TW201421547A - 在離子植入中的植入誘導的損壞控制 - Google Patents

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Abstract

本發明提出一種離子植入系統，具有一離子植入設備，被組構成提供一點離子射束至一工件，該點離子射束具有一射束密度，其中該工件具有與其相關聯之一結晶結構。一掃描系統沿著一或多條軸線相對於彼此反複地掃描該點離子射束與該工件之中的一或多者。本發明亦提供一控制器並組構成當工件上之一特定位置被暴露於該點離子射束時建立該工件之一特定局部化溫度。工件之結晶結構之一特定局部化失序從而於該特定位置處達成，其中該控制器被組構成控制點離子射束之射束密度與關聯該掃描系統之一工作週期中的一或多者，以在工件上之該特定位置處建立該工件之局部化溫度。

Description

在離子植入中的植入誘導的損壞控制
本發明概括而言係有關於離子植入系統，特別是關於一種對於一掃描點離子射束(spot ion beam)的掃描頻率與工作週期(duty cycle)之控制，以控制在一工件(workpiece)之中由植入所誘發的損傷累積之速率。
電子裝置的快速且不間斷的擴展，尤其在無線與手持技術的領域，在半導體的製造上加入新的挑戰。裝置技術的發展，要求具有更佳效能的更小電晶體。增進裝置效能以及降低裝置中的有害漏電流已然成為一個重要的重點領域。對於產出的裝置之中的有害漏電流扮演推波助瀾角色的一個半導體製程係離子植入(ion implantation)製程。
基於許多因素，離子植入在一半導體工件(例如，矽(silicon))的晶格結構之中引入損傷，該因素包含植入離子的劑量、植入離子的質量、劑量率(dosage rate；每秒每平方公分的離子數)以及工件溫度。離子植入製程通常在工件之中產生點缺陷(point defect)，其中空隙、空缺以及其他點缺陷均在植入期間產生。一般而言，點缺陷隨後在工件退火(annealing)時形成擴大的缺陷，其中點缺陷可能延伸至工件的有效區域。舉例而言，此等擴大的缺陷可能造成產出裝置中的接面洩漏，諸如自一源極/汲極區域洩漏至裝置之一井狀區域。最終而言，該洩漏可能增加操控裝置所需的電力及/或 增加裝置的待機電力消耗。
決定離子植入製程的平均劑量率的因素之一係離子植入機的架構。例如，在一批次或多工件系統之中，複數工件同時被植入離子，通常藉由旋轉一個該複數工件安置於其上的平臺，經由一固定離子射束或者帶狀射束(ribbon beam)進行。在一單工件系統之中，單一工件在一個維度或二個維度上相對於一離子射束被個別地掃描，該離子射束亦可以被掃描。離子植入系統的架構對於工件上的任何特定位置的平均劑量率可以具有一深切之影響，從而影響在工件的晶格結構上造成的傷害程度。例如，一單工件系統比一批次系統具有較高的有效劑量率，即使該二系統具有相同的離子射束密度，因此使得單工件離子植入系統適用於需要高劑量植入的裝置，此預期將對於工件晶格結構的損傷最大化。
舉例而言，在單工件架構之中，不同的掃描方法被運用於商用的離子植入系統之中，其中對於離子射束的水平展開利用一維機械式掃描結合靜電及/或磁性掃描的變異方式並增加均勻度。此等系統聚焦於高生產量，且最小的跨晶圓劑量變異係影響設計實施方式的關鍵屬性。然而，單工件架構中的高劑量及/或高能量植入所造成的對於工件晶格結構之損傷一直是個問題。因此，相關領域需要一種用以控制工件上的局部化損傷累積的設備、系統、及方法，同時最佳化一單工件離子植入架構的工件生產量。
本發明藉由提供一種透過工件之一局部化溫度之控制而建立工件之一結晶結構之一特定局部化失序(localized disorder)的系統、設備、 及方法，以克服先前技術的限制，該工件在一單工件離子植入架構之中接受一點離子射束。因此，以下提出本揭示之一簡化摘要，以提供對於本發明的一些特色之基本理解。此摘要並非本發明之一廣泛概述。其並非用以指出本發明之關鍵或重要元素，亦非界定本發明之範疇。其目的係以一簡化形式呈現本發明的若干概念，做為描述於後的更詳盡說明的一個序幕。
