CN106133872A - 离子注入系统及具有可变能量控制的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于跨工件(200)以改变的能量注入深度(208，212)的离子注入系统及方法。所述系统包括配置成将掺杂物气体离子化成多个离子且形成离子束(202)的离子源。质量分析器位于离子源的下游且配置成对离子束加以质量分析。减速/加速级位于质量分析器的下游。能量过滤器可以构成减速/加速级的一部分或者可以位于减速/加速级的下游。设置终端站，该终端站具有与其相关的工件支撑件，用于将工件设置在离子束之前。扫描装置配置成相对于彼此来扫描(204)所述离子束及所述工件支撑件中的一或多个。一个或多个电源可操作地耦接至离子源、质量分析器、减速/加速级、以及能量过滤器中的一个或多个。控制器配置成在扫描离子束和/或工件支撑件的同时选择性改变一个或多个分别供应至减速/加速级以及能量过滤器中的一个或多个的电压，其中一个或多个电压的选择性改变至少部分基于离子束相对工件支撑件的位置。

Description

离子注入系统及具有可变能量控制的方法

相关申请的引用

本申请请求于2014年1月15日提交的美国临时申请号61/927811、名称为“离子注入系统及具有可变能量控制的方法”的权益，其在此以其全文结合于此以供参考。

技术领域

本发明大体上涉及离子注入系统，更具体涉及一种用于在工件的离子注入期间将选择性控制的可变能量提供给传递至工件的离子束的系统及方法。

背景技术

在半导体装置的制造中，离子注入用于将半导体掺杂有杂质。离子注入系统经常被利用来在集成电路的制造期间，将例如硅或锗晶片的工件掺杂有来自离子束的离子，以便产生n型或p型材料的掺杂或形成钝化层。当用于掺杂半导体晶片时，该离子注入系统将所选的离子种类注入到工件中，以在该工件的基体材料中产生理想的电气特性。例如，从诸如锑、砷或磷的原料所生成的注入离子产生“n型”材料特性，而“p型”材料特性则出自利用如硼、镓或铟的原料所产生的离子。

典型的离子注入系统包括用于从可离子化的原料所产生的带电离子的离子源。所产生的离子利用强电场而形成为高速离子束，以从离子源吸引离子并导引离子沿预定射束路径至注入终端站，该注入终端站容许工件能够被传输至射束的路径中。离子注入器可包括在离子源与终端站之间延伸的射束形成及成形结构。射束形成及成形结构保持离子束并界定离子束通往终端站所通过的细长内腔或通道。在操作期间，该通道通常被抽真空以便降低离子由于同气体分子碰撞而偏离预定射束路径的概率。

通常，在离子注入系统中进行注入的工件是尺寸远大于离子束尺寸的半导体晶片。在大多数离子注入的应用中，注入的目标是将精确控制量的掺杂物均匀递送至工件或晶片表面的整个面积上。为达成利用尺寸远小于工件面积的离子束的掺杂均匀性，一种广泛使用的技术是所谓的混合扫描系统，其中小尺寸的离子束在某一方向上迅速地来回扫过或扫描，并且工件沿扫描的离子束的正交方向做机械式移动。

替选地，公知从离子源提供纵向离子束的带状(ribbon)射束系统，其中容许射束在其朝向该工件行进时进一步发散，由此在工件沿纵向离子束的正交方向做机械式移动时，横跨工件的整个宽度散布离子。在又一替选方案中，公知所谓的"笔形(pencil)射束“系统，其中离子束以点的形式呈递至工件，同时工件是在两个维度上来扫描，由此利用来自笔形射束的离子来“涂画”整个晶片。

通过离子束而注入工件中的离子剂量常规上是通过扫描速度(例如工件相对离子束的速度，反之亦然)上的变化来加以控制。例如，授予Berrian等人的美国专利第4922106号公开了一种离子注入系统，其中离子束以一种受控的方式来扫描且横跨工件，以达到所选的射束电流以及工件上对应的离子剂量。Berrian等人所有的专利的另一特征是一种用于感测入射至工件处的离子束并控制该离子束向工件的暴露的方法及装置，以便在工件处达到所选的离子剂量，其特定目的是在工件的整个表面上获得高度均匀的剂量。

在更加精细的集成电路制造技术中，对于在工件上产生注有不同剂量的多个区域而言，通过一种不均匀的方式对注入离子的注入过程进行控制可能十分有利。例如，授予Iwasawa等人的美国专利第6750462号公开了一种离子注入方法及装置，其中多个离子注入步骤是通过改变工件的驱动速度来执行。进一步，提供旋转步骤，用于在尚未向工件施加离子束时的个别注入步骤之间使工件围绕其中心旋转指定的角度，以便提供具有横跨工件表面来选择性控制的离子剂量的经注入工件。

通常，期望使横跨工件表面所注入的离子保持均匀的能量分布。然而，授予Rouh等人的美国专利第7576339号公开了一种注入系统，其具有用于基于受注入的晶片的区域来控制离子束的离子注入能量的能量控制特征。如由Rouh等人所公开，进入晶片的离子注入能量的分布是根据该晶片上的离散区域或有限区域来加以离散地(有限地)改变，使得离子以较高的注入能量注入到第一区域中，并且离子以较低的注入能量注入到第二区域中。在Rouh等人的替选实施例中，晶片的第一离散区域注入有离散的低注入能量，第二离散区域注入有离散的高注入能量，并且第三区域再度注入有低注入能量。同样，离子注入能量基于晶片的离散区域而离散地加以改变。

发明内容

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。

本发明大体上涉及一种用于在工件与离子束相对于彼此平移同时选择性连续改变注入到该工件中的离子的能量的系统、装置及方法。

本发明提出一种离子注入系统，其包括配置成将掺杂物气体离子化成多个离子并形成离子束的离子源；以及设置于所述离子源下游且配置成质量分析所述离子束的质量分析器。电极级置于所述质量分析器的下游，用于响应向其施加的偏压而加速或减速所述离子束。进一步，设置能量过滤器，用于偏转所述离子束，其中输出偏转角度可通过根据所述离子束的能量来选择性改变向所述能量过滤器施加的偏压来保持。终端站系置于所述能量过滤器的下游，其中该终端站具有与其相关的工件支撑件。

在较佳实施例中，本发明进一步设有扫描装置，其配置成相对于彼此来扫描所述离子束和/或所述工件支撑件中的一或多个。一个或多个电源可操作地耦接至所述离子源、所述质量分析器、所述电极级、以及所述能量过滤器中的一个或多个。控制器进一步设置且配置成在扫描所述点状(spot)离子束和/或工件支撑件的同时选择性改变分别供应至所述电极级以及所述能量过滤器中的一个或多个的一个或多个电压，其中所述一个或多个电压的选择性改变至少部分基于所述离子束相对所述工件支撑件的位置。

在本发明的另一实施例中，提出一种用于提供工件的选择性持续可变能量的离子注入的方法。该方法包括导引离子束指向工件的动作；相对于彼此地扫描所述离子束及工件中的一个或多个的动作；以及在扫描所述点状离子束及工件中的一或多个的同时选择性改变所述离子束的能量的动作。因此，离子注入到所述工件中的所得深度受到控制，并且沿所述工件的表面以连续方式选择性加以改变。

