TW201820378A - 離子植入裝置及離子植入方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種離子植入裝置及離子植入方法，其課題係實現作為目標之不均勻的二維離子植入量分佈。本發明的離子植入裝置(10)具備：射束掃描器(26)，按照掃描波形沿射束掃描方向提供往復射束掃描；機械掃描器，使晶圓(W)沿機械掃描方向往復運動；及控制裝置(60)，控制射束掃描器(26)及機械掃描器，以給予晶圓表面目標二維摻雜量分佈。控制裝置(60)具備：掃描頻率調整部，按照目標二維摻雜量分佈來確定掃描波形的頻率；及射束掃描器驅動部，使用具有掃描頻率調整部所確定之頻率之掃描波形來驅動射束掃描器。

Description

離子植入裝置及離子植入方法
[0001] 本發明係有關一種離子植入裝置及離子植入方法。
[0002] 半導體製造製程中，以改變導電性及改變半導體晶圓的晶體構造為目的等，標準地實施向半導體晶圓植入離子之製程。該製程中使用之裝置一般被稱為離子植入裝置。在大多數情況下，要求在晶圓面內實現均勻的二維離子植入量分佈。但是亦存在有意地期待不均勻的二維離子植入量分佈之情況。為了實現不均勻的植入，離子束的射束掃描速度與晶圓的機械掃描速度按每一個植入區域被進行改變控制。例如，在高植入區域中控制為降低掃描速度，在低植入區域中控制為提高掃描速度。 (先前技術文獻) (專利文獻) 　　[0003] 專利文獻1：日本特開2012-204327號公報
(本發明所欲解決之課題) 　　[0004] 在組合了射束掃描和機械掃描之混合掃描型離子植入裝置中，作為重要的控制參數之一，有射束掃描頻率。若射束掃描頻率改變，則由於離子束照射而給予晶圓之損傷量可能會發生變化，或者從目標離子植入量分佈之偏離可能會增大。另一方面，若考慮因掃描頻率的改變產生之影響而將掃描頻率一律固定，則由於在射束掃描器中能夠實現的最大掃描速度的限制等，可能會無法向晶圓面內給予目標植入量差。 　　[0005] 本發明的一態様的例示性目的之一係，提供一種用於考慮因掃描頻率的改變產生之影響並且實現作為目標之不均勻的二維離子植入量分佈之技術。 (用以解決課題之手段) 　　[0006] 依本發明的一態様，離子植入裝置具備：射束掃描器，按照掃描波形沿射束掃描方向提供往復射束掃描；機械掃描器，使晶圓沿機械掃描方向往復運動；及控制裝置，控制射束掃描器及機械掃描器，以給予晶圓表面目標二維摻雜量分佈。控制裝置具備：掃描頻率調整部，按照目標二維摻雜量分佈來確定掃描波形的頻率；及射束掃描器驅動部，使用具有掃描頻率調整部所確定之頻率之掃描波形來驅動射束掃描器。 　　[0007] 本發明的另一態様係使用了離子植入裝置之離子植入方法。離子植入裝置具備：射束掃描器，按照掃描波形沿射束掃描方向提供往復射束掃描；及機械掃描器，使晶圓沿機械掃描方向往復運動。該方法具備如下步驟：按照應給予晶圓表面之目標二維摻雜量分佈來確定掃描波形的頻率；及按照所確定之頻率的掃描波形來驅動射束掃描器。 　　[0008] 另外，在裝置、方法、系統、電腦程式及儲存有電腦程式之記錄媒體等之間相互替換以上構成要素的任意組合或本發明的構成要素或表現者，亦作為本發明的態樣同樣有效。 (發明之效果) 　　[0009] 依本發明，能夠考慮因掃描頻率的改變產生之影響，並且能夠實現作為目標之不均勻的二維離子植入量分佈。
[0011] 在對實施形態進行詳述之前，對本發明的概要進行說明。依本發明的一態様，離子植入裝置具備：射束掃描器，按照掃描波形沿射束掃描方向提供往復射束掃描；機械掃描器，使晶圓沿機械掃描方向往復運動；及控制裝置，控制射束掃描器及機械掃描器，以給予晶圓表面目標二維摻雜量分佈。 　　[0012] 控制裝置藉由按晶圓的每一個植入區域而對離子束的射束掃描速度和晶圓的機械掃描速度進行改變控制，來給予晶圓表面目標二維摻雜量分佈。例如，掃描波形控制成，在高植入區域中降低掃描速度，且在低植入區域中提高掃描速度。本實施形態中設為，按照目標二維摻雜量分佈來確定掃描波形的頻率，並使用具有所確定之頻率之掃描波形。藉此，即便為面內摻雜量比設定為較高之不均勻植入，亦可以抑制因掃描頻率的改變產生之副作用，並且高精度地實現作為目標之不均勻植入。 　　[0013] 以下，對因掃描頻率的改變產生之影響進行說明。控制裝置生成掃描速度可按照晶圓位置而改變之掃描波形，並按照所生成之掃描波形來驅動射束掃描器。離子植入裝置中，通常在晶圓面內要求均勻的摻雜量分佈。該情況下，測定射束掃描方向的射束電流強度分佈，並依據該測定來對掃描波形進行補正。反覆進行該種掃描波形的補正，直至射束電流強度分佈的實測值收容於目標範圍內，從而生成與均勻的射束電流強度分佈對應之掃描波形。 　　[0014] 當進行面內摻雜量為不均勻分佈之不均勻植入時，藉由對均勻植入用掃描波形施行規定的運算處理，生成與目標不均勻摻雜量分佈對應之掃描波形。此時，通常以成為與均勻植入用掃描波形相同的掃描頻率的方式進行運算。掃描頻率對應於沿射束掃描方向進行一個往復射束掃描所花費之時間週期，若掃描頻率相同，則往復掃描所花費之時間亦相同。因此，若使掃描頻率相同，只要掃描前的射束電流量恆定，則每單位時間給予晶圓之摻雜量成為恆定。每單位時間的摻雜量與給予晶圓之損傷量相關，因此只要固定掃描頻率，則能夠使對晶圓的損傷量均勻。另一方面，若設為掃描頻率按每一個植入區域而不同，則按每一個植入區域給予之晶圓損傷量產生偏差，可能會成為問題。 　　[0015] 又，掃描頻率與給予晶圓表面之摻雜量分佈的植入精度亦有關。圖1(a)及圖1(b)模式表示混合掃描方式的植入處理中之掃描頻率與植入不均之間的關係。本圖示出晶圓W沿Y方向進行機械掃描且沿X方向進行射束掃描時的晶圓表面上的離子束的軌跡。圖1(a)表示射束掃描頻率相對較低時的離子束的軌跡T1，表示在離子束進行一個往復期間晶圓W沿Y方向移動之距離成為射束直徑d的2倍以上之情況。圖1(b)表示射束掃描頻率相對較高時的離子束的軌跡T2，表示在離子束進行一個往復期間晶圓W沿Y方向移動之距離成為射束直徑d的2倍以下之情況。如圖所示，應當理解，射束掃描頻率較低者，各掃描的間隔較大，係容易產生植入不均的傾向。因此，為了抑制植入不均而高精度地給予晶圓表面目標摻雜量分佈，射束掃描頻率高到某種程度者為較佳。 　　[0016] 根據以上觀點，若考慮晶圓損傷及植入不均，則可以說將掃描頻率提高到某種程度並且使其掃描頻率一律固定為較佳。根據該種背景，先前的離子植入裝置中一律使用考慮晶圓損傷及植入不均而預先確定之固定掃描頻率。然而，有時無法在使掃描頻率固定之同時執行面內摻雜量比高的不均勻植入。為了提高面內摻雜量比，需要增大每個植入區域的射束掃描速度差，依據情況會導致所需之最大掃描速度超過射束掃描器的操作上限。如此一來，無法獲得所需之射束掃描速度差，從而無法實現所要求之面內摻雜量比。其結果，導致可實現的面內摻雜量比產生限制。 　　[0017] 因此，本實施形態中，按照目標二維摻雜量分佈來確定掃描波形的頻率，並使用具有所確定之頻率之掃描波形。在面內摻雜量比設定為較高之不均勻植入中，計算掃描波形的頻率作為上限掃描頻率，前述掃描波形的頻率係用於給予目標二維摻雜量分佈之掃描波形的最大變化速度被調整為與射束掃描器的上限變化速度一致時的掃描波形的頻率。又，參照考慮晶圓損傷及植入不均來設定之下限掃描頻率，在成為下限掃描頻率以上、上限掃描頻率以下之範圍內確定掃描波形的頻率。藉此，即便為面內摻雜量比設定為較高之不均勻植入，亦可以抑制因掃描頻率的改變產生之副作用並且高精度地實現目標不均勻植入。 　　[0018] 以下，參照附圖對本發明的實施形態進行詳細說明。另外，附圖說明中，對相同要素標註相同符號並適當省略反覆說明。又，以下說明之構成係示例，並非對本發明的範圍做任何限定者。 　　