CN117941024A - 混合能量离子注入 - Google Patents

Abstract

离子注入系统和方法在串联单工件终端站中跨工件注入变化的离子束能量，其中加速/减速级的电极、弯曲电极和/或能量过滤器控制离子束到工件的最终能量或路径。弯曲电极或能量过滤器可以是加速/减速级的一部分，或可以位于下游。扫描装置扫描离子束和/或工件，并且电源向电极提供变化的电偏置信号。控制器基于工件处的所需的离子束能量选择性地改变与离子束和/或工件通过离子束的扫描同时发生的电偏置信号。波形发生器可以提供变化并且使供应至加速/减速级、弯曲电极和/或能量过滤器的电偏置信号同步。

Description

混合能量离子注入

相关申请

本申请要求2021年8月5日提交的名称为“混合能量离子注入”，申请号为63/229,751的美国临时专利申请和2021年8月5日提交的名称为“链式多能量注入工艺步骤”，申请号63/229,663的美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明大体上涉及一种离子注入系统，更具体地涉及一种用于向在工件的离子注入期间输送到工件的离子束提供连续可控的可变能量的系统和方法。

背景技术

在半导体器件的制造中，采用离子注入以利用杂质来掺杂半导体。离子注入系统通常用于用来自离子束的离子来掺杂如半导体晶片的工件，以便在集成电路的制造过程中生成n型或者P型材料掺杂，或者形成钝化层。这种射束处理通常用于以预定能级和受控的浓度用特定掺杂剂材料的杂质选择性地注入晶片，以在集成电路的制造过程中产生半导体材料。在用于掺杂半导体晶片时，离子注入系统将选定的离子种类注入至工件中以产生所需的非本征材料。举例而言，注入从源材料(如，锑、砷或磷)产生的离子而产生“n型”非本征材料晶片，而“p型”非本征材料晶片通常由源材料(如，硼、镓或铟)产生的离子产生。

典型的离子注入机包括离子源、离子提取装置、质量分析装置、射束输送装置和晶片处理装置。离子源产生所需原子或分子掺杂剂种类的离子。这些离子由提取系统(通常是一组电极)从源中提取，该提取系统向来自源的离子流供能并引导其流动，从而形成离子束。在质量分析装置中从离子束中分离出所需的离子，该质量分析装置通常是对所提取的离子束进行质量分散或分离的磁偶极子。射束输送装置通常是包含一系列聚焦装置的真空系统，该射束输送装置将离子束输送到晶片处理装置，同时保持或改善离子束的所需特性。最后，半导体晶片经由晶片处置系统转移到晶片处理装置中和从晶片处理装置中转移出来，该晶片处置系统可以包括一个或多个机器人臂，用于将待处理的晶片置于离子束前，以及将处理过的晶片从离子注入机移除。

目前的离子注入技术建立了在特定条件下将离子注入到工件(也称为衬底或晶圆)中的配方。这样的配方导致注入到衬底内的离子的给定浓度和深度轮廓，其通常由所注入的掺杂剂的类型或所需种类、工件的密度和成分以及注入条件，例如注入种类的能量(其决定离子所注入的深度)、工件表面相对于离子束的注入角度(例如，倾斜或扭曲)以及注入总剂量来确定。另外，还可以在注入方案中控制诸如工件的温度和/或正在注入的离子的电荷状态(一个或多个)之类的变量，以提供所需的注入结果。

为了建立所需的掺杂剂分布，通常使用能量、剂量、倾斜或扭曲的不同组合在同一衬底上进行相同种类的多次注入。虽然剂量、倾斜和扭曲可在单次注入内通过将注入拆分成多个注入步骤进行调整，其中每个步骤具有不同输入参数，但要改变注入的能量以改变所注入的离子的深度通常可能需要对各种设置和/或施加到电源和/或离子注入系统的组件的电偏置信号进行重大调整和/或修改，以保持离子束的所需特性的完整性(例如，射束调谐)。这种调整和/或修改通常会增加用于设置离子注入系统的时间(所谓的调谐时间)，从而影响离子注入系统的生产率。此外，这些射束调谐步骤导致可能需要移除并重新定位工件支撑件(诸如用于将晶圆置放于离子束前面的压板或夹具)上的工件，从而可能进一步影响系统生产率以及产量。

发明内容

本公开提供了一种在单个连续注入工艺内注入能量分布(例如，以相等或不同的剂量和/或角度)的系统和方法。因此，以下给出了本公开的简化概述，以便提供对本发明的一些方面的基本理解。本概述不是本发明的广泛概述。其既不旨在识别本发明的关键或重要元素，也不旨在描绘本发明的范围。其目的在于以简化形式给出本发明的一些概念，作为随后呈现的更详细描述的序言。

根据本公开的一个示例性方面，提供了一种离子注入系统，其中，离子源被配置为电离掺杂剂材料并产生离子束。举例而言，束线组件位于离子源的下游，并且被配置为朝向工件输送离子束。例如，扫描装置被配置为沿着第一扫描轴相对于彼此扫描离子束和工件中的一个或多个，并且提供加速/减速级，并且该加速/减速级被配置为在离子束的输送期间接收离子束。终端站位于所述加速/减速级的下游，其中所述终端站包括工件支撑件，所述工件支撑件被配置为选择性地将所述工件定位在所述离子束的路径中。

举例而言，一个或多个电源可操作地耦合到加速/减速级，其中一个或多个电源被配置为向加速/减速级提供一个或多个电偏置信号。例如，加速/减速级被配置为基于一个或多个电偏置信号来限定离子束的多个能量。

举例而言，控制器被配置为在沿着第一扫描轴扫描离子束和工件中的一个或多个的同时，选择性地调制提供给加速/减速级的一个或多个电偏置信号。在一个示例中，一个或多个电偏置信号的选择性改变至少部分地基于离子束相对于工件的位置和跨工件的预定注入轮廓。

根据另一示例性方面，提供了一种用于离子注入的方法，其中将离子束导向工件，并且相对于彼此扫描离子束和工件中的一个或多个，以将离子注入到工件中。在扫描所述离子束和所述工件中的一个或多个的同时，至少部分地基于所述离子束相对于所述工件的位置和跨所述工件的预定注入轮廓选择性地改变所述离子束的能量。由此，在扫描的同时改变注入到工件中的离子的最终深度。

根据另一示例性方面，提供了一种离子注入系统，其具有被配置为产生离子束的离子源和加速/减速级。举例而言，加速级/减速级被配置为接收离子束以产生具有与其相关联的最终能量的最终离子束。例如，工件支撑件被配置为沿着最终离子束的路径选择性地定位工件，并且扫描装置被配置为沿着第一扫描轴和第二扫描轴相对于彼此扫描离子束和工件支撑件中的一个或多个。

举例而言，一个或多个电源可操作地耦合到加速/减速级，并且被配置为向加速/减速级提供一个或多个电偏置信号。举例而言，一个或多个电偏置信号可以包括电压和电流中的一个或多个。举例而言，波形发生器进一步可操作地耦合到一个或多个电源中的一个或多个，其中波形发生器被配置为可控地将波形施加至一个或多个电偏置信号。

此外，例如控制器可操作地耦合到一个或多个电源和波形发生器，其中控制器被配置为在扫描离子束和所述工件支撑件中的一个或多个的同时选择性地改变提供给加速/减速级的一个或多个电偏置信号。由此，离子束的多个能量以预定方式注入到工件。例如，其中提供给加速/减速级的一个或多个电偏置信号的选择性改变至少部分地基于波形、离子束相对于工件的位置以及注入到工件中的离子的预定能量。

根据又一示例性方面，提供了一种离子注入系统，其具有离子源，该离子源被配置为形成离子束并将所述离子束导向工件。例如，一个或多个束线组件被配置为沿着射束路径输送离子束，并且扫描装置被配置为沿着第一扫描轴选择性地反复地扫描离子束和工件中的一个或多个。加速/减速级位于扫描装置的下游，并且电源被配置为向加速/减速级提供电偏置信号。例如，控制器被配置为在沿着第一扫描轴反复地扫描离子束和工件中的一个或多个时，改变来自电源提供给加速/减速级的电偏置信号，从而选择性地改变沿着第一扫描轴注入到工件中的离子的最终能量。

在另一个示例中，提供了一种离子注入系统，其包括电源，该电源被配置为提供对应于预定波形的电偏置信号。例如，能量变化组件被配置为接收电偏置信号，以基于预定波形选择性地改变离子束至最终能量，其中最终能量是选择性可变的。

根据又一示例性方面，提供一种用于使用单个调谐配方以不同预定能量通过多个连续注入步骤对单个工件的离子注入工艺。该工艺包括配置离子注入参数，以以第一预定能量注入离子束，以及建立与第一预定能量相关联的第一最小离子束角度。基于与所述第一预定能量相关联的所述第一最小离子束角度的建立，相对于所述单个工件限定离子束方向角。例如，调整离子注入参数以以第二预定能量注入离子束，并且建立与第二预定能量相关联的最小离子束角度。例如，基于与第二预定能量相关联的最小离子束角度的建立，相对于工件进一步控制离子束方向角。此外，处理所述工件以在连续注入步骤中以第一预定能量和第二预定能量在其中注入离子，同时利用每个连续注入步骤相对于工件调整离子束方向。

在另一示例方面，提供了一种用于使用单个调谐配方以不同的预定能量通过多个连续注入步骤对单个工件的离子注入的方法，其中，配置一个或多个离子注入参数，以以第一预定能量注入离子束。进一步配置一个或多个离子注入参数，以以第二预定能量注入离子束，以及以第一预定能量和第二预定能量将离子束连续地注入到工件中。

在又一示例性方面中，提供一种用于使用单个调谐配方以不同预定能量通过多个连续注入步骤对单个工件的离子注入的方法。例如，配置一个或多个离子注入参数，以以第一预定能量注入离子束，并且建立与所述第一预定能量相关联的最小离子束角度。基于与所述第一预定能量相关联的所述最小离子束角度的建立，相对于所述工件限定第一离子束方向角，并且控制所述一个或多个离子注入参数，以以第二预定能量注入离子束。例如，进一步建立与第二预定能量相关联的最小离子束角度，并且基于与第二预定能量相关联的最小离子束角度的建立，相对于工件限定第二离子束方向角。进一步，以第一预定能量和第二预定能量将离子连续地注入到工件中，同时相对于离子束控制相应的第一离子束方向和第二离子束方向。

