二维束密度量测的方法及其装置的制作方法

专利名称：二维束密度量测的方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种二维束#度量测的方法及其装置。
背景技术：
离子植入(Ion implantation)是用于将变更特性的杂质引入各种基 板的标准技术。在离子源中离子化所要杂质材料，加速离子以形成具有指 定能量的离子束且在基板的前表面处导向离子束。 一常见实例为经由诸如 硼、砷等的杂质的植入的半导体材料的电导率的改变。离子束中的高能离 子穿透至半导体材料的主体中且嵌入至半导体材料的晶格中以形成具有所 要传导率的区域。
离子植入器(ion implanter)通常包括用于将气体或固体材料转换成 离子化等离子体的离子源，经由使用沿用已久的离子束提取电极而自此离 子源提取良好界定的离子束。离子束可经质量分析以消除非所要的离子种 类，经加速至所要能量且导向至目标平面上。可藉由离子束扫描，藉由目 标移动或藉由离子束扫描与目标移动的组合而将离子束分布于目标区之 上。离子束可为具有长维度以及短维度的点离子束或带离子束。长维度可 至少与基板一样宽。
将所要密度的杂质引入基板对确保所形成的半导体设备在规范内操作 是重要的。 一可能影响至基板中的剂量的因素为离子束内的离子束电流分 布。因此，已开发出现有习知的离子束电流密度量测系统。 一现有习知的 离子束电流密度量测系统经由离子束而在固定方向上转译一种剖面仪感测 器(profiler sensor )(例如，如此项技术中已知的法拉第感测器(Faraday sensor ))。测得的离子束电流可与行进(traveling)剖面仪感测器的已知位 置相关以提供离子束的一维离子束电流分布。此现有习知的方法的缺点为 其仅限于(例如)在行进剖面仪感测器的行进方向上的一维离子束电流密 度量测。
另 一现有习知的离子束电流密度量测系统能够藉由添加多个像素至离 子束感测器而在二维中量观，j离子束电流密度分布。多个像素中的每一者操 作为离子束电流感测器，且^一实施例中，在一行进剖面仪感测器上可存 在两行偏移像素，每行约六个像素。行进剖面仪具有使用较少像素来得到 大面积上的离子束密度的优点，而对于相同数目的像素而言， 一组静止像 素具有大大降低的空间解析率。然而，此方法的缺点为额外像素的成本以
5及复杂性与用于每一像素的相关联的布线。另外，像素以及相关联的布线 需要离子植入器的区中的空间，其中存在此空间的额外费用。举例而言，在 进行量测之后在处理腔室外转译该行进剖面仪感测器可能是有益的。该处 理腔室中的相关联的开口可能不足够大以许可大量像素以及相关联的布线 耦接至行进剖面仪感测器。
因此，在此项技术中存在对用于在二维中量测离子束密度的新的以及 改良的离子束密度量测系统的需要。

发明内容
根据本发明的第一态样，提供一种束密度量测系统。束密度量测系统
包括遮罩以及束感测器。束感测器在束的行进方向上位于遮罩下游。束感
测器经组态以感测该束的强度且束感测器具有长维度以及短维度。束密度
量测系统更包括致动器，此致动器相对于束感测器而转译遮罩，其中随着
相对于束感测器而转译遮罩，遮罩阻断来自束感测器的束的至少一部分，且 其中与遮罩相对于束感测器的位置的改变相关联的强度的测得值表示该束
在束感测器的长维度所界定的第一方向上的束密度分布。
根据本发明的另一态样，提供一种装置。此装置包括经组态以产生一 种束的束产生器以及束密度量测系统。束密度量测系统包括遮罩以及束感 测器。束感测器在该束的行进方向上位于遮罩下游。束感测器经組态以感 测该束的强度且束感测器具有长维度以及短维度。束密度量测系统更包括 致动器，此致动器相对于束感测器而转译遮罩，其中随着相对于束感测器 而转译遮罩，遮罩阻断来自束感测器的束的至少一部分，且其中与遮罩相 对于束感测器的位置的改变相关联的强度的测得值表示该束在束感测器的 长维度所界定的第一方向上的束密度分布。
根据本发明的又一态样，提供一种方法。此方法包括提供在一种束的 行进方向上位于遮罩下游的束感测器，束感测器具有长维度以及短维度；相
对于束感测器而转译遮罩以使得遮罩阻断来自束感测器的该束的至少一部
分；以及对于遮罩相对于束感测器的不同位置以束电流感测器来量测该束 的强度，其中与遮罩相对于束感测器的位置的改变相关联的强度的测得值 表示该束在束感测器的长维度所界定的第一方向上的束密度分布。


为了更佳地理解本揭露案，参看随附图式，其中 图1A是根据本发明的实燕例的包括束产生器以及束密度量测系统的装 置的简化示意图。
图1B是与图1A—致的示意图，其中装置为离子植入器。图2是与本发明的实施例一致的包括离子束电流密度量测系统的离子
植入器的一实施例的示意图。
图3是用于图1B的离子束电流密度量测系统中的遮罩的主视图。 图4是相对于束电流感测器处于第一位置中的图3的遮罩的主视图。 图5(A)-(D)是相对于束电流感测器处于第二位置中的图3的遮罩的主视图。
图6是相对于束电流感测器处于第三位置中的图3的遮罩的主视图。 图7是作为图3的遮罩的水平遮罩位置的函数的束电流的曲线。 图8是作为与图3的遮罩一致的遮罩的遮罩位置的函数的束电流的更 详细曲线。
