离子注入方法及离子注入装置的制作方法

专利名称：离子注入方法及离子注入装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种离子注入，具体而言涉及一种离子注入装置的离子注入量控制。
背景技术：
在半导体制造エ序中，为了改变导电性的目的、改变晶片的晶体结构的目的等，标准地实施向半导体晶片入射离子的エ序。在该エ序中使用的装置称为离子注入装置，其具有形成通过离子源离子化之后被加速的离子束的功能和将该离子束通过射束扫描、晶片机械扫描或它们的组合向半导体晶片整个面照射的功能。在半导体制造エ序中，从制作在晶片整个面上相同性能的半导体芯片的目的考 虑，通常需要在晶片面内设定均等的条件。在离子注入エ序中，也通常控制离子注入装置，以便注入于晶片的整个区域的离子注入量变得均等。但是，越来越很难在几个半导体制造エ序中，原则性地在晶片面内设定均等的条件。尤其最近，半导体芯片的微细化飞跃地发展，其困难性增加，并且其不均匀性的程度也増加。在这种条件下，在除此以外的エ序中，若在晶片面内设定均等的条件，则结果变得无法制作在晶片整个面相同性能的半导体芯片。例如，在离子注入エ序中，若在晶片整个区域中进行如通常的面内离子注入量均等的离子注入，则结果所生成的半导体芯片的电气特性变得不同，无法制作相同性能的半导体芯片。因此，当在其他半导体制造エ序中无法在晶片面内设定均等的条件时，可以考虑如下方法在对应其晶片面内ニ维不均匀性并利用离子注入装置对晶片整个面照射离子束的エ序中，制作有目的地不均匀的ニ维离子注入量面内分布，并校正其他半导体制造エ序的晶片面内不均匀性。在此，即使在这种制作有目的地不均匀的ニ维离子注入量面内分布时，也不会对离子注入エ序的其他功能带来影响，优选仅改变离子注入量面内分布。另外，当在其他半导体制造エ序中无法在晶片面内设定均等的条件时，产生何种面内图案的晶片面内不均匀性也当然很重要。在此，离子注入装置有几种类型。例如，当为固定晶片且对离子束进行ニ维扫描的方式的离子注入装置，则能够比较轻松地改变离子注入量。但是，最近晶片半径变大，很难遍布ニ维面内而扫描离子束，因此不再利用该类型的离子注入装置。本发明涉及一种对离子束进行往返射束扫描且沿与射束扫描方向正交的方向机械扫描晶片来将离子打入晶片中的离子注入装置。在这种类型的离子注入装置中，可知在制作有目的地不均匀的ニ维离子注入量面内分布时，其射束扫描频率大大影响晶片的离子注入损伤。而且可知晶片的离子注入损伤大大影响半导体最终产品的特性。因此，在离子注入エ序中制作有目的地不均匀的ニ维离子注入量面内分布时，需要为相同的射束扫描频率。
同样道理，在对离子束进行往返射束扫描且沿与射束扫描方向正交的方向机械扫描晶片来将晶片打入离子中的离子注入装置中，在制作有目的地不均匀的ニ维离子注入量面内分布时，优选能够取得沿其射束扫描方向扫描的离子束的全宽(以下称为射束扫描振幅)也与通常的均匀的离子注入时的射束扫描振幅相同。尤其是扫描在晶片外的离子束与结构上不可避免地设置于晶片外的构造物相互作用，并伴随2次电子的放出和2次离子的放出。这些2次电子和2次离子作为其2次效应伴随晶片上的电荷平衡、以前使用的其他离子种类附着于晶片(交叉污染)、目前使用的离子种类附着于晶片(自污染)。可知，若射束扫描振幅发生变化，则导致上述电荷平衡、交叉污染、自污染也发生变化，但是关于最近微细化的半导体产品，这种变化大大影响最終的半导体产品的特性。因此，在离子注入エ序中制作有目的地不均匀的ニ维离子注入量面内分布时，需要为相同的射束扫描振幅。综上所述，在离子注入装置中制作有目的地不均匀的ニ维离子注入量面内分布时，要求其射束扫描频率和射束扫描振幅与通常的均匀的离子注入时的射束扫描频率、射束扫描振幅相同。即，即使在这种情况下，也要求射束扫描频率和射束扫描振幅两者同时固定不变。 在利用对离子束进行往返射束扫描且沿与射束扫描方向正交的方向机械扫描晶片来将离子打入晶片中的离子注入装置，制作有目的地不均匀的ニ维离子注入量面内分布，并校正其他半导体制造エ序的晶片面内不均匀性时，可以考虑构成为在机械扫描方向上将晶片分为多个注入区域，井能够按各注入区域改变射束扫描方向的扫描速度，由此控制晶片内的离子注入量。作为此时的具体控制方法，提出有对离子束进行往返射束扫描且改变射束扫描速度的方法(參考专利文献I)。专利文献I :日本特开2003-86530号公报专利文献I的离子注入方法中，由于简单改变射束扫描速度，因此射束扫描频率或射束扫描振幅的任意一方必然发生变化，无法使这两者同时固定不变，在已叙述的最近微细化的半导体产品中，并不满足在离子注入エ序中制作有目的地不均匀的ニ维离子注入量面内分布时所需的条件。

