的方向上沿以进行快速扫描的方向设定为束扫描方向(或快速扫描方向)。由此，利用在束扫描方向上往复扫描的离子束照射被机械驱动为在晶圆慢速扫描方向上往复移动的晶圆。此离子植入设备也称为混合式扫描离子植入设备。另外，作为另一种类型，存在使用二维机械晶圆扫描的离子植入设备，其中，组合晶圆的慢速扫描与晶圆的快速扫描。在晶圆机械慢速扫描中，晶圆沿以进行机械慢速扫描(慢速移动)的方向设定为晶圆慢速扫描方向。另一方面，在晶圆机械快速扫描中，晶圆在与晶圆慢速扫描方向正交的方向上沿以进行机械快速扫描(比慢速移动快的快速移动)的晶圆快速扫描方向设定为与混合式扫描离子植入设备的束扫描方向相同的方向。由此，利用离子束(静态离子束)照射被驱动为在晶圆慢速扫描方向上往复移动并且还在正交于晶圆慢速扫描方向的晶圆快速扫描方向上往复移动的晶圆。此离子植入设备称为二维机械晶圆扫描尚子植入设备。如后所述，本发明的某些实施例可以应用于混合式扫描离子植入设备和二维机械晶圆扫描离子植入设备中的任一种。在半导体制造工艺中，半导体晶圆产量(以下，简称为晶圆产量)被认为是重要的。如上所述，在某一半导体制造工艺中待植入半导体晶圆中的离子植入量受到限定。因此，为了提高晶圆产量，必需增加输送至半导体晶圆的离子量或有效地将离子植入半导体晶圆中。如后所述，本发明涉及对半导体晶圆的高效离子植入。
然而，如果离子高效地植入到半导体晶圆中，则典型地，需要将相同量的离子植入到半导体晶圆的整个表面中，以在晶圆面上制造具相同品质(特性)的半导体装置。换言之，必需确保离子植入量的晶圆面内(in-surface)均勻性。因此,必需确保离子植入量的晶圆面内均匀性，并且提高晶圆产量。如上所述，在混合式扫描离子植入设备中，离子束在束扫描方向上往复扫描，且在与束扫描方向正交的晶圆慢速扫描方向上对半导体晶圆进行机械扫描(移动)，由此将离子植入半导体晶圆中。这里，如在后面详细描述的，在考虑对半导体晶圆的高效离子植入时，可以考虑固定半导体晶圆且相对地移动离子束。这对于二维机械晶圆扫描离子植入设备也是相同。在此情况下，作为对半导体晶圆的高效离子注入的一种方法，可能存在控制离子束的扫描范围(照射范围)为适合于半导体晶圆的形状的技术。在此，在混合式扫描离子植入设备中，作为控制离子束的扫描范围为适合于半导体晶圆的形状的技术，已经提出了一种执行控制以使得保持部件上的超过半导体晶圆的形状范围的扫描范围相同的技术(专利文献I)。保持部件用于保持半导体晶圆，并且驱动为在保持半导体晶圆的状态下在晶圆慢速扫描方向上往复移动。专利文献I JP-2009-14675
发明内容
专利文献I中所公开的技术用于降低使用来自保持部件的二次电子供应的离子植入中的植入角度变化的目的，并且从而其目的与提高对半导体晶圆的离子植入的效率的目的不同。因此，专利文献I所公开的技术对提高晶圆产量是不充分的。在专利文献I中所公开的技术中，未考虑形成二维形状的离子束的植入和照射区域，并且从而在水平方向上半导体晶圆的端部的离子植入量的晶圆面内均匀性恶化。另外，在增大超过半导体晶圆的形状范围的保持部件上的离子束的扫描范围以防止离子植入量的晶圆面内均匀性的恶化的情况下，可能不能实现提高晶圆产量的目的。在专利文献I中所公开的技术中，未考虑存在用作基准的束位置在混合式扫描离子植入设备中在竖直方向上从半导体晶圆的中心位置移位的情况，并且从而在半导体晶圆的竖直方向上端部的离子植入量的面内均匀性恶化。另外，在增大超过半导体晶圆的形状范围的保持部件上的离子束的扫描范围以防止离子植入量的晶圆面内均匀性的恶化的情况下，可能不能实现提高晶圆产量的目的。在专利文献I中所公开的技术中，在混合式扫描离子植入设备中，半导体晶圆的保持部件上的离子束的扫描面积控制为相同。然而，用于相同扫描面积的控制不实现对半导体晶圆的离子植入的效率的提高，并且限于对半导体晶圆的离子植入的效率次要提高的情况。期望在混合式扫描离子植入设备及二维机械晶圆扫描离子植入设备中，处理离子束的植入和照射区域的二维形状，确保离子植入量的晶圆面内均匀性，并且提高半导体晶
圆的产量。本发明的某些实施例适用于所述混合式扫描离子植入设备及二维机械晶圆扫描尚子植入设备。根据本发明的实施例，提供了一种离子植入方法，包括:在对晶圆进行离子植入之前，预先测量离子束的二维截面束形状，并且通过使用所测量的二维截面束形状来使所述二维截面束形状与椭圆形状类似，通过使用所述椭圆束的外周边与所述晶圆的外周边的公切线来设定所述离子束的照射范围，并且由此限定植入和照射区域。在所述晶圆的所述外周边的整个区域上，可以通过使用所述椭圆束的所述外周边与所述晶圆的所述外周边的所述公切线来规定所述离子束的所述植入和照射区域。为了在对所述晶圆进行离子植入期间，即使在离子流量发生微小变化的情况下，也确保离子植入量的晶圆面内均匀性并提高晶圆产量，由包括所述晶圆慢速扫描方向上的晶圆直径的直线一分为二的所述植入和照射区域的一侧可以具有矩形形状，而所述植入和照射区域的另一侧可以具有由所述公切线规定的形状。另外，可以阶段性地设定所述束扫描方向(或所述晶圆快速扫描方向)上的多个束扫描终止端位置，并且在不停止对所述晶圆的所述离子植入的情况下，根据所述晶圆慢速扫描方向上的晶圆扫描位置，可以阶段性地改变所述束扫描终止端位置的设定值，由此将离子植入到所述晶圆的整个表面中。这里，其中所述多个设定的束扫描终止端位置的所述设定值改变的所述晶圆慢速扫描方向上的所述晶圆扫描位置中的至少一个晶圆扫描位置可以是所述晶圆慢速扫描方向上的其中所述晶圆慢速扫描方向上的束重心位置存在于所述晶圆内的晶圆扫描位置，并且所述晶圆扫描位置中的至少另一个晶圆扫描位置可以是所述晶圆慢速扫描方向上的其中所述晶圆慢速扫描方向上的束重心位置存在于所述晶圆外的晶圆扫描位置。根据本发明的另一实施例，提供了一种离子植入设备，所述离子植入设备包括:测量装置，在对所述晶圆进行离子植入之前，所述束测量装置测量扫描离子束的二维截面束形状；以及控制器，通过使用所测量的二维截面束形状，所述控制器使所测量的二维截面束形状与椭圆形状类似，通过使用所述椭圆束的外周边与所述晶圆的外周边的公切线来设定所述离子束的照射范围，并且由此规定植入和照射区域。在所述晶圆的所述外周边的整个区域上，所述控制器可以通过使用所述椭圆束的所述外周边与所述晶圆的所述外周边的所述公切线来规定所述植入和照射区域。为了在对所述晶圆进行离子植入期间，即使在离子流量发生微小变化的情况下，也确保离子植入量的晶圆面内均匀性并提高晶圆产量，所述控制器可以规定植入和照射区域，其中由包括所述晶圆慢速扫描方向上的晶圆直径的直线一分为二的所述植入和照射区域的一侧具有矩形形状，而所述植入和照射区域的另一侧具有由所述公切线规定的形状。
