CN104823263B - 处理离子束的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种处理离子束的装置，其为离子束扫描总成。离子束扫描总成(202，300)包括扫描电极组(314a，314b，316a，316b，318)，扫描电极组界定一间隙(330)以接收离子束或在第一平面(xz‑平面)扫描离子束；以及静电多极透镜系统，包括多个电极(304，306，310，312)，沿部分藉由一对扫描电极所界定的离子束前进路径排列。静电多极透镜系统配置为在垂直于第一平面的方向(y)上改变离子束的形状。本发明的处理离子束的装置能在离子植入系统中形成更均匀的离子束。

Description

处理离子束的装置
技术领域
本发明涉及离子植入装置，更特定言之，涉及离子植入器的透镜组件。
背景技术
在现有的半导体电子、太阳能电池以及其他技术的制造上皆依赖离子植入系统来掺杂或是改变硅或其他形式基板的性质。典型的离子植入系统藉由产生离子束来进行掺杂制程，并且操控离子束进入基板内以使离子停留于基板表面下方。不同形式的离子植入系统已发展作为不同的应用。高电流的离子植入系统是一种广泛使用于半导体制造的植入系统类型。这样的植入系统一般产生高达25毫安(mA)的电流，并且可被使用来有效地引导高剂量的植入离子物种进入基板内。
中电流的离子植入系统已被发展成为产生具有强度在一微安培(microampere)至约五毫安的范围，并且能量在2千电子伏(KeV)至900千电子伏之间的离子束，这类型的离子植入系统在导入约1E13至5E14左右范围浓度的掺杂物时特别有用。一般而言，中电流离子植入系统已发展成藉由扫描穿越晶片的点离子束(spot beam)来操纵。特别是，对许多应用而言，会希望在离子植入时于扫描路径上具有均匀的离子植入剂量或是离子束流剖面。一个可以达成上述情况的方式是当目标晶片在与平面正交的方向上移动以处理整个目标晶片的表面时，进行点离子束扫描。离子束的扫描可藉由使用静电扫描仪将离子束有效地偏离其正常前进轨迹来完成，以藉由改变在离子束前进方向的垂直方向上的电场而扩大扫描面积。扫描仪的电场强度决定离子束从正常路径的偏转总和，因此，离子束可藉由改变扫描组件的电场强度来扫描。
图1a显示根据现有技术安装的离子植入系统100。如图1a所示，离子植入系统100包括离子源102，离子源102一般用来产生用于植入的正离子。正离子提供作为在出射的离子源与被处理的基板之间偏转、加速、减速、塑形以和/或是扫描的离子束。离子束120在图1a与1b中是以中央射线轨迹(central ray trajectory,CRT)为例作说明。然而，将被本发明所属领域的技术人员理解的是离子束具有有限的宽度、高度与形状，且可沿离子源102与基板112之间的离子束路径作改变。图1a进一步显示造成离子束路径偏转的质量分析仪104、静电扫描仪106、校正磁铁108，以及可操纵基板112的终端站110。在已知的系统中，静电扫描仪106产生的电场通常垂直于当离子束120穿越静电扫描仪106时的前进方向。
图1b说明一个使用点离子束作基板植入的已知情况。在所示的例子中，基板112是一个像是硅晶片的圆形晶片。图1b显示离子束120的剖面投射在基板112上。在已知的系统中，一般是以像是静电扫描仪106的扫描仪沿着如方向122(如图1b显示平行于卡氏坐标系统X轴的方向)的方向扫描离子束，当基板112独自转换成沿第二方向124(如附图平行于Y轴方向)时，其方向可垂直于第一方向。藉由将基板转换至沿着方向124的动作并且伴随离子束120沿方向122的扫描可使离子束120将整个基板112暴露至离子中。在说明的例子中，离子束120是具有高度H1与宽度W1的点离子束。
