TWI585810B - 具有改善的生產率和均勻性的離子佈植的系統和方法 - Google Patents

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Description

具有改善的生產率和均勻性的離子佈植的系統和方法
本發明的揭露內容一般涉及一種離子佈植系統，並且更具體地是一種用於改善經掃描的離子束的生產率和均勻性的方法和設備。
在離子佈植系統中，離子束朝向工件(例如，半導體晶圓或顯示面板)以將離子植入至其之晶格。一旦嵌入到工件的晶格，被植入的離子相對於未植入區域改變了經植入的工件區域的物理及/或化學性質。由於這種改變材料屬性的能力，離子佈植可以使用在半導體裝置的製造、金屬加工以及在材料科學研究中的各種應用程序中。
在典型的植入過程期間，離子束具有顯著小於待植入的工件的表面面積之橫截面面積。正因為如此，離子束在工件的表面上掃描，以達到在工件中的摻雜輪廓的指定的均勻性，其中摻雜輪廓由在所期望的體積濃度的所期望的深度分佈所組成。例如，圖1顯示了傳統的離子佈植系統100的端視圖，其中離子束102在掃描路徑103上探索以植入離子至工件104的晶格。在此探索期間，離子束102經常在第一軸105上掃描，而工件104在第二軸線106上機械地轉移。然而，在其他實施例中，射束也可以皆在第一軸105和第二軸106上掃描；射束可以在軸105，106上分別進行磁性和電性掃描；以及其它等等。
在實踐中，隨著離子束102在掃描路徑103上探索，射束的形狀及/或橫截面面積可以不同，例如諸如示於圖1B至1F。圖1B至1F顯示了離子束102掃描穿越工件104，其中射束的寬度可以於工件的中心附近是較大(例如，更擴散)(在圖1D的中央寬度WL3)和於邊緣附近更小(例如，更集中)(例如左和右的寬度，如分別示於圖1B和1F的WL1，WL5)。如果這些射束寬度及/或相關的流密度的變化不能精確地測量和認為，實際形成在工件104中的摻雜輪廓的均勻性可以與指定的均勻性有所不同。這種非均勻性可導致經植入的工件退讓成比所期望還少的運作電子裝置。
這種射束變化的一個根本原因可以是所謂的零場效應(zero-field effect，ZFE)，這也可以被稱為零場異常(zero-field anomaly，ZFA)。ZFE經常發生在當掃描場(電場或磁場)的大小接近零時，從而導致在射束電流中的突然的“尖峰”或“下降”，而零幅度的掃描場被施加。圖2A顯示了射束掃描波形204的例子，其可以被用於在掃描路徑上來回掃描該離子束(例如，在圖1中所示)。當同時觀察圖2A至2B可以看出，當射束掃描波形204是接近零時(圖2A中的206)，在射束電流202中的突然的尖峰(圖2B)可能發生。缺乏對策下，該射束電流“尖峰”202可以造成過到ZFE的工件的一部分被植入成不同於指定的，從而導致在工件上的不利的非均勻性。
ZFE的確切原因目前尚不清楚，但它可能必須與射束中 和，即，離子束的空間電荷由射束線中具有相反電荷的介質而取消時所發生的傳輸增強，諸如例如通過射束離子與中性背景氣體的碰撞產生的中和射束電漿。ZFE可能是磁場或感應的電場(例如，由於隨時間變化的磁場)的結果，迫使中和電子於射束線區域之外(例如，磁性或感應的電場以一力作用於電子上，該力將電子推至射束線之外)，從而降低了電荷的中和性且導致運輸增強或降低(例如，提供更多或更少取決於多少電荷中和影響射束傳輸之射束電流)。然而，無論ZFE的原因，零場效應的結果是一不平衡的射束電流輪廓，其可能會導致在工件上的非均勻的植入。
因此，本發明的揭露內容的態樣是朝向減輕ZFE的改善離子佈植系統。
