CN103545161A - 离子注入方法以及离子注入装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种离子注入方法以及离子注入装置，其能够进行有效的离子注入。本发明的离子注入方法为基于混合式扫描的离子注入方法。该离子注入方法具有：预先设定离子注入时离子束的扫描速度以及物体的扫描速度的工序；及根据所设定的离子束的扫描速度以及物体的扫描速度而注入离子的工序。预先设定工序根据按照被离子照射的物体的表面形状而变化的离子束的各扫描振幅来设定多个离子束的扫描速度，以确保离子束的扫描频率恒定，并且设定与离子束的扫描速度对应的物体的扫描速度，以确保注入到物体表面的每单位面积的离子注入量恒定。

Description

离子注入方法以及离子注入装置

技术领域

本申请主张基于2012年7月12日申请的日本专利申请第2012-156935号的优先权。其申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

本发明涉及离子注入，更具体而言，涉及一种离子注入方法以及离子注入装置。

背景技术

半导体制造工序中，出于改变导电性的目的、以及改变半导体晶圆的结晶结构的目的等，正在规范地实施对半导体晶圆注入离子的工序。该工序中所使用的装置，通常被称为离子注入装置。

离子注入装置构成为沿射束线配置有例如离子源、引出电极、质谱分析磁铁装置、质谱分析狭缝、加速/减速装置、晶圆处理室等，并且将离子注入到作为半导体用基板的晶圆。

通常，照射于晶圆的离子束，其截面积小于晶圆的尺寸，因此为了以离子束照射晶圆的整个面，研究出各种照射方法。作为这种照射方法的例子，已知有如下方法，即单向扫描离子束的同时，向与离子束的扫描方向正交的方向对晶圆进行往复扫描，由此对晶圆的整个面进行离子注入（参考专利文献1）。

并且，作为控制离子注入区域的方法之一，研究出一种如下离子注入装置，该离子注入装置具有：X扫描宽度自动控制器，将多个在X方向（离子束的扫描方向）上进行电流检测的离子束检测器设置在载置晶圆的压板的后方，并且对X扫描宽度进行自动控制；及Y扫描速度自动控制器，对Y扫描速度（晶圆的移动速度）进行自动控制（参考专利文献2）。

同样，作为控制离子注入区域的另一方法，研究出一种如下方法，即在离子注入过程中测定射束电流量，根据所测定的射束电流量而使Y方向(晶圆的移动方向)的机械扫描装置自动校正追踪（参考专利文献3）。

专利文献1：日本特开2008-262756号公报

专利文献2：日本专利3125384号公报

专利文献3：日本特开2011-258353号公报

然而，例如专利文献3所公开的离子注入技术中，为了使Y方向的机械扫描装置根据射束电流量自动校正追踪，在每次进行扫描时需要测定射束电流量。这导致离子未被注入晶圆的时间增加，因此在离子注入效率方面存在进一步改善的余地。

发明内容

本发明是鉴于这种情况而提出的，其目的在于提供一种能够进行有效的离子注入的技术。

为了解决上述课题，本发明的一种形态的离子注入方法，其通过混合式扫描进行离子注入，该离子注入方法具有预先设定离子注入时离子束的扫描速度以及物体的扫描速度的工序、及根据所设定的离子束的扫描速度以及物体的扫描速度而注入离子的工序。预先设定工序根据按照被离子照射的物体的表面形状而变化的离子束的各扫描振幅，设定多个离子束的扫描速度，以确保离子束的扫描频率恒定，并设定与离子束的扫描速度所对应的物体的扫描速度，以确保注入到物体表面的每单位面积的离子注入量恒定。

本发明的另一形态为离子注入装置。该装置具备：保持部，其保持物体；扫描部，其构成为在物体表面扫描离子束；移动部，其使保持部向与离子束的扫描方向交叉的方向移动；及控制部，预先设定离子注入时离子束的扫描速度以及物体的扫描速度，根据所设定的离子束的扫描速度及物体的扫描速度来控制扫描部以及移动部的动作。控制部使离子束的扫描振幅按照物体的表面形状而变化，以确保离子束的扫描频率恒定，与此同时，对扫描部进行控制，以便能够以对应于该扫描振幅而变化的规定扫描速度来扫描离子束，并且所述控制部控制移动部，以使物体以对应于离子束的扫描速度而变化的物体的扫描速度移动。

另外，将以上构成要件的任意组合或本发明构成要件的表现在方法、装置及系统等之间相互替换，作为本发明的形式仍然有效。

发明效果：

根据本发明，能够提供一种可进行有效的离子注入的技术。

附图说明

图1（a）为表示本实施方式所涉及的混合扫描型单晶片式离子注入装置的概要结构的俯视图，图1（b）为表示本实施方式所涉及的混合扫描型单晶片式离子注入装置的概要结构的侧视图。

图2为进一步详细说明图1所示的离子注入装置中半导体晶圆周边的示意图。

图3为用于说明离子注入装置的动作的图。

图4为用于说明混合扫描型单晶片式离子注入装置中离子注入方法的图。

图5为例示出提供给射束扫描仪的周期性变动的电场的图。

图6为表示将半导体晶圆保持装置改造成小型半导体晶圆用的情况的图。

图7为用于说明本实施方式所涉及的假想离子注入区域的形状的图。

图8为取提供给电场型射束扫描仪的、周期性变动的电场的1个周期量的图。

图9为例示出提供给射束扫描仪的电场与时间之间关系的图。

图10为表示提供给射束扫描仪的电场与时间之间关系的另一例的图。

图11为例示本实施方式所涉及的转换扰动电场的图。

图12为表示离子束的扫描速度及电场重复周期与射束扫描长度之间关系的图。

图13为表示离子束的扫描速度、晶圆的扫描速度、及电场重复周期与离子注入量之间关系的图。

图14为例示将离子注入到与混合扫描型单晶片式离子注入装置对应的半导体晶圆本身时，基于本实施方式的假想离子注入区域的图。

图15为表示将5个小型半导体晶圆配置于半导体晶圆保持装置的状态的图。

图16为表示将3个小型半导体晶圆配置于半导体晶圆保持装置的状态的图。

图中：1-离子源，2-引出电极，3-质谱分析磁铁装置，4-质谱分析狭缝，5-射束扫描仪，6-平行透镜，7-角能量过滤器，8-射束测定装置，9-半导体晶圆，10-半导体晶圆保持装置，11-晶圆旋转装置，12-晶圆升降装置，13-机械扫描装置，14-假想离子注入区域，15-小型半导体晶圆，16-三角形形状电场，17-扰动电场，18-虚拟扰动电场，19、19a、19b-转换扰动电场，100-离子注入装置，110-控制部。

具体实施方式

以下，参考附图，对用于实施本发明的方式进行详细的说明。另外，附图说明中，对于相同的要件标注相同的标号，适当地省略重复说明。并且，以下陈述的结构为例示，并不限定任何本发明的范围。并且，以下作为被注入离子的物体，以半导体晶圆为例进行说明，但是也可以是其他物质或部件。

首先，对本实施方式所涉及的混合扫描型单晶片式离子注入装置进行说明。半导体制造工序中，出于改变导电性的目的以及改变半导体晶圆的结晶结构的目的等，正在规范地实施使离子入射于半导体晶圆的工序。在该工序中所使用的装置，通常被称为离子注入装置。

离子注入装置为将产生于离子源的离子作为离子束而输送至离子注入区域的装置。在此所谓单晶片式离子注入装置是指如下离子注入装置，即在其离子注入区域分别设置一片半导体晶圆，并向该半导体晶圆注入离子之后，重新分别设置一片其他的半导体晶圆，通过重复该过程，向已预定最初处理的片数的半导体晶圆注入离子。并且所谓混合扫描型单晶片式离子注入装置是指如下离子注入装置，即在单晶片式离子注入装置中也使电场或磁场在从离子源到离子注入区域为止的输送离子束的空间上作用于离子，结果在离子注入区域空间内单向扫描离子束，并且向与该离子束的扫描方向正交的方向扫描（移动）半导体晶圆。

另外，混合扫描型单晶片式离子注入装置中，单向扫描离子束，半导体晶圆向与该离子束的扫描方向正交（交叉）的方向被扫描。然而，当考虑对半导体晶圆的离子注入时，假想半导体晶圆被固定，而考虑离子束的相对运动即可。即通过半导体晶圆的机械扫描，半导体晶圆相对于离子束被单向扫描，但是如果在半导体晶圆被固定的假想的空间考虑，则可以如下考虑，即被输送至离子注入区域空间的离子，通过离子束的扫描和半导体晶圆的机械扫描而在离子注入区域空间内制作假想的平面状离子注入区域的同时，结果离子被注入到半导体晶圆。

换言之，所谓混合扫描型单晶片式离子注入装置，将产生于离子源的离子作为离子束而输送至离子注入区域空间，在该离子注入区域空间内，对半导体晶圆注入离子。此时，混合扫描型单晶片式离子注入装置，在离子束的输送过程中，使周期性变动的电场或周期性变动的磁场作用于离子，因此在离子注入区域空间内单向扫描离子束，并向与该扫描方向正交的方向扫描半导体晶圆。并且混合扫描型单晶片式离子注入装置也可以称作如下离子注入装置，即通过利用该两种类型的扫描，关于注入到半导体晶圆的离子，可以将其相对关系看作是假想的平面状离子注入区域。

并且，以下有时将扫描离子束的方向称作X扫描方向，将扫描半导体晶圆的方向称作Y扫描方向。另外，关于Y扫描方向的术语，在所述假想的平面状离子注入区域中，对于与扫描离子束的方向正交的方向也可以使用Y扫描方向的术语。这样“Y扫描方向”也是在现实空间里机械扫描半导体晶圆的方向，在所述假想的平面状离子注入区域中是与扫描离子束的方向正交的方向。然而，它们的区别在于，是否考虑成以如同现实空间的状态驱动半导体晶圆，还是考虑成在如所述假想的平面状离子注入区域中将半导体晶圆固定起来的差异，而其方向的含义内容相同，并且在文章的上下关系中，以哪种含义使用是很明确的，因此下面进行陈述时不做特别区分。

近年来，在半导体制造过程中，根据其目的，对于离子注入装置的要求变得多样化。在此，原则上以通常的离子注入装置能够满足其要求，然而从工程学的要求及市场经济方面的原因考虑，有时以通常开发出的离子注入装置很难满足其要求。

作为其典型的例子，可以例举出半导体晶圆大小的限制和与其对应的离子注入装置的开发上的限制。以下，进行详细的陈述。

目前，最常用的半导体晶圆为硅制半导体晶圆。在硅制半导体晶圆中，目前在半导体器件批量生产工厂里广泛采用直径为300mm的半导体晶圆。并且，目前在全世界范围内针对采用直径为450mm的半导体晶圆而正在进行研究。一方面，关于直径比300mm小的硅制半导体晶圆，在批量生产当中使用一部分直径为200mm的半导体晶圆，但是其市场份额正在逐渐下滑。并且，在批量生产工厂中使用少量的直径为150mm的硅制半导体晶圆。

该情况在硅制以外的半导体晶圆中大不相同。例如，目前主要作为宽隙半导体功率器件生产用晶圆，有时使用碳化硅（SiC）制半导体晶圆或氮化镓（GaN）制半导体晶圆。以这种硅制以外的半导体晶圆很难实现大口径化，作为批量生产工序，可以说通常使用的是直径为100mm以下的半导体晶圆。

