TWI423294B - 在離子植入系統中最小化粒子汙染的方法和射束控制電路 - Google Patents

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Description

在離子植入系統中最小化粒子污染的方法和射束控制電路
本發明大體上係與離子植入系統有關，且更明確地說，本發明係關於用於在離子植入系統中最小化粒子污染的射束控制電路，以及關於降低來自一離子源的離子射束的工作因子以最小化粒子污染的方法，其係在一電源供應器以及一與該離子源相關聯的電極之間使用一高電壓開關用以在離子植入作業期間啟動或終止該離子射束。
離子植入系統系用來將雜質(其係被視爲摻雜元素)植入半導體基板或晶圓(通常稱為工作件)之中。於此等系統中，一離子源係離子化一所希的摻雜元素，並且係從該離子源處抽出該等已離子化雜質作為一離子射束。該離子射束係被導引(舉例來說，掃過)跨越個別的工作件，用以將已離子化的摻雜物植入該等工作件內。該等摻雜物離子係改變該等工作件的組成，從而係讓它們擁有所希的電氣特徵，例如可用於塑造特殊的半導體裝置，舉例來說，該等基板上的電晶體。
不斷地朝越來越小型電子裝置發展的趨勢已經促成要在個別的晶圓上「封裝」更多數量更小型、功能更強大、以及更省電的半導體裝置。這必須謹慎地控制包含離子植入在內的半導體製程，且更明確地說，必須在該等晶圓的離子植入期間防止發生粒子污染。所謂的粒子污染所指的係粒子(來自該束線元件或是來自該等晶圓處置元件的微小 材料器件，其大小範圍從次微米至微米)係被植入或者移動至該晶圓表面上並且停留在該表面。再者，還會在較大型的工作件上製造半導體裝置，以便提高產量。舉例來說，目前係運用到直徑為300mm甚至更大的晶圓，以便能夠在單一晶圓上生產更多的裝置。此等晶圓非常地昂貴，因此，便係非常希望減少浪費，例如由於在離子植入期間的粒子污染效應的關係而必須切除整塊較大的晶圓或者阻隔該等粒子下方的晶圓區域避免受到處理或遭到植入。
其中一種關鍵的粒子來源便係射束撞擊，舉例來說，撞擊該等抽出電極、撞擊該束線壁部、撞擊該束線中的孔徑、以及撞擊該等法拉第杯。接著，該些粒子便會連同該束線一起被攜載並且抵達該等目標部件或晶圓而造成污染，其可能會影響該等被植入部件的品質、劑量位準均勻性、產量、以及可靠度。
據此，便需要減輕因一離子植入機內的射束撞擊的關係所造成的粒子污染效應，以便在整個晶圓或工作件上提供最小粒子污染以及均勻的植入效果。
下文將提出簡單的摘要說明，以便對本發明的一或多項觀點會有基本的瞭解。本摘要說明並非係要全面地概述本發明，其目的既非要確認本發明的關鍵或重要元件，亦非要描繪本發明的範疇。更確切地說，本摘要說明的主要目的係要以簡化的形式來提出本發明的特定概念，作為稍後要提出的更詳細說明的前文。
本發明係關於一種用於減少粒子污染的電路與方法，該粒子污染可能係由射束撞擊與該離子源相關聯之電極及壁部以及一離子植入系統的束線中任何其它元件所產生的。另外，多次射束撞擊係讓該等壁部表面更容易破碎，其可能會因後續的射束撞擊的關係而導致產生額外的粒子。藉由降低此等射束撞擊的射束工作或持續時間長度，也會減少污染的產生。已經有人揭示過併入一被外加串聯在一高供應電壓與其個別電極之間的高電壓高速(HVHS)開關的數種射束控制或開關控制電路。舉例來說，可以藉由該等HVHS開關來切換抑制電極、抽出電極、陰極電極、或是弧光電壓供應電極、以及和該離子源相關聯的個別電極中一或多者，以便啟動或終止該離子射束，並且降低該射束導通時間或射束工作，從而降低因射束撞擊所產生的污染程度。
本發明的射束控制電路包括一高電壓開關其係串聯一電源供應器以及與該離子植入系統的一離子源部份相關聯的一元件，其中，該開關可操作於中斷或是重新建立該電源供應器與該電極之間的連接。該射束控制電路還包括一開關控制器，其可操作於藉由控制該開關使其在開始進行離子植入之前最低限度地閉合並且在完成植入之後最低限度地開路來控制該離子植入系統內所產生的射束的工作因子或工作循環，從而最小化粒子污染。該項射束控制技術可套用至晶圓摻雜植入以及工作因子縮減。
本發明的系統可以還包括一或多個保護電路，它們係 藉由吸收來自電抗構件的能量並且鉗止可能於該開關開路或閉合的瞬間係發生在開關與電源供應器上的任何過電壓來保護該高電壓開關及該等相關聯的電源供應器。該等保護電路包括繞線串聯該高電壓開關的串聯保護電路，或是繞線並聯該高電壓開關的並聯保護電路，或是兩者，用以保護該等高電壓開關。
根據本發明的一或多項觀點，本文揭示一種適合用來將離子植入一或多個工作件之中的離子植入系統的離子源的射束控制電路。於本發明的其中一項觀點中，該系統包含一或多個高電壓高速(HS)開關，它們係串聯該離子源的一電源供應器(舉例來說，高電壓抽出、抑制供應電源；弧光電壓、陰極電壓、或是白熱絲電壓供應電源)，或是串聯數個此等電極之一，該等HVHS開關可操作於導通或中斷該HV電源供應器與該離子源或該等電極的連接，以便啟動或終止該離子射束。可從該離子源處被抽出的離子數量係呈現具有一射束電流的離子射束的形式。
於另一實施例中，本發明的開關控制器還可進一步操作於偵測和該離子源或是該等HV電極中的弧光相關聯的電流或電壓變化並且用以依據該電流或電壓變化偵測結果來控制和該離子源或是該等HV電極相關聯的一或多個HVHS開關使其開路或閉合，以便消除該弧光。當偵測到與該弧光相關聯的電流或電壓變化，該開關便會被設為開路，直到該弧光消失為止，並且接著係被設為閉合。此外，該開關亦可在數個突波(glitch)中反覆地開路與閉合。
於本發明的另一項觀點中，該系統還進一步包括一同步化電路，其可操作於針對該離子植入系統的二或更多個高電壓開關的開路與閉合來同步化並且提供時脈給二或更多個射束控制電路的該等開關控制器。
於又一項觀點中，與該離子源相關聯的電流或電壓變化偵測包括偵測下面其中一者：該HV電源供應器中的電流湧波(surge)、離子射束電流下降、抑制電極電壓下降、以及和弧光相關聯之用以消除該弧光的抽出電極電壓下降。
於再一項觀點中，該等保護電路之一係串聯其所保護的HV開關。
於一項觀點中，該等保護電路之一係並聯其所保護的HV開關。
於本發明的另一項觀點中，該系統還進一步包括一抽出抑制電極，其係位於靠近該離子源的位置處。
於又一項觀點中，該電源供應器以及與該離子植入系統的該離子源部份相關聯的電極包括下面一或多者：弧光電壓與陰極電壓電源供應器、以及與該離子植入器相關聯的電極。
於再一項觀點中，該電源供應器以及與該離子植入系統的該離子源部份相關聯的電極包括下面一或多者：弧光電壓電源供應器以及與該植入器相關聯的電極。
於另一項觀點中，該射束的工作循環包括所希的導通時間與關閉時間比，其中，該所希的導通時間通常係對應 於離子植入時間，而該所希的關閉時間通常係對應於離子植入之後該射束的閒置時間。
