KR20130087441A - 이온주입방법 및 이온주입장치 - Google Patents

Abstract

반도체웨이퍼의 면 상에, 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향으로, 1회 이상 번갈아 나열된, 2종류의 면내 영역, 즉, 전폭 이온비주입영역과 부분적 이온주입영역을 작성한다. 부분적 이온주입영역의 작성시에는, 반도체웨이퍼를 고정한 상태에서, 반도체웨이퍼에의 이온빔 조사, 이온빔 조사의 중단을 행하면서, 목적의 도즈량을 충족시킬 때까지 이온빔에 의한 왕복스캔을 반복한다. 전폭 이온비주입영역의 작성시에는, 반도체웨이퍼에의 이온빔 조사를 행하지 않고, 반도체웨이퍼를 이동시킨다. 이하, 상기 반도체웨이퍼의 고정과 상기 반도체웨이퍼의 이동을 복수회 반복함으로써, 반도체웨이퍼의 원하는 영역에 이온주입영역 및 이온비주입영역을 작성한다.

Description

이온주입방법 및 이온주입장치{Ion implantation method and ion implantation apparatus}

본 발명은, 이온주입방법 및 이온주입장치에 관한 것이며, 보다 자세하게는, 이온주입장치를 이용하여, 반도체웨이퍼에 수 mm 오더의 영역길이를 가지는 국소적인 이온주입영역을 작성하기 위한 이온주입량제어에 관한 것이다.

반도체 제조공정에서는, 도전성을 변화시킬 목적, 반도체웨이퍼의 결정구조를 변화시킬 목적 등을 위해, 반도체웨이퍼에 이온을 입사시키는 공정이 표준적으로 실시되고 있다. 이 공정에서 사용되는 장치는, 이온주입장치라고 불린다. 이온주입장치는, 이온원(源)에 의하여 이온화된 이온을 이온빔으로서 인출하고, 그 후 가속된 이온빔을 형성하는 기능과, 그 이온빔을 반도체웨이퍼까지 수송하여, 상기 반도체웨이퍼에 조사(照射)하는 기능을 가진다.

집적회로 등의 반도체장치는 다수의 트랜지스터나 기타 전자소자로 형성되어 있다. 현재 제작되고 있는 트랜지스터의 전형적인 크기는, 수십 nm에서 백 수십 nm이다. 이 크기 중에서, 반도체 제조공정 중의 이온주입공정에서는, 트랜지스터의 어느 부분에만 이온주입을 행하거나, 인접하는 트랜지스터에 상이한 조건의 이온주입을 행하거나 한다. 이 이온주입공정에서 중요한 것은, 반도체웨이퍼 전면(全面)에 걸쳐서, 목적으로 하는 위치에 목적으로 하는 이온주입조건을 충족하는, 이온주입을 행하는 것이다.

현재의 반도체 제조공정 중의 통상의 이온주입방법에서는, 반도체웨이퍼 전체에 걸쳐서, 동일한 이온에너지, 이온주입각도, 도즈(dose)량을 설정하고, 그 설정에 입각하여, 이온주입장치에서 이온빔을 형성, 가속하여, 그 이온빔을 반도체웨이퍼에 조사한다. 따라서, 통상의 이온주입방법 그 자체만을 이용해서는, 반도체웨이퍼의 목적위치에 원하는 이온주입을 행하는 것이 가능할 수가 없다.

상기 통상의 이온주입방법을 이용하여, 반도체웨이퍼의 목적위치에 이온주입을 행하기 위해서는, 반도체웨이퍼 상에 레지스트마스크를 얹고, 이 레지스트마스크를 통하여 이온주입을 행하는 것이 자주 행해지고 있다. 레지스트마스크란, 다수개의 매우 작은 세공(細孔)구조를 가지는 박막형상 소재이다. 이 레지스트마스크의 세공부위를 이온투과영역, 기타 부위를 레지스트 영역이라 부른다. 레지스트마스크 상의 레지스트 영역에 조사된 이온빔은 반도체웨이퍼까지 도달하지 않고, 레지스트마스크 상의 이온투과영역에 조사된 이온빔만 반도체웨이퍼까지 도달해, 반도체웨이퍼에 이온이 주입된다. 이와 같이 하여, 반도체웨이퍼 전면에 걸쳐서, 목적의 위치에 목적의 이온주입조건을 만족하는, 이온주입을 행할 수 있다.

상기 통상의 이온주입방법에서는, 반도체웨이퍼 전체에 걸쳐서, 동일한 이온에너지, 이온주입각도, 도즈량을 설정한다. 그러나, 현재, 반도체 제조공정 전반을 통하여, 웨이퍼면내의 반도체소자의 전기적 특성을 균일하게 하기 위하여, 특수한 이온주입방법을 이용하는 경우도 있다. 예컨대, 반도체 제조공정 중, 이온주입공정보다 이전의 공정에서 뭔가의 문제가 발생했다고 하자. 그럼에도 불구하고, 아무것도 대처하지 않고 제조공정을 진행하면, 웨이퍼면내의 반도체소자의 전기적 특성이 불균일하게 되는 문제가 발생하는 경우가 있다. 이러한 문제는 웨이퍼면내 불균일성이라 불린다. 이 경우, 반도체 제조공정 중의 이온주입공정에서 상기 웨이퍼면내 불균일성에 대한 보정을 행하기 위하여, 고안된 특수한 이온주입방법을 행하는 경우도 있다. 예컨대, 반도체 제조공정 중의 이온주입공정에 있어서 웨이퍼면내에서 의도적으로 도즈량을 불균일하게 하여, 이온주입공정보다 이전의 공정에서 발생한 문제에 기인하는 웨이퍼면내 불균일성을 보정함으로써, 반도체 제조공정 종료시에 얻어지는 웨이퍼면내의 반도체소자의 전기적 특성의 균일성을 확보하는 것이 행해지고 있다. 이 수법에서는, 반도체 제조공정 중, 이온주입공정보다 이전의 공정에서 발생한 문제에 기인하는 웨이퍼면내 불균일성에는 대처할 수 있지만, 이온주입공정보다 이후의 공정에서 돌발적으로 문제가 발생한 경우에는, 그 문제에 기인하는 웨이퍼면내 불균일성에는 대처할 수 없다.

여기서 중요한 것은, 반도체 제조공정 중의 통상의 이온주입방법에서는, 먼저 반도체웨이퍼 전체에 걸쳐서, 동일한 이온에너지, 이온주입각도, 및 도즈량을 설정하는 것이 요구되는 점이다. 여기에서는, 특히 이온주입각도의 동일성 확보에 대해 설명한다.

일반적으로, 반도체웨이퍼 전면에 이온을 주입하는 수법은 여러 가지 고려된다. 가장 알기 쉬운 방법의 하나로서, 이온빔에 의한 2차원적인 스캔에 의하여 반도체웨이퍼 전면에 주입하는 수법이 고려된다. 이 수법은, 이전의 이온주입장치에서는 이용되었던 적이 있지만, 현재, 반도체웨이퍼로서 주로 이용되는 직경 200mm의 반도체웨이퍼 및 직경 300mm의 반도체웨이퍼에 대한 이온주입장치에서는 이용되지 않는다. 그 이유 중 하나는, 반도체소자의 미소화에 따라, 이전에 비해 이온주입각도 오차의 허용범위가 엄격해졌다는 것이다. 이유 중 다른 하나는, 이전에 비해 반경이 커진 반도체웨이퍼 전면에서의 이온주입각도의 동일성 확보가 곤란한 점에 있다.

특히 후자의 이유에 대해 설명하면, 예컨대, 직경 300mm의 반도체웨이퍼에 대해서, 이온빔에 의한 2차원적인 스캔을 행하면서, 이온주입각도를 균일하게 설정하기 위해서는, 이하의 것이 필요하게 된다. 이온원과 반도체웨이퍼 사이의 빔 라인 중에, 이온빔에 의한 2차원적인 스캔을 행하는, 자장(磁場), 전장(電場) 중의 적어도 일방을 이용한 제1 전자기적 기기(빔 편향/빔 스캔장치 등)를 설치한다. 이 제1 전자기적 기기의 하류측에, 적어도 300mm×300mm의 단면적을 가지는 입체공간을 확보한다. 그리고, 2차원적인 스캔된 이온빔의 각도를, 그 입체공간 내의 2차원적 위치에 따라 제어하고, 각도가 제어된 이온빔을 웨이퍼까지 수송함으로써, 웨이퍼에 이온을 주입한다. 이온빔의 각도제어를 위해서는, 이온빔의 2차원적 각도제어를 행하는 자장, 전장 중의 적어도 일방을 이용한 제2 전자기적 기기(빔 편향/빔 스캔장치 등)를 이용한다.그러나 실제로는, 상기 제1, 제2 전자기적 기기의 자장불균일 내지 전장불균일의 영향, 이온빔이 잠재적으로 가지고 있는 이온빔 자체의 전하에 근거하는 공간전하효과에 의한 이온빔의 각도퍼짐효과의 영향, 이온주입각도 이외의 이온주입에 요구되는 성능확보의 곤란성 등의 문제가 있다. 이러한 문제에 의하여, 반도체웨이퍼의 크기가 작은 경우는 별론으로 하고, 반도체웨이퍼로서 주로 이용되는 직경 200mm의 반도체웨이퍼 및 직경 300mm의 반도체웨이퍼를 이용하는 경우에는, 이온빔에 의한 2차원적인 스캔을 행하면서, 이온주입각도를 균일하게 설정하는 기능의 실현은, 매우 곤란하다.

상기 설명을 정리하면, 이온빔에 의한 2차원적인 스캔수법을 이용하여, 직경 200mm의 반도체웨이퍼 및 직경 300mm의 반도체웨이퍼의 전면에 걸쳐서, 이온주입각도를 균일하게 하는 것은 매우 곤란하다. 그것이 가능하다 하더라도 막대한 코스트가 필요하게 되어, 현실적이지 않다. 또한, 현재 직경 450mm의 반도체웨이퍼의 이용이 계획되고 있다. 이 직경 450mm의 반도체웨이퍼 전면에 걸친 이온주입각도의 균일성확보는, 더욱 곤란성이 높아질 것은 말할 필요도 없다.

한편, 이온빔에 의한 1차원적인 스캔수법을 이용하여, 직경 200mm의 반도체웨이퍼 및 직경 300mm의 반도체웨이퍼의 1차원 방향에 대해서, 이온주입각도를 동일하게 하는 것은 비교적 용이하다. 또한, 이러한 이온빔을, 동일 이온주입각도를 유지하면서, 반도체웨이퍼의 전면에 주입하기 위해서는, 상기 이온빔의 스캔방향과 직교하는 방향으로 웨이퍼를 이동시키면 되는 것이고, 이것도 비교적 용이하다. 실제, 이온원에서 발생한 이온을 이온빔으로 하여 반도체웨이퍼까지 수송하고, 수송 도중에서 1축방향으로 이온빔의 왕복스캔을 행하면서, 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향으로 웨이퍼를 메커니컬하게 연속적으로 스캔시키는(이동시키는) 방법을 이용하는 이온주입장치가 제공되고 있다. 이러한 이온주입장치는, 현재, 반도체웨이퍼로서 주로 이용되는 직경 200mm의 반도체웨이퍼 및 직경 300mm의 반도체웨이퍼에 대한 이온주입장치로서 널리 이용되고 있다.

여기서 중요한 것은, 웨이퍼면내에서 동일 이온주입각도를 유지하기 위해서는, 1축방향으로 이온빔의 왕복스캔을 행하면서, 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향으로 웨이퍼를 동작시키면 되는 것이고, 웨이퍼의 연속적 스캔(이동)은 필요조건은 아니라는 것이다. 상기 통상의 이온주입방법에서는, 반도체웨이퍼 전체에 걸쳐서, 동일한 도즈량을 설정하기 위하여, 반도체웨이퍼의 연속적 스캔을 실시하고 있다. 그러나, 단순히 동일 이온주입각도를 유지할 목적이라면, 반도체웨이퍼를 간헐적으로 이동시켜 이온주입을 행하는 방법, 혹은 반도체웨이퍼를 고정하여 이온주입을 행하고, 그 후 반도체웨이퍼를 이동시켜, 다른 위치에서 반도체웨이퍼를 고정하여 이온주입을 행하는 방법 중 어느 것이어도, 이온주입각도는 동일하게 유지된다.

이후에 설명하는 바와 같이, 본 발명에서는, 웨이퍼면내에 수 mm 이상의 영역길이의 이온주입영역과 이온비(非)주입영역을 작성하는 것이 가능한데, 이러한 이온주입영역과 이온비주입영역을 작성할 필요성을 나타내는 하나의 예로서, 반도체 제조공정의 웨이퍼면내 불균일성에 대한 보정이 있다.

예컨대, 반도체 제조공정 중의 이온주입공정에서, 뭔가의 문제가 발생하여, 이온주입이 불균일한 반도체웨이퍼가 되는 경우가 있는데, 상기 설명한 통상의 이온주입방법으로는, 그 보정을 행할 수 없다. 즉, 이미 이온주입이 행해져 이온주입의 균일성이 불충분한 반도체웨이퍼에 대해, 그 보정을 동일 이온주입을 이용해 행하기 위해서는, 웨이퍼면내에 이온주입영역과 이온비주입영역을 작성할 필요가 있다.

