本申請(qǐng)主張基于2015年12月10日于日本申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)第2015-240793號(hào)的優(yōu)先權(quán)，并將其內(nèi)容援用于此。

本發(fā)明涉及一種離子注入方法及離子注入裝置，尤其涉及一種控制離子束的注入角度分布的技術(shù)。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體制造工序中，以改變半導(dǎo)體的導(dǎo)電性及改變半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)為目的等，常規(guī)實(shí)施對(duì)半導(dǎo)體晶片注入離子的工序(以下，也稱為“離子注入工序”)。離子注入工序中所使用的裝置被稱為離子注入裝置，且具有由離子源生成離子并對(duì)所生成的離子進(jìn)行加速而形成離子束的功能及將該離子束傳送至注入處理室并對(duì)處理室內(nèi)的晶片照射離子束的功能。為了對(duì)成為處理對(duì)象的晶片的整面注入離子，例如，離子束通過射束掃描儀往復(fù)掃描，晶片沿與射束掃描方向正交的方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

已知有若改變?nèi)肷溆诰碾x子束的角度，則離子束與晶片的相互作用的方式發(fā)生變化，并影響離子注入的處理結(jié)果。例如，當(dāng)沿晶片的晶軸或晶面入射離子束時(shí)，與非此方式的情形相比，發(fā)生注入離子從射束的入射面到達(dá)更深位置的溝道效應(yīng)現(xiàn)象，影響作為注入處理的結(jié)果所得到的晶片內(nèi)的載體濃度分布。因此，提出有控制用于注入處理的離子束的入射角的方法(例如，參考專利文獻(xiàn)1)。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2006-245506號(hào)公報(bào)

作為入射于晶片的離子束的角度特性，除了作為射束整體的平均值的入射角以外可舉出構(gòu)成離子束的離子粒子群的角度分布。入射于晶片的離子束雖然微乎其微但有時(shí)也會(huì)發(fā)散或收斂，構(gòu)成射束的離子粒子群具有帶有某種擴(kuò)散的角度分布。此時(shí)，即使在作為射束整體的平均值的入射角不滿足溝道效應(yīng)條件的情況下，當(dāng)入射角偏離的一部分離子粒子的角度成分滿足溝道效應(yīng)條件時(shí)，也會(huì)發(fā)生由其一部分離子引起的溝道效應(yīng)現(xiàn)象。相反，即使在作為射束整體的平均值的入射角滿足溝道效應(yīng)條件的情況下，當(dāng)入射角偏離的一部分離子粒子的角度成分不滿足溝道效應(yīng)條件時(shí)，也會(huì)發(fā)生由其一部分離子引起的溝道效應(yīng)現(xiàn)象的抑制。因此，若要更精密地控制晶片內(nèi)所形成的載體濃度分布的形狀乃至范圍，則也有必要正確地控制射束的角度分布。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是鑒于這種情況而完成的，其目的在于提供一種用于提高離子注入處理的注入精度的技術(shù)。

本發(fā)明的一方式為使離子束沿x方向往復(fù)掃描，并使晶片沿y方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)而對(duì)晶片進(jìn)行離子注入的離子注入方法。該方法具備如下步驟：對(duì)以滿足規(guī)定的面溝道效應(yīng)條件的方式配置的第1晶片照射離子束，并測(cè)量射束照射后的第1晶片的電阻；對(duì)以滿足規(guī)定的軸溝道效應(yīng)條件的方式配置的第2晶片照射離子束，并測(cè)量射束照射后的第2晶片的電阻；及使用第1晶片及第2晶片的電阻測(cè)量結(jié)果，調(diào)整相對(duì)于離子束的晶片的x方向及y方向的注入角度分布。

本發(fā)明的又一方式為離子注入裝置。該裝置具備：兩個(gè)以上的透鏡裝置，其使電場(chǎng)及磁場(chǎng)中的至少一個(gè)對(duì)離子束發(fā)揮作用而使離子束收斂或發(fā)散；射束掃描儀，其使離子束沿x方向往復(fù)掃描；壓板驅(qū)動(dòng)裝置，其使被往復(fù)掃描的離子束所照射的晶片沿y方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)；電阻測(cè)量?jī)x，其測(cè)量射束照射后的晶片的電阻；及控制裝置，其根據(jù)電阻測(cè)量?jī)x的測(cè)量結(jié)果決定兩個(gè)以上的透鏡裝置的工作參數(shù)而執(zhí)行離子注入處理。控制裝置對(duì)以滿足規(guī)定的面溝道效應(yīng)條件的方式配置在壓板驅(qū)動(dòng)裝置中的第1晶片照射離子束，通過電阻測(cè)量?jī)x測(cè)量照射后的第1晶片的電阻，對(duì)以滿足規(guī)定的軸溝道效應(yīng)條件的方式配置在壓板驅(qū)動(dòng)裝置中的第2晶片照射離子束，通過電阻測(cè)量?jī)x測(cè)量照射后的第2晶片的電阻，使用第1晶片及第2晶片的電阻測(cè)量結(jié)果決定兩個(gè)以上的透鏡裝置的工作參數(shù)，調(diào)整相對(duì)于離子束的晶片的x方向及y方向的注入角度分布。

本發(fā)明的另一方式為離子注入方法。該方法為使離子束沿x方向往復(fù)掃描，并使晶片沿y方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)而對(duì)晶片進(jìn)行離子注入的離子注入方法，將調(diào)整了x方向及y方向的注入角度分布的離子束照射于被處理晶片而在被處理晶片中形成所需載體濃度分布。

另外，對(duì)以上構(gòu)成要件的任意組合或本發(fā)明的構(gòu)成要件或表現(xiàn)，在方法、裝置、系統(tǒng)等之間相互替換的方式，作為本發(fā)明的方式也有效。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠提高離子注入處理的注入精度。

附圖說明

圖1(a)～圖1(e)是示意地表示入射于晶片的離子束的角度特性的圖。

圖2(a)～圖2(e)是示意地表示圖1(a)～圖1(e)所示的離子束的角度分布的圖表。

圖3是示意地表示通過離子束的照射形成于柵極結(jié)構(gòu)附近的雜質(zhì)區(qū)域的剖視圖。

圖4是示意地表示通過離子束的照射形成于柵極結(jié)構(gòu)附近的雜質(zhì)區(qū)域的剖視圖。

圖5是示意地表示形成于晶片處理面上的柵極結(jié)構(gòu)的俯視圖。

圖6(a)、圖6(b)是示意地表示相對(duì)于離子束b的基準(zhǔn)軌道的晶片w的朝向的圖。

圖7(a)、圖7(b)是示意地表示用于注入角度分布的評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)用晶片的圖。

圖8(a)～圖8(c)是示意地表示以滿足規(guī)定的溝道效應(yīng)條件或阻塞溝道效應(yīng)條件的方式配置的晶片的表面附近的原子排列的圖。

圖9是表示對(duì)阻塞溝道效應(yīng)條件的晶片照射離子束時(shí)的晶片的表面電阻的圖表。

圖10(a)、圖10(b)是表示對(duì)面溝道效應(yīng)條件的晶片照射離子束時(shí)的晶片的表面電阻的圖表。

圖11是表示對(duì)軸溝道效應(yīng)條件的晶片照射離子束時(shí)的晶片的表面電阻的圖表。

圖12是表示實(shí)施方式所涉及的離子注入裝置的概略結(jié)構(gòu)的頂視圖。

圖13是表示圖12的離子注入裝置的概略結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。

圖14(a)、圖14(b)是示意地表示透鏡裝置的結(jié)構(gòu)的圖。

圖15是示意地表示透鏡裝置的控制例的圖表。

圖16(a)～圖16(e)是示意地表示通過透鏡裝置調(diào)整的離子束的注入角度分布的圖。

圖17是表示基于v曲線法的表面電阻的測(cè)量例的圖表。

圖18是表示實(shí)施方式所涉及的離子注入裝置的操作過程的流程圖。

圖19是表示通過離子注入而制造的晶體管的閾值電壓與用于注入的離子束的注入角度分布的擴(kuò)散之間的關(guān)系性的圖表。

圖中：b-離子束，w-晶片，10-離子注入裝置，22-射束收斂部，22a-第1四極透鏡，22b-第2四極透鏡，22c-第3四極透鏡，26-射束掃描儀，50-壓板驅(qū)動(dòng)裝置，64-表面電阻測(cè)量?jī)x，66-退火裝置，70-控制裝置，90-柵極結(jié)構(gòu)，95-溝道軸，98-溝道面。

具體實(shí)施方式

以下，參考附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的說明。另外，在附圖的說明中，對(duì)相同的構(gòu)件標(biāo)注相同的符號(hào)，適當(dāng)省略重復(fù)的說明。并且，以下敘述的結(jié)構(gòu)為示例，并不限定本發(fā)明的范圍。

在說明實(shí)施方式之前，敘述本發(fā)明的概要。本實(shí)施方式所涉及的離子注入裝置具備：射束掃描儀，其使離子束沿x方向往復(fù)掃描；壓板驅(qū)動(dòng)裝置，其使被往復(fù)掃描的離子束所照射的晶片沿y方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)；及兩個(gè)以上的透鏡裝置，其使電場(chǎng)及磁場(chǎng)中的至少一個(gè)對(duì)離子束發(fā)揮作用從而使離子束收斂或發(fā)散。兩個(gè)以上的透鏡裝置構(gòu)成為通過調(diào)整作用于離子束的力，能夠分別對(duì)x方向及y方向獨(dú)立地調(diào)整入射于晶片的離子束的角度分布。

