專利名稱：二維固定射束圖形及角度映射的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總##及離子注^置，更具體地，涉及二維射束圖形及角度映射 的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
相對于擴散為化學(xué)過程，離子注入為物理過程，其運用在半導(dǎo)體裝置制造 中，以選擇性地將摻雜劑注入到半導(dǎo)體和/或晶片材料內(nèi)。這樣，注入動作并不 依賴于摻雜劑與半導(dǎo)體材料之間的化學(xué)反應(yīng)。對于離子注入，摻雜劑原子/^ 被離子化及隔離，有時會被加速或減速，構(gòu)成一射束，并且掃過一晶片。摻雜 劑離子可以物理性地轟擊該晶片，進入該晶片表面并停在該表面的下方。
離子注入系統(tǒng)是復(fù)雜子系統(tǒng)的集合，各子系統(tǒng)對摻雜劑離子進行特定的操 作。氣體或固體形式的摻雜劑元素被置于電離腔內(nèi)并且通過合適的電離工序離 子化。在一個典型的工序中，將腔保持在低壓(真空)下。 一細絲位于該腔的 內(nèi)部并被加熱到可以從該細絲源產(chǎn)生電子的那一點上。帶負電的電子被吸引到 也在該腔內(nèi)部的帶正電的陽極。在從細絲到陽極的移動過程中，電子撞擊摻雜 劑源元素(例如，分子或原子)并且從該分子內(nèi)的元素產(chǎn)生許多帶正電的宿主。
一般來說，除了所需的摻雜劑離子外，還會產(chǎn)生其他的正離子。通過稱為 分析、質(zhì)量分析、選擇、或離子分離的工序從離子中選擇需要的摻雜劑離子。 利用質(zhì)量分析器來完成選擇，該質(zhì)量分析器產(chǎn)生使離子從電離腔通過的磁場。 離子在相對高的速度下離開電離腔并且被磁場彎曲成一弧線。該弧線的半徑取 決于各離子的質(zhì)量、速度以及磁場強度。分析器的出口僅僅允許一種離子，即 所需要的摻雜劑離子離開該質(zhì)量分析器。
在一些情況下采用稱為線性加速器的加速系統(tǒng)，將需要的摻雜劑離子加速
或減速至預(yù)定的動量(例如，摻雜劑的質(zhì)量乘以其速度)以穿透晶片的表面。 為了加速，該系統(tǒng)通常為具有環(huán)形通電電極以及多對沿其軸向的四倍透鏡的線
性設(shè)計。這些四倍的 通過負或正電位被提供功率。當摻雜齊U離子iSA其內(nèi) 部時，它們會經(jīng)此而被通電電極加速，并(作為一射束)由該四倍的透鏡選擇 性地聚焦和散焦。
然后，摻雜劑離子會被引導(dǎo)向位于終端站處的目標晶片。摻雜劑離子，作 為射束，以一射束強度以及發(fā)射度撞擊晶片，該射束強度為隨位置的變化每單 位時間粒子數(shù)目的量，皿強度為隨位置的變化該射束的角度分布(入射角)。 一般地，要求該射束強度以及發(fā)射度足夠地均勻并且具有預(yù)期的或需要的數(shù)值。

發(fā)明內(nèi)容
以下提供了一個可以基本上了解本發(fā)明的一個或多個方面的簡化概要。此 概要不是本發(fā)明的廣泛概述，也不是為區(qū)分本發(fā)明的重要或關(guān)鍵的要素，或者 為了說明其范圍。相反，此概要的主要目的是以簡化的形式提供本發(fā)明的一些 概念，作為稍后提供的更詳細的說明書的序文。
本發(fā)明通過監(jiān)控離子束的強度和/或發(fā)射度的均勻度使半導(dǎo)體器件的制造 容易，其對于在離子注入中決定和提供均勻度是重要的。該均勻度可以在足夠 的空間分辨率下相對快地獲得以允許為后續(xù)處理得到一個相對均勻的離子注 入。
本發(fā)明的均勻度檢測器包括置于平行平面上且以選定的距離分開的許多水 平條和垂直條。定義所述水平和垂直條的交叉點為交叉測量點。ffl3i^擇以及 順序地施加負脈沖到所述垂直條并且同時地偏置所述這些水平條，可以獲得對 于交叉測量點的測量結(jié)果，然后將其用于決定射束在所述交叉觀糧點處的密度。 基于這些測量結(jié)果，可以對持續(xù)的離子注入工序進行調(diào)整以便于在強度方面增 加均勻度。本發(fā)明的另一個均勻檢測器包括置于平行平面上且以選定的距離分 開的許多對水平條和垂直條。定義所述多對水平條和所述多對垂直條的交叉點 為交叉測量點。通M擇以及順序地施加負脈沖至U所述多對垂直條并且同時地 偏置所述多對水平條，可以獲得對于交叉測量點的測量結(jié)果，然后將其用于決 定射束在所述交叉測量點處的離子束強密度、以及入射角的值?；谶@些測量 結(jié)果，可以對持續(xù)的離子注入工序進fiH周整以便于在發(fā)射度和強度方面增加均 勻度同時提供需要的射束糊犬。為了完成前述的和敘述的目的，本發(fā)明由下文中的充分描述構(gòu)成并且在權(quán) 禾腰求中特別地提出的特征。以下的說明及附圖詳細陳述了本發(fā)明的某些示例 性的方面以及實施。然而，這些說明僅指示出其中運用了本發(fā)明原理的各種方 式中的一些。當連同附圖一起考慮時，從下面的本發(fā)明的具體的說明書充分了 解本發(fā)明其他的目標，優(yōu)點以及新穎特性。


圖1為示出根據(jù)本發(fā)明的一個方面的單一晶片離子注入系統(tǒng)的方框圖。
