TWI391977B - 使用離子束之照射系統、增進照射準確度之方法及校正射束軌跡偏差之方法 - Google Patents

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Description

使用離子束之照射系統、增進照射準確度之方法及校正射束軌跡偏差之方法
此申請案主張先前日本申請案JP2004－347834之優先權，其揭露內容於此併入參考。本發明係關於使用離子束之照射系統，諸如離子植入系統，的改良。於離子植入系統中，照射目標是GaAs上矽製成之晶圓。
隨著半導體裝置的減縮，對於離子植入準確度非常重視，即使是在高電流的離子植入步驟當中。傳統上，目標晶圓的表面上及在目標晶圓到晶圓間的被植入離子的數量(劑量)的變化為1%或更小便已足夠。然而，在最先進的步驟中，除了劑量準確度以外，尚需要以低能量控制離子植入角度準確度及能量準確度。減小植入角度準確度的因數被分類如下。
(1)確實遷移之離子束(在下文中簡稱為射束，“beam”)的中心軸線對於被設計的中間軌跡有一角度。此稱為中間軌跡偏差。
(2)在如同一群離子的射束內部，在個別離子對於射束之中間軌跡的前進方向的變化變大。此係指射束發散角度的增加。
(3)分批離子植入系統中，假設在目標晶圓中心的植入角被設定在上面裝有晶圓的圓盤的旋轉軸與設計的射束中心軸彼此不平行的地方的值，則由於晶圓相對於射口中心軸的搖動動作，在晶圓左及右側的植入角變成與設定值不同。此稱為植入角偏差。
在它們當中，項目(1)及(3)破壞裝置特色的四折不對稱。此增加裝置性能的變化且極度降低最先進裝置的產量。在項目(2)的射束發散角小時作為減弱項目(1)及(3)的影響。可是，倘若射束發散角太大，則在橫向的摻雜分佈被增加，使得基本裝置結的大小變得與設計的不同且因此裝置的性能被降級。
為解決分批離子植入系統中項目(1)的間題，有必要旋轉晶圓並執行來自四個方向相對於設計的射束軸的離子植入。然而，於此方法中，有必要將一次植入操作劃分成四次植入操作，並針對每次植入操作將所有十餘個晶圓轉動90°。因此，生產力(產量)極低。
項目(3)的問題可藉著安排圓盤之旋轉軸與射束軸成彼此平行並藉著以特定的偏移角設定圓盤上的晶圓來加以避免。然而，植入角度(偏斜角)方面沒有彈性。雖然可以以小的植入角偏差製造圓盤，但是作為項目(3)的另一解決方案，此一圓盤的晶圓冷卻效能必定會變得不夠充分。因此，於分批離子植入系統中，要增加植入角準確度又要不會降低系統的目前效能是不可能的。
除了上述以外，引述以下幾點作為分批離子植入系統的缺點。
(A)欲執行超過7°的大植入角的離子植入是不可能的。
(B)隨著上面裝有晶圓之圓盤的高速旋轉，各晶圓的表面結構有可能會由於粒子在晶圓上移動而受損。
(C)由於每分批裝載十餘個晶圓是總是必要的，故即使是處理少量的晶圓時亦需要假晶圓的數量。
(D)彈性體(橡膠)被用來當作晶圓與被冷卻圓盤之間的熱導體。由於彈性體容易藉由接觸很多晶圓而被修削，故在各晶圓背部上的粒子污染量大。
分批離子植入系統具有射束使用效率高且生產力相當高的重大價值。然而，其無法再被用作為針對因應裝置縮小而必需具有高準確度的高電流離子植入系統。
本文以下將說明取代分批離子植入系統之傳統單一晶圓離子植入系統大約第一至第三例子。第一個例子是帶狀射束型單一晶圓高電流離子植入系統，第二個例子是二維機械掃描型單一晶圓高電流離子植入系統，以及第三個例子是射束掃描型單一晶圓中電流離子植入系統。要注意的是，我們所提供的射束型單一晶圓高電流離子植入系統尚未被提出。
參照圖1及2，將描述帶狀射束單一晶圓高電流離子植入系統。
於圖1中，透過擷取電極102擷取自離子源101的射束受到偶極磁103中的質量分析。在質量分析之後，射束水平發散。該發散射束通過加速/減速行電極部104且接著再度被聚焦並被作為平行化及過濾之用的偶極磁105平行化，以便能形成帶狀射束。該帶狀射束具有片狀橫剖面形狀且因此亦稱為片射束。帶狀射束具有射束區段，其水平寬度大於晶圓大小，且垂直寬度遠小於晶圓大小。
本文所述之“水平”軸被定義為在質量分析磁中之射束中間軌跡所形成的水平(發散)平面上的軸線，且垂直於該射束中間軌跡。“垂直”軸係垂直於水平平面及該射束中間軌跡二者。“縱向”軸係與射束中間軌跡平行。水平軸及垂直軸二者皆在“橫向”平面上。雖然掃描方向可與水平方向不同，為了方便起見，於以下說明中，掃描方向被視為水平方向。
離子植入的進行係藉著使用平台106機械地向上及向下移動晶圓時固定射束。藉著擷取並遷移高能量射束獲得低能量射束並在靠近晶圓附近安裝減速台107將其減速。
第一例子的離子植入系統具有以下優點。
造成低能量射束電流減少的空間電荷效應(離子間的排斥)與射束密度成正比。由於帶狀射束具有大的橫剖面面積，只要射速電流相同，射束密度相較於其它型比較變低。另一方面，倘若可遷移的射速密度相同，則射束電流變得較大。
然而，第一例子的離子植入系統具有以下缺點。
在水平方向的射束密度的均勺性，代表水平方向的劑量均勺度。要得到1%或更小的射束密度不均勺度相當困難。特別是低能量時，射束由於空間電荷效應而自然地發散且因而幾乎無法控制射束密度。
再者，由於射束接近晶圓被減速，由於與電漿簇射氣體或抗逸氣互動而被減速前被中和的射速離子被植入，因其等不用被減速。此等射束離子成為能量污染。再者，由於此種射束離子不會當作射束電流來量測，故亦會發生劑量的錯誤(過劑量)。
再者，由於於射束通過平行化電磁105時與氣體碰撞而被中和的該等離子，在偏轉角方面變得不確定且因此以如圖2箭頭所示之不正常的植入角植入進晶圓108。此係由於帶狀射束的片平面及偏轉平面(於平行化電磁105中的射束軌跡平面)於水平平面上彼此互相重疊的事實所造成。
畢竟，如同前述的分批離子植入系統，該帶狀射束型單一晶圓高電流離子植入系統因為其射束電流大，放生產力高，但植入準確度差。
參照圖3，將描述二維機械掃描型高電流離子植入系統。
於圖3中，透過擷取電極202擷取自離子源201的射束在質量分析電磁裝置203中受到質量分析。在質量分析之後，在平台206上的晶圓被透過差分透鏡205以射束照射。於此例子中，射束被固定且藉機械掃描，即，藉使用平台206機械地垂直及水平地移動晶圓在整個晶圓的表面實施離子植入。射束的橫剖面大小在垂直及水平方向方面皆遠小於晶圓大小。在極低能量的植入情形中，使用被減速的離子。
第二例的離子植入系統具有以下優點。
相當大量的射束電流以低能量獲得。
來自離子源201到平台206的射束線短且該離子植入系統的供應價格極低。
然而，第二例的離子植入系統具有以下缺點。
分批離子植入系統之射束線固有的缺點，諸如射束軸偏差、低能量下射束發散角的增加、以及在射束之減速中能量污染的產生，就像它們一樣為固有的。
由於在機械掃描中，掃描頻率無法被設高但僅被設定在1Hz，每單位時間射束通過在晶圓上各點的掃描次數是少的。為將晶圓表面中劑量的不均勻度抑制到1%或更小，掃描次數應被設定到約100。為於一使用低掃描頻率的系統中達到它，射束應故意減少以便延長植入時。換言之，為了增強劑量準確度，應犧牲生產力。
畢竟，二維機械式掃描型高電流離子植入系統生產力方面低且於植入角準確度方面亦不佳。
參照圖4A及4B，將描述射束型中電流離子植入系統。該系統之頂視圖係顯示於圖4A而側視圖係於圖4B。此種中電流離子植入系統係揭露於，例如JP－A－2003－288857。
於圖4A中，產生於離子源301中的離子透過擷取電極(未顯示)被擷取成射束302。被擷取的射束302在偶極電磁303中受到質量分析使得只有一種必要的離子物種被選擇。僅以該必要的離子物種組成之離子射束302被供應至射束變壓器304內，射束302的橫剖面形狀在射束變壓器304被調整成射束遷移線。射束變壓器304係以磁性Q(四極)透鏡、靜電Q(四極)透鏡等所形成。具有適當橫剖面形狀的射束在與圖4A之片狀表面平行之平面被掃描器305偏轉。
該掃描射束被平行化透鏡(下文稱“P透鏡”)306平行化以便與0°的偏轉角之軸線平行。於圖4A中，掃描器305的射束掃描範圍由粗黑線及虛線標示。來自P透鏡306之射束透過一或多個加速/減速行電極307被送至角能量流量器308(下文亦稱為“AEF”)。角能量流量器308實施關於該離子之能量的分析從而只選取具有必要能量的離子物種。如圖4B所示，只有被選取之離子物種於角能量流量器308中被稍微地向下偏轉。只以被選取之離子物種組成之射束經由電漿電子淹沒式系統309被遷移至晶圓310。不被射到晶圓310的射束在射束制止器311入射，使得其能量被消耗。一般而言，從離子源301到容納晶圓310的真空處理室的結構稱為射束線。
於此型的離子植入系統中，擷取自離子源301的射束在質量分析之後，以數百Hz到數KHz的掃描頻率被掃描305水平偏轉且接著被P透鏡306平行化。射束的橫剖面大小遠小於晶圓310的大小且難水平方向的射束掃描範圍被設定成大於晶圓310。關於垂直方向，實施機械式掃描以便如同在帶狀射束型中般地移動晶圓310。在平行化之後，射束被加速/減速行電極或電極307加速或減速以便涵蓋5eV到260eV的一廣能量範圍。藉著透過角能量流量器308以電場或磁場形式在加速或減速之後實施能量分析，純粹的射束能被植入到晶圓310內。雖然未予繪示，但能量流量器係設置於角能量流量器308的下游端。
第三例的離子植入系統具有以下優點。
射束平行化可被量測使得於水平方向的植入角能以高準確度在整個晶圓上均勺地設定。
由於掃描頻率高，可於晶圓中得到高劑量均勺度，即使是短時間的植入。
藉著使用角能量流量器308，所有的能量污染及產生於射束線中的粒子與金屬污染的主要部分可被防止朝向晶圓移動。
射束的平行性及射束的能量過濾被不同的裝置實施使得射束掃描平面(水平)及垂直於角能量流量器308的偏轉軌跡平面能設成彼此互相垂直。因此，於通過角能量流量器308及以不正常角度自其出來時被中和的一部分的射束無法通過在晶圓前的窄狹縫，且因而被防止植入進晶圓310內。
然而，第三例的離子植入系統具有以下缺點。
遷移射束電流的量小。特別是於極低能量下，射束幾乎無法被遷移。
畢竟，射束掃描型中電流離子植入系統能有高度準確的植入但無法被遷移足夠高而用於高電流離子植入步驟中的射束電流高到晶圓。
本發明之主要目的在於改善使用射束之照射系統之射束照射準確度。
本發明特別目的在於提供適合單一照射目標離子植入的射束產生及遷移系統，其能夠於保持高生產力的同時有高準確的高電流離子植入。
一種根據本發明之增強照射準確度之方法係針對使用離子束之照射系統，其係以射束產生源、質量分析裝置、射束變壓器、相互以高速擺動射束之掃描器、射束平行化裝置、加速/減速裝置、垂直能量過濾裝置、以及射束監視器所組成。
根據本發明第一觀點，射束變壓器包含垂直聚焦同步化四極電磁syQD及水平聚焦同步化四極電磁syQF，且在掃描器對射束的擺動之後消除射束發散角方面的偏差及在中間軌跡與外軌跡間之範圍內之射束大小方面的偏差至少其中之一。
根據本發明第二觀點，該射束變壓器包含垂直聚焦同步化四極電極syEQD及水平聚焦同步化四極電極syEQF，且在掃描器對射束的擺動之後消除射束發散角方面的偏差或在中間軌跡與外軌跡間之範圍內射束大小方面的偏差至少其中之一。
根據本發明第三觀點，射束變壓器係以根據射束之垂直及水平大小分別設置於最理想的位置處之垂直聚焦DC四極電磁QD(四極去焦“Quadrupole Defocusing”)及平行聚焦DC四極電磁QF(四極聚焦“Quadrupole Focusing”)所組成。射束變壓器進一步包含垂直聚焦同步化四極電磁syQD及水平聚焦同步化四極電磁syQF，且在掃描器對射束的擺動之後二者擇一地消除射束發散角方面的偏差或在中間軌跡與外軌跡間之範圍內之射束大小方面的偏差。
