CN106469634A - 离子束线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及离子束线。在一个方面，公开了一种离子注入系统，所述离子注入系统包括：减速系统，其被构造成接收离子束并且以至少2的减速比将离子束减速；静电弯道，其设置在所述减速系统的下游，用于造成所述离子束偏转。所述静电弯道包括用于接收减速离子束的三个串联电极对，其中，各电极对具有分隔开以允许离子束从中通过的内部电极和外部电极。末端电极对的电极中的每个被保持在比中间电极对的任一个电极所保持的电位低的电位并且第一电极对的电极被保持在相对于中间电极对的电极的更低电位。

Description

离子束线

相关申请

本申请要求2013年3月15日提交的、名称为“Ion Beam Line”并且具有申请序列号13/833,668的部分连续申请的优先权。本申请的全部内容以引用方式并入本文中。

技术领域

本教导总体上涉及离子注入系统和方法，包括用于调节带状离子束的电流密度以增强其分布均匀性的系统和方法。

背景技术

采用离子注入技术将离子注入用于制造集成电路的半导体中已有30余年。传统上，采用三种类型的离子注入器进行这种离子注入：中等电流、高电流和高能注入器。装在高电流注入器中的离子源通常包括具有高的纵横比以改善空间电荷效应的狭缝形式的提取孔隙。从这种离子源提取的一维离子束可聚焦成椭圆形分布，以在光束被入射到其上的晶圆上产生基本上圆形的束分布。

近期一些商购的高电流离子注入器将表现出表面上一维分布的所谓带状离子束撞击到晶圆上，以将离子注入晶圆中。使用这种带状离子束为晶圆加工提供了许多优点。例如，带状离子束可具有超过晶圆直径的长尺寸，因此当只在与离子束的传播方向正交的一维上扫描晶圆时可保持固定，以将离子注入遍布整个晶圆。另外，带状离子束可允许晶圆上有较高电流。

然而，使用带状离子束进行离子注入带来多种挑战。举例来说，需要离子束的纵向轮廓具有高均匀性来得到被注入离子的可接受剂量均匀性。随着晶圆的大小增大(例如，当下一代450mm晶圆取代当前占主导地位的300mm晶圆时)，实现为了加工晶圆而利用的带状离子束的可接受纵向均匀性变得更具挑战性。

在一些传统的离子注入系统中，在离子束线中装入校正器光学器件，以改变离子束传输期间离子束的电荷密度。然而，如果在从离子源提取时离子束分布表现出高度不均匀性，或由于因空间电荷加载引起或因束传输光学器件造成的像差，这种方法通常不能够形成充足的离子束均匀性。

因此，需要解决以上缺点的增强型离子注入系统。特别地讲，需要离子注入的改进的系统和方法，包括产生具有期望能量和沿着离子束线的期望束分布的离子束的增强型系统和方法。

发明内容

在一个方面，公开了一种改变带状离子束的能量的系统，所述系统包括：校正器装置，其被构造成接收带状离子束并且沿着离子束纵向尺寸调节离子束的电流密度分布；至少一个减速/加速元件，其限定当离子束从中穿过时减速或加速离子束的减速/加速区域；聚焦透镜，其减少离子束沿着其横向尺寸的发散；以及静电弯道，其设置在所述减速/加速区域的下游，以造成离子束偏转。

在一些实施例中，校正器装置可包括沿着离子束纵向尺寸堆叠的多个分隔开的电极对，其中，各对的电极被分隔开以形成使离子束从中通过的间隙，其中，电极对被构造成能通过向电极对施加静电电压能独立地偏置，以将离子束沿着所述纵向尺寸局部偏转。可采用各种不同的电极类型。在一些实施例中，电极对可包括板电极，板电极被设置成与通过离子束的传播方向和离子束的横向尺寸而形成的平面基本上平行或垂直。系统还可包括用于向校正器装置的所述电极对施加所述静电电压的至少一个电压源。

与所述至少一个电压源通信的控制器可控制向所述电极对施加静电电压。举例来说，控制器可被构造成指导电压源向电极对施加静电电压，以将离子束的至少一部分局部偏转，从而增强沿着离子束纵向尺寸的电流密度分布的均匀性。

控制器可被构造成基于测得的例如在穿过分析仪磁铁或靠近其上被入射离子束的基板的平面之后离子束的电流密度分布向校正器装置的电极对施加的静电电压。

在一些实施例中，控制器被构造成向校正器装置的电极对暂时施加不同的电压。例如，控制器可被构造成暂时改变施加到校正器装置的电极对的电压，从而造成离子束沿着纵向尺寸进行振荡运动。离子束的这种振荡运动可表现出例如等于或小于大约20mm的幅度，例如，在大约10mm至大约20mm的范围内。举例来说，振荡频率可在大约1Hz至大约1kHz的范围内。

聚焦透镜可包括分隔开以形成用于接收离子束的间隙的至少一个聚焦元件，例如，一对对向电极。另外，减速/加速元件可包括分隔开以形成用于接收离子束的横向间隙的一对电极。聚焦元件和减速/加速元件可被相对于彼此设置以在其间形成间隙并且可保持在不同电位，使得离子穿过所述间隙造成离子的减速或加速。

在一些实施例中，聚焦电极中的至少一个可包括弯曲上游端面，弯曲上游端面被构造成减少离子束沿着其纵向尺寸的发散。例如，聚焦电极的上游端面可以是凹形，该凹形的曲率半径在大约1m至大约10m的范围内。

在一些实施例中，至少一个减速/加速元件设置在所述校正器装置的下游并且所述至少一个聚焦元件设置在减速/加速元件的下游。

聚焦元件可相对于静电弯道设置，与其形成间隙，其中，所述聚焦元件和静电弯道被保持在不同的电位，以在间隙中产生适于减少离子束沿着横向尺寸的发散的电场。

在一些实施例中，静电弯道包括被保持在不同电位以造成离子束偏转的内部电极和对向的外部电极。静电弯道还可包括中间电极，中间电极设置在所述内部电极的下游并且与所述外部电极相对，其中，所述内部电极和所述中间电极被构造成被施加独立电位。在一些情况下，外部电极和中间电极可被保持在同一电位。

在一些实施例中，静电弯道的外部电极包括上游部分和下游部分，上游部分和下游部分被设置成相对于彼此成一定角度，使得所述下游部分能够采集离子束中存在的中性物质的至少一部分。上游部分和下游部分可一体地形成外部电极，或它们可以是被电联接的独立件。

在一些实施例中，系统还可包括设置在所述静电弯道的下游的另一个校正器装置，所述另一个校正器装置被构造成离子束沿着所述纵向尺寸的电流密度分布。在一些实施例中，这个下游校正器装置可包括多个分隔开的电极对，这些电极对沿着离子束的纵向尺寸堆叠，其中，各对的电极分隔开以形成供离子束从中穿过的间隙，其中，所述电极对被构造成能因向电极对施加静电电压独立地偏置，以将离子束沿着所述纵向尺寸局部偏转。

在一些实施例中，所述校正器装置的电极对沿着离子束的纵向尺寸相对于彼此交错。例如，下游校正器装置的电极对可相对于上游校正器装置的各个电极对(沿着离子束的纵向尺寸)垂直地偏移达校正器装置的电极的纵向高度的一半(像素大小的一半)。

在一些实施例中，系统还可包括另一个聚焦透镜(本文中也被称为第二聚焦透镜)，所述另一个聚焦透镜设置在所述另一个校正器装置的下游，以减少离子束沿着所述横向尺寸发散。另外，在一些情况下，电接地元件可设置在所述另一个聚焦透镜的下游。电接地元件可包括例如分隔开以允许离子束在其间穿过的一对电接地电极。第二聚焦透镜可包括相对于所述接地元件设置以与其形成间隙的至少一个聚焦元件，其中，聚焦元件和接地元件之间的电位差在间隙中产生用于减少离子束沿着横向尺寸的发散。

在其他方面，公开了一种将带状离子束减速的系统，所述系统包括：至少一个减速元件，其限定用于接收带状离子束并且将其离子减速的区域；至少一对偏转电极，其被分隔开以在其间接收所述减速离子束并且造成离子束偏转；以及校正器装置，被构造成提供供所述偏转后的离子束穿过的通道并且调节非分散平面上的离子束的电流密度分布。

在一些实施例中，校正器装置可包括多个分隔开的电极对，这些电极对沿着离子束的纵向尺寸堆叠，其中，各对的电极分隔开以形成供离子束从中穿过的间隙，其中，所述电极对被构造成能因向电极对施加静电电压独立地偏置，以将离子束沿着所述纵向尺寸局部偏转。在一些实施例中，多个分隔开的电极对可包括对向的内部和外部电极和中间电极，中间电极设置在所述内部电极的下游并且与所述外部电极相对，其中，所述外部电极、所述内部电极和所述中间电极被构造成被保持在独立的电位。举例来说，内部电极和外部电极可被保持在不同电位，以在外部电极和中间电极被保持在同一电位的同时，造成离子束偏转。外部电极可包括上游部分和下游部分，其中，所述下游部分被设置成相对于上游部分成一定角度，以采集所述离子束中存在的中性物质。在一些实施例中，外部电极的上游部分和下游部分一体地形成所述外部电极。

系统还可包括向校正器装置的所述电极对施加静电电压的至少一个电压源。可设置与所述至少一个电压源通信的控制器，以调节施加到校正器装置的所述电极对的电压。举例来说，控制器可基于例如测得的接收到的所述离子束的电流密度分布来确定向校正器装置的所述电极对施加的电压。