发明内容
本发明的课题在于，在对离子束进行往返射束扫描且沿与射束扫描方向正交的方向机械扫描晶片来将离子打入晶片中的装置中，在机械扫描方向上将晶片分为多个注入区域，关于射束扫描方向的射束扫描速度能够按各注入区域进行可变设定，由此控制晶片内的离子注入量时，使射束扫描频率和射束扫描振幅均恒定的同时，实现晶片内的离子束注入量控制。本发明应用于对离子束进行往返射束扫描且沿与射束扫描方向正交的方向机械扫描晶片来将离子打入晶片内的装置中。根据本发明的方式提供一种离子注入方法，其使离子束进行往返射束扫描且沿与射束扫描方向正交的方向机械扫描晶片，从而对晶片进行离子注入，其特征在于，在晶片机械扫描方向上将晶片面内的注入区域分割为多个，能够按各注入区域分别对射束扫描方向的射束扫描速度进行可变设定，并且根据通过与各注入区域的离子注入量分布对应的射束扫描速度的可变设定来计算出的速度模式，对射束扫描速度进行变更控制，从而控制各注入区域的离子注入量分布，并且与各注入区域对应地设定晶片机械扫描速度来按各注入区域分别进行控制，由此控制各注入区域的离子注入量，并且使按各注入区域控制射束扫描速度时的射束扫描频率和射束扫描振幅恒定。基于上述方式的离子注入方法可如下构成。对于分别设定了各注入区域的射束扫描方向的离子注入量分布和离子注入量的晶片，对多个注入区域连续进行离子注入。 该方法可构成为各注入区域在晶片的机械扫描方向上呈均等的间隔，还可构成为在晶片的机械扫描方向上呈任意设定的间隔。按各注入区域与各离子注入量分布对应地分别设定所述射束扫描速度的速度模式。
通过射束測定装置，按各注入区域分别测定与一定数的射束扫描周期量相当的离子束电流的积分值，与測定的离子束电流的积分值对应地，根据按各注入区域通过可变设定计算的各速度模式，控制晶片机械扫描速度。随着各注入区域的射束扫描速度的改变，将晶片机械扫描速度改变为射束扫描速度和晶片机械扫描速度的积按各速度模式分别恒定。維持射束扫描速度的速度模式，并在其基准速度上乘上比例常数，按各注入区域分别改变基准速度，从而使射束扫描振幅及射束扫描频率恒定化。目标离子注入量分布为同心圆形状的任意的不均匀ニ维离子注入量分布，或者为同心环形状的任意的不均匀ニ维离子注入量分布，或者为对多个晶片面内特定位置在局部增减离子注入量的任意的不均匀ニ维离子注入量分布。根据本发明的其他方式提供一种离子注入装置，其使离子束进行往返射束扫描，且沿与射束扫描方向大致正交的方向机械扫描晶片，从而对晶片进行离子注入，其特征在于，该离子注入装置具备控制装置，该控制装置以校正其他半导体制造エ序的晶片面内不均匀性为目的，在机械扫描方向上将晶片分为多个注入区域，能够按各上述注入区域分别对射束扫描方向的射束扫描速度进行可变设定，并由此控制晶片内的离子注入量时，使射束扫描频率和射束扫描振幅均固定，并且在各注入区域实现所希望的离子注入量分布和离子注入量。在该方式中，所述控制装置根据通过与各注入区域的离子注入量分布对应的射束扫描速度的可变设定来计算出的速度模式，对射束扫描速度进行变更控制，由此控制各注入区域的离子注入量分布，并且与各注入区域对应地设定晶片机械扫描速度来按各注入区域分别进行控制，由此控制各注入区域的离子注入量，并且使按各注入区域控制射束扫描速度时的射束扫描频率和射束扫描振幅恒定。基于上述方式的离子注入装置可如下构成。该离子注入装置进ー步具备射束測定装置，该射束測定装置按各注入区域分别测定与一定数的射束扫描周期量相当的离子射束电流的积分值，所述控制装置与所測定的离子束电流的积分值对应地按各注入区域分别控制晶片机械扫描速度。所述控制装置随着各注入区域的射束扫描速度的改变，将晶片机械扫描速度改变为射束扫描速度和晶片机械扫描速度的积按各速度模式分别恒定。所述控制装置維持射束扫描速度的速度模式，并在其基准速度上乘上比例常数，按各注入区域分别改变基准速度，从而使射束扫描振幅及射束扫描频率恒定化。发明效果根据本发明，在对离子束进行往返射束扫描且沿与射束扫描方向正交的方向机械扫描晶片来将离子打入晶片中的装置中，以校正其他半导体制造エ序的晶片面内不均匀性为目的，在机械扫描方向上将晶片分为多个注入区域，对于射束扫描速度能够按各注入区域进行可变设定，由此控制晶片内的离子注入量时，能够使射束扫描频率和射束扫描振幅均固定，并且实现目标离子注入量分布和离子注入量。根据本发明，在对离子束进行往返射束扫描且沿与射束扫描方向正交的方向机械扫描晶片来将离子打入晶片中的装置中，以校正其他半导体制造エ序的晶片面内不均匀性为目的，在机械扫描方向上将晶片分为多个注入区域，对于射束扫描速度能够按各注入区域进行可变设定，由此控制晶片内的离子注入量时，能够使射束扫描频率和射束扫描振幅均固定，并且实现同心圆形状、同心环形状的离子注入量分布和离子注入量。
