KR0160786B1 - 이온비임 프로파일링 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이온비임세기와 방출측정장치(10)에 관한 것이다. 기판(130),(450)은 이온비임(20)이 충돌하는 전도영역 또는 영역(R),(452)를 지지한다. 전도영역(R),(452)은 전도영역위에 축적된 전하에 상응하는 출력을 발생시키는 적분회로(260)를 통해 주기적으로 방전된다. 이온비임이 충돌하는 이러한 다중 영역에 대한 전하를 결정하므로서 비임세기때 위치의 이차원 맵핑이 실시간을 토대로 얻어진다. 방출마스크(400)는 기판(130),(450)위에 위치되어 있고 방출의 측정 또는 이온비임의 넓이가 얻어진다.

Description

이온비임 프로파일링 방법 및 장치

제1도는 이온이 공작물에 충돌함으로써 공작물을 처리하는 이온주입장치의 개략도.

제2도는 이온 비임의 세기가 방출을 감지하는 이온비임 프로파일을 도시한 단면도.

제3도는 절연기판이 지지한 다수의 이러한 영역의 단일 전하 수집영역을 도시한 확대 단면도.

제4도는 이온비임의 부분을 선택적으로 마스크업(mask off)하고 수집영역의 선택영역에의 비임충돌을 집속시키는 다수의 전하 검출 영역앞에 위치한 마스크의 평면도.

제5도는 제4도의 선(5-5)을 택한 단면도.

제6도는 이온비임 세기 및 방출을 감지하는 다수의 동심 전하 수집영역을 지지하는 절연기판의 평면도.

제7도는 제6도의 전하 수집영역의 출력을 감지하는 회로 서브어셈블리를 도시한 도면.

제8도는 전하 수집영역에 충돌하는 이온비임을 선택적으로 마스크 하도록 구멍의 배열을 가진 마스크의 평면도.

제9도는 제8도의 선(9-9)에 의해 형성된 평면에서 본 도면.

제10도는 각각의 64 전하 수집영역위에 축적된 전하를 감지하는 회로의 개략도.

제11a도 및 제11b도는 각각의 128 전하 수집영역 위에 축적된 전하를 감지하는 회로의 개략도.

제12a도, 제12b도, 제13a도, 제13b도, 제13c도는 다중 수집영역에서 수립된 데이타를 기초로한 비임세기 및 방출의 시각 디스플레이의 도면.

제14도 및 제15도는 제10도, 제11a도, 제11b도 회로의 디지탈 데이타 신호를 도시한 타이밍도.

제16도는 평면기판위에 지지된 전하 수집영역의 선형구조의 모우터 구동장치의 부분 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 이온주입장치 20 : 이온비임

130, 450 : 절연기판 R, 452 : 대전 수집 영역

142 : 주사수단 200 : 회로수단

144 : 슬롯 420 : 액츄에이터 수단

260 : 적분수단

본 발명은 이온 비임 주입장치에 관한 것이다. 특히, 이온비임의 세기 및 방전을 평가하는 이온비임 프로파일장치(ion beam profiling system)에 관한 것이다.

이온비임을 불순물의 제어된 농도로 실리콘 웨이퍼에 도프하여 반도체를 생성하는 것은 공지되어 있다. 일반적으로, 실리콘 웨이퍼 처리에 이용되는 이온주입기는 이온소오스와 이온소오스로 부터 방출한 이온을 이온주입실에 대한 이동 통로를 추종하는 이온비임으로 형성하게 하는 이온비임 형성장치를 구비한다. 이온주입실에서, 이온비임이 실리콘 웨이퍼에 충돌한다.

어떤 이온주입기에서는 실리콘 웨이퍼가 정지해 있고 이온비임이 웨이퍼면을 따라 주사된다. 또 다른 주입기에서는 웨이퍼가 이온비임을 통해 이동한다. 후자의 장치는 이온비임이 충돌하는 웨이퍼 직경만한 매우 큰 직경의 이온비임을 포함한다. 웨이퍼 지지대는 적당한 도펀트 레벨까지 될때 까지 제어비로 이온비임을 통해 원형통로에 정렬된 웨이퍼를 회전시킨다. 이온비임 세기는 비임 단면의 주어진 위치에서 단위시간당 입자수의 측정이다.

이온비임의 방출은 상기 위치에서 비임의 각 분산의 측정이다. 이온비임 크기 및 이온비임 방출을 이온비임의 크기를 이용해서 알아내는 것이 바람직하다. 만일, 도핑문제가 발생하면, 이 문제를 해결하기 위해 비임 크기 및 방전 프로파일을 사용한다. 게다가, 다음 웨이퍼 도핑주기간의 일관성을 위해 이온비임을 튜닝(tuning)할때 이 정보가 이용된다.

이온비임 프로파일 정보가 실시간 을 토대로 이용하여 이온주입기를 감지하는 기술자가 이온비임 프로파일을 토대로 조종한다. 이온비임 프로파일 정보의 급속한 갱신에 의해 이들 조종이 되어 프로파일이 연구 및 재평가된다.

