TW201508807A - 用於束平滑化的磁場波動 - Google Patents

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Abstract

可能將用於將離子植入在工件上的離子束的時間平均離子束輪廓平滑化，以降低雜訊、尖波、及尖峰等，並改善劑量均勻性。可能將輔助磁場裝置，諸如，電磁鐵，沿著離子束路徑放置，並可能由週期訊號驅動以產生波動磁場，以平滑化該離子束輪廓(亦即，束電流密度輪廓)。該等輔助磁場裝置可能位於該離子束之該寬度及該高度外側，並可能產生接近該離子束之該中心最強的不均勻波動磁場，離子的最高濃度可能位於該中心。該波動磁場可能導致該離子束輪廓形狀連續地改變，從而將雜訊平均在時間上。

Description

用於束平滑化的磁場波動
本揭示發明通常相關於工件的摻雜劑植入，且更具體地相關於藉由使時間平均離子植入束經受波動磁場而將該束輪廓平滑化。
摻雜劑植入，諸如，離子植入，係在製造積體半導體裝置時使用的製程，從而將導電性改變雜質，諸如，離子，導入工件中，諸如，矽晶圓、半導體板、或玻璃板等。離子植入器或離子植入工具可能包括離子源以產生雜質材料，及質量分析儀以形成具有特定質量對電荷比率之離子的離子植入束。離子植入器的其他組件可能包括加速器、減速器、磁場裝置、電場裝置、束電流量測系統、及掃描系統。除了此等組件外，磁場裝置(例如，多極磁鐵)可能針對操控該束積集，以針對該工件上所需要的劑量均勻性實現特定輪廓。例如，點束可能需要形如高斯曲線的束輪廓(亦即，離子濃度可能在中心最高，且離子濃度可能隨與中心的距離增加而快速下降)。
然而，在點束的範例中，由於束調諧的限制， 且具體地由於從束輪廓移除雜訊、尖波、尖峰、肩部等的困難度(亦即，校正具有太高或太低之離子濃度的離子束部分)，所期望的高斯曲線形束蝕刻可能不總是可易於實現的。此外，得到期望束輪廓可能以犧牲束電流或增加束調諧時間的花費發生，彼等可能導致總體生產力下降。因此，期望將離子植入束輪廓平滑化而不需要犧牲束電流且不需要從增加束調諧時間犧牲生產力。
在一範例實施例中，一種用於將離子植入工件 中的方法可能使用具有離子束源的離子植入工具、質量分析磁鐵、複數個分離驅動的電磁鐵、及一或多個分離驅動的輔助電磁鐵。該方法可能包括以該離子束源產生離子束。該方法可能更包括驅動該複數個分離驅動的電磁鐵以產生磁場，以塑形該離子束的離子束輪廓，並以週期訊號驅動該一或多個分離驅動的輔助電磁鐵，以產生波動磁場。該波動磁場可能導致該離子束輪廓形狀連續地改變，以將該離子束的時間平均離子束輪廓平滑化。該方法也可能包括使用該質量分析磁鐵沿著朝向工件的離子束路徑引導該離子束，以將離子植入在該工件上。
該方法可能更包括驅動一組多極磁鐵以對準該 離子束。可能將該複數個電磁鐵及該一或多個輔助電磁鐵定位在該離子束路徑上，在該組多極磁鐵之前。可能將該 一或多個輔助電磁鐵定位在該離子束的高度及寬度外側。可能以各者定位在一對多極磁鐵之各端上的方式使用四個輔助電磁鐵，並也可能將一組該複數個電磁鐵定位在該對多極磁各者上。該離子植入工具可能更包括控制器以直流(DC)訊號驅動該複數個電磁鐵以產生用於調整該離子束輪廓的四極磁場，及以週期訊號驅動該等輔助電磁鐵以產生用於平滑化該離子束輪廓的該波動磁場。接近該離子束中心的該波動磁場可能係最強的，且該波動磁場可能隨與該離子束中心的距離而變得更弱。
100、200‧‧‧離子植入系統
102、202‧‧‧離子源
104、204‧‧‧擷取光學器材
106、306、356、458‧‧‧離子束
108、208、308‧‧‧質量分析磁鐵
110、310‧‧‧聚焦系統
112、114、212、214、312、314‧‧‧多極磁鐵
116、118‧‧‧束路徑
120、220‧‧‧電極
122、322‧‧‧控制器
124、224‧‧‧法拉第束輪廓量測系統
126‧‧‧靶材室
128、228、428‧‧‧掃描臂
130、230、330、430‧‧‧工件
132‧‧‧晶圓傳輸系統
134、136、234、236‧‧‧承載埠
138、238、438‧‧‧束截止器
232‧‧‧機器人手臂
233、242、442‧‧‧靜電夾
240、241、440、441‧‧‧軸
344‧‧‧弓形軛
346、348、576、586‧‧‧線圈
358‧‧‧點束
400‧‧‧掃描系統
460‧‧‧滑動封條
570‧‧‧核心
572、574、582、584‧‧‧最外側線圈
573‧‧‧曲線
702、704、706‧‧‧理論瞬間束輪廓
890、892‧‧‧時間平均束輪廓
1000‧‧‧處理
B‧‧‧磁場強度
X1、X2‧‧‧位置
圖1描繪合併用於塑形離子束之多極磁鐵的範例離子植入系統。
圖2描繪合併用於塑形離子束之多極磁鐵的範例離子植入系統的透視圖。
圖3描繪產生具有高斯曲線形束輪廓之點束的範例多極磁鐵。
圖4描繪範例掃描系統。
圖5A及5B描繪藉由使時間平均束輪廓經受波動磁場將其平滑化之範例多極磁鐵的一部分。
圖6A、6B、及6C描繪用於磁場裝置的範例層壓核心。
圖7A、7B、及7C描繪從波動磁場產生的範例瞬間束輪廓。
圖8A及8B分別描繪不使用用於束平滑化之磁場波動及使用用於束平滑化之磁場波動的範例時間平均束輪廓。
圖9A、9B、及9C分別描繪以不具有磁場波動的160束掃描、不具有磁場波動之80束掃描、及具有磁場波動的80束掃描摻雜之範例工件的劑量均勻性。
圖10描繪用於摻雜工件的範例處理。
呈現以下描述以致能熟悉本技術的人士製造及使用各種實施例。具體系統、裝置、方法、及應用的描述僅提供為範例。揭示於本文中之範例的各種修改對熟悉本發明之人士將係顯而易見的，且界定於本文中的普遍原理可能應用至其他範例及應用而不脫離各種實施例的精神及範圍。因此，未企圖使各種實施例受限於本文所描述及顯示的範例，而係依據與申請專利範圍一致的範圍。
離子植入可能用於在製造積體半導體裝置時將離子導入工件中，諸如，矽晶圓。隨著積體電路在尺寸上收縮，也同時改善速度及功能，矽晶圓中之摻雜變化的容差降低。相似地，隨著合併積體電路之數百萬個裝置的市場甚至變得更具競爭性，日益需要高裝置製造良率以改善利潤。為容納更緊縮的容差及更高的必要良率，將日益增加的需求放在離子植入工具上。特別係離子植入工具越來越必須提供橫跨工件的實質均勻性的工件摻雜，從而產生 最高可能品質的積體電路。
然而，由於可能存在於離子植入束輪廓(亦即，束電流密度輪廓)中的雜訊、尖波、尖峰、及肩部等，實現橫跨工件的實質均勻摻雜代表獨特的挑戰。為解決此等挑戰，可能在植入前小心地調諧離子植入工具，以確保高品質植入束輪廓。然而，準確性調諧可能耗用顯著時間量，從而降低植入處理量，同時浪費植入工具的資源及能量。相似地，可能藉由增加以離子束掃描工件的次數、減少相鄰掃描之間的距離(例如，將步尺寸從30mm減少至24mm或18mm)、及/或降低離子束的電流而將訊等之不受期望的效果降低。然而，此等方式各者也可能增加用以完成摻雜工件的時間量，從而再度減少植入處理量，同時浪費植入工具的資源及能量。
