專利名稱：測量射束角的方法
專利說明測量射束角的方法 [技術領域] 本發(fā)明通常涉及離子注入系統(tǒng)，更具體地，涉及一種用以測量離子束的兩個入射角的系統(tǒng)、裝置及方法。
[背景技術] 在半導體器件及其它產(chǎn)品的制造中，離子注入系統(tǒng)被用來將稱為摻雜物元素的雜質(zhì)施加至半導體晶片、顯示器面板或其它工件中。典型的離子注入系統(tǒng)或離子注入機是利用離子束來處理工件，以產(chǎn)生n型或p型摻雜區(qū)，或者在該工件內(nèi)形成鈍化層。當被用于摻雜半導體時，該離子注入系統(tǒng)注入所選的離子種類以產(chǎn)生想要的非本征材料。典型地，摻雜劑原子或分子被離子化及隔離，有時被加速或減速，并形成為射束而掃過晶片。例如，可控制該離子束來“掃描”該晶片，或者，該晶片可相對于通常固定不動的離子束而被平移。摻雜離子然后實體轟擊并進入該晶片表面，并接著停在該表面之下。
典型的離子注入系統(tǒng)通常是各復雜子系統(tǒng)的集合體，其中，每一個子系統(tǒng)對摻雜離子執(zhí)行特定的動作。摻雜物元素可以氣體形式或以接著會被氣化的固體形式來引入，其中，摻雜物元素實施放置在電離室內(nèi)并以適合的離子化過程來進行離子化。例如，電離室被維持在低壓下(例如，真空)，其中，一燈絲位于電離室內(nèi)并被加熱至可從燈絲源中產(chǎn)生電子。來自該燈絲源的帶負電的電子接著被吸引至電離室內(nèi)一帶相反電荷的陽極處，其中，由燈絲前進至陽極的行進過程中，該些電子與摻雜物來源元素(例如，分子或原子)碰撞，并從來源元素中產(chǎn)生多個帶正電的離子。
通常，除了產(chǎn)生想要的摻雜離子外，同時也產(chǎn)生其它不想要的正離子。有鑒于此，這些想要的摻雜離子是利用稱之為分析、質(zhì)量分析、選擇或離子分離的過程自上述多個離子中進行選取。例如，選擇過程是利用質(zhì)量分析器產(chǎn)生磁場來完成的，其中，來自電離室的離子穿越該磁場。這些離子通常以相當高的速度離開電離室，其中，這些離子因此被磁場彎曲成電弧。電弧的半徑是由單個離子的質(zhì)量、速度及磁場強度所決定。有鑒于此，分析器的出口只允許一種離子種類(例如，想要的摻雜離子)離開質(zhì)量分析器。
接著，這些想要的離子可被傳送通過以控制這些離子進行聚焦或影響這些離子的軌跡為目的的離子光學元件，其中，離子光學元件大致使得離子軌跡的角度符合注入的需求?？蛇x地，可改變離子能量以滿足注入的需求，或者使離子偏轉(zhuǎn)以涵蓋相當大尺寸的工件。這些控制效應的其中任一或全部可被離子注入系統(tǒng)用來對工件實現(xiàn)想要的注入。
有鑒于此，摻雜離子接著被導引朝向位于終端站內(nèi)的目標工件。結(jié)果，摻雜離子(例如，以“筆狀”或點狀射束形式)利用特定的射束強度及發(fā)射度來撞擊該工件，其中，射束強度通常是作為工件上的位置的函數(shù)的每單位時間撞擊工件的粒子數(shù)的量度，而發(fā)射度是作為位置的函數(shù)的離子束的角度分布(例如，入射角)。一般而言，所要的是射束強度及發(fā)射度基本均勻且為期望或想要的值。
典型地，所要的是確定在相對于工件表面的水平和垂直兩方向上的離子束的發(fā)射度。然而，可測量水平及垂直兩方向發(fā)射度的傳統(tǒng)發(fā)射度測量設備基上很復雜(因而增加了離子注入系統(tǒng)的復雜度)，和/或通常需要將該測量設備在水平及垂直兩方向上移動以確定離子束的水平和垂直兩角度。有鑒于此，目前需要一種用以確定離子束發(fā)射度的改進型系統(tǒng)和方法，其中，該系統(tǒng)和方法提供了測量設備的復雜度較小的單軸移動以達到可接受的發(fā)射度的測量。
[發(fā)明內(nèi)容] 本發(fā)明通過提供一種用以確定離子注入系統(tǒng)中離子束的兩個入射角的系統(tǒng)、裝置及方法來克服現(xiàn)有技術的限制。結(jié)果，以下提出本發(fā)明的簡單概述以提供本發(fā)明的一些方面的基本理解。此概述不是本發(fā)明的詳盡綜述。其并非要指出本發(fā)明的關鍵點或關鍵性元素，也不是要描述本發(fā)明的范圍。其目的是要以簡化形式呈現(xiàn)本發(fā)明的一些概念以做為稍后所示的更詳細說明的序幕。
本發(fā)明大致是指一種離子注入系統(tǒng)和一種測量射入工件的離子束角度的測量裝置。根據(jù)本發(fā)明的一個示范性方面，該離子注入系統(tǒng)包括可運作以形成離子束的離子注入機和測量裝置，其中，該測量裝置又包括與該裝置的平面相關的第一細長傳感器和第二細長傳感器。第一細長傳感器例如在沿著測量裝置的平面的第一方向延伸，其中第一細長傳感器可運作以感測離子束的一個或多個特性。第二細長傳感器沿著平面以相對于第一細長傳感器傾斜一角度延伸，其中，第二細長傳感器進一步可運作以感測離子束的該一個或多個特性。
