KR101726560B1 - 이온 주입에서 강화된 저 에너지 이온 빔 이송 - Google Patents

Abstract

저 에너지, 고전류 이온 빔에서 특히 문제가 될 수 있는 빔 폭발을 완화하도록 빔을 중화하는 이온 주입 방법 및 시스템이 설명되어 있다. 빔 중화 부품은 폭발이 발생할 가능성이 있는 시스템 내에 위치될 수 있다. 중화 부품은 이온 빔을 중화함으로써 빔 폭발을 완화하는 플라즈마를 생성하는 가변 활성화 영역 생성 부품을 포함한다. 활성화 영역은 중화 플라즈마의 효과를 감소시키는 플라즈마 쉬스의 형성을 완화하는 동안 중화 플라즈마를 유지시키도록 가변 주파수 및/또는 필드 강도에 따라 생성된다.

Description

이온 주입에서 강화된 저 에너지 이온 빔 이송 {ENHANCED LOW ENERGY ION BEAM TRANSPORT IN ION IMPLANTATION}

본 발명은 일반적으로 이온 주입 시스템에 관한 것이며, 특히 이온 주입기에서 이온 빔을 제어하는 것에 관한 것이다.

통상적인 이온 빔 주입기는 소오스 재료로부터 양이온을 생성하기 위한 이온 소오스를 포함한다. 생성된 이온은 빔으로 형성되어 예정된 빔 경로를 따라 주입 스테이션으로 지향된다. 이온 빔 주입기는 이온 소오스와 이온 주입 스테이션 사이로 연장하는 빔 형성 및 조절 구조물을 포함할 수 있다. 빔 형성 및 조절 구조물은 이온 빔을 유지하며 긴 내부 공동 또는 통로에 가두어 놓으며, 상기 공동이나 통로를 통해 빔이 주입 스테이션까지의 경로를 통과한다. 주입기를 작동시킬 때, 이러한 통로는 잔류 가스 분자들과의 충돌 결과로써 예정 빔 경로로부터 이온이 편향될 가능성을 감소시키기 위해 배기될 수 있다.

전하에 대한 이온의 질량(예를 들어, 전하 대 질량 비율)은 정전기장 또는 자기장에 의해 축방향과 횡방향으로 가속되는 정도에 영향을 끼친다. 그러므로, 반도체 웨이퍼 또는 다른 타겟의 소정의 영역에 도달하는 빔은 바람직하지 않은 분자량을 갖는 이온들이 빔으로부터 떨어진 위치로 편향될 수 있기 때문에, 매우 순수하게 형성될 수 있으며, 이는 소정 재료 이외의 재료의 주입을 방지할 수 있다. 바람직한 그리고 바람직하지 않은 전하 대 질량을 갖는 이온들을 선택적으로 분리하는 공정은 질량 분석으로 공지되어 있다. 질량 분석기는 통상적으로, 아치형 경로 내의 자기 편향을 통해서 이온 빔 내의 다양한 이온들을 편향시키기 위해 쌍극 자기장을 형성하는 질량 분석용 자석을 사용하는데, 이는 상이한 전하 대 질량 비율을 갖는 이온들을 효과적으로 분리할 수 있다.

얕은 깊이의 이온 주입을 위해, 고전류, 저에너지 이온 빔이 바람직하다. 이 경우에, 감소된 이온 에너지는 동일 전하를 지닌 이온들의 반발력으로 인해 이온 빔의 집속(convergence)을 유지하는 것을 약간 어렵게 한다. 고전류 이온 빔은 통상적으로 상호 반발력에 의해 분기되려는 경향을 갖는 높은 농도의 동일한 하전 이온들을 포함한다.

저압에서 저 에너지, 고전류 이온 빔 통합성(integrity)을 유지하기 위해, 플라즈마는 이온 빔을 에워싸도록 형성될 수 있다. 이온 빔은 통상적으로, 잔류물 또는 배경 가스와의 빔 상호작용에 따른 부산물인 약한 플라즈마를 통해 전파된다. 이러한 플라즈마는 이온 빔의 공간 전하(space charge)를 중화시킴(neutralize)으로써 빔을 분산시키는 횡방향 전기장을 대부분 제거하는 경향이 있다.

이온 주입 시스템에서, 저압에서 작동될 수 있으며 질량 분석기 빔 가이드의 길이를 따라 균일한 빔 봉쇄(containment)를 제공하는 고전류, 저에너지 이온 빔과 함께 사용하기 위한 빔 봉쇄 장치 및 방법이 필요하다.

이후에, 본 발명의 몇몇 일면들에 대한 기본적인 이해를 제공하기 위해 본 발명이 간단히 요약된다. 이러한 요약은 광범위한 개요는 아니다. 핵심적이거나 중요한 요소를 확인하고자 하는 것도 본 발명의 범주를 한정하고자 하는 것도 아니다. 그보다는, 후술되는 더욱 상세한 설명에 대한 도입부로서 간단한 형태로 단지, 하나 또는 그보다 많은 개념만을 제시하고자 하는 것이다.

저에너지, 고전류 이온 빔에 대한 하나의 공지된 문제점은 "빔 폭발(beam blowup)"이다. 고전류 이온 빔은 매우 근접한 다수의 동일한 하전 입자들로 구성됨으로써, 반경 방향으로 이온들을 멀리 밀어낼 수 있는 척력을 유발한다. 게다가, 빔 폭발은 저에너지 이온 주입이 고전류에서 수행되는 경우와 다수의 동일한 하전 입자들이 동일한 방향으로 상당히 늦게 이동하는 경우에 악화될 수 있다. 그런 상황에서는 높은 빔 입자 밀도로 인한 입자들 간의 과다한 척력, 및 빔 경로의 방향으로 입자들이 이동할 수 있게 하는 적은 모멘텀이 존재한다. 그 결과, 저에너지, 고전류 이온 빔은 종종 직경 확장을 나타냄으로써 촛점이 맞춰지지 않은 바람직하지 않은 이온 빔을 유발한다.

빔 폭발은 플라즈마 내측에 포함된 전자 구름(electron cloud)과 같은 중화제에 이온 빔을 통과시킴으로써 감소될 수 있다. 이러한 역할에 적합한 플라즈마는 활성화 전기장에 가스를 노출시킴으로써 생성될 수 있다. 가스는 하전 플라즈마 내측에서 활성화됨으로써 전자들 중의 음전하가 이온 빔을 포함하는 이온들 중의 양전하와 균형을 이루게 된다. 이러한 노출은 중성 플라즈마를 형성하며 빔이 중성 플라즈마를 통과함으로써 공간 전하 효과를 감소시켜 빔 폭발을 완화시킨다.

