CN104756224A - 在离子注入中控制注入诱导的损伤 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种离子注入系统，该离子注入系统具有配置成向工件提供聚点离子束的离子注入设备，该聚点离子束具有与其相关的射束密度，其中该工件具有与其相关的晶体结构。扫描系统沿一轴或多轴相对于彼此地反复扫描聚点离子束与工件中的一个或多个。还提供控制器，该控制器配置成在工件上的预定位置暴露于聚点离子束时确立工件的预定局部温度。由此在该预定位置获得工件晶体结构的预定局部失序，其中控制器配置成控制聚点离子束的射束密度以及与扫描系统相关的占空比中的一个或多个，从而在工件上的预定位置确立该工件的局部温度。

Description

在离子注入中控制注入诱导的损伤

技术领域

本发明总体上涉及离子注入系统，更具体而言涉及一种对扫描点离子束的扫描频率及占空比的控制，以便控制工件中由注入诱发损伤累积的速率。

背景技术

随着对无线与便携式技术的侧重，电子装置的持续快速发展以为半导体制备带来新的挑战。装置工艺的发展要求性能更佳的较小晶体管。提高装置的性能并降低装置中的有害漏电流已然成为关注的焦点。对于产出装置中有害漏电流起到推波助澜作用的半导体制造过程是离子注入制程。

基于诸多因素，离子注入会在半导体工件(例如硅)的晶格结构中造成损伤，其中包含注入离子的剂量、注入离子的质量、剂量率(每秒每平方厘米的离子数)以及工件温度。离子注入制程通常会在工件中引起点缺陷，其中空隙、空缺及其他点缺陷均会在离子注入中发生。一般而言，点缺陷随后在工件的退火处理中形成扩展缺陷，其中点缺陷可能延伸至工件的有效区域。这种扩展缺陷例如会造成产出的装置中存在结漏，诸如自源区/漏区泄漏至装置的阱区。最终，这种泄漏可能加大操控装置所需的电力和/或增大装置的待机功耗。

决定离子注入过程的平均剂量率的因素之一是离子注入机的构架。举例而言，在批处理或多道处理的工件系统中，通常经由旋转多个工件所置的台板，通过固定的离子束或带状射束，同时向多个工件注入离子。在单工件系统中，在与离子束成一维或二维的空间内对单个工件单独进行扫描，也可对离子束进行扫描。对于工件上的任何特定位置，离子注入系统的构架均会对平均剂量率产生深远影响，由此影响在工件晶格结构中所造成的损伤程度。举例而言，即便单工件系统与分批处理系统具有相同的离子束密度，前者的有效剂量率亦比后者更高，由此使单工件离子注入系统适用于需要高剂量注入的装置，在此预期对工件的晶格结构的损伤最大化。

举例而言，在单工件架构中，在市售的离子注入系统中采用不同的扫描方法，对于离子束的水平扩张在结合静电和/或磁扫描的一维机械式扫描中变化并增加均匀度。这种系统的关注点在于高生产量及尽可能小的跨晶片剂量变化，它们是影响设计实施方式的关键属性。然而，由于在单工件构架中的高剂量和/或高能量注入对工件晶格结构所造成的损伤向来是问题所在。因此，本领域需要一种用于控制工件上局部的损伤累积的设备、系统及方法，同时优化单工件离子注入构架中的工件生产量。

发明内容

本发明通过提供一种通过控制工件的局部温度而确立工件晶体结构的预定局部失序(localized disorder)的系统、设备及方法来克服现有技术的限制，其中工件在单工件离子注入构架中受到聚点离子束。因此，下文介绍发明内容的简要概述，以便对本发明的某些方面具有基本了解。该发明内容部分并非本发明的详尽综述。其既非旨在确定本发明的关键元件或主要元件，亦非限定本发明的范围。其目的在于，以简化形式呈现本发明的某些构思，作为下文具体实施方式的引言。