[0019] 圖2係概略地表示實施形態之離子植入裝置10之圖。圖2(a)係表示離子植入裝置10的概略構成之俯視圖，圖2(b)係表示離子植入裝置10的概略構成之側視圖。 　　[0020] 離子植入裝置10對被處理物的表面進行離子植入處理。被處理物例如為基板，例如為半導體晶圓。因此，以下為了便於說明，有時稱被處理物為晶圓W，但這並非有意將植入處理的對象限定於特定之物體。 　　[0021] 離子植入裝置10藉由射束的往復掃描和晶圓W的往復運動中的至少一方而遍及晶圓W整體照射離子束B。本說明書中為了便於說明，定義設計上的離子束B的行進方向為Z方向，定義與Z方向垂直的面為XY面。當對被處理物W進行離子束B的掃描時，設定射束掃描方向為X方向，設定與Z方向及X方向垂直的方向為Y方向(以下亦稱作機械掃描方向)。 　　[0022] 離子植入裝置10具備離子源12、射束線裝置14及植入處理室16。離子源12向射束線裝置14供給離子束B。射束線裝置14從離子源12向植入處理室16輸送離子。又，離子植入裝置10具備離子源12、射束線裝置14及用於向植入處理室16提供所希望的真空環境之真空排氣系統(未圖示)。 　　[0023] 如圖所示，射束線裝置14例如自上游起依次具備質量分析部18、可變孔徑20、射束整形部22、第1射束計測部24、射束掃描器26、平行透鏡30或射束平行化裝置及角能量過濾器(AEF：Angular Energy Filter)34。另外，射束線裝置14的上游係指靠近離子源12之一側，下游係指靠近植入處理室16(或射束阻擋器(Beam stopper)38)之一側。 　　[0024] 質量分析部18設置在離子源12的下游，並藉由質量分析從離子束B選擇所需的離子種類，前述離子束B係從離子源12引出之離子束。 　　[0025] 可變孔徑20係能夠調整開口寬度的孔徑，藉由改變開口寬度來調整通過孔徑之離子束B的射束電流量。可變孔徑20例如具有隔著射束線配置於上下之孔徑板，可以藉由改變孔徑板的間隔來調整射束電流量。 　　[0026] 射束整形部22具備四極收斂裝置(Q透鏡)等收斂透鏡，且將通過了可變孔徑20之離子束B整形成所希望的剖面形狀。 　　[0027] 第1射束計測部24係在射束線上以能夠取出和放入之方式進行配置並測定離子束的電流之注入器旗標法拉第杯(Injector flag Faraday cup)。第1射束計測部24具有計測射束電流之法拉第杯24b及使法拉第杯24b上下移動之驅動部24a。如圖2(b)的虛線所示，當射束線上配置有法拉第杯24b時，離子束B被法拉第杯24b隔斷。另一方面，如圖2(b)的實線所示，從射束線上取下法拉第杯24b時，離子束B的隔斷被解除。 　　[0028] 射束掃描器26按照掃描波形沿射束掃描方向提供往復射束掃描。射束掃描器26係使經整形之離子束B沿X方向進行掃描之偏向設備。射束掃描器26具有在X方向上分開設置之掃描器電極28。掃描器電極28與可變電壓電源(未圖示)連接，且藉由改變施加於掃描器電極28之電壓來改變電極之間產生之電場，從而使離子束B偏向。這樣，離子束B沿X方向進行往復掃描。另外，在圖2(a)中，用箭頭X例示往復射束掃描，用一點虛線表示離子束B的複數個軌跡。 　　[0029] 射束掃描器26係電場式，但亦可以使用磁場式的射束掃描器。或者，亦可以使用利用電場和磁場這兩者之射束掃描器。 　　[0030] 平行透鏡30使經掃描之離子束B的行進方向平行。平行透鏡30具有在中央部設有離子束的通過狹縫之圓弧形狀的P透鏡電極32。P透鏡電極32與高壓電源(未圖示)連接，並使藉由施加電壓而產生之電場作用於離子束B，以將離子束B的行進方向平行地對齊。 　　[0031] 角能量過濾器34分析離子束B的能量，並使所需能量的離子向下方偏向而導引至植入處理室16。角能量過濾器34具有磁場偏向用磁鐵裝置(未圖示)或電場偏向用AEF電極36，或者兼有其二者。AEF電極36與高壓電源(未圖示)連接。在圖2(b)中，藉由對上側的AEF電極36施加正電壓，對下側的AEF電極36施加負電壓，使離子束B向下方偏向。 　　[0032] 這樣，射束線裝置14具備配設在射束掃描器26的上游或下游，且能夠調整晶圓表面上射束掃描方向的射束寬度之射束線構成要素。 　　[0033] 射束線裝置14將待照射於晶圓W之離子束B供給至植入處理室16。 　　[0034] 植入處理室16具備機械掃描器44(參照圖3)，前述機械掃描器44保持一片或複數片晶圓W，並依需要使晶圓W與離子束B相對移動(例如Y方向)。圖2(b)中，用箭頭Y例示晶圓W的往復運動。又，植入處理室16具備射束阻擋器38。當射束軌道上不存在晶圓W時，離子束B入射於射束阻擋器38。 　　[0035] 植入處理室16中設有第2射束計測部50。第2射束計測部50在射束掃描器26的下游測定射束掃描方向的射束電流強度分佈。第2射束計測部50具有側杯(Side cup)40R、40L和中心杯(Center cup)42。 　　[0036] 側杯40R、40L配置成相對於晶圓W向X方向偏離，且配置在植入離子時不隔斷朝向晶圓W之離子束的位置。離子束B超過晶圓W所在之範圍而進行過掃描，因此即使在植入離子時，進行掃描之一部分射束亦會入射於側杯40R、40L。側杯40R、40L作為用於監測離子植入處理中的射束電流量之射束電流監測部而發揮功能。側杯40R、40L的計測值被發送至第2射束計測部50。 　　[0037] 中心杯42係用於計測晶圓W表面上之射束電流強度分佈之射束電流測定部。中心杯42係可動式，當植入離子時從晶圓位置退避，當晶圓W不在照射位置時被插入於晶圓位置。中心杯42一邊沿X方向移動一邊計測射束電流強度，從而計測射束掃描方向的射束電流強度分佈。中心杯42的計測值被發送至第2射束計測部50。另外，中心杯42可以形成為複數個法拉第杯沿X方向排列之陣列狀，以便能夠同時計測射束掃描方向的複數個位置上之射束電流強度。 　　[0038] 這樣，第2射束計測部50能夠在與晶圓表面在Z方向相同的位置上測定射束掃描方向的射束電流強度分佈。又，第2射束計測部50亦可以在相對晶圓表面的上游的位置上測定射束掃描方向的射束電流強度分佈。或者，如後述，第2射束計測部50亦可以在相對晶圓表面的下游的位置上測定射束掃描方向的射束電流強度分佈。 　　[0039] 植入處理室16中設有防護板46R、46L。防護板46R、46L配置成相對於晶圓W向X方向偏離，且配置在植入離子時不隔斷朝向晶圓W之離子束和朝向側杯40R、40L之離子束的位置。防護板46R、46L防止超過晶圓W所在之範圍而進行過掃描之離子束被照射到植入處理室16的內壁或設置於植入處理室16的內部之設備等。防護板46R、46L由石墨等構成。另外，防護板46R、46L可以設置於射束掃描器26的下游，亦可以設置於射束線裝置14。 　　[0040] 控制裝置60對構成離子植入裝置10之各設備的操作進行控制。例如，控制裝置60控制射束掃描器26及機械掃描器44以給予晶圓表面所希望的目標二維摻雜量分佈。 　　[0041] 控制裝置60生成射束掃描器控制訊號並將其輸出至射束掃描器26，前述射束掃描器控制訊號用於控制射束掃描器26，以按照掃描波形(例如，圖8(a)及圖8(b)所示之掃描波形)對射束掃描器26施加掃描電場(或在磁場式之情況下為掃描磁場)。射束掃描器控制訊號只要實現掃描波形，則可以係任意態樣。同樣，控制裝置60生成機械掃描器控制訊號並將其輸出至機械掃描器44，前述機械掃描器控制訊號用於控制機械掃描器44，以使晶圓W與由射束掃描器26進行之往復射束掃描適當地同步進行往復運動。機械掃描器控制訊號亦只要實現適當的機械掃描，亦可以係任意態樣。 　　[0042] 圖3係表示進行往復運動之晶圓W與進行往復掃描之離子束B之間的關係之前視圖。