專利名稱：離子布植機與調(diào)整離子束的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種離子布植，特別是涉及一種以簡單機構(gòu)與低成本方式調(diào)整離子束 形狀的離子布植機與調(diào)整離子束的方法。
背景技術(shù)：
離子布植廣泛的應(yīng)用于半導體制造中，舉例來說，將具有特定能量的特定離子布 植于晶圓。離子布植工藝一般需要將均勻及適當?shù)碾x子劑量布植于半導體晶圓。一傳統(tǒng)離子布植機包含至少一離子源與一分析磁鐵單元。離子源用于產(chǎn)生離子 束。來自離子源的離子束在布植于晶圓之前先由分析磁鐵單元進行分析，以去除不需要的 離子。雖然離子束在布植于晶圓之前已先由分析磁鐵單元進行分析，離子束的形狀(截面 形狀)通常不如所要求的完美。在不同的應(yīng)用中，所需求的離子束的形狀也隨之改變。不 同的布植參數(shù)通常對應(yīng)不同離子束形狀，舉例來說，點狀(spot)與線狀(ribbon)離子束用 于不同的離子布植應(yīng)用并對應(yīng)到不同布植參數(shù)。某些先前技術(shù)借由修改離子源或/與分析磁鐵單元的設(shè)計以達成離子束形狀改 變的需求，使得經(jīng)過離子源與分析磁鐵單元的離子束可以幾近符合所需求的形狀。不過這 樣修改的技術(shù)實屬困難，且通常需要復雜的機構(gòu)與高成本，這些先前技術(shù)的實用性有限。某些先前技術(shù)借由施加磁場或電磁場以改變離子的運動軌跡來達成離子束形狀 改變的需求。當離子束自分析磁鐵單元輸出后，施加磁場以進一步調(diào)整離子束形狀。如圖 IA所示，一離子布植機100包含一離子源110、分析磁鐵單元120、第一棒狀磁鐵131與一第 二棒狀磁鐵132。離子源110產(chǎn)生離子束10，而離子束10則于射入晶圓20之前先由分析 磁鐵單元120調(diào)整。第一組棒狀磁鐵130用于當分析磁鐵單元120調(diào)整離子束10之后調(diào) 整離子束形狀(shape)。第一棒狀磁鐵131與一第二棒狀磁鐵132分別位于離子束10軌跡 的兩側(cè)，并用于調(diào)整離子束10的形狀。圖IB顯示第一棒狀磁鐵131與第二棒狀磁鐵132分別位于離子束10預定軌跡的 兩側(cè)的一范例。第一棒狀磁鐵131包含第一支撐棒141與第一纏繞線圈151，而第二棒狀磁 鐵132包含第二支撐棒142與第二纏繞線圈152。因此當電流I1與/或I2分別流過第一 棒狀磁鐵131與/或第二棒狀磁鐵132時，第一棒狀磁鐵131與第二棒狀磁鐵132之間產(chǎn) 生一磁場以影響離子的運動。圖IC顯示離子束10的形狀如何由第一棒狀磁鐵131與第二棒狀磁鐵132之間的 磁場所影響。第一纏繞線圈151與第二纏繞線圈152分別均勻沿第一支撐棒141與第二支 撐棒142分布，以產(chǎn)生一連續(xù)磁場并調(diào)整離子束10的形狀。第一支撐棒141與第二支撐棒 142的方向通常與離子束10的行進方向相交。舉例來說，支撐棒的方向可與離子束10的 行進方向垂直。此外，由于連續(xù)磁場的強度與方向為逐漸改變而無前后的變化，連續(xù)磁場為 單階磁場。當電流I1與I2如圖IB所示為平行，每一棒狀磁鐵之間所產(chǎn)生的磁場方向為相 反。由二棒狀磁鐵產(chǎn)生的整體磁場于鄰近第一棒狀磁鐵131處指向下，于鄰近第二棒狀磁 鐵132處指向上，于中心點的下方指向左朝向第一棒狀磁鐵131，于中心點的上方指向右朝向第二棒狀磁鐵132。此為典型四極(quadrupole)磁場。四極磁場可于一方向壓縮離子 束，并于另一方向擴展離子束，取決于棒狀磁鐵與離子束之間的相對方向。當離子束10朝 圖IC中離開紙平面的方向移動時，電流I1與I2的方向如圖IB與圖IC所示，四極磁場于X 方向壓縮離子束并于Y方向擴展離子束，形成一 X方向較窄而Y方向較高的離子束。當電 流I1與I2的方向逆轉(zhuǎn)，四極磁場于X方向擴展離子束并于Y方向壓縮離子束，形成一 X方 向較寬而Y方向較短的離子束。盡管如此，對于實際布植工藝需求而言，圖IC所示的連續(xù)磁場通常不能有效調(diào)整 離子束10的形狀。圖IC所示的連續(xù)磁場僅能在點狀與線狀之間平滑地改變離子束的形 狀，而不能大幅改變離子束的形狀，這是因為支撐棒與對應(yīng)纏繞線圈僅能改變連續(xù)磁場的 強度。因此如圖ID所示，另一先前技術(shù)是改變第一棒狀磁鐵131與第二棒狀磁鐵132的 結(jié)構(gòu)。第一棒狀磁鐵131包含一第一支撐棒141與多個纏繞線圈151/153/155。纏繞線圈 151/153/155沿第一支撐棒141分布。第二棒狀磁鐵132包含一第二支撐棒142與與多個 纏繞線圈152/154/156。纏繞線圈152/154/156沿第二支撐棒142分布。電源161-166分 別與纏繞線圈151-156電性連接。纏繞線圈151-156的長度與位置可調(diào)整，電源161-166 亦分別可獨立操作，因此可產(chǎn)生多階(multi stages)磁場，使得連續(xù)磁場的方向與強度可 以分別連續(xù)地改變。因此離子束的不同部份會被多階磁場不同部份的磁力所影響，離子束 10的不同部份的形狀可獨立地調(diào)整。