TW201730911A - 離子佈植系統與製程 - Google Patents

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Abstract

揭示離子佈植系統及製程。例示的離子佈植系統可包括離子源、擷取操控器、磁性分析儀、及電極總成。擷取操控器可被組構成藉由從離子源擷取離子來產生離子束。所產生的離子束之橫剖面具有長尺寸及與離子束的長尺寸正交之短尺寸。磁性分析儀係組構成將離子束聚焦在平行於離子束的短尺寸之x方向上。電極總成係組構成加速或減速離子束。電極總成的一或更多個入口電極定義第一開口，及電極總成係有關磁性分析儀予以定位，使得隨著離子束經由第一開口進入，離子束會聚在x方向上。

Description

離子佈植系統與製程
本揭示係相關於離子佈植，尤其是相關於離子佈植的系統及製程。
在半導體裝置製造中，材料的物理及/或電特性可經由如已知的離子佈植予以修改。離子佈植係使用離子佈植系統來執行。在離子佈植系統中，可從離子源產生離子束。在將離子束引導到工作件(如、半導體基板)上之前，可使用離子佈植系統的各種組件來操控離子束的形狀、角度、及一致性。習知離子佈植系統在經由離子佈植系統的各種組件時經常遭受不良的傳輸，如此導致效率差的離子佈植製程及擁有者的高成本。另外，離子束容易受到空間電荷作用的影響，尤其是，當離子束係經由離子佈植系統來引導時空間電荷爆發。此將導致難以精確控制離子束的空間、角度、及一致性。在半導體裝置製造期間此種不精確的離子束控制是不受歡迎的。
揭示離子佈植系統及製程。例示離子佈植系統可包括離子源、擷取操控器、磁性分析儀、及電極總成。擷取操控器可被組構成藉由從離子源擷取離子來產生離子束。離子束的橫剖面具有長尺寸及與離子束的長尺寸垂直之短尺寸。磁性分析儀係組構成將離子束聚焦於平行於離子束的短尺寸之x方向上。電極總成係組構成加速或減速離子束。電極總成的一或更多個入口電極定義第一開口，及電極總成係有關磁性分析儀予以定位，使得隨著離子束經由第一開口進入，離子束會聚在x方向上。
在一些例子中，磁性分析儀係組構成將離子束聚焦在平行於離子束的短尺寸之x方向上。離子源及擷取操控器係可有關磁性分析儀予以定位，使得所產生的離子束以有關磁性分析儀的中心軸約2-8度的入射角進入磁性分析儀。
在一些例子中，磁性分析儀可包括磁軛，及所產生的離子束經由磁軛的開口進入磁性分析儀。離子源及擷取操控器係組構成，所產生的離子束中至少約90%係經由磁軛的開口傳送。
在一些例子中，電極總成的一或更多個入口電極係配置在電極總成的第一側處。電極總成另包括一對出口電極，係配置在與第一側相對之電極總成的第二側處。此對出口電極定義第二開口。此對出口電極係與第二開口的第一尺寸成一直線地定位在第一平面的相對側上。電極總成 另包括一對皮爾斯(Pierce)電極，係毗連於此對出口電極。此對皮爾斯電極係與第二開口的第二尺寸成一直線地定位在第二平面的相對側上。第二開口的第二尺寸係與第二開口的第一尺寸垂直。此對皮爾斯電極局部定義從第一開口延伸到第二開口之第一離子束路徑。此對皮爾斯電極的各個皮爾斯電極具有面向第一離子束路徑之有角度表面。各個皮爾斯電極的有角度表面係定位成，各個皮爾斯電極的有角度表面之第一尺寸關於第二平面形成約40及80之間的角度。
100‧‧‧離子佈植系統
102‧‧‧離子源
104‧‧‧擷取操控器
105‧‧‧離子束
106‧‧‧電極總成
107‧‧‧磁軛
108‧‧‧磁性分析儀
109‧‧‧電磁線圈
110‧‧‧多極磁鐵
111‧‧‧第一開口
112‧‧‧隙孔總成
113‧‧‧第二開口
114‧‧‧多極磁鐵
115‧‧‧可變隙孔
116‧‧‧工作件
118‧‧‧工作件支撐結構
120‧‧‧抑制電極
122‧‧‧大地電極
124‧‧‧弧室
126‧‧‧出口隙孔
130‧‧‧箭頭
132‧‧‧箭頭
136‧‧‧面板
138‧‧‧中心軸
140‧‧‧入射角
142‧‧‧平面
202‧‧‧長尺寸
204‧‧‧高度
206‧‧‧y方向
302‧‧‧離子束路徑
304‧‧‧離子束路徑
306‧‧‧皮爾斯電極
308‧‧‧出口電極
310‧‧‧端電極
312‧‧‧電極
314‧‧‧電極
315‧‧‧電極
316‧‧‧開口
318‧‧‧開口
320‧‧‧開口
322‧‧‧電極
323‧‧‧電極
324‧‧‧電極
325‧‧‧電極
326‧‧‧第一尺寸
330‧‧‧視角
332‧‧‧第二尺寸
334‧‧‧角
336‧‧‧第一尺寸
338‧‧‧有角度表面
340‧‧‧垂直參考平面
350‧‧‧水平參考平面
406‧‧‧表面
406a‧‧‧參考線
408‧‧‧角b
414‧‧‧皮爾斯角p
416‧‧‧角a
502‧‧‧邊緣
504‧‧‧邊緣
600‧‧‧離子束
604‧‧‧尺寸
606‧‧‧離子束輪廓
610a‧‧‧左邊緣區
610b‧‧‧右邊緣區
612‧‧‧中心區
700‧‧‧離子束
704‧‧‧尺寸
706‧‧‧離子束輪廓
710a‧‧‧左邊緣區
710b‧‧‧右邊緣區
712‧‧‧中心區
800‧‧‧離子束
802‧‧‧表面
806‧‧‧電極
808‧‧‧出口電極
810‧‧‧表面
812‧‧‧尺寸
820‧‧‧開口
840‧‧‧垂直參考平面
860‧‧‧電極總成
862‧‧‧角
900‧‧‧工作件支撐結構
902‧‧‧工作件支架
904‧‧‧扭轉軸
906‧‧‧掃描手臂
908‧‧‧基座
910‧‧‧驅動設備
912‧‧‧掃描軸
914‧‧‧傾斜軸
916‧‧‧工作件
918‧‧‧球形樞軸
920‧‧‧致動器
922‧‧‧箭頭
924‧‧‧箭頭
926‧‧‧參考軸
928‧‧‧軸
930‧‧‧中心
1004‧‧‧扭轉軸
1006‧‧‧掃描手臂
1008‧‧‧工作件
1010‧‧‧垂直軸
1012‧‧‧掃描軸
1014‧‧‧拱形路徑
1020‧‧‧參考凹口
1022‧‧‧位置
1024‧‧‧位置
1026‧‧‧位置
1028‧‧‧y方向
1030‧‧‧x方向
1100‧‧‧製程
1102‧‧‧方塊
1104‧‧‧方塊
1106‧‧‧方塊
1108‧‧‧方塊
1110‧‧‧方塊
1112‧‧‧方塊
圖1A-B為根據各種例子之離子佈植系統圖。
圖2為根據各種例子之關於離子束的y方向之離子源、擷取操控器、及磁性分析儀的橫剖面圖。
圖3A為根據各種例子之電極總成的橫剖面二維圖。
圖3B為根據各種例子之電極總成的橫剖面三維立體圖。
圖4為根據各種例子之電極總成的一部分之有角度的由上而下立體圖。
圖5為根據各種例子之皮爾斯電極的立體圖。
圖6A為根據各種例子之通過具有皮爾斯電極的電極總成之一部分的離子束之有角度的由上而下立體圖。
圖6B為根據各種例子之離開具有皮爾斯電極的電極總成之後的離子束之離子束輪廓圖。
圖7A為根據各種例子之通過具有皮爾斯電極的電極總成之一部分的離子束之有角度的由上而下立體圖。
圖7B為根據各種例子之離開具有皮爾斯電極的電極總成之後的離子束之離子束輪廓圖。
圖8為通過沒有皮爾斯電極之例示電極總成的一部分之離子束的有角度的由上而下立體圖。
圖9為根據各種例子之離子佈植系統的工作件支撐結構圖。
圖10為根據各種例子之使用工作件支撐結構所實施的工作件之直線掃描圖。
圖11為根據各種例子之使用圖1A-B的離子佈植系統之離子佈植製程圖。
提出下面說明以使精於本技藝之人士能夠進行及使用各種實施例。特定系統、裝置、方法、及應用的說明僅被提供作為例子。針對此處所說明之例子的各種修改對精於本技藝之人士顯而易見，及只要不違背各種實施例的精神和範疇，此處所定義的一般原則可被應用到其他例子及應用。如此，各種實施例並不用於侷限此處所說明及圖示的例子，而是將與申請專利範圍相符的範疇一致。
在一實施例中，離子佈植系統可包括離子源、擷取操控器、磁性分析儀、及電極總成。擷取操控器可被組構成藉由從離子源擷取離子來產生離子束。離子束之橫剖面具 有長尺寸及與離子束的長尺寸正交之短尺寸。磁性分析儀係組構成將離子束聚焦在平行於離子束的短尺寸之x方向上。電極總成係組構成加速或減速離子束。電極總成的一或更多個入口電極定義第一開口，及電極總成係有關磁性分析儀予以定位，使得隨著離子束經由第一開口進入，離子束會聚在x方向上。將系統組構成隨著離子束經由第一開口進入而離子束會聚可降低經由電極總成之離子束的總發散，其可降低離子束的空間電荷爆發。此對增加經由電極總成之離子束的傳輸是理想的。在一些例子中，離子源和擷取操控器係可有關磁性分析儀予以定位，使得所產生的離子束以有關磁性分析儀的中心軸約2-8度的入射角進入磁性分析儀。此種組態可增加離開磁性分析儀之離子束的焦距，及有助於隨著離子束經由電極總成的第一開口進入時之離子束的會聚。
在一些例子中，電極總成可另包括一對皮爾斯電極，用以控制空間電荷效應。一對皮爾斯電極係毗連定義第二開口之電極總成的一對出口電極。此對出口電極係與第二開口的第一尺寸成一直線地定位在第一平面的相對側上。此對皮爾斯電極係與第二開口的第二尺寸成一直線地定位在第二平面的相對側上。第二開口的第二尺寸係與第二開口的第一尺寸垂直。此對皮爾斯電極局部定義從第一開口延伸到第二開口之第一離子束路徑。此對皮爾斯電極的各個皮爾斯電極具有面向第一離子束路徑之有角度表面。各個皮爾斯電極的有角度表面係定位成，各個皮爾斯電極的 有角度表面之第一尺寸關於第二平面形成約40及80之間的角度。此對皮爾斯電極可被組構成產生電場，此電場抵抗隨著離子束離開電極總成之離子束的發散。此對降低離子束中之空間電荷效應是理想的。
