TWI585809B - 具有動態射束成形的經改良均勻度控制之方法與設備 - Google Patents

Description

具有動態射束成形的經改良均勻度控制之方法與設備

本揭示一般係關於離子植入系統，更特別來說係關於用於改良劑量均勻度和一離子植入系統的生產力之系統與方法。

離子植入係一物理處理，其係實施在半導體設備製造當中，以選擇性地將摻雜物植入到一半導體工件及/或晶圓中。離子植入可用各種方式施行，為的是獲得在一基板上或是一基板內特別的特性(例如，像是藉由植入特定類型的離子來限制在該基板上的介電層的擴散性)。

在一典型的序列式植入處理中，一離子射束可以正交的方向跨越一工件的單一軸而掃描，或是選擇性地，一工件可相關於一靜止的離子射束沿著一對的正交軸而移動。

圖1例示沿著正交軸掃描之一範例性離子射束路徑100之一平面視圖，其係從該離子射束的射程軌跡，且當該離子射束106在一植入處理期間掃描於一工件102之上時來觀看。特別係，在該植入期間，該離子射束可在一點上聚焦，而一可移動的平台108，其握持著該工件，係可操作用來沿著一路徑來轉移該工件，該路徑具有一第一快速掃描軸110和一基本上呈正交的慢速掃描軸112。一般來說，該工件沿著該快速掃描軸110(亦稱為”快速掃描方向”)移動的速度係明顯地快過該工件沿著該慢速掃描軸112(亦稱 為”慢速掃描方向”)移動的速度。

下列呈現的係一簡化整理，目的係為了提供本揭示一或更多特色的基本了解。此整理並非本揭示的廣泛的大綱，且也非意圖辨別本揭示的主要或關鍵元件，也非用來描繪本揭示的範疇。本摘要的主要目的反而是係以一簡化的形式來呈現本揭示的一些特色以作為待會即將呈現的更細節說明的序言。

本揭示係針對一種方法與設備，其係用於在離子射束掃描於一工件(例如，一半導體晶圓)的表面上之時，改變該離子射束的射束電流密度，以產生具有經改良的離子射束電流輪廓均勻度的時均離子射束，該經改良的離子射束電流輪廓將會造成工件中經改良的摻雜均勻度。在一實施例中，一離子植入系統係包括一射束線，其被組構用以將一離子射束導向朝著被組構用以握持一工件的末端站，在植入期間，一掃描系統係以二維的方式將該末端站移動通過該離子射束，該方式係包括一快速的掃描方向以及一慢速的掃描方向(例如，垂直於該快速的方向)。一射束聚焦設備係被組構用以變化(例如，不斷地變化)該離子射束的射束電流密度(例如，橫截面形狀)，以獲得複數個分別具有不同的射束電流輪廓的不同離子射束電流密度，其係當該離子射束跨越該工件的表面而移動之時。因為該離子射束的不同射束電流密度分別包括不同的射束輪廓(例 如，沿著該射束輪廓在不同場所具有峰值)，迅速地改變該離子射束的射束電流密度會造成被暴露到該工件的該射束電流的平滑效果(例如，造成相關的個別射束輪廓的峰值降低)。所造成之平滑後射束電流輪廓會提供該射束電流經改良的均勻度，且因此改良工件劑量均勻度。

為了完成先前以及相關的觀點，以下說明以及隨附圖式係以本揭示一些詳細例示的特色以及實施來闡述。此等為象徵性的，但一些在本揭示原理中各式各樣的方式可被施行。本揭示的其他特色、優點、以及新穎的特徵在以下的本揭示詳細的說明並連結於圖式而考慮之時，將變得顯而易見。

本揭示現在將參考於圖式而說明，其中全文中類似的元件符號係用來指稱類似的元件。該等例示以及以下的說明本質上為範例性，而非限制性的。因此，應瞭解的是除了在這所例示之外，各種所例示的系統與方法以及其他此等實施係落入本揭示的範疇以及隨附的申請專利範圍之內。

在此所提供之用語”在射束電流密度中的改變”係非限制的用語，其係意指涵蓋射束電流密度或是該離子射束的射束形狀的任何改變(例如，從一具有寬尾部且具有尖銳峰值的射束電流改變成為一似高斯分佈的形狀，其中兩者的射束電流都在該射束的邊緣的形狀內，且任一者的尺 寸相同於由外廓所測量具有90%的射束電流，或是不同尺寸)，如落入本發明概念內一樣。

在離子植入中，為了高精準度，所希望的劑量分布通常會預先訂定在一工件之上。因此，對於在至少一維度上比該工件還小之離子射束而言，該離子射束與該工件之間的相對運動係用來提供一正確的劑量到該工件。劑量均勻度之控制典型上可藉由小心地調整相對運動的速度以及該離子射束及/或工件的路徑兩者來達成。在該相對運動為慢的以及該離子射束沒有在該工件上的特定點上方通過多次的案例中，該劑量均勻度可非常地相依於該離子射束的正確電流分布。許多方法已發展來調節或者是以高於該射束的基本相對運動的頻率來”抖動”該離子射束的位置，以便平滑在該射束電流分布中的尖銳特徵以改良劑量均勻度。然而，在該離子射束的尺寸大量地充填該射束線的案例中，”抖動”該射束的位置而不失去大量的電流係不可能的，且該造成的射束形狀可比沒有抖動”還差”，係因為其在孔徑上的削切(clipping)的關係。同樣，要容納該射束抖動該位置而造成的較大射束尺寸係不可能的。

