CN101151700A - 测量射束角的方法 - Google Patents
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Abstract
提供了一种用以确定离子束到工件表面的二个入射角的系统、装置及方法。具有细长第一及第二传感器的测量装置被耦接至平移机构，其中，第一传感器以垂直于平移的第一方向进行延伸，而第二传感器以倾斜于第一传感器的角度延伸。第一及第二细长传感器在其分别于相应的第一时间及第二时间通过离子束时感测一个或多个离子束特性，并且控制器可运作以根据，至少部分地根据第一及第二传感器在第一及第二时间所感测的一个或多个离子束特性来确定离子束的第一及第二入射角。
Description
[技术领域]
本发明通常涉及离子注入系统，更具体地，涉及一种用以测量离子束的两个入射角的系统、装置及方法。
[背景技术]
在半导体器件及其它产品的制造中，离子注入系统被用来将称为掺杂物元素的杂质施加至半导体晶片、显示器面板或其它工件中。典型的离子注入系统或离子注入机是利用离子束来处理工件，以产生n型或p型掺杂区，或者在该工件内形成钝化层。当被用于掺杂半导体时，该离子注入系统注入所选的离子种类以产生想要的非本征材料。典型地，掺杂剂原子或分子被离子化及隔离，有时被加速或减速，并形成为射束而扫过晶片。例如，可控制该离子束来“扫描”该晶片，或者，该晶片可相对于通常固定不动的离子束而被平移。掺杂离子然后实体轰击并进入该晶片表面，并接着停在该表面之下。
典型的离子注入系统通常是各复杂子系统的集合体，其中，每一个子系统对掺杂离子执行特定的动作。掺杂物元素可以气体形式或以接着会被气化的固体形式来引入，其中，掺杂物元素实施放置在电离室内并以适合的离子化过程来进行离子化。例如，电离室被维持在低压下(例如，真空)，其中，一灯丝位于电离室内并被加热至可从灯丝源中产生电子。来自该灯丝源的带负电的电子接着被吸引至电离室内一带相反电荷的阳极处，其中，由灯丝前进至阳极的行进过程中，该些电子与掺杂物来源元素(例如，分子或原子)碰撞，并从来源元素中产生多个带正电的离子。
通常，除了产生想要的掺杂离子外，同时也产生其它不想要的正离子。有鉴于此，这些想要的掺杂离子是利用称之为分析、质量分析、选择或离子分离的过程自上述多个离子中进行选取。例如，选择过程是利用质量分析器产生磁场来完成的，其中，来自电离室的离子穿越该磁场。这些离子通常以相当高的速度离开电离室，其中，这些离子因此被磁场弯曲成电弧。电弧的半径是由单个离子的质量、速度及磁场强度所决定。有鉴于此，分析器的出口只允许一种离子种类(例如，想要的掺杂离子)离开质量分析器。
接着，这些想要的离子可被传送通过以控制这些离子进行聚焦或影响这些离子的轨迹为目的的离子光学元件，其中，离子光学元件大致使得离子轨迹的角度符合注入的需求。可选地，可改变离子能量以满足注入的需求，或者使离子偏转以涵盖相当大尺寸的工件。这些控制效应的其中任一或全部可被离子注入系统用来对工件实现想要的注入。
有鉴于此，掺杂离子接着被导引朝向位于终端站内的目标工件。结果，掺杂离子(例如，以“笔状”或点状射束形式)利用特定的射束强度及发射度来撞击该工件，其中，射束强度通常是作为工件上的位置的函数的每单位时间撞击工件的粒子数的量度，而发射度是作为位置的函数的离子束的角度分布(例如，入射角)。一般而言，所要的是射束强度及发射度基本均匀且为期望或想要的值。
典型地，所要的是确定在相对于工件表面的水平和垂直两方向上的离子束的发射度。然而，可测量水平及垂直两方向发射度的传统发射度测量设备基上很复杂(因而增加了离子注入系统的复杂度)，和/或通常需要将该测量设备在水平及垂直两方向上移动以确定离子束的水平和垂直两角度。有鉴于此，目前需要一种用以确定离子束发射度的改进型系统和方法，其中，该系统和方法提供了测量设备的复杂度较小的单轴移动以达到可接受的发射度的测量。
[发明内容]
