TW201419365A - 離子植入裝置及植入離子的方法 - Google Patents

Abstract

使用滾筒式掃描轉輪之離子植入裝置將晶圓保持於小於60°的總錐角。例如為H+離子之準直掃描射束，係沿與掃瞄轉輪之旋轉軸至少成45°的最終射束路徑導入。離子從來源汲取，並且在掃描或質量分析前，沿線性加速路徑被加速至高植入能量(超過500keV)。質量分析器係位於靠近旋轉軸並且將不想要的離子導入係設置於掃瞄轉輪上的環形射束傾泄器。

Description

離子植入裝置及植入離子的方法 相關申請案的交互參照

本申請案請求於2011年11月15日提出申請的美國第13/296,436號的專利申請案之優先權。

本文所討論的實施例係關於離子植入裝置及植入離子的方法

有越來越多利用光伏技術的可再生能源需求。特別是光伏電池(photovoltaic cells)通常形成於傳統上由矽錠(silicon ingot)切片(slicing)取得之結晶矽(crystalline silicon)晶圓(wafer)上。在此過程中，一般得到的結晶矽晶圓厚度大於115μm，經由鋸口(kerf)損失高達矽體的50%而浪費了大量的矽。得到的晶圓也比需要用於光伏裝置的要厚得多。

藉由在通常使用高劑量的H⁺離子植入(implantation)後加熱的膜剝離(exfoliation)來得到較薄的矽薄片。然而，為了在光伏應用上藉由剝離得到有用的矽薄片，為了在足夠的深度製造一個弱點層而在高能量下植入離子是必要的。

另外，為了提供相對較高的生產率，希望採用高的射束電流 (beam current)。目前正在考慮離子電流為100mA及能量為1MeV的植入射束(beam)。有效使用於植入基板的射束功率可以在100kW或更高的級距(order)。防止基板被如此高的植入射束功率加熱至過高的溫度成為了一個相當大的挑戰。

在一種習知的離子植入工具類型，離子射束被直接植入於成批次(batch)圍繞安裝(mount)於處理轉輪(process wheel)周圍(periphery)的基板(通常為矽晶圓)。處理轉輪或旋轉掃描組件(assembly)以繞軸旋轉的形式安裝，因此使轉輪上的晶圓在另一晶圓之後通過離子射束。在這種方式中，離子射束功率可以被處理轉輪上同批次的晶圓間分享。該晶圓被安裝在處理轉輪上的基板握持器上。該基板握持器包括支撐晶圓用的散熱器表面。該散熱器表面的強制冷卻通常是藉由水冷結構的裝置提供。

保持晶圓和散熱器支撐表面間的接觸係藉由支撐表面向旋轉軸內傾的支撐器表面，從而使該晶圓在處理轉輪旋轉時藉由離心力被壓緊在支撐表面上。

在這樣使用旋轉掃描組件之植入裝置的冷卻效果依賴於晶圓被壓緊對其下散熱表面的力。習知之離子植入裝置係提供一滾筒(drum)形式的旋轉掃描組件，晶圓基本上面對旋轉軸而圍繞於該滾筒內表面安裝。這樣的排列極大化了在晶圓上所受離心力的作用以使植入過程中的晶圓冷卻優化。

旋轉滾筒式離子植入裝置可以在物理上極度龐大。旋轉滾筒本身的直徑要足夠大以便在滾筒的周圍容納單批次處理中所需處理之基板晶圓的數目。由於安裝在旋轉滾筒上的基板晶圓基本上面對該滾筒的旋轉軸，離子射束必須以一相對於該滾筒旋轉軸為 大的角度被導入(direct)在圍繞於滾筒內部周圍上的基板。與先前離子植入器之射束線架構(architecture)的相關技藝通常需要之束線元件，包括離子源、分析器磁體和射束(beam)加速單元，所有皆位於該滾筒周圍之外。在這種方式中，射束被導入一沿橫過滾筒直徑之漂移路徑的直線。此一般結構不只導致滾筒式離子植入裝置佔用半導體製造設施相對大的樓板面積，同時橫過滾筒直徑之長離子射束漂移路徑會在某些應用中造成困難。

一種離子植入物裝置，提供包括具有旋轉軸和周圍的旋轉掃描組件。複數基板握持器分布於該周圍附近。這些基板握持器係安裝以將個別平面基板握持於一致的基板傾斜角，以將繞著該旋轉軸之總錐角定義為小於60°。