图1A和IB分别是用于示例根据本发明的实施例的离子植入设备的示意性配置的范例的平面视图(图1A)和侧视图(图1B)；图2是示例图1A和IB中所示的离子植入设备中的机械扫描装置的示意图；图3是示例混合式扫描离子植入设备的离子植入操作的图；图4是示例典型地使用的离子植入方法的范例的图；图5是示例典型地使用的离子植入方法的另一范例的图；图6是示例根据本发明的实施例的离子植入的范例的图；图7是示例根据本发明的实施例的离子植入的另一范例的图8是示例根据本发明的实施例的离子植入的再一范例的图；图9是示例离子植入方法之一的图；图10是示例根据本发明的实施例的离子植入的图；图11是示例二维机械晶圆扫描离子植入设备中的机械扫描装置的示意图；图12是示例二维机械晶圆扫描离子植入设备的离子植入操作的图。
具体实施例方式将描述本发明的实施例。本发明的某些实施例可以适用于混合式扫描离子植入设备及二维机械晶圆扫描离子植入设备中的任一种。首先，参考图1A和1B，将描述结构更加复杂的混合式扫描离子植入设备。图1A是平面视图，图1B是侧视图。在混合式扫描离子植入设备中，由引出电极2引出离子源I产生的离子作为离子束，并且沿到达半导体晶圆10的束线输送引出的离子束。沿束线，布置有质谱分析磁铁装置3、质谱分析狭缝4、束扫描仪
5、及晶圆处理室(离子植入室)。在晶圆处理室中，布置有包括保持半导体晶圆10的保持机构的机械扫描装置11。保持机构包括保持半导体晶圆10的晶圆保持器。通过引出电极2引出的离子束沿束线输送并被引导至布置于晶圆处理室的离子植入位置的晶圆保持器上的半导体晶圆10。离子束通过束扫描仪5在离子束扫描方向(或快速扫描方向)上往复扫描(照射)。入射至束扫描仪5的离子束的前进方向固定，但由束扫描仪5相对于入射至束扫描仪时的固定前进方向偏转了角度。然而，具有偏转角度的离子束通过平行透镜6的功能变为平行的以平行于固定前进方向，并且然后被引导至半导体晶圆10。在混合式扫描离子植入设备中，对半导体晶圆10在与束扫描方向正交的晶圆慢速扫描方向上进行机械往复扫描(移动)，由此将离子植入半导体晶圆10中。以此方式照射的离子束以下在某些情况下成为扫瞄离子束。图1A和IB中，通过布置于平行透镜6的下游侧的角能量过滤器7使离子束向下偏转，由此提高离子能量的均匀性。然而，这只是范例，并且可以省略角能量过滤器7。在本实施例中，在靠近半导体晶圆10的上游侧测量离子束。晶圆区域束测量装置9用于测量离子束。在图1A中，晶圆区域束测量装置9示为在由点划线箭头指示的范围中往复移动，但是晶圆区域束测量装置可以是非活动类型。由点划线箭头指示的晶圆区域束测量装置9的往复移动范围比离子束的扫描范围(照射范围)宽。另外，以下为了简化描述，将使用活动式的晶圆区域束测量装置9进行描述。在对半导体晶圆10进行离子植入期间，归因于与半导体晶圆10物理干扰，不能使用晶圆区域束测量装置9。在图1A和IB中示出的混合式扫描离子植入设备中，在对半导体晶圆10进行离子植入期间，使用植入期间(implantation-1n-progress)束测量装置8测量扫描离子束。如在后面详细描述的，当发生异常植入状态时，诸如在混合式扫描离子植入设备中发生微小的束变化的情况，或在从离子源I至半导体晶圆10的束输送装备中发生放电并且从而离子不能到达半导体晶圆10的情况，存在使用植入期间束测量装置8的测量结果来处理异常植入状态的情况，以防止离子植入量的晶圆面内均匀性恶化。图1A和IB中，在为比半导体晶圆10更靠上游侧的离子束的扫描范围的最外侧部分的两个位置中的一个位置示出有单个植入期间束测量装置8。然而，这只是范例，植入期间束测量装置8可以布置于半导体晶圆10的旁边，可以布置于比半导体晶圆10更靠下游侧的位置，或可以布置于所述两个位置的另一端。另外，通常，存在在混合式扫描离子植入设备中布置多个植入期间束测量装置的情况。与此相对，在本实施例中，布置了单个植入期间束测量装置8并且由此能够实现该目的，下面，将描述布置单个植入期间束测量装置8的情况。图2是示例图1A和IB的混合式扫描离子植入设备中的机械扫描装置11的范例的放大示意图。如图2中所示，机械扫描装置11示意性地包括晶圆保持器27、晶圆旋转单元12、以及晶圆提升单元13。离子束通过束扫描仪5在正交于图的方向(束扫描方向)上扫描，并且施加于保持在晶圆保持器27上的半导体晶圆10。通过晶圆提升单元13在由图2中的虚线指示的箭头方向上往复驱动晶圆保持器27，并且结果，也在由图2中的虚线指示的箭头方向(晶圆慢速扫描方向)上往复驱动保持在晶圆保持器27上的半导体晶圆10。以此方式，在混合式扫描离子植入设备中，通过离子束的束快速扫描和半导体晶圆10的晶圆慢速扫描将离子植入到半导体晶圆10的整个表面中。本发明的某些实施例可以应用于二维机械晶圆扫描离子植入设备，并且从而将参考图1A、1B及图2，简要地描述与混合式扫描离子植入设备的差异。在二维机械晶圆扫描离子植入设备中，由离子源I产生的离子也通过引出电极2引出作为离子束，并且沿到达半导体晶圆10的束线输送引出的离子束。沿着束线，布置有质谱分析磁铁装置3、质谱分析狭缝4、以及晶圆处理室(离子植入室);然而省略了束扫描仪5和平行透镜6。当省略束扫描仪5和平行透镜6时，机械扫描装置11的结构变得复杂。换言之，通过晶圆水平移动单元(未示出)在水平方向(与束扫描方向相同的晶圆快速扫描方向)上的操作和晶圆提升单元13在竖直方向(晶圆慢速扫描方向)上的操作，晶圆保持器27沿半导体晶圆10以二维方式机械扫描。以下，为了简化描述，将描述本发明的某些实施例主要应用于混合式扫描离子植入设备的情况。关于本发明的某些实施例应用于二维机械晶圆扫描离子植入设备的情况，将根据其描述的需要给出合适的意见。参考图3，将进一步详细描述对半导体晶圆10进行离子植入期间混合式扫描离子植入设备的操作。在图3中，离子束通过束扫描仪5在横向方向(束扫描方向)上扫描。另一方面，半导体晶圆10由晶圆保持器27保持，并且通过晶圆提升单元13在竖直(纵向)方向(晶圆慢速扫描方向)上扫描(移动)(图2)。在图3中，通过双点划线指示半导体晶圆10的最上位置与最下位置来描述混合式扫描离子植入设备的操作。图3示出了截面形状为横向长(即椭圆形)的离子束通过束扫描仪5扫描(图1A和1B)，并且在扫描离子束的状态中施加于半导体晶圆10的情况。然而，通常，用于扫描的离子束不局限于截面形状如图3中所示地为横向长的离子束，并且存在其截面形状为纵向长或类似为圆形的情况。如上所述，在半导体制造工艺中，只要没有特别的原因，则需要确保离子植入量的晶圆面内均匀性，以制造在晶圆表面中具有相同品质(特性)的半导体器件。为了确保离子植入量的晶圆面内均匀性，首先需要将离子植入到在半导体晶圆10的整个表面中。为了将离子植入到半导体晶圆10的整个表面中，需要扫描离子束的扫描范围超过半导体晶圆10的面积范围。然而，虽然在后面详细描述，上述限制并不意味着扫描离子束的扫描范围(束扫描长度)始终必需比半导体晶圆10的直径大。另外，为了将离子植入半导体晶圆10的整个表面中，半导体晶圆10在晶圆慢速扫描方向上的扫描范围(移动范围)需要超过半导体晶圆10的直径。