附图说明

图1是其上具有氧化层的工件的局部剖视图，其示出在其上进行常规的化学机械平面化或抛光(CMP)过程的效应。

图2图示出示例性工件的剖视图，其根据本发明的一方面在扫描的同时进行具有离子能量上变化的离子注入，以提供连续可变深度的离子注入。

图3图示出示例性工件的剖视图，其具有根据本发明的可变深度/能量的离子注入以及根据前述内容的CMP过程，说明本发明的有利的应用。

图4是根据本发明几方面的示例性离子注入系统的框图。

图5是能够并入根据本发明几方面的示例性离子注入系统的示例性扫描仪的示意图。

图6是具有通常施加于图5的扫描仪的类型的三角形或“锯齿形”电压波形的图示。

图7是图示出单一扫描的离子束以及其在几个离散时间点撞击工件的几个离散点的立体图。

图8是图示出用于横跨工件表面扫描离子束以便用于其离子注入的典型扫描模式的端视图。

图9是描绘用于根据本发明另一方面的示例性离子注入设备的减速级/角能量过滤器装置类型的电极柱所产生的减速及弯曲效应的示图。

图10图示出根据又一方面的用于改变扫描的离子束注入器中的点状离子束的能量的方法。

具体实施方式

本发明大体上涉及一种用于改变离子注入系统中的离子束的能量的系统、装置及方法。在特定实施例中，用于改变离子束的能量的系统、装置及方法是结合一种具有由马萨诸塞州贝佛利的艾克塞利斯科技公司所开发、制造及销售类型的扫描的笔形射束系统架构来加以公开。然而，亦思及，本发明内容可实施于通常习知的带状射束或笔形射束离子注入系统的架构中，如下将进一步描述。

本公开内容可应用于各种离子注入器，并且思及用于在各种离子注入器中的实施方案。例如，本发明内容可应用于三种类型的离子注入器：那些采用在两个维度上扫过工件的离子束的离子注入器，其中带状离子束界定为具有大于用该离子束照射的工件宽度的纵长尺寸；那些采用具有相对静态的横截面尺寸的离子束并且其中工件相对于该离子束而在两个维度上移动的离子注入器；以及那些采用一种混合系统的离子注入器，其中该离子束相对于工件沿第一方向振荡或扫描，并且该工件沿横向于该第一方向的第二方向而移动。

所公开的离子注入过程中的能量分布的选择性可变控制迄今尚未被公开或考虑，特别是以横跨目标工件的表面的连续方式注入能量的选择性可变控制。因此，本发明内容提供一种用于以连续方式改变由离子束所注入的离子横跨工件的能量分布的系统、装置及方法。

本发明内容对于先进集成电路制造中存在的特定问题提供一种解决方案。近来，集成电路制造产业已采用适应性模式化过程，其在许多情况下依赖于移除沉积在半导体工件上的材料的辅助过程。例如，硅晶片可设有氧化层(或多晶硅或氮化物层)，其可能被曝露到注入步骤，诸如经由氢(例如，通常用于剥落表面)或经由诸如氟或氯的反应离子(例如，通常用于改变氧化层的化学成分)。一种用于移除沉积在半导体工件上的材料的较佳过程是所谓的化学机械平面化或抛光(CMP)，其利用化学及机械力的组合使表面平滑的过程。CMP可视为化学蚀刻及游离磨料(free abrasive)抛光的混合，并且是一种用于从基板以平面且均匀的方式来移除材料的较佳方法，因为其尤其提供具有精确度及可重覆性的停止移除材料的能力，例如在半导体晶片上形成的铜及氧化物绝缘层之间的重点介面处。

尽管该过程具有各种优点，但该CMP过程仍经受其并非始终横跨该晶片的表面均匀地移除某些材料层。更具体地，经发现，移除的涂层(例如，通常是氧化层)可能会有弯曲的轮廓，其在晶片的中间较厚且在边缘上较薄，由此产生凸表面层。

本发明内容目前领会到，通过在CMP步骤前使该层受到离子注入步骤，所产生的经CMP处理的层可以具有更均匀的厚度。特别是，对待移除层的离子注入可以改变CMP材料的移除速率。更特别地，材料移除速率可通过注入离子的深度来加以调适，因此注入离子的深度直接与注入离子的能量成比例。

一种类似方法亦可以应用于在工件之间形成不均匀层时使工件表面平滑化的控制的蚀刻过程。根据表面层厚度而将不同的能量传递至工件的不同部分的离子注入可以在不同的深度修改材料蚀刻速率。因此，在不同的晶片位置的蚀刻移除层的最终深度可以相称于原始非均匀度来加以控制，并由此在蚀刻之后产生更均匀的层。

因此，本发明内容有利地解决材料改性领域中的问题，由此获得先进的集成电路制造技术。有关由本发明人所思及的特定解决方案，图1-3提供示例以供说明。例如，图1描绘出工件100，诸如具有用作在半导体过程的初始步骤中的工件基板类型的常规硅晶片。在该说明性示例中，具有预定厚度104的氧化层102已形成于工件100的表面106上。该氧化层102可以随后经由CMP来加以处理，以达成指定的特性。

典型的CMP过程使用结合抛光垫的研磨及腐蚀性化学研浆(例如胶体)。抛光垫及工件100通过动态抛光头而被压在一起，该抛光头以不同的旋转轴(即非同心轴)来加以旋转。CMP过程的目标是移除材料并整平任何不规则的表面构形，由此使晶片变得平坦或平面化，有时这是制备晶片以便后续形成额外电路元件的必要过程。例如，可执行CMP处理，以使整个表面都在光刻系统的景深内、或基于位置来选择性移除材料。

尽管CMP过程在移除材料上有效，但经发现，会在留存于该工件100上的残留层中产生中心到边缘的厚度不匀性。如图1中所示，该问题本身在大致凸面的氧化层102中表现出来。例如，在CMP过程之后的氧化层102在接近工件100的周边110的周边区域108中是薄层(例如，示为厚度104A)，并且在接近工件的中心的中心区域112中是较厚层(例如，示为厚度104B)。为解决该问题，本发明内容尤其涵盖一种用于在氧化层内的可变深度处注入离子以便改变CMP材料移除速率的系统及方法。

离子注入的深度直接相关于注入离子的能量。通过以对应于所需的CMP移除速率修改的方式来控制离子注入的深度，本发明内容有利地修改横跨晶片表面的材料移除，以提供所需的均匀厚度及其表面构形。因此，如图2和3的示例性工件200中所示，思及本发明的示例性方面，其中离子沿工件的边缘或周边210以浅深度208而被注入(例如，在图2中示为箭头202的扫描离子束在相对于工件的扫描方向204上行进)到氧化层206中，而离子在朝向工件的中心214时以较深的深度212被注入。因此，在氧化层206的后续化学机械抛光后，该氧化层的厚度216可以是跨工件200从边缘或周边210到中心214制成均匀，即如图3中所示，制为经抛光的厚度218。这种可变深度的离子注入是由本发明内容的一种系统及方法来实现，用于在离子注入中提供离子注入能量的连续选择性改变。

将了解到，前述应用仅为通过本发明内容的连续且可变深度的离子注入系统及方法所实现的各种过程及应用中之一而已。本发明内容及权利要求的范围不限于针对该问题的解决方案，也不限于一种用于在工件的凸面形状、凹面形状或者任何其他形状或其他轮廓中提供可变深度的注入的过程。本发明内容的可变、连续且非均匀的离子能量注入过程可以视需要以任何方式来实施，以提供除非连续的可变注入深度轮廓外的连续可变的注入深度轮廓。例如，思及本发明内容可以经由离子注入能量的选择性改变而用于其中需要选择性可变的离子注入深度的任何所需应用中。一些可能原因在于，横跨工件表面的不同深度/能量来注入，这包含但不限于：横跨工件的临界电压变化；在横跨工件的扫描宽度的注入能量分布上的系统分布变化；以及在单一晶片上注入具有不同电气特性的多个晶粒的能力。

