專(zhuān)利名稱(chēng)：高能次生電子檢測(cè)器的制作方法
高能次生電子檢測(cè)器 本發(fā)明涉及高能次生電子檢測(cè)器。因此，本發(fā)明的領(lǐng)域是分析等離子體中次生電子的領(lǐng)域。本發(fā)明在以等離子體浸入模式工作的離子注入機(jī)中得到特別有利的應(yīng)用。因此，基體的離子注入包括將基體浸沒(méi)到等離子體中，并以幾十伏到幾十千伏的負(fù)電壓極化(一般小于100千伏)，這樣產(chǎn)生能夠使等離子體的離子向基體加速的電場(chǎng)，以使得離子注入到基體中。這樣注入的原子叫做摻雜物。離子的穿透深度由其加速能量確定。該深度一方面取決于施加到基體的電壓，另一方面取決于離子和基體各自的性質(zhì)。注入原子的濃度取決于以每平方厘米離子數(shù)表示的劑量并取決于注入深度。 但是，發(fā)現(xiàn)注入的后果是在基板處產(chǎn)生次生電子。這些次生電子被施加到基板的電勢(shì)加速(在與正離子相反的方向)，因此它們將被稱(chēng)作高能次生電子。注入時(shí)的主要參數(shù)之一是注入的摻雜物的劑量。應(yīng)準(zhǔn)確了解該劑量。估算注入劑量的已知方式包括測(cè)量基板處的注入電流Ip。但是，該注入電流Ip是離子電流1+和高能次生電子電流I—的總和。因此，為了通過(guò)離子電流1+的時(shí)間積分來(lái)得到注入劑量，適當(dāng)?shù)氖菑淖⑷腚娏鱅p減去次生電子電流I—。已知有多種方案用于檢測(cè)等離子體中帶電粒子種類(lèi)(espSce)。文獻(xiàn)W093/12534記載了用于測(cè)量帶電粒子能量的能量分析設(shè)備。該設(shè)備包括收集器，收集器上面是第一網(wǎng)格，第一網(wǎng)格上面是第二網(wǎng)格，所有這些導(dǎo)電零件都被絕緣。如果涉及檢測(cè)負(fù)粒子種類(lèi)，第二網(wǎng)格被負(fù)極化以排斥低能負(fù)電荷種類(lèi)，并且第一網(wǎng)格被極化以用于排斥正電類(lèi)。該設(shè)備的主要限制在于當(dāng)高能次生電子本身在碰撞收集器時(shí)產(chǎn)生低能次生電子。因此這些低能次生電子部分地被第一網(wǎng)格俘獲，這是因?yàn)榈谝痪W(wǎng)格被正極化。因此，嚴(yán)重歪曲高能次生電子電流的估算。人們還知道文獻(xiàn)“Comparison of plasma parameters determinated with aLangmuir probe and with a retarding field energy analyser;RFEA and Langmuirprobe comparison”，GAHAN D等人，PLASMA SOURCES SCIENCE AND TECHNOLOGY, INSTITUTEOF PHYSICS PUBLISHING, BRISTOL, GB,第 17 卷，第 3 期，2008 年 8 月 I 日，第 035026-1到035026-9頁(yè)。該文獻(xiàn)還公開(kāi)包括兩個(gè)電極的RFEA檢測(cè)器，該檢測(cè)器還包括僅用于提取等離子體中的離子化種類(lèi)的上網(wǎng)格。人們還另外知道其它帶電粒子種類(lèi)的檢測(cè)器，這些檢測(cè)器包括四個(gè)、五個(gè)甚至更多網(wǎng)格。這就是例如文獻(xiàn)“Retarding field energy analyser for theSaskatchewan Torusa Modified plasma boundary，，，DREVAL M 等人，REVIEW OFSCIENTIFIC INSTRUMENTS, AIP, MELVILLE, NY, US,第 80 卷，第 10 期，2009 年 10 月 22 日，第103505-1至103505-9頁(yè)的情況。描述的分析器包括收集器，面對(duì)該收集器設(shè)置有四個(gè)電極，第四電極是輸入縫隙。這涉及需要本身就很復(fù)雜的相關(guān)電子設(shè)備的復(fù)雜機(jī)械結(jié)構(gòu)。
