TWI486993B - 處理裝置、離子植入裝置及離子植入方法 - Google Patents

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Description

處理裝置、離子植入裝置及離子植入方法
本發明是有關於一種處理裝置，特別是有關於一種離子植入裝置。
離子植入是很廣泛地被使用於半導體製造之中。在一離子植入裝置之中，一離子束是被產生以及被引導至一半導體晶圓，以植入離子於其中，因而會形成具有所需導電度之離子植入區域。對於不同形式之離子植入區域而言，不同的離子束性質(例如，束電流及/或束能量)是被使用。各種形式之離子植入裝置是被開發去提供不同特性之離子束。此種離子植入裝置之例子包括有中電流植入機(MCI)、高電流植入機(HCI)以及高能量植入機(HEI)。不同形式之離子植入裝置通常是被提供做為分別之工具。
本發明基本上採用如下所詳述之特徵以為了要解決上述之問題。
本發明之一實施例提供一種處理裝置，其包括一末端站，係支撐一工件；一離子束產生器，係產生一離子束朝向該末端站；以及一掃描裝置，係以一橫向掃描方向掃描該離 子束，其中，該掃描裝置係設置於朝向該末端站之該離子束之一第一路徑之中以及朝向該末端站之該離子束之一第二路徑之外。
根據上述之實施例，該處理裝置更包括一輸出多極裝置，係共通於該第一路徑及該第二路徑，其中，該輸出多極裝置係位於在該掃描裝置與該末端站間之該第一路徑之上以及位於在該離子束產生器與該末端站間之該第二路徑之上，以及該輸出多極裝置係在該離子束到達該工件之前控制該離子束之均勻性。
根據上述之實施例，該處理裝置更包括一多極裝置，係在該離子束到達該輸出多極裝置之前控制該離子束之平行度。
根據上述之實施例，該多極裝置係為一第一中間多極裝置，以及該第一中間多極裝置係位於在該離子束產生器與該輸出多極裝置間之該第二路徑之上。
根據上述之實施例，該多極裝置係為一第二中間多極裝置，以及該第二中間多極裝置係位於在該離子束產生器與該輸出多極裝置間之該第二路徑之上。
根據上述之實施例，該處理裝置更包括一減速台，係設置於該離子束產生器與該輸出多極裝置之間，其中，該減速台係線性減速位於該第一路徑中之該離子束或使位於該第二路徑中之該離子束偏斜。
根據上述之實施例，該離子束產生器具有至少兩個電弧室，以及該至少兩個電弧室係個別運作或結合運作，用 以變化該離子束之一束電流或一束能量。
根據上述之實施例，該掃描裝置係可移動離開該第二路徑。
本發明之另一實施例提供一種離子植入裝置，其包括一末端站，係支撐要被離子植入之一工件；一離子束產生器，係產生一離子束朝向該末端站，其中，該離子束具有一第一型態及一第二型態，以及該第一型態係不同於該第二型態；一掃描裝置，係位於一第一路徑之上，並且係掃描具有該第一型態以及沿著該第一路徑以一掃描方向被傳送之該離子束，其中，該掃描方向係橫切於該第一路徑；一減速台，係設置於一第二路徑之上，並且係減速具有該第二型態以及沿著該第二路徑被傳送之該離子束，其中，該第二路徑係部分偏離於該第一路徑；以及一輸出多極裝置，係共通於該第一路徑及該第二路徑，其中，該輸出多極裝置係位於在該掃描裝置與該末端站間之該第一路徑之上以及位於在該離子束產生器與該末端站間之該第二路徑之上，以及該輸出多極裝置係在該離子束到達該工件之前控制該離子束之均勻性。
根據上述之實施例，該離子植入裝置更包括一第一中間多極裝置，係位於在該掃描裝置與該輸出多極裝置間之該第一路徑之上，用以在該離子束到達該輸出多極裝置之前控制該離子束之平行度。
根據上述之實施例，該離子植入裝置更包括一第二中間多極裝置，係位於在該離子束產生器與該減速台間之該第二路徑之上，用以在該離子束到達該輸出多極裝置之前控制 該離子束之平行度。
根據上述之實施例，該離子植入裝置更包括一真空室，係容納該離子束產生器、該掃描裝置、該第一中間多極裝置、該第二中間多極裝置、該減速台及該輸出多極裝置。
根據上述之實施例，該減速台係進一步位於在該掃描裝置與該輸出多極裝置間之該第一路徑之上，該第一路徑係直線延伸通過該減速台，以及該第二路徑具有位於該減速台中之一彎折區。
根據上述之實施例，該離子束產生器具有一雙重離子源。
根據上述之實施例，該離子植入裝置更包括一致動器，係用以使該掃描裝置移動出該第二路徑，以回應於產生該離子束之該離子束產生器，其中，該離子束具有沿著該第二路徑之該第二型態。
