TWI585829B - 離子植入方法及離子植入設備 - Google Patents

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Description

離子植入方法及離子植入設備
本發明係關於一種離子植入方法及離子植入設備，更詳細而言，係關於一種用於利用離子植入設備在半導體晶圓上製作具有數公釐(mm)級的區域長度的局部離子植入區域的離子植入量控制。
為了改變導電性、改變半導體晶圓的晶體結構等等目的，植入離子至半半導體晶圓的處理已變成一典型的半導體製程。在該處理中使用的設備稱為離子植入設備。此一離子植入設備具有將離子源內被離子化之離子取出作為離子束，然後形成被加速的離子束的功能、和將該離子束傳送至半導體晶圓用以被植入至上述半導體晶圓內的功能。
積體電路等半導體裝置由複數個電晶體或其他電子元件形成。目前製造的電晶體的典型大小為數十奈米(nm)~一百數十麥米(nm)。在該大小內，半導體製造製程中的離子植入製程中，僅在電晶體的某一部份進行離子植入，或在相鄰的電晶體進行不同條件的離子植入。該離 子植入製程中重要的是遍及半導體晶圓的整個面，在目標位置進行滿足目標離子植入條件之離子植入。
目前的半導體製造製程中的一般離子植入方法中，整個半導體晶圓被設定相同的離子能量、離子植入角度、劑量，且根據該設定，一離子束在該離子植入設備被形成並加速，且該離子束被植入到半導體晶圓內。因此，當僅使用一般的離子植入方法時，無法在半導體晶圓的目標位置進行所希望的離子植入。
為了要使用上述一般的離子植入方法在半導體晶圓的目標位置進行離子植入，通常在半導體晶圓上放置抗蝕劑遮罩並藉由該抗蝕劑遮罩罩幕進行離子植入。抗蝕劑遮罩是指具有複數個極小的細孔結構之薄膜狀材料。將該抗蝕劑遮罩的細孔部位稱為離子透射區域，將其他部位稱為抗蝕劑區域。照射於抗蝕劑遮罩上的抗蝕劑區域之離子束並不會到達至半導體晶圓，而僅是照射於抗蝕劑遮罩上的離子透射區域之離子束到達至半導體晶圓，且離子被植入於半導體晶圓中。以此方式，能夠在半導體晶圓的整個平面的目標位置進行滿足目標離子植入條件之離子植入。
在上述的一般離子植入方法中，相同的離子能量、離子植入角度、劑量被設定在整個半導體晶圓上。但是，目前為了要在整個半導體製造製程中使晶圓平面內的半導體元件的電氣特性均勻，有時會使用特殊的離子植入方法。例如，在半導體製造製程中，假設在離子植入製 程之前的製程中發生了某一問題。任由此問題存在，若不做任何處治而進行製造製程的話，則會發生讓晶圓平面內的半導體元件的電氣特性變得不均勻的缺陷(defect)。這種缺陷被稱為晶圓平面內不均勻性。此時，為了在半導體製造製程中的離子植入製程中進行對上述晶圓平面內不均勻性之校正，有時會進行經反覆研究之特殊的離子植入方法。例如實施如下方法，半導體製造製程中的離子植入製程中在晶圓平面內有意將劑量設為不均等，對因在離子植入製程之前的製程中發生之問題引起之晶圓平面內不均勻性進行校正，藉此確保半導體製造製程結束時獲得之晶圓平面內的半導體元件的電氣特性的均勻性。該方法中，雖然能夠處理因半導體製造製程中在離子植入製程之前的製程中發生之問題引起之晶圓平面內不均勻性，但在離子植入製程之後的製程中發生突發性問題時，無法處理因該問題引起之晶圓平面內不均勻性。
在此重要的一點在於，在半導體製造製程中的一般離子植入方法中，要求在整個半導體晶圓上設定相同的離子能量、離子植入角度及計量。在此，將特別說明確保離子植入角度的相同性。
通常，有多種在半導體晶圓的整個面上植入離子的技術可供考慮。作為最易了解的方法之一，可考慮藉由使用離子束之二維掃描來在半導體晶圓的整個面上植入離子的技術。該技術曾在以前的離子植入設備中使用過，但是目前針對在主要用作半導體晶圓之直徑200mm 的半導體晶圓及直徑300mm的半導體晶圓的離子植入設備中並不使用。其原因之一是隨著半導體元件的微小化，與以往相比離子植入角度誤差的容許範圍變得嚴格。另一原因在於，與以往相比在半徑增大的半導體晶圓的整個平面內確保離子植入角度的相同性很困難這一點。
若特別對後者的原因進行說明，則例如為了對直徑300mm的半導體晶圓進行使用離子束的二維掃描的同時，將離子植入角度設定為均等，則需進行以下內容。一使用離子束實施二維掃描之且利用磁場或電場中的至少一者的第一電磁機器(射束偏向/射束掃描裝置等)被設置在一介於該離子源與半導體晶圓之間的射束線中。在該第一電磁機器的下游側確保具有至少300mm×300mm的截面積之立體空間。而且，依據該立體空間內的二維位置控制二維的被掃描離子束的角度，並將被控制角度之離子束傳送至晶圓，藉此對晶圓植入離子。為了離子束的角度控制，使用進行離子束的二維角度控制之、利用了磁場、電場中的至少一方的第二電磁機器(射束偏向/射束掃描裝置等)。
然而實際上，存在著上述第一、第二電磁機器的磁場紊亂以及電場紊亂的影響、因離子束潛在具有之離子束本身的電荷的空間電荷效果引起之離子束的角度擴大效果的影響、離子植入角度以外的離子植入所要求的性能確保的困難性等問題。由於上述的這些問題，當使用主要用作半導體晶圓之直徑200mm的半導體晶圓及直徑 300mm的半導體晶圓時，很難實現進行使用離子束的二維掃描的同時將離子植入角度設定為均等的功能，但當半導體晶圓的尺寸較小時則除外。
若總結上述說明，藉由使用離子束實施二維掃描技術來讓離子植入角度在直徑200mm的半導體晶圓及直徑300mm的半導體晶圓的整個面上是均等的，這是非常困難的。即使有可能實現亦需要極大成本，並不實際。此外，目前正在計劃利用直徑450mm的半導體晶圓。確保在該直徑450mm的半導體晶圓的整個面的離子植入角度的均等性的困難性進一步提高是不言而喻的。
另一方面，使用離子束的一維掃描方法而相對於直徑200mm的半導體晶圓及直徑300mm的半導體晶圓的一維方向將離子植入角度設為相同，這是比較輕鬆的。另外，為了將這種離子束維持相同離子植入角度的同時植入於半導體晶圓的整個面中，使晶圓向與上述離子束的掃描方向正交之方向移動即可，這亦比較輕鬆。實際上，提供有一種使用如下方法之離子植入設備，該方法為將由離子源產生之離子作為離子束傳送至半導體晶圓中，並在傳送中途向單軸方向進行離子束的往復掃描的同時，向與離子束的掃描方向正交之方向機械地連續掃描(移動)晶圓。這種離子植入設備目前廣泛用作如下離子植入設備，即主要用作半導體晶圓之針對直徑200mm的半導體晶圓及直徑300mm的半導體晶圓的離子植入設備。
在此重要的是，為了在晶圓平面內保持相同 離子植入角度，向單軸方向進行離子束的往復掃描的同時，使晶圓向與離子束的掃描方向正交之方向動作即可，晶圓的連續掃描(移動)並不是必要條件。上述通常的離子植入方法中，由於遍及半導體晶圓整體設定相同劑量，所以實施半導體晶圓的連續掃描。然而，若僅為保持相同離子植入角度之目的，則無論是使半導體晶圓間歇性移動而進行離子植入的方法、或是固定半導體晶圓而進行離子植入之後移動半導體晶圓並在其他位置固定半導體晶圓而進行離子植入之方法中的任一方法，離子植入角度均保持成相同。
如在後面進行說明，本發明中，能夠在晶圓平面內製作數公釐(mm)以上的區域長度的離子植入區域和非離子植入區域，但是作為表示製作這種離子植入區域和非離子植入區域的必要性的一例，有針對半導體製造製程的晶圓平面內不均勻性之校正。
例如，有時在半導體製造製程中的離子植入製程中，發生一些問題而成為離子植入不均勻的半導體晶圓，但是上述說明之通常的離子植入方法中，無法進行該校正。即，為了針對已經進行離子植入且離子植入的均勻性不充份之半導體晶圓，利用相同之離子植入進行該校正，則需在晶圓平面內製作離子植入區域和非離子植入區域。
另外，半導體製造製程中，在離子植入製程之後的製程中，儘管發生一些突發性問題，但仍照舊進行 製造製程，因而有時成為晶圓平面內的半導體元件的電氣特性不均勻的半導體晶圓。此時，可考慮暫時中止半導體製造製程，僅對在半導體晶圓內發生電氣特性不均勻之部份重新進行離子植入製程，或增加新的離子植入製程，藉此進行電氣特性的校正。然而，該情況下在上述說明之通常的離子植入方法中仍無法進行電氣特性的校正。即，在這種情況下，亦需在晶圓平面內製作離子植入區域和非離子植入區域。
上述晶圓平面內不均勻性產生的主要原因由半導體製造製程中的半導體製造設備的一些機械性問題、電磁學問題引起，與半導體元件相比為充份大範圍長度的晶圓平面內不均勻性。即，在晶圓平面內製作離子植入區域和非離子植入區域，並使用於對半導體製造製程的晶圓平面內不均性進行校正時，其典型的離子植入區域的最小區域長度為10mm以上即可。最大區域長度為50mm以下即可，在其以上長度的區域進行離子植入時，組合複數個離子植入區域即可。
