TW201630032A - 用於離子植入的組合靜電透鏡系統 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種用於在低能量處將離子植入至一工作件之中的系統及方法。一被配置成用以產生一離子束的離子源會被提供，其中，一質量解析磁鐵會被配置成用以質量解析該離子束。該離子束可以為一帶狀射束或是一被掃描的點狀離子束。一被定位在該質量解析磁鐵下游處的質量解析孔徑會過濾該離子束中的非所希望的粒種。一組合靜電透鏡系統會被定位在該質量分析器的下游處，其中，當同時減速與平行化該離子束時，該離子束的一路徑會被偏折並且該離子束中的污染物通常會被濾除。一工作件掃描系統會進一步被定位在該組合靜電透鏡系統的下游處，並且被配置成用以在一或更多個方向中選擇性地平移一工作件通過該離子束，於其中會將離子植入至該工作件之中。

Description

用於離子植入的組合靜電透鏡系統
本發明大體上和離子植入系統及方法有關，且更明確地說，和同時靜電偏折、減速、平行化、以及過濾離子束有關。
相關申請案之參考
本申請案主張2014年12月26日提申的美國臨時申請案序號第62/096,975號的優先權和權利，該案標題為「用於離子植入的組合靜電透鏡系統(COMBINED ELECTROSTATIC LENS SYSTEM FOR ION IMPLANTATION)」，本文以引用的方式將其完整併入。
在習知技術中，離子植入器係被用來將指定數量的摻雜物或雜質放置在工作件或半導體晶圓裡面。於一典型的離子植入系統中，一摻雜物材料會被離子化，於其中會產生一離子束。該離子束會被引導至該半導體晶圓的一表面，用以將離子植入至該晶圓之中，其中，該些離子會穿透該晶圓的該表面並且於其中形成具有所希望導體係數的區域。舉例來說，離子植入會特別使用在半導體工作件中製造電晶體。典型的離子植入器包括：一離子源，用以產生該離子束；一束線組裝件，其具有一質量分析設備，用以引導及/或過濾(舉例來說，質量解析)該射束裡面的離子；以及 一目標腔室，其含有要被處理的一或更多個晶圓或工作件。
各種類型的離子植入器可以要在該工作件裡面達成的所希望的特徵為基礎來允許各自不同的離子劑量和能量被植入。舉例來說，高電流離子植入器通常係用於高劑量植入，而中等電流至低電流離子植入器則用於較低劑量的應用。該些離子的能量能夠進一步改變，其中，該能量通常會決定該些離子被植入於該工作件裡面的深度，例如，用以控制半導體裝置之中的接面深度。一般來說，在低電流至中等電流植入器中，該離子束在撞擊該工作件之前會有很長的前進長度(亦被稱為該植入器的束線)。然而，高電流植入器則通常有很短的束線，其至少部分係因為和該離子束相關聯的低能量的關係，其中，該些高電流離子束會有和較長束線不同調的傾向。
隨著裝置幾何形狀持續縮小，淺接面接觸區會轉化成需要越來越低能量的離子束。除此之外，精確摻雜物放置的需求也導致越來越需要最小化射束角度變異，在射束裡面射束角度變異以及跨越基板表面的射束角度變異兩者皆需要最小化。舉例來說，於特定的應用中會需要以低至300電子伏特的能量來進行植入，同時最小化能量污染，從而在該離子束裡面以及跨越該工作件保持角度變異的嚴格控制，並且同時提供高工作件處理的總處理量。
目前，雖然存在數種架構可以達成低能量的目的；然而，此些架構通常在質量解析之後運用磁鐵來平行化該離子束。該些磁鐵的存在以及必要的配置會有提供一比所希望的長度更長的束線的傾向，因而需要較高的射束電流或能量用以單純傳輸該離子束通過該設備。據此，能夠明 白的係，本技術領域需要一種改善的束線架構，用以提供具有最小束線長度的低劑量植入。
本發明藉由提供一種系統、設備、以及方法來克服先前技術的限制，其利用一相對短的束線來控制低能量植入中的純度、角度、以及劑量測。據此，下面將提出本發明的簡化摘要說明，以便對本發明的某些觀點有基礎的理解。此摘要說明並非係本發明的延伸性綜合說明。其既不企圖識別本發明的關鍵或重要元件，亦非描述本發明的範疇。該摘要說明的目的係以簡化的形式來表達本發明的某些概念，作為稍後提出之更詳細說明的引言。