为了实现前述及相关的目的，本公开包括以下在权利要求中充分描述和特别指出的特征。以下描述和附图详细阐述了本发明的某些说明性实施例。然而，这些实施例指示了可以使用本发明的原理的多种方式中的若干方式。当结合附图考虑时，本发明的其它目的、优点和新颖特征将从本发明的一下详细描述中变得显而易见。

附图说明

图1是根据本公开的一些方面的离子注入的一部分的框图；

图2A示出了根据本公开的示例性方面的按能量进行离子剂量的均匀分布的曲线图；

图2B示出了根据本公开的示例性方面的电压调整的导数的曲线图；

图2C示出了根据本公开的示例性方面的另一电压调整的曲线图；

图3是根据本公开的若干方面的示例的离子注入系统的示意性框图；

图4示出了根据本公开的若干方面的离子注入系统中的离子束的一部分；

图5示出了根据本公开的各个方面的用于优化离子注入到工件中的方法。

具体实施方式

为了实现前述和相关目的，本公开包括以下在权利要求中充分描述和特别指出的特征。以下描述和附图详细阐述了本发明的某些说明性实施例。然而，这些实施例指示了可以使用本发明的原理的多种方式中的若干方式。当结合附图考虑时，本发明的其它目的、优点和新颖特征将从本发明的一下详细描述中变得显而易见。

因此，现在将参考附图来描述本发明，其中通篇中相同的附图标记可用于指代相同的元素。应当理解的是，对这些方面的描述仅仅是说明性的，并且其不应当以限制的意义来解释。在以下描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以便提供对本发明的透彻理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以在没有这些具体细节中的每一个的情况下实施。

本公开提供了一种在用于在无需先前所见的重大调整和/或工件处理的情况下在单个、连续的注入工艺内注入能量分布(例如，以相等或变化的剂量和/或角度)的系统和方法。举例而言，本公开提供了各种工艺，其范围从如在单次注入中注入两个独立的注入能量一样简单的工艺，到在预定范围内具有连续的能量分布或者能量范围的更复杂的工艺，该预定范围具有跨越能量分布或范围的固定的或可控的剂量和/或射束角梯度。例如，当需要对于产生掺杂剂浓度对深度的所谓的盒形轮廓(这在半导体器件制造中可能是有利的)时，可以使用本公开内容。

另外，本公开提供了在注入之前针对对多个配方对离子注入系统的预先调谐。举例而言，可以有利地在注入开始之前针对给定工件的所有多个配方预先调谐离子注入系统的各种组件，从而，可以实现在无需从工件支撑件移除工件的情况下，通过单次注入或者一系列注入步骤，选择性地将多个配方中的每一个注入到每一个工件中。

本公开提供了连续的能量分布或所谓的“混合能量”注入，由此，在离子束跨工件表面的每一次通过内动态地改变和控制注入到工件中的离子的能量。该控制实施时变电偏置信号(例如，电压和/或电流)，该信号施加或者以其他方式提供给与加速/减速级(也称为加速/减速电极)相关联的一个或多个电源。此外，用于扫描离子束和/或控制一个或多个后最终能量元件(post-final energy element)的扫描器波形，例如可以进一步至少部分地基于施加到与加速/减速级相关联的一个或多个电源的时变电偏置信号，所述一个或多个后最终能量元件可以包括角能量过滤器或“AEF”，通常包括弯曲元件等。

例如，可以将时变电压施加到与加速或减速级相关联的一个或多个电源，以向工件提供连续可控的可变能量离子束，用于对其进行离子注入。此外，被配置为一旦离子束达到其最终能量就使离子束弯曲的一个或多个射束弯曲元件可以是施加到与加速/减速级相关联的一个或多个电源的时变电压“伺服关闭”，从而保持固定角度或连续地改变可变能量的离子束撞击工件的角度。

在一个示例中，可以通过并入波形发生器来实现时变电压，该波形发生器可操作地耦合到一个或多个电源，并且被配置为向一个或多个电源施加一个或多个波形。例如，控制器被配置为更改、改变、维持或以其他方式将时变电压提供给相应的加速/减速级和/或后最终能量元件。

在一个示例中，本公开提供了本公开提供了用于各种硬件设计的作为工件位置(例如，工件相对于离子束的慢扫描或垂直位置)函数的快速切换波形、能量和校准因子。因此，本公开提供足够快的响应时间，以便与在离子注入循环过程中实施的各种其他剂量和能量图案化功能相兼容。

如前所述，由本公开提供的能量控制和调节能力有利地最大限度地减少正在加工的工件的处理。例如，相比于工件在负载锁定腔室与处理腔室之间多次转移以实现多能量注入的常规系统，本公开可以将所有需要的能量注入到工件中，同时将工件保持在处理腔室中和工件支撑件上，而无需将其移除，从而降低了由于操作误差或排队时间效应导致的产量损失，并且显著地增加了离子注入工艺中的工件产量。

本公开完美地适用于具有下游加速/减速能力的束线注入机(例如，具有点束的混合扫描注入机，以及具有扫描点或带状射束的单晶片注入机)。为了保持能量纯度，这样的注入机还可以具有可选的角能量过滤器，以在指定的所需最终能量下选择性地用射束注入衬底(例如，滤除失能粒子)。举例而言，虽然本公开并不排除并入上游加速组件或具有用于射束平行性的后加速磁体的注入系统，但此类离子注入系统可能由于对下游组件的影响或磁体电流所需的调整(以能够匹配基于电压的后加速、下游加速及基于AEF的工具的性能)速度而受到限制。如此，本公开并不排除可使用磁性或静电束线元件后加速来实现与本文列出的其他实施例类似的能力的替代束线。然而，应当理解的是，本发明在具有下游加速或减速子组件和/或与下游角弯曲组件组合的系统中提供了其最大优点，其中可以在不改变或修改诸如离子源、提取电极、质量分析器、扫描校正器或并行器等上游组件的电偏置的情况下实现快速能量改变。

还应注意的是，虽然等离子体浸没离子注入(PIII)或等离子体掺杂工具也可用于产生电压斜坡以产生如本发明所提供的类似的掺杂轮廓，此处所述的本发明提供了在比使用等离子体掺杂实际上可能的能量范围宽得多的能量范围内用于质量选择物种的动态可调谐注入能量的路径。

本公开可以提供预定数量的能量(例如，任意大量的能量)以产生大体上混合的盒状掺杂剂能量分布，该盒状掺杂剂能量分布在不同能量下仅通过几次离子注入是无法实现的。举例而言，为了实现这一点，通过利用同步的时变电压或电流在比工件或离子束的任何快速或慢速扫描更高的频率(例如，高一个数量级或更高)下控制减速、加速和任何角度偏转。

举例而言，调谐施加到加速/减速电极的电偏置信号或波形的形状也可用于调整用于掺杂剂和/或能量轮廓调谐的能量分布的剂量加权。能量可以在比离子束的水平扫描高得多的频率下混合，从而可以实现单个水平角度调谐、单个均匀性校正波形、单个垂直角度偏移值和单个剂量参考值用于能量混合(例如，每个水平和垂直射束角度或通量测量可以包括能量的整个分布)。本公开无需以离散方式调谐每种能量，减少了离子注入系统的总设置时间，同时产生了独特的混合掺杂剂轮廓。

本公开的一个有利方面是，相比在某些能量子集下通过一系列离散离子注入工艺步骤合理产生的掺杂剂分布轮廓，本公开能够产生更平滑的掺杂剂分布轮廓(例如，在需要“盒状”轮廓的情况下)。

因此，根据本发明，波形发生器被配置为执行施加到加速/减速柱的电压偏置的高频变化，从而提供能量连续变化的离子束。本公开可以有利地使用扫描笔形射束或所谓的扫描点射束结构来实现，因为能量可以有利地经由限定离子束的最终能量的单个组件在扫描器的下游改变，从而在调谐和其他可变性方面提供了许多优势，这些可变性在使用上游组件改变能量时可能不期望引入。

本公开通过注入多种能量来移除工件交换或调换时间以及设置时间，而无需重新调谐射束或将工件在工件保持器和/或终端站之间移动，从而提供优于常规系统的生产率优势。在一个具体实施例中，本公开考虑为加速/减速电压和可选的弯曲电压提供高频可变电源，由此可以提供控制以同步加速/减速电压和弯曲电压，以保持离子束在工件处的恒定角度。这样，在工件上提供能量的连续可控的可变能量分布，从而在工件上的单个操作中注入所有能量，而不是以第一能量以第一剂量和/或角度注入工件，修改系统以第二能量注入，并且接着以第二能量以第二剂量和/或角度注入工件。

本公开提供了一种系统和方法，在扫描离子束和工件中的一个或多个时，用于所需注入的能量在预定范围之间连续地改变、调制、振荡或旋转。例如，施加波形以产生预定的能量轮廓，由此在工件内部限定定制的掺杂剂分布，这是传统离子注入无法实现的。在一个示例中，虽然可能需要非常大量(例如，数百个)的离子注入能量，但是出于生产率的原因，这样非常大量的能量将分解成较小数目的离散能量(例如，20-30个能量)，这些能量将试图在预定能量范围上接近所需的最终注入轮廓。

然而，在传统的注入中，即使对于较少数量的离散能量中的每一个调整射束线，通常所需的设置和重新调谐(例如，20-30次)对于多能量注入的设置或调谐而言也相当于花费了大量的时间，这是无法接受的。此外，通常，在每个射束调整步骤期间，可能需要将工件从工件支撑件(例如，压板、夹盘或静电夹(ESC))和/或处理室上的位置移除，从而进一步延长加工设置时间，并且可能产生颗粒污染和/或工件处理问题。

相比之下，根据本公开，当能量连续地转换或动态地改变，仅执行束线的一个设置。例如，若需要5KeV至25KeV的注入能量，常规注入工艺分成工件通过离子束的9次离散通过，在每次通过之间以离散的步骤改变能量(例如，5KeV；7.5KeV；10KeV；12.5KeV；15KeV；17.5KeV；20KeV；22.5KeV；25KeV)。然而，更典型的是，考虑到每次通过之间需要大量的设置时间，所需的5KeV至25KeV注入可分解成仅三个注入步骤，例如5KeV、15KeV和25KeV，从而导致相对不均匀的聚集掺杂剂轮廓，这可能是不可接受的。

