CN1247986A

CN1247986A - 测量带电粒子束分布的方法以及其它相关方法

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Publication number: CN1247986A
Application number: CN99110976A
Authority: CN
Inventors: 岩泽康司; 长井宣夫
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Ion Equipment Co Ltd
Priority date: 1998-07-22
Filing date: 1999-07-22
Publication date: 2000-03-22
Anticipated expiration: 2019-07-22
Also published as: TW425578B; EP0975004A3; EP0975004B1; EP0975004A2; CN1135569C; DE69920827T2; JP2000039478A; DE69920827D1; US6313474B1; JP3567749B2

Abstract

用法拉第检测器阵列分别测量Z坐标上的两个点Z_f和Z_b上沿扫描方向(X轴方向)的粒子束电流密度分布。利用这样测量到的电流密度分布,通过内插法得到工件Z坐标任意位置上粒子束扫描方向上的电流密度分布。使用这样得到的电流密度分布,对粒子束的扫描电压V(t)的波形进行矫正,从而,在电流密度需要提高的位置相对降低粒子束的扫描速度,而在电流密度需要降低的位置相对提高粒子束的扫描速度。综上所述,将工件Z坐标任意位置上的粒子束扫描方向上的电流密度分布调整到所需的分布。

Description

测量带电粒子束分布的方法以及其它相关方法

本发明涉及一种测量在工件Z坐标的任意位置上带电粒子束的电流密度分布的方法、一种调整电流密度分布的方法，以及通过在组合扫描型装置(例如离子注入装置)内的适宜的扫描电波形使得带电粒子束进行扫描的同时对工件进行照射的方法、一种离子束照射装置以及一种电子束照射装置，在该装置中共同采用了带电粒子束(例如离子束)的电磁扫描以及工件(例如半导体板)的机械驱动。

作为上述应用带电粒子束的装置的典型实例，还提供了一种离子注入装置，其中用离子束对工件进行照射，从而可以导入离子。在下面的叙述中，以离子注入装置为例。

图7是表示普通的组合扫描型离子注入装置实例主要部分的简图。这个装置由以下各部分组成。一个由夹具6夹住的工件4(例如，半导体板)，在三维空间中沿一轴向(在这里是Y轴)如箭头A所示进行往复的机械移动。同时，通过一个在图中与Y轴和Z轴基本垂直的X轴方向上的未示出的扫描器使得离子束2进行电磁扫描，该离子束是沿与Y轴基本垂直的Z轴产生的。也就是说，通过电场和/或磁场使得离子束2进行扫描，从而可以使得所说的离子束2对该工件4进行照射。因此，要在工件4的所需区域内(通常是整个表面)以一定的分布(通常是均匀地)注入一种所需的搀杂剂(注入的杂质)。参考标记8代表了用于驱动夹具6的驱动轴。

为了使存在于工件4所需区域内的搀杂剂保持一定的分布，需要控制工件4的机械驱动以及离子束2的电磁扫描，从而获得所需的分布。也就是说，为了获得Y轴方向上的所需分布，需要适当地控制工件4的驱动。此外，为了获得X轴方向上的所需分布，需要适当控制离子束的扫描。本发明涉及到后者，就是说，本发明涉及所述的离子束的扫描。

为了获得在离子束2的扫描方向(X轴方向)上的搀杂剂的所需分布，如大家所知，需要使离子束2入射到工件4上的位置处的离子束2的扫描方向上的电流密度分布与所需的搀杂剂分布相一致。

因此，通常在工件4的位置上或在接近工件4的位置上安装一个法拉第检测器10(电流检测器)，沿离子束2的扫描方向对该检测器进行机械驱动，如图箭头B所示驱动法拉第检测器的同时，对离子束电流进行测量。这样，可以在该位置测量到离子束电流密度的分布。由测量数据对离子束2的扫描器进行控制，从而，可以将在该位置的离子束电流密度的分布形成为所需的形状。这一技术已经公开，例如在Toku Hyo Sho No.64-500310中。

在上述离子注入装置中，在许多情况下，如在图8中所描述的，当以机械方式驱动工件4时，也将夹具6倾斜，从而产生一个倾斜角θ，它是形成于工件4的表面与Y轴(在这里，是夹具驱动轴8)之间的一个角，它可以是大于0°的恒定值。这一倾斜角θ与离子束2入射到工件4的表面上的入射角相等。将倾斜角θ设为大于0°的值的原因是为了避免离子束相对于半导体板的隧道效应。另一个将倾斜角θ设为大于0°的原因在于，离子也注入到形成在工件表面上的沟槽结构的侧壁上。