根據本發明之使用射束的照射系統係建構成致使來自射束產生源之射束通過質量分析裝置及射束變壓器，接著通過相互地在垂直於縱向方向之平面中擺動射束的掃描器、射束平行化裝置、加速/減速裝置、以及能量過濾裝置，且接著被發射到照射目標。
根據本發明第四觀點，使用射束之照射系統包含在掃描器相互地擺動射束之後校正在中間軌跡與外軌跡間範圍內之射束發散角，並能有傑出的入射角均勻度的校正系統。
根據本發明第五觀點，使用射束之照射系統包含消除由掃描器及射束平行化裝置造成之射束大小方面的偏差，並能有傑出的植入劑量均勻度，即使關於低能量高電流射束而言。
於根據本發明第四及第五觀點之使用射束的照射系統中，校正系統包含射束變壓器，而該射束變壓器包含垂直聚焦同步化四極電磁syQD及水平聚焦同步化四極電磁syQF。
於根據本發明第四及第五觀點之使用射束的照射系統中，射束變壓器可進一步包含垂直聚焦DC四極電磁QD及水平聚焦DC四極電磁QF。根據垂直及水平射束大小，垂直聚焦DC四極電磁QD及水平聚焦DC四極電磁QF分別被設置於最理想的位置處，以便控制在照射位置處之射束的垂直及水平收歛及發散。
於根據本發明第四及第五觀點之使用射束的照射系統中，射束變壓器可進一步包含垂直聚焦DC四極電磁QD及水平聚焦DC四極電磁QF。根據垂直及水平射束大小，垂直聚焦DC四極電磁QD及水平聚焦DC四極電磁QF分別設置於最理想的位置處，以便控制射束之垂直及水平收歛及發散。垂直聚焦同步化四極電磁syQD及水平聚焦同步化四極電磁syQF係設置於DC四極電磁QD與QF之間。
於根據第四及第五觀點之使用射束的照射系統中，設有水平中間軌跡校正用之轉向電磁STX及垂直中間軌跡校正用之轉向電磁STY，且根據垂直及水平射束大小，垂直聚焦DC四極電磁QD及水平聚焦DC四極電磁QF分別設置於最理想的位置處。轉向電磁STX與STY可分別在垂直聚焦DC四極電磁QD及水平聚焦DC四極電磁QF之前被設置。
於根據第四及第五觀點的照射系統中，掃描器可以是電子式。於掃描器操作時，該同步化四極電磁syQD及syQF與掃描器的操作同步地控制。
於根據第四及第五觀點的照射系統中，掃描器亦可以是電磁型。於掃描器電磁地操作時，該同步化四極電磁syQD及syQF與掃描器的操作同步地控制。
於根據第四及第五觀點的照射系統中，射束在掃描的偏轉之後從具有圓形橫剖面或在一個方向是長的橢圓或卵形橫剖面的射束被轉換成具有在掃描方向(水平方向)是長的橢圓或卵形橫剖面的射束。
一種根據本發明之增強使用射束之照射的準確度的方法係針對使用射束之照射系統，其係以射束產生源、質量分析裝置、射束變壓器、相互擺動射束之掃描器、射束平行化裝置、加速/減速裝置、能量過濾裝置、以及照射目標所組成。
根據本發明第六觀點，根據射束之垂直及水平大小，射束變壓器包含分別設置於最理想的位置處之垂直聚焦DC四極電磁QD及水平聚焦DC四極電磁QF，以便控制在照射目標處之射束之垂直收歛及發散。
根據本發明第七觀點，一組用以自射束產生源擷取射束的擷取電極至少可垂直移動或能夠繞著水平軸線偏斜以便將射束偏轉至垂直方向，且質量分析裝置係可細微調整的。設有射束中間清晰孔及二輪廓監視器，其各個能夠量測垂直及水平射束中間位置。從掃描器入***束之設計的中間軌跡及射束照射位置的偏轉藉由使用射束擷取電極、質量分析裝置、射束中間清晰孔、及二輪廓監視器而被抑制。於第七觀點中，二輪廓監視器分別設置在掃描器之後的位置以及緊接在該位置之前的位置。
一種根據本發明之校正射束軌跡的方法係用於使用射束的照射系統，其係以射束產生源、質量分析裝置、射束變壓器、相互以垂直於水平方向的方向擺動射束之掃描器、射束平行化裝置、加速/減速裝置、能量過濾裝置、以及照射目標所組成。
根據本發明第八觀點，用以自射束產生源擷取射束的擷取電極至少可垂直移動或能夠繞著水平軸線偏斜以便將射束偏轉至垂直方向。設有垂直方向之中間軌跡校正用的轉向電磁STY，以及二各個能夠量測垂直射束中間位置的輪廓監視器。從掃描器入***束之設計的中間軌跡及射束照射位置的垂直偏轉藉由使用射束擷取電極、轉向電磁STY、及二輪廓監視器而被抑制。於第八觀點中，二輪廓監視器分別設置在掃描器之後的位置以及緊接在射束照射位置之前的位置為佳。
根據本發明第九觀點，偏移電壓可施加到掃描器，且設有水平方向之中間軌跡校正用的水平轉向電磁STX，以及二各個能夠量測水平射束中間位置的輪廓監視器。從掃描器入***束之設計的中間軌跡及射束照射位置的水平偏轉藉由使用水平轉向電磁STX及二輪廓監視器而被抑制。於第九觀點中，二輪廓監視器分別設置在掃描器之後的位置以及緊接在照射位置之前的位置為佳。
根據本發明第十觀點，質量分析裝置係可細微調整的，且設有水平方向之中間軌跡校正用的水平轉向電磁STX，以及二各個能夠量測水平射束中間位置的輪廓監視器。從掃描器入***束之設計的中間軌跡及射束照射位置的水平偏轉藉由使用質量分析裝置、水平轉向電磁STX、及二輪廓監視器而被抑制。於第十觀點中，二輪廓監視器分別設置在掃描器之後的位置以及緊接在照射位置之前的位置為佳。
根據本發明第十一觀點，用以自射束產生源擷取射束的擷取電極至少可垂直移動或能夠繞著水平軸線偏斜以便將射束偏轉至垂直方向。設有垂直聚焦DC四極電磁QD、水平聚焦DC四極電磁QF、以及二各個能夠量測垂直射束中間位置的輪廓監視器。由垂直與水平聚焦DC四極電磁QD與QF以及在掃描器入口與在照射位置之加速/減速裝置所產生之射束中間軌跡的偏轉係藉由使用射束擷取電極、及二輪廓監視器而被抑制。於第十一觀點中，二輪廓監視器分別設置在掃描器之後的位置以及緊接在照射位置之前的位置為佳。
根據本發明第十二觀點，設有水平方向之中間軌跡校正用的水平轉向電磁STX、垂直方向之中間軌跡校正用的垂直轉向電磁STY、以及緊接在照射位置之前的位置被設置的後輪廓監視器。從照射位置的射束之設計的中間軌跡的垂直與水平偏轉係藉由使用轉向電磁STX與STY、及後輪廓監視器而被抑制。
根據本發明第十三觀點，用以自射束產生源擷取射束的擷取電極至少可垂直移動或能夠繞著水平軸線偏斜以便將射束偏轉至垂直方向。從照射位置的射束之設計的中間軌跡的垂直偏轉係藉由使用射束擷取電極及緊接在照射位置之前的位置被設置的後輪廓監視器而被抑制。
根據本發明第十四觀點，質量分析裝置係可細微調整的。從照射位置的射束之設計的中間軌跡的水平偏轉係藉由使用質量分析裝置及緊接在照射位置之前的位置被設置的後輪廓監視器而被抑制。
根據本發明第十五觀點，設有射束中間清晰孔及射束中間軌跡校正機構。從掃描器入口之射束之設計的中間軌跡的偏轉係藉由使用射束中間清晰孔及射束中間軌跡校正機構而被抑制。
根據本發明第十六觀點，設有能夠量測垂直與水平射束中間位置的前輪廓監視器。從掃描器入口之射束之設計的中間軌跡的偏轉係藉由使用前輪廓監視器而被抑制。
於根據第七至第十六觀點之方法中，射束初始具有圓形橫剖面，或是具有橢圓或卵形橫剖面形狀，且接著在掃描的偏轉之後被轉換成在掃描方向是長的橢圓或卵形橫剖面。
於根據第七至第十四觀點之方法中，設有緊接在目標照射位置之前的位置被設置的後輪廓監視器。後輪廓監視器具有至少一列以垂直方向配置之多杯(multicups)或微法拉第(micro－Faradays)以便涵蓋射束的垂直大小及鄰接微法拉第配置並以垂直方向延伸的法拉第杯(輪廓杯)。於此方法中，前法拉第杯可設置於射束平行化裝置上游端或掃描器上游端。或者是，前法拉第杯具好設置於前輪廓監視器與射束平行化裝置之間。
於根據第七至第十一與十六觀點之方法中，前輪廓監視器可設置於掃描器下游端。或者是，前輪廓監視器可設置於掃描器上游端。
於根據第七至第十一與十六觀點之方法中，亦設有前法拉第杯作為量測射束電流之工具，且前法拉第杯與前輪廓監視器可當作一組地設置於射束平行化裝置上游端。
於根據第九、第十、及第十二觀點之方法中，水平轉向電磁STX設置於射束水平地聚焦或幾近水平聚焦的位置處，在質量分析裝置與掃描器之間。
於根據第十二觀點之方法中，設有質量分析狹縫於質量分析裝置下游端，且水平轉向電磁STX與垂直轉向電磁STY設置於質量分析裝置與掃描器之間。
於根據第八、及第十二觀點之方法中，垂直轉向電磁STY設置於射束垂直地聚焦或幾近垂直聚焦的位置處，在質量分析裝置與掃描器之間。於此方法中，設有質量分析狹縫於質量分析裝置下游端，且垂直轉向電磁STY設置於質量分析狹縫與掃描器之間。
於根據第十一觀點之方法中，垂直地校正中間軌跡的垂直轉向電磁STY可設置於垂直聚焦DC四極電磁QD與水平聚焦DC四極電磁QF之間。
根本發明第十七觀點，使用離子束之照射系統被建構成來自離子源的射束被致使通過質量分析裝置及射束變壓器，接著通過相互地在水平方向擺動射束的掃描器、射束平行化裝置、加速/減速裝置、以及能量過濾裝置，且接著在照射目標上入射。質量分析狹縫設置於質量分析裝置下游且整合地以包括有正常植入孔徑、具有高質量解析之高解析度孔徑、以及具有窄開口之射束集中孔的三個孔徑(狹縫)所組成，且該三個孔徑視正常高電流植入的操作、高解析度低電流植入的操作、以及射束集中的操作而定在其間切換。
根本發明第十八觀點，使用離子束之照射系統被建構成來自離子源的射束被致使通過質量分析裝置及射束變壓器，接著通過相互地在水平方向擺動射束的掃描器、射束平行化裝置、加速/減速裝置、以及能量過濾裝置，且接著在照射目標上入射。加速/減速裝置包含設置於地準位的第一及第二加速/減速行電極。從設置於離子源出口端之擷取電極至少到掃描器的在線中的該等組件被分別地容置於來自離子源的終端中。一種電源連接方式被建構使得EB 的正電壓被施加到離子源，(EB －Ve x t )的負終端電壓被施加到終端，靜電減速P透鏡被施以由Ve x t /ND 所定義的電壓，其中ND 是靜電減速P透鏡的減速比例，且正或負電壓施加到第一加速/減速行電極而同時負電壓被施加到第二加速/減速行電極，且從而達到高準確度的照射能量。在離子源與擷取電極間的電壓變成Ve x t 而在離子源與照射目標間的電壓自動變成EB 。
根據本發明第十九觀點之自動軌跡校正方法係應用於根據第九與第十觀點的方法上。於該校正方法中，轉向電磁STX與STY、射束擷取電極之偏斜、以及質量分析裝置係根據由二個輪廓監視器所偵測到的軌跡偏差而被調整。
根據第二十觀點之自動軌跡校正方法被應用於根據第七至第十觀點的方法。於該校正方法中，同時實施在二個位置處的垂直與水平軌跡偏差。
根據本發明第二十一觀點，使用離子束之照射系統被建構成來自離子源的射束被致使通過質量分析裝置及射束變壓器，接著通過相互地在水平方向擺動射束的掃描器、射束平行化裝置、加速/減速裝置、以及能量過濾裝置，且接著在照射目標上入射。發散遮罩係設於能量過濾裝置下游端，且射束的平行性係由發散遮罩及後射束輪廓監視器所量測。
根據本發明第二十二觀點，使用離子束之照射系統被建構成來自離子源的射束被致使通過質量分析裝置及射束變壓器，接著通過相互地在水平方向擺動射束的掃描器、射束平行化裝置、加速/減速裝置、以及能量過濾裝置，且接著在照射目標上入射。發散遮罩係設於能量過濾裝置下游端，且射束發散角被發散遮罩及後射束輪廓監視器所量測，並以垂直聚焦DC四極電磁QD與水平聚焦DC四極電磁QF所調整。
根據本發明第二十三觀點，使用離子束之照射系統被建構成來自離子源的射束被致使通過質量分析裝置及射束變壓器，接著通過相互地在水平方向擺動射束的掃描器、射束平行化裝置、加速/減速裝置、以及能量過濾裝置，且接著在照射目標上入射。能量流量器設置於能量過濾裝置下游端，且在垂直方向的離子植入角由能量流量器及後射束輪廓監視器所量測，並以能量過濾裝置或照射目標偏斜系統所校正。
在描述本發明較佳實施例之前，將於下文說明應用本發明於離子植入系統的該等改良要點。
要注意，下文中的“水平軸線”係指於與射束前進方向垂直之方向的平面以及於以質量分析偶磁(色散平面)中軌跡形成之平面中的一軸線。同理，“垂直軸線”係指於與射束前進方向垂直且與水平軸線垂直之平面的一軸線。“縱向”表示射束前進方向。因此“水平”及“垂直”並不一定是指地表面。
