台湾专利TW201312620A 量測離子束電流之儀器及方法

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专利摘要:
本發明揭露量測離子束電流的技術，特別是用於量測低能量離子束電流。此技術可藉由一具有至少一平面法拉第杯與一電壓裝置的離子束電流量測裝置予以實現。平面法拉第杯靠近一反應室內壁的一內表面，並與一離子束路徑相交。電壓裝置位於一具有反應室內壁的反應室之外。因此，藉由適當地調整由電壓裝置施加在平面法拉第杯的電壓，一些不需要的帶電粒子會被充分地抑制。此外，平面法拉第杯可圍繞可為任何傳統法拉第杯的一額外法拉第杯之一開口。因此，整個離子束可被離子束路徑上的平面法拉第杯的大截面面積接收與量測到。
公开号:TW201312620A
申请号:TW101126117
申请日:2012-07-19
公开日:2013-03-16
发明作者:M Kopalidis Peter；Zhimin Wan
申请人:Advanced Ion Beam Tech Inc；
IPC主号:G01N27-00

专利说明:
量測離子束電流之儀器及方法
本發明係關於離子佈植，特別是關於一種量測離子束電流的技術。
   離子佈植機常用應用在半導體元件、面板、太陽能電池以及其他產品的生產。ㄧ離子源用於產生帶電離子束，接著帶電離子束經質量分析儀分析以移除荷質比不符需求的離子，然後將其導向一工件，例如由載台所承載的半導體晶圓或玻璃板。一個或多個元件可置於質量分析儀與載台之間，以藉由施加電場、磁場及/或其他方法調整離子束。這些元件，例如準直器及加速或減速電極，通常被視為粒子束光學(beam optics)的一部分。為了要監測離子束電流，其明顯與欲佈植的工件中佈植劑量有關，通常使用法拉第杯以接收並量測離子束。通常，法拉第杯是一深入結構，延伸至反應室內壁，且具有朝向工件位置的開口，工件位置即載台承載工件所在處。藉由移動一或多個載台及離子束，離子束可被導向朝向法拉第杯，然後因此可被量測。
   第一圖為傳統法拉第杯的結構之代表性的概要圖示。來自質量分析儀（未顯示）的ㄧ離子束 12 是從反應室11的左側導向至位於反應室11右側的法拉第杯 13，法拉第杯 13是延伸到反應室11內壁的深入結構。法拉第杯 13 具有ㄧ面對反應室 11內部空間的開口，例如欲佈植的工件所在的ㄧ工件位置。顯然，當離子束 12 投射至法拉第杯 13時，這些在離子束 12 中離子的電荷將由電性耦合至法拉第杯 13的電流計 14量測。此外，一組獨立的磁鐵可置於靠近法拉第杯 13的位置以充分抑制二次電子、入射電子及低能量離子，因此電流計 14 量得的電流準確地等於離子束 12 之電荷電流。
   儘管如此，傳統法拉第杯仍有一些實際的問題。首先，來自質量分析儀或通過離子束光學的離子束 12可能未對齊。然後，離子束 12 可能不完全投射到法拉第杯 13。其次，由於空間電荷效應(space charger effect)，離子束 12 擴張是不可避免的。由於速度較慢的離子速度會導致離子由質量分析儀至法拉第杯 13需要較長的移動時間，使得低能量離子束的離子束擴張更嚴重。然後，尤其是對低能量離子束而言，離子束 12傾向於又高又寬，且一顯著百分比的總離子束電流是位於邊緣。因此，當離子束不是完全由法拉第杯13接收時，將進一步降低離子束量測的精確度。第三，隨著大尺寸工件的廣泛使用，例如12吋晶圓，有使用較大離子束(離子束具有較大之高度)的趨勢。顯然，當法拉第杯 13 的入口處的尺寸受限時，較大離子束有較高風險使離子束 12投射部分位於法拉第杯 13之外。