根據本發明提供一種離子植入系統，其中，該離子植入系統包括一離子源，其被配置成用以產生一離子束。舉例來說，該離子源可以被配置成用以產生一點狀離子束或是帶狀離子束。該離子植入系統進一步包括一質量分析器或質量解析磁鐵，其被配置成用以質量解析該離子束。一質量解析孔徑會進一步被定位在該質量分析器的下游處，其中，該質量解析孔徑被配置成用以過濾該離子束中的非所希望的粒種。
根據本發明的其中一項示範性觀點提供一種組合靜電透鏡系統，其中，該組合靜電透鏡系統被定位在該質量解析磁鐵的下游處。該組合靜電透鏡系統被配置成用以控制該質量解析磁鐵下游的離子束的路徑並且用以大體上過率該離子束中的污染物，同時減速及平行化該離子束。根據其中一範例，該離子植入系統進一步包括一射束掃描系統，其被定位在該質量解析磁鐵的下游處，其中，該射束掃描系統被配置成用以沿著單 一射束掃描平面來掃描該點狀離子束，於其中會定義一被掃描的離子束。據此，該組合靜電透鏡系統進一步被配置成用以將該被掃描的離子束平行化成以減速前進的複數道平行小射束，並且污染物大體上已從該些小射束中被移除。進一步言之，該組合靜電透鏡系統可以包括一靜電式減速濾波器，其被配置成用以選擇性地減速該離子束。
該離子植入系統可以進一步包括一聚焦元件，其被定位在該質量解析孔徑的下游處以及該組合靜電透鏡系統的上游處，其中，該聚焦元件大體上會決定該離子束的尺寸。於另一範例中，該離子植入系統進一步包括一空間電荷中和系統其被定位在該組合靜電透鏡系統的下游處，其中，該空間電荷中和系統被配置成用以空間電荷中和該離子束。一或更多個能量狹縫可以進一步被提供在該組合靜電透鏡系統以及該空間電荷中和系統之間，其中，該離子束的能量會藉由過濾該離子束中具有非所希望能量的離子而變得均勻。
為達成前面及相關的目的，本發明包括會在下面完整說明並且於申請專利範圍中特別提出的特點。下面的說明以及附圖雖然詳細提出本發明的特定解釋性實施例；然而，此些實施例僅表示可以運用本發明之原理的各種方式中的部分方式。配合該些圖式來討論時，便可以從本發明的下面詳細說明中明白本發明的其它目的、優點、以及新穎特點。
100‧‧‧離子植入系統
101‧‧‧離子源與抽出組裝件
102‧‧‧質量分析磁鐵組裝件
103‧‧‧質量解析孔徑
104‧‧‧聚焦及/或操控元件
105‧‧‧掃描器設備
106‧‧‧組合靜電透鏡系統
107‧‧‧能量解析系統
108‧‧‧射束與工作件中和系統
109‧‧‧工作件
110‧‧‧工作件固持與平移系統
111‧‧‧離子束
150‧‧‧電極
151‧‧‧頂端終端電極
152‧‧‧底部終端電極
153‧‧‧側邊終端電極
154‧‧‧側邊終端電極
155‧‧‧頂端終端抑制電極
156‧‧‧底部終端抑制電極
157‧‧‧側邊終端抑制電極
158‧‧‧側邊終端抑制電極
159‧‧‧頂端彎折電極
160‧‧‧底部彎折電極
161‧‧‧側邊彎折電極
162‧‧‧側邊彎折電極
163‧‧‧接地電極
164‧‧‧接地電極
165‧‧‧接地電極
166‧‧‧接地電極
167‧‧‧射束軌跡
168‧‧‧下游邊緣
169‧‧‧下游邊緣
170‧‧‧上游邊緣
171‧‧‧上游邊緣
200‧‧‧方法
202‧‧‧動作
204‧‧‧動作
206‧‧‧動作
208‧‧‧動作
圖1A至1B所示的係根據本發明一項觀點之具有組合靜電透鏡系統的示範性植入系統的概略示意圖。
圖2所示的係該組合靜電透鏡系統的示範性施行方式的三維概略示意圖。
圖3所示的係圖2的組合靜電透鏡系統的概略示意圖的俯視圖，頂端電極已被移除，以便顯示範例被掃描的離子束的軌跡。
圖4所示的係圖2的組合靜電透鏡系統的概略示意圖的側視圖，側邊電極已被移除，以便顯示範例被掃描的離子束的軌跡。
