CN101694011B - 降低晶圆在离子注入制程中的温度升高的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及离子注入制程中的制程控制，其公开了一种降低晶圆在离子注入制程中的温度升高的装置，包括离子注入机系统以及用于扩展离子束尺寸的装置；所述离子注入机系统包括用于生成离子束的离子束发生器、离子束流线以及靶室；所述离子束发生器、离子束流线、用于扩展离子束尺寸的装置以及靶室依次排列。本发明又提供了一种降低晶圆在离子注入制程中的温度升高的方法。本发明的有益效果是：本发明通过一个用于扩展离子束尺寸的装置来扩展离子束斑的高度，从而使离子注入过程中目标工件(如晶圆)受热的表面积增大，减少了目标工件温度的上升，保证了目标工件的离子注入质量。

Description

降低晶圆在离子注入制程中的温度升高的装置及方法

技术领域

本发明涉及离子注入制程中的制程控制，特别涉及一种降低晶圆在离子注入制程中的温度升高的装置及方法。

背景技术

离子注入是一种把原子或分子引入目标工件衬底的制程，此制程通常被称为掺杂，它改变了材料的属性。离子注入是一个在大规模集成电路的制造中常见的制程，离子注入也可用于薄膜沉积等与制造光学仪器或显示仪器(如平板显示器)等相关的制造工艺，离子注入还应用于SOI(SiliconOn Insulator)晶圆的制造。一个典型的离子注入机包括一个产生离子束的离子源；一个离子束传输系统，它包括使用离子束质量分析系统和其它的电磁装置；以及一个靶室，用于处理将植入离子束的半导体硅晶片。具有一定能量的离子束进入到基片的半导体材料中，并嵌入半导体材料的晶格中。离子束在目标工件表面的均匀注入是由离子束和目标工件的相对运动来实现的。离子束可以是圆点状束，也可以是宽带离子束，也可以是扫描准宽带离子束。目标工件及其工件台的构成和运动方式各种各样，可以是多片晶圆旋转盘，可以是单片晶圆静电吸盘，工件台在围绕离子束做一维或二维运动，以达到均匀注入的目的。SOI是一种层状半导体结构，在一般的硅衬底内部有一绝缘层。绝缘层的材料可以是SiO2，SiN。SOI技术降低了晶体管的充放电时间，降低源漏极电容，并可能被用来减少电路的尺寸。SOI晶圆的制备技术之一是氧离子注入。另一种制备SOI晶圆的技术是所谓的“Smart Cut”，这个技术的重要制程之一是氢离子和氦离子注入。多种类型的离子注入机被应用于SOI技术中的氢离子和氦离子注入。在“Smart Cut”技术中，的氢/氦离子注入的剂量为5E15-1E17/cm2，为了提高产能，所要求的离子束电流为30-100mA，束流能量为30-60KeV，因此，最大的离子束功率可达6KW。在其它的一些应用中，离子束能量可能是200KeV，束流功率可达到20KW。这样的功率打到晶圆上，晶圆表面的温度会上升很高。

在离子注入制程中，晶圆表面上任何一点的温度可能上升到造成对晶圆上的结构和制程的损害的温度。晶圆表面上的任何一点的温度是离子束功率密度和晶圆冷却技术的函数。目前，已采取许多技术以限制加工过程中的基板表面的最高温度，这些包括晶圆扫描，晶圆静电吸盘，并提高通过晶圆背面的热传导率等。尽管已经采用这些已知的晶圆冷却系统，晶片的处理速度仍然受到晶圆过热的限制。因此，仍有必要改进现有的仪器和方法，以减少对晶圆表面的加热，特别是在SOI晶圆制备中的的氢/氦离子注入的制程中。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种降低晶圆在离子注入制程中的温度升高的装置及方法，解决目前在离子注入过程中减少目标工件表面过热的问题。

