CN1414606A - 离子注入的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种离子注入方法同时采用在X方向往复扫描离子束和在与其正交的Y方向用机械的办法往复地驱动基片。注入离子的步骤包括在基片的表面上用不同的剂量分别对两个注入区域注入离子，并在改变基片驱动速度的情况下在基片的中心处执行多次。使基片按预定角度绕其中心旋转的步骤在对应注入步骤之间的每一间隔执行一次，同时离子不施加到基片上。

Description

离子注入的方法和设备
技术领域
本发明涉及离子注入的方法和设备，用来在半导体基片(衬底)的表面上形成不同剂量的离子注入区域。
背景技术
近几年来，存在一种在单个基片的表面上按不同的剂量形成离子注入区域的需求。这是因为在形成了这样的注入区域以后就能有效地减少所需基片的数量，减少离子注入设备的调整步骤和具有不同技术特性的半导体器件的制造步骤。
能够满足上述要求的离子注入技术在日本专利JP-A-2000-15407中已有说明。
从图12A-C可以看出，在一种传统的离子注入方法中，利用光栅扫描系统对离子束4在垂直和水平两个方向进行(二维)扫描，离子束4的扫描方向是环绕着单个基片2的中心反向的，然后在基片2的表面上用不同的剂量对每一个1/4区域进行离子注入。剂量的大小将随离子束4的扫描速度而变化。于是，在基片2的表面上将形成四个不同剂量的离子注入区域。
在上述传统的离子注入技术中，离子束4的扫描方向在基片2的中心处反向的。在这种倒向的前后，离子束4要经历“减速”→“停止”→“加速到一个相反的方向”的过程。因此，离子束4在基片2中心的扫描速度将下降。由于这个原因，从图3可以看出，一个过多离子注入区域6会在基片2的中心部位呈线性的形状产生。
假定一个点状(spotshape)离子束4的直径为d0，一个宽度为W1的过多离子注入区域6肯定会大于d0。
如果上述问题能用某种方法解决，则在如图14所示的上述传统的离子注入方法中将产生一个过渡区8。所谓的过渡区就是这样一个区域，在该区域内的各离子注入区之间的边界处的剂量将连续地改变(以后都称为“过渡区”)。
这是因为离子束4有一个极限尺寸。假定离子束4的直径为d0，则过渡区8的宽度W1将变成d0。
由于在基片2的整个表面上实际可以用来制造半导体器件的有效区域是过多离子注入区和过渡区以外的区域。因此，为了增加可以利用的区域，离子束4的直径d0必须减小。然而，当d0减小时，离子束4的截面积也要相应减小。其结果是，离子束4的流量将大大减小。这对于长时间处理基片2是不合适的。
在上述传统的离子注入方法所采用的光栅扫描系统中，离子束4被二维扫描(垂直和水平)。然而，目前(可能今后也是)离子注入方法(和设备)的主要趋势是采用一种如日本专利JP-A-2001-143651和JP-A-2001-185071所揭示的混合扫描系统，在该系统中使用了离子束的电磁扫描和基片的机械驱动，从而使基片的整个表面均被离子注入。但上述传统的离子注入技术不能应用于这种混合扫描系统。
即使是传统的离子注入方法可以用到混合扫描系统中，其离子束的扫描和基片的驱动也必须采用与普通混合扫描系统不同的方式来进行。
离子束扫描装置和基片驱动装置必须修改，从而在扫描时，离子束的扫描方向总是在随时变化，基片也同步地随着离子束方向的变化时而被驱动时而又停止。这使所需的控制和机构比较复杂，从而导致成本提高。
因此，上述改进并不容易实现。
发明内容
本发明的目的是要提供一种离子注入的方法和设备，用来在半导体基片(衬底)的表面上按不同的剂量形成多个离子注入区域。
这种离子注入方法不会产生任何过多注入区域。另外，它能减小剂量过渡区的宽度而勿需减小离子束流量。而且它也很容易被控制。所谓的过渡区就是这样一个区域，在该区域内，四个离子注入区之间边界处的剂量连续地改变(以后都称这种区域为“过渡区”)。