系统还可包括聚焦透镜，聚焦透镜被构造成减少沿着离子束横向尺寸的离子束的发散。聚焦透镜可包括至少一个聚焦元件，例如，分隔开以允许离子束在其间穿过的一对电极。在一些实施例中，电接地元件——例如一对分隔开的电极——设置在聚焦元件的下游。电接地元件可相对于聚焦元件设置，在其间形成间隙。接地元件和聚焦元件可被保持在不同电位，以在所述间隙中产生适于减少离子束沿着所述横向尺寸的发散的电场。

在另一个方面，公开了一种离子注入系统，所述离子注入系统包括：离子源，其适于产生带状离子束；分析器磁铁，其用于接收带状离子束并且产生质量选择后的带状离子束；以及校正器系统，被构造成接收质量选择后的带状离子束并且调节沿着离子束纵向尺寸的离子束的电流密度分布，以产生输出带状离子束，输出带状离子束具有沿着所述纵向尺寸的基本上均匀的电流密度分布。

在一些实施例中，校正器系统还可被构造成将所述接收到的质量选择的离子束的离子减速或加速，以产生减速/加速后的输出带状离子束，输出带状离子束具有沿着所述纵向尺寸的基本上均匀的电流密度分布。在一些实施例中，输出带状离子束表现出具有等于或小于大约5％的均方根(RMS)偏差或不均匀性的沿着所述纵向尺寸的电流密度分布。例如，输出带状离子束可表现出具有等于或小于大约4％、或等于或小于大约3％、或等于或小于大约2％、或等于或小于大约1％的RMS偏差或不均匀性的沿着所述纵向尺寸的电流密度分布。

在一些实施例中，以上的离子注入系统中的校正器系统还可包括聚焦透镜，聚焦透镜用于减少沿着带状离子束横向尺寸的带状离子束的发散。另外，在一些实施例中，校正器系统可被构造成去除所述质量选择的离子束中存在的中性物质的至少一部分，诸如，中性原子和/或分子。例如，校正器系统可包括静电弯道，静电弯道用于改变离子束中的离子的传播方向，而中性物质继续沿着它们的传播方向传播，以被束终止件采集，例如，静电弯道的外部电极的一部分。

离子注入系统还可包括用于保持基板——例如晶圆——的端站，其中，所述输出带状离子束传播到所述端站，以被入射到所述基板上。在一些实施例中，校正器系统可被构造成调节离子束的传播方向，使得所述输出带状离子束沿着与基板表面形成期望角度——例如90度的角度——的方向入射到基板表面上。

在一些实施例中，离子注入系统的校正器系统可造成离子束的振荡运动，以提高所述基板中的通过所述输出带状离子束注入的离子的剂量均匀性。

在一些实施例中，离子注入系统的校正器系统可包括用于沿着所述纵向尺寸调节调节离子束的电流密度分布的至少一个校正器装置。这种校正器装置可包括例如多个分隔开的电极对，这些电极对沿着离子束的纵向尺寸堆叠，其中，各对的电极分隔开以形成供离子束从中穿过的间隙，其中，所述电极对被构造成能因向电极对施加静电电压独立地偏置，以将离子束在非分散平面上局部偏转。离子注入系统还可包括：至少一个电压源，其用于向校正器装置的所述电极对施加电压；以及控制器，其与所述至少一个电压源通信，用于调节施加到电极对的所述电压。

在某个方面，公开了一种用于改变带状离子束的能量的方法，所述方法包括：使带状离子束穿过其中存在使离子束的离子减速或加速的区域；沿着带状离子束纵向尺寸来调节带状离子束的电流密度分布；以及减少沿着带状离子束横向尺寸的带状离子束的发散。减少离子束发散的步骤可包括使离子束穿过聚焦透镜。

在一些实施例中，带状离子束可具有范围在大约10至大约100keV内的初始能量。在一些实施例中，将离子束的离子减速或加速的步骤将离子束的能量改变了范围在大约1至大约30内的倍数。

沿着离子束纵向尺寸调节离子束的电流密度分布的步骤可包括利用校正器装置，校正器装置适于将离子束沿着所述纵向尺寸局部偏转，以产生沿着纵向尺寸基本上均匀的电流密度分布。

在某个方面，公开了一种将离子注入基板中的方法，所述方法包括：从离子源提取带状离子束；使带状离子束穿过分析器磁铁，以产生质量选择后的带状离子束；沿着至少质量选择后的带状离子束的纵向尺寸来调节带状离子束的电流密度分布，以产生具有沿着纵向尺寸的基本上均匀电流密度分布的输出带状离子束；以及将所述输出带状离子束引导到用于将离子注入其中的基板上。

在一些实施例中，校正器装置可被构造成执行调节质量选择后的带状离子束的电流密度分布的所述步骤。举例来说，校正器装置可调节质量选择后的带状离子束的电流密度分布，以得到表现出基本上均匀的电流密度分布的离子束。

在一些实施例中，离子注入方法还可包括将所述质量选择后的带状离子束的离子减速或加速，使得所述输出带状离子束具有与所述质量选择后的带状离子束的能量不同的能量。

在一些实施例中，注入离子剂量可在大约10.sup.12cm.sup.-2至大约10.sup.16cm.sup.-2的范围内。离子电流可以例如是几十微安(例如，20微安)至几十毫安(例如，60毫安)的范围内，例如在大约50微安至大约50毫安的范围内、或在大约2毫安至大约50毫安的范围内。

在许多离子注入应用中，设置在加速/减速系统下游的由两个分隔开的电极(诸如，以上讨论的静电弯道)组成的静电弯道可有效用于将离子束弯曲，而不造成离子束明显的成角度发散(“爆发”)，即使当加速/减速系统进行操作以适中的减速比将接收到的离子减速时。然而，已经发现，在被构造成以高减速比率将离子减速的减速系统的下游使用传统经典弯道会导致离子的过度聚焦，这进而会在离子束遍历下游组件时离子束(“爆发”)。离子束的爆发会导致离子损失并且会干扰离子注入系统的操作。此外，在一些传统离子注入系统中，使用需要高电压的聚焦透镜会导致例如由于电弧而导致暂态离子束不稳定和借助电荷交换反应产生中性原子/分子的形式的污染。以下讨论的本教导的一些方面涉及解决这些问题。

在一个方面，公开了一种离子注入系统，所述离子注入系统包括：减速系统，其被构造成接收离子束并且以至少2的减速比将离子束减速；以及静电弯道，其设置在所述减速系统的下游，用于造成所述离子束偏转。所述静电弯道包括：第一电极对，其设置在所述减速系统的下游，用于接收所述减速的离子束，所述第一电极对具有分隔开以允许离子束穿过其间的内部电极和外部电极，第二电极对，其设置在所述第一电极对的下游并且具有分隔开以允许离子束穿过其间的内部电极和外部电极，以及末端电极对，其设置在所述第二电极对的下游并且具有分隔开以允许离子束穿过其间的内部电极和外部电极。第一电极对、第二电极对和末端电极对被构造成被独立地偏置。在一些实施例中，末端电极对的各电极被保持在比所述第二电极对的任一个电极所保持的电位低的电位。所述第一电极对的电极也被保持在相对于所述第二电极对的电极更低的电位。

在一些实施例中，所述减速系统被构造成提供在大约5至大约100的范围内的减速比，例如，大约10至大约80的范围内、或大约20至大约60的范围内、或大约30至大约50的范围内。

在一些实施例中，所述电极对中的每个的内部电极被保持在比该电极对的各个外部电极所保持的电位低的电位，以造成由带正电离子组成的离子束偏转。

第一电极对的内部电极和外部电极可相对于第二电极对的各个电极形成一定角度。另外，末端电极对的内部电极和外部电极中的每个相对于第二电极对的各个电极形成一定角度。

在一些实施例中，所述第一电极对和所述末端电极对的外部电极被保持在第一电位V.sub.1并且所述第一电极对和所述末端电极对的内部电极被保持在第二电位V.sub.2。另外，所述第二电极对的所述内部电极电接地并且所述第二电极对的所述外部电极被保持在第三电位V.sub.3。电压V.sub.1可高于电压V.sub.2。举例来说，V.sub.1可在大约0V至大约-30kV的范围内，V2可在大约0V(零伏)至大约-30kV(负30kV)的范围内，V.sub.3可在大约0V至大约+30kV的范围内。

在一些实施例中，离子束是带状离子束，而在其他实施例中，离子束是圆形束。

在一些实施例中，减速系统接收的离子束具有在大约10keV至大约60keV的范围内——例如在大约10keV至大约20keV的范围内——的离子能量和具有在大约0.1mA至大约40mA的范围内——例如在大约5mA至大约40mA的范围内——的离子电流。

在一些实施例中，所述减速系统包括减速元件，所述减速元件与下游的聚焦元件分开，使得在其间限定间隙。减速系统可包括两个对向分开的等电位电极部分，这两个对向分开的等电位电极部分在其间提供了供离子束穿过的通道。聚焦元件还可包括两个等电位的分开的电极部分，这两个等电位的分开的电极部分在其间提供了供离子束穿过的通道。在一些实施例中，减速元件和聚焦元件中的每个的分开的电极部分的顶端和底端相连，以形成例如正方形形状的电极。减速元件和聚焦元件的电极被保持在不同电位，以在间隙中提供用于将接收到的离子束减速的电场。电场还可造成当离子束横贯间隙时离子束被聚焦。

离子注入系统还可包括用于产生离子束的离子源和分析器磁铁，所述分析器磁铁设置在所述离子源的下游和所述减速系统的上游，用于接收所述离子源产生的所述离子束并且产生质量选择的离子束。