已知有若改變?nèi)肷溆诰碾x子束的角度，則離子束與晶片的相互作用的方式發(fā)生變化，并影響離子注入的處理結(jié)果。例如，當(dāng)沿晶片的晶軸或晶面入射離子束時(shí)，與非此方式的情形相比，發(fā)生注入離子從射束的入射面到達(dá)更深位置的溝道效應(yīng)現(xiàn)象，影響作為注入處理的結(jié)果所得到的晶片內(nèi)的載體濃度分布。因此，離子注入工序中，通常相對(duì)于離子束的行進(jìn)方向(z方向)的晶片的傾斜角(傾角)及與晶片表面垂直的軸周圍的晶片的旋轉(zhuǎn)角(扭轉(zhuǎn)角)被調(diào)整，并且入射于晶片的作為射束整體的平均值的注入角被控制。

入射于晶片的離子束的角度特性中，除了作為射束整體的平均值的入射角以外還有構(gòu)成離子束的離子粒子群的角度分布。入射于晶片的離子束雖然微乎其微但有時(shí)會(huì)發(fā)散或收斂，構(gòu)成射束的離子粒子群具有某種擴(kuò)散的角度分布。此時(shí)，即使在作為射束整體的平均值的入射角不滿足溝道效應(yīng)條件的情況下，當(dāng)從射束的基準(zhǔn)軌道入射角偏離的一部分的離子粒子的角度成分滿足溝道效應(yīng)條件時(shí)，也會(huì)發(fā)生由其一部分離子引起的溝道效應(yīng)現(xiàn)象。相反，即使在作為射束整體的平均值的入射角滿足溝道效應(yīng)條件的情況下，當(dāng)入射角偏離的一部分離子粒子的角度成分不滿足溝道效應(yīng)條件時(shí)，也會(huì)發(fā)生由其一部分離子引起的溝道效應(yīng)現(xiàn)象的抑制。因此，若要更精密地控制晶片內(nèi)所形成的載體濃度分布的形狀乃至范圍，則也有必要正確地控制射束的角度分布。

另一方面，難以直接正確地測(cè)量入射于晶片的離子束的角度分布。離子束的角度分布例如通過如下方式計(jì)算出角度分布：比較在射束線的上游及下游的不同位置進(jìn)行測(cè)量的射束形狀，或使射束的一部分通過狹縫，并將通過狹縫后的下游中的射束形狀與狹縫形狀進(jìn)行比較。即，由射束行進(jìn)方向的射束形狀的變化率計(jì)算出離子束整體的發(fā)散或收斂的程度。然而，當(dāng)由射束形狀的變化計(jì)算角度分布時(shí)，無(wú)法正確測(cè)量對(duì)射束形狀影響不大的角度分布信息，例如射束的中心附近的角度分布。并且，當(dāng)構(gòu)成離子束的離子粒子中性化而角度分布發(fā)生變化時(shí)，中性化的粒子無(wú)法用法拉第杯來(lái)測(cè)量，因此無(wú)法獲得有關(guān)中性粒子的角度信息。

因此，在本實(shí)施方式中，并非直接測(cè)量離子束而獲得射束的角度分布信息，而是通過測(cè)量離子束所入射的晶片的表面電阻來(lái)評(píng)價(jià)射束的角度分布信息。更具體而言，根據(jù)構(gòu)成離子束的離子粒子的角度分布在晶片內(nèi)發(fā)生溝道效應(yīng)的離子粒子數(shù)的比例發(fā)生變化，利用作為其結(jié)果而得到的晶片的表面電阻值的變化來(lái)評(píng)價(jià)離子束的角度分布。尤其，通過組合滿足規(guī)定的面溝道效應(yīng)條件的注入處理及滿足規(guī)定的軸溝道效應(yīng)條件的注入處理，評(píng)價(jià)離子束的x方向及y方向的注入角度分布。在本實(shí)施方式中，設(shè)成能夠分別對(duì)x方向及y方向評(píng)價(jià)注入角度分布，從而能夠?qū)崿F(xiàn)更高精度的離子注入處理。

以下，在本實(shí)施方式中，對(duì)成為前提的技術(shù)進(jìn)行詳述。接著，對(duì)使用后述的前提技術(shù)來(lái)調(diào)整離子束的注入角度分布的離子注入裝置進(jìn)行說明。

[離子束的注入角度分布]

圖1(a)～圖1(e)是示意地表示入射于晶片w的離子束b的角度特性的圖。該圖所示的離子束b均示出了對(duì)晶片w的表面垂直入射的情形即離子束b的入射角成為0度的情形。然而，關(guān)于各圖所示的離子束b，構(gòu)成射束的離子粒子群的角度分布均不同。

圖1(a)表示朝向晶片w擴(kuò)散并逐漸發(fā)散離子束b的射束徑的“發(fā)散射束”。圖1(b)表示與圖1(a)同樣地發(fā)散離子束b但發(fā)散程度較小的情形。圖1(c)表示朝向晶片w的離子束b的射束徑不變的情形，且示出了幾乎所有的構(gòu)成離子束b的離子粒子與射束軌道平行地行進(jìn)的“平行射束”。圖1(d)表示朝向晶片w離子束b的射束徑變窄而逐漸收斂的“收斂射束”。圖1(e)表示與圖1(d)同樣地收斂離子束b但收斂程度較大的情形。如此，離子束b相對(duì)于射束的基準(zhǔn)軌道有時(shí)會(huì)發(fā)散或收斂，與作為射束整體的行進(jìn)方向不同，具有表示各離子粒子的角度成分的不勻的“角度分布”。

圖2(a)～圖2(e)是示意地表示圖1(a)～圖1(e)所示的離子束b的角度分布的圖表。各圖表中，縱軸表示構(gòu)成離子束b的離子粒子的數(shù)量，橫軸表示各離子粒子的行進(jìn)方向與離子束b的行進(jìn)方向所成角度ψ。如圖2(c)所示，當(dāng)構(gòu)成離子束b的離子粒子均平行地行進(jìn)時(shí)，離子束的角度分布的擴(kuò)散較小。另一方面，如圖2(a)、圖2(e)所示，當(dāng)離子束b的發(fā)散或收斂較大時(shí)，離子束的角度分布的擴(kuò)散較大。另外，離子束的角度分布的擴(kuò)散的程度能夠通過所圖示的角度分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差進(jìn)行量化。

作為離子束整體的行進(jìn)方向能夠以射束的角度分布的平均角度值或峰角度值為準(zhǔn)來(lái)設(shè)定。因此，在圖1所示的例子中，離子束b的行進(jìn)方向成為與晶片w垂直的方向。此時(shí)，本說明書中有時(shí)將沿離子束b的行進(jìn)方向的方向(z方向)的射束軌道稱為“基準(zhǔn)軌道”。并且，有時(shí)將以晶片處理面(或晶片主面)為準(zhǔn)時(shí)的離子束的入射方向稱為“注入角”。該注入角通過晶片主面的法線與射束的基準(zhǔn)軌道方向之間的角度來(lái)規(guī)定。并且，有時(shí)將以晶片主面為準(zhǔn)時(shí)的離子束的角度分布稱為“注入角度分布”。

[形成于晶片中的雜質(zhì)濃度分布]

圖3是示意地表示通過離子束b的照射形成于柵極結(jié)構(gòu)90附近的雜質(zhì)區(qū)域91的剖視圖。該圖表示如下離子注入處理：對(duì)在晶片處理面上形成有柵極結(jié)構(gòu)90的晶片w照射離子束b而在柵極結(jié)構(gòu)90附近形成成為源極/漏極區(qū)域的雜質(zhì)區(qū)域91。晶片w是晶片處理面成為(100)面的硅襯底。入射于晶片w的離子束b相對(duì)于晶片處理面的注入角為0度，且為注入角度分布的擴(kuò)散較小的平行射束。因此，入射于晶片w的大多離子粒子沿晶片w的＜100＞方位的晶軸入射，并通過較強(qiáng)的軸溝道效應(yīng)沿z方向深入。其結(jié)果，離子粒子到達(dá)的雜質(zhì)區(qū)域91的深度方向的擴(kuò)散寬度z1變大，圍繞柵極結(jié)構(gòu)90的下方所形成的雜質(zhì)區(qū)域91的柵極長(zhǎng)度方向的擴(kuò)散寬度l1變小。另外，該圖的左方所示的圖表表示深度方向(z方向)的雜質(zhì)濃度nd的分布，該圖的下方所示的圖表表示柵極長(zhǎng)度方向的雜質(zhì)濃度nd的分布。