本發明之又一實施例提供一種離子植入方法，其包括：產生一第一離子束及一第二離子束，其中，該第一離子束及該第二離子束具有不同之型態；掃描及引導該第一離子束於一工件處，以執行離子植入於該工件之上；以及引導該第二離子束於該工件處，以執行離子植入於該工件之上，其中，該第一離子束及該第二離子束係依循不同之路徑。
根據上述之實施例，該離子植入方法更包括：在引導該第二離子束於該工件處之前，減速該第二離子束。
根據上述之實施例，該離子植入方法更包括：在引導該第一離子束於該工件處之前，加速被掃描之該第一離子 束。
根據上述之實施例，該第一型態具有一點狀束輪廓，以及該第二型態具有一帶狀束輪廓。
根據上述之實施例，該第一型態比該第二型態具有一較低之束電流。
為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例並配合所附圖式做詳細說明。
100‧‧‧處理裝置
110、210‧‧‧離子束產生器
120、220‧‧‧掃描裝置
130、230‧‧‧第一中間多極裝置
140、240‧‧‧第二中間多極裝置
150、250‧‧‧減速台
160、260‧‧‧輸出多極裝置
170、270‧‧‧末端站
180‧‧‧控制器
191、291‧‧‧第一路徑
192、392‧‧‧第二路徑
200‧‧‧離子植入裝置
205‧‧‧真空室
211、511‧‧‧分析儀磁鐵單元
213‧‧‧彎曲內部通道
214‧‧‧側壁
215、215a-215d、225、235、265、315、345、365‧‧‧束輪廓
252‧‧‧進入電極
254‧‧‧離開電極
295‧‧‧工件
299‧‧‧致動器
313、352、354‧‧‧偏轉電極
400、450‧‧‧離子源
412、454、456‧‧‧電弧室
414‧‧‧電極
416‧‧‧電源
418‧‧‧接口
420‧‧‧工作氣體供應器
422、464、466‧‧‧電弧狹縫
424‧‧‧萃取電極
426、474、476‧‧‧萃取狹縫
500‧‧‧束引導組件
513‧‧‧第一多極裝置
515‧‧‧第二多極裝置
517‧‧‧第三多極裝置
521‧‧‧多極電極
523‧‧‧核心
525、527、529、531‧‧‧線圈
B1、B2、516、518、519、520‧‧‧離子束
第1圖係顯示根據一些實施例之一處理裝置之示意方塊圖；第2圖係顯示根據一些實施例之一離子植入裝置於一第一模式下之俯視示意圖；第3圖係顯示根據第2圖之離子植入裝置於一第二模式下之俯視示意圖；第4A圖係顯示根據一些實施例之一離子束產生器之一離子源之剖面示意圖；第4B圖係顯示根據一些實施例之一離子束產生器之一離子源之立體分解示意圖；第5A圖及第5B圖係顯示根據一些實施例之一離子束產生器之一束引導組件於不同運作模式下之立體示意圖；第5C圖係顯示根據一些實施例之一多極電極之側視示意圖；以及第6圖係顯示根據一些實施例之一離子植入方法之流程圖。
茲配合圖式說明本發明之較佳實施例。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。
第1圖係顯示根據一些實施例之一處理裝置100之示意方塊圖。處理裝置100包括有一離子束產生器110、一掃描裝置120、一第一中間多極裝置130、一第二中間多極裝置140、一減速台150、一輸出多極裝置160、一末端站170及一控制器180。掃描裝置120、第一中間多極裝置130及輸出多極裝置160是沿著位於在離子束產生器110與末端站170間之一第一路徑191被配置。第二中間多極裝置140、減速台150及輸出多極裝置160是沿著位於在離子束產生器110與末端站170間之一第二路徑192被配置。第二路徑192係至少部分地偏離於第一路徑191。
離子束產生器110係產生一離子束(未標示符號於第1圖之中)，而此離子束具有一第一型態及一第二型態。在一或多個離子束特性(包括束電流、束能量及束輪廓等)之中，第一型態係不同於第二型態。離子束產生器110係沿著第一路徑191傳送具有第一型態之離子束以及沿著第二路徑192傳送具有第二型態之離子束朝向末端站170。在一或多個實施例之中，離子束產生器110具有用於產生離子之一離子源以及用於引導與收集離子至一離子束中之一束引導組件。根據一些實施 例之一離子源將被敘述於第4A圖至第4B圖之中。根據一些實施例之一束引導組件將被敘述於第5A圖至第5C圖之中。