根据本发明，在对离子束进行往返射束扫描且沿与射束扫描方向正交的方向机械 扫描晶片来将离子打入晶片中的装置中，以校正其他半导体制造エ序的晶片面内不均匀性为目的，在机械扫描方向上将晶片分为多个注入区域，对于射束扫描速度能够按各注入区域进行可变设定，由此控制晶片内的离子注入量时，能够使射束扫描频率和射束扫描振幅均固定，并且对多个晶片面内特定位置在局部增减离子注入量来实现有目的地不均匀ニ维离子注入量分布和离子注入量。根据本发明，提供一种离子注入装置，其使离子束进行往返射束扫描且沿与射束扫描方向正交的方向机械扫描晶片，从而将离子打入晶片中，其中，该装置具有如下功能以校正其他半导体制造エ序的晶片面内不均匀性为目的，在机械扫描方向上将晶片分为多个注入区域，对于射束扫描速度能够按各注入区域进行可变设定，由此控制晶片内的离子注入量时，能够使射束扫描频率和射束扫描振幅均固定，并且实现目标离子注入量分布和离子注入量。


图I是用于说明可应用本发明的离子注入装置的一例的概要图。图2是用于说明通过图I的离子注入装置进行离子注入时的状态的图。图3是用于对可应用本发明的离子注入装置中的离子束电流的特征进行说明的图。图4是用于对可应用本发明的离子注入装置中的离子束电流的特征进行说明的图。图5是用于对在机械扫描方向上将晶片分为多个注入区域并使射束扫描速度按各注入区域可变时的射束扫描频率和射束扫描振幅进行说明的图。图6是用于以射束扫描速度和晶片机械扫描速度的关系为基础概略说明基于本发明的离子注入量的控制的图。图7是用于与射束扫描速度的速度模式联系起来说明射束扫描频率、射束扫描振幅及晶片机械扫描速度的关系的图。图8是用于与射束扫描速度的速度模式联系起来概略说明基于本发明的离子注入量的控制的图。图9是通过本发明实际获得的有目的的晶片面内ニ维不均匀离子注入量分布的例子。图10是通过本发明实际获得的有目的的晶片面内ニ维不均匀离子注入量分布的例子。图11是表示在机械扫描方向上分割晶片的例子的图。图中1-离子源，2-引出电极，3-质量分析磁铁装置，4-质量分析狭缝，5-射束扫描仪，6-平行透镜，7-角能量过滤器，8-剂量杯，9-晶片区域射束測定装置，10-晶片，11-机械扫描装置。具体实施例方式在此，參考图1，对可应用本发明的离子注入装置的概略结构进行说明。图1(a)用俯视图表示离子注入装置的概略结构，图1(b)用侧视图表示离子注入装置的概略结构。可应用本发明的离子注入装置为了使通过弓I出电极2从离子源I引出的离子束在到达晶片10的射束线上穿过，沿该射束线配设有质量分析磁铁装置3、质量分析狭缝4、射束扫描仪5及晶片处理室(离子注入室)。在晶片处理室内配设具备保持晶片的机构的机械扫描装置11。从离子源I引出的离子束沿射束线引导到配置于晶片处理室的离子注入位置的固定座上的晶片10。在射束线的中途利用射束扫描仪5对离子束进行往返射束扫描，并通过平行透镜6的功能平行化之后引导至晶片10。可应用本发明的离子注入装置中，沿与射束扫描方向正交的方向机械扫描晶片来将离子打入晶片10中。图I中，利用角能量过滤器7弯曲离子束提高离子能的均匀性，但是这仅为一例，也可不利用角能量过滤器7。实际上，为了在晶片10上实施均匀的离子注入，或者为了在晶片10上实施有目的地不均匀的ニ维离子注入量分布，利用晶片区域射束測定装置9进行离子束測定，之后安装晶片10。图I中，晶片区域射束測定装置9被描绘成可在图中单点划线所示的位置之间移动，但是这仅为一例，也可利用非可动类型的晶片区域射束測定装置9。在晶片处理室设置剂量杯8，离子注入中也测定离子束电流。图I中，剂量杯8在晶片10的前侧设置干与射束扫描方向的两侧对应的两处，但是这仅为一例，若为离子注入中也能够测定离子束电流量的位置，则剂量杯8可设置于晶片10的后侧，也可设置于包括晶片10的平面上。