習知上，皮爾斯電極可被實施作為擷取電極，以從電子源擷取準直的電子束。電子源包含一池的極低能量電子(如、低於約20eV)。在擷取電子束期間，電位差係施加在擷取電極與電子源之間，以從電子源擷取電子並且將電子加速到想要的能量。有關此種擷取電極，會衍生特有方法來決定擷取電極的形狀及位置。然而，此方法定不適用於離子佈植系統的電極總成中所實施之皮爾斯電極。這是因為離子佈植中所使用的離子具有明顯大於電子的質量對電荷比之質量對電荷比。另外，不像電子束，離子佈植系統的離子束包括具有不同質量之各種不同的離子物種。因此，擷取電子束時所使用之擷取電極的形狀及位置並不適合在離子佈植系統的電極總成中實施。事實上，在離子佈植系統的電極總成中實施此種擷取電極會產生不想要的結果。
圖1A-B為根據各種例子之離子佈植系統100圖。系統100可包括用以產生離子束105之離子源102及擷取操控器104。擷取操控器104可從離子源102擷取離子束105，及將離子束105引導到磁性分析儀108內，在磁性分析儀108內，以質量、電荷、及能量過濾離子束105。可另將離子束105引導經過多極磁鐵110、電極總成 106、及多極磁鐵114，以調整離子束105的能量、形狀、方向、角度、及一致性。尤其是，電極總成106可被組構成調整離子束105的能量、從離子束105移除中性物種、以及調整離子束105的尺寸、形狀、及一致性。多極磁鐵110及114可被組構成調整離子束105的一致性、中心角、及發散角。可變隙孔總成112可定位在多極磁鐵110與磁性分析儀108之間。可變隙孔總成可被組構成調整離子束105的離子電流。系統100可另包括工作件支撐結構118，其可被組構成將工作件116定位在離子束105的路徑中，藉以使離子佈植到工作件116內。
離子源102可被組構成產生想要的物種之離子。例如，有關半導體裝置製造，想要的離子物種包括硼、磷、或砷(如、B+、P+、及As+)。在一些例子中，離子源102包含Bernas源、Freeman源、或間接加熱陰極源。離子源102可包括弧室124，其可被組構成從一或更多個氣體源(未圖示)接收一或更多個處理氣體。離子源102可被組構成藉由一或更多個處理氣體電子離子化在弧室124中形成電漿。在此例中，離子源102可包括配置在弧室124內之陰極(未圖示)。陰極可包括燈絲，其可被加熱以產生用以離子化一或更多個處理氣體之電子。陰極可被耦合至電力供應(未圖示)，其可將陰極偏壓成弧電壓，以將電子從陰極加速到弧室124的側壁。被供給能量的電子可離子化弧室124中的一或更多個處理氣體，藉以在弧室124中形成電漿。
離子源102可包括弧室124的一側上之面板136。面板136可包括出口隙孔126(如、弧縫)，經由此從離子源102擷取的離子可離開弧室124。在此例中，出口隙孔126可以是被組構成形成絲帶形狀的離子束105之縫隙或者狹縫。尤其是，出口隙孔126可以是細長的(如、長方形或橢圓形狀)，其具有長尺寸及與長尺寸垂直的短尺寸。例如，當出口隙孔的短尺寸約3.0-5.5mm時出口隙孔126的長尺寸可約70-150mm。如圖1A-B所示，出口隙孔126的邊緣可呈錐形以形成銳利邊緣，來幫助離子束105的產生。在一些例子中，銳利邊緣的尖端可成圓形，以降低粒子及火花的形成，如此增加離子源壽命。尤其是，圓形邊緣的半徑可約在0.2-0.8mm、0.4-0.8mm或者0.4-0.6mm之間。面板136可被耦合至電力供應(未圖示)，以偏壓面板136，藉以在離子源102與擷取操控器104之間產生電位差(如、擷取電壓)來產生離子束105。
擷取操控器104可包括抑制電極120及大地電極122。抑制電極120可被組構成抵抗來自後面流入離子源102之電子。尤其是，電力供應(未圖示)可耦合至抑制電極120，以施加抑制電壓到抑制電極120。大地電極122可耦合至大地電位。應明白，在其他例子中，擷取操控器104可包括使用一或更多個電力供應來偏壓之額外電極。擷取操控器104可被組構成藉由從離子源102擷取離子來產生離子束。尤其是，可施加適當的電壓到面板136 及大地電極122，以在面板136與大地電極122之間產生電位差。所產生的電位差使離子能夠經由出口隙孔126從弧室124被擷取並且經由大地電極122加速以產生離子束105。
離子束105的橫剖面具有長尺寸及與離子束105之長尺寸垂直的短尺寸。在離子束105的短尺寸平行於離子束105的x方向時，離子束105的長尺寸平行於離子束105的y方向。在圖1A-B中，在離子束105的y方向與圖式的平面正交並且與離子束105的行進方向正交的同時，離子束105的x方向平行於圖式的平面並且與離子束105的行進方向正交。在一些例子中，離子束105的長尺寸可以如離子束105的短尺寸至少兩倍大。如圖1A-B所示，隨著離子束105從擷取操控器104行進到磁性分析儀108時，離子束105會發散於x方向上。另外，可從擷取操控器104到磁性分析儀108沿著線性軌道引導離子束105。
磁性分析儀108可包括磁軛107及纏繞在磁軛107的相對側壁四周之電磁線圈109。磁軛107定義離子束105經由此行進經過磁性分析儀108之通道。離子束105經由磁軛107的第一開口111進入磁性分析儀108，及經由磁軛107的第二開口113離開磁性分析儀108。磁性分析儀108可被組構以產生使離子束105能夠偏向於特定方向上(如、x方向)之磁場。在偏向的同時，根據能量及質量對電荷比來過濾離子束105中的離子，使得只有具有想要能量及質量對電荷比之離子能夠通過磁性分析儀108朝工 作件116過去。另外，所產生的磁場可將離子束105聚焦在平行於離子束105的短尺寸之x方向上。如圖1A-B所示，隨著離子束105經由磁軛107的第一開口111進入磁性分析儀108時，離子束105發散於x方向上，及隨離子束105經由磁軛107的第二開口113離開磁性分析儀108時，由所產生的磁場聚焦以將離子束105會聚在x方向上。
在一些例子中，離子源102及擷取操控器104係有關磁性分析儀108予以定位，使得在開口111處離子束105以有關磁性分析儀108的中心軸138之入射角140進入磁性分析儀。尤其是，進入開口111之離子束105係關於中心軸138成一角度朝向由磁場偏向離子束105之相同方向。例如，如圖1A-B所示，隨著離子束105以入射角140進入磁性分析儀108時，離子束105係靠近標稱“A”的開口111之側邊，而非標稱“B”的開口111之側邊。如此，隨著離子束105進入開口111時，離子束105與磁性分析儀108所產生的磁場未垂直。以此方式將離子束105引導入磁性分析儀108會增加從磁性分析儀108離開之離子束105的焦距，其可增強射束控制、避免射束爆發、及增加經由電極總成106之離子束105的透射比。
入射角140意指開口111處之離子束105的中心(如圖1A-B中實線所描劃一般)與磁性分析儀108的中心軸138之間的角度。中心軸138可等距定位在磁軛107的相對內側壁之間以及等距定位在磁軛107的頂內壁與底內壁 之間。在一些例子中，離子束105的入射角140可與磁軛107的開口111成一直線地關於平面142來界定。平面142可平行於由磁軛107內之磁性分析儀108所產生的磁場。另外，平面142約與磁軛107的開口111處之有效邊緣磁場邊界成一直線。在這些例子中，入射角140意指開口處111之離子束105的中心與垂直於平面142的參考軸之間的角度。在一些例子中，入射角140約大於2度。在其他例子中，入射角140約2-8度或4-6度。
圖2為根據各種例子之關於離子束105的y方向206之離子源102、擷取操控器104、及磁性分析儀108的橫剖面圖。為了簡化，直線描劃經由磁軛107之彎曲的縱向路徑。如所示，隨著離子束105從離子源102行進到磁性分析儀108，離子束105可發散在y方向206上。在一些例子中，在磁軛的開口111處，離子束105在y方向上可具有大於約2.5度之發散角。尤其是，發散角約為3.0-4.0度或3.3-3.7度。另外，如圖2所示，隨著離子束105進入開口111，離子束105發散在y方向206上，以及隨著離子束105經由磁軛107的通道行進，離子束105可繼續發散在y方向上。磁軛107被組構成允許此種發散。尤其是，沿著磁軛107的通道之長度，通道的高度204增加。如圖2所示，通道的高度204平行於離子束105的長尺寸。
在磁軛107的開口111處之離子束105的長尺寸視出口隙孔126的長尺寸202及離子束105的發散角而定。尤 其是，離子束105的長尺寸會隨著出口隙孔126的較大長尺寸202及離子束105的較大發散角而增加。在一些例子中，離子源102及擷取操控器104被組構成，離子束105的至少約90%(或者在一些例子中，至少約95%)係經由磁軛107的開口111傳送。尤其是，出口隙孔126的長尺寸202足夠小(如、小於約100mm、70-90mm、75-85mm、或78-87mm)，使得離子束105的大百分比(如、至少約90%或至少約95%)係經由開口111傳送。具有太大長尺寸的離子束105會導致離子束105的末端撞擊到磁軛107內及被磁軛107吸收。如此降低離子佈植系統的效能。同時，離子束105的長尺寸在開口111處足夠大，使得離子束105的長尺寸大於工作件支撐結構118處之工作件116的直徑(如、大於約300mm)。此增加產量及提高摻雜劑一致性。在一些例子中，出口隙孔126的長尺寸202可被組構成達成此種傳輸。
