CN103094036A - 一种宽带束束流检测的方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明阐述了一种宽带束束流检测的方法与装置，装置包括移动法拉第杯(1)，测束法拉第杯(2)，(3)，(4)，(5)，(6)，(7)，信号转换器板(10)，计算机(13)，电机(14)。信号转换板(10)包含信号输入端(8)，(9)，选择信号输出端(11)。计算机(13)包含束流信号输入端(12)。本发明特征：测束法拉第杯(2)，(4)，(6)并联后连接到(8)信号输入端，测束法拉第杯(3)，(5)，(7)并联后连接到(9)信号输入端，通过选择输出端(11)选择不同输入端，利用这些装置，在Windows XP系统下，以多媒体计时器技术为驱动时钟，通过两次移动法拉第杯(1)的移动，计算出束流大小，角度及均匀性。

Description

一种宽带束束流检测的方法与装置

技术领域

本发明涉及离子注入机的束流检测。通过采用多个测束法拉第杯并联后积分来得到宽带束束流值以及角度值。

背景技术

半导体集成电路制造工艺已发展到12英寸晶片、纳米技术节点时期。随着晶圆片尺寸越来越大，单元器件尺寸越来越小，对半导体工艺设备的性能要求也就越来越高。离子注入机是半导体集成电路器件制造工艺中必不可少的关键设备。为了提高离子注入机的性能，使其满足现代大晶圆片、纳米器件生产工艺的要求和适应将来半导体工艺技术的发展，必须要开发高效的全自动控制系统。

在进行束流检测处理时，通过移动法拉第的往复运动来检测束流的状况。束流状况包括束流的大小，束流的角度，束流的均匀性情况。

通过电机带动移动法拉第来同运动，会使的测束法拉第杯接收到的束流之发生变化，由此，可以根据移动法拉第移动过程中，接收到的束流值的峰值与测束法拉第杯接收的束流值的谷值，通过算法可以算出束流的角度值。

均匀性的测量也是一个复杂的过程。在移动法拉第移动的过程中，测束法拉第杯同实际电机编码位置对应的值，即为此处的电流值。而在实际的测量过程中，这种同步或者测量时实现不了的，必须通过一定的方法和算法间接求得。

发明内容

本发明主要是为了准确的对宽带束束流进行检测，在移动法拉第杯(1)移动过程中，六个测束法拉第杯接收到的束流的变化情况计算出束流的大小，角度以及均匀性。

首先，选择信号输出端(11)与信号输入端(8)联通，在移动法拉第杯(1)运动的过程中，记录并联接入采集系统中的(2)，(4)，(6)测束法拉第杯测得的束流，会得到如图2所示的变化曲线。即，当移动法拉第杯(1)没有挡住任何测束法拉第杯时，测得的束流值为选择的三个测束法拉第杯(2)，(4)，(6)接到的束流值的总和，设为IA(15)，每个测束法拉第杯测得的束流值分别设为i1，i2，i3.当有测束法拉第杯被移动法拉第杯(1)挡住时，则测得的总束流IA便慢慢变小，直至达到最小(图2中的波谷)。因为移动法拉第杯(1)宽度比测束法拉第杯宽度大很多，所以波谷会持续一段时间。可知第一段波谷值I23(16)为i2+i3，第二段波谷值I13(17)为Ii+i3，第三段波谷值I12(18)为i1+i2.故通过计算可得到每个测束法拉第杯测得的束流值大小：

i1＝IA-I23...........................................<1>

i2＝IA-I13...........................................<2>

i3＝IA-I12...........................................<3>

按照类似方法，将选择信号输出端(11)与信号输入端(9)联通，在移动法拉第杯(1)运动的过程中，记录并联接入采集系统中的(3)，(5)，(7)测束法拉第杯测得的束流，会得到如图3所示的变化曲线。按照上述方法，可计算得到各测束法拉第杯对应的束流值i4，i5，i6。

设测束法拉第杯的宽度为w mm.则可通过积分的方法算出整个有效范围内的束流大小。即，将有效区域划分为6个小区域，按就近原则拷贝最近的测束法拉第杯的束流值大小。设总的束流值为I，则

