KR101191943B1

KR101191943B1 - 빔 글리치 복구를 위한 고속 빔 편향 장치를 갖는웨이퍼-스캐닝 이온 주입기

Info

Publication number: KR101191943B1
Application number: KR1020077019837A
Authority: KR
Inventors: 러셀 제이. 로우; 고든 씨. 앤젤
Original assignee: 베리안 세미콘덕터 이큅먼트 어소시에이츠, 인크.
Priority date: 2005-02-04
Filing date: 2006-02-03
Publication date: 2012-10-17
Also published as: JP5101303B2; KR20070100907A; WO2006084143A8; TW200629335A; JP2008530785A; WO2006084143A2; TWI395249B; US7005657B1; WO2006084143A3; CN101218658B; CN101218658A

Abstract

이온 주입기의 분석기 모듈은 이온 빔의 말단 이온 빔 부분이 방출되는 분해 개구에 인접하게 배치된 빔 편향 장치를 포함한다. 빔 편향 장치는 제1 동작 상태에서 실질적으로 0볼트를 갖는 빔 편향 전압의 제1의 값에 응답하여, 소스 이온 빔 부분을 분해 개구로 향하게 하여 말단 이온 빔 부분을 생성시킨다. 빔 편향 전압이 제2 동작 상태에서 더 높은 제2의 값을 가질 때, 빔 편향 장치는 소스 이온 빔 부분을 분해 개구로부터 이탈하는 방향으로 향하게 하여 말단 이온 빔 부분이 소멸된다. 빔 제어 회로는 제2 동작 상태 중에 제2 빔 편향 전압을 제1 빔 편향 전압으로 신속하게 스위칭 하여 제2 동작 상태에서 제1 동작 상태로 전이되도록 동작한다. 주입 중에 발생된 글리치를 복구함에 있어 전술한 특징을 포함하는 주입 방식을 채용하면, 주입되는 웨이퍼의 수율이 향상된다.

Description

빔 글리치 복구를 위한 고속 빔 편향 장치를 갖는 웨이퍼-스캐닝 이온 주입기{WAFER-SCANNING ION IMPLANTER HAVING FAST BEAM DEFLECTION APPARATUS FOR BEAM GLITCH RECOVERY}

본 발명은 반도체 제조에 사용되는 이온 주입기에 관한 것이다.

일반적으로, 이온 주입기는 원하지 않는 다양한 이온 종과 함께 주입될 이온 종이 포함된 이온 빔을 발생시키는 소스; 상기 다양한 종의 경로를 분리시키기 위한 자기장 및 원하는 이온 종의 경로가 지나가는 분해 개구부 또는 슬릿을 채용한 분석기; 상기 분해 개구부로부터 출사하는 빔의 에너지를 조정하기 위한 모듈; 및 원하는 주입을 수행하기 위하여 상기 에너지가 조정된 빔과 웨이퍼의 상호 작용이 일어나는 엔드 스테이션(end station)을 포함한다.

이온 주입기는 상기 빔과 웨이퍼간의 상호 동작을 수행하기 위해 채용되는 주사(scanning) 방식에 따라 분류될 수 있다. 그 중 하나인 "빔 주사(beam scanning)"주입기라고 불리는 이온 주입기의 경우, 주입 대상인 하나 이상의 웨이퍼가 상기 엔드 스테이션에 고정된 상태에서 상기 빔이 각각의 웨이퍼 표면에 주사되는 방식을 취한다. 상기 주사는 상기 빔과의 자기적 혹은 정전기적 상호 작용을 통해 수행된다. 반면에, "웨이퍼 주사(wafer scanning)"주입기라고 불리는 이온 주 입기의 경우, 상기 빔은 실질적으로 고정되어 있는 상태에서 웨이퍼가 경로를 따라 기계적으로 움직이게 하는 방식을 취한다. 웨이퍼 주사 주입기의 하위 타입 중 하나에서는, 웨이퍼에서의 상기 빔의 단면이 평평하고 넓어서 "리본(띠)"빔이라고 불리는 빔이 사용되는데, 상기 빔의 너비는 상기 웨이퍼가 수직 방향으로 스캔(즉, 상기 빔은 수평면 상에서 평평하고 상기 웨이퍼는 수직 방향으로 스캔될 수 있다)될 때 상기 웨이퍼를 커버할 정도가 된다. 또한, 빔 주사 방식과 웨이퍼 주사 방식의 조합을 채용하는 주입기도 있다. 상기 각각의 주사 방식은 나름대로의 장단점을 가지고 있으며, 다양한 반도체 공정에서 용도에 따라 사용된다.

채용된 스캐닝 방식에 상관없이, 이온 주입기는 이온 주입 중에 갑자기 빔의 품질이 저하되는 작동상의 문제에 대해 일반적으로 민감하며, 이로 인해 웨이퍼가 사용 불가능하게 될 수도 있다. 이런 문제를 흔히 빔의 "글리치(glitches or glitching)"라고 하는데, 이는 빔의 경로에 따라 다양한 위치에서 발생된다. 이온 주입기는 일반적으로 빔의 경로에 따라 다수의 전극을 갖는데, 이들 전극들은 상기 빔을 가속시키거나 감속시키기도 하고, 동작 중에 발생되는 전자(electron)에 의한 허위 전류(spurious streams)를 억제하는 역할도 한다. 일반적으로, 글리치는 억제 갭(suppression gap)뿐만 아니라 가속/감속 갭(acceleration/deceleration gaps)에서도 일어난다. 글리치는 상기 전극들에 대한 파워 서플라이들(power supplies) 중의 하나로부터 흘러나오는 전류가 급격하게 변화되는 형태로 감지될 수 있다. 이러한 글리치는 웨이퍼 전체의 손실을 가져오기 때문에 비용 측면에서 심각한 문제를 야기한다. 따라서, 이러한 글리치를 최소화하고 가능하다면 이를 복 구할 수 있는 방안이 강구되고 있다.

글리치가 감지되면, 이상적으로는 즉시 상기 이온 빔의 전류를 0으로 감소시켜 웨이퍼 상에 정확히 규정된 위치에서 주입을 멈추는 것이 바람직하다. 이후 글리치 상태가 제거되면, 상기 웨이퍼 상의 정확히 동일한 위치에서 상기 글리치가 감지될 당시와 동일한 빔 특성을 유지한 채 주입이 재개되도록 하는 것이 이상적이다. 이를 통한 궁극적인 목적은 도핑 프로파일(doping profile)을 균일하게 하는 것이고, 이는 빔 전류 및/또는 웨이퍼 주사 속도(노출 시간)를 제어하여 달성할 수 있다.

