KR101710977B1

KR101710977B1 - 전극 조정 어셈블리 및 전극을 조정하기 위한 방법

Info

Publication number: KR101710977B1
Application number: KR1020147031853A
Authority: KR
Inventors: 존 발로우; 잰노트 모린; 만니 새라드즈키; 죠셉 씨 올슨
Original assignee: 베리안 세미콘덕터 이큅먼트 어소시에이츠, 인크.
Priority date: 2012-04-17
Filing date: 2013-04-15
Publication date: 2017-02-28
Also published as: CN104335319A; JP2015517192A; CN104335319B; US20130270450A1; TWI610348B; JP6250635B2; KR20150001823A; WO2013158523A1; US9269536B2; TW201349298A

Abstract

전극 조정 방법 및 전극 조정 어셈블리가 작업물 프로세싱에서의 사용을 위해 개시된다. 어셈블리는 제 1 및 제 2 단부(126, 128)들을 갖는 전극 어셈블리(124)를 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 조종기들(130, 132)은 제 1 및 제 2 단부들에 결합될 수 있다. 조종기들은 전극들을 통과하는 이온 빔의 하나 이상의 특성들을 조정하기 위해 전극 어셈블리의 제 1 및 제 2 단부들에 움직임을 선택적으로 부여하기 위해 사용될 수 있다. 전극의 제 1 및 제 2 단부들이 서로에 독립적으로 조정될 수 있도록 제 1 및 제 2 조정기들은 독립적으로 작동할 수 있다. 개시된 장치를 이용하는 방법들이 또한 개시된다.

Description

전극 조정 어셈블리 및 전극을 조정하기 위한 방법 {ELECTRODE ADJUSTMENT ASSEMBLY AND METHOD FOR ADJUSTING AN ELECTRODE}

관련 출원들에 대한 상호 참조

본 출원은 2012년 4월 17일에 출원된 계류중인 U.S. 가특허 출원 일련 번호 61/625,428의 비-가출원(non-provisional)이며, 그 출원의 전체가 본 출원에 참조로서 통합된다.

기술분야

본 발명의 실시예들은 전반적으로 반도체 프로세싱에 관한 것이며 보다 상세하게는 반도체 프로세싱 애플리케이션들과 관련하여 전극 어셈블리를 조작하는 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.

이온 주입은 활성화된 이온들을 가지고 작업물(workpiece)의 충돌에 의해 화학 종(specie)들을 작업물로 도입하는 프로세스이다. 반도체 제조 공정에서, 이온 주입기들은 대상 물질들의 전도성의 유형 및 레벨을 변경시키는 도핑 프로세스들을 위해 사용된다. 집적 회로(IC : integrated circuit) 기판과 같은 작업물 및 그것의 박막 구조에서의 정밀한 도핑 프로파일(doping profile)은 적절한 IC 성능을 위해 중요하다. 희망하는 도핑 프로파일을 달성하기 위하여, 하나 또는 그 이상의 이온 종들은 상이한 도우즈(dose)들로 그리고 상이한 에너지 수준들에서 주입될 수 있다.

도 1은 이온 주입기 시스템을 도시한다.이온 주입기 (100)는 이온 소스 (101), 복수개의 전극들을 포함하는 전극 어셈블리 (102) 및 이온 빔 (10)으로 하여금 희망하는 에너지에서 타겟 작업물 (114)을 강타하도록 하고 그리고 이온 에너지들을 조작하기 위한 복수개의 빔라인 컴포넌트들 (103)을 포함한다.

언급된 바와 같이, 이온 주입기들(100)은 이온 에너지들 (즉, 이온 빔에서 가이드, 가속 또는 감속) 조작하기 위해 전극들을 사용한다. 예를 들어, 복수개의 전극들이 이온 소스로부터 이온 빔을 형성하고 추출하기 위해 사용될 수 있다. 이들 전극들의 위치는 이온 빔 에너지 또는 이온 빔 전류에서 변화들을 예견하기 위해 조정될 필요가 있을 수 있다. 이들 전극들의 방위(orientation)는 또한 이온 빔 방향을 바꾸기 위해 또는 기계적인 오정렬을 교정하기 위해 조정될 필요가 있을 수 있다. 전극들이 더 커지거나 또는 이온 빔(10)들이 크기에서 증가 할수록, 단일 단부에서 전극들을 지원하는 것은 점점 더 어려워 질 수 있다. 따라서, 희망하는 균일한 이온 빔을 유지하기 위해 이온 주입기내에서 큰 전극들의 위치를 조정하는 개선된 디바이스에 대한 요구가 있다.

이러한 요약은 이하에의 실시예들의 상세한 설명에서 추가로 설명되는 엄선한 개념들을 간략화된 형태로 소개하기 위해 제공된다. 이러한 요약은 청구된 내용의 주요 특징들 또는 핵심 특징들을 식별하도록 의도되지 않으며, 또한 청구된 내용의 범위를 결정하는데 보조수단으로서 의도되지도 않는다.

전극 조정 어셈블리는 작업물 프로세싱에서의 사용을 위해 개시된다. 상기 어셈블리는 제 1 및 제 2 단부들을 갖는 전극, 상기 제 1 단부에 결합된 제 1 조종기, 및 상기 제 2 단부에 결합된 제 2 조종기를 포함할 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 조종기들은 상기 전극의 상기 제 1 및 제 2 단부들에 움직임을 선택적으로 부여하도록 구성될 수 있다. 상기 전극의 상기 제 1 및 제 2 단부들이 서로에 관하여 독립적이게 조정될 수 있도록 상기 제 1 및 제 2 조종기들은 독립적으로 작동할 수 있다.

