使用帶有活動部件的傳感器裝置進行粒子檢測的方法和儀器的製作方法
2023-07-11 12:34:11 2
專利名稱：使用帶有活動部件的傳感器裝置進行粒子檢測的方法和儀器的製作方法
技術領域：
本發明涉及使用帶有活動部件的傳感器裝置來檢測運動的粒子。本發明可用於檢測離子束中帶電粒子，該離子束用於將雜質摻入半導體片中。
有關離子移植技術的兩個重要的因素是在工部件表面上的離子移植技術的均一性以及保證粒子以不變或著接近不變的入射角射到工作部件上。判定移植技術均一性的一種方法是運用法拉第靠模工具機，在移植期間，該靠模工具機沿著一個固定了半導體片的平面掃描，正如由Berrian以及其他人在美國專利4,922,106上公開的，在這兒進行了完全的參照。離子束上的強度變化被靠模工具機檢測，這些變化用來在離子束中進行均一性的調整。儘管這些技術給出了令人滿意的結果，但是它們的典型特徵是慢，並且需要相對來講比較昂貴的專用設備。這樣，為了檢測一束光中的粒子，比如一束帶電粒子，需要一種更簡單並且更經濟的技術。
儘管可以採用其他技術或者較大的傳感器裝置，但傳感器裝置優選地採用微型機器設備，該設備是採用傳統的影印術製作的。舉一個例子來講，傳感器裝置可以是一個懸臂距，它包括一個固定在基底上的固定部件，和聯結著固定部件的活動部件，但它同基底有一定的間距或者以其它方式不同基底聯接。懸臂距的活動部件的設計是為了在一個粒子或多個粒子撞擊它時，由於粒子到懸臂距上的能量轉移或者一個或多個粒子到懸臂距上的電荷轉移而使懸臂距發生偏移。當懸臂距打算檢測當前存在的非常小的粒子時，懸臂距要做得有足夠的彈性以便可以檢測到如此小的粒子的存在。然而，如果懸臂距打算檢測較大的粒子，活動部件可以做得更結實些，比如更堅硬些，這樣，在可以檢測大存在的較大粒子的情況下並不損傷懸臂距。另外，懸臂距這種更結實的結構可阻止或減少較小粒子被檢測到的可能性。
懸臂距偏移的檢測可以採用各種方法，包括在懸臂距活動部件的反射面引導一束光，比如雷射束。被懸臂距反射到的這部分光可以通過光電探測器或者其他光敏感元件被檢測。當懸臂距由於一個或者多個粒子的撞擊而被發生偏移時，反射光方向的變化可以被檢測光電探測器到。通過對反射光方向變化的檢測，探測器能輸出代表懸臂距偏移量和偏移方向的信號。懸臂距的移動檢測可以定標，這樣一個給出的移動量表示著撞擊到懸臂距上的粒子的具體的大小以及/或者能量，以及存儲在懸臂距上的電荷數量等等。
懸臂距的移動也可以通過別的方法檢測。本發明的一個特徵，懸臂距的移動能夠導致電開關閉合，這樣可以根據檢測開關狀態檢測懸臂距的移動。舉例來講，一個或多個粒子撞擊懸臂距將導致懸臂距向著底層基底方向向下偏移。如果懸臂距的移動範圍足夠，懸臂距的一個以上部分可以和在基底上的電接觸片接觸，這樣就可以使電開關閉合。電開關的閉合可以通過一個控制器或者其他設備檢測，並且這表示已經撞擊或者存在於懸臂距上的一個粒子具體大小，粒子數量，電荷總量等等。
懸臂距的移動可以通過其他方法檢測，包括檢測由懸臂距的一部分或者設備所構成的電容器的電容量的變化，比如安裝在基底上的電容器薄片。這樣，當一個或者多個粒子的撞擊懸臂距以及/或者電荷在懸臂距上累積而導致懸臂距移動時，電容器上電容量的相應變化可以被檢測到。當然，在需要的情況下，還可以採用其他的檢測技術。
雖然懸臂距優選地用來檢測一個或者多個粒子的存在，但也可以採用與本發明一致的其他傳感器裝置進行檢測。舉例來講，作為發明的一個特徵，同一種橋式或者薄膜式傳感器裝置能夠用來檢測一個或者多個粒子。在橋式傳感器裝置中，一束柔軟光的兩端附著在基底上，這樣，當它被一個或多個粒子撞擊時，光束的中心部位發生移動。中心部位的移動可以通過任何有效的方式進行檢測，包括上面所描述的那些方法。在薄膜式傳感器裝置中，一個圓形盤或者其他形式的大致扁平狀的裝置安裝在基底上，這樣，傳感器裝置的中心部位可以安置在基底中的的凹面之上。這樣，當一個或者多個粒子撞擊傳感器裝置時，它的中心部位可以自由移動。中心部位的移動可以通過任何期望的方式檢測，包括上面的描述的那些方法。
