TWI471892B - 離子植入之增強型低能量離子束傳輸 - Google Patents
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Description
本揭示概略有關於離子植入系統，並且特別是關於在一離子植入器中控制一離子束。
典型的離子束植入器含有一離子源以自來源材料產生帶正電荷的離子。所產生的離子係經構成為一射束且沿一預定射束路徑導向至一植入站台。該離子束植入器可包含在該離子來源與該植入站台之間延伸的射束構成及塑形結構。該等射束構成及塑形結構維持該離子束且界定一長形的內部腔體或通道，而該射束可經此通過並前往該植入站台。當操作一植入器時，可將此通道淨空藉以降低離子與殘餘氣體分子之碰撞而自該預定射束路徑偏折的機率。
一離子的質量相對於其上電荷(即如荷質比)會影響受一靜電或磁性場在軸向及橫向兩者上加速的程度。因此，可令抵達該一半導體晶圓或其他靶材之所欲區域的射束極為純淨，原因在於可將具有非所欲分子重量的離子偏折至離開該射束位置且可避免植入非所欲的材料。選擇性分離具有所欲及非所欲荷質比之離子的製程稱為質量分析。質量分析通常是運用一質量分析磁鐵，此者可產生一雙極磁場以供在一弧形通道裡透過磁性偏折來偏折一離子束內的各種離子，如此即可有效地分離具有不同荷質比的離子。
對於淺型深度的離子植入而言，所要的是高電流、低能量離子束。在此情況下，較低的離子能量可能會因載荷相似電荷的離子互斥而在維持離子束匯聚方面造成一些困難。高電流離子束通常含有相似帶電離子的高匯聚性，然這些離子會因互斥性而傾向於發散。
為在低壓下維持低能量、高電流離子束的整體性，可產生一電漿以環繞於該離子束。一般說來，離子束會傳播穿過一弱電漿，此者係與殘餘或背景氣體間之射束互動的副產品。該電漿傾向於中和該離子束的空間電荷，故而大幅地消除掉可另造成該射束分散的橫向電場。
在離子植入系統中，一直都需要一種射束圍阻設備及方法以供運用於高電流、低能量離子束，其可在低壓下運作且沿一質量分析射束導引器的長度提供均勻射束圍阻。
後文中呈現一概要說明以供基本地瞭解本揭示的部份特點。此概要並非一全面性泛論。同時亦非欲以識別關鍵或重大要素，亦非為以界定本揭示範疇。相反地，其主要目的僅為按一簡易形式呈現一或更多概念，俾作為稍後列述之進一歩詳細說明的前言。
低能量、高電流離子束的一項眾知問題即為「射束膨脹」現象。高電流離子束在緊密鄰近範圍內含有許多類似的帶電粒子，這會造成互斥力而可能將離子按輻射方向推離。此外，在一高電流處進行低能量植入作業，其中許多類似帶電粒子相當緩慢地(即如低能量)在同一方向移動，也可能會使得射束膨脹加劇。在此情況下，粒子間會因提高射束粒子密度之故而存有大量的排斥力，同時亦以較低動量來保持粒子在射束路徑方向上移動。因而低能量、高電流離子束經常展現直徑擴張而導致不欲見的離子束散焦。
可藉由令離子束通過一中和介質，像是一電漿中所含有的電子雲，來降低射束膨脹。可藉由令一氣體受曝於一激能電場來產生一適用於此項功能的電漿。該氣體可被激能為一帶電電漿，使得其電子的負電能夠平衡含有該離子束之離子的正電。此一曝出產生一中和電漿而該射束可經此通過，藉以減少空間電荷效應並因而緩和射束膨脹情況。
這項解決方法的一個問題在於用以產生該電漿的激能場可能產生電漿鞘部，其為中和電子之密度相當低的區域。該離子束中通過一電漿鞘部的部份將因此無法進行中和並繼續展現射束膨脹。在一具體實施例裡，可藉由改變該激能場的產生以降低此一效應。該系統不按一靜態強度來產生該激能場而是可按不同強度及/或頻率多變地產生該激能場，藉此維持該中和電漿的電漿狀態同時減少電漿鞘部效應。按此方式即可降低電漿鞘部的射束膨脹加劇效應。
在一具體實施例裡，一離子植入系統含有一脈衝化電漿產生器，此產生器可運作如一射束中和元件以供緩和射束膨脹，這在高電流、低能量射束情況下會特別是項重點。該脈衝化電漿產生器可位於該系統中不受所施加電場而可能發生膨脹的任何範圍內。該脈衝化電漿產生器包含一元件以供可變地產生一激能場，其可產生中和離子束的電漿並藉以緩和射束膨脹。該激能場產生元件可視需要而運用以維持對於所欲射束圍阻的足夠電漿位準，而同時藉由在其他時點處減少或關閉該激能場以利緩和電漿鞘部效應。
