KR101653731B1 - 빔 상보성 개구 형상을 빔 형상에 맞춤으로써 오염 및 미립자를 감소시키기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

이온 주입 시스템(100)으로서, 빔 경로(136)를 따라 이온 빔(104)을 발생시키도록 형성되는 이온 소오스(116), 상기 이온 소오스의 하류에 위치되며, 상기 이온 빔의 질량 분석을 실행하도록 형성되는 질량 분석기(130), 및 상기 빔 경로를 따라 상기 질량 분석기의 하류에 위치되며, 상기 이온 빔의 횡단면 외피에 대응하는 형상 및 크기를 갖는 빔 상보성 개구(330)를 포함하는 이온 주입 시스템이 개시된다.

Description

빔 상보성 개구 형상을 빔 형상에 맞춤으로써 오염 및 미립자를 감소시키기 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR REDUCING PARTICLES AND CONTAMINATION BY MATCHING BEAM COMPLEMENTARY APERTURE SHAPES TO BEAM SHAPES}

본 발명은 일반적으로 이온 주입 시스템, 보다 구체적으로 이온 주입 시스템에서 이온 빔 형상에 대해 빔 형성 개구 형상을 맞춤으로써 오염 및 미립자를 감소시키기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

반도체 장치의 제조시, 이온 주입은 불순물 또는 도펀트를 이용하여 도핑된 웨이퍼 및/또는 워크피스(workpieces)에 사용된다. 이온 빔 주입기는 이온 빔으로 실리콘 워크피스를 처리하는데 사용되어서, 집적 회로의 제조중에 부동화 층(passivation layers)을 형성하거나 n 또는 p 타입 외부 물질을 발생시킨다. 반도체를 도핑하기 위해 사용될 때, 이온 빔 주입기는 희망 반도체 재료를 생산하기 위해 선택된 외부 이온 종을 주입한다. 안티몬, 비소 또는 인과 같은 소오스 물질로부터 발생된 이온을 주입하는 것은 "n 타입" 외부 물질 워크피스를 초래하는 반면, "p 타입" 외부 물질 워크피스가 요구되는 경우, 붕소, 알루미늄, 또는 갈륨과 같은 소오스 물질로부터 발생된 이온이 통상적으로 주입된다.

이온 주입기는 또한 수소 또는 헬륨과 같은 원소들의 이온 빔을 사용할 수 있는 비-도핑 적용시에 사용된다. 비-도핑 적용의 일례는 실리콘 내에 덮인 수소 층을 생성한 후 후속 열 처리 단계에서 최상부 실리콘 층을 제거함으로써 가능해지는 웨이퍼 분할(splitting)이다. 통상적인 수소 발생 이온 주입 시스템은 표준 고 전류 주입기에서 실행되는 대부분(majority)의 주입으로부터 이들을 분리하는 고유의 파라미터를 갖는다. 이러한 한가지 파라미터는 주입 에너지(implant energy)이다. 통상의 고전류 주입기에 비해, 이 에너지는 충분히 깊은 주입된 층을 제조하기 위해 더 높다. 다음으로, 도우즈 요구조건(dose requirements)이 1×10¹⁶ 이온/㎠ 내지 1×10¹⁷ 이온/㎠의 범위 내의 통상적인 주입보다 더 높다. 충분히 높은 생산 출력을 뒷받침하기 위해, 높은 도우즈는 주입 시스템이 예를 들면 30ma 내지 60ma로 작동하도록 요구한다.

반도체 처리를 위한 전통적인 이온 주입 장비는 워크피스로 희망 종을 주입하고 다른 요소들로부터 야기된 오염의 레벨을 감소시키기 위해 기본적인 질량 선택성을 요구한다. 질량 선택성은 대전된 이온 빔을 구부린 후 질량 선택 분해 개구를 통해 이 빔을 통과시키도록 전자석의 사용에 의해 이루어진다. 빔 외피 및 전자석과 함께, 분해 개구 크기 및 형상은 또한 이온 주입기의 기본적인 분해능(resolving capability)을 결정한다. 개구의 형상 및 크기는 이온 빔의 선택된 질량 분해(mass resolution) 및 횡단면 외피(cross-sectional envelope)에 영향을 미친다.

수평한 분산 평면을 갖는 통상의 고전류 주입기는 이온 빔을 고르지 않게 자르는(clip) 직사각형 분해 개구를 갖도록 설계된다. 질량 분석 전자석에 관하여, 개구의 폭은 통상적으로 시스템의 질량 분해를 형성하는 반면, 개구의 높이는 단지 워크피스 타겟에 빔의 최대 높이를 형성한다. 시스템은 워크피스에 이온 빔의 최종 크기를 더 형성하는 분해 개구의 상류 또는 하류에 개구를 만들고 형성하는 추가의 빔을 갖도록 설계될 수 있다. 이들 개구는 통상적으로 빔이 개구를 통과할 때 일부 고르지 않은 빔 차단(beam intercept)을 야기한다.

따라서, 이온 주입 시스템에서 이온 빔 형상에 대해 빔 형성 개구 형상을 맞춤으로써 오염 및 미립자를 감소시키는 향상된 시스템 및 방법에 대한 필요성이 남아 있다.

