KR101169963B1 - 이온 빔, 하전입자 빔 조사 시스템 - Google Patents

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Abstract

이온 빔/하전입자 빔 조사 시스템에 있어서, 이온 빔/하전입자 빔이, 에너지 분석을 위하여 에너지 필터에 의하여 편향되고 난 후, 웨이퍼에 빔이 조사된다. 에너지 필터는, 편향 자석에 의하여 야기된 자계 분포의 퍼짐을 제어하여, 진행 방향의 누설자계를 상쇄하여, 스캐닝-편향 영역 전체에 걸쳐서 어느 위치에서도 균일 각도로 이온 빔/하전입자 빔을 굴곡시킨다.
이온 빔, 하전입자 빔, 조사, 이래디에이션

Description

이온 빔, 하전입자 빔 조사 시스템{Irradiation system with ion beam/charged particle beam}
도 1(a) 및 도 1(b)는, 각각 본 발명의 실시예에 의한 이온 빔/하전입자 빔 조사 시스템의 개략 구성을 나타내는, 평면도 및 측면도이다.
도 2는, 도 1(a) 및 1(b)에 나타낸 이온 빔/하전입자 빔 조사 시스템에 포함되는 각도 에너지 필터의 구조를 나타내는 (측면) 단면도이다.
도 3는, 도 2에 나타낸 각도 에너지 필터에서 사용되는 분석 전자석의 구조를 나타내는 (정면) 단면도이다.
도 4는, 도 3에 나타낸 분석 전자석에 사용되는 코어의 사시도이다.
도 5(a)는, 도 3에 나타낸 분석 전자석의 메인 코일(M1, M2)(또는 부(副) 코일(S1 및 S3, 또는 S2 및 S4))에 의하여 생성되는 자계의 방향을 나타내는 다이어그램이다.
도 5(b)는, 상쇄 보정 코일(C1, C2)에 의하여 생성되는 자계의 방향을 나타내는 다이어그램이다.
도 6(a) 및 6(b)는, 도 2에 도시된 각도 에너지 필터에서 사용되는 자기 실드(shield) 각각의 구멍의 형상의 예를 각각 나타내는 다이어그램이다.
본 출원은, 선행 일본국 특허출원 JP-2004-034678호에 대하여 우선권을 주장하며, 그 공개 내용은, 여기에 참고로 통합되어 있다.
본 발명은, 이온 빔/하전입자 빔 조사(照射; irradiation) 시스템에 관한 것으로서, 특히, 여기에 사용되는 에너지 필터에 관한 것이다.
이온 빔/하전입자 빔 조사 시스템(또한 이온 주입(implantation) 시스템이라고도 불리운다; 이하 간단히 "빔 조사 시스템"이라 함)은, 빔 소스(source)로부터 인출된 이온이나 하전입자에 대하여 질량 분석을 가하여, 이로써, 필요로 하는 이온 종(種)이나 필요로 하는 하전입자를 선택하여, 그 빔을 웨이퍼에 조사(照射)하기 위한 시스템이다.
이 타입의 빔 조사 시스템 중에서, 이온이나 하전입자를 웨이퍼에 보다 정확하게 주입하기 위하여, 질량 분석기 뿐만 아니라, 각도 에너지 필터(Angular Energy Filter; AEF)라 불리우는 에너지 필터를 가지는 것이 있다.
각도 에너지 필터는, 이온 빔 또는 하전입자 빔이 통과하기 위한 중공(中空)부를 가지는 분석 전자석을 포함한다. 각도 에너지 필터는, 로렌츠(Lorentz) 힘에 의하여 분석 전자석의 중공부를 통과하는 이온 빔/하전입자 빔을 편향시켜서, 각각 소정 에너지를 가지는 이온 또는 하전입자들만을 웨이퍼에 조사되도록 한다.