根据对扫描范围的限制，将离子植入半导体晶圆10的整个表面中是可能的。然而，仅靠对扫描范围的限制，无法确保离子植入量的晶圆面内均匀性。换言之，在扫描范围中，需确保离子束扫描方向上的离子植入量均匀性及晶圆慢速扫描方向上的离子植入量均匀性，使得在半导体晶圆10的每单位面积的离子植入量恒定。在混合式扫描离子植入设备中，根据需要使用晶圆区域束测量装置9在离子植入之测量扫描离子束，而且通过根据需要精密地调整束扫描仪5，确保离子束扫描方向上的离子植入量均匀性。关于晶圆慢速扫描方向上的离子植入量均匀性，在未发生束变化的情况下，通过使用机械扫描装置11以相同速度扫描半导体晶圆10来确保离子植入量均匀性。通过确保二维(束扫描方向及晶圆慢速扫描方向)离子植入量均匀性，确保了离子植入量的晶圆面内均匀性。然而，实际上，存在在以相同速度扫描(移动)半导体晶圆10时，不能确保离子植入量的晶圆面内均匀性的情况。例如，存在在混合式扫描离子植入设备中发生微小的束变化的情况。在这些情况下，如果以相同速度扫描(移动)半导体晶圆10，则不能确保离子植入量的晶圆面内均匀性。另外，例如，如果在半导体制造工艺中将离子植入半导体晶圆10中，则从形成在半导体晶圆10的表面上的称为抗蚀剂膜的薄膜产生气体，这些气体撞击欲植入到半导体晶圆10中的离子，由此改变到达半导体晶圆的离子的植入量。甚至在这种情况下，如果以相同速度扫描(移动)半导体晶圆10，也不能确保离子植入量的晶圆面内均匀性。另外，例如，存在在混合式扫描离子植入设备中，在从离子源至半导体晶圆的束输运装备中发生放电，并且由此离子未到达半导体晶圆的情况。如果在此情况下以相同速度扫描(移动)半导体晶圆10，则不能确保离子植入量的晶圆面内均匀性。以下，上述情况在某些情况下共同称为异常植入状态。关于归因于异常植入状态的离子植入量的晶圆面内均匀性下降(以下将此略称为晶圆面内均匀性下降)，根据离子植入条件，其频率或对最终半导体装置的性能的影响程度不同，并且从而不必执行这样的处理。然而，反过来讲，在许多情况下，需要晶圆面内均匀性下降的处理。在这些情况下，测量离子植入期间的离子流量以处理此因素，并且合适地控制机械扫描装置11以控制半导体晶圆10的晶圆慢速扫描速度，由此确保离子植入量的晶圆面内均匀性，是重要的。因此，根据本发明的实施例的混合式扫描离子植入设备具有用于控制半导体晶圆10的晶圆慢速扫描速度的结构。具体地，机械扫描装置11包括执行控制的CUP (中央处理单元)(控制器)14和存储半导体晶圆10在竖直方向(晶圆慢速扫描方向)上的位置的RAM(随机存器存储器)15。晶圆提升单元13具有测量半导体晶圆10在竖直方向(晶圆慢速扫描方向)上的位置的功能(位置测量单元)。CPU14从晶圆提升单元13接收指示半导体晶圆10在竖直方向上的位置的信息以存储于RAM15中。离子植入期间的离子流量通过植入期间束测量装置8来测量并发送至CPU14。CPU14根据需要读取存储于RAM15中的半导体晶圆10在晶圆慢速扫描方向的位置，并且合适地控制半导体晶圆10的晶圆慢速扫描速度以适合于测量的离子流量。机械扫描装置11的详细控制方法根据通过植入期间束测量装置8测量的束流量的绝对值或其时间变化的程度而不同。例如，在混合式扫描离子植入设备中发生微小束变化的情况下，CPU14执行控制，使得能够通过连续改变半导体晶圆10的晶圆慢速扫描速度，以慢速对应于束变化来确保离子植入量的晶圆面内均匀性。另外，例如，在从离子源至半导体晶圆的束输运装备中发生放电，并且从而离子不到达半导体晶圆的情况下，CPU14执行如下的控制。CPU14暂时停止半导体晶圆10的晶圆慢速扫描。此外，在去除束输运装备中的放电之后，CPU14读取正好在停止晶圆慢速扫描之前存储于RAM15中的半导体晶圆10在晶圆慢速扫描方向上的位置，并从该读取的位置再次开始离子植入。由此，确保了离子植入量的晶圆面内均匀性。到此为止的关于扫描范围的描述基本上在概念上也是对二维机械晶圆扫描离子植入设备也确立的。将参考图11、图12对此进行简要描述。在图11和12中，在二维机械晶圆扫描离子植入设备的机械扫描装置11’中，离子束的照射位置固定，并且示为静止离子束。在机械扫描装置11’中，通过提升单元13’在竖直方向、即晶圆慢速扫描方向上驱动晶圆快速扫描单元30。在晶圆快速扫描单元30中，在保持半导体晶圆10的状态下，在横向方向、即晶圆快速扫描方向上驱动晶圆保持器(未示出)。通过晶圆慢速扫描与晶圆快速扫描的组合，半导体晶圆10在晶圆慢速扫描方向上，并且在由图11中虚线指示的最上位置与最下位置之间往复，在晶圆快速扫描方向上，由在图11中虚线指示的最右位置与最左位置之间往复。如后所述，半导体晶圆10的最上位置与最下位置的之间的范围与图4中示出的晶圆慢速扫描长度对应，并且最右位置与最左位置之间的范围与图4中示出的束扫描长度对应。如图12中所示，示为静止离子束的离子束处于静止状态，活动式束测量装置9’移动至由静止离子束指示的位置并根据需要执行测量。然而，在将离子束的束快速扫描速度与用于机械扫描(移动)混合式扫描离子植入设备中的半导体晶圆的晶圆慢速扫描速度进行比较时，则在许多情况下，离子束的束快速扫描速度较大。这指示在许多情况下，与混合式扫描离子植入设备中相比，在二维机械晶圆扫描离子植入设备中，离子植入期间的离子流量的测量间隔变长。因此，需要注意在二维机械晶圆扫描离子植入设备中，晶圆面内均匀性下降的处理更困难的事实。在此参考图4，将描述在混合式扫描离子植入设备中的相关技术中执行的离子植入。如图3中所示，在根据本发明的实施例的混合式扫描离子植入设备中，离子束在离子束扫描方向上扫描，并且半导体晶圆10在与束扫描方向正交的晶圆慢速扫描方向上进行晶圆机械慢速扫描，由此将离子注入到半导体晶圆10。如果考虑对半导体晶圆10的离子植入，则离子束与半导体晶圆10之间的相对运动成为问题，因此为了便于理解，假设半导体晶圆10静止，可以考虑离子束的虚拟植入和照射区域(以下，称为虚拟植入和照射区域16)。换言之，形成扫描离子束的离子束的重心(centroid)到达整个虚拟植入和照射区域16。可认为离子束的重心通过离子束截面在纵向方向及横向方向上的中心位置规定。另夕卜，虚拟植入和照射区域16的边界线可视为竖直方向和水平方向上的限制线，形成扫描离子束的离子束的重心到达该限制线处。在图4中，在由竖直方向，即晶圆慢速扫描方向，上的上和下的限制线规定的范围示为晶圆慢速扫描长度，在由水平方向，即束扫描方向，上的左和右的限制线规定的范围示为束扫描长度。这在后述的图5至10中也相同。另外，在将半导体晶圆10视为静止时，可以假设植入期间束测量装置8存在于在如图4中点划线指示的晶圆慢速扫描方向上延迟的区域中。因此，下面将该虚拟测量装置称为虚拟植入期间束测量装置17。
