KR20110095258A - 이온 주입 방법 및 이온 주입 장치 - Google Patents

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Abstract

판의 스텝 회전을 이용하는 일없이, 기판의 면내에, 원형상 주입 영역과, 이 영역을 둘러싸고 있으며 상기 원형상 주입 영역과는 도우즈량이 다른 외주부 주입 영역을 형성할 수 있는 이온 주입 방법 등을 제공한다. 이 이온 주입 방법은, 기판(2)의 면내에 있어서의 이온빔(4)의 주사 속도를 가변으로 하여, 기판(2)의 면내에 있어서의 이온빔(4)의 1 편도 주사 또는 1 왕복 주사마다의 X 방향에 있어서의 주사 속도 분포를, 기판(2)의 Y 방향의 위치에 따라서 변화시킴으로써, 기판(2)의 면내에, 원형상 주입 영역과, 이 영역을 둘러싸고 있으며 상기 원형상 주입 영역과는 도우즈량이 다른 외주부 주입 영역을 형성하는 것이다.

Description

이온 주입 방법 및 이온 주입 장치{ION IMPLANTATION METHOD, AND ION IMPLANTATION APPARATUS}
본 발명은, 기판(예컨대 반도체 기판)의 면내에, 원형상 주입 영역과, 이 영역을 둘러싸고 있으며 상기 원형상 주입 영역과는 도우즈량이 다른 외주부 주입 영역을 형성하는 이온 주입 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근, LSI, 메모리 등의 반도체 디바이스 제조에 있어서의 처리 공정이 복잡하게 되고, 또한 반도체 기판이 대형화되어 매우 고가로 되고 있다. 이 때문에 반도체 디바이스 제조의 수율 향상이 매우 중요하게 되고 있다. 즉, 하나의 기판을 가능한 한 유효하게 활용하는 것이 매우 중요하게 되고 있다. 이것을 실현하기 위해서, 반도체 디바이스를 제조하는 복수의 공정 중의 이온 주입 공정에 있어서, 이온 주입에 의한 도우즈량 분포를, 기판의 면내에서 의도적으로 불균일하게 하는 경우가 있다. 이와 같이, 기판의 면내에 형성되는 반도체 디바이스 중의 특정 영역의 반도체 디바이스의 특성 보정을 행하는 데에 대한 강한 요망이 있다.
예컨대, 반도체 디바이스의 제조에서는, 이온 주입의 이전 공정(예컨대 진공 증착, CVD 등에 의한 박막 형성 공정, 에칭 공정 등)에 있어서, 기판의 면내에서 처리를 균일하게 행하기 위해서, 많은 경우, 기판을 회전시켜 처리를 하고 있다. 그러나 이와 같이 해도 처리를 완전히 균일하게 할 수 있는 것은 아니며, 기판의 면내에 형성되는 반도체 디바이스의 특성 변동은, 원형상 영역과 이 영역을 둘러싸는 외주부 영역 사이에서 변동이 생기기 쉬운 경향이 있다.
보다 구체적인 예를 들면, 이온 주입의 이전 공정에서 기판 상에 형성한 게이트 산화막의 두께가, 기판의 면내에 있어서, 원형상 영역과 이 영역을 둘러싸는 외주부 영역의 사이에서 변동되기 쉬운 경향이 있다. 이것을 방치하면, 반도체 기판 상에 다수의 전계 효과 트랜지스터를 형성하는 제조 공정에 있어서, 전계 효과 트랜지스터의 특성에 변동이 생겨 수율이 저하된다.
따라서, 이온 주입 공정에 있어서, 기판의 면내에, 원형상 주입 영역과, 이 영역을 둘러싸고 있으며 상기 원형상 주입 영역과는 도우즈량이 다른 외주부 주입 영역을 형성할 수 있게 하는 것이 중요하다. 이와 같이 도우즈량 분포를 바꿈으로써, 상술한 기판의 면내에 있어서의 원형상 영역과 외주부 영역 사이에서의 반도체 디바이스(예컨대 전계 효과 트랜지스터)의 특성 변동을 보정하여, 수율을 향상시킬 수 있게 된다.
상기와 같은 이온 주입을 행할 수 있는 방법의 하나로서, 도 22에 도시하는 것과 같이, 이온빔(4c)을 전계 또는 자계에 의해서 X 방향으로 왕복 주사하는 것과, 기판(2)을 X 방향과 교차하는 Y 방향으로 기계적으로 구동하는 것을 병용하여 기판(2)에 이온 주입을 행하는 방법이 제안되어 있다. 즉, 이온빔(4c)이 기판(2)에 입사하고 있는 상태에서, 이온빔(4c)의 주사 속도 또는 기판(2)의 구동 속도를 스텝형으로 변화시키는 것과, 기판(2)을 그 중심부(2a)를 중심으로 하여 예컨대 화살표 J로 나타내는 방향으로 360/n도(n은 주입 공정의 횟수)씩 스텝 회전시키는 것을 병용하여, 기판(2)의 면내에, 원형상 주입 영역과, 이 영역을 둘러싸고 있으며 상기 원형상 주입 영역과는 도우즈량이 다른 외주부 주입 영역을 형성하는 이온 주입 방법이다(예컨대 일본 특허 제4155327호 공보 참조). 이와 같이 기판(2)의 스텝 회전을 이용하는 이온 주입을 스텝 회전 주입이라고 부르기로 한다.
상기 종래의 이온 주입 방법에 따르면, 예컨대, 제1회째의 주입 공정 후에 도 23의 A에 도시하는 것과 같은 3개의 주입 영역 A, B, A를 형성하고, 제8회째(n=8인 경우)의 주입 공정 후에 도 23의 B에 도시하는 것과 같은 복수의 주입 영역 C∼F를 형성할 수 있다. 중앙의 주입 영역 C가 원형상 주입 영역이며, 이 영역을 둘러싸는 주입 영역 D∼F가 외주부 주입 영역이다.
1회의 주입 공정에 의한 도우즈량을 d1, d2라고 하면, 상기 각 주입 영역 A∼F의 도우즈량은, 계산상 다음과 같이 된다.
주입 영역 A : 도우즈량 d1
주입 영역 B : 도우즈량 d2
주입 영역 C : 도우즈량 8d2
주입 영역 D : 도우즈량 2d1+6d2
주입 영역 E : 도우즈량 4d1+4d2
주입 영역 F : 도우즈량 6d1+2d2
특허문헌 1 : 일본 특허 제4155327호 공보(단락 0009-0014, 도 2, 도 12)
상기 종래의 이온 주입 방법은, 원형상 주입 영역을 형성하기 위해서, 기판의 스텝 회전을 반드시 이용해야만 하기 때문에, 스텝 회전 주입을 하여서는 안 되는 주입 공정에 적용할 수 없다고 하는 과제가 있다.
예컨대, 도 24에 도시하는 예와 같이, 기판(2)의 표면에 세운 수선(3)과 이온빔(4c)이 이루는 각도인 틸트각(이것은 주입 각도라고도 불림. 이하 마찬가지)(φ)을 0도보다도 크게 하여 이온 주입을 할 때에, 스텝 회전 주입을 하여서는 안 되는 경우가 있다.
