利用离子束以及可变孔隙在衬底上进行离子注入的方法
【专利摘要】本发明提供一种利用一离子束以及一可变孔隙在一衬底的不同部分上以不同的离子掺杂量进行离子注入的方法，用以先改变离子束形状，特别是在衬底附近改变离子束的最终形状，然后再以成形后离子束来对衬底进行离子注入。因此，衬底的不同部分或是不同的衬底，可在不使用公知通过多个固定孔隙或是每次都要重新调整离子束等方法的情况下，分别通过不同的成形后离子束来进行离子注入。换句话说，不需要高成本与复杂的操作步骤，即可达成分别通过特制离子束来进行不同离子注入的目的。另外，相较于现有技术，由于可变孔隙的调整可通过机械操作而易于达成，故能加速离子束调整过程，以获得进行离子注入的一特定离子束的离子束调整过程。
【专利说明】利用离子束以及可变孔隙在衬底上进行离子注入的方法
[0001]本申请为申请号:201110072190.4、申请日:2011.3.17、发明名称:利用可变孔隙来进行的离子注入法以及离子注入机的发明专利申请的分案申请。
【技术领域】
[0002]本发明是有关于一种用来对衬底(substrate)进行离子注入的离子注入法(implant method)与离子注入机(implanter),且特别是有关于一种离子注入法与离子注入机，其可通过紧临近于一个衬底的一个可变孔隙(variable aperture)来改变离子束(ion beam)形状，以分别利用不同的特制离子束(customized ion beam)来对至少一个衬底的不同部分进行离子注入。
【背景技术】
[0003]一般来说，如图1A中所示，一台离子注入机具有至少一个离子源(ion source)101以及一个解析磁铁(analysis magnet) 102。先通过离子源101来产生一道离子束103，然后再通过解析磁铁102来对离子束103进行解析，以筛选掉具有不要的电荷质量比(charge-mass ratio)的离子。之后,再以筛选过的离子束103来对一个衬底104进行离子注入,其中衬底104例如是一个晶圆(wafer)或是一个面板(panel)。从解析磁铁102输出的离子束103的质量通常并不足以有效地对衬底104进行离子注入。举例来说，在离子束103横截面(cross section)上的离子束电流分布(ion beam current distribution)可能会有起伏变化(undulant)或者是具有一个长尾段(long taiI)。于是，若是没有利用额外的步骤/装置来改善衬底104中已注入的离子、原子(atom)或分子(molecule)的分布状态，则离子束103在衬底104上所进行的离子注入可能会是不均匀的。举例来说，在特定束电流(beam current)及/或能量范围(energy range)的一个给定种类(species)的离子束103中，光束形状、尺寸或是横截面往往并不符合规格要求(spec requirement)。于是,对衬底104上的至少一个惨杂区域(dose region)的惨杂分布控制(dose distribution control)往往会变得不完美。举例来说，为了要做到掺杂量分区(dose split)或是非均匀离子注入(non-uniform implantation),衬底104的不同部分需要有不同的掺杂量(dose)。于是，即使一个固定的离子束103的质量对于单一掺杂区域来说极为符合要求，但是仍然必须要对不同的部分进行不同的离子注入，以利用这个固定的离子束103来提供不同的掺杂量。值得注意的是，上述问题对于常用的点状离子束(spot ion beam)与带状离子束(ribbon ionbeam)这两种类型的光束来说都适用。
[0004]如图1B中所示,一种现有技术利用磁铁组件(magnet assembly) 105来进一步增加了用来使位于解析磁铁102与衬底104之间的离子束103产生变形(deforming)、准直(collimating)及/或偏斜(deflecting)等改变的光学组件(beam optics),进而改善上述问题。磁铁组件105通常具有至少一个磁铁，其中各磁铁可提供一个均匀的或是不均匀的磁场(magnetic field)。不过,这里并未对磁铁组件105的详细结构设限。于此,磁铁组件105例如是位于离子束103移动轨迹(trajectory)的周围，以通过磁铁组件105所产生的磁场来直接改变离子束103各个离子的运动。因此，通过调整供应至磁铁的电流或者是调整不同磁铁之间的相对几何关系(relative geometric relation)等方式来适当地调整磁铁组件105的操作，即可对应地改变离子束103，然后即可对应地调整离子束103在衬底104上的投射区域(projected area)。然而,使用磁铁组件105的成本较高,对磁场作出精准的调整较困难，并且通过磁场来改变离子束的过程较复杂也较耗时。
