TWI592977B - Ion implantation method and ion implantation apparatus - Google Patents

Description

離子植入方法以及離子植入裝置

本發明係有關一種離子植入，更具體而言，係有關一種離子植入方法以及離子植入裝置。

半導體製造製程中，出於改變導電性之目的、以及改變半導體晶圓的結晶結構之目的等，正在規範地實施對半導體晶圓植入離子之製程。該製程中所使用之裝置，通常被稱為離子植入裝置。

離子植入裝置構成為沿射束線配置有例如離子源、引出電極、質譜分析磁鐵裝置、質譜分析狹縫、加速/減速裝置、晶圓處理室等，並且將離子植入到作為半導體用基板之晶圓。

通常，照射於晶圓之離子束，其截面積小於晶圓的尺寸，因此為了以離子束照射晶圓的整個面，研究出各種照射方法。作為該種照射方法之例子，已知有如下方法，即單向掃描離子束之同時，向與離子束的掃描方向正交之方向對晶圓進行往復掃描，藉此對晶圓的整個面進行離子植入(參閱專利文獻1)。

並且，作為控制離子植入區域之方法之一，研究出一種如下離子植入裝置，該離子植入裝置具有：X掃描寬度自動控制器，將複數個在X方向(離子束的掃描方向)上進行電流檢測之離子束檢測器設置在載置晶圓之壓板的後方，並且對X掃描寬度進行自動控制；及Y掃描速度自動控制器，對Y掃描速度(晶圓的移動速度)進行自動控制(參閱專利文獻2)。

同樣，作為控制離子植入區域之另一方法，研究出一種如下方法，即在離子植入過程中測定射束電流量，根據所測定之射束電流量而使Y方向(晶圓的移動方向)的機械掃描裝置自動校正追蹤(參閱專利文獻3)。

(先前技術文獻) (專利文獻)

專利文獻1：日本特開2008-262756號公報

專利文獻2：日本專利3125384號公報

專利文獻3：日本特開2011-258353號公報

然而，例如專利文獻3所公開之離子植入技術中，為了使Y方向的機械掃描裝置根據射束電流量自動校正追蹤，在每次進行掃描時需要測定射束電流量。這導致離子未被植入晶圓之時間增加，因此在離子植入效率方面存在 進一步改善之餘地。

本發明係鑒於該種情況而完成者，其目的為提供一種能夠進行有效的離子植入之技術。

為了解決上述課題，本發明的一種形態的離子植入方法，其藉由混合式掃描進行離子植入，該離子植入方法具有預先設定離子植入時離子束的掃描速度以及物體的掃描速度之製程、及根據已設定之離子束的掃描速度以及物體的掃描速度而植入離子之製程。預先設定製程根據因應被離子照射之物體的表面形狀而變化之離子束的各掃描振幅，複數設定離子束的掃描速度，以確保離子束的掃描頻率恆定，並設定與離子束的掃描速度所對應之物體的掃描速度，以確保植入到物體表面之每單位面積的離子植入量恆定。

本發明的另一形態為離子植入裝置。該裝置具備：保持部，其保持物體；掃描部，其構成為在物體表面掃描離子束；移動部，其使保持部向與離子束的掃描方向交叉之方向移動；及控制部，預先設定離子植入時離子束的掃描速度以及物體的掃描速度，並根據已設定之離子束的掃描速度及物體的掃描速度來控制掃描部以及移動部的動作。控制部使離子束的掃描振幅因應物體的表面形狀而變化，以確保離子束的掃描頻率恆定，與此同時，對掃描部進行控制，以便能夠以對應於該掃描振幅而變化之規定掃描速 度來掃描離子束，並且前述控制部控制移動部，以使物體以對應於離子束的掃描速度而變化之物體的掃描速度移動。

另外，將以上構成要件的任意組合或本發明構成要件的表現，在方法、裝置及系統等之間相互替換，作為本發明的態樣仍然有效。

依本發明，能夠提供一種可進行有效的離子植入之技術。

1‧‧‧離子源

2‧‧‧引出電極

3‧‧‧質譜分析磁鐵裝置

4‧‧‧質譜分析狹縫

5‧‧‧射束掃描儀

6‧‧‧平行透鏡

7‧‧‧角能量過濾器

8‧‧‧射束測定裝置

9‧‧‧半導體晶圓

10‧‧‧半導體晶圓保持裝置

11‧‧‧晶圓旋轉裝置

12‧‧‧晶圓升降裝置

13‧‧‧機械掃描裝置

14‧‧‧假想離子植入區域

15‧‧‧小型半導體晶圓

16‧‧‧三角形形狀電場

17‧‧‧擾動電場

18‧‧‧虛擬擾動電場

19、19a、19b‧‧‧轉換擾動電場

100‧‧‧離子植入裝置

110‧‧‧控制部

第1圖(a)係表示本實施形態之混合掃描型單晶片式離子植入裝置的概要結構之俯視圖，第1圖(b)係表示本實施形態之混合掃描型單晶片式離子植入裝置的概要結構的剖面圖。

第2圖係進一步詳細地說明第1圖所示之離子植入裝置中半導體晶圓周邊之示意圖。

第3圖係用於說明離子植入裝置的動作之圖。

第4圖係用於說明混合掃描型單晶片式離子植入裝置中離子植入方法之圖。

第5圖係例示出提供給射束掃描儀之週期性變動之電場之圖。

第6圖係表示將半導體晶圓保持裝置改造成小型半導 體晶圓用的情況之圖。

第7圖係用於說明本實施形態之假想離子植入區域的形狀之圖。

第8圖係取提供給電場型射束掃描儀之、週期性變動之電場的1個週期量之圖。

第9圖係例示出提供給射束掃描儀之電場與時間之間關係之圖。

第10圖係表示提供給射束掃描儀之電場與時間之間關係之另一例的圖。

第11圖係例示本實施形態之轉換擾動電場之圖。

第12圖係表示離子束的掃描速度及電場重複週期與射束掃描長度之間關係之圖。

第13圖係表示離子束的掃描速度、晶圓的掃描速度、及電場重複週期與離子植入量之間關係之圖。

第14圖係例示將離子植入到與混合掃描型單晶片式離子植入裝置對應的半導體晶圓本身時，基於本實施形態之假想離子植入區域之圖。

第15圖係表示將5個小型半導體晶圓配置於半導體晶圓保持裝置之狀態之圖。

第16圖係表示將3個小型半導體晶圓配置於半導體晶圓保持裝置之狀態之圖。

以下，參閱附圖，對用於實施本發明的形態進行詳細 的說明。另外，附圖說明中，對於相同的要件標註相同的元件符號，適當地省略重複說明。並且，以下陳述之結構為例示，並不限定任何本發明的範圍。並且，以下作為被植入離子之物體，以半導體晶圓為例進行說明，但是亦可以是其他物質或構件。

首先，對本實施形態之混合掃描型單晶片式離子植入裝置進行說明。半導體製造製程中，出於改變導電性之目的以及改變半導體晶圓的結晶結構之目的等，正在規範地實施使離子入射於半導體晶圓之製程。在該製程中所使用之裝置，通常被稱為離子植入裝置。

離子植入裝置為將產生於離子源之離子作為離子束而輸送至離子植入區域之裝置。在此所謂單晶片式離子植入裝置是指如下離子植入裝置，即在其離子植入區域分別設置一片半導體晶圓，並向該半導體晶圓植入離子之後，重新分別設置一片其他的半導體晶圓，藉由重複該過程，向已預定最初處理之片數的半導體晶圓植入離子。並且所謂混合掃描型單晶片式離子植入裝置是指如下離子植入裝置，即在單晶片式離子植入裝置中亦使電場或磁場在從離子源到離子植入區域為止之輸送離子束的空間上作用於離子，結果在離子植入區域空間內單向掃描離子束，並且向與該離子束的掃描方向正交之方向掃描(移動)半導體晶圓。

另外，混合掃描型單晶片式離子植入裝置中，單向掃描離子束，半導體晶圓向與該離子束的掃描方向正交(交 叉)之方向被掃描。然而，當考慮對半導體晶圓的離子植入時，假想半導體晶圓被固定，而考慮離子束的相對運動即可。即，藉由半導體晶圓的機械掃描，半導體晶圓相對於離子束被單向掃描，但是若在半導體晶圓被固定之假想的空間裏考慮，則可以如下考慮，即被輸送至離子植入區域空間之離子，藉由離子束的掃描和半導體晶圓的機械掃描而在離子植入區域空間內製作假想的平面狀離子植入區域之同時，結果離子被植入到半導體晶圓。

換言之，所謂混合掃描型單晶片式離子植入裝置，將產生於離子源之離子作為離子束而輸送至離子植入區域空間，在該離子植入區域空間內，對半導體晶圓植入離子。此時，混合掃描型單晶片式離子植入裝置，在離子束的輸送過程中，使週期性變動之電場或週期性變動之磁場作用於離子，藉此在離子植入區域空間內單向掃描離子束，向與該掃描方向正交之方向掃描半導體晶圓。並且混合掃描型單晶片式離子植入裝置亦可以稱作如下離子植入裝置，即藉由利用該兩種類型的掃描，關於植入到半導體晶圓之離子，可以將其相對關係看作是假想的平面狀離子植入區域。

並且，以下有時將掃描離子束之方向稱作X掃描方向，將掃描半導體晶圓之方向稱作Y掃描方向。另外，關於Y掃描方向的術語，在前述假想的平面狀離子植入區域中，對於與掃描離子束的方向正交之方向亦可以使用Y掃描方向的術語。這樣“Y掃描方向”在現實空間裏是機械 掃描半導體晶圓之方向，在前述假想的平面狀離子植入區域中是與掃描離子束之方向正交之方向。然而，它們的區別在於，是否考慮成以如同現實空間的狀態驅動半導體晶圓，還是考慮成在如前述假想的平面狀離子植入區域中將半導體晶圓固定起來的差異，而其方向的含義內容相同，並且在文章的上下關係中，以哪種含義使用是很明確的，因此下面進行陳述時不做特別區分。

近年來，在半導體製造過程中，配合其目的，對於離子植入裝置的要求變得多樣化。在此，原則上以通常的離子植入裝置能夠滿足其要求，然而從工程學上的要求及市場經濟方面的原因考慮，有時以通常開發出之離子植入裝置很難滿足其要求。

作為其典型的例子，可以例舉出半導體晶圓大小的限制和與其對應之離子植入裝置的開發上的限制。以下，進行詳細陳述。

目前，最常用的半導體晶圓為矽製半導體晶圓。在矽製半導體晶圓中，目前在半導體元件批量生產工廠裏廣泛採用直徑為300mm之半導體晶圓。並且，目前在全世界範圍內針對採用直徑為450mm之半導體晶圓而正在進行研究。一方面，關於直徑比300mm小的矽製半導體晶圓，在批量生產當中使用一部份直徑為200mm之半導體晶圓，但是其市場份額正在逐漸下滑。並且，在批量生產工廠中使用少量的直徑為150mm之矽製半導體晶圓。

該情況在矽製以外的半導體晶圓中大不相同。例如， 目前主要作為寬帶隙半導體(wide-gap semiconductor)功率元件生產用晶圓，有時使用碳化矽(SiC)製半導體晶圓或氮化鎵(GaN)製半導體晶圓。以該種矽製以外的半導體晶圓很難實現大口徑化，作為批量生產製程，可以說通常使用的是直徑為100mm以下的半導體晶圓。

然而，從離子植入裝置開發之立場考慮時，該種廣範圍的半導體晶圓直徑的存在違背市場經濟側面。亦即曾經亦有過矽製半導體晶圓的直徑為100mm以下的時期，因此原則上能夠開發和製作面向碳化矽(SiC)製半導體晶圓或氮化鎵(GaN)製半導體晶圓的離子植入裝置。然而，開發離子植入裝置需要很多費用，與前述廣範圍的半導體晶圓直徑所對應之個別離子植入裝置的開發，從市場經濟方面來看絕不是理想的。於是根據“大能兼小”的觀點，開發出與更大口徑的矽製半導體晶圓的直徑、例如300mm直徑相匹配之離子植入裝置，並能夠將該裝置適用於除矽製以外的寬帶隙半導體用半導體晶圓、例如直徑為100mm之半導體晶圓。

