KR100251517B1 - 광폭 빔 선속밀도 제어장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

이온 빔원(10)은 추출 전극(34)에 의해 인접하게 구획되어 있는 다수의 개구(31)를 포함하여 이온 빔원으로부터 정전하 이온을 추출한다. 상기 이온 빔원을 빠져나온 이온은 하류측에서 결합하여 광폭 빔(14)를 형성하고, 이것은 본 발명의 하나의 사용예에서 실리콘 웨이퍼의 이온 빔 처리에 사용된다. 추출 전극에 인접한 개별 전극(40)은 이온 빔원 부근의 빔 부분으로부터 추출 전극으로 중화 전자의 역류를 금지 또는 허용하도록 바이어스될 수 있다. 이로 인해, 빔 부분이 비중화됨으로써 불안정하게 될 수 있다. 불안정한 빔은 상기 빔 부분내의 정전하 이온이 빔을 방출하기 때문에, 강도가 감소된다. 절연판(50)은 추출 전극에 인접한 빔 부분을 분리시켜 빔 혼신을 금지시키고, 모든 빔 부분에 공통인 부가적인 억제 전극(70)은 빔 부분 강도보다 더욱 향상된 제어를 위해 제어 가능하게 바이어스된다.

일반적인 사용예에서, 빔은 원형빔이고, 강도 제어는 빔 중앙으로부터 소정의 반경에 대해 공통적인 강도가 되도록 유지된다.

Description

광폭 빔 선속 밀도 제어 장치 및 방법

본 발명은 공작물을 처리하는 이온 빔 장치에 관한 것으로, 특히 이온 빔을 다수의 이온 빔 부분으로 구성하여 이들을 결합시켜 빔 부분을 조정함으로써, 빔의 강도 분포를 제어할 수 있는 광폭의 빔을 형성하도록 하는 이온 빔 주입 장치에 관한 것이다.

벤비니스티(Benveniste) 등의 미국 특허 제5,023,458호는 이온 빔 제어 장치에 관한 것이다. 미국 특허 제5,023,458호는 다수의 개구로부터 이온을 방출하여 다수의 빔 부분을 생성시켜 이들을 결합하여 큰 직경의 빔을 형성하는 이온 주입원을 개시하고 있다. 미국 특허 제5,023,458호의 하나의 목적은 빔 강도를 제어하기 위해 제어 상태로 턴 온 및 턴 오프할 수 있는 다수의 빔 부분으로부터 공작물의 크기와 거의 같은 이온 빔을 발생시키는 것이다. 이것은 빔의 단면내에서의 위치의 함수로서 이온 빔의 빔 중화를 제어함으로써 달성되었다. 벤비니스티 등의 미국 특허 제5,023,458호의 개시 내용은 참고로 본 명세서에 포함되어 있다.

벤비니스티 등의 미국 특허 제5,023,458로에 개시되어 있는 유형의 이온 주입기에서, 빔의 중화는 빔내의 이온과 빔 이동선에 따른 잔류 가스간의 상호 작용에 의해 이루어진다. 빔 이온은 잔류 가스를 이온화시키고 저에너지를 가지는 전자를 유리시키므로, 전자가 빔의 전위 우물내에 포획된다. 저속 잔류 가스 이온은 빔에서 방출된다. 빔의 공간 전하는 저에너지 전자에 의해 중화되고, 이것에 의해 빔을 이온원에서 공작물까지 빔 윤곽을 상실하지 않고 이동시킬 수 있다. 이온 빔 이동은 저에너지 중화 전자의 존재에 의존하기 때문에, 빔 이동 중에 전자가 이온 빔에서 추출되지 않게 하는 것이 중요하다.

종래 기술의 이온 빔원은 이온원으로부터 정전하 이온을 끌어 당기는 추출 전극을 구비한다. 약한 부(-)의 전위로 바이어스된 억제 전극은 이온 빔으로부터 높은 정의 추출 전극으로 중화 전자가 되돌아가는 것을 방지한다. 억제 전극이 없는 경우, 중화 전자가 추출 전극으로 되돌아가며 이것에 의해 빔을 비중화시켜 빔을 블로우업(blow-up)시킨다.