전극 조정 어셈블리는 작업물 프로세싱에서의 사용을 위해 개시된다. 상기 어셈블리는 제 1 및 제 2 단부들을 갖는 전극 어셈블리, 상기 제 1 단부에 결합된 제 1 조종기, 및 상기 제 2 단부에 결합된 제 2 조종기를 포함할 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 조종기들은 상기 전극 어셈블리의 상기 제 1 및 제 2 단부들에 움직임을 선택적으로 그리고 독립적으로 부여하도록 구성될 수 있다.

작업물 프로세싱 동작의 일부로서 전극을 조정하기 위한 방법이 개시된다. 상기 방법은 제 1 및 제 2 단부들과 각각 관련된 제 1 및 제 2 독립적으로 제어가능한 조종기들을 이용하여 전극의 제 1 및 제 2 단부들을 조정하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 제 1 및 제 2 단부들을 조정하는 단계는 상기 전극의 개구를 통하여 수신된 이온 빔의 파라미터를 조정하는 것이다.

첨부된 도면들은 개시된 방법들의 원리들을 실제적으로 응용하기 위하여 고안된 정도까지의 개시된 방법들의 선호되는 실시예들을 도시한다.
도 1은 예시적인 이온 주입 시스템의 개략적인 예시이다;
도 2 는 도 1의 시스템의 소스 챔버 어셈블리의 등축도이다;
도 3 은 라인 3-3을 따라 취해진 소스 챔버 어셈블리의 단면도이다;
도 4 는 도 2의 소스 챔버 어셈블리의 억제-그라운드 전극 어셈블리 부분의 실시예에 대한 등축도이다;
도 5 는 도 4의 억제-그라운드 전극 어셈블리 부분의 등축도이다;
도 6 은 제 1 축에 대하여 회전된 어셈블리인 도 5의 억제-그라운드 전극 어셈블리 부분의 대체 제 1 측면도이다;
도 7 은 제 2 축에 대하여 회전된 어셈블리인 도 5의 억제-그라운드 전극 어셈블리 부분의 대체 제 2 측면도이다;
도 8 는 도 4의 억제-그라운드 전극 어셈블리의 예시적인 조종기의 등축도이다;
도 9 는 도 4의 억제-그라운드 전극 어셈블리 부분의 시일 플레이트 어셈블리(seal plate assembly)의 등축도이다;
도 10 은 도 9의 시일 플레이트 어셈블리의 이면의 등축도이다;
도면들 11-14는 한쌍의 조종기들을 이용하여 소스 및 그라운드 전극들의 다양한 포지셔닝(positioning)을 보여주는 도 2의 라인 11-11을 따라 취해진 억제-그라운드 전극 어셈블리의 일련의 단면도들이다; 및
도 15는 본 발명에 따른 대표적인 방법을 예시하는 플로우 차트이다.

실시예들이 이온 주입기와 연계하여 본 출원에서 설명된다. 이 이온 주입기 이온 빔을 질량 분석하는 빔-라인 이온 주입기 또는 이온 빔을 질량 분석하지 않는 플러드 주입기(flood implanter)일 수 있다. 그러나, 이들 실시예들은 또한 반도체 제조에 수반되는 다른 시스템들 및 프로세스들 또는 이온들을 사용하는 다른 시스템들과 함께 사용될 수 있다. 이들 실시예들은 플랫 패널들, 반도체 또는 IC 기판들, 솔라 셀들, 또는 다른 작업물들을 위한 주입기에 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 이하에서 설명되는 특정 실시예에 한정되지 않는다.

도면들 2 및 3은 챔버 부분 (122) 및 억제/그라운드 전극 어셈블리 (“전극 어셈블리”) (124)를 포함할 수 있는 대표적인 소스 챔버 어셈블리 (120)를 보여준다. 이해될 바와 같이, 챔버 부분 (122) 및 전극 어셈블리 (124)의 내부는 동작 동안에 고 진공 상태들에 따를 것이고, 반면에 챔버 부분 (122)의 외측 부분은 주변 상태들에 노출될 것이다. 전극 어셈블리 (124)는 챔버 부분 (122)의 외측에 위치된 제 1 및 제 2 조종기들 (130,132)에 결합된 제 1 및 제 2 단부들 (126,128)을 가진다. 나중에 더 상세하게 설명될, 제 1 및 제 2 조종기들 (130,132)은 화살표 “Z”의 방향으로 통과하여 지나가는 이온 빔 (10) (도 1)의 하나 이상의 특성들을 조정하기 위해서 전극 어셈블리 (124)의 제 1 및 제 2 단부들 (126,128)의 위치를 조정하기 위해 사용될 수 있다.

도 4 는 챔버 부분 (122)으로부터 분리된 전극 어셈블리 (124) 및 제 1 및 제 2 조종기들 (130,132)을 보여준다. 이 도면에서 제 1 및 제 2 조종기들 (130,132)을 개개의 전극 어셈블리 (124)의 제 1 및 제 2 단부들 (126,128)에 결합시키는 제 1 및 제 2 구동 암 어셈블리들 (134,136)이 보여진다. 앞에서 언급한 바와 같이 전극 어셈블리 (124)는 챔버 부분 (122) 내부에 배치되고 고 진공 상태들에 노출된다. 제 1 및 제 2 조종기들 (130,132)은 챔버 부분 (122) 외측에 있고 주변 상태들에 노출된다. 제 1 및 제 2 구동 암 어셈블리들 (134,136)은 챔버 부분 (122)을 침투해야 하기 때문에, 제 1 및 제 2 시일 플레이트들 (138,140)은 주변의 공기 또는 다른 오염 물질들이 동작 동안에 침투들을 통하여 챔버 부분 (122)의 내부로 진입하는 것을 방지하기 위해서 제 1 및 제 2 조종기들 (130,132) 과 챔버 부분 (122)의 외부 표면 사이에 위치된다.