빔 주사 방식을 채용한 주입기에서, 상기 이상적인 상태에 상당히 가까운 글리치 복구를 이루는 것이 일반적으로 가능하다. 일반적인 빔 주사를 담당하는 회로는, (a) 글리치를 감지하여 즉시 모든 빔을 웨이퍼 바깥으로 편향시키며, (b) 이어서 상기 편향된 빔을 상기 글리치가 감지된 당시에 이온 주입이 멈춘 위치로 신속하게 이동시켜 주입을 재개하도록 하는 글리치 감지 및 복구 회로에 의해 보충될 수 있다. 고속 빔 편향(fast beam deflection)이 수행 가능하므로, 결과적인 주입 프로파일이 기준을 만족시킬 수 있고, 이로 인해 상기 웨이퍼를 보호할 수 있다.

웨이퍼 주사 주입기의 경우, 글리치 상태의 복구 과정에는 빔 경로를 가로지르는 웨이퍼의 움직임에 동기(synchronization)되는 소스에서의 빔 세기를 제어하는 과정이 포함된다. 글리치가 감지되면, 예를 들어, 상기 소스의 파워 서플라이를 차단하는 등의 방법을 통해 상기 빔을 신속하게 소멸시켜서, 결과적으로 주입된 영역과 주입되지 않은 영역간의 국부적인 전이(transition)가 발생한다. 그러나, 상기 주입을 재개할 때에는 일반적으로 동일한 기법을 사용할 수 없는데, 예를 들어 단순히 상기 소스 전원을 켜는 것만으로는 상기 웨이퍼를 상기 주입이 중단된 당시의 위치로 되돌릴 수 없다. 상기 소스 내에 플라즈마를 형성하는 데 걸리는 시간은 이를 제거하는 과정보다 상당히 오래 걸린다. 따라서, 통상의 웨이퍼 주사 속도에서 원하는 균일한 도핑 프로파일을 달성할 수 있을 정도로 충분히 빠르게 빔 전류를 재 확보하는 것이 불가능하다.

웨이퍼 주사 이온 주입기에서 글리치 복구를 위해 적용된 기법으로, 웨이퍼를 제2 패스에서 역방향으로 스캐닝하고, 제1 패스에서 스캐닝이 멈춘 지점에서는 주입을 종결하는 방법이 있다. 이러한 기법은 어느 정도 효과는 있으나, 소스에서의 플라즈마 아크를 점멸하는 데 있어 신뢰도가 저하되는 문제를 포함하여 여러 단점을 가지고 있다. 이러한 기법은 웨이퍼 주사의 마지막 과정에서 제2의 글리치가 발생된 경우의 복구에는 사용될 수 없을 뿐만 아니라, 복구 스캐닝 동안에 발생되는 제3의 글리치에 대한 복구에도 사용될 수 없다. 뿐만 아니라, 상기 복구 기법은 비교적 복잡하고 느려서, 주입기의 공정 처리량을 감소시킬 수 있다. 결론적으로, 웨이퍼 주사 이온 주입기는 글리치와 관련된 수득률(yield) 감소 측면에서 빔 주사 주입기에 비해 일반적으로 불리한 문제점이 있다.

이에 따라 본 발명에서는, 종래의 웨이퍼 주사 이온 주입기에 비해 훨씬 잘 글리치 복구를 수행할 수 있는 웨이퍼 주사 이온 주입기가 개시된다.

상기 웨이퍼 주사 이온 주입기에서, 분석기는 (1) 제1 동작 상태에서 제1 빔 편향 전압에 응답하여, 동작 중에 이온 빔이 통상적으로 진행하는 정지된 빔 경로를 향하도록 상기 이온 빔의 방향을 조정하여, 상기 이온 빔의 말단 이온 빔 부분이 상기 빔 경로를 가로 질러 스캔되는 반도체 웨이퍼에 충돌되도록 동작하고, (2) 제2 동작 상태에서 제2 빔 편향 전압에 응답하여, 상기 이온 빔이 상기 빔 경로를 이탈하도록 하여 상기 말단 이온 빔 부분이 상기 반도체 웨이퍼에 충돌되지 않도록 동작하는 빔 편향 장치를 포함한다. 빔 제어 회로는 상기 제2 동작 상태 중에 상기 제2 빔 편향 전압을 상기 제1 빔 편향 전압으로 신속하게 스위칭 하여, 상기 이온 주입기가 상기 제2 동작 상태에서 상기 제1 동작 상태로 전이되도록 동작한다. 이러한 스위칭은 상기 웨이퍼 상의 원하는 위치에서 신속하게 주입을 재개할 수 있도록 상기 웨이퍼의 움직임에 동기화될 수 있으며, 이에 따라, 조건에 맞는 균일한 주입 프로파일을 얻을 수 있고, 글리치 발생 때문에 웨이퍼를 조각내는 것을 방지하여 웨이퍼를 절약할 수 있다.

상기 빔 편향 장치는 글리치가 감지된 경우, 소스에 연결되는 파워 서플라이를 차단하지 않고도 신속하게 주입을 중단시킬 수 있도록 하는데 사용될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 빔 편향 장치는 상기 주입기의 분석기에 마련된 질량 분해 슬릿 앞에 위치한 한 쌍의 이격된 도전판들로 이루어지며, 빔 편향은 상기 도전판들 사이에 고전압을 생성하는 결과로서 발생한다. 상기 도전판들 중 제1 도전판은 고정 전위에 연결될 수 있고, 상기 도전판들 중 제2 도전판은 상기 고정 전위에 대해 상기 빔 편향 전압의 제1 및 제2 값들을 공급하는 스위치에 연결될 수 있다. 보다 구체적인 실시예에서는, 상기 제1 빔 편향 전압은 상기 고정 전위와 동일하고, 상기 제2 빔 편향 전압은 상기 고정 전위에 비해 음(negative)의 전위를 가지도록 할 수도 있다. 이러한 실시예에서는 양전하로 대전된 이온 빔은 음전위로 대전된 상기 제2 도전판 쪽으로 당겨지는데("pulled"), 이는 빔 함유도(beam containment) 측면에서 우수하므로, 도전판으로부터 빔이 밀리는("pushed") 구성에 비해 일반적으로 바람직하다. 상기 이격된 도전판들은 서로 평행한 평면상을 가질 수도 있고, 다른 실시예에서는, 평면상을 가지면서 분해 개구에 인접한 단부가 더 가깝도록 약간 경사지게 배치될 수도 있다. 후자의 경우, 효율성 면에서 장점을 가진다.

본 발명의 목적, 특징, 장점 등은 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해 후술하는 구체적인 설명 및 첨부한 도면들에 의해 명확해질 것이다. 서로 다른 각도에서 본 모든 도면들에서, 동일한 구성 요소에는 동일한 참조 부호가 사용될 것이다. 상기 도면들은 본 발명의 실시예들, 원리들 및 개념들을 강조하여 예시적으로 설명하기 위해, 반드시 동일한 스케일로 작성되지는 않는다.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 이온 주입기를 나타내는 개략도이다.

도 2는 기존 기술에 따른 이온 주입에서 띠 모양 이온 빔과 웨이퍼 간의 상관관계를 설명하기 위한 다이어그램이다.