掃描裝置120是位於第一路徑191之上之離子束產生器110之下游處，而非位於第二路徑192之上。掃描裝置120係以一掃描方向掃描具有該第一型態之離子束，其中，該掃描方向係橫切於第一路徑191。在一或多個實施例之中，掃描裝置120具有一對線圈用以產生一電磁場。當離子束通過該對線圈時，時間變化之電磁場會使離子束中之離子偏斜，根據左手規則或右手規則。因此，整個離子束是被往復偏斜。根據一些實施例之掃描裝置120之運作之額外細節將被敘述於第2圖至第3圖以及第6圖之中。用於掃描離子束之其他機構係可使用於一些實施例之中。
第一中間多極裝置130是位於第一路徑191上之掃描裝置120之下游處。第一中間多極裝置130是用以控制離子束之平行度。換言之，第一中間多極裝置130是用以調整離子束中之離子之軌道為平行的或盡可能平行的。因此，從第一中間多極裝置130所輸出之離子束包括有以平行或實質上平行軌道行進之離子。根據一些實施例之第一中間多極裝置130之運作之額外細節將被敘述於第2圖與第5C圖之中。在一或多個實施例之中，第一中間多極裝置130可以從處理裝置100中被省略掉。
第二中間多極裝置140是位於第二路徑192上之離子束產生器110之下游處。類似於第一中間多極裝置130，第二中間多極裝置140是用以控制沿著第二路徑192之離子束之平 行度。根據一些實施例之第二中間多極裝置140之運作之額外細節將被敘述於第3圖與第5C圖之中。在一或多個實施例之中，第二中間多極裝置140可以從處理裝置100中被省略掉。
減速台150是位於第二路徑192上之第二中間多極裝置140之下游處。減速台150是用以在離子束到達位於末端站170處之工件之前使離子束減速。在一或多個實施例之中，減速台150具有一或多個減速電極，其具有正電位以減速帶正電之離子。再者，減速台150係用以使位於第二路徑192上之離子束偏斜回至第一路徑191。在一或多個實施例之中，減速台150是被關掉於一或多個運作模式之中。根據一些實施例之減速台150之運作之額外細節將被敘述於第2圖與第3圖之中。
輸出多極裝置160係共通於第一路徑191及第二路徑192。在第一路徑191之上，輸出多極裝置160係位於第一中間多極裝置130之下游。在第二路徑192之上，輸出多極裝置160係位於減速台150之下游。輸出多極裝置160係用以控制離子束之均勻性。換言之，輸出多極裝置160係用以調整束電流及/或束能量為均勻的或盡可能為均勻的。因此，從輸出多極裝置160所輸出之離子束是均勻的或實質上是均勻的，因而可允許均勻的離子被施加於一工件。根據一些實施例之輸出多極裝置160之運作之額外細節將被敘述於第2-3圖與第5C圖之中。在一或多個實施例之中，輸出多極裝置160可以從處理裝置100中被省略掉。
末端站170是位於第一路徑191之末端處。末端站170是用以支撐一工件。在一或多個實施例之中，工件係為一 半導體晶圓。末端站170包括有一夾座以固持工件以及一致動器以移動夾座於一或多個方向之中。夾座之移動可讓離子束以一均勻方式照射於工件之上。在一些實施例之中，末端站170更具有一負載室用以轉移晶圓至處理裝置100之中以及從處理裝置100中轉移出去。在一些實施例之中，末端站170更具有一測量裝置用以測量照射於工件上之離子束之工件特性，因而可提供回授資訊以調整被施加於工件之離子束。被測量之離子束特性之例子包括束輪廓、束能量及束電流。
控制器180是連接於處理裝置100之各種元件，亦即，離子束產生器110、掃描裝置120、第一中間多極裝置130、第二中間多極裝置140、減速台150、輸出多極裝置160及末端站170，用以控制各種元件之運作。舉例來說，控制器180係控制離子束產生器110，以變化一或多個離子束特性，包括束輪廓、束能量及束電流。控制器180係進一步控制掃描裝置120之掃描運作之參數，例如，掃描頻率。控制器180亦控制第一中間多極裝置130及第二中間多極裝置140之平行度調整運作、減速台150之離子束減速控制以及輸出多極裝置160之均勻度調整控制。控制器180是連接於末端站170，以控制工件轉移及夾座移動。在一或多個實施例之中，控制器180是連接於位於末端站170中之測量裝置，以接收回授資訊，用以調整處理裝置100之一或多個其他元件之運作。在一些實施例之中，控制器180係為一或多個電腦或微處理器，以執行一或多個在此所述之功能。在一些實施例之中，控制器180係為一或多個微處理器，以執行一或多個在此所述之功能。
在一些實施例之中，處理裝置100係執行離子植入於一工件之上，例如，一半導體晶圓。此外，處理裝置100可以執行使用離子束之其他處理，例如，薄膜沉積或表面處理。再者，處理裝置100係不只處理晶圓，其還處理其他形式之底材，例如，太陽能面板。