如图8所示，当倾斜角θ增大时(在图8所示的情况下将倾斜角定为60°)，在Z坐标上的Z₁位置，以及在Z坐标上的Z₃位置，与在工件4的中心位置的Z坐标上的Z₂位置有很大的不同，其中在Z₁位置沿X轴方向扫描的离子束2从Y方向上的工件4的下端部入射，在Z₃位置沿X轴方向扫描的离子束2从Y方向上的工件4的上端部入射。当工件4的平面尺寸增大时，这种趋势就更为显著。

通常，作电磁扫描的离子束2是一群离子，它们的进行方向彼此有些不同。因此，在扫描方向上的离子束电流密度的分布通常决定于Z坐标的位置。

然而，根据上述的现有技术，可仅在装有法拉第检测器10的Z坐标轴上的一个点上测量离子束2的电流密度分布，例如可以仅在Z坐标上的Z₂点上测量离子束2的电流密度分布。因此，在工件4的上端部和下端部的电流密度分布就会与由法拉第检测器测量到的分布不同。结果，在工件上端部和下端部位置处的搀杂剂分布就会与所需的分布不同。

例如，为了使得在工件4的整个表面上离子注入得一致，当对离子束扫描器进行控制，以使得在X轴方向(扫描方向)上的离子束电流密度分布能够在Z坐标上的Z₂位置上一致时，在Z坐标的Z₁位置上离子束电流密度分布形状通常向下突出，而Z坐标的Z₃位置上离子束电流密度分布形状通常向上突出。结果，如图10所示，分布变得这样不一致，在中间位置沿X轴方向注入到工件4表面上的搀杂剂数量在接近工件4的上端部的位置增加，在中间位置沿X轴方向注入到工件4表面上的搀杂剂数量在接近工件的下端部的位置减少。在图10中，注入的搀杂剂的数量依标记---，--，-，+，++，+++的次序增加。

本发明的一个目的就是要提供一种在一个装置内测量位于工件Z坐标上的任意位置上的带电粒子束的电流密度分布的方法，其中可以将工件的倾斜角设定为一个大于0°的值。

本发明的另一个目的是提供一种将分布调整为所需分布的方法。

本发明的再一个目的是提供一种方法，该方法在用一个适当的扫描电波形使带电粒子进行扫描的同时用带电粒子对工件进行照射。

根据本发明的第一个方面，测量带电粒子束分布的方法包括以下的步骤：在Z坐标的第一位置上测量带电粒子束的扫描方向上的第一电流密度分布，并在Z坐标的第二位置上测量带电粒子束的扫描方向上的第二电流密度分布；利用第一和第二电流密度分布，通过内插法或外推法得到在Z坐标上的任意位置上的带电粒子束在扫描方向上的电流密度分布。

根据这一测量的分布方法，可以通过对第一和第二粒子束电流密度分布的测量任意得到位于工件的Z坐标上任意位置的粒子束电流密度分布。因此，即使当工件的倾斜角和平面尺寸很大时，也可以正确地得到在工件表面(包括接近工件Y轴方向端部区域内)的粒子束电流密度的分布状态。

根据本发明的第二个方面，调整带电粒子束分布的方法包括以下步骤：通过对带电粒子束的扫描电波形进行矫正来调整在工件的Z坐标上任意位置上沿带电粒子束扫描方向的电流密度分布，从而，通过使用根据上述第一方面的测量带电粒子束分布的方法得到的在工件的Z坐标任意位置上的带电粒子束的电流密度分布，在电流密度分布方面电流密度有待提高处相对地降低带电粒子束的扫描速度，同时在电流密度分布方面电流密度有待降低处相对提高带电粒子束的扫描速度。

根据上述调整方法，可以在工件Z坐标上的任意位置上随意调整离子束电流密度的分布。从而，即使工件的倾斜角和平面尺寸很大，也可以在工件的所需区域内以所需的分布照射带电粒子束。