본 발명에 따라 구조된 장치는 비임세기를 감지하는 비임 프로파일링 장치를 제공한다. 이 장치는 이온비임의 차단영역내에 다중으로 공간을 둔 전하 수집 영역을 위치시키는 절연기판을 포함한다. 공간을 두고 전하를 수집하는 영역을 이온주입 수행에서 보통 페러데이컵이라고 한다. 본 발명이 이용한 공간을 둔 대전 영역은 전도체를 절연기판에 이용함으로써 바람직하게 형성된다.

공간을 둔 전하 수집영역은 공간을 둔 전하 수집영역에 축적된 전하를 주기적으로 측정하고 측정된 전하의 프로파일을 결정하는 회로에 결합되어 있다. 바람직한 구조는 다중 전하 수집영역을 출력전압에 결합시키는 멀티플렉서와 이온비임 세기 맵핑을 형성하기 위해 전하 수집영역으로 부터 세기 신호를 발생시키는 회로를 포함한다.

각각의 전하 수집영역은 이온이 전하 수집영역에 충돌함에 따라 전하를 축적하는 콘덴서로서의 역할을 한다. 멀티플렉서는 전하 수집영역의 정정용량에 관계없이 전하 수집영역에 비례하는 출력 전압을 제공하는 적분회로에 각각의 이러한 영역의 전하를 결합시킨다.

상이한 구조의 전하 수집영역이 개재되어 있다. 이러한 상이한 구조의 이러한 영역은 선형구조는 물론 동심링을 포함한다.

세기 감지장치는 수집영역에서 수용한 데이타를 축적하는 메모리와 시각스크린에 비임세기 및/또는 방출의 시각 디스플레이를 제공하는 디스플레이를 포함한다. 비임 프로파일 정보를 급속히 갱신하여 이온비임 설정과 분석을 실시간에 하는 것이 바람직하다. 1 초 ~ 2 초 간격으로 시각 맵핑 갱신을 하는 급속한 데이터 수집과 이송기술이 이용된다. 급격한 데이타 수집 및 이송기술을 이용함으로써 시각 맵핑이 1 초간격으로 갱생된다.

도면에서 제1도는 얇은 실리콘 웨이퍼와 같은 공작물을 처리하는 이온비임 주입장치(10)를 도시한 것으로 이 처리후 실리콘 웨이퍼가 반도체가 된다. 이온 주입장치(10)는 이온소오스(12)와 고전압 하우징(16)에 포함된 비임분해자석(14)을 포함한다. 이온비임을 이온소오스를 탈출하여 분해자석(14)에 의해 굴절되어 고전압 하우징(16)의 출구인 이동통로를 추종한 후 제2하우징(24)에 의해 형성된 이온주입실(24)에 들어간다. 분해자석(14)에 의해 적절한 질량만을 지닌 이온들만 하우징(24)에 들어가는 이동통로를 추종한다.

이온주입실(22)은 이온주입(22)을 이온비임(22)에 대해 일치하게 하는 이동받침대(28)위에 지지되어 있다. 이온비임(20)은 축(42)주위에서 회전하도록 설치된 웨이퍼 지지대(40)와 충돌한다. 웨이퍼지지대(40)은 이온비임(20)이 각각의 웨이퍼와 충돌하여 선택적으로 이들 웨이퍼를 이온 불순물로 도프하여 반도체를 형성하도록 원형통로를 따라 이동하는 다중실리콘 웨이퍼를 지지한다. 지지대(40)에 결합된 출력축을 가진 모우터(50)가 지지대(40)를 고속회전 시킨다.

여기서 설명한 유형의 이온주입장치에 관한 세부 내용은 암스트롱(Armstrong)씨 등의 미합중국 특허 제4,672,210호에 개재되어 있고 참고로 이를 여기에 포함했다. 선행기술의 요점이 참고로 본 특허에 포함되었다.

실리콘 웨이퍼가 이온주입실(22)외부에 위치한 로버트팔(70)에 의해 이온주입실(22)에 끼워진다. 웨이퍼는 이온주입실(22)내를 진공으로 유지시키고 이온소오스(12)로 부터의 이동통로를 따라 진공시키는 진공포트를 통해 세개의 램프(72),(74),(76)가 이온비임 통로의 제1도에 따라 개략 위치되어 있고, 이온비임 통로 소오스(12)에서 주입실(22)까지 제어된 압력으로 이동통로를 유지시킨다.

로버트팔(70)은 웨이퍼를 축적하는 카셋트(73)로 부터 처리할 카셋트로 부터 웨이퍼를 얻는다. 웨이퍼가 도펀트의 제어된 집사로 이온비임(20)에 의해 도프될때, 웨이퍼가 이온주입실(22)에서 추출되어 카셋트(73)에 복귀된다. 웨이퍼를 카세트까지 및 로 부터 이송시키는 자동메카니즘이 선행기술에 공지되어 있다.