依據本揭示，其提出一種用於植入離子的離子植入系統。舉例而言，該離子植入系統包含一離子植入設備，被組構成提供一點離子射束至一工件，該點離子射束具有一與其相關聯之射束密度(beam density)，其中該工件具有一與其相關聯之初始結晶結構。其另提出一種掃描系統，被組構成沿著一或多條軸線相對於彼此反複地掃描點離子射束與工件中的一或多者。舉例而言，該掃描系統包含一工件掃描系統與一射束掃描系統中的一或多者，該工件掃描系統被組構成相對於點離子射束掃描工件，而該射束掃描系統被組構成沿著一快速掃描軸掃描點離子射束。在一實例之中，該工件掃描系統被組構成沿著一慢速掃描軸掃描工件，其中該快速掃描軸與該慢速掃描軸係不平行的。在另一實例之中，該工件掃描系統被組構成沿著該快速掃描軸與該慢速掃描軸二者相對於點離子射束掃描工件，其中該點離子射束大體而言係固定式的。
依據本揭示之另一特色，一控制器被提供並被組構成當工件上之一特定位置被暴露於該點離子射束時建立該工件之一特定局部化溫度。因此，工件之結晶結構之一特定局部化失序被建立於該特定位置處。舉例而言，工件之結晶結構之特定局部化失序關聯工件之一預定退火後結晶結構(post-anneal crystalline structure)，而該退火後結晶結構關聯工件在一特 定退火溫度處之退火。
在一實例之中，該控制器被組構成控制點離子射束之射束密度與關聯該掃描系統之一工作週期或掃描頻率及波形中的一或多者，以在工件上之該特定位置處建立工件之局部化溫度。工作週期關聯工件被暴露於點離子射束的時間與關聯相對於彼此掃描點離子射束與工件中的一或多者的一總時間之一比例。舉例而言，該控制器被組構成控制點離子射束與工件中的一或多者相對於彼此之掃描之一速度以及該掃描期間工件之暴露於點離子射束之一時間。在另一實例之中，該控制器另被組構成透過掃描系統之控制，選擇性地防止工件在反複掃描之間被暴露於點離子射束，從而控制工作週期。在又另一實例之中，該控制器另被組構成透過掃描系統之控制，允許工件在該特定位置處自該特定局部化溫度冷卻。例如，該控制器被組構成經由工作週期之控制，允許局部化溫度在連續的掃描之間降低，以控制工件上的該特定位置處之局部化溫度。在又另一實例之中，一溫度感測器另被組構成提供關聯該特定局部化溫度之回授至控制器。
其另提出一種用以在離子植入期間控制一工件之一結晶結構之一局部化失序的方法。此方法包含提供一點離子射束至一工件，該點離子射束具有一與其相關聯之射束密度，且在一或多條軸線中相對於彼此反複地掃描點離子射束與工件中的一或多者。藉由控制點離子射束之射束密度與一工作週期中的一或多者，而在該工件被暴露於點離子射束時控制工件之局部化溫度，該工作週期關聯該點離子射束與工件中的一或多者相對於彼此之掃描。因此，工件之結晶結構之一特定局部化失序被建立。
舉例而言，控制工作週期包含控制工件被暴露於點離子射束 的時間與關聯相對於彼此掃描點離子射束與工件中的一或多者之一總時間之一比例。舉例而言，控制工作週期另包含控制點離子射束與工件中的一或多者相對於彼此之掃描之一速度以及工件之暴露於點離子射束之一總時間。控制工作週期可以另包含選擇性地防止工件在連續的掃描之間被暴露於點離子射束。
以上摘要僅是提供本發明之若干實施例之一些特徵之一簡扼概述，其他實施例可以包含以上所述之外的更多及/或不同特徵。特別是，此摘要不應被理解為限制本申請案之範疇。因此，為了前述及相關目標之達成，本發明包含本文以下所述與特別於申請專利範圍之中所指出的特徵。以下說明以及所附圖式詳細闡述本發明之例示性實施例。然而，該實施例係指出可以運用本發明之原理的一些不同方式。本發明之其他目的、優點及新穎特徵，經由以下配合圖式的本發明詳細說明，將變得清楚明瞭。
100‧‧‧離子植入系統
102‧‧‧接頭端
104‧‧‧射束線匯集件
106‧‧‧終端站
107‧‧‧離子植入設備
108‧‧‧離子源
110‧‧‧電源
112‧‧‧離子射束
114‧‧‧射束操控設備
116‧‧‧孔隙
118‧‧‧工件
120‧‧‧卡盤
121‧‧‧筆形或點射束
122‧‧‧製程處理室
124‧‧‧真空處理室
126‧‧‧製程環境
128‧‧‧真空源
130‧‧‧次環境溫度卡盤
132‧‧‧外部環境
134‧‧‧冷卻系統
140‧‧‧掃描系統
142‧‧‧工件掃描系統
144‧‧‧射束掃描系統
146‧‧‧控制器
148‧‧‧特定位置
152‧‧‧可變頻率調變掃描信號
154‧‧‧可變工作週期掃描信號
156‧‧‧位置
158‧‧‧溫度感測器