图9是用于判定垂直的束电流密度剖面的操作的流程图。 图IO是入射于多个束电流感测器上的带离子束的横截面的示意图。 图11是图IO的带束的束电流对水平位置的曲线。 图12说明图IO以及图11的带束分布的在水平以及垂直方向上的束电 流密度分布的曲线。
图13是入射于束电流感测器上的点束的横截面的示意图。
图14是图14的整个点束的束电流对垂直位置的曲线。
图15是图14的点束的束电流对水平位置的曲线。
图16说明图14以及图15的点束分布的在水平以及垂直方向上的束电
流密度分布的曲线。
图17是点束的束电流密度的例示性二维映射的图表。
图18是遮罩的相关联的#直位置的不同的水平束电流密度分布的多个曲线。
图19是具有第一遮罩以及束电流感测器位置的离子束电流密度量测系 统的第一实施例。
图2 0是具有第二遮罩以及束电流感测器位置的离子束电流密度量测系 统的第二实施例。
图21是具有第三遮罩以及束电流感测器位置的离子束电流密度量测系 统的第三实施例。
图22至图25说明与本发明一致的遮罩的额外实施例。
100:装置 102:
104:束 120:
124:使用者介面系统 130:
132:机器可读媒体 140:
142:离子束感测器 150:
152:连接杆 156:
7
离子束产生器
控制器
处理器
离子束密度量测系统
遮罩
致动158:
172:
202:
220:
224:
228:
240:
240b
242:
302a
302c
320
328
800
902
906
910
914
1006
1008
基板平面 170
转译路径/转译方向 200
离子束产生器 204
离子源 222
质量分析器 226
扫描器 230 离子束电流密度量测系统 240a 离子束电流密度量测系统 240c
离子束电流感测器 302:
位置 302b 位置 、304
离子束电流感测器 322
离子束阻挡器 700
曲线 900
操作 904
操作 908
操作 912
操作 916
离子植入器 离子植入器 离子束
提取电极组/提取电极 解析孔
角度校正器磁体 离子束电流密度量测系统 离子束电流密度量测系统
直外边缘/后边缘 位置
直外边缘/前边缘
离子束电流感测器
曲线
流程图Af喿作
操作
操作
操作
操作
带离子束
垂直离子束电流密度分布/垂直离子束电流密度剖面
1100:曲线1102:,泉
1020:离子束电流感测器/第--离子束电流感测器1022:离子束电流感测器1024:离子束电流感测器
1026:离子束电流感测器1028:离子束电流感测器
1030:离子束电流感测器1032:离子束电流感测器
1202:曲线1204:曲线
1206:曲线1302:离子束电流感测器
1306:点离子束1400:曲线/剖面
1500:曲线/剖面1602:曲线
1604:曲线1606:曲线
1700:二维映射1702:第一离子束电流范围
1704:第二离子束电流范围1706第三离子束电流范围
1708:第四离子束电流范围1802曲线
1804:曲线1806曲线
1808:曲线1810曲线
1902:行进剖面仪感测器2200遮罩2202:垂直外边缘2204:有角度狭槽
2300:遮罩2302:垂直外边缘
2304:有角度狭槽2400:遮罩
2402:外边缘2404:第二特征
2500:遮罩2502:外边缘
2504:第二特征2506:矩形开口
2508:矩形开口HI:点离子束的高度
L:长维度m3:斜率
Sl:间距S2:间距
S3:间距W:短维度/宽度
X:轴/方向Y:轴/方向
Yl:点Y2:点
Z:轴/方向△ X:距离
△ 额外垂直距离e:锐角
具体实施方式
、
图1A说明与本发明的实施例一致的包括离子束产生器102以及离子束 密度量测系统140的装置100的方块图。离子束产生器102可包括各种类 型的组件以及系统以产生一种束104。束可包括(但不限于)离子束、光束、 电子束以及中性粒子束。
离子束密度量测系统140可包括遮罩(shield) 150 、致动器 (actuator) 156、离子束感测器142以及控制器120。遮罩150可由多种材 料制造以便选择性地阻断该束104。致动器156可包括一或多个马达、驱动 机构、机械连杆以及如此项技术中已知的任何其他组件。致动器156可藉 由转译(translate)遮罩150、离子束感测器142或两者的某种组合来相对 于离子束感测器142而转译遮罩150。在一实施例中，致动器156可沿转译 路径172而转译遮罩且致动器156可经由如图1中所说明的连接杆152而 耦接至遮罩150。
离子束感测器142在束104的行进方向上位于遮罩150下游。离子束 感测器142经组态以感测入射于其上的特定束104的强度。因此，离子束 感测器142可随束104的类型而不同。举例而言，离子束感测器1"可在 束104为离子束时为诸如法拉第感测器的离子束电流感测器。离子束感测 器142亦可在束104为光束时为诸如光侦测器的光感测器，在束104为中 性粒子束E^为中:生粒，侦测，等。、, 、，