도 3은 기존 기술에 따른 이온 주입에서 글리치 복구 동작 동안 제2 글리치가 발생된 경우 주입 프로파일을 설명하기 위한 웨이퍼의 측단면도(side section view)이다.

도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 글리치 복구 동작 동안에 수행될 수 있는 주입 프로파일을 설명하기 위한 웨이퍼의 측단면도이다.

도 5는 도 1에 도시된 이온 주입기의 분석기 모듈의 분해 개구 주변에 장착된 빔 편향 장치를 나타내는 개략도이다.

도 6은 도 1에 도시된 이온 주입기에 제공되는 다양한 파워 서플라이들을 나타내는 개략도이다.

도 7은 도 5에 도시된 빔 편향 장치에 제공되는 빔 편향 전압을 발생시키는 빔 제어 회로를 나타내는 다이어그램이다.

도 8은 도 5에 도시된 빔 편향 장치에 의해 편향되는 이온 빔의 편향을 설명하기 위한 개략도이다.

도 9는 도 5에 도시된 빔 편향 장치와 동일한 영역에 위치하는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 빔 편향 장치에 의해 편향되는 이온 빔의 편향을 설명하기 위한 개략도이다.

도 10은 도 5에 도시된 빔 편향 장치 동작의 일 측면을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 1은 소스 모듈(12), 분석기 모듈(14), 교정(CORR) 모듈(16) 및 엔드 스테이션(18)을 포함하는 이온 주입기(10)를 도시한다. 엔드 스테이션(18) 바로 가까이에는 웨이퍼 조종기(20)가 구비된다. 또한, 당해 기술 분야에서 알려진 바와 같이, 도 1에는 각각의 블록에 나타내고 있으나 실제로는 이온 주입기(10)의 도처에 분포 하고 있는 제어 회로(CNTL)(22) 및 파워 서플라이들(PWR SUPPS)(24)도 이온 주입기(10)에 포함된다.

주입 동작 중에는, 소스 모듈(12)은 반도체 웨이퍼에 주입될 성분을 포함하는 기체 상태(gaseous)의 합성물로 채워져 있다. 예를 들어, 붕소(B)를 주입하는 경우, 기체 상태의 플루오르화 붕소(BF3)를 소스 모듈(12)에 공급한다. 소스 모듈(12)은 주입되기를 원하는 성분(예컨대, 붕소 이온 B+)을 비롯하여 소스 복합물이 분해되어 얻어지는 다수의 이온 성분들을 포함하는 플라즈마를 형성하기 위해 전자 여기 방식을 채용한다. 소스 모듈(12)이 상대적으로 양의 전위로 편극(bias)되므로, 양전하를 띠는 이온 성분들은 가속에 의해 소스 모듈(12)로부터, 양의 전위로 편극된 소스 모듈(12)에 비해 상대적으로 음 전위를 갖는 접지(ground) 전위 쪽으로 추출된다. 상기 추출된 이온 성분들은 분석기 모듈(14)로 들어가는 이온 빔의 초기 성분을 형성한다. 이러한 이온 빔의 초기 성분을 여기서는 "소스 이온 빔 부분"이라고 칭한다.

분석기 모듈(14)은 소스 모듈(12)로부터 상기 소스 이온 빔 부분에 굴곡을 형성시키는 자석을 포함한다. 상기 굴곡의 정도는 빔에 포함된 이온 성분의 종류에 따라 미세하게 달라지는데, 이는 전하 상태(charge state), 전위, 질량에 의존한다. 따라서, 상기 빔이 분석기 모듈(14)을 지나 교정 모듈(16)로 진행할 때, 이온 성분 별로 각각 다른 빔 궤도를 갖게 되어 빔의 분류가 가능하다. 분석기 모듈(14)의 출구 끝단에는, 도 1에 도시되지는 않았지만, 관심 있는 이온(예컨대, B+ 이온)만 통과시키는 분해 슬릿 혹은 분해 개구가 구비되고, 나머지 이온 종들은 상기 분 해 개구를 둘러싸는 도전판에 의해 수집된다. 이에 따라, 분석기 모듈(14)의 출구에서는, 오로지 원하는 이온 성분만으로 구성된 이온 빔을 얻을 수 있다.

상기 원하는 이온 성분만으로 구성된 이온 빔이 교정 모듈(16)로 진입하면, 빔이 발산될 수 있다. 따라서, 교정 모듈(16)은 주입 동작에 적합하도록 상기 빔의 조건을 조절하는 역할을 한다. 띠 모양 빔을 채용하는 주입기의 경우, 교정 모듈(16)은 상기 빔을 띠 모양으로 만들기 위해서 상기 빔을 납작하게 한다. 일 실시예에 따르면, 엔드 스테이션(18)은 이온 주입을 수행하기 위해 정지해 있는 빔을 가로지르도록 웨이퍼를 스캔하는 기계적인 웨이퍼 주사 장치(도시되지 않음)를 포함한다. 교정 모듈(16) 및 엔드 스테이션(18) 내에 존재하는 빔의 일부분은 여기서는 "말단 이온 빔 부분"이라고 칭한다. 웨이퍼 조정기(20)는 시스템 조작자(operator)와 스캐닝 장치 간에 웨이퍼를 이동시키기 위한 청결한 로봇을 이용하는 기계 장치이다.

도 2는 엔드 스테이션(18) 내에 있는 말단 이온 빔 부분(26)의 축방향을 따라 바라본 주입 과정을 도시하고 있다. 상기 말단 이온 빔 부분은 평평한 또는 띠 모양의 단면을 갖는 것으로 관찰될 것이다. 위에서 언급한 바와 같이, 말단 이온 빔 부분(26)은 엔드 스테이션(18) 내에서 정지 상태에 있다. 즉, 주입 동작의 일환으로서 통제 수단을 통해 상기 빔을 편향시킬 방법이 없다. 오히려, 각각의 웨이퍼(28)가 빔(26)의 경로를 가로지르는 방향, 즉 도 2에서 지시된 위쪽 방향으로 기계적으로 스캐닝 된다. 다수의 패스들(multiple passes)이 일반적으로 채용된다. 빔 에너지는 원하는 주입 깊이에 따라 선택되고, 빔 전류 및 웨이퍼의 스캔 속도는 원하는 도즈 속도(dose rate)를 얻을 수 있도록 선택되며, 이에 따라 웨이퍼(28)에 전체적으로 균일하고 바람직한 도즈(dose)가 수행될 수 있도록 한다.

비록 도 2에는 띠 형태의 빔을 사용한 이온 주입기가 도시되어 있지만, 여기에 개시된 방법과 장치는 일반적으로 원모양의 단면을 갖는 정지 상태의 "스팟(spot)"빔을 채용하는 웨이퍼-주사 이온 주입기에도 유사하게 적용하는 것이 당업자에게 자명함을 밝혀둔다. 이러한 주입기는 위에서 언급한 상-하 방식의 스캐닝 외에도 일반적으로 웨이퍼(28)의 X-축 기계 스캐닝 방식도 채용한다.