또한, 반도체 제조공정 중, 이온주입공정보다 이후의 공정에서, 돌발적으로 어떠한 문제가 발생했음에도 불구하고, 이대로 제조공정을 진행시키면, 웨이퍼면내의 반도체소자의 전기적 특성이 불균일한 반도체웨이퍼가 되는 경우도 있다. 이 경우, 반도체 제조공정을 일단 중지하고, 반도체웨이퍼 내에서 전기적 특성의 불균일이 발생한 부분만, 이온주입공정을 다시 하거나, 새로운 이온주입공정을 추가하거나 함으로써, 전기적 특성의 보정을 행하는 것이 고려된다. 그러나, 이 경우에도, 상기 설명한 통상의 이온주입방법으로는, 전기적 특성의 보정을 행할 수 없다. 즉, 이러한 경우에서도, 웨이퍼면내에 이온주입영역과 이온비주입영역을 작성할 필요성이 있다.

상기 웨이퍼면내 불균일성의 발생요인은, 반도체 제조공정에 있어서의 반도체 제조장치의 어떤 기계적 문제, 전자기학적 문제에 의한 것이며, 반도체소자에 비하면 충분히 큰 범위길이의 웨이퍼면내 불균일성이다. 즉, 웨이퍼면내에 이온주입영역과 이온비주입영역을 작성하고, 반도체 제조공정의 웨이퍼면내 불균일성에 대한 보정에 사용하는 경우에는, 그 전형적인 이온주입영역의 최소 영역길이는 10mm 이상이면 된다. 최대 영역길이는 50mm 이하면 되고, 그 이상의 길이의 영역에 이온주입을 행하는 경우에는, 복수개의 이온주입영역을 조합하면 된다.

다만, 웨이퍼면내에 이온주입영역과 이온비주입영역을 작성하고, 반도체 제조공정의 웨이퍼면내 불균일성에 대한 보정에 사용하는 것은, 하나의 예이고, 웨이퍼면내에 이온주입영역과 이온비주입영역을 작성함으로써, 여러 가지의 응용이 고려된다. 여기서, 중요한 것은, 이온주입영역의 이온주입성능은, 상기 설명한 통상의 이온주입방법과 동일하지 않으면 안 되는 점이다. 즉, 이온에너지, 이온주입각도, 도즈량은, 어느 정밀도로 제어할 수 없으면 안 된다. 또한, 이온주입영역이 웨이퍼면내에 산재하는 경우에도, 각 이온주입영역에서 목적의 이온주입이 동일한 경우, 각각의 이온주입영역의 이온주입각도, 도즈량의 균일성도 요구된다. 또한, 이온주입시의 외적 환경도, 상기 설명한 통상의 이온주입방법과 동일해야 한다. 즉, 반도체 제조공정 중의 이온주입공정에서 중요하다고 여겨지는, 금속오염 레벨, 크로스오염 레벨, 이온에너지오염 레벨, 파티클수 레벨 등이, 상기 설명한 통상의 이온주입방법과 동일해야 한다. 여기서, 금속오염 레벨이란, 이온주입시에 반도체웨이퍼에 주입되는 각종 금속원자의 양이고, 크로스오염 레벨이란, 이온주입시에 반도체웨이퍼에 주입되는 목적원자종(種) 이외의 이온의 양이다. 이온에너지오염 레벨이란, 이온주입시에 웨이퍼에 주입되는 목적의 에너지와 상이한 에너지를 가지는 이온의 양이다. 파티클수 레벨이란 이온주입시에 웨이퍼 표면에 수송되는 물질량이다.

통상의 반도체 제조공정 중의 이온주입공정에서는, 웨이퍼면내에 이온주입영역과 이온비주입영역을 작성하기 위하여, 이미 설명한 바와 같이 레지스트마스크를 이용한다. 레지스트마스크는 매우 정밀도 좋게 이온주입영역과 이온비주입영역을 작성할 수 있지만, 그 코스트는 매우 비싸며, 또한 그 후처리공정도 매우 복잡하다. 따라서, 웨이퍼면내에 수 mm 이상의 영역길이를 가지는 이온주입영역과 이온비주입영역을 작성한다는, 본 발명의 목적에는 적합하지 않다.

종래, 레지스트마스크를 이용하지 않고, 반도체웨이퍼 상의 어느 일부분에 이온주입영역을 작성하기 위한 수법으로서, 다수개의 빈구멍(空孔)을 가지는 금속재 내지 탄소재로 이루어지는 마스크를 이용하여, 마스크의 빈구멍부를 통과한 빔만을 반도체웨이퍼에 조사하는 것에 의한 수법이 이용되어 왔다. 이러한 다수 개의 빈구멍을 가지는 마스크를 스텐실마스크라고 부르는 경우가 있다. 스텐실마스크를 이용하는 경우, 이온주입영역의 면적 및 위치는, 스텐실마스크의 빈구멍부의 크기 및 위치에 의하여 결정된다. 스텐실마스크를 이용하는 방법으로서는, 예컨대, 특허문헌 1에 거론된 수법이 있다.

한편, 레지스트마스크나 스텐실마스크를 이용하지 않고, 이온주입장치에 설치된 복수 매의 가동(可動)마스크를 이용하여, 반도체웨이퍼 상에 2차원분포를 가지는 이온주입영역을 작성하는 수법도 제안되어 있다(특허문헌 2).

일본 특허공개공보 평8-213339호 일본 특허공개공보 2001-229872호

스텐실마스크를 이용하는 경우, 이온주입영역의 면적이나 위치가 상이한 이온주입을 실현하기 위해서는, 각각의 조건에 맞춘 스텐실마스크를 준비할 필요가 있고, 또한, 각각의 이온주입시에 스텐실마스크의 교환작업도 필요하게 된다. 특허문헌 1의 수법에서는 복수개의 스텐실마스크를 준비하고 있지만, 요구되는 이온주입영역의 면적이나 위치는, 각각 상이하다고 생각되기 때문에, 스텐실마스크의 교환은 불가결하며, 결과적으로 막대한 코스트의 발생과, 막대한 준비시간이 발생해 버린다.

특허문헌 2의 수법은, 가동마스크를 이용함으로써, 스텐실마스크의 교환은 불필요하게 되어 있지만, 이온빔이 마스크에 직접 조사되므로, 그 마스크의 영향이 남아 버린다. 구체적으로는, 이전, 마스크에 조사한 이온종의 영향에 의하여 크로스오염 레벨이 악화된다. 또한, 이온빔 조사에 의하여 마스크로부터 발생하는 탈(脫)가스의 영향에 의하여 이온에너지오염 레벨이 악화된다. 또한, 마스크 유래의 파티클의 영향에 의하여, 파티클수 레벨이 악화된다. 또한, 마스크재질로서 금속재를 이용하였을 경우에는, 금속오염 레벨도 악화된다. 즉, 이온주입시의 외적 환경은, 상기 설명한 통상의 이온주입방법과 동일하다고는 할 수 없다.

또한, 특허문헌 2의 수법에서는, 이온빔이 가동마스크에 직접 조사되므로, 시간이 경과함에 따라, 이온빔에 의하여 가동마스크의 구성물질이 스패터되거나, 혹은 이온빔에 의한 조사열에 의하여 가동마스크의 구성물질이 승화함으로써, 서서히 가동마스크의 형상이 변화되어, 결과적으로 가동마스크를 교환하지 않으면 안된다. 따라서, 스텐실마스크를 이용하는 경우만큼은 아니더라도, 결과적으로 가동마스크의 교환코스트가 발생하고, 준비시간도 발생된다.

또한, 특허문헌 2의 수법에서는, 이온빔에 의한 2차원적인 스캔을 행할 필요가 있다. 따라서, 이온빔에 의한 2차원적인 스캔기능을 가지지 않은 이온주입장치에서는, 특허문헌 2의 수법은 채용할 수 없다.

또한, 특허문헌 2의 수법에서는, 이온빔에 의한 2차원적인 스캔을 행할 필요가 있지만, 이미 설명한 바와 같이 이온빔에 의한 2차원적인 스캔으로는, 근본적으로 웨이퍼면내의 이온주입각도를 일정하게 하는 것은 곤란하다. 따라서, 특허문헌 2의 수법으로는, 이온주입영역이 웨이퍼면내에 산재하는 경우에, 각각의 이온주입영역의 이온주입각도가 일정하게 되지는 않는다.

또한, 특허문헌 1이나 특허문헌 2의 수법에서는, 1회의 일련의 이온주입으로는 웨이퍼면내에 동일 도즈량의 이온주입영역만 작성 가능하므로, 웨이퍼면내에 도즈량이 상이한 복수종류의 이온주입영역을 작성하는 경우에는, 복수회의 이온주입이 필요해지며, 그 생산성이 악화되어 버린다. 1회의 일련의 이온주입이란, 웨이퍼의 직경방향의 일단측에서 시작된 이온주입이 웨이퍼의 직경방향의 타단측에 도달할 때까지의 이온주입처리를 말한다.

본 발명은, 이하의 내용을 실현할 수 있도록 하는 것을 도모하고 있다.이온빔의 2차원적 스캔기능을 가지지 않는 이온주입장치를 이용한 이온주입방법에 있어서, 레지스트마스크 또는 스텐실마스크 또는 가동마스크와 같은 마스크형상의 물체를 이용하지 않고, 웨이퍼면내에 이온주입영역과 이온비주입영역을 작성할 수 있도록 한다.

상기 이온주입영역으로서, 10mm 이하의 영역길이를 가진 이온주입영역을, 반도체웨이퍼면내에 복수개 작성할 수 있도록 한다.

상기 이온주입영역의 영역길이를, 변경 가능하게 한다.

1회의 일련의 이온주입에 의하여, 웨이퍼면내에 도즈량이 상이한 복수 종류의 이온주입영역을 작성할 수 있도록 한다.

상기 이온주입영역의 이온주입성능, 즉, 이온에너지, 이온주입각도, 도즈량의 제어정밀도를, 통상의 이온주입방법과 동등한 레벨로 한다.

금속오염 레벨, 크로스오염 레벨, 이온에너지오염 레벨, 파티클수 레벨 등의 이온주입시의 외적 환경을, 통상의 이온주입방법과 동등한 레벨로 한다.

이 발명에 관한 이온주입방법의 일 태양은, 이온원에서 발생한 이온을 이온빔으로 하여 웨이퍼까지 수송하고, 수송 도중에 있어서 1축방향의 스캔방향으로 이온빔의 왕복스캔을 행함과 함께 스캔된 이온빔을 편향시켜 동일한 방향을 향하게 하는 것이 가능하고, 또한 상기 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향으로 웨이퍼를 이동하는 것이 가능한 이온주입장치를 이용한 이온주입방법에 있어서, 웨이퍼면 상에, 상기 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향으로 적어도 1회 이상 번갈아 나열된 2종류의 면내 영역을 설정하고, 상기 2종류의 면내 영역 중 한 종류의 면내 영역은, 설정된 면내 영역의 전폭에 걸쳐서, 이온이 주입되지 않는 전폭(全幅) 이온비(非)주입영역으로 하고, 상기 2종류의 면내 영역 중 다른 한 종류의 면내 영역은, 상기 이온빔의 스캔방향으로 이온이 주입되는 이온주입영역과 이온이 주입되지 않는 영역이 번갈아 반복되는 부분적 이온주입영역으로 하여, 상기 2종류의 각각의 면내 영역에서, 상이한 조건의 이온주입처리를 행함으로써, 웨이퍼면내의 소정의 위치에만 이온을 주입하고, 그 이외의 위치에는 이온을 주입하지 않도록 구성한 것을 특징으로 한다.

상기 이온주입방법에 있어서는 또한, 상기 부분적 이온주입영역의 작성시에는, 웨이퍼를 고정하여 이온주입을 행하고, 상기 전폭 이온비주입영역의 작성시에는, 이온주입을 행하지 않고, 웨이퍼를 이동시켜, 상기 웨이퍼의 고정과 상기 웨이퍼의 이동을 복수회 반복하는 것도 특징 중 하나이다.

상기 이온주입방법에 있어서는 또한, 웨이퍼면 상에, 복수개 설정되는, 상기 이온주입영역에 있어서의 웨이퍼면에 대한 이온주입각도가, 어느 상기 이온주입영역에서도 서로 평행하게 되는 것도 또한, 특징 중 하나이다.

상기 이온주입방법에 있어서는 또한, 웨이퍼에 이온주입을 행하기 전에 미리 측정된 빔 전류치와 이온주입영역의 설정도즈량으로부터, 필요한 이온빔의 스캔횟수를 계산에 의하여 구하고, 상기 부분적 이온주입영역에서는, 웨이퍼를 고정한 채로, 구해진 스캔횟수만큼 이온빔을 스캔시킴으로써, 설정된 이온주입영역의 도즈량을 실현하는 것도 또한, 특징 중 하나이다.

상기 이온주입방법에 있어서는 또한, 상기 이온원으로부터 웨이퍼까지의 이온수송영역에 설치된 전극에 전압을 의도적으로 인가하여 이온빔의 궤도를 편향시킴으로써, 웨이퍼로의 이온빔 조사를 중단함으로써, 상기 전폭 이온비주입영역을 작성하고, 상기 이온주입영역의 작성 개시시에, 웨이퍼 상의 미리 정한 위치좌표에서, 상기 전극으로의 전압인가를 제거하고, 또한, 상기 이온주입영역의 작성종료시에, 웨이퍼 상의 미리 정한 위치좌표에서, 상기 전극에 전압을 의도적으로 인가하여, 웨이퍼로의 이온빔 조사를 중단함으로써, 상기 부분적 이온주입영역을 작성하는 것도 또한, 특징 중 하나이다.