不過對于實質(zhì)離子布植的需求而言，圖ID所示的多階磁場借由改變纏繞線圈 151-156結(jié)構(gòu)與電源161-166提供不同電流以產(chǎn)生多階磁場，整體機構(gòu)與操作有過于復雜 的缺點。鑒于上述關(guān)于先前技術(shù)的缺點，有必要提出一種新穎的離子布植機與一種新的調(diào) 整離子束的方法以有效并經(jīng)濟地調(diào)整離子束的形狀而無須大幅修改傳統(tǒng)離子布植機的構(gòu)造。由此可見，上述現(xiàn)有的離子布植機在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、制造方法與使用上，顯然仍存在有 不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。為了解決上述存在的問題，相關(guān)廠商莫不費盡心思來 謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設(shè)計被發(fā)展完成，而一般產(chǎn)品及方法又沒有適 切的結(jié)構(gòu)及方法能夠解決上述問題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問題。因此如何能創(chuàng)設(shè) 一種新的離子布植機與調(diào)整離子束的方法，實屬當前重要研發(fā)課題之一，亦成為當前業(yè)界 極需改進的目標。有鑒于上述現(xiàn)有的離子布植機存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事此類產(chǎn)品設(shè)計制造 多年豐富的實務(wù)經(jīng)驗及專業(yè)知識，并配合學理的運用，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新 的離子布植機與調(diào)整離子束的方法，能夠改進一般現(xiàn)有的離子布植機，使其更具有實用性。 經(jīng)過不斷的研究、設(shè)計，并經(jīng)過反復試作樣品及改進后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實用價值的本發(fā) 明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于，克服現(xiàn)有的離子布植機存在的缺陷，而提供一種新的新 型結(jié)構(gòu)的離子布植機與調(diào)整離子束的方法，所要解決的技術(shù)問題是使其有效并經(jīng)濟地調(diào)整
5離子束的形狀而無須針對傳統(tǒng)離子布植機的構(gòu)造進行大幅或昂貴的修改，非常適于實用。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出 的一種離子布植機，其包括一離子源，該離子源產(chǎn)生一離子束；一分析磁鐵單元，該分析磁鐵單元分析該離子束；及一第一組棒狀磁鐵，該第一組棒狀磁鐵調(diào)整經(jīng)該分析磁鐵單元分析過的該離子束 的形狀，該第一組棒狀磁鐵包含一第一棒狀磁鐵，該第一棒狀磁鐵包含一第一連續(xù)線圈；及一第二棒狀磁鐵，該第二棒狀磁鐵位于與該第一棒狀磁鐵相距第一預設(shè)距離的位 置，該第二棒狀磁鐵包含一第二連續(xù)線圈；其中至少一該棒狀磁鐵可以在分析后的該離子束通過該第一棒狀磁鐵與該第二 棒狀磁鐵之間的空間時，施加一多階磁場于分析后的該離子束。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。前述的離子布植機與調(diào)整離子束的方法，其中所述的多階磁場由以下至少一因素 產(chǎn)生至少一該連續(xù)線圈中有二或更多部份具有不同的線圈密度；至少一該連續(xù)線圈中有 二或更多部份具有不同的寬度；至少一該連續(xù)線圈中有二或更多部份具有不同的導磁系 數(shù)；至少一該連續(xù)線圈中有二或更多部份由不同的材料構(gòu)成；及至少一該連續(xù)線圈中有二 或更多部份具有不同的方向。前述的離子布植機與調(diào)整離子束的方法，其中所述的第一棒狀磁鐵更包含一第一 支撐棒而該第一連續(xù)線圈沿該第一支撐棒分布，該第二棒狀磁鐵更包含一第二支撐棒而該 第二連續(xù)線圈沿該第二支撐棒分布；其中該多階磁場由以下至少一因素產(chǎn)生至少一該支 撐棒中有二或更多部份具有不同的導磁系數(shù)；至少一該支撐棒中有二或更多部份由不同的 材料構(gòu)成；至少一該支撐棒中有二或更多部份具有不同的方向；及至少一該支撐棒中有二 或更多部份具有不同的寬度。前述的離子布植機與調(diào)整離子束的方法，其中所述的多階磁場由至少一該棒狀磁 鐵所產(chǎn)生，且該棒狀磁鐵具有以下至少一特征該棒狀磁鐵至少有至少一部分鄰近于一導 體結(jié)構(gòu)，且至少有至少一部分不鄰近于任何導體結(jié)構(gòu)；及該棒狀磁鐵的不同部分鄰近于不 同導體結(jié)構(gòu)，其中該棒狀磁鐵的一部分與一對應(yīng)的導體結(jié)構(gòu)具有一對應(yīng)位置。前述的離子布植機與調(diào)整離子束的方法，其更包含分別與該第一連續(xù)線圈與該第 二連續(xù)線圈電性連接的一第一電源與一第二電源，其中該第一電源的運作與該第二電源的 運作可以彼此互相獨立或彼此相關(guān)。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的 一種調(diào)整離子布植機中離子束的方法，該方法包含提供一離子布植機，該離子布植機包含一離子源，該離子源產(chǎn)生一離子束；一分析磁鐵單元，該分析磁鐵單元分析該離子束；及一第一組棒狀磁鐵，該第一組棒狀磁鐵調(diào)整經(jīng)該分析磁鐵單元分析過的該離子束 的形狀，該第一組棒狀磁鐵包含一第一棒狀磁鐵，該第一棒狀磁鐵包含一第一連續(xù)線圈；及