本发明解决现有技术问题所采用的技术方案是：设计和制造一种降低晶圆在离子注入制程中的温度升高的装置，包括离子注入机系统以及用于扩展离子束尺寸的装置；所述离子注入机系统包括用于生成离子束的离子束发生器、离子束流线以及靶室；所述离子束发生器、离子束流线、用于扩展离子束尺寸的装置以及靶室依次排列；所述离子束流线用于选择特定荷质比的离子，并包含数个电磁装置其用以形成或园形离子束流、宽带离子束流或扫描离子束流，并引导所述离子通过所述用于扩展离子束尺寸的装置到达所述耙室；所述靶室安装有固定目标工件的工作台；所述目标工件做基本垂直于离子束前进方向的一维或二维运动，并穿过离子束；所述离子束在所述目标工件上形成离子束斑并注入到该目标工件的内部。

本发明进一步的改进是，所述用于扩展离子束尺寸的装置为电扫描器、磁扫描器、电四极透镜或磁四极透镜；所述电扫描器、磁扫描器、电四极透镜或磁四极透镜用以扩展离子束在目标工件表面上一个方向上的尺寸。

本发明进一步的改进是，所述工作台为可固定多个目标工件的旋转盘；所述旋转盘围绕离子束做旋转和线性运动。

本发明进一步的改进是，所述工作台为可固定单个目标工件的静电吸盘；所述静电吸盘围绕离子束做一维或二维运动。

本发明进一步的改进是，所述离子束注入过程中会在所述目标工件的表面上定义一个平面，所述离子束与该平面在第一方向上有一个快速相对运动；所述离子束与该平面在第二方向上有一个慢速的相对运动；所述第一方向和第二方向互相垂直；所述用于扩展离子束尺寸的装置扩展离子束在第二方向上的尺寸。

本发明进一步的改进是，所述离子注入机系统为园束流多片旋转盘离子注入机系统，所述离子束斑的扩展方向垂直于所述离子束在所述工作台上的圆形轨迹。

本发明进一步的改进是，所述离子注入机系统为宽带束单片一维扫描离子注入机系统；所述离子束尺寸的扩展方向垂直于所述宽带束的长轴方向。

本发明进一步的改进是，所述离子注入机系统为园束流单片二维机械扫描离子注入机系统；所述离子束尺寸的扩展方向垂直于快速机械扫描的方向。

本发明进一步的改进是，所述离子注入机系统为扫描束单片一维扫描离子注入机；所述离子束尺寸的扩展方向垂直于所述离子束扫描方向。

一种降低晶圆在离子注入制程中的温度升高的方法，包括如下步骤，(S1)离子注入机系统中的离子束发生器生成离子束；(S2)离子束通过离子束流线进入用于扩展离子束尺寸的装置；(S3)所述用于扩展离子束尺寸的装置扩展所述离子束在一个方向上的尺寸；(S4)所述离子束进入靶室并注入目标工件。

本发明进一步的改进是，所述用于扩展离子束尺寸的装置可以是电扫描器、磁扫描器、电四极透镜或磁四极透镜；所述离子注入机系统可以是园束流多片旋转盘离子注入机系统、宽带束单片一维扫描离子注入机系统、园束流单片二维机械扫描离子注入机系统或扫描束单片一维扫描离子注入机。

本发明进一步的改进是，所述步骤(S2)中，所述离子束流线用于选择特定荷质比的离子，并包含数个电磁装置，其用以形成园形离子束流、宽带离子束流或扫描离子束流，并引导所述离子通过所述用于扩展离子束尺寸的装置到达所述靶室；所述靶室安装有固定目标工件的工作台；所述目标工件做基本垂直于离子束前进方向的一维或二维运动，并穿过离子束；所述离子束在所述目标工件上形成离子束斑并注入到该目标工件的内部。所述步骤(S3)中，所述用于扩展离子束尺寸的装置将通过其的离子束在一个方向上进行扩展，如增加离子束的高度，将增加高度的离子束发送至靶室并注入到目标工件。

本发明的有益效果是：本发明通过一个用于扩展离子束尺寸的装置来扩展离子束斑的高度，从而使离子注入过程中目标工件(如晶圆)受热的表面积增大，减少了目标工件温度的上升，保证了目标工件离子注入的质量。