混合式扫描离子植入设备的离子植入期间，实际上是沿晶圆慢速扫描方向对半导体晶圆10进行机械扫描(移动)。然而，如果如图4假设半导体晶圆10静止，并且考虑对半导体晶圆10的高效离子植入的条目(item)，则可以注意虚拟植入和照射区域16的面积。换言之，虚拟植入和照射区域16的小的面积意味着引导至半导体晶圆10的离子束在混合式扫描离子植入设备中的使用是有效的。这对应于晶圆产量提高的事实。以下，将注意虚拟植入和照射区域16的面积来进行描述。如上所述，关于晶圆面内均匀性下降，根据离子植入条件，其频率或对最终半导体装置的性能的影响的程度不同，从而不必执行此处理。然而，在需要处理离子植入量的晶圆面内均匀性的恶化的离子植入条件中，为了处理阻碍离子植入量的晶圆面内均匀性的因素并确保离子植入量的晶圆面内均匀性，在对半导体晶圆10进行离子植入期间，植入期间束测量装置8来测量离子流量是重要的。如果如图4假设半导体晶圆10静止，并且考虑离子束的虚拟植入和照射区域16，则在对半导体晶圆10进行离子植入期间，需要扫描离子束到达虚拟植入期间束测量装置17的位置。在此参考图5，将对无需处理晶圆面内均匀性下降的情况下，通过混合式扫描离子植入设备在相关技术中执行的离子植入进行描述。图5示出了离子束的虚拟植入和照射区域16的范例。在此情况下，因为在对半导体晶圆10进行离子植入期间无需测量离子流量，所以在考虑离子束的虚拟植入和照射区域16时，虚拟植入期间束测量装置17的位置不相关。因此，讨论中可以忽视虚拟植入期间束测量装置17的位置。如图4和5中所示，在通过混合式扫描离子植入设备在相关技术中执行的离子植入中，虚拟植入和照射区域16的形状为矩形形状。在此，因为半导体晶圆10具有圆形形状，所以在虚拟植入和照射区域16中必然会发生浪费的植入和照射区域。因此，只要不存在其它需要，则通过排除所述浪费的植入和照射区域来提高晶圆产量是可能的。从以上的描述清楚的是，在混合式扫描离子植入设备中，为了确保离子植入量的晶圆面内均勻性并提闻晶圆广量，如图4和5中所不，半导体晶圆10是静止的，从而考虑尚子束的虚拟植入和照射区域16，并且该虚拟植入和照射区域16的面积可以尽可能小。在此，在需要和不需要处理晶圆面内均匀性下降的情况下，在虚拟植入和照射区域16的最小化面积之间存在差异。换言之，在无需处理晶圆面内均匀性下降的情况下，在对半导体晶圆10进行离子植入期间无需测量离子流量，并且讨论中，能够忽视虚拟植入期间束测量装置17的位置。然而，在需要处理晶圆面内均匀性下降的情况下，在对半导体晶圆10进行离子植入期间必须测量离子流量，并且从而不能忽视虚拟植入期间束测量装置17的位置。这意味着根据是否需要处理晶圆面内均匀性下降，虚拟植入和照射区域16的最小化的面积或其形状是不同的。以下，首先，关于无需处理晶圆面内均匀性下降的情况，讨论根据本发明的实施例的虚拟植入和照射区域16的最小化。然后，关于必须处理归因于异常现象的离子植入量的晶圆面内均匀性的恶化情况，讨论根据本发明的实施例的虚拟植入和照射区域16的最小化。另外，虚拟植入和照射区域的描述也是对二维机械晶圆扫描离子植入设备概念上确立的。在此参考图6，将对无需处理晶圆面内均匀性下降的情况下，根据本发明的实施例的离子植入方法进行描述。在本发明的实施例中，使在对半导体晶圆10进行离子植入之前测量的晶圆平面上的二维束形状(离子束的截面形状)类似于椭圆形状，并且虚拟植入和照射区域16的边界线的形状是由椭圆束的外周边和圆形晶圆的外周边的公切线规定的曲线形状。换言之，如图6中，在假设半导体晶圆10静止，并考虑离子束的虚拟植入和照射区域的情况下，如下规定离子束的重心所到达的限制线。即，用以形成扫描离子束的离子束的重心的限制线的位置限定为使得扫描离子束必需横切半导体晶圆，并且根据半导体晶圆10在与束扫描方向正交的方向上的每一个位置，不利用扫描离子束浪费地照射半导体晶圆10以外的区域。另外，执行控制，使得扫描离子束的扫描终止端位置放置在限制线的限定的位置。数学上表述的此限制线具有由椭圆束和圆形晶圆的公切线规定的曲线形状。本发明的实施例涉及混合式扫描离子植入设备。在此情况下，实际上，离子束在束扫描方向上扫描，并且在与离子束扫描方向正交的晶圆慢速扫描方上对半导体晶圆10进行机械扫描(移动)，由此将离子注入半导体晶圆10中。因此，在根据本发明的实施例的控制方法中，根据半导体晶圆IO在晶圆慢速扫描方向上的晶圆扫描位置，使用CPU14与RAMl 5来改变扫描离子束的扫描终止端位置的设定值。在根据本发明的实施例的离子植入方法中，为了确保离子植入量的晶圆面内均匀性并提高晶圆产量，本发明的特征之一是，在假设半导体晶圆10静止的情况下，整体考虑离子束的虚拟植入和照射区域16。换言之，在混合式扫描离子植入设备中，如上所述，实际上，离子束在束扫描方向上扫描，并且在与束扫描方向正交的晶圆慢速扫描方向上对半导体晶圆10进行机械扫描(移动)。在根据本发明的实施例的离子植入方法中，整体考虑看似不同的这两个扫描方向，并且由此整体控制扫描范围以使得最小化虚拟植入和照射区域16并且提高晶圆产量。虽然将在后面详细描述，若将虚拟植入和照射区域16的边界线固定为弧，则阻碍该整体性，从而混合式扫描离子植入设备的控制是困难的，并且由此降低了提高晶圆产量的效果。图6中示出的虚拟植入和照射区域16的边界线类似于弧，但是本身不是弧。相反，虚拟植入和照射区域16的边界线的为弧的形状是不期望的。另外，因为使晶圆平面上的二维束形状(截面形状)类似于椭圆形状，并且通过椭圆束的外周边与圆形晶圆外周边的公切线规定图6中示出的虚拟植入和照射区域16的边界线，所以其形状根据晶圆平面上的二维形状而不同。另外，束扫描长度(扫描离子束的扫描范围的长度)也具有待指出的特征。这些特征为根据本发明的实施例的离子植入方法的公共特征，并且从而在需要处理晶圆面内均匀性下降的情况下讨论根据本发明的实施例的虚拟植入和照射区域16的最小化时，将再次对其进行描述。另外，有椭圆束的外周边与圆形晶圆外周边的公切线规定的虚拟植入和照射区域16的边界线不必为弧的事实也是对二维机械晶圆扫描离子植入设备确立的。接着，参考图7，对在将本发明的某些实施例应用于混合式扫描离子植入设备情况下，根据本发明的实施例的需要处理晶圆面内均匀性下降的离子植入方法进行描述。如上所述，在需要处理晶圆面内均匀性下降的情况下，为了处理阻碍离子植入量的晶圆面内均匀性的因素并确保离子植入量的晶圆面内均匀性，在对半导体晶圆10进行离子植入期间使用植入期间束测量装置8来测量离子流量是重要的。因此，如果假设半导体晶圆10静止，并且考虑离子束的虚拟植入和照射区域16，则在对半导体晶圆10进行离子植入期间，需要扫描离子束到达虚拟植入期间束测量装置17的位置。换言之，如图6中所示，在无需处理晶圆面内均匀性下降的情况下，在虚拟植入和照射区域16的形状或设定方法中，扫描离子束不到达虚拟植入期间束测量装置17的位置，并且从而这对于必需处理晶圆面内均匀性下降的情况下的离子植入方法是不合适的。