因此，为实现前述及有关目的，本发明包括下文完整描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。

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。

图4图示出一种示例性离子注入系统410，其中离子束能量可以如本文所述选择性加以改变和/或控制。系统410具有终端412、束线组件414及终端站416。终端412包括由高压电源供应器422供电的离子源420，该离子源420产生离子束424并将其导向束线组件414。就此而言，离子源420生成带电离子，将这些离子经由引出组件423从源引出并形成离子束424，该离子束424在束线组件414中沿射束路径导向终端站416。

为生成离子，待离子化的掺杂材料(未示出)设于离子源420的生成室421内。例如，可由气源(未示出)将掺杂材料输入舱室421。在一个示例中，除电源供应器422之外，应当理解，任何数量的适当机构(未示出)均可用于在离子生成室421内激发自由离子，诸如RF或微波激励源、电子束注入源、电磁源和/或在舱室内产生电弧放电的阴极。激发的电子与掺杂气分子碰撞，由此生成离子。通常，生成阳离子，然而在本文适用的系统中，也可生成阴离子。

离子可控制地由离子引出组件423通过室421中的狭缝418来引出，其中该离子引出组件包括多个引出和/或抑制电极425。离子引出组件423例如可以包括单独的引出电源供应器(未示出)，以对引出和/或抑制电极425施加偏压，以便加速由生成室421引出离子。应当理解，由于离子束424包括相似带电粒子，在带相同电荷的粒子在离子束内互相排斥时，离子束可能趋于径向向外膨胀或射束“爆炸”。亦可领会到，该射束膨胀的现象可在低能量、高电流(例如，高导流系数)的射束中会加剧，其中许多相同带电的粒子相对缓慢地移动在相同方向上，并且其中在粒子之间有充足的排斥力，但有很小的粒子动量以保持粒子在射束路径的方向上移动。

于是，引出组件423一般配置成使得离子束424以高能量引出，以便离子束不会膨胀(例如，使得粒子具有充足的动量来克服可能会导致射束膨胀的排斥力)。再者，一般有利的是，在整个系统中以相当高的能量来传输射束424，其中该能量可以视需要恰好在离子注入工件430内之前降低，以促进射束约束。还可能有利的是，生成且传输分子或团簇离子，其可以相对较高能量来传输，但以较低的等同能量来注入，原因在于分子或团簇的能量分散在分子的掺杂物原子之中。

束线组件414包括束导432、质量分析器426、扫描系统435，平行化器439以及一个或多个加速或减速和/或过滤子系统457。质量分析器426配置成具有约九十度的角度，并且包括一个或多个用来在其中建立(双极)磁场的磁体(未示出)。在离子束424进入质量分析器426时，其借由磁场而对应弯曲，使得所需的离子沿该射束路径来传输，而具有不当荷质比(charge-to-mass ratio)的离子则被拒绝。更特别地，具有过大或过小荷质比的离子会偏转不足或偏转过大，以致引导到质量分析器426的侧壁427中，从而质量分析器容许在射束424中那些具有所需荷质比的离子能够通过该质量分析器，并且通过解析孔434退出。

进一步说明扫描系统43，其中该扫描系统例如包括扫描元件436以及聚焦和/或引导元件438。扫描系统435可包括各种扫描系统，例如在授予Berrian等人的美国专利号US4980562、授予Dykstra等人的US5091655、授予Glavish的US5393984、授予Benveniste等人的US7550751、以及授予Vanderberg等人的US7615763中所示，其全部在此结合于此以供参考。

在示例性扫描系统435中，各自的电源供应器449、450可操作地耦接至扫描元件436及聚焦转向元件438，更具体耦接至位于其中的各电极436a、436b及438a、438b。聚焦及引导元件438接收具有相对较窄的轮廓的经质量分析的离子束424(例如，在所示的系统410中的“笔形”射束)，其中借由电源供应器450向板438a及438b施加的电压操作成聚焦及引导该离子束至扫描元件436的最佳点，优选扫描顶点441。借由电源供应器449(例如，电源供应器450也可用作电源供应器449)向扫描器板436a及436b施加的电压波形再往复扫描该射束424，以将射束424展开成细长的“带状”射束(例如扫描的射束424)，其宽度可至少与所关注的工件等宽或宽于该工件。将领会到，扫描顶点441可定义为光路中的点，经扫描元件436扫描之后的带状射束的每一细束或已扫描部分源于该点。

将会理解，具有本文所述类型的离子注入系统可采用不同类型的扫描系统。例如，在本发明中可采用静电系统或磁性系统。静电扫描系统的典型的实施例包括耦接至扫描器板或电极436a及436b的电源供应器，其中扫描器436提供扫描的射束。扫描器436接收具有相对较窄轮廓的经质量分析的离子束(例如，在所示系统中的“笔形”射束)，并且借由电源供应器449向扫描器板436a及436b施加的电压波形操作成在X方向(扫描方向)上往复扫描射束，以将射束展开成为细长的“带状”射束(例如扫描的射束)，其有效的X方向宽度可至少与所关注的工件等宽或宽于该工件。类似地，在磁性扫描系统中，高电流供应器连接至电磁体的线圈。对磁场进行调整以扫描射束。出于本发明内容的目的，思及所有不同类型的扫描系统，并且使用静电系统以供说明。扫描的射束424再通过平行化器438，该平行化器438导引射束大致平行于Z方向(例如，大致垂直于工件表面)而朝向终端站416。

参照图5-6，在图5中进一步图示射束扫描器436的静电版本，其在射束路径的两个横向侧边上具有一对扫描板或电极436a及436b、以及向电极436a及436b提供交流电压的电压源450，诸如在图6中的“锯齿波类型”的波形图460所示。介于扫描电极436a与436b之间的时变电压跨其之间的射束路径而建立时变电场，射束借由该电场而沿扫描方向(例如，图5中的X方向)被弯曲或偏转(例如被扫描)。当扫描器电场是在从电极436a至电极436b的方向上时(例如，电极436a的电位比电极436b的电位更加正，例如在图6中的时间“e”、“f”及“g”)，射束424的带正电离子在负X方向上(例如，朝向该电极436b)经受侧向力。当电极436a及436b处于相同的电位时(例如，扫描器436中的零电场，诸如在图6中的时间“d”)，射束424未经修改地通过扫描器436。当电场处于从电极436b到电极436a的方向上时(例如图6中的时间“a”、“b”及“c”)，射束424的带正电离子在正X方向上(例如朝向电极436a)经受侧向力。出于说明目的，图5示出在扫描的射束424在扫描期间的数个时间上的离散点通过扫描器436时的偏转，其中极小的射束424a及424g标记成对应于图6的时间“a”及“g”。

低能注入器通常设计成提供几千电子伏(keV)到高达约80-100keV的离子束，而高能量的注入器可以在图4的质量分析器426与终端站416之间采用RF线性加速(linac)装置(未示出)，以将经质量分析的射束424加速至通常是数百keV的较高能量，其中DC加速也可行。高能量的离子注入通常用于工件430中的较深注入。反之，高电流、低能量(高导流系数)的离子束424通常用于高剂量、浅深度的离子注入，在此情形下，离子束的高导流系数通常会对维持离子束424的均匀性上造成困难。

