CN113474867A - 一种结合上游和下游电流测量来推断光学元件的弯曲处的射束电流以进行实时剂量控制的方法 - Google Patents

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Abstract

离子注入系统101具有配置成形成离子束112并对其进行质量分析的离子源108和质量分析器114。弯曲元件146位于质量分析器的下游；相应的第一测量装置142和第二152测量装置分别位于弯曲元件的下游和上游，并且配置成分别确定离子束的第一离子束电流和第二离子束电流。可选地，工件扫描装置170通过离子束扫描工件。控制器130配置成确定工件处离子束的注入电流，并且可选地基于主语电流控制工件扫描设备以控制工件的扫描速度。离子束的注入电流的确定至少部分地基于第一离子束电流和第二离子束电流。

Description

一种结合上游和下游电流测量来推断光学元件的弯曲处的射 束电流以进行实时剂量控制的方法
相关申请的引用
本申请要求于2019年2月15日提交的、名称为“AMETHOD OF MIXING UPSTREAM ANDDOWNSTREAM CURRENT MEASUREMENTS FOR INFERENCE OF THE BEAM CURRENT AT THE BENDOF AN OPTICAL ELEMENT FOR REALTIME DOSE CONTROL”的美国临时申请第62/806,173号的优先权，其内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本发明总体上涉及离子注入系统，更具体地涉及用于确定离子束的电流以在注入期间控制离子剂量的系统和方法。
背景技术
在制造半导体器件的过程中，离子注入用于给半导体掺杂杂质。离子注入系统通常用于利用来自离子束的离子对诸如半导体晶片的工件进行掺杂，以便在集成电路的制造期间形成钝化层或产生n型或p型材料掺杂。这种射束处理通常用于：在集成电路的制造期间，以预定能级和受控浓度，利用特定掺杂剂材料的杂质对晶片进行选择性地注入，以产生半导体材料。当用于对半导体晶片进行掺杂时，离子注入系统将选定的一种离子物质注入工件中以产生期望的非本征材料。例如，注入由锑、砷或磷等源材料产生的离子会产生“n型”非本征材料晶片，而“p型”非本征材料晶片通常由硼、镓或铟等源材料产生的离子产生。
典型的离子注入机包括离子源、离子提取设备、质量分析设备、射束传输设备和晶片处理设备。离子源产生期望的原子或分子掺杂剂物质的离子。提取系统(通常是一组电极)从源中提取这些离子，这些电极激励并引导来自源的离子流，从而形成离子束。在质量分析设备中，期望的离子与离子束分离，质量分析设备通常是对所提取离子束进行质量分散或分离的磁偶极子。射束传输设备，通常是包含一系列聚焦设备的真空系统，其将离子束传输至晶片处理设备，同时保持离子束的期望性质。最后，通过晶片处理系统将半导体晶片传送至晶片处理设备以及从晶片处理设备传送出，晶片处理系统可以包括一个或多个机械臂，用于将待处理的晶片放置在离子束的前面以及从离子注入机移除处理过的晶片。
发明内容
本发明的方面促进用于在将离子注入到工件中的同时减轻离子剂量变化的离子注入过程。根据一个示例性方面，提供了一种离子注入系统，该离子注入系统具有：离子源，其配置成形成离子束；束线组件，其配置成选择性地传输离子束；以及终端站，其配置成接受离子束以将离子注入到工件中。
根据一个示例性方面，提供了一种离子注入系统，其中提供了离子源，离子源配置成形成离子束。例如，还提供了质量分析器，质量分析器配置成对离子束进行质量分析。在质量分析器的下游设置弯曲元件，例如能量过滤器，弯曲元件配置成改变离子束的路径。例如，在弯曲元件的下游设置第一测量装置，第一测量装置配置成确定离子束的第一离子束电流。此外，在弯曲元件的上游设置第二测量装置，第二测量装置配置成确定离子束的第二离子束电流。还提供了工件扫描装置，工件扫描装置配置成通过离子束扫描工件，其中，控制器配置成确定工件处离子束的注入电流，并基于注入电流控制工件扫描装置以控制工件的扫描速度。例如，对离子束的注入电流的确定至少部分地基于第一离子束电流和第二离子束电流。
