TWI666676B - Ion implantation method and ion implantation device - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種控制離子照射量分佈及每單位時間的離子照射量雙方之技術。離子植入裝置(10)具備：射束掃描器(26)；射束計測部，能夠測定晶圓位置上的射束掃描方向的離子照射量分佈；及控制部(60)，將用於往復掃描離子束之控制波形輸出到射束掃描器(26)。控制部(60)包括：輸出部，將基準控制波形輸出到射束掃描器(26)；獲取部，從射束計測部(50)獲取針對依據基準控制波形進行往復掃描之離子束而測定出之離子照射量分佈；及生成部，利用所獲取之離子照射量分佈生成補正控制波形。控制部(60)輸出被調整之補正控制波形，以使離子照射量分佈成為目標分佈且每單位時間的離子照射量分佈成為目標值。

Description

離子植入方法以及離子植入裝置
本發明係關於離子植入方法以及離子植入裝置。
在半導體製造製程中，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，規範地實施著向半導體晶圓植入離子之製程(以下，有時稱為“離子植入製程”)。在離子植入製程中所使用之裝置被稱為離子植入裝置，該裝置具有形成藉由離子源被離子化之後被加速之離子束之功能、及將該離子束輸送到植入處理室並向處理室內的晶圓照射離子束之功能。
為了將離子植入到作為處理對象之晶圓的整個面，離子束藉由射束掃描器進行往復掃描，晶圓沿著與射束掃描方向正交之方向往復運動。此時，藉由與晶圓的照射位置對應地改變射束掃描速度和往復運動速度，能夠控制照射到晶圓的各處之離子照射量(例如參閱專利文獻1)。
(先前技術文獻) (專利文獻)
專利文献1：日本特表平1-500310號公報
藉由與晶圓的各處對應地改變射束掃描速度，能夠控制照射到各處之離子照射量，但此時會因射束掃描速度的改變而導致照射到各處之每單位時間的離子照射量發生變化。因離子植入賦予晶圓之損傷的態樣會依每單位時間的離子照射量而發生變化，因此每單位時間的離子照射量發生變化時，可能會對半導體生產的品質維持產生影響。
本發明係鑑於這種狀況而完成者，其目的為，提供一種控制離子照射量分佈及每單位時間的離子照射量雙方之技術。
本發明的一態樣的離子植入方法中，係往復掃描離子束，並向與射束掃描方向正交之方向使晶圓往復運動，從而向晶圓植入離子，前述離子植入方法具備如下製程：將基準控制波形輸出到射束掃描器，從而往復掃描離子束；測定依據基準控制波形進行往復掃描之離子束在射束掃描方向的離子照射量分佈；利用測定出之離子照射量分佈生成補正控制波形；及將已生成之補正控制波形輸出到射束掃描器，並將依據補正控制波形進行往復掃描之離子束照射到晶圓。基準控制波形係往復掃描離子束之控制波形，以使表示晶圓位置上的射束掃描方向的各射束位置的時間變化值之掃描速度分佈成為第1掃描速度分佈，並且使掃 描週期成為第1掃描週期。離子照射量分佈係表示以規定次數往復掃描離子束時，在晶圓位置上的射束掃描方向的各射束位置上被累計照射之離子照射量的分佈者。補正控制波形係往復掃描離子束之控制波形，以使掃描速度分佈成為第2掃描速度分佈，並且使掃描週期成為第2掃描週期。第2掃描速度分佈係用於往復掃描離子束以使離子照射量分佈成為目標分佈之掃描速度分佈。第2掃描週期係被調整過之掃描週期，以使經由第2掃描速度分佈往復掃描之離子束所照射之每單位時間的離子照射量分佈成為目標值。生成補正控制波形之製程包括：利用第1掃描速度分佈及測定出之離子照射量分佈算出第2掃描速度分佈；及利用所算出之第2掃描速度分佈算出第2掃描週期。
本發明的另一態樣為一種離子植入裝置。該裝置具備：射束掃描器；往復運動裝置，設置於射束掃描器的下游，並沿著與射束掃描方向正交之方向使晶圓往復運動；射束計測部，能夠測定晶圓位置上的射束掃描方向的離子照射量分佈；及控制部，將用於往復掃描離子束之控制波形輸出到射束掃描器。控制部包括：輸出部，將基準控制波形輸出到射束掃描器；獲取部，從射束計測部獲取針對依據基準控制波形進行往復掃描之離子束而測定出之離子照射量分佈；及生成部，利用已獲取之離子照射量分佈生成補正控制波形。基準控制波形係將表示晶圓位置上的射束掃描方向的各射束位置的時間變化值之掃描速度分佈設為第1掃描速度分佈，並且將掃描週期設為第1掃描週期 來往復掃描離子束之控制波形。離子照射量分佈係表示以規定次數往復掃描離子束時，在晶圓位置上的射束掃描方向的各射束位置上被累計照射之離子照射量的分佈者。補正控制波形係將掃描速度分佈設為第2掃描速度分佈，並且將掃描週期設為第2掃描週期來往復掃描離子束之控制波形。第2掃描速度分佈係用於往復掃描離子束以使離子照射量分佈成為目標分佈之掃描速度分佈。第2掃描週期係被調整之掃描週期，以使被以第2掃描速度分佈往復掃描之離子束照射之每單位時間的離子照射量分佈成為目標值。生成部具有：第1算出部，利用第1掃描速度分佈及已獲取之離子照射量分佈算出第2掃描速度分佈；及第2算出部，利用所算出之第2掃描速度分佈算出第2掃描週期。將已生成之補正控制波形輸出到射束掃描器，並將依據補正控制波形進行往復掃描之離子束照射到晶圓。
另外，在方法、裝置、系統等之間相互置換以上構成要件的任意組合或本發明的構成要件和表現形式，作為本發明的態樣同樣有效。
依本發明，能夠控制離子照射量分佈及每單位時間的離子照射量雙方。
B‧‧‧離子束
W‧‧‧晶圓
C1‧‧‧照射區域
C2‧‧‧非照射區域
10‧‧‧離子植入裝置
20‧‧‧可變孔徑
26‧‧‧射束掃描器
40‧‧‧側杯
42‧‧‧中心杯
44‧‧‧往復運動裝置
46‧‧‧防護板
60‧‧‧控制部
62‧‧‧獲取部
64‧‧‧第1算出部
66‧‧‧第2算出部
68‧‧‧生成部
70‧‧‧輸出部
72‧‧‧調整部
第1圖(a)係表示實施形態之離子植入裝置的概略 構成之俯視圖，第1圖(b)係表示實施形態之離子植入裝置的概略構成之側視圖。
第2圖係表示往復運動之晶圓與往復掃描之射束之間的關係之主視圖。
第3圖係表示離子束的掃描範圍之俯視圖。
第4圖(a)係模式表示離子照射量分佈的計測方法之圖，第4圖(b)係表示計測出之離子照射量分佈的一例之曲線圖。
第5圖(a)係表示基準控制波形的一例之曲線圖，第5圖(b)係表示依據基準控制波形進行往復掃描之離子束的掃描速度分佈的一例之曲線圖，第5圖(c)係表示依據基準控制波形進行往復掃描之離子束的離子照射量分佈的一例之曲線圖。
第6圖(a)係表示調整後的掃描速度分佈的一例之曲線圖，第6圖(b)係表示調整後的離子照射量分佈的一例之曲線圖。
第7圖係表示用於得到調整後的掃描速度分佈之調整後的控制波形的一例之曲線圖。
第8圖(a)係表示補正前的控制波形的一例之曲線圖，第8圖(b)係表示掃描週期得到補正之補正控制波形的一例之曲線圖。
第9圖(a)係表示依據補正控制波形進行往復掃描之離子束的掃描速度分佈的一例之曲線圖，第9圖(b)係表示依據補正控制波形進行往復掃描之離子束的離子照 射量分佈的一例之曲線圖。
第10圖係表示控制部的功能構成之方塊方塊圖。
第11圖(a)、第11圖(b)係模式表示可變孔徑之圖。
第12圖係表示實施形態之離子植入裝置的動作過程之流程圖。
第13圖(a)、第13圖(b)係表示變形例之補正控制波形的一例之曲線圖。
第14圖係表示變形例之補正控制波形的一例之曲線圖。
第15圖係表示變形例之補正控制波形的一例之曲線圖。