이러한 해법에서의 하나의 문제점은 플라즈마를 생성하는데 사용된 활성화 영역(energizing field)이 플라즈마 쉬스(sheath)를 형성한다는 점인데, 이러한 플라즈마 쉬스는 중화 전자의 밀도가 상당히 낮은 구역이다. 그러므로 플라즈마 쉬스를 통과하는 이온 빔의 일부는 중성화를 겪지 않으며 계속해서 빔 폭발을 일으킬 것이다. 일 실시예에서, 이러한 효과는 활성화 영역의 생성을 변경시킴으로써 감소될 수 있다. 정적 세기(static intensity)에서 활성화 영역을 생성하기 보다는, 상기 시스템은 플라즈마 쉬스 효과를 감소시키면서 중화 플라즈마의 플라즈마 유지하도록 상이한 세기 및/또는 주파수에서 활성화 영역을 다양하게 생성할 수 있다. 이런 방식으로, 플라즈마 쉬스의 빔 폭발 악화 효과가 감소될 수 있다.

일 실시예에서, 이온 주입 시스템은 고전류, 저에너지 빔에서 특히 문제가 될 수 있는 빔 폭발을 완화시키기 위한 빔 중성화 부품으로서의 역할을 하는 펄스(pulsed) 플라즈마 생성기를 포함한다. 펄스 플라즈마 생성기는 빔 폭발이 발생되기 쉬운 인가된 전기장이 없는 시스템 내의 임의의 영역에 위치될 수 있다. 펄스 플라즈마 생성기는 플라즈마를 생성하고 이온 빔을 중화시킴으로써 빔 폭발을 완화시키는 활성화 영역을 가변적으로 생성하기 위한 부품을 포함한다. 활성화 영역 생성 부품은 다른 시간에 활성화 영역을 정지시키거나 감소시킴으로써 플라즈마 쉬스 효과를 동시에 완화시키면서, 소정의 빔 봉쇄를 위한 충분한 레벨의 플라즈마를 유지하기 위한 필요에 따라 사용될 수 있다.

전술한 그리고 관련 목적을 달성하기 위해, 다음의 설명과 첨부 도면들이 구체적이고 특정적인 임의의 예시적인 일면들과 실시예들을 나타낸다. 이들은 하나 또는 그보다 많은 일면들이 사용될 수 있는 다양 방식들 중에서 단지 일부만을 나타낸 것이다. 다른 일면, 장점 및 신규한 특징들은 첨부 도면들을 관련하여 고려할 때 다음의 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다.

도 1은 본 발명에서 설명되는 중화 부품을 포함하는 예시적인 이온 주입 시스템을 도시하는 블록 선도이며,
도 2는 예시적인 중화 부품을 도시하는 도면이며,
도 3a는 활성화 중에 중화 부품 내의 예시적인 전압 분포를 도시하는 다이어그램이며,
도 3b는 활성화 이후 잔광 주기 중에 중화 부품 내의 예시적인 전압 분포를 도시하는 다이어그램이며,
도 4 및 도 5는 중화 부품 내의 빔 전류 및 활성화 영역에 대한 예시적인 도면이며,
도 6은 RF 플라즈마가 있는 경우와 없는 경우에 대한 전류 대 에너지를 설명하는 차트이며,
도 7은 이온 주입 시스템 내의 빔 이송의 예시적인 방법에 대한 블록 선도이다.

하나 또는 그보다 많은 일면들이 도면을 참조하여 설명되며, 상기 도면에 있어서 동일한 도면 부호는 전반적으로 동일한 구성요소를 지칭하기 위해 일반적으로 사용되었으며, 다양한 구성들도 축척대로 도시되지 않았다. 이후의 설명에서, 설명의 목적을 위해 본 발명의 하나 또는 그보다 많은 일면들에 대한 철저한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 세부 사항들이 설명되어 있다. 그러나, 하나 또는 그보다 많은 일면들은 더 낮은 등급의 세부 사항으로도 실시될 수 있다는 것은 당업자들에게 분명할 것이다. 다른 예에서, 하나 또는 그보다 많은 일면들에 대한 설명을 용이하게 하기 위해 공지된 구성 및 장치들이 블록 선도 형태로 도시되었다.

위에서 암시한 바와 같이, 반도체 제조 공정에서 반도체 웨이퍼 또는 피가공재(workpiece)는 하전 입자 또는 이온으로 주입된다. 저 에너지, 고 전류 빔의 사용은 축소 부품(miniaturized component)에 적용될 수 있는 얕은 도핑(shallow doping)에 유리하나, 그와 같은 이온 빔들은 빔 폭발(blowup)에 의해 산란될 수 있다. 따라서, 본 발명의 설명은 고전류 저에너지 주입시에도 빔 폭발을 완화하는 펄스 플라즈마 생성기를 포함하는 이온 주입 시스템 및 방법에 관한 것이다.

도 1은 이온 빔 폭발을 완화하기 위한 중화 부품을 포함하는 예시적인 이온 주입 시스템(110)을 도시한다. 상기 시스템(110)은 터미널(112), 빔 라인 조립체(114), 및 엔드 스테이션(116)을 가진다. 터미널(112)은 이온 소오스 파워 공급원(119)에 의해 전력을 공급받는 이온 빔 소오스(120)를 포함한다. 이온 소오스(120)는 빔 라인 조립체(114) 내의 빔 경로를 따라 엔드 스테이션(116)으로 지향되는 이온 빔(124) 내측에 형성 및 내측으로 이끌리는 하전 이온을 생성한다.

상기 이온들을 생성하기 위해, 이온화될 도펀트 재료(도시 않음)의 가스들은 이온 빔 소오스(120)의 생성 챔버(121) 내에 위치된다. 도펀트 가스는 예를 들어, 가스 소오스(도시 않음)로부터 생성 챔버(121) 내측으로 공급될 수 있다. 이온 소오스 파워 공급원(119) 이외에도, 예를 들어 RF 또는 마이크로파(microwave) 여기 소오스(excitation source), 전자 빔 주입 소오스, 전자기 소오스 및/또는 생성 챔버 내에 아크 방출물을 생성하는 캐소드와 같은 임의의 다수의 적합한 기구(도시 않음)들이 이온 생성 챔버(121) 내의 자유 전자들을 여기시키는데 사용될 수 있다. 여기된 전자들은 도펀트 가스 분자들과 충돌함으로써 이온들이 생성된다. 본 발명의 설명이 양이온을 생성하는 시스템에도 적용가능하지만, 일반적으로 양이온이 생성된다.

상기 이온들은 복수의 추출 및/또는 억제 전극(125a,125b)을 포함하는 이온 추출 조립체(123)에 의해 챔버(121) 내의 슬릿(118)을 통해 제어가능하게 추출된다. 추출 조립체(123)는 생성 챔버(121)로부터 이온들을 가속시키기 위해 추출 및/또는 억제 전극(125a,125b)을 편향시키는 추출 파워 공급원(122)을 포함할 수 있다.

