KR101386686B1 - 빔 감시 장치, 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

빔 감시 장치, 방법 및 시스템이 개시된다. 예시적인 빔 감시 장치는 1차원(1D) 프로파일러를 포함한다. 1D 프로파일러는 절연 물질 및 도전 물질을 갖는 패러데이를 포함한다. 빔 감시 장치는 2차원(2D) 프로파일러를 더 포함한다. 2D 프로파일러는 절연 물질 및 도전 물질을 갖는 복수의 패러데이를 포함한다. 빔 감시 장치는 제어 암(arm)을 더 포함한다. 제어 암은 길이 방향으로의 빔 감시 장치의 이동을 용이하게 하고, 축을 중심으로 빔 감시 장치의 회전을 용이하게 하도록 작동된다.

Description

빔 감시 장치, 방법 및 시스템{A BEAM MONITORING DEVICE, METHOD AND SYSTEM}
본 발명은 빔 감시 장치, 방법 및 시스템에 관한 것이다.
반도체 집적 회로(IC; integrated circuit) 산업은 급속한 성장을 경험해 왔다. IC 진화의 과정에서, 기능적인 밀도(즉, 칩 영역당 상호접속 장치의 수)는 일반적으로 증가했지만, 기하학적 크기{즉, 제조 공정을 사용하여 생성될 수 있는 가장 작은 컴포넌트(또는 라인)}는 감소되었다. 이러한 규모 축소(scaling down) 공정은 일반적으로 생산 효율을 증가시키고 관련 비용을 낮춤으로써 이익을 준다. 이러한 규모 축소는 또한 IC를 처리하여 제조하는 복잡성을 증가시켰고, 이러한 발전을 실현하기 위해, IC 제조에 있어 유사한 발전이 필요하다.
예를 들어, 반도체 산업이 높은 장치 밀도, 높은 성능 및 낮은 비용을 추구하여 나노미터 기술 공정 노드로 진척되면서, 제조 및 설계로부터의 도전은 도핑 영역을 갖는 장치의 발전을 가져왔다. 이온 주입 공정은 도핑에 잘 맞는다. 이온 주입은 활발한 이온 빔 주입을 사용하여 물질에 도펀트(dopant) 원자를 추가한다. 균일한 주입을 달성하는 것이 중요하다. 주입이 균일하지 않으면, 도펀트 프로파일 및 궁극적으로 전자 장치는 나쁜 영향을 받을 수 있다. 주입이 균일하지 않을 수 있는 하나의 이유는 이온 빔의 입사각이 변하기 때문이다. 예를 들어, 이온 빔의 입사각은 빔 블로업(blow-up) 때문에 변할 수 있다. 빔 블로업은 이온 빔이 소스 챔버로부터 이동함에 따라 이온 빔 내의 양이온이 서로 밀어내기 때문에 발생한다. 이러한 상호 밀어냄은 다르게 요구된 형태의 빔이 의도된 빔 라인 경로로부터 벗어나도록 한다.
그러므로, 이온 주입 공정의 제어가 향상될 수 있도록 이온 주입기에서의 이온 빔의 입사각을 감시하는 것이 바람직하다. 이온 빔의 입사각을 감시하는 기존의 장치 및 방법이 그 의도된 목적에 대하여는 일반적으로 적절했지만, 모든 면에서 완전히 만족스럽지는 못했다.
본 발명에 따른 빔 감시 장치는 1차원(1D; one dimensional) 프로파일러를 포함한다. 1D 프로파일러는 절연 물질 및 도전 물질을 갖는 패러데이를 포함한다. 빔 감시 장치는 2차원(2D) 프로파일러를 더 포함한다. 2D 프로파일러는 절연 물질 및 도전 물질을 갖는 복수의 패러데이를 포함한다. 빔 감시 장치는 제어 암을 더 포함한다. 제어 암은 길이 방향으로의 빔 감시 장치의 이동을 용이하게 하고, 축을 중심으로 빔 감시 장치의 회전을 용이하게 하도록 작동된다.
본 발명에 따른 빔 감시 방법은 제1 및 제2 빔 감시 장치를 제공하는 단계를 포함한다. 제1 빔 감시 장치는 제1 1D 프로파일러 및 제1 2D 프로파일러를 포함하고, 제2 빔 감시 장치는 제2 1D 프로파일러 및 제2 2D 프로파일러를 포함한다. 제1 1D 프로파일러는 제1 1D 패러데이를 포함하고, 제1 2D 프로파일러는 제1 2D 패러데이를 포함하며, 제2 1D 프로파일러는 제2 1D 패러데이를 포함하고, 제2 2D 프로파일러는 제2 2D 패러데이를 포함한다. 본 방법은 제1 치수 및 제2 치수를 갖는 빔을 스캐닝하는 단계를 더 포함한다. 빔을 스캐닝하는 단계는 빔을 제1 1D 패러데이 및 제2 1D 패러데이로 제1 치수를 따라 스캐닝하는 단계 및 빔을 제1 2D 패러데이 및 제2 2D 패러데이로 제2 치수를 따라 스캐닝하는 단계를 포함한다. 본 방법은 제1 2D 패러데이 및 제2 2D 패러데이로 빔의 각도를 스캐닝하는 단계를 더 포함한다.
본 발명에 따른 빔 감시 시스템은 제1 빔 감시 장치 및 제2 빔 감시 장치를 포함한다. 제1 빔 감시 장치는 제1 1D 패러데이를 포함하는 제1 1D 프로파일러 및 제1 2D 패러데이를 포함하는 제1 2D 프로파일러를 포함하고, 제2 빔 감시 장치는 제2 1D 패러데이를 포함하는 제2 1D 프로파일러 및 제2 2D 패러데이를 포함하는 제2 2D 프로파일러를 포함한다. 본 시스템은 제1 빔 감시 장치에 결합된 제1 제어 암 컴포넌트 및 제2 빔 감시 장치에 결합된 제2 제어 암 컴포넌트를 포함한다. 제1 제어 암 컴포넌트는, 제1 빔 감시 장치를 빔의 길이를 따라 이동시켜, 제1 1D 프로파일러가 빔의 제1 단면을 횡단하도록 하고, 제1 단면을 횡단하는 것은 빔이 제1 1D 패러데이의 개구부를 지나가도록 하여 제1 1D 패러데이에서 전류를 유도하며, 제1 빔 감시 장치를 빔의 폭을 따라 이동시켜, 제1 2D 프로파일러가 빔의 제1 단면을 횡단하도록 하고, 제1 단면을 횡단하는 것은 빔이 제1 2D 패러데이의 개구부를 지나가도록 하여 제1 2D 패러데이에서 전류를 유도하며, 제1 빔 감시 장치를 제1 축을 중심으로 회전시켜, 제1 2D 프로파일러가 빔의 제1 단면을 가로질러 빔의 각도를 횡단하도록 구성된다. 제2 제어 암 컴포넌트는, 제2 빔 감시 장치를 빔의 길이를 따라 이동시켜, 제2 1D 프로파일러가 빔의 제2 단면을 횡단하도록 하고, 제2 단면을 횡단하는 것은 빔이 제2 1D 패러데이의 개구부를 지나가도록 하여 제2 1D 패러데이에서 전류를 유도하며, 제2 빔 감시 장치를 빔의 폭을 따라 이동시켜, 제2 2D 프로파일러가 빔의 제2 단면을 횡단하도록 하고, 제2 단면을 횡단하는 것은 빔이 제2 2D 패러데이의 개구부를 지나가도록 하여 제2 2D 패러데이에서 전류를 유도하며, 제2 빔 감시 장치를 제2 축을 중심으로 회전시켜, 제2 2D 프로파일러가 빔의 제2 단면을 가로질러 빔의 각도를 감시하도록 구성된다.