藉著本發明，高電流射束已成為能於被遷移的同時，保持射束掃描型單一晶圓中電流離子植入系統能有高準確度之離子植入的能力。為能遷移高電流射束，有必要克服空間電荷效應。為了遷移高電流射束，有必要克服空間電荷效應。換言之，當射束為了掃描被偏轉時，射束軌跡的路徑長度隨著掃描角的增加而增加。當射束軌跡的路徑長度改變時，亦產生某個程度上空間電荷效應的差異。當空間電荷效應的差異在射束遷移的途中產生時，會在晶圓上產生射束發散角及射束大小的變化。根據本發明之離子植入系統安裝有校正它的系統。
再者，根據本發明之離子植入系統安裝有能增強包括垂直植入角準確度的植入角準確度的系統，垂直植入角準確度在中電流離子植入系統中是不被考慮的。
當射束電流變得夠高時，會產生諸如由於光阻放氣的增加造成劑量偏差及劑量均勻度降低、由於植入期間晶圓充電造成的閘極氧化物的靜電崩潰、以及由於射束濺鍍產品增加造成之不同種類的摻雜的污染的問題。根據本發明離子植入系統亦考量到應付此種問題的對策。
總結前述要點，特定採取供改良的手段如下。
(1)作為射束擷取系統及質量分析系統，分批高電流離子植入系統的是用來可以高電流射束的擷取與質量分析。
(2)在質量分析電磁裝直與掃描器之間，設置一對垂直聚焦DC四極電磁QD(四極去焦)及水平聚焦DC四極電磁QF(四極去焦)。藉著使用此等電磁，在掃描器入口的射束的橫剖面被轉換成在射束掃描方向是長的卵形或橢圓形。要注意的是掃描器具有能儘量防止其產生之電場影響在掃描方向具有長剖面之射束的收歛與發散的此種電極形狀為佳。
(3)在質量分析電磁裝直與掃描器之間，設置垂直聚焦同步化四極電磁syQD(同步化四極去焦)及水平聚焦同步化四極電磁syQF(同步化四極去焦)。藉著使用此等電磁，校正了由被導向晶圓中心之射束軌跡(內軌跡)之射束與被導向晶圓左及右側之射束軌跡(外軌跡)間之空間電荷的差異所造成之射束發散角與射束大小的偏差。
(4)電磁減速P(平行化)透鏡係設置於掃描器下游端，且含有一對內部各能禮供應正或負電壓之電極的A/D(加速/減速)行被設置於減速P透鏡的下游端。藉著使用減速P透鏡，低速的離子植入方面的減速比率能變得相當小使得接在減速之後的射束的發散可被抑制。再者，藉著在由減速P透鏡產生之垂直方向的強大收歛力與A/D行之強收歛力之間取得平衡，射束能適度地相對於垂直方向向晶圓聚焦。
(5)在質量分析電磁裝置與電子掃描器之間，設置一對針對垂直垂直方向中心軌跡校正之用與針對水平方向中心軌跡校正之的轉向電磁STY與STX。此外，各個能夠相對於垂直與水平方向量測射束中間位置的二輪廓監視器係分別緊接在掃描器之後及靠近晶圓設置。藉著結合此等監視器、轉向電磁STY與STX、擷取電極的偏斜(可三軸移動的)、以及質量分析電磁裝置與掃描器之偏斜角的細微調整，來自射束的設計的中間軌跡的偏差得以消除。
(6)混合角能量流量器(下文稱為“AEF”)設置於A/D行與晶圓之間。一般而言，角能量流量器被稱為能量過濾裝置。能量流量器係設於AEF的下游端使得只有具有預定能量的離子物種能通過能量流量器。以此一配置，來自射束線之上游端的能量污染(中性粒子)、金屬污染、粒子等等被移除。
混合AEF係能產生電場及磁場的能量過濾裝置，且使用磁場於低能量的離子植入之用，而電場主要用於高能量的離子植入。由於電子無法進入具電場的AEF區域，故由帶正電荷離子間斥力造成的強大發散力會在射束產生(空間電荷效應)。因此，倘若使用電場於以低能量的離子植入，則射束電流幾乎變成零。另一方面，由於磁場AEF陷獲電，故射束的正電荷被消除，使得空間電荷效應大大減弱。然而，由於產生與射束掃描平面(水平平面)平行的磁場是必需的，故AEF偏斜電磁的極隙變得相當大，使得無法產生強大的磁場。因此，AEF無法藉著磁場的簡單使用來偏斜高能量離子。
混合AEF是能量過濾裝置，其補償電場AEF及磁場AEF所具有的缺點，且亦能轉換低能量高電流射束而不會降低高純度射束遷移到晶圓的主要功能。
磁場AEF的結構具有小的漏磁場，才不致於干擾防止晶圓的靜電充電所必需的低能量電子的運動。
混合AEF，詳而言之，係以AEF偏斜電磁與AEF偏斜電極所形成。由於掃描平面(水平平面)與偏斜平面(垂直平面或反之亦然)彼此互相垂直，故能以小的彎曲角來實施過濾。因此，即使中性粒子係藉著於射束的偏斜期間在射束離子與殘餘氣體原子間電荷交換反應而產生，該等粒子不會以不正常的角度被植入到晶圓。
(7)電漿簇射系統(AEF電漿簇射)係設於混合AEF之磁場的中心軸。電子自AEF簇射被供應至A/D行與AEF之間的區域，並且進入到混合AEF的磁場區域以便減少空間電荷效應，從而致使低能量高電流射束的遷移。多數個永久磁鐵係安裝於AEF真空室的內壁上，以便形成尖點磁場，從而增加電子約束效率。
(8)以防止晶圓的靜電充電，以及同時，供應電子到AEF與晶圓之間的射束以補償離子正電荷，電漿簇射被設置於AEF之下游端，有別於與來自前述AEF電將簇射。
(9)為防止金屬污染，諸如狹縫及射束擊中的射束收集器的該等部位全都以石墨製成。再者，為防止具有水平長剖面的射束擊中該等壁，從減速P透鏡到能量流量器區域中的各個電極開口的寬度、直空室(以鋁製成)等等被設成相等或大於(射束掃描範圍)＋2x(射束寬度)。
為防止交叉污染(被不同摻雜物種)，能量流量器及靠近晶圓且很多射束擊中的射束收集器各具有一對旋轉型多表面結構，其中一個表面只對應到一離子物種且當被植入之離子物種改變時自動地交換。
(10)藉著使用發散遮罩(能量流量器單元的一個表面)及接近晶圓的後輪廓監視器，可以確認形成於射束中心軸與晶圓表面間的入射角在全部的水平(掃描)方向的掃描區域中是固定的。同時，可以量測水平方向之射束的發散角。當此等不充分時，P透鏡的電、及轉向電磁STX與STY、四極磁QD、QF、syQD及syQF被細微調整。
(11)電子抑制電極係設置於吸收電子的正電壓電極之前與後，以及在能產生加速電子之電場的電極的較低電壓端之前。此使用於補償空間電荷之用的電子為不充分的區域縮短。
(12)高壓電源的連接方法被建構成植入能量僅由施加到離子源的高壓來決定。再者，離子源的高壓電源被劃分成一個是較高能量且另一個是較低能量，藉著切換它們來使用它們。依此方式，藉著分別劃分動態範圍及使用高度準確的高壓源，整個區域的植入能量準確度獲得保證。再者，由於植入能量僅取決於離子源的禍電壓電源，其它諸如減速P透鏡電源、A/D行電源、以及終端電源的高壓電源就不嚴格必要。
(13)當大量的氣體於使用高電流射束離子植入期間自晶圓上的光阻產生時，在氣體分子與射束離子之間發生電荷交換反應，使得某些部分的離子被中和化且無法當作射束電流被量測。為防止劑量錯誤因此現象而增加，引入一種壓力補償系統用來以處理室(真空處理室)中被量測壓力校正被量測射束電流。
現參照圖5A及5B，將說明本發明應用到單一晶圓離子植入系統上的實施例。從離子源1開始說明到下游。此離子植入系統的結構如下。擷取電極2係設於離子源1的出口端。質量分析電磁裝置3設置於擷取電極2之下游端。在質量分析電磁裝置3的下游端依命名順序設置有供水平方向中間軌跡校正的轉向電磁STX 13、垂直聚焦DC四極電磁QD 5、水平聚焦同步化四極電磁syQD 8、供垂直方向中間軌跡校正的轉向電磁STY 14、水平聚焦同步化四極電磁syQF 9、水平聚焦DC四極電磁QF 6。再者，電子抑制電極26接近擷取電極2設置在其下游且三極可選擇式質量分析狹縫4係設置於DC四極電磁QD 5與同步化四極電磁syQD 8之間。
在DC四極電磁QF 6之下游端設置掃描器(偏轉器)7。電子抑制電極27與28設置於掃描器7的上游與下游端。在電子抑制電極28的下游端，依命名順序設置前輪廓監視器15及注入式法拉第杯16。
從擷取電極2到注入式法拉第杯16之組件被容置於終端37且高壓施加到終端37。
在注入式法拉第杯16下游端依命名順序設置前彎曲孔徑10－1、靜電減速P透鏡(平行化透鏡)10、減速P透鏡出口端電極10’、第一A/D行電極11、第二A/D行電極12、混合AEF 18。前彎曲孔徑10－1係作為形成射束之用。於此實施例中，雖然靜電減速P透鏡於圖5A中係以單一電極10來繪示，該靜電減速P透鏡係以10及29繪出的二個電極加以實施。特別是，此二電極的上游端的配置是作為電子抑制電極29來使用。為何電極29稱為電子抑制電極的理由將於後述。於以下說明中，應注意到靜電減速P透鏡10包括電子抑制電極29。雖然傳統減速P透鏡需要四個電極，但無論如何，此實施例中的減速P透鏡10只需要二個電極。此四個電極10’、11、12、12’及它們的絕緣體形成A/D行。
AEF 18在其上游與下游端分別具有電子抑制電極30與31。AEF 18在其二個水平端進一步設有AEF電漿簇射20。多個永久磁鐵21設置於AEF室38的壁上從而形成約束電漿用的尖點磁場。為形成尖點磁場，永久磁鐵21以它們的磁極導向AEF室38的內部且相鄰的磁鐵的極性彼此相對來設置。在AEF室38的出口端上設有撞針板38－1用以接收不被AEF 18偏轉但直走的金屬原子、粒子等。
AEF室38係連接到處理室(真空處理室)39。於處理室39中，依命名順序設置有三表面能量流量器單元19與發散遮罩25的組合結構、電漿簇射22、晶圓23、及三表面射束收集器24。不消說，沿著射束線內部的室以高度真空維持。
不同電源到上述各個組件的連接方式如下。
離子源高壓電源32係連接於離子源1與地之間，且電子抑制電源41係連接於擷取電極2與終端37之間。終端高壓電源33係連接於終端37與地之間，且抑制電源42係連接於終端37與電子抑制電極29之間。此即為電極29何以被稱為電子抑制電極的原因。P透鏡高壓電源34係連接於終端37與各個靜電減速P透鏡10與其出口端電極10’之間。第一A/D行高壓電源35係連接於第一A/D行電極11與地之間，且第二A/D行高壓電源36係連接於第二A/D行電極12與地之間。實際上，如稍後將敘述者，第一A/D行高壓電源35與第二A/D行高壓電源36各個能夠藉著在二種電源之間切換而施加正或負電壓。
現在，將說明上述各別組件的特定結構與功能。
〔離子源1、擷取電極2、質量分析電磁裝置3、三級可選擇式質量分析狹縫4〕
此等基本上與用於分批高電流離子離子植入系統中的是相同的，從而能賦予高電流射束擷取與質量分析。雖然如此，擷取電極2具有三軸調整結構，能夠調整縱向位置(“隙”軸)、水平位置(“側”軸)、及垂直角度(“偏斜”軸)。縱向與水平位置調整僅針對高電流射束擷取而使用，而垂直角度調整係用來針對集中射束。
如圖6所示，擷取電極2係被三軸驅動機構2－1建構成可沿著“隙”軸向前及向後移動、可沿著“側”軸向左及右移動、以及繞著水平偏斜軸可向前及向後偏斜。
質量分析狹縫4為三極自動選擇式。詳而言之，如圖7所示，端視使用而定，質量分析狹縫4可在正常高電流植入狹縫4－1、高解析度與低劑量植入狹縫4－2、以及供射束集中用之孔4－3之間選擇。高電流植入狹縫4－1具有約50的質量解析度且能夠分離50amu(原子質量單位)離子與51amu離子。另一方面，高解析與低劑量植入狹縫4－2具有約200的質量分析。要注意的是，當通過質量分析狹縫4時，射束的位置是固定的。
〔垂直聚焦DC四極電磁QD 5、水平聚焦DC四極電磁QF 6、掃描器7〕
藉著使用DC四極電磁QD 5與DC四極電磁QF 6、掃描器7下游端的橫剖面被轉換成在掃描(水平)方向長的卵形。在掃描器7之下游端，由於射束軌跡水平地移動，故在水平方向的射束通過區域非常寬且因此將射束水平聚焦的裝置無法設置。因此，在掃描器7的下游端有必要防止因空間電荷效應造成之射束去焦力在水平方向產生如此多。此係藉著將射束的橫剖面形成在水平方向是長的形狀。
由空間電荷效應造成之在水平方向及垂直方向之射束去焦力的大小Kx與Ky(焦距的反數)可分別由以下公式(1－1)及(1－2)來逼近。