圖2為示出了單維均勻度檢測器的一部分的圖。 圖3為示出了根據(jù)本發(fā)明的一個方面的均勻度檢測器的圖。 圖4為根據(jù)本發(fā)明的另一個方面的均勻度檢測器的一個條對的截面圖。 圖5為示出了根據(jù)本發(fā)明的一個方面的雙條均勻度檢測器的圖。 圖6A為根據(jù)本發(fā)明的一個方面沿著垂直條的圖5的均勻度檢測器的雙條 對的截面圖。
圖6B為根據(jù)本發(fā)明的一個方面沿著水平條的圖5的雙條均勻度檢測器的 截面圖。
圖7為示出了根據(jù)本發(fā)明的一個方面的高通積分器的圖。
圖8為根據(jù)本發(fā)明的一個方面在第一運行模式的檢測器的一部分的截面圖。
圖9為根據(jù)本發(fā)明的一個方面在第二運行模式的檢測器的一部分的截面圖。
圖10為根據(jù)本發(fā)明的一個方面的均勻度檢測器的平面圖。
圖11為示出了根據(jù)本發(fā)明的一個方面用于均勻度檢測器的交叉點的獲得 電荷輸出測量的方法的流程圖。
圖12為示出了根據(jù)本發(fā)明的一個方面獲得在多維中的入射角以及入射離 子束纟 的方法的流程圖。
具體實施例方式
將參照

本發(fā)明，其中在全文中相同的標號用于表示相同的元件。 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)了解本發(fā)明不限于示意性的實施例以及以下所舉例和說明的方面。
離子束剖面(profile)以及角度范圍在決定離子注入的均勻度以及在離子注
入工序中進行增加均勻度的調(diào)整是重要的。均勻度的一個寺寺征為離子束強度， 其為在離子束的橫截面的給定位置處每單位時間粒子數(shù)目的量。均勻度的另一 個特征為離子束發(fā)射度，其為在射束中位置的函數(shù)的射束的角的分布。離子束 剖面為在一維或二維中射束橫斷面的離子束強度的量。
在這一類型的離子注入機(例如，連續(xù)離子注入機)中，目標晶片保持固 定并且離子束掃過晶片表面。其他類型的被稱為批量離子注入機的離子注入機 使用旋轉(zhuǎn)式圓盤或在其上粘貼許多旋轉(zhuǎn)通過入射離子束的晶片的臺板。對于這 兩種類型，射束均勻度對于獲得需要的均勻的離子注入是重要的。
一些現(xiàn)有的離子注入系統(tǒng)使用旋轉(zhuǎn)式圓盤斷面測量儀或線性陣列來在離子 注入期間測量射束特征。該旋轉(zhuǎn)式圓盤斷面測量儀使用旋轉(zhuǎn)式圓盤并且以螺旋 孔圖形測量射束強度。然而，該旋轉(zhuǎn)式圓盤斷面測量儀僅有有限的分辨率，需 要旋轉(zhuǎn)式圓盤和相關(guān)聯(lián)的旋轉(zhuǎn)式機械裝置，以及數(shù)據(jù)的獲得相對較漫。該線性 陣列使用機械掃描并且相對較慢，需要相對較大的空間以及不利地影響離子注 入工序的可靠性。此外，該線性陣列被限制為一維，并且因此未能提供二維映 射。
離子束剖面以及角度范圍在決定離子注入的均勻度方面重要的，特別是在 連續(xù)注入機中目標晶片的不同部分由射束的不同部分注入?？赡苄枰陔x子注 入期間操作角度范圍和剖面以便于在整個目標晶片上獲得足夠均勻的注入。在 這些操作之后，測量射束分布以修正當前的離子注入并且指導(dǎo)進一步的離子注 入。
本發(fā)明通過監(jiān)控離子束在強度和/或發(fā)射度方面的均勻度來促進半導(dǎo)mi 件的制造，該均勻度在離子注入中決定以及提供均勻度是重要的。該均勻度可
以在足夠的空間分辨率下相對快地獲得以允許為后續(xù)處理離子束得至u—個相對 均勻的離子注入。在離子注入前(例如，校準)，在離子注入期間(例如，在原
位)，或者在離子注A^后(例如，檢驗)可以提供測量?；谒鼍鶆蚨鹊臏y量 值，可以實時地調(diào)整離子束以改善均勻度。結(jié)果，離子注入在改善的均勻度以 及更嚴密的工藝控制下進行。
從圖1開始，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個方面的簡化的示意性的連續(xù)晶片離 子注入系統(tǒng)100的方框圖。所述系統(tǒng)100包括腔102，包括源的離子注入系統(tǒng) 104，均勻度檢測器106，以及也稱為基座或終端站的模i央110，其保持一個晶
片108。為示意性的目的給出了在圖1描述的系統(tǒng)100，而不是要包括離子注入 系統(tǒng)的所有方面、元件和特征。相反，所述系統(tǒng)100是為了更容易地進一步理 解本發(fā)明而說明的。
所述離子注入系統(tǒng)104產(chǎn)生離子束112，通常為帶狀射束或掃描銳方向性 射束，所述離子束具有包括形狀、摻雜劑類型、劑量、射束流、強度、，度、 入射角、能量等多^f寺征。雖然所述離子束112被描述為基本上與所述晶片108 的表面正交，但是所述離子束112可以與所述晶片108表面成其他的角度(例 如，0X),其中O為射束與所述表面垂直)。
如上所述，所述模塊IIO，例如i!31機械或靜電夾子保持所述晶片108。此 外，操作所述模塊110移動所述晶片(如示出的)以受控制的速度M所述離 子束112以便于獲得需要的注入結(jié)果。在一個可選的方面，移動所述離子束112 單次或多次Mil所述晶片。 一般地，在所述晶片108的單次fflil所述離子束112 來完成特定的離子注入。M31這樣做，因為所述晶片108的所有部分或局部都 以大約相同的速度移動通過所述離子束112，所以可以獲得整個所述晶片108 的足夠均勻的離子注入。相反地，其他的離子注入系統(tǒng)也能夠使用結(jié)合本發(fā)明 的處理圓盤。