为了达到上述目的，本发明提供了一种离子注入方法，包括：
当离子束的扫描速度和基片的驱动速度中的至少一个在基片的中心发生改变时注入离子，以便在基片上分成两个不同剂量的离子注入区域，
注入离子后以预定的角度将基片绕其中心旋转，这时离子束将不射到基片上。
在本发明的第二方案中，离子注入方法进一步包括：
重复地进行注入和旋转两个步骤。
在本发明的第三方案中，按照权利要求1所述的在一个基片的表面上注入离子的方法，利用电场或磁场在X方向往复地扫描离子束，并在与X方向基本上正交的Y方向往复地用机械方法驱动基片，从而进行离子的注入。
在本发明的第四方案中，提供了一种在基片的表面上注入离子的设备，包括：
扫描装置，利用电场或磁场在X方向往复地扫描离子束；
驱动装置，在Y方向往复地用机械的办法驱动基片，该Y方向与X方向基本上是正交的；
旋转装置，用来驱动基片绕其中心旋转；
控制装置，用来控制旋转装置以及扫描装置和驱动装置中的一个；
其中，控制装置至少要改变离子束的扫描速度和基片的驱动速度中的一个，从而进行离子注入，把基片分成不同剂量的两个离子注入区域，在离子注入后，控制装置控制旋转装置使基片按预定的角度绕其中心旋转，这时离子束将不射到基片上，控制装置控制重复进行离子注入和旋转的步骤。
按照本发明的这些方案，由于离子注入是将基片分开成两个注入区域并用不同的剂量在一次注入步骤中完成的，因此在加入了旋转步骤之后，就能够在基片的表面上形成有不同剂量的多个离子注入区域。
更具体地说，假定注入步骤的次数是n1(n1是2或比2更大的整数)，旋转步骤的次数是n1-1。通过执行这些注入步骤和旋转步骤，在单个基片的表面上就能够形成2n1个不同剂量的离子注入区域。
另外，在这些方案中，离子束的扫描速度和基片的驱动速度中的一个在基片的中心处是变化的，但是与传统技术不同，离子束的扫描方向在基片的表面内并不反向，在离子束注入基片时基片并不时而驱动时而停止。这就是说，离子束不会停滞在基片2上，因此在基片的表面内不会形成过多离子注入区域。
此外，当上述速度改变时，在基片的表面内将产生剂量的过渡区。然而，速度改变的方向是一维的(即扫描离子束的X方向这一维，或者驱动基片的Y方向这一维)而不像传统技术中的二维。由于这个原因，通过减小相关一维(X方向或Y方向)中的离子束的大小，过渡区的宽度就能减小。然而，在其他各维中离子束的大小并不需要减小，甚至还可能增加。因此，减小离子束的面积就可扼制离子束流量的减小。
此外，如以上所述，速度改变的方向是一维的。而且，速度仅仅是被改变了，它并不像传统技术那样需要瞬间的改变离子束的方向和基片的瞬间驱动与停止。此外，上述基片的旋转也可以采用已知的简单技术来实施。这样一来，在混合扫描系统的情况下，上述控制也能够很容易实现，其机构也不会变得很复杂。
在上述本发明的第四方案中，按照权利要求1所述的在一个基片的表面上注入离子的方法，其特征在于，注入离子是利用电场或磁场在X方向以及与其正交的Y方向往复地扫描离子束来完成的。
在本发明的第五方案中，提供了一种在基片的表面上注入离子的设备包括：
扫描装置，利用电场或磁场在X方向以及与其正交的Y方向往复地扫描离子束；
旋转装置，用来驱动基片绕其中心旋转；
控制装置，用来控制扫描装置和旋转装置中的一个；
其中，控制装置改变在X方向上的离子束扫描速度和在Y方向上的离子束扫描速度中的一个，从而把基片分成两个不同剂量的注入区域，在离子注入后，控制装置控制旋转装置使基片按预定的角度绕其中心旋转，这时离子束将不射到基片上，控制装置控制该系统重复进行离子注入和旋转的步骤。
上述各发明方案都提供了基本上相同的效果。
按照本发明的这些方案，由于离子的注入是在基片的两个注入区域内用不同的剂量分开进行并且是通过一次注入步骤完成的，因此在加入了旋转步骤之后，就能够在基片的表面上形成有不同剂量的多个离子注入区域。