一第二棒狀磁鐵，該第二棒狀磁鐵位于與該第一棒狀磁鐵相距第一預設(shè)距離的位 置，該第二棒狀磁鐵包含一第二連續(xù)線圈；其中至少一該棒狀磁鐵，當分析后的該離子束通過該第一棒狀磁鐵與該第二棒狀 磁鐵之間的空間時可施加一多階磁場于分析后的該離子束；及調(diào)整該第一組棒狀磁鐵以調(diào) 整該多階磁場。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。前述的離子布植機與調(diào)整離子束的方法，其中更包含以下列方式調(diào)整至少一該連 續(xù)線圈調(diào)整該連續(xù)線圈的線圈密度使其中二或更多部份具有不同的線圈密度；調(diào)整該連 續(xù)線圈的寬度使其中有二或更多部份具有不同的寬度；調(diào)整該連續(xù)線圈的材料使其中有二 或更多部份具有不同的導磁系數(shù)；調(diào)整該連續(xù)線圈的材料使其中有二或更多部份由不同的 材料構(gòu)成；及調(diào)整該連續(xù)線圈的結(jié)構(gòu)使其中有二或更多部份具有不同的方向。前述的離子布植機與調(diào)整離子束的方法，其中所述的第一棒狀磁鐵更包含一第一 支撐棒而該第一連續(xù)線圈沿該第一支撐棒分布，該第二棒狀磁鐵更包含一第二支撐棒而該 第二連續(xù)線圈沿該第二支撐棒分布，更包含以下列方式調(diào)整至少一該支撐棒調(diào)整該支撐 棒的材料使其中有二或更多部份具有不同的導磁系數(shù)；調(diào)整該支撐棒的材料使其中有二或 更多部份系由不同的材料構(gòu)成；調(diào)整該支撐棒的結(jié)構(gòu)使其中有二或更多部份具有不同的方 向；及調(diào)整該支撐棒的寬度使其中有二或更多部份具有不同的寬度。前述的離子布植機與調(diào)整離子束的方法，其中更包含以下列方式調(diào)整該多階磁 場將至少一導體結(jié)構(gòu)置于一特定該棒狀磁鐵附近，使得該特定棒狀磁鐵的至少一部分鄰 近于該導體結(jié)構(gòu)以及該特定棒狀磁鐵的另至少一部分不鄰近于該導體結(jié)構(gòu)；及將至少一導 體結(jié)構(gòu)置于一特定該棒狀磁鐵附近，使得該特定棒狀磁鐵的不同部分鄰近于不同的該導體 結(jié)構(gòu)以及該特定棒狀磁鐵的另至少一部分不鄰近于該導體結(jié)構(gòu)，其中該棒狀磁鐵的一部分 與一對應(yīng)的導體結(jié)構(gòu)具有一對應(yīng)位置。前述的離子布植機與調(diào)整離子束的方法，其中更包含調(diào)整一施加于該第一連續(xù)線 圈的第一電壓與一施加于該第二連續(xù)線圈的第二電壓，其中該第一電壓與該第二電壓相關(guān) 或不相關(guān)。對于許多半導體制造過程中的實際離子布植工藝而言，實際需要的離子束形狀變 化往往是有限的。特別是商業(yè)化離子源與商業(yè)化分析磁鐵單元的組合所能提供的離子束的 形狀往往與實際所需的離子束形狀的相差不會很多。此外，實際需要的離子束的截面往往 僅為點狀或線狀，而不會是多邊形或非規(guī)則的形狀。因此，本發(fā)明特別強調(diào)可以僅借由調(diào)整 磁場強度，即可調(diào)整施加在離子束不同部份的磁力，進而可以改變離子束形狀。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。由以上可知，為達到上述目 的，本發(fā)明提供了一種調(diào)整離子束形狀的方法。當離子束自分析磁鐵單元輸出之后，至少有 一組棒狀磁鐵用來當離子束通過棒狀磁鐵圍繞的空間時調(diào)整離子束的形狀。該組棒狀磁鐵 可以施加多階磁場于離子束。離子束的不同部分將有不同的變形或變化，因此可調(diào)整離子 束的形狀。此外，每一棒狀磁鐵僅由一電源提供電源，該組棒狀磁鐵僅可調(diào)整多階磁場的強 度。產(chǎn)生非均勻磁場的結(jié)構(gòu)與技術(shù)并不限于本發(fā)明所敘述者。本發(fā)明提出可調(diào)整離子束的離子布植機。離子布植機包含一離子源、分析磁鐵單 元、第一組棒狀磁鐵。離子源產(chǎn)生離子束，分析磁鐵單元則用于分析離子束，第一組棒狀磁鐵用于當分析磁鐵單元調(diào)整離子束之后調(diào)整離子束形狀。第一組棒狀磁鐵包含第一棒狀磁 鐵與第二棒狀磁鐵。至少一棒狀磁鐵當分析后離子束通過第一棒狀磁鐵與第二棒狀磁鐵之 間的空間時可施加多階磁場于經(jīng)過分析后的離子束。本發(fā)明更提出另外一種調(diào)整離子束形狀的方法。首先提供離子布植機，接著調(diào)整 可造成多階磁場的因素。