도 5 는 전극 어셈블리 (124)의 제 1 단부 (126) 및 제 1 조종기 (130) 간의 상호 접속을 더 상세하게 보여준다. 비록 설명은 전극 어셈블리(124)의 제 1 단부와 관련하여 진행될 것이지만, 설명은 전극 어셈블리(124)의 제 2 단부 (128) 및 제 2 조종기 (132) 간의 상호 접속에 동등하게 적용할 것이라는 것이 인식될 것이다. 도시된, 제 1 조종기 (130)는 제 1 구동 암 어셈블리 (134)을 통하여 전극 어셈블리 (124)의 제 1 단부 (126)에 결합된다. 제 1 구동 암 어셈블리 (134)는 제 1 조종기 (130)에 맞물리도록 구성된 조종기 로드(manipulator rod)(142)를 포함할 수 있다. 조종기 로드 (142)는 로드를 슬라이드 가능하게 수용할 수 있는 칼라(collar)(144)에 결합될 수 있다. 칼라 (144)는 예시된 실시예에서, 도달하는 이온 빔 (10) (도 3) 측면의 반대 측면상에 전극 어셈블리(124)에 연결하기 위해 암 부분을 전극 어셈블리 (124)의 원위 단부 (126a) 둘레에서 연장하는 것을 가능하게 하는 만곡된 기하학적 구조를 갖는 암 부분 (146)에 연결될 수 있다. 이런 식으로, 구동 암 어셈블리 (134) 부분은 전극 어셈블리(124)의 제 1 단부 (126)에 의해 이온 빔(10)으로부터 차폐된다.

암 부분 (146)은 제 1 피벗 블럭 (148)에 고정될 수 있다. 제 1 피벗 블럭 (148)은 제 1 및 제 2 피벗 블럭들(148 및 150)이 축 “X-X”에 대하여 서로에 관하여 회전 가능하도록 제 1 핀 연결부 (152)를 통하여 제 2 피벗 블럭 (150)에 피벗식으로 결합될 수 있다. 일 실시예에서, 축 “X-X” 은 이온 빔 (10)의 짧은 차원과 정렬된다. 제 2 피벗 블럭 (150)은 제 2 피벗 블럭 및 마운팅 브라켓 (154)이 축 “Z-Z”에 대하여 서로에 관하여 회전 가능하도록 제 2 핀 연결부 (156)를 통하여 마운팅 브라켓 (154)에 피벗식으로 결합될 수 있다. 일 실시예에서, 축 “Z-Z” 은 이온 빔 (10)의 이동 방향 (도 3에서 화살표 Z)과 정렬되고 축 “X-X”에 직교한다. 따라서 정렬된 전극 어셈블리 (124) 및 제 1 조종기 (130)는 두개의 상호간에 수직인 축들에 대하여 서로에 관하여 회전 가능하다. 이 배열은 제한적이지 않고 제 1 및 제 2 피벗 블럭들(148 및 150)은 작거나 또는 더 큰 자유도들이 제공되도록 배열될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 더구나, 다수의 자유도들이 제공되는 그것들은 직교하여 연관될 필요가 없다.

전극 어셈블리 (124)의 억제 전극은 고전압 동작 동안에서 유지될 수 있는 반면 제 1 조종기 (130)는 접지 전위에서 유지될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 이와 같이, 복수개의 절연체들 (158)이 마운팅 브라켓 (154)과 전극 어셈블리(124)의 제 1 단부 (126)사이에 결합될 수 있다.

설명된, 전극 어셈블리 (124)은 “X-X” 및 “Z-Z”축들에 대하여 제 1 조종기 (130)와 관련하여 회전할 수 있다. 전극 어셈블리 (124)는 또한 조종기 로드 (142)와 제 1 구동 암 어셈블리 (134)의 칼라 (144) 사이의 슬라이딩 움직임을 통하여 “Y-Y” 축 (도 7)을 따라서 조정 가능할 수 있다. 일 실시예에서, 축 “Y-Y”은 이온 빔 (10)의 긴 차원과 정렬된다. 전극 어셈블리 (124)의 희망하는 “Y” 위치가 획득된 후에 두개를 위치에 고정하기 위해서 세트 스크류(160)의 팁이 조종기 로드 (142)에 맞물릴 수 있도록 세트 스크류 (160)가 칼라 (144)내 개구에 배치될 수 있다. 이것은 이온 빔(10)에 관하여 전극들의 희망하는 위치를 획득하기 위해서 유저가 전극 어셈블리 (124)의 “Y” 위치를 물리적으로 조작할 수 있는 초기 수동 조정 단계에서 수행될 수 있다. 그러나, 전극 어셈블리(124)의 해당 “Y” 위치는 제 1 조종기 (130)의 일부로서 적절한 조정 메커니즘을 제공함으로써 자동으로 제어될 수 있다는 것이 인식될 것이다.

동작시에, 전극 어셈블리 (124)는 “Y-Y” 방향으로 열적 팽창을 경험할 것이다. 따라서, 제 1 조종기 (130)와 관련된 세트 스크류 (160)는 조종기 로드 (142) 및 칼라 (144)를 함께 고정하기 위해 사용될 수 있지만 그러나 로드로 하여금 동작 동안에 전극 어셈블리(124)의 확장을 수용하기 위해 칼라(collar)(144)내에 슬라이드하는 것을 허용하도록 제 2 조종기 (132)와 관련된 세트 스크류(160)는 배제될 수 있다 (또는 조종기 로드(142)와 맞물리지 않도록).

도면들 6 및 7 은 제 1 및 제 2 핀 연결부들 (152,156)를 통하여 전극 어셈블리 (124)의 대표적인 움직임 모드들을 보여준다. 도 6 은 제 2 핀 연결부 (156)를 통하여 “Z-Z” 축에 대하여 회전하는 전극 어셈블리 (124)의 제 1 단부 (126)를 예시한다. 이 움직임은“X-X”축 (도 5)과 정렬되는 화살표 “A”의 방향에서의 조종기 로드 (142)의 움직임을 통하여 유도될 수 있다. 도 7 은 제 1 핀 연결부 (152)를 통하여 “X-X”축에 대하여 회전하는 전극 어셈블리 (124)의 제 1 단부 (126)를 예시한다. 이 움직임은 “Z-Z”축 (도 5)과 정렬되는 화살표 “B”의 방향에서의 조종기 로드 (142)의 움직임을 통하여 유도될 수 있다.

