TWI497558B - 離子束掃描處理裝置及離子束掃描處理方法 - Google Patents

Description

離子束掃描處理裝置及離子束掃描處理方法

本發明係與可以將來自離子源之離子束注入晶圓之離子束掃描處理裝置及離子束掃描處理方法相關。

一般而言，離子注入裝置，係具備沿著光束路徑配置有離子源、引出電極、質量分析磁鐵裝置、質量分析狹縫、加速/減速裝置、晶圓處理室等之構成，而用以將離子注入半導體用基板之晶圓。

通常，照射於圓形晶圓之離子束，因為其剖面積小於晶圓尺寸，而有各種不同將離子束照射於晶圓全面之照射方法。

照射方法之一例，係利用射束掃描器使離子束於一方向，例如，於水平方向進行往返掃描(有時亦稱為快速掃描、或射束掃描、或X掃描)，另一方面，也有人提出用機械Y掃描裝置使晶圓於前述一方向之直角方向，例如，於垂直方向進行往返掃描(有時亦稱為低度掃描、或機械Y掃描)的方法。也可以利用此種射束掃描與機械Y掃描之組合，以剖面積尺寸較小之離子束來照射晶圓之全面區域(參照日本特開2008-262756號公報(專利文獻1))。

該照射方法，如第8圖所示，相對於晶圓58之利用射束掃描之離子束的X方向掃描寬度(以下，稱為射束掃描寬度)BSW，於Y方向之任一區域皆相同。亦即，即使在晶圓58之Y方向之兩端部，也為與晶圓58之中心部相同之射束掃描寬度。

第8圖所示之照射方法，因為愈接近晶圓58之Y方向兩端，離子束愈會照射於不必要之晶圓區域外，因而使射束照射效率受限，而成為妨礙生產性提升的一要因。

以減少離子束照射於不必要之晶圓區域外的照射方法，例如，使照射於晶圓之離子束，在晶圓上以鋸齒狀波之形狀進行振盪的方法(參照日本實用新案登錄第2548948號公報(專利文獻2))。

當然，任何照射方法，離子束之照射，於晶圓之全區域必須以均一劑量(亦稱為劑量之面內均一性)來實施。

專利文獻2之照射方法，係以對類似晶圓形狀之一方向及垂直相交之方向的各方向，同時進行射束掃描的方式來構成。其中一方向之射束掃描之各掃描寬度，係以一邊變更掃描週期/頻率，而一邊以相同之射束掃描速度，來實施設定成階段狀之一方向射束掃描之方式來構成，同時，另一方面，使垂直相交方向之射束掃描以變更一方向射束掃描之週期而使其同步來變更速度之方式，來使射束掃描之射束掃描間距成為一定的構成。然而，該照射方法，雖然提升了射束照射效率，然而，係以晶圓為固定配置作為前提，故如專利文獻1所記載之機械Y掃描無法適用於晶圓移動之離子注入裝置。

專利文獻2之照射方法，並未考慮到例如離子束照射中之劑量變動。

本發明之課題，係針對利用機械Y掃描而晶圓於某方向往返移動之離子注入裝置，提供不但可以提升射束照射效率，尚可有效地維持劑量之晶圓面內均一性的離子束掃描處理裝置及離子束掃描處理方法。

到目前為止，尚未有人提供以下之技術，亦即，具有複數掃描條件離子束掃描處理，一邊使其中一方向之射束掃描週期保持一定一邊依各掃描條件來變更射束掃描速度之技術，以及，對應其中一方向之各掃描設定寬度(亦即，射束掃描寬度)而使射束掃描週期維持一定來變更射束掃描速度之技術。

有鑑於上述諸點，本發明之具體課題，係在實現以下之內容。

1、係在保持實施射束掃描、機械Y掃描之控制之射束掃描控制演算裝置之基準頻率設定的狀態下，藉由使射束掃描週期保持一定而對施加於射束掃描器之電壓進行補正變更，而為準備了複數之射束掃描速度設定之不同掃描波形且形成有複數之射束掃描速度及射束掃描寬度之組合之不同射束掃描區域的構成，進而形成複數之具有複數不同射束掃描速度及機械Y掃描速度之組合的同一劑量區域。

2、係由對應於射束掃描寬度之射束掃描週期一定之條件下的基準射束掃描控制函數，以演算來生成各掃描電壓補正函數。

3、係對於晶圓，以足劑量之面內均一性的形態，於晶圓之Y方向形成射束掃描寬度不同之多段設定射束掃描區域。

4、係確實實施對射束變動/劑量變動之追蹤。

5、係可提高生產性(離子束照射處理工程之時間縮短)、及節約能源性能，並且減少不必要的離子束照射(濺鍍污染低減)。

本發明，係適用於使以引出電極從離子源所引出之離子束通過光束路徑上到達晶圓之構成，沿著該光束路徑配設著，質量分析磁鐵裝置、質量分析狹縫、射束掃描器、射束平行化裝置、晶圓處理室、及晶圓機械掃描裝置(機械Y掃描裝置)，於光束路徑之晶圓前及附近區間，配設著用以測定離子束之側杯電流測定器及注入位置射束電流測定裝置的離子束掃描處理裝置。