第16圖(a)係表示變形例之基準控制波形的一例之曲線圖，第16圖(b)係表示依據變形例之基準控制波形進行往復掃描之離子束的掃描速度分佈的一例之曲線圖，第16圖(c)係表示依據變形例之基準控制波形進行往復掃描之離子束的離子照射量分佈的一例之曲線圖。
第17圖(a)係表示具有不均勻形狀之離子照射量分佈的一例之曲線圖，第17圖(b)係表示實現具有不均勻形狀之離子照射量分佈之離子束的掃描速度分佈的一例之曲線圖，第17圖(c)係表示用於實現具有不均勻形狀之離子照射量分佈之補正控制波形的一例之曲線圖。
第18圖係表示變形例之補正控制波形的一例之曲線圖。
以下，參閱附圖對用於實施本發明之形態進行詳細說明。另外，在附圖說明中，對於相同的要件賦予相同的元件符號，並適當省略重複說明。並且，以下所述構成係為舉例說明，並非對本發明的範圍做任何限定者。
在對實施形態進行說明之前，敘述本發明的概要。本實施形態之離子植入裝置具備：射束掃描器，往復掃描離子束；射束計測部，測定晶圓位置上的射束掃描方向的離子照射量分佈；控制部，將用於往復掃描離子束之控制波形輸出到射束掃描器。控制部，係決定掃描速度分佈，該掃描速度分佈用於表示晶圓位置上的射束掃描方向的各射束位置的時間變化，並輸出實現該掃描速度分佈之控制波形，藉此控制離子照射量分佈。例如，在利用射束計測部計測出之離子照射量較低處，藉由減慢掃描速度來提高離子照射量。另一方面，在離子照射量較高處，藉由加快掃描速度來降低離子照射量。
然而，若藉由加快或減慢各處的掃描速度來改變掃描速度分佈，則會使往復掃描離子束所需之時間亦即掃描週期發生變化。相反，即使在1次往復掃描中照射到各處之離子照射量(離子照射量分佈)在調整掃描速度分佈的前後相同，當掃描週期改變時，亦會導致照射到各處之每單位時間的離子照射量(每單位時間的離子照射量分佈)改變。若每單位時間的離子照射量改變，則藉由離子植入賦予晶圓之損傷量可能發生變化，因此可能無法進行預期的 離子植入處理。
因此，在本實施形態中，即使在改變掃描速度分佈之情況下，亦對掃描週期進行調整，以使每單位時間的離子照射量不發生變化。具體而言，使離子束相對於晶圓過掃描，以在設有晶圓之範圍內使掃描速度分佈成為所期望的分佈。此時，藉由調整離子束位於設有晶圓之範圍外的過掃描範圍之時間，來調整離子束進行1次往復所需之掃描週期。藉此，同時控制離子照射量分佈及每單位時間的離子照射量雙方，從而提高離子植入處理的品質。
第1圖係概略表示實施形態之離子植入裝置10之圖。第1圖(a)係表示離子植入裝置10的概略構成之俯視圖，第1圖(b)係表示離子植入裝置10的概略構成之側視圖。
離子植入裝置10構成為對被處理物W的表面進行離子植入處理。被處理物W例如為基板，例如為半導體晶圓。藉此，以下，為了便於說明，有時會將被處理物W稱為晶圓W，但這並非是要將植入處理的對象限定為特定的物體。
離子植入裝置10構成為，藉由射束的往復掃描及晶圓W的往復運動中的至少一方，對整個晶圓W照射離子束B。本說明書中，為了便於說明，將設計上的離子束B的行進方向設為z方向，將與z方向垂直的面定義為xy面。對被處理物W掃描離子束B時，將射束的掃描方向設為x方向，將與z方向及x方向垂直的方向設為y方 向。藉此，沿x方向進行射束的往復掃描，沿y方向進行晶圓W的往復運動。
離子植入裝置10具備離子源12、射束路線裝置14及植入處理室16。離子源12構成為將離子束B賦予射束路線裝置14。射束路線裝置14構成為從離子源12向植入處理室16輸送離子。並且，離子植入裝置10具備真空排氣系(未圖示)，該真空排氣系用於向離子源12、射束路線裝置14及植入處理室16提供所期望的真空環境。
如圖所示，射束路線裝置14例如從上游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，射束路線裝置14的上游係指靠近離子源12的一側，下游係指靠近植入處理室16(或射束阻擋器(beam stopper)38)的一側。
質量分析部18構成為，設置於離子源12的下游，並藉由質量分析從引出自離子源12之離子束B選擇所需要的離子種類。
可變孔徑20係可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例如具有隔著射束路線而上下配置之孔徑板，可藉由改變孔徑板的間隔來調整射束電流量。
射束整形部22構成為，具備四極聚焦裝置(Q透鏡)等聚焦透鏡，並將通過可變孔徑20之離子束B整形 為所期望的剖面形狀。
第1射束計測部24為在射束路線上能夠以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。如第1圖(b)的虛線所示，射束路線上配置有法拉第杯24b時，離子束B被法拉第杯24b切斷。另一方面，如第1圖(b)的實線所示，從射束路線上取下法拉第杯24b時，解除離子束B的切斷。
射束掃描器26構成為提供射束的往復掃描，係沿x方向掃描經整形之離子束B之偏向機構。射束掃描器26具有遠離x方向而設置之掃描電極28。掃描電極28與可變電壓電源(未圖示)連接，藉由改變施加於掃描電極28之電壓來改變在電極之間產生之電場，從而使離子束B偏向。這樣，離子束B遍及x方向的掃描範圍而進行掃描。另外，在第1圖(a)中用箭頭X例示出射束的掃描方向及掃描範圍，並且用一點虛線示出離子束B在掃描範圍內的複數個軌跡。
平行透鏡30構成為使經掃描之離子束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與高圧電源(未圖示)連接，並將藉由施加電壓產生之電場作用於離子束B，從而將離子束B的行進方向調整為平行。
角能量過濾器34構成為，分析離子束B的能量並使 所需能量的離子向下方偏向，從而引入植入處理室16。角能量過濾器34具有磁場偏向用磁鐵裝置(未圖示)及電場偏向用AEF電極36。AEF電極36與高圧電源(未圖示)連接。在第1圖(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，從而使離子束B向下方偏向。
這樣，射束路線裝置14將應照射到晶圓W之離子束B供給到植入處理室16。
植入處理室16具備往復運動裝置44(參閱第2圖)，該往復運動裝置44構成為，保持1片或複數片晶圓W，並視需要而向晶圓W提供相對於離子束B之相對移動(例如y方向)。第1圖中，用箭頭Y例示出晶圓W的往復運動。並且，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射入到射束阻擋器38。
植入處理室16中設有用於計測離子束的離子照射量之第2射束計測部50。第2射束計測部50具有側杯(Side cup)40R、40L及中心杯(Center cup)42。
相對於晶圓W沿X方向偏離配置有側杯40R、40L，並配置於植入離子時不切斷朝向晶圓W之離子束的位置。由於離子束B超過晶圓W所在之範圍而進行過掃描，因此在植入離子時亦會有掃描射束之一部分射入到側杯40R、40L。藉此，計測離子植入處理中的離子照射量。側杯40R、40L的計測值被送至第2射束計測部50。
中心杯42係用於計測晶圓W表面之離子照射量分佈者。中心杯42為可動式，當植入離子時從晶圓位置避開，當晶圓W不在照射位置時被插入到晶圓位置。中心杯42一邊沿X方向移動一邊計測離子照射量，從而計測射束掃描方向的離子照射量分佈。中心杯42的計測值被送至第2射束計測部50。另外，中心杯42可形成為複數個法拉第杯沿x方向排列的陣列形，以便能夠同時計測射束掃描方向的複數個位置之離子照射量。
