JP4252237B2 - イオン注入装置およびイオン注入方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はイオン注入装置およびイオン注入方法に関するものであり、更に詳しくは、半導体装置の半導体基板内やＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）装置におけるガラス基板上の素子形成用半導体膜内の特定領域への不純物イオンの注入に際し、注入エネルギーおよび注入ドーズを適切に選択することが可能なイオン注入装置およびイオン注入方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置またはＦＰＤ装置の製造工程においては、半導体基板の特定領域、またはガラス基板上の素子形成用半導体膜の特定領域に不純物イオンをドーピングする工程がありイオン注入装置を用いて行われるが、特定領域のみにイオン注入することが必要なために、一般的にはリソグラフィ技術を組み合わせてイオン注入が行われている。なお以降においては、半導体基板と素子形成用半導体膜とを纏めて半導体基板と称する。上記のリソグラフィ工程においては、半導体基板の全面に感光性高分子膜であるレジスト膜を形成し、所定の形状パターンのマスクを介して露光し現像して、イオン注入すべき特定領域のレジスト膜を除去した後、半導体基板の全面にイオンビームをスキャンさせることによって特定領域にイオンを注入し、その後、残っているレジスト膜を除去する方法である。
【０００３】
上記のような方法では、先ず、半導体基板の全面にイオンビームをスキャンさせる場合、半導体基板に対するイオンビームの入射角度が一般的には垂直であることを要求されるので、イオン注入装置のイオン源から半導体基板までの距離は大にならざるを得ないが、今後に採用が予定されている例えば直径３００ｍｍφの基板のように、半導体基板のサイズが大になった場合には、イオン注入装置も大型化し、価格の上昇を招くという問題がある。この問題に対しては、例えば特開平１１ー２８８６８０号公報には、ビーム遮蔽マスクを半導体基板上でＸ方向とＹ方向とにスキャンさせることにより、１チップ単位でイオンを注入することによって装置を小型化する技術が開示されている。
【０００４】
更には、上記のような半導体基板の特定領域への不純物イオンのドーピングは注入イオン種、注入エネルギー、注入ドーズの異なる注入が必要であり、イオン注入工程だけに限ってもレジスト膜を形成しイオン注入する作業を５〜１０回繰り返すことが必要で、イオン注入工程は極めて煩雑な工程である。またレジスト膜を使用するプロセスはウエットプロセスであるために廃液を安全に処理する必要がある。この問題に対して、特開２０００−３８８１号公報には、上記の特開平１１ー２８８６８０号公報に開示のイオン注入装置に工夫を加え、ビーム遮蔽マスクに代えて半導体基板のイオン注入する特定領域のみに開孔を有するステンシルマスクを半導体基板から約５０μｍ以下の間隔をあけて配置するイオン注入装置が開示されている。
【０００５】
なお、特開平６−３０８３００号に記載の「イオン注入装置及び方法」によれば、その実施例で記載されているように、ＲＦイオン源とＣＳスパッタ用イオン源とを同一の分離電磁石に導入しており、この分離電磁石はこれら２つのイオン源のうち一方を選択する働きの他に、イオン源より引き出されたビームから所望のイオンを選び出すのに使用されると、その明細書の［００７６］段落に記載されている。しかし、これらイオン源は低エネルギーのシングルイオン（単一のイオン）又は高エネルギーのシングルイオンを選択するものであって、最終の工程のおいては、ＳＥＭ付きターゲットチェンバー又はＰＩＸＥ用チャンバに導くとしている。半導体基板の特殊領域に選択的に複数個のイオンを注入するものではない。また上述したように上記公報では１個の単一の高エネルギー又は低エネルギーのイオンを試検体に注入させるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、イオン注入装置の小型化や、イオン注入工程の合理化に対する検討がなされてはいるが、半導体基板の特定領域にイオン注入する場合、前述のように、注入イオン種、注入エネルギー、注入ドーズの異なる注入を必要とし、通常は複数台のイオン注入装置を必要とする。
【０００７】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、小型であり１台でありながら、半導体基板の特定領域に注入イオン種、注入エネルギー、注入ドーズの異なる注入が可能なイオン注入装置およびイオン注入方法を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１のイオン注入装置は、イオンビームを発生するイオン源手段と、前記イオン源手段に接続されるイオンの質量分離部と、前記質量分離部の下流に設置され前記イオンビームを加速するイオンの加速部と、前記イオンの加速部の下流に設置されるイオンビームの収束偏向部と、前記イオンビームの収束偏向部の下流に設置され、イオンが注入される半導体基板が設置されるエンドステーションとを備えたイオン注入装置であって、
前記イオン源手段は、高エネルギーでのイオン注入が可能な多価イオン源と、高ドーズでのイオン注入が可能な大電流イオン源とを有し、
前記質量分離部は、前記多価イオン源と前記大電流イオン源が接続され、前記多価イオン源と前記大電流イオン源の何れか一つからのイオンビームを選択し、
前記収束偏向部は、口径可変アパーチャと、焦点位置変更レンズと、ビームスキャナと、コリメータとを有し、
前記口径可変アパーチャは、前記イオンビームの径を変更し、
前記焦点位置変更レンズは、前記イオンビームを前記半導体基板で収束するように前記コリメータに導入する設定と、前記コリメータの上流で一度収束させ、再拡散させて前記コリメータに導入する設定とを切り替え、
前記ビームスキャナは、前記半導体基板上で収束された前記イオンビームがスキャンされるように、前記イオンビームをスキャンし、
前記コリメータは、導入されたイオンビームを平行化して前記エンドステーションに導入し、
前記エンドステーションは、前記半導体基板に近接して設置される注入領域制限マスク手段を有する。
【０００９】
このようなイオン注入装置は、イオン源手段として、高エネルギーでのイオン注入が可能な多価イオン源と、高ドーズでのイオン注入が可能な大電流イオン源とを有しながら、下流側の加速部、イオンビームの収束偏向部、エンドステーションを共用し得るので、従来は少なくとも２基を要したイオン注入装置の占有面積を低減させ設備コストを削減することができる。
【００１０】
