CN103227087A - 离子注入方法及离子注入装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种离子注入方法及离子注入装置，在半导体晶片的平面上，制作包括全宽度非离子注入区域和局部离子注入区域的两种平面内区域，所述两种平面内区域在与离子束的扫描方向正交的方向上交替布置一次或多次。在制作局部离子注入区域期间，在可以固定半导体晶片的状态下，进行或终止对半导体晶片的离子束照射的同时，反复进行使用离子束的往复扫描直至可以满足目标剂量。在制作全宽度非离子注入区域期间，可以在不进行对半导体晶片的离子束照射的情况下移动半导体晶片。然后，通过反复进行多次对所述半导体晶片的固定和移动，在半导体晶片的期望的区域制作离子注入区域及非离子注入区域。

Description

离子注入方法及离子注入装置

本申请基于2012年1月27日提交的日本专利申请No.2012-15034并要求享有其优先权权益；其全部公开内容通过参考并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种离子注入方法以及离子注入装置，更具体地，涉及一种对用于利用离子注入装置在半导体晶片上局部地制作长度为几个毫米量级的离子注入区域的离子注入量的控制。

背景技术

为了改变导电性、改变半导体晶片的晶体结构等目的，向半导体晶片注入离子的工艺已经变成典型的半导体制造工艺。在该工艺中使用的装置称为离子注入装置。所述离子注入装置具有提取作为离子束的在离子源中离子化的离子，然后形成加速后的离子束的功能，并且具有将该离子束传送至半导体晶片，以便将其注入所述半导体晶片的功能。

诸如集成电路之类的半导体装置由多个晶体管和其他电子元件形成。目前制造的晶体管的典型尺寸为数十纳米至一百又几十纳米。在这些尺寸内，在半导体制造工艺的离子注入工艺中，仅在晶体管的一部分上进行离子注入，或者在一不同的条件下对相邻的晶体管进行离子注入。该离子注入工艺中重要的是在半导体晶片的整个平面上，在预期的位置进行满足预期的离子注入条件的离子注入。

在目前的半导体制造工艺的常规的离子注入方法中，在整个半导体晶片上设定相同的离子能量、离子注入角度以及剂量，并且根据该设定，在离子注入装置中形成离子束并使其加速，并且将该离子束注入到半导体晶片中。因此，当仅使用常规的离子注入方法时，无法在半导体晶片的预期位置处进行所期望的离子注入。

为了利用上述常规的离子注入方法在半导体晶片的预期的位置处进行离子注入，经常在半导体晶片上设置抗蚀剂掩模，然后通过该抗蚀剂掩模进行离子注入。抗蚀剂掩模的形式为带有具有多个极小的小孔的多孔结构的薄膜材料。该抗蚀剂掩模的多孔部分被称为离子可透过区域，其他部分被称为抗蚀剂区域。照射在抗蚀剂掩模上的抗蚀剂区域上的离子束不会到达半导体晶片，仅照射在抗蚀剂掩模上的离子可透过区域上的离子束到达半导体晶片，其中离子被注入到半导体晶片中。以这种方式，在半导体晶片的整个平面上，能够在预期的位置进行满足预期的离子注入条件的离子注入。

在上述常规的离子注入方法中，在整个半导体晶片上设定相同的离子能量、离子注入角度以及剂量。然而，现在为了使晶片平面内的半导体元件的电学特性一致，同样存在贯穿整个半导体制造工艺使用特殊的离子注入方法的情况。例如，假定在半导体制造工艺期间，在离子注入工艺之前的工艺中出现了特定问题。不顾所述问题，如果制造工艺进行下去而不采取任何措施，则可能导致晶片平面内的半导体元件的电学特性变得不一致的缺陷。这种缺陷被称为晶片平面内的非一致性。在这种情况下，为了在半导体制造工艺的离子注入工艺期间校正晶片平面内的非一致性，存在使用研究后的特殊的离子注入方法的情况。例如通过在半导体制造工艺的离子注入工艺期间以在晶片平面内有意地将离子的剂量设定为不一致的方式来校正晶片平面内的非一致性（所述非一致性源自离子注入工艺之前的工艺中出现的问题），保证了在半导体制造工艺结束时获得的晶片平面内的半导体元件的电学特性上的一致性。该技术能够处理由于半导体制造工艺期间的离子注入工艺之前的工艺中出现的问题而引起的晶片平面内的非一致性，但在离子注入工艺之后的工艺中意外地出现问题时，无法处理由于该问题而引起的晶片平面内的非一致性。

本文中重要的一点在于，在半导体制造工艺的常规离子注入方法中，要求设定遍及整个半导体晶片的相同的离子能量、离子注入角度及剂量。本文，特别地，将描述保证离子注入角度的一致性。

通常，考虑多种在半导体晶片的整个平面上注入离子的技术。作为最容易理解的技术之一，考虑通过使用离子束进行二维扫描来在半导体晶片的整个平面上注入离子的技术。该技术曾经使用在以前的离子注入装置中，但现在并不用在用于直径为200mm或300mm的半导体晶片的离子注入装置中，所述直径为200mm或300mm的半导体晶片主要用作半导体晶片。其原因之一是，随着半导体元件的小型化，与以前相比，离子注入角度中误差的容许范围变得严格。另一原因在于，与以前相比，在半径增大的半导体晶片的整个平面上保证离子注入角度的一致性是困难的。

特别地，为描述后者的原因，在使用离子束对例如直径为300mm的半导体晶片进行二维扫描的同时，需要以下内容以将离子注入角度设定为一致。在离子源与半导体晶片之间的束流线中安装使用离子束进行二维扫描且使用磁场、电场中的至少其中一个的第一电磁装置（束流偏转/束流扫描装置等）。在该第一电磁装置的下游侧保证具有至少300mm×300mm的横截面积的立体空间。然后，根据该立体空间内的二维位置控制二维扫描的离子束的角度，并且将角度受控制的离子束传送至晶片，以便对其注入离子。为了控制离子束的角度，使用第二电磁装置（束流偏转/束流扫描装置等），所述第二电磁装置使用磁场、电场中的至少其中一个来进行对离子束的二维角度控制。

然而，实际上，存在以下的问题：所述第一和第二电磁装置的磁场或电场中的紊乱的影响、由基于离子束潜在地具有的离子束本身的电荷的空间电荷效应导致的离子束的角度增宽效应的影响以及在除离子注入角度以外保证离子注入所需要的性能方面的困难。由于上述问题，当使用主要用作半导体晶片的直径为200mm至300mm的半导体晶片时，很难实现使用离子束进行二维扫描的同时将离子注入角度设定为一致的功能，除了当半导体晶片的尺寸较小时以外。

总结以上的描述，通过使用离子束进行二维扫描技术来使直径为200mm或300mm的半导体晶片的整个平面上的离子注入角度一致是非常困难的。即使有可能，也需要极大的不切实际的成本量。另外，现在正在预期直径为450mm的半导体晶片的使用。更不用说保证该直径为450mm的半导体晶片的整个平面上的离子注入角度的一致性进一步增加了难度。

另一方面，通过使用离子束执行一维扫描技术来在直径为200mm或300mm的半导体晶片的一维方向上使离子注入角度一致是相对容易的。此外，为了保持相同的离子注入角度而将这样的离子束注入在半导体晶片的整个平面上，更好的是使晶片以与离子束的扫描方向正交的方向移动，这同样是相对容易的。实际上，提供有一种离子注入装置，其中，将从离子源产生的离子作为离子束传送至半导体晶片，并且在传送期间以往复的方式在单轴方向上执行离子束的扫描的同时，在与离子束的扫描方向正交的方向上连续地机械扫描（移动）晶片。这种离子注入装置已经广泛用作用于主要用作半导体晶片的直径为200mm或300mm的半导体晶片的离子注入装置。

本文中重要的是，为了在晶片平面内保持相同的离子注入角度，以往复的方式在单轴方向上执行离子束的扫描的同时，更好的是在与离子束的扫描方向正交的方向上操作晶片，并且因此，晶片的连续扫描（移动）不是必要条件。在上述常规的离子注入方法中，执行半导体晶片的连续扫描以在整个半导体晶片上设定相同的离子剂量。然而，如果目的仅仅为保持相同的离子注入角度，则在以下的任一方法中可以将离子注入角度均保持成相同：其中通过使半导体晶片间歇性移动来进行离子注入的方法，以及其中通过固定半导体晶片来进行离子注入的方法，然后移动半导体晶片且然后通过在其他位置固定半导体晶片来进行离子注入。

如后者所述，在本发明中，能够在晶片平面内制作长度为几mm或更长的离子注入区域和非离子注入区域，但是作为示出制作这种离子注入区域和非离子注入区域的必要性的一个示例，存在半导体制造工艺中的对晶片平面内的非一致性的校正。

例如，在半导体制造工艺的离子注入工艺中，存在出现问题且相应地制成已经经过不一致的离子注入的半导体晶片的情况，但是在上述常规的离子注入方法中，没有进行校正。换句话说，已经经过离子注入但经历了不一致的离子注入的半导体晶片有必要生成晶片平面内的离子注入区域和非离子注入区域，以便利用相同的离子注入进行校正。

另外，如果在半导体制造工艺期间，即使在离子注入工艺之后的工艺中意外地出现问题，制造工艺也进行下去而不做改变，则同样存在制成晶片平面内的半导体元件的电学特性不一致的半导体晶片的情况。在这种情况下，可以考虑以如下方法校正电学特性：首先终止半导体制造工艺，并且仅仅对在半导体晶片内产生电学特性的不一致性或增加新的离子注入工艺的部分再次进行离子注入工艺。然而，同样在这种情况下，使用上述常规的离子注入方法无法进行对电学特性的校正。换句话说，同样在这种情况下，在晶片平面内制作离子注入区域和非离子注入区域是有必要的。