植入處理室16中設有防護板46R、46L。相對於晶圓W沿X方向偏離配置有防護板46R、46L，並配置於植入離子時不切斷朝向晶圓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，亦可以設置於射束路線裝置14。
控制部60對構成離子植入裝置10之各設備的動作進行控制。控制部60生成用於往復掃描離子束之控制波形而輸出到射束掃描器26，並調整離子束的掃描速度分佈和掃描週期。並且，控制部60獲取第2射束計測部50所計測之離子照射量或離子照射量分佈的值以調整控制波形。而且，控制部60對設置於射束掃描器26的上游之離子源12和可變孔徑20等射束電流調整機構進行控制，以 調整進行往復掃描之前的離子束的射束電流量。並且，控制部60對往復運動裝置44的動作進行控制。
第2圖係表示往復運動之晶圓W與往復掃描之離子束B之間的關係之主視圖。第2圖中，離子束B沿橫向(X方向)進行往復掃描，晶圓W被往復運動裝置44保持而沿縱向(Y方向)進行往復運動。第2圖中，藉由圖示最上方位置的晶圓W1和最下方位置的晶圓W2來顯示往復運動裝置44的動作範圍。
並且，針對射束掃描器所掃描之離子束B，藉由圖示掃描端位置的離子束B4來顯示離子束的掃描範圍。離子束B構成為，能夠超過配置於往復運動裝置44的左右側之側杯40R、40L、或超過可沿X方向移動之中心杯42所配置之位置而進行過掃描。另外，第2圖中示出橫長的離子束B進行掃描之狀態，但離子束B的形狀亦可以為縱長，還可以為接近圓形的形狀。
第3圖係表示離子束B的掃描範圍之圖，與第2圖的俯視圖相對應。第3圖中將可由離子束B掃描的範圍整體示作掃描範圍C。掃描範圍C大體可劃分為照射區域C1和非照射區域C2這兩個區域。照射區域C1係晶圓W所在之範圍，亦可說是比設有側杯40R、40L之位置更靠內側的範圍。因此，朝向照射區域C1之離子束B1射入到藉由往復運動裝置44往復運動之晶圓W，參與離子植入。另一方面，非照射區域C2係位於照射區域C1以外之區域，係與晶圓W所在之範圍以外對應之區域。因 此，朝向非照射區域C2之離子束B3、B4不射入到藉由往復運動裝置44往復運動之晶圓W，不參與離子植入。
並且，非照射區域C2包含邊部測定位置C3和掃描端位置C4。邊部測定位置C3對應於設有側杯40R、40L之位置。由於朝向邊部測定位置C3之離子束B3射入到側杯40R、40L，因此，藉由使離子束掃描至邊部測定位置C3，即使在進行離子植入處理時亦能夠計測離子照射量。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射入到防護板46R、46L。因此，藉由使離子束掃描至掃描端位置C4，能夠防止離子束被照射到植入處理室16內意外的部位。
如第3圖所示，可動式中心杯42能夠在照射區域C1及非照射區域C2的局部範圍(例如，除掃描端位置C4以外之範圍)測定與晶圓表面對應之位置A上的離子照射量分佈。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。藉由將照射區域C1分割為1000個左右的微小區間，並且一邊沿X方向移動中心杯42一邊按各微小區間計測離子照射量，能夠得到晶圓表面之射束掃描方向(X方向)的離子照射量分佈。
第4圖(a)係模式表示離子照射量分佈的計測方法之圖，第4圖(b)係表示所計測之離子照射量分佈D(x)的一例之曲線圖。如第4圖(a)所示，在與晶圓表面對 應之位置A，與照射區域C1對應之區間被分割為n個微小區間A1~An。該分割數n還與應計測之離子照射量分佈的解像度有關，例如，n=1000左右。若將照射區域C1的長度設為L，則各微小區間的寬度dx成為dx=L/n。另外，第4圖(a)中將與照射區域C1對應之區間作為離子照射量分佈的計測對象，但亦可以將位於照射區域C1外側之非照射區域C2包含在離子照射量分佈的計測對象之內。
第4圖(a)中示出離子束B射入到n個微小區間中的第i個微小區間Ai之狀態。並且顯示，用變量x表示微小區間Ai的位置時，射入到位置x之離子束B的每單位時間的離子入射量G(x)、及位置x之離子束B的掃描速度S(x)。由於射束路線裝置的光學設計等為起因之非線性特性，每單位時間的離子入射量G(x)的值會隨著位置的不同而不同。因此，本實施形態中，作為離子束B的特性，將位置A上的每單位時間的離子入射量G(x)表示為變量x的函數。在此，每單位時間的離子入射量G(x)相當於不掃描離子束B而使離子束B滯留在特定位置x時射入到位置x之離子入射量的時間平均值。另外，每單位時間的離子入射量G(x)會與射入到射束掃描器26之離子束B的射束電流量IB的值成比例而増減。
可以將掃描速度為S(x)的離子束B通過微小區間dx所需要的時間dt表示為dt=dx/S(x)。每單位時間的離子入射量為G(x)的離子束單向通過1次微小區間dx 時照射到微小區間dx之離子照射量D(x)為，D(x)=G(x)dt，可表示為D(x)=dx．G(x)/S(x)。藉由分別在各微小區間A1~An計測這樣的離子照射量D(x)，能夠得到如第4圖(b)所例示之離子照射量分佈的曲線圖。
在此，作為位置x的函數表示之離子照射量分佈D(x)，係用於決定晶圓W在各位置的離子植入量，因此，為了進行預期的離子植入處理，需要對該離子照射量分佈進行控制。例如，想要對整個晶圓W實施均勻的離子植入時，離子照射量分佈為均勻之情況可能為較佳。另一方面，想要使植入到部份晶圓W的離子多於其他部份時，離子照射量分佈為不均勻形狀之情況可能為較佳。
為了將離子照射量分佈設為所期望的形狀，只要確定各微小區間dx之離子照射量D(x)的值即可。依上述D(x)=dx．G(x)/S(x)的關係式，為了對離子照射量D(x)進行控制，只要控制每單位時間的離子入射量G(x)和掃描速度S(x)即可。此時，由於每單位時間的離子入射量G(x)依存於射束路線裝置的光學配置等，因此，也許很難按照位置x任意進行控制。另一方面，就掃描速度S(x)而言，藉由改變射束掃描器的電壓波形，也許能夠在一定程度上任意進行控制。因此，本實施形態中，藉由對掃描速度S(x)進行控制，來控制離子照射量分佈。
第5圖(a)係表示基準控制波形P之曲線圖。在 此，基準控制波形P係指，在將離子照射量分佈調整為任意形狀之前的階段輸出到射束掃描器26之控制波形。並且，在本實施形態中，控制波形係指被施加於射束掃描器26之掃描電壓波形，並且指表示掃描電極28的兩個電極之間電位差的時間變化之波形。另外，從控制部60輸出到射束掃描器26之控制波形亦可以為如下控制信號，該控制信號用於對射束掃描器26進行控制，以便施加於射束掃描器26之電壓波形成為第5圖(a)所例示之曲線圖。此時的控制波形只要是用於生成第5圖(a)所例示之電壓波形所需要的信號，則為任意形態均可。
如第5圖(a)所示，基準控制波形P係振幅為第2電壓V2且週期為T0之三角波。第2電壓V2相當於離子束朝向非照射區域C2之掃描電壓。並且，小於第2電壓V2的第1電壓V1相當於離子束朝向照射區域C1與非照射區域C2的邊界附近之掃描電壓。因此，若依據第5圖(a)所示之基準控制波形P往復掃描離子束，則會超過照射區域C1而進行過掃描。
第5圖(b)係表示依據基準控制波形P進行往復掃描之離子束的掃描速度分佈S0(x)的一例之曲線圖，示出掃描速度與位置無關地成為恆定速度S0之狀態。另外，第5圖(b)示出掃描速度的絕對值，在往復掃描之去路和回路中掃描速度的正負相反。另外，在以下所示之掃描速度的曲線圖中，亦與第5圖(b)相同地示出掃描速度的絕對值。