更に、本発明のイオン注入装置は、一方では、イオンビームを口径可変アパーチャによって比較的小径（３〜５ｍｍφ）に調整し、焦点位置変更レンズによってビームスキャナの軸心部を通過し半導体基板上で収束するようにしたイオンビームをビームスキャナでスキャンさせ、コリメ−タによって平行化させてエンドステーションへ導くこと、他方では、イオンビームを口径可変アパーチャによって比較的大径（２０〜３０ｍｍφ）に調整し、焦点位置変更レンズによってビームスキャナの軸心部で下流側のコリメ−タの焦点領域に一度収束させた後再拡散させ、イオンビームをスキャンさせることなく、コリメ−タによって平行化させてエンドステーションへ導くことを可能にする。なお、口径可変アパーチャは半導体基板へ入射するイオンビームの広がり角を調整するために、広がり角の大きなビーム成分をカットオフする役目も担っている。
【００１１】
請求項２のイオン注入装置は、注入領域制限マスク手段が複数枚のマスクで成り、エンドステーション内の半導体基板に近接して、複数のイオン源のそれぞれに対応するマスクが交換可能に設けられている。このようなイオン注入装置は、半導体基板へのイオン注入に際して、注入領域、注入エネルギー、および注入ドーズを適切に選択することが可能である。
【００１２】
請求項３のイオン注入装置は、注入領域制限マスク手段と半導体基板との間隔を所定の値に維持するように、上記間隔の測定機器による測定値または予め計測された半導体基板の反りのマッピングに基づいて半導体基板の位置が調整される装置である。このようなイオン注入装置は半導体基板がその反りによって注入領域制限マスクと接触したり、間隔が大になってイオンが注入領域外へ拡がって注入されることを回避することが出来る。
【００１３】
請求項４のイオン注入装置は、エンドステーション内にイオンビームの平行度および密度分布をモニターするモニターがイオン注入領域制限マスク手段の上流側又は下流側へ挿入可能に設置されている装置である。このようなイオン注入装置は、イオン注入に先立って、イオンビームの平行度および密度分布を計測し、それらが所定の範囲内にない時は、上流側のイオンビームの収束偏向部で口径可変アパーチャや焦点位置変更レンズを調整するか、あるいはビームスキャン速度を変調してイオン注入の均一化およびビーム形状の高精度化を図ることができる。
請求項５のイオン注入装置は、エンドステーション内に、イオン注入された半導体基板内の特定領域を熱処理するためのレーザー熱処理用機器が設置されている装置である。このようなイオン注入装置は、特定領域へのイオン注入の終了後、短時間のうちに熱処理することが可能である。
【００１４】
請求項６のイオン注入装置は、エンドステーションが温度制御された閉空間内に単独で設置されている装置である。このようなイオン注入装置は、イオン注入による注入領域制限マスクの温度上昇ないしは環境温度の変動による注入領域制限マスクと半導体基板との間隔の変化または位置合せ精度の劣化を回避し得る。
請求項７のイオン注入装置は、エンドステーションがアクティブ制御除振台に設置されている装置である。このようなイオン注入装置は、エンドステーションの振動を打ち消すような振動をエンドステーションに与えることにより、エンドステーションを実質的に無振動化させることができ、半導体基板に対する注入領域制限マスクの位置合わせを簡易化、短時間化させ、更に振動継続時間を短縮することが出来る。
請求項８のイオン注入装置によれば質量分離部の磁場の強さを変えてイオンの軌動半径を変えることによりイオン源の選択を行うことができる。
【００１５】
請求項９のイオン注入方法は、イオン源手段からイオンを引き出し質量分離する工程と、イオンを加速する工程と、イオンビームを収束偏向させる工程と、イオンを半導体基板に注入する工程とを有するイオン注入方法であって、
前記イオン源手段からイオンを引き出し質量分離する工程は、前記イオン源手段が有する多価イオン源と大電流イオン源の何れかのイオン源を選択し、引き出される前記イオンを質量分離部で質量分離して加速部へ導く工程を有し、
前記イオンビームを収束偏向させる工程は、前記多価イオン源が選択された時に、前記イオンビームが前記半導体基板上で収束するようにコリメータに導入する工程と、前記大電流イオン源が選択された時に、前記イオンビームを、コリメータの上流で一度収束させ、再拡散させて前記コリメータに導入する工程と、を有し、
前記イオンを半導体基板に注入する工程は、前記エンドステーション内の前記半導体基板に近接して、注入領域制限マスク手段を配してイオン注入領域を制限する工程を有する注入方法である。
このようなイオン注入方法は、質量分離工程のほか、下流側のイオンの加速工程、イオンビームの収束偏向工程、イオンの注入工程において同一の装置機器を共用することができるので、従来少なくとも２基を要したイオン注入工程における機器が占める面積を低減させ設備コストを削減する。
【００１６】
請求項１０のイオン注入方法は、イオンを半導体基板に注入する工程が、選択されたイオン源に対応して設けられた注入領域制限マスクを介してイオン注入を行う注入方法である。このようなイオン注入方法は、半導体基板内の特定領域へのイオン注入に際し、適切な注入イオン種、注入エネルギー、注入ドーズの注入を可能にする。
【００１７】
請求項１１のイオン注入方法は、前記イオン源手段として前記多価イオン源が選択された時に、低から中のドーズレベル（１０^１１〜１０^１４イオン／ｃｍ^２）のイオンビームを口径可変アパーチャによって比較的小径（３〜５ｍｍφ）に調整し、焦点位置変更レンズによって前記半導体基板上で収束させ、ビームスキャナによって前記注入領域制限マスク手段上をスキャンさせ、コリメータによって平行化させ、
前記イオン源手段として前記前記大電流イオン源が選択された時に、高ドーズレベル（１０^１４〜１０^１６イオン／ｃｍ^２）のイオンビームを前記口径可変アパーチャによって比較的大径（２０〜３０ｍｍφ）に調整し、前記焦点位置変更レンズによって前記コリメータの焦点領域に一度収束させた後再拡散させ、前記ビームスキャナは単に通過させ、前記コリメータによって平行化させて前記エンドステーションへ送る注入方法である。
このようなイオン注入方法は、半導体基板上に収束されスキャンされるイオンビームによって、注入領域制限マスクの開孔部を介し、注入領域、注入深さ、注入ドーズを高精度に管理してイオン注入すること、又は、一端収束された後に再拡散され、スキャンはされないイオンビームによって、注入領域制限マスクの開孔部分を介し、スポット的に大量の不純物を短時間で注入することを可能にする。
【００１８】