根据本发明，提供一种用于注入离子的离子注入系统。该离子注入系统例如包括配置成向工件提供聚点离子束的离子注入设备，该聚点离子束具有与其相关的射束密度，其中该工件具有与其相关的初始晶体结构。进一步提供扫描系统，该扫描系统配置成沿一轴或多轴相对于彼此地反复扫描聚点离子束与工件中的一个或多个。该扫描系统例如包括配置成相对于聚点离子束扫描工件的工件扫描系统以及配置成沿快速扫描轴扫描聚点离子束的射束扫描系统中的一个或多个。在一实施例中，工件扫描系统配置成沿慢速扫描轴扫描工件，其中快速扫描轴及慢速扫描轴非平行。在另一实施例中，工件扫描系统配置成沿快速扫描轴及慢速扫描轴二者相对于聚点离子束扫描工件，其中聚点离子束大体上固定。

根据本发明的另一方面，提供控制器，该控制器配置成在工件上的预定位置暴露于聚点离子束时确立工件的预定局部温度。相应地，在该预定位置确立工件晶体结构的预定局部失序。工件晶体结构的预定局部失序例如与工件所需的退火后晶体结构相关，而该退火后晶体结构与工件在预定的退火温度退火相关。

在一实施例中，该控制器配置成控制聚点离子束的射束密度以及与扫描系统相关的占空比(duty cycle)或扫描频率及波形中的一个或多个，以便在工件上的预定位置确立工件的局部温度。占空比与工件暴露于聚点离子束的时间跟相对于彼此地扫描聚点离子束及工件中的一个或多个相关的总时间之间的比例有关。控制器例如配置成控制相对于彼此地扫描聚点离子束及工件的速度及在该扫描期间工件暴露于聚点离子束的时间。在另一实施例中，控制器进一步配置成通过对扫描系统的控制而选择性地防止工件在反复扫描之间暴露于聚点离子束，由此控制占空比。在还一实施例中，控制器进一步配置成通过对扫描系统的控制而允许工件在预定位置自预定的局部温度冷却。举例而言，控制器配置成通过对占空比的控制而允许局部温度在连续扫描之间降低，以控制工件上预定位置的局部温度。在又一实施例中，温度传感器进一步配置成向控制器提供与该预定局部温度有关的反馈。

本发明进一步提供一种用于在离子注入期间控制工件晶体结构的局部失序的方法。该方法包括向工件提供聚点离子束(该聚点离子束具有与其相关的射束密度)以及在一轴或多轴上相对于彼此地反复扫描该聚点离子束与工件中的一个或多个。通过控制聚点离子束的射束密度以及与相对于彼此地扫描聚点离子束及工件中的一个或多个相关的占空比中的一个或多个，控制工件暴露于聚点离子束时的工件局部温度。相应地，确立工件晶体结构的预定局部失序。

控制占空比例如包括控制工件暴露于聚点离子束的时间跟相对于彼此地扫描聚点离子束及工件中的一个或多个相关的总时间之间的比例。控制占空比例如进一步包括控制相对于彼此地扫描聚点离子束及工件中的一个或多个的速度以及工件暴露于聚点离子束的总时间。控制占空比可进一步包括选择性地防止工件在连续扫描之间暴露于聚点离子束。

上文的发明内容部分仅旨在简要概述本发明某些实施方案的某些特征，其他实施方案可包括上述特征以外的其他特征和/或不同特征。特别地，该发明内容部分不得理解为限定本申请的保护范围。因此，为实现前述及有关目的，本发明包括下文所述且特别在权利要求书中所指出的特征。下文内容及附图详细阐明本发明的某些说明性实施方案。然而，这些实施方案仅表明采用本发明原理的多种不同方式中的少数几种。在结合附图考虑的情况下，由下文对本发明的详细描述会更清楚理解本发明的其他目的、优点及新颖性特征。