然而，相比常规所见的通过以预定方式不断地改变离子束在工件上的单次通过中的能量，本公开提供了在预定能量范围内显著的更均匀的注入能量轮廓。应注意的是，术语“不断地”和“连续地”旨在表示沿着离子束相对于工件的单次通过的能量的变化或改变，且可以包括各种连续的和/或步进的波形或增量。由此，当离子束相对于工件扫描时，能量以高速率变化。例如，该变化可以是恒定振荡或在足够高的频率下的改变，使得工件上的所有位置都暴露于所有变化的能量。所得的聚集体或总能量轮廓更加均匀或为“盒状”。

在一个示例中，射束可以沿第一轴以所谓的快速扫描方向(例如，水平方向)跨工件移动(例如，静电扫描)，诸如以大约41Hz的水平扫描速率。由此，射束的水平运动例如可量化为跨工件的约1000个步阶。在慢扫描方向(例如，垂直方向)上，工件可沿第二轴平移(例如，以机械方式扫描)，由此垂直扫描速度显著慢于水平扫描速度。在此示例中，所需可变能量频率显著高于快速扫描频率，且可为KHz或MHz的数量级(例如，基于电源的选择)。本公开认识到，在离子束下一次跨工件之前，通常需要进行能量范围的完整扫描，从而在工件的每个x和y位置处注入所有所需的能量。例如，如果工件相对于离子束的连续运动被视为分解成单独的量化位，则跨工件的每个位置可视为一个像素。

因此，本公开提供在所扫描的跨整个工件上注入的所需范围的所有能量，从而将任意数量的不同能量均匀地掺杂到整个工件上。例如，相应的电偏置信号控制加速/减速装置，并且还可以控制射束的弯曲装置。例如，如果相应电压被视为是纯三角形波形，则可以在沿波形的每个能量阶跃处提供均匀剂量。可以进一步调谐波形以沿着这样的连续波形以不同的能量间隔改变相对剂量。因此，例如，在能量上所感应的波形可改变该扩散或给定扫描内的能量的相对浓度。

为了提供本公开的各种概念的一般概述，图1示出了用于注入具有连续控制的可变能量的离子的系统100的示例。根据一个示例，系统100包括离子源102，该离子源被配置为电离掺杂剂材料以用于产生离子束104。束线组件106位于离子源102的下游，其中束线组件被配置为朝向工件108输送离子束104，工件108位于终端站112中的工件支撑件110(例如，夹盘)上。

举例而言，进一步提供加速/减速级114，并将其被配置为在输送期间接收离子束104，并产生连续控制的可变能量离子束116，用于注入到选择性地定位在终端站112内的工件108中。在一个示例中，一个或多个可变电源118、120(例如，一个或多个电源)可操作地耦合到加速/减速级114并且分别向其提供一个或多个电偏置信号122、124(例如，电压或电流)。

例如，当离子束104穿过加速/减速级114时，一个或多个电偏置信号122、124施加到位于离子束104上方和下方的一个或多个电极128。例如，加速/减速级114可包括一个或多个加速/减速电极128，以及一个或多个弯曲电极126，130，由此，施加到加速/减速电极的电偏置信号122产生连续可控的可变能量离子束116，并且施加到弯曲电极的电偏置信号124产生离子束104的连续角度控制。例如，通过一个或多个波形发生器132、134进一步选择性地改变一个或多个电偏置信号122、124，该一个或多个波形发生器可操作地耦合到一个或多个电源118、120以向其提供一个或多个波形136、138(例如，一个或多个时变信号)。进一步提供控制器140(例如，包括一个或多个控制装置的控制系统)，用于通过对一个或多个电源118、120和一个或多个波形发生器132、134的控制来选择性地控制一个或多个电偏置信号122、124。控制器140进一步可操作以控制系统100的其他方面，诸如工件支撑件110以及束线组件106的其他组件，诸如射束扫描机构、聚焦和转向元件或其他射束控制组件，下文将进一步讨论。

在一个示例中，控制器140和一个或多个电源118、120以及一个或多个波形发生器132、134之间的控制和反馈信号142选择性地控制和改变离子束104的能量，以限定连续控制的可变能量离子束116。例如，基于波形发生器132提供给电源118的波形136，对提供给加速/减速电极128的电偏置信号122(例如，减速电压)的控制可选择性地改变(增加和减少)离子束104的能量，从而限定与加速/减速电极相关联的电压差。同样，基于波形发生器134提供给电源120的波形138，控制提供给弯曲电极130的电偏置信号124可选择性地使离子束104向上或向下弯曲。

例如，在控制离子束104的加速/减速和弯曲时，可切换一个或多个电偏置信号122、124的极性。例如，当步进提供给弯曲电极130和加速/减速电极128的各种不同电压时，可在连续可控的可变能量离子束116中获得不同的能量。例如，波形136、138中的每一个可以与工件108的机械扫描的步长同步(例如，沿所谓的慢扫描方向或x轴)，这将在下文中更详细地讨论。同样，可以改变施加到弯曲电极130的电偏置信号124(例如，弯曲电压)，以在连续控制的可变能量离子束的能量变化时，在连续控制的可变能量离子束116和工件108之间保持恒定的角度关系。此外，当连续可控的可变能量离子束的能量通过电偏置信号124的控制发生改变时，连续可控的可变能量离子束116和工件108之间的角度关系也可随之改变。

在另一个示例中，当静电或磁性地往复扫描离子束104时(例如，沿着所谓的快速扫描方向或y轴)，加速/减速电极128和/或弯曲电极130上的电偏置信号122、124的一个或多个变化周期(例如，基于一个或多个波形136、138的一个或多个电压变化周期)可以在离子束的扫描方向反转之前或之际完成。例如，连续控制的可变能量离子束116可以限定为“能量扫描”，其通过加速/减速电极128和/或弯曲电极130上的电偏置信号122、124的同步而改变、循环或调制的。例如，能量扫描以比离子束104的在快速扫描方向上的扫描更高的频率而改变。

因此，可以同步或者以其他方式控制供应或提供给加速/减速电极126及弯曲电极130的电偏置信号122、124，以提供在注入工件108期间实现能量的均匀分布。例如，图2A中所示的三角形波形145可以被视为能量变化或调制过程中的单个小“阶梯”周期，并且由于在每个阶梯处提供相同量的时间量，因此可以实现与三角形波形基本相似的均匀能量轮廓。在图2A所示的示例中，可以在跨工件或晶片表面的离子束的“快速扫描”步骤中，在离子束的每次扫描内完成约100次预定能量范围的扫描。

若将每个电压所花费的时间量相加，则每个电压在波形中存在相应的时间量。因此，当根据本公开注入多个能量(例如，5KeV、5.1KeV、5.2KeV…24.9KeV、25KeV)时，从最低能量(例如，5KeV)到最高能量(例如25KeV)，多个能量中的每一个被注入相同时间量。若不使用纯三角形波形，则例如该波形的导数视为等同于给定电压下的停留时间。例如，图2B所示的波形150表明，在较高能量下花费较长时间，且随着达到最大减速电压(例如最低能量)，在转换到下一能量之前在该较低能量下花费较少时间。例如，工件中的注入轮廓可以因此设计为在该范围的较高能量下比在较低能量下具有更大剂量。

例如，本公开提供了以不同剂量注入任意数量的不同能量的不同工艺步骤的能力，所有工艺步骤几乎都是与离子束跨工件的单次通过同时或并行进行的。例如，在生产环境中，传统工艺中的注入次数会限制(例如，出于注入时间或成本限制等生产原因)，只能以三种不同的剂量将三种能量注入同一掩膜中，并且接着依赖于后续的退火步骤以在工件上获得特定的掺杂剂轮廓。然而，本公开认识到，为了有益于形成于工件上的器件，工件中的掺杂浓度的轮廓可能需要更平滑。然而，在传统工艺流程中，每次添加能量都会随之增加如生产率损失等成本。本公开避免了该额外成本，因为本公开可提供任意数量的能量和剂量的组合，而每个工艺步骤几乎没有增加成本。

举例而言，本公开可以有利地控制工件中的掺杂剂浓度、角度分布和/或离子注入深度(例如，与注入的能量相对应)，以与由注入离子提供的所需装置特性相对应。例如，研究和设计(R&D)可以使用各种模型来制定规格，以得到所需的R&D注入轮廓，该R&D注入轮廓在给定的注入深度下需要特定的掺杂剂浓度，由此这些规格需要在工件中的大量注入(例如，9次或10次注入)。然而，在生产环境中，出于各种生产考虑(如，与每次注入相关的时间、晶圆处理以及成本)，可允许在工件上进行仅有限数量的注入(例如仅两次或三次注入)。因此，为了在工件上实现所需的R&D注入轮廓，通常不会进行大量注入，而是作出各种妥协，以试图在允许的有限参数内实现近似所需的R&D注入轮廓的注入轮廓。然而，本公开有利地提供了所需的R&D注入分布和掺杂剂浓度，而不必进行此类近似和妥协。

图2C示出了根据本公开的另一种示例性波形160，该波形包括不同持续时间多个的阶梯，从而在一个周期内注入多个能量。多个能量可以是有限的(例如三个能量)，使得该波形可描述为具有由多个阶梯电压中断的多个大致上平坦的区段。在一个简单的示例中，三个离散能量可以通过第一个长平坦区段、一个短阶梯，接着是另一个长平坦区段、一个短阶梯，然后再接着是另一个长平坦区段来实现。在这个示例中，所有三个能量都可在单个注入周期内注入。例如，总剂量可以设置为1.5e14，因为以三个能量注入的所有剂量都相加在一起。这样，所有三个能量都可注入工件，而无需将工件从工件支撑件和处理腔室或终端站移除。这样，工件就不会在各步骤之间暴露在大气中，并且工件不会受到工件处理硬件或处理步骤可能会导致工件错位和/或潜在的灾难性掉落的影响。

此外，由于根据本公开的注入能级是连续扫描的，因此轮廓仪(例如法拉第杯)可比本文中所描述的能量变化移动得慢得多，并且可以在每个位置测量离子束的平均通量，包括所有能量。因此，本公开可以只有一个初始设置时间来实施，以针对均匀性和角度等调谐离子注入系统。此外，本公开可在包括加速或减速的系统中实施，以实现离子束的最终能量。例如，可以根据需要切换设置最终能量的电源极性，以提供加速或减速。