圖3中，離子束B沿橫方向(X方向)進行往復掃描，晶圓W被機械掃描器44保持並沿縱方向(Y方向)進行往復運動。這樣的射束掃描和機械掃描之組合還被稱作混合掃描。圖3中，藉由圖示最上方位置的晶圓W1和最下方位置的晶圓W2來示出機械掃描器44的操作範圍。 　　[0043] 又，關於由射束掃描器26進行掃描之離子束B，藉由圖示掃描端位置的離子束B4來示出離子束B的可掃描範圍。離子束B能夠超過配置在機械掃描器44的左右之側杯40R、40L或超過配置有可沿X方向移動之中心杯42之位置而進行過掃描。另外，圖3中示出橫長的離子束B進行掃描之情況，但離子束B的形狀亦可以係縱長，亦可以係接近圓形的形狀。 　　[0044] 圖4係表示離子束B的可掃描範圍C之圖，對應於圖3的俯視圖。可掃描範圍C能夠大體區分為植入區域C1和非植入區域C2這兩個區域。植入區域C1係晶圓W所在之範圍，亦能夠說是比設有側杯40R、40L之位置更靠內側的範圍。因此，朝向植入區域C1之離子束B1入射於藉由機械掃描器44進行往復運動之晶圓W，從而有助於離子植入。 　　[0045] 另一方面，非植入區域C2為位於植入區域C1的外側之區域，係與晶圓W所在之範圍的外側對應之區域。因此，朝向非植入區域C2之離子束B3、B4不入射於藉由機械掃描器44進行往復運動之晶圓W，從而不會有助於離子植入。 　　[0046] 又，非植入區域C2包括側部測定位置C3和掃描端位置C4。側部測定位置C3對應於設有側杯40R、40L之位置。由於朝向側部測定位置C3之離子束B3入射於側杯40R、40L，因此藉由使離子束進行掃描直至側部測定位置C3，從而即使在離子植入處理過程中亦能夠監測射束電流強度。掃描端位置C4對應於設有防護板46R、46L之位置。因此，朝向掃描端位置C4之離子束B4入射於防護板46R、46L。因此，即使在使離子束進行掃描直至掃描端位置C4之情況下，亦能夠防止離子束照射到植入處理室16內的意外的部位。 　　[0047] 如圖4所示，中心杯42係可動式的射束電流檢測器，因此能夠在植入區域C1和非植入區域C2的部分範圍(例如，除掃描端位置C4以外的範圍)內測定與晶圓表面對應之位置A上之射束電流強度分佈。位置A相當於在離子束B的行進方向亦即Z方向上與晶圓表面相同的Z方向的位置。藉由將植入區域C1分割為1000個左右的微小區間，並且一邊使中心杯42沿X方向移動一邊按各微小區間計測射束電流強度，能夠得到晶圓表面上之射束掃描方向(X方向)的射束電流強度分佈。 　　[0048] 或者，第2射束計測部50亦可以在晶圓W的下游具備複數個射束電流檢測器41。射束電流檢測器41與側杯40R、40L同樣係固定式。射束電流檢測器41沿X方向排列且能夠在各自的X位置上測定射束電流強度分佈。射束電流檢測器41亦可以在對應於過渡區域(詳細內容將後述)之X位置上密集地排列且在其他區域稀疏地排列。射束電流檢測器41在X方向上具有30mm以下的測定位置精度為較佳。 　　[0049] 此處，過渡區域係指，在目標二維摻雜量分佈中對摻雜量的準確性之要求相對較低之區域。均勻植入中，始終對晶圓整個面要求精密的植入精度。另一方面，不均勻植入中，(1)既有對晶圓整個面要求精密的植入精度之情況，(2)亦有只要求在晶圓內限定之區域的植入精度之情況。例如考慮如下要求：在距離晶圓中心100mm以內，以標準摻雜量進行植入，且在距離晶圓中心120mm的更外側，以比標準摻雜量增加10%的摻雜量進行植入等。該情況下，距離晶圓中心100mm～120mm的區域的摻雜量可作為過渡區域考慮，且並不對其摻雜量要求特別的準確度，只要在標準摻雜量至標準摻雜量的110%之間即可。因此，不均勻植入下的適合與否的判定在(1)之情況下需要使用與通常植入相同的方法，而在(2)之情況下只要在除預先設定之過渡區域以外的區域進行即可。此處，過渡區域長度一般認為係5mm～30mm。該過渡區域長度亦與上述射束電流測定的位置精度(30mm以下)一致。 　　[0050] 圖5、圖6及圖7例示晶圓W上的目標二維摻雜量分佈。圖5中示出目標二維均勻摻雜量分佈80。圖6中示出目標二維不均勻摻雜量分佈82，圖7中示出另一目標二維不均勻摻雜量分佈84。如上所述，X方向表示射束掃描方向，Y方向表示機械掃描方向。 　　[0051] 又，圖5、圖6及圖7中分別一同示出三個Y位置Y1、Y2、Y3上之X方向的目標一維摻雜量分佈。此外，圖7中示出Y位置Y4、Y5上之X方向的目標一維摻雜量分佈。將Y位置Y1、Y2、Y3、Y4、Y5各自之晶圓兩端的X位置記為(X1a,X1b)、(X2a,X2b)、(X3a,X3b)、(X4a,X4b)、(X5a,X5b)。Y位置Y1、Y2、Y3、Y4、Y5各自之掃描範圍CY1、CY2、CY3、CY4、CY5由晶圓兩端的X位置規定。 　　[0052] 該等目標摻雜量分佈僅僅係用於理解之示例，並非有意限定於所示之特定分佈者。 　　[0053] 如圖5所示，目標二維均勻摻雜量分佈80遍及晶圓表面的整個區域具有均勻目標摻雜量Dt。如此，目標二維均勻摻雜量分佈80包括形成於不同Y位置之複數個目標一維均勻摻雜量分佈81。各個目標一維均勻摻雜量分佈81係X方向的摻雜量分佈。一般，係應準確地實現均勻植入中之目標摻雜量Dt。在這個意義上，目標一維均勻摻雜量分佈81其全部係精密植入區域且不具有過渡區域。 　　[0054] 圖6所示之目標二維不均勻摻雜量分佈82在中央區域82a具有第1目標摻雜量Dt1，且在外側區域82b具有不同於第1目標摻雜量Dt1之第2目標摻雜量Dt2。第1目標摻雜量Dt1大於第2目標摻雜量Dt2。目標二維不均勻摻雜量分佈82包括形成於不同Y位置之複數個目標一維不均勻摻雜量分佈83。各個目標一維不均勻摻雜量分佈83係X方向的摻雜量分佈。 　　[0055] 此處應注意的係目標一維不均勻摻雜量分佈83具有第1精密植入區域83a、第2精密植入區域83b及過渡區域83c。第1精密植入區域83a設定為第1目標摻雜量Dt1，第2精密植入區域83b設定為第2目標摻雜量Dt2。第1精密植入區域83a與第2精密植入區域83b兩者之間隔著過渡區域83c而在X方向上相鄰。 　　[0056] 目標二維不均勻摻雜量分佈82包括分別具有過渡區域83c且沿Y方向排列之一組目標一維不均勻摻雜量分佈83。中央區域82a由沿Y方向排列之三個矩形部分形成。因此，過渡區域83c遍及該等一組目標一維不均勻摻雜量分佈83而以折線狀連續。 　　[0057] 圖7所示之另一目標二維不均勻摻雜量分佈84在中心區域84a具有第3目標摻雜量Dt3，且在外周區域84b具有不同於第3目標摻雜量Dt3之第4目標摻雜量Dt4。第3目標摻雜量Dt3大於第4目標摻雜量Dt4。目標二維不均勻摻雜量分佈84包括形成於不同Y位置之複數個目標一維不均勻摻雜量分佈85。 　　[0058] 目標一維不均勻摻雜量分佈85具有第3精密植入區域85a、第4精密植入區域85b及過渡區域85c。第3精密植入區域85a設定為第3目標摻雜量Dt3，第4精密植入區域85b設定為第4目標摻雜量Dt4。第3精密植入區域85a與第4精密植入區域85b兩者之間隔著過渡區域85c而在X方向上相鄰。 　　[0059] 目標二維不均勻摻雜量分佈84包括分別具有過渡區域85c且沿Y方向排列之一組目標一維不均勻摻雜量分佈85。中心區域84a係圓形。因此，過渡區域85c遍及該等一組目標一維不均勻摻雜量分佈85而以圓弧狀連續。 　　[0060] 過渡區域83c、85c相當於兩個精密植入區域的邊界，因此可容許比精密植入區域低的植入精度。過渡區域83c、85c的X方向的長度例如係5mm以上且30mm以下。 　　[0061] 又，目標二維不均勻摻雜量分佈84包括形成於不同Y位置之複數個目標一維均勻摻雜量分佈86。目標一維均勻摻雜量分佈86具有第4目標摻雜量Dt4。