在此，考慮利用用於直徑為300mm之半導體晶圓而開發出之混合掃描型單晶片式離子植入裝置來對直徑為100mm之半導體晶圓進行離子植入之情況。

在該情況下，若存在能夠保持直徑為300mm之半導體晶圓之機構，則藉由使用合適的半導體晶圓的保持架，能夠比較簡單地保持直徑為100mm之半導體晶圓。然而，難以使離子束的掃描及半導體晶圓的掃描適合於直徑 為100mm之半導體晶圓。以下，說明其理由。

通常，要求對半導體晶圓的整個面進行離子植入。因此，在直徑為300mm之晶圓的情況下，需要在超過300mm直徑之範圍內掃描離子束，並且對於半導體晶圓亦需要進行機械掃描。當然，在直徑為100mm之晶圓的情況下，需要在超過100mm直徑之範圍內掃描離子束，並且亦需要對半導體晶圓進行機械掃描。

然而，在半導體晶圓的外側掃描離子束之情況下，該離子束不被植入到半導體晶圓中，因此從對半導體晶圓的離子植入之觀點來看，成為無用的離子。這在藉由機械掃描半導體晶圓而離子相對於該方向位於半導體晶圓外側之情況下亦一樣。或者考慮前述假想的平面狀離子植入區域中，亦可以認為該離子植入區域中在半導體晶圓外側的區域是無用的。

在此，通常的用於直徑為300mm之半導體晶圓而開發出之混合掃描型單晶片式離子植入裝置中並沒有進行特別研究，因此配合直徑為300mm之晶圓的情況來決定離子束的掃描方法或半導體晶圓的機械掃描方法。藉此，即使在直徑為100mm之晶圓的情況下，亦同樣，配合直徑為300mm之晶圓的情況來決定離子束的掃描方法或半導體晶圓的機械掃描方法。通常情況下，包括進行該種掃描之必要性在內之有關該些情況，將在後面進行詳細的陳述，但是這裡重點在於在通常的用於直徑為300mm之半導體晶圓而開發出之混合掃描型單晶片式離子植入裝置 中，離子掃描方法或半導體晶圓的機械掃描方法已被確定。

該情況下，的確根據“大能兼小”的觀點，配合更大口徑的矽製半導體晶圓的直徑、在該情況下直徑為300mm，掃描離子束，或者對半導體晶圓進行機械掃描，藉此能夠對直徑為100mm之半導體晶圓的整個面進行離子植入。或者，考慮到前述假想的平面狀離子植入區域中，亦可以考慮成其中直徑為300mm之半導體晶圓所佔之面積大於直徑為100mm之半導體晶圓所佔之面積，並且直徑為100mm之半導體晶圓所佔之區域完全包含在直徑為300mm之半導體晶圓所佔之區域中。然而，的確“大能兼小”，原則上以該方法，利用用於直徑為300mm之半導體晶圓而開發出之混合掃描型單晶片式離子植入裝置能夠對直徑為100mm之半導體晶圓的整個面進行離子植入，但是在批量生產用半導體製造製程中無法採用該方法。其理由將在後面詳細陳述，總而言之，由於離子植入之效率過低，因此並不實用。

亦即，被設定於前述離子植入區域空間內之、假想的平面狀離子植入區域的形狀及其面積相等之情況下，在批量生產用半導體製造製程中，利用用於直徑為300mm之半導體晶圓而開發出之混合掃描型單晶片式離子植入裝置，難以對直徑為100mm之半導體晶圓進行離子植入。因此在批量生產用半導體製造製程中，為了利用用於直徑為300mm之半導體晶圓而開發出之混合掃描型單晶片式 離子植入裝置，對直徑為100mm之半導體晶圓進行離子植入，必需對假想的平面狀離子植入區域的形狀及其面積進行深入研究。

進而，將在後面進行陳述，例如利用用於直徑為300mm之半導體晶圓而開發出之混合掃描型單晶片式離子植入裝置，對直徑為100mm之半導體晶圓進行離子植入之情況下，若要確保實用之離子植入的效率，則需要減小假想的平面狀離子植入區域的面積。該情況下，需要使對直徑為100mm之半導體晶圓進行離子植入時的假想的平面狀離子植入區域的面積小於被稱作保持直徑為300mm之半導體晶圓之壓板之母材的面積。因此在對直徑為100mm之半導體晶圓植入離子之過程中，離子束不會從母材出到外側，在對直徑為100mm之半導體晶圓植入離子之過程中，無法測定離子束的電流值。

該種設定於離子植入區域空間內之、假想的平面狀離子植入區域的形狀及其面積的重要性，並不只是在利用相同的混合掃描型單晶片式離子植入裝置來對直徑大不相同的半導體晶圓實施離子植入之情況下是顯著的。

例如，在提高離子植入的效率時，前述假想的平面狀離子植入區域的形狀及其面積的重要性亦顯著。以下，簡單說明其理由。

矽製半導體晶圓通常為圓形。在此，通常的混合掃描型單晶片式離子植入裝置中，在沒有進行特別研究之情況下，離子的掃描和半導體晶圓的機械掃描獨立地進行。該 情況下，假想的平面狀離子植入區域的形狀成為四邊形是能夠容易理解的。亦即，相對於圓形半導體晶圓，成為四方的假想平面狀離子植入區域，但是在四邊形的4個頂點附近，若沒有其他理由，則很明顯會產生無用的離子植入區域。由於通常的混合掃描型單晶片式離子植入裝置對該部份亦進行離子植入，因此從離子植入效率的觀點來看，可以說仍有提高效率的餘地。

將在後面進行詳細陳述，從離子植入效率的觀點來看，提出幾種使假想的平面狀離子植入區域的形狀接近半導體晶圓的形狀之研究方案。當然，此時假想的平面狀離子植入區域的面積較小的一方更能提高離子植入效率是理所當然的。亦即，利用混合掃描型單晶片式離子植入裝置來實施有效的離子植入時，很顯然假想的平面狀離子植入區域的形狀及其面積比較重要。

以上，藉由具體的例示，指出了設定於離子植入空間內之、假想的平面狀離子植入區域的形狀及其面積的重要性。該重要性並不局限於前述具體的例示，而具有普遍性。換言之，能夠容易推斷出，針對其他目的，有時假想的平面狀離子植入區域的形狀及其面積亦可能比較重要。特別要指出之一點是，目前正在使用之混合掃描型單晶片式離子植入裝置中，出於工程學要求及市場經濟方面的原因，強烈要求控制設定於離子植入空間內之、假想的平面狀離子植入區域的形狀及其面積。或者，亦可以說在混合掃描型單晶片式離子植入裝置中，假想的平面狀離子植入 區域的形狀及其面積為重要因素之一。

按照該種思路，在混合掃描型單晶片式離子植入裝置中，對於設定於離子植入區域空間內之、假想的平面狀離子植入區域的形狀及其面積的控制，與其目的或具體的要求無關，只要在技術上統一考慮即可。亦即，對於假想的平面狀離子植入區域的形狀及其面積的控制，與其目的無關，重要的是在一定範圍內能夠進行控制。

當然離子植入本身亦具有重要的因素。例如，所植入離子的種類、所植入離子的能量、離子相對於半導體晶圓的植入角度及所植入離子的總量(以下，有時稱作“離子植入劑量”)等是特別重要的因素。另外，在使用混合掃描型單晶片式離子植入裝置進行離子植入時，所植入離子帶給半導體晶圓之損傷量亦成為重要的因素。

尤其是，若附帶說明關於所植入離子帶給半導體晶圓之損傷量，則可知該損傷量根據半導體晶圓的溫度而變化。因此可知損傷量依賴於被稱作保持半導體晶圓之壓板的母材的溫度，或離子束通過半導體晶圓的某一地點之週期，亦即，依賴於單向掃描離子束的掃描頻率。總之，可以說在混合掃描型單晶片式離子植入裝置中，被稱作保持半導體晶圓之壓板的母材的溫度或單向掃描離子束的掃描頻率，在離子植入過程中亦是重要的因素。

另外，已進行說明之離子植入過程中重要的因素在半導體晶圓的面內均勻亦是比較重要的。這是因為半導體製造製程中製作出在半導體晶圓整個面具有相同性能之半導 體元件很重要，藉此在離子植入過程中的重要因素需要在半導體晶圓的面內均勻。尤其是，前述離子植入劑量在半導體晶圓的整個面均勻是重要的。

綜上前述，在混合掃描型單晶片式離子植入裝置中，除了假想的平面狀離子植入區域的形狀及其面積以外，作為離子植入本身的重要的因素，具體地可以列舉出離子種類、離子能量、離子植入角度、離子植入劑量、保持半導體晶圓之母材的溫度、及離子束掃描頻率。尤其是，關於離子植入劑量，其在半導體晶圓內的均勻性亦可以作為重要因素列舉出來。將在後面詳細說明，在混合掃描型單晶片式離子植入裝置中，當控制假想的平面狀離子植入區域的形狀及其面積時，尤其需要對維持離子束掃描頻率和離子植入劑量在半導體晶圓內之均勻性進行研究。

另外，如以上說明，在混合掃描型單晶片式離子植入裝置中，在植入過程中無需測定離子束的電流量，只要能夠控制假想的平面狀離子植入區域的形狀及其面積即可。

從而，以下陳述之本實施形態之混合掃描型單晶片式離子植入裝置，在離子植入過程中無需測定離子束的電流值，而使上述離子植入過程中的重要的因素在半導體晶圓的面內保持均勻的同時，能夠控制假想的平面狀離子植入區域的形狀及其面積。

第1圖(a)係表示本實施形態之混合掃描型單晶片式離子植入裝置的概要結構的俯視圖，第1圖(b)係表示本實施形態之混合掃描型單晶片式離子植入裝置的概要 結構的剖面圖。

本實施形態之混合掃描型單晶片式離子植入裝置(以下，有時適當地稱作“離子植入裝置”)100構成為，使藉由引出電極2從離子源1被引出之離子束在到半導體晶圓9之射束線上通過。並且，沿射束線配設有質譜分析磁鐵裝置3、質譜分析狹縫4、射束掃描儀5、及晶圓處理室(離子植入室)。晶圓處理室內配設有保持半導體晶圓9之半導體晶圓保持裝置10。由於半導體晶圓9非常薄，因此第1圖中並沒有分別圖示半導體晶圓9和半導體晶圓保持裝置10。從離子源1被引出之離子束沿著射束線而被導引至在晶圓處理室的離子植入位置上配置之半導體晶圓保持裝置10上的半導體晶圓9。

離子束利用射束掃描儀5單向、亦即在X掃描方向上被往復掃描，並藉由平行透鏡6的功能而被平行化之後導引至半導體晶圓9。在此，第1圖中所示之射束掃描儀5為電場型射束掃描儀5，亦即，藉由使週期性變動之電場作用而在離子植入區域空間內單向掃描離子束之射束掃描儀。另外，這作為例子，亦可以使用磁場型射束掃描儀，亦即，藉由使週期性變動之磁場作用而在離子植入區域空間內單向掃描離子束之射束掃描儀。並且第1圖中示出，在對射束掃描儀5未施加電壓之情況下，離子束不進行掃描，而藉由對射束掃描儀5施加正負電壓，射束在X掃描方向上進行往復掃描。然而，這作為例子，可以考慮各種向射束掃描儀5施加電壓之方法。例如亦可以考慮如下結 構，亦即第1圖中，藉由在從離子源1到射束掃描儀5之射束線上配設向離子束施加電磁力之設備，在對射束掃描儀5未施加電壓之情況下，第1圖(a)中射束朝下方進行掃描。另外，本實施形態中，為了簡化，下面對如下情況進行，亦即在對射束掃描儀5未施加電壓之情況下，離子束不進行掃描，藉由向射束掃描儀5施加正負電壓，射束在X掃描方向上被往復掃描。

並且，如以上說明，本實施形態之離子植入裝置，相對於離子束的掃描方向、亦即X掃描方向，向與其正交之方向、亦即Y掃描方向對半導體晶圓9進行機械掃描，從而將離子打入半導體晶圓9中。第1圖所示之離子植入裝置100中，利用角能量過濾器7使離子束彎曲，提高離子能量的均勻性，但是這是個例子，亦可以不使用角能量過濾器7。