根据一个示例，第一测量装置和第二测量装置中的一个或多个包括法拉第装置、端子返回电流测量装置和能量过滤器电流测量装置中的一个或多个。例如，第一测量装置和第二测量装置中的一个或多个能够包括配置成对与离子源的端子相关联的端子电流和与能量过滤器相关联的能量过滤器电流进行比较的设备。
在另一示例中，第一测量装置能够包括设置于弯曲元件下游的一个或多个法拉第装置，例如设置于弯曲元件下游在离子束的相对侧上的两个法拉第装置。
在又一示例中，还可以提供射束扫描装置，射束扫描装置配置成沿着一个或多个轴线扫描离子束。
例如，控制器还可以配置成通过确定第一离子束电流与第二离子束电流的平均值来确定注入电流。控制器还可以配置成通过对第一离子束电流与第二离子束电流的平均值进行加权来确定注入电流。在另一示例中，控制器能够配置成实施软件补偿因子以进一步控制工件的扫描速度。在另一示例中，控制器能够配置成以预定频率重复地确定注入电流，并且，扫描速度以预定频率更新，例如约每1～50毫秒一次。
根据本公开的另一示例，提供了一种用于工件的离子注入的方法，其中形成离子束并且对离子束进行质量分析。例如，在对离子束进行质量分析之后，改变离子束的路径，例如使离子束弯曲。根据一个示例，在离子束弯曲之后确定或测量离子束的第一离子束电流，并且在离子束弯曲之前确定或测量离子束的第二离子束电流。至少部分地基于第一离子束电流和第二离子束电流来进一步确定工件处离子束的注入电流。进一步地，能够至少部分地基于所确定的注入电流来控制工件通过离子束的扫描速度。
以上发明内容仅旨在给出本公开的一些实施例的一些特征的简要概述，其他实施例可以包括与以上提及的特征相比附加的和/或不同的特征。具体地，本发明内容不应被解释为限制本申请的范围。因此，为了实现前述和相关的目的，本公开包括以下描述的并且在权利要求中特别指出的特征。以下描述和附图详细阐述了本公开的某些示例性实施例。然而，这些实施例仅是可以采用本公开的原理的各种方式中的一些。在结合附图理解本公开的以下具体实施方式时，本公开的其他目的、优点和新颖特征将变得明显。
附图说明
图1是根据本公开的若干方面的示例性真空系统的框图。
图2是示出根据一个示例的上游和下游权重调整的曲线图。
图3是示出在使涂覆有光刻胶的工件通过高功率离子束时，在光学弯曲部之前和之后的不同距离处测量的射束电流的示例性变化的曲线图。
图4是示出应用于射束电流变化的加权的示例性经验控制的曲线图，该经验控制用于工件通过离子束的平移的实时速度控制。
图5是示出在整个工件上的窄开口条纹中测量的跨晶片均匀性的示例图，用于确定不均匀性。
图6是示出根据另一示例的用于推断用于离子注入的实时剂量控制的、在光学元件的弯曲部处的射束电流的方法的流程图。
具体实施方式
本发明总体上涉及用于确定离子束的电流以用于在注入期间控制剂量的离子注入系统和方法。相应地，现在参考附图说明本发明，其中相同的附图标记可以始终用于指代相同的元件。应当理解，这些方面的描述仅仅是说明性的，而不应当被解释为具有限制意义。在以下描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以便提供对本发明的全面理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明。此外，本发明的范围不受下文参考附图描述的实施例或示例的限制，而仅由所附权利要求及其等同物的限定。
还应注意，附图仅用于说明本发明的实施例的一些方面，因此应被视为仅是示意性的。特别地，附图中所示的元件不一定彼此按比例绘制，附图中各种元件的布置是为了提供对相应实施例的清楚理解，而不应被解释为必然是在根据本发明的实施例的实施方式中各种部件的实际相对位置。此外，除非另有特别说明，否则本文描述的各种实施例和示例的特征可以彼此组合。
还应当理解，在以下描述中，附图中所示或本文所述的功能块、设备、部件、电路元件或其他物理或功能单元之间的任何直接连接或耦合也可以通过间接连接或耦合来实现。此外，应当理解，附图中示出的功能块或单元在一个实施例中可以实现为单独的特征或电路，在另一个实施例中，也可以完全或部分地实现在公共特征或电路中。例如，若干功能块可以被实现为在诸如信号处理器之类的公共处理器上运行的软件。还应当理解，除非给出相反说明，否则在下文中描述为基于有线的任何连接也可以实现为无线通信。
