KR100863084B1 - 이온 주입 시스템에서 이온 가속 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

이온 주입 시스템에서 이온을 가속하는 방법 및 장치가 개시되어 있다. 이온 가속기는 가변 주파수 전력원에 의해 활성화되는 다수의 활성가능한 전극을 포함하여, 이온 소스로부터의 이온을 가속시킨다. 이 가변 주파수 전력원은, 이온 주입 가속기의 비용 및 크기를 감소시키면서, 이온 가속기가 광범위의 이온 종을 소망의 에너지 레벨로 가속하도록 하여 소재상으로 주입시킨다.
이온 가속기, 이온 집군기, 활성가능한 전극, 가변 주파수 전력원, 가변 주파수 공진기

Description

이온 주입 시스템에서 이온 가속 방법 및 장치{ION ACCELARATION METHOD AND APPARATUS IN AN ION IMPLANTATION SYSTEM}
본 발명은 일반적으로, 이온 주입 시스템에 관한 것이며, 특히 이온 주입 시스템에서 개선된 이온 가속을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조시에, 불순물로 반도체를 도핑하는데 이온 주입이 사용된다. 고 에너지(HE) 이온 주입기는 미국 특허 제 4,667,111호(이 특허원은 본 발명의 양수인에게 양도되었고, 이 특허의 전체 내용이 본원에 참조되어 있다)에 서술되어 있다. HE 이온 주입기는 예를 들어, 리트로그레이드 웰(retrograde wells)을 생성시 기판내로 깊게 주입하기 위하여 사용된다. 이와 같은 주입기는 통상적으로, 적어도 300keV 및 700keV 간의 에너지에서 주입을 수행한다. 어떤 HE 이온 주입기는 최대 5MeV 에너지 레벨에서 이온 빔을 제공할 수 있다.
도1을 참조하면, 고 에너지 이온 주입기(10)의 한가지 구현방식이 도시되어 있는데, 상기 이온 주입기는 터미널(12), 빔라인 어셈블리(14), 및 엔드 스테이션(end station)(16)을 포함한다. 이 터미널(12)은 고 전압 전력 공급원(22)에 의해 전력을 공급받는 이온 소스(20)를 포함한다. 이 이온 소스(20)는 빔라인 어셈블리(14)에 제공되는 이온 빔(240을 발생시킨다. 그리고 나서, 이온 빔(24)은 엔드 스테이션(16) 내의 목표 웨이퍼(30)로 지향된다. 이온 빔(24)은 질량 분석 자석(26) 및 무선 주파수(RF) 선형 가속기(linac)(28)를 포함하는 빔라인 어셈블리(14)에 의해 조절된다. 이 질량 분석 자석(26)은 적절한 전하-대-질량 비의 이온 만을 선형 가속기(28)로 통과시킨다.
선형 가속기(28)는 일련의 가속 스테이지 또는 모듈(28a-28n)을 포함하는데, 이들 모듈 각각은, 앞의 모듈로부터 도달되는 에너지를 넘어 이온을 더욱 가속시킨다. 도1의 구현방식의 가속기 모듈(28a-28n) 각각은 전용의 고정 주파수 RF 증폭기 및 공진기 회로(도시되지 않음)에 의해 활성화된다. 고 에너지 이온 주입기(10)에서 선형 가속기 모듈(28a-28n) 각각은 RF 증폭기, 공진기 및 활성가능한 전극을 포함하는데, 상기 공진기는 고정 주파수에서 동작하여 상기 빔(24)의 이온을 전하 상태(charge state) 당 백만 볼트 이상으로 활성화시킨다.
도1의 가속기(28)는 인접한 가속기 모듈(28a-28n)간의 상대 위상동기를 통해서 각종 이온 종(ion species)을 효율적으로 가속시키도록 적응될 수 있다. 그러나, 전체 가속기(28)를 통해서 적절하게 이온을 가속시키기 위해선, 각 가속기 모듈(28a-28n)에서의 조정이 주의깊게 행해져야 한다. 따라서, 특정 가속 에너지 및 특정 이온 종을 위한 이와 같은 다변하는 가속기 시스템(28)을 동조시키기 위해선, 복잡한 제어 및/또는 시행 착오적인 방법이 통상적으로 사용된다. 게다가, 각각의 가속 스테이지(28a-28n)와 관계하는 다수의 고정-주파수 증폭기를 제공하는 것은 비용이 많이 들고, 이와같이 전용의 증폭기 및 이와 관련된 공진기 회로는 종래의 이온 주입 시스템에서 상당량의 공간을 차지한다. 따라서, 비용을 저렴하게 하고 이온 주입 시스템을 간단화하는 개선된 이온 가속 장치 및 방법에 대한 필요성이 여전히 존재한다.
본 발명은 종래 가속기에서 발견된 문제점 및 단점을 감소시키거나 극복하는, 이온 주입 시스템에 사용하기 위한 이온 가속기뿐만 아니라 이와 같은 시스템에서 이온을 가속시키는 방법에 관한 것이다. 특히, 가변 주파수 전력원 또는 증폭기에 의해 활성화되는 다수의 활성가능한 전극을 포함하여 이온 소스로부터의 이온을 가속시키는 이온 가속기가 제공된다. 가변 주파수 전력원을 사용하여, 이온 가속기가 소망의 에너지 레벨로 광범위의 이온 종을 가속시켜 소재상으로 주입시킨다. 단일 전력원은 종래의 가속기와 비교하여, 이온 가속기의 비용 및 복잡성 및 이와 관련된 제어를 감소시키고, 부가적으로 이온 가속기의 크기를 감소시킨다. 본 발명은 또한, 이온 주입 시스템에서 이온을 가속시키는 방법을 포함하는데, 이는 종래의 방법에 비해서 성능 및 비용면에서 이점을 성취하기 위하여 사용될 수 있다.
본 발명의 한 가지 양상은 이온 주입 시스템 내의 경로를 따라서 이동하는 이온을 가속시키는 이온 가속기를 제공하는 것이다. 이 가속기는 하나 이상의 가속 스테이지를 포함하는데, 각 스테이지는 하나 이상의 활성가능한 전극 및 가변 주파수 RF 시스템(가령, 가변 주파수 전력원 및 이와 관련된 가변 주파수 공진기)을 포함한다. 가속기 스테이지 또는 스테이지들은 활성가능한 전극간에 인터리빙된 일정 전위(예를 들어, 접지된) 전극을 포함할 수 있는데, 여기서 RF 시스템은 서로에 대 해 동위상으로 모든 활성가능한 전극을 활성화시킨다. 대안적으로, 교류 활성가능한 전극이 제1 RF 시스템 터미널에 접속될 수 있으며, 그외 나머지 전극은 예를 들어, 인접 활성가능한 전극이 180°이위상으로 활성화되도록 제2 터미널에 접속될 수 있다.
이 가속기는 또한, 초기 가속 스테이지의 업스트림에 위치된 가변 주파수 집군기 스테이지(variable frequency buncher stage)를 포함하여, 집군된 이온(bunched ions)을 제공한다. 이와 같은 구현 방식의 신뢰성은 본 발명에 따라서 개선될 수 있는데, 그 이유는 단지 2개의 RF 시스템 (예를 들어, 가속 스테이지용 고 전력 RF 시스템 및 집군기 스테이지용 저 전력 RF 시스템)만이 필요로되기 때문이다. 게다가, 감소된 수의 독립적인 RF 시스템(예를 들어, 전력원 및 공진기)은 관련된 제어 시스템을 간단화하고, 이온 주입 시스템을 동조시키는데 요구되는 시간 및 노력을 감소시킨다. 다수의 가속 스테이지가 사용되거나, 집군기 스테이지가 제공되는 경우, 이 스테이지는 동일한 주파수에서 동작가능하거나, 한 스테이지는 또 다른 스테이지의 고조파 주파수에서 동작될 수 있다. 게다가, 다수 스테이지간의 및/또는 가속 스테이지 및 집군기 스테이지 간의 상대적인 위상동기(phasing)는 고정 관계로 제어되거나 조정될 수 있다.
단일의 가변 주파수 전력원이 일련의 활성가능한 전극을 활성화시키는데 사용되기 때문에, 이 시스템은 활성가능한 전극마다 RF 시스템을 갖춘 종래의 이온 가속기와 비교하여 비용 및 크기면에서 크게 감소된다. 게다가, 본 발명은 특히, 이온 주입 시스템이 서로 다른 에너지 레벨에서 서로 다른 이온 종을 주입하는데 사용되는 경우, 동조 및 제어를 보다 더 용이하게 하는 가속기를 제공한다. 따라서, 시스템 복잡성은 관련 제어의 복잡성과 더불어 감소됨으로써, 감소된 셋업(setup) 및/또는 동조 시간을 성취한다. 게다가, 종래 시스템의 성능이 (예를 들어, 각각의 공진기 및 고정 주파수 증폭기를 동조시키는데 수반되는 복잡성으로 인해) 광범위의 이온 종 및 에너지 레벨을 지원하는데 제한 받는 경우, 본 발명은 거의 시스템이 변화하지 않는 가속기를 제공하여, 광범위의 이온 종 및 에너지 레벨을 지원하도록 적응될 수 있다.