人們還知道文章 “A retarding field energy analyser for the Jet plasmaboundary” Review of Scientific Instruments74, 4644(2003);do1:10. 1063/1. 1619554。該文章提出叫做“RFA”(Retarding Field Analyser)的檢測(cè)器。該檢測(cè)器包括收集器，收集器上面是第一網(wǎng)格，第一網(wǎng)格上面是第二網(wǎng)格，第二網(wǎng)格上面是選擇電極。該選擇電極呈現(xiàn)為具有開(kāi)口的光圈的形狀，開(kāi)口的面積非常小，這是因?yàn)槠涑叽鐬镈ebye長(zhǎng)度的量級(jí)。因此該檢測(cè)器，尤其是如果用于離子注入機(jī)中，只檢測(cè)高能次生電子的極小部分。另外要指出的是，施加的極化電壓與等離子體浸入方式的注入是不相容的，這是因?yàn)檫@些電壓太高。因此導(dǎo)致干擾等離子體。最后人們還知道描述針對(duì)離子的能量分析器的文獻(xiàn)US2009/242791。該分析器包括專(zhuān)門(mén)支承互相絕緣的以下三個(gè)電極
-用于排斥預(yù)定符號(hào)的要被排斥的電荷的第一排斥電極，該電極具有至少一個(gè)開(kāi)
n ；-用于排斥相反符號(hào)的要被排斥的電荷的第二排斥電極，該電極也具有至少一個(gè)開(kāi)口 ；-選擇電極，該電極也具有至少一個(gè)開(kāi)口。這實(shí)際上涉及不適于檢測(cè)次生電子的離子檢測(cè)器。因此，本發(fā)明的目的是有效的機(jī)械上實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的高能次生電子的檢測(cè)器。根據(jù)本發(fā)明，一種高能次生電子檢測(cè)器包括收集器，該收集器專(zhuān)門(mén)支承互相絕緣并相對(duì)于該收集器被極化的以下三個(gè)電極-用于排斥預(yù)定符號(hào)的要被排斥的電荷的第一排斥電極，被負(fù)極化的該電極具有至少一個(gè)允許電子通過(guò)的開(kāi)口；-用于排斥相反符號(hào)的要被排斥的電荷的第二排斥電極，被正極化的該電極也具有至少一個(gè)允許電子通過(guò)的開(kāi)口；-選擇電極，該電極也具有至少一個(gè)允許電子通過(guò)的開(kāi)口。這些電極的開(kāi)口在傳導(dǎo)筒上對(duì)齊；另外，選擇電極被負(fù)極化。另一方面，收集器呈現(xiàn)為小杯子形。根據(jù)本發(fā)明的附加特征，電極由鋁制成。優(yōu)選地，兩個(gè)相鄰電極之間的間距介于6至IOmm之間。理想情況下，所述電極的開(kāi)口的面積介于15至30mm2之間。根據(jù)第一實(shí)施例，電極由網(wǎng)格構(gòu)成。有利地，這些網(wǎng)格的穿透度大于50%。更希望的是，兩個(gè)相鄰網(wǎng)格之間的距離記作h，這些網(wǎng)格的孔的直徑記作D，比率h/D大于I。但是，電極是網(wǎng)格的事實(shí)是多種局限性的來(lái)源。首先，這些網(wǎng)格的穿透度必然受到限制，由此檢測(cè)器的靈敏度也受到限制。其次，這些網(wǎng)格受到磨損，由此它們的孔擴(kuò)大。因此導(dǎo)致電流測(cè)量偏移，這是因?yàn)殡娮拥氖占娣e隨著逐漸磨損而增加。另外。該磨損釋放在室內(nèi)的污染物。因此最好定期更換網(wǎng)格，然而這是一些比較昂貴的組成零件。因此，根據(jù)第二實(shí)施例，電極由環(huán)形構(gòu)成。
如前所述，優(yōu)選地，兩個(gè)相鄰環(huán)形之間的距離記作h，傳導(dǎo)筒的直徑記作D，比率h/D大于I。