이해될 것과 같이, 전극 어셈블리 (124)의 넓은 위치들의 범위가 제 1 및 제 2 조종기들 (130,132) 및 제 1 및 제 2 핀 연결부들 (152,156)을 이용하여 전극 어셈블리 (124)의 제 1 및 제 2 단부들 (126,128)의 상대적 움직임을 통하여 달성될 수 있다. 전극 어셈블리 (124)를 이런 식으로 움직임으로써, 조정들이 이온 빔 (10)의 하나 이상의 특성들, 예컨대 빔 전류 레벨, 빔 전류 균일성, 및 유사한 것에 제공될 수 있다. 빔 전류 파라미터들이 주입 프로세스 전에, 동안에 또는 후에 측정되는 경우에 그리고 하나 이상의 파라미터들이 미리 결정된 범위 바깥쪽에 해당하는 경우에, 이온 빔(10)은 제 1 조종기(130)를 이용하여 전극 어셈블리 (124)의 위치를 조정함으로써 이온 빔이 재조정(re-tuned)될 수 있다.

도 8 은 제 1 조종기 (130)의 컴포넌트들을 보여준다. 이하의 설명이 제 1 및 제 2 조종기들 (130,132)에 동등하게 적용될 것이라는 것이 인식될 것이다. 제 1 조종기 (130)는 베이스 플레이트 (161)를 포함할 수 있고 그위에 슬라이드 테이블 (162)이 그 위에서의 움직임을 위해 실장된다. 슬라이드 테이블 (162)은 희망하는 움직임이 조종기 로드(142)에 그리고 차례로, 전극 어셈블리 (124)의 제 1 단부 (126)에 부여될 수 있도록 조종기 로드 (142)의 단부를 수용하기 위한 개구(166)를 갖는 로드 수용 칼라 (164)를 포함할 수 있다. 슬라이드 테이블 (162)은 화살표들 “A” 및 “B”에 의해 표시된 두개의 상호간에 직교하는 방향들에서 베이스 플레이트 (161)에 관한 움직임을 위해 포지션될 수 있다. 예시된 실시예에서, 화살표 “A”를 따라서의 슬라이드 테이블 (162)의 움직임은 “X-X” 축에 (도 6) 평행한 방향에서의 제 1 단부 (126)의 움직임으로 귀결되고, 화살표 “B” 를 따라서의 움직임은 “Z-Z” 축에 (도 5) 평행한 방향에서의 제 1 단부 (126)의 움직임으로 귀결된다.

슬라이드 테이블 (162)은 제 1 및 제 2 액추에이터들 (168,170)를 통하여 베이스 플레이트 (161) 위에서 왔다 갔다하게 움직이도록 될 수 있다. 예시된 실시예에서, 제 1 및 제 2 액추에이터들 (168,170)은 개별 스크류들 (176,178)에 결합된 제 1 및 제 2 서보모터들 (172,174)을 포함한다. 스크류들 (176,178)들은 슬라이드 테이블(162)에 연결된 제 1 및 제 2 플랜지들(180,182)의 대응하는 나사타입 개구(threaded opening)들에 의해 수용된다. 이해될 것과 같이, 서보모터들(172,174)의 작동은 개별 벨트/풀리 배열들 (184,186)로 하여금 관련된 스크류 (176,178)를 회전시키게 한다. 스크류들 (176,178)은 개별 모터 브라켓들 (187,188)에 축방향에서 고정되기 때문에 (그 자체들이 베이스 플레이트 (161)에 고정되는), 스크류들 (176,178)의 회전은 스크류 나사산과 플랜지 개구들의 나사산과의 나사타입 상호작용을 통하여 개별 플랜지 (180,182)의 움직임을 일으킨다. 플랜지들 (180,182)의 움직임은 베이스 플레이트 (161)상에서의 슬라이드 테이블 (162)의 움직임을 일으키고, 이는 차례로, 희망하는 양 만큼 조종기 로드 (142)를 움직일 수 있다. 제 1 및 제 2 액추에이터들 (168,170)은 이온 빔 (10)의 하나 이상의 상태들 또는 특성들을 향상 또는 저하시킬 “A” 및 “B” 방향들에서 움직임을 위해 좌표들을 입력함으로써 제어될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 증분의 조정들은 이온 빔(10) 사양들이 달성될 때까지 둘 모두의 축들에서 제공될 수 있다. 제 1 및 제 2 액추에이터들 (168,170)은 조종기 로드 (142)의 희망하는 움직임을 제공하기 위해 독립적으로 조정 가능할 수 있다.

예시된 실시예에서, 제 1 및 제 2 광학 센서들 (189,191)은 베이스 플레이트 (161)에 대하여 슬라이드 테이블 (162)의 위치 검증을 제공하기 위해 슬라이드 테이블 (162)에 인접하여 위치된다. 이들 광학 센서들 (189,191)은 위치를 결정하기 위해서 슬라이드 테이블 (162) 상에 위치된 캘리브레이트된 테이프(calibrated tape)의 위치를 판독할 수 있다. 이 정보는 전극 어셈블리(124) 의 위치를 제어하는데 사용하기 위해 제어 시스템 (미도시)에 제공될 수 있다.