본 발명에 따르면, 1D 단면 프로파일, 2D 단면 프로파일, 빔 폭 및 빔의 폭 및 길이에 따른 입사각에 관한 데이터를 제조 중 주입 공정을 보다 잘 제어하기 위해 이온 빔 발생 유닛을 보정하는데 사용할 수 있고, 감시된 데이터를 제조 중 주입 공정을 보다 잘 제어하기 위해 주입 공정 중의 주입 중에 웨이퍼의 각도를 변경하는데 사용할 수 있어, 제조 중 다양한 공정을 보다 잘 제어할 수 있게 된다. 또한, 본 발명에 따른 빔 감시 장치, 방법 및 시스템은 현재의 처리로도 용이하게 구현될 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면과 함께 읽어질 때 다음의 상세한 설명으로부터 잘 이해된다. 산업에서의 표준 관행에 따라 다양한 특징부들이 일정한 비율로 그려지지 않고, 예시적인 목적으로만 사용됨을 강조한다. 사실, 다양한 특징부의 치수들이 논의의 명료화를 위해 임의로 증가하거나 감소될 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 양태에 따른 빔 감시 장치의 일 실시예의 개략적인 정면도.
도 2는 본 발명의 다양한 양태에 따른 도 1의 패러데이의 일 실시예의 투시도.
도 3은 본 발명의 다양한 양태에 따른 주입 시스템에서의 웨이퍼의 일 실시예의 개략도.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 다양한 양태에 따른 빔 소스 및 빔 각도의 일 실시예의 개략적인 측면 단면도.
도 7은 본 발명의 다양한 양태에 따른 패러데이 및 회전각의 일 실시예의 개략적인 측면 단면도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전각에 관한 도 7의 패러데이의 전류를 나타내는 그래프
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 패러데이 및 회전각의 일 실시예의 개략적인 측면 단면도.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전각에 관한 도 9의 패러데이의 전류를 나타내는 그래프.
도 11은 본 발명의 다양한 양태에 따른 빔 감시 방법을 나타내는 흐름도.
도 12 내지 도 15는 도 11의 방법으로부터 이익을 얻을 수 있는 빔 감시 시스템의 일 실시예의 개략도.
다음의 설명은 본 발명의 다른 특징부들을 구현하기 위한 수많은 다른 실시예 또는 예를 제공한다. 컴포넌트나 배열의 특정한 예들이 본 발명을 간소화하기 위해 이하 설명된다. 물론 단지 예들이고 여기에 제한되지 않는다. 또한, 이하 설명 중 제2 특징부 위 또는 상의 제1 특징부의 형성은 제1 및 제2 특징부가 직접적인 콘택으로 형성되는 실시예를 포함할 수 있고, 또한 추가적인 특징부가 제1 및 제2 특징부 사이에 형성되어, 제1 및 제2 특징부가 직접적인 콘택을 하고 있지 않을 수 있는 실시예도 포함할 수 있다. 게다가, 본 발명은 다양한 예들에서 참조 숫자 및/또는 문자를 반복할 수 있다. 이러한 반복은 간소화 및 명료화를 위한 것이고, 그 자체가 다양한 실시예들 사이의 관계 및/또는 논의된 구성들에 영향을 주지 않는다. 비록 여기에 분명히 설명되어 있지는 않지만, 그 기술분야에서 숙련된 자는 본 발명의 원리를 구현하는 다양한 균등물을 고안할 수 있음을 알 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 실시예로부터 이익을 얻을 수 있는 시스템의 예는 빔 소스를 감시하는 시스템이다. 예를 들어, 이러한 시스템은 이온 빔 소스를 감시하는 시스템이다. 예를 들어, 이온 빔 소스는 제조 공정에서 반도체 장치에 이온을 주입하는데 사용될 수 있다. 다음의 설명은 본 발명의 다양한 실시예들을 나타내기 위해, 이온 빔을 감시하는 장치의 예를 들어 진행될 것이다. 그러나, 본 발명은 특별히 청구범위에서 주장된 것을 제외하고는, 특정 형태의 장치에 제한되어서는 아니됨을 알 수 있다.
도 1 내지 도 15는 본 발명의 독창적인 개념을 보다 잘 이해하도록 명료화를 위해 간소화되었다. 도 1은 본 발명의 다양한 양태에 따른 빔 감시 장치(100)의 일 실시예의 개략적인 정면도이다. 추가적인 특징부가 빔 감시 장치(100)에 부가될 수 있고, 이하 설명된 특징부 중 일부는 빔 감시 장치(100)의 다른 실시예에서 교체되거나 제거될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에서 빔 감시 장치(100)는 1차원(1D) 프로파일러(profiler)(110), 2차원(2D) 프로파일러(112) 및 제어 암(arm)(114)을 포함한다. 이하에서 좀더 논의될 바와 같이, 1D 프로파일러(110)는 2가지 기능을 갖는다. 첫째, 1D 프로파일러(110)는 제어 암(114)이 이온 빔을 가로질러 X 방향으로 1D 프로파일러를 이동시키는 동안에 이온 빔의 1D 단면 프로파일을 스캐닝한다. 둘째, 1D 프로파일러(110)는 제어 암(114)이 이온 빔을 가로질러 X 방향으로 1D 프로파일러를 이동시키는 동안에 X 방향에서 이온 빔의 입사각을 감시한다. 본 실시예에서, X 방향은 이온 빔의 길이를 따른다. 대안의 실시예에서, X 방향은 이온 빔의 폭을 따른다.
여전히 도 1을 참조하면, 1D 프로파일러(110)는 패러데이(116)를 포함한다. 패러데이(116)는 이온 빔이 지나가도록 하는 입구 구경을 갖는다. 이온 빔의 플럭스(flux)는 샘플링되고, 전류는 패러데이(116)에 의해 발생된다. 1D 프로파일러(110)는 X 방향으로 w1의 치수 및 Y 방향으로 w2의 치수를 갖는다. 패러데이(116)는 X 방향으로 w3의 치수 및 Y 방향으로 w4의 치수를 갖는다. 본 실시예에 있어서, 1D 프로파일러(110)는 약 5mm의 w1 치수 및 약 86mm의 w2 치수를 갖는다. 패러데이(116)는 약 3mm의 w3 치수 및 약 80mm의 w4 치수를 갖는다. 본 실시예는 제한되지 않고 1D 프로파일러(110) 및 패러데이(116)는 다른 측정치를 갖도록 설계될 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 1D 프로파일러는 빔의 완전한 수직 단면 영역(즉, 빔의 길이에 수직)이 지나가도록 하여 하나의 감시 경로에서 수직 단면 영역을 가로질러 입사각을 측정하도록 하는 w4 치수를 패러데이(116)가 갖도록 설계될 수 있다. 또한, 설계 요구사항에 따라 1D 프로파일러(110)는 복수의 패러데이(116)를 포함할 수도 있음을 알 수 있다.
도 1을 좀더 참조하면, 빔 감시 장치(100)는 2D 프로파일러(112)를 포함한다. 이하에서 좀더 구체적으로 논의될 바와 같이, 2D 프로파일러(112)는 3가지 기능을 갖는다. 첫째, 2D 프로파일러(112)는 이온 빔의 폭을 감시한다. 둘째, 2D 프로파일러는 제어 암(114)이 2D 프로파일러(112)를 이온 빔을 가로질러 Y 방향으로 이동시키는 동안에 이온 빔의 2D 단면 프로파일을 스캐닝한다. 그리고, 셋째, 2D 프로파일러는 제어 암(114)이 그 축(118)을 중심으로 회전시키는 동안에 이온 빔의 입사각을 Y 방향에서 감시한다. 본 실시예에 있어서, Y 방향은 이온 빔의 폭을 따른다. 선택적인 실시예에서, Y 방향은 이온 빔의 길이를 따른다.