掃描速度S與施加於射束掃描器之電壓V(t)的時間微分亦即V(t)/dt對應。因此，在相對於時間線性變化之三角波中，掃描速度成為恆定值S0。另外，作為基準控制波形P而施加有三角波時，掃描速度未必一定要恆定，亦可以具有如根據位置的不同而具有不同速度之掃描速度分佈。另外，本說明書中，亦將與基準控制波形P對應之掃描速度分佈S0(x)稱為“第1掃描速度分佈”。
第5圖(c)係表示依據基準控制波形P進行往復掃描之離子束的離子照射量分佈D0(x)的一例之曲線圖。第5圖(c)顯示照射區域中央附近的離子照射量較高且照射區域兩端附近的離子照射量較低時的離子照射量分佈D0(x)。掃描速度S(x)為恆定值S0，因此，依D(x)=dx．G(x)/S(x)的關係，亦可說顯示每單位時間的離子入射量G(x)相對於位置x為非線性之狀態。相反，想要對晶圓W均勻地植入離子時，若具有這樣的離子照射量分佈則會產生問題。因此，藉由調整第1掃描速度分佈來調整離子照射量分佈。另外，平均值Dave表示整個掃描區域之離子照射量的空間平均值。
若設為調整前後的離子入射量G(x)不變，則調整前的離子照射量分佈D0(x)可表示為D0(x)=dx．G(x)/S0(x)，調整後的離子照射量分佈D1(x)可表示為D1(x)=dx．G(x)/S1(x)。在此，S0(x)為調整前的掃描速度分佈(第1掃描速度分佈)，S1(x)為調整後的掃描速度分佈。將兩式聯立，則調整後的掃描速度分佈可表示 為S1(x)=S0(x)．D0(x)/D1(x)。因此，能夠從基於基準控制波形之掃描速度分佈S0(x)及離子照射量分佈D0(x)導出用於得到所期望的離子照射量分佈D1(x)之調整後的掃描速度分佈S1(x)。例如，如果使所期望的離子照射量分佈D1(x)成為恆定值，則可以得到不依存於位置x的被均勻化之離子照射量分佈。
以下，示出將調整後的離子照射量分佈調整為與調整前的平均值Dave一致之情況。該調整方法中，將離子照射量分佈調整為，藉由將離子照射量分佈沿射束掃描方向進行積分而得到之離子照射量在調整前和調整後相同。另外，在變形例中，亦可以將離子照射量分佈調整為，在調整前後的離子照射量有所不同。
第6圖(a)係表示調整後的掃描速度分佈S1(x)的一例之曲線圖，第6圖(b)係表示調整後的離子照射量分佈D1(x)的一例之曲線圖。在所有曲線圖中均用細線表示調整前的分佈，用粗線表示調整後的分佈。如第6圖(a)所示，調整後的掃描速度分佈S1(x)具有與調整前的離子照射量分佈D0(x)相似的形狀。這是因為，依上述關係式滿足S1(x)=(S0/Dave)．D0(x)。藉由往復掃描離子束，以成為第6圖(a)所示之掃描速度分佈S1(x)，能夠得到如第6圖(b)所示之均勻的離子照射量分佈D1(x)=Dave。另外，本說明書中，亦可以將調整後的掃描速度分佈S1(x)稱為“第2掃描速度分佈”。
第7圖係表示用於得到調整後的掃描速度分佈S1(x) 之調整後的控制波形Q之曲線圖。第7圖中，用細線表示調整前的基準控制波形P，用粗線表示調整後的控制波形Q。調整後的控制波形Q係用於實現調整後的掃描速度分佈S1(x)之控制波形，例如，藉由將調整後的掃描速度分佈S1(x)進行時間積分而得到。
如第6圖(a)所示，掃描速度分佈S1(x)具有在照射區域的中央附近較快且在照射區域的兩端附近較慢之形狀，因此，調整後的控制波形Q如第7圖所示，成為兩端的斜率較小且中央部的斜率較大的電壓波形。其結果，調整後的控制波形Q的掃描週期T1與基準控制波形P的掃描週期T0產生偏差。第7圖所示之例子中，調整後的控制波形Q的掃描週期T1大於基準控制波形P的掃描週期T0。
若掃描週期發生變化，則照射到晶圓W之每單位時間的離子照射量分佈會發生變化。如第6圖(b)所示，在調整前後，離子照射量分佈的平均值Dave相同。然而，第6圖(b)所示之離子照射量分佈表示單向1次掃描期間內累計照射之離子照射量。因此，在調整前和調整後，照射相同離子照射量Dave的離子束所需要的掃描週期從調整前的週期T0延長為調整後的週期T1。其結果，導致藉由離子照射量分佈D(x)除以週期T而得到之每單位時間的離子照射量分佈K(x)=D(x)/T在調整前後發生變化。若每單位時間的離子照射量分佈發生變化，則會影響到藉由離子植入得到之結果。
因此，本實施形態中不改變調整前後的掃描週期，以便在調整前後每單位時間的離子照射量分佈K(x)不發生變化。具體而言，將照射區域中的掃描速度分佈設定為所期望的速度分佈，而將非照射區域中的掃描速度分佈補正為用於使掃描週期一致之分佈。
第8圖(a)係表示補正前的控制波形Q的一例之曲線圖，係與表示第7圖所示之調整後的控制波形Q的一例之曲線圖相同。第8圖(a)中，將與1個往復的掃描週期T1對應之時間劃分為4個區間，將各個區間的時間設為t1~t4。將掃描電壓從-V1過渡到V1之第1區間所需之時間設為t1，將掃描電壓從V1成為V2後返回到V1之第2區間所需之時間設為t2。並且，將掃描電壓從V1過渡到-V1之第3區間所需之時間設為t3，將掃描電壓從-V1成為-V2後返回到-V1之第4區間所需之時間設為t4。第1區間及第3區間分別與離子束通過照射區域時的去路和回路對應。因此，可以將第1區間及第3區間所需之時間t1、t3稱為“照射時間”。而第2區間及第4區間對應於離子束通過非照射區域之時。因此，可以將第2區間及第4區間所需之時間t2、t4稱為“非照射時間”。將從第1區間通過第4區間之時間t1~t4進行合計，則成為補正前(調整後)的掃描週期T1。另外，可以利用補正前(調整後)的掃描速度分佈S1(x)，藉由將∫ dx/S1(x)在各個區間進行積分計算來求出各個區間所需之時間。
第8圖(b)係表示掃描週期得到補正之補正控制波 形R的一例之曲線圖。第8圖(b)所示之補正控制波形R中，在第1區間及第3區間設為與第8圖(a)所示之補正前的控制波形Q相同的波形，而在第2區間及第4區間將控制波形變更為三角波。此時被補正為，第2區間及第4區間所需之非照射時間t5、t6和第1區間及第3區間所需之照射時間t1、t3的合計值與調整前的掃描週期T0一致。換言之，設為滿足t5+t6=T0-(t1+t3)的關係式之非照射時間t5、t6。藉由補正為第8圖(b)所示之補正控制波形R，能夠使調整前後的掃描週期一致，且使調整前後之每單位時間的離子照射量分佈一致。
第9圖(a)係表示依據補正控制波形R進行往復掃描之離子束的掃描速度分佈的一例之曲線圖。如第9圖(a)所示，在照射區域中，補正前後的掃描速度分佈S1(x)、S2(x)成為相同的速度分佈。而在非照射區域中，補正前後的掃描速度分佈S1(x)、S2(x)則有所不同。具體而言，由於將補正後的掃描週期T0補正為小於補正前的掃描週期T1，因此僅有非照射區域的速度分佈藉由補正而變快。
第9圖(b)係表示依據補正控制波形R進行往復掃描之離子束的離子照射量分佈的一例之曲線圖。如第9圖(a)所示，在照射區域中，由於補正前後的掃描速度分佈不發生變化，因此離子照射量分佈D1(x)、D2(x)亦成為相同的分佈。藉此，補正照射區域中的每單位時間的離子照射量分佈，能夠將具有所期望的離子照射量分佈 之離子束照射到晶圓W。另一方面，在非照射區域中，由於補正前後的掃描速度分佈發生變化，因此離子照射量分佈D1(x)、D2(x)亦有所不同。然而，由於非照射區域中不存在晶圓W，因此，無論非照射區域中的離子照射量分佈為何種分佈，亦不會影響照射到晶圓W之離子照射量分佈。因此，依據如上述所得到之補正控制波形R往復掃描離子束，從而能夠控制離子照射量分佈及每單位時間的離子照射量雙方。藉此，能夠提高離子植入處理的品質。