또한, 스캔된 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향의 빔 폭과 단위시간에 단위면적을 통과하는 빔 전류치를 측정하기 위하여 행해지는, 웨이퍼에 이온주입을 행하기 전의 이온빔 확인시의 이온빔의 스캔주파수와, 웨이퍼면내에의 이온주입 중의 이온빔의 스캔주파수가 서로 상이한 것도, 특징 중 하나라고 할 수 있다.

또한, 동일한 이온주입장치를 이용하여, 이온원에서 발생한 이온을 이온빔으로 하여 웨이퍼까지 수송하고, 수송 도중에 이온빔의 왕복스캔을 행하면서, 부분적 이온주입영역의 작성시에는 웨이퍼를 고정하여 이온주입을 행하고, 전폭 이온비주입영역의 작성시에는 이온주입을 행하지 않고 웨이퍼를 이동시켜, 상기 웨이퍼의 고정과 상기 웨이퍼의 이동을 복수회 반복함으로써, 웨이퍼면내의 소정의 위치에만 이온을 주입하고, 그 이외의 위치에는 이온을 주입하지 않는 제1 이온주입방법과, 상기 이온원에서 발생한 이온을 이온빔으로 하여 웨이퍼까지 수송하고, 수송 도중에 1축방향으로 이온빔의 왕복스캔을 행하면서, 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향으로 웨이퍼를 메커니컬하게 연속적으로 스캔시켜(이동시켜), 웨이퍼 전면에 균일한 이온주입을 행할 수 있는 제2 이온주입방법의, 쌍방이 실현 가능한 것도 또한, 특징 중 하나라고 할 수 있다.

본 발명에 의하면, 이온빔의 2차원적 스캔기능을 가지지 않는 이온주입장치를 이용한 이온주입방법에 있어서, 레지스트마스크 또는 스텐실마스크 또는 가동마스크와 같은 마스크형상의 물체를 이용하지 않고, 웨이퍼면내에 이온주입영역과 이온비주입영역을 작성할 수 있다.

본 발명에 의하면, 10mm 이하의 영역길이를 가진 이온주입영역을 반도체웨이퍼면내에 복수개 작성할 수 있고, 또한, 그 영역길이가 2mm 이상 80mm 이하로 제어 가능한 이온주입영역을 작성할 수 있다.

본 발명에 의하면, 1회의 일련의 이온주입에 의하여, 반도체웨이퍼면내에 영역길이나, 도즈량이 상이한 복수종류의 이온주입영역을 작성할 수 있다.

본 발명에 의하면, 이온에너지, 이온주입각도, 도즈량의 제어정밀도가, 통상의 이온주입방법과 동등 레벨인, 이온주입영역을 작성할 수 있다.

본 발명에 의하면, 금속오염 레벨, 크로스오염 레벨, 이온에너지오염 레벨, 파티클수 레벨 등의 이온주입시의 외적 환경이, 통상의 이온주입방법과 동등 레벨이도록 하면서, 웨이퍼면내에 이온주입영역과 이온비주입영역을 작성할 수 있다.

본 발명에 의하면, 이온빔의 2차원적 스캔기능을 가지지 않는 이온주입장치에 있어서, 레지스트마스크 또는 스텐실마스크 또는 가동마스크와 같은 마스크형상의 물체를 이용하지 않고, 웨이퍼면내에 이온주입영역과 이온비주입영역을 작성할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 이온주입장치의 일례의 구성을 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 웨이퍼면내에 설정되는 이온주입영역의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 웨이퍼면내의 이온주입영역 작성수법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 의한 이온주입영역 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 의한 이온주입영역 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 의한 이온주입영역 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명에 의한 이온비주입영역 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명에 의한 이온주입장치에 구비되는 메커니컬 스캔장치의 일례에 대해 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하여, 본 발명에 의한, 이온주입방법 및 이온주입장치의 일례를 설명한다. 본 발명에서는, 이온원(1)에서 발생한 이온을 이온빔으로 하여 반도체웨이퍼(9)까지 수송하고, 수송 도중에 1축방향(직선형상)으로 이온빔의 왕복스캔을 행할 수 있는 이온주입장치를 이용한다. 더욱 자세하게 설명하면, 이온은 이온원(1)으로부터 인출전극(2)에 의하여 인출되어 이온빔이 된다. 질량분석자석장치(3) 및 질량분석슬릿(4)을 이용하여, 이온빔으로부터 목적의 이온종, 이온에너지를 가진 이온이 선택된다. 반도체웨이퍼(9)는, 빔 스캐너(6)를 이용하여, 도 1의 면에 있어서의 상하방향을 향하여 선택된 이온으로 이루어지는 이온빔에 의하여 1차원적으로 왕복스캔된다. 도 1의 면에 있어서의 상하방향이란, 예컨대 수평방향이다. 빔 스캐너(6)는, 전장방식, 자장방식 중 어느 것을 이용하여도 된다.빔 스캐너(6)에 입사되는 이온빔의 진행방향은 고정이지만, 빔 스캐너(6)에 의하여, 이온빔은 빔 스캐너 입사시의 고정진행방향에 대해서 각도를 가지도록 편향된다. 그러나, 고정진행방향에 대해서 각도를 가지도록 편향된 이온빔은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 패럴렐렌즈(7)의 기능에 의하여 고정진행방향에 평행하게 되도록 평행화, 즉 고정진행방향과 같은 방향을 향하도록 된 후, 반도체웨이퍼(9)까지 유도된다.

다만, 도 1에 있어서의 B는 이온빔, SB는 편향되고 또한 평행화된 이온빔, S는 이온빔의 스캔방향을 나타낸다.

본 발명에서는, 이온원(1)으로부터 반도체웨이퍼(9)까지의 이온수송영역(빔 라인) 상에, 반도체웨이퍼(9)에 대한 이온빔의 주입각도를 웨이퍼면내에서 일정하게 유지하는 1차원적 평행화 빔 라인구성요소를 배치한다. 이하에서는, 상기 1차원적 평행화 빔 라인구성요소를 패럴렐렌즈(7)라고 부른다. 반도체웨이퍼(9)는 웨이퍼지지장치(10) 상에 지지된다. 이후에 자세하게 설명하지만, 본 발명에서는, 웨이퍼면 상에, 이온주입영역과 전폭 이온비주입영역이 작성된다. 본 발명에서는, 이온주입영역의 작성시에는, 웨이퍼지지장치(10)를 구동하지 않고, 반도체웨이퍼(9)를 고정상태로 하여 이온주입을 행한다. 또한, 전폭 이온비주입영역의 작성시에는, 이온주입을 행하지 않고, 웨이퍼지지장치(10)를 구동하여, 반도체웨이퍼(9)를 이동시킨다. 본 발명에서는, 상기 웨이퍼고정과 웨이퍼이동을 복수회 반복함으로써, 반도체웨이퍼(9) 상에, 이온주입영역과 전폭 이온비주입영역을 작성한다.

도 1에는, 웨이퍼영역 빔 측정장치(8)를 나타내고 있다. 도 1에 예시하고 있는 웨이퍼영역 빔 측정장치(8)는, 이온주입 전에 이온빔의 스캔방향으로 이동하면서 이온빔의 빔 전류를 측정하고, 반도체웨이퍼(9)로의 이온주입 중은 퇴피위치로 이동시키지만, 이는 예시이다. 이후에 자세하게 설명하지만, 본 발명에서는, 스캔된 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향의 빔 폭과, 단위시간에 단위면적을 통과하는 이온빔의 빔 전류를 웨이퍼영역빔 측정장치(8)에 의하여 측정한다. 따라서, 웨이퍼영역빔 측정장치(8)는, 상기의 측정기능을 가지면 되고, 고정식 멀티패러데이컵형의 빔 측정장치여도 되고, 반도체웨이퍼(9) 보다 전방 혹은 후방에 배치해도 되고, 복수개 배치해도 된다.

또한, 도 1에는, 이온원(1)으로부터 반도체웨이퍼(9)까지의 이온수송영역 상에 정전(靜電)렌즈(5)를 도시하고 있다. 이온원(1)으로부터 반도체웨이퍼(9)까지의 이온수송 영역에 있어서, 뭔가의 전자장(電磁場)적 렌즈가 없으면 반도체웨이퍼(9)까지 충분한 양의 이온빔을 수송하는 것이나, 빔 단면형상을 제어하는 것이 곤란하다. 전자장적 렌즈에는, 도 1에 나타내는 바와 같이 정전렌즈(5) 외에 자장렌즈가 알려져 있으며, 이들 중 어느 것 내지 쌍방의 렌즈가 이용된다. 또한, 도 1에서는, 질량분석슬릿(4)과 빔 스캐너(6)의 사이에 정전렌즈(5)를 배치하고 있지만, 이는 예로서, 정전렌즈(5)는 이온원(1)으로부터 반도체웨이퍼(9)까지의 이온수송영역 상의 다른 장소에 배치해도 되고, 정전렌즈(5)를 복수개 배치해도 된다.

도 1로부터 분명한 바와 같이, 본 발명의 이온주입장치는, 통상의 이온주입장치와 그 하드웨어 구성에 관해서 공통된 부분이 많다. 통상의 이온주입장치는, 이온원에서 발생한 이온을 이온빔으로 하여 반도체웨이퍼까지 수송하고, 수송 도중에 이온빔에 의한 1축방향의 왕복스캔을 행하는 한편, 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향으로 반도체웨이퍼를 메커니컬하게 연속적으로 스캔(이동)시킴으로써, 웨이퍼 전면에 균일한 이온주입을 행할 수 있는 이온주입장치이며, 이하에서는, 하이브리드스캔 이온주입장치라고 부른다. 구체적으로는, 본 발명의 이온주입장치와 하이브리드스캔 이온주입장치는, 이온원(1), 인출전극(2), 질량분석자석장치(3), 질량분석슬릿(4), 빔 스캐너(6), 패럴렐렌즈(7), 웨이퍼영역 빔 측정장치(8)를 공통 요소로서 가진다. 따라서, 본 발명에서 사용하는 웨이퍼지지장치(10)가, 하이브리드스캔 이온주입장치에서 요구되는 기능을 발휘할 수 있도록 구성하면, 본 발명의 이온주입장치와 하이브리드스캔 이온주입장치를 동일한 하드웨어로 실현할 수 있게 된다.

도 2를 참조하여, 반도체웨이퍼 내의 이온주입영역제어에 대해 설명한다. 이미 설명한 바와 같이, 예컨대, 반도체 제조공정의 웨이퍼면내 불균일성에 대한 보정의 목적으로, 반도체웨이퍼(9)의 면내에 이온주입영역(11)과 이온비주입영역을 작성하는 것이 고려된다. 요구되는 이온주입영역(11)은, 반도체웨이퍼(9)의 면내에 랜덤으로 작성될 수 있다. 본 발명에서는, 이온주입영역(11)의 이온주입영역길이로서 2mm 이상을 가정하고 있다. 또한, 도 2에 나타낸 바와 같이, 요구되는 이온주입영역(11)의 개수는, 일반적으로는, 반도체웨이퍼(9)의 면내에 복수개 있을 수 있다. 복수개의 이온주입영역(11)의 이온주입영역길이는, 수 종류 이상 있는 것을 생각할 수 있다. 또한, 도 2에 사선해칭 내지 도트형상해칭의 밀도로 모식적으로 나타낸 바와 같이, 이온주입영역(11)에 요구되는 도즈량은, 복수개의 이온주입영역(11) 각각에 상이한 것도 생각할 수 있다. 본 발명에서는, 반도체웨이퍼(9)의 면내에, 이러한 요구 사양을 충족시키는 형태로 복수개의 이온주입영역(11)을 작성하는 것이 가능하다.

도 3을 참조하여, 반도체웨이퍼 내의 이온주입영역 작성수법을 설명한다. 먼저, 반도체웨이퍼(9)에 대해서, 이온빔의 스캔방향을 정한다. 본 발명에서는, 이온빔에 의한 1축방향의 왕복스캔이 가능하며, 또한 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향으로 반도체웨이퍼를 이동하는 것이 가능한 이온주입장치를 이용하기 때문에, 이온빔의 스캔방향은 1차원이다. 이온빔의 스캔방향은, 반도체웨이퍼(9)의 면내에, 어떻게 이온주입영역(11)을 작성할지에 따라, 정하면 된다. 도 3에서는, 이온빔의 스캔방향을 좌우방향으로 설정했다.

본 발명에서는, 반도체웨이퍼(9)의 면내에 이온빔의 스캔방향을 설정한 후, 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향으로, 면내 영역으로서, 복수개의 부분적 이온주입영역(12)과 전폭 이온비주입영역(13)을 직사각형상으로 설정한다. 도 3에서는, 이온빔의 스캔방향을 좌우방향으로 설정하고 있으므로, 부분적 이온주입영역(12)과 전폭 이온비주입영역(13)은, 도 3의 상하방향으로 번갈아 반복하여 나타난다. 도 3의 예에서는, 4개의 부분적 이온주입영역(12)과 5개의 전폭 이온비주입영역(13)이 설정되어 있다. 여기서, 부분적 이온주입영역(12)은, 이온주입영역(11)을 하나 이상 포함하고 있지만, 전폭 이온비주입영역(13)에는 이온주입영역은 하나도 포함하지 않는다. 즉, 전폭 이온비주입영역(13)은, 설정된 영역의 전폭에 걸쳐서, 이온이 주입되지 않는 영역으로서 설정된다.