160‧‧‧穿透式電子顯微鏡(TEM)影像
162‧‧‧工件
164‧‧‧植入層或區域
166‧‧‧損傷區域
168‧‧‧結晶基板
169‧‧‧邊界區域
170‧‧‧穿透式電子顯微鏡(TEM)影像
172‧‧‧工件
174‧‧‧損傷層
178‧‧‧非結晶區域
180‧‧‧結晶區域
200‧‧‧方法
202-204‧‧‧動作
300‧‧‧處理器式系統
302‧‧‧處理單元
304‧‧‧中央處理單元(CPU)
306‧‧‧記憶體
308‧‧‧大量儲存裝置
310‧‧‧匯流排
312‧‧‧視訊轉接器
314‧‧‧I/O介面
316‧‧‧網路介面
318‧‧‧顯示器
320‧‧‧I/O裝置
322‧‧‧區域網路/廣域網路
圖1係依據本揭示之一些特色之一示範性離子植入系統之功能方塊圖。
圖2係依據本揭示之一實例之一工件相對於一點離子射束之反複掃描之一平面圖。
圖3A係經過低射束密度與低工作週期的離子植入之後，一工件上的矽結晶表面損傷之一TEM影像。
圖3B係經過高射束密度與高工作週期的離子植入之後，一工件上的矽結晶表面損傷之一TEM影像。
圖4例示一用以控制一半導體工件上之局部化損傷累積之方法，依據 仍另一特色。
圖5例示一用以控制一半導體工件上之局部化損傷累積之一示範性處理器式系統之示意圖。
本揭示概括而言係針對一種用以控制一半導體工件上之局部化損傷累積，同時最佳化一單工件離子植入架構中之工件生產量的設備、系統、及方法。因此，以下將參照圖式對本發明加以說明，其中類似的參考編號遍及本文各處被用以表示類似之元件。其應理解，所有特色之說明均僅係例示性質，且不應被解讀成限制之意義。在以下的說明之中，基於解釋之目的，其闡述許多特定之細節以提供本發明之一全盤了解。然而，對於相關領域之熟習者將顯而易見，本發明可以實現於未具備該特定細節的情況之下。此外，本發明之範疇並未受限於本文以下參照隨附圖式所述之實施例或者實例，而僅受限於後附的申請專利範圍及其等效物項。
其亦應注意，圖式係提供以做為本揭示之實施例之若干特色之例示，因此僅應被視為示意圖。特別是，顯示於圖式中的元件不必然彼此依比例繪製，且圖式之中各種不同元件之佈放係被選擇以提供相關實施例之一清楚了解，不應被理解為必然代表依據本發明一實施例的實施方式中的各種組件之實際相對位置。此外，除非特別敘明，否則本文所述的各個實施例及實例之特徵均可以彼此結合。
其亦應理解，在以下的說明之中，圖式之中所顯示或者文中所述的功能區塊、裝置、組件、電路元件或其他實體或功能單元之間的任何直接連接或耦接均亦可以被實施成間接之連接或耦接。此外，其應理解， 顯示於圖式中的功能區塊或單元均可以被實施成一實施例之中的獨立特徵或電路，且亦可以或者選替性地被完全地或局部地實施於另一實施例之中的一個共同特徵或電路。舉例而言，一些功能區塊可以被實施成在一共同處理器上執行的軟體，諸如在一信號處理器上。此外其應理解，除非另有敘明，否則以下說明之中所述的有線式的任何連接均亦可以被實施成一無線通連。
離子植入系統中的製程控制通常主要是聚焦於離子射束變數，諸如離子種類、能量、劑量、以及射束電流。工件層次的製程控制已被限制於半導體工件的晶體方位調控(crystallographic orientation)，以控制通道效應(channeling)並在最終的裝置之中提供足夠的電荷控制。第二層級的考量係工件溫度控制。工件吸收等於離子射束電流與射束能量乘積的功率，此係一個可能達到數千瓦特(watt)的數值。未受抑制的工件功率吸收造成工件的溫度上升。傳統上，其利用製程冷卻水以及冷卻器連接工件留置其上的冷卻卡盤(chuck)以鬆散地控制工件溫度。
工件溫度藉由此冷卻卡盤而受到控制，以保護形成於工件上的光阻遮罩，其通常被用以界畫工件上預定被離子植入的區域。光阻材料通常在溫度剛剛超過120℃時即流動和熔化。若工件溫度被維持小於100℃處，則通常即不太考慮工件的絕對溫度或實際溫度。因此，工件溫度控制的課題傳統上已被限制於避免光阻的燒毀或熔化，並未考慮更複雜的晶體效應。
然而，本揭示領略到控制工件之中溫度高升所造成的晶體效應係有利的，並將此種控制定義為"損傷工程(Damage Engineering)"。本揭示 之中所揭示的損傷工程之目的在於利用劑量率與工件溫度控制，描繪並控制離子植入"損傷"的性質和位置，或者工件之結晶結構的局部化失序。
