TWI618110B

TWI618110B - 離子植入系統

Info

Publication number: TWI618110B
Application number: TW105115943A
Authority: TW
Inventors: 薩米哈托; 山元徹朗
Original assignee: 日新離子機器股份有限公司
Priority date: 2015-08-20
Filing date: 2016-05-23
Publication date: 2018-03-11
Also published as: TW201709252A; CN106469634A; JP6428726B2; JP2017041441A; CN106469634B

Abstract

在一態樣中，揭露一種離子植入系統，其包括一減速系統，其配置成用以接收一離子束及以至少2的減速比使該離子束減速；以及一靜電彎管，其配置在該減速系統之下游側，以便促使該離子束之偏向。該靜電彎管包括用以接收該減速離子束之3個串聯電極對，其中每一電極對具有一內電極及一外電極彼此隔開，以允許該離子束在其間通過。該最後電極對之每一電極保持在小於該中間電極對之任一電極所保持的電位之電位及該第一電極對之電極相對於該第中間電極對之電極保持在較低電位。

Description

離子植入系統

本教示大致上係關於離子植入系統及方法，其包括用以調整帶狀離子束之電流密度來提高它的剖面均勻性的系統及方法。

離子植入技術被用於將離子植入半導體以便製造積體電路，已超過30年。傳統上，這樣的離子植入使用3種類型的離子植入機：中電流、高電流及高能量植入機。在高電流植入機中所包含之離子源通常包括具有高縱橫比(aspect ratios)之狹縫形式的引出孔，以便改善空間電荷之效應。從這樣的離子源所引出的一維離子束可被聚焦成為一橢圓形剖面，以在一上面入射有該離子束的晶圓上產生一實質上圓形的離子束剖面。

有些最近的商用高電流離子植入機使所謂的帶狀離子束撞擊至一晶圓上，以將離子植入其中，該帶狀離子束在名義上呈現一維剖面。使用這樣的帶狀離子束對於晶圓處理提供幾個優點。例如，該帶狀離子束可以具有一超出該晶圓之直徑的長尺寸因此可以保持靜止不動，只在正交於該離子束之傳播方向的一個維度上掃描該晶圓而在該整個晶圓上植入離子。再者，帶狀離子束可容許在該晶圓上之較高電流。

然而，帶狀離子束於離子植入的使用會造成許多挑戰。舉例來說，該離子束之縱向剖面需要高均勻性，以獲得植入離子之可接受的劑量均勻性。當晶圓尺寸增加(例如，下一代450-mm晶圓取代目前主要300-mm晶圓)時，用以處理晶圓之帶狀離子束的可接受縱向均勻性之達成會更具有挑戰性。

在一些傳統離子植入系統中，將校正光學系統(corrector optics)併入離子束線中，以在離子束輸送期間改變離子束之電荷密度。然而，如果離子束剖面在從離子源引出後立即呈現高的不均勻性，或者由於空間電荷負載(space charge loading)或離子束輸送光學系統(beam transport optics)所引起的像差，此方法通常無法產生足夠的離子束均勻性。

於是，需要可解決上述缺點之增強型的離子植入系統。特別地，需要用於離子植入之改良型系統及方法，其包括用以產生具有期望能量且沿著離子束線之期望離子束剖面的離子束之增強型系統及方法。

在一態樣中，揭露一種用以改變帶狀離子束之能量的系統，其包括一校正裝置，其配置成用以接收一帶狀離子束並調整沿著該離子束之縱向尺寸的電流密度剖面；至少一減速/加速元件，其界定一用以在該離子束通過該至少一減速/加速元件時，減速或加速該離子束之減速/加速區域；一聚焦透鏡，其用以減少該離子束沿著其橫向尺寸發散；以及一靜電彎管(electrostatic bend)，其配置在該減速/加速區域之下游，以促使該離子束之偏向。

在一些具體例中，該校正裝置可以包括沿著該離子束之縱向尺寸堆疊的複數個隔開電極對，每一對電極分開，以形成一用於該離子束通過之間隙，其中該等電極對係配置成藉由靜電電壓之施加而成為可個別偏壓的，以便局部地使該離子束沿著縱向尺寸偏向。可以使用各種不同的電極類型。在一些具體例中，該等電極對可以包括平板電極，其配置成大致平行或垂直於一由該離子束之傳播方向及其橫向尺寸所形成之平面。該系統可以進一步包括至少一電壓源，其用以施加該等靜電電壓至該校正裝置之電極對。

與該至少一電壓源連接之控制器可以控制該等靜電電壓至該等電極對之施加。舉例來說，該控制器可以配置成指示該電壓源，施加靜電電壓至該等電極對，以局部地使該離子束之至少一部分偏向，以便增加沿著該離子束之縱向尺寸的電流密度剖面之均勻性。

該控制器可以配置成用以：例如，在該離子束通過分析磁鐵(analyzer magnet)或一上面入射有該離子束之基板的平面附近後，根據該離子束之測量得的電流密度剖面決定對該校正裝置之電極對所施加的該等靜電電壓。

在一些具體例中，該控制器係配置成用以施加時變電壓至該校正裝置之電極對。例如，該控制器可以配置成用以在時間上改變對該校正裝置之電極對所施加的電壓，以便促使該離子束沿著該縱向尺寸振盪運動。該離子束之振盪運動可以例如在約10mm至約20mm之範圍內呈現例如等於或小於約20mm之振幅。舉例來說，該振盪之頻率可以在約1Hz至約1kHz之範圍內。

該聚焦透鏡可以包括至少一聚焦元件，例如，一對隔開以形成一用以接收該離子束之間隙的相對電極。再者，該減速/加速元件可以包括一對隔開以形成一用以接收該離子束之橫向間隙的電極。該聚焦元件及該減速/加速元件可以彼此相對地配置，以在其間形成一間隙，以及可以維持在不同的電位，以便離子通過該間隙，會促使該等離子減速或加速。

在一些具體例中，該等聚焦電極中之至少一者可以包括一配置成用以減少該離子束沿著它的縱向尺寸發散之彎曲上游側端面。例如，該聚焦電極之上游側端面可以是具有約1m至約10m之曲率半徑的凹面。

在一些具體例中，該至少一減速/加速元件係配置在該校正裝置之下游側及該至少一聚焦元件係配置在該減速/加速元件之下游側。

該聚焦元件可以相對於該靜電彎管配置而在其間形成一間隙，其中使該聚焦元件及該靜電彎管保持在不同的電位，以在該間隙中形成一適用以減少該離子束沿著該橫向尺寸發散之電場。

在一些具體例中，該靜電彎管包括一內電極及一相對外電極，其等保持在不同電位，以便促使該離子束之偏向。該靜電彎管可以進一步包括一配置在該內電極之下游側且相對於該外電極之中間電極，其中該內電極及該中間電極係配置成被施加有獨立電位。在一些情況中，可以使該外電極及該中間電極保持在相同的電位。

在一些具體例中，該靜電彎管之外電極包括一上游部及一下游部，其以相對於彼此成某一角度方式來配置，以便該下游部能捕獲在該離子束中所存在之中性粒子的至少一部分。該等上游及下游部可以一體地構成該外電極，或者它們可以是電性地耦接之個別部分。

在一些具體例中，該系統可以進一步包括另一校正裝置，其設置在該靜電彎管之下游側，該另一校正裝置係配置成用以調整該離子束沿著該縱向尺寸之電流密度剖面。在一些組合中，此下游校正裝置可以包括沿著該離子束之縱向尺寸堆疊的複數個隔開電極對，每一對電極分隔開以形成一用於該離子束通過之間隙，其中該等電極對係配置成藉由靜電電壓之施加而成為可個別偏壓的，以便局部地使該離子束沿著該縱向尺寸偏向。

在一些具體例中，使該等校正裝置之電極對沿著該離子束之縱向尺寸彼此錯開。例如，可以使該下游校正裝置之電極對(沿著該離子束之縱向尺寸)相對於該上游校正裝置之個別電極對垂直地偏移有該等校正裝置之電極的縱向高度之一半(像素大小的一半)。

在一些具體例中，該系統可以進一步包括另一聚焦透鏡(在此，亦稱為一第二聚焦透鏡)，其設置在該另一校正裝置之下游側，以便減少該離子束沿著該橫向尺寸發散。再者，在一些情況下，可以在該另一聚焦透鏡之下游側配置一電接地元件。該電接地元件包括例如一對電接地電極，其分隔開以允許該離子束在其間通過。該第二聚焦透鏡可以包括至少一聚焦元件，其相對於該接地元件配置成在其間形成一間隙，其中該聚焦元件與該接地元件間之電位差在該間隙中產生電場，以便減少該離子束沿著該橫向尺寸發散。

在其它態樣中，揭露一種用以使帶狀離子束減速之系統，其包括至少一減速元件，其界定一用以接收該帶狀離子束之區域及使其離子減速；至少一對偏向電極，其分隔開以在其間接收該減速離子束及促使其偏向；以及一校正裝置，其配置成用以提供一用於該偏向離子束通過之通道及調整該離子束在非分散平面(non-dispersive plane)中之電流密度剖面。

在一些具體例中，該校正裝置可以包括沿著該離子束之縱向尺寸堆疊的複數個隔開電極對，每一對電極分開，以形成一用於該離子束通過之間隙，其中該等電極對係配置成藉由靜電電壓之施加而成為可個別偏壓的，以便局部地使該離子束沿著縱向尺寸偏向。在一些具體例中，該複數個隔開電極對可以包括內外相對電極及一配置在該內電極之下游側且相對於該外電極之中間電極，其中該外電極、該內電極及該中間電極係配置成保持在獨立的電位。舉例來說，可以使該內電極及該外電極保持在不同的電位，以便促使該離子束之偏向，然而使該外電極及該中間電極保持在相同的電位。該外電極可以包括一上游部及一下游部，其中該下游部係以相對於該上游部成某一角度方式來配置，以便捕獲在該離子束中所存在之中性粒子。在一些實施例中，該外電極之上游部及下游部一體地構成該外電極。

該系統可以進一步包括用以施加該等靜電電壓至該校正裝置之電極對的至少一電壓源。可以設置一與該至少一電壓源連接之控制器，以便調整被施加至該校正裝置之電極對的電壓。舉例來說，該控制器可以根據例如該接收離子束之測量電流密度剖面決定對該校正裝置之電極對所施加的電壓。