이온비임을 형성하고 이온비임에서 바람직하지 않은 이온 종류를 제거하고 이온비임 프로파일을 감지하는 부품이 이온비임 통로에 위치해 있다. 비임전위센서는 비임전위 감지하는데 이용하고 비임중화기는 비임이 이온주입실(22)에 들어가기전에만 이온중화전자를 이온비임으로 중화시키는데 이용된다.

[이온비임 세기 감지장치]

이온비임 프로파일은 두개의 비임 프로파일링 장치(120),(122)에 의해 감지된다. 제1프로파일링 장치(120)는 이온비임 이동통로를 따라 이온주입기의 측벽(26)에 설치도시되어 있고 이온비임(20)을 차단시키기 위해 비임통로의 안 및 밖으로 선택적으로 이동된다. 제2프로파일링장치(122)는 자석의 측벽(14a)에 연결되어 있다. 분해자석(14)은 분해하는 동안 활성화되지 않아 이온비임이 굴절하지 않고 프로파일링장치(122)를 때린다. 제3프로파일링장치(123)는 이온주입실(22)의 후벽(22a)에 부착되어 있다. 웨이퍼지지대(40)는 분해하는 동안 측통로를 이동해 이온비임이 제3프로파일링(123)를 때리게 한다.

제2도는 프로파일링장치(122)의 단면도이다. 원형디스크형의 정지절연기판(130)은 이온을 차단하는 다수의 동심 금속 전하수집링(제6도)을 지지한다. 상기 수집링이 절연기판위에 있고 서로 전기적으로 절연되어 있기 때문에 수집된 전하가 링을 치는 이온비임 세기에 비례한다. 보통의 원통형 하우징(132)이 분해자석(14)의 측벽(14a)에 설치되어 있다. 기판(130)을 지지하는 외에 하우징(132)은 기판(130)의 전하수집링에 축적된 전하를 결정함으로써 이온비임세기를 감지하는 데이타 함유회로를 포함하는 회로기판(134)을 포함한다.

제3도는 하나의 링(R)을 통과하는 기판(130)의 단면도이다. 기판(130)에서 공간을 두고 이온을 절연체(131)을 통해 통과하게 하여 링(R)을 때리는 슬롯을 지닌 또다른 기판(131)이 있다. 절연체(131)에 판금된 금속벽(133)은 선행기술의 페레데이컵 구조와 유사한 페레데이컵을 구성한다. 이 벽(133)은 전기적으로 링(R)에 접속되어 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 절연체(131)는 이용되지 않고 전도영역의 배열만이 기판(130)에 적용된다.

하우징(132)은 이온비임의 선택영역을 기판상의 링에 충돌시키기 위해 기판(130)의 정면의 석영마스크(142)를 제어된 비로 회전시키는 스탭퍼 모우터(140)를 지지하는 단벽(134)를 갖는다. 제4도에서 분명히 알 수 있듯이 석영마스크(142)는 보통 평면이 원형이고 프로파일링장치(122)에 도달하는 이온비임의 매우 좁은 영역을 제외한 나머지 영역을 차단한다. 신장된 슬롯(144)이 마스크(142)의 외주변에서 중심쪽으로 연장되어 있어서, 이온비임(20)내의 이온들을 절연기판(130)과 선택적으로 충돌하게 한다. 데이터 축적회로와 마스크(142)가 같은 회전을 함으로써, 이온비임의 세기 맵핑이 얻어진다. 제5도에서 분명히 알 수 있듯이, 마스크(142)는 기판(130)과 충돌하는 이온비임의 좁은 영역을 형성하기 위해 슬롯(144)의 베이스에 목이 아래로 좁은 영역(neck down region)(143)을 포함한다.

제2도에서 알 수 있듯이, 절연기판(130)은 실린더형 하우징(132)의 단벽(134)으로 부터 수직으로 연장한 신장튜우브(146)에 고정되어 있다. 스탭퍼 모우터(140)로 부터의 출력축(150)은 단벽(134)위로 연장하여 구동기어(152)에 결합되어 있다. 구동벨트(154)는 구동기어(52)에 결합되어 구동기어(156)를 구동시킨다.

두개의 베어링(16)은 신장튜우브(146)에 대해 회전하도록 환상판(162)과 구동기어(156)를 지지한다. 석영마스크(142)를 지지하는 튜우브(164)가 환상판(162)에 부착되어 있다. 스탭퍼 모우터(140)를 제어하여 통전시키면, 회전운동이 기어(152)에 전달되고 구동기어(156), 환상판(162)및 튜우브(164)가 회전운동이 석영마스크(142)에 전달된다. 스탭퍼 모우터의 제어된 통전에 의해 신장슬롯(144)이 이온비임의 중심축 주위를 회전하게 된다.