[0005]另一种未示出在任何附图中的现有技术通过调整离子源101及/或解析磁铁102的操作来改善上述问题，因而可妥善地改变从解析磁铁102输出的离子束103。然而，此种方法的成本较高，操作较复杂，并且对离子束103进行调整的场所(room)也会受到限制。还有一种未示出在任何附图中的现有技术通过调整诸如扫描路径间距(scan path pitch)与扫描速度(scan speed)等扫描参数(scan parameter)来改善上述问题，因而可通过相同的离子束103分别达成不同的离子注入。同样地，此种方法的成本较高，操作较复杂，并且对扫描参数进行调整的场所也会受到限制。
[0006]如图1C中所示，另外还有一种现有技术会先利用具有一个固定孔隙(fixedaperture)107的一个孔隙调整装置(aperture device)106来对离子束103改变形状,然后再通过成形后离子束(shaped ion beam)103来对衬底104进行离子注入。合理地,此现有技术可以不需要改变离子束103本身的任何原始参数，便通过适当地选择固定孔隙107来改变离子束103形状。换句话说，此种现有技术并不需要通过任何磁/电场来进一步改变从解析磁铁102输出的离子束103，也不需要调整离子源101及/或解析磁铁102的操作。虽然，固定孔隙仅能对离子束103改变形状，而不能对离子束103进行调整，例如固定孔隙就不能对离子束103横截面上的离子束电流分布进行调整。因此，如图1D中所示的另一种现有技术就将孔隙调整装置106内的固定孔隙107定位在一光学组件的一端以及紧临近于衬底104。也因此，在光学组件改变了离子束103之后，离子束103可再度通过固定孔隙107进一步改变形状，以使离子束103在衬底104上的投射区域能达到更好的形状。换句话说，利用固定孔隙107时，需要通过光学组件对离子束103提供的调整可不像未利用任何孔隙时那么严格。然而，这两个现有技术俱有一个主要的缺点，那就是缺少弹性。一个固定孔隙107的形状与尺寸是固定的，于是可以用来对成形后离子束103进行的调整就会因此而受到限制，即使能通过沿着垂直于离子束103的一个方向来平移(shift)孔隙调整装置106，及/或通过一个倾斜机构(tilt mechanism)或是一个扭转机构(twist mechanism)在孔隙调整装置106与离子束103的交点(intersecting point)处绕着三维空间(three-dimensionalspace)中的另一个方向来旋转孔隙调整装置106，以改变离子束103与固定孔隙107之间重迭的部分，可能的调整变化仍然相当有限。因此，就必须要有具有不同固定孔隙107的多个孔隙调整装置106，也因此，在至少一个衬底104上进行离子注入时，可能会为了要替换多个孔隙调整装置106而中断好几次，才能利用不同的固定孔隙来达到不同的离子注入。
[0007]据此，仍有需要开发出不同的方案来改善上述问题，特别是开发出一种简单又便宜的方案。
【发明内容】
[0008]为了解决上述问题，本发明提供一种离子注入法与离子注入机，其可先改变一离子束的形状，然后再通过成形后离子束来对一衬底进行离子注入。于此，利用了具有一个可变孔隙(variable aperture)的一个孔隙调整装置来对离子束改变形状，以通过可变孔隙来局限与改变离子束的形状及/或尺寸。因此，只要通过简单地对可变孔隙进行调整，甚至是进一步对可变孔隙进行平移、倾斜及/或扭转，即可分别提供不同的成形后离子束。换句话说，这里所提出的可变孔隙的应用弹性(flexibility)相当地高。
