KR101729991B1 - 이온 소스의 온도 제어를 위한 장치 - Google Patents

이온 소스의 온도 제어를 위한 장치 Download PDF

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윌리암 다비스 리
네일 제이. 바솜
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베리안 세미콘덕터 이큅먼트 어소시에이츠, 인크.
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Abstract

이온 소스의 온도를 제어하기 위한 장치가 개시된다. 이온 소스는 이온들이 생성되는 챔버를 정의하는 복수개의 벽들을 포함한다. 이온 소스의 온도를 제어하기 위해, 하나 이상의 이동가능한 열 실드들이 챔버 외부에 배치된다. 이동가능한 열 실드들은 이온 소스쪽으로 다시 열을 반사시키도록 디자인된 고온 및/또는 내화성 재료로 만들어진다. 제 1 위치에서, 이들 이동가능한 열 실드들은 이온 소스쪽으로 다시 제 1 열의 양을 반사시키도록 배치된다. 제 2 위치에서, 이들 이동가능한 열 실드들은 더 작은 제 2 열의 양을 이온 소스쪽으로 다시 반사시키도록 배치된다. 일부 실시예들에서, 이동가능한 열 실드들은 제 1 과 제 2 위치들 사이에 위치된 하나 이상의 중간 위치들에 배치될 수 있다.

Description

이온 소스의 온도 제어를 위한 장치{APPARATUS FOR TEMPERATURE CONTROL OF AN ION SOURCE}
본 출원은 2014년 7월 2일에 출원된 U.S. 특허 출원 일련 번호. 14/322,357의 우선권을 주장하고, 이의 개시는 참조로서 본 출원에 통합된다.
분야
본 발명의 실시예들은 이온 소스의 온도를 제어하기 위한 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 이온 소스의 온도를 동적으로 변화시키기 위한 장치에 관한 것이다.
이온 소스들은 이온 소스의 챔버내로 도입되는 가스들을 이온화하기 위해 사용된다. 전형적으로, 이온 소스는 챔버를 정의하는 복수개의 벽들을 갖는다. 가스가 이 챔버내로 도입된다. 챔버는 또한 이온 생성 메커니즘을 갖는다. 일부 경우들에서, 이 이온 생성 메커니즘은 간접적으로 가열된 캐소드일 수 있고, 이는 챔버내 가스를 이온화하는 역할을 하는 전자들을 방출한다.
상이한 가스들은 상이한 온도에서 가장 잘 이온화될 수 있다. 예를 들어, 더 큰 분자들은 바람직하게는 더 적은 이온들보다 해당 분자 이온들이 생성되는 것을 보증하기 위해 더 낮은 온도에서 이온화된다. 유사하게, 다른 종들, 예컨대 탄소계 종들은 더 높은 온도에서 가장 잘 이온화된다. 추가적으로, 이온 소스의 온도는 또한 이온 소스의 수명 또는 빔 전류에 영향을 미칠 수 있다. 탄소와 같은 종들은 만약 낮은 온도에서 이온화된다면 챔버내 잔여물(residue)을 생성할 수 있다.
따라서, 수동의 개입을 요구하지 않고 상대적으로 뜨거운 온도와 차가운 온도 사이에서 이온 소스의 온도를 변화시키는 장치를 갖는 것이 이로울 것이다.
상기 이온 소스의 온도를 제어하기 위한 장치가 개시된다. 상기 이온 소스는 이온들이 생성되는 챔버를 정의하는 복수개의 벽들을 포함한다. 상기 이온 소스의 상기 온도를 제어하기 위해, 하나 이상의 이동가능한 열 실드(shield)들이 상기 챔버의 외부에 배치된다. 상기 이동가능한 열 실드들은 상기 이온 소스쪽으로 다시 열을 반사시키도록 디자인된 고온 및/또는 내화성 재료로 만들어진다. 제 1 위치에서, 이들 이동가능한 열 실드들은 상기 이온 소스쪽으로 다시 제 1 열의 양을 반사시키도록 배치된다. 제 2 위치에서, 이들 이동가능한 열 실드들은 더 작은 제 2 열의 양을 상기 이온 소스쪽으로 다시 반사시키도록 배치된다. 일부 실시예들에서, 상기 이동가능한 열 실드들은 상기 제 1 위치와 제 2 위치 사이에 위치된 하나 이상의 중간 위치들에 배치될 수 있다.