發明者了解該射束聚焦元件(例如，包括被組構用來聚焦一離子射束的一系列的磁四極體)可被使用來變化該射束電流密度(例如，藉由使用一或更多射束聚焦元件來變化一離子射束的橫截面形狀)，其係當該離子射束跨越一工件掃描時以產生一時均的具有經改良的離子射束電流均勻度的射束電流輪廓(例如，在該射束電流中具有減低的 峰值/尖波)。據此，在一實施例中，一種方法及設備在此被提供，透過使用射束聚焦來改良一工件的植入劑量均勻度用以變化一離子射束的射束電流密度，以獲得複數個不同離子射束電流密度，且其分別具有不同的射束電流輪廓，其係當該離子射束掃描於一工件的表面之上時。由於改變該離子射束的射束電流密度係提供具有複數個不同的瞬間離子射束電流輪廓的離子射束，因此不斷地以一高頻率來變化該離子射束電流密度會造成一時均之該射束輪廓改變於不同的射束輪廓之間而造成個別射束輪廓。產生一時均的射束輪廓會減少呈現於每一個個別的射束電流輪廓中(例如，尖波)所不希望特徵的數量，因此造成一較平滑的整體射束電流輪廓(例如，藉由平均出該等尖波以及其他尖銳特徵)且因此增加該射束電流和該工件上的植入劑量的均勻度。

現在參考圖式，根據本發明的一範例特色，圖2例示一範例的離子植入系統200，其係包括一掃描系統，可操作來透過一離子射束的路徑機械地掃描一工件，且根據本發明的一實施例具有一射束聚焦設備。應瞭解的係，本發明的各種特色可相關於任何類型的離子植入設備來實行，其包括(但不受限於)圖2的範例系統。

離子植入系統200包括一源終端202、一射束組件204、一末端站206，其形成一處理腔室，於該處理腔室中該離子射束會被導向到一工件210的場所。在該源終端202中的一離子源214係由一電源供應器212供電以提供一抽 出的離子射束208至該射束組件204，其中該離子源214包括一或更多抽出電極(圖中未顯示)以將離子從該源腔室中抽出，並藉此用來將該抽出的離子射束208導向朝著該射束線組件204。

該射束線組件204可包括一射束導件216，其具有在該離子源214附近的出口和具有一解析孔徑220的出口、以及質量分析器218，該質量分析器218會接收該抽出的離子射束208並建立一偶極磁場用來使適合質量對能量比或其範圍(例如，一經質量分析的離子射束208，其具有所希望的質量範圍的離子)的離子通過。該射束導件216會導向該經質量分析的離子射束208通過該解析孔徑220到該工件210，該工件210可被安裝到與該末端站206相關的工件掃描系統222的移動平台224之上。

例示於圖2的末端站206係包括一”序列”類型的末端站，其提供一真空的處理腔室，於該處理腔室中該工件210(例如，一半導體晶圓、顯示面板、或其他基板)係沿著該射束路徑而被支撐用於植入離子。根據本發明的一範例特色，該離子植入系統200提供一基本上靜止的離子射束208(例如，也被稱為”點狀射束”或”筆狀射束”)，其中該工件掃描系統222基本上相關於該靜止的離子射束208以兩基本上正交的軸來轉移該工件210(例如，經由該可移動平台224握持或支撐著該工件210)。

一射束聚焦設備226係被組構以一時變的方式來變化(例如，不斷地變化)該離子射束208的射束電流密度(例 如，橫截面形狀)以獲得複數個不同的瞬間離子射束電流密度，其分別具有不同的射束電流輪廓，其係當該離子射束208在植入期間跨越該工件210的表面移動時。因為改變該離子射束的射束電流密度會提供具有複數個不同的瞬間離子射束電流輪廓之離子射束，在高頻率不斷地變化該離子射束電流密度使得該射束輪廓會在該不同的射束輪廓之間改變，而造成一時均的該個別的射束輪廓，藉此增加該射束電流與該植入的劑量的均勻度。

應瞭解的是，該一或更多射束聚焦/成形元件228可位於沿著該離子植入系統的射束線的任何位置。例如，在各種實施例中，該射束聚焦設備226可包括一或更多射束聚焦/塑型元件228，其係位於該末端站206、該射束線組件204、及/或該源終端202內，且其被組構用以當該離子射束被傳送到該工件210之時，使得該離子射束208(例如，被組構用以變化該離子射束的焦點特性)的射束電流密度改變。舉例來說，在圖2所例示的實施例當中，該射束聚焦/塑型元件228可操作用以被耦合到(例如，座落於)位於該末端站206。在替代性實施例當中，該射束聚焦/塑型元件228可操作用以被耦合到(例如，座落於)位於該末端站上行處之場所(例如，可位於沿著該射束線組件204及/或該源終端202的任一位置)。