如图1b所示，当离子束120沿方向122被扫描，离子束120覆盖扫描区域126。由于离子束120的形状与大小以及基板112形状的缘故，为了确保全部基板112需要处理的区域暴露于离子束120中，离子束120一般会扫描超过如显示的基板112的边缘128。例如，如图1b所示，离子束120可能需要扫描超过边缘128一个相当于甚至是大于离子束120宽度W1的距离范围。扫描范围126可因此包括位于基板112外的实质区域130(为了附图的清楚，只表示于沿基板112的一个侧边)，并且实质区域130代表被“浪费”的离子剂量，也就是说，在区域130中的离子不会被用来植入或是处理基板112。
除此之外，如果离子束120的高度H1不够大，可能造成离子植入剂量的不均匀。一般会希望确保高度H1不会大到使离子轰击安置在离子束120周围像是校正磁铁极片等的离子束线组件。然而，如果H1的值过小，当基板112转变成沿着方向124时，离子可能会不均匀的植入基板112。举例来说，当基板位在P1位置时，离子束120可在方向122上游移，以引导离子植入至基板112上的一个区域，该区域对应撞击在基板112上的部分扫描区域126。接着，基板112可沿方向124前进或扫描，导致相当于扫描区域126大小的连续区域由于静电扫描仪的作用而暴露在基板112上。然而，由于离子束120沿方向124也就是高度H1的大小有限，因此可能会有在底下或重叠的连续区域藉由离子束120沿方向122的扫描而暴露。
为了增进这类离子植入系统的均匀性，一般可能会希望改变离子束的截面大小或是形状。例如，可藉添加额外的透镜组件至离子束线，像是增加离子束点大小的透镜以改变离子束形状。然而，额外透镜组件的导入会增加离子束路径长度并改变离子植入系统的所需的容置空间，通常这些都是不希望看到的结果。除此之外，为改变离子束形状而导入的静电扫描仪与其一系列像是透镜的组件可创造出新增的区域，电子在新增区域中从离子束中被剥离。如同已知的，每当电子从(正电)离子束被剥离或移除时，离子束皆有扩张的倾向。这种现象的发生是源于离子束中正电离子的互斥力。每当低能量的电子藉由各个离子线束组件高正电位能的施加而从离子束中被吸引出来或加速脱离的时候，离子束的电子可被移除。因此，离子束扩张所可能造成的结果包括减少可有效施加至基板的离子束流。
因此，需要是一种改善的方法或像是中电流离子植入系统的装置，以在离子植入系统中形成更均匀的离子束。
发明内容
本发明内容用于简要介绍概念的选择，并于下方的实施方式中作进一步的叙述与说明。此处的发明内容并非用于限定专利保护范围的主要或关键特征，亦不打算以此发明内容来协助界定本发明的权利要求。
在一个实施例中，离子束扫描总成包括扫描电极组，扫描电极组界定间隙以接收离子束并在第一平面扫描离子束。静电多极透镜系统，静电多极透镜系统包括多个电极，沿部分藉由一对扫描电极所界定的离子束前进路径排列。静电多极透镜系统配置为在垂直于第一平面的方向上改变离子束的形状。
在另一个实施例中，处理离子束的方法可包括沿第一平面产生一个或多个振荡电场，其中第一平面与部分离子束路径上面的离子束垂直；并且沿部分垂直于第一平面的离子束路径方向施加一组静电场。
附图说明
图1a是显示已知的离子植入系统。
图1b是根据现有技术显示利用离子束处理的基板。
图2是根据本揭示的一实施例显示离子植入系统。
图3a是根据本揭示的一实施例显示离子束扫描总成的实施态样。
图3b是根据本揭示的一实施例显示施加至离子束扫描总成的振荡电压组的示范波形。
图3c是根据本揭示的一实施例显示施加至离子束扫描总成的振荡电压组的另一示范波形。
图3d是根据本揭示的一实施例显示离子束扫描总成的另一实施态样。
图4a是显示在一个与本实施例一致的处理离子束的情况中，离子束扫描总成的前视图。
图4b是显示图4a的情况中的离子束扫描总成的后视图。
图4c与图4d显示分别对应于显示在图4a与图4b中的离子束扫描总成的示范波形。
图4e是显示利用图4a、图4b的实施例处理基板的例子。
