本发明专利技术提供离子注入方法和离子注入装置。该离子注入方法可以不受在基板面内形成的不均匀剂量分布的形状的限制，使作为不希望具有的剂量分布的过渡区域变小，并且可以缩短离子注入处理所需要的时间。该离子注入方法通过改变离子束(3)和基板(11)的相对位置关系，向基板(11)注入离子。而且，按照事先确定的顺序进行第一离子注入处理和第二离子注入处理，该第一离子注入处理在基板(11)上形成均匀的剂量分布，该第二离子注入处理在基板(11)上形成不均匀的剂量分布，并且在进行第二离子注入处理时向基板(11)上照射的离子束(3)的断面尺寸比在进行第一离子注入处理时向基板(11)上照射的离子束(3)的断面尺寸小。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及在基板面内形成不均匀剂量分布的离子注入方法和离子注入装置。
技术介绍
在作为半导体基板的一个制造工序的离子注入工序中，有时以使向基板(例如晶片或玻璃基板)面内注入的离子的注入量(也称为剂量)分布不均匀的方式进行离子注入处理。例如，在半导体基板的制造工序中，存在一个基板上制造出的半导体器件的特性在基板面内不均匀的问题。作为对这种不均匀的半导体器件的特性分布进行补偿的方法，以往以来采用如下方法在离子注入工序中，使向基板注入的离子的剂量在基板面内不均匀地分布。专利文献I中具体地公开了这种方法。在此，公开了一种离子注入装置，该离子注入装置通过沿Y方向驱动基板使其往复移动、并利用电场或磁场沿垂直于Y方向的X方向扫描点状的离子束，来实现向基板注入离子。这种类型的离子注入装置被称为混合扫描方式，使用该离子注入装置，通过根据基板上的离子束的位置来切换离子束的扫描速度，从而在基板面内形成不均匀的剂量分布。另一方面，在半导体基板的制造工序中，为了提闻基板的利用效率，在一个基板上的不同区域内制造特性不同的半导体器件。专利文献2中公开了这种例子。与专利文献I同样，在专利文献2中使用混合扫描方式的离子注入装置，向基板注入离子。首先，为了夹着基板的中央部分形成两种不同的剂量分布，当离子束横穿基板的中央部分时，将离子束的扫描速度和基板的驱动速度中的任一个的速度切换为另外的速度来向基板注入离子。接着，使基板转动90度，当离子束再次横穿基板的中央部分时，切换离子束的扫描速度和基板的驱动速度中的任一个的速度的值来注入离子。由此，在基板上形成具有不同剂量分布的四个区域。专利文献I :日本专利公开公报特开2010-118235号(图3 图10、图12 图18)专利文献2 :日本专利公开公报特开2003-132835号(图I 图10、第0062 0064段、第0096段)如专利文献2的第0062 0064段和第0096段所记载的那样，虽然将离子束的扫描速度或基板的驱动速度从开始切换到切换成所希望的值所需要的时间较短，但是也需要一定时间。如果在从开始切换到切换成所希望的速度的期间向基板照射离子束，则在基板上形成被称为过渡区域(遷移领域)的不希望的剂量分布区域。在图11的(A) (F)中记载有形成过渡区域的状况。在图11的(A)中，描绘了在基板面内想要形成的剂量分布。在此，例举了同心圆形的剂量分布，其目的是在中央区域形成剂量D2、在外周区域形成剂量D1的区域。在图11的⑶中，描绘了沿图11的(A)中记载的线段A-A切断基板时剂量分布的状况。另外，图11的(B) (E)的图形中的横轴表示在线段A-A上的位置，图11的(A)、图11的(F)中记载的线段A-A通过基板的中央，将基板分成两部分。在该例子中，为了简单地进行说明，在混合扫描方式的离子注入装置中，设离子束的电流密度和基板的驱动速度始终固定。在该情况下，向基板注入的离子的剂量与离子束的扫描速度成反比。因此，为了得到图11的⑶所示的剂量分布，需要像图11的(C)所示的那样改变离子束的扫描速度。但是，由于切换扫描速度需要一些时间，所以实际上如图11的(D)所示的那样切换离子束的扫描速度。其结果，在线段A-A上形成如图11的(E)所示的剂量分布。最终，如图11的(F)描绘的那样，在基板面内形成的剂量分布除了形成有剂量D1、剂量D2的区域以外，还形成有过渡区域R。