另外，在晶圓平面內製作離子植入區域和非離子植入區域，並使用於對半導體製造製程的晶圓平面內不均勻性進行校正為一例，藉由在晶圓平面內製作離子植入區域和非離子植入區域，可考慮各種應用。在此，重點在於離子植入區域的離子植入性能必須與上述說明的通常的離子植入方法相同這一點。即，離子能量、離子植入角度、劑量必須以一定精確度控制。另外，即使離子植入區 域分散在晶圓平面內之情況下，各離子植入區域中目標離子植入相同時，亦要求各個離子植入區域的離子植入角度、劑量的均等性。另外，離子植入時的外部環境亦必須與上述說明之通常的離子植入方法相同。即，被認為在半導體製造製程中的離子植入製程中較重要之金屬污染程度、交叉污染程度、離子能量污染程度、粒子數量水平等必須與上述說明之通常的離子植入方法相同。在此，金屬污染程度是指離子植入時植入於半導體晶圓中之各種金屬原子的量，交叉污染程度是指離子植入時植入於半導體晶圓之目標原子種以外的離子量。離子能量污染程度是指具有與離子植入時植入於晶圓中之目標能量不同的能量之離子量。粒子數量程度是指離子植入時傳送到晶圓表面之物質量。
通常的半導體製造製程中的離子植入製程中，為了在晶圓平面內製作離子植入區域和非離子植入區域，如已進行說明般使用抗蝕劑遮罩。抗蝕劑遮罩能夠製作精確度非常良好的離子植入區域和非離子植入區域，但其成本極高，並且其後處理製程亦極複雜。因此，不適於在晶圓平面內製作具有數mm以上區域長度的離子植入區域和非離子植入區域之本發明的目的。
以往，作為用於不使用抗蝕劑遮罩而在半導體晶圓上的某一部份製作離子植入區域的方法，係使用如下的方法：使用由具有複數個空孔之金屬材料以及碳材料構成之遮罩，對半導體晶圓僅照射藉由遮罩的空孔部之射 束。將具有這種複數個空孔之遮罩稱為模板遮罩。當使用模板遮罩時，離子植入區域的面積及位置由模板遮罩的空孔部的大小及位置來決定。作為使用模板遮罩之方法，例如有專利文獻1中舉出之方法。
另一方面，還提出有不使用抗蝕劑遮罩或模板遮罩，而使用設置於離子植入設備之複數片可動遮罩，在半導體晶圓上製作具有二維分佈的離子植入區域的方法(專利文獻2)。
(先前技術文獻) (專利文獻)
專利文獻1：日本特開平8-213339號公報
專利文獻2：日本特開2001-229872號公報
使用模板遮罩時，為了實現離子植入區域的面積或位置不同之離子植入，需準備符合各個條件之模板遮罩，另外，各個離子植入時還需進行模板遮罩的更換工作。專利文獻1的方法中準備有複數個模板遮罩，但考慮到所要求之離子植入區域的面積或位置各不相同，因此模板遮罩的更換不可缺少，結果導致產生巨大的成本和極多的準備時間。
專利文獻2的方法藉由使用可動遮罩，無需 進行模板遮罩的更換，但是離子束直接照射於遮罩，因此導致殘留該遮罩的影響。具體而言，過去由於照射於遮罩之離子種的影響，交叉污染程度惡化。另外，離子能量污染程度因藉由粒子束照射從遮罩產生的脫氣的影響而惡化。另外，粒子數水平因來自遮罩的粒子的影響而惡化。並且，使用金屬材料作為遮罩材料時，金屬污染程度亦惡化。即，無法說離子植入時的外部環境與上述說明之通常的離子植入方法相同。
另外，專利文獻2的方法中，由於離子束直接照射於可動遮罩，因此隨著時間經過，可動遮罩的構成物質藉由離子束濺射，或者可動遮罩的構成物質藉由使用離子束之照射熱升華，藉此可動遮罩的形狀慢慢變化，結果不得不更換可動遮罩。因此，雖然不是使用模板遮罩時的程度，但結果產生可動遮罩的更換成本，還產生準備時間。
另外，專利文獻2的方法中，需進行使用離子束之二維掃描。因此，在不具備使用離子束之二維掃描功能之離子植入設備中無法採用專利文獻2的方法。
除此之外，專利文獻2的方法中，需進行使用離子束之二維掃描，但如已說明，在使用離子束之二維掃描中，原本就難以將晶圓平面內的離子植入角度設為恆定。因此，專利文獻2的方法中，在離子植入區域分散在晶圓平面內時，各個離子植入區域的離子植入角度變得並不恆定。
另外，專利文獻1或專利文獻2的方法中，一次一連串的離子植入中在晶圓平面內僅能夠製作相同劑量的離子植入區域，因此當在晶圓平面內製作不同劑量的複數種離子植入區域時，需進行複數次離子植入，導致其生產率惡化。一次一連串的離子植入是指從晶圓的直徑方向的一端側開始之離子植入到達至晶圓的直徑方向的另一端側為止的離子植入處理。
本發明企圖設為能夠實現以下內容。
在利用不具有離子束的二維掃描功能之離子植入設備之離子植入方法中，不使用如抗蝕劑遮罩或模板遮罩或可動遮罩的遮罩形狀的物體就能夠在晶圓平面內製作離子植入區域和非離子植入區域。
設為能夠在半導體晶圓平面內製作複數個具有10mm以下的區域長度之離子植入區域來作為前述離子植入區域。
設為能夠改變前述離子植入區域的區域長度。
設為藉由1次一連串的離子植入，可在晶圓平面內製作不同劑量之複數種離子植入區域。
將前述離子植入區域的離子植入性能，即離子能量、離子植入角度、劑量的控制精確度設為與一般的離子植入方法相同的程度。
將金屬污染程度、交叉污染程度、離子能量污染程度、粒子數水平等離子植入時的外部環境設為與一 般的離子植入方法相同的程度。
依據發明的一實施例，一種使用一離子植入設備的離子植入方法被提供，在該設備中離子源所產生之離子被當作離子束傳送至晶圓，在傳送途中使用該離子束在單軸方向的掃描方向上進行往復掃描，該被掃描的離子束可被偏向，用以被導引至相同的方向，且該晶圓可被移動於一與該離子束的掃描方向正交的方向上，有兩種面內區域(in-plane regions)在與該離子束的掃描方向正交的方向上以至少交替地設置一次以上的方式被設定在該晶圓上；該兩種面內區域中的其中一種面內區域被設定為全寬度之非離子植入區域，在該等全寬度之非離子植入區域中離子並未被植入在該等被設定的面內區域的整個寬度上；及該兩種面內區域中的另一種面內區域被設為局部離子植入區域，其中植入離子的離子植入區域和未被植入離子的區域被交替地重覆於該離子束的掃描方向上，在該兩種面內區域的每一種面內區域中，藉由在不同條件下實施離子植入而讓離子僅被植入於該晶圓平面內之預定的區域中而在該等指定區域以外的區域則不植入離子。
此外，在該離子植入方法中，當該等局部離子植入區域被產生時，離子植入係在該晶圓被固定下實施，及當該全寬度之非離子植入區域被產生時，該晶圓係在未實施離子植入下被移動，且該晶圓的固定及移動被反 覆進行多次，這是本發明的特徵之一。
此外，在該離子植入方法中，在該晶圓平面上，在多個離子植入區域中被設定之相對於該晶圓平面的離子植入角度在該等離子植入區域的任何一者中可相互平行，這是本發明的特徵之一。
此外，在該離子植入方法中，所需之離子束的掃描次數是從對晶圓進行離子植入之前該等離子植入區域被設定的劑量和預先測定之射束電流值計算求出，及該等離子植入區域之該被設定的劑量係藉由在該晶圓被固定的狀態下在該等局部離子植入區域中實施該被求出之掃描次數的離子束掃描來實現，這是本發明的特徵之一。
此外，在該離子植入方法中，該全寬度非離子之非植入區域可用一種藉由對設置於從該離子源至該晶圓的離子傳送區域的預定位置之電極蓄意地施加電壓來使離子束的軌道偏向的方式停止照射在該晶圓上的離子束照射來產生，及該局部離子植入區域可用一種在開始產生該等離子植入區域時去除對該晶圓上預先決定之位置座標處的電極施加電壓，並且在結束產生該等離子植入區域時，對位在該晶圓上預先決定之位置座標處的電極有意地施加電壓的方式停止照射在該晶圓上的離子束照射來產生，這是本發明的特徵之一。
此外，在對該晶圓進行離子植入之前測量該離子束以測量與該被掃描離子束在與該掃描方向正交的方向上的射束寬度和該射束在單位時間內通過單位面積的射 束電流值的時候的離子束的掃描頻率不同於在對該晶圓平面內進行離子植入期間的離子束的掃描頻率，這是本發明的特徵之一。。
另外，用同一離子植入設備實現第一離子植入方法和第二離子植入方法者兩者亦可說是本發明的特徵之一，在該第一離子植入方法中，離子源所產生之離子被當作離子束傳送至晶圓，在傳送中途進行離子束的往復掃描的同時，在產生該局部離子植入區域時離子植入是在該晶圓被固定下實施的，在產生該全寬度非離子植入區域時，該晶圓係在不進行離子植入時移動，並且反覆進行複數次前述晶圓的固定和前述晶圓的移動，藉此僅在晶圓平面內的指定位置植入離子而在其以外的位置不植入離子；在該第二離子植入方法中，該離子源普產生之離子被當作離子束傳送至晶圓，在該傳送的途中，在該離子束的往復掃描被實施於單軸方向的同時，該晶圓被機械性地掃描(移動)於與該離子束的掃描方向正交的方向上，從而能夠在晶圓的整個面進行均勻的離子植入。
依據本發明的某些實施例，在使用不具有離子束的二維掃描功能之離子植入設備之離子植入方法中，無需使用如抗蝕劑遮罩或模板遮罩或可動遮罩的遮罩形狀的物體，就能夠在晶圓平面內製作離子植入區域和非離子植入區域。
