生产率及一致性提高的离子注入的系统及方法
【专利摘要】本发明涉及一种扫描系统，该扫描系统包括扫描元件、射束评测仪、分析系统及ZFE限制元件。扫描元件配置成扫描离子束扫描路径上的离子束。在离子束扫描路径上扫描离子束时，射束评测仪测量离子束的束电流；分析系统分析所测的束电流，从而检测ZFE情况。位于射束评测仪上游并经由反馈通路耦合至分析系统的ZFE限制元件配置成基于是否检测到ZFE情况而有选择地向经扫描离子束施加时变电场。选择性施加的电场引发经扫描射束中的变化，从而限制ZFE情况。
【专利说明】生产率及一致性提高的离子注入的系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明通常涉及离子注入系统，具体而言，涉及用于提高生产率及经扫描离子束一致性的方法及装置。
【背景技术】
[0002]在离子注入系统中，使离子束指向工件(例如半导体晶片或显示面板)，已将离子注入其晶格。一旦注入的离子嵌入工件的晶格，相对于未注入区域，其改变经注入工件区域的物理及/或化学性质。由于这种改变材料属性的能力，离子注入可用于半导体装置的制造、金属加工以及在材料科学研究中的各种应用中。
[0003]在典型的注入过程中，离子束具有显著小于待注入工件表面积的横截面积。由此，离子束在工件的表面上扫描，以达到工件中掺杂轮廓的指定一致性，其中掺杂轮廓由在预期体积浓度的预期深度分布组成。例如，图1表示传统离子注入系统100的端视图，其中离子束102追踪扫描路径103，以将离子注入工件104的晶格中。在追踪期间，离子束102通常扫描第一轴105，而工件104在第二轴106上机械地转移。然而，在其他实施方案中，射束也可扫描第一轴105及第二轴106 二者,射束可分别以电磁或电子方式扫描轴105和106,诸如此类等。
[0004]在实践中，随着离子束102追踪扫描路径103，射束的形状和/或横截面积可以不同(例如图1B至图1F所示)。图1B至图1F表示扫过工件104的离子束102，其中射束宽度可在接近工件中心的位置较大(例如较发散)(图1D的中央宽度W。)并且可在接近边缘的位置较小(例如较 聚焦)(例如图1B和IF分别所示的左右宽度WU、WK1)。倘若不能精确测量分析这些射束宽度和/或相关流密度中的变化，则在工件104中实际形成的掺杂轮廓的一致性会不同于指定的一致性。这种非一致性可能导致经注入工件退变成功能性低于预期的电子装置。
[0005]这种射束变化的根本原因可能是所谓的零场效应(zero-field effect, ZFE),亦可称之为零场异常(zero-field anomaly, ZFA)。通常在扫描场(电场或磁场)的场强接近零的情况下发生ZFE，由此导致束电流中突然发生“尖峰”或“骤降”，同时施用零场强扫描场。图2A表示扫描波形204的射束示例，其可用于使离子束在扫描路径上来回扫描(例如图1所示)。如图2A至图2B可同时看出，在扫描波形204是射束接近零时(图2A中的206)，束电流中突然出现尖峰202 (图2B)。缺乏对策之下，该束电流“尖峰”202可能导致经受ZFE的工件部分受到与指定不同的注入，从而导致在工件上形成不利的非一致性。
[0006]ZFE的确切原因尚未可知，但可能需利用束流中和，换言之，由束线中具有相反电荷的介质抵消离子束的空间电荷时出现传输增强，诸如通过束离子与中性背景气碰撞而产生的中和射束电浆。ZFE可能是磁场或感应电场(例如由于时间变化的磁场)的结果，迫使中和电子离开射束线区域(例如磁场或感应电场用力作用于电子，该力将电子推出射束线)，由此降低电荷的中和性且导致传输增强或降低(例如基于电荷中和影响射束传输的程度提供更多或更少的束电流)。然而，不考虑ZFE的原因，零场效应的结果导致不均匀的束电流分布，可能造成工件上的非均匀注入。
[0007]因此，本发明的内容是针对缓解ZFE的改进离子注入系统。
【发明内容】