本發明也包括了不使用活動裝置來檢測撞擊粒子的方法和儀器。本發明的一個特徵，半導體襯底包括很多分布在半導體基底上面的金屬或者其他傳導性電極。電極聯結著一個控制器或者其他檢測設備，該檢測設備檢測來自經過控制器或者其他檢測設備的電極的電流變化，這電流的變化是粒子撞擊基底時，由在半導體基底上的次級電子發射引起的。換句話說，當粒子撞擊襯底時，一個以上來自於基底材料上的電子被釋放出來，並被吸附到電極上。這些被吸附的電子在電極上形成電流，並通過控制器或者其他檢測設備檢測。本發明的一個特徵，在一個離子移植過程中，相對於較小離子來講，相對較大的粒子(例如尺寸高達0.1微米)撞擊時將引起較大的電流變化。這樣，設備能夠檢測那些也許對離子移植過程產生負面影響的較大粒子。
本發明的這些或者那些特徵將在下面的描述中體現和/或者突出。
附
圖1是遵循本發明的實施方案的粒子檢測設備原理框圖；附圖2是一個典型懸臂距布局的俯視圖；附圖3是一個典型懸臂距組的俯視圖；附圖4是一個安裝在底層基底凹面上方的懸臂距的側視圖；附圖5是一個帶有兩個自由端的懸臂距的側視圖；附圖6是一個帶有兩個自由端懸臂距的側視圖，且自由端放置在底層基座裡相應的凹面上；附圖7是一個安裝在基座凹面上的傳感器裝置側視圖；附圖8是一個用於檢測傳感器裝置組中移動的雷射檢測設備原理框圖；附圖9是另一個雷射檢測設備原理框圖；附圖10是使用一個電子開關的懸臂距移動的檢測器原理框圖；附圖11是通過對電容量的變化來檢測移動的懸臂移動距檢測器原理框圖；附圖12是通過次級電子發射檢測撞擊粒子的一個粒子檢測設備原理框圖；以及附圖13是檢測一束光中粒子方法的步驟流程圖。
發明詳述依照發明實施方案的一個粒子檢測設備100原理框圖如附圖1所示。在這個例子中，傳感器裝置10是一個包括一個固定部件11和活動部件12的懸臂距。固定部件11固定在襯墊13上，襯墊13固定在基座14上。傳感器裝置10優選地由多晶體製成，雖然在需要的情況下也可以使用其他半導體，導體或者絕緣材料。然而，傳感器裝置10採用優選的材料，該材料可以允許傳感器裝置10被一個或多個粒子撞擊時發生彈性變形。襯墊13優選地由一層絕緣材料製成，比如二氧化矽，也可以是其他材料。基座14採用優選的矽材料，比如單一水晶矽，不過正如其他裝置一樣，也可以採用其他材料。
傳感器裝置10採用大家熟知的光刻術，蝕刻術和其他常用於製造微型機器裝置的製造技術優選地製成。舉例來講，一個絕緣層沿著一層光阻材料附著在基座14上。光阻材料受到預定模式的電磁輻射並且被蝕刻而形成襯墊13。接著，沿著這層光阻材料，一層以上光阻材料被逐層附著。這些光阻材料層受到一種形式的光照射並被蝕刻形成傳感器裝置10。當然，也可以採用其他技術來製造傳感器裝置10。
粒子檢測設備100也包括一個控制器20，該控制器控制光束髮射器21和檢測器22的操作以及/或者接受來自它們的信息。在這個例子中，光束髮射器21是一個雷射束髮射器，雖然在需要的情況下，其他的光源也可以使用。控制器20用來控制光束髮射器21的操作，儘管這樣的控制並非必須的。換句話說，光束髮射器21可以是一個不受控制器20控制的獨立設備。另外，在需要的情況下，控制器21不必執行任何控制功能。另外，控制器20可以用做只是接受來自檢測器22的信號和處理信號。例如，創建一個顯示，儲存信號，判定已經移動的傳感器裝置10，判定引起傳感器裝置10移動的粒子大小等等。光束髮射器21發射放射物的一束放射光23，這束光通過傳感器裝置活動部件12反射到檢測器22。