图5a是显示在一个与本实施例一致的处理离子束的情况中，离子束扫描总成的前视图。
图5b是显示图5a情况中的离子束扫描总成的后视图。
图5c与图5d是显示分别对应于图5a与图5b所显示的离子束扫描总成组件的示范波形。
图5e是显示利用图5a、图5b的实施例处理基板的例子。
具体实施方式
此处说明的实施例是提供在离子植入的系统中用来处理离子束的装置与方法。离子植入系统的例子包括离子束线(beamline)离子植入系统。本实施例所涵盖的离子植入系统包括那些产生点离子束(spot ion beam)的系统，点离子束具有大致如点状一般的截面形状。在本实施例中，离子束塑形组件(或系统)被添加在包含扫描电极组的静电扫描组件中，以形成离子束扫描总成来处理离子束，并以提升离子植入装置的效能，且无须给予离子束塑形组件额外的容置空间。
图2是根据本揭示的实施例显示离子植入系统200。离子植入系统200可包括一般的惯用组件包括离子源102、质量分析仪104、校正磁铁108以及终端站110。在多个不同的实施例中，离子植入系统200产生点状的离子束，并藉由静电扫描组件扫描以在比此点状离子束截面积更大的基板上方提供离子布值。在图2的例子中，离子束扫描仪/离子束塑形器，或单只是离子束扫描总成202沿离子线束204配置在质量分析仪104与校正磁铁108之间的位置。将离子束扫描总成202安置用来接收离子源102所产生的离子束206，并用以产生在撞击到基板112之前，可进一步藉由像是校正磁铁108来操纵的经扫描或塑形的离子束。
特别是，质量分析仪104可从离子束206移除不需要的离子。质量分析仪104是根据已知的原理作用以在离子束206从离子源102出射时分离离子束206中的带电物种。带电物种的分离是根据离子束206中特定离子物种的质量电荷比来进行，以使具有所需质量电荷比的带电粒子(离子)可被筛选出来，并从质量分析仪104的出口出射，质量分析仪104导引离子束206至与原先前进方向不同的方向上。以这种方式，经分析的离子束206a被导引至朝向离子束扫描总成202的方向前进。
如下所述，离子束扫描总成202操纵经分析的离子束206a以产生经处理的离子束206b，经由改变其形状、大小和/或密度以及其它条件以增进在离子束206上的特性。在多个不同的实施例中，离子束扫描总成202结合静电扫描仪与多极静电镜片的作用，多极静电镜片在经分析的离子束206穿越离子束扫描总成202时，调整经分析的离子束206a的离子束点大小、形状以和/或是离子密度。在以随附附图说明的特定实施例中，离子束扫描总成202构成叠加在静电扫描仪上的静电四极透镜。换句话说，静电四极透镜以及静电扫描仪的组件限制离子束206沿着相同部分的离子束206通过路径前进。
图3a是根据揭示的实施例显示离子束扫描总成实施态样的立体图。在图3a中，离子束扫描总成300包括静电四极透镜系统320，其包括前透镜302与后透镜308。前透镜302包括两对相对的电极304、306以及314a、316a，并且后透镜308包括另两对相对的电极310、312及314b、316b。离子束扫描总成300亦包含静电扫描仪组件以扫描电极组318作为具体化的形式。在图3a显示的实施例中，扫描电极组318包括两对的平板或是扫描电极314a、316a以及314b、316b。如图3a所示，静电四极透镜系统320的电极304、306、314a、316a、310、312、314b、316b以及扫描电极组318的扫描电极314a、314b、316a、316b交互配置以界定区域330，并使离子束(未示出)从其中穿越。当离子束穿越区域330时，可施加一组电压至电极304、306、310、312及314a、314b、316a、316b以扫描离子束并改变离子束形状。这些电压可经调整以优化离子束形状以及离子束基于其能量与离子物种所偏转的幅度。