[0009]这里所提出的可变孔隙的一些可能的应用有关于对一个衬底进行离子注入作出最佳化。于此，对可变孔隙弹性地进行调整，以使一道成形后离子束在衬底上的投射区域的尺寸与形状，甚至是成形后离子束的质量，都能达到最佳化(optimization)。举例来说，可对可变孔隙弹性地进行调整，以在不重新调整离子束或是不替换掉用来调整离子束的硬件(hardware)的情况下，以不同的成形后离子束来对不同的掺杂区域进行离子注入。本发明的另一种可能的应用则是根据离子束横截面上的一道离子束电流分布来对可变孔隙弹性地进行调整，因而仅以离子束的一个所需部分(desired portion)对衬底进行离子注入。于此，所需部分可为一个定值状(constant-value-like)中央部分或是一个高斯分布状(Gaussian-distribution-like)中央部分。举例来说，当离子束具有一个长尾段(即在其横截面上的长尾段)时，即可选择对可变孔隙弹性地进行调整，以适当地截断长尾段，使得在衬底上进行离子注入的控制不会受到长尾段的影响。这里所提出的可变孔隙的另一种可能的应用为对可变孔隙弹性地进行调整，以根据下列至少其中之一对用来对衬底上的各个掺杂区域进行离子注入的离子束改变形状:掺杂区域的所需掺杂量(required dose)、掺杂区域的形状以及掺杂区域的尺寸。除此之外，上述可能的应用也适用于具有掺杂量分区特征的晶圆，因为通过仅调整可变孔隙即可有效地获得对同一晶圆上不同掺杂区域进行离子注入所需要的不同的成形后离子束。本发明的再一种可能的应用是加速用来提供不同离子束以达到在至少一个衬底上进行不同离子注入的离子束调整过程。首先，通过一个光学组件(诸如解析磁铁与磁铁组件等)来改变通过离子源所产生的离子束，以使离子束横截面的至少一个特定部分具有够好的质量。然后，在不变更离子束本身任何原始参数的情况下，通过对可变孔隙弹性地进行调整，即可分别对离子束的特定部分调整形状，以形成所需要的不同离子束。
[0010]本发明的一实施例提供了一种用来对一个衬底进行离子注入的离子注入法。首先，提供一道离子束以及一个衬底。然后，调整一个孔隙调整装置内的一个可变孔隙，以通过被可变孔隙调整过形状的一道成形后离子束来对衬底进行离子注入。于此，可变孔隙的尺寸与形状至少其中之一是可以调整的。为了要提高效率，孔隙调整装置内的可变孔隙被定位在一个光学组件的一端以及紧临近于衬底。因此，在通过光学组件调整好离子束横截面上的电流分布之后，只要调整可变孔隙就能简单地对离子束改变形状，并不需要进一步在光学组件上进行调整。或者，亦可在对衬底进行离子注入之后，并且在对另一个不同的衬底进行离子注入之前，对可变孔隙进行调整，以通过不同的成形后离子束来对不同的衬底进行离子注入。另外，还能在对一个衬底上进行一次离子注入的过程中调整可变孔隙至少两次，以通过不同的成形后离子束来对衬底的不同部分进行离子注入。
[0011]本发明的另一实施例提供了一种用来对一个衬底进行离子注入的离子注入法。首先，提供一道离子束以及一个衬底。之后，先对一个孔隙调整装置内的一个可变孔隙的尺寸以及形状至少其中之一弹性地进行调整，以通过可变孔隙来对离子束改变形状，然后再通过成形后的离子束来对衬底进行离子注入。于此，为了要提高效率，孔隙调整装置内的可变孔隙被定位在一个光学组件的一端以及紧临近于衬底。因此，在通过光学组件调整好离子束横截面上的电流分布之后，只要调整可变孔隙就能简单地对离子束改变形状，并不需要进一步在光学组件上进行调整。或者，亦可在对衬底进行离子注入之后，并且在对另一个不同的衬底进行离子注入之前，对可变孔隙进行调整，以通过不同的成形后离子束来对不同的衬底进行离子注入。另外，还能在对一个衬底上进行一次离子注入的过程中调整可变孔隙至少两次，以通过不同的成形后离子束来对衬底的不同部分进行离子注入。
[0012]值得注意的是，本发明并不限于具有可变孔隙的孔隙调整装置的机械设计。举例来说，本发明亦可由分别具有一个开口(opening)的一些可动板件(movable plate)所组合而成，或者是由具有一个开口的一个固定板件(fixed plate)以及不具有任何开口的一个可动板件所组合而成。
[0013]为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举多个实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1A至图1D分别示意地示出一些传统的离子注入机的实际机构。
[0015]图2A至图2B示意地示出根据本发明的两个实施例的离子注入机的实际机构。
[0016]图2C至图2E示出根据传统的固定孔隙的运用，如何产生不同的成形后离子束与对应的流程图。
[0017]图2F至图2H示出根据本发明的一个实施例，如何产生不同的成形后离子束与对应的流程图。
[0018]图3A至图3B分别示出根据本发明的两个实施例的一种离子注入法。
[0019]图4A至图4C示出根据本发明的一个实施例的示意图，以显示出一道离子束的实际离子束电流分布如何对一个衬底进行离子注入。
[0020]图5示出根据本发明的一个实施例的一个示意图，以显示出如何适当地达到掺杂量分区的情况。