   一個實現準確劑量控制的普遍方法是使用輪廓儀（profiler）量測離子束 12。因此，藉由使用離子束 12之所獲的離子束電流分佈，法拉第杯 13量測到的電流可被校正。不過，輪廓儀的硬體成本和運作將增加總成本並降低產出率(throughput)。另一種普遍方法是直接增加法拉第杯 13 入口的尺寸以增加可接收離子束的橫截面面積。然而，諸多的硬體位於反應室11的反應室內壁上，例如連接到抽氣真空幫浦的氣體輸送管線，為離子束光學或移動載台及將工件移入移出反應室11的窗口等元件供電的電源線。因此，傳統法拉第杯的尺寸，尤其是傳統法拉第杯開口的尺寸，不能任意擴大。
   一個新近的方法是由Peter M.Kopalidis於2010 年 7 月 22 日申請之申請號為12/841,833的美國專利申請案，在此引用做為參考文件。在此方法中，ㄧ平面法拉第杯被置於反應室內壁的內表面且可選擇性地圍繞以上所述為一深入結構的傳統法拉第杯，以及一位於靠近平面法拉第杯的磁鐵，使得至少幾種不需要的帶電粒子被磁鐵的磁場抑制。在這種方法中，接收離子束的有效面積增加，並可以改善不需要外的帶電粒子（例如入射電子、二次電子及慢離子）所造成的不精確性。儘管如此，這種方法仍然不完美。例如，磁鐵的存在不可避免地增加硬體成本及反應室的尺寸。
    因此，需要一種新穎及有效方法以解決上述問題。
   為了要解決前述問題，本發明提出量測離子束電流的方法與裝置。
   一實施例為具有至少一平面法拉第杯及一電壓裝置的離子束電流量測裝置。平面法拉第杯位於接近反應室內壁的內表面，可為一不平行或平行於反應室內壁的ㄧ內表面的板狀結構。電壓裝置與平面法拉第杯電性耦合且用於對平面法拉第杯施加電壓。ㄧ平面法拉第杯可選擇性地圍繞一可為任何傳統法拉第杯的額外法拉第杯的開口。因此由於至少平面法拉第杯在離子束路徑上較大的截面面積，離子束被量測到的部份可進ㄧ步增加。同時由於施加在平面法拉第杯上的電壓所產生的電場，入射電子至少可被部份抑制始使得量測的精確性可進ㄧ步增加。
   另一個實施例為一種量測離子束電流的方法。首先，在離子佈植機中準備一離子束電流量測裝置。如以上所述，離子束電流量測裝置具有至少一平面的法拉第杯與一電壓裝置，且可具有一可選擇的額外法拉第杯。接著，監測平面法拉第杯甚至是可選擇的額外法拉第杯接收到的離子束電流。當然，此方法更可包含調整電壓裝置以產生適合量測具有不同尺寸、不同形狀或其他不同特性的不同離子束的不同電場。
   本發明前述及其他特徵將因以下針對本發明實施例的更詳細的描述而更明顯。
   本發明的詳細描述將藉由以下的實施例討論，這些實施例並非用於限制本發明的範圍，而且可適用於其他應用中。圖示揭露了一些細節，必須理解的是揭露元件的數量可能多於或少於已透露者，除非是明確限制元件的數量的情形。
   一傳統技術使用傳統法拉第杯，傳統法拉第杯作為一反應室內壁深入結構並且具有在一與離子束路徑相交的平面上的有限截面面積。因此，部分離子束可能不被傳統法拉第杯接收及量測，特別是當偏折角度及或離子束尺寸較大時。另一種傳統技術使用輪廓儀並導致不可避免的額外的裝置（輪廓儀）及一個額外的步驟（輪廓儀量測離子束並使用量測的結果修改法拉第杯的量測的結果）。此外，輪廓儀可能不夠靠近法拉第杯入口的開口，使量測的精確度減少。另一個傳統技術使用平面法拉第杯和位置接近平面法拉第杯的磁鐵。顯然，量測的區域因平面法拉第杯增加，而一些需要的帶電粒子被磁鐵所產生的磁場推開。但是，磁鐵的存在不可避免地會增加硬體成本及機械上的複雜性。
   因此，這些傳統的技術不能有效地平衡精確度與效率的要求。