由離子植入造成潛在損傷的主要因素係離子質量、能量、離子劑量、瞬間劑量率(每單位面積的離子射束電流)、以及工件溫度。離子質量、能量、以及離子劑量係由特定裝置的需求所決定，針對某一套製程參數而言通常係固定的。此外，對於某些應用，其需要劑量率在特定條件下被最大化，因為最高離子射束電流(例如，劑量率)係最大生產量之條件，或者說"理想"生產條件。因此，調變劑量率可以影響產品生產量。
本揭示領略到溫度控制(例如，亦稱為"瞬間溫度控制"或者在工件被離子射束照射時位於該工件上之一位置處之一局部化溫度之控制)係在離子植入中提供製程控制的另一種手段，以之顯微式地精確控制工件之結晶結構之局部化失序。
因此，依據本揭示之一特色，圖1例示一示範性離子植入系統100，其中該離子植入系統，舉例而言，包含一接頭端(terminal)102，一射束線匯集件(beamline assembly)104、以及一終端站(end station)106。概括言之，接頭端102、射束線匯集件104、和終端站106界定出一離子植入設備107，其中接頭端102中之一離子源108耦接至一電源供應110，以將一掺雜物氣體離子化成複數離子並形成一離子射束112。本實例中之離子射束112被導控通過一射束操控設備114，並離開一孔隙116，朝向終端站106而去。在終端站106之中，離子射束112衝擊一工件118(例如，一半導體，諸如一矽晶圓、一顯示面板、等等)，其被選擇性地箝夾或裝載至一卡盤120(例如，一靜電式卡盤或ESC)。一旦嵌入工件118的晶格之中，被植入的離子改變 工件的物理及/或化學特性。因此，離子植入被運用於半導體裝置產製和金屬表面處理(metal finishing)，以及材料科學研究上的各種不同之應用。
舉例而言，當沿著離子射束之一行進方向(例如，z方向)查看之時，離子射束112具有一圓形與大體上橢圓形剖面的其中一者。就此而言，本揭示之離子射束112包含一筆形或點射束121或者一掃描筆形或點射束(例如，在x方向及y方向中的一或多個方向掃描的點射束)，其中離子被導向終端站106，且所有此等形式均被設想為落入本揭示的範疇之內，並概括地稱為"離子射束"或者"點離子射束"。
依據一示範性特色，終端站106包含一製程處理室122，諸如一真空處理室124，其中一製程環境126關聯於該製程處理室。製程環境126一般而言存在於製程處理室122之內，且在一實例之中，包含由一真空源128(例如，一真空幫浦)產生之一真空，該真空源128耦接至製程處理室並被組構成大致排空製程處理室。
在一植入使用離子植入系統100期間，當帶電離子碰撞工件之時，能量能夠以熱的形式增生於工件118之上。如果不採取應對措施，此等熱可能使得工件118翹曲或破裂，或者損傷工件表面上的薄膜或材料，此可能在若干實施方式之中使工件一文不值(或者大幅地降低其價值)。上述的熱可能進一步使得投送至工件118的離子劑量異於所需之劑量，此會改變預期的功能性。因此，依據另一實例，卡盤120包含一次環境溫度卡盤(sub-ambient temperature chuck)130，其中該次環境溫度卡盤被組構成支持並冷卻或者以其他方式在工件暴露於離子射束112期間維持位於製程處理室122之內的工件118之上的溫度。其應注意，雖然卡盤120在本實例之中被 稱為次環境溫度卡盤130，但卡盤120可以同樣地包含一超環境溫度卡盤(super-ambient temperature chuck；圖中未顯示)，其中該超環境溫度卡盤被組構成用以支撐並加熱位於製程處理室122之內的工件118。
舉例而言，次環境溫度卡盤130係一靜電式卡盤，被組構成將工件118冷卻或冷凍至一處理溫度，此處理溫度大幅低於周遭或外部環境132(例如，亦稱為一"大氣環境")的環境溫度或大氣溫度。同樣地，在卡盤120包含上述的超環境溫度卡盤的情況下，該超環境溫度卡盤可以包含一靜電式卡盤，被組構成將工件118加熱至一個遠遠大於周遭或外部環境132的環境溫度或大氣溫度的處理溫度。其可以另外提供一冷卻系統134，其中，在另一實例之中，該冷卻系統被組構成將次環境溫度卡盤130冷卻或冷凍至該處理溫度，且因此，駐留其上的工件118被冷卻或冷凍至該處理溫度。在另一實例之中，且以一類似的方式，在一超環境溫度卡盤的情況下，其可以另外提供一加熱系統(圖中未顯示)，其中該加熱系統被組構成將超環境溫度卡盤與駐留其上的工件118加熱至該處理溫度。
