200529275 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種形成於基體（例如半導體基體）之平 面為非均勻之劑量（每單位面積之植入離子數目）的離子植 入方法及裝置。 【先前技術】 習知離子植入技術，主旨係均勻地植入離子於基體之平 面。近年來，需要形成具有預定圖案之非均勻劑量分佈。 非均勻劑量分佈為劑量分佈不均或於數個區域有不同劑量 之劑量分佈。 例如近年來，如L S I及記憶體等半導體裝置之製造製程 係為複雜，半導體基體在尺寸上變大且極為昂貴。因此， 極為重要地需改良半導體裝置製造時的良率。換言之，極 為重要地需要儘可能有效利用一片基體。為了實現此項目 的，於多種半導體裝置之製造程序中之離子植入程序，強 烈需要經由於基體平面之中任意讓劑量分佈變不均（稱之 為A P C ··先進製程控制），以及任意變更特性（例如場效電 晶體（F E T )之臨限值電壓V t h )，以校正於基體平面之中形 成之半導體裝置之一特定區域之半導體裝置的特性。 滿足此項需求之一項技術係為離子植入技術，其用來環 繞基體中心部分為邊界，以形成縱向方向及/或橫向方向不 同的劑量分佈，例如述於J P - A - 2 0 0 3 _ 1 3 2 8 3 5 (第0 0 1 1至 0014 段，圖 4)。 使用前述J P - A - 2 0 0 3 - 1 3 2 8 3 5所述之技術，劑量分佈只 改變需環繞基體中心部分為邊界，因而無法於基體平面之 5 312XP/發明說明書(補件)/94-01/93129822 200529275 中形成各種劑量分佈。 順便一提，半導體裝置之特性的校正或改變係非經常環 繞基體中心部分為邊界進行，用以校正或改變特性之區域 係依據例如處理程序之條件等各種條件而改變。如此，如 前述JP-A-2003-132835所述技術不足以因應近年來之需 求。 【發明内容】 本發明之目的係提供一種可於基體平面形成各種劑量 分佈之離子植入方法及裝置。 根據本發明，提供一種離子植入方法，用於將離子植入 一基體，採用藉電場或磁場於X方向往復式掃描離子束， 以及於幾乎正交於X方向之Y方向機械往復式驅動基體二 者，其特徵為經由於離子束入射於基體之一區域之中，改 變離子束掃描速度與基體驅動速度中之至少一者，來形成 於基體平面為非均勻之劑量分佈。 根據本發明，提供一種植入離子至一基體之離子植入裝 置，包含一掃描單元，用來藉電場或磁場於X方向往復式 掃描一離子束；以及一驅動單元，用來於幾乎正交於X方 向之Y方向以機械往復式驅動基體；其特徵在於更包含一 控制單元，用來控制該掃描單元及該驅動單元中之至少一 者，俾於該離子束入射基體之一區域，改變離子束掃描速 度與基體驅動速度中之至少一者，因而於基體平面形成非 均勻之劑量分佈。 若離子束之束電流密度為恆定，則入射基體之劑量係與 離子束之掃描速度成反比。如此，經由於離子束入射於基 6 312XP/發明說明書(補件)/94-01 /93129822 200529275 體之一區域，而改變離子束掃描速度與基體驅動速度中之 至少一者，可能形成於基體平面為非均勻之劑量分佈。此 外，經由適當選擇圖案來改變掃描速度或驅動速度，可於 基體平面中形成各種不同的劑量分佈。 經由於離子束入射於基體之一區域，以改變離子束掃描 速度與基體驅動速度中之至少一者以及以其中心部為中心 旋轉該基體，可能形成於基體平面中為非均勻之劑量分佈。 此外，經由於離子束入射基體之一區域，逐步改變離子 束掃描速度與基體驅動速度中之至少一者，同時控制基體 驅動速度為與離子束之束電流密度成反比，進行植入離子 至基體之多次植入程序，以及旋轉程序，經由於各植入程 序中間間隔，環繞基體中心部以預定旋轉角旋轉基體，可 形成於基體平面中為非均勻之劑量分佈。 經由從基體一端至另一端，逐步改變離子束掃描速度由 一第一掃描速度至與該第一掃描速度不同之一第二掃描速 度至該第一掃描速度，而重複進行植入離子至基體之植入 程序η次（η為2或2以上之正整數），以及每次旋轉基體 360/η度之旋轉程序，可於基體平面中形成介於中心區域 與環繞該中心區域之周邊區域間具有不同劑量之劑量分 佈。 