本實施形態中，在向半導體晶圓9植入之前，對離子束進行測定。第1圖所示之離子植入裝置100中，為了測定離子束而使用射束測定裝置8。第1圖中圖示出射束測定裝置8，其在向半導體晶圓9進行離子植入之過程中，在幾何學上干擾半導體晶圓9之位置上可以移動。在此，第1圖中，射束測定裝置8描繪成可移動，但是這是個例子，亦可以使用非移動式射束測定裝置8。並且在植入離子束之前，對半導體晶圓9的位置上之離子束的形狀或其強度進行測定，藉此可以估量實際向半導體晶圓9植入離子時的離子束的形狀或其強度。

從而射束測定裝置8配置於向半導體晶圓9植入離子之過程中在幾何學上干擾半導體晶圓9之位置上為較佳。然而，亦能夠將射束測定裝置8配置於在向半導體晶圓9植入離子之過程中在幾何學上不干擾半導體晶圓9之位置上，亦即在該射束線上比半導體晶圓9的位置稍微靠近上游側，或者在該射束線上比該半導體晶圓9的位置稍微靠近下游側。另外，亦可以利用複數個射束測定裝置8來估量實際向半導體晶圓9植入離子時的離子束的形狀或其強度。另外，在以下說明中，為了簡化，利用可動型射束測定裝置8來進行說明。

第2圖係進一步詳細說明第1圖所示之離子植入裝置100中半導體晶圓9的周邊之示意圖。如第2圖所示，離子植入裝置100中半導體晶圓9的周邊由半導體晶圓保持裝置10、晶圓旋轉裝置11、及晶圓升降裝置12等構成，有時將該些裝置稱作機械掃描裝置13(參閱第3圖)。第2圖中，離子束L在垂直於紙面之方向上進行掃描。換言之，X掃描方向在第2圖中為垂直於紙面之方向。並且，第2圖中，離子束照射於保持在半導體晶圓保持裝置10上之半導體晶圓9。半導體晶圓保持裝置10藉由晶圓升降裝置12向圖中的箭頭方向被往復驅動。其結果，保持在半導體晶圓保持裝置10上之半導體晶圓9向圖中的箭頭方向被往復驅動。離子植入裝置100藉由該種動作而向半導體晶圓9植入離子。

在此，參閱第3圖，對於向半導體晶圓9植入離子時 的離子植入裝置100的動作進行更詳細的說明。第3圖係用於說明離子植入裝置100的動作之圖。第3圖中，離子束在橫向上被進行掃描，半導體晶圓9保持在半導體晶圓保持裝置10上向縱方向進行掃描。第3圖中示出半導體晶圓9的最上方位置和最下方位置，進而圖示機械掃描裝置13的動作範圍，藉此說明離子植入裝置100的動作。在此，第3圖中例示出離子束藉由射束掃描儀5而進行掃描之狀態。有時將如此藉由射束掃描儀5在X掃描方向上進行掃描的離子束稱作“掃描離子束”。在此，第3圖中示出橫長的離子束進行掃描並以掃描離子束的狀態照射於半導體晶圓9之狀態，但是這是個例子，藉由射束掃描儀5而進行掃描之離子束並不限定於第3圖所示之橫長離子束，亦可是縱長離子束，亦可以是接近圓形的形狀。

在此，參閱第4圖，對利用混合掃描型單晶片式離子植入裝置進行之離子植入方法的例子進行說明。第4圖係用於說明混合掃描型單晶片式離子植入裝置中的離子植入方法之圖。第4圖中，以圖中的橫向來表示離子束的掃描方向，並且將在離子植入區域空間內掃描離子束之範圍表示為“射束掃描長度”。

如第3圖所示，混合掃描型單晶片式離子植入裝置向與射束掃描方向正交之方向機械掃描半導體晶圓9，藉此將離子打入半導體晶圓9中。第4圖中，在考慮向半導體晶圓9植入離子時，離子束與半導體晶圓9之間的相對運動成為問題，因此為了便於理解，假設半導體晶圓9正好 處於靜止狀態，考慮離子束的假想植入區域(以下，稱作“假想離子植入區域14”)即可。將在後面進行詳細說明，離子植入裝置為在離子植入區域空間內對物體植入離子之裝置，該物體並不限定於半導體晶圓9，亦可以是半導體晶圓保持裝置10，或者亦可以是其本身不具有半導體晶圓的保持機構，而是經由其他設備來保持半導體晶圓9之設備。即使在該種情況下，為了便於理解，亦可以假設代表為半導體晶圓保持裝置10之該些物體正好處於靜止狀態而考慮假想離子植入區域14即可。總而言之，在混合掃描型單晶片式離子植入裝置中，所植入之離子與物體之間的相對關係與將假想的平面狀離子植入區域能夠看作假想離子植入區域14之情況有關。藉此，在以下說明中，將所有半導體晶圓9或代表為半導體晶圓保持裝置10之物體假設處於靜止狀態而進行說明。在該情況下，由於第4圖中假想離子植入區域14的縱向長度相當於晶圓被機械掃描之長度，因此以後表示為“晶圓掃描長度”。

在此應該注意的有如下幾點：構成掃描離子束之離子束的重心要到達假想離子植入區域14的整體；以及能夠將假想離子植入區域14的邊界線看作構成掃描離子束之離子束的重心要到達之上下左右方向的邊界線。並且第4圖中，與晶圓被機械掃描之方向的位置無關，射束掃描長度恆定。若不改變單向掃描離子束之掃描頻率，而且在離子植入過程中不進行離子束的電流值測定，就要使前述離 子植入劑量在半導體晶圓9的整個面均勻，則在不使用本實施形態之離子植入方法或離子植入裝置之情況下，如第4圖所示，需要使射束掃描長度保持恆定。

第4圖中，若考慮對半導體晶圓9的整個面進行離子植入之情況，則至少需要使假想離子植入區域14完全包含半導體晶圓9。藉此如第4圖，當假想離子植入區域14為矩形形狀的情況下，為了對半導體晶圓9的整個面植入離子，需要使射束掃描長度及晶圓掃描長度大於半導體晶圓9的直徑。另外，雖然僅以上述掃描長度的條件確實能夠對半導體晶圓9的整個面植入離子，但是並不是僅在該條件下以混合掃描型單晶片式離子植入裝置來植入之、對半導體晶圓9的離子植入劑量在半導體晶圓9的整個面均勻得到保證。亦即，在假想離子植入區域14中，必需確保射束掃描方向的離子植入量的均勻性以及晶圓掃描方向的離子植入量的均勻性，以使每單位時間、每單位面積植入到半導體晶圓9之離子植入量恆定。

本實施形態之離子植入裝置100中，利用射束測定裝置8，根據需要在植入之前對離子束進行測定，進而還根據需要對提供給射束掃描儀5之週期性變動之電場或磁場進行微調，藉此確保X掃描方向的離子植入量的均勻性。關於Y掃描方向的離子植入量的均勻性，在未發生射束變動之情況下，利用機械掃描裝置13以等速度掃描半導體晶圓9，藉此確保其均勻性。藉由確保這2維的離子植入量的均勻性，使得每單位時間、每單位面積植入到半導體 晶圓9之離子植入量恆定。

在此，參閱第5圖，對為了確保X掃描方向的離子植入量的均勻性而進行之、提供給射束掃描儀5之週期性變動之電場或磁場的微調進行說明。第5圖係例示出提供給射束掃描儀5之週期性變動之電場之圖。第5圖中詳細說明第1圖中例示之電場型射束掃描儀5，但是這是個例子，藉由將電場替換為磁場，利用第5圖進行之說明亦幾乎能夠直接適用於磁場型射束掃描儀5。並且本實施形態中，為了簡化，參閱第5圖對如下情況進行說明，亦即在對射束掃描儀5未施加電壓之情況下，離子束不進行掃描，而藉由對射束掃描儀5施加正負電壓，射束在X掃描方向上進行往復掃描。

如第1圖中的說明，電場型射束掃描儀5為如下設備，亦即出於在離子植入區域空間內單向掃描離子束為目的，例如在第1圖中示出之射束線上輸送離子束之過程中，使週期性變動之電場作用於離子。在此作為週期性變動之電場，若僅提供如第5圖的虛線那樣作為時間函數而週期性重複之三角形形狀(以下，有時稱作三角形形狀電場16)，則目前在半導體元件的批量生產中使用之混合掃描型單晶片式離子植入裝置中不能確保X掃描方向的離子植入量的均勻性。藉此，目前在半導體元件的批量生產中使用之混合掃描型單晶片式離子植入裝置中，為確保X掃描方向的離子植入量的均勻性，在向半導體晶圓9植入離子之前，利用離子束的射束電流測定值的空間位置依賴 性，如第5圖的實線，通常將週期性變動之電場提供給電場型射束掃描儀5。在此，週期性變動之電場為如下電場，即以作為時間函數之三角形形狀電場16，即以週期性重複之三角形形狀為基準，在該三角形形狀的基礎上，對週期性變動之電場附加擾動之電場。以下，有時將第5圖中用實線表示之電場稱作擾動電場17。藉此使每單位時間、每單位面積植入到半導體晶圓9之離子植入量恆定。

另外，所謂“空間位置依賴性”可以理解成例如離子束的射束電流測定值根據場所(掃描方向的位置)之差異。空間位置依賴性藉由利用例如可動型法拉第杯型射束測定裝置連續地(使射束測定裝置不停止)測定與其場所對應之射束電流值而計算。雖然有各種具體的計算方法，但是並無特別限定。例如，最開始根據最初被設定之初始參數來執行離子束的掃描，根據藉由射束測定裝置而測定之射束電流測定值來校正初始參數，再次進行離子束之掃描。並且，還可以藉由重複進行該處理，直到射束電流測定值與理想值之間的差值成為容許值以下為止，藉此計算擾動電場17。

從而，例如第5圖中，如第5圖的實線那樣的擾動電場17被選作提供給電場型射束掃描儀5之電場。在此，第5圖中擾動電場17的最小值為-V_scan(V)，其最大值為V_scan(V)。對半導體晶圓9植入離子時，通常選擇X掃描方向上左右對稱之假想離子植入區域14，因此通常 將提供給電場型射束掃描儀5之電場的最大值和最小值的絕對值設為相等。當然，即使提供給電場型射束掃描儀5之電場的最大值和最小值的絕對值不相等的情況下，第5圖中進行說明之觀點亦成立。

在此，附加說明週期性變動之電場附加擾動之時間週期。若將電場重複週期設為T_scan(sec)，則通常對電場附加擾動之週期以T_scan/N(sec)而被提供。在此N為整數值。目前在半導體元件的批量生產中使用之混合掃描型單晶片式離子植入裝置中，為了確保X掃描方向的離子植入量的均勻性，將擾動電場作為週期性變動之電場而提供給電場型射束掃描儀5之情況下，若對其效果和可控性進行比較考量，則N值取從16到16384之間的整數值即可，從64到512之間的整數值為較佳。例如，若將以作為時間函數而週期性重複之三角形形狀為基準而提供給電場型射束掃描儀5之電場的週期，亦即，離子束的掃描週期為4msec的情況作為例子，則對該電場附加擾動之週期在0.25msec到0.24μsec之間，取0.063msec到7.8μsec之間的值為較佳。

在此，對提供給電場型射束掃描儀5之電場和X掃描方向的離子束的位置進行說明。如從第1圖中明確可知，提供給電場型射束掃描儀5之電場與X掃描方向的離子束的位置之間存在相關關係。若具體例示，如第5圖的例示在對射束掃描儀5未施加電壓之情況下，離子束不進行掃描，藉由對射束掃描儀5附加正負電壓，射束在X掃描方 向上被往復掃描，在該情況下，例如第1圖(a)中，針對對射束掃描儀5附加正電壓時離子束向下方移動之情況，隨著對射束掃描儀5附加正電壓，X掃描方向的離子束的位置越向下方移動，相反，隨著對射束掃描儀5附加負電壓，X掃描方向的離子束的位置越向上方移動。至於其相關關係成為比例關係，還是成為2次函數型相關關係，或者是基於更複雜的函數的相關關係是依射束掃描儀5之形狀而不同，不管是哪種情況，數學上存在簡單函數型相關關係是不變的。因此在提供給射束掃描儀5之電壓與X掃描方向的離子束的位置之間產生根據射束掃描儀5的形狀而定之對應關係。藉此，藉由利用其對應關係來控制提供給電場型射束掃描儀5之電壓強度，並藉由控制X掃描方向的離子束位置，例如第4圖所示那樣能夠對假想離子植入區域14的射束掃描長度進行控制。