위에서 언급한 바와 같이, 빔의 과도 현상 혹은 불안정 상태("글리치(glitches)"라고 일컬어지는)는 빔 경로를 따라 위치하는 파워 서플라이들 중의 하나에 단락 회로를 야기할 수 있다. 만일 상기 회로의 단락이 심각한 경우에는 상기 파워 서플라이의 전압이 완전히 붕괴될 수도 있으며, 심각하게는 빔의 전위를 바꾸어 놓아서 엔드 스테이션(18)에서의 빔 전류의 손실을 야기한다. 이러한 글리치가 발생될 경우, 주입이 불완전하거나 뒤틀려서 복구 방법이 없을 정도로 웨이퍼가 손상될 수 있다.

웨이퍼(28)에 이온 주입을 하는 동안 글리치가 발생된 경우, 신뢰할 수 있을 정도의 전체적으로 균일한 프로파일을 갖도록 하는 주입 공정을 어떻게든 달성하기 위해서, 교정 복구 공정이 일반적으로 수행된다. 글리치가 감지되면, 먼저, 진행 중인 주입 과정이 신속하게 중지된다. 이는 웨이퍼(28) 상에 주입되는 영역의 경계를 형성하게 된다. 위에서 언급한 바와 같이, 이때 웨이퍼(28)는 제2 패스에서 반대 방향부터 스캔될 수 있고, 예를 들어, 이온 빔은 제1 패스에서 상기 이온 빔이 소멸된 동일한 위치에서 소멸된다. 그러나, 이러한 방책은 위에서도 언급하였듯이 효율면에서 한계를 가지며, 하나의 웨이퍼에 복수의 글리치가 발생되는 경우에는 사용될 수 없다.

도 3은 구체적인 멀티-글리치(multiple-glitches) 상황에서의 처리 결과를 보여 준다. 웨이퍼(28)는 측단면도로 도시된다. 여기서, 웨이퍼(28)는 우측에서 좌측으로 스캐닝 되는 것으로 가정하고, 제1 주입 영역(30)은 글리치가 발생하기 이전에 동작의 초기에 형성된 것으로 가정한다. 제1 주입 영역(30)은 꽤 가파른 트레일링 에지(trailing-edge) 측벽(31)을 갖는 것이 관측된다. 현존하는 이온 주입기에서는, 소스 모듈(12) 내에 플라즈마를 공급하는 파워 서플라이를 급하게 차단하여 이온 빔을 신속하게 소멸시키는 것이 일반적으로 가능하다. 상기 플라즈마가 급격히 소멸되면, 상기 주입 프로파일도 급격하게 목적 깊이에서 0으로 전이한다.

상기 제2 패스 동안에 웨이퍼(28)는 좌측에서 우측으로 이동하고, 제2 주입 영역(32)이 형성된다. 이상적으로는, 제2 주입 영역(32)은 제1 주입 영역(30)과 동일한 도즈(dose)를 가지고, 주입 과정이 제1 주입 영역(30)의 측벽(31)에서 정확하게 정지하도록 하여 양 주입 영역들(30,32)이 서로 경계를 접하도록 함으로써, 전체 웨이퍼(28)를 걸쳐 기준에 맞는 균일한 하나의 전면적인 영역이 형성되는 것이 바람직하다. 그러나, 도 3에서와 같이, 제2 주입 영역(32)이 완성되기 전에 제2 글리치가 발생되어 틈(33)이 발생되는 상황을 가정할 수 있다. 틈(33)이 그 전 단계의 패스에서 채워지기 위해서는, 웨이퍼(28)가 그 경로를 따라 스캐닝 될 때 상기 이온 빔이 신속하게 켜지고 꺼지는 것이 필요하다. 그러나, 이 경우는 스캐닝이 시 작되기 전에 상기 빔이 이미 수립되어 있는 처음 두 패스에서의 상황과는 다르다. 즉, 플라즈마는 제3의 주입이 필요한 가파른 측벽에서 요구되는 정도로 충분히 신속하게 확보될 수 없는 특성이 있으므로, 소스 모듈(12)의 플라즈마를 신속하게 켜는 동작을 신뢰할 수 없다. 원하는 이온 빔 흐름을 재 생성하기에 충분한 세기를 갖는 플라즈마를 형성하는 공정은 느리기 때문에, 전형적인 웨이퍼 주사 속도에서 웨이퍼(28)의 매우 짧은 간격에 걸맞는 균일한 빔 흐름을 달성하는 것은 일반적으로 불가능에 가깝다. 따라서, 도 3에 도시된 상황에서 웨이퍼(28)는 사용 불가능하거나 토막내어 사용될 수밖에 없게 된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기법을 사용하여, 두 개의 영역(30',32')의 경계가 접하여 웨이퍼(28)에서 신뢰할 수 있을 정도로 균일한 주입을 형성하는 방법을 보여준다. 여기서도 제1 패스 동안에 글리치가 감지된 것으로 가정하고, 제1 주입 영역(30')은 제1 주입 영역(30')의 측벽(31')에서 종결되는 것으로 가정한다. 이 경우에는 측벽(31')에서의 가파른 전이가 소스 모듈(12)의 플라즈마를 점멸시키는 것에 의해 수행되는 대신, 아래에서 설명되는 바와 같이 이온 빔의 스위칭에 의하여 이루어진다. 제2 패스 동안, 웨이퍼(28)는 동일한 방향으로 스캔된다. 이온 빔은 최초에 꺼진 상태로 있다가, 측벽(31')의 위치에서 신속하게 켜지고 영역(31')에 주입이 완료될 때까지 겨진 상태로 유지된다. 한편, 반대 방향부터 스캐닝 하는 것에 의해 제2 패스를 수행하는 기술 역시, 아래에서 설명되는 빔-스위칭 방법을 사용하여 채용될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 또한, 이 기술은 하나의 웨이퍼(28) 처리 중에 복수의 글리치들이 발생되는 경우에 생기는 틈(즉, 도 3에서 틈(33)에 해당하는 틈)을 메우는 데에도 사용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 5는 교정 모듈(16)에 인접해 있는 분석기 모듈 영역을 나타낸다. 전술한 소시 이온 빔 부분은 넓은 화살표에 의해 참조 부호 40으로 표시된다. 소스 이온 빔 부분(40)은 분해 도전판(44)에 의해 둘러싸여 있는 분해 개구(42) 방향으로 향한다. 위에서 설명한 바와 같이, 주입될 이온 성분들은 분해 개구(42)를 관통하는 궤도를 따라 진행하여, 원하는 이온 성분만을 배타적으로 함유한 말단 이온 빔 부분(26)을 형성한다. 원하지 않는 이온 성분들은 일반적으로 분해 도전판(44)을 교차하는 각각의 궤도를 따라 진행하여, 경로에서 이탈함으로써 웨이퍼(28)에 주입되지 않는다.