請求項１２のイオン注入方法は、注入領域制限マスク手段を介してイオン注入するに際し、注入領域制限マスク手段と半導体基板との間隔の測定値または予め求めた半導体基板の反りのマッピングに基づいて、上記の間隔が所定の値となるように半導体基板の保持位置を移動させてイオン注入する方法である。このようなイオン注入方法は、半導体基板がその反りによって注入領域制限マスクと接触したり、間隔が大になってイオンが注入領域外へ拡がって注入されることを回避し得る。
【００１９】
請求項１３のイオン注入方法は、イオン注入の開始前にイオンビームの平行度および密度分布を測定し、平行度および密度分布が所定の範囲内となるようにイオンビームを調整する方法である。このようなイオン注入方法は、イオンビームの平行度および密度分布が所定の範囲内にない時は、イオンビームの収束偏向工程において、口径可変アパーチャや焦点位置変更レンズを調整するか、あるいはイオンビームのスキャン速度を変調してイオン注入の均一化およびビーム形状の高精度化を図ることができる。
請求項１４のイオン注入方法は、イオン注入された半導体基板の特定領域をエンドステーション内で熱処理する方法である。このようなイオン注入方法は、イオン注入の開始から熱処理の完了までの時間を短くし、イオン注入装置へ半導体基板を装入してから取り出すまでの時間を短縮する。
【００２０】
請求項１５のイオン注入方法は、エンドステーションを温度調整された閉空間内に単独で設置してイオン注入する方法である。このようなイオン注入方法は、イオン注入による温度上昇ないしは環境温度の変動による注入領域制限マスクと半導体基板との間隔及び位置合せ精度の劣化を抑制する。
請求項１６のイオン注入方法は、エンドステーションをアクティブ制御除振台上に設置した状態でイオン注入する方法である。このようなイオン注入方法は、エンドステーションの振動を打ち消すような振動をエンドステーションに与えることにより、エンドステーションを実質的に無振動化させることができ、半導体基板に対する注入領域制限マスク手段の位置合わせを簡易化させ、短時間化させる。
請求項１７のイオン注入方法によれば質量分離部の磁場の強さを変えてイオン源の選択を行うことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態によるイオン注入装置およびイオン注入方法は、上述したように、イオン源手段として多価イオン源と大電流イオン源とが同一の質量分離部に接続されており、多価イオン源と大電流イオン源との何れか一方をここで選択し、引き出されるイオンを質量分離して、同一の加速部へ導き得るようにしたものである。
【００２２】
図１は本発明のイオン注入装置の構成の一例を概略的に示す図であるが、図１に示すように、イオン注入装置１の全体は高電圧ターミナル１０Ａ、ビームライン部１０Ｂ、エンドステーション１０Ｃとからなる真空系である。高電圧ターミナル１０Ａには高エネルギーでのイオン注入が可能な多価イオン源１Ａと、高ド−ズでのイオン注入が可能な大電流イオン源１Ｂが設置されており、それぞれは質量分離部２に接続されている。そして、多価イオン源１Ａと大電流イオン源１Ｂとの何れか一方を選択してイオン注入が行われる。
【００２３】
高電圧ターミナル１０Ａにはイオンを所定のエネルギーに加速する加速部３が取り付けられており、その後段のビームライン部１０Ｂには、口径可変アパーチャ４、焦点位置変更レンズ５、ビームスキャナ６、コリメーターレンズ７が設けられている。そして、エンドステーション１０Ｃには、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ１９によってＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向へ移動可能とした基板保持部１８に半導体基板Ｗが固定されており、半導体基板Ｗの上方に近接して配置される注入領域制限マスク１２を介して半導体基板Ｗにイオン注入が行われる。
【００２４】
半導体装置のウエルやチャンネルの形成時のように、半導体基板Ｗ内の特定深さにおける不純物濃度を制御して所望の不純物分布を形成させるための高精度の注入には、通常は高エネルギーのイオンビームによる注入が行われ、加速エネルギーが２００ｋｅＶ〜３ＭｅＶの熱陰極型イオン源（例えばバーナス型やフリーマン型のイオン源）またはＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）型イオン源の多価イオン源１Ａが使用される。そして、半導体基板Ｗの特定領域に１０¹¹〜１０¹⁴イオン／ｃｍ²程度の低から中のドーズレベルでのイオン注入が行われる。勿論、１０¹⁴〜１０¹⁶イオン／ｃｍ²程度の高ドーズレベルのイオン注入を行ってもよくドーズレベルは適宜選択される。多価イオン源１Ａでは、Ｂ²⁺、またはＰ²⁺、Ｐ³⁺、Ｐ⁴⁺、またはＡｓ²⁺、Ａｓ³⁺、Ａｓ⁴⁺のようなイオンが形成される。
【００２５】
また、半導体装置のソースやドレインの形成時のように、半導体基板Ｗの比較的浅い領域に不純物を高濃度で注入するには、通常は高ドーズのイオンビームによる注入が行われ、加速エネルギーが５〜２００ｋｅＶの熱陰極型イオン源の大電流イオン源１Ｂが使用される。すなわち、数ｍＡの電流で１０¹⁴〜１０¹⁶イオン／ｃｍ²程度の高ドーズレベルの注入が行われる。勿論、１０¹¹〜１０¹⁴イオン／ｃｍ²程度の低から中のドーズレベルのイオン注入を行ってもよいことは言うまでもない。
【００２６】
多価イオン源１Ａと大電流イオン源１Ｂとは磁場の強さを変えることが可能な同一の質量分離部２に接続され、質量分離されたイオンは続く同一の加速部３へ導かれる。すなわち、同一の質量分離部２において、平面的に見れば、一方のイオン源１Ａからのイオンは大きな半径Ｒ₁ の円弧状、他方のイオン源１Ｂからのイオンは小さな半径Ｒ₂ の円弧状に曲げられてイオン分離される。通常的には、一方のイオン源、例えば多価イオン源１Ａが使用されている場合、連続的に使用されることが多いので、他方の大電流イオン源１Ｂは休止される。そして、イオン源を変更する場合には、質量分離部２に印加される磁場の強さを変更させる。
【００２７】
以上述べたように、本実施の形態では質量分離部において磁場の強さを変えることにより各イオン源からのイオンビームの軌道を変えるようにしているので、両イオン源１Ａ、１Ｂを常に駆動しておき、半導体基板に注入すべきイオンエネルギーやイオン種を連続的に変更させることができる。すなわち、磁場一定では別々の軌道を取ることにより、他方は質量分離されてしまうからである。勿論、省エネルギーの観点、若しくは真空室内の汚染をなるべく減らすように、一方を駆動している時は他方を停止させておいてもよい。
【００２８】
質量分離部２に続く加速部３において、イオンは所定のエネルギーまで加速されるが、一般的には直流タイプの加速管が使用される。
【００２９】