假設於該中心區域及該周邊區域之目標劑量分別為Da 及Db，以及於一次植入程序之第一掃描速度及第二掃描速 度之設定劑量分別為d!及d 2，設定劑量d i及d 2可根據下 式設定’ di=(2DB-〇Λ)/η 及 7 312ΧΡ/發明說明書(補件)/94-01/93129822 200529275 d 2 = D λ / η 經由於離子束入射基體之一區域，逐步改變基體驅 度由一第一驅動速度至與該第一驅動速度不同之一第 動速度至該第一驅動速度，而重複進行植入離子至基 植入程序η次（η為2或2以上之正整數），以及每次 基體360/η度之旋轉程序，可於基體平面中形成介於 區域與環繞該中心區域之周邊區域間具有不同劑量之 分佈。 假設於該中心區域及該周邊區域之目標劑量分別為 及Db，以及於一次植入程序之第一驅動速度及第二驅 度之設定劑量分別為d 1及d 2，設定劑量d 1及d 2可根 式設定* di = (2DB-DA)/n 及 d 2 = D λ / η [發明操作] 使用前述離子植入方法及裝置，於離子束入射基體 區域，以改變離子束掃描速度與基體驅動速度中之至 者，因此基體中心部無需變成劑量改變之邊界。如此 於基體平面中形成多種不同之劑量分佈。隨後，可進 子植入來於形成於該基體平面中之半導體裝置一特定 以配合校正或改變該半導體裝置特性。 此外，因基體係環繞該中心部而旋轉，故於環繞基 心部之旋轉方向的劑量分佈可改變，藉此可於基體平 形成各種不同的劑量分佈。 此外，經由逐步改變離子束掃描速度與基體驅動速 312XP/發明說明書(補件)/94-01 /93129822 動速 —馬區 體之 旋轉 中心 劑量 Da 動速 據下 之一 少一 ，可 行離 區域 體中 面中 度中 8 200529275 之至少一者，重複多次執行植入離子至基體之植入程序， 以及於進行各次植入程序中間間隔，環繞基體中心部每次 3 6 0 / η度旋轉基體進行旋轉程序，藉此形成環繞基體中心 部為旋轉對稱性之劑量分佈。結果，於基體平面進一步形 成各種不同之劑量分佈。 此外，經由逐步改變離子束掃描速度，由第一掃描速 度、至與第一掃描速度不同之第二掃描速度、至第一掃描 速度，執行植入離子至基體之植入程序，以及執行逐步旋 轉基體之旋轉程序，藉此可於基體中心區域與環繞基體中 心區域之周邊區域形成有不同劑量之劑量分佈。 此外，設定劑量d!與d 2係根據所列舉之公式設定，則 容易達成於中心區域及周邊區域之目標劑量Da及Db。 此外，經由逐步改變離子束驅動速度，由第一驅動速 度、至與第一驅動速度不同之第二驅動速度、至第一驅動 速度，執行植入離子至基體之植入程序，以及執行逐步旋 轉基體之旋轉程序，藉此可於基體中心區域與環繞基體中 心區域之周邊區域形成有不同劑量之劑量分佈。 【實施方式】 圖1為示意平面圖，顯示根據本發明，執行離子植入方 法之離子植入裝置之一例。圖2為放大尺寸之示意側視 圖，顯示圖1之離子植入裝置之一基體及其周圍之範例。 此離子植入裝置係依賴所謂之混成掃描方法來將離子 植入於基體（例如半導體基體）2之全體表面上，採用藉電 場或磁場於X方向（例如水平方向）往復式掃描離子束4 ; 以及於幾乎正交於X方向之Y方向（例如垂直方向）機械方 9 312XP/發明說明書(補件)/94-01/93129822 200529275 式往復驅動基體2。混成掃描系統之離子植入器也說明於 JP-A-20(H- 1 4 3 6 5 1 及 J P - A - 2 0 (Π - 1 8 5 0 7 卜 此種離子植入器特別包含一離子物種1 0來選取該離子 束4，一質量分離磁鐵1 2來由該離子源1 0所選取之離子 束4，導出一特定離子物種，一加速管14用來加速或減速 由此種質量分離磁鐵12所導出之離子束4，一 Q透鏡16 用來成形由該加速管1 4所導出之離子束4，一能量分離器 18用來選擇性由該Q透鏡16所導出之離子束4而導出具 有特定能量之離子，一掃描器2 0用來藉電場或磁場於X 方向往復式掃描由該能量分離器1 8所導出之離子束4，以 及一束平行化器2 4用來經由藉電場或磁場將由掃描器2 0 所導出之離子束4之方向彎回，與掃描器2 0共同讓掃描用 之離子束4變成平行，換言之，製造平行離子束4。 