이하 본 발명의 일부 양태에 대한 기본적인 이해를 제공하기 위해 본 발명의 간략화된 요약이 제공된다. 이 요약은 본 발명의 광범위한 개관은 아니며, 본 발명의 주된 또는 중요한 요소를 확인하고자 함도 본 발명의 범주를 상술하고자 함도 아니다. 오히려, 이 요약의 목적은 하기에 제공되는 보다 상세한 설명에 대한 서두로서 간략한 형태로 본 발명의 일부 개념을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 이온 주입 시스템은 빔 경로를 따라 이온 빔을 발생시키도록 형성되는 이온 소오스를 포함한다. 질량 분석기는 상기 이온 소오스의 하류에 위치되며, 상기 이온 빔의 질량 분석을 실행하도록 형성된다. 상기 질량 분석기의 하류에 상기 빔 경로를 따라 빔 상보성 개구가 위치되며, 상기 빔 상보성 개구는 상기 이온 빔의 횡단면 빔 외피에 대응하는 형상 및 크기를 갖는다. 즉, 상기 빔 상보성 개구는 상기 빔 횡단면과 실질적으로 맞거나 상기 빔 횡단면 외피에 대응하며; 상기 빔 상보성 개구의 평면은 이온 빔 경로 축에 직각이다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 이온 주입 시스템은 빔 경로를 따라 이온 빔을 발생시키도록 형성된 이온 소오스를 포함한다. 질량 분석기는 상기 빔을 질량 분석하도록 형성되는 상기 이온 소오스의 하류에 위치한다. 상기 질량 분석기의 하류에 위치되는 분해 조립체는 플라즈마 전자 플러드 조립체(plasma electron flood assembly), 분해 개구 및 하나 이상의 빔 상보성 개구를 포함한다. 분해 조립체는 특정한 거리에서 상기 하나 이상의 빔 상보성 개구 및 분해 개구를 지지하도록 형성된다. 상기 분해 개구는 상기 질량 분석기 구성요소의 하류에 위치되며, 상기 하나 이상의 빔 상보성 개구는 상기 이온 빔의 횡단면 외피에 대응하는 형상 및 크기를 갖는 빔 경로를 따라 상기 분해 개구로부터 하류에 존재한다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 이온 빔 횡단면 크기 및 형상과 빔 상보성 개구를 맞춤으로써 오염 및 미립자를 감소시키는 방법이 개시된다. 상기 방법은 (a) 이온 빔 소오스 파라미터를 선택하는 단계, (b) 장의 강도(field strength)를 포함하는 질량 분석기 파라미터를 선택하는 단계, 및 (c) 분해 개구 위치를 선택하는 단계를 포함한다. 이하, 상기 방법은 (d) 빔 상보성 개구가 위치될 위치의 이온 빔의 횡단면 외피를 결정하는 단계, (e) 상기 이온 빔의 횡단면 외피와 비슷한 빔 상보성 개구를 제조하고 상기 빔 상보성 개구를 설치하는 단계, (f) 주요 이온 빔 인자(factors)를 측정하는 단계, 측정된 상기 주요 이온 빔 인자가 허용될 수 없는 경우 단계(d)로 되돌아 가는 단계, 및 상기 방법을 종결하는 단계를 포함한다.

하기의 설명 및 첨부 도면은 본 발명의 특정한 예시적인 양태 및 실행예를 세부적으로 설명한다. 이는 본 발명의 원리가 실시될 수 있는 다양한 단지 몇몇 방법을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 양태에 따른 예시적인 이온 주입 시스템을 도시하고;
도 2는 본 발명의 양태에 따른 왕복 아암에 장착되는 워크피스를 도시하는 왕복 구동 시스템이며;
도 3은 본 발명의 양태에 따른 이온 주입 시스템에서 사용되는 플라즈마 전자 플러드(PEF) 및 분해 조립체의 조립도 및 사시도이며;
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 양태에 따른 분해 조립체의 일부의 분해도 및 조립도이며;
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 양태에 따른 PEF 박스 조립체의 분해도 및 조립도이며;
도 6은 본 발명의 양태에 따른 빔 상보성 개구의 정면도이며;
도 7은 본 발명의 양태에 따른 이온 주입 시스템에서 빔 상보성 개구 크기 및 형상을 조정하는 방법의 흐름도이다.

본 발명은 이제 도면을 참조로 설명될 것이며, 도면에서 동일한 참조 부호는 전체에 걸쳐서 동일한 요소를 지시하는데 사용되며, 도시된 구조물은 반드시 일정한 비율로 도시되지는 않는다.

본 발명에 따르면 실제 측정된/결정된 이온 빔 형상에 대해 빔 상보성 개구를 맞춤으로써 오염 및 미립자를 감소시키는 시스템 및 방법이 개시된다. 즉, 빔 상보성 개구는 빔 횡단면 외피에 대응하거나 실질적으로 빔 횡단면에 맞으며; 빔 상보성 개구의 평면은 이온 빔 경로 축에 대해 직각이다.

이제 도 1을 참조하면, 하나 또는 그보다 많은 워크피스를 처리하기 위한 본 발명의 양태에 따른 예시적인 이온 주입 시스템(100)이 도시된다. 이 시스템(100)은 빔 상보성 개구(133)를 사용하고 예시적인 목적을 위해 제공되며, 본 발명의 양태는 설명되는 이온 주입 시스템(100)에 제한되지 않으며, 변화된 형태의 다른 적합한 이온 주입 시스템이 사용될 수도 있는 것으로 생각된다. 빔 상보성 개구(133)는 이 실시예에서 분해 개구(132)에 추가됨이 이해되어야 한다.

이온 주입 시스템(100)은 이온 빔(104)에 관하여 워크피스(102)(예를 들면, 반도체 기판, 웨이퍼 등)를 왕복으로 스캔하도록 작동 가능하며, 이때 워크피스(102)에 이온을 주입한다. 이온 주입 시스템(100)은 예를 들면 제어기(150)에 의해 더 제어되며, 이온 주입 시스템 및 워크피스 스캐닝 시스템(138)의 기능성은 제어기(150)를 통해 제어된다.

전술된 바와 같이, 본 발명의 다양한 양태는 도 1의 예시적인 시스템(100)을 포함하지만 이에 제한되지는 않는 임의의 유형의 이온 주입 장치에 따라 실행될 수 있다. 예시적인 이온 주입 시스템(100)은 단자(106), 빔라인 조립체(108) 및 일반적으로 프로세스 챔버(102)를 형성하는 단부 스테이션(110)을 포함하고, 이온 빔(104)은 일반적으로 워크피스 위치(114)에 위치되는 워크피스(102)에 지향된다. 단자(106) 내에서 이온화 가능한 소오스 물질로부터 양으로 대전된(positively charged) 이온을 발생시키기 위한 이온 소오스(116)가 전원(118)에 의해 전력을 공급받는다(powered). 소오스(116)는 추출된 이온 빔(120)을 빔라인 조립체(108)로 제공하고, 이온 소오스(116)는 하나 또는 그보다 많은 추출 전극(122)을 포함하여, 소오스 챔버로부터 이온을 추출하며, 그에 따라 빔라인 조립체(108)를 향하여 추출된 이온 빔을 지향시킨다.

이온을 발생시키기 위해, 이온화될 도펀트 가스(미도시)는 이온 소오스(116) 발생 챔버 내에 위치된다. 도펀트 가스는, 예를 들면 가스 소오스(미도시)로부터 챔버로 공급될 수 있다. 전원(118) 외에도, (전혀 도시되지 않은) 임의의 개수의 적합한 기구가 사용되어, RF 또는 마이크로파 여기 소오스(excitation source), 전자 빔 주입 소오스, 전자기 소오스 및/또는 예를 들면 챔버 내에서 아크 방전(arc discharge)을 일으키는 캐소드(cathode) 소오스와 같은 이온 발생 챔버 내의 자유 전자들을 여기시킬 수 있음이 이해될 것이다. 여기된 전자는 도펀트 가스 분자들과 충돌하며, 이에 따라 이온이 발생된다. 통상적으로 본 명세서의 내용은 음이온들이 발생되는 시스템에 적용 가능할지라도, 양이온들도 또한 발생된다.