本發明針對一種離子佈植系統，其配置成減少ZFE同時增加整體生產率。本發明的一個態樣提供了一種離子佈植系統，其使用一掃描元件來掃描射束，它可以引起ZFE。為了減輕ZFE，射束探查器測量射束電流，同時射束正被掃描(例如，在初始化過程期間或在實際植入期間)，並且分析電路分析測得的射束電流以檢測發生在離子束掃描路徑的至少一個掃描位置上的ZFE條件。可以接近於掃描元件並且經由反饋路徑耦合到分析電路的ZFE限制元件被配置為以是否ZFE條件被檢測到為依據而選擇性地施加一隨 時間變化的電場至經掃瞄的離子束。經選擇性地施加的電場誘導在至少一個掃描位置的掃描射束中的變化以限制ZFE條件。
因此，減少了零的場效應和提高生產率和掃描射束的均勻性的技術於本文所提供。
現在將參照附圖來描述本發明，其中整篇中類似的元件符號用於指示類似的元件。
圖3說明根據一些實施例的示範性的離子佈植系統110。如進一步於此處所理解的，離子佈植系統110使用掃描器135以掃描射束，其可以導致可由射束探查系統152所檢測的ZFE條件。如果ZFE條件被檢測到，射束探查系統152提供反饋到ZFE限制元件180以施加一隨時間變化的電場至經磁性掃描的射束以糾正ZFE。在許多情況下，當ZFE條件被檢測到時，ZFE限制元件僅施加電場。如果ZFE條件沒有被檢測到的情況下，ZFE限制元件可以中斷它的電場(或在某些其他的靜態狀態)。系統110是作為說明的目的而提出，並且被理解為本揭露內容並不限於所述的離子佈植系統，也可以採用其它合適的離子植入系統。
系統110具有終端112、射束線配件114和端站116。終端112包括由高電壓電源供應器122所運轉的離子源120，其產生和引導離子束124至射束線配件114。離子源120產生離子，其被萃取並形成為沿著射束路徑在射束線配 件114中引導至端站116的離子束124。
為了產生離子，待離子化的摻雜材料(未顯示)的氣體是位於離子源120的生成室121內。摻雜氣體可以例如從氣體源(未顯示)被送入室121。除了電源供應器122，會被理解的是，任何數量的適當機制(沒有顯示)可以用來激發在離子生成室121內的自由電子，如RF或微波激發源、電子束注入源、電磁源及/或例如在室內建立電弧放電的陰極。被激發的電子與摻雜氣體分子碰撞並產生離子。通常，產生正離子，雖然於此處的揭露內容是適用於系統，其中也可產生負離子。
在本範例中，離子透過離子萃取配件123可控地萃取通過在室121中的狹縫118。離子萃取配件123包括多個萃取和/或抑制電極125。萃取配件123可以包括例如單獨的萃取電源供應器(未顯示)以加偏壓至萃取和/或抑制電極125，而從生成室121加速離子。可以理解的是，因為離子束124包括類似的帶電粒子，當類似的帶電粒子互相排斥時，射束可能具有一種傾向以爆炸或沿徑向向外擴大。也可以理解為射束爆炸可在低能量、高電流(高導流係數)射束中加劇，其中許多類似的帶電粒子(如，高電流)在同一方向移動相對較慢(例如，低能量)，使得有豐富的粒子間的排斥力。因此，萃取配件123一般被配置，使得該射束以高能量而萃取，使得射束不爆炸。此外，在這個例子中，射束124通常是整個系統以相對高的能量來轉移和正好在工件130之前減少以促進射束容量。
射束線配件114具有射束導(beamguide)132、質量分析儀126、掃描系統135、電氣元件180和並行器139。在這個例子中，質量分析儀126是在大約90度的角度形成，並包括一個或多個磁鐵(未顯示)，其用於建立(偶極)磁場於其中。由於射束124進入質量分析儀126，它藉由磁場而相應地彎曲，使得拒絕了不合適的電荷質量比(charge-to-mass ratio)的離子。更具體地說，具有過大或過小的電荷質量比的離子被偏轉到射束導132的側壁127。以這種方式，質量分析儀126僅允許具有所需的電荷質量比的射束124中的那些離子穿過其中並離開通過解析孔134。這將被理解的是，在系統110中與其它粒子碰撞的離子束可以降低射束的完整性。因此，可以包括一個或多個泵(未顯示)以至少抽空射束導132和萃取配件123。