이온 빔(124)이 동일한 하전 입자들을 포함하기 때문에, 빔은 동일한 하전 입자들이 서로에 대해 반발할 때 외측 반경 방향으로 확장 또는 폭발하는 경향을 가질 수 있다고 이해될 수 있다. 또한, 빔 폭발은 다수의 동일한 하전 입자들이 상대적으로 동일한 방향으로 이동하여 입자들 사이에 풍부한 반발력이 있으나 빔 경로 방향으로 이동하도록 입자들을 유지하는 작은 입자 모멘텀을 가지는 저에너지, 고전류 빔에서 과도해질 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 따라서, 추출 조립체(123)는 일반적으로, 빔이 폭발하지 않도록(즉, 입자들이 빔 폭발을 초래할 수 있는 반발력을 극복하는데 충분한 모멘텀을 갖도록) 고에너지에서 추출되게 구성된다. 게다가, 빔 봉쇄(containment)를 촉진시키기 위해 피가공재(130) 직전에서 감소되는 시스템 전반에 걸친 상대적으로 높은 에너지에서 빔(124)을 이송하는 것이 일반적으로 유리하다. 또한, 상당히 높은 에너지에서 이송될 수 있지만 낮은 평형 에너지(equivalent energy)에서 주입되는 분자 또는 클러스터 이온들을 생성 및 이송하는 것이 유리한데, 이는 상기 분자 및 클러스터 이온들의 에너지가 분자 중의 도펀트 원자들 사이에서 분할되기 때문이다.

빔 라인 조립체(114)는 예를 들어 빔 가이드(132), 질량 분석기(126), 빔 한정 부품(135), 및 펄스 플라즈마 생성기로서 작용할 수 있는 중화 부품(140)을 가진다. 질량 분석기(126)는 약 90도 각도로 형성되며 내부에 (쌍극)자기장을 설정하는 역할을 하는 하나 또는 그보다 많은 자석(도시 않음)을 포함한다. 빔(124)이 질량 분석기(126)로 유입되면 부적절한 전하 대 질량 비율의 이온들이 거부되도록 자기장에 의해 대응되게 구부러진다. 특히, 너무 크거나 너무 작은 전하 대 질량 비율을 갖는 이온들은 질량 분석기(126)의 측벽(127)으로 편향된다. 이러한 방식에서, 질량 분석기(126)는 단지, 바람직한 전하 대 질량 비율을 갖는 빔(124)만이 해상력 개구(134; resolving aperture)를 관통 및 퇴거할 수 있게 한다. 시스템(110) 내에서 다른 입자들과 이온 빔 충돌은 빔 일체성(beam integrity)을 약화시킬 수 있다고 이해할 것이다. 따라서, 하나 또는 그보다 많은 펌프(도시 않음)가 적어도 빔 가이드(132)를 배기시키도록 포함될 수 있다.

빔 한정 부품(135)은 스캐닝, 포커싱, 빔 에너지 조절, 편향 및/또는 스티어링(도시 않음) 등에 의해 빔을 한정하기 위한 구성 요소를 포함하며, 여기서 하나 또는 그보다 많은 빔 한정 파워 공급원(150)이 내부의 구성 요소(예를 들어, 전극)들을 편향시키도록 빔 한정 부품(135)에 작동가능하게 연결된다. 빔 한정 부품(135)은 상대적으로 좁은 프로파일(예를 들어, 도시된 시스템(110)에서 "펜슬" 빔)을 갖는 질량 분석된 이온 빔(124)을 수용하며, 빔 한정 파워 공급원(150)에 의해 인가된 전압은 빔을 스캔, 포커싱, 에너지 조절, 편향 및/또는 스티어링하도록 작동한다. 빔 한정 부품(135)은 예를 들어, 반더버그(Vanderberg) 등에 허여된 미국 특허 제 7,064,340호, 및/또는 라쓰멜(Rathmell) 등에게 허여된 미국 특허 제 6,777,696호에 제공된 것처럼 작동될 수 있으며, 상기 특허 모두는 본 발명에 참조되었다. 또한, 빔 한정 부품(135)은 (예를 들어, 하나 또는 그보다 많은 쌍의)정전기 편향판뿐만 아니라, 아인젤 렌즈(einzel lens), 사중극자(quadrupole) 및/또는 기타 구성 요소들을 포함할 수 있다. 필요하지는 않지만, 전압을 편향 판에 인가하여 왜곡을 완화하기 위한 추가의 구성요소를 도입하는 것을 방지하거나 제거할 수 있게 하는 것이 유리할 수 있다.

도시된 예에서 엔드 스테이션(116)은 주입 경로를 따라 단일 피가공재(130)를 지지하는 "직렬"형 엔드 스테이션이지만, 임의의 수의 다른 엔드 스테이션도 구현될 수 있다. 방사선량계(152)가 주입 작동 이전에 교정 측정을 위해 피가공재 위치 근처에 있는 엔드 스테이션에 포함될 수 있다. 교정 중에, 빔(124)은 방사선량계(152)를 통과한다. 방사선량계(152)는 프로파일러 경로(158)를 연속적으로 횡단함으로써 스캔된 빔의 프로파일을 측정할 수 있는 하나 또는 그보다 많은 프로파일러(156)를 포함한다. 프로파일러(156)는 스캔된 빔의 전류 밀도를 측정하는 예를 들어, 패러데이 컵과 같은 전류 밀도 센서를 포함할 수 있으며, 여기서 전류 밀도는 주입 각도의 함수(예를 들어, 빔과 피가공재의 기계적 표면 사이의 상대 방위 및/또는 빔과 피가공재의 결정격자 조직 사이의 상대 방위)이다. 방사선량계는 빔 전류 및/또는 크기와 같은 하나 또는 그보다 많은 이온 주입 특징들을 측정할 수 있다.

방사선량계(152)는 그로부터 명령을 수용하며 그에 측정값들을 제공하도록 제어 시스템(154)에 작동가능하게 연결된다. 예를 들어, 컴퓨터, 마이크로프로세서 등을 포함할 수 있는 제어 시스템(154)이 방사선량계(152)에 의해 제공된 하나 또는 그보다 많은 이온 주입 특징들에 대한 측정을 허용하도록 작동할 수 있으며, 예를 들어 평균 빔 전류 및/또는 에너지를 계산하도록 작동할 수 있다. 제어 시스템(154)은 또한, 이온 빔이 생성되는 터미널(112), 빔 라인 조립체(114)의 질량 분석기(126), 빔 한정 부품(135)(예를 들어, 빔 한정 파워 공급원(150)을 통해), 및/또는 중화 부품(140)에 작동가능하게 연결될 수 있다. 따라서, 이들 구성요소들의 몇몇 또는 모두는 제어 시스템(154)에 의해 조절될 수 있어서 방사선량계(152)에 의해 제공된 측정값에 기초하여 바람직한 이온 주입을 촉진시킨다. 이와 같이 작동하는 커플링의 하나의 잠재적인 장점은 (예를 들어, 활성화 영역 펄싱(pulsing) 및 플라즈마 생성에 대한 특이사항을 제어함으로써)빔 중화 효율을 모니터링하고 개선하기 위해 펄스 플라즈마 생성기(140)를 제어하는 것이다. 예를 들어, 이온 빔은 (제어 시스템(154) 내측에 저장 및/또는 로딩될 수 있는)예정된 빔 튜닝 변수에 따라 초기에 설정될 수 있다. 그 후, 방사선량계(152)에 의해 제공된 선택된 이온 주입 특징들에 관한 피드백에 기초하여, 중화 부품(140)에 공급된 전력이 예를 들어, 전류 및/또는 크기를 제어하기 위한 필요성에 따라 변경될 수 있다.