根据本发明的第三个方面，照射带电粒子束的第一个方法包括以下步骤：根据依上述第二方面的调整分布的方法，先找到用于在工件的Z坐标的多个位置上实现所需电流密度分布的多个带电粒子束扫描电波形；通过使用在带电粒子束照射下的工件的倾斜角并使用在Y坐标上的瞬间位置计算在Z坐标上的一个位置，在该位置，带电粒子束实时入射到工件上；从先前找到多个扫描电波形中依次地实时选择一个扫描电波形，在该扫描电波形中在Z坐标上的位置与前面计算的Z坐标上的位置一致或最接近；利用选择出的扫描电波形，在带电粒子束进行扫描的同时，在工件上进行照射。

根据照射带电粒子束的第一方法，在用适合于实现所需的离子束电流密度分布的扫描电波形进行扫描的同时可以根据带电粒子束入射到工件表面的位置将带电粒子束照射到工件上。因此，即使工件的倾斜角和平面尺寸都很大，也可以在工件的所需区域内依所需的分布照射带电粒子束。此外，这些可以使用有限数目的扫描电波形进行。因此，控制和计算变得简单。从而可以将该方法有效地运用到实际应用中。

根据本发明的第四个方面，照射带电粒子束的第二个方法包括以下步骤：根据依上述第二方面的调整分布的方法，先找到用于在工件的Z坐标的多个位置上实现所需电流密度分布的多个带电粒子束扫描电波形；实时计算一个通过使用在带电粒子束照射下的工件的倾斜角并使用在Y坐标上的瞬间位置计算在Z坐标上的一个位置，在该位置，带电粒子束入射到工件上；利用前面已经计算出的Z坐标上的位置对前面找到的多个扫描电波形之间的差进行加权；连续地实时计算出对应于先前计算出的在Z坐标上的每个位置的一个扫描电波形；利用计算出的扫描电波形对带电粒子束进行扫描的同时，在工件上进行照射。

根据照射带电粒子束的第二个方法，可以使用更少的扫描电波形，而得到与第一个照射带电粒子束的方法同样的效果。

在附图中：

图1所示为实施本发明的分布测量方法的组合扫描型离子注入装置的一个实施例的透视图；

图2所示为实施本发明的分布测量方法的组合扫描型离子注入装置的另一个实施例的透视图；

图3是一个图表，它图示了在Z坐标上的Z_f，Z_b和Z_k位置上的离子束电流密度分布的简化实例；

图4A是一个图表，它图示了离子束电流密度分布的偏差的简化实例；

图4B是一个图表，它图示了用于矫正偏差的扫描电压波形的简化实例；

图5是一个图表，它图示了在对波形进行矫正前的扫描电压、相关扫描电压的变化以及离子束电流密度分布的偏差的更具体的实例；

图6是一个图表，它更具体地图示了对波形进行矫正之后的扫描电压以及相关扫描电压的偏差；

图7所示为常规组合扫描型离子注入装置的工件以及其它部分的实例的透视图。

图8所示为当将倾斜角设为60°时的工件及其它部分的侧视图；

图9是一个图表，它图示了在常规离子注入装置中的Z坐标的位置Z₁，Z₂和Z₃上的离子束电流密度分布的简化实例；以及

图10是一个图表，它图示了在工件表面上注入的搀杂剂的数量分布的实例。

以下参照附图对本发明的实施例进行说明。

图1所示为实施本发明的分布测量方法的组合扫描型离子注入装置的一个实施例的透视图，在该装置中实现了本发明的分布测量方法及其它内容。在图示了本实施例的图1中，图7中的相同的参考标记和数字代表相同或相近的部分。以下主要介绍本实施例与传统实例的不同之处。

本实施例的装置由以下部分构成。一个由图中未示出的离子源产生的离子束2，对该离子束2进行加速并在必要的时候对其进行质量分离。之后，用扫描器12对离子束2进行电磁扫描。此外，在本实施例中，用平行器14对离子束2进行平行化。在这之后，用离子束2对固定在夹具6上的工件4进行照射。在这个实施例中，工件4和夹具6的驱动方向，照射自工件4上的离子束2的进行方向以及扫描方向都与图7所示的常规实例的对应方向相同。这些方向分别是Y轴方向，X轴方向和Z轴方向。

在图中为了便于说明，将夹具轴8和用于驱动夹具轴8的夹具驱动单元24安装在夹具6的上侧。然而，也可以将它们安装在夹具6的下侧。如经审查的日本专利No.7-54688所公开的，通过一个振荡型枢轴臂，可以使夹具6和工件4沿Y轴往复运动。