然而，从离子注入装置开发的立场考虑时，这种广范围的半导体晶圆直径的存在违背市场经济侧面。即曾经也有过硅制半导体晶圆的直径为100mm以下的时期，因此原则上能够开发和制作面向碳化硅（SiC）制半导体晶圆或氮化镓（GaN）制半导体晶圆的离子注入装置。然而，开发离子注入装置需要很多费用，与所述大范围的半导体晶圆直径所对应的个别离子注入装置的开发，从市场经济方面来看绝不是理想的。于是根据“大能兼小”的观点，开发出与更大口径的硅制半导体晶圆的直径、例如300mm直径相匹配的离子注入装置，能够将该装置适用于硅制以外的宽隙半导体用半导体晶圆、例如直径为100mm的半导体晶圆。

在此，考虑利用用于直径为300mm的半导体晶圆而开发出的混合扫描型单晶片式离子注入装置来对直径为100mm的半导体晶圆进行离子注入的情况。

在该情况下，如果存在能够保持直径为300mm的半导体晶圆的机构，则通过使用合适的半导体晶圆的保持架，能够比较简单地保持直径为100mm的半导体晶圆。然而，难以使离子束的扫描及半导体晶圆的扫描适合于直径为100mm的半导体晶圆。以下说明其理由。

通常，要求对半导体晶圆的整个面进行离子注入。因此，在直径为300mm的晶圆的情况下，需要在超过300mm直径的范围内扫描离子束，并且对于半导体晶圆也需要进行机械扫描。当然，在直径为100mm的晶圆的情况下，需要在超过100mm直径的范围内扫描离子束，并且也需要对半导体晶圆进行机械扫描。

然而，在半导体晶圆的外侧扫描离子束的情况下，该离子束不被注入到半导体晶圆中，因此从对半导体晶圆注入离子的观点来看，成为无用的离子。这在通过机械扫描半导体晶圆而离子相对于该方向位于半导体晶圆外侧的情况下也一样。或者考虑所述假想的平面状离子注入区域中，也可以认为该离子注入区域中在半导体晶圆外侧的区域是无用的。

在此，通常的用于直径为300mm的半导体晶圆而开发出的混合扫描型单晶片式离子注入装置中并没有进行特别研究，因此配合直径为300mm的晶圆的情况来决定离子束的扫描方法或半导体晶圆的机械扫描方法。由此，即使在直径为100mm的晶圆的情况下，也同样，配合直径为300mm的晶圆的情况来决定离子束的扫描方法或半导体晶圆的机械扫描方法。通常情况下，包括进行这种扫描的必要性在内的有关这些情况，将在后面进行详细的陈述，但是这里重点在于在通常的用于直径为300mm的半导体晶圆而开发出的混合扫描型单晶片式离子注入装置中，离子扫描方法或半导体晶圆的机械扫描方法已被确定。

该情况下，的确根据“大能兼小”的观点，配合更大口径的硅制半导体晶圆的直径、在该情况下直径为300mm，扫描离子束，或者，对半导体晶圆进行机械扫描，由此能够对直径为100mm的半导体晶圆的整个面进行离子注入。或者考虑到所述假想的平面状离子注入区域中，也可以考虑成其中直径为300mm的半导体晶圆所占的面积大于直径为100mm的半导体晶圆所占的面积，并且直径为100mm的半导体晶圆所占的区域完全包含在直径为300mm的半导体晶圆所占的区域中。然而，的确“大能兼小”，原则上以该方法，利用用于直径为300mm的半导体晶圆而开发出的混合扫描型单晶片式离子注入装置能够对直径为100mm的半导体晶圆的整个面进行离子注入，但是在批量生产用半导体制造工序中无法采用该方法。其理由将在后面详细陈述，总而言之，由于离子注入的效率过低，因此并不实用。

即，被设定于所述离子注入区域空间内的、假想的平面状离子注入区域的形状及其面积相等的情况下，在批量生产用半导体制造工序中，利用用于直径为300mm的半导体晶圆而开发出的混合扫描型单晶片式离子注入装置，难以对直径为100mm的半导体晶圆进行离子注入。因此在批量生产用半导体制造工序中，为了利用用于直径为300mm的半导体晶圆而开发出的混合扫描型单晶片式离子注入装置，对直径为100mm的半导体晶圆进行离子注入，必需对假想的平面状离子注入区域的形状及其面积进行深入研究。

进而，将在后面进行陈述，例如利用用于直径为300mm的半导体晶圆而开发出的混合扫描型单晶片式离子注入装置，对直径为100mm的半导体晶圆进行离子注入的情况下，如果要确保实用的离子注入的效率，则需要减小假想的平面状离子注入区域的面积。该情况下，需要使对直径为100mm的半导体晶圆进行离子注入时的假想的平面状离子注入区域的面积小于被称作保持直径为300mm的半导体晶圆的压板的母材的面积。因此在对直径为100mm的半导体晶圆注入离子的过程中，离子束不会从母材出到外侧，在对直径为100mm的半导体晶圆注入离子的过程中，无法测定离子束的电流值。

这种设定于离子注入区域空间内的、假想的平面状离子注入区域的形状及其面积的重要性，并不只是在利用相同的混合扫描型单晶片式离子注入装置来对直径大不相同的半导体晶圆进行离子注入的情况下是显著的。

例如，在提高离子注入的效率时，所述假想的平面状离子注入区域的形状及其面积的重要性也显著。以下，简单说明其理由。

硅制半导体晶圆通常为圆形。在此，通常的混合扫描型单晶片式离子注入装置中，在没有进行特别研究的情况下，离子的扫描和半导体晶圆的机械扫描独立地进行。该情况下，假想的平面状离子注入区域的形状成为四边形是能够容易理解的。即相对于圆形半导体晶圆，成为四方的假想平面状离子注入区域，但是在四边形的4个顶点附近，如果没有其他理由，则很明显会产生无用的离子注入区域。由于通常的混合扫描型单晶片式离子注入装置对该部分也进行离子注入，因此从离子注入效率的观点来看，可以说仍有提高效率的余地。

将在后面进行详细陈述，从离子注入效率的观点来看，提出几种使假想的平面状离子注入区域的形状接近半导体晶圆的形状的研究方案。当然，此时假想的平面状离子注入区域的面积较小的一方更能提高离子注入效率是理所当然的。即利用混合扫描型单晶片式离子注入装置来实施有效的离子注入时，很显然假想的平面状离子注入区域的形状及其面积是重要的。

以上，通过具体的例示，指出了设定于离子注入空间内的、假想的平面状离子注入区域的形状及其面积的重要性。该重要性并不局限于所述具体的例示，而具有普遍性。换言之，能够容易推断出，针对其他目的，有时假想的平面状离子注入区域的形状及其面积也可能比较重要。特别要指出的一点是，目前正在使用的混合扫描型单晶片式离子注入装置中，出于工程学要求及市场经济方面的原因，强烈要求控制设定于离子注入空间内的、假想的平面状离子注入区域的形状及其面积。或者也可以说在混合扫描型单晶片式离子注入装置中，假想的平面状离子注入区域的形状及其面积为重要因素之一。

按照这种思路，在混合扫描型单晶片式离子注入装置中，对于设定于离子注入区域空间内的、假想的平面状离子注入区域的形状及其面积的控制，与其目的或具体的要求无关，只要在技术上统一考虑即可。即假想的平面状离子注入区域的形状及其面积的控制，与其目的无关，重要的是在一定范围内能够进行控制。

当然离子注入本身也具有重要的因素。例如，所注入离子的种类、所注入离子的能量、离子相对于半导体晶圆的注入角度及所注入离子的总量（以下，有时称作“离子注入剂量”）等是特别重要的因素。另外，在使用混合扫描型单晶片式离子注入装置进行离子注入时，注入离子带给半导体晶圆的损伤量也成为重要的因素。

尤其是，若附带说明关于注入离子带给半导体晶圆的损伤量，则可知该损伤量根据半导体晶圆的温度而变化。因此可知损伤量依赖于被称作保持半导体晶圆的压板的母材的温度，或离子束通过半导体晶圆的某一地点的周期，即依赖于单向扫描离子束的扫描频率。总之，可以说在混合扫描型单晶片式离子注入装置中，被称作保持半导体晶圆的压板的母材的温度或单向扫描离子束的扫描频率，在离子注入过程中也是重要的因素。

另外，已进行说明的离子注入过程中重要的因素即在半导体晶圆的面内均匀也是比较重要的。这是因为半导体制造工序中制作出在半导体晶圆整个面具有相同性能的半导体器件很重要，由此在离子注入过程中的重要因素需要在半导体晶圆的面内均匀。尤其是，所述离子注入剂量在半导体晶圆的整个面均匀是重要的。

综上所述，在混合扫描型单晶片式离子注入装置中，除了假想的平面状离子注入区域的形状及其面积以外，作为离子注入本身的重要的因素，具体地可以列举出离子种类、离子能量、离子注入角度、离子注入剂量、保持半导体晶圆的母材的温度、及离子束扫描频率。尤其是，关于离子注入剂量，其在半导体晶圆内的均匀性也可以作为重要因素而列举出来。将在后面详细说明，在混合扫描型单晶片式离子注入装置中，当控制假想的平面状离子注入区域的形状及其面积时，尤其需要对维持离子束扫描频率和离子注入剂量在半导体晶圆内的均匀性进行研究。

另外，如以上说明，在混合扫描型单晶片式离子注入装置中，在注入过程中无需测定离子束的电流量，只要能够控制假想的平面状离子注入区域的形状及其面积即可。

从而，以下陈述的本实施方式所涉及的混合扫描型单晶片式离子注入装置，在离子注入过程中无需测定离子束的电流值，在使上述离子注入过程中的重要的因素在半导体晶圆的面内保持均匀的同时，能够控制假想的平面状离子注入区域的形状及其面积。

图1（a）为表示本实施方式所涉及的混合扫描型单晶片式离子注入装置的概要结构的俯视图，图1（b）为表示本实施方式所涉及的混合扫描型单晶片式离子注入装置的概要结构的侧视图。

本实施方式所涉及的混合扫描型单晶片式离子注入装置（以下，有时适当地称作“离子注入装置”）100构成为，使通过引出电极2从离子源1引出的离子束在到半导体晶圆9的射束线上通过。并且，沿射束线配设有质谱分析磁铁装置3、质谱分析狭缝4、射束扫描仪5、及晶圆处理室（离子注入室）。晶圆处理室内配设有保持半导体晶圆9的半导体晶圆保持装置10。由于半导体晶圆9非常薄，因此图1中并没有分别图示半导体晶圆9和半导体晶圆保持装置10。从离子源1引出的离子束沿着射束线而被引导至在晶圆处理室的离子注入位置上配置的半导体晶圆保持装置10上的半导体晶圆9。

离子束利用射束扫描仪5单向、即在X扫描方向上被往复扫描，并通过平行透镜6的功能而被平行化之后引导至半导体晶圆9。在此，图1中所示的射束扫描仪5为电场型射束扫描仪5，即通过使周期性变动的电场作用而在离子注入区域空间内单向扫描离子束的射束扫描仪。另外，这作为例子，也可以使用磁场型射束扫描仪，即通过使周期性变动的磁场作用而在离子注入区域空间内单向扫描离子束的射束扫描仪。并且图1中示出，在对射束扫描仪5未施加电压的情况下，不进行离子束扫描，而通过对射束扫描仪5施加正负电压，射束在X扫描方向上进行往复扫描。然而，这作为例子，还可以考虑各种向射束扫描仪5施加电压的方法。例如也可以考虑如下结构，即图1中，通过在从离子源1到射束扫描仪5的射束线上配设向离子束施加电磁力的设备，在对射束扫描仪5未施加电压的情况下，图1（a）中射束朝下方进行扫描。另外，本实施方式中，为了简化，下面对如下情况进行说明，即在对射束扫描仪5未施加电压的情况下，离子束不进行扫描，通过向射束扫描仪5施加正负电压，射束在X扫描方向上被往复扫描。