도 2를 참조하면, 도 1의 중화 부품(140)으로서 기능을 할 수 있는 펄스 플라즈마 생성기를 포함하는 이온 주입 시스템(200)의 빔 라인이 도시되어 있다. 펄스 플라즈마 생성기는 도 1에 도시한 바와 같이 빔가이드(132) 근처에 위치될 수 있으나, 빔 한정 부품(135) 이전 또는 이후에 위치될 수도 있다. 그러나, 펄스 플라즈마 생성기는 바람직한 빔 플라즈마 봉쇄를 촉진시키기 위해 도 1의 시스템 내에 하나 또는 그보다 많은 임의의 위치에 위치될 수 있다.

본 예의 펄스 플라즈마 생성기는 한 쌍의 코일(202)을 갖춘, 도 2에 횡단면도로 도시된 질량 분석기 내에 수용되며, 여기서 상기 코일의 제 1 코일(또는 도시된 방위에서 상부 코일(202a))은 제 2 코일(202b)(또는 바닥 코일) 위에 놓이며, 빔 경로(204)가 상기 코일 사이에 배열되어 입구 단부(203a)로부터 출구 단부(203b)로 각각 연장한다. 각각의 코일(202)은 적어도 이온 빔의 폭만큼 멀리, 바람직하게 빔 폭보다 멀리 폭 방향(206)으로 연장한다. 각각의 코일(202)은 예를 들어, 일반적으로 빔 경로(204)에 평행하고 요크의 아치 형상에 따른 방향으로 주변부가 구부러진 하나 또는 그보다 많은 도체를 갖는 아치형 요크(208)를 포함할 수 있다. 전류가 코일(202)을 통해 안내될 때, 쌍극 자기장(B)이 빔의 전파 방향에 일반적으로 수직한 방향으로 코일들 사이에 생성된다.

도 2를 참조하면, 측면으로 연장하는 코일(202)은 플라즈마 생성기(200)의 대향 측면(214)을 한정한다. 상기 측면(214)들 중 하나에 배열되고 코일(202a,202b)들 사이에 위치된 것은 아치형으로 연장하는 측벽(262,272)이다. 두 개의 아치형으로 연장하는 도체 세그먼트(222a,222b)가 측벽 상에 위치될 수 있다. 이들 세그먼트가 자체 전도성이지만, 상기 세그먼트들은 서로로부터 전기 절연된다. 각각의 세그먼트(222a,222b) 상에서 복수의 전극(224a,224b)은 아치형 경로를 따라 길이방향으로 연장하며, 상기 전극(224)은 세그먼트들 사이에서 연결될 수 있다. 전극(224)이 각각의 세그먼트(222)들을 통해 서로 전기 접속된 복수의 분리 요소들로서 도시되어 있지만, 각각의 전극(224)은 하나의 아치형으로 연장하는 도체 요소뿐만 아니라 다른 구성 요소들을 포함할 수 있으며, 그와 같은 대체예들도 본 발명의 범주 내에 있는 것이라고 이해해야 한다.

전극(224a,224b)은 바이어싱(biasing)시, 빔 경로(204)에 일반적으로 수직한 방향으로 전극(224a,224b) 사이에 전기장을 생성하기 위한 활성화 영역 부품(224)을 형성할 수 있도록 RF 공급원과 같은 파워 소오스(도시 않음)에 연결된다. 일 예에서, 전극(224a,224b)은 마그네트론 구조와 유사한 전자 포획 영역을 내부에 형성하기 위해 (전기장에 수직한)간극(212) 내에 쌍극 자기장(B)과 관련하여 사용될 수 있다. 이동하는 전자들은 전자의 이온화를 위해 가스(제논과 같은 인풋 소오스 가스 또는 잔류 소오스 가스)와 충돌하여 플라즈마를 형성한다. 가스 소오스(도시 않음)는 (예를 들어, 제어기(254)에 의해 제어되는 것과 같은)이온화될 가스를 선택적으로 방출하며, 활성화 영역 부품(224)은 이러한 가스로부터 하전된 플라즈마(245)를 생성하는 역할을 한다.

일 실시예에서, 활성화 영역 부품은 안테나일 수 있거나, RF 범위 및/또는 마이크로파 범위 중 하나의 범위에서 작동하는 정전기장 및/또는 전자기장인 활성화 영역을 생성할 수 있는 어떤 부품일 수 있다. 활성화 영역 부품(224)은 예를 들어, 안테나를 포함할 수 있으며, 여기서 활성화 영역 부품(224)에 통전될 때 고 진폭 활성화 영역(예를 들어, 고 진폭 자기장)이 안테나 주위에 생성된다. 일 예로서, RF 범위 내의 전자기장을 생성하며 활성화 영역을 이온 빔 통과 홈(예를 들어, 윈도우, 안테나 등)으로 도입하기 위해 RF 안테나가 사용될 수 있다. 다른 예에서, 활성화 영역 부품(224)은 직류 방전(DC discharge)을 생성하도록 DC 전압에 의해 바이어스되는 전극을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 고온 필라멘트가 필라멘트 방전을 생성하도록 DC에 의해 바이어스될 수 있다. 또 다른 예에서, 활성화 부품은 마이크로파 안테나일 수 있다.

본 발명의 다른 일면에서, 전극(224)은 또한, 자석일 수 있으며, 여기서 각각의 자석(224)은 북극 및 그와 관련된 남극을 가진다. 예를 들어, 확대된 영역(223) 내의 제 1 세그먼트(222a)에서 자석은 각각의 자석의 북극이 다른 도체 세그먼트(222b) 상의 자석(224b) 쪽으로 안쪽으로 향하며 다른 세그먼트(224b)로부터 외측으로 멀어지는 쪽으로 남극을 갖도록 정렬된 극들을 가진다. 게다가, 제 2 세그먼트(222b)에서도 자석은 유사한 극을 가지지만, 각각의 자석(224b)의 북극은 제 1 도체 세그먼트(222a) 상의 자석(224a) 쪽으로 안쪽을 향하고 있으며 자석(224b)으로부터 외측으로 향하는 남극을 가진다. 그와 같은 구성에서, 자석들은 빔 경로(204)를 향한 아치형 경로 내측으로 연장하는 첨점(cusp) 자기장을 생성할 수 있다. 하나의 구성이 도 2에 도시되어 있지만, 자극 방위는 교대로 이동될 수 있으며 남극 및 북극의 구성은 첨점 자기장을 생성할 수 있다고 이해해야 하며, 그와 같은 변형예도 본 발명의 범주로서 고려해야 한다.