如此，目標二維不均勻摻雜量分佈84亦可以包括不均勻的一維摻雜量分佈和均勻的一維摻雜量分佈這兩者。亦可以依目標二維不均勻摻雜量分佈的形狀而包括至少一個目標一維不均勻摻雜量分佈和至少一個目標一維均勻摻雜量分佈。 　　[0062] 另外，本說明書中，為簡便起見，有時稱目標一維(均勻或不均勻)摻雜量分佈為目標摻雜量分佈。同樣，有時亦簡稱後述之一維射束電流強度分佈為射束電流強度分佈。 　　[0063] 圖8(a)及圖8(b)例示用於控制射束掃描器26之掃描波形。掃描波形定義往復射束掃描的掃描速度分佈及掃描週期。射束掃描器26係電場式，因此掃描波形相當於施加到射束掃描器26之掃描電壓波形，亦即相當於表示掃描器電極28的兩個電極之間電位差的時間變化之波形。 　　[0064] 圖8(a)所示之掃描波形係相對於時間線性變化之三角波。這樣的掃描波形常常可作為初始值來使用。由於掃描電壓相對於時間線性變化，因此掃描速度遍及掃描範圍而恆定。 　　[0065] 乍看之下，認為只要使用線性三角波的掃描波形就能夠馬上得到目標二維均勻摻雜量分佈80。然而，實際上由於各種原因並沒有那麽簡單。因此，在大多數情況下，對掃描波形進行修正以得到目標二維均勻摻雜量分佈80。 　　[0066] 藉由對晶圓W上的射束電流強度分佈進行時間積分來獲得該晶圓W上的摻雜量分佈。如此，射束電流強度分佈與摻雜量分佈具有關聯。又，若某一場所的掃描速度較快，則該場所的射束電流強度減小，相反，若掃描速度較慢，則射束電流強度增大。 　　[0067] 因此，藉由對掃描波形進行修正，能夠使測定射束電流強度分佈接近與目標摻雜量分佈關聯之目標射束電流強度分佈。在測定射束電流強度大於目標射束電流強度的區域中，以加快掃描速度的方式對掃描波形進行修正。相反，在測定射束電流強度小於目標射束電流強度的區域中，以減緩掃描速度的方式對掃描波形進行修正。藉由反覆進行掃描波形的修正和射束電流強度分佈的測定，能夠使測定射束電流強度分佈足夠接近目標射束電流強度分佈(理想的係使該等一致)。這樣，能夠使測定射束電流強度分佈適合目標摻雜量分佈。 　　[0068] 圖8(b)中例示經修正之掃描波形。與圖8(a)的初始掃描波形不同，圖8(b)的掃描波形中可以理解在一個週期的某一部分與其他部分，掃描電壓的傾斜度(亦即掃描速度)不同。 　　[0069] 圖9係概略地表示實施形態之控制裝置60之方塊圖。本說明書的方塊圖所示之各個框圖中，硬體構成能夠藉由包括電腦的CPU和記憶體在內之元件或電路、機械裝置來實現，軟體構成能夠藉由電腦程式等來實現，此處描繪藉由該等之協作來實現之功能方塊。因此，本領域具有通常知識者係應當理解，該等功能方塊能夠藉由硬體、軟體之組合，以各種形式來實現。 　　[0070] 控制裝置60具備目標設定部62、過渡區域設定部64、射束寬度調整部66、掃描波形生成部68、掃描頻率調整部70、植入用掃描波形資料庫72、射束掃描器驅動部74、晶圓速度調整部76及機械掃描器驅動部78。 　　[0071] 目標設定部62將目標二維不均勻摻雜量分佈轉換成複數個目標摻雜量分佈，前述複數個目標摻雜量分佈各自為射束掃描方向的摻雜量分佈且在機械掃描方向上形成於不同位置。過渡區域設定部64在目標摻雜量分佈中設定過渡區域。射束寬度調整部66控制至少一個射束線構成要素，以使射束寬度比過渡區域在射束掃描方向的長度短。 　　[0072] 掃描波形生成部68基於第2射束計測部50的測定結果生成適合目標摻雜量分佈之植入用掃描波形。掃描波形生成部68反覆進行以規定的步驟生成或修正掃描波形，並判定在該掃描波形的基礎上藉由第2射束計測部50測定之測定射束電流強度分佈是否適合目標不均勻摻雜量分佈，直至找出適合之測定射束電流強度分佈。所生成之掃描波形儲存於植入用掃描波形資料庫72。 　　[0073] 掃描波形生成部68亦可藉由對儲存於植入用掃描波形資料庫72之掃描波形施行規定的運算處理來生成掃描波形。例如，藉由對均勻植入用掃描波形施行對應於目標不均勻摻雜量分佈之運算處理，來生成不均勻植入用掃描波形。具體而言，利用目標不均勻摻雜量分佈與射束掃描速度分佈為反比例的關係性施行運算處理。 　　[0074] 掃描波形生成部68生成具有後述掃描頻率調整部70所確定之頻率之掃描波形。掃描波形生成部68藉由使掃描波形沿時間軸方向伸縮而成為掃描頻率調整部70所確定之頻率。也就是說，以僅改變射束掃描的平均速度而不改變與某一掃描波形對應之射束掃描速度的分佈形狀的方式，生成頻率不同之掃描波形。 　　[0075] 掃描頻率調整部70按照目標二維摻雜量分佈來確定掃描波形的頻率。掃描頻率調整部70計算掃描波形的頻率作為“上限掃描頻率”，前述掃描波形的頻率為掃描波形中所包含之最大變化速度被調整為與規定的上限變化速度一致時的掃描波形的頻率。此處所說之上限變化速度係表示，射束掃描器驅動部74可驅動之掃描波形的時間變化的上限值，對應於可由射束掃描器26實現之射束掃描的最大掃描速度。由於如超過該上限變化速度之掃描波形係無法驅動，因此計算成為其上限之頻率作為“上限掃描頻率”。 　　[0076] 例如，當用於給予目標摻雜量分佈之掃描波形具有頻率f及最大變化速度vmax 時，掃描頻率調整部70根據上述上限變化速度vth ，藉由上限掃描頻率fB =f･vth /vmax 之公式計算。當由目標設定部62設定複數個目標摻雜量分佈時，使與複數個目標摻雜量分佈對應之複數個掃描波形各自的最大變化速度不超過規定的上限變化速度。掃描頻率調整部70例如對複數個掃描波形的每一個個別計算上限掃描頻率，並將複數個個別上限掃描頻率中的最小值設為上限掃描頻率fB 。 　　[0077] 掃描頻率調整部70亦可使用其他方法來計算上限掃描頻率fB 。掃描頻率調整部70亦可利用由目標設定部62設定之目標一維摻雜量分佈α(x)與對應於掃描波形之單向射束掃描的掃描速度分佈S(x)具有之反比例的關係性，計算上限掃描頻率fB 。往復射束掃描的週期T(=1/f)能夠利用掃描速度分佈S(x)而記為T=2∫dx/S(x)。積分範圍係往復射束掃描的掃描範圍。 　　[0078] 此處，若導入比例常數k，則目標一維摻雜量分佈α(x)與掃描速度分佈S(x)的關係性能夠記為k･α(x)=1/S(x)。往復射束掃描的週期T能夠利用摻雜量分佈α(x)而記為T=2k∫α(x)dx。根據該公式，應當理解，只要調整比例常數k，便能夠調整週期T(也就是說，掃描頻率f)。 　　[0079] 考慮一下成為上限掃描頻率fB 時的比例常數kB 。在掃描速度分佈S(x)中掃描速度成為最大值Smax 之位置x上，摻雜量分佈α(x)的摻雜量成為最小值αmin ，k･αmin =1/Smax 的關係式成立。此處，當掃描速度的最大值Smax 成為可由射束掃描器26實現之最大掃描速度Sth 時，掃描波形的頻率成為上限掃描頻率fB ，因此，此時的比例常數能夠記為kB =1/(αmin ･Sth )。若將該比例常數kB 代入上述公式，上限掃描頻率能夠記為fB =αmin ･Sth /2∫α(x)dx。根據該公式，亦能夠藉由目標一維摻雜量分佈α(x)與射束掃描器26的最大掃描速度Sth 來計算上限掃描頻率fB 。 　　[0080] 掃描頻率調整部70在算出之上限掃描頻率fB 與預先設定之下限掃描頻率fA 之間的範圍內確定用於不均勻植入之掃描頻率fC 。此處，預先設定之下限掃描頻率fA 係指，從晶圓損傷或植入不均的觀點考慮來設定之頻率，係設為此以下的掃描頻率時會產生晶圓損傷或植入不均的副作用之頻率。下限掃描頻率fA 可依據由射束照射而給予晶圓之損傷量與往復射束掃描的頻率之間的關係性來實驗設定，亦可依據來自藉由射束照射而給予晶圓之摻雜量分佈的前述目標二維摻雜量分佈的偏離量與往復射束掃描的頻率之間的關係性來實驗設定。 　　