게다가, 가변 주파수 전력원은 통상적으로 사용되는 이온 종 및 가속 에너지 레벨을 지원하는데 적합한 주파수 범위 내에서 활성가능한 전극에 RF 에너지를 제공하도록 조정될 수 있다. 예를 들어, 전력원은 소정 주파수의 약 1 내지 10 배(가령, 약 4MHz 내지 약 40MHz)의 범위에서 조정될 수 있다. 본 발명은 소정 가속 스테이지에서 임의 수의 이와 같은 활성가능한 전극을 포함한다. 따라서, 본 발명은 기존의 고 에너지 이온 주입 시스템 및 선형 가속기에 비해 비용 및 공간을 크게 절약시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상은 가변 주파수 전력원으로 활성화되는 하나 이상의 활성가능한 전극을 갖는 상술된 바와 같은 이온 가속기 뿐만 아니라 상기 가속기로 이온 빔을 제공하는 이온 소스, 가속된 이온이 소재에 충돌하도록 소재의 위치를 지정하는 엔드 스테이션 및, 상기 가속기 및/또는 이외 다른 시스템 요소를 제어하도록 동작하는 제어기를 포함하는 이온 주입 시스템을 제공한다. 상기 이온 주입 시스템은 초기 가속 스테이지의 업스트림에 위치된 전용의 이온 집군기를 더 포함 할 수 있다. 본 발명의 또한 다른 양상은 이온 주입 시스템에서 이온을 가속하는 방법을 포함한다. 이 방법은 경로를 따라서 연속하여 서로로부터 이격된 다수의 활성가능한 전극을 제공하는 단계 및 제어된 주파수 및 진폭의 교류 전위를 가변 주파수 RF 전력원을 사용하여 다수의 활성가능한 전극에 인가하여 상기 경로를 따라서 교류 전계를 생성시킴으로써, 이온이 상기 경로를 따라서 가속되도록 하는 단계를 포함한다.
상기 및 이와 관련된 목적을 성취하기 위하여, 본 발명은 이하에 충분히 서술되고, 특히 청구범위에서 나타낸 특징을 포함한다. 이하의 설명 및 첨부된 도면은 본 발명의 양상 및 구현방식을 상세하게 기술한다. 그러나, 이들은 본 발명의 원리가 사용될 수 있는 각종 방식 들중 몇가지만을 나타낸 것이다. 본 발명의 다른 목적, 장점 및 신규한 특징은 도면과 관련하여 고려된 본 발명에 대한 이하의 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다.
도1은 이온 가속기를 갖는 고 에너지 이온 주입기를 나타내는 개요적인 블록도.
도2는 전용의 고정 주파수 RF 증폭기를 갖는 종래의 이온 가속기 모듈을 도시한 블록도.
도3은 단일의 전극 가속 스테이지를 갖는 이온 가속기의 부분을 도시한 사시도.
도4는 여러개의 단일 전극, 이중 갭(double gap), 다수의 전용의 고정 주파 수 RF 증폭기를 갖는 도3의 이온 가속기의 또 다른 부분을 도시한 사시도.
도5는 다수의 전용의 고정 주파수 RF 증폭기를 갖는 다수의 갭 가속기, 다수의 전극을 갖는 전형적인 이온 가속기의 부분을 도시한 사시도.
도6은 본 발명의 양상에 따라서 다수의 활성가능한 전극 및 가변 주파수 전력원을 갖는 전형적인 이온 가속기 부분을 도시한 사시도.
도7은 본 발명의 양상에 따라서 가변 주파수 전력원과 함께 사용하기 위한 다수의 활성가능한 전극을 갖는 또 다른 전형적인 이온 가속기의 측단면도.
도8A는 본 발명에 따라서 각종 이온 종에 대한 전형적인 전압 및 주파수 동작 곡선을 도시한 도면.
도8B는 본 발명에 따라서 각종 이온 종에 대한 전형적인 전력 및 주파수 동작 곡선을 도시한 도면.
도9A는 전형적인 가변 주파수 동축 공진기를 지닌 이온 가속기의 측단면도.
도9B는 도9A의 이온 가속기 및 공진기 단면의 정면도.
도10은 본 발명의 또 다른 양상에 따라서 다수의 활성가능한 전극 및 가변 주파수 전력원을 갖는 전형적인 이온 가속기를 포함하는 이온 주입 시스템의 개요도.
도11은 전형적인 이중 스테이지 이온 가속기를 포함하는 또 다른 이온 주입 시스템의 개요도로서, 상기 각 스테이지는 본 발명의 또 다른 양상에 따라서 다수의 활성가능한 전극 및 가변 주파수 전력원을 포함하는 것을 도시한 도면.
도12는 본 발명의 또 다른 양상에 따라서 다수의 활성가능한 전극 및 가변 주파수 전력원을 갖는 전형적인 이온 가속기뿐만 아니라 이온 집군기를 갖는 또 다른 이온 주입 시스템의 개요도.
도13은 본 발명의 또 다른 양상에 따라서 이온 주입 시스템에서 이온을 가속하는 전형적인 방법을 도시한 순서도.
도14는 본 발명의 또 다른 양상에 따라서 서로와 위상 관계된 가변 주파수 RF 시스템에 의해 활성화되는 제1 및 제2 활성가능한 전극을 갖는 전형적인 이온 가속기를 포함하는 이온 주입 시스템의 개요도.
본 발명이 지금부터 도면을 참조하여 서술되는데, 상기 도면에서 유사 소자에는 유사한 참조 번호가 병기되어 있다. 본 발명은 이온 주입 시스템에서 이온을 가속하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다. 이온 가속기는 선택적으로 가변하는 주파수 RF 시스템에 의해 활성화되는 다수의 활성가능한 전극을 포함하여 이온 소스로부터 이온을 가속시킨다. 예시된 구현 방식의 RF 시스템은 가변 주파수 RF 전력원 및 이와 관련된 가변 주파수 공진기를 포함하여, 이온 가속기가 소망의 에너지 레벨로 광범위의 이온 종을 가속시켜 소재상으로 주입시킨다. 단일의 조정가능한 전력원은 종래의 가속기와 비교하여 이온 가속기의 비용 및 복잡성과 이와 관련된 제어를 감소시킬 뿐만 아니라 크기를 감소시킨다. 본 발명은 또한, 이온 주입 시스템에서 이온을 가속시키는 방법을 포함하는데, 이는 종래 방법에 비해 성능 및 비용 면에서 이점을 제공한다.
본 발명의 각종 양상을 설명하기 위하여, 지금부터, RF 전력원, 공진기 및 선형 가속기 모듈(예를 들어, 도1의 28a-28n)내의 활성가능한 전극의 종래 상호접속 관계를 간략히 설명할 것이다. 지금부터 도2를 참조하면, 종래의 공진기 회로(100)는 저항(RL) 및 커패시턴스(CS)와 병렬로 접속된 유도 코일(L)을 포함하여 도시되어 있다. 활성가능한 전극(108)은 인덕터(L)에 접속된다. 전극(108)은 2개의 접지 전극(112 및 114)간에 설치되어, 전극(108)을 활성화시켜 전극(108 및 112)간의 갭에서 교화 전계를 생성시킨다. 그 후, 교류 전계는 제어되는 방식으로 이온 빔(110)에서 입자를 가속시킨다. 커패시턴스(CS)는 활성가능한 전극(108)의 표유 커패시턴스를 나타내고, 저항(RL)은 인덕터(L) 및 커패시턴스(CS)를 포함하는 공진 회로와 관계되는 손실을 나타낸다.
커패시턴스(CS) 및 인덕터 코일(L)의 값이 선택되어, 저손실(고 Q) 공진 또는 "탱크" 회로(100)를 형성하는데, 도1에 도시된 타입의 선형 가속기 시스템의 각 가속기 모듈은 동일한 주파수에서 공진된다. 이 커패시턴스(CS)는 제한된 범위 내에서 조정가능하게 되어 전력원(116)의 고정 주파수에서 공진하도록 공진기를 동조시킴으로써, 가령 탱크 회로(100)에 대한 온도 영향을 보상한다. 무선 주파수(RF) 전력원(116)은 커패시터(CC)를 통해서 코일(L)의 고전압 단부에 용량적으로 결합되어, 어떤 고정 주파수에서 RF 에너지로 공진기 회로(100)를 활성화시킨다. 이와 같은 고정 주파수 증폭기(116)는 도1의 이온 가속기 시스템 내의 각 공진기 회로(100)와 관계된다. 상술된 바와 같이, 도1이 시스템에서 단일의 활성가능한 전극-단일의 증 폭기 구성은, 바람직한 경우, 연속적인 가속 스테이지에서의 상대 위상에 대하여 조정성능을 제공하지만, 가속 갭에서의 교류 전계의 주파수에서의 변화를 허용하지 않는다. 게다가, 단일의 활성가능한 전극-단일의 증폭기 구성은 상당한 시스템 공간, 과다한 구성요소와, 증가된 시스템과 제어 복잡성을 필연적으로 수반한다.
지금부터 도3을 참조하면, 단일의 활성가능한 전극 가속 스테이지(228a 내지 228n)(예를 들어, n은 정수)을 갖는 이온 가속기(228)의 일부분이 도시되어 있는데, 여기서 2개의 스테이지(228a 및 22b)가 도시되어 있다. DC 이온 빔(224a)은 빔 경로(226)를 따라서 가속기(228)(예를 들어, 도시되지 않은 업스트림 질량 분석 자석)에 제공된다. DC 빔(224a)은 경로(226)를 따라서 개구(232)를 갖는 입구 구멍(entrance aperture)(230)를 통과한다. 이 빔(224a)은 2개의 정전 쿼드러플 장치(electrostatic quadruple devices)(234) 및 이에 대응하는 접지된 전극(236)을 통과하는 일반적으로 원통형의 트랜스버스 프로필(cylindrical transverse profile)(도시되지 않음)로 형성되는데, 상기 접지된 전극(236) 각각은 경로(226)를 따라서 위치된 원통형의 구멍(238)을 포함한다. 가속 스테이지 또는 모듈(228n) 각각은 앞의 모듈로부터 도달되는 에너지를 넘어 빔(224)으로부터 이온을 더욱 가속시킨다.
가속 스테이지(228a)는 경로(226)를 따라서 활성가능한 전극(248)의 전후에 위치된 한쌍의 접지된 전극(246)을 포함하는데, 상기 활성가능한 전극(248)은 관계된 RF 에너지원 또는 증폭기 및 공진기(도시되지 않음)에 의해 활성가능하게 되어, 빔 경로(226)를 따라서 빔(224a) 내에서 이온을 가속시킨다. 상기 접지된 전극(246)은 일반적으로 활성가능한 전극(248)과 동일하게 이격되어, 이들 간에 일반적으로 동일한 제1 및 제2 갭 길이(250a 및 250b)를 제공한다. 유사하게, 제2 가속 스테이지(228b)는 제2 활성가능한 전극(258)의 업스트림의 경로(226)를 따라서 위치된 제1 접지된 전극(256) 및 상기 경로(226)를 따라서 활성가능한 전극(258)의 다운스크림의 제2 접지된 전극(도시되지 않음)을 포함한다.