在這個例子中，檢測器22是一個攝像機，然而，其他的設備也可以用作檢測器22，比如CCD陣列，矽光電二極體，或者其他光敏器件。當傳感器裝置10移動時，反射光束23相對於檢測器22移動。檢測器22向控制器20產生一個信號，依據來自檢測器22的信號能夠決定傳感器裝置10的活動部件12的偏移量。在這個例子中，控制器20對來自檢測器22的信號進行圖像分析，並判定活動部件12的偏移量。然而，這樣的圖像分析不被需求，例如，如果不將攝像儀用做檢測器22，探測器22可以包括一個線性或者二維傳感器陣列，當一個指定的傳感器被光束23照亮時，它將輸出一個離散信號的指示，或者以別的方式產生代表反射到檢測器22上的反射光束23的移動量的信號。這些信號可以被控制器20使用，來決定光束23關於檢測器22的相對位置，並決定活動部件12的偏移量。
控制器20優選地採用通用數據處理系統，它可以是通用計算機，或者通用計算機網絡，或者其他的相關設備，包括通訊設備，數據機，以及/或者為了實現期望的輸入/輸出或者其他功能的必要其它電路或者組件。舉例來講，控制器20可以是離子移植設備控制器的一部分。控制器20可以至少是部分地當作一個專用集成電路(比如ASIC)或者一批ASICs實現，每個集成電路都有一個主要或者中央處理部分進行全面的，系統級控制，其他部分用來實現各種不同的特殊計算，功用和在中央處理部分控制下的其他程序。控制器20也可以通過大量的獨立專用可編程集成或者電子電路或者設備實現。比如，類似於分立元件電路或者可編程邏輯設備的有電線電子或者邏輯電路。控制器20可以包括其他的元件或者設備，如象監視器，顯示器，印表機，鍵盤，用戶指點器，觸控螢幕等的用戶輸入/輸出設備。
在操作中，如附圖1所示的一個粒子光束從附圖的頂端向底端傳播，它照射到至少傳感器裝置10的活動部件12上的一個部位。光束中的個別粒子，比如個別原子或者高達或者可能超過0.1微米的原子群，撞擊活動部件12。活動部件12在粒子的撞擊下能夠發生至少兩種方式的偏移。一種方式是由於射來的粒子將能量傳到活動部件12上，從而使活動部件12隨即朝基座14向下彎曲。優選地，當能量從粒子傳來時，活動部件12發生彈性偏移。這樣，雖然活動部件12在粒子撞擊時發生向下的偏移，活動部件12後來可恢復到原來的未偏移狀態。從附圖1可以看出，從活動部件12的非偏移位置發生的偏移引起光束23在不同的方向被活動部件12反射，並且照射到檢測器22上的不同部位。
由於能量傳遞而引起的活動部件12的移動能夠表示撞擊活動部件12的一個或多個粒子大小，撞擊粒子的動能，特定大小的撞擊粒子頻率等等。這些信息可以用於不同場合，比如判定在一個離子移植光束中是否以及/或者在什麼地方存在不可接受的大粒子以及粒子出現的頻率。
第二種方法是由於帶電粒子的撞擊，比如光束中的離子累積在活動部件12上以及向活動部件12充正電荷或者負電荷，使活動部件12能夠朝基座14向下發生偏移或者遠離基座14發生偏移。在移動部件12上的電荷能夠使活動部件12在靜電力的作用下吸引移向或者排斥而遠離基座14。當活動部件12在靜電力的作用下吸引移向或者排斥而遠離基座14時，至少活動部件12的一部分和基座14是優選地被導電以及與電隔離。一般地，由於積累在基座14上的電荷同活動部件12上電荷極性相反，不管在活動部件12上電荷極性如何，活動部件12將被基座14吸引。然而，基座14上的被充的電荷有可能同活動部件12上的電荷極性相同，從而導致活動部件12被基座14排斥而遠離之。
