JP2006049267A - トランジスタパラメータを均一化するためのイオン注入装置及びそれを用いたイオン注入方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 トランジスタパラメータに差が生じる原因となるウェハ上での不均一性を改善できるイオン注入装置及びそれを用いたイオン注入方法を提供すること。
【解決手段】 イオンビームソースから送出されたイオンビームをフォーカシングする第１四重極磁極組立体（２１）と、第１四重極磁極組立体（２１）を通過したイオンビームを、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に偏向させるＸ／Ｙスキャナ（２２）と、Ｘ／Ｙスキャナ（２２）を通過したイオンビームを、縦方向及び横方向に圧縮または拡張させる第２四重極磁極組立体（２３）と、第２四重極磁極組立体（２３）に同期してイオンビームを回転させるビーム平行器（２４）とを備え、ビーム平行器（２４）を通過したイオンビームが、ウェハにイオン注入される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、半導体製造技術、特にトランジスタの均一度を確保するためのイオン注入装置及びそれを用いたイオン注入方法に関する。

一般に、トランジスタ製造方法は、シリコン基板上にゲート電極を形成した後、ゲート電極の両端にスペーサを形成し、ゲート電極の下及びスペーサの下にしきい電圧調節のためのイオン注入、ソース／ドレインを形成するためのイオン注入が行われている。

しかし、上述した従来のイオン注入方法では、ウェハ上の場所に依存してトランジスタの均一度に差が生じるという問題がある。

例えば、スペーサを形成するためにマスク処理及びエッチング処理が必要であり、これらの過程において、スペーサの長さをウェハ全面で均一に形成することは難しく、また他のゲート電極の積層構造でも、工程ごとに均一度を確保することがきわめて難しい。そして、イオン注入時にもウェハの中央部とウェハの周辺部とで均一度に差が生じる。

図１は、従来の技術に係るイオン注入装置を示すブロック図である。

図１に示されているように、イオン注入装置は、四重極（Ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ）磁極組立体１１、Ｘ−スキャナ１２、ビーム平行器１３、加速器１４とから構成される。図１には、イオンビームが照射されるウェハ１５も示している。

図１において、四重極磁極組立体１１は、イオンビームソースから送出されたイオンビームを、空間的に拡張及び圧縮させるものであり、４つの磁極間の隙間に磁界を生成する四重極磁極を備える。そして、四重極磁極組立体１１は、それぞれ２つずつのＳ磁極とＮ磁極とを有する第１磁極組立体１１Ａと第２磁極組立体１１Ｂとから構成される。

次いで、Ｘ−スキャナ１２は、四重極磁極組立体１１を通過したイオンビームを、Ｘ軸方向に偏向させるものであり、Ｘ軸方向に対してイオンビームを均一に注入できるようにする。

上述したＸ−スキャナ１２を通過したイオンビームは、Ｘ軸方向にイオンビームを走査する。

次いで、Ｘ−スキャナ１２を通過したイオンビームは、ビーム平行器１３を通過する。ビーム平行器１３は、イオンビームに直進性を付与し、イオンビームを一定の断面形状の平行な流束としてウェハ１５に注入するためのものである。

次いで、ビーム平行器１３を通過したイオンビームは、加速器１４を通過する。加速器１４は、イオンビームがウェハ１５に到達できるように高エネルギーを有するようにする。

図１のようなイオン注入装置を用いて、均一にイオン注入を行う場合、図２に示されたようなトランジスタパラメータの分布を示す。

図２は、ウェハの中央部と周辺部とにおけるトランジスタパラメータの分布を示した図である。具体的には図２は、熱波動（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｗａｖｅ；ＴＷ）測定法によりドーズ量を分析したものである。

図２に示されているように、ウェハの周辺部では、イオン注入ドーズ量がウェハの中央部に比べて大きいことが分かる。即ち、ウェハの中央部とウェハの周辺部とでイオン注入ドーズ量が不均一であることを示している。図２では、例えば、ウェハの中央部では、９３９〜９４４の値を示し、ウェハの周辺部では９４４〜９４９の値を示している。

このような不均一な分布は、ウェハ上のトランジスタの様々な特性の均一度を阻害する要因になり、トランジスタのしきい電圧及びその他の電気的パラメータが相異なったトランジスタが形成されることになる。例えば、ウェハの中央部に形成されたトランジスタのしきい電圧が低く、ウェハの周辺部に形成されたトランジスタのしきい電圧が高くなる場合がある。