晶片平面内非一致性的出现可归因于半导体制造工艺期间的半导体制造装置的机械问题或电磁问题，导致晶片平面内非一致性，与半导体元件相比具有充分大的长度范围。换句话说，当在晶片平面内制作离子注入区域和非离子注入区域并将其用于校正半导体制造工艺的晶片平面内的非一致性时，典型的离子注入区域的最小区域长度可以是10mm或更长。最大区域长度可以是50mm或更短，并且当在具有该长度或更长的区域中进行离子注入时，可以组合多个离子注入区域。

值得注意的是在晶片平面内制作离子注入区域和非离子注入区域并将其用于校正半导体制造工艺的晶片平面内的非一致性是一示例，并且通过在晶片平面内制作离子注入区域和非离子注入区域来考虑各种应用。这里的一个重点在于离子注入区域中的离子注入性能应当与上述常规的离子注入方法相同。换句话说，必须将离子能量、离子注入角度以及剂量控制到一定精确程度。另外，同样当离子注入区域分散在晶片平面内时，并且当在每个离子注入区域中的预期的离子注入是相同的时，要求每个离子注入区域中的离子注入角度和剂量是一致的。另外，离子注入的外部环境应当与上述常规的离子注入方法相同。换句话说，被认为在半导体制造工艺的离子注入工艺中是重要的金属污染水平、交叉污染水平、离子能量污染水平、粒子数目水平等应当与上述常规的离子注入方法相同。在此，金属污染水平是离子注入期间注入在半导体晶片中的各种金属原子的量，交叉污染水平是离子注入期间注入在半导体晶片中的除了目标原子种类以外的原子中的离子的量。离子能量污染水平是具有与目标能量不同的能量的离子注入期间注入在晶片中的的离子的量。粒子数目水平是离子注入期间传送到晶片表面上的物质的量。

在常规的半导体制造工艺的离子注入工艺中，为了制作在晶片平面内的离子注入区域和非离子注入区域，使用已经描述的抗蚀剂掩模。抗蚀剂掩模能够高度精确地制作离子注入区域和非离子注入区域，但其成本极高，并且其后处理工艺非常复杂。因此，该抗蚀剂掩膜不适于在晶片平面内制作长度为几mm或更长的离子注入区域和非离子注入区域的本发明的目标。

在相关技术中，作为用于在半导体晶片上的给定部分中制作离子注入区域的技术，已经使用了如下的技术：其中使用由金属材料或碳材料制成的具有很多孔的掩模，以便不使用抗蚀剂掩模而仅仅将通过掩模的孔部分的束流照射在半导体晶片上。将这种具有很多孔的掩模称为镂空掩模（stencil mask）。当使用这种镂空掩模时，离子注入区域的面积及位置由镂空掩模的孔部分的尺寸以及位置来决定。作为使用镂空掩模的方法，例如存在专利文献1中公开的技术。

另一方面，在专利文献2中已经提出了以下的技术：不使用抗蚀剂掩模或镂空掩模，而使用安装在离子注入装置上的多个可移动掩模，在半导体晶片上制作具有二维分布的离子注入区域。

专利文献1：JP-H08-213339

专利文献2：JP-2001-229872

当使用镂空掩模时，为了实现离子注入区域的面积或位置不同的离子注入，有必要准备满足每个条件的镂空掩模，并且需要更换用于每次离子注入的镂空掩模的操作。在专利文献1的技术中，准备了多个镂空掩模，但是由于所要求的离子注入区域的面积或位置被认为是多样化的，因此镂空掩模的更换是必要的，结果是，需要巨大的成本和准备时间。

在专利文献2的技术中，由于使用可移动掩模，所以无需进行镂空掩模的更换，但是由于直接将离子束照射到掩模，因此对该掩模的影响保留下来。具体地，之前，交叉污染水平由于照射在掩模上的离子种类的影响而恶化。另外，离子能量污染水平由于由照射离子束导致的从掩模产生的脱气效应而恶化。另外，粒子数目水平由于源自掩模的粒子的影响而恶化。另外，当使用金属材料作为掩模材料时，金属污染水平也恶化。换句话说，离子注入期间的外部环境不能被认为与上述常规的离子注入方法相同。

另外，在专利文献2的技术中，由于直接将离子束照射可移动掩模上，因此随着时间经过，可移动掩模的构成物质被离子束溅射，或者由于离子束的放射热而升华，可移动掩模的形状逐渐变化，结果，应当更换可移动掩模。因此，虽然没有达到使用镂空掩模的程度，但结果导致更换可移动掩模的成本，并且也需要准备时间。

此外，在专利文献2的技术中，有必要使用离子束进行二维扫描。因此，在不具备使用离子束进行二维扫描的功能的离子注入装置中无法采用专利文献2的技术。

另外，在专利文献2的技术中，有必要使用离子束进行二维扫描，但是如已描述的，在使用离子束的二维扫描中，起初难以使晶片平面内的离子注入角度一致。因此，在专利文献2的技术中，当离子注入区域分散在晶片平面内时，在每个离子注入区域中的离子注入角度是不一致的。

另外，在相关技术的技术中，由于在一次一系列的离子注入中仅能在晶片平面内制作具有相同剂量的离子注入区域，因此当在晶片平面内制作具有不同剂量的多种离子注入区域时，有必要进行多次离子注入，由此生产率劣化。一次一系列的离子注入是指从直径方向上的晶片的一端开始的离子注入至其到达直径方向上的晶片的另一端的离子注入工艺。

发明内容

本发明意在实现以下具体细节。

在使用不具有使用离子束进行二维扫描的功能的离子注入装置的离子注入方法中，目的在于在不使用诸如抗蚀剂掩模、镂空掩模或可移动掩模的掩模形状的材料的情况下，在晶片平面内制作离子注入区域和非离子注入区域。

目的在于在半导体晶片平面内制作多个具有10mm或更短的长度的离子注入区域来作为上述离子注入区域。

将离子注入区域的长度设定为可被改变。

目的在于使用一次一系列的离子注入在晶片平面内制作具有不同剂量的多种离子注入区域。

将在上述离子注入区域中的离子注入的性能，即离子能量、离子注入角度以及剂量的控制精确度设定为与常规的离子注入方法中的水平相同的水平。

将离子注入期间诸如金属污染水平、交叉污染水平、离子能量污染水平以及粒子数目水平等外部环境设定为与常规的离子注入方法相同。

根据本发明的实施例，提供了一种使用离子注入装置的离子注入方法，其中，将离子源中产生的离子作为离子束传送至晶片，在传送中途在单轴方向的扫描方向上使用离子束进行往复扫描，可以将扫描的离子束偏转，以便将其引导向相同方向，并且可以在与所述离子束的扫描方向正交的方向上移动晶片，在晶片平面上设定在与所述离子束的扫描方向正交的方向上的至少交替布置一次或更多的两种平面内区域；将两种中的一种平面内区域设定为在被设定的平面内区域的整个宽度上未注入离子的全宽度非离子注入区域，并且将两种中的另一种类的平面内区域设定为局部离子注入区域，在所述局部离子注入区域中，在所述离子束的扫描方向上交替地反复注入离子的离子注入区域和未注入离子的区域；并且在所述两种平面内区域中的每一种中，通过在不同条件下进行离子注入工艺，从而仅在晶片平面内的预定区域内注入离子而在除预定区域以外的区域内不注入离子。

此外在所述离子注入方法中，当制作所述局部离子注入区域时，通过固定晶片来进行离子注入，并且当制作所述全宽度非离子注入区域时，可以在不进行离子注入的情况下使晶片移动，并且反复进行多次对所述晶片的固定和移动，这是本发明的特征之一。

此外在所述离子注入方法中，多个所述离子注入区域中设定的相对于晶片平面的离子注入角度在任意一个所述离子注入区域中是彼此间平行的，这是本发明的特征之一。

此外在所述离子注入方法中，可从基于离子注入区域的设定剂量以及在进行至晶片的离子注入之前预先测量的束流电流值的计算中获得离子束的扫描次数的必需的数目，并且通过在所述局部离子注入区域中，以获得的扫描次数的数目在固定晶片的情况下进行离子束扫描，来实现离子注入区域的设定剂量，这是本发明的特征之一。

此外在所述离子注入方法中，可以通过以如下的方式终止向晶片上照射离子束来制作所述全宽度非离子注入区域：通过向安装在从离子源到晶片的离子传送区域中的电极有意地施加电压来使离子束的轨迹偏转；并且可以通过以如下的方式终止向晶片上照射离子束来制作所述局部离子注入区域：当开始离子注入区域的制作时，在晶片上预先确定的位置坐标处去除施加到所述电极的电压，并且当所述离子注入区域的制作结束时，在晶片上预先确定的位置坐标处向所述电极有意地施加电压，这是本发明的特征之一。

此外，在对晶片进行离子注入之前测量离子束时的离子束的扫描频率可以不同于对晶片平面内离子注入期间的离子束的扫描频率，执行测量离子束以测量与被扫描的离子束的扫描方向正交的方向上的束流宽度和单位时间内通过单位面积的束流的束流电流值，这是本发明的特征之一。