第2圖及第3圖係顯示根據一些實施例之一離子植入裝置200之俯視示意圖。第2圖係顯示離子植入裝置200於一第一運作模式下之俯視示意圖。第3圖係顯示離子植入裝置200於一第二運作模式下之俯視示意圖。離子植入裝置200係為處理裝置100之一種範例。離子植入裝置200具有一真空室205，係用以維持一真空環境，其中，離子植入裝置200之其他元件是被容納於真空室205之中。離子植入裝置200在真空室205之中更具有一離子束產生器210、一掃描裝置220、一第一中間多極裝置230、一第二中間多極裝置240、一減速台250、一輸出多極裝置260及一末端站270，其乃是類似於關於處理裝置100所討論之離子束產生器110、掃描裝置120、第一中間多極裝置130、第二中間多極裝置140、減速台150、輸出多極裝置160及末端站170。離子植入裝置200更具有一控制器，其乃是類似於處理裝置100之控制器180。離子植入裝置200亦具有一致動器299，例如，一馬達，係用以使掃描裝置220移動出一離子束之一路徑。在一或多個實施例之中，致動器299是從離子植入裝置200中被省略掉，以及從離子束產生器210離去之離子束是被偏轉。為了簡化說明起見，第二中間多極裝置240並未被顯示於第2圖之中，以及第一中間多極裝置230未被顯示於第3圖之 中。
如第2圖所示，離子束產生器210、掃描裝置220、第一中間多極裝置230、第二中間多極裝置240、減速台250、輸出多極裝置260及末端站270是沿著一第一路徑291被配置，其乃是類似於關於處理裝置100所討論之第一路徑191。一X方向係表示被一夾座支撐於末端站270之一工件295在一離子植入過程中被往復移動之一方向。一Y方向係表示掃描裝置220之一掃描方向。一Z方向係表示離子束照射工件295之一方向。在一些實施例之中，X、Y及Z方向係為相互垂直的。在至少一實施例之中，一或多個之X、Y及Z方向不是垂直於彼此。第一路徑291係為延伸於Z方向中之一直線。在至少一實施例之中，第一路徑291不是直線的。
離子束產生器210是部份地被顯示於第2圖之中，以一分析儀磁鐵單元(AMU)211之形式。在一些實施例之中，離子束產生器210之一或多個其他元件是位於分析儀磁鐵單元211之下游以及離子植入裝置200之其他元件之上游。分析儀磁鐵單元211具有一彎曲內部通道213以及沿著彎曲內部通道213被配置之一或多個磁鐵(未被標號)。一離子束係進入分析儀磁鐵單元211之彎曲內部通道213，並且係被磁鐵之磁場所彎曲。因此，離子束中之離子係被偏轉至彎曲內部通道213之側壁214之中。分析儀磁鐵單元211係允許離子束中之剩餘離子離去做為一離子束B1。
沿著第一路徑291從分析儀磁鐵單元211離開之離子束B1具有一束輪廓215，其係為垂直於第一路徑291之離子束 之一截面。束輪廓215係為一點狀束輪廓，其具有X與Y方向之尺寸小於工件295之對應尺寸。倘若具有束輪廓215之離子束是被照射於工件295之上，則末端站270將會使工件295以一2D(二維)掃描運動移動於X與Y方向中，以確保離子植入是被執行於整體之上或工件295之表面上。如此之一2D掃描運動比起沿著X方向之一1D(一維)掃描運動係使用更多的時間。
掃描裝置220係以一掃描方向掃描離子束，亦即，以方向Y，橫切於第一路徑291之方向Z。從掃描裝置220離開之被掃瞄的離子束具有一束輪廓225。束輪廓225是由複數個束輪廓215(例如，顯示於第2圖中之束輪廓215a-215d)之結合所形成，當具有束輪廓215之離子束是被掃描裝置220前後被偏轉於掃描方向Y時。在一或多個實施例之中，掃描裝置220之一掃描頻率是介於60Hz與999Hz之間。掃描裝置220之掃描動作會增加束輪廓225於Y方向之尺寸至相同於或大於工件295之對應尺寸。因此，現在是足夠的對於末端站270去沿著X方向移動工件295於一1D掃描之中，而仍確保離子植入被執行於工件295之整體或表面之上。如此之一1D掃描運動係使用少於一2D掃描運動之時間。
第一中間多極裝置230係控制從掃描裝置220離開之離子束之束平行度。從第一中間多極裝置230離開之離子束具有一束輪廓235，其已改善了束平行度，例如，沿著Y方向，相較於束輪廓225之束平行度。