因此，於下文描述相關於一或多個輔助磁場裝置的各種實施例，該等輔助磁場裝置藉由隨時間平滑化雜訊、尖波、尖峰、及肩部等而改善時間平均束輪廓。在一實施例中，輔助磁場裝置，諸如，電磁鐵，可能藉由使離子束經受波動磁場而將時間平均離子束輪廓平滑化，以連續地改變(或在部分情形中隨機化)該瞬間離子束輪廓。輔助電磁鐵可能組態成使得波動磁場主要影響接近最高離子濃度之所在的束中心的離子。例如，輔助電磁鐵可能組態成主要影響位在對應於高斯曲線形點束輪廓的尖峰之位置的離子(亦即，離子濃度最高處的離子)。藉由以波動磁場主要影響該束中心，接近中心之離子的位置及瞬間束輪廓 可能隨時間連續地改變，使得時間平均束輪廓受平滑化以降低雜訊、及尖波等。
更平滑的時間平均束輪廓可能增加橫跨工件的劑量均勻性並因此增加工件良率。更平滑的束輪廓也可能容許將更高的離子束電流用於植入而不顯著地減少整體工件劑量均勻性。再者，當本文描述的各種實施例可能將離子束輪廓平滑化時，調諧需求可能放鬆，且用於調諧離子束的時間可能降低，從而節省時間及能量，同時也增加植入處理量。因此，本文描述的各種實施例可能有利地節省時間及能量，同時將離子束輪廓平滑化，以提供經改善的工件摻雜均勻性、工件良率、及植入處理量等。
在一實施例中，為平滑化離子束輪廓，離子植入工具可能設有位於沿著離子束路徑(在離子源及靶材之間，諸如，矽晶圓)之任一側的各處或之上的一或多個輔助電磁鐵。當期望束輪廓平滑化時，在操作期間，該一或多個輔助電磁鐵(例如，環繞核心的線圈)可能以週期訊號驅動(例如，塑形為可能相關於接地偏移之正弦波、三角波等的交流(AC)訊號)。例如，輔助電磁鐵可能以從50至300Hz之任一處或更高的高頻訊號驅動。應注意該等訊號的頻率及振幅可能依據特定實作調整，以實現期望的磁場強度。在其他範例中，可能使用可能不係嚴格週期性的波動訊號(例如，隨機化的訊號或隨時間變化的其他訊號)。
輔助電磁鐵可能較佳地位於離子束之寬度及/或高度的外側，以不干擾其他束修改組件(例如，用於塑 型、調諧、導向、或另外修改該束的組件)。當由週期訊號驅動時，輔助電磁鐵可能產生可能在接近離子束中心最強的波動磁場。波動磁場可能導致瞬間束輪廓形狀連續地隨時間改變。例如，在時間中的第一時刻，該束可能具有在第一位置具有高離子濃度的輪廓形狀。在時間中的第二時刻，波動磁場可能導致該束具有在第二位置具有高離子濃度的不同束輪廓形狀。在相同範例中，經改變的束輪廓形狀可能在離時間平均束輪廓中心多達20mm的位置具有高離子濃度。此外，波動磁場可能在束輪廓形狀的其他部分而非在具有高離子濃度的部分導致變化(其可能係隨機的)。藉由連續地以波動磁場改變束輪廓形狀，可能從具有可能在不同位置之較少或不同的尖波、尖峰、及雜訊等的其他束輪廓形狀將可能存在於單一瞬間束輪廓中的雜訊、尖波、或尖峰等隨時間平均出。連續改變束輪廓形狀可能因此產生平滑的時間平均束輪廓形狀。
首先參考圖1，範例離子植入系統100可能合併用於將離子束輪廓平滑化的輔助多極磁鐵，諸如，多極磁鐵112的最外側電磁鐵。離子植入系統100可能包括離子源102、擷取光學器材104、質量分析磁鐵108、聚焦系統110、控制器122、靶材室126、及晶圓傳輸系統132(例如，機器人手臂132)。系統100也可能包括用於吸收不期望離子並更塑形及引導該離子束的束截止器及電極120的組合，及位於靶材室126中用於量測離子束輪廓的法拉第束輪廓量測系統124。系統100可能更包括用於吸 收在到達束路徑118之終端前未被吸收或未另外受攔截的離子的束截止器138(其也可能係法拉第量測裝置或其他離子吸收元件)。熟悉本技術的人士將承認可能將系統100的許多或所有組件收藏在真空外殼(未圖示)中。
離子源102可能包括，例如，Bernas或Freeman離子源。離子源102可能從來源氣體的電子游離產生期望的離子種類。例如，針對半導體裝置製造，期望離子種類可能包括硼、磷、或砷(例如，B+、P+、及As+)。離子源102及擷取光學器材104可能產生離子束106。擷取光學器材104可能包括至少一擷取電極。可能將擷取電壓施加至該至少一擷取電極以從離子源102擷取離子以產生離子束106。例如，擷取光學器材104可能藉由將相對負或相對正的擷取電壓分別施加至該至少一擷取電極以擷取正離子種類或負離子種類的任一種。離子束106的電流及能量也可能基於，至少部分地基於所施加的擷取電壓而受修改。
可能將離子束106導向質量分析磁鐵108，其可能施加磁場，使得僅有在離子束106中具有期望質量對電荷比率的離子可能朝向該靶材通過質量分析磁鐵108。質量分析磁鐵108可能組態成在二路徑之一者上導引該等脫出離子：沿著提供朝向靶材室126之實質直線路徑的束路徑118，或沿著提供用於在再度出現在朝向靶材室126的路徑118之前修改該離子束能量及電流的減速彎道(例如，S形彎道)的束路徑116。熟悉本技術的人士將承認可 能依特定實施例的需要，使用未於此處顯示及描述的其他電極、其他電磁鐵、及其他組件引導離子束(例如，沿著束路徑116引導離子束並回到路徑118上)。
聚焦系統110可能包括用於聚焦及另外控制離子束的一或多個磁鐵、多極磁鐵、或多極磁鐵組。圖1描繪第一組多極磁鐵112及第二組多極磁鐵114。在一實施例中，多極磁鐵112可能係可沿著針對直線束路徑118或針對減速束路徑116之任一者定位的軌道移動(如箭號所指示的)。在一實施例中，多極磁鐵112可能控制離子束的尺寸及電流強度。在實行此時，多極磁鐵112可能組態成調整該束的形狀以及空間均勻性。在一實施例中，多極磁鐵112可能組態有輔助電磁鐵，以藉由隨時間平滑出雜訊、尖波、尖峰、及肩部等改善束輪廓。多極磁鐵112的輔助電磁鐵可能藉由使離子束經受波動磁場而將離子束輪廓平滑化，該波動磁場導致束輪廓形狀連續地改變以平均出可能存在於任何瞬間束輪廓中的雜訊。在部分範例中，輔助電磁鐵可能主要影響最高離子濃度所在的束中心。例如，多極磁鐵112的輔助電磁鐵可能組態成主要影響在對應於高斯曲線形點束輪廓的尖峰之位置中的離子。
多極磁鐵112可能包括電磁鐵，該等電磁鐵包含垂直環繞磁鐵核心的可電激發線圈，各獨立線圈可分別激發。在部分實施例中，核心可能受層壓以減少渦電流。在其他實施例中，多極磁鐵112可能包括環繞非磁鐵核心的線圈，或可能包括不具有核心的線圈。多極磁鐵112的 其他變化也係可能的，且於下文更詳細地描述各種實施例。
聚焦系統110也可能包括多極磁鐵114。如圖1所描繪的，在一實施例中，系統100及聚焦系統110可能包括用於直線束路徑118及減速束路徑116二者的多極磁鐵114。多極磁鐵114可能因此包含容許控制沿著直線束路徑118或減速束路徑116之任一者的離子束的二組多極磁鐵、三個多極磁鐵、或其他組合。在其他實施例中，多極磁鐵114可能在針對使用在任一束路徑上而定位的軌道上係可移動的。多極磁鐵114可能與多極磁鐵112有相似構造(亦即，包含可個別激發線圈的電磁鐵)。
多極磁鐵114可能產生適於離子束之對準的四極磁場，以在離子植入在靶材室126中的工件中之前取消發散或收斂。多極磁鐵114可能，例如，取消由多極磁鐵112引入的發散或收斂(例如，停止束散佈、停止束窄化等)。在部分實施例中，多極磁鐵114也可能容許引導束，以在特定位置打擊工件的表面，或容許對該束的其他位置調整。在其他實施例中，多極磁鐵114可能組態成重複地將離子束偏向以掃描可能係固定或移動的工件。