在相关方面，公开了一种离子注入系统，所述离子注入系统包括用于造成离子束偏转的静电弯道，其中，所述静电弯道包括：第一电极对，其具有分隔开以允许离子束穿过其间的内部电极和外部电极；第二电极对，其设置在所述第一电极对的下游并且具有分隔开以允许离子束穿过其间的内部电极和外部电极；以及末端电极对，其设置在所述第二电极对的下游并且具有分隔开以允许离子束穿过其间的内部电极和外部电极。所述末端电极对的各电极被保持在比所述第二电极对的任一个电极所保持的电位低的电位并且所述第一电极对的电极保持在相对于所述第二电极对的电极的更低电位。另外，所述电极对中的每个的内部电极被保持在比所述电极对的各个外部电极所保持的电位低的电位。

在以上的离子注入系统的一些实施例中，所述第一电极对和所述末端电极对的外部电极被保持在第一电位(V.sub.1)并且所述第一电极对和所述末端电极对的内部电极被保持在第二电位(V.sub.2)。另外，所述第二电极对的所述内部电极电接地并且所述第二电极对的所述外部电极被保持在第三电位(V.sub.3)。电压V.sub.1可比电压V.sub.2更趋向正值。举例来说，V.sub.1可在大约0V至大约-30kV(负30kV)的范围内，V2可在0V至大约-30kV的范围内，V.sub.3在大约0V至大约+30kV的范围内。

在一些实施例中，所述离子注入系统还可包括对切透镜，所述对切透镜设置在所述静电弯道的下游。所述对切透镜可包括具有弯曲下游端面的第一电极对、具有弯曲上游端面的第二电极对，其中，这两个电极对的端面相互分开，在其间形成间隙。所述第一电极对和所述第二电极对被构造成独立地偏置。例如，所述第一电极对和所述第二电极对被偏置，以在所述间隙中产生用于聚焦穿过所述对切透镜的离子束的电场。

在另一个方面，公开了一种离子注入系统，所述离子注入系统包括用于接收离子束并且造成离子束偏转的静电弯道和设置在所述静电弯道下游的对切透镜。所述对切透镜包括：第一电极对，其具有弯曲下游端面；以及第二电极对，其具有弯曲上游端面，其中，这两个电极的端面相互分开，以在其间形成间隙。所述第一电极对和所述第二电极对被构造成独立地偏置，例如以在所述间隙中产生用于聚焦穿过所述对切透镜的离子束的电场。所述离子注入系统还可包括：加速/减速系统，其设置在所述静电弯道的上游；以及质量分析器，其设置在加速/减速系统的上游，用于接收离子束并且产生质量选择的离子束。在一些实施例中，所述静电弯道可包括第一电极对、第二电极对和末端电极对，第一电极对、第二电极对和末端电极对中的每个具有分隔开以允许离子束穿过其间的内部电极和外部电极。这三个电极对被构造成独立地偏置。例如，所述末端电极对的各电极可被保持在比所述第二电极对的任一个电极所保持的电位低的电位并且所述第一电极对的电极也可被保持在相对于所述第二电极对的电极的更低电位。在一些实施例中，所述第一电极对和所述末端电极对的外部电极被保持在第一电位(V.sub.1)并且所述第一电极对和所述末端电极对的内部电极被保持在第二电位(V.sub.2)。在一些实施例中，V.sub.1比V.sub.2更趋向正值。另外，所述第二电极对的所述内部电极可电接地并且所述第二电极对的所述外部电极可被保持在第三电位(V.sub.3)。

可通过参照下面结合以下简要描述的关联附图进行的详细描述，得到对本教导的各种方面的其他理解。

附图说明

图1示意性描绘了带状离子束，

图2A示意性描绘了按照本教导的实施例的离子注入系统，

图2B示意性描绘了图2A的离子注入系统中采用的根据本教导的实施例的校正器系统，

图2C是图2B中示出的校正器系统的一部分的示意性侧面剖视图，

图3A是用于产生带状离子束的离子源的局部示意图，

图3B是图3A的离子源的另一个局部示意图，

图3C是图3A和图3B的离子源的另一个局部示意图，

图4描绘了基于以下结合图3A-图3B描述的离子源用离子源产生的示例性带状离子束的电流分布，

图5示意性描绘了适用于本教导的实施例的校正器系统，

图6示意性描绘了根据本教导的实施例的经过校正器装置的带状离子束，

图7A示意性描绘了根据本教导的实施例的经过校正器装置的带状离子束，校正器装置被构造成向离子束的至少一部分施加横向电场，

图7B示意性描绘了根据本教导的实施例的经过校正器装置的带状离子束，校正器装置被构造成向离子束施加纵向电场以造成其偏转，

图7C示意性描绘了施加到图7B中描绘的校正器装置的电极对的斜坡电压，

图8A示意性描绘了根据本教导的实施例的经过校正器装置的带状离子束，校正器装置被构造成造成离子束进行纵向振荡运动，

图8B示意性描绘了施加到图8A中描绘的校正器装置的电极对的三角形电压波形，

图9是图2A、图2B和图2C中示出的离子注入系统的局部示意图，进一步描绘了测量束的电流分布的束分析仪，

图10A描绘了随着高度的变化而变化的未校正的带状离子束的模拟电流分布，

图10B示出了可施加到图2A、图2B和图2C中示出的离子注入系统的一个校正装置的电极对以得到图10A中示出的束分布的粗略校正的示例性电压以及借助这种粗略校正而得到的部分经校正束的模拟分布，

图10C示出了可施加到图2A、图2B和图2C中示出的离子注入系统的另一个校正装置的电极对以提高图10B中描绘的部分经校正束的均匀性的示例性电压以及以这种方式得到的经校正光束的模拟分布，

图11A示意性描绘了采用由三个电极对组成的静电弯道的根据实施例的离子注入系统，

图11B是在分散平面上的图11A中描绘的离子注入系统的示意性局部视图，

图11C是在非分散平面上的图11A中描绘的离子注入系统的不同示意性局部视图，

图11D示意性描绘了向静电弯道的电极施加电压的电压源和用于控制电压源的控制器，

图12A示出了经过在减速比60下操作的减速系统的离子束和由两个分隔开的电极形成的下游E弯道的理论模拟结果，

图12B示出了经过在减速比60下操作的减速系统的离子束和由三个电极对组成的下游E弯道的理论模拟结果，

图13A示出经过由两个分隔开的电极组成的E弯道的具有30keV的能量和25mA的电流的As离子束的理论模拟结果，

图13B示出经过由三个串联电极对组成的E弯道的具有30keV的能量和25mA的电流的As离子束的理论模拟结果，

图14A是具有设置在E弯道下游的对切透镜的离子注入系统的分散平面上的局部示意性剖视图，

图14B是图14A中描绘的离子注入系统的非分散平面上的局部示意性侧视图，以及

图15是采用由三个电极对组成的E弯道以及设置在E弯道下游的对切透镜的离子注入系统的分散平面上的局部示意图。

具体实施方式

在一些方面，本教导涉及一种离子注入系统(下文中也被称为离子注入器)，该离子注入系统包括离子源和校正器系统，离子源用于产生带状离子束，校正器系统用于确保带状离子束在其上被入射离子束的基板上表现出至少沿着其纵向尺寸的基本上均匀的电流密度分布。在一些情况下，当离子束传输到基板以将离子注入其中时，可采用校正器系统以及离子注入系统的离子束线中的其他光学器件来基本上保留(例如，在大约5％或更好的范围内)从离子源提取的带状离子束的分布。

在一些实施例中，根据本教导的离子注入系统包括具有两级的束线：束注射器级之后跟着束校正级，束校正级也可以可选地包括用于将离子束减速或加速的机构。注射器级可包括光束产生和质量选择。在一些实施例中，束校正级可包括校正器阵列以及减速/加速光学器件。在一些实施例中，束线能被构造成将离子注入300mm基板(例如，借助大致350mm高的带状离子束)或450mm基板(例如，借助大致500mm高的带状离子束)。例如，束线可包括适应不同基板大小的可更换离子光学器件构造套盒。离子光学器件构造套盒可包括例如从离子源提取离子束的提取电极、校正器阵列、减速/加速级光学器件以及离子注入器的端站中的基板操纵组件，诸如，更换末端执行器和FOUP(FrontOpening Unified Pods)(正面开口标准箱)。

以下，描述本教导的各种示例性实施例。对这些实施例的描述中利用的术语具有它们在本领域中的普通意思。为了进一步清晰，定义以下术语：

本文中使用的术语“带状离子束”是指具有纵横比的离子束，纵横比被定义为其最大尺寸(本文中也被称为离子束的纵向尺寸)与其最小尺寸(本文中也被称为离子束的横向尺寸)之比，至少是大约3，例如，等于或大于10，或等于或大于20，或等于或大于30。带状光束可表现出各种不同的横截面分布。例如，带状离子束可具有矩形或椭圆形的横截面分布。图1示意性描绘了具有纵向尺寸(本文中也被称为高度)H和横向尺寸(本文中也被称为宽度)W的示例性带状离子束。在不失一般性的情况下，在下面对本发明的各种实施例的描述中，假定离子束的传播方向是沿着笛卡尔坐标系的z轴，具有沿着y轴的纵向尺寸和沿着x轴的横向尺寸。如以下更详细讨论的，在许多实施例中，采用分析器磁铁将离子束分散在与离子束的传播方向垂直的平面上。这个平面在本文中被称为分散平面。在下面的实施例中，分散平面对应于xz平面。与分散平面垂直的平面被称为非分散平面。在下面的实施例中，非分散平面对应于yz平面。

术语“电流密度”在本文中的使用与它在本领域中的使用一致，是指与流过单位面积——例如与离子的传播方向垂直的单位面积——的离子关联的电流。

本文中使用的术语“电流密度分布”是指随着沿着离子束的位置的变化而变化的离子束的离子电流密度。例如，沿着离子束纵向尺寸的离子电流密度分布是指随着沿着离子束纵向尺寸的与参考点(例如，离子束的上边缘、或下边缘、或中心)的距离、或与沿着纵向尺寸流过单位长度的离子关联的电流的变化而变化的离子电流密度。