該系統可以進一步包括一聚焦透鏡，其配置成用以減少該離子束沿著其橫向尺寸發散。該聚焦透鏡可以包括至少一聚焦元件，例如，一對電極，其分隔開以允許離子束在其間通過。在一些具體例中，一電接地元件，例如，一對隔開電極，係配置在該聚焦元件之下游側。該電接地元件可以相對於該聚焦元件設置以在其間形成一間隙。可以使該接地元件及該聚焦元件保持在不同的電位，以便在該間隙中形成一適用以減少該離子束沿著該橫向尺寸發散之電場。

在另一態樣中，揭露一種離子植入系統，其包括一離子源，其適用以產生一帶狀離子束；一分析磁鐵，其用以接收該帶狀離子束及產生一質量選擇(mass-selected)帶狀離子束；以及一校正系統，其配置成用以接收該質量選擇帶狀離子束及調整該離子束沿著其縱向尺寸之電流密度剖面，以產生一沿著該縱向尺寸具有大致均勻電流密度剖面之輸出帶狀離子束。

在一些具體例中，該校正系統可以進一步配置成用以使該接收質量選擇離子束之離子減速或加速，以便產生一沿著該縱向尺寸具有大致均勻電流密度剖面之減速/加速輸出帶狀離子束。在一些具體例中，該輸出帶狀離子束沿著該縱向尺寸呈現一具有等於或小於約5%之均方根(RMS)偏差或不均勻性的電流密度剖面。例如，該輸出帶狀離子束可以沿著該縱向尺寸呈現一具有等於或小於約4%或者等於或小於約3%或者等於或小於約2%或者等於或小於約1%之RMS偏差或不均勻性的電流密度剖面。

在一些具體例中，在上述離子植入系統中之校正系統可以進一步包括一用以減少該帶狀離子束沿著其橫向尺寸發散之聚焦透鏡。再者，在一些具體例中，該校正系統可以配置成移除在該質量選擇離子束中所存在之中性粒子(例如，中性原子及/或分子) 的至少一部分。例如，該校正系統包括一靜電彎管，其用以在該等中性粒子持續沿它們的傳播方向傳播，以被一離子束截捕器(beam stop)(例如，該靜電彎管之外電極的一部分)捕獲下改變在該離子束中之離子的傳播方向。

該離子植入系統可以進一步包括一用以保持一基板(例如，晶圓)之終端站(end-station)，其中該輸出帶狀離子束傳播至該終端站，以入射在該基板上。在一些具體例中，該校正系統可以配置成用以調整該離子束之傳播方向，以便該輸出帶狀離子束沿著一與該基板表面成某一期望角度(例如，90度角)之方向入射在該基板之表面上。

在一些具體例中，該離子植入系統之校正系統可以促使該離子束之振盪運動，以便改善該輸出帶狀離子束在該基板中所植入之離子的劑量均勻性。

在一些具體例中，該離子植入系統之校正系統可以包括至少一校正裝置，其用以調整該離子束沿著該縱向尺寸之電流密度剖面。這樣的校正裝置可以包括例如沿著該離子束之縱向尺寸堆疊的複數個隔開電極對，每一對電極分開，以形成一用於該離子束通過之間隙，其中該等電極對係配置成藉由靜電電壓之施加而成為可個別偏壓的，以便局部地使該離子束在該非分散平面中偏向。該離子植入系統亦可以包括至少一電壓源，其用以施加電壓至該校正裝置之電極對；以及一控制器，其與該至少一電壓源連接，以便調整對該等電極對所施加之電壓。

在一些態樣中，揭露一種用以改變帶狀離子束之能量的方法，其包括使一帶狀離子束通過一存在有電場之區域中，以便使該離子束之離子減速或加速、調整該帶狀離子束沿著其縱向尺寸之電流密度剖面及減少該帶狀離子束沿著其橫向尺寸發散。減少該離子束之發散的步驟包括使該離子束通過一聚焦透鏡。

在一些具體例中，該帶狀離子束可以具有在約10keV至約100keV間之初始能量。在一些具體例中，使該離子束之離子減速或加速之步驟以大約1至大約30的範圍之因數改變該離子束之能量。

調整該離子束沿著它的縱向尺寸之電流密度剖面的步驟可以包括使用一校正裝置，其適用以局部地使該離子束沿著該縱向尺寸偏向，以便沿著該縱向尺寸產生一大致均勻電流密度剖面。

在一些態樣中，揭露一種在基板中植入離子之方法，其包括從一離子源引出一帶狀離子束；使該帶狀離子束通過一分析磁鐵，以產生一質量選擇帶狀離子束；調整該質量選擇帶狀離子束沿著其至少一縱向尺寸之電流密度剖面，以產生一沿著該縱向尺寸具有大致均勻電流密度剖面之輸出帶狀離子束；以及導引該輸出帶狀離子束至一基板上，以便將離子植入該基板中。

在一些具體例中，可以配置一校正裝置，以實施調整該質量選擇帶狀離子束之電流密度剖面的步驟。舉例來說，一校正裝置可以調整該質量選擇帶狀離子束之電流密度剖面，以便獲得一呈現大致均勻電流密度剖面之離子束。

在一些具體例中，該離子植入方法可以進一步包括使該質量選擇帶狀離子束之離子減速或加速，以便該輸出帶狀離子束具有一不同於該質量選擇帶狀離子束之能量的能量。

在一些具體例中，植入離子劑量可以在約10¹²cm^-2至約10¹⁶cm^-2之間。離子電流可以是例如數十微安(例如，20微安)至數十毫安(例如，60毫安)，例如，約50微安至約50毫安間，或者例如，約2毫安至約50毫安間。

在許多的離子植入應用中，即使當一加速/減速系統運作而使所接收的離子以適度減速比減速時，一由兩個分開電極所構成且配置在該加速/減速系統之下游測的靜電彎管(例如，上述靜電彎管)可以有效地使一離子束彎曲而不會造成該離子束之顯著角發散(「散開(blow-up)」)。然而，已被發現的是，在一配置成以高減速比使離子減速之減速系統的下游側之一傳統靜電彎管的使用可能造成該等離子之過度聚焦(over-focusing)，此在該離子束穿越下游組件時，會轉而造成該離子束之散開。該離子束之散開會造成離子損失及會干擾該離子植入系統之操作。此外，在一些傳統離子植入系統中，需要高電壓之聚焦透鏡的使用可能例如因發弧(arcing)及經由電荷交換反應以中性原子/分子形式所產生之污染物而造成瞬間離子束不穩性。下面所論述之本技術的一些態樣係有關於這些問題之解決。

在一態樣中，揭露一種離子植入系統，其包括一減速系統，其配置成用以接收一離子束及使該離子束以至少2的減速比減速；以及一靜電彎管，其配置在該減速系統之下游側，以便促使該離子束之偏向。該靜電彎管包括一第一電極對，其配置在該減速系統之下游側，以便接收該減速離子束，該第一電極對具有分開之一內電極及一外電極，以允許該離子束在其間通過；一第二電極對，其配置在該第一電極對之下游側且具有分開之一內電極及一外電極，以允許該離子束在其間通過；以及一最後電極對，其配置在該第二電極對之下游側且具有分開之一內電極及一外電極，以允許該離子束在其間通過。該等第一、第二及最後電極對係配置成可以獨立偏壓的。在一些具體例中，使該最後電極對之每一電極保持在小於該第二電極對之任一電極所保持之電位的電位。亦使該第一電極對之電極相對於該第二電極對之電極保持在較低電位。

在一些具體例中，該減速系統係配置成用以提供在約5至約100範圍內(例如，在約10至約80範圍內，或者在約20至約60範圍內，或者在約30至約50範圍內)之減速比。

在一些具體例中，使該等電極對之每一者的內電極保持在小於那個電極對之個別外電極所保持之電位的電位，以便促使一由帶正電粒子所構成之離子束的偏向。

該第一電極對之內外電極相對於該第二電極對之一個別電極可以構成某一個角度。再者，該最後電極對之內外電極的每一者相對於該第二電極對之一個別電極可以構成某一角度。

在一些具體例中，使該等第一及最後電極對之外電極保持在一第一電位V₁及使該等第一及最後電極對之內電極保持在一第二電位V₂。再者，使該第二電極對之內電極電接地及使該第二電極對之外電極保持在一第三電位V₃。該電壓V₁可以大於該電壓V₂。舉例來說，V₁可以在約0V至約-30kV之範圍內，V₂可以在約0V(零伏特)至約-30kV(負30kV)之範圍內，以及V₃可以在約0V至約+30kV之範圍內。

在一些具體例中，該離子束係一帶狀離子束，而在其它具體例中，該離子束係一圓形離子束。

在一些具體例中，該減速系統所接收之離子束具有在約10keV至約60keV之範圍內(例如，在約10keV至約20keV之範圍內)之離子能量及在約0.1mA至約40mA之範圍內(例如，在約5mA至約40mA之範圍內)的離子電流。

在一些具體例中，該減速系統包括一減速元件，其與一下游聚焦元件分離，以便在其間界定一間隙。該減速系統可以包括兩個相對分離等電位電極部，在其間提供一用於該離子束通過之通道。該聚焦元件亦可以包括兩個等電位分離電極部，在其間提供一用於該離子束通過之通道。在一些具體例中，可以使該減速元件及該聚焦元件之每一者的分離電極部在它們的頂端及底端處連接，以構成例如一方形電極。使該減速元件及該聚焦元件之電極保持在不同的電位，以在該間隙中提供電場，以便使所接收之離子束減速。當該離子束穿過該間隙時，該電場亦可促使該離子束之聚焦。

該離子植入系統可以進一步包括一離子源，其用以產生該離子束；以及一分析磁鐵，其配置在該離子源之下游側及在該減速系統之上游側，以便接收該離子源所產生之該離子束及產生一質量選擇離子束。