圖5所示的係根據本發明的進一步示範性觀點之用以將離子植入至一工作件之中的示範性方法。
本發明大體上關於一種用於將離子植入於一工作件之中的離子植入系統以及方法，其中，一離子束會大體上同時被靜電平行化、偏折、減速、以及過濾。據此，現在將參考圖式來說明本發明，其中，在全文中，相同的元件符號可被用來表示相同的元件。應該瞭解的係，此些觀點的說明僅為解釋性而不應被解釋為具有限制意義。在下面的說明中，為達解釋的目的，許多明確的細節會被提出，以便對本發明有透澈的理解。然而，熟習本技術的人士便會明白，即使沒有此些明確細節仍然可以實行本發明。
現在參考圖式，圖1A至1B所示的係根據本發明其中一項觀點的示範性離子植入系統100。熟習本技術的人士便會瞭解，該些圖式已被簡化並且沒有顯示所有子系統(舉例來說，用於一功能性植入器的真空系統、…等)。舉例來說，該離子植入系統100(亦被稱為離子植入器)包括一離子源與抽出組裝件101、一質量分析磁鐵組裝件102、一質量解析孔徑103、 一聚焦及/或操控元件104、一掃描器設備105、一組合靜電透鏡系統106(亦被稱為平行化偏折減速濾波器)、一能量解析系統107、一射束與工作件中和系統108、一工作件109、以及一工作件固持與平移系統110。
離子源與抽出組裝件101可操作用以在一定義的能量處產生一離子束111，其接著會被傳輸通過一連串的光學元件(舉例來說，質量分析磁鐵組裝件102、質量解析孔徑103、聚焦及/或操控元件104、以及掃描器設備105)。在組合靜電透鏡系統106中，離子束111的能量會下降，或者保持相同，藉以讓該離子束被進一步引導至工作件109。應該注意的係，該離子束111會具有相對狹窄的輪廓(舉例來說，具有垂直於其傳導方向之大體上圓形的剖面)，在下文中亦被稱為「筆狀」或「點狀」離子束；或者，該離子束111會具有狹長的輪廓(舉例來說，具有垂直於其傳導方向之大體上卵形或矩形的剖面)，在下文中亦被稱為「帶狀」離子束。於該離子束111為一筆狀離子束的情況中，掃描器設備105便會被配置成用以在垂直於標稱射束傳導方向的方向中彎折該離子束，俾使得該筆狀射束會掃掠過該工作件109。於該離子束111為一帶狀射束的情況中，掃描器設備105則可以被配置成用以僅抖動該帶狀射束一小額距離，以便降低該離子束中的射束電流不均勻性。
本發明涵蓋運用於低能量植入的離子植入系統100，其中，束線(舉例來說，從該離子源與抽出組裝件101至該工作件109的離子束111的長度)保持非常短，以便降低空間電荷擴張(亦被稱為射束爆炸)的衝擊。舉例來說，該離子植入系統100被配置成用在介於100eV與60keV之間的能量。為進一步降低空間電荷擴張的衝擊，該離子束111會在離子源與抽 出系統101中以高於所希望之植入能量的能量被產生。相較於該離子束以較低的植入能量被傳輸通過相同距離的情況，該離子束111會盡可能以該較高的能量被傳輸通過離子植入系統100，從而降低空間電荷擴張。因此，在植入之前，該離子束111的能量會先下降至所希望的植入能量。
於本範例中，質量分析磁鐵組裝件102大體上被形成在約九十度的角度處並且包括一或更多個磁鐵(圖中並未顯示)，其中，該一或更多個磁鐵會於該質量分析器裡面大體上建立一雙極磁場。當該離子束111進入該質量分析磁鐵組裝件102時，其會透過該磁場相應地彎折，俾使得具有不適當電量質量比的離子大體上會被拒斥。更明確地說，僅具有正確電量質量比的離子能夠通過質量解析孔徑103並且在該束線中繼續往下前進。不具有正確電量質量比的其它離子則會撞擊該質量分析磁鐵組裝件102及/或該質量解析孔徑103的壁部(圖中並未顯示)。舉例來說，該離子束111在通過該質量解析孔徑103之後通常會發散。