另外，图I中，剂量杯8在射束扫描方向的两侧设置有2个，但是这仅为一例，可以是I个，也可以是3个以上的多个。晶片10安装于具备保持晶片10的机构的机械扫描装置11上。在此，在图I (a)中表示晶片10与机械扫描装置11 一同向与附图的面正交的上下方向往返移动，图I (b)中表示晶片10与机械扫描装置11 一同在沿附图的面的方向上往返移动。在此，參考图2进ー步详细说明对晶片10进行离子注入时的状态。尤其图2(a)为从前方观察晶片10的主视图，图2(b)为从上方观察晶片10的俯视图。如已在图I中说明，晶片10安装于具备保持晶片10的机构的机械扫描装置11上，在图2a)中，晶片10与机械扫描装置11 一同沿附图的面向上下方向往返移动。另ー方面，图2(b)中，晶片10向与附图的面正交的上下方向往返移动。以下，有时将该方向称为Y轴方向。机械扫描装置11具备负责控制的CPU (Central Processing Unit :控制装置)12，通过按照需要变更机械扫描装置11的扫描速度来控制晶片10的扫描速度(以下称为晶片机械扫描速度)。另外，CPU12控制射束扫描方向的扫描速度(以下称为射束扫描速度)。另外，机械扫描装置11具备存储有关晶片10的上下方向的移动位置的RAM13，并按照需要存储晶片10的移动位置。另外，RAM13存储射束扫描速度的速度模式。剂量杯8测定离子束电流量并将其測定值输出到CPU12中。图2(a)中，虚线的箭头表示通过射束扫描仪5扫描的离子束的轨道。图2 (a)中，离子束以横切剂量杯8的方式向水平方向往返射束扫描。以下，有时将该方向称为X轴方向。相对于向该水平方向(X轴方向)往返射束扫描的离子束，若如实线 的相互相反方向的2条箭头所示晶片10向上下方向(Y轴方向)移动，则离子束在晶片10的整个面往返射束扫描，其结果离子被注入到晶片10的整个面。具体而言，在晶片10从最下位置移动到最上位置或者从最上位置移动到最下位置期间，离子被注入到晶片10的整个面。在此，參考图3(a)、(b)及图4(a)、(b)，对可应用本发明的、对离子束进行往返射束扫描且沿与射束扫描方向正交的方向机械扫描晶片来将离子打入晶片中的离子注入装置中的离子束电流的特征进行说明。在该类型的离子注入装置中，晶片内的离子注入量并不是改变由离子源I产生的离子束的強度得以控制的。如图11所示，本发明可以应用于通过在机械扫描方向即Y轴方向上将晶片10分为多个注入区域并使射束扫描速度按各注入区域可变来控制晶片内的离子注入量的情況，但在这种情况下，通过改变射束扫描速度来控制晶片内的离子注入量。图11中将晶片10分割为10段即Al A10，但是这仅仅是一例，分割的范围为数段 数十段。另外，各注入区域可设定为晶片的机械扫描方向上均等的间隔或者任意间隔的任一方。在此，对射束扫描速度、射束扫描频率及射束扫描振幅的关系进行说明。射束扫描频率为用于使离子束往返射束扫描的频率。通常，射束扫描振幅用射束扫描速度的时间积分表示，另外，射束扫描频率用每I周期的时间的倒数表示。图3(a)、(b)及图4(a)、(b)为示意地表示该关系的图。在这些图中，为了便于理解，分别用恒定值v0、vl表示2个射束扫描速度。在图3(a)、(b)及图4(a)、(b)中，射束扫描振幅用以ー边为每I周期的时间且以另ー边为射束扫描速度的长方形的面积表示。例如，在图3中当每I周期的时间为t0、射束扫描速度为v0时，射束扫描振幅SO以SO = vOXt0表示。另外，同样道理，当每I周期的时间为to时，射束扫描频率以Ι/tO表示。在此，例示若为了控制晶片的离子注入量而改变射束扫描速度，则射束扫描频率及射束扫描振幅会如何变化的情況。首先，将本来的射束扫描速度设为vO，每扫描I周期的时间设为to。此时，如已说明，射束扫描频率以l/to表示，射束扫描振幅SO以SO = VOXtO表不。在此，假设将射束扫描速度改变为VI。通过图3(a)、(b)明确可知，为了使射束扫描频率恒定而不改变每扫描I周期的时间to时，由于射束扫描振幅用以ー边为每I周期的时间且以另ー边为射束扫描速度的长方形的面积表示，因此射束扫描振幅S以S = VlXtO表示。即，若将射束扫描速度从VO变更为VI，则在不变更射束扫描频率吋，导致射束扫描振幅改变。另外，图3(a)及图4(a)表示vO < Vl的情況，图3 (b)及图4(b)表示vO > Vl的情況。如图4，即使将射束扫描速度改变为Vl吋，也能够使射束扫描振幅恒定。