근래의 웨이퍼 직경의 증가에 대처하기 위하여, 빔의 조사 범위가 증가될 필요가 있고, 이러한 요구조건을 만족시키기 위하여, 분석 전자석의 중공부의 크기가 증대되는 추세에 있다. 빔의 조사 범위를 증대시킬 때, 그 단면은, 한쪽 방향으로는 긴 한편, 이에 수직인 방향으로는 짧은, 달걀형 또는 타원형으로 형성되어, 빔의 이온/하전입자 밀도를 균일하게 한다. 또는, 빔의 조사 범위를 증가시키기 위하여, 빔이 달걀형, 타원형, 또는 벨트 형상의 연속적인 단면을 가지도록, 한쪽 방향을 따라서 빔이 반복적으로 스캐닝을 위하여 편향된다. 따라서, 분석 전자석의 중공부의 형상은, 일반적으로 직사각형이고, 그 자극은, 직사각형의 짧은 변에 위치된다. 따라서, 분석 전자석의 중공부가 커짐에 따라서, 자극 사이의 갭이 길어져서, 자계 분포의 퍼짐현상(누설자계)이 증가된다.
빔 조사 시스템은, 이온 빔 조사에 의하여 야기되는 웨이퍼의 챠지 업(charge-up)을 억제하기 위한 플라즈마 샤워 장치가 구비된다. 하지만, 큰 중공부를 가지는 전자석을 포함하는 에너지 필터를 사용하기 때문에, 그 누설자계가 챠지 업 억제 플라즈마 샤워 전자의 웨이퍼 중성화 효과에 악영향을 줄 가능성이 있다. 따라서, 에너지 필터의 누설자계는, 상쇄되어야 한다.
또한, 웨이퍼에 대한 이온 빔/하전입자 빔의 주입 각도(조사 각도)는, 빔 조사 위치에 무관하게 일정해야 한다. 특히, 분석 전자석은, 이온 빔 또는 하전입자 빔의 경로 상에서, 균일 자계(여기서 BL 적(積; product)이 일정하다. BL 적은, BL 적분으로서, 빔 경로를 따라 적분된 자속밀도이다.)를 형성해야 하며, 이로써 빔이 분석 전자석의 중공부 내에서 통과하는 어느 곳에서도 동일 각도로 편향된다.
자극들 사이의 갭이 좁은 분석 전자석을 사용하는 종래의 에너지 필터에 있어서는, 누설자계를 상쇄하기 위하여 필드 클램프(field clamp)를 사용하였다.
누설자계를 억제하기 위하여 초전도 물질을 이용하는, 또다른 종래의 에너지 필터가 있다. 이러한 에너지 필터는, 예컨대, 일본국 특허공개 평06-111759호에 개시되어 있다.
한편, 분석 전자석의 구멍(또는 중공부) 내에 생성되는 자계 분포를 균일하게 하는 종래의 방법으로서, 요크의 중심에 메인 코일을 감고, 그 양측에 보조 코일들을 감아, 메인 코일에 의하여 생성되는 자계를 보조 코일을 이용하여 조정하는 방법이 있다. 이러한 방법은, 예컨대, 일본국 특허공개 평10-302706호 또는 일본국 특허공개 평10-302707호에 개시되어 있다.
그런데, 비록 필드 클램프를 사용하여 분석 전자석의 누설자계를 억제하는 종래의 방법이 좁은 자기 갭을 가지는 작은 구멍(또는 중공부)을 가지는 분석 전자석에는 적합하다고는 하나, 큰 구멍(또는 중공부)을 가지는 분석 전자석으로부터의 누설자계를 억제하는 데에는 불충분하다고 하는 문제점이 있다.
또한, 초전도 물질의 이용에 의하여 누설자계를 억제하는 종래의 방법은, C자 형상의 자석에는 적용할 수 있지만, 그 중심에 중공부를 가지는 분석 전자석에는 적용할 수 없다고 하는 문제점이 있다. 게다가, 이러한 초전도 물질은, 빔 굴곡 방사 방향의 내측 및 외측의 양측으로 누설하는 누설자계는 억제하지만, 진행 방향의 누설자계, 웨이퍼를 향하는 방향의 누설자계는 억제할 수 없다고 하는 문제점도 있다.