本发明通过提供一种用以确定离子注入系统中离子束的两个入射角的系统、装置及方法来克服现有技术的限制。结果，以下提出本发明的简单概述以提供本发明的一些方面的基本理解。此概述不是本发明的详尽综述。其并非要指出本发明的关键点或关键性元素，也不是要描述本发明的范围。其目的是要以简化形式呈现本发明的一些概念以做为稍后所示的更详细说明的序幕。
本发明大致是指一种离子注入系统和一种测量射入工件的离子束角度的测量装置。根据本发明的一个示范性方面，该离子注入系统包括可运作以形成离子束的离子注入机和测量装置，其中，该测量装置又包括与该装置的平面相关的第一细长传感器和第二细长传感器。第一细长传感器例如在沿着测量装置的平面的第一方向延伸，其中第一细长传感器可运作以感测离子束的一个或多个特性。第二细长传感器沿着平面以相对于第一细长传感器倾斜一角度延伸，其中，第二细长传感器进一步可运作以感测离子束的该一个或多个特性。
根据本发明的另一个示范性方面，提供了一种平移机构，其中，该平移机构可运作地耦接至离子注入机及测量装置，且其中，该平移机构可运作以大致上垂直于第一细长传感器的方向平移该测量装置通过离子束的路径。因此，该平移机构可运作以平移第一和第二传感器来通过该离子束，其中，一个或多个特性的峰值或极大值，例如峰值射束电流，可由第一和第二传感器在通过离子束时确定。与第一和第二传感器分别感测的峰值射束电流相关的测量装置的时间及位置的其中一个或多个被馈入控制器，其中，该控制器可运作以确定离子束相对于测量装置的平面的第一射束角度和第二射束角度。
根据本发明的另一个示范性方面，第一射束角度和第二射束角度是根据，至少部分根据，第一和第二峰值射束电流被感测时的测量装置的位置以及离子束正交撞击到测量装置的平面时的离子束的已知位置来确定的。再者，当测量装置以大致垂直于第一传感器的单个方向进行平移时，介于测量装置的离子束上游的已知位置与正交离子束的已知位置之间的距离被用以确定第一及第二射束角度。测量设备的这种单向移动因此可被用来确定离子束射入工件的二维角度，因此允许表征离子束而不需将更复杂的第二维度的移动加至测量装置中。
为了达成前述相关结果，本发明包括以下完整描述并特别在权利要求中指出的特征。下列说明及附图详细描述了本发明的某些说明的实施例。然而，这些实施例指出一些本发明的原理可应用的不同方式。本发明的其它目的、优点及新颖特征能由本发明下列详细说明结合附图进行考虑而变得明显。
[附图说明]
图1是说明根据本发明的一个方面的示范性离子注入系统的平面图。
图2是说明根据本发明的一个方面的一部分离子注入系统的透视图。
图3是根据本发明的另一方面的示范性测量装置的平面图。
图4是说明根据本发明的又一方面的示范性测量装置及峰值离子束特性图的组合的平面图。
图5是说明根据本发明的再一方面的另一示范性测量装置。
图6是根据本发明的另一示范性方面的用以测量离子束的角度的示范性方法的框图。
[主要元件符号说明]
100 离子注入系统
102 离子注入装置
104、200、300 测量装置
106 控制器
108 离子源
110、210A-210C、310 离子束
112 工件
114 等离子腔
120 提取组件
122 射束线组件
126 射束导引管
128 质量分析器
130 开孔
132 终端站
134、152、206、306 表面
136 夹头
138、205 平面
140 平移机构
202、204、302、304 传感器
208、308 虚交点
214、218A-218C 峰值射束电流
[具体实施方式]
本发明通常针对一种用以测量离子注入系统内的离子束的一个或多个角度的系统、装置及方法。更具体地，该系统、装置及方法提供用于通过沿着单轴方向移动测量装置通过离子束而测量二维的离子束角度。据此，现将参考附图对本发明进行说明，其中，整个说明书中，类似的参考数字被用以表示类似的元件。应理解的是，这些方面的描述只是说明性的，不应被当做是限制性的。在下列描述中，为了解释的目的，许多具体细节是被提出以提供对本发明完全的了解。然而，对于本领域技术人员显而易见可在没有这些特定细节的条件下实现本发明。