在質量解析孔徑103的下游處可以進一步提供聚焦及/或操控元件104，其中，該聚焦及/或操控元件被配置成用以接收該經質量分析的離子束111並且選擇性地聚焦及/或操控該離子束。舉例來說，該聚焦及/或操控元件104可以包括一或更多個四極磁鐵(圖1A至1B中並未顯示)以及類似物，並且會被設計成在橫切於該離子束111之傳導方向的兩個維度中具有聚焦特性，其中，此聚焦能夠抵消射束尺寸的擴張，因而經由約束該束線(例如，真空包圍、孔徑、…等)而提供該離子束良好的傳送效果。
掃描器系統105會進一步被提供在該聚焦及/或操控元件104的下游處。舉例來說，於該離子束111為一筆狀射束的情況中，掃描器設 備105便會被配置成用以在垂直於標稱射束傳導方向的方向中彎折該離子束，俾使得該筆狀射束會掃掠過該工作件109。藉由改變該掃掠的速度，所希望的劑量輪廓便可以被植入於該工作件109之中。於大部分的情況中皆會希望均勻地植入該工作件109；但是，於某些情況中則會希望一種特殊、不均勻的劑量輪廓。舉例來說，於該離子束111為一帶狀射束的情況中，該離子束的寬度可能足以植入該工作件109的整個寬度。舉例來說，該掃描器系統105可以被配置成用以僅抖動該帶狀射束一小額距離，以便降低該離子束111中的射束電流不均勻性，用以達到所希望的劑量輪廓。
中性射束原子可以藉由離子以及背景或殘餘粒子之間的電荷-交換碰撞而被產生在該組合靜電透鏡系統106上游的一區域之中。倘若該離子束111以高於所希望植入能量的能量被產生的話，那麼，此些中性射束原子的能量通常也會大於該所希望的植入能量。更明確地說，因為此些粒子為電氣中性，所以，它們能夠通過該組合靜電透鏡系統106，而不受到影響(舉例來說，不會被加速、減速、聚焦、彎折、或是改變速度及/或方向)。倘若它們能夠抵達工作件109的話，此些粒子便會被植入至該工作件之中非所希望的深度處，因為它們的(未受影響的)能量高於所希望的植入能量。此中性粒子污染(亦被稱為能量污染)會嚴重損害最終半導體裝置的所希望的效能。
本發明的一或更多項觀點至少藉由利用該組合靜電透鏡系統的電極中的一或更多個電極來彎折該離子束，用以將該些離子偏折遠離該射束裡面的中性污染物，以便解決中性粒子污染。舉例來說，經過去污的離子束可以與該些污染物的路徑偏折介於約10至30度的角度，其同樣發 生在該(受污染的)離子束的原始路徑中，因為該些污染物為電氣中性的關係，該些污染物通常不會受到該些電極的影響。該離子束會被引導至該工作件而遭遇到該工作件中要被摻雜的選定區域。應該明白的係，舉例來說，特定類型的屏障能夠被放置在該中性粒子串的前方，用以防止該些污染物遭遇到該工作件或晶圓。
有利的方式係利用以相同角度撞擊工作件109的離子來植入該工作件的所有部分。舉例來說，於該離子束111為一帶狀射束的情況中，該帶狀射束可能會從該解析孔徑處發散，因而使得構成該帶狀體的多道小射束會跨越該帶狀射束展開一角度範圍。於該離子束111為一被掃描的筆狀射束的情況中，當該離子束被掃描跨越該工作件109時，該被掃描的筆狀射束可能同樣會有雷同的角度分佈。於兩種類型的離子束111中，為讓一帶狀射束中的所有小射束平行，或者，為讓該被掃描的筆狀射束於每一個時刻皆平行於其它被掃描的筆狀射束，皆可能會希望平行化該離子束。
圖2所示的係圖1A至1B的組合靜電透鏡系統106的其中一種範例，其中，該組合靜電透鏡系統包括一組代表性的電極150，其被配置成用以平行化、減速、偏折、以及過濾該離子束111。於本範例中，圖1A至1B的離子束111從左邊進入圖2的組合靜電透鏡系統106並且從右邊離開。舉例來說，一頂端終端電極151、一底部終端電極152、以及一側邊終端電極153、154(側邊終端電極154顯示在圖3中)大體上定義該束線的壁部或襯裡並且被偏壓至比接地為更負的電位(舉例來說，針對帶正電的離子束111)。舉例來說，一頂端終端抑制電極155、一底部終端抑制電極156、以 及側邊終端抑制電極157、158(側邊終端抑制電極158顯示在圖3中)則充當多項功能。舉例來說，該些頂端終端抑制電極155、底部終端抑制電極156、以及側邊終端抑制電極157、158平均而言會被偏壓至比該些終端電極為更負的電位。介於終端電極151、152、153、154以及終端抑制電極155、156、157、158之間的最終電場大體上會防止電子離開其邊界，並且因而在圖1A至1B的組合靜電透鏡系統106上游的離子束111中防止射束爆炸。