   本發明的一項起始點是直接接收並量測整個離子束，即直接使用法拉第杯。換句話說，輪廓儀最多只是量測離子束電流分佈或其他離子束相關訊息的一個選項。不過，如以上簡單所述，傳統的法拉第杯開口的尺寸通常是有限的，並具有因反應室或反應室內壁）實際設計要求的具體上限。因此，本發明提出一種離子束電流量測裝置的新穎設計（或視為新法拉第杯）。此外，為了提高量測精確度，提出的離子束電流量測裝置應能夠防止一些不需要的帶電粒子被接收或量測到，例如，使欲佈植入工件的離子束電性中和且隨離子束傳遞的入射電子。
   一個實施例是離子束電流量測裝置，如第二A圖與第二B圖兩個代表示意圖所示。所提出的離子束電流量測裝置是位於靠近一反應室21之反應室內壁的一部分。當工件位於反應室21內時，一離子束 24被導向佈植進入工件。工件可為一晶圓、一半導體板、一玻璃板或任何可因植入離子改變其表面品質的平板。所提出的離子束電流量測裝置具有至少一平面法拉第杯22及一電壓裝置23。簡而言之，平面法拉第杯 22 接近反應室內壁的內表面，且面向反應室21的一內部空間。電壓裝置 23與平面法拉第杯 22電性耦合且用於對平面法拉第杯 22施加電壓。
   合理地說，平面法拉第杯 22位於與離子束路徑交錯的平面上。例如，當離子束路徑與反應室內壁的內表面垂直時，平面法拉第杯 22 可置於反應室內壁的內表面或可為一圍繞離子束路徑與反應室內壁之間交集的三維結構。換句話說，平面法拉第杯 22 可以是與反應室內壁的內表面的有非零度角度之夾角或著平面法拉第杯 22可至少大致平行甚至完全平行於反應室內壁的內表面。因此，離子束電流量測裝置在離子束路徑的截面面積明顯地增加。特別是在一般情況下，大部分的硬體是位於反應室外（或附著在反應室壁外表面）以將反應室內潛在污染減至最小。因此，反應室內的平面法拉第杯可在較少的限制下伸展（與反應室內其他硬體重疊及/或被阻擋的風險較少）。因此，平面法拉第杯的可用表面尺寸限制可能明顯大於傳統的法拉第杯開口的限制。因此，離子束 24被測量到的部份可能會明顯地提高，甚至整個離子束 24可能完全由平面法拉第杯 22接收到，無論偏折角度及/或離子束尺寸多大。
   平面法拉第杯 22 通常根據以下至少一要求而建構： (a)基本上覆蓋整個離子束電流方向與反應室內壁之交集的周圍區域而沒有任何間隙及(b)沿一個與離子束路徑交錯的方向擴展一延伸距離，延伸距離與離子束能量之一預定限制成反比。前者要求可以將一離子束的至少一部分的損失（未被接收及量測）最小化，特別是離子束的中間部分。後者要求可以將一具有較大的偏折角度及/或較大離子束尺寸（例如一較長離子束高度）之離子束的至少一部分的損失最小化，尤其是將離子束兩個終端部分的損失最小化。
   請注意如何建構平面法拉第杯 22 的細節並不受限。不同的實施例可有不同的變化。例如，為了適當地接收與量測離子束，平面法拉第杯可包含一個或多個導電板。如第二C圖中所示的實施例，平面法拉第杯 22具有八個長/寬導電板 2201- 2208。此處，每個導電板係與其他導電板電性絕緣。因此，藉由分別量測不同的導電板上個別離子束電流，可適當的監測離子束 24 是如何偏折或分佈。例如，在第二D圖中所示的情況下，當離子束 24 大致投射到離子束電流量測裝置的頂部及右側，在最高導電板 221的離子束電流為最高，右導電板 222的離子束電流為中間值，左側及底部導電板 223/224的離子束電流為零。因此，除了總離子束的電流量測之外，本實施例也可藉由分隔四個導電板 221/222/223/224獲得離子束位置的資訊，因此可提供即時的信號以在自動離子束調整期間控制離子束的位置及角度。合理的說，當離子束電流量測裝置由一個且只有一個導電板構成，只能量測離子束電流的總額。相反地，當離子束電流量測裝置由兩個或更多的導電板組成，離子束電流的總量如何分佈在一穿越離子束路徑的平面則可被量測。在其他未顯示的實施例中，這些導電板的每個數量、形狀、尺寸及位置（甚至其他參數）均為可調整。
