KR101034422B1 - 애노드 펄스에 의한 플라즈마 도핑을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

애노드 펄스에 의한 플라즈마 도핑을 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

작업편을 플라즈마 도핑하는 방법 및 장치가 제공된다. 플라즈마 도핑 장치는 플라즈마 도핑 챔버를 형성하는 하우징과, 플라즈마 도핑 챔버 내에 작업편을 지지하는 플래튼과, 플라즈마 도핑 챔버 내의 플래튼으로부터 이격된 애노드와, 플라즈마 도핑 챔버에 연결된 처리 가스 소스와, 플라즈마 도핑 챔버를 둘러싸고 외부 챔버를 형성하는 진공 용기와, 진공 용기에 연결된 제1 진공 펌프와, 애노드에 펄스를 인가하는 펄스 소스와, 제어기를 포함한다. 제어기는 일반적으로 플라즈마 도핑 모드인 제1 모드에서 플라즈마 도핑 챔버 내의 제어된 플라즈마 도핑 환경을 형성하고, 일반적으로 진공 펌핑 및 웨이퍼 교환 모드인 제2 모드에서 플라즈마 도핑 챔버와 외부 챔버 사이의 가스 연결을 제공한다.
플라즈마 도핑 장치, 하우징, 플래튼, 애노드, 처리 가스, 제어기

Description

애노드 펄스에 의한 플라즈마 도핑을 위한 방법 및 장치 {METHODS AND APPARATUS FOR PLASMA DOPING BY ANODE PULSING}
본 발명은 반도체 웨이퍼의 플라즈마 도핑에 관한 것이고, 특히 애노드(anode) 펄스에 의해 반도체 웨이퍼가 접지되게 하는 플라즈마 도핑을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
이온 주입은 도전율 변경 불순물을 반도체 웨이퍼 내로 도입하기 위한 표준 기술이 되어 왔다. 원하는 불순물 재료는 이온 소스 내에서 이온화되고, 이온은 가속되어 소정 에너지의 이온 비임을 형성하고, 이온 비임은 웨이퍼의 표면에서 유도된다. 비임 내의 활성 이온은 반도체 재료의 벌크 내로 관통하고 반도체 재료의 결정 격자 내에 매립되어 원하는 도전율의 범위를 형성한다.
이온 주입 시스템은 가스 또는 고체 재료를 잘 형성된 이온 비임으로 변환시키기 위한 이온 소스를 통상 포함한다. 이온 비임은 불필요한 종(species)을 제거하도록 질량 분석되고, 원하는 에너지로 가속되고 타겟면(target plane) 상으로 유도된다. 비임은 비임 스캐닝, 타겟 이동, 또는 비임 스캐닝 및 타겟 이동의 조합에 의해 타겟 영역에 걸쳐 분포될 수 있다. 종래 기술의 이온 주입기의 예는 1981년 6월 30일에 엔게(Enge)에게 허여된 미국 특허 제4,276,477호, 1981년 8월 11일 에 터너(Turner)에게 허여된 미국 특허 제4,283,631호, 1990년 2월 6일에 프레이트시스(Freytsis) 등에게 허여된 미국 특허 제4,899,059호, 1990년 5월 1일에 베리안(Berrian) 등에게 허여된 미국 특허 제4,922,106호 및 1994년 9월 27일에 화이트(White) 등에게 허여된 미국 특허 제5,350,926호에 개시되어 있다.
반도체 산업에서 잘 알려진 추세는 더 소형이고 더 빠른 속도의 소자를 지향하는 것이다. 특히, 반도체 소자의 특징들 중 횡방향 치수 및 깊이 모두가 감소되고 있다. 최첨단 반도체 소자는 1,000 옹스트롬보다 작은 접합 깊이를 요구하고, 결국은 200 옹스트롬 이하 수준의 접합 깊이를 요구할 수도 있다.
도핑제(dopant)의 주입 깊이는 적어도 부분적으로, 반도체 웨이퍼 내로 주입된 이온의 에너지에 의해 결정된다. 얕은 접합은 낮은 주입 에너지에 의해 얻어진다. 그러나, 이온 주입기는 전형적으로는 예컨대 20 keV 내지 400 keV의 범위 내의 비교적 높은 주입 에너지에서 효율적으로 작동하도록 설계되고, 얕은 접합 주입에서 요구되는 에너지에서는 효율적으로 작동하지 않을 수 있다. 2 keV 이하의 에너지와 같은 낮은 주입 에너지에서, 웨이퍼로 이송된 전류는 원하는 것보다 훨씬 낮으며 몇몇 경우에는 0에 가까울 수 있다. 결과적으로, 지정된 선량(dose)을 달성하기 위해 매우 긴 주입 시간이 필요하고, 수율이 악영향을 받는다. 이러한 수율의 감소는 제조 비용을 증가시키고 반도체 소자 제작자에게 용인되지 않는다.
반도체 웨이퍼 내에 얕은 접합부를 형성하기 위해, 플라즈마 도핑 시스템이 연구되고 있다. 플라즈마 도핑 시스템의 일 유형에서, 반도체 웨이퍼는 캐소드(cathode)로서 작용하며 플라즈마 도핑 챔버 내에 위치된 도전성 플래튼(platen) 상에 위치된다. 원하는 도핑제를 함유하는 이온화 가능한 가스가 챔버 내로 도입되고, 전압 펄스가 플래튼과 애노드 사이에 인가되어, 웨이퍼 부근에 플라즈마 시스(plasma sheath)를 갖는 백열 방전 플라즈마를 형성한다. 인가된 전압 펄스는 플라즈마 내의 이온이 플라즈마 시스를 가로지르고 웨이퍼 내로 주입되게 한다. 주입 깊이는 웨이퍼와 애노드 사이에 인가된 전압과 관계가 있다. 매우 낮은 주입 에너지가 달성될 수 있다. 플라즈마 도핑 시스템은 예컨대 1994년 10월 11일에 쉥(Sheng)에게 허여된 미국 특허 제5,354,381호, 2000년 2월 1일에 리버트(Liebert) 등에게 허여된 미국 특허 제6,020,592호 및 2001년 2월 6일에 괴크너(Goeckner) 등에게 허여된 미국 특허 제6,182,604호에 설명되어 있다.
플라즈마 침지 시스템으로서 공지된 플라즈마 시스템의 다른 유형에서, 연속 RF 전압이 플래튼과 애노드 사이에 인가되어, 연속 플라즈마를 생성한다. 시간 간격을 두고, 고 전압 펄스가 플래튼과 애노드 사이에 인가되어, 플라즈마 내의 양이온이 웨이퍼 쪽으로 가속되게 한다.