一般而言，离子注入机可以包括离子源、离子提取设备、质量分析设备、射束传输设备及工件处理设备。离子源产生期望的原子或分子掺杂剂物质的离子。离子提取设备从离子源中提取这些离子，离子提取设备可以包括一组电极，这些电极激励并引导来自离子源的离子流，从而形成离子束。在质量分析设备中，期望的离子与离子束分离，质量分析设备可以包括对所提取的离子束执行质量分散或分离的磁偶极子。射束传输设备，例如为包含一系列聚焦设备的真空系统，将离子束传输至工件处理设备，同时保持离子束的期望性质。最后，通过工件处理系统将工件(例如，半导体晶片)传送至工件处理设备以及从工件处理设备传送出，工件处理系统可以包括一个或多个机械臂，机械臂配置成将待处理工件放置在离子束前面以及从离子注入机移除处理过的工件。
离子注入机还可以包括相对靠近工件的光学元件，以用于过滤通过束线中的最终弯曲部的离子束。然而，在束线中的最终弯曲部的位置处测量离子束的离子通量并非易事。因此，将一些软件补偿应用于射束电流测量，以考虑可能存在于光学元件与射束电流测量装置之间(例如，在光学元件的上游或者下游)的一部分高能中性粒子。
本公开提供了一种系统和方法，用于在光学元件之前和之后获得射束电流测量，并利用该射束电流测量来推断在光学元件中的最终弯曲部处的射束电流。例如，射束电流测量能够用于(例如，通过控制工件通过离子束的扫描)控制工件暴露于离子束的时间，以便积累期望的掺杂剂密度分布。
为了更好地理解本公开，图1示出了示例性真空系统100。本示例中的真空系统100包括离子注入系统101，但是也可以考虑各种其他类型的真空系统，例如等离子体处理系统或其他半导体处理系统。例如，离子注入系统101包括端子102、束线组件104和终端站106。一般来说，端子102中的离子源组件108耦合到电源110，以将掺杂剂材料离子化为来自离子源组件的多个离子，以形成离子束112。
本示例中，离子束112被引导通过射束转向装置114，并从孔116出来而被引导向终端站106。在终端站106中，离子束112轰击工件118(例如，半导体，比如硅晶片、显示面板等)，该工件被选择性地夹持或安装到卡盘120(例如，静电卡盘或ESC)。一旦嵌入到工件118的晶格中，注入的离子就会改变工件的物理和/或化学性质。因此，离子注入用于半导体器件制造和金属精加工以及材料科学研究中的各种应用。
本公开的离子束112能够采用任何形式，比如铅笔或点状射束、带状射束、扫描射束或离子被引导朝向终端站106的任何其他形式，所有这样的形式均被认为落入本公开的范围内。根据一个示例性方面，终端站106包括处理室122，例如真空室124，其中处理环境126与处理室相关联。处理环境126通常存在于处理室122内，并且在一个示例中，包括由真空源128(例如，真空泵)产生的真空，真空源128耦合到处理室并且配置成基本上将处理室抽空。真空源128可以包括一个或多个真空泵，该一个或多个真空泵可操作地耦合到端子102、束线组件104和终端站106中的一个或多个以用于其选择性抽空。此外，提供控制器130，用于真空系统100的选择性控制。
根据本公开，离子源材料132被提供到离子源组件108的电弧室134，用于产生与离子束112相关联的离子。离子源材料132例如可以包括各种掺杂剂物质，并且可以以气态或固态形式提供给电弧室。例如，提供包括一个或多个电极138的提取电极组件136，以通过提取孔140从离子源组件108提取离子，由此可以偏置紧邻提取孔的一个或多个电极(图中未示出)，以抑制靠近离子源组件的中和电子的回流或返回到提取电极。
根据一个示例，沿着离子束112的路径144设置第一射束电流测量装置142(例如，法拉第杯)，其中，第一射束电流测量装置配置成测量光学元件146(例如，在离子束的路径上的最终弯曲元件)与工件118之间的位置处的离子束电流。已知离子束电流会按照以下形式的行为通过残余气体衰减：
di≈-lnσdx (1)，其中，I是进入区域的射束电流，n是残余气体密度，西格玛(σ)是用于电荷交换的横截面，dx是离子通过可能存在的残余气体148(例如，来自工件118的被脱气光刻胶材料)的路径长度。在较高能量下，剥离反应(stripping reaction)可引起离子束电流(例如，在第一射束电流测量装置142处收集的电荷)的测量增加。然而，对于低能量、高电流离子注入机，主要影响来自于离子的中和，使得这些离子在光学元件146与工件118之间的第一射束电流测量装置142处不被计数。