게다가, 자계 분포를 균일화하는 종래의 방법은, 분석 전자석의 구멍(또는 중공부) 내의 자계 분포만을 목표로 하고 있고, 누설 자계에 대해서는 아무런 고려 도 하고 있지 않다고 하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은, 자계의 퍼짐을 제어하면서, 빔 전체를 균일하게 굴곡시킬 수가 있는 에너지 분석장치를 구비한 이온 빔/하전입자 빔 조사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 분석 전자석으로부터의 빔 진행방향으로의 누설자계를 충분히 억제할 수가 있어서, 균일 자계 분포를 생성할 수가 있는 에너지 분석장치를 구비한 이온 빔/하전입자 빔 조사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
빔 변환기에 의하여 원형 단면 또는 타원형 또는 달걀형 단면에서, 스캐닝을 위한 편향 후에 스캐닝 방향으로 긴 타원형 또는 달걀형 단면으로 변환된 빔이, 에너지 필터에 의하여 에너지 분석을 받고, 그 후 조사 대상에 입사되도록 구성된 이온 빔/하전입자 빔 조사 시스템에 있어서, 에너지 필터는, 그 스캐닝-편향 영역 내 전반에 걸친 어느 위치에서도 균일한 각도로 빔을 굴곡하는 한편, 스캐닝-편향 빔의 균일 굴곡 각도를 생성하기 위하여 편향 자석에 의하여 야기된 자계 분포의 퍼짐을 균일하게 제어한다.
본 발명의 제2 측면에 의하면, 제1 측면에 의한 이온 빔/하전입자 빔 조사 시스템에 있어서, 편향 자석은, 요크에 설치된 복수의 메인 및 제2 전자석 코일을 구비하여, 빔의 한쪽 방향에 균일 자계를 생성하고, 복수의 메인 및 제2 전자석 코일을 조정함으로써 자계 보정을 행한다.
본 발명의 제3 측면에 의하면, 제1 또는 제2 측면에 의한 이온 빔/하전입자 빔 조사 시스템에 있어서, 편향 자석은, 누설자계를 상쇄하는 상쇄 보정 코일을 구비한다.
본 발명의 제4 측면에 의하면, 제1 또는 제2 측면에 의한 이온 빔/하전입자 빔 조사 시스템에 있어서, 편향 자석은, 메인 코일, 부(副) 코일, 및 누설 자계를 상쇄하는 상쇄 보정 코일을 구비하며, 코일들에 공급되는 전류를 균형화함으로써 BL 적(積; product)의 균일성을 제공한다.
본 발명의 제5 측면에 의하면, 제4 측면에 의한 이온 빔/하전입자 빔 조사 시스템에 있어서, BL 적의 균일성은, 편향 자석의 상류측 및 하류측에 설치된 각 자기 실드(shield)의 구멍 형상에 의하여 산출된다.
본 발명의 제6 측면에 의하면, 제1 또는 제2 측면에 의한 이온 빔/하전입자 빔 조사 시스템에 있어서, 편향 자석의 상부 요크는, 빔의 굴곡의 외측에 있어서 진행 방향으로 긴 반면, 하부 요크는, 빔의 굴곡의 내측에 있어서 진행방향에 수직인 방향으로 길며, 편향 자석은, 대략 부채꼴을 가지는 분석 자석으로 구성된다.
본 발명의 제7 측면에 의하면, 제1 또는 제2 측면에 의한 이온 빔/하전입자 빔 조사 시스템에 있어서, 편향 자석의 요크는, 그 중심에 중공(中空)부를 가지는 일반적인 창틀(직사각형) 형상으로 형성되고, 빔 라인이 중공부를 통과한다.