   當然，為了滿足上述要求(a)，被應用於電性隔絕不同導電板的電性絕緣體佔據的面積應最小化。此外，為了將離子束（甚至其他粒子，例如氣體）與導電板之間的碰撞所引發的潛在污染最小化，平面法拉第杯 22的ㄧ表面的材料通常是石墨。不過，也可為導電膠、導電膜或其他導電材料。
   另一方面，電壓裝置 23被設計為對平面法拉第杯 22施加電壓。因此，平面法拉第杯 22在反應室內部空間中產生一電場，然後一些不需要的帶電粒子可被抑制且不被接收/量測到。例如，由於用於離子束中和的電漿噴頭(plasma shower)，大量的入射電子將被納入離子束。顯然，這些被平面法拉第杯 22接收和量測的入射電子將產生與由被接收並量測之離子相反方向的電流。因此，離子束電流量測裝置量測的淨電流將與實際離子束電流不同。然而，當一負電壓施加於平面法拉第杯22時，平面法拉第杯 22 可以在內部空間內產生一電場，使得這些入射電子可因此被抑制。此外，本發明並不限制施加在平面法拉第杯 22 的是負電壓或正電壓。換句話說，當正電壓施加在平面法拉第杯 22上，平面法拉第杯 22 可以在內部空間內產生另一個電場，以將自平面法拉第杯射出的二次電子減到最少。
   應用何種的電壓是由要抑制何種不需要的帶電粒子決定。要抑制隨離子束傳遞的入射電子，應施加負電壓以阻止入射電子被平面法拉第杯 22收集。相反地，要抑制二次電子，甚至離子束中的慢離子，應施加正電壓以將二次電子及/或緩慢離子引發的電流減至最低。此外，用於產生電場的電壓值是由抑制不需要的帶電粒子的能量所決定。例如，當不需要的帶電粒子為用於電性中和離子束之電漿分佈提供的入射電子，施加的電壓值應與自電漿分佈彈出的電子（或電漿）的能量成正比。
   請注意電場分佈不是受限的。本發明只要求不需要的帶電粒子可被推離平面法拉第杯 22。電場在內部空間與在平面法拉第杯 22 周圍如何分佈並不受限。事實上，當平面法拉第杯 22與反應室內壁適當地絕緣時，一些電子及/或某些離子不論是否沿電場移動並與反應室內壁是否碰撞並不會影響量測的電流。換句話說，電場可以與平面法拉第杯 22 表面垂直或不垂直，在平面法拉第杯 22的邊緣周圍可能有通量，可能有發散的分佈，也可能有任何其他變化。
   此外，當平面法拉第杯 22 包含一個或多個導電板，電壓裝置 23 通常施加同一電壓到所有導電板。這些導電板上相同的電壓提供了一個共同的參考，且不同導電板收集/量測的個別電流可以進行比較。但是，當目的是監測總接收電流的變化時，不同的導電板可以分別施加偏壓。事實上，為了快速地觀察離子束形狀或離子束位置是否發生了變化，只需監測平面法拉第杯 22收集到的電流變化，而不是絕對的電流值。為了此目的，不需要從其他電流的分佈中完全分離離子束電流。
   電壓裝置23的細節並不受限。例如，電壓裝置 23為一嵌入在一印刷電路板（PCB）及透過薄線路與平面法拉第杯 22電性耦合的小型電源供應器。在此，印刷電路板被嵌入在反應室 21。例如，電壓裝置 23可為一位於反應室 21外並將平面法拉第杯 22 電性耦合至離子束電流量測的直流電源（例如一電流計或一霍爾探針)。在此，反應室21的硬體設計是非常簡單的，因為最多只需一個或多個的導線通過反應室內壁且電性連接直流電源至平面法拉第杯 22。