ビームライン部１０Ｂにおいては、イオンビームは口径可変アパーチャ４によって所定の径とされる。例えば、高精度の注入を行うための低から中のドーズレベルのイオンビームは通常的には直径３〜５ｍｍφとされるが、勿論、これより大径としてもよい。また、高ドーズレベルのイオンビームは通常的には直径２０〜３０ｍｍφとされるが、勿論、これより小径としてもよい。
【００３０】
焦点位置変更レンズ５は、低から中のドーズレベルのイオンビームを、後述の図６に示すように、エンドステーション１０Ｃ内の半導体基板Ｗ上に収束させ、高ドーズレベルのイオンビームを、後述の図７に示すように、下流側のコリメーターレンズ７の焦点領域に収束させるものである。従って、低から中のドーズレベルのイオンビームはほぼその径を保ったまま直進するが、高ドーズレベルのイオンビームは一旦収束された後に再拡散される。この焦点位置変更レンズ５には静電気的または磁気的な四重極レンズが使用される。
【００３１】
ビームスキャナ６は、図６を参照して、低から中のドーズレベルのイオンビームを半導体基板Ｗに近接して配置される注入領域制限マスク１２上でスキャンさせるものである。高ドーズレベルのイオンビームが使用される場合には、ビームスキャナ６は休止される。このビームスキャナ６には静電気的または磁気的な四重極スキャナが使用される。
【００３２】
コリメーターレンズ７は、ビームスキャナ６でスキャンされ半導体基板Ｗに収束される低から中のドーズレベルで小径のイオンビームはほぼそのままの状態で平行化させ、高ドーズレベルのイオンビームは、上述したように、その収束位置から再拡散させた後に平行化させ、それぞれ半導体基板Ｗに対して垂直化させる。このコリメーターレンズ７には静電気的または磁気的なレンズが使用されるがトロイダルコイルによるものとしてもよい。
【００３３】
エンドステーション１０Ｃにおいては、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ１９上の基板保持部１８に半導体基板Ｗが保持されており、Ｘ−Ｙ面内での移動とＺ方向への移動が可能とされている。また半導体基板Ｗの上方に極く僅かの間隔Ｇをあけて注入領域制限マスク１２が半導体基板Ｗに対して位置合わせ可能に配設されている。上記の半導体基板Ｗと注入領域制限マスク１２との間隔Ｇは５０μｍ以下、通常的には１０〜２０μｍ程度とされる。注入領域制限マスク１２は、平面図である図２に示すように、半導体基板Ｗに形成される例えば３０ｍｍ角チップＣ１個の面積よりやや大、または図３に示すように、縦横に並べた複数個のチップＣの面積よりやや大の面積として作成される。なお、図２、図３において、一点鎖線は１個のチップサイズを示す。また注入領域制限マスク１２には、図２のＡ、Ｂに示すように、チップＣに形成させるべきウエルやチャンネル、ないしはソース、ドレインに対応する形状の開孔１３ａ、または開孔１３ｂがそれぞれ複数設けられ、それらを交換して使用される。勿論、開孔１３ａと開孔１３ｂとを同一の注入領域制限マスク１２に設けて、一方を使用する場合には、他方をシャッターで覆うようにしてもよい。また、図２Ａの開孔１３ａを一つおきに覆うようなシャッターを設けてもよい。更には、図４に示すように、円板１２'に開孔パターンの異なるチップサイズの開孔部Ｐ₁ 、Ｐ₂ 、Ｐ₃ 、Ｐ₄ を設けておき、用途に応じて中心Ｏの回りに回転してパターンを選択するようにしてもよい。
【００３４】
また、エンドステーション１０Ｃ内においては、注入領域制限マスク１２の上流側にビームモニター１５が待機位置とイオンビームを遮る位置との間で移動し得るように設置される。すなわち、ビームモニター１５はイオン注入に先立ってイオンビームを遮るように挿入され、イオンビームの平行度および密度分布が測定される。そして、平行度および密度分布が許容限度の範囲を超えている場合には、イオンビームを調整する。具体的には、ビームライン部１０Ｂの焦点位置変更レンズ５または口径可変アパーチャ４を調整するか、またはビームスキャナ６のスキャン速度を変調して適正化される。ビームモニター１５は電流計または検流計を二次元に並べた平面アレイによって構成し得るが、小さいファラディカップを二次元に並べたものが好適であり、アスペクト比の大きいファラディカップを使用すればイオンビームの平行度を高精度で検出することができる。
【００３５】
更には、エンドステーション１０Ｃはイオン注入によって注入領域制限マスク１２が熱膨張して注入領域の寸法が所定の寸法と異なるようになること以外に、イオン注入装置１が設置されている室内温度の変動によってエンドステーション１０Ｃ内の温度が変化して、注入領域制限マスク１２と半導体基板Ｗとの間隔Ｇが時間的に変化することを防ぐために、エンドステーション１０Ｃを上流側の高電圧ターミナル１０Ａ、ビームライン部１０Ｂとは独立して温度制御することが望ましい。温度制御はどのような方法を採用してもよいが、温度制御された恒温室内にエンドステーション１０Ｃの全体を収容するのが、最も経済的である。
【００３６】
エンドステーション１０Ｃにおいては、半導体基板Ｗを基板保持部１８へ搬入し搬出する搬送ロボットや基板ＷをＸ、Ｙ、Ｚ方向及び回転、傾斜駆動する駆動系がステップ的かつ周期的に動作している。その結果、エンドステーション１０Ｃは搬送ロボットまたはＸ−Ｙ−Ｚ、θ、Ｔｉｌｔステージ１９の動作に起因する周期的な振動を有しており、半導体基板Ｗに対する注入領域制限マスク１２の位置合わせに時間を要しており、また誤った位置合わせを行う怖れがある。従って、エンドステーション１０Ｃの全体を、図５に一例を示すようなアクティブ制御除振台２１上に設置することが望ましい。
【００３７】
アクティブ制御除振台２１はその四側面および底面を空気噴出ユニット２２から噴出される空気を空気バネ２３として支持されている。そして、図５はアクティブ制御除振台２１によるエンドステーション１０Ｃの底面でのＺ方向及びＸ方向の振動制御機構を示す。すなわち、空気噴出ユニット２２との間に球状スペーサ２４を介して圧電アクチュエータ２５が設けられ、アクティブ制御除振台２１の上方には変位センサ−２６、２６'が設けられており、それぞれは制御器２７と接続されている。そして、エンドステーション１０Ｃの振動を打ち消すような逆相の振動を制御器２７から圧電アクチュエータ２５に与え、かつ変位センサ−２６、２６'によって求められるエンドステーション１０Ｃの振動をフィ−ドバックさせる。これはＸ、Ｚ方向の振動を抑制制御するものであるが、Ｙ方向にも同様な制御機構を設けることにより、エンドステーション１０Ｃを実質的に無振動化させることができる。なお、この例では空気バネ２３によってアクティブ制御除振台２１を浮上させたが、磁気浮上機構を採用することも可能である。なお、Ｘ方向用の変位センサは２６'として示す。