該基板傾斜角係定義為基板平面的旋轉角度，繞通過基板中心的軸且該軸係正切於旋轉掃描組件的周圍，相對於平面平行於旋轉掃描組件之旋轉軸。

安裝在旋轉掃描組件上平面基板的總錐角是一門在本技術領域為己習知的技術。如果如上所定義係安裝於旋轉掃描組件之基板握持器上的平面基板傾斜角係一致為α，那麼總錐角為2 α。因此，可視為為了將安裝於旋轉掃描組件之基板握持器上的平面基板所形成之總錐角小於60°，基板一致的傾斜角應小於30°。

該離子植入裝置復包括用於為基板握持器上的平面基板提供植入離子射束的射束線組件。該射束線組件被排列用於沿最終射束路徑將束線導入預定離子植入方向，該最終射束路徑對旋轉軸的夾角至少為45°。

在該裝置的操作中，位於該基板握持器上之該平面基板依次截獲該旋轉掃描組件於旋轉時之行進方向上的該最終射束路徑。

該射束線組件於離子射束方向上復依序包括離子源、離子加速器和射束彎折磁鐵。該離子加速器可對來自該離子源的離子加速，以產生具有至少為500keV的所需植入能量之加速射束。該射束偏轉磁體具有接收該加速射束的射束入口。該離子源、該加速器和該射束入口定義射束加速路徑，該射束加速路徑從該離子源至該射束偏轉磁體的該射束入口係線性。

又提供一種將離子植入至平面基板內的方法。該平面基板係安裝在基板握持器上，該基板握持器係分布於旋轉掃描組件的周圍。在該旋轉掃描組件上的該基板握持器係將個別平面基板握持於一致的基板傾斜角，以將繞著該旋轉軸之總錐角定義為小於60°。

本發明的方法包括以下步驟：a)產生包括所需用於植入之離子的離子源；b)沿線性加速路徑汲取和加速來自該離子源的該離子，以產生具有至少為500keV能量之加速離子射束；c)彎折該加速離子射束，以將具有該所須植入之該離子的加速射束沿最終射束路徑導入預定離子植入方向，該最終射束路徑與該旋轉軸至少成45°，以及d)旋轉該旋轉掃描組件，以使該基板依次截獲在行進方向上之該最終射束路徑。

1‧‧‧離子植入裝置

2‧‧‧掃描轉輪

3‧‧‧射束線組件

10‧‧‧旋轉掃描組件或滾筒轉輪

11‧‧‧旋轉軸

12‧‧‧真空殼體

13、13a‧‧‧基板握持器

14‧‧‧周圍

15、15a‧‧‧平面基板

16、18‧‧‧第一線

17、19‧‧‧第二線

20‧‧‧離子源

21‧‧‧離子加速器

22‧‧‧射束彎折磁體

23‧‧‧角度掃描射束

24‧‧‧分析器磁體

25‧‧‧準直掃描射束

26‧‧‧最終射束路徑

27‧‧‧射束

30‧‧‧入口

31‧‧‧加速離子射束

32‧‧‧腔室

33‧‧‧真空腔體部

34‧‧‧磁四極組件

36‧‧‧夾角

37‧‧‧虛線

40‧‧‧射束傾泄器

41‧‧‧環形射束傾泄區域

42‧‧‧箭頭

第1圖為體現本發明中離子植入裝置的一個實例之示意平面 圖。

第2圖和第3圖為第1圖中該植入裝置之旋轉掃描組件示意圖，示出在根據本發明的一個實施例中的安裝於旋轉掃描組件上的離子射束傾泄器(dump)。

在一個離子植入裝置的實施例，該射束線組件包括分析器磁體，該分析器磁體係位於該射束加速路徑後，並且操作用於產生在該加速射束中具有不同質量/電荷比(m/e)離子間之角度分離。

在一實施例中，該分析器磁體係操作用於將具有質量/電荷比(m/e)之所需植入離子沿最終射束路徑導入預定離子植入方向。在本實施例中，該離子植入裝置復包括一安裝在旋轉掃描組件上的離子射束傾泄器並形成與旋轉掃描組件一起旋轉的環形束線傾泄區域。該分析器磁體係操作用於將具有大於所需質量/電荷比(m/e)之離子導入環形束線傾泄區域。