2D 프로파일러(112)는 복수의 패러데이(120)를 포함한다. 2D 프로파일러(112)의 패러데이(120)는 그리드 패턴(grid pattern)으로 배열된다. 그리드 패턴은 사실상 실질적으로 대칭적일 수 있다. 그리드 패턴은 2D 프로파일러(112)가 대략 90도로 남북 방향으로 교차하는 거리를 갖는 것처럼 보이도록 패러데이(120)가 정렬되도록 함으로써 형성될 수 있다. 선택적으로, 그리드 패턴은 패러데이(120)가 한 방향으로 서로 오프셋(offset)되어 다른 방향으로 실질적으로 정렬되도록 함으로써 형성될 수 있다. 본 실시예에 있어서, 그리드 패턴은 패러데이(120)가 Y 방향으로 서로 오프셋되어 X 방향으로 실질적으로 정렬되도록 함으로써 형성된다. 물론 개시된 패턴은 단지 예이고 제한하려는 것은 아니다. 따라서, 여기에 개시된 패러데이(120)는 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 여기에 설명된 예시적인 실시예들과 다른 방법으로 배치되거나 구성될 수 있다.
2D 프로파일러(112)는 X 방향으로 w5의 치수 및 Y 방향으로 w6의 치수를 갖는다. 패러데이(120)는 X 방향으로 w7의 치수 및 Y 방향으로 w8의 치수를 갖는다. 본 실시예에 있어서, 2D 프로파일러(112)의 그리드 패턴은 제1 인접 컬럼의 패러데이가 X 방향으로 w9 치수에 의해 오프셋되고, 제2 인접 컬럼의 패러데이가 X 방향으로 w10 치수에 의해 오프셋되도록 형성된다. 2D 프로파일러의 치수는 2D 프로파일러가 X 방향으로 빔 단면 영역의 절반 및 Y 방향으로 전체 빔 단면 영역을 실질적으로 덮도록 설계될 수 있다. 본 실시예에 있어서, 2D 프로파일러는 약 255mm의 w5 치수 및 약 7mm의 w6 치수를 갖는다. 패러데이(120)는 약 3mm의 w7 치수 및 약 1mm의 w8 치수를 갖는다. 2D 프로파일러(112)의 그리드 패턴은 약 1mm의 w9 치수 및 약 1mm의 w10 치수를 갖는다. 본 실시예에 있어서, 2D 프로파일러(112)는 2D 프로파일러(112)가 450mm 웨이퍼의 직경의 적어도 절반을 덮도록 225mm의 w5 치수를 갖는다. 본 실시예는 제한하는 것이 아니고 2D 프로파일러(112) 및 패러데이(120)가 다른 측정치를 갖도록 설계될 수 있음을 알 수 있다. 제한하지 않는 예로서, 웨이퍼 제조 기술이 발전함에 따라, 웨이퍼는 255mm 치수를 갖는 2D 프로파일러가 웨이퍼 직경의 적어도 절반을 실질적으로 덮을 수 없도록 새로운 직경으로 설계될 수 있다. 이러한 상황에서, 웨이퍼의 새로운 직경의 절반을 걸치도록 w5 치수를 갖는 2D 프로파일러를 설계하는 것이 바람직할 수 있다.
도 1을 계속 참조하면, 감시 장치(100)는 제어 암(114)을 포함한다. 제어 암(114)은 동작하는 동안 감시 장치(100)의 이동을 가능하게 한다. 제어 암(114)은 감시 장치(100)가 X 및 Y 방향으로 이동하도록 한다. 또한, 제어 암(114)은 감시 장치(100)가 그 축(118)을 중심으로 양방향으로 회전하도록 한다. 제어 암(114)은 임의의 적절한 두께 및 임의의 적절한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제어 암은 제어 암(114)이 어떠한 실질적인 구부러짐 없이도 감시 장치(100)의 무게를 지탱할 수 있도록 하는 두께 및 물질로 형성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다양한 양태에 따른 도 1의 패러데이(120)의 일 실시예의 투시도가 도시된다. 패러데이(120)는 절연 물질(122), 도전 물질(124) 및 컵 구조(126)를 포함한다. 컵 구조(126)는 도전 물질(124)로 연장되는 복수의 벽 및 개구부(128)를 갖는다. 개구부(128)의 맞은편은 개구부(128)의 평면과 실질적으로 평행한 평면을 갖는 도전 물질(124)에 형성된 하부 면이다. 절연 물질(122)은 (도시되지 않은) 이온 빔이 도전 물질(124)을 부딪치지 않도록 개구부(126)에 의해 노출되지 않은 도전 물질(124)을 덮는다. 개구부(126)는 빔이 도전 물질(124)에 형성된 복수의 벽 및 하부 면을 부딪치도록 하여 패러데이(120)에 전류를 유도한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다양한 양태에 따른 주입 시스템에서의 웨이퍼의 일 실시예의 개략도가 도시된다. 주입 시스템(200)은 웨이퍼(210) 및 이온 빔 소스(220)를 포함한다. 웨이퍼(210)는 그 위에 다양한 장치를 갖는 반도체 기판을 포함할 수 있다. 이온 빔 소스(220)는 웨이퍼(210)를 주입하기 위해 이온 빔을 발생하는 이온 발생 유닛(222)을 포함한다. 이온 빔 소스(220)는 단일 이온 발생 유닛(222)이나 n개의 이온 발생 유닛(222)을 포함할 수 있다. 주입하는 동안, 이온 빔 소스는 고정된 위치에 있는데 반면, 웨이퍼(210)는 이온 빔 발생 유닛(222)으로부터의 이온 빔이 웨이퍼(210)에 걸쳐 스캐닝하여, 웨이퍼(210)를 이온으로 주입하도록 {화살표(212)에 의해 지시된} 직교 방향으로 이동된다. 이온 발생 유닛(222)의 수 및 요구되는 주입 도펀트 수준에 따라, 스캐닝 공정은 웨이퍼(210)를 이온 빔에 반복적으로 노출하도록 여러 번 수행될 수 있다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 다양한 양태에 따른 빔 소스 및 빔 각도의 일 실시예의 개략적인 측면 단면도를 나타낸다. 도 4를 참조하면, 빔 소스가 도시된다. 본 실시예에 있어서, 빔 소스는 이온 빔 소스(220)이다. 이온 빔 소스(220)는 (도시하지 않은) 웨이퍼를 향하여 -Z 방향으로 하전 입자의 이온 빔(224)을 발생하는 이온 발생 유닛(222)을 포함한다. 이온 빔(224)은 블로업(blow-up) 효과를 겪어, 이온 빔(224)은 블로업(blow-up) 효과를 겪지 않은 이상적인 빔(226)으로부터의 이상적인 입사각과 동일한 입사각을 갖지 않는다.
도 5를 참조하면, 이온 빔(224)의 입사각(θBY)이 도시된다. 빔 입사각(θBY)은 Y 방향에서 이온 빔(224)과 이상적인 빔(226) 사이의 각도이다. 이온 빔(224)이 대략 선형적이기 때문에, 이온 빔의 입사각(θBY)은 이온 빔(224)의 측면 및 길이에 걸쳐 측정될 수 있다.
도 6을 참조하면, 이온 빔(224)의 입사각(θBX)이 도시된다. 입사각(θBX)은 X 방향에서 이온 빔(224)과 이상적인 빔(226) 사이의 각도이다. 이온 빔(224)이 대략 선형적이기 때문에, 이온 빔의 입사각(θBX)은 이온 빔(224)의 측면 및 폭에 걸쳐 측정될 수 있다.