回頭參考圖1A-B，磁性分析儀108被組構成聚焦離子束105，使得隨著離子束105從磁性分析儀108行進到電極總成106，離子束105繼續會聚在x方向上。尤其是，磁性分析儀108沿著從開口113到電極總成106的直線路徑引導離子束105。如所示，磁性分析儀108會沿著兩直線路徑的其中之一引導離子束105。參考圖1A，磁性分析儀108沿著第一直線路徑引導離子束105到電極總成106的開口318內，使得離子束105沿著電極總成106的第一離子束路徑(如、離子束路徑302，如圖3A所示) 行進經過電極總成106。另一選擇是，如圖1B所示，磁性分析儀108沿著第二直線路徑將離子束105引導到電極總成106的開口316內，使得離子束105沿著電極總成106的第二離子束路徑(如、離子束路徑304，如圖3A所示)行進經過電極總成106。
電極總成106包括多極電極，其被組構成加速或減速離子束105。電極總成106的一或更多個入口電極(如、端電極310)定義電極總成106的開口316及318。電極總成106係有關磁性分析儀108來予以定位，使得隨著離子束105經由開口316或318進入，離子束105繼續會聚在x方向上。尤其是，離子束105的焦點系定位在電極總成106內。離子束105的焦點可以是隨著離子束從磁性分析儀108會聚到電極總成106時離子束105的短尺寸到達最小值之點。尤其是，焦點可以是離子束105的短尺寸不再會聚之點，及在其之後離子束105的短尺寸開始發散之點。有關電極總成106內之焦點的位置之其他說明係參考圖3A提供如下。
應明白，關於電極總成106之離子束105的焦點之位置係由有關磁性分析儀108之電極總成106的位置所全權控制。尤其是，離子束105的焦距及因此的焦點不會由調整製程條件來明顯改變。例如，調整磁性分析儀108的磁場會改變離子束105偏向範圍，但是不會明顯改變離子束105的焦距(及因此的焦點位置)。此外，改變離子源102與擷取操控器104之間的擷取間隙僅稍微改變離子束 105的焦距。尤其是，擷取間隙的範圍不足以從電極總成106外面將焦點移動到電極總成106內。使用擷取間隙來明顯改變離子束105的焦距也不理想，因為其降低與擷取間隙相關聯之射束調諧能力。此限制離子束105的能量及電流範圍。在本例中，電極總成106係有關磁性分析儀108予以定位，使得在擷取操控器104在中間位置(如、擷取操控器104係關於離子源102移動之最近及最遠位置之間的中間位置)的同時離子束105會聚到電極總成內之焦點。
有關磁性分析儀108來定位電極總成106使得離子束105的焦點係在電極總成106裡面而非外面(如、電極總成106前面)會與預期相反，因為其增加離子束105行進的長度，如此會由於與剩餘氣體的交互作用而增加離子耗損。然而，具有將焦點定位在電極總成106內部相關聯的不利點。尤其是，此種組態降低電極總成106內空間電荷離子束爆發，及增加經由電極總成106之離子束105的傳輸(如、約30%)。此增加離子佈植製程的效能及降低離子佈植系統所有人的成本。
如圖1A-B所示，離子束105可經由可變隙孔總成112及磁性分析儀108與電極總成106之間的多極磁鐵110來引導。可變隙孔總成112包括界定可變隙孔115之一或更多個可變板。可變板係組構成調整可變隙孔115的尺寸及形狀。隙孔的尺寸及形狀界定離開可變隙孔總成112之離子束105的尺寸及形狀。另外，可變隙孔總成 112可藉由調整可變隙孔115的尺寸來調整離子束105的離子電流。尤其是，可變隙孔115可被縮減以限制經由可變隙孔總成112所傳送之離子束105的離子電流。藉由調整可變隙孔的尺寸，在佈植製程之間可快速調整離子電流，藉以增加產量及生產力。在一些例子中，可變隙孔總成112可被組構成將離子束電流從約50uA往下調整到10uA(及在一些例子中，下至約5uA)。此對中間電流離子佈植應用尤其理想。在美國專利號碼8,198,610及8,669,539中說明可變隙孔總成的其他例示態樣，此二者全文皆被併入此處作為參考。
多極磁鐵110包括配置在鐵磁支撐上之一列線圈。可將電能供應到此列線圈，以產生連續磁場。尤其是，多極磁鐵110可被組構成，可將電能獨立供應到個別線圈。此使遍及連續磁場的磁場梯度能夠被調整。如此，會產生適當的非一致磁場，以調整離子束105的尺寸、形狀、角度、及/或一致性。例如，適當的磁場係由多極磁鐵110來產生，以控制離子束105的尺寸及電流密度。如此下去，多極磁鐵110可被組構成調整離子束105的形狀以及其空間的一致性。另外，在一些例子中，多極磁鐵110可被組構成產生四極磁場，四極磁場適於調整離子束105的會聚角或發散角(如、在x方向或y方向上)。然而，應明白，多極磁鐵110無法被組構成實質上改變(如、大於5mm)離子束105的焦點。尤其是，多極磁鐵110無法被組構成從電極總成106的外面將離子束105的焦點位移 到電極總成106內。另外，在一些例子中，電極總成106係有關磁性分析儀108來予以定位，使得隨著離子束105經由開口316或318進入，離子束105會聚在x方向上，但是多極磁鐵110並未實質上改變(如、大於2度)離子束105的會聚角或發散角。
在一些例子中，多極磁鐵110可被組構成沿著箭頭130所指示的方向上之軌道移動。以此方式，多極磁鐵110可被定位成以沿著上述兩直線路徑的每一個從磁性分析儀108接收離子束105。例如，如圖1A所示，當沿著第一直線路徑引導離子束105時，多極磁鐵110可被定位成與電極總成106的開口318成一直線。另一選擇是，如圖1B所示，當沿著第二直線路徑引導離子束105時，多極磁鐵110可被定位成與電極總成106的開口316成一直線。
圖3A為根據各種例子之電極總成106的橫剖面圖。圖3B為根據各種例子之電極總成106的立體圖。電極總成106可被組構成加速及/或減速離子束以控制離子束的能量。如圖3A所示，電極總成106可包括離子束路徑302及304，沿著這些路徑離子束可橫越電極總成106。離子束路徑302及304係由電極總成106的多個電極所定義。離子束路徑302可以是從開口318延伸到開口320之曲線路徑。離子束路徑304可以是從開口316延伸到開口320之直線路徑。開口316及318係由一或更多個端電極310所定義。端電極310亦可被稱作入口電極。在一些例 子中，開口316係關於開口320成一直線，使得離子束路徑304具有約平行於水平參考平面350之直線軌道。在開口320被稱作出口開口的同時，開口316及318可被稱作入口開口。應明白，在其他例子中，離子束路徑302及304的形狀及軌道可改變。
如圖3A-B所示，電極總成106可另包括一或更多個端電極310及一或更多個抑制電極324。端電極310可定義開口316及318的至少一部分。抑制電極324可毗連端電極，及可運用來抵抗離子束中的電子以免進入電極總成106。例如，關於端電極310的電位之負電壓可被施加到抑制電極324，以抵抗電子以免進入開口316及318。在其他例子中，關於大地電位之負電壓可被施加到抑制電極324，以抵抗接近開口320之出口區處的電子，以免向上行進經過電極總成106及經過開口316及318朝向磁性分析儀108。
電極總成106可包括多個電極，用以隨著離子束沿著離子束路徑302或304行進來操控離子束。在本例中，電極總成106的電極可被組構成隨著離子束沿著離子束路徑302行進來減速離子束。離子束因此在最初能量時進入開口318，而在低於最初能量的最後能量時離開開口320。另外，在此例中，電極總成106的電極可被組構成隨著離子束沿著離子束路徑304行進而加速離子束或使離子束能夠以恆定速度漂移。如此離子束可在最初能量時進入開口316，而在等於或大於最初能量之最後能量時離開開口 320。應明白的是，在其他例子中，電極總成106可被組構成隨著離子束沿著離子束路徑302行進而加速離子束，或者隨著離子束沿著離子束路徑304行進而減速離子束。
電極總成106可包括至少局部定義開口320之一對出口電極308。尤其是，如圖3A-B所示，出口電極308定義毗連開口320之離子束路徑302或304的一部分，及定位在水平參考平面350的相對側上。水平參考平面350與開口320的第一尺寸326成一直線。第一尺寸326係由圖3A中之符號X來表示。水平參考平面350和開口320的第一尺寸326二者都與圖3A中之圖式的平面垂直。出口電極308可以是電極總成106的最後一組電極，在離開電極總成106之前離子束通過此。出口電極308係耦合至大地電位，及因此可被稱作大地電極。雖然在本例中，電極總成106被描劃作具有一對出口電極308，但是應明白，在其他例子中，電極總成106包括任何數目的出口電極。
電極總成106另包括一對皮爾斯電極306。如圖3A-B所示，皮爾斯電極306可被定位毗連出口電極308。在一些例子中，電極總成106可被組構成出口電極308之間的區域大體上或完全沒有任何電場。尤其是，沿著平行第一尺寸326的方向，皮爾斯電極306與出口320之間的區域大體上或完全沒有任何電場。由於缺乏任何電場，所以在此區域中不能控制或操控離子束。結果，具有低能量及高電流之離子束更容易受到此區域中之空間電荷作用的影響。皮爾斯電極306可被組構成降低此區域中之空間電荷 作用。尤其是，藉由沿著離子束的邊界產生適當電場以防止離子束發散，皮爾斯電極306至少局部補償空間電荷作用。如圖3A-B所示，皮爾斯電極306定義毗連出口電極308之離子束路徑302或304的一部分，及定位在垂直參考平面340的相對側上。垂直參考平面340與開口320的第二尺寸328成一直線。第二尺寸328與開口320的第一尺寸326垂直。垂直參考平面340係平行於圖3A中之圖式的平面，及因此與水平參考平面350垂直。