또한, 도 3으로부터 분명한 바와 같이, 하나의 부분적 이온주입영역(12) 중에는, 이온주입영역(11)과 이온비주입영역이 존재한다. 이온주입영역(11)은 사선해칭 내지 도트형상해칭으로 나타낸 영역이며, 이온비주입영역은 그 이외의 영역이다. 또한, 부분적 이온주입영역(12) 중에, 이온주입영역(11)이 복수개 포함되어 있는 경우, 각각의 이온주입영역(11)은, 이온비주입영역에 의하여 분리되어 있다. 다른 말로 표현하면, 부분적 이온주입영역(12)에서는, 이온주입영역(11)과 이온비주입영역이 번갈아 반복한다고도 할 수 있다.

본 발명에서는, 반도체웨이퍼(9)의 면내에, 상기 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향으로, 1회 이상 번갈아 나열된, 2종류의 면내 영역을 설정하고, 각각의 면내 영역에서 상이한 이온주입처리를 행함으로써, 반도체웨이퍼(9)의 면내의 소정의 위치, 즉 도 3에서는, 사선해칭이나 도트형상해칭으로 나타내는 부분에만 이온을 주입하고, 그 이외의 부분에는 이온을 주입하지 않도록 하고 있다.

구체적으로는, 본 발명에서는, 부분적 이온주입영역(12)을 작성할 때에는, 반도체웨이퍼(9)를 고정하고 이온을 주입한다. 따라서, 어느 부분적 이온주입영역(12)을 작성할 때에, 반도체웨이퍼(9)의 면내에서 이온의 영향을 받을 수 있는 범위는 정해져 있다. 즉, 이온빔의 스캔방향(도 3에서는 좌우방향)에 대해서는, 반도체웨이퍼(9)에 있어서의 빔 스캔방향의 각 점에 이온의 영향을 주는 것이 가능하다. 한편, 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향(도 3에서는 상하방향)에 대해서는, 스캔된 이온빔에 있어서의 스캔방향에 직교하는 방향의 빔 폭의 범위만, 이온의 영향을 받을 수 있다. 즉, 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향(도 3에서는 상하방향)에 대해서는, 반도체웨이퍼(9)의 면내에서, 어느 한정된 범위만, 이온의 영향을 줄 수 있다. 반대로 말하면, 부분적 이온주입영역(12)을 작성할 때에, 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향의 부분적 이온주입영역(12)의 길이(도 3에서는 상하방향의 길이)는, 스캔된 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향의 빔 폭을 제어함으로써, 제어할 수 있게 된다.

이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향의 부분적 이온주입영역(12)의 길이는, 그 부분적 이온주입영역(12)에 포함되는 이온주입영역(11)의, 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향의 이온주입영역길이와 동일하다. 그러므로, 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향의 부분적 이온주입영역(12)의 길이를 제어함으로써, 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향의 이온주입영역(11)의 길이를 제어할 수 있게 된다.

여기서, 이온원(1)으로부터 반도체웨이퍼(9)까지의 이온수송영역에는, 도 1에 예로서 나타낸 바와 같은 정전렌즈(5)나 자장렌즈 등, 어떠한 전자장적 렌즈가 배치되므로, 이 전자장적 렌즈를 이용함으로써, 레지스트마스크 또는 스텐실마스크 또는 가동마스크와 같은 마스크형상의 물체를 이용하지 않고, 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향의 빔 폭을 제어할 수 있다. 본 발명에서는, 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향의 빔 폭을, 2mm 이상 80mm 이하의 범위에서 제어할 수 있는 전자장적 렌즈를 이용한다. 따라서, 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향의 부분적 이온주입영역(12)의 길이도 또한, 2mm 이상 80mm 이하의 범위에서 제어할 수 있다. 이것에 의하여, 결과적으로, 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향의 이온주입영역(11)의 길이도 2mm 이상 80mm 이하의 범위에서 제어할 수 있게 된다. 즉, 도 3에 있어서, 이온주입영역(11)의 상하방향의 길이는, 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향의 빔 폭을 제어함으로써, 2mm 이상 80mm 이하의 범위에서 제어할 수 있다.

반도체웨이퍼(9)의 면내에서, 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향의 이온주입영역(11)의 길이를, 복수종류 설정하는 경우에는, 각각의 부분적 이온주입영역(12)에 이온을 주입할 때에, 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향의 빔 폭을 변경, 제어하면 된다.

여기서, 도 8을 참조하여, 반도체웨이퍼(9)에의 이온주입시에 있어서의, 이온주입장치의 동작을 더욱 설명한다. 도 8에 있어서, 빔 스캐너(6)(도 1)에 의하여 이온빔에 의한 횡방향(이온빔의 스캔방향)의 스캔이 행해진다. 한편 반도체웨이퍼(9)는 웨이퍼지지장치(10)(도 1)에 지지되고, 승강장치(100)에 의하여 상하(세로)방향(웨이퍼슬로우 스캔방향)으로 스캔된다(이동된다). 도 8에서는, 반도체웨이퍼(9)의 최상위치와 최하위치를 나타냄으로써, 이온주입장치의 동작을 설명하고 있다. 도 8에서는, 일례로서, 단면형상이 가로로 긴(즉 타원형) 이온빔에 의한 스캔이 행해지고, 스캔된 이온빔의 상태로 반도체웨이퍼(9)에 조사되는 태양을 나타내고 있다. 그러나, 일반적으로는 빔 스캐너(6)에 의한 스캔의 대상이 되는 이온빔은 도 8과 같이 단면형상이 가로로 긴 것으로 한정되지 않고, 세로로 긴 경우도 있으며, 원형에 가까운 단면형상인 경우도 있다.

본 발명이 적용될 수 있는 이온주입장치는, 반도체웨이퍼(9)의 웨이퍼슬로우 스캔속도를 제어하는 메커니컬스캔장치(구동수단)를 구비한다. 메커니컬스캔장치는, 이온주입장치 전체의 제어를 맡는 CPU(Central　Processing　Unit)(제어수단)(101)로 제어된다. CPU(101)는, 이온주입장치 전체의 제어를 실행하기 위하여 필요한 제어프로그램을 기억한 기억장치(도시하지 않음)로부터 제어프로그램을 읽고, 일시 기억장치로서 사용되는 RAM(Random　Access　Memory)(102)에 기억된 데이터를 이용하여 제어프로그램에 근거한 제어동작을 실행한다.

메커니컬스캔장치의 제어동작에 관해서 말하면, 반도체웨이퍼(9)의 상하방향(웨이퍼슬로우 스캔방향)의 위치와 이온빔의 빔 전류치가 계측되어 RAM(102)에 기억된다. CPU(101)는, 필요에 따라서 RAM(102)에 기억된 웨이퍼슬로우 스캔방향의 반도체웨이퍼(9)의 위치를 읽어내면서, 상기 측정된 빔 전류치에 맞추어, 반도체웨이퍼(9)의 웨이퍼슬로우 스캔속도를 적절히 제어한다.

CPU(101)는 또한, 예컨대, 이온원(1)으로부터 반도체웨이퍼(9)까지의 빔수송용 기기에 방전이 발생하여, 반도체웨이퍼(9)에 이온이 도달하지 않게 되었을 경우에는, 이하와 같은 제어를 실행한다. CPU(101)는, 일단, 반도체웨이퍼(9)의 웨이퍼슬로우 스캔을 멈춘다. 그리고, 상기 빔수송용 기기의 방전이 해소된 후, CPU(101)는 웨이퍼슬로우 스캔정지의 직전에 RAM(102)에 기억된 웨이퍼슬로우 스캔방향의 반도체웨이퍼(9)의 위치를 읽어내고, 그 읽어낸 위치로부터 재차 이온주입을 개시시킨다. 이에 의하여, 이온주입량의 웨이퍼면내 균일성이 확보된다.

CPU(101)는, 이상과 같은 메커니컬스캔장치의 제어동작 외에, 이하에서 설명하는, 이온주입영역의 제어동작을 실행한다. 이온주입영역의 제어동작이란, 상술한 부분적 이온주입영역(12), 전폭 이온비주입영역(13)을 작성하기 위한 제어동작이다. 즉, 이하에서 설명되는 부분적 이온주입영역(12) 및 전폭 이온비주입영역(13)의 작성은, CPU(101)의 제어동작에 의하여 실현된다.

도 4를 참조하여, 부분적 이온주입영역(12) 속에, 이온주입영역(11)을 작성하는 수법에 대해 설명한다. 도 4는, 부분적 이온주입영역(12) 속에, 하나의 이온주입영역(11)이 포함되어 있는 경우에 대하여 나타내고 있다. 이온주입영역(11)은, 반도체웨이퍼(9)의 면내에, 예컨대 도 3과 같이 설정되므로, 하나의 부분적 이온주입영역(12) 속으로서, 이온빔의 스캔방향(도 3에서는 좌우방향)의 위치좌표 상에 있어서, 어느 위치부터 다른 어느 위치에 이르는 이온주입영역(11)을 작성하면 된다. 도 4에서는, 그 위치를 각각 p1, p2로 하고 있다. 도 4와 같이, 부분적 이온주입영역(12) 중에 하나의 이온주입영역(11)만이 포함되는 경우에는, p1부터 p2까지의 위치좌표 이외에서는, 이온비주입영역을 작성하면 된다.

이후에 자세하게 설명하는 바와 같이, 본 발명에서는, 일반적으로, 부분적 이온주입영역(12)의 작성시에, 반도체웨이퍼(9) 상에서 이온빔에 의한 복수회의 왕복스캔을 행하지만, 도 4에서는, 설명을 간단히 하기 위하여, 편도만의 스캔의 경우에 대해 설명한다. 이온빔에 의한 스캔의 방향으로서 도 4에서는, p1로부터 p2의 방향을 향해 스캔을 행하는 것으로 한다.

도 4에 있어서, 반도체웨이퍼(9) 상에서 위치 p1보다 왼쪽의 위치에 있어서는, 이온비주입영역을 작성해야 한다. 단순히 이온빔을 스캔해 버리면, 반도체웨이퍼(9)에까지 이온빔이 도달되어 버려, 반도체웨이퍼(9)에 이온이 주입되어, 이온비주입영역은 작성할 수 없다. 즉, 반도체웨이퍼(9) 상에서, 위치 p1보다 왼쪽의 위치에 있어서는, 도 1의 빔 스캐너(6)에 빔 스캔을 행할 수 있는 설정을 부여하면서, 반도체웨이퍼(9)에 이온이 주입되지 않도록 할 필요가 있다.

본 발명에서는, 이온원(1)으로부터 반도체웨이퍼(9)까지의 이온수송영역의 소정장소에 설치된 전극으로 전압(14(V=V0))을 인가함으로써, 도 1의 빔 스캐너(6)에 빔 스캔을 행할 수 있는 설정을 부여하면서, 반도체웨이퍼(9)에 이온이 주입되지 않도록 하고 있다. 이 전극은 반도체웨이퍼(9)에 이온이 주입되지 않도록 하기 위한 전극이므로, 이하에서는 이온주입회피용 전극이라고 부른다. 이런 종류의 이온주입회피용 전극은, 예컨대, 한 쌍의 대향전극을, 이온빔을 사이에 두도록 하여 설치함으로써 실현된다. 즉, 한 쌍의 대향전극에의 전압인가에 의하여 이온빔을 그 통상의 궤도로부터 벗어나게 하고, 궤도로부터 벗어난 장소에 배치한 타겟에 입사시킨다. 이와 같이 하여, 한 쌍의 대향전극, 즉 이온주입회피용 전극은, 말하자면 편향전극으로서 작용한다. 이온주입회피용 전극을 설치하는 소정장소는, 이온원(1)으로부터 반도체웨이퍼(9)까지의 이온수송영역이면 어디여도 되고, 아울러 빔 스캐너(6)의 상류여도 하류여도 된다. 이와 같이 하면, 반도체웨이퍼(9) 상에서의 이온전류량(빔 전류치)(15)은, 도 4에 있어서, 반도체웨이퍼(9) 상에서 위치 p1보다 왼쪽의 위치에 있어서, 제로로 할 수 있다. 이 상태는, 빔 스캐너(6)에 의하여 가상적으로 반도체웨이퍼(9) 상에서 이온빔에 의한 스캔이 행해지고 있지만, 이온수송영역의 소정장소에 설치된 이온주입회피용 전극으로의 전압(14)의 인가에 의하여, 실제로는 이온빔이 반도체웨이퍼(9) 상에 도달하고 있지 않는 상태라고도 할 수 있다.

도 1에서는, 이온주입회피전용의 이온주입회피용 전극(20)을, 질량분석슬릿(4)의 상류측, 즉 질량분석자석장치(3)와 질량분석슬릿(4) 사이에 배치하고 있다. 그러나, 이온주입회피용 전극에 대해서는, 다른 목적으로 이온원(1)으로부터 반도체웨이퍼(9)까지의 이온수송영역에 이미 배치되어 있는 전극을 이용해도 된다. 특히, 도 1에서 이미 설명한 바와 같이, 이온원(1)으로부터 반도체웨이퍼(9)까지의 이온수송영역에는, 이온빔에 대한 정전렌즈(5)가 배치되어 있다. 이와 같이, 정전렌즈(5)가 존재하는 경우, 그 정전렌즈(5)의 전극을 이온주입회피용 전극으로서 이용해도 된다. 혹은 또한, 빔 스캐너(6)에 있어서 이온빔이 오버스캔이 되도록 하여 통상의 빔궤도로부터 벗어난 장소에 배치한 타겟에 입사시키도록 해도 된다. 이러한 경우, 본 발명 실현에 관한 코스트를 더욱 삭감할 수 있게 된다.