[0008]本发明针对一种离子注入系统，该离子注入系统配置成降低ZFE的同时增加整体生产率。本发明一方面提供一种离子注入系统，该系统利用扫描元件来扫描射束，该射束会引发ZFE。为减轻ZFE，射束评测仪在射束经扫描时(例如在初始化或实际注入过程中)测量束电流，并且分析电路分析所测得的束电流，以检测在离子束扫描路径中至少一个扫描位置发生的ZFE情况。可毗邻扫描元件并经由反馈通路连至分析电路的ZFE限制元件配置成根据是否检测到ZFE情况而有选择地向经扫描离子束施加时变电场。选择性施加的电场在所述至少一个扫描位置的扫描射束中引发变化，从而限制ZFE情况。
[0009]因此，本文提供用于减少零场效应并提高生产率及扫描射速一致性的技术。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]下文内容及附图详细阐明本发明的某些说明性方面及实施。但这些仅表明运用本发明原理的多种不同方式中的少数几种。
[0011]图1A是说明追踪扫描路径以将离子注入工件的经扫描离子束的端视图；
[0012]图1B至图1F表示在离子束扫过工件表面时所产生的射束大小变化；
[0013]图2A和图2B说明扫描波形及相应的束电流密度图，其分别说明一 ZFE示例；
[0014]图3是说明根据某些实施方案的离子注入器的示意框图；
[0015]图4A至图4G说明磁束扫描系统，其可引发ZFE情况，其中射束评测仪及电扫描元件用于限制ZFE情况；
[0016]图5说明用于反复改变施加于离子注入的扫描器区域的电场以提高生产率及扫描射束一致性的方法流程图；
[0017] 图6表示另一种用于优化扫描器中电场的典型方法。
【具体实施方式】
[0018]现将参照附图阐述本发明，其中整篇中类似标号用于表示类似元件。
[0019]图3说明根据一些实施方案的典型离子注入系统110。在此可进一步理解，离子注入系统110使用扫描器115扫描射束，该射束可导致ZFE情况，可由射束评测系统152检测该ZFE情况。倘若检测到ZFE情况，射束评测系统152提供反馈至ZFE限制元件180，以向磁性扫描的射束施加时变电场，从而校正ZFE。多数情况下，ZFE限制元件仅在检测到ZFE情况的情况下施加电场。倘若并未检测到ZFE情况，ZFE限制元件会中断电场(或处于某些其他静止状态)。该系统110旨在说明目的，应当理解，本发明不仅限于所述的离子注入系统，亦可采用其他适当的离子注入系统。
[0020]系统110具有终端112、束线组件114及终端站116。终端112包括由高压电源供应器122供电的离子源120，该离子源120产生离子束124并将其导向束线组件114。离子源120生成离子，将这些离子引出并形成离子束124，该离子束124在束线组件114中沿射束路径导向终〗而站116。[0021]为生成离子，待离子化的掺杂材料气体(未示出)位于离子源120的生成室121内。例如，可由气源(未示出)将掺杂气输入舱室121。除电源供应器122之外，应当理解，任何数量的适当机构(未示出)均可用于在离子生成室121内激发自由离子，诸如RF或微波激励源、电子束注入源、电磁源和/或例如在舱室内产生电弧放电的阴极。激发的电子与掺杂气分子碰撞并生成离子。典型地，生成阳离子，然而在本文适用的系统中，同样也可生成阴离子。
[0022]在该实例中，可由离子引出组件123可控制地通过舱室121的狭缝118引出离子。离子引出组件123包括多个引出和/或抑制电极125。引出组件123可包括例如单独的引出电源供应器(未示出)，以对引出和/或抑制电极125施加偏压，从而加速由生成室121引出离子。应当理 解，由于离子束124包括相似带电粒子，在相似带电粒子互相排斥时，射束可能趋于爆炸或径向向外膨胀。亦可理解，在低能量、高电流(高导流系数)的射束中，射束爆炸会加剧，其中许多相似带电粒子(例如高电流)在同一方向移动相对较慢(例如低能量)，从而粒子间存在极大的排斥力。因此，引出组件123通常配置成以高能量引出射束，从而射束不会发生爆炸。此外，在该实例中，射束124通常以相对较高的能量在整个系统传输并且刚好在工件130之前减少，从而促进射束容纳性。