附图说明

图1是根据本发明几方面的示例性离子注入系统的框图；

图2是根据本发明一实施例相对于聚点离子束对工件反复扫描的平面图；

图3A是以低射束密度及低占空比的离子注入之后工件上硅晶体表面损伤的TEM图像；

图3B是以高射束密度及高占空比的离子注入之后工件上硅晶体表面损伤的TEM图像；

图4表示根据另一方面用于控制半导体工件上局部损伤累积的方法；

图5表示用于控制半导体工件上局部损伤累积的示例性基于处理器的系统的示意图。

具体实施方式

本发明总体上针对一种用于控制半导体工件上局部损伤累积的设备、系统及方法，同时优化单工件离子注入构架中的工件生产量。相应地，现将参照附图阐述本发明，其中通篇中的相同标号可用于指代相同元件。应当理解，对这些方面的描述仅供说明，而不得解释为限定目的。出于解释目的，在下文中阐明若干具体细节，以便全面理解本发明。然而，本领域技术人员会显而易知，本发明可在不具备这些具体细节的情况下实施。另外，本发明的范围不应受到下文参照附图所述的实施方案或实施例的限制，而仅受所附权利要求书及其等同变化的限制。

还需指出，附图用于说明本发明实施方案的某些方面，由此应视为仅供示意性说明。特别地，根据本发明的实施方案，附图中所示的元件并不一定相互成比例绘制，将附图中各元件的布置选为可清楚理解相应的实施方案，不得理解为必然表示实施中各组件的实际相对位置。此外，若非特别注明，则本文所述的各实施方案及实施例的特征可相结合。

还应理解，在以下描述中，在图中所示或文中所述的功能模块、装置、组件、电路元件或其他实际部件或功能部件之间的任何直接连接或耦接亦可通过间接连接或耦接来实施。此外还应理解，在图中所示的功能模块或部件在一个实施方案中可作为独立特征或电路形式实施，在另一实施方案中亦可或可选择以共同特征或电路来全部或部分实施。举例而言，几个功能模块可作为在共同处理器(如信号处理器)上运行的软件形式实施。还应理解，若非另有相反规定，则在以下说明书中基于导线所述的任何连接亦可作为无线通信形式实施。

离子注入系统中的制程控制通常主要注重离子束变量，诸如离子种类、能量、剂量及射束电流。工件层次的制程控制已被限定于半导体工件的晶体方位调控，以控制沟道效应并在最终的装置中提供足够的电荷控制。次一级的考虑是工件温度控制。工件吸收的功率等同于离子束电流与射束能量的乘积，其为可能达到数千瓦特的数值。若不加以控制，工件吸收的功率可造成工件温度的上升。照常规，利用制程冷却水及与工件所处的冷却夹盘相连的冷却器而大致控制工件温度。

工件温度通过这种冷却夹盘而受到控制，以保护成形于工件上的光致抗蚀剂掩模，该光致抗蚀剂掩模通常用于划定工件上待注入离子的区域。光致抗蚀剂掩模通常在温度刚好超过120℃时即熔化并流动。倘若工件温度保持在100℃以下，则通常就不太考虑工件的绝对温度或实际温度。因此，工件温度控制的课题习惯上已被限定于避免光致抗蚀剂的烧毁或熔化，并未考虑更为复杂的晶体效应。

然而，本发明领悟到控制工件中温度高升所致的晶体效应具有优势，并将此类控制定义为“损伤工程(Damage Engineering)”。在本发明中披露损伤工程的目的在于，利用剂量率及工件温度控制，表征并控制离子注入“损伤”的性质和位置或者工件晶体结构的局部失序。

由离子注入造成潜在损伤的主要因素在于离子质量、能量、离子剂量、瞬时剂量率(每单位面积的离子束电流)以及工件温度。由形成特定装置的要求确定离子质量、能量及离子剂量，它们对于某一套制程参数而言通常固定不变。另外，对于某些应用，需要剂量率在特定情况下最大化，其原因在于最高的离子束电流(例如剂量率)是生产量最大化的条件，或者说“理想”的生产条件。因此，调制剂量率会对产品的生产量产生影响。