在一相關態樣中，揭露一種離子植入系統，其包括一用以促使一離子束之偏向的靜電彎管，其中該靜電彎管包括一第一電極對，其具有分開之一內電極及一外電極，以允許該離子束在其間通過；一第二電極對，其配置在該第一電極對之下游側且具有分開之一內電極及一外電極，以允許該離子束在其間通過；以及一最後電極對，其配置在該第二電極對之下游側且具有分開之一內電極及一外電極，以允許該離子束在其間通過。使該最後電極對之每一電極保持在小於該第二電極對之任一電極所保持之電位的電位，以及使該第一電極對之電極相對於該第二電極對之電極保持在較低電位。再者，使該等電極對之每一者的內電極保持在小於那個電極對之個別外電所保持的電位之電位。

在上述離子植入系統之一些具體例中，使該等第一及最後電極對之外電極保持在一第一電位(V₁)及使該等第一及最後電極對之內電極保持在一第二電位(V₂)。再者，使該第二電極對之內電極電接地及使該第二電極對之外電極保持在一第三電位(V₃)。該電壓V₁可以比該電壓V₂更正。舉例來說，V₁可以在約0V至約-30kV(負30kV)之範圍內，V₂可以在約0V至約-30kV之範圍內，以及V₃可以在約0V至約+30kV之範圍內。

在一些具體例中，該離子植入系統可以進一步包括一配置在該靜電彎管之下游側的對切透鏡(split lens)。該對切透鏡可以包括一具有一彎曲下游端面之第一電極對及一具有一彎曲上游端面之第二電極對，其中該兩個電極對之端面彼此分離，以在其間形成一間隙。該等第一及第二電極對係配置成可獨立偏壓的。例如，使該等第一及第二電極對偏壓，以便在該間隙中產生用以使通過該對切透鏡之離子束聚焦的電場。

在另一態樣中，揭露一種離子植入系統，其包括一靜電彎管，其用以接收一離子束及促使其偏向；以及一對切透鏡，其配置在該靜電彎管之下游。該對切透鏡包括一具有一彎曲下游端面之第一電極對及一具有一彎曲上游端面之第二電極對，其中該兩個電極對之端面彼此分離，以在其間形成一間隙。該等第一及第二電極對係配置成可獨立偏壓的，例如，以在該間隙中產生用以使通過該對切透鏡之該離子束聚焦的電場。該離子植入系統可以進一步包括一加速/減速系統，其配置在靜電彎管之上游側；以及一質量分析器，其配置在該加速/減速系統之上游側，用以接收一離子束及產生一質量選擇離子束。在一些具體例中，該靜電彎管可以包括一第一電極對、一第二電極對及一最後電極對，它們的每一者具有分開的一內電極及一外電極，以允許該離子束在其間通過。該3個電極對係配置成可獨立偏壓的。例如，使該最後電極對之每一電極可以保持在小於該第二電極對之任一電極所保持之電位的電位，以及使該第一電極對之電極亦可以相對於該第二電極對之電極保持在較低電位。在一些具體例中，使該等第一及最後電極對之外電極保持在一第一電位(V₁)及使該等第一及最後電極對之內電極保持在一第二電位(V₂)。在一些具體例中，V₁比V₂更正。再者，可以使該第二電極對之內電極電接地，以及可以使該第二電極對之外電極保持在一第三電位(V₃)。

再者，藉由參考下面詳細敘述與相關圖式，可以了解本教示之各種態樣。該等圖式簡述如下。

10‧‧‧離子植入系統

12‧‧‧離子源

14‧‧‧引出電極

16‧‧‧抑制電極

18‧‧‧聚焦電極

19‧‧‧接地電極

20‧‧‧分析磁鐵

20a‧‧‧可變大小質量解析孔

22‧‧‧校正系統(減速/加速系統)

24‧‧‧終端站

25‧‧‧基板保持器

26‧‧‧基板

28‧‧‧電子槍

28a‧‧‧陰極

28b‧‧‧陽極

30‧‧‧電子槍

30a‧‧‧陰極

30b‧‧‧陽極

32‧‧‧電離室

34‧‧‧電漿電極

36‧‧‧引出電極

38‧‧‧電磁線圈總成

40‧‧‧狹縫

40a‧‧‧氣體進料器

40b‧‧‧氣體進料器

40c‧‧‧氣體進料器

40d‧‧‧氣體進料器

40e‧‧‧氣體進料器

42‧‧‧校正裝置

44‧‧‧控制器

46‧‧‧減速/加速元件

46a‧‧‧減速/加速電極

46b‧‧‧減速/加速電極

48‧‧‧聚焦元件

48a‧‧‧聚焦電極

48b‧‧‧聚焦電極

50‧‧‧間隙區域

52‧‧‧靜電彎管

52a‧‧‧外電極

52b‧‧‧內電極

52c‧‧‧中間電極

53‧‧‧間隙

54‧‧‧校正裝置

56‧‧‧聚焦元件

56a‧‧‧電極

56b‧‧‧電極

58‧‧‧間隙

60‧‧‧接地元件

60a‧‧‧電接地電極

60b‧‧‧電接地電極

62‧‧‧間隙

100‧‧‧波形產生器

102‧‧‧剖面儀

200‧‧‧減速/加速系統

202‧‧‧狹縫

204‧‧‧校正裝置

206‧‧‧減速/加速元件

206a‧‧‧電極部

206b‧‧‧電極部

208‧‧‧下游聚焦元件

208a‧‧‧電極部

208b‧‧‧電極部

210‧‧‧間隙

212‧‧‧靜電彎管

213‧‧‧間隙

214‧‧‧電極對

214a‧‧‧外電極

214b‧‧‧內電極

215‧‧‧間隙

216‧‧‧電極對

216a‧‧‧外電極

216b‧‧‧內電極

218‧‧‧電極對

218a‧‧‧外電極

218b‧‧‧內電極

219‧‧‧內電極部

220‧‧‧校正裝置

221‧‧‧電壓源

222‧‧‧聚焦元件

223‧‧‧電壓源

224a‧‧‧接地電極部

224b‧‧‧接地電極部

225‧‧‧電壓源

226‧‧‧終端站

227‧‧‧控制器

228‧‧‧晶圓

300‧‧‧植入系統

302‧‧‧孔

304‧‧‧校正裝置

306‧‧‧減速/加速系統

308‧‧‧靜電彎管

308a‧‧‧彎曲外電極

308b‧‧‧彎曲內電極

310‧‧‧對切透鏡

312‧‧‧電極對

312a‧‧‧彎曲下游端面

314‧‧‧電極對

314a‧‧‧彎曲上游端面

316‧‧‧彎曲間隙

317‧‧‧校正裝置

318‧‧‧聚焦元件

320‧‧‧接地電極

400‧‧‧離子植入系統

402‧‧‧狹縫

404‧‧‧校正裝置

406‧‧‧減速/加速系統

408‧‧‧E-bend

410‧‧‧對切透鏡

412‧‧‧校正裝置

414‧‧‧聚焦電極

416‧‧‧接地電極

1100‧‧‧離子植入系統

1200‧‧‧電極對

1201‧‧‧電極對

1202‧‧‧內電極

1203‧‧‧外電極

1204‧‧‧電極對

1205‧‧‧電極對

1206‧‧‧電極對

1300‧‧‧傳統E-bend

1300a‧‧‧內電極

1300b‧‧‧外電極

1302‧‧‧電極對

1304‧‧‧電極對

1306‧‧‧電極對

DP‧‧‧下游部

E1‧‧‧電極對

E1a‧‧‧電極

E1b‧‧‧電極

E2‧‧‧電極對

E2a‧‧‧電極

E2b‧‧‧電極

E3‧‧‧電極對

E4‧‧‧電極對

E4a‧‧‧電極

E4b‧‧‧電極

E5‧‧‧電極對

E6‧‧‧電極對

E7‧‧‧電極對

E8‧‧‧電極對

E9‧‧‧電極對

E10‧‧‧電極對

H‧‧‧縱向尺寸

R1‧‧‧曲率半徑

UF‧‧‧上游面

UP‧‧‧上游部

V1‧‧‧電壓源

V2‧‧‧電壓源

V3‧‧‧電壓源

V4‧‧‧電壓源

V5‧‧‧電壓源

V6‧‧‧電壓源

V7‧‧‧電壓源

V8‧‧‧電壓源

V9‧‧‧電壓源

V10‧‧‧電壓源

V11‧‧‧電壓源

V12‧‧‧電壓源

V13‧‧‧電壓源

V14‧‧‧電壓源

V15‧‧‧電壓源

V16‧‧‧電壓源

V17‧‧‧電壓源

V18‧‧‧電壓源

V19‧‧‧電壓源

V20‧‧‧電壓源

W‧‧‧橫向尺寸

圖1綱要性地描繪一帶狀離子束；圖2A綱要性地描繪依據本教示之一具體例的一離子植入系統；圖2B綱要性地描繪在圖2A之離子植入系統中所使用的依據本教示之一具體例的一校正系統；圖2C係圖2B所示之校正系統的一部分之示意側剖面圖；圖3A係一用以產生帶狀離子束之離子源的局部示意圖；圖3B係圖3A之離子源的另一局部示意圖；圖3C係圖3A及3B之離子源的另一局部示意圖；圖4根據下面關於圖3A-3B所示之離子源描繪由一離子源所產生之一示範性帶狀離子束的電流剖面；圖5綱要性地描繪一適用於本教示之一具體例中的校正系統；圖6綱要性地描繪一通過依據本教示之一具體例的一校正裝置之帶狀離子束；圖7A綱要性地描繪一通過依據本教示之一具體例的一校正裝置之帶狀離子束，該校正裝置係配置成用以施加橫向電場至該離子束之至少一部分；圖7B綱要性地描繪一通過依據本教示之一具體例的一校正裝置之帶狀離子束，該校正裝置係配置成用以施加縱向電場至該離子束，以便促使其偏向；圖7C綱要性地描繪一用以施加至圖7B所示之校正裝置的電極對之斜坡電壓；圖8A綱要性地描繪一通過依據本教示之一具體例的一校正裝置之帶狀離子束，該校正裝置係配置成用以促使該離子束之縱向振盪運動；圖8B綱要性地描繪一用以施加至圖8A所示之校正裝置的電極對之三角形電壓；圖9係圖2A、2B及2C所示之離子植入系統的局部示意圖，其進一步描繪一用以測定離子束之電流剖面的離子束剖面儀；圖10A描繪未校正帶狀離子束之模擬電流剖面為高度之函數；圖10B顯示示範性電壓可以被施加至圖2A、2B及2C所示之離子植入系統的校正裝置中之一的電極對，以提供圖10A所示之離子束剖面的粗校正及經由這樣的粗校正所獲得之部分校正離子束的模擬剖面；圖10C顯示示範性電壓可以被施加至圖2A、2B及2C所示之離子植入系統的另一校正裝置之電極對，以改善圖10B所示之部分校正離子束的均勻性及以此方式所獲得之校正離子束的模擬剖面；圖11A綱要性地描繪依據一具體例之離子植入系統，其中使用一由3個電極對所構成之靜電彎管；圖11B係在分散平面中圖11A中所示之離子植入系統的示意局部視圖