[0023]束线组件114具有射束引导件132、质量分析器126、扫描系统135、电子元件180及并行器139。在该实例中，质量分析器126约成90度角并包括一个或多个磁体(未不出)，磁体用于在其中建立(偶极)磁场。在射束124进入质量分析器126时，经由磁场而相应弯曲，从而荷质比(charge-to-mass ratio)不当的离子不获接纳。更具体而言，荷质比过大或过小的离子偏转至射束导向器132的侧壁127。通过这种方式，质量分析器126仅允许射束124中具有预期荷质比的离子穿过并通过分辨孔134射出。应当理解，离子束与系统110中的其他粒子的碰撞会降低射束的完整性。因此，可包括一个或多个泵(未不出)用于至少抽空射束导向器132及引出组件123
[0024]在所示实例中的扫描系统135包括磁或电扫描元件136以及磁或电聚焦和/或转向元件138。各自的电源供应器149、150可操作地耦合至扫描元件136及聚焦转向元件138，更具体耦合至位于其中的各极片和电极138a、138b。聚焦转向元件138接收经质量分析的轮廓相对较窄的离子束124 (例如所示系统110中的“笔形”射束)。由电源供应器150向板片138a和138b施加的电压作用于使射束聚焦转向至扫描元件136的扫描顶点151。在该实例中，由电源供应器149向极片周围线圈施加的电流波形形成时变场，然后其来回扫描射束124以形成经扫描的离子束131,该经扫描离子束131具有相对于未经扫描射束124的射束路径所测的时变扫描角。应当理解，扫描顶点151可定义为光路中的点，经扫描兀件136扫描之后的带状射束的每一细束或已扫描部分源于该点。
[0025]如前所述，离子束扫描器(例如图3中的扫描元件136)可能经受零场效应(ZFE)，该零场效应是在扫面元件中的电场或磁场强度为零或逼近零时发生的异常传输阶段。ZFE会导致经扫描的带状射束131的通量分布不规则，其中在扫描器的场强为零或逼近零的情况下，电流密度暂时增高或降低。
[0026]因而，本发明披露的技术通过利用射束评测系统152测量扫描器135下游的扫描路径上的经扫描离子束131的束电流来限制ZFE。然后，分析电路(例如射束诊断系统155)分析所测束电流，从而检测ZFE情况。例如，束流诊断系统155会搜寻束电流中相对于基准束电流的突然尖峰或骤降而检测ZFE。然后，通过有线或无线反馈通路耦合至分析电路的ZFE限制元件180选择性向射束路径受ZFE影响的区域施加电场，从而限制ZFE情况。电场的选择性施加取决于是否检测到ZFE情况，例如，倘若检测到ZFE情况，则改变或开启电场；而倘若未检测到ZFE情况，则电场保持不变或关闭。因此在多数情况下，由ZFE限制元件施加的电场仅在出现ZFE的情况下才施加。在并未检测到ZFE的其他时间，ZFE限制元件180并不向束线施加电场。
[0027]在一实施方案中，ZFE限制元件180包括第一及第二电极片182a、182b，这些电极片位于扫描器136的下游，但也可使用更少的电极片(例如单个电极片)或更多电极片。较佳的实施方案采用接近射束的单片，其能够吸引或排斥来自射束电浆的电子。基于是否检测到ZFE情况，选择性向一个或多个电极片(例如182a、182b)施加电压以引发选择性限制ZFE的电场。在可选的实施方案中，向邻近扫描器136的环形电极施加电压，以引发选择性限制ZFE的电场，但也可能是其他电极设置。一般而言，可在扫描器136附近的任意位置引入电场以限制ZFE的影响。
[0028]然后，经扫描射束131通过并行器/校正器139，在所示实例中，其包括两个偶极磁体139a、13%。由偶极的磁场线绘出的形状可大体呈梯形且彼此呈镜面映射，以使经扫描射束131弯曲成大致S形状。换言之，偶极引发离子束路径的弯曲，其具有相等的角度和半径以及相反的曲率方向。
[0029]并行器139使经 扫描射束131改变其路径，从而射束131不考虑扫描角度而平行于射束轴行进。由此，注入角度相对均匀地分布于工件130。
[0030]在该实例中，一个或多个减速载台157位于并行化部件139的下游。直至系统110中的这一点，射束131 —般以较高能量水平传送，以缓解射束爆炸倾向，例如在分辨孔134，射束密度升高的情况下，射束爆炸倾向尤高。减速载台157包括一个或多个电极157a、157b，其可用于使经扫描射束131降速。电极157通常是射束通过的孔，可绘成图1中的直线。