由束平行化器2 4所導出之離子束4係施加於一植入腔 體2 6内部之夾持器2 8所夾持的基體2上，來讓離子植入 基體2中。然後，基體2藉驅動單元3 2而於Y方向往復式 驅動。基體2之往復式驅動與離子束4之往復式掃描共同 使基體2之全體表面上進行離子植入。 此種情況，如前述JP-A-2003-132835所述，於離子束 入射於基體2之一區域，基體2於Y方向之驅動速度v係 控制為與離子束4之束電流密度J成反比。換言之，其控 制使J / v為常數。藉此方式，即使於離子植入基體2期間， 離子束4之束電流密度J改變，此種改變可被驅動速度v 所補償，而可防止植入基體2之劑量改變。換言之，離子 植入係以預定劑量植入基體2進行。 10 312XP/發明說明書(補件)/94-01/93129822 200529275 此外，此種離子植入器包含一旋轉單元30，其用來連同 夾持器2 8 —起環繞基體2之中心部2 a，以旋轉基體2 (例 如於圖2以箭頭B指示之順時針方向旋轉）。驅動單元3 2 於Y方向以往復式驅動整個旋轉單元3 0、夾持器2 8及基 體2。 離子束4之掃描係基於由掃描電源2 2供給掃描器2 0之 掃描輸出（例如掃描電壓或掃描電流）P (t)來控制。P (t)為 時間t之函數。此掃描電源2 2及掃描器2 0組成一掃描單 元，來用於X方向往復式掃描離子束4。 如圖2所示，用來經由接收離子束4，以及量測於X方 向之束電流密度分佈，而成形掃描輸出P (t )波形之前級多 點法拉第系統3 8及後級多點法拉第系統3 9係設置於夾持 器2 8之上游及下游。前級多點法拉第系統3 8及後級多點 法拉第系統3 9係由複數個法拉第杯排列於X方向所組成。 後級多點法拉第系統3 9固定於離子束4之束線上。前級多 點法拉第系統3 8及夾持器2 8係於Y方向驅動，且於需要 時置於離子束4之束線上。類似之多點法拉第系統說明於 JP-A-200卜143651 ° 由多點法拉第系統3 8及3 9所得測量值係輸出至控制單 元3 6。控制單元3 6具有下列功能：（1 )控制掃描單元（特 別於本具體例掃描電源2 2等）來調整離子束4於X方向之 掃描速度s ;( 2 )控制驅動單元3 2，來調整於夾持器2 8之 基體2於Y方向之驅動速度v ;( 3 )控制旋轉單元3 0以中 心部2 a為中心來旋轉基體2 ;以及（4 )控制掃描單元、驅 動單元3 2及旋轉單元3 0以進行植入程序及多次中間旋轉 11 312XP/發明說明書(補件)/94-01/93129822 200529275 程序；以及（5 )基於測量值及各種設定值，以成形本具體例 之掃描輸出P ( t )之波形。 在該離子植入器中於基體平面中形成各種不同的劑量 分佈之離子植入方法範例說明如後。 例如於基體2平面中為非均勻之劑量分佈係如下形成， 經由根據預定的圖案改變離子束4於X方向之掃描速度 s，同時控制基體2於Y方向之驅動速度v而與離子束4 之束電流密度成反比。基體2之驅動速度v控制為與束電 流密度成反比，以補償離子束4之束電流密度可能的變 化。若離子束4之束電流密度無變化，則基體2之驅動速 度v為恆定。於後文說明中，基體2之驅動速度v與離子 束4之掃描速度s表示於離子束4入射基體2之一區域之 驅動速度及掃描速度，原因在於掃描速度s及驅動速度v 對植入此區域以外之基體2之劑量無影響。 此種情況下，改變離子束4之掃描速度s之位置及程度 之若干範例，亦即改變掃描速度s之圖案顯示於圖3至圖 7 ° 圖3之範例中，離子束4之掃描速度s係以凹面逐步形 成而改變，由S 1改變至S 2改變至S 3 ( = S 1 )。本例中，S 2係 小於S丨，但相反地，S2可大於S丨而以凸面形式改變掃描速 度。此外，S !可不等於S 3。