另外，第1圖(a)中，關於對射束掃描儀5施加正電壓時離子束向上方移動之情況，或者在從離子源1到射束掃描儀5之射束線上配設對離子束附加電磁力之設備，以便在對射束掃描儀5未施加電壓之情況下離子束進行掃描，即使在該些情況下，理所當然地在提供給射束掃描儀5之電壓與X掃描方向的離子束的位置之間產生根據射束掃描儀5的形狀而定之對應關係。

在此，參閱第6圖，對於如下情況的問題點進行說明，亦即例如利用用於直徑為300mm之半導體晶圓而開發出之混合掃描型單晶片式離子植入裝置，對直徑為 100mm之半導體晶圓進行離子植入之情況那樣，對於比原本與混合掃描型單晶片式離子植入裝置對應之半導體晶圓9小的半導體晶圓(以下，稱作“小型半導體晶圓15”)植入離子之情況。

首先，說明在混合掃描型單晶片式離子植入裝置中，在晶圓處理室內將比作為初始對象物之半導體晶圓9小的小型半導體晶圓15設置於射束線上之方法。第6圖係表示將半導體晶圓保持裝置10改造成小型半導體晶圓15用之情況之圖。然而對於在晶圓處理室內將小型半導體晶圓15設置於射束線上之方法並不限定於此，例如可以在半導體晶圓保持裝置10與小型半導體晶圓15之間配設轉換用連接器，亦可以利用黏著性膠帶來將小型半導體晶圓15黏貼於半導體晶圓保持裝置10上，亦可利用黏著性膠帶來將小型半導體晶圓15黏貼於半導體晶圓9上，使該半導體晶圓9保持於半導體晶圓保持裝置10上。

在此，第6圖中，若考慮對小型半導體晶圓15的整個面進行離子植入之情況，則需要使假想離子植入區域14完全包含小型半導體晶圓15。但是，如第6圖中明確可知，第6圖所圖示之矩形形狀的假想離子植入區域14明顯比小型半導體晶圓15的面積大很多。其理由是因為在此所考慮之混合掃描型單晶片式離子植入裝置與大於小型半導體晶圓15的半導體晶圓9相對應。藉此，當半導體晶圓保持裝置10亦比小型半導體晶圓15大時，只要考慮矩形形狀的假想離子植入區域14，則半導體晶圓保持 裝置的大小不可能與半導體晶圓9相對應，其結果矩形形狀的假想離子植入區域14比小型半導體晶圓15的面積大。在小型半導體晶圓15的外側的假想離子植入區域14，離子束在小型半導體晶圓15的外側進行掃描，或者小型半導體晶圓15與半導體晶圓保持裝置10一起被機械掃描，結果成為與離子相對於被機械掃描的方向在小型半導體晶圓15的外側進行掃描相同的情況，在該情況下，在小型半導體晶圓15的外側進行掃描之離子束未被植入到小型半導體晶圓15中。藉此，從對小型半導體晶圓15植入離子之觀點來看，在小型半導體晶圓15的外側進行掃描之離子束成為無用的離子。

在此，第6圖中考慮如下情況，即利用混合掃描型單晶片式離子植入裝置來對小型半導體晶圓15植入離子之情況，而未考慮與混合掃描型單晶片式離子植入裝置對應之半導體晶圓9植入離子之情況，但是在此只利用與對半導體晶圓9植入離子相同的離子植入方法，而沒有進行特別的研究。即利用與對應於上述混合掃描型單晶片式離子植入裝置之半導體晶圓9匹配之離子束的掃描方法或半導體晶圓保持裝置10的機械掃描方法，而沒有進行特別的研究。

在該情況下，的確能夠直接適用對混合掃描型單晶片式離子植入裝置的半導體晶圓9的離子植入技術，能夠以每單位時間、每單位面積所植入之離子植入量為恆定的方式對小型半導體晶圓15的整個面進行植入。亦即，根據 “大能兼小”的觀點，原則上以該方法，例如第5圖中的圖示，若利用用於應對半導體晶圓9之矩形形狀的假想離子植入區域14來對小型半導體晶圓15植入離子，則能夠以每單位時間、每單位面積所植入之離子植入量為恆定的方式對小型半導體晶圓15的整個面植入離子。

然而該離子植入效率非常低，在批量生產用半導體製造製程中並不實用。從第6圖中亦明確可知該離子植入效率低的情況，下面將進一步詳細例示。在此，例如作為半導體晶圓9而考慮直徑為300mm之半導體晶圓，在用於直徑為300mm之半導體晶圓而開發出之混合掃描型單晶片式離子植入裝置中，作為小型半導體晶圓15而考慮直徑為100mm之半導體晶圓，考慮利用上述混合掃描型單晶片式離子植入裝置對直徑為100mm之半導體晶圓植入離子。在此直徑為100mm之半導體晶圓的面積為直徑為300mm之半導體晶圓的面積的9分之1。在此，由於用於直徑為300mm之半導體晶圓而開發出之混合掃描型單晶片式離子植入裝置的矩形形狀的假想離子植入區域14的面積，至少要大於直徑為300mm之半導體晶圓的面積，其結果與直徑為100mm之半導體晶圓的面積相比成為至少成為9倍以上，典型的是10倍以上的矩形形狀的假想離子植入區域。另外，通常的假想離子植入區域14的形狀為矩形，半導體晶圓的形狀為圓形，因此與直徑為100mm的半導體晶圓的面積相比，假想離子植入區域14的面積大相應的量。進而能夠將假想離子植入區域14的 邊界線看作是構成掃描離子束之離子束的重心所到達之、上下左右方向的邊界線。實際的離子束如第4圖所示那樣具有有限的寬度，因此與直徑為100mm之半導體晶圓的面積相比，假想離子植入區域14的面積大相應的量。這樣在向比與混合掃描型單晶片式離子植入裝置對應之半導體晶圓9小的小型半導體晶圓15不進行特別研究而植入離子之情況下，假想離子植入區域14的面積與小型半導體晶圓15的面積相比過大，其離子植入效率非常低，在批量生產用半導體製造製程中並不實用。

從而，為了以批量生產用半導體製造製程中實用之離子植入效率，將離子植入到比與混合掃描型單晶片式離子植入裝置對應之半導體晶圓9小的小型半導體晶圓15中，需要改變假想離子植入區域14的形狀或面積，以符合小型半導體晶圓15的形狀。

在此，參閱第7圖，對本實施形態之假想離子植入區域14進行說明。第7圖係用於說明本實施形態之假想離子植入區域14的形狀之圖。本實施形態中，為了以批量生產用半導體製造製程中實用之離子植入效率，將離子植入到比與混合掃描型單晶片式離子植入裝置對應之半導體晶圓9小的小型半導體晶圓15中，需要改變假想離子植入區域14的形狀或面積，以符合小型半導體晶圓15的形狀。如第7圖，當小型半導體晶圓15為一片時，可以考慮例如第7圖所示之假想離子植入區域14為適宜。亦即，作為假想離子植入區域14的形狀，可以考慮接近小 型半導體晶圓15的形狀之形狀、亦即接近頂點數量比正二十邊形多的多邊形形狀，或者圓形形狀較為適宜。並且，作為假想離子植入區域14的面積，可以考慮比小型半導體晶圓15的面積大，但是大幾倍的面積較適宜。其中重點在於，如從第7圖中明確可知，為了符合小型半導體晶圓15的形狀而選擇非矩形形狀的假想離子植入區域14的形狀之情況下，射束掃描長度不是唯一確定單，而是至少需要複數個射束掃描長度。第6圖中明確表示出最大射束掃描長度，但是在第7圖的例子中，作為最大射束掃描長度的射束掃描長度僅位於小型半導體晶圓15的中央附近，除此之外的位置上之射束掃描長度成為最大射束掃描長度以下的長度。

並且，第7圖的例子中，假想離子植入區域14完全包含小型半導體晶圓15，而另一方面與半導體晶圓保持裝置10之間的關係中，假想離子植入區域14完全包含於半導體晶圓保持裝置10中。或者亦可以表現為半導體晶圓保持裝置10所構成之平面區域包含假想離子植入區域14，即假想的平面狀離子植入區域(以下，適當地將“假想的平面狀離子植入區域”稱作“假想離子植入區域14”。)。在該情況下，向小型半導體晶圓15進行離子植入之過程中，離子不會出到半導體晶圓保持裝置10的外側。該情況下，在離子植入過程中不可能測定離子束的電流值，因此在製作該種假想離子植入區域14時，只要不利用無需測定離子束的電流值之離子植入方法，就不能 改變假想離子植入區域14的形狀或面積以符合如第7圖那樣的小型半導體晶圓15的形狀。藉此為了以批量生產用半導體製造製程中實用之離子植入效率向比與混合掃描型單晶片式離子植入裝置對應之半導體晶圓9小的小型半導體晶圓15植入離子，改變假想離子植入區域14的形狀或面積，以符合小型半導體晶圓15的形狀，為此就必需使用在離子植入過程中無需測定離子束的電流值之離子植入方法。

如以上說明，在混合掃描型單晶片式離子植入裝置中，在晶圓處理室內將小於作為初始對象物之半導體晶圓9的小型半導體晶圓15設置於射束線上之方法，如第6圖或第7圖所示，並不限定於將半導體晶圓保持裝置10改造成用於小型半導體晶圓15之情況，例如可以在半導體晶圓保持裝置10與小型半導體晶圓15之間配設轉換用連接器，亦可以利用黏著性膠帶將小型半導體晶圓15黏貼在半導體晶圓保持裝置10上，亦可以利用黏著性膠帶將小型半導體晶圓15黏貼在半導體晶圓9上並使該半導體晶圓9保持於半導體晶圓保持裝置10。藉此第7圖中例示之半導體晶圓保持裝置10亦可以是半導體晶圓9。該情況下，在與第7圖類似之情況下，假想離子植入區域14完全包含在半導體晶圓9中。或者亦可以表現為在對半導體晶圓9植入離子之情況下，半導體晶圓9所構成之平面區域包含假想離子植入區域14。該情況下，可以說在向小型半導體晶圓15植入離子之過程中，離子不會出 到半導體晶圓9的外側，而從開始植入到結束植入為止，離子束繼續植入到半導體晶圓9。

其中重點在於，即使改變假想離子植入區域14的形狀或面積，亦要以每單位時間、每單位面積所植入之離子植入量為恆定的方式植入到小型半導體晶圓15的整個面，即需要使離子植入劑量在小型半導體晶圓15的整個面均勻。

如利用第5圖已進行之說明，當假想離子植入區域14為矩形形狀的情況下，目前在半導體元件的批量生產中使用之混合掃描型單晶片式離子植入裝置中，為了確保X掃描方向的離子植入量的均勻性，通常將對週期性變動之電場施加擾動之電場提供給電場型射束掃描儀5。藉此使得每單位時間、每單位面積植入到半導體晶圓9之離子植入量恆定。在向小型半導體晶圓15植入時，該狀態亦不變。因此在假想離子植入區域14為矩形形狀的情況下，利用與第5圖相同的方法能夠使得每單位時間、每單位面積植入到小型半導體晶圓15之離子植入量恆定。但是在假想離子植入區域14的形狀為矩形形狀以外的情況下，為了使得每單位時間、每單位面積植入到小型半導體晶圓15的離子植入量恆定而需要進行研究。

另外重要的一點為，即使改變假想離子植入區域14的形狀或面積，亦難以改變單向掃描離子束之掃描頻率，即難以改變電場重複週期。

在此，參閱第8圖，對於與複數個射束掃描長度所對 應之射束掃描長度的變更方法的例子進行說明。第8圖係取提供給電場型射束掃描儀5之、週期性變動之電場的1個週期量之圖。如已經進行之說明，目前在半導體元件批量生產中正被使用之混合掃描型單晶片式離子植入裝置中，將擾動電場提供給電場型射束掃描儀5，第8圖的實線表示被施加擾動電場17之電場。

在此，為了設定複數個射束掃描長度，考慮在第8圖中提供給射束掃描儀5之電壓的最大值為V_scan0(V)，最小值為-V_scan0(V)之情況下，設定比假想離子植入區域14的最大射束掃描長度短的射束掃描長度之方法。如利用第5圖已進行之說明，利用在提供給射束掃描儀5之電壓與X掃描方向的離子束的位置之間所產生之、根據射束掃描儀5的形狀而定之對應關係，控制提供給射束掃描儀5之電壓強度，並控制X掃描方向的離子束的位置，藉此能夠控制假想離子植入區域14的射束掃描長度。