為達到前揭及其他目的，後文說明及隨附圖式詳細地敘述部份的示範性特點與實作。然該等僅代表其中可供運用一或更多特點之各種方式的其中數項。當併同於隨附圖式而考量時，將即能自後載詳細說明而顯知其他的特點、優勢和新穎特性。
現將參照於圖式以說明一或更多特點，其中在全篇裡類似參考編號係概略用以參照於相仿構件，且其中各種結構並未必然依循比例繪製。在後文說明裡為便於解釋之目的，數值特定細節係經敘述以供通徹瞭解本揭示的一或更多特點。然熟諳本項技藝之人士確顯知可按較低程度的該等特定細節實作一或更多特點。在其他實例裡，眾知結構與裝置係按方塊圖形式所顯示以助於描述一或更多特點。
即如前文所述，在半導體製程裡，半導體晶圓或工件係經植入以帶電粒子或離子。利用低能量、高電流射束可有利於淺層摻質並適用元件縮小化，然此等離子束可能因射束膨脹而受到影響。從而，本揭示在此提供一種離子植入系統及方法，其中含有一脈衝化電漿產生器以緩和射束膨脹問題，即使是在高電流、低能量植入的情況下亦然。
圖1說明一示範性離子植入系統110，此系統含有一中和元件以供緩和射束膨脹。該系統110具有一終端112、一束線組件114及一末端站台116。該終端112含有一離子束源120，其由一離子源電力供應器119所供電。該離子源120所產生之帶電離子經擷取且構成該離子束124，該離子束在該束線組件114中沿一射束路徑導向該末端站台116。
為產生該等離子，一待予離子化的摻質材料氣體(未圖示)係經設置在該離子束源120的產生室121內。該摻質氣體可例如自一氣體源(未圖示)饋送至該室體121裡。然應瞭解，除該離子源電力供應器119以外，確能運用任意數量的適當機制(未圖示)以在該離子產生室121內激發自由電子，像是RF或微波激發源、電子束射入源、電磁源及/或例如可在該室體中產生一電弧放電的陰極。所激發的電子碰撞摻質氣體分子並藉此產生離子。一般說來會產生出正性離子，然本揭示亦適用於其中產生負性離子的系統。
該等離子係由一離子擷取組件123在該室體121內經一狹縫118按可控方式所擷取，該組件含有複數個擷取及/或壓縮電極125a、125b。該擷取組件123可含有一擷取電力供應器122，其可對該等擷取及/或壓縮電極125a、125b偏壓，藉以自該產生室121對離子進行加速。
應瞭解由於該離子束124含有類似帶電粒子，因此該射束會擁有在輻射方向上朝外膨脹或擴張的傾向，原因是類似帶電粒子會彼此互斥。亦應知曉在低能量、高電流射束中這種射束膨脹情況可能會加劇，其中許多類似帶電粒子是按相當緩慢的速度在相同方向上移動，使得這些粒子之間出現有大量的互斥力，然微少的粒子動量來保持粒子在該射束路徑的方向上移動。因此之故，該擷取組件123通常係經組態設定以使得該射束是按一高能量所擷取，所以該射束不會膨脹(亦即因而該等粒子具有足夠的動量以克服可能導致射束膨脹的互斥力)。此外，在整個系統上按相當高的能量來傳送該射束124而就在該工件130之前予以降減以促進射束圍阻通常會為有利。同時，產生並傳送分子或團簇離子亦可為有利，這些離子可為按一相當高的能量所傳送，然而是藉一較低的等同能量所植入，理由是分子或團簇的能量會在該分子的摻質原子之間劃分。
該束線組件114具有一射束導引器132、一質量分析器126、一射束定義元件135及可例如作為一脈衝化電漿產生器的一中和元件140。該質量分析器126係按一約九十度角所構成並含有一或更多磁鐵(未圖示)而用以於其內建立一(雙極)磁場。當進入該質量分析器126時，該射束124被該磁場所相應彎折從而能夠拒除具有不適當荷質比的離子。尤其是具有過高或過低荷質比的離子會被偏折進入該質量分析器126的側壁127內。按此方式，該質量分析器126僅准允該射束124裡具有所欲荷質比的離子通過並經由一解析孔徑134離開。將能瞭解與該系統110裡其他粒子相碰撞的離子束會造成射束整體性劣化。從而，可納入一或更多幫浦(未圖示)以至少淨空該射束導引器132。