离子束剖面及角度范围(angular content)对于决定离子注入的均匀度以及对于离子注入过程中进行调整以增加均匀度方面是重要的。与均匀度相关的一个特性是离子束强度，其是在给定的离子束剖面位置下的每单位时间粒子数的量度。与均匀度相关的另一特性是离子束角度，其是离子束朝向目标工件运动时作为射束轨迹函数的离子束的角度方位。离子束角度通常定义为工件的表面平面的法线与离子束(例如，“笔状”射束)轨迹之间的角度，其中，相对于工件平面对该角度进行二维测量。
在某些离子注入机(例如，一些类型的序列式离子注入机)中，相对于工件扫描离子束，例如，其中在通过离子束路径扫描工件平面时，离子束基本上保持不动。可选地，在离子束被扫过工件表面时，目标工件基本上可以在一个平面中保持不动。例如，一般称之为整批式离子注入机的其它离子注入机可利用旋转盘或压板，在其上，一些工件大致被固定且旋转通过固定不动的入射离子束。应理解的是，本发明可被实施于所有这些种类的离子注入机上，且任何这类的实施方式被视为落入本发明的范围内。
也应注意的是，离子束剖面及角度范围对于确定序列式注入机的注入均匀度特别重要，因为目标工件的不同部分可被离子束不同部分注入。再者，可能需要在离子注入之前控制角度范围及/或离子束剖面，其中，进行这种控制是为了使整个目标工件得到基本均匀的注入。有鉴于此，本发明通过确定相对于目标工件表面的二维入射角度值来促进半导体器件的制造，其中，这种二维入射角度的确定通常有助于该离子注入机的调整，例如对该离子束的产生和/或传送进行调整以得到想要的离子注入结果。这些调整可进一步被用以改进离子束的均匀度，并改变“倾斜”角度(例如，想要的离子注入角度)至优选值。
现在参考附图，图1示出了示范性简化的离子注入系统100，其中，该示范性离子注入系统适用于实现本发明的一个或多个方面。系统100包括离子注入装置102(亦称为离子注入机)及测量装置104，其中，离子注入装置及测量装置进一步可操作地耦接到控制器106。例如，根据下面将讨论的本发明的一个或多个方面，控制器106可操作以基本上控制离子注入装置102及测量装置104的其中一个或多个操作。应注意的是，图1所示的离子注入系统100是基于说明性的目的而提供的，并非要包含离子注入系统的所有方面、部件及特征。相反，示范性离子注入系统100的描述是为了对本发明的进一步理解有所帮助。
例如，与离子注入系统100的相关的离子注入装置102通常包括用于产生可沿离子束路径P前进的一些离子的离子源108，藉此定义用于将离子注入到工件112(例如，半导体晶片、显示面板等)的离子束110。例如，离子源108包括等离子体腔114，其中，通过施加电力到该等离子体腔内的过程气体(未显示)上而从过程气体中产生带正电的离子。过程气体可包括诸如可离子化的气体的源材料或已先蒸发的已蒸发的固体源材料或物质。例如，对于对该工件112进行的n型注入，源材料可包括硼、镓或铟。对于p型注入而言，源材料可包括砷、磷或锑。
离子源108又包括与其相关的提取组件120，其中，在施加提取电压到离子源上时从该离子源提取带电离子。射束线组件122进一步被提供在离子源108的下游，其中，射束线组件通常接收带电离子。例如，射束线组件122包括射束导引管126、质量分析器128及开孔130，其中，射束线组件可运作来形成并定型离子束110。
例如，质量分析器128还包括诸如磁铁的场产生元件(未显示)，其中，质量分析器通常提供穿过离子束110的磁场，藉以根据离子的荷质比，将来自不同的轨迹的离子束的离子转向。例如，穿过磁场的离子受到力的作用，其导引所要的荷质比的各个离子沿着束路径P前进并将不想要的荷质比的离子偏离该束路径。一旦通过质量分析器128，离子束110被导引穿过开孔130，其中，离子束通常被限制成产生简洁射束以注入到工件112中。
离子注入装置102还包括大致位于离子束110下游的终端站132，其中，工件112通常位于终端站内。在集成电路器件、显示面板及其它产品的制造中，一般所要的是均匀地注入掺杂物离子到工件112的整个表面134上。可对“序列式”离子注入装置102中的单一工件112执行这类注入，其中，该工件大致上位在于该终端站132内的台座或夹盘136上，或者可选地，离子注入装置102可被配置为将离子注入多个工件中(例如，“整批式”离子注入机)，其中，终端站132包括一旋转盘(未显示)，其上一些工件相对于离子束110而被平移。