於公式(1－1)及(1－2)中，ε0 為真空下的介電常數，q是離子的電荷，m是離子的質量，EB 是射束能量，I是射束電流，且η是空間電荷中和係數(0η1，η＝0表示電子缺乏狀態而η＝1表示完全補償狀態)。再者，水平射束大小給定2σx ，而垂直射束大小給定2σy 。
由此等公式可瞭解到當水平射束大小2σx 充分大於垂直射束大小給定2σy 時，在水平方向之射束去焦力的大小Kx 遠小於在垂直方向之射束去焦力的大小Ky 。
DC四極電磁QD5與QD6有需要根據水平與垂直射束大小2σx 與2σy 分別設置在最理想的位置。QD5的最理想的位置是垂直射束大小變為最大而水平射束大小變為最小的位置。QD6的最理想的位置是垂直射束大小變為最小而水平射束大小變為最大的位置。
〔垂直聚焦同步化四極電磁syQD8、水平聚焦同步化四極電磁syQF9、靜電減速P透鏡10〕
由公式(1－1)及(1－2)可瞭解到，空間電荷效應與射束能量的1.5次方成反比。因此，射束能量愈高愈好以便遷移高電流射束是有需要的。另一方面，於射束掃描型離子植入系統中，為了讓射束在整個晶圓的表面以相同角度進入，掃描器之後的射束中間軌跡應以某些方法平行化。減速P透鏡10之電場具對離子起作用的水平成分，使得位於離掃描中間軌跡較遠之軌跡上的該等離子作出較大的向內轉動。然而，電場的縱向成分同時使離子減速。於是，射束能量當通過減速P透鏡10時被減至一比數個的比例。再者，由於從減速P透鏡10到第一A/D行電極11的整個區域施加強大的電場，故此區域內幾乎沒有電子。因此，強大的空間電荷效應對此區域中的射束起作用。
如圖8所示，讓減速P透鏡10以零次逼近具有圓弧型。於此情形中，對於由交替的長及短虛線所標示之掃描中間軌跡以及以掃描角θ的射束掃描軌跡，電子缺乏區域的路徑差變為(焦距)x(1－cosθ)。於是，射束發散趨勢隨著掃描角θ與(1－cosθ)成比例的變強。倘若在中間軌跡與外軌跡間在去焦力方面的此差異就這樣留著，射束幾乎難以在外軌跡上通過，使得在水平方向的植入均勻度顯著地被降低，如圖9A及10A所示。即使在由前述路徑差異造成的去焦力方面的差異小，此效應會透過在第一A/D行電極11與第二A/D行電極12的減速而被放大。
此問題可藉著依照描角θ改變同步化四極電磁syQD8與syQF9的磁場梯度而加以解決。詳而言之，於圖9A及10A的例子中，該對同步化四極電磁syQD8與syQF9的磁場梯度以負比例常數與(1－cosθ)成比例地改變如圖11所示。結果，如圖9B與10B所示，結果，如圖9B及10B所示，由於射束大小及射束發散角大體上能彼此符合，故與在掃描中心之軌跡上相同的射束量可甚至在外軌跡上遷移。此藉著同步化四極電磁syQD8與syQ F9而達成。
於此實施例中，同步化四極電磁syQD8與syQF9同步以掃描器7的偏轉電極電壓(掃描電壓)控制。在掃描角θ與掃描電壓V之間的關係大體上以下列公式(2)給予：V＝Ca．Ve x t ．tanθ (2)
於公式(2)中，Ve x t 為擷取電壓(在離子源1與終端37間的電位差)且Ca為比例常數。同步化四極電磁的線圈電流IQ 係與其磁場梯度成比例，且如圖11所示，各磁場梯度與(1－cosθ)成比例。假設其比例常數及截距為Cb及Cc，得到以下公式(3)。
IQ ＝Cb．(1－cosθ)＋Cc (3)
由於掃描角θ小，故藉著針對掃描角θ對公式(2)及(3)進行泰勒展開，採第二階，並將公式(2)的θ代進公式(3)。
IQ =A‧V2 +B (4)
於公式(4)中，常數部分重新安排且新給成係數A與B。
依此方式，同步化四極電磁的線圈電流IQ 受到控制以便以公式(4)所給予之二次表示法追隨偏轉掃描電壓V。
掃描電壓V(或掃描速度)的波形在離子植入前便決定，使得射束電流在整個晶圓上的掃描範圍變得均勻。關於係數A與B，適當的值係藉著使用後輪廓監視器17比較在中間軌跡與外軌跡得到之射束影像來決定。
藉設置此種系統，在中間軌跡與外軌跡間射束量與質方面無差異產生，使得可以進行以低能量高電流射束的晶圓掃描。
減速P透鏡10的減速比例約為4：1為佳。再者，減速P透鏡10的曲率設成小為佳，以便減少在掃描中間軌跡與外軌跡之間的路徑長度。在掃瞄器7之下游端偏轉電極與減速P透鏡10之間的距離被縮短以便減少高減速比例的空間電荷效應。
要注意，射束變壓器可以垂直聚焦同步化四極電極syEQD及水平聚焦同步化四極電極syEQF取代同步化四極電磁syQD8與同步化四極電磁syQF9來形成。由於此等電極為習知，將省略其說明。
〔第一A/D行電極11、第一A/D行電極12、第一A/D行高壓電源35、第二A/D行高壓電源36〕
靜電減速P透鏡10平行化掃描用之射束藉著其在水平(掃描)方向的聚焦作用，且在垂直方向亦具有相當強大的聚焦力。倘若垂直聚焦力就這樣保持，則其由於過焦而會使得射束在通過減速P透鏡10之後在垂直方向快速發散。此作用對於低能量射束而特別大。
有鑑於此，一對只在垂直方向對射束具有強大聚焦效應的電極係靠近減速P透鏡10設置。此等電極為第一A/D行電極11與第二A/D行電極12。由減速P透鏡10產生之在垂直方向的發散藉著第一與第二A/D行電極11與12在垂直方向的聚焦透鏡效應而被消除，使得可以控制晶圓上在垂直方向的射束大小及射束發散角。透鏡效應隨著能量的減少而增加。在減速P透鏡10之下游電極與設置於A/D行電極12下游端的地電極12’之間，形成供低能量離子植入中減速之用或是供高能量離子植入中加速之用的縱向電場。詳而言之，減速P透鏡10之出口端電極10’相對於地電極12’言，於減速期間具有負電位且於加速期間具有正電位。對應地，為能允許A/D行電極11與12具有聚焦透鏡效應，正與負高電位被配置成可選擇性地且獨立地分別施加到A/D行電極11與12。當離子束擊到電極上而正高壓施加於電極時，因為第一A/D行高壓電源35無法讓反向電流在其中流動，電壓變成不穩定或電源故障。
因此，如圖12所示，第一A/D行高壓電源35及第二A/D行高壓電源36各具有二個可在其間切換的正及負電源。正及負電源各具有並聯的回授電阻器38以便允許反向電流流動。再者，由於此等電極係接近AEF電漿簇射20設置，故電漿的離子及電子傾向在其中流動。因此，於施加負電壓時亦可針對反向電流採取相同的手段。
圖13顯示減速P透鏡10的組合的一個例子，包括電子抑制電極29、P透鏡出口端電極10’、第一及第二A/D行電極11與12、以及地電極12’。此圖顯示結構之下半部及A/D行。如前述，A/D行係以電極10’、11、12、12’及其間的絕緣體所組成。
圖14顯示P透鏡出口端電極10’、第一與第二A/D行電極11與12、地電極12’、及混合AEF 18的組合。AEF 18包含偶極電磁18－1及AEF室18－2，AEF室18－2***地設置於大體上在AEF線圈中心的空間內。AEF 18進一步包含分別設置於射束入射面及射束外向面磁屏蔽18－3及18－4。AEF 18固定於A/D行端及處理室39之間。
〔水平方向中間軌跡連接STX 13轉向電磁、垂直方向中間軌跡連接STX 14轉向電磁、前輪廓監視器15、注入式法拉第杯16及後輪廓監視器17〕
諸如在射束線中的電極及電磁的裝置並不實際地設置於如被設計的位置，且因此總是會發生調整錯誤。例如，當質量分析電磁裝置3稍微地繞著射束軸作為旋轉軸旋轉時，磁場的小的水平組成被產生且其稍微地將射束向垂直方向偏轉。於橫向平面(垂直於射束軸)的四極電磁的平行移動中的錯誤、電極相對射束軸的小偏斜、繞射束軸之電極的微小旋轉等等起作用以稍微地彎曲射束的中間軌跡以將射束從主要設計的軌跡移位。倘若此等錯誤就這樣保持，不僅是相對於晶圓的結晶軸的離子植入角出錯，而且可遷移的射束電流會以最槽的情況下大幅減少。作為因應此間題的對策，設置以下中間軌跡校正系統。
此系統包含個別能夠量測射束之精確對準的中間位置的前與後輪廓監視器15與17、轉向電磁STX 13與STY 14對、擷取電極2的三軸驅動機構2－1(特別是偏斜軸)、質量分析電磁裝置3的細微調整功能、以及質量分析狹縫4的射束集中孔4－3。
圖15A及15B顯示前輪廓監視器15的一個例子。前輪廓監視器15包含包圍大到足以收納射束在裡面的空間的框15－1、以及在框15－1與驅動機構(未繪示)的支撐部15－2。於由框15－1界定的空間中，二線15－3與15－4的接線係延展以便以直角與彼此相交。當射束擊到各接線時，由射束之強度決定的電流流進接線。如圖15B所示，前輪廓監視器15傾斜地插進且自射束通過區域移除。射束離子的水平與垂直分佈係藉著量測流過二接線15－3與15－4之電流而得到。於此實施例中，前輪廓監視器15被設置於掃描器7的下游端但可設置於其上游端。
圖16顯示後輪廓監視器17的一個例子。後輪廓監視器17包二列以垂直方向配置的多杯17－1及以垂直方向延伸的窄法拉第杯(輪廓杯)17－2。多杯17－1係用於偵測掃描射束在垂直方向及水平方向的輪廓，掃描射束的橫剖面係由圖式中交替的長及短虛線標示出。多杯17－1的配置使得第二列的多杯分別在第一列之多杯間設置，且因此，可以似乎是得到連績的偵測資料。另一方面，窄法拉第杯17－2係用以量測射束電流及水平射束輪廓。
後輪廓監視器17被驅動機構(未繪示)驅動以便以固定速度水平向前移動且快速向後移動(移動方向以圖式中箭頭標示)。水平及垂直射束輪廓係藉著同時量測從各杯流動的電流及杯的位置而獲得。射束電流係藉著整合來自輪廓杯的電流而獲得。
要注意的是注入式法拉第杯(前法拉第杯)16可以是習知的。於此實施例中，注入式法拉第杯16係設置於掃描器7與減速P透鏡10之間作為射束平行化裝置，但可設置於掃描器7的上游。注入式法拉第杯16亦使用於射束被中途攔截的情形中。再者，前輪廓監視器15及注入式法拉第杯16可以組的方式設置於掃描器7與減速P透鏡10之間或是在掃描器7的上游端。
另外附帶一提，射束之中間軌跡具有二個待被校正的物理量，其中之一是關於設計的中間軌跡之位置方面的偏差，另外的則是關於設計的中間軌跡之角度方面的偏差。因此，針對水平及垂直方向各個有必要提供二個校正裝置。
於此實施例中，關於水平方向，由質量分析電磁裝置3及水平轉向電磁STX 13的細微調整來進行校正。另一方面，關於垂直方向，校正以擷取電極2及垂直轉向電磁STY 14的偏斜軸進行。各轉向電磁是具有小輸出的彎曲電磁鐵。
現在，假設在水平方向x1 的射束中心偏差係由前射束輪廓監視器15偵測到且在水平方向x2 的射束中心偏差係由後射束輪廓監視器17偵測到。再進一步假設，為了消除此等偏差，彎曲角可被質量分析電磁裝置3的細微調整改變△θ1 ，且水平轉向電磁STX 13的衝噴角被設為△θ2 。於此情形中，建立了以下的聯立方程式。
b1 1 △θ1 ＋b2 1 △θ2 ＝－x1 b1 2 △θ1 ＋b2 2 △θ2 ＝－x2 (5)其中b1 1 、b2 1 、b1 2 及b2 2 分別為從質量分析電磁裝置3到前輪廓監視器15、從水平轉向電磁STX 13到前輪廓監視器15、從質量分析電磁裝置3到後輪廓監視器17、從水平轉向電磁STX 13到後輪廓監視器17的第一列第二行成分。此等係數理論上係藉射束光學計算。藉著解公式(5)，必要的偏差角△θ1 、△θ2 分別藉以下的公式(6－1)及(6－2)導出。
△θ1 ＝(b2 1 x2 －b2 2 x1 )/(b1 1 b2 2 －b1 2 b2 2 ) (6－1) △θ2 ＝(b1 2 x1 －b1 1 x2 )/(b1 1 b2 2 －b1 2 b2 2 ) (6－2)
此亦適用於垂直方向。
藉著將來自二輪廓監視器之影像遺失的射束集中，植入角的錯誤亦自動被校正。
圖17顯示當有偏位且當校正係由前述方法實施時，可得到射束中間軌跡。作為水平方向的調整元件，偏移電壓可施加到掃描器7取代由質量分析電磁裝置3對偏轉角的細微調整。