분해 도전판(44)의 상부에는 한 쌍의 빔 편향판들(48, 50)이 구비된다. 빔 편향판들(48, 50)은 글리치 감지 및 복구 과정의 일환으로 말단 이온 빔 부분(26)을 신속하게 켜거나 끄는 스위치 역할을 하는 "고속 빔 게이트(fast beam gates)"로 사용된다. 상기 도시된 실시예에서는, 하나의 빔 편향판(48)은 접지(ground)에 연결되어 있고, 다른 하나의 빔 편향판(50)은 빔 편향 전압(V_BD)을 갖도록 커플링 되어 있다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 빔 편향 전압(V_BD)은 접지 전위 및 빔 편향 파워 서플라이에 의해 제공되는 최대 음 전위(negative potential)로 각각 전환될 수 있다. 빔 편향 전압(V_BD)이 접지 전위인 경우에는, 소스 이온 빔 부분(40)이 분해 개구(42)를 향하게 되어, 위에서 언급한 대로, 이온 주입을 위한 말단 이온 빔 부분(26)이 생성된다. 빔 편향 전압(V_BD)이 최대 음 전위인 경우에는, 모든 소스 이온 빔 부분(40)이 분해 개구(42)로부터 이탈되는 방향을 향하게 되어 말단 이온 빔 부분(26)이 실질적으로 부재하므로, 결과적으로 이온 주입이 일어나지 않는다.

도 6은 이온 주입기(10)에 사용되는 몇 가지 파워 서플라이들을 도시하고 있다. 추출 전위(extraction potential)는 소스 모듈(12)과, 접지 전위에 연결되어 있는 엔드 스테이션(18)에 각각 연결된 추출 서플라이(extraction supply)(EX)에 의해 형성된다. 제1 빔 에너지 변화는 분석기 모듈(14)과 엔드 스테이션(18)에 각각 연결된 제1 파워 서플라이(D1)에 의해 수행된다. 제2 빔 에너지 변화는 교정 모듈(16)과 엔드 스테이션(18)에 각각 연결된 제2 파워 서플라이(D2)에 의해 수행된다. 또한, 각각의 개별 파워 서플라이들(SS, D1S, D2S)이 각각의 억제(suppression) 전극들(56, 58, 60)과 각각 해당되는 모듈들(14, 16, 18)에 연결되어 있다. 도 6에는 도시되지 않았지만, 통상적으로 이온 주입기(10) 곳곳에 다양한 다이오드들이 보호 목적으로 사용된다. 일 실시예에 따르면, 상기 다양한 서플라이들의 전압은 아래 표에 나타난 값들을 가질 수 있다. 다른 실시예에서는 다른 서플라이 전압들 및 다른 서플라이들을 가질 수 있음을 밝혀둔다.

도 7은 빔 편향 전압(V_BD)을 생성하는 빔 제어 회로를 나타낸다. 상기 도시된 실시예에서는 -15kV의 출력을 제공하는 빔 편향 파워 서플라이(62)가 구비된다. 빔 제어 회로에는 빔 편향 파워 서플라이(62)의 출력단 혹은 접지 절점(node)(66)에 연결될 수 있는 고전압 스위치(64)가 마련된다. 스위치(64)의 위치는 래치(latch)(68)의 상태에 의해 결정된다. 래치(68)의 출력이 논리값 "1"인 경우에는, 스위치(64)는 빔 편향 파워 서플라이(62)에 연결되도록 세팅되어, 빔 편향 전압(V_BD)이 -15kV가 된다. 래치(68)의 출력이 논리값 "0"인 경우에는, 스위치(64)는 접지 절점(66)에 연결되도록 세팅되어, 빔 편향 전압(V_BD)이 0이 된다.

래치(68)는 주입 동작이 시작되기 전과 글리치 상태를 복구하기 위해 주입이 재개되는 경우에 발생되는 제어 신호(BEGIN/RESUME)의 명령에 의해 리셋 된다. 래치(68)의 통상적인 상태는 리셋 상태로서, 출력 전압(V_BD)은 통상적으로 0V를 가지며, 이에 따라 도 5에 도시된 소스 이온 빔 부분(40)이 존재한다면 말단 이온 빔 부분(26)이 존재하게 된다.

래치(68)는 글리치 감지(GD) 회로(70)로부터 전달되는 글리치 신호의 명령에 의해 셋 상태가 된다. 래치(68)가 셋 상태가 되면, 출력 전압(V_BD)은 -15kV가 되어 상기 이온 빔을 편향시키므로, 도 5에 도시된 소스 이온 빔 부분(40)이 존재하더라도 말단 이온 빔 부분(26)이 소멸된다. 이러한 동작은 아래에서 더 상세히 설명될 것이다.

글리치 상태로부터 복구하는 동작이 진행되면, 도 1에 도시된 제어 회로(22)는 제어 신호(BEGIN/RESUME)를 상기 글리치가 발생된 당시 스캔되고 있었던 웨이퍼(28)의 재 스캐닝(re-scanning) 동작에 동기화시킨다. 보다 상세하게는, 도 3을 참조하여 설명된 바와 같이, 글리치에 의해 주입이 중단된 지점에 웨이퍼가 도달했을 때 제어 회로(22)는 제어 신호(BEGIN/RESUME)를 명한다. 이때, 소스 모듈(12) 내의 플라즈마는 수립된 상태로 유지되거나 그전에 이미 재수립되어 있는 것으로 가정할 수 있다. 이에 따라, 빔 편향 전압(V_BD)이 0볼트에 세팅되어 도 5에 도시된 편향판들(48, 50)사이의 빔 편향 전기장이 소멸되는 경우에 매우 신속하게 주입이 재개될 수 있다. 말단 이온 빔 부분(26)의 신속한 재수립으로 인하여, 주입 영역(30)의 프로파일은 웨이퍼(28) 전체에서 실질적으로 균일하게 유지될 수 있다.

상기 도시된 실시예에서, 주입이 중단되어야 할 정도로 이온 빔의 성질에 중대한 영향을 미칠 수 있는 글리치가 발생되었는지 여부를 감지하기 위해서 글리치 감지 회로(70)는 세 가지 동작 인자(parameters)를 모니터링 한다. 이러한 세 가지 인자로 도 6에 도시된 파워 서플라이들(SS, D1, D2S)로부터 제공되는 각각의 전류량에 해당하는 소스 억제 전류, D1 전류 및 D2 억제 전류를 들 수 있다. 상기 전류들은 전형적으로 통상적인 주입 동작 시, 상대적으로 안정된 값들을 갖는다. 하지만, 빔 글리치가 발생하면, 이들 세 가지 전류 중 하나 혹은 그 이상에서 동요(fluctuation)가 일어난다. 도 7을 참조하면, 각각의 파워 서플라이들(SS, D1, D2S)에 구비된 전류 측정 회로(도시되지 않음)에 의해 각각의 전류 신호들(I_SS, I_D1, I_D2S)이 생성된다. 글리치 감지 회로(70)는 이들 각각의 전류 신호들이 일정한 크기에 비해 동요(fluctuation)하고 있는지 여부를 모니터링 한다. 어느 전원 전류에서든 동요가 감지된 경우, 글리치 감지 회로(70)의 출력은 래치(68)를 셋 상태로 만들어 빔 편향 전압(V_BD)이 -15kV가 되도록 한다. 이는 소스 이온 빔 부분(40)이 편향되는 결과로 이어지고, 이에 따라 아래에서 보다 자세하게 설명되는 것처럼, 말단 이온 빔 부분(26)은 소멸된다.