根據(jù)本發(fā)明的另一個示范性方面，提供了一種平移機構(gòu)，其中，該平移機構(gòu)可運作地耦接至離子注入機及測量裝置，且其中，該平移機構(gòu)可運作以大致上垂直于第一細長傳感器的方向平移該測量裝置通過離子束的路徑。因此，該平移機構(gòu)可運作以平移第一和第二傳感器來通過該離子束，其中，一個或多個特性的峰值或極大值，例如峰值射束電流，可由第一和第二傳感器在通過離子束時確定。與第一和第二傳感器分別感測的峰值射束電流相關的測量裝置的時間及位置的其中一個或多個被饋入控制器，其中，該控制器可運作以確定離子束相對于測量裝置的平面的第一射束角度和第二射束角度。
根據(jù)本發(fā)明的另一個示范性方面，第一射束角度和第二射束角度是根據(jù)，至少部分根據(jù)，第一和第二峰值射束電流被感測時的測量裝置的位置以及離子束正交撞擊到測量裝置的平面時的離子束的已知位置來確定的。再者，當測量裝置以大致垂直于第一傳感器的單個方向進行平移時，介于測量裝置的離子束上游的已知位置與正交離子束的已知位置之間的距離被用以確定第一及第二射束角度。測量設備的這種單向移動因此可被用來確定離子束射入工件的二維角度，因此允許表征離子束而不需將更復雜的第二維度的移動加至測量裝置中。
為了達成前述相關結(jié)果，本發(fā)明包括以下完整描述并特別在權(quán)利要求中指出的特征。下列說明及附圖詳細描述了本發(fā)明的某些說明的實施例。然而，這些實施例指出一些本發(fā)明的原理可應用的不同方式。本發(fā)明的其它目的、優(yōu)點及新穎特征能由本發(fā)明下列詳細說明結(jié)合附圖進行考慮而變得明顯。
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] 圖1是說明根據(jù)本發(fā)明的一個方面的示范性離子注入系統(tǒng)的平面圖。
圖2是說明根據(jù)本發(fā)明的一個方面的一部分離子注入系統(tǒng)的透視圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一方面的示范性測量裝置的平面圖。
圖4是說明根據(jù)本發(fā)明的又一方面的示范性測量裝置及峰值離子束特性圖的組合的平面圖。
圖5是說明根據(jù)本發(fā)明的再一方面的另一示范性測量裝置。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的另一示范性方面的用以測量離子束的角度的示范性方法的框圖。
[主要元件符號說明] 100 離子注入系統(tǒng) 102 離子注入裝置 104、200、300 測量裝置 106 控制器 108 離子源 110、210A-210C、310 離子束 112 工件 114 等離子腔 120 提取組件 122 射束線組件 126 射束導引管 128 質(zhì)量分析器 130 開孔 132 終端站 134、152、206、306表面 136 夾頭 138、205 平面 140 平移機構(gòu) 202、204、302、304傳感器 208、308 虛交點 214、218A-218C峰值射束電流 [具體實施方式
] 本發(fā)明通常針對一種用以測量離子注入系統(tǒng)內(nèi)的離子束的一個或多個角度的系統(tǒng)、裝置及方法。更具體地，該系統(tǒng)、裝置及方法提供用于通過沿著單軸方向移動測量裝置通過離子束而測量二維的離子束角度。據(jù)此，現(xiàn)將參考附圖對本發(fā)明進行說明，其中，整個說明書中，類似的參考數(shù)字被用以表示類似的元件。應理解的是，這些方面的描述只是說明性的，不應被當做是限制性的。在下列描述中，為了解釋的目的，許多具體細節(jié)是被提出以提供對本發(fā)明完全的了解。然而，對于本領域技術人員顯而易見可在沒有這些特定細節(jié)的條件下實現(xiàn)本發(fā)明。
離子束剖面及角度范圍(angular content)對于決定離子注入的均勻度以及對于離子注入過程中進行調(diào)整以增加均勻度方面是重要的。與均勻度相關的一個特性是離子束強度，其是在給定的離子束剖面位置下的每單位時間粒子數(shù)的量度。與均勻度相關的另一特性是離子束角度，其是離子束朝向目標工件運動時作為射束軌跡函數(shù)的離子束的角度方位。離子束角度通常定義為工件的表面平面的法線與離子束(例如，“筆狀”射束)軌跡之間的角度，其中，相對于工件平面對該角度進行二維測量。