此外，掃描速度可以更多階改 變。由於即使改變為逐步，於時間0之掃描速度s係無法 改變，仍然關聯略為變遷間隔（後文亦同）。 若離子束4之束電流密度為恆定，則入射基體2之劑量 係與離子束4之掃描速度s成反比。換言之，掃描速度s 12 312XP/發明說明書(補件)/94-01 /93129822 200529275 與劑量係成反比關係，其中劑量於較高掃描速度s之區域 為較小，而劑量於較低掃描速度S之區域為較大。因離子 束4之掃描速度s係遠高於基體2之驅動速度v，故任何 時間，當於X方向於基體2上掃描離子束4時，可合理地 考慮離子束4之束電流密度為恆定。 如此，於圖3之範例中，如同圖9所示範例，於基體2 平面中沿Y方向形成類似河流而有不同劑量之區域R!至 R 3 (原因在於基體2之驅動速度v係如前述控制以抑制Y方 向之劑量改變）。於各區域R1至R 3之劑量間的交互關係係 與前文說明相同。 如圖9至圖14所示，基體2之定向平面2b可清晰了解 在旋轉基體2時之位置關係，容後詳述；定向平面2 b與植 入區域之位置關係並無特殊限制。 圖4之範例中，離子束4之掃描速度s係以另一逐步形 式改變，由s4改變至s5改變至s6( = s4>s5>s6)。相反地， 掃描速度可以s 4 < s 5 < s 6改變。此外，掃描速度也可以更多 階改變。 圖4之範例中，於基體2平面沿Y方向形成類似河流而 有不同劑量之區域R1至R 3，如圖9範例所示。但區域R1 至R3之劑量間之交互關係係與圖3之範例之交互關係不 同。 圖5之範例中，離子束4之掃描速度s係呈連續形式且 平滑地線性改變。傾斜方向可與所示方向相反。此外，傾 斜程度可更大或更小。 於圖5之範例中，於基體2平面中形成一種劑量分佈 13 312XP/發明說明書(補件)/94-01/93129822 200529275 ，其中劑量係於與圖5之傾斜方向相反的傾斜方向而連續 地改變。 圖6之範例中，離子束4之掃描速度s類似曲線改變而 作為連續及平滑改變之另一形式。雖然於圖6之例中，該 曲線類似波谷，但該曲線也可類似山峰。 於圖6之範例中，於基體2平面中形成一種劑量分佈 ，其中劑量係於與圖6之傾斜方向相反的傾斜方向連續地 改變。 圖7之範例中，離子束4之掃描速度s係類似折痕於三 階s 7、s 8及s 9改變。傾斜方向可與圖中舉例說明方向相 反。掃描速度可以更多階改變。 圖7之範例中，於基體2平面中沿Y方向形成類似河流 有著不同劑量之區域R1至R 3，如圖9範例所示。但區域 R!至R3之劑量間之交互關係係與圖3與圖4之範例之交互 關係不同。 控制單元3 6控制掃描單元，以前文說明方式改變離子 束之掃描速度s。 前述各例中，經由於X方向改變離子束4之掃描速度s， 同時控制基體2於Y方向之驅動速度V，變成與離子束4 之束電流密度成反比，可形成於基體2之平面為非均勻之 劑量分佈。用以改變掃描速度s之圖案可經適當地選擇來 於基體2平面中形成各種不同的劑量分佈。並非經常性需 要基體2之中心部2 a作為劑量改變之邊界。如此，例如可 於形於基體2平面之半導體裝置之特定區，進行離子植入 來調適性地校正或改變該半導體裝置之特性。 14 312XP/發明說明書(補件)/94-01 /93129822 200529275 若離子束4之束電流密度為恆定，則入射基體2之劑量 也與基體2之驅動速度v成反比。如此，經由根據預定之 圖案來改變基體2於Y方向之驅動速度v，同時維持離子 束4於X方向之掃描速度s為恆定，可形成於基體2平面 中為非均勻之劑量分佈。 此種情況下，當於圖3至圖7中，縱軸係為基體2之驅 動速度v，橫軸係為基體於Y方向位置時，則獲得基體2 之驅動速度v改變位置及改變程度，亦即驅動速度v改變 之圖案的若干範例。前文說明也適用於此種情況。 控制單元3 6如前文說明，以控制驅動單元3 2來改變基 體2之驅動速度v。 藉此方式，經由根據預定之圖案來改變基體2於Y方向 之驅動速度V，同時維持離子束4於X方向之掃描速度s 為恆定，可形成於基體2平面中為非均勻之劑量分佈。