본 발명의 제8 측면에 의하면, 원형 단면 또는 한쪽 방향으로 긴 타원형 또는 달걀형 단면을 가지는 이온 빔/하전입자 빔, 또는 한쪽 방향으로 긴 타원형 또는 달걀형 단면을 가지도록 스캐닝을 위하여 편향된 이온 빔/하전입자 빔이, 에너 지 필터에 의하여 에너지 분석을 받고, 그 후 조사 대상에 입사되도록 구성된 이온 빔/하전입자 빔 조사 시스템이 설치되며, 여기서 누설자계를 상쇄하기 위한 상쇄 보정 코일이, 편향 자석의 그 양측에 있어서 부 코일을 가지는 요크의 양 외측에, 설치된다.
본 발명의 제9 측면에 의하면, 제8 측면에 의한 이온 빔/하전입자 빔 조사 시스템에 있어서, 누설자계를 상쇄하기 위한 상쇄 보정 코일은, 에너지 필터의 편향 자석의 그 양측(상기 부 코일의 외측)에 있어서 측방에 설치된다.
본 발명의 제10 측면에 의하면, 제8 또는 제9 측면에 의한 이온 빔/하전입자 빔 조사 시스템에 있어서, 누설자계를 상쇄하는 상쇄 보정 코일에는, 누설자계를 상쇄하는 방향의 전류가 공급된다.
본 발명의 제11 측면에 의하면, 제8 또는 제9 측면에 의한 이온 빔/하전입자 빔 조사 시스템에 있어서, 누설자계를 상쇄하는 상쇄 보정 코일은, 요크의 양 측부를 덮도록 설치된다.
본 발명의 제12 측면에 의하면, 제1 또는 제2 측면에 의한 이온 빔/하전입자 빔 조사 시스템에 있어서, 누설자계를 상쇄하기 위한 상쇄 보정 코일은, 편향 자석의 요크의 양단의 외측에 설치되고, 플라즈마 샤워는, 편향 자석의 빔 라인 하류측에 설치된다.
< 실시예 >
이제, 도면을 참조하면서, 본 발명을 실행하기 위한 실시예를 상세히 설명한 다.
도 1(a) 및 도 1(b)는, 본 발명의 실시예에 의한 이온 빔/하전입자 빔 조사 시스템(이하 "빔 조사 시스템"이라 약칭함)의 개략 구조를 나타내는, 각각, 평면도 및 측면도이다.
예시된 빔 조사 시스템은, 이온 소스(11), 질량 분석 자석 장치(12), 빔 변환기(13), 스캐닝을 위한 편향기(14), P(평행화)-렌즈(15), 가속/감속 전극(A/D 컬럼 내의)(16), 각도 에너지 필터(AEF)(17), 및 프로세스 진공 챔버(18)로 구성된다.
본 빔 조사 시스템에 있어서, 이온 소스(11) 내에서 생성된 이온 또는 하전입자는, 이온 빔 또는 하전입자 빔(이하 "빔"이라 함)으로서 인출 전극(미도시)을 통하여 인출된다. 인출된 빔은, 질량 분석 자석 장치(12) 내에서 질량 분석을 받아서, 소정 이온 종(種)만이 선택된다. 소정 이온 종만으로 구성된 빔은, 빔 변환기(13)에 의하여 단면이 변형된다. 빔 변환기(13)는, Q(Quadrupole; 4극)-렌즈 등으로 이루어진다. 적절한 단면 형상을 가지는 빔은, 스캐닝을 위한 편향기(14)에 의하여, 도 1(a)의 중심 궤도에 수직인 방향으로 왕복 스윙된다. 스캐닝을 위한 편향기(14)는, 각각, 스캐닝을 위한 편향기(14)의 상류측 및 하류측에 배치된 전자 억제 전극(14-1, 14-2)을 가진다. 본 실시예에 있어서는 스캐닝을 위한 편향 전극이 스캐닝을 위한 편향기(14)로서 사용되지만, 그 대신에 스캐닝을 위한 편향 자석이 사용되어도 좋다.