在這一實施例中均勻度檢測器106位于所述模塊110下方并且與所述離子 束112成一直線。所述檢測器106被示為處于固定的位置。應(yīng)當理解本發(fā)明的 可選的方面包括任何合適數(shù)目的檢測器，位于其他位置的檢測器以及可移動的 檢測器。例如，所述檢測器106可以是集成于所述模塊或基座110上并且可以 與所述晶片廳處于大致相同的平面上。所述檢測器106在多個位置處測量離 子束112橫斷面的射束流的均勻度，其也顯示出所述離子束112的皿。此外， 所述檢測器106會在二維中的多個位置獲得離子束112的入射角的測量值。可 禾傭所述射束流均勻度以及入射角的測量值來調(diào)整由所述離子注入系統(tǒng)104產(chǎn) 生的離子束112，從而改善均勻度。此外，可利用這些觀糧值以便當各測量值表 示出顯著的偏離時指示晶片受損。
所述檢測器106包含一系列分別包含 L徑以及交叉點的元件。所述 L徑可 讓僅僅一部分的離子束U2 (被稱為小射束)M所述交叉點。由旨傳 所 測得的射束流可以用 示所述小射束的入射角度，并因此表示一部分離子束 112的入射角度。從而，可利用各交叉點獲得入射角的測量值，并且各元件的測
量值可以用于確定整個離子束112上的入射角的均勻度。根據(jù)本發(fā)明的適當檢 觀皭的進一步細節(jié)及范例在下文中進衍兌明。
現(xiàn)參照圖2，示出了單維檢測器200的一部分的截面圖。這一橫截面沿著
正交維度、在覆蓋了被映射的射束的一個最大維度的長度上是均勻的。所述檢 測器200由掩模206和一系列傳麟對212 (S1和S2)構(gòu)成，限定多個元件，
這些傳感器對被操作以獲得在第一方向上的入射角的測量值以及射束均勻度的 測量值。所述均勻度檢測器200育,在離子束208的不同部分獲得這些均勻度 的測量值，從而表示在單維中所述離子束在射束流及入射角方面的均勻度。
各個元件包括縫隙孔徑214、第一射束流傳感器202、以及第二射束流傳感 器204。所述孔徑214由所述掩模206限定并且根據(jù)孔徑214的寬度w從所述 離子束208獲得小射束210。所述第一射束流傳 202和第二射束流傳, 204對稱地力爐在所述孔徑214下方的一距離g處，且ilil間隔215彼此分開。 所述傳感器(202和204)從所述小射束210獲得射束流的測量值(第一和第二 測量值)。由于它們的定位，所述第一傳感器202和第二傳繊204會測量到依 據(jù)所述小射束210以及離子射束208的入射角而定的射束流的不同量。作為一 個范例，與所述第一傳 202相比，如圖2所示的小射束210將由所述第二 傳感器204產(chǎn)生更大的測量射束流。應(yīng)當注意的是如果入射角A大約為零(例 如射束大致垂直于檢測器)，那么這些傳感器(202和204)的測量射束流大約 相等。
小射束210的入射角A為所述第一觀懂值和第二測量值的函數(shù)。根據(jù)本發(fā) 明可以使用確定所^A射角A的適合的公式如下 A= ((S1-S2) / (Sl+S2)) *w/2g (公式l)
其中A為入射角，Sl為第一測得的射束流，S2為第二測得的射束流，w 為孔徑的寬度，以及g為傳lifl位于掩模206或 L徑214下方的距離。也可以 采用其他適合的公式來獲得入射角禾口/或入射角的表示而且仍屬于本發(fā)明的范圍 內(nèi)。而且，所述第一測得的射束流和第二測得的射束流可彼此相加(Sl+S2)， 以提供在單維中的元件處沿其他維度求平均的射束流的表示。
所述檢測器200僅能夠?qū)τ趩尉S獲得沿著正交維度求平均的入射角。結(jié)果， 可以使用其他類似的檢測器并M準正交于所述檢測器200 ，從而在第二方向獲 得平均的入射角的測量值。
如果m為縫隙或傳ii^對在一維中的數(shù)量，n為縫隙和傳ii^對在其他維
度中的數(shù)量，那么所述檢測器產(chǎn)生M和N個強度剖面值，以及M和N個角度 剖面值。
相反，本發(fā)明中所描述的檢測器，在針點(不是在一個維度上求平均) 測量強度和角度，產(chǎn)生NXM個值的強度剖面圖，以及MXN個值的角度剖面 圖，因此更加準確地表征這些特性。
圖3為示出根據(jù)本發(fā)明的一個方面均勻度檢測器300的圖。所述檢測器300 可以被操作以表征離子束的射束強度和形狀。此外，所述檢測器300可以用作 在顯影下射束線中的診斷工具，在其中評估離子的光學(xué)元素。 一般地，置于所 述檢測器之上并且具有一個或多個限定孔徑的掩模(未示出)選擇性地允許入 射離子束的一部分(被稱為小射束)撞擊所述傳感器300。在下文中對適當掩模 的進一步進fiH兌明。
所述均勻度檢測器300包括多個垂直條301和多個水平條302。相比所述 水平條302，所述垂直條301被安置成在入射離子束的下游(或后面)。這些條 (301和302)的交點定義為交叉點。所述垂直條301分別經(jīng)由水平多路復(fù)用器 開關(guān)303連接并且接收輸入脈沖，以及也通過多個二極管306連接到地。當被 選擇時，所述輸入脈沖提供所述垂直條301到水平條302的反向偏置。所述7K 平條302經(jīng)由多個水平多路OT器開關(guān)304連接到電荷收集電路308和地。在 下面詳細描述的多個高通濾波器305在所述水平多路OT器開關(guān)304之前插入 在所述水平條302上以便于消除交叉條的干擾(例如，從一個條到另一個條的 DC偏置的影響)。所述電荷收集電路308連接至l」所^7jC平多路復(fù)用器開關(guān)304 瓶供輸出電荷，i繊出電荷為用于特定的交叉點的射束強度的表示。