도면들 9 및 10은 전극 어셈블리 (124)의 챔버 부분 (122)에 관련된 제 1 조종기(130)를 밀봉하기 위한 제 1 시일 플레이트 (138)의 실시예를 보여준다. 또 다시, 설명은 제 2 시일 플레이트 (140)에 동등하게 적용될 것이라는 것이 인식될 것이다. 제 1 시일 플레이트 (138)는 거기를 통과하여 조종기 로드 (142)를 수용하기 위한 개구 (185)를 가질 수 있다. 복수개의 홈들 (190a, b, 및 c)은 동작 동안에 챔버 부분 (122)으로 공기 또는 다른 가스의 진입에 대하여 밀봉을 제공하기 위해 개구 (185)를 에워쌀 수 있다. 예시된 실시예들에서, 홈들 (190a, b, c)은 개구 (185) 둘레에서 대칭이 아니다. 상이하게 간격된 갭들은 이하에서 더 상세하게 설명될 것과 같이 챔버 부분 (122)내의 대기압과 고 진공 상태간의 두개의 스테이지들의 상이한 펌핑을 가능하게 하기 위해 인접한 플레이트들 및 그것들의 개별 개구들 사이에서의 상대적 움직임을 고려한다. 비록 미도시, 탄성중합체의 o-링들이 각각의 홈들 (190a, b, c)에 배치될 수 있다.

홈들 (190a, b, c)은 함께 상이한 펌핑 영역을 - 홈들 (190a, b, c)이 제 1 조종기(130)의 베이스 플레이트 (161)내 또는 중간 플레이트 (미도시)내 개구들 (미도시)에 결합되는 - 포함할 수 있다. 개구들은 홈들 (190a, b, 및 c)을 통하여 가스를 밖으로 추출하기 위해 튜브 연결부들 (192,194) (도 8 참조)을 통하여 흡입 소스(suction source)에 결합될 수 있다. 따라서, 주변으로부터 및/또는 제 1 시일 플레이트 (138)와 챔버 부분 (122)사이에서 이동하는 임의의 공기 또는 다른 가스는 챔버 부분(122)의 내부에 도달하기 전 홈들 (190a, b, c) 또는 시일들 사이에서 추출될 것이어서 에어 베어링 또는 주변 대기로부터 챔버 부분(122)으로 가스의 진입을 최소화 또는 배제한다.

중간 밀봉 플레이트 (193)가 또한 제 1 시일 플레이트 (138) 및 베이스 플레이트 (161) 사이에 제공될 수 있다. 이 중간 밀봉 플레이트 (193)는 도 10에 가장 잘 되어 있다. 중간 밀봉 플레이트 (193)는 거기를 통과하여 조종기 로드 (142)를 수용하기 위한 개구 (194)를 또한 가질 수 있다. 비록 도시되지 않았지만, 중간 밀봉 플레이트 (193)는 동작 동안에 챔버 부분 (122)으로 공기 또는 다른 오염물질들의 진입 기회를 최소화하기 위해 제 1 시일 플레이트 (138)와 관련하여 앞에서 설명된 것들과 유사한 복수개의 펌핑되는 홈(pumped groove)들을 포함할 수 있다. 이들 펌핑되는 홈들은 공기 또는 다른 가스들이 챔버 부분(122)의 내부에 도달하기 전에 홈들을 통하여 공기 또는 다른 가스들을 밖으로 추출하기 위해 흡입 소스(예를 들어, 튜브 연결들 (192,194)를 통하여)에 연결될 수 있다.

비록 예시된 실시예가 주변 및 에어 베어링으로부터 프로세스 챔버를 밀봉하기 위해 상이한 펌핑 배열을 채용하고 있지만, 다른 밀봉 배열들이 사용될 수 있는 것이 인식될 것이다. 예를 들어, 하나 이상의 립 시일 배열(lip seal arrangement)들이 일련의 펌핑되는 홈들 대신에 또는 그것들에 추가하여 사용될 수 있다. 추가하여, 세개보다 더 많거나 또는 더 작은 홈들이 희망하는 바대로 사용될 수 있다.

이제 도면들 11-15을 참조하여, 전극 어셈블리 (124)의 여러 가지 포지셔닝이 도시된다. 이들 포지셔닝은 제 1 및 제 2 조종기들 (130,132) (도 2)을 이용하여 달성될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 추가하여, 비록 전극 어셈블리 (124)의 이들 불연속의 포지셔닝이 도시되었지만, 매우 다양한 다른 포지셔닝이 또한 개시된 배열을 이용하여 달성될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 이들 도면들은 제 2 조정 암 어셈블리 (136)에서 내려다 본 전극 어셈블리 (124)의 단면을 보여준다. 도 11은 그라운드 전극 (196), 억제 전극 (198) 및 추출 전극 (200)의 상대적 위치를 보여준다. 앞에서 언급한 바와 같이, 접지 및 억제 전극들 (196,198)이 함께 전극 어셈블리 (124)를 구성할 수 있고, 따라서 이들 전극들의 위치는 갭 슬롯 (202)을 통과하여 지나가는 것으로 도시된 추출 전극 (200) 및 이온 빔 (10)에 관련하여 조작될 수 있다. 또한 이온들을 전극 어셈블리 (124)쪽으로 뒤돌아 스트리밍하는 것을 방지하도록 구성된 자기 억제 플레이트 (204)가 이 도면에 도시된다. 보여지는 것처럼, 전극 어셈블리 (124)는 접지 및 억제 전극들(196 및 198)의 슬롯들 (206,208)이 추출 전극 (200)의 갭슬롯 (202)에 대하여 약간 중심에서 벗어나도록(off-center) 조정되었다. 도 12는 화살표 “A” 방향에서 이동되는 전극 어셈블리 (124)를 도시하고 이는 “X-X” 축 (도 5)에 평행하다. 이 위치에서, 전극 어셈블리(124)의 이 부분의 슬롯들 (206,208)은 추출 전극(200)의 갭슬롯 (202)과 정렬된다. 도 13은 화살표 “B”의 방향으로 이동되는 전극 어셈블리 (124)를 도시하고, 이는 이온 빔 (10)의 방향에 및 축 Z-Z (도 5)에 평행하고(및 반대) 이고, 따라서 어셈블리의 예시된 부분을 추출 전극 (200)에 더 가깝게 한다. 도 14는 전극 어셈블리(124)를 추출 전극 (200)에 훨씬 더 근접하게 하는 화살표 “B”의 방향에서 전극 어셈블리 (124)의 또 한번의 추가 조정을 도시한다.