제 1 실시예에 따른, 장치가 개시된다. 상기 장치는 챔버를 정의하는 복수개의 벽들을 갖는 이온 소스; 및 상기 챔버 외측에 배치되고 상기 벽들 중 적어도 하나에 근접한 이동가능한 열 실드로서, 상기 이동가능한 열 실드는 제 1 열의 양이 상기 챔버 쪽으로 다시 반사되는 제 1 위치 및 제 2 열의 양이 상기 챔버 쪽으로 다시 반사되는 제 2 위치를 갖고, 상기 제 2 열의 양이 상기 제 1 열의 양보다 작은, 상기 이동가능한 열 실드(heat shield)를 포함한다.
제 2 실시예에 따른, 장치가 개시된다. 상기 장치는 챔버를 정의하는 복수개의 벽들을 갖는 이온 소스로서, 상기 복수개의 벽들은 바닥벽, 개구를 갖는 상부 벽, 두개의 단부 벽(end wall)들 및 두개의 측벽(sidewall)들을 포함하고, 캐소드(cathode)가 상기 두개의 단부 벽들 중 하나에 근접하여 배치되는, 상기 이온 소스; 두개의 이동가능한 열 실드(heat shield)들로서, 각각이 상기 챔버 외측에 배치되고 상기 두개의 측벽들 개개에 근접하고, 상기 두개의 이동가능한 열 실드 각각은 제 1 열의 양이 상기 챔버 쪽으로 다시 반사되는 제 1 위치 및 제 2 열의 양이 상기 챔버 쪽으로 다시 반사되는 제 2 위치를 갖고, 상기 제 2 열의 양이 상기 제 1 열의 양보다 작은, 상기 이동가능한 열 실드들; 및 상기 이동가능한 열 실드들을 상기 제 1 위치와 상기 제 2 위치 사이에서 상기 측벽들의 평면에 평행한 방향으로 이동시키기 위해서 상기 이동가능한 열 실드들의 각각과 통신하는 액추에이터로서, 상기 제 1 위치에서, 상기 이동가능한 열 실드들은 상기 측벽들의 부분과 중첩하고, 및 상기 제 2 위치에서, 상기 이동가능한 열 실드들은 상기 측벽들의 더 작은 부분들과 중첩하는, 상기 액추에이터를 포함한다.
제 3 실시예에 따른, 장치가 개시된다. 상기 장치는 챔버를 정의하는 복수개의 벽들을 갖는 이온 소스로서, 상기 복수개의 벽들은 바닥벽, 개구를 갖는 상부 벽, 두개의 단부 벽(end wall)들 및 두개의 측벽(sidewall)들을 포함하고, 캐소드(cathode)가 상기 두개의 단부 벽들 중 하나에 근접하여 배치되는, 상기 이온 소스; 두개의 이동가능한 열 실드(heat shield)들로서, 각각이 상기 챔버 외측에 배치되고 상기 두개의 측벽들 개개에 근접하고, 상기 이동가능한 열 실드 각각은 제 1 열의 양이 상기 챔버 쪽으로 다시 반사되는 제 1 위치 및 제 2 열의 양이 상기 챔버 쪽으로 다시 반사되는 제 2 위치를 갖고, 상기 제 2 열의 양이 상기 제 1 열의 양보다 작은, 상기 이동가능한 열 실드들; 및 개별 피벗 포인트를 중심으로 상기 이동가능한 열 실드들 각각을 회전시키기 위해서 상기 이동가능한 열 실드들 각각과 통신하는 액추에이터로서, 상기 제 1 위치에서, 상기 이동가능한 열 실드들은 상기 개별 측벽과 제 1 각도를 형성하고, 및 상기 제 2 위치에서, 상기 이동가능한 열 실드들은 상기 개별 측벽과 상기 제 1 각도보다 더 큰 제 2 각도를 형성하는, 상기 액추에이터를 포함한다.