圖11C係在非分散平面中圖11A所示之離子植入系統的不同示意局部視圖；圖11D綱要性地描繪用以施加電壓至該靜電彎管之電極的電壓源及一用以控制該等電壓源之控制器；圖12A顯示一離子束通過一在減速比60下操作之減速系統及一由兩個隔開電極所構成之下游靜電彎管的理論模擬結果；圖12B顯示一離子束通過一在減速比60下操作之減速系統及一由3個電極對所構成之下游靜電彎管的理論模擬結果；圖13A顯示一具有能量30keV及電流25mA之As離子束通過一由兩個隔開電極所構成之靜電彎管的理論模擬結果；圖13B顯示一具有能量30keV及電流25mA之As離子束通過一由3個串聯電極對所構成之靜電彎管(E-bend)的理論模擬結果；圖14A係在一具有一配置在一靜電彎管之下游的對切透鏡之離子植入系統的分散平面中之局部示意剖面圖；圖14B係在圖14A所示之離子植入系統的非分散平面中的局部示意側視圖；以及圖15係在一使用一由3個電極對所構成之靜電彎管及一配置在該靜電彎管之下游的對切透鏡之離子植入系統的分散平面中之局部示意圖。

在一些態樣中，本教示係有關於一種離子植入系統(在此，亦稱為離子植入機)，其包括一用以產生一帶狀離子束之離子源及一用以確保該帶狀離子束在一上面入射有該離子束之基板處至少沿著該離子束之縱向尺寸呈現一大致均勻電流密度剖面的校正系統。在一些情況下，當輸送該離子束至一基板，以便將離子植入該基板中時，可以使用該校正系統及在該離子植入系統之離子束線中的其它光學元件，以大致維持一從一離子源引出之帶狀離子束的剖面(例如，在約5%或更佳範圍內)。

在一些具體例中，依據本教示之離子植入系統包括一具有兩個階段(一離子束注入階段，接著是一離子束校正階段)之離子束線，其亦可以任選地包含一用以使該離子束減速或加速之機制。該注入階段可以包括離子束產生及質量選擇。在一些具體例中，該離子束校正階段可以包括校正器陣列及減速/加速光學元件。在一些具體例中，該離子束線係可配置成用以將離子植入300-mm基板(例如，經由一大致350-mm高之帶狀離子束)或450-mm基板(例如，經由一大致500-mm高之帶狀離子束)中。例如，該離子束線可以包含一適合於不同基板尺寸之可更換離子光學配置套件。該離子光學配置套件可以包括例如一用以從一離子源引出一離子束之引出電極、減速/加速階段光學元件及在離子植入機之終端站中的基板處理組件，例如，更換末端作用器(replacement end effector)及FOUPs(前開式晶圓傳送盒)。

下面描述本教示之各種示範性具體例。這些具體例中所使用之術語具有它們在該項技藝中的一般意思。為了更清楚，定義下面術語。

在此所使用之術語「帶狀離子束」意指具有被定義為它的最大尺寸(在此，亦稱為該離子束之縱向尺寸)與它的最小尺寸(在此，亦稱為該離子束之橫向尺寸)之比率的縱橫比之離子束，該比率至少為約3，例如，等於或大於10，或者等於或大於20，或者等於或大於30。一帶狀離子束可以呈現各種不同的剖面圖。例如，一帶狀離子束可以具有矩形或橢圓形剖面圖。圖1綱要性地描繪一具有縱向尺寸(在此，亦稱為高度)H及橫向尺寸(在此，亦稱為寬度)W之示範性帶狀離子束。在不失其一般性下，在下面本發明之各種具體例的敘述中，假設該離子束之傳播方向為沿著笛卡兒座標系統之z軸、該縱向尺寸沿著y軸及該橫向尺寸延著x軸。如下面所更詳細論述，在這多的具體例中，使用一分析磁鐵，使該離子束在一垂直於該離子束之傳播方向的平面中分散。此平面在此稱為分散平面。在下面具體例中，該分散平面對應於xz平面。一垂直於該分散平面之平面稱為非分散平面。在下面具體例中，該非分散平面對應於yz平面。

在此所使用之術語「電流密度」與在該項技藝中所使用者一致，其意指流經單位面積(例如，垂直於離子之傳播方向的單位面積)之與該等離子相關的電流。

在此所使用之術語「電流密度剖面」意指該離子束之電流密度為沿著該離子束之位置的函數。例如，沿著該離子束之縱向尺寸的離子電流密度剖面意指該離子電流密度為沿著該離子束之縱向尺寸離某一參考點(例如，該離子束之上邊緣或下邊緣或中心)之距離的函數或沿著該縱向尺寸流經單位長度之與離子相關的電流。

術語「大致均勻電流密度剖面」意指呈現最多5%之RMS變化的離子電流密度剖面。

術語「減速比」意指進入一減速系統之離子束的能量與離開該減速系統之離子束的能量之比率(亦即，該減速系統所接收之離子束的能量與該減速離子束之能量的比率)。

參考圖2A、2B及2C，依據本教示之一具體例的離子植入系統10包括一用以產生一帶狀離子束之離子源12及一以電力偏壓以有助於該離子束從該離子源引出之引出電極(puller electrode)14。以電力使一抑制電極16偏壓，以阻止中和電子(例如，該離子束經由環境氣體之離子化所產生的電子)回流至該離子源；以電力使一聚焦電極18偏壓，以減少該離子束之發散；以及一接地電極19定義該離子束之參考接地。一配置在該聚焦電極18之下游側的分析磁鐵20接收該帶狀離子束及產生一質量選擇離子束。

在一些具體例中，可以使離子源外殼及分析磁鐵框架總成與接地電位電隔離。例如，可使它們以例如-30kV浮接於接地電位以下。在一些情況下，可以選擇該浮接電壓，以便從該離子源引出該離子束及以比該離子束在一上面入射有該離子束來將離子植入其中之基板處的能量高之能量對該離子束實施質量分析。在另一選擇中，可以引出並質量分析該離子束，以及隨後使該離子束加速而以較高能量入射在該基板上。

再次參考圖2A-2C，如下面所更詳細地論述，該示範性離子植入系統10進一步包括一校正系統22，其用以調整沿著至少該離子束之縱向尺寸(例如，在該離子束之非分散平面中)的該離子束之電流密度剖面，以產生一沿著至少它的縱向尺寸呈現大致均勻電流密度剖面之輸出帶狀離子束。再者，該校正系統22可調整該離子束之橫向大小，例如，減少該離子束沿著該橫向尺寸(例如，在該分散平面中)發散，以確保該輸出離子束具有一期望橫向大小。

在一些具體例中，例如下面所論述者，該校正系統22可以進一步提供該質量選擇帶狀離子束之減速/加速。以此方式，可以獲得一具有期望能量及大致均勻電流密度剖面之輸出帶狀離子束。在不失其一般性下，在下面所論述之具體例中，該校正系統22亦稱為一減速/加速系統。然而，應該了解到，在一些具體例中，該校正系統22可以不提供該離子束之減速或加速。

該示範性離子植入系統10進一步包括一終端站24，該終端站24包括一用以將一基板26保持在離開該校正系統22之該帶狀離子束的路徑中之基板保持器(substrate holder)25。在此具體例中，可以在該項技藝中所已知之方式沿著一正交於該離子束之傳播方向的尺寸掃描該基板保持器，以使該基板之不同部分暴露於該離子束，以便將離子植入其中。在一些具體例中，該離子束之縱向尺寸大於該基板之直徑，以便該基板沿著一垂直於該離子束之傳播方向的尺寸之線性移動可以導致離子之植入遍及該整個基板。該輸出帶狀離子束之電流密度的大致均勻性確保在整個基板上所植入離子可達成均勻劑量。

可以使用能產生帶狀離子束之各種不同離子源做為該離子源12。在發明名稱為「Ion Source Ribbon Beam with Controllable Density Profile」之美國專利第6,664,547號及發明名稱為「Ion Source,Ion Implantation Apparatus,and Ion Implantation Method」之美國專利第7,791,041號中描述可以產生帶狀離子束之離子源的一些實例，在此以提及方式併入上述美國專利之全部內容。

此具體例所使用之離子源12被描述於發明名稱為「Magnetic Field Source For An Ion Source」之美國公開申請案第2014/0265856號及發明名稱為「Ion Source Having At Least One Electron Gun Comprising A Gas Inlet And A Plasma Region Defined by An Anode And A Ground Element Thereof」之美國專利第8,994,272號中，在此以提及方式併入它們的全部內容。簡言之，參考圖3A、3B及3C，該離子源12可以包括兩個相對外部電子槍28/30，其配置在一長且窄的矩形電離室32(離子源本體)之兩端。每一電子槍可以包括一間接加熱陰極(IHCs)28a/30a及一陽極28b/30b。如圖3C所示，一板狀電漿電極34包含一成形以允許離子從該離子源引出之孔(例如，該孔可以是450mm×6mm的狹縫)。以一相似於該電漿電極之形狀且與該電漿電極隔開有一個或一個以上電絕緣間隔物(未顯示)的引出電極36來協助離子引出。在一些具體例中，可使該引出電極36相對於該離子源本體及該電漿電極偏壓有高達-5kV。

參考圖3B，使該離子源本體沈浸在由電磁線圈總成38所產生之軸向磁場中。在此具體例中，該線圈總成包括3個副線圈，其等沿著該離子源本體之長軸分佈及產生獨立且部分重疊的磁場遍及該離子源本體之頂部、中間及底部。該磁場限制該等電子槍所產生之一次電子束，因而沿著該電離室之軸線產生一明確界定的電漿柱(plasma column)。可以獨立地調整該3個線圈段之每一者所產生的磁通密度，以確保該引出離子束之電流密度大致沒有不均勻性。