术语“基本上均匀的电流密度分布”是指表现出至多5％的RMS均方根差异的离子电流密度分布。

术语“减速比”是指进入减速系统的离子束的能量相对于离开减速系统的离子束的能量之比(即，减速系统接收到的离子束相对于减速后的离子束的能量之比)。

参照图2A、图2B和图2C，根据本教导的实施例的离子注入系统10包括离子源12和引出电极14，离子源12用于产生带状离子束，引出电极14被电偏置成有助于从离子源提取离子束。抑制电极16被电偏置成抑制中和电子(例如，借助环境气体在离子束的作用下离子化而产生的电子)逆流到离子源，聚焦电极18被电偏置成减少离子束的发散，地电极19定义离子束的参考地。设置在聚焦电极18下游的分析器磁铁20接收带状离子束并且产生质量选择的离子束。

在一些实施例中，离子源的外壳和分析器磁铁框架组件可与地电位电隔离。例如，它们可浮动在地电位以下，例如，-30kV。在一些情况下，可选择浮动电压，使得从离子源提取离子束并且以比其上被入射离子束以将离子注入其中的基板上的能量高的能量来被进行质量分析。可供选择地，可提取离子束并且进行质量分析，随后离子束加速，以更高能量入射到基板上。

再次参照图2A-图2C，示例性的离子注入系统10还包括校正器系统22，校正器系统22用于沿着至少离子束纵向尺寸(例如，在离子束的非分散平面上)来调节离子束的电流密度分布，以产生输出带状离子束，输出带状离子束表现出沿着至少其纵向尺寸表现出基本上均匀的电流密度分布，如以下更详细讨论。另外，校正器系统22可调节离子束的横向大小，例如，减小沿着横向尺寸(例如，在分散平面上)的离子束发散，以确保输出离子束具有期望的横向大小。

在一些实施例(诸如，以下讨论的实施例)中，校正器系统22还可提供质量选择后的带状离子束的减速/加速。以这种方式，可得到具有期望能量和基本上均匀的电流密度分布的输出带状离子束。在不失一般性的情况下，在以下讨论的实施例中，校正器系统22也被称为减速/加速系统。然而，应该理解，在一些实施例中，校正器系统22可不提供离子束的任何减速或加速。

示例性的离子注入系统10还包括端站24，端站24包括基板支架25，基板支架25用于将基板26保持在离开校正器系统22的带状离子束的路径中。输出带状离子束入射到基板上，将离子注入其中。在这个实施例中，可用本领域已知的方式，沿着与离子束的传播方向正交的一个尺寸扫描基板支架，以将基板的不同部分暴露于离子束，从而将离子注入基板中。在一些实施例中，离子束的纵向大小大于基板的直径，使得基板沿着与离子束传播方向垂直的尺寸的线性移动可导致离子注入遍布整个基板上。输出带状离子束的电流密度的大量均匀性确保了遍布基板实现离子被注入均匀剂量。

可采用能够产生带状离子束的各种不同离子源作为离子源12。在全部内容以引用方式并入本文中的、名称为“Ion Source Ribbon Beamwith Controllable Density Profile”的美国专利No.6,664,547和名称为“Ion Source,Ion Implantation Apparatus,and Ion Implantation Method”的美国专利No.7,791,041中描述了可产生带状离子束的离子源的一些示例。

在均转让给本申请的受让人并且其全部内容以引用方式并入本文中的、名称为“Magnetic Field Sources For An Ion Source”的美国公开申请No.2014/0265856中和名称为“Ion Source Having At Least OneElectron Gun Comprising A Gas Inlet And A Plasma Region Defined ByAn Anode And A Ground Element Thereof”的美国专利No.8,994,272中详细描述了在这个实施例中采用的离子源12。简言之，参照图3A、图3B和图3C，离子源12可包括设置在长、窄、矩形离子化腔室32(源主体)的端部的两个对向外部电子枪28/30。各电子枪可包括间接加热阴极(IHC)28a/30a和阳极28b/30b。如图3C中所示，板形式的等离子体电极34包含孔隙，该孔隙被成形成允许从离子源提取离子(例如，孔隙可以是450mm×6mm的狭槽)。离子提取得到与等离子体电极具有类似形状的引出电极36的辅助并且通过一个或更多个电绝缘分隔件(未示出)与等离子体电极分隔开。在一些实施例中，引出电极36可相对于源主体和等离子体电极偏置高达-5kV。

参照图3B，将源主体浸没在由电磁线圈组件38产生的轴向磁场中。在这个实施例中，线圈组件包括三个子线圈，这三个子线圈沿着源主体的长轴分布并且在源主体的顶部、中间和底部产生独立的、部分重叠的磁场。该磁场约束了电子枪产生的主电子束，从而沿着离子化腔室的轴形成界限清楚的等离子体弧柱。可独立地调节这三个线圈段中的每个产生的磁通密度，以确保所提取的离子束的电流密度基本上没有不均匀性。

参照图3C，可利用沿着源主体的长轴分布的五个单独气体进口40a、40b、40c、40d和40e沿着等离子体弧柱来调节离子密度，各气体进口均带有其自身专用的质量流量控制器(MFC)。在这个实施例中，电子枪的阳极和阴极以及等离子体电极和引出电极由石墨形成。离子化腔室由铝形成并且其内表面涂覆有石墨。

可通过位于离子源外壳中的可回缩束分析仪来分析所提取的离子束。举例说明，图4描绘随着用这种离子源的原型产生的带状离子束的垂直(纵向)位置的变化而变化的束电流。沿着纵向尺寸的电流密度分布表现出大约2.72％的RMS不均匀性。

再次参照图2A，在这个实施例中，提取离子源12产生的离子束，离子束在进入分析器磁铁20之前加速至期望能量(例如，5keV和80keV之间)。分析器磁铁20在非分散平面上向离子束施加磁场，以将分散平面上的具有不同质荷比的离子分开，从而在分析器磁铁的焦平面上产生在分散平面上具有束腰的质量选择的束。如以下讨论的，设置在离子束的束腰附近的可变大小质量分辨孔隙20a允许期望质荷比的离子经过下游到达系统的其他组件，如以下更详细讨论的。

可利用本领域中已知的各种分析器磁铁。在这个实施例中，分析器磁铁具有极间隙为600mm、弯曲角度为大致90度且弯曲半径为950mm的鞍形线圈设计，但还可利用其他极间隙、弯曲角度和弯曲半径。所设置的可变大小质量分辨孔隙20a允许期望质荷比的离子经过下游到达减速/加速系统22。换句话讲，分析器磁铁30产生被减速/加速系统22接收的质量选择的带状离子束。

继续参照图2A、图2B和图2C，减速/加速系统22包括用于接纳质量选择的带状离子束的狭槽40。狭槽40高得足以容纳离子束的纵向尺寸，例如，在一些实现方式中，狭槽40是600mm高，并且具有在所选择的范围内——例如在大约5mm至大约60mm之间——连续可变的横向尺寸(例如，分散平面上的尺寸)。

校正器装置42设置在狭槽40的下游，用于接纳穿过狭槽的带状光束。在这个实施例中，如图5中示意性示出的，校正器装置42包括沿着离子束的纵向尺寸(例如，沿着y轴)堆叠的多个分隔的电极对E1、E2、E3、E4、E5、E6、E7、E8、E9和E10，其中，各电极对能被独立地电偏置。更具体地讲，在这个实施例中，多个静电电压源V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9和V10向各电极对施加独立电压，以产生具有沿着带状离子束纵向尺寸的分量的电场，将离子束的一个或更多个部分局部偏转，以便沿着纵向尺寸调节离子束电流密度分布。在这个实施例中，对电流密度分布执行这种调节，以增强沿着离子束纵向尺寸(例如，在非分散平面上)的离子束电流密度的均匀性。电压源V1、…、V10可以是独立的电压源或可以是单个电压源的不同模块。

各电极对包括两个电极，诸如，电极E1a和E1)，这两个电极被设置成基本上平行于由离子束的传播方向及其纵向尺寸限定的平面。成对的电极被分开，以提供使离子束可从中穿过的横向间隙。例如，在其他因素以外，可基于离子束的纵向大小、校正离子束的纵向分布中的非均匀性所需的分辨率水平、离子束中离子的类型，来选择电极对的数量。在一些实施例中，电极对的数量可以例如在大约10至大约30的范围内。

与电压源V1、…、V10通信的控制器44可确定按以下更详细讨论的方式施加到校正器装置的电极对的电压(例如，静电电压)，以将穿过电极对中的一个或更多个之间的离子束的一个或更多个部分局部偏转所选择的角度，从而沿着离子束纵向尺寸调节离子束电流密度。

举例来说，图6示出三个电极对E5、E6和E7因被施加静电电压而偏置使得施加到E6的电压大于施加到E5和E7的电压，以在离子束的带阴影部分所穿过的区域中产生用箭头示出的电场分量(在这个示例中，其他电极对保持地电位)，带阴影部分表现出比离子束的其他部分更高的电荷密度。施加到离子束的带阴影部分的电场造成该部分的上段向上偏转并且该部分的下段向下偏转，从而降低该部分中的电荷密度，以提高沿着纵向尺寸的电流密度分布的均匀性。

参照图7A，在一些实施例中，校正器装置42可被构造成向离子束施加横向电场(即，具有沿着离子束横向尺寸的分量的电场)，从而造成光束横向偏转，例如，以改变离子束的传播方向。更特别地讲，校正器装置42可被构造成使得电极对的各电极是能独立偏置的。例如，在这个实施例中，电压源V1、…、V20可分别向电极对的电极施加独立电压(例如，静电电压)(参见例如电压源V1和V11被构造成向电极对E1的电极E1a和E1b施加独立电压)。