그 이유는, 상기와 같은 틸트각(φ)의 경우에, 기판(2)의 스텝 회전을 이용하여 이온 주입을 행하면, 기판(2) 상의 어느 영역에 주목할 때, 그 영역에 입사하는 이온빔(4c)의 방향이, 기판(2)의 스텝 회전시마다 변해 버리기 때문이다. 이온빔(4c)의 입사 방향이 변하면, 주입 특성이 변하여 기판(2)에 원하는 주입 처리를 실시할 수 없게 되는 등의 문제점이 발생한다.
보다 구체적인 예를 들면, 예컨대 도 25에 도시하는 예와 같이, 반도체 기판(2) 상에, 게이트 전극(52), 게이트 산화막(54), 소스(또는 드레인)(56), 엑스텐션(58)(이것은 소스 또는 드레인과 채널과의 전기적 접속부임) 등으로 이루어지는 전계 효과 트랜지스터(도 25에서는 1개만 나타내고 있지만, 통상은 여러 개 형성한다. 도 21에서도 마찬가지)를 형성하는 제조 공정에 있어서, 엑스텐션(58) 부분에, 이온빔(4)의 조사에 의해서 도펀트의 주입이 이루어진다. 이 경우는, 게이트 산화막(54)의 아래쪽에도 도펀트를 주입할 필요가 있기 때문에, 비교적 큰 틸트각(φ)으로 이온 주입을 행한다.
상기와 같은 틸트각(φ)을 갖는 상태에서, 상술한 바와 같이 기판(2)의 스텝 회전을 이용하여 이온 주입을 행하면, 도 25의 A에 도시하는 것과 같이, 엑스텐션(58)에 입사하는 이온빔(4c)의 방향이, 기판(2)의 스텝 회전시마다 변해 버린다. 그 결과, 예컨대, 엑스텐션(58)에 있어서의 실리콘의 결정 격자와 이온빔(4)의 상대 각도가 기판(2)의 스텝 회전시마다 변한다. 이 때문에, 엑스텐션(58)에 주입되는 도펀트의 깊이나, 엑스텐션(58) 부분의 표면 결함 상태 등이, 기판(2)의 스텝 회전시마다 변화되어 버려, 원하는 디바이스 특성을 얻을 수 없게 된다.
또한, 상기 종래의 이온 주입 방법에서는, 스텝 회전 주입을 이용하기 때문에 도 23의 B 및 이에 대한 설명으로부터도 알 수 있는 것과 같이, 기판(2)의 중심부(2a)를 중심으로 한 회전 대칭의 도우즈량 분포밖에 형성할 수 없다. 게다가, 엄밀하게 보면 외주부의 각 주입 영역 D∼F의 도우즈량이 서로 조금씩 다르다.
그래서 본 발명은, 기판의 스텝 회전을 이용하는 일없이, 기판의 면내에, 원형상 주입 영역과, 이 영역을 둘러싸고 있으며 상기 원형상 주입 영역과는 도우즈량이 다른 외주부 주입 영역을 형성할 수 있는 이온 주입 방법 및 장치를 제공하는 것을 주된 목적으로 하고 있다.
본 발명에 따른 이온 주입 방법은, 이온빔을 제1 방향으로 왕복 주사하는 것과, 기판을 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 기계적으로 구동하는 것을 병용하여, 상기 기판에 이온 주입을 행하는 이온 주입 방법에 있어서, 상기 기판의 면내에 있어서의 상기 이온빔의 주사 속도를 가변으로 하고, 상기 기판의 면내에 있어서의 상기 이온빔의 1 편도 주사 또는 1 왕복 주사마다의 상기 제1 방향에 있어서의 주사 속도 분포를, 상기 기판의 상기 제2 방향의 위치에 따라서 변화시킴으로써, 상기 기판의 면내에, 원형상 주입 영역과, 이 영역을 둘러싸고 있으며 상기 원형상 주입 영역과는 도우즈량이 다른 외주부 주입 영역을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 이온 주입 장치는, 이온빔을 제1 방향으로 왕복 주사하는 것과, 기판을 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 기계적으로 구동하는 것을 병용하여, 상기 기판에 이온 주입을 행하는 이온 주입 장치에 있어서, 상기 이온빔을 전계 또는 자계에 의해서 상기 제1 방향으로 왕복 주사하는 것으로, 상기 기판의 면내에 있어서의 상기 이온빔의 주사 속도가 가변인 빔 주사 장치와, 상기 기판을 상기 제2 방향으로 기계적으로 구동하는 기판 구동 장치와, 상기 기판의 상기 제2 방향의 위치를 검출하여 그 위치를 나타내는 위치 정보를 출력하는 기판 위치 검출기와, 상기 기판 위치 검출기로부터의 상기 위치 정보에 기초하여 상기 빔 주사 장치를 제어하여, 상기 기판의 면내에 있어서의 상기 이온빔의 1 편도 주사 또는 1 왕복 주사마다의 상기 제1 방향에 있어서의 주사 속도 분포를, 상기 기판의 상기 제2 방향의 위치에 따라서 변화시킴으로써, 상기 기판의 면내에, 원형상 주입 영역과, 이 영역을 둘러싸고 있으며 상기 원형상 주입 영역과는 도우즈량이 다른 외주부 주입 영역을 형성하는 제어를 하는 제어 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 원형상 주입 영역의 도우즈량 분포를, 예컨대, 서서히 부풀어 오른 분포, 서서히 우묵하게 들어간 분포, 일정하게 부풀어 오른 분포 또는 일정하게 우묵하게 들어간 분포로 하여도 좋다.
상기 기판의 표면에 세운 수선과 상기 이온빔이 이루는 각도인 틸트각을 0도보다도 크게 하여 이온 주입을 행하도록 하더라도 좋다.
청구항 1∼12에 기재한 발명에 따르면, 기판의 면내에 있어서의 이온빔의 1 편도 주사 또는 1 왕복 주사마다의 상기 제1 방향에 있어서의 주사 속도 분포를, 기판의 상기 제2 방향의 위치에 따라서 변화시킴으로써, 기판의 면내에 원형상 주입 영역과 이 영역을 둘러싸고 있으며 상기 원형상 주입 영역과는 도우즈량이 다른 외주부 주입 영역을 형성한다. 이 때문에, 기판의 스텝 회전을 이용하는 일없이, 기판의 면내에 서로 도우즈량이 다른 원형상 주입 영역 및 외주부 주입 영역을 형성할 수 있다.
그 결과, 본 발명을, 스텝 회전 주입을 하여서는 안 되는 주입 공정에도 적용할 수 있다. 예컨대, 기판의 면내에 형성되는 반도체 디바이스 내의 특정 영역의 반도체 디바이스의 특성 보정을, 기판의 스텝 회전을 이용하는 일없이 실시할 수 있다.