另外，在这些发明方案中，离子束的扫描速度仅仅在基片的中心处发生改变，但是与传统技术不同，离子束的扫描方向在基片的表面内并不反向。这就是说，离子束不会停滞在基片2上，因此在基片的表面内不会形成过多离子注入区域。
此外，离子束扫描速度改变的方向是一维的，即X方向或Y方向。由于这个原因，通过减小相关一维中的离子束的大小，就能减小过渡区的宽度，同时可扼制裁离子束流量的减小。
如上所述，由于离子束扫描速度改变的方向是一维的，而且只有扫描速度发生改变，因此对它的控制很容易实现。上述基片的旋转可以采用已知的简单技术来实施。这样一来，上述控制也能够很容易实现，其机构也不会变得很复杂。
附图说明
图1是示出为实施本发明的离子注入方法而设计的离子注入设备的一个实例的平面示意图；
图2是示出图1所示离子注入设备中基片附近的机构实例的放大侧视示意图；
图3是示出本发明离子注入方法的一个实施例的流程图；
图4是示出采用基片的图3所示方法的流程图；
图5是示出本发明离子注入方法的另一个实施例的流程图；
图6是示出本发明离子注入方法的又一个实施例的流程图；
图7是离子束断面形状的例子的视图；
图8是对形成在单个基片表面内的具有不同剂量的四个注入区域的更为具体例子的视图；
图9是对在基片中心处离子束扫描速度发生改变时的离子注入方法例子的视图；
图10A是示出在基片中心处离子束扫描速度发生改变时的扫描功率输出P(t)曲线图；
图10B是示出离子注入方法中的扫描速度S(t)的曲线图；
图11示出用图10A和图10B所示的离子注入方法形成的注入区域；
图12A至12D示出在传统的离子注入方法例子中离子的注入过程；
图13示出产生在一种传统的离子注入方法中的过多注入区；
图14示出产生在一种传统的离子注入方法中的过渡区。
具体实施方式
图1是平面示意图，示出为实施本发明的离子注入方法而设计的离子注入设备的一个实例。图2是放大了的侧视示意图，示出图1所示离子注入设备中基片附近的机构实例。
这种离子注入设备采用了混合式扫描系统。
在该离子注入设备中，离子束4由电场或磁场在X方向(即水平方向)上反复地扫描。基片(即半导体装置)也用机械的方法在Y方向(即垂直方向，它与X方向基本上呈正交)上反复地驱动。由于它们的合作运行离子就被注入到基片2的整个表面上。
更具体地说，离子注入设备包括用来发出离子束4的离子源10，用来从离子源10发出的离子束4中有选择地得出特定种类离子的质量分离磁铁12，用来加速或减速从质量分离磁铁12得出的离子束4的加速管14，用来对从加速管14导出的离子束4进行整形的Q透镜16，用来从Q透镜16导出的离子束4中有选择地引导出具有特定能量的离子的能量分离磁铁18，利用该实施例中的磁场在X方向上对从能量分离磁铁18导出的离子束4进行反复地扫描扫描磁铁20，以及用来将从扫描磁铁20导出的离子束4产生弯曲并与扫描磁铁20配合进行离子束4的平行扫描的平行磁铁24。
从平行磁铁24导出的离子束4施加到位于注入室26内夹具28上夹持的基片2上，从而使离子注入基片2。在这种情况下，基片2被驱动装置32在Y方向上反复地驱动。反复地驱动基片2与离子束4的反复扫描之间的配合就使得基片2的整个表面都被离子注入。
在这种采用混合式扫描系统的离子注入设备中，对基片2的整个表面都是以均匀的剂量进行离子注入的。通过对离子注入的控制就能实现这一点。于是，在基片2的X和Y两个方向上完成了均匀的离子注入。下面将对这项技术作简要说明。
关于X方向，可以认为在X扫描方向上离子束4的强度基本上是恒定的。在这样一种离子注入设备中作这种假定是合理的。因此，通过在X方向上用恒定速度扫描离子束，就能在X方向实现均匀的离子注入。