本公开描述了一种系统和方法，其使用沿着离子束112的路径144在光学元件146之前和之后进行的射束电流测量，以推断与光学元件相关联的最终光学弯曲部150处的射束电流，由此控制工件118暴露于离子束的时间，以便在工件处累积期望的掺杂剂密度分布。
如果没有对抗措施，存在于光学元件146与第一射束电流测量装置142之间的离子束112中的中性粒子(图中未示出)通常会沿着视线(line-of-sight)路径到达工件118，从而产生过量的可能性。本公开认识到，举例来说，如果残余气体148在光学元件146的上游传播，那么忽略在第一射束电流测量装置142处观测到的射束电流的变化将有产生剂量不足的趋势，因为在光学元件之前产生的任何中性粒子可能在到达工件118之前被从离子束112中过滤掉。
因此，本公开沿着路径144在最终光学弯曲部150的上游设置第二射束电流测量装置152(例如，法拉第杯或“实时”射束电流测量装置)，以提供对在最终光学弯曲部的位置处的离子电流的推断，以便更好地控制注入到工件118中的离子的剂量。例如，可以以数学方式利用(例如，取平均值)紧接在最终光学弯曲部150之后和之前(例如，紧邻最终光学弯曲部的相应出口和入口)的第一射束电流测量装置142和第二射束电流测量装置152处获得的射束电流测量，以推断在最终光学弯曲部处的射束电流的变化。然而，当架构提供沿着第一射束电流测量装置142和第二射束电流测量装置152中的每一个与最终光学弯曲部150之间的路径144的非平凡长度时，可以包括加权函数以便考虑在最终光学弯曲部之前和之后离子中和的差异。举例来说，这样的加权函数使得离子注入系统101的操作者可以调整每个测量变化对所需工件扫描速度的影响，以便保持剂量均匀性。
图2中的示例图200示出了第一权重202(例如，上游＝0，下游＝1)、第二权重204(例如，上游＝1，下游＝2)和第三权重206(例如，上游＝0.5，下游＝2)。对所有三个测量进行平均加权使得为下游测量提供较高的净权重的默认设置(本示例中，借由两个下游测量的设计选择)，足以在1％以内匹配裸晶片的薄层电阻Rs目标208。例如，利用在涂覆有光刻胶的晶片的竖直直径上测量的晶片薄层电阻Rs的线性拟合(其中，在其直径上的开口条纹与晶片的竖直扫描对齐)，给出优化的上游权重0.65和下游权重2，以匹配裸晶片参考(例如，对于采用的两个下游测量中的每一个，平均权重为1)。
根据一个示例，可以基于由第一射束电流测量装置142实时测量的下游射束电流IDown、由第二射束电流测量装置152实时测量的上游射束电流IUp、下游参考射束电流IRefDown和上游参考射束电流IRefUp以及下游加权因子WFDown和上游加权因子WFUp，将工件118通过图1的离子束112的扫描速度的实时进给率修改FeedMod确定为：
Figure BDA0003209137460000071
图3中示出了曲线300，其示出了经由对与第一下游射束电流304、第二下游射束电流306、上游射束电流308以及工件中心的相对于离子束中心的扫描半径位置310相关联的扫描速度的实时修改302来控制离子注入剂量的示例。例如，图3示出了所谓的“进给率”，其是基于在三个位置处测量的射束电流的加权平均变化而对工件通过离子束的实时速度的归一化调整。
在该示例中，通过利用下游射束电流IDown的两个测量和上游射束电流IUp的一个测量来实现加权。本公开认识到，可以通过将图1的第一射束电流测量装置142和第二射束电流测量装置152尽可能靠近最终光学弯曲部150放置，能够实现对离子束112的离子种类、能量和/或减速空间的较小的加权变化以及较大的加权均匀性。随着第一射束电流测量装置142和第二射束电流测量装置152的位置延伸远离最终光学弯曲部150，可以通过由光刻胶条纹晶片获得的结果与裸晶片的结果的经验薄层电阻Rs匹配来确定软件加权，以便推断在最终光学弯曲部之前和之后形成的中性粒子的相对比例。