举例来说，可选择一个或更多个电极的对向电极对之间的电位差，以提供离子束的一个或更多个部分的局部横向偏转。例如，如图7A中所示，在这个示例中，电压源V2和V12向电极E2a和E2b施加不同的电压v2和v12(v12<v2)，以造成穿过这两个对向电极之间的离子束的一部分向着电极E2b局部偏转。同时，电压源V4和V14向电极E4a和E4b施加不同的电压v4和v14(v14>v4)，以造成穿过这两个对向电极之间的离子束的一部分向着电极E4a局部偏转。在一些实施例中，这两个对向电极之间的电位差可以是大约0V至大约4kV的范围内。

在一些情况下，可通过向离子束一侧的所有电极施加一个电压并且向对向侧的所有电极施加另一个电压，将整个离子束横向偏转，例如，以改变其传播方向。

参照图7B和图7C，在一些实施例中，校正器装置42可被构造成将整个离子束沿着纵向尺寸(即，沿着y轴垂直地)偏转。例如，如图7C中所示，控制器44可造成电压源V1、…、V10向电极对E1、…、E10施加电压斜坡，以差生具有沿着(在图7B中用箭头示意性示出的)离子束纵向尺寸的分量的电场，从而可造成离子束纵向偏转。

与电压源V1、…、V20通信的控制器44可例如基于离子束的期望的局部或全局偏转角度来确定将施加到电极的电压。控制器可按被领域中已知的方式，例如，基于离子束中离子的电荷、期望的偏转角度来确定必要电压。在一些情况下，控制器可引起向电极对的电极施加电压，以提供离子束的局部横向以及纵向偏转。例如，不同电极对之间的电压差可造成例如以上结合图6讨论的方式的局部纵向偏转，而电极对的电极之间的电压差可造成局部横向偏转。

参照图8A，在一些实施例中，校正器装置42可被构造成造成离子束沿着其纵向尺寸振荡运动。在控制器44的控制下，波形发生器100可向电极对中的一个或更多个施加不同电压，以造成具有沿着离子束的纵向尺寸(沿着y轴)的分量的变化电场，这进而可造成离子束的时变偏转。在一些情况下，离子束的这种时变偏转可以是离子束沿着其纵向尺寸的周期性振荡的形式。在一些情况下，这种振荡的幅度可在例如大约10mm至大约20mm的范围内。

举例来说，波形发生器可向电极对E1、…、E10施加三角电压波形(如图8B中示意性示出的)，以造成离子束沿着其纵轴周期性振荡。离子束的这种“摆动”可改进注入其上被入射离子束的基板中的离子的剂量不均匀。振荡频率可基于例如基板相对于入射离子束的移动速率而变化。在一些实施例中，振荡频率可在例如大约1Hz至大约1kHz的范围内。

再次参照图2A、图2B和图2C，减速/加速系统22还包括减速/加速元件46，减速/加速元件46与下游聚焦元件48分开，以在其间限定间隙区域50。减速/加速元件46包括两个对向等电位电极46a和46b，这两个对向等电位电极46a和46b在其间提供了供离子束通过的通道。类似地，聚焦元件48包括两个对向等电位电极48a和48b，这两个对向等电位电极48a和48b在其间提供了供离子束通过的通道。

因减速/加速元件46和聚焦元件48之间施加了电位差，在间隙区域50中产生用于将离子束的离子减速或加速的电场。除其他因素以外，可按本领域的普通技术人员已知的方式，基于期望的离子能量改变、离子束的离子的类型、利用离子束的特定应用来选择减速/加速元件和聚焦元件之间的电位差。

举例来说，在一些实现方式中，可向减速/加速元件46a/46b施加在大约0至大约-30(负30)kV的范围内或大约0kV至大约+30k的范围内的电压并且可向聚焦电极48a/48b施加大约0至-5(负5)kV的范围内的电压。

参照图2C，在这个实施例中，聚焦电极48a/48b中的一个或两个的上游面(UF)弯曲，以在间隙区域中产生用于(例如，沿着离子束的纵向尺寸)对抗非分散平面上的离子束的发散的电场分量。举例来说，图2C示出穿过间隙50的离子束，由于排斥空间电荷效应，导致间隙50表现出非分散平面上的其纵向端点附近的离子的发散。聚焦电极48a/48b的上游端部的弯曲轮廓可被构造成有助于产生电场图案，电场图案将向这些发散离子施加校正力，以确保离子束的离子基本上平行传播。举例来说，聚焦电极的上游端部可具有曲率半径在大约1m至大约10m的范围内的大体凹形轮廓(当从上游方向观察时)。

再次参照图2A、图2B和图2C，减速/加速系统22还包括静电弯道52，静电弯道52设置在聚焦元件48下游并且与聚焦元件48通过间隙53分开。聚焦元件48和静电弯道——例如静电弯道的一个或更多个电极——之间的电位差可在间隙53中产生用于减少带状离子束沿着其横向尺寸的发散的电场。换句话讲，聚焦元件48和静电弯道52之间的间隙用作减少带状离子束沿着其横向尺寸的发散的聚焦透镜。可按本领域中已知的方式，例如，在上述控制器44的控制下，使用一个或更多个电压源向减速/加速元件和聚焦元件施加电压。

在这个实施例中，静电弯道52包括外部电极52a和对向的内部电极52b，外部电极52a和内部电极52b可被施加不同电位，以造成当离子束穿过将这些电极分开的横向间隙时离子束发生偏转。举例来说，离子束的偏转角可在大约10度至大约90度的范围内，例如，22.5度。

在这个实施例中，静电弯道还包括中间电极52c，中间电极52c设置在内部电极52b的下游并且(例如，借助间隙)与其电隔离，以允许与向内部电极52b施加电压独立地，向中间电极52c施加电压。举例来说，在这个实施例中，外部电极52a和中间电极52c被保持在同一电位。在一些实施例中，施加到外部电极52a的电压可在大约0至大约-20(负20)kV的范围内并且施加到内部电极52b的电压可在大约-5(负5)kV至大约-30(负30)kV的范围内。

外部电极52a包括上游部分(UP)和下游部分(DP)，上游部分(UP)和下游部分(DP)相对于彼此设置成锐角，为外部电极赋予弯曲轮廓。除其他方面以外，可基于例如几何限制、当离子束进入减速/加速系统时离子束的横向发散来选择外部电极的上游部分和下游部分之间的角度。在这个实施例中，外部电极的上游部分和下游部分之间的角度是大约22.5度。虽然在这个实施例中上游部分和下游部分一体地形成外部电极，但在另一个实施例中，上游部分和下游部分可以是电联接等电位的分开的电极。

如上所述，外部电极52a和内部电极52b之间的电位差在这些电极的间隔中产生用于偏转离子束中的离子的电场。然而，离子束中存在的电中性物质(中性原子和/或分子)，如有的话，没有发生偏转，在它们已经进入了静电束时，继续沿着它们的传播方向传播。因此，这些中性物质或至少其一部分撞击外部电极的下游部分(DP)并且被从离子束中去除。

用于沿着离子束纵向尺寸(非分散平面上)调节离子束电流密度的另一个校正器装置54可以可选地设置在静电弯道52的下游。在这个实施例中，校正器装置54具有与上游校正器装置42的结构类似的结构。特别地讲，校正器装置54包括多个分隔的电极对，诸如，结合上游的校正器装置42在图5中描绘的电极对，这些电极对沿着离子束纵向尺寸堆叠，各电极对在其间提供了供离子束通过的横向间隙。类似于上游的校正器装置42，可借助向第二校正器装置54的各电极对施加电压，例如，借助结合校正器装置42在图5中描绘的电压源V1、…、V10类似的多个电压源，能独立地偏置第二校正器装置54的各电极对。以这种方式，第二校正器装置54可将离子束的一个或更多个部分局部偏转，如有需要，以进一步改进沿着离子束纵向尺寸的离子束电流密度的均匀性。以这种方式，两个校正器装置42和54协作地确保离开减速/加速系统22的带状离子束表现出沿着其纵向尺寸的高电流密度均匀性。

以上讨论的控制器44还与电压源通信，从而向第二校正器装置54的电极对施加电压。控制器可例如按与以下更详细讨论的方式确定将施加到电极对的电压，并且可造成电压源向电极对施加这些电压。

类似于上游的校正器装置42，第二校正器装置54可被构造成按以上讨论的方式造成沿着离子束纵向尺寸的离子束横向偏转和/或离子束振荡运动。另外，下游的校正器装置54还可被构造成例如按结合上游的校正器装置42讨论的方式造成整个离子束纵向(垂直)偏转。

如上所述，在这个实施例中，外部电极52a和中间电极52c被保持在同一电位。这样可改良并且优选地防止当离子束穿过静电弯道和第二校正器装置之间的间隙时由于电场的不期望分量导致的任何离子束干扰。

在这个实施例中，下游的第二校正器装置54的电极对相对于上游的校正器装置42的电极对沿着离子束纵向尺寸交错。换句话讲，校正器装置54的各电极对相对于上游的校正器装置42的各个电极对垂直地(即，沿着离子束的纵向尺寸)偏移。这种偏移可以是例如校正器装置的电极的纵向高度的一半(像素大小的一半)。以这种方式，校正器装置42和54可造成离子束的各种部分以更精细的分辨率进行局部偏转，例如，对应于像素大小一半的分辨率。

在这个实施例中，校正器装置42和54相互很好地分开，以将施加到它们电极对的电压限于小于大约2kV，从而可提高校正器装置的操作的稳定性并且还可允许将电极对沿着纵向尺寸进行紧密堆积。

虽然在这个实施例中采用了两个校正器装置，但在其他实施例中，可只采用单个校正器装置来改进沿着离子束纵向尺寸的离子束电流密度的均匀性，例如，可要么利用校正器装置42要么利用校正器装置54。例如，在从分析器磁铁接收的离子束减速的一些实施例中，可只采用下游的校正器装置54。