在所示的例子中的掃描系統135包括磁性或電性的掃描元件136和磁性或靜電的聚焦和/或轉向元件138。各自的電源供應器149、150被可操作地耦合到掃描元件136和聚焦和轉向元件138，並且更具體地是各自的磁極片和電極138a和138b位於其中。聚焦和轉向元件138接收具有相對窄的輪廓(例如，所示出的系統110的“鉛筆”射束)的經質量分析的離子束124。由電源供應器150施加至板138a和138b的電壓操作以聚焦和轉向該射束至掃描元件136的掃描頂點151。在這個例子中，由電源供應器149所施加至磁極片周圍線圈的電流波形形成一隨時間變化的場，然後來回掃描射束124以形成具有相對於未經掃描的射束124 的射束路徑所測量的一隨時間變化掃描角的經掃描的離子束131。將理解的是，在掃描頂點151可以被定義為光束路徑上的點，其中在已被掃描元件136所掃描之後每個小束或帶狀射束的掃描部分出現並源自於該光束路徑的點。
如前所述，離子束掃描器，如圖3的掃描元件136，可能是受到零場效應(ZFE)，這是異常的運輸階段，發生在當掃描元件的電場或磁場具有零或接近零幅值時。該ZFE可導致經掃描的帶狀射束131的不規則的磁通輪廓，其中，電流密度是暫時增加或減少，當掃描器的場具有零或接近零的振幅時。
因此，本發明揭露的技術限制藉由使用射束探查系統152的ZFE來測量在掃描器135的掃描路徑下游上方的經掃描的離子束131的射束電流。然後分析電路(如射束診斷系統155)分析經測量的射束電流以檢測ZFE條件。例如，射束診斷系統155可以觀測到在射束電流中相對於基線射束電流的突然飆升或下降而檢測ZFE。ZFE限制元件180，它透過有線或無線的反饋路徑被耦合到分析電路，然後選擇性施加電場至射束路徑的受ZFE影響的區域以限制ZFE條件。電場的選擇性施加取決於是否ZFE條件被檢測到，例如，如果ZFE條件被檢測到，那麼電場被改變或者被打開；但如果ZFE條件沒有檢測到，那麼電場保持不變或者被關閉。因此，在許多情況下，由ZFE限制元件180所施加的電場只有當ZFE發生時才施加。在沒有檢測到ZFE的其他時間下，ZFE限制元件180不施加電場至射束線。
在一個實施例中，ZFE限制元件180包括第一和第二電極板182a、182b，該些電極板是在掃描器136的下游，雖然也可使用更少的電極板(例如，單一電極板)或更多的電極板。較佳的實施例使用接近射束的單一板，其能夠吸引或排斥來自射束電漿的電子。根據是否ZFE條件被檢測到，電壓選擇性地施加到所述一個或多個電極板(例如，182a、182b)以誘導選擇性ZFE限制的電場。在可替代的實施例中，電壓施加到在掃描器136附近的環狀電極以誘導選擇性ZFE限制的電場，雖然其他的電極的排列也是可能的。在一般情況下，可以將電場引入到掃描器136附近的在任何位置以限制ZFE的效果。
經掃描的射束131然後通過並行器/校正器139，其包括在說明的例子中的兩個偶極磁鐵139a、139b。藉由偶極的磁場線所追蹤的形狀可以實質上為梯形並且彼此面向鏡子以造成掃描射束131彎曲成大致S的形狀。用另一種方式，偶極誘導離子束路徑彎曲，其具有相等的角度和半徑和相反的方曲率向。
並行器139使經掃描的射束131改變其路徑，使得射束131無關掃描角而相對於射束軸平行行進。結果，佈植的角度相對均勻地分佈在工件130。
一個或多個位於減速載台157在這個例子中位於並行化組件139的下游。在系統110中的這一點，射束131通常是在相對高的能量水平輸送以減輕射束爆炸的傾向，例如在解析孔134射束密度升高的情況下，爆炸的傾向可能 是特別高。減速載台157包括一個或多個電極157a、157b，其用於減速經掃描的射束131。電極157通常是射束傳送通過的孔，並且可以繪製成圖1中的直線。
可以理解，兩個電極125a和125b，138a和138b，157a和157b分別展現在示範性離子萃取配件123、聚焦和轉向元件138和減速載台157中，這些元件123、138和157可以包括任何合適數量的電極，其配置且施加偏壓以加速和/或減速離子，以及聚集、彎曲、撓曲、收斂、發散、掃描、並行和/或淨化離子束124。此外，聚焦和轉向元件138可包括靜電偏轉板(例如，其之一對或者多對)，以及Einzel透鏡、四極磁鐵和/或其他的聚焦元件以聚焦離子束。
