KR0142431B1

KR0142431B1 - 이온 빔 주사장치 및 방법

Info

Publication number: KR0142431B1
Application number: KR1019890007382A
Authority: KR
Inventors: 앨런 피셔 피터
Original assignee: 스탠리 젯.코올; 배리언어소시에이츠인코포레이티드
Priority date: 1988-06-03
Filing date: 1989-05-31
Publication date: 1998-07-15
Also published as: US4851693A; KR900000987A; EP0344918A1; EP0344918B1; JPH02103851A; JP2875282B2; DE68911593T2; DE68911593D1

Abstract

이온 임플란테이션(implantation)을 위한 주사 제어기는 삼각형태의 전압신호에 근거하여, 주사 신호를 발생시키는 보상 회로를 포함하고 있다. 주사 신호는 이온 빔을 편향시키기 때문에, 임플란테이션 시스템내에 있는 타켓의 방향을 서술하고 있는 여러 가지 형태에서는 이온 빔과 플라나(planar) 타켓 표면과의 교차점의 위치가 시간에 따라 선형적으로 변화한다. 한 실시예에서는, 주사 신호가 V(t) = -d-e/(t+c)의 형태를 가지고 있다. 다른 실시예들에서, 보상 회로가 동작할 때에, 상기 식으로 표현되는 전압이 발생한다.

Description

이온 빔 주사 장치 및 방법

제1도는 이온 주입 시스템(1)에 내장된 본 발명의 주사 시스템(43)을 도시한 도면.

제2도는 주사 플레이트(42a), (42b)에 인가된 전압에 의해, 타켓(T) 방향으로 θ각만큼 편향된 이온 빔을 도시한 도면.

제3도는 고정각 ψ 만큼 경사진 타켓 평면(S)을 도시한 도면.

제4도는 타켓(T)가 축을 따라 변위되어, 오프세트 빔의 축 A가 타켓 중심부를 지나가는 것을 도시한 도면.

제5도는 제1도의 주사 제어 시스템의 일실시예를 도시한 도면.

제6도는 본 발명의 가역 함수 회로망의 일실시예를 도시한 도면.

제7도는 제6도에 도시된 가역 함수 회로망의 출력 신호에 근사하는 다항식 함수 발생용 회로도

제8도는 제6도에 도시된 가역 함수 발생기에, 3차 구사식을 공급시키는 근사 회로도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2:고전압 단자 42a, 42b:플레이트

43:주사 시스템 46:타켓 챔버

80:주사 제어기 90:주사 증폭기

92:DC오프세트 회로망

본 발명은 이온 주입 시스템(ion implantation system)에 있어서의 정전기 적으로 주사되는 이온 빔의 제어에 관한 것으로서, 특히 상기 이온 빔을 제어하여 균일한 도핑 분포도를 얻기 위한 주사 신호 발생용 주사 제어기(scan controller)에 관한 것이다.

이온 빔으로 금속체 또는 반도체를 조사(irradiation)하는 단계는 제어되고, 빠른 방식으로 상기 물질들의 도핑을 수행하는 과정을 포함하고 있다. 이온 주입식(implantation)이라고 알려져 있는 이러한 과정을 수행하는 방법은, 이온 빔이 주입될 물체 표면 양단의 선정된 두 개의 규격 패턴내에 강도가 조절된 이온 빔을 정전기적으로 주사(편향)하는 것이다. 이온 주입을 하려는 물체의 최종적인 도핑 농도를 일정하게 하려는 것이 주사 시스템의 일차적인 목적이다.

균일한 도핑 농도를 실현하기 위해서는, 이온 빔을 정전기적으로 평향(주사)시킴으로써, 이온 주입 물체의 평면이 시간적으로 볼 때 선형적으로 변하며, 이온 주입부의 표면에 있는 교차점의 일정하게 되는 것이 바람직하다. 소망하는 균일의 도핑을 하기 위한 적정한 주사 신호는 일반적으로 삼각파형을 변조시킴으로써(보상함으로써) 발생된다.