下面说明的控制是用于Y方向上的。在基片2表面上某一点的剂量D是与一个从积分得到的数值成正比的，该积分就是注射到某一点的离子束4的流量强度J(t)对注射时间T的积分，其积分表达式如下：
公式1：D＝C∫o TJ(t)dt
式中的变量(t)表示该方程是时间t的函数(这一点也适用于以下公式)，C是一个比例常数。
假设基片2在Y方向上的驱动速度是v(t)，在Y方向上的移动距离是H，则v(t)可以用下面的公式表示(dH表示在单位时间dt内被驱动的距离)：
公式2：v(t)＝dH/dt
于是公式1可以表示如下：
公式3：D＝C∫o H{J(t)/v(t)}dH
这就是说，如果v(t)受到控制，那么J(t)/v(t)就是常数，即使离子束流量强度J(t)有变化也是如此。这时，在所讨论的这一点，剂量D就能够保持在一个目标值上。
这种控制将在基片2的Y方向上的整个区域内实施。于是，一个均匀的注入就能够在Y方向上实现而且不受离子束流量强度J(t)变化的影响。
在按照该实例的设备中，注射到基片2上的离子束流量强度J(t)被送到控制装置36。离子束流量强度J(t)被法拉第杯34间接地测量。于是，利用离子束流量强度J(t)，控制装置36就控制驱动装置32，并进而控制驱动速度而如以上所述。
以上是关于在基片2的整个表面上以均匀的剂量进行离子注入方法的说明。关于上述方法的日本专利JP-A-4-22900或JP-A-3-74040已经为人们熟知。
下面将对按照本发明的在单个基片表面上以不同的剂量形成多个注入区域的方法和设备作一说明。
为了完成这种形式的离子注入，在这个例子中，旋转装置30用来使基片2及其夹具28绕着基片的中心2a旋转(沿图2中箭头B的方向)。驱动装置32则用来在Y方向往复地驱动旋转装置30，夹具28和基片2。在本例中，旋转装置30的旋转是受控制装置36控制的。
为了实现将注入区域分成多个区段的目的，有一种办法就是改变基片2在Y方向上的驱动速度和改变离子束4在X方向上的扫描速度。现在首先对前一个例子作一说明，稍后再对后一个例子作一说明。
图3和4显示了按照本发明的离子注入方法的一个实例。
首先，基片2在Y方向上的驱动速度在基片2的中心2a处被改变，当离子束4注射到基片2的上半部时驱动速度为VA。
离子束4注射到基片2的下半部时的驱动速度假定为VB(≠VA)。
于是，从图4A可以看出，当注入步骤40被执行后，基片2就被分成两个部分，从而形成两个离子注入区域RA和RB(分别具有不同的剂量DA和DB)。
顺便提一下，在说明中的“上”和“下”是按照Y方向来定义的。
要在基片2的中心2a处改变基片2在Y方向上的驱动速度就意味着当基片2处在离子束4施加到基片2的中心2a的位置时基片2在Y方向上的驱动速度将发生改变。
基片2是否已经处在这样一个位置上是很容易被控制装置36通过对驱动装置32发出的指令或者来自驱动装置32的反馈信息而探知的。
对应每一个上述驱动速度的注入剂量D可以利用公式3具体地表示。基片2的驱动速度是受控制的，在基片2进入离子束4要注射到基片2的中心2a的位置时，在基片2在Y方向上的驱动速度发生改变的前后使J(t)/v(t)保持不变。这一控制也可以用于下述其他注入步骤。
其次，在旋转步骤41的执行过程中，基片2按箭头B的方向(逆时针方向)绕着中心2a按预定角度θ旋转，这时离子束4尚未向基片2注射(比如，基片2还保持在离子束4的上方或者下方的位置上)。
在图4B的情况下，转动角度θ为90度。
此后，在基片2的中心2a处基片2在Y方向上的驱动速度将被改变。在本例中，当离子束4注射到基片2的上半部分时驱动速度为VC，注射到基片2的下半部分时为VD(≠VC)。
从图4C可以看出，用这种方法，注入步骤42被执行后，基片2就被分成两个部分，从而形成两个离子注入区域RC和RD(分别具有不同的剂量DC和DD)。