接下來，對上述生成補正控制波形之控制部60的構成進行說明。第10圖係表示控制部60的功能構成之方塊圖。控制部60具備獲取部62、生成部64、輸出部70及調整部72。生成部64包括第1算出部66及第2算出部68。
關於本說明書的方塊圖中所示之各個方塊，硬體方面，可以藉由以電腦的CPU為代表之元件和機械裝置來實現，軟體方面，可以藉由電腦程序等來實現，而在此描述的是，藉由它們的協作來實現之功能方塊。因此，這些功能方塊可以藉由組合硬體和軟體而以各種形式來實現，這是被本領域技術人員所認同者。
獲取部62從第1射束計測部24獲取射束電流量的值，並從第2射束計測部50獲取離子照射量的值。獲取部62亦可以獲取第4圖(a)所示之微小區間A1~An的各個位置之離子照射量的值作為表示離子照射量分佈之排 列D[i]。該排列D[i](i=1~n)可以為離子束進行1次往復掃描期間射入到各個微小區間A1~An的位置之離子照射量的累計照射量，亦可以為離子束進行複數次往復掃描期間的累計照射量。並且，亦可以獲取藉由進行複數次往復掃描期間的累計照射量除以掃描次數而得到之每1次往復掃描的累計照射量作為排列D[i]。另外，本實施形態中，將與每1次往復掃描的累計照射量對應之值作為離子照射量分佈的排列D[i]的值。
第1算出部66利用與基準控制波形對應之第1掃描速度分佈的排列S0[i]、獲取部62所獲取之離子照射量分佈的排列D0[i]、及目標離子照射量分佈的排列D1[i]，算出第2掃描速度分佈的排列S1[i]。第1算出部66利用S1[i]=S0[i]．D0[i]/D1[i]的關係式，算出第2掃描速度分佈的排列S1[i]。另外，本實施形態中，將與單向1次掃描中的速度分佈對應之值作為掃描速度分佈的排列S[i]的值。並且，本實施形態中，往復掃描離子束，以使在1次往復掃描中的去路和回路具有相同的掃描速度分佈。另外，在變形例中亦可以使用分別保持去路和回路上的掃描速度分佈的值之排列S[i]。
在此，第1掃描速度分佈的排列S0[i]表示依據基準控制波形往復掃描離子束時，各個微小區間A1~An中的射束位置的時間變化值。關於該第1掃描速度分佈的排列S0[i]，可以由控制部60的未圖示的保持部來保持，亦可以依據使用中心杯42所計測之結果來從第2射束計測部 50獲取。離子照射量分佈的排列D0[i]係依據基準控制波形往復掃描離子束時，使用中心杯42所計測之離子照射量分佈。並且，關於目標離子照射量分佈的排列D1[i]，可以接收來自控制部60所具備之未圖示的輸入部等的輸入來獲取，亦可以預先被保持於控制部60的保持部。
第2算出部68利用目標離子照射量分佈的排列D1[i]、及每單位時間的離子照射量的目標值Ktgt，算出補正後的掃描週期Ttgt。首先，第2算出部68算出目標離子照射量分佈的排列D1[i]的平均值Dave。可以在i=1~n的範圍內將排列D1[i]的值加在一起後除以分割數n來獲得平均值Dave。接著，利用Ktgt=Dave/Ttgt的關係式，藉由Ttgt=Dave/Ktgt算出補正後的掃描週期Ttgt。
接下來，第2算出部68利用第2掃描速度分佈的排列S1[i]，算出離子束對照射區域C1進行單向掃描所需之照射時間t1、t3。該照射時間t1、t3與第8圖(a)、第8圖(b)所示之時間t1、t3對應。若設為微小區間Ai的寬度dx=L/n，則通過某一微小區間Ai之時間可表示為1/S1[i]．(L/n)。因此，藉由在i=1~n的範圍內將此加在一起來得到照射時間t1、t3。
接下來，第2算出部68算出離子束位於非照射區域C2之非照射時間t5、t6。該非照射時間t5、t6與第8圖(b)所示之時間t5、t6對應。可以藉由t5+t6=Ttgt-(t1+t3)來算出非照射時間t5+t6。將位於非照射區域C2之各時間t5、t6設定為相同時，藉由將所獲得之總時間減半來得到 各個非照射時間t5、t6。
生成部64利用第1算出部66及第2算出部68所算出之值，生成補正控制波形。生成部64利用第1算出部66所算出之第2掃描速度分佈的排列S1[i]、及第2算出部68所算出之非照射時間t5、t6，生成如第8圖(b)所示之補正控制波形。例如，生成部64能夠藉由可進行高速處理的D/A(Digital/Analog)轉換器等來實現。
輸出部70將被控制部60保持之基準控制波形和生成部64所生成之補正控制波形輸出到射束掃描器26。藉由將規定的控制波形輸出到射束掃描器26，依據所輸出之控制波形往復掃描離子束。
調整部72藉由對設置於射束掃描器26的上游之射束電流調整機構進行控制，從而調整離子束的射束電流量IB。調整部72作為射束電流調整機構，對離子源12或可變孔徑20進行控制。調整部72藉由改變離子源12的輸出或改變可變孔徑20的開口寬度，來在上游側調整射束電流量IB。
關於調整部72，例如，第2算出部68所算出之非照射時間t5、t6成為負值時，藉由在上游側增加射束電流量IB，來增加每單位時間的離子入射量G。對控制波形進行調整來調整每單位時間的離子照射量K時，藉由減小掃描週期T且提高往復掃描的重複頻率，能夠提高每單位時間的離子照射量K。然而，若為了得到所期望的離子照射量分佈D而確定第2掃描速度分佈，則照射時間t1、t3會被 確定，因此無法將掃描週期T設定為小於其合計值t1+t3。因此，調整部72設定為，藉由在上游側調整射束電流量IB，來增加每單位時間的離子入射量G，能夠同時解決第2掃描速度分佈及補正後的掃描週期雙方。
因此，可以說調整部72具有粗調之功能，該粗調中，藉由在上游側調整射束電流量，使每單位時間的離子照射量接近目標值。另一方面，可以說生成部64具有精調之功能，該精調中，藉由生成補正控制波形，使每單位時間的離子照射量成為目標值。
第11圖(a)、第11圖(b)係模式表示本實施形態之可變孔徑20之圖。第11圖(a)表示打開可變孔徑20之狀態，第11圖(b)表示關閉一定程度可變孔徑20之狀態。另外，本圖中還示出設置於質量分析部18的出口之質量分析狹縫18a的位置。
可變孔徑20具備以能夠沿著Y方向移動之方式構成之一組孔徑板20a、20b。如圖中的箭頭V所示，一組孔徑板20a、20b構成為，相對於包含中心軌道L之水平面對稱移動，孔徑板20a、20b上設有供該孔徑板使用之驅動部(未圖示)。其中一個孔徑板20a以靠近中心軌道L之方式向+Y方向移動一定長度時，另一個孔徑板20b亦以靠近中心軌道L之方式向-Y方向移動相應的長度。這樣，一組孔徑板20a、20b彼此向相反方向進行等距離移動。藉此，將開口寬度從w 1變為w 2，從而調整所通過之離子束的射束電流量。
另外，可變孔徑20亦可以為例如CVA(Continuously Variable Aperture)。例如，日本特開2000-243341號公報及日本特開2000-243342號公報中公開有CVA的一構成例，藉由參閱所有這些文獻來援用於本申請的說明書中。藉由使用CVA，能夠在上游側精調射束電流量。
對具有上述構成之離子植入裝置10的動作進行說明。
第12圖係表示離子植入裝置10的動作過程之流程圖。依據基準控制波形往復掃描離子束(S12)，計測離子照射量分佈(S14)。按照計測出之離子照射量分佈及目標離子照射量分佈，算出掃描速度分佈(S16)，算出掃描週期，以使射束電流值成為目標值(S18)。若能夠實現所算出之掃描週期(S22的Y(是))，則生成實現所算出之掃描速度分佈及掃描週期之補正控制波形(S24)，依據補正控制波形往復掃描離子束(S24)。若無法實現所算出之掃描週期(S22的N(否))，則在上游調整射束電流量(S28)，進行S12~S22步驟的處理。