在该实施例中，扫描器12由一对扫描磁极组成。扫描控制单元34输出的三角波状的扫描电压V(t)经过放大器36的放大，并由放大器36转换成电流波形I(t)，之后供给扫描器12。

平行器14对本发明来说不是必需的。因此，在该装置内平行器14可以任意取舍。

在靠近夹具6的Z轴方向上有一个第一法拉第检测器阵列20(“前端法拉第”)以及一个第二法拉第检测器阵列30(“后端法拉第”)，法拉第检测器阵列20和30在Z坐标上的位置分别记作Z_f和Z_b。在这个实施例中，参考图8，Z_f＜Z₁＜Z₂＜Z₃＜Z_b的关系得以满足。Z₁，Z₂和Z₃在上面已经介绍过了。法拉第检测器阵列20和30是这样构成的，在离子束2的扫描方向即X轴方向上设置多个法拉第筒22，32，它们的技术指标相同，在Y轴方向上分别具有狭长的开口。在X坐标上的法拉第筒的位置是已知的。

每一个法拉第筒接收一个离子束2并测量离子束电流。离子束入射到法拉第筒22，32上面的范围是已知的。因此可以测量入射到每一个法拉第筒22，32上的离子束2的离子束电流密度。因此，可以通过法拉第检测器阵列20和30测量在Z坐标的Z_f和Z_b位置上沿X方向的离子束2的离子束电流密度分布。将法拉第检测器阵列20和30测量到的数据输送到本实施例中的扫描控制装置34中。

在本实施例中，将在上游侧的法拉第检测器阵列20设置在具有一个开口18的遮板16的前面。通过图中未示出的驱动单元沿箭头C所示的垂直方向对其进行驱动。在图1中将遮板16和法拉第检测器阵列20放置在上极限位置。在上述条件下，已经完成扫描的一部分离子束2穿过遮板16上的开口18。在离子束2穿过开口18以后，当在夹具6上的工件4上进行注入的时候，如图中所示将离子束2照射在工件4上。然而，当没有在夹具6上的工件4上进行注入时，夹具6缩回到离子束2不被夹具6遮挡的位置。因此，离子束2入射到位于下游侧的法拉第检测器阵列30上。这样，在这种情况下，可以通过在下游侧的法拉第检测器阵列30测量在X方向上的离子束2的离子束电流密度分布。

当遮板16和法拉第检测器阵列20位于下极限位置时，法拉第检测器阵列20遮挡了经过扫描的离子束2。因此，可以测量在X方向上离子束2的的离子束电流密度的分布。

(1)下面介绍在图1所示的装置内，测量经过扫描的离子束2的电流密度分布的方法。

首先，用设置在上游侧的法拉第检测器阵列20测量在Z坐标的Z_f位置上的离子束2的在扫描方向(X方向)上的离子束电流密度分布S(X，Z_f)。在图3中表示了经过简化的测量结果的实例。

接着，用设置在下游侧的法拉第检测器阵列30测量在Z坐标的Z_b位置上离子束2在扫描方向(X方向)上的离子束电流密度分布S(X，Z_b)。在图3中表示了经过简化的测量结果的实例。

根据上述数据，可以推断出当离子束2从位于上游侧的法拉第检测器阵列20进行到位于下游侧的法拉第检测器阵列30的时候，离子流密度分布从S(X，Z_f)变为S(X，Z_b)。

在这一点上，从实际的观点出发，在法拉第检测器阵列20和30之间并没有改变离子束2路径的外部电磁场。因为设计使得在这部分中不存在离子束2的焦点，所以由于离子束2自电场引起的扩散效应(空间电荷效应)可忽略不计。因此，可以假设在这部分中离子束2的传播方向没有改变。此外，在这部分中离子束2的新生和削减都可以忽略。在这种类型的离子注入装置可以这么说。

因此，如下面的表达式1所示，位于法拉第检测器阵列20和30之间工件4的Z坐标的任意位置Z_x(Z₁≤Z_x≤Z₃)的离子束电流密度分布S(X，Z_x)可以表示为在多法拉第检测器20处的离子束电流密度S(X，Z_f)以及在多法拉第检测器30处的离子束电流密度S(X，Z_b)。

[表达式1]

S(X，Z_x)＝S(X，Z_f)+{S(X，Z_b)-S(X，Z_f)}×(Z_x-Z_f)/(Z_b-Z_f)