위에서 언급했듯이 기판(130)은 이온비임이 가판에 충돌할 때 전하수집용 환상링형을 형성한다. 대전링들은 서로가 절연되어 있기 때문에, 석영마스크가 이온비임을 통해 회전하는 동안 이들 영역을 선택적으로 방전시킬 수 있고, 이온비임의 세기 맵핑을 얻는다. 예컨대 각각의 동심링이 석영마스크(142)의 매회전하는 동안 128 번 방전되면, 공간이 같은 128 세기의 판독이 대전링에서 얻어진다.

광 엔코더(170)가 마스크(142)방향의 표시를 데이타 축적회로(136)에 제공한다. 광 엔코더(170)는 환상판(162)에 연결된 링(172)의 회전을 감지한다. 스탭퍼 모우터가 마스크(142)를 회전시킬때 링(172)또한 회전하고 엔코더(170)는 링(172)의 방향을 감지한다.

제7도는 하우징(132)내에 설치된 회로기판(134)을 포함하는 제거가능한 전자서브 어셈블리(180)를 도시한다. 다중 도체케이블(182)은 기판(130)이 운반한 다중 전도링을 데이타 축적회로에 전기적으로 접속시킨다. 리본케이블(184),(186)은 통전 및 데이타 신호를 스탭퍼 모우터(140)및 광 엔코더에 및 로 부터 접속시킨다.

[64-채널 샘플링 회로]

제10도는 이온충돌로 인한 같은 공간을 한 전도링 위에 축적하는 전하로 부터 이온비임 세기데이타를 얻는 회로(200)를 도시한다. 회로(200)는 여덟개의 입력과 한개의 출력을 가진 다수의 멀티플렉서회로(210)을 포함한다. 각각의 입력이 기판(130)상의 하나의 전도링에 접속되어 있다. 이온이 링에 접촉함에 따라 이온비임(20)으로 부터의 전하가 링위에 축적되기 때문에 제6도 배열의 각각의 전도링은 콘덴서 역할을 한다. 멀티플렉서회로(210)의 접속은 세개의 어드레스 라인(211)과 디코더회로(212)에 접속된 칩선택라인(CS)상에 제공된 어드레스에 의해 결정된다. 디코더회로(212)는 엔어블입력(213)의 수신에 따라 여덟개의 칩선택 출력 중하나 및 단지 하나를 하이(high)로 한다. 세개의 비트 입력(214)은 여덟개의 칩선택 출력중 하이(high)인 것을 결정한다.

입력(214)은 클럭입력(222)및 리셋트 입력(reset input)을 가진 디지탈 카운터(220)에 의해 제어된다. 카운터(220)에 대한 클럭입력(222)은 다음 여덟개의 상태 카운터 회로(230)중 하나의 출력에 접속된다. 이 제2카운터(230)에 대한 클럭입력(232)은 약 50 ㎑ 로 설정된 출력주파수를 가진 프로그램가능클럭장치(240)에 접속되어 있다. 클럭장치(246)의 주파수는 사용자가 출력주파수를 변경할 수 있게 선택할 수 있는 클럭장치(240)에 결합된 다수의 점퍼 접점(242)에 의해 결정된다. 카운터회로(230)는 각각의 여덟개의 출력이 높게 클럭될 때에 여덟개의 상이한 위상을 통해 사이클 한다.

카운터(230)의 리세트 입력(244)은 카운터가 8 개의 단계를 통해 반복적으로 사이클하도록 정지되어 있다. 카운터(230)는 카운터의 클러킹을 정지시키기 위해 높게 유지되는 엔어블 입력(246)을 포함한다. 제10도에서 알 수 있듯이, 카운터(220)로 부터의 대부분의 중요한 비트(248)는 카운터(230)의 엔어블입력(246)에 결합되어 있다.

회로(200)는 세기데이타를 필요로 하고 출력제어를 회로(200)에 전달하기 위해 인터페이스를 가진 외부컴퓨터의 제어하에서 세기데이타를 모은다.

데이타의 획득은 카운터(208)의 리셋트 입력(224)의 컴퓨터로 부터 스타트펄스를 수신할때 부터이다. 이 리셋트 입력(224)은 카운터(220)를 클리어(clear)하고 특히 카운터(230)에 대한 엔어블입력(246)을 클리어한다. 이에 의해 클럭(240)으로 부터 클럭펄스를 수신함에 따라 카운터(230)가 여덟개의 위상을 통해 사이클하게 한다. 카운터(230)로 부터의 하나의 입력(250)은 출력(250)이 하이일때 폐쇄되는 접점(254)을 가진 아날로그 스위치(252)에 결합되어 있다. 스위치 접점(254)이 폐쇄될때 연산증폭기(260)에 접속된 피드백 콘덴서(256)가 방전된다. 연산증폭기는 적분회로로 구성되어 접점(254)이 폐쇄될때마다 이 증폭기의 출력(261)이 제로볼트로 리셋트 된다.