即，关于将本来的射束扫描速度设为vO、每扫描I周期的时间设为tO时的射束扫描振幅，在图4(a)中以(Sa+Sb)表示，在图4(b)中以(Sc+Sd)表示。在此，控制长方形的面积，以便该射束扫描振幅变得恒定，若将射束扫描速度为Vl时的每扫描I周期的时间变更为tl，则射束扫描振幅仍以(Sa+Sb)表示(图4a)，或者以(Sc+Sd)表示(图4b)，因此射束扫描振幅变得恒定。但是，此时由于将每扫描I周期的时间从to变更为tl，所以其倒数的射束扫描频率也从Ι/tO变更为1/tI，导致射束扫描频率改变。该状况在如下情况时也相同在对离子束进行往返射束扫描且沿与射束扫描方向正交的方向机械扫描晶片来将离子打入晶片中的装置中，以校正其他半导体制造エ序的晶片面内不均匀性的目的，在机械扫描方向上将晶片分为多个注入区域，使射束扫描速度按各注入区域可变，由此控制晶片内的离子注入量。在此，參考图5进行进一歩详细说明。 在图5中表示在晶片机械扫描位置LI及L2变更射束扫描速度时的每扫描I周期的时间和射束扫描振幅的关系。晶片机械扫描位置是指基于机械扫描晶片的Y轴方向的位置。其中只表示3个区域(位置L0、L1、L2)，但是即使区域数进ー步増加，以下的说法也相同。在图5中，以BvO表示射束扫描速度的基准速度。该基准速度示意地表示未在机械扫描方向上对晶片进行区域分割时，以某一恒定离子注入量对晶片进行离子注入时的射束扫描速度。在目前的先前技术中，即使在机械扫描方向上对晶片进行区域分割时，在各个区域获得某一恒定离子注入量时，也利用与BvO相同的基准速度作为各个区域中的射束扫描速度的基准速度。图5的中间区域(位置LI)中表示以在晶片的中央区域射束扫描速度变快的方式进行控制的速度模式，在图5的后侧区域(位置L2)中表示以在晶片的中央区域射束扫描速度变慢的方式进行控制的速度模式。在以下说明中射束扫描速度的速度模式不限于这些是不言而喻的。射束扫描速度的速度模式优选按在机械扫描方向上分割晶片后的各注入区域并对应各离子注入量分布而个别设定。在图5中表示进行如射束扫描振幅SO变得恒定的控制的情况。如已在图4中说明，由于此时将每扫描I周期的时间从to变更为tl或t2，因此其倒数的射束扫描频率也从Ι/tO变更为Ι/tl或l/t2，导致射束扫描频率改变。图5中，以tl小于t0且t2大于t0的方式图示。另外，为了使射束扫描频率恒定而不改变每扫描I周期的时间t0吋，因与已在图3中说明的情况相同，所以导致射束扫描振幅改变。尤其，在机械扫描方向上将晶片分为多个注入区域，并使射束扫描速度按各注入区域可变，由此控制晶片内的离子注入量时，射束扫描振幅发生变化这种现象表示被扫描的离子束有时不会穿过晶片。換言之，意味着无法在晶片的整个面进行离子注入，并无法满足离子注入装置理应要求的功能。如目前为止说明，当前的先前技术中，改变射束扫描速度时，无法使在离子注入エ序中制作有目的地不均匀的ニ维离子注入量面内分布时所需的条件即射束扫描频率和射束扫描振幅同时固定(恒定)。这在机械扫描方向上对晶片进行区域分割时为了在各个区域获得某一恒定离子注入量而相同地设定各个区域中的射束扫描速度的基准速度BvO吋，是经常发生的本质性问题。本发明中，在具备离子束扫描功能和晶片机械扫描功能的离子注入装置中，当构成为以校正其他半导体制造エ序的晶片面内不均匀性的目的，在机械扫描方向上将晶片分为多个注入区域，对于射束扫描速度能够按各注入区域进行可变设定，由此控制晶片内的离子注入量吋，以剂量杯8測定相当于ー定数的射束扫描周期量的离子束电流的积分值，对应所測定的离子束电流的积分值而控制机械扫描装置11，由此控制晶片机械扫描速度，从而能够使射束扫描频率和射束扫描振幅均固定的同时，按注入区域实现目标离子注入量分布和尚子注入量。另外，在本发明中，在具备离子束扫描功能和晶片机械扫描功能的离子注入装置中，当构成为以校正其他半导体制造エ序的晶片面内不均匀性的目的，在机械扫描方向上将晶片分为多个注入区域，对于射束扫描速度能够按各注入区域进行可变设定，由此控制晶片内的离子注入量时，在其注入区域維持目标不均匀的离子注入量分布的模式的同吋，射束扫描速度乘上比例常数，以便射束扫描振幅恒定，通过使射束扫描振幅固定，由此能够 使射束扫描频率和射束扫描振幅均固定的同时，实现目标离子注入量分布和离子注入量。在此，首先參考图6对通过控制装置即CPU12控制离子注入量的情况进行概要说明。