前述步驟可由自動控制來實施。為了實施，至少需要射束能被遷移至接近晶圓設置的後輪廓監視器17。倘若不是如此配置，則應藉著使用三極可選擇質量分析狹縫4及前輪廓監視器15對各質量分析電磁裝置3及四個四極電磁QD5、QF、syQD、及syGF進行對準調整。倘若有適當對準，則在前輪廓監視器15上的射束位置不會移動，即使當前述四個四極電磁的線圈電流改變時。
圖18係顯示以自動控制進行前述步驟之自動中間軌跡校正演算法的一個例子的流程圖。下文將簡短敘述之。於步驟S1，水平方向的射束中間偏差x1 係由前輪廓監視器15來量測。於步驟S2，垂直方向的射束中間偏差x2 係由前輪廓監視器17來量測。於步驟S3，核對被量測到之射束中間偏差x1 與x2 是否分別小於設定值。此處，如同設定值，2mm與1mm係分別針對射束中間偏差x1 與x1 設定。當然，此只是一個例子。倘若S3判斷出二個量測到的射束中間偏差x1 與x2 分別小於設定值，則操作完成。另一方面，當量測到之射束中間偏差x1 與x2 的至少其中之一等於或大於設定值時，作業進行到步驟S4。
步驟S4讀取質量分析電磁裝置3以及四極電磁QD5與QF6、以及在0度掃描角之同步化四極磁鐵syQD8與syQF9的設定電流值。接著，步驟S5進行前述射束光學計算以導出公式(6－1)及(6－2)的係數bi j (i＝1；j＝1，2)。於步驟S6，使用導出的係數bi j 偏差，偏差角調整量△θ1 與△θ2 自公式(6－1)及(6－2)導出。於步驟S7，質量分析電磁裝置3的線圈電流的細微調整量係計算自彎曲角調整量△θ1 且水平轉向電磁STX 13的電流值係計算至衝噴角△θ2 。於步驟S8，細微調整量被加到質量分析電磁裝置3的線圈電流且前述計算出的電流值以水平轉向電磁STX 13作為設定電流值。重覆前述步驟S1至S8直到滿足步驟S3的條件。
注入式法拉第杯16具有於使用前輪廓監視器15時阻擋射束的功能。由於前輪廓監視器15使用二鎢絲線與射束相交，有必要阻擋射束以便防止濺鍍的鎢絲厚子到下游去。再者，注入式法拉第杯16亦具有防止於調諧離子源及質量分析系統期間高電流射束到達處理室39污染晶圓附近的部位。
圖19顯示四個四極電磁QD5、QF6、syQD8及syQF9與轉向電磁STX 13與STY 14之組合的一個例子。要注意的是，如圖5A及5B所示，轉向電磁STX 13係設置於質量分析電磁裝置3與質量分析狹縫4之間，但並不侷限於此位置。較佳的是轉向電磁STX 13設置於在質量分析電磁裝置3與掃描器7之間射束水平聚焦或幾近聚焦的位置處。另一方面，垂直轉向電磁STY 14係設置於質量分析狹縫4與掃描器7之間，特別是在四極電磁syQD8與syQF9之間，但並不侷限於四極電磁syQD8與syQF9之間的位置處。詳而言之，垂直轉向電磁STY 14可設置於前輪廓監視器15之上游的任何地方。
〔混合AEF 18、三表面能量流量器單元19〕
角能量過濾器及能量流量器亦使用於單一晶圓中電流離子植入系統。然而，AEF 18是混合型，電場只在較高能量下才會協助磁場來防止低能量高電流射束的發散。進一步言之，如圖20所示，為防止由於用高電流射束濺鍍的交叉污染，該對能量流量器單元19是用旋轉的三表面自動切換型，使得B(或BF2)、P及As的不同的離子物種永遠不會擊中到相同表面。事實上，由於稍後敘述的發散遮罩25使用另一表面，該對能量流量器19各個是用旋轉的三表面自動切換型。
AEF 18與能量流量器單元19的功能就像是傳統的功能，偏轉與射束掃描平面(水平平面)垂直之平面(垂直平面)中的射束，且只處理對晶圓具有預定能量、電荷狀態以及質量的此種離子。被中和且無法被當作射束電流(劑量錯誤的原因)量測的摻雜粒子、在上游射束線被濺鍍的金屬原子、以及在下游元件產生的粒子一直向前並擊中到以組成的撞針板38－1。再者，此種在電荷、質量、或能量方面不同的離子因為其偏轉角不同而擊中到能量流量器單元19。依此方式，傳統中電流離子植入系統所具有的藉著過濾而增加射束的純度的功能，也應該針對低能量高電流射束來維持。此藉著具有等於或高於中電流離子植入系統之能量解析度而獲得保證。
於低能量的情形中，射束電流的減小因使用磁揚AEF而獲抑制。然而，相較於電場的偏轉，能量解析度是受到磁場的偏轉而被降低。在遠離偏轉電極的位置的能量解析度E/△E以及L的偏轉電磁分由以下公式(7)及(8)給定。
其中ρ是曲率的半徑，h是能量流量器的垂直寬度，且θ是AEF 18的彎曲角。當彎曲角小時，應瞭解到，藉著進行泰勒展開，能量解析度變為大約是在電場(電場：E/dE~Lθ/h，磁場：E/dE~Lθ/2h)中情形的二倍。
為解決此間題，AEF 18的彎曲角θ設定得比傳統中電流離子植入系統中的還要大(當彎曲角θ小時，能量解析與彎曲角成比例)。以此配置，能量解析度變得甚至比傳統有使用磁場AEF的還要高。由於電場AEF在能量解析度方面能設有對應的餘量，故垂直寬度h被加寬，從而在能量高地方增加射束電流。
能量流量器單元19的寬度是可變的，其中寬度只針對BF2 ＋ 離子設定成窄的，BF2 ＋ 離子於寬針對其它離子設定成寬的時在射束線中分離。以此設定，可防止以分離產生的BF＋ 離子以假角被植入進晶圓。
於一直有部分的射束擊中的流量器及撞針板的表面上累積先前植入的離子。當離子物種被交換時，倘若射束擊中到相同部位，則先前的離子藉濺鍍被迫出去且接著沉積於晶圓表面上。此係交叉污染的產生過程。此可藉著使個別的離子物種擊中到不同的表面上而加以防止。此對於濺鍍率變高且具相當高能量的高電流射束而言特別有效。
設於AEF 18後面之該對能量流量器單元19及後輪廓監視器17構成在垂直方向射束植入系角的量測系統。藉製造此射束，通過該對變窄的能量流量器單元19，影像是否存在於後輪廓監視器17垂直方向的中心處獲得確認。倘若有偏差，則垂直方向的射束植入角透過AEF 18或晶圓偏斜角的調整而被校正。
〔AEF電漿簇射20、約束磁場形成用的永久磁鐵21〕
此係一種系統，其中藉著使用磁場AEF之水平方向(射束掃描方向)的磁場以供應擷取自AEF電漿簇射20之電子至射束(正常模式)，在減速之後低能量射束的離子電荷被補償。或者是，其可以是一種系統，其中藉使用被擷取之電子作為主要電子，電揚AEF之電極作為電漿電弧室的壁，且作為約束磁場之磁場AEF之磁場以及藉產生射束通過之區域以供應大量電子到射束(電漿盒模式)，在減速後之低能量射束的電荷被補償。
藉安裝此電荷補償系統並調整前述四個四極電磁與A/D行電極11與12的聚焦力，可以遷移低能量高電流射束到晶圓。
〔電漿簇22、晶圓23〕
電漿22作為防止晶圓23充電以及同時，作為供應電子到AEF 18與晶圓23之間的射束以便補償離子的電荷，從而減少空間電荷效應。
〔三極表面射束收集器24〕
射束收集器24相較於其它接近晶圓之其它部位，是最大量之射束擊中的地方，因此，是一種作為污染源之風險最高的地方。有鑑於此，如圖21所示，射束收集器24係以三個旋轉型三表面結構體23－1、24－2、及24－3所形成。射束擊中的各三極結構體的表面針對B(或BF2 )、P及As的離子的各場自動切換，從而防止交叉污染。例如，當B(或BF2 )離子被植入時，三表面結構體24－1、24－2、及24－3的表面24－1a、24－2a及24－3a對著射束入射方向定向。另一方面，當P離子被植入時，三表面結構體24－1、24－2、及24－3的表面24－1b、24－2c、24－3b對著射束入射方向定向。於圖21所示之狀態中，三表面結構體的相鄰頂點彼此重疊以便防止射束洩漏到射束收集器的底部位。藉著設置此系統，即使是在高電流植入程序中亦可以抑制交叉污染至低程度。
再者，射束收集器24具有基於與法拉第杯原則相同的原則之射束電流量測功能，且被量測的值係與最終射束電流調整有關。而且，顯示於圖20之該對三表面能量流量器單元19以及於射束收集器24中的三表面結構體24－1至24－3視植入到晶圓內之離子物種同時自動切換。
〔發散遮罩25〕
發散遮罩25及後輪廓監視器17構成針對水平方向的掃描及射束發散角軌跡的平行化量測系統。如圖20所示，發散遮罩25與三表面能量流量器單元19一起使用四個表面，各成二個具有葉片的二次稜鏡。發散遮罩25的每個葉片在其前端具有凹及凸部。當二葉片之前端旋轉最靠近彼此時，發散遮罩25的凸部25－1彼此匹配，從而攔截射束，而同時發散遮罩25的凹部25－2會允許射束通過。在此狀態下從上游端觀察下游端，就像是約十個(圖20中有七個)孔形成於一片上。
當通過此等孔之水平移動射束的影像被設置在後面的後輪廓監視器17量測到時，會出現與該等孔數目一樣多的尖峰。倘若孔的尖峰的間隔與中間的間全部彼此相等，則射束在整個晶圓所有區域中平行。此外，假設各尖峰的底部(尖峰的90%)寬度為2W，各孔直徑為2r，且在發散遮罩25與後輪廓監視器19之間的距離是D1 ，則在該掃描位置，(w－r)/D1 是射束發散角(於負值情形中的聚焦角)。倘若此值與所有尖峰都相同，則射束發散角在所有晶圓的整個表面上為定值。
當平行性低時，則調整減速P透鏡10的施加角度。當射束發散角太大或當射束發散角不固定時，則DC四極電磁QD5與QD6、同步化四極電磁syQD8與syQF9的線圈電流、以及A/D行電極11與12的電壓被細微調整。當執行回授控制時，後輪廓監視器17在量測射束的平行性之後，將量測結果回授到射束平行化裝置，使得射束平行性符合預定值。
藉設置此系統，水平方向的植入角準確度能受到保證。
〔電子抑制電極26至31〕
電子抑制電極設置在吸收電子之正電壓電極前與後，以及在能在沿著射束線之加速電子的方向產生電場之一對電極的較低電壓端之前，且其被施加以比無屏蔽離子束之電位高的負電壓。以此配置，電子被排斥且因而被防止流出射束線。即使沒有諸如電漿簇射的電子的主動電子供應系統，電子還是會於離子擊中孔洞邊緣部位或與殘餘氣體碰撞時產生至某種程度。藉著將它們保持在射束線中且使用它們來補償射束電荷，可遷移的射束電流增加。
〔離子源高壓電源32、終端高壓電源33、減速P透鏡高壓電源34〕
一般而言，離子源及其電源係設置於終端37(端電位)中且植入能量變成離子源電壓與終端電壓的和。於此情形中，為增強能量準確度，有必要增強終端高壓電源33及在終端37之所有的高壓電源的準確度。產生於終端37及終端37與地之間的放電直接改變了植入能量。因此，藉著將離子源1設置在終端37外面且施加來自地電位的高壓，植入能量僅能由離子源1的電位來決定。於此情形中，藉著僅增強離子源高壓電源32的準確度，便能確保植入能量的準確度。然而，當動態範圍超過二個圖式時，難以擔保電源的準確度。於是，藉著將離子源分成一個針對高能量而另一個針對低能量，二者使用準確的電源裝置，以及在它們其間自動切換，整個0.2keVe到80keV的所有能量區域的準確度獲得保證。
另一方面，減速P透鏡高壓電源34是決定射束平行性的電源，而射束平行性是在進入P透鏡10之前由射束能量所決定。尤其是，在P透鏡10之前的射束能量幾乎由低能量的端電位所決定，且因此，當減速P透鏡高壓電源34設置於端電位上時，更能獲得平行性的準確度。
圖22顯示各部位電壓與射束能量之間的關係。藉著使用此電源校正方式，可以確保低能量高電流射束的能量準確度。
本發明已就較佳實施例加以敘述，但本發明並不侷限於前述實施例且可進行多種變化。
圖23顯示參照圖7之三極可選擇式質量分析狹縫4的修改。顯示於圖23之質量分析狹縫4'是三重三極設定型且包含三個質量分析狹縫4A、4B及4C，其各對應到顯示於圖7之質量分析狹縫4。質量分析狹縫4A、4B及4C係分別針對B(或BF2 )P及As使用，亦即，狹縫4A、4B及4C一對一對應到各離子物種。質量分析狹縫4A、4B及4C係分別由向前/向後(水平移動)驅動機構4－5A、4－5B及4－5C所驅動，以便相對於質量分析位置向前或向後。例如，於圖23中，質量分析狹縫4C係由水平驅動機構4－5C所驅動以向前到由虛線所標示的位置，即，質量分析位置。對於縱向方面的調整，設有縱向驅動機構4－5。在以縱向驅動機構4－5的縱向調整之後，質量分析狹縫4A、4B及4C被固定。
