KR100654873B1 - 이온 빔을 스캐닝하고 포커싱하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

이온 빔과 같은 대전된 입자 빔을 스캐닝하고 포커싱하기 위한 방법 및 장치가 제공된다. 이 장치는 대전된 입자 빔을 발생시키기 위한 충전된 입자 소스와, 상기 대전된 입자 빔에 대향하는 부분에 배치된 스캔 전극들과, 상기 대전된 입자 빔과 상기 스캔 전극들의 하류방향에 인접하여 배치된 포스트스캔 전극을 포함한다. 포스트스캔 전극에는 포스트스캔 전압이 인가된다. 대전된 입자 빔을 제1 방향으로 스캐닝하기 위해 스캔 전압 발생기는 스캔 전극에 스캔 전압을 인가한다. 스캔 전압은 포스트스캔 전압보다 바람직하게는 더 네거티브인 네거티브 DC 전압 오프셋을 갖는다. 대전된 입자 빔은 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 포커싱된다. 본 발명은 타겟에 전달된 이온 빔 전류를 증가하기 위해 이온 주입기에서 사용될 수 있다.

대전된 입자 빔, 웨이퍼, 스캔 전압, 프리스캔 전압, 포스트스캔 전압

Description

이온 빔을 스캐닝하고 포커싱하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR SCANNING AND FOCUSING AN ION BEAM}

본 발명은 대전된 입자 빔을 제어하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 이온 주입기내의 이온 빔을 스캐닝하고 포커싱하기위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

이온 주입기는 도전율-변화 불순물들을 반도체 웨이퍼에 주입하기 위한 표준 기술로 되어왔다. 필요한 불순물이 이온 소스에서 이온화되고, 그 이온들은 가속화되어 규정된 에너지의 이온 빔을 형성하고, 이온 빔은 웨이퍼의 표면쪽으로 보내진다. 빔내의 충전된 이온들은 반도체 물질의 벌크안으로 관통하고, 반도체 물질의 결정 격자안으로 들어가서 필요한 도전성을 갖는 영역을 형성한다.

이온 주입 시스템은 통상, 가스 또는 고체 물질을 잘-규정된 이온 빔으로 변환하기 위한 이온 소스를 포함한다. 이온 빔은 불필요한 이온 종류를 제거하기 위해 질량 분석되며, 필요한 에너지로 가속화되고, 타겟 플레인상으로 보내진다. 빔은 빔 스캐닝, 타겟의 이동, 또는 빔 스캐닝과 타겟의 이동과의 조합으로, 타겟 영역에 대하여 분산된다. 종래의 이온 주입기들의 예들이 Enge의 1981년 6월 30일자로 허여된 미국 특허 출원 번호 4,276,477과, Turner의 1981년 8월 11일자로 허여된 미국 특허 출원 번호 4,283,631과, Freytsis 등의 1990년 2월 6일자로 허여된 미국 특허 출원 번호 4,899,059와, Berrian 등의 1990년 5월 1일자로 허여된 미국 특허 출원 번호 4,922,106에 개시되어 있다.

반도체 산업에서의 잘 알려진 추세는 보다 작고 고속인 장치를 개발하는 방향으로 가고 있다. 특히, 반도체 장치의 측면의 크기 및 피쳐(feature)가 작아지고 있다. 최첨단 반도체 장치는 1000 옹스트롱 미만의 접합 깊이를 요구하며, 그 결과 200 옹스트롱 이하의 깊이를 요구할 수 있다.
반도체 웨이퍼로 주입된 이온 에너지에 의해 불순물의 주입 깊이는 최소한 부분적으로 결정된다. 낮은 주입 에너지로 얇은 접합(shallow junction)이 얻어진다. 이온 주입기들은 통상, 비교적 높은 주입 에너지, 예를 들어 50keV 내지 400keV의 범위에서 유효한 동작을 하도록 설계되며, 얇은 접합 주입에 대하여 필요되는 에너지로는 유효하게 기능하지 못할 수 있다. 낮은 주입 에너지에서, 웨이퍼로 전달된 전류는 필요한 전류 레벨보다 훨씬 낮으며, 어떤 경우 제로 레벨 근처에 있을 수도 있다. 그 결과, 특정 주입량을 얻기 위해서는 매우 긴 주입 시간이 필요하고, 처리율에 불리한 영향을 미친다. 처리율에서의 이러한 감소는 제조 비용을 올려, 반도체 장치 제조자들에게는 그 비용을 수용하기 어렵게 한다.