본 발명의 실시예에 따라 제조된 장치는 광폭의 빔 이온 주입기에서 이온 빔 강도를 제어하는데 사용된다. 이온원은 폐쇄 영역내에서 이온을 발생시키고, 그 폐쇄 영역을 형성하는 벽에 형성된 다수의 출구 개구를 통해 이온이 폐쇄 영역에서 빠져나와 이온 빔 부분을 형성할 수 있게 한다. 이온 빔 부분은 결합하여 개별적인 빔 부분의 단면적보다 큰 빔 단면적을 가지는 이온 빔을 형성한다.

이온원으로부터 이온을 끌어당기는 전위로 유지되는 도전성 추출판을 포함하는 추출 전극이 다수의 출구 개구 부근에 위치된다. 빔 강도 제어부는 다수의 억제 전극을 포함한다. 도전성 추출판에서 빠져나오는 비임 부분으로부터 전자를 선택적으로 역류할 수 있도록 억제 전극의 전위가 제어된다. 제어된 형태로 이들 전극을 개별적으로 활성화시킴으로써, 광폭의 빔의 단면 방향의 이온 빔 강도가 조정 및 제어될 수 있어, 강도를 더 균일하게 하거나 이온 빔 단면 방향으로 제어된 상태로 강도 변화가 이루어지게 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 각각의 빔 부분이 인접 빔 부분 사이의 혼신을 방지하기 위해, 억제 전극의 하류측에서 서로 분리된다. 본 발명의 이와 같은 특징은 인접 빔 부분의 정미(正味) 공간 전하로 인해 하나의 빔 부분의 비중화를 방지한다.

본 발명의 목적은 광폭의 빔 이온 주입기에서 이온 빔 강도를 선택적으로 제어하는 것이다. 본 발명의 이러한 목적 및 다른 목적, 장점, 특징은 첨부하는 도면을 참조하여 설명된 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

제1도는 공작물을 처리하는 이온 주입 장치의 개략도.

제2도는 이온 빔원의 부분 단면도.

제3도는 이동 강도 제어 전극의 어레이를 도시한 제2도의 이온 빔원의 부근의 제어 전극의 평면도.

제4도는 이온을 방출시키는 3개의 인접 개구와 강도 제어 전극을 선택적으로 여기시킴으로써 이온 빔 강도를 제어하는 구조를 도시한 단면도.

제5a도는 하나의 빔 부분의 빔 강도를 제어하는 구조의 개략도.

제5b도는 제5a도의 구조 부근의 전위를 도시한 그래프.

제6도 내지 제9도는 각각의 빔 부분의 빔 강도가 인접한 빔 부분과 부적절한 상호 작용함 없이 제어될 수 있는 정도를 도시한 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

16 : 분해 자석 31 : 출구 개구

32 : 벽 34 : 추출 전극

40 : 억제 전극 50 : 판

제1도는 전극 어셈블리(12)에 의해 강도가 제어되는 이온을 방출시키는 저에너지(2kv) 이온원(10)을 포함하는 이온 주입 장치를 도시한다. 이온원(10)은 빔이 이동 경로를 따라 윤곽을 점진적으로 상실하여 확산되는 다수의 작은 단면의 빔을 방출시킨다. 이 확산으로 인해, 이온원(10)으로부터 개별적으로 방출된 빔들이 결합하여 어떤 빔 부분보다 광폭의 빔(14)을 형성할 수 있다. 이온 빔(14)의 단면에서의 이온의 강도는 어떤 빔 부분이 확산하여 결합된 빔(14)이 되기 전에 주어진 빔 부분에서 중화 전자를 제거함으로써 제어된다.

이온 빔(14)은 분석 또는 분해 자석(16)을 통과하여 거기에서 빔내의 이온들은 그들의 질량과 전하에 따라 굴곡된다. 분해 자석(16)의 하류측에서 빔(14)은 금속 분해 슬릿(18)으로 입사하여 분산 평면에서 빔 웨이스트(waist)를 형성한다. 분해 슬릿(18)을 통과하는 이온들은 2개의 가속관(19, 20)에 의해 더욱 가속되며, 가속관들은 이온들을 원하는 에너지 레벨(5-5000kv)로 가속시켜 빔을 웨이퍼(22)상에 조사시킨다. 2개의 가속관(19,20)은 망원경으로서 작용하고, 가속관(19,20) 사이의 빔 경로 방향의 거리와 가속 에너지의 크기를 제어함으로써, 웨이퍼(22)에 대한 빔 충격의 크기 및 각도가 제어된다.