藉如上述使用射束線的遷移，可以實現即使低能量下生產力亦高的單晶圓高電流離子植入系統，且能達到高的植入角準確度、高劑量準確度及高射束純度。
根據本發明，可以量測射束大小方面的偏差、射束中心軸方面的偏差、以及射束發散角，且可容易校正並調整它們。基於此，可以提供能實現製造精細半導體裝置所必需之高度準確射束照射且特別適於單晶圓高電流離子植入系統的矽晶圓(照射目標)控制系統。
根據本發明之使用離子束的照射系統能用於製造半導體裝置、改善一般材料的表面、製造TFT液晶顯示裝置等等。
下文中將說明多個本發明的模式，其中本發明應用於離子植入系統。
〔第一模式〕
一種離子植入系統的構造為來自離子源的離子束(下文稱為“射束”)被導致通質量分析電磁裝置、射束變壓器、在與縱向方向垂直之平面中相互擺動之掃描器、射束平行化裝置、加速/減速裝置、以及垂直能量過濾裝置，且接著被植入到目標晶圓，其中質量分析狹縫設置於質量分析電磁裝置下游且整合地以包括有正常植入狹縫、高解析度低劑量植入狹縫、以及具有小孔的射束集中孔的三狹縫所組成，且該三狹縫視正常操作、高解析度低劑量植入操作、以及射束集中操作而定在其間切換。
〔第二模式〕
於根據第一模式之離子植入系統，射束在掃描的偏轉之後，從具有在一方向是長的圓形橫剖面或橢圓形或卵形橫剖面之射束被轉換成具有在掃描方向(水平方向)是長的橢圓形或卵形橫剖面之射束。
〔第三模式〕
一種增強離子植入系統之照射準確度的方法的構造為致使來自離子源之射束通過質量分析電磁裝置、射束變壓器、相互地在水平方向擺動射束的掃描器、射束平行化裝置、加速/減速裝置、以及能量過濾裝置，且接著被植入到矽晶圓，其中射束變壓器包含垂直聚焦同步化四極電磁syQD及水平聚焦同步化四極電磁syQF，從而在掃描器對射束的擺動之後二者擇一地消除射束發散角方面的偏差或在中間軌跡與外軌跡間之範圍內之射束大小方面的偏差。
〔第四模式〕
一種增強根據第三式之離子植入系統之照射準確度的方法，其中射束變壓器係進一步包含根據射束之垂直及水平大小以分別設置於最理想的位置處之垂直聚焦DC四極電磁QD(及平行聚焦DC四極電磁QF所組成，以便控制射束之垂直及水平收歛與發散。
〔第五模式〕
一種增強離子植入系統的構造為致使來自離子源之射束通過質量分析電磁裝置、射束變壓器、相互地在與縱向方向垂直的平面中擺動射束的掃描器、射束平行化裝置、加速/減速裝置，且接著被植入到矽晶圓，其中離子植入系統包含校正系統，該校正系統消除射束發散角方面的偏差及在掃描之掃描中間軌跡與外軌跡間範圍內之射束大小方面的偏差，從而即針對低能量高電流射束仍能有傑出的植入角及劑量均勻度。
〔第六模式〕
一種根據第五模式之離子植入系統，其中校正系統包含射束變壓器，而該射束變壓器包含垂直聚焦同步化四極電磁syQD及水平聚焦同步化四極電磁syQF。
〔第七模式〕
一種根據第六模式之離子植入系統，其中射束變壓器進一步包含垂直聚焦DC四極電磁QD及水平聚焦DC四極電磁QF，且根據射束的垂直及水平大小，垂直聚焦DC四極電磁QD及水平聚焦DC四極電磁QF分別被設置於最理想的位置處。
〔第八模式〕
一種根據第七模式之離子植入系統，其中射束變壓器進一步包含垂直聚焦DC四極電磁QD及水平聚焦DC四極電磁QF，且根據射束的垂直及水平大小，此等DC四極電磁QD及QF分別被設置於最理想的位置處，且同步化四極電磁syQD及syQF與DC四極電磁QD及QF組合設置。
〔第九模式〕
一種根據第六或第八模式之離子植入系統，其中射束變壓器進一步包含針對水平方向中間軌跡校正用之轉向電磁STX及針對垂直方向中間軌跡校正用之轉向電磁STY，且根據射束垂直及水平射束大小，DC四極電磁QD及DC四極電磁QF分別設置於最理想的位置處，且轉向電磁STX及STY與DC四極電磁QD及QF組合設置。
〔第十模式〕
一種根據第六及第八模式之離子植入系統，其中掃描器可以是使用電場供偏轉的型式或是使用磁場供偏轉的型式，同步化四極電磁syQD及syQF與掃描器的操作同步地控制。
〔第十一模式〕
一種根據第五至第十模式之任何其中之一的離子植入系統，射束在掃描的偏轉之後，從具有在一方向是長的圓形橫剖面或橢圓形或卵形橫剖面之射束被轉換成具有在掃描方向(水平方向)是長的橢圓形或卵形橫剖面之射束。
〔第十二模式〕
一種消除離子植入系統之射束軌跡偏差之方法的構造為致使來自離子源之射束通過質量分析電磁裝置及射束變壓器，接著通過相互地在與縱向方向垂直之平面中擺動射束的掃描器、射束平行化裝置、加速/減速裝置、以及能量過濾裝置，且接著被植入到目標晶圓，其中一組用以自射束產生源擷取射束的擷取電極至少可垂直移動或能夠繞著水平軸線偏斜以便將射束偏轉至垂直方向，且質量分析裝置係可細微調整的。設有射束中間清晰孔及二輪廓監視器，其各個能夠量測垂直及水平射束中間位置。從掃描器入***束之設計的中間軌跡及射束照射位置的偏轉藉由使用射束擷取電極、質量分析裝置、射束中間清晰孔、及二輪廓監視器而被抑制。於第七觀點中，二輪廓監視器分別設置在掃描器之後的位置以及緊接在該位置之前的位置。
〔第十三模式〕
一種消除離子植入系統之射束軌跡偏差之方法的構造為致使來自離子源之射束通過質量分析電磁裝置及射束變壓器，接著通過相互地在與縱向方向垂直之平面中擺動射束的掃描器、射束平行化裝置、加速/減速裝置、以及接著被角能量過濾器過濾能量，且接著被植入到目標晶圓，其中用以自射束產生源擷取射束的擷取電極至少可垂直移動或能夠繞著水平軸線偏斜以便將射束偏轉至垂直方向。設有垂直方向之中間軌跡校正用的轉向電磁STY，以及二各個能夠量測垂直射束中間位置的輪廓監視器。從掃描器入***束之設計的中間軌跡及晶圓位置的垂直偏轉藉由使用射束擷取電極、轉向電磁STY、及二輪廓監視器而被消除。於此模式中，二輪廓監視器分別設置在掃描器之後的位置以及緊接在晶圓位置之前的位置為佳。
〔第十四模式〕
一種消除離子植入系統之射束軌跡偏差之方法的構造為致使來自離子源之射束通過質量分析電磁裝置及射束變壓器，接著通過相互地在與縱向方向垂直之平面中擺動射束的掃描器、射束平行化裝置、以及加速/減速裝置，接著被角能量過濾器過濾能量，且接著被植入到目標晶圓，其中質量分析裝置係可細微調整的，且設有中間軌跡校正用的水平轉向電磁STX，以及二各個能夠量測水平射束中間位置的輪廓監視器。從掃描器入***束之設計的中間軌跡及晶圓位置的水平偏轉藉由使用質量分析裝置、水平轉向電磁STX、及二輪廓監視器而被消除。於此模式中，二輪廓監視器分別設置在掃描器之後的位置以及緊接在晶圓位置之前的位置為佳。
〔第十五模式〕
一種消除離子植入系統之射束軌跡偏差之方法的構造為致使來自離子源之射束通過質量分析電磁裝置及射束變壓器，接著通過相互地在垂直方向擺動射束的掃描器、射束平行化裝置、加速/減速裝置、以及角能量過濾器，且接著被植入到目標晶圓，其中用以自射束產生源擷取射束的擷取電極至少可垂直移動或能夠繞著水平軸線偏斜以便將射束偏轉至垂直方向。設有垂直聚焦DC四極電磁QD、水平聚焦DC四極電磁QF、以及二各個能夠量測垂直射束中間位置的輪廓監視器。由DC四極電磁QD與QF以及在掃描器入口與在晶圓位置之加速/減速裝置所產生之射束中間軌跡的偏轉係藉由使用射束擷取電極、及二輪廓監視器而被抑制。於此模式中，二輪廓監視器分別設置在掃描器之後的位置以及緊接在晶圓位置之前的位置為佳。
〔第十六模式〕
一種校正離子植入系統之射束軌跡之方法的構造為致使來自離子源之射束通過質量分析電磁裝置及射束變壓器，接著通過相互地在與縱向方向垂直之平面中擺動射束的掃描器、射束平行化裝置、加速/減速裝置、以及角能量過濾器，且接著被植入到目標晶圓，其中設有水平方向之中間軌跡校正用的水平轉向電磁STX、垂直方向之中間軌跡校正用的垂直轉向電磁STY、以及緊接在晶圓位置之前的位置被設置的後輪廓監視器。從晶圓位置的射束之設計的中間軌跡的垂直與水平偏轉係藉由使用轉向電磁STX與STY、及後輪廓監視器而被抑制。
〔第十七模式〕
一種校正離子植入系統之射束軌跡之方法的構造為致使來自離子源之射束通過質量分析電磁裝置及射束變壓器，接著通過相互地在與縱向方向垂直之平面中擺動射束的掃描器、射束平行化裝置、加速/減速裝置、以及能量過濾裝置，且接著被植入到目標晶圓，其中用以自射束產生源擷取射束的擷取電極至少可垂直移動或能夠繞著水平軸線偏斜以便將射束偏轉至垂直方向。從晶圓位置的射束之設計的中間軌跡的垂直偏轉係藉由使用射束擷取電極及緊接在該位置之前的位置被設置的後輪廓監視器而被抑制。
〔第十八模式〕
一種校正離子植入系統之射束軌跡之方法的構造為致使來自離子源之射束通過質量分析電磁裝置及射束變壓器，接著通過相互地在與縱向方向垂直之平面中擺動射束的掃描器、射束平行化裝置、以及加速/減速裝置、以及能量過濾裝置，且接著被植入到目標晶圓，其中質量分析裝置係可細微調整的。從晶圓位置的射束之設計的中間軌跡的水平偏轉係藉由使用質量分析裝置及緊接在晶圓位置之前的位置被設置的後輪廓監視器而被抑制。
〔第十九模式〕
一種校正離子植入系統之射束軌跡之方法的構造為致使來自離子源之射束通過質量分析電磁裝置及射束變壓器，接著通過相互地在與縱向方向垂直之平面中擺動射束的掃描器、射束平行化裝置、加速/減速裝置、以及能量過濾裝置，且接著被植入到目標晶圓，其中設有射束中間清晰孔及射束中間軌跡校正機構。從掃描器入口之射束之設計的中間軌跡的偏轉係藉由使用射束中間清晰孔及射束中間軌跡校正機構而被消除。
〔第二十模式〕
一種校正離子植入系統之射束軌跡之方法的構造為致使來自離子源之射束通過質量分析電磁裝置及射束變壓器，接著通過相互地在與縱向方向垂直之平面中擺動射束的掃描器、射束平行化裝置、加速/減速裝置、以及能量過濾裝置，且接著被植入到目標晶圓，其中設有能夠量測垂直與水平射束中間位置的前輪廓監視器。從掃描器入口之射束之設計的中間軌跡的偏轉係藉由使用前輪廓監視器而被抑制。
〔第二十一模式〕
一種根據第十二至第二十模式之任何其中之一消除離子植入系統之射束軌跡偏差之方法，其中射束在掃描的偏轉之後，從具有在一方向是長的圓形橫剖面或橢圓形或卵形橫剖面之射束被轉換成具有在掃描方向(水平方向)是長的橢圓形或卵形橫剖面之射束。
〔第二十二模式〕
一種根據第十二至第二十一模式之任何其中之一消除離子植入系統之射束軌跡偏差之方法，其中後輪廓監視器具有至少一列以垂直方向配置之多杯或微法拉第以便涵蓋射束的垂直大小及鄰接微法拉第配置並以垂直方向延伸的法拉第杯(輪廓杯)。
〔第二十三模式〕
一種根據第二十二模式之消除離子植入系統之射束軌跡偏差之方法，其中法拉第杯設置於射束平行化裝置上游端或掃描器上游端。
〔第二十四模式〕
一種根據第十二至第十五模式之任何其中之一消除離子植入系統之射束軌跡偏差之方法，其中前輪廓監視器係設置於掃描器上游或下游端。
〔第二十五模式〕
一種根據第十二至第十五及第二十模式之任何其中之一消除離子植入系統之射束軌跡偏差之方法，其中亦設有前法拉第杯作為量測射束電流之工具，且前法拉第杯與前輪廓監視器可當作一組地設置於射束平行化裝置上游端，或於掃描器之上游端。
〔第二十六模式〕
一種根據第十四及第十六模式之任何其中之一消除離子植入系統之射束軌跡偏差之方法，其中轉向電磁STX係設置於射束水平地聚焦或幾近水平聚焦的位置處，在質量分析電磁裝置與掃描器之間。
〔第二十七模式〕
一種根據第十四及第十六模式之任何其中之一消除離子植入系統之射束軌跡偏差之方法，其中質量分析狹縫係設置於質量分析電磁裝置下游端，且轉向電磁STX係設置於質量分析電磁裝置與質量分析狹縫之間。
〔第二十八模式〕
一種根據第十三及第十六模式之任何其中之一消除離子植入系統之射束軌跡偏差之方法，其中轉向電磁STY係設置於射束垂直地聚焦或幾近垂直聚焦的位置處，在質量分析電磁裝置與掃描器之間。
〔第二十九模式〕