再次参照图4，扫描的射束424随后通过平行化器439。各种平行化器系统439由授予Dykstra等人的美国专利号US5091655、授予Dykstra等人的US5177366、授予Inoue的US6744377、授予Rathmell等人的US7112809、以及授予Vanderberg等人的US7507978所示，其在此以其全文结合于本文以供参考。如其名称隐含，平行化器439使得具有发散射线或小射束的进入的扫描笔形射束偏转成平行的射线或小射束424a，使得跨工件430的注入参数(例如注入角度)均匀。在目前所示的实施例中，平行化器439包括两个双极磁体439a、439b，其中双极基本上呈梯形，并且定向为彼此镜射，以使得射束424弯曲成基本上“s形”。在较佳实施例中，双极具有相等的角度以及相反的弯曲方向。

双极的主要目的在于，将源自扫描顶点441的多个发散射线或小射束转换成多个具有相对较薄的细长带状射束形式的基本上平行的射线或小射束。如在此所示，使用两个对称双极在小射束路径长度以及第一阶与更高阶的聚焦属性的方面产生跨带状射束对称的特性。再者，类似于质量分析器426的操作，s形弯曲用作净化离子束424。特别是，在质量分析器426下游进入离子束424的中性粒子和/或其他污染物(例如，环境的粒子)的轨道一般不受双极的影响(或影响极小)，从而粒子继续沿原始的射束路径行进，并未弯曲或是弯曲极小的相对较大量的中性粒子由此并不会影响到工件430(例如，工件定位成接收弯曲的离子束424)。可领会到，从离子束424移除这种污染物十分重要，原因在于它们可能具有不正确的电荷等等。一般而言，这种污染物不会受到系统410中的减速和/或其他级的影响(或受到极小程度的影响)。如此，它们能够对于工件430就剂量及角度均匀性的方面而言具有显著的(尽管是非故意且一般是非所需的)影响。于是，这可能会产生非预期且非所需的所产生的装置性能。

图7图示出经扫描及平行化的射束424在图6中指出的对应时间影响工件430。对于X方向上跨工件430的单一大致水平的扫描而言，图7中的经扫描及平行化的离子束424a对应于图6中的时间“a”施加的电极电压，并且随后针对图6的对应时间“b”-“g”的扫描电压，在图7中图示射束424b-424g。图8图示出射束424跨工件430的直接扫描，其中机械致动(未示出)在借由扫描器436的X方向(例如，快速的扫描方向)扫描期间，在正Y方向(例如，缓慢的扫描方向)上平移工件430，借此将射束424施予工件430的整个暴露表面上。

再次参照图4，一个或多个减速级457设置在平行化部件439的下游。减速和/或加速系统的示例通过授予Dykstra等人的美国专利号5091655、授予Huang的6441382、以及授予Farley等人的8124946所示，其内容在此纳入本文中以供参考。如前所述，直至系统410中的这一点，射束424一般以较高能量水平传送，以缓解射束爆炸倾向，例如在分辨孔434，射束密度升高的情况下，射束爆炸倾向尤高。类似于离子引出组件423、扫描元件436以及聚焦及引导元件438，减速级457包括可操作成减速射束424的一个或多个电极457a、457b。

将领会到，尽管两个电极425a及425b、436a及436b、438a及438b、以及457a及457b分别图示于示例性的离子引出组件423、扫描元件436、聚焦及引导元件438、以及减速级457中，但这些元件423、436、438及457可包括任何适当数量的电极，将其配置且偏压成加速和/或减速离子、以及聚焦、弯曲、偏转、收敛、发散、扫描、平行化和/或净化离子束424，例如在授予Rathmell等人的美国专利号6777696中所提供，其全部内容均在此纳入本文以供参考。此外，聚焦转向元件438可包括静电偏转板(例如其中一对或多对)以及单透镜(Einzel lens)、四极子和/或其它聚焦元件以使离子束聚焦。尽管并非必要，但向元件438内的偏转板施加电压以使其平均为零可十分有利，其效果是避免必须引入额外的单透镜来缓解元件438的聚焦方面的失真。将领会到，“引导”离子束424尤其是板438a、438b的尺寸与向其施加的引导电压的函数，因为射束方向与引导电压以及板的长度成正比并且与射束能量成反比。

现转至图9，根据本发明内容的一个或多个方面的示例性减速/加速级457详细图示为电极柱500，其包括第一及第二电极502及504以及一对中间电极板514及516。第一及第二电极502及504基本上相互平行，并且分别界定第一及第二孔506及508。间隙510界定于孔506与508之间，并且电极502、504配置成使基本上垂直于第一及第二电极502、504的轴512延伸通过间隙510并且通过第一及第二孔506、508。中间电极板包括上方中间间隙电极514以及下方中间间隙电极516。第一上方子间隙区域518界定于第一电极502与上方中间间隙电极514之间。第一下方子间隙区域520界定于第一电极502与下方中间间隙电极516之间。类似地，第二上方子间隙区域522界定于第二电极504与上方中间间隙电极514之间，并且第二下方子间隙区域524界定于第二电极504与下方中间间隙电极516之间。离子束526通过间隙510并且例如从轴512偏转例如约12度，并且聚焦于间隙510下游的位点528。

在所示的示例中，描绘特定的偏压以有助于对加速器500的操作的讨论。然而，将领会到，出于本发明内容的目的，任何适当的偏压都可施加于电极之间以获得所需的结果(例如，一定程度的加速、减速和/或偏转)。实际上，在本发明内容的可变离子束能量是所需结果的情况下，将了解到，向这些电极施加的偏压的变化将十分重要。然而，图9中的偏压值有效地展现了离子束526的减速。

离子束526以及更特别是其中包含的正离子以初始能量水平(例如，在所示的示例中是6KeV)，通过第一孔506进入间隙510。为加速或减速射束中的离子，第一及第二电极502及504受到不同偏压，从而在其间存在电势差，并且离子在其通过介于第一及第二电极502与504之间的间隙510时经受能量上的对应增加或减少。譬如，在图9所呈现的示例中，离子束的正离子在其从具有负4KV偏压的第一电极502通向具有零电位(例如，耦接至接地)的第二电极504时，经受4KeV的能量下降。因此，原始的正6KeV的离子束能量在离子通过间隙510时降至2KeV，因而经受4KeV的能量下降。因此，离子束526一旦离开间隙510后便会具有特定产生的能量水平(例如，在所示的示例中是2KeV)，并且进入间隙510下游的中性区域530。

将领会到，不论离子通过间隙510可能采取的路径如何，这都会成立。譬如，在所示的示例中，进入介于第一电极502与下方中间间隙电极516之间的下方子间隙520的离子将会加速到的速率大于进入介于第一电极502与上方中间间隙电极514之间的上方子间隙518的离子将会加速到的速率。其原因在于，第一电极502与下方中间间隙电极516之间的电势差大于第一电极502与上方中间间隙电极514之间的电势差(例如，下方子间隙520为负2.5KV(负4KV减去负6.5KV)，而上方子间隙518为负0.5KV(负4KV减去负4.5KV))。