このような分布の不均一性は、２００ｍｍサイズのウェハはもちろん、３００ｍｍサイズのウェハではより一層著しくなると予想される。

この問題を解決するために、ウェハの中央部と周辺部とで、均一度の差を減少させるように、イオン注入条件を調節することが試みられた。

例えば、ウェハの中央部に形成されたトランジスタのしきい電圧が低く、ウェハの周辺部に形成されたトランジスタのしきい電圧が高い場合、ウェハ中央部のドーズ量を増大させ、周辺部のドーズ量を減少させればよい。

しかし、従来のイオン注入方法では、１つのウェハ内で場所によって注入量を調節できないために、イオン注入ドーズ量を調節する場合、すなわち、ウェハ中央部のトランジスタのしきい電圧を高めるために、ウェハ中央部におけるイオン注入ドーズ量を上昇させる場合、ウェハ周辺部のトランジスタのしきい電圧はさらに高く上昇するという問題が生じる。

すなわち、イオン注入工程の条件を調節するだけでは、トランジスタ特性パラメータを変動させることは可能ではあるが、ウェハ上の場所に応じてトランジスタ特性を改善することができないという問題がある。

したがって、ウェハ上でのドーズ量を均一化させ、トランジスタのパラメータの差を均一化できるイオン注入方法が必要となる。

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、ウェハ上のドーズ量分布の不均性によって生じるトランジスタパラメータのばらつきを改善するために、ウェハ上のドーズ量を均一化できるイオン注入装置及びそれを用いたイオン注入方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係るイオン注入装置は、イオンビームソースから送出されたイオンビームをフォーカシングする第１四重極磁極組立体と、該第１四重極磁極組立体を通過した前記イオンビームを、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に偏向させるＸ／Ｙスキャナと、該Ｘ／Ｙスキャナを通過した前記イオンビームを、縦方向に拡張及び横方向に圧縮、または縦方方向に圧縮及び横方向に拡張させる第２四重極磁極組立体と、該第２四重極磁極組立体と同期して前記イオンビームを回転させるビーム平行器とを備え、該ビーム平行器を通過した前記イオンビームが、ウェハに注入されることを特徴としている。

そして、本発明に係るイオン注入方法は、スキャナを通過したイオンビームを、縦方向に圧縮及び横方向に拡張、並びに縦方向に拡張及び横方向に圧縮させることが可能な四重極磁極組立体を用いて、ウェハの中央部において縦方向のイオンビームと横方向のイオンビームとを重畳させて照射することを特徴とする。

また、上記のイオン注入方法において、各々４つの磁極を有する第１磁極組立体及び第２磁極組立体を備えて構成された前記四重極磁極組立体を用いることができる。

また、上記のイオン注入方法において、前記イオンビームを縦方向に圧縮させ、横方向に拡張させるように配置されたＳ磁極及びＮ磁極を備えた前記第１磁極組立体と、前記イオンビームを縦方向に拡張させ、横方向に圧縮させるように配置されたＳ磁極及びＮ磁極を備えた前記第２磁極組立体とを備えた前記四重極磁極組立体を用いることができる。

本発明によれば、スキャナの後に四重極磁極組立体を備えることによって、ウェハの均一度に変動がある状況で、イオン注入ドーズ量に分布を持たせてイオン注入することによって、ウェハ全領域にわたり、トランジスタしきい電圧を均一に形成できるという効果が得られる。

これにより、イオン注入以前の工程での不均性の問題を解決すると共に、収率を向上させるという効果が得られる。

以下、本発明のもっとも好ましい実施の形態を添付する図面を参照して説明する。

後述するように本発明は、蒸着工程、エッチング工程などにより、ウェハの均一度に変動が発生した状況において、イオン注入を用いてドーズを、均一度の変動を相殺するように注入することによって、ウェハ全面のトランジスタパラメータ（例えば、しきい電圧）を均一にできる。すなわち、ウェハの中央部及び周辺部でのトランジスタパラメータの均一度を確保するために、ウェハの中央部においてドーズを意図的に重畳させ、ウェハの中央部のドーズ量と周辺部のドーズ量とに差を付けて、最終的にトランジスタパラメータをウェハ全面において均一にする。