為了有效控制出口電極308之間的區域中之空間電荷作用，將皮爾斯電極306定位成接近出口電極308是理想的。在一些例子中，皮爾斯電極306可被定位成毗連出口電極308，使得電極總成106中沒有其他電極定位在皮爾斯電極306與出口電極308之間。緊接在進入出口電極308之前，離子束如此通過皮爾斯電極306。在一些例子中，皮爾斯電極306可被定位在與大體上沒有電場之出口電極308相關聯的區域與具有由電極總成106的其他電極(如、電極314、315、322、323等等)所產生之電場的區域之間的邊界處。在其他例子中，在仍舊維持足夠的距離以防止電弧或短路出現在將約20kV的電位差施加在出口電極308與皮爾斯電極306之間時的同時，皮爾斯電極306可被定位成盡可能接近出口電極308。在特定例子中，皮爾斯電極306可定位在距出口電極308約2毫米與5毫米之間。
如上述，離子束路徑302可以是曲線路徑。尤其是， 離子束路徑302具有“S形”軌道。定義離子束路徑302之一或更多個電極可被組構成將離子束偏向，使得離子束遵循曲線的“S形”軌道。在一些例子中，電極總成106包括第一組電極，其被組構成隨著離子束沿著從開口318到皮爾斯電極306之離子束路徑302行進時，將離子束關於水平參考平面350偏向第一量。可將第一組電極配置在開口318與皮爾斯電極306之間。在此例中，第一組電極包括電極312、322、324、及325中的至少兩個。如此，電極312、322、324、及325中的至少兩個可運作以將離子束關於水平參考平面350偏向第一量，使得能夠從開口318向上朝皮爾斯電極306引導離子束。應明白的是，在其他例子中，第一組電極的形狀、尺寸、及位置可改變。
在一些例子，電極總成106另包括第二組電極，其被組構成隨著離子束沿著從第一組電極到開口320之離子束路徑302行進時，將離子束關於水平參考平面350偏向第二量。可將第二組電極配置在第一組電極與開口320之間。尤其是，第二組電極定義第一組電極與開口320之間的離子束路徑302之一部分。在本例中，第二組電極包括電極314、315、322、及323中的至少兩個。如此，電極314、315、322、及323中的至少兩個可運作以將離子束關於水平參考平面350偏向第二量，使得隨著離子束離開開口320，離子束大體上平行於水平參考平面350。應明白的是，在其他例子中，第二組電極的形狀、尺寸、及位置可改變。此外，應明白，大地電位處之出口電極308的 形狀會影響用以將離子束偏離第二量之電場，及因此在其他例子中，電極308的形狀、尺寸、及位置可改變。
離子束路徑302的“S形”軌道有利於降低離子束中的能量污染。尤其是，離子束中之中性物種具有比離子束中之離子更高的能量，因為中性物種不受電極總成106中之電場影響，及因此不被電場減速。另外，離子束中之中性物種不被第一組電極及第二組電極所產生之電場偏向，及因此可沿著離子束路徑302從離子束過濾掉。因此，沿著離子束路徑302只有離子束中的離子可橫越電極總成106，藉此降低離子束中的能量污染。
如上述，電極總成106係有關磁性分析儀108予以定位，使得隨著離子束進入開口316或318，離子束會聚在x方向上。離子束會聚到電極總成106內的焦點。焦點可以只是磁性分析儀108的出口與電極總成106的中間(如、電極314及322之間或電極322及325之間)之間的離子束的焦點。電極總成106可被定位成焦點係在距開口318或316適當距離處。將電極總成106定位成焦點太接近開口318或316會使射束經由電極總成106過度發散，如此降低經由電極總成106之離子束的傳輸。相反地，將電極總成106定位成焦點距開口318或316太遠會導致隨著離子束進入開口318或316時離子束的短尺寸太大，如此隨著離子束進入開口318或316時會使離子束的邊緣被截斷，或者會增加離子束閃擊一或更多個電極(如、抑制電極324)的表面之可能性。此會降低經由開 口318或316或經由第一組電極(如、電極312、322、324、及325)之離子束的傳輸。在一些例子中，電極總成106被適當地定位，使得焦點係以距開口318或316約10-50mm、20-40mm、10-30mm、或15-25mm的距離在電極總成106內之離子束路徑302或304上。離子束的軌道可以是從開口316或318到焦點的直線。在一些例子中，焦點可被定位在由抑制電極324所定義之離子束路徑302或304的一部分處。在一些例子中，開口316與進入開口316之離子束的焦點之間的距離大於開口318與進入開口318之離子束的焦點之間的距離。另外，在一些例子中，沿著配置在端電極310與第一組電極(如、電極312、322、324、及325)之間的離子束路徑302之一部分定位進入開口318之離子束的焦點。
在一些例子中，電極總成106可被組構成加速或減速絲帶形狀的離子束。絲帶形狀的離子束可意指具有細長的橫剖面之離子束，其中橫剖面的第一尺寸(如、長尺寸)係大於橫剖面的第二尺寸(如、短尺寸)。橫剖面的第一尺寸可與橫剖面的第二尺寸垂直。在一些例子中，橫剖面的第一尺寸至少約300mm。在這些例子中，離子束可被用於使用一維掃描製程將離子佈植到工作件(如、具有300mm直徑)內，其中沿著平行於橫剖面的第二尺寸之方向將工作件在離子束各處搬遷。在其他例子中，橫剖面的第一尺寸至少約150mm。在這些例子中，離子束被用於使用兩維掃描製程將離子佈植到工作件(如、具有300mm 直徑)內，其中沿著平行於橫剖面的第二尺寸之方向將工作件在離子束各處搬遷多次。在平行於第二尺寸的方向上每次通過離子束之間，沿著平行於橫剖面的第一尺寸之方向上工作件可被位移預定距離。預定距離明顯小於離子束的橫剖面之第一尺寸(如、20mm)。
在一些例子中，離子束路徑302及304可各個被組構成使絲帶形狀的離子束能夠通過電極總成106。另外，在一些例子中，開口320的第一尺寸326係為開口320的第二尺寸328至少兩倍大。在一些例子中，開口320的第一尺寸326至少約300mm。開口316及318可同樣地被組構作為開口320，其中開口316及318的每一個都具有為第二尺寸至少兩倍大之第一尺寸。
在一些例子中，出口電極308及皮爾斯電極306可被組構成具有約平行於水平參考平面350的第一尺寸之絲帶形狀的離子束可通過出口電極308與皮爾斯電極306之間。尤其是，皮爾斯電極306之間的距離大於出口電極308之間的距離。在特定例子中，皮爾斯電極306之間的距離為出口電極308之間的距離至少兩倍大。另外，在一些例子中，皮爾斯電極306之間的距離大於欲佈植之工作件的直徑。在特定例子中，皮爾斯電極306之間的距離至少約300mm。
參考圖3B，各個皮爾斯電極306包括有面向離子束路徑302及304之有角度表面338。有角度表面338具有與第二尺寸332垂直之第一尺寸336。在圖4更清楚描劃 有關離子束路徑302及304之有角度表面的位置。圖4為根據各種例子之電極總成106的一部分之有角度的由上而下立體圖。有角度的由上而下立體圖對應於圖3A所描劃的視角330。為了簡化，圖4只描劃電極總成106的一部分。如所示，皮爾斯電極306係配置在離子束路徑302及304的相對側上，具有各個皮爾斯電極的有角度表面338面向離子束路徑302及304。可將各個皮爾斯電極306的有角度表面338定位成，離子束路徑302及304從皮爾斯電極306朝開口320逐漸變窄。另外，可將各個皮爾斯電極306的有角度表面338定位成，有角度表面338的第一尺寸336與垂直參考平面340形成角p 414。角p 414可被稱作皮爾斯角。在圖4中，垂直參考平面340與圖式的平面垂直。皮爾斯角p 414能夠使得沿著離子束的邊界可由皮爾斯電極306產生適當電場，以抵抗出口電極308之間的離子束發散。在一些例子中，皮爾斯角p 414係在約40及85度之間。在一些例子中，皮爾斯角p 414係在約60及80度之間。在一些例子中，皮爾斯角p 414係在約65及75度之間。在一些例子中，皮爾斯角p 414係在約50及70度之間。在一些例子中，皮爾斯角p 414係在約45及90度之間。在一些例子中，皮爾斯角p 414係在約0及90度之間。在特定例子中，皮爾斯角p 414約為70度。
圖5為根據各種例子之皮爾斯電極306的立體圖。在此例中，皮爾斯電極306具有梯形組態。有角度表面338 可以是具有第一尺寸336及第二尺寸332之長方形表面。第一尺寸336平行於皮爾斯電極306的邊緣502，而第二尺寸332平行於皮爾斯電極306的邊緣504。第一尺寸336及第二尺寸332彼此相正交。有角度表面338關於表面406形成角b 408。表面406係平行於離子束105的長尺寸或者開口320的第一尺寸326。
雖然在本例中，皮爾斯電極306可具有梯形組態，但是應明白皮爾斯電極306的形狀可改變。例如，皮爾斯電極306包含任何組態，其具有被定位成有角度表面338的第一尺寸336與垂直參考平面340形成皮爾斯角p 414之有角度表面338。在一些例子中，皮爾斯電極具有三角形組態。在其他例子中，電極包括安裝在支撐結構上之平面的有角度表面。平面的有角度表面可類似於上述有角度表面338來予以定位。此外，應明白，有角度表面338的形狀可改變。例如，有角度表面338可以是圓形、正方形、或不規則形狀。另外，在一些例子中，有角度表面338可以不是平面的。例如，在一些例子中，有角度表面338可以是凹的或凸的。