如图3a的其余部分，扫描电极组318的扫描电极314a、314b、316a、316b分别耦接至电压V3、V4、V3’以及V4’，以上电压被施加作为交流讯号的电压来源。如图3b与图3c的进一步说明，每一个交流电压V3、V3’、V4以及V4’构成各自的电压波形350、352、354、356，这些电压波形由振荡电压组件或是单由振荡电压(以Vscan作为表示)与直流偏移电压(以Voffset作为表示)所组成。振荡电压V3scan、V3’scan、V4scan、V4’scan各自相对于它们的直流偏移电压V3offset、V3’offset、V4offset、V4’offset波动。举例来说，施加至扫描电极314a、314b、316a、316b的交流电压V3、V 4、V3’、V4’可藉由下述的方式作调变，使施加至扫描电极314a、316a的直流偏移电压V3offset、V3’offset与施加至扫描电极314b、316b的直流偏移电压V4offset、V4’offset具有相同大小和极性。此外，施加至扫描电极314a、316a的振荡电压V3scan、V3’scan可具有相同的振幅但是相反的相位角，并且施加至扫描电极314b、316b的振荡电压V4scan、V4’scan亦可具有相同的振幅但是相反的相位角。除此之外，施加至扫描电极314a、314b的振荡电压V3scan、V4scan可具有相同的相位角与振荡电压，并且施加至扫描电极316a、316b的振荡电压V3’scan、V4’scan具有相同的相位角。以这种方式，振荡电场沿X方向被建立，在X方向上的电场大小与方向随时间改变。因为X方向垂直于穿越区域330的离子束传播方向，离子束将经历时间相依(timedependent)的偏转力量以交替的方式一方面偏转离子束朝向扫描电极314a、314b，另一方面偏转离子束朝向扫描电极316a、316b。施加至扫描电极314a、314b、316a、316b的振荡电压V3scan、V4scan、V3’scan、V4’scan可在+/-200伏至+/-25千伏(KV)的范围作调整以根据离子束能量优化离子束偏转的幅度。在一些实施例中，离子束可偏转大约+/-10度的角度。在其它实施例中，离子束可偏转最大约为+/-20度的角度。请参考图2，这样的偏转可促使离子束扫描整个宽度W的基板112。
如图3a的进一步说明，每一个电极304、306、310、312分别耦接至电压源(直流电压产生器)V1或V2以接收电位(直流电压)。施加至电极304与306的直流电压V1可以以下述的方式调变，使V1与施加至扫描电极314a、316a的直流偏移电压V3offset及V3’offset大小相同但极性相反。施加至电极310与312的直流电压V2可以下述的方式调变，使V2与施加至扫描电压314b、316b的直流偏移电压V4offset及V4’offset大小相同但极性相反。第一组的直流电压V1施加至电极304、306，并且V3offset、V3’offset施加至扫描电极314a、316a以建立一个静电场(未示出)，该静电场可在区域330中形成第一静电四极透镜。第二组的直流电压V2施加至电极310、312，并且V4offset、V4’offset施加至扫描电极314b、316b以建立另一个静电场(未示出)，该静电场可在区域330中形成第二静电四极透镜。特别是，在图3a的排列中，离子束(未示出)的传播方向是沿着Z轴。因此，静电四极透镜系统320包括所形成的第一与第二静电四极透镜以产生垂直于离子束传播方向的电场组，以在离子束穿越区域330时改变离子束的形状。施加至电极304、306的第一组的直流电压V1，与施加至扫描电极314a、316a的V3offset、V3’offset，并施加至电极310、312的直流电压V2，以及施加至扫描电极314b、316b的V4offset、V4’offset可互相协调地在-20千伏(KV)至+20千伏之间作调变以根据离子束能量与离子种类优化离子束的形状。