종래의 보정 방법 및 장치는 Turner가 출원한 미합중국 특허출원 제4,283,631호에 내용이 기재되어 있으며, 이 특허는 본 발명의 출원인에게 양도되었다. 그밖의 보상기법에 관한 것으로는 McGuire가 출원한 미합중국 특허 제4,593,202호에 기재되어 있으며, 이 특허의 내용에 관하여는 이하에서 상세히 서술한다.

이온 주입 시스템에 있어서 이온 빔 주사 장치에는, 삼각파 전압 신호로부터, 주사 V(t) = -d-e/(t+c)을 발생시키는 주사 전압 발생 수단이 설치되어 있다(단, d, c는 상수, e는 영이 아닌 상수). 상기 주사 전압은 이온 주입 물체 양단에서 빔을 주사하는 한쌍의 편향 전극에 공급 된다. 이렇게 발생된 주사 전압은 상기 이온 빔을 정전기적으로 편향이 되기 때문에, 편향 시스템에 대한 주입 물체의 방향을 서술하고 있는 여러 지오메트리(geometries)에서, 상기 물체 평면과 이온 빔이 접하는 부분이 시간에 따라 선형적으로 변한다.

상기 주사 장치에 관한 다음 두 실시예에서는, 다항식 형태로 주사 전압 파형을 발생하는 주사 전압 발생용 수단이 제공되어 있다. 상기 주사 전압 발생용 수단은 다항식의 계수 크기를 독립적으로 조절되도록 한 것이다.

본 발명의 주사 장치는 제1주사 플레이트쌍(plate)과 제2플레이트쌍을 갖는 2차원적 주사 시스템에 일반적으로 사용된다. 그리고 각쌍의 플레이트에서 발생한 전계는 직교 한다. 본 발명의 주사 장치는 주사 시스템에 대해 주입 물체의 방향에 따라 편향 전극의 두쌍 모두 또는 한쌍과 함께 사용될 수 있다.

상기 주사 장치는 우선적으로 주입 물체 표면과 주사 이온 빔의 교점 부분의 이동 속도를 일정하게 한다.

이온 빔의 주사 방법의 단계는, 삼각파형의 전압 신호 발생 단계와, 상기 삼각파 전압으로부터 v(t) = -d-e/(t+c)의 주사 전압 신호를 추출하는 단계와(단, d, c는 상수, e는 영이 아닌 상수), 상기 주사 전압을 이온 빔 편향용 전극쌍에 인가하는 단계로 구성된다. 본 발명의 장점에 관해서는 첨부 도면을 참조한 상세한 설명으로 분명해질 것이다.

제1도는 주사 시스템(1)의 구성요소로서 본 발명의 주사 시스템(43)을 도시하고 있다. 이온 주입 시스템(1)은 고전압원(4)에 접속되어 있고, 고전위에서 동작하는 고전압 단자(2)를 포함하고 있다. 단자(2)의 내부에는 소망하는 종류의 이온 빔을 만드는데 필요한 장치가 내장되어 있다. 일반적으로 소망하는 종류의 가스 공급 재료(feed stock)가 사용된다. 가스 조절 시스템으로부터 발생된 가스 소오스는 이온 소오스(8)로 향한다. 전형적인 이온 소오스는 이온 방전을 위한 전원(10)과 방전 영역 양단에 축방향 자계를 형성하는 전원(12)과, 여기 전원(14)과, 고전류 이온 빔의 제거를 위해 소오스의 구멍에서 전계 형태를 만드는 여기 전극(16)과 일체화된 분사 장치(vernier)(14')를 필요로 한다. 본 발명에서는 다양한 이온 소오스를 갖고 있다. 이에 대한 관련 서적으로는 원자 및 이온 소오스(Atom and ion sources.L.Valyi 지음 Wiley-Interscience. 1978)가 있다. 이온 소오스로부터 유도된 빔(18)은 분석 마그네트(20)에 의해 분석된 운동량이 있다. 전원(22)은 마그네트(20)에 에너지를 공급한다. 분석된 빔을 분석기 출구 슬릿(exit slit)(24)을 지나 가속관(accelerator tube)(26)으로 들어가서 고전압 단자(2)로부터 접지 전위에 이르는 설계치의 전계 경도(field gradient)와 만난다.