并且，如以上说明，本实施方式所涉及的离子注入装置，相对于离子束的扫描方向、即X扫描方向，向与其正交的方向、即Y扫描方向对半导体晶圆9进行机械扫描，从而将离子打入半导体晶圆9中。图1所示的离子注入装置100中，利用角能量过滤器7使离子束弯曲，提高离子能量的均匀性，但是这是个例子，也可以不使用角能量过滤器7。

本实施方式中，在向半导体晶圆9注入之前，对离子束进行测定。图1所示的离子注入装置100中，为了测定离子束而使用射束测定装置8。图1中图示出射束测定装置8，其在向半导体晶圆9进行离子注入的过程中，在几何学上干扰半导体晶圆9的位置上可以移动。在此，图1中，射束测定装置8描绘成可移动，但是这是个例子，也可以使用非移动式射束测定装置8。并且在注入离子束之前，对半导体晶圆9的位置上的离子束的形状或其强度进行测定，由此可以估量实际向半导体晶圆9注入离子时的离子束的形状或其强度。

从而射束测定装置8优选配置于向半导体晶圆9注入离子的过程中在几何学上干扰半导体晶圆9的位置上。然而，也能够将射束测定装置8配置于在向半导体晶圆9注入离子的过程中在几何学上不干扰半导体晶圆9的位置上，即在该射束线上比半导体晶圆9的位置稍微靠近上游侧，或者在该射束线上比该半导体晶圆9的位置稍微靠近下游侧。另外，也可以利用多个射束测定装置8来估量实际向半导体晶圆9注入离子时离子束的形状或其强度。另外，在以下说明中，为了简化，利用可动型射束测定装置8来进行说明。

图2为进一步详细说明图1所示的离子注入装置100中半导体晶圆9的周边的示意图。如图2所示，离子注入装置100中半导体晶圆9的周边由半导体晶圆保持装置10、晶圆旋转装置11、及晶圆升降装置12等构成，有时将这些装置称作机械扫描装置13（参考图3）。图2中，离子束L在垂直于纸面的方向上进行扫描。换言之，X扫描方向在图2中为垂直于纸面的方向。并且，图2中，离子束照射于保持在半导体晶圆保持装置10上的半导体晶圆9。半导体晶圆保持装置10通过晶圆升降装置12沿图中的箭头方向被往复驱动。其结果，保持在半导体晶圆保持装置10上的半导体晶圆9沿图中的箭头方向被往复驱动。离子注入装置100通过这种动作而向半导体晶圆9注入离子。

在此，参考图3，对于向半导体晶圆9注入离子时的离子注入装置100的动作进行更详细的说明。图3为用于说明离子注入装置100的动作的图。图3中，离子束在横向上被进行扫描，半导体晶圆9保持在半导体晶圆保持装置10上并沿纵向进行扫描。图3中示出半导体晶圆9的最上方位置和最下方位置，进而图示机械扫描装置13的动作范围，由此说明离子注入装置100的动作。在此，图3中例示出离子束通过射束扫描仪5而进行扫描的状态。有时将这样通过射束扫描仪5在X扫描方向上进行扫描的离子束称作“扫描离子束”。在此，图3中示出横长的离子束进行扫描并以扫描离子束的状态照射于半导体晶圆9的状态，但是这是个例子，通过射束扫描仪5而进行扫描的离子束并不限定于图3所示的横长离子束，也可是纵长离子束，也可以是接近圆形的形状。

在此，参考图4，对利用混合扫描型单晶片式离子注入装置进行的离子注入方法的例子进行说明。图4为用于说明混合扫描型单晶片式离子注入装置的离子注入方法的图。图4中以图中的横向来表示离子束的扫描方向，并且将在离子注入区域空间内扫描离子束的范围表示为“射束扫描长度”。

如图3所示，混合扫描型单晶片式离子注入装置向与射束扫描方向正交的方向机械扫描半导体晶圆9，由此将离子打入半导体晶圆9中。图4中，在考虑向半导体晶圆9注入离子时，离子束与半导体晶圆9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9正好处于静止状态，考虑离子束的假想注入区域（以下，称作“假想离子注入区域14”）即可。将在后面进行详细说明，离子注入装置为在离子注入区域空间内对物体注入离子的装置，该物体并不限定于半导体晶圆9，也可以是半导体晶圆保持装置10，或者也可以是其本身不具有半导体晶圆的保持机构，而是经由其他设备来保持半导体晶圆9的设备。即使在这种情况下，为了便于理解，也可以假设代表半导体晶圆保持装置10的这些物体正好处于静止状态，而考虑假想离子注入区域14即可。总而言之，在混合扫描型单晶片式离子注入装置中，所注入的离子与物体之间的相对关系与将假想的平面状离子注入区域能够看作假想离子注入区域14的情况有关。由此，在以下说明中，将所有半导体晶圆9或代表半导体晶圆保持装置10的物体假设处于静止状态而进行说明。在该情况下，由于图4中假想离子注入区域14的纵向长度相当于晶圆被机械扫描的长度，因此以后表示为“晶圆扫描长度”。

在此应该注意的有如下几点：构成扫描离子束的离子束的重心要到达假想离子注入区域14的整体；以及能够将假想离子注入区域14的边界线看作构成扫描离子束的离子束的重心要到达的上下左右方向的边界线。并且图4中，与晶圆被机械扫描的方向的位置无关，射束扫描长度恒定。如果不改变单向扫描离子束的扫描频率，而且在离子注入过程中不进行离子束的电流值测定，就要使所述离子注入剂量在半导体晶圆9的整个面均匀，则在不使用本实施方式所涉及的离子注入方法或离子注入装置的情况下，如图4所示，需要使射束扫描长度保持恒定。

图4中，如果考虑对半导体晶圆9的整个面进行离子注入的情况，则至少需要使假想离子注入区域14完全包含半导体晶圆9。由此如图4，当假想离子注入区域14为矩形形状的情况下，为了对半导体晶圆9的整个面注入离子，需要使射束扫描长度及晶圆扫描长度大于半导体晶圆9的直径。另外，虽然仅以针对上述扫描长度的条件确实能够对半导体晶圆9的整个面注入离子，但是并不是仅在该条件下以混合扫描型单晶片式离子注入装置来注入的、对半导体晶圆9的离子注入剂量在半导体晶圆9的整个面均匀得到保证。即在假想离子注入区域14中，必需确保射束扫描方向的离子注入量的均匀性以及晶圆扫描方向的离子注入量的均匀性，以使每单位时间、每单位面积注入到半导体晶圆9的离子注入量恒定。

本实施方式所涉及的离子注入装置100中，利用射束测定装置8，根据需要在注入之前对离子束进行测定，进而还根据需要对提供给射束扫描仪5的周期性变动的电场或磁场进行微调，由此确保X扫描方向的离子注入量的均匀性。关于Y扫描方向的离子注入量的均匀性，在未发生射束变动的情况下，利用机械扫描装置13以等速度扫描半导体晶圆9，由此确保其均匀性。通过确保这些2维的离子注入量的均匀性，使得每单位时间、每单位面积注入到半导体晶圆9的离子注入量恒定。

在此，参考图5，对为了确保X扫描方向的离子注入量的均匀性而进行的、提供给射束扫描仪5的周期性变动的电场或磁场的微调进行说明。图5为例示出提供给射束扫描仪5的周期性变动的电场的图。图5中详细说明图1中例示的电场型射束扫描仪5，但是这是个例子，通过将电场替换为磁场，利用图5进行的说明也几乎能够直接适用于磁场型射束扫描仪5。并且本实施方式中，为了简化，参考图5对如下情况进行说明，即在对射束扫描仪5未施加电压的情况下，离子束不进行扫描，而通过对射束扫描仪5施加正负电压，射束在X扫描方向上进行往复扫描。

如图1中的说明，电场型射束扫描仪5为如下设备，即出于在离子注入区域空间内单向扫描离子束为目的，例如在图1中示出的射束线上输送离子束的过程中，使周期性变动的电场作用于离子。在此作为周期性变动的电场，如果仅提供如图5的虚线那样作为时间函数而周期性重复的三角形形状（以下，有时称作三角形形状电场16），则目前在半导体器件的批量生产中使用的混合扫描型单晶片式离子注入装置中不能确保X扫描方向的离子注入量的均匀性。由此，目前在半导体器件的批量生产中使用的混合扫描型单晶片式离子注入装置中，为了确保X扫描方向的离子注入量的均匀性，在向半导体晶圆9注入离子之前，利用离子束的射束电流测定值的空间位置依赖性，如图5的实线，通常将周期性变动的电场提供给电场型射束扫描仪5。在此，周期性变动的电场为如下电场，即以作为时间函数的三角形形状电场16，即以周期性重复的三角形形状为基准，在该三角形形状的基础上，对周期性变动的电场附加扰动的电场。以下，有时将图5中用实线表示的电场称作扰动电场17。由此使每单位时间、每单位面积注入到半导体晶圆9的离子注入量恒定。

另外，所谓“空间位置依赖性”可以理解成例如离子束的射束电流测定值基于场所（扫描方向的位置）的差异。空间位置依赖性通过利用例如可动型法拉第杯型射束测定装置连续地（使射束测定装置不停止）测定与其场所对应的射束电流值而计算。虽然有各种具体的计算方法，但是并无特别限定。例如，最开始根据最初被设定的初始参数来执行离子束的扫描，根据通过射束测定装置而测定的射束电流测定值来校正初始参数，并再次进行离子束的扫描。并且，还可以通过重复进行该处理，直到射束电流测定值与理想值之间的差值成为容许值以下为止，由此计算扰动电场17。

从而，例如图5中，如图5的实线那样的扰动电场17被选作提供给电场型射束扫描仪5的电场。在此，图5中扰动电场17的最小值为-V_scan（V），其最大值为V_scan（V）。对半导体晶圆9注入离子时，通常选择X扫描方向左右对称的假想离子注入区域14，因此通常将提供给电场型射束扫描仪5的电场的最大值和最小值的绝对值设为相等。当然，即使提供给电场型射束扫描仪5的电场的最大值和最小值的绝对值不相等的情况下，图5中进行说明的观点也成立。

在此，附加说明对周期性变动的电场附加扰动的时间周期。如果将电场重复周期设为T_scan（sec），则通常对电场附加扰动的周期以T_scan/N（sec）而被提供。在此N为整数值。目前在半导体器件的批量生产中使用的混合扫描型单晶片式离子注入装置中，为了确保X扫描方向的离子注入量的均匀性，将扰动电场作为周期性变动的电场而提供给电场型射束扫描仪5的情况下，如果对其效果和可控性进行比较考量，则N值取从16到16384之间的整数值即可，优选为从64到512之间的整数值。例如，如果将以作为时间函数而周期性重复的三角形形状为基准而提供给电场型射束扫描仪5的电场的周期，即离子束的扫描周期为4msec的情况作为例子，则对该电场附加扰动的周期在0.25msec到0.24μsec之间，优选取0.063msec到7.8μsec之间的值。

在此，对提供给电场型射束扫描仪5的电场和X扫描方向的离子束的位置进行说明。如从图1中明确可知，提供给电场型射束扫描仪5的电场与X扫描方向的离子束的位置之间存在相关关系。如果具体地例示，则如图5的例示那样，在对射束扫描仪5未施加电压的情况下，离子束不进行扫描，通过对射束扫描仪5附加正负电压，射束在X扫描方向上被往复扫描，在该情况下，例如图1（a）中，针对对射束扫描仪5附加正电压时离子束向下方移动的情况，随着对射束扫描仪5附加正电压，X扫描方向的离子束的位置越向下方移动，相反，随着对射束扫描仪5附加负电压，X扫描方向的离子束的位置越向上方移动。至于其相关关系成为比例关系还是成为2次函数型相关关系，或者是基于更复杂的函数的相关关系是根据射束扫描仪5的形状而不同，不管是哪种情况，数学上存在简单函数型相关关系是不变的。因此在提供给射束扫描仪5的电压与X扫描方向的离子束的位置之间产生根据射束扫描仪5的形状而定的对应关系。由此，通过利用其对应关系来控制提供给电场型射束扫描仪5的电压强度，并通过控制X扫描方向的离子束位置，例如图4所示那样能够对假想离子注入区域14的射束扫描长度进行控制。