这样一来，上述两个注入步骤40和42将在基片2的表面上产生注入重叠。其结果如图4C所示，在基片2的表面上形成四个注入区域R1-R4。
R1-R4各区域中的注入剂量D1-D4可用下面一组公式表示：
         公式4：D1＝DA+DC
                D2＝DB+DC
                D3＝DB+DD
                D4＝DA+DD
在上述驱动速度中，可能会出现VC＝VA和VD＝VB的情况，从而导致DC＝DA和DD＝DB。因此D2＝D4，于是注入区域R2和R4的剂量相等。在这种情况下，多个注入区域就有可能实现。为了避免出现相等的剂量，唯一的要求就是在VC≠VA和VD≠VB中至少有一个成立。
例如，假定VC≠VA，就可以应用到下面的例子中。
在每一个注入步骤40和42中对基片的驱动应不限于一次这一种方式。每次当驱动速度改变时它可以重复多次而每次都改变驱动速度以便提供需要的剂量。这也可以应用到下面的例子中。
图5表示了上述注入步骤的三次执行过程(即注入步骤40，42和44)，分别在注入步骤之间插入一次旋转步骤(总共两次，即旋转步骤41和43)。图6表示了上述注入步骤的四次执行过程(即注入步骤40，42，44和46)，分别在注入步骤之间插入一次旋转步骤(总共三次，即旋转步骤41，43和45)。
假定注入步骤的总次数是n1(2以上的整数)，那么它与旋转步骤的总次数n2及与离子注入区域数目N之间的关系可以用下面的公式表示。
         公式5：n2＝n1-1
         公式6：N＝2n1
如果在每次旋转步骤中将基片2的旋转角度θ设定成满足下面的公式，那么多个离子注入区域的面积可以做到彼此相等。
         公式7：θ＝360/N
现将图3，5和6中各参数之间的关系汇集在表1中：
                                   表1
注入步骤的次数n1 旋转步骤的次数n2 离子注入区域的数目N  旋转角度θ[度]
图3的例子     2     1     4     90
图5的例子     3     2     6     60
图6的例子     4     3     8     45
在这个实施例中，上述控制，即对注入步骤和旋转步骤的控制可以利用控制装置36来执行。为此目的，一些必要的信息需要送到控制装置36中。
在这个离子注入方法和离子注入设备的实施例中，基片2的驱动速度在基片2的中心2a处被改变。与传统技术不同，离子束4的扫描方向在基片的表面内不发生反向，并且，当离子束4注射到基片2上时基片2也不是时而被驱动时而又停止。这就是说，在这个实例中，离子束4并不滞留在基片2上。因此，在基片2的表面上不会形成过多注入区域。
关于剂量过渡区域，在图4中，离子注入区域之间的边界已用线段表示出来。然而，严格地讲，过渡区域产生在各离子注入区域之间，这是因为在速度变化的同时离子束4也在注射，即使如上所述的基片的驱动速度已经同时改变了也是如此。然而，基片2驱动速度的改变通常是在离子束一次扫描的时间内完成。因此，假定离子束4在Y方向上尺寸是WY(见图7)，那么过渡区域的宽度就近似等于WY。基片2的驱动速度在Y方向就能够被改变。
根据这个道理，通过减小如图7所示例子中的尺寸WY，过渡区域的宽度就能够被减小。
在前面已说明的传统注入方法中，为了减小过渡区域的宽度，离子束4的尺寸必须在二维扫描中的X和Y两个方向上都减小。即图7中离子束4的截面积必须减小。然而，由于离子束的流量强度受到空间电荷效应的限制，因此较小截面积的离子束4的流量强度就被限制在较小的尺寸范围内。在传统的注入技术中，减小过渡区域的宽度就减小了离子束的流量强度，但这并不能在实际上用来处理基片2。