具有束輪廓235之離子束會通過減速台250，以一直線沿著第一路徑291。在一或多個實施例之中，離子植入裝 置200之控制器會撤銷減速台250，如此一來，離子束會不被減速地通過減速台250。在一或多個實施例之中，減速台250是被致動去減速離子束以降低束能量，根據被應用於工件295之一離子植入處方。舉例來說，一正電位是被施加於位於減速台250之一入口處之一對進入電極252之一者或兩者以及位於減速台250之一出口處之一對離開電極254。正電位具有一減速效應帶正電離子於離子束之中。在一或多個實施例之中，減速台250係加速離子束以增加束能量，根據被應用於工件295之一離子植入處方。舉例來說，被施加於離開電極254之一電位是被控制為比被施加於進入電極252之一電位更為負的，因而可加速離子束朝向輸出多極裝置260。束輪廓235是不被在減速台250中之停用、減速或加速所改變的。
輸出多極裝置260係控制從減速台250離開之離子束之束均勻度。舉例來說，從輸出多極裝置260離開之離子束具有一束輪廓265，其具有沿著Y方向改善之束均勻度，相較於束輪廓235之束均勻度而言。束輪廓265具有一尺寸於Y方向等於或大於工件295之對應尺寸。因此，對於末端站270是足夠的去執行一1D掃描運動沿著X方向，以確保工件295之整體或表面接收一均勻的離子植入。
在一或多個實施例之中，以第2圖描述之第一模式的運作是被施行去執行一中電流離子植入，其束電流是介於1μA至800μA之間。如此之一中電流離子植入是適合於形成各種特徵於半導體晶圓之中，包括(但不限於)N井、P井、N-輕摻雜源極/汲極(LLD)袋、P-LLD袋以及靜電放電(ESD)防護特徵 等。
第3圖係顯示位於第二運作模式中之離子植入裝置200。在此第二運作模式之中，具有不同於離子束B1之第一型態之一第二型態之一離子束B2是被離子束產生器210所提供，例如，位於分析儀磁鐵單元211之出口。分析儀磁鐵單元211作用類似於以第2圖所描述之第一模式之運作，除了位於分析儀磁鐵單元211之出口外，離子束B2是被偏轉至一第二路徑392，其中，第二路徑392是部分地偏離於第一路徑291以及第二中間多極裝置240、減速台250、輸出多極裝置260是沿著第二路徑392被配置。在一或多個實施例之中，一偏轉電極313是被配置於分析儀磁鐵單元211之出口處，並且是被供應以一正電位。偏轉電極313之正電位係與離子束中之帶正電離子交互作用，並且偏轉離子束至第二路徑392。其他的離子束偏轉機構是使用於一些實施例之中。
沿著第二路徑392從分析儀磁鐵單元211離開離子束具有一束輪廓315。束輪廓315是一帶狀輪廓，其具有一尺寸在X方向或Y方向大於工件295之對應尺寸。倘若具有束輪廓315之離子束是照射工件295，則對於末端站270是足夠的去執行一1D掃描運動，以確保離子植入被執行於工件295之整體或表面之上。
因為具有束輪廓315之離子束已經是適合於1D掃描，掃描裝置220不是被使用於第二種運作模式之中，根據一些實施例。在至少一實施例之中，從第一路徑291至第二路徑392之離子束的偏轉是足夠去放置掃描裝置220離開第二路徑 392。然而，在至少一實施例之中，至第二路徑392之離子束的偏轉是不足的對於離子束去避免碰撞或干涉掃描裝置220。在如此之一情況之中，掃描裝置220是從第二路徑392被致動器299移走，如第3圖所示。
第二中間多極裝置240係控制從分析儀磁鐵單元211沿著第二路徑392傳送之離子束之束平行度。在此，第二中間多極裝置240係作用類似於第一中間多極裝置230。第二中間多極裝置240係進一步調整離子束之一垂直角度。從第二中間多極裝置240離開之離子束具有一束輪廓345，其具有改善之束平行度，例如，沿著Y方向，相較於束輪廓315。再者，當束輪廓315具有相對於Y方向傾斜之一長軸時，束輪廓345會具有比束輪廓315更靠近Y方向之一長軸，亦即，離子束之垂直角度已被第二中間多極裝置240改善。
具有束輪廓235之離子束係通過減速台250，其係用於從第二路徑392偏轉離子束回至第一路徑291，在離子束到達輸出多極裝置260之前。在一或多個實施例之中，減速台250具有偏轉電極352及354，其是被供以正電位。偏轉電極352之正電位會與離子束中之帶正電離子交互作用，並且偏轉離子束朝向偏轉電極354。偏轉電極354之正電位亦會與離子束中之帶正電離子交互作用，並且偏轉離子束朝向第一路徑291之直線。偏轉電極352及354之正電位亦會具有減速效果於離子束中之帶正電離子之上。沿著減速台250中之第二路徑392之彎折區所傳送之離子束是被減速去降低離子束之束能量，根據被應用於工件295之一離子植入處方。在一些實施例之中，額外的減 速電極是被配置去進一步控制束能量。其他的離子束偏轉及/或減速機構是可使用於一些實施例之中。束輪廓345是不被減速台250中之減速或偏轉所改變。