다른 빔 제어 엘리먼트들과 함께 전극들과 그것들의 개별 갭들 사이의 이 정렬은 작업물 (즉, 플랫 패널 또는 반도체 기판)로 이온 빔 (10)을 통하여 이온들의 송신을 조정할 것이다. 상이한 이온들 및 주입된 깊이들 (또한 “레서피(recipe)들”로 지칭된다)은 상이한 최적화된 위치들을 필요로 한다. 조종기들에 의해 부여된 각각의 축을 따르는 움직임의 범위는 일부 실시예들에서, 모든 희망하는 레서피들을 커버하기에 충분할 수 있다.

추출, 억제 및 그라운드 전극들(200, 196, 198)은 조종기들(130, 132) 의 모든 축들에 대하여 “0 위치들”을 획득하기 위해서 임의의 여러 가지 적절한 고정물들을 이용하여 미리 정렬될 수 있다. 이 목적은 전력이 상실되거나 또는 의도적으로 셧 다운(shut down)되었을 때 시작하고 그리고 그때로 회귀하기 위해 조종기들을 두개의 방향들에서 최초 위치(home position)을 제공하는 것이다.

일부 실시예들에서 X-X 축을 따라서 ±7.5 mm 및 Z-Z 축을 따라서 ±18 mm 의 움직임들이 가능하지만 다른 움직임 양들이 가능하다. 제 1 및 제 2 조종기들 (130,132)은 전극 어셈블리 (124)의 무게를 지탱하도록 구성될 수 있고, 이런 전극 어셈블리(124)는 큰 작업물들, 예컨대 플랫 패널들을 위한 이온 빔(10)을 수용하는 무게 및 치수를 가진다.

이해될 바와 같이, 한쌍의 조종기들 (130,132)의 사용은 움직임의 다수의 모드들을 가능하게 한다. 첫번째, 제 1 및 제 2 조종기들(130, 132)은 X-X 및/또는 Z-Z 축을 따라서 전체 전극 어셈블리 (124)를 조정하기 위해서 동일한 방향으로 함께 이동할 수 있다. 일부 실시예들에서, X-X 및/또는 Z-Z 축을 따라서의 움직임은 시스템의 셋업 및 캘리브레이션동안에 또는 레서피 생성 및 빔 튜닝 동안에 조정될 수 있다. Z-Z 축 움직임의 작은 값들은 (즉, 억제 및 그라운드 전극들을 움직이는 것이 이온 소스의 전면 플레이트에 더 가깝게 한다) 더 높은 이온 빔 전류들이 추출될 때 또는 이온 빔 에너지가 낮아질 때 일반적으로 바람직하다. X-X 축을 따라서 조정들은 전형적으로 빔 오정렬을 교정할 수 있다.

제 1 및 제 2 조종기들 (130,132)은 또한 반대 방향들로 이동할 수 있어서 이는 전극 어셈블리 (124)의 중심을 정지상태(stationary)로 유지하고 동시에 전극 어셈블리(124)의 제 1 및 제 2 단부들 (126,128)은 이 중심에 대하여 반대 방향들로 이동한다. 이런 움직임은 전극 어셈블리 (124)의 오정렬을 교정할 수 있다.

더구나, 제 1 및 제 2 조종기들 (130,132)의 하나 또는 둘모두가 X-X 및/또는 Z-Z 축들을 따라서 조정될 수 있고, 이는 ΔX 또는 ΔZ 조정하는 것으로 지칭될 수 있다. ΔX 및 ΔZ 는 오정렬을 교정하기 위해 빔 튜닝 동안에 사용될 수 있다. 오정렬은 억제 전극 파워 서플라이상에서의 높은 전류로서, 시스템을 통한 낮아진 전체 전송되는 이온 빔 전류, 또는 리본 이온 빔을 따라서의 위치 함수와 같은 비-균일한 이온 빔 전류로서 명백해질 수 있다. 기계적인 오정렬들은 전형적으로 어셈블리 에러, 제조 정확성에서의 한계들때문에 또는 주입기의 동작 동안에 높아진 온도에 기인한 컴포넌트들의 열적팽창으로부터 일어난다 . ΔX 및 ΔZ 는 또한 이온 빔(10) 상태들을 조정하기 위해 사용될 수 있다. 이것은 Z-Z 축을 따라서 이온 소스를 향해 필요할 수 있는 이온 빔 전류를 상승시키는 것을 또는 이온 빔 에너지를 변화시키는 것을 포함한다. 더 낮은 이온 빔 에너지들은 일반적으로 Z-Z 축을 따라서 보다 적은 값을 가진다. X-X 축을 따라서의 전극 어셈블리(124)의 위치는 분석기 자석과 상호 작용하고 이온 주입기를 통과하는 이온 빔 궤적을 결정할 수 있다.

조종기들에 연결된 전극 어셈블리(124)가 구체적으로 본 출원에 개시되었으나, 대안의 실시예에서 조종기들은 이온 주입기내 개별 전극들에 연결될 수 있다. 이는 전극 위치들을 조정하기 위해 채용된 조종기들의 수를 증가시킬 수 있으나, 그것은 또한 더 섬세한 포지셔닝을 가능하게 할 수 있다. 이해될 바와 같이, 본 출원에서 개시된 실시예들의 사용은 긴 또는 큰 전극들의 동적 포지셔닝을 가능하게 한다. 이 포지셔닝은 상이한 이온 빔 에너지들 또는 추출된 이온 빔 전류들의 큰 범위를 반영할 수 있다.