[0081] 掃描頻率調整部70可將算出之上限掃描頻率fB 確定為掃描頻率fC ，亦可將在下限掃描頻率fA 與上限掃描頻率fB 之間階段性設定之值中的任一者確定為掃描頻率fC 。若考慮晶圓損傷或植入不均的影響，則所確定之掃描頻率fC 係盡可能較高的值可能為較佳，也就是說，設為接近上限掃描頻率fB 之值可能為較佳。另一方面，當欲將晶圓損傷量增大某種程度時等，亦可將接近下限掃描頻率fA 之值確定為掃描頻率fC ，亦可將下限掃描頻率fA 確定為掃描頻率fC 。另外，當算出之上限掃描頻率fB 低於下限掃描頻率fA 時，掃描頻率調整部70不確定掃描頻率fC ，而通知用戶無法確定掃描頻率fC 之大意。 　　[0082] 植入用掃描波形資料庫72儲存藉由掃描波形生成部68生成之植入用掃描波形。 　　[0083] 射束掃描器驅動部74從植入用掃描波形資料庫72獲取與複數個目標摻雜量分佈分別對應之掃描波形。射束掃描器驅動部74依機械掃描方向的基板位置從所獲取之掃描波形中選擇任一掃描波形，並使用所選擇之掃描波形驅動射束掃描器26。射束掃描器驅動部74藉由改換依機械掃描方向的基板位置選擇之掃描波形，給予能夠按設定於晶圓表面之每一個植入區域而不同之摻雜量分佈。 　　[0084] 晶圓速度調整部76計算調整機械掃描方向的晶圓速度時使用之晶圓速度係數。當由目標設定部62設定複數個目標摻雜量分佈時，晶圓速度調整部76計算與複數個目標摻雜量分佈中的每一個分佈對應之複數個晶圓速度係數。複數個晶圓速度係數分別按照機械掃描方向的基板位置而選擇，並為了控制機械掃描方向的摻雜量分佈而設定。 　　[0085] 例如，在機械掃描方向的不同位置設定目標摻雜量相同的複數個區域時，晶圓速度調整部76以使各區域中的射束掃描速度與機械掃描速度之積成為恆定值之方式計算晶圓速度係數。給予晶圓表面的微小區域之每單位時間的摻雜量、與離子束入射於該微小區域時的射束掃描速度和機械掃描速度之積成比例。因此，藉由以射束掃描速度與機械掃描速度之積成為恆定值之方式調整晶圓速度係數，能夠使給予不同位置的微小區域之摻雜量相同。 　　[0086] 晶圓速度調整部76亦可以依據由射束電流監測部亦即側杯40R、40L監測之射束電流量來計算晶圓速度係數。晶圓速度調整部76亦可以以所監測之射束電流量與機械掃描速度之比成為恆定之方式調整晶圓速度係數。若掃描前的射束電流量恆定，則所監測之射束電流量與射束掃描速度成反比例。因此，藉由使所監測之射束電流量與機械掃描速度之比恆定，能夠進行等同於使射束掃描速度與機械掃描速度之積恆定之調整。又，基於所監測之射束電流量，亦能夠補正隨著掃描前的射束電流量的變動而產生之摻雜量的偏離。 　　[0087] 機械掃描器驅動部78按照由晶圓速度調整部76算出之晶圓速度係數來驅動機械掃描器44。當晶圓速度調整部76按照機械掃描方向的基板位置來計算複數個晶圓速度係數時，選擇對應於該位置之晶圓速度係數，並使用所選擇之晶圓速度係數來驅動機械掃描器44。當晶圓速度調整部76依據射束電流監測部的監測結果來計算晶圓速度係數時，按照該算出之晶圓速度係數來驅動機械掃描器44。藉此，向機械掃描方向給予所希望的摻雜量分佈。這樣實現圖3中例示之混合掃描。 　　[0088] 圖10係表示實施形態之掃描頻率調整方法之流程圖。該方法在離子植入處理的準備階段執行。 　　[0089] 首先，若需要進行掃描頻率的調整(S10的Y)，則控制裝置60接受來自用戶的下限掃描頻率fA 的設定(S12)。掃描波形生成部68按照目標二維摻雜量分佈來生成射束掃描波形(S14)，掃描頻率調整部70計算所生成之射束掃描波形中所包含之最大變化速度vmax (S16)，並根據算出之最大變化速度vmax ，計算可由射束掃描器26驅動之上限掃描頻率fB (S18)。 　　[0090] 若算出之上限掃描頻率fB 為下限掃描頻率fA 以上，(S20的Y)，則掃描頻率調整部70在成為下限掃描頻率fA 以上、上限掃描頻率fB 以下之範圍內確定掃描頻率fC (S22)，掃描波形生成部68生成具有所確定之掃描頻率fC 之射束掃描波形(S24)。當需要生成用於給予目標二維不均勻摻雜量分佈之複數個射束掃描波形時，掃描波形生成部68以複數個射束掃描波形分別具有共同的掃描頻率fC 之方式，生成複數個掃描波形。 　　[0091] 另一方面，若算出之上限掃描頻率fB 小於下限掃描頻率fA (S20的N)，則掃描頻率調整部70通知用戶無法確定掃描頻率fC 之大意，控制裝置60向用戶確認可否改變植入條件(S26)。若能夠改變植入條件(S26的Y)，則按照所改變之植入條件來反覆進行S12～S20的處理。若無法改變植入條件(S26的N)，則控制裝置60中斷射束掃描波形的生成(S28)。 　　[0092] 另外，根據離子植入製程的特徵，亦可存在不需要調整掃描頻率之情況(S10的N)。該情況下，考慮為了獲取可設定之目標二維摻雜量分佈而所需之複數個射束掃描波形，設定成為該等之上限掃描頻率fB 以下之固定掃描頻率fX ，藉此，能夠獲得各種目標二維摻雜量分佈。如此，若不需要進行掃描頻率的調整(S10的N)，則控制裝置60設定由用戶指定之固定掃描頻率fX (S30)，掃描波形生成部68生成具有所設定之固定掃描頻率fX 之射束掃描波形(S32)。 　　[0093] 接著，對圖10的S14、S32的掃描波形生成處理進行說明。圖11係詳細地表示圖10的掃描波形生成處理的例子之流程圖。圖12模式表示藉由圖11的反覆方法來對掃描波形進行修正之情況。另外，應注意，射束掃描波形的生成方法並不限於此，亦可使用其他方法。 　　[0094] 首先，目標二維不均勻摻雜量分佈被輸入於控制裝置60，目標設定部62將該目標二維不均勻摻雜量分佈轉換成複數個目標(一維)摻雜量分佈(S40)。過渡區域設定部64對複數個目標摻雜量分佈分別設定過渡區域(S42)。對於目標一維不均勻摻雜量分佈，過渡區域設定部64在第1精密植入區域83a與第2精密植入區域83b之間設定過渡區域83c。另一方面由於目標一維均勻摻雜量分佈不具有過渡區域，因此過渡區域設定部64不對目標一維均勻摻雜量分佈設定過渡區域。射束寬度調整部66依需要控制至少一個射束線構成要素，以使射束寬度比過渡區域在射束掃描方向的長度短(S44)。 　　[0095] 掃描波形生成部68設定掃描波形(S46)。在第一次時，掃描波形生成部68給予射束掃描器驅動部74掃描波形的初始值90a。掃描波形的初始值90a例如可以係圖8(a)所示之線性三角波的掃描波形，亦可以係圖8(b)所示之以均勻植入用之方式進行了修正之掃描波形。這樣的掃描波形預先儲存於植入用掃描波形資料庫72，掃描波形生成部68可從植入用掃描波形資料庫72讀出前述掃描波形。 　　[0096] 掃描波形生成部68亦可以不使用如上述圖11及圖12中示出之反覆方法而生成射束掃描波形。例如，亦可以基於給定之目標摻雜量分佈而藉由數學計算來確定掃描波形。例如，亦可以針對圖8(b)所示之用於均勻植入之經修正之掃描波形，利用目標摻雜量分佈與射束掃描速度分佈成為反比例的關係來施行運算處理，從而生成與目標摻雜量分佈對應之掃描波形。也就是說，當生成與目標摻雜量分佈對應之射束掃描波形時，亦可以依據數學運算處理來確定掃描波形，而無需每次計測射束電流強度分佈。 　　[0097] 射束掃描器驅動部74使用藉由掃描波形生成部68設定之掃描波形驅動射束掃描器26。射束掃描器26按照已設定之掃描波形沿射束掃描方向提供往復射束掃描。第2射束計測部50在射束掃描器26的下游測定射束掃描方向的射束電流強度分佈(S48)。 　　[0098] 掃描波形生成部68對與目標不均勻摻雜量分佈關聯之目標射束電流強度分佈和測定射束電流強度分佈94a進行比較(S50)。掃描波形生成部68基於比較結果判定測定射束電流強度分佈94a是否適合目標不均勻摻雜量分佈92(S52)。 　　