附图说明

图1是简化的离子束加热模型；

图2是通常的离子注入机系统示意图；

图3显示了电磁扫描器在一个方向上扩大离子束斑的大小；

图4显示了离子注入机系统与扩大离子束斑用的电磁扫描器；

图5显示了对于旋转盘离子注入机系统，离子束斑扩展的方向垂直于离子束在旋转盘上圆形轨迹；

图6显示了对于宽带束和线性一维扫描离子注入机系统，离子束斑扩展的方向垂直于宽带束的长轴方向；

图7显示了对于二维机械扫描离子注入机系统，离子束斑扩展的方向垂直于其中的快速机械扫描方向；

图8显示了对于扫描离子束离子注入机系统，束斑扩展的方向垂直于离子束扫描方向。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

一种降低晶圆在离子注入制程中的温度升高的装置，包括离子注入机系统以及用于扩展离子束尺寸的装置；所述离子注入机系统包括用于生成离子束的离子束发生器、离子束流线以及靶室；所述离子束发生器、离子束流线、用于扩展离子束尺寸的装置以及靶室依次排列；所述离子束流线用于选择特定荷质比的离子，并包含数个电磁装置其用以形成或园形离子束流、宽带离子束流或扫描离子束流，并引导所述离子通过所述用于扩展离子束尺寸的装置到达所述靶室；所述靶室安装有固定目标工件的工作台；所述目标工件做基本垂直于离子束前进方向的一维或二维运动，并穿过离子束；所述离子束在所述目标工件上形成离子束斑并注入到该目标工件的内部。

所述用于扩展离子束尺寸的装置为电扫描器、磁扫描器、电四极透镜或磁四极透镜；所述电扫描器、磁扫描器、电四极透镜或磁四极透镜用以扩展离子束在目标工件表面上一个方向上的尺寸。

所述工作台为可固定多个目标工件的旋转盘；所述旋转盘围绕离子束做旋转和线性运动。

所述工作台为可固定单个目标工件的静电吸盘；所述静电吸盘围绕离子束做一维或二维运动。

所述离子束注入过程中会在所述目标工件的表面上定义一个平面，所述离子束与该平面在第一方向上有一个快速相对运动；所述离子束与该平面在第二方向上有一个慢速的相对运动；所述第一方向和第二方向互相垂直；所述用于扩展离子束尺寸的装置扩展离子束在第二方向上的尺寸。

所述离子注入机系统为园束流多片旋转盘离子注入机系统，所述离子束斑的扩展方向垂直于所述离子束在所述工作台上的圆形轨迹。

所述离子注入机系统为宽带束单片一维扫描离子注入机系统；所述离子束尺寸的扩展方向垂直于所述宽带束的长轴方向。

所述离子注入机系统为园束流单片二维机械扫描离子注入机系统；所述离子束尺寸的扩展方向垂直于快速机械扫描的方向。

所述离子注入机系统为扫描束单片一维扫描离子注入机；所述离子束尺寸的扩展方向垂直于所述离子束扫描方向。

本发明又提供了一种降低晶圆在离子注入制程中的温度升高的方法，包括如下步骤，S1离子注入机系统中的离子束发生器生成离子束；S2离子束通过离子束流线进入用于扩展离子束尺寸的装置；S3所述用于扩展离子束尺寸的装置扩展所述离子束在一个方向上的尺寸；S4所述离子束进入靶室并注入目标工件。

所述用于扩展离子束尺寸的装置可以是电扫描器、磁扫描器、电四极透镜或磁四极透镜。

所述离子注入机系统可以是园束流多片旋转盘离子注入机系统、宽带束单片一维扫描离子注入机系统、园束流单片二维机械扫描离子注入机系统或扫描束单片一维扫描离子注入机。

所述步骤S2中，所述离子束流线用于选择特定荷质比的离子，并包含数个电磁装置，其用以形成园形离子束流、宽带离子束流或扫描离子束流，并引导所述离子通过所述用于扩展离子束尺寸的装置到达所述靶室；所述靶室安装有固定目标工件的工作台；所述目标工件做基本垂直于离子束前进方向的一维或二维运动，并穿过离子束；所述离子束在所述目标工件上形成离子束斑并注入到该目标工件的内部。所述步骤S3中，所述用于扩展离子束尺寸的装置将通过其的离子束在一个方向上进行扩展，如增加离子束的高度，将增加高度的离子束发送至靶室并注入到目标工件。