빔라인 조립체(108)는, 예를 들면 소오스(116)에 근접한 입구(126)를 갖는 빔 가이드(124), 단부 스테이션(110) 내의 분해 개구 조립체(135)에 근접한 출구(128)를 포함한다. 분해 개구 조립체(135)는 플라즈마 전자 플러드(미도시)를 포함할 수 있다. 플라즈마 전자 플러드는 전자 빔이 통과하는 영역 내에 중립화 전자를 발생시키고, 후속 도면에 대해서 상세히 설명될 것이다. 이온 빔 주입 시스템(100)은 주입 스테이션의 단부 스테이션(110)과 이온 소오스(116) 사이에서 연장하는 빔 형성 및 성형 구조물을 포함할 수 있다. 분해 개구 조립체(135)의 빔 형성 및 성형 구조물은 이온 빔(104)을 유지시키고, 세장형의 내부 공동 또는 통로의 경계를 정하며, 이 공동 또는 통로를 통해 빔(104)이 도중에 주입 시스템의 단부 스테이션(110)으로 간다. 이온 주입 시스템(100)을 작동시킬 때, 통로는 가스 분자와의 충돌의 결과로서 미리 결정된 빔 경로로부터 편향되는 이온의 가능성을 감소시키도록 배기될 수 있다. 빔 가이드(124)는, 예를 들면 질량 분석기(130)(예를 들면, 질량 분석 자석)를 포함하며, 질량 분석기는 추출된 이온 빔(120)을 수용하고 이극 자기장(dipole magnetic field)을 일으켜서 적합한 에너지 대 질량 비율 또는 범위의 이온들만이 분해 개구(132)를 통해 워크피스(102)로 간다. 분해 개구(132)는 빔라인 조립체(108)에 관련된 다양한 빔 형성 및 성형 개구(미도시)의 상류에 있으며, 이온 빔(104)이 희망 빔 경로(136)를 따라 워크피스(102)로 운반될 때 이온 빔(104)을 유지시키고 그 경계를 정하도록 또한 제공될 수 있다.

일 실시예에서, 희망 이온 빔(134)은 워크피스(102)를 향해 지향되며, 워크피스(102)는 일반적으로 단부 스테이션(110)에 관련된 워크피스 스캐닝 시스템(138)을 통하여 위치된다. 도 1에 도시된 단부 스테이션(110)은, 예를 들면 배기된 프로세스 챔버(112) 내의 워크피스의 기계적 스캐닝을 제공하는 "직렬(serial)"형 단부 스테이션을 포함할 수 있으며, 이 단부 스테이션 내에서 워크피스(102)(예를 들면, 반도체 워크피스(102), 디스플레이 패널 또는 다른 워크피스)는 워크피스 스캐닝 시스템(138)을 통해 하나 또는 그보다 많은 방향에서 빔 경로(136)를 통해 기계적으로 병진운동된다. 본 발명의 예시적인 일 양태에 따르면, 이온 주입 시스템(100)은 일반적으로 정지 상태에 있는 것과 같이 희망 이온 빔(134)(예를 들면, "스팟 빔(spot beam)" 또는 "펜슬 빔(pencile beam)"으로 또한 지칭됨)을 제공하며, 워크피스 스캐닝 시스템(138)은 일반적으로 정지된 이온 빔(104)에 대해 2개의 일반적으로 직각인 축들에서 워크피스(102)를 일반적으로 병진운동시킨다. 그러나 배치 또는 다른 타입의 단부 스테이션이 대안적으로 사용될 수 있으며, 복수의 워크피스(102)가 동시에 스캐닝될 수 있으며, 이러한 단부 스테이션은 본 발명의 범주 내에 속하는 것으로 생각됨에 주의하여야 한다. 다른 예시에서, 시스템(100)은 워크피스(102)에 대한 하나 또는 그보다 많은 스캔 평면을 따라 이온 빔(104)을 스캐닝하도록 작동 가능한 정전기 빔 스캐닝 시스템(미도시)을 포함할 수 있다. 정전기 빔의 경우, 빔 성형 또는 형성 개구는 스캐너의 상류에 있을 것이다. 도 1은 또한 이온 빔 특성을 특정하기 위해 당업자에게 널리 공지되어 있는 패러데이 컵(Faraday cup; 152) 및 희망 이온 빔(134)을 통해 워크피스(102)를 왕복운동시키는 스캔 아암(140)을 더 도시한다. 따라서, 본 발명은 본 발명의 범주 내에 속하는 바와 같은 임의의 스캐닝된/스캐닝되거나 비-스캐닝된 이온 빔(104)을 더 기대한다. 본 발명의 예시적인 일 양태에 따르면, 이온 주입 시스템(100)은 그 내용이 본 명세서에 의해 참조되는 Vanderpot 등의 공동 소유된 U.S.특허 제7,135,691호에서 설명되는 스캐닝 장치 및 이온 주입 시스템을 포함할 수 있다. 또한, 이온 주입 시스템(100)은 매사추세츠 비벌리에 소재한 Axcelis Technologies에 의해 제조된 Optima HD Scan System과 같은 다른 시스템을 포함할 수 있다.

이제 도 2를 참조하는 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명의 일 양태에 따른 정면도로 도시된 왕복 구동 시스템(200)이 도시된다. 도 2의 예시적인 왕복 구동 시스템(200)은 이하 보다 상세히 논의되는 바와 같이, 이온 빔(205)을 통하여 워크피스(216)를 2차원으로 스캔하도록 작동 가능함이 이해될 것이다. 본 발명의 예시적인 일 양태에 따르면, 왕복 구동 시스템(200)은 모터(미도시)를 포함하며, 이 모터는 프로세스 챔버(단부 스테이션으로도 지칭됨)에 작동 가능하게 결합되며, 이 프로세스 챔버는 또한 이온 빔(205)과 관련된다. 이온 빔(205)은, 예를 들면 그 세부 사항이 본 명세서에서 논의되지 않을, 기술상 공지되어 있는 임의의 적합한 이온 주입 시스템(미도시)에 의해 형성될 수 있는 바와 같이, 스팟(spot) 또는 소위 "펜슬-빔(pencil-beam)"의 형태를 취하는 가까우며 실질적으로 평행한 궤도(trajectories)를 따라 함께 이동하는 이온들의 그룹을 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 프로세스 챔버는 일반적으로 밀폐된 진공 챔버를 포함할 수 있으며, 이 프로세스 챔버 내의 내부 환경은 프로세스 챔버 외부의 외부 환경으로부터 일반적으로 격리되도록 작동 가능하다. 예를 들면, 진공 챔버는 내부 환경을 실질적으로 낮은 압력(예를 들면, 진공)에서 유지하도록 형성되고 설비될 수 있다. 프로세스 챔버는 하나 또는 그보다 많은 로드록 챔버(미도시)에 더 결합될 수 있으며, 워크피스(216)는 프로세스 챔버 내부의 진공의 실질적인 손실 없이 외부 환경과 프로세스 챔버의 내부 환경 사이에서 운반될 수 있다. 대안적으로 프로세스 챔버는 일반적으로 비-밀폐된 프로세스 공간(미도시)으로 구성될 수 있으며, 프로세스 공간은 일반적으로 외부 환경과 관련된다.