図３は、本発明の実施の形態に係るイオン注入装置を示すブロック図である。

図３に示されているように、本実施の形態に係るイオン注入装置は、第１四重極磁極組立体２１、Ｘ／Ｙスキャナ２２、第２四重極磁極組立体２３、回転式ビーム平行器２４を備えている。図３には、本実施の形態に係るイオン注入装置によって、イオン注入されるウェハ２５を示している。

まず、第１四重極磁極組立体２１は、イオンビームソースから送出されたイオンビームをフォーカシング（収束）させるためのものであり、４つの磁極の間の隙間に磁界を生成する四重極磁極の組立体である。そして、第１四重極磁極組立体２１は、第１磁極組立体２１Ａと第２磁極組立体２１Ｂとを備え、各磁極組立体は、合計４つの磁極Ｓ１、Ｓ２、Ｎ１、Ｎ２を有する。

そして、Ｘ／Ｙスキャナ２２は、第１四重極磁極組立体２１を通過したイオンビームを、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に偏向させ、第１四重極磁極組立体２１を通過したイオンビームをＸ軸方向及びＹ軸方向に高速に偏向させ、ウェハのＸ軸方向及びＹ軸方向の全面にわたって、イオンビームを注入することを可能とする。

例えば、第１四重極磁極組立体２１を通過したイオンビームがＸ／Ｙスキャナ２２に到達すると、イオンビームは、Ｘ／Ｙスキャナ２２によって垂直／水平偏向される。このＸ／Ｙスキャナ２２は、電気式スキャナに限定されず、機械式スキャナを用いてもよく、電気式スキャナと機械式スキャナとを組合せて用いてもよい。例えば、電気式スキャナでは、扇形に広がった電極に正（＋）のバイアスを印加すると、陽イオンのイオンビームは、正（＋）のバイアスにより斥力を受けて、電極から遠ざかる。

電極に負（−）のバイアスを印加すると、陽イオンのイオンビームは、引力を受けて、電極に引き寄せられる。このようなバイアス過程をきわめて高速で、例えば、約１ＫＨｚ（ヘルツ）で反復すると、イオンビームはＸ／Ｙスキャナ２２により連続的に一様に注入される。

次いで、Ｘ／Ｙスキャナ２２により偏向されたイオンビームは、第２四重極磁極組立体２３を通過する途中に縦方向及び横方向に力を受ける。すなわち、Ｘ／Ｙスキャナ２２を通過したイオンビームを、さらに一層狭い領域に収束させて、イオンビームの均一性を向上させ、一様にする。例えば、四重極磁極組立体中のＸ軸方向にコンバージョンする手段を通過する際には、Ｘ軸方向にビームが拡張され、Ｙ軸にコンバージョンする手段を通過する際には、Ｙ軸方向にビームが拡張される。

次いで、第２四重極磁極組立体２３を通過したイオンビームは、回転式ビーム平行器２４を通過するが、回転式ビーム平行器２４は、イオンビームのＸ軸方向及びＹ軸方向の偏向に合わせてビームの均一度を確保するために、回転式の装置として構成される。この時、回転式ビーム平行器２４は、第２四重極磁極組立体２３への電流印加に同期して、３６０゜の回転または９０゜毎の回転が可能となるように構成される。即ち、例えばバイアスの印加毎に、３６０°回転する、または９０°回転する。

次いで、回転式ビーム平行器２４を通過したイオンビームは、ウェハ２５に到達して注入される。

図３に示されているように、第２四重極磁極組立体２３は、第１四重極磁極組立体２１と同様に、４つの磁極の間の隙間に磁界を生成する四重極磁極の組立体である。そして、第２四重極磁極組立体２３は、第１磁極組立体２３Ａと第２磁極組立体２３Ｂとを備える。ここで、第１磁極組立体２３Ａは、４つの磁極Ｓ１１Ａ、Ｓ２２Ａ、Ｎ１１Ａ、Ｎ２２Ａを備え、第２磁極組立体２３Ｂも同様に４つの磁極Ｓ１１Ｂ、Ｓ２２Ｂ、Ｎ１１Ｂ、Ｎ２２Ｂを備える。ここで、第２四重極磁極組立体２３の第１磁極組立体２３Ａ及び第２磁極組立体２３Ｂがそれぞれ備える、４つの磁極Ｓ１１Ａ、Ｓ２２Ａ、Ｎ１１Ａ、Ｎ２２Ａ及びＳ１１Ｂ、Ｓ２２Ｂ、Ｎ１１Ｂ、Ｎ２２Ｂは、第１四重極磁極組立体２１を構成している４つの磁極Ｓ１、Ｓ２、Ｎ１、Ｎ２に比べて大きさが大きい。これは、磁極の大きさを相対的に大きくし、Ｘ／Ｙスキャナ２２によって拡散されるビームをさらに拡散可能にするためである。