카운터(230)로 부터의 제2출력(222)은 제2카운터의 클럭입력에 결합되어 있다. 이 비트가 하이일때, 아날로그 스위치 접점(254)은 개방되고 클럭(220)은 카운트(count)를 증가시킨다. 리셋트입력(224)이 작동할때, 세개의 입력(214)에서 3 ~ 8 디코더회로(212)처럼 어드레스신호(211)가 모두 제로로 설정된다. 이에 의해 디코더로 부터의 하나의 칩선택 출력(262)이 멀티플렉서 회로(210)를 작동시킨다. 게다가 능동 멀티플렉서에 의한 어드레스 입력(211)은 연산증폭기(260)에 대한 입력(264)으로서 선택된 멀티플렉서를 통해 접속시키기 위해 절연기판위의 여덟개의 대전링중 하나에 설치되어 있다. 디코더(212)에 대한 엔어블입력(213)이 높기 때문에 선택된 대전링은 클럭의 다음 2 사이클 동안 방전된다. 콘덴서(256)는 선택된 링이 방전함에 따라 방전되어 연산증폭기(260)의 출력이 충전 및 이에 따라 방전된 링의 위치의 비임세기에 비례하는 신호다.

개재된 방전 측정기술은 링의 정정용량에 무관하다. 이것은 두꺼운 박막 콘덴서를 인쇄회로기판에 축적해야 하기 때문에 중요하다.

클럭(230)으로 부터의 출력(266)은 스위치(252)의 접점(268)에 접속되어 있다. 출력(266)이 하이일때, 접점(268)이 폐쇄되고 연산증폭기(260)으로 부터의 출력(261)이 이 접점을 통해 연산증폭기(262)의 반전입력(-)에 접속된다. 연산증폭기(262)의 출력(270)의 아날로그신호는 신호를 컴퓨터에 제공하기 위해 컴퓨터의 A/D 변환기 인터페이스에 결합되어 있다. A/D 변환기는 아날로그 출력을 변환시키고 방전링의 비임세기에 대한 디지탈 신호로 변환시킨다.

입력(232)에서 다음 연속 클럭펄스를 수신하면, 카운터(220)로 부터의 출력(272)이 하이가 된다. 이 출력은 아날로그 디지탈 변환기(A/D)에 접속되고 A/D 변환기가 출력(270)에 제공된 아날로그 데이타를 필요로 하는 신호를 제공된 다음 컴퓨터에 축적된다.

카운터(220)가 출력상태를 통해 사이클되기 때문에 제1어드레스 입력(211)이 0 ~ 7 를 통해 사이클하여서 멀티플렉서 회로중 특정한 하나에 결합된 여덟개의 링이 방전된 다음 3 ~ 8 디코더가 상이한 칩선택신호를 작동시킴으로써 상이한 멀티플렉서 회로를 선택한다. 데이타가 획득할 수 있는 영역의 전체 수는 8 멀티플렉서 입력 × 8 멀티플렉서 = 84 샘플링 영역이다. 디코더(212)에 대한 어드레스 입력(214)의 가장 중요한 비트는 디스플레잉 세기데이타에 사용되는 오실로스코프의 동기화 출력(SMVC)로서 역할을 한다. 카운터(220)로 부터의 출력(248)이 클럭입력 신호(222)를 수신함에 따라 높게 될때 클럭(230)이 금지되고 다음 START 신호(224)가 컴퓨터 인터페이스(도시되지 않음)로 부터 수신될 때까지 데이타 수집이 정지된다.

연산증폭기(262)의 출력은 출력(270)에서 컴퓨터 인터페이스의 아날로그-디지탈 변환기에 전송되고 다음 평가를 위해 기억된다. 바람직한 데이타 수집 기술에 따라 인터페이스는 선행기술에 공지된 다이렉트 메모리 엑세스 기술을 이용하여 데이타를 컴퓨터 메모리에 로드(load)한다.

제14도는 데이타 수집을 제어하는 디지탈 신호의 순서를 도시한 타이밍도이다. 주클럭신호(232)에 의해 카운터(230)로 부터의 여덟개의 출력(00 ~ 07)이 하나의 클럭펄스에 대해 하이하게 된다.

[128-채널샘플링 회로]

제11a도 및 제11b도는 데이타를 수집하는 또 다른 바람직한 회로(300)를 도시한다. 이들 도면에서 다수의 전하수집링 또는 영역이 콘덴서(302)(제11b도)로 다시 설명했다. 콘덴서(302)는 입력(314)으로 연산증폭기(316)에 연결된 대지접속(GND)를 가진 두개의 집적회로(310),(312)에 입력으로 접속되어 있다. 연산증폭기(316),(318)는 제10도의 연산증폭기(260),(262)와 같은 방식으로 구성되어 있다. 회로(300)는 아날로그 스위치(320)내의 접점(322),(324)을 폐쇄하는 두개의 입력을 가진 아날로그 스위치(320)를 포함한다. 이 제어입력은 카운터회로(330)의 선택출력에 결합된다. 카운터회로(330)는 500 ㎑ 오실레이터(332)에 접속된 클럭입력(CLY)을 갖는다.