도 7A 내지 도 7E를 참조하면, Y 방향에서의 회전각(θRY){패러데이(120)의 회전)을 갖는 패러데이(120) 및 Y 방향에서의 입사각(θBY)을 갖는 이온 빔(224)의 일 실시예의 개략적인 측면 단면도가 도시된다. 도시된 실시예에 있어서, 이온 빔의 입사각(θBY)은 0도이다. 패러데이(120)는 Y 방향에서 0도(A), ±22.5도(B, D), ±45도(C, E)의 회전각(θRY)을 갖는다. 도시된 바와 같이, 이온 빔(224)은 패러데이(120)의 앞면을 부딪친다. 절연 물질(122)을 부딪치는 이온 빔(224)의 일부분은 차단되어 패러데이(120)에 전류를 유도하지 못한다. 패러데이(120)의 개구부에 들어가 도전 물질(124)의 표면을 부딪치는 이온 빔(224)의 일부분은 패러데이(120)에 전류를 유도한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 Y 방향에서의 회전각(θRY)에 관한 도 7A 내지 도 7E의 패러데이(120)의 전류를 도시하는 그래프이다. 도시된 바와 같이, 0도의 회전각(θRY)에서 패러데이(120)의 전류는 최대에 있다. 반면, 45/-45도의 회전각(θRY)에서 패러데이(120)의 전류는 최소에 있다. 22.5/-22.5의 회전각(θRY)은 최대값과 최소값 사이에 있는 패러데이(120)의 전류를 생성한다.
도 9A 내지 도 9E를 참조하면, Y 방향에서의 회전각(θRY){패러데이(120)의 회전}을 갖는 패러데이(120) 및 Y 방향에서의 입사각(θBY)을 갖는 이온 빔(224)의 일 실시예의 개략적인 측면 단면도가 도시된다. 도시된 실시예에 있어서, 이온 빔의 입사각(θBY)은 22.5도이다. 패러데이(120)는 Y 방향에서 0도, ±22.5도, ±45도의 회전각(θRY)을 갖는다. 도시된 바와 같이, 이온 빔(224)은 패러데이(120)의 앞면을 부딪친다. 절연 물질(122)을 부딪치는 이온 빔(224)의 일부분은 차단되어 패러데이(120)에 전류를 유도하지 못한다. 패러데이(120)의 개구부에 들어가 도전 물질(124)의 표면을 부딪치는 이온 빔(224)의 일부분은 패러데이(120)에 전류를 유도한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 22.5도의 이온 빔 입사각(θBY) 및 Y 방향에서의 회전각(θRY)에 관한 도 9A 내지 도 9E의 패러데이(120)의 전류를 도시하는 그래프이다. 도시된 바와 같이, 22.5도의 회전각(θRY) 및 22.5도의 이온 빔 입사각(θBY)에서 패러데이(120)의 전류는 최대에 있다. 반면, -45도의 회전각(θRY) 및 22.5도의 이온 빔 입사각(θBY)에서 패러데이(120)의 전류는 최소(거의 제로)에 있다. 0 및 45의 회전각(θRY)은 최대값과 최소값 사이에 있는 패러데이(120)의 전류를 생성한다.
위 실시예에 있어서, 패러데이(120)의 전류를 측정함으로써 Y 방향에서의 이온 빔 입사각(θBY)을 감시할 수 있다. 예를 들어, 이온 빔이 발생하는 동안, 패러데이는 패러데이(120)에 최대 전류가 생성되도록 회전각(θRY)에 대한 ±Y 방향으로 축을 중심으로 회전될 수 있다. 패러데이(120)의 최대 전류는 이온 빔이 패러데이(120)의 표면에 대하여 0도의 각을 가질 때(즉, θRY = θBY) 발생하기 때문에, Y 방향에서의 이온 빔 입사각(θBY)은 결정될 수 있다.
도 11은 본 발명의 다양한 양태에 따라 빔을 감시하기 위한 방법(300)의 흐름도이다. 본 실시예에 있어서, 본 방법(300)은 이온 빔을 감시하는데 사용된다. 본 방법(300)이 다른 빔을 감시하는데에 유리하게 적용될 수 있음을 알 수 있다. 본 방법(300)은 제1 및 제2 감시 장치가 제공되는 블록(302)에서 시작한다. 제1 감시 장치는 제1 1D 프로파일러 및 제1 2D 프로파일러를 포함하고, 제2 감시 장치는 제2 1D 프로파일러 및 제2 2D 프로파일러를 포함한다. 제1 1D 프로파일러는 제1 1D 패러데이를 포함하고, 제1 2D 프로파일러는 제1 2D 패러데이를 포함한다. 제2 1D 프로파일러는 제2 1D 패러데이를 포함하고 제2 2D 프로파일러는 제2 2D 패러데이를 포함한다. 블록(304)에서 제1 및 제2 치수를 갖는 빔이 스캐닝된다. 빔을 스캐닝하는 것은 제1 1D 패러데이 및 제2 1D 패러데이를 가지고 빔을 제1 치수로 스캐닝하고, 제1 2D 패러데이 및 제2 2D 패러데이를 가지고 빔을 제2 치수로 스캐닝하는 것을 포함한다. 본 방법은 제1 2D 패러데이 및 제2 2D 패러데이를 가지고 빔의 각도를 스캐닝하는 블록(306)으로 진행된다. 추가적인 단계가 본 방법(300)의 이전, 동안, 이후에 제공될 수 있고, 설명된 단계 중 일부는 본 방법의 다른 실시예에 대하여는 교체되거나 제거될 수 있다. 다음의 논의는 도 11의 방법(300)으로부터 이익을 가질 수 있는 시스템의 다양한 실시예를 나타낸다.
도 12 내지 도 15는 도 11의 방법(300)으로부터 이익을 가질 수 있는 빔 감시 시스템(400)의 일 실시예의 개략도를 나타낸다. 본 발명의 하나 이상의 실시예로부터 이익을 가질 수 있는 시스템의 예는 빔 소스를 감시하는 시스템이다. 예를 들어, 이러한 시스템은 이온 빔 소스를 감시하는 시스템이다. 예를 들어, 이온 빔 소스는 제조 공정 중에 반도체 장치에 이온을 주입하는데 사용될 수 있다. 다음의 설명은 본 발명의 다양한 실시예를 도시하기 위해 이온 빔을 감시하기 위한 시스템의 예를 들어 계속될 것이다. 그러나, 청구범위에서 특별히 주장된 것을 제외하고는, 본 발명은 특정 형태의 시스템에 제한되어서는 아니됨을 알 수 있다.
본 실시예에 있어서, 빔 감시 시스템(400)은 빔 감시 장치(100)를 포함한다. 도 12 내지 도 15의 빔 감시 장치(100)는 도 1 내지 도 10의 빔 감시 장치(100)와 여러 면에서 유사하다. 따라서, 도 1 내지 도 10 및 도 12 내지 도 15에서 유사한 특징부는 명료화 및 간소화를 위해 동일한 참조 번호에 의해 식별된다. 도 12 내지 도 15는 본 발명의 독창적인 개념을 보다 잘 이해할 수 있도록 명료화를 위해 간소화되었다. 추가적인 특징부가 빔 감시 장치(100)에 부가될 수 있고, 설명된 특징부 중 일부는 빔 감시 장치(100)의 다른 실시예에서는 교체되거나 제거될 수 있다.