脑或通用电脑的网络。控制器120可包括处理器130以及机器可读媒体132。处理器130可包括此项技术中已知的一或多个处理器，诸如自英特尔公司 (Intel Corporation)市售的彼等处理器。机器可读媒体132可包括一或 多种才几器可读卡者存汷某体，"i者^口随才几存取i己忆体(random—access memory, RAM )、动态RAM ( dynamic RAM, DRAM )、磁碟(例如，软性磁碟以及硬碟机)、 光碟(例如，CD-ROM)及/或可储存用于执行的指令的任何其他设备。控制 器120亦可包括其他电子电路或组件，诸如特殊应用集成电路(a卯lication specific integrated circuit),其他硬连线或可程序化电子设备、离散 元件电路等。控制器120亦可包括通信设备。控制器120可自装置100的 任何种类的系统以及组件接收输入资料以及指令且提供输出信号以控制该 装置100的组件。
装置100亦可包括使用者介面系统(user interface system) 124。 使用者介面系统124可包括(但不限于)诸如触控荧幕、键盘、使用者指 向设备、显示器、印表机等的设备以允许使用者输入命令及/或资料，及/ 或经由控制器120来监视该装置100。
转至图1B，说明与图1A—致的示意图，其中装置100为离子植入器 170。在本文中结合具有离子束电流密度量测系统240的离子植入器来进一 步描述本发明。然而，本发明'可用以感测任何类型的离子束的离子束密度 分布。因此，本发明不限于本文中所述的特定实施例。类似地标记类似于 图1A的组件的图1B的组件且因此为清楚起见在本文中省略任何重复描述。
离子束产生器102可为经组态以产生离子束204的离子束产生器202。 离子束电流密度量测系统240可包括离子束电流感测器242以量测离.子束 204的离子束电流。传送至工件的离子束204可基于植入器170的特定束线 (beamline)的架构而为点离子束或带离子束。点离子束可为不具有扫描器 的固定或静止点离子束。或者，可由离子束产生器202的扫描器来扫描点 离子束以提供经扫描的点离子束，此经扫描的点离子束在一些情况下亦可 被称作经扫描的带离子束。离子束204亦可为真有至少与待植入的工件一 样宽的长维度的带离子束。离子束204亦可为任何类型的带电粒子束，诸 如高能离子束。
遮罩150可由包括(但不限于)石墨、硅或硅涂布的金属的多种材料 来制造以便选择性地阻断离子束204。离子束电流感测器242经组态以感测 该离子束204的离子束电流且在一实施例中可为如此项技术中已知的法拉 第感测器。
在操作中，致动器156可提供机械力以相对于离子束电流感测器242 而转译遮罩150。在一实施例中，致动器156可沿转译路径172而转译遮罩 150。离子束电流感测器242可在离子束204的行进方向上位于遮罩150下 游。如本文中所使用，"下游"以及"上游"在离子束传送的方向上被提及。
10在一实施例中，转译路径172可在基板平面158中，将在将离子束204植 入至基板中期间在基板平面158处支撑基板(未说明)。基板平面158可用 以界定座标系统，其中原点在经定位用于基板平面158中离子植入的基板 的中心处，X轴是水平的且在基板平面158中，Y轴是垂直的且在基板平面 158中，且Z轴在离子束204的行进方向上垂直于基板平面158。
随着沿转译路径172而转译遮罩，遮罩150经组态以阻断来自离子束 电流感测器242的离子束204的至少一部分。离子束电流感测器242可经 设计以在任何位置(X或Y)处量测总离子束电流。遮罩150可以随着沿转 译路径172来转译遮罩该遮罩的一部分阻断来自离子束204的离子束电流 感测器242的一不同部分的方式而移动。与遮罩150沿转译路径172的位 置的改变相关联的离子束电流的测得值表示离子束204在被遮罩150沿转 译路径172的运动阻断或未阻断的离子束电流感测器区中的离子束电流密 度分布。
离子束电流感测器242可具有长维度以及短维度。长维度以及短维度 可由感测器自身界定。或者，长维度以及短维度可由遮罩(未说明)中的狭 槽来界定，遮罩位于具有与遮罩类似的维度的较大离子束电流感测器上游。 在一实施例中，感测器242的，维度可在Y方向上对准且转译方向172可 在X方向上，以使得离子東ik密度量测系统240可提供离子束在Y方向 上的离子束电流密度分布。在另一实施例中，感测器242的长维度可在X 方向上对准且转译路径172可在Y方向上，使得离子束电流密度量测系统 240可提供离子束在X方向上的离子束电流密度分布。图1的离子束感测器 142亦可类似地具有长维度以及短维度。
转至图2，说明与本发明的实施例一致的包括离子束电流密度量测系统 240的离子植入器200的方块图。许多其他离子植入器将为熟习此项技术者 所已知的且图2的实施例仅藉由实例而提供且并不意欲为限制性的。类似 地标记类似于图1B的组件的图2的组件且因此为清楚起见在本文中省略任 何重复描述。离子植入器200可包括离子源220、提取电极组(extraction electrode set) 222、质量分析器(mass analyzer) 224、解析孑L (resolving aperture) 226、扫描器228以及角度校正器f兹体230。