포커싱 정전 쿼드러플(234)은 경로(226)를 따라서 연속적인 가속 스테이지간에(예를 들어, 제1 및 제2 가속 스테이지(228a 및 228b)간에)제공되어, 연속적인 가속 스테이지(228n)를 통해 이동할 때 빔(224)의 방사상 포커싱(radial focusing)을 제공할 수 있다. 가속기(228)는 가속 스테이지 또는 모듈(도시되지 않음)을 더욱 가속시킴으로써, 가속된 이온 빔(224b)을 가속기(228)에 제공되는 DC 빔(224a)의 에너지 레벨보다 높은 에너지 레벨에서 발생시킨다. 게다가, 이 결과의 가속된 빔(224b)은 가속 스테이지(228n) 및 쿼드러플(234)에 의해 빔 경로(226)을 따라서 일반적으로 원통형의 트랜스버스 프로필을 성취할 수 있다.
도4를 또한 참조하면, 여러개의 단일의 활성가능한 전극, 이중 갭, 가속 스테이지(228a 내지 228n)를 포함하는 이온 가속기(228)의 또 다른 부분의 사시도가 도시되어 있는데, 상기 가속 스테이지들 중 4개의 스테이지(예를 들어, 228a, 228b, 228c, 및 228n)가 도시되어 있고, 삽입되는 방사상 포커싱 장치는 간결성을 위하여 생략되어 있다. 제3 및 n번째 가속 스테이지(228c 및 228n)는 활성가능한 전극(268 및 278) 뿐만 아니라 접지된 전극(266 및 276) 각각을 포함한다. 단일의 활성가능한 전극, 이중 갭 가속 스테이지(228a, 228b, 228c 및 228n) 각각은 가속 된 고정 주파수 RF 증폭기(242, 252, 262 및 272) 및 RF 공진기(244, 254, 264 및 274)각각을 포함한다.
이 증폭기(242, 252, 262, 및 272)는 제어된 방식, 예를 들어 제어 시스템(280)으로부터의 제어 신호에 따라서 고정 주파수 전력을 전극(248, 258, 268 및 278)에 제공한다. 이와 관련하여, 이 제어 시스템(280)은 예를 들어, 증폭기(242, 252, 262 및 272)를 통해서 진폭 및 공진기(244, 254, 264 및 274)를 통해서 위상을 조정함으로써, 활성가능한 전극(248, 258, 268 및 278)에 공급되는 전력의 상대 위상동기 및 진폭을 제어하기 위하여 제공될 수 있다. 이 때에, 활성가능한 전극(248, 258, 268 및 278)에 인가되는 RF 에너지의 각종 진폭 및 상대 위상동기의 조정이 이온 가속기(228)가 각종 에너지 레벨에서 각종 이온 종을 가속하도록 동조되거나 적응되도록 하는 동안, 가속기(228)는 많은 수의 구성요소(이들 구성요소 대부분은 전체 동조된 시스템을 성취하기 위하여 적절하게 동조되거나 조정될 필요가 있다)를 포함한다는 것에 유의하여야 한다. 따라서, 가속기(228)가 융통성이 있는 반면, 이 융통성은 가속기(228) 및 상기 가속기(228)를 사용하는 이온 주입 시스템에 대해 비용 및 복잡성을 부가한다.
도5를 참조하면, 다수의 활성가능한 전극 이온 가속기(300)는 본 발명의 한 양상에 따라서 제공되어, 이온 주입 시스템의 크기 및 비용을 감소시킨다. 전형적인 가속기(300)는 이온 빔 경로(304)를 따라서 위치된 다수의 n개의 활성가능한 전극(302a, 302b, 302c 내지 302n)(여기서 n은 정수)을 포함한다. 일정한 전위(예를 들어, 접지된) 전극(304u, 304v, 304w, 304x, 및 304z)은 활성가능한 전극 전후에 위치되어 인접한 활성가능한 전극(302a-302n) 및 일정한 전위 전극(304u-304z)간에 일반적으로 동일한 다수의 가속 갭(306)을 생성시킨다. 이 전극(302a, 302b, 302c, 내지 302n)은 제어 시스템(320)에 따라서 고정 주파수 RF 증폭기(310) 뿐만 아니라 공진기(312)에 의해 활성화된다. 가속기(300)가 다수의 활성가능한 전극(예를 들어, 302a, 302b, 302c 내지 302n) 및 2개 이상의 가속 갭(306)을 사용함으로서 어는 정도 비용 및 크기를 감소시킬 수 있지만, 각종 이온 종 및 에너지 레벨에 대한 조정 범위는 가속기(228)의 조정 범위보다 상당히 작을 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상을 따르면, 단일의 가변 주파수 RF 시스템과 관련하여 다수의 활성가능한 전극(예를 들어, 2개 이상의 관련된 가속 갭에 의해)의 사용을 통해서 비용, 크기 및 융통성을 더욱 개선시킨다. 지금부터 도6을 참조하면, 전형적인 다수의 전극 이온 가속 스테이지(400)가 빔(402) 경로를 따라서 이동하는 이온을 가속하기 위하여 도시되어 있다. 이 가속 스테이지(400)는 경로(402)를 따라서 연속하여 서로로부터 이격된 다수의 활성가능한 전극(404a, 404b, 404c, 내지 404n)(예를 들어, n은 정수)을 포함한다.
각 인접쌍의 활성가능한 전극(404a, 404b, 404c 내지 404n) 간에 위치된 하나 이상의 일정 전위 전극(예를 들어, 전극(406j, 406k 내지 406y))와 더불어 경로(402)를 따라서 배치된 다수의 일정한 전위(예를 들어, 접지된) 전극(406i, 406j, 406k 내지 406y 및 406z)가 인접 활성가능한 전극간에 인터리빙된다. 제1 일정 전위 전극(406i)은 경로(402)를 따라서 전극(404)(예를 들어, 가속 스테이지(400)의 전극의 업스트림(404a 내지 404n) 및 입구 단부(410)간에)에 위치 되며, 제2 일정 전위 전극(406z)은 전극(404)의 다운스트림(예를 들어, 전극 (404a 내지 404n) 및 가속기 방출 단부(412)간에)에 위치된다. 일정한 전위 전극(406i 내지 406z)은 인접한 활성가능한 전극(404a 내지 404n)으로 부터 이격되어, 이들간에 일반적으로 동일한 가속 갭(420)을 정하도록 한다.
가변 주파수 RF 시스템에는 가변 주파수 공진기(432)를 통해서 활성가능한 전극(404a 내지 404n)과 전기 접속되는 가변 주파수 RF 전력원(430)이 제공됨으로써, 제어된 주파수 및 진폭의 교류 전위가 활성가능한 전극(404a 내지 404n)에 인가되어, 제어된 방식으로 가속 갭(420) 내에 교류 전계를 생성시킨다. (예를 들어, 부가 가속 스테이지와 같은 다른 이온 주입 시스템 구성요소에 대한 상대 위상동기 뿐만아니라) 갭(420) 내의 교류 전계의 주파수 및/또는 진폭이 제어 시스템(440)을 통해서 조정됨으로써, 이온이 경로(402)를 따라서 가속 스테이지(400)를 통해서 가속되도록 한다.
단일의 RF 전력원(430) 및 이와 관계된 RF 공진기(432)를 사용하면은, (예를 들어, 도5의 종래 가속기(228) 및 전형적인 가속기(300)와 비교하여) 가속 스테이지(400)의 크기 및 비용을 크게 감소시킨다. 전력원 및 공진기(430 및 432) 각각이 도5의 각 공급원(310) 및 공진기(312) 각각 보다 높은 전력 등급으로 이루어질 수 있지만, 단일의 고 전력원(430)은 통상적으로, 물리적인 크기면에서 다수의 전용(예를 들어, 보다 낮은 전력 등급) 증폭기(310) 보다 작다(예를 들어, 비용면에서 덜 든다). 이는 단일(예를 들어, 고전력 등급)의 공진기(432)에 대해서도 그러하다. 따라서, 가속 스테이지(400)의 크기 및 비용은 감소된다.
게다가, (제어 시스템(440)의 복잡성 뿐만 아니라) 가속 스테이지(400)의 복잡성은 상기 예시되고 설명된 가속기(228 및 300)의 복잡성 보다 상당히 낮게된다. 따라서, 특정한 종 또는 특정한 에너지의 이온을 가속시키는 가속 스테이지(400)를 동조하거나 최적화하는 것이 상대적으로 용이하다. 전형적인 시스템(228 및 300)에 대한 이와 같은 동조는 많은 수의 증폭기 및 공진기를 조정하는 필요로 하는 반면, 전형적인 가속 스테이지(400)와 관계되는 제어 시스템(440)을 동조하는 것은 단지 단일 전력원(430) 및 공진기(432)의 주파수 및/또는 진폭을 조정하는데 만 필요로된다는 것에 주의하여야 한다. 게다가, 제어 시스템은 또한, 필요에 따라서, 다른 시스템 구성요소(예를 들어, 다른 가속 스테이지)에 대해 전력 소스(430)로부터의 RF 전력의 위상동기를 조정할 수 있다.