继续参照图2A以及图2B和图2C，另一个聚焦元件56可选地设置在第二校正器装置54的下游并且与第二校正器装置54通过间隙58分开。类似于上游的聚焦元件48，第二聚焦元件56包括一对对向电极56a和56b，这对对向电极56a和56b在其间提供了供离子束通过的通道。第二校正器装置54的一个或更多个电极对和第二聚焦电极56a/56b之间的电位差可导致间隙58内的电场，从而可在离子束穿过间隙时减少离子束沿着其横向尺寸的发散。

在一些实施例中，施加到聚焦电极56a和56b的电压可在大约0至大约-10(负10)kV的范围内。

系统还包括具有一对对向电接地电极60a和60b的接地元件60，这对对向电接地电极60a和60b设置在第二聚焦电极56a和56b的下游并且与其分开，形成间隙62。对向电接地电极60a和60b形成电接地管道，离子束通过该管道朝向端站(end station)24离开减速/加速系统。

在一些实施例中，减速/加速系统22缺少第二校正器装置54和第二聚焦元件58。

聚焦电极56a和56b和接地电极60a和60b之间的电位差导致在间隙62内产生电场，从而可在离子束穿过间隙时减少离子束沿着其横向尺寸的发散。另外，在这个实施例中，例如，与聚焦电极56a和56b的上游面(边缘)类似，接地电极60a和60b的上游面(边缘)弯曲，以减小离子束沿着其纵向尺寸的发散。因此，透镜间隙58和62一齐提供用于减少离子束沿着其横向尺寸和纵向尺寸发散的第二聚焦透镜。

在许多实施例中，离开减速/加速系统的输出带状离子束表现出沿着其纵向尺寸的电流密度分布具有等于或小于大约5％、或等于或小于大约4％、或等于或小于大约2％并且优选地小于大约1％的RMS非均匀性。这种带状束可具有比其上被入射离子束的基板的直径大的纵向长度(例如，大于大约300mm或大于大约450mm)。因此，基板沿着横向尺寸的线性运动可导致基板中的离子注入剂量基本上均匀。

在一些实施例中，可采用输出带状离子束将大约10.sup.12至大约10.sup.16cm.sup.-2的范围内的离子剂量注入基板中。在一些这样的实施例中，入射到基板上的带状离子束的电流可例如在大约几十微安(例如，大约20微安)至大约几十毫安(例如，大约60毫安)的范围内，例如在大约50微安至大约50毫安的范围内或在大约2毫安至大约50毫安的范围内。

在一些实施例中，可按以下方式确定施加到校正器装置42和54的电压。初始地，可测量离开分析器磁铁20的带状质量选择离子束(本文中也被称为未校正的离子束)的电流密度。这可通过例如以下来实现：在只向静电弯道的电极施加电压的情况下使未校正的离子束穿过减少/加速系统22，以操纵基本未受到端站干扰的离子束。

可利用设置在端站中的电流测量装置来测量未校正离子束的电流密度分布。举例来说，图9示意性描绘了可回缩设置在离子注入系统的端站24中的分析仪102。可采用各种束流分析仪。例如，在一些实施例中，束流分析仪可包括法拉第杯阵列，以测量随着高度的变化而变化的离子束的电流分布。在其他实施例中，束分析仪可包括可在束两端之间移动的电流测量板。束分析仪与控制器414通信，以提供关于离子束沿着其纵向尺寸的电流分布的信息。控制器44可采用这个信息来确定将施加到校正器装置和/或其他元件(例如，聚焦元件)的必要电压。例如，控制器可采用这个信息来确定将施加到校正器装置的电极对的电压，以改进沿着离子束的纵向尺寸的离子束电流密度分布的均匀性。

举例来说，图10A示出描绘了在多个高度分区中具有40keV的能量和30mA的总能量的模拟未校正的磷光离子束的离子电流的柱状图。这个柱状图示出相对于不均匀性窗口的离子束电流密度的局部化不均匀性。在这个示例中，未校正的离子束表现出不同高度分区中的离子电流的大约12.7％的RMS差异。

再次参照图9，控制器44可从束分析仪102接收关于未校正离子束的电流密度分布的信息(例如，以上柱状图中描绘的信息)并且可利用该信息来确定将施加到校正器装置之一的电极对(例如，在结合图10A、图10B和图10C描述的示例中，初始地构造下游的校正器装置54)与提供沿着离子束纵向尺寸的离子束电流密度的第一校正。

在一些实施例中，控制器可将各高度窗口中测得的电流与参考值进行比较。如果测得电流和参考值之差超过阈值，例如，1％或2％，则控制器可引起一个或更多个电压源向一个或更多个电极对施加电压，对应于该高度窗口的离子束部分穿过这些电极对之间，以使该部分中的电流更接近参考值。如以上详细讨论的，这可通过造成离子束沿着其纵向尺寸局部偏转来实现。

举例来说，控制器可造成与第二校正器装置54的电极对联接的电压源将图10B中示出的电压施加到电极对，以使离子束的中心散焦并且将离子束聚焦于其上边缘。例如，可向与60-90mm高度窗口对应的离子束部分穿过其间的电极施加电压，以降低这个部分中的电流密度。以这种方式，可改进离子束的电流密度的均匀性。

然后，例如，可按以上结合测量未校正离子束的电流密度讨论的方式，测量经受校正器装置之一(例如，在这个示例中，下游的校正器装置)校正的部分校正的离子束的电流密度分布。

举例来说，图10B中示出的柱状图描绘了通过只使用第二校正器装置来改进以上在图10A中示出的未校正离子束的电流密度而得到的沿着离子束纵向尺寸的随着高度窗口的变化而变化的模拟离子电流。这个部分校正的离子束表现出均匀性窗口内的大约3.2％的离子束电流的RMS偏差(相对于未校正离子束表现的12.5％差异有所改进)。

再次参照图9，控制器44可接收关于部分校正离子束的电流密度分布的信息，以确定将施加到上游的校正器装置42的电极对的电压，从而进一步增强离子束分布的均匀性。换句话讲，上游的校正器装置可提供离子束分布的精细校正。

举例来说，图10C示出可施加到第一校正器装置42以进一步增强均匀性窗口内的离子束分布的均匀性的电压。这个图还表现描绘了当采用第一校正器装置42和第二校正器装置54二者来校正在图10A中描绘了其分布的未校正离子束的不均匀性时离子束电流的模拟分布的柱状图。这个柱状图示出两个校正器装置的组合校正效应导致电流密度分布具有大约1.2％的均匀性窗口内离子电流的RMS偏差。换句话讲，在这个实例中，两个校正器装置的组合校正效应导致沿着纵向尺寸的离子束电流密度分布的均匀性提高大约一个数量级。

在其他实施例中，上游的校正器装置42可首先被构造成提供对离开质量分析仪的带状离子束的电流密度分布的粗略校正，然后，下游的校正器装置54可被构造成提供对离子束的电流密度分布的精细校正。

如以上讨论的，可用各种不同方式来构造减速/加速系统22。举例来说，在一些实施例中，减速/加速电压可被设置成零，使得减速/加速系统22只用作校正系统，而没有造成离子束中的离子加速和/或减速。

可采用根据本教导的离子注入系统将各种离子注入各种基板中。离子的一些示例包括而不限于磷、砷、硼、分子离子，诸如，BF.sub.2.sup.+,B.sub.18H.sub.x.sup.+和C.sub.7HN.sub.x.sup.+。基板的一些示例包括而不限于硅、锗、外延(诸如，涂覆多晶硅的)晶圆、绝缘体上硅(SIMOX)晶圆、诸如SiC或SiN的陶瓷基板、太阳能电池、和用于制作平板显示器的基板。基板形状的一些示例包括圆形、正方形或矩形。

在一些实施例中，可通过采用设置在加速/减速系统下游的三对串联电极来实现静电弯道。如以下更详细讨论的，当以减速模式操作加速/减速系统以至少2的减速比——例如范围在大约5至大约100的减速比——将接收到的离子束减速时，静电弯道的这种实现方式可以是特别有利的。本文中使用的术语“减速比”是指进入减速系统的离子束的能量相对于离开减速系统的离子束的能量之比，即，减速系统接收到的离子束相对于减速后的离子束的能量之比。

图11A、图11B和图11C示意性描绘了根据此实施例的离子注入系统1100。离子注入系统1100类似于以上结合图2A、图2B和图2C讨论的离子注入系统10，除了如以下更详细讨论的将静电弯道实现为三对静电偏置电极之外。更具体地讲，类似于以上的离子注入系统10，离子注入系统1100包括：离子源12，其用于产生离子束；引出电极14，其被电偏置成有助于从离子源提取离子束；抑制电极16，其被电偏置成抑制中和电子的逆流；聚焦电极18，其被电偏置成减少离子束的发散；以及地电极19，其定义离子束的参考地。分析器磁铁20设置在聚焦电极18下游，以接收带状离子束并且产生质量选择的离子束。

离子注入系统1100还包括：减速/加速系统200，其包括用于接纳质量选择的离子束的狭槽202；以及校正器装置204，其类似于以上讨论的校正器装置。减速/加速系统200还包括减速/加速元件206，减速/加速元件206与下游聚焦元件208分开，以在其间限定间隙210。如以上结合离子注入系统10讨论的，减速/加速元件206包括两个对向等电位电极部分206a和206b，这两个对向等电位电极部分206a和206b在其间提供了供离子束通过的通道。在这个实施例中，电极部分206a和206b的顶部和底部相连，形成矩形电极。类似地，聚焦元件208包括两个对向等电位电极部分208a和208b，这两个对向等电位电极部分208a和208b在其间提供了供离子束通过的通道。