因此，可以根据表达式1得到在Z坐标的位置Z_x上的离子束电流密度分布S(X，Z_x)。这一方法称为内插法。在图3中表示了用这一方法得到的离子束电流密度分布S(X，Z_x)，其中为了便于应用对这一离子束电流密度分布进行了简化。

在这一方面，当将法拉第检测器阵列20和30设置在靠近工件4的上游侧或下游侧时，可以得到与表达式1所述的同样的关系。因此，可以得到对应于上述表达式的Z坐标的位置Z_x上的离子束电流密度分布S(X，Z_x)。这种方法称为外推法。

在该实施例中，可以利用两个法拉第检测器阵列20和30以及扫描控制单元34实现上述离子束电流密度分布的测量。

根据上述测量方法，当仅在两个位置(Z_f，Z_b)测量离子束电流密度分布时，可以随意地得到在工件4的Z坐标上的任意位置Z_x上的离子束电流密度分布。因此，即使当工件4的倾斜角和平面尺寸很大时，也可以正确地得到在工件4的表面上(包括工件4的Y方向上靠近端部的区域在内)的离子束电流密度分布的状态。

(2)下面，将介绍调整方法，通过该方法可以将根据上述方式得到的离子束电流密度分布S(X，Z_x)转变为一个所需的分布。

首先，作为实例，得出由下面的表达式定义的离子束电流密度分布S(X，Z_x)的偏差dev(X，Z_x)。在这里，平均值S(Z_x)是S(X，Z_x)的平均值。

[表达式2]

dev(X，Z_x)＝{S(X，Z_x)-平均值S(Z_x)}/平均值S(Z_x)

在图4A中，图示了一个依据上述方式得到的偏差dev(X，Z_x)的简化的实例。偏差dev(X，Z_x)的正值部分是电流密度值高于平均值的部分，而负值部分是电流密度值低于平均值的部分。

在这里，离子束2扫描电压V(t)的波形的构成使得可以在离子束电流密度必需增加的位置相对地减少离子束2的扫描速度。具体地说，所述的调整是这样进行的：在对应于离子束电流密度必需增加的位置减小扫描电压V(t)的斜度ΔV(t)/Δt；在对应于离子束电流密度必需降低的位置增大扫描电压V(t)的斜度ΔV(t)/Δt；或者两者同时使用。由于上述原因，可将位置Z_x的偏差dev(X，Z_x)调整为所需的值，就是说，可以将位置Z_x的离子束电流密度分布S(X，Z_x)调整到所需的分布。

例如，如图4A所示，其中偏差是dev(X，Z_x)，如图4B所示将在偏差dev(X，Z_x)为负的区域内的扫描电压V(t)的斜度减小得比基本三角波42的斜度小。同样，如图4B所示将在偏差dev(X，Z_x)为正的区域内的扫描电压V(t)的斜度增大到比基本三角波42的斜度大。从而，可以使偏差dev(X，Z_x)曲线基本平直，就是说，可以使偏差dev(X，Z_x)为0，并且可以使位置Z_x处的离子束电流密度分布S(X，Z_x)基本一致。

在这一实施例中，可以用扫描控制单元34对扫描电压波形V(t)进行矫正。

在图5和图6中图示了波形矫正前后的扫描电压V(t)、有关扫描电压的变分D(＝ΔV(t)/Δt)以及离子束电流密度分布的偏差dev的更详细的例子。图5表示了波形矫正前的状态。图6表示了波形矫正后的状态。变分D对应于前述的扫描电压V(t)的斜度。在这里图5和图6的横轴代时间t。时间对应于在X方向上的离子束2的扫描位置。在扫描电压V(t)的斜度颠倒的时刻，也就是在三角波的顶点，离子束2的扫描方向发生转变。图6中变分的刻度是图5中变分刻度的10倍。

在由离子束2进行扫描时(扫描电压为V(t)，一个完全的三角波，其变分D为一常数)当偏差dev如图5那样±改变时，可以通过改变扫描电压变分D在任何时间使偏差dev成为0从而可以消除偏差dev，并且可以对扫描电压V(t)的波形进行矫正使其成为与完整的三角波稍有差别的波形(在这种情况下，三角波的倾斜侧略微向下突出)。