   此外，平面法拉第杯 22 通常是一組位於反應室內壁的內表面上的導電板，即沿離子束路徑方向，只有一且唯一的一層導電板。將導電板與電壓裝置 23直接電性耦合為方便且經濟的作法，使得該層導電板可以用來接收/收集離子束（或被視為接收/收集入射電流）並同時將施加的電壓轉換為反應室21內電場。優點是明確的，所需的一些硬體以及成本較不昂貴，同時導電板的導體性質也可產生一更均勻的電場（至少一靠近平面法拉第杯 22表面的均勻電場）。不過，一些未揭露的實施例可利用沿離子束路徑方向的兩層之導電板。在這種方法中，一層導電板用來接收/收集離子束而另一層的導電板用於將電壓轉換電場。
   本發明的優點對於低能量離子佈植而言將更明顯。如以上簡單所述，對於低能量離子佈植而言，由於空間電荷效應與低速離子，離子束的擴張更嚴重且總離子束的電流中很大的百分比是在離子束的邊緣。如一般情形，大量的入射電子通常被加入低能量離子束以減少離子束擴張。藉由使用本發明，因為平面法拉第杯 22 可以顯著提高接收離子束的面積，離子束的損失部分明顯減少，由入射電子所導致離子束電流量測的不精確度也可藉由使用電壓裝置 23明顯減到最小。原因很簡單，由平面法拉第杯 22與甚至離子束電流量測裝置的其他部分及/或反應室在內壁其他部分之間碰撞所引發的二次電子是與離子束能量成正比。因此，對於低能離子佈植而言二次電子所引發的效應是較次要的。因此，藉由適當地調整電壓裝置 23 的運作以施加一負電壓至平面法拉第杯 22以適當地抑制這些入射電子，量測的離子束電流可以幾乎等於實際離子束電流。
   此外，雖然並未顯示於任何圖示及任何描述的實施例，一個或多個電流計可以一對一的方式電性連接到導電板，使得離子束可被精確、彈性地量測。在電流計輸出的基礎上，當某些不可接受的變化，例如偵測到更大的故障時，離子束可連結，離子束可以透過調整離子束光學塑形以保持佈植劑量穩定等。
   此外，所提出的平面法拉第杯 22 及電壓裝置 23可與傳統的法拉第杯整合。在這種情況下，反應室的結構可只稍微修改以加入的平面法拉第杯 22至反應室 21的內部部分，而電壓裝置23通常位於反應室21外以將潛在污染及反應室21內所需空間兩者最小化。通常，傳統的法拉第杯是一延伸到反應室內壁的深入結構且具有一面向反應室21內部空間的開口。因此，以上所有實施例可略為修改以包含可選擇的額外法拉第杯，亦即，傳統的法拉第杯。在此情況下，平面法拉第杯 22 圍繞著額外法拉第杯開口。換句話說，以上所有實施例只需透過將以上所述"平面法拉第杯與離子束路徑之間交叉"替換為"額外的法拉第杯的開口"即可簡單地修改。
   一個這樣的實施例是是離子束電流量測裝置與第三A圖與第三B圖兩個代表示意圖。提出的離子束電流量測裝置位於反應室30之反應室內壁的一部分，當工件位於反應室30內時，一離子束34被導向佈植進入工件。所提出的離子束電流量測裝置具有至少一個額外的法拉第杯 31、一平面法拉第杯 32 及一電壓裝置33。簡而言之，額外的法拉第杯 31是延伸到反應室內壁的深入結構，且具有面向反應室30的一內部空間的開口。因為額外的法拉第杯 31 可為任何傳統的法拉第杯，在此省略額外法拉第杯 31的更多細節。此外，平面法拉第杯 32 圍繞開口與面向內部空間，並且可傾斜，本質上是平行或絕對平行於反應室內壁的一內表面。此外，電壓裝置 33 是位於反應室30外，並且與平面法拉第杯 32電性耦合以產生反應室30內圍繞平面法拉第杯 32的適合的電場。
