專(zhuān)利名稱(chēng)：用于帶狀束的離子束角度校準(zhǔn)和發(fā)射度測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及用于向工件中注入離子的離子注入系統(tǒng)，尤其涉及一種用于離子和帶狀束的離子束角度校準(zhǔn)和發(fā)射度測(cè)量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
離子束注入過(guò)程中束角度控制可能已經(jīng)成為僅次于劑量控制的第二重要的參數(shù)。 通過(guò)具有高縱橫比(也就是深度與寬度之比)的掩模的孔徑進(jìn)行的注入，對(duì)于撞擊工件表面的離子的入射角度敏感。離子的角度分布盡可能勻稱(chēng)對(duì)于在工件的所有預(yù)設(shè)區(qū)域產(chǎn)生一致的劑量是非常重要的。獲得一致的入射角度意味著離子束的角度分布需要被準(zhǔn)確地測(cè)量和控制。此外，期望測(cè)量在工件平面處的離子束在X方向和Y方向上的發(fā)射度。知道離子束在測(cè)量平面上的發(fā)射度允許用戶(hù)預(yù)測(cè)離子束在自由漂移區(qū)中任何點(diǎn)上的包絡(luò)。離子束強(qiáng)度是在離子束橫截面的給定區(qū)域處對(duì)單位時(shí)間內(nèi)的粒子數(shù)的度量。離子束發(fā)射度(emittance)用于度量在所述位置上的束的角擴(kuò)散。期望得知在離子束的整個(gè)范圍上的離子束強(qiáng)度和離子束發(fā)射度。如果摻雜問(wèn)題出現(xiàn)，則離子束的強(qiáng)度和發(fā)射度輪廓可以用于診斷這些問(wèn)題。此外，當(dāng)調(diào)整離子束保證連續(xù)的工件摻雜循環(huán)之間的一致性時(shí)這些信息是有用的。期望離子束輪廓信息可以在基本“實(shí)時(shí)”的基礎(chǔ)上獲得，這樣監(jiān)控離子注入器的運(yùn)行的技術(shù)人員可以基于離子束輪廓進(jìn)行調(diào)整。束輪廓信息的迅速的更新可使這些調(diào)整可行，并且在束輪廓上進(jìn)行調(diào)整的效果能夠被研究和再評(píng)估。因此，有必要提供一種改善的離子束角度調(diào)整和發(fā)射度測(cè)量的系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的局限，提供了一種用于顯著改善用于離子束系統(tǒng)的離子束角度調(diào)整和發(fā)射度測(cè)量的系統(tǒng)。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了一種離子束角度校準(zhǔn)和發(fā)射度測(cè)量系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括其上具有細(xì)長(zhǎng)縫的板，其中細(xì)長(zhǎng)縫位于所述板的轉(zhuǎn)動(dòng)中心，配置用于使第一束部分在其中穿過(guò)。束電流探測(cè)器位于所述板的下游，其中束電流探測(cè)器包括縫，配置成允許第一束部分的第二束部分從中穿過(guò)，其中束電流探測(cè)器用于測(cè)量與第一束部分相關(guān)的第一束電流。 束角度探測(cè)器位于束電流探測(cè)器的下游，設(shè)置用于探測(cè)與第二束部分相關(guān)的第二束電流， 其中所述板、束電流探測(cè)器和束角度探測(cè)器被設(shè)置為共同圍繞所述板的轉(zhuǎn)動(dòng)中心旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提供了一種離子束角度校準(zhǔn)和發(fā)射度測(cè)量系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括束電流探測(cè)系統(tǒng)，所述束電流探測(cè)系統(tǒng)包括外殼，外殼的一面包括細(xì)長(zhǎng)縫，其尺寸大于選定工件的直徑，細(xì)長(zhǎng)縫被設(shè)置作為外殼的轉(zhuǎn)動(dòng)中心。靜電消除器位于細(xì)長(zhǎng)縫的下游，其中具有后縫的輪廓法拉第杯位于靜電消除器的下游，所述靜電消除器被設(shè)置用于測(cè)量在第一方向和第二方向上的束輪廓，并且第二方向垂直于第一方向。