이제 도 15를 참조하여, 전극 어셈블리를 조정하는 대표적인 방법이 설명될 것이다. 단계 (1000)에서, 제 1 및 제 2 조종기들(130, 132)이 전극 어셈블리(124)의 제 1 및 제 2 단부들(126, 128)에 제공된다. 제 1 및 제 2 조종기들(130, 132)은 전극 어셈블리(124)의 제 1 및 제 2 단부들(126, 128)의 위치들을 독립적으로 조정하도록 구성될 수 있다. 단계 (1100)에서,제 1 및/또는 제 2 조종기들(130, 132)은 전극 어셈블리(124)의 제 1 및/또는 제 2 단부들(126, 128)을 조정하기 위해 작동될 수 있고 그렇게 함으로써 전극내 개구를 통하여 수신된 이온 빔(10)의 파라미터를 조정한다. 단계(1200)에서 이온빔(10)의 파라미터가 측정될 수 있다. 단계 (1300)에서,측정된 파라미터가 미리 결정된 범위의 밖에 있는지 여부에 관한 결정이 제공된다. 단계 (1400)에서, 제 1 및/또는 제 2 액추에이터들(168, 170)은 전극 어셈블리(124)의 제 1 및/또는 제 2 단부들(126, 128)을 조정하기 위해 작동될 수 있고 이온 빔(10)의 파라미터를 미리 결정된 범위내에 있도록 조정한다.

일부 실시예들에서, 전극의 제 1 및 제 2 단부들을 조정하는 것은 제 1 및 제 2 단부들(126, 128) 중 하나를 두개의 상호간에 수직 방향들 중 적어도 하나에서 움직이는 것을 포함한다. 다른 실시예들에서, 전극의 제 1 및 제 2 단부들(126, 128)을 조정하는 것은 제 1 및 제 2 단부들(126, 128)을 두개의 상호간에 수직 방향들 중 적어도 하나에서 움직이는 것을 포함한다. 추가 실시예들에서,두개의 상호간에 수직인 방향들 중 첫번째는 이온 빔(10)의 이동 방향과 정렬될 수 있다. 추가 실시예들에서, 제 1 및 제 2 단부들(126, 128) 중 적어도 하나를 두개의 상호간에 수직인 방향들 중 적어도 하나에서 움직이는 것은 제 1 및 제 2 단부들(126, 128)와 관련된 제 1 및 제 2 조종기 어셈블리들에 각각의 힘들을 인가하는 것을 포함한다. 개별적인 힘들을 인가하는 것은 제 1 및 제 2 조종기 어셈블리들에 결합된 제 1 및 제 2 액추에이터들(168, 170)의 위치를 조정하는 것을 포함할 수 있다. 각각의 힘들은 진공 챔버 외측에 위치된 액추에이터들을 통하여 인가될 수 있고, 제 1 및 제 2 조종기 어셈블리들은 진공 챔버내에 위치된다.

본 발명의 개시는 여기에 설명된 특정 실시예들에 의해 범위가 제한되지 않는다. 오히려, 본 명세서에서 기술된 이러한 실시예들에 더하여 다른 다양한 실시예들 및 본 발명에 대한 변형예들이 이전의 설명 및 첨부된 도면들로부터 당업자에게 자명해질 것이다. 따라서, 이러한 다른 실시예들 및 변형예들은 본 발명의 범위 내에 속하도록 의도된다. 본 발명이 특정 실시예들을 참조하여 개시되었지만, 설명된 실시예들에 대한 다양한 수정예들, 대안예들 및 변형예들이 첨부된 청구항들에 정의된 바와 같은 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 가능하다. 따라서, 본 발명은 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다음의 청구항들 및 그들의 등가물들의 표현에 의해 정의되는 완전한 범위를 갖도록 의도된다.