[0021]图6A至图6D示出根据本发明的一个实施例的一个示意图，以显示出如何加速离子调整过程。
【具体实施方式】
[0022]图2A示意地示出根据本发明一实施例的一种离子注入机的主要机构。于此，离子源201产生离子束203，并且解析磁铁202从离子束203筛选掉具有不要的电荷质量比的离子。可将离子源201与解析磁铁202两者视为一道离子束产生组件。在对衬底204进行离子注入之前，先通过孔隙调整装置206内的可变孔隙207来对离子束203调整形状，以使对衬底204 (诸如晶圆与面板等)进行离子注入的离子束203的形状与尺寸至少其中之一可不同于刚从解析磁铁202输出的离子束203的形状与尺寸。通过比较图2A与图1C可得知，本实施例的一个主要特征为即可变孔隙207。在现有技术中，固定孔隙107的形状与尺寸都是固定的，于是成形后离子束103的横截面也具有一个固定的形状与尺寸。相反地，在本实施例中，可变孔隙207的形状与尺寸在一个范围之间都能为可变动的。因此，成形后离子束203的横截面的形状与尺寸在一个范围之间也都能为可变动的。于此，并没有对可变孔隙207的形状与尺寸二者作特别的限定。举例来说，可变孔隙207的形状可为卵形(oval)、椭圆形(ellipse)、圆形(circle),或者是能确保(ensure)成形后离子束具有平滑离子束电流分布的其它轮廓。另外，为了要提高获得所需离子束的效率，如图2B中的实施例所示，孔隙调整装置206内的可变孔隙207被定位为紧临近于衬底204且靠近至少由解析磁铁202与磁铁组件205组合而成的光学组件的一端。于此，光学组件可为任意已知的光学组件，故省略其详细结构。另外，孔隙调整装置206可通过一个倾斜及/或扭转机构在其与离子束203的交点处沿着垂直于离子束203的一个方向平移及/或绕着三维空间中的另一个方向旋转，因而可进一步改变离子束203与可变孔隙207之间重迭的部分，并因此而增加了对成形后离子束进行调整的空间。值得注意的是，孔隙调整装置206的平移/倾斜/扭转机构可等于现有技术中孔隙调整装置106的平移/倾斜/扭转机构，因此之后将不再讨论二者之间的相关详细结构。
[0023]图2C至图2E示出如何利用图1C与图1D中所示的传统固定孔隙来以不同的成形后离子束对不同的掺杂区域进行离子注入；而图2F至图2H则示出如何利用于此实施例所提出的可变孔隙来以不同的成形后离子束对不同的掺杂区域进行离子注入。如图2C与图2D中所示，分别利用具有不同固定孔隙1071/1072的不同孔隙调整装置1061/1062来对相同的离子束103改变形状，藉以形成不同的成形后离子束来分别对不同的掺杂区域(例如衬底104的不同部分)进行离子注入。对应的方法如图2E中所示。于此，一个关键步骤为方块212，亦即通过具有一个第二固定孔隙的一个第二孔隙调整装置替换掉具有一个第一固定孔隙的一个第一孔隙调整装置，其中第一固定孔隙不同于第二固定孔隙。相对地，如图2F与图2G中所示的实施例，只利用具有一个可变孔隙207的一个孔隙调整装置206来对相同的离子束203改变形状，藉以形成不同的成形后离子束来分别对不同的掺杂区域(例如衬底204的不同部分)进行离子注入。对应的方法如图2H中所示。于此，一个关键步骤为方块215，其调整了孔隙调整装置206，藉以调整可变孔隙207的尺寸与形状至少其中之一。当然，关键是如何提供不同的成形后离子束来对不同的掺杂区域进行离子注入，而不是掺杂区域如何分布。换句话说，如图2E至图2H中所示的实施例可延伸至涵盖不同衬底204具有不同所需掺杂量，但各个衬底204只具有一个掺杂区域的范例。
[0024]于此所提出的可变孔隙亦可用来加速离子束调整过程(beam tune process)。举例来说，不同但相似的成形后离子束可能会需要对许多不同的衬底进行离子注入，以使不同的衬底可具有不同的均勻掺杂量(uniform dose)。于此情况下,在通过适当地对光学组件进行调整以获得一个初始离子束(original ion beam)之后，即可通过一再地对可变孔隙进行调整来分别获得不同的成形后离子束。首先，将可变孔隙设定为具有一个第一形状以及一个第一尺寸，以利用可变孔隙对初始离子束改变形状来产生一个第一成形后离子束。接着，在对需要一个第一掺杂量的一些衬底全部都进行过离子注入之后，将可变孔隙调整为具有一个第二形状以及一个第二尺寸，以通过调整后的可变孔隙对相同的初始离子束改变形状来产生一个第二成形后离子束。通过重复上述步骤，需要不同掺杂量的不同衬底可仅通过对上述可变孔隙进行调整来分别对初始离子束改变形状的方式来进行离子注入。换句话说，并不需要为了对具有不同掺杂量的不同衬底进行离子注入而一再地对光学组件(甚至是离子源)进行调整，以提供不同的离子束。而且，也不需要在对需要不同掺杂量的不同衬底进行离子注入的过程中更换具有可变孔隙的孔隙调整装置。据此，不但加速了离子束调整过程，更使此离子束调整过程比上述现有技术中所利用的其它离子束调整过程更快。