回頭參考圖4，可將皮爾斯電極306定位成，各個皮爾斯電極的表面406係與垂直參考平面340相正交。如上述，有角度表面338的第一尺寸336與垂直參考平面340形成皮爾斯角p 414。更精確地說，可推斷第一尺寸336與垂直參考平面340交叉以形成皮爾斯角p 414。在一些例子中，皮爾斯角p 414及角b 408的總和約90度。如圖 4所示，參考線406a係平行於表面406並且與垂直參考平面340相正交。因此，參考線406a與推斷的第一尺寸336之間的角a 416等於角b 408。下面等式因此可說明角a 416、皮爾斯角p 414、及角b 408之間的關係：a=b (等式1)
a+p=90° (等式2)
b=90°-p (等式3)
因此，依據上文，角b 408可以是皮爾斯角p 414的函數。在一些例子中，角b 408係在約5及50度之間。在一些例子中，角b 408係在約10及30度之間。在一些例子中，角b 408係在約15及25度之間。在一些例子中，角b 408係在約20及40度之間。在一些例子中，角b 408係在約0及45度之間。在一些例子中，角b 408係在約0及90度之間。在特定例子中，角b 408約為20度。
回頭參考圖3A-B，可將皮爾斯電極306定位成，各個皮爾斯電極306的有角度表面338之第二尺寸332關於水平參考平面350形成角334(圖3A所示)。在一些例子中，角334可使得皮爾斯電極306之間的離子束路徑302之部分約垂直於有角度表面的第二尺寸332。如此，隨著離子束沿著離子束路徑302在皮爾斯電極306之間通過，離子束可垂直於第二尺寸332。在一些例子中，角334可在約35及65度之間。在其他例子中，角334可在約45度及55度之間。在其他例子中，角334可在約50 度及53度之間。
現在回到圖6A，描劃通過電極總成106的一部分之離子束600之有角度的由上而下立體圖。為了簡化，只描劃電極總成106的一部分。圖6A的立體圖對應於圖3A所描劃的視角330。如所示，隨著離子束600通過皮爾斯電極306與出口電極308之間並且在其離開開口320之後，離子束600大體上維持準直。另外，經由開口320離開之離子束600的射束密度遍及離子束600的尺寸604大體上一致。圖6B為離子束600離開開口320之後沿著尺寸604的離子束600之離子束輪廓圖606。如圖6B所示，離子束輪廓606大體上一致，其中離子束輪廓606的左邊緣區610a、中心區612、及右邊緣區610b處之射束密度大體上相等。在半導體製造上，使用具有一致射束密度之準直的離子束來執行離子佈植對達成絕佳的摻雜劑一致性及健全的製程可重複性是理想的。因此，離子束600適合在半導體製造中執行離子佈植。
在一些例子中，關於圖6A-B所說明之離子束600係藉由施加適當電壓到皮爾斯電極306及以適當的皮爾斯角p 414定位各個皮爾斯電極306的有角度表面338來予以達成。尤其是，當施加適當電壓及以適當的皮爾斯角p 414定位各個皮爾斯電極306的有角度表面338時，皮爾斯電極306會沿著離子束600的邊界產生適當電場，以達成圖6A所描劃的具有一致射束密度之準直的離子束600。施加到皮爾斯電極306之電位係在約0.5及10kV 之間、在約1及8kV之間、或在約2及5kV之間。
現在回到圖7A，描劃通過電極總成106的一部分之離子束700之有角度的由上而下立體圖。如圖6A一般，圖7A的立體圖對應於圖3A所描劃的視角330。如所示，隨著離子束700通過皮爾斯電極306與出口電極308之間並且在其離開開口320之後，離子束700大體上維持準直。然而，在此例中，離開開口320之離子束700的射束密度沿著離子束700的尺寸704不一致。圖7B為離子束700離開開口320之後沿著尺寸704的離子束700之離子束輪廓圖706。如圖7B所示，離子束輪廓706展現出不一致“有角的”輪廓，其中離子束700的左邊緣區710a及右邊緣區710b處之射束密度明顯大於離子束700的中心區712處之射束密度。離子束700的不良射束密度一致性係由於施加到皮爾斯電極306之不適當電壓及定位各個皮爾斯電極306的有角度表面338之不適當皮爾斯角p 414的至少其中之一所造成。使用離子束700來執行離子佈植會導致不良摻雜劑一致性及不良製程控制。因此，離子束700不適合在半導體製造中執行離子佈植。
現在回到圖8，描劃通過電極總成860的電極806之間的離子束800之有角度的由上而下立體圖。為了簡化，在圖8中只描劃包括電極806、出口電極808、及開口820之電極總成860的一部分。電極總成860係類似於電極總成106，除了電極總成860不包括皮爾斯電極306之外。取而代之的是，電極806取代皮爾斯電極306。垂直 參考平面840係類似於或完全同於圖3A、4、6A、及7A所說明之垂直參考平面340。可類似於皮爾斯電極306一般定位電極806。然而，如圖8所示，各個電極806的表面802係不同於各個皮爾斯電極306的表面338來予以定位。尤其是，表面802的尺寸812約平行於垂直參考平面840。換言之，尺寸812關於垂直參考平面840形成約0度的角度。另外，關於表面810之表面802的角862係約90度。
在一些例子中，電極806無法沿著離子束800的邊界產生適當電場來足夠抵抗出口電極808之間的離子束800之發散。例如，如圖8所示，電極806所產生的電場使離子束800能夠變成稍微較不發散。然而，電極806所產生的電場無法使離子束800能夠變成準直。尤其是，如圖8所示，離子束800在通過電極806之間之後會繼續在出口電極808之間發散。隨著離子束800離開開口820，離子束800亦明顯發散。結果，雖然離子束800適合執行某些半導體製造製程的離子佈植，但是其不適合在製造高階的下一代半導體裝置中使用。另外，為了產生能夠局部抵抗出口電極808之間的離子束800的發散之電場，需要明顯高電位(如、3-8kV)施加到電極806。電極806與其他附近的電極之間的距離(如、電極314、315、308、322、或325)因此大於與皮爾斯電極306，以防止由於較高的施加電位所導致的電放電(如、弧化)。
應明白電極總成106包括其他組件，及應明白上述一 些組件是選用的。例如，在一些例子中，電極總成106包括額外或較少的電極。在其他例子中，電極總成只包括離子束路徑302或304的其中之一。另外，應明白包括皮爾斯電極306之電極總成106的電極可被耦合到一或更多個電壓源。如此，電極總成106的電極使用一或更多個電壓源來產生適當電場，以沿著離子束路徑302或304操控離子束。尤其是，電壓源可被用於施加電壓到皮爾斯電極306，以產生沿著離子束的邊界適當電場，來抵抗出口電極308之間的離子束之發散。
回頭參考圖1A-B，從電極總成106離開之離子束105係經由多極磁鐵114來引導。多極磁鐵114係類似於上述多極磁鐵110。在一些例子中，與多極磁鐵110比較，多極磁鐵114包括較少或額外的線圈。在一些例子中，多極磁鐵114係組構成調整離子束105的形狀、方向、焦點、及/或一致性。此外，多極磁鐵114係組構成掌控離子束105以在特定位置中閃擊工作件116的表面，或者允許離子束105之其他位置的調整。在其他例子中，多極磁鐵114係組構成重複地偏向離子束105來掃描工作件116，其可以是不動或移動的。
在電極總成106的下游定位多極磁鐵114係有利於在緊接於佈植工作件116之前更有效調諧離子束105。尤其是，離開電極總成106之離子束105的形狀、方向、焦點、及/或一致性可獨立於電極總成106之外被更精確調整。例如，使用多極磁鐵114來調整離子束105，以更有 效達成具有用以佈植工作件116之一致電流密度的平行射束(如、在y方向及/或x方向上發散/會聚角約為零)。具有一致電流密度的平行射束對遍及工作件116達成一致摻雜劑濃度及輪廓是理想的。在其他例子中，使用多極磁鐵114來調整離子束105，以達成用以佈植工作件116之發散射束(如、在y方向及/或x方向上發散角係約在2-20度之間)。發散射束對達成更保角佈植非平面的半導體結構(如、finFET鰭式場效電晶體)是理想的。
工作件支撐結構118可被組構成將工作件116定位在離開多極磁鐵114之離子束105前面，以使離子能夠佈植到工作件116內。在一些例子中，工作件支撐結構118可被組構成在一或更多個方向搬遷。例如，工作件支撐結構118可被組構成關於離子束105移動工作件116以遍及工作件116掃描離子束105。尤其是，工作件支撐結構118可被組構成在平行於離子束105的x尺寸之方向上(如、箭頭132所描劃)移動工作件116。另外，工作件支撐結構118可被組構成轉動工作件116。工作件支撐結構118可類似於或完全同於下面參考圖9所說明之工作件支撐結構900。