依據本發明之一實施方式，係提供一種離子束掃描處理裝置，其係藉由可設定變更前述射束掃描器之以掃描電壓來控制射束掃描速度為目的之基準射束掃描控制函數及掃描電壓補正函數的射束掃描控制演算裝置，依據前述注入位置射束電流測定裝置之射束測定，來控制前述射束掃描器之構成，以前述側杯電流測定器測定與機械掃描Y方向成直角之X方向之射束掃描所產生之射束電流量，依據所測定之射束電流量來其成為對應於設定射束電流值之Y方向之機械掃描速度的方式，使前述晶圓機械掃描裝置進行自動補正追蹤之構成，而且，係在使前述射束掃描控制演算裝置之基準頻率設定保持一定(使基準週期設定保持一定)的狀態下，藉由以對施加於前述射束掃描器之控制電壓進行補正變更來作成掃描電壓補正函數，而設定複數之射束掃描速度設定不同之X方向射束掃描波形，用以形成複數段X方向射束掃描速度及X方向射束掃描寬度之組合不同之掃描區域的構成，而藉由不同之X方向射束掃描速度及Y方向機械掃描速度之組合，來形成複數相同劑量區域的構成。

依據本發明之另一實施方式，係使晶圓之一側，具體而言，係藉由使以Y方向之直徑進行2分割之晶圓之一側的射束掃描寬度沿著晶圓之外周(亦即，半圓形之外周)之形狀而變化，而減少離子束之無用照射。

依據本發明之另一實施方式，係提供一種離子束掃描處理方法，其特徵為，射束調諧時，演算由射束掃描寬度最大時之注入位置射束電流測定裝置之射束測定所求得之射束掃描寬度最大時之掃描電壓補正函數，依據該掃描電壓補正函數，一邊滿足橫向劑量均一性一邊自動計算複數個對應於預先設定之各射束掃描寬度的各掃描電壓補正函數，接著，於離子注入中，測定機械Y掃描位置，藉由切換成對應該位置之掃描電壓補正函數，使晶圓之一側之射束掃描區域成為D形狀之複數段設定射束掃描區域，來削減射束掃描寬度，且確保橫向劑量均一性，執行上述動作的同時，測定晶圓之另一側之一定掃描區域側的側杯射束電流量，對應其變化來變化機械Y掃描速度，來確保縱向劑量均一性。

依據本發明，可以形成對應於射束掃描週期一定、X-Y掃描速度之組合不同之微細離子注入條件的多段設定射束掃描區域，而且，離子注入作業中，因為以對應於由側杯電流測定器所測定之射束電流量之設定射束電流值的Y方向之機械Y掃描速度自動追蹤晶圓機械掃描裝置，故亦可對定時之射束變動/劑量變動確實實施追蹤，而可以滿足劑量之面內均一性之形態來實施均一之離子注入。

依據本發明，尚可形成射束掃描週期一定、X-Y掃描速度及射束掃描寬度不同之多段設定射束掃描區域，而且，也可確實實施對射束變動/劑量變動之追蹤，而以滿足劑量之面內均一性之形態來實施均一之離子注入。

依據本發明，相較於以第8圖說明之傳統長方形掃描形狀，如第5圖所示，藉由使其成為考慮到晶圓形狀之掃描區域形狀，以一邊確保劑量之面內均一性一邊削減掃描區域(離子束照射區域)，可進一步提高晶圓生產性。

依據本發明，相較於以第8圖說明之傳統之於機械Y掃描之全域、及射束X掃描都以全掃描寬度進行掃描之長方形的掃描形狀，藉由使其成為考慮到晶圓形狀之掃描區域形狀，以一邊確保劑量之面內均一性一邊削減掃描區域(離子束照射區域)，來削減被照射於晶圓外之離子束量，故不但可提升射束利用效率，尚可減少生成於半導體用基板上之每1個半導體製品的電力量，進而減少每1個半導體製品所消耗之氣體等之消耗原材料的量。

依據本發明，相較於以第8圖說明之傳統之長方形掃描形狀，藉由使其成為考慮到晶圓形狀之掃描區域形狀，以一邊確保劑量之面內均一性一邊削減掃描區域(離子束照射區域)，來削減照射於晶圓外之離子束量，不但可以減少不必要之離子束照射，更可減少該不必要之射束照射而由濺鍍所誤注入之期望之特定離子種以外之離子混入半導用基板上的量。

此處，參照第1圖，針對適用本發明所得之離子注入裝置之概略構成進行說明。適用本發明所得之離子注入裝置，係使以引出電極從離子源所引出之離子束通過光束路徑上到達晶圓之構成，沿著該光束路徑配著質量分析磁鐵裝置、質量分析狹縫、射束掃描器、及晶圓處理室(離子注入室)。於晶圓處理室內，配設有具備著用以保持晶圓之壓盤的晶圓機械掃描裝置(機械Y掃描裝置)。從離子源被引出之離子束，沿著光束路徑，被導引至配置於晶圓處理室之離子注入位置之壓盤上的晶圓，於光束路徑之晶圓前區間及晶圓附近區間(晶圓前後之最近位置或晶圓位置，亦即，注入位置)，配設用以測定離子束之側杯電流測定器及注入位置射束電流測定裝置(固定測定式或移動測定式(對注入位置/晶圓機械掃描位置之移動/退避方式))。

此外，於質量分析狹縫與射束掃描器之間，配合需要，配置著射束整形裝置、射束軌道修正裝置，而且，於射束掃描器與晶圓處理室之間，配合需要，配置著射束平行化裝置、加速/減速裝置、角能量過濾器AEF(Angular Energy Filter)。

第1圖，係離子束掃描處理裝置當中，尤其是，逐片對晶圓實施注入處理之逐片式離子注入裝置，係具備靜電式(或磁氣式(未圖示))構成之射束偏向掃描裝置36(以下，簡稱為射束掃描器)及靜電式射束平行化裝置(射束平行化透鏡或平行透鏡，以下，簡稱為平行透鏡)之離子注入裝置的示意圖，尤其是，第1(a)圖係平面圖，第1(b)圖係側面圖。針對離子注入裝置之構成，利用以離子源10作為起點之光束路徑之最上游的簡單例示來進行說明。