在一實施例中，聚焦/成形元件228係可操作用來在該掃描系統222沿著該快速的掃描方向轉移該工件210之時，改變該離子射束的橫截面形狀。由於該離子射束的形 狀可相關於一射束電流密度，因此改變該離子射束的形狀可變化該射束電流密度。因此，該射束聚焦設備226提供該離子射束的橫截面形狀的改變，可用來平均個別的橫截面形狀的射束輪廓，藉此減低相關於個別的射束橫截面形狀之內的任何射束熱點(例如，尖波、峰值)的效果，且據此改良跨越該工件210的射束劑量均勻度。

例如，該離子聚焦設備226可被組構用以將該離子射束該迅速地從一橫截面形狀(其在該離子輪廓的中間造成一射束電流尖波)改變至另一個橫截面變化(其在該離子輪廓的中間不會造成一射束電流尖波)，而產生具有一時間射束電流密度一離子射束，其在該離子輪廓的中間係一降低的射束電流尖波。據此，以一時間變化的方式來迅速地變化該離子射束的橫截面形狀，在一離子射束跨越一工件而掃描時，會產生一具有降低尖波的平均離子射束電流密度。

在一實施例中，一時變電源供應器230係被耦合到該射束聚焦/成型元件，且係被組構用以提供一時變信號(例如一時變電壓、一時變電流)以驅動該射束聚焦/成型元件228的操作。在一特別的實施例中，該時變信號係被提供到一射束聚焦/成型元件228，其係被組構用以操作包括一磁四極體的射束聚焦元件，該磁四極體會產生一作用在該離子射束上的時變磁場，造成該離子射束及時地(例如當其係跨越該工件而掃描之時)改變其之射束電流密度。

在一實施例中，該射束聚焦設備226可被組構用於調 整該離子射束的焦點，直到相關於該離子射束之預測劑量均勻度指示出比一預定的植入均勻度準則”更好”的射束均勻度之時。在一實施例中，該植入的預測劑量均勻度可藉由從一測量的射束電流密度輪廓的射束聚焦設備，並且與一預定的植入均勻度準則相比。若該預測的劑量均勻度沒有違反該預定的植入均勻度準則的話，該植入可接著繼續進行。然而，若該預測的劑量均勻度違反該預定的植入均勻度準則的話，該聚焦設備226可動態地調整直到該預測的劑量均勻度沒有違反該預定的植入均勻度準則之時。

例如，該射束聚焦設備226可被組構用以從對應到一第一靜態的聚焦值的經測量射束電流密度輪廓來計算該植入的第一預測的劑量均勻度(例如，對應到被提供到一或更多射束聚焦元件226的信號大小，對應到一或更多射束聚焦元件226的聚焦強度)，且可被組構用以將該計算後的第一預測的劑量均勻度與一預定的植入均勻度準則相比較。若該計算後的第一預測的劑量均勻度沒有違反該預定的植入均勻度準則的話，那麼該聚焦設備226可被調整到一第二靜態聚焦值。該射束聚焦設備226可接著從對應到第二靜態的聚焦值的經測量射束電流密度輪廓來計算該植入的第一預測的劑量均勻度，並且將該計算後的第二預測的劑量均勻度與該預定的植入均勻度準則相比較。若計算後的第二預測的劑量均勻度沒有違反該預定的植入均勻度準則的話，那麼該植入作業可繼續。然而，若計算後的第二預測的劑量均勻度違反該預定的植入均勻度準則的話， 該射束聚焦設備226可被設定為動態地變化其離子射束焦點於到該第一靜態聚焦值以及第二靜態聚焦值之間。

圖3a及3b更特別地例示該射束電流密度的改變，其可因為一離子射束的橫截面形狀中範例改變而發生，當該離子射束掃描於一工件的表面之上時，以便平均個別的橫截面形狀電流輪廓，並降低離子射束熱點的效應。應瞭解的是，一離子射束的橫截面形狀中的改變係一離子射束的射束電流密度可能變化的一個方式，雖然並非意圖作為射束電流密度可能變化的一個限制實例。其也應該瞭解的是，一離子射束的”橫截面形狀中的改變”，如同這裡所指稱的，可包括一離子射束的橫截面形狀中的任何改變。例如，該射束橫截面形狀的改變可包括使得該離子射束變得更大、更小、更寬或更窄。

圖3a例示一掃描於一工件304之上的範例離子射束路徑302的平面圖，其係從該離子射束的射程軌跡來觀看，顯示出沿著該路徑302在特別場所處之該離子射束的橫截面形狀變化。特別地，該離子射束係在三個不同範例的場所306、308、310處，其分別代表在三個不同時間週期相對於該工件304的離子射束之場所。在該三個範例場所的每一者的離子射束係以虛線例示，代表當一或更多射束聚焦/成形元件在掃描期間將該離子射束橫截面形狀變化時，該離子射束的三個實例橫截面形狀。

如圖3a所顯示，一離子射束的橫截面形狀的改變可發生於任一方向或多個方向中。在一實施例中，該射束聚焦 設備可將該離子射束的長度及/或寬度變化。如上所說明，該離子射束的橫截面形狀的改變(例如，透過焦點的變化)會造成射束電流密度的改變以產生一時均的該離子射束的電流(例如，在該三個虛線圓圈的面積上時均的該射束電流，藉此本質上形成一延伸的橢圓形狀)。