자석(224)에 의해 생성된 첨점 자기장은 전극(224)에 의해 생성된 전기장에 수직한 부분들을 가진다. 자석을 갖는 전극들을 사용함으로써, 첨점 자기장은 이해될 수 있듯이 내부에 쌍극 자기장(B)에 대한 질량 분석 함수에 영향을 끼침이 없이 이온화 효율을 최대화하도록 조절될 수 있다. 또한, (전기장 생성기 및 자기장 생성기를 위한 구조와 유사한)자석을 갖는 전극을 사용함으로써, 설계가 단순화될 수 있다.

플라즈마 생성기 내에 생성된 플라즈마는 쌍극 자기장(B)과 관련된 자기력선과 같은 자기력선을 따라 용이하게 유동할 수 있다. 따라서 생성된 플라즈마는 상당히 균일한 방식으로 아치형 경로를 따라 형성된 이후에 리본 빔의 폭을 가로지르는 실질적으로 균일한 플라즈마를 제공하도록 쌍극 자기력선을 따라 빔 가이드의 폭을 가로질러 용이하게 확산된다. 따라서 빔의 공간 전하 중화(space charge neutralization)가 유리하게, 폭을 가로질러 균일하게 발생할 수 있다.

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플라즈마 방전(245)은 준 중성의 등전위(equipotential) 도체 플라즈마 몸체(247) 및 플라즈마 쉬스(sheath)(249)로 지칭되는 입계 층을 포함하는 두 개의 질적으로 상이한 영역들을 포함할 수 있다. 상기 플라즈마 몸체는 (플라즈마 몸체 내에 도시된 바와 같은)복수의 이동가능한 전하 캐리어를 포함하며 따라서 도전체이다. 그의 내측은 일반적으로 균일한 전기 전위를 가진다. 플라즈마는 재료와의 직접 접촉으로 오랫동안 존재하지 않으며 비-중성 쉬스(249)를 형성함으로써 재료로부터 쉽게 분리된다. 플라즈마 쉬스는 강한 전기장을 갖는 전자 결핍된 빈약한 도체 영역이다. 플라즈마 몸체는 낮은 에너지에서 유리한데, 이는 전자가 관통하는 양이온 빔(204)의 공간 전하를 중화하기 때문이다. 따라서, 빔은 많이 폭발하지 않으며 훨씬 균일한 빔 이송을 허용한다.

일 실시예에서, 플라즈마 방전은 주어진 주파수와 듀티 사이클(duty cycle)에 따라 주기적으로 변화될 수 있다. 플라즈마 방전은 제어 시스템(254)(예를 들어, 제어기 및/또는 소프트웨어 시스템)에 의해 활성화된 플라즈마 방전의 시간 종속성을 제어하는 임의의 제어 방식에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 듀티 사이클은 펄스 플라즈마 생성기가 RF 플라즈마와 같은 플라즈마를 활성화하기 위한 방전 단계에서 작동하는 시간의 함수를 결정할 수 있다. 일 실시예에서, 플라즈마 방전은 RF 펄스에 따라 제어될 수 있다. 예를 들어, 활성화 영역의 펄스들은 활성화 영역 부품(224)(예를 들어, RF 안테나)가 작동하는 상이한 단계에 따라 생성될 수 있다.

일 실시예에서, 활성화 영역 부품(224)은 방전 단계에서 작동하도록 구성될 수 있으며 변화하는 영역을 생성하도록 글로우 방전 단계에서 차단될 수 있다. 안테나의 방전 단계 중에 작동할 때, 활성화 영역 부품(224)은 예정 시간 동안 활성화 영역 부품(224)의 표면을 에워싸는 고 진폭 전기장을 생성하도록 구성된다. 일 실시예에서, 안테나가 작동하는 예정 시간은 측정 장치(252)에 의해 측정되어 작동 제어를 위해 제어 시스템(254)에 통보되는 플라즈마 밀도에 의존할 수 있다. 다른 예에서, 예정 시간은 빔 전류 함수, 및/또는 빔 및/또는 플라즈마 방전에 대한 임의의 다른 특성의 함수일 수 있다.

일 실시예에서, 펄스 플라즈마 생성기는 하나 또는 그보다 많은 첨점 영역요소(224a,224b)를 포함하는 첨점 봉쇄 시스템과 같은 플라즈마 봉쇄 부품을 포함한다. 예를 들어, 첨점 자석은 생성된 플라즈마를 공간적으로 유지하는데 도움을 줌으로써 플라즈마 유지 시간을 연장할 수 있다. 펄스 플라즈마 생성기 내의 첨점 자석은 생성기의 벽(예를 들어, 벽(272) 및 벽(262)으로 플라즈마(245)의 확산을 감소시킴으로써 잔광(after glow) 주기를 연장한다. 잔광 주기에 대한 더 긴 예정 시간은 생성된 RF 플라즈마를 위한 듀티 사이클을 감소시키며 빔 전류를 개선할 수 있다.

가스 소오스(도시 않음), 활성 영역 생성 부품(224) 및 하나 또는 그보다 많은 선택적인 첨점 영역 요소(224a,224b)들은 주입 시스템 내의 어떤 장소에도 위치될 수 있다. 중화 플라즈마 주위의 입계 또는 벽과 무관하게, 플라즈마의 일부는 이들 주변 표면으로 손실될 수 있다. 첨점 자석(243) 내의 이들 주변 표면들을 위치시키는 것은 플라즈마의 봉쇄를 촉진시킬 수 있다. 빔 폭발은 완화될 수 있는데, 이는 빔의 빠른 이온에 대한 공간 분포가 중화 플라즈마의 입자에 대한 공간 분포와 평형을 이룸으로써 플라즈마 중성도 상대적으로 유지되고 자기장이 없는 영역들이 설정되기 때문이다. 따라서 이온 빔의 공간 전하는 플라즈마 전자에 의해 보상되며 그에 따라 빔 폭발이 완화된다.

플라즈마 쉬스는 활성화 영역 부품(224)에 아주 가깝게 전개될 수 있다고 이해할 수 있다. 그와 같은 플라즈마 쉬스는 빔 폭발의 완화를 방해할 수 있는데, 이는 쉬스들이 일반적으로 상당히 감소된 전자 밀도를 갖는 영역들을 포함함으로써 중성도가 결핍되고 실질적인 전기장을 포함하기 때문이다(내용의 모두가 본 발명에 참조된 예를 들어, 리버만과 리히텐버그(Lieberman and Lichtenberg)의 플라즈마 방전 및 재료 처리의 원리, 제 6장 참조). 비-자기 방전에서, 쉬스 전압은 가장 높은 플라즈마 전위가 가장 높은 전극 전압보다 더 높도록 활성 전극의 전압의 함수이며, 쉬스 내의 전기장은 쉬스 전압에 따라 증가한다.