然而，用于提高离子植入的产量的离子束的重心所到达的限制线必定具有由椭圆束的外周边与圆形晶圆的外周边的公切线规定的曲线状。因此，作为需要处理晶圆面内均匀性下降的情况下的离子束的虚拟植入和照射区域16的形状或设定方法，在在对半导体晶圆10进行离子植入期间，扫描离子束到达虚拟植入期间束测量装置17的位置的条件下，除该目的以外的虚拟植入和照射区域16的离子束的重心所到达的限制线可以是由椭圆束的外周边与圆形晶圆的外周边的公切线规定的曲线状。满足该条件的虚拟植入和照射区域16的形状为图7中的虚线指示的虚拟植入和照射区域16的形状。在此，将进一步详细描述图7中所示的虚拟植入和照射区域16的形状。首先，将对离子束扫描方向上的植入和照射区域进行描述。在本发明的实施例中，相对于半导体晶圆10，在布置有植入期间束测量装置8 一侧的植入和照射区域使用与典型地偏好使用的离子植入中相同的植入和照射区域。在绘示的好像半导体晶圆10为静止的图7中，布置有虚拟植入期间束测量装置17的一侧的(图的左侧)的植入和照射区域具有伪矩形形状，这指示与典型地偏好使用的离子植入相同的离子植入。由此，在离子植入期间也始终通过植入期间束测量装置8来测量离子流量。因此，处理了阻碍离子植入量的晶圆面内均匀性的因素，并且确保了离子植入量的晶圆面内均匀性。与相对于半导体晶圆10的布置有虚拟植入期间束测量装置8 —侧(图的右侧)的植入和照射区域相关，如参考图6描述的，使得在对半导体晶圆10进行离子植入之前测量的晶圆平面上的二维束形状类似于截面椭圆形状，并且其边界线的形状是由椭圆束的外周边与圆形晶圆的外周边的公切线规定的曲线状。在图7的虚拟植入和照射区域16的形状中，也与晶圆慢速扫描方向上的植入和照射区域相关，离子束的重心所到达的限制线由椭圆束的外周边与圆形晶圆的外周边的公切线规定，使得扫描离子束必需横切半导体晶圆10。在此，由于使用扫描离子束，所以晶圆慢速扫描方向上的晶圆外周边形状的公切线必定与离子束扫描方向平行。实际上，因为离子束在束扫描方向上扫描，并且在与束扫描方向正交的晶圆慢速扫描方向上对半导体晶圆10进行机械扫描(移动)，由此将离子注入半导体晶圆10中，所以作为根据本发明的实施例的控制方法，使用CPU14与RAM15来规定扫描离子束在晶圆慢速扫描方向上的两个扫描终止端位置，并且由此规定晶圆慢速扫描方向上的植入和照射区域。如上所述，为了将离子植入半导体晶圆10的整个表面中，扫描离子束的扫描范围需要超过半导体晶圆10的范围。然而，上述限制并不意味着扫描离子束的扫描范围(束扫描长度)必需始终大于半导体晶圆10的直径，并且如从图7清楚的是，在根据本发明的实施例的离子植入中，与半导体晶圆10的晶圆慢速扫描方向上的中心位置的晶圆直径相比，最小束扫描长度的扫描终止端位置位于半导体晶圆10的范围内。然而，在本发明的实施例中，根据晶圆慢速扫描方向上的晶圆扫描位置来控制扫描离子束的扫描范围，即照射范围，并且从而扫描离子束的至少一个扫描范围可以超过晶圆慢速扫描方向上的每一个晶圆扫描位置处的半导体晶圆10的范围。不必说，关于扫描离子束的扫描范围的讨论与参考图6描述的无需处理晶圆面内均匀性下降的情况下根据本发明的实施例的离子植入方法也相同。另外，如上所述，因为在二维机械晶圆扫描离子植入设备中处理晶圆面内均匀性下降的更困难，所以图6中所示的虚拟植入和照射区域16比图7中所示的虚拟植入和照射区域16使用得更频繁。接着参考图8，将对在本发明的某些实施例应用于混合式扫描离子植入设备的情况下，需要处理晶圆面内均匀性下降时，根据本发明的实施例的离子植入方法进行更详细的描述。在图7和8中，形成扫描离子束的离子束的二维形状(二维束形状，即截面形状)不同。在本发明的实施例中，虚拟植入和照射区域16的边界线的形状由椭圆束的外周边与圆形晶圆的外周边的公切线规定，并且从而在离子束的二维形状(截面形状)不同的图7和8中，虚拟植入和照射区域16的形状不同。该差异由源于执行控制，以使得扫描离子束必需横切半导体晶圆10并且扫描离子束不被浪费施加于除半导体晶圆10以外的区域以最大地提高晶圆产量。换言之，在形成扫描离子束的离子束的二维形状不同的情况下，也必需改变虚拟植入和照射区域16的形状。根据比较图7与图8能够看到，图7和8中，离子束扫描方向上的植入和照射区域与晶圆慢速扫描方向上的植入和照射区域的控制均基于有关离子植入之前测量的扫描离子束的束形状的信息。反言之，在根据本发明的实施例的离子植入方法中，为了最大地提高晶圆产量，必须在离子植入之前预先测量扫描离子束并获得二维束形状。另外，通常，与形成扫描离子束的离子束相关，其二维形状可以变化，并且其束重心位置可以变化。在此情况下，虚拟植入和照射区域16的边界线的形状不变化，但如在后面详细描述的，实际的混合式扫描离子植入设备中的控制技术不同。在此情况下，也能够在离子植入之前预先测量扫描离子束，获得二维束形状，并且由此测量束重心位置的变化以执行处理。如果未测量对半导体晶圆进行离子植入之前的扫描离子束并获得二维束形状，而限定虚拟植入和照射区域16的边界线，则必需通过假设可设想的二维束形状中的最大的二维束形状来执行控制。在此情况下，与图4中所示的典型的离子植入相比，预期有晶圆产量的提高；然而，与根据本发明的实施例的提高晶圆产量的效果相比，其效果是有限的。甚至从这一点看，本发明的益处也是明显的。在不测量对半导体晶圆10进行离子植入之前的扫描离子束并获得二维束形状，而限定虚拟植入和照射区域16的边界线的情况下，如果假设可设想的最大的二维束形状以外的不适合的二维束形状来执行控制，则将不能说扫描离子束必需横切半导体晶圆10。换言之，在实际的二维束形状偶尔包含于不适合的二维束形状中的情况下，能够说扫描离子束必需横切半导体晶圆10。然而，在实际的二维束形状偶尔未完全包含于不适合的二维束形状的情况下，则不能说扫描离子束必需横切半导体晶圆10。在后一种情况下，如上所述，不能将离子植入半导体晶圆10的整个表面中，这脱离了离子植入设备的目的。如能够从以上说明容易理解的，为了最大地提高晶圆产量，根据本发明的实施例的以下方法必需执行控制，使得扫描离子束必需横切半导体晶圆10，并且扫描离子束不浪费地照射半导体晶圆10以外的区域。换言之，必需在对离子植入之前预先测量扫描离子束，获得二维束形状，使晶圆平面上的二维束形状与椭圆形状类似，并限定通过椭圆束的外周边与圆形晶圆的外周边的公切线规定的虚拟植入和照射区域16的边界线。