進一步來說，在一實施例中，當沿著該快速掃描軸314該快速掃描的掃描速度係一第一掃描頻率時(例如1-2Hz)，該射束聚焦設備可被組構用來以一第二頻率來改變該離子射束的橫截面形狀，該第二頻率(例如50-100Hz)實質上比該第一頻率還高。例如，藉由將該橫截面的形狀變化頻率設定為比該射束/晶圓掃描頻率還高，射束輪廓的變化將不會製造在植入劑量空間分布中一致的空間結構，取而代之的是該變化在該射束電流將會具有一整體平滑的效果以及該植入的劑量均均勻度之改良。在一實施例中，該射束形狀調節頻率和該快速掃描頻率之比率係大於10。

在一實施例中，該離子射束的橫截面形狀可沿著具不同於該快速掃描方向的方向之軸而變化，藉此產生一具有修改後的有效高度的時均離子射束。舉例來說，在一實質上平行於該慢速掃描方向的方向上來延伸該離子射束的形狀會允許一具有較大高度的時均離子射束，其允許一較大的掃描間距，且因此允許較高的工具生產力、及/或劑量均勻度上的改良。此特徵關連於圖3b會最好了解，其中一第一射束形狀308a具有一第一維度316，而一第二射束形狀308b具有一較大的第二維度318，因而造成一具有沿著該 慢速掃描方向312放大的維度之時均射束。此在該慢速掃描方向312中較大的有效射束形狀允許一較大的掃描間距320(圖3a)。因此，在此提供的方法與設備可提供降低數目的掃描行數以完整地掃描該工件304，或者是提供相同或稍微較大數目的掃描行數上之經改良均勻度。

圖4a-4e例示藉由迅速地變化該離子射束的橫截面形狀來獲得的離子射束輪廓平滑效果，其係當一離子掃描於一工件之上時(例如，藉由產生一時均的射束輪廓於複數個個別的離子射束橫截面射束電流輪廓之上)。

如上面所述，改變一離子射束的橫截面形狀將會提供複數個不同的瞬間射束電流密度，該射束電流密度隨著時間具有用於該離子射束的不同輪廓。舉例來說，一第一橫截面射束形狀可具有一沿著該射束輪廓在一第一場所處的第一射束輪廓，而一第二橫截面射束形狀可具有一沿著該射束輪廓在一第二場所處的第二射束輪廓，該第一場所不同於該第二場所。舉例來說，圖4a例示一第一離子射束形狀402入射於一工件400之上。圖4c例示一相關於該第一離子射束形狀402的射束電流輪廓408，包括一電流峰值/尖波，其在一場所P₁處具有一振幅A₁。圖4b例示一第二離子射束形狀406入射於一工件404之上。圖4d例示一相關於該第二離子射束形狀406的射束電流輪廓410，包括一電流峰值/尖波，其在一場所P₂處具有一振幅A₂。

迅速地改變一離子射束的橫截面形狀可造成該射束電流密度改變於不同射束輪廓之間，因而造成一時均的射束 輪廓在該射束電流輪廓中的尖波減少(例如，平均掉該等尖波以及其他尖銳特徵)。換句話說，從第一場所處P₁具有大的尖波的電流輪廓的離子射束形狀402改變成在不同的場所處P₂具有大的尖波的電流輪廓的離子射束形狀406，會造成電流尖波在不同場所處出現非常短暫時間周期，藉此減少在該時均的射束電流輪廓中的電流尖波。舉例來說，圖4e例示一時均的射束電流輪廓412，其具有時均的射束電流輪廓408以及410。該時均的射束電流輪廓包括一電流峰值/尖波，其在一場所P₂處具有一振幅A’₂，其中A’₂比A₂還小，以及另一電流峰值/尖波，其在一場所P1處具有一振幅A’₁，其中A’₁比A₁還小。

因此，迅速地改變一離子射束的橫截面形狀，該射束可使用數個具有不同射束電流輪廓的射束電流密度來暴露一工件。雖然該個別射束形狀無法提供一”良好”射束電流輪廓(例如，具有最小電流尖波)，藉由迅速地從一射束電流輪廓改變至另一者，該工件會被暴露到一平均的不同射束電流輪廓，因而增加由該離子射束所提供的植入劑量均勻度。據此，當該離子射束掃描於一工件上而迅速地改變該離子射束的橫截面形狀會產生一具有比由該個別形狀所產生的射束輪廓之任一者還要希望的射束輪廓之離子射束。

圖5為一圖形500，其顯示具有不同的垂直焦點電極電壓，利用一靜電的四極體而產生之垂直射束輪廓(該射束電流顯示於Y軸且該離子射束的高度顯示於X軸)。特別 係，圖5係例示改變一聚焦元件的聚焦強度可能對該射束電流的射束電流密度和該離子射束的射束電流兩者之效應。

舉例來說，射束輪廓趨勢線504和506例示著離子射束的射束電流係藉由該射束聚焦設備而靜態地操作著。特別係，該圖形例示著一射束輪廓趨勢線506對應到該靜電四極體的調諧極版上最大電壓，以及一射束輪廓趨勢線504對應到該靜電四極體的調諧極版上最小電壓。對應到最大和最小電壓的射束輪廓之峰值會個別地提供相對尖銳的峰值。