下面給出用于所述均勻度檢測器300的元件的一些示意性的尺寸。所^7K 平條302和垂直條301是由導(dǎo)電材料構(gòu)成并且具有相對小的直徑(例如，大約 lmm)。水平條302之間的間距和垂直條301之間的間距也相對小(例如，大約 5.0mm)。所述掩模具有適合的矩形尺寸(例如，3X3平方mm)的孔徑并且離 所述交叉點有一，合的距離(例如，2.5mm)。應(yīng)當理解本發(fā)明預(yù)期對于所述 均勻度檢測器300的元件的其#^合的尺寸。
典型地，對于所述均勻度檢測器的元件所述尺寸是根據(jù)所需的空間^l)摔、 角度^P率以及角度范圍選擇的。 一般地，較小直徑的條301和302被用于高
密度柵格和高分辨率(例如，較高的空間分辨率)。在垂直條301和水平條302 之間較大的間隔以及從交叉點到掩模的較大的距離，提供了高的角度分辨率， 但卻低的角度范圍，以及對準的關(guān)鍵性。相反，較大直徑的條可以提供低密度 ^f,率，但是要求在垂直條301和水平條302之間較小的間隔以及從交叉點到 掩模的較小的距離，提供了較寬的角度范圍并且對于對準不敏感。結(jié)果，根據(jù) 預(yù)先的離子束特性以及離子注入的目標選擇所述尺寸。
在操作過程中，選擇并同時連接一個垂直條301和一個水平條302，以便 于在相關(guān)聯(lián)的交叉點處獲得一個測量值的樣本。例如，用于垂直條的垂直多路 復(fù)用器開關(guān)310接通，從而將所述垂直條連接到所述輸入脈沖。此外，水平多 路復(fù)用器開關(guān)312接通并且可以獲得對于電流交叉點314的電荷的測量值。由 于入射離子束而在所述電流交叉點314處產(chǎn)生的次級電子^l寸由施加到所述垂 直條的輸入脈沖驅(qū)動進入到相鄰的水平條404 。這些次級電子發(fā)射ffiil所述放大 器電荷電路308產(chǎn)生測量的輸出電荷， 出電荷為在所述交叉點314處射束 強度的表示。 一般地，所述輸出電荷與在那個交叉點的電流密度是成比例的。 如果所述測量到的輸出電荷大約是零，那么可以假設(shè)所述入射離子束沒有撞擊 那^f寺定的交叉點314。
圖4為示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個方面的單一條均勻度檢測器400的截面 圖。該視圖僅包括所述檢測器400的一部分，其包括如圖3中所示的其^7K平 條，垂直條等等。這里，該視圖包括掩模402，其允許入射離子束的一部分408 通過。所述被允許通過的部分也可以被稱為小射束408。
不但有水平條404而且有垂直條406，其在下游并且正交于所述水平條404。 通常經(jīng)由適當?shù)拈_關(guān)(未示出)選擇所述垂直條406和水平條404以測試相關(guān) 聯(lián)的交叉點的輸出電荷。在這一方面，所述水平條404受到正向脈沖作用并且 所述垂直條406被偏置到負值或接地值。結(jié)果，所述小射束408撞擊所述水平 條404和垂直條406 ，弓|起次級電子，通過所述受正向脈沖作用的7]C平條404 產(chǎn)生和收集。測量這些發(fā)射作為所述相關(guān)聯(lián)的交叉點的電荷輸出值并且所述電 荷輸出與在所述相關(guān)聯(lián)的交叉點處的射束強度有關(guān)或者為在所述相關(guān)聯(lián)的交叉 點處的射束強度的函數(shù)。
圖5為示出了根據(jù)本發(fā)明的另一方面的雙條均勻度探測器500的圖。所述 探測器500可以被操作以表征離子束的射束強度和形狀。此外，所述檢測器500 可以用作在顯影下射束線中的診斷工具，在其中評估離子的光學(xué)元素。 一般地，
具有限定孔徑的撤I^擇性地允許入射離子束的一部分撞擊所述傳感器500。
所述均勻度檢測器500包括多對垂直條501和多對水平條502。相比所述 水平對502，所述垂直對501在入射離子束的下游(或后面)。這些對條(501 和502)的交點定義為交叉點，其為一對垂直條與一對水平條交叉的i也方。所述 垂直對501經(jīng)由水平多路復(fù)用器開關(guān)503連接并且接收輸入脈沖，以及也M3！ 多個二極管506連接到地。所述輸入脈沖提供反向偏置。所^7K平對502經(jīng)由 多個水平多路復(fù)用器開關(guān)504連接到電荷收集電路508并且也連接到地。在下 面詳細描述的多個高通濾波器505在所述水平多路復(fù)用器開關(guān)504之辦爾入在 所述水平條對502上以便于消除交叉條的干擾(例如，從一個條到另一個條的 DC偏置的影響)。所述電荷收集電路508連接到所述水平多路復(fù)用器開關(guān)504 ，供輸出電荷，該輸出電荷為用于特定的交叉點的射束強度的表示。
下面給出用于所述均勻度檢測器500的元件的一些示意性的尺寸。所^7jC 平對502禾睡就501是由導(dǎo)電材料構(gòu)成并且具有相對小的直徑(例如，大約 lmm)。水平對502之間的間距和垂直對501之間的間距也相對小(例如，大約 5.0mm)。在水平和垂直對(501和502)的條之間的間距為適合的值(例如， 大約2.5mm)。所述掩模具有適合的矩形尺寸(例如，3X3平方mm)的孔徑并 且離所述交叉點有一個適合的距離(例如，2.5mm)。應(yīng)當理解本發(fā)明預(yù)期了對 于所述均勻度檢測器500的元件的其鵬合的尺寸。