因此，本发明通过在施加至加速/减速级114的电压上提供时变信号(例如，离子束104在注入之前的最后加速或减速)来提供对注入至图1的工件108中的离子的能量的高频实时控制，以便跨整个工件108产生预定能量分布。应注意的是，与一个或多个波形136、138相关联的时变信号可包括任何所需的波形，该波形可有利地进行控制以提供跨工件108的任何所需的能量轮廓。

举例而言，可以对一个或多个波形发生器132、134进行编程以提供任何所需的波形，诸如阶跃、一系列阶跃函数、曲线或任何所需的形式，甚至包括随机化的形式，由此通过控制器控制波形。因此，可以提供所需的掺杂剂浓度和/或能量轮廓，从而可以设计波形以在工件108处输送所需的掺杂剂浓度和/或能量轮廓。一般来说，在x-y轴上观察的波形中，其中x是时间，且y是施加到加速/减速级114的电压，在任何给定时间内，电压将产生能量，使得电压波形限定能量分布。例如，能量分布的导数产生每个能级的相对剂量。在给定电压下确定给定能量所需的时间百分比是在该能量下所实现的总注入剂量的比例。

图2A和2B示出了两个波形145、150，这两个波形是同步的，以便通过加速/减速电极128以及弯曲电极130控制离子束104的加速或减速两者。例如，离子束104的弯曲通过施加在弯曲电极130上的电偏置信号124同步，以保持离子束104相对于工件108的恒定角度。例如，施加到加速/减速电极128和弯曲电极130的电偏置信号122、124可通过在各自的波形发生器132、134之间提供同步信号或通过单个波形发生器实现同步。虽然图中未示出，但是本公开例如进一步涵盖实施一个波形发生器的情况，其中可以分割单个波形发生器的极性，为加速/减速电极128和弯曲电极126、130分别提供所需的电偏置。

因此，控制器140可以以预定方式控制到加速/减速电极128和弯曲电极126、130的电偏置信号122、124，以便在工件108上的任何给定点处实现预定能量分布。可替代地，应当理解的是，本发明可以在离子束104中没有弯曲的情况下实现，使得控制器140可以以预定方式控制到加速/减速电极128的电偏置信号122，以便在工件108上的任何给定点处实现预定能量分布。根据一个另外的示例，能量分布不基于工件108上的位置而改变。

因此，本公开大体上涉及用于改变离子注入系统中的离子束的能量的系统、装置和方法。更具体地，本公开涉及用于在跨工件扫描离子束时改变离子束的能量的系统、装置和方法。

本公开适用于且预期在各种离子注入机架构中实施。例如，本公开适用于至少三种类型的离子注入机：其中带状离子束被限定并沿着射束线传输的离子注入机，带状射束的纵向尺寸大于用于离子束照射的工件的宽度，并且在带状射束前方基本上横向于其纵向尺寸扫描工件；使用具有相对静态截面尺寸的离子束(例如，笔形或点状射束)并且其中工件相对于离子束在两个维度上移动的离子注入机；以及使用混合系统的离子注入机，其中相对于工件沿第一方向振荡或扫描笔形或点状离子束以形成带状扫描束，并且沿与第一方向横向的第二方向移动工件以注入整个工件。

迄今为止还没有公开或预期所公开的离子注入工艺中的能量分布的可变控制，特别是以连续方式跨目标工件的表面的注入能量的可变控制。因此，本公开提供了一种用于以连续方式由离子束跨工件改变注入的离子的能量分布的系统、装置和方法。

应当理解的是，前述应用仅是本公开的连续可变能量离子注入系统和方法可实现的各种过程和应用中的一种。本公开和权利要求范围不限于针对此问题的解决方案，也不限于用于在工件上提供任何形状或特定预定轮廓的可变能量注入的方法。除了非连续可变注入深度轮廓之外，本公开的可变、连续、非均匀离子能量注入工艺可以根据需要以任何方式实施以提供连续可变注入深度轮廓。例如，可以预期的是，本公开可以用于任何所需的应用中，其中通过离子注入能量的选择性改变来实现可变的离子注入深度。以不同能量注入(其转化为跨工件表面的不同离子注入深度)的原因有很多，包括但不限于：跨工件的阈值电压的改变；跨工件扫描宽度的注入能量轮廓的系统性轮廓改变；以及在单个晶圆上注入具有不同电特性的多个晶粒的能力。

图3示出了一种示例性离子注入系统200，其中离子束能量可如本文所述选择性地改变和/或控制。系统200具有终端机202、束线组件204和终端站206。终端机202包括由高压电源210供电的离子源208，其产生离子束212并将离子束212引导至束线组件204。对此，离子源208产生带电离子，这些带电离子经由提取组件214从源提取并形成离子束212，该离子束212随后沿着束线组件204中的射束路径被引导至终端站206。

为了产生离子，需要电离的掺杂剂材料(图中未示出)位于离子源208的产生腔室216内。例如，掺杂剂材料可以从气体源(图中未示出)供给到腔室216中。在一个示例中，除了电源210之外，还可以使用任何数量的合适机构(图中未示出)来激发离子产生腔室216内的自由电子，如射频(RF)或微波激发源、电子束注入源、电磁源和/或在该腔室内产生电弧放电的阴极。经激发的电子与掺杂剂气体分子碰撞，从而产生离子。一般而言，产生正离子，但在本文中，本公开内容同样适用于产生负离子的系统。

采用离子提取组件214通过腔室216中的狭缝218可控制地提取离子，其中离子提取组件包括多个提取和/或抑制电极220。举例而言，离子提取组件214可包括单独的提取电源(图中未示出)，以偏置提取和/或抑制电极220，从而加速从产生腔室216提取的离子。可以理解的是，由于离子束212包括带同类电荷粒子，因此离子束可以具有径向向外扩展的趋势，或者说离子束“放大”，这是因为带同类电荷的粒子在离子束内彼此排斥。还可以理解的是，在低能量、高电流(例如，高导流系数)射束中，这种束“放大”现象可能会加剧，其中许多带同类电荷粒子沿同一方向相对缓慢地移动，且其中在粒子之间存在大量的排斥力，但是几乎没有粒子动量来保持粒子沿束路径的方向移动。

因此，提取组件214通常被配置为以高能量提取使离子束212，这样离子束就不会放大(例如，使得粒子具有足够的动量来克服可导致射束放大的排斥力)。此外，在整个系统中以相对较高的能量传输射束212通常是有利的，其中在将离子注入工件222中之前可根据需要降低此能量以促进射束遏制。产生并传输分子或簇离子也可以是有利的，这些分子或簇离子可以在相对高能量下传输，但以较低的等效能量注入，因为该分子或簇的能量在该分子的掺杂剂原子之间分配。

在图3所示的示例性离子注入系统中，束线组件204包括射束引导件224、质量分析器226、扫描系统228、平行化器230和一个或多个加速或减速和/或过滤子系统232。质量分析器226被配置为具有大约90度角，且包括用于在其中建立(偶极子)磁场的一个或多个磁体(图中未示出)。当离子束212进入质量分析器226时，其被磁场相应地弯曲，从而使得所需离子沿着射束路径输送，而不合适电荷质量比的离子则被排斥。更具体地说，电荷质量比过大或过小的离子会不足地或过度地偏转，以便引导到质量分析器226的侧壁234上，这样质量分析器就能让射束212中电荷质量比符合要求的离子通过，并从解析孔236流出。

进一步示出了扫描系统228，其中例如，该扫描系统包括扫描元件238和聚焦和/或转向元件240。扫描系统228可以包括各种已知的扫描机构，例如授予Berrian等人的第4，980，562号美国专利，授予Dykstra等人的第5，091，655号美国专利，授予Glavish的第5，393，984号美国专利，授予Benveniste等人的第7，550，751号美国专利以及授予Vanderberg等人的第7，615，763号美国专利中所示的，其全部内容通过引用并入本文。

在示例性扫描系统228中，相应的电源242、244可操作地耦合到扫描元件238以及聚焦和转向元件240，并且更具体地，耦合到位于其中的相应的电极238a、238b和240a、240b。聚焦和转向元件240接收具有相对窄的轮廓的质量分析的离子束212(例如，所示的系统200中的“笔形”或“点状”射束)，其中由电源244施加到板240a和240b的电压进行操作以将离子束聚焦和引导到扫描元件238的最佳点，优选扫描顶点246。电源242(例如，电源244也可以用作电源242)向扫描板238a和238b施加电压波形，然后来回扫描射束212以将射束212向外扩展成细长的扫描射束或带状射束(例如，扫描的射束212)，其在x轴上具有可至少与关注的工件一样宽或比其更宽的宽度或纵向尺寸。应当理解的是，扫描顶点246可定义为光路中的点，在经过扫描元件238扫描之后，带状射束的每个小射束或扫描部分似乎是从该点发出的。

应当理解的是，本文所描述的类型的离子注入系统可以采用不同类型的扫描系统。例如，静电系统或磁系统可用于本发明中。静电扫描系统的典型实施例包括耦合到扫描板或电极238a和238b的电源，其中扫描器238提供扫描射束。扫描器238接收具有相对较窄轮廓的质量分析离子束(例如，图示系统中的“笔形”射束)，并且由电源242施加到扫描板238a和238b的电压波形操作以在X方向(扫描方向)上来回扫描射束，以将射束向外扩展成细长带状射束(例如，扫描射束)，其具有可以至少与所关注的工件一样宽或比其更宽的有效的X方向宽度。类似地，在磁扫描系统中，高电流电源连接到电磁铁的线圈，调整磁场以扫描射束。出于本公开的目的，所有不同类型的扫描系统均可考虑，并且此处描述的静电系统仅用于说明目的。

扫描射束212随后通过平行化器230。各种平行化器系统230由颁予Dykstra等人的第5,091,655号美国专利、颁予Dykstra等人的第5,177,366号美国专利、颁予Inoue的第6,744,377号美国专利、颁予Rathmell等人的第7,112,809号美国专利及颁予Vanderberg等人的第7,507,978号美国专利所示的，其全部内容特此以引用之方式并入本文中。顾名思义，平行化器230使具有发散射线或细射束的进场扫描笔形射束被偏转成平行射线或细射束212a，从而使注入参数(例如，注入角度)跨工件222是均匀的。在当前所示的实施例中，平行化器230包含两个偶极磁体230a、230b，其中偶极磁体大致呈梯形，且定向成彼此镜像，从而使得射束212大致弯曲成“s形”。在一优选的实施例中，偶极子具有相等的角度及相反的弯曲方向。