又一實施例中，該射束彎折磁體係射束掃瞄器磁體以操作用於以重複率偏轉該加速射束通過偏轉角範圍，用以產生掃瞄射束，這樣該最終射束路徑相對於該支撐器基板行進方向係橫向掃瞄。在本實施例中，射束線組件可包括分析磁體，係位於接收涵蓋在由射束掃瞄器磁體來的偏轉角範圍內之該掃瞄射束。然後，該分析磁體係操作用於在具有不同質量/電荷比(m/e)射束的離子間產生角度分離。

在一個實例中，該分析磁體係操作用於將在準直掃描射束中具有所須植入之質量/電荷比(m/e)離子沿該最終射束路徑導入該預定離子植入方向。

該實施例可復包括安裝於旋轉掃描組件上的離子射束傾泄器及形成伴隨旋轉掃描組件旋轉的環形射束傾泄區域。該分析磁體係操作用於將具有大於所需質量/電荷比(m/e)之質量/電荷比(m/e)的該加速射束離子導向該環形射束傾泄區域。

在一個實施例中，最終射束路徑具有一個小於旋轉掃描組件周圍直徑的總離子漂移距離。例如，總離子漂移距離可小於該周圍的直徑的一半。

此外，在實施例中，加速路徑與上述提到之旋轉掃描組件的旋轉軸對準。

離子植入裝置和方法的具體應用包括如矽之結晶半導體材料薄片的生產。此矽薄片可用於生產光伏電池。在此應用中所描述的裝置和方法，被植入的離子是典型的H⁺離子。

離子植入裝置1在第1圖中示出。離子植入裝置1包括在真空殼體12內安裝繞旋轉軸11旋轉的旋轉掃描組件10，以形成植入裝置的處理腔體。

旋轉掃描組件10被示出於示意圖。旋轉掃描組件10被安裝在藉由驅動馬達使其繞旋轉軸11高速旋轉的旋轉軸承上。為簡化起見，圖中未示出旋轉軸承和驅動馬達。旋轉掃描組件10包括具有分佈於圍繞旋轉掃描組件10周圍14之基板握持器13的掃描轉輪2。基板握持器13被排列用作支撐各自亦可稱為晶圓的平面基板15。通常情況下，平面基板15是用於被植入的矽晶圓。在離子植入裝置1的一個實施例，晶圓是帶圓角及約156mm見方的。旋轉掃描組件10的周圍14定義一個約3100毫米的直徑，從而使60片晶圓可不重疊的容納於周圍。

基板握持器13支撐平面基板或晶圓15故暴露面被向內指向旋轉軸11。如第1圖說明，基板握持器13以傾斜角α支撐晶圓15。傾斜角α被定義為基板15繞軸旋轉的平面與旋轉掃描組件10之周圍14相切的角，相對於與包含正切軸之旋轉軸11平行的平面。在第1圖中，正切軸在晶圓15於對軸直接轉出紙面上時之所指出晶圓15的位置附近。晶圓15的傾斜角度α被藉由第一線16指出之晶圓15平面走向與平行於旋轉軸11之第二線17間的角度所示出。

每個分佈於旋轉掃描組件10周圍14的基板握持器13係排列以保持晶圓15於一致的相同傾斜角α。為簡單起見，只有基板握持器13a被示出在第1圖中，該基板握持器13a位於徑向相對於第一次提到的位於旋轉掃描組件10上之基板握持器13和晶圓15。基板握持器13a保持晶圓15a在晶圓15a平面的第一線18和平行於旋轉軸11的第二線19間於一致的相同傾斜角α。

在第1圖中可以看出，如果第一線16和第二線18繼續向圖中的左側延長，交會點將在旋轉軸11上。其他由旋轉掃描組件10周圍14支撐之晶圓15平面上的對應線也相交於旋轉軸11上之同一點。所有這些線位在一具有一錐軸在旋轉軸11上之錐形表面上且總錐角為2 α。

錐角為本離子植入領域中所習知的術語，用於描述在旋轉掃描組件上的晶圓向旋轉軸傾斜的角度。在離子植入裝置中旋轉掃描組件的總錐角相對較小的可被稱為滾筒式掃描組件，晶圓可以視為沿滾筒的內表面分佈於周圍。在本實施例中，提供了一種使用滾筒式旋轉掃描組件的離子植入裝置，提供該基板的總錐角小 於60°。