一種根據第十三至第十六模式之任何其中之一消除離子植入系統之射束軌跡偏差之方法，其中質量分析狹縫係設置於質量分析電磁裝置下游端，且轉向電磁STY係設置於質量分析狹縫與掃描器之間。
〔第三十模式〕
一種根據第十五模式之消除離子植入系統之射束軌跡偏差之方法，其中轉向電磁STY係設置於垂直聚焦DC四極電磁QD與水平聚焦DC四極電磁QF之間。
1．．．離子源
2．．．擷取電極
2－1．．．三軸驅動機構
3．．．質量分析電磁裝置
4．．．三級可選擇式質量分析狹縫
4－5．．．縱向驅動機構
4－5A．．．驅動機構
4－5B．．．驅動機構
4－5C．．．驅動機構
4’．．．質量分析狹縫
4A．．．質量分析狹縫
4B．．．質量分析狹縫
4C．．．質量分析狹縫
5．．．垂直聚焦DC四極電磁QD
6．．．水平聚焦DC四極電磁QF
7．．．掃描器(偏轉器)
8．．．水平聚焦同步化四極電磁syQD
9．．．水平聚焦同步化四極電磁syQF
10．．．靜電減速P透鏡
10－1．．．前彎曲孔徑
10’．．．減速P透鏡出口端電極
11．．．第一A/D行電極
12．．．第二A/D行電極
12’．．．電極
13．．．轉向電磁STX
14．．．轉向電磁STY
15．．．前輪廓監視器
15－1．．．框
15－2．．．支撐部
15－3．．．接線
15－4．．．接線
17－1．．．多杯
16．．．注入式法拉第杯
17．．．後輪廓監視器
18．．．混合AEF
18－1．．．偶極電磁
18－2．．．AEF室
18－3．．．磁屏蔽
18－4．．．磁屏蔽
19．．．能量狹縫單兒
20．．．AEF電漿簇射
21．．．永久磁鐵
22．．．電漿簇射
23．．．晶圖
24．．．三表面射束收集器
25．．．發散遮罩
26．．．電子抑制電極
27．．．電子抑制電極
28．．．電子抑制電極
29．．．電子抑制電極
30．．．電子抑制電極
31．．．電子抑制電極
32．．．離子源高壓電源
33．．．終端高壓電源
34．．．P透鏡高壓電源
35．．．第一A/D行高壓電源
36．．．第二A/D行高壓電源
37．．．終端
38．．．AEF室
38－1．．．撞針板
39．．．處理室(真空處理室)
41．．．電子抑制高壓電源
42．．．抑制電源
105．．．平面化電磁
201．．．離子源
202．．．擷取電極
203．．．質量分析電磁裝置
205．．．差分透鏡
206．．．平台
301．．．離子源
302．．．離子束
303．．．偶極電磁
304．．．射束變壓器
305．．．掃描器
306．．．P透鏡(平行化透鏡)
307．．．加速/減速行電極
308．．．角能量過濾器
309．．．電漿電子淹沒式系統
310．．．晶圓
311．．．射束制止器
圖1係顯示作為第一傳統例子之帶狀射束型單一晶圓高電流離子植入系統的圖；圖2係解釋於圖1之離子植入系統中於電磁產生污染的機構，其亦用於射束平行化及過濾；圖3係顯示作為第二傳統例子之二維機械式掃描型單一晶圓高電流離子植入系統的概圖結構；圖4A及4B係分別為平面圖及側視圖，顯示作為第三傳統例子之射束掃描型單一晶圓中電流離子植入系統的概圖結構；圖5A係顯示本發明應用到離子植入系統之實施例的概圖結構，而圖5B係顯示圖5A所繪示之結的末部分的側視圖；圖6係說明能使圖5A及5B之離子植入系統中之擷取電極相對三軸線移動的機構；圖7係顯示使用於圖5A及5B之離子植入系統之質量分析狹縫的一個例子；圖8係說明使用於圖5A及5B之離子植入系統之減速P透鏡的操作的圖；圖9A係說明圖5A及5B之離子植入系統中沒有以同步化四極電磁校正時在內與外軌跡間射束大小的差異的圖，而圖9B係詋明圖5A及5B之離子植入系統中以同步化四極電磁校正時在內與外軌跡間射束大小的差異的圖；圖10A係說明圖5A及5B之離子植入系統中沒有以同步化四極電磁校正時在內與外射束軌跡間射束大小的差異的圖，而圖10B係詋明圖5A及5B之離子植入系統中以同步化四極電磁校正時在內與外射束軌跡間射束大小的差異的圖；圖11係說明圖5A及5B之離子植入系統中校正所必需之同步化四極電磁的各個強度的特性圖；圖12係顯示圖5A及5B之離子植入系統中之各個A/D(加速/減速)行電極之A/D(加速/減速)行高壓電源電路的一個例子的圖；圖13係顯示圖5A及5B之離子植入系統中減速P透鏡及A/D行電極的配置方式的一個例子的立體圖；圖14係顯示圖5A及5B之離子植入系統中A/D行電極及角能量流量器的配置方式的一個例子的立體圖；圖15A及15B係顯示圖5A及5B之離子植入系統中之前輪廓監視器的一個例子；圖16係顯示圖5A及5B之離子植入系統中之後輪廓監視器的一個例子；圖17係說圖5A及5B之離子植入系統中，於以轉向磁鐵的校正未實施時以及實施時所得到之射束中間軌跡的圖；圖18係顯示根據本發明之自中間軌跡校正演算法的流程圖；圖19係顯示圖5A及5B之離子植入系統中四極電磁QD、QF、syQD、及syQF與電磁STX及STY的組合的一個例子的立體圖；圖20係說明使用於圖5A及5B之離子植入系統中之組合的能量流量器與發散遮罩的圖；圖21係顯示圖5A及5B之離子植入系統中三表面的射束收集器的一個例子；圖22係說明施加到圖5A及5B之離子植入系統中各部位的電壓以及其等對應的射束能量的圖；以及圖23係顯示圖7所示之質量分析狹縫的修改的圖。
1．．．離子源
2．．．擷取電極
3．．．質量分析電磁裝置
4．．．三級可選擇式質量分析狹縫
7．．．掃描器(偏轉器)
5．．．垂直聚焦DC四極電磁QD
6．．．水平聚焦DC四極電磁QF
8．．．水平聚焦同步化四極電磁syQD
9．．．水平聚焦同步化四極電磁syQF
10．．．靜電減速P透鏡
10’．．．減速P透鏡出口端電極
11．．．第一A/D行電極
12．．．第二A/D行電極
12’．．．電極
13．．．轉向電磁STX
14．．．轉向電磁STY
15．．．前輪廓監視器
16．．．注入式法拉第杯
17．．．後輪廓監視器
18．．．混合AEF
19．．．能量狹縫單兒
20．．．AEF電漿簇射
21．．．永久磁鐵
22．．．電漿簇射
23．．．晶圓
24．．．三表面射束收集器
25．．．發散遮罩
26．．．電子抑制電極
27．．．電子抑制電極
28．．．電子抑制電極
29．．．電子抑制電極
30．．．電子抑制電極
31．．．電子抑制電極
32．．．離子源高壓電源
33．．．終端高壓電源
34．．．P透鏡高壓電源
35．．．第一A/D行高壓電源
36．．．第二A/D行高壓電源
37．．．終端
38．．．AEF室
39．．．處理室(真空處理室)
41．．．電子抑制高壓電源
42．．．抑制電源

Claims (43)

  1. 一種增進使用離子束之照射系統之照射準確度之方法，該照射系統係以射束產生源、質量分析裝置、射束變壓器、相互以高速擺動射束之掃描器、射束平行化裝置、加速/減速裝置、垂直能量過濾裝置、以及射束監視器所組成，其中該射束變壓器包含垂直聚焦同步化四極電磁syQD及水平聚焦同步化四極電磁syQF，從而在該掃描器對射束的擺動之後消除射束發散角方面的偏差及在中間軌跡與外軌跡間之範圍內射束大小方面的偏差至少其中之一。
  2. 一種增進使用離子束之照射系統之照射準確度之方法，該照射系統係以射束產生源、質量分析裝置、射束變壓器、相互以高速擺動射束之掃描器、射束平行化裝置、加速/減速裝置、垂直能量過濾裝置、以及射束監視器所組成，其中該射束變壓器包含垂直聚焦同步化四極電極syEQD及水平聚焦同步化四極電極syEQF，從而在該掃描器對射束的擺動之後消除射束發散角方面的偏差及在中間軌跡與外軌跡間之範圍內射束大小方面的偏差至少其中之一。
  3. 一種增進使用離子束之照射系統之照射準確度之方 法，該照射系統係以射束產生源、質量分析裝置、射束變壓器、相互以高速擺動射束之掃描器、射束平行化裝置、加速/減速裝置、垂直能量過濾裝置、以及射束監視器所組成，其中該射束變壓器係以根據射束之垂直及水平大小分別設置於最理想的位置處之垂直聚焦DC四極電極QD及水平聚焦DC四極電極QF所組成，且該射束變壓器進一步包含垂直聚焦同步化四極電磁syQD及水平聚焦同步化四極電磁syQF，從而在該掃描器對射束的擺動之後二者擇一地消除射束發散角方面的偏差或在中間軌跡與外軌跡間之範圍內之射束大小方面的偏差至少其中之一。
  4. 一種使用離子束之照射系統，其係建構成致使來自射束產生源之射束通過質量分析裝置及射束變壓器，接著通過相互地在垂直於縱向方向之平面中擺動射束的掃描器、射束平行化裝置、加速/減速裝置、以及能量過濾裝置，且接著被發射到照射目標，該使用離子束之照射系統包含：校正系統，在該掃描器相互地擺動射束之後校正在中間軌跡與外軌跡間範圍內之射束發散角，從而能有傑出的入射角均勻度，即使針對低能量高電流射束而言。
  5. 一種使用離子束之照射系統，其係建構成致使來自射束產生源之射束通過質量分析裝置及射束變壓器，接著通過相互地在垂直於縱向方向之平面中擺動射束的掃描器、射束平行化裝置、加速/減速裝置、以及能量過濾裝置 ，且接著被發射到照射目標，該使用離子束之照射系統包含：校正系統，消除由該掃描器及該射束平行化裝置造成之射束大小方面的偏差，從而能有傑出的植入劑量均勻度，即使針對低能量高電流射束而言。
  6. 根據申請專利範圍第4或5項之使用離子束之照射系統，其中該校正系統包含該射束變壓器，以及該射束變壓器包含垂直聚焦同步化四極電磁syQD及水平聚焦同步化四極電磁syQF。
  7. 根據申請專利範圍第4或5項之使用離子束之照射系統，其中該射束變壓器進一步包含垂直聚焦DC四極電磁QD及水平聚焦DC四極電磁QF，以及該垂直聚焦DC四極電磁QD及該水平聚焦DC四極電磁QF根據垂直及水平射束大小，分別被設置於最理想的位置處，以便控制在照射位置處之射束的垂直及水平收歛及發散。
  8. 根據申請專利範圍第4或5項之使用離子束之照射系統，其中該射束變壓器進一步包含垂直聚焦DC四極電磁QD及水平聚焦DC四極電磁QF，以及該垂直聚焦DC四極電磁QD及該水平聚焦DC四極電磁QF根據垂直及水平射束大小，分別被設置於最理想 的位置處，以便控制該射束的垂直及水平收歛及發散，且垂直聚焦同步化四極電磁syQD及水平聚焦同步化四極電磁syQF係設置於該垂直與該水平聚焦DC四極電磁QD與QF之間。
  9. 根據申請專利範圍第4或5項之使用離子束之照射系統，其中設有水平中間軌跡校正用之轉向電磁STX以及垂直中間軌跡校正用之轉向電磁STY，以及垂直聚焦DC四極電磁QD及水平聚焦DC四極電磁QF根據垂直及水平射束大小，分別設置於最理想的位置處，且該轉向電磁STX與STY分別在該垂直聚焦DC四極電磁QD及該水平聚焦DC四極電磁QF之前被設置。
  10. 根據申請專利範圍第6或8項之使用離子束之照射系統，其中該掃描器可以是電子式，於該掃描器操作時，該同步化四極電磁syQD及syQF與該掃描器的操作同步地控制。
  11. 根據申請專利範圍第6或8項之使用離子束之照射系統，其中該掃描器可以是電磁式，於該掃描器電磁地操作時，該同步化四極電磁syQD及syQF與該掃描器的操作同步地控制。
  12. 根據申請專利範圍第4或5項之使用離子束之照射系統，其中該離子束在掃描的偏轉之後，從具有圓形橫剖面或在一個方向是長的橢圓或卵形橫剖面的射束被轉換成具有在掃描方向(水平方向)是長的橢圓或卵形橫剖面的射 束。
  13. 一種增進使用射束之照射系統之照射準確度之方法，該照射系統係以射束產生源、質量分析裝置、射束變壓器、相互擺動射束之掃描器、射束平行化裝置、加速/減速裝置、能量過濾裝置、以及照射目標所組成，其中該射束變壓器係以根據垂直及水平射束大小分別設置於最理想的位置處之垂直聚焦DC四極電極QD及水平聚焦DC四極電極QF，且該射束變壓器進一步包含垂直聚焦同步化四極電磁syQD及水平聚焦同步化四極電磁syQF，以便控制在照射目標處之射束的垂直及水平收歛與發散。