於本發明的其中一實施例中，該開關控制器還可進一步操作於控制該高電壓開關，使其在開始進行離子植入之前的第一時間區間中係閉合並且係在結束離子植入之後的第二時間區間中保持閉合。該等第一時間區間與第二時間區間可以約為1ms甚至更小；或者，於另一實施例中，其可以係從約1ms至約兩分鐘，端視在該等區間期間可能需要完成的動作而定。
於其中一項觀點中，該開關控制器可操作於運用該高電壓開關及該相關聯的電壓供應器來消除與該離子源或該等高電壓電極相關聯的弧光。
於本發明的另一項觀點中，該開關控制器還可進一步操作於於下面其中一者期間來終止該離子射束：抵達一晶圓裝載或卸載位置處、進行手動射束關閉切換作業、進行弧光偵測、以及進行晶圓更換；並且用以於下面其中一者期間來啟動該離子射束：進行手動射束導通切換作業、在進行晶圓更換之後、於進行裝載作業之後、以及當收到要植入另一晶圓的命令時。
於本發明的又一項觀點中，該開關控制器還可進一步操作於從該離子植入系統處接收一運動控制系統的射束工作因子命令，以便於下面其中一者期間來禁能該高電壓開關：抵達晶圓更換位置、收到手動射束關閉切換命令、等待下一個晶圓或植入自動恢復、以及在進行晶圓更換之 前。
根據本發明的一或多項其它觀點，本文還揭示一種用於在一離子植入系統中最小化粒子污染的射束控制電路，其包括：一離子源，用以產生可以離子射束的形式被抽出的大量離子；以及一高電壓開關其係串聯一電源供應器以及與該離子植入系統的該離子源部份相關聯的電極，其可操作於中斷或是重新建立該電源供應器與該電極之間的連接。該系統還進一步包括一開關控制器，其可操作於藉由閉合該高電壓開關在進行離子植入之前來啟動該離子射束，並且用以藉由開路該高電壓開關在進行離子植入之後來終止該離子射束，從而最小化粒子污染。
根據本發明的另一項觀點，一種運用一開關控制器以及一被連接在一電源供應器及與一離子植入系統的一離子源相關聯的一電極之間的高電壓開關來降低一離子射束的工作因子以便最小化該離子植入系統中粒子污染的方法包括：接收離子射束導通命令或關閉命令之一；響應於該離子射束導通命令來閉合該高電壓開關，用以在開始進行離子植入之前來啟動該離子射束；以及植入離子。該方法還進一步包括響應於該離子射束關閉命令來開路該高電壓開關，用以在結束離子植入之後來終止該離子射束，從而最小化該離子射束工作因子以及粒子污染。
於本發明的另一項觀點中，該方法包括同步化並且提供時脈給二或更多個開關控制器，它們具有用以啟動或終止和該離子植入機的二或更多個個別電壓供應器的電極相 關聯之射束的二或更多個高電壓開關。舉例來說，這可能包括同步化該抽出電源供應器以及一或多個抑制電源供應器的開關。
於本發明的又一項觀點中，該方法的該開關控制器可操作於控制該高電壓開關，使其在開始進行離子植入之前的第一時間區間中係閉合並且係在結束離子植入之後的第二時間區間中保持閉合。
為達成前面與相關的目的，下面的說明以及附圖係詳細地提出本發明的特定解釋性觀點與施行方式。它們僅係代表可運用本發明原理的各種方式中的其中數種方式。配合圖式來討論本發明的下面詳細說明便會明白本發明的其它觀點、優點、以及新穎特點。
現在將參考圖式來說明本發明，其中，在所有圖式中係使用相同的元件符號來表示相同的元件。本文中的解釋以及下面的說明本質上均僅具示範性而不具有任何限制意義。因此，應該明白的係，本文中所解釋的系統與方法的變化例以及與本文所解釋者不同的其它此等施行方式亦應被視爲落在本發明以及隨附申請專利範圍的範疇內。
本發明係關於用以最小化一離子植入系統中因該植入機內射束撞擊所造成的粒子污染的離子射束控制電路與方法。本發明試圖藉由降低射束工作因子或是該射束的導通時間、藉由關閉離子抽出作用或是弧光腔室內部的電漿來減少此粒子污染。舉例來說，為關閉離子抽出作用，可以 關閉抽出電壓以及抑制電壓。為關閉弧光腔室內部的電漿，舉例來說，可以關閉弧光電壓或陰極電壓，或是特定的其它參數。本發明係討論一種射束控制電路，其係縮短該離子射束的導通時間持續時間長度(工作因子)，從而減少產生可能會在晶圓或其它此等目標物中產生離子植入不均勻或污染的射束撞擊衍生污染粒子。
根據本發明，該射束控制電路係運用到複數個高電壓高速(HVHS)開關(舉例來說，運作在2MHz處65KV的MOSFET開關)，它們係以串聯該等電壓供應器的方式被加入至該等抑制電極或抽出電極；並且可能會使用用於弧光或陰極電源供應器的其它低電壓高速開關，舉例來說，用以控制來自該離子源電漿的離子射束，或是用以控制該離子源內的電漿本身。於開始進行離子植入之前，該離子射束便係被啟動並且已經穩定。而後，該等離子便會立刻被植入該目標物(舉例來說，晶圓)內。接著，在植入之後，便會立刻終止該離子射束，以便最小化該離子射束的導通(工作因子)以及可能撞擊該束線中的壁部、抽出電極、法拉第杯、或是孔徑並且產生污染粒子且破壞上面所述之元件的材料的時間長度。
優點係，該些HVHS開關還會讓該離子植入機具備隨意逕行啟動或關閉該離子射束的能力，其可利用一開關以手動方式來進行，或是透過來自該等植入機控制系統之一的命令、透過其電腦、或是藉由一外部輸入來進行。因為離子植入機可能會花費龐大的時間來依序進行開機並且暖 機至適合進行植入的穩定離子射束位準，所以，在暖機之後於裝載或卸載一新的晶圓時、在每一次晶圓掃描的開始/結束時、於進行植入自動恢復事件期間(例如在發生射束或晶圓移動障礙期間)、且必要時甚至在一晶圓的每一次列掃描的部份越程區域(over-travel region)中，若能夠啟動/關閉該射束的話便會非常有利。因此，本發明的系統有助於達成此項被稱為「射束工作因子」的有利特點，該項係數係該離子射束的導通時間與整個時間區間的比例。因此，該射束工作因子可以表示成：射束工作因子=射束導通時間/(射束導通時間+射束關閉時間)
藉由使其具有降低此射束工作因子的能力，本系統的發明人預期會減少一晶圓上的粒子數，因為該射束有更大的百分比係被用在該晶圓上，而較少的百分比係被用在該晶圓旁邊或前面的周圍表面上。
此外，當在電極之間或電極處發生高電壓弧光時，此等HV電源供應器的該等高電壓電容器實質上便可能會放電。此深度放電係明顯地影響該離子射束電流，且而後該等電源供應器電壓以及離子射束電流(Ibeam)係需要大量的時間方能恢復。此等高電壓高速開關近來已經可以成品來販售，且因而可立即用在此等含有該(等)弧光消除電路的應用中，例如可以配合本發明的射束控制電路來使用。
該等高電壓開關係依據該植入系統的時序而受控於開關控制器，用以藉由調整或縮短該離子射束導通時間使其 實質上近似於該離子植入的持續時間長度來降低該射束工作因子。此射束工作因子基本上包括相對於實際植入時間的該射束總導通時間，其接著便會以開始進行離子植入之前該離子射束為導通的第一時間區間以及結束離子植入之後該離子射束為導通的第二時間區間為主。該第一時間區間爲允許該離子射束在進行離子植入之前達到穩定的時間。