以這樣的結構，當也被稱為滾筒轉輪(drum wheel)10旋轉掃描組件10，以足夠高的速度旋轉時，晶圓15可單獨藉由離心力被支撐在圍繞於滾筒轉輪10之周圍14上的基板握持器13上。藉由使用小於約60°的錐角，故每個晶圓的傾斜角α是大約小於30°，如此可以在晶圓15與其下基板握持器13之支撐面間有足夠的摩擦，以防止晶圓15在處理過程中由基板握持器13滑落。此外，在低錐角，離心力的影響以確保晶圓15和其下基板握持器13支撐表面間良好的熱接觸可以被最大化。若是一高功率離子射束用於植入過程中，這是很重要的，從射束功率傳遞到晶圓15的熱可經由基板握持器13的散熱功能令人滿意地去除。通常情況下，基板握持器13係水冷的。

如第1圖說明的樣例裝置1復包括射束線組件3，包括離子源20、離子加速器21及射束彎折磁體22。離子源20提供了一個包括所需用於植入之離子的離子來源。在實例中，離子源20係為H⁺離子的來源。離子加速器21有效地汲取和加速由離子源來的離子以產生具有所需植入能量之加速離子射束。離子加速器21係有效地產生至少具有500keV能量之加速離子射束。在實例中，具有超過500keV能量之包括有H⁺離子的離子射束係用於植入矽晶圓以產生弱點平面，使薄的薄片矽從植入晶圓表面被剝離。這種薄層係有用於製造光伏太陽能電池。在其他實例中，離子加速器21係產生具有高達1MeV或更高植入能量的加速射束。

如第1圖說明的實例中，射束彎折磁體22係射束掃描磁體，其係操作用於以重複率偏轉加速射束通過偏轉角範圍內。掃描射 束產生於第1圖中所示的圖例23。射束掃描磁體用於產生掃描離子射束為本領域技術人員所習知。

如第1圖說明的實例中，射束線組件3復包括分析器磁體24位於接收由射束彎折磁體22而來之角度掃瞄射束23的位置。分析器磁體24具有足以容納整個角度掃瞄射束23之偏轉角範圍的導入開孔(aperture)，使整個角度掃瞄射束23穿過分析器磁體24。分析器磁體24被安排和操作用於使具有不同質量/電荷比(m/e)之射束離子間產生角度分離。分析器磁體用於離子射束質譜分析為該離子植入領域所習知。對於具有相同能量的離子來說，個別通過具有均勻磁場之分析器磁體的離子飛行路徑曲率係射束中該離子之質量/電荷比(m/e)的方程式。具有較高質量/電荷比(m/e)的離子其飛行路徑有較大的曲率半徑係該技術領域所習知。

在本實例中，分析器磁體24係操作用於導入具有所需用於植入之質量/電荷比(m/e)的離子，如此該離子是以準直掃描射束25離開分析器。因此，分析器磁體24係被形塑因此由射束彎折磁體22來的具有不同偏轉角離子之角度掃描射束23通過分析器磁體24接收更加精確的角度偏轉，以利於由分析器磁體24產生準直掃描射束25，係具有預定離子植入方向且平行於藉由第1圖中指示之最終射束路徑的路線26。

在示出的特定實例中，用於植入H⁺離子，離子源20可能會產生一部份H₂ ⁺離子。這些H₂ ⁺離子伴隨所需的H⁺離子植入晶圓15是不希望發生的，因每一H₂ ⁺離子的質子能量將為H⁺離子質子能量的一半。其結果，H₂ ⁺離子的質子可能只在晶圓植入時穿透一半的深度。由射束彎折磁體22來的角度掃描射束23中之H₂ ⁺離子在 分析器磁體24中的曲率半徑係二倍於在磁體中H⁺的離子曲率半徑，因此H₂ ⁺從H⁺離子成為角度分離。

分析器磁體24被設計成在磁體的分離平面上具有一足夠大的離開開孔(第1圖中紙面的平面)讓射束通過磁體，以不只允許H⁺離子的準直掃描射束25產生如第1圖之準直掃描射束25，同時也允許由分析器磁體24產生如射束27之分離的H₂ ⁺離子掃瞄射束。在這種方式中，H₂ ⁺由角度掃描射束23分離並無法形成藉由分析器磁體24沿最終射束路徑26導入之準直掃描射束25的一部分。藉由分析器磁體24分離之非所需離子被導入射束傾泄器，這將在下面進一步詳細描述。