圖9為根據各種例子之工作件支撐結構900圖。工作件支撐結構900包括工作件支架902，其被組構成支托工作件916。工作件916可以是基板，諸如半導體晶圓等。在此例中，工作件支架902可以是靜電夾盤，其被組構成用靜電鉗緊到工作件916上。應明白的是，在其他例子 中，工作件支架902可實施其他鉗緊機構(如、真空、機械式等)以支托工作件916。工作件支架902可被組構成關於扭轉軸904來轉動工作件916。例如，工作件支架902可被耦合至扭轉驅動機構及扭轉電動機，以關於扭轉軸904來旋轉工作件支架902(及因此的工作件916)。工作件支架902另被組構成在球形樞軸918四周傾斜工作件916。如圖9所示，工作件支架902可被耦合至一或更多個致動器920，其被組構成移動在箭頭922、924所指示的方向上。一或更多個致動器920可移動軸928，其使工作件支架902(及因此的工作件916)能夠在球形樞軸918周圍傾斜。尤其是，一或更多個致動器920係配置在掃描手臂906的末端及傾斜工作件支架902，卻不改變掃描手臂906或基座908的位置。
工作件支架902可透過掃描手臂906耦合至基座908。掃描手臂906及基座908可被組構成藉由關於掃描軸912轉動工作件支架902沿著拱形路徑搬遷工作件支架902(及因此的工作件916)。參考軸926係平行於離子束的y方向。隨著掃描手臂906及工作件支架902關於掃描軸912而轉動時，以關於參考軸926的掃描角度來定位掃描手臂906的中心軸。基座908可被組構成關於傾斜軸914來轉動掃描手臂906及工作件支架902，藉以使工作件916能夠關於傾斜軸914而傾斜。尤其是，基座908包括驅動設備910，其被組構成關於掃描軸912及關於傾斜軸914而轉動掃描手臂906及工作件支架902。傾斜軸 914可相關掃描手臂908的中心軸成一直線。另外，傾斜軸914可與支托在工作件支架902上之工作件916的中心930成一直線。將傾斜軸914與工作件916的中心930成一直線對使關於傾斜軸914之工作件916的傾斜角能夠更容易被控制是理想的。例如，以關於傾斜軸914之工作件916的任何傾斜角，工作件916的中心930可維持不變。尤其是，關於傾斜軸914之工作件916的傾斜角明確地係從掃描手臂906係關於傾斜軸914而轉動之角度所衍生。
工作件支撐結構900可被操作，以直線掃描遍及離子束之工作件。尤其是，工作件支撐結構900可在離子束的x方向上直線掃描工作件，使得在掃描期間工作件的垂直軸維持平行於離子束的y方向。例如，圖10為根據各種例子之使用工作件支撐結構900所實施之工作件1008的直線掃描。如所示，圖10描劃隨著藉由關於掃描軸1012轉動掃描手臂1006而沿著拱形路徑1014掃描工作件1008時在位置1022、1024、及1026處之工作件1008。在圖10中，掃描軸1012係與圖式的平面垂直。在垂直於圖式的平面之方向上離子束被引導在工作件1008處。隨著沿著拱形路徑1014掃描工作件1008，工作件1008係關於扭轉軸1004而轉動，使得工作件1008的垂直軸1010維持平行於離子束的y方向1028。以此方式，在平行於離子束的x方向1030及垂直於工作件1008的垂直軸1010之方向上有效地直線掃描工作件1008。在此例中，工作件1008的垂直軸1010係與工作件1008的中心及工 作件1008的參考凹口1020成一直線。在直線掃描工作件期間，關於工作件之離子束的線性速率遍及整個工作件是一致的，如此提高遍及工作件的摻雜劑一致性。
在一些例子中，參考圖9，可藉由關於傾斜軸914來轉動掃描手臂906(及接著轉動工作件支架902)而傾斜工作件916。以此方式傾斜工作件916使離子束能夠以未垂直於工作件的表面之入射角撞擊在工作件916上。在一些例子中，在傾斜工作件916的同時如上述執行直線掃描工作件916會導致在直線掃描期間遍及工作件916離子束的入射角改變。在這些例子中，工作件支撐結構900的一或更多個致動器920可被用於調整工作件916的傾斜，使得在直線掃描期間遍及工作件916離子束的入射角一致且恆定。
在一些例子中，工作件支撐結構900另被組構成控制工作件916的溫度。例如，工作件支架902可被組構成將加熱或冷卻氣體流動到工作件116的背面以控制工作件916的溫度。在其他例子中，工作件支架902可被組構成使用來自流體熱交換器的流體來加熱或冷卻。工作件支架902可被組構成與工作件916建立良好的熱接觸，及因此工作件916的溫度可藉由控制工作件支架902的溫度來予以控制。在其他例子中，工作件支架902包括加熱及冷卻元件(如、電熱元件、電阻性加熱元件等)以控制工作件916的溫度。
工作件支撐結構900的其他例示態樣及使用工作件支 撐結構900以在離子束的x方向上直線掃描工作件使得在掃描期間工作件的垂直軸維持平行於離子束的y方向之方法係說明於美國專利號碼8,895,944及美國公開號2014/0367587，其全文被併入此處作為參考。
回頭參考圖1A-B，系統100另包括一或更多個加熱及/或冷卻模組(未圖示)，其被組構成在將工作件116置放到工作件支撐結構118上之前及在完成離子佈植之後加熱或冷卻工作件116。例如，在高溫離子佈植製程中，可從系統100的負載鎖匣(未圖示)將工作件116轉移到加熱模組以將工作件116預加熱到想要的處理溫度。然後從加熱模組將工作件116轉移到工作件支撐結構118以執行離子佈植。加熱模組對降低工作件支撐結構118用來在開始離子佈植之前將工作件116處於想要的處理溫度所需之時間是理想的，如此增加系統100的生產量。在完成離子佈植時，可從工作件支撐結構118將工作件116轉移到冷卻模組以將工作件116冷卻下降回到周遭溫度。然後將工作件116回到負載鎖匣。加熱及冷卻模組的其他例示態樣係說明於發表於2015年1月13日標題為“用於低溫佈植之方法及離子佈植器”的美國申請案號14/595,813以及發表於2015年1月28日標題為“佈植之離子佈植器及方法”的美國申請案號14/607,867，其全文係併入此處作為參考。
系統100另包括至少兩負載鎖(未圖示)。各個負載鎖可被組構成從前開式晶圓盒(FOUP)接收晶圓。尤其 是，各個負載鎖可被組構成，從FOUP轉移至少25個工作件到負載鎖的匣。如此，在向下泵唧負載鎖到所需的壓力之前，來自第一標準FOUP之所有工作件可被轉移到第一負載鎖內。在等待欲佈植的第一負載鎖晶圓的工作件同時，平行將來自第二標準FOUP之所有工作件然後轉移到第二負載鎖內及向下泵唧到所需的壓力。此種組態對達成系統100的高產量是理想的(如、每小時大於400個工作件)。
應明白的是，工作件116包含製造半導體裝置、太陽能板、或平板顯示器時所使用之任何適當基板。在工作件116包含半導體基板(如、矽、鍺、鎵、砷等)之例子中，工作件116包括至少局部形成在其上之半導體裝置。
另外，應明白的是，對系統100可進行適當變化及修改。例如，系統100包括其他組件，諸如額外電極與用以操控離子束105的磁鐵。另外，在一些例子中，系統100包括用以控制離子束105的電流之一個以上的可變隙孔總成。
圖11為根據各種例子之將離子佈植到工作件內的製程1100。製程1100係使用如上文參考圖1A-B所說明之離子束佈植系統100來執行。下文同時參考圖1A-B及圖11來說明製程1100。
在製程1100的方塊1102中，產生離子束105。在一些例子中，離子束105係使用離子源102及擷取操控器104來產生。使用離子源102及擷取操控器104來產生離 子束105包括：在弧室124中從一或更多個處理氣體來形成電漿以產生想要的離子物種。可施加適當電壓到面板136、抑制電極120、及大地電極122，以想要的能量位準從離子源102擷取離子束105。例如，為了產生包含正離子之離子束105，有關大地之正電位可被施加到面板136。此外，有關大地之負電位可被施加到抑制電極120，以抵抗擷取操控器104向下的電子流入離子源102。
在一些例子中，可產生具有細長絲帶形狀的橫剖面之離子束105。例如，如上述，離子束105的橫剖面具有垂直於離子束105的短尺寸之長尺寸。在一些例子中，工作件116處之離子束105的橫剖面之長尺寸對短尺寸的比率為至少3：1。在一些例子中，工作件116處之離子束105的長尺寸為至少300mm。
在一些例子中，可產生離子束105，使得隨著其朝磁性分析儀108行進並且進入到磁性分析儀108內時其發散在x方向上及/或y方向上。尤其是，離子束105在y方向上具有大於約2.5度之發散角。例如，發散角可約3.0-4.0度或約3.3-3.7度。
在方塊1104中，離子束105可以入射角140被引導到磁性分析儀108內。在一些例子中，入射角140可大於約2度。在其他例子中，入射角140可約2-8度或約4-6度。在一些例子中，磁性分析儀108可被組構成將離子束105偏向在x方向上，及隨著離子束105進入磁性分析儀 108，離子束105可有關中心軸138朝x方向有角度。隨著離子束105進入磁性分析儀108及被磁性分析儀聚焦，離子束105可發散在x方向上，使得隨著離子束105離開磁性分析儀108，離子束105會聚在x方向上。另外，隨著離子束進入磁性分析儀108，離子束105發散在y方向上，且隨著離子束105行進經過磁性分析儀108及離開磁性分析儀108，離子束105繼續發散在y方向上。在一些例子中，離子束105的至少約90%(或者至少約95%)可經由磁性分析儀的開口111傳送。