在某些離子注入機(例如，一些類型的序列式離子注入機)中，相對于工件掃描離子束，例如，其中在通過離子束路徑掃描工件平面時，離子束基本上保持不動。可選地，在離子束被掃過工件表面時，目標工件基本上可以在一個平面中保持不動。例如，一般稱之為整批式離子注入機的其它離子注入機可利用旋轉(zhuǎn)盤或壓板，在其上，一些工件大致被固定且旋轉(zhuǎn)通過固定不動的入射離子束。應理解的是，本發(fā)明可被實施于所有這些種類的離子注入機上，且任何這類的實施方式被視為落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
也應注意的是，離子束剖面及角度范圍對于確定序列式注入機的注入均勻度特別重要，因為目標工件的不同部分可被離子束不同部分注入。再者，可能需要在離子注入之前控制角度范圍及/或離子束剖面，其中，進行這種控制是為了使整個目標工件得到基本均勻的注入。有鑒于此，本發(fā)明通過確定相對于目標工件表面的二維入射角度值來促進半導體器件的制造，其中，這種二維入射角度的確定通常有助于該離子注入機的調(diào)整，例如對該離子束的產(chǎn)生和/或傳送進行調(diào)整以得到想要的離子注入結(jié)果。這些調(diào)整可進一步被用以改進離子束的均勻度，并改變“傾斜”角度(例如，想要的離子注入角度)至優(yōu)選值。
現(xiàn)在參考附圖，圖1示出了示范性簡化的離子注入系統(tǒng)100，其中，該示范性離子注入系統(tǒng)適用于實現(xiàn)本發(fā)明的一個或多個方面。系統(tǒng)100包括離子注入裝置102(亦稱為離子注入機)及測量裝置104，其中，離子注入裝置及測量裝置進一步可操作地耦接到控制器106。例如，根據(jù)下面將討論的本發(fā)明的一個或多個方面，控制器106可操作以基本上控制離子注入裝置102及測量裝置104的其中一個或多個操作。應注意的是，圖1所示的離子注入系統(tǒng)100是基于說明性的目的而提供的，并非要包含離子注入系統(tǒng)的所有方面、部件及特征。相反，示范性離子注入系統(tǒng)100的描述是為了對本發(fā)明的進一步理解有所幫助。
例如，與離子注入系統(tǒng)100的相關的離子注入裝置102通常包括用于產(chǎn)生可沿離子束路徑P前進的一些離子的離子源108，藉此定義用于將離子注入到工件112(例如，半導體晶片、顯示面板等)的離子束110。例如，離子源108包括等離子體腔114，其中，通過施加電力到該等離子體腔內(nèi)的過程氣體(未顯示)上而從過程氣體中產(chǎn)生帶正電的離子。過程氣體可包括諸如可離子化的氣體的源材料或已先蒸發(fā)的已蒸發(fā)的固體源材料或物質(zhì)。例如，對于對該工件112進行的n型注入，源材料可包括硼、鎵或銦。對于p型注入而言，源材料可包括砷、磷或銻。
離子源108又包括與其相關的提取組件120，其中，在施加提取電壓到離子源上時從該離子源提取帶電離子。射束線組件122進一步被提供在離子源108的下游，其中，射束線組件通常接收帶電離子。例如，射束線組件122包括射束導引管126、質(zhì)量分析器128及開孔130，其中，射束線組件可運作來形成并定型離子束110。
例如，質(zhì)量分析器128還包括諸如磁鐵的場產(chǎn)生元件(未顯示)，其中，質(zhì)量分析器通常提供穿過離子束110的磁場，藉以根據(jù)離子的荷質(zhì)比，將來自不同的軌跡的離子束的離子轉(zhuǎn)向。例如，穿過磁場的離子受到力的作用，其導引所要的荷質(zhì)比的各個離子沿著束路徑P前進并將不想要的荷質(zhì)比的離子偏離該束路徑。一旦通過質(zhì)量分析器128，離子束110被導引穿過開孔130，其中，離子束通常被限制成產(chǎn)生簡潔射束以注入到工件112中。
離子注入裝置102還包括大致位于離子束110下游的終端站132，其中，工件112通常位于終端站內(nèi)。在集成電路器件、顯示面板及其它產(chǎn)品的制造中，一般所要的是均勻地注入摻雜物離子到工件112的整個表面134上。可對“序列式”離子注入裝置102中的單一工件112執(zhí)行這類注入，其中，該工件大致上位在于該終端站132內(nèi)的臺座或夾盤136上，或者可選地，離子注入裝置102可被配置為將離子注入多個工件中(例如，“整批式”離子注入機)，其中，終端站132包括一旋轉(zhuǎn)盤(未顯示)，其上一些工件相對于離子束110而被平移。