离子源220可产生离子且可包括离子腔室以及含有待离子化的气体的 气体箱。可将气体供应至离'子腔室，气体待在离子腔室处经离子化。可自 离子源220提取因此形成的离子。提取电极222以及提取电源可加速来自 离子源的离子。如由控制器120来控制，提取电源可为可调的。离子源的 构造以及操作是熟习此项技术者所熟知的。
质量分析器224可包括一解析磁体，此解析磁体偏转离子以使得所要种 类的离子通过解析孔226且非所要的种类不通过解析孔226。在一实施例中，质量分析器224可使所要种类的离子偏转90度。扫描器228可位于解析孔 226下游以在至少一方向上扫描离子束。如此项技术中已知，扫描器228可 为静电扫描器或磁扫描器。
角度校正器磁体230可偏转所要离子种类的离子以将来自扫描器228
的发散离子束转换至具有大体平行离子轨道的近似准直的离子束。此离子 束204可被称作经扫描的点离子束或经扫描的带离子束。在一实施例中， 角度校正器磁体230可使所姜'离子种类的离子偏转45度。
离子束电流密度量测系统240的致动器156、遮罩150以及离子束电流 感测器242可位于离子植入器200的终端台(end station)中。终端台可包 括此项技术中已知的其他组件，诸如支撑晶圓的压板以及以所要方式来驱 动压板以及因此驱动该晶圓的压板驱动系统。
图3是可利用于离子束电流密度量测系统240中的遮罩150的主^L图。 其他遮罩实施例是可能的且仅藉由实例来说明遮罩150且并不意欲为限制 性的。在正Z方向上(亦即，在离子束204的下游方向上)观察遮罩150。 遮罩150可为阻断离子束204的任何元件且可由包括(但不限于)石墨、 硅以及硅涂布的金属的多种材料来制造。
遮罩150可具有第一待征以及第二特征，其中第二特征具有作为第二 特征的位置的函数的距第一特征的可变间距。在图3的实施例中，第一特 征可为与转译路径172成正交角地定向的直外边缘304，且第二特征可为与 转译路径172成非正交角地定向的直外边缘302。归因于作为边缘302上的 位置的函数的每一边缘304、 302之间的可变间距，外边缘304以及302在 边缘302上的位置302a处具有间距Sl,在边缘302上的位置302b处具有 间距S2，且在边缘302上的位置302c处具有间距S3。在其他遮罩实施例 中，外边缘302、 304可能不是直的。另外，外边缘302、 304可相对于彼 此成锐角6地定向。在一实施例中，边缘302与304之间的角度e可在约 20度与45度之间。
多个离子束电流感测器320、242以及322可在正Z方向上位于遮罩150 下游。离子束电流感测器242可具有长维度L以及短维度W。长维度L可在 Y方向上对准。在一实施例中，多个离子束电流感测器320、 242以及322 可为法拉第感测器，诸如位于离子束阻挡器328中的剂量法拉第取样杯。
图4说明相对于离子束电流感测器242处于第一位置中的图3的遮罩 150的主视图。可在负X方向上转译该遮罩150以使得遮罩150的与转译路 径172正交的外边缘304为前边缘且另一外边缘302为后边缘。遮罩150 沿转译路径172的转译可为连续的或以离散步骤来进行。当一前(leading) 边缘304处于位置X0时，遮罩150可完全阻断来自离子束电流感测器242 的离子束204。图5说明相对于离子束电流感测器242处于第二位置中的图3的遮罩 的主视图。与图4的第一位置相比，已转译该遮罩150达距离AX以使得前 边缘304现处于位置-Xl。由于已知距离AX且已知遮罩150的几何形状， 因此可自方程式(1)判定离子束电流感测器242的未遮蔽区的Y位置的对 应改变或AY。
<formula>formula see original document page 13</formula>
在方程式(l)中，AX为遮罩150沿X方向的位置的改变，且e为边 缘304与302之间的角度。
图6说明相对于离子束电流感测器242处于第三位置中的图3的遮罩 的又一主视图。与图5的第二位置相比，已转译该遮罩达类似距离AX以使 得前边缘304现处于位置-X2。因此，遮罩150的后(trailing)边缘302未 遮蔽离子束电流感测器242的额外垂直距离AY。因此，>^见离子束的位置以 及高度而定，与先前位置相比，可由离子束电流感测器242来感测离子束 的较大部分(在垂直方向上)。可继续转译该遮罩150直至后边缘302不阻 断来自离子束电流感测器242的离子束的任何部分。
因此，随着在负X方向上转译该遮罩150,离子束电流感测器242的遮 蔽区改变。归因于边缘302的离子束电流感测器的遮蔽区的改变导致藉由 离子束电流感测器242的测得离子束电流的改变，可利用此等改变来判定Y 方向上的垂直离子束电流密度分布，此由于离子束电流感测器242的长维 度L在Y方向上对准。