以由該HVHS開關來切換的特殊電極為主，該切換電路可以還包括用於該HV開關的一或多個保護電路，用以吸收來自該等HVHS開關周圍的電抗構件的過多能量並且鉗止因該切換動作所產生的任何過電壓(返馳電壓)。該等保護電路可並聯及/或串聯一個別的HVHS開關。本發明的該等射束控制電路可以還進一步包括一同步化電路，用以定序且同步化送往與一離子植入系統相關聯的該等電極及電壓供應電路中每一者的電流與電壓的終止及重新建立作業。舉例來說，通常係一起同步化該等抽出電源供應器與抑制電源供應器的開關。
雖然本文係以離子源及離子植入機來解釋與說明本發明的HVHS切換電路，不過熟習本技術的人士便可明白，此等高電壓高速離子射束控制電路亦可運用在需要進行HV與高速射束控制的其它應用中，例如x射線設備、加速器、其它離子源應用。依此方式，可以降低離子射束的工作因子，以便減少該射束(舉例來說，一離子植入機的離子射束)中的粒子污染。
首先參考圖1，圖中係根據本發明一或多項觀點適合用來進行植入的一離子源的電源供應器的一示範性射束控制電路100的方塊圖。該電路100包含：一電源供應器102；一高電壓高速HVHS開關104；一開關控制器108，用於開路與閉合被連接在該供應器102及用於產生大量離子的一離子源120的一電極之間的HVHS開關104，該等離子能夠以一離子射束130的形式被抽出。
該HVHS開關104還可藉由串聯及/或並聯保護電路110與115而受到保護，分別用以吸收來自該開關104周圍的電抗構件的能量以及用以保護該開關避免遭到過電壓破壞。該等保護電路110與115還會藉由降低因切換暫態及該HVHS開關104外部的該等電抗構件所引發的任何振盪或是其它此等過電壓來保護該開關104以及該離子植入機的其它組件。該射束控制電路100可以使用在任何離子植入機中，或是使用在可能需要進行射束控制或是使用在會用到一容易受到該等電極處或是該供應器之輸出處的弧光放電影響之高電壓供應器的其它應用中。
舉例來說，射束控制電路100係藉由接收一外部的導通或關閉命令108A或是藉由接收從其它此等開關控制器(開關電路)至該開關控制器108之中的同步輸入命令108b來運作。接著，該開關控制器108便會在開始進行離子植入之前先閉合高電壓開關HVHS 104，用以將電源供應器102的Vb連接至會產生離子射束130的一離子源120的一電極或是另一此類元件的Va。接著，在結束離子植入之後， 該開關控制器108便會再次開路高電壓開關104。當HVHS開關104開路時，由該電路100的電抗構件所產生的任何過電壓便會被保護電路110與115吸收，且Va係下降至接近零處並且係終止該離子射束130。依此方式，本發明的射束控制電路100係藉由切斷該電源供應器102以及抽出、或是抑制、或是弧光電壓之間或是與一離子植入系統100的一離子源120相關聯的陰極電壓之間的連接來降低該射束130的射束工作因子或是導通時間。
或者，該開關控制器108與高電壓開關104亦可被用來藉由偵測與出現在一離子源120的該等高電壓電路內的弧光相關聯的電流或電壓來消除該弧光，並且可以保持開路，直到不再出現弧光為止。此外，該開關還可以反覆地開路與閉合，直到該弧光不會再出現為止。
圖2係可運用和本發明圖1的100的射束控制電路雷同的射束控制電路的一示範性離子植入系統200。舉例來說，離子植入系統200包括一離子源120，其具有數個抽出/抑制電極208，用以為植入系統200提供一作為離子射束130的離子源。離子射束130內的離子係先在第一區域210之中由一質量分析磁鐵212來分析，其係藉由磁性偏折來過濾具有不必要質量或能量的離子。該質量分析磁鐵212係操作於跨越該射束路徑130來提供一磁場，用以根據質量(舉例來說，電量質量比)將來自該離子射束130的離子偏折在不同的軌道處。前進穿過該磁場的離子係遭遇到一作用力，其係沿著該射束路徑130來引導具有所希質 量的個別離子，並且將具有非所希質量的離子偏折遠離該射束路徑。
接著便會在第二區域220對離子射束130中具有所希質量與能量的離子進行加速或減速，並且係在區域230中藉由解析孔徑與減速板232來進行聚焦，藉由特別設置的法拉第杯234來進行測量，並且係藉由一電漿淋浴器236來調整該射束，其中，該電漿淋浴器係用來進行空間電荷中和作用。最後，該離子射束130便會進入末端站240以便植入至晶圓242之中，其劑量位準則係由一碟狀法拉第杯244來測量。
在進行離子植入的前後，和該離子源相關聯的的抽出電極、抑制電極、弧光電壓電極、或是陰極電極的電源供應器可以利用和圖1雷同的射束控制電路的HVHS開關來進行切換，用以最小化離子射束導通時間以及射束撞擊，從而減輕一離子植入系統(例如圖2的離子植入系統200)中的粒子污染。
圖3A與3B係根據本發明數項觀點可由圖1的射束控制電路108來控制的一示範性離子源300。圖3B進一步圖解本發明的示範性離子源300的電連接的概略示意圖302。
離子源300包括一弧光腔室304、複數個抑制電極308、以及複數個接地電極310。弧光腔室304包括：一陰極320，其係受到白熱絲322的加熱；以及一驅趕電極330，其係用來遏制在該弧光腔室304內所產生的電漿350。具有所希分子重量的氣體係經由氣體入口340被注入弧光腔室304 之中。該氣體係被從陰極320射出的電子離子化並且係受到驅趕電極330的遏制，用以提供該弧光腔室304內所含的電漿350。該電漿還會受到一外部磁場(此圖中並未顯示)的遏制。該電漿350內的離子係在弧形狹縫332之間被抽出至抑制電極308且抽出至接地電極310，用以形成一離子射束130。
圖3B還進一步圖解一抽出電壓VE 352，其係被施加至該弧光腔室304；並且圖解一弧光電壓VA 354，其係被施加在該弧光腔室304與該陰極320之間。該離子源300還包括一陰極電壓Vc 356，其係被施加在該陰極320與該白熱絲322之間，而該白熱絲322則係接收一白熱絲電流IF 358，用以加熱該陰極320。離子源300的概略示意圖302還進一步圖解一典型的三極抽出電極系統。該弧形狹縫332係形成一可被稱為抽出電極的電極，一抑制電極、以及一接地電極。弧形狹縫332具有電位Ve。抑制電壓VS 360係被施加至抑制電極308，而一接地電位362則係被施加至接地電極310。陰極電壓Vc 356係被施加至陰極320與驅趕電極330兩者，以便約束該陰極320與驅趕電極330之間的電漿350。
圖4A係使用可根據本發明來使用的離子植入機(舉例來說，圖2的離子植入機200)的射束控制電路(舉例來說，圖1的射束控制電路100)來控制該離子射束(舉例來說，圖1的離子射束130)的射束信號420與控制信號430的關係圖410。
圖4B係用於先前技術中之離子植入機的離子射束的射束信號460與控制信號480的關係圖450。
比較本發明的圖4A以及先前技術的圖4B便能夠觀察到，在先前技術中，射束信號460通常會持續地導通；而圖4A中本發明的射束信號420卻僅會在時間t1與時間t2之間導通，其可能會在植入前後提供一短暫的區間。舉例來說，其係在時間t1與t3之間提供一第一區間431，並且係在植入435之後的時間t4與t2之間提供一第二時間區間432。植入作業則係發生在控制信號430以及圖4B的植入控制信號480的時間t3與t4之間。