図４Ａは、第２四重極磁極組立体２３を構成する第１磁極組立体２３Ａが備える４つの磁極の配置を示す図であり、図４Ｂは、第２四重極磁極組立体２３を構成する第２磁極組立体２３Ｂが備える４つの磁極の配置を示す図である。

図４Ａに示されているように、第１磁極組立体２３Ａを構成している４つの磁極は、一定の隙間で配置された磁極Ｓ１１Ａ、磁極Ｓ２２Ａ、磁極Ｎ１１Ａ、磁極Ｎ２２Ａから構成され、Ｘ軸方向に並べて配置された磁極Ｓ１１Ａと磁極Ｎ１１Ａとが第１グループを構成し、磁極Ｎ２２Ａと磁極Ｓ２２Ａとが第２グループを構成し、第１グループと第２グループとが上下に対向して配置されている。また、この配置は、Ｙ軸方向に並べて配置された磁極Ｓ１１Ａと磁極Ｎ２２Ａとが第１グループを構成し、磁極Ｎ１１Ａと磁極Ｓ２２Ａとが第２グループを構成し、第１グループと第２グループとが左右に向かい合って配置されていると考えることもできる。

したがって、磁極Ｓ１１Ａと磁極Ｓ２２Ａとは、対角線方向（Ｘ軸又はＹ軸に対して斜めの方向）に配置され、磁極Ｎ１１Ａと磁極Ｎ２２Ａも対角線方向に配置され、このように４つの磁極Ｓ１１Ａ、Ｓ２２Ａ、Ｎ１１Ａ、Ｎ２２Ａが所定の隙間で、長方形の各頂点の位置に配置されている。

上述の構成を有する第１磁極組立体２３Ａは、各磁極に備えた磁気コイル（図示せず）に電流が印加されて、Ｎ極からＳ極に向かう磁界が生じると、磁極Ｓ１１Ａと磁極Ｓ２２Ａとの間に斥力が発生し、磁極Ｎ１１Ａと磁極Ｎ２２Ａとの間に引力が発生する。

図４Ｂに示されているように、第２磁極組立体２３Ｂを構成している４つの磁極は、一定の隙間で配置された磁極Ｓ１１Ｂ、磁極Ｓ２２Ｂ、磁極Ｎ１１Ｂ、磁極Ｎ２２Ｂから構成され、Ｘ軸方向に並べて配置された磁極Ｓ１１Ｂと磁極Ｎ２２Ｂとが第１グループを構成し、磁極Ｎ１１Ｂと磁極Ｓ２２Ｂとが第２グループを構成し、第１グループと第２グループとが上下に対向して配置されている。また、この配置は、Ｙ軸方向に並べて配置された磁極Ｓ１１Ｂと磁極Ｎ１１Ｂとが第１グループを構成し、磁極Ｎ２２Ｂと磁極Ｓ２２Ｂとが第２グループを構成し、第１グループと第２グループとが左右に向かい合って配置されているとも考えることができる。

したがって、磁極Ｓ１１Ｂと磁極Ｓ２２Ｂとは、対角線方向に配置され、磁極Ｎ１１Ｂと磁極Ｎ２２Ｂも対角線方向に配置され、このように４つの磁極Ｓ１１Ｂ、Ｓ２２Ｂ、Ｎ１１Ｂ、Ｎ２２Ｂが所定の隙間で、長方形の各頂点の位置に配置されている。