例如，第8圖中，為了能夠實現比假想離子植入區域14的最大射束掃描長度短的射束掃描長度，作為提供給射束掃描儀5之電壓而提供了最大值V2(V)、最小值V1(V)時，由提供給射束掃描儀5之電壓與X掃描方向的離子束的位置之間所產生之、根據射束掃描儀5的形狀而定之對應關係，能夠控制比最大射束掃描長度短的射束掃描長度兩端的離子束位置。該情況下，第8圖中，在時刻T1提供給射束掃描儀5之電壓成為最大值V2(V)，在時刻T2提供給射束掃描儀5之電壓成為最小值V1(V)，在時刻 T3提供給射束掃描儀5之電壓成為最小值V1(V)，在時刻T4提供給射束掃描儀5之電壓成為最大值V2(V)。

在此，參閱第9圖說明用於實現比假想離子植入區域14的最大射束掃描長度短的射束掃描長度之例子。第9圖係例示出提供給射束掃描儀之電場與時間之間的關係之圖。如以上說明，比最大射束掃描長度短的射束掃描長度的兩端的離子束位置若為例如第8圖的情況，則用最大值V2(V)、最小值V1(V)來表示提供給射束掃描儀5之電壓。藉此為了實現比該最大射束掃描長度短的射束掃描長度，作為提供給射束掃描儀5之電壓，不容許V2(V)以上的電壓，並且亦不容許V1(V)以下的電壓。藉此為了實現比假想離子植入區域14的最大射束掃描長度短的射束掃描長度，能夠考慮例如第9圖的將隨時間變化之電壓提供給射束掃描儀5。第9圖中用實線表示之電場與三角形形狀電場16之間形狀上有很大差異，不能說以三角形形狀電場16、即週期性重複之三角形形狀為基準，在其三角形形狀的基礎上，將對週期性變動之電場附加擾動之電場提供給電場型射束掃描儀5，因此作為時間函數，不能夠說是擾動電場17，但是能夠考慮對三角形形狀電場16進行非常大的校正，藉此作為虛擬擾動電場18進行處理即可。

若簡單地說明第9圖的虛擬擾動電場18，為如下虛擬擾動電場18，即作為提供給射束掃描儀5之電壓，直到時刻T1為最大值V2(V)的恆定值，從時刻T1到時刻 T2，直接使用第8圖中相對於假想離子植入區域14的最大射束掃描長度而獲得之擾動電場17，從時刻T2到時刻T3為最小值V1(V)的恆定值，從時刻T3到時刻T4，直接使用第8圖中相對於假想離子植入區域14的最大射束掃描長度而獲得之擾動電場17，從時刻T4起為最大值V2(V)的恆定值。

在該情況下，的確，向射束掃描儀5提供之電壓在最大值V2(V)與最小值V1(V)之間，並且電場重複週期仍是T_scan(sec)，因此離子束掃描頻率不變。但是第9圖的虛擬擾動電場18中，例如從時刻T2到時刻T3提供給射束掃描儀5之電壓取最小值V1(V)的恆定值，藉此離子束不會在X掃描方向上進行掃描而只是停留在原位，離子植入效率並沒有得到提高。

亦即，第9圖所示之虛擬擾動電場18中，的確不改變離子束掃描頻率就能夠實現比假想離子植入區域14的最大射束掃描長度短的射束掃描長度。但是由於無法實現離子植入效率的提高，因此並不符合如下目的，即為了以批量生產用半導體製造製程中實用之離子植入效率，將離子植入到比與混合掃描型單晶片式離子植入裝置對應之半導體晶圓9小的小型半導體晶圓15中，不改變離子束掃描頻率就能夠實現比假想離子植入區域14的最大射束掃描長度短的射束掃描長度，以符合小型半導體晶圓15的形狀。

在此，參閱第10圖，說明用於實現比假想離子植入 區域14的最大射束掃描長度短的射束掃描長度的方法之其他例子。第10圖係表示提供給射束掃描儀之電場與時間之間的關係的其他例之圖。第10圖中，如用第9圖已進行之說明，比最大射束掃描長度短的射束掃描長度的兩端的離子束位置，可以考慮若為例如第10圖的情況，則作為提供給射束掃描儀5之電壓，用最大值V2(V)、最小值V1(V)來表示，因此為了實現比該最大射束掃描長度短的射束掃描長度，作為提供給射束掃描儀5之電壓，不容許V2(V)以上的電壓，並且亦不容許V1(V)以下的電壓。藉此為了實現比假想離子植入區域14的最大射束掃描長度短的射束掃描長度，可以考慮例如第10圖那樣，將隨時間變化之電壓提供給射束掃描儀5。

若簡單地說明第10圖的擾動電場17，則為如下擾動電場17，即作為提供給射束掃描儀5之電壓，直到時刻T5，直接使用第8圖中從時刻T1到時刻T2所設定之、相對於假想離子植入區域14的最大射束掃描長度而獲得之擾動電場17，從時刻T5到時刻T6，直接使用第8圖中從時刻T3到時刻T4所設定之、相對於假想離子植入區域14的最大射束掃描長度而獲得之擾動電場17。

在該情況下，的確向射束掃描儀5提供之電壓在最大值V2(V)與最小值V1(V)之間，並且離子束始終在X掃描方向上繼續進行掃描，因此能夠實現離子植入效率的提高。但是第10圖的擾動電場17中，電場重複週期比T_scan(sec)短。

即，第10圖所示之擾動電場17中，在確實能夠提高離子植入效率之狀態下，能夠實現比假想離子植入區域14的最大射束掃描長度短的射束掃描長度。然而導致離子束掃描頻率改變，因此並不符合如下目的，即為了以批量生產用半導體製造製程中實用之離子植入效率，將離子植入到比與混合掃描型單晶片式離子植入裝置對應之半導體晶圓9小的小型半導體晶圓15中，不改變離子束掃描頻率就能夠實現比假想離子植入區域14的最大射束掃描長度短的射束掃描長度，以符合小型半導體晶圓15的形狀。

從以上說明可知，在第9圖所示之虛擬擾動電場18或第10圖所示之擾動電場17中，為了以批量生產用半導體製造製程中實用之離子植入效率，將離子植入到比與混合掃描型單晶片式離子植入裝置對應之半導體晶圓9小的小型半導體晶圓15中，不改變離子束掃描頻率就不能實現比假想離子植入區域14的最大射束掃描長度短的射束掃描長度，以符合小型半導體晶圓15的形狀。

在此，參閱第11圖說明本實施形態之離子植入方法中，為實現比假想離子植入區域14的最大射束掃描長度短的射束掃描長度而求出提供給射束掃描儀5之電壓之方法。第11圖係例示本實施形態之轉換擾動電場之圖。第11圖中，如利用第9圖或第10圖已進行之說明那樣，比最大射束掃描長度短的射束掃描長度兩端的離子束位置若為例如第11圖的情況，則用最大值V2(V)、最小值V1(V) 來表示提供給射束掃描儀5之電壓，因此為了實現比該最大射束掃描長度短的射束掃描長度，作為提供給射束掃描儀5之電壓，不容許V2(V)以上的電壓，並且亦不容許V1(V)以下的電壓。本實施形態中，在實現比第11圖中用虛線表示之假想離子植入區域14的最大射束掃描長度短的射束掃描長度時，提供給射束掃描儀5之轉換擾動電場19並未直接使用相對於第11圖中用實線表示之假想離子植入區域14的最大射束掃描長度而獲得之擾動電場17的一部份，而是藉由轉換擾動電場17而重新製作。

在此，對第11圖中將相對於最大射束掃描長度而獲得之擾動電場17轉換為相對於比最大射束掃描長度短的射束掃描長度的轉換擾動電場19之方法進行詳細的說明。如用第9圖或第10圖已進行之說明，為了以批量生產用半導體製造製程中實用之離子植入效率，將離子植入到比與混合掃描型單晶片式離子植入裝置對應之半導體晶圓9小的小型半導體晶圓15中，要求在實現比假想離子植入區域14的最大射束掃描長度短的射束掃描長度的同時，不改變電場重複週期，即不改變離子束掃描頻率。為了滿足該要求，本實施形態中，將從時刻T1到時刻T2所設定之、相對於假想離子植入區域14的最大射束掃描長度而獲得之擾動電場17，從時刻0到時刻T_scan/2隨時間延伸，將以該方法獲得之電場，作為從時刻0到時刻T_scan/2相對於比最大射束掃描長度短的射束掃描長度的轉換擾動電場19a。並且將從時刻T3到時刻T4所設定 之、相對於假想離子植入區域14的最大射束掃描長度而獲得之擾動電場17，從時刻T_scan/2到時刻T_scan隨時間延伸而獲得之電場，作為從時刻T_scan/2到時刻T_scan相對於比最大射束掃描長度短的射束掃描長度的轉換擾動電場19b。其結果，能夠獲得為了實現比假想離子植入區域14的最大射束掃描長度短的射束掃描長度而提供給射束掃描儀5之轉換擾動電場19。

若以數學方式表示，則相對於最大射束掃描長度而得到之擾動電場17(V_norm)作為時間t的函數並以V_norm=f(t)的關係式表示之情況下，相對於比最大射束掃描長度短的射束掃描長度的轉換擾動電場19(V_trans)，到時刻T_scan/2為止，以V_trans=f(at+T1)的關係式表示，其後，到時刻T_scan為止，以V_trans=f(b×(t-T_scan/2)+T3)的關係式來表示。其中a=(2×(T2-T1))/T_scan，b=(2×(T4-T3))/T_scan。

到目前為止，從利用第11圖來進行之說明中明確可知，將相對於最大射束掃描長度而獲得之擾動電場17轉換為相對於比最大射束掃描長度短的射束掃描長度的轉換擾動電場19之方法，只要在擾動電場17、提供給射束掃描儀5之電壓、及X掃描方向的離子束位置之間獲得根據射束掃描儀5的形狀而定之對應關係，則僅憑該對應關係就能夠獲得相對於比最大射束掃描長度短的射束掃描長度的轉換擾動電場19。換言之，相對於比最大射束掃描長度短的射束掃描長度，在向小型半導體晶圓15植入離子 之前，不需要利用離子束的射束電流測定值的空間位置依賴性來直接求出擾動電場17。或者亦可以如下表現，即如第7圖所示，為了以批量生產用半導體製造製程中實用之離子植入效率將離子植入到比與混合掃描型單晶片式離子植入裝置對應之半導體晶圓9小的小型半導體晶圓15中，用於實現符合小型半導體晶圓15的形狀之假想離子植入區域14的形狀的複數個離子掃描振幅中，相對於最長離子掃描振幅以外的離子掃描振幅而週期性變動之電場，藉由計算，由相對於最長離子掃描振幅之擾動電場17能夠自動求出。

為了實現基於用第11圖進行說明之本實施形態之、比假想離子植入區域14的最大射束掃描長度短的射束掃描長度而求出提供給射束掃描儀5之電壓之方法為，只要作為假想離子植入區域14的射束掃描長度比其最大射束掃描長度短的射束掃描長度就通常成立之方法，很顯然能夠獲得複數個比假想離子植入區域14的最大射束掃描長度短的射束掃描長度。並且從利用第11圖進行之說明中明確可知，為了實現本實施形態之比假想離子植入區域14的最大射束掃描長度短的射束掃描長度而求出提供給射束掃描儀5之電壓之方法，只是將V1(V)與V2(V)的大小關係作為其前提，而不以提供給射束掃描儀5之電壓的正負作為前提。這意味著與比最大射束掃描長度短的射束掃描長度兩端所對應之X掃描方向的2個射束掃描終端位置，與對射束掃描儀5未施加電壓之情況相比，能夠構成 為如第1圖中一個位於下方，而另一方位於上方，亦可以構成為雙方都位於下方，或者亦可以構成為雙方都位於上方。