藉此，可以至少調(diào)整多階磁場的強度進而改變離子束形狀。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明離子布植機與調(diào)整離子束的方法至少具有下列優(yōu)點及 有益效果本發(fā)明提出一種新穎的離子布植機與一種新的調(diào)整離子束的方法以有效并經(jīng)濟 地調(diào)整離子束的形狀而無須針對傳統(tǒng)離子布植機的構(gòu)造進行大幅或昂貴的修改，非常適于 實用。綜上所述，本發(fā)明是有關(guān)于一種離子布植機與調(diào)整離子束形狀的方法，當離子束 自分析磁鐵單元輸出之后，至少有一組棒狀磁鐵用來當離子束通過棒狀磁鐵周圍的空間時 調(diào)整離子束的形狀。該組棒狀磁鐵可以施加多階磁場于離子束。由于多階磁場施加非均勻 磁力以改變離子的軌跡，因此離子束的不同部分將有不同的變形或變化。此外，每一棒狀磁 鐵僅由一電源提供電源，該組棒狀磁鐵僅可調(diào)整多階磁場的強度。產(chǎn)生多階磁場的結(jié)構(gòu)與 技術(shù)并不限于本發(fā)明所敘述者。本發(fā)明在技術(shù)上有顯著的進步，并具有明顯的積極效果，誠 為一新穎、進步、實用的新設(shè)計。上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠 更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。


圖IA是傳統(tǒng)離子布植機。圖IB是第一棒狀磁鐵與第二棒狀磁鐵產(chǎn)生的磁場。圖IC是傳統(tǒng)離子束的形狀如何由第一棒狀磁鐵與第二棒狀磁鐵之間的磁場所控 制。圖ID是另一先前技術(shù)中傳統(tǒng)離子束的形狀如何由第一棒狀磁鐵與第二棒狀磁鐵 之間的磁場所控制。圖2A是本發(fā)明一實施例中用于調(diào)整一離子束10的一離子布植機。圖2B是圖2A中的第一組棒狀磁鐵的第一實施例。圖2C是圖2A中的第一組棒狀磁鐵的第二實施例。圖2D是圖2A中的第一組棒狀磁鐵的第三實施例。圖2E是圖2A中的第一組棒狀磁鐵的第四實施例。圖2F是圖2A中的第一組棒狀磁鐵的第五實施例。圖2G是圖2A中的第一組棒狀磁鐵的第六實施例。圖2H是圖2A中的第一組棒狀磁鐵的第七實施例。圖21是本發(fā)明離子布植機的另一實施例。圖3是本發(fā)明調(diào)整離子束形狀的方法的一實施例的流程圖。10 離子束100 離子布植機
110:離子源120 分析磁鐵單元130 第一組棒狀磁鐵131 第一棒狀磁鐵132 第二棒狀磁鐵141 第一支撐棒142 第二支撐棒151 第一纏繞線圈152:第二纏繞線圈151/153/155 纏繞線圈152/154/156 纏繞線圈161-166:電源20:晶圓200 離子布植機210 離子源220 分析磁鐵單元230 第一組棒狀磁鐵231 第一棒狀磁鐵232:第二棒狀磁鐵240 第二組棒狀磁鐵241 第三棒狀磁鐵242:第四棒狀磁鐵251 第一支撐棒252 第二支撐棒253 第三支撐棒254:第四支撐棒261 第一連續(xù)線圈262 第二連續(xù)線圈263:第三連續(xù)線圈264:第四連續(xù)線圈271 第一電源272:第二電源273 第三電源291-296 導體結(jié)構(gòu)2511-2513:部份2521-2523 部份2Θ11_2613:部份2621-2623 部份300 調(diào)整離子束形狀的方法
9
310 提供一具有一組可產(chǎn)生多階磁場的棒狀磁鐵的離子布植機320:調(diào)整可形成多階磁場的因素，使得多階磁場的強度改變以調(diào)整離子束的形狀
具體實施方式
為更進一步闡述本發(fā)明為達成預定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合 附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的離子布植機與調(diào)整離子束的方法其具體實施方 式、結(jié)構(gòu)、方法、步驟、特征及其功效，詳細說明如后。有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點及功效，在以下配合參考圖式的較佳實 施例的詳細說明中將可清楚的呈現(xiàn)。為了方便說明，在以下的實施例中，相同的元件以相同 的編號表示。以下將提供本發(fā)明多個實施例的詳細說明，但本發(fā)明不限于現(xiàn)有的實施例，而應(yīng) 為基于符合本發(fā)明原理與特征的最寬的范圍，并可適用于其它的應(yīng)用。本發(fā)明的范圍涵蓋 所舉實施例的其它符合本發(fā)明的發(fā)明精神以及申請專利范圍定義的替換、修改與等效實施 例。實施例將伴隨圖示進行詳細說明，但其中揭露的組件數(shù)量并不受限于圖中所示，但以明 確指出并限制的情形為例外。圖2A是本發(fā)明一實施例中用于調(diào)整一離子束10的一離子布植機 (ionimplanter)200o離子布植機200包含一離子源(ion source) 210、分析磁鐵單元 (analyzer magnet unit, AMU) 220 以及第一組棒狀磁鐵(barmagnets) 230。