相較之下，射束輪廓趨勢線502係例示藉由一射束聚焦設備而動態地操作該離子射束的射束電流輪廓(例如，其具有由該射束聚焦設備從最大電壓到最小電壓而及時變化的橫截面形狀)。該射束輪廓趨勢線502具有一平均的射束電流密度，而其射束電流尖波比由該個別靜態射束輪廓的任一者所產生的來得低。

其應瞭解的是，該平滑效果可為該聚焦元件的聚焦強度中的變化函數。例如，圖形500中所使用的垂直聚焦電壓的範圍係小的(例如，+/-10%)，藉此造成在該離子射束中的射束電流密度相對小的改變，且因此造成在該射束電流上相對小的平滑效果。

圖6係一圖形，其顯示射束電流輪廓506的梯度(也就是，斜率)以及該時均的射束電流輪廓502。趨勢線604為用於具有靜電的磁四極體的離子射束輪廓之梯度，該磁 四極體在調協極板(對應到射束電流輪廓506上)具有一最大電壓。變化該離子射束的射束電流密度會造成趨勢線602(對應於射束電流輪廓502)，一般來說其具有的平均值係較趨勢線604還低(例如，藉由改變該射束的橫截面形狀藉由平均該射束之所有射束電流來圓滑該輪廓)。

該射束聚焦設備，如同在這裡所提供的，可包括任何類型的射束聚焦元件，可操作用來將如上述關於圖2-4的離子射束聚焦。圖7a-7d例示射束聚焦元件各種非限制的實施例，該射束聚焦元件，如同在這裡所提供的，可用來變化離子射束的射束電流密度。

圖7a例示一離子射束聚焦設備700的實施例，如同在這裡所提供的，其係包括具有一螺旋管706，其複數個圍繞該離子射束708的繞線。一時變電流源704係被耦合到該螺旋管706以提供一時變信號(例如，電壓、電壓)，其會使該螺旋管706產生一時變磁場。

圖7b例示一離子射束聚焦設備710的替代性實施例，如同在這裡所提供的，其係包括一四極磁體，其具有四個電磁體712a-712d且設置在該離子射束線附近。一時變的電力源704係被耦合到該等電磁體712a-712d且被組構用以提供一時變信號(例如，電壓、電流)，其會使該等電磁體712a-712d產生一或更多時變磁場，該等一或更多磁場會作用在一離子射束上以改變該離子射束之電流密度當該離子射束掃描於一工件上時。雖然一具有四個電磁體之四極磁體係顯示於圖7b中，應瞭解的是，具有多個電磁體的多磁 極磁體同樣可被使用作為一射束聚焦設備。

圖7c例示一離子射束聚焦設備714的替代性實施例，如同在這裡所提供的，其係包括一對導電性焦點調整電極或極板716a及716b，該等電極或極板係位於該離子射束的任一的側邊上且實質上平行於該射束路徑而延伸。

一時變的電力源704係與該等電極716a及716b耦合，且係被組構用於提供一時變(例如，共模)電位給該等焦點調整電極，藉此產生時變電場於該等極板716a及716b與環繞結構(未顯示)之間，當跨越一工件掃描時，會改變該電流密度。

圖7d例示一離子射束聚焦設備718的替代性實施例，如同在這裡所提供的，其係包括一靜電透鏡。特別是，圖7d例示一靜電的透鏡係包括一導電性單透鏡(Einzel lens)720(例如單一透鏡電極)，其係繞著該離子射束708而延伸，以及一時均的電流源704，其係提供一時變電位給該單透鏡720。該單透鏡720可由時變電壓供能以在該單透鏡720的出口及入口處產生時變的電場，以調整該經焦點調整的離子射束708的焦點特性。

圖8和9例示流程圖800以及900，其顯示之方法係當一射束跨越一工件的表面而掃描時，透過變化一離子射束的射束電流密度而改良一電流植入的劑量均勻度。雖然此等方法800和900係以下面一系列的動作或事件來例示並描述，但本揭示並不受限於所例示的此等動作或事件的順序。例如，一些動作可以不同的順序，及/或並行地與其他 不同於在這裡所例示，及/或說明的動作或事件發生。此外，並非所有例示的動作為需要的並且該等波形的形狀僅為例示性，且其他的波形可明顯不同於所例示的波形。更進一步，在此所描述的一或更多動作可以用一或更多分開的動作或階段來實施。

圖8係一流程圖，其例示一方法800係當一離子射束跨越一工件掃描時，藉由改變該離子射束的射束電流密度，以二維的掃描系統來改良跨越該工件的離子射束電流以及劑量均勻度。