本发明领悟到温度控制(例如，亦称作“瞬时温度控制”或在工件受到离子束照射时在工件上某一位置的局部温度的控制)是在离子注入中提供制程控制的另一种方式，从而精微控制工件晶体结构的局部失序。

因此，根据本发明的一方面，图1表示示例性的离子注入系统100，其中该离子注入系统例如包括终端102、束线组件104及终端站106。一般而言，终端102、束线组件104及终端站106确定离子注入设备107，其中终端102中的离子源108耦接至电源110，以使掺杂剂气体离子化成多个离子且形成离子束112。在本实施例中，引导离子束112穿过射束控向设备114且穿出穿孔116射向终端站106。在终端站106中，离子束112轰击工件118(例如硅晶片、显示面板等半导体)，该工件118选择性地夹至或安装至夹盘120(例如静电夹盘或ESC)。一旦注入的离子嵌入工件118的晶格时，则其改变工件的物理和/或化学性质。鉴此，离子注入用于半导体装置的制造和金属表面处理以及材料科学研究中的各种应用中。

举例而言，沿着离子束行进方向(例如z方向)观察时，离子束112的剖面呈圆形及大体上椭圆形之一。就此而言，本发明的离子束112包括笔形或聚点射束(例如在x方向及y方向中的一个或多个方向扫描的聚点射束)，其中将离子导向终端站106，这类形式均予以纳入本发明的范畴之内并概括性称作“离子束”或“聚点离子束”。

根据一典型方面，终端站106包括处理腔室122，如真空腔室124，其中处理环境126与该处理腔室关联。处理环境126一般存在于处理腔室122内，在一个实施例中，处理环境126包括由耦接至处理腔室并配置成大体上将该处理腔室抽成真空的真空源128(例如真空泵)所产生的真空。

在利用离子注入系统100注入期间，随着带点离子与工件碰撞，能量可在工件118上以热量形式积聚。倘若缺乏防范措施，这种热量可能会使工件118翘曲或破裂，或者损伤工件表面上的薄膜或材料，这在某些实施方案中会致使工件无用(或可用性显著降低)。该热量还会造成传递至工件118的离子量与所需量不同，这会改变所需的功能性。因此，根据另一实施例，夹盘120包括低于环境温度的夹盘130，其中低于环境温度的夹盘配置成在工件暴露于离子束112期间在处理腔室122内支撑并冷却工件118或以其他方式使工件118保持其温度。需指出，尽管在本实施例中将夹盘120称作低于环境温度的夹盘130，但夹盘120同样可包括高于环境温度的夹盘(图中未示)，其中高于环境温度的夹盘配置成在处理腔室122内支撑并加热工件118。

低于环境温度的夹盘130例如是配置成将工件118冷却或冷冻至处理温度的静电夹盘，该处理温度显著低于周围或外部环境132(例如亦称作“大气环境”)的环境或大气温度。同样地，在夹盘120包括上述高于环境温度的夹盘的情况下，该高于环境温度的夹盘可包括配置成将工件118加热至处理温度的静电夹盘，该处理温度显著高于周围或外部环境132的环境或大气温度。可进一步提供冷却系统134，其中在另一实施例中，该冷却系统配置成冷却或冷冻低于环境温度的夹盘130，由此将留在其上的工件118冷却或冷冻至处理温度。在另一实施例中，在高于环境温度夹盘的情况下，还可以类似的方式提供加热系统(图中未示)，其中加热系统配置成加热高于环境温度的夹盘并将留在其上的工件118加热至处理温度。

