TWI910580B

TWI910580B - 離子束處理裝置、離子束處理系統及離子束處理方法

Info

Publication number: TWI910580B
Application number: TW113111105A
Authority: TW
Inventors: 亞歷山大利坎斯奇; 尼爾巴夫辛格喬普拉; 彼得Ｆ庫魯尼西; 安東尼雷諾; 約瑟Ｃ歐爾森; 法蘭克辛克萊
Original assignee: 美商應用材料股份有限公司
Priority date: 2023-04-05
Filing date: 2024-03-26
Publication date: 2026-01-01

Abstract

一種離子束處理裝置、離子束處理系統及離子束處理方法。離子束處理裝置可包括設置於會聚離子束總成的下游的電動質量分析(EDMA)總成。EDMA總成可包括第一級，第一級包括：第一上部電極，設置於束軸線上方；以及第一下部電極，設置於束軸線下方且與第一上部電極相對。EDMA總成亦可包括第二級，第二級設置於第一級的下游且包括：第二上部電極，設置於束軸線上方；以及第二下部電極，設置於束軸線下方。EDMA總成可更包括設置於第一級與第二級之間的偏轉總成，偏轉總成包括：阻擋件，沿著束軸線設置；上部偏轉電極，設置於阻擋件的第一側上；以及下部偏轉電極，設置於阻擋件的第二側上。

Description

離子束處理裝置、離子束處理系統及離子束處理方法

本揭露大體而言是有關於離子束裝置，且更具體而言，是有關於能進行質量分析的離子注入機。

離子注入是藉由轟擊將摻雜劑或雜質引入至基板中的製程。離子注入系統(「離子注入機」)可包括離子源及基板平台或處理腔室，所述基板平台或處理腔室容納欲接受注入的基板。所述離子源可包括用於在其中產生離子的腔室。束線離子注入機可包括一系列束線組件，例如質量分析儀、準直器以及使離子束加速或減速的各種組件。

離子注入機束線的有用功能是對具有不同質量的離子進行分離，以使得離子束可被形成為具有對工件或基板進行處置所期望的離子，而不期望的離子在束線組件中被攔截而不會到達基板。在已知系統中，此質量分析功能是由分析磁體來提供，此組件將全部具有相同能量的離子的束彎曲成曲線，進而達成所需的分離，所述曲線的半徑相依於離子質量。然而，此種磁體龐大、昂貴且笨重，而且佔據離子注入機的一大部分成本及功耗。

為了注入相對較低能量(例如，低於近似50千電子伏的能量)的離子，已開發出緊湊型離子束系統。該些離子束系統可包括電漿腔室，所述電漿腔室用作離子源且相鄰於容納欲接受注入的基板的處理腔室而放置。可使用提取柵(grid)或其他提取光學設備自電漿腔室提取離子束以將離子束以所期望的束形狀(例如，帶狀束)提供至基板。在後者的該些系統中，由於對於安裝磁性分析儀(如上文所論述)的大小/空間考量以及成本，可省略質量分析。因此，此類緊湊型離子束系統的使用可能僅限於其中對注入物種的純度無嚴格要求的應用。

最近，已提出一種用於離子束處理系統的方法，其中電動質量分析(electrodynamic mass analysis，EDMA)組件用於在較已知束線離子植入機緊湊的離子束處理裝置中產生經質量分析離子束。此種方法應用高頻場來過濾掉具有不想要的質量的離子。然而，迄今為止設想的EDMA設計可能無法為具有目標質量的離子產生可接受的高通量(flux)，尤其是在高總體束電流下進行操作時。

鑒於該些及其他的考量而提供本揭露。

在一個實施例中，提供一種裝置。所述裝置可包括設置於會聚離子束總成的下游的電動質量分析(EDMA)總成。EDMA 總成可包括第一級，第一級包括：第一上部電極，設置於束軸線上方；以及第一下部電極，設置於束軸線下方且與第一上部電極相對。EDMA總成亦可包括第二級，第二級設置於第一級的下游且包括：第二上部電極，設置於束軸線上方；以及第二下部電極，設置於束軸線下方。EDMA總成可更包括設置於第一級與第二級之間的偏轉總成，偏轉總成包括：阻擋件，沿著束軸線設置；上部偏轉電極，設置於阻擋件的第一側上；以及下部偏轉電極，設置於阻擋件的第二側上。