본 발명의 더 나은 이해를 위해, 참조로서 본원에 통합된 첨부 도면들에 도면번호가 제공된다.
도면들 1a-1d는 제 1 실시예에 따른 장치를 도시한다;
도면들 2a-2c는 제 2 실시예에 따른 장치를 도시한다;
도면들 3a-3d는 제 3 실시예에 따른 장치를 도시한다; 및
도면들 4a-4d는 제 4 실시예에 따른 장치를 도시한다.
상기에서 설명된 것 처럼, 이온 소스는 챔버를 정의하는 복수개의 벽들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 가스들이 챔버내로 도입되고 이온화된다. 다른 실시예들에서, 고체 재료가 챔버내에 배치될 수 있고 이온들을 생성하기 위해 스퍼터링될 수 있다. 각각의 이들 실시예들에서, 이온들이 챔버내에서 생성된다. 벽들 중 하나에 개구는 이온들이 추출되어 작업물(workpiece) 쪽으로 향하는 것을 허용한다.
도면들 1a-1c는 제 1 장치(10)의 제 1 실시예를 도시한다. 장치 (10)는 이온 소스 (100), 및 하나 이상의 이동가능한 열 실드들 (170,175)를 포함한다. 이온 소스 (100)는 챔버 (120)를 정의하는 복수개의 벽들을 갖는다. 이온 소스 (100)는 높이, 길이 및 폭을 갖는 직사각형의 프리즘으로 형상화될 수 있다. 이온 소스 (100)는 바닥벽 (111), 반대 상부 벽 (112), 두개의 대향하는 측벽(sidewall)들 (113,114) (도 2a 참조), 및 두개의 대향하는 단부 벽(단부 벽)들 (115,116)을 갖는다. 이들 벽들은 그 내부에 챔버를 정의할 수 있다. 다른 실시예들에서, 챔버는 다수의 컴파트먼트들로 분리될 수 있다. 비록 용어들 “상부(top)”, “바닥(bottom)”, “측벽(side)” 및 “단부(end)”이 사용되지만, 그것들은 이온 소스가 특정 방위에 위치된 것을 나타내지 않는다. 오히려, 이들 설명들은 편의를 위해 사용된다.
상부 벽 (112)은 이온들이 추출되는 개구 (130)를 가질 수 있다. 개구 (130)의 외측은 하나 이상의 전극들 (미도시)이다. 이들 전극들은 이온 소스 (100)내로부터 개구 (130)를 통하여 작업물 (미도시) 쪽으로 양의 이온들을 끌어 당기기 위해 전기적으로 바이어스된다.
캐소드 (140)가 일단 벽 (115)상에 배치될 수 있다. 전형적으로, 필라멘트 (미도시)는 챔버 (120)의 나머지로부터 그것을 분리하기 위해 캐소드 (140) 뒤쪽에 배치된다. 필라멘트는 그것을 열이온의 전자들을 생성하도록 하기 위해 에너자이즈(energize)된다. 이들 전자들이 캐소드 (140)에 부딪쳐서, 그것이 챔버 (120)내에 전자들을 생성 및 방출하도록 한다. 캐소드 (140)는 챔버 (120) 쪽으로 전자들을 반발시키기 위해 음으로 바이어스될 수 있다.
반발기(repeller)(150)가 타단 벽 (116)상에 배치될 수 있다. 반발기(150)는 또한 방출된 전자들을 챔버 (120)의 중심 쪽으로 다시 반발시키기 위해 음으로 바이어스(bias)될 수 있다. 이런 식으로, 방출된 전자들은 양쪽 단부 벽들 (115,116)에서 반발되어, 각각이 가스 분자와 충돌하여 이온을 생성할 확률을 최대화한다.
상기에서 설명된 것 처럼, 이온 소스(100)의 온도는 이온 소스 (100)의 수명, 뿐만 아니라 선택된 가스의 이온화에 영향을 미칠 수 있다. 도 1a는 액추에이터 (180)와 통신하는 두개의 이동가능한 열 실드(heat shield)들 (170,175)를 갖는 장치(10)을 도시한다. 제 1 이동가능한 열 실드 (170)는 캐소드 (140)를 갖는 단부 벽 (115)에 근접하여 배치된다. 제 2 이동가능한 열 실드 (175)는 반발기(150)를 갖는 단부 벽 (116)에 근접하여 배치된다.
