KR101130411B1 - 가속/감속 갭 편향 - Google Patents

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로버트 라트멜
보 반데르베르그
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액셀리스 테크놀로지스, 인크.
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Abstract

이온 빔의 이온을 가속/감속하는 가속 구조 및 관련 방법이 개시되어 있다. 이 구조 및 관련된 방법은 웨이퍼의 에어리어를 선택적으로 도핑하기 위하여 반도체 제조 중에 작업재 또는 웨이퍼로 이온을 선택적으로 주입 사용하는데 적합하다. 이온을 가속 및/또는 감속하는 것 이외에, 본 발명의 양상은 이온 빔의 이온을 포커싱할 뿐만 아니라 편향시키는 역할을 한다. 이는 전위가 생성되는 전극을 통해서 이온 빔을 루팅으로써 성취된다. 이온 빔은 또한, 전기적으로 중성인 오염물이 전위에 영향받지 않고 이온 빔의 원래 경로를 따라서 이동을 계속하기 때문에 오염이 제거된다. 전극은 또한 빔이 이동하는 거리를 최소화하는 방식으로 배열됨으로써, 빔이 블로우 업될 가능성을 완화시킨다.
전자 제어 장치, 질량 분석기, 플라즈마 소스, 타겟 주사 시스템, 엔드 스테이션

Description

가속/감속 갭 편향{DEFLECTING ACCELERATION/DECELERATION GAP}
본 발명은 일반적으로 이온 주입 시스템에 관한 것이며, 특히 이온 주입 시스템에 사용하는데 적합한 가속 갭에 관한 것이다.
이온 주입 시스템은 집적 회로 제조시에 불순물로 반도체를 도핑하는데 사용된다. 이와 같은 시스템에서, 이온 소스는 소망 도펀트 요소를 이온화하는데, 이는 소망 에너지의 이온 빔 형태로 소스로부터 추출된다. 그 후, 이온빔은 반도체 웨이퍼의 표면으로 향하여 도펀트 요소로 웨이퍼를 주입시킨다. 빔의 이온들은 웨이퍼의 표면을 관통하여 웨이퍼 내의 트랜지스터 장치들의 제조와 같이 소망 도전율의 영역을 형성한다. 전형적인 이온 주입기는 이온 빔을 생성시키는 이온 소스, 자계들을 사용하는 이온 빔을 질량 분해하는 질량 분석 장치를 포함한 빔라인 어셈블리 및 이온 빔에 이해 주입될 반도체 웨이퍼 또는 작업재를 포함하는 타겟 챔버를 포함한다.
소정 애플리케이션을 위한 소망 주입을 위하여, 주입된 이온들의 선량 및 에너지는 가변될 수 있다. 이온 선량은 소정 반도체 재료를 위한 주입된 이온들의 농도를 제어한다. 전형적으로, 고 전류 주입기는 고 선량 주입을 위하여 사용되는 반면에, 중간 전류 주입기는 이 보다 낮은 선량 도포를 위하여 사용된다. 이온 에너지는 반도체 장치에서 접합 깊이를 제어하기 위하여 사용되는데, 여기서 빔 이온의 에너지 레벨은 이온이 주입되는 정도 또는 주입된 이온 깊이를 결정한다. 계속해서 점점 소형화되는 반도체 장치는 저 에너지에서 고 빔 전류를 전달하는 역할을 하는 메커니즘을 필요로 한다. 고 빔 전류는 필요한 선량 레벨을 제공하는 반면에, 저 에너지는 얕게 주입시킨다.
게다가, 반도체 웨이퍼에 대해 계속적으로 장치 밀도를 높히려면 웨이퍼 양단에 주입되는 주입 빔의 균일성에 대한 주의 깊은 제어를 필요로 한다. 또 다른 계속적인 경향은 300mm 직경 웨이퍼와 같이 반도체 웨이퍼 크기를 점점 더 크게하는 것이다. 더 높은 장치 밀도와 결합되면, 웨이퍼 크기를 크게하면 할수록 개별적인 웨이퍼의 비용을 증가시킨다. 따라서, 주입 균일성에 대한 제어 및 다른 파라미터는 스크래핑 웨이퍼와 관련된 비용을 피하거나 완화시키는 것이 더욱 중요하다.
본 발명의 여러 양상의 기본적인 이해를 제공하기 위한 요약을 간략히 제공한다. 이 요약서는 본 발명의 전반적인 개요가 아니고 본 발명의 주요 또는 중요한 요소들을 식별하고자하는 것도 아니고 본 발명의 범위를 한정하는 것도 아니다. 오히려, 본 발명의 주요 목적을 후에 설명된 상세한 설명을 위한 간단화된 형태의 개념을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명은 이온 빔의 이온을 가속/감속하는 가속기 또는 가속 구조체 및 관련된 방법론에 관한 것이다. 이 가속기 및 관련된 방법론은 작업재 또는 웨이퍼로 이온을 선택적으로 주입하여 반도체 제조중 웨이퍼의 에어리어를 선택적으로 도핑하기 위해 사용하는데 적합하다. 이온을 가속 및/또는 감속하는 것 이외에, 본 발명의 양상은 이온빔의 이온을 포커싱할 뿐만 아니라 편향시키는 역할을 한다. 이는 전위가 생성되는 전극을 통해서 이온 빔을 루팅함으로써 성취된다. 이온 빔은 또한, 전기적으로 중성인 오염물이 전위에 영향받지 않고 이온 빔의 원래 경로를 따라서 이동을 계속하기 때문에 오염이 제거된다. 전극은 또한 빔이 이동하는 거리를 최소화하는 방식으로 배열됨으로써, 빔이 블로우 업될 가능성을 완화시킨다.
본 발명의 한 양상을 따르면, 이온들을 작업재로 주입하기 위하여 사용하는데 적합한 가속기는 그 내에 형성된 제1 개구를 갖는 제1 전극 및 그 내에 형성된 제2 개구를 갖는 제2 전극을 포함한다. 제1 및 제2 전극은 실질적으로 서로 평행하게 되도록 지향되고 상기 제1 및 제2 개구는 제1 및 제2 전극에 실질적으로 수직한 축이 제1 및 제2 개구 간에 형성된 갭 및 상기 제1 및 제2 개구 내의 일치 지점(coincident points)을 통과하도록 정렬된다. 제1 및 제2 전극 간에 생성되는 전위는, 이온 빔이 제1 개구 내로 통과되고 제2 개구 밖으로 통과될 때 전위의 바이어싱에 따라서 가속 또는 감속되도록 이온 빔의 이온을 축을 따라서 이동시킨다. 가속기는 또한 제1 및 제2 전극 간에 그리고 갭 위에 위치되는 제1 중간갭 전극을 포함할 뿐만 아니라 제1 및 제2 전극 간에 그리고 갭 아래에 위치되는 제2 중간갭 전극을 포함한다. 제1 및 제2 중간 갭 전극 간에 생성되는 전위는 이온 빔 내의 이온을 축을 벗어나서 편향시킨다.
본 발명의 또 다른 양상을 따르면, 이온을 작업재로 주입하기 위하여 사용하는데 적합한 가속기는 이온 빔의 이온을 가속/감속하는 수단 및 이온 빔 내의 이온을 축으로부터 벗어나서 편향시킴으로써 이온 빔을 휘게하는 수단을 포함한다. 가속 및 감속하는 수단 및 휘게하는 수단은 서로 무관하게 동작하여 빔을 각각 가속/감속시키고 휘게 한다.