本發(fā)明還涉及通過(guò)檢測(cè)器來(lái)檢測(cè)次生電子的方法，該檢測(cè)器包括-用于收集獲取到的電荷的收集器，該收集器專(zhuān)門(mén)支承互相絕緣的三個(gè)電極；-用于排斥預(yù)定符號(hào)的要被排斥的電荷的第一電極；-用于排斥相反符號(hào)的要被排斥的電荷的第二電極；-選擇電極；以所述收集器作為基準(zhǔn)，該方法包括-在第一電極上施加絕對(duì)值小于120伏的第一直流負(fù)電壓；-在第二電極上施加第二直流正電壓；以及-在選擇電極上施加第三直流負(fù)電壓。例如，第二電壓的絕對(duì)值小于120伏。類(lèi)似地，第三電壓的絕對(duì)值小于60伏?，F(xiàn)在通過(guò)參照附圖作為示例給出的對(duì)實(shí)施例的以下描述范圍內(nèi)的更多細(xì)節(jié)使本發(fā)明更清楚，在附圖中-

圖1表不根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的不意剖面圖；-圖2表示檢測(cè)器的第二實(shí)施例的示意剖面圖，具體地-圖2a是該第二實(shí)施例的第一變型；以及-圖2b是該第二實(shí)施例的第二變型。幾個(gè)圖中所示的零件被賦予單一并相同的附圖標(biāo)記。參照?qǐng)D1，根據(jù)第一實(shí)施例，該檢測(cè)器包括杯形或鐘形的收集器C0L。該收集器COL通過(guò)測(cè)量次生電子電流的安培計(jì)AMP與地線(xiàn)連接。收集器COL上面是第一絕緣器Dl，第一絕緣器Dl自身上面是第一導(dǎo)電網(wǎng)格Gl。第一導(dǎo)電網(wǎng)格Gl上面是第二絕緣器D2，第二絕緣器D2自身上面是第二導(dǎo)電網(wǎng)格G2。第二導(dǎo)電網(wǎng)格G2上面是第三絕緣器D3，第三絕緣器D3自身上面是第三導(dǎo)電網(wǎng)格G3。導(dǎo)電網(wǎng)格G1-G2、G2-G3之間的間距最好介于6-10mm之間。通常為8mm。為了提供參考，穿透度被定義為網(wǎng)格的開(kāi)口面積與該網(wǎng)格的總面積之比。在當(dāng)前情況下，穿透度應(yīng)非常高，最好大于50%。這些開(kāi)口還應(yīng)該具有相對(duì)較大的面積，以使得它們不俘獲應(yīng)到達(dá)收集器的帶電粒子種類(lèi)。有利地，該面積介于15mm2和30mm2之間。例如，圓形開(kāi)口的直徑約為5mm。檢測(cè)器應(yīng)具有以下功能-回收收集器COL上的高能次生電子；-回收收集器上由于高能電子碰撞時(shí)產(chǎn)生的低能次生電子；-排斥等離子體的離子和低能電子。最好還避免由于施加在網(wǎng)格G1、G2、G3上的極化電壓而在檢測(cè)器內(nèi)產(chǎn)生等離子體或電弧。為此，可參照帕申定律(Paschen’ s law)。檢測(cè)器不應(yīng)帶來(lái)對(duì)等離子體形成污染的粒子種類(lèi)。對(duì)微電子領(lǐng)域的應(yīng)用，優(yōu)選地針對(duì)導(dǎo)體選擇鋁并且針對(duì)絕緣體選擇氧化鋁。
還應(yīng)避免干擾在離子注入機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生的等離子體。通過(guò)第一電纜LI以相對(duì)于收集器COL低于120伏(通常為100伏)的負(fù)電壓使第一網(wǎng)格Gl極化。通過(guò)第二電纜L2以相對(duì)于收集器COL低于120伏(通常為100伏)的正電壓使第二網(wǎng)格G2極化。通過(guò)第三電纜L3以相對(duì)于收集器COL低于60伏(通常為50伏)的負(fù)電壓使第三網(wǎng)格G3極化。實(shí)際上，根據(jù)該第一實(shí)施例，檢測(cè)器包括多個(gè)開(kāi)口，所述開(kāi)口中的每一個(gè)都對(duì)應(yīng)于三個(gè)網(wǎng)格的對(duì)齊的三個(gè)孔。