以上，參照上述各實施形態對本發明進行了說明，但本發明並非限定於上述各實施形態者，對各實施形態的構成進行適當組合者或置換者，亦係包含於本發明者。並且，亦可以依據本領域技術人員的知識，適當地重新排列各實施形態中的組合和處理順序，或對實施形態加以各種設計變更等變形，施加此種變形之實施形態亦可包含在本 發明的範圍內。
(變形例1)
第13圖(a)、第13圖(b)係表示變形例之補正控制波形R1、R2的一例之曲線圖，係與第8圖(b)所示之補正控制波形R對應之控制波形的一例。如第13圖(a)所示之補正控制波形R1，非照射時間t5、t6的波形可以不是三角波，亦可以由具有任意形狀之曲線構成。並且，如第13圖(b)所示之補正控制波形R2，亦可在非照射時間t5、t6內被固定在第1電壓V1(或-V1)。此時，離子束在非照射時間t5、t6內位於照射區域的端部而暫停掃描。即使是這種控制波形，亦能夠得到與上述實施形態相同的效果。在另一變形例中，亦可在非照射時間t5、t6內被固定在高於第1電壓V1(或-V1)的電壓上。
(變形例2)
第14圖係表示變形例之補正控制波形R3的一例之曲線圖。第14圖所示之控制波形中，在非照射時間t5、t6超過第3電壓V3(或-V3)且被固定在第4電壓V4(或-V4)。在此，第3電壓V3相當於離子束位於第3圖所示之邊部測定位置C3之電壓，第4電壓V4相當於離子束位於掃描端位置C4之電壓。這樣，藉由進行往復掃描以使離子束位於邊部測定位置C3，即使在植入離子時亦能夠藉由側杯40R、40L計測每單位時間的離子照射量。藉此，能夠應 對植入離子時每單位時間的離子照射量發生變化之情況。並且，藉由在掃描端位置C4暫停離子束的掃描，能夠藉由防護板46R、46L來切斷朝向非照射區域之離子束。藉此，即使在使離子束過掃描至非照射區域C2之情況下，亦能夠防止因離子束被照射到植入處理室16內意外的部位而產生之不良情況，能夠提高離子植入處理的穩定性。
(變形例3)
第15圖係表示變形例之補正控制波形R4、R5的一例之曲線圖。第15圖中模式表示出藉由改變非照射區域中的掃描寬度來調整非照射時間之方法。用細線表示之週期T4的補正控制波形R4和用粗線表示之週期T5的補正控制波形R5在照射區域中的波形相同。並且，與非照射區域中的波形的時間變化值對應之斜率V/dt相同，在非照射區域中掃描速度相同。在這種條件下，藉由改變與非照射區域的掃描寬度對應之電壓△V1、△V2來調整掃描週期。這樣，藉由在維持非照射區域中的掃描速度恆定之狀態下僅改變掃描寬度，就能夠調整掃描週期。藉此，不改變照射區域中的離子照射量分佈，就能夠調整每單位時間的離子照射量。
(變形例4)
在上述實施形態中設定為，在計測基於基準控制波形之離子照射量分佈之後，執行用於補正掃描速度分佈之計算 及用於補正掃描週期之計算雙方，從而生成補正控制波形。在本變形例中設定為，第1算出部66算出第2掃描速度分佈之後，生成部64生成與該第2掃描速度分佈對應之中間控制波形。然後，依據中間控制波形往復掃描離子束，從而計測每單位時間的離子照射量分佈，利用計測出之每單位時間的離子照射量分佈來算出補正後的掃描週期。
生成部64例如生成第7圖中粗線所示之調整後的控制波形Q作為中間控制波形，輸出部70將該中間控制波形輸出到射束掃描器26。此時，依據中間控制波形進行往復掃描之離子束的離子照射量分佈D1(x)成為所期望的分佈，但每單位時間的離子照射量分佈偏離目標值。藉由計測從該目標值偏離之每單位時間的離子照射量分佈，算出補正後的掃描週期，生成補正控制波形。本變形例中，雖然增加了生成以及輸出中間控制波形之步驟，但與上述實施形態相同地，能夠控制離子照射量分佈及每單位時間的離子照射量雙方。並且，藉由利用中間控制波形來測定每單位時間的離子照射量分佈，能夠提高每單位時間的離子照射量分佈的調整精度。
(變形例5)
上述實施形態中示出，無法實現補正後的掃描週期時，藉由對射束電流調整機構進行控制來調整射束電流量IB之方法。本變形例中，在依據基準控制波形往復掃描離子束之前，預先在上游側調整射束電流量。利用可變孔徑 20來調整射束電流量時，雖然很容易藉由縮小開口寬度來減少射束電流量，但無法從開口寬度為最大之狀態增加射束電流量。此時，如果不加大離子源12的輸出，則無法增加射束電流量，且無法提高每單位時間的離子照射量分佈。然而，以短時間調整離子源12的輸出較難，進行輸出調整之後，需要放置一段時間以穩定化。並且，若改變離子源12的輸出，則亦可能需要改變構成射束路線裝置14之各設備的設定。因此，藉由調整離子源12的輸出來增加射束電流量時，會花費很多調整時間。如此一來，離子植入裝置10的運轉率降低，會影響到半導體裝置的生產效率。
因此，本變形例中，在進行離子照射量分佈的調整之前，藉由預先在上游側調整射束電流量來粗調每單位時間的離子照射量。此時，調整離子束的射束電流量，以使每單位時間的離子入射量大於每單位時間的離子照射量的目標值。這是因為，雖然很容易在上游側大幅調整射束電流量之後，藉由改變補正控制波形的形狀來減小每單位時間的離子照射量，但增加每單位時間的離子照射量是有限度的。然後，調整補正控制波形的形狀，並調整掃描週期，藉此精調照射到照射區域之每單位時間的離子照射量。這樣，藉由預先在上游側調整射束電流量，能夠縮短調整時間。另一方面，有時很難僅在上游側精度良好地調整每單位時間的離子照射量。因此，藉由調整補正控制波形的形狀來精調照射到晶圓W之離子束的每單位時間的離子照 射量。這樣，藉由組合上游側的粗調和射束掃描器上的精調，能夠擴大可調整的範圍，並且精度良好地調整每單位時間的離子照射量。
另外，起動離子植入裝置10時或改變向晶圓W植入的條件時，需要設定離子源12或射束路線裝置14的動作條件，且要經常進行上游側射束電流量的調整作業。因此，經常進行射束電流量的調整時，只要粗調為每單位時間的離子照射量分佈接近目標值，則不進行其他調整作業就能夠粗調每單位時間的離子照射量。藉此，能夠減少調整所需之工作量，提高裝置的運轉率。
另外，關於在上游側應增加何種程度的射束電流量，可以先準備按照作為目標之每單位時間的離子照射量而設定之表格，參照該表格而確定上游側的射束電流量。並且，亦可以藉由接收來自控制部60所具備之輸入部的輸入，來確定進行粗調之每單位時間的離子照射量。
(變形例6)
本變形例中，對擴大可調整的範圍之基準控制波形進行說明。第16圖(a)係表示變形例之基準控制波形PB的一例之曲線圖。第16圖(b)係表示依據變形例之基準控制波形PB進行往復掃描之離子束的掃描速度分佈SB(x)的一例之曲線圖。第16圖(c)係表示依據變形例之基準控制波形PB進行往復掃描之離子束的離子照射量分佈DB(x)的一例之曲線圖。均用細線表示對應於與第 5圖(a)所示之基準控制波形P相同的基準控制波形PA之曲線圖，並用粗線表示與本變形例之基準控制波形PB對應之曲線圖。在本變形例中，如第16圖(b)所示，將掃描速度分佈從SA加快至SB，並且如第16圖(a)所示，取較長的非照射時間，藉此將變形例之基準控制波形PB和基準控制波形PA的週期T0設定為相同。
此時，如第16圖(c)所示，若上游的射束電流量相同，則與變形例之基準控制波形PB對應之離子照射量分佈DB(x)和與基準控制波形PA對應之離子照射量分佈DA(x)相比，成為值在總體上較小的分佈。然而，依據變形例之基準控制波形PB往復掃描離子束時，如果在上游側加大射束電流量IB，則能夠成為與離子照射量分佈DA(x)相同的離子照射量分佈。例如，將與基準控制波形PA對應之離子照射量分佈的平均值設為DA，並將與變形例之基準控制波形PB對應之離子照射量分佈的平均值設為DB時，如果將上游的射束電流量IB設為DA/DB倍，則能夠利用變形例之基準控制波形PB實現離子照射量分佈DA(x)。此時，由於基準控制波形PA及變形例之基準控制波形PB的掃描週期T0相同，因此每單位時間的離子照射量分佈亦相同。