典型地，對于所述檢測器的元件所述尺寸是根據(jù)所需的空間分辨率、角度 分辨率以及所需角度范圍選擇的。 一般地，較小直徑的條501和502被用于高 密度柵格和高分辨率(例如，較高的空間分辨率)。較小直徑的條、在垂直的501 和水平的502對之間較大的間隔、條之間的較大間隔以及從交叉點到掩模的較 大的距離，提供了高的角度力，率，低的角度范圍，以艦準的關(guān)鍵性。相反， 較大直徑的條可以提供低密度分辨率，但是要求在垂直條501和7jC平條502之 間較小間隔以及從交叉點到掩模的較小距離，提供了較寬的角度范圍并且對于 對準較不敏感。結(jié)果，根據(jù)預(yù)先的離子束特性以及離子注入的目標選擇所述尺 寸。
在操作過程中，選擇并同時連接一對垂直條和一對水平條，以便于在相關(guān) 聯(lián)的交叉點處獲得一個測量值的樣本。例如，用于垂直條對的垂直多路復(fù)用器
開關(guān)510接通并將所m連接到所述輸入脈沖。此外，水平多路復(fù)用器開關(guān)512 接通并且可以獲得對于電流交叉點514的電荷的測量值。由于入射離子束在所 述電流交叉點514處產(chǎn)生次級電子發(fā)射。所述輸入脈沖施加到所述垂直條，驅(qū) 動該電流到相鄰的水平條上。這些次級電子，ffi31所述電荷電路508收集并 且產(chǎn)生測量的一個(多個)輸出電荷，所述輸出電荷在所述交叉點514 ，束 強度的表示。 一般地，在所述交叉點514的射束強度越大，測量到的輸出電荷 就越大。如果所述測量到的輸出電荷大約是零，那么可以假設(shè)所^A射離子束 沒有撞擊所述交叉點514。此外，所述測量到的電荷表示所^A射離子束的入射 角的值。關(guān)于獲得所述入射角的值的詳細說柳口下。
圖6A為根據(jù)本發(fā)明的一個方面沿著垂直條的圖5的雙條均勻度檢測器500 的截面圖。該視圖還示出了如何在垂直維度中獲得入射角的測量值。
圖6A中所示的視圖包括掩模552，其包括具有選定尺寸的孔徑以允許入射 離子束的一部分558通過。所述被允許M51的部分也被稱為小射束558。
該視圖描述了單個垂直條556和作為一對7K平條操作的第一水平條554與 第二水平條555。所述單個垂直條556和第二垂直條(未示出)作為一對垂直條 操作。所述掩模552僅允許所選定的小射束558 M31所述掩模552荊童擊所述 條(554， 555，和556)。所述小射束558撞擊第一水平條554、第二水平條555、 以及所述垂直條556的部分。結(jié)果，次級發(fā)射電流從區(qū)域560和562產(chǎn)生。然 而，由于相對于掩模中的孑L徑的所述小射束558的入射角559，以及所述ZK平條 554、 555的組合陰影，產(chǎn)生了不同激寸數(shù)目。對齡水平條(554和555)測量 第一和第二電荷輸出值，然后用它們來獲得所^EyV射角559。 一般地，所述^lt 角559與所述第一和第二電荷輸出值之間的差值成比例。此外，如上所述，第 一和第二電荷輸出值為在所述交叉點處射束強度的表示。
圖6B為根據(jù)本發(fā)明的一個方面沿著水平條的圖5的雙條均勻度檢測器500 的另一個截面圖。該視圖^出了如何在水平維度中獲得入射角的測量值。
圖6B中所示的視圖包括掩模552，其包括具有選定尺寸的孔徑以允許入射 離子束的一部分558 ffiil。所述被允許M的部分也被稱為小射束558。
該視圖描述了單個水平條554和作為一對垂直，作的第一垂直條556與 第二垂直條557。所述掩模552僅允許所選定的小射束558通過所述掩模552 射童擊所述條(554， 555，和556)。所述小射束558撞擊所述水平條554、第
一垂直條556、以及第二垂直條557的部分。結(jié)果，產(chǎn)生第一次級電子發(fā)射564 和第二次級電子發(fā)射566。然而，由于所述小射束558的入射角559，因此所述 入射離子束產(chǎn)生了不同劃寸數(shù)目。根據(jù)對于第一垂直條556的第一脈沖以M 于第二垂直條557的第二脈沖，測量對于所述水平條554的第一和第二電荷輸 出值，然后用它們來獲得所i^A射角568。 一般地，所述入射角568與所述第一 和第二電荷輸出值之間的差值成比例。此外，如上所述，第一和第二電荷輸出 值為在所述交叉點出射束強度的表示。
圖7為示出了根據(jù)本發(fā)明的一個方面的高通積分器700的圖。典型地，高
通積分器存在于本發(fā)明的檢測器中并且對于每個垂直條有高通積分器連接到各 自的水平多路復(fù)用器開關(guān)，該水平多路復(fù)用器開關(guān)連接到電荷輸出電路。所述 高通積分器700可以用作本發(fā)明的均勻度檢測器中的高通濾波器，例如，圖3 的高通濾波器305和圖5的高通濾波器505 。
輸入電流(Iin)，流過當前選擇的交叉點的電流，被所述高通積分器求積分 以產(chǎn)生電壓輸出(Vo)。所述積分器700在差分放大器702的負端接收所述輸入 電流。存在第一電阻器(R)并且其使所述負的輸入端連接到所述差分放大器 602的輸出端。第一電容器(Cl)的第一端也連接至 分放大器702的所 述輸出端。第二電阻器(r)具有連接至U所述第一電容器(Cl)的第二端的第一 端以及連接到水平多路復(fù)用器開關(guān)704和所，分放大器702的正的輸入端的 第二端。第二電容器(C2)的第一端也連接到所述正的輸入端并且第二端連接 到地。