依據本發明的某些實施例，能夠在半導體晶圓平面內製作複數個具有10mm以下的區域長度之離子植入區域，並且能夠製作其區域長度能夠控制在2mm以上80mm以下之離子植入區域。
依據本發明的某些實施例，藉由一次一連串的離子植入，能夠在半導體晶圓平面內製作區域長度或劑量不同之複數種離子植入區域。
依據本發明的某些實施例，能夠製作離子能量、離子植入角度、劑量的控制精確度與通常的離子植入方法為相同的程度之離子植入區域。
依據本發明的某些實施例，能夠將金屬污染程度、交叉污染程度、離子能量污染程度、粒子數水平等離子植入時的外部環境設為與通常的離子植入方法相同的程度之同時，在晶圓平面內製作離子植入區域和非離子植入區域。
依據本發明的某些實施例，在不具有離子束的二維掃描功能之離子植入設備中，無需使用如抗蝕劑遮罩或模板遮罩或可動遮罩的遮罩形狀的物體，就能夠在晶圓平面內製作離子植入區域和非離子植入區域。
1‧‧‧離子源
9‧‧‧半導體晶圓
7‧‧‧平行透鏡
10‧‧‧晶圓保持裝置
8‧‧‧晶圓區域射束測定裝置
5‧‧‧靜電透鏡
4‧‧‧質量分析狹縫
6‧‧‧雷射掃描儀
2‧‧‧引出電極
3‧‧‧質量分析磁鐵裝置
11‧‧‧離子植入區域
12‧‧‧部分離子植入區域
13‧‧‧全寬度之非離子植入區域
100‧‧‧升降裝置
101‧‧‧中央處理單元(CPU)
102‧‧‧隨機存取記憶體(RAM)
14‧‧‧電壓
15‧‧‧離子電流量
第1圖係用於說明依據本發明的離子植入設備的一實施例的結構的示意圖。
第2圖係用於說明設定於晶圓平面內之離子植入區域的例子的圖式。
第3圖係用於說明晶圓平面內的離子植入區域製作方法的圖式。
第4圖係用於說明依據本發明的一實施例之離子植入區域控制的圖式。
第5圖係用於說明依據本發明的一實施例的離子植入區域控制的圖式。
第6圖係用於說明依據本發明的一實施例的離子植入區域控制的圖式。
第7圖係用於說明依據本發明的一實施例的非離子植入區域控制的圖式。
第8圖係用於說明包括在依據本發明的一實施例的離子植入設備中的機械掃描裝置的例子的圖式。
參閱第1圖，對依據本發明之離子植入方法及離子植入設備的一例進行說明。本發明中，使用如下離子植入設備，其能夠將由離子源1產生之離子作為離子束傳送至半導體晶圓9，傳送中途向單軸方向(直線狀)進行離子束的往復掃描。若更詳細說明，離子藉由引出電極2從離子源1引出而成為離子束。使用質量分析磁鐵裝置3及質量分析狹縫4從離子束選擇具有目標離子種、離子能量之離子。半導體晶圓9使用射束掃描儀6，朝向第1 圖面內之上下方向藉由以被選擇之離子構成之離子束進行一維掃描。第1圖面內之上下方向例如為水平方向。射束掃描儀6亦可使用電場方式、磁場方式中的任一種。
入射於射束掃描儀6之離子束的行進方向是固定的，但離子束藉由射束掃描儀6偏向為相對於射束掃描儀入射時的固定行進方向具有角度。然而，如第1圖所示，偏向為相對於固定行進方向保持角度之離子束藉由平行透鏡7的功能以與固定行進方向平行的方式平行化，即使其朝向與固定行進方向相同方向之後，被導入至半導體晶圓9。
另外，第1圖中的B表示離子束，SB表示被偏向且被平行化之離子束，S表示離子束的掃描方向。
本發明中，在從離子源1到半導體晶圓9的離子傳送區域(射束線)上設置將離子束相對於半導體晶圓9的植入角度在晶圓平面內保持為恆定之一維平行化射束線構成要件。以下，將上述一維平行化射束線構成要件稱為平行透鏡7。半導體晶圓9保持於晶圓保持裝置10上。將在之後進行詳細說明，但本發明中，在晶圓平面上製作離子植入區域和全寬度非離子植入區域。本發明中，製作離子植入區域時，不驅動晶圓保持裝置10就將半導體晶圓9設為固定狀態並進行離子植入。另外，製作全寬度非離子植入區域時，不進行離子植入就驅動晶圓保持裝置10並使半導體晶圓9移動。本發明中，藉由反覆進行複數次上述晶圓固定和晶圓移動，從而在半導體晶圓9上製作離子植入區域和全寬度非離子植入區域。
第1圖中示出晶圓區域射束測定裝置8。第1圖中所例示之晶圓區域射束測定裝置8在離子植入前向離子束的掃描方向移動之同時測定離子束的射束電流，向半導體晶圓9植入離子期間向退避位置移動，但這是例示。將在之後進行詳細說明，但本發明中，藉由晶圓區域射束測定裝置8測定與被掃描離子束的掃描方向正交的方向的射束寬度和單位時間內通過單位面積之離子束的射束電流。因此，晶圓區域射束測定裝置8具有上述測定功能即可，可以是固定式多法拉第筒型射束測定裝置，亦可設置於半導體晶圓9之前方或後方，且可設置複數個。
另外，第1圖中，在從離子源1到半導體晶圓9的離子傳送區域上圖示有靜電透鏡5。從離子源1到半導體晶圓9的離子傳送區域中，若沒有一些電磁場透鏡則難以將充份量的離子束傳送至半導體晶圓9，或難以控制射束截面形狀。電磁場透鏡除了如第1圖所示之靜電透鏡5之外還已知有磁場透鏡，並使用它們中的任一個以及兩個的透鏡。另外，第1圖中，質量分析狹縫4與射束掃描儀6之間設置有靜電透鏡5，但這是例子，靜電透鏡5亦可設置在從離子源1到半導體晶圓9的離子傳送區域上的其他部位，且可設置複數個靜電透鏡5。
從第1圖可知，關於其硬體結構，本發明的離子植入設備與通常的離子植入設備有很多共同的部份。所謂通常的離子植入設備為如下離子植入設備，將由離子源產生之離子作為離子束傳送至半導體晶圓，傳送中途進 行使用離子束之單軸方向的往復掃描，另一方面向與離子束的掃描方向正交之方向機械地連續掃描(移動)半導體晶圓，從而能夠在晶圓的整個面進行均勻的離子植入，以下，稱為混合式掃描離子植入設備。具體而言，本發明的離子植入設備和混合式掃描離子植入設備作為共同要件具有離子源1、引出電極2、質量分析磁鐵裝置3、質量分析狹縫4、射束掃描儀6、平行透鏡7、晶圓區域射束測定裝置8。因此，若本發明中使用之晶圓保持裝置10構成為能夠發揮混合式掃描離子植入設備所要求之功能，則能夠以相同的硬體實現本發明的離子植入設備和混合式掃描離子植入設備。
參閱第2圖，對半導體晶圓內的離子植入區域控制進行說明。如已說明，例如，考慮以相對於半導體製造製程的晶圓平面內不均勻性進行校正為目的，在半導體晶圓9的面內製作離子植入區域11和非離子植入區域。所要求之離子植入區域11可在半導體晶圓9的面內隨機製作。本發明中，假設2mm以上作為離子植入區域11的離子植入區域長度。另外，如第2圖所示，所要求之離子植入區域11的個數一般在半導體晶圓9的面內可存在複數個。考慮到複數個離子植入區域11的離子植入區域長度存在複數種以上。另外，如在第2圖中以斜線陰影線以及點狀陰影線的密度示意地表示，還考慮到離子植入區域11所要求之劑量在複數個離子植入區域11分別不同。本發明中，可在半導體晶圓9的面內以滿足這些要求 規格之形態製作複數個離子植入區域11。
參閱第3圖，對半導體晶圓內的離子植入區域製作方法進行說明。首先，相對於半導體晶圓9規定離子束的掃描方向。本發明中由於使用能夠進行使用離子束的單軸方向的往復掃描，並且能夠向與離子束的掃描方向正交之方向移動半導體晶圓的離子植入設備，因此離子束的掃描方向為一維。離子束的掃描方向藉由在半導體晶圓9的面內如何製作離子植入區域11來規定即可。第3圖中，將離子束的掃描方向設定為左右方向。
本發明中，在半導體晶圓9的面內設定離子束的掃描方向之後，在與離子束的掃描方向正交之方向上，以長條形狀設定複數個局部離子植入區域12和全寬度非離子植入區域13來作為面內區域。第3圖中，由於將離子束的掃描方向設定為左右方向，因此局部離子植入區域12和全寬度非離子植入區域13在第3圖的上下方向上交替反覆出現。第3圖的例子中，設定有4個局部離子植入區域12和5個全寬度非離子植入區域13。在此，局部離子植入區域12包含1個以上離子植入區域11，但全寬度非離子植入區域13中離子植入區域1個都不包含。即，全寬度非離子植入區域13被設定為遍及被設定之區域的全寬而未植入離子之區域。
另外，由第3圖可知，1個局部離子植入區域12中存在離子植入區域11和非離子植入區域。離子植入區域11為以斜線陰影線以及點狀陰影線表示之區域，非 離子植入區域為其以外的區域。另外，局部離子植入區域12中包含複數個離子植入區域11時，各離子植入區域11被非離子植入區域分離。若以別的言詞表達，亦可以說局部離子植入區域12中離子植入區域11和非離子植入區域交替反覆。
本發明中，在半導體晶圓9的面內設定向與上述離子束的掃描方向正交之方向上交替排列一次以上之兩種面內區域，並在各個面內區域進行不同之離子植入處理，從而在半導體晶圓9的面內的指定位置，即僅向第3圖中以斜線陰影線或點狀陰影線表示之部份植入離子，且在其以外的部份不植入離子。