偶极子的主要目的是将源自扫描顶点246之多个发散射线或细射束转换成具有相对较薄、细长带状射束形式的多个基本上平行的射线或细射束。如本文所示，使用两个对称偶极子，就细射束路径长度和一阶和高阶聚焦特性而言，在跨越带状射束上产生对称特性。此外，类似于质量分析器226的操作，s形弯曲用于对离子束212过滤和净化。特别是，进入质量分析器226下游的离子束212的中性离子和/或其他污染物(例如，环境粒子)的轨迹通常不受偶极子的影响(或受偶极子的影响极小)，从而使这些粒子继续沿着原始射束路径行进，从而相对大量的这些中性粒子不会弯曲或弯曲很小，因此不会影响工件222(例如，工件经定位以接收弯曲离子束212)。可以理解的是，从离子束212中清除这些污染物非常重要，因为这些污染物可能具有不正确电荷及/或能量等。一般而言，这些污染物不会受到系统200中的减速和/或其他级的影响(或受影响程度小得多)。由此，在剂量、能量及角度均匀性方面，其会对工件222产生显著(尽管非预期且通常不希望)影响。这又会产生意想不到且不希望得到的设备性能。

在平行化组件230的下游，提供一或多个减速级232。减速及/或加速系统的示例由颁予Dykstra等人的美国专利第5，091，655号、颁予Huang的美国专利第6，441，382号及颁予Farley等人的美国专利第8，124，946号示出，这些美国专利的全部内容通过引用并入本文。如前所述，直到系统200中的这一点，射束212通常以相对较高的能级输送，以减少射束放大的可能性，在射束密度升高的地方，例如在解析孔236处，射束放大的可能性会特别高。与离子提取组件214、扫描组件238以及聚焦和转向元件240类似，减速级232包括一或多个电极232a、232b，可用于对射束212减速。

应当理解的是，虽然示例性离子提取组件214、扫描组件238、聚焦和转向元件240以及减速级232中分别示出了两个电极220a和220b、238a和238b、240a和240b以及232a和232b，这些元件214、238、240及232可以包括任意合适数量的电极，这些电极经布置和偏置以使离子加速及/或减速并且使离子束212聚集、弯曲、偏转、会聚、发散、扫描、平行化和/或去污，如颁予Rathmell等人的美国专利第6，777，696号中所提供的，其全部内容通过引用并入本文。另外，聚焦和转向元件240还可包括静电偏转板(例如，一对或多对静电偏转板)以及用于聚焦离子束的单透镜(Einzel lens)、四极透镜和/或其他聚焦组件。尽管是不必需的，但对聚焦和转向元件240内的偏转板施加电压使其平均为零是有利的，这样做的效果是避免必须引入额外的单透镜来减轻元件240的聚焦方面的畸变。可以理解的是，“转向”离子束212的是板240a、240b的尺寸以及施加于其上的转向电压的函数，除其他外，因为射束方向与导向电压和板的长度成正比，并与射束能量成反比。

图4示出了根据本公开的一个或多个方面的示例性加速/减速级232，更详细地示出了电极柱250，其包括第一电极252和第二电极254以及一对中间电极板256和258。第一电极252和第二电极254基本上彼此平行，并分别限定了第一孔径260和第二孔径262。间隙264限定在孔径260、262之间，并且电极252、254被配置为使得基本上垂直于第一电极252及第二电极254的轴线266穿过间隙264并穿过第一孔径260及第二孔径262。中间电极板包括上中间间隙电极256及下中间间隙电极258。第一上子间隙区域268限定在第一电极252和上中间间隙电极256之间。

第一下子间隙区域270限定在第一电极252和下中间间隙电极258之间。类似地，第二上子间隙区域272限定在第二电极254和上中间间隙电极256之间，且第二下子间隙区域274限定在第二电极254和下中间间隙电极258之间。离子束276穿过间隙264并从轴266偏转，例如偏转约12度，并聚焦在间隙264下游的点278处。本公开进一步通过引用并入颁予Jen等人之共同拥有的第9，218，941号美国专利的全部内容。

在所示的示例中，描述了特定偏置以促进对构成示例性减速/加速级232的电极柱250的操作的论述。然而，应理解的是，出于本发明的目的，可在电极之间施加任何适合的电偏压以获得所要的结果(例如，一定程度的加速、减速及/或偏转)。实际上，在本公开内容中，其中连续控制的可变离子束能量是所要的结果，可以理解，施加到这些电极的电偏置信号的变化将是必不可少的，无论这是否涉及施加到电极对的电压或穿过电极的电流的变化。然而，图4中的偏置值有效地显示了离子束276对的减速。

离子束276，尤其是其中包含的正离子，以初始能级(例如，在所示示例中的6KeV)经由第一孔径260进入间隙264。为了使射束中的离子加速或减速，第一电极252和第二电极254以不同方式偏置，使它们之间存在电位差，并且离子在通过第一电极252和第二电极254之间的间隙264时，经历相应的能量增加或减少。举例而言，在图4所示的示例中，离子束的正离子从具有负4KV偏置的第一电极252得到具有零电位(例如，与地耦合)的第二电极254时，经历4KeV能量下降。因此，当离子穿过间隙264并经历4KeV能量下降时，正6KeV的原始离子束能量降低到2KeV。因此，离子束276一旦离开间隙264并进入间隙264下游对的中性区，就会后就会具有特定的所得能级(例如，所示示例中的2KeV)。

可以理解的是，无论离子通过间隙264的路径如何，情况都是如此。举例而言，在所示的示例中，进入第一电极252和下中间间隙电极258之间的下子间隙270的离子将以大于进入第一电极252和上中间间隙电极256之间的上子间隙268的离子的加速速率而加速。这是因为第一电极252和下中间间隙电极258之间存在的电位差大于第一电极252和上中间间隙电极256之间存在的电位差(例如，下子间隙270为负2.5KV(负4KV减去负6.5KV)，且上子间隙268为负0.5KV(负4KV减去负4.5KV))。

然而，这种加速度的差异会被上中间间隙电极256及下中间间隙电极258与第二电极254之间相应的电位差所抵消。举例而言，在所示的实施例中，第二电极254偏置为零(例如，耦合到地)。因此，相比于来自第一上子间隙268的离子，来自第一下子间隙270的离子减速程度更大。这就抵消了离子在进入间隙时的加速度的差异，使离子离开间隙时都具有基本相同的能量(例如，2KeV)。来自第一下子间隙270的离子将在更大程度上减速，因为它们在穿过第二下子间隙274时必须穿越负6.5KV(例如，下中间间隙电极258的负6.5KV偏置减去第二电极254的零V偏置)。相比之下，来自第一上子间隙268的离子将在较小程度上减速，因为它们在穿过第二上子间隙272时只需穿越负4.5KV(例如，上中间间隙电极614的负4.5KV偏置减去第二电极254的零V偏置)。因此，无论离子所采取的不同路径及离子所通过的能级如何，基本上所有的离子都是以基本相同的能级(例如，2KeV)从间隙的效应出现。

应当理解的是，上中间间隙电极256及下中间间隙电极258具有将离子束拉入间隙264中以加速或减速离子束以及出于射束过滤目的提供射束偏转或弯曲的双重目的。举例而言，中间间隙板256、258通常相对于彼此进行不同的偏置，从而在它们之间形成静电场，使离子束向上或向下弯曲或偏转，或以不同幅度弯曲或偏转，这取决于电极偏置的幅度以及相对于离子束的能量。例如，在本示例中，上中间间隙电极256及下中间间隙电极258分别偏置至负4.5KV和负6.5KV。假定射束包含带正电荷的离子，这种电位差使得穿过间隙264对的带正电离子被迫向下朝向带负电荷的下中间间隙电极258，最终导致射束276向下弯曲或偏转(例如，偏转约12度)。以这种方式弯曲或偏转离子具有以下效果：从射束中过滤中性粒子，该中性粒子不受离子束通过的电场的影响，以及过滤可能与要注入的离子基本上不具有相同能量的离子。

应当理解的是，鉴于变化的能量射束，为了维持在这种示例性的12度偏转，施加至中间间隙电极256、258的偏置也必须以对应方式变化。举例而言，可以通过将电极282、284偏置到负4KV同时将电极252、254偏置到正40KV来诱导离子束的加速，尽管考虑了任何偏置值。这种偏置布置产生延伸至中性区中的负势垒。可以理解的是，在施加这些偏置电压的情况下，该设备的操作基本上类似于所描述的操作，除了射束276是加速而不是减速之外。这些示例值用于将射束的能级从例如80KeV增大至120KeV，从而以1.5倍加速射束，其中在离子穿过第二上子间隙区域272及第二下子间隙区域274时，射束276中的正离子将被加速。

应当理解的是，上中间间隙电极256及下中间间隙电极258的布置、配置和/或成形可经定制以促进对射束的透镜化、聚焦、偏转和/或加速/减速效应的控制。举例来说，在图4所示的示例中，下中间间隙电极258相对于上中间间隙电极256的宽度略微减小，并且还具有略微倾斜的拐角280。这些调整基本上抵消了下中间间隙电极258附近的离子由于施加偏置的差异而经历更强的加速和/或减速时所增加的透镜效应。然而，可以理解的是，出于本公开的目的，这些电极256、258可具有任何合适的配置，包括相同的形状。可以进一步理解的是，由于主要负责射束弯曲的上中间间隙电极256及下中间间隙电极258基本上独立于主要负责射束276的加速/减速的第一电极252和第二电极254来操作，因此在加速、减速及/或偏移(例如，零加速/减速)模式下，射束可以弯曲或偏转，也可以不弯曲或偏转。举例而言，上中间间隙电极与下中间间隙电极可偏置到相同的电压，使得可以在不弯曲离子束276的情况下诱导加速或减速。

所有电位差的总体净效应是射束276中的离子的聚焦、减速(或加速)及可选偏转。离子束的偏转提供能量净化，因为射束中的中性粒子不受电极的影响而继续沿平行于轴266的原始射束路径前进。举例而言，污染物可能会遇到某种类型的阻挡或吸收结构(图中未示出)，从而停止其前进并使任何工件免受污染物的影响。相比之下，偏转的离子束276的轨迹致使该射束适当地遇到并掺杂该工件的选定区域(图中未示出)。