圖4是示意地表示通過離子束b的照射形成于柵極結(jié)構(gòu)90附近的雜質(zhì)區(qū)域92的剖視圖。該圖表示入射于晶片w的離子束b為如圖1(a)所示的“發(fā)散射束”，在具有注入角度分布的擴(kuò)散的一點(diǎn)上與圖3不同。圖4的離子束b為發(fā)散射束，因此與圖3所示的平行射束相比難以發(fā)生溝道效應(yīng)現(xiàn)象，發(fā)生溝道效應(yīng)的離子的比例較少。其結(jié)果，離子粒子到達(dá)的雜質(zhì)區(qū)域92的深度方向的擴(kuò)散寬度z2變小，圍繞柵極結(jié)構(gòu)90的下方所形成的雜質(zhì)區(qū)域92的柵極長(zhǎng)度方向的擴(kuò)散寬度l2變大。另外，若注入角度分布以外的射束特性相同，則通過離子注入生成的缺陷93的位置及雜質(zhì)濃度nd的峰位置rp在圖3及圖4中大致相同。因此，若能夠適當(dāng)控制所照射的離子束b的注入角度分布，則能夠調(diào)整形成于柵極結(jié)構(gòu)90附近的雜質(zhì)區(qū)域的深度方向及柵極長(zhǎng)度方向的擴(kuò)散的大小(分布)。并且，即使在離子注入后對(duì)晶片w加以退火處理的情況下，也能夠相對(duì)維持雜質(zhì)濃度分布，由此通過控制注入角度分布，能夠?qū)⒆罱K得到的載體濃度分布設(shè)為適于目的的形狀。

關(guān)于離子束b的注入角度分布的控制，除了一維方向以外，優(yōu)選對(duì)與射束的行進(jìn)方向正交的剖面內(nèi)的二維方向進(jìn)行。通常，這是因?yàn)樾纬捎谕痪械臇艠O結(jié)構(gòu)并不都朝向相同方向，而是沿相互正交的方向或相互交叉的方向排列。圖5是示意地表示形成于晶片處理面上的柵極結(jié)構(gòu)的俯視圖，且表示形成于同一晶片w中的柵極電極90a、90b的一例。在圖示的例子中，設(shè)置有在紙面上沿左右方向(x方向)延伸的第1柵極電極90a及在紙面上沿上下方向(y方向)延伸的第2柵極電極90b。當(dāng)對(duì)這種晶片w照射離子束時(shí)，形成于第1柵極電極90a附近的雜質(zhì)區(qū)域的柵極長(zhǎng)度方向(y方向)的擴(kuò)散寬度主要影響y方向的注入角度分布。另一方面，形成于第2柵極電極90b附近的雜質(zhì)區(qū)域的柵極長(zhǎng)度方向(x方向)的擴(kuò)散寬度主要影響x方向的注入角度分布。因此，若要使第1柵極電極90a及第2柵極電極90b這兩個(gè)獲得所需雜質(zhì)濃度分布，則需要適當(dāng)控制x方向及y方向各自的注入角度分布。

[利用了表面電阻的注入角度分布的評(píng)價(jià)]

如上所述，入射于晶片的離子束的注入角度分布影響形成于晶片的雜質(zhì)區(qū)域的分布形狀，也可能會(huì)影響退火處理后的晶片的載體濃度分布。通常，若晶片的載體濃度分布不同，則晶片的表面電阻可能會(huì)不同，由此可以預(yù)想所照射的離子束的注入角度分布與晶片的表面電阻值之間成立恒定的相關(guān)性。于是，本發(fā)明人等認(rèn)為，通過利用離子注入后的晶片的表面電阻，或可實(shí)現(xiàn)對(duì)離子注入中所使用的離子束的注入角度分布的評(píng)價(jià)。尤其，認(rèn)為通過改變晶片的朝向而改變從離子束觀察的x方向及y方向的溝道效應(yīng)條件，或可實(shí)現(xiàn)分別對(duì)x方向及y方向進(jìn)行注入角度分布的評(píng)價(jià)。

圖6(a)、圖6(b)是示意地表示相對(duì)于離子束b的基準(zhǔn)軌道的晶片w的朝向的圖。圖6(a)表示通過相對(duì)于射束的基準(zhǔn)軌道延伸的z方向傾斜晶片w來(lái)設(shè)定傾角θ的狀態(tài)。如圖所示，傾角θ作為圍繞x軸旋轉(zhuǎn)晶片w時(shí)的旋轉(zhuǎn)角來(lái)被設(shè)定。成為傾角θ＝0°的狀態(tài)為對(duì)晶片w垂直入射離子束b的情形。圖6(b)表示通過圍繞與晶片主面垂直的軸旋轉(zhuǎn)晶片w來(lái)設(shè)定扭轉(zhuǎn)角φ的狀態(tài)。如圖所示，扭轉(zhuǎn)角φ作為圍繞與晶片主面垂直的軸旋轉(zhuǎn)晶片w時(shí)的旋轉(zhuǎn)角來(lái)被設(shè)定。成為扭轉(zhuǎn)角φ＝0°的狀態(tài)為從晶片w的中心o向?qū)?zhǔn)標(biāo)志94延伸的線段成為y方向的情形。在本實(shí)施方式中，通過將作為相對(duì)于離子束b的晶片w的配置，適當(dāng)設(shè)定傾角θ及扭轉(zhuǎn)角φ來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的溝道效應(yīng)條件。

圖7(a)、圖7(b)是示意地表示用于注入角度分布的評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)用晶片wt的圖。圖7(a)表示評(píng)價(jià)用晶片wt的晶體方位，圖7(b)表示評(píng)價(jià)用晶片wt的表面附近的原子排列。在本實(shí)施方式中，作為評(píng)價(jià)用晶片wt，使用晶片主面的面方位為(100)面的單晶硅襯底。評(píng)價(jià)用晶片wt的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志94設(shè)置于表示＜110＞方位的位置。評(píng)價(jià)用晶片wt為所謂的裸晶片，未設(shè)置有用于構(gòu)成半導(dǎo)體電路的柵極結(jié)構(gòu)或溝槽結(jié)構(gòu)等。

評(píng)價(jià)用晶片wt優(yōu)選晶片主面的偏角足夠小以實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的溝道效應(yīng)條件，優(yōu)選具有小于半導(dǎo)體電路制造中常規(guī)使用的裸晶片的偏角。具體而言，優(yōu)選使用切成偏角為0.1度以下的硅襯底。在此“偏角”是指晶片主面的法線方向與構(gòu)成晶片的硅的晶軸的＜100＞方位之間的角度偏離。當(dāng)偏角為0度時(shí)，評(píng)價(jià)用晶片wt的晶片主面與硅晶體的(100)面嚴(yán)格一致。

圖8(a)～圖8(c)示意地表示以滿足規(guī)定的溝道效應(yīng)條件或阻塞溝道效應(yīng)條件的方式配置的晶片的表面附近的原子排列的圖，且表示從入射于晶片的離子束觀察的原子排列。該圖中，以黑圓點(diǎn)來(lái)表示硅原子的位置。并且，繪制成將在縱深方向(z方向)上位于不同位置的硅原子與xy面內(nèi)重疊的方式。

圖8(a)表示以滿足軸溝道效應(yīng)條件的方式配置時(shí)的原子排列，且表示將上述評(píng)價(jià)用晶片wt以扭轉(zhuǎn)角φ＝23°、傾角θ＝0°的朝向來(lái)配置的情形。圖示的軸溝道效應(yīng)條件中，由配置于實(shí)線上的硅原子形成的多個(gè)第1晶面96與由配置于虛線上的硅原子形成的多個(gè)第2晶面97排列成相互交叉的格子狀，并形成有一維延伸的軸狀的間隙(溝道軸95)。其結(jié)果，在x方向及y方向中的至少一個(gè)方向上具有角度分布的離子束中只有向z方向直行的離子粒子發(fā)生溝道效應(yīng)，具有從z方向偏離某種程度的角度成分的離子粒子被任意的晶面遮擋而不會(huì)發(fā)生溝道效應(yīng)。因此，以滿足軸溝道效應(yīng)條件的方式配置的晶片主要產(chǎn)生使沿離子束的基準(zhǔn)軌道向軸方向行進(jìn)的離子粒子發(fā)生溝道效應(yīng)的“軸溝道效應(yīng)”。

滿足軸溝道效應(yīng)條件的配置并不限定于上述扭轉(zhuǎn)角及傾角，只要是能夠?qū)崿F(xiàn)如圖所示的原子排列的晶片配置，也可使用其他的扭轉(zhuǎn)角及傾角。更具體而言，只要評(píng)價(jià)用晶片wt配置成在沿入射于晶片的離子束的基準(zhǔn)軌道的方向上具有溝道軸且不具有與由離子束的基準(zhǔn)軌道方向(z方向)及晶片的往復(fù)運(yùn)動(dòng)方向(y方向)所規(guī)定的基準(zhǔn)面平行或正交的溝道面，也可使用其他的角度條件。為了實(shí)現(xiàn)這種軸溝道效應(yīng)條件，例如，可將評(píng)價(jià)用晶片wt的扭轉(zhuǎn)角實(shí)際上設(shè)在15度～30度的范圍內(nèi)，將傾角實(shí)際上設(shè)為0度。