반도체 장치 제조자들은 통상, 평행 스캔 기술의 사용을 필요로 하며, 이온 빔은 반도체 웨이퍼상에서 일정한 입사각을 갖는다. 평행 스캐닝을 얻기 위한 하나의 공지된 기술은, 팬-형상(fan-shaped) 빔을 형성하기 위해 자성 또는 정전형 스캐너로 이온 빔을 편향하는 것을 포함한다. 스캐너에는 각도 교정자가 뒤따르며, 이것은 그 팬-형상 빔을 평행 궤도로 편향하여 스캐닝된 이온 빔이 형성된다. 스캐닝된 이온 빔은, 스캐닝된 이온 빔의 면에 수직 방향으로 웨이퍼를 기계적으로 이동시킴으로써, 반도체 웨이퍼에 대하여 분산된다.

각도 교정자(corrector)는 통상, 스캐닝된 이온 빔의 수직 방향으로, 비교적 작은 크기로 떨어져 공간을 둔 한쌍의 자성 극편(polepiece)을 포함한다. 각도 교정자에 의해 생성된 자장은 스캐닝 플레인에서 이온 빔을 편향시켜서, 평행한 궤도(trajectory)를 생성한다. 낮은 이온 빔 에너지에서, 이온 빔은 잘 알려진 공간 전하 효과(space charge effect)로 인해 확장하는 경향이 있어서, 이온 빔의 일부가 각도 교정자의 극편상에 입사될 수 있고, 그에 따라 반도체 웨이퍼로 전달되는 전류를 감소시킬 수 있다. 감소된 빔 전류와 늘어난 주입 시간에 관련된 상기 문제들에 더하여, 충전된 이온이 빔라인을 따라 표면상에 충돌할 때, 오염물질(contaminant)이 생성될 수 있다. 각도 교정자의 극편들 사이의 공간은 각도 교정자의 성능을 감쇠시키지지 않는 한 증가될 수 없다.

따라서, 이온 주입기의 크기 및 비용에 실질적인 영향을 주지 않으면서, 하나 또는 그 이상의 상술된 단점들을 완화하기 위해서는 이온 빔을 제어하기 위한 개선된 방법 및 장치가 필요하다.

<발명의 개시>

본 발명의 일면에 따라서, 이온 빔과 같은 대전된 입자 빔을 제어하기 위한 장치가 제공된다. 이 장치는 대전된 입자 빔을 발생시키기 위한 충전된 입자 소스와, 대전된 입자 빔의 대향하는 부분상에 배치된 스캔 전극들과, 대전된 입자 빔에 인접하여 스캔 전극의 하류방향(downstream) 배치된 포스트스캔(postscan) 전극을 포함한다. 포스트스캔 전극에는 포스트스캔 전압이 인가된다. 스캔 전압 발생기는 제1 방향으로 대전된 입자 빔을 스캐닝하기 위해 스캔 전극들에 스캔 전압을 인가한다. 스캔 전압은 네거티브 DC 전압 오프셋을 갖는다. 대전된 입자 빔은 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 포커싱된다. 이 장치는 타겟에 전달된 이온 빔 전류를 증가하기 위해 주입기내에서 사용될 수 있다.

스캔 전극들은 제1 방향의 대전된 입자 빔의 대향하는 부분에 위치된 제1 및 제2 스캔 플레이트들을 포함할 수 있다. 스캔 플레이트들은 평행 부분과, 평행 부분의 하류방향쪽의 발산 부분을 포함한다.