考虑基于离子注入装置的离子注入量时，通常只考虑ー维性即射束扫描速度即可，但是正确来讲必须按ニ维方式考虑。即，由于通过机械扫描装置11沿与射束扫描方向正交的方向扫描晶片10，因此必须将通过机械扫描装置11控制的晶片机械扫描速度考虑在内。另外，为了一次性考察射束扫描频率的条件、射束扫描振幅的条件及晶片机械扫描速度的条件，如图6方便利用以ー边为姆射束扫描I周期的时间、一边为射束扫描速度、ー边为晶片机械扫描速度的三维空间。图6是其概要图。在此，离子注入量与射束扫描速度vO和晶片机械扫描速度VO的积vOVO = v0XV0成反比例。即，使由射束扫描速度轴和晶片机械扫描速度轴形成的平面上的一边为射束扫描速度vO、ー边为晶片机械扫描速度VO的长方形的面积vOVO = vOX VO恒定，这意味着使离子注入量恒定。另外，每射束扫描I周期的晶片机械扫描距离以晶片机械扫描速度VO和每射束扫描I周期的时间to的积VOXtO表示。另外，射束扫描振幅SO与图3相同地以SO = vOX to表示。因此，为了使射束扫描频率和射束扫描振幅均固定的同时，获得目标离子注入量，使每射束扫描I周期的时间to和射束扫描振幅S0( = VOX to)恒定的同时，控制vOXVO即可。图6中为了简单起见，利用相同的射束扫描速度和相同的晶片机械扫描速度，但是即使在能够对射束扫描速度进行可变设定时，或能够对晶片机械扫描速度进行可变设定时,相同说法也成立。在此，在对离子束进行往返射束扫描且沿与射束扫描方向正交的方向机械扫描晶片来将离子打入晶片中的装置中，针对在机械扫描方向上对晶片进行区域分割吋，按各个区域进行某ー恒定量的离子注入吋，使射束扫描频率和射束扫描振幅按各个区域恒定，从而射束扫描速度自动变得相同，并没有明显看到与在图6中说明的离子注入量的控制有关的本质。但是，在与本发明有关的具备离子束扫描功能和晶片机械扫描功能的离子注入装置中，以校正其他半导体制造エ序的晶片面内不均匀性的目的，在机械扫描方向上将晶片分为多个注入区域，对于射束扫描速度能够按各注入区域进行可变设定，由此控制晶片内的离子注入量时，需在其注入区域内利用射束扫描速度的速度模式，因此，在各个注入区域的局部进行相同的离子注入时，使射束扫描频率和射束扫描振幅按各个注入区域恒定和通过ー个注入区域使射束扫描速度的基准速度恒定会相互产生矛盾。在此，參考图7对射束扫描频率、射束扫描振幅及晶片机械扫描速度的关系进行说明，这些射束扫描频率、射束扫描振幅及晶片机械扫描速度是在与本发明有关的具备离子束扫描功能和晶片机械扫描功能的离子注入装置中，以校正其他半导体制造エ序的晶片面内不均匀性的目的，在机械扫描方向上将晶片分为多个注入区域，对于射束扫描速度按各注入区域进行可变设定，由此控制晶片内的离子注入量时的參数。在图7中表示从速度模式平坦的PvO变更为仅提高晶片的中央部的射束扫描速度的速度模式PvI。当然，在以下说明中，射束扫描速度的速度模式并不限于此。在此，假设欲在除图7的晶片的中央部以外的部位得到与图6相同的离子注入量強度。若将各个基准速度设为相同的BvO，则如已说明，射束扫描频率、射束扫描振幅的任意 一方无法固定。但是，无需为了获得相同的离子注入量强度而使基准速度恒定。即，如已在图6中说明，为了使离子注入量恒定，使射束扫描速度vO和晶片机械扫描速度VO的积vOXVO恒定即可，无需单独使vO恒定。因此，如图7所示，将射束扫描方向的基准速度从BvO(粗实线)改变为Bvl(细实线)，与其变更量相应地将晶片机械扫描速度从VO变更为VI，从而能够使它们的积即在图6中vO (BvO的射束扫描速度)XV0、图7中vl (Bvl的射束扫描速度)XVl恒定(vOXVO =vlXVl)0由此，可以在除图7的晶片的中央部以外的部位获得与图6相同的离子注入量强度。在此，若适当地选择图7的vl (Bvl的射束扫描速度)，则不用改变每射束扫描I周期的时间to，就能够使表示为由每射束扫描I周期的时间的轴和射束扫描速度的轴形成的平面内的面积的射束扫描振幅固定。即，能够使射束扫描频率和射束扫描振幅均固定的同吋，实现目标离子注入量分布和离子注入量。本发明的概略说明为如以上，但是，在此利用图8进ー步详细叙述本发明的详细内容。图8中，表示在晶片机械扫描位置LI及L2改变射束扫描速度时的每射束扫描I周期的时间和射束扫描振幅的关系。在此表示位置L0、LI及L2处的3个区域的速度模式PvO、Pvl、Pv2，但是即使区域数进ー步増加，以下的说法也相同。