이러한 효과가 도 3a 및 도 3b에 도시되어 있으며, 상기 도면들은 전기장을 활성화하는 방전 단계(도 3a) 및 전력이 도 2의 활성화 영역 부품(224)으로부터 끊긴 후에 플라즈마가 서서히 약해지는 시간 주기인 "잔광" 단계(도 3b)를 각각 도시한다. 이들 도면에서, X 축선(364)은 활성화 영역 부품에서 가장 가까운 (Y 축선 상에 놓인)챔버 벽(262)으로부터 (도 2에 도시한 바와 같이)활성화 부품(224)으로부터 가장 먼 챔버 벽(272)을 향하는 챔버 내의 지점의 거리를 나타낸다. Y 축선은 플라즈마 내의 국소(local) 전압을 나타낸다. 도 3a는 또한, 활성화 부품(368)의 전압과 관련한 플라즈마 내측의 전압 분포를 나타낸다. 도 3a는 또한, 활성화 부품 주위의 영역(370) 및 활성화 부품으로부터 가장 먼 벽(272) 주위의 영역(376)을 포함하는, 상당히 높은 전기장의 두 개의 영역을 가진다. 이들 영역 내의 전기장은 더욱 희박하게 생성된 중화 플라즈마를 유발하는데, 이는 이들 영역 내의 빔 폭발에 기여한다. 활성화 전극의 작용은 이러한 영역 내의 플라즈마 쉬스의 크기와 규모를 더욱더 심화시킨다.

비교의 목적으로, 도 3b는 각각의 챔버 벽에서 상당히 좁은 폭의 플라즈마 쉬스 영역(374,376)을 도시한다. 상기 도면은 활성화 전극(368)의 활성화 중에 생성된 플라즈마 쉬스(374)와 비교할 때, "잔광" 주기 중에 활성화 전극(368) 근처에서 감소된 플라즈마 쉬스 효과를 도시한다. 도 3a는 또한, 플라즈마 전압(366)(또는 전위)가 작은 차이만큼 활성화 전극(368)의 전압을 초과하는 것을 도시한다.

펄스 플라즈마 생성기(300) 및 그에 의해 생성된 영역들은 충분한 밀도의 플라즈마가 축적되도록 예정 시간 주기 동안 유지될 수 있음을 이해할 것이다. 잔광 주기 중에, 플라즈마 쉬스 내의 전기장은 활성화 영역 발생 부품이 활성화될 때보다 상당히 낮아짐으로써 플라즈마 쉬스에 의해 형성된 폭발 심화 효과를 감소시킨다.

이후 도 4 및 도 5를 참조하면, 활성화 영역 부품을 포함하는 예시적인 이온 주입기의 시간에 따른 빔 전류(502)가 각각 도시되어 있다. 상기 도면들에서 수평 축선은 시간의 진행을 나타내는 반면에, 수직 축선은 전류 및 RF 신호의 진폭을 나타낸다. 일 실시예에서 RF 신호(505)는 전압/제어 신호로서 펄스된다. 활성화 부품(도시 않음)의 듀티 사이클은 사용된 주입기의 빔 전류에 의해 결정됨으로써, 빔 밀도 및 빔 전송이 높은 시간대를 개선한다. 도 4 및 도 5는 상이한 RF 파형(505)을 도시하며, RF 영역(505)이 활성화될 때 빔 전류(503)가 어떻게 증가되며, 그 후에 예정 시간 또는 주어진 시간 이후에 전류가 RF 영역 오프 값으로 하락할 때까지 RF 영역이 비활성화될 때(예를 들어, 플라즈마 가스가 실질적으로 사라질 때) 어떻게 더 증가되는지를 도시한다.

일 실시예에서, 주파수와 펄스 지속 기간 그리고 플라즈마 밀도의 임계치는 시간 평균 빔 전류를 개선하고 잔광 단계에서 빔 이송을 개선하도록, 다른 것들 중에서도 이온 빔 종류, 빔 전류, 빔 에너지, 및 이온 주입기의 형태에 따라 (예를 들어, 제어기(254)에 의해)조절될 수 있다. 또한, 쉬스 및/또는 그와 관련된 바람직하지 않은 효과는 중화 플라즈마 내측으로 가스의 활성화를 유지할 필요에 따라 활성화 영역을 변화되게 생성함으로써 완화될 수 있음을 이해할 것이다. 활성화 영역의 세기를 변화시키기 위한 다수의 패턴들이 이러한 기능에 적합할 수 있다. 예를 들어, 활성화 영역은 간헐적으로 생성되거나 진동 영역 강도에 따라 생성되거나, 또는 산만한 간격 및/또는 산만한 영역 강도에 따라 생성되거나 중화 플라즈마의 밀도에 따라 생성될 수 있으며, 여기서 상기 진동 영역 강도는 중화 플라즈마 밀도에 반비례한다. 주파수 및 활성화 영역 지속 기간은 시간 평균 빔 전류를 개선하고 잔광 단계에서 빔 이송을 개선하도록, 다른 것들 중에서도 이온 빔 종류, 빔 전류, 빔 에너지, 및 이온 주입기의 형태에 따라 (예를 들어, 도 2의 제어기(254)에 의해)조절될 수 있다. 일 실시예에서, 활성화 영역 부품(224)으로 공급되는 전력은 간헐적인 활성화 영역을 생성하도록 펄스화될 수 있다.

이후 도 6을 참조하면, 일 예로서 붕소 이온으로 얻어진 개선된 순수 이온 빔 전류가 도시되어 있다. 전술한 바와 같이, 붕소 이온뿐만 아니라 다수 형태의 빔 종류가 사용될 수 있다. 도 6은 1.5 keV 빔 에너지 미만에서 펄스 플라즈마에 대한 평균 빔 전류가 플라즈마가 없는 경우의 전류를 초과하는 것을 도시하며, 따라서 본 발명에서 구현된 빔 플라즈마 중화 방법을 이용하는 것이 유리하다. RF 에너지가 유용한 임계 에너지는 상이한 이온 종 및 상이한 이온 주입 시스템에 대해 변경될 수 있다.

이후 도 7을 참조하면, 이온 주입 시스템 내의 피가공재 내측으로 이온을 주입하는 방법(700)이 도시되어 있다. 상기 방법(700) 및 다른 방법들이 일련의 단계 및 상황으로서 본 발명에 도시되고 이후에 설명되지만, 본 발명은 그와 같은 단계 또는 상황에 대한 도시된 순서에만 한정되는 것이 아니라고 이해해야 한다. 예를 들어, 몇몇 단계들은 본 발명에 도시 및/또는 설명된 것과 별개의 다른 단계 또는 상황과 상이한 순서로 발생되고/되거나 동시에 발생할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 방법을 실행하는데에는 도시되지 않은 단계들이 필요할 수도 있다. 게다가, 본 발명에 따른 방법은 본 발명에 도시되고 설명된 구성의 처리 및/또는 형성과 관련하여 그리고 도시되지 않은 다른 구성과 관련하여 실시될 수 있다.

