CN102067269A - 通过将射束互补孔洞形状与射束形状相匹配以减少粒子和污染的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种离子注入系统(100)，包括：离子源(116)，构造为产生沿着射束路径(136)的离子束(104)；位于该离子源的下游的质量分析器(130)，其中，该质量分析器构造为对该离子束进行质量分析；和射束互补孔洞(330)，位于该质量分析器的下游且沿着该射束路径，该射束互补孔洞具有对应于该离子束的横截面射束包络的尺寸和形状。

Description

通过将射束互补孔洞形状与射束形状相匹配以减少粒子和污染的系统和方法
技术领域
本发明大体上涉及离子注入系统，且更具体地涉及通过将离子注入系统的射束限定孔洞尺寸与离子束形状相匹配以减少粒子与污染的系统和方法。
背景技术
在半导体器件的制造中，离子注入用来用杂质或掺杂剂掺杂晶片和/或工件。离子束注入机用来以离子束处理硅工件，以便在集成电路的制造期间形成n或p型非本征材料或形成钝化层。当用于掺杂半导体时，离子束注入机注入所选择的非本征离子种类，以产生期望的半导体材料。注入由诸如锑、砷或磷之类的源材料所产生的离子产生“n型”非本征材料工件，而若期望“p型”非本征材料工件，通常注入由诸如硼、铝或镓之类的源材料所产生的离子。
离子注入机还用在非掺杂应用中，其可采用诸如氢或氦之类的元素的离子束。非掺杂应用的一个例子为晶片分裂，其能够通过在硅中建立埋入的氢层和随后在后续的热处理步骤移除顶部硅层而实现。典型的氢生产离子注入系统具有独特的参数，这将其与在标准高电流注入机中所进行的大部分注入区分开。一种这种参数是注入能量。与通常的高电流注入机相比较，能量较高，以产生足够深的注入层。其次，剂量要求高于1×1016离子/平方厘米至1×1017离子/平方厘米的典型的注入范围。为了支持足够高的生产输出，高剂量要求所述注入系统以例如30毫安培至60毫安培的射束电流操作。
用于半导体加工的传统的离子注入设备需要元素的质量选择性，以将所期望的种类注入到工件中，且降低由其它元素所造成的污染水平。质量选择性采用电磁铁来弯曲带电的离子束并且随后通过质量选择分辨孔洞而完成。与射束包络(envelope)和电磁铁一起，解析孔洞的尺寸和形状还决定该离子注入机的元素解析能力。孔洞的尺寸与形状影响该离子束的所选择的质量解析度和横截面包络。
具有水平的分散平面的典型的高电流注入机设计为具有不均匀地截割该离子束的矩形解析孔洞。结合质量分析电磁铁，孔洞的宽度通常限定了该系统的质量解析度，同时孔洞的高度限定了工件目标处的射束的最大高度。系统可设计为具有在解析孔洞的上游或下游的附加射束形成和成形孔洞，其进一步限定在该工件处的离子束的最终尺寸。这些孔洞典型地在该射束通过开口时引起一些不均匀的射束截断。
因此，对于将离子注入系统的射束限定孔洞形状与离子束形状相匹配以减少粒子与污染的改进系统和方法的需要仍然存在。
发明内容
下文提出了本发明的发明内容，以提供本发明的一些方面的基本了解。此发明内容不是本发明的广泛的概观，且不是要确定本发明的关键或重要的要素，也不是要描述本发明的范围。更确切地说，本发明内容的目的是以简化的形式呈现本发明的一些概念，作为稍后提出的较为详细说明的序言。
根据本发明的一个方面，一种离子注入系统，包括构造为产生沿射束路径的离子束的离子源。质量分析器位于该离子源的下游，其中，该质量分析器构造为对该离子束进行质量分析。射束互补孔洞位于该质量分析器的下游且沿着该射束路径，该射束互补孔洞具有对应于该离子束的横截面射束包络的尺寸和形状。换句话说，该射束互补孔洞对应于该射束横截面包络或基本上与该射束横截面相匹配；其中，该射束互补孔洞的平面垂直于该离子束路径轴线。