依據本揭示，離子植入設備107被組構成提供一點離子射束121至工件118，點離子射束121具有一與其相關聯之射束密度，其中該工件具有一與其相關聯之結晶結構，如同將更詳細說明於下者。依據另一實例，其提供一掃描系統140，其中該掃描系統140被組構成沿著一或多條軸線(例如，x方向及/或y方向)反複地掃描點離子射束121與工件118中的一或多者。例如，掃描系統140包含一工件掃描系統142，被組構成相對於點離子射束121掃描工件118(例如，沿著一關聯x軸的慢速掃描軸)。舉例而言，該掃描系統選擇性地另包含一射束掃描系統144，被組構成掃描該點離 子射束121(例如，沿著一關聯y軸的快速掃描軸)。該射束掃描系統144，舉例而言，被組構成沿著該快速掃描軸靜電式地或磁力式地掃描點離子射束121。在又另一實例之中，工件掃描系統142被組構成沿著該快速掃描軸與該慢速掃描軸相對於該點離子射束121掃描工件118。
依據本揭示之一特色，一控制器146被提供並被組構成當工件上例示於圖2中之一特定位置148被暴露於點離子射束121時建立工件118之一特定局部化溫度，其中工件118之結晶結構之一特定局部化失序被建立於該特定位置處。在一實例之中，工件118之結晶結構之特定局部化失序關聯工件之一預定退火後結晶結構，而該退火後結晶結構關聯工件在一特定退火溫度處之後續退火。
舉例而言，控制器146被組構成控制點離子射束121之射束密度與關聯掃描系統140之一工作週期的一或多者，以在掃描期間在工件上之特定位置148處建立工件118之局部化溫度。其應注意，雖然特定位置148在圖2之中被例示成工件118上之一位置，但該特定位置可以變動，取決於點離子射束121在何處照射工件。
舉例而言，工作週期關聯工件118被暴露於點離子射束121的時間與關聯相對於彼此掃描點離子射束與工件中的一或多者的一總時間之一比例。舉例而言，圖1之控制器146另被組構成經由掃描系統140之一控制，控制點離子射束121與工件118中的一或多者相對於彼此之掃描之一速度，以及該掃描期間工件之暴露於點離子射束之一時間。此外，控制器146被組構成透過掃描系統140之一控制，選擇性地防止工件118在反複掃描150之間被暴露於點離子束121，從而控制工作週期。
就此而言，圖1之控制器146被組構成提供一可變頻率調變掃描信號152及/或一可變工作週期掃描信號154至掃描系統140以改變點離子射束121照射工件的時間。舉例而言，可變頻率調變掃描信號152及/或可變工作週期掃描信號154係基於點離子射束121相對於工件118之掃描之一速度及/或者點離子射束"停留"而關閉於工件(例如，在圖2之位置156處)之時間之一總量中的一或多者。
因此，其應理解，掃描速度及/或在位置156的關閉時間基本上允許工件118從工件暴露於點離子射束121所造成的溫度增加中"回復"，從而提供強大的損傷工程。例如，圖1之控制器146被組構成允許工件118透過掃描系統140之控制自位於特定位置148處之特定局部化溫度冷卻。在另一實例之中，控制器146被組構成經由工作週期之控制，允許局部化溫度在連續的掃描之間降低，以控制工件118上的特定位置148處之局部化溫度。
在一實例之中，控制器146被組構成能夠經由經驗數據所提供的指令運作，該經驗數據依照相關於點離子射束的已知數據，諸如劑量、能量、射束通量、或類似項目，指出點離子射束121之一適當的掃描速度及/或工作週期。或者，其提供一溫度感測器158(例如，熱電偶、紅外線感測器、等等)並組構成提供關聯特定局部化溫度之回授給控制器146。就此而言，特定局部化溫度之一即時管理可以透過工件118之現場溫度測定而達成。
為了對於本揭示的更佳理解，圖3A例示經過使用一低射束密度與低工作週期的離子植入之後，在一工件162上的矽結晶損傷之一穿 透式電子顯微鏡(TEM)影像160。如同例示，當射束密度及工作週期(例如，離子射束出現於工件上的任何特定位置的時間)相當低之時，植入層或區域164並未完全非晶化，其中存有非結晶區域以及若干內含物或殘餘結晶基板168之損傷區域166之一混合。就此而言，一個介於工件162上的損傷區域166與結晶基板168之間的邊界區域169因此粗糙不平而未能被明確定義。