圖8(b)表示以滿足面溝道效應(yīng)條件的方式配置時(shí)的原子排列，且表示將上述評(píng)價(jià)用晶片wt以扭轉(zhuǎn)角φ＝0°、傾角θ＝15°的朝向來(lái)配置的情形。圖示的面溝道效應(yīng)條件中，形成基于yz平面內(nèi)所排列的硅原子的多個(gè)晶面99，且與x方向?qū)χ玫木?9之間形成有具有二維擴(kuò)散的間隙(溝道面98)。其結(jié)果，在x方向上具有角度分布的離子束中，只有向z方向直行的一部分離子粒子發(fā)生溝道效應(yīng)，在x方向上具有偏離某種程度的角度成分的離子粒子被晶面99遮擋而不會(huì)發(fā)生溝道效應(yīng)。另一方面，在y方向上具有角度分布的離子束不會(huì)被晶面99遮擋而在晶面之間的間隙中發(fā)生溝道效應(yīng)。因此，以滿足面溝道效應(yīng)條件的方式配置的晶片，主要產(chǎn)生使沿基準(zhǔn)面行進(jìn)的離子粒子發(fā)生溝道效應(yīng)的“面溝道效應(yīng)”，該基準(zhǔn)面通過沿離子束的基準(zhǔn)軌道的z方向及y方向這兩個(gè)所規(guī)定。因此，若對(duì)以滿足面溝道效應(yīng)條件的方式配置的晶片照射離子束，則產(chǎn)生如下方向依賴性：在x方向上具有角度成分的離子粒子不會(huì)發(fā)生溝道效應(yīng)，在y方向上具有角度成分的離子粒子發(fā)生溝道效應(yīng)。

滿足面溝道效應(yīng)條件的配置并不限定于上述扭轉(zhuǎn)角及傾角，只要是能夠?qū)崿F(xiàn)如圖所示的原子排列的晶片配置，也可使用其他的扭轉(zhuǎn)角及傾角。更具體而言，只要評(píng)價(jià)用晶片wt配置成如下朝向，即具有與由沿入射于晶片的離子束的基準(zhǔn)軌道的方向及y方向這兩個(gè)所規(guī)定的基準(zhǔn)面平行的溝道面，并且不具有與基準(zhǔn)面正交的溝道面，也可使用其他的角度條件。為了實(shí)現(xiàn)面溝道效應(yīng)條件，例如也可將評(píng)價(jià)用晶片wt的扭轉(zhuǎn)角實(shí)際上設(shè)為0度或45度，將傾角設(shè)在15度～60度的范圍內(nèi)。

圖8(c)表示以滿足阻塞溝道效應(yīng)條件的方式配置時(shí)的原子排列，且表示將上述評(píng)價(jià)用晶片wt以扭轉(zhuǎn)角φ＝23°、傾角θ＝7°的朝向來(lái)配置的情形。圖示的阻塞溝道效應(yīng)條件中，觀察不到成為離子粒子的通道的溝道，可看到硅原子配置成在x方向及y方向上沒有間隙。其結(jié)果，若向滿足阻塞溝道效應(yīng)條件的晶片照射離子束，則與構(gòu)成射束的離子粒子是否具有x方向及y方向的角度成分無(wú)關(guān)，仍不會(huì)產(chǎn)生溝道效應(yīng)現(xiàn)象。

滿足阻塞溝道效應(yīng)條件的配置并不限定于上述扭轉(zhuǎn)角及傾角，只要是能夠?qū)崿F(xiàn)如圖所示的原子排列的晶片配置，也可使用其他的扭轉(zhuǎn)角及傾角。更具體而言，只要評(píng)價(jià)用晶片wt配置成如下朝向，即晶片的{100}面、{110}面及{111}面等低階晶面與離子束的基準(zhǔn)軌道傾斜地交叉，也可使用其他的角度條件。為了實(shí)現(xiàn)阻塞溝道效應(yīng)條件，例如也可將評(píng)價(jià)用晶片wt的扭轉(zhuǎn)角設(shè)在15度～30度的范圍內(nèi)，將傾角設(shè)在7度～15度的范圍內(nèi)。

另外，為了實(shí)現(xiàn)阻塞溝道效應(yīng)條件，也可對(duì)評(píng)價(jià)用晶片wt實(shí)施預(yù)非晶化處理。預(yù)非晶化處理中，照射硅(si)或鍺(ge)等這種不影響載體濃度分布的離子種類的離子束而改變表面附近的晶體結(jié)構(gòu)，從而將晶片的表面附近設(shè)為非晶狀態(tài)。通過設(shè)成非晶狀態(tài)能夠破壞晶體的規(guī)則性的結(jié)構(gòu)從而使成為離子粒子的通道的溝道不存在，并能夠?qū)崿F(xiàn)上述“阻塞溝道效應(yīng)”條件。

接著，對(duì)滿足各溝道效應(yīng)條件的評(píng)價(jià)用晶片wt照射離子束時(shí)的晶片的表面電阻進(jìn)行說明。在本實(shí)施方式中，在對(duì)照射了離子束的評(píng)價(jià)用晶片wt實(shí)施退火處理后，用四探針法測(cè)量晶片的表面電阻。另外，已知有基于四探針法的表面電阻的測(cè)量方法，因此省略詳細(xì)的說明。

圖9是表示對(duì)阻塞溝道效應(yīng)條件的晶片照射離子束時(shí)的晶片的表面電阻rs的圖表，且表示當(dāng)改變與注入角度分布有關(guān)的射束條件時(shí)所得到的表面電阻值。圖表的縱軸表示所測(cè)量的表面電阻值(ω/□)，橫軸表示不同的射束條件a～d。射束條件a為x方向的注入角度分布的擴(kuò)散較小且y方向的注入角度分布的擴(kuò)散較大的情形，射束條件b為x方向及y方向這兩個(gè)注入角度分布的擴(kuò)散較小的情形，射束條件c為x方向的注入角度分布的擴(kuò)散較大且y方向的注入角度分布的擴(kuò)散較小的情形，射束條件d是x方向及y方向這兩個(gè)注入角度分布的擴(kuò)散為中等程度的情形。另外，離子束的射束電流量等其他的注入條件相同。

如圖9所示，當(dāng)使用阻塞溝道效應(yīng)條件的晶片時(shí)，即使改變所照射的離子束的注入角度分布，所得到的表面電阻值也會(huì)相等。這被認(rèn)為是由于與射束的注入角度分布的特性無(wú)關(guān)地不產(chǎn)生溝道效應(yīng)現(xiàn)象所引起。由此，通過利用了阻塞溝道效應(yīng)條件的晶片的表面電阻的測(cè)量，能夠評(píng)價(jià)不依賴于注入角度分布的射束特性，例如通過射束照射所得到的劑量。

圖10(a)、圖10(b)是表示對(duì)面溝道效應(yīng)條件的晶片照射離子束時(shí)的晶片的表面電阻rs的圖表。圖10(a)示出了改變與y方向的注入角度分布有關(guān)的射束條件時(shí)所得到的表面電阻值。圖表的縱軸表示所測(cè)量的表面電阻值(ω/□)，橫軸表示不同的射束條件a、b。射束條件a為x方向的注入角度分布的擴(kuò)散較小且y方向的注入角度分布的擴(kuò)散較大的情形，射束條件b為x方向及y方向這兩個(gè)方向的注入角度分布的擴(kuò)散較小的情形。因此，兩個(gè)射束條件a、b中其x方向的注入角度分布的擴(kuò)散相等，y方向的注入角度分布的擴(kuò)散不同。如圖所示，即使對(duì)面溝道效應(yīng)條件的晶片照射y方向的注入角度分布的擴(kuò)散不同的離子束，所得到的表面電阻值的差也足夠小而幾乎相等。即，當(dāng)對(duì)面溝道效應(yīng)條件的晶片照射離子束時(shí)，y方向的注入角度分布的差，幾乎不會(huì)被反映到所得到的表面電阻值中。

圖10(b)示出了改變與x方向的注入角度分布有關(guān)的射束條件時(shí)所得到的表面電阻值。圖表的縱軸表示經(jīng)測(cè)量的表面電阻值(ω/□)，橫軸表示所照射的射束的x方向的注入角度分布的擴(kuò)散的標(biāo)準(zhǔn)偏差值(角度)。另外，離子束的射束電流量等其他的注入條件相同。如圖所示，可知隨著x方向的注入角度分布的擴(kuò)散變大所得到的表面電阻值增大。這被認(rèn)為是由于隨著x方向的注入角度分布的擴(kuò)散變大，軸方向上發(fā)生溝道效應(yīng)而注入于更深位置的離子粒子數(shù)減少所引起。由此，通過利用了面溝道效應(yīng)條件的晶片的表面電阻的測(cè)量，能夠評(píng)價(jià)射束的x方向的注入角度分布的擴(kuò)散。