離子源 210 用 于產(chǎn)生離子束10，分析磁鐵單元220則用于分析離子束10，第一組棒狀磁鐵230用于在分 析磁鐵單元220調(diào)整離子束10之后進一步調(diào)整離子束形狀(shape)。第一組棒狀磁鐵230包含一第一棒狀磁鐵231與一第二棒狀磁鐵232。第一棒狀 磁鐵231包含一第一支撐棒251與一沿第一支撐棒251分布的第一連續(xù)線圈261。第二棒 狀磁鐵232位于與第一棒狀磁鐵231相距第一預設(shè)距離D1的位置，并且第二棒狀磁鐵232 包含一第二支撐棒251與一沿第二支撐棒252分布的第二連續(xù)線圈262。此外，離子布植 機200包含分別與第一棒狀磁鐵231與第二棒狀磁鐵232電性連接的第一電源271與第二 電源272。第一電源271的運作可與第二電源272的運作可以彼此互相獨立或彼此相關(guān)。 此外，至少一棒狀磁鐵231/232可以在經(jīng)分析磁鐵單元220分析過的離子束10通過第一 棒狀磁鐵231與第二棒狀磁鐵232之間的空間時，施加多階磁場(multi-stage magnetic field)于此分析后離子束10。第一組棒狀磁鐵230的方向并不限于前述或圖示。第一組 棒狀磁鐵230的方向可以調(diào)整以使離子束能投射至欲布植的晶圓上。本發(fā)明的一個基本概念是每一個棒狀磁鐵231/232都只使用一個且唯一的電源， 例如第一電源271與第二電源272，以產(chǎn)生一棒狀磁鐵所需的電流，使僅有棒狀磁鐵產(chǎn)生的 多階磁場改變強度大小。本發(fā)明另一個基本概念是使用至少一非均勻因素，例如不同材質(zhì) 或不同形狀，以產(chǎn)生所需的多階磁場以改變離子束的不同部分。此外，關(guān)于如何提供電源、 如何調(diào)整非均勻因素以改變多階磁場強度以及棒狀磁鐵231/232的幾何構(gòu)型并不受限于 前述內(nèi)容。比較圖2A與圖IC及圖1D，本發(fā)明的優(yōu)點是顯而易見的。首先本發(fā)明所產(chǎn)生的磁 場是多階磁場而非圖IC所示的單階磁場，因此圖IC中所示先前技術(shù)的缺點可被有效改善。 其次本發(fā)明僅用一個電源提供一個棒狀磁鐵所需電流，因此可以避免圖ID中所示先前技
10術(shù)的復雜結(jié)構(gòu)。圖2B顯示圖2A中的第一組棒狀磁鐵230的第一實施例。第一連續(xù)線圈261包 含多個部份2611-2613，其中至少有二個不同的部份具有不同的線圈密度(coil density, turns/mm)。線圈密度為單位長度的線圈數(shù)。此外第二連續(xù)線圈262亦包含多個部份 2621-2623，其中至少有二個不同的部份具有不同的線圈密度。第一連續(xù)線圈261與第二連 續(xù)線圈262分別沿第一支撐棒251與第二支撐棒252不均勻分布。本實施例中，第一連續(xù)線圈261沿第一支撐棒251的分布大約與第二連續(xù)線圈262 沿第二支撐棒252的分布相同。此設(shè)計可以簡化非均勻磁場的計算與控制。盡管如此，本 發(fā)明亦可使用具有不同的分布方式的不同連續(xù)線圈。此外，盡管圖2B顯示二類似非均勻連 續(xù)線圈261/262，但本發(fā)明亦可使用二不同且非均勻連續(xù)線圈261/262，也可使用二連續(xù)線 圈261/262但僅有一非均勻連續(xù)線圈者。通過第一棒狀磁鐵231的電流I1方向平行于通過第二棒狀磁鐵232的電流I2方 向，使得離子束10在第一方向X被壓縮，在第二方向Y則伸展，而第一方向X與第二方向Y 垂直。此外，借由至少改變電流I1與I2的大小與方向，可改變多階磁場的分布因此可調(diào)整 離子束10的形狀。圖2C顯示圖2A中的第一組棒狀磁鐵230的第二實施例。第一連續(xù)線圈261包 含多個部份2611-2613，其中至少有二個不同的部份具有不同的導磁系數(shù)(Permeability/ inductor coefficients)，此可借由制造時選用不同的材料而達成。此外第二連續(xù)線圈262 亦包含多個部份2621-2623，其中至少有二個不同的部份具有不同的導磁系數(shù)，可借由制造 時選用不同的材料而達成。第一組棒狀磁鐵230可具有多個材質(zhì)相同連續(xù)線圈與一材質(zhì)不同的連續(xù)線圈。不 同的導磁系數(shù)會改變通過連續(xù)線圈的磁力，因而產(chǎn)生不均勻的磁場。而不同材質(zhì)造成的差 異亦為造成不均勻磁場的因素。舉例來說，不同的熱膨脹系數(shù)會成為改變線圈直徑的因素， 造成線圈長度的改變，因此亦改變因感應(yīng)所產(chǎn)生的磁場。圖2D顯示圖2A中的第一組棒狀磁鐵230的第三實施例。第二支撐棒252為非直 式且包含多個部份2521-2522，其中至少有二個不同的部份2521-2522具有不同的方向。第 一支撐棒251亦可為非直式。當沿著任一支撐棒251/252方向的支撐棒251/252之間的距離或是連續(xù)線圈 261/262之間的距離改變時，支撐棒251/252之間的磁場為多階因此可調(diào)整離子束10的形 狀。圖2E顯示圖2A中的第一組棒狀磁鐵230的第四實施例。第一支撐棒251包含 多個部份2511-2513，其中至少有二個不同的部份2511-2512具有不同的寬度。第一連續(xù) 線圈261包含至少有二個不同的部份具有不同的寬度。第二支撐棒252亦包含多個部份 2521-2523，其中至少有二個不同的部份2521-2522具有不同的寬度。第二連續(xù)線圈262亦 包含至少有二個不同的部份具有不同的寬度。若任一支撐棒由電磁導體構(gòu)成，任一支撐棒的不同部分的不同寬度會改變磁場的 分布。此外，若連續(xù)線圈附著于一支撐棒上，支撐棒的不同部分的不同寬度會改變連續(xù)線圈 的分布。因此沿著任一支撐棒251/252方向的磁場分布將為多階磁場，因此當磁場的強度 可借由改變支撐棒二個不同的部份寬度而改變時，可調(diào)整離子束10的形狀。