스캐닝을 위한 편향기(14)에 의하여 왕복 스윙되는 빔은, 전극 또는 자석에 의하여 형성되는 P-렌즈(15)에 의하여 평행화되어, 모든 스윙된 궤도가 0(제로) 도의 편향각의 스캔 중심축에 평행하게 된다. 도 1(a)에, 스캐닝용 편향기(14)에 의한 빔의 스윙 범위가, 굵은 검정선과 이중 쇄선에 의하여 표시되어 있다. P-렌즈(15)로부터의 빔은, 하나 이상의 가속/감속 전극(16)에 의하여 가속 또는 감속되어, 각도 에너지 필터(17)에 보내진다. 각도 에너지 필터(17)는, 소정 에너지를 가지는 이온 종만을 선택하기 위하여, 빔의 에너지에 대한 분석을 수행한다. 도 1(b)에 도시된 바와 같이, 선택된 에너지를 가지는 선택된 이온 종만이, 각도 에너지 필터(17)에 의하여 올바르게 하향으로 편향된다. 웨이퍼(19)는, 조사 대상으로서, 프로세스 진공 챔버(18)에 도입되는 이렇게 선택된 이온 종만으로 구성되는 빔에 의하여 조사된다. 웨이퍼(19)에 입사되지 않는 빔은, 프로세스 진공 챔버(18) 내에 구비된 빔 스토퍼(18-1)에 주사되어, 그 에너지가 소진된다.
도 1(a)에 있어서, 웨이퍼(19) 근방에 표시된 화살표는, 빔이 이 화살표 방향(횡방향)으로 스캐닝을 위하여 편향됨을 나타내는 한편, 도 1(b)에 있어서, 웨이퍼(19) 근방에 표시된 화살표는, 웨이퍼(19) 자체가 이 화살표 방향(종방향)으로 움직임을 나타낸다. 특히, 예컨대, x축 방향으로 웨이퍼가 빔으로 왕복 스캔된다고 가정하면, 웨이퍼(19)도 또한, 균일하게 조사되도록, 드라이브 메카니즘(미도시)에 의하여 x축 방향에 수직인 y축 방향으로 왕복으로 움직인다. 이는, 대상 웨이퍼(19)가 전 표면에 걸쳐서 균일하게 빔에 조사될 수 있도록 한다.
상기 설명된 방식으로, 도 1(a) 및 도 1(b)에 도시된 빔 조사 시스템에 있어서, 스캐닝 방향(도 1(a)에 있어서 횡방향)으로 긴 타원형 또는 달걀형 단면을 가 지는 빔이 얻어질 수 있고, 에너지 필터로서 기능하는 각도 에너지 필터의 사용에 의하여, 그 스캐닝-편향 영역 내 전반적인 어느 위치에서도 균일한 각도로 굴곡되어, 웨이퍼가 균일한 입사각으로 빔에 조사되게 된다.
이제, 도 2 내지 도 6을 참조하여, 본 실시예에 의한 빔 조사 시스템에 사용되는 각도 에너지 필터(17)에 대하여 상세히 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 각도 에너지 필터(17)는, 분석 전자석(21), 분석 전자석(21)의 중심에 실질적으로 위치된 중공(中空)부 내에 삽입되어 설치된 AEF(빔 라인) 진공 챔버(22), 및 각각 AEF 진공 챔버(22)의 빔 입사측(상류측) 및 빔 출사측(하류측)에 설치된 자기 실드(shield)(23, 24)로 구성된다. 자기 실드(23)는 가속/감속 전극(16)에 고정되는 한편, 자기 실드(24)는 프로세스 진공 챔버(18)에 고정되도록, 각도 에너지 필터(17)는, 가속/감속 전극(16)과 프로세스 진공 챔버(18) 사이에 고정되어 설치된다.