然後，端站116接收朝向工件130的離子束131。可以理解，不同類型的端站116也可以採用在佈植器110中。例如，“分支”型端站可以同時支持在旋轉支撐結構上的多個工件130，其中，工件130透過離子束的路徑來旋轉，直到所有的工件130被完全植入。另一方面，“串連”型端站沿用於佈植的射束路徑支持單一工件130，其中，多個工件130以串聯的方式在一個時間而植入，每個工件130在下一工件130開始植入前被完全植入。在混合系統中，工件130可在第一(Y或慢掃描)的方向機械轉換，而射束在第二方向(X或快速掃描)掃描以在整個工件130上方賦予射束131。
在所示的例子中的端站116是一個“串聯”型端站，其沿用於佈植的射束路徑支持單一工件130。射束探查系統 152被包括在佈植操作前用於校準測量的工件位置附近的端站116。在校準期間，射束131通過射束探查系統152。射束探查系統152可以包括測量元件，其被配置以測量射束電流或離子束的密度。在一實施例中，測量元件可能包括一法拉第杯。在一個替代實施例中，測量元件可以包括一個或多個探查器156，其可以連續地橫越探查器路徑158，從而測量經掃描的射束的輪廓。
在這個例子中，探查器156可以包括電流密度感測器，如法拉第杯，例如，其測量經掃描的射束的電流密度，電流密度尤其是佈植的角度的函數(例如，射束和工件的機械表面之間的相對取向及/或射束和工件的晶體晶格結構之間的相對取向)。電流密度感測器以相對於經掃描的射束的通常正交方式來移動，從而典型橫越帶狀射束的寬度。
控制系統154是存在的，它可以控制、連接和/或調整離子源120、質量分析儀127、掃描元件136、並行器139、ZFE限制元件180以及射束探查系統152。控制系統154可包括計算機、微處理器等，並且可以是用於採取射束特性的測量值(例如，射束電流或密度)以及相應地調整參數(例如，電場施加到磁性經掃描的射束)。控制系統154可以被耦合到離子束產生處的終端112，以及射束線配件114的質量分析儀126、掃描元件136(例如，通過電源供應器149)、聚焦和轉向元件138(例如，通過電源供應器150)、並行器139和減速載台157。因此，任何這些元件可以藉由控制系統154所調節，以促進所期望的離子束的 屬性。例如，射束的能量水平可藉由調整施加到在例如離子萃取配件123和減速載台157中電極的偏壓來適於調整接面深度。質量分析儀126中所產生的磁場的強度和方向可以進行調整，例如藉由調節繞過其中的場線圈的電流量，以改變所期望的離子束的路徑的曲率。佈植的角度可以進一步例如透過調整施加到轉向元件138的電壓而控制。
在一個特定的實施例中，連接到控制器系統的射束診斷系統155被配置成響應於測得的射束電流或密度而改變施加至ZFE限制元件180的電極的電壓的振幅。例如，如果測得的射束電流或的密度表示ZFE是存在的，那麼控制器154將連接至ZFE限制元件180以施加更高的電壓至ZFE限制元件的電極。更高的電壓的加入可以誘導電場的相應變化來改變一區域的(例如，提高)射束電流或密度，其中該區域為非零的掃描場作用於藉由改變射束中和的離子束之區域。射束電流或密度的變化可能會導致在晶片上方更大範圍的整體的射束電流或密度和ZFE減輕。
因此，射束診斷系統155和控制系統154允許藉由射束電流或密度被調諧而調諧的離子束的反覆方法，通過施加到ZFE限制元件的在波形的振幅中反覆的增量式變化以除去影響ZFE。
掃描系統135、ZFE限制元件180和射束探查系統152的相互作用的一個更詳細的實施例示於圖4A至4G。
如圖4A所示，掃描系統135包括一掃描器區域，其具有第一元件136a和第二元件136b在射束路徑124的任一橫 向側。元件藉由包含真空的間隙而分離，射束路徑124運行穿越該間隙。在一實施例中，例示的磁性掃描磁極136a和136b可以包括電磁線圈。將理解的是，電掃描的情況是類似的。