본 발명의 전형적인 사용예중 하나는 공작물인 실리콘 웨이퍼(22)를 도핑하는 것이다. 이러한 사용예에서는, 자동 웨이퍼 조절 장치에 의해 웨이퍼(22)를 이온 빔(14)내의 적당한 위치 및 방향으로 또는 거기로부터 이동시킨다. 빔(14)이 이온원에서 웨이퍼(22)의 영역까지 고진공실내에 있기 때문에, 이 장치는 웨이퍼를 대기압에서 매우 낮은 압력으로 이동시켜야만 한다. 이와 같은 작업을 달성하는 장치는 종래 기술에 공지되어 있다.

이온원(10)은 웨이퍼(22)의 주입 표면을 처리하기에 충분한 큰 단면적의 빔(14)을 형성하기 때문에, 주입부에서의 웨이퍼 주사는 필요없다. 또한, 어떠한 주사 전극도 필요하지 않기 때문에, 이러한 전극의 전압을 조절하는데 필요한 전자 부품도 필요없다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 이온원(10)은 제곱 센티미터(㎠)당 약 1킬로볼트(kV)의 에너지 및 10 밀리암페어(mA)의 전류를 가지는 이온을 생성할 수 있는 다중 개구식 코프만(Kaufman)형 이온원이다.

제1도에 도시되어 있는 결합 빔 구조에서, 자석(16)은 각각의 빔 부분을 단일 결합 빔으로 집중시키는데 도움을 주고, 단일 슬릿(18)을 통해 분해되므로, 단일 빔으로서 가속된다. 각각의 빔 부분을 분해하고 가속시키는 기술을 이용하는 것보다 이러한 결합 기술을 이용함으로써 우수한 장점을 얻을 수 있다. 이온원(10)자체의 단면적이 작기 때문에 분해 자석 갭이 작다. 공통 분해 슬릿(18)은 각각의 빔 부분에 대해 1개씩 대응시키는 다수의 슬릿을 설치하는 것보다 용이하다. 각 빔 부분에 대해 이중 가속 전극이 필요없기 때문에, 분해 및 이온 가속을 쉽게 달성할 수 있다. 또한, 가속후의 장치가 간단하기 때문에, 응축물을 퇴적하는 면이 작게된다.

제2도 및 제3도는 이온원(10) 및 전극 어셈블리(12)를 도시한다. 9개의 정렬된 출구 개구(31)의 어레이(array)(30)가 이온원(10)의 벽(32)에 형성되어 있다. 이온원(10)은 일반적으로 원통형이고, 바람직한 실시예에서는 석영으로 제조된 절연 측벽에 의해 형성되어 있다. 벽(32)은 금속제이고, 바람직하게는 알루미늄으로 제조되었다. 이온 플라즈마가 이온원(10)의 폐쇄 영역내에 존재하고, 플라즈마내의 이온들이 벽(32)내의 출구 개구의 부근으로 자연히 이동한다. 금속제의 추출 전극(34)이 벽(32)에 의해 지지되어 있고, 접지에 대해 +2~+5 킬로볼트의 전위로 바이어스되어 이온원(10)의 부근에 전계를 형성시켜, 플라즈마의 이온이 추출 전극(34)을 통해 가속되어 이온원(10)으로부터 빠져 나온다. 이로 인해, 다수의 작은 단면적의 빔 부분이 형성되어 서로 결합하여 빔(14)을 형성한다.

제2도의 추출 전극(34)에는 벽(32)에 형성된 대응 개구의 어레이와 정렬되는 9개의 개구 어레이가 형성되어 있다. 추출 전극(34)에 형성된 각각의 개구는 전위를 각각 제어할 수 있는 억제 전극(40)을 가진다. 억제 전극(40)이 접지될 때, 관련 빔 부분내의 전자가 전극(34)으로 역류하며, 이것에 의해 빔 부분내의 단위 체적당 정미 정전하가 생성된다. 이로 인해, 이온 사이의 반발에 의해 빔 부분이 급속히 불안정하게 된다. 이것은 전극(40) 하류측의 매우 짧은 거리내에서 발생하여 결합 이온 빔(14)내에서의 그 빔 부분의 기여를 감소시킨다.