於本範例中，個別的頂端終端抑制電極155和底部終端抑制電極156的下游邊緣168、169為彎曲。舉例來說，個別的頂端終端抑制電極155和底部終端抑制電極156的下游邊緣168、169會進一步分別匹配至個別的頂端彎折電極159和底部彎折電極160的上游邊緣170、171。
舉例來說，頂端彎折電極159會被偏壓或接地，但是，於任一情況中，皆會比底部彎折電極160以及終端抑制電極155、156、157、158中的任一者更為正電。舉例來說，底部彎折電極160會被偏壓為負電並且比頂端彎折電極159更為負電，但是會比終端抑制電極155、156、157、158中的任一者更為正電。舉例來說，在此些電極(舉例來說，終端抑制電極155、156、157、158以及彎折電極159、160)的區域之中所產生的電場係用來平行化、減速、並且開始彎折圖1A至1B的離子束111，以便從該離子束中過濾中性粒子。
如圖2與3中所示，個別的頂端終端抑制電極155和底部終端抑制電極156的下游邊緣168、169的曲率以及個別的頂端彎折電極159和底部彎折電極160的上游邊緣170、171的曲率會配合介於終端抑制電極155、156、157、158以及頂端彎折電極、底部彎折電極、側邊彎折電極161、 162之間的電位差來平行化該離子束。不論曲率為何，該平均電位差皆會進一步導致該離子束111的減速。根據其中一範例，頂端終端抑制電極155的下游邊緣168的曲率不同於底部終端抑制電極156的下游邊緣169的曲率。進一步言之，於另一範例中，頂端彎折電極159的上游邊緣170的曲率不同於底部彎折電極160的上游邊緣171的曲率。下游邊緣168、169以及個別的上游邊緣170、171的各種配置和不同曲率能夠有利地組合，用以在該組合靜電透鏡系統106之中提供所希望的平行化、減速、偏折、以及過濾品質。舉例來說，介於圖2與3的頂端彎折電極159以及底部彎折電極160之間的電場會導致圖1A至1B的離子束111往下彎折。離子束111的此彎折圖解在圖4的射束軌跡167中。
因為介於頂端彎折電極159以及底部彎折電極160之間的電場實質上從頂端指向底部，所以，該離子束111朝向底部的能量會大於朝向頂端的能量。因此，頂端與底部的平行化作用力會不相同，而且該些平行化部分(舉例來說，個別的頂端終端抑制電極155和底部終端抑制電極156的下游邊緣168、169的曲率以及個別的頂端彎折電極159和底部彎折電極160的上游邊緣170、171的曲率)的形狀也會不相同。舉例來說，此形狀差異能夠逕由曲率偏差來提供，如圖2與3中所示；或者，其亦能夠彎曲至圖3的頁面之中或之外。於另一範例中，終端電極151、152、153、154、終端抑制電極155、156、157、158、以及彎折電極159、160、161、162亦能夠以一系列分段(圖中並未顯示)的各種組合來提供，各自被獨立偏壓，用以提供所希望的電場配置。
再者，於另一範例中還可以提供接地電極163、164、165、 166，如其名，該些接地電極會被電氣接地或是負電偏壓(平均而言)，以便在彎折電極159、160、161、162中的任一者被正電偏壓時提供電子抑制作用。
根據另一範例，圖1A至1B的組合靜電透鏡系統106會被配置成用以選擇性地進一步過濾該離子束111中的中性離子以及具有非所希望能量的其它離子，其中，具有所希望能量的離子粒種會繼續遵循該離子束的所希望的路徑並且能夠透過該組合靜電透鏡系統的減速級被選擇性地減速或加速。除此之外，該組合靜電透鏡系統106還可以進一步包括多片靜電偏折平板(舉例來說，一或更多對靜電偏折平板)，用以選擇性地聚焦該離子束111。該組合靜電透鏡系統106可以進一步包括一聚焦透鏡(Einzel lens)、四極及/或其它聚焦元件，用以聚焦或操控該離子束111。
