KR101677578B1

KR101677578B1 - 주사 필드 효과들을 감소시키는 이온 주입

Info

Publication number: KR101677578B1
Application number: KR1020117016408A
Authority: KR
Inventors: 에드워드 이즈너
Original assignee: 액셀리스 테크놀러지스, 인크.
Priority date: 2008-12-18
Filing date: 2009-12-10
Publication date: 2016-11-29
Also published as: US20100155623A1; TWI475591B; TW201030794A; CN102257592A; KR20110112345A; JP2012513089A; WO2010080097A1; JP5576397B2; US8008636B2; CN102257592B

Abstract

이온 주입 시스템들(110) 및 주사 시스템들이 제공되고, 여기서, 포커스 조정 컴포넌트(135)는 이온 빔에 대한 주사기(136)의 제로 필드 효과들을 감소시키기 위해 이온 빔(124)의 포커스 속성을 조정하도록 제공된다. 포커스 속성은 공작물(130)에 걸쳐 주사된 빔 프로파일의 일관성을 개선하거나, 공작물(130)에 걸친 이온 주입의 일관성을 개선하기 위해 조정될 수 있다. 주사된 이온 빔을 공작물에 제공하기 위한 방법들이 개시되고, 상기 방법은, 주사된 이온 빔을 생성하기 위해 이온 빔을 주사하는 단계, 이온 빔에 대한 주사기의 제로 필드 효과들에 관련하여 이온 빔의 포커스 속성을 조정하는 단계, 및 이온 빔을 공작물에 지향하는 단계를 포함한다.

Description

주사 필드 효과들을 감소시키는 이온 주입{ION IMPLANTATION WITH DIMINISHED SCANNING FIELD EFFECTS}

본 발명은 일반적으로 이온 주입 시스템들에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 이온 빔 주사의 제로 필드 효과들(zero field effects)을 완화시킴으로써 공작물에 걸쳐 주사되는 이온 빔에서의 일관성을 촉진하는 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.

반도체 디바이스들 및 다른 제품들의 제조 시에, 반도체 웨이퍼들, 디스플레이 패널들, 및 다른 공작물들(workpieces)을 전자 컴포넌트들에 대한 특정 전자 속성들을 생성하는 불순물들로 도핑하기 위해 이온 주입이 사용된다. 이온 주입기들 또는 이온 주입 시스템들은, n 또는 p-형 도핑된 영역들을 생성하거나 특정 영역들에서의 스트레인(strain)을 수정하거나, 공작물 내에 패시베이션 층들(passivation layers)을 형성하기 위해 이온 빔으로 공작물을 처리한다. 반도체들을 도핑하기 위해 사용될 때, 이온 주입 시스템은 원하는 외인성 재료(extrinsic material)를 생성하기 위해 선택된 이온 종들을 주입시키고, 안티몬, 비소, 또는 인과 같은 소스 재료들로부터 생성된 이온들을 주입하는 것은 반도체 웨이퍼에서 n-형 외인성 부분들을 발생시키고, 보론, 갈륨, 또는 인듐과 같은 소스 재료들로부터 생성된 이온들을 주입하는 것은 반도체 웨이퍼에서 p-형 외인성 재료 부분들을 생성한다. 이온 빔은 일반적으로 소스 재료로부터의 이온들을 주입하기 위해 반도체 웨이퍼의 표면에 걸쳐 주사되고, 주사는 통상적으로 주사 컴포넌트에 의해 수행된다.

빔을 주사하는 단일의 웨이퍼 이온 주입 시스템에서, 균일성 보정은 통상적으로 주사 속도를 변경함으로써 성취된다. 이것은 고대역폭 주사기를 요구한다. 자기적으로-주사된 시스템들에서, 다른 요인들 중에서 와전류 손실들(eddy-current losses)로 인해 이러한 요구는 충족시키기 어려울 수 있다. 자기 및 정전기 시스템들 양자에서, 주사기 영역 내의 빔 중성화(beam neutralization)는, 주사 필드가 제로를 통과함에 따라 현저하게 변할 수 있다. 이러한 빔 중성화 변화는 빔 크기가 변하게 하고 빔 전류가 변하게 할 수 있다. 이러한 변화들은 제로 필드 효과들(zero field effects; ZFE)라 불린다. 빔이 통상적으로 주사기를 통한 상당히 높은 에너지들에 있기 때문에, ZFE는 통상적으로 중간-전류 및 고에너지 시스템들에서 작고 대단한 문제점이 아니다. 자기적으로 주사된 고전류 빔라인들에서, ZFE는 현격할 수 있고, 빔 전류는 비교 가능할 양만큼 크기 면에서 과감하게 변하고 줄어든다. 결과적으로, 이것은 주사기의 동적 범위에 대한 많은 요구를 하고, 세련된 보정 알고리즘을 요구한다. 따라서, 양극성 주사(bipolar scanning)의 간단함의 이점을 취하면서 ZFE의 불리한 면들을 회피하는 간단한 방법에 대한 필요성이 있다.

다음은 본원의 개시의 기본적인 이해를 제공하기 위해 간략한 요약을 제공한다. 이러한 요약은 광범위한 개관이 아니다. 핵심 또는 임계적인 엘리먼트들을 식별하거나 본원의 개시의 범위를 기술하도록 의도되지 않는다. 오히려, 요약의 주요 목적은, 단지 나중에 제공되는 더욱 상세한 설명에 대한 서두로서 하나 이상의 개념들을 간략한 형태로 제공하는 것이다.

상기에서 주목되는 바와 같이, 본 개시는 이온 주입 시스템들에 관한 것이며, 특히 공작물들에 걸쳐 주입 균일성을 촉진하기 위한 이온 빔의 포커싱에서의 개선들에 관한 것이다. 상기 주입 시스템은 필드, 예를 들면, 자기장, 전기장, 또는 양자의 결합을 생성함으로써 이온 빔을 구부리거나 조정하는 주사기 유닛을 포함한다. 주사기의 필드는, 공작물에 걸쳐 이온 빔을 주사하는 시간 변동 각도 편향을 유도하기 위해 이온 빔과 상호 작용한다. 이는 또한, 빔이 주사됨에 따라 빔의 포커스 속성들을 현격하게 변경하는 시간 변동 렌즈로서 작동한다. 그러나, 주사기의 필드는 또한, 빔 이온들에 대한 직접적인 힘보다는 빔의 공간-전하 중성화에서 변화들을 통해 상호 작용함으로써 의도되지 않고, 아마도 바람직하지 않은 방식으로 이온 빔의 속성들에 영향을 줄 수 있다. 일반적으로, 주사기 필드(전자, 자기, 또는 양자)의 크기가 제로로 다가감에 따라, 이러한 효과가 발생하고, 이는 "제로-필드 효과들"로서 불린다.

본 개시는, 이러한 제로-필드 효과들의 부작용들을 회피할 수 있는 구성을 갖는 이온 주입 시스템을 논의한다. 이온 주입 시스템들, 주사 시스템들, 및 공작물에 주사된 이온 빔들을 제공하기 위한 방법들이 개시되고, 여기서, 이온 빔의 하나 이상의 포커싱 속성들은 주사 메커니즘의 제로-필드 효과들을 보상하도록 조정 또는 보정된다. 본 개시는 임의의 형태의 이온 주입 애플리케이션에서의 유틸리티를 찾고, 주사 방향을 따른 입사 빔 변동들을 완화하도록 이롭게 채용될 수 있고, 이로써 주입된 공작물들에서 주입 일관성/균일성을 개선한다.