該射束定義元件135含有用以定義該射束的構件，像是藉由掃描、聚焦、射束能量調整、偏折及/或導引(未圖示)，其中一或更多射束定義電力供應器150(即如電極)可運作耦接於該射束定義元件135以對其內的構件(即如電極)加以偏壓。該射束定義元件135接收經質量分析且具有相當狹窄輪廓的離子束124(即如該所示系統110裡的「筆狀」射束)，同時由該射束定義電力供應器150所施加的一電壓可運作以掃描、聚焦、能量調整、偏折及/或導引該射束。該射束定義元件135可像是按Vanderberg等人之美國專利第7,064,340號及/或如Rathmell等人之美國專利第6,777,696號中所提供者而運作，其等整體以參考方式併入本案。此外，該射束定義元件135可包含靜電偏折平板(即如其等的一或更多組對)及一Einzel透鏡、四極性及/或其他構件。雖非必要，然將電壓施加於偏折平板使得均值為零以避免須引入額外構件來緩和扭曲情況可為有利。
在所述範例裡，該末端站台116係一「序列」型末端站台，其沿該射束路徑支撐一單一工件130以進行植入，然確可具體實作任意數量的不同末端站台。一劑量測定系統152可經納入該末端站台116裡靠近該工件的位置處以在植入作業前先進行校準測量。在校準過程中，該射束124通過該劑量測定系統152。該劑量測定系統152含有一或更多輪廓測勘器156，其等可連續行旅於一輪廓測勘器路徑158以測量該所掃描射束的輪廓。該輪廓測勘器156可包含例如像是一法拉第杯之一電流密度感測器以可測量該所掃描射束的電流密度，其中電流密度為該植入角度的函數(即如該射束與該工件之機械表面間的相對指向及/或該射束與該工件之結晶晶格結構間的相對指向)。該劑量測定系統可測量一或更多離子植入特徵，像是射束電流及/或大小。
該劑量測定系統152可運作耦接於該控制系統154以接收來自於其的命令信號，並且對其提供測量值。例如該控制系統154可含有一電腦、微處理器等等，並且可運作以接受由該劑量測定系統152所提供之一或更多離子植入特徵的測量結果，同時可計算出例如平均射束電流及/或能量。該控制系統154亦可運作耦接於自其而產生該離子束的終端112、該束線組件114的質量分析器126、該射束定義元件135(即如透過該射束定義電力供應器150)，及/或該中和元件140。從而，任何或所有這些構件皆可由該控制系統154依照由該劑量測定系統152所提供的測量結果加以調整，藉此有助於所欲之離子植入作業。這種運作耦接方式的其一潛在優點在於可控制該脈衝化電漿產生器140以利監視並強化該射束中和的效率(即如藉由控制該激能場脈衝的粒子以及電漿產生作業)。例如該離子束可首先為根據預定的射束諧調參數所建立(可經儲存/載入至該控制系統154內)。然後再按照由該劑量測定系統152所提供對於選定離子植入特徵的回饋，視需要改變供應給該中和元件140的電力來控制例如射束電流及/或大小。
現參照圖2，該圖說明一離子植入系統200的束線，此系統含有一運作如圖1之中和元件140的脈衝化電漿產生器。該脈衝化電漿產生器可位於靠近該射束導引器132處，即如圖1所示者，然該產生器亦可位於該射束定義元件135的前方或後方。不過，應瞭解確可將該脈衝化電漿產生器設置於圖1系統110裡的任何一或更多位置處以有助於所欲之射束電漿圍阻。
本範例中脈衝化電漿產生器係經裝載於截面可如圖2所示之質量分析器並具有一對線圈202，其中一第一線圈(或依所示指向的頂部線圈202a)常駐於一第二線圈(或底部線圈)202b的上方，而一射束路徑204係經設置於其間且經此而分別自一進入末端203a延伸至一離出末端203b。各個線圈202在一寬度方向206上延伸至少達該離子束的寬度且最好超出該射束寬度。各個線圈202可包含具有一或更多導體之一弧形軛部208，該等導體係例如在一沿該軛部之弧形且概與該射束路徑204相平行的縱向方向附近纏繞於該軛部。當電流導經該等線圈202時在概與該射束之傳播方向相垂直的方向上而於該等線圈間產生一雙極磁場B。
現參照圖2，該等橫向延伸的線圈202定義該電漿產生器200的橫向相對側214。弧形延伸的側壁262及272係經設置於該等側邊214之一者上且位於該等線圈202a與202b之間。兩個弧形延伸的傳導節段222a及222b可位於該等側壁上。這些節段本身雖具有傳導性然彼此電性隔離。在各個節段222a、222b上，複數個電極224a、224b沿該弧形路徑縱向延伸，其中該等電極224可循此而串接。該等電極224雖經敘述為複數個經由個別節段222所電性連接合一的分別構件，然應瞭解各個電極224可包含一單一、弧形延伸的傳導構件和其他組態，並確慮及此等替代方式而歸屬於本揭示的範疇內。