포스트스캔 전극은 제2 방향의 대전된 입자 빔의 대향하는 부분에 위치된 제1 및 제2 전극 부분들을 포함할 수 있다. 포스트 전극은 제1 방향에 평행하며 긴 거의 사각형의 개구를 형성할 수 있다. 이 장치는 포스트스캔 전극에 포스트스캔 전압을 인가하기 위한 포스트스캔 전압 발생기를 더 포함한다. 포스트스캔 전압은 대전된 입자 빔으로부터의 전자들이 스캔 전극쪽으로 이동하는 것을 억제하도록 선택될 수 있다.

스캔 전압은 제1 방향으로 대전된 입자 빔을 스캐닝하기 위해 톱니형(sawtooth) 파형을 포함할 수 있다. 톱니형 파형은 네거티브 DC 전압 오프셋을 가질 수 있다. DC 전압 오프셋은 바람직하게는 포스트스캔 전압보다 더 네거티브이다. 일 실시예에서, 포스트스캔 전압과 스캔 전압의 DC 전압 오프셋은 약 1 킬로볼트 내지 약 10 킬로볼트만큼 다르다. 이 장치는 대전된 입자 빔의 에너지가 변할 때, 스캔 전압의 DC 전압 오프셋을 조정하기 위한 수단을 포함할 수 있다.

이 장치는 대전된 입자 빔을 실질적으로 평행한 궤도로 변환하기 위해 포스트스캔 전극의 하류방향에 위치된 각도 교정자와, 스캔 전압의 DC 전압 오프셋을 조정하기 위한 수단을 더 포함할 수 있으며, 궤도의 평행 정도가 조정된다.

본 발명의 다른 측면에 따라서, 이온 빔과 같은 대전된 입자 빔을 제어하기 위한 방법이 제공된다. 이 방법은 대전된 입자 빔을 발생시키기 위한 단계와, 대전된 입자 빔의 대향된 부분상에 스캔 전극을 위치시키는 단계와, 대전된 입자 빔에 인접하여 스캔 전극의 하류방향으로 배치된 포스트스캔 전극을 위치시키는 단계를 포함한다. 포스트스캔 전극에는 포스트스캔 전압이 인가된다. 제1 방향으로 대전된 입자 빔을 스캐닝하기 위한 스캔 전압이 스캔 전극에 인가된다. 스캔 전압들은 네거티브 DC 전압 오프셋들을 가지므로 대전된 입자 빔이 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 포커싱된다.

본 발명을 보다 잘 이해하기 위해, 첨부하는 도면에 참조 번호를 넣었으며, 이 첨부 도면의 내용은 본 명세서에 참고로 포함되어 있다.

도 1은 본 발명에 따른 이온 주입기의 간단한 블럭도.

도 2는 본 발명에 따른 이온 빔을 스캐닝하고 포커싱하기 위한 장치의 예에서의 간략한 블럭도로, 빔라인의 상면도를 나타내는 도.

도 3은 도 2의 스캔 플레이트들과 포스트스캔 전극에 인가된 전압의 예를 도시한 그래프도.

도 4는 도 2의 장치를 스캐닝하고 포커싱하는 부분 일면도.

도 5는 이온 빔 방향을 따라 관찰된 포스트스캔 전극을 도시한 도.

도 6은 이온 빔 방향을 따라 관찰된 스캔 플레이트들의 단면도.

도 7은 스캔 플레이트들상의 상이한 전압 오프셋에 대하여, 300 밀리미터 웨이퍼상에서의 방사 위치의 함수로서 측정된 이온 빔 전류의 그래프도.