在802中，一離子射束係被提供。該離子射束係沿著一射束線被導向朝著一組構用以握持或支撐一工件的末端站。

在804中，一時均的離子射束電流輪廓係藉由變化一離子射束的射束電流密度而產生，其係當該離子射束掃描於一工件上之時。該時均的離子射束電流輪廓可藉由以一時變的方式迅速地變化該離子射束的射束電流密度以獲得複數個不同的射束電流密度，該等射束電流密度具有不同的射束電流輪廓。在一實施例中，該時均的射束電流輪廓可藉由改變一離子射束形狀於具有不同射束電流密度之橫截面形狀而產生。應瞭解的是，藉由產生如此時均的離子射束，該時均的射束電流所具有結果的射束輪廓會產生一比該個別橫截面形狀之任一者的射束輪廓還要更均勻的劑量分布。在一實施例中(如區塊806所示)，一時變的電壓，其係被組構用於控制一射束聚焦設備，可被產生且被提供 至一或更多射束聚焦設備用時變的方式來變化一離子射束的射束電流密度。

在808中，該時均的離子射束電流輪廓係被施加至一工件。在一實施例中，該時均的離子射束電流輪廓可被施加到該工件，其係藉由將具有迅速地變化的橫截面形狀的離子射束導引到一工件來達成。在一實施例中，將該時均的離子射束電流輪廓施加至一工件可包括移動一末端站，該末端站係被組構用於以二維的方式相對於該時均的離子射束來握持該工件(例如，沿著一具有快速掃描方向的快速掃描軸，以及一具有慢速掃描方向的慢速掃描軸，該慢速掃描軸實質上正交於該快速掃描軸)。

圖9以二維的掃描系統跨越一工件的改良離子射束電流和劑量均勻度的更詳細的方法流程圖，其係藉由當離子射束跨越一工件時而改變該離子射束的射射電流密度來達成。

在902中，一離子射束係被提供。該離子射束可被沿著一射束線被導向朝著被組構用以握持或支撐該工件的末端站。

在904中，一聚焦設備係被設定到一第一靜態聚焦值。在一實施例中，該第一靜態聚焦值可對應到被提供到一或更多聚焦元件(例如，一焦點電壓)之信號強度。在另一實施例中，該第一聚焦值可對應到一或更多聚焦元件的聚焦強度。該靜態聚焦值會造成一離子射束的射束電流密度變化，並且可提供該射束電流一平滑的效果。

在906中，該射束的射束電流密度輪廓被測量並且一預測的劑量均勻度被計算且相比於一植入均勻度準則。在一實施例中，該射束電流密度輪廓至少係以該慢速掃描方向來測量。

參考方框908，若該計算之預測劑量均勻度沒有違反該植入均勻度準則的話(例如，沒有低於該植入均勻度準則)，其係可以接受，並且該植入可繼續在910中進行。若該計算之預測劑量均勻度確實違反該植入均勻度準則的話(例如，低於該植入均勻度準則)，其係不可以接受，並且該聚焦設備會在912中被調整到一不同的、第二的靜態聚焦值。

該射束電流密度輪廓會再次被測量，並且一第二預測的劑量均勻度會被計算，且在914中會與該植入均勻度準則相比較。參考方框916，若該第二計算後之預測劑量均勻度係可以接受的話，該植入作業或在918中會繼續進行。若該第二計算後之預測劑量均勻度係不可以接受的話，該聚焦元件會在920中被設定成在該第一靜態聚焦值與該第二靜態聚焦值之間動態地變化。

該射束電流密度輪廓會再次被測量，且一第三預測的劑量均勻度會被計算，且會與該植入均勻度準則相比較。參考方框924，若該第三計算後之預測劑量均勻度係可以接受的話，該植入作業或在926中會繼續進行。若該第三計算後之預測劑量均勻度係不可以接受的話，該方法會進行回到912。方法900中所例示的過程會重複地進行，如上所 述，直到達到一可接受之預測均勻度為止。

雖然本揭示已經相關於上述一些特色以及實施方式來例示與說明，不過，應瞭解的係，所屬領域具有通常知識者在研讀以及瞭解本說明書與隨附圖式之後，將可能會有相等的替換例以及修改例。特別係關於由上面所說明之構件(組件、裝置、電路、系統…等)的各種功能，用來說明此等構件知此等詞語(包含機構)，除非特別提及，係意圖用來對應到能夠實施所述構件(也就是，功能上均等)之特定功能的任何元件之任一構件，即使結構上不等同於本揭示所解釋之本發明示範實現例中用來實施該項功能的揭示結構亦無妨。因此，應該明瞭，本揭示包括之電腦可讀媒體具有用於實施本發明各種方法之步驟的電腦可執行指令。此外，雖然本揭示之特別的特徵可相關於許多實施方式中之僅有一者而揭示，但此特徵可結合一或更多其他實施方式中的一或更多的特徵，如同用於任何特定或特別應用所希望且具有優勢那樣。再者，在本說明書實施方法或申請專利範圍中所使用的此等詞語”包含”、”包括”、”具有”、”有”、或其他的變化敘述，此等詞語係意圖以類似於”包括”一詞之方式來隱含。同樣地，在此所使用之”範例性”一詞僅意味著範例，而非最佳的實施方式。