   如第三A圖與第三B圖中所示，平面法拉第杯 32可顯著增加用於接收離子束34的離子束電流量測裝置的橫截面。因此，為了要比較傳統的法拉第杯，此實施例可明顯增加正確量測離子束電流的可能性。注意平面法拉第杯 32 如何建構的細節並不受限。不同的實施例可有不同的變化。例如，當開口的尺寸較大時，平面法拉第杯 32的延伸距離可比具有類似的離子束條件（類似的離子束能量或類似的偏的角）的類似的離子束 34要較短。例如，當開口的尺寸較大時，對於具有類似的離子束條件（類似的離子束能量或類似的偏折角度）的類似的離子束 34而言，平面法拉第杯 32擴展的距離較短。例如，當開口的尺寸固定，對於具有較低的離子束能量或較長離子束高度的離子束 34而言平面法拉第杯 32 的擴展距離較大。例如，當離子束 34 離子束高度是沿 y 軸而離子束沿 z 軸傳遞，平面法拉第杯 32沿 y 軸所需擴展的距離可較長但沿 x 軸則較短。例如，所提出的離子束電流量測裝置可區分為兩個或多個個別的導電板。因此，不僅離子束的總電流可被精確量測，而且離子束的尺寸與方向可以有效率地量測。
   此外，為了更彈性與精確地量測離子束電流，又一個實施例，如第三C圖中所示，具有在開口入口處垂直平面法拉第杯 32的一個或多個附加導電板 35。在此，額外的導電板 35為電性懸浮並電性連接到平面法拉第杯 32，並可為石墨板或其他導電材料所製作的等效導電板。因此，由額外的導電板 35接收的帶電粒子產生的電流與平面法拉第杯 32接收的電流合併。因此，所提出的離子束電流量測裝置可在接收與量測離子束電流時具有更多的正確性與彈性。
   當然，為了要如以上所述監測離子束分佈，當平面法拉第杯 32由一個或多個導電板組成，額外的導電板 35 與導電板以一對一的方式對應。此外，電壓裝置 33 可與額外的導電板 35電性耦合，使得額外導電板 35 可僅接收所需的離子。所產生的電場的要求類似於以上討論的條件，而在此處省略。
   這些所提出的離子束電流量測裝置的一主要優點是接收離子束的較大截面。通常，反應室內壁的內表面上的硬體是明顯少於反應室內壁外表面上的硬體。因此，平面法拉第杯的尺寸上限可較不受限制，亦即，平面法拉第杯的尺寸可明顯大於傳統法拉第杯開口（亦即額外的法拉第杯開口尺寸）的尺寸。因此，所提出的離子束電流量測裝置可接收並量測離子束的更多個部分，甚至整個離子束，不管離子束是如何偏折及/或分散或離子束如何分佈。因此，只使用所提出的離子束電流量測裝置而不使用輪廓儀以進行進一步修正是可能與實際的。
   這些所提出的離子束電流量測裝置的另一個主要優點是尺寸小。平面法拉第杯可為板狀結構（導電板），電壓裝置也可位於反應室外並與平面法拉第杯電性耦合。因此，平面法拉第杯可用於接收入射離子束，同時可使用一電極將電壓轉換成反應室內的ㄧ電場。因此，在反應室內壁內的內部空間中部分所提出的離子束量測裝置的尺寸可減少。與使用反應室內平面法拉第杯與薄磁鐵的先前技術做比較，主要優點將更加顯著。此外，可選擇的附加法拉第杯並不位於反應室的內部空間內，但位於反應室內壁（甚至是位於反應室的外部空間)。因此，可有效減少所提出的離子束電流量測裝置在反應室內部空間的淨厚度，因此所提出的離子束電流量測裝置可適當地附加在反應室內壁上而無須對反應室內壁進行任何修改。此外，平面法拉第杯的板狀結構允許工件靠近平面法拉第杯（亦即，靠近額外的法拉第杯開口），使得工件位置與所提出的離子束電流量測裝置之間的離子束變化可被最小化。如此可進一步改善離子束電流量測的正確性。
　在另一個實施例中，如第四圖所示，為一種量測離子束電流的方法。首先，如方塊401所示，在離子佈植機中準備一離子束電流量測裝置。離子束電流量測裝置具有至少一平面的法拉第杯與一電壓裝置，且可具有一可選擇的額外法拉第杯。在此，平面法拉第杯係位於靠近反應室內壁的內表面的位置，並面向反應室的一內部空間，電壓裝置是與平面法拉第杯電性耦合，且用於對平面法拉第杯施加電壓，可選擇的額外法拉第杯可為任何傳統的法拉第杯。然後，如方塊 402所示，監測平面法拉第杯甚至是可選擇的額外法拉第杯接收到的離子束電流。