종래 기술에 있어서는 4중 트리플레트(triplet)(28), (30), (32) 및 이와 관련한 제어 시스템(34)과 같은 광학 소자는 소정 영상면에 공간적 에너지 초점을 맞추기 위해 이용되었다. 두 세트의 전극 편향 플레이트(40), (40a, 40b)에 인가된 주사 전압은 임의의 X, Y에 대해, 이온 빔을 소정 면적의 영상면에 향하도록 한다. 플레이트(40)에서 발생한 전계는 플레이트(42a, 42b)에서 발생항 전계와 직교한다.

각 편향 플레이트에 인가된 파형과 적정한 주사를 하기 위한 이들 편향 플레이트의 동기는 주사 시스템에서 행해진다.

주사 시스템(43)에는 주사 제어기(80), 주사 증폭기(90) DC 오프세트 회로(92)가 있다. 일반적으로 회로(90)의 고정 오프세트 전압은 주사 증폭기(90)를 통해 주사 플레이트(42a), (42b)를 주사하기 위해 발생된 것이기 때문에, 정지 상태(즉 주사 전압이 인가되기 전) 빔이 축 B에 대해 고정각 (일반적으로는 7˚)만큼 편향되며, 각도는 대전 빔(18')으로부터 중성 빔(44)을 완전 분리 시키는데 충분하다. 축 A는 정지 상태 오프세트 빔(18')의 축이다. 주사 제어기(80)에서 발생된 X-주사(편향) 전압 신호는 오프세트 전압과 겹쳐진다.

타켓 챔버(target chamber)(46)는 빔 규정 개구(beam defining apertures), 빔 감시 및 집속 장치(36), 타켓 기판을 진공 시스템안으로 유입시키고 이온 주입면으로 기판을 정렬시키는 설비(도시되어 있지 않음) 등을 갖추고 있다.

본 도면에서는 진공 펌프 장치 및 진공 봉입관(envelope)에 관해서는 도시하지 않았는데, 이 분야의 전문가들에게는 빔이 통과하는 전체 영역이 높은 진공 상태로 유지된다는 것은 공지의 사실이기 때문이다.

타켓 표면에 균일한 이온을 주입하는 것과 단시간내에 이온 주입이 행하여 지도록 하는 것이 상업적으로 대단히 중요하다.

제2도는 이온 빔(21)이 X-주사 플레이트(42a), (42b)에 인가된 전압 Vx에 의해 θ각만큼 편향된 것을 도시 하고 있다. 축 B는 타켓의 중심을 통과하는 것으로 가정한다. 상기 도면에서 오프세트 전압이 0볼트이고, 주사 전압Vx가 X-주사 플레이트에 인가되는 것으로 가정한다. 편향 빔(21)은 X-축의 X점과 교점을 갖는다. 타켓 T는 빔축 B와 직각을 이루며 X축을 타켓 T의 평면상에 놓인다. Y축(도면에서 도시하지 않음)은 X축 및 빔축 B와 직교한다.

종래의 기술과 제2도의 관찰로부터 다음 관계식이 얻어진다.

(1) tanθ =x/l 단 L은 주사 플레이트의 중심부와 타켓와의 거리

종래 기술에서 잘 알려진 근사치가 있다.

(2) Vx=Kotanθ 단 Ko는 상수 이 식에 관한 참고서적으로는 Electron optics and Electron-Beam Devices(A.Zhigarev 지음 Mir 출판사 본 명세서에서의 인용 부분은 제5장 Deflection Systwms PP316-327 부분임). 상기 식(2)은 회절 필드에 기인한 비선형 효과에 대해서는 적용할 수 없다.

상기 식(1)과 (2)로부터으로 식(3)이 유도된다.

(3) x = Lvx/Ko 이 식을 말로 쓰면, 편향 이온 빔에 대한 X-좌표는 편향전압에 따라 선형적으로 변한다. 따라서 X축을 따라 이동하는 이온 빔의 교점 속도는 dx/dt이다. 만일 약간의 시간이 경과한 후 Vx(t)=αt(단 α 는 삼각파형의 일부분인 경우와 같이 상수이다)일 경우 dx/dt = Lα /Ko 도 상기 시간 간격 전체에 걸쳐 상수이다.