본 발명에서는, 반도체웨이퍼(9) 상의 미리 정한 위치좌표에서, 이온주입회피용 전극에의 전압(14)의 인가를 제거하여, 이온주입영역(11)의 작성을 개시한다. 도 4를 예로 하면, 상기의 빔 스캐너(6)에 의한 가상적 빔 스캔의 위치가 p1까지 도달하였을 때에, 이온주입회피용 전극에의 전압(14)의 인가를 제거(전압(14)하게 된다. 이와 같이 하여, 도 4에 일점쇄선으로 나타내는 바와 같이, 반도체웨이퍼(9) 상에서의 이온전류량(15)은, 반도체웨이퍼(9) 상의 위치 p1에서, 어떤 값, 도 4에서는 I0가 된다.

여기서, 상기 이온주입회피용 전극은, 상기의 빔 스캐너(6)에 의한 가상적 빔 스캔의 위치가 p1까지 도달하였을 때에, 전압(14)은 제로가 된다. 그러나, 이온주입회피용 전극으로서, 다른 목적으로 이온원(1)으로부터 반도체웨이퍼(9)까지의 이온수송영역에 이미 배치되어 있는 전극을 이용하는 경우에는, 본 발명의 목적을 위하여 부여하는 전압(14)은 제로가 되지만, 다른 목적으로 부여하고 있는 전압은 반드시 제로가 되지 않는 것은 물론이다. 도 4 내지 이하의 설명에서는, 본 발명의 목적을 위해서 부여하는 전압(14)만을 설명한다.

본 발명에서는, 이온주입영역(11)을 작성한 경우에는, 상기 이온주입회피용 전극에의 전압(14)의 인가를 제거하여, 실제로 이온빔이 반도체웨이퍼(9) 상에 도달하는 상태로 하면서, 이온빔의 스캔을 행한다. 즉, 도 4에서는, 위치 p1과 p2 사이에서는, 상기 이온주입회피용 전극에의 전압(14)을, 계속 제로로 한다. 그 결과, 반도체웨이퍼(9) 상에서의 이온전류량(15)은, 반도체웨이퍼(9) 상의 위치 p1과 p2 사이에서, 어떤 값, 도 4에서는 계속 I0가 된다.

본 발명에서는, 반도체웨이퍼(9) 상의 미리 정한 위치좌표에서, 상기 이온주입회피용 전극에 전압(14)을 의도적으로 인가하고, 반도체웨이퍼(9)로의 이온빔 조사를 중단함으로써, 이온주입영역(11)의 작성을 일단 종료한다. 도 4를 예로 들면, 상기 빔 스캐너(6)에 의한 빔 스캔의 위치가 p2까지 도달했을 때에, 상기 이온주입회피용 전극에의 전압(14)을 재차 인가하게 된다. 이와 같이 하여, 반도체웨이퍼(9) 상에서의 이온전류량(15)은, 반도체웨이퍼(9) 상의 위치 p2에서 제로가 되고, 반도체웨이퍼(9) 상에서 위치 p2보다 오른쪽의 위치에 있어서, 계속 제로로 할 수 있다.

본 발명에서는, 상기 이온주입회피용 전극에의 전압(14)의 인가를 제거하는 위치와, 상기 이온주입회피용 전극에 전압(14)을 의도적으로 인가하고, 반도체웨이퍼(9)에의 이온빔 조사를 중단하는 위치를 적절히 변경함으로써, 이온빔의 스캔방향의 이온주입영역길이를 설정하는 것이 가능하다. 그 최소 이온주입영역길이는, 이온빔의 스캔방향의 빔 폭, 이온빔의 스캔주파수 및 제어명령을 포함한 상기 이온주입회피용 전극에의 전압인가 및 제거속도로 결정한다.

본 발명에서는, 이온빔의 스캔방향의 빔 폭을, 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향의 빔 폭과 동일하게, 2mm 이상 80mm 이하의 범위에서 제어할 수 있는 전자장적 렌즈를 이용한다. 그로 인하여, 이온빔의 스캔주파수 및 제어명령을 포함한 상기 이온주입회피용 전극에의 전압인가 및 제거속도의 영향을 무시할 수 있으면, 이온빔의 스캔방향의 이온주입영역(11)의 최소 이온주입영역길이를 2mm로 할 수 있다. 여기서, 이온빔의 스캔방향의 이온주입영역(11)의 최대 이온주입영역길이에 관해서는, 기술적으로는 그 제어 범위에 한정은 없지만, 본 발명의 목적으로부터 고려하여, 최대 이온주입영역길이는 80mm로 하면 된다. 따라서, 이온빔의 스캔주파수 및 제어명령을 포함한 상기 이온주입회피용 전극에의 전압인가 및 제거속도의 영향을 무시할 수 있으면, 이온빔의 스캔방향의 이온주입영역(11)의 길이도 2mm 이상 80mm 이하의 범위에서 제어할 수 있다. 그런데, 이온빔의 스캔주파수로서, 통상 자주 이용되는 300Hz 정도를 이용하면, 이온빔의 스캔주파수 및 제어명령을 포함한 상기 이온주입회피용 전극에의 전압인가 및 제거속도의 영향을 무시할 수 없게 되어 버린다. 이하, 자세하게 설명한다.

상기 이온주입회피용 전극에의 전압인가 개시로부터 전압인가 종료까지의 시간, 내지 전압제거 개시로부터 전압제거 종료까지의 시간은, 상기 이온주입회피용 전극의 전기용량에도 의존하지만, 길어도 100μsec를 넘지 않는다. 한편, 제어명령의 빈도를 규정하는 명령시간 간격은, 통상의 이온주입장치에서 이용되는 제어시스템에서는 1msec 정도이다. 이 이상으로 빠른 제어시스템도 기술적으로는 가능하지만, 코스트가 비싸, 현실적으로는 채용할 수 없다. 따라서, 제어명령을 포함한 상기 이온주입회피용 전극에의 전압인가 및 제거속도로서는, 1msec로 예상할 필요가 있다. 이온빔의 스캔주파수를, 자주 사용되는 300Hz 정도로 하면, 제어명령을 포함한 상기 이온주입회피용 전극에의 전압인가 개시로부터 전압인가 종료, 혹은 전압제거 개시로부터 전압제거 종료까지, 이온빔은 반도체웨이퍼 상을 적어도 100mm 이상 이동하여 버린다. 이는, 부분적 이온주입영역(12) 중에 목적의 이온주입영역(11)을 작성할 수 없는 것을 의미한다.

1msec 정도의 명령시간 간격을 유지하면서, 이온빔의 스캔주파수 및 제어명령을 포함한 상기 이온주입회피용 전극에의 전압인가 및 제거속도의 영향을 무시할 수 있는 정도의 이온빔 이동오차로 하기 위해서는, 제어명령을 포함한 상기 이온주입회피용 전극에의 전압인가 개시로부터 전압인가 종료, 혹은 전압제거 개시로부터 전압제거 종료까지의 이온빔 이동량은, 상기 최소 이온주입영역길이의 1/5 정도, 즉 0.4mm 정도이면 된다. 이 조건을 충족시키기 위해서는, 이온빔의 스캔주파수를, 1Hz 이하로 하면 된다. 따라서, 본 발명에서는, 웨이퍼면내에의 이온주입시의 이온빔의 스캔주파수로서 1Hz 이하의 스캔주파수를 이용하고 있다.

상기 구성을 이용함으로써, 본 발명에서는, 이온빔 스캔방향의 이온주입영역길이도, 이온빔 스캔방향에 직교하는 방향의 이온주입영역길이도, 2mm 이상 80mm 이하로 설정 가능하도록 하고 있다.

도 5를 참조하여, 이온주입영역(11)의 작성방법에 대하여 더욱 자세하게 설명한다. 도 5에서도, 부분적 이온주입영역(12) 중에, 하나의 이온주입영역(11)이 포함되어 있는 경우에 대해 나타내고 있다. 향후, 이온빔의 스캔범위를 L(m), 이온빔의 스캔주파수를 F(Hz)로서 설명한다. 여기서, 시간 T=0(sec)에서 이온빔에 의한 빔 스캔이 개시되고, T=T1(sec)에서 편도의 빔 스캔이 종료하고, T=T2(sec)에서 왕복 빔 스캔이 종료하는 것으로 한다. 이 경우, T1=1/2F(sec), T2=1/F(sec)가 된다. 또한, 이온빔의 스캔 속도는 L/T1=2LF(m/sec)가 된다.

또한, 스캔 개시위치를 기준으로, 도 4에서 설명한 바와 같이, 위치 p1(m)으로부터 p2(m) 사이에 이온주입영역(11)을 작성하는 것으로 한다. 여기서, 1회째의 왕로(往路)의 빔 스캔에서는, t1=p1/2LF(sec)에 상기 이온주입회피용 전극에의 전압(14)의 인가를 제거하고, 따라서 반도체웨이퍼(9) 상의 이온전류량(15)을 I0으로 한다. 계속해서, t2=p2/2LF(sec)에 상기 이온주입회피용 전극에 전압(14)을 의도적으로 인가하고, 반도체웨이퍼(9)에의 이온빔 조사를 중단함으로써, 반도체웨이퍼(9) 상의 이온전류량(15)을 제로로 한다.

1회째의 복로(復路)의 빔 스캔에서는, t3=(2L-p2)/2LF(sec)에 상기 이온주입회피용 전극에의 전압(14)의 인가를 제거하고, 따라서 반도체웨이퍼(9) 상의 이온전류량(15)을 I0으로 한다. 계속해서, t4=(2L-p1)/2LF(sec)에 상기 이온주입회피용 전극에 전압(14)을 의도적으로 인가하고, 반도체웨이퍼(9)에의 이온빔 조사를 중단함으로써, 반도체웨이퍼(9) 상의 이온전류량(15)을 제로로 한다.

이하, 2회째의 왕로의 빔 스캔에서는, t5=T2＋p1/2LF(sec)에 상기 이온주입회피용 전극에의 전압(14)의 인가를 제거하고, 따라서 반도체웨이퍼(9) 상의 이온전류량(15)을 I0으로 한다. 계속해서, t6=T2＋p2/2LF(sec)에, 상기 이온주입회피용 전극에 전압(14)을 의도적으로 인가하고, 반도체웨이퍼(9)에의 이온빔 조사를 중단함으로써, 반도체웨이퍼(9) 상의 이온전류량(15)들 제로로 한다. 또한, 2회째의 복로의 빔 스캔에서는, t7=T2＋(2L-p2)/2LF(sec)에 상기 이온주입회피용 전극에의 전압(14)의 인가를 제거하고, 따라서 반도체웨이퍼(9) 상의 이온전류량(15)을 I0으로 한다. 계속해서, t8=T2＋(2L-p1)/2LF(sec)에, 상기 이온주입회피용 전극에 전압(14)을 의도적으로 인가하고, 반도체웨이퍼(9)에의 이온빔 조사를 중단함으로써, 반도체웨이퍼(9) 상의 이온전류량(15)을 제로로 한다. 또한, 2회째의 왕로 스캔은 T=T3(sec)에 종료하고, 2회째의 복로스캔은, T=T4(sec)에 종료하는 것은 물론이다.

상기의 동작을 반복함으로써, 반도체웨이퍼(9) 상의 목적의 위치에만 이온이 주입되어, 이온주입영역(11)을 작성할 수 있다. 도 5로부터 분명한 바와 같이, 이온주입영역(11)에 주입되는 도즈량은, 이온전류량(15)과 이온빔의 스캔횟수에 비례한다. 즉, 이온전류량(15)을 측정하여, 측정된 이온전류량(15)과 이온주입영역(11)의 설정도즈량으로부터, 필요한 이온빔의 스캔횟수를 계산하여 구한다. 그리고, 부분적 이온주입영역(12)에서는, 반도체웨이퍼를 고정한 채로, 그 빔 스캔 횟수만큼 이온빔의 스캔을 행함으로써, 설정된 이온주입영역(11)의 도즈량을 실현할 수 있다.

다만, 상기의 설명으로부터 분명하지만, 상기 빔 스캔횟수는, 왕복스캔을 기본 단위로 했을 경우에, 반드시 정수일 필요는 없고, 반(半)정수이면 된다. 이 경우, 마지막 빔 스캔은 왕로만으로 된다.

여기서, 이온원(1)에서 발생한 이온을 이온빔으로 하여 반도체웨이퍼(9)까지 수송하고, 이온수송영역의 도중에 이온빔에 의한 1축방향의 왕복스캔을 실시하는 것이 가능한, 통상의 이온주입장치에서는, 이미 설명한 바와 같이, 이온빔의 스캔주파수로서, 300 Hz정도가 잘 이용된다. 따라서, 통상의 이온주입장치에서는, 반도체웨이퍼(9)의 도즈량제어를 위해서, 직접 이온빔 스캔횟수를 설정하지 않고, 반도체웨이퍼(9)에의 이온빔 주입시간을 이용하거나, 반도체웨이퍼(9)를 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향으로 메커니컬하게 연속적으로 스캔(이동)시켰을 경우의 그 메커니컬적인 속도를 이용한다. 본 발명에서는, 부분적 이온주입영역(12)의 작성시에는, 반도체웨이퍼(9)를 고정하여 이온주입하므로, 반도체웨이퍼(9)의 메커니컬적인 속도를 이용할 수 없다. 반도체웨이퍼(9)에의 이온빔 주입시간을 이용하면, 그 계산오차에 따라, 이온빔의 스캔방향에 관하여, 반도체웨이퍼(9)에의 이온주입 중에 주입 종료지령이 반드시 나오지 않는다고도 할 수 없다. 통상은, 반도체웨이퍼(9)를 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향으로 메커니컬하게 연속적으로 스캔(이동)시키고 있으므로, 이온빔의 스캔방향에 관해서 형식적으로 반도체웨이퍼(9)에의 이온주입 중에 주입 종료지령이 나와도, 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향으로는 이온빔이 반도체웨이퍼(9)를 빠져 나와 있어, 문제는 발생하지 않는다. 그러나, 본 발명에서는, 부분적 이온주입영역(12)의 작성시에는 반도체웨이퍼(9)를 고정하여 이온주입을 행하므로, 이온빔 주입시간의 계산오차에 의하여, 실제로 반도체웨이퍼(9)에의 이온주입 중에 주입 종료지령이 나와, 필요한 이온주입이 이루어지지 않는 경우가 상정된다.