另外，图1（a）中，关于对射束扫描仪5施加正电压时离子束向上方移动的情况，或者在从离子源1到射束扫描仪5的射束线上配设对离子束附加电磁力的设备，以便在对射束扫描仪5未施加电压的情况下离子束进行扫描，即使在这些情况下，理所当然地在提供给射束扫描仪5的电压与X扫描方向的离子束的位置之间产生根据射束扫描仪5的形状而定的对应关系。

在此，参考图6，对于如下情况的问题点进行说明，即例如利用用于直径为300mm的半导体晶圆而开发出的混合扫描型单晶片式离子注入装置，对直径为100mm的半导体晶圆进行离子注入的情况那样，对于比原本与混合扫描型单晶片式离子注入装置对应的半导体晶圆9小的半导体晶圆（以下，称作“小型半导体晶圆15”）注入离子的情况。

首先，说明在混合扫描型单晶片式离子注入装置中，在晶圆处理室内将比作为初始对象物的半导体晶圆9小的小型半导体晶圆15设置于射束线上的方法。图6为表示将半导体晶圆保持装置10改造成小型半导体晶圆15用的情况的图。然而对于在晶圆处理室内将小型半导体晶圆15设置于射束线上的方法并不限定于此，例如可以在半导体晶圆保持装置10与小型半导体晶圆15之间配设转换用连接器，也可以利用粘着性胶带来将小型半导体晶圆15粘贴于半导体晶圆保持装置10上，也可利用粘着性胶带来将小型半导体晶圆15粘贴于半导体晶圆9上，使该半导体晶圆9保持于半导体晶圆保持装置10上。

在此，图6中，如果考虑对小型半导体晶圆15的整个面进行离子注入的情况，则需要使假想离子注入区域14完全包含小型半导体晶圆15。但是，如图6中明确可知，图6所图示的矩形形状的假想离子注入区域14明显比小型半导体晶圆15的面积大很多。其理由是因为在此所考虑的混合扫描型单晶片式离子注入装置与大于小型半导体晶圆15的半导体晶圆9相对应。由此，当半导体晶圆保持装置10也比小型半导体晶圆15大时，只考虑矩形形状的假想离子注入区域14，则半导体晶圆保持装置的大小不可能与半导体晶圆9相对应，其结果矩形形状的假想离子注入区域14比小型半导体晶圆15的面积大。在小型半导体晶圆15的外侧的假想离子注入区域14，离子束在小型半导体晶圆15的外侧进行扫描，或者小型半导体晶圆15与半导体晶圆保持装置10一起被机械扫描，结果成为与离子相对于被机械扫描的方向在小型半导体晶圆15的外侧进行扫描相同的情况，在该情况下，在小型半导体晶圆15的外侧进行扫描的离子束未被注入到小型半导体晶圆15中。由此从对小型半导体晶圆15注入离子的观点来看，在小型半导体晶圆15的外侧进行扫描的离子束成为无用的离子。

在此，图6中考虑如下情况，即利用混合扫描型单晶片式离子注入装置来对比与混合扫描型单晶片式离子注入装置对应的半导体晶圆9小型的半导体晶圆15注入离子的情况，但是在此只利用与对半导体晶圆9注入离子相同的离子注入方法，而没有进行特别的研究。即利用与对应于上述混合扫描型单晶片式离子注入装置的半导体晶圆9匹配的离子束的扫描方法或半导体晶圆保持装置10的机械扫描方法，而没有进行特别的研究。

在该情况下，的确能够直接适用通过混合扫描型单晶片式离子注入装置向半导体晶圆9的离子注入技术，能够以每单位时间、每单位面积所注入的离子注入量为恒定的方式对小型半导体晶圆15的整个面进行注入。即根据“大能兼小”的观点，原则上以该方法，例如图5中的图示，如果利用用于应对半导体晶圆9的矩形形状的假想离子注入区域14来对小型半导体晶圆15注入离子，则能够以每单位时间、每单位面积所注入的离子注入量为恒定的方式对小型半导体晶圆15的整个面注入离子。

然而该离子注入效率非常低，在批量生产用半导体制造工序中并不实用。从图6中也明确可知该离子注入效率低的情况，下面将进一步详细例示。在此，例如作为半导体晶圆9而考虑直径为300mm的半导体晶圆，在用于直径为300mm的半导体晶圆而开发出的混合扫描型单晶片式离子注入装置中，作为小型半导体晶圆15而考虑直径为100mm的半导体晶圆，考虑利用上述混合扫描型单晶片式离子注入装置对直径为100mm的半导体晶圆注入离子。在此直径为100mm的半导体晶圆的面积为直径为300mm的半导体晶圆的面积的9分之1。在此，由于用于直径为300mm的半导体晶圆而开发出的混合扫描型单晶片式离子注入装置的矩形形状的假想离子注入区域14的面积，至少要大于直径为300mm的半导体晶圆的面积，其结果与直径为100mm的半导体晶圆的面积相比成为至少成为9倍以上，典型的是10倍以上的矩形形状的假想离子注入区域。另外，通常的假想离子注入区域14的形状为矩形，半导体晶圆的形状为圆形，因此与直径为100mm的半导体晶圆的面积相比，假想离子注入区域14的面积大相应的量。进而能够将假想离子注入区域14的边界线看作是构成扫描离子束的离子束的重心所到达的、上下左右方向的边界线。实际的离子束如图4所示那样具有有限的宽度，因此与直径为100mm的半导体晶圆的面积相比，假想离子注入区域14的面积大相应的量。这样在向比与混合扫描型单晶片式离子注入装置对应的半导体晶圆9小的小型半导体晶圆15不进行特别研究而注入离子的情况下，假想离子注入区域14的面积与小型半导体晶圆15的面积相比过大，其离子注入效率非常低，在批量生产用半导体制造工序中并不实用。

从而，为了以批量生产用半导体制造工序中实用的离子注入效率，将离子注入到比与混合扫描型单晶片式离子注入装置对应的半导体晶圆9小的小型半导体晶圆15中，需要改变假想离子注入区域14的形状或面积，以符合小型半导体晶圆15的形状。

在此，参考图7，对本实施方式所涉及的假想离子注入区域14进行说明。图7为用于说明本实施方式所涉及的假想离子注入区域14的形状的图。本实施方式中，为了以批量生产用半导体制造工序中实用的离子注入效率，将离子注入到比与混合扫描型单晶片式离子注入装置对应的半导体晶圆9小的小型半导体晶圆15中，需要改变假想离子注入区域14的形状或面积，以符合小型半导体晶圆15的形状。如图7，当小型半导体晶圆15为一片时，可以考虑例如图7所示的假想离子注入区域14为较适宜。即作为假想离子注入区域14的形状，可以考虑接近小型半导体晶圆15的形状的形状、即接近顶点数量比正二十边形多的多边形形状，或者圆形形状较为适宜。并且，作为假想离子注入区域14的面积，可以考虑比小型半导体晶圆15的面积大，但是大几倍的面积较适宜。其中重点在于，如从图7中明确可知，为了符合小型半导体晶圆15的形状而选择非矩形形状的假想离子注入区域14的形状的情况下，射束扫描长度不是唯一确定的，而是至少需要多个射束扫描长度。图6中明确表示出最大射束扫描长度，但是在图7的例子中，作为最大射束扫描长度的射束扫描长度仅位于小型半导体晶圆15的中央附近，除此之外的位置上的射束扫描长度成为最大射束扫描长度以下的长度。

并且，图7的例子中，假想离子注入区域14完全包含小型半导体晶圆15，而另一方面与半导体晶圆保持装置10之间的关系中，假想离子注入区域14完全包含于半导体晶圆保持装置10中。或者也可以表现为半导体晶圆保持装置10所构成的平面区域包含假想离子注入区域14，即假想的平面状离子注入区域（以下，适当地将“假想的平面状离子注入区域”称作“假想离子注入区域14”。）。在该情况下，向小型半导体晶圆15进行离子注入的过程中，离子不会出到半导体晶圆保持装置10的外侧。该情况下，在离子注入过程中不可能测定离子束的电流值，因此在制作这种假想离子注入区域14时，只要不利用无需测定离子束的电流值的离子注入方法，就不能改变假想离子注入区域14的形状或面积以符合如图7那样的小型半导体晶圆15的形状。由此为了以批量生产用半导体制造工序中实用的离子注入效率向比与混合扫描型单晶片式离子注入装置对应的半导体晶圆9小的小型半导体晶圆15注入离子，改变假想离子注入区域14的形状或面积，以符合小型半导体晶圆15的形状，为此就必需使用在离子注入过程中无需测定离子束的电流值的离子注入方法。

如以上说明，在混合扫描型单晶片式离子注入装置中，在晶圆处理室内将小于作为初始对象物的半导体晶圆9的小型半导体晶圆15设置于射束线上的方法，如图6或图7所示，并不限定于将半导体晶圆保持装置10改造成用于小型半导体晶圆15的情况，例如可以在半导体晶圆保持装置10与小型半导体晶圆15之间配设转换用连接器，也可以利用粘着性胶带将小型半导体晶圆15粘贴在半导体晶圆保持装置10上，也可以利用粘着性胶带将小型半导体晶圆15粘贴在半导体晶圆9上并使该半导体晶圆9保持于半导体晶圆保持装置10。由此图7中例示的半导体晶圆保持装置10也可以是半导体晶圆9。该情况下，在与图7类似的情况下，假想离子注入区域14完全包含在半导体晶圆9中。或者也可以表现为在对半导体晶圆9注入离子的情况下，半导体晶圆9所构成的平面区域包含假想离子注入区域14。该情况下，可以说在向小型半导体晶圆15注入离子的过程中，离子不会出到半导体晶圆9的外侧，而从开始注入到结束注入为止，离子束连续注入到半导体晶圆9。

其中重点在于，即使改变假想离子注入区域14的形状或面积，也要以每单位时间、每单位面积所注入的离子注入量为恒定的方式注入到小型半导体晶圆15的整个面，即需要使离子注入剂量在小型半导体晶圆15的整个面均匀。

如利用图5已进行的说明，当假想离子注入区域14为矩形形状的情况下，目前在半导体器件的批量生产中使用的混合扫描型单晶片式离子注入装置中，为了确保X扫描方向的离子注入量的均匀性，通常将对周期性变动的电场施加扰动的电场提供给电场型射束扫描仪5。由此使得每单位时间、每单位面积注入到半导体晶圆9的离子注入量恒定。在向小型半导体晶圆15注入时，该状态也不变。因此在假想离子注入区域14为矩形形状的情况下，利用与图5相同的方法能够使得每单位时间、每单位面积注入到小型半导体晶圆15的离子注入量恒定。但是在假想离子注入区域14的形状为矩形形状以外的情况下，为了使得每单位时间、每单位面积注入到小型半导体晶圆15的离子注入量恒定而需要进行研究。

另外重要的一点为，即使改变假想离子注入区域14的形状或面积，也难以改变单向扫描离子束的扫描频率，即难以改变电场重复周期。

在此，参考图8，对于与多个射束扫描长度所对应的射束扫描长度的变更方法的例子进行说明。图8为提供给电场型射束扫描仪5的、周期性变动的电场的1个周期量的图。如已经进行的说明，目前在半导体器件批量生产中正被使用的混合扫描型单晶片式离子注入装置中，将扰动电场提供给电场型射束扫描仪5，图8的实线表示被施加扰动电场17的电场。