以 及經由適當選擇用以改變驅動速度v之圖案，可於基體2 平面形成各種不同的劑量分佈。並非經常性需要有基體2 中心部2a作為劑量改變的邊界。如此，例如可於基體2 平面中形成之半導體裝置的特定區域，讓離子植入調適性 校正或改變半導體裝置之特性。 經由如前述範例改變離子束4之掃描速度s，且同時如 前述範例改變基體2之驅動速度V，可於基體2平面中形 成非均勻之劑量分佈。由於劑量分佈係以此種方式於基體 2平面中之X方向及Y方向的改變，故可於基體2平面中 進一步形成各種不同的劑量分佈。 控制單元3 6可控制掃描單元及驅動單元3 2，以前述方 15 312XP/發明說明書(補件)/94-01/93129822 200529275 式來改變離子束4之掃描速度s以及基體2之驅動速度v。 此外，經由改變離子束4之掃描速度s及基體2之驅動 速度v中之至少一者，且以中心部2a為中心旋轉基體2， 可於基體2平面中形成非均勻之劑量分佈。 在此方式中，因劑量分佈係於以基體2中心部2a為中 心之旋轉方向來改變，故可進一步於基體平面中形成多種 不同的劑量分佈。 當旋轉基體2時，基體可以每個預定之旋轉角0逐步旋 轉，或可於預定之旋轉角0以内平滑地連續旋轉。前述情 況下，於基體2平面中之劑量分佈有一清晰之邊界。旋轉 角0係為0 < 0 S 3 6 0 °之任何值。 此外，基體2可於離子束4未施加於基體2時而旋轉， 或離子束2施加於基體2時旋轉。前述情況下，於基體2 平面中之劑量分佈有清晰之邊界。 控制單元3 6係以前述方式控制旋轉單元3 0以旋轉基體 1。 此外，經由類似圖8所示程序範例，經由逐步改變離子 束4之掃描速度s，同時控制基體2之驅動速度v而使與 離子束4之束電流密度成反比，進行多次植入離子至基體 2之植入程序，以及於各次植入程序中間間隔，當離子束4 未施加於基體2時，以中心部2 a為中心旋轉基體2達預定 旋轉角，而進行旋轉程序，可於基體2平面中形成非均勻 之劑量分佈。圖8之範例中，植入程序進行4次（亦即植入 程序4 0、4 2、4 4及4 6 )，以及旋轉程序係於各次植入程序 中間間隔進行一次，或共進行三次（亦即旋轉程序4 1、4 3 16 312XP/發明說明書(補件)/94-01/93129822 200529275 及 4 5 ) 〇 藉此方式，由於經由逐步改變離子束4之掃描速度si 植入離子之植入程序、以及於各次植入程序中間間隔，以 中心部2 a為中心進行多次旋轉基體2之旋轉程序，故可形 成以基體2中心部2 a為中心呈旋轉對稱之劑量分佈。如 此，進一步於基體2平面中形成各種不同的劑量分佈。 控制單元3 6控制掃描單元、驅動單元3 2及旋轉單元 3 0，來以前述方式進行植入程序及旋轉程序。 經由如圖3所示，由一端至另一端，逐步改變離子束4 之掃描速度S由Si至S2(#S1)至S3( = S1)，以進行植入程 序η次（η為2或2以上之整數），以及每次旋轉360/n度 進行旋轉基體2之旋轉程序，可於基體2平面介於中心區 域與周邊區域間形成有不同劑量之劑量分佈。控制單元3 6 可進行此項控制。 參照圖9至圖1 2當逐步改變離子束4之掃描速度s由 si至S2(=^si)至S3( = si)之植入程序四次（n = 4)時，將循序 說明如圖3所示於基體2平面中所形成之劑量分佈。以圖 8所示程序為例，於基體2平面中形成之劑量分佈將參照 圖9 - 1 2說明如後。如前文說明，經由參照定向平面2 b， 可容易了解基體2於旋轉方向的位置。離子束4之掃描速 度s實際上係以稍微之變遷間隔而改變，掃描前離子束4 之截面尺寸（點大小）實際上具有預定之大小。但於後文為 了方便說明，假設離子束4之掃描速度s之改變並無變遷 間隔，以及離子束4之截面尺寸為點狀。 首先，進行第一植入程序4 0，藉此如圖9所示，於基體 17 312XP/發明說明書(補件)/94-01/93129822 200529275 2平面中沿Y方向形成類似河流之有不同劑量之區域R i至 R3。此時，假設於植入程序中之設定用以植入之劑量為於 掃描速度為Sl(=S3)之區域為dl，以及於掃描速度為S2之 區域為ch，由下式獲得如上程序中於基體2平面中植入 Rl、R2及R3各區域之劑量Dl、D2及D3。 [式1]