根据本发明的另一个方面，一种离子注入系统，包括构造为产生沿着射束路径的离子束的离子源。质量分析器位于该离子源的下游，其中，该质量分析器构造为对该离子束进行质量分析。解析组件位于该质量分析器的下游，包括等离子体电子流组件、解析孔洞与至少一个射束互补孔洞。该解析组件构造为以指定距离支撑该解析孔洞和所述至少一个射束互补孔洞。该解析孔洞位于该质量分析器構件的下游，其中，所述至少一个射束互补孔洞沿着该射束路径位于该解析孔洞的下游，具有对应于该离子束的横截面包络的尺寸和形状。
根据本发明的又一个方面，一种通过将射束互补孔洞与离子束尺寸和形状相匹配以减少粒子和污染的方法。该方法包括下述步骤：(a)选择离子束源参数；(b)选择包括场强度的质量分析器参数；(c)选择解析孔洞位置。随后，所述方法包括(d)确定在将安放射束互补孔洞的位置处的离子束的横截面包络；(e)制造近似离子束的横截面包络的射束互补孔洞且安装该射束互补孔洞；(f)测量关键离子束因子，如果测量的关键离子束因子是不可接受的，则返回至步骤(e)；以及结束该方法。
以下的说明与随附的附图详细地陈述了本发明的某些说明性的方面和实施方案。这些表示本发明原理可以实施的多种方式中的一些。
附图说明
图1图示了根据本发明的一个方面的示例性离子注入系统；
图2为根据本发明的一个方面的往复驱动系统，图示了工件安装至往复臂；
图3为根据本发明的一个方面的用在离子注入系统的解析组件与等离子体电子流(PEF)的透视图和组装图；
图4A和4B为根据本发明的一个方面的解析组件的一部分的分解图和组装图；
图5A和5B为根据本发明的一个方面的PEF盒组件的分解图和组装图；
图6为根据本发明的一个方面的射束互补孔洞的前视图；以及
图7为根据本发明的一个方面的一种调整离子注入系统中的射束互补孔洞尺寸和形状的方法的流程图。
具体实施方式
想在将参照附图描述本发明，其中，相同附图标记用来表示附图中的相同元件，且其中，图示的结构没有必要按比例绘制。
根据本发明的系统及方法用于通过使射束互补孔洞与实际测量/确定的离子束形状相匹配以减少粒子和污染法。换句话说，射束互补孔洞对应于射束横截面包络或基本上与该射束横截面相匹配；其中，射束互补孔洞的平面垂直于离子束路径轴线。
现在回到图1，示出的是根据本发明的一个方面的示例性离子注入系统100，其用于一个或多个工件的处理。系统100利用射束互补孔洞133且用于说明目的而呈现，并且理解的是，本发明的各方面不限于所述离子注入系统100，还可采用其它适合的具有变化结构的离子注入系统。应理解的是，在该实施例中，射束互补孔洞133附加于解析孔洞132。
离子注入系统100可操作以相对于离子束104往复扫描工件102(例如，半导体基板、晶片等)，在那里将离子注入工件102。例如，离子注入系统100由控制器150进一步控制，其中，经由控制器150控制该离子注入系统和工件扫描系统138的功能。
如上所述，本发明的各方面可联系任何类型的离子注入装置而实施，包括但不限于图1的示例性的系统100。示例性离子注入系统100包括终端106、束线组件108和通常形成处理室112的末端站110，其中，离子束104通常被引导到定位于工件位置114处的工件102。用于从终端106中可离子化的源材料产生正电离子的离子源116由电源118供电。源116将取出的离子束120提供至束线组件108，其中，离子源116包括一个或多个取出电极122，以从该源室取出离子并由此将所取出的离子束引向束线组件108。
为了产生离子，将待离子化的掺杂气体(未示出)放置在离子源116的产生室内。例如，掺杂气体可以从气体源(未示出)送入至该室。除了电源118之外，将理解的是，任何数量的适合的机构(均未示出)都可以用来激发离子产生室内的自由电子，诸如，射频(RF)或微波激发源、电子束注入源、电磁源和/或例如在该室内产生电弧放电的阴极源。受激的电子与掺杂气体分子碰撞并且由此产生离子。通常，产生正离子，但是本文的公开内容也可应用于其中产生负离子的系统。