[0099] 在設定有過渡區域之情況下，掃描波形生成部68將過渡區域除外而對目標射束電流強度分佈與測定射束電流強度分佈進行比較。亦即，過渡區域中不對目標射束電流強度分佈與測定射束電流強度分佈進行比較。掃描波形生成部68只在精密植入區域對目標射束電流強度分佈與測定射束電流強度分佈進行比較。這樣，掃描波形生成部68將過渡區域除外而判定測定射束電流強度分佈是否適合目標不均勻摻雜量分佈。 　　[0100] 在未設定有過渡區域之情況下，掃描波形生成部68遍及由用於向基板表面植入離子之射束掃描器26進行掃描之掃描範圍，對目標射束電流強度分佈與測定射束電流強度分佈進行比較。這樣，掃描波形生成部68在掃描範圍的整個區域判定測定射束電流強度分佈是否適合目標不均勻摻雜量分佈。 　　[0101] 當測定射束電流強度分佈94a不適合目標不均勻摻雜量分佈92時(S52的NG)，掃描波形生成部68將掃描波形90a重新設定為另一掃描波形90b(S46)。在重新設定之掃描波形90b的基礎上，藉由第2射束計測部50重新測定測定射束電流強度分佈94b(S48)。這樣，掃描波形生成部68將掃描波形90a修正為另一掃描波形90b，並再次判定在經修正之掃描波形90b的基礎上重新測定之測定射束電流強度分佈94b是否適合目標不均勻摻雜量分佈92(S52)。反覆進行掃描波形的設定、射束電流強度分佈的測定及適合與否的判定，直至找出合適之測定射束電流強度分佈94c。 　　[0102] 當測定射束電流強度分佈94c適合目標不均勻摻雜量分佈92時(S52的OK)，掃描波形生成部68採用適合時設定之掃描波形90c作為目標不均勻摻雜量分佈92的植入用掃描波形。亦即，掃描波形生成部68將掃描波形90c與目標不均勻摻雜量分佈92建立對應關聯。如果需要，掃描波形生成部68將與目標不均勻摻雜量分佈92建立了對應關聯之掃描波形90c儲存於植入用掃描波形資料庫72(S54)。 　　[0103] 這樣，確定用於某一個目標不均勻摻雜量分佈之掃描波形。對於其他目標不均勻摻雜量分佈亦以相同之方式確定掃描波形。亦即，掃描波形生成部68對於複數個目標不均勻摻雜量分佈中的每一個分佈，判定在給定之掃描波形的基礎上藉由第2射束計測部50測定之測定射束電流強度分佈是否適合目標不均勻摻雜量分佈，當適合時，將給定之掃描波形與目標不均勻摻雜量分佈建立對應關聯並儲存於植入用掃描波形資料庫72。 　　[0104] 另外，掃描波形生成部68亦可以執行標準化及均勻性評價，以代替測定射束電流強度分佈與目標不均勻摻雜量分佈的比較。掃描波形生成部68藉由以與目標不均勻摻雜量分佈關聯之目標射束電流強度分佈對測定射束電流強度分佈進行標準化，並對經標準化之測定射束電流強度分佈的均勻性進行評價，從而判定測定射束電流強度分佈是否適合目標不均勻摻雜量分佈。 　　[0105] 掃描波形生成部68亦可以計算測定射束電流強度分佈與目標射束電流強度分佈之差亦即射束電流強度分佈差而作為標準化。掃描波形生成部68亦可以對射束電流強度分佈差的均勻性進行評價。當射束電流強度分佈差收容於規定的臨界值時，掃描波形生成部68評價射束電流強度分佈差為均勻，並判定測定射束電流強度分佈適合目標不均勻摻雜量分佈。當射束電流強度分佈差未收容於該臨界值時，掃描波形生成部68評價射束電流強度分佈差為不均勻，並判定測定射束電流強度分佈不適合目標不均勻摻雜量分佈。 　　[0106] 掃描波形生成部68亦可以計算測定射束電流強度分佈與目標射束電流強度分佈之比亦即射束電流強度分佈比而作為標準化。掃描波形生成部68亦可以對射束電流強度分佈比的均勻性進行評價。當射束電流強度分佈比收容於規定的臨界值時，掃描波形生成部68評價射束電流強度分佈比為均勻，並判定測定射束電流強度分佈適合目標不均勻摻雜量分佈。當射束電流強度分佈比未收容於該臨界值時，掃描波形生成部68評價射束電流強度分佈比為不均勻，並判定測定射束電流強度分佈不適合目標不均勻摻雜量分佈。 　　[0107] 又，掃描波形生成部68亦可以遍及由用於向基板表面植入離子之射束掃描器26進行掃描之掃描範圍，以目標射束電流強度分佈對測定射束電流強度分佈進行標準化，並對經標準化之測定射束電流強度分佈的均勻性進行評價。掃描波形生成部68亦可以將預先設定之過渡區域除外而以目標射束電流強度分佈對測定射束電流強度分佈進行標準化，並對經標準化之測定射束電流強度分佈的均勻性進行評價。 　　[0108] 以下，舉出目標二維摻雜量分佈的具體例，對射束掃描及機械掃描的控制方法進行說明。 　　[0109] 圖13模式表示目標二維摻雜量分佈的一例，表示在晶圓W的表面設定有環型高摻雜量區域101之例子。在高摻雜量區域101的內側及外側設定有目標摻雜量相對較低的低摻雜量區域102、103。外側的低摻雜量區域103不僅設定於晶圓W所在之植入區域C1，還遍及非植入區域C2亦即側部測定位置C3而設定。外側的低摻雜量區域103亦可遍及掃描端位置C4而設定。圖13的例子中，以設定有外側的低摻雜量區域103之射束掃描方向(X方向)的掃描範圍在機械掃描方向(Y方向)的不同位置成為相同之方式設定目標二維摻雜量分佈。雖未在附圖中明確顯示，但亦可以在目標摻雜量發生變化之部位設定上述過渡區域。 　　[0110] 圖14係模式表示與圖13的目標二維摻雜量分佈對應之目標一維摻雜量分佈的一例之圖，表示圖13的不同Y位置Y1～Y5上之目標一維摻雜量分佈。就圖14的上部而言，Y位置表示Y1及Y5的摻雜量分佈，整體設定為第5目標摻雜量Dt5。就圖14的中部而言，Y位置表示Y2及Y4的摻雜量分佈，高摻雜量區域101設定為第6目標摻雜量Dt6，低摻雜量區域103設定為第5目標摻雜量Dt5。就圖14的下部而言，Y位置表示Y3的摻雜量分佈，高摻雜量區域101設定為第6目標摻雜量Dt6，低摻雜量區域102、103設定為第5目標摻雜量Dt5。如圖所示，第6目標摻雜量Dt6大於第5目標摻雜量Dt5。 　　[0111] 圖15係模式表示與圖14的目標一維摻雜量分佈對應之掃描速度分佈的一例之圖。就圖15的上部而言，Y位置表示Y1及Y5的掃描速度分佈，整體設定為第1掃描速度S1。該目的為，在植入區域C1整體中獲得均勻的射束電流強度分佈。實際上，以對射束掃描系統的光學像差等進行補正為目的之攝動施加於掃描速度分佈，但本圖中為了便於理解，無視該等補正項而示出掃描速度分佈。 　　[0112] 就圖15的中部而言，Y位置表示Y2及Y4的掃描速度分佈，高摻雜量區域101設定為第2掃描速度S2，低摻雜量區域103設定為第3掃描速度S3。第2掃描速度S2與第3掃描速度S3之比和第5目標摻雜量Dt5與第6目標摻雜量Dt6之比相等。圖表中用虛線示出掃描速度分佈的平均值。本圖的例子中，以不同Y位置上之射束掃描的掃描範圍及掃描頻率成為相同之方式設定掃描速度分佈，因此，掃描速度分佈的平均值與上述第1掃描速度S1一致。其結果，第2掃描速度S2小於第1掃描速度S1，第3掃描速度S3大於第1掃描速度S1。第3掃描速度S3設定為成為可由射束掃描器26實現之掃描速度的最大值以下。 　　[0113] 就圖15的下部而言，Y位置表示Y3的掃描速度分佈，高摻雜量區域101設定為第4掃描速度S4，低摻雜量區域102、103設定為第5掃描速度S5。第4掃描速度S4與第5掃描速度S5之比和第5目標摻雜量Dt5與第6目標摻雜量Dt6之比相等。根據與上述相同的理由，用虛線表示之掃描速度分佈的平均值與第1掃描速度S1一致。另一方面，第5目標摻雜量Dt5及第6目標摻雜量Dt6的設定範圍與Y位置表示Y2及Y4的情況不同，因此第4掃描速度S4及第5掃描速度S5的值會與第2掃描速度S2及第3掃描速度S3不同。第5掃描速度S5設定為成為可由射束掃描器26實現之掃描速度的最大值以下。 　　