以下通过优选实施例对本发明进一步说明，本发明中，该目标工件可以为晶圆。

图1显示了一个典型的离子注入时的离子束加热模型，由于离子束和晶圆的相对运动，离子束2在两个方向上进行扫描，如快速扫描4和慢速扫描5；通过扫描，该离子束2通过晶圆1的全部表面。对高电流离子注入机来说，两个方向上的快慢扫描速度比例因子一般大于10，这样可以确保在连续扫描过程中，离子束斑的良好重叠，以达到离子束在晶圆表面均匀注入的效果。在每次快速扫描之后，在晶圆1表面留下了加热条纹3。在每次快速扫描之后，晶圆表面的温度上升可表示为正比于离子束的束功率密度，

$\mathrm{\ΔT}\∝\frac{P}{\mathrm{hW}}$

其中P是离子束功率，其等于束电流乘以束能量，H是离子束斑高度，W是加热条纹3的长度。简单地说，为了降低温度上升，可以通过增加束斑高度h或加热条纹长度W来实现。

增加束斑高度H或加热条纹长度W都是作为降低晶圆表面温度上升行之有效的办法。这里，把离子束斑高度H定义为垂直于加热条纹方向上的束斑尺寸。

对于通常的离子注入，束流功率通常小于2KW，离子束斑H约为50毫米的。现有的商用注入机的设计和工件冷却能力已能使温度上升控制在80摄氏度业内，从而满足要求。然而，在Smart Cut技术中，氢或氦离子的注入剂量大约是5E15-1E17/cm^2。为了提高产能，所要求的离子束电流为30-100mA，束流能量为30-60KeV，而最大的离子束功率可达6KW。然而，氢或氦离子束斑尺寸H只有约15mm。因此，当氢离子注入时，其温升可增加若干倍。由此，我们可以看出，针对氢离子注入，为了降低温度的上升，我们可以增加离子束斑尺寸H。

以下重点阐述通过增加束斑高度来降低在离子注入制程中的温度的升高。

图2是通常的离子注入机示意图；离子注入机系统10一般包括一个离子束发生器11其用来生成离子束和离子束流线12，离子束流线通常包括一系列电磁设备，选择离子束中的一个特定荷质比的离子，并引导这些离子通过离子束流真空室到达设置在靶室13内的目标工件14(目标工件可为晶圆或其它衬底材料，本发明目标工件主要以晶圆进行说明，其它目标工件的操作方式与晶圆相同，故不予说明)。晶圆14的表面定义为XY平面，Z轴方向垂直于XY平面，离子束16沿Z轴方向达到晶圆表面。此外，靶室13中的工作台，这里可以为晶圆台15，晶圆台15可携带晶圆14在X或Y方向上围绕离子束做一维或二维运动，以达到均匀注入的目的。

离子束在目标工件表面的均匀注入是由离子束和目标工件的相对运动来实现的。一般来说，离子束与工作台(如晶圆台)的组合有如下几种方式：

固定圆点状离子束，目标工件围绕离子束做圆周和直线的二维运动；晶圆台是一个旋转盘，其上通常装有多个晶圆，旋转盘绕Z轴旋转，旋转盘也同时在y方向上做线性往复运动；

固定圆点状离子束，目标工件围绕离子束做二维线性的运动；晶圆台通常装有一个晶圆，晶圆台在X和Y两个方向上做线性往复运动，该运动在x方向的运动速度通常远远超过了在y方向的运动速度；

固定宽带状离子束，离子束在x方向的宽度至少宽于目标工件，目标工件围绕离子束做一维线性的运动。晶圆台通常装有一个晶圆，晶圆台在Y方向上做线性往复运动；

电或磁扫描离子束形成的准宽带状离子束，扫描离子束在x方向的宽度至少宽于目标工件，目标工件围绕离子束做一维线性的运动。晶圆台通常装有一个晶圆，晶圆台在Y方向上做线性往复运动。