亦即，在本變形例中，即使在使用加大非照射時間的比例之基準控制波形PB之情況下，亦會在上游側粗調射束電流值IB，以使每單位時間的離子照射量接近目標值。由於變形例之基準控制波形PB的非照射時間較長，即使 稍微延長與所算出之掃描速度分佈SB對應之照射時間，亦可控制在所期望的掃描週期。換言之，算出補正後的掃描週期時，擴大了能夠實現該掃描週期之範圍。其結果，與使用基準控制波形PA時相比，能夠擴大可調整的範圍。藉由使用這種基準控制波形PB，並且將上游側粗調為使用了該基準控制波形PB時的每單位時間的離子照射量接近目標值，能夠更靈活地控制離子照射量分佈及每單位時間的離子照射量。並且，由於預先對上游側的射束電流量進行粗調，因此能夠縮短調整所需之時間。
(變形例7)
上述實施形態中設定為，算出第2掃描速度分佈，以使每1次往復掃描的離子照射量分佈的平均值Dave均相同，並將補正後的掃描週期設為與補正前的掃描週期T0相同，藉此使補正前後射束電流的時間平均值相同。在另一變形例中，可以在第1離子照射量分佈與第2離子照射量分佈取不同平均值之條件下算出第2掃描速度分佈。並且，可以在補正前後的每單位時間的離子照射量取不同值之條件下算出補正後的掃描週期，並生成補正控制波形。即使在這種條件下，亦能夠往復掃描離子束以使離子照射量分佈及每單位時間的離子照射量成為所期望的值。
(變形例8)
上述實施形態中示出，補正為離子照射量分佈變得均 勻之情況。在變形例中亦可以補正為離子照射量分佈成為任意不均勻形狀。第17圖(a)係表示具有不均勻形狀之離子照射量分佈D5(x)的一例之曲線圖。本變形例中設為，以中央部及兩端部的離子照射量較少且側部的離子照射量較多的離子照射量分佈為目標分佈。為了設為這種分佈，使調整後的掃描速度分佈S5(x)成為滿足S5(x)=S0(x)．D0(x)/D5(x)的關係之分佈即可。
第17圖(b)係表示實現具有不均勻形狀之離子照射量分佈之離子束的掃描速度分佈S5(x)的一例之曲線圖。如圖所示，掃描速度分佈S5(x)具有如下速度分佈，亦即加快中央部的掃描速度以減少中央部的離子照射量，且減慢側部的掃描速度以增加側部的離子照射量。另外，掃描速度分佈S5(x)中還包含將補正前離子照射量分佈D0(x)的形狀均勻化之要素。
第17圖(c)係表示用於實現具有不均勻形狀之離子照射量分佈D5(x)之補正控制波形R5的一例之曲線圖。與上述實施形態相同地，補正控制波形R5中，對掃描電壓從-V1過渡到V1之第1區間和掃描電壓從V1過渡到-V1之第3區間的波形形狀進行整形，以在照射區域實現掃描速度分佈S5(x)。並且，設定掃描電壓從V1成為V2後返回到V1之第2區間和掃描電壓從-V1成為-V2後返回到-V1之第4區間的滯留時間，並調整掃描週期T0，以使每單位時間的離子照射量成為目標值。藉由生成這種補正控制波形R5，能夠實現具有不均勻形狀之離子照射量 分佈，並且將每單位時間的離子照射量調整為目標值。
(變形例9)
第18圖係表示變形例之補正控制波形R6的一例之曲線圖。本變形例之補正控制波形R6具有與第8圖(b)所示之補正控制波形R成比例之形狀，並具有變形為掃描週期T6成為2倍且通過各第1區間~第4區間所需之時間成為2倍之形狀。若依據本變形例之補正控制波形R6往復掃描離子束，則進行1個往復所需之時間成為2倍，因此由1個往復照射之離子照射量亦成為2倍。具體而言，藉由1次往復掃描所獲得之離子照射量分佈成為相當於第9圖(b)所示之離子照射量分佈D2(x)的2倍之2D2(x)。另一方面，每單位時間的離子照射量分佈的掃描週期成為2倍，因此與成為2倍之離子照射量分佈相抵，成為與依據補正控制波形R往復掃描離子束之情況相同。這樣，依據由上述實施形態所獲得之補正控制波形R，生成變形例之補正控制波形R6，藉此能夠將每單位時間的離子照射量分佈調整為目標值。另外，補正控制波形R的週期T0與變形例之補正控制波形的掃描週期T6之間的關係並不限於2倍，亦可以用任意常數α設為T6=αT0之掃描週期。
本變形例之補正控制波形R6可以如下生成。首先，將與補正控制波形R對應之第2掃描速度分佈S1(x)的值設為1/α，藉此算出第3掃描速度分佈S6(x)=S1(x)/α。並且，將與補正控制波形R對應之第2掃描週期T0的值 設為α倍，藉此算出第3掃描週期T6=αT0。以與上述實施形態或變形例相同的方法求出同時實現所算出之第3掃描速度分佈S6(x)及第3掃描週期T6之補正控制波形，藉此能夠得到變形例之補正控制波形R6。

Claims (19)

  1. 一種離子植入方法，係往復掃描離子束，並向與射束掃描方向正交之方向使晶圓往復運動，從而向晶圓植入離子，其特徵為，具備如下製程：將基準控制波形輸出到射束掃描器，從而往復掃描離子束；測定依據前述基準控制波形進行往復掃描之離子束在前述射束掃描方向的離子照射量分佈；利用前述測定出之離子照射量分佈生成補正控制波形；及將前述已生成之補正控制波形輸出到射束掃描器，並將依據前述補正控制波形進行往復掃描之離子束照射到晶圓；前述基準控制波形係往復掃描離子束之控制波形，以使表示晶圓位置上的前述射束掃描方向的各射束位置的時間變化值之掃描速度分佈成為第1掃描速度分佈，並且使掃描週期成為第1掃描週期，前述離子照射量分佈係表示以規定次數往復掃描離子束時，在前述晶圓位置上的前述射束掃描方向的各射束位置上被累計照射之離子照射量的分佈者，前述補正控制波形係往復掃描離子束之控制波形，以使前述掃描速度分佈成為第2掃描速度分佈，並且使掃描週期成為第2掃描週期，前述第2掃描速度分佈係用於往復掃描離子束以使前述離子照射量分佈成為目標分佈之掃描速度分佈，前述第2掃描週期係被調整之掃描週期，以使被以前述第2掃描速度分佈往復掃描之離子束照射之每單位時間的離子照射量分佈成為目標值，生成前述補正控制波形之製程包括：利用前述第1掃描速度分佈及前述測定出之離子照射量分佈，算出前述第2掃描速度分佈；及利用前述所算出之第2掃描速度分佈，算出前述第2掃描週期。
  2. 如申請專利範圍第1項之離子植入方法，其中，前述目標分佈係在前述射束掃描方向上比前述測定出之離子照射量分佈更均勻之離子照射量分佈。
  3. 如申請專利範圍第1項之離子植入方法，其中，前述目標分佈係具有任意不均勻形狀之離子照射量分佈。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之離子植入方法，其中，生成前述補正控制波形之製程還包括：生成中間控制波形，該中間控制波形構成為，以前述所算出之第2掃描速度分佈往復掃描離子束；將前述已生成之中間控制波形輸出到前述射束掃描器，並依據前述中間控制波形往復掃描離子束；及針對依據前述中間控制波形進行掃描之離子束，測定每單位時間的離子照射量分佈；算出前述第2掃描週期之製程中，針對依據前述中間控制波形進行掃描之離子束，利用測定出之每單位時間的離子照射量分佈，算出前述第2掃描週期。