靶材室126描繪有法拉第束輪廓量測系統124、掃描臂128、及工件130。在一實施例中，法拉第束輪廓量測系統124可能包括可能移入束路徑以量測離子束的各種特徵的多個工具。例如，系統124可能包括工具(例如，法拉第杯)，以量測離子束電流、離子束能量、離 子束形狀、離子束均勻性、離子束雜訊、及離子束角等。系統124的各量測工具可能依次地在期望量測時(例如，在束調諧期間、掃描之間、工件之間、針對測試等)，依據直線束路徑118自動地定位，並可能在不需要時，自動地移出束路徑。
掃描臂128可能組態成將工件，諸如，工件130定位在離子束之前。在部分實施例中，掃描臂128可能組態成來回旋轉(如箭號所示)以使工件通過該束，同時其高度逐漸地增加或減少，以曲線化之字形型樣經由離子束掃描工件(例如，沿著弧掃描並在掃描之間步進地昇降高度，在沿著弧掃描的同時增加或減少高度等)。掃描臂128也可能組態成旋轉工件。在其他實施例中，可能移動離子束(例如，離子束可能側至側地或上下偏轉)，以重複掃描固定工件，或可能使用離子束移動及工件移動的組合而以離子束掃描工件(例如，該離子束可能在工件移動的同時偏轉)。
離子植入系統100也可能包括用於保持及傳輸工件的各種組件。在一實施例中，工件可能在植入之前及之後堆疊在承載或承載埠134及136中。機器人手臂132可能從承載埠134或承載埠136任一者取得待摻雜的工件，並相似地傳回經摻雜工件。機器人手臂132可能將待摻雜工件(例如，工件130)轉移至用於離子植入的掃描臂128。在植入後，機器人手臂132可能從掃描臂128取得經摻雜工件，並將其儲存在承載埠134或承載埠136任一 者中。
控制器122可能組態成與系統100的多極磁鐵112、多極磁鐵114、法拉第束輪廓量測系統124、及/或其他組件互動及控制彼等。在部分實施例中，可能將分離的控制器用於分離的元件，各控制器與伺服器、主控制器、或整體系統控制器等通訊。控制器122可能控制束量測、從法拉第束輪廓量測系統124接收離子束特徵、及經由改變多極磁鐵112及114(包括用於平滑化離子束輪廓的輔助電磁鐵)的驅動訊號修改離子束。控制器122可能以特定電流分離地驅動多極磁鐵112及114的各獨立線圈，以導致特定磁場產生，以依需要修改離子束特徵。控制器122也可能控制離子植入系統100的其他組件以及接收來自各種系統組件的反饋及來自使用者的指令。
控制器122可能包括計算系統，該計算系統包括，例如，處理器、記憶體、儲存器、及輸入/輸出裝置(例如，監視器、鍵盤、硬碟驅動器、網際網路連接等)。控制器122也可能包括用於控制各種系統元件及與彼等互動的電路或其他特殊硬體。在部分操作設定中，控制器122可能組態成包括一或多個單元的系統，彼等各者組態成以軟體、硬體、或彼等的特定組合實行控制器122的部分功能。
控制器122可能包括具有主機板的計算系統，該主機板具有輸入/輸出(「I/O」)部、一或多個中央處理單元(「CPU」)、及可能具有快閃記憶體卡或相關於其的 各種其他種類之記憶體的記憶體部。I/O部可能連接至顯示器、鍵盤、硬碟儲存單元、及媒體驅動器等。範例媒體驅動器可，例如，讀/寫電腦可讀儲存媒體，除其他事物外，其可保持用於執行控制器122之功能的程式或其他資料。
在部分實施例中，由控制器122接收的資料及由控制器122計算的值可針對後續使用儲存(例如，針對未來掃描、針對研究、針對記錄等)。此外，電腦可讀媒體可用於儲存(例如，實體地具現)用於實施控制器122之功能的一或多個電腦程式。此種電腦程式可能以，例如，通用程式語言(例如，Pascal、C、C++)或某個特殊應用特定語言撰寫。
圖2描繪範例離子植入系統200的透視圖。離子植入系統200可能與離子植入系統100不同，或可能與離子植入系統100相同；也可能將相似編碼的組件相同地組態並實施相同功能(亦即，多極磁鐵212可能與多極磁鐵112相同)，或彼等可能不同。離子植入系統200可能包括離子源202、擷取光學器材204、及質量分析磁鐵208。藉由離子源202產生、藉由擷取光學器材204擷取、並通過質量分析磁鐵208的離子可能形成一維度顯著大於另一維度(亦即，高且窄)的束。系統200可能包括第一組多極磁鐵212(彼等可能包括用於將束輪廓平滑化的輔助電磁鐵)、第二組多極磁鐵214、用於吸收不希望離子並更塑形及引導離子束之束截止器及電極220的組合、及用 於量測離子束輪廓的法拉第束輪廓量測系統224。系統200可能更包括用於吸收在到達離子植入束路徑之終端前未被吸收或未另外受攔截的離子的束截止器238(其也可能係法拉第量測裝置或其他離子吸收元件)。
多極磁鐵212可能控制離子束的尺寸及電流強度。在實行此時，多極磁鐵212可能組態成調整該束的形狀以及空間均勻性。多極磁鐵212可能包括在上及下末端之可能組態成藉由隨時間將雜訊、尖波、尖峰、及肩部平滑出而改善束輪廓的輔助電磁鐵。多極磁鐵212的輔助電磁鐵可能藉由使離子束經受波動磁場而將離子束輪廓平滑化，該波動磁場導致束輪廓形狀連續地改變以平均出可能存在於任何瞬間束輪廓中的雜訊。在部分範例中，輔助電磁鐵可能主要影響最高離子濃度所在的束輪廓中心。例如，多極磁鐵212的輔助電磁鐵可能組態成主要影響在對應於高斯曲線形點束輪廓的尖峰之位置中的離子。
多極磁鐵212可能包括數個電磁鐵，該等電磁鐵包含垂直環繞層壓磁鐵核心的可電激發線圈，各獨立線圈可分別激發。如圖2所描繪的，多極磁鐵212可能包括可能將高窄離子束跨分的二多極磁鐵。高矩形核心可能環繞有垂直堆疊的數個個別線圈，彼等各者可能係可分離激發的或可分離控制的，以產生具有特定期望特徵的四極磁場以依需要調整一部分或所有的離子束。如同系統100的情形，多極磁鐵212可能可移動以跨分在至靶材之直線路徑上的離子束或沿著減速彎道路徑偏向之離子束的一者。 可能將多極磁鐵212的輔助電磁鐵定位在多極磁鐵212的上及下末端，其在部分實施例中可能在離子束之高度及寬度外側。
多極磁鐵214可能針對直線離子束路徑及減速離子束路徑二者設置。多極磁鐵214可能因此包含容許控制沿著任一路徑之離子束的二組多極磁鐵、三個多極磁鐵、或其他組合。在其他實施例中，多極磁鐵214可能在針對使用在任一束路徑上而定位的軌道上係可移動的。多極磁鐵214可能與多極磁鐵212有相似構造(亦即，包含環繞高核心並垂直堆疊之可個別激發線圈的電磁鐵)。
多極磁鐵214可能產生適於離子束之對準的四極磁場，以在離子植入在靶材工件中之前取消發散或收斂。多極磁鐵214可能，例如，取消由多極磁鐵212引入的發散或收斂(例如，停止束散佈、停止束窄化等)。多極磁鐵214也可能暫停由多極磁鐵212的輔助電磁鐵產生之波動磁場所導致的離子收斂及發散。在部分實施例中，多極磁鐵214也可能容許引導束，以在特定位置打擊工件的表面，或容許對該束的其他位置調整。在其他實施例中，多極磁鐵214可能組態成重複地將離子束偏向以掃描可能係固定或移動的工件。