在此，为了设定多个射束扫描长度，考虑在图8中提供给射束扫描仪5的电压的最大值为V_scan0（V），最小值为-V_scan0（V）的情况下，设定比假想离子注入区域14的最大射束扫描长度短的射束扫描长度的方法。如利用图5已进行的说明，利用在提供给射束扫描仪5的电压与X扫描方向的离子束的位置之间所产生的、根据射束扫描仪5的形状而定的对应关系，控制提供给射束扫描仪5的电压强度，并控制X扫描方向的离子束的位置，由此能够控制假想离子注入区域14的射束扫描长度。

例如，图8中，为了能够实现比假想离子注入区域14的最大射束扫描长度短的射束扫描长度，作为提供给射束扫描仪5的电压而提供了最大值V2（V）、最小值V1（V）时，由提供给射束扫描仪5的电压与X扫描方向的离子束的位置之间所产生的、根据射束扫描仪5的形状而定的对应关系，能够控制比最大射束扫描长度短的射束扫描长度两端的离子束位置。该情况下，图8中，在时刻T1提供给射束扫描仪5的电压成为最大值V2（V），在时刻T2提供给射束扫描仪5的电压成为最小值V1（V），在时刻T3提供给射束扫描仪5的电压成为最小值V1（V），在时刻T4提供给射束扫描仪5的电压成为最大值V2（V）。

在此，参考图9说明用于实现比假想离子注入区域14的最大射束扫描长度短的射束扫描长度的例子。图9为例示出提供给射束扫描仪的电场与时间之间的关系的图。如以上说明，比最大射束扫描长度短的射束扫描长度的两端的离子束位置若为例如图8的情况，则用最大值V2（V）、最小值V1（V）来表示提供给射束扫描仪5的电压。由此为了实现比该最大射束扫描长度短的射束扫描长度，作为提供给射束扫描仪5的电压，不容许V2(V)以上的电压，并且也不容许V1（V）以下的电压。由此为了实现比假想离子注入区域14的最大射束扫描长度短的射束扫描长度，能够考虑例如图9的将随时间变化的电压提供给射束扫描仪5。图9中用实线表示的电场与三角形形状电场16之间在形状上有很大差异，不能说以三角形形状电场16、即周期性重复的三角形形状为基准，在该三角形形状的基础上，将对周期性变动的电场附加扰动的电场提供给电场型射束扫描仪5，因此作为时间函数，不能够说是扰动电场17，但是能够考虑对三角形形状电场16进行非常大的校正，由此作为虚拟扰动电场18进行处理即可。

如果简单地说明图9的虚拟扰动电场18，为如下虚拟扰动电场18，即作为提供给射束扫描仪5的电压，直到时刻T1为最大值V2（V）的恒定值，从时刻T1到时刻T2，直接使用图8中相对于假想离子注入区域14的最大射束扫描长度而获得的扰动电场17，从时刻T2到时刻T3为最小值V1（V）的恒定值，从时刻T3到时刻T4，直接使用图8中相对于假想离子注入区域14的最大射束扫描长度而获得的扰动电场17，从时刻T4起为最大值V2（V）的恒定值。

在该情况下，的确，向射束扫描仪5提供的电压在最大值V2（V）与最小值V1（V）之间，并且电场重复周期仍是T_scan(sec)，因此离子束扫描频率不变。但是图9的虚拟扰动电场18中，例如从时刻T2到时刻T3提供给射束扫描仪5的电压取最小值V1（V）的恒定值，由此离子束不会在X扫描方向上进行扫描而只是停留在原位，离子注入效率并没有得到提高。

即，图9所示的虚拟扰动电场18中，的确不改变离子束扫描频率就能够实现比假想离子注入区域14的最大射束扫描长度短的射束扫描长度。但是由于无法实现离子注入效率的提高，因此并不符合如下目的，即为了以批量生产用半导体制造工序中实用的离子注入效率，将离子注入到比与混合扫描型单晶片式离子注入装置对应的半导体晶圆9小的小型半导体晶圆15中，无需改变离子束扫描频率就能够实现比假想离子注入区域14的最大射束扫描长度短的射束扫描长度，以符合小型半导体晶圆15的形状。

在此，参考图10，说明用于实现比假想离子注入区域14的最大射束扫描长度短的射束扫描长度的方法的其他例子。图10为表示提供给射束扫描仪的电场与时间之间的关系的其他例的图。图10中，如用图9已进行的说明，比最大射束扫描长度短的射束扫描长度的两端的离子束位置，若为例如图10的情况，则作为提供给射束扫描仪5的电压，用最大值V2（V）、最小值V1（V）来表示，因此为了实现比该最大射束扫描长度短的射束扫描长度，作为提供给射束扫描仪5的电压，不容许V2（V）以上的电压，并且也不容许V1（V）以下的电压。由此为了实现比假想离子注入区域14的最大射束扫描长度短的射束扫描长度，可以考虑例如图10那样，将随时间变化的电压提供给射束扫描仪5。

如果简单地说明图10的扰动电场17，则为如下扰动电场17，即作为提供给射束扫描仪5的电压，直到时刻T5，直接使用图8中从时刻T1到时刻T2所设定的、相对于假想离子注入区域14的最大射束扫描长度而获得的扰动电场17，从时刻T5到时刻T6，直接使用图8中从时刻T3到时刻T4所设定的、相对于假想离子注入区域14的最大射束扫描长度而获得的扰动电场17。

在该情况下，的确向射束扫描仪5提供的电压在最大值V2（V）与最小值V1（V）之间，并且离子束始终在X扫描方向上继续进行扫描，因此能够实现离子注入效率的提高。但是图10的扰动电场17中，电场重复周期比T_scan(sec)短。

即，图10所示的扰动电场17中，在确实能够提高离子注入效率的状态下，能够实现比假想离子注入区域14的最大射束扫描长度短的射束扫描长度。然而导致离子束扫描频率改变，因此并不符合如下目的，即为了以批量生产用半导体制造工序中实用的离子注入效率，将离子注入到比与混合扫描型单晶片式离子注入装置对应的半导体晶圆9小的小型半导体晶圆15中，无需改变离子束扫描频率就能够实现比假想离子注入区域14的最大射束扫描长度短的射束扫描长度，以符合小型半导体晶圆15的形状。

从以上说明可知，在图9所示的虚拟扰动电场18或图10所示的扰动电场17中，为了以批量生产用半导体制造工序中实用的离子注入效率，将离子注入到比与混合扫描型单晶片式离子注入装置对应的半导体晶圆9小的小型半导体晶圆15中，不改变离子束扫描频率就不能实现比假想离子注入区域14的最大射束扫描长度短的射束扫描长度，以符合小型半导体晶圆15的形状。

在此，参考图11说明本实施方式所涉及的离子注入方法中，为实现比假想离子注入区域14的最大射束扫描长度短的射束扫描长度而求出提供给射束扫描仪5的电压的方法。图11为例示本实施方式所涉及的转换扰动电场的图。图11中，如利用图9或图10已进行的说明那样，比最大射束扫描长度短的射束扫描长度两端的离子束位置若为例如图11的情况，则用最大值V2（V）、最小值V1（V）来表示提供给射束扫描仪5的电压，因此为了实现比该最大射束扫描长度短的射束扫描长度，作为提供给射束扫描仪5的电压，不容许V2(V)以上的电压，并且也不容许V1（V）以下的电压。本实施方式中，在实现比图11中用虚线表示的假想离子注入区域14的最大射束扫描长度短的射束扫描长度时，提供给射束扫描仪5的转换扰动电场19并未直接使用相对于图11中用实线表示的假想离子注入区域14的最大射束扫描长度而获得的扰动电场17的一部分，而是通过转换扰动电场17而重新制作。

在此，对图11中将相对于最大射束扫描长度而获得的扰动电场17转换为相对于比最大射束扫描长度短的射束扫描长度的转换扰动电场19的方法进行详细的说明。如用图9或图10已进行的说明，为了以批量生产用半导体制造工序中实用的离子注入效率，将离子注入到比与混合扫描型单晶片式离子注入装置对应的半导体晶圆9小的小型半导体晶圆15中，要求在实现比假想离子注入区域14的最大射束扫描长度短的射束扫描长度的同时，不改变电场重复周期，即不改变离子束扫描频率。为了满足该要求，本实施方式中，将从时刻T1到时刻T2所设定的、相对于假想离子注入区域14的最大射束扫描长度而获得的扰动电场17，从时刻0到时刻T_scan/2随时间延伸，将以该方法获得的电场，作为从时刻0到时刻T_scan/2相对于比最大射束扫描长度短的射束扫描长度的转换扰动电场19a。并且将从时刻T3到时刻T4所设定的、相对于假想离子注入区域14的最大射束扫描长度而获得的扰动电场17，从时刻T_scan/2到时刻T_scan随时间延伸而获得的电场作为从时刻T_scan/2到时刻T_scan相对于比最大射束扫描长度短的射束扫描长度的转换扰动电场19b。其结果，能够获得为了实现比假想离子注入区域14的最大射束扫描长度短的射束扫描长度而提供给射束扫描仪5的转换扰动电场19。

如果以数学方式表示，则相对于最大射束扫描长度而得到的扰动电场17（V_norm）作为时间t的函数并以V_norm=f（t）的关系式表示的情况下，相对于比最大射束扫描长度短的射束扫描长度的转换扰动电场19（V_trans），到时刻T_scan/2为止，以V_trans=f（at+T1）的关系式表示，其后，到时刻T_scan为止，以V_trans=f（b×（t-T_scan/2）+T3）的关系式来表示。其中a=(2×(T2-T1))/T_scan，b=(2×(T4-T3))/T_scan。

到目前为止，从利用图11来进行的说明中明确可知，将相对于最大射束扫描长度而获得的扰动电场17转换为相对于比最大射束扫描长度短的射束扫描长度的转换扰动电场19的方法，只要在扰动电场17、提供给射束扫描仪5的电压、及X扫描方向的离子束位置之间获得根据射束扫描仪5的形状而定的对应关系，则仅凭该对应关系就能够获得相对于比最大射束扫描长度短的射束扫描长度的转换扰动电场19。换言之，相对于比最大射束扫描长度短的射束扫描长度，在向小型半导体晶圆15注入离子之前，不需要利用离子束的射束电流测定值的空间位置依赖性来直接求出扰动电场17。或者也可以如下表现，即如图7所示，为了以批量生产用半导体制造工序中实用的离子注入效率将离子注入到比与混合扫描型单晶片式离子注入装置对应的半导体晶圆9小的小型半导体晶圆15中，用于实现符合小型半导体晶圆15的形状的假想离子注入区域14的形状的多个离子扫描振幅中，相对于最长离子扫描振幅以外的离子扫描振幅而周期性变动的电场，通过计算，由相对于最长离子扫描振幅的扰动电场17能够自动求出。

为了实现基于用图11进行说明的本实施方式的、比假想离子注入区域14的最大射束扫描长度短的射束扫描长度而求出提供给射束扫描仪5的电压的方法为，只要作为假想离子注入区域14的射束扫描长度比其最大射束扫描长度短的射束扫描长度就通常成立的方法，很显然能够获得多个比假想离子注入区域14的最大射束扫描长度短的射束扫描长度。并且从利用图11进行的说明中明确可知，为了实现本实施方式所涉及的比假想离子注入区域14的最大射束扫描长度短的射束扫描长度而求出提供给射束扫描仪5的电压的方法，只是将V1（V）与V2（V）的大小关系作为其前提，而不以提供给射束扫描仪5的电压的正负作为前提。这意味着比最大射束扫描长度短的射束扫描长度两端所对应的X扫描方向的2个射束扫描终端位置，与对射束扫描仪5未施加电压的情况相比，能够构成为如图1中一个位于下方，而另一方位于上方，也可以构成为双方都位于下方，或者也可以构成为双方都位于上方。