例如，離子束110可進一步通過離子注入裝置102控制離子束路徑P來移動或掃描過工件112?？蛇x地，終端站132可運作以受控速率移動工件112通過通常固定不動的離子束110，以便得到所要的注入結(jié)果。應注意的是，雖然離子束110被描述成基本上正交于工件112的表面134的點狀或“筆”射束，但是離子束也可以與工件表面成其它入射角度(例如，大于零度的角度，其中，零度與垂直于該表面的離子束相關)。在另一可選例中，離子束110可包括帶狀射束，其中，離子束的剖面通常是細長的。因此應理解的是，可運作以從離子源中提取離子并將它們注入一或多個工件中的任何離子注入裝置因而都被視為落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，離子注入系統(tǒng)100可運作以通過測量裝置104來描述沿著束路徑P導引的離子束110的特征。因此，進入工件112的離子注入均勻度通?？赏ㄟ^來自測量裝置104的反饋而受到控制。例如，離子束110包括具有諸如形狀、摻雜物類型、劑量、射束電流、強度、發(fā)射量、入射角、能量等一些特性的“筆狀”射束，其中，測量裝置104可運作來為給定注入確定這些特性的其中一個或多個。
本示例中的測量裝置104通常放置在終端站132內(nèi)，且通常與離子束110成一直線(例如，沿著離子束路徑P)。例如，測量裝置104可被集成到基座或夾盤136中，其中，測量裝置的平面138基本上與工件112的表面134位于相同平面，且其中，測量裝置平面與工件上游的離子束110的已知位置(例如開孔130處)之間的距離F是已知的。可選地，測量裝置104通常位于射束線組件122與終端站132之間的任何地方，其中，測量裝置的平面138的法線與在射束線組件下游且在測量裝置上游的離子束110的已知位置(未顯示)之間的距離F是已知的。例如，與位于工件112的相同平面134相對，測量設備104通?？晌挥诠ぜ矫嬷盎蛑?。如此，測量裝置104可在離子注入工件之前被平移到工件112前，或者平移機構(gòu)通?？晌挥诠ぜ掠?，其中，測量設備是在終端站132中沒有工件時被利用的。不論測量設備104的位置如何，測量設備的平面138的法線與測量設備上游的離子束110的已知位置之間的距離F應為已知。
根據(jù)本發(fā)明的另一示范性方面，圖1的離子注入系統(tǒng)100又包括可運作地耦接到測量裝置104的平移機構(gòu)140，其中，平移機構(gòu)可運作以將測量裝置在水平或x方向上平移。例如，平移機構(gòu)140包括步進馬達，其中，步進馬達可運作以提供信號到與測量裝置104的位置相關的控制器106。例如，平移機構(gòu)140進一步可運作地耦接到控制器106，其中，控制器可運作以控制平移機構(gòu)140的平移。根據(jù)另一示例，控制器可運作以確定測量裝置104的位置，其中，測量裝置的位置可進一步被用來確定后述的離子束特性。例如，測量裝置104的位置可由控制器106在平移機構(gòu)140以固定速率平移測量裝置時，通過對測量裝置的平移計時而確定。在另一示例中，平移機構(gòu)140也可運作地耦接到夾盤136，其中，平移機構(gòu)還可運作以在水平掃描方向(例如，x方向)上平移夾盤136，且因此平移工件112。
現(xiàn)在參考圖2，示出了圖1的離子注入系統(tǒng)100的一部分150的透視圖，其中，本發(fā)明的一些方面可進一步被理解。如圖2所示，距離F通常是在離子束的標稱路徑Pnom大致正交于測量裝置104的平面138(例如，測量裝置的表面152)時，沿著離子束110的預定軌跡或標稱路徑Pnom來定義的。例如，距離F通常定義為介于沿著離子束110的標稱路徑Pnom的已知第一位置154(例如，圖1中開孔130的出口156)與沿著與測量裝置104有關的標稱路徑Pnom的已知第二位置158(例如，圖1中的測量裝置或夾盤136的表面152處)之間。
然而，如圖2所示，離子束110的實際路徑P(因此，在測量裝置104的平面138上的離子束的實際位置160)可能偏離標稱路徑Pnom，其中，該偏離可因一些原因而發(fā)生，例如圖1的開孔130的方位、射束線組件122的調(diào)整的變化或各種其它原因。對于所要的離子注入，實際路徑相對于標稱路徑Pnom的這種偏離可以是有意為之也可以是無意的。因此，對于均勻的離子注入，離子束110的實際路徑P相對于標稱路徑Pnom的角度偏離可能受到極大關注。