따라서 제2도의 도면에 있어서는 1차적인 근사치에 대한 어떠한 보상도 필요없다. 상기 관계식은 종래의 기술에서 알려진 것이지만, 몇몇 주사 제어기는 보상되지 않은 삼각파 전압이, 정지 상태 빔과는 법선적인 타켓에 맺혀지는 이온빔의 일정한 교점 속도 대신 dv/dt =α 인, 시간 간격 전체에서의 일정 각 속도를 생성한다는 가정에 기초하여 설계 제작되었다. McGuire가 출원한 미합중국 특허 제4,593,200호에 기재된 내용이 바로 그것이다. 이러한 제어기는 임의의 시스템에서는 정밀도를 보증하지는 못한다.

여러 장치에 있어서는 타켓 T의 평면 S는 빔축 B에 대해 고정각 θ 만큼 경사를 이룬다(즉 Y축에 대해 고정각 ψ만큼 회전되었다). 제3도는 Y축에 대해 고정각ψ 만큼 회전된 것을 도시하고 있다(이 도면에서는 타켓 T에 대해서는 생략되었음). 타켓의 중심부는 원점에 있는 것으로 가정한다. 일반적으로 경사각 ψ 는 20°이하 이지만, 이해의 편리상 실제적인 각도보다 크게 도시하였다. 경사각ψ 는 인버터(도시되어 있지 않음)에 의해서 반전된 보상된 삼각파형인 경우의 몇몇 구성에서는 음의 각도일 수도 있다. 타켓에 균일한 이온을 주입하기 위해서는, 플레이트(42a), (42b)에 인가된 편향 전압이 편향 빔(21)의 교점을 Z축을 따라 일정 속도로 이동시켜야 한다는 것이다.(Z축은 X축과 Y에 의해 규정된 것으로 타켓 표면 S와 일치하여 연장된 것이다). 이온 빔의 일정 속도를 유지하기 위해서는 편향 전압의 형태는 다음과 같아야 한다.

(1) tan = x/L

(4) tan = a/b, 단 b는 Z축에 있는 이온 빔(21)의 교점 부분에서 X축까지의 수직을 이루는 거리

(5) tan ψ= b(x-a)

(6) cos ψ = (x-a)/z

상기 관계식으로부터 Z와 X에 관한 관계식을 다음과 같이 유도한다.

식(5)을 다시 쓰면

(7) b = (x-a) tan ψ

관계식(7)에서, 식(4)에서 a = b tan 를 빼면

(8) b = (x - b tan ) tan ψ

b에 대해 식 (8)을 풀면

(9) b = x tan /(1 + tan ψ tanθ)

a에 대해 식(4)을 풀면

(10) a = b tanθ

식(10)에서 식(9)으로부터 b의 값을 빼면

(11) a = x tan θ tanψ /(1+tanθ tanψ )

Z에 대해 식(6)을 풀면

(12) z = (x-a)/cos ψ

식(12)에서 식(11)으로부터 a값을 빼면 ,식(13)

를 얻는다. 관계식 tanθ =x/L (식(1))을 이용하고 식 (13)에서 감산하여 정리하면

를 얻는다. 단, a₁= 1/cos θ b₁= (1/L) tan θ

전압 V = kx 이므로, (식(3) 참조). 단 K 는 상수

단 a₂, b₂는 상수 식(15)의 양변을 v에 대해서 미분하여 정리하면

(16) dz/dv = a₂/(1+b₂V)²

Z축과 교점을 맺는 이온 빔의 속도를 상수 즉 dz/dt = p(상수)로 놓으면, 필요한 전압 함수 v(t)를 구할 수 있다.

dv/dt = dz/dv·dv/dt = p 이기 때문에

또는 dv/dt = p·dv/dz = p(1+b₂v)₂/a₂또는

(17) a₂dv/p(1+b₂V)²= dt

식(17)의 양변을 t 에 대해 적분하여 정리하면

(18) v(t) = -1/b₂- a₂/b₂ ²p(t+c)

단 c는 시스템에 부여된 초기 상태로 결정 되는 적분상수

식(18)을 다시쓰면

(19) v(t) = -d-e/(t+c)

단 d, c는 상수, e는 영이 아닌 상수.

주사 제어기(80)는 삼각파형의 전압으로부터 식(19)의 파형을 갖는 주사 전압을 발생한다.