此外，可以说使用相同的离子注入装置实现第一离子注入方法和第二离子注入方法两者同样是本发明的特征之一，在所述第一离子注入方法中，将从离子源产生的离子作为离子束传送至晶片，在传送中途使用离子束进行往复扫描的同时，在局部离子注入区域的制作期间在固定晶片的情况下进行离子注入，在制作全宽度非离子注入区域期间，在不进行离子注入的情况下使晶片移动，并且通过反复进行多次对所述晶片的固定和移动，仅在晶片平面内的预定位置注入离子且在除预定位置以外的位置不注入离子，在所述第二离子注入方法中，将从离子源产生的离子作为离子束传送至晶片，在传送中途在单轴方向上使用离子束进行往复扫描的同时，在与离子束的扫描方向正交的方向上连续地机械扫描（移动）晶片，以便在整个晶片平面上进行一致的离子注入。

发明效果

根据本发明的特定实施例，在使用不具有离子束的二维扫描功能的离子注入装置的离子注入方法中，在不使用诸如抗蚀剂掩模、镂空掩模或可移动掩模的掩模形状的物体的情况下，可以在晶片平面内制作离子注入区域和非离子注入区域。

根据本发明的特定实施例，可以在半导体晶片平面内制作多个具有10mm或更短的长度的离子注入区域，并且可以制作其长度能够控制为大于等于2mm且小于等于80mm的离子注入区域。

根据本发明的特定实施例，使用一次一系列的离子注入，可以在晶片平面内制作长度和剂量不同的多种离子注入区域。

根据本发明的特定实施例，可以制作具有与常规的离子注入方法中的水平相同的对离子能量、离子注入角度以及剂量的控制精确度水平的离子注入区域。

根据本发明的特定实施例，可以在将诸如金属污染水平、交叉污染水平、离子能量污染水平、粒子数目水平等离子注入期间的外部环境设定为与常规的离子注入方法中的水平相同的水平的同时，在晶片平面内制作离子注入区域和非离子注入区域。

根据本发明的特定实施例，在不具有离子束的二维扫描功能的离子注入装置中，在不使用诸如抗蚀剂掩模、镂空掩模或可移动掩模的掩模形状的物体的情况下，可以在晶片平面内制作离子注入区域和非离子注入区域。

附图说明

图1是用于说明根据本发明的实施例的离子注入装置的结构的示例的示意图。

图2是用于说明设定在晶片平面内的离子注入区域的示例的示图。

图3是用于说明制作晶片平面内的离子注入区域的技术的示图。

图4是用于说明根据本发明的实施例的对离子注入区域的控制的示图。

图5是用于说明根据本发明的实施例的对离子注入区域的控制的示图。

图6是用于说明根据本发明的实施例的对离子注入区域的控制的示图。

图7是用于说明根据本发明的实施例的对非离子注入区域的控制的示图。

图8是用于说明根据本发明的实施例的包含在离子注入装置中的机械扫描装置的示例的示图。

具体实施方式

将参考图1描述根据本发明的特定实施例的离子注入方法和离子注入装置。在本发明的特定实施例中，使用一种离子注入装置，其中，将在离子源1中产生的离子作为离子束传送至半导体晶片9，以便实现在传送期间在单轴（直线）方向上使用离子束进行往复扫描。更详细地描述，通过提取电极2从离子源1中提取离子以便成为离子束。使用质谱分析磁铁装置3以及质谱分析狭缝4从离子束中选择具有目标离子种类的离子和离子能量。使用束流扫描仪6在图1的平面上的纵向方向上用包括被选择的离子的离子束以往复的方式对半导体晶片9进行一维扫描。图1的平面上的纵向方向例如为水平方向。可以使用电场种类、磁场种类中的任意一种作为束流扫描仪6。

入射至束流扫描仪6的离子束的行进方向是固定的，但是通过束流扫描仪6使离子束偏转，从而形成相对于在入射至束流扫描仪期间的固定行进方向的角度。然而，如图1所述，通过平行透镜7的功能使被偏转成具有相对于固定行进方向的角度的离子束平行化，从而与固定行进方向平行，换句话说，将其设定为朝向与固定行进方向相同的方向，然后将其引导至半导体晶片9。

注意到，在图1中，B表示离子束，SB表示已经被偏转且被平行化的离子束，并且S表示离子束的扫描方向。

在本发明的特定实施例中，在从离子源1到半导体晶片9的离子传送区域（束流线）中，布置将离子束至半导体晶片9的注入角度在晶片平面内保持为一致的一维平行束流线构成元件。在下文中，所述一维平行束流线构成元件被称为平行透镜7。半导体晶片9保持于晶片保持装置10上。虽然将在之后进行详细描述，但在本发明的特定实施例中，在晶片平面上制作离子注入区域和全宽度非离子注入区域。在本发明的特定实施例中，在离子注入区域的制作期间，在不驱动晶片保持装置10的情况下，在半导体晶片9的固定状态下进行离子注入。另外，在全宽度非离子注入区域的制作期间，驱动晶片保持装置10以便在不进行离子注入的情况下使半导体晶片9移动。在本发明的特定实施例中，通过反复进行多次晶片固定和晶片移动，从而在半导体晶片9上制作离子注入区域和全宽度非离子注入区域。

图1示出晶片区域束流测量装置8。作为一个示例，图1中所示的晶片区域束流测量装置8在离子注入前在离子束的扫描方向上移动的同时测量离子束的束流电流，并且在离子注入半导体晶片9期间移动至收回位置。虽然将在之后进行详细描述，但在本发明的特定实施例中，晶片区域束流测量装置8测量在与扫描方向正交的方向上的扫描的离子束的束流宽度以及单位时间内通过单位面积的离子束的束流电流。因为这个原因，晶片区域束流测量装置8可以具有上述测量功能，可以是固定式多法拉第杯型束流测量装置，可以设置于半导体晶片9的前侧或后侧，或可设置为多个。

另外，图1示出了在从离子源1到半导体晶片9的离子传送区域上的静电透镜5。如果在从离子源1到半导体晶片9的离子传送区域中没有电磁场透镜，则难以将充分的离子束的量传送至半导体晶片9，或者难以控制束流截面形状。作为电磁场透镜，除了如图1所示的静电透镜5之外，磁场透镜也是众所周知的，并且使用两种透镜中的任意一种或同时使用两种。注意到，在图1中，静电透镜5布置在质谱分析狭缝4与束流扫描仪6之间，但这只是一个示例，静电透镜5可以设置在从离子源1到半导体晶片9的离子传送区域中的另一位置，并且可以设置多个静电透镜5。

从图1明显可知，根据本发明的特定实施例的离子注入装置在硬件结构方面具有很多与常规的离子注入装置共同的部分。所述常规的离子注入装置为如下的离子注入装置：其中将在离子源中产生的离子作为离子束传送至半导体晶片，传送期间在单轴方向上使用离子束进行往复扫描，并且通过在与离子束的扫描方向正交的方向上连续地机械扫描（移动）半导体晶片，可以在整个晶片平面上进行一致的离子注入，并且，所述装置在下文中被称为混合式扫描离子注入装置。具体而言，本发明的特定实施例的离子注入装置和混合式扫描离子注入装置包括作为共同元件的离子源1、提取电极2、质谱分析磁铁装置3、质谱分析狭缝4、束流扫描仪6、平行透镜7和晶片区域束流测量装置8。因此，如果本发明的特定实施例中使用的晶片保持装置10配置为展现混合式扫描离子注入装置中所要求的功能，则能够以相同的硬件实现本发明的特定实施例的离子注入装置以及混合式扫描离子注入装置。

将参考图2对半导体晶片内的离子注入区域的控制进行描述。如已经描述的，例如，为了在半导体制造工艺中在晶片平面内校正非一致性的目的，考虑在半导体晶片9的平面内的离子注入区域11和非离子注入区域的制作。可以在半导体晶片9的平面内随机地制作所要求的离子注入区域11。在本发明的特定实施例中，离子注入区域11的离子注入区域长度假定为2mm或更长。另外，如图2所示，在半导体晶片9的平面内的所要求的离子注入区域11的数目通常可以是多个。多个离子注入区域11的离子注入区域长度被认为具有几个或更多的种类。此外，如在图2中以斜线阴影线或点状阴影线的密度示意地示出，用于离子注入区域11的所要求的剂量被认为在多个离子注入区域11的每一个中不同。根据本发明的特定实施例，在半导体晶片9的平面内可以以满足所要求的规格的形式制作多个离子注入区域11。

将参考图3对制作半导体晶片内的离子注入区域的技术进行描述。首先，确定离子束对于半导体晶片9的扫描方向。根据本发明的特定实施例，由于使用其中能够在单轴方向上使用离子束进行往复扫描，并且能够在与离子束的扫描方向正交的方向上移动半导体晶片的离子注入装置，因此离子束的扫描方向是一维的。可以基于在半导体晶片9的平面内将如何制作离子注入区域11来确定离子束的扫描方向。在图3中，将离子束的扫描方向设定为水平方向。

根据本发明的特定实施例，设定在半导体晶片9的平面内的离子束的扫描方向之后，在与离子束的扫描方向正交的方向上，以长条形状设定作为平面内区域的多个局部离子注入区域12和全宽度非离子注入区域13。在图3中，由于将离子束的扫描方向设定为水平方向，因此局部离子注入区域12和全宽度非离子注入区域13在图3的纵向方向上以交替的方式反复地出现。在图3的示例中，设定4个局部离子注入区域12和5个全宽度非离子注入区域13。在此，局部离子注入区域12包含一个或更多的离子注入区域11，但全宽度非离子注入区域13中不包括甚至一个离子注入区域。换句话说，全宽度非离子注入区域13被设定为在所设定区域的全宽度上未注入离子的区域。