於離子源10之出口側，配設有從離子腔室內所生成之電漿使離子加速成離子束並引出之引出電極12。被從離子源所引出之離子束，沿著光束路徑，被導引至配置於晶圓處理室之離子注入位置的晶圓。於離子源之下游，配置著用以從被引出之離子束分離出特定離子並取出由被分離之離子所構成離子束為目的的質量分析磁鐵裝置22。於質量分析磁鐵裝置22之下游側，配置有：用以使離子束收斂於上下(縱)方向之第1四極散焦電磁鐵裝置(QD: Quadrupole Defocusing)24；使離子束瞬時偏離光束路徑之方向的偏向/暫時退避停駐電極26；以及含有使由離子束當中之特定質量之離子所構成之離子束通過之質量分析狹縫28，而使離子束收斂於上下方向之第2四極散焦電磁鐵(QD)30。停駐電極26及質量分析狹縫28，被收容於停駐外殼27。於第2四極散焦電磁鐵30之下游側，配合需要，配置著用以進出光束路徑來全部阻隔離子束且計側全射束電流之注入器旗標法拉第杯32，於其下游，則配置著由使橢圓形或圓形剖面形狀之離子束於垂直相交於離子束之進行方向的橫向/水平方向進行週期性往返掃描之靜電式(或磁氣式(未圖示))所構成之射束掃描器36。

離子束，藉由靜電式(或磁氣式(未圖示))所構成之平行透鏡40，以成為平行於射入射束掃描器36前(偏向前)之離子束之進行方向/光束路徑方向之射束的方式再偏向。而且，成為與離子束之進行方向/光束路徑方向平行化之離子束。於射束掃描器36之下游側，配置著：用以使與垂直相交於偏向前之離子束之進行方向，亦即，與垂直相交於光束路徑之水平方向具有角度而偏向之離子束，以成為平行於光束路徑之方式，再偏向之平行透鏡40；及用以使離子束加速或減速之加速/減速柱42。藉由用以構成平行透鏡40之各電極間的電場，使於水平方向偏向之離子束，成為與偏向前之離子束進行方向為平行之離子束。

來自平行透鏡40之離子束，由加速/減速柱42調整成必要射束能量(射束之靜電加速能量)後，被傳送至角能量過濾器AEF(Angular Energy Filter)60。AEF60，執行離子束之能量的相關分析，只選擇必要之能量的離子種。加速/減速柱42，係由直線形狀之電極所構成，係用以調整各電極之電壓來實施離子束之加速/減速。於加速/減速柱42之下游側，配置著混合型之AEF60。AEF60，係用以選擇可以得到目的之加速能量之離子束的能量過濾器。AEF60，係具備磁場偏向用之磁氣偏向電磁鐵及靜電場偏向用之靜電偏向用電極。磁氣偏向電磁鐵，係環繞地配設於AEF腔室之上下左右，係由環繞於上下左右之軛構件、及捲繞於該軛構件之上下左右之線圈群所構成。另一方面，靜電偏向用電極，係由一對AEF電極62所構成，係以夾持離子束之方式配置於上下方向。以磁場造成偏向時，利用來自磁氣偏向電磁鐵之磁場使離子束朝下方偏向約10～30度，可以只選擇目的能量之離子束。另一方面，以靜電場造成偏向時，利用一對AEF電極62間所發生之靜電場作用，與磁場相同，使離子束朝下方偏向，可以只選擇目的能量之離子束。

最後，具備晶圓處理室(離子注入處理腔室)。晶圓處理室70，係與AEF腔室連通。於晶圓處理室70內，配置著能量分解可變狹縫(SES: Selectable Energy Slit)、及電漿淋洒器(皆省略了圖示)，能量分解狹縫，藉由對應離子種依序切換各狹縫面，來降低交叉污染。電漿淋洒器74，將低能量電子與離子束一起供應給晶圓58之前面，用以中和並抑制離子注入所發生之正電荷的充電。電漿淋洒器74之左右端之附近，晶圓處理室內之晶圓的前方，在對應於晶圓58之水平方向之兩側的部位，配置著側杯(頂杯)76，包含離子注入中，進行射束電流(劑量)之測定。具體而言，進入連結於電流測定電路之左右側杯的離子束，因為流過該電路之電子而中性化，而以測定該電子之流動來進行離子束之測定。

於離子注入位置之晶圓附近區間，配置著注入位置射束電流測定裝置78。注入位置射束電流測定裝置78，係具備：以進行離子注入位置之射束電流之強弱測定、及掃描方向之射束形狀之測定為目的之射束剖面杯。注入位置射束電流測定裝置78，係具備長圓形或長方形之配設有射束入射開口之射束剖面杯，而由配設著單一列射束剖面杯之移動測定式78(參照第2a、b圖)或配設著複數列射束剖面杯群之固定測定式78a(參照第2c圖)之測定構件所構成。

移動測定式之注入位置射束電流測定裝置78，通常，係從射束掃描位置退避，於離子注入前等，從退避位置，一邊與掃描於射束掃描區域上之射束垂直相交之水平方向移動一邊測定離子注入位置之水平方向上之各位置(數十至數千點位置以上)之離子束密度(射束電流密度)、及離子束之水平方向之剖面。此外，固定測定式之注入位置射束電流測定裝置78a時，通常，係從射束掃描位置退避，於離子注入前等，從退避位置變更至射束掃描位置，測定掃描射束掃描區域上之射束之離子注入位置之水平方向上之複數列射束剖面杯群之各杯位置(數十至數千點位置以上)之離子束密度(射束電流密度)、及離子束之水平方向之剖面。射束電流測定之結果，未滿足離子束之水平方向上之射束掃描方向之均一性的處理要求時，以滿足處理條件之方式，自動調整射束掃描器36之施加電壓、質量分析磁鐵裝置22之磁束密度等，必要時，以注入位置射束電流測定裝置78，再度實施注入位置射束電流測定。此外，於光束路徑之最下游，配置著具有與法拉第杯相同之全射束電流計測機能而於離子注入位置之後方計測最後設定射束之調諧法拉弟80。