应当理解的是，电极的布置(例如，上中间间隙电极256及下部中间间隙电极258位于第一电极252与第二电极254中间)还用于减少射束放大，因为这种布置使射束276在遇到晶圆之前必须前进的距离最小化。通过使射束276加速、减速或偏转(例如，通过上中间间隙电极256和下中间间隙电极258)，同时使射束聚焦(例如，通过第一电极252和第二电极254)，而不是使这些弯曲和聚焦级顺序排列，终端站可位于更靠近离子注入系统的加速器/减速器级的位置。

在所示的示例中，特定电偏置施加到电极上并对其进行描述，以便更好地理解图3中的减速级232的操作。然而，应理解的是，出于本公开的目的，可以在电极之间施加任何合适的电压或电流以实现所要的结果，例如，加速、减速和/或偏转的程度(如果有的话)。另外，出于本公开的的目的，还可以利用磁体及穿过其的电流来实现这些所要的结果。此外，以选择性和连续可变且受控的方式施加特定偏置，以实现本公开的选择性和可变能量控制。然而，图4中所示的偏置值对于证明离子束276的减速是有效的。

应当注意的是，偏置电压的选择性改变可进一步基于操作员之一提供的一个或多个预定特性以及例如图3中的工件222的特征，并且可以是反复地。举例而言，可以执行“链式注入”，其中以预定的顺序或者以随机方式将具有可变能量的离散数量的注入提供给工件222。举例而言，链式注入的预定顺序可以从低能量开始，并以从低能量到高能量的特定顺序依次通过一组预定能量。在另一示例中，链式注入的预定顺序可以从高能量开始，并以从高能量到低能量的特定顺序依次通过一组预定能量。在又一示例中，链式注入可以从任何给定的能量开始，并且以任何指定或随机的顺序依次经过一组预定能量。举例而言，每个“链”都可在注入之前通过工件222的计量图而预先确定。此外，在启动注入链之前，链的每个步骤可以编程到离子注入机的控制系统中作为多个连续步骤。

因此，总体效应是跨工件222上的连续可控的可变掺杂深度轮廓，其是均匀或非均匀的，从而界定能量图案化注入。举例而言，可反复地执行不同能量之链，其中在链的每个步骤中提供的跨工件的剂量和掺杂深度轮廓产生基本上均匀的注入轮廓。可替代地，还可以利用地形反馈在注入同时和/或在一个链或多个链式注入之间来选择性地改变偏置电压。

应当理解的是，在注入机系统200中可以使用不同类型的终端站206。举例而言，“批”型终端站可在旋转支撑结构上同时支撑多个工件222，其中工件222沿离子束对的路径旋转，直至所有工件被完全注入。另一方面，“连续”型终端站沿着用于注入的射束路径支撑单一工件222，其中多个工件222以连续方式一次注入一个，其中每个工件在222在开始注入下一个工件222之前被完全注入。在混合系统中，工件222可以在第一(Y或慢速扫描)方向上机械平移，同时射束在第二(X或快速扫描)方向上进行电扫描或磁扫描，以在整个工件222上赋予射束212，如例如在共同转让的9，443，698美国专利中所公开的内容，其全部内容通过引用并入本文。相比之下，在本领域已知的所谓的二维机械扫描架构中，以马萨诸塞州贝弗利艾克塞利斯制造和销售的Optima HDTM离子注入系统为例，工件222可在固定位置离子束的前方以第一(慢速)扫描方向上机械平移，同时工件在第二(基本上正交)(快速)扫描方向上同时扫描，以在整个工件222上赋予射束212。此外，在所谓的带状束系统中，离子束可以沿着射束线传输，其方式为使得射束具有大于工件的纵向尺寸，从而仅在横向于射束的纵向尺寸的方向上扫描工件，以便在工件的整个表面上注入离子。

所示示例中的终端站206是“连续”型终端站，其沿用于注入的射束路径支撑单个工件222。在靠近工件位置的终端站206中包括剂量测定系统286，用于在注入操作之前进行校准测量。在校准过程中，射束212穿过剂量测定系统286。剂量测定系统286包括一个或多个轮廓仪288，其可连续地穿过轮廓仪路径290，从而测量所扫描射束的轮廓。轮廓仪288可以包括电流密度传感器，例如法拉第杯，其测量所扫描射束的电流密度，其中电流密度是注入角(例如，射束与工件机械表面之间的相对方向和/或射束与工件的晶格结构之间的相对方向)的函数。电流密度传感器相对于所扫描射束以大体正交的方式移动，因此通常会穿过带状射束的宽度。在一个示例中，剂量测定系统测量射束密度分布和角度分布两者。射束角度的测量可以使用如在文献中所描述的在具有狭槽的掩膜后面感测电流的移动轮廓仪。在短漂移之后，每个单独的细射束从狭槽位置的位移可用于计算细射束角度。可以理解而的是，此位移可称为系统中射束诊断的经校准参考。

剂量测定系统286可操作地耦合到控制系统292，以接收来自其中的指令信号并向其提供测量值。举例而言，控制系统292可以包括计算机、微处理器等，其可操作以从剂量测定系统286获取测量值并计算扫描带束在工件上的平均角度分布。控制系统292同样可操作地耦合到产生离子束的终端机202，以及束线组件204的质量分析器226、扫描组件238(例如，经由电源242)、聚焦和转向元件240(例如，经由电源244)、平行化器230和加速/减速级232。因此，基于由剂量测定系统286或任何其他离子束测量或监测装置提供的值，可以通过控制系统292调整这些元件中的任何一个来促进所需的离子注入参数。控制信号也可以通过存储在内存模块中的查找表生成，通常是基于通过实验收集的经验数据。

作为一个示例，可以根据预定的射束调谐参数(例如，储存/加载到控制系统292中)初始地建立离子束。然后，基于来自剂量测定系统286的反馈，可调整扫描仪238以改变扫描射束的扫描速度，从而改变工件上的离子剂量。同样，例如可以通过调整施加到离子提取组件214和/或减速级232中的电极的偏置来调整加速/减速级232和/或离子提取组件，以改变射束的能级从而调节结深度。相应地，例如，通过调整施加到扫描电极的偏置电压，可以调整在扫描仪中产生的磁场或电场的强度和方向。例如，可以通过调节施加于转向元件240或加速/减速级232的电压来进一步控制注入角度。

根据本公开的一个方面，提供一种控制系统292，且该控制系统被配置为在工件222上建立预定扫描图案，其中通过控制扫描系统228将工件暴露于点状离子或笔形射束。举例而言，控制系统292被配置为控制离子束的各种特性，如离子束的射束密度和电流，以及与离子束相关联的其他特性，特别是其能量。另外，控制器292被配置为控制定位在工件支撑件294上的工件222的扫描速度。虽然图中未示出，但工件支撑件294例如可操作地耦合至平移机构(例如，机器人设备或其他设备)，该平移机构被配置为通过离子束212平移驻留在工件支撑件上的工件222。

此外，在用于在离子注入系统200中提供连续可控的可变能量离子束的本公开的上下文中，控制系统292被配置为用于修改和调整施加至各种子系统的电偏置信号295。举例而言，控制系统292被配置为通过进一步控制将一或多个波形298提供至一或多个可变电源299的一或多个波形发生器296，来控制供应至减速/加速级232的电偏置信号295，由此离子注入系统中的离子束212的能量基于施加至本文中所示的各种电极的一个或多个波形。

对于本文中所描述的示例性离子注入系统200，控制系统292可以被配置为用于修改和改变施加至扫描仪228的扫描电压，且可进一步被配置为用于基于波形而与扫描电压同步地修改和改变施加至加速/减速级232的偏压电压，以对应地调整离子束的能量和偏转。举例而言，扫描电压和偏置电压的此修改可在不从压板或处理环境移除工件的情况下以离散步骤或以连续方式(例如，非离散)实施，因此提供优于已知系统和方法的各种优势。

还应理解的是，本公开可与本领域已知的特征组合以在离子注入期间提供离子注入工艺的更大可变性。用于提供注入的连续可变能量控制的本公开的特征可与用于提供离子注入工艺的可变剂量控制的其他特征组合，以在跨晶圆的表面上实现可变能量和剂量离子注入。

同样地，可期望提供具有不同电荷状态的离子以用于在射束的给定动能下改变射束电流。用于提供注入工艺的连续可变能量控制的本公开可以与用于提供离子注入工艺的可变电荷状态的特征组合，以实现跨工件表面的可变能量和/或可变剂量离子注入。同样，可能需要在低于或高于环境温度的温度下提供工件，以便实现某些所要的结果。因此，用于提供注入工艺的连续可变能量控制的本公开可以与用于在离子注入工艺中提供低温或高温工件的特征组合，以实现跨晶圆表面的可变能量离子注入。

根据本公开，本文所述的系统实现用于以变化的深度注入离子的方法300，如图5所示。应当注意，尽管示范性方法在本文中被示出和描述为一系列动作或事件，但是将领会，根据本公开，本公开不受这样的动作或事件的所示出的顺序的限制，因为一些步骤可以以不同的顺序发生和/或与除了本文所示出和描述的之外的其他步骤同时发生。此外，并非所有示出的步骤都需要实施根据本公开的方法。此外，将了解，所述方法可结合本文中所说明和描述的系统以及结合未说明的其他系统来实施。

图5的方法300从动作302开始，动作302在支撑件上提供工件。在动作304中，提供离子束(如点离子束)，并且在动作306中，对离子束进行质量分析。在动作308中，工件和离子束中的一个或多个可相对于另一个被扫描。例如，在动作308中，在两个正交方向上机械地扫描工件。在另替代方案中，该离子束在第一方向上被静电地或磁性地扫描，并且在第二方向上被机械地扫描。在又另一个替代方案中，该离子束在两个非平行方向上被静电扫描。

在动作310中，当离子束跨工件扫描时，与动作308的扫描同时以连续方式以预定的波形选择性地改变离子束的能量。因而，产生的离子注入工件中的深度沿着工件的表面变化。

因此，本发明针对一种用于在离子束行进穿过工件或反之时改变离子束的能量的离子注入系统和方法。本公开通过改变施加到加速/减速电极的电偏压来实现，使得递送到工件的离子的能量可基于提供给加速/减速电极的预定的一组电偏压信号或以上讨论的波形连续地改变以实现工件处的预定的可变能量离子注入深度。在优选实施例中，本发明将响应于映射在工件上和/或映射成矩阵的连续函数而提供连续受控可变能量图案，所述连续受控可变能量图案可用以根据工件上的位置来编程射束的能量。例如，本发明可通过在存储器中产生空间映射来实施，其中所述存储器位置的每一单元对应于相对于工件上的x及V位置的唯一能量。将理解，本公开可以连续可变能量的形式或以能量的阶跃函数变化或其他方式的形式结合在用于提供可变能量注入的系统中。跨工件表面的能量轮廓的变化可为对称的，且亦可为象限或其他，例如特定位置Q₁的X₁能量、Q₂的X₂能量等。