因此,這些開(kāi)口中的每一個(gè)都在直徑為D的傳導(dǎo)筒上對(duì)齊。因此通過(guò)把這些開(kāi)口的直徑記作D并把h記作分隔兩個(gè)網(wǎng)格的距離，比率h/D的量值約為1. 5并且最好在任何情況下都大于I。根據(jù)第二實(shí)施例，檢測(cè)器不再具有多個(gè)開(kāi)口，而是呈現(xiàn)具有單個(gè)開(kāi)口的管形結(jié)構(gòu)。參照?qǐng)D2a，根據(jù)第一變型，收集器P現(xiàn)在呈現(xiàn)為臺(tái)板。該收集器上面是第一絕緣環(huán)II，第一絕緣環(huán)Il上面是第一導(dǎo)電環(huán)Al。這兩個(gè)第一環(huán)的內(nèi)徑等于D。第一絕緣環(huán)Il的厚度明顯大于第一導(dǎo)電環(huán)Al的厚度，并且這兩個(gè)厚度之和等于h。第一導(dǎo)電環(huán)Al上面是第二絕緣環(huán)12，第二絕緣環(huán)12上面是第二導(dǎo)電環(huán)A2。這些第二環(huán)12、A2的幾何形狀與第一環(huán)I1、A1相同。第二導(dǎo)電環(huán)A2上面是第三絕緣環(huán)13，第三絕緣環(huán)13上面是第三導(dǎo)電環(huán)A3。這些第三環(huán)13、A3的幾何形狀也與第一環(huán)I1、A1相同。這里收集器P還通過(guò)安培計(jì)AMP與地線(xiàn)連接。該幾何形狀復(fù)制第一實(shí)施例的開(kāi)口的形狀。因此，比率h/D最好大于I。第一、第二、第三導(dǎo)電環(huán)Al、A2、A3分別如第一實(shí)施例的第一、第二、第三網(wǎng)格G1、G2、G3那樣極化。參照?qǐng)D2b，根據(jù)第二變型，收集器P還呈現(xiàn)為臺(tái)板。該收集器上面是第一絕緣環(huán)SI，第一絕緣環(huán)SI上面是第一導(dǎo)電環(huán)Tl。這兩個(gè)第一環(huán)的內(nèi)徑仍然等于D。相反，第一絕緣環(huán)SI的厚度明顯小于第一導(dǎo)電環(huán)Tl的厚度并且這兩個(gè)厚度之和仍為h。第一導(dǎo)電環(huán)Tl上面是第二絕緣環(huán)S2，第二絕緣環(huán)S2上面是第二導(dǎo)電環(huán)T2。這些第二環(huán)S2、T2的幾何形狀與第一環(huán)S1、T1相同。類(lèi)似地，第二導(dǎo)電環(huán)T2上面是第三絕緣環(huán)S3，第三絕緣環(huán)S3上面是第三導(dǎo)電環(huán)T3。這些第三環(huán)S3、T3的幾何形狀也與第一環(huán)S1、Tl相同。這里幾何形狀也復(fù)制第一實(shí)施例的開(kāi)口的形狀。因此，比率h/D最好大于I。實(shí)際上，根據(jù)該第二變型，環(huán)與第一變型的環(huán)相似，但絕緣零件和導(dǎo)電零件的厚度相反。本發(fā)明的上述實(shí)施例被根據(jù)它們的具體特征而選擇。但是不可能將本發(fā)明覆蓋的所有實(shí)施例窮盡地列入其中。特別地，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下可以用等效手段替換所描述的任何手段。
權(quán)利要求
1.一種高能次生電子檢測(cè)器，該檢測(cè)器包括收集器(C0L，P)，該收集器專(zhuān)門(mén)支承互相絕緣并相對(duì)于該收集器被極化的以下三個(gè)電極一用于排斥預(yù)定符號(hào)的要被排斥的電荷的第一排斥電極(G1，Al，Tl)，被負(fù)極化的該電極具有至少一個(gè)允許電子通過(guò)的開(kāi)口；-用于排斥相反符號(hào)的要被排斥的電荷的第二排斥電極(G2，A2，T2)，被正極化的該電極也具有至少一個(gè)允許電子通過(guò)的開(kāi)口 ；一選擇電極(G3，A3，T3)，該電極也具有至少一個(gè)允許電子通過(guò)的開(kāi)口，上述這些電極的開(kāi)口在傳導(dǎo)筒(D)上對(duì)齊；其特征在于，所述選擇電極(G3，A3，T3)被負(fù)極化。
2.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)器，其特征在于，所述收集器(COL)呈現(xiàn)為杯形。
3.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)器，其特征在于，所述電極(G1-A1-T1, G2-A2-T2, G3-A3-T3)是鋁制的。