除了扫描离子束外，离子束扫描总成300藉由静电四极透镜系统320的提供的电场作用来改变离子束的形状。因此，当离子束从离子束扫描总成300出射时，离子束可具有与进入离子束扫描总成300之前不同的形状、大小以和/或是离子密度。
图3d显示图3a离子束扫描总成300的变形。如图3d的说明，扫描电极组318的扫描电极314b、316b沿Y轴来看像是喇叭的形状，以致扫描电极314b、316b之间的分隔距离D与离子源侧334上的分隔距离D相比，分隔距离D是朝着扫描电极组318基板侧332的方向扩大。如上所述，电压源V3可产生交流讯号造成电压的极性一方面施加在扫描电极314a、316a之间，另一方面施加在扫描电极316a、316b之间以作切换，使得离子束的离子(未示岀)在穿越区域330时，经历方向在方向336与338之间交替转换的偏转电场。这个交替转换的偏转电场可造成离子束的离子相对于离子束传播方向以例如为+/-10度或是更大角度范围的轨迹偏转散开。
虽然图3d显示离子束扫描总成300是由两组的电极304、306、314a、316a组成，以及在某些变形中是由310、312、314b、316b所组成，离子束扫描总成300可包含如同已知静电扫描仪与静电四极透镜中的单一一组或是两组以上的电极。在多个不同的实施例中，藉由扫描电极组318与静电四极透镜系统320所产生的电场可使穿越区域330的离子束截面改变，使得在离子源侧334的离子束截面形状与在基板侧332的不同。
图4a与图4b共同显示与本实施例一致的一个处理离子束的情况。图4b显示与在图4a中情况相同的离子扫描总成300的后视图。图4a与图4b分别显示示范波形420、422，示范波形420、422分别对应至图4a与图4b中的离子束扫描总成组件。特别是，波形420、422各自由如同上方图3b与图3c所述的振荡电压Vscan与直流偏移电压Voffset所组成。在图4a中，离子束扫描总成的前视图是说明朝离子束前进方向的下游观看时的情况。当离子束402进入离子源侧334的离子束扫描总成300时，是以离子束402的截面表示。如图4a所示，离子束402是具有高度H2与宽度W2特征的点状离子束。当离子束402进入离子束扫描总成300时，离子束402经历到由多个电极304、306、310、312、314a、314b、316a、316b所产生的电场E。扫描电极314a、314b、316a、316b耦接至产生振荡电场的交流电压，其产生的振荡电场沿方向404平行于所示卡式坐标系统的X轴。藉由扫描电极314a、314b、316a、316b所产生的振荡电场造成当离子束402穿越离子束扫描总成300时，离子束的位置随时间而改变，虽然在图4a中只单显示了一个离子束402的位置。
在一些实施例中，离子束扫描总成300被用来处理传送至基板，且具有2千电子伏(KeV)至900千电子伏离子能量的离子束。在某些情况下，施加至扫描电极314a、314b、316a、316b的电压绝对值范围是在200伏至35千伏之间。本实施例不限定于此处所述的内容中。在图4a说明的例子中，一方面被施加至扫描电极314a、314b，另一方面被加至扫描电极316a、316b的波动电压被叠加在+10千伏的直流偏移电压上。施加至扫描电极314a、314b、316a、316b的峰值电压(peak voltage)绝对值是相对于+10千伏偏移电压的25千伏，在某些情况下，上述电压可在一个大约+/-10度的角度范围内偏转离子束402。如图4c及图4d所显示，需说明的是，在图4a与图4d中，+/-25千伏是指振荡电压相对于+10千伏的偏移电压作25千伏的波动，而-/+25千伏则是指振荡电压相对于+/-25千伏具有相反的相位角度。