該等電極224a、224b係經耦接於像是一RF電力源的一電力源(未圖示)，使得當偏壓時能夠構成一激能場元件224以在概與該射束路徑204相垂直的方向上於該等電極224a及224b間產生一電場。在一範例裡，可併同於一間隔212內的雙極磁場B(其與該電場相垂直)運用該等電極224a、224b以於其內產生類似一磁控管結構的電子捕捉區域。移動中的電子碰撞一用於其離子化的氣體(殘餘的來源氣體或是一輸入來源氣體，像是氙氣)以產生一電漿。該氣體源(未圖示)選擇性地釋放一氣體以供離子化(即如由一控制器254所控制)，並且該激能場元件224可用以自此氣體產生一帶電電漿245。
在一具體實施例裡，該激能場元件可為一天線或任何能夠產生一激能場的元件，該激能場係一靜電場及/或一可在一射頻範圍及/或一微波範圍一者內運作的電磁場。該激能場元件224可包含例如一天線，而其中當對該激能場元件224供電時可在該天線附近產生一高振幅激能場(即如高振幅磁場)。即如其一範例可利用一射頻(RF)天線以在該射頻範圍內產生一電磁場並將激能場引入一離子束而經此通過(即如窗口、天線等)。在另一實例裡，該激能場元件224可包含一經DC電壓所偏壓的電極以產生一DC放電。在另一實例裡，一熱燈絲可經DC所偏壓以產生一燈絲放電。又在另一具體實施例裡，該激能元件可為一微波天線。
在本發明的另一特點裡，該等電極224亦可為磁鐵，其中各磁鐵224具有一北極及與其相關聯的一南極。例如，在該經放大區域223中的第一節段222a裡，該等磁鐵的磁極係經對齊使得各磁鐵的北極朝內面向另一傳導節段222b上的一磁鐵224b，並且其南極朝外面離該另一磁鐵224b。此外，該等磁鐵在該第二節段222b裡係經類似磁極對齊，然各個磁鐵224b的北極朝內面向該第一傳導節段222a上的一磁鐵224a，且其南極朝外面離於該磁鐵224a。藉此組態，該等磁鐵可產生延伸進入該弧形通道而朝向該射束路徑204的磁性尖形場。圖2雖顯示其一組態，然應瞭解可另移改該等磁極指向，其中南極與北極的組態產生一磁性尖形場，同時本發明確將任何此一變化項目納入考量。
由該等磁鐵224所產生的磁性尖形磁場具有與由該等電極224所產生之電場相垂直的局部。藉由以磁鐵運用於該等電極可對該等磁性尖形場進行裁製以最大化離子效率而不致影響其內之磁性雙極場B的質量分析功能，即如所應知曉者。同時，藉由以磁鐵運用於該等電極(對於該電場產生器及該磁場產生器兩者為類似結構)可簡化設計。
在該電漿產生器內所產生的電漿可容易地沿磁場線而流動，像是與該雙極場B相關聯的場線。因此，所產生的電漿可按一相當均勻方式沿該弧形通道構成，並且接著沿雙極場線在跨於該射束導引器的寬度上擴散，藉以在該條帶射束的寬度上提供大致均勻的電漿。故而能夠跨於其寬度上有利並均勻地進行射束的空間電荷中和。
該電漿放電245可包含兩個質性相異的區域：一為似中性、等電位的傳導電漿體247，以及一稱為電漿鞘部249的邊界層。該電漿體含有複數個行動電荷載子(即在該電漿體內所示者)且因而為傳導介質。其內部概略具有一均勻電位。電漿在直接接觸於材料物體時不會長久存在，並且本身藉由構成一非中性鞘部249而快速自物體分離。該鞘部係一缺乏電子、不良傳導性且擁有一強烈電場的區域。該電漿體在低能量處可為受益，原因是電子會中和經此通過之正性離子束204的空間電荷。據此該射束並不會顯著膨脹且可提供更有效率的射束傳送。
在一實施例裡可按一給定頻率及工作循環來週期性改變該電漿放電。可根據任何受控方式來改變該電漿放電，此受控方式係控制由該控制系統254(即如一控制器及/或軟體系統)所激能之電漿放電的時間相依性。例如該工作循環可決定該脈衝化電漿產生器在激能像是RF電漿之電漿的放電相態裡為運作的時間部分。在一實施例裡，該電漿放電可依RF脈衝所控制。例如可按照其中該激能場元件224(即如RF天線)進行運作的不同階段來產生激能場的脈衝。
在一具體實施例裡，該激能場元件224可經組態設定以在一放電相態下運作並在一餘輝相態下受到禁制以於其上產生可變場域。當在該天線的放電相態期間運作時，該激能場元件224係經組態設定以環繞於該激能場元件224的表面產生高振幅電場一段預定時間。在一具體實施例裡，其中該天線為運作中的預定時間可為電漿密度的函數，此密度係由一測量裝置252所測得，並傳知予該控制系統254以進行操作控制。在另一範例裡，該預定時間可為射束電流的函數，及/或該射束且/或其內之電漿放電的任何其他特徵性質的函數。