角度法拉第杯位于后縫的下游，所述后縫被設(shè)置用于獲得離子束的在第一方向和第二方向上的角度分布。離子束的第一部分在通過(guò)保護(hù)板縫和前部細(xì)長(zhǎng)縫之后被準(zhǔn)許進(jìn)入輪廓法拉第杯。離子束的第二部分被準(zhǔn)許進(jìn)入角度法拉第杯。本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例提供一種用于相對(duì)于離子束平面測(cè)量和校準(zhǔn)工件表面平面的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括具有傳感器頭平面的傳感器組件。所述傳感器組件包括在其上具有細(xì)長(zhǎng)縫的面的外殼，并在所述縫下游具有靜電消除器。在靜電消除器上游的輪廓法拉第杯，設(shè)置用于測(cè)量在χ和Y軸上的束輪廓。輪廓法拉第杯具有后縫，所述后縫使一部分的離子束可以穿過(guò)后縫進(jìn)入角度法拉第杯。傳感器頭平面和測(cè)量平面是一致的，離子束發(fā)射度被沿著傳感器頭平面測(cè)量。為實(shí)現(xiàn)上述和相關(guān)的目的，本發(fā)明包含的特征在其后進(jìn)行了描述，并在權(quán)利要求中特別地指出。下面的描述和附圖將詳細(xì)闡述本發(fā)明公開(kāi)的特定說(shuō)明性的實(shí)施方式。然而， 這些實(shí)施例是啟發(fā)性的，僅僅是本發(fā)明所公開(kāi)方法原理可實(shí)現(xiàn)的不同方式中的幾種。當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，本發(fā)明的其它的方面、優(yōu)點(diǎn)和新穎的特征可能從下述本發(fā)明的詳細(xì)的描述
變得清楚。


圖1示出了依據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)方面的示例性的離子注入系統(tǒng)；圖2示出了依據(jù)本發(fā)明另一個(gè)方面的、示例性的具有細(xì)長(zhǎng)縫的束電流探測(cè)系統(tǒng)的剖視圖；圖3示出了依據(jù)本發(fā)明又一個(gè)方面的、示例性的離子束角度校準(zhǔn)和發(fā)射度測(cè)量系統(tǒng)的透視圖；圖4示出了依據(jù)本發(fā)明另一個(gè)方面的、離子束角度校準(zhǔn)和發(fā)射度測(cè)量系統(tǒng)的示例性的又一透視圖；圖5示出了依據(jù)本發(fā)明另一個(gè)方面的、示例性的位于停駐位置(stowed position)的離子束角度校準(zhǔn)和發(fā)射度測(cè)量系統(tǒng)的另一透視圖；圖6是依據(jù)本發(fā)明另一個(gè)示例方面的、以側(cè)視圖方式示出的離子束角度校準(zhǔn)和發(fā)射度測(cè)量系統(tǒng)；圖7示出了依據(jù)本發(fā)明再一個(gè)方面的、示例性的離子束角度校準(zhǔn)和發(fā)射度測(cè)量系統(tǒng)的透視圖；圖8示出了依據(jù)本發(fā)明又一個(gè)示例方面的、離子束角度校準(zhǔn)和發(fā)射度測(cè)量系統(tǒng)的另一個(gè)側(cè)視圖；圖9示出依據(jù)本發(fā)明另一個(gè)方面的、離子束角度校準(zhǔn)和發(fā)射度測(cè)量系統(tǒng)的又一個(gè)示例性的側(cè)視圖；圖10示出了依據(jù)本發(fā)明另一個(gè)方面的、示例性的離子束角度校準(zhǔn)和發(fā)射度測(cè)量系統(tǒng)的側(cè)視圖；圖11示出依據(jù)本發(fā)明另一個(gè)示例方面的、示例性的離子束角度校準(zhǔn)和發(fā)射度測(cè)量系統(tǒng)的另一個(gè)側(cè)視圖；圖12以側(cè)視圖方式示出了依據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的、另一個(gè)示例性的離子束角度校準(zhǔn)和發(fā)射度測(cè)量系統(tǒng)；圖13是束發(fā)射度的兩維圖的示意圖；和