도 3은, 분석 전자석(21)의 구조를 나타내는 단면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 분석 전자석(21)은, 빔이 통과하기 위한 사각형 중공부(구멍)(31)를 가지는 그 중심부에 형성된 대략 사각형(창틀 타입) 코어(32)를 구비한다. 제1 및 제2 메인 코일(M1, M2)은, 각각 상부 요크(33) 및 하부 요크(34)에 감겨서, 각각 그 중심에서, 코어(32)의 일부를 형성한다. 또한, 제1 및 제2 부(副) 코일(S1, S2)은, 상부 요크(33)에 있어서 메인 코일(M1)의 양측에 감기고, 제3 및 제4 부 코일(S3, S4)은, 하부 요크(34)에 있어서 메인 코일(M2)의 양측에 감긴다. 게다가, 상쇄 보정 코일(C1, C2)은, 부 코일(S1 내지 S4) 외측의 코어(32)에 감겨서, 상부 및 하부 요크(33, 34) 및 측면 요크의 양 측단을 덮는다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상부 요크(33)는, 윤곽선 화살표로 나타낸 빔 진행 방향(진행 방향)으로 긴 단면 형상을 가지는 한편, 하부 요크(34)는, 빔 진행 방향에 수직인 방향(종방향, 즉, 도 4에서 상측/하측 방향)으로 긴 단면 형상을 가진다. 코어의 각 측면(41)은, 상부 요크(33) 측이 넓고, 반면에 하부 요크(34) 측이 좁은, 대략 부채꼴 형상을 가진다. 대개, 코어(32)는, 코일을 보호하기 위하여, 챔퍼링(모따기)된다(도 2 참조).
도 3으로 돌아가서, 메인 코일(M1, M2), 부 코일(S1 내지 S4), 및 상쇄 보정 코일(C1, C2)은, 상부 및 하부 요크(33, 34)에 감겨서, 전원 공급부(미도시)에 연결되어, 화살표 B로 표시된 방향으로 중공부(31) 내에서 자계를 형성한다. 메인 코일(M1, M2) 및 부 코일(S1 내지 S4)은, 빔을 굴곡시키는 기능을 하는 자계를 생성하는데 주로 사용되는 한편, 상쇄 보정 코일(C1, C2)은, 여기서 생성되는 누설자계를 상쇄하기 위하여 사용된다.
특히, 메인 코일(M1, M2)은, 서로 직렬로 연결되어 있고, 제1 DC 전원 공급부(미도시)가 연결되어 있어서, 상부 및 하부 요크(33, 34) 내에서 화살표 B와 반대 방향으로 자계를 생성한다. 또한, 메인 코일(M1, M2)과 마찬가지로, 부 코일(S1 내지 S4)은, 서로 직렬로 연결되어 있고, 제2 DC 전원 공급부(미도시)에 연결되어 있어서, 상부 및 하부 요크(33, 34) 내에서 화살표 B와 반대 방향으로 자계를 생성한다. 한편, 상쇄 보정 코일(C1, C2)은, 서로 직렬로 연결되어 있고, 제3 DC 전원 공급부(미도시)에 연결되어 있어서, 코어(32)의 양측부(자극으로서 기능하는 부분 을 포함함) 내에서 화살표 B와 동일 방향으로 자계를 생성한다. 모든 코일이 동일 방향으로 감겨진 경우에 있어서, 메인 코일(M1, M2) 및 부 코일(S1 내지 S4)은, 제1 및 제2 DC 전원 공급부로부터 동일 방향의 전류가 공급되는 한편, 상쇄 보정 코일(C1, C2)은, 제3 DC 전원 공급부로부터 이에 반대 방향의 전류가 공급된다.
도 5(a)는, 메인 코일(M1, M2)(또는 부 코일(S1 및 S3, 또는 S2 및 S4))에 의하여 생성되는 자계의 방향을 나타내는 한편, 도 5(b)는, 상쇄 보정 코일(C1, C2)에 의하여 생성되는 자계의 방향을 나타낸다.
도 5(a) 및 5(b)에 있어서, 플라즈마 샤워 장치(51)는, 빔 출사측(하류측)의 자기 실드(shield)(24)와 대상 웨이퍼(19) 사이에 설치된다.