图7说明作为用于遮罩150的不同水平X位置的遮罩位置的函数的由 离子束电流感测器242量测的离子束电流的曲线700。X座标对应于遮罩150 的前边缘304的位置。随着在负X方向上转译前边缘，前边缘在其快要到 达X1位置时阻断来自离子束感测器242的离子束。因此，由离子束电流感 测器242感测的离子束电流迅速下降直至在位置XI处其到达0附近。由离 子束电流感测器量测的离子束电流保持于约0直至后边桑彖302开始未遮蔽 离子束电流感测器242的一区(离子束的一部分导向此区)为止。此在位 置XO与 XI之间的中途附近发生。后边缘302未遮蔽离子束电流感测器 242中的更多部份且量测较大量的总离子束电流直至前边缘到达位置 X3 附近，其中现由离子束电流感测器242量测离子束的总高度。
图8是作为遮罩X位置的函数的离子束电流的曲线800，其说明随着在 负X方向上转译该边缘302而与未遮蔽离子束感测器242的边缘302相关 联的测得的离子束电流的部分。在图8的实例中，标绘出等距X位置处的 总离子束电流。因此，测得的离子束电流的改变率直接影响曲线800的斜 率。 一般而言，曲线800的斜率愈大，可归因于离子束电流感测器的特定Y 区域的离子束电流愈高。与临限值相比的过大斜率(例如，X位置X5与-X4之间的斜率m3)可指示离子束在与遮罩的X位置相关联的特定Y区域 中的"热点"。若Y方向上的测得离子束电流密度的部分超过临限值，则离 子束电流密度量测系统的控制器可采取校正行动。校正行动可包括防止至 基板中的离子植入。若测得离子束电流密度的部分超过临限值，则所得剂
量率可高于可接受的剂量率。
图9是与实施例一致的随着在X方向上转译遮罩而判定Y方向上的垂 直的离子束电流密度的操作的流程图900。在此情况下，离子束电流感测器 可使其长维度定向于Y方向上(见图3中的离子束电流感测器242作为实 例)。在操作开始902时，在X方向上将遮罩转译至初始X位置904。遮罩 沿转译路径的转译可为连续的或以离散步骤来进行。
可接着由离子束电流感测器来量测906在此初始遮罩位置处的Y方向 上的离子束电流(IOO )。若遮罩在初始位置处完全阻断来自离子束电流感 测器的离子束，则在一些实施如j中初始离子束电流可约为零。
可接着在X方向上将遮罩转译至下一 X位置(X +厶X) 908。可接着 在此新X位置处量测Y方向上的离子束电流。Y方向上的离子束电流等于初 始离子束电流量测U(Y))加上与被遮罩的特征遮蔽或未被遮蔽之区的改 变(AY)相关联的任何额外电流量测。举例而言，随着由离子束电流感测 器242转译该遮罩150的有角度的外直边缘302，可由离子束电流感测器 242感测离子束的未被边缘302遮蔽的额外部分。
可接着回应于位置之间的测得离子束电流的改变或I(Y + AY) -I(Y) 而计算离子束电流密度。详言之，可由方程式(2)给出离子束电流密度， 其中K为关于特定遮罩实施例以及离子束电流感测器的几何形状的常数。
(2) J(Y) = K * I(Y + AY) - I(Y)。
在方程式(2)中，J(Y)为对于特定范围的Y值的离子束电流密度。K 为关于遮罩以及离子束电流感测器的特定几何形状的常数，且1(丫+ AY)-I(Y)为随着由离子束电流感测器转译遮罩的特定特征(例如，遮罩150的 边缘302 )而测得的离子束电流的改变。对于具有图3的遮罩150遮罩以及 具有宽度W的离子束电流感测器242的系统几何形状，可将方程式(2)表 达为方程式(3)。
(3) J(Y) = 2W(AI(Y))/ ((AX) (AY))
在方程式(3)中，W为如图5中所说明的离子束电流感测器242的宽 度，AI(Y)为离子束电流自在遮罩的特征(例如，边缘302 )的先前Y位置 处的先前量测的改变，AX为遮罩已在X方向上自最后量测转译的距离，且 △ Y = (AX)(tan 6)，如在方程式(1)中详述且在图5中说明者。.
若离子束电流感测器的未被遮罩的特征遮蔽或被遮蔽的区的当前Y长 度小于离子束电流感测器的高度，则继续越过离子束电流感测器的宽度来转译遮罩(步驟914)。若当前Y长度变得大于离子束电流感测器的高度，则 操作结束(916)。可利用判定Y方向上的垂直离子束电流密度的图9的才喿作 (900)用于不同的离子束。图9的操作亦可与判定X方向上的水平离子束电 流密度的其他操作组合以产生X与Y方向上的离子束电流密度值的二维离 子束电流剖面映射。
图10说明与本发明一致的离子束电流密度量测系统的带离子束1006 以及多个离子束电流感测器的前视横截面图。在图10的实施例中，说明七 个离子束电流感测器1020、 1022、 1024、 1026、 1028、 1030以及1032，尽 管可利用一或多个离子束电流感测器。为说明的清楚起见，自图10省略遮 罩150。离子束电流感测器1020、 1022、 1024、 1026、 1028、 1030以及1032 中的每一者可固定于特定X位置处。随着沿转译路径172而将遮罩150转 译以经过每一离子束电流感测器，可藉由与图9中所详述的操作一致的方 法来为每一感测器1020、 10 2、 1024、 1026、 1028、 1030以及1032形成Y 方向上的垂直离子束电流密度分布。举例而言，可为感测器1020形成Y方 向上的垂直离子束电流密度分布1008 [1(y) 5)位置X3],以此类推可为每 一其他感测器1022、 1024、 1026、 1028、 1030以及1032在其各别X位置 处形成Y方向上的垂直离子束电流密度分布。