집적회로(310),(312)는 64 비트 정적 시프트레지스터(310a),(312a)를 가진 직병렬 변환회로 이다. 하나의 시프트 레지스터(310a)의 출력(335)은 데이타 입력으로 제2시프트 레지스터(312a)에 접속되어 있다.

두개의 회로(310),(312)는 전계효과 트랜지스터(FET)(340),(342)의 구성을 작동시키기 위해 래치와 구동회로를 포함한다. 하나의 선택된 FET 가 관련구동회로에 의해 턴온(turn on)될때, FET 가 접속된 전하수집 영역이 FET 및 대지접속 GND를 통해 방전되고 연산증폭기(316)에 접속된 적분 콘덴서(344)를 충전시킨다.

회로(300)에서 데이타를 축출하는 컴퓨터 인터페이스에서 스타트펄스(350)를 수신하여서 데이타 획득이 시작된다. 이는 RS 플립-플롭(352)를 리세트하여 Q 출력이 0(zero)에 리셋트된다. 출력(354)은 카운터(330)의 엔어블 입력에 결합되어 클럭입력(356)의 클럭신호에 따라 카운터(330)를 이의 입력을 통해 사이클하게 한다. 제15도의 타이밍도에서 알수 있듯이, 카운터(330)의 작동은 제10도의 카운터(230)작동과 유사하다. 각각의 클럭펄스는 열개의 출력중 상이한 하나를 하이하게 된다. 출력(360)이 하이할때, 아날로그 스위치 접점(322)이 폐쇄되고 연산증폭기(316)의 출력이 연산증폭기의 반전입력에 결합되어 전하영역상의 충전에 해당하는 신호가 회로(300)로 부터 출력(362)으로 부터 제공된다.

다음 연속 카운터 출력(364)이 아날로그 출력(362)를 감지하는 컴퓨터에 의해 동기화 신호로 이용된다. 출력(364)이 하이일때 아날로그 출력(362)은 A/D 변환기(도시되지 않음)에 의해 디지탈 값으로 변환되어 기억된다. 카운터 출력(366)이 세개의 광절연회로(370),(372),(374)중 하나에 결합된다. 출력(366)이 광절연회로(370)의 다이오드(370a)를 통해 전류를 파열시킬때, 두개의 회로(310),(312)의 클럭입력이 높게 펄스되어 시프트레지스터(310a),(312a)내의 데이타를 한쪽위치로 이동시킨다.

처음에, 시프트레지스터의 모든 내용물이 비게되어 클럭입력의 수용은 시프트 레지스터(310a),(312a)에서 모든 제로(zero)를 이동시킨다. 카운터(330)으로 부터의 다음 출력(376)이 분할회로(382)를 클럭시킨다. 분할회로(380)는 클럭펄스를 계수하고 128 번째 펄스를 수신할때, 캐리아웃 출력(carry-out output)이 하이하게 되어서 플립-플롭(352)의 클럭입력을 작동시킨다. 이것이 발생할때, 플립-플롭으로 부터의 Q 출력이 상태를 바꾸고 카운터(330)를 작동시키지 않는다. 분할회로(380)으로 부터의 캐리아웃 신호가 D 입력으로 제2플립-플롭(384)에 제공된다. 플립-플롭(384)의 출력(Q)은 광절연회로(374)의 LED(374a)를 통해 전류를 파열시켜 분할회로(380)가 카운터(330)로 부터 128 클럭신호를 수신할때 마다 시프트레지스터(310a)의 데이타 입력신호(385)가 하이하게 된다.

클럭(330)으로 부터의 캐리아웃신호(390)가 제3광절연회로(372)를 작동시킨다. 이 회로는 구동신호를 FET 트랜지스터에 전송하기 위해 다수의 AND 게이트에 결합되어 있다. 위에서, 카운터(330)가 출력을 통해 사이클될 때마다 두개의 회로(310),(312)의 클럭입력(CLK)에 의해, 광절연회로(374)로 부터의 높은 데이타 비트입력이 두개의 회로(310),(312)의 다음 연속 시프트 레지스터에 이동한다. 카운터 사이클후, 시프트레지스터의 내용물이 관련 FET 의 출력이어서 128 개의 FET 중 하나가 기판의 관련영역을 방전하게 한다. 다음 주기동안, 카운터(330)의 출력(360)이 하이일때 방전영역으로 부터의 출력이 연산증폭기(316),(318)를 통해 회로출력(362)에 결합된다.

제14도 및 제15도는 두개의 회로(200),(230)의 여러 상호 접속점은 도시한 타이밍도이다. 제14도는 제10도의 64 채널 데이타 획득회로(200)에 해당하고 제15도의 타이밍도는 제11도의 128 채널데이타 획득회로(300)에 해당한다. 펄스신호 및 제어된 스탭퍼 모우터의 같은 작동은 흑연마스크를 회전시킬지라도 컴퓨터는 세기데이타를 수집하고 그 데이타의 시각 맵핑을 제공한다. 128 채널데이타 추적회로(300)에 사용하여 얻어진 대표적인 데이타가 제12a도 및 제12b도에 도시되어 있다.