當活動部件12在靜電力作用下移動時，活動部件12相對於它的靜止位置的偏移量表明了撞擊活動部件12的粒子數量以及/或者電荷，靜止位置比如無電荷的或者中性電荷位置。這樣的信息是有用的，比如，用來判定每單位面積上光束的帶電粒子密度，在某一期間上在給定區域內存儲的帶電粒子數，粒子束的均一性，離子束電流等等。舉例來講，一個以上的傳感器裝置10通過粒子束路徑掃描(或者粒子束通過傳感器裝置10掃描)，根據對傳感器裝置10偏移的檢測測量光束的均一性，比如，光線強度的恆定性。根據檢測到的光束特點，可以進行光束或者其他系統操作調整，比如，在一個離子移植系統中薄片的掃描率。
根據被檢測粒子特性，檢測環境，期望的檢測設備靈敏度等等，傳感器裝置10可以做成多種不同形式。附圖2是用於檢測一個離子移植設備中帶電粒子的傳感器裝置10的俯視圖。在這個例子中，傳感器裝置10包括一對延伸到固定部件11的懸梁距16。懸梁距16支撐著墊子17。在這個應用中，傳感器裝置10沿著一個平面被裝置，該平面上安裝著用於離子移植技術的工作部件，例如矽圓片之類。事實上，傳感器裝置10可以安裝在一個矽圓片上，該矽圓片被裝進離子移植系統中並且被安裝好象圓片被移植一樣。在這種位置上，圓片(現在的粒子檢測器)能夠用來決定離子束的各種性能，包括光束均一性，粒子大小的均一性，光束中大粒子的存在等等。傳感器裝置10可以靠近半導體圓片安裝，這樣，在粒子移植期間，它可以提供關於離子束的實時信息。
懸臂距16的寬度，厚度和長度可以依據實際運用而有所變化。同樣的，墊子17的大小和厚度是能夠變化的。在優選的實施方案中使用離子束，懸臂距16由多晶矽組成，其寬度2.5-10微米，厚度為0.5-5微米，長度為40-80微米，墊子的整個面積為1000-6250平方微米。當然，在本發明範圍內，懸臂距16和墊子17可以有其他尺寸。通常，傳感器裝置10的設計，包括組成材料，結構和尺寸的選擇受活動部件12需求的靈敏度，彈性或者可靠性影響著。比如，如果傳感器裝置10必須極其靈敏和可靠(比如，能夠承受相對大的粒子的撞擊)，那麼活動部件12可以由高彈性材料製成並且尺寸相對較小，這樣，當活動部件12被相對小的粒子撞擊時，活動部件移動量可以檢測，而且當它被相對較大粒子撞擊或者接受到其它猛烈情況時，不會發生塑性變形或者破裂。其他的設計特色也可以使用，比如活動部件12的行程定位機構防止了活動部件12移出它的彈性極限或者其他錯誤界限。
傳感器裝置10的另一個裝置如附圖3所示。在這個例子中，排列了四個傳感器裝置10陣列，這樣，活動部件12從共同的固定部件11向陣列的中心延伸。類似於附圖2結構，每個傳感器裝置10包括一對懸臂距16支撐著三角形墊子17。和附圖2布局一樣，根據特定的粒子檢測要求，傳感器裝置10應包括僅僅單個或者兩個以上的懸臂距16，墊子17可以有任何期望的形狀，懸臂距16和墊子17可以有任何期望的尺寸。附圖3的布局的一個優點在於對四個傳感器裝置10的偏移給予平均，這樣對撞擊傳感器裝置10的粒子總體電荷或者粒子數量提供了更可能準確的測量。
傳感器裝置10的另一個布局如附圖4所示。在這個例子中，傳感器裝置10的固定部件11直接固定在基座14上，中間沒有任何墊片，且活動部件12安裝在基座14上的凹面15之上。對於這種布局，傳感器裝置10同附圖1所示的結構相比側面更低，這可能避免由於在墊片13同基座14或者固定部件11之間的聯結失敗而從基座14中分離開。如果傳感器裝置10要同基座14進行電隔離，可以在固定部件11和基座14之間插入一個絕緣層(沒有顯示)。另一方面，基座14的頂層可以通過處理或者採用其他措施形成絕緣層，比如在基座14的頂層鋪上一層二氧化矽。當然，正如上面討論的那樣，如果需要的話，基座14可以由絕緣材料做成。
附圖4顯示的傳感器裝置10的俯視圖同附圖2所示的裝置有很大相似處，或者附圖4中的傳感器裝置10可以有其他側面。比如，在附圖2中，活動部件12可以簡化，包括不任何帶如附圖2中所示的帶墊子17的矩形距部分。由於傳感器裝置10一般地採用影印術技術，傳感器裝置10並不限制於在這裡展示或者描述的任何特定布局。相反，只要傳感器裝置10的某些部分在光束中粒子撞擊時能夠發生移動，傳感器裝置10可以有任何期望的布局。