상기 및 관련 목적들을 성취하기 위해, 다음의 상세한 설명 및 첨부된 도면들은 본원의 개시의 특정 예시적인 양상들 및 구현들을 상세히 설명한다. 이들은 본원의 개시의 하나 이상의 양상들이 채용될 수 있는 다양한 방법들 중 몇몇의 방법을 나타낸다. 다른 양상들, 이점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관하여 고려될 때 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 수 있다.

도 1a는 본 발명에 따른 주사기 및 포커스 조정 컴포넌트를 갖는 주사 시스템을 갖는 예시적인 이온 주입 시스템을 예시하는 간략도.
도 1b는 도 1a의 주입 시스템의 주사기 및 몇몇의 예시적인 주사된 이온 빔들을 예시하는 부분적인 상면도.
도 1c는 도 1a 및 도 1b의 주사기에서 주사 코일 전류 파형들을 예시하는 그래프.
도 1d는 몇몇의 개별적인 시점들에서 도 1a 및 도 1b의 시스템에서 공작물에 충돌하는 주사된 이온 빔을 예시하는 사시도.
도 1e는 공작물에 걸친 이온 빔의 주사를 예시하는 측면도.
도 1f 내지 도 1l은 도 1a 및 도 1b의 이온 주입 시스템에서 공작물에 충돌할 때 주사기의 포커스 속성들로 인한 이온 빔 폭에서의 변동들 및 주사기로 인한 공간-전하 중성화 변화들을 예시하는 부분적인 정면도들.
도 2a는 솔레노이드를 포함하는 본 발명에 따른 포커스 조정 컴포넌트를 예시하는 간략화된 측면도.
도 2b는 이온 빔 경로 주변에 위치된 4 개의 전자석들을 갖는 자기 사중극자를 포함하는 본 발명에 따른 또 다른 포커스 조정 컴포넌트를 예시하는 간략화된 측면도.
도 2c는 도 1a 및 도 1b의 주사기에서 주사 코일 전류 파형들 및 포커스 조정 컴포넌트 전류 파형들을 예시하는 그래프.
도 2d는 몇몇의 개별적인 시점들에서 이온 주입 시스템에서 공작물에 충돌하는 주사된 이온 빔을 예시하는 사시도.
도 2e 내지 도 2k는 예시적인 포커스 조정 컴포넌트의 동작을 통해 몇몇의 개별적인 시점들에서 이온 주입 시스템에서 공작물에 충돌할 때 더욱 일관된 이온 빔 폭을 예시하는 부분적인 정면도들.
도 2l은 도 1a 및 도 1b의 예시적인 포커스 조정 컴포넌트에서 이온 빔 경로의 반대 측면들 상에 위치된 2 개의 예시적인 포커스 조정 전극들을 예시하는 간략화된 사시도.
도 2m은 이온 빔 경로를 둘러싸는 아인젤 렌즈(Einzel lens)를 포함하는 본 발명에 따른 포커스 조정 컴포넌트를 예시하는 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 방법을 예시하는 흐름도.

본 발명의 하나 이상의 양상들은 도면들을 참조하여 기재되고, 여기서 동일한 참조 번호들은 일반적으로 전체에 걸쳐 동일한 엘리먼트들을 지칭하도록 활용되고, 다양한 구조들은 반드시 일정한 비율은 아니다. 다음의 상세한 설명에서, 설명을 위해, 다수의 특정 세부 사항들은 본원의 개시의 하나 이상의 양상들의 철저한 이해를 제공하기 위해 설명된다. 그러나, 본원의 개시의 하나 이상의 양상들이 이러한 특정 세부 사항들보다 더 적은 정도로 실시될 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 수 있다. 다른 경우들에서, 공지된 구조들 및 디바이스들은 본원의 개시의 하나 이상의 양상들을 용이하게 기재하기 위해 블록도 형태로 예시된다.

상술된 바와 같이, 본 개시는 반도체 웨이퍼들과 같은 공작물들에 불순물을 주입하기 위한 이온 주입 시스템들에 관한 것이다. 이러한 시스템들은 일반적으로, 불순물 종들의 이온들을 포함하는 이온 빔을 생성하고, 이온 빔의 속성들을 규정 및 정제하는 다양한 필터링 및 처리 메커니즘들을 통해 이온 빔을 지향하고, 공작물이 위치된 종단국(end station)에 이온 빔을 지향함으로써 기능을 한다. 이온 빔은, 공작물의 원하는 부분들을 이온 빔에 노출시키고 따라서 공작물의 원하는 부분들에 불순물을 주입하기 위해 공작물의 표면에 걸쳐 주사된다.

도 1a는 주사기(136) 및 포커스 조정 또는 조정 장치(135)를 갖는 예시적인 저에너지 이온 주입 시스템 또는 이온 주입기(110)를 예시한다. 도 1a에 예시된 바와 같이, 이온 주입 시스템(110)은 단자(112), 빔라인 조립체(114), 및 종단국(116)을 포함한다. 단자(112) 내의 이온 소스(120)는 추출된 이온 빔(124)을 생성하기 위해 전력 공급 장치(122)에 의해 전력이 공급되고, 이온 소스(120)는 소스 챔버로부터 이온들을 추출하고, 이로써 추출된 이온 빔(124)을 생성하기 위한 하나 이상의 추출 전극들(도시되지 않음)을 포함한다. 도 1a의 이온 주입 시스템(114)이 특정 위치들을 갖고 빔라인을 따라 특정 순서들로 배치된 많은 컴포넌트들을 도시하지만, 당업자가 본 발명에 따를 수 있는 다양한 위치들 및 순서로 그러한 컴포넌트들을 포함하는 많은 시스템들을 고안할 수 있다는 것이 이해될 것이다.

빔라인 조립체(114)는 소스(120) 근처의 입구 및 출구 구멍(134)을 갖는 출구를 갖는 빔가이드(132)를 포함한다. 빔라인 조립체는, 추출된 이온 빔(124)을 수신하고 전하-대-질량 비율에 기초하여 이온 빔의 이온들을 선택적으로 필터링하는 양극자 자기장을 생성하는 질량 분석기(126)를 포함하여, 결과적인 이온 빔이 원하는 전하-대-질량 비율(또는 원하는 비율 범위 내의)을 갖는 이온들만을 포함한다. 결과적인 질량 분석된 이온 빔(124)은 구경 조리개(resolving aperture)(134)를 통해 종단국(116) 내의 공작물(130)로 전달된다. 다양한 빔 형성 및 성형 구조들(도시되지 않음)은 이온 빔(124)을 유지하도록 생성될 수 있고, 빔(124)이 빔 경로를 따라 종단국(116)에서 지지되는 하나 이상의 공작물들(130)로 전달되는 연장된 내부 공동 또는 통로의 경계를 규정한다.