图4-5示出了用于相对于公式(2)微调下游加权因子WFDown和上游加权因子WFUp的比率的方法的示例性曲线图400、500。在此示例中，三个Rs检测晶片涂布有光刻胶，且沿着每个晶片的直径在光刻胶中开有窄条带，由此，窄条带与晶片行进的方向或通过离子束行而被扫描的方向对齐。每个晶片是以上游和下游加权因子WFUp和WFDown测量的不同比率在高功率射束下进行注入。
图5示出了在晶片的直径上采集的Rs测量，用于降剂量的不均匀性计算为：
100％×Rs标准差/Rs平均值 (3)。
图4示出了剂量不均匀性的线性趋势，其进而用于找到满足期望目标(例如，＜0.5％不均匀性)的权重比率。在一个示例性实施例中，该方法可以应用于条件框架上，以提供背景表，以通过线性插值自动填充用于产生离子注入系统的适当权重。在另一示例性实施例中，可以对这些权重进行微调，以匹配针对生产环境中的特定需要求的任意非均匀性分布，以便匹配一些预先存在的记录工具(Tool of Record)的特有的非均匀性。
本发明进一步认识到，光刻胶剂量控制可用于各种离子注入设备。为了适应与这种光刻胶剂量控制相关联的变化，例如，本公开能够测量图1的最终光学弯曲部150下游的射束电流，然后执行以下操作中的一个：(a)忽略光刻胶脱气效应；(b)测量压力计上的压力上升，并通过压力变化补偿扫描速度；或(c)测量弯曲部附近的偏置孔上的电流上升，以推断弯曲部处的中和量以补偿扫描速度。
在一个示例中，本公开直接测量在最终光学弯曲部150之前和之后的射束电流，使得离子注入系统101的操作者例如可以决定来自硬件设计的预设加权(例如，第一和第二射束电流测量装置142、152的法拉第装置的位置和数量)足以将涂覆有光刻胶的工件118与裸晶片匹配，而无需微调各种其他可用软件加权函数。
例如，当常规离子注入系统经历高于期望的剂量变化时，对标称扫描速度进行修改以累积剂量。然而，这种修改仅考虑了束线中上游的位置(其中来自源的注入离子束随时间变化)，并且这种修改没有解决关于在工件附近对离子束进行过滤的聚焦元件的更大问题。例如，当工件上的光刻胶脱气时，存在一些电荷交换，因此进行中和的离子中的一些离子具有至工件的视线，而其他非中性离子则没有。
通常，离子注入机在至工件的视线位置测量离子束电流。因此，已使用了软件补偿(也称为软件补偿因子)。对于在工件附近具有能量过滤器的离子注入机，需要有一种一旦离子束在注入期间到达工件就确定射束电流的机制。在老一代中，由于束线处具有至整个工件的笔直视线，在工件竖直移动的情况下，可以忽略射束电流，这是因为对工件上的光刻胶的脱气的压力响应会使射束中和，并且其中所有中性粒子都会到达晶片。然而，当在离子注入机中实施能量过滤器时，不论是在离子束具有至工件的视线的地方还是在离子束不具有这样的视线的地方，这种中和都会影响离子束。
已使用软件补偿因子来考虑压力响应和/或工件附近的离子束电流，由此已利用计算来预测实际离子束电流，包括中性粒子。因此，本公开通过在离子束在最终光学弯曲部150处进入光学元件146时以及在离子束离开光学元件时进一步测量离子束电流来提供有益效果。因此，在一个示例中，能够利用这两个测量的平均值来推断在最终光学弯曲部150的位置处的离子束112的实际电荷通量。因此，虽然本公开不排除实施软件补偿因子，但是不需要实施软件补偿因子也能获得在工件118处的准确剂量。
在另一示例中，离子注入系统101经由最终光学弯曲部150上游的离子束扫描器160扫描离子束112，由此光学元件146下游的第一测量装置142可以包括一个或多个法拉第杯(例如，可以跨两个法拉第杯来扫描离子束112)。在这样的示例中，在光学元件146上游的第二测量装置152可以利用端子返回电流来测量离子束电流，由此减去两个电源(例如图中的电源110)以测量离开端子102并进入光学元件(例如，能量过滤器)的正电荷的量。替选地，法拉第装置(例如，固定法拉第装置)也可以用作第二测量装置152，由此离子束112被扫描至法拉第装置中以用于离子束电流测量。本公开考虑用于确定光学元件146之前和之后的离子束电流的任何设备、装置或方法，例如法拉第测量、电源减法或可以在弯曲元件的入口处和出口处应用的任何其他射束电流测量。