실리콘 웨이퍼의 이온 도핑 분야에서는, 제어 가능한 흐름 밀도의 분포를 가지는 광폭의 빔을 생성하는 것이 일반적으로 바람직하다. 매우 균일한 빔을 원하는 경우, 빔 중앙에서 에지까지 이동할 때(원형 구조), 빔 흐름 밀도가 일정한 범위의 반경에 대해 일정하게 유지되는 것을 필요로 한다. 이러한 일정한 강도를 달성하기 위한 하나의 기술은 설정 듀티 사이클중에 각각의 빔 부분에 소정의 데드타임(dead time)을 부과한다. 이와 같이, 적정의 비율로 빔 부분을 턴 온 및 턴 오프함으로써, 환상의 빔 부분 전체의 빔 흐름 밀도를 균일하게 할 수 있다. 이러한 데드 타임 또는 오프 기간은 빔 부분들이 개별적으로 온 및 오프될 때 빔 부분 사이에 상호 작용이 작거나 없으면 쉽게 계산될 수 있다.

제4도는 인접 빔 부분간의 빔 상호 작용을 배제하면서 빔 부분의 강도를 개별적으로 제어할 수 있는 개별 빔 부분의 제어된 강도를 달성하기 위한 전극 어셈블리(12)의 부분을 도시한다. 제4도는 공통의 추출 전극(34)과 3개의 개별적으로 제어 가능한 억제 전극(40a, 40b, 40c)을 도시한다.

이들 억제 전극에 인접하여 판(50)이 전극(40)을 지지하고, 절연스탠드오프(standoff)(52)에 의해 이들 전극으로부터 분리되어 있다. 판(50)은 제4도에 도시되어 있는 각각의 3개의 빔 부분에 대해 출구 채널 또는 통로를 형성하고, 빔 부분 사이에 전기 절연을 제공하기 위해 접지되어 있다. 판(50)은 절연 스탠드오프(54)에 의해 벽에 결합되어 있다.

억제 전극(40a, 40b, 40c)은 프로그램 가능한 제어기(62)(제1도)에 접속된 전원(60)에 의해 접지 이하로 바이어스될 때 추출 전극으로 전자의 역류를 저지한다. 중앙 전극(40b)의 전위가 접지 전위까지 상승할 때, 빔 부분(62b)내의 전자가 추출 전극(34)에 끌려 빔 부분(62b)을 정으로 대전시킨다. 빔 부분(62b)내의 정으로 대전된 이온들이 서로 반발하여 최초의 경로에서 멀어져 판(50)의 벽에 충돌한다. 전극(40b)이 부의 전압으로 귀환할 때, 빔 중화가 급속히 다시 행해져서 빔 부분(62b)내에서 이온의 각 발산이 저감한다.

판(50)이 없으면, (예컨대) 빔 부분(60b)이 비중화할 때, 전자를 인접 빔 부분으로부터 끌어당겨 이들 빔 부분을 부분적으로 다시 중화시키므로, 그에 따라 각각의 빔 부분 강도의 제어가 저하된다. 그러나, 판(50)이 존재하기 때문에, 인접 빔 부분내의 중화 전자가 채널의 접지된 벽에 의해 비중화 빔 부분의 증가한 빔 전위로부터 보호된다.

빔내의 선속 밀도는 예컨대, 10 밀리초의 듀티 사이클을 부과함으로써 제어된다. 이 듀티 사이클 동안, 각각의 억제 전극이 듀티 사이클의 일부 기간 동안 스위치 오프된다. 빔 부분이 감쇠하는 듀티 사이클의 부분이 클수록, 이 부분의 이온강도가 저하된다.

접지에 대하여 일정한 부의 전위로 유지된 절연 스탠드오프(71)에 의해 판(50)으로부터 전기적으로 절연된 제2 억제 전극(70)이 접지된 판(50)의 하류측에 있다. 이온 빔 경로를 따라 더욱 하류측에 위치하고 절연 스탠드오프(73)에 의해 전극(70)으로부터 분리된 제2 접지 전극(72)은 개별적인 빔 부분이 균일한 전위 영역을 빠져나와 분해 자석(16)으로 진행하게 한다.