본 발명에서 포함하는 이온 주입기 예의 간단한 블럭도가 도 1에 도시된다. 이온 빔 발생기(10)는 필요한 종류의 이온 빔을 발생시키고, 그 이온 빔내의 이온들을 필요한 에너지로 가속하고, 이온 빔의 질량/에너지 분해를 행하여서, 에너지 및 매스 오염물질을 제거하여, 낮은 레벨의 에너지 및 매스 오염물질을 갖는 충전된 이온 빔(12)을 공급한다. 예를 들어, 스캐너(20)와 각도 교정자(24)를 포함할 수 있는 스캐닝 시스템(16)은, 스캐닝된 이온 빔(30)을 생성하기 위해 이온 빔(12)을 편향시킨다. 종단국(end station)(32)은 스캐닝된 이온 빔(30)의 경로에, 반도체 웨이퍼(34) 또는 다른 제품 소재(workpiece)를 제공하여서, 필요한 종류의 이온들이 반도체 웨이퍼(34)로 주입된다. 이온 주입기는 당업자에게 잘 알려진 추가적인 구성 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 종단국(32)은 통상, 웨이퍼들을 이온 주입기쪽으로 도입하고 주입후의 웨이퍼를 제거하기 위한 자동화된 웨이퍼 조정 장비, 주입량 측정 시스템, 전자 유출 총 등을 포함한다. 이온 빔에 의해 가로놓여진 전체 경로는 이온 주입 동안 진공 상태로 되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.

스캐닝 시스템(16)의 실시예의 간략화한 블럭도가 도 2에 도시된다. 스캐닝 시스템에 대한 상세한 설명은 도 4 내지 도 6에 도시되어 있다. 스캐너(20)는 이온 빔(12)에 대향하는 부분에 위치된 스캔 플레이트(40 및 42) 형태의 스캔 전극을 포함한다. 포스트스캔 전극(48)은 스캔 플레이트(40, 42)의 하류 방향에 위치하고, 프리스캔(prescan) 억제 전극(50)은 스캔 플레이트들(40 및 42)의 상류방향에 위치될 수 있다. 포스트스캔 전극(48)은 억제(suppression) 전극으로서 사용될 수 있어서, 본 발명에서는 억제 전극(48)으로서 불리어진다. 그러나, 전극(48)이 억제 전극으로서 기능하도록 요구되지는 않는다는 것을 이해해야 할 것이다. 본 발명에 사용된 바와 같이, "상류방향" 및 "하류방향"이라는 용어는 이온 빔 전달 방향을 기준하여 불리어진다. 따라서, 억제 전극(48)은 스캔 플레이트들(40 및 42)과 각도 교정자(24)와의 사이에 위치되고, 억제 전극(50)은 스캔 플레이트들(40 및 42)과 이온 빔 발생기(10)와의 사이에 위치된다.

바람직한 실시예에서, 스캔 플레이트들(40 및 42)은 평행 상류방향 플레이트 부분(40a 및 42a)과, 분기하는 하류방향 플레이트 부분(40b 및 42b)을 포함한다. X, Y, 및 Z 기준 방향이 도 2 및 도 4 내지 도 6에 도시된다. 바람직한 실시예에서, 스캔 플레이트들(40 및 42)은 이온 빔(12)을 X 방향에 평행한 평면으로, 즉 수평하게 스캐닝하기 위해 Y 방향에 평행하는 즉, 수직으로 배치된다. 스캔 플레이트들은 이온 빔(12)을 스캐닝하기에 적당한 전계를 제공하도록 형상화되며 공간을 두어 떨어져서 위치될 수 있다. 이온 빔의 팬-형상화된 빔 엔벨롭(envelope)(44)은 이온 빔이 스캔 플레이트들(40 및 42)을 통과할 때, X 방향으로의 폭을 증가시킨다. 바람직하게는, 스캔 플레이트들(40 및 42)은 빔 엔벨롭(44)으로부터 비교적 일정한 간격을 유지하도록 형상화된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 스캔 플레이트(40)는 스캔 플레이트(40)의 상부 엣지와 하부 엣지로부터 이온 빔(12)의 내부쪽으로 신장하는 플랜지들(flange)(40c 및 40d)을 포함할 수 있다. 유사하게, 스캔 플레이트(42)는 스캔 플레이트(42)의 상부 엣지와 하부 엣지로부터 이온 빔(12)쪽으로 신장하는 플랜지들(42c 및 42d)을 포함할 수 있다. 플랜지들(40c, 40d, 42c, 및 42d)은 스캔 플레이트들(40 및 42) 사이 영역의 상부 엣지와 하부 엣지에서, 보다 균일한 전계를 생성한다.