이 데이타는 세기 데이타를 얻어 수정하기 위해 아날로그-디지탈 인터페이스를 포함하는 컴퓨터와 칼라그래픽 CRT 를 가진 시각 디스플레이 장치(392)위에 제공된다. 제12도의 세로좌표와 가로좌표는 센티미터이다. 일반적인 원형링은 같은 이온비임 세기 선이다. 최상의 링은 제곱센티미터당 .04 millirads 의 평균 비임세기를 가진 부분이다. 제12b도의 최상 중심링은 제곱 센티미터당 60 millirads 의 평균비임 세기를 가진다. 제12b도는 이온비임의 중심의 피크에서 중심에서 공간을 둔 위치에서 공간을 둔 위치의 감소세기 까지의 비임세기의 변화를 도시한다. 제12a도 및 제12b도는 이온비임 설정 및 캘리브레이션중에 사용된다.

[방출]

부가적인 흑연마스크(400)(제8도)가 절연기판 앞에 놓여 있다. 흑연마스크(400)는 마스크(400)상의 구조에 다수의 구멍(410)을 포함한다. 각각의 구멍의 중심의 위치는 감지컴퓨터내의 데이타 룩업테이블에 기억되어 있다. 세기데이타가 회로(300)에서 얻어지기 때문에, 방출마스크(400)를 통한 비임의 화상이 방출마스크의 구멍의 크기 및 위치와 비교된다. 제13a도 ~ 제13c도는 비임각의 분산을 도시한다. 제13a도의 화살표는 90°로 이온주입실(22)에 들어가는 수직비임으로 부터의 x,y 각의 분산을 도시한다. 제13b도 및 제13c도는 제13a도가 벡터적으로 표시된 것을 수로서 나타낸다. 이들 도면의 세로좌표는 비임의 세기를 나타내고 두선간의 공간은 x(제13도)및 y(제13c도)방향에 수직한 비임분산의 벡터성분을 표시한다. 이러한 방출정보는 이온주입동안 도핑량을 최대로 하기 위해 비임 캘리브레이션 및 설정에 이용된다.

[이동선형배열]

본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 회로(200),(308)는 절연기판에 지지된 전도영역의 선형어레이에 결합되어 있다. 선형어레이는 이차원 세기 맵핑을 얻기 위해 이온비임을 통해 앞뒤로 기계적으로 이동한다. 이러한 구성은 세기 및 방전감지를 위해 비임통로를 선택적으로 끼울 수 있는 비임 프로파일링장치(120)에 이용하기에 알맞다. 이러한 구조는 이동마스크와 협체하는 것이 아니라 제6도에 도시된 것과 같은 선형 드라이브(linear drive)(420)를 포함한다. 드라이브(420)는 도르래(426)에 결합된 출력축(424)을 가진 스탭퍼 모우터(422)를 포함한다. 벨트(428)가 도르래(426) 및 축(432)에 핀으로 연결된 구동도르래(430)에 궤어져 있다. 축(432)은 하우징(436)이 운반하는 베어링(434)내에서 회전하도록 지지되어 있다. 하우징 내에 지지된 구동부재(440)는 베어링 지지축에 결합된 변속기에 의해 하우징 안쪽 및 바깥으로 구동된다. 변속기는 하우징에 대해 회전할때 드라이브(440)는 제어된 방식으로 하우징 안쪽 및 바깥쪽으로 이동한다.

공간을 둔 절연패드 또는 영역을 가진 신장된 절연기판(450)이 이온비임(20)을 통해 이동하는 구동부재(440)에 연결되어 있다. 바람직한 실시예에서, 드라이브(440)의 이동통로는 약 6 인치이고 선형 절연기판(450)을 이동시키기에 알맞고 대전영역(452)은 비임통로 안쪽 및 바깥쪽으로 이동하여 비임세기를 샘플한다. 회로(200),(300)는 대전영역의 이동선형 어레이로 부터 데이타를 샘플하는데에 이용할 수 있고 평가를 위해 데이터를 컴퓨터에 전달하고 시작 디스플레이에 또한 전달한다.