   合理地說，第四圖所示的流程圖是以上所提出的離子束量測裝置的基本操作。首先，準備並開啟一具有此種離子束電流量測裝置的離子佈植機。接著，量測出現在整個離子束電流量測裝置的離子束電流。但是不同佈植可能需要不同的離子束。例如，為了形成P 型電晶體的N 型井可能需要高能量離子束，但形成淺接面可能需要低能量離子束。因此，要正確地只抑制不需要的帶電粒子，一個可選擇的步驟是調整離子佈植機操作期間產生的電場。可透過調整電壓裝置施加到平面法拉第杯的功率調整電場的強度。換句話說，該方法可進一步包含調整施加的電壓，該電壓是與欲抑制不需要的帶電粒子的能量成正比，該不需要的帶電粒子由該平面法拉第杯產生的一電場抑制。
   可執行平面法拉第杯的進一步調整以反映所需離子束的可能變化。當然，也有可能使用適合所有可能出現的變化的固定結構的平面法拉第杯。例如，在離子佈植機維護期間，平面法拉第杯 (或平面的法拉第杯在內表面的投射）可沿與自質量分析儀至工件位置之離子束路徑相互交錯的一個方向延長。例如，可在離子佈植機維修期間添加或移除附加到反應室內壁的內表面上的一個或多個導電板。在此，擴展的距離，或添加或刪除導電板的尺寸，是與預定的離子束能量下限成反比。例如，在離子佈植機維修期間，整合作為平面法拉第杯的一個或多個導電板的數量、形狀和尺寸是可選擇進行調整。因此，當由於在工件上所需佈植不同使所需的離子束不同時，可預先調整平面法拉第杯以反映下一操作期間可能的離子束擴張及偏折。
   總結來說，這些所提出的實施例及其他未揭露的實施例可能有效地接收及量測具有離子束擴張、離子束偏折及/或較大的離子束尺寸的離子束。因此，實際離子束電流可被即時量測，而接著可改善佈植劑量控制。此外，提出的平面法拉第杯尺寸小，電壓裝置可位於反應室外，但以電性耦合機制（如導線)與平面法拉第杯電性耦合，且可省略輪廓儀。因此，可能只是無大幅修改，所提出的離子束電流量測裝置可簡單地實現而無須明顯修改反應室。
   雖然本發明已透過較佳的實施例進行說明，可被理解的是其他不超出本發明如申請專利範圍所主張之精神與範圍所做的修改和變化均可達成，而被本發明所涵蓋。
11．．．反應室
12．．．離子束
13．．．法拉第杯
14．．．電流計
21．．．反應室
22．．．平面法拉第杯
23．．．電壓裝置
24．．．離子束
30．．．反應室
31．．．法拉第杯
32．．．平面法拉第杯
33．．．電壓裝置
34．．．離子束
35．．．導電板
221-224．．．導電板
2201-2208．．．長/寬導電板
401．．．量測離子束電流的方法步驟
402．．．量測離子束電流的方法步驟
第一圖是傳統的法拉第杯的代表示意圖。
第二A圖與第二B圖為本發明一個實施例所提出的一離子束電流量測裝置的兩個代表示意圖。
第二C圖為本發明另一實施例所提出的平面法拉第杯代表示意圖。
第二D圖為本發明另一實施例所提出的離子束電流量測裝置的代表示意圖。
第三A圖與第三B圖為本發明另一實施例所提出的離子束電流量測裝置的兩個代表示意圖。
第三C圖為本發明另一實施例所提出的平面法拉第杯、額外法拉第杯及額外導電板的代表示意圖。
第四圖為本發明另一實施例之一方法的流程圖。
21．．．反應室
22．．．平面法拉第杯
24．．．離子束
221-224．．．導電板

权利要求:
Claims (20)
[1] 一種離子束電流量測裝置，包含：一平面法拉第杯，置於靠近一反應室內壁的一內表面且面向一反應室之一內部空間；及一與該平面法拉第杯電性耦合的電壓裝置，該電壓裝置對該平面法拉第杯施加電壓。
[2] 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該平面法拉第杯與該反應室內壁係根據下列至少其中之一建構：該平面法拉第杯與該反應室內壁之間有ㄧ非零度夾角；及該平面法拉第杯至少大致平行於該反應室內壁的該內表面。