在另一實施例中，提供一種離子束處理系統，所述離子束處理系統包括：離子源腔室，用於產生作為連續離子束的離子束；會聚束總成，用於沿著束軸線輸出作為會聚離子束的所述離子束；以及電動質量分析(EDMA)總成。EDMA總成可包括：第一級，用於接收所述會聚離子束且在第一上部電極與第一下部電極之間施加第一RF訊號；以及第二級，設置於所述第一級的下游且用於在第二上部電極與第二下部電極之間施加第二RF訊號。EDMA總成亦可包括偏轉總成，偏轉總成設置於所述第一級與所述第二級之間且包括阻擋件、上部偏轉電極及下部偏轉電極，所述阻擋件沿著所述束軸線設置，所述上部偏轉電極設置於所述阻擋件的第一側上，所述下部偏轉電極設置於所述阻擋件的第二側上。

在另一實施例中，一種方法可包括將離子束作為連續離子束沿著束軸線引導至電動質量分析(EDMA)總成的第一級中。所述方法可包括使用以第一頻率施加的第一AC電壓訊號而使所述離子束在所述EDMA總成的所述第一級處沿著不與所述束軸線平行的軌跡偏轉。所述方法亦可包括在位於所述第一級的下游的阻擋件處阻擋所述離子束的第一部分的沿著所述束軸線的路徑，其中所述離子束的第二部分作為集束離子束通過所述阻擋件。所述方法可更包括使用以所述第一頻率施加的第二AC電壓訊號而使所述集束離子束在所述EDMA總成的位於所述阻擋件的下游的第二級處偏轉，其中所述離子束的第三部分離開所述EDMA總成。