所述高通積分器700對所述輸入電流Iin求積分以產(chǎn)生輸出電壓V0，所根 據(jù)的方程式為<formula>formula see original document page 15</formula>
其中T為施加到所選定的垂直條的負脈沖的時間周期。
所述高通積分器700的作用是減小整個條中穩(wěn)定狀態(tài)的漏電流，而與從離 子束在交叉點處撞擊產(chǎn)生的次級電子^l寸無關(guān)。將僅對通過施加的脈沖激活的 電流求積分，所述電流驅(qū)動所述次級電子穿過所述節(jié)點。應(yīng)當理解可以仍然連 同本發(fā)明使用其他適合的高通積分器/濾波器實JjU:述功能。
圖8為根據(jù)本發(fā)明的一個方面在第一操作模式中檢測器的局 面圖800。
該視圖用^出可以通^*發(fā)明的檢測器使用的基本操作模式。
該視圖800包括具有允許入射離子束的小射束808向下游通過的孔徑的掩 模802。所述孔徑為矩形并且具有長816和寬(未示出)。選擇所述長和寬以獲 得適合形狀和大小的小射束808。有第一條804也有第二條806，所述第二條如 圖8中所示在所述第一條的后面或下游。此外，所述第一條804和第二條806 被以彼此90度的偏移角定位以便于它們互相垂直。所述第二條806被定位在到 所述掩模802的第一距離814并且與所述掩模802的平面平行。所述第一條804 被定位在所述第二條806的上游的第二距離812并且也與所述掩模802的平面 平行。
對于所述第一操作模式，施加負脈沖到所述第二條806。結(jié)果，所述小射 束808引起產(chǎn)生從所述第二條806至傑一條804流動的次級電子發(fā)射，如在點 808和810處表示的。然后可以從所述第一條804測量所述次級電子，并如上 文所艦行艦。
圖9為根據(jù)本發(fā)明的一個方面在第二操作模式中檢測器的局部截面圖900。 該視圖900，像圖8中的一樣，用來示出可以fflil本發(fā)明的檢測器使用的基本操
作模式。
該視圖900包括具有允許入射離子束的小射束908向下游通過的孔徑的掩 模902。有第一條904也有第二條906，所述第二條如圖9中所示在所述第一條 的后面或下游。此外，所述第一條904和第二條906被以彼此90度的偏移角定 位以便于它們互相垂直。
對于所述第二操作模式，所述小射束908引起產(chǎn)生從所述第一條904至lj第 二條906流動的次級電子^l寸，如在點912和914處表示的。這些次級電子發(fā) 射由施加到904的負電壓脈沖驅(qū)動到所述第二條906上并如上文所J^iS行使用。
上文所述的圖8和9示出了可以通過本發(fā)明的檢測器使用的兩種操作模式。 而且，根據(jù)本發(fā)明在操作方面，水平和垂直條可以相互交換并且根據(jù)本發(fā)明水 平條可以被置于在垂直條后面的下游，而不是顛倒。
圖10為根據(jù)本發(fā)明的一個方面均勻度檢測器1000的平面圖。所述均勻度 檢測器1000被顯示具有層疊所述均勻度檢測器1000的掩模1002。出于示意性 的目的，給出該視圖并且所述檢測器的一些部分沒有給出和/或說明。
所述掩模1002具有多個矩形孔徑1004,其選擇性地允許入射離子束的小
射束穿通以達到下面的點交叉。所述孔徑1004具有選定的形狀，其降低來自相
鄰或附近的交叉點的噪聲、干擾，并且在各個交叉點處提供適合的信號。
存在水平條1005和垂直條1006并且它們被定位在所述掩模1004之下并且 在入射離子束的下游。所述水平條1005和垂直條1006被定位在所述掩模1002 之下的選定距離處并互相垂直。交叉點被定義為所述水平條1005和垂直條1006 的交點。應(yīng)當理解的是所述水平條1005和垂直條1006可以被例如根據(jù)本發(fā)明 關(guān)于圖5中描述過的雙條或條對代替。
水平多路復(fù)用器開關(guān)1007在一側(cè)上連接到所^7j^平條1005。另一側(cè)，所 i^7jC平條1005連接到地。垂直多路復(fù)用器開關(guān)1008在一側(cè)上連接到所述垂直 條106。另一側(cè)，所述垂直條106連接到二極管1010，所述二極管連接到地并 且消除來自其他垂直條1006禾口/或7jC平條1005的干擾。
在操作過程中，單個水平多路復(fù)用器開關(guān)接通使相關(guān)聯(lián)的水平條連接到電 荷輸出電路。順序施加負脈沖到所述垂直條1006，接通電流垂直多路復(fù)用器開 關(guān)，施加負脈沖，關(guān)斷所述電流多路復(fù)用器幵關(guān)，以及對下一個垂直多路復(fù)用 器開關(guān)重復(fù)直至,關(guān)聯(lián)的水平行的電荷觀懂值已經(jīng)被獲得。對下一行再重復(fù)整 個過程。作為一個實例，圖10示出了接通的電流垂直多路復(fù)用器開關(guān)1014和 電流水平多路復(fù)用器開關(guān)1012。結(jié)果，通過施加負脈沖到所自接的垂直條在 交叉點1016處獲得電荷輸出的測量值。