沿圖4A的方框圖查看圖4B中的波形圖202，磁極可被耦合到電流源149，其被配置為提供交流電流至磁極136a和136b。在磁極之間隨時間變化的電流形成一隨時間變化的磁場204，如在圖4C的波形圖所示。該磁場從線圈向外延伸橫跨射束路徑，並使射束124沿掃描方向(例如，圖4A和4G的X方向)彎曲或偏轉(例如，掃描)。當掃描器磁場是在從磁極136a至磁極136b的方向，射束124的離子受制於正X方向上的橫向力(例如，根據佛羅倫茲力方程式F=q(v x B)，當磁極136a和136b受制於零電流而在掃描器136中具有零磁場(例如，圖4G的時間“d”)並且射束124通過未修改的掃描器136。當場是在從磁極136b至磁極136a的方向中(如，圖4G的時間“a”和“c”)，射束124的離子受制於負X軸方向上的橫向力)。
圖4D顯示了藉由射束探查器152所檢測的射束電流206，當離子束及時橫向地來回掃描。如圖所示，當圖4C中的磁場是在約零幅度(例如，時間“d”)時，圖4D中的射束電流可以表現出不期望的ZFE條件，諸如相對於基線射束電流214的“尖峰”(例如，212)或“驟降”。
分析電路184分析這個射束電流206以檢測可能存在的的任何ZFE條件。如果分析電路184檢測到ZFE條件， 分析電路(它透過有線或無線的反饋路徑186而被耦合到ZFE限制元件180)提供了一誘導施加至ZFE限制元件180的電極的電壓變化之反饋信號。這選擇性施加的電壓可以誘導在射束路徑的受ZFE影響的區域中例如在圖4E中所示的一對應的電場208，從而限制了ZFE條件。電場的選擇性施加取決於是否ZFE條件被檢測到，例如，如果ZFE條件被檢測到，那麼電場被改變或者被打開；但如果ZFE條件沒有檢測到，那麼電場保持不變或者被關閉。如果ZFE被檢測到，所施加的電場的值可以自運作透過掃描具有不同的離子能量、質量、物種等之不同的射束所獲取的數據而預先決定的。替代的是，在施加電場時，重疊的過程可以使用，電流密度分佈進行測量，並且如果密度不能充分地均勻分佈，電場進行調整，直到獲得所期望的均勻性。
在一實施例中，電壓被選擇性施加到電極板182a、182b，其位於磁性掃描器136的下游，以誘導選擇性ZFE限制的電場。在可替代的實施例中，電壓被施加到位於磁性掃描器136的下游的一環形電極以誘導選擇性ZFE限制的電場，雖然其他的電極排列也是可能的。在一般情況下，電場可以在磁性掃描器附近的任何位置引入，以改變射束電流密度(例如，增強磁化的射束中和)，因此，限制ZFE的效果。
在藉由ZFE限制性元件校正後的結果，如圖4F所示，離子束顯示出受限制的ZFE條件。正如可以看到的，在通過ZFE限制元件之後，所得到的離子束210具有一相對恆 定的基線電流密度，即使在ZFE條件(例如，212)先前發生的區域。
圖5說明了在利用磁掃描器的離子佈植系統中用於限制ZFE條件的範例性方法700。該方法反覆地調整經由ZFE限制元件施加的電場波形至磁性掃描射束，直到一最佳的電場波形被實現，以提供射束電流穿過晶片的表面，這是足夠高而可以除去ZFE的效果。更特別的是，射束電流被測量以決定ZFE並且反覆地調諧該方式，其中電場被增量地引入以最佳化磁性離子束的射束中和，並以降低離子束上的ZFE的效果。
在702，離子束被第一調諧，同時掃描系統處於關閉狀態，以建立所期望的操作條件。在此過程中，真空被設置在離子佈植系統的射束線中。高真空泵將射束線和處理室抽真空至非常低的壓力(例如，<10-6托)，直到只有少量殘留氣體存在。然而，由射束/注入氣體相互作用所導致的離子束中和程度可以是不足以支持在磁場的存在下的射束中和。