另外，由图3明显可知，在局部离子注入区域12中存在离子注入区域11和非离子注入区域。每一个离子注入区域11为以斜线阴影线或点状阴影线表示的区域，并且每一非离子注入区域是除此以外的区域。另外，当局部离子注入区域12中包含多个离子注入区域11时，每个离子注入区域11被非离子注入区域隔开。如果使用不同的术语表述，则可以说离子注入区域11和非离子注入区域在局部离子注入区域12中交替地反复。

根据本发明的特定实施例，在与所述离子束的扫描方向正交的方向上设定交替布置一次或多次的两种平面内区域，并且通过在每个平面内区域进行不同的离子注入工艺，来将离子仅注入在半导体晶片9的平面内的预定位置中，即图3中以斜线阴影线或点状阴影线表示的部分，且不将离子注入除此以外的部分。

具体而言，根据本发明的特定实施例，在制作局部离子注入区域12时，通过固定半导体晶片9来注入离子。因此，在制作局部离子注入区域12时，确定半导体晶片9的平面内容易受离子影响的范围。换句话说，在离子束的扫描方向（图3中为水平方向）上，半导体晶片9上的束流扫描方向的各点可能受离子的影响。另一方面，在与离子束的扫描方向正交的方向（图3中为纵向方向）上，仅仅在与扫描方向正交的方向上的扫描的离子束的束流宽度的范围可能够受离子的影响。也就是说，仅仅半导体晶片9的平面内的在与离子束的扫描方向正交的方向（图3中为纵向方向）上的限定范围可能受离子的影响。换句话说，当制作局部离子注入区域12时，在与离子束的扫描方向正交的方向上的局部离子注入区域12的长度（图3中为纵向方向的长度）可以通过控制在与扫描的离子束的扫描方向正交的方向上的束流宽度来控制。

局部离子注入区域12在与离子束的扫描方向正交的方向上的长度与包含在局部离子注入区域12中的离子注入区域11在与离子束的扫描方向正交的方向上的离子注入区域长度相等。因为这个原因，通过控制局部离子注入区域12在与离子束的扫描方向正交的方向上的长度，可以控制离子注入区域11在与离子束的扫描方向正交的方向上的长度。

在此，由于在从离子源1到半导体晶片9的离子传送区域中设置如在图1所示的作为示例的诸如静电透镜5、磁场透镜等的任意电磁场透镜，因此可以使用该电磁场透镜而不使用诸如抗蚀剂掩模、镂空掩模或可移动掩模的掩模形状的物体来控制在与离子束扫描方向正交的方向上的束流宽度。在本发明的特定实施例中，使用能够将在与离子束扫描方向正交的方向上的束流宽度控制在大于等于2mm且小于等于80mm的范围内的电磁场透镜。因此，局部离子注入区域12在与离子束扫描方向正交的方向上的长度也可以控制在大于等于2mm且小于等于80mm的范围内。相应地，结果，离子注入区域11在与离子束扫描方向正交的方向上的长度也能够控制在大于等于2mm且小于等于80mm的范围内。换句话说，中图3中，可以通过控制在与离子束的扫描方向正交的方向上的束流宽度来将离子注入区域11在纵向方向上的长度控制在大于等于2mm且小于等于80mm的范围内。

在半导体晶片9的平面内设定在与离子束的扫描方向正交的方向上的离子注入区域11的多种长度，当对每个局部离子注入区域12注入离子时，可以改变并随后控制在与离子束的扫描方向正交的方向上的束流宽度。

在此，将参考图8进一步描述在离子注入半导体晶片9期间的离子注入装置的操作。在图8中，（图1的）束流扫描仪6通过使用在水平方向（离子束的扫描方向）上的离子束来进行扫描。另一方面，半导体晶片9由（图1的）晶片保持装置10保持，并且由升降装置100在纵向（垂直）方向（晶片慢扫描方向）上扫描（移动）。在图8中，通过示出半导体晶片9的最高位置和最低位置来对离子注入装置的操作进行描述。作为一个示例，图8示出了如下状态：使用截面形状为水平长（即椭圆形）的离子束进行扫描，以便在扫描的离子束中辐射半导体晶片9。然而，通常成为由束流扫描仪6扫描的目标的离子束的截面形状不限于如图8的水平长形状，并且存在其截面形状为垂直长或接近圆形的情况。

能够应用本发明的特定实施例的离子注入装置包括控制半导体晶片9的晶片慢扫描的速度的机械扫描装置（驱动单元）。机械扫描装置由负责控制整个离子注入装置的CPU（中央处理器单元）（控制模块）101控制。CPU101从存储用于执行整个离子注入装置的控制所必需的控制程序的存储装置（未示出）中读出控制程序，并且使用存储于用作临时存储装置的RAM（随机存取存储器）102的数据而基于控制程序执行控制操作。

关于机械扫描装置的控制操作，测量半导体晶片9在纵向方向（晶片慢扫描方向）上的位置和离子束的束流电流值，以便将其存储于RAM102。如果有必要，在读出存储于RAM102中的在晶片慢扫描方向上的半导体晶片9的位置的同时，CPU101根据测量到的束流电流值来适当地控制半导体晶片9的晶片慢扫描的速度。

另外，例如，在用于从离子源1到半导体晶片9的束流传送的装置中出现放电，然后离子未能到达半导体晶片9的情况下，CPU101执行如下控制。CPU101首先终止半导体晶片9的晶片慢扫描。然后，在解决用于束流传送的装置的放电之后，CPU101读出在中止晶片慢扫描之前即刻存储于RAM102中的在晶片慢扫描方向上的半导体晶片9的位置，并且从读出位置处重新开始离子注入。相应地，保证离子注入剂量的晶片平面内的一致性。

除了上述的机械扫描装置的控制操作以外，CPU101还执行将在下文描述的离子注入区域的控制操作。所述离子注入区域的控制操作是用于制作上述局部离子注入区域12和全宽度非离子注入区域13的控制操作。换句话说，将在下文描述的局部离子注入区域12以及全宽度非离子注入区域13的制作通过CPU101的控制操作实现。

将参考图4对在局部离子注入区域12中制作离子注入区域11的技术进行描述。图4示出了局部离子注入区域12中包含有一个离子注入区域11的情况。由于例如如图3所示，离子注入区域11设定于半导体晶片9的平面内，因此在一个局部离子注入区域12中，在离子束的扫描方向（图3中为水平方向）的位置坐标上可以制作从一个位置开始到达另一个位置的离子注入区域11。在图4中，将所述位置分别设定为p1和p2。如图4所示，当局部离子注入区域12中仅包含有一个离子注入区域11时，可以在从p1到p2的位置坐标以外的部分中制作非离子注入区域。

如将在以下更详细地描述，在本发明的特定实施例中，在制作局部离子注入区域12期间，通常在半导体晶片9上使用离子束进行多次往复扫描，但是在图4中，为了简化描述，对仅在一个方向上进行扫描的情况进行描述。作为使用离子束扫描的方向，假定图4中在从p1到p2的方向上进行扫描。

在图4中，在半导体晶片9上位置p1左边的位置处应当制作非离子注入区域。如果仅仅使用离子束进行扫描，则离子束到达半导体晶片9，将离子注入半导体晶片9中，并且相应地，无法制作非离子注入区域。换句话说，在半导体晶片9上的位置p1左边的位置处，有必要在设定图1的束流扫描仪6使其能够进行束流扫描的同时，不使离子注入半导体晶片9中。

在本发明的特定实施例中，通过向安装于从离子源1到半导体晶片9的离子传送区域的预定位置处的电极施加电压14（V=V0），在设定图1的束流扫描仪6使其能够进行束流扫描的同时，不允许离子注入半导体晶片9中。由于该电极为不允许离子注入到半导体晶片9中的电极，因此它将被称为离子注入回避电极（ion implantation avoiding electrode）。例如，这种离子注入回避电极通过安装一对对置电极以便将离子束置于其间来实现。换句话说，通过向一对对置电极施加电压来使离子束从其通常的轨迹偏转以便入射到设置在轨迹之外的位置上的目标上。以这种方式，所述一对对置电极即离子注入回避电极用作偏转电极。离子注入回避电极的预定位置可以是从离子源1到半导体晶片9的离子传送区域中的任意处，并且可以在束流扫描仪6的上游或下游。如果进行上述操作，在图4中，半导体晶片9上的离子电流量（束流电流值）15在半导体晶片9上的位置p1左边的位置处可以为零。该状态也可以叙述为：虽然束流扫描仪6在半导体晶片9上使用离子束虚拟地进行扫描，但是离子束实际上由于向安装于离子传送区域的预定位置处的离子注入回避电极施加电压14而未到达半导体晶片9。

在图1中，将用于避免离子注入的离子注入回避电极20布置于质谱分析狭缝4的上游侧，即质谱分析磁铁装置3与质谱分析狭缝4之间。然而，关于离子注入回避电极，可以使用用于其他目的的已经设置于从离子源1到半导体晶片9的离子传送区域中的电极。特别是，如图1中已描述的，从离子源1到半导体晶片9的离子传送区域中设置有用于离子束的静电透镜5。当存在上述的静电透镜5时，可将该静电透镜5的电极用作离子注入回避电极。或者，可以以离子束被束流扫描仪6过扫描（over-scan）的方式将离子束入射于布置在偏离通常的束流轨迹的位置的目标上。在这种情况下，可以进一步减小实现本发明的特定实施例所需的成本。

在本发明的特定实施例中，在预先确定的半导体晶片9上的位置坐标处去除向离子注入回避电极施加的电压14，并且开始制作离子注入区域11。使用图4作为示例，当由束流扫描仪6虚拟束流扫描的位置到达p1时，去除向离子注入回避电极施加的电压14（电压14为零）。以这种方式，如图4中以虚线示出的，半导体晶片9上的离子电流量15是一给定值，该给定值在图4中在半导体晶片9上的位置p1处是I0。