[3] 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該平面法拉第杯由一個或多個導電板組成，其中每ㄧ該導電板係與其他該導電板電性絕緣。
[4] 如申請專利範圍第3項所述之裝置，其中該導電板的一數量及一結構為可彈性調整，其中該結構包含至少一尺寸、一形狀與ㄧ位置。
[5] 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該平面法拉第杯的ㄧ表面的一材料可自以下一組中選擇其中之一組成：石墨、導電膠、導電膜等等。
[6] 如申請專利範圍第1項所述之裝置，該電壓裝置位於該反應室外。
[7] 如申請專利範圍第3項所述之裝置，該電壓裝置由一個或多個與該導電板呈一對一對應的電壓源組成。
[8] 如申請專利範圍第1項所述之裝置，該電壓裝置被建構為充分抑制至少一入射電子。
[9] 如申請專利範圍第3項所述之裝置，更包含一個或多個電流計，該電流計以一對一的方式電性連接至該導電板。
[10] 如申請專利範圍第1項所述之裝置，更包含一為一深入結構延伸進入該反應室內壁的額外法拉第杯，該法拉第杯具有面對該內部空間的一開口，其中該平面法拉第杯圍繞該開口。
[11] 如申請專利範圍第10項所述之裝置，其中該平面法拉第杯係根據下列至少其中之一建構：該平面法拉第杯基本上覆蓋一圍繞該開口的完整區域而沒有任何間隙；及該平面法拉第杯被延伸，其延伸距離在該內表面上的一投射係與一離子束能量之一預定下限成反比。
[12] 如申請專利範圍第10項所述之裝置，更包含一個或多個額外導電板於該開口之一入口處垂直該平面法拉第杯，該額外導電板為電性懸浮並電性連接至該平面法拉第杯。
[13] 如申請專利範圍第12項所述之裝置，當該平面法拉第杯由一個或多個導電板組成，該額外的導電板與該導電板以一對一的方式對應。
[14] 一種量測離子束電流的方法，包含：在一離子佈植機中準備一離子束電流量測裝置，該離子束電流量測裝置包含一平面的法拉第杯與一電壓裝置，該平面法拉第杯係靠近一反應室內壁的一內表面，並面向該反應室內壁的一內部空間，且該電壓裝置與該平面法拉第杯電性耦合，並用於對該平面法拉第杯施加電壓；及監測出現在該平面法拉第杯的一離子束電流。
[15] 如申請專利範圍第14項所述之方法，更包含在該離子佈植機操作期間調整該施加電壓，使得該平面法拉第杯施加的一電場在該操作期間改變。
[16] 如申請專利範圍第14項所述之方法，更包含調整該施加電壓値，該電壓是與欲抑制不需要的帶電粒子的能量成正比，該不需要的帶電粒子由該平面法拉第杯產生的一電場抑制。
[17] 如申請專利範圍第15項所述之方法，更包含在該離子佈植機維修期間延伸在該內表面上該平面法拉第杯的一投射，其中一延伸距離係與一離子束能量之一預定下限成反比。
[18] 如申請專利範圍第15項所述之方法，更包含在離子佈植機維修期間，調整整合作為該平面法拉第杯的一個或多個導電板的一數量、一形狀及一尺寸。
[19] 如申請專利範圍第15項所述之方法，更包含環繞該平面法拉第杯圍繞額外法拉第杯之一開口，其中該額外法拉第杯為一深入結構延伸進入該反應室內壁，且該開口面對該內部空間。
[20] 如申請專利範圍第19項所述之方法，包含以下至少其中之一：在該離子佈植機一維護期間調整該電壓裝置，其中該調整確保一電場實質上於鄰近該開口之該平面法拉第杯之一截面與該內表面垂直；及使一個或多個附加導電板於該開口入口處垂直該平面法拉第杯，該附加導電板電性懸浮且連接至該平面法拉第杯。

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