본 발명의 또한 다른 양상을 따르면, 이온을 작업재로 주입하는데 적합한 이온을 가속/감소시키는 방법은 제1 쌍의 전극 간에 전위를 생성시켜 이온 빔의 이온을 가속/감속시키고 제2 상의 전극 간에 전위를 생성시켜 이온빔의 이온을 편향시킨다.
상술되고 이와 관련된 목적을 성취하기 위하여, 본 발명의 특정 양상 및 구현방식을 이하의 설명 및 첨부 도면을 참조하여 설명할 것이다. 본 발명의 원리들을 사용하는 몇 가지 각종 방식이 예시될 것이다. 본 발명의 다른 양상들, 장점들 및 신규한 특징들이 첨부 도면을 참조하여 이하에 상세히 설명될 것이다.
도1은 본 발명의 한 가지 이상의 양상들을 따른 이온 주입 시스템의 구성요소들을 도시한 개요적인 블록도.
도2A는 본 발명의 한 가지 양상을 따른 이온 주입 시스템을 도시한 단면도.
도2B는 본 발명의 한 가지 양상을 따른 이온 주입 시스템의 개요도.
도3은 본 발명의 한 가지 양상을 따른 감속 모드에서 전극들의 포커싱 작용을 도시한 도면.
도4는 본 발명의 한 가지 양상을 따른 가속 모드에서 전극의 포커싱 효과를 도시한 도면.
도5는 본 발명의 한 가지 양상을 따른 감속 모드에서 전극의 휨 작용을 도시한 도면.
도6은 본 발명의 한 가지 양상을 따른 가속 모드에서 전극의 휨 작용을 도시한 도면.
도7은 본 발명의 한 가지 양상을 따른 가속기의 예를 도시한 단면도.
도8은 본 발명의 한 가지 양상을 따른 이온 빔의 이온을 가속/감속시키는 방법을 도시한 순서도.
본 발명이 지금부터 첨부 도면을 참조하여 설명될 것인데, 여기서 동일한 소자에는 동일한 참조 번호가 병기되어 있다. 이 도면 및 이하의 설명은 예시하기 위한 것이지 제한하고자 하는 것이 아니다. 따라서, 예시된 시스템 및 방법들 그리고 본원에 예시된 것과 다른 이와 같은 구현방식들의 변형은 본 발명 및 첨부된 청구범위 내에 있는 것으로서 간주된다.
본 발명은 이온 빔의 이온들을 가속/감속시키는 가속기 및 관련된 방법에 관한 것이다. 가속기 및 이와 관련된 방법은 웨어퍼의 에어리어를 선택적으로 도핑하기 위하여 반도체 제조 중에 작업재 또는 웨이퍼 내로 이온을 선택적으로 주입시키는데 사용하기 적합하다. 가속 및/또는 감속 이온들 이외에도, 본 발명의 양상들은 이온 빔의 이온을 포커싱할 뿐만아니라 편향시키는 역할을 한다. 이는 전위가 생성되는 전극을 통해서 이온 빔을 루팅으로써 성취된다. 이온 빔은 또한, 전기적으로 중성인 오염물이 전위에 영향받지 않고 이온 빔의 원래 경로를 따라서 이동을 계속하기 때문에 오염이 제거된다. 전극은 또한 빔이 이동하는 거리를 최소화하는 방식으로 배열됨으로써, 빔이 블로우 업될 가능성을 완화시킨다.
도1을 먼저 참조하면, 본 발명의 한 가지 이상의 양상들을 구현하는데 적합한 이온 주입 시스템(100)이 블록도 형태로 도시되어 있다. 이 시스템(100)은 빔 경로를 따라서 이온 빔(104)을 생성시키는 이온 소스(102)를 포함한다. 이온 빔 소스(102)는 예를 들어 전원과 관계된 플라즈마 소스(106)를 포함한다. 플라즈마 소스(106)는 예를 들어, 이온 빔이 추출되는 상대적으로 긴 플라즈마 감금실(plasma confinement chamber)을 포함한다.
빔라인 어셈블리(110)는 이온 소스(102)의 다운스트림이 제공되고 이로부터 빔(104)을 수용한다. 빔라인 어셈블리(110)는 예를 들어 본 발명의 한 가지 이상의 양상들을 따른 하나 이상의 갭을 포함할 수 있는 가속 구조(114) 뿐만 아니라 질량 분석기(112)를 포함한다. 빔라인 어셈블리(110)는 빔(104)을 수신하기 위한 경로를 따라서 위치된다. 질량 분석기(112)는 자석(도시되지 않음)과 같은 필드 생성 요소를 포함하고 질량(예를 들어, 전하 대 질량 비)에 따라서 궤도를 가변시 이온 빔(104)으로부터 이온을 편향시키기 위하여 빔 경로 양단에 필드를 제공하도록 동작한다. 자계를 통해서 이동하는 이온들은 힘을 받는데, 이 힘은 소망 질량의 이온을 빔 경로를 따라서 지향시고 원하지 않은 질량의 이온을 빔 경로로부터 벗어나서 편향시킨다.
가속 갭 또는 갭들(14)은 작업재 내의 소망 주입 깊이를 성취하도록 빔 내의 이온들을 가속 및/또는 감속시키도록 동작할 뿐만 아니라 이하에 보다 상세하게 서술된 방식으로 빔을 휘게하고 빔으로부터 오염된 중성 입자들을 분리함으로써 빔의 오염을 제거한다. 게다가, 가속 갭(114)은 또한 빔을 포커싱하도록 동작할 수 있다. 따라서, 용어 가속기 및/또는 감속기 갭이 본 발명의 한 가지 이상의 양상을 사용하여 본원에서 설명되었지만, 이와 같은 용어들은 가속의 문헌적 해석으로 제한하여 좁게 이해되어서는 안되고 특히 감속뿐만 아니라 방향 변화들의 의미를 포함하는 것으로 넓게 이해되어야 한다. 가속/감속 수단(114)은 질량 분석기(112)에 의한 자기 분석 전뿐만 아니라 후에 적용될 수 있다는 것으로 또한 이해될 것이다.
엔드 스테이션(116)은 빔라인 어셈블리(110)로부터 질량 분석되어 오염제거된 이온 빔(104)을 수신하기 위하여 시스템(100)에 제공된다. 엔드 스테이션(116)은 질량 분석되어 오염제거된 이온빔(104)을 사용하여 주입을 위한 빔 경로를 따라서 반도체 웨이퍼(도시되지 않음)와 같은 하나 이상의 작업재를 지지한다. 엔드 스테이션(116)은 타겟 주사 시스템(118)을 포함하여 서로에 대해 하나 이상의 타겟 작업재 및 이온빔을 변환 또는 주사한다. 타겟 주사 시스템(118)은 예를 들어 소정 환경, 동작 파라미터 및/또는 오브젝티브 하에서 바람직하게 될 때 일괄 또는 일련의 주입을 위하여 제공될 수 있다.
지금부터 도2A를 참조하면, 본 발명의 한 가지 이상의 양상들을 구현하는데 적합한 전형적인 이온 주입 시스템(200)이 다소 더 상세하게 도시되어 있다. 이 시스템(200)은 이온 소스(202), 빔라인 어셈블리(204) 및 타겟 또는 엔드 스테이션 (206)을 포함한다. 빔라인 어셈블리(204)에 대해서 엔드 스테이션을 이동시키는 신축가능한 스테인레스 스틸 벨로우즈 어셈블리(208)는 엔드 스테이션(206) 및 빔라인 어셈블리(204)를 연결시킨다.