본 실시예에서는 빔 편향 전압(V_BD)이 -15kV가 되는 것으로 설명했지만, 다른 실시예들에서는 빔 편향 전압(V_BD)이 -15kV보다 작을 수도 있고 클 수도 있으며, 또는 고정 전압이 아니라 프로그래밍이 가능한 가변 전압이 될 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다. 빔 편향 전압(V_BD)의 크기는 이온의 종류, 에너지의 세기, 전하 상태등과 같은 다수의 인자들에 의해 결정될 수 있다.

도 8은 분석기 모듈(14)내의 빔 편향 장치의 작동을 나타낸다. 빔 편향 전 압(V_BD)이 0볼트인 경우, 편향판들(48, 50) 사이에는 아무런 정전기장도 형성되지 않으므로, 소스 이온 빔 부분(40)이 분해 개구(42)를 향하게 된다. 따라서, 원하는 이온 성분을 필수적으로 포함하는 말단 이온 빔 부분(26)이 수립되어, 주입이 행해지는 엔드 스테이션(18)으로 향하게 된다. 빔 편향 전압(V_BD)이 -15kV인 경우에는 편향판들(48, 50)을 가로질러 전기장이 형성된다. 이때, 거의 양이온만을 포함하는 소스 이온 빔 부분(40)은 좁아짐과 동시에 편향판(50) 방향으로 구부러지게 된다. 결과적으로, 소스 이온 빔 부분(40)이 분해 개구(42)를 벗어난 분해 도전판(44)의 일부분(72)에 충돌하게 되어, 말단 이온 빔 부분(26)이 소멸하고 주입이 중단된다.

도 9는 분석기 모듈(14) 내의 빔 편향 장치의 다른 구성을 보여준다. 이러한 구성에 따르면, 편향판들(48',50')이 약간, 예를 들면, 약 10도 정도 기울어져 있다. 이러한 구성은 주어진 편향판의 간격과 편향 전압에 대하여 소스 이온 빔 부분(40)을 보다 효과적으로 편향시킬 수 있다.

도 10은 위에서 설명한 구조와 기능적 특징을 갖는 이온 주입기(10)를 작동하는 방법을 나타낸다. 단계 74에서, 소스 모듈(12)에서 이온 빔이 생성된다. 상기 이온 빔은 주입될 원하는 이온 성분을 포함하여 다양한 이온 성분을 함유하고 있는 소스 이온 빔 부분(예를 들어, 도 5에 도시된 분석기 모듈(14) 내의 부분(40))을 포함한다. 단계 76은 이온 주입이 일어나는 제1 동작 상태에 수반되는 단계들의 모음이고, 단계 78은 이온 주입이 일어나지 않는 제2 동작 상태에 수반되는 단계들의 모음이다.

단계 76의 단계 80에서, 이온 주입기의 엔드 스테이션(즉, 18)에서, 반도체 웨이퍼는 실질적으로 정지해 있는 상기 이온 빔의 말단 이온 빔 부분(즉, 부분(26)) 가로지르도록 스캔된다. 상기 말단 이온 빔 부분은 원하는 이온 성분들을 필수적으로 포함하며, 분석기 모듈(14)의 분해 개구(42)로부터 출사된다. 단계 82에서, 이온 빔의 성질에 잠재적으로 영향을 미치며, 예를 들어, 위에서 언급한 바와 같이 전원 전류가 뾰족해지는 것과 같은 현상인 글리치가 감지된다. 단계 84에서, 상기 글리치의 감지에 대응하여, 소스 이온 빔 부분(40)이 편향되어 분해 개구(42)로부터 이탈하게 되고, 이에 따라 말단 이온 빔 부분(26)은 실질적으로 소멸된다.

단계 78의 단계 86에서, 웨이퍼(28)는 말단 이온 빔 부분(26)이 존재할 때 이동하던 경로를 가로질러 다시 스캔된다. 단계 88에서, 상기 제1 동작 상태 중에 주입이 멈추었던 웨이퍼상의 위치(즉, 도 3에 나타낸 위치)가 말단 이온 빔 부분(26)의 경로와 교차하면, 소스 이온 빔 부분(40)의 편향이 사라지고 소스 이온 빔 부분(40)이 분해 개구(42)를 향하게 되어, 말단 이온 빔 부분(26)을 신속하게 수립하게 된다. 이에 따라, 주입이 재개되어 상기 주입이 멈추었던 웨이퍼 상의 위치에서부터 주입이 시작된다.

빔을 신속하게 켤 수 있도록 하는 빔 편향 장치의 올바른 동작을 보장하기 위해 두 가지 초기 테스트가 사용된다. 이 테스트들은 웨이퍼 처리가 시작되기에 앞서 빔을 튜닝 하는 동안 수행될 수 있다. 상기 테스트에는 질량 분석 슬릿을 기준으로 빔 편향 장치의 반대 방향에 위치하는 패러데이 컵(Faraday cup)인 "셋업 컵"(도시되지 않음)에서 빔 전류를 측정하는 것이 포함된다. 제1 테스트의 경우, 상기 셋업 컵에서의 빔 전류를 모니터링하면서 상기 빔을 편향 상태(즉, V_BD=-15kV)에서 정상 상태(즉, V_BD=0V)까지 변화시킨다. 이때, 상기 셋업 컵에서의 빔 전류는 V_BD가 0볼트인 경우를 제외하고는 영(zero)상태를 유지해야 한다. 이 테스트는 빔이 웨이퍼를 쓸고 지나가더라도, (상기 빔이 분석 자석에 의해 분산되거나 빔 편향 장치의 무분별한 사용에 의해 뜻하지 않게 웨이퍼에 빔이 분사 되는 등과 같이) 원하지 않는 빔렛(beamlet)이나 적당하지 않은 이온 성분에 상기 웨이퍼가 노출되지 않도록 보장하기 위한 것이다. 상기 제1 테스트의 일부로도 볼 수 있는 제2 테스트는 빔 편향 장치에 전압(즉, V_BD=-15kV)이 가해진 경우에 상기 셋업 컵에서의 빔 전류가 영(zero) 또는 영에 매우 가까운 값인지 여부를 검증하기 위한 것이다. 이 테스트는 빔이 소멸되는 과정에 있어서 상기 빔이 상기 웨이퍼를 완전히 벗어나도록 하는 것을 보장한다.