然後，於進行第一旋轉程序41後，進行第二植入程序 4 2，藉此於基體2平面中形成類似格子之具有不同劑量之 區域R 4至R! 2，如圖1 0所示。如此係對應圖9之劑量分佈 與圖9旋轉90度之劑量分佈的重疊。經由前述方法植入 1?4至R】2各區域之劑量D4至Dl2可由下式2得知。 [式2] D 4 = 2d2 D 5 = d 1 + d 2 D 6 = 2di D 7 = d 1 + d 2 D 8 = 2di D 9 = d i + d 2 D 1 0 = 2di D 11 = d 1 + d 2 D 12 = 2 d 1 隨後，於進行第二旋轉程序4 3後，以相同方式進行第 312XP/發明說明書(補件)/94-01/93129822 18
200529275 三植入程序4 4，藉此於圖1 1所示狀態，藉下式3求出藉 前述程序植入R4至Rl2各區域之劑量D4至Dl2。 [式3] D 4 = 3 d 2 D 5 = d 丨 + 2 d 2 D 6 = 3 d 1 D 7 = 2 d i + d 2 D 8 = 3 d i D 9 = d i + 2 d 2 D i 〇 = 3 d i D 11 = 2 d i + d 2 D 12 = 3 d i 此外，於進行第三旋轉程序4 5後，進行第四植入程序 4 6，如此完成離子植入程序。結果於圖1 2所示狀態 ，經由前述方法植入1?4至R12各區域之劑量〇4至D12可由 下式4得知。 [式4] D 4 = 4 d 2 D5= 2di+2d2 D 6 = 4 d 1 D 7 = 2 d i + 2 d 2 D 8 = 4 d i 2di+2d2 D i 〇 = 4 d i D 11 = 2 d i + 2 d 2 19 312XP/發明說明書(補件)/94-01 /93129822 200529275 D 12 = 4 d 1 由圖1 2及式4可知，經由如前文說明之離子植入以形 成介於中心區域R4與其周邊區域1?5至RI2間有不同劑量之 劑量分佈。 此處將說明實際離子植入方法（裝置）。如前文說明，離 子束4之掃描速度s係有些微變遷間隔而改變，以及離子 束4之截面尺寸（點大小）有預定大小（例如直徑約7 0毫米 至80毫米之圓）。結果，於接近1?4至Ri2各區域之邊界， 劑量係緩和地改變。如此，中心區域R 4為近似圓形，而於 四角落之R 6、R 8、R 1 0及R 1 2各區域係極小，故劑量分佈係 由具有劑量3d2之近圓形中心區域R4與具有劑量2(1! + 2(12 之環形周邊區域所組成。如前文說明，由緩和地（平滑地） 改變劑量的觀點，離子束4之截面尺寸係較佳地更大至某 種程度。 圖1 3及圖1 4顯示以前述方式實際獲得之劑量分佈範 例。圖1 3及圖1 4中，減號（-)表示劑量為小的，加號（+ ) 表示劑量為大的，以及矩形符號（□)表示劑量為中等的。 圖1 3係對應圖9。於圖1 3之範例中，離子植入形成為 一種狀態，基體2之定向平面2b於X方向傾斜22度（與圖 1 4相同）。實際上，劑量分佈沿Y方向形成為類似河流。 此外，如前文說明，於中心區域R2之劑量為d2，以及於兩 邊Ri及R3各區域之劑量為di。 圖1 4係對應圖1 2。但定向平面2 b之位置係重合圖1 3 之位置。實際上，劑量分佈係由有大劑量之近似圓形之中 心區域R4與有小劑量之環繞中心區域R4之環形周邊區域 20 312XP/發明說明書(補件)/94-01/93129822 200529275 R 13所組成。此外，如前文說明，中心區域R 4之劑量為4 d 2， 周邊區域R 13之劑量為2 d 1 + 2 d 2。 於圖1 4之範例，當介於中心區域R 4與環繞中心區域R 4 之周邊區域R i 3間有不同劑量之劑量分佈之情況下，假設 中心區域R 4之目標劑量及周邊區域R i 3之目標劑量分別為 Da及Db，以及於一次植入程序中，設定於離子束4之第一 掃描速度S !