또한, 기판의 스텝 회전을 이용하는 일없이, 기판의 면내에 서로 도우즈량이 다른 원형상 주입 영역 및 외주부 주입 영역을 형성할 수 있다. 이 때문에, 기판의 스텝 회전을 이용하는 경우와 달리, 회전 대칭 이외의 도우즈량 분포를 형성할 수 있어, 자유도가 높은 도우즈량 분포를 형성할 수 있다. 더욱이, 외주부 주입 영역의 도우즈량 분포의 균일성을 좋게 하는 것도 가능하다.
청구항 6, 12에 기재한 발명에 따르면, 다음의 한층 더한 효과를 발휘한다. 즉, 0도보다도 큰 틸트각에서의 이온 주입에 의해서, 상기 원형상 주입 영역 및 외주부 주입 영역을 형성할 수 있다. 아울러 이 경우에도, 기판의 스텝 회전을 이용하는 경우와 달리, 기판에 입사하는 이온빔의 방향이 변하지 않기 때문에, 이온빔의 입사 방향이 변함에 따라 주입 특성이 변하는 등의 문제점 발생을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이온 주입 방법을 실시하는 이온 주입 장치의 일 실시형태를 도시하는 개략 평면도이다.
도 2는 도 1의 이온 주입 장치의 기판 부근의 일례를 확대하여 도시하는 개략 측면도이다.
도 3은 기판의 면내에 형성하는 도우즈량 분포의 일례를 도시하는 개략도이다.
도 4는 도 3에 도시하는 도우즈량 분포를 형성하는 경우의 이온빔의 1 편도 주사의 주사 속도 분포의 일례를 도시하는 도면이며, 도 5에 계속된다.
도 5는 도 3에 도시하는 도우즈량 분포를 형성하는 경우의 이온빔의 1 편도 주사의 주사 속도 분포의 일례를 도시하는 도면이며, 도 6에 계속된다.
도 6은 도 3에 도시하는 도우즈량 분포를 형성하는 경우의 이온빔의 1 편도 주사의 주사 속도 분포의 일례를 도시하는 도면이며, 도 7에 계속된다.
도 7은 도 3에 도시하는 도우즈량 분포를 형성하는 경우의 이온빔의 1 편도 주사의 주사 속도 분포의 일례를 도시하는 도면이며, 도 8에 계속된다.
도 8은 도 3에 도시하는 도우즈량 분포를 형성하는 경우의 이온빔의 1 편도 주사의 주사 속도 분포의 일례를 도시하는 도면이며, 도 9에 계속된다.
도 9는 도 3에 도시하는 도우즈량 분포를 형성하는 경우의 이온빔의 1 편도 주사의 주사 속도 분포의 일례를 도시하는 도면이며, 도 10에 계속된다.
도 10은 도 3에 도시하는 도우즈량 분포를 형성하는 경우의 이온빔의 1 편도 주사의 주사 속도 분포의 일례를 도시하는 도면이다.
도 11은 기판의 면내에 형성하는 도우즈량 분포의 다른 예를 도시하는 개략도이다.
도 12는 도 11에 도시하는 도우즈량 분포를 형성하는 경우의 이온빔의 1 편도 주사의 주사 속도 분포의 일례를 도시하는 도면이며, 도 13에 계속된다.
도 13은 도 11에 도시하는 도우즈량 분포를 형성하는 경우의 이온빔의 1 편도 주사의 주사 속도 분포의 일례를 도시하는 도면이며, 도 14에 계속된다.
도 14는 도 11에 도시하는 도우즈량 분포를 형성하는 경우의 이온빔의 1 편도 주사의 주사 속도 분포의 일례를 도시하는 도면이며, 도 15에 계속된다.
도 15는 도 11에 도시하는 도우즈량 분포를 형성하는 경우의 이온빔의 1 편도 주사의 주사 속도 분포의 일례를 도시하는 도면이며, 도 16에 계속된다.
도 16은 도 11에 도시하는 도우즈량 분포를 형성하는 경우의 이온빔의 1 편도 주사의 주사 속도 분포의 일례를 도시하는 도면이며, 도 17에 계속된다.
도 17은 도 11에 도시하는 도우즈량 분포를 형성하는 경우의 이온빔의 1 편도 주사의 주사 속도 분포의 일례를 도시하는 도면이며, 도 18에 계속된다.
도 18은 도 11에 도시하는 도우즈량 분포를 형성하는 경우의 이온빔의 1 편도 주사의 주사 속도 분포의 일례를 도시하는 도면이다.
도 19는 도 3에 도시하는 도우즈량 분포를 형성하는 경우의 이온빔의 주사에 이용하는 주사 출력의 일례를 도시하는 도면이다.
도 20은 도 11에 도시하는 도우즈량 분포를 형성하는 경우의 이온빔의 주사에 이용하는 주사 출력의 일례를 도시하는 도면이다.
도 21은 기판 상에 전계 효과 트랜지스터를 형성하는 제조 공정에 있어서, 상기 전계 효과 트랜지스터의 엑스텐션에 본 발명에 따른 이온 주입 방법에 의해서 이온 주입을 행하는 경우의 예를 확대하여 도시하는 개략도이며, 도 21의 A는 평면도, 도 21의 B는 단면도이다.
도 22는 종래의 이온 주입 방법의 일례를 도시하는 개략도이다.
도 23은 종래의 이온 주입 방법에 의해서 형성되는 도우즈량 분포의 일례를 도시하는 개략도이며, 도 23의 A는 제1회째 주입 공정 후의 것, 도 23의 B는 제8회째 주입 공정 후의 것을 도시한다.
도 24는 종래의 이온 주입 방법에 의해서 틸트각을 0도보다도 크게 하여 이온 주입을 행하는 경우의 일례를 도시하는 개략도이다.
도 25는 기판 상에 전계 효과 트랜지스터를 형성하는 제조 공정에 있어서, 상기 전계 효과 트랜지스터의 엑스텐션에 종래의 이온 주입 방법에 의해서 이온 주입을 행하는 경우의 예를 확대하여 도시하는 개략도이며, 도 25의 A는 평면도, 도 25의 B는 단면도이다.
도 1은 본 발명에 따른 이온 주입 방법을 실시하는 이온 주입 장치의 일 실시형태를 도시하는 개략 평면도이다. 도 2는 도 1의 이온 주입 장치의 기판 부근의 일례를 확대하여 도시하는 개략 측면도이다.
이온빔(4)의 진행 방향을 항상 Z 방향으로 하고, 이 Z 방향과 실질적으로 직교하는 면내에서 서로 실질적으로 직교하는 2 방향을 X 방향 및 Y 방향으로 한다. 이하에 설명하는 실시형태에 있어서는, 일례로서, 이온빔(4)을 왕복 주사하는 상기 제1 방향을 X 방향으로 하고, 기판(2)을 구동하는 상기 제2 방향을 Y 방향으로 하고 있다. X 방향 및 Z 방향은 예컨대 수평 방향, Y 방향은 예컨대 수직 방향이다. 단 이것에 한정되는 것은 아니며, 예컨대, 기판(2)의 표면에 실질적으로 평행한 방향을, 기판(2)을 구동하는 상기 제2 방향으로 하여도 좋다.