在此，当由束流扫描仪6虚拟束流扫描的位置到达p1时，离子注入回避电极的电压14变为零。然而，当用于另一目的的已经设置于从离子源1到半导体晶片9的离子传送区域中的电极用作离子注入回避电极时，显然给定的用于本发明的特定实施例的目标的电压14变为零，但是给定的用于其他目标的电极不需要为零。在图4以及下文中，将仅对给定的用于本发明的特定实施例的目标的电压14进行描述。

在本发明的特定实施例中，当制作离子注入区域11时，去除向所述离子注入回避电极施加的电压14，在离子束处于实际上离子束到达半导体晶片9的状态的同时，使用离子束进行扫描。换句话说，在图4中，在位置p1与p2之间向所述离子注入回避电极施加的电压14持续为零。结果，半导体晶片9上的离子电流量15在半导体晶片9上的位置p1与p2之间持续为一给定值，图4中该给定值为I0。

在本发明的特定实施例中，通过在半导体晶片9上的预先确定的位置坐标上向离子注入回避电极有意地施加电压14，并且终止向半导体晶片9的离子束照射来首先完成离子注入区域11的制作。以图4为例，当由束流扫描仪6束流扫描的位置到达p2时，再次向离子注入回避电极施加电压14。以这种方式，半导体晶片9上的离子电流量15在半导体晶片9上的位置p2处变成零，并且能够在半导体晶片9上的位置p2右边的位置处持续为零。

在本发明的特定实施例中，通过适当地改变去除向离子注入回避电极施加的电压14的位置以及向离子注入回避电极有意地施加电压14且终止向半导体晶片9的离子束照射的位置，来设定在离子束的扫描方向上的离子注入区域长度是可能的。基于在离子束的扫描方向上的束流宽度、向离子注入回避电极施加电压及将其去除的速度（包括离子束的扫描频率以及控制命令）来决定最小离子注入区域长度。

在本发明的特定实施例中，电磁场透镜使得能够将在离子束的扫描方向上的束流宽度和在与离子束的扫描方向正交的方向上的束流宽度相同地控制在大于等于2mm且小于等于80mm的范围内。因此，如果能够忽略包括离子束的扫描频率以及控制命令的向离子注入回避电极施加电压及将其去除的速度的影响，则在离子束的扫描方向上的离子注入区域11的最小离子注入区域的长度可以为2mm。在此，关于在离子束的扫描方向上的离子注入区域11的最大离子注入区域长度，并不存在控制范围方面的技术上的限制，但考虑到本发明的特定实施例的目标，最大离子注入区域的长度可以设定为80mm。因此，如果能够忽略包括离子束的扫描频率以及控制命令的向离子注入回避电极施加电压及将其去除的速度的影响，则也能够将在离子束的扫描方向上的离子注入区域11的长度控制在大于等于2mm且小于等于80mm。然而，如果通常使用的300Hz左右的频率用作离子束的扫描频率，则不能忽略包括离子束的扫描频率以及控制命令的向离子注入回避电极施加电压及将其去除的速度的影响。下文中，将进行详细描述。

从开始向离子注入回避电极施加电压到终止施加电压的时间以及开始去除电压到终止去除电压的时间还依赖于离子注入回避电极的电容量，但最长不超过100μsec。另一方面，规定控制命令的频度的命令时间间隔在用于常规的离子注入装置的控制系统中为1msec左右。具有更短间隔的控制系统在技术上是可能的，但成本增加，且相应地，在现实中无法采用这样的系统。因此，有必要将包括控制命令的向离子注入回避电极施加电压以及将其去除的速度估算为1msec。如果将离子束的扫描频率设定为经常使用的300Hz左右，则在包括控制命令的从开始向离子注入回避电极施加电压到终止施加电压或者从开始去除电压到终止去除电压的时间段内，离子束在半导体晶片上移动至少100mm或更长。这意味着无法在局部离子注入区域12中制作目标离子注入区域11。

为了在维持1msec左右的命令时间间隔的同时，使得离子束的移动中的误差达到能够忽略包括离子束的扫描频率以及控制命令的向离子注入回避电极施加电压及将其去除的速度的影响的程度，包括控制命令的从开始向离子注入回避电极施加电压到终止施加电压的时间段内，或者从开始去除电压到终止去除电压的时间段内的离子束移动量可以为最小离子注入区域长度的1/5左右，即0.4mm左右。为了满足该条件，可以将离子束的扫描频率设定为1Hz或更低。

因此，在本发明的特定实施例中，使用1Hz或更低的扫描频率作为向晶片平面内注入离子期间的离子束的扫描频率。

用上述结构，在离子束扫描方向上的离子注入区域长度以及在与离子束扫描方向正交的方向上的离子注入区域长度均可设定在大于等于2mm且小于等于80mm的范围内。

参考图5，将对离子注入区域11的制作方法进行更为详细的描述。图5中同样示出了局部离子注入区域12中包含有一个离子注入区域11的情况。以下，通过将离子束的扫描范围设定为L（m）且将离子束的扫描频率设定为F（Hz）来进行描述。在此设定为，在时间T=0（sec）时开始使用离子束的束流扫描，在T=T1（sec）时终止单向的束流扫描，在T=T2（sec）时终止往复的束流扫描。在这种情况下，T1=1/2F（sec）并且T2=1/F（sec）。另外，离子束的扫描速度为L/T1=2LF（m/sec）。

另外，如图4中描述的，假定基于扫描开始位置，在位置p1（m）与p2（m）之间制作离子注入区域11。在此，在第一次前进束流扫描中，在t1=p1/2LF（sec）时去除向离子注入回避电极施加的电压14，并且相应地，将半导体晶片9上的离子电流量15设定为I0。接着，通过在t2=p2/2LF（sec）时向离子注入回避电极有意地施加电压14，并终止向半导体晶片9照射离子束，将半导体晶片9上的离子电流量15设定为零。

在第一次返回束流扫描中，在t3=（2L-p2）/2LF（sec）时去除向离子注入回避电极施加的电压14，并且相应地，将半导体晶片9上的离子电流量15设定为I0。接着，通过在t4=（2L-p1）/2LF（sec）时向离子注入回避电极有意地施加电压14，并终止向半导体晶片9照射离子束，将半导体晶片9上的离子电流量15设定为零。

在下文中，在第二次前进束流扫描中，在t5=T2+p1/2LF（sec）时去除向离子注入回避电极施加的电压14，并且相应地，将半导体晶片9上的离子电流量15设定为I0。接着，通过在t6=T2+p2/2LF（sec）时向离子注入回避电极有意地施加电压14，并且终止向半导体晶片9照射离子束，将半导体晶片9上的离子电流量15设定为零。另外，在第二次返回束流扫描中，在t7=T2+（2L-p2）/2LF（sec）时去除向离子注入回避电极施加的电压14，并且相应地，将半导体晶片9上的离子电流量15设定为I0。接着，通过在t8=T2+（2L-p1）/2LF（sec）时向离子注入回避电极有意地施加电压14，并且终止向半导体晶片9照射离子束，将半导体晶片9上的离子电流量15设定为零。注意到，显然第二次前进扫描在T=T3（sec）时终止，第二次返回扫描在T=T4（sec）时终止。

通过反复进行上述操作，仅在半导体晶片9上的目标位置中注入离子，从而可以制作离子注入区域11。由图5明显可知，将要注入于离子注入区域11中的离子剂量与离子电流量15和离子束的扫描次数成比例。换句话说，测量离子电流量15，然后，从基于测量到的离子电流量15和离子注入区域11的设定剂量的计算中获得离子束的扫描次数的必要数目。然后，通过在固定半导体晶片的情况下以束流扫描次数的数目在局部离子注入区域12中进行扫描，可以实现离子注入区域11的设定剂量。

注意到，从以上描述中明显可知，当将往复扫描设定为基本单元时，束流扫描次数的数目可以不必须为整数，而是可以为半整数。在这种情况下，仅以前进的方式进行最后的束流扫描。

在此，在将离子源1中产生的离子作为离子束传送至半导体晶片9并在离子传送区域的中间在单轴方向上使用离子束进行往复扫描的常规离子注入装置中，如已描述的，经常使用300Hz左右的频率作为离子束的扫描频率。因此，在这样的常规的离子注入装置中，为了控制用于半导体晶片9的剂量，不直接设定离子束扫描次数的数目，而使用向半导体晶片9中的离子束注入时间，或者使用当在与离子束的扫描方向正交的方向上进行连续地机械扫描（移动）半导体晶片9时的机械速度。在本发明的特定实施例中，由于制作局部离子注入区域12期间通过固定半导体晶片9来进行离子注入，因此难以使用半导体晶片9的机械速度。如果使用向半导体晶片9中的离子束注入时间，则在离子束的扫描方向上，在向半导体晶片9中注入离子期间可能由于计算时间过程的误差而发布注入终止命令。由于通常在与离子束的扫描方向正交的方向上以机械且连贯的方式扫描（移动）半导体晶片9，即使在离子束的扫描方向上在向半导体晶片9注入离子期间正式地发布注入终止命令，在与离子束的扫描方向正交的方向上离子束也离开半导体晶片9，这并不产生问题。然而，在本发明的特定实施例中，由于在制作局部离子注入区域12期间通过固定半导体晶片9进行离子注入，因此假定以下情况：其中由于离子束注入时间的计算误差，在向半导体晶片9中注入离子期间实际上发布注入终止命令，相应地，没有得到必需的离子注入。