【００３８】
実施の形態のイオン注入装置１は以上のように構成されるが、次にそのイオン注入装置１によるイオン注入方法について説明する。図６は図１に示したイオン注入装置１の多価イオン源１Ａによる低から中のド−ズレベル（１０¹¹〜１０¹⁴イオン／ｃｍ²）、例えばドーズレベルが１０¹²イオン／ｃｍ²のイオンビームによって半導体基板Ｗにイオン注入する場合を説明する図である。なお、質量分離部２における磁場は強度変更可能とされている。そしてエンドステーション１０Ｃ内の注入領域制限マスク１２は図２のＡに示した半導体装置のウエル形成用のものがセットされているものとする。また、図６には示されていないが、エンドステーション１０Ｃはアクティブ制御除振台上にあって実質的に無振動化されており、かつ温度制御された閉空間内に設置されているものとする。
【００３９】
高電圧ターミナル１０Ａ内で多価イオン源１Ａが起動され、引き出し電圧３０ｋＶのもとに引き出される燐イオンＰ²⁺が質量分離部２で質量分離され、加速部３へ導かれてエネルギー１ＭｅＶに加速される。そして、加速されたイオンビームは口径可変アパーチャ４によってビーム径４ｍｍφとされ、次いで焦点位置変更レンズ５によってエンドステーション１０Ｃ内の半導体基板Ｗ上に収束するように調整される。そして、コリメーターレンズ７及びビームスキャナ６が起動されることにより、イオンビームはコリメーターレンズ７によって平行化されて、注入領域制限マスク１２上を均一にスキャンされる。そして、イオンビームがスキャンされた状態にある時に、ビームモニター１５を待機位置からイオンビームを遮る位置へ移動させて、イオンビームの平行度と密度分布が測定され、要すれば可変アパーチャ４、焦点位置変更レンズ５及びビームスキャナ６の何れか又は２つ又は３つが調整されて、所定の範囲内にあることが確認されると、ビームモニター１５は待機位置へ戻され、図２のＡに示した注入領域制限マスク１２の開孔１３ａを通過するイオンビームによって半導体基板Ｗへのイオン注入が開始される。
【００４０】
なお、本実施の形態でビーム平行とはコリメーターレンズ７の上流側に配設されているビームスキャナ６の中心軸、すなわち光軸に平行であるという意味である。また、本実施の形態によるビームスキャナ６によれば、Ｘ方向及びＹ方向にビームを周期的に偏向させる構成となっている。
【００４１】
上記は多価イオン源１Ａによる低から中のドーズレベルでイオン注入を行う場合であるが、多価イオン源１Ａからのイオンの引出し量を高め、ビーム径を絞ることなく、また注入領域制限マスク１２上でスキャンさせずに、高ドーズレベル（１０¹⁴〜１０¹⁶イオン／ｃｍ²）でスポット的にイオン注入することも可能である。すなわち、図７は多価イオン源１Ａによる高ド−ズレベルのイオンビームによって半導体基板Ｗにイオン注入する場合を説明する図である。多価イオン源１Ａが起動され引出し電圧を高めて例えばドーズレベルが１０¹⁵イオン／ｃｍ²としたＰ²⁺イオンのビームが質量分離部２で質量分離され、加速部３へ導かれて例えばエネルギー３０ｋｅＶに加速される。加速されたイオンビームは口径可変アパーチャ４によってビーム径３０ｍｍφとされ、次いで焦点位置変更レンズ５によって下流側のコリメーターレンズ７の焦点領域に収束するように絞られるが、ビームスキャナ６は休止させてイオンビームはスキャンされない。そして、コリメーターレンズ７が起動されることにより、イオンビームは収束位置から再拡散されてコリメーターレンズ７へ入り平行化され、注入領域制限マスク１２の全開口を含む径のビームとなって到達する。この間に、イオンビームの平行度、密度分布がビームモニター１５によってチェックされることは同様である。そして、例えば図２のＢに示した注入領域制限マスク１２の開孔１３ｂを経由して半導体基板Ｗの特定領域へイオン注入が行われる。
【００４２】
また、図８はイオン注入装置１の大電流イオン源１Ｂからの高ドーズレベルのイオンビームによって半導体基板Ｗにイオン注入する場合を説明する図である。この場合、図６の多価イオン源１Ａから図８の大電流イオン源１Ｂへの切り換えは、質量分離部２における印加磁場の強さを変えることにより行われる。また、エンドステーション１０Ｃ内の注入領域制限マスク１２は例えば図２のＢに示したものがセットされる。
【００４３】
高電圧ターミナル１０Ａ内で大電流イオン源１Ｂが起動され、例えば引き出し電圧３０ｋＶのもとに引き出されるドーズレベル１０¹⁵イオン／ｃｍ²の硼素イオンＢ¹⁺が質量分離部２で質量分離され、加速部３へ導かれてエネルギー３０ｋｅＶに加速される。加速されたイオンビームは口径可変アパーチャ４によってビーム径３０ｍｍφとされ、次いで焦点位置変更レンズ５によって下流側のコリメーターレンズ７の焦点領域に収束するように絞られる。ビームスキャナ６は休止したままでコリメーターレンズ７が起動されることにより、コリメーターレンズ７の焦点領域に収束されたイオンビームはスキャンされることなく収束位置から再拡散され、コリメーターレンズ７へ入って平行化され、エンドステーション１０Ｃ内の注入領域制限マスク１２の全開口を含む径のビームとなって半導体基板Ｗに到達する。この間、スキャンされないイオンビームに対し、ビームモニター１５を待機位置からイオンビームを遮る位置へ移動させてイオンビームの平行度と密度分布が測定され、要すれば調整され、所定の許容限度の範囲内にあることの確認が行われると、図２のＢの注入領域制限マスク１２の開孔１３ｂを通過するイオンビームによって半導体基板Ｗの特定領域への高ドーズレベルでのイオン注入が開始される。
【００４４】
上記のほか、大電流イオン源１Ｂによる低から中のドーズレベルで精度の高いイオン注入も可能であり、図９はそのようなイオン注入を説明する図である。高電圧ターミナル１０Ａ内で大電流イオン源１Ｂが起動され、電流値を低くして例えば１０¹²イオン／ｃｍ²のド−ズレベルとした硼素イオンＢ¹⁺が質量分離部２で質量分離され、加速部３へ導かれてエネルギー１ＭｅＶに加速される。加速されたイオンビームは口径可変アパーチャ４によってビーム径４ｍｍφとされ、次いで焦点位置変更レンズ５によってエンドステーション１０Ｃ内の半導体基板Ｗ上に収束するように調整される。そして、ビームスキャナ６、コリメーターレンズ７が起動されることにより、イオンビームはコリメーターレンズ７によって平行化されて、注入領域制限マスク１２上を均一にスキャンされる。この間のイオンビームの挙動は図６において説明した通りであり、重複を避けてこれ以上の説明は省略する。
【００４５】