在一个示例中，在由工件扫描装置170扫描工件118时，测量进入光学元件146的离子束电流，由此工件扫描装置配置成在一个或多个方向上(例如，如箭头172所示)来扫描工件通过离子束112。因此，根据本公开，可以有利地控制工件118移动通过离子束112的瞬时速度，以控制注入到工件中的离子的剂量。例如，当工件118被扫描通过离子束112时，能够以固定频率和固定波形下扫描离子束112。在本非限制性示例中，在整个工件118上由离子束扫描器160扫描离子束112的速度没有变化；更确切地，经由对工件扫描装置170的控制而选择性地控制工件118通过离子束112的机械扫描速度。
传统上，上述软件补偿因子用于控制剂量。例如，通过监测弯曲部下游的位置中的一个法拉第装置或通过监测该下游位置中的多个法拉第装置并对该信号施加软件补偿以便以比该信号预测速度更快或更慢地移动工件，来实现控制。
然而，根据本公开，在光学元件146之前和之后的位置处监测或测量离子束电流。离子束112具有随其沿着路径144行进而中和的趋势，并且当在光学元件146的下游测量离子束时，能够测量到的射束电流减少比实际存在的要多。然而，当如本发明所提供的在光学元件146的上游测量离子束电流时，测量到的离子束电流的减少比实际存在的要少。通过利用略微较不敏感的测量和略微较敏感的测量，能够在光学弯曲部150的实际位置处或非常靠近光学弯曲部150的实际位置处推断射束电流变化，其中，存在于该位置处的带电离子可以被假定为传递通过工件118。法拉第装置通常由于其高电压(例如，利用高达60kv来弯曲离子束112)而不能设置在光学弯曲部150处。因此，有利地实施本发明能够预测光学弯曲部150的位置处的离子束电流。
本公开认识到，电流测量与各种测量的差异可能是由于离子束112中存在的中性粒子。因此，本公开在注入开始之前测量离子束电流，并且总的来说，由于竖直扫描的持续时间短，由实时信号确定的离子束电流测量可归因于来自工件118的脱气效应。例如，通过利用第一测量装置142和第二测量装置152，如果来自离子源108的射束电流有1％的变化，则两个测量都会降低1％，由此工件的扫描速度可以降低1％。因此，在两个信号中均匀地遵循上游变化。然而，例如，如果信号受到来自工件118的光刻胶脱气的影响，则下游信号会高估工件应减慢量而上游信号会低估工件应减慢量，由此可以利用对高估/低估的平均值来确定精确的扫描速度。
工件118上的光刻胶或涂层通常用于掩蔽工件，以便对工件的期望区域进行注入。然而，在非常高的射束电流离子注入机中，进入光刻胶的功率相当大，并且经历了大的压力响应，从而导致离子束112的显著中和。随着经历更多的中和，需要更高的精确度来确定有多少中性粒子被传递到工件118，以及有多少中性粒子在最终光学弯曲部150处被过滤掉。高功率注入会导致光刻胶脱气，从而由于从光刻胶中蒸发出的材料而使压力增加。例如，离子束112会通过残余气体衰减，而不管残余气体是来自光刻胶、氮泄漏还是其它气体，由此，如果离子束的一部分撞击这些分子，则会产生多种效应，例如离子束的中和、背景气体的离子化等等。然而，对于剂量测定，所关注的效应是离子的中和，因为由于抑制电压，反应中形成的低能离子没有被测量。此外，中性粒子不具有电荷，而且也不可转向，然而期望通过磁力或静电力来使离子束112转向。因此，在经光学元件146之前存在于离子束112中的中性粒子继续直接到达石墨收集器，而在经光学元件之后存在于离子束中的中性粒子将继续沿视线方向到达工件。
因此，本公开提供硬件来确定在最终光学弯曲部150的位置处存在多少离子，由此弯曲部处的所有离子都将具有到工件的视线路径，即使这些离子在弯曲部之后被中和亦是如此。在光学弯曲部150之前已经被中和的任何物质都不具有到工件118的视线并且被过滤掉。
虽然本公开还考虑可选地结合用于微调的软件补偿因子，但是本公开有利地可以仅靠硬件就足以准确地推断在最终光学弯曲部150处的离子束电流，而不需要软件补偿。然而，从光学元件146上游的第二测量装置152以及从光学元件到光学元件下游的第一测量装置的路径长度不为零，因此应当理解，在光学弯曲部150处可能存在一些变化(例如，每种物质和能量具有用于中和的不同横截面)。本公开认识到，用于测量离子束电流的“完美”位置正好在光学弯曲部150处，但是由于上面讨论的弯曲元件的性质，通过本公开的系统和方法更好地推断这样一种位置。