본 발명의 위의 실시예에서 기판(130)은 데이타 수집회로를 케이블함으로써, 부착되어 있다. 또한 대전영역의 고정된 형태가 기판의 한측에 고정되어 있고 멀티플렉싱 집적회로가 같은 절연기판의 반대측에 부착되어 있다. 이러한 구성은 비임감지 분해능을 향상시킨다. 예컨대 64-채널멀티플렉싱 집적회로가 기판의 반대측에 위치하면, 8 × 8 의 64 수집영역이 집적회로가 점유한 위치의 반대위치에 위치할 수 있다. 1 인치 × 1 인치 회로에 대해 이것은 전파수집영역 당 1/8 인치의 분해능에 해당한다. 장치는 이온비임이 고정되어 있고 이동제어 전자가 필요하지 않기 때문에 공간을 거의 점유하지 않는다. 더구나 다이렉트메모리 엑세스가 전체화상을 필요로 하기 때문에 장치가 견고하다. 이온구실(22)에 결합된 장치(123)는 이온주입선 실의 부근의 공간이 제한되기 때문에 이러한 구성에 이용할 수 있다.

본 발명은 어느 정도 특이성을 가지고 설명했으나, 본 발명은 첨부한 크레임 정신 및 의도에서 벗어나지 않는다면 여러수정과 변경이 가능하다.

Claims (10)

1. (가)다수의 전하 수집영역(R),(452)을 지지하는 절연기관(130, 450)과 ; 상기 각각의 전화 수집영역(R),(452)은 절연기관에 결합된 전도체에 의해 형성되어 있고 ;(나)이온주입 비임의 시간적인 변화차단 부분을 다수의 전하 수집영역과 충돌하게 하는 주사수단(142)과 ;(다)전하 수집영역을 방전함으로써, 전하 수집영역과의 이온비임의 충돌로 인하여 전하수집 영역에 축적된 전하를 주기적으로 결정하고 ; 다수의 전하 수집영역을 공통회로 출력에 결합시키는 상호 접속수단(210)과 ; 상호 연결수단의 공통회로출력에 결합된 전하결정수단(260),(262)과 ; 이온비임의 차단영역의 세기 맵핑을 형성하기 위해 다수의 전하수집 영역으로 부터 신호를 기억하는 기억회로(392)를 포함하는 회로수단을 구비한 것을 특징으로 하는 이온비임(20)을 따라 이온비임 세기 분배를 감지하는 이온 주입장치(100).
2. 제1항에 있어서, 전하 수집영역은 다수의 공간을 둔 동심대전링 R 을 포함하고 상기 주사수단은 방사상슬롯(144)이 관통하게 설치되어 있고, 상기 전도성의 중심위치 주위로 회전하여서 이온비임의 원주적으로 변화하는 부분을 방사상슬롯에 통과시켜서 공간을 둔 원심링과 충돌하는 차폐수단(142)을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입장치.
3. 제1항에 있어서, 절연기판은 이온 수집영역(452)의 일치하게 정렬된 어레이 지지하는 신장부재(450)를 포함하고 상기 주사수단은 이온비임을 통해 신장부재와 이온수집영역의 일치하는 어레이를 이동시키기 위해 액츄에이터 수단(420)을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 액츄에이터 수단은 선형이동 통로를 따라 신장부재를 이동시키는 수단(440)을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입장치.
5. 제1항에 있어서, 세기 맵핑의 시각 묘사를 제공하는 디스플레이 수단(392)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입장치.
6. 제1항에 있어서, 이온비임을 전하 수집영역에 충돌시키는 구멍(410)구조를 가진 이온비임 차단마스크(400)를 더 포함하고, 상기 회로수단은 차단마스크의 구멍구조를 토대로 이온비임 프로파일과 이온비임 세기 데이타를 비교하는 테이블 록업수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입장치.
7. 제1항에 있어서, 전하결정 회로는 공통회로 출력에 접속된 입력과 전하수집 영역의 전하에 관한 전압신호를 제공하는 적분회로 출력을 가진 적분회로(260)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온비임 주입장치.
8. (가)절연기판(130),(450)에 공간을 둔 전하수집 전도영역(R),(452)의 이차원 구조를 배열하는 단계와 ;(나)이온비임을 공간을 둔 전하수집 전도영역의 이차원 구조에 충돌시키기 위해 이온비임(20)내에 기판(130),(450)을 위치시키는 단계와 ;(다)각각의 공간을 둔 전하수집 전도영역을 방출시키고 메모리의 각각의 영역의 전하에 관한 충전신호를 축적하는 단계와 ;(라)공간을 둔 전하수집 전도영역의 구조에 대한 전하신호를 기초로 한 이온비임내의 위치의 함수로서 이온비임 세기의 시각 맵핑을 디스플레이하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온비임 주입기내에 위치의 함수로 이온비임 세기를 감지하는 방법.
9. 제8항에 있어서, 전도영역위의 전하를 결정하는 단계는 방전회로를 통해 각각의 방전영역을 방전시키는 방전회로로 부터의 전압출력과 영역상의 전하를 상호 관련시킴으로써, 성취되는 것을 특징으로 하는 이온비임 세기를 감지하는 방법.
10. 제8항에 있어서, 상기 결정단계는 이온비임의 시간적 변화영역을 차단하기 위해 선형이동 통로를 따라 전도영역(452)의 선형구조를 이동시킴으로써, 실행되는 것을 특징으로 하는 이온비임 세기를 감지하는 방법.