제3도 도시의 구성예에서는 X플레이트(42a), (42b)에 어떠한 오프세트 전압도 인가되지 않으며, 축 B는 타켓의 중심부를 지나간다.

제4도에서는 안정 오프세트 전압이 일정한 오프세트 각 를 발생한 것을 도시하고 있으며, 타켓 (도면에 도시되어 있음)는 X축을 따라 변위가 일어나서 오프세트 빔에 대한 A축이 타켓의 중심부를 지나가게 된다. 제2도에서와 같은 유사한 방식을 통해, 분석해보면, 삼각파형의 전압은 보상을 필요로 하지 않으며, 타켓 평면 S를 따라 빔(21)의 일정한 교점 속도를 발생하기 위해 오프세트 전압과 겹쳐진다는 사실을 알 수 있다.

제5도는 주사 제어 시스템(43)의 일실시예를 도시 하고 있다. 주사 제어 시스템(43)은 주사 제어기(80), x 주사 증폭기(90a) 및 y 주사 증폭기(90b)를 구비한 주사 증폭기(90), DC 오프세트 회로(92)로 구성된다.

주사 제어기(80)는 주파수 분주기(84a)로 사각파형을 출력시키는 3MHz수정 발진기를 갖고 있으며, 상기 분주기 (80a)는 주파수 분주기(84b), (84c)에 187.5KHz의 출력 신호를 공급한다. 주파수 분주기(84c)의 1019Hz 단형파 출력 신호는 적분기(I₁)에 공급되며, 이 적분기에서는 본 발명의 가역 함수 회로망(70)에 공급되는 1019Hz의 삼각파형을 발생한다.

주파수 분주기(84b)의 117.2Hz 사각파형 출력신호도 위의 설명과 유사하게 적분기(I₂)에 공급되어, 117.2Hz 삼각파형을 가역 함수 회로망(70)에공급된다. 적분기(I₂)와 출력 증폭기(86b) 사이의 가역 함수 발생기(70)는, 이하에서 설명하겠지만, 시스템의 구성에 따르는 선택적인 것이다. 가역 함수 발생기(70)의 출력 신호는 출력 증폭단 (86a), (86b)에 공급되며, 상기 증폭단은 출력 노드(88a), (88b)에 x주사 신호, y 주사 신호를 공급한다.

노드(88a)상의 x 주사 전압 신호는 주사 증폭기 (90a)의 반전 합산 증폭기(94a)에 공급되며, 여기서 DC 오프세트 회로망(92)에 공급된 일정 DC 오프세트 전압과 합산된다(오프세트 전압은 오프세트 각 (제1도 참조)를 발생한다. 반전된 상기 신호의 합산량은 반전 증폭기 (94d)에 공급된다. 증폭기(94a), (94d)의 출력 신호는 각각 고전압 증폭기(H₁), (H₄)에 공급된 후, 편향 플레이트(42a), (42b)에 공급된다.

노드(88b)상의 Y 주사 전압은, 위와 비슷한 방식으로 반전 증폭기(94b)에 공급되며, 이 증폭기의 출력 신호는 반전 증폭기(94c)에 공급된다. 반정 증폭기(94b), (94c)의 출력 신호는, 고전압 증폭기(H₂)와 (H₃)를 각각 경유하여, y 편향 플레이트(40a), (40b)에 공급된다.

제6도는 본 발명의 가역 함수 회로망(70)의 일실시예이다. 노드(7)상에 적분기(I₁)(제5도 참조)의 출력 신호는 V₁(t) = -mt(단, m은 영이 아닌 상수)이다.

v₁(t)는 레지스터(R₁), (R₂), 가변 레지스터(Rb₁)을 갖는 감쇄기 회로망(5)의 입력신호이다. Rb₁값의 세트는 수동적으로 하거나 제어기(도시되어 있지 않음)에 의해 세트된다. 감쇄기 회로망(5)의 출력 신호 V₂(t)는 V₂(t) = -bmt 이다. 노드(9)상의 신호는 레지스터(R₃내지 R₆)와 반전 증폭기(u₁)를 갖는 반전 및 합산 증폭기(11)에 공급된다. 레지스터(R₃, R₁, R₅)의 값은 서로 동일하다. 증폭기(11)의 입력 단자(15)에는 직류-1v가 공급된다. 노드(17)상의 증폭기(11)의 출력 신호는 V₃(t) = 1+bmt 이며, 이 신호는 아날로그 분배기(13)의 입력 x₁에 인가된다.