일 실시예에서, 프로세스 챔버는 외부 환경에 대해 회전될 수 있다. 본 발명은 프로세스 챔버가 밀폐되거나, 비-밀폐되거나, 고정되거나 임시적인지 여부에 관계없이 워크피스(216)를 처리하는데 활용되도록 작동 가능한 임의의 프로세스 챔버 및 프로세스 매체를 예상하며, 이러한 모든 프로세스 챔버 및 프로세스 매체는 본 발명의 범주 내에 속하는 것으로 생각된다. 일 유형의 프로세스 챔버의 일례는 U.S.특허 제7,135,691호에서 설명되며, 그 내용은 본 명세서에서 참조된다.

도 2는 예시적인 진자 왕복 구동 시스템(200)을 도시하며, 제1 축(224)을 중심으로 샤프트(228)가 예시적인 회전(244)을 하고, 스캔 아암(232), 단부 이펙터(278) 및 워크피스(216)가 제1 축(224)을 중심으로 더 회전된다. 따라서, 워크피스(216)는 (예를 들면, 제1 축(224)을 중심으로 하는 샤프트(228)의 하나 또는 그보다 많은 역-회전(counter-rotations)을 통해) 이온 빔(205)에 대해 제1 스캔 경로(246)를 따라 왕복으로 이동될 수 있으며, 이온 빔(205)은 도 2의 지면(paper)으로 들어가는 것으로 도시된다. 제1 축(224)을 중심으로 하는 샤프트(228)의 회전(244)(및/또는 역-회전)은 이하에서 논의되는 바와 같이, 균일하게 제1 스캔 경로(246)를 따라 단부 이펙터(278)를 진동시키거나(oscillate) 왕복운동시키기 위해 유리하게 제어될 수 있다. 도 2는 전술된 바와 같이 제2 축(240)을 중심으로 단부 이펙터(278)의 회전(248)을 더 도시하며, 단부 이펙터(278)의 회전, 여기서 제2 축(240)을 중심으로 하는 워크피스(216)의 회전은 제1 축(224) 또는 이온 빔(205)에 대한 워크피스(216)의 회전 배향을 유지시키기 위해 더 제어될 수 있다(예를 들면, 이온 빔(205) 추출 전극에 대한 워크피스(216)의 회전 배향은 워크피스(216)에 대해 고정되는 삼각형(250)으로 지시된다).

이온 빔(205)으로부터 워크피스(216)로 고른 이온 주입을 제공하는 것과 같이, 워크피스(216)를 고르게 처리하기 위해, 제1 스캔 경로(246)를 따라 이동하는 동안, 단부 이펙터(278)의 제어된 관절식 동작(articulated motion) 또는 일반적으로 일정한 병진 운동 속도를 유지하는 것이 중요하다. 워크피스(216)가 예를 들면 이온 빔(205)을 통과하는 동안 단부 이펙터(278)의 제어된 관절식 동작 또는 대략 일정한 속도를 유지하는 것은 워크피스(216)에 일반적으로 균일한 이온의 도우즈(dose)를 제공한다. 따라서, 워크피스(216)의 균일한 처리는 워크피스가 진자형 동작(pendulum-type motion)으로 제1 스캔 경로(246)를 따라 이동할 때 이루어진다.

그러므로, 본 발명의 다른 실시예에서, 일반적으로 일정한 속도 또는 제어된 관절식 동작은 이온 빔(205)을 통하는 워크피스(216)의 운동과 관련된 미리 결정된 스캐닝 범위(254)에 대해 바람직하다. 미리 결정된 스캐닝 범위(254)는 일반적으로 워크피스(216)의 물리적 치수에 관계된다(예를 들면, 스캐닝 범위는 워크피스(216)의 직경보다 더 크다). 본 발명의 예시에서, 미리 결정된 스캐닝 범위(254)는 일반적으로 이온 빔(205)의 폭과 워크피스(216)의 직경의 합계보다 더 큰 거리를 이동하는 워크피스(216)에 의해 정해지며, 이때 워크피스(216)는 제1 스캔 경로(246)를 따라 이온 빔(205)을 통해 이동하고, 이온 빔(205)은 워크피스(216)의 대향 단부들(256) 사이에서 스캐닝된다.

또 다른 실시예에 따르면, 워크피스(216)에 대한 희망 속도 프로파일은 미리 결정된 스캐닝 범위(254) 내에서 정해질 수 있으며, 희망 속도 프로파일은 일반적응로 왕복 구동 시스템(200)의 형태에 좌우된다. 예를 들면, 워크피스(216)가 스캔 아암(232)에 대해 고정되거나 회전 가능한지 여부에 따라, 스캔 아암(232)의 회전(244)에 대한 가변적인 속도 또는 일반적으로 일정한 속도(및 그에 따라 제1 스캔 경로(246)를 따르는 워크피스(216)의 일반적으로 일정하거나 가변적인 속도)가 요구될 수 있다. 예를 들면, 제1 스캔 경로(246)를 따라 회전 배향을 유지시키기 위해, 워크피스(216)가 스캔 아암(232)에 대해 회전되는 경우, 제1 축(224)을 중심으로 한 스캔 아암(232)의 회전 속도는 곡선 경로를 따라 워크피스(216)에 일반적으로 균일한 이온의 도우즈를 제공하기 위해서, 이온 빔(205)이 미리 결정된 스캐닝 범위(254)에 가까울 때, 변화(예를 들면, 미리 결정된 스캔 범위의 한계에 접근하여 약 10% 만큼의 속도 증가)될 수 있다. 다른 대안으로서, 또는 스캔 아암(232)의 속도 변화 외에도, 이온 빔 전류와 같은 이온 빔(205)의 특성이 워크피스(216)에 일반적으로 균일한 이온의 도우즈를 발생시키기 위해 변화될 수 있다.