因此，如圖2所示，本發(fā)明現(xiàn)在將說明如何確定在第一方向(例如，水平或x方向)的離子束110的第一射束角度α及在第二方向(例如，垂直或y方向)的離子束110的第二射束角度β，其中，可利用圖1的測量裝置104和離子注入系統(tǒng)100來確定第一和第二射束角度。根據(jù)圖2，既然距離F是已知的，第一射束角度α及第二射束角度β可由下列公式確定 α＝arctan(Δx/F)(1) 及 β＝arctan(Δy/F)(2) 其中，Δx為第一方向上離子束110的實際位置160距已知的第二位置158的偏離量，而Δy為第二方向上的離子束的偏離量。
現(xiàn)在請參考圖3，諸如圖1的裝置104，示出了示范性測量裝置200，其中，更詳細地示出了示范性測量裝置200。例如，測量裝置200包括第一傳感器202及第二傳感器204，其中，第一傳感器及第二傳感器被定位在測量裝置的平面205上。在本示例中，第一傳感器202及第二傳感器204與測量裝置的表面206相關。然而，應注意的是，只要第一傳感器202及第二傳感器204被定位在測量裝置的平面205上(例如，第一及第二傳感器由定位在該平面上的托架耦接到測量裝置)，測量裝置200不需要包括表面206。在一個示例中，第一傳感器202及第二傳感器204每一個分別包括耦接到測量裝置200的表面206的細長法拉第杯，其中，每個法拉第杯可運作來確定諸如射束電流或強度的離子束(未顯示)的一個或多個特性。
例如，第一傳感器202通常在測量裝置200的表面206的x-y平面上平行于y軸放置，其中，第二傳感器204通常在該表面的x-y平面上傾斜于第一傳感器放置。第一傳感器202及第二傳感器204的虛擬交點208可通過延伸每一個細長傳感器的中心線到交叉的點來定義。因此，第二傳感器204在測量裝置200的表面206上對相對于第一傳感器的傾斜角度φ來放置，其中，例如，該傾斜角度范圍介于距離垂直于第一傳感器的一點約30度至60度之間。例如，第一傳感器202的第一長度L1與圖1和2的離子束110的潛在最大垂直偏離(例如，在y方向上)相關。例如，圖3的第二傳感器204的第二長度L2也與圖1和2的離子束110的潛在最大垂直偏離相關。例如，圖3的第二傳感器204在從第一傳感器202以傾斜角度φ進行延伸時通常在垂直或y方向上延伸長度L1，因此使得L2大于L1。
由于測量裝置200如上所述通常被耦接至平移機構(gòu)，因而平移機構(gòu)可運作來相對于圖1的離子束110在第一方向(例如，-x方向)上平移第一傳感器202及第二傳感器204。有鑒于此，現(xiàn)在請參考圖4，示出了測量裝置200的相對移動的分析，其中，是從測量裝置移動穿過三個不同離子束210A-210C(例如，圖1-3中的離子束100以三種不同的入射角射至測量裝置104)的射束路徑P的觀點來看待移動的。在第一及第二傳感器的每一個穿過離子束時，第一傳感器202及第二傳感器204可運作以測量諸如射束電流IBeam的離子束210A-210C的一個或多個特性。
如圖4所示，在每一個離子束210A-210C穿過相應的傳感器時，射束電流IBeam達到峰值。例如，當?shù)谝粋鞲衅?02通過離子束210A-210C的每一個時，時間軸212示出了感測到的射束電流IBeam，其中，對于全部三個離子束，第一峰值射束電流214大致上發(fā)生在同一時間點。然而，當?shù)诙鞲衅?04因相應離子束不同垂直位置導致在不同時間穿過相應的離子束210A-210C時，時間軸216A-216C示出了不同的第二峰值射速電流218A-218C。
如上所述，圖1的控制器106可運作地耦接到平移機構(gòu)140及測量裝置104，其中，控制器又可運作，以在對于給定的離子束110或210感測到第一峰值射束電流214及第二峰值射束電流218時，來相對于x-y平面上的基準線220確定圖4的第一傳感器202及第二傳感器204的時間和位置信息的其中一個或多個。據(jù)此，如后所述，與第一傳感器202及第二傳感器204相關的時間和/或位置信息可被用以確定圖2的離子束110的第一射束角度α及第二射束角度β。
應注意的是，圖1的控制器106可運作來控制離子注入裝置102及測量裝置104的其中一個或多個，其中控制器可藉此運作以控制離子束110的軌跡。例如，控制器106可運作以通過控制用以產(chǎn)生離子的功率源108、射束線組件122(例如，控制磁場強度及方位)的其中一個或多個，以及控制基座或夾盤136的位置來控制相對于工件112的離子束110的路徑P。如后所述，控制器106可進一步運作以控制相對于離子束路徑P的測量裝置104的位置。將理解的是，控制器106可包括一個或多個處理器和/或計算機系統(tǒng)，其中，可獲得離子注入系統(tǒng)100的整體控制(例如，結(jié)合操作員的輸入)。