스캔 플레이트(40)는 스캔 증폭기(60)에 연결되고, 스캔 플레이트(42)는 스캔 증폭기(62)에 연결된다. 스캔 증폭기(60 및 62)는 스캔 발생기(64)로부터 동기된(phased) 스캔 전압을 수신한다. 스캔 발생기(64)는 시스템 제어기(68)에 의해 제어되고, 시스템 제어기는 마이크로컴퓨터를 포함할 수 있다. 시스템 제어기(68)는 스캔 발생기(64)에, 필요한 스캔 전압의 디지털 작도(description)를 제공할 수 있다.

이온 빔 전달을 따라 관찰되는 바와 같이, 포스트스캔 억제 전극(48)의 실시예가 도 5에 도시된다. 전극(48)은 이온 빔(12)의 통로용으로 사각형의 개구(80)를 갖는 전도성 소자를 포함할 수 있다. 개구(80)의 크기는 이온 빔(12)에 의한 스퍼터링을 최소화하는 데 충분한 빔 엔벨롭(44)에 대한 간격(clearance)을 제공하도록 선택되어서, 스캐너(20)의 하류방향으로의 이온 빔(12)으로부터 스캔 플레이트들(40 및 42)쪽으로의 전자의 이동을 제어할 수 있다. 바람직하게는, 개구(80)는 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 나이프 엣지(knife edge)(82)로 정의되어서, 스퍼너링 및 웨이퍼 불순물을 최소화할 수 있다. 도 5에 잘 나타난 바와 같이, 포스트스캔 억제 전극(48)은 Y 방향의 이온 빔(12) 위의 상부 전극부(84)와, Y 방향의 이온 빔(12) 아래의 하부 전극부(86)를 포함한다. 포스트스캔 억제 전극(48)은 포스트스캔 억제 전압 발생기(70)에 연결될 수 있다.

프리스캔 억제 전극(50)은 이온 빔(12)의 통로용으로 개구(90)를 갖는 전도성 소자를 포함할 수 있다. 이온 빔(12)이 빔라인의 이 점에서 스캐닝되지 않기 때문에, 개구(90)는 스퍼터링 및 웨이퍼 오염을 최소화하도록 나이프 엣지에 의해 규정될 수 있다. 개구(90)의 크기는 스퍼터링을 최소화하는 데 충분한 한편 스캐너(20)의 이온 빔(12)의 상류방향 부분으로부터 스캔 플레이트들(40 및 42)쪽으로의 전자의 이동을 제어하는 이온 빔(12)에 대한 간격을 제공하도록 선택된다. 전극(50)은 프리스캔 억제 전압 발생기(92)에 연결된다.

각도 교정자(24)는 빔 엔벨롭(44)내의 이온의 궤도를 벤딩(bending)하기 위한 자성 쌍극자를 포함하여, 평행 궤도를 갖는 스캐닝된 빔(30)을 생성할 수 있다. 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 각도 교정자(24)는 빔 엔벨롭(44)의 상부에 위치된 상부 자성 극편(100)과, 빔 엔벨롭(44)의 하부에 위치된 하부 자성 극편(102)을 포함할 수 있다. 극편들(100 및 102)은 이온 빔 궤도들을 벤딩하도록 형상화되어서, 평행 궤도들을 갖는 스캐닝된 이온 빔(30)을 생성할 수 있다. 극편들(100 및 102)은 전자석(도시되지 않음)에 의해 충전된다. 자성 쌍극자를 이용한 각도 교정자의 설계 및 구조는 당업자에게 공지되어 있으며, 본 발명의 범위외의 사항이다. 이온 빔(12)은 극편들(100 및 102) 사이의 갭(104)을 통과한다. 이 갭(104)은 예를 들어, 대략 60 밀리미터의 수직 크기(g)를 가질 수 있다.