并且很显然，基于用图11说明的本实施方式的方法，在离子注入区域空间内，使用以单向扫描离子束为目的而被提供的、周期性变动的磁场的射束扫描仪5中也相同。

如此，通过用图11进行说明的、将相对于最大射束扫描长度而获得的扰动电场17转换为相对于比最大射束扫描长度短的射束扫描长度的转换扰动电场19的本实施方式所涉及的方法，以批量生产用半导体制造工序中实用的离子注入效率将离子注入到比与混合扫描型单晶片式离子注入装置对应的半导体晶圆9小的小型半导体晶圆15中的情况下，为了实现比假想离子注入区域14的最大射束扫描长度短的射束扫描长度以符合小型半导体晶圆15的形状为目的，在能够实现提高离子注入效率的状态下，无需改变离子束扫描频率就能够确保X扫描方向的离子注入量的均匀性的同时，实现比假想离子注入区域14的最大射束扫描长度短的射束扫描长度。

另外，本实施方式中，通过对利用机械扫描装置13而进行的、小型半导体晶圆15的机械扫描速度进行控制，确保Y扫描方向的离子注入量的均匀性，并结合确保基于转换扰动电场19的X扫描方向的离子注入量的均匀性，使得每单位时间、每单位面积注入到小型半导体晶圆15的离子注入量恒定。以下将进行详细的说明。

在此，参考图12，对于在相同的离子束扫描频率中使用不同的射束扫描长度时的离子注入量进行说明。图12为表示离子束的扫描速度及电场重复周期与射束扫描长度之间的关系的图。另外，如用图11已进行的说明，实际向小型半导体晶圆15注入离子时，为了确保X扫描方向的离子注入量的均匀性而使用扰动电场17及转换扰动电场19，但是在图12中以其扰动非常小来进行说明。图12的说明中，当然在不能忽略扰动大小的情况下，该观点也相同。

图12中，横轴表示电场重复周期，纵轴表示离子束扫描速度。如以上说明，电场重复周期为离子束扫描频率的倒数，成为恒定值T_scan。并且通常射束扫描长度以离子扫描速度的时间积分来表示。图12中以v_0来表示相对于最大射束扫描长度S0的离子扫描速度，以v_1来表示相对于比最大射束扫描长度短的射束扫描长度S1的离子扫描速度。从图12明确可知，在相同的离子束扫描频率中使用不同的射束扫描长度的情况下，离子扫描速度也发生变化。由此若利用在假想离子注入区域14为矩形的情况下使用的、为了确保Y扫描方向的离子注入量的均匀性而用机械扫描装置13以等速度扫描小型半导体晶圆15的方法，则上述离子扫描速度根据射束扫描长度而发生变化，因此与此对应，每单位时间、每单位面积所注入的离子注入量也发生变化，无法确保Y扫描方向的离子注入量的均匀性。

由此，本实施方式中，在离子注入过程中，根据射束扫描长度而切换周期性变动的电场时，同时切换扫描小型半导体晶圆15的速度，以确保每单位时间、每单位面积所注入的离子注入量相同，确保Y扫描方向的离子注入量均同，由此使每单位时间、每单位面积所注入的离子注入量保持恒定。下面将进行详细的说明。

在此，参考图13，对基于本实施方式的、确保每单位时间、每单位面积所注入的离子注入量的均匀性的方法进行概要说明。图13为表示离子束的扫描速度、晶圆的扫描速度及电场重复周期及离子注入量之间的关系的图。当考虑离子注入装置中的离子注入量的情况下，通常以1维方式，即只考虑离子束的扫描速度即可，准确地讲，不能以2维方式处理。例如，图7的例子中，小型半导体晶圆15通过机械扫描装置13而相对于离子束的扫描方向、即X扫描方向，向与其正交的方向、即Y扫描方向被机械扫描，因此必须考虑通过机械扫描装置13而被控制的晶圆扫描速度。当假想离子注入区域14为矩形的情况下，通过使用以等速度扫描小型半导体晶圆15的方法而确保Y扫描方向的离子注入量的均匀性，因此能够处理为正好没有考虑晶圆扫描速度。

在此，为了一次观察离子束扫描频率、射束扫描长度、及晶圆扫描速度的关系，如图13所示，使用将一边设为注入时间t、一边设为离子扫描速度v_s、一边设为晶圆扫描速度V_s的3维空间就比较方便。在此，通常离子注入量与离子扫描速度v_s和晶圆扫描速度V_s的乘积v_s×V_s成反比。

如用图12已进行的说明，相对于最大射束扫描长度S0的离子扫描速度为v_0，相对于比最大射束扫描长度短的射束扫描长度S1的离子扫描速度为v_1，因此相对于这2个射束扫描长度的2个离子扫描速度肯定不同。本实施方式中相对于该不同的离子扫描速度，通过有意地改变晶圆扫描速度，使得离子注入量恒定。图13的情况下，以乘积v_0×V_0和乘积v_1×V_1成为恒定的方式来决定相对于最大射束扫描长度S0的晶圆扫描速度V_0和相对于比最大射束扫描长度短的射束扫描长度S1的晶圆扫描速度V_1之间的关系，由此离子注入量恒定。即，根据本实施方式，使机械扫描小型半导体晶圆15的速度，即晶圆扫描速度根据不同的离子扫描振幅而分别发生变化，能够确保每单位时间、每单位面积所注入的离子的注入量恒定。

相对于比最大射束扫描长度短的射束扫描长度S1的晶圆扫描速度V_1比相对于最大射束扫描长度S0的晶圆扫描速度V_0快。由此相对于比最大射束扫描长度短的射束扫描长度S1的晶圆扫描速度V_1对相对于最大射束扫描长度S0的晶圆扫描速度V_0的比值为1以上的数值。该数值可以看作是相对于晶圆扫描速度的校正系数。

另外，为了将相对于最大射束扫描长度S0而获得的扰动电场17转换为相对于比最大射束扫描长度短的射束扫描长度的转换扰动电场19，通过计算而能够自动地求出周期性变动的电场时，同时通过计算能够求出以相对于最大射束扫描长度S0的晶圆扫描速度V_0为基准的、相对于比最大射束扫描长度短的射束扫描长度S1的晶圆扫描速度V_1的校正系数。这在利用图11及图13已进行的说明中是显而易见的。

用图12或图13进行的说明是针对图1例示的电场型射束扫描仪5而进行的，但是这是个例子，通过将电场替换为磁场，利用图12或图13的说明还能够几乎直接适用于磁场型射束扫描仪5中。

并且，用图13进行说明的、有关相对于比假想离子注入区域14的最大射束扫描长度短的射束扫描长度，为了确保每单位时间、每单位面积所注入的离子的注入量恒定而进行的、有意地改变晶圆扫描速度的方法为，作为假想离子注入区域14的射束扫描长度只要为比最大射束扫描长度短的射束扫描长度就通常成立的方法，很显然能够获得多个比假想离子注入区域14的最大射束扫描长度短的射束扫描长度。

如此，在本实施方式中，多次使用用图11进行说明的将相对于最大射束扫描长度而获得的扰动电场17转换为相对于比最大射束扫描长度短的射束扫描长度的转换扰动电场19的方法，由此设定多种比最大扫描长度短的射束扫描长度。并且用图13进行说明的相对于比最大射束扫描长度短的各射束扫描长度设定多种晶圆扫描速度，而且获得以相对于最大射束扫描长度的晶圆扫描速度为基准的多个晶圆扫描速度的校正系数，在切换多种射束扫描长度的同时，对小型半导体晶圆15进行离子注入。由此在确保注入过程中的离子束扫描频率恒定的同时，确保每单位时间、每单位面积注入到小型半导体晶圆15的离子注入量恒定，如图7所示，根据小型半导体晶圆15的位置而改变离子扫描振幅的同时，能够以批量生产用半导体制造工序中实用的离子注入效率来进行离子注入。即根据本实施方式，将半径小于半导体晶圆9的小型半导体晶圆15设置或附加在半导体晶圆9上，从对小型半导体晶圆15开始注入离子起到离子注入结束，不进行射束电流的测定，而将离子继续照射于包含小型半导体晶圆15的半导体晶圆9，很显然能够确保每单位时间、每单位面积注入到小型半导体晶圆15的离子注入量恒定。

并且，到目前为止所进行的说明中，关于小型半导体晶圆15的机械扫描在离子注入过程中无需要中断，因此本实施方式中，无需中断小型半导体晶圆15的扫描而根据小型半导体晶圆15的位置改变离子扫描振幅的同时，能够以批量生产用半导体制造工序中实用的离子注入效率来进行离子注入。

另外，如以上说明，为了转换为相对于比最大射束扫描长度短的射束扫描长度的转换扰动电场19，在向小型半导体晶圆15注入之前进行的相对于最大射束扫描长度而获得的扰动电场17与提供给射束扫描仪5的电压及X扫描方向的离子束的位置之间，需要获得根据射束扫描仪5的形状而定的对应关系。并且为了导出以相对于比最大射束扫描长度短的射束扫描长度的晶圆扫描速度或者相对于最大射束扫描长度的晶圆扫描速度为基准的、相对于比最大射束扫描长度短的射束扫描长度的晶圆扫描速度的校正系数，需要相对于最大射束扫描长度而获得的扰动电场17和相对于比最大射束扫描长度短的射束扫描长度的转换扰动电场19。即，在向小型半导体晶圆15进行离子注入的过程中，不需要测定离子束的电流值。因此本实施方式中，在向小型半导体晶圆15进行离子注入过程中无需测定离子束的电流值，而是能够根据小型半导体晶圆15的位置改变该离子扫描振幅的同时，以批量生产用半导体制造工序中实用的离子注入效率进行离子注入。

在此，重点在于，假想离子注入区域14的形状或面积并不限定于图7所示的形状或面积。以下示出具体的情况，示出作为假想离子注入区域14能够获得哪种形状或面积。然后表示本实施方式所涉及的方法能够对应所得到的假想离子注入区域14的形状或面积。

在此，参考图14，首先，关于对假想离子注入区域14的面积要求与图7所示的面积不同的面积的情况进行说明。如以上说明，例如图7中表示如下情况，即为了以批量生产用半导体制造工序中实用的离子注入效率，将离子注入到比与混合扫描型单晶片式离子注入装置对应的半导体晶圆9小的小型半导体晶圆15中，需要将假想离子注入区域14的形状控制成接近圆形的形状，以符合小型半导体晶圆15的形状，并且将假想离子注入区域14的面积控制成适合于小型半导体晶圆15的面积。这样将假想离子注入区域14的形状控制成接近圆形的形状，以符合小型半导体晶圆的形状，进而提高离子注入效率，这并不限定于将离子注入到比与混合扫描型单晶片式离子注入装置对应的半导体晶圆9小的小型半导体晶圆15中，例如如图12，即使在将离子注入到与混合扫描型单晶片式离子注入装置对应的半导体晶圆9本身的情况下，也能够将假想离子注入区域14的形状控制成接近圆形，以符合半导体晶圆的形状，并且能够提高离子注入效率。

图14为例示将离子注入到与混合扫描型单晶片式离子注入装置对应的半导体晶圆9本身的情况下，基于本实施方式的假想离子注入区域14的图。如以上说明，将离子注入到半导体晶圆9时，重要的是每单位时间、每单位面积注入到半导体晶圆9的整个面的离子注入量恒定。在此，相对于半导体晶圆9的假想离子注入区域14的形状为与相对于小型半导体晶圆15的假想离子晶圆14的形状相似的形状，只是面积发生变化。由此，关于将假想离子注入区域14的形状控制成能够接近圆形以符合图12例示的半导体晶圆9的形状的情况下，实现对于半导体晶圆9的整个面的离子注入量的均匀性的方法，与将假想离子注入区域14的形状控制成能够接近圆形以符合已进行说明的小型半导体晶圆15的形状的情况下，实现对于小型半导体晶圆15的整个面的离子注入量的均匀性的方法相比并没有改变。但是半导体晶圆9完全包含在假想离子注入区域14中。或者也可以表现为，在向半导体晶圆9注入离子的情况下，假想离子注入区域14包含半导体晶圆9所构成的平面区域。