본 출원에서 설명된 모든 실시예들에서, 이들 이동가능한 열 실드들 (170,175)는 낮은 열 전도도들을 갖는 고 내화성(refractory) 재료들을 이용하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 이동가능한 열 실드들 (170,175)는 텅스텐, 몰리브덴, 니켈, 탄탈륨, 그것의 합금들, 또는 유사한 재료로 구성될 수 있다. 대안적으로, 방출 및 열의 전도 특성들 둘 모두를 갖는 재료들의 샌드위치(sandwich)가 프로세스를 증강시키기 위해 사용될 수 있다. 이들 재료들은 개선된 효율을 위해 단독으로 사용될 수 있거나 또는 기판에 마운트될 수 있다. 이들 재료들은 단일 시트, 또는 복수개의 층들의 형태일 수 있다. 텅스텐, 티타늄, 및 스테인리스 스틸과 같은 재료들이 어셈블리로서 사용될 수 있거나 또는 기판에 부착될 수 있다. 물론, 다른 구성들도 또한 가능하다. 이동가능한 열 실드는 이온 소스(100)쪽으로 다시 열을 반사시키는데 사용될 수 있는 임의의 고온, 고 굴절성 재료로 구성된다. 추가적으로, 이들 재료들은 원한다면 기판에 적층되거나, 층상화되거나 또는 부착될 수 있다.
도 1a는 제 1 위치에서 이동가능한 열 실드들 (170,175) 둘 모두를 갖는 장치 (10)를 도시하고, 이동가능한 열 실드들은 이온 소스(100)쪽으로 다시 제 1 열의 양을 반사시키도록 배열된다. 이것은 이동가능한 열 실드들 (170,175)이 개별 단부 벽들 (115,116)의 대부분 또는 전체에 인접하거나 또는 중첩할 때 일어날 수 있다. 도 1a는 개별 단부 벽들 (115,116)의 전체를 커버하거나 또는 중첩하는 이동가능한 열 실드들 (170,175)을 도시하지만, 다른 실시예들이 가능하다. 예를 들어, 이동가능한 열 실드들 (170,175)은 제 1 위치에서 개별 단부 벽들 (115,116)의 단지 일부만 커버하거나 또는 중첩할 수 있다. 제 1 위치는 최대 희망하는 이온 소스(100)의 온도를 달성하기 위해 선택될 수 있다.
반사되는 열의 양은 이동가능한 열 실드들 (170,175)과 개별 단부 벽들 (115,116) 사이의 중첩 양(amount of overlap)에 기초된다. 또한 단부 벽들 (115,116)과 이동가능한 열 실드들 (170,175) 사이의 거리에 기초될 수 있다. 단부 벽과 그것의 대응하는 이동가능한 열 실드 사이의 갭이 더 적을 수록, 반사되는 열의 양은 더 커진다. 추가하여, 단부 벽들 (115,116)과 이동가능한 열 실드들 (170,175) 사이의 각도가 적을 수록 반사되는 열의 양은 더 커진다. 다른식으로 말하면, 단부 벽과 그것의 대응하는 이동가능한 열 실드의 평면들이 서로에 평행할 때 최대 열 반사율(heat reflection)은 일어날 수 있다. 그러나, 이들 컴포넌트들이 정확하게 평행일 필요는 없다. 사실은, 임의의 각도가 단부 벽과 대응하는 이동가능한 열 실드 사이에 형성될 수 있다. 그러나, 더 큰 각도들은 챔버 (120) 쪽으로 다시 반사되는 더 적은 열로 귀결될 수 있다.
제 1 위치에서, 이동가능한 열 실드들 (170,175)의 위치 때문에 제 1 열의 양이 이온 소스(100)쪽으로 다시 반사되고, 챔버 (120)가 제 1 동작 온도에 있게 한다. 일부 실시예들에서, 이 제 1 동작 온도는 최대 희망 온도일 수 있다.