스캔 플레이트들(40 및 42)과, 억제 전극들(48 및 50)에 인가된 전압이 도 3에 설명되어 있으며, 킬로볼트(kV)의 전압이 시간의 함수로서 그래프화되어 있다. 스캔 전압들(150 및 152)은 스캔 증폭기(60 및 62)에 의해 스캔 플레이트들(40 및 42)에 각각 출력된다. 스캔 전압들(150 및 152) 각각은 AC 성분과 DC 성분을 포함한다. 도 3의 예에서, 스캔 전압들(150 및 152)은 1 킬로볼트의 피크 진폭을 갖는 AC 톱니형 스캔 파형을 포함한다. AC 스캔 파형은 바람직하게는, 180도로 위상이 다르며, 대략 1 kHz의 주파수를 가질 수 있다. AC 스캔 파형은, X 방향으로 이온 빔(12)을 스캔하는 스캔 플레이트들(40 및 42) 사이에서 AC 전계를 생성한다.

본 발명의 특성에 따라서, 스캔 전압(150 및 152)은 네거티브 DC 전압 오프셋(154)을 가진다. DC 전압 오프셋은 각 스캔 파형의 평균 값이며, 바람직하게는 같다. 따라서, 스캔 플레이트들(40 및 42)에 인가된 총 스캔 전압들은 DC 전압 오프셋과 AC 스캔 파형과의 합이다. 도 3의 예에서, 스캔 전압들(150 및 152)은 -4kV의 네거티브 DC 전압 오프셋을 갖는다. 억제 전극들(48 및 50)은 통상, -1kV의 네거티브 DC 바이어스 전압(156)을 가질 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 스캔 플레이트들(40 및 42)로의 네거티브 DC 전압 오프셋의 인가에 의해 Y 방향으로 이온 빔(12)을 포커싱하는 DC 전계가 생성된다는 사실이 발견되었다. 바람직하게는, 스캔 전압(150 및 152)의 DC 전압 오프셋(154)이, 포스트스캔 억제 전극(48)에 인가된 바이어스 전압(156)보다 더 네거티브이다. 주어진 이온 빔 종류와 에너지에 대해, 포커싱량은 포스트스캔 억제 전극(48)상의 바이어스 전압과, 스캔 플레이트들(40 및 42)상의 DC 전압 오프셋에 따라 변화한다. 그 결과, 이온 빔은 이러한 포커싱이 없을 때보다 각도 교정자(24)의 극편 방향에서 더 작은 치수(dimension)를 갖는다. 빔 포커싱이 없을 때, 이온 빔(12)은 스캐닝 시스템을 통과할 때, 확장하고 분기하며, 일부의 이온 빔은 극편들(100 및 102)과 부딪치는 경향이 있다. 포커싱에 의해, 각도 교정자(24)를 통과하는 이온 빔(12)의 전달이 증가하고, 웨이퍼(34)에 전달된 이온 빔 전류가 증가한다. 웨이퍼(34)로 전달된 이온 빔 전류가 증가하기 때문에, 주입 시간이 감소된다. 또한, 극편들(100 및 102)의 스퍼터링에 의해 야기된 웨이퍼(34)의 오염이 감소된다.

따라서, 스캔 플레이트들(40 및 42)과 전극(48)은 X 방향으로의 빔 스캐닝과 Y 방향으로의 빔 포커싱의 결합된 기능을 행한다. 이들 기능들은 스캐닝 혼자만을 위해 이전에 사용된 성분들과 함께 행해지며, 추가 전극 또는 전원 없이 행해진다.