なお、以上の実施の形態では、Ｘ−Ｙ−Ｚ−ステージ１９はその用語通りＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動可能としたが、従来でも公知のように、Ｚ軸の周りに回転させる構成（θ）としてもよく、あるいは水平面に対し、すなわちＸ軸方向に対し傾斜（Ｔｉｌｔ）する機構を備えていてもよい。したがって、本発明においては、Ｘ−Ｙ−Ｚ−ステージのみならず、Ｘ、Ｙ、Ｚ、（θ）、（Ｔｉｌｔ）ステージをも含むものとする。
【００４６】
以上の説明では、イオンビームｂと注入領域制限マスク１２と半導体基板ＷとチップＣとの寸法関係及び幾何学的位置関係においてごく概略的に示したが、これを更に詳細に説明すれば、以下のようになる。すなわち、図１０において半導体基板Ｗには多数のチップＣが形成されているが、１個のみを誇張して示す。この上方に注入領域制限マスクＭが近接して配設され、これには図１１にも示すような開口Ｍ₁ 、Ｍ₂ 、Ｍ₃ 、Ｍ₄ 、Ｍ₅ 及びＭ₆ が形成されている。これは以上では図示しなかったが、静電チャックＥ等によりエンドステーション１０Ｃの内壁に固定されている。イオンビームｂをスポット注入される場合を図１０及び図１１で示しているが、これはチップＣの注入領域制限マスクＭの全開口を含む径である。この時にはイオンビームｂはスキャンされることなくＸ−Ｙ面上では静止の状態で所定時間、所定のイオンが開口Ｍ₁ 、Ｍ₂ 、Ｍ₃ 、Ｍ₄ 、Ｍ₅ 及びＭ₆ を介してチップＣ内に注入される。
【００４７】
図１２及び図１３はイオンビームをビームスキャナ６によりスキャンする場合であるが、スキャンされないビームＨは、例えば図のような径φを有し、それがビームスキャナ６の駆動により図１３に示すように矢印Ｆで示すようにＸ方向及びＹ方向の周期の異なる偏向電圧によるスキャンによりマスク領域全域をスキャンするようにしている。
【００４８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限られることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００４９】
例えば本実施の形態においては、半導体基板Ｗと注入領域制限マスク１２との間隔Ｇの制御については触れなかったが、半導体基板Ｗのほぼ全面にわたって、チップ単位でイオン注入を行う場合、この間隔Ｇを一定に維持することが重要である。すなわち、間隔Ｇが大になると、イオンビーム自身が持つ拡がりによって例えば開孔１３ａよりも広い面積にイオン注入されるようになり、また間隔Ｇが小になると、半導体基板Ｗと注入領域制限マスク１２とが接触し、注入領域制限マスク１２を破損させる怖れがある。しかし、半導体基板Ｗはイオン注入に至るまでのプロセスにおいても加熱され冷却される結果、僅かに反った状態となっていることが多く、一定の間隔Ｇを維持することを困難にする。従って、図１には図示を省略したが、エンドステーション１０Ｃ内に、またはエンドステーション１０Ｃの内部または外部に間隔Ｇを測定する機器を設置して、その計測値によって基板保持部１８のＸ−Ｙ−Ｚステージ１９をＺ方向に移動させて間隔Ｇを維持する制御機構を設けることが望ましい。そのほか、予め半導体基板Ｗの反りを面内の多点で測定して反りのマッピングを作成しておき、これを制御器に読ませて、測定点毎に基板保持部１１の位置を調整するようにしてもよい。
【００５０】
また本実施の形態においては、イオン注入した後に、半導体基板に生ずる結晶欠陥を修復させ注入イオンを活性化させるために、従来は電気炉で熱処理されることが多いが、電気炉による熱処理は比較的長い時間（２０〜３０分）を要するほか、イオン注入領域以外も加熱するので、その加熱によって結晶に二次欠陥を招き易い。従って、エンドステーション１０Ｃ内にレーザーの発振装置を付設しイオン注入の終わった特定領域に対し、直ちにレーザーを照射してミリ秒単位で熱処理することが望ましい。
【００５１】
なお、以上の実施の形態では、注入領域制限用マスク１２の材質については特に言及しなかったが、既に従来でも用いられているようにシリコンで形成することが望ましい。勿論、他の材質でも本発明の効果を得ることができる。すなわち、半導体基板は種として一般にシリコンで成るが、これと同材質にしておけば、開口周辺のマスクの材質が基板内に侵入して品質を低下させる問題、特に重金属を用いた場合にはそれが大きな弊害となる、のを防止できる。
【００５２】
また以上の実施の形態では、イオン源手段として２つのイオン源、すなわち多価イオン源及び大電流イオン源を用い、これらの何れか一方を質量分離部２で選択するようにしたが、イオン注入源はこの２個に限ることなく３以上、すなわち一般に複数のイオン源から成っていてもよい。これら複数のイオン源から１つを選ぶには、上記実施の形態で述べたように質量分離部２における磁場の強さを選ぶべきイオン源において強度を変え、イオンビームの軌道半径を上述したように変えるようにすればよい。また、このように複数のイオン源を用いる場合には、例えば図４に示す円形のマスク１２'を用いた場合には、開口パターンＰ₁ 乃至Ｐ₄ のそれぞれをこの中心Ｏの回りの回転角、このマスクでは９０度ずつ回転するごとに、例えば４個のイオン源の１つを順次、選ぶようにしてもよい。勿論、上記実施の形態のように多価イオン源１Ａと大電流イオン源１Ｂとを用いる場合には、図４のマスク１２'においてＰ₁ 、Ｐ₃ については多価イオン源１Ａ、開口パターンＰ₂ 、Ｐ₄ については大電流イオン源１Ｂを選択するようにしてもよい。図４のマスク１２'と同様な円形の複数の開口パターンを形成したマスクと取り替えて複数のイオン源のうちから１つを選んで上述したように選択的に中心Ｏの周りに回転させて所望のイオン源を選ぶようにしてもよい。また勿論、図５の円形のマスク１２'には４種の開口パターンＰ₁ 乃至Ｐ₄ が形成されているが、それぞれに対して４個のイオン源から１つを選んでイオンを注入させるようにしてもよい。その他、種々の変形が考えられる。
【００５３】
また以上の実施の形態では、注入領域制限マスク１２の上流側にビームモニタ１５を配設したが、これに代えてこのマスク１２の下流側に、すなわち開口１３の下方にこれを塞ぐような形で移動可能に設けてもよい。
【００５４】
【発明の効果】
本発明のイオン注入装置およびイオン注入方法は以上に説明したような形態で実施され、次に述べるような効果を奏する。
【００５５】
請求項１のイオン注入装置によれば、多価イオン源と大電流イオン源とからなる複数のイオン源を同一の質量分離部に配置して、下流側の加速部、イオンビームの収束偏向部、エンドステーションを共用するようにしているので、従来は少なくとも２基を要したイオン注入装置を１基で低エネルギーから高エネルギーまでをカバーしてイオン注入することができ、イオン注入装置の占有面積を低減させ設備コストを低下させる。