在製程1100的方塊1106中，離子束105可被引導到電極總成106內。尤其是，磁性分析儀108可從磁性分析儀108的開口113到電極總成106之開口316或318的其中一個沿著直線路徑引導離子束105。隨著離子束105從磁性分析儀108行進到電極總成106，離子束105可繼續會聚在x方向上。另外，隨著離子束105經由電極總成106的開口316或318進入，離子束105會聚在x方向上。離子束105會聚到電極總成106內的焦點。焦點可以只是磁性分析儀108的出口與電極總成106的中間(如、圖3A中的電極314及322之間或電極322及325之間)之間的離子束105的焦點。焦點係定位在距開口318或316適當距離處。在一些例子中，焦點係以距開口318或316約10-50mm、20-40mm、10-30mm、或15-25mm的距離在離子束路徑302或304中。離子束105的軌道可以是從開口316或318到焦點的直線。在一些例子中，焦點 係定位在由抑制電極324所定義之離子束路徑302或304的一部分處。在一些例子中，開口316與進入開口316之離子束的焦點之間的距離大於開口318與進入開口318之離子束的焦點之間的距離。另外，在一些例子中，沿著配置在端電極310與第一組電極(如、電極312、322、324、及325)之間的離子束路徑302之一部分定位進入開口318之離子束的焦點。
在製程1100的方塊1108中，離子束105可經由電極總成106予以加速或減速。在一些例子中，可沿著離子束路徑304經由電極總成106來加速離子束105。在這些例子中，離子束105以最初能量經由開口316進入電極總成106，沿著離子束路徑304加速，及以大於最初能量之最後能量經由開口320離開電極總成106。在其他例子中，沿著離子束路徑302經由電極總成106可減速離子束105。在這些例子中，離子束105進入以最初能量經由開口318電極總成106，沿著離子束路徑302減速，及以低於最初能量之最後能量經由開口320離開電極總成106。
在離子束105包含正離子之例子中，藉由遍及電極總成106施加負電位差經由電極總成106予以加速離子束105。在一例子中，藉由耦合出口電極308到大地電位及有關大地電位施加正電壓到端電極310來施加負電位差。相反地，在離子束105包含正離子之例子中，藉由遍及電極總成106施加正電位差經由電極總成106來減速離子束105。在一例子中，藉由耦合出口電極308到大地電位及 有關大地電位施加負電壓到端電極310而施加正電位差。
在經由電極總成106減速離子束105之例子中，製程1100包括：將離子束105偏向，使得離子束105經由電極總成106而遵循曲線離子束路徑302。在一些例子中，參考圖3A，隨著離子束105從開口318到皮爾斯電極306，沿著離子束路徑302行進，可相關水平參考平面350將離子束105偏向第一量。使用上述的電極總成106之第一組電極可將離子束105偏向第一量。在一些例子中，第一組電極可包括電極總成106之電極312、322、324、及325中的至少兩個。另外，在一些例子中，隨著離子束105從電極總成106的第一組電極到開口320沿著離子束路徑302行進，可相關水平參考平面350將離子束105偏向第二量。使用上述電極總成106的第二組電極可將離子束105偏向第二量。在一些例子中，第二組電極包括電極總成106的電極314、315、322、及323中的至少兩個。
在製程1100的方塊1110中，可施加電壓到皮爾斯電極306。隨著離子束105沿著離子束路徑302或304經由電極總成106通過，離子束105可通過皮爾斯電極106之間。在一些例子中，參考圖3A，隨著離子束105沿著離子束路徑302通過皮爾斯電極306之間，離子束105約垂直於各個皮爾斯電極306的有角度表面338之第二尺寸332。皮爾斯電極306可運作以控制空間電荷作用，及因此抵抗離子束105的空間電荷爆發。當沿著離子束路徑 302減速離子束105並且進入具有高電流及低能量之出口電極308時，施加電壓到皮爾斯電極306特別理想。在一些例子中，施加到皮爾斯電極306之電壓使皮爾斯電極306能夠沿著離子束105的邊界產生電場，以抵抗出口電極308之間的離子束105之發散。結果，隨著離子束105通過皮爾斯電極306朝向開口320，離子束105逐漸變成較少發散。此使得隨著離子束通過出口電極308之間及離開電極總成106，離子束105能夠維持準直。在一些例子中，施加到皮爾斯電極306之電壓係在約0kV及10kV之間。在其他例子中，施加到皮爾斯電極306之電壓係在約1kV及9kV之間。在其他例子中，施加到皮爾斯電極306之電壓係在約2kV及5kV之間。
在製程1100的方塊1112中，可將工作件316定位在離子束105中，以將離子佈植到工作件116內。例如，工作件116係使用工作件支撐結構118來定位，使得離子束105撞擊到工作件116上，藉以使離子能夠佈植到工作件116內。在一些例子中，工作件支撐結構118可有關離子束105移動工作件116，以使離子束105能夠掃描遍及工作件116。尤其是，如上文參考圖9及10所說明一般，工作件支撐結構118可有關離子束105而在x方向上直線掃描工作件116。尤其是，工作件支撐結構118可在平行於離子束105的x尺寸之方向上(如、箭頭132所描劃)移動工作件116。工作件116的掃描速度係使用工作件支撐結構118來控制，以精密調諧所佈植之離子的劑量。另 外，工作件支撐結構118可轉動工作件116以使離子能夠一致地佈植到工作件116內。
工作件116包含製造半導體裝置、太陽能板、或平板顯示器時所使用之任何適當基板。在工作件116包含半導體基板(如、矽、鍺、鎵、砷等)之例子中，工作件116包括至少局部形成在其上之半導體裝置。另外，工作件116包括最頂部遮罩層。遮罩層包含光阻層或硬遮罩層(如、氮化矽、氧化矽、氮氧化矽、碳化矽、碳等)。
應明白的是，可組合製程1100中的一些方塊，可改變一些方塊的順序，及可省略一些方塊。另外，應明白的是，可執行額外的方塊。例如，製程1100可包括使用多極磁鐵110及/或114來產生磁場，以隨著離子束105撞擊到工作件116上，使離子束105能夠會聚或發散在x方向上及/或y方向上。會聚或發散離子束105有利於達成保角離子佈植非平面裝置(如、finFET)。產生會聚或發散離子束105以執行離子佈植之其他態樣係說明於發表於2014年11月11日標題為“離子佈植之方法”之台灣專利申請案號103138995，以及發表於2014年6月27日標題為“離子佈植器”之台灣專利申請案號103122293，藉以併入其全文作為參考。
儘管上文提供特定組件、組態、特徵、及功能，但是精於本技藝之人士應明白，可使用其他變化。此外，雖然特徵似乎連同特定例子來予以說明，但是精於本技藝之人應明白，可組合所說明的例子之各種特徵。而且，連同例 子所說明之態樣可單獨存在。
雖然已參考附圖完整說明實施例，但是應明白各種變化及修改對精於本技藝之人士是顯而易見的。此種變化及修改將被瞭解作包括在如附錄於後的申請專利範圍所定義之各種例子的範疇內。
100‧‧‧離子佈植系統
102‧‧‧離子源
104‧‧‧擷取操控器
105‧‧‧離子束
106‧‧‧電極總成
107‧‧‧磁軛
108‧‧‧磁性分析儀
109‧‧‧電磁線圈
110‧‧‧多極磁鐵
111‧‧‧第一開口
112‧‧‧隙孔總成
113‧‧‧第二開口
114‧‧‧多極磁鐵
115‧‧‧可變隙孔
116‧‧‧工作件
118‧‧‧工作件支撐結構
120‧‧‧抑制電極
122‧‧‧大地電極
124‧‧‧弧室
126‧‧‧出口隙孔
130‧‧‧箭頭
132‧‧‧箭頭
136‧‧‧面板
138‧‧‧中心軸
140‧‧‧入射角
142‧‧‧平面
318‧‧‧開口

Claims (40)

  1. 一種離子佈植方法，係使用離子佈植系統將離子佈植到工作件內，該離子佈植系統包含離子源、擷取操控器、磁性分析儀、及電極總成，該方法包含：藉由使用該擷取操控器從該離子源擷取離子來產生離子束，其中，該離子束的橫剖面具有長尺寸及與該離子束的該長尺寸正交之短尺寸；經由該磁性分析儀引導該離子束，該磁性分析儀係組構成將該離子束聚焦在平行於該離子束的該短尺寸之x方向上；經由該電極總成來加速或減速該離子束，其中，該電極總成的一或更多個入口電極定義第一開口，並且其中，該電極總成係有關該磁性分析儀予以定位，使得隨著該離子束經由該第一開口進入，該離子束會聚在該x方向上；以及將該工作件定位在該離子束中，以將離子佈植到該工作件內。
  2. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中，隨著該離子束從該磁性分析儀的出口行進到該電極總成的該入口電極，該離子束沿著該x方向繼續會聚。
  3. 根據申請專利範圍第2項之方法，其中，該離子束會聚到定位在該電極總成內的焦點。
  4. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中，該離子源和該擷取操控器係有關該磁性分析儀予以定位，使得該 產生的離子束以有關該磁性分析儀之中心軸約2-8度的入射角進入該磁性分析儀。
  5. 根據申請專利範圍第4項之方法，其中，該磁性分析儀係組構成將該離子束偏向在第一方向上，並且其中，隨著該離子束進入該磁性分析儀，該離子束將角度朝向關於該磁性分析儀的該中心軸之該第一方向。
  6. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中，該磁性分析儀包括磁軛，及該產生的離子束經由該磁軛的開口進入該磁性分析儀，並且其中，該離子源及該擷取操控器係組構成，該產生的離子束中至少約90%係經由該磁軛的該開口傳送。
  7. 根據申請專利範圍第6項之方法，其中，隨著該離子束經由該磁軛的該開口進入，該離子束發散在平行於該離子束的該長尺寸之y方向上，並且其中，該y方向上之該離子束的發散角在該磁軛的該開口處係大於約2.5度。