舉例來說，第一時間區間431係提供足夠的時間讓該離子射束130在開始進行離子植入435之前達到穩定。舉例來說，倘若切換該抽出電壓(舉例來說，圖3B的VE 352)以及該抑制電壓(舉例來說，圖3B的VS 360)的話，那麼，約1ms便可提供足夠的時間；不過，倘若切換該弧光電壓(舉例來說，圖3B的VA 354)或是該陰極電壓(舉例來說，圖3B的Vc 356)的話，那麼，該電漿(舉例來說，圖3B的350)以及離子射束(舉例來說，圖3B的130)便可能需要數秒甚至更多時間方能達到穩定。
一般來說，不論該HVHS開關(舉例來說，圖1的104)究竟係關閉該抽出電壓、抑制電壓、弧光電壓、或是陰極電壓，介於時間t4與t2之間的第二時間區間432皆可能非常的短，舉例來說，約1ms甚至更短，因為該電漿(舉例來說，圖3B的350)或是該離子射束(舉例來說，圖3B 的130)幾乎會瞬間消失。
另外，上面所提及的第一或第二區間還可用來實施該等植入機控制所希的其它動作，舉例來說，該些動作可能係在進行植入前後的射束診斷。該些動作可能會增加該等第一或第二區間的時間。
因此，圖4A的射束信號420的工作因子或是導通時間係遠小於先前技術的圖4B的射束信號460的導通時間，從而係減少該離子植入系統內的粒子污染效應。據此，該射束的工作循環係被定義為導通時間/(導通時間+關閉時間)的比例，其中，該導通時間通常會對應於離子植入時間435；而該關閉時間則通常會對應於該植入時間435後面的晶圓交換時間。有時候，該關閉時間係包含該系統可能需要的閒置時間，舉例來說，用以等待下一個晶圓或是在該離子植入機的其它子系統出現故障的期間。
圖5A、5B、以及5C係根據本發明一或多項觀點的一離子植入系統的示範性射束控制電路技術，它們係用來藉由切換與該離子植入系統的一離子源相關聯的個別電極的數種不同電壓中一或多者來啟動或終止該離子射束。通常，一離子植入機僅係需要上面三種技術中的其中一者。
舉例來說，圖5A係本發明的一離子植入系統的射束控制電路500，其係用來藉由切換與該離子植入系統的一離子源相關聯的抽出電極及/或抑制電極的抽出電壓及/或抑制電壓來啟動或終止該離子射束。射束控制電路500包括一抽出或抑制電壓供應器V 503，例如分別係抽出電壓 VE 352或是抑制電壓VS 360。和圖1的射束控制電路100雷同的係，圖5A的射束控制電路500還進一步包括：一高電壓高速HVHS開關504；一開關控制器508，用於開路與閉合被連接在該供應器503及用於產生大量離子的一離子源120的一電極510之間的HVHS開關504，該等離子能夠以一離子射束(例如離子射束130)的形式被抽出。
射束控制電路500還進一步包括一或多個並聯及/或串聯保護電路510與515，分別用以吸收來自該開關504周圍的電抗構件的能量以及用以保護該開關避免遭到過電壓破壞。該等保護電路510與515還會藉由降低因切換暫態及該HVHS開關504外部的該等電抗構件所引發的任何振盪或是其它此等過電壓來保護該開關504以及該離子植入機的其它組件。該射束控制電路500可以使用在任何離子植入機中，或是使用在可能需要進行射束控制的其它應用中，或是使用在會用到一容易受到該等電極處或是該供應器之輸出處的弧光放電影響之高電壓供應器的電路中。
射束控制電路500係藉由接收一外部的導通或關閉命令508A或是藉由接收從其它此等開關控制器(開關電路)至該開關控制器508之中的同步輸入命令508b來運作。接著，該開關控制器508便會在開始進行離子植入之前先閉合高電壓開關HVHS 504，用以將離子源120的電極320的Va連接至電源供應器503的Vb，用以產生離子射束(舉例來說，圖1的130)。接著，在結束離子植入之後，該開關控制器508便會再次開路高電壓開關504。當HVHS開 關504開路時，由該電路500的電抗構件所產生的任何過電壓便會被保護電路510與515吸收，且電極320處的Va係下降至接近零處並且係終止該離子射束。依此方式，本發明的射束控制電路500便會降低該離子植入系統500的離子射束(舉例來說，圖1的130)的射束工作因子或是導通時間。
舉例來說，一離子植入機通常可能會具有上面開關中的其中兩個，其中一者用於抽出電源供應器，而另一者則用於抑制電源供應器。舉例來說，上面兩個開關通常會由開關控制器508來同步化。
圖5B係本發明的一離子植入系統的射束控制電路501，其係用來藉由切換與該離子植入系統501的一離子源相關聯的陰極320及驅趕電極330的弧光電壓VA 354來啟動或終止該電漿。
射束控制電路501包括一弧光電壓VA 354。和圖1的射束控制電路100雷同的係，圖5B的射束控制電路501還進一步包括；一高速開關504；一開關控制器508，用以開路與閉合被連接在該弧光電壓VA 354及用於產生大量離子的一離子源120的一陰極320與一驅趕電極330之間的該開關504，該等離子能夠以一離子射束(例如離子射束130)的形式被抽出。
因為射束控制電路501係切換非常低的弧光電壓供應器VA 354(舉例來說，約100伏)，所以，舉例來說，通常並不需要圖5A的並聯及/或串聯保護電路510與515來保 護該開關避免受到過電壓破壞。該射束控制電路501可以使用在任何離子植入機中，或是使用在可能需要對該離子射束進行電漿控制的其它應用中。
射束控制電路501係藉由接收一送至該開關控制器508之中的外部導通或關閉命令508A來運作。接著，該開關控制器508便會在開始進行離子植入之前先閉合開關504，用以讓陰極320及驅趕電極330處的電壓Va係等於來自電源供應器354的電壓Vb，用以控制一離子源(舉例來說，圖1的120)的電漿。接著，在結束離子植入之後，該開關控制器508便會再次開路高電壓開關504。當開關504開路時，陰極320及驅趕電極330處的電壓Va係下降至接近零處並且係終止產生該電漿並且禁能該離子射束。依此方式，本發明的射束控制電路501便會降低該離子植入系統501的離子射束(舉例來說，圖1的130)的射束工作因子或是導通時間。
圖5C係本發明的一離子植入系統的射束控制電路502，其係用來藉由切換與該離子植入系統502的一離子源120相關聯的陰極電極320及驅趕電極330的陰極電壓VC 356來啟動或終止該電漿。
射束控制電路502包括一被連接至該陰極320的陰極電壓VC 356以及一被連接至該白熱絲322的高速開關504。該射束控制電路502還進一步包括一開關控制器508，用以開路與閉合被連接在該陰極電壓VC 356及用於產生大量離子的一離子源120的白熱絲322之間的該開關504，該 等離子能夠以一離子射束(例如離子射束130)的形式被抽出。
因為射束控制電路502係切換非常低的陰極電壓VC 356(舉例來說，約600伏)，所以，舉例來說，可能並不需要圖5A的並聯及/或串聯保護電路510與515來保護該開關避免受到過電壓破壞。該射束控制電路502可以使用在任何離子植入機中，或是使用在可能需要對該離子射束進行電漿控制的其它應用中。