이온 소스(202)는 플라즈마 챔버(210) 및 이온 추출기 어셈블리(212)를 포함한다. 에너지는 이온화가능한 도펀트 가스에 제공되어 플라즈마 챔버(210) 내에서 이온을 생성시킨다. 일반적으로, 본 발명은 음이온이 소스(202)에 의해 생성되는 시스템에 적용가능하지만 양이온이 생성된다. 양이온은 이온 추출기 어셈블리(212)에 의해 플라즈마 챔버(210)에서 슬릿을 통해서 추출되며, 이 어셈블리는 다수의 전극(214)을 포함한다. 따라서, 이온 추출기 어셈블리(212)는 플라즈마 챔버(210)로부터 양이온의 빔(2160을 추출하도록 기능하고 추출된 이온을 빔라인 어셈블리(204)로 가속시키고, 특히 빔라인 어셈블리(204) 내의 질량 분석 자석(218)으로 가속시킨다.
질량 분석 자석(218)은 측벽(224)을 갖는 금속(예를 들어, 알루미늄) 빔 가이드로 정의되는 경로(222) 내의 구부려진 빔 경로(220)를 포함하는데, 이의 진공화는 진공 펌프(226)에 의해 제공된다. 이 경로(220)를 따라서 전파되는 이온 빔(216)은 질량 분석 자석(218)에 의해 생성되는 자계에 의해 영향받어 부적절한 전하 대 질량 비의 이온을 거부한다. 다이폴 자계의 강도 및 방향성은 자석 커넥터(230)를 통한 전류를 자석(218)의 필드 권선을 통해서 조정한다.
다이폴 자계는 이온빔(216)이 이온 소스(202) 근처의 제1 또는 입구 궤도(232)로부터 경로(222)의 출구단 근처의 제2 또는 출구 궤도(234)로 구부려진 빔 경로9220)를 따라서 이동시킨다. 부적절한 전하 대 질량 비를 갖는 이온을 포함하는 빔(216)의 부분(236 및 238)은 구부려진 궤도를 벗어나서 빔 가이드 측벽(224)으로 편향된다. 이 방식으로, 자석(2180은 단지 소망 전하 대 질량 비를 갖는 빔(220) 내의 이온이 경로(222) 전체를 통해서 가로지도록 한다.
빔라인 어셈블리(204)는 또한 본 발명의 한 가지 이상의 양상을 따른 가속기(240)를 포함하는 것이라 말할 수 있다. 가속기(240)는 이온을 가속 및/또는 감속시키도록 배열되고 바이어스되는 다수의 전극(242)을 포함할 뿐만 아니라 이하에 보다 상세하게 서술되는 방식으로 이온빔을 포커싱, 휨 및 오염제거한다. 패러데이 플래그(244)와 같은 선량측정 표시자가 또한 포함되어 이온빔의 샘플 전류를 검출한다. 플라즈마(246)의 소스는 또한 (양의) 전하를 중성화하는 플라즈마 샤워(248)를 제공하도록 포함될 수 있는데, 이 양의 전하는 (양의) 전하의 이온 빔(216)에 의해 주입됨에 따라서 타겟 작업재 상에 누적된다. 진공 펌프(250)는 가속기(240)를 진공시키도록 또한 포함될 수 있다.
가속기(240)의 다운스트림은 엔드 스테이션(206)이며, 이 스테이션은 하나 이상의 웨이퍼(254) 또는 처리될 다른 작업재가 설치되는 지지체(252)를 포함한다. 웨이퍼 지지체(252)는 주입 빔의 방향에 일반적으로 수직 지향되는 타겟 평면에 놓이지만, 웨이퍼 지지체는 또한 도시되고 서술된 각도와 실질적으로 상이한 각도로 지향될 수 있다. 웨이퍼 지지체는 또한 예를 들어 빔을 통과시키는 웨이퍼 또는 회전 디스크를 이동시킬 수 있는 기계적인 아암 형태를 취할 수 있다. 도2A는 엔드 스테이션(206)에서 모터(256)에 의해 회전되는 디스크 형상의 웨이퍼 지지체(22)를 도시한다. 따라서, 이온 빔은 이들이 원형 경로로 이동할 때 지지체에 설치된 웨이퍼에 충돌한다. 엔드 스테이션(206)은 이온 빔의 경로(260) 및 웨이퍼(254)의 교차부인 지점(258)에 대해서 선회하여, 타겟 평면이 이 지점(258)에 대해서 조정될 수 있도록 한다.
중성 오염 입자들이 이온들 간의 충돌 및 백그라운드 또는 잔여 입자들에 의해 가속기의 영역 업스트림에서 생성될 수 있음이 인지될 것이다. 이와 같은 충돌은 일부 이온들이 백그라운드 또는 다른 입자들과 전하를 교환시켜서, 중성 입자들 또는 오염물이 되도록 한다. 이들 중성 입자들은 이온으로 도핑될 에어리어 내의 웨이퍼상으로 주입됨으로써, 의도된 도핑 레벨을 희석하고 도핑 공정에 나쁜 영향을 미친다. 특히, 이들 입자들이 전기적으로 중성이기 때문에, 이들은 가속기를 통과할 수 있고 특히 영향받지 않는(예를 들어, 가속, 감속, 포커스, 휨 또는 이외 달리 속도 및/또는 방향 변화 없이)전극들에 의해 생성되는 정전 필드를 통과할 수 있다. 이와 같이, 이들 입자들은 자신들의(영향받지 않은) 에너지 레벨들이 가속기를 통과하고 이에 의해 조정되는 이옴 빔내의 휘어지고, 포커스되고, 가속되며 및/또는 감속된 이온들과 상이할 것으로 여겨지기 때문에 원치않는 깊이에서 웨이퍼 내로 주입될 수 있다. 이 중성 입자 오염은 최종 반도체 장치의 소망 수행성능을 심각하게 저하시킬 수 있다.
본 발명의 한 가지 이상의 양상은 적어도 가속기의 하나 이상의 전극(242)으로 이온 빔을 휨으로써 이온을 빔 내의 중성 입자로부터 벗어나게 편향시킴으로써 중성 입자 오염을 처리하는 것이다. 이온들의 오염제거된 빔은 예를 들어 오염 경로로부터 약 5 내지 25˚사이의 각도로 편향될 수 있는데, 이는 또한, 오염물이 전기적으로 중성이기 때문에 오염물이 전극에 의해 영향받지 않을 때 (오염된) 이온 빔의 원래 경로에서 생성된다. 이온 빔은 작업재 상으로 향하게 되어 도핑될 작업재의 선택 에어리어와 충돌한다. 일부 유형의 장벽이 예를 들어 중성 입자의 스트림 앞에서 배치되어 오염물이 작업재 또는 웨이퍼에 충돌하는 것을 방지한다는 것이 알게될 것이다.
본 발명의 한 가지 이상의 양상들이 또한 이온 빔 블로우 업과 관계되는 문제를 다룬다는 것을 인지할 것이다. 빔 블로우 업은 동일한 충전된 입자의 리펄시브 특성(repulsive properties)에 따라서 발생된다. 이온 빔을 형성하는 정전하 이온은 소위 '공간-전하 힘" 때문에 서로 리펄스한다. 공간-전하 영향은 이온 빔 에너지의 제곱과 역비례함으로, 빔 내의 이온이 감속될 때 증가되어 빔을 더욱 분산 또는 블로우 업시킨다. 공간-전하 힘 때문에, 이온 빔의 측방 확산은 다음에 비례한다.