I＝((300/6)/w*i1)+((300/6)/w*i2)+((300/6)/w*i3)+((300/6)/w*i4)+((300/6)/w*i5)+((300/6)/w*i6)..........................................<4>

同理，根据已知的6个点的束流值大小，可以计算出相应的均匀性值。设束流平均值大小为，均匀性值为υ，则

$\stackrel{\&OverBar;}{I}=\left(\underset{i=1}{\overset{6}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{Ii}\right)/6............................................<5>$

$\mathrm{\&upsi;}=\sqrt{\underset{i=1}{\overset{6}{\mathrm{\&Sigma;}}}{(\mathrm{Ii}-\stackrel{\&OverBar;}{I})}^2/(6-1)}/\stackrel{\&OverBar;}{I}\&times;100\%.............................................<6>$

计算角度，如图4所示，(23)为理论束流0度位置射入方向，(25)是实际束流射入的方向，(24)为(23)与(25)两个方向的夹角，即，此时的束流角度，设为β1。(26)为测束法拉第杯(2)的中点位置处的法线。根据图4可知，(23)在谷底的投影位置与测束法拉第杯(2)的中点位置处之间的差距为Δx，移动法拉第杯(1)与测束法拉第杯(2)的距离为H，故

$\mathrm{tg\&beta;}1=\frac{\mathrm{\&Delta;x}}{H}.........................................<7>$

由此可得出此处的束流角度β1。按照类似的方法可以得到另外5处的角度值：β2，β3，β4，β5，β6。通过积分此几个测束法拉第杯处的角度值并求平均值就可以得到最后的束流角度：

$\mathrm{\&beta;}=\underset{i=1}{\overset{6}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{\&beta;i}/6..............................................<8>$

本发明具有如下显著优点：

1.有效的测得了束流值大小，角度值以及均匀性。

2.有效减少了移动法拉第杯(1)的移动次数，提高了测量效率。

附图说明

图1宽带束束流采集原理图。

图2三测束法拉第杯测束曲线图。

图3另三个测束法拉第杯测束曲线图。

图4角度计算示意图

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明专利的限定。

首先，选择信号输出端(11)与信号输入端(8)联通，电机(14)开始带动移动法拉第杯(1)运动。在移动法拉第杯(1)挡住任何一个测束杯前，记录并联接入采集系统中的(2)，(4)，(6)测束法拉第杯测得的束流为：IA＝0.0649mA。当测束法拉第杯(2)被移动法拉第杯(1)完全挡住时，则测得的总束流值为I23＝0.0460mA。当测束法拉第杯(4)被移动法拉第杯(1)完全挡住时，则测得的总束流值为I13＝0.0439mA。当测束法拉第杯(6)被移动法拉第杯(1)完全挡住时，则测得的总束流值为I12＝0.0399mA。通过计算可得到每个测束法拉第杯测得的束流值大小：

i1＝IA-I23＝0.0189mA

i2＝IA-I13＝0.0210mA

i3＝IA-I12＝0.0250mA

按照类似方法，将选择信号输出端(11)与信号输入端(9)联通，电机(14)开始带动移动法拉第杯(1)运动。在移动法拉第杯(1)挡住任何一个测束杯前，记录并联接入采集系统中的(3)，(5)，(7)测束法拉第杯测得的束流为：IB＝0.0682mA。当测束法拉第杯(3)被移动法拉第杯(1)完全挡住时，则测得的总束流值为I56＝0.0427mA。当测束法拉第杯(5)被移动法拉第杯(1)完全挡住时，则测得的总束流值为I46＝0.0462mA。当测束法拉第杯(7)被移动法拉第杯(1)完全挡住时，则测得的总束流值为I45＝0.0475mA。通过计算可得到每个测束法拉第杯测得的束流值大小：

i4＝IB-I56＝0.0255mA

i5＝IB-I46＝0.0220mA

i6＝IB-I45＝0.0207mA

测束法拉第杯的宽度为5mm.则可通过积分的方法算出整个有效范围内的束流大小。即，将有效区域划分为6个小区域，按就近原则拷贝最近的测束法拉第杯的束流值大小。设总的束流值为I，则