如圖1A至1B中所示，射束與工作件中和系統108(例如，電漿電子泛流(Plasma Electron Flod，PEF)器件或是電漿浴(plasma shower))可以進一步被提供在該組合靜電透鏡系統的下游處，用以中和因為被帶電(正電的)離子束111植入的關係而累積在工作件109上的(正電)空間電荷。一或更多個能量解析狹縫(圖中並未顯示)可以由能量解析系統107進一步提供在該組合靜電透鏡系統106以及該射束與工作件中和系統(舉例來說，空間電荷中和系統)之間，其中，該離子束111的能量會藉由過濾該離子束中具有非所希望能量的離子而變得均勻。一真空唧筒(圖中並未顯示)可以進一步被提供，用以至少排空該組合靜電透鏡系統106。
因此，本發明的組合靜電透鏡系統106優於先前以磁鐵為基礎的系統，因為此組合靜電透鏡系統提供較大的可控制度，至少部分由於 其配置的關係而結合較短的總束線。
根據本發明的另一項示範性觀點，舉例來說，圖1A至1B中所示的工作件109以及工作件固持與平移系統110包括一「序列」類型末端站，其中，單一工作件會透過一工作件掃描系統被平移通過該離子束111的路徑，用以離子植入至該單一工作件。或者，該工作件以及工作件固持與平移系統110亦可以包括一「批次」類型末端站，其中，複數個工作件可以被放置在一旋轉圓盤(圖中並未顯示)上並且通過該離子束111。於一較佳的實施例中，該工作件固持與平移系統110會被配置成用以支撐該單一工作件109並且在大體上正交於該離子束路徑的一或更多個維度或方向之中經由該離子束111來機械性掃描該單一工作件。舉例來說，該工作件固持與平移系統110可以包括Berrian等人所獲頒的美國專利案第7,135,691號之中所述的二維掃描系統，本文以引用的方式將其內容完整併入。或者，能夠在正交於或不正交於離子束111之路徑的一或更多個方向中平移一或更多個工作件109通過該離子束路徑的任何工作件掃描系統皆被視為落在本發明的範疇裡面。
根據本揭示內容的又一項示範性觀點，一控制器180在操作上會被耦合至該離子植入系統100，用以控制該系統。舉例來說，控制器180在操作上會被耦合至並且被配置成用以控制下面之中的一或更多者：離子源與抽出組裝件101、質量分析磁鐵組裝件102、質量解析孔徑103、聚焦及/或操控元件104、掃描器設備105、組合靜電透鏡系統106、能量解析系統107、射束與工作件中和系統108、以及工作件固持與平移系統110。
據此，該離子植入系統100能夠透過控制器180而被調整， 以便以所希望的離子植入劑量、電流、及/或能量為基礎並且以一劑量測定系統(圖中並未顯示)所提供的一或更多項經量測的特徵為基礎來達成所希望的離子植入。根據其中一範例，該離子束111剛開始會先根據事先決定的射束調整參數來建立(舉例來說，事先決定的射束調整參數可以被儲存/載入至控制器180之中)。接著，舉例來說，該組合靜電透鏡系統106能夠以來自該劑量測定系統的回授為基礎被調整，用以控制該離子束111的平行化、減速、偏折、以及過濾。同樣地，舉例來說，該離子束111的能量位準亦能夠藉由控制被施加至該離子源與抽出組裝件101的一抽出電極及/或被施加至該組合靜電透鏡系統106的電極的偏壓電壓而被調適成用以調整接面深度。於另一範例中，於該質量分析磁鐵組裝件102之中被產生的(多個)磁場的強度以及配向能夠進一步被控制，例如，藉由調節流經和其相關聯的磁場繞線的電流的數額，於其中會修正該離子束111的電量質量比。熟習本技術的人士審閱本揭示內容便會瞭解，植入的角度以及植入各項其它特徵亦可以進一步透過該控制器來控制。