Figure 112005045882770-pct00001
여기서, 이온 빔은 균일하고 원형 단면을 갖는다고 가정하면, m은 이온 질량이며, q는 이온 전하이며, I는 빔 전류이며, U는 빔 에너지이고 z는 이온 빔의 주행 거리이다. 따라서, 빔 블로우 업 가능성이 빔 이동하는 거리가 증가할 때 증가한다는 것을 인지할 수 있다. 따라서, 이온 빔이 웨이퍼로 장거리에 걸쳐서 이동하면, 특히 빔이 감속되고 빔 내에 큰 빔전류 또는 이온 농도가 존재하는 경우, 모든 이온이 웨이퍼에 도달하는 것이 더욱 어렵다. 본 발명의 한 가지 양상은 적어도 빔이 타겟 웨이퍼에 도달하도록 이동하여야 하는 거리를 최소화하기 위하여 가속기 내에 전극을 배치할 뿐만 아니라 공간 전하 유도된 빔 분산을 대향시키도록 빔을 포커싱함으로써 빔 블로우 업을 처리하는 것이다.
도2B는 본 발명의 한 가지 이상의 양상을 구현하는데 적합한 또 다른 이온 주입 시스템(262)을 도시한 것이다. 이 시스템(262)은 모듈러 가스 박스(264), 보조 가스 박스(266) 및 가스 박스 리모트 퍼지 제어 패널(268)을 포함한다. 가스 박스(264, 268)는 특히 도펀트 물질의 하나 이상의 가스를 포함하고 박스(264, 268)는 가스(들)을 시스템(262) 내의 확장된 라이프 이온 소스(282)로의 선택적인 전달을 용이하게 하는데, 이 가스(들)는 이온화되어 시스템(262) 내로 선택적으로 이동되는 웨이퍼 또는 작업재 내로 주입하는데 적합한 이온을 생성시킨다. 가스 박스 리모트 제어 패널(268)은 필요 또는 원하는 바에 따라서 가스(들) 또는 다른 물질들을 시스템(262) 밖으로 배출하거나 퍼징하는 것을 용이하게 한다.
고 전압 단자 전력 분배(272) 및 고전압 격리 변압기(274)는 특히 도펀트 가스(들)에 에너지를 전기적으로 여기 또는 제공하여 가스(들)로부터 이온을 생성시키기 위하여 포함된다. 이온 빔 추출 어셈블리(276)는 이온 소스(282)로부터 이온을 추출하고 이들을 질량 분석 자석(280)을 포함하는 빔라인(278)으로 가속시키기 위하여 포함된다. 질량 분석 자석(280)은 부적절한 전하 대 질량 비의 이온들을 선별 또는 거부하도록 동작될 수 있다. 특히, 질량 분석 자석(280)은 원치않는 질량-대-전하 비의 이온이 충돌하는 구부려진 측벽을 갖는 빔가이드를 포함하는데, 그 이유는 이들 이온들이 질량 분석 자석(280)의 자석(들)에 의해 생성되는 하나 이상의 자계들에 의해 빔가이드를 통해서 전파되기 때문이다.
본 발명의 한 가지 이상의 양상들을 따르면, 구성요소(284)는 주사된 이온빔의 각도를 제어하는데 지원하기 위하여 포함될 수 있다. 이는 특히 주사각 정정 렌즈를 포함할 수 있다. 가속/감속 칼럼(286)은 이온 빔 내의 이온들의 속도 및/또는 포커싱을 제어 및 조정을 용이하게 한다. 최종 에너지 필터와 같은 오염 입자를 필터링 제거하도록 동작될 수 있는 구성요소(288)는 또한 본 발명의 한 가지 이상의 양상들에 따라서 포함되어 에너지 오염 입자들이 웨이퍼들 또는 작업재들에 충돌하는 것을 완화시킨다. 본 발명의 예는 하나의 구조체에 (286 및 288)의 영향들을 결합시킨다.
웨이퍼 또는 작업재(290)는 이온들로 선택적인 주입을 위하여 엔드 스테이션 챔버(292)로 로딩된다. 기계적인 주사 드라이브(294)는 챔버(292) 내의 웨이퍼를 기동하여 빔(들)과의 선택적인 충돌을 용이하게 한다. 웨이퍼 또는 작업재(290)는 웨이퍼 핸들링 시스템(296)에 의해 엔드 스테이션 챔버(292) 내로 이동되는데, 이는 예를 들어 하나 이상의 기계적인 또는 로보트 아암(297)을 포함할 수 있다. 오퍼레이터 콘솔(operator console)(298)은 오퍼레이터가 시스템(262)의 하나 이상의 구성요소들을 선택적으로 제어함으로써 주입 공정을 조절하도록 한다. 최종적으로, 전력 분배 박스(299)는 전력을 전체 시스템(262)으로 제공하기 위하여 포함된다.
본 발명의 한 가지 이상의 양상을 따라서 제공된 가속기(300)의 이온 빔 포커싱 특성은 도3과 관련하여 도시되고 설명된다. 제1 및 제2 전극(301, 304)은 그 내에 형성된 제1 및 제2 개구(306, 308)를 각각 갖도록 제공된다. 제1 및 제2 전극(302, 304)은 실질적으로 서로 평행하고, 개구(306, 308)는 전극(302, 304) 간에 갭(310)을 형성하는데, 이 갭을 통해서 전극(302, 304)에 실질적으로 수직한 축(312)은 제1 및 제2 개구(306, 308)과 교차하도록 통과될 수 있다. 갭(310)은 제1 및 제2 전극(302, 304) 간의 거리와 실질적으로 동일한 폭(314) 및 제1 및 제2 개구(306, 308)의 높이와 실질적으로 도일한 높이(316)를 갖는다. 그러나, 도3(이 도면과 더불어 전체 도면에서)에 도시된 소자들, 특징들, 구성요소들 및/또는 물품들이 서로에 대해서 정확한 비율이나 원래 크기로 도시되지 않을 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예로서, 갭(310) 및 개구(306, 308)은 실제 크기에 비해서 도3에서 상당히 확대될 수 있다.
동작시, 정전 필드(318)는 상이한 바이어스들(320, 322)을 제1 및 제2 전극(302, 304)에 인가함으로써 전극(302, 304)간에서 생성된다. 개구(306, 308)는 전계 분포에 영향을 미치는데, 그 이유는 내부 전계가 개구(306, 308)을 통해서 누출되기 때문이다. 이와 같이, 필드 라인(324)은 갭(310)내로 구부려 펼치는데, 그 이유는 정전 필드가 개구(306, 308)를 형성하는 전극(302, 304)의 단부(326) 주위에서 컬링(curl)하기 때문이다. 도3에 도시된 예에서, 전극(302, 304)은 갭(310)을 통과하는 이온을 감소시키도록 바이어스 된다는 것을 알 수 있는데, 그 이유는 필드 라인이 필드 라인(324)의 화살표 방향으로 표시된 바와 같이 제2 전극(304)으로부터 제1 전극(302)으로 편향되기 때문이다.