具體而言，本發明中，在製作局部離子植入區域12時，固定半導體晶圓9而植入離子。因此，在製作某一局部離子植入區域12時，在半導體晶圓9的面內可受離子影響之範圍已被規定。即，相對於離子束的掃描方向(第3圖中為左右方向)，可對半導體晶圓9的射束掃描方向的各點帶來離子的影響。另一方面，相對於與離子束的掃描方向正交之方向(第3圖中為上下方向)，僅有被掃描離子束中與掃描方向正交之方向的射束寬度的範圍可受到離子的影響。即，相對與離子束的掃描方向正交之方向(第3圖中為上下方向)，可僅對半導體晶圓9的面內的某些限定範圍帶來離子的影響。反過來講，製作局部離子植入區域12時，與離子束的掃描方向正交之方向的局部離子植入區域12的長度(第3圖中為上下方向的 長度)能夠藉由控制與被掃描離子束的掃描方向正交之方向的射束寬度來進行控制。
與離子束的掃描方向正交之方向的局部離子植入區域12的長度與其局部離子植入區域12所包含之離子植入區域11的與離子束的掃描方向正交之方向的離子植入區域長度相等。因此，藉由控制與離子束的掃描方向正交之方向的局部離子植入區域12的長度，能夠控制與離子束的掃描方向正交之方向的離子植入區域11的長度。
在此，在從離子源1到半導體晶圓9的離子傳送區域中，設置如在第1圖中作為例子示出之靜電透鏡5或磁場透鏡等的一些電磁場透鏡，因此藉由使用該電磁場透鏡，無需使用如抗蝕劑遮罩或模板遮罩或可動遮罩的遮罩形狀的物體就能夠控制與離子束的掃描方向正交之方向的射束寬度。本發明中，使用如能夠將與離子束掃描方向正交之方向的射束寬度控制在2mm以上80mm以下的範圍內之電磁場透鏡。因此，與離子束掃描方向正交之方向的局部離子植入區域12的長度亦能夠控制在2mm以上80mm以下的範圍內。藉此，其結果，與離子束的掃描方向正交之方向的離子植入區域11的長度亦能夠控制在2mm以上80mm以下的範圍內。即，第3圖中，離子植入區域11的上下方向的長度能夠藉由控制與離子束的掃描方向正交之方向的射束寬度來控制在2mm以上80mm以下的範圍內。
在半導體晶圓9的面內，設定複數種與離子束的掃描方向正交之方向的離子植入區域11的長度時，對各局部離子植入區域12植入離子時，改變並控制與離子束的掃描方向正交之方向的射束寬度即可。
在此，參閱第8圖，對進行向半導體晶圓9的離子植入時之離子植入設備的動作進一步進行說明。第8圖中，藉由射束掃描儀6(第1圖)進行使用離子束之橫向(離子束的掃描方向)的掃描。另外，半導體晶圓9保持於晶圓保持裝置10(第1圖)，並藉由升降裝置100向上下(縱)方向(晶圓掃描方向)被掃描(移動)。第8圖中，藉由示出半導體晶圓9的最上位置和最下位置來對離子植入設備的動作進行說明。第8圖中，作為一例，示出進行截面形狀為橫向長形(即橢圓形)的離子束的掃描，並以被掃描離子束的狀態照射於半導體晶圓9的形態。然而，通常是該射束掃描儀6的掃描目標的離子束的截面形狀不限於如第8圖之橫向長形，有為縱向長形的情況，亦有為接近圓形之截面形狀的情況。
可適用本發明之離子植入設備具備控制半導體晶圓9的晶圓慢掃描速度之機械掃描裝置(驅動機構)。機械掃描裝置由管理整個離子植入設備的控制之CPU(中央處理單元，Central Processing Unit)(控制機構)101控制。CPU101從記憶為了執行整個離子植入設備的控制所需之控制程式之記憶裝置(未示出)讀出控制程式，利用記憶於用作臨時記憶裝置的RAM(隨機存取 記憶體，Random Access Memory)102的資料執行依據控制程式之控制動作。
就機械掃描裝置的控制動作而言，計量半導體晶圓9的上下方向(晶圓慢掃描方向)的位置和離子束的射束電流值並記憶於RAM102。CPU101按照需要讀出記憶於RAM102的晶圓慢掃描方向的半導體晶圓9的位置的同時，按照上述被測定的射束電流值來適當地控制半導體晶圓9的晶圓慢掃描速度。
另外，CPU101在例如從離子源1到半導體晶圓9的射束傳送用機器中產生放電導致離子未到達半導體晶圓9的情況下，執行如下控制。CPU101暫時停止半導體晶圓9的晶圓慢掃描。然後，上述射束傳送用機器的放電消除之後，CPU101讀出在即將停止晶圓慢掃描之前記憶於RAM102之晶圓慢掃描方向的半導體晶圓9的位置，從其讀出之位置再次開始離子植入。藉此，確保離子植入量的晶圓平面內均勻性。
CPU101除了執行如以上的機械掃描裝置的控制動作之外還執行將在以下說明之離子植入區域的控制動作。所謂離子植入區域的控制動作是用於製作前述局部離子植入區域12、全寬度非離子植入區域13之控制動作。即，以下說明之局部離子植入區域12及全寬度非離子植入區域13的製作藉由CPU101的控制動作實現。
參閱第4圖，對在局部離子植入區域12中製作離子植入區域11之方法進行說明。第4圖表示局部離 子植入區域12中包含有1個離子植入區域11之情況。離子植入區域11例如如第3圖那樣設定於半導體晶圓9的面內，因此在1個局部離子植入區域12中，且在離子束的掃描方向(第3圖中為左右方向)的位置座標上，製作從一個位置到達另一個位置之離子植入區域11即可。第4圖中，將其位置分別設為p1、p2。如第4圖，局部離子植入區域12中僅包含有1個離子植入區域11時，在從p1到p2的位置座標以外製作非離子植入區域即可。
如將在以下詳細說明，本發明中，在製作局部離子植入區域12時，通常在半導體晶圓9上進行使用離子束之複數次往復掃描，但是第4圖中為了使說明簡單，對僅為單向掃描的情況進行說明。作為離子束之掃描方向，第4圖中設為朝向從p1到p2的方向進行掃描。
第4圖中，在半導體晶圓9上比位置p1更靠左的位置必須製作非離子植入區域。若僅僅掃描離子束，則導致離子束到達至半導體晶圓9，離子被植入於半導體晶圓9而無法製作非離子植入區域。即，在半導體晶圓9上比位置p1更靠左的位置，需設為對第1圖的射束掃描儀6賦予可進行射束掃描的設定之同時，不使離子植入於半導體晶圓9。
本發明中，藉由向設置於從離子源1到半導體晶圓9的離子傳送區域的指定部位之電極施加電壓14(V=V0)，藉此設為對第1圖的射束掃描儀6賦予可進行射束掃描之設定之同時，不使離子植入於半導體晶圓 9。該電極為用於不使離子植入於半導體晶圓9之電極，因此在以下稱為離子植入迴避用電極。該種離子植入迴避用電極例如藉由以夾住離子束的方式設置一對對置電極來實現。即，藉由向一對對置電極施加電壓來使離子束偏離其通常的軌道並入射於配置在偏離軌道之部位之靶。如此，一對對置電極即離子植入迴避用電極作為所謂偏向電極發揮功能。設置離子植入迴避用電極之指定部位只要在從離子源1到半導體晶圓9的離子傳送區域則可以是任意處，並且可以是射束掃描儀6的上游亦可以是下游。若如此，第4圖中，半導體晶圓9上的離子電流量(射束電流值)15能夠在半導體晶圓9上比位置p1靠左的位置設為零。該狀態亦可以說是如下狀態：藉由射束掃描儀6虛擬地在半導體晶圓9上進行使用離子束之掃描，但藉由向設置於離子傳送區域的指定部位之離子植入迴避用電極施加電壓14，從而實際上離子束未到達半導體晶圓9上。
第1圖中，將離子植入迴避專用的離子植入迴避用電極(avoiding electrode)20配置於質量分析狹縫4的上游側，即質量分析磁鐵裝置3與質量分析狹縫4之間。然而，針對離子植入迴避用電極，亦可以以他目的利用已設置於從離子源1到半導體晶圓9的離子傳送區域之電極。尤其，如第1圖中已說明，從離子源1到半導體晶圓9的離子傳送區域中配置有相對離子束之靜電透鏡5。如此，存在靜電透鏡5時，可將該靜電透鏡5的電極用作離子植入迴避用電極。或者，亦可設為在射束掃描儀6中 使離子束成為過掃描而入射於配置在偏離通常的射束軌道之部位之靶。此時，能夠進一步縮減本發明實現之成本。
本發明中，在半導體晶圓9上的預先規定之位置座標去除向離子植入迴避用電極施加的電壓14，並開始製作離子植入區域11。若以第4圖為例，當上述射束掃描儀6之虛擬射束掃描的位置到達至p1時，去除(電壓14為零)向離子植入迴避用電極施加的電壓14。如此，如第4圖中以一點虛線表示，半導體晶圓9上的離子電流量15在半導體晶圓9上的位置p1成為一定值，第4圖中成為I0。
在此，上述離子植入迴避用電極中，當上述射束掃描儀6之虛擬射束掃描的位置到達至p1時，電壓14成為零。然而，以其他目的利用已設置於從離子源1到半導體晶圓9的離子傳送區域之電極來作為離子植入迴避用電極時，為了本發明的目的而賦予之電壓14成為零，但是以其他目的賦予之電壓未必一定成為零是不言而喻的。第4圖以及以下的說明中，僅對為了本發明的目的而賦予之電壓14進行說明。
本發明中，當製作離子植入區域11時，去除向上述離子植入迴避用電極施加的電極14，在設為實際上離子束到達半導體晶圓9上之狀態之同時，進行離子束的掃描。即，第4圖中，在位置p1與p2之間，使向上述離子植入迴避用電極的電壓14持續為零。其結果，半導體晶圓9上的離子電流量15在半導體晶圓9上的位置p1 與p2之間維持為一定值，第4圖中持續為I0。