빔라인 조립체(114)는 주사기(136) 및 포커스 조정 장치(135)뿐만 아니라 병렬화기(parallelizer)(138)를 갖는 주사 시스템을 더 포함한다. 주사기(136)는 이온 빔(124)을 수신하고, 일부 실시예들에서, 주사기에 제공된 이온 빔은 상대적으로 좁은 프로파일(예를 들면, 예시된 시스템(110)에서 "펜슬(pencil)" 빔)로 포커싱된다. 상술된 바와 같이, 주사기(136)는 이온 빔(124)에 근접한 전기 또는 자기장(또는 양자)을 생성함으로써 이온 빔(124)을 수정한다. 주사기(136)는, 적어도 공작물(130)과 같은 넓이의 유효 X 방향 폭을 갖는 연장된 "리본" 프로파일(예를 들면, 주사된 빔(124))로 빔(136)을 확산시키기 위해 X 방향으로 앞뒤로 빔(124)을 주사한다. 그후, 경사진 주입들이 또한 고려되지만, 리본 빔(124)은, Z 방향(예를 들면, 공작물 표면에 실질적으로 수직)에 실질적으로 평행하게 리본 빔을 공작물(130)로 지향하는 병렬화기(138)를 통해 전달된다. 도 1의 기재에서 설명된 바와 같이, 주사기(136)에 의해 생성되고 이온 빔(124)을 주사하는데 사용되는 필드는 제로-필드 효과와 같은 임의의 원하지 않는 효과들을 생성할 수 있고, 제로-필드 효과는 공작물(130)에 걸쳐 투여량(dosing)(주입된 이온 밀도)에서의 불일치, 또는 공작물(130)에 걸쳐 빔 크기 및 순간 빔 전류 밀도에서의 불일치를 야기할 수 있다. 주사 시스템의 포커스 조정 컴포넌트(135)는 이온 빔(124)에 대한 주사기(136)의 제로-필드 효과들에 관련하여 이온 빔(124)의 포커스 속성을 조정하고, 포커스 조정된 이온 빔(124)을 생성하도록 구성될 수 있다. 포커스 속성은 이온 빔에 내재된 임의의 포커스 속성들, 예를 들면, 빔 크기, 빔 전류, 및/또는 이온 투여량일 수 있다. 따라서, 포커스 조정 컴포넌트(135)는, 빔이 공작물(130)에 걸쳐 주사됨에 따라 측정되는 포커스 속성에 일관성을 제공할 수 있다.

주입기(110)는 상이한 형태의 종단국들(116)을 채용할 수 있다. 예를 들면, "일괄(bathc)" 형태 종단국들은 동시에 다수의 공작물들(130)을 지지할 수 있고, 공작물(130)은 모든 공작물들(130)이 완전히 주입될 때까지 이온 빔의 경로를 통해 이동된다. 반면에, "직렬(serial)" 형태의 종단국은 주입을 위해 빔 경로를 따라 단일의 공작물(130)을 지지하고, 다수의 공작물들(130)은 직렬의 방식으로 하나씩 주입되고, 각각의 공작물(130)은 다음의 공작물(130)의 주입이 시작되기 전에 완전히 주입된다. 예시된 종단국(116)은 주입을 위한 빔 경로를 따라 단일의 공작물(130)(예를 들면, 빔(124)으로부터의 이온들로 주입될 반도체 웨이퍼, 디스플레이 패널, 또는 다른 공작물)을 지지하는 "직렬" 형태의 종단국이다.

또 다른 경우에, 빔 프로파일링 컴포넌트(152)는 공작물 위치 근처에 위치되고, 이온 빔 프로파일의 프로파일 속성을 측정하도록 구성된다. 이온 빔(124)은 빔 프로파일링 컴포넌트(152)를 통해 전달되고, 빔 프로파일링 컴포넌트(152)는 프로파일러 경로(158)를 연속해서 횡단할 수 있는 하나 이상의 프로파일러들(156)을 포함하고, 이로써 주사된 이온 빔의 프로파일의 하나 이상의 속성들을 측정한다. 예시된 빔 프로파일링 컴포넌트(152)에서, 프로파일러(156)는 주사된 빔의 전류 밀도를 측정하기 위해, 패러데이 컵(Faraday cup)과 같은 전류 밀도 센서를 포함한다. 전류 밀도 센서는 주사된 빔에 대해 실질적으로 수직 방식으로 이동하고, 따라서 통상적으로 리본 빔의 폭을 횡단한다. 빔 프로파일링 컴포넌트(152)는 제어 시스템(154)으로부터 명령 신호들을 수신하고 측정값들을 제어 시스템(154)에 제공하기 위해 제어 시스템(154)에 동작 가능하게 연결된다. 빔 프로파일링 컴포넌트(152)가 "ION BEAM SCANNING CONTROL METHODS AND SYSTEMS FOR ION IMPLANTATION UNIFORMITY" 명칭의 2007년 4월 9일자에 제출된 미국 특허 출원 제 11/784,709 호에 기재된 바와 같이 구현될 수 있다는 것이 이해될 것이고, 상기 출원 전체는 본원에 완전히 재기록된 것처럼 본원에 참조로서 포함된다. 제어 시스템(154)은 공작물(130)에서 더욱 일관된 플럭스 프로파일을 제공하기 위해 주사기(136)의 주사 파형을 조정한다. 빔 속성들이 공작물에 걸쳐 상당히 변동하면, 제어 시스템(154)이 프로파일을 더욱 일관되게 만들 수 있는 주사 파형을 생성하는 것이 불가능할 수 있다. 이것은, 예를 들면, 주사기(136)가 제어 신호에 따르는 동적 범위를 갖지 않는 경우에 발생할 수 있다.

포커스 조정 컴포넌트(135)는 이온 빔(124)에 대한 주사기(136)의 제로-필드 효과들에 관련하여 이온 빔(124)의 하나 이상의 포커스 속성들을 조정한다. 많은 구현들에서, 공작물에 걸친 모든 지점들에 대해 공작물에서 빔 크기를 일정하게 유지하는 것이 바람직하고, 포커스 조정 컴포넌트(135)는 이러한 목적을 위해 사용될 수 있다(예를 들면, 미국, 특허 제 6,903,350 호 참조). 또한, 빔 크기는 공작물에 걸쳐 플럭스 밀도의 일관성을 개선하도록 수정될 수 있다. 따라서, 제어 시스템(154)은 주사기가 따를 수 있는 (즉, 주사기의 동적 범위 내의) 제어 신호를 생성할 수 있다. 도 2a 내지 도 2l의 예에서, 포커스 조정 컴포넌트(135)는, 이온 빔(124)의 포커스 속성을 조정하도록 동작하는 질량 분석된 이온 빔(124)에 근접한 시간 변동 자기장들을 생성한다.