現(xiàn)在將說明在第一方向(例如，x方向)上的第一射束角度α的確定，其中，圖1的控制器106可運作來執(zhí)行各種計算以確定第一射束角度α。根據(jù)一個示例，與位于感測到射束電流處于極大值(例如，第一峰值射束電流214)的位置的圖4的感測器202相關的時間和/或位置信息可與若離子束110的軌跡是依循圖2的標稱路徑Pnom時所期待的這個極大值所在的時間和/或位置做比較。例如，當?shù)谝粋鞲衅魑挥诨鶞示€220時，離子束110的標稱路徑Pnom與圖4的第一傳感器202處的峰值射束電流相關。因此，對于諸如圖2中的沿著實際路徑P的離子束而言，當從標稱路徑Pnom(例如，與基準線220相關)的時間和/或位置感測第一峰值射束電流214時，第一傳感器202的時間和/或位置上的差異允許計算第一射束角度α。例如，對于以已知的固定速率移動的測量裝置104而言，離子束通過圖4的基準線220(例如，與標稱路徑Pnom相關)及第一傳感器202(例如，與第一峰值射束電流214相關)之間所經(jīng)過的第一時間Δt1可被轉(zhuǎn)換成在測量裝置的水平位置上的第一變化Δx1。應注意的是，水平位置上的第一變化Δx1進一步等于在圖2的第一方向上的偏離Δx。據(jù)此，由于圖2的距離F是已知的，第一射束角度α可通過用Δx1代替Δx由公式(1)來確定，因而產(chǎn)生下列公式 α＝arctan(Δx1/F)(3)。
在本示例中，如圖4所示，基準線200(例如，t＝0)通常在-x方向上偏離于第一傳感器202。然而，應注意的是，基準線220可與相對于第一傳感器202在x方向上的任何位置相關，其中，離子束通過第一傳感器及基準線之間的時間和/或位置的變化可被用于計算中。
現(xiàn)在請參考圖5，示出了另一示范性測量裝置300，其中，本發(fā)明的一些其他方面現(xiàn)在將被更詳細地說明。例如，根據(jù)本發(fā)明，在第二方向(例如，垂直或y方向)的圖2的第二射束角度β可由圖1的控制器106確定，其中各種計算是由控制器執(zhí)行以確定第二射束角度β。例如，圖5的測量裝置300類似于圖4的測量裝置200。根據(jù)本示例，圖5的x及y方向上的基準線301又與圖2已知的第二位置158相關。如上所述，第一傳感器302通常平行于x-y平面上的y軸放置，其中，第二傳感器304在測量裝置300的表面306上以傾斜角度φ成角度放置。此外，第一傳感器302及第二傳感器304的虛交點308是由將每一個傳感器的中心線309延伸到交叉的點所定義的。因此，虛交點308位于y方向上離基準線301(例如，圖2中已知的第二位置158)垂直距離為Δyint的地方，且可利用實體測量或幾何計算得知。有鑒于此，圖2的第二射束角度β的確定可根據(jù)圖5的虛擬交叉位置點308、相對于第一傳感器302的第二傳感器304的傾斜角度φ、及測量設備300(包含與離子束310有關的第一傳感器及第二傳感器)的相對移動而定。
如公式(2)所示，第二方向(y方向)的第二射束角度β為離子束110在測量裝置的表面152的實際位置160在第二方向上距離圖2已知的第二位置158的偏離量Δy的函數(shù)。因此，為了確定第二射束角度β，在垂直位置的偏離量Δy應被決定。因此，請再參考圖4，在測量裝置200相對于離子束210的相對移動時，離子束通過基準線220及第二傳感器204(例如，與第二峰值射束電流218相關)之間所經(jīng)過的第二時間Δt2可如上所述地被轉(zhuǎn)換成在測量裝置的水平位置的第二變化Δx2。因此，請再參考圖5，由第一傳感器302及第二傳感器304所感測的峰值射束電流之間在水平位置上的第三變化Δx3可由下列公式來決定 Δx3＝Δx2-Δx1(3)。
有鑒于此，當圖4的第二傳感器204感測到第二峰值射束電流218時，在測量裝置300的表面306處的虛擬交叉位置點308與離子束310的實際位置312之間在垂直位置上的第一差距Δy1可由下列公式來決定 Δy1＝Δx3tan(φ)(4)。
離子束310的實際位置312與基準線301(與圖2的已知的第二位置158相關)之間在第二方向偏離Δy接著可由下列公開來決定 Δy＝Δy1-Δyint(5)。