[0031]应当理解，尽管分别在典型离子引出组件123、聚焦转向元件138及减速载台157中展现的两电极125a和125b、138a和138b及157a和157b，但这些元件123、138和157可包括任何适当数量的电极，其布置且施加偏压以使离子加速和/或减速，并使离子束124聚焦、弯曲、偏转、汇聚、发散、扫描、并行化和/或净化。此外，聚焦转向元件138可包括静电偏转板(例如其中一对或多对)以及单透镜(Einzel lens)、四极子和/或其它聚焦元件以使离子束聚焦。
[0032]然后，端站116接收指向工件130的离子束131。可理解，注入器110中可采用不同类型的端站116。例如，“分批”型端站可同时支承旋转支撑结构上的多个工件130，其中工件130旋转通过离子束的路径，直至所有工件130被完全注入。另一方面，“连续”型端站沿用于注入的射束路径支承单个工件130，其中以连续方式每次一个地注入多个工件130，每一工件130完全被注入之后才开始下一工件130的注入。在混合系统中，可在第一(Y或慢扫描)方向机械转换工件130，而在第二(X或快扫描)方向扫描射束，以使射束131传过整个工件130。
[0033]在所示实例中，端站116是沿注入的射束路径支承单个工件130的“连续”型端站。射束评测系统152包含于邻近工件位置的端站116中，用于在注入操作前校准测量。在校准期间，射束131经过射束评测系统152。射束评测系统152可包括配置用于测量束电流或离子束密度的测量元件。在一实施方案中，测量元件可包括法拉第杯。在一可选实施方案中，测量元件可包括一个或多个评测仪156，该评测仪可连续横越评测仪路径158，由此测量经扫描射束的轮廓。
[0034]在该实例中，评测仪156可包括电流密度传感器(例如法拉第杯)，其测量经扫描射束的电流密度，其中电流密度主要是注入角度(例如射束及工件机械表面间的相对方位和/或射束及工件的晶体晶格结构间的相对方位)的函数。电流密度传感器一般以垂直于经扫描射束的方式移动，因而通常横跨带状射束的宽度。
[0035]设置的控制系统154可控制、连通和/或调节离子源120、质量分析器127、扫描元件136、并行器139、ZFE限制元件180以及射束评测系统152。控制系统154可包括计算机、微处理器等，并且可用于采取射束特性的测量值(例如束电流或密度)并相应调节参数(例如施加于磁扫描射束的电场)。控制系统154可稱合至终端112,由此生成离子束,控制系统154还可耦合至束线组件114的质量分析器126、扫描元件136 (例如通过电源供应器149)、聚焦转向元件138 (例如通过电源供应器150)、并行器139及减速载台157。因此，可由控制系统154调控这些元件的任一元件，从而助长预期的离子束属性。例如，射束的能量水平可通过调整施加于如离子引出组件123及减速载台157的电极的偏压而适于调节结深。在质量分析器126中产生的磁场强度及方位可调，例如通过调节流经其中磁场绕组的电流量来改变预期离子束路径的曲率。例如，可进一步通过调整施加于转向元件138的电压而控制注入角度。
[0036]在一特定实施方案中，与控制系统相连的射束诊断系统155配置成响应于所测的束电流或密度而改变施加于ZFE限制元件180电极的电压幅值。例如，倘若所测束电流或密度表示存在ZFE，则控制器154会与ZFE限制元件180连通，以将更高的电压施加于ZFE限制元件的电极。增加更高电压可在电场中引发相应变化来改变(例如增强)非零扫描场通过改变射束中和作用于离子束的区域中的束电流或密度。束电流或密度中的变化会导致在晶片上整体更大的束电流或密度以及ZFE的减轻。
[0037]因而，射束诊断系统155及控制系统154虑及调谐束电流或密度的离子束调谐的重复法，通过施加至ZFE限制元件的波形振幅中的增量反复变化来消除ZFE的影响。
[0038]在图4A至4G中说明扫描系统135、ZFE限制元件180及射束评测系统152相互作用的详细实施方案。