另一方面，在上述的实例中，为了减小过渡区域的宽度，只有减小离子束4在Y方向上的尺寸WY。而离子束4在另外一个方向(即X方向)上的尺寸WX就不需要减小，而且还有可能要增加。例如，从图7的例子中可以看出，离子束4的截面形状可能是一个WX＞WY的椭圆形。为此，可以抑制离子束截面积的减小以防止实际用于处理基片2的离子束流量的减小。
上述要改变离子束4的大小(截面形状)，可以利用Q透镜16来完成。
在这个实例中，速度只是在一维的Y方向中变化。
只有基片2在Y方向上的驱动速度被唯一的改变，因此没有必要因为要改变离子束4的方向并对基片2时而驱动时而停止。
另外，本发明还能够很方便地转动基片2。
因此，上述控制在混合式扫描系统中也很容易实现。将本发明用于混合式扫描系统时其机构也并不复杂。
现在参照图8对一个更为具体的实施例作一说明。在该实施例中有不同 剂量的四个注入区域S1
Figure A0214720000131
S4形成在单个基片的表面内。
在第一注入步骤中，方向B1是向下的。区域S1和S2的注入剂量相等，区域S3和S4的注入剂量也相等。在旋转步骤中，基片2按逆时针方向旋转90度，因此方向B2是向下的。在随后的第二注入步骤中，注入区域S2和S3的注入剂量相等，同时注入区域S1和S4的注入剂量也相等。
由驱动装置32驱动的基片2的驱动速度v(t)可以用一个驱动速度的比例常数K来表示。从理论上来讲，K的可能数值是大于0的正整数，但实际上它可能是取1附近的数值。更具体地说，例如K的数值可能在1±百分之几十的范围内。
公式8：vk(t)＝v(t)/K
因此，与驱动速度成反比的剂量D可以表示为：
公式9：DK＝K·D
比例常数K的数值受控制装置36控制。具体地说，如上所述，通过改变在基片2的中心2a处的比例常数K的数值，基片2在Y方向上的驱动速度就能被改变。
在图8的例子中，在第一注入步骤中，假定基片2下半部的比例常数K的数值(即在离子束4注射到基片2下半部的情况下)是1，而比例常数K在基片2上半部的数值是x，并假定注入区域S3和S4的剂量用a表示，则注入区域S1和S2的剂量为x·a。
同样，在第二注入步骤中，假定第一注入步骤中的基片2下半部的比例常数K的数值(即在离子束4注射到基片2下半部的情况下)是1，而比例常数K在基片2上半部的数值是y，并假定注入区域S1和S4的剂量用a表示，则注入区域S1和S2的剂量为y·a。顺便提一句，在第一和第二注入步骤中，基片2在Y方向上的驱动次数保持不变。
现将上述结果汇集在表2中。
                                           表2
第一注入步骤中的剂量 第二注入步骤中的剂量     总剂量
注入区域S1     x·a     a     (x+1)a
注入区域S2     x·a     y·a     (x+y)a
注入区域S3     a     y·a     (1+y)a
注入区域S4     a     a     2a
假定注入区域S1至S4中每一个的总剂量分别为αD，βD，γD和D，则下列公式成立。
公式10：(x+1)a＝αD
        (x+y)a＝βD
        (1+y)a＝γD
        2a＝D
解这些方程式，可以得到：
              x＝2α-1
              y＝2γ-1
这里α-β+γ＝1
于是，利用注入区域S1至S4的总剂量αD，βD，γD和D，驱动速度的比例常数K的更为具体的数值x和y就能表示出来。
反过来，每一个注入区域S1至S4的剂量可以被控制，这是因为基片2在Y方向上的驱动速度能按照上述x和y的数值被驱动装置32所改变。应该注意到，这种控制要受到α-β+γ＝1关系式的限制。
现对利用上述原理后注入剂量在多大程度上能够被控制的一个例子做出说明。