參考圖3C，可以使用沿著該離子源本體之長軸所分佈的5個個別氣體進料器40a、40b、40c、40d及40e，以調整沿著該電漿柱之離子密度，其中每一氣體進料器具有自己的專屬質量流量控制器(MFC)。在此具體例中，該等電子槍之陽極及陰極以及該電漿電極及該引出電極係由石墨所製成。該電離室係由鋁所製成且其內表面塗有石墨。

可以藉由一位於該離子源外殼中之可伸縮離子束剖面儀(retractable beam profiler)分析該引出離子束。為了更清楚表達，圖4描繪離子束電流為藉由這樣的原型離子源所產生之帶狀離子束的垂直(縱向)位置之函數。沿著該縱向尺寸之電流密度剖面呈現約2.72%之RMS不均勻性。

再次參考圖2A，在此具體例中，將該離子源12所產生之離子束引出及在進入該分析磁鐵20前加速至一期望能量(例如，在5至80keV之間)。該分析磁鐵20在該非分散平面中對該離子束施加電場，以在該分散平面中使具有不同質荷比之離子分離，藉以在該分析磁鐵之聚焦平面上產生一在該分散平面中具有腰寬 (waist)之質量選擇離子束。如下面所述，一配置在該離子束腰寬附近的可變大小質量解析孔(variable size mass resolving aperture)20a允許具有一期望質荷比之離子向下游傳送至下面所更詳述論述之該系統的其它組件。

可以使用在該項技藝中所已知之各種分析磁鐵。在此具體例中，該分析磁鐵具有600mm磁極間隙之鞍型線圈設計、約90度之彎曲角度及950mm的彎曲半徑，但是亦可以使用其它磁極間隙、彎曲角度及彎曲半徑。所配置之可變大小質量解析孔20a允許具有一期望質荷比之離子向下游傳送至該減速/加速系統22。換句話說，該分析磁鐵20產生一被該減速/加速系統22接收之質量選擇帶狀離子束。

繼續參考圖2A、2B及2C，該減速/加速系統22包括一用以接收該質量選擇帶狀離子束之狹縫40。該狹縫40係足夠高，以適應該離子束之縱向尺寸，在一些具體例中，該狹縫40係600mm高，以及具有一可在一選擇範圍內(例如，在約5mm至約60mm間)連續變化之橫向尺寸(例如，在該分散平面中之尺寸)。

在該狹縫40之下游側配置一校正裝置42，以便接收通過該狹縫之該帶狀離子束。在此具體例中，如圖5所綱要性地顯示，該校正裝置42包括沿著該離子束之縱向尺寸(亦即，沿著y軸)堆疊之複數個隔開電極對E1、E2、E3、E4、E5、E6、E7、E8、E9及E10，其中每一電極對係可個別以電力偏壓的。更具體地，在此具體例中，複數個靜電電壓源V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9及V10施加獨立電壓至每一電極對，以便產生具有沿著該帶狀離子束之縱向尺寸的分量之電場，以局部地使該離子束之一個或更多部分偏向，進而調整該離子束沿著該縱向尺寸之電流密度剖面。在此具體例中，實施這樣的電流密度剖面之調整，以提高該離子束沿著它縱向尺寸(例如，在該非分散平面中)之電流密度的均勻性。該等電壓源V1、…、V10可以是獨立電壓源或可以是單一電壓源之不同模組。

每一電極對包括兩個電極，例如，電極E1a及E1b，其配置成大致平行於一由該離子束之傳播方向與它的縱向尺寸所界定之平面。使該等電極對之電極分離，以提供一可讓該離子束通過之橫向間隙。除了其它因素以外，還可以例如根據該離子束之縱向尺寸、用以校正在該離子束之縱向剖面中之不均勻性所需的解析度、在該離子束中之離子的類型來選擇電極對之數目。在一些具體例中，電極對之數目可以是例如在約10至約30之範圍內。

與該等電壓源V1、……、V10連接之控制器44可以下面所更詳細地描述之方式決定對該校正裝置之電極對施加電壓(例如，靜態電壓)，以局部地使通過該等電極對中之一個或更多電極對間的該離子束之一部分或更多部分偏向有一選擇角度，藉此調整該離子束沿著它的縱向尺寸之電流密度。

舉例來說，圖6顯示藉由靜電電壓之施加使3個電極對E5、E6及E7偏壓，以便被施加至E6的電壓大於被施加至E5及E7之電壓，進而在該離子束之陰影部分通過的區域中產生箭頭所示之電場分量，該離子束之陰影部分比該離子束之其它部分呈現高的電荷密度(在此實例中，使其它電極對維持在接地電位)。被施加至該離子束之陰影部分的電場促使那個部分之上段的向上偏向及那個部分之下段的向下偏向，藉此降低在那個部分中之電荷密度，以改善沿著該縱向尺寸之電流密度剖面的均勻性。

參考圖7A，在一些具體例中，該校正裝置42可以配置成用以施加一橫向電場至該離子束(亦即，一具有沿著該離子束之橫向尺寸的分量之電場)，以便促使該離子束之橫向偏向，例如以改變該離子束之傳播方向。更具體地，該校正裝置42可以配置成使得該等電極對之每一電極係可個別偏壓的。例如，在此具體例中，電壓源V1、…、V20可以分別施加獨立電壓(例如，靜電電壓)至該等電極對之電極(參見，例如，電壓源V1及V11配置成施加獨立電壓至該電極對E1之電極E1a及E1b)。

舉例來說，可以選擇一個或更多電極之相對電極對間的電位差，以提供該離子束之一個或更多部分的局部橫向偏向。例如，如圖7A所示，在此實例中，該等電壓源V2及V12施加不同電壓v2及v12至該等電極E2a及E2b(v12<v2)，以便促使通過這兩個相對電極間之該離子束的部分朝該電極E2b局部偏向。同時，該等電壓源V4及V14施加不同電壓v4及v14至該等電極E4a及E4b(v14>v4)，以便促使通過這兩個相對電極間之該離子束的部分朝該電極E4a局部偏向。在一些具體例中，兩個相對電極間之電位差可以是在約0V至約4kV之範圍內。

在一些情況下，可以藉由施加一電壓至在該離子束之一側上的所有電極及另一電壓至在該離子束之相對側上的所有電極，使該整個離子束橫向地偏向，例如，以改變它的傳播方向。

參考圖7B及7C，在一些具體例中，該校正裝置42可以配置成用以使該整個離子束沿著該縱向尺寸(亦即，垂直地沿著y軸)偏向。例如，如圖7C所示，該控制器44可以促使該等電壓源V1、…、V10施加一斜坡電壓至該等電極對E1、…、E10，以產生一具有沿著該離子束之縱向尺寸的分量之電場(以箭頭綱要性地顯示於圖7B中)，其可以促使該離子束之縱向偏向。

與該等電壓源V1、…、V20連接之該控制器44可以例如根據該離子束之一期望局部或整體偏向角決定對該等電極所施加之電壓。該控制器可以在該項技藝中所之方式例如根據在該離子束中之離子的電荷、一期望偏向角來決定所需要的電壓。在一些情況下，該控制器可以實施對該等電極對之電極的電壓施加，以便提供該離子束之局部橫向及縱向偏向。例如，不同電極對間之電壓差可以例如以上面關於圖6所示之方式促使局部縱向偏向，而該等電極對之電極間的電壓差可以促使局部橫向偏向。

參考圖8A，在一些具體例中，該校正裝置42可以配置成用以促使該離子束沿著它的縱向尺寸做振盪運動。在該控制器44之控制下的波形產生器100可以施加變動電壓至該等電極對中之一個或更多電極對，以造成一具有沿著該離子束之縱向尺寸(沿著y軸)的分量之變動電場，此轉而促使該離子束之時變偏向。在一些情況下，該離子束之這樣的時變偏向可以處於該離子束沿著它的縱向尺寸的週期振盪的形式。在一些情況下，這樣的振盪之振幅可以例如在約10mm至約20mm之範圍內。

舉例來說，如圖8B所綱要性地顯示，該波形產生器可以施加一三角形電壓波形至該等電極對E1、…、E10，以促使該離子束沿著它的縱向軸週期性振盪。該離子束之這樣的「擺動」可以改善在一入射有該離子束之基板中所植入的離子之劑量均勻性。振盪頻率可以例如根據該基板相對於該入射離子束之移動的速率而變動。在一些具體例中，振盪頻率可以例如在約1Hz至約1kHz之範圍內。

再次參考圖2A、2B及2C，該減速/加速系統22進一步包括一減速/加速元件46，其與一下游聚焦元件48分離，以在其間界定一間隙區域50。該減速/加速元件46包括兩個相對等位電極46a及46b，它們在其間提供一用於該離子束通過之通道。同樣地，該聚焦元件48包括兩個等位相對電極48a及48b，它們在其間提供一用於該離子束通過之通道。

在該減速/加速元件46與該聚焦元件48間之電位差的施加在該間隙區域中產生一電場，以便使該離子束之離子減速或加速。除了其它因素之外，還可以根據該等離子之能量的期望變動、該離子束之離子的類型、該離子束之使用的特定應用，以在該項技藝中之一般技術人士所已知的方式選擇在該減速/加速元件與該聚焦元件間之電位差。

舉例來說，在一些實施中，可以施加在約0至約-30(負30)kV之範圍內或在約0至約+30(正30)kV之範圍內的電壓至該等減速/加速電極46a/46b及可以施加在約0至約-5(負5)kV之範圍內的電壓至該等聚焦電極48a/48b。

參考圖2C，在此具體例中，使該等聚焦電極48a/48b中之一個或兩個的上游面(UF)彎曲，以便在間隙區域中產生電場分量，以反制該離子束在該非分散平面中(沿著該離子束之縱向尺寸)的發散。為了更清楚表達，圖2C顯示一離子束通過該間隙50，該離子束因互斥空間電荷效應而在該非分散平面中在它的縱向端點的附近呈現離子的發散。該等聚焦電極48a/48b之上游端的彎曲剖面可以配置成有助於產生一電場圖案，該電場圖案會施加校正力至這樣的發散離子，以確保該離子束之離子的大致平行傳播。舉例來說，該聚焦電極之上游端可以具有一大致凹形剖面(當從上游方向觀看時)且具有在約1m至約10m之範圍內的曲率半徑。