例如，离子束110可进一步通过离子注入装置102控制离子束路径P来移动或扫描过工件112。可选地，终端站132可运作以受控速率移动工件112通过通常固定不动的离子束110，以便得到所要的注入结果。应注意的是，虽然离子束110被描述成基本上正交于工件112的表面134的点状或“笔”射束，但是离子束也可以与工件表面成其它入射角度(例如，大于零度的角度，其中，零度与垂直于该表面的离子束相关)。在另一可选例中，离子束110可包括带状射束，其中，离子束的剖面通常是细长的。因此应理解的是，可运作以从离子源中提取离子并将它们注入一或多个工件中的任何离子注入装置因而都被视为落入本发明的范围内。
根据本发明的一个方面，离子注入系统100可运作以通过测量装置104来描述沿着束路径P导引的离子束110的特征。因此，进入工件112的离子注入均匀度通常可通过来自测量装置104的反馈而受到控制。例如，离子束110包括具有诸如形状、掺杂物类型、剂量、射束电流、强度、发射量、入射角、能量等一些特性的“笔状”射束，其中，测量装置104可运作来为给定注入确定这些特性的其中一个或多个。
本示例中的测量装置104通常放置在终端站132内，且通常与离子束110成一直线(例如，沿着离子束路径P)。例如，测量装置104可被集成到基座或夹盘136中，其中，测量装置的平面138基本上与工件112的表面134位于相同平面，且其中，测量装置平面与工件上游的离子束110的已知位置(例如开孔130处)之间的距离F是已知的。可选地，测量装置104通常位于射束线组件122与终端站132之间的任何地方，其中，测量装置的平面138的法线与在射束线组件下游且在测量装置上游的离子束110的已知位置(未显示)之间的距离F是已知的。例如，与位于工件112的相同平面134相对，测量设备104通常可位于工件平面之前或之后。如此，测量装置104可在离子注入工件之前被平移到工件112前，或者平移机构通常可位于工件下游，其中，测量设备是在终端站132中没有工件时被利用的。不论测量设备104的位置如何，测量设备的平面138的法线与测量设备上游的离子束110的已知位置之间的距离F应为已知。
根据本发明的另一示范性方面，图1的离子注入系统100又包括可运作地耦接到测量装置104的平移机构140，其中，平移机构可运作以将测量装置在水平或x方向上平移。例如，平移机构140包括步进马达，其中，步进马达可运作以提供信号到与测量装置104的位置相关的控制器106。例如，平移机构140进一步可运作地耦接到控制器106，其中，控制器可运作以控制平移机构140的平移。根据另一示例，控制器可运作以确定测量装置104的位置，其中，测量装置的位置可进一步被用来确定后述的离子束特性。例如，测量装置104的位置可由控制器106在平移机构140以固定速率平移测量装置时，通过对测量装置的平移计时而确定。在另一示例中，平移机构140也可运作地耦接到夹盘136，其中，平移机构还可运作以在水平扫描方向(例如，x方向)上平移夹盘136，且因此平移工件112。
现在参考图2，示出了图1的离子注入系统100的一部分150的透视图，其中，本发明的一些方面可进一步被理解。如图2所示，距离F通常是在离子束的标称路径Pnom大致正交于测量装置104的平面138(例如，测量装置的表面152)时，沿着离子束110的预定轨迹或标称路径Pnom来定义的。例如，距离F通常定义为介于沿着离子束110的标称路径Pnom的已知第一位置154(例如，图1中开孔130的出口156)与沿着与测量装置104有关的标称路径Pnom的已知第二位置158(例如，图1中的测量装置或夹盘136的表面152处)之间。