아날로그 분압기(13)는, 예컨대, 아날로그 디바이스(Analog Devices)사 제품의 아날로그 분압기 AD534 일 수가 있다. 분압기(13)의 전송 함수는 다음 식으로 정의된다.

SF는 축척 인수로서 10이다. 단자 x₂는 도면에서 표시하지는 않았지만 접지된다. 제6도에서 알 수 있는 바와 같이, 정전압 +1V, -10V는 아날로그 분압기(13)의 z₂, y₁입력이 된다. 따라서 노드(19)상의 아날로그 분압기(13)의 출력 전압은V₄(t) = 10/(1+bmt)-10 으로 주어진다. 노드(19)상의 신호는, 레지스터(R₇), (R₉) 및 증폭기(U₃)의 출력과 이 증폭기의 반전 입력 단자 사이에 접속된 궤환 레지스터(R₈)를 갖는 반전 증폭 회로망(33)에 인가된다. 반전 노드 증폭기 회로망(33)의 노드(23)에서의 출력 신호는 V₅(t) = 10-10/(1+bmt)이다. 이 출력 신호는 상기 아날로그 분주기 제품 AD534인 아날로그 분압기(25)의 z₂입력이 된다. 가변전압(10b)은 아날로그 분압기(25)의 x₁입력이 되고, y₁입력은 접지된다.

가변 전압(10b)은 감쇄기 회로망 가변 레지스터(Rb₂), 레지스터(R₁₀)를 갖는 감쇄기 회로망(27)에 공급 된다. 직류 전압 +10V는 감쇄기 회로망(27)의 입력 노드(39)에 인가된다.

이것의 출력은 다음식과 같다.

t =0, V₀(t) = 0 일때임을 주의하자.

상기 식을 분석해보면, 적분기(I₁)의 출력 신호는 V₁(t) = -mt 이다. 삼각함수 발생기의 출력 신호가 +mt 일 때, 출력 전압은

상기 두식의 경우에 있어서, 출력 전압은

제6도에 도시된 가역 함수 회로는, 주사 빔이 Z축에 맺는 교점 속도를 일정하게 하는 X 주사 전압의 발생에 관한 문제는 적절히 해결했지만, 본 발명에 의거한 그밖의 실시예에 대해서도 동일한 문제 해결을 할 수 있다.

식(19)의 V(t)는 파워 시리즈(power series)로도 확장할 수 있기 때문에, 상기 문제의 해결은, 출력 신호가 식(19)으로 표현되는 r(t) 대한 다항식을 사용해도 다름이 없다.

다항식 함수 발생기(70')를 사용한 가장 단순한 회로가 제7도에 도시된 실시예이다. 제7도에 있어서 적분기(I1)(제5도)는 노드(59)상에 V₁(t) = mt(단 m은 영이 아닌 상수)인 삼각파형을 공급한다. 상기 파형은 가변 레지스터(Rb)를 갖는 가변 감쇄기(51)에 인가 된다. 노드(63)상의 출력 신호는 파형이 V₂(t) = bmt 이며, 이 파형은 증폭기(U₆), 레지스터(R₁₉), 서로 동일한 값을 갖는 레지스터(R₁₃, R₁₄, R₁₅)를 포함하는 반전 합산 증폭기(53)에 공급된다. 노드(65)상의 증폭기(53)의 출력 신호는 파형이 V₃(t) = 1-bmt 이다. 적분기(I1)의 삼각파형 출력 신호와 더불어 상기 신호는 멀티플라이어 (55)에 인가된다. 멀티플라이어(55)는 V₄(t) = mt-bm²t²의 출력 신호를 공급한다. 상기 신호는, 레지스터(R₁₆, R₁₇, R₁₈) 및 증폭기(U₈)를 갖는 반전 증폭기(57)에 인가된다. 노드(73)상의 증폭기(57)의 출력 전압은 V₀(t) = bm²t²-mt 이다. 따라서 2차항의 계수가 정해지며, 이 계수는 R₆를 세팅하는 감쇄기에 비례한다. 계수 b는 이때 조정되어, 다항식 V₀(t)가 식(19)의 가역함수와 근사하게 된다. 필요에 따라서는, 상기 계수는 도핑 분포의 비균질에 대한 2차적인 부분 보상을 행할 수 있도록 조절될 수 있다.