有鑒于此，請再參考圖2，一旦在第二方向的偏離Δy已被確定，第二射束角度β可由公式(2)來確定。因此，第一射束角度α及第二射束角度β兩者可通過圖1的測量裝置104的單軸平移來確定，從而提供了一種簡單又可靠的方法來測量離子注入系統(tǒng)100內(nèi)的射束角度。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，圖6說明一種用以測量例如根據(jù)圖5的測量裝置300所示的水平及垂直方向的二個正交方向上的離子束角度的方法400。盡管在此以一系列動作或事件方式來顯示和說明示范性方法，但應理解的是本發(fā)明并不受這些動作或事件的顯示順序的限制，因此根據(jù)本發(fā)明，除了此處所示所述的順序外，一些步驟可以不同順序發(fā)生和/或與其它步驟一起發(fā)生。此外，實施根據(jù)本發(fā)明的方法，不是全部所示的步驟都是必要的。再者，應理解的是，這些方法可結(jié)合此處所示所述的系統(tǒng)以及未示出的其他系統(tǒng)進行實施。
如圖6所示，方法400開始于在動作405提供離子注入系統(tǒng)，其中該離子注入系統(tǒng)包括離子注入裝置、測量裝置及可運作地耦接到測量裝置的平移機構(gòu)。例如，提供圖5的測量裝置300，其中，圖1的平移機構(gòu)140可運作以在第一方向(例如，x方向)平移該平移機構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的一個示范性方面，在圖6的動作410中，相對于離子注入系統(tǒng)及測量裝置建立離子束的標稱位置，其中，處在正交于測量裝置表面的位置的離子束的標稱位置與相對于離子注入裝置的離子束的已知位置之間的距離是已知的。在圖6的動作415中，測量裝置從起始位置或時間被平移，其中，測量裝置在第一方向上平移通過離子束的實際路徑。在動作420中，第一傳感器感測第一峰，其中，第一峰與測量裝置的第一時間或位置相關。第一射束角度在動作425中被確定，其中，第一射束角度是離子注入機與測量裝置的表面之間的已知距離及測量裝置的第一時間或位置的函數(shù)。
在動作430中，測量裝置再被平移，至少直到第二傳感器感測到第二峰為止，其中，第二峰與測量裝置的第二時間或位置相關。第二射束角度在動作425中被確定，其中，第二射束角度是離子注入機與測量裝置的表面之間的已知距離、測量裝置的第二時間或位置、以及第二傳感器與第一傳感器所成角度的函數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一示范性方面，在射束角度被測量后，對離子注入系統(tǒng)進行一個或多個調(diào)整，其中，該方法可以再次被執(zhí)行，若者，可通過離子束對一個或多個工件注入離子。
雖然根據(jù)一些優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了說明和描述，但顯而易見的是在閱讀并理解本說明書及附圖后，本領域的技術人員將想到等同的變化及修改。尤其是關于由上述部件(組件、設備、電路等)所執(zhí)行的各種功能、用以說明這些部件的術語(包含對“手段”的引用)除非另有指示，意圖對應于執(zhí)行所述部件的特定功能的任意部件(也就是，功能上等效)，即使不是結(jié)構(gòu)上等效于用以執(zhí)行在此所述的本發(fā)明的示范性實施例中的功能的所公開結(jié)構(gòu)。此外，盡管僅參考一些實施例的其中之一公開了本發(fā)明的特定特征，但是這類特征可與任何給定的或特定應用中所想要且具有優(yōu)勢的其它實施例的其中一個或多個其它特征相結(jié)合。
權(quán)利要求
1.一種離子注入系統(tǒng)，包括
可運作來形成離子束的離子注入機；
測量裝置，其具有與其相關的平面，該測量裝置又包括
第一細長傳感器，其中，第一細長傳感器沿著測量裝置的平面在第一方向延伸，且其中，第一細長傳感器可運作來感測離子束的一個或多個特性；以及
第二細長傳感器，其中，第二細長傳感器沿平面相對于第一細長傳感器成傾斜角度延伸，且其中，該第二細長傳感器進一步可運作來感測離子束的一個或多個特性；
平移機構(gòu)，其可運作地耦接到離子注入機及測量裝置，其中，平移機構(gòu)可運作以在大致上垂直于第一細長傳感器且大致上平行于該平面的方向來平移測量裝置通過離子束路徑；以及
控制器，其被配置為控制平移機構(gòu)并且接收所感測的離子束的一個或多個特性，其中，該控制器可運作以根據(jù)，至少部分地根據(jù)，測量裝置的位置以及由第一傳感器及第二傳感器所感測的離子束的一個或多個特性來確定離子束相對于測量裝置的平面的第一射束角度和第二射束角度。
2.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，第一細長傳感器及第二細長傳感器各包括狹縫法拉第元件(Slot Faraday)。
3.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，第二細長傳感器的長度大于或大致等于第一細長傳感器的長度。