도 1b는 제 2 위치에서 둘 모두 이동가능한 열 실드들 (170,175)를 갖는 장치 (10)를 도시한다. 이 제 2 위치는 이온 소스 (100) 쪽으로 제 2 열의 양을 반사시키도록 선택되고, 제 2 양은 제 1 양보다 작다. 이 제 2 위치에서는, 제 1 위치에서 보다 덜 중첩한다. 일부 실시예들에서, 단부 벽들 (115,116)과 이동가능한 열 실드들 (170,175) 사이에 중첩이 거의 없거나 또는 전혀 중첩이 없을 수 있다. 이것은 반사되는 열을 줄인다. 이 제 2 위치에서, 챔버 (120)의 온도는 최소 희망 온도일 수 있다. 다시 말해서, 제 1 위치에서, 이동가능한 열 실드들 (170,175)은 개별 단부 벽들 (115,116)의 부분과 중첩하지만, 제 2 위치에서는, 이동가능한 열 실드들 (170,175)은 개별 단부 벽들 (115,116)의 더 작은 부분과 중첩한다.
일부 실시예들에서, 액추에이터 (180)는 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 이동가능한 열 실드들 (170,175)을 이동시키기 위해 사용된다. 이 액추에이터 (180)는 임의의 전통적인 모터, 예컨대 스텝퍼 모터(stepper motor), 서보 모터(servo motor), 또는 고정된 스트로크(stroke) 또는 다수의 스트로크들을 갖는 공압 실린더일 수 있다. 실린더의 경우에, 제 1 위치와 제 2 위치는 스트로크의 엔드포인트(endpoint)들을 정의할 수 있다.
선형 모션을 이용하는 임의의 실시예들에서, 이동가능한 열 실드들은 이동가능한 열 실드들이 희망하는 경로를 따라서 이동하는 것을 보증하는 일련의 레일(rail)들 또는 부싱(bushing)들과 통신상태에 있을 수 있다. 예를 들어, 도면들 1a-1d에서, 일련의 레일들 또는 부싱들이 각각의 이동가능한 열 실드 (170,175)의 어느 한 측면상에 배치될 수 있고, 이동가능한 열 실드들은 희망하는 경로를 따라서 슬라이드한다.
따라서, 모션(motion)은 복수개의 방법들로 달성될 수 있다. 예를 들어, 모션은 공압, 기어-기반 또는 스텝 모션일 수 있다. 따라서, 액추에이터 (180)는 희망하는 경로를 따라서 이동가능한 열 실드들 (170,175)를 병진이동(translate)하는 것이 가능한 임의의 디바이스일 수 있다.
추가하여, 이 모션은 가이드되지 않을 수 있거나, 또는 레일들 또는 스루(thru) 부싱들에 의해 가이드될 수 있다. 일부 실시예들에서, 액추에이터 (180)가 사용되지 않고, 오히려 모션은 이동가능한 열 실드들 (170,175)의 수동 움직임을 통하여 달성된다.
일부 실시예들에서, 각각의 이동가능한 열 실드가 정확하게 두개의 위치들에 있다 : 도면들 1a-b에 도시된 것들. 일부 실시예들에서, 두개의 이동가능한 열 실드들 (170,175)은 일체로 이동된다. 추가하여, 다른 실시예들에서, 제 1 이동가능한 열 실드 (170) 및 제 2 이동가능한 열 실드 (175)는 독립적으로 이동될 수 있고, 그것들은 상이한 위치들에 있을 수 있다.
예를 들어, 도 1c는 제 1 이동가능한 열 실드 (170)가 제 1 위치에 있지만, 제 2 이동가능한 열 실드 (175)가 제 2 위치에 있는 장치 (10)의 구성을 도시한다. 이 구성에서, 챔버 (120)의 온도는 도 1a의 구성으로 달성되는 것과도 1b의 구성으로 달성되는 것 사이에 있을 수 있다. 대안적으로, 다른 구성에서, 제 1 이동가능한 열 실드 (170)가 제 2 위치에 있을 수 있지만, 제 2 이동가능한 열 실드 (175)가 제 1 위치에 있다. 따라서, 두개의 독립적으로 제어되는 이동가능한 열 실드들을 이용하여, 각각이 정확하게 두개의 동작 위치들을 가져서, 네개의 상이한 구성들이 생성될 수 있다.