和前面相同，射束控制電路502係藉由接收一送至該開關控制器508之中的外部導通或關閉命令508A來運作。接著，該開關控制器508便會在開始進行離子植入之前先閉合開關504，用以讓該白熱絲的電壓Va係等於來自電源供應器VC 356的電壓Vb，用以控制一離子源(舉例來說，圖1的120)的電漿。接著，在結束離子植入之後，該開關控制器508便會再次開路高電壓開關504。當開關504開路時，電壓Va係下降至接近零處並且係終止產生該電漿，其係禁能該離子射束。依此方式，本發明的射束控制電路502便會降低該離子植入系統502的離子射束(舉例來說，圖1的130)的射束工作因子或是導通時間。
圖5A的技術啟動與穩定該離子射束的時間係最快，並且可能快達約1ms。圖5B的技術啟動與穩定該離子射束的時間係較長，並且可以為數秒甚至更長。圖5C的技術啟動與穩定該離子射束的時間係較長，並且可以為數秒甚至更長。不過，圖5A與5B的技術卻可操作於在不及1ms 中便終止該離子射束；而圖5C的技術卻可能需要略長的時間方能終止該離子射束。該些響應時間的理由均涵蓋在每一項該些技術背後的物理學內，並且係相依於Ve與VsuP、Va或是Vc等控制參數分別如何影響該離子射束或電漿。
圖6係一具有一弧光抑制電路610的示範性抑制電極高電壓供應電路600，其可用在本發明的射束控制電路之中(舉例來說，圖5A的保護電路515)。
圖6的抑制電極高電壓供應電路600包括：一高正電壓抽出供應器603，其係饋電給抽出狹縫604；以及一高負電壓抑制供應器606，其係饋電給接地電極609鄰近的抑制電極608。該HV抑制供應器606具有一習知的弧光抑制或保護電路610，其可以會使用一電流限制電阻器612來限制送往該等抑制電極608的弧光電流，使用一電容器614來過濾與穩定該供應器的電壓，以及使用一返馳二極體616來限制在過電壓振盪或是弧光導通-關閉循環期間由該電路的電抗元件所產生的任何反向電壓。在本發明的內文中，該弧光保護電路板610抑可配合本發明的HVHS開關(舉例來說，圖1的104)來使用，用以保護該HVHS開關避免受到破壞。
圖7係可跨越或串聯根據本發明一或多項觀點的一HVHS開關704來使用的一示範性保護電路710，用以吸收來自該個別HV開關704(舉例來說，圖1的開關104)外部的電抗元件的能量並且用以限制跨越該開關的過電壓。 該保護電路710還會藉由降低因來自該HVHS開關704的切換暫態所引發的任何振盪來保護該開關704以及其它相關聯的組件。保護電路710和圖1的保護電路110以及圖5A的510雷同。保護電路710包括一串聯一電阻器RS 的串聯電容器CS ，該保護電路710係繞線並聯一HVHS開關704。該HVHS開關704包括一HVHS開關(舉例來說，由複數個MOSFET電晶體所組成的一串聯堆疊)以及一該開關並聯連接的二極體DP 。舉例來說，該HVHS開關704可以具備或不具備該並聯二極體DP 。
在本發明的內文中便會明白，二或更多個此等HS開關可以彼此串聯或並聯連接，用以開路或閉合介於一電源供應器以及一離子植入機(或是任何其它此類設備)的一離子源之間的連接線。圖8係可用在一離子植入系統(舉例來說，圖2的200)之中具有一開關控制器808(或是一離子射束控制器)的示範性射束控制電路800，其係在一電壓供應器803與該植入機200的一離子源120的一電極820(舉例來說，陰極320)之間運用一高電壓及/或高速HVHS開關504。射束控制電路800和圖1、5A、5B、以及5C的射束控制電路雷同，因此，為精簡起見，本文並不需要再次作完整說明。該射束控制電路800係運用一開關控制器808來定序、控制、以及同步化從其它開關810送往一或多個電極的電壓之連接的重新建立作業，用以協同來自根據本發明一或多項觀點的相關聯離子植入系統的射束工作因子控制命令830或是其它此類強制開關控制命令。射束控制 電路800還圖解可在突波消除以及射束工作因子控制兩者應用中使用相同的開關。
視情況，該等其它HVHS開關810可以係來自相同離子植入機的其它電極供應器，或者，它們可以係來自圖中並未顯示的其它雷同開關控制器808的其它HVHS開關。該些電路的該等各種開關可能必須被同步化，用以確保用於開路與閉合該等開關810的所希順序以及時序。
射束控制電路800可以還進一步包括一送往該開關控制器808的弧光消除偵測電路輸入，舉例來說，其係來自對應於該電極820處之弧光的電流或電壓變化的偵測結果。舉例來說，該弧光偵測電路可以包括一電流變壓器CT 506，其係被用來偵側送往該離子源電極820的電流I 809中的變化或突波。舉例來說，當偵測到一較長的突波時，便可由該開關控制器808來啟動一重繪過程(repaint process)。舉例來說，於此重繪過程期間，該HVHS開關控制器可能會響應於一重繪命令，或者是係響應於一運動控制系統(圖中並未顯示)所達到的位置，而被強制導通/關閉。
因此，因為該等HVHS開關504出現在本發明的電路之中的關係，所以，該植入機系統便具備隨意逕行啟動或關閉該離子射束130的能力，其可利用一開關以手動方式來進行，或是透過來自該等植入機控制系統之一的命令830、透過其電腦、或是藉由一外部輸入來進行，從而讓該運作能力可以最小化該離子射束的工作因子並且最小化 粒子污染。
此外，特別有利的可以係能夠在裝載或卸載一新的晶圓(舉例來說，圖2的242)時、在進行其它類型晶圓交換時、在每一次晶圓掃描的開始/結束時、甚至在一晶圓242的每一次列掃描的部份越程區域(over-travel region)中啟動/關閉該射束130，用以進一步降低射束工作因子。也就是，透過該等HVHS開關來禁能該射束，該束線中該離子射束以及該晶圓處理腔室所需要的總時間便會縮短。據此，本發明的射束控制電路800有助於降低「射束工作因子」並且應而會降低晶圓242上的粒子數，因為該射束有更大的百分比係被用在該晶圓242上，而較少的百分比係被用在該晶圓242旁邊該植入機的其它表面上(舉例來說，在一晶圓的越程區域中)。
還要進一步明白的係，本發明的該等HVHS開關能夠在一或多個特殊頻率處被切換，用以響應於所希的射束工作因子控制輸入及/或偵測到弧光來對該等數個電極電壓及/或射束電流進行調變或是提供動態脈衝寬度控制。除了射束工作因子控制以及消除電極弧光之外，亦可響應於該系統中特定已知的不均勻性來提電源供應器該電源供應器調變(舉例來說，當一特殊的射束電流導致可預期的不均勻性時)。還可以明白的係，雖然使用此調變係希望在一晶圓上達成均勻的劑量，不過電壓，其卻可被用來達成預設的摻雜物曲線，而均勻性則係該通用情況的子集。