为了说明的目的，本文所述的示例性离子注入系统架构特别适合于实现跨工件表面的离子束能量的连续变化，因为图3的系统200包含扫描点束，其中跨工件表面电子地或磁性地扫描束。当扫描离子束时，点束的这种扫描允许离子束能量的调制或变化。由此，当扫描光束以撞击晶圆上的选定位置时，光束穿过光束线的所有光学元件，其中光束可经修改以在撞击晶圆之前将光束的能量改变为选定能量。有利的是，光束能量的变化可以与扫描器和/或终端站的x和y扫描功能同步完成，使得扫描光束的能量可以根据x和y而改变。有利地，在本文所述的示例性离子注入系统中，可以通过施加到单个下游部件(即，减速/加速级232)的偏置电压来改变最终束能量，从而消除在修改上游部件中的可以改变离子能量的电偏置(提取电极214紧邻地位于离子源208的下游)时所需的艰巨且复杂的调谐要求，但是然后将影响从其下游的其他部件的偏置，以便维持射束上的所需的完整性和特性。此外，施加至迫使加速/减速及其偏转能量过滤器方面的偏置电压可以根据所扫描束的x和V位置而变化，从而使得射束可以被约束为在相同的路径上行进至晶圆，而与离子束的能量变化无关。

可以理解的是，部件和子系统的所有选择性偏置可以经由控制系统292实现并且可以基于从扫描系统输出的射束的位置经由至加速/减速级的反馈回路输入以及能量过滤器来实现。然而，将理解的是，反馈回路不是用于实现本公开的连续可控的可变能量离子注入特征的必要条件，因为预编程的离子束能量分布也可以有利地实施以执行本公开的选择性可变能量离子注入。如此，离子束能量可以经由晶圆上的射束的x、y坐标位置的反馈回路或经由某些预定的期望方式来选择性地改变每个晶粒或某个其他特征或区域。

本公开的连续控制可变能量离子注入还可以通过工件的图来实现，其中，分别提供给电极柱和/或能量过滤器中的一个或多个电极的一个或多个电压的连续和受控变化基于位于工件支撑件上的工件的图。在另一种替代方案中，本公开的离子注入系统可提供探测器(例如，光学探测器、照相机等)，或配置为检测位于工件支撑件上的工件的一种或多种特性的多个探测器，其中，分别提供给加速/减速级和/或能量过滤器的一个或多个电极柱的一个或多个电压的连续变化进一步基于来自探测器的反馈。根据该替代实施例，一个或多个探测器可以优选地被配置为检测工件的厚度、工件上设置的层的厚度、工件上的冲模图案、工件的边缘、工件的中心或工件上的预定义区域中的一个或多个，其中将检测到的信息作为输入提供以连续改变离子束的能量。

尽管本发明已经就一个或多个实施例进行了说明和描述，但是可以理解的是，可以对所说明的实施例进行更改和/或修改，而不会偏离所附权利要求书的精神和范围。特别是关于由上述描述的组件或结构(块、单元、发动机、组件、设备、电路、系统等)执行的各种功能，用于描述此类组件的术语(包括对“手段”的任何提及)旨在对应于执行所描述组件的指定功能的任何组件或结构(例如，功能等效)，除非另有说明。尽管在结构上不等同于在本文所示的本发明的示例性实施例中执行功能的公开结构。此外，虽然本发明的特定特征可以仅针对几种实施方式中的一种公开，但该特征可以与其他实施方式的一个或多个其他特征组合，这对于任何给定或特定应用可能是期望的和有利的。此外，在详细描述和权利要求中使用术语“包括”、“包括”、“具有”、“具有”、“具有”或其变体的范围内，这些术语旨在以类似于术语“包括”的方式包括。

Claims (63)

1.一种离子注入系统，其特征在于，包括：

离子源，其被配置为电离掺杂剂材料并产生离子束；

束线组件，其位于所述离子源的下游并被配置为朝向工件输送所述离子束；

扫描装置，其被配置为沿着第一扫描轴相对于彼此扫描所述离子束和所述工件中的一个或多个；

加速/减速级，其被配置为在所述离子束的输送期间接收所述离子束；

终端站，其位于所述加速/减速级的下游，其中所述终端站包括工件支撑件，所述工件支撑件被配置为选择性地将所述工件定位在所述离子束的路径中；

一个或多个电源，其可操作地耦合到所述加速/减速级并且被配置为向所述加速/减速级提供一个或多个电偏置信号，其中所述加速/减速级被配置为基于所述一个或多个电偏置信号来限定所述离子束的多个能量；以及

控制器，其被配置为在沿着所述第一扫描轴扫描所述离子束和工件中的一个或多个的同时，选择性地改变提供给所述加速/减速级的一个或多个电偏置信号，其中所述一个或多个电偏置信号的选择性改变至少部分地基于所述离子束相对于所述工件的位置和跨所述工件的预定注入轮廓。

2.根据权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述一或多个电偏置信号的选择性改变还至少部分地基于施加于所述一或多个电偏置信号的波形，且其中所述预定注入轮廓大体上由所述波形限定。

3.根据权利要求2所述的离子注入系统，进一步包括波形发生器，所述波形发生器被配置为生成所述波形。

4.根据权利要求3所述的离子注入系统，其中，所述波形发生器可操作地耦合到所述一个或多个电源，并且被配置为将所述波形选择性地施加到所述一个或多个电源，以产生所述一个或多个电偏置信号。

5.根据权利要求3所述的离子注入系统，其中，所述波形发生器可操作地耦合到所述控制器，并且被配置为在沿着所述第一扫描轴扫描所述离子束和工件中的一个或多个的同时连续地改变提供给所述加速/减速级的所述一个或多个电偏置信号。

6.根据权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述扫描装置被配置为以第一扫描频率沿着所述第一扫描轴相对于彼此往复地扫描所述离子束和所述工件中的所述一个或多个，并且其中，所述控制器被配置为以大于所述第一扫描频率的偏置变化频率选择性地改变所述一个或多个电偏置信号。

7.根据权利要求6所述的离子注入系统，其中，所述偏置变化频率比所述第一扫描频率大至少一个数量级。

8.根据权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述扫描装置进一步被配置为沿着与所述第一扫描轴不平行的第二扫描轴相对于彼此扫描所述离子束和所述工件支撑件中的一个或多个。

9.根据权利要求8所述的离子注入系统，其中，所述扫描装置包括静电扫描器和磁性扫描器中的一个或多个，所述静电扫描器和所述磁性扫描器被配置为至少沿所述第一扫描轴对所述离子束分别进行静电和磁性扫描。

10.根据权利要求9所述的离子注入系统，其中，所述扫描装置还包括机械扫描装置，所述机械扫描装置被配置为沿着所述第二扫描轴机械地扫描所述工件支撑件。

11.根据权利要求8所述的离子注入系统，其中，所述第一扫描轴正交于所述第二扫描轴。

12.根据权利要求8所述的离子注入系统，其中，所述扫描装置包括机械扫描装置，所述机械扫描装置被配置为沿着所述第一扫描轴和所述第二扫描轴机械地扫描所述工件支撑件。

13.根据权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述一个或多个电源包括一个或多个选择性可变电源，并且其中所述一个或多个电偏置信号包括电压和电流中的一个或多个。

14.根据权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述一或多个电偏置信号的所述选择性改变进一步基于由操作者和所述工件特征中的一者所提供的一或多个预定特性。

15.根据权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述预定注入轮廓包括跨整个工件的预定掺杂剂能量分布。

16.根据权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述一个或多个电偏置信号的所述选择性变化还基于来自所述扫描装置的反馈，所述反馈对应于所述离子束相对于所述工件的位置。

17.根据权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述一个或多个电偏置信号的选择性变化包括多个电偏置信号的预定序列。

18.根据权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述一个或多个电偏置信号的选择性变化是随机的。

19.根据权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述加速/减速级包括具有一个或多个电极对的电极柱，并且其中所述一个或多个电偏置信号被提供给所述电极柱的一个或多个电极对。

20.根据权利要求19所述的离子注入系统，其中，所述电极柱包括离子束加速器、离子束减速器和弯曲电极中的一个或多个。

21.根据权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述一或多个电偏置信号的所述选择性变化在预定能量范围内向整个工件提供均匀剂量的离子。

22.根据权利要求1所述的离子注入系统，还包括检测器，所述检测器被配置为检测与定位在所述工件支撑件上的工件相关联的一或多个工件特性，且其中所述一或多个电偏置信号的选择性变化进一步基于来自所述检测器的反馈。

23.根据权利要求要求22所述的离子注入系统，其中，所述检测器包括光学检测器，并且其中所述一个或多个工件特性包括所述工件的厚度、设置在所述工件上的层的厚度、所述工件上的冲模图案、所述工件的边缘、所述工件的中心以及所述工件上的预定区域中的一个或多个。

24.根据权利要求1所述的离子注入系统，还包括能量过滤器，所述能量过滤器包括至少一个弯曲电极，其中所述一个或多个电源中的至少一个进一步可操作地耦合到所述至少一个弯曲电极，并且被配置为向所述至少一个弯曲电极提供所述一个或多个电偏置信号中的至少一个，并且其中所述至少一个弯曲电极被配置为根据提供给所述加速/减速级的所述一个或多个电偏置信号来使所述离子束偏转。

25.根据权利要求1所述的离子注入系统，其中所述控制器进一步被配置为基于多个注入配方来控制所述离子源、所述束线组件、所述扫描装置、所述加速/减速级和所述终端站中的一个或多个。

26.根据权利要求25所述的离子注入系统，其中所述控制器进一步被配置为至少部分地基于所述离子束相对于所述工件的位置和跨所述工件的预定注入轮廓来选择所述多个注入配方中的一个。

27.一种用于离子注入的方法，所述方法包括：

将离子束导向工件；

相对于彼此扫描所述离子束和所述工件中的一个或多个，以将离子注入到所述工件中；以及

在扫描所述离子束和所述工件中的一个或多个的同时，至少部分地基于所述离子束相对于所述工件的位置和跨所述工件的预定注入轮廓选择性地改变所述离子束的能量，其中，在所述扫描的同时改变注入到所述工件中的离子的最终深度。