따라서 본 발명에서는, 이온빔의 스캔횟수에 따라 이온주입영역(11)의 도즈량을 직접 제어하고 있다. 즉, 이온빔의 스캔횟수에 따라 이온주입영역(11)의 도즈량을 직접 제어하는 것도, 본 발명의 특징 중 하나라고 할 수 있다.

이와 같이, 이온빔의 스캔횟수에 따라 이온주입영역(11)의 도즈량을 직접 제어하는 경우에, 도즈량의 제어정밀도를 통상의 이온주입방법과 동등 레벨로 하기 위해서는, 그 주입 도즈량 설정치에, 약간의 제한을 마련할 필요가 있다. 예컨대, 도즈량의 제어정밀도로서 1%를 가정하면, 100회의 빔 스캔횟수를 확보할 필요가 있다. 어느 도즈량에 있어서 빔 스캔횟수를 많게 하기 위해서는, 반도체웨이퍼(9) 상에서의 이온전류량(15)을 감소시킬 필요가 있지만, 이온주입장치의 하드웨어 제어의 한계로부터, 이온전류량(15)의 최소치에는 한계가 있다. 300Hz 정도의 스캔주파수를 이용한 이온주입장치에서는, 그 최소 도즈량은 1E11/㎠ 정도이다. 본 발명에서는, 이온전류량(15)의 최소치 제어의 설계에 따라, 스캔주파수는 2자리수 이상 상이하지만, 그 최소 도즈량을 1E13/㎠로 설정하는 것이 가능해졌다. 본 발명에 있어서의 최대 도즈량에 상기와 같은 기술적 한계는 없지만, 본 발명의 목적으로부터 고려하여, 최대 도즈량은 1E17/㎠으로 해도 된다. 즉, 본 발명에서는, 이온주입영역(11)의 도즈량은, 1E13/㎠ 이상 1E17/㎠ 이하로 설정 가능한 것으로 해도 된다.

이미 설명한 바와 같이, 이온빔의 스캔횟수의 설정에 따라 이온주입영역(11)의 도즈량을 제어할 수 있으므로, 각각의 부분적 이온주입영역(12)의 빔 스캔횟수를 바꿈으로써, 이온주입영역(11)의 도즈량을 각각 제어하고, 반도체웨이퍼(9)의 면내에, 도즈량이 상이한 복수 종류의 이온주입영역(11)을 작성할 수도 있다. 바꾸어 말하면, 반도체웨이퍼(9)의 면내에 설정된, 도즈량이 상이한 복수 종류의 이온주입영역(11)에 맞추어, 각각의 부분적 이온주입영역(12)에서, 반도체웨이퍼를 고정한 채로, 각각 설정된 복수의 빔 스캔횟수만큼 빔 스캔을 실행시키는 것도 또한, 본 발명의 특징 중 하나라고 할 수 있다.

도 4, 도 5에서는, 부분적 이온주입영역(12) 속에, 하나의 이온주입영역(11)이 포함되어 있는 경우에 대해 설명했다. 다음으로, 도 6을 참조하여, 부분적 이온주입영역(12) 속에, 복수의 이온주입영역(11)이 포함되어 있는 경우에 대해 설명한다. 이미 설명한 바와 같이, 이온주입영역(11)은, 반도체웨이퍼(9)의 면내에 예컨대 도 3과 같이 설정되므로, 하나의 부분적 이온주입영역(12) 속에서, 이온빔의 스캔방향(도 3에서는 좌우방향)의 위치좌표에 있어서, 어떤 위치로부터 다른 어떤 위치까지 걸쳐지는 이온주입영역(11)을 작성하면 된다. 도 6에서는, 위치 p1부터 p2까지 걸쳐지는 이온주입영역(11), 위치 p3부터 p4까지 걸쳐지는 이온주입영역(11)으로 하고 있다. 이외의 범위에서는, 이온비주입영역을 작성하면 된다. 이미 도 5를 이용하여 설명한 바와 같이, 본 발명에서는, 일반적으로, 부분적 이온주입영역(12)의 작성시에, 반도체웨이퍼(9) 상에서 이온빔에 의한 왕복스캔을 복수회 실시하지만, 도 6에서는 설명을 간단히 하기 위하여, 편도만 스캔하는 경우에 대해 설명한다. 이온빔의 스캔의 방향은, 도 6에서는, p1으로부터 p2의 방향을 향하는 것으로 한다.

도 4의 설명과 마찬가지로, 도 6의 이온비주입영역에 있어서도, 도 1의 빔 스캐너(6)에 빔 스캔을 행할 수 있는 설정을 부여하면서, 반도체웨이퍼(9)에 이온이 주입되지 않게 할 필요가 있다. 따라서, 이미 도 4를 이용하여 설명한 바와 같이, 상기 이온주입회피용 전극으로 전압(14)을 인가함으로써, 도 1의 빔 스캐너(6)에 빔 스캔을 행할 수 있는 설정을 부여하고 있어도, 반도체웨이퍼(9)에 이온이 주입되지 않도록 하고 있다.

도 6의 이온주입영역(11)의 작성수법에 대해서도, 이미 도 4에서 설명한 수법을 응용하면 된다. 즉, 빔 스캐너(6)에 의한 가상적 빔 스캔의 위치가 p1까지 도달하였을 때에, 상기 이온주입회피용 전극에의 전압(14)의 인가를 제거하고, 이온주입영역(11)의 작성을 개시한다. 위치 p1과 p2 사이에서는, 상기 이온주입회피용 전극에의 전압(14)을 계속 제로로 함으로써, 이온주입영역(11)의 작성을 계속한다. 계속해서, 빔 스캐너(6)에 의한 빔 스캔의 위치가 p2까지 도달하였을 때에, 상기 이온주입회피용 전극에의 전압(14)을 재차 인가함으로써, 반도체웨이퍼(9)에의 이온빔 조사를 중단함으로써, 이온주입영역(11)의 작성을 일단 종료한다. 마찬가지로, 빔 스캐너(6)에 의한 가상적 빔 스캔의 위치가 p3까지 도달하였을 때에, 상기 이온주입회피용 전극에의 전압(14)의 인가를 제거하고, 이온주입영역(11)의 작성을 개시한다. 위치 p3과 p4 사이에서는, 상기 이온주입회피용 전극에의 전압(14)을 계속 제로로 함으로써, 이온주입영역(11)의 작성을 계속한다. 계속해서, 빔 스캐너(6)에 의한 빔 스캔의 위치가 p4까지 도달하였을 때에, 상기 이온주입회피용 전극에의 전압(14)을 재차 인가함으로써, 반도체웨이퍼(9)에의 이온빔 조사를 중단함으로써, 이온주입영역(11)의 작성을 일단 종료한다. 이 경우, 반도체웨이퍼(9) 상에서의 이온전류량(15)은, 위치 p1과 p2 사이 및 위치 p3과 p4 사이인 값, 도 6에서는 I0이 되며, 그 이외의 위치에서는 제로가 된다.

그 후, 도 5를 이용하여 설명한 동작을 반복함으로써, 반도체웨이퍼(9) 상의 목적의 위치에만 이온이 주입되어, 이온주입영역(11)을 작성할 수 있다. 또한, 도 5를 이용한 설명과 마찬가지로, 이온전류량(15)을 측정하고, 측정된 이온전류량(15)과 이온주입영역(11)의 설정도즈량으로부터, 필요한 이온빔의 스캔횟수를 계산에 의하여 구하고, 부분적 이온주입영역(12)에서는, 반도체웨이퍼를 고정한 채로, 그 빔 스캔횟수만큼 이온빔의 스캔을 행함으로써, 설정된 이온주입영역(11)의 도즈량을 실현할 수 있다.

도 4와 도 6의 설명으로부터 분명한 바와 같이, 도 6에서 설명한 이온주입영역(11)의 작성수법을 이용해도, 이온빔의 스캔방향의 이온주입영역길이를, 2mm 이상 80mm 이하에서 설정 가능하도록 할 수 있다. 또한, 하나의 부분적 이온주입영역(12) 속에서 이온빔의 스캔방향의 이온주입영역길이가 상이한 이온주입영역(11)을 작성하는 것이, 가능한 것도 분명하다.

또한, 도 6으로부터 분명한 바와 같이, 본 발명을 이용하면, 하나의 부분적 이온주입영역(12) 속에, 복수의 이온주입영역(11)이 존재하고, 각각의 이온주입영역(11)은, 이온비주입영역에 의하여 분리되도록 구성할 수 있다.

또한, 도 5와 도 6으로부터 분명한 바와 같이, 전압을 의도적으로 인가하는 시간, 또는 전압을 제거하는 시간의 패턴을, 여러 가지로 변경함으로써, 반도체웨이퍼(9)의 면내에, 이온빔의 스캔방향의 이온주입영역길이가 다른 복수의 이온주입영역(11)을 작성하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명에 의한 이온빔에 대해서 부여되는 전자기력은, 상기 이온주입회피용 전극에의 전압(14)의 인가에 의한 힘뿐이며, 이온주입영역(11)의 작성 중에는, 그 전압인가도 제거되어 있다. 이미 도 1을 이용하여 설명한 바와 같이, 본 발명에서는, 이온원(1)으로부터 반도체웨이퍼(9)까지의 이온수송영역 상에, 패럴렐렌즈(7)라고 불리는, 반도체웨이퍼(9)에 대한 이온빔의 주입각도를 웨이퍼면내에서 일정하게 유지하는 1차원적 평행화 빔 라인 구성요소를 배치한다. 따라서, 이온주입영역(11)을 작성할 때에 반도체웨이퍼(9)에 입사되는 이온빔은, 어느 위치에서도 서로 평행하다. 즉, 본 발명에 의한 이온주입각도, 즉 하나의 부분적 이온주입영역(12) 속에 복수개 설정되는 이온주입영역(11)에 있어서의 웨이퍼면내에 대한 이온주입각도는, 어느 이온주입영역(11)에서도 서로 평행하게 하는 것이 가능해진다.

이온주입각도에 관한 상기의 특징은, 상기에 설명한 특허문헌 2의 수법과 크게 상이한 점이다. 즉, 이미 설명한 바와 같이, 특허문헌 2의 수법에서는, 이온빔에 의한 스캔을 2차원적으로 행할 필요가 있어, 웨이퍼면내의 이온주입각도를 일정하게 하는 것은 곤란하다. 따라서, 특허문헌 2의 수법에서는, 이온주입영역(11)이 웨이퍼면내에 산재하는 경우에, 각각의 이온주입영역(11)의 이온주입각도가 일정하지 않게 된다.

이것에 대해, 본 발명에 의하면, 이미 설명한 바와 같이, 하나의 부분적 이온주입영역(12) 속에 복수개 설정되는 이온주입영역(11)에 있어서의 웨이퍼면내에 대한 이온주입각도는, 어느 이온주입영역(11)에서도 서로 평행하게 하는 것이 가능해진다. 이 이온주입각도에 관한 본 발명의 특징은, 이후에 자세하게 설명하지만, 이온주입영역(11)이 웨이퍼면내에 산재하는 경우에도 동일하다.

이상, 이온주입영역(11)에 대한 설명을 정리하면, 본 발명에서는, 이온빔의 스캔방향의 이온주입영역길이가 2mm 이상 80mm 이하에서 설정 가능하며, 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향의 이온주입영역길이도 2mm 이상 80mm 이하에서 설정 가능하다. 또한, 이온주입영역(11)의 도즈량은, 1E13/㎠ 이상 1E17/㎠ 이하로 설정 가능하다. 또한, 본 발명에서는, 반도체웨이퍼(9)의 면내에, 이온빔의 스캔방향의 이온주입영역길이 또는, 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향의 이온주입영역길이가 상이한, 복수 종류의 이온주입영역(11)이 작성 가능하고, 또한 도즈량이 상이한, 복수 종류의 이온주입영역(11)도 작성 가능하다.

상기 이온주입영역(11)을 다양하게 제어하기 위하여, 본 발명에서는, 1장의 반도체웨이퍼(9)에의 이온주입시에, 상기 이온주입회피용 전극으로 전압을 의도적으로 인가하는 시간, 또는 전압을 제거하는 시간의 패턴을, 복수 종류 유지하고 있으며, 이 점도 또한, 본 발명의 특징 중 하나라고 할 수 있다.