將系統200更描繪有法拉第束輪廓量測系統224、掃描臂228、及工件230。在一實施例中，法拉第束輪廓量測系統224可能包括可能移入束路徑(如箭號所描繪的)以量測離子束的各種特徵的多個工具。例如，系統 224可能包括工具(例如，法拉第杯)，以量測離子束電流、離子束能量、離子束形狀、離子束均勻性、離子束雜訊、及離子束角等。系統224的各量測工具可能依次地在期望量測時(例如，在束調諧期間、掃描之間、工件之間、針對測試等)，依據束路徑自動地定位，並可能在不需要時，自動地移出束路徑。
掃描臂228可能包括用於將工件，諸如，工件230，定位在離子束前端的靜電夾242。可能將掃描臂228組態成繞著軸240來回旋轉(如彎曲箭號所描繪的)以使工件通過該束，同時其高度逐漸地增加或減少(如垂直箭號所描繪的)，以使該工件掃描通過該離子束(例如，以藉由沿著弧掃描並在掃描間步進地昇降高度的彎曲之字形型樣，或在沿著弧掃描的同時增加或減少高度等)。也可能將掃描臂228組態成繞著軸241旋轉工件而以用於摻雜的期望角度定位工件(如彎曲箭號所描繪的)。在其他實施例中，可能移動離子束(例如，離子束可能側至側地或上下偏轉)，以重複掃描固定工件，或可能使用離子束移動及工件移動的組合而以離子束掃描工件(例如，該離子束可能在工件移動的同時偏轉)。
離子植入系統200也可能包括用於保持及傳輸工件的各種組件。在一實施例中，工件可能在植入之前及之後堆疊在承載或承載埠234及236中。機器人手臂232可能包括靜電夾233或相似的工件抓取組件以從承載埠234或承載埠236任一者取得待摻雜工件，並相似地傳回 經摻雜工件。機器人手臂232可能將待摻雜工件(例如，工件230)轉移至具有用於離子植入之靜電夾242的掃描臂228。在植入後，機器人手臂232可能從掃描臂228取得經摻雜工件，並將其儲存在承載埠234或承載埠236任一者中。
圖3描繪具有產生可能具有用於植入靶材，諸如，工件330的高斯曲線形束輪廓之點束358的多極磁鐵312及314的聚焦系統310。圖3所示的組件可能與圖1之系統100或圖2的系統200中之相似編號的組件相同(亦即，多極磁鐵312可能與多極磁鐵112及212相同)。質量分析磁鐵308可能接收離子束306，其可能從離子源及擷取光學器材產生。質量分析磁鐵308可能包括鐵磁材料的弓形軛344及上及下線圈346及348。軛344及線圈346及348可能產生曲線的離子束路徑。線圈346及348可能係鞍形(或床架形)並可能係另一者的鏡像。通過線圈346及348的電流可能產生彎曲及過濾離子束306的磁場，以拒絕污染物，並僅將具有期望質量對電荷比率的此等離子朝向靶材傳送而使離子束脫離為高窄離子束356。也可能將質量分析磁鐵308組態成以針對不同離子束路徑的多個角度將脫離離子束偏向(例如，圖1的直線束路徑118或減速束路徑116)。多極磁鐵312及314可能對各種離子束路徑重複，或彼等可能係可移動的以沿著任何各種離子束路徑定位。
多極磁鐵312可能分別與圖2及1中的多極磁 鐵212及112相同，並可能包括在上及下末端之用於將離子束輪廓平滑化的輔助電磁鐵。如所描繪的，多極磁鐵312可能將脫離質量分析磁鐵308的離子束356跨分。多極磁鐵312可能調整離子束的空間均勻性、尺寸、及形狀。例如，如所描繪的，多極磁鐵312可能將來自離子束356的離子偏向以收斂成在垂直方向上較小的離子束。在塑形束輪廓時，多極磁鐵312可能調整空間均勻性以得到期望的離子濃度(例如，用於點束的高斯曲線形束輪廓)。 如將於下文更詳細地討論的，多極磁鐵312的輔助電磁鐵也可能使離子束356的至少中心部分經受波動磁場以平滑化束輪廓，以減少雜訊、及尖峰等。
多極磁鐵314可能分別與圖2及1的多極磁鐵214及114相同。如所描繪的，多極磁鐵314可能對準離子束-實質取消離子的收斂或發散，使得離子束358中的離子可能以實質均勻的角度打擊靶材表面330。也可能將多極磁鐵314組態成引導離子束358以在特定位置打擊靶材表面330。控制器322可能與圖1中之系統100的控制器122相同，並可能控制多極磁鐵312及314，以各種電流激發各種線圈以產生期望的離子束輪廓。工件330可能相對於離子束358移動以用離子掃描工件並提供實質均勻的摻雜。如箭號所描繪的，工件330可能在至少二維度上移動，並也可能視需要轉動。在一實施例中，工件330可能由側向來回旋轉工件、移入及移出該束、同時逐漸地垂直移動而以彎曲之字形型樣掃描整體工件的掃描臂支撐 (例如，沿著弧掃描並在掃描之間步進地昇降高度，在沿著弧掃描的同時增加或減少高度等)。
圖4描繪用於將工件430掃描通過離子束458的範例掃描系統400(然而，如上文提及的，可能移動該離子束以掃描工件，或可能使用離子束移動及工件移動的組合)。掃描系統400可能分別係圖1及2之系統100或系統200的一部分或任一者。掃描系統400可能包括繞著軸440旋轉的掃描臂428，以將工件430轉入及轉出離子束458。掃描臂428可能包括用於保持工件430的靜電夾442。也可能將掃描臂428組態成沿著滑動封條460垂直地移動而以連續掃描通過離子束458的方式均勻地摻雜工件430(例如，藉由沿著弧掃描並在掃描間步進地昇降高度的彎曲之字形型樣，或在沿著弧掃描的同時增加或減少高度等)。滑動封條460可能在離子植入工具的真空密封外殼及外側大氣之間提供密封接合點。也可能將掃描臂428組態成繞著軸441旋轉工件430而以用於植入的期望角度定位工件430。掃描臂428及靜電夾442可能更能在其自有平面內旋轉工件430(例如，在掃描之間旋轉90度)。也將掃描系統400描繪有用於吸收在到達離子束458的束路徑之終端前未被吸收或未另外受攔截之離子的束截止器438(其也可能係法拉第量測裝置或其他離子吸收元件)。
現在將描述用於平滑化離子束輪廓的輔助多極磁鐵之各種實施例的額外細節。應理解圖1的多極磁鐵112及114、圖2的多極磁鐵212及214、及圖3的多極 磁鐵312及314可能全部合併用於產生磁場以得到期望離子束輪廓的範例輔助多極磁鐵之於本文描述的部分或所有特性。然而，在一實施例中，下文描述的範例組態可能主要合併在圖1的多極磁鐵112、圖2的多極磁鐵212、及圖3的多極磁鐵312中。此外，在已將用於平滑化離子束輪廓之磁鐵的各種實施例描述為輔助磁鐵的同時，應解理可能將用於平滑化的波動磁場功能併入本文描述的任何磁場裝置中而不提供分離的輔助線圈(亦即，本文討論之任何磁場裝置的任何線圈可能以週期的或其他變化訊號驅動，以產生可能協助平滑化離子束輪廓的波動磁場)。
圖5A及5B描繪範例多極磁鐵的一部分，包括藉由使離子束經受波動磁場將離子束之束輪廓平滑化的輔助電磁鐵。圖5A描繪17個垂直纏繞的個別線圈環繞其的層壓軛或核心570-各線圈形成可能獨立激發的電磁鐵(例如，藉由控制器122)。在一實施例中，所有17個線圈可能在構造上完全相同或實質相同。在其他實施例中，最外側線圈572及574可能與線圈576及其他14個內部線圈的構造不同(例如，在繞線數上、線軌距、材料等上變化)。在其他實施例中，可能在不同位置包括各式各樣的線圈構造。個別線圈可能包含環繞核心570纏繞多次並電連接至電流源，諸如，輸出驅動訊號的控制器122的線(例如，磁線)。