게다가, 전력원(430)의 주파수 범위는 서로다른 이온 종 및 이와 관계된 에너지 레벨을 광범위하게 지원하기 위하여 제공된다. 가속 스테이지(400)의 이 조정성 또는 융통성은 종래의 이온 가속기(예를 들어, 가속기(228))의 것을 정합하거나 초과시킨다는 것이 본 발명가에 의해 발견되었다. 예를 들어, 가변 주파수 전력원(430) 및 공진기(432)를 통해서 가속 갭(420)의 전계 주파수를 조정하면은, 통상적으로 이온 주입 시스템에서 주입되는 각종 입자 종에 대한 일반적으로 일정한 가속기 효율성을 제공한다. 종래 시스템(예를 들어, 가속기(228))은, 비록 융통성이 있을 지라도, 많은 종 타입 및 에너지에 걸쳐서 이와 같은 효율성을 성취할 수 없는데, 그 이유는 이용가능한 제어 시스템의 복잡성으로 인한 제한 및 이와 같은 시스템에서 수많은 변수를 조정하는 것이 곤란하기 때문이다. 게다가, 고정 주 파수 가속기(228)의 각각의 가속기 모듈은 단지 하나의 설계 종 및 에너지에 대해서 최적화될 필요가 있고, 다른 종 및 에너지는 이와 더불어 제공되는 반면, 가속 효율성이 이들 다른 종 및/또는 에너지에 대해 보다 덜 최적화된다. 다른 한편으로, 전형적인 가속 스테이지(400)는 다수의 동작 주파수에서 공진을 위하여 제공됨으로써, 동조성(예를 들어, 상대적으로 간단한 제어를 사용하여 훨씬 더 용이하게 함) 및 예측 효율성을 보장한다. 예를 들어, 가변 주파수 전력원(430) 및 공진기(432)는 기준 주파수의 한배 및 약 10 배간의 주파수 범위에서 동작하도록 설계될 수 있다. 한 가지 구현방식으로서, 약 4MHz 및 40MHz 간의 범위는 광범위의 통상적으로 사용되는 주입 종을 지원하기 위하여 고려된다.
따라서, 다수의 활성가능한 전극(404)의 사용으로 인한 비용 및 크기 개선 이외에도, 전형적인 가속 스테이지(400)는 수많은 전력원 및 공진기의 제거와 관련하여 비용 및 크기를 더욱 개선시킨다. 게다가, 도5의 가속기(300)의 경우에서 처럼, 조정 융통성이 손실되지 않는다. 실제로, 본 발명가는, 가속 스테이지(400)는 상술된 비용, 크기, 복잡성 개선 이외에도, 종래 시스템(예를 들어, 가속기(228))보다 큰 조정 융통성을 성취할 수 있다는 것을 발견하였다.
비록 전형적인 이온 가속기(400)의 활성가능한 전극(404) 및 접지된 전극(406)이 거의 동일한 길이를 갖는 것으로서 도6에 도시되었지만, 각종 전극의 길이는 개선된 이온 가속 성능에 부합되게 설계될 수 있다. 따라서, 본 발명의 또 다른 양상을 따르면, 전극 길이는 가속 스테이지의 입구 단부로부터 방출 단부까지 증가할 수 잇다. 이 특징의 한가지 구현 방식이 도7에 도시되어 있는데, 전형적인 가속기(470)는 가속기(470)의 방출 단부에서의 방사상 포커싱 장치(476) 및 집군기 스테이지(474)간의 빔 경로(472)를 따라서 이격된 8개의 활성가능한 전극(A1, A2, A3, A4, A5, A6 및 A8)을 포함한다. 이 집군기 스테이지(474)는 관계된 가변 주파수 RF 전력원 및 공진기(도시되지 않음)에 동작적으로 접속되어, 활성가능한 전극을 활성화시켜 집군된 이온을 경로(472)를 따라서 가속 스테이지 다운스트림의 활성가능한 전극(A1, A2, A3, A4, A5, A6 및 A8)에 제공한다.
2개의 정합 쿼드러플 포커싱 장치(478A 및 478B)는 집군기 스테이지(474) 및 제1 활성가능한 전극(A1) 간에 경로(472)를 따라서 위치된다. 일정한 전위 또는 접지된 전극(G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8 및 G9)는 경로(476)를 따라서 활성가능한 전극(A1-A8)간에 인터리빙되는데, 상기 제1 접지된 전극(G1)은 제1 활성가능한 전극(A1)의 업스트림에 위치되며, 상기 최종 접지된 전극(G9)은 최종 활성가능한 전극(A8)의 다운스트림에 위치된다. 접지된 전극(G1 내지 G9)은 경로(472)를 따라서 이동하는 이온 빔의 방사상 포커싱하기 위하여, 정전 또는 자기 쿼드러플(도시되지 않음)과 같은 방사상 또는 트랜스버스 포커싱 장치를 포함하지만 이를 반드시 필요로 하는 것은 아니다.
활성가능한 전극(A1-A8) 각각은 정합 쿼드러플(478B) 및 포커싱 장치(476) 간의 빔 경로(472)에 일반적으로 평행하게 확장하는 지지 부재(479)로부터 빔 경로(472)를 방사상으로 향하여 확장된다. 지지 부재(479)는 한쌍의 수직으로 확장하는 지지 부재(480A 및 480B)를 포함하여, 활성가능하 전극(A1 내지 A8) 및 지지 부재(479)에 대한 기계적으로 지지할 뿐만 아니라 가변 주파수 RF 시스템(도시되지 않음)과 전기 접속을 제공하여, 전극(A1 내지 A8)을 활성화시킨다. 전형적인 가속기(470)가 2개의 이와 같은 수직 부재(480)를 포함하지만, 임의 수의 이와 같은 부재는 지지를 제공할 뿐만 아니라 활성가능한 전극(A1 내지 A8)간의 전압 차를 감소시키기 위하여 포함될 수 있다. 예를 들어, 지지 부재(479) 및 부재(480)를 통해서 전극(A1-A8)을 활성화시키면 지지 부재(479)를 가열시켜, 상기 지지 부재(479)의 길이를 따라서 전압 강하를 초래한다. 이 경우에, 부가적인 수직 부재(480)가 활성가능한 전극(A1-A8)이 거의 동일한 전위가 되도록 제공될 수 있다. 게다가, 이와 관련하여, 수직 부재(480) 뿐만 아니라 지지 부재(479)에는 냉각제 경로(coolant passages)가 제공되어, 이 냉각제 경로를 통해서 (예를 들어, 유체 또는 가스)가 순환되어, 그 내부에서 온도가 상승되는 것을 최소화하거나 감소시킨다.
활성가능한 전극(A1-A8) 뿐만 아니라 접지 전극(G1-G8)은 경로 또는 트리프트 관(drift tubes)을 포함하는데, 이를 통해서 이온은 빔 경로(472)를 따라서 이동한다. 가속 효율성을 개선시키기 위하여, 각종 전극(A1-A8) 및 (G1-G8)의 길이 및 이들 간의 갭의 길이는, 경로(472)를 따른 이온을 활성가능한 전극(A1-A8)에 인가되는 RF 에너지의 1/2 사이클에서 한 전극 갭의 중심으로부터 다음 갭의 중심으로 이동시키도록 설계된다. 이와 같은 이온이 빔 경로(472)를 따라서 연속적인 가속 갭에서 가속될 때, 드리프트 관의 길이 및 이 관의 중심-대-중심 간격은 입자가 갭에서 갭으로 더욱 가속될 때 적절한 위상에서 에너지의 제공을 용이하게 하기 위하여 증가될 수 있는 것이 바람직하다.
따라서, 공진기 및 고정 주파수 RF 증폭기를 갖는 가속기는 연속적인 활성가 능한 전극 간에서 위상동기 조정을 사용하여(예를 들어, 연속적인 가속 갭 내에서 전계의 상대 위상을 조정함으로써), 효율성을 개선시키는 반면에, 본 발명을 따른 가변 주파수 RF 전력원을 사용하면은, 독립적인 위상 제어를 요구함이 없이, 한 가속 갭에서 다음 갭으로 이온을 이동시킬 때 적절한 진상(phase advance)을 제공함으로써, 전체 시스템 조정을 보다 간단하게 한다. 이와 관련하여, 이온이 제1 가속갭(예를 들어, 활성가능한 전극(A) 및 접지된 전극(G))간의 갭)의 중심으로부터 제2 갭의 중심으로 이동하고 연속적인 갭을 통해 경로(472)를 따라서 이동할 때, RF 위상 변화가 180°씩 변화하도록, 어떤 속도를 지닌 이온에 대한 가속 효율성을 최대화할 것이다. 본 발명을 따른 가변 주파수 전력원은 전력 시스템의 동작 주파수 범위에 따른 광범위의 이온 종에 대한 최적의 또는 개선된 가속 효율성을 용이하게 성취하게 한다. 예를 들어, 대략 4 내지 40 MHz의 동작 범위를 갖는 RF 시스템은 고정 주파수에서 단지 위상 조정만을 행하는 종래의 고정 주파수 가속기 설계와 비교하여, 이온 종에 대한 가속 효율성을 크게 개선시킨다는 것을 발견하였다.
도7의 전형적인 가속기에서, 전형적인 활성가능한 전극(A1-A8) 뿐만 아니라 접지된 전극(G1-G8)용의 드리프트 관 길이가 도시되어 있는데, 후속하는 각 전극은 앞의 전극보다 긴 드리프트 관 길이를 갖는다. 이 전형적인 설계에서, 가속 갭(L)의 중심-대-중심 간격은 2배의 RF 주파수로 분할된 설계 입자 속도와 거의 동일하게 되어, 입자를 RF 사이클의 대략 180°에서 한 갭으로부터 다음 갭으로 이동시키는데, 여기서 설계 속도는 드리프트 관을 통해서 드리프트할 때의 입자 속도이다. 따라서, 정수 n의 드리프트 관(예를 들어, n =1, 2, ... , N)(각 드리프트 관은 피 크 RF 전위 Vrf 및 인젝터 전압(injector voltage)(Vi)(예를 들어, 이온이 가속기로 주입되는 전압)을 갖는다)을 갖는 가속기(예를 들어, 가속기(470))의 경우에, 활성가능한 전극(예를 들어, 전극 (A1-A8))의 드리프트 관 갭 대 갭 길이(Ln)는 다음 식으로 결정될 수 있다.