上述の構成を有する第２磁極組立体２３Ｂは、各磁極に備えた磁気コイル（図示せず）に電流が印加されて、Ｎ極からＳ極に向かう磁界が生じると、磁極Ｓ１１Ｂと磁極Ｓ２２Ｂとの間に斥力が発生し、磁極Ｎ１１Ｂと磁極Ｎ２２Ｂとの間には引力が発生する。

一方、図４Ｂに示す第２磁極組立体２３Ｂは、図４Ａに示す第１磁極組立体２３Ａを、Ｘ軸及びＹ軸に垂直なＺ軸の周りに９０゜回転させた配置であることが分かる。

図４Ａ及び図４Ｂに示されている配置で、第１磁極組立体２３Ａと第２磁極組立体２３Ｂとを構成すると、Ｘ／Ｙスキャナ２２を通過したイオンビームは、第１磁極組立体２３Ａと第２磁極組立体２３Ｂとの相反した作用によって、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に広がったビームになる。

図５Ａは、第１磁極組立体２３Ａのイオンビームフォーカシング動作を説明する図であり、図５Ｂは、第２磁極組立体２３Ｂのイオンビームフォーカシング動作を説明する図である。

図５Ａ及び図５Ｂに示されているように、第１磁極組立体２３Ａの各磁極によって発生した磁界中をイオンビームが通過する場合、イオンビームに縦方向（Ｙ軸方向）の圧縮と横方向（Ｘ軸方向）の拡張とが発生し（図５Ａ）、第２磁極組立体２３Ｂの各磁極によって発生した磁界中をイオンビームが通過する場合、イオンビームに縦方向（Ｙ軸方向）の拡張と横方向（Ｘ軸方向）の圧縮とが発生する。図５Ａ、５Ｂでは、磁界の方向を破線矢印で示し、陽イオンのイオンビームが、図面に垂直に前面から背面に走行していると仮定し、イオンビーム（陽イオン）が受けるローレンツ力を、Ｘ軸、Ｙ軸方向の実線矢印で示している。

このように、第２四重極磁極組立体２３の第１磁極組立体２３Ａと第２磁極組立体２３Ｂとは、イオンビームを磁界の中央部を通過させ、縦方向及び横方向に拡張及び圧縮させる。すなわち、相互に向かい合う２つのＮ極とＳ極とは、その間を通過するイオンビームを圧縮させる。電磁石を用いているため、電流方向を逆にし、発生する極性を反対にすれば拡張させることも可能である。

上述のように、本発明は、第２四重極磁極組立体２３の第１磁極組立体２３Ａと第２磁極組立体２３Ｂとの同期を取り、圧縮または拡張したイオンビームを用いてイオン注入する。

図６Ａは、第２四重極磁極組立体２３の第１磁極組立体２３Ａを作動させ、第２磁極組立体２３Ｂを作動させない場合のイオン注入の状態を示した図であり、図６Ｂは、第２四重極磁極組立体２３の第１磁極組立体２３Ａを作動させずに、第２磁極組立体２３Ｂを作動させた場合のイオン注入の状態を示した図である。図６Ａ、６Ｂのそれぞれにおいて、右側の図が、ウェハと注入されるイオンビームの分布とを重ねて示している。

図６Ａに示されているように、第２四重極磁極組立体２３の第１磁極組立体２３Ａだけを作動させた場合、イオンビームは、ウェハ２５上で縦方向（Ｙ方向）に分布して注入される。

そして、図６Ｂに示されているように、第２四重極磁極組立体２３の第２磁極組立体２３Ｂだけを作動させた場合、イオンビームは、ウェハ２５上で横方向（Ｘ方向）に分布して注入される。

図６Ｃに示されているように、第１磁極組立体２３Ａと第２磁極組立体２３Ｂとを同期させて、イオン注入する場合を示した図であり、縦方向に拡張されたイオンビームの注入分布と、横方向に拡張されたイオンビームの注入分布とが相互に重畳していることが分かる。すなわち、注入分布の重畳した部分は、ウェハ２５の中央部にあり、重畳していない部分は、全てウェハ２５の周辺部分にある。この時、第１磁極組立体２３Ａと第２磁極組立体２３Ｂとを同期させるという意味は、Ｘ／Ｙスキャナ２２によってＸ方向及びＹ方向に分散されるイオンビームを、圧縮または拡張させる第１及び第２磁極組立体２３Ｂもそれに合せて、イオンビームをＸ方向及びＹ方向に圧縮または拡張させるように電流を印加されなければならないということである。これによって、一様なイオン注入が可能となる。