不必说，需要根据离子束的二维形状来改变虚拟植入和照射区域16以及关于在离子植入之前预先测量离子束的二维形状的重要性的讨论也与参考图6描述的无需处理晶圆面内均匀性下降的情况下，根据本发明的实施例的离子植入方法相同的事实。另外，不必说，需要根据离子束的二维形状来改变虚拟植入和照射区域16以及关于在离子植入之前预先测量离子束的二维形状的重要性的讨论也与本发明的某些实施例应用于二维机械晶圆扫描离子植入设备的情况相同的事实。至此，已经描述了在根据本发明的实施例的离子植入方法中，在对半导体晶圆10进行离子植入之前预先测量扫描离子束，并获得和使用二维束形状是必需的和重要的的原因。在根据本发明的实施例的离子植入方法中，由根据测量的二维束形状与基准束位置计算的束信息与晶圆外周边形状的公切线规定的虚拟植入和照射区域16的边界线是必需的且重要的的原因也相同。以下，将对其进行详细描述。图9是示意性地示例将本发明的某些实施例应用于混合式扫描离子植入设备的情况下，在需要处理晶圆面内均匀性下降时，虚拟植入和照射区域16的边界线的形状为弧时的离子植入方法的图。该弧形状对应于，即超过半导体晶圆10的部分的扫描离子束的重心位置的扫描范围变得相同。以下，将该扫描范围的长度称为虚拟圆植入区域与晶圆之间的距离18。如根据图9清楚的是，假设规定于由包含晶圆慢速扫描方向上的晶圆直径的直线划分的两个植入和照射区域的一侧的虚拟植入和照射区域16的边界线的形状为弧形状。在此情况下，例如，即使将虚拟植入和照射区域16的边界线限定为使得扫描离子束必需在半导体晶圆10的在束扫描方向上的晶圆直径位置处横切半导体晶圆10，如根据图9是清楚的，也不能说扫描离子束在半导体晶圆10的其它位置处必需横切半导体晶圆10。在此情况下，如上所述，无法将离子植入半导体晶圆10的整个表面中，这脱离了离子植入设备的目的。实际上，假设扫描离子束的二维束形状(截面形状)足够小，且可以不考虑二维束形状的情况，则由根据二维束形状与基准束位置计算的束信息及晶圆外周边形状的公切线规定的虚拟植入和照射区域16的边界线具有弧形状。即，虚拟植入照射和区域16的边界线的形状可以是弧形状的情况局限于扫描离子束的二维束形状足够小的情况，并且在实际的离子植入设备中不会发生这种情况。如果虚拟植入和照射区域16的边界线的形状为弧形状，则需要通过将虚拟弧植入区域与晶圆之间的距离18设定得足够大来执行控制，以使得在半导体晶圆10的整个区域中扫描离子束必需横切半导体晶圆10。在此情况下，与图4中所示的典型的离子植入相t匕，预期具有晶圆产量的提高；然而，与根据本发明的实施例的提高晶圆产量的效果相比，其效果是有限的。即使从此观点看，本发明的益处也是明显的。另外，在此情况下，如上所述，扫描范围的整体控制受到阻碍，并且从而在在后面描述的在离子束扫描方向上的离植入控制与在晶圆慢速扫描方向上的离子植入控制之间的结合上也发生问题。如上所述，虚拟植入和照射区域16的面积规定晶圆产量，并且不但需要考虑离子束扫描方向上的离子植入控制，而且也需要考虑晶圆慢速扫描方向上的离子植入控制。如参考图7和8描述的，在本发明的实施例中，离子束扫描方向上的植入和照射区域与晶圆慢速扫描方向上的植入和照射区域均是基于有关在离子植入之前测量的扫描离子束的二维束形状的信息来受到整体控制的。即，虚拟植入和照射区域16的边界线的形状是由束扫描方向与晶圆慢速扫描方向上椭圆束的外周边与圆形晶圆的外周边的公切线整体规定的曲线形状或基本直线的形状。然而，如图9中所示，在虚拟植入和照射区域16的边界线的形状为弧形状的情况下，束扫描方向上的离子植入控制与晶圆慢速扫描方向上的离子植入控制之间的结合上发生问题。换言之，如果始终维持离子束扫描方向上的虚拟植入和照射区域16的弧，则半导体晶圆10的在晶圆慢速扫描方向上的端部处的虚拟植入和照射区域的边界线变成由图9的上部上的双点划线指示的边界线。以下，将该双点划线指示的边界线称为执行完全弧控制时晶圆慢速扫描方向上晶圆端部边界线19。这意味着不能说扫描离子束必需在晶圆慢速扫描方向上横切半导体晶圆10，并且从而不能将离子植入半导体晶圆10的整个表面中。即，执行完全弧控制时用于限定晶圆慢速扫描方向上的晶圆端部边界线19的离子植入方法其本身脱尚尚子植入设备的目的。为了实现扫描离子束必需在晶圆慢速扫描方向上横切半导体晶圆10的状况，需要半导体晶圆10的在晶圆慢速扫描方向上的端部处的虚拟植入和照射区域的边界线为图9的下部上以点划线指示的边界线。以下，将由点划线指示的边界线称为执行不完全弧控制时晶圆慢速扫描方向上的晶圆端部边界线20。在此，需要注意的是，执行不完全弧控制时晶圆慢速扫描方向上的晶圆端部边界线20仍不是弧。即，在虚拟植入和照射区域16的边界线的形状中，存在规定为弧的形状与执行不完全弧控制时晶圆慢速扫描方向上的晶圆端部边界线20的形状，并且从而需要基于连续扫描范围控制来连接它们。然而，在混合式扫描离子植入设备中，在用于机械扫描(移动)半导体晶圆10的晶圆慢速扫描方向上，限定虚拟植入和照射区域16的边界线的哪个范围控制为形成弧且哪个范围控制为形成执行不完全弧控制时晶圆慢速扫描方向上的晶圆端部边界线20是非常困难的。换言之，在束扫描方向上的离子植入控制与晶圆慢速扫描方向上的离子植入控制之间的结合上发生问题。根据以上描述，当考虑实际的混合式扫描离子植入设备中的扫描离子束的二维形状时，虚拟植入和照射区域16的边界线的形状不必为弧形状是清楚的。此外，根据本发明的实施例，使在对半导体晶圆10进行离子植入之前测量的晶圆平面上的二维束形状与椭圆形状类似，并限定通过椭圆束的外周边与圆形晶圆的外周边的公切线规定的虚拟植入和照射区域16的边界线是必需的且重要的也是清楚的。不必说，关于虚拟植入和照射区域16的边界线形状为弧形状的情况下的缺点的讨论也与参考图6描述的无需处理晶圆面内均匀性下降的情况下根据本发明的实施例的离子植入方法相同。另外，将在将本发明的某些实施例应用于二维机械晶圆扫描离子植入设备的情况下附加描述关于虚拟植入和照射区域16的边界线形状为弧形状的情况下的缺点的讨论。在二维机械晶圆扫描离子植入设备中，仅能够考虑晶圆慢速扫描方向上的离子植入控制，并且从而在离子植入控制的结合上不发生问题。然而，在二维机械晶圆扫描离子植入设备中，在虚拟植入和照射区域16的边界线的形状为弧形状的情况下，需要通过将虚拟弧植入区域与晶圆之间的距离18设定得足够大来执行控制，以使得离子束必需在半导体晶圆10的整个区域中横切半导体晶圆10，并且从而与根据本发明的实施例的提高晶圆产量的效果相比，其效果是有限的。因此，本发明的益处是明显的。至此，已经描述了根据本发明的实施例的虚拟植入和照射区域16的形状满足混合式扫描离子植入设备及二维机械晶圆扫描离子植入设备中植入量的晶圆面内均匀性和提高晶圆产量的需求。具体地，在对半导体晶圆10进行离子植入之前预先测量离子束，根据是否需要处理晶圆面内均匀性下降，使晶圆平面上的二维束形状与椭圆形状类似，该椭圆形状使用获得的二维束形状作为其结果，并且通过椭圆束的外周边与圆形晶圆的外周边的公切线规定虚拟植入和照射区域16的一部分或整个形状。由此，确保离子植入量的晶圆面内均匀性，并且提高晶圆产量，是可能的。以下，将更详细地描述根据本发明的实施例的用于具体地实现该虚拟植入和照射区域16的控制之一。