圖11是表示對(duì)軸溝道效應(yīng)條件的晶片照射離子束時(shí)的晶片的表面電阻rs的圖表，且示出了改變與y方向的注入角度分布有關(guān)的射束條件時(shí)得到的表面電阻。圖表的縱軸表示所測(cè)量的表面電阻值(ω/□)，橫軸表示所照射的射束的y方向的注入角度分布的擴(kuò)散的標(biāo)準(zhǔn)偏差值(角度)。另外，離子束的射束電流量等其他的注入條件相同。如圖所示，可知隨著y方向的注入角度分布的擴(kuò)散變大表面電阻值增大。這被認(rèn)為是由于隨著注入角度分布的擴(kuò)散變大，軸方向上發(fā)生溝道效應(yīng)而注入于更深位置的離子粒子數(shù)減少所引起。由此，通過利用了軸溝道效應(yīng)條件的晶片的表面電阻的測(cè)量，能夠評(píng)價(jià)射束的注入角度分布的擴(kuò)散。并且，通過與上述面溝道效應(yīng)條件的評(píng)價(jià)結(jié)果組合來(lái)進(jìn)行分析，能夠評(píng)價(jià)射束的y方向的注入角度分布的擴(kuò)散。

[離子注入裝置的結(jié)構(gòu)]

接著，對(duì)利用了上述技術(shù)的離子注入裝置10進(jìn)行說明。圖12是示意地表示實(shí)施方式所涉及的離子注入裝置10的頂視圖，圖13是表示離子注入裝置10的概略結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。

離子注入裝置10構(gòu)成為對(duì)被處理物w的表面進(jìn)行離子注入處理。被處理物w例如為襯底，例如為半導(dǎo)體晶片。因此以下為了便于說明有時(shí)將被處理物w稱為晶片w，但這并不表示將注入處理的對(duì)象限定于特定的物體。

離子注入裝置10構(gòu)成為使射束沿一方向往復(fù)掃描并使晶片w沿與該一方向正交的方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)而遍及晶片w整體照射離子束b。本說明書中為了便于說明，將在設(shè)計(jì)上的射束軌道上行進(jìn)的離子束b的行進(jìn)方向定義為z方向，將與z方向垂直的面定義為xy面。當(dāng)將離子束b對(duì)被處理物w進(jìn)行掃描時(shí)，將射束的掃描方向設(shè)為x方向，將與z方向及x方向垂直的方向設(shè)為y方向。由此，射束的往復(fù)掃描沿x方向進(jìn)行，晶片w的往復(fù)運(yùn)動(dòng)則沿y方向進(jìn)行。

離子注入裝置10具備離子源12、射束線裝置14、注入處理室16、晶片傳送室60、晶片評(píng)價(jià)室62及控制裝置70。離子源12構(gòu)成為將離子束b向射束線裝置14供給。射束線裝置14構(gòu)成為從離子源12向注入處理室16傳送離子。并且，離子注入裝置10具備用于向離子源12、射束線裝置14、注入處理室16及晶片傳送室60提供所需真空環(huán)境的真空排氣系統(tǒng)(未圖示)。

射束線裝置14例如從上游依次具備質(zhì)量分析部18、可變孔徑20、射束收斂部22、第1射束測(cè)量?jī)x24、射束掃描儀26、準(zhǔn)直透鏡30或射束準(zhǔn)直裝置及角能量過濾器(aef；angularenergyfilter)34。另外，射束線裝置14的上游是指與離子源12接近的一側(cè)，下游是指與注入處理室16(或射束阻擋器38)接近的一側(cè)。

質(zhì)量分析部18設(shè)置在離子源12的下游，并且構(gòu)成為通過質(zhì)量分析從離子源12所引出的離子束b中選擇所需離子種類的方式。

可變孔徑20為可調(diào)開口寬度的孔徑，通過改變開口寬度來(lái)調(diào)整通過孔徑的離子束b的射束電流量?？勺兛讖?0例如可具有隔著射束線配置于上下方的孔徑板，并通過改變孔徑板的間隔來(lái)調(diào)整射束電流量。

射束收斂部22具備四極聚焦裝置(q透鏡)等聚光透鏡，并且構(gòu)成為將已通過可變孔徑20的離子束b整形為所需剖面形狀。射束收斂部22為電場(chǎng)式的三級(jí)四極透鏡(也稱為三極q透鏡)，從上游側(cè)依次具有第1四極透鏡22a、第2四極透鏡22b及第3四極透鏡22c。射束收斂部22通過使用三個(gè)透鏡裝置22a、22b、22c，能夠?qū)⑷肷溆诰瑆的離子束b的x方向及y方向的收斂或發(fā)散對(duì)各自的方向進(jìn)行獨(dú)立的調(diào)整。射束收斂部22可包含磁場(chǎng)式的透鏡裝置，也可以包含利用電場(chǎng)及磁場(chǎng)這兩個(gè)而對(duì)射束進(jìn)行整形的透鏡裝置。

第1射束測(cè)量?jī)x24可進(jìn)出地配置于射束線上，且為測(cè)量離子束的電流的注入器旗標(biāo)法拉第杯。第1射束測(cè)量?jī)x24構(gòu)成為能夠測(cè)量由射束收斂部22整形的離子束b的射束形狀。第1射束測(cè)量?jī)x24具有測(cè)量射束電流的法拉第杯24b及使法拉第杯24b上下移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)部24a。如圖13的虛線所示，當(dāng)在射束線上配置法拉第杯24b時(shí)，離子束b被法拉第杯24b隔斷。另一方面，如圖13的實(shí)線所示，當(dāng)法拉第杯24b從射束線上脫離時(shí)，離子束b的隔斷被解除。

射束掃描儀26構(gòu)成為提供射束的往復(fù)掃描，且為使被整形的離子束b沿x方向進(jìn)行掃描的偏向機(jī)構(gòu)。射束掃描儀26具有與x方向?qū)χ迷O(shè)置的掃描電極對(duì)28。掃描電極對(duì)28與可變電壓電源(未圖示)連接，并通過周期性改變施加于掃描電極對(duì)28的電壓，來(lái)改變電極間產(chǎn)生的電場(chǎng)從而使離子束b向各種角度偏向。如此，離子束b遍及x方向的掃描范圍進(jìn)行掃描。另外，圖12中用箭頭x來(lái)例示射束的掃描方向及掃描范圍，并用單點(diǎn)劃線來(lái)表示掃描范圍中的離子束b的多個(gè)軌跡。

準(zhǔn)直透鏡30構(gòu)成為使被掃描的離子束b的行進(jìn)方向與設(shè)計(jì)上的射束軌道平行。準(zhǔn)直透鏡30具有在中央部設(shè)置有離子束的通過狹縫的圓弧形狀的多個(gè)p透鏡電極32。p透鏡電極32與高壓電源(未圖示)連接，并使因電壓施加而產(chǎn)生的電場(chǎng)作用于離子束b而將離子束b的行進(jìn)方向平行地對(duì)齊。另外，準(zhǔn)直透鏡30也可用其他射束準(zhǔn)直裝置來(lái)替換，射束準(zhǔn)直裝置也可由利用磁場(chǎng)的磁鐵裝置構(gòu)成。在準(zhǔn)直透鏡30的下游也可設(shè)置用于對(duì)離子束b進(jìn)行加速或減速的ad(accel/decel)柱(未圖示)。

角能量過濾器(aef)34構(gòu)成為分析離子束b的能量并使必要能量的離子向下方偏向而引導(dǎo)至注入處理室16。角能量過濾器34具有電場(chǎng)偏向用aef電極對(duì)36。aef電極對(duì)36與高壓電源(未圖示)連接。圖13中，通過對(duì)上側(cè)的aef電極施加正電壓，對(duì)下側(cè)的aef電極施加負(fù)電壓，使離子束b從射束軌道向下方偏向。另外，角能量過濾器34可由磁場(chǎng)偏向用磁鐵裝置構(gòu)成，也可由電場(chǎng)偏向用aef電極對(duì)與磁鐵裝置的組合來(lái)構(gòu)成。

由此，射束線裝置14將待照射于晶片w的離子束b供給至注入處理室16。

如圖13所示，注入處理室16具備保持1片或多片晶片w的壓板驅(qū)動(dòng)裝置50。壓板驅(qū)動(dòng)裝置50包含晶片保持部52、往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)54、扭轉(zhuǎn)角調(diào)整機(jī)構(gòu)56及傾角調(diào)整機(jī)構(gòu)58。晶片保持部52具備用于保持晶片w的靜電卡盤等。往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)54通過沿與射束掃描方向(x方向)正交的往復(fù)運(yùn)動(dòng)方向(y方向)使晶片保持部52往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而使晶片保持部52所保持的晶片沿y方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。圖13中，用箭頭y例示晶片w的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

扭轉(zhuǎn)角調(diào)整機(jī)構(gòu)56為調(diào)整晶片w的旋轉(zhuǎn)角的機(jī)構(gòu)，通過以晶片處理面的法線為軸使晶片w旋轉(zhuǎn)，調(diào)整設(shè)置于晶片的外周部的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志與基準(zhǔn)位置之間的扭轉(zhuǎn)角。這里，晶片的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志是指設(shè)置于晶片的外周部的槽口或定向平面，是指成為晶片的晶軸方向或晶片的周向角度位置的基準(zhǔn)的標(biāo)志。如圖所示，扭轉(zhuǎn)角調(diào)整機(jī)構(gòu)56設(shè)置在晶片保持部52與往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)54之間，并且與晶片保持部52一同往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