종래 기술의 플라즈마 도핑 시스템은 일반적으로 애노드와 챔버 벽이 접지되고 캐소드가 음으로 펄스되는 구성을 이용한다. 이러한 구성은 웨이퍼만이 플라즈마로부터의 이온과 함께 주입되는 이점을 갖는다. 펄스로된 애노드를 사용하는 플라즈마 침지 시스템이 1999년 6월 15일에 덴홀름(Denholm) 등에게 허여된 미국 특허 제5,911,832호에 개시되어 있다. 개시된 방법의 단점은, 전력 소비를 제한하고 챔버 벽의 스퍼터링 및 생성된 웨이퍼의 오염을 제한하기 위해 챔버 벽의 차폐가 필요하다는 것이다. 챔버에 연결된 진공 펌핑 장비 및 진공 펌핑 포트를 효과적으 로 차폐하는 것은 어렵다. 따라서, 개선된 플라즈마 도핑 시스템 및 방법이 필요하다.
본 발명의 제1 태양에 따르면, 플라즈마 도핑 장치가 제공된다. 플라즈마 도핑 장치는 플라즈마 도핑 챔버를 형성하는 하우징과, 플라즈마 도핑 챔버 내에 작업편을 지지하고 접지부와 같은 기준 전위에 연결되는 플래튼과, 플라즈마 도핑 챔버 내의 플래튼으로부터 이격된 애노드와, 플라즈마 도핑 챔버에 연결된 처리 가스 소스와, 플라즈마 도핑 챔버를 둘러싸고 외부 챔버를 형성하는 진공 용기와, 진공 용기에 연결된 제1 진공 펌프와, 애노드에 펄스를 인가하는 펄스 소스와, 제어기를 포함한다. 제어기는 일반적으로 플라즈마 도핑 모드인 제1 모드에서 플라즈마 도핑 챔버 내의 제어된 플라즈마 도핑 환경을 형성하고, 일반적으로 진공 펌핑 및 웨이퍼 교환 모드인 제2 모드에서 플라즈마 도핑 챔버와 외부 챔버 사이의 가스 연결을 제공한다. 처리 가스의 이온을 함유하는 플라즈마는 애노드와 플래튼 사이의 플라즈마 도핑 챔버에서 생성된다. 플라즈마는 작업편에 인접하여 플라즈마 시스를 갖는다. 애노드에 인가된 펄스는 플라즈마 시스를 거쳐 플래튼을 향해 이온을 가속시켜 작업편 내로 이온을 주입한다.
일 실시예에서, 플라즈마는 애노드에 인가된 펄스에 의해 생성된다. 일부 실시예에서, 플라즈마는 펄스식으로 된다. 다른 실시예에서, 플라즈마는 연속된다.
일부 실시예에서, 플라즈마 도핑 장치는 제1 모드에서 상기 플라즈마 도핑 챔버를 펌핑하기 위해 상기 플라즈마 도핑 챔버에 연결된 제2 진공 펌프를 더 포함한다. 제1 진공 펌프는 제2 모드에서 플라즈마 도핑 챔버의 진공 펌핑을 위해 사용되고, 제2 진공 펌프는 제1 모드에서 처리 가스의 원하는 압력을 유지하기 위해 사용될 수 있다. 그 결과, 제2 진공 펌프는 비교적 적은 용량을 갖고 스로틀(throttle) 펌핑 포트를 거쳐 플라즈마 도핑 챔버에 연결된다.
다른 실시예에서, 플라즈마 도핑 장치는 플라즈마 도핑 챔버와 외부 챔버 사이에 제어식 컨덕턴스 구멍을 더 포함한다. 플라즈마 도핑 챔버는 제1 모드에서 제어식 컨덕턴스 구멍을 통해 펌핑된다.
플래튼은 플라즈마 도핑 챔버 내로 밀봉된 처리 위치와 플라즈마 도핑 챔버로부터 이격된 후퇴 위치 사이에서 이동 가능할 수 있다. 제어 장치는 제1 모드의 처리 위치와 제2 모드의 후퇴 위치 사이에서 플래튼을 이동시키기 위한 수단을 포함할 수 있다.
플라즈마 도핑 장치는 플래튼과 애노드 사이의 공간을 둘러싸는 중공 전극을 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 중공 전극은 애노드에 전기적으로 연결된다. 다른 실시예에서, 장치는 중공 전극에 전기적으로 연결된 중공 전극 펄스 소스를 더 포함한다. 이러한 실시예에서, 플라즈마는 애노드에 인가된 펄스와 중공 전극에 인가된 펄스에 의해 생성된다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 플라즈마 도핑 방법이 제공된다. 플라즈마 도핑 방법은 기준 전위에 연결된 플래튼과 상기 플래튼으로부터 이격된 애노드를 포함하는 플라즈마 도핑 챔버를 제공하는 단계와, 플래튼 상에 작업편을 지지하는 단계와, 플라즈마 도핑 챔버로 처리 가스를 공급하는 단계와, 외부 챔버를 형성하는 진공 용기 내에 플라즈마 도핑 챔버가 둘러싸이게 하는 단계와, 제1 진공 펌프에 의해 진공 용기를 진공 펌핑하는 단계와, 애노드에 펄스를 인가하는 단계와, 제1 모드에서는 플라즈마 도핑 챔버 내의 제어된 플라즈마 도핑 환경을 형성하고 제2 모드에서는 플라즈마 도핑 챔버와 외부 챔버 사이의 가스 연결을 제공하도록 장치를 제어하는 단계를 포함한다. 처리 가스의 이온을 함유하는 플라즈마는 애노드와 플래튼 사이의 플라즈마 도핑 챔버에서 생성된다. 플라즈마는 작업편에 인접하여 플라즈마 시스를 갖는다. 애노드에 인가된 펄스는 플라즈마 시스를 거쳐 플래튼을 향해 이온을 가속시켜 작업편 내로 이온을 주입한다.
본 발명을 더욱 잘 이해하기 위해서, 본 명세서에 참조로 합체된 첨부 도면이 참조된다.
도1a는 본 발명의 구현에 적절한 비임라인(beamline) 이온 주입기의 개략적인 평면도이다.
도1b는 비임라인 구성 요소를 도시하는, 도1a의 비임라인 이온 주입기의 개략적인 평면도이다.
도2는 비임라인 이온 주입 모드에서 도시된, 본 발명의 일 실시예에 따른 처리 시스템의 개략적인 측단면도이다.
도3은 플라즈마 도핑 모드에서 도시된, 도2의 처리 시스템의 개략적인 측단면도이다.
도4는 도2 및 도3의 처리 시스템의 개략적인 블록도이다.
도5는 플래튼이 플라즈마 도핑 챔버 내로 밀봉된 것을 도시하는, 플라즈마 도핑 모듈의 제1 실시예의 개략적인 블록도이다.