請求項２のイオン注入装置によれば、エンドステーションに複数のイオン源、例えば多価イオン源と大電流イオン源に対応する注入領域制限マスクが交換可能に設けられているので、半導体基板へのイオン注入に際して、注入領域、注入エネルギー、注入ドーズを適切に選択することができる。
【００５６】
請求項３のイオン注入装置によれば、注入領域制限マスクと半導体基板との間隔を半導体基板の全面において一定に維持し得るので、注入領域の面積を一定に保つことが可能であり、製造される半導体装置の性能にバラツキを与えない。
請求項４のイオン注入装置によれば、イオン注入に先立ってイオンビームの平行度、密度分布を確認し得るので、イオン注入の注入精度を高める。
【００５７】
請求項５のイオン注入装置によれば、イオン注入の終了した特定領域のみを同じエンドステーション内で熱処理することができるので、従来の熱処理工程を大幅に合理化させる。
請求項６のイオン注入装置によれば、エンドステーションが単独で温度制御された閉空間に設置されているので、エンドステーションは温度変動せず機器間の寸法が一定に保たれ精度の高いイオン注入が可能である。
請求項７のイオン注入装置によれば、エンドステーションがアクティブ制御除振台上に設置されているので、実質的に無振動化されており、精度の高いイオン注入が可能である。
請求項８のイオン注入装置によれば、質量分離部の磁場の強さを変更するだけで所定のイオン源を選択することができる。
【００５８】
請求項９のイオン注入方法によれば、同一の質量分離部に配置された多価イオン源と大電流イオン源との何れかを選択してイオン注入を行うので、加速工程、イオンビームの収束偏向工程、イオン注入工程で設備機器を共用することができ、設備コストを削減することが出来る。
請求項１０のイオン注入方法によれば、選択されたイオン源に対応して設けられた注入領域制限マスクを使用してイオン注入を行うので、注入領域、注入エネルギー、注入ドーズを適切に選択してイオンを注入することができる。
【００５９】
請求項１１のイオン注入方法によれば、多価イオン源からの低から中のドーズレベルのイオンビームのビーム径を絞り、半導体基板の特定領域に収束させてスキャンさせながら半導体基板の特定領域の特定の深さに不純物を所定の濃度に高精度で注入することができるほか、大電流イオン源からの低から中のドーズレベルのイオンビームについても同様に、ビーム径を絞り基板上に収束させ、スキャンさせながらの注入が可能である。また、大電流イオン源からの高ドーズレベルのイオンビームを比較的大径としコリメ−タの焦点領域で一旦収束させてから再拡散させ、スキャンさせることなく半導体基板の特定領域に不純物イオンをスポット的に短時間で高濃度に注入できるほか、多価イオン源からの高ドーズレベルのイオンビームについても同様に、比較的大径とし、コリメ−タの焦点領域で一旦収束させた後に再拡散させ、スキャンさせることなくスポット的に半導体基板に注入することができる。
【００６０】
請求項１２のイオン注入方法によれば、注入領域制限マスクと半導体基板との間隔に応じて半導体基板の位置を移動させるので、常に間隔を一定に保つことができ、イオンを精度高く注入することができる。
請求項１３のイオン注入方法によれば、イオンビームの平行度と密度分布を確認してからイオン注入を開始できるので、ビーム形状を高精度化し、注入密度を均等化することができる。
請求項１４のイオン注入方法によれば、イオン注入された特定領域を同じエンドステーション内で熱処理することができるので、熱処理工程を大幅に効率化させる。
【００６１】
請求項１５のイオン注入方法によれば、エンドステーションを単独で温度制御された閉空間に設置してイオン注入するので、温度変化による影響を受けることなくイオン注入し得る。
請求項１６のイオン注入方法によれば、エンドステーションをアクティブ制御除振台に設置してイオン注入するので、実質的に無振動化された状態でイオン注入することができ、振動による影響を回避することが出来る。
請求項１７のイオン注入方法によれば、質量分離部の磁場の強さを変更するだけで所定のイオン源を選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態のイオン注入装置の構成図である。
【図２】 １チップ単位の注入用の注入領域制限マスクを例示する平面図であり、Ａ、Ｂは異なった注入領域に対するものである。
【図３】 ４チップ単位の注入用の注入領域制限マスクを例示する平面図である。
【図４】 回転可能な円板に開孔パターンの異なる４種のチップサイズの開孔部が形成された注入領域制限マスクを示す平面図である。
【図５】 アクティブ制御除振台の一例の構成図である。
【図６】 本発明の実施の形態のイオン注入装置の多価イオン源による低から中のドーズレベルのイオンビームによる半導体基板への高精度のイオン注入を説明する図である。
【図７】 同じ多価イオン源による高ドーズレベルのイオンビームによる半導体基板へのスポット的なイオン注入を説明する図である。
【図８】 本発明の実施の形態のイオン注入装置の大電流イオン源による高ドーズレベルのイオンビームによる半導体基板へのスポット的なイオン注入を説明する図である。
【図９】 同じ大電流イオン源による低から中のドーズレベルのイオンビームによる半導体基板への高精度のイオン注入を説明する図である。
【図１０】 半導体基板Ｗ、チップＣ、注入領域制限マスク１２、スポットビームとの関係を詳細に示す断面図である。
【図１１】 同平面図である。
【図１２】 半導体基板Ｗ、チップＣ、注入領域制限マスク１２、スキャンビームとの関係を詳細に示す断面図である。
【図１３】 同平面図である。
【符号の説明】
１ イオン注入装置
１Ａ 多価イオン源
１Ｂ 大電流イオン源
２ 質量分離部
３ 加速部
４ 口径可変アパーチャ
５ 焦点位置変更レンズ
６ ビームスキャナ
７ コリメーターレンズ
１０Ａ 高電圧ターミナル
１０Ｂ ビームライン部
１０Ｃ エンドステーション
１２ 注入領域制限マスク
１５ ビームモニタ
２１ アクティブ制御除振台
Ｗ 半導体基板
Ｇ 間隔

Claims (17)

1. イオンビームを発生するイオン源手段と、
   前記イオン源手段に接続されるイオンの質量分離部と、
   前記質量分離部の下流に設置され前記イオンビームを加速するイオンの加速部と、
   前記イオンの加速部の下流に設置されるイオンビームの収束偏向部と、
   前記イオンビームの収束偏向部の下流に設置され、イオンが注入される半導体基板が設置されるエンドステーションと
   を備えたイオン注入装置であって、
   前記イオン源手段は、高エネルギーでのイオン注入が可能な多価イオン源と、高ドーズでのイオン注入が可能な大電流イオン源とを有し、