因此，本公开使从光学元件146到测量位置的距离最小化，以便不需要包含软件补偿因子；但再次说明，仍可以使用软件补偿进行微调。在一个示例中，目标是(例如，没有产生脱气效应的光刻胶的)裸工件118的离子注入剂量与任何光刻胶脱气条件下的离子注入剂量之间的平均偏差小于1％。在一些情况下，可以通过软件补偿将系统几乎精确地微调到裸工件场景。例如，使用上游信号(例如，射束电流测量)，由此，当工件118上的射束电流减小时，该信号中的射束电流减小。在这种情况下，因为上游信号和下游信号都在相同方向衰减，所以不存在如现有系统中所见的因计算误差而在错误方向上过度校正的风险。
因此，本公开测量光学弯曲元件之前和之后的射束电流，然后使用这些测量结果和可选的加权因子来确定行进通过离子束的工件118的速度和射束电流。虽然可以利用上游和下游束电流测量的直接平均值来推断射束电流，但还可以利用加权平均进行微调。
根据另一示例性方面，图6中提供了用于在离子注入到工件中提供实时剂量控制的方法600。应当注意，虽然示例性方法在本文中被图示和描述为一系列动作或事件，但是应当理解，本公开不受这些动作或事件的图示顺序的限制，因为，根据本公开，一些步骤可以以不同的顺序发生和/或与除本文中所示和所述的步骤之外的其他步骤同时发生。此外，可能不需要所有示出的步骤来实现根据本公开的方法。此外，应当理解，这些方法可以与本文所示出和描述的系统相关联地实现，也可以与未示出的其他系统相关联地实现。
应当注意，图1的控制器130可以配置成执行图6的方法600，由此可以以本文描述的方式实现对上述各种部件的控制。如图6所示，示例性方法600开始于动作602，在动作602中，确定工件通过离子束的初始速度。在动作604中，为每个实时测量装置建立参考值。例如，在动作604中，为图1的第一测量装置142和第二测量装置152建立参考值。在图6的动作606中，(比如经由图1的工件扫描装置170)使工件以初始速度平移通过离子束。
在图6的动作610中，在预定测量周期内执行实时测量。例如，动作610可以包括经由第一测量装置142和第二测量装置152并且通过与控制器130相关联的控制方案来获得离子束112的射束电流测量。在图6的动作612中，确定工件上离子的总累积剂量。在动作614中，将在动作612中确定的累积剂量与在注入期间的特定时间要注入的离子的期望剂量进行比较。如果在动作614中确定离子的累积剂量等于离子的期望剂量(例如，在预定裕度内)，则在动作616中认为注入完成。但是，如果确定离子的累积剂量不等于进入工件的离子的期望剂量，则在动作618中确定工件平移通过离子束的经修改速度。例如，能够基于先前获得的射束电流测量、工件的先前速度和/或其他因素来确定经修改速度。
在动作620中，工件以修正速度平移通过离子束，由此工件被进一步注入离子。然后，方法600再次进行到动作610，由此再次获得实时测量，在动作612中再次确定总累积剂量，并且在动作614中再次将累积剂量与期望剂量进行比较。该过程持续进行，直到如上所述的在动作616中确定注入完成。
尽管针对特定实施例示出和描述了本发明，但是应当注意，上述实施例仅用作本发明的一些实施例的实施方式的示例，本发明不限于这些实施例。特别地，关于由上述部件(组件、设备、电路等)执行的各种功能，除非另有说明，否则用于描述这样的部件的术语(包括对“部件(means)”的引用)旨在对应于执行所描述的部件的指定功能的任何部件(即，功能上等同的部件)，即使该任何部件在结构上不等同于执行本文所示的本发明的示例性实施例中的功能的所公开的结构，仍是如此。另外，虽然针对若干实施例中的仅一个实施例公开了本发明的特定特征，但是，对于任何给定或特定应用可能期望的和有利的情况下，这样的特征可以与其它实施例的一个或多个其它特征组合。因此，本发明不限于上述实施例，而是旨在仅由所附权利要求及其等同物限制。

Claims (20)

1.一种离子注入系统，包括：
离子源，其配置成形成离子束；
质量分析器，其配置成对所述离子束进行质量分析；
弯曲元件，其位于所述质量分析器下游；
第一测量装置，其定位于所述弯曲元件下游并且配置成确定所述离子束的第一离子束电流；
第二测量装置，其定位于所述弯曲元件上游并且配置成确定所述离子束的第二离子束电流；
工件扫描装置，其配置成扫描工件通过所述离子束；以及