100‧‧‧離子射束路徑

102‧‧‧工件

104‧‧‧路徑

106‧‧‧離子射束

108‧‧‧移動平台

110‧‧‧快速掃描軸

112‧‧‧慢速掃描軸

200‧‧‧離子植入系統

202‧‧‧源終端

204‧‧‧射束線組件

206‧‧‧末端站

208‧‧‧離子射束

210‧‧‧工件

212‧‧‧電源供應器

214‧‧‧離子源

216‧‧‧射束導件

218‧‧‧質量分析器

220‧‧‧解析孔徑

222‧‧‧工件掃描系統

224‧‧‧移動平台

226‧‧‧射束聚焦設備

228‧‧‧射束聚焦/成形元件

230‧‧‧時變電源供應器

300‧‧‧平面視圖

302‧‧‧離子射束路徑

304‧‧‧工件

306‧‧‧場所

308‧‧‧場所

308a‧‧‧第一射束成形

308b‧‧‧第二射束成形

310‧‧‧場所

312‧‧‧慢速掃描方向

314‧‧‧快速掃描軸

316‧‧‧第一維度

318‧‧‧第二較大的維度

320‧‧‧掃描間距

400‧‧‧工件

402‧‧‧第一離子射束成形

404‧‧‧工件

406‧‧‧第二離子射束成形

408‧‧‧射束電流輪廓

410‧‧‧時均的射束電流輪廓

412‧‧‧射束電流輪廓

500‧‧‧圖形

502‧‧‧射束輪廓趨勢線

504‧‧‧射束輪廓趨勢線

506‧‧‧射束輪廓趨勢線

600‧‧‧圖形

602‧‧‧趨勢線

604‧‧‧趨勢線

700‧‧‧離子射束聚焦設備

702‧‧‧控制系統

704‧‧‧時變電流源

706‧‧‧螺旋管

708‧‧‧離子射束

710‧‧‧離子射束聚焦設備

712a‧‧‧電磁體

712b‧‧‧電磁體

712c‧‧‧電磁體

712d‧‧‧電磁體

714‧‧‧離子射束聚焦設備

716a‧‧‧電極

716b‧‧‧電極

718‧‧‧離子射束聚焦設備

720‧‧‧單透鏡

800‧‧‧方法

900‧‧‧方法

A₁‧‧‧振幅

A₂‧‧‧振幅

A’₁‧‧‧振幅

A’₂‧‧‧振幅

P₁‧‧‧場所

P₂‧‧‧場所

圖1例示一範例離子射束路徑的平面圖，其係當該離 子射束在植入過程期間掃描於一工件之上時而從該離子射束的射程軌跡來觀看。

圖2係例示根據本發明之一實施例具有一射束聚焦設備的離子植入系統的系統位準圖。

圖3a係例示一範例離子射束路徑的平面圖，從該離子射束的射程軌跡來觀看，其具有一離子射束橫截面形狀會在該離子射束掃描於一工件之上之時變化。

圖3b為虛線式的圖示，其例示一離子射束具有一改變中的橫截面形狀而造成一時均的射束電流，其具有比該射束的輪廓還佳的射束電流均勻度。

圖4a-4b例示入射到一工件之上的橫截面離子射束形狀。

圖4c-4d分別例示相關於圖4a-4b橫截面離子射束形狀的離子射束輪廓。

圖4e例示一時均的離子射束輪廓，包括如圖4c及4d所顯示之時均的離子射束。

圖5係顯示具有不同的垂直焦點電極電壓，利用一靜電四極體而產生的垂直射束輪廓之圖形，其中該射束電流係顯示於Y軸而該離子射束的高度係顯示於X軸。

圖6係顯示具有不同的垂直焦點電極電壓的圖形，利用一靜電四極體而產生的射束輪廓的梯度之圖形，其中該射束電流的梯度係顯示於Y軸而該離子射束的高度係顯示於X軸。

圖7a-7d例示各式各樣射束聚焦元件的非限制實施 例，其可被使用來變化如同在此所提供的離子射束的橫截面形狀。

圖8以二維的掃描系統跨越一工件的改良離子射束電流和劑量均勻度的方法的流程圖，其係藉由當離子射束跨越一工件時而改變該離子射束的射射電流密度來達成。

圖9以二維的掃描系統跨越一工件的改良離子射束電流和劑量均勻度的更詳細的方法流程圖，其係藉由當離子射束跨越一工件時而改變該離子射束的射射電流密度來達成。

200‧‧‧離子植入系統

202‧‧‧源終端

204‧‧‧射束線組件

206‧‧‧末端站

208‧‧‧離子射束

210‧‧‧工件

212‧‧‧電源供應器

214‧‧‧離子源

216‧‧‧射束導件

218‧‧‧質量分析器

220‧‧‧解析孔徑

222‧‧‧工件掃描系統

224‧‧‧移動平台

226‧‧‧射束聚焦設備

228‧‧‧射束聚焦/成形元件

230‧‧‧時變電源供應器

Claims (19)