도6은 플래튼이 플라즈마 도핑 챔버로부터 제거된 것을 도시하는, 플라즈마 도핑 모듈의 제1 실시예의 개략적인 블록도이다.
도7은 플래튼이 플라즈마 도핑 챔버 내로 밀봉된 것을 도시하는 플라즈마 도핑 모듈의 제2 실시예의 개략적인 블록도이다.
본 발명의 구현에 적절한 비임라인 이온 주입기의 일 실시예의 블록도가 도1a 및 도1b에 도시된다. 이온 소스(10)는 이온을 생성하여 이온 비임(12)을 공급한다. 본 분야에 공지된 바와 같이, 이온 소스(10)는 이온 챔버와, 이온화될 가스를 담는 가스 박스를 포함할 수 있다. 가스는 이온 챔버로 공급되는데, 거기에서 가스가 이온화된다. 이에 따라 형성된 이온은 이온 챔버로부터 추출되어 이온 비임(12)을 형성한다. 이온 비임(12)은 길쭉한 단면을 갖고, 비임 단면의 긴 치수가 바람직하게는 수평 배열을 갖는 리본 형상이다. 전원(14)은 이온 소스(10)의 추출 전극에 연결되고, 예컨대 약 0.2 내지 80 keV로 조절될 수 있는 전압을 제공한다. 따라서, 이온 소스(10)로부터의 이온은 전원(14)으로부터의 전압에 의해 약 0.2 내지 80 keV의 에너지로 가속된다. 이온 소스의 구성 및 작동은 본 분야의 숙련자에게 잘 알려져 있다.
이온 비임(12)은 억제 전극(20) 및 접지 전극(22)을 통해 질량 분석기(30)를 통과한다. 질량 분석기(30)는 분해 자석(32)과, 분해 구멍(36)을 갖는 마스킹 전극(34)을 포함한다. 분석 자석(32)은 이온 비임(12) 내의 이온을 편향시켜, 원하는 이온 종의 이온은 분해 구멍(36)을 통과하고, 불필요한 이온 종은 분해 구멍(36)을 통과하지 않고 마스킹 전극(34)에 의해 차단된다. 바람직한 실시예에서, 분해 자석(32)은 원하는 종의 이온을 90°만큼 편향시킨다.
원하는 종의 이온은 분해 구멍(36)을 통해 질량 분석기(30)의 하류에 위치된 제1 감속 스테이지(50)로 지나간다. 감속 스테이지(50)는 상류 전극(52), 억제 전극(54) 및 하류 전극(56)을 포함할 수 있다. 이온 비임 내의 이온은 감속 스테이지(50)에 의해 감속된 후 각도 보정 자석(60)을 통해 지나간다. 각도 보정 자석(60)은 이온을 편향시키고 이온 비임을 발산 이온 비임으로부터 대체로 평행한 이온 궤도를 갖는 리본 비임(62)으로 변환시킨다. 바람직한 실시예에서, 각도 보정 자석(60)은 원하는 종의 이온을 70°만큼 편향시킨다. 이온 주입기는 각도 보정 자석(60)의 하류에 위치 설정된 제2 감속 스테이지(80)를 포함할 수 있다.
단부 스테이션(70) 또는 처리 스테이션은 원하는 종의 이온이 반도체 웨이퍼 내에 주입되도록 웨이퍼(72)와 같은 하나 이상의 반도체 웨이퍼를 지지한다. 처리 챔버(74)는 진공 용기(75)에 의해 에워싸인다. 단부 스테이션(70)은 냉각된 정전기 플래튼(76)과, 이온을 웨이퍼(72)의 표면에 걸쳐 분포시키도록 리본 이온 비임(62)의 긴 치수에 수직하게 웨이퍼(72)를 기계적으로 스캐닝하기 위한 플래튼 위치 설정기(78)(도4 참조)를 포함한다.
도1a에 도시된 바와 같은 단부 스테이션(70)은 웨이퍼를 이온 주입기 내로 도입하고 주입 후에 웨이퍼를 제거하기 위한 자동 웨이퍼 핸들러(handler)(82)를 포함할 수 있다. 도1a에 도시된 웨이퍼 핸들러(82)는 웨이퍼 로봇(90, 92), 웨이퍼 배열기(94) 및 로드 로크(load lock; 100, 102)를 포함한다. 웨이퍼 로봇 중 하나는 로드 로크 중 하나 내의 카세트 또는 다른 웨이퍼 캐리어로부터 웨이퍼를 제거하여 웨이퍼를 플래튼(76)으로 전달한다. 웨이퍼는 웨이퍼 배열기(94)에서 배열될 수 있다. 처리 후에, 웨이퍼는 플래튼(76)으로부터 제거되고 웨이퍼 로봇 중 하나에 의해 카세트 또는 다른 웨이퍼 캐리어로 복귀된다.
단부 스테이션(70)은 선량 측정 시스템, 플라즈마 투사 총 또는 전자 투사 총, 및 다른 공지된 구성 요소를 포함할 수도 있다. 이온 비임에 의해 횡단된 전체 경로는 이온 주입 중에 비워진다는 것을 이해할 것이다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 플라즈마 도핑 모듈은 비임라인 이온 주입기 모듈과 조합되어 통합된 처리 시스템을 형성한다. 통합된 처리 시스템은 웨이퍼의 원하는 주입 방법에 따라 비임라인 이온 주입, 플라즈마 도핑 또는 이들 모두에 의해 웨이퍼를 처리하도록 사용될 수 있다. 단일 처리 챔버 내의 웨이퍼는 비임라인 이온 주입 모듈 및 플라즈마 도핑 모듈로 접근될 수 있다. 통합된 처리 시스템은 임의의 비임라인 이온 주입 모듈과 임의의 플라즈마 도핑 모듈을 포함할 수 있다. 다양한 상이한 비임라인 이온 주입기 구조가 본 분야의 숙련자에게 공지되어 있다. 다양한 플라즈마 도핑 구조가 이하에 설명된다.
비임라인 이온 주입 모듈은 비임라인 이온 주입기의 전체 또는 일부를 포함할 수 있다. 이하에 설명되는 일 실시예에서, 플라즈마 도핑 모듈은 비임라인 이 온 주입기의 단부 스테이션 내로 합체된다. 다른 실시예에서, 비임라인 이온 주입기의 단부 스테이션은 처리 챔버로 대체된다. 처리 챔버는 비임라인 이온 주입 모듈에 연결되고 플라즈마 도핑 모듈을 포함하거나 또는 이에 연결된다.