图4a进一步说明一个例子，在这个例子中-10千伏的静电直流电压施加至与扫描电极314a、316a耦接的电极304、306以形成静电四极透镜系统320的前透镜302。与扫描电极314a、316a上的+10千伏直流偏移电压耦接，并施加负电压至电极304、306以建立一组电场，该组电场施加力量在离子束402上，以沿垂直于方向404的方向406扩展离子束402。以这种方式，当离子束402穿越离子束扫描总成300时，离子束402在截面上的形状会被改变。
图4b显示在与图4a一致的情况之下，离子束扫描总成300的后视图，此处是显示朝向与离子束402前进方向相反的上游方向时观看的情形。在说明的例子中，-10千伏的静电压施加至与扫描电极314b、316b耦接的电极310、312以形成静电四极透镜系统320的后透镜308。与扫描电极314b、316b上的+10千伏直流偏移电压耦接，并施加负电压至电极310、312以建立另一组电场，该组电场施加力量至离子束402上，以沿着垂直于方向404的方向406扩展离子束402。以这种方式，如图4b所示，当离子束402从离子束扫描总成300出射时，离子束402与其进入离子束扫描总成300时如图4a所示的形状相比，离子束402沿方向406被拉伸。因此，离子束402以高度H3的大小出射，高度H3大于(入射)离子束402的高度H2。
图4a与图4b实施例所提供的一个优点是增加了高度H3的离子束402在基板的连续区域暴露于离子束402时，提供更均匀的离子植入剂量。然而，需说明的是施加至离子扫描总成300的电压可加以设定，使得离子束的高度H3维持在一定的大小之下，以避免部分离子束402撞击离子植入系统像是角度校正器极片的下游组件。图4e显示以图4a、图4b的实施例来处理基板112的例子。图中所示的两个离子曝露区域410、412形成于当利用扫描电极314a、314b、316a、316b静电地扫描离子束，且基板被放置在两个沿方向406的不同位置的时候。因此，基板112可在两个不同位置之间移动，以建立两个离子暴露区域410、412。如图4e所示，重叠区域414存在离子暴露区域410与412之间。因为离子束402具有增高的高度H3，重叠区域414(或是底下区域)的控制与离子束缺乏静电四极透镜系统320且仅具有高度H2的例子相较为更佳。这使得植入系统有能力在整个基板112上提供更均匀的离子布值剂量。此外，由于静电四极透镜320是沿着与在部分离子束402路径上被扫描电极组318以及离子束扫描总成所占据的相同空间来排列，因此，不需要更大的容置空间来让离子植入系统容纳离子束扫描总成300。
除了提升基板离子值入剂量的均匀度外，其他离子束扫描总成300的实施态样像是可被用来增加离子植入过程的离子束流利用率。此处所使用的“离子束流利用率”一词指的是离子束流的比例，也就是离子束的离子传送到基板的比例。图5a与图5b共同显示一个处理与本实施例一致的离子束的进一步情况。图5a显示离子束扫描总成300的前视图，并且图5b显示离子束扫描总成300的后视图。图5c与图5d分别显示示范波形522、524，波形522、524分别对应至图5a、图5b中的离子束扫描总成组件。特别是，波形522、524分别由振荡电压Vscan与如上述图3b与图3c的直流偏移电压Voffset所组成。
在图5a的情况中，离子束502是一个点离子束，并且以与离子束402进入离子束扫描总成300之前的相同高度H2与宽度W2的大小作表示。类似于图4a的情况，在图5a的例子中，施加至扫描电极314a、316a的波动电压被叠加在-20千伏的直流偏移电压上。施加在扫描电极314a、316a的峰值电压绝对值是相对于-20千伏偏移电压的25千伏，在某些情况之下，前述电压的施加可偏转离子束402约+/-10度的角度范围。如图5c所示，需说明的是在图5a中+/-25千伏指的是相对于-20千伏偏移电压波动25千伏的振荡电压，并且-/+25千伏指的是具有相对于+/-25千伏的相反相位角的振荡电压。