鑒于如前所述的結(jié)構(gòu)以及功育鵬性，可參照上述附圖和說明更好的了解根 據(jù)本發(fā)明的各個方面的方法。雖然，為了說明簡單的目的，圖11和12的方法 按照執(zhí)行順序進行說明和描述，但是應(yīng)當明白和理解的是本發(fā)明并不限于所述 順序，因為根據(jù)本發(fā)明的某些方面可以按照與在這里示出和描述的其他方面不 同的順序和/或同時出現(xiàn)。此外，為實施根據(jù)本發(fā)明的一個方面的方法，并不需 要所有示出的特點。
現(xiàn)參照圖11，其為根據(jù)本發(fā)明的一個方面示出了獲得均勻度檢測器的交叉 點的電荷輸出測量值的方法1100的流程圖。所述檢測器包括水平行和垂1^U， 該水平行包括單個7jC平條或一對水平條，該垂直列包括單個垂直條或一對垂直 條。所述水平行禾睡直列在獲得電荷輸出測量值的交叉點處相交。
所述方法1100開始于方框1102，其中選擇初始水平行。與所述初始7K平 行相關(guān)聯(lián)的一個(多個)水平條連接到電荷輸出電路。在方框1104，選擇初始
垂MU。與所述初始垂直列相關(guān)聯(lián)的一個(多個)垂直條連接到輸入脈沖電路。
在方框1106施加脈沖到所述初始垂直列并且該脈沖基于結(jié)構(gòu)以及極性為 正或負以收集次級電子。所述脈沖可以具有大約1毫秒的時間周期和大約20伏 的電壓值。小射束同時地撞擊相關(guān)聯(lián)的水平和垂直條，引起產(chǎn)生次級電子，。 這些^lt被轉(zhuǎn)換并獲得作為對于電流交叉點的電荷輸出測量值。
在方框1110確定是否另外的垂直列仍被處理。如果是，那么在方框1112 選擇下一個相鄰的垂直列并且所述方法回到方框1106。否則，在方框1114確定 是否另外的水平行仍被處理。如果是，那么在方框1116選擇下一個水平行并且 所述方法回到方框1104，其中對所述下一個7K平行執(zhí)行所述垂直列的處理。否 則，對于所述交叉點的測量值已經(jīng)獲得并且所述測量值被收集為一個集合，以 及在方框1118用作反饋以改善所述離子束相關(guān)于強度、形狀、禾B/或，度的均 勻度。所述方法可以被重M^f需次數(shù)以獲得附加的電荷輸出值的集合。
M所述方法獲得的電荷輸出值可以用于表示入射離子束在大小、形狀、 強度、以及發(fā)射度方面的特征。應(yīng)當理解的是由于設(shè)計的簡單化，所述方法的 運行可以相對決，如圖3和5中所示。例如， 一個30行乘30列的檢測器可以 在幾毫秒中獲得所有交叉點(900個交叉點)的電荷測量值。
圖12為根據(jù)本發(fā)明的一個方面獲得入射離子束在多維中的入射角以及強 度的方法1200。所述方法1200獲得這些對于雙條均勻度檢測器的單個交叉點的 特性。
所述方法開始于方框1202，其中選擇一對垂直條和一對水平條。如前面所 述，所述垂直條連接至U脈沖產(chǎn)生電路并且所述水平條連接到電荷輸出電路。典 型地，進行選擇意味著對于相關(guān)聯(lián)的條的多路復(fù)用器開關(guān)接通。
在方框1204脈沖(例如，負脈沖)施加到一對垂直條的第一垂直條且從一 對水平條獲得第一和第二電荷測量值。在方框1206脈沖施力倒該對垂直條的第 二垂直條且從該對水平條獲得第三和第四電荷測量值。在方框1208對于所述電 流交叉點根據(jù)所述第一、第二、第三和第四電荷測量值確定射束強度。接著， 在方框1210確定作為所述第一和第二電荷測量值的函數(shù)的在垂直維度中的入射 角。這些測量值定義了表示入射角的比值。然后在方框1212確定作為所述第一 和第三電荷測量值的函數(shù)的在水平維度中的入射角?？商鎿Q地或除此之外，可 以使用所述第二和第四電荷測量^tt確定在水平維度中的入射角。
雖然己經(jīng)參照一個或多個實施例對本發(fā)明進行了說明以及描述，但是本領(lǐng) 域技術(shù)人員通過閱讀及了解本說明書及各附圖后，可以解可進行等效替代及修 改。特別是關(guān)于戰(zhàn)各元件(組件、裝置、電路、系統(tǒng)等)所執(zhí)行的各種功能、 用于描述上述元件的術(shù)語(包括參照"方法")，即使其在結(jié)構(gòu)上不等同于在本 發(fā)明示范性的實施例內(nèi)執(zhí)行該功育巨所揭示的結(jié)構(gòu)，但除另行說明外，對應(yīng)于任 何可執(zhí)行所述元件的特定功能的元件(也就是在功能上等效)。此外，盡管已經(jīng) 僅對幾個實施方式中的一個公開了本發(fā)明的特定特性，但是如果需要該特征可 以與其他實施例中的一個或多個其他特征結(jié)合，并且其對于任何給定的或特殊 的應(yīng)用是有利的。此外，在某種程度上術(shù)語"包括"、"具有"、"帶有"或其變 化可以在詳細的說明書或權(quán)禾腰求書中使用，這些術(shù)語是為了以類似于術(shù)語"包 含"的方式進^1包括的。
權(quán)利要求
1、一種射束均勻度測量系統(tǒng)，包括多個在第一方向延伸的垂直條，其通過垂直條選擇機構(gòu)選擇性地接收脈沖信號；在與所述第一方向不平行的第二方向延伸的多個水平條，所述多個水平條在所述多個垂直條的上游并且偏置到高于負脈沖信號的電壓，其中在所述多個水平條和多個垂直條的交點處定義多個交叉測量點；以及電荷輸出電路，其通過水平條選擇機構(gòu)選擇性地掃描所述多個水平條，以便響應(yīng)入射離子束，從所述多個水平條獲得對應(yīng)于次級電子發(fā)射的信號。