因此，在本发明的特定实施例中，基于离子束的扫描次数的数目直接控制离子注入区域11的剂量。换句话说，可以说基于离子束的扫描次数的数目直接控制离子注入区域11的剂量也是本发明的特定实施例的特征之一。

当以这种方式基于离子束的扫描次数的数目直接控制离子注入区域11的剂量时，为了使剂量中的控制精确度与常规的离子注入方法中的精确度相同，有必要对注入剂量的设定值设定轻微的限制。例如，如果剂量的控制精确度假定为1%，有必要保证100次的束流扫描次数。为了在给定剂量处增加束流扫描次数的数目，有必要减少半导体晶片9上的离子电流量15，但由于离子注入装置的硬件控制上的限制，存在离子电流量15的最小值上的限制。在使用300Hz左右的扫描频率的离子注入装置中，最小剂量为1E11/cm²左右。在本发明的特定实施例中，根据对离子电流量15的最小值的控制的研究，扫描频率相差2位或更多位，但是最小剂量可以设定为1E13/cm²。在如上所述本发明的特定实施例中不存在最大剂量方面的技术上的限制，但从本发明的特定实施例的目标考虑，最大剂量可以为1E17/cm²。换句话说，在本发明的特定实施例中，离子注入区域11的剂量可以设定为大于等于1E13/cm²且小于等于1E17/cm²。

如已描述，由于可以通过设定离子束的扫描次数的数目来控制离子注入区域11的剂量，因此通过改变每个局部离子注入区域12的束流扫描次数的数目，可以分别控制离子注入区域11的剂量，并且也可以在半导体晶片9的平面内制作多种离子注入区域11。换句话说，根据设定于半导体晶片9的平面内的具有不同剂量的多种离子注入区域11，在固定半导体晶片的情况下，以针对每个局部离子注入区域12设定的多个束流扫描次数进行束流扫描也可以说是本发明的特定实施例的特征之一。

在图4、图5中，已经对局部离子注入区域12中包含有一个离子注入区域11的情况进行了描述。接着，参考图6，将对局部离子注入区域12中包含有多个离子注入区域11的情况进行描述。如已描述的，例如，如图3所示，由于离子注入区域11设定于半导体晶片9的平面内，因此在一个局部离子注入区域12中，在离子束的扫描方向（图3中为水平方向）上的位置坐标中制作从一给定位置扩展至另一给定位置的离子注入区域11。在图6中，一离子注入区域11从位置p1扩展至p2，另一离子注入区域11从位置p3扩展至p4。在除了所述位置之外的范围内，可以制作非离子注入区域。如已使用图5进行描述的，在本发明的特定实施例中，在制作局部离子注入区域12期间，通常在半导体晶片9上使用离子束进行多次的往复扫描，但在图6中，为了使描述简单，将提供对单向扫描的情况的描述。在图6中离子束的扫描方向设定为从p1到p2的方向。

与图4的描述相同，在图6的非离子注入区域中，将图1的束流扫描仪6设定为能够进行束流扫描的同时，有必要不将离子注入于半导体晶片9中。因此，如已使用图4描述的，通过向离子注入回避电极施加电压14，即使图1的束流扫描仪6设定为能够进行束流扫描，也不将离子注入于半导体晶片9中。

同样对于图6的制作离子注入区域11的技术，可以应用已在图4中描述的技术。换句话说，当由束流扫描仪6虚拟束流扫描的位置到达p1时，去除向离子注入回避电极施加的电压14，并且开始制作离子注入区域11。在位置p1与p2之间，通过将向离子注入回避电极施加的电压14连续不断地设定为零，继续制作离子注入区域11。接着，当由束流扫描仪6束流扫描的位置到达p2时，通过再次向离子注入回避电极施加电压14，并且终止向半导体晶片9照射离子束，首先终止制作离子注入区域11。以同样的方式，当由束流扫描仪6虚拟束流扫描的位置到达p3时，去除向离子注入回避电极施加的电压14，并且开始制作离子注入区域11。在位置p3与p4之间，通过将向离子注入回避电极施加的电压14连续不断地设定为零，继续制作离子注入区域11。接着，当由束流扫描仪6束流扫描的位置到达p4时，通过再次向离子注入回避电极施加电压14，并且终止向半导体晶片9照射离子束，首先终止制作离子注入区域11。在这种情况下，半导体晶片9上的离子电流量15在位置p1与p2之间以及位置p3与p4之间是一特定值，所述离子电流量15在图6中是I0，在除（在位置p1与p2之间以及位置p3与p4之间的）所述位置以外的位置中是零。

然后，通过反复进行使用图5描述的操作，仅在半导体晶片9上的目标位置中注入离子，从而能够制作离子注入区域11。另外，以与使用图5描述的相同的方式，离子注入区域11的设定剂量可以以如下方式实现：测量离子电流量15，并从基于测量到的离子电流量15和离子注入区域11的设定剂量的计算获得离子束的必需的扫描次数的数目，在局部离子注入区域12中，在固定半导体晶片的情况下使用离子束进行束流扫描次数的数目的扫描。

如从图4和图6的描述明显可知的，同样使用图6中描述的制作离子注入区域11的技术，可将在离子束的扫描方向上的离子注入区域长度设定在大于等于2mm且小于等于80mm的范围内。除此之外，同样显而易见的是也可在一个局部离子注入区域12中制作在离子束的扫描方向上的离子注入区域长度不同的离子注入区域11。

另外，如从图6明确可知的，如果使用本发明的特定实施例，则可以配置成在一个局部离子注入区域12中存在多个离子注入区域11，每个离子注入区域11被非离子注入区域隔开。

此外，从图5和图6中明确可知，通过不同地改变有意地施加电压的时间或去除电压的时间的模式，能够在半导体晶片9的平面内制作在离子束的扫描方向上的离子注入区域长度不同的多个离子注入区域11。

另外，根据本发明的特定实施例的给予离子束的电磁力仅为由向离子注入回避电极施加电压14而产生的力，并且在离子注入区域11的制作期间，电压施加也被去除。如已使用图1描述的，在本发明的特定实施例中，在从离子源1到半导体晶片9的离子传送区域内设置被称为平行透镜7的一维平行束流线的构成元件，其用于将离子束相对于半导体晶片9的注入角度在晶片平面内保持为一致。因此，当制作离子注入区域11时入射于半导体晶片9的离子束在任意一个位置均彼此间平行。换句话说，根据本发明的特定实施例的离子注入角度，即在一个局部离子注入区域12中设定为多个的离子注入区域11中的、晶片平面内的离子注入角度，即使在任意一个离子注入区域11中均可以彼此平行。

上述离子注入区域的特征明显地不同于已经描述的相关技术的技术中的特征。换句话说，如已描述的，在相关技术的技术中，有必要使用离子束二维地进行扫描，晶片平面内的离子注入角度难以一致。因此，在相关技术的技术中，当离子注入区域11分散在晶片平面内时，每个离子注入区域11的离子注入角度是不一致的。

另一方面，根据本发明的特定实施例，如已描述的，在一个局部离子注入区域12中设定的多个离子注入区域11中的相对于晶片平面内的离子注入角度在任意一个离子注入区域11中均可以彼此间平行。关于该离子注入角度的本发明的特定实施例的特征将在之后进行详细描述，但是即使在离子注入区域11分散在晶片平面内的情况下也是相同的。

以下总结上文中的关于离子注入区域11的描述，在本发明的特定实施例中，在离子束的扫描方向上的离子注入区域长度可以设定在大于等于2mm且小于等于80mm的范围内，并且在与离子束的扫描方向正交的方向上的离子注入区域长度也可设定在大于等于2mm且小于等于80mm的范围内。另外，离子注入区域11的剂量可以设定在大于等于1E13/cm²且小于等于1E17/cm²的范围内。此外，根据本发明的特定实施例，可以在半导体晶片9的平面内制作在离子束的扫描方向上的离子注入区域长度或在与离子束的扫描方向正交的方向上的离子注入区域长度不同的多种离子注入区域11，或者可以制作具有不同剂量的多种离子注入区域11。

为了不同地控制离子注入区域11，在向一片半导体晶片9进行离子注入期间，本发明的特定实施例保持多种向离子注入回避电极有意地施加电压的时间或去除电压的时间的模式，并且这一点也可以说是本发明的特定实施例的特征之一。

参考图7，对根据本发明的特定实施例的制作全宽度非离子注入区域13（图3）的技术进行描述。由于在全宽度非离子注入区域13中，离子束可能不到达半导体晶片9，所以通常可考虑各种技术，但在本发明的特定实施例中，还应当考虑制作局部离子注入区域12的技术。换句话说，在一次一系列的离子注入中在半导体晶片9的平面内制作具有不同剂量的多种离子注入区域11为本发明特定实施例的目标，因此制作全宽度非离子注入区域13的技术也应当满足该目标。为此，当制作全宽度非离子注入区域13时，有必要在将图1的束流扫描仪6设定为能够进行束流扫描的同时，不使离子注入于半导体晶片9内。因此，期望采取与如上所述的在局部离子注入区域12中的制作非离子注入区域的技术相同的技术。

因此，在本发明的特定实施例中，即使当制作全宽度非离子注入区域13时，也通过向离子注入回避电极施加电压14来将半导体晶片9上的离子电流量15设定为零。如已描述的，这种状态可以叙述为：虽然由束流扫描仪6在半导体晶片9上虚拟地使用离子束进行扫描，但是由于向离子注入回避电极施加电压14，离子束实际上未到达半导体晶片9。