例如，束线组件108包括具有入口126和出口128的射束导件124，入口126邻近于源116，而出口128邻近于末端站110内的解析孔洞组件135。解析孔洞组件135可以包括等离子体电子流(未示出)。等离子体电子流在离子束通过其中的区域中产生中性化电子，且将参照后续附图对其进行详细描述。离子束注入系统100可包括在离子源116和注入系统末端站110之间延伸的射束形成和成形结构。解析孔洞组件135的射束形成与成形结构维持离子束104，且限定该射束104在途中通过其中而到达注入系统末端站110的细长的内部腔部或通道。当操作该注入系统100时，该通道可被抽成真空，以降低离子由于与气体分子碰撞而偏转预定的射束路径的可能性。例如，射束导件124包括质量分析器130(例如，质量分析磁铁)，其接收所取出的离子束120且建立偶极磁场，以使仅有适当的能量-质量比或范围的离子通过解析孔洞132到达工件102。解析孔洞132在与束线组件108相关的各种射束形成和成形结构(未示出)的上游，且当离子束104沿着期望的射束路径136输送至工件102时，可进一步设置为维持和限定该离子束104。
在一个例子中，将期望的离子束134引向工件102，其中，工件102通常经由与末端站110相关联的工件扫描系统138定位。例如，图1所示的末端站110可包括串行(serial)式末端站，其对位于抽真空的处理室112内的工件进行机械扫描，其中，工件102(例如，半导体工件102、显示器面板或其它工件)经由工件扫描系统138沿一个或多个方向机械式平移通过该射束路径136。根据本发明的一个示例性的方面，离子注入系统100提供如通常为静止的目标离子束134(例如，还称为“光点射束”或“笔状射束”)，其中，工件扫描系统138通常相对于静止的离子束104沿两个基本正交轴线平移工件102。然而，应注意的是，替换地，可采用批量的或其它类型的末端站，其中，多个工件102可被同时扫描，且这种末端站预期落入本发明的范围内。在另一个例子中，系统100可包括静电射束扫描系统(未示出)，其可操作以沿着相对于工件102的一个或多个扫描平面扫描离子束104。在静电射束的情形中，射束成形或限定孔洞将在扫描器的上游。图1还图示了扫描臂140和法拉第杯152，扫描臂140使工件102往复运动通过期望的离子束134，法拉第杯152是本领域技术人员熟知的，是用于测量离子束性质的。因此，本发明还预期任何扫描式和/或非扫描式离子束104落入本发明的范围内。根据本发明的一个示例性的方面，离子注入系统100可包括在Vanderpot等人所共同拥有的美国专利第7,135,691号中描述的离子注入系统和扫描装置，通过引用将其内容结合于此。而且，离子注入系统100可包括其它系统，如由美国马萨诸塞州贝弗利市的Axcelis Technologies公司所制造的Optima HD扫描系统。
根据本发明的另一个实施例，现在参考图2，示出的是根据本发明的一个方面的往复驱动系统200的正视图。将会理解，图2的示例性的往复驱动系统200可操作，以沿二维使工件216扫描通过离子束205，如下文将详细描述的那样。根据本发明的一个示例性方面，往复驱动系统200包括马达(未示出)，其中，马达可操作地连接至处理室(还称为末端站)，且其中，处理室还与离子束205相关联。例如，离子束205可包括沿着接近的、大体平行的轨迹一起行进的一群离子，其采取光点或所谓的“笔状射束”的形式，如可以由本领域熟知的任何适合的离子注入系统(未示出)所形成，在此将不讨论其细节。
根据本发明，处理室可包括通常封闭的真空室，其中，处理室内的内部环境可操作，以大体与该处理室外的外部环境隔离。例如，真空室可以构造并装配成以便将内部环境维持在实质上低的压力(例如，真空)。处理室可进一步连接至一个或多个负载锁定室(未示出)，其中，可以在处理室的内部环境和外部环境之间传输工件216，而不会导致处理室内的真空实质上损失。处理室可替换地由通常非封闭的处理空间(未示出)所构成，其中，该处理空间通常与外部环境相关联。