雖然本文已經配合用於一離子源與一抽出電極的HV 電源供應器以及用於一離子源與一弧光電壓或陰極電極的電源供應器解釋過本發明的射束控制電路以及開關控制器；不過電壓，應該明白的係，此等電路亦可配合一離子植入機中具有較高與較低電壓與電極的其它電源供應器來使用，或是䣳配合其它此類離子源及加速器來使用，其包含需要進行離子射束、電子射束、或是電漿控制的其它應用，並且因而預期涵蓋在本發明的內文中。
同樣地，還要明白的係，當用來切換上面所討論之較低的陰極電壓或弧光電壓時，本文所討論的高電壓及/或高速開關可能並不需要為高額定電壓或是高額定速度的開關，端視所探討的系統應用的所希響應時間而定。
本發明的其中一項觀點提供一種用以控制離子射束的方法，本文將會提出與說明。本發明的其中一種施行方式係接收一離子射束導通或關閉命令，藉由響應於該離子射束導通命令來閉合一高電壓開關以便在開始進行離子植入之前有效地啟動該離子射束。接著，該等離子便會被植入一目標晶圓內。接著，該離子射束便會藉由響應於該離子射束關閉命令來開路一高電壓開關以便在結束離子植入之後被終止，從而最小化該離子植入系統內的離子射束工作因子以及粒子污染。舉例來說，本文所述的高電壓高速開關可以繞線串聯在該電極以及一提供該電極電位的電壓供應器之間，用以控制該離子射束或是供應該離子射束的電漿。
因此，雖然僅有該離子植入前後的時間區間可降低該 射束工作因子；不過，該些區間卻可能遠短於該離子植入時間的區間。依此方式，便可以改良該離子射束工作因子並且大幅地降低粒子污染潛在性。
圖9中所示的便係其中一種此類方法900，其代表在使用根據本發明數項觀點之本發明圖1的射束控制電路(舉例來說，圖1的100、圖5A的500、以及圖8的800)來降低一離子植入機的一離子射束之工作因子的示範性方法。雖然下文係以一連串的動作或事件來圖解與說明該範例方法900；不過，應該明白的係，本發明並不受限於圖中所示之此等動作或事件的順序。就此方面來說，根據本發明，特定的數項動作亦可以和本文所解釋及/或說明者不同的順序來進行及/或與其它動作或事件同時進行。此外，可能並不需要用到圖中所示的所有步驟方能施行根據本發明的方法。還要進一步注意的係，根據本發明的方法亦可以配合下面來施行：本文所解釋與說明的晶圓或是另一此類目標物；本文所解釋與說明的離子射束或是用以產生離子射束的電漿；本文所解釋與說明的射束控制電路或是用以切換該等各個電極之電壓供應器的高電壓開關；本文所解釋與說明的離子源或是離子植入系統；以及本文並未解釋的其它設備與結構。
方法900包括一種運用一射束控制電路(舉例來說，圖1的100)在一離子植入系統(舉例來說，圖2的200)中最小化粒子污染的示範性射束控制方法，其中，該射束控制電路包括一開關控制器(舉例來說，圖1的108)以及一被連 接在一電壓供應器(舉例來說，圖1的102)及該離子植入系統(舉例來說，圖1的100)的一離子源(舉例來說，圖1的120)之間的高電壓開關(舉例來說，圖1的104)。舉例來說，視情況，一晶圓242可能正在要被一離子射束130植入的過程中(可能係該晶圓或是該離子射束移動)。在910處，該射束控制電路100的開關控制器108係從和開關控制器108雷同的其它此類開關控制電路處接收一離子射束導通或關閉命令108a或是一同步輸入命令108b。舉例來說，該離子射束導通開關命令通常係對應於植入之前圖4A的時間t1。
在920處，接著，該離子射束130便會藉由響應於該離子射束導通命令(舉例來說，圖1的108a)或是響應於該同步輸入命令(當此命令對應於一導通命令時)(舉例來說，圖1的108b)來閉合該高電壓開關(舉例來說，圖1的104)而在時間t3處開始進行離子植入(舉例來說，圖4A的435)之前的時間t1處先被啟動並維持第一時間區間(舉例來說，圖4A的431)。舉例來說，該第一時間區間(舉例來說，圖4A的431)係讓該離子射束130有足夠的時間在開始進行離子植入之前達到穩定。舉例來說，倘若切換該抽出電壓(舉例來說，圖3B的VE 352)或是該抑制電壓(舉例來說，圖3B的VS 360)的話，那麼，約1ms便可提供足夠的時間；不過，倘若切換該弧光電壓(舉例來說，圖3B的VA 354)或是該陰極電壓(舉例來說，圖3B的VC 356)的話，那麼，該電漿(舉例來說，圖3B的350)以及離子射束(舉例來說， 圖3B的130)便可能需要數秒甚至更多時間方能達到穩定。
舉例來說，在930處，來自離子射束(舉例來說，圖1的130)的離子係被植入一目標晶圓(舉例來說，圖2的242)或是另一此類目標物內。
最後，在940處，該離子射束便會藉由響應於該離子射束130關閉命令(舉例來說，圖1的108a)或是響應於該同步輸入命令(當此命令對應於一關閉命令時)(舉例來說，圖1的108b)來開路該高電壓開關104而在時間t4處結束離子植入435之後的時間t2處被終止。不論該HVHS開關(舉例來說，圖1的104)究竟係關閉該抽出電壓、抑制電壓、弧光電壓、或是陰極電壓，介於時間t4與時間t2之間的第二時間區間432均可能非常的短，舉例來說，約1ms甚至更短，因為該電漿(舉例來說，圖3B的350)或是該離子射束(舉例來說，圖3B的130)幾乎係瞬間消失。
而後便會結束該控制離子射束的方法，其中，進一步的導通/關閉命令可能會接續被套用至本發明的射束控制電路，其中，藉由切換一離子植入系統的離子源的該等供應電壓中一或多者便可最小化該離子射束的工作因子並且可以大幅地減少粒子污染。
熟習本技術的人士便會明白，該等HVHS開關基本上可套用至任何離子源的抽出系統、抑制系統、弧光系統、或是陰極系統。還應該明白的係，本文所述的觀點可等效地套用至其它離子源，其包含在「軟離子化」離子源中提供主電子射束電流的離子源、在RF或微波離子源中提供 RF或微波功率的離子源；以及可等效地套用至無弧光放電源。
雖然上面已經針對特定的觀點及施行方式解釋與說明過本發明，不過應該明白的係，熟習本技術的人士在閱讀且瞭解本說明書及附圖之後便可進行等效的變更與修正。尤其是針對上述組件(裝配件、裝置、電路、系統、…等)所實施的各項功能來說，除非特別提及，否則用來說明此等組件的詞語(包含「構件」相關詞在內)均希望對應於用來實施所述組件之指定功能的任何組件(也就是，具有等效功能的組件)，即使結構上不等同於本文中所圖解之本發明示範實行方式中用來實施該項功能的揭示結構亦無妨。此外，雖然本文僅針對數種實行方式之一來揭示本發明的某項特殊特點，不過此項特點卻可結合其它實行方式中的一或多項其它特點，此為任何給定或特殊應用所期望達成且相當有利者。再者，詳細說明以及申請專利範圍中均用到「包含」、「具有」等詞語，甚至其變化詞語，此等詞語均與「包括」一詞電同，希望具有包容之意。另外，本文中所使用的「示範性」一詞僅係代表一範例，而並非係最佳實施例。
100‧‧‧射束控制電路
102‧‧‧電源供應器
104‧‧‧高電壓高速開關
108‧‧‧開關控制器
108a‧‧‧導通或關閉命令
108b‧‧‧同步輸入命令
110‧‧‧保護電路
115‧‧‧保護電路
120‧‧‧離子源
130‧‧‧離子射束
200‧‧‧離子植入系統
208‧‧‧抽出/抑制電極