並且，基於用第11圖說明之本實施形態的方法，很顯然在離子植入區域空間內，使用以單向掃描離子束為目的而被提供之、週期性變動之磁場的射束掃描儀5中亦相同。

如此，藉由用第11圖進行說明之、將相對於最大射束掃描長度而獲得之擾動電場17轉換為相對於比最大射束掃描長度短的射束掃描長度的轉換擾動電場19的本實施形態之方法，以批量生產用半導體製造製程中實用之離子植入效率將離子植入到比與混合掃描型單晶片式離子植入裝置對應之半導體晶圓9小的小型半導體晶圓15中之情況下，為了實現比假想離子植入區域14的最大射束掃描長度短的射束掃描長度以符合小型半導體晶圓15的形狀為目的，在能夠實現提高離子植入效率之狀態下，無需改變離子束掃描頻率就能夠確保X掃描方向的離子植入量的均勻性的同時，實現比假想離子植入區域14的最大射束掃描長度短的射束掃描長度。

另外，本實施形態中，藉由對利用機械掃描裝置13而進行之、小型半導體晶圓15的機械掃描速度進行控制，確保Y掃描方向的離子植入量的均勻性，並確保基於轉換擾動電場19的X掃描方向的離子植入量的均勻性，與之相結合，使得每單位時間、每單位面積植入到小型半 導體晶圓15之離子植入量恆定。以下將進行詳細的說明。

在此，參閱第12圖，對於在相同的離子束掃描頻率中使用不同的射束掃描長度時的離子植入量進行說明。第12圖係表示離子束的掃描速度及電場重複週期與射束掃描長度之間關係之圖。另外，如用第11圖已進行之說明，實際向小型半導體晶圓15植入離子時，為了確保X掃描方向的離子植入量的均勻性而使用擾動電場17及轉換擾動電場19，但是在第12圖中說明為其擾動非常小。第12圖的說明中，當然在不能忽略擾動大小之情況下，該觀點亦相同。

第12圖中，橫軸表示電場重複週期，縱軸表示離子束掃描速度。如以上說明，電場重複週期為離子束掃描速度的倒數，成為恆定值T_scan。並且通常射束掃描長度以離子掃描速度的時間積分來表示。第12圖中以v_0來表示相對於最大射束掃描長度S0之離子掃描速度，以v_1來表示相對於比最大射束掃描長度短的射束掃描長度S1之離子掃描速度。從第12圖明確可知，在相同的離子束掃描頻率中使用不同的射束掃描長度之情況下，離子掃描速度亦發生變化。藉此在假想離子植入區域14為矩形的情況下使用之、若利用為了確保Y掃描方向的離子植入量的均勻性而用機械掃描裝置13以等速度掃描小型半導體晶圓15之方法，則上述離子掃描速度根據射束掃描長度而發生變化，因此與此對應，每單位時間、每單位面積所 植入之離子植入量亦發生變化，無法確保Y掃描方向的離子植入量的均勻性。

藉此，本實施形態中，在離子植入過程中，根據射束掃描長度而切換週期性變動之電場時，同時切換掃描小型半導體晶圓15之速度，以確保每單位時間、每單位面積所植入之離子植入量相同，確保Y掃描方向的離子植入量均同，藉此使每單位時間、每單位面積所植入之離子植入量保持恆定。下面將進行詳細的說明。

在此，參閱第13圖，對基於本實施形態之、確保每單位時間、每單位面積所植入之離子植入量均勻性之方法進行概要說明。第13圖係表示離子束的掃描速度、晶圓的掃描速度及電場重複週期及離子植入量之間關係之圖。當考慮離子植入裝置中的離子植入量之情況下，通常以1維方式，即只考慮離子束的掃描速度即可，準確地講，不能以2維方式處理。例如，第7圖的例子中，小型半導體晶圓15藉由機械掃描裝置13而相對於離子束的掃描方向、即X掃描方向，向與其正交之方向、即Y掃描方向被機械掃描，因此必須考慮藉由機械掃描裝置13而被控制之晶圓掃描速度。當假想離子植入區域14為矩形的情況下，藉由使用以等速度掃描小型半導體晶圓15之方法而確保Y掃描方向的離子植入量的均勻性，因此能夠處理為正好沒有考慮晶圓掃描速度。

在此，為了一次觀察離子束掃描頻率、射束掃描長度、及晶圓掃描速度的關係，如第13圖所示，使用將一 邊設為植入時間t、一邊設為離子掃描速度v_s、一邊設為晶圓掃描速度V_s的3維空間就比較方便。在此，通常離子植入量，與離子掃描速度v_s和晶圓掃描速度V_s的乘積v_s×V_s成反比。

如用第12圖已進行之說明，相對於最大射束掃描長度S0之離子掃描速度為v_0，相對於比最大射束掃描長度短的射束掃描長度S1之離子掃描速度為v_1，因此相對於這2個射束掃描長度之2個離子掃描速度肯定不同。本實施形態中相對於該不同之離子掃描速度，藉由有意地改變晶圓掃描速度，使得離子植入量恆定。第13圖的情況下，以乘積v_0×V_0和乘積v_1×V_1成為恆定之方式來決定相對於最大射束掃描長度S0之晶圓掃描速度V_0和相對於比最大射束掃描長度短的射束掃描長度S1之晶圓掃描速度V_1之間的關係，藉此離子植入量恆定。亦即，依本實施形態，使機械掃描小型半導體晶圓15的速度，即晶圓掃描速度根據不同的離子掃描振幅而分別發生變化，能夠確保每單位時間、每單位面積所植入之離子的植入量恆定。

相對於比最大射束掃描長度短的射束掃描長度S1的晶圓掃描速度V_1比相對於最大射束掃描長度S0之晶圓掃描速度V_0快。藉此相對於比最大射束掃描長度短的射束掃描長度S1之晶圓掃描速度V_1對相對於最大射束掃描長度S0之晶圓掃描速度V_0的比值為1以上的數值。該數值可以看作是相對於晶圓掃描速度的校正係數。

另外，為了將相對於最大射束掃描長度S0而獲得之擾動電場17轉換為相對於比最大射束掃描長度短的射束掃描長度的轉換擾動電場19，藉由計算而能夠自動地求出週期性變動之電場時，同時藉由計算能夠求出以相對於最大射束掃描長度S0之晶圓掃描速度V_0為基準之、相對於比最大射束掃描長度短的射束掃描長度S1之晶圓掃描速度V_1的校正係數。這在利用第11圖及第13圖已進行之說明中是顯而易見的。

用第12圖或第13圖進行之說明是針對第1圖例示之電場型射束掃描儀5而進行者，但是這是個例子，藉由將電場替換為磁場，利用第12圖或第13圖的說明還能夠幾乎直接適用於磁場型射束掃描儀5中。

並且，用第13圖進行說明之、有關相對於比假想離子植入區域14的最大射束掃描長度短的射束掃描長度，為了確保每單位時間、每單位面積所植入之離子的植入量恆定而進行之、有意地改變晶圓掃描速度之方法為，只要假想離子植入區域14的射束掃描長度比最大射束掃描長度短的射束掃描長度就通常成立之方法，很顯然能夠獲得複數個比假想離子植入區域14的最大射束掃描長度短的射束掃描長度。

如此，在本實施形態中，複數次使用將用第11圖進行說明之相對於最大射束掃描長度而獲得之擾動電場17轉換為相對於比最大射束掃描長度短的射束掃描長度之轉換擾動電場19之方法，藉此設定複數種比最大掃描長度 短的射束掃描長度。並且用第13圖進行說明之相對於比最大射束掃描長度短的各射束掃描長度設定複數種晶圓掃描速度，而且獲得以相對於最大射束掃描長度的晶圓掃描速度為基準之複數個晶圓掃描速度的校正係數，在切換複數種射束掃描長度的同時，對小型半導體晶圓15進行離子植入。藉此在確保植入過程中的離子束掃描頻率恆定的同時，確保每單位時間、每單位面積植入到小型半導體晶圓15之離子植入量恆定，如第7圖所示，根據小型半導體晶圓15的位置而改變離子掃描振幅的同時，能夠以批量生產用半導體製造製程中實用之離子植入效率來進行離子植入。即依本實施形態，將半徑小於半導體晶圓9的小型半導體晶圓15設置或附加在半導體晶圓9上，從對小型半導體晶圓15開始植入離子起到離子植入結束，不進行射束電流的測定，而將離子繼續照射於包含小型半導體晶圓15之半導體晶圓9，很顯然能夠確保每單位時間、每單位面積植入到小型半導體晶圓15之離子植入量恆定。

並且，到目前為止所進行之說明中，關於小型半導體晶圓15的機械掃描在離子植入過程中無需要中斷，因此本實施形態中，無需中斷小型半導體晶圓15的掃描而根據小型半導體晶圓15的位置改變離子掃描振幅的同時，以批量生產用半導體製造製程中實用之離子植入效率來進行離子植入。

另外，如以上說明，為了轉換為相對於比最大射束掃 描長度短的射束掃描長度之轉換擾動電場19，在向小型半導體晶圓15植入之前進行之相對於最大射束掃描長度而獲得之擾動電場17與提供給射束掃描儀5之電壓及X掃描方向的離子束的位置之間，需要獲得根據射束掃描儀5的形狀而定之對應關係。並且為了導出以相對於比最大射束掃描長度短的射束掃描長度的晶圓掃描速度或者相對於最大射束掃描長度的晶圓掃描速度為基準之、相對於比最大射束掃描長度短的射束掃描長度的晶圓掃描速度的校正係數，需要相對於最大射束掃描長度而獲得之擾動電場17和相對於比最大射束掃描長度短的射束掃描長度的轉換擾動電場19。亦即，在向小型半導體晶圓15進行離子植入之過程中，不需要測定離子束的電流值。因此本實施形態中，在向小型半導體晶圓15進行離子植入過程中無需測定離子束的電流值，而是根據小型半導體晶圓15的位置改變該離子掃描振幅的同時，以批量生產用半導體製造製程中實用之離子植入效率進行離子植入。

在此，其中重點在於，假想離子植入區域14的形狀或面積並不限定於第7圖所示之形狀或面積。以下示出具體的情況，示出作為假想離子植入區域14能夠獲得哪種形狀或面積。然後表示本實施形態之方法能夠滿足所得到之假想離子植入區域14的形狀或面積。

在此，參閱第14圖，首先，關於對假想離子植入區域14的面積要求與第7圖所示之面積不同的面積的情況進行說明。如以上說明，例如第7圖中表示如下情況，即 為了以批量生產用半導體製造製程中實用之離子植入效率，將離子植入到比與混合掃描型單晶片式離子植入裝置對應之半導體晶圓9小的小型半導體晶圓15中，需要將假想離子植入區域14的形狀控制成接近圓形之形狀，以符合小型半導體晶圓15的形狀，並且將假想離子植入區域14的或面積控制成適合於小型半導體晶圓15的面積。這樣將假想離子植入區域14的形狀控制成接近圓形之形狀，以符合小型半導體晶圓的形狀，進而提高離子植入效率，這並不限定於將離子植入到比與混合掃描型單晶片式離子植入裝置對應之半導體晶圓9小的小型半導體晶圓15中，例如如第12圖，即使在將離子植入與混合掃描型單晶片式離子植入裝置對應之半導體晶圓9本身的情況下，亦能夠將假想離子植入區域14的形狀控制成接近圓形，以符合小型半導體晶圓的形狀，並且能夠提高離子植入效率。

第14圖係例示將離子植入到與混合掃描型單晶片式離子植入裝置對應之半導體晶圓9本身的情況下，基於本實施形態之假想離子植入區域14之圖。如以上說明，將離子植入到半導體晶圓9時，重要的是每單位時間、每單位面積植入到半導體晶圓9的整個面的離子植入量恆定。在此，針對半導體晶圓9的假想離子植入區域14的形狀為與針對小型半導體晶圓15的假想離子晶圓14的形狀相似的形狀，只是面積發生變化。藉此關於將假想離子植入區域14的形狀控制成能夠接近圓形以符合第12圖例示之 半導體晶圓9的形狀的情況下，實現對於半導體晶圓9的整個面的離子植入量的均勻性的方法，與將假想離子植入區域14的形狀控制成能夠接近圓形以符合已進行說明之小型半導體晶圓15的形狀之情況下，實現對於小型半導體晶圓15的整個面的離子植入量的均勻性之方法相比並沒有改變。但是半導體晶圓9完全包含在假想離子植入區域14中。或者亦可以表現為，在向半導體晶圓9植入離子之情況下，假想離子植入區域14包含半導體晶圓9所構成之平面區域。