Ln = f-1[1/2(q/m)(Vi+(2n-1)Vrfcosφ]1/2
여기서 q는 입자 전하, m은 질량 및 Φ는 통상적으로, cosΦ가 1/2[3]1/2가 되도록 하는 +/-30°이다. 게다가, 접지 전극(예를 들어, 활성가능한 전극(A1-A8) 간에 인터리빙된 전극 (G2-G8))에 대하여, 갭 대 갭 거리(Lg)는 다음 식으로 결정될 수 있다.
Lg = f-1[1/2(q/m)(Vi+2nVrfcosφ]1/2
도7의 전형적인 가속기(470)에 대한 갭 길이 및 드리프트 관 길이가 예시되어 있는데, 이 디멘죤은 밀리미터 단위이다. 최종 빔 에너지(E)는 다음 식으로 표현될 수 있다.
E = q(Vi + 2NVrfcosΦ)
도 7의 전형적인 구현 방식에서, 주파수(fD)의 설계값, 전하 대 질량 비(q/m)D, 피크 RF 전압(VrfD) 및 주입 에너지(ViD)는, 드리프트 관 길이 및 최종 에너지가 다음 식에 따라서 결정되도록 사용될 수 있다.
Ln = fD -1[1/2(q/m)D(ViD+(2n-1)VrfDcosφ]1/2
ED=q(ViD+2NVrfDcosφ).
다른 조건하에서의 드리프트 관에 대한 최종 동작은 다음의 스케일링을 필요로 할 수 있다. 여기서 α는 1 보다 작거나 같다.
Vi = αViD;
Vrf = αVrfD;
[(q/m)α]1/2/f=[q/m)D α]1/2/fD; 및
E = αEDq/qD.
따라서, 소정 전하 대 질량 비(q/m)에 대해서, 소망의 에너지(ED)는 다음 식에 의해 제공되는 동작 주파수(fmax)에서 성취될 수 있다.
fmax = fD[(q/m)/(q/m)D]1/2.
게다가, 다음 식에 따라서 주파수를 스케일링하고 전압을 선형적으로 감소시킴으로써 보다 낮은 에너지를 얻을 수 있다.
f = α1/2fmax.
지금부터 도8A를 참조하면, 각종 이온 종(예를 들어, Sb++, P+, P++, B+ 및 P+++)에 대한 전형적인 정규화된 전압 대 주파수 플롯(482)이 도시되어 있다. 이 결과의 곡선은 소망의 B+ 종에 대하여 얻어진다. Sb++, P+, P++, B+ 및 P+++ 이온 종에 대한 정규화된 전력 대 주파수의 전형적인 플롯(483)이 도8B에 도시되어 있다.
게다가, 본 발명을 따르면, 도9A 및 도9B는 전형적인 가변 주파수 동축 공진기(486) 및 가속 스테이지(487)(예를 들어, 도7의 전형적인 가속 스테이지(470)와 유사)를 포함하여 빔 경로(488)를 따라서 이온을 가속시키는 이온 가속기 시스템(485)을 도시한다. 공진기(486)는 가변 주파수 RF 전력원(도시되지 않음)과 관계하여 사용되는 것이 바람직한데, 이로 인해 공진기는 전력원의 주파수와 실질 적으로 대응하는 광범위의 공진 주파수(예를 들어, 소정 주파수의 1배에서 10배까지)를 조정한다. 전형적인 공진기(486)에서, 분로(490)는 화살표(492) 방향으로 이동하여, 공진기를 소망의 동작 주파수로 동조시킨다. 예를 들어, 공진기(486)는 약 4-40 MHz 범위에서 제어가능한 주파수 조정을 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상을 따르면, 전형적인 가속 스테이지(400)는 도10에 도시된 바와 같이 이온 주입 시스템(410)에 포함될 수 있다. 이와 관련하여, 전형적인 제어 시스템(440)은 다른 시스템 구성요소 뿐만 아니라 가속 스테이지(400)를 제어하도록 동작할 수 있다. 이 시스템(410)은 터미널(412), 빔라인 어셈블리(414)(예를 들어, 전형적인 가속 스테이지(400)를 포함) 및 엔드 스테이션(416)를 포함한다. 이 터미널(412)은 도1의 터미널과 유사한 방식으로 동작하고, 고전압 전력 공급원(422)에 의해 전력을 공급받는 이온 소스(420)를 포함한다. 이온 소스(420)는 이온 빔(424)을 발생시키는데, 상기 이온 빔은 빔라인 어셈블리(414)에 제공된다. 그리고 나서, 상기 이온 빔(424)은 엔드 스테이션(416)에서 목표 웨이퍼(30)를 향하여 지향된다. 이온 빔(424)은 빔라인 어셈블리(414)에 의해 제어되는데, 이 어셈블리는 질량 분석 자석(426) 및 가속 스테이지(400)를 포함한다. 질량 분석 자석(426)은 단지 적절한 전하 대 질량 비의 이온만을 가속 스테이지(400)로 통과시킨다.
지금부터 도11을 참조하면, 본 발명은 또한, 이온 주입 시스템에서 2개 이상의 이와 같은 가속 스테이지를 제공하는 것을 고려한 것이다. 본 발명가는, 다수의 가변 주파수 가속기 스테이지 또는 하나의 모듈이 아니라 다수의 모듈을 사용하면 은 어떤 애플리케이션에서 RF 설계 및 제어 요구조건을 완화시킬 수 있다는 것을 인지하였다. 예를 들어, 광범위의 최종 또는 출력 이온 에너지에 걸쳐서 동작하도록 설계된 이온 주입 시스템에서, 제1 모듈만이 보다 낮은 범위의 에너지에 대해 사용되며, 하나이상의 부가적인 가속 스테이지는 보다 높은 에너지를 성취하도록 턴온된다. 따라서, 주입기는 5-45AMU 질량 범위 내에서, 예를 들어, 100keV 내지 1600keV 만으로 충전된 이온을 전달하도록 설계되는데, 100keV의 최대 주입 에너지(예를 들어, 가속기로 들어오는 이온 에너지는 본 발명에 따라서 다수의 가변 주파수 가속 스테이지를 사용하여 이루어질 수 있다. 이와같은 가속기가 단일 모듈로서 이루어질 수 있는 경우, 주파수 동조성 범위는 12 팩터인 반면에, 전극 전압 제어 범위는 약 16 팩터이다. 전형적인 2 스테이지 설계는 필요한 주파수 범위를 6팩터로 감소시키고, 필요한 전극 제어 범위를 4 팩터로 감소시킨다. 이 예에서, 단지 제1 모듈만이 100keV 내지 400keV 범위에서 에너지를 성취하도록 턴온된다. 보다 높은 에너지의 경우에, 2개의 모듈은 온된다. 각 모듈은 동조가능한 공진기 및 FR 전력 시스템을 필요로한다. 제2 및 다음 모듈은 항상, 제1 모듈과 위상 동기되어야 하고, 모듈의 상대 위상이 조정가능할지라도, 제1 모듈 또는 이 모듈의 고조파와 동일한 주파수로 동작한다.
이와 같은 시스템(410a)의 일예가 도11에 도시되어 있는데, 상기 시스템은 빔라인 어셈블리(414a)에서 2개의 가속 스테이지(410a 및 410b)를 포함하는데, 이들 스테이지 각각은 이온 빔(424)의 경로를 따른 다수의 활성가능한 전극(404) 및 접지된 전극을 포함한다. 이 가속 스테이지(404a 및 404b) 각각은 가변 주파수 RF 전력원(430a 및 430b) 각각과 관계될 뿐만 아니라, 가변 주파수 공진기(432a 및 432b) 각각과 관계된다. 각 스테이지(404a 및 404b)에서 동작 주파수는 동일하게 되거나, 한 스테이지가 다른 한 스테이지의 고조파로 설정될 수 있다. 게다가, 가변 주파수 집군기 스테이지(도시되지 않음)는 가속기 내의 초기 가속 스테이지(404a)의 업스트림에 제공되는데, 이는 또한 가속 스테이지 주파수 또는 이 스테이지의 고조파에서 동작될 수 있다. 게다가, 가속 스테이지(404a 및 404b)간의 상대 위상 동기(예를 들어, 업스트림 가변 주파수 집군기 스테이지의 위상 동기)는 제어되고 또한 조정될 수 있다. 이와 같은 상대 위상 동기의 설정은 제어 시스템(404a)을 포함하여, 어떤 적절한 수단에 의해 성취될 수 있다.
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제어 시스템(440a)은 각 전력원(430a 및 430b) 및 공진기(432a 및 432b)의 주파수 및 진폭을 제어하여, 빔라인 어셈블리(414a)를 통하여 빔(424)의 소망의 순 가속 뿐만 아니라 스테이지(404a 및 404b)에 인가되는 에너지의 상대 위상동기에 영향을 미친다. 게다가, 제어 시스템(440a)은 이온 소스(420), 전력 공급원(422), 질량 분석 자석(426) 및/또는 엔드 스테이션(416)과 같은 다른 시스템 구성요소를 제어하도록 동작할 수 있다. 이와 관련하여, 임의 수의 이와 같은 가속 스테이지(404n)(예를 들어, n은 정수)는 본 발명에 따라서 이온 주입 시스템에 제공될 수 있다는 것을 인지할 것이다.
다수의 가변 주파수 가속 스테이지를 사용하면, 종래의 이온 주입 시스템 및 가속기에 비해서 동작면에서 여러가지 장점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 도11의 각 RF 시스템(예를 들어, 전력원(430a) 및 공진기(432a) 및/또는 전력원(430b) 및 공진기(432b))은, 동일한 범위의 이온 종 및 에너지 레벨을 가속하는 성능을 제공하면서, 도10의 RF 시스템(증폭기(430) 및 공진기(432))의 주파수 범위 보다 다소 작은 주파수 범위에서 동작할 수 있다. 이와 관련하여, 제1 스테이지(404a)는 제2 스테이지(404b)가 활성화되지 않는 동안, 가속시에 제1(예를 들어, 보다 낮은) 이온 에너지 범위를 사용할 수 있다. 이 제1 범위 내에서, 증폭기(430a) 및 공진기(432a)에 의해 제공되는 주파수 및 전압은 상기 범위 내의 소망의 최종 입자 에너지에 따라서 조정될 수 있다. 제2 (예를 들어, 보다 높은) 입자 에너지 범위는 또한, 대응하는 RF 시스템의 주파수 및 전압에 대해 적절하게 조정하면서 가속 스테이지(404a 및 404b) 둘다를 활성화시킴으로써 수용될 수 있다.