상기 실시예들 중 하나에서 지시된 바와 같이, 워크피스(216)는 이온 빔(205)에 워크피스(212)를 일반적으로 고르게 노출시키기 위해 제1 스캔 경로(246)를 따라 미리 결정된 스캐닝 범위(254) 내에서 실질적으로 일정한 속도를 유지하는 것이 일반적으로 바람직하다. 그러나 제1 스캔 경로(246)를 따르는 워크피스(216)의 왕복운동하고 교번적으로 역전하는 동작(reciprocating, alternately reversing, motion)으로 인해, 제1 축(224)을 중심으로 하는 샤프트(228)의 시계방향 회전과 반시계 방향 회전(예를 들면, 역-회전) 사이에서와 같이, 워크피스(216)의 가속 및 감속은 불가피하다. 그러므로, 스캔 아암(232), 단부 이펙터(278) 및 워크피스(216)의 가속 및 감속을 조절하기 위해, 제1 스캔 경로(246)를 따르는 최대 위치(260, 262)들 사이에서 워크피스(216)의 대향 단부(256)들에 의해 이동되는 최대 스캔 거리(258)는 더 한정될 수 있다. 가속 및 감속은 이온 빔(205)이 워크피스(216)와 접촉하지 않거나, 이온 빔(205)의 적어도 일부가 워크피스(216)와 접촉하지 않을 때, 초과 영역(overshoot regions)에서 일어날 수 있다.

통상의 2차원 스캐닝 시스템에서, 워크피스 방향의 역전중에 가속 및 감속의 허용 가능한 양은 실질적으로 제한되어서, 통상의 스캐닝 시스템의 나머지에 전달되는 관성력 및 관련된 반력을 최소화함에 주의하는 것이 중요하다. U.S. 특허 7135691은 이온 빔을 통해 워크피스를 스캐닝하기 위한 왕복 구동기를 설명하며 본 명세서에서 참조된다.

도 1, 3, 4a, 4b, 5a 및 5b는 본 발명의 양태에 따른 각도 보정 및 질량 분석을 위한 질량 분석기(미도시)를 사용하는 이온 주입 시스템(100)에서 활용되는 분해 조립체(300)를 도시하는 다양한 분해도 및 사시도이다. 도 3의 분해 조립체(300)는 예로서 제공되며, 다른 변형예 및 형태가 본 발명의 대안적인 양태를 위해 사용될 수 있음이 이해된다.

도시되지는 않았지만, 4중극 렌즈(quadrupole lens) 또는 다른 초점 기구가 질량 분석기(130)(도 1)의 하류에 위치되어, 이온 빔(104)(도 1)에 대한 빔 확대(beam blow up)의 충격을 보상하거나 완화시킬 수 있다. 이온 주입 프로세스로부터 일반적으로 야기되는 경우는 워크피스(102) 대전(charging)이며, 이때 이온 빔(104)으로부터의 양 이온들이 워크피스(102)에 부딪치며, 마스킹 층(masking layer)에 축적된다. 이는 워크피스(102) 상에 과도한 전하 형성(charge buildup)을 야기할 수 있어서, 빔 확대로서 공지된 상태 및 이온 빔(104) 내의 전하 불균형을 이끌며, 이는 워크피스(102)를 가로질러 이온 분배의 변화를 초래한다. 과도한 전하 형성은 게이트 산화물(gate oxides)을 포함하는 표면 산화물을 손상시켜 소자 신뢰도 문제를 야기하고, 워크피스(102) 내에서 절연 층의 전기 방전 등을 초래하며, 소자 수율을 낮출 수도 있다.

도 3은 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 (도 1의 조립체(135)로서 도시된) 분해 조립체(300)의 사시도를 도시한다. 분해 조립체(300)는 분해 조립체가 당업자에게 널리 공지되어 있기 때문에 보다 상세히 설명되지 않을 것이다. 분해 조립체는 플라즈마 전자 플러드(PEF) 조립체(302)를 포함한다. 워크피스(102) 대전은 플라즈마 전자 플러드(PEF) 조립체(302)를 사용하여 제어될 수 있으며, 이 조립체에서 워크피스(102)는 안정된 고밀도의 플라즈마 환경을 필요로 한다.

전하 중립 시스템을 통해 주입 스테이션으로 이온 빔을 발생시키고 운반하기에 적합한 장비는, 예를 들면 Benveniste에게 허여된 U.S.특허 제5,164,599호, Benveniste에게 허여된 U.S.특허 제5,531,420호, Blake에게 허여된 U.S.특허 제5,633,506호, Chen 등에게 허여된 U.S.특허 제5,691,537호, 및 Chen 등에게 허여된 U.S.특허 제5,703,375호에 개시된다.

아크 챔버(미도시)는 도시된 바와 같은 PEF 박스 베이스(331)(도 5)에 부착되는 플라즈마 전자 플러드(PEF) 조립체(302) 아래에 위치될 수 있다. 아크 챔버는 필라멘트, 가스 도입 포트 및 아크 챔버 PEF 커버(339)(도 5)를 포함할 수 있고, 추출공(extraction hole)을 갖는 커버(339)는 아크 챔버를 PEF 박스의 내부 표면에 노출시킨다. 분해 조립체(300)는 상이한 형태로 제조될 수 있으며, 이러한 모든 형태는 본 명세서 내에서 예측되는 것으로 이해되어야 한다. 도시된 실시예는 도시된 실시예에 대해 제한하는 의미로 해석되어서는 안된다.

아크 챔버 내의 플라즈마로부터 저-에너지의 전자들이 추출되어 이온 빔(104)으로 도입되며, 이온 빔은 워크피스(102)로 전자들을 운반하여서, 워크피스(102) 상의 표면 전하들이 중립화된다. 전자들의 에너지는 충분히 낮아서 워크피스(102)의 음극 대전(negative charging)을 방지한다.

이온 주입된 워크피스(102) 상의 양 전하를 중립화하기 위한 플라즈마 전자 플러드(PEF) 조립체(302)는 톱니형 측벽(312)을 갖는 PEF 박스(303)를 포함함으로써 내벽의 전체 표면에 절연 얼룩(insulating stains)을 방지하지만 벽의 일부에 다소 부착된다. PEF 박스(303)는 내부 영역(222)을 형성하며, 이 내부 영역을 통해서 이온 빔(134)(도 1)이 도 1에 도시된 바와 같이 이온 빔 소오스(116)로부터 프로세스 챔버(112)로 통과한다.

사시도로 도시된 분해 조립체(300)의 하나 이상의 실시예는 프로세스 챔버(112)와 질량 분석기(130)의 출구(128)(도 1) 사이에 위치되며, 플라즈마 전자 플러드(PEF) 조립체(302), 분해 개구(304), PEF 고전류 공급 통과 조립체(306), 절연체 PEF 부품(307), 빔 가이드 출구 실드(308), 및 빔 가이드 출구 개구(310)(도 4a)를 포함한다.

분해 조립체(300)는 노우즈 타워 실드(316)에 의해 부분적으로 둘러싸이는 노우즈 타워(314)를 더 포함하고, 노우즈 타워(314)는 노우즈 타워(314)와 분해 개구(304)에 볼트 고정되는 스페이서(318)를 통해 분해 개구(304)에 연결된다. 실드 튜브 스풀 타워(320)는 스풀 타워(322) 내에 동축으로 배치되고, 적소에 기계적으로 유지되며, 노우즈 타워의 t-단부는 스풀 타워(322)에 볼트 고정된다. o-링(324)(도 4a)은 스풀 타워(322)와 타워 링 다이어프램 장착구(326) 사이에 위치되고 고정된다. 빔 가이드 출구 개구(310)는 빔 가이드 출구 실드(308)와 함께 스풀 타워(322)의 말단부에 조립된다.