在此参考图10，在将本发明的某些实施例应用于混合式扫描离子植入设备的情况下，将对需要处理晶圆面内均匀性下降时，根据根发明的实施例的用于具体实现虚拟植入和照射区域16的混合式扫描离子植入设备的控制进行描述。为了数学上严格地实现至此描述的虚拟植入和照射区域16，根据半导体晶圆10在机械扫描方向上的位置，对束扫描的每一个扫描，需要以接近无限步的次数改变连续的束扫描长度。然而，如图10中所示，根据混合式扫描离子植入设备，该数学严格性不是必需的，在该设备中，数个束扫描长度改变是成捆的(bundled)并且代表性束扫描长度改变被执行以减小并简化改变的数量，由此阶段性地执行束扫描长度改变。在这种混合式扫描离子植入设备中，可将其内包括虚拟植入和照射区域16的植入和照射区域设定为如图10中所示的以步进形状变化的曲线。以下，将根据本发明的实施例的该实际的植入和照射区域称为产量提高虚拟植入和照射区域22，并且以下将产量提高虚拟植入和照射区域22的边界线称为产量提高虚拟植入和照射区域边界线23。换言之，本发明的实施例也可以称为用于限定产量提高虚拟植入和照射区域22的设定方法的技术。在产量提高虚拟植入和照射区域22的设定中，阶段性地规定减小离子束扫描长度一侧的多个扫描终止端位置，并且由此规定了束扫描长度减小一侧上的植入和照射区域，即图10的右上侧的植入和照射区域。在图10中，规定了十三个扫描终止端位置，但这只是范例，并且可以规定比十三更多的扫描终止端位置，或者也可以规定比十三更少的扫描终止端位置。然而，若该扫描末端位置为单个，则离子植入与参考图4描述的典型的混合式扫描离子植入设备中的离子植入相同。因此，在本发明的实施例中，需要规定多个扫描终止端位置。另外，如参考图7和8概念性地描述的，根据本发明的实施例的在需要处理晶圆面内均匀性下降时的产量提高虚拟植入和照射区域22设定为非对称的植入和照射区域，这根据图10是清楚的。如上所述，产量提高虚拟植入和照射区域22的设定中的重要因素是在其内包括虚拟植入和照射区域16。换言之，不必说，产量提高虚拟植入和照射区域22的形状根据测量的二维束形状变化。因此，阶段性地设定的多个扫描终止端位置也根据测量的二维束形状设定和变化。如根据图7和8与图10的比较清楚的是，在如图10中地规定不是矩形形状一侧的植入和照射区域中的多个扫描终止端位置的情况下，形成最小束扫描长度的扫描终止端位置不是与图7或8中所示的半导体晶圆10的中心对应的位置。另外，如上所述，虽然图10中，注意离子束与半导体晶圆10之间的相对运动，并且为了便于理解，假设半导体晶圆10静止，来考虑虚拟植入和照射区域16，但实际上，混合式扫描离子植入设备中，对半导体晶圆10进行机械扫描(移动)。因此，图10中的离子植入状况对应于根据沿以对半导体晶圆10进行机械扫描的晶圆慢速扫描方向上的晶圆扫描位置，改变多个设定的扫描终止端位置的设定值。在图10中，产量提高虚拟植入和照射区域22设定为竖直双向对称。换言之，在图10中，设定有13个扫描终止端位置，但是七种束扫描长度设定为竖直双向对称。此外，如参考图7概念性地描述的，通过椭圆束的外周边与圆形晶圆的外周边的公切线分别规定用于对半导体晶圆进行机械扫描的晶圆慢速扫描方向上的总的两个晶圆扫描终止端位置，并且该两个晶圆扫描终止端位置形成产量提高虚拟植入和照射区域22的形状的一部分。在此，与改变扫描终止端位置的设定值处的晶圆扫描位置相关地在图10中示例本发明的一个特征。在本发明的某些实施例中，多个设定的扫描终止端位置的设定值阶段性地改变的晶圆扫描位置中的至少一个晶圆扫描位置设定为用于对晶圆进行机械扫描的晶圆慢速扫描方向上的束重心存在于半导体晶圆的内的晶圆扫描位置，并且至少另一个晶圆扫描位置设定为晶圆慢速扫描方向上的束重心存在于半导体晶圆外的晶圆扫描位置。在图10中，存在十三个扫描终止端位置，并且从而存在扫描终止端位置的设定值改变的十二个晶圆扫描位置。它们中的八个扫描终止端位置设定为使得束重心存在于半导体晶圆内，并且四个晶圆扫描位置P1、P2、P13和P14设定为使得束重心存在于半导体晶圆外。如上所述，为了提高晶圆产量，使晶圆平面上的二维束形状与椭圆形状类似，虚拟植入和照射区域16的边界线由椭圆束外周边与圆形晶圆的外周边的公切线限定，并且基于以上来控制扫描离子束，是重要的。如果使用多个设定的扫描终止端位置的和相同的多个设定的扫描终止端位置的设定值改变的晶圆扫描位置的设定值来实现该状况，则扫描终止端位置的设定值改变的晶圆扫描位置中的至少一个晶圆扫描位置设定为使得束重心存在于半导体晶圆内，并且至少另一个晶圆扫描位置设定为使得束重心存在于半导体晶圆夕卜，是合适的。此技术考虑了扫描离子束的二维束形状，并且是上述由椭圆束的外周边与圆形晶圆的外周边的公切线规定的虚拟植入和照射区域的设定方法首次明确的方法。即，在不考虑技术的情况下，在束重心存在于半导体晶圆外的位置处无需改变扫描终止端位置的设定值。因此，本发明的一个特征是改变束重心存在于半导体晶圆外的位置处的扫描终止端位置的设定值。不必说，关于产量提高虚拟植入和照射区域22的设定的讨论也与针对根据本发明的实施例的参照图6描述的无需处理晶圆面内均匀性下降的情况下的离子植入方法的相同。另外，不必说，关于产量提高虚拟植入和照射区域22的设定的讨论也与针对将本发明的某些实施例应用于二维机械晶圆扫描离子植入设备的情况的相同。以下，将基于离子植入设备的实际操作更详细地描述根据本发明的实施例的离子植入控制。为了说明描述，将描述混合式扫描离子植入设备作为范例。如上所述，根据本发明的实施例的离子植入设备包括:CUP14，其执行控制；RAM15，其存储半导体晶圆10在竖直方向(晶圆慢速扫描方向)上的位置。另外，CPU14能够根据需要读取存储于RAM15中的晶圆慢速扫描方向的半导体晶圆10的位置。在本发明的某些实施例中，CPU14始终读取存储于RAM15中的晶圆慢速扫描方向上的半导体晶圆10的位置，并且在半导体晶圆10到达扫描终止端位置的设定值改变的晶圆扫描位置时，改变扫描终止端位置的设定值。即，通过使用存储于RAM15中的晶圆慢速扫描方向上的半导体晶圆10的位置信息，在CPU14的控制下，根据晶圆慢速扫描方向上的半导体晶圆10的位置，阶段性地改变多个设定的扫描终止端位置的设定值。此时，不停止对半导体晶圆10的离子植入，并且仅根据半导体晶圆10在晶圆慢速扫描方向上的晶圆扫描位置改变多个设定的扫描终止端位置的设定值。在改变扫描终止端位置的多个设定值的同时，将离子植入晶圆的整个表面，并且由此确保了离子植入量的晶圆面内均匀性，并提高了晶圆产量。如上所述，不必说，多个设定的扫描终止端位置的设定值改变的晶圆扫描位置中的至少一个晶圆扫描位置是扫描离子束的束重心在晶圆慢速扫描方向上存在于半导体晶圆内的晶圆扫描位置，并且至少另一个晶圆扫描位置是扫描离子束的束重心在晶圆慢速扫描方向上存在于半导体晶圆外的晶圆扫描位置。