在一个实施例中，处理室可相对于外部环境旋转。本发明预期可操作以用在处理工件216中的任何处理室和处理介质，无论该处理室是封闭、非封闭、固定或临时的，且所有这种处理室与处理介质预期落入本发明的范围内。在美国专利第7,135,691号中描述了一种处理室的例子，在此通过引用将其内容结合于此。
图2图示了示例性的钟摆式往复驱动系统200，其中，轴228的示例性的旋转244是围绕第一轴线224，其中，进而扫描臂232、末端执行器278和工件216围绕第一轴线224旋转。因此，工件216可相对于离子束205的沿着第一扫描路径246往复平移或往复移动(例如，经由轴228围绕第一轴线224的一个或多个循环反向的旋转)，其中，离子束205图示为进入至图2的页面。轴228围绕第一轴线224的旋转244(和/或逆转)可被有利地控制，以沿着第一扫描路径246以均匀的方式振荡或往复移动末端执行器278，如下文将讨论的那样。图2进一步图示了该末端执行器278围绕第二轴线的旋转248，如上所述，其中，末端执行器278围绕第二轴线的旋转和因此工件216围绕第二轴线的旋转可被进一步控制，以便维持工件216相对于第一轴线224或离子束205的旋转方位(例如，工件216相对于离子束205的旋转方位，取出电极由相对于工件216固定的三角形250所指示)。
为了均匀地处理工件216，如提供从离子束205到工件216中的均匀的离子注入，重要的是，当沿着第一扫描路径246行进时维持末端执行器278的大体恒定的平移速度或受控的铰接式动作。例如，当工件216通过离子束205时维持末端执行器278的几乎恒定的速度或受控的铰接式动作提供了通常均匀剂量的离子至工件216。因此，随着其以钟摆式动作沿着第一扫描路径246行进完成工件216的均匀处理。
因此，在本发明的另一个实施例中，对于与工件216通过离子束205的移动相关联的预定扫描范围254，预期的是恒定速度或受控的铰接式动作。预定扫描范围254通常与工件216的物理尺寸相关(例如，扫描范围大于工件216的直径)。在本实施例中，预定扫描范围254通常由工件216行进大于工件216的直径加上该离子束205的宽度的总和的距离来限定，其中，工件216沿着第一扫描路径246行进通过离子束205，且其中，离子束205在工件216的相对端256之间扫描。
根据又一个实施例，可针对在预定扫描范围254内的工件216限定期望的速度分布或速度曲线，其中，该期望的速度分布通常取决于往复驱动系统200的配置。例如，取决于该工件216是否相对于扫描臂232固定或可旋转，可期望扫描臂232的旋转244速度大致恒定或可变(且因此，沿着第一扫描路径246的工件216的速度大致恒定或可变)。例如，若该工件216相对于扫描臂232旋转以维持沿着第一扫描路径246的旋转方位，当离子束205接近预定扫描范围254的二端255时，可改变扫描臂232相对于第一轴线224的旋转速度(例如，接近预定扫描范围的二端的速度约增大10％)，以沿着曲线路径提供大致均匀剂量的离子至工件216。作为另一种替换，或者除了改变扫描臂232的速度之外，可改变离子束205的性质，离子束电流，以产生到工件216的大致均匀剂量的离子。
如上述实施例中的一种所指出的那样，通常期待工件216在预定扫描范围254内沿着第一扫描路径246维持速度基本上恒定，以将该工件216大体上均匀地暴露至离子束205。然而，由于工件216沿着第一扫描路径246的往复交替逆转运动，如在轴228围绕第一轴线224的顺时针旋转和逆时针旋转(例如，反转)之间，工件216的加速和减速是不可避免的。因此，为了适应于扫描臂232、末端执行器278和工件216的加速和减速，还可以限定由工件216的相对端256沿着第一扫描路径246在最大位置260和262之间行进的最大扫描距离258。当离子束205未与工件216接触时，或是当离子束205的至少一部分未与工件216接触时，可能在过冲区域264中发生加速和减速。