제5b도는 제5a도에 도시되어 있는 전극 어셈블리의 영역의 전위를 도시한다. 제1 억제 전극을 선택적으로 접지시킴으로써 (전위를 상승시킴으로써), 추출 전극에 유지되는 높은 정전위로 인해, 체널내의 전자가 추출 전극(34)의 상류측으로 끌어 당겨진다. 억제 전극의 전위(V1)가 접지 이하로 감소할 때, 판(50)에 의해 둘러싸인 이온 빔 부분내에 전자가 유지되어 빔 중화를 유지시킨다.

제1 억제 전극(40b)의 전압에 상당하는 크기의 부의 전압을 제2 억제 전극(70)에 인가함으로써, 전극 어셈블리(12)의 하류측의 중첩 영역(80)에서 고전압의 추출 전극(3$)으로 전자가 이동하는 것을 방지할 수 있다. 제2 억제 전극(70)이 모든 채널 또는 빔 부분에 공통이기 때문에, 주어진 억제 전극(70)이 제로(zero) 전위로 바이어스될 때, 접지된 억제 전극과 관련된 판(50) 내측의 채널만이 전자를 빼앗긴다. 인접 빔 부분내의 중화 전자는 전자를 빼앗긴 빔 부분이 통과하는 금속 채널의 접지된 벽에 의해 증가한 빔 전위로부터 차폐된다. 최종 접지 전극(72)이 전극 어셈블리(12)의 전계를 종료시키므로, 전극 어셈블리와 빔(14)의 중첩 부분(80) 사이의 상호 작용을 감소시킨다.

이온원(10)의 동작 특성을 제6도~제9도에 그래프로 개략적으로 도시한다.

제6도에는, 인접 빔 부분 사이의 빔 상호 작용이 제2 억제 전극(70)에 유지되는 전압의 함수로서 도시되어 있다. 세로 좌표는 큰 값이 빔 부분들 사이의 큰 이온 빔 상호 작용을 표시하도록 한 임의의 눈금이다. 데이터는 예컨대, 제4도에 도시되어 있는 3개의 채널에 상당하는 중앙, 상부, 하부로 표시된 3개의 개구에 대해 도시되어 있다. 사각형으로 도시되어 있는 데이터는 상부 억제 전극(40a)과 중앙 억제 전극(40b)간의 상호 작용량을 나타낸다. 이와 유사하게, 중앙 및 하부 억제 전극(40b, 40c)이 동일한 전위로 바이어스된 데이터는 삼각형으로 도시되어 있다.

제6도에 도시되어 있는 데이터에 의하면, 인접 빔 부분간의 상호 작용을 저하시키기 위해, 제2 억제 전극(70)이 일정 레벨로 바이어스되어야 한다는 것을 알 수 있다. 제2 억제 전극이 20~25 볼트(부) 이하로 저하할 때, 빔 부분 상호 작용이 상당히 증가하여 전체 빔 강도 분포의 제어가 저해된다. 전압이 20~80 볼트의 사이의 값으로 유지될 때, 상호 작용이 저하되고, 제2 억제 전극(70)에 가장 바람직한 전압은 약 80볼트이다. 제6도에 도시되어 있는 데이터는 5킬로볼트로 바이어스된 추출 전극에 관한 것이다.

유사한 데이터가 제9도에 도시되어 있다. 이 데이터는 3 킬로볼트 추출 전압 및 9개의 홀 어레이(30)에 상당한다. 좌표는 다시 억제 전압 및 상호 작용 레벨이고, 기호표로 표시한 제어는 비인접 홀 사이의 상호 작용을 나타낸다. 일 예로서, 사각형 데이터는 3개의 상부 홀로부터의 중앙 빔레트(beamlet)와 3개의 중앙 홀의 중앙 빔레트 사이의 상호 작용에 상당한다. 이 경우, 3개의 하부 홀의 중앙 빔레트 및 6개의 점재되어 있는 홀은 표준 억제 전극 전압을 가진다. 제9도의 데이터에 의하면, 낮은 추출 전압에 대해 빔 상호 작용으로 인한 빔 강도 제어를 저하시키지 않고, 억제 전극(70)의 바이어싱을 감소시킬 수 있다는 것을 알 수 있다.