然而，不像是图4a、图4b的例子，在图5a、图5b的情况中，一个相较于施加至后透镜308的不同电压施加至前透镜302。特别是，图5a中，+20千伏的静电压施加至与扫描电极314a、316a耦接的电极304、306以形成静电四极透镜系统320的前透镜302。与扫描电极314a、316a上的-20千伏直流偏移电压耦接，并施加正电压至电极304、306以建立一组电场，该组电场施加力量在离子束502上，以沿方向404压缩离子束502。以这种方式，当离子束502穿越离子束扫描总成时，离子束502在截面上的形状亦会被进一步改变。
图5b显示如图5a情况中的离子束扫描总成300的后视图。在此处说明的例子中，施加至扫描电极314b、316b的波动电压被叠加至+20千伏的直流偏移电压上，并且施加-20千伏的静电压至与扫描电极314b、316b耦接的电极310、312以形成与图4b情况类似的后透镜308。与扫描电极314a、316a上+20千伏的直流偏移电压耦接并且施加负电压至电极310、312，以施加力量在离子束502上，并沿垂直方向404的方向406延展离子束502。在这种方式下，如图5b所示，当离子束502从离子束扫描总成300出射时，离子束502沿方向406被拉伸，并且如图5a所示，相较进入离子束扫描总成300时的形状，离子束502沿方向404被压缩。因此，离子束502以大于(入射)离子束502高度H2的高度H3出射，并且其宽度W3小于(入射)离子束502的宽度W2。除此之外，施加在扫描电极314b与316b的峰值电压绝对值是相对于+20千伏偏移电压的25千伏，在某些情况下，前述电压的施加可偏转离子束502约+/-10度的角度范围。需说明的是，在图5b中，+/-25千伏指的是相对于+20千伏偏移电压波动25千伏的振荡电压，并且-/+25千伏指的是具有相对于+/-25千伏的相反相位角的振荡电压。
图5e是显示利用图5a、图5b的实施例处理基板112的例子，其说明图5a、图5b中的实施例所提供的优点，即所谓增加离子束流利用率。特别是，离子束502具有如图5b中以高度H3与宽度W3大小为特征的截面形状，并以像是碰撞在基板112上的形式作表示。离子束502可利用扫描电极(如图5a的314a、316a或图5b的314b、316b)静电地扫描以形成暴露区域510。如图5e所示，暴露区域510包括基板暴露区域512，其代表暴露区域510与基板112交错的部分。暴露区域510进一步包括偏离基板区域514a、514b，其代表在暴露区域510上，离子未撞击到基板112的部分。暴露区域512与暴露区域510的比例可视为衡量离子束流利用率的方法。因为离子束502在如图5a、图5b所显示静电四极透镜系统320未作用的情况下，具有与离子束502宽度W2相较较窄的宽度W3，离子束502相较于离子束宽度为W2的情况(参阅图4e中偏离基板区域416、418较大的例子)，可以不需要为了确保基板112完全暴露在离子束底下，而扫描超过基板112的边缘518、520。因此，离子束流利用率在图5a、图5b的情况中的得以增进。
除了前述本实施例提供的优点外，扫描透镜组件与四极透镜组件可共同使用相同容置空间的特点使得本发明得以提供用来操纵离子束的紧凑(compact)系统，并且相较于不含上述组件的组成，本发明得以缩短沿离子束路径的电子移除区域的长度。换句话说，因为扫描与四极组件可吸引电子，并从而移除通过离子束的电子，如果扫描组件与四极透镜组件以连续的方式沿离子束线排列放置，将可把上述组件包含在此紧凑系统里，以减少移除电子的离子束长度。