(3)接下来，将介绍用离子束2对工件4照射的方法(图8所示)，工件4在倾斜角设为θ的条件下，在Y轴方向上往复运动，同时由适于实现所需离子束电流密度分布的扫描电压波形进行扫描。

如图1所示，由夹具驱动装置24对在注入过程中恒定的工件4和夹具6的倾斜角θ以及Y坐标上的瞬间位置Y_x进行检测并将其实时送入扫描控制单元34。在本说明书中，实时并不意味着批量处理，而是意味着即时处理。

当扫描控制单元34使用倾斜角θ以及Y坐标上的位置Y_x进行下面的实时计算时，可以得到在Z坐标上的位置Z_x，在这里，离子束2实时入射到工件4的上面。参考图8，当离子束2入射的位置Z_x是Z₂，Y_x为0，而当工件4位于其上时，Y_x为正，而当工件位于其下时，Y_x为负。

[表达式3]

Z_x＝Z₂-Y_xtanθ

如上所述，可以得到离子束2实时入射到工件4上的Z坐标上的位置Zx。根据上述分布调整方法离子束2通过实现所需离子束电流密度分布S(X，Z_x)的扫描电压波形对工件4进行照射。因此，即使倾斜角θ和工件4的平面尺寸很大，也可以将离子束2以所需的分布(例如均匀分布)照射在工件4的所需区域内(例如，整个表面)。结果，即使当倾斜角θ和工件4的平面尺寸很大时，也可以在工件4的整个表面上均匀地注入搀杂剂。从而，可以使得在工件4整个表面上得到均匀的搀杂剂分布数量。

为了理想地实施上述照射方法，需要针对Z坐标上的无限个位置Z_x(其满足条件Z₁≤Z_x≤Z₃)找到并应用扫描电压波形。然而，上述方法会花费太长的时间。因此，上述方法不适合于实际应用。因此，在实际的离子注入装置中，最好使用下面任意一种方法(1)或(2)。

(1)预先找到用于实现所需离子束电流密度分布的对应于Z坐标上的具有离散间隔的有限个位置Z_x的有限个扫描电压波形，这些波形适合于实际应用并不会给离子注入装置造成影响，并且根据工件4的Y坐标上的位置Y_x对这些波形进行实时改变。就是说，对预先找到的多个扫描电压波形中的扫描电压波形依次地进行实时选择，其中Z坐标上的位置Z_x与用上述表达式3计算出的Z坐标上的位置Z_x一致，或者使Z坐标上的位置Z_x接近于用上述表达式3计算出的Z坐标上的位置Z_x。利用所选择的扫描电压波形引导离子束2进行扫描的同时对工件4进行照射。

根据上述离子束照射方法，用有限个扫描电压波形就已经够了。因此，可以缩短处理时间，并容易计算，就是说，上述离子束照射方法对于实际应用具有很好的效果。

(2)根据工件4上Z坐标上的多个离散位置预先找到对于上述Z坐标上的位置Z₁，Z₂和Z₃的实现所需离子束电流密度分布的扫描电压波形。用由表达式3计算出的Z坐际上的位置Z_x对这些波形之间的差进行加权。接着，依次计算出对应于Z坐标上位置Z_x的扫描电压波形。利用这些计算出的扫描电压波形由离子束2进行扫描的同时，对工件4进行照射。

根据这一离子束照射方法，所使用的扫描电压波形数目比在上述方法(1)中所述的方法多。然而，实际照射的离子束的电流密度分布比在第(1)项中的方法更理想。

在这个实施例中，在上述(1)(2)项中所描述的扫描电压波形的计算和变换可以由扫描控制单元34来进行。

图2是组合扫描型离子注入装置的另一个实施例的透视图，其中运用了本发明的分布测量方法。下面将主要介绍与图1所示的实施例的区别之处。在该实施例中，使用一个法拉第检测器阵列30，取代两个法拉第检测器阵列20和30。这个法拉第检测器阵列30在法拉第检测器驱动轴38和法拉第检测器驱动单元40的作用下沿箭头E所示的Z轴的长度方向上移动。在Z坐标的Z_f和Z_b位置上，分别测量离子束2的S(X，Z_b)以及电流密度分布S(X，Z_f)。

由于上述原因，仅提供一个法拉第检测器阵列就足够。通常，法拉第驱动单元40的成本比法拉第检测器阵列的成本低。因此，在本实施例中比使用两个法拉第检测器阵列的情况下可以减少成本。此外由于将法拉第检测器的数目从两个减少为一个从而减少了维护工作。另外，用于法拉第检测器阵列的信号处理电路的数目也得到减少。因此可以进一步降低成本。