以上，如用图7和图14进行的说明中明确可知，如果使用本实施方式的方法，则构成为在向半导体晶圆9注入离子的情况下，半导体晶圆9所构成的平面区域包含假想离子注入区域14，从开始注入到结束注入为止，离子束能够持续注入到半导体晶圆9，也可以构成为假想离子注入区域14包含半导体晶圆9所构成的平面区域。这些多种构成方法，根据其目的而分开使用。另外，如果考虑图9中保持半导体晶圆9的半导体晶圆保持装置10（未图示），则半导体晶圆保持装置10和半导体晶圆9的形状及面积几乎相同，因此也可以表现为，图14的离子注入方法为假想离子注入区域14包含半导体晶圆保持装置10所构成的平面区域的离子注入方法。

在此，参考图15来说明关于假想离子注入区域14的面积以及形状要求与图7或图14中示出的面积及形状不同的面积及形状的情况。图15中说明如下情况，即对应于半导体晶圆9的混合扫描型单晶片式离子注入装置中，为了以批量生产用半导体制造工序中实用的离子注入效率将离子注入到小于半导体晶圆9的5个小型半导体晶圆15中，适当地控制假想离子注入区域14的形状或面积，以符合5个小型半导体晶圆15的形状。

图15为表示将5个小型半导体晶圆15配置在半导体晶圆保持装置10上的状态的图。可以考虑各种配置5个小型半导体晶圆15的方法，例如可以考虑如图15的5个小型半导体晶圆15的配置方法。在该情况下，为了以批量生产用半导体制造工序中实用的离子注入效率，将离子注入到该5个小型半导体晶圆15中，可以说符合5个小型半导体晶圆15的形状的假想离子注入区域14的形状为例如图15的类似沙漏（鼓形）形状。

当然，5个小型半导体晶圆15的配置方法并不限定于图15，为了以批量生产用半导体制造工序中实用的离子注入效率，将离子注入到5个小型半导体晶圆15中，符合5个小型半导体晶圆15的形状的假想离子注入区域14的形状当然并不限定于如图15的类似沙漏形状。

如以上说明，为了转换为相对于比最大射束扫描长度短的射束扫描长度的转换扰动电场19，在向小型半导体晶圆15注入之前进行的相对于最大射束扫描长度而获得的扰动电场17、提供给射束扫描仪5的电压及X扫描方向的离子束的位置之间，需要得出根据射束扫描仪5的形状而定的对应关系。并且为了导出以相对于比最大射束扫描长度短的射束扫描长度的晶圆扫描速度，或者相对于最大射束扫描长度的晶圆扫描速度为基准的、相对于比最大射束扫描长度短的射束扫描长度的晶圆扫描速度的校正系数，只需要相对于最大射束扫描长度而获得的扰动电场17和相对于比最大射束扫描长度短的射束扫描长度的转换扰动电场19。在此，至于最大射束扫描长度在半导体晶圆保持装置10的Y扫描方向上位于何处，没有必要将其作为条件。

即，用图14进行的说明中，在半导体晶圆保持装置10的Y扫描方向上，最大射束扫描长度在中央附近，而图15中在半导体晶圆保持装置10的Y扫描方向上，最大射束扫描长度在两端。本实施方式中，在离子注入过程中，无需进行离子束的电流值的测定就能够控制假想离子注入区域14的形状及其面积，因此如用图14或图15进行的说明，最大射束扫描长度可以在半导体晶圆保持装置10的Y扫描方向上的任一位置上。

如果用假想离子注入区域14与半导体晶圆保持装置10的包含关系来表示图15的情况，则可以说半导体晶圆保持装置10所构成的平面区域和假想离子注入区域14的关系分别彼此不包含另一方。

其次，参考图16，说明关于假想离子注入区域14的面积及形状进一步要求不同的面积及形状的情况。图16为表示将3个小型半导体晶圆15配置在半导体晶圆保持装置10上的状态的图。在此，图16中说明如下情况，即在对应于半导体晶圆9的混合扫描型单晶片式离子注入装置中，为了以批量生产用半导体制造工序中实用的离子注入效率将离子注入到小于半导体晶圆9的3个小型半导体晶圆15中，适当地控制假想离子注入区域14的形状或面积，以符合3个小型半导体晶圆15的形状。

可以考虑各种配置3个小型半导体晶圆15的方法，例如可以考虑如图16那样的3个小型半导体晶圆15的配置方法。在该情况下，为了以批量生产用半导体制造工序中实用的离子注入效率将离子注入到该3个小型半导体晶圆15中，可以说符合3个小型半导体晶圆15的形状的假想离子注入区域14的形状为例如图16的类似D形形状。

如果用假想离子注入区域14与半导体晶圆保持装置10的包含关系来表示图16的情况，则可以说半导体晶圆保持装置10所构成的平面区域和假想离子注入区域14的关系为分别彼此不包含另一方，但是很显然能够构成为，根据3个小型半导体晶圆15的配置方法，假想离子注入区域14完全包含在半导体晶圆保持装置10中。

另外，为了以批量生产用半导体制造工序中实用的离子注入效率将离子注入到该3个小型半导体晶圆15中，符合3个小型半导体晶圆15的形状的假想离子注入区域14的形状当然并不限定于图16的类似D形形状。

如以上说明，为了实现比假想离子注入区域14的最大射束扫描长度短的射束扫描长度而求出提供给射束扫描仪5的电压的方法，仅将V1（V）与V2（V）的大小关系作为其前提，而没有将提供给射束扫描仪5的电压的正负作为前提。由此如图16所示，也能够实现相对于小型半导体晶圆15的Ｙ扫描中心轴左右非对称的假想离子注入区域14。

并且，本实施方式中，可以采用各种假想离子注入区域14和半导体晶圆保持装置10的包含关系、以及假想离子注入区域14和半导体晶圆9的包含关系。这是因为在离子注入过程中完全不用测定离子束的电流值就能够控制假想离子注入区域14的形状及其面积。并且本实施方式中，能够以各种方法来控制假想离子注入区域14的形状及其面积。另外，本实施方式所涉及的离子注入装置，在离子注入过程中不进行离子束的电流值的测定就能够控制假想离子注入区域14的形状及其面积，但是这不意味着在离子注入过程中不能进行离子束的电流值测定，而是没有进行的必要。由此根据假想离子注入区域14和半导体晶圆保持装置10的包含关系、以及假想离子注入区域14和半导体晶圆9的包含关系，如果可以的话，在离子注入过程中也可以进行离子束的电流值测定。

并且，如以上说明中明确可知，本实施方式中，关于假想离子注入区域14的形状，设置多种离子扫描方向的离子扫描振幅，并且根据被扫描物体的位置，在改变离子扫描振幅的同时，进行离子注入。因此本实施方式中，能够选择到目前为止例示出的各种假想离子注入区域14。具体而言，可以说是如下离子注入方法，即作为假想的平面状离子注入区域形状，即假想离子注入区域14，可以选择如图7或图14的能够接近顶点数量比正二十边形多的多边形形状的形状，或者圆形形状，或者如图15能够选择类似沙漏形状，或者如图16一样能够选择类似D形形状。

另外，假想离子注入区域14的形状并不限定于到目前为止所例示的形状。例如也能够实现上下非对称的假想离子注入区域14。

如以上说明，通过本实施方式所涉及的离子注入方法，在混合扫描型单晶片式离子注入装置中，确保注入过程中的离子束扫描频率恒定，并且在确保每单位时间、每单位面积所注入的离子注入量恒定的同时，针对进行离子注入的半导体晶圆的大小或同时注入的片数，根据各自的情况能够提高晶圆生产效率。

以下，例举几种本发明的形式。

一种形态的离子注入方法为如下，即将产生于离子源的离子作为离子束而输送至离子注入区域空间，在离子注入区域空间内对物体注入离子的情况下，在离子束的输送过程中，使周期性变动的电场或周期性变动的磁场作用于离子，在离子注入区域空间内单向扫描离子束，向与该扫描方向正交的方向扫描物体，通过利用这2种扫描，针对注入到物体的离子，能够将离子对物体的相对关系看作是假想的平面状离子注入区域，在该情况下，在假想的平面状离子注入区域确保每单位时间、每单位面积所注入的离子的注入量恒定且确保单向扫描离子束的扫描频率恒定的同时，针对假想的平面状离子注入区域的形状，设定多种离子扫描方向的离子扫描振幅，不中断物体的扫描，根据被扫描物体的位置而改变离子扫描振幅的同时进行离子注入。该离子注入方法的特征在于，在离子注入区域空间内进行离子注入过程中，通常对离子束的电流值不进行测定，或者完全不进行测定。

并且，如下几点也是其特征之一，即关于以在离子注入区域空间内单向扫描离子束为目的而提供的、在离子束的输送过程中对离子作用的周期性变动的电场或周期性变动的磁场，在多个离子扫描振幅中，以相对于最长的离子扫描振幅周期性变动的电场或周期性变动的磁场作为基准，根据该基准求出相对于多个离子扫描振幅中的最长的离子扫描振幅以外的离子扫描振幅而周期性变动的电场或周期性变动的磁场，根据被扫描物体的位置，切换周期性变动的电场或周期性变动的磁场，由此改变离子扫描振幅；周期性变动的电场或周期性变动的磁场作为时间函数，求出以周期性重复的三角形形状作为基准，在注入之前利用离子束的射束电流测定值的空间位置依赖性，在周期性重复的三角形形状的基础上，对周期性变动的电场或周期性变动的磁场附加扰动的控制函数；另外，在多个离子扫描振幅中，相对于最长的离子扫描振幅以外的离子扫描振幅周期性变动的电场或周期性变动的磁场，通过计算而自动求出。

并且，一种形态的离子注入装置为如下离子注入装置，即关于将产生于离子源的离子作为离子束而输送至离子注入区域空间，并在离子注入区域空间内对物体注入离子的离子注入装置，在离子束的输送过程中，使周期性变动的电场或周期性变动的磁场作用于离子，在离子注入区域空间内单向扫描离子束，向与该扫描方向正交的方向扫描物体，通过利用这2种扫描，关于注入到物体的离子，能够将离子对物体的相对关系看作假想的平面状离子注入区域，在该情况下，在假想的平面状离子注入区域确保每单位时间、每单位面积所注入的离子的注入量恒定，并确保单向扫描离子束的扫描频率恒定的同时，针对假想的平面状离子注入区域的形状，设定多种离子扫描方向的离子扫描振幅，不中断物体的扫描而根据被扫描物体的位置改变离子扫描振幅的同时，能够进行离子注入。该离子注入装置的特征在于，在离子注入区域空间内进行离子注入过程中，无需测定离子束的电流值。

上述离子注入方法或离子注入装置，为了在假想的平面状离子注入区域确保每单位时间、每单位面积所注入的离子的注入量恒定，在离子扫描方向的多种离子扫描振幅中选择最长的离子扫描振幅，相对于最长的离子扫描振幅，在注入之前，利用离子束的射束电流测定值的空间位置依赖性，求出确保离子扫描方向的离子注入量的均匀性的控制函数，由相对于最长的离子扫描振幅的控制函数，通过计算自动地求出相对于多种离子扫描振幅的控制函数即可。

并且，上述注入方法或离子注入装置，为了在确保单向扫描离子束的扫描频率恒定的同时，确保在假想的平面状离子注入区域每单位时间、每单位面积所注入的离子的注入量恒定，也可以由相对于多种离子扫描振幅的多种控制函数求出周期性变动的电场或周期性变动的磁场。并且也可以根据被扫描物体的位置，通过切换周期性变动的电场或周期性变动的磁场来改变离子扫描振幅的同时，进行离子注入。