10、100:離子束處理系統

12:離子源腔室

14、14A、310:離子束

14B:BF+離子

14C:F+離子

20、20A:EDMA總成

22:第一上部電極

24:第一下部電極

30:第一級

32:第一級電源

34:第二級電源

36:偏轉電源

38:控制器

40:第二級/級

42:第二上部電極

44:第二下部電極

50、50A:偏轉總成

52、52A:上部偏轉電極

54、54A:下部偏轉電極

56、56A:阻擋件

57:束軸線

58:出口隧道

60:能量過濾器/靜電能量過濾器

62:電極

64:等電位場線

66、210:會聚離子束

70:基板

102、200、250:會聚離子束總成

202:第一電極

204:抑制電極

206:散焦電極

208:接地電極

302:電場

602:B⁺會聚束

1000、1100、1200:製程流程

1002、1004、1006、1008、1102、1104、1106、1202、1204、1206:方塊

A:對稱軸

B⁺:離子/電流離子束/電流/離子束/束/分量

BF⁺、BF⁺、F⁺:離子/物種/分量

BF₂ ⁺:離子/物種/電流

C:中心

x、y:軸/方向

z:軸

圖1A顯示根據本揭露各種實施例的根據第一場景進行操作的離子束處理系統。

圖1B顯示根據本揭露其它實施例的另一離子束處理系統。

圖1C顯示如經過圖1B所示離子束處理系統而輸送的表示B⁺離子的離子細束的電腦模擬。

圖1D、圖1E、圖1F及圖1G顯示在圖1C所示情況下針對四種不同離子的離子物種輸送的電腦模擬。

圖2A示出會聚離子束總成的一個具體實施例。

圖2B顯示會聚離子束總成的另一實施例。

圖3A繪示出根據本揭露又一些實施例的EDMA總成。

圖3B顯示結合有靜電能量過濾器的EDMA總成的操作的場景。

圖4顯示由根據本揭露實施例佈置的EDMA總成產生的離子束的示例性模擬束輪廓，其繪示出作為時間的函數的束電流。

圖5A繪示出不具有不對稱偏轉總成的EDMA總成中的硼離子束的能量分散。

圖5B繪示出根據本揭露實施例的具有不對稱偏轉總成的EDMA總成中的硼離子束的能量分散。

圖6A至圖6C示出根據本揭露實施例的EDMA總成在一種場景下的操作。

圖6D至圖6F示出圖6A所示EDMA總成在第二種場景下的操作。

圖7A至圖7C示出圖6A所示EDMA總成在第三種場景下的操作的實施例。

圖8A至圖8C示出圖6A所示EDMA總成的變型的操作，在所述變型中，第一級中的RF電極的長度不同於第二級的RF電極的長度。

圖9A至圖9C示出實施例，在所述實施例中，除了第二級的長度被調整之外，圖9A所示模擬的參數相同於為圖6A指定的參數。

圖10呈現出根據本揭露實施例的製程流程。

圖11呈現出根據本揭露其他實施例的另一製程流程。

圖12呈現出根據本揭露又一些實施例的另一製程流程。

圖式不一定按比例繪製。所述圖式僅是示意圖，並不旨在描繪本揭露的具體參數。所述圖式旨在繪示本揭露的示例性實施例，且因此不應被視為對範圍進行限制。在圖式中，相似編號表示相似元件。

現在將在下文中參考附圖更充分地闡述根據本揭露的裝置、系統及方法，在附圖中示出系統及方法的實施例。系統及方法可實施為諸多不同的形式，且不應被闡釋為限制於本文中陳述的實施例。而是，提供該些實施例以使得本揭露將透徹且完整，且該些實施例將向熟習此項技術者充分傳達系統及方法的範圍。

如本文中所使用，以單數形式列舉且前面帶有詞語「一(a或an)」的元件或操作被理解為亦潛在地包括多個元件或多個操作。此外，不旨在將對本揭露的「一個實施例」的引用解釋為排除亦包含所列舉特徵的附加實施例的存在。

本文中提供針對使用新型EDMA裝置的經質量分析離子注入系統的方法。

圖1A顯示根據本揭露各種實施例的離子束處理系統10。離子束處理系統10包括：離子源腔室12，用於產生作為連續離子束的離子束14；EDMA總成20，被設置成接收離子束14並產生經質量分析離子束；以及靜電能量過濾器(被示出為靜電能量過濾器60)，被佈置成產生經能量過濾且經質量分析的離子束，所述離子束被引導至基板70且被示出為離子束14A。靜電能量過濾器的結構及操作眾所習知，因此本文中將省略靜電能量過濾器60的細節。此種能量過濾器的基本操作採用設置於離子束路徑周圍的一組電極62，其中電極62施加一系列目標直流(direct current，DC)(靜態)電壓以使離子束偏轉以及使離子束加速及/或減速。藉此，靜電能量過濾器60中所產生的電場將過濾掉具有不想要的能量(不同於目標能量或目標範圍的能量)的離子物種及高能中性物種。EDMA總成20的一般功能是過濾掉具有不想要的質量的離子(雜質離子物種)並將具有目標質量的目標離子物種傳送至能量過濾器60中。

根據本揭露的各種實施例，EDMA總成20可包括用於接收離子束14的第一級30。離子束14在被接收時可具有沿著束軸線(beam axis)(即沿著所示笛卡爾座標系(Cartesian coordinate system)中的z軸)的軌跡。第一級30可在第一上部電極22與第一下部電極24之間施加第一RF訊號。在各種非限制性實施例中，本揭露的RF訊號的適合頻率可介於200千赫至100百萬赫的範圍內。

如以下論述中所詳細闡述，第一RF訊號將以有助於進行質量過濾的方式使離子束14偏轉。EDMA總成20可更包括設置於第一級30的下游的第二級40，以在第二上部電極42與第二下部電極44之間施加第二RF訊號。在一些實施例中，此第二級40可類似於第一級30而進行佈置，而在其他實施例中，第二級40可在至少一個態樣中不同於第一級30。

在一些實施例中，第一級30的電極及第二級40的電極沿著電極軸線(由x軸表示)伸長，其中電極軸線垂直於束軸線延伸。此配置可尤其適合於對帶狀束進行處置，其中帶狀束的特點是在橫截面中具有沿著x軸延伸的長軸。然而，在其他實施例中，第一級30的電極及第二級40的電極可被成形為對在橫截面中具有更等軸形狀的點束或筆形束進行處置。

EDMA總成20可更包括偏轉總成50，偏轉總成50設置於第一級30與第二級40之間且包括阻擋件56。如圖1A中所示，根據一些實施例，阻擋件56可沿著束軸線57設置，此軸線可表示位於第一級30及第二級40的上部電極與第一級30及第二級40的下部電極之間的中線。在一些實施例中，偏轉總成50可包括：上部偏轉電極52，設置於阻擋件56的第一側上；以及下部偏轉電極54，設置於阻擋件56的第二側上。注意，為了例示清晰，在圖1A及其他圖中省略用於形成EDMA總成20或類似EDMA裝置的一部分的某些壁。