도2 내지 도4에 도시된 일 실시예에서, 플라즈마 도핑 모듈(110)은 처리 챔버(74) 내로 합체되는데, 도4에 도시된 바와 같이 플라즈마 도핑 모듈(110)의 하나 이상의 구성 요소는 진공 용기(75) 내에 위치되고, 플라즈마 도핑 모듈(110)의 하나 이상의 구성 요소는 진공 용기(75) 외부에 위치된다. 플라즈마 도핑 모듈(110)은 플라즈마 도핑 챔버(120), 처리 가스 소스(124), 진공 펌프(126), 챔버 위치 설정기(128), 플라즈마 도핑 챔버(120) 내에 위치된 애노드에 연결된 애노드 위치 설정기(130), 및 플래튼(76)과 플라즈마 도핑 챔버(120) 내의 애노드 사이에 연결된 펄스 소스(132)를 포함할 수 있다. 처리 가스 소스(124) 및 진공 펌프(126)는 가스 도관에 의해 플라즈마 도핑 챔버(120)에 연결되고, 챔버 위치 설정기(128)는 플라즈마 도핑 챔버(120)에 기계적으로 연결된다. 플라즈마 도핑 모듈(110)의 추가적인 실시예가 이하에 설명된다.
비임라인 이온 주입 모듈(140)은 리본 이온 비임(62)을 처리 챔버(74)로 공급한다. 도1a 및 도1b를 참조하면, 비임라인 이온 주입 모듈(140)의 구성 요소는 이온 소스(10), 질량 분석기(30), 감속 스테이지(50), 각도 보정 자석(60) 및 제2 감속 스테이지(80)를 포함할 수 있다. 비임라인 이온 주입 모듈(140)은 임의의 비임라인 이온 주입기 구조를 채용할 수 있다.
통합된 처리 시스템의 추가적인 구성 요소는 진공 용기(75), 플래튼(76), 플 래튼 위치 설정기(78) 및 웨이퍼 핸들러(82)를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 플래튼(76)은 예컨대 1995년 9월 19일에 프루티거(Frutiger)에게 허여된 미국 특허 제5,452,177호에 설명된 바와 같은 정전기 웨이퍼 클램프일 수 있다. 진공 펌프(142)는 처리 챔버(74) 내의 압력을 제어한다. 도2 및 도3의 실시예에서, 진공 펌프(142)는 극저온 펌프를 포함한다. 터보 분자 펌프(144)와 같은 추가적인 진공 펌프가 증가된 진공 펌핑 용량을 위해 사용될 수 있다. 패러데이 컵(Faraday cup)(148)은 선량 및 균일도 측정을 위해 리본 이온 비임(62)과 정렬되어 위치 설정될 수 있다. 시스템 제어기(150)는 통합된 처리 시스템의 요소를 제어한다. 시스템 제어기는 예컨대 마이크로프로세서, 메모리, 통합된 처리 시스템의 구성 요소로의 인터페이스, 및 키보드 및 비디오 디스플레이 터미널과 같은 주변 장치를 포함하는 프로그램된 다목적 컴퓨터를 포함할 수 있다.
웨이퍼(72)를 유지시키는 플래튼(76)은 도2에 도시된 바와 같은 비임라인 주입 모드에서 리본 이온 비임(62)을 차단하도록 위치 설정되거나, 또는 도3에 도시된 바와 같은 플라즈마 도핑 모드에서 플라즈마 도핑 챔버(120) 내에 위치 설정될 수 있다. 이에 따라 시스템은 비임라인 이온 주입 및 플라즈마 도핑이 가능한 통합된 처리 시스템을 구성한다. 시스템 제어기(150)는 각각의 주입 파라미터를 정의하는 입력에 응답하여 작동 모드를 제어한다.
도2 및 도3을 참조하면, 플라즈마 도핑 챔버(120)는 플라즈마 도핑 모드에서 폐 체적(160)을 형성한다. 도3에 도시된 플라즈마 도핑 모드에서, 플래튼(76)은 플라즈마 도핑 챔버(120) 내의 구멍(158) 내에 위치 설정되고, 플래튼 헤일로(platen halo; 162)는 플래튼(76)을 플라즈마 도핑 챔버(120) 내로 밀봉한다. 이에 따라 플래튼(76)은 플라즈마 도핑 챔버(120) 내에 웨이퍼(72)를 위치 설정한다. 플래튼(76)은 웨이퍼(72)를 지지하고 웨이퍼(72)에 전기 접속을 제공한다. 애노드(170)는 캐소드로서 작용하는 플래튼(76)에 대해 이격되어 플라즈마 도핑 챔버(120) 내에 위치 설정된다. 애노드(170)는 플래튼(76)의 표면에 수직한 방향으로 애노드 위치 설정기(130)(도4 참조)에 의해 이동할 수 있다. 플래튼(76)과 애노드(170) 사이의 구역은 본 명세서에 참조로 합체된 2001년 2월 6일에 괴크너 등에게 허여된 미국 특허 제6,182,604호에 설명된 바와 같은 중공 전극(172)에 의해 둘러싸일 수 있다. 패러데이 비임 센서를 포함하는 차폐 링(174)은 본 명세서에 참조로 합체된 2000년 2월 1일에 리버트 등에게 허여된 미국 특허 제6,020,592호에 설명된 바와 같은 플래튼(76)에 의해 둘러싸일 수 있다. 플라즈마 도핑 챔버(120) 내의 폐 체적(160)은 동축 가스 라인(180)에 의해 처리 가스 소스(124)(도4 참조)에 연결될 수 있다. 또한, 폐 체적(160)은 스로틀된(throttled) 펌핑 포트(182)를 통해 진공 펌프(126)(도4 참조)에 연결될 수 있다. 플라즈마 도핑 챔버(120)는 바람직하게는 도3에 도시된 플라즈마 도핑 위치와 도2에 도시된 후퇴 위치 사이에서 챔버 위치 설정기(128)(도4 참조)에 의해 이동 가능하다. 플라즈마 도핑 챔버(120)는 플라즈마 도핑 위치로부터 후퇴 위치로 상향 이동한다.
플래튼 위치 설정기(78)(도4 참조)는 처리 시스템의 작동 모드에 따라 플래튼(76)을 위치시킨다. 도2에 도시된 비임라인 주입 모드에서, 플래튼(76)과 웨이퍼(72)는 리본 이온 비임(62)의 경로에서 수직으로 배열되고, 플래튼(76)은 웨이퍼(72)의 표면 위로 리본 이온 비임(62)을 분배시키도록 플래튼 위치 설정기(78)에 의해 상하로 기계적으로 스캐닝된다. 플래튼 위치 설정기(78)는 웨이퍼(72)를 리본 이온 비임(62)에 대해 원하는 각도로 경사지게 하는 틸터(tilter)(190)를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 플래튼(76)은 기계적 스캐닝 동안에 리본 이온 비임(62) 아래로 이동되어, 패러데이 컵(148)이 이온 비임 전류를 모니터하게 한다.