[0025]明显地，为了要达到相同的成形后离子束的可调整范围，可将分别具有一个个别的固定孔隙107的一些孔隙调整装置106替换为具有一个可变孔隙207的一个孔隙调整装置206，如此一来，不但降低了整体硬件成本，也提高了对成形后离子束进行调整的使用弹性。而且，通过以一个孔隙调整装置206来对一个可变孔隙207进行调整的步骤来替换掉替换具有不同固定孔隙107的多个孔隙调整装置106的步骤，如此一来，更降低了用来提供不同的成形后离子束所耗费的时间。另外，这些不同的孔隙调整装置106通常会存放在离子注入机的腔室(chamber)之外，以降低腔室的尺寸，于是为了要替换不同的孔隙调整装置106,真空排气过程(vacuum venting process)与真空抽气过程(vacuum pumpingprocess)都是必要的。相反地，并不需要进行任何的真空排气过程或是真空抽气过程，即可达到对位于离子注入机腔室内的一个孔隙调整装置206进行调整。因此，不仅能简化操作，还能降低污染(contamination)的风险。
[0026]如图3A与图3B中所示，其它的实施例包括了用来对一个衬底进行离子注入的两种方法。在第一个实施例中，如方块301中所示，提供一道离子束以及一个衬底；以及如方块302中所示，调整一个孔隙调整装置内的一个可变孔隙，以通过被可变孔隙改变过形状的一道成形后离子束来对衬底进行离子注入。本实施例的一个主要特征为对可变孔隙进行调整的这个步骤。在第二个实施例中，如方块303中所示，提供一道离子束以及一个衬底；以及如方块304中所示，先对一个孔隙调整装置内的一个可变孔隙的尺寸以及形状至少其中之一弹性地进行调整，以通过可变孔隙来对离子束改变形状，然后再通过成形后离子束来对衬底进行离子注入。本实施例的一个主要特征为「对可变孔隙的尺寸以及形状至少其中之一弹性地进行调整」这个限制条件。另外，在这两个实施例中，在已完成对一个衬底进行离子注入之后，并且在对另一个衬底进行离子注入之前，都能再次对可变孔隙进行调整。因此，不同的衬底可依序通过不同的成形后离子束来进行离子注入。同样地，在这两个实施例中，在对衬底进行离子注入的过程中，可调整可变孔隙至少两次。因此，衬底的不同部分可通过不同的成形后离子束来进行离子注入。
[0027]另一个实施例为这里所提出的可变孔隙的一种可能的应用。如图4A中所示，离子束在一个横截面上的一个理想离子束电流分布可为一个对称曲线(symmetric curve),其具有一个平滑无起伏不定部分(smooth and non-undulant portion)以及位于此平滑无起伏部分边缘上的一个短尾段(short tail)。于此，很常用在一个离子束曲线图(beamprofile)的「平滑无起伏不定部分」这个用语，意指当扫描参数可据以进行调整时，在衬底上进行扫描至少一次之后，较为均匀的掺杂量分布。然而，在实际世界中，如图4B中所示，离子束横截面上的真实离子束电流分布可能会是非对称的(asymmetrical),及/或可能会具有一个长尾段。实际分布(practical distribution)与理想分布(ideal distribution)之间的差异通常与离子束的尺寸成正比，并且通常会分布在离子束电流分布的边缘上。实际分布与理想分布之间的差异也可能会取决于时间，并且可能会因为不同的所需离子束电流与离子束电压而有所不同。因此，如图4C所示，可利用这里所提出的具有可变孔隙207的孔隙调整装置206来弹性并有效地对离子束改变形状，以使成形后离子束的质量几乎不会受到理想离子束电流分布与实际离子束电流分布之间的差异影响。举例来说，在通过一个离子束曲线图侦测到实际离子束电流分布之后，可对可变孔隙弹性地进行调整，使此可变孔隙具有对应于实际离子束电流分布的一个所需平滑无起伏不定部分的一个特定尺寸以及一个特定形状。显然地，利用对可变孔隙进行调整来对离子束改变形状，实质上将只有实际离子束的所需部分会被用来对衬底进行离子注入。值得注意的是，图4C仅为一个概念附图，其成形后离子束的尺寸与形状都完美地等于调整后的可变孔隙207的尺寸与形状。更确切地说，由于至少会有空间电荷效应(space charge effect),成形后离子束在衬底上的投射区域的尺寸与形状应该会不同于调整后的可变孔隙207的尺寸与形状。然而，由于可变孔隙207通常会被定位得非常靠近衬底，可变孔隙207的效果实质上并不会因此而降低。