在一具體實施例裡，該脈衝化電漿產生器包含一電漿侷限元件，像是一尖形侷限系統，而其中含有一或更多尖形場構件224a、224b。例如，尖形磁鐵可有助於在空間上維持所產生的電漿以延長電漿維持時間。該脈衝化電漿產生器內的尖形磁鐵可降低該電漿245對該產生器之邊壁(即如邊壁272及邊壁262)的擴散，並因此可拉長該餘輝時段。餘輝時段的較長預定時間可縮短所產生RF電漿的工作循環並強化射束電流。
一氣體源(未圖示)、激能場產生元件224以及一或更多選擇性的尖形場構件224a、224b可位於該植入系統內的任何位置處。無論於該中和電漿附近的邊壁或邊界如何，一部份的電漿都會漏失於這些周圍表面。以該等尖形磁鐵243佈設於這些環繞表面可有助於圍阻該電漿。射束膨脹情況可獲緩和，原因是該射束204之快速離子的空間分佈可平衡於該中和電漿之粒子的空間分佈，使得能夠相對維持電漿中和性並且建立起一無場域範圍。故而該離子束的空間電荷可由該電漿電子加以補償，並因此緩和射束膨脹。
將能瞭解會在緊密鄰近於該激能場元件224處發展電漿鞘部。此等鞘部通常因為含有電子密度大幅減少的區域而對射束膨脹的緩和性造成禁制並因而缺少中和性且含有顯著電場(例如參見Lieberman及Lichtenberg的「電漿放電及材料加工的原理」第6章，茲依參考方式將該文整體併入本案)。在非磁化放電裡，該鞘部電壓為該激能電極之電壓的函數，使得最高電漿電位高於最高電極電壓；該鞘部內的電場會隨鞘部電壓而增加。
此效應可如圖3a及3b所示，此二圖說明激能場產生作業的放電相態(圖3a)以及一「餘輝」相態(圖3b)，其中該餘輝相態是指一時段，其中電力自圖2的激能場元件224斷連後該電漿緩慢地消退。在這些圖式裡，該X軸364代表該室體中的一點處自最靠近該激能場元件之室壁262(位在Y軸上)朝向最遠離該激能場元件224之室壁272(如圖2所示)的距離。該Y軸則代表該電漿內的局部電壓。圖3a亦說明該電漿366內部關聯於該激能元件368之電壓的電壓分佈。圖3a進一歩說明在激能過程中所產生的場域有兩個具有相當高電場的區域：繞於該激能元件的區域370，以及在最遠離於該激能元件之邊壁272週遭的區域376。在這些區域內的電場會因較為分散產生的中和電漿之故而揚升，如此會導致這些區域內的射束膨脹。同時將能顯知激能電極的啟動加劇此區域內之電漿鞘部的大小和規模。
為供對比目的，圖3b說明在各室壁處具有相對較小寬度的電漿鞘部區域374、376。這些圖形一起可說明，即如相較於在該激能電極368啟動過程中所產生的電漿鞘部374，「餘輝」時段過程中靠近該激能電極368處較低的電漿鞘部效應。圖3a亦說明該電漿電壓(或電位)366超出該激能電極368的電壓一微小限度。
將能瞭解該脈衝化電漿產生器300和藉此所產生的場域可維持啟動一段預定時間以供累積足夠的電漿密度。在餘輝時段裡，電漿鞘部內的電場大致低於當激能場產生元件作用時，以減少由該等電漿鞘部所產生的膨脹加劇效應。
現參照圖4及5，其中按如一含有一激能場元件之示範性離子植入器的時間函數來說明個別的射束電流繪圖。在該等繪圖裡，水平軸顯示時間進程而垂直軸顯示電流及RF信號的振幅。在一具體實施例裡，RF信號505係按如電壓/控制信號所脈衝化。該激能元件(未圖示)的工作週期可為由所使用之植入器的射束電流來決定，藉此改善其中當射束傳輸為高時的電漿密度及時間。圖4及圖5說明不同的RF波形505，以及當RF場域505為啟動時該射束電流503如何隨一電漿而提高，然後當RF場域關閉時又進一歩增加，直到經過一預定或給定時間之後該電流落降至RF場域關閉值為止(即如當該電漿氣體大致消失時)。