圖14是從發(fā)射度的兩維圖得到的兩個(gè)一維投射圖(對(duì)應(yīng)于χ的dl/dx)和(對(duì)應(yīng)于χ'的 dl/dx')。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明主要涉及改進(jìn)用于離子束的離子束角度校準(zhǔn)和發(fā)射度測(cè)量系統(tǒng)。因此，本發(fā)明現(xiàn)在將結(jié)合附圖進(jìn)行說(shuō)明，其中可以在全文中采用同樣的附圖標(biāo)記表示同樣的元件。 應(yīng)該知道所描述的這些方面僅僅用于說(shuō)明，它們不應(yīng)該用于限制本發(fā)明的范圍。在下述的描述中，為了說(shuō)明的目的，闡述了許多特定細(xì)節(jié)，用以提供對(duì)本發(fā)明的全面的理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，可以在沒(méi)有這些特定細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施本發(fā)明。現(xiàn)在結(jié)合附圖，介紹根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性方面。附圖1，示出了一個(gè)示例的離子注入系統(tǒng)100，其中離子注入系統(tǒng)可操作性地用于相對(duì)于離子束104掃描工件102(例如， 半導(dǎo)體基板或工件)，從而將離子注入到工件102中。如前所述，本發(fā)明的不同方面可與任何類(lèi)型的離子注入設(shè)備結(jié)合實(shí)現(xiàn)，所述離子注入設(shè)備包括但不僅限于，圖1所示的實(shí)例性的系統(tǒng)100。示例性的離子注入系統(tǒng)100包括終端106、束線組件108和終端站110，所述終端站110通常形成/包括處理室112，其中離子束104通常被導(dǎo)向置于工件位置114上的工件102。位于終端106中的離子源116由電源118提供電力，用于產(chǎn)生引出的離子束104(例如無(wú)差別的離子束)至束線組件108，其中離子源116包含一個(gè)或多個(gè)引出電極122以從源116中引出離子，并從而將引出的離子束104引導(dǎo)向束線組件108。束線組件108，例如，包含具有接近源116的入口 1 和接近終端站110的出口 128的束引導(dǎo)裝置124。束引導(dǎo)裝置124，例如，包括質(zhì)譜分析器130(例如質(zhì)譜分析磁體)， 所述質(zhì)譜分析器接收所引出的離子束104并產(chǎn)生雙極磁場(chǎng)以?xún)H使合適的能質(zhì)比或其范圍內(nèi)的離子通過(guò)解析孔徑132到達(dá)工件102。通過(guò)質(zhì)譜分析器130并從解析孔徑132中離開(kāi)的離子一般地限定了大量分析過(guò)的或期望的離子束134，所述離子束134具有期望的能質(zhì)比或其范圍的離子。當(dāng)離子束沿著期望的束路經(jīng)136傳遞到工件102時(shí)，可以進(jìn)一步提供與束線組件108相關(guān)的各種束形成的和成形結(jié)構(gòu)(未示出)，用于保持和界定離子束104。在一個(gè)例子中，期望的離子束134被引導(dǎo)向工件102，其中工件102通常被通過(guò)與終端站110相關(guān)聯(lián)的工件掃描系統(tǒng)138定位。終端站110在圖1中進(jìn)行了描述，例如，可包括“串聯(lián)”型終端站，所述終端站在被真空的處理室112中提供對(duì)工件的機(jī)械掃描，在其中， 工件102(例如，半導(dǎo)體工件，顯示器平板或其他工件)通過(guò)工件掃描系統(tǒng)138被沿著一個(gè)或更多方向機(jī)械平移穿過(guò)束路徑136。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例性方面，離子注入系統(tǒng)100 提供期望的基本為靜止的離子束134 (例如，也被稱(chēng)為“斑束”或“筆束”)，其中工件掃描系統(tǒng)138通常沿著兩個(gè)相對(duì)于靜止的離子束大體上互相垂直的軸平移工件102。束電流探測(cè)系統(tǒng)140可被置于解析孔徑132和工件102之間。然而應(yīng)該注意，例如，帶狀束和批處理或其它類(lèi)型的終端站可被替換的使用，這也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。例如，系統(tǒng)100可包含靜電束掃描系統(tǒng)(未示出)，所述靜電束掃描系統(tǒng)可操作地沿著一個(gè)或更多個(gè)掃描平面相對(duì)于工件102掃描離子束104。