본 발명의 방법은 이온 빔이 이온 소오스에 의해 이온 주입 시스템 내의 경로를 따라 생성되는 702 단계 및 704 단계에서 시작한다. 이온 빔을 생성할 수 있는 임의의 이온 소오스가 계획될 수 있다. 706 단계에서 RF 플라즈마 방전과 같은 플라즈마 방전이 임의의 가변 방식으로 생성된다. 예를 들어, 플라즈마 방전은 (전술한 바와 같이)펄스 플라즈마 생성기를 통과하는 빔으로 지향되고 플라즈마가 펄스화되도록 펄스로 생성될 수 있다. 일 실시예에서, 플라즈마 방전의 펄싱은 방전 단계 중의 예정된 시간 동안 간헐적으로 수행될 수 있다.

일 실시예에서, 플라즈마 방전의 펄싱은 708 단계에서 튜티 사이클에 의해 설정된 예정 시간 내에 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 듀티 사이클은 플라즈마 밀도에 의존할 수 있다. 예를 들어, 제어기(도시 않음)는 측정 장치에 의해 제공된 측정값에 따라 활성화 영역 부품(도시 않음)의 펄스 사이클을 조정할 수 있다. 그러므로, 플라즈마 밀도는 방전 단계가 발생되도록 제어기에 의해 예정된 시간을 조절하고 제어하기 위해 모니터링될 수 있다. 다른 실시예에서 플라즈마 방전은 펄스화되지 않으나, 세기 레벨을 변경시키기 위해 간헐적으로 생성된다. 또한, 예정 시간은 빔 전류에 의존할 수 있는 듀티 사이클에 의해 설정될 수 있다. 예를 들어, 빔 전류가 임의의 임계값 미만으로 통과하면, 듀티 사이클은 더 짧아지거나 0으로 될 수 있다. 예를 들어, 종류, 전하, 및/또는 에너지와 같은 다른 빔 특징들에 대해서도 동일하게 사용될 수 있다. 듀티 사이클은 플라즈마 방전을 펄싱하기 위해 선택될 수 있다. 예를 들어, 듀티 사이클(예를 들어, 시간-의존)은 임계적인 낮은 값에 도달하기 이전에 플라즈마에 대한 밀도를 변경시키도록 펄스를 생성하기 위해 프로그램 및/또는 제어될 수 있다.

710 단계에서 플라즈마 방전은 선택된 듀티 사이클에 따라 반복적으로 펄스화될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 방법은 잔광 단계에서 이온 빔에 대한 플라즈마 방전을 방해할 수 있다. 이는 임계적인 낮은 값에 도달하기 이전에 플라즈마의 밀도가 변경되도록 예정 시간 동안 수행될 수 있다. 잔광 단계는 활성화 부품을 작동 중지시키는 단계 및/또는 그로부터의 영역을 더 작은 정도로 변경시키는 단계를 포함할 수 있다. 이와는 달리, 활성화 부품은 잔광 단계의 예정 시간 동안 작동 중지될 수 있다.

712 단계에서 측정 부품들을 통해 측정값이 얻어지며 이는 바람직한 빔 변수가 714 단계에서 달성되었는지를 결정하기 위해 제어기에 제공된다. 측정된 변수가 바람직하지 않은 값 또는 범주 내에 있지 않으면, 플라즈마 방전이 706 단계에서 생성될 수 있으며 추가의 반복을 통해 상기 사이클이 반복될 때 듀티 사이클이 708 단계에서 재계산되고 결정될 수 있다. 최종적으로 바람직한 변수 값이 생성되고 상기 방법이 716 단계에서 종료될 때까지 동일한 사이클이 보장될 것이다.

본 발명이 하나 또는 그보다 많은 실시예에 대해 도시되고 설명되었지만, 전술한 상세한 설명 및 첨부 도면에 대한 읽기와 이해에 기초한 균등한 변형 및 변경 예들이 있을 수 있다는 것은 당업자들에게 명확할 것이다. 본 발명은 그와 같은 모든 변형 및 변경 예들을 포함하며 다음의 특허청구범위의 범주에 의해서만 한정된다. 특히, 전술한 부품들(조립체, 구성 요소, 장치, 회로 등)에 의해 수행되는 다양한 기능들과 관련하여, 그와 같은 부품을 설명하는데 사용된 ("수단"에 관한 언급을 포함한)용어들은 달리 언급하지 않는 한, 본 발명에서 설명된 본 발명의 예시적인 실시예에서 기능을 수행하는 설명된 구성과 구조적으로 균등하지 않더라도 설명된 부품에 대한 특정 기능을 수행하는(즉, 기능적으로 균등한) 임의의 부품에 대응하도록 의도된 것이다. 또한, 본 발명의 특징들이 여러 실시예들 중에 단지 하나의 실시예에 대해 설명되었더라도 그와 같은 특징은 임의의 적용 또는 특정 적용에 바람직하고 유리한 한, 다른 실시예들의 하나 또는 그보다 많은 다른 특징들과도 조합될 수 있다. 게다가, 용어 "포함하다(include)", "갖는", "가지다", "으로(with)", 또는 이들의 파생어가 상세한 설명 또는 특허청구범위에 사용되었다면, 그와 같은 용어들은 용어 "포함하는(comprising)"과 유사한 방식으로 포괄적인 의미로 사용된 것이다. 또한, 본 발명에 사용된 "예시적인"은 최선의 예라기 보다는 단지 하나의 예를 의미하는 것이다.

Claims (20)

1. 이온 주입(ion implantation) 시스템 내의 저 에너지 빔 라인에 사용하기 위한 플라즈마 생성기로서,
   방전 단계(discharge phase) 중의 예정 시간 동안 플라즈마 활성화 부품 주위에 전기장을 생성하도록 구성되는 플라즈마 활성화 부품(plasma energizing component), 및
   가변 전기장(varying electric field)을 생성하기 위해, 방전 단계 중의 예정 시간 동안 상기 플라즈마 활성화 부품을 작동시키고 잔광 단계(after glow phase)에서 상기 플라즈마 활성화 부품을 작동 정지(inhibit)시키도록 구성되는 제어기를 포함하고,
   상기 잔광 단계는 플라즈마 밀도에 의존하는(function of) 예정 시간을 포함하는,
   이온 주입 시스템 내의 저 에너지 빔 라인에 사용하기 위한 플라즈마 생성기.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   내부에 첨점 영역(cusp field)을 생성하고 상기 플라즈마 활성화 부품의 잔광 단계를 연장하도록 구성되는 첨점 영역 요소들을 더 포함하는,
   이온 주입 시스템 내의 저 에너지 빔 라인에 사용하기 위한 플라즈마 생성기.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 플라즈마 활성화 부품은, 플라즈마를 생성하고 관통하는 이온 빔의 빔 전류를 강화하기 위해, 예정 시간 동안 펄스형 활성화 영역(pulsed energizing fields)을 생성하도록 구성되는,
   이온 주입 시스템 내의 저 에너지 빔 라인에 사용하기 위한 플라즈마 생성기.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   작동된 상기 플라즈마 활성화 부품은 플라즈마를 생성하도록 전기장을 펄싱(pulsing)함으로써 이온 빔의 이온들에 대한 중화를 촉진시키고, 상기 플라즈마 활성화 부품의 작동 정지(inhibiting)는 방전 단계에서 부과된 전기장을 약화시키고 생성된 플라즈마는 잔광 단계에서 이온 빔을 중화시키는,
   이온 주입 시스템 내의 저 에너지 빔 라인에 사용하기 위한 플라즈마 생성기.
   