전면 실드 PEF(327)는 전면 실드 스페이서 PEF(329)에 연결될 수 있고, 톱니형 측벽(312)은 나사 등을 포함하는 체결구를 활용하여 베이스 PEF 박스 베이스(331), 최상부 벽 PEF 박스(337) 및 후면 실드 스페이서 PEF(335)에 부착된다. 빔 라인 출구 개구 PEF(예를 들면, 흑연) 또는 빔 상보성 개구(330)인 본 발명의 주요 구성요소는 후면 실드 스페이서 PEF(335)에 연결되어서, 분해 조립체(300) 내에 적절히 위치될 수 있다.

발명자는 빔 형상(예를 들면, "바나나 형상")에 꼭 맞게 대응하는 빔 상보성 개구(330)를 활용함으로써 오염 및 미립자의 개수가 크게 감소될 수 있음을 알게되었다. 이 경우, 개구의 크기 및 형상은 일정하다. 이온 빔 경로와 직각인 평면에 충돌하는 이온 빔의 횡단면을 포함하는 이온 빔 횡단면 외피를 측정하기 위해 통상의 방법들이 존재한다. 이는 수직 및 수평 모두로 빔을 통하여 일소되는(swept through) 구획된(segmented) 탐지기들을 갖는 시스템을 활용하여 이루어질 수 있다. 대안적인 방법에서, 이는 양 차원으로 이미지를 제공하는 빔을 통하여 플레이트 내에 패턴화되는 나선형 구멍을 회전시킴으로써 실행될 수 있다. 또 다른 방법에서, 이미지는 적합한 재료상의 단순한 빔 번(simple beam burns)에 의해 결정될 수 있으며, 빔의 에지는 빔의 근처로 부유 개구(floating apertures)를 이동시킴으로써 탐지될 수도 있다. 당업자는 이온 빔 상보성 개구(330)가 많은 주입 제품 및 시스템에서 사용될 수 있음을 이해하여야 한다. 예를 들면, 이온 리본 빔(ion ribbon beam) 또는 스캐닝된 이온 빔 주입기와 함께 빔 상보성 개구(330)는 조준기(collimator) 또는 스캔 시스템(138)(도 1)의 상류에서 사용될 것이다. 빔 상보성 개구(330)는 다양한 형상 및 크기를 포함할 수 있으며, 모두 본 명세서에서 예측됨이 또한 이해되어야 한다.

다른 실시예에서, 이온 빔 형상 및 크기는 가변적이고/가변적이거나 전자기계적인 시스템을 활용하여 결정될 수 있으며, 이 시스템은 센서 및 제어 시스템, 현장에서 동적으로 제어되는 가변 개구(미도시)를 포함하고, 이 가변 개구는 빔 상보성 개구 등에 의해 차단되는 전기 전류를 측정함으로써 빔의 에지를 탐지한다. 이러한 실시예에서, 가변적인 이온 빔 상보성 개구(미도시)는 이온 빔 형상 및 크기에 가까워지도록 개구를 조정하도록 형성될 수 있다.

질량 분석기(130)의 출구의 빔 형성 개구(123)는 그 수용도(acceptance)가 좁은 폭 및 비교적 높은 높이를 갖는 슬릿으로서 이온 소오스로부터 시작하는 빔의 발산도(emittance)와 맞춰져서, 빔 내에 수차(aberrations)를 발생시키는 전자석과 같은 일련의 광학 요소를 통과하도록 설계된다. 이 수차는, 예를 들면 자기장 내의 변화도(gradient)에 의해 야기되며, 이를 통해 이온 빔은 빔 내의 개별적인 이온들의 곡선의 곡률 반경(radius of curvature)이 변화하도록 이동한다. 다른 예로서, 슬릿 빔(slit beam)의 높이 방향에서의 장의 변화도는, 넓은 극 간격(pole gaps)을 갖는 소오스 자화(source magnetizing) 또는 질량 분석 이극(dipole)에 의해 야기되는 바와 같이, 분산 방향에서의 빔의 위치가 비-분산 방향에서의 위치에 따라 이동하도록 초래하여서, 결과적인 빔의 형상은 이극 장(dipole field) 내의 이온 빔의 선회(gyration)의 중심을 향해 구부러지게 나타난다.

이상적으로 빔 상보성 개구(330)(예를 들면, 바나나 개구)의 개방은 이온 빔의 형상에 대해 맞춰질 것이며, 개구 상에 최소 빔 충돌을 일으킨다. 반대로, 이전 시스템들은 이들 빔 형상을 고려하지 않았으며, 직사각형 질량 분해 빔 개구를 갖도록 설계된다. 이들 개구는 단순히 결합구조 내의 부조화로 인해 빔을 과도하거나 불균일하게 자를 것이다. 따라서, 빔 상보성 개구(330)는 발산도에 맞도록 설계되고, 최적의 빔 클리핑(clipping) 양을 제공할 수 있다. 빔 상보성 개구(330)는 당업자에게 공지된 바와 같은 임의의 이온 빔 형상 및 크기와 맞는 크기로 형성되고 성형될 수 있다. 또한, 빔 상보성 개구(330) 또는 다른 빔 형성 개구는 전술된 실제 빔 크기에 거의 맞도록 개구 크기의 현장 조율(in-situ tuning)을 허용하는 가변적인 전자기계적 실시예로 설계될 수 있다.