輸出多極裝置260係用以控制從減速台250離開之離子束之束均勻度，類似於以第2圖描述之第一模式之運作。從輸出多極裝置260離開之離子束具有一束輪廓365，其具有沿著Y方向改善之束均勻度，相較於束輪廓345之束均勻度。束輪廓365具有一尺寸於Y方向，相同於或大於工件295之對應尺寸。因此，對於末端站270是足夠的去沿著X方向執行一1D掃描運動，以確保工件295之整體或表面接受到一均勻的離子植入。
在一或多個實施例之中，以第3圖描述之第二模式之運作是被實施去以一束電流執行一高電流離子植入，其中，束電流是介於800μA與35000μA之間。如此之一高電流離子植入是適合於形成各種特徵於半導體晶圓之中，包括(但不限於)N-LLD區域、P-LLD區域、N-源極/汲極(S/D)區域、P-S/D區域等。
如上所述，在一些實施例之中，提供一2合1離子植入裝置是可能的，其作用如同一中電流植入機(MCI)於以第2圖描述之第一模式之運作之中以及一高電流植入機(HCI)於以第3圖描述之第二模式之運作之中。因此，一或多個優點(例如，降低之設備足跡、降低之購買及/或維護成本、增加之製造產出等)是可達成的。
當離子植入裝置200作用如同一中電流植入機 (MCI)於第一模式之運作之中時，由離子束產生器210所產生之離子束B1會比由離子束產生器210所產生之離子束B2具有一較低的束電流。藉由保持離子束B1之束輪廓小型化，例如，做為一點狀束輪廓，離子束B1之均勻度是被保留。掃描裝置220之掃描運動然後會轉換離子束B1之點狀束輪廓成一帶狀束輪廓，因而可允許末端站270去執行一1D掃描運動，其係比一2D掃描運動使用較少之時間。第一中間多極裝置230及輸出多極裝置260係進一步改善束平行度與束均勻度，在被掃描之離子束是被使用於離子植入之前。在一些實施例之中，束能量是被調整的，例如被加速，根據被應用於工件295之一離子植入處方。因此，一均勻的、低電流及高能量之離子植入是可以一1D掃描運動所達成的。
當離子植入裝置200作用如同一高電流植入機(HCI)於第二運作模式時，由離子束產生器210所產生之離子束B2會比於第一運作模式中之離子束B1具有一較高之束電流。因此，提供離子束B2於一大的束輪廓之中是可能的，例如，做為一帶狀束輪廓。掃描裝置220之掃描運動是不被執行於至少一實施例之中。在離子束是被使用於離子植入之前，第二中間多極裝置240及輸出多極裝置260係進一步改善了束平行度、束垂直角度以及束均勻度。在一些實施例之中，束能量是被調整的(例如，減速)，根據被應用於工件295之一離子植入處方。因此，一均勻的、高電流及低能量之離子植入是以一1D掃描運動而可達成的。
第4A圖係顯示一離子源400之剖面示意圖。離子源 400包括有一電弧室412，其容納了連接於一電源416之一電極414。電弧室412具有連接於一工作氣體供應器420之一接口418。電弧室412更包括有一電弧狹縫422。離子源400更包括有一萃取電極424。萃取電極424具有設置相對於電弧狹縫422之一萃取狹縫426。在運作之中，要被離子化之一摻雜物之工作氣體是從工作氣體供應器420經由接口418被供應至電弧室412之中。此外，射頻(RF)或微波電力是從電源416被供應至電極414，以激發自由電子於電弧室412之內。所產生之帶正電之離子是透過電弧狹縫422及萃取狹縫426被萃取，藉由供應一負電位至萃取電極424。被萃取之離子是被導引及收集至如第5A圖至第5C圖所述之一離子束之中。藉由控制各種因子(例如，萃取電力等)，控制所產生之離子束之一型態是可能的，以提供一離子束適合於離子植入裝置200之第一模式之運作或一離子束適合於離子植入裝置200之第二模式之運作。
第4B圖係顯示根據一些實施例之一替代離子源450之立體分解示意圖。離子源450具有至少兩個電弧室、至少兩個電弧狹縫以及至少兩個萃取狹縫。在第4B圖所揭露之實施例之中，離子源450係為一雙重離子源，其具有兩個電弧室454、456、兩個對應之電弧狹縫464、466以及兩個對應之萃取狹縫474、476。從萃取狹縫474、476萃取之離子流是被融合至一單一、共同的離子束之中，以被使用於離子植入。