雖然圖5A描繪包括層壓核心570的多極磁鐵，應理解如本文描述之適於平滑化離子束輪廓的多極磁 鐵可能不包括核心、可能包括層壓核心(例如，磁性電用鋼M-19)、可能包括固態-非層壓-核心(例如，固態磁性鋼1006)、可能包括用於分離線圈的分離核心、或可能包含熟悉本技術的人士已知的不同電磁構造。若使用典型核心，其可能包含具有高電阻率及磁導率的材料，以降低渦流，同時增加經產生磁場的振幅。因為產生在電磁鐵之核心中的渦流可能自身產生與期望磁場干擾的磁場，可能使用層壓核心以將渦流最小化並因此降低與期望磁場的干擾。因此，固態核心可能適用於具有低渦流的實施例，然而針對具有潛在高渦流的實施例，層壓核心可能係可取的，以避免與期望磁場的顯著干擾。相似地，核心可能依據待由多極磁鐵產生之磁場的期望振幅而係磁性或非磁性的，且形狀可能相似地基於需求變化。例如，在將層壓核心570描繪為具有矩形形狀的同時，可能使用其他核心形狀(例如，「E」形核心、彎曲核心、圓柱核心等)。
圖6A、6B、及6C描繪可能使用在本文描述之任何多極磁鐵中的各種層壓核心組態。從所示的透視圖，圖6A描繪具有垂直構造的層壓核心、圖6B描繪具有水平構造的層壓核心、且圖6C描繪具有堆疊板構造的層壓核心。在此等範例構造各者中，相鄰板或核心部分可能甚窄(例如，0.635mm厚、2.75mm厚、6mm厚等)，可能以磁性或非磁性材料製造(例如，磁性電用鋼M-19、不銹鋼、鋁等)、並可能係電絕緣的(例如，具有環氧樹脂)，使得相鄰板或核心部分之間的電流流動受限制或防止。因 此，可能使用層壓核心以防止可能產生可與多極磁鐵的期望磁場干擾之磁場的渦流發展。
再度參考圖5A及5B，線圈數量及線圈佈置可能基於需求而變化。例如，可能使用單線圈以產生波動磁場，以將離子束輪廓平滑化。在其他實施例中，可能共同地使用17個線圈以平滑化束輪廓及提供空間均勻性。可能依據期望產生的磁場及待影響之離子束的尺寸使用更少線圈或更多線圈。線圈可能分隔開、配置成不同形狀、或另外變化以得到能產生期望磁場的多極磁鐵，而非垂直地緊密地堆疊在一起。依據磁場需求合併多個核心可能提供以不同驅動訊號驅動或供電線圈的能力，諸如，週期訊號、直流(DC)訊號、週期及DC訊號的組合、或其他訊號變化(例如，能量、振幅、頻率、電流等)。
在一實施例中，圖5A的多極磁鐵可能係圖2中之系統200的該組多極磁鐵212之一者，且因此可能在既高且窄之垂直對準的離子束上操作。定位在所描繪之多極磁鐵的上及下末端的最外側線圈572及574可能係可操作以將離子束輪廓平滑化的輔助電磁鐵。在一實施例中，可能將線圈572及574定位在垂直對準離子束的垂直位置及高度外側(例如，在離子束的相對側上)，同時可能將線圈576及部分或所有的其他14個內部線圈定位在垂直對準離子束的垂直位置及高度內或幾乎在垂直位置及高度內。線圈576及其他14個內部線圈可能獨立地以特定DC訊號驅動，導致彼等產生可能用於控制離子束的尺寸及電 流密度之幾乎靜態的四極磁場。例如，可能將內部線圈組態成調整束形狀(例如，如圖3描繪的，偏向離子以將該束垂直地窄化成點束)，並調整束的空間均勻性(例如，偏向束以產生具有最高離子濃度在束中心之高斯曲線形束輪廓的點束)。如圖2之多極磁鐵212所描繪的，一組多極磁鐵可能將離子束分跨，所以圖5A的多極磁鐵可能重複，且此等線圈各者可能相似地以獨立訊號驅動以產生期望磁場。
當期望束輪廓平滑化時，在操作期間，線圈572及574可能以週期訊號獨立地驅動。例如，線圈572及574可能以從50至300Hz之任一處或更高的高頻訊號驅動。在一實施例中，線圈572可能以與線圈574不同的週期訊號驅動(例如，相反、偏移、不同振幅、不同頻率等)。在另一實施例中，線圈572及574可能以相同的週期訊號驅動。使用相反驅動訊號(或相同的訊號，當該情形可能係)可能導致線圈572及574各者以相同(或至少相似)方式影響在離子束中心的離子。例如，在一時間點，由線圈572及線圈574二者產生的磁場可能將在束中心的離子稍微朝下偏向；在另一時間，二場可能將在束中心的離子稍微朝上偏向。
在其他實施例中，線圈572及574可能藉由以具有DC成份及週期成份之訊號驅動而用於塑形離子束並平滑化離子束輪廓。此外，線圈576及任何其他內部線圈可能不僅用於塑形離子束，也用於產生波動磁場以協助平 滑化離子束輪廓，或任何內部線圈可能僅用於以波動磁場將離子束平滑化。例如，部分或所有內部線圈可能以具有DC成份及週期成份二者的訊號驅動，或部分或所有的內部線圈可能僅以週期訊號驅動。因此，依據期望磁場及束輪廓中的期望改變，不同線圈可能以可能係DC訊號、週期訊號、或具有DC及週期成份二者之訊號的不同訊號驅動。
再者，離子束相對於描畫在圖5A中之各種線圈的位置可能與已描述的位置不同。例如，任何線圈，包括任何內部線圈，可能在離子束高度的外側(亦即，離子束之上或下邊緣外側)或在離子束高度內(亦即，在離子束之上及下邊緣內)。應注意離子束的高度可能對應於具有顯著離子濃度(忽略雜散離子或具有可忽視離子濃度的區域)之離子束的垂直跨距，且上及下邊緣可能近似地對應於離子濃度下降至零或相對可忽視程度處。相似地，針對水平對準離子束，寬度可能對應於具有顯著離子濃度，在邊緣具有下降至零或相對可忽視程度的離子濃度之離子束的跨距。
波動磁場可能在接近離子束中心最強，並可能在接近離子束中心最顯著地影響瞬間束輪廓形狀(例如，高斯曲線形點束輪廓的尖峰)。例如，波動磁場可能導致瞬間束輪廓形狀在離離子束中心多達20mm之範圍產生有高離子濃度。此外，波動磁場可能在束輪廓形狀的其他部分而非在具有高離子濃度的部分導致變化(其可能係隨機 的)。曲線573可能描繪沿著圖5A之多極磁鐵的高度之波動磁場在一時間瞬間的磁場強度B(或磁通量密度B)的範例。如所描繪的，波動磁場可能在接近多極磁鐵中心最強，且該場可能在接近多極磁鐵之上及下端實質較弱。藉由連續地以波動磁場改變束輪廓形狀，可能從具有可能在不同位置之較少或不同的尖波、尖峰、及雜訊等的其他束輪廓形狀將可能存在於單一瞬間束輪廓中的雜訊、尖波、或尖峰等隨時間平均出。連續改變束輪廓形狀可能因此產生平滑的時間平均束輪廓形狀。
如上文提及的，多極磁鐵的重複組可能將離子束跨分，所以可能使用總共四個輔助電磁鐵，各者產生波動磁場，彼等可能組合以產生四極磁場。在一實施例中，所有四個輔助電磁鐵可能以相同或實質相同的方式產生影響在離子束中心之離子的磁場(依據線圈的定向或其他已知因子，其可能需要以相反訊號驅動在離子束之相對側上的輔助電磁鐵，以相反訊號驅動相鄰輔助電磁鐵，或其他組態)。將線圈572及574定位在離子束高度的外側(或離子束邊緣的外側)可能有利地減少或消除與上文討論之塑型/均勻性磁場之不受期望的干擾。特別係將線圈572及574定位在離子束高度的外側(且在部分實施例中，在離子束的相對側上)可能有利地減少或防止在離子束之頂或底部的波動，同時經產生波動磁場主要影響離子束中心，從而保持對使用時間平均平滑束輪廓在工件上提供均勻摻雜的控制。