이 이온 주입 장치는, 하이브리드 스캔 방식이라고 불리는 것으로, 이온빔(4)을 전계 또는 자계에 의해서 X 방향으로 왕복 주사하는 것과, 기판(예컨대 반도체 기판)(2)을 X 방향과 교차하는 Y 방향으로 기계적으로 구동하는 것을 병용하여, 기판(2)의 전면에 이온 주입을 행하는 구성을 하고 있다.
이 이온 주입 장치는, 보다 구체적으로는, 이온빔(4)이 인출되는 이온원(10)과, 이 이온원(10)으로부터 인출된 이온빔(4)으로부터 특정한 이온종을 선별하여 도출하는 질량 분리 마그넷(12)과, 이 질량 분리 마그넷(12)으로부터 도출된 이온빔(4)을 가속 또는 감속하는 가감속관(14)과, 이 가감속관(14)으로부터 도출된 이온빔(4)을 정형하는 Q 렌즈(16)와, 이 Q 렌즈(16)로부터 도출된 이온빔(4)으로부터 특정 에너지의 이온을 선별하여 도출하는 에너지 분리기(18)와, 이 에너지 분리기(18)로부터 도출된 이온빔(4)을 전계 또는 자계에 의해서 X 방향으로 왕복 주사하는 주사기(20)와, 이 주사기(20)로부터 도출된 이온빔(4)을 전계 또는 자계에 의해서 구부려 주사기(20)와 협동하여 이온빔(4)의 평행 주사를 행하여, X 방향에 있어서 평행 주사된 이온빔(4)을 만드는 빔평행화기(24)를 구비하고 있다.
빔평행화기(24)로부터 도출된 이온빔(4)은, 주입실(26) 내에 있어서, 홀더(28)에 유지되어 있는 기판(2)에 조사되고, 이로써 기판(2)에 이온 주입이 이루어진다. 이 때, 기판(2)은, 기판 구동 장치(32)에 의해서 Y 방향으로 구동된다. 이 구동은, 통상은 왕복 구동이지만, 필요로 하는 도우즈량 등에 따라서는, 왕복 구동과 1 편도 구동으로 끝나는 경우도 있다. 이 기판(2)의 구동과 이온빔(4)의 왕복 주사의 협동에 의해서, 기판(2)의 전면(全面)에 이온 주입을 행할 수 있다.
기판 구동 장치(32)는, 이 실시형태에서는, 홀더(28) 상의 기판(2)의 상기 제2 방향의 위치, 즉 이 실시형태에서는 Y 방향의 위치(y)(이것은 예컨대, 도 2 등에 도시하는 예와 같이 기판(2)의 중심부(2a)의 위치라도 좋고, 그 밖의 위치라도 좋음)를 검출하여 그 위치를 나타내는 위치 정보(PD)를 출력하는 기판 위치 검출기(33)를 갖고 있다.
기판 위치 검출기(33)는, 예컨대, 기판 구동 장치(32)에 의한 기판(2)의 상기 구동에 응답하는 인코더 또는 포텐셔미터지만, 그 이외의 것이라도 좋다. 또한, 이 기판 위치 검출기(33)를 기판 구동 장치(32)와는 별도로 설치하더라도 좋다.
기판(2)의 Y 방향의 구동 속도(vy)는, 상기 특허문헌 1에도 기재되어 있는 것과 같이, 이온빔(4)이 기판(2)에 입사하는 영역 내에서, 이온빔(4)의 빔 전류 밀도에 정비례하도록 제어하는 것이 바람직하다. 그와 같이 하면, 기판(2)에의 이온 주입 중에 만일 이온빔(4)의 빔 전류 밀도가 변화되더라도, 이 변화를 구동 속도(vy)로 보상하여, 기판(2)에 대한 도우즈량에 변화가 생기는 것을 방지할 수 있다. 즉, 기판(2)에 대하여 안정된 도우즈량으로 이온 주입을 행할 수 있다.
이 이온 주입 장치는, 또한, 도 2에 도시하는 것과 같이, 예컨대 홀더(28) 상의 기판(2) 표면의 중심부(2a)를 중심으로 하여, 기판(2) 및 홀더(28)를 화살표 K로 나타내는 것과 같이 회전시켜 이들(2, 28)의 기울기를 바꾸고, 기판(2)의 표면에 세운 수선(3)과 이온빔(4)이 이루는 각도인 틸트각(φ)을 바꾸는 틸트각 가변 장치(34)를 갖추고 있다. 이로써, 틸트각(φ)을 0도 또는 0도보다도 크게 하여, 이온 주입을 행할 수 있다. 틸트각 가변 장치(34)는 예컨대 모터이다. 기판 구동 장치(32)는, 이 틸트각 가변 장치(34), 홀더(28) 및 기판(2)의 전체를 Y 방향으로 구동한다.
이온빔(4)의 X 방향의 주사는, 주사 전원(22)으로부터 주사기(20)에 공급되는 주사 출력 P(t)에 의해서 제어된다. (t)는, 시간 t의 함수임을 나타내고 있다. 주사 출력 P(t)은, 예컨대, 주사기(20)가 전계에 의해서 이온빔(4)을 주사하는 것인 경우는 주사 전압, 자계에 의해서 주사하는 것인 경우는 주사 전류이다. 이 주사 전원(22) 및 주사기(20), 또는 이들(20, 22) 및 빔평행화기(24)는, 이온빔(4)을 X 방향으로 왕복 주사하는 빔 주사 장치를 구성하고 있다. 이 빔 주사 장치는, 보다 구체적으로는 그 주사 전원(22)은, 후술하는 제어 장치(36)에 의해서 제어되어, 기판(2)의 면내에 있어서의 이온빔(4)의 주사 속도(vx)를 후술하는 바와 같이 변화시킬 수 있다.
홀더(28)의 상류측에는, X 방향으로 긴 슬릿형의 개구(42)를 갖고 있으며, 이온빔을 정형하는 마스크(40)가 필요에 따라서 설치된다.
홀더(28)의 상류측 및 하류측에는, 이온빔(4)을 받아 그 X 방향의 빔 전류 밀도 분포를 측정하고, 주사 출력 P(t)의 파형 조정 등에 이용되는 전단(前段) 다점 패러데이(38) 및 후단 다점 패러데이(39)가 형성된다. 양 다점 패러데이(38, 39)는, 복수의 패러데이 컵을 X 방향으로 나란히 한 것이다. 후단 다점 패러데이(39)는 이온빔(4)의 빔 라인 상에 고정되어 있다. 전단 다점 패러데이(38) 및 홀더(28)는, 예컨대 Y 방향으로 구동되어, 필요할 때에만 이온빔(4)의 빔 라인 상에 놓인다. 한편, 이것과 같은 다점 패러데이는, 예컨대 일본 특허 공개 2001-143651호 공보에도 기재되어 있다.