控制器，其配置成确定所述工件处所述离子束的注入电流，并基于所述注入电流控制所述工件扫描装置以控制所述工件的扫描速度，其中，对所述离子束的注入电流的确定至少部分地基于所述第一离子束电流和第二离子束电流。
2.根据权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述第一测量装置和第二测量装置中的一个或多个包括法拉第装置、端子返回电流测量装置和能量过滤器电流测量装置中的一个或多个。
3.根据权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述第二测量装置包括配置成对与所述离子源的端子相关联的端子电流和与能量过滤器相关联的能量过滤器电流进行比较的设备。
4.根据权利要求3所述的离子注入系统，其中，所述弯曲元件包括所述能量过滤器。
5.根据权利要求3所述的离子注入系统，其中，所述第一测量装置包括定位于所述弯曲元件下游的一个或多个法拉第装置。
6.根据权利要求3所述的离子注入系统，其中，所述第一测量装置包括在所述离子束的相对侧上定位于所述弯曲元件下游的两个法拉第装置。
7.根据权利要求1所述的离子注入系统，还包括射束扫描装置，其配置成沿一个或多个轴线扫描所述离子束。
8.根据权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述控制器还配置成实施软件补偿因子以进一步控制所述工件的扫描速度。
9.根据权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述控制器配置成通过确定所述第一离子束电流与第二离子束电流的平均值来确定所述注入电流。
10.根据权利要求9所述的离子注入系统，其中，所述控制器还配置成通过对所述第一离子束电流与第二离子束电流的平均值进行加权来确定所述注入电流。
11.根据权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述控制器还配置成以预定频率重复确定所述注入电流，其中，所述扫描速度以所述预定频率更新。
12.根据权利要求11所述的离子注入系统，其中，所述预定频率为每1～50毫秒一次。
13.一种用于将离子注入工件的离子注入系统，所述离子注入系统包括：
离子源，其配置成形成离子束；
质量分析器，其配置成对所述离子束进行质量分析；
弯曲元件，其定位于所述质量分析器下游并且配置成使所述离子束的轨迹弯曲；
第一测量装置，其定位于所述弯曲元件下游并且配置成确定所述离子束的第一离子束电流；
第二测量装置，其定位于所述弯曲元件上游并且配置成确定所述离子束的第二离子束电流；以及
控制器，其配置成至少部分地基于所述第一离子束电流和第二离子束电流确定所述工件处所述离子束的注入电流。
14.根据权利要求13所述的离子注入系统，其中，所述第一测量装置和第二测量装置中的一个或多个包括法拉第装置、端子返回电流测量装置和能量过滤器电流测量装置中的一个或多个。
15.根据权利要求13所述的离子注入系统，其中，所述第二测量装置包括配置成对与所述离子源的端子相关联的端子电流和与能量过滤器相关联的能量过滤器电流进行比较的设备。
16.根据权利要求15所述的离子注入系统，其中，所述弯曲元件包括所述能量过滤器。
17.根据权利要求15所述的离子注入系统，其中，所述第一测量装置包括定位于所述弯曲元件下游的一个或多个法拉第装置。
18.根据权利要求13所述的离子注入系统，其中，所述控制器配置成对所述第一离子束电流和第二离子束电流进行平均。
19.根据权利要求13所述的离子注入系统，还包括工件扫描装置，其配置成扫描所述工件通过所述离子束，其中，所述控制器还配置成基于所述注入电流控制所述工件扫描装置，以控制所述工件的扫描速度。
20.一种用于工件的离子注入的方法，所述方法包括：
形成离子束；
对所述离子束进行质量分析；
在对所述离子束进行质量分析之后，使所述离子束弯曲；
在使所述离子束弯曲之后确定所述离子束的第一离子束电流；
在使所述离子束弯曲之前确定所述离子束的第二离子束电流；以及
至少部分地基于所述第一离子束电流和所述第二离子束电流确定所述工件处所述离子束的注入电流。
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