   前記質量分離部は、前記多価イオン源と前記大電流イオン源が接続され、前記多価イオン源と前記大電流イオン源の何れか一つからのイオンビームを選択し、
   前記収束偏向部は、口径可変アパーチャと、焦点位置変更レンズと、ビームスキャナと、コリメータとを有し、
   前記口径可変アパーチャは、前記イオンビームの径を変更し、
   前記焦点位置変更レンズは、前記イオンビームを前記半導体基板で収束するように前記コリメータに導入する設定と、前記コリメータの上流で一度収束させ、再拡散させて前記コリメータに導入する設定とを切り替え、
   前記ビームスキャナは、前記半導体基板上で収束された前記イオンビームがスキャンされるように、前記イオンビームをスキャンし、
   前記コリメータは、導入されたイオンビームを平行化して前記エンドステーションに導入し、
   前記エンドステーションは、前記半導体基板に近接して設置される注入領域制限マスク手段を有する
   ことを特徴とするイオン注入装置。
2. 前記注入領域制限マスク手段は複数枚のマスクで成り、前記エンドステーション内の前記半導体基板に近接して、前記複数のイオン源のそれぞれに対応する前記マスクが交換可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入装置。
3. 前記注入領域制限マスク手段と前記半導体基板との間隔を所定の値に維持するように、前記間隔の測定機器による測定値または予め計測された前記半導体基板の反りのマッピングに基づいて前記半導体基板の位置が調整されることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入装置。
4. 前記エンドステーション内に、前記イオンビームの平行度および密度分布をモニターするモニターが前記イオン注入領域制限マスク手段の上流側又は下流側へ挿入可能に設置されていることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入装置。
5. 前記エンドステーション内に、イオン注入された前記半導体基板内の特定領域を熱処理するためのレーザー熱処理用機器が設置されていることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入装置。
6. 前記エンドステーションが温度制御された閉空間内に単独で設置されていることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入装置。
7. 前記エンドステーションがアクティブ制御除振台上に設置されていることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入装置。
8. 前記質量分離部における磁界の強さを変えることにより前記複数のイオン源の何れかを選択するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のイオン注入装置。
9. イオン源手段からイオンを引き出し質量分離する工程と、
   イオンを加速する工程と、
   イオンビームを収束偏向させる工程と、
   イオンを半導体基板に注入する工程と
   を有するイオン注入方法であって、
   前記イオン源手段からイオンを引き出し質量分離する工程は、
   前記イオン源手段が有する多価イオン源と大電流イオン源の何れかのイオン源を選択し、引き出される前記イオンを質量分離部で質量分離して加速部へ導く工程を有し、
   前記イオンビームを収束偏向させる工程は、
   前記多価イオン源が選択された時に、前記イオンビームが前記半導体基板上で収束するようにコリメータに導入する工程と、
   前記大電流イオン源が選択された時に、前記イオンビームを、コリメータの上流で一度収束させ、再拡散させて前記コリメータに導入する工程と、
   を有し、
   前記イオンを半導体基板に注入する工程は、
   前記エンドステーション内の前記半導体基板に近接して、注入領域制限マスク手段を配してイオン注入領域を制限する工程を有する
   ことを特徴とするイオン注入方法。
10. 前記注入領域制限マスク手段は複数枚のマスクで成り、前記エンドステーション内の前記半導体基板に近接して、選択されたイオン源に対応する前記マスクが交換可能に設けられている
    ことを特徴とする請求項９に記載のイオン注入方法。
11. 前記イオン源手段として前記多価イオン源が選択された時に、低から中のドーズレベル（１０^１１〜１０^１４イオン／ｃｍ^２）のイオンビームを口径可変アパーチャによって比較的小径（３〜５ｍｍφ）に調整し、焦点位置変更レンズによって前記半導体基板上で収束させ、ビームスキャナによって前記注入領域制限マスク手段上をスキャンさせ、コリメータによって平行化させ、
    前記イオン源手段として前記前記大電流イオン源が選択された時に、高ドーズレベル（１０^１４〜１０^１６イオン／ｃｍ^２）のイオンビームを前記口径可変アパーチャによって比較的大径（２０〜３０ｍｍφ）に調整し、前記焦点位置変更レンズによって前記コリメータの焦点領域に一度収束させた後再拡散させ、前記ビームスキャナは単に通過させ、前記コリメータによって平行化させて前記エンドステーションへ送る
    ことを特徴とする請求項９に記載のイオン注入方法。
12. 前記注入領域制限マスク手段を介してイオン注入するに際し、前記注入領域制限マスク手段と前記半導体基板との間隔の測定値または予め求めた前記半導体基板の反りのマッピングに基づいて、前記間隔を所定の値とするように前記半導体基板の保持位置を移動させてイオン注入する
    ことを特徴とする請求項９に記載のイオン注入方法。
13. イオン注入の開始前に前記イオンビームの平行度および密度分布を測定し、前記平行度および密度分布が所定の範囲内となるように前記イオンビームを調整する
    ことを特徴とする請求項９に記載のイオン注入方法。
14. イオン注入された前記半導体基板の特定領域を前記エンドステーション内で熱処理する
    ことを特徴とする請求項９に記載のイオン注入方法。
15. 前記エンドステーションを温度調整された閉空間内に単独で設置してイオン注入する
    ことを特徴とする請求項９に記載のイオン注入方法。
16. 前記エンドステーションをアクティブ制御除振台上に設置した状態でイオン注入する
    ことを特徴とする請求項９に記載のイオン注入方法。
17. 前記質量分離部における磁界の強さを変えることにより前記複数のイオン源の何れかを選択するようにした
    ことを特徴とする請求項９に記載のイオン注入方法。

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