스캔 플레이트들(40 및 42)에 인가된 스캔 전압과, 억제 전극(48)에 인가된 바이어스 전압은, 주입되는 이온의 종류와 에너지에 따라 변화한다. 스캔 플레이트들(40 및 42)에 인가된 DC 전압은 바람직하게는, 억제 전극(48)에 인가된 바이어스 전압보다 더 네거티브이다. 억제 전극(48)에 인가된 전압은 0 내지 -3kV의 범위에 있을 수 있으며, 통상, 대략 -1kV이다. 전극(48)은 어떤 응용 방법에 있어서는 접지될 수 있다. 스캔 플레이트들(40 및 42)에 인가된 DC 전압 오프셋은 대략 0 내지 -20 kV의 범위에 있을 수 있다. 통상, DC 전압 오프셋은 대략 -2kV 내지 - 10 kV의 범위에 있으며, 바람직하게는 억제 전극(48)에 인가된 바이어스 전압과 대략 1 kV 내지 10kV 만큼 다르다. 이들 값들은 단지 예시일 뿐, 본 발명의 범위를 한정해서는 안됨을 이해해야할 것이다.

스캔 플레이트들(40 및 42)에 인가된 AC 스캔 파형들은 상이한 진폭, 주파수, 및 파형을 가질 수 있다. 톱니형 스캔 파형이 통상 사용됨에도, 파형은 통상 웨이퍼에 인가된 이온 주입량의 균일성을 조정하도록 변형된다. AC 스캔 파형의 진폭은 이온 종류와 에너지에 따라 변화한다. 예시적으로, 5 keV 보론 이온 빔에 대하여, 2kV 피크-피크 AC 스캔 파형 및 -2kV DC 전압 오프셋이 사용될 수 있다. 이 예에서, 억제 전극(48)은 -1kV로 바이어싱된다.

본 발명에 따른 스캐너의 예에서, 스캔 플레이트들(40 및 42)은 Z 방향으로 135 밀리미터(mm)의 전체 길이 a(도 2)를 가지며, 평행 플레이트 부분(40a 및 42a)은 36 밀리미터의 스페이싱(spacing) b 및 35 밀리미터의 Z 방향으로의 길이를 가지며, 분기하는 플레이트 부분(40b 및 42b)은 10도의 각도로 Z 방향으로부터 분기하고, 스캔 플레이트들(40 및 42)은 Y 방향으로 140 밀리미터의 높이 d(도 5)를 갖는다. 포스트스캔 억제 전극(48)내의 개구(80)는 127 밀리미터의 폭 w와 60 밀리미터의 높이 h를 갖는다. 억제 전극(48)은 Z 방향을 따라 대략 10 밀리미터만큼 스캔 플레이트들(40 및 42)과의 공간을 둔다. 상술된 범위에서의 전압은 X 방향으로 이온 빔(12)의 스캐닝과, Y 방향으로 이온 빔(12)의 포커싱을 생성한다.

스캔 플레이트들(40 및 42)에 인가된 DC 전압 오프셋은 스캐닝된 빔(30)내의 빔 궤도의 평행성에 영향을 미친다. 그러나, 빔 평행은 0.7도의 스펙내로 유지된 다. 따라서, 스캔 플레이트들(40 및 42)에 인가된 DC 전압 오프셋의 조정은, 스캐닝된 빔(30)내의 궤도의 평행성에 대한 조정을 작게 하도록 사용될 수 있다.

표 1은 5keV 보론에 대하여, 빔 전류와 평행도에 대한 DC 전압 오프셋 영향을 도시한다. 억제 전극(48)은 -1kV의 전압으로 유지되었다. 네거티브 평행 각도는 약간 수렴하는 빔을 가리키는 한편, 포지티브 각도는 약간 분기하는 빔을 가리킨다. (1) 가장 평행하고 가장 큰 빔 전류는 약간 상이한 값의 DC 전압 오프셋에서 얻어지며, (2) 빔 평행도는 넓은 범위의 DC 전압 오프셋에 대하여 0.7도의 스펙내에서 유지된다는 것을 주지하는 것이 중요하다.