이러한 빔 크기 제어 방법은 스캔에 걸쳐서 필요한 워크피스를 감소시킴으로써 프로세스 수율을 향상시키는데 유용하며, 또한 빔 크기를 제한하여서 프로세스 챔버 영역 내에 원치않는 빔 충돌을 방지한다. 빔 제한 기능 외에도, 분해 및 형성 개구는 이온 빔의 외피 내에 동반되는(entrained) 대전된 미립자들을 클리핑(clipping)할 수 있다. 이러한 에지의 클리핑(clipping)은 따라서 동반된(entrained) 미립자를 차단하고, 타겟 챔버로 운반되는 미립자의 양을 감소시킬 수 있다. 마지막으로, 통상의 분해 및 빔 형성 개구를 활용하는 과도한 빔 충돌은 스퍼터링된 재료를 생성하고 보조 전자들을 발생시킬 수 있다. 스퍼터링된 재료는 추가의 미립자를 생성하고/생성하거나 이전에 이동된 종으로부터 오염물을 방출할 수 있다. 분해 및 빔 형성 개구는 따라서 스퍼터링된 재료를 최소화하면서 충분한 질량 분해, 빔 전류, 미립자 클리핑을 제공하는 교환(tradeoff)의 균형을 이루도록 설계된다. 이 실시예에서, 예를 들면 바나나 형상의 길이 및 반경은, 예를 들어 20keV보다 더 큰 작동시 최소 빔 손실이 일어나도록 구성되었다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 도 7에 도시되고 참조 부호 700으로 지시되는 바와 같이, 이온 빔 크기 및 형상에 대해 빔 상보성 개구의 크기 및 형상을 맞춤으로써 오염 및 미립자를 감소시키는 방법이 제공된다. 이 방법(700)은 하기에서 일련의 작용 또는 사건으로서 도시되고 설명되지만, 본 발명은 이러한 작용 또는 사건의 도시된 순서에 의해 제한되지 않음이 이해될 것이다. 예를 들어, 일부 작용은 본 발명의 하나 또는 그보다 많은 양태에 따라, 본 명세서에서 도시되고/도시되거나 설명되는 것과 별개로, 상이한 순서로 및/또는 다른 작용 또는 사건과 동시에 일어날 수 있다. 또한, 도시된 단계들이 모두 본 발명에 따른 방법을 실행하는데 요구되는 것은 아닐 수도 있다. 또한, 본 발명에 따른 방법은 본 명세서에 도시되고 설명된 구조물의 형태 및/또는 처리에 관하여서뿐 아니라 도시되지 않은 다른 구조물과 관련하여서 실행될 수 있다.

이 방법은 이제 다른 도 1 내지 3, 4a, 4b, 5a, 5b 및 6을 참조로 설명될 것이다. 이 방법(700)은 예를 들면, 이온 소오스(116)(도 1) 내의 이온 빔 소오스 파라미터를 선택하는 단계(702)에서 시작한다. 이온 빔(104)은 단계(702)에서 추출되어 질량 분석기(130)(도 1)를 향해 지향된다. 이온 빔(104)은 펜슬 빔(pencil beam), 분기하는 빔, 리본 빔 등일 수 있다. 단계(704)에서, 자기장 강도 등과 같은 질량 분석기(130)(도 1) 파라미터들이 선택된다.

단계(706)에서, 주입 시스템(100) 내의 빔 상보성 개구(330)가 아닌, 개구 위치들이 선택된다. 이로 인해 단계(708)에서 발생된 이온 빔(104)이 이온 주입 시스템(100)을 통해 이동하게 되어서, 단계(710)에서 이온 빔(104)의 횡단면 형상 및 크기는 단부 스테이션(110)에서 측정되고 정확하게 결정될 수 있다. 이 실시예에서, 빔 상보성 개구(330)는 고정되거나 일정한 크기 및 형상이 된다. 이 실시예에서, 형상은 바나나형 개구(600)이지만, 개구(600)는 임의의 이온 빔의 횡단면 형상 및 크기와 맞도록 제조될 수 있음이 이해될 것이다. 전술된 바와 같이, 이온 빔 경로에 직각인 평면에 충돌하는 이온 빔의 횡단면을 포함하는 이온 빔 횡단면 외피를 측정하기 위해 통상의 방법이 존재한다. 이는 수직 및 수평 모두로 빔을 통해 일소되는 구획된 탐지기들을 갖는 시스템을 활용하여서 이루어질 수 있다. 대안적인 방법에서, 양 차원으로 이미지를 제공하는 빔을 통하여 플레이트 내에 패턴화되는 나선형 구멍을 회전시킴으로써 실행될 수 있다. 또 다른 방법에서, 이미지는 적합한 재료 상의 단순한 빔 번에 의해 결정될 수 있으며, 빔의 에지는 빔의 근처로 부유 개구를 이동시킴으로써 탐지될 수도 있다.

또 다른 실시예에서, 가변 빔 상보성 개구(미도시)는 개구 크기 및 형상이 조정 가능하도록 형성된다. 이온 빔 형상은 빔 상보성 개구 등에 의해 차단되는 전기 전류를 측정함으로써 빔의 에지를 탐지하는 현장에서 동적으로 제어되는 가변 개구(미도시), 제어 시스템 및 센서들을 포함하는 전자 기계적 시스템을 활용하여서 정확하게 결정될 수 있다. 단계(912)에서, 이온 빔 횡단면 형상에 대응하는 빔 상보성 개구(330)가 제조되거나, 개구 형상은 이온 빔(104) 횡단면 형상 및 크기에 대응하도록 개구를 조정하도록 형성되는 전자-기계적 시스템을 통하여 형성된다. 단계(714)에서, 주요 이온 빔 인자들이 측정되며, 이들이 허용 가능하지 않은 경우, 방법(700)은 단계(712)로 되돌아가며, 그렇지 않으면 방법이 종료된다. 주요 이온 빔 인자들은 빔 전류, 미립자 오염 등을 포함한다.

본 발명은 하나 또는 그보다 많은 실행예에 대해 도시되고 설명되었지만, 첨부된 특허청구범위의 범주 및 사상을 벗어나지 않는 도시된 예시에 대한 대안 및/또는 변형예가 실행될 수 있다. 특히 전술된 구성요소 또는 구조물(블록, 유닛, 엔진, 조립체, 장치, 회로, 시스템 등)에 의해 실행되는 다양한 기능들에 관하여, 이러한 구성요소를 설명하는데 사용되는 ("수단"에 대한 언급을 포함하는) 용어는, 본 발명에 대하여 본 명세서에 도시된 예시적인 실행예에서 기능을 실행하는 개시된 구조물에 구조적으로 동등하지 않을지라도, 다르게 지시되지 않는 한, (예를 들면, 기능적으로 동등한) 설명된 구성요소의 특정한 기능을 실행하는 임의의 구성요소 또는 구조물에 대응할 것이다. 또한, 본 발명의 특정한 특징은 몇몇 실행예들 중 단 하나에 관하여 개시될 수 있었지만, 이러한 특징은 임의의 정해지거나 특정한 적용에 대해 바람직하고 유리할 수 있는 바와 같은 다른 실행예의 하나 또는 그보다 많은 다른 특징들과 결합될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같은 용어 "예시적인"은 최상의 또는 보다 높은에 대립하는 예시를 의미하고자 하는 것이다. 또한, 용어 "포함하는(including)", "포함한다(includes)", "갖는(having)", "갖는다(has)", "구비하는(with)", 또는 그 변형이 상세한 설명 및 특허청구범위 모두에서 사용되는 범위에 대해, 이러한 용어들은 "포함하는(comprising)"과 유사하게 포괄적일 것이다.