然而，如图2所示，离子束110的实际路径P(因此，在测量装置104的平面138上的离子束的实际位置160)可能偏离标称路径Pnom，其中，该偏离可因一些原因而发生，例如图1的开孔130的方位、射束线组件122的调整的变化或各种其它原因。对于所要的离子注入，实际路径相对于标称路径Pnom的这种偏离可以是有意为之也可以是无意的。因此，对于均匀的离子注入，离子束110的实际路径P相对于标称路径Pnom的角度偏离可能受到极大关注。
因此，如图2所示，本发明现在将说明如何确定在第一方向(例如，水平或x方向)的离子束110的第一射束角度α及在第二方向(例如，垂直或y方向)的离子束110的第二射束角度β，其中，可利用图1的测量装置104和离子注入系统100来确定第一和第二射束角度。根据图2，既然距离F是已知的，第一射束角度α及第二射束角度β可由下列公式确定：
α＝arctan(Δx/F)(1)
及
β＝arctan(Δy/F)(2)
其中，Δx为第一方向上离子束110的实际位置160距已知的第二位置158的偏离量，而Δy为第二方向上的离子束的偏离量。
现在请参考图3，诸如图1的装置104，示出了示范性测量装置200，其中，更详细地示出了示范性测量装置200。例如，测量装置200包括第一传感器202及第二传感器204，其中，第一传感器及第二传感器被定位在测量装置的平面205上。在本示例中，第一传感器202及第二传感器204与测量装置的表面206相关。然而，应注意的是，只要第一传感器202及第二传感器204被定位在测量装置的平面205上(例如，第一及第二传感器由定位在该平面上的托架耦接到测量装置)，测量装置200不需要包括表面206。在一个示例中，第一传感器202及第二传感器204每一个分别包括耦接到测量装置200的表面206的细长法拉第杯，其中，每个法拉第杯可运作来确定诸如射束电流或强度的离子束(未显示)的一个或多个特性。
例如，第一传感器202通常在测量装置200的表面206的x-y平面上平行于y轴放置，其中，第二传感器204通常在该表面的x-y平面上倾斜于第一传感器放置。第一传感器202及第二传感器204的虚拟交点208可通过延伸每一个细长传感器的中心线到交叉的点来定义。因此，第二传感器204在测量装置200的表面206上对相对于第一传感器的倾斜角度φ来放置，其中，例如，该倾斜角度范围介于距离垂直于第一传感器的一点约30度至60度之间。例如，第一传感器202的第一长度L1与图1和2的离子束110的潜在最大垂直偏离(例如，在y方向上)相关。例如，图3的第二传感器204的第二长度L2也与图1和2的离子束110的潜在最大垂直偏离相关。例如，图3的第二传感器204在从第一传感器202以倾斜角度φ进行延伸时通常在垂直或y方向上延伸长度L1，因此使得L2大于L1。
由于测量装置200如上所述通常被耦接至平移机构，因而平移机构可运作来相对于图1的离子束110在第一方向(例如，-x方向)上平移第一传感器202及第二传感器204。有鉴于此，现在请参考图4，示出了测量装置200的相对移动的分析，其中，是从测量装置移动穿过三个不同离子束210A-210C(例如，图1-3中的离子束100以三种不同的入射角射至测量装置104)的射束路径P的观点来看待移动的。在第一及第二传感器的每一个穿过离子束时，第一传感器202及第二传感器204可运作以测量诸如射束电流IBeam的离子束210A-210C的一个或多个特性。
如图4所示，在每一个离子束210A-210C穿过相应的传感器时，射束电流IBeam达到峰值。例如，当第一传感器202通过离子束210A-210C的每一个时，时间轴212示出了感测到的射束电流IBeam，其中，对于全部三个离子束，第一峰值射束电流214大致上发生在同一时间点。然而，当第二传感器204因相应离子束不同垂直位置导致在不同时间穿过相应的离子束210A-210C时，时间轴216A-216C示出了不同的第二峰值射速电流218A-218C。