제8도에서는 회로(70)에 설치된 3차 근사값을 발생하는 파형 발생기를 도시하고 있다. 제8도에 도시된 회로에서는, 발생기(I1)로부터 삼각파형 신호 V₁(t) = -mt(단 m은 영이 아닌 상수)는 노드(N₁)상에서, 가변 레지스터(Ra)를 포함하는 가변 감쇄기(75)에 인가된다. 노드(N₂)상의 감쇄기(75)의 출력 신호는 V₂(t) = -1mt 이다. 노드(N₂)상의 신호는, 증폭기(U₁₀)와 서로 동일 값의 레지스터(R₂₀), (R₂₁), (R₂₂),를 갖는 반전 합산 증폭기(77)에 대한 한 입력이 된다. 가변 레지스터(R₆)를 갖는 가변 감쇄기 회로(83)는 노드(N₆)상의 전압 b를 반전 합산 증폭기(77)에 공급한다. 노드(N₃)상에서 증폭기(77)의 출력 전압은 V₃(t) = -btamt 으로서, 멀티플라이어 (79)의 한 입력이 된다. 멀티르라이어에 대한 그밖의 입력은 적분기(I1)의 출력 신호이다. 따라서 노드상에서 멀티플라이어의 출력 신호(79)는 V₄(t) = bmt-am²t²이다. 노드(N₄)상의 신호는, 입력 노드(87)상에서 직류 전압 -1V를 받는 반전 합산 증폭기(81)에 공급된다. 반전 합산 증폭기(81)는 레지스터(R₃₀), (R₃₂), (R₃₄), 증폭기(U₁₂) 및 궤환 레지스터R₃₁를 갖는다. 증폭기(81)의 출력 신호는 V₅(t) =1-bmt+am²t이다. 상기 신호는 적분기(11)의 출력 신호와 더불어 멀티플라이어 (85)에 공급된다. 노드(89)에서 멀티플라이어(85)의 출력 신호는 V0(t)=-am³t³+bm²t²-mt 이다. 가변 감쇄기(75), (83)는 출력 신호의 2차항과 3차항의 계수를 개별적으로 제어할 수 있음을 주목하자. 상기 계수는 감쇄기의 Ra, Rb 값에 비례한다. 상기 계수는 조절할 수가 있어서 mt 에 있어서의 3차 다항식을 식(19)의 함수에 근사한다.

필요에 따라서는 다항식의 차수를 더 크게 발생 하는 회로를 채택할 수도 있다.

제3도 및 제4도에 도시된 타켓은, X축을 중심으로 상기 타켓을 회전 시킴으로써 경사가 지지 않으므로, 적분기(I₂)로부터 나온 y 주사 삼각파형을 보상할 필요가 없다. 이러한 관점에서 적분기(I₂)의 출력은 직접 증폭단(86b)에 인가된다. y주사 플레이트에 인가된 삼각파형 전압과 X 주사 플레이트에 인가된 파형(제6도의 실시예에서 발생한 파형)의 결합은, 타켓 평면(S)에 맺혀진 주사 빔의 교점 속도를 일정하게 한다.(타켓 평면(S)은 제3도에 도시된 바와 같이 Y축에 대해 회전 경사졌다.)

제2도에 도시된 타켓(T)가 빔축 B(제2도)에 대한 법선적인 위치로부터, ζ 각도(도시하지 않았음)만큼 회전 경사져 있을 경우, 제6도의 가역 주사 함수 발생기는 y 주사 플레이트용으로 사용되며 x 주사 플레이트에 인가된 삼각파형에 대해 어떠한 보상도 필요치 않다. 주사 플레이트를 구동하는 최종적인 파형은, 타켓 평면(S)에 맺혀진 교점의 속도를 일정하게 한다.

