离子植入方法及离子植入设备技术

一种离子植入方法包括：将由离子作为离子束输送至晶圆；使所述晶圆经历晶圆机械慢速扫描，并且还使所述离子束经历束快速扫描，或使所述晶圆在与晶圆慢速扫描方向正交的方向上经历晶圆机械快速扫描；通过使用所述晶圆慢速扫描方向上的所述晶圆慢速扫描和所述离子束的所述束快速扫描或所述晶圆在与所述晶圆慢速扫描方向正交的所述方向上的所述晶圆快速扫描，来以所述离子束照射所述晶圆；在对所述晶圆进行离子植入之前，测量所述离子束的二维束形状，并且通过使用所测量的二维截面形状，来限定所述离子束的植入和照射区域，以由此调节所述植入和照射区域。

【技术实现步骤摘要】
离子植入方法及离子植入设备本申请基于2011年12月19日提出的日本专利申请No.2011-277427并要求其优先权益，于此通过引用该申请的全部并入了其公开内容。
本专利技术涉及离子植入，并且更具体地涉及由离子植入设备中的离子束植入的并利用该离子束照射的区域的控制技术。
技术介绍
在半导体制造工艺中，为了改变导电性、改变半导体晶圆的晶体结构等目的，以标准程序执行利用离子来照射半导体晶圆的工艺，该离子植入到半导体晶圆中。在此工艺中使用的设备称为离离子植入设备。离子植入设备具有对由离子源产生的离子进行加速以形成加速离子束的功能和通过束扫描、晶圆扫描或它们的组合利用离子束来照射半导体晶圆的整个表面的功能。在此情况下，离子以什么程度注入到半导体晶圆中由半导体设计限定，并且在一旦设定了半导体设计之后，就难以改变半导体设计。存在许多类型的用于半导体制造工艺、将由离子源产生的离子作为离子束输送至晶圆的离子植入设备。作为其中一种类型，存在组合晶圆的慢速扫描和离子束的快速扫描的离子植入设备。在晶圆的慢速扫描中，晶圆沿以进行机械慢速扫描(慢速移动)的方向设定为晶圆慢速扫描方向。另一方面，在离子束的快速扫描中，将离子束在与晶圆慢速扫描方向正交的方向上沿以进行快速扫描的方向设定为束扫描方向(或快速扫描方向)。由此，利用在束扫描方向上往复扫描的离子束照射被机械驱动为在晶圆慢速扫描方向上往复移动的晶圆。此离子植入设备也称为混合式扫描离子植入设备。另外，作为另一种类型，存在使用二维机械晶圆扫描的离子植入设备，其中，组合晶圆的慢速扫描与晶圆的快速扫描。在晶圆机械慢速扫描中，晶圆沿以进行机械慢速扫描(慢速移动)的方向设定为晶圆慢速扫描方向。另一方面，在晶圆机械快速扫描中，晶圆在与晶圆慢速扫描方向正交的方向上沿以进行机械快速扫描(比慢速移动快的快速移动)的晶圆快速扫描方向设定为与混合式扫描离子植入设备的束扫描方向相同的方向。由此，利用离子束(静态离子束)照射被驱动为在晶圆慢速扫描方向上往复移动并且还在正交于晶圆慢速扫描方向的晶圆快速扫描方向上往复移动的晶圆。此离子植入设备称为二维机械晶圆扫描离子植入设备。如后所述，本专利技术的某些实施例可以应用于混合式扫描离子植入设备和二维机械晶圆扫描离子植入设备中的任一种。在半导体制造工艺中，半导体晶圆产量(以下，简称为晶圆产量)被认为是重要的。如上所述，在某一半导体制造工艺中待植入半导体晶圆中的离子植入量受到限定。因此，为了提高晶圆产量，必需增加输送至半导体晶圆的离子量或有效地将离子植入半导体晶圆中。如后所述，本专利技术涉及对半导体晶圆的高效离子植入。然而，如果离子高效地植入到半导体晶圆中，则典型地，需要将相同量的离子植入到半导体晶圆的整个表面中，以在晶圆面上制造具相同品质(特性)的半导体装置。换言之，必需确保离子植入量的晶圆面内(in-surface)均匀性。因此，必需确保离子植入量的晶圆面内均匀性，并且提高晶圆产量。