비록 전술한 설명에서는 상기 빔 편향 장치가 분석기 모듈(14)의 출구에 해당하는 질량 분해 슬릿의 바로 뒤에 위치하고 있으나, 다른 실시예에서는 정지-빔 이온 주입기의 다른 위치에 상기 빔 편향 장치를 위치시키는 것이 더 유리할 수도 있다. 예를 들어, 상기 빔 편향 장치가 교정 모듈(16)의 입력부에 위치할 수도 있고, 더 상부에 위치할 수도 있다. 게다가, 기존의 빔-주사 이온 주입기는 빔 전부를 웨이퍼 외부로 편향시키기 위한 회로가 추가된 빔-주사 장치를 구비하고 있으나, 통상의 빔 주사와 글리치 관련 편향을 각각 담당하는 별도의 편향 장치들을 구 비하는 것이 더 유리할 수 있다. 이러한 주입기의 경우 특히, 글리치 복구를 위한 편향 장치는 상기한 바대로 상기 질량 분해 슬릿의 뒤에 위치시키고, 통상의 빔 스캐닝 장치는 빔 경로를 따라 다른 곳에 위치시키는 것이 더 유리할 수 있다.

도시된 실시예에서는, 편향판(48,50)사이에 인가되는 빔 편향 전압을 생성하는데 있어서 하나의 음전위 전압원이 사용되고 있다. 이러한 구성에서는 음전하로 대전된 도전판 쪽으로 상기 빔이 "당겨짐(pull)"을 알 수 있을 것이다. 그러나, 다른 실시예에서는 그 대신 하나의 양전위 전압원이 사용될 수도 있으며, 이 경우에는 질량 분해 슬릿의 일 방향으로 상기 빔이 "밀려남(push)"을 알 수 있을 것이다. 또 다른 실시예에서는, 서로 다른 극성을 갖는 두개의 전원이 사용되는 것도 가능하며, 전체 빔 편향 전압은 상기 전원 전압의 합이 될 것이다. 하나의 전원을 갖는 구성은 비용이 적게 드는 장점이 있다.

또한, 도시된 실시예에서는, 빔 글리치의 감지가 다양한 파워 서플라이 전류들을 모니터링 하는 다소 간접적인 방법을 통해 수행된다. 그러나, 다른 실시예에서는, 예를 들어, 엔드 스테이션(18)에 구비되는 패러데이 컵을 사용하여 빔 전류를 직접 모니터링 하는 것도 가능하다.

해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 여기에 명백히 개시된 것 외에도 본 발명의 다른 실시예들 및 변경예들을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 여기에 개시된 방법 및 장치에 대해 변형을 가하더라도 여전히 발명의 목적 달성이 가능하며, 이러한 변형이나 변경은 본 발명의 범위에 속한다. 따라서, 본 발명의 범위는 전술한 실시예들의 묘사나 설명에 국한되지 않고, 하기한 특허청구범위에 기재된 본 발명 의 사상 및 영역에 의해 결정된다.

Claims

빔 경로를 따라 진행하고 주입 동작 동안에 정지된 말단 이온 빔 부분을 갖는 이온 빔의 소스;

상기 주입 동작 동안에 상기 이온 빔의 정지된 말단 이온 빔 부분을 가로질러 반도체 웨이퍼를 스캐닝 하도록 작동되는 엔드 스테이션;

(1) 제1 동작 상태에서 제1 빔 편향 전압에 응답하여, 상기 이온 빔이 상기 빔 경로를 향하도록 하여 상기 말단 이온 빔 부분이 상기 반도체 웨이퍼에 충돌되도록 동작하고, (2) 제2 동작 상태에서 제2 빔 편향 전압에 응답하여, 상기 이온 빔이 상기 빔 경로를 이탈하도록 하여 상기 말단 이온 빔 부분이 상기 반도체 웨이퍼에 충돌되지 않도록 동작하는 빔 편향 장치; 및

상기 제2 동작 상태 중에 상기 제2 빔 편향 전압을 상기 제1 빔 편향 전압으로 스위칭 하여, 상기 제1 동작 상태로 전이되도록 동작하는 빔 제어 회로를 포함하고,

상기 빔 제어 회로는 상기 이온 빔의 성질에 영향을 미칠 수 있는 글리치(glitch)를 감지하는 글리치 감지 회로를 포함하며, 상기 제1 동작 상태 중에 상기 글리치의 감지에 응답하여 상기 제1 빔 편향 전압을 상기 제2 빔 편향 전압으로 스위칭 하여, 상기 제1 동작 상태에서 상기 제2 동작 상태로 전이되도록 동작하는 것을 특징으로는 하는 이온 주입기.
제1항에 있어서, 상기 이온 빔의 소스 이온 빔 부분 내의 성분들을 공간적으로 분리하여 상기 말단 이온 빔 부분을 생성시키고, 상기 제1 동작 상태에서 상기 말단 이온 빔 부분이 방출되는 분해 개구를 갖는 분석기를 더 포함하며,

상기 빔 편향 장치는 상기 분석기의 분해 개구에 인접해 있고, (1) 상기 제1 빔 편향 전압에 응답하여, 상기 소스 이온 빔 부분에서 분리된 성분들이 상기 분해 개구로 향하게 하여 상기 말단 이온 빔 부분이 나타나게 하고 상기 말단 이온 빔 부분이 원하는 성분들을 필수적으로 포함하도록 하며, (2) 상기 제2 빔 편향 전압에 응답하여, 상기 소스 이온 빔 부분에서 분리된 성분들이 상기 분해 개구로부터 이탈하는 방향을 향하게 하여 상기 말단 이온 빔 부분이 소멸되도록 하는 것을 특징으로 하는 이온 주입기.
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제1항에 있어서, 상기 글리치 감지 회로는, 내부에 구비된 하나 혹은 그 이상의 파워 서플라이들의 동작 인자(parameter)에서의 급격한 변화를 통해 상기 글리치를 감지하는 전원 장치 모니터링 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입기.
제5항에 있어서, 상기 파워 서플라이들은 소스 억제 서플라이 및 감속 서플라이를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입기.
제1항에 있어서, 상기 글리치 감지 회로는 상기 엔드 스테이션에 구비되어 상기 빔의 일부를 수용하는 패러데이 컵(Faraday cup)을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입기.
제1항에 있어서, 상기 빔 편향 장치는 한 쌍의 이격된 도전판들을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입기.
제8항에 있어서, 상기 도전판들 중 제1 도전판은 고정 전위에 연결되고, 상기 도전판들 중 제2 도전판은 상기 고정 전위를 기준으로 할 때 상기 제1 및 제2 빔 편향 전압들이 공급되도록 작동되는 스위치에 연결되는 것을 특징으로 하는 이온 주입기.
제8항에 있어서, 상기 제1 빔 편향 전압은 고정 전위와 동일하고, 상기 제2 빔 편향 전압은 상기 고정 전위에 비해 음(negative)의 전위를 갖는 것을 특징으로 하는 이온 주입기.
제8항에 있어서, 상기 이격된 각각의 도전판들은 각기 대응되는 스위치를 통해 두 개의 파워 서플라이들 중 대응되는 하나에 각각 연결되고, 상기 두 개의 파워 서플라이들은 서로 반대의 극성을 가져서 상기 빔 편향 전압은 상기 파워 서플라이들의 전압값들의 합이 되는 것을 특징으로 하는 이온 주입기.
제8항에 있어서, 상기 이격된 각각의 도전판들은 서로 평행한 평면상을 갖는 것을 특징으로 하는 이온 주입기.
제8항에 있어서, 상기 이격된 각각의 도전판들은 평면상을 가지며, 경사지게 배치되어 분해 개구에 인접한 단부에서 더 가깝도록 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 이온 주입기.
제1항에 있어서, 상기 말단 이온 빔 부분은 상기 엔드 스테이션 내의 반도체 웨이퍼를 가로 지르도록 연장되어 있는 평평한 단면을 가지며,