제3도에 도시된 타켓(T)는 고정각 ζ (도시되어 있지 않음)만큼 Z축에 대해 회전되었을 경우, 제6도의 가역 주사 발생기(reciprocal scam generator) (70)는 x 주사 플레이트, y 주사 플레이트를 채용하여, 타켓(T)의 2차원적인 평면(S)상에 맺혀진 주사 빔의 교점 속도를 일정하게 할 수 있다.

보상 회로(70),(70＇),(70＂)는 이온 주입량의 불균일성을 보상하여 개선 효과를 증진시키기 위해, 설정된 가변 감쇄기와 경험적으로 결정된 극성의 보상 파형을 갖는 앞서 논의한 전체 구성으로 채용할 수 있다.

본 발명은 상기 서술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이 분야의 전문가들에 의해 다양한 응용을 할 수 있는 것이다.

Claims

이온 빔 주사 장치에 있어서, 삼각파형의 전압 신호 발생용 수단과, 상기 전압 신호로부터 v(t) = -d-e/(t+c) (단, d, c는 상수이고, e는 영이 아닌 상수) 형태의 제1주사 전압 신호 v(t)를 유도해내는 수단, 및 상기 이온 빔을 편향시키기 위해, 상기 주사 전압을 제1전극쌍에 공급하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 이온 빔 주사 장치.
이온 빔 주사 장치에 있어서, 삼각파형의 전압신호 s(t)를 발생하는 수단과, 상기 전압 신호로부터, a₀+ a₁s(t) + a₂(s(t)²) 형태의 s(t)의 2차 다항식인 주사 전압 신호를 유도해내는 수단, 및 상기 이온 빔을 편향시키기 위해, 상기 주사 전압 신호를 제1전극쌍에 인가하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 이온 빔 주사 장치.
이온 빔 주사 장치에 있어서, 삼각파형의 전압 신호 s(t)의 발생수단과, 상기 전압신호로부터, a₀+ a₁s(t) + … + an(s(t)ⁿ) 의 N차 다항식 형태인 주사 전압 신호 (단, N 은 2 이상의 양의 정수) 형태의 s(t)의 N 차인 주사 전압 신호를 유도해내는 수단과, 상기 다항식의 각각의 계수의 크기를 이 다항식의 다른 계수값의 조정과 무관하게 조절하는 수단, 상기 이온 빔을 편향시키기 위해, 상기 주사 전압을 제1전극쌍에 공급하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 이온 빔 주사 장치,
제1항에 있어서, 상기 전압 신호로부터, V₂(t) = -d₂-e₂/(t + c₂) (단, d₂, c₂는 상수이고, e₂는 영이 아닌 상수)형태의 제2주사 전압 신호를 유도해내는 수단, 및 상기 이온 빔을 편향시키기 위해, 상기 제2주사 전압을 제2전극쌍에 공급하는 수단을 더 구비하며, 상기 제1전극쌍에 의해 발생된 전계가 상기 제2전극쌍에 의해 발생된 전계와 수직인 것을 특징으로 하는 이온 빔 주사 장치.
제1항에 있어서, 상기 유도 수단들은 아날로그 분주기(analog divider)를 구비하는 것을 특징으로 하는 이온 빔 주사 장치.
이온 주사 방법에 있어서, 삼각파형의 전압 신호를 발생시키는 단계와, 상기 전압 신호로부터, v(t) = -d-e/(t+c) (단, d, c는 상수이고, e는 영이 아닌 상수)형태의 주사 전압 신호를 유도해 내는 단계, 및 상기 이온 빔을 편향시키기 위해, 상기 주사 전압을 제1전극쌍으로 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 빔 주사 방법.
이온 빔 주사 방법에 있어서, 삼각파형의 전압 신호 s(t)를 발생시키는 단계와, 상기 전압 신호로부터, a₀+ a₁s(t) + … + a_N(s(t)^N) 형태의 s(t)의 N 차인 주사 전압 신호를 유도하는 단계와, v(t) = -d-e/(t+c) 형태의 함수로 근사시키기 위해 상기 다항식의 계수들을 조절하는 단계, 및 상기 이온 빔을 편향시키기 위해, 상기 주사 전압을 제1전극쌍에 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 빔 주사 방법.