갭을 통과하는 이온 빔 내의 이온이 2개의 궤도(328, 330)는 포커싱 효과를 도시하기 위하여 도3에 도시되어 있다. 이들 궤도는 본래 예시적이고 실제 이온의 궤도는 이들 궤도(328, 330)와 다소 상이할 수 있다는 것을 인지할 것이다. 감속 동안, 이온이 제1 개구(306)를 통해서 갭(310) 내로 입력되기 때문에, 필드 라인(324)은 이온을 축(312)을 벗어나서 푸시되어, 갭(310)을 통과시킨다. 그러나, 이온이 초기에 갭(310)으로 입력될때, 이들은 크게 감소되지 않기 때문에 상당량의 에너지 및 모멘텀을 여전히 갖는다. 따라서, 필드 라인(324)은 이 때에 이온 궤도에 최소한의 영향을 미치고 이온은 (332 및 324)로 도시된 바와 같이 아주 약간만 축(312)으로부터 벗어나서 푸시된다. 그러나, 이온이 갭을 계속 통과하기 때문에, 이온은 점점 더 크게 감속되고 필드 라인(324)은 자신들의 각 궤도에 큰 영향을 미친다. 이온이 갭(310)을 통해서 대략 1/2이 될 때, 필드 라인(324)은 이온을 축(312)을 향하여 푸시하여 (336, 338)에 도시된 바와 같이 갭(310)을 통과시킨다. 이온이 제2 개구(308)에 근접할 때, 이들 이온은 상당히 감속되고 모멘텀을 크게 감소시킨다. 따라서, 필드 라인(324)은 자신들의 궤도에 훨씬 큰 정도로 영향을 미쳐, 이들을 (340)에 도시된 바와 같이 축(310)을 향하여 수렴시킨다. 따라서, 전체 순 영향은 이온 빔의 수렴 또는 포커싱이다. 도3에 도시된 수렴 량은 예시를 위하여 확대되었다는 것을 인지할 것이다.
이온 빔이 또한 가속되는 경우 이온 빔 포커싱의 전체 순 영향이 실제 유지된다는 것을 인지할 것이다. 이는 제1 및 제2 전극(302, 304)이 바이어스되어 필드 라인(324)이 제1 전극(302)으로부터 제2 전극(304)을 향하는 방향을 가리켜 갭(310)을 통과하는 이온들을 가속시키는 경우가 도4에 도시되어 있다. 이온이 제1 개구(306)를 통해서 갭(310)으로 입력될 때, 이들은 (342 및 344)에 도시된 바와 같이 필드 라인(324)에 의해 축(312)을 향하여 푸시된다. 이 때, 이온들이 초기에 다소 천천히 이동하고 거의 모멘텀을 갖지 않기 때문에 이온들이 다소 크게 푸시된다. 이온이 갭을 계속 통과하기 때문에, 이들 이온은 계속 가속되어 증가된 모멘텀을 픽업한다. 이와 같이, 이온이 대략 갭(310)의 중간 지점에 도달하면, 갭(310)을 통과하여 제2 개구(308) 밖으로 나가는 이온 속도로 필드 라인의 궤도는 거의 영향을 받지 않는다. 따라서, 전체 순 영향은 또 다시, 예시를 위하여 마찬가지로 확대된 (346)으로 도시된 바와 같은 이온 빔의 수렴이 된다.
지금부터 도5를 참조하면, 본 발명의 한 가지 이상의 양상들을 따른 가속기(500)가 더욱 상세하게 도시되어 있다. 가속기(500)는 제1 및 제2 전극(502, 504) 및 한쌍의 중간 전극 플레이트를 포함한다. 제1 및 제2 전극(502, 504)은 실질적으로 서로 평행하고 제1 및 제2 개구(506, 508)를 각각 포함한다. 갭(510)은 개구(506, 508) 간에 형성되고 전극(502, 504)은 제1 및 제2 전극(502, 504)에 실질적으로 수직한 축(512)이 갭(510)을 통해서 그리고 제1 및 제2 개구(506, 508)를 통해서 진행하도록 배열된다.
중간 전극 플레이트는 상부 중간-갭 전극(514) 및 하부 중간-갭 전극(516)을 포함한다. 제1 상부 서브-갭 에어리어(518)는 제1 전극(502) 및 상부 중간-갭 전극(514) 사이에 형성된다. 제1 하부 서브-갭 에어리어(520)는 제1 전극(502) 및 하부 중간-갭 전극(516) 사이에 형성된다. 유사하게, 제2 상부 서브-갭 에어리어(522)는 제2 전극(504) 및 상부 중간-갭 전극(514) 상에 형성되고, 제2 하부 서브-갭 에어리어(524)는 제2 전극(504) 및 하부 중간-갭 전극(516) 간에 형성된다. 이온 빔(526)은 갭(510)을 통과하고 예를 들어 축(512)으로부터 약 12도 만큼 편향되고 갭(510)으로부터 하류 지점(528)에서 포커스된다.
도시된 예에서, 특정 바이어스는 가속기(500)의 동작의 논의를 용이하게 하기 위하여 도시된다. 그러나, 본 발명을 위하여, 임의의 적절한 바이어스들은 전극들 간에 인가되어 소망의 결과를 성취한다는(예를 들어, 가속, 감속 및/또는 편향 정도) 것을 인지할 것이다. 그러나, 도5의 바이어스 값들은 이온 빔(526)의 감속을 입증하는데 유효하다.
이온 빔(526) 및 특히 그 내에 포함된 이온들은 초기 에너지 레벨(예를 들어, 도시된 예에서 6KeV)로 제1 개구(506)를 통해서 갭(510)으로 입력된다. 빔에서 이온들을 가속 또는 감속하기 위하여, 제1 및 제2 전극(502, 504)은 전위차가 그 상이세서 존재하고 이온이 제1 및 제2 전극(502, 504)사이의 갭(510)을 통과할 때 에너지를 증가 또는 감소시킨다. 예를 들어, 도5에 제공된 예에서, 이온이 부의 4KV 바이어스되는 제1 전극(502)으로부터 제로 전위(예를 들어, 접지에 결합)를 갖는 제2 전극(504)으로 통과되기 때문에, 이온은 4KeV의 에너지 강하를 겪는다. 따라서, 6KeV의 원래 에너지는 이온이 갭(510)을 통과하고 4KeV 에너지 강하를 겪을 때 2KeV로 감소된다. 그러므로, 이온 빔(526)은 갭(510)을 나가고 갭(510)으로부터 하류의 중립 존(neutral zone)(530)으로 입력되면, 특정한 최종 에너지 레벨(예를 들어, 도시된 예에서 2KeV)을 가질 것이다.
이온이 갭(510)을 통과하여 취할 수 있는 경로와 관계없이 이는 그와 같이 될 것이라는 것을 인지할 것이다. 예를 들어, 도시된 예에서, 제1 전극(502) 및 하 부 중간-갭 전극(516) 간의 하부 서브-갭(520)으로 입력되는 이온은 제1 전극(502) 및 상부 중간-갭 전극(514) 간의 상부 서브-갭(518)으로 입력되는 이온이 감속되는 속도 보다 큰 속도로 가속될 것이다. 이는 제1 전극(502) 및 상부-갭 전극(514)간에(즉, 하부 서브-갭(520)의 부의 2.5KV(부의 4KV 빼기 부의 6.5KV) 및 상부 서브-갭(518)에 대해선 부의 0.5KV(부의 4KV 빼기 Q의 4.5KV))존재하는 것보다 제1 전극(502) 및 하부 중간-갭 전극(516)간의 전위차가 크게 되기 때문이다.