因此，本發(fā)明范圍涵蓋任何被掃描或不被掃描的離子束104。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例性方面，離子注入系統(tǒng)100可包括離子注入系統(tǒng)和掃描設(shè)備，2005年 4月5日提交的共同共有的美國(guó)專(zhuān)利7135691文件所述的那樣，本文件的內(nèi)容在此以引用方式結(jié)合到本發(fā)明中。離子注入系統(tǒng)100也可包括其他系統(tǒng)，諸如，馬薩諸塞州的貝弗利(Beverly)的Axcelis科技公司生產(chǎn)的Optima HD掃描系統(tǒng)。圖2所示的是束電流探測(cè)系統(tǒng)200的簡(jiǎn)化的截面圖。發(fā)射度剖線測(cè)量器法拉第束電流探測(cè)系統(tǒng)200包括外殼230，輪廓法拉第杯202，解析縫204，所述解析縫204，例如位于輪廓法拉第杯202(例如，石墨)的前部大約0.88mm寬，185mm長(zhǎng)。保護(hù)屏蔽件2M可設(shè)置在具有屏蔽件解析縫226的束電流探測(cè)系統(tǒng)200的初始離子束201的前面，用于限制離子束214的離子擊打束電流探測(cè)系統(tǒng)200的外殼表面220。第一束部分213被允許通過(guò)輪廓法拉第杯202，所述輪廓法拉第杯202測(cè)量第一束電流。束214通過(guò)縫204和消除器212以形成第一離子束部分213。輪廓法拉第杯202位于縫204的下游，輪廓法拉第杯202其中包含縫208，其中所述縫208允許第一束部分213的第二束部分215從其中通過(guò)。輪廓法拉第杯202被構(gòu)造為測(cè)量與第一束部分213相關(guān)聯(lián)的第一束電流。角法拉第杯206位于輪廓法拉第杯202的下游，且被構(gòu)造為探測(cè)與第二束部分215相關(guān)的第二束電流。外殼面220，輪廓法拉第杯202和角法拉第杯206被配置為共同圍繞外殼面220的旋轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動(dòng)。靜電消除器212阻止電子穿過(guò)消除器平面，而僅允許高能的束離子穿過(guò)，這又實(shí)現(xiàn)了由法拉第系統(tǒng)200的輪廓法拉第杯對(duì)離子束電荷的準(zhǔn)確測(cè)量。大約0. 88mm寬、160mm 長(zhǎng)的后解析縫208被形成于輪廓法拉第杯202，并且角法拉第杯206設(shè)置于輪廓法拉第杯 202的下游。輪廓法拉第杯202和角法拉第杯206采集的電流總和除以寬度0. 88mm的孔徑寬度就是一維劑量率dl/dx或dl/dy。一般而言，被允許通過(guò)外殼縫204的總束通量的比例遠(yuǎn)大于被允許通過(guò)輪廓法拉第杯縫208的總束通量。在第一解析縫204的表面與后縫208 之間的軸向距離為40mm，這導(dǎo)致2X0. 88/40或44mrad或+/-1. 26度的角度不確定度。該測(cè)量結(jié)果是準(zhǔn)直孔測(cè)量的分辨率，但是不限制當(dāng)法拉第系統(tǒng)200使用更小角度增量掃頻時(shí)所述系統(tǒng)的差分分辨率。所得的測(cè)量結(jié)果是離子束的角度分布函數(shù)與+/-1. 26度的窗的卷積。盡管在此可能并不必要對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行反卷積，但是也可以將對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是公知的技術(shù)應(yīng)用于此?？刹捎每刂破?40確定作為在平面或3D空間中不同位置的擺動(dòng)角、第一束電流和第二束電流的函數(shù)的離子束發(fā)射度和角度。控制器240可以被用于使用這些測(cè)量結(jié)果以調(diào)整離子束。換句話說(shuō)，離子束輪廓信息可在基本“實(shí)時(shí)”的基礎(chǔ)上很容易地被獲取，以使監(jiān)控離子注入裝置的運(yùn)行的技術(shù)人員可以基于離子束輪廓進(jìn)行調(diào)整。束輪廓信息的快速更新使得這些調(diào)整可行，并且調(diào)整的作用在束輪廓上的效果必須被研究和重新評(píng)估。