图3中，离子束21的束斑在y方向大小的定义是束高度h1。为了减少离子注入制程中的温升，这里，我们通过增加离子束斑高度h1来实现，为了扩大束高度，需要应用一个装置22，该装置用来扩展离子束在一个方向上的尺寸。例如，该装置可以是电或磁四极透镜，通过四极透镜在y方向散焦离子束21，则可以在y方向扩大束斑高度至h2。当然，这个装置也可以是电或磁扫描器，电或磁扫描器通过随时间变化的电场或磁场的作用，使得离子束21在y方向上往复移动。由于离子束在Y方向的往复移动，其造成的时间平均的效果是，离子束斑的有效高度将增加到h2。电或磁扫描器的扫描频率可以是几十至几千赫兹。同时，在x方向上，电或磁扫描器对离子束的影响很小，从而在离子注入过程中降低温度的上升。电扫描器通常是两个电极板产生时变电场，离子束从两个电极板之间的空间通过，如22所示；磁扫描器通常是框型铁磁材料和绕在其上的线圈产生时变磁场，离子束从框形中间的空间通过。

图4为采用扩大离子有效束斑用的电或磁扫描器22的离子注入机系统30的示意图。该实施例中，离子注入机系统10一般包括一个离子束发生器11生成离子束16和离子束流线12，离子束流线通常包括一系列电磁设备选择离子束中的一个特定荷质比的离子，并引导这些离子通过离子束流真空室到达设置在靶室13内的目标工件14(晶圆或其它衬底材料)。其中，离子束16可以是圆点状束、宽带离子束或扫描准宽带离子束。此外，工作台(晶圆台15)可携带晶圆14，晶圆台15的构成和运动方式各种各样，可以是多片晶圆旋转盘，可以是单片晶圆静电吸盘；晶圆台15在X或Y方向上围绕离子束做一维或二维运动，以达到均匀注入的目的。电或磁扫描器22可安装在靶室13的上游，电或磁扫描器与目标工件14有一定距离，通过电或磁扫描器和这个距离的共同作用，可以将离子束16在目标工件的有效高度增加到新高24。

值得提及的是，离子注入机中也采用过电或磁扫描器。在那里，离子注入机中的电或磁扫描器，其目的是保证离子束的均匀注入；它对离子束的扫描范围大于整个工件的特征尺寸(如直径或宽度)，例如，扫描范围远大于晶圆的直径200或300mm，从而实现对离子束的均匀注入。而在这里，电或磁扫描器用来扩大离子束的有效束斑尺寸，此时，它对离子束的扫描范围远小于工件的特征尺寸(如直径或宽度)，在一种实施例中，其束斑的有效高度h2通过电或磁扫描器的扩展后，可以达到原束斑高度h1的2-10倍；同时，对于氢或氦离子束来说，原束斑高度h1约为15mm，扩展后的高度为h2约为30-150mm；这些有效束斑尺寸远远低于晶圆的直径200或300mm。因此，本发明的电或磁扫描器的应用与以往的应用明显不同。

离子束斑扩展可应用于旋转盘多晶圆离子注入机，图5显示了对于旋转盘系统，离子束斑扩展的方向垂直于离子束在旋转盘上的圆形轨迹；旋转盘101通常装有一批晶圆，在一种实施例中，旋转盘装有13片晶圆，晶圆102是13片晶圆中的一片。离子束105具有原始高度h1，离子束105沿Z轴方向到达旋转盘。离子束105在固定的位置，而旋转盘101的旋转绕其中心110旋转，旋转轴沿z方向，旋转方向如箭头103所示，旋转频率约为5-20Hz。这样，每转一圈，离子束105在旋转盘上留下了圆形痕迹106，这个圆形痕迹106就是加热条纹。加热条纹106的宽度是离子束斑高度h1，加热条纹的面积是2πrh1。为了减少离子束功率密度，离子束105可被前述的电或磁扫描器22在Y方向上扩展，扩展的离子束107具有更高的束斑高度h2，h2约为h1的2-10倍。由此，加热条纹面积将变大为2πrh2，从而减少温度的上升。该旋转盘还可沿y轴方向如显示的箭头104的方向来回线性运动，这个的往复运动使得旋转盘上的晶圆片102和其它的晶圆获得均匀注入。