이온 빔(124)에 대한 원하는 포커스 조정들을 유도하기 위해, 포커스 조정 컴포넌트(135)는 이온 빔(124)에 근접하는 또 다른 필드, 예를 들면, 전기장을 생성함으로써 이온 빔(124)의 포커스 속성을 조정할 수 있다. 포커스 조정 컴포넌트(135)에 의해 생성된 필드의 세기는 이온 빔(124)에 대한 주사기(136)의 제로-필드 효과들에 관련하여 조정될 수 있고, 많은 기술들은 이러한 관계에 대해 유용할 수 있다. 하나의 세트의 실시예들에서, 포커스 조정 컴포넌트(135)에 의해 유도된 포커스 조정은 주사기(136)의 필드의 세기에 관련된다. 예를 들면, 주사 필드가 미리 결정된 임계치 이하이고 대략 제로에 접근할 때, 조정 필드는 주사 필드에 대해 하여 역관계를 포함할 수 있고, 따라서 결과적으로 조정 컴포넌트에 의해 증가될 수 있다. 또 다른 세트의 실시예들에서, 포커스 조정 컴포넌트(135)에 의해 유도된 포커스 조정은 주사기(136)에 의해 유도된 이온 빔(124)의 각도 편향, 및/또는 이온 빔(124)과 공작물(130)의 입사 각도에 관련된다. 또 다른 세트의 실시예들에서, 포커스 조정 컴포넌트(135)에 의해 유도된 포커스 조정은, 공작물(130)이 노출된 이온 빔(124)의 프로파일에 관련된다. 이러한 실시예들에서, 이온 빔(124)의 프로파일은 이온 빔(124)의 프로파일을 측정하도록 구성된 이온 빔 프로파일링 컴포넌트를 이온 빔(124)의 경로에 위치시킴으로써 측정될 수 있다.

도 1b 내지 도 1e을 참조하여, 빔 경로의 상하에 한 쌍의 자극편들(pole pieces) 및 한 쌍의 코일들(36a, 36b), 및 도 1c의 파형도(60)에 예시된 바와 같이 교류 전류들을 코일들(36a, 36b)에 제공하는 전원(50)을 가질 수 있는 자기 주사기(36)가 도 1b에 예시된다. 코일들(36a 및 36b)에 인가된 시간 변동 전류는 자극들 사이의 빔 경로에 걸쳐 시간 변동 자기장을 생성하고, 빔(24)은 자극들에 의해 주사 방향(도 1a, 도 1b 및 도 1d 내지 도 1l에서 X 방향)을 따라 휘거나 편향(예를 들면, 주사)된다. 주사기 자기장이 상부 자극에서 하부 자극으로의 방향에 있을 때(가령, 도 1c에서 시간들 "a" 내지 "c"에서), 빔(24)의 양으로 대전된 이온들에는 X 축에 대한 음성 횡력(negative lateral force)이 가해진다. 자기장이 제로일 때(가령, 도 1c의 시간 "g"에서), 빔(24)은 수정되지 않은 주사기(35)를 통해 전달된다. 필드가 하부 자극에서 상부 자극으로의 방향에 있을 때(도 1c에서 시간들 "i" 내지 "m"에서), 빔(24)의 양으로 대전된 이온들에는 X 축에 대해 양성 횡력(positive lateral force)이 가해진다. 상술된 바와 같이, 주사기(36)는 자기일 필요는 없다. 높은 에너지, 저전류 빔들에 대해, 정전기 주사기들이 더욱 이로울 수 있다.

도 1b는, 병렬화기(38)에 진입하기 전 주사 동안에 몇몇의 예시적인 개별적인 시점들에서 주사된 빔(24)이 주사기(36)를 통과함에 따라 유도된 각도 편향을 갖는 주사된 빔(24)을 예시한다. 도 1d는 도 1c에 표시된 대응한 시간들에서 공작물(30)에 충돌하는 빔(24)을 예시한다. 도 1d에서 주사되고 병렬화된 이온 빔(24a)은 도 1c에서 시간 "a"에서 인가된 코일 전류들에 대응하고, 마찬가지로, X 축 상의 공작물(30)에 걸친 단일의 실질적으로 수평인 주사에 대한 도 1c의 대응하는 시간들 "c", "e", "g", "i", "k", 및 "m"에서 주사 전류들에 대한 빔(24c 내지 24m)이 도 1d에 예시된다.

도 1e는 공작물(30)에 걸친 빔(24)의 간략화된 주사 경로를 예시하고, 여기서, 기계적 작동(도시되지 않음)은 주사기(36)에 의해 X 축 주사 동안에 Y 축을 따라 공작물(30)을 병진시키고(translate), 이로써 빔(24)이 공작물(30)의 전체 노출된 표면 상에 부여된다.

주사기(36)에서의 주사 전에, 이온 빔(24)은 통상적으로 비제로 X 및 Y 치수의 폭 및 높이 프로파일을 각각 갖는다. 빔의 X 및 Y 치수들 중 하나 또는 양자는 수송 동안에 변동할 수 있다. 예를 들면, 빔(24)이 빔 경로를 따라 공작물(30)로 수송됨에 따라, 빔(24)은 빔 프로파일을 변경할 수 있는 다양한 전기장 및/또는 자기장 및 디바이스들과 조우한다. 또한, 양으로 대전된 빔 이온들의 상호 반발력을 포함하는 공간-전하 효과들은 빔을 발산시키고(예를 들면, 증가된 X 및 Y 치수), 대책이 없는 경향이 있다.

주사기(36)의 기하학 구조 및 동작 필드들은 이온 빔(24)에 관련하여 특정 포커스 속성들을 제공한다. 일반적으로, 주사기는 빔이 편향되는 각도에 의존하는 가변 포커스 길이를 갖는다. 더 큰 각도는 더 짧은 포커스 길이를 유도한다. 따라서, 공작물의 에지 근처의 빔들(예를 들면, 도 1d에서 24a 및 24m)은 작거나 제로 각도의 주사 편향을 갖는 주사 필드의 중심 근처의 빔들(예를 들면, 도 1d에서 24e, 24g 및 24i)보다 더 작고 더욱 포커싱되는 경향이 있다. 또한, 빔 크기 및 빔 전류 양자는, 주사기 필드가 제로 근처에 있을 때 변할 수 있고, 제로-필드 효과(ZFE)로서 지칭되는 조건을 생성한다. 이러한 효과는, 주사기를 통과하거나, 주사기 내의 빔에 남아있거나 그렇지 않다면 주사기의 전기장 또는 자기장에 의해 이온 빔으로부터 배제되는 전자들에 의해 (전체 또는 부분적으로) 야기된다. 이러한 효과는 빔 전류를 증가시키고, 빔 크기를 감소시킬 수 있다. 또한, 전자들이 제로 근처의 주사기 필드들에서 빔으로부터 방출되는 것이 가능하여, 이전 또는 다음일 수 있는 매우 낮은 세기 필드들과 비교하여 제로-필드 기간 동안에 전류 및 빔 크기에서, 반드시 크지는 않지만, 갑작스러운 변화를 야기한다. 전기 주사기들과 같은 주사 시스템들에서 유사한 효과들이 또한 발생할 수 있지만, 상기 효과는 자기 주사 시스템에서 자주 분명하다.