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道，不使用外殼230也可以制造束電流探測(cè)系統(tǒng)200。也就是說(shuō)，系統(tǒng)200可以包含具有細(xì)長(zhǎng)縫的板，其中細(xì)長(zhǎng)縫設(shè)置于板的轉(zhuǎn)動(dòng)中心。輪廓和角度法拉第杯都可以被替換為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的任何類(lèi)型的束電流探測(cè)器。所述板、電流束探測(cè)器和束角度探測(cè)器可被配置為共同圍繞所述板的轉(zhuǎn)動(dòng)中心旋轉(zhuǎn)。束電流探測(cè)系統(tǒng)可以用于，諸如由Axcelis科技生產(chǎn)的Optima HD掃描系統(tǒng)，如圖 1所繪制的系統(tǒng)。如圖2所示的束電流探測(cè)系統(tǒng)，可被安裝于機(jī)器臂系統(tǒng)、線性驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)或類(lèi)似的系統(tǒng)中，其中，例如，機(jī)器臂(未示出)引起束電流探測(cè)系統(tǒng)200沿垂直于縫204的第一方向進(jìn)行直線或掃描運(yùn)動(dòng)(掃描運(yùn)動(dòng))。轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)216可以與快得多的速率的掃描運(yùn)動(dòng)同步發(fā)生，用于在每次直線掃描中產(chǎn)生多次角度掃描。如示所示，第一束部分213被允許進(jìn)入輪廓法拉第杯202。被允許進(jìn)入角法拉第杯206的第二束部分，可以與電機(jī)位置同步地以每秒1000個(gè)樣品的頻率采樣，比照電機(jī)位置在10秒測(cè)量周期中產(chǎn)生束強(qiáng)度的4X 10，000個(gè)采樣陣列。所述陣列包含對(duì)應(yīng)于角度的角法拉第杯讀數(shù)和對(duì)應(yīng)于掃描位置的輪廓法拉第杯讀數(shù)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道各種其他的可以使用的采樣速率、測(cè)量周期、維度等，并且所述內(nèi)容不超出本發(fā)明的范圍，也不會(huì)以任何方式限制本發(fā)明的范圍。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖2所示的束電流探測(cè)系統(tǒng)200，被連接到如圖3和圖4所示的機(jī)器臂系統(tǒng)300的機(jī)器臂302。機(jī)器臂系統(tǒng)300是特殊用途的機(jī)器人，所述機(jī)器人使用，例如三個(gè)電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)縫204在χ和y方向上的運(yùn)動(dòng)。如圖3所示的驅(qū)動(dòng)臂步進(jìn)電機(jī)304使驅(qū)動(dòng)臂306在停止位500 (附圖5)、x掃描準(zhǔn)備位置600 (附圖6)和y掃描準(zhǔn)備位置1000 (附圖10)這三個(gè)位置間移動(dòng)。掃描步進(jìn)電機(jī)308(附圖4)使束電流探測(cè)系統(tǒng)掃過(guò)離子束302， 同時(shí)具有擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)曲柄313的DC伺服擺動(dòng)軸電機(jī)312在每次掃動(dòng)中轉(zhuǎn)動(dòng)束電流探測(cè)系統(tǒng) 200多次往復(fù)通過(guò)正負(fù)12度的區(qū)間。轉(zhuǎn)動(dòng)的擺動(dòng)軸圍繞著外殼縫204的中心。光學(xué)編碼器可附著于每一個(gè)傾斜軸314，316和318(例如x，y, ζ)以精確地確定束電流探測(cè)系統(tǒng)200 的位置。束電流探測(cè)系統(tǒng)傾斜平臺(tái)可提供高達(dá)3Hz的連續(xù)掃描，角度精度達(dá)到0.05度或更尚ο本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)知道，移動(dòng)束電流探測(cè)系統(tǒng)200的機(jī)器臂系統(tǒng)300可以是任何電-機(jī)械系統(tǒng)，例如，線性驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，皮帶/電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等。