양 다점 패러데이(38, 39)에 의한 측정 정보 및 상기 기판 위치 검출기(33)로부터의 위치 정보(PD)가 제어 장치(36)에 보내진다. 이 실시형태에서는 또한, 기판(2)의 면내에 형성하는 원하는 도우즈량 분포, 보다 구체적으로는 후술하는 원형상 주입 영역(44) 및 외주부 주입 영역(46)의 도우즈량 분포를 포함하는 원하는 도우즈량 분포를 설정하는 도우즈량 분포 설정 정보(DD) 등이 제어 장치(36)에 주어진다. 제어 장치(36)는, 이들 정보 등에 기초하여, (a) 상기 빔 주사 장치를 제어하여(구체적으로는 이 실시형태에서는 상술한 바와 같이 주사 전원(22)을 제어하여, 이하 마찬가지), 기판(2)의 면내에 있어서의 이온빔(4)의 X 방향의 주사 속도(vx)를 후술하는 바와 같이 제어하는 기능, (b) 틸트각 가변 장치(34)를 제어하여 소정의 틸트각(φ)으로 설정하는 기능, (c) 기판 구동 장치(32)를 제어하여, 상기 기판 구동 장치(32)에 의한 기판(2) 등의 Y 방향의 구동을 제어하고, 홀더(28) 상의 기판(2)의 Y 방향의 구동 속도(vy)를 상술한 바와 같이 이온빔(4)의 빔 전류 밀도에 정비례시키는 제어를 하는 기능 등의 기능을 갖고 있다.
상기와 같은 이온 주입 장치에 있어서, 기판(2)의 면내에, 원형상 주입 영역과, 이 영역을 둘러싸고 있으며 상기 원형상 주입 영역과는 도우즈량이 다른 외주부 주입 영역을 형성하는 이온 주입 방법의 예를 몇 가지 설명한다.
도 3에, 기판(2)의 면내에 형성하는 도우즈량 분포의 일례를 도시한다. 기판(2)의 면내에, 원형상 주입 영역(44)과, 이 영역을 둘러싸고 있으며 원형상 주입 영역(44)과는 도우즈량이 다른 외주부 주입 영역(46)을 형성한다. 원형상 주입 영역(44)은, 이 예에서는, 서서히 산과 같은 형상으로 부풀어 오른 도우즈량 분포를 하고 있다. 보다 구체적으로는, 복수의 동심원형으로 부풀어 오른 도우즈량 분포를 이루고 있다. 외주부 주입 영역(46)은, 이 예에서는 평탄한 도우즈량 분포을 이루고 있다. 이러한 도우즈량 분포는, 예컨대 상술한 도우즈량 분포 설정 정보(DD)로서 제어 장치(36)에 보내진다(도 11 등에 도시하는 다른 도우즈량 분포의 경우도 마찬가지).
한편, 이하의 도면에서는, 기판(2)을 회전시키고 있지 않음을 나타내기 위해서, 기판(2)의 노치(절결)(2b)를 나타내고 있지만, 이 노치(2b)의 위치는 도시한 예의 위치에 한정되는 것이 아니다.
도 3에 도시하는 도우즈량 분포를 형성하는 경우의, 이온빔(4)의 1 편도 주사의 X 방향에 있어서의 주사 속도(vx)의 분포(즉 주사 속도 분포)의 예를 도 4∼도 10에 도시한다. 이들 도면은, 도우즈량 분포 형성 동작을 이해하기 쉽게 하기 위해서, 기판(2)을 정면에서 보아 나타내고 있다. 이들 도면은 일련의 도면이며, 이온빔(4)의 Y 방향의 위치는 변하지 않고, 기판(2)이 Y 방향으로 구동되어 그 위치(y)가 나중이 될수록 위로 올라가고 있다. 도 4보다도 전 및 도 10보다도 후의 공정은, 이온빔(4)의 주사 속도 분포가 평탄하기 때문에, 도시하지 않고 있다. 이들은 후술하는 도 12∼도 18에 대해서도 마찬가지이다.
주사의 근간이 되는 이온빔(4)은, 소정의 단면 형상(이 단면 형상은, 도 4 등에서는 도시를 간략하게 하기 위해서 원형으로 나타내고 있지만, 원형에 한정되지 않음) 및 소정의 단면 치수를 갖고 있으며, 이것이 상술한 바와 같이 주사 속도(vx)로 X 방향으로 주사된다. 그 1 편도 주사의 궤적을 부호 4a로 나타낸다(도 12∼도 18에서도 마찬가지).
상술한 바와 같이 기판(2)의 면내에 있어서의 이온빔(4)의 주사 속도(vx)는 가변이며, 이 이온빔(4)의, 기판(2)의 면내에 있어서의 주사 속도 분포를, 도 4∼도 10에 도시하는 예와 같이, 기판(2)의 Y 방향의 위치(y)에 따라서 순차(차례차례로) 변화시킴으로써, 기판(2)의 면내에 상기 원형상 주입 영역(44) 및 외주부 주입 영역(46)을 형성한다. 즉, 이온빔(4)의 주사 속도(vx)를 X 방향의 위치(x)에 따라서 변화시킬 뿐만 아니라, 그와 같은 변화를 포함하여 이루어지는 이온빔(4)의 X 방향에 있어서의 주사 속도 분포를, 기판(2)의 Y 방향의 위치(y)에 따라서 차례차례로 변화시킨다.
보다 구체적으로는, 도 4∼도 8에 도시하는 예와 같이, 상기 원형상 주입 영역(44)을 형성할 때의 이온빔(4)의 주사 속도 분포를 오목형으로 하고, 또한 이 오목형 부분의 폭(W) 및 깊이(P)를 기판(2)의 Y 방향의 위치(y)에 따라서 변화시킨다. 이로써, 상술한 원형상 주입 영역(44)을 형성할 수 있다. 그 이유는, 이온빔(4)의 빔 전류 밀도를 일정하게 하면, 기판(2)에 대한 도우즈량이 이온빔(4)의 주사 속도(vx)에 반비례하기 때문이다. 즉, 이온빔(4)의 주사 속도(vx)와 도우즈량이 반대의 관계로 잇으므로, 주사 속도(vx)가 큰 영역에서는 도우즈량은 작아지고, 주사 속도(vx)가 작은 영역에서는 도우즈량은 커지기 때문이다.
이온빔(4)의 주사 속도 분포에 있어서의 상기 오목형 부분의 위치, 폭(W) 및 깊이(P)를 어떻게 할지는, 형성하고자 하는 원형상 주입 영역(44)의 위치, 크기 및 그 도우즈량 분포에 따라서 결정하면 된다.
이온빔(4)이 원형상 주입 영역(44)을 통하지 않게 된 후에는, 이온빔(4)의 주사 속도 분포는 예컨대 평탄하게 하면 된다(도 9∼도 10 참조).
보다 구체적으로는, 기판(2)의 면내의 원하는 도우즈량 분포를, 기판(2)의 면내에 있어서의 이온빔(4)의 궤적(4a)에 상당하는 치수로 복수로 슬라이스했을 때의 X 방향의 각 도우즈량 분포를, 기판(2)의 Y 방향의 각 위치(y)에 대해서 각각 결정하고, 그 결정한 도우즈량 분포를 그것에 대응하는 위치(y)에서 실현하도록, 이온빔(4)의 주사 속도 분포를 기판(2)의 Y 방향의 위치(y)에 따라서 변화시키면 된다.