除每一离子束电流感测器的垂直离子束电流密度剖面之外，亦可如图 11中所说明来形成带离子束1006的离子束电流对X位置的曲线1100。可 藉由在X方向上将行进剖面仪感测器(例如，如此项技术中已知的行进剖 面仪法拉第感测器)转译穿过带离子束1006的长维度来形成曲线1100。当 形成X方向上的离子束电流密度分布曲线1100时，遮罩150可远离离子束 电流感测器而定位以不阻断离子束的任何部分。
以总水平离子束电流密度分布曲线1100以及垂直离子束电流密度剖 面，可(例如)由控制器120形成X以及Y方向上的离子束电流密度的二 维映射。图12说明一形成此映射的方式。可自图11的曲线IIOO来确定每 一 X位置处的总离子束电流。可接着藉由将特定X位置处的总离子束电流
分割成特定的垂直离子束电流密度剖面来使总离子束电流根据各别的垂直 离子束电流剖面而分布在Y轴附近。举例而言，如曲线1100上的点1102所 说明，第一离子束电流感测器1020的 X3位置处的总离子束电流可为I,。 可接着以垂直离子束电流密度剖面1008来分割此总离子束电流Ii以获得曲 线1202。类似地，可藉由以离子束电流感测器1022的相关联的垂直离子束 电流密度剖面来分割 X2位置处的总离子束电流以形成曲线1204,以此类 推可对于具有相关联的离子束电流感测器的每一 X位置形成曲线。可接着 藉由线性内插法来计算额外的曲线，例如，可使用线性内插法而自曲线1202 以及1204来计算曲线1206。
15图13说明与本发明一致的离子束电流密度量测系统的点离子束1306 以及离子束电流感测器1302的前祸L横截面图。为说明的清楚起见，自图13 省略遮罩150。随着沿转译路径172而将遮罩150转译以经过离子束电流感 测器1302,可藉由与图9中所详述的操作一致的方法来形成Y方向上的垂 直离子束电流密度分布。举例而言，可如图14的曲线1400所详述来形成Y 方向上的垂直离子束电流密度分布。随着将遮罩转译以经过离子束电流感 测器，可藉由越过离子束电流感测器1302而扫描整个点离子束来形成曲线 1400以使得所得曲线1400为整个点离子束的平均Y分布。点离子束的扫描 的速度可比遮罩的转译的速度快得多。点离子束的高度H1亦可由控制器120 自曲线1400确定为两个点Yl与Y2之间的距离。点Yl以及Y2亦表示点离 子束沿Y方向的垂直定位。
图15说明水平离子束剖面沿X方向的曲线1500。可藉由在X方向上将 行进剖面仪感测器转译以穿过整个点离子束1306来形成曲线1500,且遮罩 150远离离子束电流感测器1302而定位以不阻断点离子束1306的任>阿部 分。
图16说明在X与Y方向上标绘的离子束电流的曲线1602、 1604、 1606。 在一情况下，可藉由自图15的曲线1500来确定X1位置处的总离子束电流 以及如图14的曲线1400所详述以点离子束1306的垂直离子束电流剖面而 分割该总离子束电流来形成曲线1602。类似地，可藉由分别以同一曲线1400 而分割X2以及X3位置处的总离子束电流来形成曲线1604以及1606。以此 方式，可形成点离子束1306的X以及Y方向上的离子束电流密度的二维映 射。
形成离子束电流密度的二维映射的另一方式为乘两个矩阵。第一矩阵 可为N列xi行矩阵[N x 1],其具有N列不同的Y位置以及与每一Y位置 相关联的一行离子束电流。举例而言，图14说明不同的Y位置与每一 Y位 置的相关联的离子束电流的曲线1400。笫二矩阵可为1列xM行矩阵[l x M]，其具有相关联的X位置的1列不同的离子束电流。此等两个矩阵的相 乘可得到N列xM行[N x M]矩阵，其表示点离子束1406的在X以及Y方向 上的离子束电流密度的二维映射。在一实施例中，控制器120可执行此等 计算以提供X以及Y方向上的离子束电流密度的二维映射。
图17说明点离子束的离子束电流密度的例示性二维映射1700，其可自 类似于图14以及图15的剖面1400以及1500判定的垂直以及水平剖面来 计算。区域1702表示第一离子束电流范围，区域1704表示第二离子束电 流范围，区域1706表示第三离子束电流范围,且最后区咸1708表示第四 离子束电流范围。离子束电流第一范围1702可大于第二范围1704，第二范 围1704又可大于第三范围1706,第三范围1706又可大于第四范围1708。尽管为清楚起见说明四个离子束范围，但离子束电流密度的二维映射可视 选定的范围以及测得的离子束电流而具有任何的多个范围。
替代随着越过离子束电流感测器扫过整个点离子束而量测离子束电流
感测器中的总电流以达成一诸如图14的曲线1400的垂直分布曲线以及一 诸如图15的曲线1500的水平分布曲线且接着计算离子束电流密度的二维 映射，可如图18中所详述而形成X方向上的多个离子束电流分布。