如圖1A中所示，在操作中，EDMA總成20可藉由使離子束14的構成離子沿著不同軌跡偏轉來對離子束14實行質量過濾操作，以攔截質量不對應於目標離子質量的離子，同時將具有目標質量的離子傳送至能量過濾器60。在圖1A中顯示離子細束的電腦模擬，離子細束表示具有不同質量的三種不同的離子物種(在此種情形中為B⁺離子、F⁺離子14C及BF⁺離子14B)，其中用於注入至基板70中的目標離子是B⁺離子。入射離子束(意指在進入EDMA總成20之前的離子束14)可包括該些離子物種中的每一者的一些部分。大部分F⁺離子及BF⁺離子在穿過EDMA總成20時以使得該些離子被EDMA總成20中的組件攔截的方式被偏轉，進而不會被傳送至能量過濾器60。在所示模擬中，3毫安、20千伏的輸入B⁺電流被過濾，使得在基板70處達成對近似50%的B⁺電流的傳送。換言之，近似50%的B⁺離子以使得B⁺離子在阻擋件56周圍行進的方式被偏轉且在靠近束軸線57的位置處離開EDMA總成20，而不被例如出口隧道58等結構攔截。同時，如圖1A中所示，離子束14的離子在遇到阻擋件56之後可以多個集束的形式(而非作為連續離子束)離開EDMA總成20。

回想一下，在圖1A的實施例中，離子束14由以由能量及質量確定的速度行進的各別離子構成，其中離子在進入第一級30中期間一般沿著束軸線57行進。在EDMA總成20的操作期間，在第一級30中施加AC(RF)電壓訊號，以在豎直方向(Y軸)上產生具有給定最大振幅的以正弦方式發生變化的時間相關場(time-dependent field)。AC訊號是按照以下方式施加：使得在任何給定情況下，第一上部電極22由與第一下部電極24處的第二電壓訊號異相的第一電壓訊號來驅動。根據一些非限制性實施例，第一電壓訊號之間的相位偏移可理想地為180度或接近180度，例如175度、178度或179度。此種相位偏移沿著Y軸建立時間相關電場。換言之，此種電場的等電位場線將一般平行於所示笛卡爾座標系中的x-z平面定位。類似場景發生於第二上部電極42及第二下部電極44處。如表示與AC訊號的不同相位對應的不同到達時間的離子束的各種集束所示，離子束14的一些部分返回至沿著束軸線57定向的原始飛行線及原始角度(而與不同離子的相位(到達時間)無關)，或者足夠接近束軸線57且足夠接近沿著z軸的原始軌跡，進而離開EDMA總成20。表示BF⁺離子及F⁺離子的離子束14的其他部分被偏轉至使該些其他部分在EDMA總成20內被捕獲的位置及/或軌跡。

具體而言，當離子束14穿過第一級30時，離子束14的構成離子的位置及軌跡將根據所施加AC(RF)訊號的量值及頻率而波動。在正弦RF訊號的實例中，離子束14可在第一級中呈現正弦狀形狀或波狀形狀。離子束的不同部分(具有不同質量的不同物種的特性)將傾向於作為具有不同振幅的波進行傳播，其中所述波的一些部分被阻擋件56阻擋。因此，如圖所示，離子束14在通過阻擋件56之後將傾向於以集束形式佈置。此外，EDMA總成20可被設定成有利於對與具有目標質量的離子物種相關聯的集束進行傳播，如以下論述中所更詳細闡述。

有利地，第一級電源32可被佈置成在第一上部電極22與第一下部電極24之間施加第一RF電壓訊號，而第二級電源34被佈置成在第二上部電極42與第二下部電極44之間施加第二RF電壓訊號。亦可提供控制器38，以使第一RF電壓訊號的第一量值相對於第二RF電壓訊號的第二量值而獨立地發生變化。控制器38亦可被佈置成使第一RF電壓訊號的第一相位相對於第二RF電壓訊號的第二相位而發生變化。此種靈活性使得能夠根據應用而對由EDMA總成20處理的離子束的性質進行客製，以例如提高電流良率、質量過濾及/或所傳送離子的能量分散。