[0028]另一个实施例也是这里所提出的可变孔隙的一种可能的应用。这种可能的应用有关于“掺杂量分区”的情况，特别是有关于相同衬底上的不同掺杂区域需要不同掺杂量的情况。如图5中所示，具有不同尺寸/形状的两个掺杂区域501/502分别位于衬底500上。于是，通过利用具有可变孔隙207的孔隙调整装置206，即可利用两个成形后离子束来分别对这两个掺杂区域501/502进行离子注入。在这种两个搀杂区域501/502需要不同掺杂量的情况下，这两个成形后离子束将会具有不同的尺寸(不同的长度及/或不同的宽度)。显然，不同的成形后离子束在衬底500上的投射区域将会具有不同的尺寸，于是，即便不同的成形后离子束以相同的扫描速度(scan speed)沿着相同的扫描路径(scan path)移动,不同的成形后离子束的离子注入面积(implanted area)仍将会有所不同。成形后离子束越宽，离子注入面积就越大。因此，即使诸如扫描路径与扫描速度等扫描参数的数值(value)均匀地分布在衬底500上(至少均匀地分布在掺杂区域501/502上)，在通过不同的成形后离子束来分别对掺杂区域501/502彻底地进行扫描之后，这两个掺杂区域501/502仍将会具有不同的掺杂量。
[0029]另外还有一个实施例也是这里所提出的可变孔隙的一种可能的应用。在图5中，各个掺杂区域501/502的形状很简单也很规则。然而，有时候掺杂区域可具有不规则的形状。举例来说，一个在先沉积工艺(deposition process)可能会进行的不完美，于是就会在一个衬底上形成具有不均勻厚度的一个沉积薄膜(deposited film)。值得注意的是,若沉积薄膜的质量因已掺杂的原子/分子/离子而改变，就可能会改变沉积薄膜的蚀刻速率(etching rate)ο因此，就可能会执行一个非均匀离子注入过程，以在执行一个在后均匀蚀刻过程之前不均匀地改变沉积薄膜的质量。于此，沉积层某一个部分的厚度越高，则沉积层在这个部分中的掺杂量就越低。因此，此实施例有一个显著的优点。在一道离子束对一个衬底进行扫描的过程中，可持续地对可变孔隙的形状/尺寸进行调整，因而可对应非均匀沉积薄膜的不同部分持续地将成形后离子束调整为符合不同掺杂区域的形状。
[0030]此外，如图6A至6D中所示，另一个实施例则是有关于如何通过这里所提出的可变孔隙来加速离子束调整过程。首先，如图6A中所示，提供一个初始离子束600以及一个具有一个可变孔隙62的孔隙调整装置61。于此，初始离子束600输出自一个解析磁铁，并且具有初始离子束600横截面上的初始离子束电流分布641可利用一个离子束曲线图表达出来。接着，如图6B中所示,利用一个磁铁组件(magnet assembly)65,甚至是通过改变一个离子源的操作，来进一步对初始离子束600进行改变，其中磁铁组件65为一个光学组件的一部分。如此一来，即获得改变后的离子束601横截面上的一个变更后的离子束电流分布642。于此，变更后的离子束电流分布642会比初始离子束电流分布641更平滑也较没有起伏不定，并且实质上会具有一个所需的中央部分以及一个环绕此中央部分的尾段。于此，所需部分可为一个定值状中央部分或是一个高斯分布状中央部分。改变后的离子束601的形状与尺寸至少其中之一通常会不同于初始离子束600的形状与尺寸。之后，如图6C中所示，对孔隙调整装置61进行调整，以使可变孔隙62会小于或等于所需中央部分。最后，如图6D中所示，通过调整孔隙调整装置61内的可变孔隙62来进一步改变离子束601，以形成在其横截面上具有良好离子束电流分布643的一个成形后离子束602，藉以进一步地对一个衬底进行离子注入。据此，利用所提出的可变孔隙62，即可将离子束调整过程简化为两个步骤。第一个步骤是通过光学组件将离子束60略为改变成具有至少一个所需部分。第二个步骤是对可变孔隙62弹性地进行调整，以仅容许所需中央部分变成最后要对衬底66进行离子注入的一个成形后离子束602。显而易见地，当光学组件用来仅略为改变初始离子束600，而非直接获得最后的成形后离子束602时，对光学组件进行的调整就可以明显地简化。不仅能缩短对光学组件进行调整所花费的时间，还能简化对光学组件进行调整时的所需精准度。除此之外，相较于利用固定孔隙的现有技术，一个可变孔隙62可支持一个较大的离子束600的调整空间。如此一来，不仅能省下多个固定孔隙的成本，还能缩短在替换掉不同固定孔隙这个步骤的过程中所花费的时间与可能的污染。也因此，通过运用可变孔隙，即能显著地加速离子束调整过程。