210‧‧‧第一區域
212‧‧‧質量分析磁鐵
220‧‧‧第二區域
230‧‧‧第三區域
232‧‧‧解析孔徑與減速板
234‧‧‧法拉第杯
236‧‧‧電漿淋浴器
240‧‧‧末端站
242‧‧‧晶圓
244‧‧‧法拉第杯
300‧‧‧離子源
302‧‧‧離子源
304‧‧‧弧光腔室
308‧‧‧抑制電極
310‧‧‧接地電極
320‧‧‧陰極
322‧‧‧白熱絲
330‧‧‧驅趕電極
332‧‧‧弧形狹縫
340‧‧‧氣體入口
350‧‧‧電漿
352‧‧‧抽出電壓
354‧‧‧弧光電壓
356‧‧‧陰極電壓
358‧‧‧白熱絲電流
360‧‧‧抑制電壓
362‧‧‧接地電位
500‧‧‧射束控制電路
501‧‧‧射束控制電路
502‧‧‧射束控制電路
503‧‧‧抽出或抑制電壓供應器
504‧‧‧高電壓高速開關
508‧‧‧開關控制器
508a‧‧‧導通或關閉命令
508b‧‧‧同步輸入命令
510‧‧‧保護電路
515‧‧‧保護電路
600‧‧‧抑制電極高電壓供應電路
603‧‧‧高正電壓抽出供應器
604‧‧‧抽出狹縫
606‧‧‧高負電壓抑制供應器
608‧‧‧抑制電極
609‧‧‧接地電極
610‧‧‧弧光抑制電路
612‧‧‧電阻器
614‧‧‧電容器
616‧‧‧二極體
704‧‧‧高電壓高速開關
710‧‧‧保護電路
RS ‧‧‧電阻器
CS ‧‧‧電容器
DP ‧‧‧二極體
800‧‧‧射束控制電路
803‧‧‧電壓供應器
808‧‧‧開關控制器
809‧‧‧電流
810‧‧‧開關
820‧‧‧電極
830‧‧‧射束工作因子控制命令
圖1係根據本發明一或多項觀點的一離子植入系統的射束控制電路100之組件的概略方塊圖，其係用來啟動或終止與該離子植入系統的一離子源相關聯的離子射束；圖2係可運用本發明圖1的射束控制電路的一示範性 離子植入系統的簡化方塊圖；圖3A係可由本發明圖1的射束控制電路來控制的一示範性離子源的簡化示意圖；圖3B係可由本發明圖1的射束控制電路來控制的一示範性離子源的電連接簡化概略示意圖；圖4A係用於控制可根據圖1的本發明來使用的離子植入機之離子射束的射束信號電壓與控制信號電壓的關係圖；圖4B係先前技術中的射束信號與植入時間區間的關係圖；圖5A係根據本發明一或多項觀點的一離子植入系統的射束控制電路500的一實施例的概略方塊圖，其係用來藉由切換與該離子植入系統的一離子源相關聯的個別電極的抽出電壓及/或抑制電壓來啟動或終止該離子射束；圖5B係根據本發明一或多項觀點的一離子植入系統的射束控制電路501的另一實施例的概略方塊圖，其係用來藉由切換與該離子植入系統的一離子源相關聯的陰極/驅趕電極(repeller)以及該弧光腔室之間的弧光電壓來啟動或終止該弧光腔室之中的電漿；圖5C係根據本發明一或多項觀點的一離子植入系統的射束控制電路502的另一實施例的概略方塊圖，其係用來藉由切換與該離子植入系統的一離子源相關聯的白熱絲以及陰極/驅趕電極之間的陰極電壓來啟動或終止該弧光腔室之中的電漿； 圖6係一具有一弧光抑制電路的示範性抑制電極高電壓供應電路的簡化概略示意圖，其可用在本發明的射束控制電路之中；圖7係可跨越或串聯根據本發明一或多項觀點的一HVHS開關來使用的一示範性保護電路的概略示意圖，用以吸收來自該個別HV開關外部的電抗元件的能量並且用以限制跨越該開關的過電壓；圖8係用在一離子植入機之中的一示範性射束控制電路800的簡化概略示意圖，其係在一電壓供應器與該植入機的一電極之間運用一HVHS開關，並且係依據電流電壓偵測結果、來自其它開關或其它開關控制器的同步化信號、工作因子控制輸入命令、運動控制系統、或是來自根據本發明一或多項觀點的離子植入系統的強制開關控制命令運用一開關來定序、控制、以及同步化送往一或多個電極的電流與電壓的終止與啟動作業，圖中還進一步圖解可在脈衝消除應用以及射束工作因子控制應用兩者中使用相同的開關；以及圖9係在使用根據本發明一或多項觀點之本發明圖1的射束控制電路的一離子植入機之中進行離子射束控制的一示範性方法的流程圖。
100‧‧‧射束控制電路
102‧‧‧電源供應器
104‧‧‧高電壓高速開關
108‧‧‧開關控制器
108a‧‧‧導通或關閉命令
108b‧‧‧同步輸入命令
110‧‧‧保護電路
115‧‧‧保護電路
120‧‧‧離子源
130‧‧‧離子射束

Claims (35)

  1. 一種用於一離子植入系統的射束控制電路，其包括：一高電壓開關，其係串聯一電源供應器以及與該離子植入系統的一離子源部份相關聯的一電極，其可操作於中斷或是重新建立該電源供應器與該電極之間的連接；以及一開關控制器，其可操作於藉由控制該高電壓開關使其在開始進行離子植入之前閉合並且在離子植入之後開路，來控制該離子植入系統內所產生的射束的工作因子，從而最小化粒子污染；其中，該開關控制器可進一步操作於控制該高電壓開關，使其在開始進行離子植入之前的第一時間區間中係閉合並且係在結束離子植入之後的第二時間區間中保持閉合。
  2. 如申請專利範圍第1項之射束控制電路，其進一步包括與該高電壓開關相關聯的一或多個保護電路，它們可操作於吸收來自該高電壓開關外部的電抗元件的能量，並且用以限制跨越該開關的過電壓。
  3. 如申請專利範圍第2項之射束控制電路，其中，該電源供應器以及與該離子植入系統的該離子源部份相關聯的電極包括下面一或多者：抑制電壓電源供應器以及抽出電壓電源供應器以及與該離子源相關聯的電極。
  4. 如申請專利範圍第2項之射束控制電路，其中，該等保護電路之一係串聯其所保護的HV開關。
  5. 如申請專利範圍第2項之射束控制電路，其中，該等 保護電路之一係並聯其所保護的HV開關。
  6. 如申請專利範圍第1項之射束控制電路，其進一步包括一同步化電路，其可操作於針對該離子植入系統的二或更多個高電壓開關的開路與閉合來同步化並且提供時脈給二或更多個射束控制電路的二或更多個開關控制器。
  7. 如申請專利範圍第1項之射束控制電路，其中，該電源供應器以及與該離子植入系統的該離子源部份相關聯的電極包括一陰極電壓電源供應器以及與該離子源相關聯的電極。
  8. 如申請專利範圍第1項之射束控制電路，其中，該電源供應器以及與該離子植入系統的該離子源部份相關聯的電極包括一弧光電壓電源供應器以及與該離子源相關聯的電極。
  9. 如申請專利範圍第1項之射束控制電路，其中，該射束的工作因子包括預設導通時間和預設導通時間加上關閉時間的比例，其中，該預設導通時間通常係對應於離子植入時間以及離子射束趨穩時間；而該預設關閉時間則通常係對應於該離子植入後面該射束的閒置時間。
  10. 如申請專利範圍第1項之射束控制電路，其中，該等第一時間區間與第二時間區間之一係介於約一毫秒與約兩分鐘之間。
  11. 如申請專利範圍第1項之射束控制電路，其中，該等第一時間區間與第二時間區間之一為約一毫秒甚至更短。