根据本发明，离子注入设备107配置成向工件118提供聚点离子束121，该聚点离子束具有与其相关的射束密度，其中工件具有与其相关的晶体结构(如下文详述)。根据另一实施例，提供扫描系统140，其中该扫描系统140配置成沿着一轴或多轴(例如x方向和/或y方向)相对于彼此地反复扫描聚点离子束121及工件118中的一个或多个。举例而言，扫描系统140包括配置成(例如沿与x轴相关的慢速扫描轴)相对于聚点离子束121扫描工件118的工件扫描系统142。扫描系统例如可选择进一步包括配置成(例如沿与y轴相关的快速扫描轴)扫描聚点离子束121的射束扫描系统144。射束扫描系统144例如配置成沿着该快速扫描轴静电式或磁力式扫描聚点离子束121。在另一实施例中，工件扫描系统142配置成沿快速扫描轴及慢速扫描轴相对于聚点离子束121扫描工件118，由此确定二维机械式扫描结构。

根据本发明一方面，提供控制器146，该控制器146配置成在工件118上的预定位置148(如图2所示)暴露于聚点离子束121时确立工件的预定局部温度，其中在该预定位置确立工件118的晶体结构的预定局部失序。在一实施例中，工件118的晶体结构的预定局部失序与工件所需的退火后晶体结构相关，而该退火后晶体结构与工件在预定退火温度的后续退火相关。

控制器146例如配置成控制聚点离子束121的射束密度及与扫描系统140相关的占空比中的一个或多个，以在扫描期间于工件上的预定位置148确立工件118的局部温度。应指出，虽然在图2中将预定位置148表示为工件118上的某一位置，但该预定位置可基于聚点离子束121照射工件的位置发生变动。

占空比例如与工件118暴露于聚点离子束121的时间跟相对于彼此地扫描聚点离子束及工件中的一个或多个相关的总时间之间的比例有关。图1的控制器146例如进一步配置成通过对扫描系统140的控制而控制相对于彼此地扫描聚点离子束121及工件118的速度，以及在该扫描期间工件暴露于聚点离子束的时间。此外，控制器146配置成通过对扫描系统140的控制而选择性地防止工件118在反复扫描150之间暴露于聚点离子束121，由此控制占空比。

就此而言，图1的控制器146配置成向扫描系统140提供变频调制扫描信号152和/或占空比可变的扫描信号154，用以改变聚点离子束121照射工件的时间。变频调制扫描信号152和/或占空比可变的扫描信号154例如是基于相对于工件118扫描聚点离子束121的速率和/或聚点离子束离开工件“停止”(例如在图2的位置156)的时间量中的一个或多个。

因此，应当理解，扫描速度和/或在位置156的休止时间大体上允许工件118从工件暴露于聚点离子束121所造成的温度升高中“恢复”，由此提供加强的损伤工程。举例而言，图1的控制器146配置成通过对扫描系统140的控制而允许工件118在预定位置148自预定的局部温度冷却。在另一实施例中，控制器146配置成通过对占空比的控制而允许局部温度在连续扫描之间降低，以控制工件118上预定位置148的局部温度。

在一实施例中，控制器146配置成能够在经验数据所提供的指令下运行，该经验数据会根据有关聚点离子束的已知数据(如剂量、能量、射束通量或诸如此类)表明聚点离子束121的适当扫描速度和/或占空比。亦或，提供温度传感器158(例如热电偶、红外传感器等)，该温度传感器配置成向控制器146提供与预定局部温度相关的反馈。就此而言，预定局部温度的实时管理可通过现场测量工件118的温度而达成。

为更好理解本发明，图3A表示在利用低射束密度及低占空比的离子注入之后，在工件162上硅晶体损伤的透射式电子显微镜(TEM)图像160。如图所示，在射束密度及占空比(例如在工件上的任何特定位置存在离子束的时间)相对较低时，注入层或区域164并未完全非晶化，其中非结晶区域与若干内含物或残留的晶体基板168的损伤区域166存在混合。就此而言，工件162上的损伤区域166与晶体基板168之间的边界区域169因此粗糙不平而未能明显界定。