다른 실시예에서, 이동가능한 열 실드들 (170,175)의 각각은 제 1 위치와 제 2 위치 사이에 위치된 적어도 하나의 중간 위치로 이동될 수 있다. 도 1d는 이동가능한 열 실드들 (170,175)이 제 1 위치 (도 1a에 도시된)과 제 2 위치 (도 1b에 도시된) 사이의 중간위치에 배치되는 구성을 도시한다. 이 구성에서, 챔버 (120)는 도 1a로 달성되는 것과도 1b로 달성되는 것 사이의 온도에 도달할 수 있다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 이런 중간 위치가 있다. 다른 실시예들에서, 챔버 (120)의 온도에 대하여 더 미세한 제어를 허용하는 복수개의 중간 위치들이 있다. 예를 들어, 스텝퍼 모터를 이용하여, 이동가능한 열 실드들 (170,175)을 제 1 위치와 제 2 위치 사이에 위치된 임의의 위치로 이동시키는 것이 가능할 수 있다. 중간 위치들에서, 이동가능한 열 실드들 (170,175)는 제 1 위치에서 중첩된 부분보다 작지만, 제 2 위치에서 중첩된 부분보다 더 큰 개별 단부 벽들 (115,116)의 부분과 중첩한다.
도면들 1a-1d는 개별 단부 벽들 (115,116)에 근접하여 배치된 두개의 이동가능한 열 실드들 (170,175)을 사용하는 장치 (10)를 도시하지만, 다른 실시예들이 또한 가능하다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 단지 하나의 이동가능한 열 실드가 단부 벽들 (115,116) 중 하나에 근접하여 배치된다. 일 실시예에서, 이동가능한 열 실드 (175)가 반발기(150)가 배치된 단부 벽 (116) 근처에 배치되고, 이 단부 벽 (116)은 반대쪽 단부 벽보다 낮은 온도에 있을 수 있다. 다른 실시예에서, 이동가능한 열 실드 (170)는 캐소드 (140)가 위치된 단부 벽 (115)에 근처에 배치된다.
더욱이, 도면들 1a-1d는 각각의 단부 벽과 대응하는 이동가능한 열 실드 사이에 중첩의 양을 변화시킴으로써 이온 소스(100)의 온도를 제어하기 위한 장치(10)를 예시한다. 이것은 단부 벽들 (115,116)의 평면에 평행하거나 또는 거의 평행한 방향에서 이동가능한 열 실드들을 움직임으로써 수행된다. 도면들 1a-1d에 도시된 구성에서, 이동가능한 열 실드들 (170,175)은 수직 방향에서 이동된다.
그러나, 다른 메커니즘들이 이온 소스쪽으로 다시 반사되는 열의 양을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 2a-2c에 도시된 다른 실시예에서, 단부 벽과 그것의 대응하는 이동가능한 열 실드사이의 거리가 변화되는 장치 (20)가 도시된다. 다시 말해서, 중첩의 양을 변화시키기 위해서 수직으로 (도면들 1a-1d에 도시된 바와 같이) 움직이기 보다는 오히려, 장치 (20)의 이동가능한 열 실드들 (170,175)이 좌우로(laterally) 이동한다. 다시 말해서, 이동가능한 열 실드들 (170,175)이 단부 벽들 (115,116)의 평면에 수직인 방향으로 이동된다.
단부 벽 (115,116)과 대응하는 이동가능한 열 실드 (170,175) 사이의 거리가 도 2a에 도시된 제 1 위치에 있을 때 , 제 1 열의 양이 이온 소스쪽으로 다시 반사된다. 그에 반해서, 단부 벽 (115,116)과 대응하는 이동가능한 열 실드 (170,175) 사이의 거리가 도 2b에 도시된 제 2 위치에 있을 때 , 제 2 열의 양이 이온 소스쪽으로 다시 반사되고 제 2 양은 제 1 열의 양보다 작다. 상기에서 설명된 것 처럼, 일부 실시예들에서, 도 2c에 도시된 바와 같이 제 1 위치와 제 2 위치 사이의 중간 위치가 있을 수 있다.