總之，該射束線組件3，包括離子源20、離子加速器21、射束彎折磁體22和分析器磁體24，被排列為將準直掃描射束25中所須離子沿最終射束路徑26導入預定離子植入方向。最終射束路徑26對旋轉掃描組件10的旋轉軸11呈至少45°的角度。在實施時，該最終射束路徑26與旋轉軸11的角度可能更高，典型地超過約70度角，並在一實例中，約為78度角。

最終射束路徑26係可以相對於轉動軸11為稍微歪斜，如此最終射束路徑26向後延伸的直線不與旋轉軸11相交。在此情況下，最終射束路徑26與旋轉軸11間的夾角被定義為本專利的目的：即旋轉軸11與最終射束路徑26投影於含旋轉軸11和最終射束路徑26與旋轉掃描組件10周圍14之交叉點的平面間之夾角，因此，顯示出最終射束路徑26和轉動軸11間之夾角，如其在第1圖的文件平面所示，該夾角36係為旋轉軸11和形成於最終射束路徑26向後延伸的虛線37之間。

射束彎折磁體22具有接收來自離子加速器21的加速離子射束31之入口30。如第1圖說明，來自離子源20之經過離子加速器21後到射束彎折磁體22的入口30的射束加速路徑係線性。實施時，這意味著幾乎所有由離子源20汲取之離子從離子加速器21通過並且因此被加速至所需植入能量。如此可區別出該實施例中描述的束線與先前標準技術該束線，此處，該先前標準技術該束線在使所需離子通過射束加速器以使所需離子提升至所需植入能量之前，從離子源中汲取離子射束係受質量分析以選擇只需要用於植入的離子。

在一實施例中，離子加速器21係靜電加速器，使離子源20是處在對應於所需植入射束為高電勢。例如，如果植入射束所需能量為500keV，該離子源20相對於通常接地之植入腔室的真空殼體12為處於正500kV。藉由提供包括離子源20、離子加速器21至射束彎折磁體22上端入口30的直線路徑，此處無需將分析器磁體24處於接近離子源20的高電位。此係重要的優點，因為，為了限制離子加速器21的物理尺寸，同時實現適當的靜電絕緣性能，離子源20和離子加速器21係封裝於含有絕緣氣體如SF6的腔室32。

離子加速器21包括提供真空密閉內部空間的加速器柱體使離子射束通過。射束彎折磁體22位於與包含旋轉掃描組件10之真空殼體12內部連通的真空腔體部33內。真空腔體部33通過位於SF6氣體腔室32末端壁面的開孔與其順序連通，該腔室32內部具有離子加速器21的柱體。如此離子源本體連帶加速器柱體可經由與真空腔體部33的連接有效抽空。

在第1圖中示出的實例，磁四極組件34在離子加速器21的高能量端被插入SF6腔室32內。磁四極組件34被操作用於修飾通過最終射束路徑26之加速射束為被要求提供於基板晶圓15上所需射束底面積的形狀。

離子源和離子加速器組件在如SF6絕緣氣體的殼體內的進一步細節可由於2010年12月8日所共同申請的第12/962,723號專利申請案得到，且該申請案指定給同一代理人。

如上所述，分析器磁體24對由射束彎折磁體22所出之掃描射束中將具有所需質量/電荷比(m/e)的離子由具有較高質量/電荷比(m/e)的離子中分離係屬有效。在本例中，所需離子係H⁺離子，而且這些係藉由分析器磁體24沿最終射束路徑26導入準直掃描射束25以植入位於圍繞在旋轉掃描組件10週邊14的基板握持器13上的基板晶圓15上。

在此實例中，這些不希望的離子種類主要是H₂ ⁺離子，其由分析器磁體24產生後沿束線27貫入射束傾泄器40。第2圖和第3圖更詳細示出離子射束傾泄器40在旋轉掃描組件10上。離子射束傾泄器40安裝於旋轉掃描組件10上，並形成隨旋轉掃描組件10旋轉的環形射束傾泄區域41。

如第2圖中最佳的示出，由射束彎折磁體22(第2圖中未示出)來的角度掃描射束23進入分析器磁體24。該分析器磁體24的磁場產生沿最終射束路徑26並與旋轉掃描組件10周圍14相交之準直掃描射束25。操作中，在旋轉掃描組件10高速旋轉時，例如在箭頭42的方向上，安裝於旋轉掃描組件10週邊14上之基板握持器13上的基板晶圓15依次截獲準直掃描射束25。該射束藉由 射束彎折磁體22達成充份掃描，如此準直掃描射束25均勻地延伸至涵蓋晶圓15的寬度，通常在一實例中大致為153mm。