圖5B描繪可能已將線圈裝入封裝化合物中，諸如，環氧樹脂、樹脂、或其他化合物，或可能已裝入外殼中的多極磁鐵。此種外殼可能依據構造產生可與期望磁場干擾的渦流，所以外殼材料可能係非磁性的，同時也具有高電阻率，受層壓，或係具有經縮減厚度的固態以將渦流最小化為佳。最外側線圈582及584可能對應於圖5A的線圈572及574，同時線圈586及其他14個內部線圈可能對應於圖5A的線圈576及其他內部線圈。雖然將線圈582及584顯示成具有與內部線圈不同的型樣，線圈582及584可能與內部線圈完全相同或實質相同，及/或可能具有相同封裝化合物或外殼。
圖7A、7B、及7C描繪可能從使離子束經受來自本文討論之輔助電磁鐵的波動磁場而產生的範例理論瞬間束輪廓702、704、及706。同時典型的束輪廓量測裝備可能提供時間平均束輪廓量測，理論瞬間束輪廓702、704、及706針對說明目的而提供並可能無關地代表具有變化離子濃度的實際瞬間束輪廓。束輪廓702、704、及706可能代表垂直對準點束在三個不同時間的瞬間取樣；圖7A、7B、及7C的水平軸(「x」軸)可能係垂直位置，且圖7A、7B、及7C的垂直軸(「y」軸)可能係離子濃度、離子能量、或離子電流等。位置X1可能對應於離子束的底邊緣，且位置X2可能對應於離子束的頂邊緣。對應離子束的高度可能因此係位置X1及位置X2之間的距離。
束輪廓702、704、及706可能描繪藉由本文討論之任何輔助電磁鐵產生的波動磁場所招致之離子束的連續-隨時間-改變束輪廓形狀。束輪廓702可能代表離子束在第一時間t0的理論瞬間量測、束輪廓704可能代表相同離子束在稍後時間t1的理論瞬量量測，且束輪廓706可能代表相同離子束在稍後時間t2的理論瞬間量測。應注意在時間t0、t1、及t2之間的時間差可能非常短(例如，毫秒、微秒、奈秒、皮秒、或甚至更短)。如所描繪的，瞬間束輪廓形狀可能從在時間t0具有接近離子束中心之尖峰的輪廓702改變至在時間t1具有在中心右側(或中心上方)之尖峰的不同輪廓704。然後束輪廓可能改變成在時間t2具有在中心左側(或中心下方)之尖峰的不同輪廓706。在時間t2之後，波動磁場可能導致束輪廓繼續改變成-共同地並隨時間-平均出雜訊、尖波、及尖峰等之任何實際上無限數量的瞬間束輪廓形狀。
在使用高斯曲線形點束的一實施例中(垂直或水平對準的)，接近離子束中心的離子可能比接近離子束邊緣的離子更受波動磁場影響，從而產生接近中心比接近邊緣具有更顯著變化的瞬間束輪廓形狀。熟悉本技術的人士將理解所說明的輪廓係用於描述的目的，且實際瞬間束輪廓形狀可能依據實作與顯示的形狀不同。
顯然地，除了接近離子束中心的經標記輪廓形狀變化外，離子束輪廓的邊緣可能保持不變，如圖7A、7B、及7C各者中的位置X1及X2所描繪的。特別係瞬間 束輪廓702、704、及706可能全部分享相同的離子束邊緣並具有，即使束輪廓中心改變，從離子束下邊緣X1至離子束上邊緣X2的相同高度(或寬度)。時間平均束輪廓(其可能描繪在圖8B中，如下文討論的)可能相似地共享相同的離子束邊緣並具有，即使輪廓中心改變，與部分或所有瞬間束輪廓相同的高度(或寬度)。如上文所討論的，將輔助電磁鐵定位在離子束之寬度及/或高度外側可能降低或消除在離子束邊緣的變化，同時仍連續地改變瞬間束輪廓形狀，接近束中心具有可能最顯著的變化。藉由維持一致的束高度或寬度及束邊緣位置，使用者可能有利地在植入上具有更準確的控制，並可能在植入工件時能更佳地預測將實施如何不同的植入設定(例如，不同掃描型樣、不同掃描速度、不同束電流等)。
圖8A描繪可能係本文描述之任何植入系統的經量測束輪廓的範例時間平均束輪廓890。束輪廓890可能係未經受來自本文描述之用於平滑化的輔助電磁鐵之波動磁場的離子束的時間平均束輪廓。在一實施例中，束輪廓890可能代表垂直對準點束的垂直時間平均取樣；圖8A的水平軸(「x」軸)可能係垂直位置，且圖8A的垂直軸(「y」軸)可能係離子濃度、離子能量、或離子電流等。位置X1可能對應於離子束的底邊緣，且位置X2可能對應於離子束的頂邊緣。對應離子束的高度可能因此係位置X1及位置X2之間的距離。
束輪廓890可能係在束中心具有最高離子濃度 的高斯曲線形點束輪廓。束輪廓890可能說明遭受雜訊、尖波、尖峰、及肩部等的高斯曲線形束輪廓。在部分實例中，使用具有如束輪廓890的輪廓之離子束的離子植入可能產生品質不佳、不均勻、或另外不滿意的工件摻雜。在其他實例中，具有如束輪廓890之束輪廓的束可能需要額外調諧時間以企圖消除部分雜訊、尖波、尖峰、肩部等。 在其他實例中，在企圖施加橫跨工件的均勻摻雜時，工件可能需要顯著較高數量的掃描，相鄰掃描間的經減少距離、或具有如束輪廓890之束輪廓的經降低束電流。
圖8B描繪可能係本文描述之任何植入系統的經量測束輪廓的範例時間平均束輪廓892。束輪廓892可能係經受來自本文描述之用於平滑化的輔助電磁鐵之波動磁場的離子束的時間平均束輪廓。如束輪廓890的情形，束輪廓892可能代表垂直對準點束的垂直時間平均取樣；圖8B的水平軸(「x」軸)可能相似地係垂直位置，且圖8B的垂直軸(「y」軸)可能係離子濃度、離子能量、或離子電流等。如圖8A，圖8B的位置X1可能對應於離子束的底邊緣，且位置X2可能對應於離子束的頂邊緣。
束輪廓892可能係在束中心具有最高離子濃度的高斯曲線形點束輪廓。束輪廓892可能描繪對應點束已藉由經受由本文描述的任何輔助電磁鐵之波動磁場而平滑化的高斯曲線形束輪廓，以導致瞬間束輪廓連續地以平均出雜訊、尖波、尖峰、及肩部等。束輪廓892可能，例如，分別描繪圖7A、7B、及7C之束輪廓702、704、及 706的時間平均束輪廓形狀。如所描繪的，束輪廓892比束輪廓890更平滑並更緊密地追隨可取的高斯曲線形狀，其可能係以輔助電磁鐵將束平滑化以移除或減少雜訊、尖波、尖峰、及肩部之影響的結果。
在一實施例中，如本文討論地將波動磁場應用至離子束可能將雜訊束輪廓890轉變為更平滑的束輪廓892。顯然地，除了施加磁場波動並導致瞬間束輪廓連續地改變以平滑化該束外，位置X1及位置X2在圖8A及圖8B的對應離子束中可能相同。特別係離子束的底邊緣可能保持在相同的垂直位置X1，且離子束的頂邊緣可能保持在相同的垂直位置X2，同時改變束輪廓的中心部分。 相似地，離子束的高度可能係不變的，垂直位置X1及垂直位置X2之間的距離在圖8A及圖8B之對應離子束中相同。如上文討論的，將輔助電磁鐵定位在離子束之寬度及/或高度外側可能降低或消除在離子束邊緣的變化，同時有利地在接近離子束中心最顯著地改變束輪廓形狀，以產生如圖8B描繪的時間平均平滑束輪廓。
圖9A、9B、及9C描繪使用不同植入設定摻雜之範例工件的劑量均勻性。圖9A、9B、及9C中的陰影變化可能描繪橫跨工件之不可取的劑量不均勻性。圖9A可能對應於未使離子束經受來自本文討論之任何輔助電磁鐵的波動磁場而摻雜的工件。如上文提及的，離子束雜訊、及尖波等可能導致橫跨工件的不均勻劑量。解決離子束雜訊以改善均勻性的一方法可能係增加工件掃描通過離子束 的次數。例如，圖9A可能對應於掃描通過離子束160次的工件(例如，藉由在40個垂直前進掃描組之間將工件旋轉90度)。當圖9A中的陰影變化相對小時，對應於圖9A的工件植入可能具有相對小劑量變化而相對均勻的。然而，掃描工件160次可能比掃描其他工件較少次需要顯著更多的植入時間，所以實現描繪於圖9A中的均勻性可能以減少工件植入處理量的花費發生。