본 발명의 부가적인 양상은 이온 가속기에서 이온 집군기 스테이지와 하나이상의 가속 스테이지(예를 들어, 스테이지(400))와 결합시킨다. 지금부터 도12를 참조하면, 또다른 전형적인 이온 주입 시스템(410b)은 빔라인 어셈블리(414b) 내의 단일의 가속 스테이지(400)를 갖는데, 집군기(450)에 의해 빔 경로(424)를 따라서 진행한다. 집군기 스테이지는 가변 주파수 집군기 전력원(460) 및 이와 관계되는 가변 주파수 공진기(462)를 포함하여, 이온 소스(420)로부터의 이온을 집군하는 것을 용이하게 한다. 그리고 나서, 이 집군된 이온은 가속 스테이지(400)에 제공되어, 소재(30)상에 주입하기 전 소망의 에너지로 가속한다. 집군기 전력원(460) 및 공진기(462)는 가속 스테이지 주파수 또는 이의 고조파에서 동작한다. 게다가, 가속 스테이지(400) 및 가변 주파수 집군기 스테이지(450) 간의 상대 위상동기는 제어되며, 또한 조정될 수 있다.
제어 시스템(440b)을 포함하는 적절한 수단에 의해 시스템(410) 내에서 이와 같은 상대 위상동기 및 그외 다른 제어 기능을 설정할 수 있다. 제어 시스템(440b)은 이온 주입 시스템(410b) 내의 전형적인 가속 스테이지(400) 뿐만 아니라 다른 구성요소(이온 집군기(450), 집군기 전력원(460) 및 집군기 공진기(462)를 포함)의 동작을 제어하도록 적응될 수 있다. 이와 같은 주입 시스템(410b)은 본 발명에 따라서 이온 빔(424)의 경로를 따라서 위치되는 부가적인 가속 스테이지(400)를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 본원에 도시되고 설명된 것을 포함하고 도시되지 않은 그외 다른 것을 포함하여, 각종 형태로 적용될 수 있다. 예를 들어, 가속 스테이지(600)는 가변 주파수 RF 전력원(630) 및 이에 대응하는 가변 주파수 공진기(632)를 지닌 이온 시스템(610)에 제공될 수 있는데, 상기 가속 스테이지(600)는 빔경로를 따라서 이격되며, RF 시스템에 의해 활성화되는 활성가능한 전극을 포함한다. 본원에 도시된 다른 주입 시스템으로서, 시스템(610)은 터미널(612), 빔라인 어셈블리(614), 및 엔드 스테이션(616)을 포함한다. 터미널(612)은 고압 서플라이(622)에 의해 전압이 인가되는 이온 소스(620)를 포함한다. 이온 소스(620)는 빔라인 어셈블리(614)에 제공되는 이온 빔(624)을 발생시킨다. 그리고 나서, 이온 빔(624)은 엔드 스테이션(616)에서 목표 웨이퍼(30)를 향하여 지향된다. 이온 빔(624)은 빔라인 어셈블리(614)에 의해 조정되는데, 이 빔라인 어셈블리는 질량 분석 자석(626) 및 가속 스테이지(600)를 포함한다. 질량 분석 자석(626)은 적절한 전하-대-질량 비의 이온만을 가속 스테이지(600)로 통과시킨다.
가속 스테이지(600)는 전력원(630) 및 공진기(632)를 통해서 위상 면에서 180 전기 각도로 벗어나서 구동되는 인터리빙된 RF 활성가능한 전극을 포함함으로써, 푸쉬 풀 가속 필드는 이들간의 가속 갭에서 발생된다. 따라서, 가속 스테이지(600)에서, 다수의 제1 활성가능한 전극(604a, 604c 및 604n)은 공진기(632)의 제1 (예를 들어, "+") 터미널과의 접속을 통해서 활성화되고, 하나이상의 제2 활성가능한 전극(604b, 604d 및 604n)은 제2 (예를 들어, "-") 터미널을 통해서 활성화된다. 이 방식으로, 예를 들어, 빔 경로(624)를 따라서 인접 활성가능한 전극간에 180도 위상 관계가 제공된다. 다른 구현방식(도시되지 않음)이 고려되는데, 이 방식에서, 서로다른 위상 관계가 가속 스테이지에서 인접한 활성가능한 전극간에 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상은 이온 주입 시스템에서 이온을 가속시키는 방법을 제공하는 것이다. 전형적인 방법(500)이 도13에 도시되어 있다. 전형적인 방법(500)이 일련의 단계로서 본원에 도시되고 서술되었지만, 본 발명은 도시된 명령 단계로 제한되지 않는데, 그 이유는 어떤 단계는 본 발명에 따라서 상이한 명령에 의해서 발생되고 본원에 도시되고 서술된 단계와 다른 단계와 동시에 발생할 수 있기 때문이다. 또한 모든 설명된 단계가 본 발명에 관련된 방법을 구현할 필요가 없을 수 있다. 게다가, 상기 방법(500)은 본원에 도시되고 설명된 장치 및 시스템 뿐만 아니라 도시되지 않은 다른 시스템과 관계하여 구현될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
상기 방법(500)을 따르면, DC 이온 빔은 단계(502)에서 수신된다. 이온 빔은 예를 들어 이온 소스(가령, 도12의 소스(420))에 의해 공급될 수 있고, 질량 분석 자석(426)으로 조정될 수 있다. 그 후에, 빔은 단계(504)에서 (예를 들어, 이온 집군기(450)를 사용하여)집군될 수 있다. 집군된 이온은 단계(506)에서 경로를 따라서 하나 이상의 활성가능한 전극(예를 들어, 활성가능한 전극(404))에 제공된다. 교류 전위는 가변 주파수 RF 시스템(예를 들어, 전력원(430) 및 이와 관계된 공진기)를 사용하여 단계(510)에서 활성가능한 전극에 인가된다. 전력원의 주파수는 필요에 따라서 단계(508)에서 조정되어, 소망한 대로 이온을 가속한다. 다수의 활성가능한 전극을 제공하고 단계(510)에서 가변 주파수 RF 전력원을 사용하여 상기 전극을 가속시키면, 종래의 이온 주입 시스템에서 사용되는 가속 기술에 비해 상당한 이점을 제공한다. 게다가, 특정 이온 종 및/또는 특정 에너지에 대해서 이온 주입 시스템을 동조시키는 것은 본 발명에 의해 크게 간단화됨으로써, 단계(508)에서 동작 주파수의 조정이 이와 같은 동조를 위하여 제공될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
본 발명이 어떤 양상 및 구현 방식과 관계하여 도시되고 서술되었지만, 본 명세서 및 첨부된 도면을 통해서 당업자가 이와 등가의 변경 및 변형을 행할 수 있다는 것을 알수 있을 것이다. 특히, 상술된 구성요소(어셈블리, 장치, 회로, 시스템 등)에 의해 수행되는 각종 기능과 관련하여, 본원에 예시된 본 발명의 전형적인 구현 방식에서의 기능을 수행하는 서술된 구조와 구조적으로 등가가 아닐지라도, 이와 같은 구성요소를 서술하는데 사용되는 용어("수단"을 포함)는 달리 나타내지 않는 한, 서술된 구성요소(즉, 기능적으로 등가물)의 특정 기능을 수행하는 어떤 구성요소에 대응한다. 이와 관련하여, 본 발명은 또한, 본 발명의 각종 방법적 단계를 수행하는 컴퓨터-실행가능한 명령을 갖는 컴퓨터-판독가능한 매체를 포함한다는 것을 알 수 있을 것이다. 게다가, 본 발명의 특정한 특징이 여러 구현 방식들중 단지 한 구현방식에 대해서 서술하였지만, 이와 같은 특징은 원하는 경우, 다른 구현 방식의 하나이상의 다른 특징 및 어떤 소정의 또는 특정한 애플리케이션을 위한 장점과 결합될 수 있다. 게다가, 용어, "포함한다", "포함", "갖는다", "가짐', "지닌" 및 이에 다른 표현은 상세한 설명 또는 청구범위에 사용되어 있는데, 이들 용어는 용어" 포함'과 유사한 것으로 간주된다.