이온빔(4)의 주사 속도(vx)는, 전술한 주사 출력 P(t)의 시간 변화율 dP(t)/dt에 비례하기 때문에, 이온빔(4)의 주사 속도 분포를 상기한 바와 같이 변화시키기 위해서는, 구체적으로는, 상기 주사 출력 P(t)의 파형을 조정하면 된다.
예컨대, 도 4∼도 8에 도시하는 것과 같은 오목형의 주사 속도 분포를 실현하기 위해서는, 예컨대 도 19에 도시하는 예와 같이(이것은 파형을 알기 쉽게 하기 위해서 과장하여 도시하고 있다. 후술하는 도 20도 마찬가지), 상기 주사 출력 P(t)의 파형(50)을, 이온빔(4)의 주사 속도 분포의 오목형 부분에 대응하는 위치에서, S자형으로 정형하여 그 기울기(즉 dP(t)/dt)를 서서히 바꾸면 된다. 즉 상기 기울기를, 서서히 작게 한 후에 원래로 되돌리면 된다. 이것은, 근간이 되는 삼각파형(48)을 상기한 것과 같이 정형함으로써 실현할 수 있다. 이 주사 출력 P(t)의 파형 정형은, 예컨대, 전술한 다점 패러데이(38 및 39)로부터의 측정 정보를 이용하여, 제어 장치(36)에 의한 제어에 의해서 행할 수 있다.
상기 예와는 반대로, 이온빔(4)의 주사 속도 분포를 후술하는 바와 같이 볼록형으로 하기 위해서는, 상기 파형(50)의 S자형 부분의 기울기를, 도 19에 도시하는 예와는 반대로 하면 된다. 즉 그 기울기를, 서서히 크게 한 후에 원래로 되돌리면 된다.
주사 출력 P(t)이 삼각파형(48)인 경우는, 그 기울기는 일정하기 때문에, 주사 속도(vx)가 일정하게 되어, 주사 속도 분포는 평탄하게 된다.
한편, 기판(2)의 구동 속도(vy)에 비하면, 이온빔(4)의 주사 속도(vx)가 훨씬 크기 때문에, 이온빔(4)이 기판(2)의 면내를 1 편도 주사 또는 1 왕복 주사하고 있는 동안의 이온빔(4)의 빔 전류 밀도는 일정하다고 생각하더라도 타당하다. 또한, 같은 이유에서, 이온빔(4)이 기판(2)의 면내를 1 편도 주사 또는 1 왕복 주사하고 있는 동안의 기판(2)의 Y 방향의 이동거리는 매우 작기 때문에, 그것이 원하는 도우즈량 분포를 형성하는 데에 미치는 영향은 특별히 고려하지 않더라도 상관없다.
예컨대, 상기 이온빔(4)의 주사 속도(vx)와 기판(2)의 구동 속도(vy)의 크기의 차이를 주파수로 나타내면, 기판(2)의 직경이 300 mm인 경우를 일례로 들면, 기판(2)의 Y 방향의 구동 사이클은 최대로 2초 동안에 1번 정도(주파수로 말하면 최대로 0.5 Hz 정도)인 데 대하여, 이온빔(4)의 X 방향의 주사 주파수는 173 Hz로 훨씬(수백배) 크다. 이온빔(4)의 주사 거리와 기판(2)의 구동 거리는 대략 같은 정도이기 때문에, 상기 주파수의 차가 거의 속도의 차이다.
상기한 것과 같이 기판(2)의 구동 속도(vy)에 비해서 이온빔(4)의 주사 속도(vx) 쪽이 훨씬 크기 때문에, 상기 1 편도 주사마다의 주사 속도 분포 대신에, 기판(2)의 면내에 있어서의 이온빔(4)의 1 왕복 주사마다의 주사 속도 분포를, 기판(2)의 Y 방향의 위치(y)에 따라서 변화시키도록 하더라도 좋다. 그와 같이 하여도, 간단히 말하면, 기판(2)의 면내에 있어서의 도우즈량 변화의 섬세함이 약간 거칠어지게 될 뿐이다.
기판(2)을 Y 방향으로 1 왕복 이상(왕복과 1 편도의 경우를 포함함) 구동함으로써 원하는 도우즈량 분포를 실현하더라도 좋다. 그 경우는, 도 4∼도 10을 참조하여 설명한 동작을 필요 횟수만큼 반복하면 된다. 이 경우, 기판(2)의 동일한 위치(y)에서는, 이온빔(4)의 동일한 주사 속도 분포를 이용하면 좋다.
상기 원형상 주입 영역(44)의 형상, 그 기판(2)의 면내에 있어서의 위치, 그 도우즈량 분포 및 외주부 주입 영역(46)의 도우즈량 분포는, 어디까지나 일례이며 그것에 한정되는 것이 아니라, 원하는 것으로 정하면 된다. 예컨대, 상술한 바와 같이 기판(2)의 면내에 형성되는 반도체 디바이스 내의 특정 영역에 있어서의 반도체 디바이스의 특성 보정을 이온 주입에 의해서 행하는 등의 관점에 따라서 원하는 것으로 정하면 된다.
예컨대, 상기 원형상 주입 영역(44)을 형성할 때의 이온빔(4)의 주사 속도 분포를 도 4∼도 8에 도시한 예와는 반대인 볼록형으로 하고, 또한 이 볼록형 부분의 폭 및 높이를 기판(2)의 Y 방향의 위치(y)에 따라서 변화시켜, 원형상 주입 영역(44)의 도우즈량 분포를 서서히 유발형으로 우묵하게 들어간 도우즈량 분포로 하여도 좋다.
원형상 주입 영역(44)의 도우즈량 분포는, 도 3∼도 10에 도시한 예에서는 복수의 동심원형이지만, 복수의 편심원형이라도 좋다. 도우즈량이 매끄럽게 변화되고 있는 것이라도 좋다.
또한, 원형상 주입 영역(44)은, 반드시 진원이 아니더라도 좋으며, 진원에서 벗어난 원형, 예컨대 타원형 등이라도 좋다. 이들 모두를 포함하는 광의로, 이 명세서에서는 원형상 주입 영역이라고 부르고 있다.
도 11에, 기판(2)의 면내에 형성되는 도우즈량 분포의 다른 예를 도시한다. 상기 예와 동일하거나 또는 상당하는 부분에는 동일 부호를 붙이고 있으며, 이하에서는 상기 예와 상이한 점을 주체로 설명한다. 원형상 주입 영역(44)은, 이 예에서는, 원기둥과 같이 일정하게 부풀어 오른 도우즈량 분포를 이루고 있다.
도 11에 도시하는 도우즈량 분포를 형성하는 경우의, 이온빔(4)의 1 편도 주사의 주사 속도(vx)의 분포(즉 주사 속도 분포)의 예를 도 12∼도 18에 도시한다. 이 예의 경우도, 기판(2)의 면내에 있어서의 이온빔(4)의 주사 속도 분포를, 기판(2)의 Y 방향의 위치(y)에 따라서 차례차례로 변화시킴으로써, 기판(2)의 면내에 상기 원형상 주입 영역(44) 및 외주부 주입 영역(46)을 형성한다.