再次參考圖2A、2B及2C，該減速/加速系統22進一步包括一配置在該聚焦元件48之下游側且與其分離有一間隙53的靜電彎管52。在該聚焦元件48與該靜電彎管(例如，該彎管之一個或更多電極)間之電位差可以在該間隙53中產生電場，以便減少該帶狀離子束沿著其橫向尺寸發散。換句話說，在該聚焦元件48與該靜電彎管52間之間隙做為一用以減少該離子束沿著它的橫向尺寸發散之聚焦透鏡。可以例如在前述控制器44之控制下，使用一個或更多電壓源，以在該項技藝中所已知之方式施加電壓至該減速/加速元件及該聚焦元件。

在此具體例中，該靜電彎管52包括一外電極52a及一相對內電極52b。可以施加不同電位至該外電極52a及該相對內電極52b，以在該離子束通過使這些電極分離之橫向間隙時，促使該離子束偏向。舉例來說，該離子束之偏向角可以在約10度至約90度之範圍內，例如，22.5度。

在此具體例中，該靜電彎管進一步包括一中間電極52c，該中間電極52c係配置在該內電極52b之下游側且(例如，經由一間隙)與其電隔離，以允許與被施加至該內電極52b之電壓無關的電壓施加至該中間電極52c。舉例來說，在此具體例中，使該外電極52a及該中間電極52c保持在相同電位。在一些具體例中，被施加至該外電極52a之電壓可以在約0至約-20(負20)kV之範圍內及被施加至該內電極52b之電壓可以在約-5(負5)kV至約-30(負30)kV之範圍內。

該外電極52a包括一上游部(UP)及一下游部(DP)，其相對於彼此成一銳角方式來配置，以對該外電極提供一彎曲剖面。除了其它因素以外，還可以例如根據幾何限制(geometrical constraints)、在該離子束進入該減速/加速系統時，該離子束的橫向發散來選擇該外電極之上游部與下游部間的角度。在此具體例中，該外電極之上游部與下游部間的角度為約22.5度。雖然在此具體例中，該上游部及該下游部一體地構成該外電極，但是在另一具體例中，該上游部及該下游部可以是電耦接成等電位之個別電極。

如上所述，在該外電極52a與該內電極52b間之電位差在那些電極間之空間中產生電場，以便使該離子束之離子偏向。然而，當在該離子束中所存在的電中性粒子(中性原子及/或分子)(如果有的話)已進入該靜電彎管時，它們沒有偏向且持續沿著它們的傳播方向行進。結果，這些中性粒子或至少其一部分撞擊該外電極之下游部(DP)且從該離子束被移除。

可以在該靜電彎管52之下游側任選地配置用以調整該離子束沿著它的縱向尺寸(在該非分散平面中)之電流密度的另一校正裝置54。在此具體例中，該校正裝置54具有一相似於該上游校正裝置42之結構。特別地，該校正裝置54包括複數個隔開電極對，像是關於該上游校正裝置42之圖5所示的電極對，它們沿著該離子束之縱向尺寸堆疊，每一電極對在其間提供一用於該離子束之通過的橫向間隙。相似於該上游校正裝置42，該第二校正裝置54之每一電極對可以經由對每一電極之電壓的施加(例如，經由相似於圖5所示之關於該校正裝置42的電壓源V1、…、V10之複數個電壓源)來個別偏壓。如果需要的話，以此方式，該第二校正裝置54可以使該離子束之一個或更多部分局部地偏向，以進一步改善該離子束沿著它的縱向尺寸的電流密度之均勻性。以此方式，該兩個校正裝置42及54可合作地確保從該減速/加速系統22離開的該帶狀離子束沿著它的縱向尺寸呈現高的電流密度均勻性。

上述控制器44亦與用以施加電壓至該第二校正裝置54之電極對的電壓源連接。該控制器可以下面所更詳述的方式決定對該等電極對所施加之電壓及可促使該等電壓源施加那些電壓至該等電極對。

相似於該上游校正裝置42，該第二下游校正裝置54可以配置成以上述方式造成該離子束的橫向偏向及/或該離子束沿著它的縱向尺寸的振盪運動。再者，該下游校正裝置54亦可以配置成例如以上述關於該上游校正裝置42之方式造成該整個離子束的縱向(垂直)偏向。

如上所述，在此具體例中，該外電極52a及該中間電極52c保持在相同電位。此可以改善及較佳地防止在該離子束通過該靜電彎管與該第二校正裝置間之間隙時，不期望的電場分量造成該離子束的任何擾動。

在此具體例中，使該下游第二校正裝置54之電極對沿著該離子束之縱向尺寸相對於該上游校正裝置42之電極對錯開。換句話說，使該校正裝置54之每一電極對相對於該上游校正裝置42之一個別電極對垂直地(沿著該離子束之縱向尺寸)偏移。這樣的偏移可以是例如該等校正裝置之電極的縱向高度之一半(像素大小的一半)。以此方式，該等校正裝置42及54可以更精細解析度(例如，對應於像素大小的一半之解析度)促使該離子束之各種不同部分的局部偏向。

在此具體例中，使該等校正裝置42及54彼此適當地分離，以限制對它們的電極所施加之電壓至小於約2kV，此可以改善該等校正裝置之操作的穩定性及亦可以該等電極對沿著該縱向尺寸的緊密排列。

雖然在此具體例中使用兩個校正裝置，但是在其它具體例中可以只使用單一校正裝置，以改善該離子束沿著它的縱向尺寸的電流密度之均勻性，例如，可以使用該校正裝置42或該校正裝置54。例如，在使從該分析磁鐵所接收之離子束減速的一些具體例中，可以只使用該下游校正裝置54。

繼續參考圖2A以及圖2B及2C，在該第二校正裝置54之下游側任選地配置另一聚焦元件56且使該另一聚焦元件56與該第二校正裝置54分離有一間隙58。相似於該上游聚焦元件48，該第二聚焦元件56包括一對相對電極56a及56b，它們在其間提供一用於該離子束之通過的通道。在該第二校正裝置54之一個或更多電極對與該等第二聚焦電極56a/56b間之電位差會在該間隙58中造成電場，該電場在該離子束通過該間隙時，可以減少該離子束沿著它的縱向尺寸發散。

在一些具體例中，對該等聚焦電極56a及56b所施加之電壓可以在約0至約-10(負10)kV之範圍內。

該系統進一步包括一接地元件60，該接地元件具有一對相對電接地電極60a及60b，它們係配置在該等第二聚焦電極 56a及56b之下游側且彼此分離而形成一間隙62。該等相對接地電極60a及60b構成一電接地導管(electrically grounded duct)，該離子束經由該電接地導管朝該終端站24離開該減速/加速系統。

在一些具體例中，該減速/加速系統22缺少該第二校正裝置54及該第二聚焦元件58。

在該等聚焦電極56a及56b與該等接地電極60a及60b間之電位差導致在該間隙62內之電場分量的產生，此在該離子束通過該間隙時，可以減少該離子束沿著它的橫向尺寸發散。再者，在此具體例中，例如，相似於該等電極48a/48b之上游面(邊緣)，使該等電極60a及60b之上游面(邊緣)彎曲，以減少該離子束沿著它的縱向尺寸發散。因此，該等透鏡間隙58及62共同提供一第二聚焦透鏡，以便減少該離子束沿著它的橫向及縱向尺寸發散。

在許多的具體例中，離開該減速/加速系統之該輸出帶狀離子束沿著它的縱向尺寸呈現一具有等於或小於約5%或等於或小於約4%或等於或小於約2%及較佳地小於約1%的RMS不均勻性之電流密度剖面。這樣的帶狀離子束可以具有大於一上面入射有該離子束之基板的直徑(例如，大於約300mm或大於約450mm)之縱向長度。因此，該基板沿著橫向尺寸之線性運動可以導致大致均勻劑量的離子在該基板中之植入。

在一些具體例中，可以使用該輸出帶狀離子束，將在約10¹²至約10¹⁶cm^-2之範圍內的離子劑量植入一基板中。在一些這樣的具體例中，在該基板上所入射之該帶狀離子束的電流可以例如在約數十微安(例如，約20微安)至約數十毫安(例如，約60毫安)之範圍內，例如，在約50微安至約50毫安之範圍內，或者在約2 毫安至約50毫安之範圍內。

在一些具體例中，可以以下面方式決定對該等校正裝置42及54所施加之電壓。最初，可以測量離開該分析磁鐵20之帶狀質量選擇離子束(在此亦稱為未校正離子束)的電流密度。例如，藉由在只對該靜電彎管之電極施加電壓下使該未校正離子束通過該減速/加速系統22，以使該大致未受干擾之離子束行進至該終端站，進而達成上述目的。

可以使用一配置在該終端站中之電流測量裝置，測量該未校正離子束之電流密度剖面。舉例來說，圖9綱要性地描繪一可伸縮地配置在該離子植入系統之終端站24中的剖面儀(profiler)102。可以使用各種束流剖面儀(beam current profiler)。例如，在一些具體例中，該束流剖面儀可以包括一列法拉第杯(Faraday cups)，以測量為高度之函數的該離子束之電流剖面。在其它具體例中，該離子束剖面儀可以包括一可以移動橫越該離子束之電流測量板。該離子束剖面儀與該控制器44連接，以提供關於該離子束沿著它的縱向尺寸之電流剖面的資訊。該控制器44可以使用此資訊，以決定對該等校正裝置及/或其它元件(例如，聚焦元件)所施加之必要電壓。例如，該控制器可以使用此資訊，決定對該等校正裝置之電極對所施加的電壓，以改善該離子束沿著它的縱向尺寸之電流密度剖面的均勻性。

舉例來說，圖10A顯示以一些高度區塊(height bins)描繪具有40keV之能量及30mA之總電流的模擬未校正磷離子束之離子電流的直方圖。此直方圖顯示出相對於一均勻性窗口(uniformity window)該離子束之電流密度的局部不均勻性。在此實例中，該末校正離子束以不同高度區塊呈現離子電流具有約12.5%的RMS變化量。