如上所述，在混合式扫描离子植入设备中，离子束在束扫描方向上往复扫描，且在与束扫描方向正交的晶圆慢速扫描方向上对半导体晶圆进行机械扫描(移动)，由此将离子植入半导体晶圆中。这里，如在后面详细描述的，在考虑对半导体晶圆的高效离子植入时，可以考虑固定半导体晶圆且相对地移动离子束。这对于二维机械晶圆扫描离子植入设备也是相同。在此情况下，作为对半导体晶圆的高效离子注入的一种方法，可能存在控制离子束的扫描范围(照射范围)为适合于半导体晶圆的形状的技术。在此，在混合式扫描离子植入设备中，作为控制离子束的扫描范围为适合于半导体晶圆的形状的技术，已经提出了一种执行控制以使得保持部件上的超过半导体晶圆的形状范围的扫描范围相同的技术(专利文献1)。保持部件用于保持半导体晶圆，并且驱动为在保持半导体晶圆的状态下在晶圆慢速扫描方向上往复移动。专利文献1：JP-2009-146757
技术实现思路
专利文献1中所公开的技术用于降低使用来自保持部件的二次电子供应的离子植入中的植入角度变化的目的，并且从而其目的与提高对半导体晶圆的离子植入的效率的目的不同。因此，专利文献1所公开的技术对提高晶圆产量是不充分的。在专利文献1中所公开的技术中，未考虑形成二维形状的离子束的植入和照射区域，并且从而在水平方向上半导体晶圆的端部的离子植入量的晶圆面内均匀性恶化。另外，在增大超过半导体晶圆的形状范围的保持部件上的离子束的扫描范围以防止离子植入量的晶圆面内均匀性的恶化的情况下，可能不能实现提高晶圆产量的目的。在专利文献1中所公开的技术中，未考虑存在用作基准的束位置在混合式扫描离子植入设备中在竖直方向上从半导体晶圆的中心位置移位的情况，并且从而在半导体晶圆的竖直方向上端部的离子植入量的面内均匀性恶化。另外，在增大超过半导体晶圆的形状范围的保持部件上的离子束的扫描范围以防止离子植入量的晶圆面内均匀性的恶化的情况下，可能不能实现提高晶圆产量的目的。在专利文献1中所公开的技术中，在混合式扫描离子植入设备中，半导体晶圆的保持部件上的离子束的扫描面积控制为相同。然而，用于相同扫描面积的控制不实现对半导体晶圆的离子植入的效率的提高，并且限于对半导体晶圆的离子植入的效率次要提高的情况。期望在混合式扫描离子植入设备及二维机械晶圆扫描离子植入设备中，处理离子束的植入和照射区域的二维形状，确保离子植入量的晶圆面内均匀性，并且提高半导体晶圆的产量。本专利技术的某些实施例适用于所述混合式扫描离子植入设备及二维机械晶圆扫描离子植入设备。根据本专利技术的实施例，提供了一种离子植入方法，包括：在对晶圆进行离子植入之前，预先测量离子束的二维截面束形状，并且通过使用所测量的二维截面束形状来使所述二维截面束形状与椭圆形状类似，通过使用所述离子束的外周边与所述晶圆的外周边的公切线来设定所述离子束的照射范围，并且由此限定植入和照射区域。在所述晶圆的所述外周边的整个区域上，可以通过使用所述离子束的所述外周边与所述晶圆的所述外周边的所述公切线来规定所述离子束的所述植入和照射区域。为了在对所述晶圆进行离子植入期间，即使在离子流量发生微小变化的情况下，也确保离子植入量的晶圆面内均匀性并提高晶圆产量，由包括晶圆机械慢速扫描方向上的晶圆直径的直线一分为二的所述植入和照射区域的一侧可以具有矩形形状，而所述植入和照射区域的另一侧可以具有由所述公切线规定的形状。另外，可以阶段性地设定所述束扫描方向(或所述晶圆机械快速扫描方向)上的多个束扫描终止端位置，并且在不停止对所述晶圆的所述离子植入的情况下，根据所述晶圆机械慢速扫描方向上的晶圆扫描位置，可以阶段性地改变所述束扫描终止端位置的设定值，由此将离子植入到所述晶圆的整个表面中。