因减速/加速元件206和聚焦元件208之间施加了电位差，在间隙区域210中产生用于将离子束减速或加速的电场。在这个实施例中，当在减速模式下操作，施加在减速/加速元件206和聚焦元件208之间的电位差可造成穿过间隙210的离子束以至少2的减速比减速，例如，范围在大约5至大约100。举例来说，为了实现此减速比，可向减速/加速元件206的电极部分206a和206b施加范围在大约-5kV至大约-60kV内的电压并且可向聚焦元件208的电极部分208a和208b施加范围在大约0V至大约-30kV(负30kV)内的电压。

在这个实施例中，包括三个电极对(214、216和218)的静电弯道212(本文中也被称为E弯道212)设置在聚焦元件208的下游，以接收并且偏转离子束。然而，离子束中存在的电中性物质(中性原子和/或分子)，如有的话，没有发生偏转而继续沿着它们的传播方向传播，因为它们已经进入了静电束。类似于之前的实施例，静电弯道可将离子束偏转范围在大约10度至大约90度内的角度，例如，22.5度。

第一电极对214包括内部电极214b和外部电极214a，内部电极214b和外部电极214a分隔开以允许离子束从其间通过。第二电极对216还包括内部电极216b和外部电极216a，内部电极216b和外部电极216a分隔开以允许离子束从其间通过。类似地，末端电极对218包括内部电极218b和外部电极218a，内部电极218b和外部电极218a分隔开以允许离子束从其间通过。第二电极对中的各电极相对于第一电极对和末端电极对中的各个电极以一定角度设置，例如，离子束的完全偏转角度的一半，诸如，大约5度至大约45度的范围内的偏转角。

如以下更详细讨论的，第一电极对214的电极被保持在比第二电极对216的电极所保持的电位低的电位。另外，末端电极对218的各电极被保持在比第二电极对216的任一个电极所保持的电位低的电位。另外，在离子束包括带正电离子的这个实施例中，电极对中的每个的内部电极被保持在比该电极对的各个外部电极所保持的电位低的电位，以在离子束穿过电极之间的间隔时产生用于弯曲离子束的电场。换句话讲，内部电极214b被保持在比外部电极214a低的电位，内部电极216b被保持在比外部电极216a低的电位，内部电极218b被保持在比外部电极218a低的电位。

更具体地讲，参照图11B，在这个实施例中，第一电极对214的外部电极214a和末端电极对218的外部电极218a被保持在同一电位(V.sub.1)并且第一电极对214的内部电极214b和末端电极对218的内部电极218b被保持在同一电位(V.sub.2)，其中，V.sub.2小于V.sub.1(例如，V.sub.2可以是-25kV并且V.sub.1可以是-15kV)。另外，第二电极对216的内部电极216b电接地并且第二电极对的外部电极216a被保持在电位V.sub.3，其中，V.sub.3高于V.sub.1和V.sub.2中的每个。

举例来说，电位V.sub.1可以在0V(零伏)至大约-20kV的范围内，电位V.sub.2可以在0V(零伏)至大约-30kV的范围内。另外，电位V.sub.3可以在大约0至大约+30kV的范围内。

参照图11D，在这个实施例中，电压源221向电极214a和218a施加电压V.sub.1，电压源223向电极214b和218b施加电压V.sub.2，并且电压源225向电极216a施加电压V.sub.3。在其他实施例中，电压源可向电极施加不同的电压图案。控制器227可控制电压源向电极施加期望的电压。

当如本文中讨论地在离子束线中的减速系统下游使用时，这三个电极对(214、216和218)的布置可提供优点。特别地讲，当减速系统进行操作以提供高减速比——例如大于大约2的减速比时，离子束可在它横贯减速间隙(例如，以上讨论的间隙210)时经受强聚焦效应。这种强聚焦可形成过度聚焦束，从而当它遍历下游静电弯道时表现出大量发散(“爆发(blow-up)”)，因此撞击弯道的电极或其他下游组件的电极。

使用分段的电极对214、216和218作为静电弯道可减轻这种问题。更具体地讲，分段的电极对214、216和218可表现出强聚焦能力，以通过减速系统校正因离子束的强聚焦而造成的离子束的高发散，从而确保离子束将离开静电弯道并且到达下游晶圆，而对于弯道的电极或其他下游组件的电极而言离子没有任何明显损失并且优选地没有任何损失。例如，当离子束进入第一电极对和第二电极对之间的间隙213时，离子束会发生散焦。当离子束进入第二电极对216的电极之间的间隔以及第二电极对和末端电极对之间的间隙215中时，离子束可经历强聚焦力，尽管在一些情况下，离子束可经历间隙215中的小散焦力。

进一步举例来说，图12A示出离子束穿过减速系统和由两个分隔开的电极形成的下游传统静电弯道的理论模拟。具体地讲，在这个模拟中，减速系统包括两个电极对1200和1201，其中，电极对1200保持在-29.5kV的电压并且电极对1201保持在-5kV的电压。另外，静电弯道的内部电极1202保持在-0.75kV的电压并且静电弯道的外部电极1203保持在-0.47kV的电压。另外，假定进入减速系统的离子束包括能量为30keV的带正电的离子。离子束经过减速系统使离子束的能量减小至0.5keV。换句话讲，减速系统表现出60的减速比。模拟结果表明，这个高减速比导致离子束在焦点A处过度聚焦，使得离子束表现出跨接，因此快速充分会聚，撞击静电弯道的外部电极的远端以及下游组件。

相比之下，图12B示出离子束经过减速系统之后跟着经过用三个单独的电极对实现的静电弯道的理论模拟结果。类似于之前的模拟，减速系统由分别保持在-29.5kV和-5.5kV的电压下的两个电极对1200和1201组成。在这个模拟中，按以上讨论的方式，通过采用三个电极对1204、1205和1206来实现静电弯道，其中，第一电极对1204和末端电极对1206的内部电极被保持在-0.75kV的电位并且它们的外部电极被保持在-0.68kV的电位。第二电极对的内部电极被接地并且其外部电极被保持在+0.73kV的电位。类似于之前的模拟，离子束以30keV的能量进入减速系统并且以0.5keV的减小能量(对应于60的减速比)离开减速系统。尽管类似于高减速比导致当离子束进入静电弯道时离子束过度聚焦进而导致其会聚的之前模拟，但本教导的静电弯道校正这个会聚，以确保离子束将离开弯道以及下游组件，而例如对于弯道的电极或下游组件的电极而言离子没有任何损失。

如以上讨论地使用三个电极对实现的静电弯道的另一个优点在于，它可有助于聚焦高电流离子束。在向弯道的电极施加高电压的E弯道中，通常在弯道内缺乏背景电子。取法这些电子造成离子束难以电荷中和，而电荷中和可抑制离子束“爆发”。

特别地讲，在传统E弯道中，因为给这些E弯道提供足够聚焦能力所需的电压可非常高(例如，-30kV至-60kV)，所以对于高离子束能量——例如对于大于大约30keV的能量和高离子束电流，离子束“爆发”的问题会是显著的。

例如，图13A示出穿过传统E弯道1300的具有30keV的能量和25mA的电流的模拟离子束，传统E弯道1300具有保持在-25kV的电位的内部电极1300a和保持在-12kV的电位的外部电极1300b。下游晶圆上的离子束的宽度是169mm。模拟结果表明，离子束的“爆发”导致离子损失以及下游晶圆上的较宽束斑，离子损失以及下游晶圆上的较宽束斑将必需在晶圆上进行较大的过扫描并且将降低工艺产量。

相比之下，图13B示出具有30keV的能量和25mA的电流的模拟离子束穿过由三个电极对1302、1304和1306组成的根据本教导的E弯道，其中，电极对1302和1306的内部电极被保持在-25kV的电压并且这些电极对的外部电极被保持在-13.65kV的电压。电极对1304的内部电极被接地并且其外部电极被保持在+16kV的电压。模拟结构表明，由三个单独的电极对组成的E弯道防止离子束爆发并且允许离子束遍历弯道和下游组件而离子没有损失。

再次参照图11A、图11B和图11C，在这个实施例中，电极218a包括内部电极部分219，内部电极部分219设置在内部电极218b下游并且(例如，借助间隙)与其电隔离。在这个实施例中，电极部分219的顶端和底端联接到电极218a的外部电极部分，以形成完整的矩形离开电极，该电极限定E弯道的出口处的带状离子束周缘的基本上均匀电位，以保持离子束的带状形状。离子注入系统1100还包括另一个可选的校正器装置220，校正器装置220设置在静电弯道的下游，用于沿着离子束纵向尺寸(在非分散平面上)的离子束电流密度的。另一个聚焦元件222可选地设置在第二校正器装置的下游。离子注入系统还包括对向的接地的电极部分224a和224b，电极部分224a和224b形成电接地的管道，离子束通过该管道进入晶圆228保持暴露于离子束的端站226。

由三个单独的电极对组成的E弯道的使用不限于其中采用带状束的离子注入系统。确切地，还可在其他离子输入系统中的减速系统的下游利用这种E弯道，诸如，采用圆形光束的E弯道。本教导的另一方面涉及使用对切透镜作为设置在离子注入系统的静电弯道下游的射出透镜。

例如，图14A和图14B是这种注入系统300的局部示意图，注入系统300与以上讨论的诸如系统10类似，包括用于从上游质量分析器(未示出)接收质量选择的离子束的孔隙302。离子注入系统300还包括：校正器装置304；加速/减速系统306，其设置在校正器装置304的下游；以及静电弯道308，其设置在加速/减速系统的下游。在这个实施例中，静电弯道包括弯曲的外部电极308a和弯曲的内部电极308b，其中，在这些电极之间施加电压差导致在电极之间的间隔中产生用于使经过电极之间的离子束弯曲的电场。