Claims (29)

  1. 이온 주입 시스템에서 경로를 따라서 이동하는 이온을 가속시키는 이온 가속기로서,
    상기 경로를 따라서 서로로부터 이격된 제1 일련의 활성가능한 전극을 포함하는 제1 가속 스테이지; 및,
    상기 제1 일련 내의 모든 다른 활성가능한 전극과 전기 접속되는 제1 터미널 및 상기 제1 일련 내의 나머지 전극과 전기 접속되는 제2 터미널을 포함하는 제1 가변 주파수 RF 전력원 및 제1 가변 주파수 RF 공진기를 포함하는데, 상기 제1 가변 주파수 RF 전력원은 제어된 주파수 및 진폭의 교류 전위를 상기 제1 및 제2 터미널에 인가하도록 동작가능하며, 상기 제1 및 제2 터미널에서의 교류 전위는 서로에 대해 이위상인 이온 가속기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    가변 주파수 RF 전력원 및 가변 주파수 RF 공진기 각각은 4MHz 내지 약 40MHz 범위에서 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는 이온 가속기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 경로를 따라서 상기 제1 가속 스테이지의 업스트림에 위치하고, 집군된 이온을 상기 경로를 따라서 상기 제1 가속 스테이지에 제공하는 가변 주파수 이온 집군기 스테이지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 가속기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 가변 주파수 이온 집군기 스테이지는 상기 경로를 따라서 상기 제1 가속 스테이지의 업스트림에 위치하는 활성가능한 전극 및 상기 제1 가속 스테이지의 주파수에 대응하는 제어된 주파수 및 상기 제1 가속 스테이지에 대하여 제어된 위상에서 상기 가변 주파수 이온 집군기 스테이지의 활성가능한 전극을 활성화시켜, 교류 전계를 발생시킴으로써 집군된 이온을 상기 경로를 따라서 상기 제1 가속 스테이지에 제공하도록 동작할 수 있는 가변 주파수 집군기 RF 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 가속기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 터미널에서 상기 교류 전위는 180°씩 서로에 대해 이위상인 것을 특징으로 하는 이온 가속기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 경로를 따라서 상기 제1 가속 스테이지로 부터 이격되어 있고 상기 제1 가속 스테이지의 업스트림에 있으며, 상기 경로를 따라서 서로로부터 이격된 제2 일련의 활성가능한 전극을 포함하는 제2 가속 스테이지; 및,
    상기 제2 일련 내의 모든 다른 활성가능한 전극과 전기 접속되는 제1 터미널 및 상기 제2 일련 내의 나머지 전극과 전기 접속되는 제2 터미널을 포함하는 제2 가변 주파수 RF 전력원 및 제2 가변 주파수 RF 공진기를 포함하는데, 상기 제2 가변 주파수 RF 전력원은 상기 제1 가속 스테이지의 주파수의 고조파에 대응하는 제어된 주파수의 상기 제1 및 제2 터미널에 교류 전위를 인가하도록 동작할 수 있으며, 상기 제1 및 제2 터미널에서의 교류 전위는 서로에 대해 이위상인 것을 특징으로 하는 이온 가속기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 가변 주파수 RF 전력원은 상기 제1 및 제2 가속 스테이지에서 교류 전위 간의 상대 위상동기를 고정시키도록 동작할 수 있는 것을 특징으로 하는 이온 가속기.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 가변 주파수 RF 전력원은 상기 제1 및 제2 가속 스테이지에서 교류 전위 간의 상대 위상동기를 조정하도록 동작할 수 있는 것을 특징으로 하는 이온 가속기.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 가변 주파수 RF 전력원은 제1 주파수 및 10배의 제1 주파수 간의 주파수 범위에서 교류 전위를 제공하도록 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는 이온 가속기.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 경로를 따라서 상기 제1 가속 스테이지의 업스트림에 위치하고, 집군된 이온을 상기 경로를 따라서 상기 제1 가속 스테이지에 제공하는 가변 주파수 이온 집군기 스테이지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 가속기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 가변 주파수 이온 집군기 스테이지는 상기 경로를 따라서 상기 제1 가속 스테이지의 업스트림에 위치하는 활성가능한 전극 및 상기 제1 가속 스테이지의 주파수에 대응하는 제어된 주파수 및 상기 제1 가속 스테이지에 대하여 제어된 위상에서 상기 이온 집군기 스테이지의 활성가능한 전극을 활성화시켜, 교류 전계를 발생시킴으로써 집군된 이온을 상기 경로를 따라서 상기 제1 가속 스테이지에 제공하도록 동작할 수 있는 가변 주파수 집군기 RF 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 가속기.
  12. 이온 주입 시스템에서 경로를 따라서 이동하는 이온을 가속시키는 이온 가속기로서,
    상기 경로를 따른 하나이상의 활성가능한 전극 및; 상기 경로를 따라서 배치된 2개 이상의 일정한 전위 전극을 포함하는 가속 스테이지로서, 제1 일정 전위 전극은 상기 활성가능한 전극의 업스트림에 위치하고 제2 일정 전위 전극은 상기 활성가능한 전극의 다운스트림에 위치하는데, 상기 일정한 전위 전극은 인접한 활성가능한 전극으로부터 이격되어 이들간의 가속 갭을 정하는, 가속 스테이지;
    상기 활성가능한 전극과 전기 접속되고 약 4MHz 및 약 40MHz 간의 범위 내의 제어된 주파수의 교류 전위를 활성가능한 전극에 인가하여 제어된 방식으로 가속 갭내에서 교류 전계를 발생시켜 상기 경로를 따라서 상기 가속 스테이지를 통해서 이온을 가속시키도록 동작할 수 있는 가변 주파수 RF 시스템; 및,
    상기 경로를 따라서 상기 가속 스테이지의 업스트림에 위치되고 집군된 이온을 상기 경로를 따라서 상기 가속 스테이지에 제공하도록 동작할 수 있는 가변 주파수 이온 집군기 스테이지를 포함하는 이온 가속기.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 가변 주파수 이온 집군기 스테이지는 상기 경로를 따라서 상기 가속 스테이지의 업스트림에 위치하는 활성가능한 전극 및 상기 가속 스테이지의 주파수에 대응하는 제어된 주파수 및 상기 가속 스테이지에 대하여 제어된 위상에서 상기 이온 집군기 스테이지의 활성가능한 전극을 활성화시켜, 상기 경로를 따라서 교류 전계를 발생시키도록 동작할 수 있는 가변 주파수 집군기 RF 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 가속기.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 가속 스테이지의 가변 주파수 RF 시스템은 4MHz 및 40MHz 간의 범위에서 조정가능한 가변 주파수 RF 전력원 및 4MHz 및 40MHz 간의 범위에서 조정가능한 가변 주파수 공진기를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 가속기.
  15. 이온 주입 시스템에서 경로를 따라서 이동하는 이온을 가속시키는 이온 가속기로서,
    상기 경로를 따른 제1 활성가능한 전극 및; 상기 경로를 따라서 배치된 2개 이상의 일정한 전위 전극으로서, 제1 일정 전위 전극은 상기 활성가능한 전극의 업스트림에 위치하고 제2 일정 전위 전극은 상기 활성가능한 전극의 다운스트림에 위치하는데, 상기 일정한 전위 전극은 상기 활성가능한 전극으로부터 이격되어 이들간의 가속 갭을 정하는, 2개 이상의 일정한 전위 전극 및; 상기 활성가능한 전극과 전기 접속되고 제어된 주파수 및 진폭의 교류 전위를 인가하여 제어된 방식으로 가속 갭내에서 교류 전계를 발생시켜 상기 경로를 따라서 제1 가속 스테이지를 통해서 이온을 가속시키도록 동작할 수 있는 제1 가변 주파수 RF 시스템을 포함하는 제1 가속 스테이지; 및,
    상기 경로를 따른 제2 활성가능한 전극; 상기 경로를 따라서 상기 활성가능한 전극으로부터 이격되어 이들간의 가속 갭을 정하는 2개 이상의 일정한 전위 전극 및; 상기 제2 활성가능한 전극과 전기 접속되고 상기 제1 가속 스테이지의 주파수의 고조파에 대응하는 제어된 진폭 및 제어된 주파수의 교류 전위를 인가하여 제어된 방식으로 상기 가속 갭에서 교류 전계를 발생시키도록 동작할 수 있는 제2 가변 주파수 RF 시스템을 포함하는 제2 가속 스테이지를 포함하는 이온 가속기.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 가속 스테이지의 업스트림에 위치하고, 집군된 이온을 상기 경로를 따라서 상기 제1 가속 스테이지에 제공하는 가변 주파수 이온 집군기 스테이지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 가속기.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 가변 주파수 이온 집군기 스테이지는 상기 경로를 따라서 상기 제1 가속 스테이지의 업스트림에 위치하는 활성가능한 전극 및 상기 제1 가속 스테이지의 주파수에 대응하는 제어된 주파수 및 상기 제1 가속 스테이지에 대하여 제어된 위상에서 상기 가변 주파수 이온 집군기 스테이지의 활성가능한 전극을 활성화시켜, 교류 전계를 발생시킴으로써 집군된 이온을 상기 경로를 따라서 상기 제1 가속 스테이지에 제공하도록 동작할 수 있는 가변 주파수 집군기 RF 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 가속기.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 가변 주파수 RF 시스템은 상기 제1 및 제2 가속 스테이지에서 교류 전위간의 상대 위상동기를 고정시키도록 동작할 수 있는 것을 특징으로 하는 이온 가속기.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 가변 주파수 RF 시스템은 상기 제1 및 제2 가속 스테이지에서 교류 전위 간의 상대 위상동기를 조정하도록 동작할 수 있는 것을 특징으로 하는 이온 가속기.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 가변 주파수 RF 시스템은 제1 주파수 및 10배의 상기 제1 주파수 간의 주파수 범위에서 교류 전위를 제공하도록 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는 이온 가속기.
  21. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 가변 주파수 RF 시스템 각각은 가변 주파수 RF 전력원 및 가변 주파수 공진기를 포함하는데, 상기 가변 주파수 RF 전력원 및 상기 가변 주파수 공진기 각각은 4MHz 내지 40MHz 간에서 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는 이온 가속기.
  22. 이온 주입 시스템으로서,
    초기 에너지를 갖는 충전된 이온을 경로를 따라서 향하게 하도록 동작할 수 있는 이온 소스;
    상기 초기 에너지로부터 제2 에너지까지 충전된 이온을 경로를 따라서 가속시키는 이온 가속기를 포함하는데,
    상기 이온 가속기는,
    상기 경로를 따라서 서로로부터 이격된 제1 일련의 활성가능한 전극을 포함하는 제1 가속 스테이지; 및,
    상기 제1 일련 내의 모든 다른 활성가능한 전극과 전기 접속되는 제1 터미널 및 상기 제1 일련 내의 나머지 전극과 전기 접속되는 제2 터미널을 포함하는 제1 가변 주파수 RF 전력원 및 제1 가변 주파수 RF 공진기를 포함하는데, 상기 제1 가변 주파수 RF 전력원은 제어된 주파수 및 진폭의 교류 전위를 상기 제1 및 제2 터미널에 인가하도록 동작가능하며, 상기 제1 및 제2 터미널에서의 교류 전위는 서로에 대해 이위상인, 제1 가변 주파수 RF 전력원 및 제1 가변 주파수 RF 공진기;
    상기 제2 에너지로 가속되는 충전된 이온이 소재에 충돌하도록 소재를 위치지정하도록 동작할 수 있는 엔드 스테이션 및;
    가변 주파수 RF 시스템과 동작적으로 접속되어, 상기 교류 전위의 주파수 및 진폭을 제어하는 제어기를 포함하는, 이온 주입 시스템.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 경로를 따라서 상기 제1 가속 스테이지의 업스트림에 위치되고, 집군된 이온을 상기 경로를 따라서 상기 제1 가속 스테이지에 제공하도록 동작할 수 있는 가변 주파수 이온 집군기 스테이지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 시스템.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 가변 주파수 이온 집군기 스테이지는 상기 경로를 따라서 상기 제1 가속 스테이지의 업스트림에 위치하는 활성가능한 전극 및 상기 제1 가속 스테이지의 주파수에 대응하는 제어된 주파수 및 상기 제1 가속 스테이지에 대하여 제어된 위상에서 상기 가변 주파수 이온 집군기 스테이지의 활성가능한 전극을 활성화시켜, 교류 전계를 발생시킴으로써 집군된 이온을 상기 경로를 따라서 상기 제1 가속 스테이지에 제공하도록 동작할 수 있는 가변 주파수 집군기 RF 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 시스템.