對圖1A所示系統進行操作所遇到的一個問題是：當具有一般彼此平行的離子軌跡的平行離子束被引導至EDMA總成20時，隨著束電流增大，空間電荷效應將傾向於減小EDMA總成20對具有目標質量的離子進行傳送的能力。在被引導至EDMA總成20的15毫安、20千伏的輸入B⁺電流離子束的一個模擬中，已觀察到所得經傳送離子束表現出原始束電流的僅20%，且經傳送離子束中F⁺離子的傳送率相對較高。

轉至圖1B，圖1B顯示根據本揭露其他實施例的另一離子束處理系統(被示出為離子束處理系統100)。在此實施例中，除了包括靜電能量過濾器60及EDMA總成20在內的圖1A的實施例的前述組件之外，離子束處理系統100亦包括會聚離子束總成102。會聚離子束總成102被佈置成產生由EDMA總成20接收的會聚離子束。針對圖1C進一步闡釋此種配置的優點。

在各種實施例中，可提供偏轉電源36，其中偏轉電源36被佈置成在偏轉總成50的阻擋件56與上部偏轉電極52及下部偏轉電極54之間施加靜態偏壓電壓。舉例而言，阻擋件56可被設定成處於地電位或負電位，而上部偏轉電極52及下部偏轉電極54二者被設定成相對於地處於正電位，例如+1千伏、+1.5千伏、+2千伏或根據被導引經過EDMA總成20的離子物種的質量及能量的任何適合的電位。

轉至圖1C，圖1C顯示如經過離子束處理系統100而輸送的表示B⁺離子的離子細束的電腦模擬。在此模擬中，將18毫安20千伏的B⁺離子束作為會聚離子束66自會聚離子束總成102引導至EDMA總成20中。注意，儘管離子束被稱為「B⁺離子束」，但離子束亦包括BF⁺、BF₂ ⁺及F⁺，但模擬僅顯示離子束的B⁺分量。

以4百萬赫的頻率及7.5千伏的峰值振幅在第一上部電極22與第一下部電極24之間施加第一RF電壓訊號。同樣以4百萬赫的頻率及7.5千伏的峰值振幅在第二上部電極42與第二下部電極44之間施加第二RF電壓訊號。注意，在此實施例中，第一RF電壓訊號的相位及第二RF電壓訊號的相位使得第一上部電極22處的電位總是相同於第二上部電極42處的電位，而第一下部電極24處的電位總是相同於第二下部電極44處的電位。同樣，如在第一上部電極22及第二上部電極42處所接收的第一RF訊號及第二RF訊號的相位相對於如在第一下部電極24及第二下部電極44處所接收的第一RF訊號及第二RF訊號的相位偏移180度。向上部偏轉電極52及下部偏轉電極54施加處於+1.5千伏電位的偏轉電壓，同時使阻擋件56接地。所產生的電場的瞬時繪示被示出為等電位場線64。

由於離子束被引導為如圖1C中所示的會聚離子束66，因此此種幾何形狀將對EDMA總成20的第一級30中的空間電荷爆炸(blow-up)進行補償，尤其是對於較高的束電流(例如所示實例中的18毫安)。注意，在許多情形中，自離子源產生的B⁺束將包括F⁺物種以及BF⁺物種，該些物種更重且將在第一級30中以更大的量存在，進而傾向於產生最強的空間電荷效應。該些重的/產生空間電荷的物種(space charge-contributing species)將傾向於在很大程度上被偏轉總成50(包括阻擋件56)過濾掉。另外，相對於上部偏轉電極52及下部偏轉電極54而對阻擋件56施加偏壓可使得能夠對由空間電荷驅動的所期望離子物種(例如第一級30中的B⁺)的過度偏轉進行調整。因此，與圖1A的實施例相比，B⁺束的傳送百分比可提高。