即ち、意図的に、ウェハの中央部のドーズ量と周辺部のドーズ量とに差を設けることによって、トランジスタパラメータを均一にする。

図７は、本発明の実施の形態に係るイオン注入装置を用いてイオン注入をする場合のウェハ中央部のトランジスタパラメータの分布を示す図である。図７は、熱波動の測定方法によりドーズ量を分析した結果を示す。

図７に示されているように、ウェハの中央部において、ウェハの周辺部に比べて高いドーズ量が分布を示していることが分かる。例えば、ウェハの中央部では、９５５〜９６５の値を示し、ウェハの周辺部では、９４５〜９５５の値を示している。

図８は、本発明の実施の形態に係るイオン注入装置を用いて、不均一なウェハに、第２四重極磁極組立体を用いて、意図的にウェハ中央部を高いドーズ量で注入した場合のトランジスタパラメータの分布を示す図である。図８は、熱波動の測定方法によりドーズ量を分析したものである。

図８に示されているように、周辺部が中央部に比べて高いドーズ量を示したウェハ（図８の（Ａ）参照）の中央部に、意図的に第２四重極磁極組立体２３を用いて高いドーズ量を注入すると（図８の（Ｂ）参照）、図８の（Ｃ）のように、ウェハの全領域にわたって、均一にトランジスタパラメータを分布可能であること示している。例えば、図８では、ウェハの中央部とウェハの周辺部とで均一であり、９５９〜９６９の値を示す。

上述の実施の形態によれば、第２四重極磁極組立体２３を用いて所望の形状に分布するイオン注入が可能であり、イオン注入の前の工程での不均一な分布に対応して、適宜イオン注入のためのイオンビームの形状を変更できる。

上述の実施の形態では、スキャナの後にイオンビームを拡張及び圧縮させるために、１つの四重極磁極組立体を第１磁極組立体と第２磁極組立体とで構成することによって、イオンビームを９０゜回転させる方法を用いている。

他の方法には、スキャナの後に四重極磁極組立体を２段に構成する方法、後段の四重極磁極組立体を回転させる方法なども採用可能である。上述の方法では、全て回転式ビーム平行器を用いる。

回転式ビーム平行器２４は、Ｘ方向の溝とＹ方向の溝とから構成された十字型ビーム平行器を使用できる。すなわち、十字型ビーム平行器を用いることによって、Ｘ方向とＹ方向とに選択的にイオンビームの進路を変更できる。すなわち、スキャナがＸ軸方向にイオンビームを偏向させ、第２四重極磁極組立体が横（Ｙ軸）方向に圧縮及び拡張させる時、ビーム平行器のＹ方向の溝により、イオンビームの進路経路がＹ方向に変わる。

そして、Ｘ／Ｙスキャナ２２以後に、四重極磁極組立体を使用する場合、Ｘ方向とＹ方向に回転が可能なビーム平行器を使用する。この時、四重極磁極組立体に同期させてビーム平行器を９０゜または３６０゜回転させる。

そして、Ｘ／Ｙスキャナ２２は、第２四重極磁極組立体２３の同期に合わせ、Ｘ方向及びＹ方向に選択的にスキャンすることができ、Ｘ／Ｙスキャナ２２は、偏向器を長方形、円筒形状に形成し、その中にＸ方向スキャン用の電極及びＹ方向スキャン用の電極を設置できる。

以上、実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、上記した本実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲内で様々に変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に属する。

従来の技術に係るイオン注入装置及びそのビームラインを示す図である。 従来の技術に係るウェハの中央部と周辺部とにおけるトランジスタパラメータの分布を示した図である。 本発明の実施の形態に係るイオン注入装置を示す図である。 第２四重極磁極組立体において第１磁極組立体を構成する４つの磁極の配置を示す図である。 第２四重極磁極組立体において第２磁極組立体を構成する４つの磁極の配置を示す図である。 第１磁極組立体のイオンビームフォーカシング動作を説明する図である。 第２磁極組立体のイオンビームフォーカシング動作を説明する図である。 第２四重極磁極組立体の第１磁極組立体を作動させ、第２磁極組立体を作動させない場合のイオン注入の状態を示す図である。 第２四重極磁極組立体の第１磁極組立体を作動させずに、第２磁極組立体を作動させた場合のイオン注入の状態を示した図である。 第１磁極組立体と第２磁極組立体とを同期させてイオン注入する場合の分布を示す図である。 本発明の実施の形態に係るウェハ中央部でのトランジスタパラメータの散布を示した図である。 本発明の実施の形態に係る不均なウェハに第２四重極磁極組立体を用いて、意図的にウェハ中央部を高いドーズ量で注入した場合のトランジスタパラメータの分布を示す図である。