所述系統(tǒng)可以在水平或垂直方向上，以大約每次掃描10秒或更快的速率掃描束電流探測(cè)系統(tǒng)200。所述系統(tǒng)可以使機(jī)器臂系統(tǒng)300停止不足1秒以將系統(tǒng)300移動(dòng)離開(kāi)離子束302的路徑。附圖7、8和9示出了束電流探測(cè)系統(tǒng)200在第一方向(例如，水平方向)上的掃描運(yùn)動(dòng)被掃動(dòng)時(shí)的機(jī)器人臂系統(tǒng)300，該掃動(dòng)例如從180mm最大束直徑602的最左位置600、水平掃描中心位置800，連續(xù)地掃描至束直徑602的最右位置900。附圖10，11和12示出了當(dāng)束電流探測(cè)系統(tǒng)200在掃描運(yùn)動(dòng)中被掃動(dòng)時(shí)的機(jī)械臂系統(tǒng)300，例如，束電流探測(cè)系統(tǒng)200沿正交于第一方向的第二方向(例如，垂直)被掃動(dòng)至最高位置1000，通過(guò)工件直徑602的垂直掃描中心位置1100 連續(xù)地到達(dá)束半徑602的垂直掃描最低位置1200。χ χ'或y y'發(fā)射度是描述離子束密度I (x,x,)和I(y,y,)的兩個(gè)維度相空間示圖。 當(dāng)繪制χ-y拓?fù)涓袷綀D時(shí)，χ軸的單位往往是毫米或米，而y軸的單位是毫弧度或弧度。密度分布表示為等強(qiáng)度的等值線，與拓?fù)涞貓D中的海拔等高線相似。等值線間隔的選擇可定義為包含全部束比例的2-D直方圖或者其可以是強(qiáng)度比例的等值線間隔。從技術(shù)上，其應(yīng)該是封閉一定比例的總束的間隔。輻射繪圖的典型形狀是橢圓形。這是由于該圖的自然屬性，由于它體現(xiàn)了以近乎相同的速度(vz) —起運(yùn)動(dòng)的粒子的群或集合，所述速率具有分配至每個(gè)粒子的橫向速度(VX和vy)成分。橫向角的正切由發(fā)射度圖的垂直軸表示，而它們的空間位置χ或y由水平軸表示。再次參考圖3，例如，位于驅(qū)動(dòng)臂306的頂部的束電流探測(cè)系統(tǒng)200，以弧線穿過(guò)離子束214進(jìn)行掃動(dòng)，同時(shí)束電流探測(cè)系統(tǒng)200利用DC伺服擺動(dòng)軸電機(jī)312圍繞擺動(dòng)軸314 轉(zhuǎn)動(dòng)多次，以產(chǎn)生角度和位置上的同步掃描。如圖3-10所示，束電流探測(cè)系統(tǒng)200允許由外殼縫204和角法拉第杯縫210根據(jù)束電流探測(cè)系統(tǒng)200和作為時(shí)間函數(shù)的其給定位置和方向所選擇的離子束214的部分穿過(guò)。當(dāng)束電流探測(cè)系統(tǒng)200正被移動(dòng)時(shí)，束電流被輪廓法拉第杯202和角度法拉第杯210 隨著例如法拉第組件的角度和位置采樣。采樣頻率是1000赫茲，以獲得對(duì)應(yīng)于位置和角度的束強(qiáng)度的大的高分辨率陣列。結(jié)果數(shù)據(jù)陣列D(M)包括i行，j列。對(duì)于X發(fā)射度掃描， D(U)是包含第一解析縫204的中心的X位置列，Da,2)是包含縫204的平面的角度的列，Da, 3)是包含由輪廓法拉第杯202產(chǎn)生的束電流樣本的列，Da,4)是包含由角度法拉第杯210產(chǎn) 生的束電流樣本的列。數(shù)據(jù)陣列D(M)中包含的信息在下文中被演算和呈現(xiàn)以充分地體現(xiàn) 本發(fā)明的實(shí)用性。首先，對(duì)應(yīng)于X的束電流dl/dx的繪制通過(guò)對(duì)每一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)計(jì)算dl/dx的數(shù)值的 第一計(jì)算并繼而標(biāo)繪相對(duì)于對(duì)應(yīng)的X位置的結(jié)果值而產(chǎn)生。如果我們假定第一個(gè)縫204的 縫寬度是S，那么下述方程1表示束電流的每一個(gè)樣本的dl/dx值。
權(quán)利要求