Claims

작업물(workpiece) 프로세싱에 사용을 위한 전극 조정 어셈블리로서, 상기 어셈블리는
제 1 및 제 2 단부들을 갖는 전극; 및
상기 제 1 단부에 결합된 제 1 조종기 및 상기 제 2 단부에 결합된 제 2 조종기를 포함하되, 상기 제 1 및 제 2 조종기들은 상기 전극의 상기 제 1 및 제 2 단부들에 움직임을 선택적으로 부여하도록 구성되고;
상기 전극의 상기 제 1 및 제 2 단부들이 서로에 독립적으로 조정될 수 있도록 상기 제 1 및 제 2 조종기들은 독립적으로 작동될 수 있고,
상기 전극의 상기 제 1 및 제 2 단부들의 독립적 조정은 두개의 상호간에 직교하는 축들에 대하여 상기 전극의 회전을 부여하는 것이 가능하고, 및
상기 제 1 및 제 2 조종기들은 제 1 및 제 2 직교하는 축들을 따라서 상기 전극의 상기 제 1 및 제 2 단부들의 병진 움직임을 부여하도록 구성되는, 전극 조정 어셈블리.
청구항 1에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 조종기들은 조종기 로드(manipulator rod)에 의한 슬라이딩 움직임을 통하여 제 1 및 제 2 직교하는 축들을 따라서 상기 전극의 상기 제 1 및 제 2 단부들에 상기 병진 움직임을 부여하도록 각각 구성되는, 상기 조종기 로드는 칼라(collar)에 결합되고, 상기 칼라는 상기 조종기 로드를 슬라이드가능하게 수용하도록 구성되는, 전극 조정 어셈블리.
청구항 1에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 조종기들의 각각은 제 1 및 제 2 핀 연결부들을 포함하는, 전극 조정 어셈블리.
청구항 3에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 조종기들은 진공 챔버 내 개구를 통하여 배치된 제 1 및 제 2 액추에이터들을 통하여 작동할 수 있는, 전극 조정 어셈블리.
청구항 4에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 액추에이터들은 상기 진공 챔버의 외측의 개별 액추에이터들에 맞물리고, 상기 전극 및 상기 제 1 및 제 2 조종기들은 상기 진공 챔버내에 배치되는, 전극 조정 어셈블리.
청구항 1에 있어서, 상기 전극은 억제 전극 및 그라운드 전극을 포함하는 어셈블리를 포함하는, 전극 조정 어셈블리.
청구항 1에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 조종기들의 슬라이딩 움직임을 허용하면서 상기 제 1 및 제 2 조종기들의 회전을 방지하도록 구성된 세트 스크류(set screw)을 더 포함하는, 전극 조정 어셈블리.
작업물(workpiece) 프로세싱에 사용을 위한 전극 조정 어셈블리로서, 상기 어셈블리는
제 1 및 제 2 단부들을 갖는 전극 어셈블리; 및
상기 제 1 단부에 결합된 제 1 조종기 및 상기 제 2 단부에 결합된 제 2 조종기;를 포함하되,
상기 제 1 및 제 2 조종기들은 상기 전극 어셈블리의 상기 제 1 및 제 2 단부들에 움직임을 선택적으로 그리고 독립적으로 부여하도록 구성되고,
상기 전극의 상기 제 1 및 제 2 단부들의 독립적 조정은 두개의 상호간에 직교하는 축들에 대하여 상기 전극의 회전을 부여하는 것이 가능하고, 및
상기 제 1 및 제 2 조종기들은 제 1 및 제 2 직교하는 축들을 따라서 상기 전극의 상기 제 1 및 제 2 단부들의 병진 움직임을 부여하도록 구성되는, 전극 조정 어셈블리.
청구항 8에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 조종기들 및 상기 전극 어셈블리는 진공 챔버내에 배치되고 상기 제 1 및 제 2 조종기들은 상기 진공 챔버의 벽에 적어도 하나의 개구를 통과하는 개별 구동 부재들을 통하여 상기 진공 챔버의 외측에 배치된 액추에이터들에 결합되는, 전극 조정 어셈블리.
청구항 9에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 조종기들 각각은 제 1 피벗 블럭(pivot block)에 고정된 암 부분(arm portion)을 포함하고, 상기 제 1 피벗 블럭은 핀 연결부를 통하여 제 2 피벗 블럭에 피벗식으로(pivotably) 결합되어 상기 제 1 및 제 2 피벗 블럭들이 서로에 관하여 회전 가능하고, 상기 제 1 및 제 2 직교하는 축들은 이온 빔의 이동 방향 및 상기 이온 빔의 짧은 축과 각각 정렬되는, 전극 조정 어셈블리.
청구항 9에 있어서, 상기 전극 어셈블리는 억제 전극 및 그라운드 전극을 포함하는, 전극 조정 어셈블리.
청구항 8에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 조종기들의 슬라이딩 움직임을 허용하면서 상기 제 1 및 제 2 조종기들의 회전을 방지하도록 구성된 세트 스크류(set screw)을 더 포함하는, 전극 조정 어셈블리.
청구항 8에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 조종기들은 조종기 로드(manipulator rod)에 의한 슬라이딩 움직임을 통하여 제 1 및 제 2 직교하는 축들을 따라서 상기 전극의 상기 제 1 및 제 2 단부들에 상기 병진 움직임을 부여하도록 각각 구성되고, 상기 조종기 로드는 칼라(collar)에 결합되고, 상기 칼라는 상기 조종기 로드를 슬라이드가능하게 수용하도록 구성되는, 전극 조정 어셈블리.
작업물 프로세싱 동작의 일부로서 전극을 조정하는 방법은,
제 1 및 제 2 단부들과 각각 관련된 제 1 및 제 2 독립적으로 제어가능한 조종기들을 이용하여 전극의 상기 제 1 및 제 2 단부들을 조정하는 단계를 포함하되,
상기 제 1 및 제 2 단부들을 조정하는 단계는 상기 전극에 개구를 통하여 수용된 이온 빔의 파라미터를 조정하고,
상기 전극의 상기 제 1 및 제 2 단부들의 독립적 조정은 두개의 상호간에 직교하는 축들에 대하여 상기 전극의 회전을 부여하는 단계를 포함하고,
상기 전극의 상기 제 1 및 제 2 단부들을 조정하는 단계는 두개의 상호간에 직교하는 방향들 중 적어도 하나에서 상기 제 1 및 제 2 단부들 중 하나를 움직이는 단계를 포함하고, 및
두개의 상호간에 직교하는 방향들 중 적어도 하나에서 상기 제 1 및 제 2 단부들 중 하나를 움직이는 단계는 조종기 로드에 의한 슬라이딩 움직임을 포함하고, 상기 조종기 로드는 칼라에 결합되고, 상기 칼라는 상기 조종기 로드를 슬라이드가능하게 수용하도록 구성되는, 전극을 조정하는 방법.
청구항 14에 있어서, 상기 전극의 제 1 및 제 2 단부들을 조정하는 단계는 상기 이온 빔의 파라미터들을 조정하기 위해서 상기 전극의 상기 제 1 및 제 2 단부들을 독립적으로 조정하는 단계를 포함하는, 전극을 조정하는 방법.
청구항 14에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 단부들 중 적어도 하나를 두개의 상호간에 직교하는 방향들 중 적어도 하나에서 움직이는 단계는 상기 제 1 및 제 2 단부들과 관련된 제 1 및 제 2 조종기 어셈블리들에 개별 힘들을 인가하는 단계를 포함하는, 전극을 조정하는 방법.
청구항 16에 있어서, 개별 힘들을 인가하는 단계는 상기 제 1 및 제 2 조종기 어셈블리들에 결합된 제 1 및 제 2 구동 부재들의 위치를 조정하는 단계를 포함하는, 전극을 조정하는 방법.
청구항 17에 있어서, 상기 개별 힘들은 진공 챔버의 외측에 위치된 액추에이터들을 통하여 인가되고, 상기 제 1 및 제 2 조종기 어셈블리들은 상기 진공 챔버내에 위치되는, 전극을 조정하는 방법.