以上，如用第7圖和第14圖進行之說明中明確可知，若使用本實施形態之方法，則構成為在向半導體晶圓9植入離子之情況下，半導體晶圓9所構成之平面區域包含假想離子植入區域14，從開始植入到結束植入為止，離子束能夠繼續植入到半導體晶圓9，亦可以構成為假想離子植入區域14包含半導體晶圓9所構成之平面區域。該些複數種構成方法，根據其目的而分開使用。另外，若考慮第9圖中保持半導體晶圓9之半導體晶圓保持裝置10(未圖示)，則半導體晶圓保持裝置10和半導體晶圓9的形狀及面積幾乎相同，因此亦可以表現為，第14圖的離子植入方法為假想離子植入區域14包含半導體晶圓保持裝置10所構成之平面區域的離子植入方法。

在此，參閱第15圖，說明關於假想離子植入區域14的面積以及形狀要求與第7圖或第14圖中示出之面積及形狀不同之面積及形狀的情況。第15圖中說明如下情 況，即對應於半導體晶圓9之混合掃描型單晶片式離子植入裝置中，為了以批量生產用半導體製造製程中實用之離子植入效率將離子植入到小於半導體晶圓9的5個小型半導體晶圓15中，適當地控制假想離子植入區域14的形狀或面積，以符合5個小型半導體晶圓15的形狀。

第15圖係表示將5個小型半導體晶圓15配置在半導體晶圓保持裝置10上之狀態之圖。可以考慮各種配置5個小型半導體晶圓15之方法，例如可以考慮如第15圖的5個小型半導體晶圓15的配置方法。在該情況下，為了以批量生產用半導體製造製程中實用之離子植入效率，將離子植入到該5個小型半導體晶圓15中，可以說符合5個小型半導體晶圓15的形狀之假想離子植入區域14的形狀為例如第15圖的類似沙漏形狀。

當然，5個小型半導體晶圓15的配置方法並不限定於第15圖，為了以批量生產用半導體製造製程中實用之離子植入效率，將離子植入到5個小型半導體晶圓15中，符合5個小型半導體晶圓15的形狀之假想離子植入區域14的形狀當然並不限定於如第15圖的類似沙漏形狀。

如以上說明，為了轉換為相對於比最大射束掃描長度短的射束掃描長度之轉換擾動電場19，在向小型半導體晶圓15植入之前進行之相對於最大射束掃描長度而獲得之擾動電場17、提供給射束掃描儀5之電壓及X掃描方向的離子束的位置之間，需要得出根據射束掃描儀5的形 狀而定之對應關係。並且為了導出以相對於比最大射束掃描長度短的射束掃描長度的晶圓掃描速度，或者相對於最大射束掃描長度之晶圓掃描速度為基準之、相對於比最大射束掃描長度短的射束掃描長度之晶圓掃描速度的校正係數，只需要相對於最大射束掃描長度而獲得之擾動電場17和相對於比最大射束掃描長度短的射束掃描長度之轉換擾動電場19。在此，至於最大射束掃描長度在半導體晶圓保持裝置10的Y掃描方向上位於何處，沒有必要將其作為條件。

即，用第14圖進行之說明中，在半導體晶圓保持裝置10的Y掃描方向上，最大射束掃描長度在中央附近，而第15圖中在半導體晶圓保持裝置10的Y掃描方向上，最大射束掃描長度在兩端。本實施形態中，在離子植入過程中，無需進行離子束的電流值的測定就能夠控制假想離子植入區域14的形狀及其面積，因此如用第14圖或第15圖進行之說明，最大射束掃描長度可以在半導體晶圓保持裝置10的Y掃描方向上的任一位置上。

若用假想離子植入區域14與半導體晶圓保持裝置10的包含關係來表示第15圖的情況，則可以說半導體晶圓保持裝置10所構成之平面區域和假想離子植入區域14的關係分別彼此不包含另一方。

其次，參閱第16圖，說明關於假想離子植入區域14的面積及形狀進一步要求不同的面積及形狀的情況。第16圖係表示將3個小型半導體晶圓15配置在半導體晶圓 保持裝置10上之狀態圖。在此，第16圖中說明如下情況，即在對應於半導體晶圓9之混合掃描型單晶片式離子植入裝置中，為了以批量生產用半導體製造製程中實用之離子植入效率將離子植入到小於半導體晶圓9的3個小型半導體晶圓15中，適當地控制假想離子植入區域14的形狀或面積，以符合3個小型半導體晶圓15的形狀。

可以考慮各種配置3個小型半導體晶圓15之方法，例如可以考慮如第16圖的3個小型半導體晶圓15的配置方法。在該情況下，為了以批量生產用半導體製造製程中實用之離子植入效率將離子植入到該3個小型半導體晶圓15中，可以說符合3個小型半導體晶圓15的形狀的假想離子植入區域14的形狀為例如第16圖的類似D形形狀。

若用假想離子植入區域14與半導體晶圓保持裝置10的包含關係來表示第16圖的情況，則可以說半導體晶圓保持裝置10所構成之平面區域和假想離子植入區域14的關係分別彼此不包含另一方，但是很顯然能夠構成為，根據3個小型半導體晶圓15的配置方法，假想離子植入區域14完全包含在半導體晶圓保持裝置10中。

另外，為了以批量生產用半導體製造製程中實用之離子植入效率將離子植入到該3個小型半導體晶圓15中，符合3個小型半導體晶圓15的形狀的假想離子植入區域14的形狀當然並不限定於第16圖的類似D形形狀。

如以上說明，為了實現比假想離子植入區域14的最大射束掃描長度短的射束掃描長度而求出提供給射束掃描 儀5之電壓的方法，僅將V1(V)與V2(V)的大小關係作為其前提，而沒有將提供給射束掃描儀5之電壓的正負作為前提。藉此如第16圖所示，亦能夠實現相對於小型半導體晶圓15的Y掃描中心軸左右非對稱的假想離子植入區域14。

並且，本實施形態中，可以採用各種假想離子植入區域14和半導體晶圓保持裝置10的包含關係、以及假想離子植入區域14和半導體晶圓9的包含關係。這是因為在離子植入過程中完全無需測定離子束的電流值就能夠控制假想離子植入區域14的形狀及其面積。並且本實施形態中，能夠以各種方法來控制假想離子植入區域14的形狀及其面積。另外，本實施形態之離子植入裝置，在離子植入過程中無需進行離子束的電流值的測定就能夠控制假想離子植入區域14的形狀及其面積，但是這不意味著在離子植入過程中不能進行離子束的電流值測定，而是沒有進行的必要。藉此根據假想離子植入區域14和半導體晶圓保持裝置10的包含關係、以及假想離子植入區域14和半導體晶圓9的包含關係，若可以的話，在離子植入過程中亦可以進行離子束的電流值測定。

並且，如以上說明中明確可知，本實施形態中，關於假想離子植入區域14的形狀，設置複數種離子掃描方向的離子掃描振幅，並且根據被掃描物體的位置，在改變離子掃描振幅之同時，進行離子植入。因此本實施形態中，能夠選擇到目前為止例示出之各種假想離子植入區域 14。具體而言，可以說是如下離子植入方法，即作為假想的平面狀離子植入區域形狀，即假想離子植入區域14，可以選擇如第7圖或第14圖的能夠接近頂點數量比正二十邊形多的多邊形形狀之形狀，或者圓形形狀，或者如第15圖能夠選擇類似沙漏形狀，或者如第16圖一樣能夠選擇類似D形形狀。

另外，假想離子植入區域14的形狀並不限定於到目前為止所例示之形狀。例如亦能夠實現上下非對稱的假想離子植入區域14。

如以上說明，藉由本實施形態之離子植入方法，在混合掃描型單晶片式離子植入裝置中，確保植入過程中的離子束掃描頻率恆定，並且在確保每單位時間、每單位面積所植入之離子植入量恆定的同時，針對進行離子植入之半導體晶圓的大小或同時植入的片數，根據各自的情況能夠提高晶圓生產效率。

以下，例舉幾種本發明的態樣。

一種形態的離子植入方法為如下，亦即將產生於離子源之離子作為離子束而輸送至離子植入區域空間，在離子植入區域空間內對物體植入離子之情況下，在離子束的輸送過程中，使週期性變動之電場或週期性變動之磁場作用於離子，在離子植入區域空間內單向掃描離子束，向與該掃描方向正交之方向掃描物體，藉由利用該2種掃描，針對植入到物體之離子，能夠將離子對物體之相對關係看作是假想的平面狀離子植入區域，在該情況下，在假想的平 面狀離子植入區域確保每單位時間、每單位面積所植入之離子的植入量恆定且確保單向掃描離子束之掃描頻率恆定的同時，針對假想的平面狀離子植入區域的形狀，設定複數種離子掃描方向的離子掃描振幅，不中斷物體的掃描，根據被掃描物體的位置而改變離子掃描振幅之同時進行離子植入。該離子植入方法的特徵為，在離子植入區域空間內進行離子植入過程中，通常對離子束的電流值不進行測定，或者完全不進行測定。

並且，如下幾點亦是其特徵之一，即關於以在離子植入區域空間內單向掃描離子束為目的而提供之、在離子束的輸送過程中作用之週期性變動之電場或週期性變動之磁場，在複數個離子掃描振幅中，以相對於最長的離子掃描振幅週期性變動之電場或週期性變動之磁場作為基準，從該基準求出相對於複數個離子掃描振幅中的最長的離子掃描振幅以外的離子掃描振幅而週期性變動之電場或週期性變動之磁場，根據被掃描物體的位置，切換週期性變動之電場或週期性變動之磁場，藉此改變離子掃描振幅；週期性變動之電場或週期性變動之磁場作為時間函數，求出以週期性重複之三角形形狀作為基準，在植入之前利用離子束之射束電流測定值的空間位置依賴性，在週期性重複之三角形形狀的基礎上，對週期性變動之電場或週期性變動之磁場附加擾動之控制函數；另外，在複數個離子掃描振幅中，相對於最長的離子掃描振幅以外的離子掃描振幅週期性變動之電場或週期性變動之磁場，藉由計算而自動求 出。

並且，一種態樣的離子植入裝置為如下離子植入裝置，亦即關於將產生於離子源之離子作為離子束而輸送至離子植入區域空間，並在離子植入區域空間內對物體植入離子之離子植入裝置，在離子束的輸送過程中，使週期性變動之電場或週期性變動之磁場作用於離子，在離子植入區域空間內單向掃描離子束，向與該掃描方向正交之方向掃描物體，藉由利用這2種掃描，關於植入到物體之離子，能夠將離子對物體之相對關係看作假想的平面狀離子植入區域，在該情況下，在假想的平面狀離子植入區域確保每單位時間、每單位面積所植入之離子的植入量恆定並確保單向掃描離子束之掃描頻率恆定的同時，針對假想的平面狀離子植入區域的形狀，設定複數種離子掃描方向的離子掃描振幅，不中斷物體的掃描而根據被掃描物體的位置改變離子掃描振幅的同時，能夠進行離子植入。該離子植入裝置的特徵為，在離子植入區域空間內進行離子植入過程中，無需測定離子束的電流值。

上述離子植入方法或離子植入裝置，為了在假想的平面狀離子植入區域確保每單位時間、每單位面積所植入之離子的植入量恆定，在離子掃描方向的複數種離子掃描振幅中選擇最長的離子掃描振幅，相對於最長的離子掃描振幅，在植入之前，利用離子束的射束電流測定值的空間位置依賴性，求出確保離子掃描方向的離子植入量的均勻性的控制函數，由相對於最長的離子掃描振幅之控制函數， 藉由計算自動地求出相對於複數種離子掃描振幅之控制函數即可。

並且，上述植入方法或離子植入裝置，為了在確保單向掃描離子束之掃描頻率恆定的同時，確保在假想的平面狀離子植入區域每單位時間、每單位面積所植入之離子的植入量恆定，亦可以由相對於複數種離子掃描振幅之複數種控制函數求出週期性變動之電場或週期性變動之磁場。並且亦可以根據被掃描物體的位置，藉由切換週期性變動之電場或週期性變動之磁場來改變離子掃描振幅的同時，進行離子植入。

上述離子植入方法或離子植入裝置，亦可以使掃描物體的速度分別對應於複數個離子掃描振幅而變化，確保在假想的平面狀離子植入區域每單位時間、每單位面積所植入之離子的植入量恆定。