本發明中，在半導體晶圓9上的預先規定之位置座標，向上述離子植入迴避用電極有目的地施加電壓14，並中斷向半導體晶圓9的離子束照射，藉此暫時停止製作離子植入區域11。以第4圖為例，當上述射束掃描儀6之射束掃描的位置到達至p2時，再次向上述離子植入迴避用電極施加電壓14。如此，半導體晶圓9上的離子電流量15在半導體晶圓9上的位置p2中成為零，能夠在半導體晶圓9上比位置p2更靠右的位置持續為零。
本發明中，適當地改變去除向上述離子植入迴避用電極施加的電壓14的位置及向上述離子植入迴避用電極有目的地施加電壓14且中斷向半導體晶圓9的離子束照射的位置，藉此能夠設定離子束的掃描方向的離子植入區域長度。其最小離子植入區域長度由包括離子束的掃描方向的射束寬度、離子束的掃描頻率及向控制命令之向上述離子植入迴避用電極施加電壓及除去速度來決定。
本發明中，使用將離子束的掃描方向的射束寬度和與離子束的掃描方向正交之方向的射束寬度相同地控制在2mm以上80mm以下的範圍內之電磁場透鏡。因此，若能夠無視包括離子束的掃描頻率及控制命令在內的向上述離子植入迴避用電極施加電壓及去除速度的影響，則能夠將離子束的掃描方向的離子植入區域11的最小離子植入區域長度設為2mm。在此，關於離子束的掃描方向的離子植入區域11的最大離子植入區域長度，技術上並 不限定於其控制範圍，但從本發明的目的考慮，最大離子植入區域長度為80mm為佳。因此，若能夠無視包括離子束的掃描頻率及控制命令在內的向上述離子植入迴避用電極施加電壓及去除速度的影響，則亦能夠將離子束的掃描方向的離子植入區域11的長度控制在2mm以上80mm以下的範圍。但是，若使用通常經常使用之300Hz左右作為離子束的掃描頻率，則導致無法無視包括離子束的掃描頻率及控制命令在內的向上述離子植入迴避用電極施加電壓及去除速度的影響。以下，進行詳細說明。
從開始向上述離子植入迴避用電極施加電壓到終止施加電壓之時間以及開始去除電壓到終止去除電壓的時間還依賴於上述離子植入迴避用電極的電容量，最長亦不超過100μsec。另一方面，規定控制命令的頻度之命令時間間隔在用於通常的離子植入設備之控制系統中為1msec左右。速度更快的控制系統在技術上亦是可能的，但成本較大，現實中無法採用。因此，作為包括控制命令之向上述離子植入迴避用電極施加電壓及去除速度，需估算為1msec。若將離子束的掃描頻率設為經常使用之300Hz左右，則在從開始包括控制命令之向上述離子植入迴避用電極施加電壓到終止施加電壓或者從開始去除電壓到終止去除電壓的期間，離子束在半導體晶圓上移動至少100mm以上。這表示無法在局部離子植入區域12中製作目標離子植入區域11。
為了設為維持1msec左右的命令時間間隔之 同時能夠無視包括離子束的掃描頻率及控制命令在內的向上述離子植入迴避用電極施加電壓及去除速度的影響之程度的離子束移動誤差，開始包括控制命令之向上述離子植入迴避用電極施加電壓到終止施加電壓或從開始去除電壓到終止去除電壓之期間的離子束移動量為上述最小離子植入區域長度的1/5左右，即0.4mm左右即可。為了滿足該條件，將離子束的掃描頻率設為1Hz以下即可。因此，本發明中，使用1Hz以下的掃描頻率作為向晶圓平面內植入離子時的離子束的掃描頻率。
本發明中，藉由使用上述結構，設為離子束掃描方向的離子植入區域長度及與離子束掃描方向正交之方向的離子植入區域長度均可設定在2mm以上80mm以下。
參閱第5圖，對離子植入區域11的製作方法進一步進行詳細說明。第5圖中表示局部離子植入區域12中包含有1個離子植入區域11之情況。以下，將離子束的掃描範圍設為L(m)、離子束的掃描頻率設為F(Hz)來進行說明。在此設為，在時間T=0(sec)開始使用離子束之射束掃描，在T=T1(sec)終止單向的射束掃描，在T=T2(sec)終止往復的射束掃描。此時，變為T1=1/2F(sec)、T2=1/F(sec)。另外，離子束的掃描速度變為L/T1=2LF(m/sec)。
另外，以掃描開始位置為基準，如第4圖中已說明那樣在從位置p1(m)到p2(m)之間製作離子植入區 域11。在此，第1次去路的射束掃描中，在t1=p1/2LF(sec)去除向上述離子植入迴避用電極施加的電壓14，並且將半導體晶圓9上的離子電流量15設為I0。接著，在t2=p2/2LF(sec)向上述離子植入迴避用電極有目的地施加電壓14，並終止向半導體晶圓9照射離子束，藉此將半導體晶圓9上的離子電流量15設為零。
第1次的回路的射束掃描中，在t3=(2L-p2)/2LF(sec)去除向上述離子植入迴避用電極施加的電壓14，並且將半導體晶圓9上的離子電流量15設為I0。接著，在t4=(2L-p1)/2LF(sec)向上述離子植入迴避用電極有目的地施加電壓14，並終止向半導體晶圓9照射離子束，藉此將半導體晶圓9上的離子電流量15設為零。
以下，第2次的去路的射束掃描中，在t5=T2+p1/2LF(sec)去除向上述離子植入迴避用電極施加的電壓14，並且將半導體晶圓9上的離子電流量15設為I0。接著，在t6=T2+p2/2LF(sec)向上述離子植入迴避用電極有目的地施加電壓14，並且終止向半導體晶圓9照射離子束，藉此將半導體晶圓9上的離子電流量15設為零。另外，第2次的回路的射束掃描中，在t7=T2+(2L-p2)/2LF(sec)去除向上述離子植入迴避用電極施加電壓14，並且將半導體晶圓9上的離子電流量15設為I0。接著，在t8=T2+(2L-p1)/2LF(sec)向上述離子植入迴避用電極有目的地施加電壓14，並且終止向半導體晶圓9照射離子束，藉此將半導體晶圓9上的離子電流量15設為 零。另外，第2次的去路掃描在T=T3(sec)終止，第2次的回路掃描在T=T4(sec)終止是不言而喻的。
藉由反覆上述動作，能夠僅在半導體晶圓9上的目標位置植入離子，從而製作離子植入區域11。由第5圖可知，植入於離子植入區域11之劑量與離子電流量15和離子束的掃描次數成比例。即，測定離子電流量15，並從被測定之離子電流量15和離子植入區域11的設定劑量藉由計算求出所需之離子束的掃描次數。而且，局部離子植入區域12中，在固定半導體晶圓之狀態下進行其射束掃描次數量的離子束掃描，藉此能夠實現已設定之離子植入區域11的劑量。
另外，從上述說明中可知，當以往復掃描為基本單位時，上述射束掃描次數無需一定為整數，為半整數即可。此時，最後的射束掃描僅為去路。
在此，如能夠將由離子源1產生之離子作為離子束傳送至半導體晶圓9並在離子傳送區域的中途進行使用離子束之單軸方向的往復掃描之通常離子植入設備中，如已說明，作為離子束的掃描頻率經常使用300Hz左右。因此，通常的離子植入設備中，為了控制半導體晶圓9的劑量，不會直接設定離子束掃描次數，而是利用向半導體晶圓9的離子束植入時間，或利用向與離子束的掃描方向正交之方向機械地連續掃描(移動)半導體晶圓9時的其機械速度。本發明中，製作局部離子植入區域12時，固定半導體晶圓9而進行離子植入，因此無法利用半 導體晶圓9的機械速度。若利用向半導體晶圓9的離子束植入時間，則由於其計算誤差，在離子束的掃描方向上，向半導體晶圓9植入離子期間未必不會出現植入終止指令。通常，向與離子束的掃描方向正交之方向機械地連續掃描(移動)半導體晶圓9，因此在離子束的掃描方向上即使形式性地在向半導體晶圓9植入離子期間出現植入終止指令，在與離子束的掃描方向正交之方向上離子束亦會離開半導體晶圓9，並不產生問題。但是，本發明中，製作局部離子植入區域12時固定半導體晶圓9而進行離子植入，因此設想到如下情況，即由於離子束植入時間的計算誤差，實際上在向半導體晶圓9植入離子期間出現植入終止指令，導致無法進行所需之離子植入。
在此，本發明中，藉由離子束的掃描次數直接控制離子植入區域11的劑量。即，可以說藉由離子束的掃描次數直接控制離子植入區域11的劑量亦是本發明的特徵之一。
如此，藉由離子束的掃描次數直接控制離子植入區域11的劑量時，為了將劑量的控制精確度設為與通常的離子植入方法相同的程度，需對其植入劑量設定值制定若干限制。例如，若假設1%為劑量的控制精確度，需確保100次的射束掃描次數。為了在一定劑量中增加射束掃描次數，需減少半導體晶圓9上的離子電流量15，但由於離子植入設備的硬體控制的界限，離子電流量15的最小值存在界限。在使用300Hz左右的掃描頻率之離子 植入設備中，其最小劑量為1E11/cm2左右。本發明中，由於考慮到藉由離子電流量15的最小值控制，掃描頻率相差2位以上，但是可將其最小劑量設定為1E13/cm2。本發明中的最大劑量中不存在如上述的技術上的界限，從本發明的目的考慮，最大劑量為1E17/cm2為佳。即，本發明中，離子植入區域11的劑量可設定在1E13/cm2以上1E17/cm2以下。