然而，这在加速上的差异借由上方中间间隙电极514以及下方中间间隙电极516与第二电极504之间的对应电势差来加以补偿。譬如，在所示的示例中，第二电极504偏压为零(例如，耦接至接地)。因此，来自第一下方子间隙520的离子减速的程度大于来自第一上方子间隙518的离子。该补偿在离子进入间隙时在其加速上的差异，从而在离子离开间隙时，其全部具有基本上相同的能量(例如，2KeV)。来自第一下方子间隙520的离子将会减速较大程度，因为当穿越第二下方子间隙524时，它们将必须横越负6.5KV(例如，下方中间间隙电极516的负6.5KV偏压减去第二电极504的零V偏压)。相对地，来自第一上方子间隙518的离子将会减速较小程度，因为当穿越第二上方子间隙522时，它们将会仅须横越负4.5KV(例如，上方中间间隙电极614的负4.5KV偏压减去第二电极504的零V偏压)。于是，不论离子采用不同路径及其下降的能量水平如何，从间隙的效应所出现的离子是在基本上相同的能量水平(例如，2KeV)。

将领会到，上方及下方中间间隙电极514、516用来将射束拉入间隙510中以加速或减速离子束，并且出于射束过滤目的而提供射束偏转的双重目的。例如，中间间隙板514、516一般受到彼此不同的偏压，因而在其间发展静电场，以向上或向下弯曲或偏转射束，或者根据电极的偏压大小以及相对于离子束的能量而具有变化的量级。譬如，在特征性的示例中，上方及下方中间间隙电极514、516分别偏压至负4.5KV以及负6.5KV。假设射束包含带正电的离子，该电势差使得通过间隙510的带正电的离子被向下推向更带负电的下方中间间隙电极516，最终使得射束526向下弯曲或偏转(例如，约12度)。将了解到，考虑到变化能量的射束，为维持该示例性的12度偏转，向中间间隙电极514、516施加的偏压也必须以对应的方式来加以改变。

例如，离子束的加速可以借由将电极534、536偏压至负4KV而将电极502、506偏压至正40KV来引发，但任何偏压值均由本发明内容所涵盖。该偏压布置产生延伸到中性区域530内的负势垒。将领会到，在这些施加的偏压下，装置的操作基本上类似于参考图5所述的操作，除了射束526是被加速而不是减速以外。这些示例性的值用来增加射束的能量水平，例如从80KeV增至120KeV，加速射束1.5倍，其中当离子横越第二上方子间隙区域522以及第二下方子间隙区域524时，将会加速在射束526中的正离子。

将领会到，可对上方中间间隙电极514以及下方中间间隙电极516的布置、配置和/或成形进行调适，以促进对于射束的透镜效应的控制。例如，在图9描绘的图示中，相对于上方中间间隙电极514的宽度，下方中间间隙电极516具有稍微缩减的宽度，并且还具有稍微倾斜的角532。这些调整基本上对抗靠近下方中间间隙电极516的离子在其因施加偏压上的差异而进行较强的加速和/或减速时受到放大的透镜效应。然而，将领会到，出于本发明内容的目的，这些电极514、516可以具有任何适当的配置，包括相同的形状。将进一步领会到，射束可以在加速、减速和/或漂移(例如，零加速/减速)模式中加以弯曲，原因是主要负责射束弯曲的上方及下方中间间隙电极514、516基本上独立于主要负责射束510的加速/减速的第一及第二电极502、504来运作。

所有电势差的整体净效应是射束526中离子的聚焦、减速(或加速)以及偏转。离子束的偏转提供能量净化，因为在射束中未因电极的影响而受阻的中性粒子继续沿着平行于轴512的原始的射束路径。例如，污染物随后可能遭遇某种类型的阻障或吸收结构(未示出)，其阻止污染物向前行进，并且将任何工件从这些污染物屏蔽开。相比之下，偏转的离子束526的轨迹使得射束适当遭遇且掺杂工件(未示出)的选择区域。

将领会到，电极(例如，介于第一及第二电极502、504之间的上方及下方中间间隙电极514、516)的布置也用来缓解射束膨胀，因为该配置使射束526在遇到晶片前所必须行进的距离最小化。借由使得射束526偏转(例如，借由上方及下方中间间隙电极514、516)，同时使得射束聚焦(例如，借由第一及第二电极502、504)，而不是使得这些弯曲及聚焦级布置成串联，终端站可以位于更靠近离子注入统的减速器级的位置。

在图示的示例中，对特定的偏压加以描绘，有助于更好地理解图4的减速级457的操作。然而，将领会到，出于本发明内容的目的，任何适当的偏压都可施加于电极之间以获得所需的结果，例如加速、减速、和/或偏转的程度。再者，以选择性可变且受控的方式施加特定的偏压，以便达成本发明内容的选择性且可变的能量控制。然而，在图9中图示出的偏压值有效于展现离子束526的减速。

应注意到，对偏压的选择性改变例如可以进一步视由操作者以及图4的工件430的描述中所提供的一个或多个预定特性而定，并且可以迭代。例如，可执行“链式注入”，其中将离散数目的、具有可变剂量的注入(例如，多条“链”)提供给工件430。例如，每个“链”可以在注入的前通过工件430的计量图来加以预定。因此，整体效应是跨工件430的非均匀的可变掺杂深度轮廓，因此界定能量模式的注入。例如，不同能量的链可以迭代执行，其中在每次链中所提供的跨工件的剂量及掺杂深度轮廓都均匀。或者，地形的反馈可以与注入同时且/或在注入的链之间，用于选择性改变偏压。

再回到图4，将领会到，注入器410中可采用不同类型的端站416。例如，“分批”型端站可同时支承旋转支撑结构上的多个工件430，其中工件430旋转通过离子束的路径，直至所有工件被完全注入。另一方面，“连续”型端站沿用于注入的射束路径支承单个工件430，其中以连续方式每次一个地注入多个工件430，每一工件430完全被注入之后才开始下一工件430的注入。在混合系统中，可在第一(Y或慢扫描)方向机械转换工件430，而在第二(X或快扫描)方向扫描射束，以使射束424传过整个工件430。相比之下，在如本领域中已知并且由马萨诸塞州贝佛利的艾克塞利斯科技公司制造及销售的Optima HDTM离子注入系统所例示的所谓的二维机械式扫描架构中，工件430可以在固定位置的离子束前而在第一(缓慢的)扫描方向上作机械式平移，而工件同时在第二基本上正交的(快速的)扫描方向上受到扫描，以将射束424施加在整个工件430上。

在所示实例中，端站416是沿注入的射束路径支承单一工件430的“连续”型端站。剂量系统452包含于邻近工件位置的端站416中，用于在注入操作前校准测量。在校准期间，射束424经过剂量系统452。剂量系统452包括一个或多个剖析仪456，剖析仪可连续横越剖析仪路径458，由此测量经扫描射束的轮廓。剖析仪456可包括电流密度传感器(例如法拉第杯)，其测量经扫描射束的电流密度，其中电流密度是注入角度(例如射束及工件机械表面间的相对方位和/或射束及工件的晶体晶格结构间的相对方位)的函数。电流密度传感器一般以垂直于经扫描射束的方式移动，因而通常横跨带状射束的宽度。在一示例中，剂量系统测量射束密度分布以及角度分布。射束角度的测量可以使用移动的剖析仪，其在如文献中所述的具有槽的遮罩的后感测电流。来自槽位置的每一个别的小射束在短时漂移之后的位移可用于计算小射束角度。将领会到，该位移可称为在系统中的射束诊断的校准参考。