  8. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中，該電極總成的該一或更多個入口電極係配置在該電極總成的第一側處，其中，該電極總成另包含：一對出口電極，係配置在與該電極總成的該第一側相對之該電極總成的第二側處，該對出口電極定義第二開口，其中，該對出口電極係與該第二開口的第一尺寸成一直線地定位在第一平面的相對側上；以及一對皮爾斯(Pierce)電極，係毗連於該對出口電 極，該對皮爾斯電極係與該第二開口的第二尺寸成一直線地定位在第二平面的相對側上，其中：該第二開口的該第二尺寸係與該第二開口的該第一尺寸垂直；該對皮爾斯電極局部定義從該第一開口延伸到該第二開口之第一離子束路徑；該對皮爾斯電極的各個皮爾斯電極具有面向該第一離子束路徑之有角度表面；以及各個皮爾斯電極的該有角度表面係定位成，各個皮爾斯電極的該有角度表面之第一尺寸關於該第二平面形成約40及80度之間的角度。
  9. 根據申請專利範圍第8項之方法，另包含：施加電壓到該對皮爾斯電極，其中，該對皮爾斯電極沿著毗連該對皮爾斯電極之該離子束的邊界產生電場，以抵抗該對出口電極之間的該離子束之發散。
  10. 根據申請專利範圍第9項之方法，其中，施加到該對皮爾斯電極之該電壓係約在0.5kV及10kV之間或者約在-0.5kV及-10kV之間。
  11. 根據申請專利範圍第8項之方法，其中，該對皮爾斯電極係組構成，該第一離子束路徑在該對皮爾斯電極之間朝向該第二開口逐漸變窄。
  12. 根據申請專利範圍第8項之方法，其中，該對皮爾斯電極係定位成，各個皮爾斯電極之該有角度表面的第二尺寸關於該第一平面形成約35及65度之間的角度，並 且其中，該有角度表面的該第二尺寸係與該有角度表面的該第一尺寸垂直。
  13. 一種離子束佈植系統，係用以將離子佈植到工作件內，該系統包含：離子源；擷取操控器，係組構成藉由從該離子源擷取離子來產生離子束，其中，該離子束的橫剖面具有長尺寸及與該離子束的該長尺寸垂直之短尺寸；磁性分析儀，係組構成將該離子束聚焦在平行於該離子束的該短尺寸之x方向上；以及電極總成，係組構成加速或減速該離子束，其中，該電極總成的一或更多個入口電極定義第一開口，並且其中，該電極總成係有關該磁性分析儀予以定位，使得隨著該離子束經由該第一開口進入，該離子束會聚在該x方向上。
  14. 根據申請專利範圍第13項之系統，其中，該電極總成係有關該磁性分析儀予以定位，使得該離子束的焦點係定位在該電極總成內。
  15. 根據申請專利範圍第13項之系統，其中，該電極總成係有關該磁性分析儀予以定位，使得隨著該離子束從該磁性分析儀的出口行進到該電極總成的該一或多入口電極，該離子束沿著該x方向繼續會聚。
  16. 根據申請專利範圍第13項之系統，其中：該電極總成另包含第一組電極，該第一組電極係組構 成偏向該離子束；該一或更多個入口電極及該第一組電極定義該電極總成中之第一離子束路徑的第一部位；以及該電極總成係有關該磁性分析儀予以定位，使得該離子束沿著該第一離子束路徑的該第一部位會聚到焦點。
  17. 根據申請專利範圍第16項之系統，其中，該離子束遵循從該第一開口到該焦點的線性軌道。
  18. 根據申請專利範圍第16項之系統，其中，該電極總成的出口電極定義第二開口，及該第一離子束路徑係經由該電極總成從該第一開口延伸到該第二開口。
  19. 根據申請專利範圍第18項之系統，其中，該電極總成另包含第二組電極，該第二組電極係組構成偏向該離子束，該第二組電極定義該第一組電極與該第二開口之間的該第一離子束路徑之第二部位。
  20. 根據申請專利範圍第16項之系統，其中，該第一離子束路徑具有S型軌道。
  21. 根據申請專利範圍第13項之系統，另包含第一多極磁鐵，該第一多極磁鐵係定位在該磁性分析儀與該電極總成之間。
  22. 根據申請專利範圍第21項之系統，另包含可變隙孔總成，該可變隙孔總成係定位在該磁性分析儀與該第一多極磁鐵之間。
  23. 根據申請專利範圍第21項之系統，另包含：工作件支撐結構，係組構成將該工作件定位在該離子 束中，以將離子佈植到該工作件內；以及第二多極磁鐵，係定位在該電極總成與該工作件支撐結構之間。
  24. 根據申請專利範圍第13項之系統，其中，該第一開口的長尺寸係該第一開口的短尺寸至少兩倍長。
  25. 一種離子束佈植系統，係用以將離子佈植到工作件內，該系統包含：離子源；擷取操控器，係組構成藉由從該離子源擷取離子來產生離子束，其中，該離子束的橫剖面具有長尺寸及與該離子束的該長尺寸正交之短尺寸；磁性分析儀，係組構成將該離子束聚焦在平行於該離子束的該短尺寸之x方向上，其中，該離子源和該擷取操控器係有關該磁性分析儀予以定位，使得該產生的離子束以有關該磁性分析儀之中心軸約2-8度的入射角進入該磁性分析儀；電極總成，係組構成加速或減速該離子束，以及工作件支撐結構，係組構成將該工作件定位在該離子束中，以將離子佈植到該工作件內。
  26. 根據申請專利範圍第25項之系統，其中，該電極總成的一或更多個入口電極定義第一開口，並且其中，該電極總成係有關該磁性分析儀予以定位，使得隨著該離子束經由該第一開口進入，該離子束會聚在該x方向上。
  27. 根據申請專利範圍第26項之系統，其中，該電 極總成係有關該磁性分析儀予以定位，使得該離子束的焦點係定位在該電極總成內。
  28. 根據申請專利範圍第25項之系統，其中，該磁性分析儀係組構成將該離子束偏向在第一方向上，並且其中，隨著該離子束進入該磁性分析儀，該離子束將角度朝向關於該磁性分析儀的該中心軸之該第一方向。
  29. 根據申請專利範圍第25項之系統，其中，該離子源包含弧室及面板，其中，該面板的出口隙孔具有長尺寸及短尺寸，並且其中，該出口隙孔的長尺寸係小於約100mm。
  30. 根據申請專利範圍第25項之系統，其中，該磁性分析儀包括磁軛，及該產生的離子束經由該磁軛的開口進入該磁性分析儀，並且其中，該離子源及該擷取操控器係組構成，該產生的離子束中至少約90%係經由該磁軛的該開口傳送。
  31. 根據申請專利範圍第30項之系統，其中：該磁軛定義該離子束行進穿過的通道；該通道的高度沿著該通道的長度增加；以及該通道的該高度係平行於該離子束的該長尺寸。
  32. 根據申請專利範圍第25項之系統，其中，該離子源和該擷取操控器係組構成，隨著該離子束進入該磁性分析儀，該產生的離子束發散在平行於該離子束的該長尺寸之y方向上，並且其中，隨著該離子束進入該磁性分析儀，該y方向上之該產生的離子束之發散角係大於約2.5 度。
  33. 一種離子束佈植系統，係用以將離子佈植到工作件內，該系統包含：離子源；擷取操控器，係組構成藉由從該離子源擷取離子來產生離子束；電極總成，係組構成加速或減速該離子束，該電極總成包含：一或更多個入口電極，係配置在該電極總成的第一側，該一或更多個入口電極定義第一開口；一對出口電極，係配置在與該第一側相對之該電極總成的第二側，該對出口電極定義第二開口，其中，該對出口電極係與該第二開口的第一尺寸成一直線地定位在第一平面的相對側上；一對皮爾斯電極，係毗連於該對出口電極，該對皮爾斯電極係與該第二開口的第二尺寸成一直線地定位於第二平面的相對側上，其中：該第二開口的該第二尺寸係與該第二開口的該第一尺寸垂直；該對皮爾斯電極局部定義從該第一開口延伸到該第二開口之第一離子束路徑；該對皮爾斯電極的各個皮爾斯電極具有面向該第一離子束路徑之有角度表面；以及各個皮爾斯電極的該有角度表面係定位成， 各個皮爾斯電極的該有角度表面之第一尺寸關於該第二平面形成約40及80度之間的角度；以及工作件支撐結構，係組構成將該工作件定位在該離子束中，以將離子佈植到該工作件內。
  34. 根據申請專利範圍第33項之系統，其中，該對皮爾斯電極係定位成，各個皮爾斯電極之該有角度表面的第二尺寸關於該第一平面形成約35及65度之間的角度，並且其中，該有角度表面的該第二尺寸係與該有角度表面的該第一尺寸垂直。
  35. 根據申請專利範圍第33項之系統，其中，該對皮爾斯電極係定位成，第一離子束路徑在該對皮爾斯電極之間朝向該第二開口逐漸變窄。
  36. 根據申請專利範圍第33項之系統，其中，該第一離子束路徑具有經由該電極總成的S型軌道。
  37. 根據申請專利範圍第33項之系統，其中，該電極總成另包含第一組電極，該第一組電極係組構成，隨著該離子束沿著該第一離子束路徑從該一或更多個入口電極往該對皮爾斯電極行進，關於該第一平面將該離子束偏向第一量。
  38. 根據申請專利範圍第37項之系統，其中，該電極總成另包含第二組電極，該第二組電極係組構成，隨著該離子束沿著該第一離子束路徑從該第一組電極往該對出口電極行進，關於該第一平面將該離子束偏向第二量。
  39. 根據申請專利範圍第33項之系統，其中，該對 皮爾斯電極係組構成沿著該離子束的邊界施加電場，並且其中，隨著該離子束行進在該對出口電極之間，該電場抵抗該離子束的發散。
  40. 根據申請專利範圍第33項之系統，其中，該一或更多個入口電極另定義第三開口，其中，該電極總成的第二離子束路徑係從該第三開口延伸到該第二開口，並且其中，該第三開口係與該第二開口成一直線，使得該第二離子束路徑具有約平行於該第一平面之直線軌道。
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