傾角調(diào)整機(jī)構(gòu)58為調(diào)整晶片w的傾斜度的機(jī)構(gòu)，調(diào)整朝向晶片處理面的離子束b的行進(jìn)方向與晶片處理面的法線之間的傾角。在本實(shí)施方式中，在晶片w的傾斜角中，將以x方向的軸為旋轉(zhuǎn)的中心軸的角度作為傾角來(lái)進(jìn)行調(diào)整。傾角調(diào)整機(jī)構(gòu)58設(shè)置在往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)54與注入處理室16的壁面之間，且構(gòu)成為通過使包含往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)54的壓板驅(qū)動(dòng)裝置50整體向r方向旋轉(zhuǎn)來(lái)調(diào)整晶片w的傾角。

注入處理室16具備射束阻擋器38。當(dāng)射束軌道上不存在晶片w時(shí)，離子束b入射于射束阻擋器38。并且，在注入處理室16中設(shè)置有用于測(cè)量離子束的射束電流量及射束電流密度分布的第2射束測(cè)量?jī)x44。第2射束測(cè)量?jī)x44具有側(cè)杯40r、40l及中心杯42。

側(cè)杯40r、40l配置成相對(duì)于晶片w向x方向偏離，且配置在注入離子時(shí)不遮擋朝向晶片w的離子束的位置。離子束b超出晶片w所處范圍進(jìn)行過掃描，因此即使在注入離子時(shí)，所掃描的射束的一部分也會(huì)入射于側(cè)杯40r、40l。由此，測(cè)量離子注入處理中的離子照射量。側(cè)杯40r、40l的測(cè)量值傳送至第2射束測(cè)量?jī)x44。

中心杯42為用于測(cè)量晶片w的表面(晶片處理面)上的射束電流密度分布的器件。中心杯42成為活動(dòng)式，當(dāng)離子注入時(shí)從晶片位置退避，當(dāng)晶片w不在照射位置時(shí)插入于晶片位置。中心杯42一邊向x方向移動(dòng)一邊測(cè)量射束電流量而測(cè)量射束掃描方向的射束電流密度分布。中心杯42構(gòu)成為能夠測(cè)量晶片處理面的位置中的離子束b的射束形狀。中心杯42的測(cè)量值傳送至第2射束測(cè)量?jī)x44。另外，中心杯42可形成為將多個(gè)法拉第杯沿x方向排列的陣列形，以便能夠同時(shí)測(cè)量射束掃描方向的多個(gè)位置上的離子照射量。

晶片傳送室60設(shè)置于與注入處理室16相鄰的位置。晶片傳送室60準(zhǔn)備注入離子之前的處理前晶片并將其搬入至注入處理室16，并將已進(jìn)行離子注入后的已處理晶片從注入處理室16搬出。晶片傳送室60具有用于將大氣壓下的晶片搬入至高真空狀態(tài)的注入處理室16的裝載鎖定室及用于傳送一片或多片晶片的傳送機(jī)械手等。

晶片評(píng)價(jià)室62為測(cè)量在注入處理室16中進(jìn)行離子注入的晶片的表面電阻的場(chǎng)所。晶片評(píng)價(jià)室62設(shè)置在與晶片傳送室60相鄰的位置，且構(gòu)成為經(jīng)由晶片傳送室60搬入已處理晶片。晶片評(píng)價(jià)室62具有用于測(cè)量已處理晶片的表面電阻的表面電阻測(cè)量?jī)x64及用于測(cè)量表面電阻之前對(duì)已處理晶片進(jìn)行退火的退火裝置66。表面電阻測(cè)量?jī)x64例如構(gòu)成為通過四探針法測(cè)量晶片的表面電阻。退火裝置66構(gòu)成為以900℃～1000℃左右的較低的溫度來(lái)進(jìn)行退火，以便抑制基于對(duì)所注入的雜質(zhì)濃度分布在退火時(shí)的擴(kuò)散導(dǎo)致的變化。

圖14(a)、圖14(b)是示意地表示透鏡裝置的結(jié)構(gòu)的圖。圖14(a)表示使離子束b向縱向(y方向)收斂的第1四極透鏡22a及第3四極透鏡22c的結(jié)構(gòu)，圖14(b)表示使離子束b向橫向(x方向)收斂的第2四極透鏡22b的結(jié)構(gòu)。

圖14(a)的第1四極透鏡22a具有橫向(x方向)對(duì)置的一組水平對(duì)置電極82及縱向(y方向)對(duì)置的一組垂直對(duì)置電極84。對(duì)一組水平對(duì)置電極82施加負(fù)電位-qy，對(duì)垂直對(duì)置電極84施加正電位+qy。第1四極透鏡22a相對(duì)于由具有正電荷的離子粒子群構(gòu)成的離子束b，在與負(fù)電位的水平對(duì)置電極82之間產(chǎn)生引力，在與正電位的垂直對(duì)置電極84之間產(chǎn)生斥力。由此，第1四極透鏡22a以使離子束b向x方向發(fā)散且向y方向收斂的方式調(diào)整射束形狀。第3四極透鏡22c也以與第1四極透鏡22a同樣的方式構(gòu)成，并且施加與第1四極透鏡22a相同的電位。

圖14(b)的第2四極透鏡22b具有橫向(x方向)對(duì)置的一組水平對(duì)置電極86及縱向(y方向)對(duì)置的一組垂直對(duì)置電極88。第2四極透鏡22b以與第1四極透鏡22a同樣的方式構(gòu)成，但所施加的電位的正負(fù)相反。對(duì)一組水平對(duì)置電極86施加正電位+qx，對(duì)垂直對(duì)置電極88施加負(fù)電位-qx。第2四極透鏡22b相對(duì)于由具有正電荷的離子粒子群構(gòu)成的離子束b，在與正電位的水平對(duì)置電極86之間產(chǎn)生斥力，在與負(fù)電位的垂直對(duì)置電極88之間產(chǎn)生引力。由此，第2四極透鏡22b以使離子束b向x方向收斂且向y方向發(fā)散的方式調(diào)整射束形狀。

圖15是示意地表示透鏡裝置的控制例的圖表，且表示對(duì)透鏡裝置的對(duì)置電極施加的電位qx、qy與被整形的射束的角度分布的關(guān)系性。橫軸的縱收斂電位qy表示施加于第1四極透鏡22a及第3四極透鏡22c的電位，縱軸的橫收斂電位qx表示施加于第2四極透鏡22b的電位。圖16(a)～圖16(e)是示意地表示通過透鏡裝置調(diào)整的離子束的注入角度分布的圖表。在上部示出了x方向的注入角度分布，在下部示出了y方向的注入角度分布。圖16(a)～圖16(e)所示的圖表分別與使用圖15的地點(diǎn)a1/a2、地點(diǎn)b1/b2、地點(diǎn)c、地點(diǎn)d1/d2及地點(diǎn)e1/e2上的電位的情況相對(duì)應(yīng)。

如圖16(c)所示，施加規(guī)定電位qxo、qyo的地點(diǎn)c為x方向及y方向這兩個(gè)注入角度分布的擴(kuò)散成為較小的“平行射束”的工作條件。若從該地點(diǎn)c沿直線lx改變電位qx、qy，則能夠以僅改變x方向的注入角度分布而不改變y方向的注入角度分布的方式調(diào)整射束。若從地點(diǎn)c向地點(diǎn)b1、a1逐漸提高橫收斂電位qx，則成為向x方向收斂的“收斂射束”而x方向的注入角度分布的擴(kuò)散變大。另一方面，若從地點(diǎn)c向地點(diǎn)b2、a2逐漸降低橫收斂電位qx，則成為向x方向發(fā)散的“發(fā)散射束”而x方向的注入角度分布的擴(kuò)散變大。

同樣地，若從地點(diǎn)c沿直線ly改變電位qx、qy，則能夠以僅改變y方向的注入角度分布而不改變x方向的注入角度分布的方式調(diào)整射束。若從地點(diǎn)c向地點(diǎn)d1、e1逐漸提高縱收斂電位qy，則成為向y方向收斂的“收斂射束”而y方向的注入角度分布的擴(kuò)散變大。另一方面，若從地點(diǎn)c向地點(diǎn)d2、e2逐漸降低縱收斂電位qy，則成為向y方向發(fā)散的“發(fā)散射束”而y方向的注入角度分布的擴(kuò)散變大。

由此，通過在恒定條件下改變分別施加于三級(jí)式透鏡裝置的電位qx、qy，能夠分別獨(dú)立地控制對(duì)晶片w照射的離子束的x方向及y方向的注入角度分布。例如，當(dāng)僅調(diào)整x方向的注入角度分布時(shí)，以維持δqx＝α·δqy的關(guān)系性的方式與直線lx的傾斜度對(duì)應(yīng)地改變電位即可。同樣地，當(dāng)僅調(diào)整y方向的注入角度分布時(shí)，以維持δqx＝β·δqy的關(guān)系性的方式與直線ly的傾斜度對(duì)應(yīng)地改變電位即可。另外，對(duì)于直線lx、ly的傾斜度α、β的值，可根據(jù)所使用的透鏡裝置的光學(xué)特性求出適當(dāng)?shù)闹怠?/p>

控制裝置70控制構(gòu)成離子注入裝置10的各設(shè)備的操作。控制裝置70接受所實(shí)施的離子注入工序的注入條件的設(shè)定。控制裝置70作為注入條件接受離子種類、注入能量、射束電流量、晶片面內(nèi)的劑量、傾角及扭轉(zhuǎn)角等設(shè)定。并且，控制裝置70接受與離子束的注入角度分布有關(guān)的設(shè)定。