도 12A 내지 도 12B를 참조하면, 빔 감시 시스템(400)은 제1 및 제2 빔 감시 장치(100a, 100b)를 포함한다. 제1 감시 장치(100a)는 제1 1D 패러데이(116a)를 포함하는 제1 1D 프로파일러(110a) 및 제1 2D 패러데이(120a)를 포함하는 제1 2D 프로파일러(112a)를 포함한다. 제1 1D 패러데이(116a)는 이온 빔이 지나가도록 하는 입구 구경을 갖고, 제1 2D 패러데이(120a)는 이온 빔을 포획하는 컵 구조를 갖는다. 제1 2D 프로파일러(112a)의 제1 2D 패러데이(120a)는 사실상 대칭일 수 있는 그리드 패턴으로 배열된다. 제2 감시 장치(100b)는 제2 1D 패러데이(116b)를 포함하는 제2 1D 프로파일러(110b) 및 제2 2D 패러데이(120b)를 포함하는 제2 2D 프로파일러(112b)를 포함한다. 제2 1D 패러데이(116b)는 이온 빔이 지나가도록 하는 입구 구경을 갖고, 제2 2D 패러데이(120b)는 이온 빔을 포획하는 컵 구조를 갖는다. 제2 2D 프로파일러(112b)의 제2 2D 패러데이(120b)는 사실상 대칭일 수 있는 그리드 패턴으로 배열된다.
제1 감시 장치(100a)는 제1 제어 암 컴포넌트(114a)를 더 포함한다. 본 실시예에 있어서, 제1 제어 암 컴포넌트(114a)는 제1 2D 프로파일러(112a)에 결합된다. 다른 실시예에 있어서, 제1 제어 암 컴포넌트(114a)는 제1 1D 프로파일러(110a)에 결합된다. 제2 감시 장치(100b)는 제2 제어 암 컴포넌트(114b)를 더 포함한다. 본 실시예에 있어서, 제2 제어 암 컴포넌트(114b)는 제2 2D 프로파일러(112b)에 결합된다. 다른 실시예에 있어서, 제2 제어 암 컴포넌트(114b)는 제2 1D 프로파일러(110b)에 결합된다. 제어 암 컴포넌트(114a, 114b)는 동작하는 동안 감시 장치(100a, 100b)의 이동을 가능하게 한다. 제어 암 컴포넌트(114a, 114b)는 감시 장치(110a, 110b)가 길이 방향으로 이동하게 한다. 또한, 제어 암 컴포넌트(114a, 114b)는 감시 장치(110a, 110b)가 축을 중심으로 양방향으로 회전하게 한다.
여전히 도 12A 내지 도 12B를 참조하면, 동작하는 동안, 빔 감시 시스템(400)은 이온 빔(222)의 1D 단면 프로파일을 감시한다. 빔 감시 시스템(400)은 제1 및 제2 감시 장치(100a, 100b)를 이온 빔(222) 상에 위치시키기 위해 제1 및 제2 제어 암 컴포넌트(114a, 114b)를 사용한다. 이온 빔(222)은 이온 빔(222)의 맞은편 단부에 세로로 긴 제1 및 제2 단부를 포함한다. 제1 감시 장치(100a)는 제1 단부에 위치하고, 제2 감시 장치(100b)는 제2 단부에 위치한다(서로 대향하고 있음). 제1 감시 장치(100a)는 제1 1D 프로파일러(110a)가 이온 빔(222)의 제1 단면을 횡단하도록 이온 빔(222)의 길이를 따라 이온 빔(222)의 중앙을 향해 X 방향으로 이동된다. 제1 단면의 횡단은 이온 빔(222)이 제1 1D 패러데이(116a)의 개구부를 지나가도록 하여, 이온 빔(222)의 제1 1D 단면 프로파일을 결정하는데 사용되는 제1 1D 패러데이(116a)에 전류를 유도하게 한다. 제2 감시 장치(100b)도 제2 1D 프로파일러(110b)가 이온 빔(222)의 제2 단면을 횡단하도록 이온 빔(222)의 길이를 따라 이온 빔(222)의 중앙을 향해 -X 방향으로 이동된다. 제2 단면의 횡단은 이온 빔(222)이 제2 1D 패러데이(116b)의 개구부를 지나가도록 하여, 이온 빔(222)의 제2 1D 단면 프로파일을 결정하는데 사용되는 제2 1D 패러데이(116b)에 전류를 유도하게 한다. 제1 및 제2 감시 장치(100a, 100b)는 서로에 대하여 동시에 또는 독립적으로 이동될 수 있다. 본 실시예에 있어서, 제1 및 제2 감시 장치(100a, 100b)는 서로를 향하여 동시에 이동된다. 선택적인 실시예에 있어서, 제1 및 제2 감시 장치(100a, 100b)는 독립적으로 이동된다. 선택적인 실시예에 있어서, 제1 및 제2 감시 장치(100a, 100b)는 이온 빔(222)의 중앙에 위치하고, 이후 이온 빔(222)의 길이를 따라 이온 빔(222)의 제1 및 제2 단부를 향해 바깥쪽으로 X 방향으로 이동된다.
여전히 도 12A 내지 도 12B를 참조하면, 동작하는 동안, 빔 감시 시스템(400)은 또한 이온 빔(222)의 길이(도 4 내지 도 6 참조)를 따라 X 방향에서 이온 빔(222)의 입사각을 감시한다. X 방향에서의 입사각 감시는, 예를 들어, 이온 빔(222)이 제1 및 제2 1D 프로파일러(110a, 110b)의 제1 및 제2 패러데이(116a, 116b)의 입구 구경을 통해 그 밑에 위치하는 패러데이 구조(410)로 떨어져, 이온 빔(222)의 길이를 따라 X 방향에서의 입사각 및 전류를 결정하는 동안에 발생한다.
도 13A 내지 도 13B를 참조하면, 동작하는 동안, 빔 감시 시스템(400)은 이온 빔(222)의 폭(412)을 감시하고, 또한 이온 빔(222)의 2D 단면 프로파일을 스캐닝한다. 이온 빔(222)의 폭(412)은 (Y 방향으로) 이온 빔(222)의 가로 방향의 치수이다. 이온 빔(222)의 폭(412)을 감시하고 이온 빔(222)의 2D 단면 프로파일을 스캐닝하는 것은, 예를 들어, 제1 2D 프로파일러(112a)가 이온 빔(222)의 제1 단면을 횡단하도록 제1 감시 장치(110a)를 이온 빔(222)의 폭을 따라 -Y 방향으로 이동시킴으로써 수행된다. 제1 단면의 횡단은 이온 빔(222)이 제1 2D 패러데이(120a)의 개구부를 지나가도록 하여, 제1 2D 패러데이(120a)에 전류를 유도하게 한다. 제2 감시 장치(100b)도 제2 2D 프로파일러(112b)가 이온 빔(222)의 제2 단면을 횡단하도록 이온 빔(222)의 폭을 따라 -Y 방향으로 이동된다. 제2 단면의 횡단은 이온 빔(222)이 제2 2D 패러데이(120b)의 개구부를 지나가도록 하여, 제2 2D 패러데이(120b)에 전류를 유도하게 한다.
이온 빔(222)의 폭(412)을 감시하고 이온 빔(222)의 2D 프로파일을 스캐닝하는 것은 모든 또는 선택된 수의 제1 및 제2 2D 패러데이(120a, 120b)를 가동하는 것을 포함할 수 있다. 본 실시예에 있어서, 이온 빔(222)의 폭(412)을 감시하고 이온 빔(222)의 2D 프로파일을 스캐닝하는 것은 제1 2D 패러데이(120a)의 제1 선택 패러데이(414a) 및 제2 2D 패러데이(120b)의 제2 선택 패러데이(414b)만을 가동하는 것을 포함한다. 제1 선택 패러데이(414a)는 제1 2D 프로파일러(112a)의 중앙 영역 및 단부 영역에 형성되는 (박스로 표시된) 복수의 패러데이를 포함하고, 제2 선택 패러데이(414b)는 제2 2D 프로파일러(112b)의 중앙 영역 및 단부 영역에 형성되는 (박스로 표시된) 복수의 패러데이를 포함한다. 선택적인 실시예에 있어서, 모든 또는 다른 선택 패러데이는 이온 빔(222)의 폭(412)을 결정하고 이온 빔(222)의 2D 프로파일을 스캐닝하기 위해 가동된다. 최종 데이터를 처리하는 시간이 최소화되고 시스템의 에너지 요구사항이 최소화되도록 선택 패러데이를 가동하는 것은 유익할 수 있다. 다른 실시예는 다른 이점을 가질 수 있고 어떠한 특정 이점도 임의의 실시예에 반드시 요구되지 않음을 알 수 있다.