如已說明，由於能夠藉由離子束的掃描次數的設定控制離子植入區域11的劑量，因此藉由改變各局部離子植入區域12的射束掃描次數，還能夠分別控制離子植入區域11的劑量，並在半導體晶圓9的面內製作不同劑量之複數種離子植入區域11。換言之，可以說按照設定於半導體晶圓9的面內之不同劑量之複數種離子植入區域11在各局部離子植入區域12固定半導體晶圓之狀態下進行被分別設定之複數次射束掃描次數量的射束掃描亦是本發明的特徵之一。
第4圖、第5圖中，對局部離子植入區域12中包含有1個離子植入區域11之情況進行了說明。接著，參閱第6圖，對局部離子植入區域12中包含有複數個離子植入區域11之情況進行說明。如已說明，離子植入區域11例如如第3圖那樣設定於半導體晶圓9的面內，因此1個局部離子植入區域12中，在離子束的掃描方向(第3圖中為左右方向)的位置座標製作從一個位置擴展至另一位置的離子植入區域11即可。第6圖中，設 為從位置p1擴展至p2之的離子植入區域11、從位置p3擴展至p4之離子植入區域11。在除此之外的範圍，製作非離子植入區域即可。如已利用第5圖進行了說明，本發明中，製作局部離子植入區域12時，通常在半導體晶圓9上進行複數次使用離子束之往復掃描，但在第6圖中為了使說明簡單，對僅為單向的掃描的情況進行說明。離子束的掃描方向在第6圖中設為朝向從p1到p2的方向。
與第4圖的說明相同，第6圖的非離子植入區域中，需對第1圖的射束掃描儀6賦予可進行射束掃描之設定的同時，不使離子植入於半導體晶圓9。因此，如已利用第4圖進行了說明，設為藉由向上述離子植入迴避用電極施加電壓14，即使對第1圖的射束掃描儀6賦予可進行射束掃描之設定，亦不使離子植入於半導體晶圓9。
關於第6圖的離子植入區域11的製作方法，亦應用已在第4圖中說明之方法即可。即，當射束掃描儀6之虛擬射束掃描的位置到達至p1時，去除向上述離子植入迴避用電壓施加的電壓14，並開始製作離子植入區域11。位置p1與p2之間，使向上述離子植入迴避用電極的電壓14持續為零，從而繼續製作離子植入區域11。接著，當射束掃描儀6之射束掃描的位置到達至p2時，再次向上述離子植入迴避用電極施加電壓14，從而中斷向半導體晶圓9照射離子束，藉此暫時終止製作離子植入區域11。同樣，當射束掃描儀6之虛擬射束掃描的位置 到達至p3時，去除向上述離子植入迴避用電極施加的電壓14，並開始製作離子植入區域11。在位置p3與p4之間，藉由使向上述離子植入迴避用電極的電壓14持續為零，從而繼續製作離子植入區域11。接著，當射束掃描儀6之射束掃描的位置到達至p4時，再次向上述離子植入迴避用電極施加電壓14，從而中斷向半導體晶圓9照射離子束，藉此暫時終止製作離子植入區域11。此時，半導體晶圓9上的離子電流量15中，在位置p1與p2之間及位置p3與p4之間的值成為一定值，第6圖中成為I0，其以外的位置中成為零。
之後，藉由反覆利用第5圖說明之動作，僅在半導體晶圓9上的目標位置植入離子，從而能夠製作離子植入區域11。另外，與利用第5圖之說明相同，測定離子電流量15，並從被測定之離子電流量15和離子植入區域11的設定劑量藉由計算求出所需之離子束的掃描次數，在局部離子植入區域12中，在固定半導體晶圓之狀態下進行其射束掃描次數量的離子束的掃描，藉此能夠實現已設定之離子植入區域11的劑量。
如從第4圖和第6圖的說明可知，即使使用第6圖中說明之離子植入區域11的製作方法，亦能夠設為可將離子束的掃描方向的離子植入區域長度設定在2mm以上80mm以下。除此之外，顯而易見亦可在1個局部離子植入區域12中製作離子束的掃描方向的離子植入區域長度不同之離子植入區域11。
另外，從第6圖明確可知，若利用本發明，則能夠構成為在1個局部離子植入區域12中存在複數個離子植入區域11，各離子植入區域11被非離子植入區域分離。
另外，從第5圖和第6圖中明確可知，藉由將有目的地施加電壓之時間、或去除電壓之時間的圖案改變為各種各樣，能夠在半導體晶圓9的面內製作離子束的掃描方向的離子植入區域長度不同之複數個離子植入區域11。
另外，依據本發明的某些實施例之對離子束賦予之電磁力僅為基於向上述離子植入迴避用電極施加的電壓14的力，離子植入區域11的製作期間其電壓施加亦被去除。如已利用第1圖進行了說明，本發明中，在從離子源1到半導體晶圓9的離子傳送區域上設置稱為平行透鏡7之在晶圓平面內將離子束相對於半導體晶圓9之植入角度保持為恆定之一維平行化射束線構成要件。因此，製作離子植入區域11時入射於半導體晶圓9之離子束在任何位置均相互平行。即，可設為依據本發明的某些實施例之離子植入角度，即1個局部離子植入區域12中被設定複數個之離子植入區域11中的相對於晶圓平面內之離子植入角度在任何離子植入區域11均相互平行。
有關離子植入角度的上述特徵是與之前說明之專利文獻2的方法大不相同的點。即，如已說明，專利文獻2的方法中，需二維地進行使用離子束之掃描，難以 將晶圓平面內的離子植入角度設為恆定。因此，專利文獻2的方法中，離子植入區域11分散在晶圓平面內時，各離子植入區域11的離子植入角度變得不恆定。
與此相對，依本發明，如已說明，可使在1個局部離子植入區域12中被設定複數個之離子植入區域11中的相對晶圓平面內之離子植入角度在任何離子植入區域11中均相互平行。有關該離子植入角度之本發明的特徵將在之後進行詳細說明，但是離子植入區域11分散在晶圓平面內之情況下亦相同。
若總結以上關於離子植入區域11的說明，則在本發明中，離子束的掃描方向的離子植入區域長度可設定在2mm以上80mm以下，與離子束的掃描方向正交之方向的離子植入區域長度亦可設定在2mm以上80mm以下。並且，離子植入區域11的劑量可設定在1E13/cm2以上1E17/cm2以下。另外，本發明中，能夠在半導體晶圓9的面內製作離子束的掃描方向的離子植入區域長度或與離子束的掃描方向正交的方向之離子植入區域長度不同之複數種離子植入區域11，並且還能夠製作不同劑量之複數種離子植入區域11。
為了複數種多樣地控制上述離子植入區域11，本發明中，向1片半導體晶圓9進行離子植入時，保持複數種向上述離子植入迴避用電極有目的地施加電壓之時間或去除電壓之時間的圖案，可以說這一點亦是本發明的特徵之一。
參閱第7圖，對本發明中的全寬度非離子植入區域13(第3圖)的製作方法進行說明。全寬度非離子植入區域13中，只要不使離子束到達至半導體晶圓9即可，所以通常可考慮各種方法，但本發明中，還必須將局部例子植入區域12的製作方法亦納入考慮範圍。即，藉由1次一連串的離子植入在半導體晶圓9的面內製作不同劑量之複數種離子植入區域11為本發明的目的，因此關於全寬度非離子植入區域13的製作方法亦必須滿足該目的。為此，製作全寬度非離子植入區域13時，亦需設為對第1圖的射束掃描儀6賦予可進行射束掃描之設定的同時，不使離子植入於半導體晶圓9。因此，如已說明，採取與局部離子植入區域12中的非離子植入區域的製作方法相同之方法為佳。
因此，本發明中，製作全寬度非離子植入區域13時，亦藉由向上述離子植入迴避用電極施加電壓14來將半導體晶圓9上的離子電流量15設為零。如已說明，可以說該狀態為如下狀態，即藉由射束掃描儀6在半導體晶圓9上虛擬地進行使用離子束之掃描，但是因向上述離子植入迴避用電極施加電壓14，離子束實際上未到達半導體晶圓9上。
在此，在製作依據本發明的某些實施例之局部離子植入區域12時的離子植入設備的舉動和製作全寬度非離子植入區域13時的離子植入設備的舉動有大不相同的點。如已說明，本發明中，製作局部離子植入區域 12時，為了控制該區域中所包含之離子植入區域11中的與離子束的掃描方向正交之方向的長度，按照上述離子植入區域11中的與離子束的掃描方向正交之方向的長度控制與被掃描離子束的掃描方向正交之方向的射束寬度，在該狀況下固定半導體晶圓9而植入離子。即，固定半導體晶圓9的理由是為了控制離子植入區域11中的與離子束的掃描方向正交之方向的長度，製作全寬度非離子植入區域13時無需固定半導體晶圓9。因此，製作全寬非植入區域13時，半導體晶圓9設為向與離子束的掃描方向正交之方向移動。
如已在第3圖中說明，局部離子植入區域12和全寬度非離子植入區域13交替反覆出現，因此製作全寬度非離子植入區域13時半導體晶圓9的向與離子束的掃描方向正交之方向的移動進行至開始製作下一個局部離子植入區域12，在製作之後的局部離子植入區域12時，半導體晶圓9被固定。因此，若總結本發明中的離子植入設備的動作，則製作局部離子植入區域12時，固定半導體晶圓而植入離子，製作全寬度非離子植入區域13時，不進行離子植入就使半導體晶圓移動並反覆複數次上述晶圓固定和晶圓移動。