[0114] 如上述那樣設定不同Y位置Y1～Y5的掃描速度分佈之結果，成為在應給予相同目標摻雜量(例如，第5目標摻雜量Dt5)之晶圓位置上的掃描速度會不同之結果。具體而言，在外側的低摻雜量區域103中，Y位置為Y1、Y5時成為第1掃描速度S1，Y位置為Y2、Y4時成為第3掃描速度S3，Y位置為Y3時成為第5掃描速度S5。如此，對射束掃描速度的不同位置給予相同的目標摻雜量，因此可調整機械掃描方向(Y方向)的晶圓速度。具體而言，以射束掃描速度與晶圓速度之積成為恆定值之方式，調整各個Y位置Y1～Y5上的晶圓速度。例如，若將Y位置為Y1及Y5上的晶圓速度係數設為1，則Y位置為Y2及Y4上，晶圓速度係數調整為S1/S3，Y位置為Y3上，晶圓速度係數調整為S1/S5。晶圓速度係數的調整亦可以依據不同Y位置Y1～Y5上的射束掃描速度來施行，亦可以依據側部測定位置C3上的射束電流強度的測定結果來施行。 　　[0115] 圖16係模式表示目標二維摻雜量分佈的另一例之圖。圖16中，在環型高摻雜量區域104的內側設定有低摻雜量區域105，這一點與上述圖13相同，但在高摻雜量區域104的外側設定有零摻雜量區域106，這一點不同。零摻雜量區域106係將目標摻雜量設為零之區域，係不施行射束照射之植入對象外區域。圖16的例子中，以使X方向的掃描範圍比植入區域C1窄，且射束掃描範圍在不同Y位置上不同之方式，設定目標二維摻雜量分佈。 　　[0116] 圖17係模式表示與圖16的目標二維摻雜量分佈對應之目標一維摻雜量分佈的一例之圖。就圖17的上部而言，Y位置表示Y1及Y5的摻雜量分佈，在比植入區域C1窄的第1範圍C11設定有第8目標摻雜量Dt8，其外側的目標摻雜量設定為零。就圖17的中部而言，Y位置表示Y2及Y4的摻雜量分佈，在比第1範圍C11寬的第2範圍C12設定有第8目標摻雜量Dt8，其外側的目標摻雜量設定為零。就圖17的下部而言，Y位置表示Y3的摻雜量分佈，在比第2範圍C12寬的第3範圍C13設定有第7目標摻雜量Dt7及第8目標摻雜量Dt8，其外側的目標摻雜量設定為零。 　　[0117] 圖18係模式表示與圖17的目標一維摻雜量分佈對應之掃描速度分佈的一例之圖。就圖18的上部而言，Y位置表示Y1及Y5的掃描速度分佈，第1範圍C11設定為第6掃描速度S6。在第1範圍C11的外側未設定有掃描速度，射束在第1範圍C11的範圍內進行往復掃描。就圖18的中部而言，Y位置表示Y2及Y4的掃描速度分佈，第2範圍C12設定為第7掃描速度S7。本圖的例子中，以不同Y位置上之射束掃描頻率成為相同之方式設定掃描速度分佈，因此第7掃描速度S7設定為大於第6掃描速度S6之值。係由於以第7掃描速度S7進行掃描之第2範圍C12長於以第6掃描速度S6進行掃描之第1範圍C11。 　　[0118] 就圖18的下部而言，Y位置表示Y3的掃描速度分佈，高摻雜量區域104設定為第8掃描速度S8，低摻雜量區域105設定為第9掃描速度S9。第8掃描速度S8與第9掃描速度S9之比和第7目標摻雜量Dt7與第8目標摻雜量Dt8之比相等。用虛線表示之掃描速度分佈的平均值Sa設定為大於第7掃描速度S7之值。另外，第9掃描速度S9設定為成為可由射束掃描器26實現之掃描速度的最大值以下。 　　[0119] 複數個Y位置Y1～Y5上之機械掃描方向的晶圓速度按照各個Y位置Y1～Y5上之掃描速度分佈而設定為不同值，並以射束掃描速度與晶圓速度之積成為恆定值之方式調整晶圓速度。例如，若將Y位置為Y1及Y5上的晶圓速度係數設為1，則Y位置為Y2及Y4上，晶圓速度係數調整為S6/S7，Y位置為Y3上，晶圓速度係數調整為S6/S8。本圖的例子中，往復射束掃描的範圍中不包含側部測定位置C3，因此無法在植入晶圓時測定射束電流強度。因此，晶圓速度係數的調整依據不同Y位置Y1～Y5上的射束掃描速度來執行。 　　[0120] 圖19係模式表示目標二維摻雜量分佈的又一例之圖。圖19中，在環型高摻雜量區域101的內側設定有低摻雜量區域102，這一點與上述圖13相同，但在高摻雜量區域101的外側設定有低摻雜量區域107及零摻雜量區域108，這一點不同。低摻雜量區域107設定於Y位置為Y2～Y4之範圍，零摻雜量區域108設定於Y位置為Y1、Y5之範圍。本圖的例子中，在晶圓W的上端及下端設定有植入對象外區域。 　　[0121] 為了實現圖19所示之摻雜量分佈，Y位置為Y1、Y5時，離子束退避於掃描端位置C4。該情況下，設定有隨著時間經過而成為恆定值之射束掃描波形，射束掃描方向的掃描範圍不包含植入區域C1。另外，亦可藉由限制Y方向的掃描範圍，使晶圓W的上端及下端區域成為植入對象外。也就是說，亦可以以使機械掃描方向的掃描範圍成為比晶圓直徑窄的範圍之方式，驅動機械掃描器44。 　　[0122] 另外，作為圖19所示之摻雜量分佈的變形例，在Y位置為Y1、Y5之範圍中，亦可以設定低摻雜量區域來代替零摻雜量區域。該低摻雜量區域的目標摻雜量可以與低摻雜量區域107相同，亦可以不同，前述低摻雜量區域107設定為Y位置為Y2～Y4之範圍。 　　[0123] 以上，參照上述實施形態對本發明進行了說明，但本發明並非限定於上述實施形態者，將實施形態的構成進行適當組合者或替換者亦係包含於本發明內者。又，亦可以基於本領域具有通常知識者的知識，適當地重新排列實施形態中之組合或處理的順序或對實施形態施加各種設計變更等變形，施加了該種變形之實施形態亦可以包含在本發明的範圍內。
[0124]
10‧‧‧離子植入裝置
26‧‧‧射束掃描器
44‧‧‧機械掃描器
60‧‧‧控制裝置
62‧‧‧目標設定部
68‧‧‧掃描波形生成部
70‧‧‧掃描頻率調整部
74‧‧‧射束掃描器驅動部
76‧‧‧晶圓速度調整部
78‧‧‧機械掃描器驅動部
[0010] 　　圖1(a)及圖1(b)模式表示混合掃描方式的植入處理中之掃描頻率與植入不均之間的關係。 　　圖2(a)係表示實施形態之離子植入裝置的概略構成之俯視圖，圖2(b)係表示實施形態之離子植入裝置的概略構成之側視圖。 　　圖3係表示進行往復運動之晶圓與進行往復掃描之離子束之間的關係之前視圖。 　　圖4係表示離子束的可掃描範圍之俯視圖。 　　圖5係例示晶圓上的目標二維摻雜量分佈之圖。 　　圖6係例示晶圓上的目標二維摻雜量分佈之圖。 　　圖7係例示晶圓上的目標二維摻雜量分佈之圖。 　　圖8(a)及圖8(b)係例示用於控制射束掃描器之掃描波形之圖。 　　圖9係概略地表示實施形態之控制裝置之方塊圖。 　　圖10係表示實施形態之掃描頻率調整方法之流程圖。 　　圖11係詳細地表示圖10的掃描波形生成處理的例子之流程圖。 　　圖12係模式表示藉由反覆方法對掃描波形進行修正之情況之圖。 　　圖13係模式表示目標二維摻雜量分佈的一例之圖。 　　圖14係模式表示與圖13的目標二維摻雜量分佈對應之目標一維摻雜量分佈的一例之圖。 　　圖15係模式表示與圖14的目標一維摻雜量分佈對應之掃描速度分佈的一例之圖。 　　圖16係模式表示目標二維摻雜量分佈的另一例之圖。 　　圖17係模式表示與圖16的目標二維摻雜量分佈對應之目標一維摻雜量分佈的一例之圖。 　　圖18係模式表示與圖17的目標一維摻雜量分佈對應之掃描速度分佈的一例之圖。 　　圖19係模式表示目標二維摻雜量分佈的又一例之圖。

Claims (20)