如上所述，图1的控制器106可运作地耦接到平移机构140及测量装置104，其中，控制器又可运作，以在对于给定的离子束110或210感测到第一峰值射束电流214及第二峰值射束电流218时，来相对于x-y平面上的基准线220确定图4的第一传感器202及第二传感器204的时间和位置信息的其中一个或多个。据此，如后所述，与第一传感器202及第二传感器204相关的时间和/或位置信息可被用以确定图2的离子束110的第一射束角度α及第二射束角度β。
应注意的是，图1的控制器106可运作来控制离子注入装置102及测量装置104的其中一个或多个，其中控制器可藉此运作以控制离子束110的轨迹。例如，控制器106可运作以通过控制用以产生离子的功率源108、射束线组件122(例如，控制磁场强度及方位)的其中一个或多个，以及控制基座或夹盘136的位置来控制相对于工件112的离子束110的路径P。如后所述，控制器106可进一步运作以控制相对于离子束路径P的测量装置104的位置。将理解的是，控制器106可包括一个或多个处理器和/或计算机系统，其中，可获得离子注入系统100的整体控制(例如，结合操作员的输入)。
现在将说明在第一方向(例如，x方向)上的第一射束角度α的确定，其中，图1的控制器106可运作来执行各种计算以确定第一射束角度α。根据一个示例，与位于感测到射束电流处于极大值(例如，第一峰值射束电流214)的位置的图4的感测器202相关的时间和/或位置信息可与若离子束110的轨迹是依循图2的标称路径Pnom时所期待的这个极大值所在的时间和/或位置做比较。例如，当第一传感器位于基准线220时，离子束110的标称路径Pnom与图4的第一传感器202处的峰值射束电流相关。因此，对于诸如图2中的沿着实际路径P的离子束而言，当从标称路径Pnom(例如，与基准线220相关)的时间和/或位置感测第一峰值射束电流214时，第一传感器202的时间和/或位置上的差异允许计算第一射束角度α。例如，对于以已知的固定速率移动的测量装置104而言，离子束通过图4的基准线220(例如，与标称路径Pnom相关)及第一传感器202(例如，与第一峰值射束电流214相关)之间所经过的第一时间Δt1可被转换成在测量装置的水平位置上的第一变化Δx1。应注意的是，水平位置上的第一变化Δx1进一步等于在图2的第一方向上的偏离Δx。据此，由于图2的距离F是已知的，第一射束角度α可通过用Δx1代替Δx由公式(1)来确定，因而产生下列公式：
α＝arctan(Δx1/F)(3)。
在本示例中，如图4所示，基准线200(例如，t＝0)通常在-x方向上偏离于第一传感器202。然而，应注意的是，基准线220可与相对于第一传感器202在x方向上的任何位置相关，其中，离子束通过第一传感器及基准线之间的时间和/或位置的变化可被用于计算中。
现在请参考图5，示出了另一示范性测量装置300，其中，本发明的一些其他方面现在将被更详细地说明。例如，根据本发明，在第二方向(例如，垂直或y方向)的图2的第二射束角度β可由图1的控制器106确定，其中各种计算是由控制器执行以确定第二射束角度β。例如，图5的测量装置300类似于图4的测量装置200。根据本示例，图5的x及y方向上的基准线301又与图2已知的第二位置158相关。如上所述，第一传感器302通常平行于x-y平面上的y轴放置，其中，第二传感器304在测量装置300的表面306上以倾斜角度φ成角度放置。此外，第一传感器302及第二传感器304的虚交点308是由将每一个传感器的中心线309延伸到交叉的点所定义的。因此，虚交点308位于y方向上离基准线301(例如，图2中已知的第二位置158)垂直距离为Δyint的地方，且可利用实体测量或几何计算得知。有鉴于此，图2的第二射束角度β的确定可根据图5的虚拟交叉位置点308、相对于第一传感器302的第二传感器304的倾斜角度φ、及测量设备300(包含与离子束310有关的第一传感器及第二传感器)的相对移动而定。
如公式(2)所示，第二方向(y方向)的第二射束角度β为离子束110在测量装置的表面152的实际位置160在第二方向上距离图2已知的第二位置158的偏离量Δy的函数。因此，为了确定第二射束角度β，在垂直位置的偏离量Δy应被决定。因此，请再参考图4，在测量装置200相对于离子束210的相对移动时，离子束通过基准线220及第二传感器204(例如，与第二峰值射束电流218相关)之间所经过的第二时间Δt2可如上所述地被转换成在测量装置的水平位置的第二变化Δx2。因此，请再参考图5，由第一传感器302及第二传感器304所感测的峰值射束电流之间在水平位置上的第三变化Δx3可由下列公式来决定：