  14. 一種增進使用射束之照射系統之照射準確度之方法，該照射系統係以射束產生源、質量分析裝置、射束變壓器、相互擺動射束之掃描器、射束平行化裝置、加速/減速裝置、能量過濾裝置、以及照射目標所組成，其中一組用以自該射束產生源擷取射束的擷取電極係至少可垂直移動或能夠繞著水平軸線偏斜以便將射束偏轉至垂直方向，且該質量分析裝置係可細微調整的，以及設有射束中間清晰孔及二輪廓監視器，其各個能夠量測水平及垂直射束中間位置，自該掃描器入***束之設計的中間軌跡及射束照射位置的偏轉藉由使用該射束擷取電極、該質量分析裝置、該射束中間清晰孔、以及該二輪廓監視器而被抑制。
  15. 如申請專利範圍第14項之增進使用射束之照射系 統之照射準確度之方法，其中該二輪廓監視器係分別設置在該掃描器之後的位置以及緊接在該照射位置之前的位置。
  16. 一種校正使用射束之照射系統中射束軌跡偏差之方法，該照射系統係以射束產生源、質量分析裝置、射束變壓器、相互地在與縱向方向垂直之方向擺動射束的掃描器、射束平行化裝置、加速/減速裝置、能量過濾裝置、以及照射目標所組成，其中用以自該射束產生源擷取射束的擷取電極係至少可垂直移動或能夠繞著水平軸線偏斜以便將射束偏轉至垂直方向，設有垂直方向之中間軌跡校正用的轉向電磁STY，以及二各個能夠量測垂直射束中間位置的輪廓監視器，從而自該掃描器入***束之設計的中間軌跡及照射位置的垂直偏轉藉由使用該射束擷取電極、該轉向電磁STY、以及該二輪廓監視器而被消除。
  17. 一種校正使用射束之照射系統中射束軌跡偏差之方法，該照射系統係以射束產生源、質量分析裝置、射束變壓器、相互地在與縱向方向垂直之方向擺動射束的掃描器、射束平行化裝置、加速/減速裝置、能量過濾裝置、以及照射目標所組成，其中偏移電壓可施加到該掃描器，以及設有水平方向之中間軌跡校正用的水平轉向電磁STX以及二各個能夠量測水平射束中間位置的輪廓監視器， 自該掃描器入***束之設計的中間軌跡及目標照射位置的水平偏轉透過該偏移電壓的調整及藉著使用該水平轉向電磁STX及該二輪廓監視器而被消除。
  18. 一種校正使用射束之照射系統中射束軌跡偏差之方法，該照射系統係以射束產生源、質量分析裝置、射束變壓器、相互地在水平方向擺動射束的掃描器、射束平行化裝置、加速/減速裝置、能量過濾裝置、以及照射目標所組成，其中該質量分析裝置係可細微調整的，以及設有水平方向之中間軌跡校正用的水平轉向電磁STX以及二各個能夠量測水平射束中間位置的輪廓監視器，自該掃描器入***束之設計的中間軌跡及照射位置的水平偏轉藉著使用該質量分析裝置、該水平轉向電磁STX及該二輪廓監視器而被消除。
  19. 一種校正使用射束之照射系統中射束軌跡偏差之方法，該照射系統係以射束產生源、質量分析裝置、射束變壓器、相互地在與縱向方向垂直之方向擺動射束的掃描器、射束平行化裝置、加速/減速裝置、能量過濾裝置、以及照射目標所組成，其中用以自該射束產生源擷取射束的擷取電極係至少可垂直移動或能夠繞著水平軸線偏斜以便將射束偏轉至垂直方向，以及設有垂直聚焦DC四極電磁QD、水平聚焦DC四極電磁QF、以及二各個能夠量測垂直射束中間位置的輪廓監 視器，由該垂直與該水平聚焦DC四極電磁QD與QF以及在該掃描器入口與在該照射位置之加速/減速裝置所產生之射束中間軌跡的偏轉係藉著使用該射束擷取電極以及該二輪廓監視器而被抑制。
  20. 一種校正使用射束之照射系統中射束軌跡偏差之方法，該照射系統係以射束產生源、質量分析裝置、射束變壓器、相互地在水平方向擺動射束的掃描器、射束平行化裝置、加速/減速裝置、能量過濾裝置、以及照射目標所組成，其中設有水平方向之中間軌跡校正用的水平轉向電磁STX、垂直方向之中間軌跡校正用的垂直轉向電磁STY、以及緊接在該照射位置之前的位置被設置的後輪廓監視，自該照射位置的射束之設計的中間軌跡的垂直與水平偏轉係藉著使用該轉向電磁STX與STY及該後輪廓監視器而被抑制。
  21. 如申請專利範圍第17、18或20項之校正使用射束之照射系統中射束軌跡偏差之方法，其中該水平轉向電磁STX設置於射束水平地聚焦或幾近水平聚焦的位置處，在該質量分析裝置與該掃描器之間。
  22. 如申請專利範圍第20項之校正使用射束之照射系統中射束軌跡偏差之方法，其中設有質量分析狹縫於該質量分析裝置下游端，以及該水平轉向電磁STX與該垂直轉向電磁STY設置於 該質量分析裝置與該掃描器之間。
  23. 如申請專利範圍第20項之校正使用射束之照射系統中射束軌跡偏差之方法，其中該垂直轉向電磁STY係設置於該射束垂直地聚焦或幾近垂直聚焦的位置處，在該質量分析裝置與該掃描器之間。
  24. 如申請專利範圍第20項之校正使用射束之照射系統中射束軌跡偏差之方法，其中設有質量分析狹縫於該質量分析裝置下游端，以及該垂直轉向電磁STY係設置於該質量分析狹縫與該掃描器之間。
  25. 如申請專利範圍第19項之校正使用射束之照射系統中射束軌跡偏差之方法，其中垂直地校正中間軌跡的垂直轉向電磁STY係設置於該垂直聚焦DC四極電磁QD與該水平聚焦DC四極電磁QF之間。
  26. 一種校正使用射束之照射系統中射束軌跡偏差之方法，該照射系統係以射束產生源、質量分析裝置、射束變壓器、相互地在水平方向擺動射束的掃描器、射束平行化裝置、加速/減速裝置、能量過濾裝置、以及照射目標所組成，其中用以自該射束產生源擷取射束的擷取電極係至少可垂直移動或能夠繞著水平軸線偏斜以便將射束偏轉至垂直方向，自該照射位置的射束之設計的中間軌跡的垂直偏轉係藉著使用該射束擷取電極及緊接在該照射位置之前的位置 被設置的後輪廓監視器而被抑制。
  27. 一種校正使用射束之照射系統中射束軌跡偏差之方法，該照射系統係以射束產生源、質量分析裝置、射束變壓器、相互地在水平方向擺動射束的掃描器、射束平行化裝置、加速/減速裝置、能量過濾裝置、以及照射目標所組成，其中該質量分析裝置係可細微調整的，自該照射位置的射束之設計的中間軌跡的水平偏轉係藉著使用該質量分析裝置及緊接在照射位置之前的位置被設置的該後輪廓監視器而被抑制。
  28. 一種校正使用射束之照射系統中射束軌跡偏差之方法，該照射系統係以射束產生源、質量分析裝置、射束變壓器、相互地在水平方向擺動射束的掃描器、射束平行化裝置、以及加速/減速裝置、能量過濾裝置、以及照射目標所組成，其中設有射束中間清晰孔及射束中間軌跡校正機構，自該掃描器入口之射束之設計的中間軌跡的偏轉係藉著使用該射束中間清晰孔及該射束中間軌跡校正機構而被消除。
  29. 一種校正使用射束之照射系統中射束軌跡偏差之方法，該照射系統係以射束產生源、質量分析裝置、射束變壓器、相互地在水平方向擺動射束的掃描器、射束平行化裝置、加速/減速裝置、能量過濾裝置、以及照射目標所組成， 其中設有能夠量測垂直與水平射束中間位置的前輪廓監視器，自該掃描器入口之射束之設計的中間軌跡的偏轉係藉著使用該前輪廓監視器而被偵測。
  30. 如申請專利範圍第16、17、18、19、20、26、27、28或29項之校正使用射束之照射系統中射束軌跡偏差之方法，其中該射束初始具有圓形橫剖面或是橢圓或卵形橫剖面形狀，或是被形成具有橢圓或卵形橫剖面形狀且接著在掃描的偏轉之後被轉換成在掃描方向是長的橢圓或卵形橫剖面。
  31. 如申請專利範圍第16、17、18、19、28或29項之校正使用射束之照射系統中射束軌跡偏差之方法，其中設有緊接在目標照射位置之前的位置被設置的後輪廓監視器，以及該後輪廓監視器具有至少一列以垂直方向配置之多杯或微法拉第以便涵蓋射束的垂直大小及鄰接該微法拉第配置並以垂直方向延伸的法拉第杯(輪廓杯)。
  32. 如申請專利範圍第16、17、18、19、20、26、27、28或29項之校正使用射束之照射系統中射束軌跡偏差之方法，其中前法拉第杯係設置於該射束平行化裝置上游端或該掃描器上游端。
  33. 如申請專利範圍第16、17、18、19、20、26、27、28或29項之校正使用射束之照射系統中射束軌跡偏差之方法，其中前法拉第杯係設置於該前輪廓監視器與該射束 平行化裝置之間。
  34. 如申請專利範圍第29項之校正使用射束之照射系統中射束軌跡偏差之方法，其中該前輪廓監視器係設置於該掃描器下游端。
  35. 如申請專利範圍第29項之校正使用射束之照射系統中射束軌跡偏差之方法，其中該前輪廓監視器係設置於該掃描器上游端。
  36. 如申請專利範圍第29項之校正使用射束之照射系統中射束軌跡偏差之方法，其中設有前法拉第杯作為量測射束電流之工具，且該前法拉第杯與該前輪廓監視器可當作一組地設置於該射束平行化裝置上游端。
  37. 一種使用離子束之照射系統，其被建構成來自離子源的射束被致使通過質量分析裝置及射束變壓器，接著通過相互地在水平方向擺動射束的掃描器、射束平行化裝置、加速/減速裝置、以及能量過濾裝置，且接著在照射目標上入射，其中質量分析狹縫設置於該質量分析裝置下游且整合地以包括有正常植入狹縫、具有高質量解析之高解析度狹縫、以及具有窄開口之射束集中孔的三個孔徑所組成，且該三個孔徑視正常高電流植入的操作、高解析度低電流植入的操作、以及射束集中的操作而定在其間切換。
  38. 一種使用離子束之照射系統，其被建構成來自離子源的射束被致使通過質量分析裝置及射束變壓器，接著通過相互地在水平方向擺動射束的掃描器、射束平行化裝 置、加速/減速裝置、以及能量過濾裝置，且接著在照射目標上入射，其中該加速/減速裝置包含設置於地準位的第一及第二加速/減速行電極，從設置於該離子源出口端之擷取電極至少到該掃描器的在線中的該等組件被分別地容置於來自該離子源的終端中，以及建構一種電源連接方式，使得EB 的正電壓被施加到該離子源，(EB -Vext )的負終端電壓被施加到該終端，靜電減速P透鏡被施以由Vext /ND 所定義的電壓，其中ND 是靜電減速P透鏡的減速比例，以及施加正或負電壓到該第一加速/減速行電極而同時負電壓被施加到該第二加速/減速行電極，從而達到高準確度的照射能量。
  39. 一種自動軌跡校正方法，其係應用於根據申請專利範圍第17或18之方法上，其中該垂直及水平轉向電磁STX與STY、該射束擷取電極之偏斜、以及該質量分析裝置係根據由該二個輪廓監視器所偵測到的軌跡偏差而被調整。
  40. 一種自動軌跡校正方法，其係應用於根據申請專利範圍第16、17或18項中任一項之方法上，其中在二個位置處的垂直與水平軌跡偏差同時實施。
  41. 一種使用離子束之照射系統，其係被建構成來自 射束產生源的射束被致使通過質量分析裝置及射束變壓器，接著通過在橫向方向擺動射束的掃描器、射束平行化裝置、以及加速/減速裝置，接著受到能量過濾裝置的能量分析，且接著在照射目標上入射，其中發散遮罩係設於該能量過濾裝置下游端，且射束的平行性係由該發散遮罩及後射束輪廓監視器所量測。
  42. 一種使用離子束之照射系統，其係被建構成來自射束產生源的射束被致使通過質量分析裝置及射束變壓器，接著通過在垂直方向擺動射束的掃描器、射束平行化裝置、以及加速/減速裝置，接著受到能量過濾裝置的能量分析，且接著在照射目標上入射，其中發散遮罩係設於該能量過濾裝置下游端，以及射束發散角被後射束輪廓監視器所量測且被垂直聚焦DC四極電磁QD與水平聚焦DC四極電磁QF所調整。
  43. 一種使用離子束之照射系統，其係被建構成來自射束產生源的射束被致使通過質量分析裝置及射束變壓器，接著通過在橫向方向擺動射束的掃描器、射束平行化裝置、以及加速/減速裝置，接著受到能量過濾裝置的能量分析，且接著在照射目標上入射，其中能量流量器係設置於該能量過濾裝置下游端，以及在垂直方向的離子植入角由該能量流量器及後射束輪廓監視器所量測，並以該能量過濾裝置或照射目標偏斜系統所校正。
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