离子束斑扩展也可应用于宽带束单晶圆离子注入机，图6显示了对于宽带束和线性一维扫描系统，离子束斑扩展的方向垂直于宽带束的长轴方向。宽带离子束205具有原始高度h1，其宽度W超过晶圆202的直径206，宽带离子束205沿Z轴方向到达晶圆202。离子束205是在固定的位置，加热条纹的面积是W×h1。为了减少离子束功率密度，离子束205可被前述的电或磁扫描器22在Y方向上扩展，扩展的离子束207具有更高的束斑高度h2，h2约为h1的2-10倍。由此，加热条纹面积将变大为W×h2，从而降低温度的上升。同时，晶圆202还沿y轴方向如显示的箭头204的方向来回线性运动，这个的往复运动使得晶园202获得均匀注入。

离子束斑扩展也可应用于二维机械扫描单晶圆离子注入机，图7显示了对于二维机械扫描系统，离子束斑扩展的方向垂直于其中的快速机械扫描方向；离子束305具有原始高度h1，离子束305沿Z轴方向到达晶圆302。离子束305是在固定的位置，而晶圆302安置在类似钟摆一样晶圆台301上，晶圆302持有晶圆台301有两个机械往复运动，快速机械扫描是围绕摆动中心310的钟摆运动，其摆动轴沿Z方向，摆动方向如显示的箭头303的方向，钟摆运动的频率为0.5-5赫兹。当摆杆结构(类似钟摆的晶圆台)每摆动一次，离子束305在晶圆上留下了弧形痕迹306，弧形痕迹的长度为W，这个弧形痕迹306就是如图1所示的加热条纹，加热条纹306的宽度是离子束斑高度h1，加热条纹的面积是W×h1。为了减少离子束功率密度，离子束305可被前述的电或磁扫描器22在Y方向上扩展，扩展的离子束307具有更高的束斑高度h2，h2约为h1的2-10倍。由此，加热条纹面积将变大为W×h2，从而降低温度的上升。同时，晶圆台301还有一个慢速的线性运动，慢速的线性运动沿y轴方向如显示的箭头304的方向来回线性运动，这种双向的往复运动使得旋转盘上的晶圆302获得均匀注入。

离子束斑扩展也可应用于扫描束流单晶圆离子注入机，图8显示了对于扫描离子束系统，光斑扩展的方向垂直于离子束扫描方向。离子束405具有原始高度h1，离子束405沿Z轴方向到达晶圆302，同时，如X方向显示的箭头403所示，离子束被注入机中的电磁扫描器来回扫描，离子束405的扫描范围为W，W比晶圆402的直径更宽，所以离子束能在X方向上覆盖整个晶圆。如果按时间平均，这种扫描离子束可以为准宽带束406，准宽带束406是在固定的位置。因此，加热条纹的面积是W×h1。为了减少离子束功率密度，离子束405可被前述的电或磁扫描器22在Y方向上扩展，扩展的离子束407具有更高的束斑高度h2，h2约为h1的2-10倍，准宽带束406的高度成为h2。因此，加热条纹面积将变大为W×h2，从而降低温度的上升。同时，晶圆402还沿y轴方向如显示的箭头404的方向来回线性运动，这个的往复运动使得晶园402获得均匀注入。

因此，当离子束注入到一个工件时，工件的表面会确定一个平面；离子束和工件的表面在第一方向上有一个快速相对运动；离子束和工件的表面在第二方向上有一个慢速的相对运动；第一方向和第二方向互相垂直。利用电或磁扫描器、电或磁四极透镜扩展离子束在第二方向的尺寸，这样能降低离子束的功率密度，从而减少晶圆的温度上升。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种降低晶圆在离子注入制程中的温度升高的装置，其特征在于，包括离子注入机系统以及用于扩展离子束尺寸的装置；所述离子注入机系统包括用于生成离子束的离子束发生器、离子束流线以及靶室；所述离子束发生器、离子束流线、用于扩展离子束尺寸的装置以及靶室依次排列；所述离子束流线用于选择特定荷质比的离子，并包含数个电磁装置其用以形成园形离子束流、宽带离子束流或扫描离子束流，并引导所述离子通过所述用于扩展离子束尺寸的装置到达所述靶室；所述靶室安装有固定目标工件的工作台；所述目标工件做基本垂直于离子束前进方向的一维或二维运动，并穿过离子束；所述离子束在所述目标工件上形成离子束斑并注入到所述目标工件的内部。