再次參考圖9，該控制器44可以從該離子束剖面儀102接收關於該未校正離子束之電流密度剖面的資訊(例如，在上述直方圖中所示之資訊)及可以使用該資訊，決定對該等校正裝置中之一的電極對所施加之電壓(例如，在圖10A、10B及10C所示之實例中，初始配置該下游校正裝置54)，以提供該離子束沿著它的縱向尺寸之電流密度的第一次校正。

在一些具體例中，該控制器可以比較在每一高度窗口中之測量電流與一參考值。如果該測量電流與該參考值間之差超過一臨界值，例如，百分之1或2，則該控制器可以促使一個或更多電壓源施加電壓至一個或更多讓對應於那個高度窗口之離子束部分通過其間的電極對，以便使在那個部分中之電流更靠近該參考值。如上所詳述，此可藉由促使該離子束沿著它的縱向尺寸局部偏向來達成。

舉例來說，該控制器可以促使被耦接至該第二校正裝置54之電極對的電壓源施加圖10B所示之電壓至該等電極對，以便使該離子束在它的中心處散焦及使該離子束在它的上邊緣處聚焦。例如，可以施加電壓至讓對應於60-90mm高度窗口之離子束的部分通過其間之電極，以降低在此部分中之電流密度。以此方式，可以改善該離子束之電流密度的均勻性。

接著，可例如以上述在校正中測量該未校正離子束之電流密度的方式，測量經過該等校正裝置中之一(例如，在此實例中，該下游校正裝置)校正的該部分校正離子束之電流密度剖面。

舉例來說，圖10B所示之直方圖描繪模擬離子電流為沿著一藉由只使用該第二校正裝置所獲得之離子束的縱向尺寸之高度窗口的函數，以改善圖10A所示之未校正離子束的電流密度。此部分校正離子束在該均勻性窗口內呈現約3.2%之離子束電流的RMS偏差(相較於該未校正離子束所呈現之12.5%變化量，是有改善的)。

再次參考圖9，該控制器44可以接收關於該部分校正離子束之電流密度剖面的資訊，以便決定對該上游校正裝置42之電極對所施加之電壓，以進一步提高該離子束剖面之均勻性。換句話說，該上游校正裝置可以提供該離子束剖面之精細校正。

舉例來說，圖10C顯示可以施加電壓至該第一校正裝置42，以在該均勻性窗口內進一步提高該離子束剖面之均勻性。此圖亦呈現用以描繪在使用該等第一及第二校正裝置42及54來校正具有圖10A所示之剖面的該未校正離子束之均勻性時的離子束電流之模擬剖面的直方圖。此直方圖顯示該兩個校正裝置之組合校正效果導致在該均勻性窗口內具有約1.2%之離子電流的RMS偏差之電流密度剖面。換句話說，在此實例中，該兩個校正裝置之組合校正效果導致該離子束沿著該縱向尺寸的電流密度剖面之均勻性有大約1個數量級的改善。

在其它具體例中，可以先配置該上游校正裝置42，以提供離開該質量分析器之該帶狀離子束的電流密度剖面之粗略校正，以及接著，可以配置該下游校正裝置54，以提供該離子束之電流密度剖面的更精細校正。

如上所述，可以各種不同方式來配置該減速/加速系統22。舉例來說，在一些具體例中，可以將該等減速/加速電壓設定為零，以便該系統22只做為一校正系統而沒有促使在該離子束中之離子的減速及/或加速。

可以使用依據本教示之離子植入系統，將各種離子植入各種基板中。離子的一些實例包括但不侷限於磷離子、砷離子、硼離子、像BF₂ ⁺、B₁₈H_x ⁺及C₇H_x ⁺之分子離子。基板的一些實例包括但不侷限於矽、鍺、磊晶(例如覆以多晶矽)晶圓、絕緣層上有矽(SIMOX)晶圓、像SiC或SiN之陶瓷基板、大陽能電池及在生產平板顯示器中所使用之基板。基板形狀之一些實例包括圓形、方形或矩形。

在一些具體例中，可以藉由使用在一加速/減速系統之下游側所配置的3對串聯電極，實施一靜電彎管。如下面所更詳細描述，當在一減速模式中操作該加速/減速系統，以使一接收離子束以至少2的減速比(例如，以在約5至約100之範圍內的減速比)減速時，該靜電彎管之這樣的實施可以是特別有利的。在此所使用之術語減速比意指進入該減速系統之離子束的能量相對於離開該減速系統之該離子束的能量之比率(亦即，該減速系統所接收之離子束的能量相對於該減速離子束的能量之比率)。

圖11A、11B及11C綱要性地描繪依據這樣的具體例之一離子植入系統1100。如下面所更詳細描述，除了以3對靜電偏壓電極實施該靜電彎管之外，該離子植入系統1100係相似於上面關於圖2A、2B及2C所示之離子植入系統10。更具體地，相似於上述離子植入系統10，該離子植入系統1100包括該離子源12，其用以產生一離子束；該引出電極14，其以電力偏壓以有助於該離子束從該離子源引出；該抑制電極16，其以電力偏壓，以阻止中和電子回流；該聚焦電極18，其以電力偏壓，以減少該離子束之發散；以及該接地電極19，其定義該離子束之參考接地。該分析磁鐵20係配置在該聚焦電極18之下游側，以接收該帶狀離子束及產生一質量選擇離子束。

該離子植入系統1100進一步包括一減速/加速系統200，其包括一用以接收該質量選擇離子束之狹縫202；以及一校正裝置204，其相似於上述校正裝置。該減速/加速系統200進一步包括一減速/加速元件206，其與一下游聚焦元件208分離，以在其間界定一間隙210。如上面關於該離子植入系統10所述，該減速/加速元件206包括兩個相對等位電極部206a及206b，它們在其間提供一用於該離子束之通過的通道。在此具體例中，使該等電極部206a及206b在它們的頂端及底端處連接，以構成一矩形電極。同樣地，該聚焦元件208包括兩個等位電極部208a及208b，它們在其間提供一用於該離子束之通過的通道。

在該減速/加速元件206與該聚焦元件208間之電位差的施加在該間隙區域210中產生電場，以便使該離子束減速或加速。在此具體例中，當在該減速模式中操作時，在該減速/加速元件206與該聚焦元件208間所施加之電位可以至少2之減速比(例如，在約5至約100之範圍內)促使通過該間隙210之該離子束減速。

舉例來說，為了達成減速比，可以施加在約-5kV至約-60kV之範圍內的電壓至該減速/加速元件206之電極部206a及206b及可以施加在約0V至約-30kV(負30kV)之範圍內的電壓至該聚焦元件208之電極部208a及208b。

在此具體例中，在該聚焦元件208之下游側配置一包括3個電極對(214、216及218)之靜電彎管212(在此，亦稱為E-bend 212)，以接收該離子束及使該離子束偏向。然而，當在該離子束中所存在的電中性粒子(中性原子及/或分子)(如果有的話)已進入該靜電彎管時，它們沒有偏向且持續沿著它們的傳播方向行進。相似於先前具體例，該靜電彎管可以使該離子束以在約10度至約90度之範圍內的某一個角度(例如，22.5度)偏向。

該第一電極對124包括一內電極214b及一外電極214a，它們被隔開，以允許該離子束在其間通過。該第二電極對216亦包括一內電極216b及一外電極216a，它們被隔開，以允許該離子束在其間通過。同樣地，該最後電極對218包括一內電極218b及一外電極218a，它們被隔開，以允許該離子束在其間通過。以相對於該等第一及最後電極對之個別電極成某一角度(例如，該離子束之全偏向角的一半，該全偏向角例如是在約5度至約45度之範圍內的偏向角)方式配置該第二電極對之每一電極。

如下面所更詳細描述，該第一電極對214之電極保持在小於該第二電極對216之電極所保持的電位之電位。再者，該最後電極對218之每一電極保持在小於該第二電極對216之任一電極所保持的電位之電位。另外，在該離子束包括帶正電離子的這個具體例中，該等電極對之每一者的內電極保持在小於那個電極對之個別外電極所保持的電位之電位，以便產生一用以在該離子束通過該等電極間時彎曲該離子束之電場。換句話說，該內電極214b保持在比該外電極214a低的電位，該內電極216b保持在比該外電極216a低的電位，以及該內電極218b保持在比該外電極218a低的電位。

更具體地，參考圖11B，在此具體例中，該第一電極對214之外電極214a及該最後電極對218之外電極218a保持在相同電位(V₁)以及該第一電極對214之內電極214b及該最後電極對218之內電極218b保持在相同電位(V₂)，其中V₂小於V₁(例如，V₂可以是-25kV及V₁可以是-15kV)。再者，使該第二電極對216之內電極216b電接地及使該第二電極對之外電極216a保持在電位V₃，其中V₃大於V₁及V₂之每一者。

舉例來說，該電位V₁可以在0V(零伏特)至約-20kV之範圍內，以及該電位V₂可以在0V(零電伏)至約-30kV之範圍內。再者，該電位V₃可以在0至約+30kV之範圍內。

參考圖11D，在此具體例中，一電壓源221施加該電壓V₁至該等電極214a及218a，一電壓源223施加該電壓V₂至該等電極214b及218b，以及一電壓源225施加該電壓V₃至該電極216a。在其它具體例中，該等電壓源可以施加不同樣式的電壓至該等電極。一控制器227可以控制該等電壓源，以便施加期望電壓至該等電極。

該3個電極對(214、216及218)之排列在像在此所述使用於一離子束線中一減速系統之下游側時，可以提供一些優點。具體地，當操作該減速系統以便提供高減速比，例如大於約2之減速比時，可以使該離子束在橫越該減速間隙(例如，上述間隙210)時經歷強的聚焦效應(focusing effect)。這樣強的聚焦可以產生一過度聚焦離子束，該過度聚焦離子束可能在橫越一下游靜電彎管時呈現顯著的發散(「散開(blow-up)」)及因而撞擊該彎管之電極或其它下游組件的那些電極。