5 keV의 보론에 대하여 평행도와, 빔 전류에 대한 오프셋의 영향

오프셋(kV)	평행도(deg)	300mm 전류( )
0.0	0.33	98
-0.5	0.14	104
-1.0	0.02	140
-1.5	0.03	206
-2.0	-0.14	246

도 7은 낮은 에너지의 빔 전류, 구체적으로 20 keV의 인(phosphorus)에 대한 DC 전압 오프셋의 영향을 도시한다. 패러데이 프로파일러(Faraday profiler)에 의해 암페어로 측정된 전류가 300 밀리미터 웨이퍼상의 방사 위치의 함수로서 그래프화된다. DC 전압 오프셋으로서 0kV, -2kV, 및 -3kV를 사용하여 균일성이 3번 셋업되었다. 억제 전극(48)은 -1kV의 전압에서 유지되었다. 3번의 셋업에 대한 통합된 빔 전류는 0kV 오프셋에서 0.81 밀리암페어, -2kV에서 1.25 밀리암페어, 및 -3kV 오프셋에서 1.50 밀리암페어였다.

본 발명의 바람직한 실시예에서 현재 고려되는 것이 도시되었고 설명되었으나, 당업자라면 첨부된 청구항에 의해 정의된 본 발명의 범위와 동떨어지지 않는 한, 본 발명에 다양한 변화와 수정을 행할 수 있음을 명백히 알 수 있을 것이다.

Claims (27)

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15. 대전된 입자 빔을 제어하기 위한 방법에 있어서,

    대전된 입자 빔을 발생시키는 단계와,

    상기 대전된 입자 빔의 대향하는 부분상에 스캔 전극들을 위치시키는 단계와,

    상기 대전된 입자 빔에 인접하여 상기 스캔 전극의 하류방향에 포스트스캔 전극을 위치시키는 단계와,

    상기 포스트스캔 전극에 포스트스캔 전압을 인가하는 단계와,

    상기 스캔 전극들에 상기 대전된 입자 빔을 제1 방향으로 스캐닝하기 위한 네거티브 DC 전압 오프셋을 갖는 스캔 전압을 인가하는 단계를 포함하고, 상기 대전된 입자 빔은 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 포커싱되는 대전된 입자 빔 제어 방법.
16. 제15항에 있어서, 상기 대전된 입자 빔의 에너지와 종류에 기초하여, 상기 스캔 전압의 상기 DC 전압 오프셋을 조정하는 단계를 더 포함하는 대전된 입자 빔 제어 방법.
17. 제15항에 있어서, 상기 스캔 전압을 인가하는 단계는, 상기 대전된 입자 빔을 상기 제1 방향으로 스캐닝하기 위한 톱니형 스캔 파형을 갖는 전압을 인가하는 단계를 더 포함하고, 상기 톱니형 스캔 파형들은 네거티브 DC 전압 오프셋을 갖는 대전된 입자 빔 제어 방법.
18. 제15항에 있어서, 상기 스캔 전압을 인가하는 단계는, 동기된 스캔 전압들을 발생시키는 단계와, 상기 동기된 스캔 전압들을 증폭하는 단계와, 상기 증폭된 스캔 전압들을 상기 스캔 전극에 인가하는 단계를 포함하는 대전된 입자 빔 제어 방법.
19. 제15항에 있어서, 스캐닝된 상기 대전된 입자 빔을 실질적으로 평행한 궤도들로 변환하는 단계와, 상기 스캔 전압의 상기 DC 전압 오프셋들을 조정하는 단계를 더 포함하고, 상기 궤도들의 평행도가 조정되는 대전된 입자 빔 제어 방법.
20. 제15항에 있어서, 상기 스캔 전압을 인가하는 단계는, 상기 포스트스캔 전압보다 더 네거티브인 DC 전압 오프셋을 인가하는 단계를 포함하는 대전된 입자 빔 제어 방법.
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