4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)器，其特征在于，兩個(gè)相鄰電極(G1-G2, G2-G3)之間的間距介于6_至10_之間。
5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)器，其特征在于，所述電極(G1-A1-T1, G2-A2-T2, G3-A3-T3)的開(kāi)口的面積介于 15mm2 至 30mm2 之間。
6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)器，其特征在于，所述電極由網(wǎng)格(G1，G2，G3)構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求6所述的檢測(cè)器，其特征在于，所述網(wǎng)格(Gl，G2,G3)的穿透度大于50%。
8.如權(quán)利要求6或7所述的檢測(cè)器，其特征在于，兩個(gè)相鄰網(wǎng)格之間的距離記作h，所述網(wǎng)格的孔的直徑記作D，比率h/D大于I。
9.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)器，其特征在于，所述電極由環(huán)(Al-Tl, A2-T2, A3-T3)構(gòu)成。
10.如權(quán)利要求9所述的檢測(cè)器，其特征在于，兩個(gè)相鄰環(huán)形之間的距離記作h，所述傳導(dǎo)筒的直徑記作D，比率h/D大于I。
11.一種通過(guò)檢測(cè)器來(lái)檢測(cè)次生電子的方法，該檢測(cè)器包括一用于收集獲取到的電荷的收集器(C0L)，該收集器專(zhuān)門(mén)支承互相絕緣的三個(gè)電極；一用于排斥預(yù)定符號(hào)的要被排斥的電荷的第一電極(G1, Al, Tl)；一用于排斥相反符號(hào)的要被排斥的電荷的第二電極(G2，A2，T2)；一選擇電極(63^3，丁3)；其特征在于，以所述收集器(COL)作為基準(zhǔn)，該方法包括一在第一電極(G1，Al，Tl)上施加絕對(duì)值小于120伏的第一直流負(fù)電壓；一在第二電極(G2，A2，T2)上施加第二直流正電壓；以及一在所述選擇電極(G3，A3，T3)上施加第三直流負(fù)電壓。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述第二電壓的絕對(duì)值小于120伏。
13.如權(quán)利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述第三電壓的絕對(duì)值小于60伏。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高能次生電子檢測(cè)器，該檢測(cè)器包括收集器P，該收集器專(zhuān)門(mén)支承互相絕緣并相對(duì)于該收集器被極化的以下三個(gè)電極用于排斥預(yù)定符號(hào)的要被排斥的電荷的第一排斥電極A1，被負(fù)極化的該電極具有至少一個(gè)允許電子通過(guò)的開(kāi)口；用于排斥相反符號(hào)的要被排斥的電荷的第二排斥電極A2，被正極化的該電極也具有至少一個(gè)允許電子通過(guò)的開(kāi)口；選擇電極A3，該電極也具有至少一個(gè)允許電子通過(guò)的開(kāi)口，這些電極的開(kāi)口在傳導(dǎo)筒(D)上對(duì)齊。此外，選擇電極A3被負(fù)極化。本發(fā)明還針對(duì)通過(guò)該檢測(cè)器檢測(cè)次生電子的方法。
文檔編號(hào)H01J47/00GK103003911SQ201180035122
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2011年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月3日
發(fā)明者F·托瑞格羅薩, L·洛克斯 申請(qǐng)人:離子射線(xiàn)服務(wù)公司