本揭示不限定于此处特定实施例所界定的范围。确实，除了此处说明的实施例外，其他关于本揭示的不同实施例与变化对于本揭示所属发明领域具有通常知识的技术人员而言，从上述内容与所伴随附图的说明中将更为显而易见。因此，当可进行像是其他落在本揭示范围里的实施例或变化。进一步而言，虽然本实施例已如此处说明在特定的环境中，为了特定目的的特定实施内容，但是本揭示所属的发明领域具有通常知识者将有所认知的是本揭示的用处将不限定于此，本揭示基本上可实施于任何的目的与环境下。因此，权利要求应解释为本揭示于此处说明的完整的广度与精神。

Claims (14)

1.一种离子束扫描总成，包括：
扫描电极组，界定其间用于传送离子束的区域，并且在第一平面扫描所述离子束，所述扫描电极组垂直所述第一平面设置；以及
静电多极透镜系统，包括多个电极，平行所述第一平面设置，其中所述静电多极透镜系统叠加于所述扫描电极组，使得所述静电多极透镜系统与所述扫描电极组在所述离子束通过的离子束路径的相同部分束缚该离子束，所述静电多极透镜系统在所述区域内配置为在垂直于所述第一平面的方向上改变所述离子束的形状。
2.根据权利要求1所述的离子束扫描总成，其中所述静电多极透镜系统是静电四极透镜系统，配置为改变所述离子束的形状，所述静电四极透镜系统包括：
第一透镜，包括第一与第二电极配置为在所述离子束路径的所述部分的第一区段上界定所述离子束路径的相对两侧；
第二透镜，位于所述第一透镜沿所述离子束路径的下游，所述第二透镜包括第三电极与第四电极配置为界定所述离子束路径的相对两侧；以及
电压产生器组，配置为施加多个电压分别至所述第一至第四电极，其中所述多个电压产生垂直于所述离子束路径的电场组。
3.根据权利要求2所述的离子束扫描总成，其中所述多个电压包括范围在0至50千伏之间的直流正电压。
4.根据权利要求2所述的离子束扫描总成，其中所述多个电压包括范围在0至-50千伏之间的直流负电压。
5.根据权利要求2所述的离子束扫描总成，其中所述多个电压包括具有振幅范围在-25千伏至+25千伏之间，并且频率范围在100至2000赫兹之间的振荡电压。
6.根据权利要求1所述的离子束扫描总成，其中所述扫描电极组的一对或多对电极有效的产生分别的一个或多个电压波形，每一个所述电压波形包括叠加在直流偏移电压的振荡电压，其中所述振荡电压的振幅范围相对于所述直流偏移电压是在-25千伏至+25千伏之间，其中所述振荡电压的频率范围是在100至2000赫兹之间，并且其中所述直流偏移电压的范围是在-25千伏 至+25千伏之间。
7.根据权利要求2所述的离子束扫描总成，其中所述多个电压配置为在垂直所述第一平面的所述方向上扩展所述离子束。
8.根据权利要求2所述的离子束扫描总成，其中所述多个电压配置为在所述第一平面的方向上压缩所述离子束，并且在垂直所述第一平面的所述方向上延展所述离子束。
9.根据权利要求1所述的离子束扫描总成，其中所述扫描电极组的一对或多对电极配置为施加分别的一个或多个振荡电场以扫描所述离子束。
10.根据权利要求1所述的离子束扫描总成，其中所述扫描电极组的一对或多对电极配置为产生分别的一个或多个电压波形，每一个所述电压波形包括叠加在直流偏移电压上的振荡电压，所述振荡电压配置为产生振荡电场，并且所述直流偏移电压配置为改变所述离子束的形状。
11.根据权利要求3所述的离子束扫描总成，其中所述多个电压包括在大于0伏且最大至50千伏正电压范围的直流正电压。
12.根据权利要求4所述的离子束扫描总成，其中所述多个电压包括在小于0伏且最小至-50千伏负电压范围的直流负电压。
13.根据权利要求1所述的离子束扫描总成，其中所述扫描电极组的一对或多对电极包括沿所述离子束路径50至300毫米的长度。
14.根据权利要求1所述的离子束扫描总成，其中所述扫描电极组的一对或多对电极在垂直于所述离子束路径的方向上具有50毫米至150毫米的高度。
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