需要重点注意的是，在常规二维扫描系统中，在工件方向逆转期间的加速和减速的可允许量实质上是受到限制的，以最小化传递至常规扫描系统的剩余部分的惯性力和相关的反作用力。美国专利第7,135,691号描述了一种用于使工件扫描通过离子束的往复驱动器，通过引用将其结合于此。
参考图1、3、4A、4B、5A和5B，它们为图示根据本发明的一个方面的用在离子注入系统100中的解析组件300的各种分解图和透视图，该离子注入系统100采用质量分析器(未示出)进行质量分析和角度修正。作为例子提供了图3中的解析组件300，且可理解的是，其它变化和配置可用作本发明的替代方面。
虽然未示出，四极透镜或其它聚焦机构可定位在质量分析器130(图1)的下游，以补偿或减轻射束放大对离子束104(图1)的影响。通常由离子注入过程产生的事件是工件102充电，其中，来自该离子束104的正离子撞击工件102且积聚在掩膜层中。这会在工件102引起过量电荷的累积，导致离子束104中的电荷不平衡和熟知为射束放大(blow-up)的情況，这导致跨过工件102的离子分布出现变化。过量的电荷累积还会损坏包括栅极氧化物的表面氧化物，而导致装置可靠度问题，造成工件102中的绝缘层等击穿且降低器件产量。
图3图示了根据本发明的至少一个实施例的解析组件300(如图1中图示的组件135)的透视图。由于解析组件对于本领域技术人员来说是熟知的，因此将不更详细地描述解析组件300。解析组件包括等离子体电子流(plasma electron flood，PEF)组件302。工件102充电可采用等离子体电子流(PEF)组件302进行控制，其中，工件102经受稳定、高密度的等离子体环境。
例如，授权给Benveniste的美国专利第5,164,599号、授权给Benveniste的美国专利第5,531,420号、授权给Blake的美国专利第5,633,506号、授权给Chen等人的美国专利第5,691,537号以及授权给Chen等人的美国专利第5,703,375号中公开了用于产生离子束和通过电荷中性系统输送离子束至注入站的适合设备。
电弧室(未示出)可位在连接至PEF盒底座331(图5)的等离子体(PEF)电子流组件302的下方，如图所示。电弧室可包含丝极、气体引入口和电弧室PEF盖339(图5)，其中，具有取出孔的盖339将该电弧室暴露至PEF盒的内表面。将会理解的是，解析组件300可以不同的结构制成，并且所有这种结构在此都是可预期的。图示的实施例不应当理解为是对图示的实施例的限制。
低能量的电子从电弧室中的等离子体取出，并引入离子束104，离子束104将电子运送至工件102，以便中和工件102上的表面电荷。所述电子的能量足够低，以至于可以防止工件102的负充电。
用于中和离子注入工件102上的正电荷的等离子体电子流(PEF)组件302包括PEF盒303，其具有锯齿状的侧壁312，以由此防止绝缘污染物粘附至内壁的整个表面而不是附着至所述壁的一部分。PEF盒303限定内部区域222，离子束134(图1)离子束源116穿过该内部区域到达处理室112，如图1所示。
解析组件300的至少一个实施例(图示透视图中)定位于质量分析器130的出口128(图1)和处理室112之间，且包括等离子体电子流(PEF)组件302、解析孔洞304、PEF高电流馈通组件306、绝缘体PEF配件307、射束引导出口屏蔽件308和射束引导出口孔洞310(图4A)。
解析组件300更包括鼻状塔架314，其由鼻状塔架屏蔽件316部分围绕，且鼻状塔架314通过间隔件318连接至解析孔洞304，间隔件318以螺栓式固定至解析孔洞304和鼻状塔架314。屏蔽管卷轴塔架320同轴地配置在卷轴塔架322的内侧且机械式地保持到位，该鼻状塔架的T端螺栓式固定至卷轴塔架322。O形环324(图4A)定位且固定于卷轴塔架322和塔架环隔膜安装座326之间。射束引导出口孔洞310连同射束引导出口屏蔽件308一起装配至卷轴塔架322的末端。