在此，根据本发明的特定实施例的制作局部离子注入区域12期间的离子注入装置的行为与制作全宽度非离子注入区域13期间的离子注入装置的行为之间存在显著的区别。如已描述的，在本发明的特定实施例中，在制作局部离子注入区域12期间，为了控制该区域中所包含的离子注入区域中的在与离子束的扫描方向正交的方向上的离子注入区域11的长度，根据其中的在与离子束的扫描方向正交的方向上的离子注入区域11的长度来控制在与扫描的离子束的扫描方向正交的方向上的束流宽度，并且在该状况下通过固定半导体晶片9来注入离子。换句话说，固定半导体晶片9的理由是为了控制其中的与离子束的扫描方向正交的方向上的离子注入区域11的长度，并且在制作全宽度非离子注入区域13期间不是必须固定半导体晶片9。因此，在制作全宽度非注入区域13期间，使半导体晶片9朝与离子束的扫描方向正交的方向移动。

如已在图3中描述的，由于局部离子注入区域12和全宽度非离子注入区域13以交替方式反复地出现，所以在制作全宽度非离子注入区域13期间进行半导体晶片9在与离子束的扫描方向正交的方向上的移动直至开始制作下一个局部离子注入区域12，并且在制作之后的局部离子注入区域12期间，半导体晶片9被固定。因此，总结根据本发明的特定实施例的离子注入装置的操作，在制作局部离子注入区域12期间通过固定半导体晶片来注入离子，在制作全宽度非离子注入区域13期间不进行离子注入，但使半导体晶片移动，并且反复进行多次所述对晶片的固定和移动。

换句话说，在本发明的特定实施例的离子注入方法中，在半导体晶片9的平面内仅仅在期望的位置注入离子而不在除期望的位置以外的位置注入离子，交替布置超过一次的两种平面内区域，即局部离子注入区域12和全宽度非离子注入区域13，设定在晶片平面内的与离子束的扫描方向正交的方向上，并且在每个平面内区域中执行不同的离子处理方法。

在上文中，已经对根据本发明的特定实施例的向半导体晶片9中注入离子期间的离子注入装置的行为进行了描述，但关于已描述的除对剂量的控制精确度以外的具体内容，与通常使用的离子注入装置不存在区别。因此明确可知，如已使用图1进行描述的，通过在从离子源1到半导体晶片9的离子传送区域中，在一维平行束流线上设置在半导体晶片9的平面内将离子束相对于半导体晶片9的注入角度保持为一致的构成元件，即平行透镜7，可以将离子注入区域的离子注入性能，即离子能量、离子注入角度和剂量的控制精确度设定为与常规的离子注入方法中的水平相同的水平。

特别是，关于离子注入角度，为确定起见而附带描述，则如已描述的，根据本发明的特定实施例的在一个局部离子注入区域12中设定的离子注入区域11中的相对于晶片平面的离子注入角度在任意一个离子注入区域中均可以是彼此平行的。此外，当考虑设定于多个局部离子注入区域12中的离子注入区域11中相对于晶片平面的离子注入角度时，则在向离子注入区域11中注入离子束期间，在根据本发明的特定实施例的离子注入装置中仅进行一次或多次对半导体晶片9的移动或固定，并且不存在改变离子注入角度的机械操作。因此，设定于多个局部离子注入区域12中的离子注入区域11中的相对于晶片平面的离子注入角度在任意一个离子注入区域均彼此平行。总之，即使当离子注入区域11分散在半导体晶片9的平面内时，根据本发明的特定实施例，也能够将每个离子注入区域11的离子注入角度设定为一致。

如已描述的，由于有必要使用离子束进行二维扫描且难以将相对于晶片平面的离子注入角度设定为一致，所以在使用离子束进行这种二维扫描的相关技术的技术中，当离子注入区域11分散在晶片平面内时，每个离子注入区域11中的离子注入角度是不一致的。与此相比，根据本发明的特定实施例的离子注入角度在半导体晶片的任意区域中可以是一致的，这可以说是明显区别于相关技术的技术的本发明的特定实施例的特征之一。

另外，关于离子注入期间的外部环境，在本发明的特定实施例与通常使用的离子注入装置之间不存在区别。特别是，在本发明的特定实施例中，在不使用诸如抗蚀剂掩模、镂空掩模或可移动掩模的掩模形状的物体的情况下制作离子注入区域11和非离子注入区域。相应地，来自上述掩模形状的物体的金属污染水平、交叉污染水平、离子能量污染水平和粒子数目水平与常规的离子注入方法中的那些相同。

至此，已经对当在半导体晶片9中制作离子注入区域11和非离子注入区域时的本发明的特定实施例的操作进行了描述，但是在此，将对在对半导体晶片9进行离子注入之前的准备进行描述。

在本发明的特定实施例中，在对半导体晶片9进行离子注入之前，有必要测量在与扫描的离子束的扫描方向正交的方向上的束流宽度以及离子电流量15。如已描述的，测量在与扫描的离子束的扫描方向正交的方向上的束流宽度的理由是为了控制在与离子束的扫描方向正交的方向上的离子注入区域11的长度。另外，如已描述的，测量离子电流量15的理由是为了从基于测量到的离子电流量15和离子注入区域11的设定剂量的计算中获得必需的离子束的扫描次数的数目，以便控制离子注入区域11的剂量。

如已描述的，在根据本发明的特定实施例执行离子注入时，使用1Hz或更低的扫描频率来作为在向晶片平面内注入离子期间的离子束的扫描频率。对于根据本发明的特定实施例的离子注入，该扫描频率是基本的，并且不能被改变。

在此，当与在向晶片平面内注入离子期间的离子束的扫描频率相同的扫描频率用作在对半导体晶片9进行离子注入之前测量在与扫描的离子束的扫描方向正交的方向上的束流宽度期间以及测量单位时间内通过单位面积的电流的离子电流量15期间（下文中称为安装测量期间）的离子束的扫描频率时，安装测量期间所要求的时间变长。例如，当离子束的扫描频率为1Hz时，离子束通过半导体晶片9的直径最快需要500msec。当将在常规的离子注入装置中经常使用的300Hz左右的扫描频率用作离子束的扫描频率时，这个值与离子束通过半导体晶片9的直径所需的时间（即2msec）相比非常大。

在安装测量期间，使用图1中所示的晶片区域束流测量装置8测量束流宽度及离子电流量15，但在这种情况下，有必要通过使用束流扫描仪6实际进行离子束扫描来进行测量。换句话说，如果将与向晶片平面内注入离子期间的离子束的扫描频率相同的扫描频率用作安装测量期间的离子束的扫描频率，则扫描所必需的时间变长。

在此，无需使用与向晶片平面内注入离子期间的离子束的扫描频率相同的扫描频率作为安装测量期间的离子束的扫描频率。换句话说，如已描述的，在向晶片平面内注入离子期间的离子束的扫描频率的上限值对于根据本发明的特定实施例的离子注入是基本的，并且不能被改变。然而，如果安装测量期间的离子束的扫描频率允许正确测量束流宽度及离子电流量15，则无需使用与向晶片平面内注入离子期间的离子束的扫描频率相同的扫描频率。

在此，在一离子注入装置中，在将离子源1中产生的离子作为离子束传送至半导体晶片9，在传送中途可以使用离子束在单轴方向上进行往复扫描，并且能够使晶片在与离子束的扫描方向正交的方向上移动，在该离子注入装置中，如果将束流扫描仪6设计得或设定为即使当改变束流频率时，也不改变离子束的品质，则在安装测量期间的离子束的扫描频率可以不同于在向晶片平面内注入离子期间的离子束的扫描频率。换句话说，在使用离子束进行扫描的离子注入装置中，由束流扫描仪6导致的静电场以及静磁场可以被认为在暂时时刻影响离子束，并且因此，离子束的扫描频率仅改变时间轴。因此，可以控制离子束的品质，以便不依赖于扫描频率。

由以上描述明确可知，如果适当地设计或适当地设定束流扫描仪6，则即使当安装测量期间的离子束的扫描频率从向晶片平面内注入离子期间的离子束的扫描频率改变，也能够准确测量束流宽度及离子电流量15。具体地，在本发明的特定实施例中，可使安装测量期间的离子束的扫描频率比向晶片平面内注入离子期间的离子束的扫描频率增加40倍。具体地，通过使用40Hz或更高的扫描频率，将准备根据本发明的特定实施例的离子注入所必需的时间设定为与用于常规的离子注入的时间相同。这一点也是本发明的特定实施例的特征之一。

另外，如已描述的，在向晶片平面内注入离子期间的离子束的扫描频率为1Hz或更低。换句话说，显然在为了测量在与扫描的离子束的扫描方向正交的方向上的束流宽度和单位时间内通过单位面积的束流电流量而在向晶片平面内注入离子之前测量离子束时的离子束的扫描频率与在向晶片平面内注入离子期间的离子束的扫描频率不同。为了将本发明的特定实施例应用于实际的半导体制造工艺，该扫描频率中的改变在保证半导体晶片9的生产率方面是非常有用的。因此，这一点也是本发明的特定实施例的特征之一。

此外，虽然已进行了描述，但本发明的特定实施例中，从基于安装测量期间测量到的离子电流量15和离子注入区域11的设定剂量的计算中得到必需的束流扫描次数的数目，并且在局部离子注入区域12中，在固定半导体晶片的情况下以束流扫描次数的数目进行离子束的扫描，从而实现离子注入区域11的设定剂量。