使用該等分段電極對214、216及218做為該靜電彎管，可以減輕此問題。更具體地，該等分段電極對214、216及218呈現強的聚焦能力，以校正因該減速系統使該離子束經歷強聚焦所造成的該離子束之高度發散，以便在離子沒有明顯損失(較佳地，沒有任何損失)於該彎管之電極或其它下游組件之那些電極下確保該離子束將離開該靜電彎管及到達下游晶圓。例如，當該離子束進入在該第一電極對與該第二電極對間之間隙213時，可能使該離子束散焦。當該離子束進入該第二電極對216之電極間的空間及該第二電極對與該最後電極對間之間隙215時，該離子束會經歷強的聚焦力，但是一些情況下，該離子束會在該間隙215中經歷小的聚焦力。

為了進一步更清楚表達，圖12A顯示一離子束通過一減速系統及一由兩個隔開電極所構成之下游傳統靜電彎管的理論模擬。具體地，在此具體例中，該減速系統包括兩個電極對1200及1201，其中該電極對1200維持在-29.5kV的電壓及該電極對1201維持在-5kV的電壓。再者，該靜電彎管之內電極1202維持在-0.75kV的電壓及該靜電彎管之外電極1203維持在-0.47kV的電壓。另外，假定進入該減速系統之離子束包括30keV之能量的帶正電離子。該離子束通過該減速系統，使該離子束之能量減少至0.5keV。換句話說，該減速系統呈現60的減率比。模擬結果顯示此高減速比在焦點A處導致該離子束之過度聚焦，以致於該離子束呈現交叉且足夠快速地發散，進而撞擊該靜電彎管在其遠端處的外電極及下游組件。

相較下，圖12B顯示離子束通過一減速系統及隨後通過一以3個個別電極對來實施之靜電彎管的理論模擬。相似於前述模擬，該減速系統係由分別保持在-29.5kV及-5.5kV的電壓之兩個電極對1200及1201所構成。在此模擬中，以上述方式藉由使用3個電極對1204、1205及1206，來實施該靜電彎管，其中該等第一及最後電極對1204及1206之內電極保持在-0.75kV的電位及它們的外電極保持在-0.68kV的電位。使該第二電極對之內電極接地及使它的外電極保持在+0.73kV的電位。相似於先前模擬，該離子束以30keV之能量連入該減速系統及以0.5keV之減少能量離開該減速系統(對應於60的減速比)。雖然相似於先前模擬，該高減速比導致該離子束之過度聚焦及因而當該離子束進入該靜電彎管時造成它的發散，但是本教示之靜電彎管校正此發散，以在沒有離子損失於例如該靜電彎管之電極或該等下游組件之那些電極下確保該離子束會離開該靜電彎管及該等下游組件。

藉由使用上述3個電極對實施之該靜電彎管的另一優點在於：它可以有助於高電流離子束之聚焦。在施加高電壓至該彎管的電極之E-bend中，通常在該彎管內具有少數的背景電子。沒有這些電子會使該離子束之電荷中和變得困難，其中該電荷中和可以抑制離子束「散開」。

具體地，在傳統E-bend中，因為用以提供這樣的E-bend有足夠聚焦能力所需的電壓會非常高(例如，-30kV至-60kV)，所以離子束「散開」的問題對於高離子束能量(例如，大於約30ekV之能量)及高離子束電流來說會變得明顯。

例如，圖13A顯示一具有30keV的能量及25mA的電流之模擬離子束通過一具有保持在-25kV之電位的內電極1300a及保持在-12kV之電位的外電極1300b之傳統E-bend 1300。該離子束在一下游晶圓上的寬度為169mm。模擬結果顯示該離子束之「散開」造成離子損失及在該下游晶圓上的較寬離子束斑點，該離子束斑點會必定大於該晶圓之掃描及降低製程生產量。

相較下，圖13B顯示一具有30keV的能量及25mA的電流之模擬離子束通過依據本教示之一E-bend，該E-bend係由3個電極對1302、1304及1306所構成，其中該等電極對1302及1306之內電極維持在-25kV的電壓及那些電極對之外電極維持在-13.65kV的電壓。使該電極對1304之內電極接地及它的外電極維持在+16kV的電壓。模擬結果顯示由3個個別電極對所構成的該E-bend防止該離子束之散開及在沒有離子損失下允許該離子束橫越該彎管及該等下游組件。

再次參考圖11A、11B及11C，在此具體例中，該電極218a包括一配置在該內電極218b之下游側且與其(例如，經由一間隙)電隔離的內電極部219。在此具體例中，使該電極部219在它的頂端及底端處耦接至該電極218a之外電極部，以便構成一完整矩形出口電極，該完整矩形出口電極在該E-bend之出口處的該帶狀離子束之周圍附近界定一大致均勻電位，以便維持該離子束之帶狀。該離子植入系統1100進一步包括另一任選校正裝置220，其配置在該靜電彎管之下游側，以便調整該離子束沿著它縱向尺寸(在該非分散平面中)的電流密度。另一聚焦元件222係任選地配置在該第二校正裝置之下游側。該離子植入系統進一步包括相對接地電極部224a及224b，該等相對接地電極部224a及224b構成一可讓該離子束通過以進入一終端站226之電接地導管，其中在該終端站226中保持一晶圓228，以便使它暴露於該離子束。

一由這3個個別電極對所構成之E-bend的使用並非侷限於使用帶狀離子束之離子植入系統。更確切來說，這樣的E-bend亦可以運用在例如使用圓形離子束之其它離子植入系統中的一減速系統之下游側。本教示之另一態樣係有關於在該離子植入系統之一靜電彎管的下游側所配置之一做為出口透鏡的對切透鏡(split lens)之使用。

例如，圖14A及14B係這樣的植入系統300之部分示意圖，相似於上述植入系統10之該植入系統300包括一用以從一上游質量分析器(未顯示)接收一質量選擇離子束的孔302。該離子植入系統300進一步包括一校正裝置304、一配置在該校正裝置304之下游側的減速/加速系統306及一配置在該減速/加速系統之下游側的靜電彎管308。在此具體例中，該靜電彎管周括一彎曲外電極308a及一彎曲內電極308b，其中在這些電極間之電壓差的施加導致在其間的空間中產生電場，以便使一在該等電極間通過之離子束彎曲。

不像上述離子植入系統10，在此具體例中，在該靜電彎管308之下游側配置一對切透鏡310。該對切透鏡310包括一對電極312及另一對電極314，其中該電極對312包括一彎曲下游端面312a及該電極對314包括一彎曲上游端面314a。該等電極對之兩個彎曲端面藉由其間的彎曲間隙316而彼此分離。在一些具體例中，該等透鏡312及314之每一彎曲端面的特徵在於在約250mm至約1000mm之範圍內的曲率半徑(例如，對於電極對312而言，顯示為R1)。

可以獨立地使該等電極對312及314偏壓成不同的電位。例如，可以施加電位V₁至該電極對312及可以施加另一電位V₂至該電極對314。如果V₁及V₂被選擇成使得V₁>V₂，則可以形成一強垂直散焦透鏡(strong vertically de-focusing lens)。另一方面，如果V₁<V₂，則可以形成一強垂直聚焦透鏡(strong vertically focusing lens)。舉例來說，該等電位V₁及V₂可以在約0V至約-20kV之範圍內。在一些實施中，縱使該靜電彎管之電極維持在較高電位，可以選擇V₁及V₂成接近接地電位(例如，在約0V至約-5kV之範圍內)。當在減速模式操作該離子植入系統時，此可以有助於降低及較佳地去除能量污染(energy contamination)。

更具體地，在一些情況下，當在該E-bend之下游側使用一傳統透鏡而不是該對切透鏡時，可能需要施加高電壓至該透鏡之電極，以便提供高能量離子束(例如，具有在約30keV至60keV之範圍內的能量之離子束)之垂直聚焦。當該離子束通過該透鏡時，這樣的高電壓會導致該離子束之能量的暫時增加，此轉而造成某些離子在橫越該透鏡時遭遇電荷交換反應。因為該透鏡相對於一下游晶圓通常配置在直的視線上，所以這樣的電荷交換反應會導致被植入該下游晶圓中之中性原子/分子的形成。此外，施加高電壓至該透鏡之電極，會導致電弧形成，此會造成該離子束短暫的不穩定性。

諸如上述透鏡310之對切透鏡可以改善該E-bend之垂直聚焦能力，同時減少及較佳地去除因電弧所造成的離子束不穩定性及中性原子/分子之產生所造成的離子束污染。例如，該對切透鏡之電極的端面之曲率半徑可以足夠小(例如，取決於離子速高度而定，在約250mm至約500mm之範圍內，例如，對於300m高的離子束，該曲率半徑可以是約450mm)，以在更低透鏡電壓下垂直地允許離子束之聚焦/散焦。舉例來說，對於60keV的離子束，V₁可以是約-10Kv及V₂可以是0V，它們比在使用傳統透鏡之系統中要達成相似聚焦效應所需的電壓要低很多。

繼續參考圖14A及14B，在該對切透鏡310之下游側配置一校正裝置317，以便調整離子束沿著它的縱向尺寸(在該非分散平面中)之電流密度。可以在該第二校正裝置之下游側任選地配置另一聚焦元件318。該離子植入系統進一步包括一接地電極320，其構成一可讓該離子束通過以進入一終端站(未顯示)之電接地導管，其中在該終端站中保持一晶圓(未顯示)，以便使它暴露於該離子束。

使用該對切透鏡310之另一優點在於：它允許緊接在該校正裝置317後發生空間電荷中和。相較之下，在使用像透鏡318而不是該對切透鏡310之傳統透鏡的系統中，空間電荷中和之離子束輸送之開始可能被移至該接地導管電極320深處，此可能在高電流下導致離子束散開。

亦可以在一包括3個電極對之E-bend(例如，上述之E-bend 212)的下游側使用一依據本教示之對切透鏡(例如，上述對切透鏡310)。舉例來說，圖15顯示這樣的離子植入系統400之部分示意圖，該離子植入系統400包括一用以接收一離子束之狹縫402、一校正裝置404、一減速/加速系統406、一由3個個別電極對所構成之E-bend 408、一對切透鏡410、另一校正裝置412、一聚焦電極414及一用以提供一用於該離子束進入一內部配置有晶圓之終端端的導管之接地電極416。被施加至該E-bend 408之電極的電壓可以在上述關於該E-bend 212之範圍內。

在此技術領域中具有通常技術之人士將察覺到可以在不脫離本發明之範圍內對上述具體例實施各種變更。