剂量系统452可操作地耦接至控制系统454，以从其接收命令信号并且向其提供测量值。例如，可包括电脑、微处理器等的控制系统454可以是可操作成从剂量系统452取得测量值，并且计算扫描的带状射束跨工件的平均角度分布。控制系统454同样也可操作地耦接至终端412，由此生成离子束，控制系统154还可耦接至束线组件414的质量分析器426、扫描元件436(例如通过电源供应器449)、聚焦转向元件438(例如通过电源供应器450)、并行器439及减速/加速级457。于是，这些元件中的任一元件都可借由控制系统454基于由剂量系统452或任何其他离子束测量或监测装置所提供的值来加以调整，以促进所需的离子注入。控制信号亦可以经由储存于存储器模块中的查找表来产生，查找表通常基于通过实验所收集的经验数据而定。

举例而言，离子束最初可以根据预定的射束调谐参数(例如，其被储存/载入到控制系统454中)来加以建立。然后，基于来自剂量系统452的反馈，例如平行化器439可调整成改变射束的能量水平，其可以借由调整向离子引出组件423以及减速级457中的电极施加的偏压而适配于调整接面深度。对应地，例如在扫描器中产生的磁场或电场的强度及方位例如可借由调节向扫描电极施加的偏压来加以调整。注入角度可以例如通过调整施加于导向元件438的电压或减速/加速级457的电压而进一步加以控制。

根据本发明内容的一方面，控制系统454设置且配置成在工件430上建立预定的扫描模式，其中工件借由扫描统435的控制而曝露到点状离子束。例如，控制系统454配置成控制离子束的各种属性，例如离子束的射束密度及电流、以及其他与离子束相关联的性质，具体为其能量。再者，控制器454配置成控制工件430的扫描速度。最重要的是，本发明内容的在用于在离子注入系统中提供选择性可变能量的离子束的方面，控制系统454配置成修改及调整向离子注入系统中的各种子系统施加的偏压。有关上述的示例性离子注入系统410，控制系统配置成修改及改变向扫描器435施加的扫描电压，并且进一步配置成与扫描电压同步的修改及改变向减速/加速级457施加的偏压，用于对应调整离子束的能量及偏转。例如，对扫描电压及偏压的这种修改连续(例如，非离散)，因此其提供优于已知的系统及方法的各种优点。

将领会到，本发明内容的提供工件的选择性控制的可变能量的离子注入的特定目标可在本领域中已知的其他离子注入系统架构中实现。例如，人们可以利用所谓的带状射束架构来获得类似于上述那些选择性控制的可变能量的离子注入结果，其中具有跨晶片直径的宽度的宽离子束传递至终端站，终端站在一维扫描中将晶片移动通过离子束。这种性质的习知离子注入系统是由瓦里安(Varian)半导体设备联合公司以商品名称VIISta HC制造及销售的离子注入系统。同样地，人们可以利用所谓的二维机械式扫描架构来获得类似于上述那些选择性控制的可变能量的离子注入结果，其中静止的点状离子束传递至终端站，终端站在两个维度上移动晶片通过离子束。这种性质的习知离子注入系统是由艾克塞利斯科技公司以商品名称Optima HD制造及销售的离子注入系统。

为在带状射束或二维机械式扫描架构中达成本发明内容所需的结果，系统可以用类似于在美国专利4929840(其全部内容纳入本文以供参考)中所述的解决方案的方式而修改成采纳晶片旋转控制，其中对用于控制在半导体晶片中注入的离子剂量的方法及装置有所描述。在该专利中，晶片或工件置于平台上，平台在离散步阶中例如是由步进电机来旋转。在沿初始路径进行扫描时，对由晶片所累积的剂量进行测量。当逐步测量到的剂量等于待注入的总剂量除以将实行注入的预定步阶数目时，电机步进增量。然后再重复该过程，直至达到所需的总剂量为止。通过类似的方式，晶片可以在一维或二维的扫描路径上传过具有随晶片通过静态离子束时为可变能量的离子束，诸如随晶片从顶端至底部通过射束路径时而改变的能量。例如，射束可以在晶片扫描开始时以低能量来加以提供，并且随晶片的中心朝静态射束移动且初始的离子剂量被晶片累积而逐渐(例如持续)增加。当逐步测量到的剂量等于待注入的总剂量除以将实行注入的预定步阶数目时，电机步进增量。然后再重复该过程，直至达到所需的总剂量为止。借由对每个步进的增量维持相同的可变能量分布，可以在晶片上达成可变能量的离子注入。

因此，在带状射束或二维点状射束中，以离散的步阶经由例如图4的步进电机470绕轴(其与垂直且交叉在晶片支撑件上的晶片表面的轴相符)旋转晶片支撑件可用于选择性改变晶片的离子注入的能量分布。例如，这种方法包括控制系统，其配置成获得剂量信息信号，并且响应于剂量信息信号而发送信号来提供支撑装置的步进旋转。为满足以上需求，离子注入器例如提供用于在注入期间或在注入之间旋转晶片的能力，并且在以上类型的离子注入系统架构中提供用于控制晶片旋转的系统。

为符合以上目标，本发明内容可包括用于绕晶片轴来旋转接收晶片的平台的步进电机470以及用于控制步进电机的系统，借此晶片以可为0到90度数量级的数个离散步阶(或者连续)加以旋转。因此，借由进行多次旋转并且以晶片的缓慢扫描方向的函数来改变能量，能量可以从顶端边缘到中心而回到底部边缘来加以改变。在一示例中，将了解到，剂量将会以1/n增量来累积，其中n是离散旋转的数目。例如，每个步阶关于借由法拉第杯所测量的射束电流来加以控制，以便提供作为角旋转的函数的均匀剂量分布。旋转驱动系统优选包括步进电机，其可操作成绕垂直于晶片表面并且通过其中心的轴来旋转平台组件。在操作上，将所需的总剂量以及平台组件的所需的旋转数目输入步进电机的控制器中，其中所需的剂量除以注入步阶的总数，以确定每个电机步阶待注入的剂量。

当注入进行时，累积的离子剂量由法拉第杯来加以收集，其将指示累积剂量的射束电流信号提供给控制器。当逐步累积的剂量等于每个步阶的计算出的剂量时，信号被发送至步进电机以将晶片旋转一个步阶。以这种方式进行注入，直到累积的剂量等于所需的总剂量为止，在该时间点将会完成注入并且借助到闸控制器信号而将射束闸控“切断”。

同样将会了解到，本发明内容可以同本领域中已知的特征相结合，以在离子注入期间提供离子注入过程甚至更大的可变性。例如，如前所述，在现有技术中公开的内容涉及提供注入的可变剂量控制的特征。本发明内容的用于提供注入过程的选择性可变能量控制的特征可以同用于提供离子注入过程的选择性可变剂量控制的特征相结合，以实现跨晶片的表面的选择性可变能量及剂量的离子注入。

根据本发明内容，在文本中所述的系统实现一种用于在变化深度处注入离子的方法，诸如在图10的流程图形式中所示。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，但将领会到，本发明的内容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，并非所述各步骤均需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10的方法600适于动作602，在支撑件上设置工件。在动作604中，提供例如点状离子束的离子束，并且在动作606中，对离子束进行质量分析。在动作608中，工件及离子束中的一个或多个相对于彼此来加以扫描。例如，在动作608中，在两个正交的方向上对工件进行机械式扫描。在另一替选方案中，在第一方向上对离子束加以静电或磁性式扫描，并且在第二方向上对其加以机械式扫描。在又一替选方案中，在两个非平行的方向上对离子束加以静电式扫描。