도 5(a) 및 도 5(b) 사이의 비교에서 알 수 있는 바와 같이, 메인 코일(M1, M2)에 의하여 분석 전자석(21)의 중공부(31) 내에 생성되는 자계와, 상쇄 보정 코일(C1, C2)에 의하여 중공부(31) 내에 또한 생성되는 자계는, 동일 방향을 가진다. 그러나, 메인 코일(M1, M2)에 의하여 분석 전자석(21) 주위에 생성되는 자계와, 상쇄 보정 코일(C1, C2)에 의하여 분석 전자석(21) 주위에 생성되는 자계는, 반대 방향을 가진다. 따라서, 각 코일에 공급되는 전류를 적절히 제어(밸런싱)함으로써, 분석 전자석(21)의 중공부(31) 내에 소망하는 자속밀도를 가지는 균일 자계를 형성하고, 나아가서 분석 전자석(21) 주위에 생성되는 자계를 서로 상쇄시킬 수가 있다. 즉, 상쇄 보정 코일(C1, C2)에 공급되는 전류를 제어함으로써, 자계 분포의 퍼짐을 제어하여, 누설 자계를 억제할 수 있다. 나아가서, 메인 코일(M1, M2), 및 부 코일(S1 내지 S4) 및 상쇄 보정 코일(C1, C2)에 공급되는 전류를 조절함으로써, 중 공부(31) 내에서 빔이 어느 곳을 통과하더라도, 동일 편향각으로 빔이 굴곡(즉 편향)되는, 균일 자계 분포, 즉 BL 적(product)이 균일한 자계를 생성할 수 있다. 따라서, 분석 전자석(21)은, 그 스캐닝-편향 영역 내의 전반적인 어느 위치에서도 균일 각도로 빔을 굴곡시키거나 편향시킨다.
마그네틱 실드(23, 24)는, 자계 분포를 조정하며, 중공부(31) 내의 빔 통과 위치에 관계없이 빔의 동일 편향각의 달성을 위하여, 각 코일에 공급되는 전류의 조정을 도모한다. 즉, 마그네틱 실드(23, 24)는, BL 적이 일정한 자계 분포를 실현하도록 한다. 마그네틱 실드(23, 24)에 의한 자계 분포의 조정은, 이온 종에 따른 각 마그네틱 실드의 구멍의 형상, 빔 단면 형상(예컨대, 원형, 달걀형, 타원형, 등), 스캔 범위, 주입 에너지, 등을 결정함으로써 수행된다. 자기 실드(23, 24)의 구멍 형상으로서, 예컨대, 직사각형 또는 도 6(a) 또는 6(b)에 도시된 바와 같은 형상이 있다. 자기 실드(23) 및 자기 실드(24)의 개구(구멍) 형상은, 대개 서로 동일하다. 하지만, 도 2 또는 도 5(a) 및 5(b)로부터 알 수 있는 바와 같이, 자기 실드(23)의 단면 형상은 직선형인 반면, 자기 실드(24)의 단면 형상은, 분석 전자석(21)의 형상에 대응하여, 굴곡(또는 편향)되어 있다.
상기 설명된 에너지 필터를 이용함으로써, 본 실시예에 의한 빔 조사 시스템은, 편향 자석에 의하여 야기된 자계 분포의 퍼짐을 제어하면서, 균일하게 빔 전체를 굴곡시킬 수 있다. 즉, 본 빔 조사 시스템은, 빔의 단면 형상, 빔 스캔 범위, 및 중공부 내의 빔 통과 위치에 상관없이 그 전체에 대하여, 분석 전자석의 중공부 내를 통과하는 빔을 균일하게 굴곡시켜서, 대상 웨이퍼에 빔을 조사(주입)할 수 있다. 게다가, 상쇄 보정 코일이 편향 자석의 요크의 양단부의 외측에 설치되어 있기 때문에, 누설자계가 억제될 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 플라즈마 샤워 장치로부터의 전자는, 누설자계에 의하여 영향을 받지 않고 대상 웨이퍼에 조사되어, 웨이퍼의 챠지 업이 중화될 수 있다.