그러나, 가속시 이 차이는 상부 및 하부(514 및 516) 중간-갭 전극 및 제2 전극(504) 간의 대응하는 전위차에 의해 오프셋된다. 예를 들어, 도시된 예에서, 제2 전극(504)은 제로(예를 들어, 접지에 결합)로 바이어스된다. 따라서, 제1 하부 서브-갭(520)으로부터 나오는 이온들은 제1 상부 서브-갭(518)으로부터 나오는 이온들 보다 큰 정도로 감속된다. 이온들이 갭을 나갈 때 이온들 모두가 실질적으로 동일한 에너지(예를 들어, 2KeV)를 포함하도록 이온들이 갭에 들어가기 때문에, 이온들의 가속 차이는 오프셋된다. 제1 하부 서브-갭(520)으로부터 나오는 이온들은 더욱 큰 정도로 감속되는데, 그 이유는 이들 이온들이 제12 하부 서브-갭(524)을 교차하는 동안 부의 6.5KV(예를 들어, 하부 중간-갭 전극(516)의 부의 6.5KV 빼기 제2 전극(504)의 제로 V 바이어스)를 트래버스할 것이기 때문이다. 대조적으로, 제1 상부 서브-갭(518)으로부터 나오는 이온들이 더욱 적은 정도로 감소되는데, 그 이유는 이온들이 제2 상부 서브-갭(522)을 교차하는 동안 부의 4.5KV(예를 들어, 상부 중간-갭 전극(514)의 음으로 바이어스된 4.5KV 빼기 제2 전극(504)의 제로 V 바이어스)만을 트래버스할 것이기 때문이다. 따라서, 이온들이 취하는 상이한 경로 및 이온들이 취하는 에너지 레벨에 관계없이 이온은 실질적으로 동일한 에너지 레벨(예를 들어, 2KeV)에서 갭의 영향으로부터 방출된다.
상부 및 하부 중간-갭 전극(514 및 516)은 적어도 2가지 목적, 빔 휨 및 빔을 갭(510)으로 잡아당겨 빔 블로우 업을 완화시키는 역할을 한다. 중간-갭 플레이트(514, 516)는 일반적으로, 서로 상이하게 바이어스되어, 정전 필드가 이들 플레이트간에서 생성되어 바이어싱에 따라서 빔을 위 또는 아래로 휘게한다. 예를 들어, 특징화된 이 예에서, 상부 및 하부 중간-갭 전극(514, 516)은 부의 4.5KV 및 부의 6.5KV 각각으로 바이어스된다. 빔이 정전하 이온을 포함한다라고 가정하면, 이 전위차는 갭(510)을 통과하는 정전하 이온을 더욱 부의 충전된 하부 중간-갭 전극(518)을 향하여 아래로 통과시켜, 결국 빔(526)이 (예를 들어, 약 12도만큼) 아래로 휘거나 편향되도록 한다.
상부 및 하부 중간-갭 전극(514, 516)과 제1 및 제2 전극(502, 504)간의 전위차는 빔(526)의 이온이 갭(510)에 어떻게 들어가는지에 영향을 미침으로써 빔 블로우 업을 완화시킨다. 이는 입력되는 빔이 최대 빔 전류(예를 들어, 이온 농도)에 또는 그 근처에 있을 수 있기 때문에 필요로 될 수 있고 특히 공간 전하가 증가되는 정전 필드 입력시 방사상으로 바깥쪽으로 분산시키거나 블로우 업하는 큰 경향을 가질 수 있다. 예를 들어, 도5에 도시된 예에서, 상부 및 하부 중간-갭 전극(514, 516)은 제1 전극(502)의 전압에 대해서 부로 바이어스된다(예를 들어, 부의 4KV에 대해서 각각 부의 4.5KV 및 부의 6.5KV). 전위차가 빔(526) 내의 이온을 갭(510)내로 당긴다. 이와 같이, 빔(526)은 제1 상부 및 하부 서브-갭(518, 520)으로 가속됨으로써 빔 블로우 업은 완화된다. 빔 포커싱 영향(도3 및 도4)과 결합되면, 이은 빔(526)의 오염을 손실함이 없이 빔(510)을 가속기 구조(500) 내의 갭(510)으로 통과시키는 것을 용이하게 한다.
상부 및 하부 중간-갭 전극(514 및 516)의 배열, 구성 및/또는 형상은 빔의 렌즈 효과에 대한 제어를 쉽게 하도록 조정될 수 있다는 것을 인지할 것이다. 예로서, 도5에 도시된 바와 같이, 하부 중간-갭 전극(516)은 상부 중간-갭 전극(514)의 폭에 비해서 다소 감소된 폭을 갖고, 또한 다소 베벨링된 코너(532)를 갖는다. 이들 조정들은, 하부 중간-갭 전극(516) 근처의 이온이 인가된 바이어스의 차이로 인해 더 강한 가속 및/또는 감속을 겪기 때문에 하부 중간-갭 전극(516) 근처의 이온이 겪는 렌즈 효과의 증가를 근본적으로 막는다. 그러나, 본 발명의 목적을 위하여, 이들 전극들(514, 516)은 동일한 형상을 포함한 임의의 적절한 구성을 갖는다는 것을 인지할 것이다. 주로 빔 휨 역할을 하는 상부 및 하부 중간 갭 전극(514, 516)이 실질적으로 주로 빔(510)의 가속/감속 역할을 하는 제1 및 제2 전극(502, 504)과 무관하게 동작하기 때문에, 빔은 가속, 감속 및/또는 드리프트(예를 들어, 제로 가속/감속) 모드에서 휘어질 수 있다는 것을 인지할 것이다.
모든 전위차의 전체 순 영향은 빔(526) 내의 이온들의 포커싱 및 편향이다. 빔의 오염제거는 빔 내의 중성 입자로서 생성되는데, 이는 전극의 영향에 의해 지연되지 않으며, 축(512)과 평행한 원래 빔 경로를 따라서 계속된다. 그 후, 오염물은 어떤 유형의 장벽 또는 흡수 구조(도시되지 않음)와 충돌하는데, 이 구조는 자신들의 순방향 진행을 중지하고 오염물로부터 어떤 작업재를 차폐한다. 대조적으로, 편향된 이온 빔(526)의 궤도는 이를 작업재(도시되지 않음)의 선택적인 에어리어에 적절하게 충돌시켜 도핑시킨다. 전극들의 배열(예를 들어, 제1 및 제2 전극(502, 504) 중간의 상부 및 하부 중간-갭 전극(514, 516))이 또한 빔 블로우 업을 완화시키는 역할을 하는데, 그 이유는 이 구성이 빔(526)이 웨어퍼에 충돌하기 전 이동하는 거리를 최소화하기 때문이다). 직렬로 배열된 이들 휨 및 포커싱 스테이지를 갖는 것이 아니라 (예를 들어, 제1 및 제2 전극(502, 504)에 의해)동시에 포커싱되는 빔을 가지면서 예를 들어, 상부 및 하부 중간-갭 전극(514, 516)에 의해)빔(526)이 편향됨으로써, 엔드 스테이션은 가속기에 더욱 근접하여 위치될 수 있다.
본 발명의 한 가지 이상의 다른 양상들을 따르면, 가속기(500)는 또한 상부 및 하부 억압 전극(534, 536)을 포함할 수 있다. 이 억압 전극은 중립 존(530)의 상류의 전위 및 웨이퍼 간에 전위 장벽을 생성하는 역할을 한다. 도6을 참조하면, 예를 들어, 이는 이온 빔의 가속을 도시하는데, 억압 전극(534, 536) 각각은 부의 4KV로 바이어스되지만, 어떤 바이어싱 값(들)이 본 발명에 고려된다. 바이어싱 배열이 중립 존(530)으로 확장되는 부의 전위 장벽(538)을 생성한다. 이와 같은 억압 전극(534, 536) 및 디벨롭된 장벽(538)의 부재시, 다른 전극으로부터 정 전위(540)는 중립 존으로 관통되며, 이는 엔드 스테이션(도시되지 않음)에 인접하고 전자를 빔(526) 밖으로 당길 뿐만 아니라 웨이퍼 상에 또는 근처에 존재할 수 있는 전자 를 당긴다. 이는 엔드 스테이션 근처의 빔 내로 전자를 공급하는 플라즈마 플러드(plasma flood)에 의해 실행되는 공간 전하 제어와 간섭할 수 있으며, 이의 목적은 웨이퍼 내로 정전하 이온을 주입함에 따라서 생성되는 웨이퍼의 전하를 중성화하거나 감소시키는 것이다. 엔드 스테이션 상류의 정 전위(540)는 웨이퍼로부터 벗어나 플라즈마 중성 전자를 이끌어 전위 빔을 블로우 업하여 웨이퍼를 충전시킨다. 억압 전극(534, 536)에 의해 생성되는 부의 장벽 또는 벽(538)은 전자를 회전시키며, 그렇치 않으면 전자는 전위(540)에 의해 엔드 스테이션으로부터 벗어나서 당겨진다.