及第二掃描速度S 2之劑量分別為d !及d 2，設 定劑量d !及d 2係根據下式所設定，藉此容易達成（實現） 目標劑量Da及Db。 [式5 ] di= (2Db-Da)/ii d 2 = D a / η 例如於圓形基體2直徑為2 0厘米（8吋），在圓形中心區 域之劑量Da為2 . 0 X 1 0 13 /平方厘米，在環形周邊區域之劑 量Db為1.9xl013 /平方厘米，實施植入程序之次數η為4, 以及基體2以每次9 0度旋轉之植入條件下，根據式5以設 定劑量（^ = 4.5χ1012 /平方厘米及設定劑量d2 = 5.0xl012 /平 方厘米進行離子植入，因而容易實現目標劑量D Λ及D B。次 數η及設定劑量d!及d 2可於控制單元3 6設定。一次旋轉 程序之旋轉角3 6 0 / η可由控制單元3 6計算。 圖1 4顯示於前述條件下進行離子植入所得結果（圖1 3 顯示於第一次植入程序後所得結果）。獲得於中心區域R4 之目標劑量2 . 0 X 1 0 13 /平方厘米，以及於周邊區域R ! 3之目 標劑量1 . 9 X 1 0 13 /平方厘米。中心區域之半徑約為6 . 5厘 米。 21 312ΧΡ/發明說明書(補件)/94-01/93129822 200529275 此外，經由類似圖8所示程序範例，相當大階地逐步改 變基體2之驅動速度V，同時控制為基體2之驅動速度v 與離子束4之束電流密度成反比，進行離子植入基體2中 之多次植入程序，以及於介於各次植入程序中間間隔，當 離子束4未施加於基體2時，以中心部2a為中心旋轉基體 2預定之旋轉角，進行旋轉程序，而於基體2平面中形成 非均勻之劑量分佈。圖8之範例中，植入程序進行4次（亦 即植入程序4 0、4 2、4 4及4 6 )，以及旋轉程序係於各次植 入程序中間間隔進行一次，或共進行三次（亦即旋轉程序 41 、 43 及 45)。 藉此方式，由於經由逐步改變基體2之驅動速度V，以 及於各次植入程序中間間隔，以中心部2a為中心旋轉基體 2之旋轉程序進行多次，故可形成以基體2之中心部2a為 中心呈旋轉對稱之劑量分佈，如此，進一步於基體2平面 中形成各種不同的劑量分佈。 控制單元3 6控制掃描單元、驅動單元3 2及旋轉單元 3 0，來以前述方式進行植入程序及旋轉程序。 經由以圖3所示離子束掃描速度s之相同方式，於離子 束4入射基體2之一區域η次（η為2或2以上之整數）， 經由逐步改變基體2之驅動速度ν由vl、v2(=^vl)至 v3(=vl)，進行植入程序，以及每次旋轉基體2為 360/n 度以進行旋轉程序，可於基體平面中介於中心區域與周邊 區域間形成有不同劑量之劑量分佈。此種情況下，劑量分 佈係由近似圓形之中心區域與環繞中心區域之環形周邊區 域所組成，組成方式類似離子束4之掃描速度s逐步改變 22 312XP/發明說明書(補件)/94-01/93129822 200529275 之組成方式。控制單元3 6可執行此項控制。 此外，於此種情況下，假設中心區域及周邊區域之目標 劑量分別為D Λ及D B，以及在一次植入程序中之於第一驅動 速度及第二驅動速度之設定劑量分別為d!及d 2，設定劑量 d】及d 2係根據式5設定，藉此容易達成（實現）目標劑量 Da 及 Db 。 經由如同前述範例逐步改變離子束4之掃描速度s，且 同時如同前述範例逐步改變基體2之驅動速度v，可於基 體2平面中形成非均勻之劑量分佈。因劑量分佈係以此種 方式於基體2平面中於X方向及Y方向的改變，故可於基 體2平面中進一步形成各種不同的劑量分佈。控制單元36 可進行此項控制。 執行離子植入程序之次數非僅限於4次，而可為2或2 以上之任何整數。隨著數目η的變大，中心區域R4更接近 圓形，周邊區域R13更接近環形。例如η可為5、6、7或8。 此外，如圖3至圖7舉例說明，當離子束4之掃描速度 s改變及/或基體2之驅動速度ν改變時，可經由於控制單 元3 6建立速度改變圖案來改變速度，控制單元3 6控制掃 描電源2 2及/或驅動單元3 2。 