另一方面，图3B表示在利用高射束密度及高占空比的离子注入之后，在另一工件172上硅晶体损伤的另一TEM图像170。对照图3A的TEM图像160，图3B的TEM图像170表示基本上或完全非晶化的损伤层174。相应地，根据本发明利用高射束密度及高占空比的离子注入之后，在工件172的非结晶区域178与结晶区域180之间之间存在非常平滑且明显的边界176。

根据本发明的另一示例性方面，图4表示用于在离子注入期间处理并控制工件晶体结构的局部失序的示例性方法200。需指出，尽管在本文中以一系列动作或事件阐述示例性方法，但应理解，本发明不仅限于这类动作或事件的所示次序，根据本发明，某些步骤会以不同顺序执行且/或与除本文所述之外的其他步骤同时进行。此外，并非所述各步骤均必须用于实现根据本发明的方法。此外应理解，所述方法可结合本文所述的系统以及结合文中未示的其他系统来实施。

图4的方法200始于动作202，其中向工件提供聚点离子束，并且该聚点离子束具有与其相关的射束密度。该聚点离子束例如包括图1及图3的聚点离子束121。在图4的动作204中，在一轴或多轴上相对于彼此地反复扫描聚点离子束及工件中的一个或多个。举例而言，图1的工件118是沿慢速扫描轴相对于聚点离子束121受到机械式扫描，而聚点离子束是沿快速扫描轴受到静电式和/或磁力式扫描(如上述)。亦或，工件118是沿快速扫描轴及慢速扫描轴受到机械式扫描，其中快速扫描轴与慢速扫描轴并不平行。

在图4的动作206中，在工件暴露于聚点离子束时，对该工件的局部温度进行控制，其中确立工件晶体结构的预定局部失序。在动作206中对工件局部温度的控制例如包括控制聚点离子束的射束密度以及与相对于彼此地扫描聚点离子束及工件中的一个或多个相关的占空比中的一个或多个。控制占空比例如包括控制工件暴露于聚点离子束的时间跟相对于彼此地扫描聚点离子束及工件中的一个或多个相关的总时间之间的比例。控制占空比可进一步包括控制相对于彼此地扫描聚点离子束及工件中的一个或多个的速度以及工件暴露于聚点离子束的总时间。在另一实施例中，控制占空比可选择性或附加性地包括选择性地防止工件在连续扫描之间暴露于聚点离子束。

在一实施例中，在动作206中控制占空比通过允许局部温度在连续扫描之间降低而控制工件的局部温度。如上述，可进一步测量工件的局部温度，其中在动作206中控制聚点离子束的射束密度及占空比中的一个或多个进一步(至少部分地)基于所测的局部温度而进行。

根据另一方面，可在一个或多个通用计算机或基于处理器的系统中利用计算机程序代码实施前述方法。如图5所示，根据另一实施方案提供基于处理器的系统300的框图。举例而言，图1的控制器146可包括图5的基于处理器的系统300。基于处理器的系统300例如是通用型计算机平台并可用于实施本文所述的方法流程。基于处理器的系统300可包括处理单元302，诸如台式计算机、工作站、笔记本电脑或为特定应用程序定制的专用单元。基于处理器的系统300可配备显示器318以及一个或多个输入/输出装置320，诸如鼠标、键盘或打印机。处理单元320可包括中央处理单元(CPU)304、存储器306、大容量存储器308、视频适配器312和/或连接至总线310的I/O接口314。

总线310可以是任意类型的诸多种总线体系结构中的一个或多个，包含存储器总线或存储控制器、外围总线或视频总线。CPU304可包括任意类型的电子数据处理器，存储器306可包括任意类型的系统存储器，诸如静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)或只读存储器(ROM)。

大容量存储器308可包括任意类型的配置用于存储数据、程序及其他信息且可经由总线310访问这些数据、程序及其他信息的存储装置。大容量存储器308可包括例如硬盘驱动器、磁盘驱动器或光盘驱动器中的一个或多个。