不同于以上的离子注入系统10，在这个实施例中，对切透镜310设置在静电弯道308的下游。对切透镜310包括一对电极312和另一对电极314，其中，电极对312包括弯曲下游端面312a并且电极对314包括弯曲上游端面314a。电极对的两个弯曲端面通过其间的弯曲间隙316相互分开。在一些实现方式中，透镜312和314的弯曲端面中的每个通过大约250mm至大约1000mm的范围内的曲率半径(例如，针对电极对312，示出R1)来表征。

电极对312和314可独立地偏置成不同的电位。例如，电位V.sub.1可被施加到电极对312并且另一个电位V.sub.2可被施加到电极对314。如果选择V.sub.1和V.sub.2使得V.sub.1>V.sub.2，则可形成强烈垂直的散焦透镜。另一方面，如果V.sub.1<V.sub.2，则可形成强烈垂直的聚焦透镜。举例来说，电位V.sub.1和V.sub.2可在大约0V至大约-20kV的范围内。在一些实现方式中，可选择V.sub.1和V.sub.2，使其接近地电位(例如，大约0V至大约-5kV的范围内)，即使静电弯道的电极保持在较高电位。这样可有助于降低并且优选地消除当在减速模式下操作离子注入系统时的能量污染。

更具体地讲，在当在E弯道的下游采用传统透镜而非对切透镜时的一些情况下，会需要向透镜电极施加高电压，以提供高能离子束的垂直聚焦(例如，能量在大约30keV至60keV的范围内的离子束)。这些高电压可导致当离子束穿过透镜时其能量暂时增大，这样进而可导致某些离子在横穿透镜的同时经历电荷交换反应。这种电荷交换反应可导致形成当透镜通常设置在相对于晶圆的直接视线中时可在下游晶圆中注入的中性原子/分子。此外，向透镜电极施加高电压可导致电弧，这可造成离子束暂时不稳定。

诸如以上透镜310的对切透镜可在减少并且优选地取消由于电弧导致的离子束不稳定性以及由于产生中性原子/分子而导致的离子束污染的同时，提高E弯道的垂直聚焦能力。例如，对切透镜的电极的端面的曲率半径可足够小(例如，根据离子束高度，在大约250mm至大约500mm的范围内，例如，对于300mm高的离子束，曲率半径可以是大约450mm)，以允许离子束以低得多的透镜电压将离子束垂直地聚焦/散焦。举例来说，对于60keV的离子束，V.sub.1可以是大约-10kV并且V.sub.2可以是0V，比使用传统透镜在系统中实现类似聚焦效果件需要的电压低得多。

继续参照图14A和图14B，校正器装置317可选地设置在对切透镜310的下游，用于沿着离子束纵向尺寸(在非分散平面上)调节离子束电流密度。另一个聚焦元件318可选地设置在第二校正器装置的下游。离子注入系统还包括接地电极320，接地电极320形成电接地管道，离子束通过该管道进入端站(未示出)，晶圆(未示出)被保持在端站中，暴露于离子束。

使用对切透镜310的另一个优点在于，它允许在校正器装置317之后立即发生空间电荷中和。相比之下，在使用传统透镜诸如透镜318而非对切透镜310的系统中，空间电荷中和的离子束传输的开始可移动到接地管道电极320的深处，这样可导致高电流下的离子束爆发。

还可在包括三个电极对的E弯道——诸如以上讨论的E弯道212——的下游，采用根据本教导的对切透镜，诸如，以上的对切透镜310。举例来说，图15示出这种离子注入系统400的局部示意图，离子注入系统400包括用于接收离子束的狭缝402、校正器装置404、加速/减速系统406、由三个单独电极对组成的E弯道408、对切透镜410、另一个校正器装置412、聚焦电极414和提供使离子束进入晶圆所处的端站中的管道的接地电极416。施加到E弯道408的电极的电压可在以上结合E弯道212讨论的范围内。

本领域的普通技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围的情况下，对以上实施例进行各种改变。

Claims (20)

1.一种离子注入系统，所述离子注入系统包括：

减速系统，其被构造成接收离子束并且以至少为2的减速比将所述离子束减速；

静电弯道，其被设置在所述减速系统的下游，用于造成所述离子束的偏转，

所述静电弯道包括：

第一电极对，其被设置在所述减速系统的下游，用于接收被减速的所述离子束，所述第一电极对具有被分隔开以允许所述离子束穿过其间的内部电极和外部电极，

第二电极对，其被设置在所述第一电极对的下游，并且具有被分隔开以允许所述离子束穿过其间的内部电极和外部电极，以及

末端电极对，其被设置在所述第一电极对的下游，并且具有被分隔开以允许所述离子束穿过其间的内部电极和外部电极，

其中，所述电极对被构造成被独立地偏置。

2.根据权利要求1所述的离子注入系统，其中，

所述末端电极对的各电极被保持在比所述第二电极对的任一个电极所保持的电位小的电位，并且

所述第一电极对的电极相对于所述第二电极对的电极而被保持在更低的电位。

3.根据权利要求1所述的离子注入系统，其中，

所述减速比在大约5至大约100的范围内。

4.根据权利要求2所述的离子注入系统，其中，

每个所述电极对的内部电极被保持在比该电极对的各自外部电极所保持的电位小的电位。

5.根据权利要求2所述的离子注入系统，其中，

所述第一电极对的所述外部电极和所述末端电极对的所述外部电极被保持在第一电位(V.sub.1)，并且

所述第一电极对的所述内部电极和所述末端电极对的所述内部电极被保持在第二电位(V.sub.2)。

6.根据权利要求5所述的离子注入系统，其中，

所述第二电极对的所述内部电极被电接地，并且

所述第二电极对的所述外部电极被保持在第三电位(V.sub.3)。

7.根据权利要求5所述的离子注入系统，其中，

V.sub.1比V.sub.2更高。

8.根据权利要求1所述的离子注入系统，其中，

所述减速系统包括减速元件，所述减速元件与下游的聚焦元件分开，以使得在所述减速元件和所述聚焦元件之间限定间隙。

9.根据权利要求1所述的离子注入系统，还包括用于产生所述离子束的离子源。

10.根据权利要求1所述的离子注入系统，所述离子注入系统还包括分析器磁铁，所述分析器磁铁被设置在所述离子源的下游以及所述减速系统的上游，用于接收由所述离子源产生的所述离子束并且产生质量选择的离子束。

11.根据权利要求1所述的离子注入系统，所述离子注入系统还包括：

对切透镜，所述对切透镜被设置在所述静电弯道的下游，所述对切透镜包括具有弯曲的下游端面的第一电极对、具有弯曲的上游端面的第二电极对，其中，该两个电极对的所述端面相互分开，以在该两个电极对的所述端面之间形成间隙。

12.根据权利要求11所述的离子注入系统，其中，

所述对切透镜的所述第一电极对和所述第二电极对被构造成被独立地偏置。

13.根据权利要求12所述的离子注入系统，其中，

所述对切透镜的所述第一电极对和所述第二电极对被偏置，以在所述间隙中产生用于聚焦穿过所述对切透镜的所述离子束的电场。

14.一种离子注入系统，所述离子注入系统包括：

用于造成离子束的偏转的静电弯道，所述静电弯道包括：

第一电极对，其具有被分隔开以允许离子束穿过其间的内部电极和外部电极；

第二电极对，其被设置在所述第一电极对的下游，并且具有被分隔开以允许所述离子束穿过其间的内部电极和外部电极；以及

末端电极对，其被设置在所述第二电极对的下游，并且具有被分隔开以允许所述离子束穿过其间的内部电极和外部电极，

其中，所述末端电极对的各电极被保持在比所述第二电极对的任一个电极所保持的电位小的电位，并且所述第一电极对的电极相对于所述第二电极对的电极而被保持在更低的电位，并且

其中，每个所述电极对的内部电极被保持在比该电极对的各自外部电极所保持的电位小的电位。

15.根据权利要求14所述的离子注入系统，其中，

所述第一电极对的所述外部电极和所述末端电极对的所述外部电极被保持在第一电位(V.sub.1)，并且

所述第一电极对的所述内部电极和所述末端电极对的所述内部电极被保持在第二电位(V.sub.2)。

16.根据权利要求15所述的离子注入系统，其中，

所述第二电极对的所述内部电极被电接地，并且

所述第二电极对的所述外部电极被保持在第三电位(V.sub.3)。

17.根据权利要求16所述的离子注入系统，其中，

V.sub.1比V.sub.2更高。

18.一种离子注入系统，所述离子注入系统包括：

用于接收离子束并且造成离子束的偏转的静电弯道，

被设置在所述静电弯道下游的对切透镜，

所述对切透镜包括：

第一电极对，其具有弯曲的下游端面；

第二电极对，其具有弯曲的上游端面，

其中，所述第一电极对和所述第二电极对被构造成被独立地偏置，并且该两个电极对的所述端面相互分开，以在该两个电极对的所述端面之间形成间隙。

19.根据权利要求18所述的离子注入系统，其中，

所述第一电极对和所述第二电极对被偏置，以在所述间隙中产生用于聚焦穿过所述对切透镜的离子束的电场。

20.根据权利要求18所述的离子注入系统，其中，所述静电弯道包括：

第一电极对，其被设置在所述减速系统的下游，用于接收被减速的所述离子束，所述第一电极对具有被分隔开以允许所述离子束穿过其间的内部电极和外部电极；

第二电极对，其被设置在所述第一电极对的下游，并且具有被分隔开以允许所述离子束穿过其间的内部电极和外部电极；以及

末端电极对，其被设置在所述第一电极对的下游，并且具有被分隔开以允许所述离子束穿过其间的内部电极和外部电极，

其中，所述电极对被构造成被独立地偏置。