另一方面，圖3B例示經過使用一高射束密度和高工作週期的離子植入之後，另一工件172上的矽結晶損傷之另一TEM影像170。對照圖3A的TEM影像160，圖3B的TEM影像170例示一大致或完全非晶化的損傷層174。因此，經過依據本揭示之使用一高射束密度與高工作週期的離子植入之後，一顯著平滑且明顯的邊界176存在於工件172之一非結晶區域178與結晶區域180之間。
依據本發明之另一示範性特色，圖4例示一示範性方法200，用以在離子植入期間處理及控制一工件之一結晶結構之一局部化失序。其應注意，雖然此處以一序列式動作或事件之形式例示及描述示範性方法，但其應理解，本發明並未受限於該動作或事件所例示的順序，故而依據本發明，除了此處所顯示及描述者之外，某些步驟可以是以不同之順序及/或與其他步驟並行的方式進行此外，並非所有例示的步驟均係實施一依據本發明之方法所必需。並且，其應理解，該方法可以是配合所例示及描述的系統實施，但亦可以配合未例示於此的其他系統實施。
圖4之方法200，開始於動作202，其中一點離子射束被提供至一工件，且其中該點離子射束具有一與其相關聯的射束密度。例如，該點離子射束包含圖1及圖3的點離子射束121。在圖4的動作204之中， 該點離子射束與工件中的一或多者在一或多條軸線上相對於彼此被反複地掃描。例如，圖1的工件118沿著一條慢速掃描軸相對於點離子射束121被機械式地掃描，而點離子射束則沿著一條快速掃描軸被靜電式地及/或磁力式地掃描，如前所述。或者，工件118沿著該快速掃描軸與該慢速掃描軸被機械式地掃描，其中該快速掃描軸與該慢速掃描軸係不平行的。
在圖4的動作206之中，在工件被暴露於點離子射束時，該工件之一局部化溫度被控制，其中該工件之結晶結構之一特定局部化失序被建立。舉例而言，動作206中之工件之局部化溫度之控制包含控制點離子射束之射束密度與一工作週期中的一或多者，該工作週期關聯該點離子射束與工件中的一或多者相對於彼此之掃描。舉例而言，控制工作週期包含控制工件被暴露於點離子射束的時間與關聯相對於彼此掃描點離子射束與工件中的一或多者之一總時間之一比例。控制工作週期可以另包含控制點離子射束與工件中的一或多者相對於彼此之掃描之一速度以及工件之暴露於點離子射束之一總時間。在另一實例之中，控制工作週期選替性地，或者附加性地，包含選擇性地防止工件在連續的掃描之間被暴露於點離子射束。
在一實例之中，動作206之中的控制工作週期藉由允許局部化溫度在連續的掃描之間減少而控制工件的局部化溫度。工件的局部化溫度可以被進一步量測，如上所述，其中動作206之中的控制點離子射束的射束密度與工作週期中的一或多者係進一步，至少部分地，基於量測的局部化溫度。
依據另一特色，前述之方法可以利用電腦程式碼實施於一或 多個一般用途電腦或者處理器式系統之中。如圖5之中所例示，其提供依據另一實施例之一處理器式系統300之功能方塊圖。例如，圖1之控制器146可以包含圖5之處理器式系統300。該處理器式系統300，舉例而言，係一種一般用途電腦平台，且可被用以實施本文所述之流程。處理器式系統300可以包含一處理單元302，諸如一桌上型電腦、一工作站、一膝上型電腦、或者一專設單元，針對一特定應用被客製化。處理器式系統300可以配備一顯示器318以及一或多個輸入/輸出裝置320，諸如一滑鼠、一鍵盤、或者印表機。處理單元302可以包含一中央處理單元(CPU)304、記憶體306、一大量儲存裝置308、一視訊轉接器312、以及連接至一匯流排310之一I/O介面314、匯流排310可以是任何類型的多種匯流排架構中的一或多種，包含一記憶體匯流排或者記憶體控制器、一週邊匯流排、或者視訊匯流排。CPU 304可以包含任何類型之電子資料處理器，而記憶體306可以包含任何類型的系統記憶體，諸如靜態隨機存取記憶體(SRAM)、動態的隨機存取記憶體(DRAM)、或者唯讀記憶體(ROM)。
大量儲存裝置308可以包含任何類型的儲存裝置，被組構以儲存資料、程式、以及其他資訊，且使得該資料、程式、以及其他資訊能夠透過匯流排310加以存取。大量儲存裝置308可以包含，舉例而言，一硬碟機、一磁碟機、或者一光碟機中的一或多者。