보다 구체적으로는, 도 13∼도 17에 도시하는 예와 같이, 상기 원형상 주입 영역(44)을 형성할 때의 이온빔(4)의 주사 속도 분포를 오목형으로 하고, 또한 이 오목형 부분의 깊이(P)를 일정하게 유지하면서 그 폭(W)을 기판(2)의 Y 방향의 위치(y)에 따라서 변화시킨다. 이로써, 상술한 원형상 주입 영역(44)을 형성할 수 있다.
도 13∼도 17에 도시하는 것과 같은 오목형의 주사 속도 분포를 실현하기 위해서는, 예컨대 도 20에 도시하는 예와 같이, 주사 출력 P(t)의 파형(50)의 기울기를, 이온빔(4)의 주사 속도 분포의 오목형 부분에 대응하는 위치로 바꾸면 된다. 구체적으로는 상기 기울기를 일정한 기울기로 작게 하면 된다. 이것은, 근간이 되는 삼각파형(48)을 상기한 바와 같이 정형함으로써 실현할 수 있다.
상기 예와는 반대로, 상기 원형상 주입 영역(44)을 형성할 때의 이온빔(4)의 주사 속도 분포를 볼록형으로 하고, 또 이 볼록형 부분의 높이를 일정하게 유지하면서 그 폭을 기판(2)의 Y 방향의 위치(y)에 따라서 변화시켜, 원형상 주입 영역(44)의 도우즈량 분포를 일정하게 우묵하게 들어간 도우즈량 분포로 하여도 좋다. 이 경우는, 도 20에 도시한 예와는 반대로, 상기 주사 출력 P(t)의 파형의 기울기를, 이온빔(4)의 주사 속도 분포의 볼록형 부분에 대응하는 위치에서, 일정한 기울기로 크게 하면 된다.
상기 제어 장치(36)는, 상기 기판 위치 검출기(33)로부터의 기판(2)의 위치 정보(PD)에 기초하여 상기 빔 주사 장치를 제어하며, 구체적으로는 이 실시형태에서는 주사 전원(22)을 제어하여, 기판(2)의 면내에 있어서의 이온빔(4)의 1 편도 주사 또는 1 왕복 주사마다의 X 방향에 있어서의 주사 속도 분포를, 기판(2)의 Y 방향의 위치(y)에 따라서 변화시킨다. 이로써, 기판(2)의 면내에, 상기 각 예에 도시한 것과 같은 원형상 주입 영역(44) 및 외주부 주입 영역(46)을 형성하는 제어를 행할 수 있다. 구체적으로는, 주사 전원(22)으로부터 출력되는 상기 주사 출력 P(t)의 파형을 상술한 바와 같이 정형하는 제어를 할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 이온 주입 방법 또는 이온 주입 장치에 의하면, 기판(2)의 스텝 회전을 이용하는 일없이, 기판(2)의 면내에 서로 도우즈량이 다른 원형상 주입 영역(44) 및 외주부 주입 영역(46)을 형성할 수 있다.
그 결과, 본 발명에 따른 이온 주입 방법 또는 이온 주입 장치를, 스텝 회전주입을 하여서는 안 되는 주입 공정에도 적용할 수 있다. 예컨대, 기판(2)의 면내에 형성되는 반도체 디바이스 내의 특정 영역에 있어서의 반도체 디바이스의 특성 보정을, 기판(2)의 스텝 회전을 이용하는 일없이 실시할 수 있다.
또한, 기판(2)의 스텝 회전을 이용하는 일없이, 기판(2)의 면내에 서로 도우즈량이 다른 원형상 주입 영역(44) 및 외주부 주입 영역(46)을 형성할 수 있기 때문에, 기판(2)의 스텝 회전을 이용하는 경우와 달리, 회전 대칭 이외의 도우즈량 분포를 형성할 수 있다. 또한 원형상 주입 영역(44)의 중심을 기판(2)의 중심부(2a)로부터 변위시킬 수 있기 때문에, 자유도가 높은 도우즈량 분포를 형성할 수 있다. 아울러, 외주부 주입 영역(46)의 도우즈량 분포를 균일하게 하여 그 균일성을 좋게 할 수도 있다.
또한, 상기 틸트각 가변 장치(34)에 의해서 틸트각(φ)을 0도보다도 크게 한 상태에서, 상기 원형상 주입 영역(44) 및 외주부 주입 영역(46)을 형성할 수 있다. 아울러 이 경우에도, 기판(2)의 스텝 회전을 이용하는 경우와 달리, 기판(2)에 입사하는 이온빔(4)의 방향이 변하지 않기 때문에, 이온빔(4)의 입사 방향이 변함에 따라 주입 특성이 변하는 등의 문제점 발생을 방지할 수 있다.
이것을, 도 25에 도시한 예와 마찬가지로, 기판(2) 상에 다수의 전계 효과 트랜지스터를 형성하는 제조 공정에 있어서, 그 엑스텐션(58)에 이온빔(4)을 조사하여 이온 주입을 행하는 경우의 예를 도시하는 도 21을 이용하여 설명한다. 도 25와 동일하거나 또는 상당하는 부분에는 동일 부호를 붙이고, 그것과 상이한 점만을 설명한다.
본 발명에 따른 이온 주입 방법 또는 이온 주입 장치에서는, 기판(2)의 스텝 회전을 이용하지 않기 때문에, 틸트각(φ)을 0도보다도 크게 하여도, 아울러 그것을 얼마나 크게 하더라도, 도 21의 A에 도시하는 것과 같이, 엑스텐션(58)에 입사하는 이온빔(4)의 방향은 변하지 않고 일정하다. 따라서 엑스텐션(58)에의 이온빔(4)의 입사 방향이 변함에 따라 상술한 것과 같은 주입 특성이 변하는 등의 문제점 발생을 방지할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 이온 주입 방법 또는 이온 주입 장치는, 기판(2)의 면내에 상기와 같은 원형상 주입 영역(44) 및 외주부 주입 영역(46)을 형성하여 반도체 디바이스의 특성 보정 등을 행하고, 그것을 0도보다도 큰 틸트각(φ)으로 행하는 경우에, 보다 현저한 효과를 발휘한다.
한편, 도 2에 도시한 실시형태와 같이, 기판(2)을 구동하는 방향이 이온빔(4)의 주사 방향 X와 실질적으로 직교하는 Y 방향인 경우는, 틸트각(φ)을 0도보다도 크게 하면, 기판(2)의 Y 방향의 어떤 이동 거리(LY)보다도, 그것에 따른 기판 표면 내에서의 이온빔(4)에 대한 기판(2)의 상대적인 이동 거리(LR) 쪽이 다음 식의 관계로 커진다. 따라서 이 관계를 고려하여, 기판(2)의 Y 방향의 위치(y)를 나타내는 상기 위치 정보(PD)를 취급하면 된다. 이로써, 틸트각(φ)의 대소의 영향을 받지 않게 된다. 기판(2)의 구동 방향을 상술한 바와 같이 기판(2)의 표면에 실질적으로 평행한 방향으로 취하는 경우는, 틸트각(φ)의 영향을 받지 않기 때문에, 이러한 고려를 할 필요는 없다.