1. 一種離子植入系統，其包括：一射束線，其係被組構用以將一離子射束導向到一末端站，該末端站係被組構用以握持一或更多工件；一掃描系統，其係被組構用來將該離子射束以一快速掃描方向和一慢速掃描方向跨越該工件進行掃描；以及一射束聚焦設備，其係被組構以產生該離子射束而具有一時均的離子射束電流輪廓，其係藉由在該離子射束在植入期間跨越該工件的表面而移動時，不斷地變化該離子射束的射束電流密度，此不斷地變化係在分別具有不同的射束電流輪廓之不同的個別射束電流密度之間進行的，其中該時均的離子射束電流輪廓具有的射束電流比該個別射束電流密度的任一者的射束電流還均勻。
2. 如申請專利範圍第1項的離子植入系統，其中該離子射束的射束電流密度的變化頻率係實質上比沿著該快速掃描方向對該離子射束進行的掃描頻率還大。
3. 如申請專利範圍第2項的離子植入系統，其中該射束電流密度的變化頻率相對沿著該快速掃描方向對該該離子射束進行的掃描頻率的比率係大於10。
4. 如申請專利範圍第1項的離子植入系統，該射束聚焦設備包括一或更多射束聚焦元件，其係位於一末端站、射束線組件、或終端內，且係被組構用以改變該離子射束的射束電流密度。
5. 如申請專利範圍第4項的離子植入系統，其中該一或 更多射束聚焦元件係包括一或更多的：螺旋管，其係放置在該離子射束附近，多極的磁體，其係放置在該離子射束附近，多極的靜電透鏡，其係放置在該離子射束附近，壓縮電極，其係放置在該離子射束附近，以及單透鏡(Einzel lens)。
6. 如申請專利範圍第4項的離子植入系統，其係進一步包括一時變電力源，其係被組構用以提供一時變信號到該射束聚焦設備，藉此造成該離子射束的射束電流密度不斷地變化，以便在該離子射束跨越該工件的表面移動之時，獲得複數個不同的離子射束電流密度。
7. 如申請專利範圍第1項之植入系統，其中該離子射束聚焦設備係被組構用以重複地調整該離子射束的射束電流密度，直到從一量測的射束電流密度所計算之預測的劑量均勻度沒有違反一預定的植入均勻度準則為止。
8. 一種用於均勻地摻雜工件之方法，其係包括：提供一離子射束；掃描該離子射束於一工件之上；以及以一時變的方式來變化該離子射束的射束電流密度，其係藉由在該離子射束在植入期間跨越該工件的表面來移動時，重複地變化該離子射束的橫截面形狀，此重複地變化係在具有不同的離子射束電流密度之複數個橫截面形狀之間進行的，該不同的離子射束電流密度分別具有不同的射束電流輪廓。
9. 如申請專利範圍第8項之方法，其中變化該射束電流 密度包括藉由變化一聚焦設備的強度並以任一方向來變化該離子射束的橫截面形狀。
10. 如申請專利範圍第9項之方法，其中該聚焦設備迅速地變化該離子射束的橫截面形狀以便獲得一時均的離子射束電流輪廓，其包括一時均的複數個不同離子射束橫截面形狀的該不同射束電流輪廓。
11. 如申請專利範圍第9項之方法，其進一步包括：設定該聚焦設備到一第一靜態聚焦值；測量一射束電流密度輪廓並計算一第一預測劑量均勻度；將計算後的該第一預測劑量均勻度相比於一植入均勻度準則；以及若計算後的該第一預測劑量均勻度違反該植入均勻度準則時，調整該第一靜態聚焦值。
12. 如申請專利範圍第11項之方法，其進一步包括：設定該聚焦設備到一第二靜態聚焦值；測量該射束電流密度輪廓並計算一第二預測劑量均勻度；以及若計算後的該第二預測劑量均勻度違反該植入均勻度準則時，調整該聚焦設備以動態地擺盪於該第一靜態聚焦值及該第二靜態聚焦值之間。
13. 如申請專利範圍第8項之方法，其中該射束電流密度的變化頻率相對沿著一快速掃描方向對該離子射束進行的掃描頻率的比率係大於10。
14. 如申請專利範圍第8項之方法，其進一步包括產生一時變電壓，該時變電壓係被組構用於控制一射束聚焦設備，該射束聚焦設備係以時變的方式來變化該離子射束的射束電流密度。
15. 如申請專利範圍第8項之方法，其進一步包括產生一時變電流，該時變電流係被組構用以控制一射束聚焦設備，該射束聚焦設備係以時變的方式來變化該離子射束的射束電流密度。
16. 一種用於產生離子射束具有均勻的射束電流輪廓的方法，其係包括：提供一離子射束；藉由使用射束聚焦方法來產生一時均的離子射束電流輪廓來迅速、不斷地變化一離子射束的射束電流射束於不同的個別射束電流密度之間，該等不同的個別射束電流密度係分別具有不同的射束輪廓，其中該時均的離子射束電流具有的射束電流比該個別射束電流密度的任一者之射束電流還均勻；以及施加該時均的離子射束電流到一工件。
17. 如申請專利範圍第16項之方法，其中該離子射束的射束電流密度的變化頻率實質上比沿著一快速掃描方向的離子射束的掃描頻率還大。
18. 如申請專利範圍第16項之方法，其中迅速、不斷地變化一離子射束的射束電流密度係包含當該離子射束以一快速掃描方向掃描於一工件之上時，不斷地變化該離子射 束的橫截面形狀。
19. 如申請專利範圍第16項之方法，其進一步包括產生一時變信號，其係組構用以控制一射束聚焦設備，該射束聚焦設備係以一時變的方式來變化該離子射束的射束電流密度。