先举剂量的最大改变量约为10％的例子。采用(x，y)＝(1.06，1.12)，(α，β，γ)＝(1.03，1.09，1.06)。于是，在单个基片2内就能够实现是基本剂量1.00倍，1.03倍，1.06倍和1.09倍的四个注入区域。
再举剂量的最大改变量约为30％的例子。采用(x，y)＝(1.20，1.40)，(α，β，γ)＝(1.10，1.30，1.20)。于是，在单个基片2内就能够实现是基本剂量1.00倍，1.10倍，1.20倍和1.30倍的四个注入区域。
剂量的改变量还可以更大。例如，设(x，y)＝(1.80，2.60)，(α，β，γ)＝(1.40，2.20，1.80)。于是，在单个基片2内就能够实现是基本剂量1.00倍，1.40倍，1.80倍和2.20倍的四个注入区域。
下面，参照图9至11，对在单个基片2的中心2a处在X方向上通过改变离子束4的扫描速度而将注入区域分成若干部分的例子做出说明。
离子注入方法和设备中的扫描设备包括扫描磁铁20和扫描动力源22。扫描功率输出P(t)从扫描动力源22(当扫描器是该实施例中的扫描磁铁时它是扫描电流，当扫描器是扫描电极时它是扫描电压)送到扫描磁铁20。扫描输出功率P(t)的波形基本上是等斜率的三角形波形，如图10A中的双点划线所示。而在基片2上离子束4的扫描速度s(t)是不变的。
另一方面，在该实施例中，如图10A中的实线所示，扫描输出功率P(t)的斜率在基片2的中心2a处是变化的。在这种情况下，在图9右边扫描区域E2中扫描输出功率P(t)的斜率要小于图9左边扫描区域E1中的斜率。其结果是，从图10B可以看出，离子束4在扫描区域E2中的扫描速度s(t)要小于扫描区域E1中的扫描速度。因此，扫描区域E2中的剂量要大于扫描区域E1中的剂量。顺便指出，在图9中，将离子束4向右扫描的扫描速度s(t)规定为正方向，将离子束4向左扫描的扫描速度规定为负方向。
在这个实施例中，利用控制装置36来控制扫描动力源22，使得扫描输出功率P(t)的斜率发生改变来代替控制基片2驱动速度的变化。扫描动力源22能够识别离子束4已经抵达基片2的中心2a处，于是扫描动力源22就扫描离子束4。
另一方面，基片2在控制装置36的控制下在Y方向被驱动，因此J(t)/v(t)是一个常数。
通过利用如上所述的离子束扫描和基片驱动两种方法完成一次注入步骤后，在基片2上就能形成两个剂量不同的注入区域RE和RF(在本例中DE＜DF)如图11所示。两个剂量DE和DF之间的差别可以借助于扫描输出功率P(t)斜率之间的差别来控制。
通过多次执行如上所述的注入步骤，并在每两个注入步骤之间的间歇时间内插入一次转动基片2的步骤，如图3至6所示的情况，在单个基片的表面上就能形成具有不同剂量的多个注入区域。在这种情况中，公式5至7以及表1也都适用。
在基片2的中心2a处如上所述改变扫描输出功率P(t)的斜率是容易实现的。例如，它可以用这样一种方式而比较容易实现，即在扫描动力源22上安装一个信号发生器用来产生可具有任何波形的信号并用一个放大器将信号放大从而产生需要的扫描输出功率P(t)。
这个实施例(离子注入方法和离子注入设备)也提供了与上面的实例相同的效果。
这就是说，在该实施例中，离子束4的扫描速度在基片2的中心处被改变，而不像此前技术中那样。这里离子束4的扫描方向在基片2的表面上并不反向，因此离子束4不会滞留在基片2上。
因此，在基片2的表面上不会产生过多注入区域。
至于剂量的过渡区域，它的宽度可以通过减小离子束4在X方向上尺寸WX和改变离子束4的扫描速度来减小，如图9中的例子所示。增加了离子束4的尺寸WY就能避免离子束流量的减小。
此外，如上所述，改变离子束4的扫描速度及旋转基片2是很容易实现的，因此其控制和机构不会很复杂。