플라즈마 도핑 모드에서, 플래튼(76)과 웨이퍼(72)는 수평으로 배열될 수 있다. 플래튼(76)과 웨이퍼(72)는 플라즈마 처리 챔버(120)의 개구(158) 내로 상향으로 이동되고, 플래튼 헤일로(162)는 플라즈마 처리 챔버(120)에 대해 밀봉된다. 따라서, 플래튼(76)과 웨이퍼(72)는 도3에 도시된 바와 같이, 플라즈마 도핑 챔버(120) 내로 밀봉된다. 플라즈마 도핑 동안, 플래튼(76)과 웨이퍼(72)는 고정될 수 있다.
웨이퍼 교환 모드에서, 플래튼(76)과 웨이퍼(72)는 수평으로 배열되어 리본 이온 비임(62)의 경로 아래로 하강된다. 웨이퍼(72)는 웨이퍼 로봇(90, 92)(도1a 참조)들 중 하나에 의해 플래튼(76)으로부터 제거되고, 새로운 웨이퍼가 처리를 위해 플래튼(76) 상에 위치된다. 웨이퍼 조작 기술은 당업자에게 알려져 있으므로 더 이상 기술하지 않는다.
작동 시에, 시스템 제어기(150)는 웨이퍼 묶음을 도핑하기 위한 파라미터를 특정하는 주입 방법을 받아들일 수 있다. 예를 들어, 주입 방법은 웨이퍼로 공급되는 도핑제 종, 에너지 및 공급량을 특정할 수 있다. 시스템 제어기(150)는 주입 방법에 기초한 작동 모드를 선택할 수 있다. 예를 들어, 2 keV 보다 큰 주입 에너지는 비임라인 주입 모드에서 사용될 수 있고, 2 keV 보다 적은 주입 에너지는 플라즈마 도핑 모드에서 사용될 수 있다.
비임라인 주입 모드가 시스템 제어기(150)에 의해 선택될 때, 웨이퍼 묶음은 웨이퍼 핸들러(82)에 의해 플래튼(76) 상으로 놓여지고, 플래튼(76)은 도2에 도시된 바와 같이 수직 위치로 회전된다. 비임라인 이온 주입 모듈(140)은 원하는 주입 파라미터를 제공하고 리본 이온 비임(62)을 발생시키도록 조정된다. 플래튼 위치 설정기(78)는, 원하는 선량 및 선량 균일도가 달성될 때까지, 일반적으로 여러 번에 걸쳐 리본 이온 비임(62)을 통해 수직으로 플래튼(76)과 웨이퍼(72)를 기계적으로 스캐닝한다. 선량 및 선량 균일도는 패러데이 컵(148)에 의해 모니터될 수 있다. 비임라인 주입 모드 동안, 플라즈마 도핑 챔버(120)는 기계적 스캐닝을 위한 간극을 제공하기 위해 도2에 도시된 후퇴 위치에 있고, 플라즈마 도핑 모듈(122)의 요소는 비활성으로 된다. 처리의 완료 후에, 웨이퍼(72)는 웨이퍼 핸들러(82)에 의해 처리 챔버(74)로부터 제거될 수 있다.
플라즈마 도핑 모드가 시스템 제어기(150)에 의해 선택될 때, 비임라인 이온 주입 모듈(140)은 비활성 상태가 되고, 플라즈마 도핑 챔버(120)는 도3에 도시된 플라즈마 도핑 위치로 챔버 위치 설정기(128)에 의해 하강된다. 웨이퍼가 웨이퍼 핸들러(82)에 의해 플래튼(76) 상으로 놓여진 후, 플래튼(76)과 웨이퍼(72)는 플라즈마 도핑 챔버(120)의 개구(150) 내로 승강되고 플라즈마 도핑 챔버(120) 내로 밀봉된다. 처리 가스 소스(124)와 진공 펌프(126)는 플라즈마 도핑 챔버(120) 내의 원하는 압력에서 처리 가스를 제공하도록 활성화된다. 펄스 소스(132)는 활성화되어, 플래튼(76)과 애노드(170) 사이에 플라즈마를 형성하고 웨이퍼(72)를 향해 이온을 가속시킨다. 매우 낮은 에너지 주입에서, 중공 전극(172)이 후술하는 바와 같이 사용될 수 있다. 인가된 선량은 차폐 링(174)의 패러데이 비임 센서에 의해 모니터될 수 있다. 원하는 선량이 얻어지면, 펄스 소스(132)와 처리 가스 소스(124)는 비활성화되고, 진공 펌프(126)는 원하는 진공 수준으로 플라즈마 도핑 챔버(120)를 펌핑한다. 그후, 플래튼(76)과 웨이퍼(72)는 플라즈마 도핑 챔버(120)로부터 하강되고, 웨이퍼(72)는 웨이퍼 핸들러(82)에 의해 제거될 수 있다. 플래튼(76)이 플라즈마 도핑 챔버(120)로부터 하강될 때, 진공 펌프(142)는 처리 챔버(74) 내로 빠져나가는 잔여 가스를 펌핑할 수 있다. 원하는 경우, 웨이퍼(72)는 처리 챔버(74)로부터 웨이퍼(72)를 제거하지 않고 플라즈마 도핑 및 비임라인 이온 주입에 의해 처리될 수 있다.
플라즈마 도핑 챔버(120)는 처리 챔버(74) 내의 처리 환경과 매우 다를 수 있는 폐 체적(160) 내의 처리 환경을 형성하는 것을 이해할 수 있다. 특히, 처리 챔버(74)는 바람직하게는 비임라인 이온 주입 동안 예를 들어, 20 μtorr의 고 진공에서 유지된다. 플라즈마 도핑 모드에서 작동하는 동안 플라즈마 도핑 챔버(120) 내의 압력은 약 1 내지 약 500 mtorr의 범위일 수 있다. 예를 들어, BF3, N2, Ar, PH3, AsH3 또는 B2H6와 같은 처리 가스가 사용될 수 있다.
도2와 도3의 실시예에서, 플라즈마 도핑 챔버(120)는 처리 챔버(74) 내에 위 치되어 플라즈마 도핑 위치 및 후퇴 위치 사이에서 이동 가능하다. 다른 실시예에서, 플래튼 위치 설정기(78)가 플라즈마 도핑 챔버(120)에 대한 기계적 스캐닝 및 접근을 가능하게 하도록 충분한 범위의 플래튼 이동을 제공할 경우, 플라즈마 도핑 챔버(120)는 제 위치에 고정될 수 있다. 또한, 플라즈마 도핑 챔버(120)는 처리 챔버(74)의 부분적으로 외측 또는 완전히 외측에 위치되어, 플라즈마 도핑 챔버(120)가 처리 챔버(74)로부터 접근 가능할 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 도핑 챔버(120)는 게이트 밸브를 통해 처리 챔버(74)로부터 접근 가능할 수 있다.