Δx3＝Δx2-Δx1(3)。
有鉴于此，当图4的第二传感器204感测到第二峰值射束电流218时，在测量装置300的表面306处的虚拟交叉位置点308与离子束310的实际位置312之间在垂直位置上的第一差距Δy1可由下列公式来决定：
Δy1＝Δx3tan(φ)(4)。
离子束310的实际位置312与基准线301(与图2的已知的第二位置158相关)之间在第二方向偏离Δy接着可由下列公开来决定：
Δy＝Δy1-Δyint (5)。
有鉴于此，请再参考图2，一旦在第二方向的偏离Δy已被确定，第二射束角度β可由公式(2)来确定。因此，第一射束角度α及第二射束角度β两者可通过图1的测量装置104的单轴平移来确定，从而提供了一种简单又可靠的方法来测量离子注入系统100内的射束角度。
根据本发明的另一方面，图6说明一种用以测量例如根据图5的测量装置300所示的水平及垂直方向的二个正交方向上的离子束角度的方法400。尽管在此以一系列动作或事件方式来显示和说明示范性方法，但应理解的是本发明并不受这些动作或事件的显示顺序的限制，因此根据本发明，除了此处所示所述的顺序外，一些步骤可以不同顺序发生和/或与其它步骤一起发生。此外，实施根据本发明的方法，不是全部所示的步骤都是必要的。再者，应理解的是，这些方法可结合此处所示所述的系统以及未示出的其他系统进行实施。
如图6所示，方法400开始于在动作405提供离子注入系统，其中该离子注入系统包括离子注入装置、测量装置及可运作地耦接到测量装置的平移机构。例如，提供图5的测量装置300，其中，图1的平移机构140可运作以在第一方向(例如，x方向)平移该平移机构。
根据本发明的一个示范性方面，在图6的动作410中，相对于离子注入系统及测量装置建立离子束的标称位置，其中，处在正交于测量装置表面的位置的离子束的标称位置与相对于离子注入装置的离子束的已知位置之间的距离是已知的。在图6的动作415中，测量装置从起始位置或时间被平移，其中，测量装置在第一方向上平移通过离子束的实际路径。在动作420中，第一传感器感测第一峰，其中，第一峰与测量装置的第一时间或位置相关。第一射束角度在动作425中被确定，其中，第一射束角度是离子注入机与测量装置的表面之间的已知距离及测量装置的第一时间或位置的函数。
在动作430中，测量装置再被平移，至少直到第二传感器感测到第二峰为止，其中，第二峰与测量装置的第二时间或位置相关。第二射束角度在动作425中被确定，其中，第二射束角度是离子注入机与测量装置的表面之间的已知距离、测量装置的第二时间或位置、以及第二传感器与第一传感器所成角度的函数。
根据本发明的另一示范性方面，在射束角度被测量后，对离子注入系统进行一个或多个调整，其中，该方法可以再次被执行，若者，可通过离子束对一个或多个工件注入离子。
虽然根据一些优选实施例对本发明进行了说明和描述，但显而易见的是在阅读并理解本说明书及附图后，本领域的技术人员将想到等同的变化及修改。尤其是关于由上述部件(组件、设备、电路等)所执行的各种功能、用以说明这些部件的术语(包含对“手段”的引用)除非另有指示，意图对应于执行所述部件的特定功能的任意部件(也就是，功能上等效)，即使不是结构上等效于用以执行在此所述的本发明的示范性实施例中的功能的所公开结构。此外，尽管仅参考一些实施例的其中之一公开了本发明的特定特征，但是这类特征可与任何给定的或特定应用中所想要且具有优势的其它实施例的其中一个或多个其它特征相结合。
Claims (18)
1.一种离子注入系统，包括：
可运作来形成离子束的离子注入机；
测量装置，其具有与其相关的平面，该测量装置又包括：
第一细长传感器，其中，第一细长传感器沿着测量装置的平面在第一方向延伸，且其中，第一细长传感器可运作来感测离子束的一个或多个特性；以及