在704，離子束被掃描穿過掃描路徑。掃描路徑是離子束(例如，鉛筆射束)將橫越的路徑，因為它是受變化的磁場的力所移動，藉由包括兩個磁極(例如，電磁線圈)的磁性掃描系統所產生，導致一帶狀射束。在一實施例中，掃描路徑可以延伸穿過為目標的工件的寬度。離子束可以掃描速率在掃描路徑上掃描，其是取決於磁場的時間依賴關係(例如，當磁場變化，在掃描路徑上的離子束的位置 變化)。
射束電流和/或密度在706被測量。然後帶狀射束的射束電流可以在掃描路徑上方測量。在一實施例中中，射束電流可以使用法拉第杯來測量。法拉第杯是導電杯，其可以被配置成接近工件以捕捉來自離子束的帶電粒子。當來自離子束的粒子擊中導電杯時，獲得小淨電荷。然後杯可以定期地被排出以提供小的電荷(相當於到撞擊離子的數目)至每個週期內的附加電路。通過測量電荷，離子束的射束電流可以被確定。因此，法拉第杯提供了作為時間的函數的射束電流。
在另一個實施例中，射束電流可以使用一個或多個探查器來測量，該探查器被配置為測量穿越帶狀射束的寬度的射束電流。探查器可能會不斷地橫越一探查器路徑(例如，穿越工件的寬度)，從而測量經掃描的離子束的輪廓。在一實施例中，探查器可包括一移動的法拉第杯。
零場異常(即，零場效果(ZFE))被認定在708。ZFE可以被確定在測量的射束電流，隨著磁場為零的位置處的經測得的射束電流的局部增加或減少。增加或減少可以包括在經測量的射束電流的變化，其分別比某個閾值更大或更小。換句話說，ZFE的特徵在於在磁場為零的位置之處的經測量的射束電流的變化(例如，經測量的射束電流的上升或下降)。
在710，如果ZFE被檢測到，則電場的幅度被響應地調整。該調整可以包括在多個掃描位置比較射束電流和密 度，和調整電場以最小化在多個掃描位置所測量的這些射束之間的差。動作702至710可以藉由在電場中的增量變化來調諧射束電流的方式來反覆地執行。這將被理解的是，在各種重覆上的電場幅度的變化可能是小的，從而以漸進的方式增加或減少射束電流。在電場的分別調整之後，射束電流可以被重新測量，如果ZFE仍然被測得，然後電場可以反覆地調整，直到實現滿意的讀數。
在712，如果沒有檢測到ZFE，系統的電場被保持，因為它不是必要的以減輕ZFE。因此，電場條件可以保持以有效地減少ZFE的效果。這將被理解成，測量仍然可以採取，並且在ZFE被檢測的事件中，方法700可以響應於測得的ZFE而恢復。
圖6說明了另一種用於最佳化磁性掃描器中的電場的示範性方法800。在該方法800中，射束電流和/或密度沿掃描路徑在單一位置被測量。電場可以被引入，響應於所測量的射束電流和/或密度，以實現在這個單一位置處射束電流和/或密度的一些所期望變化。將被理解的是，可以使用這樣的實施例作為測試或校準的方法，該方法可以在生產之前運行。這樣的實施例可能會允許更快的測量時間並且改進調諧的性能。
在800，離子束被調諧，同時掃描系統是關閉的，以建立所期望的操作條件。在此過程中，真空被設置在離子佈植系統的射束線。
在804，磁場被施加到離子束以將離子束保持在單一位 置。磁場可能會導致離子束由於磁場的力而移動到偏離中心的位置。
在806，射束電流和/或密度進行測量。離子束的射束電流沿掃描路徑的單一位置處被測量。在一實施例中，射束電流可以使用法拉第杯或使用被配置為測量射束電流的一個或多個探查器來測量。在810，如果射束電流不達到預定的所需值，電場可被調整。如果射束電流達到預定的所需值，電場的條件也可以保持。
動作804至810可以藉由在電場中的增量變化來調諧射束電流的方式反覆地執行。在電場的分別的調整之後，射束電流可以被重新測量，如果ZFE仍然被測得，然後電場可能會反覆地調整，直到實現滿意的讀數。