  5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之離子植入方法，其中，前述射束掃描器構成為能夠在如下範圍往復掃描離子束，前述範圍包含可使往復運動之晶圓所在之照射區域和位於前述照射區域以外之非照射區域，生成前述補正控制波形之製程還包括：算出以前述所算出之第2掃描速度分佈往復掃描前述照射區域所需之照射時間；及藉由從前述第2掃描週期減去前述照射時間來算出使離子束位於前述非照射區域之非照射時間，生成被構成為如下之補正控制波形，亦即構成為在前述照射區域以前述第2掃描速度分佈往復掃描離子束，並且使離子束在前述非照射時間內位於前述非照射區域。
  6. 如申請專利範圍第5項之離子植入方法，其中，前述基準控制波形係構成為如下之控制波形，亦即構成為在前述照射區域以前述第1掃描速度分佈往復掃描離子束，並且使離子束在規定時間位於前述非照射區域，算出前述第2掃描週期之製程還包括：當以前述第1掃描速度分佈往復掃描前述照射區域所需之時間與前述照射時間不同時，藉由將前述非照射時間設定成與前述規定時間不同之時間，來使前述第2掃描週期與前述第1掃描週期一致，生成前述補正控制波形之製程中，生成被構成為掃描週期與前述第1掃描週期一致之補正控制波形。
  7. 如申請專利範圍第5項之離子植入方法，其中，生成前述補正控制波形之製程中，生成被構成為在前述非照射區域以恆定之掃描速度往復掃描離子束之補正控制波形。
  8. 如申請專利範圍第7項之離子植入方法，其中，生成前述補正控制波形之製程中，生成藉由在前述非照射區域調整掃描離子束之範圍來調整前述非照射時間之前述補正控制波形。
  9. 如申請專利範圍第5項之離子植入方法，其中，生成前述補正控制波形之製程中，生成在包含於前述非照射區域之任意位置暫停離子束的掃描之前述補正控制波形。
  10. 如申請專利範圍第5項之離子植入方法，其中，生成前述補正控制波形之製程包括：利用前述所算出之第2掃描速度分佈及第2掃描週期，算出第3掃描速度分佈及第3掃描週期；及生成被構成為如下之補正控制波形，亦即構成為往復掃描離子束，以使掃描速度分佈成為前述第3掃描速度分佈且掃描週期成為前述第3掃描週期，前述第3掃描週期係將規定的常數與前述第2掃描週期相乘之掃描週期，前述第3掃描速度分佈係與前述第2掃描速度分佈成比例之掃描速度分佈，並且係以該第3掃描速度分佈往復掃描前述照射區域所需之時間成為將前述規定的常數與前述照射時間相乘之時間之掃描速度分佈，將前述已生成之補正控制波形輸出到射束掃描器，並將以前述第3掃描速度分佈及前述第3掃描週期往復掃描之離子束照射到晶圓。
  11. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之離子植入方法，其中，算出前述第2掃描速度分佈之製程係算出前述第2掃描速度分佈，以使第1離子照射量與第2離子照射量一致，該第1離子照射量係將以前述第1掃描速度分佈往復掃描離子束時的前述離子照射量分佈在前述射束掃描方向上進行積分而成者，該第2離子照射量係將以前述第2掃描速度分佈往復掃描離子束時的前述離子照射量分佈在前述射束掃描方向上進行積分而成者。
  12. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之離子植入方法，其中，還具備如下製程，亦即在前述射束掃描器的上游側調整離子束的射束電流量，以設定離子植入條件，調整前述射束電流量之製程包括進行粗調，以便藉由調整前述射束電流量，使每單位時間的離子照射量分佈接近目標值，生成前述補正控制波形之製程中進行精調，以便藉由針對前述被粗調之離子束，利用測定出之離子照射量分佈算出前述第2掃描速度分佈及前述第2掃描週期，從而使每單位時間的離子照射量分佈成為目標值。
  13. 如申請專利範圍第12項之離子植入方法，其中，前述粗調之製程包括改變可變孔徑的開口率，前述可變孔徑設置於前述射束掃描器的上游側，並供離子束通過。
  14. 如申請專利範圍第12項之離子植入方法，其中，前述粗調之製程中，將前述射束電流量調整為，使依據前述基準控制波形掃描離子束時所測定之每單位時間的離子照射量分佈超過目標值。
  15. 如申請專利範圍第12項之離子植入方法，其中，前述射束掃描器構成為能夠在如下範圍內往復掃描離子束，前述範圍包含可使往復運動之晶圓所在之照射區域和位於前述照射區域以外之非照射區域，前述基準控制波形構成為，在包含前述照射區域和前述非照射區域雙方之範圍內往復掃描離子束，前述粗調之製程中，依據前述基準控制波形在包含前述照射區域和前述非照射區域雙方之範圍內往復掃描離子束時，將前述射束電流量調整為，使每單位時間的離子照射量分佈成為接近目標值的值。
  16. 一種離子植入裝置，其特徵為，具備：射束掃描器；往復運動裝置，設置於前述射束掃描器的下游，並沿著與射束掃描方向正交之方向使晶圓往復運動；射束計測部，能夠測定晶圓位置上的前述射束掃描方向的離子照射量分佈；及控制部，將用於往復掃描離子束之控制波形輸出到前述射束掃描器；前述控制部包括：輸出部，將基準控制波形輸出到前述射束掃描器；獲取部，從前述射束計測部獲取針對依據前述基準控制波形進行往復掃描之離子束而測定出之離子照射量分佈；及生成部，利用前述已獲取之離子照射量分佈生成補正控制波形，前述基準控制波形係將表示晶圓位置上的前述射束掃描方向的各射束位置的時間變化值之掃描速度分佈設為第1掃描速度分佈，並且將掃描週期設為第1掃描週期來往復掃描離子束之控制波形，前述離子照射量分佈係表示以規定次數往復掃描離子束時，在前述晶圓位置上的前述射束掃描方向的各射束位置上被累計照射之離子照射量的分佈者，前述補正控制波形係將前述掃描速度分佈設為第2掃描速度分佈，並且將掃描週期設為第2掃描週期來往復掃描離子束之控制波形，前述第2掃描速度分佈係用於往復掃描離子束以使前述離子照射量分佈成為目標分佈之掃描速度分佈，前述第2掃描週期係被調整為，被以前述第2掃描速度分佈往復掃描之離子束照射之每單位時間的離子照射量分佈成為目標值之掃描週期，前述生成部具有：第1算出部，利用前述第1掃描速度分佈及前述已獲取之離子照射量分佈算出前述第2掃描速度分佈；及第2算出部，利用前述所算出之第2掃描速度分佈算出前述第2掃描週期，將前述已生成之補正控制波形輸出到射束掃描器，並將依據前述補正控制波形進行往復掃描之離子束照射到晶圓。
  17. 如申請專利範圍第16項之離子植入裝置，其中，還具備射束電流調整機構，其設置於前述射束掃描器的上游，並調整離子束的射束電流量，前述控制部還包括調整部，其對前述射束電流調整機構進行控制，以設定離子植入條件，前述調整部進行粗調，以便藉由對前述射束電流調整機構進行控制來調整前述射束電流量，從而使每單位時間的離子照射量分佈接近目標值，前述生成部進行精調，以便利用針對前述被粗調之離子束所獲取之離子照射量分佈，算出前述第2掃描速度分佈及前述第2掃描週期，藉此使每單位時間的離子照射量分佈成為目標值。
  18. 如申請專利範圍第16或17項之離子植入裝置，其中，還具備防護板，其設置於前述射束掃描器的下游，並切斷往復掃描之局部離子束，前述射束掃描器構成為能夠在如下範圍內往復掃描離子束，前述範圍包含可使往復運動之晶圓所在之照射區域和位於前述照射區域以外之非照射區域，前述防護板被配置成，切斷朝向前述非照射區域之離子束的至少一部份。
  19. 如申請專利範圍第18項之離子植入裝置，其中，前述射束計測部具有：中心杯，能夠在晶圓位置測定前述照射區域的離子照射量分佈；及側杯(Side cup)，能夠測定向晶圓植入離子時朝向前述非照射區域之離子束的離子照射量，前述防護板配置於不切斷朝向前述側杯之離子束的位置。
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