傳感器裝置10的另一種布局如附圖5所示。在這個例子中，傳感器裝置10包括一個附著在墊圈13上的固定部件11，該墊圈安裝在基座14上。兩個活動部件12從固定部件11向相反方向延伸。這樣，在這個例子中，傳感器裝置10能夠有兩個以上的活動部件12，它們從固定部件11開始延伸。換句話說，傳感器裝置10可以包括一個射線狀結構，該結構包括從固定結構11開始延伸的兩個活動部件12。另外，傳感器裝置10包括多個活動部件12，它們以固定部件11為中心放射狀地向外延伸，這同輪輻從車輪上的輪轂擴展開來類似。其他結構可以由在本領域中熟練的技術人員製造。
傳感器裝置10的另一種布局如附圖6所示。除了墊圈13被放置在基座14裡的凹面15裡而外，這個例子同附圖5所示的相似。因此，舉例來講，傳感器裝置10可以定位在基座14的頂面上。同附圖5的例子相同，兩個以上的活動部件12能夠按照任何期望的布局以固定部件11為中心的或者共同點相外延伸。比如，傳感器裝置10可以包括不同長度，厚度和寬度的放射狀擴展懸臂距等等，因此，它們具有不同的檢測靈敏度。這樣，一個傳感器裝置10可以用來檢測不同尺寸和電荷的粒子，或者檢測有不同帶電粒子密度的光束等等。
傳感器裝置10的另一種布局如附圖7所示。在這個例子中，傳感器裝置10包括兩個固定部件11，它們安裝在基底14上凹面15的相對面上。從而，活動部件12放置在兩個固定部件11之間。當然，傳感器裝置10可以不必放在凹面15的上方，但取而代之，它可以安裝在固定在基底14上的兩個墊圈13上。傳感器裝置10可以有一個射線狀布局，例如，帶有矩形或者其它任何外形截面的細長光束。例如，傳感器裝置10可以是一個圓碟片，該碟片放置於在圓形凹面15上面的基座14的外圍上。在這個光圈狀的布局中，當粒子撞擊盤狀傳感器裝置10時，它的中心活動部件12能夠向著或者反向基座14移動。在這個光圈狀的布局中，傳感器裝置10並非一定要是圓狀，它可以由矩形，規則或不規則的多邊形，或者其它形狀替代。另外，為了能夠滿意地提供由於粒子的撞擊產生的預期移動，結構傳感器10的厚度能夠改變。此外，以上描述的傳感器裝置10不必需用單一材料的製成。反而，傳感器裝置10由兩種以上材料製成，以來獲得不同檢測粒子的響應特性，耐久性需求等。例如，傳感器裝置10可以由在預定區域塗上傳導材料的絕緣材料製成，預定區域比如傳感器裝置10上的活動部件12。另外，傳感器裝置10上可以加工形成齒縫，槽，或者其它物理形狀來調節傳感器裝置10的靈敏度或者其它性能。
如上面所討論的，傳感器裝置10的偏移能夠通過不同方式檢測。附圖8展示了一個通過光束髮射器21產生的光束23通過多個結構傳感器10的掃描來檢測傳感器10偏移的例子。在這個例子中，光束23從第一位置23-1向第二位置23-2掃描，來檢測第一傳感器裝置10-1和第二傳感器裝置10-2的移動範圍。當結構傳感器10-1的活動部件12如附圖8中箭頭31所指示那樣向下移動時，在第一位置23-1中的光束23被反射，這樣，它的反射光照射檢測器22的部位靠近檢測器22的中心。同樣的，結構傳感器10-2的活動部件12如附圖8中箭頭32所指示那樣向下移動，它將導致在第二位置23-2中的光束23被反射，這樣，它的反射光照射到檢測器22上的部位靠近檢測器22中心的部位。這樣，當傳感器裝置10-1和傳感器裝置10-2向下移動時，在檢測器22上的被照射部位相互靠攏。使用這種布局，在檢測器22上被照射部位之間的距離能夠用來判定傳感器裝置10-1和傳感器裝置10-2的實際或者平均偏移。