따라서, 장치 (20)에서, 이동가능한 열 실드들 (170,175)과 개별 단부 벽들 (115,116)사이의 중첩의 양을 제어하기 보다는 오히려, 이들 컴포넌트들사이의 간격(separation)의 양이 제어된다.
일부 실시예들에서, 이동가능한 열 실드들 (170,175)는 그것들이 상이한 위치들에 있을 수 있도록 독립적으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 하나의 이동가능한 열 실드는 제 1 위치에 있을 수 있고 제 2 이동가능한 열 실드는 제 2 위치에 있다. 다른 실시예에서, 설명된 것 처럼, 단지 하나의 이동가능한 열 실드만이 있을 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 이동가능한 열 실드들은 수직으로 및 좌우로 양쪽으로 이동될 수 있다.
상기에서 설명된 것 처럼, 도면들 2a-2c은 두개의 이동가능한 열 실드들 (170,175)을 도시하지만, 단지 하나의 이동가능한 열 실드가 채용된 다른 실시예들이 존재한다.
도면들 1a-1d 및 2a-2c는 개별 단부 벽들 (115,116)에 근접하여 배치된 이동가능한 열 실드들 (170,175)을 도시하지만, 다른 실시예들이 가능하다. 예를 들어, 도면들 3a-3d는 이동가능한 열 실드들 (200,205)이 개별 측벽(side wall)들 (113,114)에 근접하여 배치된 장치(30)을 도시한다. 일부 실시예들에서, 측벽들 (113,114)은 단부 벽들 (115,116)보다 더 큰 표면적을 가질 수 있다. 따라서, 이동가능한 열 실드들의 효과가 이들 실시예들에서 더 표명될 수 있다.
도 3a는 이동가능한 열 실드들 (200,205)이 제 1 위치에 있고 제 1 열의 양이 이온 소스(100)쪽으로 다시 반사되는 장치(30)를 도시한다. 도 3b는 제 2 열의 양이 이온 소스 (100)로 다시 반사되는 제 2 위치에 있는 이동가능한 열 실드들 (200,205)을 도시하고, 제 2 양은 제 1 양보다 작다. 이동가능한 열 실드들 (200,205)은 개별 측벽들 (113,114) 부분들과 중첩하고, 제 1 위치에서의 중첩의 양은 제 2 위치에서의 중첩의 양보다 더 크다. 도면들 1a-1d 및 도면들 2a-2c의 실시예들과 마찬가지로, 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 이동가능한 열 실드들 (200,205)을 이동시키기 위해 액추에이터 (180)가 사용될 수 있다. 상기에서 설명된 것 처럼, 이동가능한 열 실드들 (200,205)의 움직임은 개별 측벽들 (113,114)의 평면에 평행하거나 또는 거의 평행일 수 있다.
도 3c에 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 이동가능한 열 실드들 (200,205)은 제 1 이동가능한 열 실드 (200)가 제 1 위치에 있을 수 있지만 제 2 이동가능한 열 실드 (205)는 제 2 위치에 있도록 독립적으로 제어될 수 있다. 대안적으로, 제 2 이동가능한 열 실드 (205)가 제 1 위치에 있을 수 있지만, 제 1 이동가능한 열 실드 (200)가 제 2 위치에 있을 수 있다.
도 3d는 제 1 위치와 제 2 위치 사이에 위치된 중간 위치에 이동가능한 열 실드들 (200,205)을 갖는 장치(30)을 도시한다. 상기에서 설명된 것 처럼, 일부 실시예들에서, 적어도 하나 이런 중간 위치가 있다. 다른 실시예들에서, 챔버 (120)의 온도에 대하여 더 미세한 제어를 허용하는 복수개의 중간 위치들이 있다.
비록 도시되지 않았지만, 이동가능한 열 실드들 (200,205)는 도면들 2a-2c에 도시된 메커니즘에 유사하게 좌우로 (또는 측벽들 (113,114)의 평면에 수직으로) 이동될 수 있다.
비록 도시되지 않았지만, 단지 하나의 이동가능한 열 실드(heat shield)를 갖는 장치(30)의 실시예들이 채용될 수 있다.