轉至圖1D、圖1E、圖1F及圖1G，其顯示在上述圖1D的情況下針對硼離子束及構成物種(分別對應於B⁺、F⁺、BF⁺及BF₂ ⁺)的電腦模擬離子物種輸送。如定性所示，相對較大部分的B⁺離子電流被輸送至基板70(參見圖1C針對具有參考編號的各別元件，為清晰起見在此處被省略)。關於F⁺離子物種，相對大部分的入射電流傳遞進入至第二級40(參見圖1C)中。然而，由於F⁺相對於B⁺而言質量更重，EDMA總成內的場使得F⁺離子電流以使得不會進入靜電能量過濾器60的方式被偏轉。關於主要產生空間電荷效應的較重離子物種(BF₂ ⁺及大部分BF⁺離子)，該些離子大部分在第一級30處被過濾。舉例而言，BF₂ ⁺電流實質上不在Y方向上被偏轉，使得電流本質上完全被阻擋件56攔截。

關於會聚離子束總成102，在各種實施例中，此總成可根據用於產生會聚離子束的任何適合的已知裝置來構造。圖2A示出由四極管總成形成的會聚離子束總成200的一個具體實施例。會聚離子束總成200可包括第一電極202，例如離子源的板，以最終束能量對所述板施加偏壓。相對於第一電極202而對抑制電極204施加負偏壓，以提取離子束。相對於抑制電極204而對「散焦」電極206施加正偏壓，以減慢離子束並增大束豎直大小，且在束線電位處設置「接地」電極208，以產生進入EDMA總成20的會聚離子束210。

注意，此配置不同於已知的四極管提取總成，在已知的四極管提取總成中，類似於散焦電極206的散焦電極相對於束線而保持為負，以保持束線被中和。然而，此種中和對於EDMA總成20的操作而言不是必需的。

在另一實施例中，如圖2B中所示，會聚離子束總成250可被配置為單透鏡(如圖所示具有三組電極)，在所述單透鏡中，相對於第一電極及最末電極而對中間電極施加偏壓，以產生會聚離子束260。

圖3A繪示出根據本揭露又一些實施例的EDMA總成20A。在此實例中，可如前所述對第一級30及第二級40進行配置。提供偏轉總成50A，其中阻擋件56A的中心C相對於上部偏轉電極52A及下部偏轉電極54A而設置於下游。在此實例中，上部偏轉電極52A及下部偏轉電極54A可被配置為具有如圖所示的橢圓形橫截面的桿(在x方向上伸長)。阻擋件56A亦可被配置為具有如圖所示的橢圓形橫截面的桿(在x方向上伸長)，其中橢圓的中心C位於上部偏轉電極52A及下部偏轉電極54A的下游。圖 3A亦繪示出當第一上部電極22與第一下部電極24之間存在0伏電位差時存在的電場302。此種場景中對離子的偏轉可被稱為不對稱偏轉，此乃因阻擋件56A相對於上部偏轉電極52A的位置與下部偏轉電極54A的位置不對稱。具體而言，即使不存在RF電位，亦將存在靜電場，此乃因重離子物種被假定為沿著對稱軸A引入約1千伏電位，對稱軸A之前被稱為束軸線。因此，在第一上部電極22與第一下部電極24之間所施加的0伏瞬時RF電壓下，在該些電極之間的中間存在1千伏場，如圖所示。與不具有空間電荷的情形相比，此種電位在向上方向或向下方向上為B⁺離子提供額外的推動力(kick)。

現在轉至圖3B，圖3B顯示結合有靜電能量過濾器60的EDMA總成的操作的場景，其中21千伏、18毫安的輸入B⁺束自會聚離子束總成被引導至EDMA總成20中。在第一上部電極22與第一下部電極24之間施加最大振幅為4千伏的4百萬赫的第一RF電壓訊號。類似地，在第二上部電極42與第二下部電極44之間施加最大振幅為4千伏的4百萬赫的第一RF電壓訊號。向上部偏轉電極52A及下部偏轉電極54A施加+525伏電位，同時使阻擋件56A保持處於-525伏電位。

在圖3B中，使用被施加至偏轉總成50A的電壓來對由來自重離子的空間電荷產生的對B⁺離子的額外「推動力」進行補償，尤其是在第一級30中，如圖3A處詳細闡述。注意，當使用圖1C所示配置(其中阻擋件56不相對於上部偏轉電極52及下部偏轉電極54而位於下游)時，已觀察到此種「對稱」偏轉過度對來自第二級40處的空間電荷的「推動力」進行補償。相比之下，在圖3B中，主要在會聚離子束66到達第二級40之前產生不對稱偏轉來對會聚B⁺束(離子束310)的軌跡及位置進行校正。因此，除了極佳的質量過濾之外，與如圖1C中具有對稱偏轉總成的配置相比，EDMA總成20A提供離子束310向基板70的相對較高百分比的傳送。