视频适配器312及I/O接口314为将外部输入及输出装置连接至处理单元302提供接口。输入及输出装置的实施例包含连接至视频适配器312的显示器318以及连接至I/O接口314的I/O装置320，诸如鼠标、键盘、打印机等。其他装置也可连接至处理单元302并可使用或多或少的接口卡。举例而言，串行接口卡(图中未示)可用于为打印机提供串行接口。处理单元302还可包括网络接口316，该网络接口可有线连接至局域网(LAN)或广域网(WAN)322和/或无线线路。

应指出，基于处理器的系统300可包括其他部件或不包括本文所述的某些部件。举例而言，基于处理器的系统300可包含电源、连接线、主板、移动储存媒介、机箱等。这些其他部件尽管在图中并未示出，但均视作所述基于处理器的系统300的组成部分。

本发明的实施方案可在基于处理器的系统300上实施，如通过CPU304执行的程序代码实施。根据上述实施例及实施方案的各种方法均可通过程序代码实施而成。因此，此处省略详尽说明。

此外，应指出，图1中的模块及装置均可在一个或多个图5的基于处理器的系统300上实施。不同模块及装置间的通讯可根据模块实施的方式而有所差异。倘若模块是在一个基于处理器的系统300上实施，则数据可在由CPU304执行用于不同步骤的程序代码之间存储于存储器306或大容量存储器308。而后在各步骤执行期间，可由CPU304通过总线310访问存储器306或大容量存储器308而提供数据。倘若模块是在不同的基于处理器的系统300上实施或预计由其他存储系统(如独立数据库)提供数据，则可通过I/O接口314或网络接口316在系统300之间提供数据。类似地，由装置或存储器提供的数据可由I/O接口314或网络接口306输入一个或多个基于处理器的系统300。本领域的普通技术人员容易理解实施落入不同实施方案范围内的系统及方法的其他变化方案及改进方案。

虽然已就某些实施方案对本发明加以阐述，但需指出，上述实施方案仅作为实施本发明某些实施方案的实施例，本发明的应用并非局限于这些实施方案。特别关于由上述组件(总成、装置、电路等)执行的各种功能，若非特别注明，否则用于描述这些组件的术语(包括提及“构件”)旨在对应于执行所述组件的特定功能(即功能上等同)的任意部件，即便其在结构上不等同于执行本文所述的本发明典型实施方案所公开的结构亦然。另外，虽然仅就多个实施方案中的一种方案公开本发明的特定特征，如若适于或利于任何指定或特定应用，则这一特征可结合其它实施方案的一个或多个其他特征。相应地，本发明不限于上述实施方案，但旨在仅受所附权利要求书及其等同变化的限制。

Claims (21)

1.一种离子注入系统，其包括：

离子注入设备，其配置成向工件提供聚点离子束，该聚点离子束具有与其相关的射束密度，其中该工件具有与其相关的晶体结构；

扫描系统，其配置成沿一轴或多轴相对于彼此地反复扫描所述聚点离子束与所述工件中的一个或多个；

控制器，其配置成在所述工件上的预定位置暴露于所述聚点离子束时确立该工件的预定局部温度，其中在该预定位置确立所述工件晶体结构的预定局部失序，并且该控制器配置成控制所述聚点离子束的射束密度以及与所述扫描系统相关的占空比中的一个或多个，以在所述工件上的所述预定位置确立该工件的局部温度。

2.如权利要求1所述的离子注入系统，其中所述占空比与所述工件暴露于所述聚点离子束的时间跟相对于彼此地扫描所述聚点离子束及所述工件中的一个或多个相关的总时间之间的比例有关。

3.如权利要求1所述的离子注入系统，其中所述控制器配置成控制相对于彼此地扫描所述聚点离子束及所述工件中的一个或多个的速度、在该扫描期间所述工件暴露于所述聚点离子束的时间以及相对于该工件扫描的所述占空比及频率。