플라즈마 도핑 모듈(110)의 제1 실시예의 개략적인 블록도가 도5와 도6에 도시되고 있다. 플라즈마 도핑 모듈(110)의 제2 실시예의 개략적인 블록도가 도7에 도시되고 있다. 도1 내지 도7에서 유사한 요소들은 동일한 도면부호를 갖는다. 도5 내지 도7에서, 진공 용기(75)와 진공 펌프(142)는 플라즈마 도핑 모듈의 작동에 포함되므로 도시되고 있다. 통합 처리 시스템의 다른 요소들은 도5 내지 도7에서 생략되었다.
도5에서, 플래튼(76)은 플라즈마 도핑 모드에서 플라즈마 도핑 챔버(120) 내로 밀봉된다. 도5의 구성에서, 플라즈마 도핑 챔버(120)는 처리 챔버(74)로부터 격리되어, 플라즈마 도핑 챔버(120)와 처리 챔버(74)가 다른 환경에서 유지될 수 있다. 도6에서, 플래튼(76)은 플라즈마 도핑 챔버(120)의 개구(158)로부터 하강된다. 따라서, 플라즈마 도핑 챔버(120) 및 처리 챔버(74)는 공통의 환경을 갖는다. 이러한 구성은 비임라인 주입 모드와 웨이퍼 교환 모드에 적용 가능하다.
도5와 도6에 도시된 바와 같이, 플라즈마 도핑 챔버(120)는 진공 용기(75) 내에 위치된다. 플라즈마 도핑 챔버(120)는 진공 펌프(126)에 연결되고, 진공 용기(75)는 진공 펌프(142)에 연결된다. 도6에 도시된 바와 같이, 플래튼(76)이 플라즈마 도핑 챔버(120)의 개구(158)로부터 하강하면, 진공 펌프(142)는 처리 챔버(74)와 플라즈마 도핑 챔버(120) 모두를 펌핑한다. 따라서, 플라즈마 도핑 챔버(120)는, 플래튼(76)이 플라즈마 도핑 챔버(120) 내로 밀봉될 때 비교적 저압을 갖는다. 플라즈마 도핑 챔버(120)가 밀봉된 후, 플라즈마 도핑 챔버(120)는 진공 펌프(126)에 의해 펌핑된다. 이러한 배열은 진공 펌프(126)는 비교적 적은 펌핑 용량을 갖게 하지만, 진공 펌프(142)는 진공 용기(75)를 펌핑하기에 충분한 큰 펌핑 용량을 갖게 한다. 따라서, 도5와 도6의 실시예에서, 진공 펌프(142)는 제1 진공 펌프로 고려되고, 진공 펌프(126)는 제2 진공 펌프로 고려될 수 있다.
진공 펌프(142)는 도6에 도시된 플래튼(76)의 하강 위치에서 플라즈마 도핑 챔버(120)를 원하는 압력 수준으로 비운다. 그후, 플래튼(76)은 도5에 도시된 플라즈마 도핑 챔버(120) 내로 밀봉된다. 처리 가스 소스(124)는 플라즈마 도핑 챔버(120) 내로 처리 가스를 유입하고, 진공 펌프(126)는 플라즈마 도핑 챔버(120) 내의 처리 가스의 원하는 압력을 유지하도록 충분한 펌핑을 제공한다. 대기압으로부터 처리 압력으로 플라즈마 도핑 챔버(120)를 펌핑하기 위해 진공 펌프(126)는 필요하지 않으므로, 플라즈마 도핑 챔버(120)를 진공 펌프(126)에 연결하는 포트는 조절될 수 있고, 진공 펌프(126)는 비교적 적은 용량을 가질 수 있다. 처리가 완료된 후, 처리 가스 소스(124)는 차단되고, 진공 펌프(126)는 플라즈마 도핑 챔버(120)로부터 잔여 처리 가스를 펌핑한다. 그후, 플래튼(76)은 하강되고, 진공 펌프(142)는 플라즈마 도핑 챔버(120)에 추가의 진공 펌핑을 제공한다.
도5와 도6에 도시된 바와 같이, 플래튼(76)과 플라즈마 도핑 챔버(120)의 벽은 접지부와 같은 기준 전위에 연결될 수 있고, 펄스 소스(132)는 애노드(170)에 대해 일련의 펄스를 제공할 수 있다. 애노드(170)는 절연부(176)에 의해 플라즈마 도핑 챔버(120)로부터 전기적으로 절연되고, 절연부(178)에 의해 진공 용기(75)로부터 전기적으로 절연된다. 중공 전극(172)은 후술하는 바와 같이, 스위치(184)에 의해 펄스 소스(132) 또는 중공 전극 펄스 소스(190)에 연결된다.
양이온이 웨이퍼(72) 내로 주입되는 일반적인 경우에서는, 양의 펄스가 애노드(170)로 인가된다. 필요한 주입 에너지에 대응하는 전압이 애노드(170)와 웨이퍼(72) 사이의 플라즈마 방전을 개시하기에 충분한 경우에, 펄스 소스(132)는 플라즈마 방전을 개시하고 플라즈마로부터의 이온을 웨이퍼(72)로 가속시키기 위해 사용될 수 있다. 양의 펄스는 플라즈마 시스를 거쳐 웨이퍼(72) 내로 양이온을 가속시킨다. 음이온이 웨이퍼(72) 내로 주입되는 경우, 펄스 소스(132)는 음의 펄스를 애노드(170)로 인가한다. 펄스 소스(132)가 애노드(170)와 웨이퍼(72) 사이의 플라즈마 방전을 개시하기 위해 사용될 때, 중공 전극(172)은 도5와 도6에 도시된 위치(1)에 스위치(184)를 위치시킴으로써 펄스 소스(132)에 연결된다. 이러한 구성에서, 플라즈마는 웨이퍼(72)를 제외하고는 양으로 편향된 애노드(170)와 중공 전극(172)에 의해 충분히 둘러싸이게 되고, 플라즈마의 양으로 대전된 이온은 웨이퍼(72)로 가속된다.