도 7을 참조하여, 본 발명에 있어서의, 전폭 이온비주입영역(13)(도 3)의 작성수법에 대해 설명한다. 전폭 이온비주입영역(13)에서는, 반도체웨이퍼(9)까지 이온빔을 도달시키지 않으면 되는 것이기 때문에, 일반적으로는 여러 가지의 수법을 고려할 수 있지만, 본 발명에서는, 부분적 이온주입영역(12)의 작성수법도 고려하지 않으면 안된다. 즉, 1회의 일련의 이온주입에 의하여, 반도체웨이퍼(9)의 면내에 도즈량이 상이한 복수 종류의 이온주입영역(11)을 작성하는 것이, 본 발명의 목적이므로, 전폭 이온비주입영역(13)의 작성수법에 대해서도, 이 목적을 충족시키도록 해야 한다. 그러기 위해서는, 전폭 이온비주입영역(13)의 작성시에도, 도 1의 빔 스캐너(6)에 빔 스캔을 행할 수 있는 설정을 부여하면서, 반도체웨이퍼(9)에 이온이 주입되지 않도록 할 필요가 있다. 따라서, 이미 설명한, 부분적 이온주입영역(12) 내의 이온비주입영역의 작성수법과 동일한 수법을 취하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명에서는, 전폭 이온비주입영역(13)의 작성시에도, 상기 이온주입회피용 전극에 전압(14)을 인가함으로써, 반도체웨이퍼(9) 상의 이온전류량(15)를 제로로 한다. 이 상태는, 이미 설명한 바와 같이, 빔 스캐너(6)에 의하여 반도체웨이퍼(9) 상에서 가상적으로 이온빔에 의한 스캔이 행해지지만, 상기 이온주입회피용 전극에의 전압(14)의 인가에 의하여, 실제로는 이온빔이 반도체웨이퍼(9) 상에 도달하지 않은 상태라고도 해도 된다.

여기서, 본 발명에 의한 부분적 이온주입영역(12) 작성시의 이온주입장치의 거동과, 전폭 이온비주입영역(13) 작성시의 이온주입장치의 거동에서 크게 상이한 점이 있다. 이미 설명한 바와 같이, 본 발명에서는, 부분적 이온주입영역(12) 작성시에는, 거기에 포함되는 이온주입영역(11)에 있어서의, 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향의 길이를 제어하기 위하여, 스캔된 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향의 빔 폭을, 상기 이온주입영역(11)에 있어서의, 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향의 길이에 맞추어 제어하고, 그 상황에서 반도체웨이퍼(9)를 고정하여 이온을 주입한다. 즉, 반도체웨이퍼(9)의 고정 이유는, 이온주입영역(11)에 있어서의, 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향의 길이를 제어하기 위함이며, 전폭 이온비주입영역(13) 작성시에는 반도체웨이퍼(9)의 고정은 필요없다. 따라서, 전폭 이온비주입영역(13)의 작성시에는, 반도체웨이퍼(9)는 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향으로 이동하도록 된다.

이미 도 3에서 설명한 바와 같이, 부분적 이온주입영역(12)과 전폭 이온비주입영역(13)은, 번갈아 반복해 나타나므로, 전폭 이온비주입영역(13) 작성시에 있어서의 반도체웨이퍼(9)의, 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향으로의 이동은, 다음의 부분적 이온주입영역(12)의 작성 개시까지 행해지며, 그 후의 부분적 이온주입영역(12)의 작성시에는, 반도체웨이퍼(9)는 고정된다. 따라서, 본 발명에 있어서의 이온주입장치의 동작을 정리하면, 부분적 이온주입영역(12) 작성시에는, 반도체웨이퍼를 고정하여 이온을 주입하고, 전폭 이온비주입영역(13) 작성시에는, 이온주입을 행하지 않고, 반도체웨이퍼를 이동시켜, 상기 웨이퍼 고정과 웨이퍼 이동을 복수회 반복하게 된다.

바꾸어 말하면, 본 발명의, 반도체웨이퍼(9)의 면내의 원하는 위치에만 이온을 주입하고, 그 이외의 위치에는 이온을 주입하지 않는 이온주입방법에서는, 웨이퍼면내에서 상기 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향으로, 1회 이상 번갈아 나열된, 2종류의 면내 영역, 즉, 부분적 이온주입영역(12)과 전폭 이온비주입영역(13)을 설정하고, 각각의 면내 영역에서, 상이한 주입처리방법을 행하고 있다.

이상, 본 발명에 의한 반도체웨이퍼(9)에의 이온주입시의 이온주입장치의 거동에 대해 설명하였지만, 이미 설명한 도즈량의 제어정밀도 이외의 내용에 관해서, 통상 이용되는 이온주입장치와 상이한 점은 없다. 따라서, 이온원(1)으로부터 반도체웨이퍼(9)까지의 이온수송영역 상에, 이미 도 1을 이용하여 설명한, 반도체웨이퍼(9)에 대한 이온빔의 주입각도를 반도체웨이퍼(9)의 면내에서 일정하게 유지하는 1차원적 평행화 빔 라인 구성요소, 즉 패럴렐렌즈(7)를 배치함으로써, 이온주입영역의 이온주입성능, 즉, 이온에너지, 이온주입각도, 도즈량의 제어정밀도가, 통상의 이온주입방법과 동등 레벨로 할 수 있는 것은 분명하다.

특히, 이온주입각도에 관해서, 만약을 위해 부언하면, 이미 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한, 하나의 부분적 이온주입영역(12) 속에 복수개 설정되는 이온주입영역(11)에 있어서의 웨이퍼면내에 대한 이온주입각도는, 어느 이온주입영역에서도 서로 평행하게 하는 것이 가능하다. 또한, 복수의 부분적 이온주입영역(12) 속에 설정되는 이온주입영역(11)에 있어서의 웨이퍼면내에 대한 이온주입각도를 고찰하면, 그들 이온주입영역(11)에의 이온빔의 주입 동안에는, 본 발명에 관한 이온주입장치는, 반도체웨이퍼(9)의 이동 내지 고정을, 1회 내지 복수회 행할 뿐이며, 이온주입각도를 변경하는 기계적 동작은 존재하지 않는다. 따라서, 복수의 부분적 이온주입영역(12) 속에 설정되는 이온주입영역(11)에 있어서의 웨이퍼면내에 대한 이온주입각도에 대해서도, 어느 이온주입영역에서도 서로 평행하게 하는 것은 가능하다. 정리하면, 이온주입영역(11)이 반도체웨이퍼(9)의 면내에 산재하는 경우에 있어서도, 본 발명을 이용하면, 각각의 이온주입영역(11)의 이온주입각도를 일정하게 할 수 있다.

이미 설명한 바와 같이, 이온빔에 의한 스캔을 2차원적으로 행할 필요가 있고, 웨이퍼면내의 이온주입각도를 일정하게 하는 것은 곤란한 바, 그 2차원적인 이온빔의 스캔을 이용하는 특허문헌 2의 수법에서는, 이온주입영역(11)이 웨이퍼면내에 산재하는 경우에, 각각의 이온주입영역(11)의 이온주입각도가 일정하지 않게 된다. 이에 비해, 본 발명은, 반도체웨이퍼의 어느 영역에서도 이온주입각도를 일정하게 할 수 있어, 특허문헌 2의 수법과는 크게 상이한, 본 발명의 특징 중 하나라고 할 수 있다.

또한, 이온주입시의 외적 환경에 대해서도, 본 발명에서는, 통상 이용되는 이온주입장치와 상이한 점은 없다. 특히, 본 발명에서는 레지스트마스크 또는 스텐실마스크 또는 가동마스크와 같은 마스크형상의 물체를 이용하지 않고, 이온주입영역(11)과 이온비주입영역을 작성하고 있으므로, 상기 마스크형상의 물체에 유래하는 금속오염 레벨, 크로스오염 레벨, 이온에너지오염 레벨, 파티클수 레벨이, 통상의 이온주입방법과 동등한 레벨이라고 할 수 있다.

지금까지, 반도체웨이퍼(9)에 이온주입영역(11)과 이온비주입영역을 작성할 때의, 본 발명의 동작을 설명해 왔지만, 여기서, 반도체웨이퍼(9)에 이온주입을 행하기 전의 준비에 대해, 설명한다.

본 발명에서는, 반도체웨이퍼(9)에 이온주입을 행하기 전에, 스캔된 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향의 빔 폭과, 이온전류량(15)을 측정할 필요가 있다. 스캔된 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향의 빔 폭을 측정하는 이유는, 이미 설명한 바와 같이, 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향의 이온주입영역(11)의 길이를 제어하기 위함이다. 또한, 이온전류량(15)을 측정하는 이유는, 이미 설명한 바와 같이, 측정한 이온전류량(15)과 이온주입영역(11)의 설정도즈량으로부터, 필요한 이온빔의 스캔횟수를 계산에 의하여 구하고, 이온주입영역(11)의 도즈량을 제어하기 위함이다.

이미 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 이온주입을 실시할 때에는, 웨이퍼면내에의 이온주입시의 이온빔의 스캔주파수로서, 1Hz 이하의 스캔주파수를 이용하고 있다. 이 스캔주파수는, 본 발명에 의한 이온주입에 있어 본질적이며, 변경할 수 없다.

여기서, 상기 반도체웨이퍼(9)에 이온주입을 실시하기 전의 스캔된 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향의 빔 폭의 측정시 및 단위시간에 단위면적을 통과하는 이온전류량(15)의 측정시(이하, 셋업측정시라고 부름)의 이온빔의 스캔주파수로서, 웨이퍼면내에의 이온주입시의 이온빔의 스캔주파수와 동일한 스캔주파수를 이용하면, 셋업측정시에 필요해지는 시간이 길어져 버린다. 예컨대, 이온빔의 스캔주파수가 1Hz인 경우, 이온빔이 반도체웨이퍼(9)의 직경을 통과하려면, 빨라도 500msec가 필요하다. 이는, 이온빔의 스캔주파수로서, 통상의 이온주입장치에서 자주 사용되는 300Hz 정도의 스캔주파수를 이용하는 경우에, 이온빔이 반도체웨이퍼(9)의 직경을 통과하기 위하여 필요한 시간, 즉 2msec 이내에 비해, 매우 크다.

셋업측정시에는, 도 1에 예시한 웨이퍼영역 빔 측정장치(8)를 이용하여, 상기 빔 폭 및 상기 이온전류량(15)을 측정하는데, 그 때, 빔 스캐너(6)를 이용하여, 실제로 이온빔에 의한 스캔을 행하고, 상기 측정을 실시할 필요가 있다. 즉, 셋업측정시의 이온빔의 스캔주파수로서, 웨이퍼면내에의 이온주입시의 이온빔의 스캔주파수와 동일한 스캔주파수를 이용하면, 스캔에 필요한 시간이 길어져 버린다.

여기서, 셋업측정시의 이온빔의 스캔주파수로서, 웨이퍼면내에의 이온주입시의 이온빔의 스캔주파수와 동일한 스캔주파수를 이용할 필요는 없다. 즉, 이미 설명한 바와 같이, 웨이퍼면내에의 이온주입시의 이온빔의 스캔주파수 상한치는, 본 발명에 의한 이온주입에 있어 본질적이며, 변경하는 것은 불가능하다. 그러나, 셋업측정시의 이온빔의 스캔주파수는, 상기 빔 폭 및 상기 이온전류량(15)을 올바르게 측정할 수 있다면, 웨이퍼면내에의 이온주입시의 이온빔의 스캔주파수와 동일한 스캔주파수를 이용할 필요는 없다.

여기서, 이온원(1)에서 발생한 이온을 이온빔으로 하여 반도체웨이퍼(9)까지 수송하고, 수송 도중에 이온빔에 의한 1축방향의 왕복스캔을 행하는 것이 가능하고, 또한 상기 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향으로 웨이퍼를 이동시키는 것이 가능한 이온주입장치에 있어서, 빔 스캔주파수를 변경해도, 이온빔의 품질이 변하지 않도록 빔 스캐너(6)를 설계하고, 또한 설정하면, 셋업측정시의 이온빔의 스캔주파수는, 웨이퍼면내에의 이온주입시의 이온빔의 스캔주파수와 동일하지 않아도 된다. 즉, 이온빔에 의한 스캔을 행하는 이온주입장치에 있어서는, 시간적인 어느 순간에 있어서는, 빔 스캐너(6)에 의한 정전장(靜電場) 내지 정자장(靜磁場)이 이온빔에 작용하고 있다고 생각하면 되는 것이고, 이온빔의 스캔주파수는 단지 그 시간축을 변화시키고 있는 것에 지나지 않는다. 따라서, 스캔주파수에 의존하지 않도록 이온빔의 품질을 제어하는 것은 가능하다.

이상의 설명으로 분명한 바와 같이, 빔 스캐너(6)를 적절히 설계하고, 또한 적절히 설정하면, 셋업측정시의 이온빔의 스캔주파수를, 웨이퍼면내에의 이온주입시의 이온빔의 스캔주파수로부터 변경하여도, 상기 빔 폭 및 상기 이온전류량(15)을 올바르게 측정할 수 있다. 구체적으로는, 본 발명에서는, 셋업측정시의 이온빔의 스캔주파수를, 웨이퍼면내에의 이온주입시의 이온빔의 스캔주파수보다 40배 이상 크게 할 수 있다. 구체적으로는 40Hz 이상의 스캔주파수를 이용함으로써, 본 발명에 의한 이온주입을 준비하기 위해서 필요한 시간을, 통상의 이온주입에 비해 동일한 정도로 하고 있다. 이 점도 또한, 본 발명의 특징 중 하나이다.