此时,不停止对半导体晶圆10的离子植入,仅根据半导体晶圆10在晶圆慢速扫描方向上的晶圆扫描位置来改变多个设定的扫描终止端位置的设定值。在改变扫描终止端位置的多个设定值的同时，将离子植入晶圆的整个表面，并且由此确保了离子植入量的晶圆面内均匀性，并提高了晶圆产量。在此，如上所说，虽然与形成实际扫描离子束的离子束相关地，根据晶圆扫描位置改变多个设定的扫描终止端位置的设定值，但是晶圆慢速扫描方向上的其束重心位置可以变化。在此情况下，虚拟植入和照射区域16的边界线的形状及产量提高虚拟植入和照射区域22的边界线的形状仅由二维束形状规定，并且从而不变化，但扫描终止端位置的设定值改变的晶圆扫描位置必需变化。然而，在此情况下，也在对半导体晶圆10进行离子植入之前预先测量扫描离子束，以获得二维束形状并测量束重心位置的变化，并且也能够通过合适地改变扫描终止端位置的设定值改变的晶圆扫描位置来执行处理。如以上所述，根据本发明的实施例，在混合式扫描离子植入设备及二维机械晶圆扫描离子植入设备中，处理实际植入的离子束的二维形状，确保离子植入量的晶圆面内均匀性，并且提高晶圆产量，是可能的。另外，在需要处理晶圆面内均匀性下降时，将束扫描方向(快速扫描方向)上的扫描方法控制为与其对应，由此即使在发生微小的束变化的情况下或在从离子源至半导体晶圆的束输送装备中发生放电并且由此离子不到达半导体晶圆的情况下，也能够确保离子植入量的晶圆面内均匀性，并且提高晶圆产量。至此，虽然对至少一个范例实施例进行了描述，但是描述仅是范例，本发明不局限于此。应当理解，本发明不局限于上述实施例，而是可以基于本发明的精神修改为各种形式。另外，修改包括在本发明的范围中。
权利要求
1.一种离子植入方法，包括: 将由离子源产生的离子作为离子束输送至晶圆； 使所述晶圆经历晶圆机械慢速扫描，并且还使所述离子束在与晶圆慢速扫描方向正交的方向上经历束快速扫描，或使所述晶圆在与晶圆慢速扫描方向正交的方向上经历晶圆机械快速扫描； 通过使用所述晶圆慢速扫描方向上的所述晶圆慢速扫描和所述离子束在与所述晶圆慢速扫描方向正交的所述方向上的所述束快速扫描或所述晶圆在与所述晶圆慢速扫描方向正交的所述方向上的所述晶圆快速扫描，来以所述离子束照射所述晶圆； 在对所述晶圆进行离子植入之前，测量所述离子束的二维截面束形状，并且通过使用所测量的二维截面束形状，来限定所述离子束的植入和照射区域，其中， 使所述二维截面束形状与椭圆形状类似，使用所述椭圆束的外周边与所述晶圆的外周边的公切线来设定所述离子束的照射范围，并且由此规定所述植入和照射区域。
2.如权利要求1所述的离子植入方法，其中，在所述晶圆的所述外周边的整个区域上，通过使用所述椭圆束的所述外周边与所述晶圆的所述外周边的所述公切线来规定所述植入和照射区域。
3.如权利要求1所述的离子植入方法，其中，为了在对所述晶圆进行离子植入期间，即使在离子流量发生微小变化的情况下，也确保离子植入量的晶圆面内均匀性并提高晶圆产量，由包括所述晶圆慢速扫描方向上的晶圆直径的直线一分为二的所述植入和照射区域的一侧具有矩形形状，而所述植入和照射区域的另一侧具有由所述公切线规定的形状。
4.如权利要求2所述的离子植入方法，其中，在与所述晶圆慢速扫描方向正交的方向上阶段性地设定多个束扫描终止端位置，并且在不停止对所述晶圆的所述离子植入的情况下，根据所述晶圆慢速扫 描方向上的晶圆扫描位置，阶段性地改变所述束扫描终止端位置的设定值，由此将离子植入到所述晶圆的整个表面中。
5.如权利要求4所述的离子植入方法，其中，其中所述多个设定的束扫描终止端位置的所述设定值改变的所述晶圆慢速扫描方向上的所述晶圆扫描位置中的至少一个晶圆扫描位置是所述晶圆慢速扫描方向上的其中所述晶圆慢速扫描方向上的束重心位置存在于所述晶圆内的晶圆扫描位置，并且所述晶圆扫描位置中的至少另一个晶圆扫描位置是所述晶圆慢速扫描方向上的其中所述晶圆慢速扫描方向上的束重心位置存在于所述晶圆外的晶圆扫描位置。
6.一种离子植入设备，所述离子植入设备:将由离子源产生的离子作为离子束输送至晶圆；使所述晶圆经历晶圆机械慢速扫描，并且还使所述离子束在与晶圆慢速扫描方向正交的方向上经历束快速扫描，或使所述晶圆在与晶圆慢速扫描方向正交的方向上经历晶圆机械快速扫描；通过使用所述晶圆慢速扫描方向上的所述晶圆慢速扫描和所述离子束在与所述晶圆慢速扫描方向正交的所述方向上的所述束快速扫描或所述晶圆在与所述晶圆慢速扫描方向正交的所述方向上的所述晶圆快速扫描，来以所述离子束照射所述晶圆，所述设备包括: 束测量单元，在对所述晶圆进行离子植入之前，所述束测量单元测量所述离子束的二维截面束形状；以及 控制器，通过使用所测量的二维截面束形状，所述控制器限定所述离子束的植入和照射区域， 其中，所述控制器使所测量的二维截面束形状与椭圆形状类似，通过使用所述椭圆束的外周边与所述晶圆的外周边的公切线来设定所述离子束的照射范围，并且由此规定所述植入和照射区域。
7.如权利要求6所述的离子植入设备，其中，在所述晶圆的所述外周边的整个区域上，所述控制器通过使用所述椭圆束的所述外周边与所述晶圆的所述外周边的所述公切线来规定所述植入和照射区域。
8.如权利要求6所述的离子植入设备，其中，为了在对所述晶圆进行离子植入期间，即使在离子流量发生微小变化的情况下，也确保离子植入量的晶圆面内均匀性并提高晶圆产量，所述控制器规定植入和照射区域，其中由包括所述晶圆慢速扫描方向上的晶圆直径的直线一分为二的所述植入和照射区域的一侧具有矩形形状，而所述植入和照射区域的另一侧具有由所述公切线规定的形状。
9.如权利要求7所述的离子植入设备，还包括: 测量单元，所述测量单元测量所述晶圆慢速扫描方向上的晶圆扫描位置， 其中， 在与所述晶圆慢速扫描方向正交的方向上阶段性地设定多个束扫描终止端位置，并且 其中，在不停止对所述晶圆的所述离子植入的情况下，根据所述测量单元测量的所述晶圆慢速扫描方向上的晶圆扫描位置，所述控制器阶段性地改变所述束扫描终止端位置的设定值，由此将离子植入到所述晶圆的整个表面中。
全文摘要
一种离子植入方法包括将由离子作为离子束输送至晶圆；使所述晶圆经历晶圆机械慢速扫描，并且还使所述离子束经历束快速扫描，或使所述晶圆在与晶圆慢速扫描方向正交的方向上经历晶圆机械快速扫描；通过使用所述晶圆慢速扫描方向上的所述晶圆慢速扫描和所述离子束的所述束快速扫描或所述晶圆在与所述晶圆慢速扫描方向正交的所述方向上的所述晶圆快速扫描，来以所述离子束照射所述晶圆；在对所述晶圆进行离子植入之前，测量所述离子束的二维束形状，并且通过使用所测量的二维截面形状，来限定所述离子束的植入和照射区域，以由此调节所述植入和照射区域。
文档编号H01L21/265GK103165373SQ20121055699
公开日2013年6月19日 申请日期2012年12月19日 优先权日2011年12月19日
发明者二宫史郎, 冈本泰治, 石川雅基, 黑濑猛, 越智昭浩 申请人:斯伊恩股份有限公司