Claims (20)

1. 이온 주입 시스템으로서:
   빔 경로를 따라 이온 빔을 발생시키도록 형성되는 이온 소오스;
   상기 이온 소오스의 하류에 위치되며, 상기 이온 빔의 질량 분석을 실행하도록 형성되는 질량 분석기; 및
   상기 빔 경로를 따라 상기 질량 분석기의 하류에 위치되며, 상기 이온 빔의 횡단면 외피(cross-sectional beam envelope)에 대응하는 형상 및 크기를 갖는 빔 상보성 개구(beam complementary aperture)를 포함하고,
   상기 빔 상보성 개구는 분해 개구(resolving aperture)의 상류에 위치되는
   이온 주입 시스템.
   
2. 제1 항에 있어서,
   상기 빔 상보성 개구는 상기 빔 형상에 맞는 형상 및 크기에 대해 전자 기계적으로 제어되는
   이온 주입 시스템.
   
3. 제1 항에 있어서,
   상기 빔 상보성 개구는 바나나 형상인
   이온 주입 시스템.
   
4. 제1 항에 있어서,
   상기 이온 빔 형상은 현장에서(in-situ) 동적으로 제어되는 가변 개구(variable aperture) 및 제어 시스템 및 센서를 포함하는 전자 기계적 시스템을 활용하여 정확히 결정될 수 있고, 상기 전자 기계적 시스템은 상기 가변 개구에 의해 차단된 전기 전류를 측정하고 상기 가변 개구의 크기 및 형상을 조정함으로써 상기 빔의 에지를 탐지하도록 형성되는
   이온 주입 시스템.
   
5. 제1 항에 있어서,
   상기 이온 빔 횡단면 외피는, 수직 및 수평 모두로 상기 빔을 통해 일소되는(swept through) 구획된(segmented) 탐지기들, 플레이트 내에 패턴화되고 이온 빔의 영상을 2차원으로 제공하도록 형성되는 스피닝 나선형 홀(spinning spiral hole)을 포함하는 시스템을 활용하고, 재료상의 단순한 빔 번(simple beam burns)을 측정하며, 상기 빔의 부근으로 부유 개구를 이동시킴으로써 상기 이온 빔의 에지를 탐지하여서 측정되는
   이온 주입 시스템.
   
6. 이온 주입 시스템으로서:
   빔 경로를 따라 이온 빔을 발생시키도록 형성되는 이온 소오스;
   상기 이온 소오스의 하류에 위치하며 상기 이온 빔의 질량 분석을 실행하도록 형성되는 질량 분석기; 및
   플라즈마 전자 플러드 조립체(plasma electron flood assembly)를 포함하는 상기 질량 분석기의 하류에 위치된 분해 조립체;
   분해 개구 및 하나 이상의 빔 상보성 개구;를 포함하고,
   상기 분해 조립체는 특정된 거리에 상기 하나 이상의 빔 상보성 개구 및 분해 개구를 지지하도록 형성되고;
   상기 분해 개구는 상기 질량 분석기 구성요소의 하류에 위치되며;
   상기 하나 이상의 빔 상보성 개구는 상기 빔 경로를 따라 상기 분해 개구로부터 상류에 존재하며;
   상기 하나 이상의 빔 상보성 개구는 상기 이온 빔의 횡단면 외피에 대응하는 형상 및 크기를 갖는
   이온 주입 시스템.
   
7. 제6 항에 있어서,
   상기 하나 이상의 빔 상보성 개구는 가변적이도록 형성되며, 상기 이온 빔의 횡단면 외피에 대응하도록 형상 및 크기에 대해 전자 기계적으로 제어될 수 있는
   이온 주입 시스템.
   
8. 제6 항에 있어서,
   상기 하나 이상의 빔 상보성 개구는 바나나 형상인
   이온 주입 시스템.
   
9. 제6 항에 있어서,
   상기 이온 빔 형상은 현장에서 동적으로 제어되는 가변 개구 및 제어 시스템 및 센서를 포함하는 전자기계 시스템을 활용하여 정확하게 결정될 수 있으며, 상기 전자기계 시스템은 상기 가변 개구의 크기 및 형상을 조정하고 상기 가변 개구에 의해 차단되는 전기 전류를 측정함으로써 상기 빔의 에지를 탐지하도록 형성되는
   이온 주입 시스템.
   
10. 이온 빔 크기 및 형상과 빔 상보성 개구 크기를 맞춤으로써 오염 및 미립자를 감소시키는 방법으로서:
    (a) 이온 빔 소오스 파라미터를 선택하는 단계;
    (b) 장의 강도(field strength)를 포함하는 질량 분석기 파라미터를 선택하는 단계;
    (c) 분해 개구 위치를 선택하는 단계;
    (d) 이온 빔의 횡단면 외피를 결정하는 단계;
    (e) 상기 이온 빔의 횡단면 외피와 비슷한 빔 상보성 개구를 제조하고 상기 빔 상보성 개구를 설치하는 단계;
    (f) 주요 이온 빔 인자(factors)들을 측정하는 단계;
    측정된 상기 주요 이온 빔 인자들이 허용불가능한 경우 단계(e)로 되돌아 가는 단계; 및
    상기 방법을 종결하는 단계;를 포함하고,
    상기 빔 상보성 개구는 상기 분해 개구의 상류에 위치되는
    오염 및 미립자 감소 방법.
    
11. 제10 항에 있어서,
    상기 빔 상보성 개구는 바나나 형상과 비슷한
    오염 및 미립자 감소 방법.
    
12. 제10 항에 있어서,
    상기 이온 빔 형상은 제어 시스템 및 센서를 포함하는 전자기계 시스템; 및 상기 빔 상보성 개구에 의해 차단된 전기 전류를 측정함으로써 상기 빔의 에지를 탐지하는 현장에서 동적으로 제어되는 가변 개구를 활용하여 정확하게 결정될 수 있는
    오염 및 미립자 감소 방법.
    
13. 제10 항에 있어서,
    상기 이온 빔 횡단면 외피는 수직 및 수평 모두로 상기 빔을 통해 일소되는(swept through) 구획된(segmented) 탐지기들, 플레이트 내에 패턴화되고 이온 빔의 영상을 2차원으로 제공하도록 형성되는 스피닝 나선형 홀(spinning spiral hole)을 활용하고, 재료상의 단순한 빔 번(simple beam burns)을 측정하며, 상기 빔의 부근으로 부유 개구를 이동시킴으로써 상기 이온 빔의 에지를 탐지하여서 측정되는
    오염 및 미립자 감소 방법.
    
14. 제10 항에 있어서,
    상기 빔 상보성 개구는 가변적이도록 형성되며, 상기 이온 빔의 횡단면 외피에 대응하도록 형상 및 크기에 대해 전자 기계적으로 제어될 수 있는
    오염 및 미립자 감소 방법.
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