前屏蔽PEF 327可连接至前屏蔽间隔件PEF 329，且锯齿状侧壁312利用包括螺钉等的紧固件连接至至底部PEF盒底座331、顶壁PEF盒337和后屏蔽间隔件PEF 335。本发明的关键元件束线组件出口孔洞PEF(例如，石墨)或射束互补孔洞330可连接至后屏蔽间隔件PEF 335，以便其恰当地定位在解析组件330中。
本发明人认识到，通过利用密切对应于射束形状(例如，“香蕉状”)的射束互补孔洞330，粒子和污染的数量可大为减少。在这种情况中，孔洞尺寸和形状固定。存在典型方法以测量离子束横截面包络，包括撞击垂直于离子束路径的平面的离子束的横截面。这可通过利用具有分段式检测器的系统而完成，所述探测器垂直且水平低掠过该射束。在种替换方法中，可使板中图案化的螺旋孔旋转通过该射束而完成，这提供了二个维度的图像。在又一种方式中，可通过简单的射束在适合的材料上燃烧而确定图像，且该射束的边缘还可通过将浮动的孔洞移动至射束邻近处而检测到。本领域技术人员应道理解的是，射束互补孔洞330可用在多种注入产品和系统中。例如，关于离子带状射束或扫描离子束注入机，射束互补孔洞330将用在准直器或扫描系统138(图1)的上游。还应理解的是，射束互补孔洞330可包括多种形状和尺寸，且由本文都能想到。
在另一个实施例中，离子束形状和尺寸可利用包括传感器和控制系统的可变和/或机电系统以及现场动态控制的可变孔洞(未示出)而确定，其通过测量由该射束互补孔洞等所截取的电流而检测该射束的边缘。在这种实施例中，可变离子束互补孔洞(未示出)可以构造为调整该孔洞以接近该离子束形状和尺寸。
质量分析器130出口处的射束限定孔洞123设计为使其接受度匹配于射束的发射度，该射束发源自诸如具有窄的宽度和相对高的高度的缝隙的离子源，通过诸如在射束内产生像差的电磁铁之类的一组光学元件。像差由例如磁场梯度所引起，该离子束行进通过该磁场，使得该射束中的各个离子轨迹的曲率半径改变。作为另一个例子，沿缝隙射束的高度方向的场梯度(如由具有大的磁极间隙的源磁化或质量分析偶极子所引起的)将产生射束，该射束沿分散方向的位置将作为沿非分散方向的位置的函数而移位，使得产生的射束形状呈现为朝向于偶极子场的离子束的回转中心弯曲。
理想而言，射束互补孔洞330(例如，香蕉状孔洞)的开口将与离子束的形状相匹配，且发生对该孔洞的最小的射束撞击。相反，先前的系统没有考虑这些射束形状并且设计为具有矩形的质量解析射束孔洞。由于形状不匹配，这些孔洞将过度地或不平均地截割射束。因此，射束互补孔洞330可以设计为匹配发射度(emittance)并且提供最佳的射束截割量。要理解的是，如本领域技术人员所熟知的那样，射束互补孔洞330的大小和形状可以形成为与任何离子束形状和尺寸相匹配。而且，可以以允许现场或原位调整空洞尺寸以与实际射束尺寸密切地匹配的可变式机电实施例方式设计射束互补孔洞330或其它的射束限定孔洞，如前所述。
这种射束尺寸控制方法用于通过减少必要的工件过扫描(over scan)而改善工艺产量，且还限制射束尺寸以防止处理室区域中的不想要的射束撞击。除了射束限制作用之外，解析和限定孔洞可截割陷入离子束的包络中的带电粒子。因此，边缘的这种截割可阻断陷入的粒子且减少其输送至目标室的粒子量。最后，利用常规解析和射束限定孔洞的过度射束撞击可能引起材料的溅射并产生二次电子。溅射的材料可能产生附加的粒子和/或释放来自之前的运行种类的污染。因此解析和射束限定孔洞被设计为平衡提供充分的质量解析、射束电流、粒子截割同时使得溅射的材料最少的折衷。在该实施例中，已经构成例如香蕉状的半径和长度，以便在例如大于200kev的操作时出现最小的射束损失。
根据本发明的又一个实施例，提供了一种通过将射束互补孔洞尺寸和形状与离子束尺寸和形状相匹配以减少粒子和污染的方法，如图7所示并且标示为参考符号700。虽然在下文中方法700被图示和描述为一连串的行动或事件，但将会理解的是，本发明不限于这些行动或事件的图示的顺序。例如，根据本发明的一个或多个方面，一些行动可能以不同的顺序发生和/或与除在此图示和描述那些之外的其它行动或事件同时发生。此外，并非所有图示的步骤都可能需要实施根据本发明的方法。而且，根据本发明的该方法可以与在此图示且描述结构的形成和/或处理以及未图示的其它结构相关联地实施。