제3 전극(542)은 또한 본 발명의 또 다른 양상에 따라서 장치(500) 내에 포함된다. 도5 및 도6에 도시된 예에서, 제3 전극은 제로 전위(예를 들어, 접지에 결합)를 갖는다. 이 전극 상의 전위는 억압 전극(534, 536)으로부터 필드(538)를 종료하도록 실행된다. 억압 전극은 (휘어진) 빔(526)의 양측으로부터 실질적으로 등거리가 되어 실질적으로 대칭적인 장벽 구성을 생성하지만, 임의의 배열이 본 발명에 의해 고려된다는 것을 인지할 것이다.
게다가, 도6이 억압 전극(534, 536)을 설명하여 참조되었지만, 장치의 동작은 도5와 관련하여 설명된 것과 실질적으로 유사하고 빔(526)은 감속되는 것이 아니라 빔(526)의 초점이 페이지를 벗어난다는 것을 인지할 것이다. 도6에 도시된 예시적인 값은 80KeV로부터 120KeV까지 빔의 에너지 레벨을 증가시켜 1.5 팩터 만큼 빔을 가속하는 역할을 한다. 빔(526) 내의 양이온은 이온들이 제2 상부 서브-갭 에어리어(522) 및 제2 하부 서브-갭 에어리어(524)를 가로지르기 때문에 가속될 것이다.
도7을 참조하면, 본 발명의 한 가지 양상을 따른 예시적인 가속기(700)의 단면도가 도시된다. 가속기는 실질적으로 서로 평행한 제1, 제2 및 제3 전극(702, 704, 706)을 포함한다. 각 전극(702, 704, 706)은 그 내에 형성된 각 개구(708, 710, 712)를 갖는다. 개구(708, 710, 712)은 장치(700)를 통해서 진행하는 갭(714)을 형성하여, 갭(714)을 통해서 이끌려지는 축(716)이 개구(708, 710, 712)내의 일치 지점과 교차하도록 한다. 상부 및 하부 중간-갭 전극(718, 720)은 갭(714) 위와 아래 각각의 제1 및 제2 저극(702, 704) 간에서 병치된다. 유사하게, 상부 및 하부 억압 전극(722, 724)은 갭(714)의 위와 아래 각각에서 제2 및 제3 전극(704, 706) 사이에서 병치된다. 도시된 예에서, 하부 중간-갭 전극(720)은 베벨된 코너(beveled corner)(726) 또는 형상을 맞추어 이탈 포커싱을 감소시킨다.
지금부터 도8을 참조하면, 본 발명의 한 양상을 따라서 이온 빔의 이온을 가속/감속하는 것이 전형적인 방법론(800)이 도시되어 있다. 이와 같은 가속/감속은 예를 들어 웨이퍼의 에어리어를 도핑하기 위하여 반도체 제조 동안 이온을 작업재 또는 웨이퍼에 선택적으로 주입하는데 사용하는데 적합할 수 있다. 이 방법론(300)이 일련의 작용 또는 이벤트들로서 이하에 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 이와 같은 작용 또는 이벤트의 도시된 순서로 제한되지 않는다는 것을 인지할 것이다. 예를 들어, 일부 작용은 본 발명의 한 가지 이상의 양상을 따라서 본원에 도시되고 설명된 작용 또는 이벤트와 별개의 다른 작용 또는 이벤트와 다른 순서로 및/또는 동시에 발생될 수 있다. 게다가, 본 발명을 따른 방법론을 구현하는데 도시된 단계들 모두가 필요로 되지 않을 수 있다. 게다가, 본 발명을 따른 방법론은 본원에 도시되고 설명된 구조의 형성 및/또는 프로세싱과 관련하여 구현될 뿐만 아니라 도시되지 않은 다른 구조와 관련하여 구현될 수 있다.
이 방법론은 전위가 이온 빔의 이온을 가속/감속하기 위하여 제1 쌍의 전극 간에 발생된다. 이온 빔의 이온은 또한 이 가속/감속 전위에 의해 포커스될 수 있다는 것을 인지할 것이다. (804)에서, 전위는 이온 빔의 이온을 편향시키는 제2 쌍의 전극 간에 생성된다. (806)에서, 제1 및 제2 쌍의 전극으로부터의 전위가 중립 존 내로 확장되는 것을 억압하기 위하여 제1 및 제2 쌍의 전극으로부터 하류의 제3 쌍의 전극 간에 전위가 생성된다. 그 후, 이 방법론은 종료된다.
이온 빔은 생성된 전위에 의해 영향받지 않은 중성 입자를 포함할 수 있다는 것을 인지할 것이다. 따라서, 중성 입자가 이온 빔의 원려 경로부터 벗어나서 편향되는 것이 아니라 전위에 의해 포커스되거나 가속/감속되기 때문에, 이온 빔의 이온으로부터 중성 입자들이 분리된다. 이온 빔이 제1 쌍의 전극을 형성하는 제1 및 제2 전극 각각 내에 형성된 제1 및 제2 개구 간에서 형성된 갭을 통해 이동할 수 있고 제2 쌍의 전극이 제1 쌍의 전극 사이와 갭위에 위치되는 제1 전극 및 제1 쌍의 전극 사이에 위치되지만 갭 아래에 위치되는 제2 전극을 포함할 수 있다는 것을 인지할 것이다. 이 배열이 전극 구성을 콤팩트하게 만들어, 이동하여야 하는 빔 간의 거리를 최소화함으로써 빔 블로우 업을 완화시킨다.
본 발명이 특정 양상들 및 구현 방식들과 관련하여 상술되고 도시되었지만, 당업자는 본 명세서 및 첨부 도면을 읽고 이해함으로써 등가의 변경 및 수정을 행할 수 있다는 것을 인지할 것이다. 상기 설명된 구성요소들(어셈블리, 장치, 회로, 시스템, 등)에 의해 수행되는 각종 기능과 관련하여, 이와 같은 구성요소들을 설명하기 위하여 사용되는 용어("수단"을 포함)는 달리 지적하지 않은 한 서술된 구성 요소(즉,기능적으로 등가)의 특정 기능을 수행하는 임의의 구성요소에 대응하지만, ㅍ본 발명의 전형적인 구현방식의 기능을 수행하는 서술된 구조와 구조적으로 등가가 아니다. 이 점에서, 본 발명은 본 발명의 각종 방법들의 단계를 수행하기 위한 컴퓨터-실행가능한 명령을 갖는 컴퓨터-판독가능한 매체를 포함할 수 있다. 게다가, 본 발명의 특정한 특징은 여러 구현방식들중 단지 한 구현방식과 관련하여 서술되었지만, 이와 같은 특징은 임의의 소정 또는 특정 어플리케이션을 위한 바람직하고 유용할 수 있는 하나 이상의 다른 특징들 또는 다른 구현방식들과 결합될 수 있다. 게다가, 용어, "포함하다", "포함하는", "갖다", "갖는", "지닌" 및 이들의 파생어는 상세한 설명 또는 청구범위에 사용되었지만, 이들 용어들이 용어 "구비하다"의 의미를 내포하는 것으로 간주된다. 또한, 본원에 사용된 바와 같은 용어 "예시적인"은 최적인 수행이 아니라 단지 예이다.