在此實例中，準直掃描射束25基本上只包括H⁺離子。H₂ ⁺離子由分析器磁體24產生後沿射束27導入射束傾泄器40的環形射束傾泄區域41。因為所有由離子源20得到的離子被加速到所需之植入能量(高於500keV，通常為1MeV)，射束27的H₂ ⁺離子可能提供富餘的射束能量給射束傾泄器40。例如，離子植入裝置1可被設計為產生具有約1MeV能量且其射束電流至少為100mA之H⁺離子的射束用以植入晶圓。因此，藉由植入射束25產生的功率可能超過100kW。即使只有10%由離子源20汲取的射束包括H₂ ⁺離子，貫入射束傾泄器40之H₂ ⁺離子之射束27可能產生超過10kW的功率給射束傾泄器40。

藉由安排射束傾泄器40得到一隨旋轉掃描組件10旋轉的環形射束傾泄區域41，該射束的功率被分布在射束傾泄器40的整個環形表面。在一實施例中，射束傾泄器40係水冷卻，因此由射束27產生的功率可以被移除。

再次參照第1圖，離子植入裝置1所示的結構具有若干提供顯著優勢的特點。分析器磁體24係位於旋轉掃描組件10或滾筒轉輪2軸向剖面(axial profile)內側。結果，在分析器磁體24出口與滾筒轉輪10周圍14之間的準直掃描射束25之最終射束路徑26係相對較短。該最終射束路徑26的全程，離子射束通常是在零電場或磁場下。射束路徑在無電磁場區域中的長度被稱為離子漂移距離。該漂移距離通常須盡可能短，以減少漂移全程上控制離子射束的問題。在本實例中，最終射束路徑26的漂移距離小於滾筒 轉輪10的直徑。更具體地說，在該實例所說明，分析器磁體24靠近滾筒轉輪10的旋轉軸11，從而使最終射束路徑26的漂移距離小於滾筒轉輪10的半徑。

此外，在圖示的實例中，從離子源20到射束彎折磁體22入口30的射束加速路徑係顯著校準為平行滾筒轉輪10的旋轉軸11。在此實例中，加速離子射束31路徑也靠近旋轉軸11。其結果為，整個射束組件，包括離子源20、離子加速器21、磁四極組件34、射束彎折磁體22及分析器磁體24在物理上包含在離子植入裝置1之滾筒轉輪10內的軸向剖面。這使得離子植入裝置1的空間底面積保持在最小，以節省製造設施的製造區地板空間。

上述實施例中已經描述了有關於使用於製造光伏電池為了剝離薄的矽薄片之目的而將H⁺離子植入矽晶圓的具體參考。然而，在附屬申請專利範圍所載明的特徵在離子植入領域有更普遍的應用。

在一實施例中，基板晶圓15受圍繞於滾筒轉輪10之週邊14所支撐的傾斜角α係約10°，並且最終射束路徑26具有相對於滾筒轉輪10之旋轉軸11的角度係約78°。然而，其他的傾斜角度仍可設想獲得本發明的好處。

離子植入裝置亦揭示以下特徵的組合：

a)離子植入裝置包括具有旋轉軸及周圍以定義直徑的旋轉掃描組件，當旋轉掃描組件繞軸旋轉時分佈於上述周圍之複數基板握持器因此隨周圍行進，此基板握持器用於排列個別平面基板以保持一致的基板傾斜角來定義繞旋轉軸之小於60°的總錐角，射束線組件用以提供植入於基板握持器上之基板晶圓的離子射束，射 束線組件被安裝用以沿具有總漂移距離之最終射束路徑將束線導入預定離子植入方向，最終射束路徑對轉軸的夾角至少為45°，漂移距離係小於直徑，在基板握持器上的基板晶圓可依次地於旋轉掃描組件旋轉時的行進方向上截獲最終射束路徑，此處束線包括束線掃瞄器用於以重複率偏轉束線使其最終射束路徑以重複率相對於基板握持器行進方向為橫向掃瞄。