2、 權(quán)利要求1的系統(tǒng)，還包括在所述垂直條上游的掩模，該掩模包括從傳送到下面的交叉測量點的入射離子束選擇性地獲得小射束的多個孔徑。
3、 權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其中所述孔徑具有矩形糊犬，其是包括噪聲和{言號 強度的所要的小射束的函數(shù)。
4、 權(quán)禾腰求l的系統(tǒng)，其中所述電荷輸出電路在所述多個交叉測量點根據(jù) 所接收到的次級電子發(fā)射確定射束強度。
5、 權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中所述電荷輸出電路根據(jù)所接收到的次級電子發(fā) 射確定電荷輸出值。
6、 權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中所述電荷輸出電路根據(jù)所接收到的次級電子發(fā) 射確定射束皿。
7、 一種射束均勻度測量系統(tǒng)，包括 多對垂直條，其選擇性地接收正脈沖信號；在所述多對垂直條的上游并且偏置到高于負脈沖信號的電壓的多對水平 條，其中所述多對水平條與所述多對垂直條基本垂直并且在多對水平條和多對 垂直條的交點處定義多個交叉測量點；以及電荷輸出電路，其響應(yīng)入射離子，擇性地接收來自所述多對水平條的次 級電子發(fā)射。
8、 權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中所述電荷輸出電路在所述多個交叉測量點根據(jù) 所接收到的次級電子發(fā)射確定射束強度。
9、 權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中所述電荷輸出電路在所述多個交叉測量點根據(jù) 所接收到的次級電子發(fā)射確定在垂直維度和水平維度中入射角的測量值。
10、 權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中水平條對的數(shù)目為30，垂直條對的數(shù)目為30， 交叉測量點的數(shù)目為900。
11、 一種用于獲得交叉點測量值的方法，包括選擇多個7K平行的初始水平行； 選擇多個垂彭啲初始垂彭ij;施加脈沖到所選擇的列； 獲得電流交叉點的測量值；Mii重復(fù)地選擇下一個垂直列、施加脈沖、和獲得附加的電流交叉點的測量i魏處理附加的垂直列；以及ilil重復(fù)地選擇下一個水平行好處理所述多個垂l^似獲得附加的行的電 流交叉點的觀糧j魏處理附加的水平行。
12、 權(quán)利要求ll的方法，其中所述多個水平行分別由多對水平條構(gòu)成以及 所述多個垂直列分別由多對垂直條構(gòu)成。
13、 權(quán)利要求ll的方法，其中所述多個水平行分別由單個水平條構(gòu)成以及 所述多個垂直列分別由單個垂直條構(gòu)成。
14、 權(quán)利要求ll的方法，還包括根據(jù)所獲得的交叉點的測量值確定入射離 子束的射束強度。
15、 權(quán)利要求ll的方法，還包括根據(jù)所獲得的交叉點的觀糧值確定入射離 子束的射束^l寸度。
16、 一種操作檢測器的方法，包括選擇一對垂直條和一對水平條，其中所述垂直條被設(shè)置成與所^7K平條垂 直并且所述垂直條對和水平條對接收入射離子束；施加負脈沖到所述垂直條對的第一垂直條，并且從所述水平條對獲得第一 和第二電荷測量值；以及施加負脈沖到所述垂直條對的第二垂直條，并且/Aff:^Jc平條對獲得第三和第四電荷測量值
17、 權(quán)利要求16的方法，還包括根據(jù)第一、第二、第三、和第四電荷測量 值確定射束 fiit。
18、 權(quán)利要求16的方法，還包括確定作為所述第一和第二電荷測量值的函數(shù)的在垂直方向中的入射角的測量值。
19、 權(quán)利要求16的方法，還包括確定作為所述第一和第三電荷測量值的函 數(shù)的在水平方向中的入射角的測量值。
20、 權(quán)利要求16的方法，還包括確定作為所述第一和第二電荷測量值的函 數(shù)的射束形狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種離子束均勻度檢測器，包括在平行平面上放置的并以選定的距離分開的多個水平條和多個垂直條。由所述水平和垂直條的交點定義交叉測量點。通過選擇性地以及繼續(xù)地施加脈沖到所述垂直條以及同時偏置所述水平條，可以獲得所述交叉測量點的測量值，然后使用該測量值確定在所述交叉測量點處離子束形狀和離子束強度?；谶@些測量值，可以對連續(xù)的離子注入作出調(diào)整以便于提高在強度方面的均勻性，同時提供所期望的射束形狀。此外，也可以使用多對垂直和水平條來獲得表示出在各個交叉點處在二維內(nèi)的入射角的測量值。
文檔編號H01J37/317GK101189698SQ200580049879
公開日2008年5月28日 申請日期2005年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月23日
發(fā)明者V·班威尼斯特 申請人:艾克塞利斯技術(shù)公司