晶圓58，被設置於晶圓機械掃描裝置(昇降裝置)11(第2圖)之壓盤59(第2b圖)。此處，第2(a)圖中，晶圓58，係與晶圓機械掃描裝置11同時在交叉於圖面之面的上下方向往返移動，第2(b)圖中，晶圓58，係與晶圓機械掃描裝置11上之壓盤同時在圖面之面方向上往返移動，亦即，為機械掃描。亦即，離子束，例如，係一軸一方向往返掃描的話，晶圓58，係由未圖示之驅動機構而與上述一軸一方向之直角的另一方向進行往返移動之方式被驅動。

第2圖，係併用利用射束掃描器36之射束掃描、及利用晶圓機械掃描裝置之機械Y掃描來對晶圓58實施離子注入時之說明圖。如第2圖所示，昇降裝置，係具備用以保持晶圓58之壓盤59，藉由使壓盤於上下方向進行昇降，來使晶圓58進行昇降(機械Y掃描)。

此外，昇降裝置(省略了圖示)，係具備用以進行控制之CPU(Central Processing Unit)、及用以記憶晶圓58之上下方向之位置的RAM(Random Access Memory)，必要時，記憶晶圓58之位置。一對側杯76，係配置於離子束所照射之區域內的固定位置，此處，係配置於昇降裝置之左右位置，係用以測定射束電流量(劑量)，並對CPU輸出測定值。

為了執行對射束變動/劑量變動之追蹤，第2(a)圖所示之CPU，係依據一對側杯76之雙方或一方所測定之測定值，來判定劑量是否適當，並將判定結果當作判定信號進行輸出。具體而言，劑量為特定值以上時，CPU，輸出表示劑量適當之要旨的判定信號。另一方面，其構成，因為射束變動/劑量變動等，劑量為特定值以下時，CPU，輸出劑量不適當之要旨的判定信號輸出，而由配設於光束路徑上之掃描前之位置的停駐電極26(射束退避偏向裝置)或注入器旗標法拉第杯32(***式射束遮斷裝置)，瞬間中斷對晶圓58之離子注入，除去原因，必要時，由注入位置射束電流測定裝置78實施注入位置射束電流測定，再度開始對晶圓58進行離子注入之構成。

如第2圖之虛線的箭頭(附加著X之方向箭頭)所示，離子束，係藉由射束掃描器36，在最大射束掃描寬度時，係以週期地橫切過一對側杯76之方式於水平方向(X方向)進行往返掃描(射束掃描或X掃描)。相對於在水平方向進行往返掃描之離子束，如實線之箭頭(附加著Y之方向箭頭)所示，晶圓58於上下方向(Y方向)移動的話，離子束，對晶圓58之全面進行往返掃描，結果，離子束之離子被注入至晶圓58之全面。具體而言，於晶圓58從最下位置移動至最上位置、或從最上位置移動至最下位置之期間，晶圓58全面被注入離子。

此外，如後面之詳細說明所示，本發明，從裝置之啟動(射束調諧)結束而執行離子注入動作之期間，晶圓58之一側，以第2圖而言，因為係使由Y方向之直徑進行2分割之晶圓58之右側的射束掃描寬度，以沿著晶圓58之外周(亦即，半圓形之外周)之形狀而變化，離子束，於第2圖中，有時無法到達右側之側杯76而無法測定。

其次，針對將本發明適用於如上所述之離子注入裝置時之動作原理進行說明。

首先，參照第7圖，針對掃描電壓補正函數進行說明。

如前面所述，離子注入裝置，保持晶圓之劑量之面內均一性是重要的。採用射束掃描(X掃描)作為快速掃描、採用機械Y掃描(Y掃描)作為低速掃描之離子注入裝置，以保持橫向(X方向)之劑量均一性為目的，對射束掃描器之掃描電壓的控制函數，亦即，對利用基準射束掃描控制函數14之各射束掃描電壓值，依據注入位置射束電流測定裝置78之射束測定進行補正。

將以執行該補正為目的之必要函數，稱為掃描電壓補正函數。利用該掃描電壓補正函數，而實際對射束掃描器36進行補正之掃描電壓值，為射束掃描電壓補正控制函數15。射束掃描電壓補正控制函數15，不但可以保持橫向(X方向)之劑量均一性，也可設定射束掃描寬度。

縱向(Y方向)之劑量均一性方面，以可對應於射束之微少擺動/微少變動之劑量修正的方式，依據對應於設定射束電流量之雙方或一方之側杯76的射束電流值測定來進行機械Y掃描速度之追蹤變化。

本發明，為了使以Y方向之晶圓之直徑中心線進行2分割之晶圓之一側之射束掃描寬度，對應於晶圓之外周(亦即，半圓形之外周)之形狀來削減射束掃描寬度，而利用複數個射束掃描電壓補正控制函數15。