換言之，本發明的僅在半導體晶圓9的面內的所希望的位置植入離子而不在其以外的位置植入離子之離子植入方法中，在晶圓平面內設定向與上述離子束的掃描方向正交之方向交替排列1次以上之2種面內區域，即 局部離子植入區域12和全寬度非離子植入區域13，並在各面內區域進行不同之植入處理方法。
以上，對依據本發明的某些實施例之向半導體晶圓9植入離子時的離子植入設備的舉動進行了說明，但有關已說明之劑量的控制精確度以外的內容，並無與通常使用之離子植入設備不同之點。因此明確可知，在從離子源1到半導體晶圓9的離子傳送區域上，設置已利用第1圖進行說明之在半導體晶圓9的面內將離子束相對於半導體晶圓9的植入角度保持為恆定之一維平行化射束線構成要件，即平行透鏡7，從而能夠將離子植入區域的離子植入性能，即離子能量、離子植入角度、劑量的控制精確度設為與通常的離子植入方法相同的程度。
尤其，關於離子植入角度，為謹慎起見而附帶說明，則如已說明，依據本發明的某些實施例之在1個局部離子植入區域12中設定複數個之離子植入區域11中的相對晶圓平面內的離子植入角度可在任何離子植入區域均相互平行。另外，若考察設定於複數個局部離子植入區域12中之離子植入區域11中相對於晶圓平面內的離子植入角度，則在向這些離子植入區域11植入離子束期間，本發明相關的離子植入設備僅進行1次以及複數次半導體晶圓9的移動以及固定，不存在如改變離子植入角度那樣的機械動作。因此，針對設定於複數個局部離子植入區域12中的離子植入區域11中的相對於晶圓平面內的離子植入角度，亦能夠使其在任何離子植入區域均相互平行。總 之，即使離子植入區域11分散在半導體晶圓9的面內時，若使用本發明，亦能夠將各離子植入區域11的離子植入角度設為恆定。
如已說明，需二維地進行使用離子束之掃描且難以將晶圓平面內的離子植入角度設為恆定時，在利用其二維的離子束掃描之專利文獻2的方法中，離子植入區域11分散在晶圓平面內時，各離子植入區域11的離子植入角度變得不恆定。與此相比，本發明能夠在半導體晶圓的任何區域中都能夠將離子植入角度設為恆定，可以說是與專利文獻2的方法大不相同之本發明的特徵之一。
另外，關於離子植入時之外部環境，本發明中，並無與通常使用之離子植入設備不同之點。尤其，本發明中不使用如抗蝕劑遮罩或模板遮罩或可動遮罩這樣的遮罩形狀的物體而製作離子植入區域11和非離子植入區域，因此可以說來自上述遮罩形狀之物體的金屬污染程度、交叉污染程度、離子能量污染程度、粒子數水平與通常的離子植入方法為相同的程度。
至此，對在半導體晶圓9製作離子植入區域11和非離子植入區域時的本發明的動作進行了說明，在此，針對在對半導體晶圓9進行離子植入之前的準備進行說明。
本發明中，在對半導體晶圓9進行離子植入之前需測定與被掃描離子束的掃描方向正交之方向的射束寬度和離子電流量15。測定與被掃描離子束的掃描方向 正交之方向的射束寬度之理由如已說明，是為了控制與離子束的掃描方向正交之方向的離子植入區域11的長度。另外，測定離子電流量15之理由如已說明，是為了從已測定之離子電流量15和離子植入區域11的設定劑量藉由計算求出所需之離子束的掃描次數，並控制離子植入區域11的劑量。
如已說明，實施依據本發明的某些實施例之離子植入時，使用1Hz以下的掃描頻率來作為向晶圓平面內植入離子時的離子束的掃描頻率。該掃描頻率對依據本發明的某些實施例之離子植入而言是本質性的，無法改變。
在此，作為測定在對上述半導體晶圓9進行離子植入之前的與被掃描粒子束的掃描方向正交之方向的射束寬度時及測定單位時間內通過單位面積的離子電流量15時(以下稱為安裝測定時)的離子束的掃描頻率，利用與向晶圓平面內植入離子時的離子束的掃描頻率相同之掃描頻率，則導致安裝測定時所需之時間變長。例如，離子束的掃描頻率為1Hz時，離子束要通過半導體晶圓9的直徑，最快亦需要500msec。這與當作為離子束的掃描頻率利用在通常的離子植入設備中經常使用之300Hz左右的掃描頻率時，離子束為了通過半導體晶圓9的直徑所需之時間，即2msec以內相比，非常大。
安裝測定時，利用第1圖中例示之晶圓區域射束測定裝置8測定上述射束寬度及上述離子電流量 15，此時，需利用射束掃描儀6實際進行使用離子束之掃描，並進行上述測定。即，若使用與向晶圓平面內植入離子時的離子束的掃描頻率相同之掃描頻率作為安裝測定時的離子束的掃描頻率，則導致掃描所需之時間變長。
在此，無需使用與向晶圓平面內植入離子時的離子束的掃描頻率相同之掃描頻率作為安裝測定時的離子束的掃描頻率。即，如已說明，向晶圓平面內植入離子時的離子束的掃描頻率上限值對依據本發明的某些實施例之離子植入而言是本質性的，無法改變。但是，就安裝測定時的離子束的掃描頻率而言，只要能夠正確測定上述射束寬度及上述離子電流量15，則無需使用與向晶圓平面內植入離子時的離子束的掃描頻率相同之掃描頻率。
在此，在能夠將由離子源1產生之離子作為離子束傳送至半導體晶圓9，並在傳送中途進行使用離子束之單軸方向的往復掃描，並且能夠使晶圓向與上述離子束的掃描方向正交之方向移動之離子植入設備中，即使改變射束頻率，只要以離子束的品質不變化之方式設計或設定射束掃描儀6，則安裝測定時的離子束的掃描頻率可不同於向晶圓平面內植入離子時的離子束的掃描頻率。換言之，在使用離子束進行掃描之離子植入設備中，可認為在時間上的某一瞬間，由射束掃描儀6所造成之靜電場以及靜磁場作用於離子束，離子束的掃描頻率僅使其時間軸改變。因此，能夠以不依賴於掃描頻率之方式控制離子束的品質。
由以上說明明確可知，若適當地設計或適當地設定射束掃描儀6，則即使安裝測定時的離子束的掃描頻率從向晶圓平面內植入離子時的離子束的掃描頻率發生變化，亦能夠準確測定上述射束寬度及上述離子電流量15。具體而言，本發明中，可使安裝測定時的離子束的掃描頻率比向晶圓平面內植入離子時的離子束的掃描頻率大40倍以上。具體而言，藉由使用40Hz以上的掃描頻率，使為了準備依據本發明的某些實施例之離子植入所需之時間與通常的離子植入相比為相同程度。這一點亦是本發明的特徵之一。
另外，如已說明，向晶圓平面內植入離子期間的離子束的掃描頻率為1Hz以下。即，為了測定在與被掃描離子束的掃描方向正交的方向之射束寬度和單位時間內通過單位面積之射束電流量而進行之、確認向晶圓平面內植入離子之前的離子束時的離子束的掃描頻率與向晶圓平面內植入離子期間的離子束的掃描頻率互不相同是不言而喻的。為了將本發明適用於實際的半導體製造製程，該掃描頻率的改變從半導體晶圓9的生產率確保的觀點出發是非常有用的。因此，這一點亦可例舉為本發明的特徵之一。
另外，已進行了說明，本發明中，從上述安裝測定時被測定之離子電流量15和離子植入區域11的設定劑量藉由計算求出所需之射束掃描次數，在局部離子植入區域12中，在固定半導體晶圓之狀態下進行其射束掃 描次數量的離子束的掃描，藉此實現已設定之離子植入區域11的劑量。
另外，對該點亦已進行了說明，本發明中，採用如下的離子植入方法，即關於上述離子植入區域11的劑量，按照設定於半導體晶圓9的面內之不同劑量之複數種離子植入區域11，在各局部離子植入區域12中在固定半導體晶圓9之狀態下分別進行所設定之複數射束掃描次數量的離子束掃描，藉此在半導體晶圓9的面內製作不同劑量之複數種離子植入區域11。
另外，從以上說明中明確可知，本發明中，除劑量控制以外，並無與通常的離子植入設備不同之點。如已利用第1圖進行了說明，但本發明的離子植入設備與經常用作通常的離子植入設備之混合式掃描離子植入設備在其硬體結構上有很多共同的部份。因此，很顯然若構成為能夠在本發明中使用之晶圓保持裝置10中共同使用混合式掃描離子植入設備所要求之功能，則能夠以相同的硬體實現本發明的離子植入設備和混合式掃描離子植入設備。
至此，對至少一個例示的實施形態進行了說明，但上述說明僅僅是一個例子，並不意圖限定。
9‧‧‧半導體晶圓
11‧‧‧離子植入區域
12‧‧‧部分離子植入區域
13‧‧‧全寬度之非離子植入區域

Claims (20)