제7도 및 제8도는 개별적인 억제 전극의 제어에 의해 달성할 수 있는 제어의 정도를 도시한다. 제7도의 그래프는 억제 전극중 하나(예컨대, 40b)의 접지에 대한 전압 및 전극과 관련된 빔 부분의 통과 빔 흐름을 도시한다. 제7도에 도시되어 있는 바와 같이, 억제 전압이 제로(접지 전위)에 접근하면, 추출 전극(34)으로 전자의 역류가 증가하여 빔 흐름이 감소한다. 억제 전극에 접지 이하의(부의) 80 볼트를 바이어싱 하면, 전자의 역류를 방지하여 최대 이온 빔 흐름이 얻어진다.

제8도는 통과 빔 흐름을 억제 전극에 가해지는 듀티 사이클의 함수로서 도시한 그래프이다. 0 퍼센트 데드 타임은 일정한 억제 전압이 가해지는 상태에 상당한다. 100 퍼센트 데드 타임은 억제 전극이 항상 접지 전위로 유지되는 상태에 상당한다. 동 도면에 도시되어 있는 바와 같이, 통과 비임 흐름과 듀티 사이클 사이의 관계는 선형 관계이므로, 억제 전극에 가해지는 듀티 사이클을 조절함으로써 비임 강도를 정확히 제어할 수 있다.

9개의 개구의 선형 어레이는 벤비니스티 등의 미국 특허 제5,023,458호에 도시된 어레이와 같은 개구의 이차원 어레이로 가장 일반적으로 대체된다. 그러나, 빔(14)을 통한 웨이퍼(22)의 횡방향 이동이 적당한 웨이퍼 구동 메카니즘에 의해 달성되는 응용에서는 선형 어레이를 사용할 수 있다. 본 발명은 첨부한 특허 청구 범위의 사상 또는 범위를 벗어남 없이 여러 가지 변형 및 수정이 가능하다는 것을 이해할 것이다.

본 발명에 의하면, 출구 개구를 통과하는 이온을 가속하여 다수의 이온 빔 부분을 형성하고, 이들을 결합시켜 광폭의 이온 빔을 형성하며, 추출 전극의 외측에 다수의 억제 전극을 배치하여, 하전 입자를 추출 전극으로 역류시킬 수 있는 전위의 바이어스를 억제 전극에 가함으로써, 비임 부분이 비중화되어 하전 입자를 이온 빔 부분으로부터 추출 전극으로 끌어당겨 선택된 빔 부분을 제어 가능하게 상화시켜, 이것에 의해 이온 빔내의 위치의 함수로서 이온 빔 강도를 제어할 수 있다.

Claims (10)

1. a) 다수의 출구 개구(31)를 구비한 벽(32)에 의해 형성된 영역내에 이온 플라즈마를 생성하는 단계와,

   b) 출구 개구 부근의 추출 전극(34)을 바이어스하여 상기 영역내로부터 이온을 추출하고 상기 출구 개구를 통과하는 이온을 가속시켜 다수의 이온 빔을 부분을 형성하며 이들을 결합하여 이온 빔을 형성하는 단계와,

   c) 상기 추출 전극의 외부에 다수의 억제 전극(40)을 배치하는 단계와,

   d) 하전 입자를 추출 전극으로 역류시키는 것이 가능한 전위로 상기 추출 전극을 바이어스함으로써, 하전 입자를 이온 빔 부분으로부터 추출 전극으로 끌어당겨 선택된 이온 빔 부분을 제어 가능하게 감쇠시키고, 그것에 의해 이온 빔내의 위치의 함수로서 이온 빔 강도를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 빔 형성 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 다수의 억제 전극으로부터 하류측에서 인접 빔 부분을 전기적으로 절연시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 빔 형성 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 바아어싱 단계(d)는 각 억제 전극에 주기적 전압을 인가하고, 하전 입자가 역류할 수 있도록 하는 전압과 상기 역류를 금지시키는 전압사이에서 상기 주기적 전압의 듀티 사이클을 제어함으로써 실행되는 것을 특징으로 하는 이온 빔 형성 방법.
4. a) 폐쇄 영역내에 이온을 발생하고 그 폐쇄 영역을 구획하고 있는 벽(32)에 설치된 다수의 출구 개구(31)를 통해 이온이 폐쇄 영역으로부터 빠져나와 이온 빔 부분을 형성하며, 상기 이온 빔 부분이 결합하여 개별 빔 부분의 단면적보다 큰 빔 단면적을 가지는 이온 빔을 형성하는 이온원(10)과;