5. 이온 주입 시스템으로서,
   이온 빔을 생성하도록 구성되는 이온 빔 생성기와,
   생성된 상기 이온 빔을 질량 분석하는 질량 분석기와,
   상기 이온 빔 생성기의 하류에 위치되고, 통과하는 상기 이온 빔에 펄스형 플라즈마 방전(pulsed plasma discharge)을 생성하도록 구성되는 펄스형 플라즈마 생성기 - 가변 전기장을 생성하기 위해, 상기 펄스형 플라즈마 생성기는 빔 전류에 의존하는 듀티 사이클에 기초하여 활성화 영역의 펄스들을 생성하도록 구성되고, 잔광 단계는 플라즈마 밀도에 의존하는 예정 시간을 포함함 - , 및
   상기 이온 빔에 의해 이온 주입될 피가공재(workpiece)를 지지하도록 구성되는 엔드 스테이션(end station)을 포함하는,
   이온 주입 시스템.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 펄스형 플라즈마 생성기는 듀티 사이클에 따라 주기적으로 펄스형 플라즈마 방전의 펄스들을 생성하도록 구성되는,
   이온 주입 시스템.
   
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 펄스형 플라즈마 생성기는,
   가스 입자를 제공하는 가스 소오스, 및
   상기 펄스형 플라즈마 방전까지로 상기 가스 입자들을 여기시키도록 활성화 영역(energizing field)의 펄스들을 생성하도록 구성되는 활성화 영역 부품을 포함하는,
   이온 주입 시스템.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 활성화 영역은 RF(radiofrequency) 범위와 마이크로파(microwave) 범위 중의 하나에 있는 정전기장 또는 전자기장인,
   이온 주입 시스템.
   
9. 제 5 항에 있어서,
   상기 펄스형 플라즈마 생성기는 잔광 단계를 연장하기 위해 상기 펄스형 플라즈마 생성기 내에 자기 첨점 영역(magnetic cusp fields)을 생성하도록 구성되는 하나 이상의 자기 첨점 영역 요소를 포함하는,
   이온 주입 시스템.
   
10. 제 7 항에 있어서,
    상기 활성화 영역 부품은 전극을 포함하며,
    상기 전극은, 상기 가스 입자들을 이온화하고 상기 펄스형 플라즈마 방전을 생성하는 상기 활성화 영역을 생성하며,
    상기 펄스형 플라즈마 방전은, 낮은 이온 빔 에너지 임계값(low ion beam energy threshold) 미만에서 이온 빔에 작용하는 공간-전하 효과(space-charge effects)를 감소시키는 중화 플라즈마(neutralizing plasma)를 포함하는,
    이온 주입 시스템.
    
11. 제 5 항에 있어서,
    상기 펄스형 플라즈마 생성기는 방전 단계 중에 빔 생성 전기장(beam generated electric field)을 감소시킴으로써 상기 이온 빔을 중화시키고 상기 펄스형 플라즈마 방전을 생성함으로써 예정 시간 동안 활성화 영역을 생성하도록 구성되는,
    이온 주입 시스템.
    
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 펄스형 플라즈마 생성기는 플라즈마 밀도가 예정된 임계적인 낮은값(critical low value)에 도달할 때까지 잔광 단계에서 예정 시간 동안 활성화 영역의 생성을 방지하도록 구성되는,
    이온 주입 시스템.
    
13. 제 5 항에 있어서,
    하나 이상의 이온 주입 특성을 측정하도록 구성되는 측정 부품, 및
    상기 측정 부품과 펄스형 플라즈마 생성기에 작동적으로 결합되는 제어기를 더 포함하며,
    상기 제어기는 빔 전류를 포함한 하나 이상의 이온 주입 특성 측정값에 응답하여 상기 펄스형 플라즈마 생성기를 조절하는,
    이온 주입 시스템.
    
14. 이온 주입 시스템 내의 피가공재에 이온을 주입하는 방법으로서,
    상기 이온 주입 시스템 내에 이온 빔을 생성하는 단계와,
    가변 전기장을 생성하기 위하여, 방전 단계에서 예정 시간 동안 상기 이온 빔이 통과하는 체적에 플라즈마 방전을 반복적으로 펄싱(pulsing)하는 단계, 및
    방전의 플라즈마 밀도(plasma density of discharge)가 임계적인 낮은값에 도달할 때까지 잔광 단계에서 상기 플라즈마 방전의 생성을 반복적으로 정지시키는 단계를 포함하고,
    상기 잔광 단계는 플라즈마 밀도에 의존하는 예정 시간을 포함하는,
    이온 주입 시스템 내의 피가공재에 이온을 주입하는 방법.
    
15. 제 14 항에 있어서,
    이온 빔에 플라즈마 방전을 펄싱하는 단계는,
    상기 이온 빔의 경로로 가스를 도입하는 단계, 및
    상기 이온 빔을 중화시키도록 방전을 형성하는 가스를 이온화하는 활성화 영역을 생성하는 단계를 포함하는,
    이온 주입 시스템 내의 피가공재에 이온을 주입하는 방법.
    
16. 제 15 항에 있어서,
    상기 활성화 영역은 전자기장이며,
    상기 활성화 영역을 생성하는 단계는 생성된 상기 이온 빔의 빔 전류에 의존하는 듀티 사이클을 포함하는,
    이온 주입 시스템 내의 피가공재에 이온을 주입하는 방법.
    
17. 제 14 항에 있어서,
    잔광 단계를 연장하기 위해 펄스형 플라즈마 생성기 내에 자기 첨점 영역을 생성하는 단계를 더 포함하며,
    상기 예정 시간은 펄스형 방전(discharge pulsed)의 플라즈마 밀도에 의존하는,
    이온 주입 시스템 내의 피가공재에 이온을 주입하는 방법.
    
18. 제 14 항에 있어서,
    하나 이상의 이온 주입 특성을 측정하는 단계, 및
    하나 이상의 이온 주입 특성 측정값에 응답하여 플라즈마 방전의 펄싱을 조절하는 단계를 더 포함하는,
    이온 주입 시스템 내의 피가공재에 이온을 주입하는 방법.
    
    
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