檢測一對傳感器裝置10移動的另一種布局如附圖9所示。在這個例子中，兩個光束髮射器21發射光束23-1和23-2。光束23-1和23-2被各自的傳感器裝置10反射到檢測器22上。當傳感器裝置10處於如附圖9所示的未變形的狀態，光束23-1和23-2在檢測器22上照射於一點。然而，作為對粒子撞擊的反應，傳感器裝置向下偏移，這時，光束23-1和23-2如附圖9中的箭頭所示那樣遠離檢測器22的中心部位移動。如同在附圖8所示的例子，檢測器22上被照射部位之間的距離能夠用來判定傳感器裝置10的實際或者平均偏移。除非檢測器22是微型機器裝置的一部分，比如，是作為傳感器裝置10製成過程一部分形成的，否則，附圖9所示的布局也許實現起來困難。光束23-1和23-2能夠從不同角度直接射向活動部件12，比如在不偏移狀態下垂直照射到活動部件12。這樣，當活動部件12向基座14發生偏移時，檢測器22能夠僅僅檢測到光束23-1和23-2。
附圖10展示了一個傳感器裝置10，當它被粒子撞擊時，傳感器裝置10向下偏移。當傳感器經過10向下偏移距離是足夠的，傳感器裝置10激活在基座14中或者上的開關元件25。開關元件25可以由傳導材料組成，比如傳導金屬。這樣，如果傳感器裝置10向下偏移並接觸到開關元件25，控制器20檢測到由傳感器裝置10和開關元件25形成的開關處於閉合狀態。換句話說，控制器通過傳導信號線和開關元件25以及傳感器裝置10相連接。傳感器裝置10可以由傳導材料或者包括傳導材料的其它材料製成，這樣，當傳感器裝置10同開關元件25接觸時開關閉合。傳感器裝置10並不需要同開關元件25進行真實的物理接觸來使控制器控制器20能夠檢測傳感器裝置的移動。例如，開關元件25可以是一個場效應電晶體，當傳感器裝置10處於帶電狀態並且向開關元件移動得足夠近時，它相當於門電極並接通電晶體，這樣場效應電晶體處於開通狀態。控制器20通過和傳感器裝置10相連接的導線卸掉傳感器裝置10上的電荷並允許傳感器裝置10回到原來未變形狀態，這樣可以使粒子檢測設備復位。正如被本領域熟練得技術人員所理解的，開關元件25可以包括被傳感器裝置10物理地或者電動地激活的其他微開關設備。
檢測傳感器裝置10偏移的另一種布局如附圖11所示。在這個例子中，控制器20通過檢測在電容元件26和傳感器裝置10之間電容量的變化來檢測傳感器裝置的移動。電容器元件26可以是第一個電容器板，它是由金屬層或者其它傳導材料在基座14裡或者上加工形成。傳感器裝置10作為或者包括第二個電容器板。換句話說，傳感器裝置10或者傳感器裝置10的一部分可以由傳導材料或者包括傳導材料的其它材料製成，這樣，傳感器裝置10和電容器元件26可以共同作為一個電容器。很好理解，當傳感器裝置10移向或者遠離電容器遠離26，相應的電容量變化可以通過控制器20檢測到。檢測到的電容量變化能夠用來判定傳感器裝置10的偏移的方向和偏移量，這也代表著撞擊傳感器裝置10的粒子數，粒子大小和帶電粒子密度等等。
檢測帶電粒子的一個另一種布局如附圖12所示。一個半導體基座14，比如一個多晶體或者單個晶體矽基座，它包括由金屬或者其它比基座14具有更高傳導性能的傳導材料製成的導體接觸片27。當帶電粒子撞擊基座14時，帶電粒子引起來自基座14材料的次級電子發射。發射電子被接觸片27收集並被控制器20檢測到。如附圖12所示，接觸片27可以通過控制器20的共同引導而連接到一起。另外，每個接觸片27能夠分別和控制器連接，這樣，控制器20能夠檢測粒子撞擊(次級電子放射)和這些粒子撞擊在基座14上的部位。控制器也能設置著來區別相對小的粒子和相對大的粒子的撞擊。例如，包括主要是獨立離子的離子束將引起接觸片27檢測由次級電子放射發射出的相對同一級的電子。然而，當相對大的粒子，比如，成千的離子群撞擊基座14時，將發射出大量的電子並被接觸片27獲得。這樣，當通過接觸片27上的浪湧電流被檢測時，一個相對大的粒子已經撞擊了基座14。控制器20通過連接接觸片27隊列中個別的，或者一個以上的接觸片組來檢測電流的變化，並經過已知的電流感應電路接地。