도 1f 내지 도 1l는 주사된 인스턴스들(24a, 24c, 24e, 24g, 24i, 24k, 및 24m)에 각각 대응하는 입사 빔(24)을 각각 예시한다. 빔(24)이 X 방향으로 공작물(30)에 걸쳐 주사됨에 따라, 주사기(36)의 X 방향 포커싱이 변동하고, 빔이 중심으로 이동함에 따라 빔(24)의 증가된 측면 포커싱을 유도하고, 빔 크기(24e)에서 진보적인 증가를 발생시킨다. 주사기(36)에 의해 유도된 편향의 각도가 제로에 접근함에 따라, 주사기(36)에 의해 생성된 필드의 세기는 또한 제로에 접근하고, 제로-필드 효과는 이온 빔(24g)의 프로파일에서 전류의 증가 및 측면 감소로서 명시된다. 주사기(36)가 제로를 통과하고 지나감에 따라, 제로-필드 효과가 완화되고, 빔 크기는 비교 가능하게 넓고, 더 낮은 전류 이온 빔(24i)으로 복귀되고, 이온 빔(24)이 주사기(36)의 반대 최대치에 도달함에 따라 이온 빔(24i)은 더 작은 크기(24k, 24m)로 진보적으로 포커싱된다. 도 1f 내지 도 1l의 시퀀스는, 상술된 바와 같이 제로에 매우 가까운 필드 값들에서 빔 크기에서의 매우 빠른 증가 및 전류의 감소를 예시하지 않는다.

집적 회로 디바이스들 및 다른 제품들의 제조 시에, 공작물(30)에 걸쳐 도펀트 종들을 균일하게 주입하거나, 규정된 분포에 따라 비균일하게 주입하고, 공작물(30)에 걸쳐 빔 속성들(예를 들면, 크기, 형상, 각도들)이 균일하도록 하는 것이 바람직하다. 제로-필드 효과에 의해 야기된 속성 변동들은 주사축(예를 들면, X 방향)을 따라 바람직하지 않은 일관되지 않은 주입을 유도할 수 있다. 그러한 불일치(inconsistency)는, 하나의 실시예에서, 주사 파형을 조정함으로써 해소될 수 있다. 부정확한 플럭스가 존재하는 경우에, 주사기는 공작물에 걸친 빔의 횡단 레이트를 조정하도록 프로그래밍되어, 너무 많은 플럭스를 수신하는 공작물의 부분들에 걸쳐 이온 빔이 더욱 빠르게 이동하고, 너무 적은 플럭스를 수신하는 공작물의 부분들에 걸쳐 이온 빔이 더욱 느리게 이동한다. 그러나, 상술된 바와 같이, 제로-필드 효과의 효과들은 제로 근처의 주사기 필드의 세기와 같이 갑작스러울 수 있고, 주사 시스템은 제로-필드 효과를 완화시키는데 필요한 횡단 레이트 조정들을 수행할 수 없을 수 있다.

제로-필드 효과를 보상하기 위한 대안적인 기술은, 가령(예를 들면), 이온 빔에 대한 주사기의 제로-필드 효과들에 관련하여 이온 빔에 근접한 전기장을 생성함으로써 이온 빔의 포커스 속성들을 조정하는 것을 수반한다. 이러한 기술에 따른 이온 주입 시스템은 이온 빔을 생성하도록 구성된 이온 소스; 전하-대-질량 비율에 기초하여 이온 빔의 이온들을 선택적으로 필터링하도록 구성된 질량 분석기; 이온 빔을 주사하고 이온 빔을 공작물로 지향하도록 구성된 주사기; 및 이온 빔에 대한 주사기의 제로-필드 효과들에 관련하여 이온 빔의 포커스 속성을 조정하도록 구성된 포커스 조정 컴포넌트를 포함할 수 있다. 이러한 기술은, 공작물에 걸쳐 주입된 이온 밀도의 일관성을 촉진하기 위해 주사기에 의해 유도된 제로-필드 효과들을 보상하는데 사용될 수 있다. 또한, 이러한 기술은, 이온 빔이 공작물에 걸쳐 주사됨에 따라 이온 빔 프로파일의 일관성을 촉진하기 위해 주사기에 의해 유도된 제로-필드 효과들을 보상하는데 사용될 수 있다.

도 2a 및 도 2b를 참조하여, 포커스 조정 컴포넌트(135)는, 포커스 조정된 이온 빔(124)의 포커스 속성을 조정하기 위해 질량 분석된 이온 빔(126)에 근접한 하나 이상의 시간 변동 자기장들을 생성하여, 이로써 주사기의 ZFE 또는 각도-의존 포커스 길이와 같이, 주사기(136)로 인한 하나 이상의 시간 변동 포커스 속성들을 보상한다. 도 2a는, 시간 변동 자기장을 생성하도록 동작하는 빔 경로를 둘러싸는 권선(windings)을 갖는 솔레노이드(172)를 포함하는 그러한 포커스 조정 컴포넌트(135)의 하나의 구현을 예시하고, 전원(171)은 시간 변동 전류를 솔레노이드에 제공하도록 솔레노이드와 연결된다. 전원(171)은 시간 변동 전류를 솔레노이드(172)에 제공하고, 전원(171)은, 펄스들이 도 2c에 예시된 바와 같이 주사기에서 대략 제로 전류에 대응하도록 주사기의 주파수의 2 배이고 단계적인 펄스들을 갖는 펄스 파형을 적용할 수 있다. 다른 파형들은 주사기 또는 다른 빔 컴포넌트들로부터의 다른 효과들을 무효화하기 위해 예시된 펄스 트레인 상에 겹쳐질 수 있다. 예를 들면, 주사 주파수가 두 배인 삼각 파형은 주사기의 각도-의존 포커싱의 효과를 무효화하는데 사용될 수 있다. 도시된 파형에 부가된 이것은 삼각파와 펄스들을 갖는 조합된 파형을 형성할 것이다.

또 다른 예시적인 구현들이 도 2b에 예시되고, 여기서, 포커스 조정 컴포넌트(135)는 빔 경로 주변에 위치된 4 개의 전자석들(182a-182d)을 갖는 사중극자 자석(182), 및 시간 변동 전류들을 전자석들(182a-182d)에 제공하는 전원(181)을 포함한다. 상기 솔레노이드와 같이, 도 2a 및 도 2b에서 전원들(171 및 181)에 의해 제공되는 전자석 전류들은, ZFE의 효과들을 무효화하기 위해 주사 주파수의 2 배이고 단계적인 일련의 펄스들과 같이, 주사 방향 축을 따라 주사된 이온 빔(124)의 위치에 관련된 세기를 갖는 하나 이상의 시간 변동 자기장들을 생성하도록 조정된다.

전자석들(182a 내지 182d)을 통한 전류들의 극성이, 자북극들(magnetic north poles)이 전자석들(182a 및 182c)로부터의 빔(124)과 대면하고 자남극들(magnetic south poles)이 전자석들(182b 및 182d)로부터의 빔(124)과 대면하도록 할 때, 사중극자(182)는 Y 방향에서 빔(124)의 발산을 발생시키고, X 방향에서 수렴을 발생시킬 것이다. 전원(181)으로부터의 전류들이 전자석들(182b 및 182d)에서 자북극들을 생성하고 전자석들(182a 및 182c)에서 자남극들을 생성할 때, 빔(124)은 Y 방향에서 수렴하고, X 방향에서 발산한다. 반대 극성들(더블릿(doublet))을 갖는 한 쌍의 사중극자들, 또는 교번하는 극성들(트리플릿(triplet))을 갖는 3 개의 사중극자들을 사용하여, X 및 Y 방향들 양자에서 수렴 또는 발산이 가능하다. 예시된 예에서, 전원(181)은 일반적으로 주사 주파수가 2 배인 시간 변동 코일 전류들을 수립하기 위해 도 2c에 예시된 바와 같이(도 2c에서 V1 교번 파형) 시간 변동 전압을 전자석들(182a 내지 182d)의 코일들에 제공하고, 이로써 시간 변동 자기장들의 세기가 주사 방향 축을 따라 주사된 이온 빔(124)의 위치에 관련된다. 사중극자들은 또한 전기 사중극자들일 수 있고, 동작은 아날로그이고, 사중극자들은 극자들을 전극들로 대체하고 전류들을 전압들로 대체할 수 있다.