在动作610中，离子束的能量以连续的方式在动作608的扫描的同时选择性加以改变。于是，离子注入到工件中所产生的深度沿工件的表面发生变化。

因此，本发明内容针对一种用于在离子束跨工件行进时改变离子束的能量的离子注入系统及方法，或反之亦然。本发明内容借由改变向加速/减速电极施加的偏压来实现，因而传递至工件的离子能量可以选择性加以改变，以在工件达成预定的可变能量模式。在较佳的实施例中，本发明内容会响应于跨工件映射且映射成矩阵的连续函数而提供连续可变的能量模式，其可用于将射束的能量编程为跨工件的位置的函数。例如，本发明内容可以借由在存储器中产生的空间映射来加以实行，其中存储器位置的每个单元对应于与工件上的x及y位置相关的唯一能量。将会了解到，本发明内容可涵属于一种用于提供具有连续可变能量、在能量上的步阶函数改变或其他形式的可变能量注入的系统中。在跨工件的表面的能量分布上的改变可以对称，并且也能以象限或其他方式呈现，诸如在指定的位置Q1为X1能量，在位置Q2为X2能量，依此类推。

出于说明目的在本文中所述的示例性离子注入系统架构特别适合于实现对跨工件的表面的离子束能量的选择性改变，其中图4的系统410纳入扫描的点状射束，其中射束以电子或磁性方式扫描过工件的表面。点状射束的这种扫描容许离子束能量随射束扫描的选择性改变而调变。因此，当射束扫描以撞击在晶片上的所选位置时，其通过束线的所有光学元件，其中射束可以在撞击晶片之前被修改成使其能量改变为所选的能量。有利地，在射束能量上的改变可以与扫描器和/或终端站的x及y扫描函数同步加以达成，从而扫描射束的能量可以用x及y的函数来加以改变。此外，向减速/加速以及其偏转能量过滤器方面施加的偏压可以选择性用扫描的射束的x及y位置的函数来改变，从而可将射束限定成在相同的路径上行进至晶片，而与离子束的能量改变无关。

将了解到，部件及子系统的所有选择性偏压都可以经由控制系统454来达成，并且可以基于从扫描系统输出的射束位置而经由反馈回路输入到加速/减速级以及能量过滤器来实施。然而，将会了解到，反馈回路并非用于实现本发明内容的选择性可变能量的离子注入方面的要素，因为预先编程的离子束能量分布也可以有利地实施以执行本发明内容的选择性可变能量的离子注入。就此而论，离子束能量可以经由针对射束在晶片上的x，y座标位置的反馈回路或经由某个预定的所需模式，依每个晶粒或者某个其他特征或区域来选择性加以改变。

本发明内容的选择性可变能量的离子注入也可以通过工件的映射来加以实施，其中分别供应至电极柱和/或能量过滤器的电极中的一个或多个电极的一个或多个电压的选择性改变基于设置在工件支撑件上的工件的映射而定。在另一替代方案中，本发明内容的离子注入系统可设有检测器或是多个检测器，其配置成检测设置在工件支撑件上的工件的一个或多个属性，其中分别供应至减速/加速级的电极柱和/或能量过滤器中的一个或多个的一个或多个电压的选择性改变进一步基于来自检测器器的反馈而定。根据该替选实施例，一个或多个检测器较佳地可配置成检测工件的厚度、设置在工件上的层的厚度、工件上的晶粒模式、工件的边缘、工件的中心、或工件上的预先定义的区域中的一个或多个，其中提供检测到的信息作为输入，以选择性改变离子束的能量。

尽管本发明已关于一个或多个实施方式来加以说明及描述，但将会了解到，在不背离所附权利要求书的精神及范围的情况下,可以对所示的示例作出变化和/或修改。特别关于由上述部件或结构(区块、单元、引擎、总成、装置、电路、系统等)执行的各种功能，若非特别注明，否则用于描述这些部件的术语(包括任何对“器件”的引用)旨在对应于执行所述部件的特定功能(例如功能上等同)的任意部件或结构，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式中的一种方式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，这一特征可结合其它实施方式的一个或多个其它特征。此外，就术语“包括”、“包含”、“具有”、“带有”或其变体用于说明书及权利要求而言，这样的术语旨在以类似于术语“包括”的方式具有包容性。

Claims (50)

1.一种配置成将选择性可变能量的离子束提供给工件的离子注入系统，包括：

离子源，其配置成将掺杂物材料离子化以生成离子束；

质量分析器，其位于所述离子源的下游，配置成提供经质量解析的离子束；

减速/加速级，其位于所述质量分析器的下游，配置成接收所述经质量解析的离子束以产生选择性可变能量的离子束；

终端站，位于所述减速/加速级的下游，其中所述终端站包括工件支撑件，其配置成选择性将所述工件定位至所述选择性可变能量的离子束之前，以便由此进行离子注入；

扫描装置，其配置成相对于彼此来扫描所述离子束及所述工件支撑件中的一或多个；

一个或多个电源，其可操作地耦接至所述离子源、所述质量分析器以及所述减速/加速级中的一个或多个；以及

控制器，其耦接至所述一个或多个电源且配置成在所述离子束和/或工件支撑件的扫描同时选择性改变至少一个供应至所述减速/加速级的变压电压，其中所述至少一个供应至所述减速/加速级的变压电压的选择性改变至少部分基于离子束相对于工件的位置而定，以将选择性可变能量的离子束提供给所述工件。

2.如权利要求1所述的离子注入系统，进一步包括：

能量过滤器，用于偏转具有所需能量的离子，以将具有所需能量的离子束界定成传递至所述终端站；

其中，所述控制器进一步设置且配置成在扫描所述离子束和/或工件支撑件的同时选择性改变分别供应至所述能量过滤器的一个或多个电压，以便所述一个或多个电压的选择性改变至少部分基于所述离子束的能量而定。

3.如权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述至少一个偏压电压的选择性改变与所述离子束及/或工件支撑件的扫描同步地选择性改变引向置于所述工件支撑件上的所述工件的所述离子束的能量。

4.如权利要求3所述的离子注入系统，其中，所述至少一个偏压电压的选择性改变基于所述离子束沿扫描路径的位置而定。

5.如权利要求3所述的离子注入系统，其中，所述至少一个偏压电压的选择性改变进一步基于由操作者以及所述工件的表征中的一个所提供的一个或多个预定特性而定。

6.如权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述扫描装置包括静电式和/或磁性式扫描器，其配置成沿至少一个第一扫描轴分别静电式和/或磁性式扫描所述离子束。

7.如权利要求6所述的离子注入系统，其中，所述扫描装置进一步包括机械式扫描系统，其配置成沿不平行于所述第一扫描轴的第二扫描轴机械式扫描所述工件支撑件。

8.如权利要求7所述的离子注入系统，其中，所述第一扫描轴正交于所述第二扫描轴。

9.如权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述扫描装置包括机械式扫描系统，其配置成沿第一扫描轴以及基本上正交于所述第一扫描轴的第二扫描轴机械式扫描所述工件支撑件。

10.如权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述一个或多个分别供应至所述减速/加速级的电压的选择性改变基于来自所述扫描系统且指示所述离子束相对于所述工件的位置的反馈而定。

11.如权利要求2所述的离子注入系统，其中，所述一个或多个分别供应至所述能量过滤器的电压的选择性改变基于来自所述扫描系统且指示所述离子束相对于所述工件的位置的反馈而定。

12.如权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述至少一个分别供应至所述减速/加速级的偏压电压的选择性改变是预定的。