控制裝置70決定各設(shè)備的工作參數(shù)以實(shí)現(xiàn)所設(shè)定的注入條件。控制裝置70決定離子源12的氣體種類、離子源12的引出電壓及質(zhì)量分析部18的磁場(chǎng)的值等作為用于調(diào)整離子種類的參數(shù)?？刂蒲b置70決定離子源12的引出電壓、p透鏡電極32的施加電壓、ad柱的施加電壓的值等作為用于調(diào)整注入能量的參數(shù)?？刂蒲b置70決定離子源12的氣體量、弧電流、弧電壓及源磁鐵電流等各種參數(shù)或用于調(diào)整可變孔徑20的開口寬度的參數(shù)等作為用于調(diào)整射束電流量的參數(shù)。并且，控制裝置70作為用于調(diào)整晶片面內(nèi)的劑量或劑量分布的參數(shù)決定射束掃描儀26的掃描參數(shù)或壓板驅(qū)動(dòng)裝置50的速度參數(shù)等。

控制裝置70為了評(píng)價(jià)離子束的注入角度分布，執(zhí)行對(duì)以滿足規(guī)定的溝道效應(yīng)條件的方式配置的評(píng)價(jià)用晶片wt照射離子束的試驗(yàn)照射工序?？刂蒲b置70以滿足面溝道效應(yīng)條件、軸溝道效應(yīng)條件或阻塞溝道效應(yīng)條件的方式將評(píng)價(jià)用晶片wt配置在壓板驅(qū)動(dòng)裝置50中，并執(zhí)行對(duì)所配置的評(píng)價(jià)用晶片wt的離子注入處理?？刂蒲b置70將已進(jìn)行試驗(yàn)照射的評(píng)價(jià)用晶片wt傳送至晶片評(píng)價(jià)室62，并在晶片評(píng)價(jià)室62中實(shí)施退火處理及表面電阻的測(cè)量。

控制裝置70利用表面電阻的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行調(diào)整以使離子束的注入角度分布成為所需分布?？刂蒲b置70通過調(diào)整施加于射束收斂部22的三個(gè)透鏡裝置22a、22b、22c的橫收斂電位qx及縱收斂電位qy的值，分別獨(dú)立地控制離子束的x方向及y方向的注入角度分布?？刂蒲b置70將已被調(diào)整注入角度分布的離子束對(duì)被處理晶片進(jìn)行照射，并執(zhí)行本照射工序以使被處理晶片內(nèi)形成所需載體濃度分布。

接著，對(duì)離子束的具體調(diào)整例進(jìn)行說明。在此，對(duì)由離子注入裝置10輸出的離子束的射束特性，尤其對(duì)用于校正與注入角度分布有關(guān)的特性的調(diào)整方法進(jìn)行說明。該調(diào)整方法為用于將由離子注入裝置10輸出的第1離子束的特性與成為基準(zhǔn)的由其它離子注入裝置(以下，稱為基準(zhǔn)裝置)輸出的第2離子束的特性進(jìn)行配合的方法。

本調(diào)整例所涉及的方法具備對(duì)準(zhǔn)離子束的劑量的第1工序、對(duì)準(zhǔn)離子束的注入角度的基準(zhǔn)值的第2工序、對(duì)準(zhǔn)離子束的x方向的注入角度分布的第3工序及對(duì)準(zhǔn)離子束的y方向的注入角度分布的第4工序。

在第1工序中利用上述阻塞溝道效應(yīng)條件。當(dāng)通過阻塞溝道效應(yīng)條件照射離子束時(shí)，觀察不到由x方向及y方向的注入角度分布引起的表面電阻值的變化，因此能夠比較通過射束照射而注入在晶片中的劑量。在第1工序中，使用離子注入裝置10對(duì)阻塞溝道效應(yīng)條件的評(píng)價(jià)用晶片wt照射離子束，并測(cè)量射束照射后實(shí)施了退火處理的晶片的表面電阻。并且，在基準(zhǔn)裝置中也對(duì)阻塞溝道效應(yīng)條件的評(píng)價(jià)用晶片wt照射離子束，并測(cè)量射束照射后實(shí)施了退火處理的晶片的表面電阻。比較兩者的表面電阻值的測(cè)量結(jié)果，若有差，則調(diào)整用于設(shè)定離子注入裝置10的劑量的各種參數(shù)以消除表面電阻值的差。

在第2工序中，使用應(yīng)用了上述軸溝道效應(yīng)條件的被稱為“v曲線法”的方法。v曲線法中，通過稍微改變?cè)u(píng)價(jià)用晶片wt的傾角后進(jìn)行射束照射，從表面電阻值成為最小傾角的值中推斷射束的基準(zhǔn)軌道方向。具體而言，以滿足扭轉(zhuǎn)角φ＝23°、傾角θ＝0°的軸溝道效應(yīng)條件的朝向?yàn)橹行模鐚A角θ以-2°～+2°的范圍來(lái)改變，并測(cè)量以各傾角來(lái)照射離子束的評(píng)價(jià)用晶片wt的表面電阻。

圖17是表示基于v曲線法的測(cè)量例的圖表，且表示離子注入裝置10中的第1離子束的測(cè)量結(jié)果v1與基準(zhǔn)裝置中的第2離子束的測(cè)量結(jié)果v2。如圖所示，通過將多個(gè)測(cè)量點(diǎn)以v形的曲線來(lái)近似的方式獲得表面電阻的傾角依賴性。在該圖表的例子中，表面電阻的最小值為傾角θ＝0°的情形，且示出了傾角的基準(zhǔn)值(例如θ＝0°)與射束的基準(zhǔn)軌道方向之間沒有產(chǎn)生角度偏離的情形。當(dāng)通過v曲線法的測(cè)量檢測(cè)到在裝置之間存在傾角差異時(shí)，進(jìn)行調(diào)整以使離子注入裝置10的傾角與基準(zhǔn)裝置的傾角一致。更具體而言，通過調(diào)整離子注入裝置10的傾角或射束的基準(zhǔn)軌道方向中的至少一個(gè)，設(shè)成使射束的注入角(作為相對(duì)于晶片的射束整體的平均值的入射角)的基準(zhǔn)值在裝置之間一致。例如，也可通過對(duì)離子注入裝置10的傾角的基準(zhǔn)值增加規(guī)定的偏移，以反映與基準(zhǔn)裝置之間的傾角的偏離。此外，也可通過調(diào)整射束線裝置14的各種參數(shù)，改變離子注入裝置10的基準(zhǔn)軌道方向，以反映與基準(zhǔn)裝置之間的射束軌道方向的偏離。

在圖17所示的圖表中，兩個(gè)測(cè)量結(jié)果v1、v2的表面電阻的最小值中產(chǎn)生差分δr。該電阻值的差分δr表示其由第1離子束與第2離子束的注入角度分布的差引起，并與表面電阻的最小值較小的第2離子束相比，表面電阻的最小值較大的第1離子束這一個(gè)注入角度分布較大。如此，當(dāng)存在表面電阻值的差分δr時(shí)，通過第3工序及第4工序進(jìn)行校準(zhǔn)兩者的注入角度分布的調(diào)整。另外，當(dāng)兩者的表面電阻的最小值幾乎一致或表面電阻的最小值的差在基準(zhǔn)范圍內(nèi)時(shí)，也可省略基于以下第3工序及第4工序的注入角度分布的調(diào)整。

在第3工序中，利用上述面溝道效應(yīng)條件評(píng)價(jià)x方向的注入角度分布。使用離子注入裝置10對(duì)面溝道效應(yīng)條件的評(píng)價(jià)用晶片wt照射離子束，并測(cè)量在射束照射后實(shí)施了退火處理的晶片的表面電阻。并且，在基準(zhǔn)裝置中也對(duì)面溝道效應(yīng)條件的評(píng)價(jià)用晶片wt照射離子束，并測(cè)量射束照射后實(shí)施了退火處理的晶片的表面電阻。比較兩者的表面電阻值的測(cè)量結(jié)果，若有差，則調(diào)整射束收斂部22的工作參數(shù)以消除表面電阻值的差。具體而言，以維持δqx＝α·δqy的關(guān)系性的方式調(diào)整施加于透鏡裝置的電壓qx、qy，并使x方向的注入角度分布成為所需分布。

在第4工序中，利用上述軸溝道效應(yīng)條件評(píng)價(jià)y方向的注入角度分布。使用離子注入裝置10對(duì)軸溝道效應(yīng)條件的評(píng)價(jià)用晶片wt照射離子束，并測(cè)量射束照射后實(shí)施了退火處理的晶片的表面電阻。并且，在基準(zhǔn)裝置中也對(duì)軸溝道效應(yīng)條件的評(píng)價(jià)用晶片wt照射離子束，并測(cè)量射束照射后實(shí)施了退火處理的晶片的表面電阻。比較兩者的表面電阻值的測(cè)量結(jié)果，若有差，則調(diào)整射束收斂部22的工作參數(shù)以消除表面電阻值的差。具體而言，以維持δqx＝β·δqy的關(guān)系性的方式調(diào)整施加于透鏡裝置的電壓qx、qy，并使y方向的注入角度分布成為所需分布。