상기 엔드 스테이션은 상기 말단 이온 빔 부분의 평평한 단면에 수직인 제1 축을 따라서만 상기 웨이퍼를 스캐닝 하도록 작동되는 것을 특징으로 하는 이온 주입기.
제1항에 있어서, 상기 말단 이온 빔 부분은 상기 엔드 스테이션 내의 반도체 웨이퍼 위치에서 원형의 단면을 가지며,

상기 엔드 스테이션은 상기 말단 이온 빔 부분의 축과 수직이면서 서로 수직인 제1 축 및 제2 축을 따라서 상기 웨이퍼를 스캐닝 하도록 작동되는 것을 특징으로 하는 이온 주입기.
제1항에 있어서, 상기 제1 빔 편향 전압의 값은 프로그래밍이 가능한 것을 특징으로 하는 이온 주입기.
소스 이온 빔 부분을 갖는 이온 빔의 소스;

상기 이온 빔의 소스 이온 빔 부분내의 성분들을 공간적으로 분리하여 말단 이온 빔 부분을 생성시키고, 제1 동작 상태에서 상기 말단 이온 빔 부분이 방출되는 분해 개구를 갖는 분석기;

주입 동작 동안에 정지된 상기 이온 빔의 말단 이온 빔 부분을 가로질러 반도체 웨이퍼를 스캐닝 하도록 작동되는 엔드 스테이션;

상기 분석기의 분해 개구에 인접하게 배치되며, (1) 상기 제1 동작 상태에서 제1 빔 편향 전압에 응답하여, 상기 소스 이온 빔 부분에서 분리된 성분들이 상기 분해 개구로 향하게 하여 상기 말단 이온 빔 부분이 나타나게 하고 상기 말단 이온 빔 부분이 원하는 성분들을 필수적으로 포함하도록 하며, (2) 제2 동작 상태에서 제2 빔 편향 전압에 응답하여, 상기 소스 이온 빔 부분에서 분리된 성분들이 상기 분해 개구로부터 이탈하는 방향을 향하게 하여 상기 말단 이온 빔 부분이 소멸되도록 동작하는 빔 편향 장치; 및

상기 제2 동작 상태 중에 상기 제2 빔 편향 전압을 상기 제1 빔 편향 전압으로 스위칭 하여, 상기 제1 동작 상태로 전이되도록 동작하는 빔 제어 회로를 포함하며,

상기 빔 제어 회로는 상기 이온 빔의 성질에 영향을 미칠 수 있는 글리치(glitch)를 감지하는 글리치 감지 회로를 포함하고, 상기 글리치의 감지에 응답하여 상기 제1 빔 편향 전압이 상기 제2 빔 편향 전압으로 스위칭 되는 것을 특징으로 하는 이온 주입기.
(A) 이온 주입기의 소스 모듈에서, 빔 경로를 따라 진행하고 주입 동작 동안에 정지된 말단 이온 빔 부분을 갖는 이온 빔을 생성하는 단계;

(B) 상기 주입 동작 동안에 주입이 일어나는 제1 동작 상태에서,

(i) 상기 이온 주입기의 엔드 스테이션에서, 상기 이온 빔의 정지된 말단 이온 빔 부분이 반도체 웨이퍼에 충돌하여 상기 주입을 수행하도록, 상기 빔 경로를 가로지르면서 상기 반도체 웨이퍼를 스캐닝 하는 단계;

(ii) 상기 이온 빔의 성질에 영향을 미칠 수 있는 글리치를 감지하는 단계; 및

(iii) 상기 글리치 감지에 응답하여, 상기 반도체 웨이퍼의 종결 위치에서 주입이 중지되도록, 상기 말단 이온 빔 부분을 소멸시키는 방식으로 상기 빔이 빔 경로를 이탈하는 방향으로 향하게 하는 단계; 및

(C) 주입이 일어나지 않고 글리치도 감지되지 않는 제2 동작 상태에서,

(i) 상기 빔 경로를 가로지르면서 상기 웨이퍼를 다시 스캐닝 하는 단계; 및

(ii) 상기 웨이퍼 상의 종결 위치가 상기 빔 경로와 교차할 때, 상기 주입이 상기 반도체 웨이퍼 상의 종결 위치에서 재개되도록, 상기 말단 이온 빔 부분을 수립시키는 방식으로 상기 이온 빔이 상기 빔 경로를 향하게 하는 단계를 포함하는 이온 주입기의 작동 방법.
제18항에 있어서, 상기 이온 주입기는, 상기 이온 빔의 소스 이온 빔 부분 내의 성분들을 공간적으로 분리하여 상기 이온 빔의 말단 이온 빔 부분을 생성시키고 상기 제1 동작 상태에서 상기 말단 이온 빔 부분이 방출되는 분해 개구를 갖는 분석기를 더 포함하며,

상기 분석기의 분해 개구에 인접해 있는 빔 편향 장치에 의해서 (1) 제1 빔 편향 전압에 응답하여, 상기 소스 이온 빔 부분에서 분리된 성분들이 상기 분해 개구로 향하게 하여 상기 말단 이온 빔 부분이 나타나게 하고 상기 말단 이온 빔 부분이 원하는 성분들을 필수적으로 포함하도록 하며, (2) 제2 빔 편향 전압에 응답하여, 상기 소스 이온 빔 부분에서 분리된 성분들이 상기 분해 개구로부터 이탈하는 방향을 향하게 하여 상기 말단 이온 빔 부분이 소멸되도록 하여, 상기 이온 빔의 방향을 전환시키는 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 이온 주입기의 작동 방법.
제19항에 있어서, 상기 빔 편향 장치는 제1 및 제2 빔 편향 전압들이 인가되는 한 쌍의 이격된 도전판들을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입기의 작동 방법.
제18항에 있어서, 상기 글리치를 감지하는 단계는 글리치를 나타내는 동작 인자(parameter)의 급격한 변화를 감지하기 위해 상기 이온 주입기 내의 파워 서플라이를 모니터링 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입기의 작동 방법.