또한, 포커스 조정은 이온 주입 시스템의 많은 속성들에 관련하여 이롭게 변동될 수 있다. 예시된 예에서, 포커스 조정은 주사 전류 V1에 관련되어, 주사기의 포커스 조정의 세기 및 필드의 세기 사이의 관계가 존재한다. 이러한 관계는 2 배의 주파수에서 선형, 펄스(도 2c에 예시된 바와 같음), 대수(logarithmic), 스테핑 등일 수 있다. 또 다른 예에서, 포커스 조정의 세기는 주사기에 의해 유도된 이온 빔의 편향 각도, 및/또는 공작물과 이온 빔의 입사각에 관련될 수 있다.

도 2a 및 도 2b에서 전원들(171 및 181)에 의해 제공된 전자석 전류들은, 예를 들면, 주사 주파수가 2 배인 일련의 펄스들과 같이, 주사기의 필드에 관련된 세기를 갖는 하나 이상의 시간 변동 자기장들을 생성하도록 조정될 수 있어, 도 2c에 도시된 바와 같이, 각각의 펄스가 주사 필드의 제로-교차점(zero-crossing)에 대응한다.

그후, 결과적인 포커스 조정된 빔(124)은 빔 경로를 따라 포커스 조정 컴포넌트(135)의 후속인 주사기(136)에 제공된다. 그후, 주사기(136)는 빔 경로에 실질적으로 수직인 주사 방향 축(예를 들면, 예시된 시스템(110)에서 X 방향)을 따라 포커스 조정된 이온 빔을 주사하고, 주사기(136)는 도 2c에 예시된 바와 같이 주사 주파수에서 빔(124)을 주사한다. 예시된 구현에서, 주사기(136)는 빔 경로 상하에 한 쌍의 자극편들(136a) 및 코일들(136b)뿐만 아니라 도 2c의 파형도(160)에 예시된 바와 같이, 교류를 코일들(136b)에 제공하는 전원(152)을 포함한다.

코일들(136b)을 통한 시간 변동 전류는 자극들(136a) 사이의 빔 경로에 걸쳐 시간 변동 자기장을 생성하고, 자기장에 의해 빔(124)은 리본형 주사된 이온 빔(124)을 병렬화기(138)(도 1a)에 제공하도록 주사 방향에 걸쳐 휘거나 편향(예를 들면, 주사)된다. 주사 필드가 상부 자극에서 하부 자극으로의 방향에 있을 때(가령, 도 2d에서 시간들 "a" 및 "c"에서), 빔(124)의 양으로 대전된 이온들에는 음성 X 방향으로 횡력이 가해지고, 주사 필드가 반대 방향일 때, 그 역도 참이다. 주사기는 또한 자기장들보다는 전기장들을 사용할 수 있고, 본 개시의 동작은 본질적으로 동일하게 된다.

도 2c에 예시된 바와 같이, 예시적인 포커스 조정 파형 V1은 포커스 조정 전자석들(182a 내지 182d)에 제공되는 시간 변동 전류이고, 조정 전류 V1의 크기 또는 진폭은 포커싱의 양(예를 들면, 빔(124)이 포커스 조정 컴포넌트(135)를 빠져나옴에 따른 수렴의 양)을 결정한다. 조정 장치(135)는 전류 V1, 조정 전자들(182a 내지 182d)의 길이 및 기하학 구조에 의해 결정되는 조정되거나 보정된 포커스 거리를 효과적으로 제공한다. 주사기 필드가 높을 때, 제로-필드 효과에 대한 보정도 요구되지 않아서, 포커스 조정 전류는 제로이다. 주사기 필드가 제로에 접근하고, 그후 제로를 통과함에 따라, 포커스 조정 전류는 빠르게 최대치로 증가되고, 그후 다시 제로로 감소된다.

따라서, 도 2를 다시 참조하여, 포커스 조정된 빔(124)은 주사기(136) 및 병렬화기(138)에서 각각 주사되고 병렬화되고, 공작물(130)이 양성 Y 방향으로 병진됨에 따라 공작물(130)에 주입되도록 종단국(116)에 제공된다. 도 2d는, 전력 공급 장치(136)의 예시적인 삼각 주사 전류 파형 V2의 반주기 동안에 몇몇의 개별적인 시간들 "a", "c", "e", "g", "i", "k", 및 "m"에서 공작물(130)에 충돌하는 주사 및 병렬화된 이온 빔(124)을 예시하고, 대응하는 시간들은 도 2c의 파형도(160)에 표시된다. 제로 필드 이상(zero-field anomaly)의 효과들을 보상하기 위해 빔 크기에 대한 수정들이 이루어진다. 도 1f 내지 도 1l과 도 2e 내지 도 2k를 비교하여, 제로 자기장 근처에서 전류 피킹(current peaking)의 효과를 확산시키기 위해 빔이 더 넓게 되는 것을 볼 수 있다.

도 2e 내지 도 2k는 이온 빔이 공작물을 횡단함에 따른 빔 크기들을 예시하고, 도 2e, 2f, 2g, 2h, 2i, 2j, 및 2k는 도 2d의 주사된 인스턴스들(124a, 124c, 124e, 124g, 124i, 124k, 및 124m)에 각각 대응한다. 특히, 도 1f 내지 도 1l과 비교하여, 이온 빔이 X 방향으로 공작물(30)에 걸쳐 주사됨에 따라, 빔 폭 W이 더욱 일관된다는 것이 인지될 것이다. 주사기(36)의 필드가 제로에 접근함에 따른 이온 빔 크기의 갑작스러운 감소로서 도 1f 내지 도 1l에서 명백한 제로-필드 효과들은, 이온 빔(24)의 필드가 이온 빔(24)에 대한 주사기(36)의 제로-필드 효과들을 완화시키기 때문에 감소된다.

도 2l 내지 도 2m은 예시적인 이온 주입 시스템(110) 내의 포커스 조정 컴포넌트의 다른 가능한 구현들을 예시한다. 도 2l에서, 한 쌍의 도전성 포커스 조정 전극들 또는 플레이트들(135a 및 135b)은 빔 경로의 어느 한 측면 상에 위치되고, 빔 경로와 실질적으로 평행하게 연장된다. 포커스 조정 컴포넌트(135)는 또한 전극들(135a 및 135b)과 연결된 전원(151)을 포함하고, 전원(151)은 시간 변동(예를 들면, 공통 모드) 전위를 포커스 조정 전극들에 제공하고, 이로써 플레이트들(135a 및 135b) 및 그의 접지된 울타리(enclosure) 또는 하우징 사이에 전기장들을 생성한다. 전원 V1(151)은 이후에 예시 및 설명되는 전압 파형들을 제공하기 위해 제어 시스템(154)에 의해 프로그래밍되거나 제어될 수 있다. 포커스 조정 전극들(135a 및 135b)의 입구 및 출구 종단들에서, 전기장 라인들은 접지된 포커스 조정 컴포넌트 하우징 및 전극들(135a 및 135b) 사이에 확장되고, 빔이 전극들(135a 및 135b) 사이의 빔 경로의 부분에 진입함에 따라 상기 전기장들이 빔(124)을 처음에 발산시키도록 동작하고, 그후 빔이 전극들(135a 및 135b)을 떠남에 따라 빔(124)을 수렴하도록 동작한다.