第二细长传感器，其中，第二细长传感器沿平面相对于第一细长传感器成倾斜角度延伸，且其中，该第二细长传感器进一步可运作来感测离子束的一个或多个特性；
平移机构，其可运作地耦接到离子注入机及测量装置，其中，平移机构可运作以在大致上垂直于第一细长传感器且大致上平行于该平面的方向来平移测量装置通过离子束路径；以及
控制器，其被配置为控制平移机构并且接收所感测的离子束的一个或多个特性，其中，该控制器可运作以根据，至少部分地根据，测量装置的位置以及由第一传感器及第二传感器所感测的离子束的一个或多个特性来确定离子束相对于测量装置的平面的第一射束角度和第二射束角度。
2.权利要求1的系统，其中，第一细长传感器及第二细长传感器各包括狭缝法拉第元件(Slot Faraday)。
3.权利要求1的系统，其中，第二细长传感器的长度大于或大致等于第一细长传感器的长度。
4.权利要求1的系统，其中，倾斜角度的范围介于与第一细长传感器相距三十至六十度之间。
5.权利要求1的系统，其中，平移机构包括步进马达，其中，步进马达可运作来提供信号到控制器，指示测量装置的位置。
6.权利要求1的系统，其中，平移机构可运作以恒定速率平移测量装置，其中，测量装置的位置由控制器根据该恒定速率下所经过的时间来确定。
7.权利要求1的系统，其中，离子注入机包括保持工件的基座或夹盘，且其中，平移机构进一步可运作地耦接到基座或夹盘。
8.权利要求1的系统，其中，测量装置的平面通常由测量装置的表面所定义，且其中，第一传感器及第二传感器可运作地耦接到测量装置的表面。
9.一种离子束角度测量装置，其包括：
第一细长传感器，其中，第一细长传感器沿着测量装置的平面在第一方向延伸，且其中，第一细长传感器可运作来感测离子束的一个或多个特性；
第二细长感测器，其中，第二细长传感器沿着测量装置的平面相对于第一细长传感器成倾斜角度延伸，且其中，第二细长传感器进一步可运作来感测离子束的一个或多个特性；以及
平移机构，其可运作地耦接到测量装置，其中，平移机构可运作以大致上垂直于第一细长传感器且大致上平行于该平面的方向来平移测量装置通过离子束路径。
10.权利要求9的装置，其中，第一细长传感器及第二细长传感器各包括狭缝法拉第元件。
11.权利要求9的装置，其中，第二细长传感器的长度大于或大致等于第一细长传感器的长度。
12.权利要求9的装置，其中，倾斜角度的范围介于与第一细长传感器相距三十至六十度之间。
13.权利要求9的装置，其中，平移机构包括步进马达，其中，步进马达可运作来提供指示测量装置的位置的信号。
14.权利要求9的装置，还包括用以保持工件的基座或夹盘，且其中，基座或夹盘还可运作地耦接到平移机构。
15.权利要求9的装置，其中，测量装置的平面通常由测量装置的表面所定义，且其中，第一传感器及第二传感器可运作地耦接到测量装置的表面。
16.一种测量离子束的角度的方法，该方法包括：
提供离子束及具有与其相关的平面的测量装置，该测量装置还包括：
与测量装置的平面相关的第一细长传感器及第二细长传感器，其中，第二细长传感器通常相对于第一细长传感器倾斜放置；
在大致上垂直于第一细长传感器的第一方向上平移测量装置通过离子束；
得到与在第一时间通过离子束的第一细长传感器相关的第一峰值射束电流；
得到与在第二时间通过离子束的第二细长传感器相关的第二峰值射速电流；及
确定在第一方向的离子束的第一射束角度及在垂直于第一方向的第二方向的离子束的第二射束角度，其中，第一方向及第二方向平行于测量装置的平面，且其中，该确定是根据，至少部分地根据，第一时间、第二时间及沿着与测量装置的平面上游正交的路径的离子束的已知位置而定。
17.权利要求16的方法，其中，测量装置以大致恒定的速率被平移，且其中，在第一时间及第二时间的测量装置的位置进一步根据该恒定速率来确定。
18.权利要求16的方法，其中，第二角度的确定是进一步根据第一时间及第二时间之间的差值而定。
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