圖2F顯示圖2A中的第一組棒狀磁鐵230的第五實施例。第一支撐棒251包含多 個部份2511-2513，其中至少有二個不同的部份2511-2512具有不同的材質(zhì)。第二支撐棒 252亦包含多個部份2521-2523，其中至少有二個不同的部份2521-2522具有不同的材質(zhì)。此實施例類似圖2C所示實施例，其中的差異在于哪些部份由不同的材質(zhì)構(gòu)成。無 論支撐棒251/252何者或如何由不同的材質(zhì)構(gòu)成，或連續(xù)線圈261/262由不同的材質(zhì)構(gòu)成， 支撐棒251/252 (或棒狀磁鐵231/232)之間的磁場可為多階磁場。圖2G顯示圖2A中的第一組棒狀磁鐵230的第六實施例。第一支撐棒251的至 少一部分鄰近于導體結(jié)構(gòu)291-292，且第一支撐棒251的至少一部分并不鄰近于導體結(jié)構(gòu) 291-292。此外，第二支撐棒252的至少一部分鄰近于導體結(jié)構(gòu)293-294，而第二支撐棒252 的至少一部分并不鄰近于導體結(jié)構(gòu)293-294。圖2H顯示圖2A中的第一組棒狀磁鐵230的第七實施例。第一支撐棒251的不同 部分鄰近于不同導體結(jié)構(gòu)291-293，其中每一部分與對應(yīng)的導體結(jié)構(gòu)291-293其中之一具 有一對應(yīng)位置。第二支撐棒252的不同部分亦鄰近于不同導體結(jié)構(gòu)294-296，其中每一部分 與對應(yīng)的導體結(jié)構(gòu)294-296其中之一具有一對應(yīng)位置。于前二個實施例中，導體結(jié)構(gòu)的存在會改變磁場的分布，即使當導體結(jié)構(gòu)并非直 接位于支撐棒251/252 (或棒狀磁鐵231/232)之間。借由改變磁場分布因此可調(diào)整離子束 10的形狀。根據(jù)以上的實施例，第一組棒狀磁鐵230的多階磁場可由多種非均勻因素產(chǎn)生。 舉例來說，第一組棒狀磁鐵230的磁場形狀可借由改變以下一個或更多個因素來調(diào)整。連 續(xù)線圈261/262單位長度的線圈數(shù)、連續(xù)線圈261/262的材質(zhì)、連續(xù)線圈261/262纏繞的支 撐棒251/252的材質(zhì)、支撐棒251/252的形狀及連續(xù)線圈261/262的形狀。借由改變第一 棒狀磁鐵231與第二棒狀磁鐵232之間的第一預設(shè)距離D1可調(diào)整第一組棒狀磁鐵230的 磁場形狀(圖示中并未顯示此改變)。圖21顯示離子布植機200的另一實施例。離子布植機200更包含一第二組棒狀 磁鐵240用于當分析磁鐵單元220調(diào)整離子束10之后調(diào)整離子束形狀。第二組棒狀磁鐵 240位于與第一組棒狀磁鐵230相距第二預設(shè)距離D2的位置。第二組棒狀磁鐵240包含一 第三棒狀磁鐵241與一第四棒狀磁鐵242。第三棒狀磁鐵241包含一第三支撐棒253與一 沿第三支撐棒253分布的第三連續(xù)線圈263，且第四棒狀磁鐵242位于與第三棒狀磁鐵241 相距第三預設(shè)距離D3的位置。第四棒狀磁鐵242包含一第四支撐棒254與一沿第四支撐棒 254分布的第四連續(xù)線圈264。離子布植機200更包含分別與第三連續(xù)線圈263與第四連 續(xù)線圈264電性連接的第三電源273。第三連續(xù)線圈263沿第三支撐棒253的分布大約與 第四連續(xù)線圈264沿第四支撐棒254的分布相同。第三連續(xù)線圈263平行于第四連續(xù)線圈 264，使得離子束10在第一方向X被壓縮(或伸展)，在第二方向Y則伸展(或壓縮)，而第 一方向X與第二方向Y垂直。當?shù)谌魻畲盆F241/242具有至少一上述的因素，第二組棒狀磁鐵240約與第一 組棒狀磁鐵230相似，亦即二組棒狀磁鐵可依序調(diào)整離子束形狀。當?shù)谌B續(xù)線圈263與第四連續(xù)線圈264均勻分布時，第二組棒狀磁鐵240與圖 IC中的傳統(tǒng)棒狀磁鐵相似。第二組棒狀磁鐵240與圖IC中的先前技術(shù)組合可依序調(diào)整離 子束形狀。