雖然本發明已相對於某些方面和實施來顯示和描述，它會被理解的是，對熟知該領域的技術人士而言，在閱讀和理解本說明書和附圖之後，等效的替代和修改將發生。特別是關於由上述部件(配件、裝置、電路、系統等)所執行的各種功能，用來描述這種部件的術語(包括“手段”的引用)是意圖去對應於(除非另有指示)執行所描述的組件的特定功能的任何組件(即，功能上是等效的)，即使在結構上並不等同於所公開的結構，但它執行在本文中說明於本發明的示範性的實現的功能。在這方面，它也將被認定為本發明包括具有用於執行本發明的各種方法的步驟的計算機可執行指令的計算機可讀介質。此外，本發明的特定特徵可能已經公開在相對於幾個實施方式中的只有一個 中，這樣的特徵可以與可能對任何給定或特定的應用程序為需要以及有利的一個或多個其他實施方式的其它特徵來結合。此外，在範圍內，術語“包括”、“包含”、“有”、 “具有”，以及其變體是在詳細描述或申請專利範圍中使用，這些術語意圖包容以相似於術語“包括”的方式。
102‧‧‧離子束
102b-102f‧‧‧離子束
103‧‧‧掃描路徑
104‧‧‧工件
105‧‧‧第一軸
106‧‧‧第二軸
110‧‧‧離子佈植系統(佈植器)
112‧‧‧終端
114‧‧‧射束線配件
116‧‧‧端站
118‧‧‧狹縫
120‧‧‧離子源
121‧‧‧室
122‧‧‧電源供應器
123‧‧‧離子萃取配件(萃取配件)
124‧‧‧離子束(射束、射束路徑)
124a-124g‧‧‧離子束(射束)
125‧‧‧萃取和/或抑制電極
126‧‧‧質量分析儀
127‧‧‧側壁
130‧‧‧工件
132‧‧‧射束導
134‧‧‧解析孔
135‧‧‧掃描系統(掃描器)
136‧‧‧掃描元件(掃描器)
136a‧‧‧第一元件(磁極)
136b‧‧‧第二元件(磁極)
138‧‧‧聚焦和/或轉向元件
138a‧‧‧電極
138b‧‧‧電極
139‧‧‧並行器/校正器
139a‧‧‧偶極磁極
139b‧‧‧偶極磁極
149‧‧‧電源供應器(電流源)
150‧‧‧電源供應器
151‧‧‧掃描頂點
152‧‧‧射束探查系統(射束探查器)
154‧‧‧控制系統(控制器)
155‧‧‧射束診斷系統
156‧‧‧探查器
157‧‧‧減速載台
157a‧‧‧電極
157b‧‧‧電極
158‧‧‧探查器路徑
180‧‧‧ZFE限制元件
182a‧‧‧電極板
182b‧‧‧電極板
184‧‧‧分析電路
186‧‧‧反饋路徑
202‧‧‧射束電流(波形圖)
204‧‧‧射束掃描波形(磁場)
206‧‧‧射電流
208‧‧‧電場
210‧‧‧離子束
212‧‧‧尖峰
214‧‧‧基線射束電流
700‧‧‧方法
702-712‧‧‧動作
800‧‧‧方法
802-812‧‧‧動作
上面的描述和附圖詳細展示本發明的某些說明性態樣和實施。然而，這些是指示性的，但在其中也可以採用本發明原理的一些不同方法。
圖1A是說明掃描探索掃描路徑的經掃瞄的離子束以植入離子到工件中的端視圖。
圖1B至1F顯示當離子束在工件表面上方掃描時所產生的射束大小變化。
圖2A和圖2B說明了掃描波形和相應的射束電流密度圖，其分別說明ZFE的一個例子。
圖3是說明根據一些實施例中的離子佈植器的示意性方框圖。
圖4A至4G說明了磁性射束掃描系統，其可以誘導ZFE條件，其中射束探查器和電性掃描元件用於限制ZFE條件。
圖5說明了用於反覆地改變施加至離子佈植的掃描區域中的電場以提高經掃描的射束的生產率和均勻性的方法的流程圖。
圖6說明了另一種用於最佳化在掃描器中電場的示範 性的方法。
124‧‧‧離子束(射束)
124a-124g‧‧‧離子束(射束)
135‧‧‧掃描系統(掃描器)
136‧‧‧掃描元件(掃描器)
136a‧‧‧第一元件(磁極)
136b‧‧‧第二元件(磁極)
149‧‧‧電源供應器(電流源)
152‧‧‧射束探查系統(射束探查器)
180‧‧‧ZFE限制元件
182a‧‧‧電極板
182b‧‧‧電極板
184‧‧‧分析電路
186‧‧‧反饋路徑

Claims (20)