在图8的中间位置LI的区域中，表示按速度模式Pvl并以在晶片的中央区域射束扫描速度变快的方式进行控制，在图8的后侧位置L2的区域中，表示按速度模式Pv2并以晶片的中央区域射束扫描速度变慢的方式进行控制。另外表示除晶片的中央区域以外，实施相同的离子注入量的离子注入。当然，在以下说明中，射束扫描速度的速度模式并不限于此。在图8中，使射束扫描频率和射束扫描振幅均固定，換言之使图8内的t0和SO的值始终恒定的同时，在晶片机械扫描位置LI及L2改变射束扫描速度。具体而言，用RAM13存储应改变射束扫描速度的位置，当通过机械扫描装置11被机械扫描的晶片10到达该位置吋，CPU12根据另外存储于RAM13的射束扫描速度的速度模式控制射束扫描速度和晶片机械扫描速度。存储于RAM13的射束扫描速度的速度模式预先按注入区域计算并存储是不言而喻的。图8时，分别在附图的前端侧位置LI的区域和附图的后侧位置L2的区域实施相同的离子注入量的离子注入时，将基准速度从BvO变更为Bvl、从BvO变更为Bv2。这是为了使射束扫描振幅固定，其变更方法通过如下进行来实现为了维持按注入区域个别存储于RAMl3的射束扫描速度的速度模式的同时，使射束扫描振幅固定，基准速度乘上比例常数并提高水平(或降低水平)(从双点划线到虚线或从双点划线到实线)。另外，虽然未在图8中示出，但是伴随基准速度的变更，晶片机械扫描速度变更为射束扫描的基准速度和晶片机械扫描速度的积分别按速度模式变得恒定。该变更通过如下进行来实现利用剂量杯8測定相当于ー定数的射束扫描周期量的离子束电流的积分值，对应所測定的离子束电流的积分值并利用机械扫描装置11控制晶片机械扫描速度。
通过按分割的注入区域反复进行这种变更切换能够在对离子束进行往返射束扫描且沿与射束扫描方向正交的方向机械扫描晶片来将离子打入晶片中的装置中，当构成为以校正其他半导体制造エ序的晶片面内不均匀性的目的，在机械扫描方向上将晶片分为多个注入区域，对于射束扫描速度能够按各注入区域进行可变设定，由此控制晶片内的离子注入量时,使射束扫描频率和射束扫描振幅均固定的同时，按注入区域实现目标离子注入量分布和尚子注入量。以下，表示通过本发明实际解决具体课题的一例。參考图9，表示通过本发明实际获得的离子注入量面内分布的一例。在该例子中，可以获得同心圆形状的有目的地不均匀的ニ维离子注入量分布。參考图10，表示通过本发明实际获得的离子注入量面内分布的其他例子。在该例子中，可以获得相对于多个晶片面内特定位置局部增减离子注入量的有目的地不均匀的ニ维尚子注入量分布。图9、图10仅为例示，并不限定本发明。根据本发明，例如能够获得同心环形状的有目的地不均匀的ニ维离子注入量分布，还能够获得其他各种形状的有目的地不均匀的ニ维尚子注入量分布。这样，通过本发明可以获得各种有目的地不均匀的ニ维离子注入量分布的理由是，維持晶片内的射束扫描速度的速度模式的同时，其基准速度乘上比例常数，进行射束扫描振幅的固定化，与此相应地測定相当于ー定数的射束扫描周期量的离子束电流的积分值，对应所測定的离子束电流的积分值而控制晶片机械扫描速度，由此使射束扫描频率和射束扫描振幅按各个注入区域恒定，而且解除了经常产生的基于注入区域的离子注入量模式与离子注入量绝对值之间的矛盾。以上，根据本发明，能够在对离子束进行往返射束扫描且沿与射束扫描方向正交的方向机械扫描晶片来将离子打入晶片中的装置中，以校正其他半导体制造エ序的晶片面内不均匀性的目的，在机械扫描方向上将晶片分为多个注入区域，对于射束扫描方向的扫描速度能够按各注入区域进行可变设定，由此控制晶片内的离子注入量吋，使射束扫描频率和射束扫描振幅均固定的同时，按各注入区域实现目标离子注入量分布和离子注入量。以上，说明了几个例示性实施方式，但是上述说明仅仅是例子，并没有企图限定本发 明。
权利要求
1.一种尚子注入方法，其使尚子束进行往返射束扫描，沿与射束扫描方向正交的方向机械扫描晶片，从而对晶片进行离子注入，其特征在干， 在晶片机械扫描方向上将晶片面内的注入区域分割为多个注入区域，能够按各注入区域分别对射束扫描方向的射束扫描速度进行可变设定，并且根据通过与各注入区域的离子注入量分布对应的射束扫描速度的可变设定来计算出的速度模式，对射束扫描速度进行变更控制，从而控制各注入区域的离子注入量分布，并且与各注入区域对应地设定晶片机械扫描速度来按各注入区域分别进行控制，由此控制各注入区域的离子注入量，并且使按各注入区域控制射束扫描速度时的射束扫描频率和射束扫描振幅恒定。