图18说明遮罩150的各种Y位置的不同的水平X离子束电流剖面的多 个曲线1802、 1804、 1806、 1808以及1810。遮罩可首先处于完全阻断来自感 测器的点离子束的位置中。随着越过离子束电流感测器而转译遮罩，遮罩可 允许随着遮罩的特征(例如，边缘302 )来转译以经过离子束电流感测器， 离子束电流感测器感测离子束的愈来愈大的部分。在遮罩的特征的Y0位置 处，可越过离子束电流感测器来扫描整个点离子束且可形成曲线1810。在 遮罩的特征的另一Y1位置处，点离子束中的较少者可能被遮罩阻断且可随 着越过离子束电流感测器来扫描整个点离子束而量测曲线1808。此过程可 对于额外Y位置而继续直至遮罩不再阻断点离子束的任何部分。以此方式， 可为点离子束形成特定测得的二维离子束电流密度分布。替代量测遮罩的 不同的Y位置的X方向上的离子束电流分布，可形成遮罩的不同的X位置 的Y方向上的多个离子束电流分布。
图19说明与图1B的系统240 —致的离子束电流密度量测系统240a的 第一实施例以说明特定的遮罩以及离子束电流感测器位置。遮罩150可耦 接至行进剖面仪感测器1902 (例如，如此项技术中已知的行进法拉第感测 器)。此实施例中的行进剖面仪感测器1902以及因此遮罩150可在由141 在将离子束植入至基板中期间界定的基板平面158中行进。离子束电流感 测器242在Z方向上位于遮罩下游。离子束电流感测器242可为位于基板 平面158下游的终端台中的取样法拉第感测器(例如，取样法拉第杯(sample Faraday cup))。
图20说明离子束电流密度量测系统240b的第二实施例，其中遮罩150 在离子束204的行进方向上位于基板平面158下游。离子束电流感测器242 可为位于基板平面158下游的终端台中的取样法拉第感测器(例如，取样 法拉第杯)。
图21说明离子束电流密度量测系统240c的第三实施例，其中离子束 电流感测器可为位于基板平i/ 158上游的行进剖面仪感测器1902。遮罩150 可位于行进剖面仪感测器1902上游且因此亦位于基板平面158上游。
在图22至图25中展示其他合适的遮罩实施例。如图22中所示，遮罩 2200包括垂直的外边缘2202的形式的第一特征以及有角度的狭槽2204的 形式的第二特征。如图23中所示，另一遮罩2300包括垂直的外边缘2302的形式的第一特征以及有角度的狭槽2304的形式的第二特征。图24说明 另一遮罩2400，其具有外边缘2402的形式的第一特征以及矩形开口的阵列 的形式的第二特征2404。图25说明又一遮罩2500，其具有外边缘2502的
形式的第一特征以及矩形开口的阵列的形式的第二特征2504,矩形开口的 阵列具有在水平与垂直方向上彼此偏移的两组矩形开口 2506以及2508。
随着相对于离子束感测器来转译图22至图25的遮罩的实施例，各别遮 罩的垂直边缘可首先阻断来自离子束感测器的离子束。随着相对于离子束 进一步转译各遮罩，遮罩中的相关联的开口许可离子束通过至离子束感测 器。因此，与如较早以图3的遮罩150实施例详述量测累积的电流中的改 变相比对，图22至图25的遮罩可许可直接量测相关联的离子束感测器的 长维度所界定的方向上的离子束密度。举例而言，图22至图25的遮罩可 许可以具有在Y方向上对准的长维度的相关联的离子束电流感测器(例如， 离子束电流感测器242 )来直接量测Y方向上的垂直离子束电流密度。
有利地，可易于判定由离子束感测器的长维度界定的方向上的离子束 密度。对于判定两个方向上的剖面仅需要一运动方向，其简化诸如马达驱 动系统的相关联的机械驱动系统。另外，可易于将离子束电流密度量测系 统并入现存的离子植入器中。此外，与本发明一致的遮罩的使用比现有习 知的多像素头与其相关联的硬体简单、费用低且体积小。垂直离子束电流 密度分布亦可用以判定离子束在垂直方向上的离子束高度。
本文中已使用的术语以及表达用作描述的术语并非限制性的，且在此 等术语以及表达的使用中并f,韋欲排除所展示以及描述的特征(或其部分) 的任何均等物，且认可在权禾j要求书的范畴内各种修改是可能的。其他修 改、变化以及替代亦是可能的。因此，前述描述仅藉由实例且并不意欲为 限制性的。
权利要求
1. 一种束密度量测系统，其特征在于其包含遮罩；束感测器，其在束的行进方向上位于所述遮罩下游，所述束感测器经组态以感测所述束的强度，且所述束感测器具有长维度以及短维度；以及致动器，其相对于所述束感测器而转译所述遮罩，其中随着相对于所述束感测器而转译所述遮罩，所述遮罩阻断来自所述束感测器的所述束的至少一部分，且其中与所述遮罩相对于所述束感测器的位置的改变相关联的所述强度的测得值表示所述束在所述束感测器的所述长维度所界定的第一方向上的束密度分布。
2. 根据权利要求1所述的束密度量测系统，其特征在于所述束包含离 子束，所述束感测器包含束电流感测器，所述强度包含所述离子束的束电 流，且所述束密度分布包含所述离子束在所述第一方向上的束电流密度分 布。
3. 根据权利要求2所述的束密度量测系统，其特征在于所述致动器沿 转译路径而转译所述遮罩，且所述遮罩的所述长维度与转译路径正交。
4. 根据权利要求3所述的束密度量测系统，其特征在于所述遮罩具有 第一特征以及第二特征，且所述第二特征具有作为所述第二特征上的位置 的函数的距所述第一特征的可变间距。
5. 根据权利要求4所述的束密度量测系统，其特征在于所述第一特征包含与所述转译路径成正交角地定向的直外边缘，且所述第二特征包含与 所述转译路径成非正交角地定向的直外边缘。