I＝((300/6)/5*0.0189)+((300/6)/5*0.0210)+((300/6)/5*0.0250)+((300/6)/5*0.0255)+((300/6)/5*0.0220)+((300/6)/5*0.0207)＝1.431mA

同理，根据已知的6个点的束流值大小，可以计算出相应的均匀性值。设束流平均值大小为I，均匀性值为υ，则

$\stackrel{\&OverBar;}{I}=\left(\underset{i=1}{\overset{6}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{Ii}\right)/6=0.02385$

$\mathrm{\&upsi;}=\sqrt{\underset{i=1}{\overset{6}{\mathrm{\&Sigma;}}}{(\mathrm{Ii}-\stackrel{\&OverBar;}{I})}^2/(6-1)}/\stackrel{\&OverBar;}{I}\&times;100\%=0.003163226/0.02385\&times;100\%=13.26\%$

计算角度，每个谷底位置与测束法拉第杯(2)的中点位置处之间的差距为Δx1＝5.705mm，Δx2＝5.655mm，Δx3＝5.692mm，Δx4＝6.213mm，Δx5＝5.725mm，Δx6＝5.709mm移动法拉第杯(1)与测束法拉第杯(2)的距离为400mm，故

$\mathrm{tg\&beta;}1=\frac{\mathrm{\&Delta;x}1}{H}=0.0142$

$\mathrm{tg\&beta;}2=\frac{\mathrm{\&Delta;x}2}{H}=0.0141$

$\mathrm{tg\&beta;}3=\frac{\mathrm{\&Delta;x}3}{H}=0.0142$

$\mathrm{tg\&beta;}4=\frac{\mathrm{\&Delta;x}4}{H}=0.0155$

$\mathrm{tg\&beta;}5=\frac{\mathrm{\&Delta;x}5}{H}=0.0143$

$\mathrm{tg\&beta;}6=\frac{\mathrm{\&Delta;x}6}{H}=0.0142$

由此可得出此处的束流角度β1＝0.815，β2＝0.810，β3＝0.815，β4＝0.890，β5＝0.820，β6＝0.815。通过积分此几个测束法拉第杯处的角度值并求平均值就可以得到最后的束流角度：

$\mathrm{\&beta;}=\underset{i=1}{\overset{6}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{\&beta;i}/6=0.827$

本发明的特定实施例已对本发明的内容做了详尽说明。对本领域一般技术人员而言，在不背离本发明精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都构成对本发明专利的侵犯，将承担相应的法律责任。

Claims (6)

1.一种宽带束束流检测的方法与装置其特征在于：装置中共用了六个测束法拉第(2)，(3)，(4)，(5)，(6)，(7)来作为束流接收杯。

2.一种宽带束束流检测的方法与装置其特征在于：此束流检测是在Windows XP操作系统下进行的，采用了Windows操作系统的多媒体计时器技术来作为实时响应触发器。

3.一种宽带束束流检测的方法与装置其特征在于：包含两路信号输入端(8)，(9)，通过选择输入端(11)来进行束流输入端选择。

4.一种宽带束束流检测的方法与装置其特征在于：移动法拉第移动(1)移动两次计算出束流大小，角度以及均匀性。

5.一种宽带束束流检测的方法与装置其特征在于：在计算束流大小时，采用多点近似方法，即，将有效区域划分为6个小区域，按就近原则拷贝最近的测束法拉第杯的束流值大小，设总的束流值为I，则：

I＝((300/6)/w*i1)+((300/6)/w*i2)+((300/6)/w*i3)+((300/6)/w*i4)+((300/6)/w*i5)+((300/6)/w*i6)..........................................<4>

6.一种宽带束束流检测的方法与装置其特征在于：在计算束流均匀性时，只需根据已得到的6个点进行计算，设均匀性值为υ，则：

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