도 14를 참조하면, 동작하는 동안, 빔 감시 시스템(400)은 이온 빔(222)의 입사각을 이온 빔(222)의 폭을 따라 Y 방향으로 감시한다(도 4 내지 도 10 참조). 이온 빔(222)의 폭을 따르는 Y 방향에서의 입사각은, 예를 들어, 제1 및 제2 2D 프로파일러(112a, 112b)가 이온 빔(222)의 제1 및 제2 단면을 가로질러 이온 빔(222; 덮여 있어 보이지 않음)의 각도를 횡단하도록 제1 및 제2 축(118a, 118b)을 중심으로 제1 및 제2 감시 장치(100a, 100b)를 회전시킴으로써 감시된다.
도 15를 참조하면, 빔 감시 시스템(400)은 제조 공정 설계 요구사항에 따라 n개의 이온 빔(도 3 참조) 및 n개의 감시 장치(100)를 포함할 수 있다. 본 실시예에 있어서, n개의 감시 장치(100)는 구성, 형태 및 배치의 면에서 도 1 내지 도 14의 감시 장치(100)와 실질적으로 유사하다.
여기에 개시된 실시예들에 따라 이온 빔을 감시한 후에, 1D 단면 프로파일, 2D 단면 프로파일, 빔 폭 및 빔의 폭 및 길이에 따른 입사각에 관한 데이터는 제조 중에 주입 공정을 보다 잘 제어하기 위해 이온 빔 발생 유닛을 보정하는데 사용될 수 있다. 또한, 감시된 데이터는 제조 중에 주입 공정을 보다 잘 제어하기 위해 주입 공정 중에 주입 중에 웨이퍼의 각도를 변경하는데 더 사용될 수 있다. 따라서, 상술된 장치, 방법 및 시스템은 빔 감시가 제조 중에 다양한 공정을 보다 잘 제어하도록 함으로써 이익을 준다. 또한, 여기에 개시된 장치, 방법 및 시스템은 현재의 처리로 용이하게 구현된다. 다른 실시예들이 다른 이점을 가질 수 있고, 어떤 특정 이점이 임의의 실시예에 반드시 요구되는 것이 아님을 알 수 있다.
따라서, 빔 감시 장치가 제공된다. 예시적인 빔 감시 장치는 1차원(1D) 프로파일러를 포함한다. 1D 프로파일러는 절연 물질 및 도전 물질을 갖는 패러데이를 포함한다. 빔 감시 장치는 2차원(2D) 프로파일러를 더 포함한다. 2D 프로파일러는 절연 물질 및 도전 물질을 갖는 복수의 패러데이를 포함한다. 빔 감시 장치는 제어 암을 더 포함한다. 제어 암은 길이 방향으로의 빔 감시 장치의 이동을 용이하게 하고, 축을 중심으로 빔 감시 장치의 회전을 용이하게 하도록 작동된다.
어떤 실시예에 있어서, 1D 프로파일러의 패러데이는 빔이 지나가도록 하는 입구 구경을 갖는다. 다양한 실시예에 있어서, 2D 프로파일러의 복수의 패러데이 각각은 입구 구경과, 입구 구경 맞은편의 하부 면으로 도전 물질의 아래쪽으로 연장하는 복수의 벽을 갖는다. 일 실시예에 있어서, 1D 프로파일러의 패러데이의 절연 물질은 입구 구경에 의해 노출되지 않은 도전 물질을 덮는다. 어떤 실시예에 있어서, 2D 프로파일러의 복수의 패러데이의 절연 물질은 입구 구경에 의해 노출되지 않은 도전 물질을 덮는다. 어떤 실시예에 있어서, 입구 구경은 빔이 2D 프로파일러의 복수의 패러데이에 들어가, 하부 면과 도전 물질의 아래쪽으로 연장하는 복수의 벽을 부딪쳐서, 전류를 유도하도록 한다. 또 다른 실시예에 있어서, 2D 프로파일러의 복수의 패러데이는 그리드 패턴으로 배치되어, 패러데이가 제1 방향으로 서로 오프셋되고 실질적으로 제2 방향으로 정렬된다. 일 실시예에 있어서, 2D 프로파일러는 제1 치수 및 제2 치수를 갖고, 제1 및 제2 치수는 서로 상이하며, 2D 프로파일러 제1 치수는 적어도 빔 제1 치수의 절반이고, 2D 프로파일러 제2 치수는 적어도 빔 제2 치수이며, 빔 제1 및 제2 치수는 상이하다. 다양한 실시예에 있어서, 2D 프로파일러의 제1 치수는 적어도 웨이퍼 직경의 절반이다. 또 다른 실시예에 있어서, 제어 암은 1D 프로파일러의 맞은편 단부에서 2D 프로파일러에 결합된다.
또한 방법이 제공된다. 본 방법은 제1 및 제2 빔 감시 장치를 제공하는 단계를 포함한다. 제1 빔 감시 장치는 제1 1D 프로파일러 및 제1 2D 프로파일러를 포함하고, 제2 빔 감시 장치는 제2 1D 프로파일러 및 제2 2D 프로파일러를 포함한다. 제1 1D 프로파일러는 제1 1D 패러데이를 포함하고, 제1 2D 프로파일러는 제1 2D 패러데이를 포함하며, 제2 1D 프로파일러는 제2 1D 패러데이를 포함하고, 제2 2D 프로파일러는 제2 2D 패러데이를 포함한다. 본 방법은 제1 치수 및 제2 치수를 갖는 빔을 스캐닝하는 단계를 더 포함한다. 빔을 스캐닝하는 단계는 빔을 제1 1D 패러데이 및 제2 1D 패러데이로 제1 치수를 따라 스캐닝하는 단계 및 빔을 제1 2D 패러데이 및 제2 2D 패러데이로 제2 치수를 따라 스캐닝하는 단계를 포함한다. 본 방법은 제1 2D 패러데이 및 제2 2D 패러데이로 빔의 각도를 스캐닝하는 단계를 더 포함한다.
어떤 실시예에 있어서, 본 방법은 제3 및 제4 빔 감시 장치를 제공하는 단계를 더 포함한다. 제3 빔 감시 장치는 제3 1D 프로파일러 및 제3 2D 프로파일러를 포함하고, 제4 빔 감시 장치는 제4 1D 프로파일러 및 제4 2D 프로파일러를 포함한다. 제3 1D 프로파일러는 제3 1D 패러데이를 포함하고, 제3 2D 프로파일러는 제3 2D 패러데이를 포함하며, 제4 1D 프로파일러는 제4 1D 패러데이를 포함하고, 제4 2D 프로파일러는 제4 2D 패러데이를 포함한다. 본 실시예에 있어서, 본 방법은 제1 치수 및 제2 치수를 갖는 다른 빔을 스캐닝하는 단계를 더 포함한다. 다른 빔을 스캐닝하는 단계는 다른 빔을 제3 1D 패러데이 및 제4 1D 패러데이로 제1 치수를 따라 스캐닝하는 단계 및 다른 빔을 제3 2D 패러데이 및 제4 2D 패러데이로 상기 제2 치수를 따라 스캐닝하는 단계를 포함한다. 본 실시예에 있어서, 본 방법은 제3 2D 패러데이 및 제4 2D 패러데이로 다른 빔의 각도를 스캐닝하는 단계를 더 포함한다.