这里，其中设定的多个束扫描终止端位置的所述设定值改变的所述晶圆慢速扫描方向上的所述晶圆扫描位置中的至少一个晶圆扫描位置可以是所述晶圆机械慢速扫描方向上的其中所述晶圆慢速扫描方向上的束重心位置存在于所述晶圆内的晶圆扫描位置，并且所述晶圆扫描位置中的至少另一个晶圆扫描位置可以是所述晶圆机械慢速扫描方向上的其中所述晶圆慢速扫描方向上的束重心位置存在于所述晶圆外的晶圆扫描位置。根据本专利技术的另一实施例，提供了一种离子植入设备，所述离子植入设备包括：测量装置，在对所述晶圆进行离子植入之前，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离子植入方法，包括：将由离子源产生的离子作为离子束输送至晶圆；使所述晶圆经历晶圆机械慢速扫描，并且还使所述离子束在与晶圆慢速扫描方向正交的方向上经历束快速扫描，或使所述晶圆在与晶圆慢速扫描方向正交的方向上经历晶圆机械快速扫描；通过使用所述晶圆慢速扫描方向上的所述晶圆慢速扫描和所述离子束在与所述晶圆慢速扫描方向正交的所述方向上的所述束快速扫描或所述晶圆在与所述晶圆慢速扫描方向正交的所述方向上的所述晶圆快速扫描，来以所述离子束照射所述晶圆；在对所述晶圆进行离子植入之前，测量所述离子束的二维截面束形状，并且通过使用所测量的二维截面束形状，来限定所述离子束的植入和照射区域，其中，使所述二维截面束形状与椭圆形状类似，使用所述椭圆束的外周边与所述晶圆的外周边的公切线来设定所述离子束的照射范围，并且由此规定所述植入和照射区域。

【技术特征摘要】
2011.12.19 JP 2011-2774271.一种离子植入方法，包括：将由离子源产生的离子作为离子束输送至晶圆；使所述晶圆经历晶圆机械慢速扫描，并且还使所述离子束在与晶圆机械慢速扫描方向正交的方向上经历束快速扫描，或使所述晶圆在与晶圆机械慢速扫描方向正交的方向上经历晶圆机械快速扫描；通过使用所述晶圆机械慢速扫描方向上的所述晶圆机械慢速扫描和所述离子束在所述与晶圆机械慢速扫描方向正交的方向上的所述束快速扫描或所述晶圆在所述与晶圆机械慢速扫描方向正交的方向上的所述晶圆机械快速扫描，来以所述离子束照射所述晶圆；在对所述晶圆进行离子植入之前，测量所述离子束的二维截面束形状，并且通过使用所测量的二维截面束形状，来限定所述离子束的植入和照射区域，其中，使所述二维截面束形状为椭圆形状，使用所述离子束的外周边与所述晶圆的外周边的公切线来设定所述离子束的照射范围，并且由此规定所述植入和照射区域。2.如权利要求1所述的离子植入方法，其中，在所述晶圆的所述外周边的整个区域上，通过使用所述离子束的所述外周边与所述晶圆的所述外周边的所述公切线来规定所述植入和照射区域。3.如权利要求1所述的离子植入方法，其中，为了在对所述晶圆进行离子植入期间，即使在离子流量发生微小变化的情况下，也确保离子植入量的晶圆面内均匀性并提高晶圆产量，由包括所述晶圆机械慢速扫描方向上的晶圆直径的直线一分为二的所述植入和照射区域的一侧具有矩形形状，而所述植入和照射区域的另一侧具有由所述公切线规定的形状。4.如权利要求2所述的离子植入方法，其中，在与所述晶圆机械慢速扫描方向正交的方向上阶段性地设定多个束扫描终止端位置，并且在不停止对所述晶圆的所述离子植入的情况下，根据所述晶圆机械慢速扫描方向上的晶圆扫描位置，阶段性地改变所述束扫描终止端位置的设定值，由此将离子植入到所述晶圆的整个表面中。5.一种离子植入设备，所述离子植入设备：将由离子源产生的离子作为离子束...

【专利技术属性】
技术研发人员：二宫史郎，冈本泰治，石川雅基，黑濑猛，越智昭浩，
申请(专利权)人：斯伊恩股份有限公司，
类型：发明
国别省市：