Claims (20)

  1. 이온을 작업재에 주입할 시에 사용하기 위한 가속 구조체에 있어서,
    제1 개구를 가진 제1 전극;
    제2 개구를 가진 제2 전극;
    상기 제1 및 제2 전극의 사이와, 상기 제1 및 제2 전극에 수직한 축의 위에 위치되는 제1 중간-갭 전극; 및
    상기 제1 및 제2 전극의 사이와, 상기 축의 아래에 위치되는 제2 중간-갭 전극을 포함하는데,
    상기 제 1 및 제2 전극은 서로 평행하고, 상기 제1 및 제2 개구는 상기 제1 및 제2 전극에 수직한 축이 상기 제1 및 제2 개구 사이에 형성되는 갭 및 상기 제1 및 제2 개구를 통과하도록 정렬되고,
    이온 빔이 상기 제1 개구로 통과하여 상기 제2 개구를 통해 밖으로 통과할 시에, 상기 제1 및 제2 전극 간에 생성되는 전위에 의해, 상기 축을 따라 이동하는 이온 빔의 이온이 상기 전위의 바이어싱에 따라 가속 또는 감속되어 수렴되며,
    상기 제1 및 제2 중간-갭 전극 간에 생성되는 전위에 의해, 상기 이온 빔 내의 이온이 상기 축에서 벗어나서 편향되며,
    상기 제1 및 제2 중간-갭 전극은 서로 다른 폭을 가지고, 상기 제1 및 제2 중간-갭 전극 중 하나 이상은 상기 이온 빔의 수렴을 제어하도록 상기 이온 빔으로 향한 비평면 표면을 가지며,
    상기 가속 구조체는 질량 분석 빔라인 어셈블리의 출력과 이온 주입 시스템 내의 엔드 스테이션의 입력의 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 가속 구조체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이온 빔은 전기적 중성 입자를 더 포함하며, 상기 제1 및 제2 중간-갭 전극 간에 생성되는 전위는 상기 전기적 중성 입자에 영향을 미치지 않아, 상기 전기적 중성 입자가 상기 갭을 통과하여, 상기 축과 평행한 방향으로 진행시켜, 편향된 이온 빔으로부터 분리되도록 하는 것을 특징으로 하는 가속 구조체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전기적 중성 입자는 상기 제1 및 제2 전극 간에 생성되는 전위에 의해 영향을 받지 않아, 상기 전기적 중성 입자가 가속기에 의해 가속되지도 않고 감속되지도 않도록 하는 것을 특징으로 하는 가속 구조체.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    전기적 중성 입자는 수렴하지 않고 상기 축에 평행한 방향으로 계속 진행시켜, 편향 수렴된 이온 빔으로부터 분리되도록 하는 것을 특징으로 하는 가속 구조체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 중간-갭 전극은 서로 평행한 것을 특징으로 하는 가속 구조체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 중간-갭 전극 중 하나는 베벨된 코너(beveled corner)를 갖는 것을 특징으로 하는 가속 구조체.
  8. 삭제
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 중간-갭 전극의 하류에서 상기 갭의 위에 위치되는 제1 억압 전극; 및,
    상기 제2 중간-갭 전극의 하류에서 상기 갭의 아래에 위치되는 제2 억압 전극을 더 포함하는데,
    상기 제1 및 제2 억압 전극 간에 생성되는 전위는 상기 갭 내의 전위가 가속기의 하류의 중립 존(neutral zone)으로 확장하는 것을 방지하는 장벽을 확립하는 것을 특징으로 하는 가속 구조체.
  10. 제 9 항에 있어서,
    제3 개구를 가진 제3 전극을 더 포함하는데,
    상기 제3 전극은 상기 제1 및 제2 전극과 평행하고, 상기 제3 개구는 상기 축이 상기 제1, 제2 및 제3 개구에서의 일치점을 통과하도록 상기 제1 및 제2 개구와 정렬되며,
    상기 제3 전극에 인가되는 전위는 상기 제1 및 제2 억압 전극에 의해 확립되는 장벽을 종료(terminate)시키는 것을 특징으로 하는 가속 구조체.
  11. 이온을 작업재에 주입할 시에 사용하기 위한 가속 구조체에 있어서,
    이온 빔의 이온을 가속/감속하는 수단; 및
    이온 빔이 이동하는 축으로부터 벗어나 이온 빔 내의 이온을 편향시킴으로써 상기 이온 빔을 휘게하는 수단을 포함하는데,
    상기 가속/감속하는 수단 및 상기 휘게하는 수단은 제각기 상기 이온 빔을 가속/감속하고 휘게하도록 서로 독립적으로 동작하고,
    상기 휘게하는 수단은 상기 이온 빔의 포커싱을 조정하도록 상기 이온 빔으로 향한 비평면 표면을 포함하며,
    상기 가속 구조체는 질량 분석 빔라인 어셈블리의 출력과 이온 주입 시스템 내의 엔드 스테이션의 입력의 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 가속 구조체.
  12. 삭제
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 이온 빔은 중성 입자를 더 포함하는데, 상기 중성 입자는 상기 가속/감속하는 수단 또는 상기 휘게하는 수단에 의해 영향을 받지 않아, 상기 중성 입자가 축을 따라 계속 이동하여, 상기 이온 빔 내의 이온으로부터 분리되도록 하는 것을 특징으로 하는 가속 구조체.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 휘게하는 수단은 상기 가속/감속하는 수단의 구성요소의 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 가속 구조체.
  15. 이온을 작업재에 주입하기 위해 이온을 가속/감속하는 방법에 있어서,
    이온 빔의 이온을 가속/감속시키도록 제1 쌍의 전극 간에 전위를 생성시키는 단계; 및
    상기 이온 빔의 이온을 편향시키도록 제2 쌍의 전극 간에 전위를 생성시키는 단계를 포함하는데,
    상기 제2 쌍의 전극은 상기 이온 빔의 수렴을 제어하도록 상기 이온 빔으로 향한 비평면 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온을 가속/감속하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 쌍의 전극으로부터의 상기 전위가 중립 존으로 확장하는 것을 억압하도록 제3 쌍의 전극 간에 전위를 생성시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온을 가속/감속하는 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1 쌍의 전극 간에 생성되는 전위는 상기 이온 빔의 이온을 또한 포커싱하는 것을 특징으로 하는 이온을 가속/감속하는 방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 이온 빔은 중성 입자를 더 포함하는데, 상기 중성 입자는 상기 제1 및 제2 쌍의 전극으로부터의 상기 전위에 의해 영향을 받지 않아, 상기 중성 입자가 상기 이온 빔의 원래의 경로를 따라 계속 이동하여, 상기 이온 빔의 이온으로부터 분리되도록 하는 것을 특징으로 하는 이온을 가속/감속하는 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제2 쌍의 전극은 상기 제1 쌍의 전극의 제1 및 제2 전극 간에 위치되는 것을 특징으로 하는 이온을 가속/감속하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 이온 빔은, 제각기 상기 제1 및 제2 전극 내에 형성된 제1 및 제2 개구의 사이에 형성되는 갭을 통해 이동하며, 상기 제2 쌍의 전극의 제1 전극은 상기 갭의 위에 위치되고, 상기 제2 쌍의 전극의 제2 전극은 상기 갭의 아래에 위치되는 것을 특징으로 하는 이온을 가속/감속하는 방법.
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