어떤 실시예에 있어서, 본 방법은 빔이 제1 1D 패러데이의 입구 구경을 통해, 그리고 빔이 제2 1D 패러데이의 입구 구경을 통해 그 밑에 위치하는 패러데이 구조 쪽으로 떨어지는 동안에 빔의 각도를 스캐닝하는 단계를 더 포함한다. 다양한 실시예에 있어서, 빔을 제1 치수를 따라 스캐닝하는 단계는 제1 및 제2 빔 감시 장치를 서로 반대편 방향으로 이동시켜, 제1 및 제2 빔 감시 장치가 빔의 중간에서 만나도록 하는 것을 포함한다. 어떤 실시예에 있어서, 빔을 제2 치수로 스캐닝하는 단계는 제1 2D 패러데이의 제1 선택 패러데이 및 제2 2D 패러데이의 제2 선택 패러데이를 단지 가능하게 하는 단계를 포함하고, 제1 선택 패러데이는 제1 2D 프로파일러의 단부 영역이나 중앙 영역에 형성되는 복수의 패러데이를 포함하며, 제2 선택 패러데이는 제2 2D 프로파일러의 단부 영역이나 중앙 영역에 형성되는 복수의 패러데이를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 빔의 각도를 스캐닝하는 단계는 제1 2D 패러데이 및 제2 2D 패러데이에서 최대 전류를 포함하는 각도를 결정함으로써 입사각을 찾아내는 단계를 포함하고, 최대 전류를 포함하는 각도를 결정하는 것은 제1 및 제2 빔 감시 장치를 축을 중심으로 양방향으로 회전시키는 것을 포함한다. 또 다른 실시예에 있어서, 빔의 각도를 스캐닝하는 단계는 빔이 제1 2D 패러데이의 구경으로 들어가 도전 물질을 부딪치는 동안에 제1 2D 패러데이에서 전류를 측정하는 단계 및 빔이 제2 2D 패러데이의 구경으로 들어가 도전 물질을 부딪치는 동안에 제2 2D 패러데이에서 전류를 측정하는 단계를 포함한다.
또한 시스템이 제공된다. 본 시스템은 제1 빔 감시 장치 및 제2 빔 감시 장치를 포함한다. 제1 빔 감시 장치는 제1 1D 패러데이를 포함하는 제1 1D 프로파일러 및 제1 2D 패러데이를 포함하는 제1 2D 프로파일러를 포함하고, 제2 빔 감시 장치는 제2 1D 패러데이를 포함하는 제2 1D 프로파일러 및 제2 2D 패러데이를 포함하는 제2 2D 프로파일러를 포함한다. 본 시스템은 제1 빔 감시 장치에 결합된 제1 제어 암 컴포넌트 및 제2 빔 감시 장치에 결합된 제2 제어 암 컴포넌트를 포함한다. 제1 제어 암 컴포넌트는, 제1 빔 감시 장치를 빔의 길이를 따라 이동시켜, 제1 1D 프로파일러가 빔의 제1 단면을 횡단하도록 하고, 제1 단면을 횡단하는 것은 빔이 제1 1D 패러데이의 개구부를 지나가도록 하여 제1 1D 패러데이에서 전류를 유도하며, 제1 빔 감시 장치를 빔의 폭을 따라 이동시켜, 제1 2D 프로파일러가 빔의 제1 단면을 횡단하도록 하고, 제1 단면을 횡단하는 것은 빔이 제1 2D 패러데이의 개구부를 지나가도록 하여 제1 2D 패러데이에서 전류를 유도하며, 제1 빔 감시 장치를 제1 축을 중심으로 회전시켜, 제1 2D 프로파일러가 빔의 제1 단면을 가로질러 빔의 각도를 횡단하도록 구성된다. 제2 제어 암 컴포넌트는, 제2 빔 감시 장치를 빔의 길이를 따라 이동시켜, 제2 1D 프로파일러가 빔의 제2 단면을 횡단하도록 하고, 제2 단면을 횡단하는 것은 빔이 제2 1D 패러데이의 개구부를 지나가도록 하여 제2 1D 패러데이에서 전류를 유도하며, 제2 빔 감시 장치를 빔의 폭을 따라 이동시켜, 제2 2D 프로파일러가 빔의 제2 단면을 횡단하도록 하고, 제2 단면을 횡단하는 것은 빔이 제2 2D 패러데이의 개구부를 지나가도록 하여 제2 2D 패러데이에서 전류를 유도하며, 제2 빔 감시 장치를 제2 축을 중심으로 회전시켜, 제2 2D 프로파일러가 빔의 제2 단면을 가로질러 빔의 각도를 감시하도록 구성된다.
어떤 실시예에 있어서, 제1 제어 암 컴포넌트는 제1 2D 프로파일러에 결합되고, 제2 제어 암 컴포넌트는 제2 2D 프로파일러에 결합된다. 어떤 실시예에 있어서, 제1 및 제2 빔 감시 장치를 빔의 길이를 따라 이동시키는 것은 제1 및 제2 빔 감시 장치를 서로 반대편 방향으로 이동시켜, 제1 1D 프로파일러 및 제2 1D 프로파일러가 빔의 중앙 영역에서 만나도록 하는 것을 포함한다.
상술한 설명은 본 발명의 다른 특징부들을 구현하기 위한 수많은 다른 실시예 또는 예를 제공한다. 컴포넌트 및 배열의 특정한 예들이 본 발명을 간소화하기 위해 위에서 설명된다. 물론 단지 예들이고 여기에 제한되지 않는다. 따라서, 여기에 개시된 컴포넌트들은 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 여기에 도시된 예시적인 실시예들과는 다른 방법으로 배치, 결합 또는 구성될 수 있다.
앞서 설명한 것들은 여러 실시예들의 특징부의 개요를 말해 주고 있어, 그 기술분야에서 숙련된 자는 본 발명의 양태들을 잘 이해할 수 있다. 그 기술분야에서 숙련된 자는 여기에 소개된 실시예들의 동일한 목적을 수행하고 또는 수행하거나 동일한 이점을 달성하기 위해 다른 공정 및 구조를 설계하거나 수정하기 위한 기초로서 본 발명을 쉽게 사용할 수 있음을 알아야 한다. 그 기술분야에서 숙련된 자는 또한 이와 동등한 구성들이 본 발명의 정신 및 범위로부터 벗어나지 않고, 본 발명의 정신 및 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 변경, 대체 및 개조할 수 있음을 알아야 한다.