13.如权利要求2所述的离子注入系统，其中，所述一个或多个分别供应至所述能量过滤器的电压的选择性改变是预定的。

14.如权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述一个或多个分别供应至所述电极柱以及所述能量过滤器中的一个或多个的电压的选择性改变基于设置在所述工件支撑件上的工件的映射而定。

15.如权利要求14所述的离子注入系统，其中，所述工件的所述映射包括材料层厚度跨所述工件的表面的映射。

16.如权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述一个或多个供应至所述减速/加速级以及所述能量过滤器的电压的选择性改变进一步至少部分基于一个或多个与设置在所述工件支撑件上的工件相关的特征的位置而定。

17.如权利要求15所述的离子注入系统，其中，所述一个或多个特征包括形成在所述工件上的层、在所述工件上的晶粒模式、所述工件的边缘、所述工件的中心、以及所述工件上的预定义区域中的一个或多个。

18.如权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述电极柱系包括离子束加速器以及离子束减速器中的一个或多个。

19.如权利要求1所述的离子注入系统，其进一步包括：

检测器，其配置成检测设置在所述工件支撑件上的工件的一个或多个属性，其中，所述一个或多个分别供应至所述电极柱以及所述能量过滤器中的一个或多个的电压的选择性改变进一步基于来自检测器器的反馈而定。

20.如权利要求19所述的离子注入系统，其中，所述检测器配置成检测所述工件的厚度、设置在所述工件上的层的厚度、在所述工件上的晶粒模式、所述工件的边缘、所述工件的中心以及在所述工件上的预定义的区域中的一个或多个。

21.如权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述工件支撑件包括：

电机，其配置成以离散步阶绕轴来旋转所述支撑件，所述轴与垂直于且交叉在所述工件支撑件上所容纳的所述工件的表面的轴相符，所述控制器配置成控制所述电机；以及

剂量测量装置，用于测量注入所述工件中的离子的剂量，所述控制器可操作成从所述剂量测量装置接收剂量信息信号，并且将控制信号发送至所述电机以用于进一步提供所述工件支撑件的步阶旋转。

22.如权利要求21所述的离子注入系统，其中，所述电机包括步进电机。

23.如权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述至少一个供应至所述减速/加速级的偏压电压的选择性改变迭代，由此界定链式注入，并进一步至少部分基于由操作者以及所述工件的表征中的一个所提供的一个或多个预定特征而定。

24.如权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述至少一个供应至所述减速/加速级的偏压电压的选择性改变大致连续。

25.一种用于离子注入的方法，该方法包括：

将离子束引向工件；

相对于彼此扫描所述离子束以及所述工件中的一个或多个；以及

与所述离子束及工件中的一个或多个的扫描同时以连续方式选择性改变所述离子束的能量，离子注入到所述工件中所产生的深度沿所述工件的表面而改变。

26.如权利要求25所述的方法，其中，改变所述离子束的能量的步骤包括改变供应至用于将离子束能量施予至所述离子束的电极柱的电压。

27.如权利要求26所述的方法，其中，改变供应至所述电极柱的电压控制在将所述离子注入到所述工件内之前与所述点状离子束相关的最终能量。

28.如权利要求26所述的方法，其中，所述电极柱系包括离子束加速器以及离子束减速器中的一个或多个。

29.如权利要求26所述的方法，其中，改变所述离子束的能量进一步包括改变供应至集成于所述电极柱内的能量过滤器的电压。

30.如权利要求29所述的方法，其中，所述能量过滤器区分所述离子束的所需能量，并且以该所需能量将所述离子束引向所述工件。

31.如权利要求25所述的方法，该方法进一步包括：提供所述工件的表面的所需能量映射，其中，改变所述离子束的能量基于该所需能量映射而定。

32.如权利要求25所述的方法，该方法进一步包括：提供与相对于彼此扫描所述点状离子束以及工件中的一个或多个相关的位置反馈，其中，所述选择性改变所述离子束的能量包括基于所述位置反馈来选择性改变所述一个或多个供应至电极柱以及能量过滤器中的一个或多个的电压。

33.如权利要求25所述的方法，其中，与所述射束的能量的选择性改变相关的改变离子进入所述工件的注入深度基于所述能量改变来分别弱化或强化一个或多个与所述工件的表面相关的层。

34.如权利要求33所述的方法，其中，所述一个或多个层系包括氧化层。

35.如权利要求34所述的方法，该方法进一步包括：在所述工件的表面上执行化学机械抛光或蚀刻，其中，将所述氧化层平坦化。

36.如权利要求25所述的方法，其中，所述选择性改变所述离子束的能量包括以预定方式选择性改变一个或多个分别供应至电极柱以及能量过滤器中的一个或多个的电压。

37.如权利要求36所述的方法，其中，所述一个或多个分别供应至所述电极柱以及所述能量过滤器中的一个或多个的电压的选择性改变基于所述工件的映射而定。

38.如权利要求37所述的方法，其中，所述工件的所述映射包括氧化或材料层厚度跨所述工件的表面的映射。

39.如权利要求38所述的方法，该方法进一步包括：在所述工件的表面上执行化学机械抛光或蚀刻，由此使所述工件的表面平坦化。

40.如权利要求25所述的方法，其中，选择性改变所述点状离子束的能量至少部分基于一个或多个与所述工件相关的特征的位置而定。

41.如权利要求40所述的方法，其中，所述一个或多个特征包括形成在所述工件上的层、在所述工件上的晶粒模式、所述工件的边缘、所述工件的中心、以及所述工件上的预定义区域中的一个或多个。

42.如权利要求41所述的方法，进一步包括：检测所述工件的一个或多个属性，其中，选择性改变所述离子束的能量进一步基于来自所述检测器的反馈而定。

43.如权利要求42所述的方法，其中，所述工件的一个或多个属性包括所述工件的厚度、设置在所述工件上的层的厚度、在所述工件上的晶粒模式、所述工件的边缘、所述工件的中心以及在所述工件上的预定义的区域中的一个或多个。

44.如权利要求25所述的方法，其中，相对于彼此地扫描所述离子束以及工件中的一个或多个包括沿一个或多个轴而静电式和/或磁性式扫描所述离子束。

45.如权利要求25所述的方法，其中，相对于彼此地扫描所述离子束以及工件中的一个或多个包括沿一个或多个轴而机械式扫描所述工件。

46.如权利要求45所述的方法，其中，相对于彼此地扫描所述离子束以及工件中的一个或多个包括沿第一轴而静电式/(或是磁性式)扫描所述点状离子束并沿第二轴机械式扫描所述工件。

47.如权利要求25所述的方法，该方法包括：

以离散步阶绕与垂直且交叉所述工件的所述表面的轴相符的轴来旋转所述工件；

测量注入到所述工件中的离子的剂量；以及

至少部分基于注入到所述工件中的离子的所述剂量的测量来控制所述工件的旋转。

48.一种用于将离子注入工件中的方法，该方法包括：

提供点状离子束；

对所述点状离子束加以质量分析；

相对于彼此地扫描所述聚点离子束与所述工件中的一个或多个；以及

以连续方式与扫描同时地改变所述点状离子束的能量，离子到所述工件中的注入深度随所述离子束相对所述工件的位置的函数跨所述工件的表面而改变。

49.如权利要求48所述的方法，其中，改变所述点状离子束的能量包括改变供应至电极柱以及能量过滤器中的一个或多个的电压。

50.如权利要求48所述的方法，该方法进一步包括：

与扫描同时地改变所述点状离子束的剂量，注入到所述工件中的离子量随所述离子束相对于所述工件的位置的函数跨所述工件的表面而改变。