1.一種離子束角度校準(zhǔn)和發(fā)射度測(cè)量系統(tǒng)，包括板，在所述板中具有細(xì)長(zhǎng)縫，其中細(xì)長(zhǎng)縫位于所述板的轉(zhuǎn)動(dòng)中心，用于使第一束部分在其中穿過(guò)；束電流探測(cè)器，位于所述板的下游，其中束電流探測(cè)器中具有允許第一束部分的第二束部分從中穿過(guò)的縫，其中束電流探測(cè)器用于測(cè)量與第一束部分相關(guān)的第一束電流；束角度探測(cè)器，位于束電流探測(cè)器的下游，用于探測(cè)與第二束部分相關(guān)的第二束電流；其中所述板、束電流探測(cè)器和束角度探測(cè)器被設(shè)置為共同圍繞所述板的轉(zhuǎn)動(dòng)中心旋轉(zhuǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的離子束角度校準(zhǔn)和發(fā)射度測(cè)量系統(tǒng)，其中控制器設(shè)置為計(jì)算作為擺動(dòng)角度的函數(shù)的離子束發(fā)射度以及離子束角度，第一束電流和第二束電流位于一平面中或三維空間中，其中，所計(jì)算的離子束發(fā)射度值和離子束角度值能夠被用于調(diào)整離子束。
3.如權(quán)利要求1所述的離子束角度校準(zhǔn)和發(fā)射度測(cè)量系統(tǒng)，其中束電流探測(cè)器和束角度探測(cè)器一起被包封于外殼之中，所述外殼的外殼前表面具有替代所述板的細(xì)長(zhǎng)縫；并且其中外殼的第一端被連接至可轉(zhuǎn)動(dòng)的掃描臂的第一端。
4.如權(quán)利要求2所述的離子束角度校準(zhǔn)和發(fā)射度測(cè)量系統(tǒng)，其中靜電消除器位于緊鄰在具有細(xì)長(zhǎng)縫的外殼前表面的下游的位置處，并被設(shè)置成用于防止電子橫穿所述消除器平
5.如權(quán)利要求1所述的離子束角度校準(zhǔn)和發(fā)射度測(cè)量系統(tǒng)， 其中，掃描臂設(shè)置成圍繞掃描臂軸轉(zhuǎn)動(dòng)；其中，掃描臂連接到轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)器驅(qū)動(dòng)臂；其中，掃描臂設(shè)置成通過(guò)掃描步進(jìn)電機(jī)被圍繞掃描臂軸驅(qū)動(dòng)；和其中，機(jī)器驅(qū)動(dòng)臂設(shè)置成通過(guò)驅(qū)動(dòng)臂步進(jìn)電機(jī)被圍繞驅(qū)動(dòng)臂軸驅(qū)動(dòng)。
6.如權(quán)利要求3所述的離子束角度校準(zhǔn)和發(fā)射度測(cè)量系統(tǒng)，其中可轉(zhuǎn)動(dòng)的掃描臂和可轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)臂共同形成了機(jī)器臂組件；和其中，機(jī)器臂組件被設(shè)置成沿垂直于縫的方向，以直線或掃描運(yùn)動(dòng)移動(dòng)外殼。
7.如權(quán)利要求3所述的離子束角度校準(zhǔn)和發(fā)射度測(cè)量系統(tǒng)，其中發(fā)射度剖線測(cè)量器法拉第系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作與直線或掃描運(yùn)動(dòng)同時(shí)進(jìn)行。
8.如權(quán)利要求1所述的離子束角度校準(zhǔn)和發(fā)射度測(cè)量系統(tǒng)，進(jìn)一步包括與擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)曲柄連接的DC伺服擺動(dòng)電機(jī)；其中擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)曲柄連接至外殼并在負(fù)12度至正12度之間轉(zhuǎn)動(dòng)所述外殼表面。
9.如權(quán)利要求1所述的離子束角度校準(zhǔn)和發(fā)射度測(cè)量系統(tǒng)，其中，組合的測(cè)量生成2個(gè) 3-D 輪廓，I (χ, χ，)和 I (y, y，)和 4 個(gè) 2-D 輪廓 I (χ)，I (x，)，I (y)和 I (y，)。
10.如權(quán)利要求1所述的離子束角度校準(zhǔn)和發(fā)射度測(cè)量系統(tǒng)，其中，每一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的束電流由下述公式定義