[0031]除此之外，无论是点状离子束或者是带状离子束，这里所提出的可变孔隙都能用来对离子束弹性地改变形状。孔隙调整装置将会遮挡住部分的离子束，并且会容许部分的离子束通过可变孔隙。于此，为了避免可能的污染与克服离子束冲击(collision)孔隙调整装置将温度提高至高温状态的问题，孔隙调整装置的材料通常为石墨(graphite)。另外，为了要进一步提高利用此可变孔隙来进行离子注入的质量，可选择在离子束尚未投射在衬底上时对可变孔隙进行调整，以使衬底将只会通过适当地调整过的成形后离子束来进行离子注入。换句话说，在对可变孔隙进行调整的过程中可暂停离子束及/或衬底的运动(移动、转动及/或倾斜)。举例来说，当衬底位于看不到离子束的位置上时暂停衬底。举例来说，当对离子束进行调整或是对可变孔隙进行调整时，将衬底暂停在不同扫描路径(scan path)的扫描转折点(scan turn around point)上。举例来说,经由关闭解析磁铁或者是迫使离子束落在冷却处来暂停离子束，特别是预期会有一段长期间时。
[0032]值得注意的是，磁场及/或电场都会有效改变一道离子束，无论是改变离子束的形状或是改变离子束横截面上的离子束电流分布。因此，普遍会依序先利用光学组件来对离子束进行改变，然后再利用孔隙调整装置内的可变孔隙来对改变过的离子束改变形状。然而，这里所提出的可变孔隙可能的应用并不受限于光学组件如何改变离子束，并且这里所提出的可变孔隙的特征也不受限于光学组件的其它部分。
[0033]此外，本发明从未对孔隙调整装置206与可变孔隙207的机械设计详细结构作出限制。举例来说，孔隙调整装置206可由分别具有一个开口的一些可动板件所组合而成。因此，这些开口重迭的部分即可形成上述可变孔隙207，并且这些可动板件之间的相对运动(relative movement)即可对重迭的部分的尺寸与形状至少其中之一(亦即可变孔隙207的尺寸与形状至少其中之一)进行调整。举例来说，孔隙调整装置206可由适于相对移动的一些板件所组合而成、可由分别具有一个穿孔(hole)的一个固定板件以及一个可动板件所组合而成、或是由两个可沿着X方向移动与另两个可沿着Y方向移动的四个板件所组合而成。因此，通过对至少两个板件之间的相对几何关系进行改变来定义可变孔隙，或者是通过移动至少一个板件来定义可变孔隙，即可对可变孔隙进行调整。
[0034]任何所属【技术领域】中具有通常知识者，应该能认识到以上所揭露的离子注入法与离子注入机的各种变化。虽然离子注入法与离子注入机已以其特定实施例揭露如上，然而本发明并非以此为限。任何所属【技术领域】中具有通常知识者，仍可从已揭露及/或描绘的实施例中作出许多额外的改变。据此，本发明并不限于已揭露于此的实施例，亦可包含未被具体描述的实例，并且其保护范围应以法律所界定者为准。
【权利要求】
1.一种利用一离子束以及一可变孔隙在一衬底的不同部分上以不同的离子掺杂量进行离子注入的方法，其中所述衬底具有一第一部分以及一第二部分，所述方法包括: 产生所述离子束，并且将产生的所述离子束导引至所述可变孔隙； 利用所述可变孔隙来改变所述离子束的形状，以根据一第一离子束参数形成一第一成形后尚子束； 将所述第一成形后离子束应用于所述衬底的所述第一部分， 其中，应用所述第一成形后离子束的步骤，包括将所述第一成形后离子束从所述衬底的所述第一部分朝向所述衬底的所述第二部分移转， 其中，在应用所述第一成形后离子束的过程中，所述第一离子束参数保持不变； 在应用所述第一成形后离子束之后以及在导引所述离子束离开所述衬底时，利用所述可变孔隙来改变所述离子束的形状，以根据一第二离子束参数形成一第二成形后离子束，其中，所述第二离子束参数并不完全相同于所述第一离子束参数；以及将所述第二成形后离子束应用于所述衬底的所述第二部分， 其中，应用所述第二成形后离子束的步骤，包括将所述第二成形后离子束从所述衬底的所述第二部分朝向所述衬底的所述第一部分移转， 其中，所述衬底的所述第二部分不同于所述衬底的所述第一部分，并且 其中，在应用所述第二成形后离子束的过程中，所述第二离子束参数保持不变。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在调整所述可变孔隙，以将所述离子束的形状从所述第一成形后离子束改变成所述第二成形后离子束时保持所述离子束。