視訊轉接器312和I/O介面314提供介面以將外部輸入與輸出裝置耦接至處理單元302。輸入及輸出裝置之實例包含耦接至視訊轉接器312之顯示器318，以及I/O裝置320，諸如一滑鼠、鍵盤、印表機、及類似 裝置，耦接至I/O介面314。其他裝置可以耦接至處理單元302，且可以使用或多或少的介面卡。舉例而言，一序列介面卡(圖中未顯示)可被用以提供一序列介面給一印表機。處理單元302亦可以包含一網路介面316，其可以是一有線連結，通往一區域網路(local area network；LAN)或者一廣域網路(wide area network；WAN)322，及/或一無線連結。
其應注意，處理器式系統300可以包含其他組件，或者排除此處所述的若干組件。例如，處理器式系統300可以包含電源、纜線、主機板、可移除儲存媒體、外殼，及類似物項。該其他組件，雖然圖中未顯示，均可被視為處理器式系統300的一部分。
本揭示之實施例可以是實施於處理器式系統300之上，諸如透過由CPU 304執行的程式碼之形式。依據前述實例及實施例的各種方法均可以由程式碼實施而成。因此，此處略去詳盡之敘述。
此外，其應注意，圖1之中的模組及裝置全部均可以實施於一或多個圖5的處理器式300之上。不同模組及裝置之間的通訊可以取決於模組如何實施而有所差異。若模組係實施於一處理器式系統300之上，則資料在CPU 304不同步驟程式碼的執行之間可以被儲存於記憶體306或者大量儲存裝置308之中。而後在某一步驟的執行期間，可以由CPU 304透過匯流排310存取記憶體306或大量儲存裝置308以提供該資料。若模組係實施於不同的處理器式系統300之上，或者若資料係預定由另一儲存系統提供，諸如一獨立資料庫，則其可以透過I/O介面314或者網路介面316，在系統300之間提供資料。情況類似地，由裝置或儲存提供的資料可以藉由I/O介面314或者網路介面316輸入至一或多個處理器式系統300。相關 領域的普通技術人員應能輕易理解出實施落入不同實施例的範疇之內的系統及方法的其他變異及修改。
雖然其透過一特定實施例或者多個實施例顯示及描述本發明，但其應注意，上述的實施例僅係做為實施本發明若干實施例之範例，且本發明之應用並未受限於該實施例。特別是關於由前述組件(配件、裝置、電路、等等)所執行的各種功能，除非另有敘明，否則用以描述該組件的術語(包含以"裝置"一語參照者)均係用以對應至執行所述組件之特定功能的任何組件(意即，功能等效者)，儘管其在結構上不全等於所揭示的執行例示於此處的本發明的示範性實施例的功能的結構亦然。此外，雖然本發明之一特別特徵係僅透過數個實施例的其中一者加以揭示，但該特徵可以結合其他實施例的一或多個其他特徵，取決於任何特定或特別應用之所需及助益性。因此，本發明之範疇並未受限於上述的實施例，而是由申請專利範圍之內容及其等效項目所界定。
100‧‧‧離子植入系統
102‧‧‧接頭端
104‧‧‧射束線匯集件
106‧‧‧終端站
107‧‧‧離子植入設備
108‧‧‧離子源
110‧‧‧電源
112‧‧‧離子射束
114‧‧‧射束操控設備
116‧‧‧孔隙
118‧‧‧工件
120‧‧‧卡盤
121‧‧‧筆形或點射束
122‧‧‧製程處理室
124‧‧‧真空處理室
126‧‧‧製程環境
128‧‧‧真空源
130‧‧‧次環境溫度卡盤
132‧‧‧外部環境
134‧‧‧冷卻系統
140‧‧‧掃描系統
142‧‧‧工件掃描系統
144‧‧‧射束掃描系統
146‧‧‧控制器
148‧‧‧特定位置
152‧‧‧可變頻率調變掃描信號
154‧‧‧可變工作週期掃描信號

Claims (21)

  1. 一種離子植入系統，包含：一離子植入設備，被組構成提供一點離子射束至一工件，該點離子射束具有與其相關聯之一射束密度，其中該工件具有與其相關聯之一結晶結構；一掃描系統，被組構成沿著一或多條軸線相對於彼此反複地掃描該點離子射束與該工件之中的一或多者；以及一控制器，被組構成當該工件上之一特定位置被暴露於該點離子射束時建立該工件之一特定局部化溫度，其中該工件之該結晶結構之一特定局部化失序被建立於該特定位置處，且其中該控制器被組構成控制該點離子射束之該射束密度與關聯該掃描系統之一工作週期中的一或多者以在該工件上的該特定位置處建立該工件之該局部化溫度。