现在将参照其它图1至3、4A、4B、5A、5B和6描述所述方法。方法700开始于702，包括选择例如离子源116(图1)内的离子束源参数。在702，取出离子束104且将其引向质量分析器130(图1)。离子束104可为笔状射束、发散射束、带状射束等。在704，选择质量分析器130(图1)参数，如磁场强度等。
在706，除了离子注入系统100中射束互补孔洞330之外，还选择孔洞位置。这允许在708产生的离子束104，以行进通过离子注入系统100，使得在710，可以在末端站110处测量并准确地确定离子束104的尺寸和横截面形状。在该实施例中，射束互补孔洞330为固定或不变的尺寸和形状。将会理解的是，在该实施例中，该形状为香蕉形状的孔洞600，而孔洞600可以制造为与任何离子束的尺寸和横截面形状相匹配。如上所述，通常的方法是测量离子束的横截面包络，包括撞击垂直于离子束路径的平面的离子束的横截面。这可以利用具有分段式检测器的系统而完成，这些检测器垂直和水平地掠过该射束。在一种替换的方法中，可使板中图案化的螺旋孔旋转通过该射束而完成，这提供了二个维度的图像。在又一种方式中，图像可通过简单的射束在适合的材料上燃烧而确定，且该射束的边缘还可通过将浮动的孔洞移动至射束邻近处而检测到。
在另一个实施例中，可变的射束互补孔洞(未示出)配置成使得孔洞的尺寸和形状是可调整的。离子束形状可利用包括传感器和控制系统的机电系统以及现场动态控制的可变孔洞(未示出)而精确地确定，其通过测量由该射束互补孔洞等所截取的电流而检测该射束的边缘。在912，射束互补孔洞330制造为对应于通过机电系统产生的离子束横截面形状或孔洞形状，该机电系统构造为调整该孔洞使得它对应于离子束104的横截面形状和尺寸。在714，测量关键的离子束的因素，并且如果它们是不可接受的，则方法700返回至712，否则该过程结束。关键的离子束的因素包括射束电流、粒子污染等。
虽然已经参照一个或多个实施方案图示并描述了本发明，但在不偏离本发明的精神和范围的前提下，可以对图示的实施例进行变更和/或修改。特别是关于由上述与那件或结构(方块、单元、工具、组件、装置、电路、系统等等)所实行的各种功能，用来描述这些元件的术语(包括“机构”的提及)是要对应于(除非是另外指明)实行所述元件的指定功能的任何元件或结构(即，其为功能等效)，即使非结构等效于实行本发明的在本文中所图示的示例性实施方案的功能的已公开结构。此外，尽管已经相对于多个实施方案中的仅仅一个公开了本发明的特定特征，但当可能期望且有利于任何给定或特定应用时，这种特征可以与其它实施方案的一个或多个特征将结合。相对于最佳或优选在此使用的术语“示例性(exemplary)”是要指一个例子。而且，在详细说明和权利要求中使用的术语“包括”、“包含”、“具有”、“含有”或其变形的限度内，这些术语是要以类似于“包括”的方式包含的。

Claims (20)

1.一种离子注入系统，包括：
离子源，构造为产生沿射束路径的离子束；
位于所述离子源的下游的质量分析器，其中，所述质量分析器构造为对所述离子束进行质量分析；和
射束互补孔洞，位于所述质量分析器的下游且沿着所述射束路径，所述射束互补孔洞具有对应于所述离子束的横截面射束包络的形状和尺寸。
2.根据权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述射束互补孔洞位于解析孔洞的上游。
3.根据权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述射束互补孔洞位于解析孔洞的下游。
4.根据权利要求1所述的离子注入系统，其中，能够机电式控制所述射束互补孔洞的形状和尺寸以与射束形状近似匹配。
5.根据权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述射束互补孔洞接近为香蕉形状。