도 2m에서, 포커스 조정 컴포넌트(135)는, 이온 빔 경로 주위에서 확장되는 도전성 아인젤 렌즈(예를 들면, 단일의 렌즈 전극)(135d), 및 시간 변동 전위를 아인젤 렌즈(135d)에 제공하는 전원 V1(151)을 포함한다. 상기 도 2l의 듀얼 조정 전극 예에서와 같이, 아인젤 렌즈(135d)는 도 2c에 예시된 바와 같이 시간 변동 전압 V1에 의해 에너지가 공급되고, 포커스 조정된 이온 빔(124)의 포커스 속성을 조정하기 위해 그의 입구 및 출구에서 시간 변동 자기장들을 생성한다.

본 개시의 또 다른 양상은 주사된 이온 빔을 공작물에 제공하기 위한 방법들을 수반하고, 이는 본원에 예시 및 기재된 시스템들뿐만 아니라 다른 시스템들에서 실시될 수 있다. 본 개시에 따른 예시적인 방법이 도 3에 예시된다. 이러한 도면에서, 방법(300)은 (302)에서 시작하고, 이온 빔을 제공하는 단계(304)를 수반한다. 이온 빔이 제공된 후에(304), 방법(300)은 주사된 이온 빔을 생성하기 위해 제공된 이온 빔을 주사하는 단계(306)를 수반한다. 방법(300)은 또한 이온 빔의 주사의 제로-필드 효과들에 관련하여 이온 빔의 포커스 속성을 조정하는 단계(308)를 수반한다. 방법(300)은 이온 빔을 공작물에 지향하는 단계(310)를 또한 수반하고, 방법(300)은 이러한 효과들의 완료 시에 (312)에서 종료된다. 이러한 효과들을 성취하기 위해, 공작물에 제공된 이온 빔은 공작물에 걸쳐 주사되고, 주사기의 필드에 의해 유도된 제로-필드 효과들을 고려하도록 포커스-조정된다.

이러한 방법의 엘리먼트들이 여전히 본 개시에 따르는 대안적으로 정렬된 방법들을 생성하도록 다양한 순서로 수행될 수 있다는 것이 인지될 것이다. 예를 들면, 일부 실시예들에서, 이온 빔의 주사(306)는 이온 빔의 속성을 조정하기 전에(308) 발생할 수 있고, 반면에, 다른 실시예들에서, 이온 빔의 주사(306)는 이온 빔의 포커스 속성을 조정한 후(308)에 발생할 수 있다(예를 들면, 상기 시스템은 주사기의 제로-필드 효과들을 변경하기 위해 요구된 포커스 조정의 양을 검출하도록 조정될 수 있어, 포커스 조정 컴포넌트가 빔라인 조립체에서 주사기의 하위에 위치된다). 또 다른 예시적인 변동으로서, 이러한 방법의 엘리먼트들은 개별적인 유닛들로서 구현될 필요가 없고, 예를 들면, 주사기는 이온 빔을 주사하고 이를 공작물에 지향하도록 통합될 수 있고, 이러한 목적을 동시에 성취할 수 있다. 이러한 방법이 본원에 기재된 다양한 이점들을 갖는 본 발명의 실시예들을 생성하기 위해 본원에 기재된 원리들에 따라 변동될 수 있고, 그러한 방법들이 본 개시에 따를 수 있다는 것이 또한 인지될 것이다.

본 개시가 하나 이상의 구현들에 관련하여 예시 및 기재되었지만, 본 명세서 및 첨부된 도면들을 읽고 이해한 것에 기초하여 당업자에게 동등한 변경들 및 수정들이 발생할 것이다. 본 개시는 모든 그러한 수정들 및 변경들을 포함하고, 다음의 특허청구범위에 의해서만 제한된다. 특히, 상술된 컴포넌트들(조립체들, 엘리먼트들, 디바이스들, 회로들, 등)에 의해 수행되는 다양한 기능들과 관련하여, 그러한 컴포넌트들을 기재하는데 사용된 용어들("수단"에 대한 참조를 포함함)은, 표시되지 않는다면, 본 개시의 본원에 예시된 예시적인 구현들의 기능을 수행하는 개시된 구조와 구조적으로 동등하지 않을지라도, 기술된 컴포넌트의 특정 기능(즉, 기능적으로 동등함)을 수행하는 임의의 컴포넌트에 대응하도록 의도된다. 또한, 본 개시의 특정 특징이 몇몇의 구현들 중 단지 하나에 관련하여 개시될 수 있지만, 그러한 특징은 임의의 주어지거나 특정 애플리케이션에 대해 바람직하거나 이로울 수 있기 때문에, 다른 구현들의 하나 이상의 다른 특징들과 결합될 수 있다. 또한, 용어들, "포함하다", "구비", "구비하다", "갖는", 또는 그의 변동들이 상세한 설명 및 청구항들에서 사용되는 한, 그러한 용어들은 용어 "포함"과 유사한 방식으로 포함되도록 의도된다. 또한, 본원에서 활용된 "예시적인"은 최상이라기보다는 단지 예를 의미한다.