4.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，傾斜角度的范圍介于與第一細長傳感器相距三十至六十度之間。
5.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，平移機構(gòu)包括步進馬達，其中，步進馬達可運作來提供信號到控制器，指示測量裝置的位置。
6.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，平移機構(gòu)可運作以恒定速率平移測量裝置，其中，測量裝置的位置由控制器根據(jù)該恒定速率下所經(jīng)過的時間來確定。
7.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，離子注入機包括保持工件的基座或夾盤，且其中，平移機構(gòu)進一步可運作地耦接到基座或夾盤。
8.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，測量裝置的平面通常由測量裝置的表面所定義，且其中，第一傳感器及第二傳感器可運作地耦接到測量裝置的表面。
9.一種離子束角度測量裝置，其包括
第一細長傳感器，其中，第一細長傳感器沿著測量裝置的平面在第一方向延伸，且其中，第一細長傳感器可運作來感測離子束的一個或多個特性；
第二細長感測器，其中，第二細長傳感器沿著測量裝置的平面相對于第一細長傳感器成傾斜角度延伸，且其中，第二細長傳感器進一步可運作來感測離子束的一個或多個特性；以及
平移機構(gòu)，其可運作地耦接到測量裝置，其中，平移機構(gòu)可運作以大致上垂直于第一細長傳感器且大致上平行于該平面的方向來平移測量裝置通過離子束路徑。
10.權(quán)利要求9的裝置，其中，第一細長傳感器及第二細長傳感器各包括狹縫法拉第元件。
11.權(quán)利要求9的裝置，其中，第二細長傳感器的長度大于或大致等于第一細長傳感器的長度。
12.權(quán)利要求9的裝置，其中，傾斜角度的范圍介于與第一細長傳感器相距三十至六十度之間。
13.權(quán)利要求9的裝置，其中，平移機構(gòu)包括步進馬達，其中，步進馬達可運作來提供指示測量裝置的位置的信號。
14.權(quán)利要求9的裝置，還包括用以保持工件的基座或夾盤，且其中，基座或夾盤還可運作地耦接到平移機構(gòu)。
15.權(quán)利要求9的裝置，其中，測量裝置的平面通常由測量裝置的表面所定義，且其中，第一傳感器及第二傳感器可運作地耦接到測量裝置的表面。
16.一種測量離子束的角度的方法，該方法包括
提供離子束及具有與其相關的平面的測量裝置，該測量裝置還包括
與測量裝置的平面相關的第一細長傳感器及第二細長傳感器，其中，第二細長傳感器通常相對于第一細長傳感器傾斜放置；
在大致上垂直于第一細長傳感器的第一方向上平移測量裝置通過離子束；
得到與在第一時間通過離子束的第一細長傳感器相關的第一峰值射束電流；
得到與在第二時間通過離子束的第二細長傳感器相關的第二峰值射速電流；及
確定在第一方向的離子束的第一射束角度及在垂直于第一方向的第二方向的離子束的第二射束角度，其中，第一方向及第二方向平行于測量裝置的平面，且其中，該確定是根據(jù)，至少部分地根據(jù)，第一時間、第二時間及沿著與測量裝置的平面上游正交的路徑的離子束的已知位置而定。
17.權(quán)利要求16的方法，其中，測量裝置以大致恒定的速率被平移，且其中，在第一時間及第二時間的測量裝置的位置進一步根據(jù)該恒定速率來確定。
18.權(quán)利要求16的方法，其中，第二角度的確定是進一步根據(jù)第一時間及第二時間之間的差值而定。
全文摘要
提供了一種用以確定離子束到工件表面的二個入射角的系統(tǒng)、裝置及方法。具有細長第一及第二傳感器的測量裝置被耦接至平移機構(gòu)，其中，第一傳感器以垂直于平移的第一方向進行延伸，而第二傳感器以傾斜于第一傳感器的角度延伸。第一及第二細長傳感器在其分別于相應的第一時間及第二時間通過離子束時感測一個或多個離子束特性，并且控制器可運作以根據(jù)，至少部分地根據(jù)第一及第二傳感器在第一及第二時間所感測的一個或多個離子束特性來確定離子束的第一及第二入射角。
文檔編號H01J37/304GK101151700SQ200680010661
公開日2008年3月26日 申請日期2006年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月1日
發(fā)明者A·芮 申請人:艾克塞利斯技術公司