  1. 一種離子佈植系統，其包括：離子源，其被配置成沿射束路徑來產生離子束；質量分析組件，其位於該離子源的下游並被配置以執行在該離子束上的質量分析；掃描元件，其位於該離子源的下游並被配置以產生隨時間變化的場，該場操作在該離子束上以產生穿越掃描路徑的掃描射束；射束探查系統，其被配置成當該經掃描射束穿越該掃描路徑時，測量該經掃描射束的射束電流；分析系統，其分析該經測量的射束電流以檢測由掃描所產生的零場效應(ZFE)條件；ZFE限制元件，其位於射束探查器的上游，並經由反饋路徑耦合到該分析系統，其中該ZFE限制元件被配置為藉由以ZFE條件是否被檢測到為依據來選擇性地施加電場至該離子束以限制該ZFE條件。
  2. 根據申請專利範圍第1項的離子佈植系統，其中僅當ZFE條件已被檢測到時，該ZFE限制元件施加該電場。
  3. 根據申請專利範圍第1項的離子佈植系統，其中由該掃描元件提供的隨時間變化的場是一個隨時間變化的磁場。
  4. 根據申請專利範圍第1項的離子佈植系統，其中由該掃描元件提供的隨時間變化的場是一個隨時間變化的電場。
  5. 根據申請專利範圍第1項的離子佈植系統，其中該射束探查系統包括一法拉第杯，其靠近該離子佈植系統的端站，且被配置以測量該離子束的射束電流或密度。
  6. 根據申請專利範圍第1項的離子佈植系統，其中該ZFE限制元件被配置為以ZFE條件是否被檢測到為依據來增量地改變電壓波形。
  7. 根據申請專利範圍第6項的離子佈植系統，其中該分析系統藉由測定該掃描路徑上某些位置的射束電流是否超過沿著該掃描路徑的基本射束電流而檢測該ZFE條件。
  8. 根據申請專利範圍第1項的離子佈植系統，其中該ZFE限制元件包括具有包圍該離子束的內周長的環形電極。
  9. 根據申請專利範圍第1項的離子佈植系統，其中該ZFE限制元件包括靠近該離子束的至少一個板電極。
  10. 一種用於離子佈植系統的掃描系統，其包括：磁性掃描器，其包括第一磁極和第二磁極，其配置為產生一磁場以在一離子束掃描路徑上掃描離子束；射束探查器，當該離子束在該離子束掃描路徑上被磁性地掃描時，該射束探查器測量該離子束的射束電流；分析系統，其分析該經測量的射束電流以檢測發生在該離子束掃描路徑上的至少一個掃描位置的零場效應(ZFE)條件；ZFE限制元件，其位於該射束探查器的上游，並經由反饋路徑耦合到該分析系統，其中，該ZFE限制元件被配置為以該ZFE條件是否被檢測到為依據而選擇性地施加電場 到該離子束，其中，該經選擇性地施加的電場誘導在該離子束中的變化以限制該ZFE條件。
  11. 根據申請專利範圍第10項的系統，其中該ZFE條件藉由測定該至少一個掃描位置的該經測量的射束電流是否超過射束電流的基本水平一預定閾值而被檢測到。
  12. 根據申請專利範圍第10項的系統，其中該離子束包括一離子鉛筆射束，其沿射束路徑來運行，並且當該離子束通過該磁場時，具有修飾成帶狀射束的軌跡。
  13. 根據申請專利範圍第10項的系統，其中，該ZFE限制元件包括具有包圍該離子束的內周長的環狀電極。
  14. 根據申請專利範圍第10項的系統，其中該ZFE限制元件包括靠近該離子束的至少一個板電極。
  15. 一種用於改善在離子佈植系統中的磁性掃描離子束的均勻性的方法，其包括：以一掃描速率跨越掃描路徑來掃描離子束，該離子束具有射束電流或密度；分析該經掃描的離子束以決定是否存在零場效應(ZFE)條件；以及選擇性地施加電場至該離子束以減輕該ZFE條件。
  16. 根據申請專利範圍第15項的方法，其中分析該經掃描的離子束包括當該離子束被掃過該掃描路徑時，測量射束電流信號。
  17. 根據申請專利範圍第16項的方法，其中該射束電流信號由一法拉第杯來測量。
  18. 根據申請專利範圍第15項的方法，其中僅當ZFE條件已被檢測到時，該經選擇性地施加的電場被施加。
  19. 根據申請專利範圍第15項的方法，其中掃描該離子束包括施加一隨時間變化的磁場至該離子束。
  20. 根據申請專利範圍第15項的方法，其中掃描該離子束包括施加一隨時間變化的電場至該離子束。
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