附圖13是檢測光束中粒子方法的步驟流程圖。在步驟S10中，提供了一個傳感器裝置。傳感器裝置能夠有如上所描述的那些不同結構。例如，傳感器裝置可以包括附著在底座上的固定部件和當被粒子撞擊時的能夠移動的活動部件。根據包括被檢測粒子大小以及/或者電荷，傳感器裝置的靈敏度，傳感器裝置將要被伸展的預定環境等因素，可以改變傳感器裝置的特定尺寸和形狀。例如，為了檢測相對小的粒子的撞擊，比如單個原子或原子群，則需要採用相對靈敏的傳感器裝置。類似地，同傳感器裝置打算根據向傳感器裝置上傳遞和累積電荷來檢測離子的存在的這種方式相比，如果是通過一個或多個粒子向傳感器裝置上的能量傳遞來檢測一個或多個粒子的存在，那麼一般地要提供一個更靈敏的傳感器裝置。
在步驟S20中，一束光射向結構傳感器。光束可以是包括帶電粒子光束的任何形式光，不帶電粒子光束等等。光束直接照射傳感器裝置一般將引起一個以上的粒子撞擊傳感器裝置。一個以上的粒子對傳感器裝置的撞擊能夠引起能量從粒子向傳感器裝置上傳遞和/或者電荷向傳感器裝置的轉移。
在步驟S30中，檢測根據一個以上的粒子撞擊傳感器裝置而引起傳感器裝置的移動。傳感器裝置的移動可以有各種方法檢測，包括檢測一束光反射方向的變化，比如通過傳感器裝置反射的雷射，檢測由傳感器裝置移動引起的開關設備的閉合和開斷，檢測由於傳感器裝置移動引起的電容器中電容量的變化等等。其它可能存在的檢測傳感器裝置移動的方法，包括檢測和傳感器裝置相聯繫的拉力表的電阻的變化，檢測和傳感器裝置相聯繫的壓電元件產生的輸出信號和其它在本領域中熟練的技術人員所能夠了解的方法。傳感器裝置的移動檢測能夠用來判定撞擊裝置的粒子數量，撞擊裝置的粒子具體類型和/或者大小，轉移到裝置上電荷總數，光束中粒子電荷密度，存在一個離子束中相對大的粒子數等等。
關於本發明的具體實施方案已經描述，它表明對於本領域的熟練技術人員來講，它有很多可替代，修改和變化的地方。因此，這兒提出的本發明優選實施方案目的是作為例證，沒有限制。在不離開本發明的精神範圍內可以進行各種修改。
權利要求
1.一種檢測至少一個移動粒子的方法，包括提供包括相對於參考面固定部件的傳感器裝置；至少一個移動粒子射向傳感器裝置；以及檢測傳感器裝置的一個部位相對於參考面的移動。它是由至少一個粒子撞擊傳感器裝置而產生的。
2.根據權利要求1的方法，其特徵在於提供傳感器裝置這一步包括提供一個懸臂距結構。
3.根據權利要求1的方法，其特徵在於射入至少一個移動粒子包括把一個粒子光束射向傳感器裝置。
4.根據權利要求3的方法，其特徵在於射入至少一個移動粒子這一步包括把一個離子光束射向傳感器裝置。
5.根據權利要求1的方法，其特徵在於檢測移動這一步包括檢測被傳感器裝置上的活動部件反射的光束方向的變化。
6.根據權利要求1的方法，其特徵在於檢測移動這一步包括檢測一個開關元件的激活。
7.根據權利要求6的方法，其特徵在於檢測激活這一步包括檢測在傳感器裝置和接觸片之間電路的閉合。
8.根據權利要求6的方法，其特徵在於檢測激活這一步包括檢測電子開關元件的閉合和斷開，它是由在離開關元件足夠近的範圍內移動的傳感器裝置活動部件激活的。
9.根據權利要求1的方法，其特徵在於檢測移動這一步包括檢測根據傳感器裝置活動部件的彈性變形來檢測傳感器裝置的移動。
10.根據權利要求1的方法，其中檢測移動這一步包括檢測由於至少一個粒子向活動部件傳遞能量而引起的傳感器裝置上的活動部件的移動。
11.一種檢測離子束中的離子方法，包括提供至少一個包括相對於底座固定的固定部件和相對於基底可移動的移動部件的懸臂距；將一個離子束射向懸臂距；以及檢測由於離子束中離子對懸臂距的撞擊而產生的相對於基底的活動部件的移動。