在一實施例裡，除其他項目外，可依離子束物種、射束電流、射束能量及離子植入器的類型來調整(即如藉由該控制器254)脈衝的頻率和時段長度及該電漿密度的門檻值，以為強化該時間平均射束電流且在該餘輝相態下促進強化射束傳送。此外，應能瞭解可視需要藉由可變方式產生該激能場來緩和鞘部及/或與其等相關聯的非所欲效應以持續將該氣體激能為中和電漿。許多用以改變該激能場強度的樣式可適用於此項功能。例如，該激能場可間歇性產生；或可藉一振盪場強度產生；或可按不規則間距及/或藉不規則場域強度產生；或可按該中和電漿之密度函數產生，即如藉與中和電漿密度成反比的場域強度。除其他項目外，可依離子束物種、射束電流、射束能量及離子植入器的類型視需要來調整(即如藉由圖2的控制器254)該激能場的頻率及時段長度，以為強化該時間平均射束電流且在該餘輝時段下促進強化射束傳送。在一實施例裡可將供應予該激能場元件224的電力脈衝化以產生一間歇性激能場。
現參照圖6，其中按如一範例以說明藉硼離子而獲改善之淨離子束電流的繪圖。即如前述，除硼離子以外，亦可運用各種類型的射束物種。圖6說明，在低於1.5keV射束能量處，具脈衝化電漿的平均射束電流超過不具電漿的電流，因此運用本揭所具體實作之射束電漿中和方法確為有利。RF電漿所適用的門檻值能量可針對不同的離子種類以及不同的離子植入系統而有所改變。
現參照圖7，該圖說明一在一離子植入系統裡將離子植入於一工件內的方法700。該方法700以及本揭其他方法在後文中雖係按一系列動作或事件所說明與描述，然應瞭解本發明並不受限於該等動作或事件的所述次序。例如，根據本發明，除本揭所敘述及/或說明者外，部份動作可為按不同次序及/或與其他動作或事件同時地進行。此外，並非所有的所述步驟皆為實作根據本發明之方法而必要者。同時，該等根據本發明之方法可為關聯於本揭所敘述及說明之結構且關聯於其他未述結構的構成及/或處理而實作。
該方法起始於702處且在704處藉一離子源於一離子植入系統中沿一路徑產生一離子束。任何能夠產生一離子束的離子源皆可納入考量。在706處可按任何變化方式產生如一RF電漿放電之一電漿放電。例如，該電漿放電可被導向一通過一脈衝化電漿產生器(如前述)並按脈衝方式產生的離子束，故而將該電漿脈衝化。在一實施例裡可在一放電相態過程於一預定時間裡間歇性脈衝化該電漿放電。
在一具體實施例裡，於708處，可在一由一工作循環所設定之預定時間內獲致該電漿放電的脈衝化。在一具體實施例裡，該工作循環可為電漿密度的函數。例如，一控制器(未圖示)可按照由一測量裝置所提供的測量結果來支配一激能場元件(未圖示)的脈衝循環。因此，可對該電漿密度進行監視以調整並控制由該控制器對於發生放電電漿所預定的時間。在另一具體實施例裡，該電漿放電並未被脈衝化而是間歇性產生以改變強度位準。此外，可藉由一工作循環設定該預定時間，而該循環可為射束電流的函數。例如，一旦射束電流通過低於某一門檻值之下，該工作循環可為較短或為零。可將相同原理運用於其他的射束特徵，例如像是種類、電荷及/或能量。該工作循環可經選定以供電漿放電的脈衝化。例如可程式設計及/或控制一工作循環(即如時間相關性)以產生脈衝，藉此，對於該電漿而言，在觸抵一關鍵低值之前能夠先在密度上有所改變。
在710處，該電漿放電可按所選工作循環而被重複脈衝化。在一實施例裡，該方法在餘輝相態下禁制對該離子束的電漿放電。這可維持一預定時間以對該電漿在觸抵一關鍵低值之前能夠先改變密度。該餘輝相態可包含關閉該激能元件，及/或將由此所生的場域改變至一較低程度。另或者，可在該餘輝相態的一段預定時間裡關閉該激能元件。
在712處，透過一測量元件取得測量結果且在714處提供予一控制器以供決定是否既已達到所欲射束參數。若該所測得參數並非所欲數值或範圍，則隨著該循環重複進行額外反覆時可在706處再度產生該電漿放電且在708處重新計算與決定一工作循環。可確保相同循環直到最終既已產生該所欲參數值為止，並且該方法結束於716處。
雖既已參照於一或更多實作以顯示並描述本發明，然熟諳本項技術人士確可依研讀及瞭解本規格文件與隨附圖式而構思等同替換和修改。本發明涵蓋所有修改和替換且僅受限於後載申請專利範圍之範疇。尤其是針對由前述元件(組件、構件、裝置、電路等等)所執行的各種功能，除另指明者外，該等用以描述此等元件的詞彙(包含「手段/方式」)係欲以對應任何執行該所述元件之標稱功能(亦即具功能等同性)的元件，即使在結構上並不等同於所揭示之本發明示範性實作中執行該項功能的所揭示結構亦然。此外，本發明一特定特性雖既已為參照於多項實作中僅其一者所揭示，然此一特性可依對於任何給定或特定應用項目而言確為所需且屬有利而合併於其他實作的一或更多其他特性。同時在詳細說明或申請專利範圍中使用該等詞彙「包含」、「具有」、「擁有」、「具備」或其等變化項目，此等詞彙係欲以如類似詞彙「含有」般具有納入性。並且，在本揭中所使用的「示範性」僅意指一範例而非最佳者。