電弧室454、456係個別或一起運作去變化共同離子束之束電流或束能量之至少一個。舉例來說，在至少一實施例之中，電弧室454是單獨運作的，當電弧室456被關掉時。由 電弧室454所產生之離子束具有一束電流，其是介於1μA與800μA之間。在至少一實施例之中，電弧室454及電弧室456是被運作於相同之時間，以產生一離子束，其具有介於800μA與35000μA之間的一束電流。在至少一實施例之中，電弧室456是單獨運作的，當電弧室454被關掉時，以提供進一步之彈性於電流束及/或電流能量調整之中。
第5A圖及第5B圖係顯示根據一些實施例之一離子束產生器之一束引導組件500於不同運作模式下之立體示意圖。第5A圖係顯示於一第一模式中之束引導組件500，對應於離子植入裝置200之第一模式之運作。第5B圖係顯示於一第二模式中之束引導組件500，對應於離子植入裝置200之第二模式之運作。
束引導組件500是被定位於一離子源之下游，例如，以第4A圖至第4B圖所述之離子源400或離子源450，以收集及導引萃取離子流至一離子束之中。束引導組件500包括有一分析儀磁鐵單元511及至少一多極裝置。在所特別揭露之實施例之中，分析儀磁鐵單元511是類似於以第2圖所述之分析儀磁鐵單元211，以及束引導組件500包括有一第一多極裝置513、一第二多極裝置515及一第三多極裝置517。在一些實施例之中，第一多極裝置513、第二多極裝置515及第三多極裝置517之一或多個是被省略的。
在一些實施例之中，第一多極裝置513是被建構為一直線多極裝置，以局限從分析儀磁鐵單元511離開之離子束於X方向之中介於第一多極裝置513之一對多極電極之間。第二 多極裝置515是被建構為一鏡頭，以分散或聚集在Y方向中之離子束，取決於施加於第二多極裝置515之多極電極之控制電壓。第三多極裝置517是被建構為一準直器，以造成離子束中之離子行進平行於Z方向。
在第5A圖所示之束引導組件500之第一模式之中，第二多極裝置515是被建構為一收斂透鏡，以聚集離子束519。從第三多極裝置517離開之準直的離子束520具有一小的束輪廓，例如，一點狀束輪廓，適合做為離子束B1。在第5B圖所示之束引導組件500之第二模式之中，第二多極裝置515是被建構為一發散透鏡，以發散離子束516。從第三多極裝置517離開之準直的離子束518具有一大的束輪廓，例如，一帶狀束輪廓，適合做為離子束B2。在一或多個實施例之中，第二多極裝置515是被省略的或被建構做為收斂透鏡，其可聚集離子束，當保持離子束於帶狀形狀時。
第5C圖係根據一些實施例之一多極電極521之側視示意圖。多極電極521包括有一核心523以及一或多個線圈525、527、529、531。線圈525、527、529、531是捲繞於核心523之上。每一個線圈525、527、529、531是被一分別施加之電壓所個別控制。藉由變化個別施加於線圈525、527、529、531之電壓，沿著核心523之電磁場是局部可變化的。類似於多極電極521之數個多極電極是被配置鄰接彼此，以界定一多極裝置。藉由變化在一多極裝置之多極電極間之物理配置及/或變化個別施加於每一個多極電極之線圈之控制電壓，以第1-3圖及第5A-5B圖所述之多極裝置之各種功能及/或效應是可達 成的。
在一些實施例之中，藉由提供具有多個電弧室之一離子源(例如，離子源450)，一被產生離子束之束電流及/或束能量是可調整於一寬廣範圍之中。取決於所產生離子束之束電流及/或束能量，離子束是被成形去具有一適當之束輪廓，例如，對於一低電流離子束之一點狀束輪廓或對於一高電流離子束之一帶狀束輪廓。因此，適當型態之離子束是被產生使用於離子植入裝置200之第一及第二模式之運作。鑒於製程控制是被簡化的，製造彈性是被增進的。在一或多個實施例之中，離子植入裝置200是被建構去處理較大的晶圓，例如，450nm之晶圓。
第6圖係顯示根據一些實施例之一離子植入方法600之流程圖。離子植入方法600是藉由離子植入裝置200被執行於至少一實施例之中。
在步驟610，具有一第一型態之一第一離子束或具有一第二型態之一第二離子束是被產生。舉例來說，如第2-3圖所述，一離子束B1或不同於離子束B1之一離子束B2是被產生。此方法然後是繼續於步驟620或步驟630。
在步驟620，具有第一型態之第一離子束是被掃描，以及然後沿著位於一工件處之一第一路徑被引導。舉例來說，如第2圖所述，當離子束B1被產生時，離子束B1是被掃描裝置220掃描於Y方向之中，以及被掃描之離子束是沿著位於一工件295處之一第一路徑291傳送。