Claims

이온들을 공작물(workpiece)에 주입하기 위한 이온 주입 시스템(ion implantation system)으로서,
이온 빔을 생성하도록 구성된 이온 빔 소스;
상기 생성된 이온 빔을 질량 분석하기 위한 질량 분석기(mass analyzer);
상기 공작물에 걸쳐 상기 이온 빔을 주사하도록 구성된 주사기(scanner);
상기 이온 빔에 대한 상기 주사기의 제로-필드 효과(zero-field effect)에 관련하여 상기 이온 빔의 적어도 하나의 포커스 속성(focal property)을 조정하도록 구성된 조정 필드를 포함하는 포커스 조정 컴포넌트; 및
시간 변동 전류를 상기 포커스 조정 컴포넌트에 제공하기 위해 상기 포커스 조정 컴포넌트에 연결되는 전원을 포함하고,
상기 전원은, 펄스들이 상기 주사기에서의 상기 제로-필드 효과 위치에 대응하도록 단계적(phased)이고, 상기 주사기의 주파수의 2 배인 펄스들을 갖는 펄스 파형을 포함하는,
이온 주입 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 포커스 속성은 빔 크기, 빔 전류, 또는 빔 크기 및 빔 전류 양자를 포함하는,
이온 주입 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 포커스 조정 컴포넌트는, 상기 빔이 상기 공작물에 걸쳐 주사됨에 따라 상기 이온 빔의 상기 포커스 속성의 일관성을 제공하기 위해 상기 포커스 속성을 조정하는,
이온 주입 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 포커스 조정 컴포넌트는, 상기 빔이 상기 공작물에 걸쳐 주사됨에 따라 이온 투여량(ion dose)의 일관성을 제공하기 위해 상기 포커스 속성을 조정하는,
이온 주입 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 주사기는 상기 이온 빔에 근접한 주사 필드를 포함하고, 상기 포커스 조정 컴포넌트는 상기 주사 필드의 세기에 관련하여 상기 이온 빔의 상기 포커스 속성을 조정하도록 구성되는,
이온 주입 시스템.
제 5 항에 있어서,
조정 필드는, 상기 주사 필드가 임계치 아래에 있고 제로에 근접할 때, 상기 조정 필드가 상기 주사 필드에 대해 역관계를 포함하고 이로써 증가되도록 하는 조정 필드 세기를 포함하는, 이온 주입 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 포커스 조정 컴포넌트는 주사 방향 축을 따른 상기 이온 빔의 위치에 관련하여 상기 이온 빔의 상기 포커스 속성을 조정하도록 구성되는,
이온 주입 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 포커스 조정 컴포넌트는 상기 주사기에 의해 유도된 상기 이온 빔의 각도 편향(angular deflection)에 관련하여 상기 이온 빔의 상기 포커스 속성을 조정하도록 구성되는,
이온 주입 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 이온 주입 시스템은 상기 이온 빔의 프로파일 속성을 측정하도록 구성된 빔 프로파일링 컴포넌트(beam profiling component)를 더 포함하고,
상기 포커스 조정 컴포넌트는 상기 프로파일 속성에 따라 상기 이온 빔의 상기 포커스 속성을 조정하도록 구성되는,
이온 주입 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 포커스 조정 컴포넌트는,
상기 이온 빔의 경로 주변에서 서로로부터 이격된 포커스 조정 전극들을 갖는 하나 이상의 전기 사중극자들(electric quadrupoles); 및
시간 변동 전위(time varying potential)를 상기 포커스 조정 전극들 중 적어도 2 개의 전극들에 제공하는, 상기 포커스 조정 전극들과 연결된 전원을 포함하는,
이온 주입 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 포커스 조정 컴포넌트는,
상기 이온 빔의 경로 주변에서 서로로부터 이격된 포커스 조정 자극들을 갖는 하나 이상의 자기 사중극자들(magnetic quadrupoles); 및
시간 변동 전류를 포커스 조정 코일들 중 적어도 하나에 제공하는, 포커스 조정 코일들과 연결된 전원을 포함하는,
이온 주입 시스템.
이온 주입 시스템에서 이온 빔을 공작물에 제공하기 위한 주사 시스템으로서,
이온 빔을 수신하고, 상기 공작물로 지향되는 주사된 이온 빔을 생성하도록 구성된 주사기;
상기 이온 빔의 프로파일 속성을 측정하도록 구성된 빔 프로파일링 컴포넌트;
상기 빔 프로파일링 컴포넌트에 의해 측정된 상기 프로파일 속성에 관련하여 상기 이온 빔의 포커스 속성을 조정하도록 구성된 포커스 조정 컴포넌트; 및
시간 변동 전류를 상기 포커스 조정 컴포넌트에 제공하기 위해 상기 포커스 조정 컴포넌트에 연결되는 전원을 포함하고,
상기 포커스 조정 컴포넌트는 제로 필드 효과들에 대항하기 위해 그와 연관된 조정 필드를 포함하고, 상기 포커스 속성을 조정하기 위해 상기 조정 필드를 변경하도록 구성되며,
상기 전원은, 펄스들이 상기 주사기에서의 상기 제로-필드 효과 위치에 대응하도록 단계적이고, 상기 주사기의 주파수의 2 배인 펄스들을 갖는 펄스 파형을 포함하는,
주사 시스템.
제 12 항에 있어서,
상기 포커스 조정 컴포넌트는 상기 공작물에 걸쳐 주사된 이온 빔 프로파일의 일관성을 촉진하기 위해 상기 이온 빔의 상기 포커스 속성을 조정하도록 구성되는,
주사 시스템.
제 12 항에 있어서,
상기 포커스 조정 컴포넌트는 상기 공작물에 걸쳐 주입된 이온 밀도의 일관성을 촉진하기 위해 상기 이온 빔의 상기 포커스 속성을 조정하도록 구성되는,
주사 시스템.
제 12 항에 있어서,
상기 주사기는 빔 경로에 실질적으로 수직인 주사 방향 축을 따라 상기 이온 빔을 주사하도록 구성되고, 상기 포커스 조정 컴포넌트는 상기 주사 방향 축을 따라 상기 이온 빔의 위치에 관련하여 상기 이온 빔의 상기 포커스 속성을 조정하도록 구성되는,
주사 시스템.
제 12 항에 있어서,
상기 포커스 속성은 빔 크기, 빔 전류, 또는 빔 크기 및 빔 전류 양자를 포함하는,
주사 시스템.
제 12 항에 있어서,
상기 포커스 조정 컴포넌트는,
상기 이온 빔의 경로 주변에서 서로로부터 이격된 포커스 조정 전극들을 갖는 하나 이상의 전기 사중극자들; 및
시간 변동 전위를 포커스 조정 전극들 중 적어도 2 개의 전극들에 제공하는, 상기 포커스 조정 전극들과 연결된 전원을 포함하는,
주사 시스템.
이온 주입 시스템에서 이온 빔을 제공하는 방법으로서,
이온 빔을 생성하는 단계;
주사된 이온 빔을 생성하기 위해 주사 필드로 생성된 상기 이온 빔을 주사하는 단계;
상기 이온 빔의 포커스 속성을 측정하는 단계;
상기 측정된 포커스 속성으로부터 제로-필드 효과들을 결정하는 단계; 및
조정 필드 컴포넌트에 의해 생성된 조정 필드 세기를 변경함으로써 상기 제로-필드 효과들에 관련하여 상기 이온 빔의 상기 포커스 속성을 조정하는 단계를 포함하고,
상기 포커스 속성의 조정은 펄스 파형에 의해 상기 이온 빔의 주사 주파수의 2 배의 주파수로 포커스 조정 컴포넌트에 수행되고, 상기 펄스 파형의 타이밍(timing)은 상기 제로-필드 효과를 경험하는 상기 주사된 이온 빔의 위치와 실질적으로 동시인,
이온 빔 제공 방법.
제 18 항에 있어서,
상기 이온 빔은 주사 방향 축을 따라 주사되고, 상기 이온 빔의 상기 포커스 속성은 상기 주사 방향 축을 따라 상기 이온 빔의 위치에 관련하여 조정되고, 상기 포커스 속성은 빔 크기, 빔 전류, 또는 빔 크기 및 빔 전류 양자를 포함하는,
이온 빔 제공 방법.
제 18 항에 있어서,
상기 이온 빔은 주사 방향 축을 따라 주사되고, 상기 조정 필드 세기는 주사 방향 축을 따른 상기 이온 빔의 위치가 변동함에 따라 변동되고, 주사 필드가 임계치 아래에 있고 제로에 접근할 때, 조정 필드는 주사기의 필드에 대해 역관계를 포함하고 이로써 증가되는,
이온 빔 제공 방법.