上述离子注入方法或离子注入装置，也可以使扫描物体的速度分别对应于多个离子扫描振幅而变化，确保在假想的平面状离子注入区域每单位时间、每单位面积所注入的离子的注入量恒定。

并且，上述离子注入方法或离子注入装置也可以构成为，在离子扫描方向的多种离子扫描振幅中选择最长的离子扫描振幅的情况下，在假想的平面状离子注入区域中，可将最长的离子扫描振幅的位置设定在任一位置上。

并且，上述离子注入方法或离子注入装置也可以构成为，作为物体，使用半导体晶圆保持器，将半导体晶圆设置于半导体晶圆保持器上，无需测定射束电流值就能够确保每单位时间、每单位面积向半导体晶圆所注入的离子的注入量恒定。

并且，其他形态的离子注入方法为，基于扫描离子束的同时向与离子束的扫描方向交叉的方向扫描晶圆的混合式扫描进行离子注入的方法。并且该方法具有预先设定离子注入时的离子束的扫描速度及物体的扫描速度的工序，和根据所设定的离子束的扫描速度（例如，图13所示的v_0或v_1）及物体的扫描速度（例如，图13所示的V_0或V_1）进行注入离子的工序。预先设定工序根据按照被离子照射的物体的表面形状而变化的离子束的各扫描振幅（射束扫描长度S0或S1）来设定多个离子束的扫描速度（例如，图13所示的v_0或v_1），以确保离子束的扫描频率（1/（T_scan）恒定，并且设定与离子束的扫描速度所对应的物体的扫描速度（例如，图13所示的V_0或V_1），以确保每单位面积注入到物体表面的离子注入量恒定。

根据该形态，即使不测定离子束的电流量，也能够确保离子注入量恒定。

上述离子注入方法还可以具有如下工序，即在用离子束扫描整个物体的期间，在规定时刻测定离子束的电流量的工序。并且在该工序中，测定离子束的电流量的次数少于用离子束扫描物体的次数即可。例如，能够对整个物体进行N次扫描的情况下，用射束测定装置8能够进行测定的机会有N次。但是当假想离子注入区域14的形状不是具有与离子束的扫描方向平行的一边的矩形的情况（如同晶圆那样的圆形的情况）下，直到离子束到达射束测定装置8的位置，扫描假想离子注入区域14以外的区域的时间增加，导致离子注入效率下降。由此将离子束电流量的测定次数设为（N-1）次以下，而不需要每次扫描离子束时进行测定，减少离子束电流量的测定即可。由此例如能够进行根据离子束的电流量的反馈控制，而且与每次扫描离子束时测定离子束的电流量的情况相比，能够减少无助于离子注入的时间，能够提高离子注入效率。并且根据所测定的离子束的电流量，能够提高离子注入量的精确度。

并且，能够以配置于物体外侧的装置，例如侧杯电流测定器来测定离子束的电流量。即在离子束的扫描方向上，装置配置在比物体宽度最大的区域更靠近外侧。因此在离子束对物体宽度窄的区域进行扫描的时刻，如果要测定离子束电流量，则离子束扫描物体外侧的时间就会增加。因此离子注入效率下降。由此上述离子注入方法也可以在以可获取的离子束的扫描振幅中的最大的扫描振幅来进行扫描的时刻测定离子束的电流量。由此能够减少离子束扫描物体外侧的时间。

并且上述离子注入方法还可以具有如下工序：计算第1控制函数的工序，该第1控制函数用于控制以可获取的离子束的扫描振幅中的最大扫描振幅来进行扫描的离子束；根据第1控制函数计算第2控制函数的工序，该第2控制函数控制用最大扫描振幅以外的扫描振幅来进行扫描的离子束。

第1控制函数为表示例如图11所示的扰动电场17的函数，计算第1控制函数的工序，例如也可以根据射束测定装置8的测定结果来计算扰动电场17。并且作为表示图11所示的转换扰动电场19的函数、根据第1控制函数来计算第2控制函数的工序，例如也可以只变换图11所示的扰动电场17的函数，不需要特别的测定而计算扰动电场17。另外，第2控制函数中，例如对应于离子束的扫描振幅比扰动电场17的扫描振幅小。

从而，如果算出第1控制函数，则能够简便地算出控制以最大扫描振幅以外的扫描振幅进行扫描的离子束的第2控制函数。另外，也可以根据所对应的扫描振幅的大小而算出多个第2控制函数。上述离子注入方法中，第1控制函数也可以是表示周期性变动的电场或磁场的函数。

并且，上述离子注入方法中，第1控制函数以及第2控制函数为离子束的控制电压的时间变化，如果将第1控制函数的控制电压的最大值和最小值的差值设为ΔV1，将第2控制函数的控制电压的最大值和最小值的差值设为ΔV2，则第2控制函数能够被设定为满足ΔV2＜ΔV1且从该第2控制函数的控制电压的最大值（图11所示的V2）递减到最小值（图11所示的V1）的时间（图11所示的T_scan/2），与从第1控制函数的控制电压的最大值（V_scan0）递减到最小值（-V_scan0）的时间相等。由此确保离子束的扫描频率恒定，并且能够改变离子束的扫描速度。

并且上述离子注入方法中，计算第1控制函数的工序可以在注入离子工序之前进行。由此能够简化注入离子工序中的控制。

并且，其他形式的离子注入装置100具备如下部分：半导体晶圆保持装置10，其作为保持部，保持作为物体的晶圆；射束扫描仪5，其作为扫描部，构成为在晶圆表面扫描离子束；晶圆升降装置12，其作为移动部，使半导体晶圆保持装置10向与离子束扫描方向交叉的方向移动；控制部110，其预先设定离子注入时的离子束的扫描速度及物体的扫描速度，根据所设定的离子束的扫描速度及物体的扫描速度对射束扫描仪5以及晶圆升降装置12的动作进行控制（参考图2）。控制部110，使得离子束的扫描振幅根据物体的表面形状而变化，以确保离子束的扫描频率（1/（T_scan））恒定，与此同时，对射束扫描仪5进行控制，以便能够以对应于该扫描振幅而变化的规定扫描速度来扫描离子束，并且控制晶圆升降装置12，以使物体以对应于离子束的扫描速度而变化的晶圆的扫描速度移动。

根据该形态，即使不测定离子束电流量也能够确保离子注入量恒定。

根据以上例示的离子注入方法和离子注入装置，进而能够发挥以下作用效果。例如，在混合扫描型单晶片式离子注入装置中，作为假想的平面状离子注入区域的形状，能够获得能够接近顶点数量比五边形多的多边形形状的离子注入形状。尤其是，如果具体举例其离子注入形状，则能够获得接近顶点数量比二十边形多的多边形形状的形状、或圆形形状、或类似D形形状、或类似沙漏形状、或类似星形形状、或类似五边形形状、或类似六边形形状。

并且，在混合扫描型单晶片式离子注入装置中，能够控制假想的平面状离子注入区域的形状及其面积。

并且，在离子注入过程中，无需进行离子束电流值的测定就能够控制上述假想的平面状离子注入区域的形状及其面积。

并且，无需改变单向扫描离子束的扫描频率就能够控制上述假想的平面状离子注入区域的形状及其面积。

并且，使离子注入剂量在半导体晶圆的整个面均匀的同时，能够控制上述假想的平面状离子注入区域的形状及其面积。

并且，无需中断对物体的离子注入就能够控制上述假想的平面状离子注入区域的形状及其面积。尤其在物体为半导体晶圆的情况下，无需中断对半导体晶圆的扫描就能够控制半导体晶圆的离子注入区域的形状及其面积。并且，将离子注入半导体晶圆的情况下，从开始注入到结束注入，能够使离子束持续照射于半导体晶圆。

以上，参考上述实施方式对本发明进行了说明，但是本发明并不限定于上述实施方式，对各实施方式的结构进行适当的组合或替换的内容均包含在本发明中。并且可根据本领域技术人员的知识对本实施方式的组合或处理顺序进行适当的改变，或者也可以对实施方式追加各种设计变更等变形，追加这些变形的实施方式也包含于本发明的范围。

Claims (10)

1.一种离子注入方法，其通过混合式扫描进行离子注入，其特征在于，具有：

预先设定离子注入时的离子束的扫描速度及物体的扫描速度的工序；及

根据所设定的离子束的扫描速度及物体的扫描速度而注入离子的工序，

所述预先设定的工序，

根据按照被离子照射的物体的表面形状而变化的离子束的各扫描振幅来设定多个离子束的扫描速度，以确保离子束的扫描频率恒定，

并设定与离子束的扫描速度所对应的物体的扫描速度，以确保注入到物体表面的每单位面积的离子注入量恒定。

2.根据权利要求1所述的离子注入方法，其特征在于，

还具有在以离子束扫描整个物体期间的规定时刻，测定离子束的电流量的工序，

测定所述离子束的电流量的次数比以所述离子束扫描物体的次数少。

3.根据权利要求2所述的离子注入方法，其特征在于，

在以可获取的离子束的扫描振幅中的最大扫描振幅进行扫描的时刻，测定所述离子束的电流量。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的离子注入方法，其特征在于，具有：

计算第1控制函数的工序，所述第1控制函数用于控制以可获取的离子束的扫描振幅中的最大扫描振幅进行扫描的离子束；

根据所述第1控制函数计算第2控制函数的工序，所述第2控制函数控制以所述最大扫描振幅以外的扫描振幅进行扫描的离子束。

5.根据权利要求4所述的离子注入方法，其特征在于，

所述第1控制函数为表示周期性变动的电场或磁场的函数。

6.根据权利要求4所述的离子注入方法，其特征在于，

所述第1控制函数以及所述第2控制函数为离子束的控制电压的时间变化，

如果将所述第1控制函数的控制电压的最大值和最小值的差值设为ΔV1，

将所述第2控制函数的控制电压的最大值和最小值的差值设为ΔV2，

则第2控制函数被设定为如下，

满足ΔV2＜ΔV1，且

该第2控制函数的控制电压从最大值到最小值变化的时间，与所述第1控制函数的控制电压从最大值到最小值变化的时间相等。

7.根据权利要求4所述的离子注入方法，其特征在于，

计算所述第1控制函数的工序在注入离子的工序之前进行。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的离子注入方法，其特征在于，

所述物体为半导体晶圆。

9.一种离子注入方法，其为通过混合式扫描进行离子注入，其特征在于，具有：

设定离子注入时的离子束的扫描速度及物体的扫描速度的工序；及

根据所设定的离子束的扫描速度及物体的扫描速度而注入离子的工序，

所述进行设定的工序，

根据按照被离子照射的物体的表面形状而变化的离子束的各扫描振幅，设定多个离子束的扫描速度，以确保离子束的扫描频率恒定，

所述注入离子的工序，

以测定所述离子束的电流量的次数比以所述离子束扫描物体的次数少的方式进行实施。

10.一种离子注入装置，其特征在于，具备：

保持部，其保持物体；

扫描部，其构成为在所述物体的表面扫描离子束；

移动部，其使所述保持部向与离子束的扫描方向交叉的方向移动；及

控制部，其预先设定离子注入时的离子束的扫描速度及物体的扫描速度，根据所设定的离子束的扫描速度及物体的扫描速度对所述扫描部以及所述移动部的动作进行控制，

所述控制部，

将所述扫描部控制为，使离子束的扫描振幅根据物体的表面形状而变化，并以对应于该扫描振幅而变化的规定扫描速度来扫描离子束，以确保离子束的扫描频率恒定，

所述控制部控制所述移动部，以使物体以对应于离子束的扫描速度而变化的物体的扫描速度移动。

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