在步驟630，具有第二型態之第二離子束是被沿著 位於工件處之一第二路徑被引導。舉例來說，如第3圖所述，當離子束B2被產生時，離子束B2是沿著位於工件295處之第二路徑392傳送。
雖然本發明已以較佳實施例揭露於上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧處理裝置
110‧‧‧離子束產生器
120‧‧‧掃描裝置
130‧‧‧第一中間多極裝置
140‧‧‧第二中間多極裝置
150‧‧‧減速台
160‧‧‧輸出多極裝置
170‧‧‧末端站
180‧‧‧控制器
191‧‧‧第一路徑
192‧‧‧第二路徑

Claims (10)

  1. 一種處理裝置，包括：一末端站，係支撐一工件；一離子束產生器，係產生一離子束朝向該末端站；以及一掃描裝置，係以一橫向掃描方向掃描該離子束，其中，該掃描裝置係設置於朝向該末端站之該離子束之一第一路徑之中以及朝向該末端站之該離子束之一第二路徑之外。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之處理裝置，更包括一輸出多極裝置，係共通於該第一路徑及該第二路徑，其中，該輸出多極裝置係位於在該掃描裝置與該末端站間之該第一路徑之上以及位於在該離子束產生器與該末端站間之該第二路徑之上，以及該輸出多極裝置係在該離子束到達該工件之前控制該離子束之均勻性。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之處理裝置，更包括一多極裝置，係在該離子束到達該輸出多極裝置之前控制該離子束之平行度。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之處理裝置，其中，該多極裝置係為一第一中間多極裝置，以及該第一中間多極裝置係位於在該離子束產生器與該輸出多極裝置間之該第二路徑之上。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之處理裝置，其中，該多極裝置係為一第二中間多極裝置，以及該第二中間多極裝置係位於在該離子束產生器與該輸出多極裝置間之該第二路徑之上。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之處理裝置，更包括一減速台，係設置於該離子束產生器與該輸出多極裝置之間，其中，該減速台係線性減速位於該第一路徑中之該離子束或使位於該第二路徑中之該離子束偏斜。
  7. 一種離子植入裝置，包括：一末端站，係支撐要被離子植入之一工件；一離子束產生器，係產生一離子束朝向該末端站，其中，該離子束具有一第一型態及一第二型態，以及該第一型態係不同於該第二型態；一掃描裝置，係位於一第一路徑之上，並且係掃描具有該第一型態以及沿著該第一路徑以一掃描方向被傳送之該離子束，其中，該掃描方向係橫切於該第一路徑；一減速台，係設置於一第二路徑之上，並且係減速具有該第二型態以及沿著該第二路徑被傳送之該離子束，其中，該第二路徑係部分偏離於該第一路徑；以及一輸出多極裝置，係共通於該第一路徑及該第二路徑，其中，該輸出多極裝置係位於在該掃描裝置與該末端站間之該第一路徑之上以及位於在該離子束產生器與該末端站間之該第二路徑之上，以及該輸出多極裝置係在該離子束到達該工件之前控制該離子束之均勻性。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之離子植入裝置，更包括一第一中間多極裝置，係位於在該掃描裝置與該輸出多極裝置間之該第一路徑之上，用以在該離子束到達該輸出多極裝置之前控制該離子束之平行度。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之離子植入裝置，更包括一第二中間多極裝置，係位於在該離子束產生器與該減速台間之該第二路徑之上，用以在該離子束到達該輸出多極裝置之前控制該離子束之平行度。
  10. 一種離子植入方法，包括：產生一第一離子束及一第二離子束，其中，該第一離子束及該第二離子束具有不同之型態；掃描及引導該第一離子束於一工件處，以執行離子植入於該工件之上；以及引導該第二離子束於該工件處，以執行離子植入於該工件之上，其中，該第一離子束及該第二離子束係依循不同之路徑。
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