매우 낮은 주입 에너지가 필요한 경우 및 펄스 소스(132)에 의해 공급된 펄 스의 대응 진폭이 애노드(170)와 웨이퍼(72) 사이의 플라즈마 방전을 개시하기에 충분하지 않은 경우에, 스위치(184)는 위치(2)에 위치되고, 중공 전극(172)은 중공 전극 펄스 소스(190)에 연결된다. 도5와 도6의 실시예에서, 양이온이 웨이퍼(72) 내로 주입될 때, 음의 펄스가 중공 전극(172)으로 인가된다. 애노드(170)로 인가된 양의 펄스와 조합된 중공 전극(172)에 인가된 음의 펄스는 애노드(170)와 웨이퍼(72) 사이의 플라즈마 방전을 개시하기에 충분하고, 애노드(170)에 인가된 비교적 작은 진폭의 펄스는 매우 낮은 주입 에너지를 달성한다. 예를 들어, 500 eV의 에너지를 갖는 단일 대전 양이온이 웨이퍼(72) 내로 주입되는 경우, 스위치(184)는 위치(2)에 위치되고, 펄스 소스(132)는 양의 500 eV 펄스를 발생하도록 프로그램되고, 중공 전극 펄스 소스(190)는 음의 1000V 펄스를 발생시키도록 프로그램된다. 펄스 소스(132, 190)는 시간으로 중첩되는 펄스를 발생시키도록 동기화된다. 이는 1500V의 펄스가 애노드(170)와 중공 전극(172) 사이에 인가되고, 이는 플라즈마 방전을 개시하기에 충분하다. 플라즈마 방전에서 양이온은 애노드(170)와 웨이퍼(72) 사이에 인가된 펄스에 의해 500 eV로 가속된다.
웨이퍼(72)와 플래튼(76)이 접지되는, 도5와 도6에 도시된 플라즈마 도핑 모듈은 여러 이점을 갖는다. 웨이퍼가 접지되므로, 편향 측정 및 선량 측정은 단순화된다. 웨이퍼(72)는 애노드(170)와 중공 전극(172)에 의해 충분히 둘러싸이고, 플라즈마 도핑 챔버(120)는 스로틀된 펌핑 포트를 통해 진공 펌프(126)에 연결된다. 그 결과, 챔버 벽과 진공 펌핑 요소의 스퍼터링에 의한 웨이퍼(72)의 오염은 제한된다. 또한, 이온을 모으는 표면 영역은 제한되어, 펄스 소스(132, 190) 상에 위치된 부하를 감소시킨다. 스퍼터링에 의한 오염을 더욱 감소시키기 위해, 중공 전극(172) 및 다른 노출된 요소들은 실리콘 웨이퍼의 경우의 실리콘과 같은 비오염 재료로 코팅될 수 있다. 스로틀된 펌핑 포트는 플라즈마 내의 이온이 펌핑 포트로 들어가서 진공 펌핑 요소 상에 증착되는 경향을 감소시킨다.
플라즈마 도핑 모듈(110)의 제2 실시예의 개략적인 블록도가 도7에 도시되고 있다. 도7의 실시예는 접지부와 펄스 소스(132) 및 중공 전극 펄스 소스(190)의 전기적 연결의 관점에서 도5와 도6의 실시예와 다르다. 특히, 애노드(170)는 접지부와 같은 기준 전위에 연결되고, 캐소드[플래튼(76)]는 양이온의 주입을 위해 음으로 펄스된다. 중공 전극(170)은 필요한 주입 에너지에 따라 스위치(184)에 의해 플래튼(76) 또는 중공 전극 펄스 소스(190)에 연결된다. 도7의 실시예에서, 플래튼 헤일로(162)는 플래튼(76)과 플라즈마 도핑 챔버(120) 사이의 전기적 절연을 가능하게 하는 전기적 절연 재료이다.
도7의 실시예는 또한 진공 펌핑 배열의 관점에서 도5 및 도6의 실시예와 다르다. 특히, 플라즈마 도핑 챔버(120)에는 제어식 컨덕턴스 구멍(194)이 제공되고, 진공 펌프(126)(도5와 도6 참조)는 제거된다. 제어식 컨덕턴스 구멍(194)은 플라즈마 도핑 챔버(120)와 처리 챔버(74)의 내부 체적 사이의 제어된 가스 유동을 제공한다. 따라서, 플라즈마 도핑 챔버(120)는 플래튼(76)이 플라즈마 도핑 챔버(120) 내로 밀봉될 때, 구멍(194)을 통해 진공 펌프(142)로 제어된 가스 유동에 의해 진공 펌핑된다. 제어식 컨덕턴스 구멍(194)은 알려진 가스 유동 특성을 갖는 하나 이상의 개구를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 플라즈마의 통과는 억 제하면서 가스 유동을 가능하게 하기 위해, 구멍(194)의 개구는 플라즈마 도핑 챔버(120)와 처리 챔버(74)의 내부 체적 사이의 직접적인 시계 라인을 방지한다. 예를 들어, 구멍(194)은 굴곡을 갖는 가스 도관으로 실시될 수 있다. 다른 실시예에서, 구멍(194)은 고정되거나, 개방 또는 폐쇄되거나, 또는 조절 가능한 가스 컨덕턴스를 가질 수 있다. 도7의 진공 펌핑 배열은 도5와 도6의 실시예에서 사용될 수 있음을 이해할 수 있다. 또한, 도5와 도6의 진공 펌핑 배열은 도7에서 사용될 수 있다.
도5 내지 도7에 도시되고 상술한 플라즈마 도핑 시스템은 도2 내지 도4에 도시되고 상술한 통합된 처리 시스템에 사용될 수 있다. 또한, 도5 내지 도7의 실시예는 별도로 사용되거나 또는 상술한 플라즈마 도핑 챔버의 진공 펌핑을 제공하도록 외부 진공 용기를 갖는 임의의 플라즈마 도핑 챔버에서 사용될 수 있다. 외부 진공 용기는 다른 처리 모듈을 포함하거나 또는 포함하지 않을 수도 있다.
다른 플라즈마 도핑 구성이 본 발명의 범위 내에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 플라즈마는 펄스식으로 되거나 또는 연속될 수 있다. 플라즈마는 각각 펄스식으로 되거나 연속될 수 있는, DC 전압, RF 전압 또는 마이크로파에 의해 발생될 수 있다. 다른 처리 가스 압력이 사용될 수 있다.
명세서에 기술되고 도면에 도시된 실시예들의 다양한 변경 및 수정이 본 발명의 기술사상 및 범위 내에서 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 설명에 포함되고 첨부된 도면에 도시된 모든 요소는 설명을 위한 것이고 제한적인 의미로 해석되어서는 안된다. 본 발명은 이하의 청구의 범위 및 그 등가물에 의해서만 제한된다.