110．．．離子植入系統
112．．．終端
114．．．束線組件
116．．．末端站台
118．．．狹縫
119．．．離子源電力供應器
120．．．離子束源
121．．．產生室
122．．．擷取電力供應器
123．．．離子擷取組件
124．．．離子束
125a,125b．．．擷取/壓縮電極
126．．．質量分析器
127．．．側壁
130．．．工件
132．．．射束導引器
134．．．解析孔徑
135．．．射束定義元件
140．．．中和元件
150．．．射束定義電力供應器
152．．．劑量測定系統
154．．．控制系統
156．．．輪廓測勘器
158．．．輪廓測勘器路徑
200．．．離子植入系統/電漿產生器
202．．．線圈對
202a．．．第一線圈(頂部線圈)
202b．．．第二線圈(底部線圈)
203a．．．進入末端
203b．．．離出末端
204．．．射束路徑/正性離子束
206‧‧‧寬度方向
208‧‧‧弧形軛部
212‧‧‧間隔
214‧‧‧橫向相對側
222a‧‧‧弧形延伸(第一)傳導節段
222b‧‧‧弧形延伸(第二)傳導節段
223‧‧‧放大區域
224‧‧‧電極/激能場元件
224a/224b‧‧‧電極/磁鐵
243‧‧‧尖形磁鐵
245‧‧‧帶電電漿
247‧‧‧中性、等電位的傳導電漿體
249‧‧‧電漿鞘部/非中性鞘部
252‧‧‧測量裝置
254‧‧‧控制器/控制系統
262/272‧‧‧弧形延伸側壁/室壁
364‧‧‧X軸
366‧‧‧電漿之電壓分佈
368‧‧‧激能元件之電壓/激能電極
370‧‧‧區域
374/376‧‧‧電漿鞘部區域
503‧‧‧射束電流
505‧‧‧RF波形
圖1係說明一示範性離子植入系統之方塊圖，其中含有一如本揭所述之中和元件。
圖2說明一示範性中和元件。
圖3a係說明一在激能過程中於一中和元件內的範例電壓分佈之圖。
圖3b係明在激能之後於一「餘輝」時段過程中在一中和元件內的範例電壓分佈之圖。
圖4及5係一中和元件內之射束電流及激能場的示範性繪圖。
圖6係說明具RF電漿和不具RF電漿之電流相對於能量情況之圖表。
圖7係離子植入系統中示範性射束傳送方法的方塊圖。
110．．．離子植入系統
112．．．終端
114．．．束線組件
116．．．末端站台
118．．．狹縫
119．．．離子源電力供應器
120．．．離子束源
121．．．產生室
122．．．擷取電力供應器
123．．．離子擷取組件
124．．．離子束
125a,125b．．．擷取/壓縮電極
126．．．質量分析器
127．．．側壁
130．．．工件
132．．．射束導引器
134．．．解析孔徑
135．．．射束定義元件
140．．．中和元件
150．．．射束定義電力供應器
152．．．劑量測定系統
154．．．控制系統
156．．．輪廓測勘器
158．．．輪廓測勘器路徑
Claims (19)
- 一種在一離子植入系統裡用於一低能量束線中的電漿產生器，其包含：一電漿激能元件，其係經組態設定以在一放電相態過程中於該電漿激能元件附近產生電場一段預定時間；及一控制器，其係經組態設定以在該放電相態過程中啟動該激能元件持續該段預定時間，並且在一餘輝相態裡禁制該激能元件，其中該段預定時間作為提供給該控制器之所測得的一電漿密度值的函數、或提供給該控制器之所測得的一射束電流的函數。
- 如申請專利範圍第1項所述之電漿產生器，進一歩包含尖形場構件，藉以於其內產生一尖形場並經組態設定以延長該激能元件的餘輝相態。
- 如申請專利範圍第1項所述之電漿產生器，其中該激能元件係經組態設定以產生脈衝激能場一段預定時間，藉以產生一電漿並強化一經此通過之離子束的射束電流。
- 如申請專利範圍第1項所述之電漿產生器，其中該餘輝相態包含一預定時間，其係一電漿強度的函數。
- 如申請專利範圍第1項所述之電漿產生器，其中經啟動之激能元件藉由電場脈衝化產生一電漿以促進中和一離子束的離子，且其中關閉該激能元件以減緩在該放電相態下所施加的電場，而所產生的電漿在該餘輝相態下中和該離子束。