Claims (12)

  1. 빔 변환기에 의하여 정형된 빔 단면이 원형 혹은 일방향으로 긴 장원(長圓)형 또는 타원형인 이온 빔/하전입자 빔, 또는 빔의 연속단면이 일방향으로 긴 장원 형상 또는 타원 형상이 되도록 전단(前段)의 질량 분석 장치 및 빔 변환기에 의하여 정형된 후 편향주사됨과 함께 P-렌즈에 의하여 재평행화된 이온 빔/하전입자 빔을, 후단(後段) 에너지 필터에 의하여 에너지 분석을 행한 후, 기판에 조사되도록 구성한 이온 빔/하전입자 빔 조사장치에 있어서,
    상기 후단 에너지 필터는, 편향 자석을 포함하고,
    상기 편향 자석은, 상기 이온 빔/하전입자 빔을 통과시키는 공간부를 그 중앙에 가지는 4각 형상의 요크로 구성되는 코어와, 상기 요크의 상부 요크 및 하부 요크에 각각 권회되는 주 코일 및 부 코일과, 상기 상부 요크 및 하부 요크의 양 외측의 측부의 요크부에 각각 권회된 누설자계 상쇄용 보정 코일을 가지고,
    상기 주 코일 및 상기 부 코일을 제어하여, 상기 공간부에 상기 이온 빔/하전입자 빔의 상기 일방향에 관하여 균일한 자계를 발생시키고, 상기 편향 자석의 자계분포의 퍼짐을 제어하면서, 상기 편향주사됨과 함께 재평행화된 이온 빔/하전입자 빔을 상기 일방향에 관하여 편향주사의 범위에 걸쳐서 빔의 통과위치에 상관없이 전체에 균일한 각도로 굴곡시키도록 함과 함께, 상기 주 코일 및 상기 부 코일 및 상기 누설자계 상쇄용 보정 코일은 동일 방향으로 권회되고, 상기 누설자계 상쇄용 보정 코일은 누설자계를 상쇄하도록 상기 주 코일 및 부 코일과는 역방향의 전류를 흘리는 코일로서 구성하고, 상기 누설자계 상쇄용 보정 코일을 제어하여 상기 편향 자석의 누설자계를 억제하도록 하여, 상기 후단 에너지 필터를 구성한 것
    을 특징으로 하는 이온 빔/하전입자 빔 조사장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 편향 자석은, 상기 주 코일, 상기 부 코일 및 상기 누설자계 상쇄용 보정 코일에 흐르는 전류의 밸런스로 BL적의 일정성을 나타내도록 구성되어 있는 것
    을 특징으로 하는 이온 빔/하전입자 빔 조사장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 편향 자석의 전후에 배치한 자기 실드의 개구 형상에 의하여 상기 BL적의 일정성을 나타내도록 구성한 것
    을 특징으로 하는 이온 빔/하전입자 빔 조사장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나에 있어서,
    상기 편향 자석의 요크는, 빔 굴곡의 외측을 빔 진행방향으로 길게, 빔 굴곡의 내측을 빔 진행방향에 직교하는 방향으로 길게 구성되고, 상기 편향 자석이 부채꼴 형상의 분석 자석이 되도록 구성되어 있는 것
    을 특징으로 하는 이온 빔/하전입자 빔 조사장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나에 있어서,
    상기 누설자계 상쇄용 보정 코일은, 상기 요크의 양측부를 덮도록 배치되어 있는 것
    을 특징으로 하는 이온 빔/하전입자 빔 조사장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나에 있어서,
    편향 자석의 빔 라인 하류측에 플라즈마 샤워를 설치하도록 구성한 것
    을 특징으로 하는 이온 빔/하전입자 빔 조사장치.
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