上述之補正，係將第2圖所說明之CPU兼用為射束掃描器控制系之控制部而動作之射束掃描控制演算裝置來執行，其必要性如下所示。

參照第3圖、第4圖，針對射束掃描器之掃描電壓及射束掃描寬度進行說明。

如第3(a)圖、第4(a)圖所示，係對本發明之射束掃描器36，施加以源自基準射束掃描控制函數14之基本三角波14w(第3(a)圖)為基礎經過補正之源自依據射束掃描電壓補正控制函數15所作成之三角波之經過調變(變調補正)之形狀之補正波15w(以下，稱為「三角波補正波」)(第4(a)圖)的掃描電壓。尤其是，設定成以1個三角波補正波來使離子束執行多量之1次往返掃描(射束掃描)。第3圖、第4圖中，為了容易理解說明，以共用電位為基準，分別以點線(峰值Sv1)、一點虛線(峰值Sv2)、虛線(峰值Sv3)來表示週期相同而峰值不同之3種掃描電壓。但是，峰值Sv1係掃描電壓之最大值，峰值Sv3係掃描電壓之最小值，且Sv1>Sv2>Sv3。

藉此，藉由施加由點線所表示之補正掃描電壓(峰值Sv1)，射束掃描器36，如第4(b)圖所示，以橫向(X方向)之位置P1作為基點，實施最大之射束掃描寬度BSW1的射束掃描。施加由一點虛線所表示之掃描電壓(峰值Sv2)時，射束掃描器36，以橫向(X方向)之位置P1作為基點，實施射束掃描寬度BSW2之射束掃描。施加由虛線所表示之掃描電壓(峰值Sv3)時，射束掃描器36，以橫向(X方向)之位置P1作為基點，實施最小之射束掃描寬度BSW3的射束掃描。當然，BSW1>BSW2>BSW3。

如第5圖所示，以晶圓58之中心作為中心C1時，藉由X方向之掃描區域(射束掃描區域)於Y方向隨著離開中心C1而使射束掃描寬度BSW呈階梯狀減少，可以針對晶圓58之一側以削減射束掃描寬度來消除無用之射束照射。第5圖中，將由Y方向之直徑所2分割之晶圓58之右側一半的射束掃描寬度，削減成對應晶圓之外周(亦即，半圓形之外周)之形狀，因為其形狀，故以下將晶圓58之右側一半之掃描稱為D形狀之掃描。

此外，第3(b)圖、第4(b)圖中，為了容易理解掃描電壓及射束掃描寬度之關係，係以X方向為縱軸、以Y方向為橫軸，並且將晶圓58固定於Y方向之中間位置的狀態。然而，也如第8圖之說明所示，實際上，晶圓58，係如第6圖所示，於X方向掃描(射束掃描)之期間，係於Y方向之最上位置及最下位置之間往返來實施機械Y掃描。

所以，實施晶圓58之機械Y掃描時，若只是如第4(a)圖所示，依序對射束掃描器36施加掃描電壓Sv1、SV2、Sv3的話，無法實現第5圖所示之D形狀的掃描，亦即，晶圓58即使於Y方向變位，也無法實現晶圓58必然進入被削減之射束掃描寬度之內側的掃描。

以CPU來實現之射束掃描控制演算裝置，係在同時考慮到上述問題點之下，利用機械Y掃描，針對於Y方向移動之晶圓58，實現上述D形狀之掃描。

以下，針對其實施例進行說明。進行說明之前，先針對利用由靜電偏向式構成之射束掃描器36之掃描電壓之射束掃描速度的變更方法，進行詳細說明。

1)施加於射束掃描器36之如第4(a)圖所示之複數種類之三角波補正波所產生的掃描電壓，係由射束掃描電壓補正控制函數15所賦予，然而，亦可以由其週期、開始電壓、折返電壓(峰值)、終端電壓、緣自基本三角波之擾盪位置、強度來規定。

2)而且，藉由開始電壓、終端電壓、折返電壓為正負之同一電壓之規定值之以週期一定、緣自基本三角波之擾盪位置、強度為已決定之三角波補正波為基本，全新將開始電壓及終端電壓設定成同一之規定值，而將折返電壓設定成任意之值(開始電壓/終端電壓為不同之絕對電壓值)，而成為週期一定、緣自基本三角波之擾盪位置、強度變動，其係代表射束掃描速度成為變動。為求簡單，利用三角波，如第4(b)圖所示，進行模式之說明的話，則近似於三角波之斜率變動，進而使掃描速度變動。

上述之射束掃描速度之變更方法，各掃描電壓(V)，係由如第3(a)圖所示之三角波補正波之基準頻率之初期基準設定值所賦予，然而，該初始基準設定值之三角波補正波，係以注入位置射束電流測定裝置之射束測定所得到的資料為基礎，來求取射束掃描控制演算裝置之緣自基本三角波之擾盪位置、強度，而得到掃描電壓補正電壓值。由所得到之初期基準設定值之掃描電壓補正電壓值，配合週期一定之各射束掃描寬度，由射束掃描控制演算裝置作成各射束掃描寬度對應補正電壓值作為實際掃描電壓值。

第7圖，係針對利用本發明之以注入位置射束電流測定裝置之射束測定為基礎之基準射束掃描控制函數、射束掃描電壓補正控制函數的一例，而利用某一掃描電壓補正函數所演算之掃描電壓補正電壓值、實際掃描電壓值之一部分的一例。

第7(a)圖，係具有第3(a)圖所示之峰值Sv1之基準頻率的三角波，利用基準射束掃描控制函數14，於最大掃描寬度，實施注入位置射束電流測定裝置之射束測定，例如，實施11點測定時，所被賦予之11階段之初期基準設定值-5(V)、-4(V)、-3(V)、-2(V)、-1(V)、0(V)、+1(V)、+2(V)、+3(V)、+4(V)、+5(V)。此時，對應該基本三角波，由注入位置射束電流測定裝置之射束測定結果，利用射束掃描電壓補正控制函數15所演算之掃描電壓補正電壓值，其演算結果為+0.3(V)、+0.2(V)、+0.2(V)、+0.1(V)、+0.1(V)、0(V)、+0.1(V)、+0.1(V)、+0.2(V)、+0.2(V)、+0.3(V)。藉此，對射束掃描器36，賦予11階段之-4.7(V)、-3.8(V)、-2.8(V)、-1.9(V)、-0.9(V)、0(V)、+1.1(V)、+2.1(V)、+3.2(V)、+4.2(V)+5.3(V)作為實際掃描電壓。