速度改變圖案特別係由指出基體2與離子束4間之位置 關係的位置資訊、與該位置之速度資訊所組成。此種速度 資訊可為速度值本身，或為參考速度及變數（或變化率）。 此外，當速度改變圖案如圖3及圖4之範例為逐步改 變，或如圖7之範例為褶狀改變之情況下，較佳建立速度 改變曲線，仍採用高階（例如四次方程式）近似曲線或齒條 23 312ΧΡ/發明說明書(補件)/94-01 /93129822 200529275 函數，來消除或遮蔽速度改變之反折點。藉此方式讓於基 體2平面中介於不同劑量間的劑量改變更平滑。控制單元 3 6可執行此項程序。 實際上於基體2獲得之離子束4於X方向之掃描速度s 的值係藉内插法獲得，該内插法係採用（1 )於前級多點法拉 第系統3 8於X方向上多點之掃描速度s的資訊，係採用前 級多點法拉第系統3 8量測；（2 )於後級多點法拉第系統3 9 於X方向上多點之掃描速度s的資訊，係採用後級多點法 拉第系統3 9量測；及（3 )多點法拉第系統3 8、3 9與基體2 表面間之距離。 此外，當於基體2實際獲得之掃描速度s與離子束4之 設定掃描速度s有偏差時，則控制單元3 6控制掃描電源 2 2來成形由掃描電源2 2供給掃描器2 0之掃描輸出P (t) 波形，以去除該偏差。 雖然通常係於基體2全體表面進行離子植入，但若有所 需，也可只於基體2平面中之一部分進行植入。 【圖式簡單說明】 圖1為顯示根據本發明執行離子植入方法之離子植入裝 置之一例的示意平面圖； 圖2為顯示圖1之離子植入裝置範例的放大尺寸之示意 側視圖； 圖3為顯示改變離子束掃描速度之圖案範例的視圖； 圖4為顯示改變離子束掃描速度之圖案範例的視圖； 圖5為顯示改變離子束掃描速度之圖案範例的視圖； 圖6為顯示改變離子束掃描速度之圖案範例的視圖； 24
312XP/發明說明書(補件)/94-01 /93129822 200529275 圖7為顯示改變離子束掃描速度之圖案範例的視圖； 圖8為顯示根據本發明之離子植入方法範例的程序圖； 圖 9 為 用 於 理 論 上 說 ，明 如 何 形 成 介 於 基 體 中 心 區 域 與 環 繞 中 心 域 之 周 邊 區 域 ,間 有 不 同 劑 量 之 劑 量 分 佈 的 視 圖 9 圖 1 0 為 用 於 理 論 上 說 明 如 何 形 成 介 於 基 體 中 心 區 域 與 環 繞 中 心 域 之 周 邊 區 域 間 有 不 同 劑 量 之 劑 量 分 佈 的 視 圖 圖 1 1 為 用 於 理 論 上 說 明 如 何 形 成 介 於 基 體 中 心 區 域 與 環 繞 中 心 區 域 之 周 邊 域 間 有 不 同 劑 量 之 劑 量 分 佈 的 視 圖 y 圖 1 2 為 用 於 理 論 上 說 明 如 何 形 成 介 於 基 體 中 心 域 與 環 繞 中 心 區 域 之 周 邊 區 域 間 有 不 同 劑 量 之 劑 量 分 佈 的 視 圖 > 圖 1 3 為 顯 示 對 應 於 圖 9 於 第 一 次 植. 入： 程. 序: 後 實 際, 所 得 劑 量 分 佈 範 例 的 視 圖 以 及 圖 1 4 為； 顯 示; 對, 應： 於 圖 12 於 第 四 次 植 入 程 序 後 實 際 所 得 劑 量 分 佈 範 例 的 視 圖 〇 [ 主 要 元 件 符 號 說 明 2 基 體 2 a 中 心 部 2b 定 向 平 面 4 離 子 束 10 離 子 源 12 質 量 分 離 磁 鐵 14 加 速 管 312XP/發明說明書(補件)/94-01/93129822 25 200529275
16 Q 透 鏡 18 能 量 分 離 器 20 掃 描 器 22 掃 描 電 源 24 束 平 行 化 器 26 植 入 腔 體 28 夾 持 器 30 旋 轉 單 元 32 驅 動 單 元 36 控 制 單 元 38 前 級 多 點 法拉第系統 39 後 級 多 點 法拉第系統 40 ^ 42 ^ 44 ' 46 植入程序 4 1 ' 4 3、4 5旋轉程序 312XP/發明說明書(補件)/94-01/93129822 26