100 : 빔 감시 장치 110 : 1차원(1D) 프로파일러
112 : 2차원(2D) 프로파일러 114 : 제어 암
116 : 패러데이 118 : 축
120 : 복수의 패러데이 122 : 절연 물질
124 : 도전 물질 126 : 컵 구조
128 : 개구부 200 : 주입 시스템
210 : 웨이퍼 220 : 이온 빔 소스
222 : 이온 발생 유닛 224 : 이온 빔
226 : 이상적인 빔 400 : 빔 감시 시스템
410 : 패러데이 구조 412 : 폭

Claims (10)

  1. 빔 감시 장치(beam monitoring device)에 있어서,
    빔의 1차원(1D; one dimensional) 단면 프로파일(cross sectional profile)을 스캐닝하고 상기 빔의 길이 및 폭 중 하나에 있어서 상기 빔의 입사각을 모니터링하도록 구성되고, 절연 물질 및 도전 물질을 구비하는 패러데이(Faraday)를 포함하는 1D 프로파일러;
    상기 빔의 길이 및 폭 중 나머지 다른 하나를 모니터링하고 상기 빔의 2D 단면 프로파일을 스캐닝하고 상기 빔의 길이 및 폭 중 상기 나머지 다른 하나에 있어서 상기 빔의 입사각을 모니터링하도록 구성되고, 절연 물질 및 도전 물질을 각각 구비하는 복수의 패러데이를 포함하는 2D 프로파일러; 및
    상기 빔의 길이 및 폭 중 상기 하나를 따라 상기 1D 프로파일러를 이동시키고 상기 빔의 길이 및 폭 중 상기 나머지 다른 하나를 따라 상기 2D 프로파일러를 이동시키도록 구성되는 제어 암(arm)을 포함하고,
    상기 제어 암은 또한, 상기 제어 암의 길이 방향에서의 축을 중심으로 상기 빔 감시 장치를 회전시키도록 구성되는 것인, 빔 감시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 1D 프로파일러의 패러데이는 빔이 지나가도록 하는 입구 구경(entrance aperture)을 갖는 것인 빔 감시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 2D 프로파일러의 복수의 패러데이 각각은 입구 구경과, 상기 입구 구경 맞은편의 하부 면으로 상기 도전 물질의 아래쪽으로 연장하는 복수의 벽을 갖는 것인 빔 감시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 2D 프로파일러의 복수의 패러데이는 상기 패러데이가 제1 방향으로 서로 오프셋(offset)되고 제2 방향으로 정렬되도록(align) 그리드 패턴(grid pattern)으로 배치되는 것인 빔 감시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 2D 프로파일러는 상기 빔의 길이 및 폭 중 상기 하나를 따르는 제1 치수 및 상기 빔의 길이 및 폭 중 상기 나머지 다른 하나를 따르는 제2 치수를 갖고,
    상기 제1 치수와 상기 제2 치수는 상이하며,
    상기 2D 프로파일러 제1 치수는 적어도 상기 빔의 길이 및 폭 중 상기 하나의 절반이고,
    상기 2D 프로파일러 제2 치수는 적어도 상기 빔의 길이 및 폭 중 상기 나머지 다른 하나이고,
    상기 빔의 길이 및 폭은 서로 상이한 것인, 빔 감시 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어 암은 상기 1D 프로파일러의 맞은편 단부에서 상기 2D 프로파일러에 결합되어 있는 것인 빔 감시 장치.
  7. 제1 및 제2 빔 감시 장치를 제공하는 단계로서, 상기 제1 빔 감시 장치는 제1 1D 프로파일러 및 제1 2D 프로파일러를 포함하며, 상기 제2 빔 감시 장치는 제2 1D 프로파일러 및 제2 2D 프로파일러를 포함하고, 상기 제1 1D 프로파일러는 제1 1D 패러데이를 포함하고, 상기 제1 2D 프로파일러는 제1 2D 패러데이를 포함하며, 상기 제2 1D 프로파일러는 제2 1D 패러데이를 포함하고, 상기 제2 2D 프로파일러는 제2 2D 패러데이를 포함하는 것인, 단계;
    길이 및 폭을 갖는 빔을 스캐닝하는 단계; 및
    제1 2D 패러데이 및 제2 2D 패러데이로 상기 빔의 각도를 스캐닝하는 단계를 포함하고,
    상기 빔을 스캐닝하는 단계는 상기 제1 1D 패러데이 및 상기 제2 1D 패러데이로 상기 빔의 길이 및 폭 중 하나를 따라 상기 빔을 스캐닝하는 단계 및 상기 제1 2D 패러데이 및 상기 제2 2D 패러데이로 상기 빔의 길이 및 폭 중 나머지 다른 하나를 따라 상기 빔을 스캐닝하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    제3 및 제4 빔 감시 장치를 제공하는 단계로서, 상기 제3 빔 감시 장치는 제3 1D 프로파일러 및 제3 2D 프로파일러를 포함하며, 상기 제4 빔 감시 장치는 제4 1D 프로파일러 및 제4 2D 프로파일러를 포함하고, 상기 제3 1D 프로파일러는 제3 1D 패러데이를 포함하고, 상기 제3 2D 프로파일러는 제3 2D 패러데이를 포함하며, 상기 제4 1D 프로파일러는 제4 1D 패러데이를 포함하고, 상기 제4 2D 프로파일러는 제4 2D 패러데이를 포함하는 것인, 단계;
    길이 및 폭을 갖는 또다른 빔을 스캐닝하는 단계; 및
    제3 2D 패러데이 및 제4 2D 패러데이로 상기 또다른 빔의 각도를 스캐닝하는 단계를 더 포함하고,
    상기 또다른 빔을 스캐닝하는 단계는 상기 제3 1D 패러데이 및 상기 제4 1D 패러데이로 상기 또다른 빔의 길이 및 폭 중 하나를 따라 상기 또다른 빔을 스캐닝하는 단계 및 상기 제3 2D 패러데이 및 상기 제4 2D 패러데이로 상기 또다른 빔의 길이 및 폭 중 나머지 다른 하나를 따라 상기 또다른 빔을 스캐닝하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 빔이 상기 제1 1D 패러데이의 입구 구경을 통해, 그리고 상기 빔이 상기 제2 1D 패러데이의 입구 구경을 통해 그 밑에 위치하는 패러데이 구조 쪽으로 떨어지는 동안에 상기 빔의 각도를 스캐닝하는 단계를 더 포함하는 방법.
  10. 제1 빔 감시 장치 및 제2 빔 감시 장치로서, 상기 제1 빔 감시 장치는 제1 1D 패러데이를 포함하는 제1 1D 프로파일러 및 제1 2D 패러데이를 포함하는 제1 2D 프로파일러를 포함하며, 상기 제2 빔 감시 장치는 제2 1D 패러데이를 포함하는 제2 1D 프로파일러 및 제2 2D 패러데이를 포함하는 제2 2D 프로파일러를 포함하는 것인, 제1 빔 감시 장치 및 제2 빔 감시 장치,
    상기 제1 빔 감시 장치에 결합된 제1 제어 암 컴포넌트 및
    상기 제2 빔 감시 장치에 결합된 제2 제어 암 컴포넌트를 포함하고,
    상기 제1 제어 암 컴포넌트는,
    상기 제1 1D 프로파일러가 상기 빔의 제1 단면을 횡단하도록 상기 제1 빔 감시 장치를 빔의 길이를 따라 이동시키고, 상기 제1 단면을 횡단하는 것은 상기 빔이 상기 제1 1D 패러데이의 개구부를 지나가도록 하여 상기 제1 1D 패러데이에서 전류를 유도하며,
    상기 제1 2D 프로파일러가 상기 빔의 상기 제1 단면을 횡단하도록 상기 제1 빔 감시 장치를 상기 빔의 폭을 따라 이동시키고, 상기 제1 단면을 횡단하는 것은 상기 빔이 상기 제1 2D 패러데이의 개구부를 지나가도록 하여 상기 제1 2D 패러데이에서 전류를 유도하며,
    상기 제1 2D 프로파일러가 상기 빔의 상기 제1 단면을 가로질러 상기 빔의 각도를 횡단하도록 상기 제1 빔 감시 장치를 제1 축을 중심으로 회전시키도록 구성되고,
    상기 제2 제어 암 컴포넌트는,
    상기 제2 1D 프로파일러가 상기 빔의 제2 단면을 횡단하도록 상기 제2 빔 감시 장치를 상기 빔의 길이를 따라 이동시키고, 상기 제2 단면을 횡단하는 것은 상기 빔이 상기 제2 1D 패러데이의 개구부를 지나가도록 하여 상기 제2 1D 패러데이에서 전류를 유도하며,
    상기 제2 2D 프로파일러가 상기 빔의 상기 제2 단면을 횡단하도록 상기 제2 빔 감시 장치를 상기 빔의 폭을 따라 이동시키고, 상기 제2 단면을 횡단하는 것은 상기 빔이 상기 제2 2D 패러데이의 개구부를 지나가도록 하여 상기 제2 2D 패러데이에서 전류를 유도하며,
    상기 제2 2D 프로파일러가 상기 빔의 상기 제2 단면을 가로질러 상기 빔의 각도를 감시하도록 상기 제2 빔 감시 장치를 제2 축을 중심으로 회전시키도록 구성되는 것인 시스템.
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