若以多個電源取代第三電源273分別供應(yīng)電流予第三連續(xù)線圈263與第四連續(xù)線 圈264的不同部分，第二組棒狀磁鐵240即與圖ID中的先前技術(shù)相似。第二組棒狀磁鐵 240與圖ID中的先前技術(shù)組合可依序調(diào)整離子束形狀。任何棒狀磁鐵可置于分析磁鐵單元220與第一組棒狀磁鐵230之間，或第一組棒 狀磁鐵230及晶圓20之間，以改變離子束形狀。由于每一棒狀磁鐵均可個別調(diào)整離子束10 的形狀，沿離子束10預定軌跡排列的棒狀磁鐵的位置是彈性可調(diào)整的。當使用至少一棒狀磁鐵時，每一棒狀磁鐵均可有個別的方向。因此離子束10的不 同部分可由不同棒狀磁鐵分別調(diào)整，使得離子束10可完整變形，而非僅有單一或簡單的變 形。本發(fā)明的支撐棒并非絕對必要。支撐棒用于固定對應(yīng)的連續(xù)線圈，當支撐棒是由 電磁導體例如強磁性材料構(gòu)成時并可進一步用來強化磁場。即使如此，若連續(xù)線圈的結(jié)構(gòu) 強度足夠時，單純用于支撐的支撐棒可省略。使用本發(fā)明的離子布植機200可有效調(diào)整離子束10的形狀。此外，當僅修改現(xiàn)有 電源與棒狀磁鐵以產(chǎn)生多階磁場時，不須大幅修改傳統(tǒng)離子布植機即可完成本發(fā)明。圖3顯示本發(fā)明調(diào)整離子束形狀的方法300的一實施例的流程圖。調(diào)整離子束形 狀的方法300包含二步驟。首先，如方塊310所示，提供一具有一組可產(chǎn)生多階磁場的棒狀 磁鐵的離子布植機。接著如方塊320所示，調(diào)整可形成多階磁場的因素，使得多階磁場的強 度改變以調(diào)整離子束的形狀。由于離子布植機200的細節(jié)特征與前述實施例中所述者相同，在此省略離子布植 機200的細節(jié)特征及其可能的變化。當電源關(guān)閉時，將無電流流過連續(xù)線圈，因而可輕以改變可形成多階磁場的因素。 換言之，本發(fā)明調(diào)整離子束形狀的方法可用以制造新的離子布植機，亦可用來調(diào)整保養(yǎng)中 現(xiàn)有的離子布植機。若任何可形成多階磁場的因素在電源開啟時可進行調(diào)整，本發(fā)明調(diào)整離子束形狀 的方法可用來調(diào)整使用中的離子布植機。實務(wù)上要在使用中的離子布植機中調(diào)整線圈形狀與支撐棒形狀應(yīng)是困難的。不過 選擇上述任一方法以提供符合特定離子束形狀的磁場卻是可能的。因此本發(fā)明的方法僅須 調(diào)整磁場強度以提供適當離子束形狀。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖 然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人 員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當可利用上述揭示的方法及技術(shù)內(nèi)容作出些許的更 動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的 技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案 的范圍內(nèi)。
1權(quán)利要求
一種離子布植機，其特征在于其包括一離子源，該離子源產(chǎn)生一離子束；一分析磁鐵單元，該分析磁鐵單元分析該離子束；及一第一組棒狀磁鐵，該第一組棒狀磁鐵調(diào)整經(jīng)該分析磁鐵單元分析過的該離子束的形狀，該第一組棒狀磁鐵包含一第一棒狀磁鐵，該第一棒狀磁鐵包含一第一連續(xù)線圈；及一第二棒狀磁鐵，該第二棒狀磁鐵位于與該第一棒狀磁鐵相距第一預設(shè)距離的位置，該第二棒狀磁鐵包含一第二連續(xù)線圈；其中至少一該棒狀磁鐵可以在分析后的該離子束通過該第一棒狀磁鐵與該第二棒狀磁鐵之間的空間時，施加一多階磁場于分析后的該離子束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子布植機，其特征在于其中所述的多階磁場由以下至少一 因素產(chǎn)生至少一該連續(xù)線圈中有二或更多部份具有不同的線圈密度； 至少一該連續(xù)線圈中有二或更多部份具有不同的寬度； 至少一該連續(xù)線圈中有二或更多部份具有不同的導磁系數(shù)； 至少一該連續(xù)線圈中有二或更多部份由不同的材料構(gòu)成；及 至少一該連續(xù)線圈中有二或更多部份具有不同的方向。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子布植機，其特征在于其中所述的第一棒狀磁鐵更包含一 第一支撐棒而該第一連續(xù)線圈沿該第一支撐棒分布，該第二棒狀磁鐵更包含一第二支撐棒 而該第二連續(xù)線圈沿該第二支撐棒分布；其中該多階磁場由以下至少一因素產(chǎn)生至少一該支撐棒中有二或更多部份具有不同的導磁系數(shù)； 至少一該支撐棒中有二或更多部份由不同的材料構(gòu)成； 至少一該支撐棒中有二或更多部份具有不同的方向；及 至少一該支撐棒中有二或更多部份具有不同的寬度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子布植機，其特征在于其中所述的多階磁場由至少一該棒 狀磁鐵所產(chǎn)生，且該棒狀磁鐵具有以下至少一特征該棒狀磁鐵至少有至少一部分鄰近于一導體結(jié)構(gòu)，且至少有至少一部分不鄰近于任何 導體結(jié)構(gòu)；及該棒狀磁鐵的不同部分鄰近于不同導體結(jié)構(gòu)，其中該棒狀磁鐵的一部分與一對應(yīng)的導 體結(jié)構(gòu)具有一對應(yīng)位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子布植機，其特征在于其更包含分別與該第一連續(xù)線圈與 該第二連續(xù)線圈電性連接的一第一電源與一第二電源，其中該第一電源的運作與該第二電 源的運作可以彼此互相獨立或彼此相關(guān)。