根據本發明的另一項觀點，圖5所示的係用以將離子植入至一工作件之中的示範性方法200。應該注意的係，本文中雖然將示範性方法圖解與說明為一連串的動作或事件；不過，應該明白的係，本發明並不受限於此些動作或事件的圖解順序，因為根據本發明，某些步驟亦可以本文中所示及所述的順序以外的不同順序來進行及/或可以和其它步驟同時進行。此外，未必需要圖中所示的所有步驟方可施行根據本發明的方法。又，應該明白的係，該些方法可以配合本文中所示及所述的系統以及配合本文中沒有圖解的其它系統來施行。
方法200從動作202開始，其中，一離子束會被形成，例如，透過圖1A至1B的離子植入系統100所形成的離子束111。舉例來說，在動作202中所形成的離子束可以為一低能量/高電流離子束。在圖5的動作204中，該離子束會被質量分析，其中，具有所希望的電量質量比的離子會被選擇。在動作206中，該離子束會被靜電修飾，其中，該離子束通常會透過一組合靜電透鏡系統同時被靜電平行化、偏折、減速、以及過濾。
舉例來說，在動作206中靜電修飾該離子束可以包括偏折該離子束的路徑以及過濾該離子束中的污染物，同時將該離子束減速與平行化成複數道平行的小射束，俾使得該複數道平行的小射束會以經減速的速度前進。於另一範例中，舉例來說，在動作202中形成該離子束包括形成一點狀射束，其中，該方法進一步包括在動作206中靜電修飾該離子束之前先掃描該離子束，於其中會定義一被掃描的離子束。據此，在動作206中靜電修飾該離子束進一步包括平行化該被掃描的離子束以及偏折該離子束的路徑並且過濾該離子束中的污染物，同時減速該離子束。在動作208中，該離子束會撞擊一工作件，其中，離子會被植入於該工作件之中，舉例來說，其中，該工作件可以在一或更多個方向中被掃描通過該離子束。
本文雖然已經針對特定的一或多個較佳實施例顯示及說明過本發明；不過，顯見地，熟習本技術的人士在閱讀及理解本說明書及隨附圖式之後便可進行等效的變更與修飾。明確地說，關於由上面所述器件(組裝件、裝置、電路、…等)所實施的各項功能，除非另外表示，否則，被用來說明此些器件的術語(其包含「構件」的引用)皆希望對應於實施被述器件之指定功能的任何器件(也就是，在功能上等效)，即使結構上不等同於本文 中所圖解之本發明的示範性實施例中用來實施該項功能的已揭結構亦無妨。此外，本文雖然僅針對數種實施例中其中一者來揭示本發明的一特殊特點；不過，當任何給定或特殊應用期望達成並且為有利的作法時，此項特點亦可結合其它實施例之中的一或更多項其它特點。
100‧‧‧離子植入系統
101‧‧‧離子源與抽出組裝件
102‧‧‧質量分析磁鐵組裝件
103‧‧‧質量解析孔徑
104‧‧‧聚焦及/或操控元件
105‧‧‧掃描器設備
106‧‧‧組合靜電透鏡系統
107‧‧‧能量解析系統
108‧‧‧射束與工作件中和系統
109‧‧‧工作件
110‧‧‧工作件固持與平移系統
111‧‧‧離子束

Claims (20)

  1. 一種離子植入系統，其包括：一離子源與抽出組裝件，其被配置成用以產生一離子束；一質量分析磁鐵組裝件，其被配置成用以質量分析該離子束；一質量解析孔徑，其被定位在該質量分析磁鐵組裝件的下游處，其中，該質量解析孔徑被配置成用以過濾該離子束中的非所希望的粒種，且其中，該離子束在通過該質量解析孔徑之後通常會發散；一組合靜電透鏡系統，其被定位在該質量分析磁鐵組裝件的下游處，其中，當同時減速與平行化該離子束時，該離子束的一路徑會被偏折並且該離子束中的污染物通常會被濾除；以及一工作件固持與平移系統，其被定位在該組合靜電透鏡系統的下游處並且被配置成用以在一或更多個方向中選擇性地平移一工作件通過該離子束。
  2. 根據申請專利範圍第1項的離子植入系統，其中，由該離子源所產生的該離子束包括一點狀離子束，且其中，該離子植入系統進一步包括一掃描器設備，其被定位在該質量分析磁鐵組裝件的下游處，其中，該掃描器設備被配置成用以沿著一單一射束掃描平面來掃描該點狀離子束，於其中會定義一被掃描的離子束。