[0039]如图4A所示，扫描系统135包括扫描区域，该扫描区域在射束路径124的两侧具有第一元件136a及第二元件136b。通过包含真空的间隙将这些元件分开，射束路径124穿过该间隙。在一实施方案中，例示的磁扫描磁极136a和136b可包括电磁线圈。应当理解，电扫描情况类似于此。
[0040]随同图4A的框图一起考虑图4B中的波形图202，磁极可耦合至电流源149，该电流源149配置用于为磁极136a和136b提供交流电。磁极间的时变电流形成时变磁场204 (例如图4C中的波形图所示)。该磁场由线圈向外延伸跨越射束路径并使射束124沿扫描方向(例如图4A和图4G中的X方向)弯曲或偏转(例如扫描)。扫描器磁场处于从磁极136a到磁极136b的方向时，射束124的离子经受X轴正方向上的侧向力(例如根据劳伦兹力方程式F = q(v X B)，磁极136a和136b经受零电流时，在扫描器136中具有零磁场(例如图4G的时间“d”)并且射束124经过未变位的扫描器136 ;场处于从磁极136b到磁极136a的方向时(例如图4G的时间“a”和“c”)，射束124的离子经受X轴负方向上的侧向力)。
[0041]图4D表示在适时横向扫描离子束时由射束评测仪152检测的束电流206。如图所示，在图4C中的磁场在大约零场强(例如在时间“d”)时，图4D中的束电流会显现不理想的ZFE情况，诸如相对于基准束电流214的“尖峰”(例如212)或“骤降”。
[0042]分析电路184分析该束电流206，从而检测任何可能存在的ZFE情况。倘若分析电路184检测到ZFE情况，则分析电路(其通过有线或无线反馈通路186耦合至ZFE限制元件180)提供反馈信号，该信号引发施加于ZFE限制元件180的电极的电压中的变化。该选择性施加的电压会在射束路径的ZFE影响区域中引发相应的电场208(例如图4E所示)，由此限制ZFE情况。电场的选择性施加取决于是否检测到ZFE情况，例如，倘若检测到ZFE情况，则改变或开启电场；而倘若未检测到ZFE情况，则电场保持不变或关闭。倘若检测到ZFE，则可由通过扫描具有不同离子能量、质量、种类等不同射束所获取的操作数据预定所施加电场的值。可选地，在施加电场时，可采用重复过程，测量电流密度分布，倘若密度并未充分均匀分布，则对电场进行调整，直至获得预期的均匀度。
[0043]在一实施方案中，选择性向位于磁扫描器136下游的电极片182a、182b施加电压，从而引发选择性限制ZFE的电场。在可选的实施方案中，向位于磁扫描器136下游的环形电极施加电压，以引发选择性限制ZFE的电场，但也可能是其他电极设置。一般而言，可在磁扫描器附近的任意位置引入电场，以改变束电流密度(例如增强经磁化的射束中和)并相应限制ZFE的影响。
[0044]如图4F所示，由ZFE限制元件修正之后的结果是离子束显现受限的ZFE情况。如图所示，生成的离子束210在经过ZFE限制元件之后具有相对恒定的基准电流密度，即便在之前出现过ZFE情况(例如212)的区域亦然。
[0045]图5说明在利用磁扫描器的离子注入系统中用于限制ZFE情况的典型方法500。该方法反复调整经由ZFE限制元件施加于经磁扫描射束的电场波形，直至实现最佳电场波形，以使流经晶片表面的束电流强到足以消除ZFE的影响。更具体而言，测量束电流以确定ZFE并反复调谐以下方法，其中递增式地引入电场，以优化磁离子束的射束中和并减弱离子束上ZFE的影响。
[0046]在步骤502，首先调制离子束，同时关闭扫描系统，从而建立所需的操作条件。在该过程中，在离子注入系统的射束线中设置真空。高真空泵将射束线及处理室抽空至极低的压力(例如〈10-6托)，直至仅存少量残留气体。然而，缘于该射束/注入气相互作用所致的离子束中和程度可能不足以保持存在磁场情况下的射束中和。
[0047]在步骤504，穿过扫描路径扫描离子束。扫描路径是离子束(例如笔形射束)在受到变化磁场的力而移动时穿过的路径，由包括两个磁极(例如电磁线圈)的磁扫描系统产生该变化磁场，由此产生带状射束。在一实施方案中，扫描路径可横跨目标工件的宽度。在扫描路径上以某一扫描频率扫描离子束，该扫描频率取决于磁场随时间的变化(例如，在磁场变化时，离子束在扫描路径上的位置发生变化)。