6. 根据权利要求3所述的束密度量测系统，其特征在于其更包含控制 器，其经组态以接收表示所述离子束在所述转译路径的方向上的束电流密 度分布的信号且接收表示所述离子束在所述第一方向上的所述束电流密度 分布的信号，所述控制器进一步经组态以形成所述离子束电流在所述转i奪 路径的所述方向以及所述第一方向上的二维映射。
7. 根据权利2所述的束密度量测系统，其特征在于其更包含控制器， 其经组态以接收表示所述离子束在所述第一方向上的所述束电流密度分布 的信号且经组态以回应于所述信号而判定所述离子束在所述第一方向上的 高度。
8. 根据权利要求2所述的束密度量测系统，其特征在于其更包含控制 器，其经组态以接收表示所述离子束在所述第一方向上的所述束电流密度 分布的信号，所述控制器进一步经组态以将所述束电流密度分布与临限值 相比且在所述束电流密度分布的部分超过所述临限值时采取校正行动。
9. 一种束密度量测的装置，其特征在于其包含 束产生器，其经组态以产生一种束；以及 束密度量测系统，包含遮罩；束感测器，其在所述束的行进方向上位于所述遮罩下游，所述束感 测器经组态以感测所述束的强度，且所述束感测器具有长维度以及短维度， 以及致动器，其相对于所述束感测器而转译所述遮罩，其中随着相对于 所述束感测器而转译所述遮罩，所述遮罩阻断来自所述束感测器的所述束 的至少 一部分，且其中与所述遮罩相对于所述束感测器的位置的改变相关第一方向上的束密度分布。 '''""、''夂'
10. 根据权利要求9所述的装置，其特征在于所述束产生器包含一种离 子束产生器，所述束包含一种离子束，所述束感测器包含束电流感测器， 所述强度包含所述离子束的束电流，且所述束密度分布包含所述离子束在 所述第一方向上的束电流密度分布。
11. 根据权利要求IO所述的装置，其特征在于所述离子束包含点束， 且其中所述束电流感测器提供所述点束在所述第 一方向上的所述束电流密 度分布。
12. 根据权利要求IO所述的装置，其特征在于所述离子束包含点束， 且其中所述束电流感测器为所述遮罩相对于所述束电流感测器的多个位置 中的每一者提供所述点束在所述第一方向上的所述束电流密度分布。
13. 根据权利要求10所述的装置，其特征在于其更包含行进剖面仪感所i离子束在所述转译i径的方向上的束电流密度分布的信4:且i中所述遮罩耦接至所述行进剖面仪感测器，所述行进剖面仪感测器位于由基板 在将所述离子束植入至所述基板中期间界定的基板平面上游，且所述束电 流感测器包含位于所述基板平面下游的法拉第感测器。
14. 根据权利要求IO所述的装置，其特征在于所述遮罩位于由基板在 将所述离子束植入至所述基板中期间界定的基板平面下游，且所述束电流 感测器包含位于所述基板平面下游的法拉第感测器。
15. 根据权利要求IO所述的装置，其特征在于所述遮罩位于由基板在 将所述离子束植入至所述基板中期间界定的基板平面上游，且所述束电流 感测器包含位于所述基板平面上游的行进剖面仪感测器的法拉第感测器。
16. —种束密度量测的方法，其特征在于其包含以下步骤 提供在束的行进方向上位于遮罩下游的束感测器，所述束感测器具有长维度以及短维度；相对于所述束感测器而#*所述遮罩以使得所述遮罩阻断来自所述束 感测器的所述束的至少一部分；以及对于所述遮罩相对于所述束感测器的不同位置以所述束电流感测器来 量测所述束的强度，其中与所述遮罩相对于所述束感测器的位置的改变相 关联的所述强度的测得值表示所述束在所述束感测器的所述长维度所界定 的第一方向上的束密度分布。
17. 根据权利要求16所述的方法，其特征在于所述束包含一种离子束， 所述束感测器包含束电流感测器，所述强度包含所述离子束的束电流，且 所述束密度分布包含所述离子束在所述第一方向上的束电流密度分布。
18. 根椐权利要求17所述的方法，其特征在于所述转译包含沿转译路 径而转译所述遮軍，且其中所述遮罩的所述长维度与转译路径正交。
19. 根据权利要求17所述的方法，其特征在于所述离子束包含点束， 且其中所述束电流感测器为所述遮罩沿所述转译路径的多个位置中的每一 者提供所述点束在所述第一方向上的所述束电流密度分布。
20. 根据权利要求17所述的方法，其特征在于其更包含 将所述离子束的所述束电流密度分布与临限值相比；以及 在所述束电流密度分布的部分超过所述临限值时采取校正行动。
全文摘要
一种束密度量测系统(140)，其包括遮罩(150)、束感测器(142，242)以及致动器(156)。束感测器在束(104，204)的行进方向上位于遮罩下游。束感测器经组态以感测该束的强度，且束感测器具有长维度以及短维度。致动器相对于束感测器而转译遮罩，其中随着相对于束感测器而转译遮罩，遮罩阻断来自束感测器的束的至少一部分，且其中与遮罩相对于束感测器的位置的改变相关联的强度的测得值表示该束在束感测器的长维度所界定的第一方向上的束密度分布。
文档编号H01J37/304GK101484967SQ200780023921
公开日2009年7月15日 申请日期2007年6月6日 优先权日2006年6月29日
发明者约瑟·C·欧尔森, 葛桔·A·洛里斯, 阿塔尔·古普塔 申请人:瓦里安半导体设备公司