  1. 一種離子植入裝置，其特徵為，具備： 　　射束掃描器，按照掃描波形沿射束掃描方向提供往復射束掃描； 　　機械掃描器，使晶圓沿機械掃描方向往復運動；及 　　控制裝置，控制前述射束掃描器及前述機械掃描器，以給予晶圓表面目標二維摻雜量分佈， 　　前述控制裝置具備： 　　掃描頻率調整部，按照前述目標二維摻雜量分佈來確定前述掃描波形的頻率；及 　　射束掃描器驅動部，使用具有前述掃描頻率調整部所確定之頻率之掃描波形來驅動前述射束掃描器。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之離子植入裝置，其中 　　前述射束掃描器驅動部中設定有可驅動之掃描波形的時間變化的上限值亦即上限變化速度， 　　前述掃描頻率調整部確定前述掃描波形的頻率，以使該頻率成為上限掃描頻率以下，前述上限掃描頻率係用於給予前述目標二維摻雜量分佈之掃描波形的最大變化速度被調整為與前述上限變化速度一致時的掃描波形的頻率。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之離子植入裝置，其中 　　前述掃描頻率調整部確定前述掃描波形的頻率，以使該頻率成為下限掃描頻率以上，前述下限掃描頻率依據由射束照射而給予晶圓之損傷量與往復射束掃描的頻率之間的關係性來設定。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之離子植入裝置，其中 　　前述掃描頻率調整部確定前述掃描波形的頻率，以使該頻率成為下限掃描頻率以上，前述下限掃描頻率依據來自藉由射束照射而給予晶圓之摻雜量分佈的前述目標二維摻雜量分佈的偏離量與往復射束掃描的頻率之間的關係性來設定。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之離子植入裝置，其中 　　前述控制裝置還具備目標設定部，前述目標設定部依據前述目標二維摻雜量分佈，設定複數個目標摻雜量分佈，前述複數個目標摻雜量分佈係前述射束掃描方向的摻雜量分佈且與機械掃描方向的各個不同位置對應， 　　前述射束掃描器驅動部按照機械掃描方向的晶圓位置來選擇複數個掃描波形中的任一個波形，並使用所選擇之掃描波形來驅動前述射束掃描器，前述複數個掃描波形係前述掃描頻率調整部所確定之頻率的掃描波形且與前述複數個目標摻雜量分佈中的每一個分佈對應。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之離子植入裝置，其中 　　前述射束掃描器驅動部中設定有可驅動之掃描波形的時間變化的上限值亦即上限變化速度， 　　前述掃描頻率調整部確定掃描波形的頻率，以使前述複數個掃描波形各自的最大變化速度不超過前述上限變化速度。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之離子植入裝置，其中 　　前述掃描頻率調整部確定掃描波形的頻率，以使前述複數個掃描波形各自成為共同的掃描頻率。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之離子植入裝置，其還具備射束電流測定部，前述射束電流測定部在前述射束掃描器的下游測定前述射束掃描方向的射束電流強度分佈， 　　前述控制裝置還具備掃描波形生成部，前述掃描波形生成部依據由前述射束電流測定部進行之測定，生成用於獲得所希望的射束電流強度分佈之掃描波形， 　　前述掃描波形生成部利用前述射束電流測定部的測定結果，生成用於獲得在前述射束掃描方向上均勻的射束電流強度分佈之標準掃描波形，並藉由對所生成之標準掃描波形施行規定的運算處理，生成用於給予目標摻雜量分佈之掃描波形。
  9. 如申請專利範圍第5項所述之離子植入裝置，其還具備射束電流測定部，前述射束電流測定部在前述射束掃描器的下游測定前述射束掃描方向的射束電流強度分佈， 　　前述控制裝置還具備掃描波形生成部，前述掃描波形生成部依據由前述射束電流測定部進行之測定，生成用於獲得所希望的射束電流強度分佈之掃描波形， 　　前述掃描波形生成部藉由對掃描波形進行調整以使基於前述射束電流測定部之測定射束電流強度分佈適合目標摻雜量分佈，從而生成用於給予目標摻雜量分佈之掃描波形。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之離子植入裝置，其中 　　前述複數個目標摻雜量分佈的至少一個為目標不均勻摻雜量分佈，前述目標不均勻摻雜量分佈包括：第1精密植入區域，設定為第1目標摻雜量；第2精密植入區域，與前述第1精密植入區域在射束掃描方向上相鄰且設定為第2目標摻雜量；及過渡區域，設定於前述第1精密植入區域與前述第2精密植入區域之間， 　　前述掃描波形生成部生成掃描波形，以使基於前述射束電流測定部之測定射束電流強度分佈在除前述過渡區域以外之範圍適合前述目標不均勻摻雜量分佈。
  11. 如申請專利範圍第5項所述之離子植入裝置，其中 　　前述複數個掃描波形的至少一個之前述射束掃描方向的掃描範圍與其他掃描波形不同。
  12. 如申請專利範圍第5項所述之離子植入裝置，其中 　　前述複數個掃描波形的至少一個之前述射束掃描方向的掃描範圍比晶圓所在之植入區域窄。
  13. 如申請專利範圍第9項所述之離子植入裝置，其中 　　前述射束掃描器遍及包括晶圓所在之植入區域及除前述植入區域外的非植入區域之範圍而提供往復射束掃描， 　　該離子植入裝置還具備射束電流監測部，前述射束電流監測部在晶圓植入中於前述非植入區域監測射束電流量， 　　前述複數個掃描波形的至少一個之前述射束掃描方向的掃描範圍包括前述非植入區域，以便在晶圓植入中能夠對射束電流量進行監測。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之離子植入裝置，其中 　　前述複數個掃描波形各自的前述射束掃描方向的掃描範圍相同。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之離子植入裝置，其中 　　前述目標二維摻雜量分佈包括應為植入對象外之區域， 　　前述複數個掃描波形的至少一個之前述射束掃描方向的掃描範圍不包括前述植入區域。
  16. 如申請專利範圍第13項所述之離子植入裝置，其中 　　前述控制裝置還具備： 　　晶圓速度調整部，依據在晶圓植入中於前述非植入區域進行監測之射束電流量，計算調整機械掃描方向的晶圓速度時使用之晶圓速度係數；及 　　機械掃描器驅動部，按照前述晶圓速度調整部算出之晶圓速度係數來驅動前述機械掃描器。
  17. 如申請專利範圍第5項所述之離子植入裝置，其中 　　前述控制裝置還具備： 　　晶圓速度調整部，依據前述複數個掃描波形，計算複數個晶圓速度係數，前述複數個晶圓速度係數為調整機械掃描方向的晶圓速度時使用之係數且與前述複數個目標摻雜量分佈中的每一個分佈對應；及 　　機械掃描器驅動部，按照機械掃描方向的晶圓位置來選擇前述晶圓速度調整部所算出之複數個晶圓速度係數中的任一個，並按照所選擇之晶圓速度係數來驅動前述機械掃描器。
  18. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之離子植入裝置，其中 　　前述目標二維摻雜量分佈包括應為植入對象外之區域， 　　前述控制裝置還具備機械掃描器驅動部，前述機械掃描器驅動部驅動前述機械掃描器，以使機械掃描方向的掃描範圍成為比晶圓直徑窄的範圍。
  19. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之離子植入裝置，其中 　　在不需要由前述掃描頻率調整部進行之頻率調整時，前述射束掃描器驅動部使用預先設定之固定掃描頻率的掃描波形來驅動前述射束掃描器。
  20. 一種離子植入方法，其為使用了離子植入裝置之離子植入方法，前述離子植入方法的特徵為， 　　前述離子植入裝置具備：射束掃描器，按照掃描波形沿射束掃描方向提供往復射束掃描；及機械掃描器，使晶圓沿機械掃描方向往復運動， 　　前述離子植入方法具備如下步驟： 　　按照應給予晶圓表面之目標二維摻雜量分佈來確定掃描波形的頻率；及 　　按照所確定之頻率的掃描波形來驅動前述射束掃描器。
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