2.根据权利要求1所述降低晶圆在离子注入制程中的温度升高的装置，其特征在于：所述用于扩展离子束尺寸的装置为电扫描器、磁扫描器、电四极透镜或磁四极透镜；所述电扫描器、磁扫描器、电四极透镜或磁四极透镜用以扩展离子束在目标工件表面上一个方向上的尺寸。

3.根据权利要求1所述降低晶圆在离子注入制程中的温度升高的装置，其特征在于：所述工作台为可固定多个目标工件的旋转盘；所述旋转盘围绕离子束做旋转和线性运动。

4.根据权利要求1所述降低晶圆在离子注入制程中的温度升高的装置，其特征在于：所述工作台为可固定单个目标工件的静电吸盘；所述静电吸盘围绕离子束做一维或二维运动。

5.根据权利要求1所述降低晶圆在离子注入制程中的温度升高的装置，其特征在于：所述离子束注入过程中会在所述目标工件的表面上定义一个平面，所述离子束与该平面在第一方向上有一个快速相对运动；所述离子束与该平面在第二方向上有一个慢速的相对运动；所述第一方向和第二方向互相垂直；所述用于扩展离子束尺寸的装置扩展离子束在第二方向上的尺寸。

6.根据权利要求1所述降低晶圆在离子注入制程中的温度升高的装置，其特征在于：所述离子注入机系统为园束流多片旋转盘离子注入机系统，所述离子束斑的扩展方向垂直于所述离子束在所述工作台上的圆形轨迹。

7.根据权利要求1所述降低晶圆在离子注入制程中的温度升高的装置，其特征在于：所述离子注入机系统为宽带束单片一维扫描离子注入机系统；所述离子束尺寸的扩展方向垂直于所述宽带束的长轴方向。

8.根据权利要求1所述降低晶圆在离子注入制程中的温度升高的装置，其特征在于：所述离子注入机系统为园束流单片二维机械扫描离子注入机系统；所述离子束尺寸的扩展方向垂直于快速机械扫描的方向。

9.根据权利要求1所述降低晶圆在离子注入制程中的温度升高的装置，其特征在于：所述离子注入机系统为扫描束单片一维扫描离子注入机；所述离子束尺寸的扩展方向垂直于所述离子束扫描方向。

10.一种降低晶圆在离子注入制程中的温度升高的方法，其特征在于：包括如下步骤，(S1)离子注入机系统中的离子束发生器生成离子束；(S2)离子束通过离子束流线进入用于扩展离子束尺寸的装置；(S3)所述用于扩展离子束尺寸的装置扩展所述离子束在一个方向上的尺寸；(S4)所述离子束进入靶室并注入目标工件。

11.根据权利要求10所述降低晶圆在离子注入制程中的温度升高的方法，其特征在于：所述用于扩展离子束尺寸的装置可以是电扫描器、磁扫描器、电四极透镜或磁四极透镜；所述离子注入机系统可以是园束流多片旋转盘离子注入机系统、宽带束单片一维扫描离子注入机系统、园束流单片二维机械扫描离子注入机系统或扫描束单片一维扫描离子注入机。

12.根据权利要求10和11任一所述降低晶圆在离子注入制程中的温度升高的方法，其特征在于：所述步骤(S2)中，所述离子束流线用于选择特定荷质比的离子，并包含数个电磁装置，其用以形成园形离子束流、宽带离子束流或扫描离子束流，并引导所述离子通过所述用于扩展离子束尺寸的装置到达所述靶室；所述靶室安装有固定目标工件的工作台；所述目标工件做基本垂直于离子束前进方向的一维或二维运动，并穿过离子束；所述离子束在所述目标工件上形成离子束斑并注入到该目标工件的内部；所述步骤(S3)中，所述用于扩展离子束尺寸的装置将通过其的离子束在一个方向上进行扩展。

Images