6. 一種調(diào)整離子布植機中離子束的方法，其特征在于該方法包含 提供一離子布植機，該離子布植機包含一離子源，該離子源產(chǎn)生一離子束；一分析磁鐵單元，該分析磁鐵單元分析該離子束；及一第一組棒狀磁鐵，該第一組棒狀磁鐵調(diào)整經(jīng)該分析磁鐵單元分析過的該離子束的形 狀，該第一組棒狀磁鐵包含2一第一棒狀磁鐵，該第一棒狀磁鐵包含一第一連續(xù)線圈；及一第二棒狀磁鐵，該第二棒狀磁鐵位于與該第一棒狀磁鐵相距第一預設(shè)距離的位置， 該第二棒狀磁鐵包含一第二連續(xù)線圈；其中至少一該棒狀磁鐵，當分析后的該離子束通過該第一棒狀磁鐵與該第二棒狀磁鐵 之間的空間時可施加一多階磁場于分析后的該離子束；及 調(diào)整該第一組棒狀磁鐵以調(diào)整該多階磁場。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的調(diào)整離子布植機中離子束的方法，其特征在于其中更包含以 下列方式調(diào)整至少一該連續(xù)線圈調(diào)整該連續(xù)線圈的線圈密度使其中二或更多部份具有不同的線圈密度； 調(diào)整該連續(xù)線圈的寬度使其中有二或更多部份具有不同的寬度； 調(diào)整該連續(xù)線圈的材料使其中有二或更多部份具有不同的導磁系數(shù)； 調(diào)整該連續(xù)線圈的材料使其中有二或更多部份由不同的材料構(gòu)成；及 調(diào)整該連續(xù)線圈的結(jié)構(gòu)使其中有二或更多部份具有不同的方向。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的調(diào)整離子布植機中離子束的方法，其特征在于其中所述的第 一棒狀磁鐵更包含一第一支撐棒而該第一連續(xù)線圈沿該第一支撐棒分布，該第二棒狀磁鐵 更包含一第二支撐棒而該第二連續(xù)線圈沿該第二支撐棒分布，更包含以下列方式調(diào)整至少 一該支撐棒調(diào)整該支撐棒的材料使其中有二或更多部份具有不同的導磁系數(shù)； 調(diào)整該支撐棒的材料使其中有二或更多部份系由不同的材料構(gòu)成； 調(diào)整該支撐棒的結(jié)構(gòu)使其中有二或更多部份具有不同的方向；及 調(diào)整該支撐棒的寬度使其中有二或更多部份具有不同的寬度。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的調(diào)整離子布植機中離子束的方法，其特征在于其中更包含以 下列方式調(diào)整該多階磁場將至少一導體結(jié)構(gòu)置于一特定該棒狀磁鐵附近，使得該特定棒狀磁鐵的至少一部分鄰 近于該導體結(jié)構(gòu)以及該特定棒狀磁鐵的另至少一部分不鄰近于該導體結(jié)構(gòu)；及將至少一導體結(jié)構(gòu)置于一特定該棒狀磁鐵附近，使得該特定棒狀磁鐵的不同部分鄰近 于不同的該導體結(jié)構(gòu)以及該特定棒狀磁鐵的另至少一部分不鄰近于該導體結(jié)構(gòu)，其中該棒 狀磁鐵的一部分與一對應(yīng)的導體結(jié)構(gòu)具有一對應(yīng)位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的調(diào)整離子布植機中離子束的方法，其特征在于其中更包含 調(diào)整一施加于該第一連續(xù)線圈的第一電壓與一施加于該第二連續(xù)線圈的第二電壓，其中該 第一電壓與該第二電壓相關(guān)或不相關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種離子布植機與調(diào)整離子束形狀的方法，當離子束自分析磁鐵單元輸出之后，至少有一組棒狀磁鐵用來當離子束通過棒狀磁鐵周圍的空間時調(diào)整離子束的形狀。該組棒狀磁鐵可以施加多階磁場于離子束。由于多階磁場施加非均勻磁力以改變離子的軌跡，因此離子束的不同部分將有不同的變形或變化。此外，每一棒狀磁鐵僅由一電源提供電源，該組棒狀磁鐵僅可調(diào)整多階磁場的強度。產(chǎn)生多階磁場的結(jié)構(gòu)與技術(shù)并不限于本發(fā)明所敘述者。本發(fā)明提出一種新穎的離子布植機與一種新的調(diào)整離子束的方法以有效并經(jīng)濟地調(diào)整離子束的形狀而無須針對傳統(tǒng)離子布植機的構(gòu)造進行大幅或昂貴的修改，非常適于實用。
文檔編號H01J37/147GK101901733SQ20101000101
公開日2010年12月1日 申請日期2010年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月27日
發(fā)明者萬志民, 任克川, 楊允儒 申請人:漢辰科技股份有限公司