並且，上述離子植入方法或離子植入裝置亦可以構成為，在離子掃描方向的複數種離子掃描振幅中選擇最長的離子掃描振幅之情況下，在假想的平面狀離子植入區域中，可將最長的離子掃描振幅的位置設定在任一位置上。

並且，上述離子植入方法或離子植入裝置亦可以構成為，作為物體，使用半導體晶圓保持器，將半導體晶圓設置於半導體晶圓保持器上，無需測定射束電流值就能夠確保每單位時間、每單位面積所植入半導體晶圓之離子的植入量恆定。

並且，其他態樣的離子植入方法為，藉由掃描離子束 的同時向與離子束的掃描方向交叉之方向掃描晶圓之混合式掃描進行離子植入之方法。並且該方法具有預先設定離子植入時的離子束的掃描速度及物體的掃描速度之製程，和根據已設定之離子束的掃描速度(例如，第13圖所示之v_0或v_1)及物體的掃描速度(例如，第13圖所示之V_0或V_1)來植入離子之製程。預先設定製程根據因應被離子照射之物體的表面形狀而變化之離子束的各掃描振幅(射束掃描長度S0或S1)來複數設定離子束的掃描速度(例如，第13圖所示之v_0或v_1)，以確保離子束的掃描頻率(1/(T_scan))恆定，並且設定與離子束的掃描速度所對應之物體的掃描速度(例如，第13圖所示之V_0或V_1)，以確保每單位時間、每單位面積植入到物體表面之離子植入量恆定。

依該形態，即使不測定離子束的電流量，亦能夠確保離子植入量恆定。

上述離子植入方法還可以具有如下製程，即在用離子束掃描整個物體之期間，在規定時刻測定離子束的電流量之製程。並且在該製程中，測定離子束的電流量的次數少於用離子束掃描物體之次數即可。例如，能夠對整個物體進行N次掃描之情況下，用射束測定裝置8能夠進行測定之機會有N次。但是當假想離子植入區域14的形狀不是具有與離子束的掃描方向平行的一邊之矩形之情況(如同晶圓呈圓形之情況)下，直到離子束到達射束測定裝置8的位置，掃描假想離子植入區域14以外的區域的時間增 加，導致離子植入效率下降。藉此將離子束電流量的測定次數設為(N-1)次以下，而不需要每次掃描離子束時進行測定，減少離子束電流量的測定即可。藉此例如能夠進行根據離子束的電流量的反饋控制，而且與每次掃描離子束時就要測定離子束的電流量的情況相比，能夠減少無助於離子植入之時間，能夠提高離子植入效率。並且根據所測定之離子束的電流量，能夠提高離子植入量的精確度。

並且，以配置於物體外側之裝置，例如側杯電流測定器來測定離子束的電流量。即在離子束的掃描方向上，裝置配置於比物體寬度最寬的區域更靠近外側。因此在離子束對物體寬度窄的區域進行掃描時刻，若要測定離子束電流量，則離子束掃描物體外側的時間就會增加。因此離子植入效率下降。藉此上述離子植入方法亦可以在以可獲取之離子束的掃描振幅中的最大的掃描振幅來進行掃描的時刻測定離子束的電流量。藉此能夠減少離子束掃描物體外側之時間。

並且上述離子植入方法還可以具有如下製程：計算第1控制函數之製程，該第1控制函數用於控制以可獲取之離子束的掃描振幅中的最大掃描振幅來進行掃描之離子束；根據第1控制函數計算第2控制函數之製程，該第2控制函數控制用最大掃描振幅以外的掃描振幅來進行掃描之離子束。

第1控制函數為表示例如第11圖所示之擾動電場17之函數，計算第1函數的製程，例如亦可以根據射束測定 裝置8的測定結果來計算擾動電場17。並且作為表示第11圖所示之轉換擾動電場19之函數、根據第1控制函數來計算第2控制函數之製程，例如亦可以只轉換第11圖所示之擾動電場17的函數，不需要特別的測定而計算擾動電場17。另外，第2控制函數中，例如所對應之離子束的掃描振幅比擾動電場17的掃描振幅小。

從而，若算出第1控制函數，則能夠簡便地算出以最大掃描振幅以外的掃描振幅進行掃描之離子束之第2控制函數。另外，亦可以根據所對應之掃描振幅的大小而計算複數個第2控制函數。上述離子植入方法中，第1控制函數亦可以是表示週期性變動之電場或磁場之函數。

並且，上述離子植入方法中，第1控制函數以及第2控制函數為離子束的控制電壓的時間變化，若將第1控制函數的控制電壓的最大值和最小值的差值設為△V1，將第2控制函數的控制電壓的最大值和最小值的差值設為△V2，則第2控制函數能夠被設定為滿足△V2<△V1且從該第2控制函數的控制電壓的最大值(第11圖所示之V2)遞減到最小值(第11圖所示之V1)之時間(第11圖所示之T_scan/2)，與第1控制函數的控制電壓從最大值(V_scan0)遞減到最小值(-V_scan0)之時間相等。藉此確保離子束的掃描頻率恆定，並且能夠改變離子束的掃描速度。

並且上述離子植入方法中，計算第1控制函數之製程可以在植入離子之製程之前進行。藉此能夠簡化植入離子 之製程中的控制。

並且，其他態樣的離子植入裝置100具備如下部份：半導體晶圓保持裝置10，其作為保持部，保持作為物體之晶圓；射束掃描儀5，其作為掃描部，構成為在晶圓表面掃描離子束；晶圓升降裝置12，其作為移動部，使半導體晶圓保持裝置10向與離子束掃描方向交叉之方向移動；控制部110，其預先設定離子植入時的離子束的掃描速度及物體的掃描速度，根據所設定之離子束的掃描速度及物體的掃描速度對射束掃描儀5以及晶圓升降裝置12的動作進行控制(參閱第2圖)。控制部110，使得離子束的掃描振幅根據物體的表面形狀而變化，以確保離子束的掃描頻率(1/(T_scan))恆定，與此同時，對射束掃描儀5進行控制，以便能夠以對應於該掃描振幅而變化之規定掃描速度來掃描離子束，並且控制晶圓升降裝置12，以使物體以對應於離子束的掃描速度而變化之晶圓的掃描速度移動。

依該態樣，即使不測定離子植入量亦能夠確保離子植入量恆定。

依以上例示之離子植入方法和離子植入裝置，進而能夠發揮以下作用效果。例如，在混合掃描型單晶片式離子植入裝置中，作為假想的平面狀離子植入區域的形狀，能夠獲得能夠接近頂點數量比五邊形多的多邊形形狀的離子植入形狀。尤其是，若具體舉例其離子植入形狀，則能夠獲得接近頂點數量比二十邊形多的多邊形形狀的形狀、或 圓形形狀、或類似D形形狀、或類似沙漏形狀、或類似星形形狀、或類似五邊形形狀、或類似六邊形形狀。

並且，在混合掃描型單晶片式離子植入裝置中，能夠控制假想的平面狀離子植入區域的形狀及其面積。

並且，在離子植入過程中，無需進行離子束電流值的測定就能夠控制上述假想的平面狀離子植入區域的形狀及其面積。

並且，無需改變單向掃描離子束的掃描頻率就能夠控制上述假想的平面狀離子植入區域的形狀及其面積。

並且，使離子植入劑量在半導體晶圓的整個面均勻的同時，能夠控制上述假想的平面狀離子植入區域的形狀及其面積。

並且，無需中斷對物體的離子植入就能夠控制上述假想的平面狀離子植入區域的形狀及其面積。尤其在物體為半導體晶圓的情況下，無需中斷對半導體晶圓的掃描就能夠控制半導體晶圓的離子植入區域的形狀及其面積。並且，將離子植入半導體晶圓的情況下，從開始植入到結束植入，能夠使離子束繼續照射於半導體晶圓。

以上，參閱上述實施形態對本發明進行了說明，但是本發明並不限定於上述實施形態，對各實施形態的結構進行適當的組合或替換之內容均包含在本發明中。並且可根據本領域技術人員的知識對本實施形態的組合或處理順序進行適當的改變，或者亦可以對實施形態追加各種設計變更等變形，追加該些變形的實施形態亦包含於本發明的範 圍。

17‧‧‧擾動電場

19、19a、19b‧‧‧轉換擾動電場

V‧‧‧電壓

V1‧‧‧最大值

V2‧‧‧最小值

T‧‧‧時間

T1、T2、T3、T4‧‧‧時刻

Claims (9)

1. 一種離子植入方法，其藉由混合式掃描進行離子植入；其特徵為，具有：預先設定離子植入時的離子束的掃描速度及物體的掃描速度之製程；及根據已設定之離子束的掃描速度及物體的掃描速度而植入離子之製程；前述預先設定製程，係：根據因應被離子照射之物體的表面形狀而變化之離子束的各掃描振幅來複數設定離子束的掃描速度，以確保離子束的掃描頻率恆定；並設定與離子束的掃描速度所對應之物體的掃描速度，以確保植入到物體表面的每單位面積之離子植入量恆定；前述植入離子之製程，係更具有在以離子束掃描整個物體期間的規定時刻，測定離子束的電流量之製程；在以可獲取之離子束的掃描振幅中的最大掃描振幅進行掃描之時刻，測定前述離子束的電流量。
2. 如請求項1之離子植入方法，其中，測定前述離子束的電流量之次數，比以前述離子束掃描物體之次數少。
3. 如請求項1或請求項2之離子植入方法，其中，具有：計算第1控制函數之製程，前述第1控制函數用於控 制以可獲取之離子束的掃描振幅中的最大掃描振幅進行掃描之離子束；及根據前述第1控制函數計算第2控制函數之製程，前述第2控制函數控制以前述最大掃描振幅以外的掃描振幅進行掃描之離子束。
4. 如請求項3之離子植入方法，其中，前述第1控制函數為表示週期性變動之電場或磁場之函數。
5. 如請求項3之離子植入方法，其中，前述第1控制函數以及前述第2控制函數為離子束的控制電壓的時間變化；若將前述第1控制函數的控制電壓的最大值和最小值之差值設為△V1，將前述第2控制函數的控制電壓的最大值和最小值之差值設為△V2，則第2控制函數被設定為如下，滿足△V2<△V1，且該第2控制函數的控制電壓從最大值到最小值所變化之時間，與前述第1控制函數的控制電壓從最大值到最小值所變化之時間相等。
6. 如請求項3之離子植入方法，其中，計算前述第1控制函數之製程在植入離子之製程之前進行。
7. 如請求項1或請求項2之離子植入方法，其中， 前述物體為半導體晶圓。
8. 一種離子植入方法，其藉由混合式掃描進行離子植入；其特徵為，具有：設定離子植入時的離子束的掃描速度及物體的掃描速度之製程；及根據已設定之離子束的掃描速度及物體的掃描速度而植入離子之製程；前述設定製程，係：根據因應被離子照射之物體的表面形狀而變化之離子束的各掃描振幅，複數設定離子束的掃描速度，以確保離子束的掃描頻率恆定；前述植入離子之製程，係：以測定前述離子束的電流量之次數比以前述離子束掃描物體之次數少的方式進行實施；前述離子束的電流量的測定，係實施在以可獲取之離子束的掃描振幅中的最大掃描振幅進行掃描之時刻。
9. 一種離子植入裝置，具備：保持部，其保持物體；掃描部，其構成為在前述物體的表面掃描離子束；移動部，其使前述保持部向與離子束的掃描方向交叉之方向移動；測定裝置，係在以離子束掃描整個物體期間的規定時刻，測定離子束的電流量；及控制部，其預先設定離子植入時的離子束的掃描速度 及物體的掃描速度，並根據已設定之離子束的掃描速度及物體的掃描速度，對前述掃描部以及前述移動部的動作進行控制；前述控制部，係：使離子束的掃描振幅因應物體的表面形狀而變化，以確保離子束的掃描頻率恆定，與此同時，對前述掃描部進行控制，以便能夠以對應於該掃描振幅而變化之規定掃描速度來掃描離子束，前述控制部控制前述移動部，以使物體以對應於離子束的掃描速度而變化之物體的掃描速度移動；前述測定裝置，係在以可獲取之離子束的掃描振幅中的最大掃描振幅進行掃描之時刻，測定前述離子束的電流量。