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述第一成形后离子束应用于所述衬底的所述第一部分的步骤和将所述第二成形后离子束应用于所述衬底的所述第二部分的步骤发生在相同的扫描速度下。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，更包括: 在所述第一成形后离子束移转至所述衬底的所述第一部分外之后，将所述第一成形后离子束朝向所述衬底的所述第二部分移转， 其中将所述离子束的形状从所述第一成形后离子束改变成所述第二成形后离子束的步骤开始和结束在移转的过程中。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述衬底的所述第一部分和所述衬底的所述第二部分之间移转时，所述离子束以一扫描速度保持移动。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述衬底的所述第一部分和所述衬底的所述第二部分之间移转时，所述离子束暂时停止。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，改变所述第一成形后离子束的步骤更包括导引所述离子束通过一磁场，并且所述方法更包括在所述衬底的所述第一部分和所述衬底的所述第二部分之间移转时，至少暂时关闭所述磁场。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在关闭所述磁场时，暂停所述离子束。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，仅利用了单一的离子束和单一的可变孔隙。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述衬底的所述第一部分和所述衬底的所述第二部分具有不同的尺寸。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一离子束参数和所述第二离子束参数各包括一束形状以及一束尺寸。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一成形后离子束在尺寸上不同于所述第二成形后离子束。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一成形后离子束在形状上不同于所述第二成形后离子束。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一离子束参数和一第一离子束电流分布相关。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述离子束具有所述第一离子束电流分布，其中所述第一离子束电流分布包括两个第一外侧部分之间的一第一中央部分，所述方法更包括: 其中改变所述离子束的形状，以形成所述第一成形后离子束的步骤，包括利用所述可变孔隙遮挡掉来自于所述第一成形后离子束的两个所述第一外侧部分至少其中之一。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述第二离子束参数和一第二离子束电流分布相关。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述第二离子束电流分布包括两个第二外侧部分之间的一第二中央部分，所述方法更包括: 改变所述离子束的形状，以形成所述第二成形后离子束的步骤，包括利用所述可变孔隙遮挡掉来自于所述第二成形后离子束的两个所述第二外侧部分至少其中之一。
18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，改变所述离子束的形状，以形成所述第一成形后离子束的步骤，包括改变所述离子束的至少下列之一:一横截面的尺寸与该横截面的形状。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，改变所述离子束的形状，以形成所述第二成形后离子束的步骤，包括改变所述离子束的至少下列之一:一横截面的尺寸与该横截面的形状。
【文档编号】H01J37/317GK103811248SQ201410083953
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2011年3月17日 优先权日:2010年3月29日
【发明者】万志民, 约翰·D·波拉克, 唐·贝瑞安, 任克川 申请人:汉辰科技股份有限公司