  2. 申請專利範圍第1項之離子植入系統，其中該工作週期關聯該工件被暴露於該點離子射束的時間與關聯相對於彼此掃描該點離子射束與該工件中的一或多者的一總時間之一比例。
  3. 申請專利範圍第1項之離子植入系統，其中該控制器被組構成控制該點離子射束與該工件中的一或多者相對於彼此之掃描之一速度、該掃描期間該工件之暴露於該點離子射束之一時間、以及相對於該工件之該掃描之該工作週期與頻率。
  4. 申請專利範圍第3項之離子植入系統，其中該控制器另被組構成透過該掃描系統之一控制，選擇性地防止該工件在反複掃描之間被暴露於該點離子射束，從而控制該工作週期。
  5. 申請專利範圍第4項之離子植入系統，其中該控制器被組構成允許該工件透過該掃描系統之該控制，自位於該特定位置處之該特定局部化溫度冷卻。
  6. 申請專利範圍第1項之離子植入系統，其中該掃描系統包含一工件掃描系統，該工件掃描系統被組構成相對於該點離子射束掃描該工件。
  7. 申請專利範圍第6項之離子植入系統，其中該掃描系統另包含一射束掃描系統，該射束掃描系統被組構成沿著一快速掃描軸掃描該點離子射束，且其中該工件掃描系統被組構成沿著一慢速掃描軸掃描該工件，其中該快速掃描軸與該慢速掃描軸係不平行的。
  8. 申請專利範圍第6項之離子植入系統，其中該工件掃描系統被組構成沿著一快速掃描軸與一慢速掃描軸相對於該點離子射束掃描該工件，其中該快速掃描軸與該慢速掃描軸係不平行的。
  9. 申請專利範圍第1項之離子植入系統，其中該控制器被組構成經由該工作週期之控制，允許該局部化溫度在連續掃描之間降低，以控制該工件上的該特定位置處之該局部化溫度。
  10. 申請專利範圍第1項之離子植入系統，其中該工件之該結晶結構之該特定局部化失序關聯該工件之一預定退火後結晶結構，而該退火後結晶結構關聯該工件在一特定退火溫度處之一退火。
  11. 申請專利範圍第1項之離子植入系統，另包含一溫度感測器，被組構成提供關聯該特定局部化溫度之回授給該控制器。
  12. 一種用以在離子植入期間控制工件之結晶結構之局部化失序的方法，該方法包含： 提供一點離子射束至一工件，該點離子射束具有與其相關聯之一射束密度；沿著一或多條軸線相對於彼此反複地掃描該點離子射束與該工件之中的一或多者；以及藉由控制該點離子射束之該射束密度與一工作週期中的一或多者，而在該工件被暴露於該點離子射束時控制該工件之一局部化溫度，該工作週期關聯該點離子射束與該工件中的一或多者相對於彼此之掃描，其中該工件之該結晶結構之一特定局部化失序被建立。
  13. 申請專利範圍第12項之方法，其中控制該工作週期包含控制該工件被暴露於該點離子射束的時間與關聯相對於彼此掃描該點離子射束與該工件中的一或多者之一總時間之一比例。
  14. 申請專利範圍第13項之方法，其中控制該工作週期另包含控制該點離子射束與該工件中的一或多者相對於彼此之掃描之一速度以及該工件之暴露於該點離子射束之一總時間。
  15. 申請專利範圍第12項之方法，其中控制該工作週期包含選擇性地防止該工件在連續掃描之間被暴露於該點離子射束。
  16. 申請專利範圍第12項之方法，其中上述之相對於彼此掃描該點離子射束與該工件之中的一或多者包含沿著一慢速掃描軸相對於該點離子射束掃描該工件。
  17. 申請專利範圍第12項之方法，其中上述之相對於彼此掃描該點離子射束與該工件之中的一或多者另包含沿著一快速掃描軸掃描該點離子射束，其中該快速掃描軸與該慢速掃描軸係不平行的。
  18. 申請專利範圍第12項之方法，其中當沿著該離子射束之一行進方向查看之時，該點離子射束包含一圓形與大體上橢圓形剖面的其中一者。
  19. 申請專利範圍第12項之方法，其中控制該工作週期藉由允許該局部化溫度在連續掃描之間減少而控制該工件之該局部化溫度。
  20. 申請專利範圍第12項之方法，其中該工件之該結晶結構之該特定局部化失序關聯該工件之一預定退火後結晶結構，而該退火後結晶結構關聯該工件在一特定退火溫度處之一退火。
  21. 申請專利範圍第12項之用以在離子植入期間控制工件之結晶結構之局部化失序的方法，另包含量測該工件之該局部化溫度，其中控制該點離子射束之該射束密度與該工作週期中的一或多者係進一步，至少部分地，基於所量測的該局部化溫度。
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