4.如权利要求3所述的离子注入系统，其中所述控制器进一步配置成通过对所述扫描系统的控制而选择性地防止所述工件在反复扫描之间暴露于所述聚点离子束，由此控制所述占空比。

5.如权利要求4所述的离子注入系统，其中所述控制器配置成通过对所述扫描系统的控制而允许所述工件在所述预定位置自所述预定局部温度冷却。

6.如权利要求1所述的离子注入系统，其中所述扫描系统包括配置成相对于所述聚点离子束扫描所述工件的工件扫描系统。

7.如权利要求6所述的离子注入系统，其中所述扫描系统进一步包括配置成沿一快速扫描轴扫描所述聚点离子束的射束扫描系统，并且所述工件扫描系统配置成沿一慢速扫描轴扫描所述工件，其中该快速扫描轴及该慢速扫描轴不平行。

8.如权利要求6所述的离子注入系统，其中所述工件扫描系统配置成沿一快速扫描轴及一慢速扫描轴相对于所述聚点离子束扫描所述工件，其中该快速扫描轴及该慢速扫描轴不平行。

9.如权利要求1所述的离子注入系统，其中所述控制器配置成通过对所述占空比的控制而允许所述局部温度在连续扫描之间降低，以控制所述工件上所述预定位置的所述局部温度。

10.如权利要求1所述的离子注入系统，其中所述工件晶体结构的所述预定局部失序与所述工件所需的退火后晶体结构相关，该退火后晶体结构与所述工件在预定的退火温度退火相关。

11.如权利要求1所述的离子注入系统，其进一步包括温度传感器，其配置成向所述控制器提供与所述预定局部温度有关的反馈。

12.一种用于在离子注入期间控制工件晶体结构的局部失序的方法，该方法包括：

向工件提供聚点离子束，该聚点离子束具有与其相关的射束密度；

沿一轴或多轴相对于彼此地反复扫描所述聚点离子束与所述工件中的一个或多个；以及

通过控制所述聚点离子束的射束密度以及与相对于彼此地扫描所述聚点离子束及所述工件中的一个或多个相关的占空比中的一个或多个，控制所述工件暴露于所述聚点离子束时所述工件的局部温度，从而确立所述工件晶体结构的预定局部失序。

13.如权利要求12所述的方法，其中控制占空比包括控制所述工件暴露于所述聚点离子束的时间跟相对于彼此地扫描所述聚点离子束及所述工件中的一个或多个相关的总时间之间的比例。

14.如权利要求13所述的方法，其中控制占空比进一步包括控制相对于彼此地扫描所述聚点离子束及所述工件中的一个或多个的速度以及所述工件暴露于所述聚点离子束的总时间。

15.如权利要求12所述的方法，其中控制占空比包括选择性地防止所述工件在连续扫描之间暴露于所述聚点离子束。

16.如权利要求12所述的方法，其中相对于彼此地扫描所述聚点离子束及所述工件中的一个或多个包括沿一慢速扫描轴相对于所述聚点离子束扫描所述工件。

17.如权利要求12所述的方法，其中相对于彼此地扫描所述聚点离子束及所述工件中的一个或多个进一步包括沿一快速扫描轴扫描所述聚点离子束，其中所述快速扫描轴和慢速扫描轴不平行。

18.如权利要求12所述的方法，其中沿所述聚点离子束行进方向观察时，该聚点离子束包括呈圆形或大体椭圆形的剖面。

19.如权利要求12所述的方法，其中控制占空比的操作通过允许所述局部温度在连续扫描之间降低而控制所述工件的所述局部温度。

20.如权利要求12所述的方法，其中所述工件晶体结构的所述预定局部失序与所述工件所需的退火后晶体结构相关，该退火后晶体结构与所述工件在预定的退火温度退火相关。

21.如权利要求12所述的方法，该方法进一步包括测量所述工件的所述局部温度，其中控制所述聚点离子束的射束密度及占空比中的一个或多个进一步至少部分地基于所测的局部温度而进行。