圖9B可能對應於未使離子束經受來自本文討論之任何輔助電磁鐵的波動磁場而摻雜的另一工件。圖9B可能對應於掃描通過離子束80次的工件(例如，藉由在20個垂直前進掃描組之間將工件旋轉90度)。使用如圖9A之工件的一半掃描次數，圖9B之工件的植入可能顯著地更快完成，其可能增加工件植入處理量。然而，如陰影變化所描繪的，對應於圖9B的工件植入可能比圖9A的工件植入具有顯著更多的劑量變化而醒目地更不均勻。 因此，在掃描數減半可能減少植入時間及並增加處理量的同時，該改善可能以降低工件上的劑量均勻性的花費發生，其也可能降低良率。
相反地，圖9C可能對應於使用具有經平滑離子束輪廓之離子束摻雜的工件，該經平滑離子束輪廓來自使離子束經受本文討論之任何輔助電磁鐵的波動磁場。圖9C可能與對應於圖9B之該工件相似地對應於將工件掃描通過離子束80次，但額外地使該離子束經受波動磁場以導致瞬間束輪廓連續地改變以平滑化束輪廓。如相對小的 陰影變化所描繪的，對應於圖9C的工件植入可能具有相對小的劑量均勻性而遠比圖9B之受相同次數掃描的工件更均勻。因此，不增加掃描次數且不減少植入處理量，劑量均勻性可能藉由使離子束經受來自本文討論之任何輔助電磁鐵的波動磁場將束輪廓平滑化而顯著地增加。
此外，圖9C之工件的均勻性可能與受兩倍掃描次數之圖9A的工件的均勻性幾乎相同或更佳。因此，使離子束經受波動磁場而增益的均勻性改善可能與加倍掃描次數而增益的均勻性改善幾乎相同或更佳，但可能無需與掃描次數增加關聯之處理量減少的花費而實現。因此，如圖9A、9B、及9C所描繪的，藉由使用本文討論的任何輔助電磁鐵使離子束經受波動磁場而將離子束輪廓平滑化可能顯著地改善工件劑量均勻性而不增加其他方法的成本。
圖10描繪用於摻雜工件的範例處理1000。處理1000可能藉由產生離子束而在區塊1002開始。離子束可能從，例如，離子源及擷取光學器材產生，例如，系統100的離子源102及擷取光學器材104或系統200的離子源202及擷取光學器材204。在區塊1004，電磁鐵可能受驅動以產生磁場以塑形離子束輪廓(亦即，束電流密度輪廓)。在一實施例中，可能使用跨分離子束的一對多極磁鐵，該對多極磁鐵包含垂直環繞核心之堆疊、受分離驅動的線圈，該核心可能係層壓的。例如，任何多極磁鐵112、212、及312可能使用有描繪在圖6A、6B、及6C中 的任何層壓核心。各核心可能以特定DC驅動訊號驅動以產生四極磁場，以導致離子收斂或發散以形成期望束輪廓。在其他實施例中，部分或所有的核心可能以週期訊號或以具有DC成份及週期成份二者的訊號驅動。該對多極磁鐵各者可能包括數個獨立電磁鐵以容許控制離子束的獨立部分(例如，5個電磁鐵、10個電磁鐵、15個電磁鐵等)。磁場可能導致點束使用在束中心具有最高離子濃度的高斯曲線形束輪廓產生。
在區塊1006，可能驅動輔助電磁鐵以產生波動磁場，以導致離子束輪廓形狀連續地改變以將時間平均束輪廓平滑化。在一實施例中，波動磁場可能係從區塊1004的磁場分離出。然而，在另一實施例中，波動磁場可能沿著離子路徑的相同部分與區塊1004的磁場組合。波動磁場可能由可能或可能不環繞層壓核心的一或多個可獨立激發的輔助電磁鐵產生。在一實施例中，該一或多個輔助電磁鐵可能堆疊有或環繞與用於產生區塊1004之磁場的核心相同的核心。例如，輔助電磁鐵可能係多極磁鐵112、212、或312的一部分，並可能如圖5A及5B所描繪地配置。該一或多個輔助電磁鐵可能定位在離子束之寬度及高度的外側，並可能組態成主要影響離子束的中心，同時限制與離子束之上及下邊緣的干擾。在其他實施例中，可能將輔助電磁鐵定位在離子束的寬度或高度內。
該一或多個輔助電磁鐵可能以週期驅動訊號驅動。在其他實施例中，該一或多個輔助電磁鐵可能以DC 訊號或具有DC成份及週期成份二者的訊號驅動。可能使用一、二、四、或更多輔助電磁鐵產生波動磁場，以導致瞬間束輪廓連續地改變以將時間平均離子束輪廓平滑化。 例如，可能使用四個輔助電磁鐵，彼等可能定位在一組多極磁鐵的端上(亦即，各電磁鐵定位在一組多極磁鐵各者的端上)，或可能定位在離子束的上或下角落之一者的外側(亦即，在離子束之寬度及高度二者的外側、離子束邊緣的外側、在離子束的相對側上等)。波動磁場可能導致瞬間束輪廓連續地改變以平均出雜訊、及尖波等，使得時間平均束輪廓平滑化。
在區塊1008，離子束可能沿著朝向工件的離子束路徑引導，以將離子植入在工件上。在一實施例中，質量分析磁鐵可能用於過濾所產生的離子以僅使具有期望質量對電荷比率的離子通過及沿著特定路徑將所產生的離子束偏向二者。例如，可能使用上文討論的任何質量分析磁鐵108、208、及308。在部分實施例中，可能將質量分析磁鐵定位在離子束源及區塊1004及1006的電磁鐵之間的工具中。離子束可能在高度上比寬度上更大。在部分實施例中，在植入前，離子束可能經受與區塊1004及1006之磁場不同的磁場，以對準該已塑型及平滑化的離子束。可能使用與區塊1004之多極磁鐵相似的一對多極磁鐵以產生四極磁場，以對準離子束。例如，可能使用多極磁鐵114、214、或314。該磁場可能取消離子的發散或收斂，使得離子束中的離子可能從該場脫出並以實質均勻角度打 擊靶材。因此可能在植入前將束的分散或窄化停止。對準多極磁鐵也可能用於偏向離子束以在特定位置打擊靶材。
可能將該經塑型及平滑化(且在部分情形中經對準)離子束植入靶材工件中，諸如，工件130、230、330、或430。靶材工件可能以垂直前進掃描的方式以離子束掃描多次，直到整體工件已受摻雜。然後可能旋轉工件(例如，90度)，且其可能以垂直前進掃描方式再度以離子束掃描。旋轉及掃描可能依需要重複以確保工件的均勻摻雜(例如，一或多次、二或多次等)。在其他實施例中，可能移動離子束(例如，離子束可能側至側地或上下偏轉)，以重複掃描固定工件，或可能使用離子束移動及工件移動的組合而以離子束掃描工件(例如，該離子束可能在工件移動的同時偏轉)。處理1000可能因此產生具有橫跨工件之實質均勻離子劑量的經摻雜工件。
雖然於上文提供具體組件、組態、特性、及功能，將理解熟悉本技術的人士可能使用其他變化。此外，雖然特性可能以結合特定實施例描述的方式顯現，熟悉本技術的人士會承認可能將所描述之實施例的各種特性組合。再者，結合實施例描述的實施態樣可能係獨立的。
雖然已參考隨附圖式完整地描述實施例，應注意各種改變及修改對熟悉本技術的人士將係明顯的。待將此種改變及修改理解為包括在如隨附之申請專利範圍所界定的各種實施例的範圍內。
100‧‧‧離子植入系統
102‧‧‧離子源
104‧‧‧擷取光學器材
106‧‧‧離子束
108‧‧‧質量分析磁鐵
110‧‧‧聚焦系統
112、114‧‧‧多極磁鐵
116、118‧‧‧束路徑
120‧‧‧電極
122‧‧‧控制器
124‧‧‧法拉第束輪廓量測系統
126‧‧‧靶材室
128‧‧‧掃描臂
130‧‧‧工件
132‧‧‧晶圓傳輸系統
134、136‧‧‧承載埠
138‧‧‧束截止器

Claims (29)