- 一種離子植入系統，其包含： 一離子束源，其係經組態設定以產生一離子束；一質量分析器，其係用以分析所產生的該離子束；一脈衝化電漿產生器，其位於該離子束產生器的下游處，並經組態設定以對經此通過的該離子束產生一脈衝化電漿放電，其中該脈衝化電漿產生器經組態設定以根據作為該離子植入系統之一射束電流的函數的一工作循環而產生該激能場的脈衝；及一末端站台，其係經組態設定以支撐待由該離子束以離子進行植入的一工件。
- 如申請專利範圍第6項所述之離子植入系統，其中該脈衝化電漿產生器係經組態設定以按一工作循環而週期性地產生該脈衝化電漿放電的脈衝。
- 如申請專利範圍第6項所述之離子植入系統，其中該脈衝化電漿產生器包含：一氣體源，其係用以提供氣體粒子；以及一激能元件，其係經組態設定以產生一激能場的脈衝，藉以將該等氣體粒子激發成該脈衝化電漿放電。
- 如申請專利範圍第8項所述之離子植入系統，其中該激能場係一靜電場或是在一射頻範圍及一微波範圍中一者內的電磁場。
- 如申請專利範圍第6項所述之離子植入系統，其中該脈衝化電漿產生器包含至少一磁性尖形場構件，其係經組態設定以在該脈衝化電漿產生器內產生磁性尖形場來延長一餘輝相態。
- 如申請專利範圍第7項所述之離子植入系統，其中該激能場元件包含：一電極；其中該電極產生該激能場，其將氣體粒子離子化並且產生該脈衝化電漿放電，其中該脈衝化電漿放電包含一中和電漿，其減少在離子束低於一低離子束能量門檻值時作用的空間電荷效應。
- 如申請專利範圍第6項所述之離子植入系統，其中該脈衝化電漿產生器係經組態設定以藉由在一放電相態過程中降低射束所產生的電場來中和該離子束，並且藉由產生該脈衝化電漿放電以在一預定時間過程中產生激能場。
- 一種離子植入系統，其包含：一離子束源，其係經組態設定以產生一離子束；一質量分析器，其係用以分析所產生的該離子束；一脈衝化電漿產生器，其位於該離子束產生器的下游處，並經組態設定以對經此通過的該離子束產生一脈衝化電漿放電；及一末端站台，其係經組態設定以支撐待由該離子束以離子進行植入的一工件，其中該脈衝化電漿產生器係經組態設定以在一餘輝相態下於一預定時間過程中防止產生激能場，直到一電漿密度觸抵一預定關鍵低值為止。
- 一種離子植入系統，其包含：一離子束源，其係經組態設定以產生一離子束； 一質量分析器，其係用以分析所產生的該離子束；一脈衝化電漿產生器，其位於該離子束產生器的下游處，並經組態設定以對經此通過的該離子束產生一脈衝化電漿放電；一末端站台，其係經組態設定以支撐待由該離子束以離子進行植入的一工件；一測量元件，其係經組態設定以測量至少一離子植入特徵；及一控制器，其係經運作耦接於該測量元件及該脈衝化電漿產生器，其中該控制器回應於包含射束電流在內的至少一離子植入特徵測量結果來調整該脈衝化電漿產生器。
- 一種在一離子植入系統中將離子植入於一工件內的方法，其包含：在該離子植入系統中產生一離子束；及啟動一電漿放電產生器以在一容積內建立一電漿放電，該離子束在一放電相態下通過該容積持續一預定時間，其中該預定時間是所測得的一電漿密度值的函數、或所測得的一射束電流的函數。
- 如申請專利範圍第15項所述之方法，其中對該離子束脈衝化該電漿放電包含：在該離子束的一路徑內引入一氣體；以及產生一激能場，其將該氣體離子化而產生一放電以中和該離子束。
- 如申請專利範圍第16項所述之方法，其中該激能 場係一電磁場，並且其中產生該激能場包含依據一工作循環來啟動該電漿放電產生器，該工作循環係所產生的該離子束之一射束電流的函數。
- 如申請專利範圍第15項所述之方法，進一歩包含在該脈衝化電漿產生器內產生磁性尖形場以延長該餘輝相態，且其中該預定時間係該放電之電漿密度的函數。
- 如申請專利範圍第15項所述之方法，進一歩包含：測量至少一離子植入特徵；以及回應於至少一植入特徵測量結果以調整用以啟動該電漿放電產生器的一時序。
Applications Claiming Priority (1)
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ID=42077106
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