12.根據權利要求11的方法，其特徵在於檢測移動這一步包括檢測由於懸臂距上的彈性變形的而產生的懸臂距上活動部件的移動。
13.根據權利要求11的方法，其特徵在於檢測移動這一步包括檢測由於離子向活動部件上的能量傳遞而引起的懸臂距上活動部件的移動。
14.根據權利要求11的方法，其特徵在於檢測移動這一步包括將光束射向懸臂距上的一個部位；以及檢測反射光的方向的變化。
15.根據權利要求11的方法，其特徵在於檢測移動這一步包括檢測對應於第一懸臂距的第一束光和檢測對應於第二懸臂距的第二束光；以及檢測被反射光照射到檢測器上的兩部位之間的距離變化。
16.一種粒子檢測器，包括至少一個傳感器裝置，每個傳感器裝置包括相對於參考面固定的固定部件和活動部件；以及檢測由於粒子撞擊傳感器裝置而產生的傳感器裝置上活動部件的移動的傳感器。
17.根據權利要求16的粒子檢測器，其特徵在於傳感器裝置包括至少一個懸臂距。
18.根據權利要求16的粒子檢測器，其特徵在於傳感器根據傳感器裝置上活動部件的彈性變形來檢測傳感器裝置的移動。
19.根據權利要求16的粒子檢測器，其特徵在於傳感器檢測由於至少一個粒子向傳感器裝置傳遞能量而產生的傳感器裝置上活動部件的移動。
20.根據權利要求16的粒子檢測器，其特徵在於傳感器包括向傳感器裝置的一個部位發射一束光的光束髮射器；以及輸出指示被傳感器裝置反射的一束光的方向變化信號的一個光檢測器。
21.根據權利要求16的粒子檢測器，其特徵在於傳感器包括；向至少兩個傳感器裝置部件發射一束光的光束髮射器；以及一個光檢測器，它輸出指示被兩個傳感器裝置反射光照射到的光檢測器上兩部分之間距離變化的信號。
22.根據權利要求16的粒子檢測器，其特徵在於傳感器包括一個開關元件，它當傳感器裝置活動部件被激活時輸出信號。
23.根據權利要求16的粒子檢測器，其特徵在於傳感器包括一個電容器元件和傳感器裝置的一部分一起作為一個電容器，電容器的電容量隨著傳感器裝置的移動範圍而變化。
24.根據權利要求16的粒子檢測器，其特徵在於傳感器裝置包括至少兩個懸臂距，每個懸臂距包括固定於基底的一個固定端和一個自由端；以及至少由兩個懸臂距的自由端支撐著的墊子。
25.根據權利要求16的粒子檢測器，其特徵在於傳感器裝置包括一個基底，該基底頂面上有一個凹面；以及在與凹面相對的基底頂面上固定了一個橋結構。
26.一個離子移植設備，包括權利要求16的粒子檢測器；以及一個離子束髮生器；其特徵在於傳感器裝置靠近一個工作部件平板安置，來檢測由離子束髮生器產生的離子束中的粒子。
27.一個粒子檢測器，包括一個半導體基底；在半導體基底裡或者上的至少一個導體接觸片；以及一個檢測器，它檢測由於粒子撞擊半導體基底而產生的次級電子發射引起的至少一個導體接觸片的電流變化。
全文摘要
一種檢測粒子的方法和儀器。被檢測的粒子可以是帶電的或者是不帶電的，並且粒子可以根據由於能量從運動粒子向傳感器裝置傳遞以及/或者由於傳感器裝置上帶電粒子的累積而產生傳感器裝置的偏斜而被檢測。傳感器裝置可以是或者包括一個懸臂距，該懸臂距包括一個固定端和一個自由端。粒子在懸臂距上的撞擊可以引起自由端的移動。自由端的移動可以通過各種方法檢測，包括判斷被懸臂距反射的一束光方向的變化，檢測由懸臂距的運動而引起的電子開關元件的激活，檢測由於懸臂距的運動而引起的電容器上電容量的變化等等。
文檔編號H01J37/317GK1441958SQ01809944
公開日2003年9月10日 申請日期2001年4月18日 優先權日2000年5月25日
發明者方紫薇, 史蒂文·R·沃爾特, 蘇珊·B·費爾奇, 朱安尼塔·S·索尼科 申請人:瓦裡安半導體設備聯合公司