第7(b)圖，係以基準射束掃描控制函數14之初期基準設定值為基礎所作成之基本三角波14w與以由射束掃描電壓補正控制函數15進行過補正之實際掃描電壓補正值為基礎所作成之三角波補正波15w的關係示意圖。此外，以磁氣式偏向方式來構成射束掃描器時，係以針對射束掃描器磁鐵裝置之掃描磁束密度的週期變更來實施射束掃描速度之變更，而且，該磁束密度之週期變更則以供給掃描器磁鐵裝置之三角波電流(或以電流控制為目的之電壓)之控制來實施的構成，故與靜電偏向式相同，係利用以注入位置射束電流測定裝置之射束測定為基礎之基準射束掃描控制函數、及以掃描電壓補正函數為基準之射束掃描補正控制函數(電流或以電流控制為目的之電壓的補正)。

射束掃描寬度之多段設定之一例，在週期一定之條件下，於最大射束掃描寬度至最小射束掃描寬度之間，包含前述在內將射束掃描寬度設定成例如4段時，射束掃描控制演算裝置自動計算並作成4種類之掃描電壓補正函數，而且，記憶於RAM(或資料記憶體)，對應於機械Y掃描位置，亦即，對應於4段之各段射束掃描寬度，切換掃描電壓補正函數並作成射束掃描電壓補正控制函數15，來演算施加於射束掃描器36之實際掃描電壓。

如上面所述，以對應機械Y掃描位置來切換掃描電壓補正函數，一邊確保橫向劑量均一性一邊針對使晶圓之一側之射束掃描寬度配合晶圓一側之形狀進行變化，來削減射束掃描寬度。結果，針對晶圓之一側的射束掃描區域(多段設定射束掃描區域)，成為如第5圖所說明之D形狀，而削減了無用的離子束照射。在執行上述動作之同時，以側杯76測定晶圓之另一側(第4b圖之上側)之同一射束掃描寬度之射束掃描區域(以下，稱為一定掃描區域)之側杯射束電流量，對應射束掃描寬度削減所產生之射束電流量變化來變化晶圓機械掃描裝置之機械Y掃描速度，而同時確保縱向之劑量均一性、及橫向劑量均一性，結果，可以在確保劑量之面內均一性下提升晶圓之生產性。

由以上之說明可以理解到，本發明之離子束掃描處理的特徵如下面所示。

1、執行射束調諧，於離子注入前，以射束掃描寬度最大時利用注入位置射束電流測定裝置之射束測定為基礎，來演算求取射束掃描寬度最大時之掃描電壓補正函數，以該射束掃描寬度最大時之掃描電壓補正函數為基礎，自動計算複數個不但滿足橫向劑量均一性且對應於預先設定之各射束掃描寬度之各掃描電壓補正函數，將其設定至射束掃描器控制系，亦即，記憶於RAM(或資料記憶體)。

2、離子注入中，藉由測定機械Y掃描位置，並切換成對應於該位置之掃描電壓補正函數，不但可以使晶圓之一側之射束掃描區域成為D形狀之多段設定射束掃描區域而削減射束掃描寬度，尚可確保橫向劑量均一性。

3、與執行上述2時，同時測定一定掃描區域側之側杯射束電流量，並對應其變化來變化機械Y掃描速度，藉此，可確保縱向劑量均一性。

4、藉由上述2、3，不但可保持劑量之面內均一性，尚可削減無用之離子束照射面積。

(實施例)

射束掃描控制演算裝置(第2a圖之CPU)，依據離子注入前之注入位置射束電流測定裝置之射束測定，演算並求取射束掃描寬度最大時之掃描電壓補正函數，由所得到之掃描電壓補正函數，自動計算複數個不但滿足橫向(X方向)之劑量均一性並可實現預先設定之掃描寬度之削減的掃描電壓補正函數，並將其記憶於RAM。

單位時間所照射於晶圓之劑量，若以將射束掃描速度設定成較慢來削減射束掃描寬度的話，將增大。

射束掃描控制演算裝置，為了確保縱向(Y方向)之劑量均一性，應對應所設定之射束電流量來控制機械Y掃描速度。

因為係利用一對側杯76之其中一方所檢測之側杯電流來測定射束電流量，而使與D形狀之掃描區域為相反側之掃描區域(第5圖之左側一半或第4(b)圖之上側一半)之射束掃描寬度成為一定。

射束掃描控制演算裝置，對應機械Y掃描位置，切換記憶於RAM之掃描電壓補正函數，不但可確保橫向劑量均一性，尚可配合晶圓58之形狀來削減掃描區域。結果，晶圓之一側之掃描區域成為D形狀。

同時，以一定掃描區域側之側杯76(例如，第4(b)圖之上側之側杯電流測定器)測定射束電流量，並對應掃描寬度削減所產生之射束電流量變化來追蹤變化機械Y掃描速度，亦可確保縱向劑量均一性，結果，不但可確保對應於所設定之射束電流量之劑量及劑量之面內均一性，尚可縮短離子注入時間，而提升晶圓之生產性，進而提高生產率。

如以上之以射束照射區域削減為目的之D形狀之掃描機能，亦可稱之為D-SAVING機能。

使用D-SAVING機能時，於射束調諧結束後，必須實施：

(1)依離子注入前之注入位置射束電流測定裝置之射束測定來演算求取射束掃描寬度最大時之掃描電壓補正函數，由所得到之掃描電壓補正函數，自動計算複數個不但滿足橫向(X方向)之劑量均一性且可實現預先設定之掃描寬度削減之掃描電壓補正函數；及