  12. 如申請專利範圍第1項之射束控制電路，其中，該開關控制器可操作於偵測和該電極相關聯的電流或電壓變化並且用以依據該偵測結果來控制一或多個高電壓開關使其開路或閉合，以便消除與該離子源相關聯的弧光。
  13. 如申請專利範圍第1項之射束控制電路，其中，該開關控制器還可進一步操作於於下面其中一者期間來終止該離子射束：抵達一晶圓裝載或卸載位置處、進行手動射束關閉切換作業、進行弧光偵測、以及進行晶圓更換；並且用以於下面其中一者期間來啟動該離子射束：進行手動射束導通切換作業、在進行晶圓更換之後、於進行裝載作業之後、以及當收到要植入另一晶圓的命令時。
  14. 如申請專利範圍第1項之射束控制電路，其中，該開關控制器還可進一步操作於接收來自該離子植入系統或是一運動控制系統的射束工作因子命令，以便於下面其中一者期間來禁能該高電壓開關：抵達晶圓更換位置、收到手動射束關閉切換命令、等待下一個晶圓或植入自動恢復、以及在進行晶圓更換之前。
  15. 如申請專利範圍第1項之射束控制電路，其中，該開關控制器係受一外部控制輸入的指揮。
  16. 如申請專利範圍第1項之射束控制電路，其進一步包括：一觸發控制電路，其可操作於偵測和該電極相關聯的電流或電壓變化並且用以依據該偵測結果來控制一或多個高電壓開關使其開路或閉合；以及 一或多個保護電路，每一個保護電路均與該等高電壓開關之一相關聯，其可操作於吸收來自該個別高電壓開關外部的電抗元件的能量，並且用以限制跨越該開關的過電壓。
  17. 一種用於在一離子植入系統中最小化粒子污染的射束控制電路，其包括：一離子源，用以產生可以離子射束的形式被抽出的大量離子；一高電壓開關，其係被串聯在一電源供應器以及與該離子植入系統的該離子源部份相關聯的一電極之間，其可操作於中斷或是重新建立該電源供應器與該電極之間的連接；以及一開關控制器，其可操作於藉由閉合該高電壓開關在進行離子植入之前來啟動該離子射束，並且用以藉由開路該高電壓開關在進行離子植入之後來終止該離子射束，從而最小化粒子污染；其中，該開關控制器可進一步操作於控制該高電壓開關，使其在開始進行離子植入之前的第一時間區間中係閉合並且係在結束離子植入之後的第二時間區間中保持閉合。
  18. 如申請專利範圍第17項之射束控制電路，其進一步包括與該高電壓開關相關聯的一或多個保護電路，它們可操作於吸收來自該高電壓開關外部的電抗元件的能量，並且用以限制跨越該開關的過電壓。
  19. 如申請專利範圍第18項之射束控制電路，其中，該電源供應器以及與該離子植入系統的該離子源部份相關聯的電極包括下面一或多者：抑制電壓電源供應器以及抽出電壓電源供應器以及與該離子源相關聯的電極。
  20. 如申請專利範圍第18項之射束控制電路，其中，該等保護電路之一係串聯其所保護的HV開關。
  21. 如申請專利範圍第18項之射束控制電路，其中，該等保護電路之一係並聯其所保護的HV開關。
  22. 如申請專利範圍第17項之射束控制電路，其進一步包括一同步化電路，其可操作於針對該離子植入系統的二或更多個高電壓開關的開路與閉合來同步化並且提供時脈給二或更多個射束控制電路的二或更多個開關控制器。
  23. 如申請專利範圍第17項之射束控制電路，其中，該電源供應器以及與該離子植入系統的該離子源部份相關聯的電極包括一陰極電壓電源供應器以及與該離子源相關聯的電極。
  24. 如申請專利範圍第17項之射束控制電路，其中，該電源供應器以及與該離子植入系統的該離子源部份相關聯的電極包括一弧光電壓電源供應器以及與該離子源相關聯的電極。
  25. 如申請專利範圍第17項之射束控制電路，其中，該射束的工作因子包括預設導通時間和預設導通時間加上關閉時間的比例，其中，該預設導通時間通常係對應於離子植入時間以及離子射束趨穩時間；而該預設關閉時間則通 常係對應於該離子植入後面該射束的閒置時間。
  26. 如申請專利範圍第17項之射束控制電路，其中，該等第一時間區間與第二時間區間之一係介於約一毫秒與約兩分鐘之間。
  27. 如申請專利範圍第17項之射束控制電路，其中，該等第一時間區間與第二時間區間之一為約一毫秒甚至更短。
  28. 如申請專利範圍第18項之射束控制電路，其中，該開關控制器還可進一步操作於於下面其中一者期間來終止該離子射束：抵達一晶圓裝載或卸載位置處、進行手動射束關閉切換作業、進行弧光偵測、以及進行晶圓更換；並且用以於下面其中一者期間來啟動該離子射束：進行手動射束導通切換作業、在進行晶圓更換之後、於進行裝載作業之後、以及當收到要植入另一晶圓的命令時。
  29. 如申請專利範圍第18項之射束控制電路，其中，該開關控制器還可進一步操作於接收來自該離子植入系統或是一運動控制系統的射束工作因子命令，以便於下面其中一者期間來禁能該高電壓開關：抵達晶圓更換位置、收到手動射束關閉切換命令、等待下一個晶圓或植入自動恢復、以及在進行晶圓更換之前。
  30. 如申請專利範圍第18項之射束控制電路，其進一步包括：一觸發控制電路，其可操作於偵測和該電極相關聯的電流或電壓變化並且用以依據該偵測結果來控制一或多個 高電壓開關使其開路或閉合；以及一或多個保護電路，每一個保護電路均與該等高電壓開關之一相關聯，其可操作於吸收來自該個別高電壓開關外部的電抗元件的能量，並且用以限制跨越該開關的過電壓。
  31. 一種運用射束控制電路來降低一離子射束的工作因子以便最小化一離子植入系統中粒子污染的方法，該射束控制電路包括一開關控制器以及一被連接在一電壓供應器及與該離子植入系統的一離子源相關聯的一電極之間的高電壓開關，該方法包括：接收射束導通命令或關閉命令之一；響應於該射束導通命令來閉合該高電壓開關，用以在開始進行離子植入之前來啟動該離子射束；植入離子；以及響應於該射束關閉命令來開路該高電壓開關，用以在結束離子植入之後來終止該離子射束，從而最小化該射束的工作因子以及減少粒子污染；其中，該射束控制電路還可進一步操作於控制該高電壓開關，使其在偵測到一弧光之後的一預設時間週期中係開路。
  32. 如申請專利範圍第31項之方法，其進一步包括同步化二或更多個開關控制器，它們具有用以啟動或終止該離子植入機之射束的二或更多個高電壓開關。
  33. 如申請專利範圍第31項之方法，其中，該開關控制 器還可進一步操作於控制該高電壓開關，使其在開始進行離子植入之前的第一時間區間中係閉合並且係在結束離子植入之後的第二時間區間中保持閉合。
  34. 如申請專利範圍第31項之方法，其中，該離子射束係被該高電壓開關強制導通或關閉。
  35. 如申請專利範圍第31項之方法，其中，該開關控制器還可進一步操作於於下面其中一者期間來終止該離子射束：抵達一晶圓裝載或卸載位置處、進行手動射束關閉切換作業、進行弧光偵測、以及進行晶圓更換；並且用以於下面其中一者期間來啟動該離子射束：進行手動射束導通切換作業、在進行晶圓更換之後、於進行裝載作業之後、以及當收到要植入另一晶圓的命令時。
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