Claims (25)

  1. 플라즈마 도핑 챔버를 형성하는 하우징과,
    상기 플라즈마 도핑 챔버 내에서 작업편을 지지하고 전기적으로 접지되는 플래튼과,
    상기 플라즈마 도핑 챔버 내에서 상기 플래튼으로부터 이격된 애노드와,
    상기 플라즈마 도핑 챔버에 연결된 처리 가스 소스를 포함하고,
    상기 플라즈마 도핑 챔버 내의 상기 애노드와 상기 플래튼 사이에서 처리 가스의 이온을 함유하는 플라즈마가 생성되고, 상기 플라즈마는 작업편에 인접하는 플라즈마 시스를 가지며,
    상기 플라즈마 도핑 챔버를 둘러싸서 외부 챔버를 형성하는 진공 용기와,
    상기 진공 용기에 연결된 제1 진공 펌프와,
    상기 애노드에 펄스를 인가하여 상기 이온을 플라즈마 시스를 거쳐 상기 플래튼 쪽으로 가속시켜 작업편 내로 주입하기 위한 펄스 소스와,
    제1 모드에서는 플라즈마 도핑 챔버 내에서 제어된 플라즈마 도핑 환경을 형성하고 제2 모드에서는 플라즈마 도핑 챔버와 외부 챔버 사이의 가스 연결을 형성하는 제어기를 더 포함하고,
    상기 플래튼은 상기 플라즈마 도핑 챔버 내로 밀봉된 처리 위치와 상기 플라즈마 도핑 챔버로부터 제거되지만 상기 진공 용기 내에 있는 후퇴 위치 사이에서 이동 가능하고, 상기 제어기는 제1 모드의 처리 위치와 제2 모드의 후퇴 위치 사이에서 상기 플래튼을 이동시키기 위한 수단을 포함하는 플라즈마 도핑 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 플라즈마는 상기 애노드에 인가된 펄스에 의해 생성되는 플라즈마 도핑 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 플라즈마는 펄스식인 플라즈마 도핑 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 플라즈마는 연속식인 플라즈마 도핑 장치.
  5. 제1항에 있어서, 제1 모드에서 상기 플라즈마 도핑 챔버를 펌핑하기 위해 상기 플라즈마 도핑 챔버에 연결된 제2 진공 펌프를 더 포함하는 플라즈마 도핑 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 플라즈마 도핑 챔버와 상기 외부 챔버 사이에 제어식 컨덕턴스 구멍을 더 포함하고, 상기 플라즈마 도핑 챔버가 제1 모드에서 상기 제어식 컨덕턴스 구멍을 통해 펌핑되는 플라즈마 도핑 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 플래튼과 상기 애노드 사이의 공간을 둘러싸고 상기 애노드에 전기적으로 연결되는 중공 전극을 더 포함하는 플라즈마 도핑 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 플래튼과 상기 애노드 사이의 공간을 둘러싸는 중공 전극과, 상기 중공 전극에 전기적으로 연결된 중공 전극 펄스 소스를 더 포함하고, 상기 플라즈마는 상기 애노드에 인가된 펄스와 상기 중공 전극에 인가된 펄스에 의해 생성되는 플라즈마 도핑 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 하우징은 기준 전위에 연결되는 플라즈마 도핑 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 이온은 양이온이고, 상기 펄스는 양의 펄스인 플라즈마 도핑 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 이온은 음이온이고, 상기 펄스는 음의 펄스인 플라즈마 도핑 장치.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 전기적으로 접지되는 플래튼과 플래튼으로부터 이격된 애노드를 포함하는 플라즈마 도핑 챔버를 제공하는 단계와,
    플래튼 상에 작업편을 지지하는 단계와,
    플라즈마 도핑 챔버로 처리 가스를 공급하는 단계를 포함하고,
    상기 플라즈마 도핑 챔버 내의 상기 애노드와 상기 플래튼 사이에서 처리 가스의 이온을 함유하는 플라즈마가 생성되고, 상기 플라즈마는 작업편에 인접하는 플라즈마 시스를 가지며,
    외부 챔버를 형성하는 진공 용기 내에서 플라즈마 도핑 챔버를 둘러싸는 단계와,
    제1 진공 펌프로 진공 용기를 진공 펌핑하는 단계와,
    이온을 플라즈마 시스를 거쳐 상기 플래튼 쪽으로 가속시켜 작업편 내로 주입시키기 위해 애노드에 펄스를 인가하는 단계와,
    제1 모드에서는 플라즈마 도핑 챔버 내에서 제어된 플라즈마 도핑 환경을 형성하고 제2 모드에서는 플라즈마 도핑 챔버와 외부 챔버 사이의 가스 연결을 형성하도록 장치를 제어하는 단계와,
    제1 모드에서의 상기 플라즈마 도핑 챔버 내로 밀봉된 처리 위치와 제2 모드에서의 상기 플라즈마 도핑 챔버로부터 제거되지만 상기 진공 용기 내에 있는 후퇴 위치 사이에서 상기 플래튼을 제어 가능하게 이동시키는 단계를 더 포함하는 플라즈마 도핑 방법.
  15. 삭제
  16. 제14항에 있어서, 애노드에 펄스를 인가하는 단계는 상기 플라즈마 도핑 챔버 내에 플라즈마를 생성하는 플라즈마 도핑 방법.
  17. 제14항에 있어서, 펄스식 플라즈마를 생성하는 단계를 포함하는 플라즈마 도핑 방법.
  18. 제14항에 있어서, 연속식 플라즈마를 생성하는 단계를 포함하는 플라즈마 도핑 방법.
  19. 제14항에 있어서, 제1 모드에서 상기 플라즈마 도핑 챔버에 연결된 제2 진공 펌프로 상기 플라즈마 도핑 챔버를 진공 펌핑하는 단계를 더 포함하는 플라즈마 도핑 방법.
  20. 제14항에 있어서, 제1 모드에서 상기 제1 진공 펌프로 상기 플라즈마 도핑 챔버를 진공 펌핑하는 단계를 더 포함하고, 상기 제1 진공 펌프는 상기 플라즈마 도핑 챔버와 상기 외부 챔버 사이의 제어식 컨덕턴스 구멍을 통해 상기 플라즈마 도핑 챔버와 연통되는 플라즈마 도핑 방법.
  21. 제14항에 있어서, 제2 모드에서 상기 제1 진공 펌프로 상기 플라즈마 도핑 챔버를 진공 펌핑하는 단계를 더 포함하는 플라즈마 도핑 방법.
  22. 제14항에 있어서, 상기 플래튼과 상기 애노드 사이의 공간을 둘러싸는 중공 전극을 제공하는 단계와, 상기 중공 전극을 상기 애노드에 전기적으로 연결하는 단계를 더 포함하는 플라즈마 도핑 방법.
  23. 제14항에 있어서, 상기 플래튼과 상기 애노드 사이의 공간을 둘러싸는 중공 전극을 제공하는 단계와, 상기 중공 전극에 펄스를 인가하기 위해 상기 중공 전극을 중공 전극 펄스 소스에 전기적으로 연결하는 단계를 더 포함하고, 상기 플라즈마는 상기 애노드에 인가된 펄스와 상기 중공 전극에 인가된 펄스에 의해 생성되는 플라즈마 도핑 방법.
  24. 제14항에 있어서, 플라즈마 도핑 챔버를 기준 전위에 전기적으로 연결하는 단계를 더 포함하는 플라즈마 도핑 방법.
  25. 삭제
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