11.如權(quán)利要求1所述的離子束角度校準(zhǔn)和發(fā)射度測(cè)量系統(tǒng)，其中，樣本之間的X間隔為Axi = Dij2-Di^lj2 其中，Axi為樣本之間的χ間隔；Di,2是所得到的具有i行和2列的數(shù)據(jù)陣列；和Di-^2是所得到的具有i_l行和2列的數(shù)據(jù)陣列。
12.如權(quán)利要求1所述的離子束角度校準(zhǔn)和發(fā)射度測(cè)量系統(tǒng)，其中，在樣本之間近似的總束電流為
13.如權(quán)利要求1所述的離子束角度校準(zhǔn)和發(fā)射度測(cè)量系統(tǒng)，其中，被測(cè)量的包含在束中的總電流為
14.如權(quán)利要求1所述的離子束角度校準(zhǔn)和發(fā)射度測(cè)量系統(tǒng)，其中，包含在矩陣Du中的電流樣本使用如下所示的方程4中的總電流進(jìn)行規(guī)范化
15.如權(quán)利要求1所述的離子束角度校準(zhǔn)和發(fā)射度測(cè)量系統(tǒng)，其中，來(lái)自角度法拉第樣本的規(guī)范化電流(Inorm)為
16.如權(quán)利要求1所述的離子束角度校準(zhǔn)和發(fā)射度測(cè)量系統(tǒng)，其中，所述離子束角度校準(zhǔn)和發(fā)射度測(cè)量系統(tǒng)能夠整個(gè)地被從離子束撞擊所選定工件的路徑移出；并且所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括線性致動(dòng)器、線性驅(qū)動(dòng)器以及齒輪與齒條驅(qū)動(dòng)裝置。
17.一種用于相對(duì)于離子束平面來(lái)測(cè)量和校準(zhǔn)工件的表面平面的系統(tǒng)，包括 具有傳感器頭平面的傳感器組件；其中，傳感器組件包括外殼，所述外殼設(shè)置有具有細(xì)長(zhǎng)縫的表面，并在所述縫的上游處具有靜電消除器；位于靜電消除器上游的輪廓法拉第杯，被設(shè)置成測(cè)量在X和Y軸上的束輪廓； 其中輪廓法拉第杯具有后縫，所述后縫允許部分的離子束穿過(guò)后縫進(jìn)入角度法拉第杯；其中傳感器頭平面和測(cè)量平面是一致的，并且離子束發(fā)射度被沿著傳感器頭平面來(lái)測(cè)量。
18.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中相對(duì)于工件平面的離子束發(fā)射度測(cè)量包含I(X， X，)，I (y，y，)，I (χ)，I (X，)，I (y)，I (y，)的獨(dú)立輪廓；并且其中，I(x，x’ )和 I(y，y’ )為 3-D 輪廓； 其中，I (χ)，I (χ’)，I (y)，I (y’)項(xiàng)為 2-D 輪廓。
全文摘要
一種離子束角度校準(zhǔn)和發(fā)射度測(cè)量系統(tǒng)(200)，包括其中具有細(xì)長(zhǎng)縫(204)的板，其中細(xì)長(zhǎng)縫位于板的轉(zhuǎn)動(dòng)中心，并用于使第一束部分(213)在其中穿過(guò)。束電流探測(cè)器(202)位于板的下游，其中束電流探測(cè)器包括縫(208)，用于使第一束部分的第二束部分(215)從中穿過(guò)，其中束電流探測(cè)器用于測(cè)量與第一束部分相關(guān)的第一束電流。束角度探測(cè)器(206)位于束電流探測(cè)器的下游，用于探測(cè)與第二束部分相關(guān)的第二束電流。所述板、束電流探測(cè)器和束角度探測(cè)器被設(shè)置為共同圍繞所述板的轉(zhuǎn)動(dòng)中心旋轉(zhuǎn)。
文檔編號(hào)H01J37/244GK102292791SQ201080005104
公開(kāi)日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2010年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月22日
發(fā)明者保羅·艾德, 多諾萬(wàn)·貝克爾, 布賴(lài)恩·弗瑞爾, 杰弗里·萊丁, 愛(ài)德華·艾伊斯勒, 羅納德·博爾納, 羅納德·霍納, 西奧多·斯米克, 馬克·朗伯, 馬文·法利, 高尾坂瀨 申請(qǐng)人:艾克塞利斯科技公司