   b) 이온을 이온원으로부터 끌어당기는 전위로 유지된 도전성 추출판(34)을 포함하고, 상기 도전성 추출판에 상기 이온원의 벽의 다수의 출구 개구와 정렬되는 다수의 추출 개구를 포함하여, 폐쇄 영역을 빠져나온 이온이 상기 추출판을 통과할 수 있도록 하는 추출 수단과;

   c) 도전성 추출판을 빠져나온 빔 부분으로부터 전자가 역류하는 것을 금지시키는 억제 전극(40)과, 상기 억제 전극의 전위를 개별적으로 제어하여 이것에 의해 전자의 역류를 제어함으로써, 빔의 횡단면 방향으로의 빔 밀도를 조절하는 바이어싱 수단(60)을 포함하는 빔 강도 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 빔 형성 장치.
5. 제4항에 있어서, 전자의 역류로 인해 비중화된 빔 부분 사이의 전기적 상호 작용을 금지시키는 빔 분리 수단(50, 70)을 상기 억제 전극의 하류측에 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 빔 형성 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 빔 분리 수단은

   a) 임의의 전위에 유지되는 금속 절연판(50)과;

   b) 상기 절연판의 하류측에서 제2 일정 전위로 바이어스되어 전자가 상기 절연판을 통과할 수 없도록 하는 전극(70)을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 빔 형성 장치.
7. 이온 주입 장치에서, 이온 빔(14)을 제어 궤도에 따라 진행시켜 웨이퍼(22)에 충돌시키는 장치에 있어서 :

   a) 단면적이 비교적 작은 다수의 이온 빔을 발생하여, 그들이 결합하여 처리될 웨이퍼 표면의 면적 정도의 빔 단면적이 큰 이온 빔을 형성하는 이온우너 수단(10)과;

   b) 선택된 소단면적의 이온 빔으로부터 하전 빔 중화 입자를 끌어당김으로써 상기 선택된 소단면적의 이온 빔의 전하를 비중화시키는 다수의 이격된 전극(40)을 포함하는 이온 분포 제어 수단과;

   c) 상기 소단면적의 이온 빔을 서로 전기적으로 절연시킴으로써, 대체로 전하 중화된 소단면적 이온 빔의 인접 비중화 소단면적 이온 빔 사이의 전지적 흡인을 급지시키는 빔 분리 수단(50, 70, 72)과;

   d) 상기 이온 분포 제어 수단을 빠져나온 이온을 분석하여 일정 이온을 웨이퍼 처리 궤도에 따라 진행시키는 분석 수단(16)과;

   e) 상기 일정 이온이 상기 분석 수단을 빠져나온 후 상기 일정 이온을 차단하는 위치에 웨이퍼를 위치시키는 웨이퍼 처리부와;

   f) 상기 이온 분포 제어 수단에 결합되어 상기 웨이퍼 처리부에서 웨이퍼 표면에 충돌하는 이온의 제어된 이온 분포를 제공하도록 이격된 전극의 바이어싱 전위를 개별적으로 제어하는 스위칭 수단(62)을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 빔(14)을 제어 궤도에 따라 진행시켜 웨이퍼(22)에 충돌시키는 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 이격된 전극을 개별적인 제어 전위로 전기적으로 바이어싱하는 바이어싱 수단(60)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 빔(14)을 제어 궤도에 따라 진행시켜 웨이퍼(22)에 충돌시키는 장치.
9. 제7항에 있어서, 상기 빔 분리 수단은 일정 전위로 유지된 채널이 관통하도록 설치된 절연판(50)과, 상기 절연판의 하류측에 위치되어 상기 절연판의 채널로 중화 입자가 이동하는 것을 금지시키는 전위가 바이어스되는 억제 전극(70)을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 빔(14)을 제어 궤도에 따라 진행시켜 웨이퍼(22)에 충돌시키는 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 억제 전극의 하류측에 위치되어 상기 절연판의 전위로 유지된 부가적인 판(72)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 빔(14)을 제어 궤도에 따라 진행시켜 웨이퍼(22)에 충돌시키는 장치.