b)離子植入裝置包括具有旋轉軸和周圍的旋轉掃描組件，複數基板握持器分佈於周圍之周圍以使當掃描組件繞軸旋轉時可繞周圍行進，基板握持器用於排列個別平面基板以保持一致的基板傾斜角來定義繞旋轉軸之小於60°的總錐角，射束線組件用以提供植入於基板握持器上之基板晶圓的離子射束，射束線組件被排列以沿最終射束路徑將束線導入預定離子植入方向，當旋轉掃描組件旋轉時在基板握持器上的平面基板依次地截獲最終射束路徑，此處射束線組件包括操作用於產生在具有不同質量/電荷比(m/e)間之角度分離的分析器磁體，且將具有所須質量/電荷比(m/e)之離子沿最終射束路徑導入預定離子植入方向，離子射束傾泄器係安裝於旋轉掃描組件上，形成隨旋轉掃描組件轉動之環形射束傾泄區域，以及操作用於將具有大於所需之質量/電荷比(m/e)離子導向環形射束傾泄區域的分析器磁體。

複數實施例己用於提供清晰度和完整性。在本技術領域的普通技術人員將顯而易見本發明的其他實施例。這裡已經描述了鑑於植入裝置和一種植入方法的參數之詳細布局和範圍，其他布局和參數設定可以使用該所屬範圍內的申請專利範圍。

上述詳細描述僅描述本發明可採取的許多形式之少許。出於 這個原因，進行詳細說明是通過舉例的方式，而非通過限制的方式。只有下列的申請專利範圍，包括所有的等效物，其目的用來定義本發明範圍。

1‧‧‧離子植入裝置

2‧‧‧掃描轉輪

3‧‧‧射束線組件

10‧‧‧旋轉掃描組件或滾筒轉輪

11‧‧‧旋轉軸

12‧‧‧真空殼體

13、13a‧‧‧基板握持器

14‧‧‧周圍

15、15a‧‧‧平面基板

16、18‧‧‧第一線

17、19‧‧‧第二線

20‧‧‧離子源

21‧‧‧離子加速器

22‧‧‧射束彎折磁體

23‧‧‧掃描射束

24‧‧‧分析器磁體

25‧‧‧準直掃描射束

26‧‧‧最終射束路徑

27‧‧‧射束

30‧‧‧入口

31‧‧‧加速離子射束

32‧‧‧腔室

33‧‧‧真空腔體部

34‧‧‧磁四極組件

36‧‧‧夾角

37‧‧‧虛線

40‧‧‧射束傾泄器

Claims (20)