28.根据权利要求27所述的方法，其中所述选择性地改变所述离子束的能量包括基于波形改变沿着所述离子束的路径定位的电极的电偏置。

29.根据权利要求28所述的方法，其中改变对所述电极的电偏置来限定所述工件处的离子的最终能量。

30.根据权利要求28所述的方法，其中所述电极包括离子束加速器电极、离子束减速器电极和弯曲电极中的一个或多个。

31.根据权利要求30所述的方法，其中所述选择性地改变所述离子束的能量进一步包括改变对所述弯曲电极的电偏置，其中所述弯曲电极被配置为使所述离子束成角度地偏转，并且，其中对所述弯曲电极的电偏置的改变与对所述离子束加速器电极或对所述离子束减速器电极的电偏置的改变同步。

32.根据权利要求27所述的方法，进一步包括在跨所述工件的整个表面上限定所述预定注入轮廓。

33.根据权利要求27所述的方法，进一步包括在相对于彼此扫描所述离子束和所述工件中的一个或多个之前，针对用于将所述离子注入到所述工件的多个配方来预调谐限定所述离子束的一个或多个组件。

34.根据权利要求27所述的方法，其进一步包括在相对于彼此扫描所述离子束和所述工件中的一个或多个之前，根据用于将离子注入到所述工件的多个配方来预调谐用于限定所述离子束的一个或多个组件。

35.一种离子注入系统，包括：

离子源，其被配置为产生离子束；

加速/减速级，其被配置为接收所述离子束以产生具有与其相关联的最终能量的最终离子束；

工件支撑件，其被配置为以沿着所述最终离子束的路径选择性地定位工件；

扫描装置，其被配置为沿着第一扫描轴和第二扫描轴相对于彼此扫描所述离子束和所述工件支撑件中的一个或多个；

一个或多个电源，其可操作地耦合到所述加速/减速级，并且被配置为向所述加速/减速级提供一个或多个电偏置信号；

波形发生器，其可操作地耦合到所述一个或多个电源中的一个或多个，并且被配置为可控地将波形施加至所述一个或多个电偏置信号；以及

控制器，其可操作地耦合到所述一个或多个电源和所述波形发生器，并且被配置为在扫描所述离子束和所述工件支撑件中的一个或多个的同时选择性地改变提供给所述加速/减速级的一个或多个电偏置信号，以将所述离子束的多个能量以预定方式注入到所述工件，其中提供给所述加速/减速级的一个或多个电偏置信号的选择性改变至少部分地基于所述波形、所述离子束相对于所述工件的位置以及注入到所述工件中的离子的预定能量。

36.根据权利要求35所述的离子注入系统，其中所述控制器被配置为控制所述波形发生器以提供跨所述工件注入的离子的预定能量。

37.根据权利要求35所述的离子注入系统，其中所述扫描装置被配置为以第一频率沿着所述第一扫描轴扫描所述离子束，并且其中所述扫描装置进一步被配置为以第二频率沿着所述第二扫描轴扫描所述工件，其中所述第一频率比所述第二频率大至少一个数量级。

38.根据权利要求37所述的离子注入系统，其中提供给所述加/减速级的一个或多个电偏置信号的选择性改变以第三频率选择性地改变，其中所述第三频率比所述第一频率大至少一个数量级。

39.根据权利要求35所述的离子注入系统，其中所述离子源、所述减速/加速级、所述工件支撑件、所述扫描装置、所述一个或多个电源和所述波形发生器中的一个或多个是针对多个注入配方而预先调谐的。

40.根据权利要求39所述的离子注入系统，其中所述控制器进一步被配置为至少部分地基于所述波形、所述离子束相对于所述工件的位置以及跨所述工件注入的离子的预定能量来选择所述多个注入配方中的一个。

41.一种离子注入系统，其包括：

离子源，其被配置为形成离子束并将所述离子束导向工件；

一个或多个束线组件，其被配置为沿着射束路径输送所述离子束；

扫描装置，其被配置为沿着第一扫描轴选择性地反复地扫描所述离子束和所述工件中的一个或多个；

加速/减速级，其位于所述扫描装置的下游；

电源，其被配置为向所述加速/减速级提供电偏置信号；以及

控制器，其被配置为在沿着所述第一扫描轴反复地扫描所述离子束和所述工件中的一个或多个时，改变来自所述电源提供给加速/减速级的电偏置信号，以选择性地改变沿着所述第一扫描轴注入到所述工件中的离子的最终能量。

42.根据权利要求41所述的的离子注入系统，其中，所述控制器进一步被配置为基于多个注入配方控制所述离子源、所述一个或多个束线组件、所述扫描装置以及所述加速/减速级中的一个或多个。

43.根据权利要求41所述的离子注入系统，其中，所述扫描装置进一步被配置为沿着大体上垂直于所述第一扫描轴的第二扫描轴选择性地横穿所述离子束和所述工件中的一个或多个。

44.根据权利要求43所述的离子注入系统，其中所述扫描装置被配置为以第一频率沿着所述第一扫描轴反复地横穿所述离子束，以第二频率沿着所述第二扫描轴横穿所述工件，其中所述第一频率比所述第二频率大至少一个数量级。

45.根据权利要求44所述的离子注入系统，其中以第三频率改变提供给所述加速/减速级的电偏置信号，其中所述第三频率大于所述第一频率。

46.根据权利要求41所述的离子注入系统，其中，以预定方式改变提供给所述加速/减速级的电偏置信号。

47.根据权利要求46所述的离子注入系统，其中改变提供给所述加速/减速级的电偏置信号以跨所述工件的表面提供多种能量的均匀注入。

48.根据权利要求46所述的离子注入系统，其中改变提供给所述加速/减速级的电偏置信号，以在所述工件的表面上提供多个能量的预定图案。

49.一种离子注入系统，包括：

电源，其被配置为提供对应于预定波形的电偏置信号；以及

能量改变组件，其被配置为接收所述电偏置信号以基于所述预定波形选择性地改变离子束至最终能量，其中所述最终能量是选择性可变的。

50.根据权利要求49所述的离子注入系统，进一步包括控制器，其被配置为选择性地改变所述预定波形。

51.根据权利要求49所述的离子注入系统，进一步包括离子束扫描器，其被配置为沿着第一扫描轴扫描所述离子束，其中，对应于所述预定波形的电偏置信号在沿着所述第一扫描轴扫描所述离子束同时提供给所述能量改变组件。

52.根据权利要求51所述的离子注入系统，进一步包括工件扫描器，其被配置为相对于所述离子束沿着第二扫描轴选择性地扫描工件，其中沿着所述第一扫描轴扫描所述离子束的频率大于沿着所述第二扫描轴扫描所述工件的频率。

53.根据权利要求52所述的离子注入系统，其中，所述预定波形的频率大于沿所述第一扫描轴扫描所述离子束的频率。

54.根据权利要求52所述的离子注入系统，其中所述能量改变组件包括加速/减速级和弯曲电极，其中所述弯曲电极被配置为基于对应于提供给所述加速/减速级的所述预定波形的电偏置信号来改变所述离子束的路径。

55.根据权利要求54所述的离子注入系统，其中所述预定波形与所述离子束扫描器和所述工件扫描器中的所述一个或多个同步。

56.根据权利要求54所述的离子注入系统，进一步包括控制器，其被配置有用于修改所述离子束的特性的多个调谐配方，其中至少所述加速/减速级响应用于离子注入的所述多个调谐配方。

57.根据权利要求56所述的离子注入系统，其中所述控制器进一步被配置为至少部分地基于所述预定波形和所述离子束相对于所述工件的位置来选择所述多个调谐配方中的一个。

58.根据权利要求57所述的离子注入系统，其中所述控制器进一步被配置为至少部分地基于所述预定波形、所述离子束相对于所述工件的位置以及跨所述工件注入的离子的预定能量来选择所述多个调谐配方中的一个。

59.根据权利要求49所述的离子注入系统，其中所述能量改变组件包括加速电极、减速电极和角能量过滤器中的一个或多个。

60.根据权利要求49所述的离子注入系统，进一步包括用于沿第一轴扫描离子束的扫描机构，其中对应于所述预定波形的电偏置信号与所述扫描机构同步。

61.一种用于使用单个调谐配方以不同的预定能量通过多个连续注入步骤对单个工件的离子注入工艺，所述工艺包括以下步骤：

配置离子注入参数，以以第一预定能量注入离子束；

建立与所述第一预定能量相关联的第一最小离子束角度；

基于与所述第一预定能量相关联的所述第一最小离子束角度的建立，相对于所述单个工件限定离子束方向角；

调整所述离子注入参数，以以第二预定能量注入所述离子束；

建立与所述第二预定能量相关联的第二最小离子束角度；

基于与所述第二预定能量相关联的所述第二最小离子束角度的建立，相对于所述单个工件控制所述离子束方向角；以及

加工所述单个工件，以在连续注入步骤中以所述第一预定能量和所述第二预定能量在其中注入离子，同时利用每个连续注入步骤相对于所述单个工件调整离子束方向角。

62.一种用于使用单个调谐配方以不同的预定能量通过多个连续注入步骤对单个工件的离子注入的方法，所述方法包括：

配置一个或多个离子注入参数，以以第一预定能量注入离子束；

配置所述一个或多个离子注入参数，以以第二预定能量注入所述离子束；以及

以所述第一预定能量和所述第二预定能量将所述离子束连续地注入到所述单个工件中。

63.一种用于使用单个调谐配方以不同的预定能量通过多个连续注入步骤对单个工件的离子注入的方法，所述方法包括：

配置一个或多个离子注入参数，以第一预定能量注入离子束；

建立与所述第一预定能量相关联的最小离子束角度；

基于与所述第一预定能量相关联的所述最小离子束角度的建立，限定相对于所述单个工件的第一离子束方向角；

控制所述一个或多个离子注入参数，以以第二预定能量注入所述离子束；

建立与所述第二预定能量相关联的第二最小离子束角度；

基于与所述第二预定能量相关联的所述第二最小离子束角度的建立，限定相对于所述单个工件的第二离子束方向角；以及

以所述第一预定能量和所述第二预定能量将所述离子束连续地注入到所述单个工件中，同时相对于所述离子束控制相应的第一离子束方向和第二离子束方向。