  25. 이온 주입 시스템으로서,
    초기 에너지를 갖는 충전된 이온을 경로를 따라서 향하게 하도록 동작할 수 있는 이온 소스;
    상기 초기 에너지로부터 제2 에너지까지 충전된 이온을 경로를 따라서 가속시키는 이온 가속기를 포함하는데,
    상기 이온 가속기는,
    상기 경로를 따른 제1 활성가능한 전극 및; 상기 경로를 따라서 배치된 2개 이상의 일정한 전위 전극으로서, 제1 일정 전위 전극은 상기 활성가능한 전극의 업스트림에 위치하고 제2 일정 전위 전극은 상기 활성가능한 전극의 다운스트림에 위치하는데, 상기 일정한 전위 전극은 상기 활성가능한 전극으로부터 이격되어 이들간의 가속 갭을 정하는, 2개 이상의 일정한 전위 전극 및; 상기 활성가능한 전극과 전기 접속되고 제어된 주파수 및 진폭의 교류 전위를 인가하여 제어된 방식으로 가속 갭내에서 교류 전계를 발생시켜 상기 경로를 따라서 상기 제1 가속 스테이지를 통해서 이온을 가속시키도록 동작할 수 있는 제1 가변 주파수 RF 시스템을 포함하는 제1 가속 스테이지; 및,
    상기 경로를 따른 제2 활성가능한 전극; 상기 경로를 따라서 상기 활성가능한 전극으로부터 이격되어 이들간의 가속 갭을 정하는 2개 이상의 일정한 전위 전극 및; 상기 제2 활성가능한 전극과 전기 접속되고 상기 제1 가속 스테이지의 주파수의 고조파에 대응하는 제어된 진폭 및 제어된 주파수의 교류 전위를 인가하여 제어된 방식으로 상기 가속 갭에서 교류 전계를 발생시키도록 동작할 수 있는 제2 가변 주파수 RF 시스템을 포함하는 제2 가속 스테이지를 포함하는, 이온 주입 시스템.
  26. 이온 주입 시스템에서 경로를 따라서 이동하는 이온을 가속시키는 방법으로서,
    상기 경로를 따라서 일련의 서로로부터 이격되어 이들간에 다수의 가속 갭을 정하는 다수의 활성가능한 전극을 제공하는 단계; 및,
    상기 다수의 활성가능한 전극과 전기 접속되는 가변 주파수 RF 시스템을 사용하여 상기 다수의 가속 갭에서 다수의 교류 전계를 발생시키는 단계를 포함하는 이온 가속 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 다수의 교류 전계를 생성하는 단계는 상기 다수의 활성가능한 전극과 전기 접속되는 가변 주파수 공진기 및 가변 주파수 RF 전력원을 사용하여 제어된 주파수 및 진폭의 교류 전위를 상기 다수의 활성가능한 전극에 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 가속 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    이온 집군기를 사용하여 DC 이온 빔으로부터 이온을 집군하는 단계; 및,
    집군된 이온을 상기 경로를 따라서 상기 이온 집군기로부터 상기 다수의 활성가능한 전극에 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 가속 방법.
  29. 제 27 항에 있어서,
    상기 가변 주파수 RF 전력원의 주파수를 주파수 범위 내에서 조정하는 단계를 더 포함하는데, 상기 주파수 범위는 제1 주파수 및 1배 및 10배의 제1 주파수 간의 주파수들을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 가속 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101103737B1 (ko) * 2009-12-24 2012-01-11 한국원자력연구원 고주파 가속 공동을 이용한 이온 주입장치

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6583429B2 (en) * 2001-08-23 2003-06-24 Axcelis Technologies, Inc. Method and apparatus for improved ion bunching in an ion implantation system
US6635890B2 (en) * 2001-08-23 2003-10-21 Axcelis Technologies, Inc. Slit double gap buncher and method for improved ion bunching in an ion implantation system
US6774378B1 (en) * 2003-10-08 2004-08-10 Axcelis Technologies, Inc. Method of tuning electrostatic quadrupole electrodes of an ion beam implanter
US7820981B2 (en) 2003-12-12 2010-10-26 Semequip, Inc. Method and apparatus for extending equipment uptime in ion implantation
JP5100963B2 (ja) * 2004-11-30 2012-12-19 株式会社Ｓｅｎ ビーム照射装置
US7402821B2 (en) * 2006-01-18 2008-07-22 Axcelis Technologies, Inc. Application of digital frequency and phase synthesis for control of electrode voltage phase in a high-energy ion implantation machine, and a means for accurate calibration of electrode voltage phase
KR100755069B1 (ko) 2006-04-28 2007-09-06 주식회사 하이닉스반도체 불균일한 이온주입에너지를 갖도록 하는 이온주입장치 및방법
KR100755070B1 (ko) * 2006-04-28 2007-09-06 주식회사 하이닉스반도체 번들 빔을 이용한 불균일 이온주입장치 및 방법
WO2009039382A1 (en) 2007-09-21 2009-03-26 Semequip. Inc. Method for extending equipment uptime in ion implantation
US8183801B2 (en) 2008-08-12 2012-05-22 Varian Medical Systems, Inc. Interlaced multi-energy radiation sources
US20120213319A1 (en) * 2009-08-14 2012-08-23 The Regents Of The University Of California Fast Pulsed Neutron Generator
DE102009048150A1 (de) * 2009-10-02 2011-04-07 Siemens Aktiengesellschaft Beschleuniger und Verfahren zur Ansteuerung eines Beschleunigers
JP6253362B2 (ja) * 2013-11-21 2017-12-27 住友重機械イオンテクノロジー株式会社 高エネルギーイオン注入装置、ビーム電流調整装置、及びビーム電流調整方法
WO2016135877A1 (ja) * 2015-02-25 2016-09-01 三菱電機株式会社 シンクロトロン用入射器システム、およびドリフトチューブ線形加速器の運転方法
DE102016214139B4 (de) * 2016-08-01 2021-10-28 Continental Teves Ag & Co. Ohg Vorrichtung zur Zeitüberwachung und Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmodul
US10763071B2 (en) * 2018-06-01 2020-09-01 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Compact high energy ion implantation system
US10651011B2 (en) 2018-08-21 2020-05-12 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Apparatus and techniques for generating bunched ion beam
US11295931B2 (en) * 2018-08-21 2022-04-05 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Apparatus and techniques for generating bunched ion beam
KR102544486B1 (ko) * 2020-04-07 2023-06-16 베리안 세미콘덕터 이큅먼트 어소시에이츠, 인크. 이온 주입 시스템
US11476087B2 (en) * 2020-08-03 2022-10-18 Applied Materials, Inc. Ion implantation system and linear accelerator having novel accelerator stage configuration
US11388810B2 (en) 2020-09-17 2022-07-12 Applied Materials, Inc. System, apparatus and method for multi-frequency resonator operation in linear accelerator
US11596051B2 (en) * 2020-12-01 2023-02-28 Applied Materials, Inc. Resonator, linear accelerator configuration and ion implantation system having toroidal resonator
US11665810B2 (en) 2020-12-04 2023-05-30 Applied Materials, Inc. Modular linear accelerator assembly
US11825590B2 (en) * 2021-09-13 2023-11-21 Applied Materials, Inc. Drift tube, apparatus and ion implanter having variable focus electrode in linear accelerator

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6456113A (en) * 1987-08-25 1989-03-03 Kuraray Chemical Kk Process for separating gaseous nitrogen by pressure swinging adsorption

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4801847A (en) * 1983-11-28 1989-01-31 Hitachi, Ltd. Charged particle accelerator using quadrupole electrodes
US4667111C1 (en) * 1985-05-17 2001-04-10 Eaton Corp Cleveland Accelerator for ion implantation
JPS62272446A (ja) * 1986-05-20 1987-11-26 Fujitsu Ltd イオン注入装置
JP2863962B2 (ja) * 1992-04-10 1999-03-03 株式会社日立製作所 イオン打ち込み装置
US5504341A (en) 1995-02-17 1996-04-02 Zimec Consulting, Inc. Producing RF electric fields suitable for accelerating atomic and molecular ions in an ion implantation system
US5801488A (en) * 1996-02-29 1998-09-01 Nissin Electric Co., Ltd. Variable energy radio-frequency type charged particle accelerator
US5907158A (en) 1997-05-14 1999-05-25 Ebara Corporation Broad range ion implanter
US6423976B1 (en) * 1999-05-28 2002-07-23 Applied Materials, Inc. Ion implanter and a method of implanting ions

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6456113A (en) * 1987-08-25 1989-03-03 Kuraray Chemical Kk Process for separating gaseous nitrogen by pressure swinging adsorption

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101103737B1 (ko) * 2009-12-24 2012-01-11 한국원자력연구원 고주파 가속 공동을 이용한 이온 주입장치

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