  1. 一種使用一離子植入設備的離子植入方法，該設備將離子源所產生之離子當作離子束傳送至晶圓，在傳送途中使用該離子束在單軸方向的掃描方向上進行往復掃描，該被掃描的離子束可被偏向，用以被導引至相同的方向，且該晶圓可被移動於一與該離子束的掃描方向正交的方向上，其中有兩種面內區域(in-plane regions)在與該離子束的掃描方向正交的方向上以至少交替地設置一次以上的方式被設定在晶圓平面上，其中該兩種面內區域中的其中一種面內區域被設定為全寬度非離子植入區域，在該等全寬度非離子植入區域中離子並未被植入在該等被設定的面內區域的整個寬度上，及該兩種面內區域中的另一種面內區域被設定為局部離子植入區域，在該等局部離子植入區域中，植入離子的離子植入區域和未被植入離子的區域被交替地重覆於該離子束的掃描方向上，及其中在該兩種面內區域的每一種面內區域中，藉由在不同條件下實施離子植入而讓離子僅被植入於該晶圓平面內之預定的區域中而在該等指定區域以外的區域則不植入離子。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之離子植入方法，其中當該等局部離子植入區域被產生時，離子植入係在該晶圓被固定下實施，及 其中當該全寬度非離子植入區域被產生時，該晶圓係在未實施離子植入下被移動，且該晶圓的固定及移動被反覆進行複數次。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之離子植入方法，其中在該等局部離子植入區域的一者內的多個植入離子的離子植入區域中被設定之相對於該晶圓平面的離子植入角度在該等植入離子的離子植入區域的任何一者中均相互平行。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的離子植入方法，其中在該等局部離子植入區域的多個局部離子植入區域內的多個植入離子的離子植入區域中被設定之相對於該晶圓平面的離子植入角度在該等植入離子的離子植入區域的任何一者中均相互平行。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之離子植入方法，其中所需之離子束的掃描次數是從對晶圓進行離子植入之前該等離子植入區域被設定的劑量和預先測定之射束電流值計算求出，及其中該等離子植入區域之該被設定的劑量係藉由在該晶圓被固定的狀態下在該等局部離子植入區域中實施該被求出之掃描次數的離子束掃描來實現。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之離子植入方法，其中當往復掃描被設定為為基本單位時，該離子束的掃描次數為整數或半整數。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之離子植入方法，其 中，當該全寬度非離子植入區域被產生時，照射在該晶圓上的離子束照射係以一種藉由對設置於從該離子源至該晶圓的離子傳送區域的預定位置之電極施加電壓來使離子束的軌道偏向的方式來予以停止。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之離子植入方法，其中使該離子束的軌道偏向的電極係設置在從該離子源到該晶圓的離子傳送區域的預定位置，當該局部離子植入區域被產生時，照射在該晶圓上的離子束照射係以一種在開始產生該等離子植入區域時對位在晶圓上預先決定之位置座標處的電極施加的電壓被去除，並且在結束產生該等離子植入區域時，在該晶圓上被另外決定之位置座標處對電極施加電壓的方式來予以停止。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之離子植入方法，其中在對一片晶圓進行離子植入時，針對每一個被設定複數個之該等局部離子植入區域，保持複數種施加電壓之時間或去除電壓之時間的模式，並且保持複數種離子束的掃描次數的模式。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之離子植入方法，其中在對該晶圓進行離子植入之前測量該離子束以測量與該被掃描離子束在與該掃描方向正交的方向上的射束寬度和該射束在單位時間內通過單位面積的射束電流值的時候的該離子束的掃描頻率不同於在對該晶圓平面內進行離子植入期間的離子束的掃描頻率。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之離子植入方法， 其中40Hz以上的掃描頻率被用作為在對晶圓進行離子植入之前測量離子束時候的離子束的掃描頻率，及其中1Hz以下的掃描頻率被用作為對晶圓平面內進行離子植入期間的離子束的掃描頻率。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之離子植入方法，其中多種離子植入區域被產生，使得在該離子束的掃描方向上的離子植入區域長度、在與該離子束的掃描方向正交之方向上的離子植入區域長度、及該等離子植入區域的劑量中的至少一者是不同的。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之離子植入方法，其中該在該離子束的掃描方向上的該離子植入區域長度被設定在2mm以上及80mm以下的範圍內。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之離子植入方法，其中該在與該離子束的掃描方向正交之方向上的該離子植入區域長度被設定在2mm以上及80mm以下的範圍內。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之離子植入方法，其中該等離子植入區域的劑量被設定在1E13/cm2以上及1E17/cm2以下的範圍內。
  16. 一種離子植入設備，其包含：一射束線，一離子源所產生之離子在該射束線上被傳送至一晶圓作為離子束；一射束掃描儀，其使用該離子束在該射束線的途中的一單軸方向上進行往復掃描；一驅動單元，其將該晶圓移動於和該離子束的描方向 正交的方向上；及一控制單元，其控制該射束掃描儀和該驅動單元，其中，該控制單元在一晶圓平面上產生兩種面內區域(in-plane regions)，其包含在與該離子束的掃描方向正交的方向上交替地設置一次以上之全寬度非離子植入區域和局部離子植入區域，該全寬度非離子植入區域為在其整個寬度上皆不植入離子的面內區域，該局部離子植入區域為植入離子之離子植入區域和未被植入離子的區域在該離子束的掃描方向上被交替地重復一次以上的面內區域，及藉由在各面內區域中執行不同之離子植入處理控制，從而僅在晶圓平面內的預定區域內植入離子，而在其之外的區域內則不植入離子。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之離子植入設備，其中該控制單元在產生該等局部離子植入區域時，在該晶圓被固定的狀態下進行離子植入，及在產生該等全寬度非離子植入區域時，在不進行離子植入的狀態下移動該晶圓，及執行離子植入處理控制，在此處理控制中該晶圓的固定及移動被重復多次。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之離子植入設備，其中控制單元執行處理控制，在此處理控制中，在該等局部離子植入區域的一者內的多個離子植入區域中被設定之相對於該晶圓平面的離子植入角度在該等離子植入區域的 任何一者中均相互平行，並且，在該等局部離子植入區域的多個局部離子植入區域內的該等離子植入區域中被設定之相對於該晶圓平面的離子植入角度在該等離子植入區域的任何一者中均相互平行。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之離子植入設備，其中該控制單元藉由從對晶圓進行離子植入之前該等離子植入區域被設定的劑量和預先測定之射束電流值計算求出所需之離子束的掃描次數，並在該晶圓被固定的狀態下藉由在該等局部離子植入區域中實施該被求出之掃描次數的離子束掃描來達成該等離子植入區域的被設定的劑量。
  20. 一種離子植入設備，其包含：一射束線，一離子源所產生之離子在該射束線上被傳送至一晶圓作為離子束；一射束掃描儀，其使用該離子束在該射束線的途中的一單軸方向上進行往復掃描；一驅動單元，其將該晶圓移動於和該離子束的描方向正交的方向上；及一控制單元，其控制該射束掃描儀和該驅動單元，其中，在一晶圓平面上，該控制單元產生兩種面內區域(in-plane regions)，其包含在與該離子束的掃描方向正交的方向上交替地設置一次以上之全寬度非離子植入區域和局部離子植入區域，該控制單元在產生該等局部離子植入區域時，藉由固定該晶圓來進行離子植入，及在產生該等全寬度非離子植入區域時，在不進行離子植入的狀態下 移動該晶圓，及該控制單元執行離子植入處理控制，在此離子植入處理控制中，在將該離子源所產生之離子當作離子束傳送至晶圓並在傳送的途中在該單軸方向上實施該離子束的往復式掃描的同時，藉由多次重復該晶圓的固定及移動，使得離子植入僅在晶圓平面內的預定區域內被實施，而在其之外的區域內則不實施離子植入，該控制單元促使該晶圓被機械性地移動於與該離子束的掃描方向正交的方向上，從而在整個晶圓平面上進行均勻的離子植入。
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