迄今所述的实例都是关于混合式扫描系统的。然而，这里所采用的技术也可应用到光栅式扫描系统中。在那里离子束4在X和Y方向上也是被往复地扫描，从而使基片2的整个表面都被离子注入。
在这种情况下，还应该注意到前面曾经提到的旋转装置30。控制装置36将控制旋转装置30和扫描装置并扫描离子束，如上所述。
在这种情况中，例如，在注入步骤中，可将离子束4在Y方向上的扫描速度固定(参照图9和10)，这时离子束4在X方向上的扫描速度在基片2的中心2a处可能要改变。当然，与此相反的执行方式也可能被采用。
当离子束4还在基片2以外时基片2的旋转就可能在进行。必要时，离子束4的扫描在基片2以外可能停止，直到基片2按一个预定角度旋转后才开始扫描。
具体地说，由于离子注入对基片2的两个注入区域是按不同的剂量分开进行的，并在一次注入步骤中完成，因此，与旋转步骤相结合，就能够在基片2的表面上形成具有不同剂量的多个注入区域。
此外，离子束4的扫描速度只是在基片2的中心2a处改变。它与传统技术不同的是，离子束4的扫描方向在基片2的表面上并不反向，因此离子束不会停止。由于这个原因，在基片2的表面上将不会形成过多注入区域。
离子束4扫描速度改变的方向是一维的，即X方向或Y方向。因此，通过减小离子束4在某一方向上的大小，过渡区的宽度就能减小，从而离子束流量的减小就得以避免。
由于离子束4扫描速度改变的方向是一维的，而且只有扫描速度改变，因此控制很容易实现。基片2的旋转也能进行。因此，上述控制很容易实现，其机构将不会复杂。
从以上的说明中可以看出，按照本发明，在单个基片的表面上可以形成多个具有不同剂量的注入区域。而且，不会产生过多注入区域。剂量过渡区的宽度能够减小，从而离子束流量减小就可避免，其控制也容易实现。

Claims (6)

1.一种在基片的表面上注入离子的方法，包括：
当离子束的扫描速度和基片的驱动速度中的一个在基片的中心发生改变时注入离子，以便在基片上分成两个不同剂量的离子注入区域，
注入离子后以预定的角度将基片绕其中心旋转，这时离子束将不射到基片上。
2.按照权利要求1所述的在基片的表面上注入离子的方法，其特征在于，还进一步包括：
重复进行所述的注入和旋转步骤。
3.按照权利要求1所述的在基片的表面上注入离子的方法，其特征在于，利用电场或磁场在X方向往复地扫描离子束，并在与X方向基本上正交的Y方向往复地用机械方法驱动基片，从而进行离子的注入。
4.按照权利要求1所述的在基片的表面上注入离子的方法，其特征在于，利用电场或磁场在X方向以及与其正交的Y方向往复地扫描离子束，从而进行离子的注入。
5.一种在基片的表面上注入离子的设备包括：
扫描装置，利用电场或磁场在X方向往复地扫描离子束；
驱动装置，在Y方向往复地用机械的办法驱动基片，该Y方向与X方向基本上是正交的；
旋转装置，用来驱动基片绕其中心旋转；
控制装置，用来控制旋转装置以及扫描装置和驱动装置中的一个；
其特征在于，控制装置改变离子束的扫描速度和基片的驱动速度中的一个，从而进行离子注入，把基片分成不同剂量的两个离子注入区域，在离子注入后，控制装置控制旋转装置使基片按预定的角度绕其中心旋转，这时离子束将不射到基片上，控制装置控制重复进行离子注入和旋转的步骤。
6.一种在基片的表面上注入离子的设备包括：
扫描装置，利用电场或磁场在X方向以及与其正交的Y方向往复地扫描离子束；
旋转装置，用来驱动基片绕其中心旋转；
控制装置，用来控制扫描装置和旋转装置中的一个；
其特征在于，控制装置改变在X方向上的离子束扫描速度和在Y方向上的离子束扫描速度中的一个，从而把基片分成两个不同剂量的注入区域，在离子注入后，控制装置控制旋转装置使基片按预定的角度绕其中心旋转，这时离子束将不射到基片上，控制装置控制该系统重复进行离子注入和旋转的步骤。
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