  1. 一種使用離子植入工具用於將離子植入工件中的方法，該離子植入工具具有離子束源、質量分析磁鐵、複數個分離驅動的電磁鐵、及一或多個分離驅動的輔助電磁鐵，該方法包含：以該離子束源產生離子束；驅動該複數個分離驅動的電磁鐵以產生磁場，以塑形該離子束的離子束輪廓；以週期訊號驅動該一或多個分離驅動的輔助電磁鐵，以產生波動磁場，其中該波動磁場導致該離子束輪廓形狀連續地改變，以將該離子束的時間平均離子束輪廓平滑化；且使用該質量分析磁鐵沿著離子束路徑將該離子束導向工件，以將離子植入在該工件上。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，更包含：驅動一組多極磁鐵以對準該離子束；其中將該複數個電磁鐵及該一或多個輔助電磁鐵定位在該離子束路徑上，在該組多極磁鐵之前。
  3. 如申請專利範圍第1項的方法，其中將該一或多個輔助電磁鐵定位在該離子束的高度及寬度外側。
  4. 如申請專利範圍第1項的方法，其中該一或多個輔助電磁鐵包含至少二個輔助電磁鐵，其中將該至少二個輔助電磁鐵的至少一者定位成與該至少二輔助電磁鐵的至少另一者在該離子束的相對側上。
  5. 如申請專利範圍第1項的方法，其中該一或多個輔助電磁鐵包含至少四個輔助電磁鐵，其中將該至少四個輔助電磁鐵的至少一者定位在一對多極磁鐵的各端上，且其中將一組該複數個電磁鐵定位在該對多極磁鐵各者上。
  6. 如申請專利範圍第5項的方法，其中將該複數個電磁鐵的一或多者定位在該離子束的高度內側且在該離子束的寬度外側。
  7. 如申請專利範圍第6項的方法，其中該複數個電磁鐵及該至少四個輔助電磁鐵環繞層壓核心。
  8. 如申請專利範圍第6項的方法，其中該對多極磁鐵的各多極磁鐵包含該組複數個電磁鐵及該至少四個輔助電磁鐵的至少二者正交地環繞其的層壓核心。
  9. 如申請專利範圍第1項的方法，其中該複數個電磁鐵及該一或多個輔助電磁鐵係由控制器驅動；其中組態該控制器以產生：複數個直流(DC)驅動訊號，以驅動該複數個分離驅動的電磁鐵各者，以產生用於調整該離子束輪廓的四極磁場；及一或多個週期驅動訊號，以驅動該一或多個輔助電磁鐵，以產生該波動磁場。
  10. 如申請專利範圍第9項的方法，其中該四極磁場導致該離子束中的離子收斂以產生具有高斯曲線形離子束輪廓的點束。
  11. 如申請專利範圍第1項的方法，其中該波動磁場 接近該離子束的中心最強。
  12. 如申請專利範圍第11項的方法，其中該波動磁場隨與該離子束之該中心的距離而變得更弱。
  13. 一種用於將離子植入工件中的系統，該系統包含：離子束源，用於提供離子束；質量分析磁鐵，組態成接收該離子束並沿著離子束路徑將該離子束引向工件；複數個分離驅動的電磁鐵，組態成調整該離子束的離子束輪廓；及一或多個分離驅動的輔助電磁鐵，組態成產生波動磁場；其中該波動磁場導致該離子束輪廓形狀連續地改變，以將該離子束的時間平均離子束輪廓平滑化。
  14. 如申請專利範圍第13項的系統，更包含：一組多極磁鐵，組態成對準該離子束；其中將該複數個電磁鐵及該一或多個輔助電磁鐵定位在該離子束路徑上，在該組多極磁鐵之前。
  15. 如申請專利範圍第13項的系統，其中將該一或多個輔助電磁鐵定位在該離子束的高度及寬度外側。
  16. 如申請專利範圍第13項的系統，其中該一或多個輔助電磁鐵包含至少二個輔助電磁鐵，其中將該至少二個輔助電磁鐵的至少一者定位成與該至少二輔助電磁鐵的至少另一者在該離子束的相對側上。
  17. 如申請專利範圍第13項的系統，其中該一或多個輔助電磁鐵包含至少四個輔助電磁鐵，其中將該至少四個輔助電磁鐵的至少一者定位在一對多極磁鐵的各端上，且其中將一組該複數個電磁鐵定位在該對多極磁鐵各者上。
  18. 如申請專利範圍第17項的系統，其中將該複數個電磁鐵的一或多者定位在該離子束的高度內側且在該離子束的寬度外側。
  19. 如申請專利範圍第18項的系統，其中該複數個電磁鐵及該至少四個輔助電磁鐵環繞層壓核心。
  20. 如申請專利範圍第18項的系統，其中該對多極磁鐵的各多極磁鐵包含該組複數個電磁鐵及該至少四個輔助電磁鐵的至少二者正交地環繞其的層壓核心。
  21. 如申請專利範圍第13項的系統，其中該複數個電磁鐵及該一或多個輔助電磁鐵係由控制器驅動；其中組態該控制器以產生：複數個直流(DC)驅動訊號，以驅動該複數個分離驅動的電磁鐵各者，以產生用於調整該離子束輪廓的四極磁場；及一或多個週期驅動訊號，以驅動該一或多個輔助電磁鐵，以產生該波動磁場。
  22. 如申請專利範圍第21項的系統，其中該四極磁場導致該離子束中的離子收斂以產生具有高斯曲線形離子束輪廓的點束。
  23. 如申請專利範圍第13項的系統，其中該波動磁場接近該離子束的中心最強。
  24. 如申請專利範圍第23項的系統，其中該波動磁場隨與該離子束之該中心的距離而變得更弱。
  25. 一種非暫時電腦可讀儲存媒體，包含使用離子植入工具用於以離子植入工件的電腦可執行指令，該離子植入工具具有離子束源、質量分析磁鐵、複數個分離驅動的電磁鐵、及一或多個分離驅動的輔助電磁鐵，該電腦可執行指令包含用於下列步驟的指令：導致該離子束源產生離子束；導致該複數個分離驅動的電磁鐵受驅動以產生磁場，以塑形該離子束的離子束輪廓；導致該一或多個分離驅動的輔助電磁鐵受週期訊號驅動，以產生波動磁場，其中該波動磁場導致該離子束輪廓形狀連續地改變，以將該離子束的時間平均離子束輪廓平滑化；且導致該質量分析磁鐵沿著離子束路徑將該離子束導向工件，以將離子植入在該工件上。
  26. 一種用於塑形離子束的方法，該方法包含：使離子束經受藉由一組多極磁鐵產生的磁場，以塑形該離子束的離子束輪廓，其中該組多極磁鐵的各多極磁鐵包含：層壓核心；環繞該層壓核心的複數個分離驅動的電磁鐵；及 環繞該層壓核心並定位在該多極磁鐵之端的一或多個分離驅動的輔助電磁鐵；產生複數個直流(DC)驅動訊號，以驅動該組多極磁鐵之各者的該複數個電磁鐵，以產生四極磁場；且產生一或多個週期驅動訊號，以驅動該組多極磁鐵之各者的該一或多個輔助電磁鐵，以產生波動磁場；其中該波動磁場導致該離子束輪廓形狀連續地改變，以將該離子束的時間平均離子束輪廓平滑化。
  27. 如申請專利範圍第26項的方法，其中該波動磁場接近該組多極磁鐵的中心最強，且該波動磁場隨與該組多極磁鐵之該中心的距離而變得更弱。
  28. 一種用於塑形離子束的系統，該系統包含：一組多極磁鐵，該組多極磁鐵的各多極磁鐵包含：層壓核心；環繞該層壓核心的複數個分離驅動的電磁鐵；及環繞該層壓核心並定位在該多極磁鐵之端的一或多個分離驅動的輔助電磁鐵；及用於驅動該組多極磁鐵的控制器；其中組態該控制器以產生：複數個直流(DC)驅動訊號，以驅動該組多極磁鐵之各者的該複數個電磁鐵，以產生用於調整離子束之離子束輪廓的四極磁場；且一或多個週期驅動訊號，以驅動該組多極磁鐵之各者的該一或多個輔助電磁鐵，以產生波動磁場； 其中該波動磁場導致該離子束輪廓形狀連續地改變，以將該離子束的時間平均離子束輪廓平滑化。
  29. 如申請專利範圍第28項的系統，其中該波動磁場接近該組多極磁鐵的中心最強，且該波動磁場隨與該組多極磁鐵之該中心的距離而變得更弱。
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