[수학식 1]
LR=LY/cosφ
한편, 이번에 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는, 상기한 의미가 아니라, 특허청구범위에 의해서 나타내어지고, 특허청구범위와 균등한 의미, 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것으로 의도된다.
본 출원은 2008년 11월 12일 출원의 일본 특허 출원(특원 2008-290190)에 기초한 것으로, 그 내용은 여기에 참조로서 인용된다.
2 :기판 4 : 이온빔
20 : 주사기 22 : 주사 전원
32 : 기판 구동 장치 33 : 기판 위치 검출기
34 : 틸트각 가변 장치 36 : 제어 장치
44 : 원형상 주입 영역 46 : 외주부 주입 영역

Claims (12)

  1. 이온빔을 제1 방향으로 왕복 주사하는 것과, 기판을 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 기계적으로 구동하는 것을 병용하여, 상기 기판에 이온 주입을 행하는 이온 주입 방법에 있어서,
    상기 기판의 면내에 있어서의 상기 이온빔의 주사 속도를 가변으로 하고, 상기 기판의 면내에 있어서의 상기 이온빔의 1 편도 주사 또는 1 왕복 주사마다의 상기 제1 방향에 있어서의 주사 속도 분포를, 상기 기판의 상기 제2 방향의 위치에 따라서 변화시킴으로써, 상기 기판의 면내에, 원형상 주입 영역과, 이 영역을 둘러싸고 있으며 상기 원형상 주입 영역과는 도우즈량이 다른 외주부 주입 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 원형상 주입 영역을 형성할 때의 상기 이온빔의 상기 주사 속도 분포를 오목형으로 하고, 이 오목형 부분의 폭 및 깊이를 상기 기판의 상기 제2 방향의 위치에 따라서 변화시켜, 상기 원형상 주입 영역의 도우즈량 분포를 서서히 부풀어 오른 도우즈량 분포로 하는 것인 이온 주입 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 원형상 주입 영역을 형성할 때의 상기 이온빔의 상기 주사 속도 분포를 볼록형으로 하고, 이 볼록형 부분의 폭 및 높이를 상기 기판의 상기 제2 방향의 위치에 따라서 변화시켜, 상기 원형상 주입 영역의 도우즈량 분포를 서서히 우묵하게 들어간 도우즈량 분포로 하는 것인 이온 주입 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 원형상 주입 영역을 형성할 때의 상기 이온빔의 상기 주사 속도 분포를 오목형으로 하고, 이 오목형 부분의 깊이를 일정하게 유지하면서 그 폭을 상기 기판의 상기 제2 방향의 위치에 따라서 변화시켜, 상기 원형상 주입 영역의 도우즈량 분포를 일정하게 부풀어 오른 도우즈량 분포로 하는 것인 이온 주입 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 원형상 주입 영역을 형성할 때의 상기 이온빔의 상기 주사 속도 분포를 볼록형으로 하고, 이 볼록형 부분의 높이를 일정하게 유지하면서 그 폭을 상기 기판의 상기 제2 방향의 위치에 따라서 변화시켜, 상기 원형상 주입 영역의 도우즈량 분포를 일정하게 우묵하게 들어간 도우즈량 분포로 하는 것인 이온 주입 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 기판의 표면에 세운 수선과 상기 이온빔이 이루는 각도인 틸트각을 0도보다도 크게 하여 이온 주입을 행하는 것인 이온 주입 방법.
  7. 이온빔을 제1 방향으로 왕복 주사하는 것과, 기판을 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 기계적으로 구동하는 것을 병용하여, 상기 기판에 이온 주입을 행하는 이온 주입 장치에 있어서,
    상기 이온빔을 전계 또는 자계에 의해서 상기 제1 방향으로 왕복 주사하는 것으로, 상기 기판의 면내에 있어서의 상기 이온빔의 주사 속도가 가변인 빔 주사 장치와,
    상기 기판을 상기 제2 방향으로 기계적으로 구동하는 기판 구동 장치와,
    상기 기판의 상기 제2 방향의 위치를 검출하여 그 위치를 나타내는 위치 정보를 출력하는 기판 위치 검출기와,
    상기 기판 위치 검출기로부터의 상기 위치 정보에 기초하여 상기 빔 주사 장치를 제어하여, 상기 기판의 면내에 있어서의 상기 이온빔의 1 편도 주사 또는 1 왕복 주사마다의 상기 제1 방향에 있어서의 주사 속도 분포를, 상기 기판의 상기 제2 방향의 위치에 따라서 변화시킴으로써, 상기 기판의 면내에, 원형상 주입 영역과, 이 영역을 둘러싸고 있으며 상기 원형상 주입 영역과는 도우즈량이 다른 외주부 주입 영역을 형성하는 제어를 하는 제어 장치
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 원형상 주입 영역을 형성할 때의 상기 이온빔의 상기 주사 속도 분포를 오목형으로 하고, 이 오목형 부분의 폭 및 깊이를 상기 기판의 상기 제2 방향의 위치에 따라서 변화시켜, 상기 원형상 주입 영역의 도우즈량 분포를 서서히 부풀어 오른 도우즈량 분포로 하는 제어를 행하는 것인 이온 주입 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 원형상 주입 영역을 형성할 때의 상기 이온빔의 상기 주사 속도 분포를 볼록형으로 하고, 이 볼록형 부분의 폭 및 높이를 상기 기판의 상기 제2 방향의 위치에 따라서 변화시켜, 상기 원형상 주입 영역의 도우즈량 분포를 서서히 우묵하게 들어간 도우즈량 분포로 하는 제어를 행하는 것인 이온 주입 장치.
  10. 제7항에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 원형상 주입 영역을 형성할 때의 상기 이온빔의 상기 주사 속도 분포를 오목형으로 하고, 이 오목형 부분의 깊이를 일정하게 유지하면서 그 폭을 상기 기판의 상기 제2 방향의 위치에 따라서 변화시켜, 상기 원형상 주입 영역의 도우즈량 분포를 일정하게 부풀어 오른 도우즈량 분포로 하는 제어를 행하는 것인 이온 주입 장치.
  11. 제7항에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 원형상 주입 영역을 형성할 때의 상기 이온빔의 상기 주사 속도 분포를 볼록형으로 하고, 이 볼록형 부분의 높이를 일정하게 유지하면서 그 폭을 상기 기판의 상기 제2 방향의 위치에 따라서 변화시켜, 상기 원형상 주입 영역의 도우즈량 분포를 일정하게 우묵하게 들어간 도우즈량 분포로 하는 제어를 행하는 것인 이온 주입 장치.
  12. 제7항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 기판의 기울기를 바꾸고, 상기 기판의 표면에 세운 수선과 상기 이온빔이 이루는 각도인 틸트각을 바꾸는 틸트각 가변 장치를 갖추고 있는 것인 이온 주입 장치.
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