6.根据权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述离子束形状能够利用包括传感器和控制系统的机电系统以及现场动态控制的可变孔洞而准确地确定，其中，所述机电系统构造为通过测量由所述可变孔洞所截取的电流和调整所述可变孔洞的尺寸和形状而检测所述射束的边缘。
7.根据权利要求1所述的离子注入系统，其中，利用包括垂直和水平地掠过所述射束的分段式检测器的系统、图案化于板中并且构造为提供二维的离子束的图像的旋转螺旋孔、测量材料上的简单射束燃烧并且通过将浮动的孔洞移动至射束附近处以检测所述离子束的边缘，从而测量所述离子束横截面包络。
8.一种离子注入系统，包括：
离子源，构造为产生沿射束路径的离子束；
位于所述离子源下游的质量分析器，其中，所述质量分析器构造为对所述离子束进行质量分析；和
位于所述质量分析器的下游的解析组件，所述解析组件包括等离子体电子流组件、解析孔洞以及至少一个射束互补孔洞；且
其中，所述解析组件构造为以指定距离支撑所述解析孔洞和所述至少一个射束互补孔洞；
其中，所述解析孔洞位于所述质量分析器构件的下游；
其中，所述至少一个射束互补孔洞沿着所述射束路径位于所述解析孔洞的下游；
其中，所述至少一个射束互补孔洞具有对应于所述离子束的横截面包络的尺寸和形状。
9.根据权利要求8所述的离子注入系统，其中，所述至少一个射束互补孔洞位于所述解析孔洞的上游。
10.根据权利要求8所述的离子注入系统，其中，所述至少一个射束互补孔洞位于所述解析孔洞的下游。
11.根据权利要求8所述的离子注入系统，其中，所述至少一个射束互补孔洞构造为可变且其形状和尺寸能够以机电方式被控制成近似对应于离子束的横截面包络。
12.根据权利要求8所述的离子注入系统，其中，所述至少一个射束互补孔洞接近为香蕉形状。
13.根据权利要求8所述的离子注入系统，其中，利用包括传感器和控制系统的机电系统以及现场动态控制的可变孔洞能够准确地确定所述离子束形状，其中，所述机电系统构造为通过测量由所述可变孔洞所截取的电流并调整所述可变孔洞的尺寸和形状而检测所述射束的边缘。
14.一种通过将射束互补孔洞尺寸与离子束尺寸和形状相匹配以减少粒子和污染的方法，其中，所述方法包括下述步骤：
(a)选择离子束源参数；
(b)选择包括场强度的质量分析器参数；
(c)选择解析孔洞位置；
(d)确定离子束的横截面包络；
(e)制造近似离子束的横截面包络的射束互补孔洞并安置所述射束互补孔洞；
(f)测量关键离子束因子；
如果测量的关键离子束因子是不可接受的，则返回至步骤(e)；以及
结束所述方法。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述射束互补孔洞位于所述解析孔洞的上游。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述射束互补孔洞位于所述解析孔洞的下游。
17.根据权利要求14所述的方法，其中，所述射束互补孔洞接近为香蕉形状。
18.根据权利要求14所述的方法，其中，利用包括传感器和控制系统的机电系统以及现场动态控制的可变孔洞能够准确地确定所述离子束形状，所述现场动态控制的可变孔洞通过测量由射束互补孔洞所截取的电流而检测所述射束的边缘。
19.根据权利要求14所述的方法，其中，利用垂直和水平地掠过所述射束的分段式检测器、图案化于板中且构造为提供二维的离子束的图像的旋转螺旋孔、测量材料上的简单射束燃烧且通过将浮动的孔洞移动至射束附近处以检测所述离子束的边缘，从而测量所述离子束横截面包络。
20.根据权利要求14所述的方法，其中，所述射束互补孔洞构造成是可变的且其形状和尺寸能够以机电方式被控制成近似对应于离子束的横截面包络。
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