(2)將該複數個掃描電壓補正函數設定於射束掃描器控制系。

(實施例之效果)

依據上述實施例，可以確實實施對射束變動/劑量變動之追蹤，在滿足劑量之面內均一性的情形下，形成對應於射束掃描週期一定、X-Y掃描速度之組合不同之微細離子注入條件之多段設定射束掃描區域。

依據上述實施例，不但可以確實實施對射束變動/劑量變動之追蹤，尚可在滿足劑量之面內均一性的情形下，形成射束掃描週期一定、X-Y掃描速度及射束掃描寬度不同之多段設定射束掃描區域。

依據上述實施例，相較於第8圖所說明之傳統之長方形掃描形狀，藉由使其成為考慮到晶圓形狀之D形掃描形狀，不但可確保劑量之面內均一性，尚可削減掃描區域面積，進行提升晶圓之生產性。自動執行射束掃描寬度之切換，相對地，也可自動地切換晶圓之機械Y掃描速度。

結果，藉由使用D-SAVlNG機能，相較於不使用其時，可以達成離子注入時間的削減。

以上，針以良好實施方式、實施例來針對本發明進行說明，然而，本發明並未受限於上述實施方式、實施例，例如，亦可以為如下所示之變形例。

依據用以測定以對應於射束掃描週期一定、多段設定而變更之射束掃描速度進行掃描之射束之測定之側杯電流測定器的射束測定，來設定機械Y掃描速度之速度基準值，並對應各段之掃描區域之劑量設定，來演算設定各段之掃描區域之機械Y掃描速度。

本發明，也可以下述實施方式來實現。

(實施方式1)

依據射束掃描速度為最大之最大掃描範圍之射束掃描寬度最大時之射束測定，以運算來求取射束掃描寬度最大時之掃描電壓補正函數，以其作為射束掃描寬度最大時之掃描電壓補正函數，以該射束掃描寬度最大時之掃描電壓補正函數為基礎，生成以控制對應於預先設定之多段之各掃描區域之各射束掃描速度為目的之各掃描電壓補正函數。掃描電壓補正函數之生成係以以下之任一種來實施。

1)以射束掃描寬度最大時之掃描電壓補正函數為基礎，進行展開演算。

2)全新設定掃描電壓補正函數，以測定射束掃描寬度最大時之掃描電壓補正函數為基礎，進行該函數之補正。

3)進一步以上述1)或上述2)所生成之掃描電壓補正函數，實際實施射束之掃描，於注入位置測定射束，再度進行函數之補正，求取再補正之函數。

(實施方式2)

實施射束調諧後，離子注入前，與通常注入相同，演算由射束掃描寬度最大時之注入位置之射束測定所求取之射束掃描寬度最大時之射束掃描為目的之掃描電壓補正函數，以掃描寬度最大時之掃描電壓補正函數為基礎，自動計算來求取複數個不但滿足橫向劑量均一性且對應預先設定之各掃描振幅的掃描電壓補正函數，並將其設定/記憶於掃描控制系。

(實施方式3)

以作為對應於所設定之各射束掃描寬度之基準的各射束掃描控制函數為基礎，以對應於各掃描寬度之掃描射束，實施各射束掃描，針對各掃描射束於注入位置進行射束測定，以演算來求取對應各射束掃描寬度之射束掃描的各掃描電壓補正函數。

(實施方式4)

以最大射束掃描範圍之基準射束掃描控制函數為基礎，藉由設定對應於所設定之各射束掃描寬度之各掃描射束之基準射束掃描控制函數，來新生成各射束掃描寬度之掃描射束，於注入位置實施射束測定，以演算來求取以對應於各射束掃描寬度之X方向之掃描為目的之掃描電壓補正函數。

(實施方式5)

考慮射束掃描寬度之設定值(過度掃描左右之側杯電流測定器的射束掃描寬度及射束設定左右寬度)，設定從射束掃描開始端減少對應於多段設定之距離的各射束掃描寬度。

(實施方式6)

將從中央之射束掃描線上，連接於X掃描之另一端之晶圓同徑圓與各段相交之交點下降至X掃描線上之垂線，設定成從X掃描之另一端減少對應於多段設定之距離之各射束掃描寬度的另一端。

(實施方式7)

於Y掃描方向，將射束掃描速度不同之射束掃描區域分割設定成複數段，於複數段之各射束掃描區域段，分別設定複數段之各射束掃描區域的掃描電壓補正函數。

(實施方式8)

複數段之各射束掃描區域的掃描電壓補正函數，係由所測定/演算之最大速度之射束掃描範圍之掃描電壓補正函數而以近似值來生成，或者，對複數段之各射束掃描區域進行掃描電壓補正函數之測定/演算，或者，設定複數段之射束掃描區域之掃描電壓補正函數並進行測定補正，或者，由所測定/演算之最大速度之掃描範圍之掃描電壓補正函數而以近似值來生成。