2.如权利要求I所述的离子注入方法，其特征在干， 对于分别设定了各注入区域的射束扫描方向的离子注入量分布和离子注入量的晶片，对多个注入区域连续进行离子注入。
3.如权利要求I所述的离子注入方法，其特征在干， 各注入区域在晶片的机械扫描方向上呈均等的间隔。
4.如权利要求I所述的离子注入方法，其特征在干， 各注入区域在晶片的机械扫描方向上呈任意设定的间隔。
5.如权利要求I至4中任一项所述的离子注入方法，其特征在干， 按各注入区域与各离子注入量分布对应地分别设定所述射束扫描速度的速度模式。
6.如权利要求I至5中任一项所述的离子注入方法，其特征在干， 通过射束測定装置，按各注入区域分别测定与一定数的射束扫描周期量相当的离子束电流的积分值，与測定出的离子束电流的积分值对应地，根据按各注入区域通过可变设定计算出的各速度模式，控制晶片机械扫描速度。
7.如权利要求I至6中任一项所述的离子注入方法，其特征在干， 随着各注入区域的射束扫描速度的改变，晶片机械扫描速度改变为使射束扫描速度和晶片机械扫描速度的积按各速度模式分别恒定。
8.如权利要求I所述的离子注入方法，其特征在干， 維持射束扫描速度的速度模式，并在其基准速度上乘上比例常数，按各注入区域分别改变基准速度，从而使射束扫描振幅及射束扫描频率恒定化。
9.如权利要求I所述的离子注入方法，其特征在干， 目标离子注入量分布为同心圆形状的任意的不均匀ニ维离子注入量分布。
10.如权利要求I所述的离子注入方法，其特征在干， 目标离子注入量分布为同心环形状的任意的不均匀ニ维离子注入量分布。
11.如权利要求I所述的离子注入方法，其特征在干， 目标离子注入量分布为对多个晶片面内特定位置在局部增减离子注入量的任意的不均匀ニ维离子注入量分布。
12.—种离子注入装置，其使离子束进行往返射束扫描，沿与射束扫描方向大致正交的方向机械扫描晶片，从而对晶片进行离子注入，其特征在干， 该离子注入装置具备控制装置，该控制装置以校正其他半导体制造エ序的晶片面内不均匀性为目的，在机械扫描方向上将晶片分为多个注入区域，能够按各上述注入区域分别对射束扫描方向的射束扫描速度进行可变设定，并由此控制晶片内的离子注入量时，使射束扫描频率和射束扫描振幅均固定，并且在各注入区域实现所希望的离子注入量分布和离子注入量， 所述控制装置根据通过与各注入区域的离子注入量分布对应的射束扫描速度的可变设定来计算出的速度模式，对射束扫描速度进行变更控制，由此控制各注入区域的离子注入量分布，并且与各注入区域对应地设定晶片机械扫描速度来按各注入区域分别进行控制，由此控制各注入区域的离子注入量，并且使按各注入区域控制射束扫描速度时的射束扫描频率和射束扫描振幅恒定。
13.如权利要求12所述的离子注入装置，其特征在干， 该离子注入装置进ー步具备射束測定装置，该射束測定装置按各注入区域分别测定与一定数的射束扫描周期量相当的离子射束电流的积分值， 所述控制装置与所測定的离子束电流的积分值对应地按各注入区域分别控制晶片机械扫描速度。
14.如权利要求12或13所述的离子注入装置，其特征在干， 所述控制装置随着各注入区域的射束扫描速度的改变，将晶片机械扫描速度改变为使射束扫描速度和晶片机械扫描速度的积按各速度模式分别恒定。
15.如权利要求12所述的离子注入装置，其特征在干， 所述控制装置維持射束扫描速度的速度模式，并在其基准速度上乘上比例常数，按各注入区域分别改变基准速度，从而使射束扫描振幅及射束扫描频率恒定化。
全文摘要
本发明提供一种离子注入方法及离子注入装置，在机械扫描方向上将晶片面内的注入区域分割为多个，能够按各注入区域分别对射束扫描方向的射束扫描速度进行可变设定，并且根据通过与各注入区域的离子注入量分布对应的射束扫描速度的可变设定来计算出的速度模式，对射束扫描速度进行变更控制，按各注入区域分别控制晶片扫描速度，从而控制晶片面内的各注入区域的离子注入量，并且使按所述各注入区域控制射束扫描速度时的射束扫描频率和射束扫描振幅恒定，从而实现在各注入区域具有所希望的离子注入量分布的离子注入。
文档编号H01J37/317GK102723252SQ20121008652
公开日2012年10月10日 申请日期2012年3月28日 优先权日2011年3月28日
发明者二宫史郎, 冈本泰治, 弓山敏男, 木村靖彦, 越智昭浩 申请人:斯伊恩股份有限公司