또한, 이미 설명한 바와 같이, 웨이퍼면내에의 이온주입 중의 이온빔의 스캔주파수는 1Hz 이하이다. 즉, 스캔된 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향의 빔 폭과 단위시간에 단위면적을 통과하는 빔 전류량을 측정하기 위하여 행해지는, 웨이퍼면내로의 이온주입 전의 이온빔 확인시의 이온빔의 스캔주파수와, 웨이퍼면내에의 이온주입 중의 이온빔의 스캔주파수가 서로 상이하다는 것은 말할 필요도 없다. 이 스캔주파수의 변경은, 본 발명을 실제의 반도체 제조공정에 적용하기 위하여, 반도체웨이퍼(9)의 생산성 확보의 관점으로부터 매우 유용하다. 따라서, 이 점도 또한, 본 발명의 특징 중 하나로 들 수 있다.

또한, 이미 설명했지만, 본 발명에서는, 상기 셋업측정시에 측정된 이온전류량(15)과 이온주입영역(11)의 설정도즈량으로부터, 필요한 빔 스캔횟수를 계산에 의하여 구하고, 부분적 이온주입영역(12)에서는, 반도체웨이퍼를 고정한 채로, 그 빔 스캔횟수만큼 이온빔의 스캔을 행함으로써, 설정된 이온주입영역(11)의 도즈량을 실현하고 있다.

또한, 이 점도 이미 설명했지만, 본 발명에서는, 상기 이온주입영역(11)의 도즈량에 대해, 반도체웨이퍼(9)의 면내에 설정된, 도즈량이 상이한 복수 종류의 이온주입영역(11)에 맞추어, 각각의 부분적 이온주입영역(12)에서, 반도체웨이퍼(9)를 고정한 채로, 각각 설정된 복수의 빔 스캔횟수만큼 이온빔의 스캔을 행하는 이온주입방법을 채용함으로써, 반도체웨이퍼(9)의 면내에, 도즈량이 상이한 복수 종류의 이온주입영역(11)을 작성하고 있다.

다만, 이상의 설명으로부터 분명한 바와 같이, 본 발명에서는, 도즈량 제어 이외에, 통상의 이온주입장치와 상이한 점은 없다. 이미, 도 1을 이용해 설명했지만, 본 발명의 이온주입장치는, 통상의 이온주입장치로서 자주 이용되는, 하이브리드스캔 이온주입장치와, 그 하드웨어구성에 공통된 부분이 많다. 따라서, 본 발명에서 사용하는 웨이퍼지지장치(10)에, 하이브리드스캔 이온주입장치에서 요구되는 기능을 병용할 수 있도록 구성하면, 본 발명의 이온주입장치와 하이브리드스캔 이온주입장치를 동일한 하드웨어로 실현할 수 있게 되는 것은 분명하다.

지금까지, 적어도 하나의 예시적 실시형태를 설명해 왔지만, 상기 설명은, 단순한 예이며, 한정을 의도하지 않는다.

Claims (20)

1. 이온원(源)에서 발생한 이온을 이온빔으로 하여 웨이퍼까지 수송하고, 수송 도중에 있어서 1축방향의 스캔방향으로 이온빔에 의한 왕복스캔을 행함과 함께 스캔된 이온빔을 편향시켜 동일한 방향을 향하게 하는 것이 가능하고, 또한 상기 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향으로 웨이퍼를 이동하는 것이 가능한 이온주입장치를 이용한 이온주입방법에 있어서,
   웨이퍼면 상에, 상기 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향으로 적어도 1회 이상 번갈아 나열된 2종류의 면내 영역을 설정하고,
   2종류 중 한 종류의 면내 영역은, 설정된 면내 영역의 전폭에 걸쳐서 이온이 주입되지 않는 전폭 이온비(非)주입영역으로 하고, 2종류 중 다른 한 종류의 면내 영역은, 상기 이온빔의 스캔방향으로 이온이 주입되는 이온주입영역과 이온이 주입되지 않는 영역이 번갈아 반복하는 부분적 이온주입영역으로 하고,
   상기 2종류의 각각의 면내 영역에서, 상이한 조건의 이온주입처리를 행함으로써, 웨이퍼면내의 소정의 영역에만 이온을 주입하고, 그 이외의 영역에는 이온을 주입하지 않도록 구성한 것
   을 특징으로 하는 이온주입방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 부분적 이온주입영역의 작성시에는, 웨이퍼를 고정하여 이온주입을 행하고,
   상기 전폭 이온비주입영역의 작성시에는, 이온주입을 행하지 않고, 웨이퍼를 이동시키며,
   상기 웨이퍼의 고정과 상기 웨이퍼의 이동을 복수회 반복하는 것
   을 특징으로 하는, 이온주입방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   하나의 상기 부분적 이온주입영역 속에 복수개 설정되는 상기 이온주입영역에 있어서의 웨이퍼면내에 대한 이온주입각도가, 어느 상기 이온주입영역에서도 서로 평행인 것
   을 특징으로 하는, 이온주입방법.
4. 청구항 2에 있어서,
   복수의 상기 부분적 이온주입영역 내에 설정되는 상기 이온주입영역에 있어서의 웨이퍼면내에 대한 이온주입각도가, 어느 상기 이온주입영역에서도 서로 평행인 것
   을 특징으로 하는, 이온주입방법.
5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
   웨이퍼에 이온주입을 행하기 전에 미리 측정된 빔 전류치와 상기 이온주입영역의 설정도즈량으로부터, 필요한 이온빔의 스캔횟수를 계산에 의하여 구하고,
   상기 부분적 이온주입영역에서는, 웨이퍼를 고정한 채로, 구해진 스캔횟수만큼 이온빔의 스캔을 행함으로써, 설정된 이온주입영역의 도즈량을 실현하는 것
   을 특징으로 하는, 이온주입방법.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 이온빔의 스캔횟수는, 왕복스캔을 기본단위로 한 경우에, 정수 또는 반(半)정수인 것
   을 특징으로 하는, 이온주입방법.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 전폭 이온비주입영역의 작성시에, 상기 이온원으로부터 웨이퍼까지의 이온수송영역의 소정장소에 설치된 전극에 전압을 인가하여 이온빔의 궤도를 편향시킴으로써, 웨이퍼에의 이온빔 조사를 중단하는 것
   을 특징으로 하는, 이온주입방법.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 이온빔의 궤적을 편향시키는 전극을 상기 이온원으로부터 웨이퍼까지의 이온수송영역의 소정의 위치에 설치하고, 상기 부분적 이온주입영역의 작성시로서, 상기 이온주입영역의 작성 개시시에, 웨이퍼 상의 미리 정한 위치좌표에서, 상기 전극에의 전압인가를 제거하고, 또한, 상기 이온주입영역의 작성 종료시에, 웨이퍼 상의 별도로 정한 위치좌표에서, 상기 전극에 전압을 인가하여, 웨이퍼에의 이온빔 조사를 중단하는 것
   을 특징으로 하는, 이온주입방법.
9. 청구항 1에 있어서,
   1매의 웨이퍼에의 이온주입시에, 상기 복수개 설정되는 부분적 이온주입영역마다, 전압을 인가하는 시간, 또는 전압을 제거하는 시간의 패턴을 복수 종류 유지 하고 있고, 또한, 이온빔의 스캔횟수의 패턴을 복수 종류 유지하고 있는 것
   을 특징으로 하는, 이온주입방법.
10. 청구항 1에 있어서,
    스캔된 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향의 빔 폭과 단위시간에 단위면적을 통과하는 빔 전류치를 측정하기 위해서 행해지는, 웨이퍼에 이온주입을 행하기 전의 이온빔 확인시의 이온빔의 스캔주파수와, 웨이퍼면내에의 이온주입 중의 이온빔의 스캔주파수가 서로 상이한 것
    을 특징으로 하는, 이온주입방법.
11. 청구항 10에 있어서,
    웨이퍼에 이온주입을 행하기 전의 이온빔 확인시의 이온빔의 스캔주파수로서, 40Hz 이상의 스캔주파수를 이용하고,
    웨이퍼면내에의 이온주입 중의 이온빔의 스캔주파수로서, 1Hz 이하의 스캔주파수를 이용하는 것
    을 특징으로 하는, 이온주입방법.
12. 청구항 1에 있어서,
    웨이퍼면내에, 이온빔의 스캔방향의 이온주입영역길이, 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향의 이온주입영역길이, 이온주입영역의 도즈량 중 적어도, 하나의 값이 상이한, 복수 종류의 이온주입영역이 작성되는 것
    을 특징으로 하는, 이온주입방법.
13. 청구항 12에 있어서,
    이온빔의 스캔방향의 이온주입영역길이가, 2mm 이상 80mm 이하로 설정되는 것
    을 특징으로 하는, 이온주입방법.
14. 청구항 12에 있어서,
    이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향의 이온주입영역길이가, 2mm 이상 80mm 이하로 설정되는 것
    을 특징으로 하는, 이온주입방법.
15. 청구항 12에 있어서,
    이온주입영역의 도즈량이, 1E13/㎠ 이상 1E17/㎠ 이하로 설정되는 것
    을 특징으로 하는, 이온주입방법.
16. 이온원에서 발생한 이온을 이온빔으로 하여 웨이퍼까지 수송하는 빔 라인을 구비하고, 상기 빔 라인의 도중에는 1축방향으로 이온빔의 왕복스캔을 행하는 빔 스캐너를 설치하고, 상기 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향으로 웨이퍼를 이동시키는 구동수단과, 상기 빔 스캐너와 상기 구동수단을 제어하는 제어수단을 구비한 이온주입장치에 있어서,
    상기 제어수단은,
    웨이퍼면 상에, 상기 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향으로, 1회 이상 번갈아 나열된 2종류의 면내 영역, 즉, 전폭 이온비주입영역과 부분적 이온주입영역을 작성하고,
    상기 전폭 이온비주입영역은, 설정된 주입영역의 전폭에 걸쳐서 이온이 주입되지 않는 면내 영역으로 하고,
    상기 부분적 이온주입영역은, 상기 이온빔의 스캔방향으로 이온이 주입되는 이온주입영역과 이온이 주입되지 않는 영역이 번갈아 반복하는 면내 영역으로 하고,
    각각의 면내 영역에서, 상이한 이온주입처리 제어를 실행함으로써, 웨이퍼면내의 소정의 영역에만 이온을 주입하고, 그 이외의 영역에는 이온을 주입하지 않도록 한 것
    을 특징으로 하는 이온주입장치.
17. 청구항 16에 있어서,
    상기 제어수단은,
    상기 부분적 이온주입영역의 작성시에는, 웨이퍼를 고정하여 이온주입을 행하고, 상기 전폭 이온비주입영역의 작성시에는, 이온주입을 행하지 않고, 웨이퍼를 이동시키며,
    상기 웨이퍼의 고정과 상기 웨이퍼의 이동을 복수회 반복하는 이온주입처리 제어를 실행하는 것
    을 특징으로 하는, 이온주입장치.
18. 청구항 17에 있어서,
    상기 제어수단은,
    하나의 상기 부분적 이온주입영역 속에 복수개 설정되는 상기 이온주입영역에 있어서의 웨이퍼면내에 대한 이온주입각도가, 어느 상기 이온주입영역에서도 서로 평행하게 되고,
    또한, 복수의 상기 부분적 이온주입영역 내에 설정되는 상기 이온주입영역에 있어서의 웨이퍼면내에 대한 이온주입각도도, 어느 상기 이온주입영역에서도 서로 평행하게 되는 처리제어를 실행하는 것
    을 특징으로 하는, 이온주입장치.
19. 청구항 18에 있어서,
    상기 제어수단은,
    웨이퍼에의 이온주입 전에 미리 측정된 빔 전류치와 이온주입영역의 설정도즈량으로부터, 필요한 이온빔의 스캔횟수를 계산에 의하여 구하고,
    상기 부분적 이온주입영역에서는, 웨이퍼를 고정한 채로, 구해진 이온빔의 스캔횟수만큼 이온빔의 스캔을 실행시킴으로써, 설정된 이온주입영역의 도즈량을 실현하는 것
    을 특징으로 하는, 이온주입장치.
20. 이온원에서 발생한 이온을 이온빔으로 하여 웨이퍼까지 수송하는 빔 라인을 구비하고, 상기 빔 라인의 도중에는 1축방향으로 이온빔의 왕복스캔을 행하는 빔 스캐너를 설치하고, 상기 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향으로 웨이퍼를 이동시키는 구동수단과, 상기 빔 스캐너와 상기 구동수단을 제어하는 제어수단을 구비한 이온주입장치에 있어서,
    상기 제어수단은,
    웨이퍼면 상에, 상기 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향으로, 1회 이상 번갈아 나열된, 2종류의 면내 영역, 즉, 전폭 이온비주입영역과 부분적 이온주입영역을 작성하고,
    상기 부분적 이온주입영역의 작성시에는, 웨이퍼를 고정하여 이온주입을 행하고,
    상기 전폭 이온비주입영역의 작성시에는, 이온주입을 행하지 않고, 웨이퍼를 이동시키며,
    상기 웨이퍼의 고정과 상기 웨이퍼의 이동을 복수회 반복함으로써, 웨이퍼면내의 소정의 영역에만 이온주입을 행하고, 그 이외의 영역에는 이온을 주입하지 않는 이온주입처리 제어를 실행하고, 또한, 상기 이온원에서 발생한 이온을 이온빔으로 하여 웨이퍼까지 수송하고, 수송 도중에 1축방향으로 이온빔의 왕복스캔을 행하면서, 이온빔의 스캔방향에 직교하는 방향으로 웨이퍼를 메커니컬하게 이동시켜, 웨이퍼 전면에 균일한 이온주입을 행하는 것
    을 특징으로 하는 이온주입장치.

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