符号の説明

２１ 第１四重極磁極組立体
２２ Ｘ／Ｙスキャナ
２３ 第２四重極磁極組立体
２４ 回転式ビーム平行器
２５ ウェハ

Claims (12)

1. イオンビームソースから送出されたイオンビームをフォーカシングする第１四重極磁極組立体と、
   該第１四重極磁極組立体を通過した前記イオンビームを、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に偏向させるＸ／Ｙスキャナと、
   該Ｘ／Ｙスキャナを通過した前記イオンビームを、縦方向に拡張及び横方向に圧縮、または縦方向に圧縮及び横方向に拡張させる第２四重極磁極組立体と、
   該第２四重極磁極組立体と同期して前記イオンビームを回転させるビーム平行器とを備え、
   該ビーム平行器を通過した前記イオンビームが、ウェハにイオン注入されることを特徴とするイオン注入装置。
2. 前記第１四重極磁極組立体及び第２四重極磁極組立体が、それぞれ４つの磁極を有する第１磁極組立体及び第２磁極組立体備えて構成され、
   入射される前記イオンビームに対して、前記第１磁極組立体が前段に配置され、前記第２磁極組立体が後端に配置されることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入装置。
3. 前記第１及び２磁極組立体がそれぞれ、長方形の各頂点に配置される２つのＳ磁極及び２つのＮ磁極を備え、
   ２つの前記Ｓ磁極が第１の対角線方向に配置され、
   ２つの前記Ｎ磁極が、前記第１の対角線方向と異なる第２の対角線方向に配置されることを特徴とする請求項２に記載のイオン注入装置。
4. 前記第１磁極組立体が、前記イオンビームを縦方向に圧縮させ、横方向に拡張させるように前記Ｓ磁極及び前記Ｎ磁極が配置され、
   前記第２磁極組立体が、前記イオンビームを縦方向に拡張させ、横方向に圧縮させるように前記Ｓ磁極及び前記Ｎ磁極が配置されることを特徴とする請求項３に記載のイオン注入装置。
5. 前記ウェハを搭載する搭載手段を備え、
   前記第２四重極磁極組立体に同期して、前記搭載手段が前記ウェハを回転させることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入装置。
6. 前記ビーム平行器が、前記第２四重極磁極組立体に同期して前記イオンビームを３６０゜または９０゜回転させることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入装置。
7. 前記ビーム平行器が、十字型ビーム平行器であることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入装置。
8. 前記Ｘ／Ｙスキャナが、前記第２四重極磁極組立体に同期してＸ方向及びＹ方向に選択的にスキャニングンすることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入装置。
9. 前記Ｘ／Ｙスキャナが、長方形または円筒形状の偏向器に各々配置されたＸスキャン用電極及びＹスキャン用電極を備えることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入装置。
10. スキャナを通過したイオンビームを、縦方向に圧縮及び横方向に拡張、並びに縦方向に拡張及び横方向に圧縮させることが可能な四重極磁極組立体を用いて、ウェハの中央部において縦方向のイオンビームと横方向のイオンビームとを重畳させて照射することを特徴とするイオン注入方法。
11. 前記四重極磁極組立体が、各々４つの磁極を有する第１磁極組立体及び第２磁極組立体を備えて構成されることを特徴とする請求項１０に記載のイオン注入方法。
12. 前記第１磁極組立体が、前記イオンビームを縦方向に圧縮させ、横方向に拡張させるように配置されたＳ磁極及びＮ磁極を備え、
    前記第２磁極組立体が、前記イオンビームを縦方向に拡張させ、横方向に圧縮させるように配置されたＳ磁極及びＮ磁極を備えることを特徴とする請求項１１に記載のイオン注入方法。

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