圖18是表示離子注入裝置10的操作過程的流程圖。首先，在阻塞溝道效應(yīng)條件下評(píng)價(jià)離子束的劑量(s10)而調(diào)整劑量(s12)，并使用v曲線法評(píng)價(jià)射束的注入角(s14)而調(diào)整注入角的基準(zhǔn)值(s16)。若需要調(diào)整注入角度分布(s18的“是”)，則在面溝道效應(yīng)條件下評(píng)價(jià)離子束的x方向的注入角度分布(s20)而調(diào)整x方向的注入角度分布(s22)，并在軸溝道效應(yīng)條件下評(píng)價(jià)射束的y方向的注入角度分布(s24)而調(diào)整y方向的注入角度分布(s26)。若需要調(diào)整注入角度分布(s18的否)，則跳過s20～s26。接著，將所調(diào)整的離子束對(duì)被處理晶片進(jìn)行照射而執(zhí)行離子注入處理(s28)。

根據(jù)本實(shí)施方式，通過以上的調(diào)整方法，能夠?qū)碾x子注入裝置10輸出的第1離子束的劑量、基準(zhǔn)軌道方向、x方向及y方向的注入角度分布進(jìn)行校準(zhǔn)使其與基準(zhǔn)裝置一致。通過使用如此進(jìn)行調(diào)整的離子束來(lái)執(zhí)行本照射工序，能夠?qū)崿F(xiàn)與使用基準(zhǔn)裝置時(shí)相同條件的離子注入處理。尤其，能夠包含射束的注入角度分布進(jìn)行校準(zhǔn)，因此能夠使被處理晶片的柵極結(jié)構(gòu)附近所形成的載體濃度分布的深度方向及柵極長(zhǎng)度方向的擴(kuò)散成為所需分布。由此，能夠提高離子注入處理的注入精度。

圖19是表示通過離子注入所制造的晶體管的閾值電壓vth與用于注入的離子束的注入角度分布之間的關(guān)系性的圖表。圖表的橫軸為晶體管的柵極長(zhǎng)度l，縱軸為所制造的晶體管的閾值電壓vth。用于離子注入的離子束b0、b1、b2、b3的注入角度分布的擴(kuò)散大小成為b0＜b1＜b2＜b3的順序。例如，離子束b0是注入角度分布幾乎為0的平行射束，離子束b3是注入角度分布較大的發(fā)散射束。另外，注入角度分布以外的特性在離子束b0～b3中為共同。

如圖所示，僅改變注入處理中使用的離子束的注入角度分布，所制造的晶體管的閾值電壓發(fā)生變化。例如，若將晶體管的柵極長(zhǎng)度固定在規(guī)定的值l0，則通過注入角度分布所制造的晶體管的閾值電壓v0、v1、v2、v3發(fā)生變化。這被認(rèn)為是由于注入角度分布的差異導(dǎo)致在柵極結(jié)構(gòu)的下方所形成的載體濃度分布的柵極長(zhǎng)度方向的擴(kuò)散寬度變得不同，且柵極結(jié)構(gòu)下方的實(shí)際上的溝道長(zhǎng)度發(fā)生變化所引起的。根據(jù)本實(shí)施方式，能夠?qū)㈦x子注入中使用的離子束的角度分布調(diào)整為所需的分布，因此能夠控制注入處理以使所制造的晶體管的閾值電壓成為所需的值。因此，根據(jù)本實(shí)施方式，能夠適當(dāng)?shù)卣{(diào)整乃至控制注入條件以使最終制造的半導(dǎo)體電路具有所需工作特性。

并且，根據(jù)本實(shí)施方式，使用評(píng)價(jià)用晶片wt的表面電阻評(píng)價(jià)了不同的注入裝置之間的射束特性，因此能夠根據(jù)通用的指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。當(dāng)在不同的裝置之間比較射束的注入角度分布時(shí)，因各注入裝置的測(cè)量方式或測(cè)量裝置的安裝位置等差異，被認(rèn)為即使測(cè)量了相同特性的射束也可能成為不同的測(cè)量結(jié)果。在這種情況下，即使能夠調(diào)整射束以使測(cè)量結(jié)果的數(shù)值相互一致，射束的注入角度分布也可能不會(huì)嚴(yán)格一致。另一方面，根據(jù)本實(shí)施方式，通過使用相同特性的評(píng)價(jià)用晶片，即使在不同的注入裝置之間也能夠?qū)崿F(xiàn)基于通用的評(píng)價(jià)基準(zhǔn)的比較。因此，根據(jù)本實(shí)施方式，能夠提高裝置之間的校準(zhǔn)精度。

并且，通過預(yù)先制作對(duì)由各注入裝置具備的角度分布測(cè)量器測(cè)量的測(cè)量結(jié)果與晶片的表面電阻值的關(guān)系性建立對(duì)應(yīng)的表格，能夠根據(jù)注入角度分布進(jìn)行角度分布測(cè)量器的測(cè)量值的校準(zhǔn)。例如，在使用表面電阻的測(cè)量值確認(rèn)第1離子束與第2離子束的注入角度分布為相同之后，使用由各注入裝置具備的法拉第杯等測(cè)量第1離子束與第2離子束的注入角度分布。通過對(duì)不同的注入角度分布求出這種測(cè)量結(jié)果，能夠?qū)τ筛髯⑷胙b置具備的角度分布測(cè)量器的測(cè)量特性建立對(duì)應(yīng)。例如，可知對(duì)于由表面電阻的測(cè)量結(jié)果可知的具有相同注入角度分布的離子束，在第1注入裝置中測(cè)量第1角度分布值而在第2注入裝置中測(cè)量與第1角度分布值不同的第2角度分布值這種相關(guān)性。若使用基于本實(shí)施方式的方法預(yù)先制作這種相關(guān)表格，則在其以后即使不測(cè)量評(píng)價(jià)用晶片的表面電阻也能夠利用各注入裝置的角度分布測(cè)量功能來(lái)高精度校準(zhǔn)注入角度分布。

以上，參考上述實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限定于上述各實(shí)施方式，適當(dāng)組合各實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的方式或進(jìn)行替換的方式也屬于本發(fā)明。并且，根據(jù)所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員的知識(shí)，能夠?qū)Ω鲗?shí)施方式中的組合及處理的順序適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行重新排列或?qū)?shí)施方式增加各種設(shè)計(jì)變更等變形，增加這種變形的實(shí)施方式也屬于本發(fā)明的范圍。

在上述實(shí)施方式中，離子注入裝置10設(shè)成具備表面電阻測(cè)量?jī)x64及退火裝置66的結(jié)構(gòu)。在變形例中，也可在離子注入裝置10中不設(shè)置電阻測(cè)量?jī)x及退火裝置，而使用在離子注入裝置10外設(shè)置的裝置對(duì)評(píng)價(jià)用晶片進(jìn)行退火處理及電阻測(cè)量。

在上述實(shí)施方式中，作為測(cè)量射束照射后的晶片的電阻值的方法，示出了通過四探針法測(cè)量晶片的表面電阻的情形。在變形例中，也可通過不同的方法測(cè)量晶片的不同種類的電阻值。例如，也可通過擴(kuò)展電阻測(cè)量求出晶片的深度方向的載體濃度分布，也可以使用陽(yáng)極氧化法進(jìn)行晶片的電阻測(cè)量。

在上述實(shí)施方式中，示出了對(duì)形成于晶片處理面的柵極結(jié)構(gòu)附近的載體濃度分布進(jìn)行控制的情形。在變形例中，也可對(duì)射束的注入角度分布進(jìn)行控制，以使形成于晶片處理面的任意的三維結(jié)構(gòu)或形成于立體遮蔽物附近的載體濃度分布成為所需的分布。形成于晶片處理面的結(jié)構(gòu)體例如也可以是鰭式fet等中使用的鰭結(jié)構(gòu)、立式晶體管等中使用的溝槽結(jié)構(gòu)、用于分離晶體管之間的元件分離氧化膜及其他光致抗蝕劑圖案等。在設(shè)置這種結(jié)構(gòu)體的情況下，能夠調(diào)整射束的注入角度分布，以使與晶片處理面正交的深度方向及與晶片處理面平行的水平方向的載體濃度分布的擴(kuò)散成為所需分布。

在上述實(shí)施方式中，作為用于調(diào)整射束的注入角度分布的透鏡裝置，示出了使用三級(jí)式的四極透鏡的情形。在變形例中，也可使用能夠分別獨(dú)立地控制x方向及y方向的注入角度分布的任意的兩個(gè)以上的透鏡裝置。例如，也可組合使用用于控制橫向(x方向)的收斂或發(fā)散的第1單透鏡裝置及用于控制縱向(y方向)的收斂或發(fā)散的第2單透鏡裝置。第1單透鏡裝置也可具有與x方向?qū)χ玫碾姌O對(duì)，并通過對(duì)該電極對(duì)所施加的電壓vx控制x方向的注入角度分布。第2單透鏡裝置也可具有與y方向?qū)χ玫碾姌O對(duì)，并通過對(duì)該電極對(duì)所施加的電壓vy控制y方向的注入角度分布。