另外，虽然已经对以下的方面进行了描述，在本发明的特定实施例中，通过采用如下的离子注入方法在半导体晶片9的平面内制作具有不同剂量的多种离子注入区域11：关于离子注入区域11的剂量，在固定半导体晶片9的情况下以多个束流扫描次数进行离子束扫描，所述多个束流扫描次数中的每一个根据设定于半导体晶片9的平面内的每一局部离子注入区域12中的具有不同剂量的多种离子注入区域11而设定。

注意到，从以上描述中明确可知，除剂量控制以外，本发明的特定实施例与常规的离子注入装置没有区别。虽然如已使用图1进行了描述，但本发明的特定实施例的离子注入装置在硬件结构上具有很多与经常用作常规的离子注入装置的混合式扫描离子注入装置的共同的部分。因为这个原因，如果在本发明的特定实施例中使用的晶片保持装置10配置为具有在混合式扫描离子注入装置中所要求的功能，则显然可以以相同的硬件实现本发明的特定实施例的离子注入装置和混合式扫描离子注入装置。

至此，已经对至少一个示例性实施例进行了描述，但上述描述仅仅是示例，并不意在构成限定。

应当理解，本发明并不局限于上述实施例，但可以基于本发明的精神修改为各种形式。此外，所述修改包括在本发明的范围内。

Claims (20)

1.一种使用离子注入装置的离子注入方法，在所述离子注入装置中，将离子源中产生的离子作为离子束传送至晶片，在传送中途在单轴方向的扫描方向上使用离子束进行往复扫描，可以将扫描的离子束偏转，以便将其引导向相同方向，并且可以使所述晶片朝与所述离子束的扫描方向正交的方向移动，

其中在晶片平面上设定在与所述离子束的所述扫描方向正交的所述方向上至少交替布置一次或多次的两种平面内区域，

其中将所述两种平面内区域中的一种平面内区域设定为在所设定的平面内区域的整个宽度上未注入离子的全宽度非离子注入区域，并且将所述两种平面内区域中的另外一种平面内区域设定为局部离子注入区域，在所述局部离子注入区域中，注入离子的离子注入区域和未注入离子的区域在所述离子束的扫描方向上交替地反复，并且

其中，在所述两种平面内区域的每一种中，通过在不同条件下进行离子注入工艺，从而仅在所述晶片平面内的预定区域内注入离子而在除所述预定区域以外的区域内不注入离子。

2.根据权利要求1所述的离子注入方法，

其中，当制作所述局部离子注入区域时，通过固定所述晶片来进行离子注入，

其中，当制作所述全宽度非离子注入区域时，可以在不进行离子注入的情况下使所述晶片移动，并且反复进行多次对所述晶片的固定和移动。

3.根据权利要求2所述的离子注入方法，

其中，在一个所述局部离子注入区域中设定的所述多个离子注入区域中，相对于所述晶片平面的离子注入角度在任意一个所述离子注入区域中均彼此平行。

4.根据权利要求2所述的离子注入方法，

其中，在设定于所述多个局部离子注入区域中的所述离子注入区域中，相对于晶片平面的离子注入角度在任意一个所述离子注入区域中均彼此平行。

5.根据权利要求3所述的离子注入方法，

其中，从基于所述离子注入区域的设定剂量以及在对所述晶片进行离子注入之前预先测量的束流电流值的计算中获得所述离子束的扫描次数的必需的数目，

其中，通过在所述局部离子注入区域中，在固定所述晶片的情况下进行所获得的扫描次数的数目的离子束扫描，实现离子注入区域的设定剂量。

6.根据权利要求5所述的离子注入方法，

其中，当将往复扫描设定为基本单元时，所述离子束的扫描次数的数目为整数或半整数。

7.根据权利要求1所述的离子注入方法，

其中，当制作所述全宽度非离子注入区域时，以如下的方式终止向晶片上照射离子束：通过向安装在从所述离子源到所述晶片的离子传送区域的预定位置的电极施加电压来使所述离子束的轨迹偏转。

8.根据权利要求1所述的离子注入方法，

其中，当制作所述局部离子注入区域时，将使所述离子束的轨迹偏转的电极安装在从所述离子源到所述晶片的离子传送区域中的预定位置，当开始制作所述离子注入区域时，以如下的方式终止向所述晶片上照射离子束：在所述晶片上预先确定的位置坐标处去除对所述电极的电压施加，并且当所述离子注入区域的制作结束时，在所述晶片上的单独确定的位置坐标处向所述电极施加电压。

9.根据权利要求1所述的离子注入方法，

其中，在对一片晶片进行离子注入期间，对于每一个所述局部离子注入区域，保持多种施加电压的时间或去除电压的时间的模式，所述局部离子注入区域被设定为多个，并且保持多种所述离子束的扫描次数的数目的模式。

10.根据权利要求1所述的离子注入方法，

其中，在对所述晶片进行离子注入之前测量所述离子束时的所述离子束的扫描频率与在对所述晶片平面进行离子注入期间的所述离子束的扫描频率不同，其中测量所述离子束是为了测量在与所述扫描的离子束的所述扫描方向正交的方向上的束流宽度和所述束流在单位时间内通过单位面积的束流电流值。

11.根据权利要求10所述的离子注入方法，

其中，使用40Hz或更高的扫描频率来作为对所述晶片进行离子注入之前测量所述离子束时的所述离子束的所述扫描频率，并且

其中，使用1Hz或更低的扫描频率作为对所述晶片平面进行离子注入期间的所述离子束的所述扫描频率。

12.根据权利要求1所述的离子注入方法，

其中，制作多种离子注入区域，使得在所述离子束的所述扫描方向上的离子注入区域长度、在与所述离子束的所述扫描方向正交的方向上的离子注入区域长度以及所述离子注入区域的剂量中的至少一个是不同的。

13.根据权利要求12所述的离子注入方法，

其中，将在所述离子束的所述扫描方向上的所述离子注入区域长度设定在大于等于2mm且小于等于80mm的范围内。

14.根据权利要求12所述的离子注入方法，

其中，将在与所述离子束的所述扫描方向正交的方向上的所述离子注入区域长度设定在大于等于2mm且小于等于80mm的范围内。

15.根据权利要求12所述的离子注入方法，

其中，将所述离子注入区域的所述剂量设定在大于等于1E13/cm²且小于等于1E17/cm²的范围内。

16.一种离子注入装置，包括：

束流线，在所述束流线上，将从离子源产生的离子作为离子束传送至晶片；

束流扫描仪，在所述束流线的中间、在单轴方向上使用离子束进行往复扫描；

驱动单元，使所述晶片在与所述离子束的所述扫描方向正交的方向上移动；以及

控制模块，控制所述驱动单元和所述束流扫描仪，

其中，在晶片平面上，所述控制单元制作包括全宽度非离子注入区域和局部离子注入区域的两种平面内区域，所述两种平面内区域在与所述离子束的所述扫描方向正交的方向上交替布置一次或多次，所述全宽度非离子注入区域为在其整个宽度内不注入离子的平面内区域，所述局部离子注入区域为在所述离子束的所述扫描方向上注入离子的离子注入区域和未注入离子的区域交替地反复的平面内区域，并且通过在每个平面内区域内执行不同的离子注入处理控制，而仅在晶片平面内的预定区域注入离子，在除了所述预定区域以外的区域不注入离子。

17.根据权利要求16所述的离子注入装置，

其中，所述控制单元在制作所述局部离子注入区域期间，在固定所述晶片的情况下进行离子注入，并且在制作所述全宽度非离子注入区域期间，在不进行离子注入的情况下使所述晶片移动，并且执行反复进行多次对所述晶片的固定和移动的离子注入处理控制。

18.根据权利要求17所述的离子注入装置，

其中，所述控制单元执行处理控制，其中在一个所述局部离子注入区域中设定的所述多个离子注入区域中，相对于所述晶片平面的离子注入角度在任意一个所述离子注入区域均彼此平行，并且，在所述多个局部离子注入区域中设定的所述离子注入区域中，相对于所述晶片平面的离子注入角度也在任意一个所述离子注入区域均彼此平行。

19.根据权利要求18所述的离子注入装置，

其中，所述控制单元从基于在对所述晶片进行离子注入之前预先测量的束流电流值和所述离子注入区域的设定剂量的计算中获得所述离子束的扫描次数的必需的数目，并且通过在所述局部离子注入区域中，在固定所述晶片的情况下使所述离子束扫描执行所获得的所述离子束的扫描次数的数目来实现所述离子注入区域的所述设定剂量

20.一种离子注入装置，包括：

束流线，在所述束流线上，将从离子源产生的离子作为离子束传送至晶片；

束流扫描仪，在所述束流线的中间在单轴方向上使用离子束进行往复扫描；

驱动单元，使所述晶片在与所述离子束的所述扫描方向正交的方向上移动；以及

控制单元，控制所述驱动单元和所述束流扫描仪，

其中，在晶片平面上，所述控制单元进行如下操作：制作包括全宽度非离子注入区域和局部离子注入区域的两种平面内区域，所述两种平面内区域在与所述离子束的所述扫描方向正交的方向上交替布置一次或多次；在制作所述局部离子注入区域期间通过固定所述晶片进行离子注入，并且在制作所述全宽度非离子注入区域期间在不进行离子注入的情况下使晶片移动；以及执行离子注入处理控制，其中，在将从所述离子源产生的所述离子作为所述离子束传送至所述晶片，且在所述传送中途在单轴方向上进行所述离子束的往复扫描的同时，通过反复进行多次对所述晶片的固定和移动，而仅在晶片平面内的预定区域进行离子注入，在除了所述预定区域以外的区域不注入离子；使所述晶片在与所述离子束的所述扫描方向正交的方向上机械地移动，以便在整个晶片平面上进行一致的离子注入。

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