轉至圖4，圖4顯示由根據本揭露實施例佈置的EDMA總成產生的離子束的示例性模擬束輪廓，其繪示出作為時間的函數的束電流。如圖3B中所示，束電流作為時間的函數而變化，其脈波反映出對被偏轉至不同軌跡及位置中的連續離子束的偏轉。此電流表示相對於進入至EDMA總成中的輸入束電流而言大於50%的電流良率。

儘管EDMA配置可提供緊湊及方便的方式來達成質量分析，但使用EDMA總成遇到的一個問題是：具有給定目標質量的經過濾離子發生能量分散。圖5A繪示出不具有不對稱偏轉總成的EDMA總成中的硼離子束的能量分散，其中最大至最小能量分散為6.5千伏。

圖5B繪示出根據本揭露實施例的具有不對稱偏轉總成的EDMA總成中的硼離子束的能量分散，其中最大至最小能量分散為3.4千伏。圖5A及圖5B中的模擬情況是針對21千伏的輸入離子束(由18毫安的B⁺、18毫安的BF⁺、18毫安的BF₂ ⁺及8毫安的F⁺組成)。此曲線圖顯示在穿過EDMA總成之後的硼束分量的能量分佈。因此，本揭露實施例有利於用於達成針對經過濾離子束的實質上較小的能量分散的能力。

如前所述，預期以下實施例，在所述實施例中，可使被施加至第一級30的第一RF電壓訊號的振幅相對於被施加至第二級40的第二RF電壓訊號而獨立地發生變化，使得可使第一RF電壓訊號的振幅及/或相位相對於第二RF電壓訊號的振幅及/或相位而發生改變。

圖6A至圖6C示出根據本揭露實施例的EDMA總成在一種場景下的操作的結果。圖6D至圖6F示出圖6A所示EDMA總成20A在第二種場景下的操作的結果，在第二種場景中，除了第一級30中的RF電極處的電壓被設定至與第二級40的RF電極處的電壓的最大振幅不同的最大振幅之外，所述操作情況相同於圖6A所示操作情況。

在圖6A中，21千電子伏、18毫安的輸入B⁺會聚束602被引導經過EDMA總成20A，其中4千伏最大振幅的RF電壓訊號被提供至第一級30，且同樣4千伏最大振幅的RF電壓訊號被施加至第二級40。所述兩個不同的RF電壓訊號在所述兩個RF電壓訊號之間設置有零度相位偏移。在此實例中，第一級30沿著z的長度及第二級40沿著z軸的長度二者為12.5公分。會聚離子束是具有F⁺分量及BF⁺分量的B⁺離子束，如圖6A所示電腦模擬中所繪示。圖6B繪示出作為離子能量的函數的電流密度，顯示出3.5 千電子伏的能量分散。圖6C繪示出基板處作為時間的函數的電流(所述電流相當於9毫安)，使得電流良率為近似50%。

在圖6D中，21千電子伏、相同的18毫安的輸入B⁺會聚束602被引導經過EDMA總成，其中4千伏最大振幅的RF電壓訊號被提供至第一級30，而1千伏最大振幅的RF電壓訊號被施加至第二級40。所述兩個不同的RF電壓訊號在所述兩個RF電壓訊號之間設置有零度相位偏移。偏轉總成中設置有600伏DC偏轉。在此實例中，第一級30沿著z軸的長度及第二級40沿著z軸的長度二者為12.5公分。圖6E繪示出作為離子能量的函數的電流密度，顯示出3.0千電子伏的能量分散。圖6F繪示出基板處作為時間的函數的電流(所述電流相當於9毫安)，使得電流良率為近似50%。因此，第二級40處的最大電壓的降低可對經過濾的硼離子束產生較小的能量分散，至少對於指定的情況而言如此。