  3. 根據申請專利範圍第1項的離子植入系統，其中，由該離子源所產生的該離子束包括一帶狀射束。
  4. 根據申請專利範圍第3項的離子植入系統，其中，該離子源與抽出組裝件包括一狹長的抽出孔徑，於其中會定義該帶狀射束。
  5. 根據申請專利範圍第1項的離子植入系統，其進一步包括一聚焦元件，其被定位在該質量解析孔徑的下游處以及該組合靜電透鏡系統的上游處，其中，該聚焦元件大體上會決定該離子束的尺寸。
  6. 根據申請專利範圍第1項的離子植入系統，其進一步包括一控制器，其被配置成至少部分以要被植入至該工作件之中的離子的所希望的劑量為基礎來控制下面之中的一或更多者：該離子源與抽出組裝件、該質量分析磁鐵組裝件、該質量解析孔徑、該組合靜電透鏡系統以及該工作件固持與平移系統。
  7. 根據申請專利範圍第1項的離子植入系統，其中，該組合靜電透鏡系統包括一減速濾波器，其被配置成用以選擇性地減速該離子束。
  8. 根據申請專利範圍第1項的離子植入系統，其進一步包括一射束與工作件中和系統，其被定位在該組合靜電透鏡系統的下游處，其中，該射束與工作件中和系統被配置成用以空間電荷中和該離子束。
  9. 根據申請專利範圍第8項的離子植入系統，其中，該射束與工作件中和系統被配置成用以提供工作件電荷控制。
  10. 根據申請專利範圍第8項的離子植入系統，其中，該射束與工作件中和系統包括一電漿電子泛流系統。
  11. 根據申請專利範圍第11項的離子植入系統，其進一步包括一能量解析系統，其被定位在該組合靜電透鏡系統以及該工作件之間，其中，該離子束的能量會藉由過濾該離子束中具有非所希望能量的離子而變得均勻。
  12. 根據申請專利範圍第1項的離子植入系統，其中，該組合靜電透鏡系統包括複數個電極，其被配置成用以同時平行化、減速、偏折以及過濾 該離子束。
  13. 根據申請專利範圍第12項的離子植入系統，其中，該複數個電極包括一頂端終端抑制電極以及一底部終端抑制電極，其中，該頂端終端抑制電極的一下游邊緣的曲率不同於該底部終端抑制電極的一下游邊緣的曲率。
  14. 根據申請專利範圍第13項的離子植入系統，其中，該複數個電極進一步包括一頂端彎折電極以及一底部彎折電極，該頂端彎折電極被定位在該頂端終端抑制電極的下游處，而該底部彎折電極被定位在該底部終端抑制電極的下游處，其中，該頂端彎折電極的一上游邊緣的曲率不同於該底部彎折電極的一上游邊緣的曲率。
  15. 根據申請專利範圍第14項的離子植入系統，其中，該複數個電極進一步包括一或更多個接地電極，其被定位在該頂端彎折電極以及底部彎折電極的下游處。
  16. 一種在離子植入系統中將離子植入於一工作件之中的方法，該方法包括：形成一離子束；質量分析該離子束；靜電修飾該離子束，其中，該離子束通常會透過一組合靜電透鏡系統同時被靜電平行化、偏折、減速以及過濾；以及經由該離子束來掃描該工作件，於其中會將離子植入於該工作件之中。
  17. 根據申請專利範圍第16項的方法，其中，靜電修飾該離子束包括偏折該離子束的路徑以及過濾該離子束中的污染物，同時將該離子束減速與 平行化成複數道平行的小射束。
  18. 根據申請專利範圍第16項的方法，其進一步包括在透過一電漿電子泛流來靜電修飾該離子束之後，空間電荷中和該離子束以及工作件中的一或更多者。
  19. 根據申請專利範圍第16項的方法，其中，離子束包括一低能量帶狀射束。
  20. 根據申請專利範圍第16項的方法，其中，形成該離子束包括形成一點狀射束，其中，該方法進一步包括在靜電修飾該離子束之前先掃描該離子束，於其中會定義一被掃描的離子束，且其中，靜電修飾該離子束包括將該被掃描的離子束平行化成複數道平行的小射束，其會以經減速的速度前進並且該些平行小射束中的污染物通常會被移除。
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