10．．．離子源

12．．．引出電極

22．．．質量分析磁鐵裝置

24、30．．．第1、第2四極散焦電磁鐵

26．．．停駐電極

27．．．停駐外殼

28．．．質量分析狹縫

32．．．注入器旗標法拉第杯

36．．．射束掃描器

40．．．平行透鏡

42．．．加速/減速柱

58．．．晶圓

60．．．AEF

76．．．側杯電流測定器

78．．．注入位置射束電流測定裝置

80．．．調諧法拉弟

第1圖係以說明適用本發明所得之離子注入裝置之一例的概略圖。

第2圖係以說明實現本發明之離子束掃描處理為目的之控制系的構成例圖。

第3圖係針對射束掃描器之掃描電壓及射束掃描寬度的說明圖。

第4圖係針對射束掃描器之經過補正之掃描電壓(實際掃描電壓)及射束掃描寬度的說明圖。

第5圖係針對本發明之對晶圓之D形狀掃描的說明圖。

第6圖係針對本發明之對晶圓之射束掃描及機械Y掃描的說明圖。

第7圖係針對本發明之依據注入位置射束電流測定裝置之射束測定之基準射束掃描控制函數、掃描電壓補正函數之一例的說明圖。

第8圖係針對傳統之長方形掃描的說明圖。

10．．．離子源

12．．．引出電極

22．．．質量分析磁鐵裝置

24．．．第1四極散焦電磁鐵裝置

26．．．停駐電極

27．．．停駐外殼

28．．．質量分析狹縫

30．．．第2四極散焦電磁鐵

32．．．注入器旗標法拉第杯

36．．．射束掃描器

40．．．平行透鏡

42．．．加速/減速柱

58．．．晶圓

59．．．壓盤

60．．．AEF

62．．．一對AEF電極

70．．．晶圓處理室

76．．．側杯電流測定器

78．．．注入位置射束電流測定裝置

80．．．調諧法拉弟

Claims (6)

1. 一種離子束掃描處理裝置，係使以引出電極從離子源所引出之離子束通過光束路徑上到達晶圓之構成，沿著該光束路徑配設著質量分析磁鐵裝置、質量分析狹縫、射束掃描器、射束平行化裝置、晶圓處理室、及晶圓機械掃描裝置，於光束路徑之晶圓前及附近區間，配設著用以測定離子束之側杯電流測定器及注入位置射束電流測定裝置的離子束掃描處理裝置，其特徵為：藉由可設定變更前述射束掃描器之以掃描電壓來控制射束掃描速度為目的之基準射束掃描控制函數及掃描電壓補正函數的射束掃描控制演算裝置，依據前述注入位置射束電流測定裝置之射束測定，來控制前述射束掃描器之構成，以前述側杯電流測定器測定與機械掃描Y方向成直角之X方向之射束掃描所產生之射束電流量，依據所測定之射束電流量來其成為對應於設定射束電流值之Y方向之機械掃描速度的方式，使前述晶圓機械掃描裝置進行自動補正追蹤之構成，而且，係在使前述射束掃描控制演算裝置之基準頻率設定保持一定(使基準週期設定保持一定)的狀態下，藉由以對施加於前述射束掃描器之控制電壓進行補正變更來作成掃描電壓補正函數，而設定複數之射束掃描速度設定不同之X方向射束掃描波形，用以形成複數段X方向射束掃描速度及X方向射束掃描寬度之組合不同之掃描區域的構成，而藉由不同之X方向射束掃描速度及Y方向機械掃描速度之組合，來形成複數相同劑量區域的構成。
2. 如申請專利範圍第1項所述之離子束掃描處理裝置，其中前述射束掃描控制演算裝置，係對前述射束掃描器，以分別以相同週期所設定之各射束掃描寬度不同之射束掃描速度，來進行設定成複數段之各射束掃描寬度之各掃描區域的射束掃描。
3. 如申請專利範圍第1項所述之離子束掃描處理裝置，其中前述側杯電流測定器，以一定週期測定以對應於複數段設定而變更之射束掃描速度來進行掃描之射束電流，前述射束掃描控制演算裝置，依據所測定之射束電流，對應於劑量設定執行晶圓之機械Y掃描的自動追蹤。
4. 如申請專利範圍第1項所述之離子束掃描處理裝置，其中前述射束掃描控制演算裝置，以演算來求取於離子注入前利用注入位置射束電流測定裝置以射束測定來求取之射束掃描寬度最大時之掃描電壓補正函數，並執行對應其之晶圓之機械Y掃描速度的演算設定，此外，執行對應於複數段設定之機械Y掃描速度的演算設定。
5. 如申請專利範圍第1項所述之離子束掃描處理裝置，其中前述射束掃描控制演算裝置，射束掃描寬度之不同掃描區域之前述複數段的形成，係以使面對為Y方向之直徑所2分割之前述晶圓之一側的射束掃描寬度成為對應於該晶圓之一側之外周的形狀，來實現射束掃描寬度的削減。
6. 一種離子束掃描處理方法，係利用使以引出電極從離子源所引出之離子束通過光束路徑上而到達晶圓之構成，該光束路徑係由質量分析磁鐵裝置、質量分析狹縫、射束掃描器、射束平行化透鏡、晶圓處理室、及晶圓機械掃描裝置所構成，於光束路徑之晶圓前及附近區間，配設著用以測定離子束之側杯電流測定器及注入位置射束電流測定裝置之離子束掃描處理裝置的離子束掃描處理方法，其特徵為：依據前述注入位置射束電流測定裝置之射束測定，執行射束調諧時，演算由射束掃描寬度最大時之射束測定所求得之射束掃描寬度最大時的掃描電壓補正函數，依據該掃描電壓補正函數，一邊滿足橫向劑量均一性一邊自動計算複數個對應於預先設定之各射束掃描寬度的各掃描電壓補正函數，接著，於離子注入中，測定機械Y掃描位置，藉由切換成對應該位置之掃描電壓補正函數，使晶圓之一側之射束掃描區域成為D形狀之複數段設定射束掃描區域，來削減射束掃描寬度，且確保橫向劑量均一性，執行上述動作的同時，測定晶圓之另一側之一定掃描區域側的側杯射束電流量，對應其變化來變化機械Y掃描速度，來確保縱向劑量均一性。