亦同時參照圖6A至圖6C，圖7A至圖7C示出其中施加於第一級30中的RF電極處的電壓訊號的相位被設定至相對於施加於第二級40的RF電極處的電壓訊號的相位而言不同的相位的實施例。除了被施加至第二級40的RF電壓訊號的相位相對於被施加至第一級30的RF電壓訊號的相位偏置(offset)達60度之外，圖7A所示模擬的參數相同於為圖6A指定的參數。圖7A中的過濾(意指質量選擇)與圖6A所示佈置的過濾不存在實質差異。然而，能量分散自3.5千電子伏減小至2.5千電子伏，如圖7B中所示，而流通量(throughput)(圖7C)增大至約10毫安，此意味著傳送百分比為近似56%。

同時參照圖6A至圖6C，圖8A至圖8C示出其中第一級30中的RF電極的長度不同於第二級40的RF電極的長度的實施例。除了第二級40的長度僅為7.6公分而非第一級30的12.5公分的長度之外，圖8A所示模擬的參數相同於為圖6A指定的參數。圖8A中的過濾(意指質量選擇)與圖6A所示佈置的過濾不存在實質差異。在此實例中，能量分散自3.5千電子伏略微增大至4千電子伏，如圖8B中所示，而流通量(圖8C)增大至約11毫安，此意味著傳送百分比為近似62%，或者相對於其中第一級30的長度及第二級40的長度為12.5公分的配置提高了>20%。

綜上所述，熟習此項技術者應認識到，可藉由對不同級的電極的物理改變與被施加至不同級的RF訊號的改變的組合來對本揭露實施例的EDMA配置進行調整，以對輸出離子束的參數進行客製。

亦同時參照圖6A至圖6C，圖9A至圖9C示出實施例，在所述實施例中，除了第二級40的長度僅為7.6公分、被施加至第二級40的電壓的最大振幅為1千伏以及第一級30處的RF電壓訊號與級40處的RF電壓訊號之間的相位偏置為60度之外，圖9A所示模擬的參數相同於為圖6A指定的參數。在此實例中，能量分散自3.5千電子伏略微減小至2.5千電子伏，如圖9B中所示，而電流(圖9C)類似，約為9毫安。

圖10呈現出根據本揭露實施例的製程流程1000。在方塊1002處，將離子束作為會聚離子束引導至電動質量分析(EDMA)總成中。在方塊1004處，當經過EDMA總成輸送離子束時，向EDMA總成的第一級施加第一RF電壓。

在方塊1006處，當經過EDMA總成輸送離子束時，在位於第一級的下游的偏轉總成的一組偏轉電極與阻擋件之間施加DC電壓。

在方塊1008處，當經過EDMA總成輸送離子束時，向EDMA總成的位於偏轉總成的下游的第二級施加第二RF電壓。

圖11呈現出根據本揭露其他實施例的附加製程流程1100。在方塊1102處，將離子束作為會聚離子束引導至電動質量分析(EDMA)總成中。

在方塊1104處，當經過EDMA總成輸送離子束時，向EDMA總成的第一級施加具有第一最大振幅的第一RF電壓。

在方塊1106處，當經過EDMA總成輸送離子束時，向EDMA總成的第二級(其中第二級位於第一級的下游)施加具有與第一最大振幅不同的第二最大振幅的第二RF電壓。

圖12呈現出根據本揭露其他實施例的又一製程流程1200。在方塊1202處，將離子束作為會聚離子束引導至電動質量分析(EDMA)總成中。在方塊1204處，當經過EDMA總成輸送離子束時，向EDMA總成的第一級施加具有第一相位的第一RF電壓。

在方塊1206處，當經過EDMA總成輸送離子束時，向 EDMA總成的第二級(其中第二級位於第一級的下游)施加具有與第一相位不同的第二相位的第二RF電壓。

綜上所述，本文中揭露的實施例達成至少以下優點。第一優點是藉由提供用於對離子束進行質量分析的更緊湊的質量分析組件來達成。第二優點是在提供用於質量分析的EDMA型系統時節省費用。第三優點是在EDMA系統中以相對較高的束電流(高於若干毫安)處理的離子束中保持高度質量分析的能力。

儘管在本文中已闡述本揭露的某些實施例，但本揭露並非僅限於此，此乃因本揭露的範圍具有此項技術所容許的及本說明書可表明的最廣範圍。因此，以上說明不應被解釋為限制性的。熟習此項技術者將設想處於所附申請專利範圍的範圍及精神內的其他潤飾。

10:離子束處理系統

12:離子源腔室

14、14A:離子束

14B:BF⁺離子

14C:F⁺離子

20:EDMA總成