如果这种过渡区域较大，则会产生半导体器件的特性分布补偿不充分等问题。因此，希望使该过渡区域尽量小。所以，为了使这种过渡区域变小，专利文献2中提出了使离子束的尺寸变小的方案。具体地说，当切换在基板的中央部分沿X方向扫描的离子束的扫描速度时，使作为离子束的X方向尺寸的Wx变小。如果使离子束的尺寸变小，则离子束的束电流对应地减少。因此，如果使用这种离子束对基板进行离子注入处理，则达到所希望的剂量分布所需要的时间变长。作为对策提出了如下方案通过使作为与X方向垂直的Y方向的离子束尺寸的Wy变大，使用大体椭圆形的离子束进行离子注入处理，来抑制离子束的束电流的减少。然而，当在基板上形成专利文献I和图11所示的圆形的剂量分布时，即使使用了专利文献2中提出的椭圆形的离子束，也不能得到使过渡区域变小、并且抑制束电流的减少从而缩短离子注入处理所需时间的效果。在专利文献I和图11中记载的圆形剂量分布中，当离子束在基板上沿X方向扫描时，在Y方向上剂量分布也发生变化。因此，由于在Y方向上也必须考虑使过渡区域变小，所以仅使用专利文献2中提出的椭圆形的离子束是不够的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供离子注入方法和离子注入装置，该离子注入方法和离子注入装置可以不受在基板面内形成的不均匀剂量分布的形状的限制，使作为不希望的剂量分布区域的过渡区域变小，并且可以缩短离子注入处理所需要的时间。本专利技术提供一种离子注入方法，通过改变离子束和基板的相对位置关系，向所述基板注入离子，其特征在于，所述离子注入方法按照事先确定的顺序进行第一离子注入处理和第二离子注入处理，所述第一离子注入处理在所述基板面内形成均匀的剂量分布，所述第二离子注入处理在所述基板面内形成不均匀的剂量分布，并且在进行所述第二离子注入处理时向所述基板上照射的所述离子束的断面尺寸比在进行所述第一离子注入处理时向所述基板上照射的所述离子束的断面尺寸小。由此，当在基板面内形成不均匀的注入分布时，由于将使用了具有大断面尺寸的离子束的离子注入处理和使用了具有小断面尺寸的离子束的离子注入处理进行组合，所以不仅可以使在基板上形成的过渡区域足够小，还可以缩短离子注入处理所需要的时间。 此外，优选的是，当使用所述第一离子注入处理和所述第二离子注入处理对多个基板进行处理时，在对所述多个基板连续进行了一种离子注入处理之后，对所述多个基板连续进行另一种离子注入处理。当在第一离子注入处理和第二离子注入处理中改变离子注入装置的运转参数时，按照所述的方法，可以使改变运转参数的次数仅为一次。因此，由于几乎不需要考虑伴随改变运转参数而使装置从停止到再次运转所需要的等待时间，所以对应地可以使离子注入处理在更短的时间内完成。此外，本专利技术还提供一种离子注入装置，通过改变离子束和基板的相对位置关系，向所述基板注入离子，其特征在于，所述离子注入装置包括控制装置，该控制装置进行控制，使得按照事先确定的顺序进行第一离子注入处理和第二离子注入处理，并且使在进行所述第二离子注入处理时向所述基 板照射的所述离子束的断面尺寸比在进行所述第一离子注入处理时向所述基板照射的所述离子束的断面尺寸小，所述第一离子注入处理在所述基板面内形成均匀的剂量分布，所述第二离子注入处理在所述基板面内形成不均匀的剂量分布。此外，优选的是，所述控制装置进行控制，使得当使用所述第一离子注入处理和所述第二离子注入处理对多个基板进行处理时，在对所述多个基板连续进行了一种离子注入处理之后，对所述多个基板连续进行另一种离子注入处理。按照这种装置结构，可以得到与所述离子注入方法相同的效果。此外，也可以采用如下所述的装置结构。优选的是，所述离子注入装置还包括离子束整形罩，所述离子束整形罩对向所述基板照射的离子束进行整形，所述控制装置根据所述第一离子注入处理和所述第二离子注入处理，来调整所述离子本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：浅井博文，桥野义和，
申请(专利权)人：日新离子机器株式会社，
类型：发明
国别省市：
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