[0048]在步骤506测量束电流和/或密度。然后，可在扫描路径上测量带状射束的束电流。在一实施方案中，可利用法拉第杯测量束电流。法拉第杯是导电杯，其可配置于靠近工件的位置，用于捕捉来自离子束的带电粒子。来自离子束的粒子击中导电杯时，获得小静电荷。然后，可周期性排放杯体，以在每一周期为附联电路提供小电荷(相当于碰撞离子的数目)。通过测量电荷，可确定离子束的束电流。由此，法拉第杯提供作为时间函数的束电流。
[0049]在一可选实施方案中，可利用一个或多个评测仪测量束电流，该评测仪配置成测量横穿带状射束全宽的束电流。评测仪可连续穿过评测仪路径(例如横穿工件的全宽)，由此测量经扫描离子束的轮廓。在一实施方案中，评测仪可包括移动的法拉第杯。
[0050]在步骤508识别零场异常(例如零场效应(ZFE))。随着所测束电流在磁场为零的位置发生局部增强或减弱，可在所测束电流中确定ZFE。增强或减弱可包括所测束电流分别大于或小于某一阈值的变化。换言之，ZFE的特征在于所测束电流在磁场为零的位置发生变化(例如所测束电流升高或降低)。
[0051]倘若检测到ZFE，则在步骤510调整电场的场强作为响应。该调整可包括在多个扫描位置比较束电流及密度以及将电场调整成使这些在多个扫描位置测得的射束之间的差异最小。可以通过电场的递增变化调整束电流的方式反复执行操作502至510。应当理解，在各重复期间的电场强度变化可能很小，由此以渐进方式增大或减小束电流。在相应调整电场之后，可重新测量束电流，倘若仍测到ZFE，则反复调整电场，直至获得符合要求的读数。
[0052]倘若未测到ZFE，则无需减轻ZFE，因此在步骤512保持系统的电场。因此，电场条件保持使ZFE的影响有效降至最低。应当理解，持续进行测量，在测到ZFE的情况下，响应所测的ZFE而恢复方法500。
[0053]图6表不另一种用于优化磁扫描器中电场的典型方法600。在方法600中，沿扫描路径在单一位置测量 束电流和/或密度。可响应所测的束电流和/或密度引入电场，从而在该单一位置的束电流和/或密度中实现所需变化。应当理解，这一实施方案可用作在生产之前运行的测试或标定方法。这一实施方案会考虑到更快的测量时间及改进的调制性倉泛。
[0054]在步骤600，调制离子束，同时关闭扫描系统，从而建立所需的操作条件。在该过程中，在离子注入系统的射束线中设置真空。
[0055]在步骤604将磁场施加于离子束，以使离子束保持在单一位置。磁场可使离子束由于磁场的作用力移至偏离中心的位置。
[0056]在步骤606，测量束电流和/或密度。沿扫描路径在单一位置测量离子束的束电流。在一实施方案中，可利用法拉第杯或者利用一个或多个配置用于测量束电流的测评器来测量束电流。倘若束电流并未达到预定的期望值，则在步骤610调整电场。倘若束电流达到预定的期望值，则可保持电场的状态。
[0057]可以通过电场的递增变化调整束电流的方式反复执行操作604至610。在相应调整电场之后，可重新测量束电流，倘若仍测到ZFE，则反复调整电场，直至获得符合要求的读数。
[0058]尽管已就某些方面及实施方式阐明本发明的内容，但基于对本发明说明书及附图的阅读和理解，本领域的技术人员应想到等同变化及修改。特别关于由上述部件(组件、器件、电路、系统等)执行的各种功能，若非特别注明，则用于描述这些部件的术语(包括提及“装置”)旨在对应于执行所述部件的特定功能(即功能上等同)的任意部件，即便其在结构上不等同于执行本文所述的本发明典型实施方式所公开的结构亦然。就此而言，还应当认知，本发明包括计算机可读介质，其具有用于执行本发明各方法步骤的计算机可执行指令。另外，虽然仅就多个实施方式中的一种方式公开本发明的特定特征，如若适于或利于任何指定或特定应用，这一特征可结合其它实施方式的一个或多个其它特征。此外，就术语“包括”、“包含”、“具有”、“带有”或其变体用于说明书或权利要求而言，这些术语旨在以类似于术语“包括”的 方式具有包容性。
【权利要求】