1. 一種離子植入裝置，包括：旋轉掃描組件，係具有旋轉軸和周圍；複數基板握持器，係分布於該周圍附近，該基板握持器係安裝以將個別平面基板握持於一致的基板傾斜角，以將繞著該旋轉軸之總錐角定義為小於60°；以及射束線組件，係提供用以植入於該基板握持器上之該平面基板中的離子射束，該射束線組件朝離子射束方向依序包含：離子源、離子加速器、以及射束彎折磁體，該離子加速器係有效加速來自該離子源的離子，以產生具有至少為500keV之所須植入能量的加速射束，該射束彎折磁體具有射束入口以接收該加速射束，其中，該離子源、該加速器和該射束入口係定義射束加速路徑，該射束加速路徑由該離子源到該射束彎折磁體之該射束入口係線性；其中，該射束線組件係被安裝用以沿著最終射束路徑朝預定離子植入方向導入該射束，該最終射束路徑與該旋轉軸至少成45°的角度；以及其中，該基板握持器上之該平面基板係朝該旋轉掃描組件旋轉時的行進方向依次地截獲該最終射束路徑。
2. 如申請專利範圍第1項所述之離子植入裝置，其中，該射束線組件包括分析器磁體，該分析器磁體係位於該射束加速路徑之後，並且係操作以用於在不同質量/電荷比(m/e)間之該加速射束中產生角度分離器。
3. 如申請專利範圍第2項所述之離子植入裝置， 其中，該分析器磁體係操作用於將具有所須質量/電荷比(m/e)之離子沿該最終射束路徑導入該預定離子植入方向，其中，該植入裝置復包括離子射束傾泄器，該離子射束傾泄器係設置於該旋轉掃描組件上，並且形成隨該旋轉掃描組件轉動之環形射束傾泄區域，以及其中，該分析器磁體係操作用於將具有大於該所需之質量/電荷比(m/e)的質量/電荷比(m/e)的離子導向該環形射束傾泄區域。
4. 如申請專利範圍第1項所述之離子植入裝置，其中，該射束彎折磁體係射束掃瞄器磁體，該射束掃瞄器磁體係操作用於以一重複率偏轉該加速射束通過偏轉角範圍，以產生掃瞄射束，以使該最終射束路徑係相對於該基板握持器之該行進方向而被橫向掃瞄。
5. 如申請專利範圍第4項所述之離子植入裝置，其中，該射束線組件係包括分析器磁體，該分析器磁體係設置以接收來自該射束掃瞄器磁體的該掃瞄射束，該分析器磁體係涵蓋該偏轉角範圍，並且，該分析器磁體係操作用於在具有不同之質量/電荷比(m/e)的射束離子間產生角度分離。
6. 如申請專利範圍第5項所述之離子植入裝置，其中，該分析器磁體係操作用於將在一準直掃描射束內具有所須用以植入之質量/電荷比(m/e)的離子沿該最終射束路徑導入該預定離子植入方向。
7. 如申請專利範圍第6項所述之離子植入裝置，復包括離子射束傾泄器，該離子射束傾泄器係安裝於該旋轉掃描組件上，並且 形成隨該旋轉掃描組件旋轉之環形射束傾泄區域，其中，該分析器磁體係操作用於將該加速射束中具有大於該所需質量/電荷比(m/e)之質量/電荷比(m/e)的離子導向該環形射束傾泄區域。
8. 如申請專利範圍第1項所述之離子植入裝置，其中，該最終射束路徑係具有小於該旋轉掃描組件之該周圍的直徑的總離子漂移距離。
9. 如申請專利範圍第8項所述之離子植入裝置，其中，該總離子漂移距離係小於該直徑的一半。
10. 如申請專利範圍第1項所述之離子植入裝置，其中，該加速度路徑係與該旋轉掃描組件之該旋轉軸對準成一線。
11. 一種將離子植入於平面基板內的方法，該平面基板係安裝在基板握持器上，該基板握持器係分布於旋轉掃描組件的周圍附近，其中，該基板握持器係安裝以將個別平面基板握持於一致的基板傾斜角，以將繞著該旋轉軸之總錐角定義為小於60°，該方法包括下列步驟：a)產生包括所需用於植入之離子的離子源；b)沿線性加速路徑汲取和加速來自該離子源的該離子，以產生具有至少為500keV能量之加速離子射束；c)彎折該加速離子射束，以將具有該所須植入之該離子的加速射束沿最終射束路徑導入預定離子植入方向，該最終射束路徑與該旋轉軸至少成45°，以及d)旋轉該旋轉掃描組件，以使該基板依次截獲在行進方向上之該最終射束路徑。
12. 如申請專利範圍第11項所述之方法，復包括使用分析器磁體分析該加速射束，以在具有不同質量/電荷比(m/e)的離子間提供角度分離。
13. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中，該分析器磁體將具有植入所須之質量/電荷比(m/e)的離子沿該最終射束路徑導入該預定離子植入方向，以及其中，該分析器磁體將具有大於該所需質量/電荷比(m/e)之質量/電荷比(m/e)的離子導向環形射束傾泄區域。
14. 如申請專利範圍第11項所述之方法，復包括以重複率偏轉該加速射束通過偏轉角範圍，以產生掃瞄射束，以使該最終射束路徑係相對於該基板的該行進方向而被橫向掃瞄。
15. 如申請專利範圍第14項所述之方法，復包括：接收涵蓋於分析器磁體中該偏轉角範圍的該掃描射束；以及使用該分析器磁體分析該掃瞄射束，以在具有不同質量/電荷比(m/e)的射束離子間產生角度分離。
16. 如申請專利範圍第15項所述之方法，其中，該分析器磁體將準直掃描射束中具有所須植入之質量/電荷比(m/e)的離子沿該最終射束路徑導入該預定離子植入方向。
17. 如申請專利範圍第16項所述之方法，其中，該分析器磁體將具有大於該所需質量/電荷比(m/e)之質量/電荷比(m/e)的離子導向安裝於該旋轉掃描組件上之射束傾泄器的環形射束傾泄區域。
18. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中，植入的離子沿該 最終射束路徑漂移總離子漂移距離，該總離子漂移距離小於該旋轉掃描組件之該周圍的直徑。
19. 如申請專利範圍第18項所述之方法，其中，該總離子漂移距離係小於該直徑的一半。
20. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中，該線性加速路徑係與該旋轉掃描組件之該旋轉軸對準成一線。