在上述介绍中，使用的离子束通常是带电粒子束。然而，上述分布测量方法、分布调整方法以及离子束照射方法可以不仅用于离子束，而且可以是离子束以外的其它带电粒子，例如上述分布测量方法、分布调整方法以及离子束照射方法可以用于电子束。

由于本发明的构成如上所述，可以得到下面的效果。

根据本发明的第一方面，可以通过对第一和第二离子束电流密度分布的测量任意得到位于工件上的Z坐标上任意位置的离子束电流密度分布。因此，即使当工件的倾斜角和平面尺寸很大时，也可以正确地得到在工件表面(包括接近工件Y轴方向端部的区域内)的离子束电流密度的分布状态。

根据本发明的第二方面，可以在工件Z坐标上的任意位置上随意调整离子束电流密度的分布。从而，即使工件的倾斜角和平面尺寸很大，也可以在工件的所需区域内以所需的分布照射带电粒子束。

根据本发明的第三个方面，在用适合于实现所需的离子束电流密度分布扫描电波形进行照射的同时可以根据带电粒子束入射到工件表面的位置将带电粒子束照射到工件上。因此，即使工件的倾斜角和平面尺寸都很大，也可以在工件的所需区域内依所需的分布照射带电粒子束。此外，这些可以使用有限数目的扫描电波形进行。因此，控制和计算变得简单。从而可以将该方法有效地运用到实际应用中。

根据本发明的第四个方面，尽管在该方法中使用的扫描电压波形的数目比根据本发明第三方面的方法所使用的要多，但是本方法实际照射的离子束电流密度分布比根据第三方面的方法所得的更理想。

Claims

1.一种测量带电粒子束分布的方法，用于一种装置，在该装置中在工件沿Y轴进行机械往复运动以及在带电离子束沿基本上垂直于Y轴的Z轴往复行进并且进行电磁扫描时对所说工件进行照射，并且将形成于所说工件的表面和Y轴之间的倾斜角设定为一个大于0°的值，所述的测量带电粒子束分布的方法包括以下步骤：

测量Z坐标第一位置处带电粒子束扫描方向上的第一电流密度分布，同时测量Z坐标第二位置处带电粒子束扫描方向上的第二电流密度分布；以及

通过使用上述第一和第二电流密度分布，利用内插法或外推法得到Z坐标任意位置上沿所述带电粒子束扫描方向上的电流密度分布。

2.一种调整带电粒子束分布的方法，包括以下步骤：

通过对带电粒子束的扫描电波形进行矫正，对工件Z坐标任意位置上在所述带电粒子束扫描方向上的电流密度分布进行调整，使通过利用如权利要求1所述的测量带电粒子束分布的方法得到的工件Z坐标任意位置处带电粒子束的电流密度分布，在电流密度分布中的电流密度有待提高的位置相对地降低带电粒子束的扫描速度，并在电流密度有待降低的位置相对提高带电粒子束的扫描速度。

3.一种照射带电粒子束的方法，包括以下步骤：

根据依权利要求2所述的调整分布的方法，先找到用于在工件Z坐标的多个位置上实现所需电流密度分布的多个带电粒子束扫描电波形；

通过使用在带电粒子束照射下的工件的倾斜角并使用在Y坐标上的瞬间位置计算在Z坐标上的一个位置，在该位置，带电粒子束实时入射到工件上；

从先前找到的多个扫描电波形中依次地实时选择一个扫描电波形，其中在Z坐标上的位置与前面计算的Z坐标上的位置一致或最接近；以及

利用选择出的扫描电波形，在对带电粒子束进行扫描时，在工件上进行照射。

4.一种照射带电粒子束的方法，包括以下步骤：

实时计算一个通过使用在带电粒子束照射下的工件的倾斜角并使用在Y坐标上的瞬间位置计算在Z坐标上的一个位置，在该位置，带电粒子束入射到工件上；

利用前面已经计算出的Z坐标上的位置对前面找到的多个扫描电波形之间的差进行加权；连续地实时计算出对应于先前教育处出的在Z坐标上的每个位置的一个扫描电波形；

利用计算出的扫描电波形，在带电粒子束进行扫描时，在工件上进行照射。