1.一种离子注入系统，该离子注入系统包括: 一离子源，其配置成沿一射束路径生成一离子束； 一质量分析部件，其位于所述离子源的下游并配置成在所述离子束上进行质量分析； 一扫描元件，其位于所述离子源下游并配置成产生一时变场，该时变场对所述离子束进行操作，以产生一穿过一扫描路径的经扫描射束； 一射束评测系统，其配置成在所述经扫描射束穿过所述扫描路径时测量所述经扫描射束的束电流； 一分析系统，用于分析所测的束电流，以检测由于扫描产生的零场效应(ZFE)情况； 一 ZFE限制元件，其位于所述射束评测系统上游并经由一反馈通路耦合至所述分析系统，其中所述ZFE限制元件配置成通过基于是否检测到一 ZFE情况而选择性向所述离子束施加一电场的方式，在检测到ZFE情况时限制所述ZFE情况。
2.如权利要求1所述的离子注入系统，其中所述ZFE限制元件仅在已检测到一ZFE情况时施加所述电场。
3.如权利要求1所述的离子注入系统，其中由所述扫描元件提供的所述时变场是一时变磁场。
4.如权利要求1所述的离子注入系统，其中由所述扫描元件提供的所述时变场是一时变电场。
5.如权利要求1所述的离子注入系统，其中所述射束评测系统包括一法拉第杯，其靠近所述离子注入系统的一端站并配置成测量所述离子束的束电流或密度。
6.如权利要求1所述的离子注入系统，其中所述ZFE限制元件配置成基于是否检测到一 ZFE情况而递增式改变电压波形。
7.如权利要求6所述的离子注入系统，其中所述分析系统通过确定一在所述扫描路径上某一位置的束电流是否超过沿所述扫描路径的一基准束电流。
8.如权利要求1所述的离子注入系统，其中所述ZFE限制元件包括一环形电极，该环形电极的内周长至少大体环绕所述离子束横截面的外周长。
9.如权利要求1所述的离子注入系统，其中所述ZFE限制元件包括至少一靠近所述离子束的片状电极。
10.一种用于一离子注入系统的扫描系统，该扫描系统包括: 一磁扫描器，其包括第一磁极和第二磁极，所述磁极配置成产生一磁场，以在一离子束扫描路径上扫描一离子束； 一射束评测仪，用于在所述离子束扫描路径上对所述离子束进行磁扫描时测量所述离子束的束电流； 一分析系统，用于分析所测的束电流，以检测在所述离子束扫描路径上至少一扫描位置发生的一零场效应(ZFE)情况； 一 ZFE限制元件，其位于所述射束评测仪的上游并经由一反馈通路耦合至所述分析系统，其中所述ZFE限制元件配置成基于是否检测到ZFE情况而选择性向所述离子束施加一电场，所选择施加的电场引发所述离子束的变化，从而限制所述ZFE情况。
11.如权利要求10所述的扫描系统，其中通过由一预定阈值确定对所述至少一扫描位置所测的束电流是否超过一束电流基数而检测所述ZFE情况。
12.如权利要求10所述的扫描系统，其中所述离子束包括一笔形离子束，其沿一射束路径运动，并且在其通过所述磁场时，其轨迹变为一带状射束。
13.如权利要求10所述的扫描系统，其中所述ZFE限制元件包括一环形电极，该环形电极的内周长至少大体环绕所述离子束横截面的外周长。
14.如权利要求10所述的扫描系统，其中所述ZFE限制元件包括至少一靠近所述离子束的片状电极。
15.一种用于提高一离子注入系统中磁扫描离子束的一致性的方法，该方法包括: 以一扫描频率扫描穿过一扫描路径的一离子束，该离子束具有一束电流或密度； 分析所扫描的离子束，以确定是否存在一零场效应(ZFE);以及 选择性向所述离子束施加一电场，以减轻所述ZFE情况。
16.如权利要求15所述的方法，其中分析所扫描的离子束包括在扫描穿过所述扫描路径的离子束时测量一束电流信号。
17.如权利要求16所述的方法，其中通过一法拉第杯测量所述束电流信号。
18.如权利要求15所述的方法，其中仅在已检测到一ZFE情况时施加所述选择性施加的电场。
19.如权利要求15所 述的方法，其中扫描所述离子束包括向所述离子束施加一时变磁场。
20.如权利要求15所述的方法，其中扫描所述离子束包括向所述离子束施加一时变电场。
【文档编号】H01J37/304GK104025247SQ201280061905
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2012年12月13日 优先权日:2011年12月13日
【发明者】爱德华·艾伊斯勒, 伯·范德伯格 申请人:艾克塞利斯科技公司