추가하여, 도면들 1a-1d 및 3a-3d의 실시예들에 도시된 장치들은 결합될 수 있어서 이동가능한 열 실드들이 단부 벽들 (115,116) 및 측벽들 (113,114)에 근접하여 제공된다. 일 실시예에서, 이들 이동가능한 열 실드들 (170,175,200,205)은 모두 독립적으로 이동할 수 있다. 다른 실시예에서, 이동가능한 열 실드들은 쌍들로서 이동될 수 있어서, 이동가능한 열 실드들 (170,175)는 일체로 이동하고 이동가능한 열 실드들 (200,205)는 일체로 이동한다. 일 대안 실시예에서, 이동가능한 열 실드들은 단부 벽들 및 측벽들의 평면들의 방향에 평행으로 이동할 수 있다 (즉, 수직으로, 도면들 1a-1d 및 3a-3d에 도시된 바와 같이). 다른 실시예에서, 이동가능한 열 실드들은 단부 벽들 및 측벽들의 평면들의 방향에 수직으로 이동할 수 있다 (즉, 좌우로(laterally), 도면들 2a-2c에 도시된 바와 같이).
추가적으로, 이동가능한 열 실드는 원한다면 바닥벽 (111)에 근접하여 배치될 수 있다. 임의의 이동가능한 열 실드들에서 처럼, 그것은 바닥벽 (111)의 평면의 방향에 평행하게, 또는 해당 평면에 수직으로 이동될 수 있다.
도면들 1a-1d, 2a-2c 및 3a-3d 모두의 실시예들에 도시된 장치는 선형 경로를 따라서 이동하는 이동가능한 열 실드들을 도시한다. 그러나, 다른 실시예들이 또한 가능하다. 예를 들어, 도면들 4a-4d는 이동가능한 열 실드들 (300,305)이 선회가능하게(pivotally) 회전되는 장치(40)을 도시한다. 도 4a에서, 장치 (40)는 제 1 위치에서 이동가능한 열 실드들 (300,305)를 갖고, 제 1 열의 양이 챔버 (120) 쪽으로 다시 반사된다. 일 실시예에서, 이동가능한 열 실드들 (300,305)은 비록 다른 각도들이 또한 가능하지만 측벽들 (113,114)의 평면에 평행하다. 더욱이, 비록 도면들 4a-4d은 측벽들 (113,114)에 근접하여 배치된 이동가능한 열 실드들 (300,305)을 갖는 장치(40)이 도시되지만, 이들 이동가능한 열 실드들은 단부 벽들 (115,116)에 근접하여 배치될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 다른 실시예에서, 이동가능한 열 실드들은 원한다면 네개 모두의 이들 벽들에 근접하여 배치될 수 있다.
도 4b는 제 2 열의 양이 챔버 (120)로 다시 반사되는 제 2 위치에 있는 이동가능한 열 실드들 (300,305)을 갖는 장치(40)을 도시하고, 제 2 양은 제 1 양보다 작다. 이것은 측벽 (113,114)과 그것의 대응하는 이동가능한 열 실드 (300,305) 사이에 형성되는 각도를 증가시킴으로써 달성된다. 도 4b는 대략 45°의 각도를 도시하지만, 다른 각도들이 또한 가능하다. 제 2 위치의 각도는 희망하는 최소 온도를 달성하기 위해서 선택될 수 있다.
다시 말해서, 제 1 위치에서, 이동가능한 열 실드들 (300,305)는 그것들의 개별 측벽들 (113),(114)과 제 1 각도를 형성한다. 제 2 위치에서, 이동가능한 열 실드들 (300,305)는 그것들의 개별 측벽들 (113),(114)과 제 2 각도를 형성하고, 제 2 각도는 제 1 각도보다 더 크다.
이 회전 움직임은 이동가능한 열 실드들 (300,305)과 통신하는 액추에이터 (180)를 이용하여 달성된다. 이동가능한 열 실드들 (300,305)은 각각 개별 피벗 포인트(pivot point)에 회전가능하게 부착될 수 있다. 이것은 액슬(axle), 힌지 또는 다른 피벗가능한 메커니즘을 포함할 수 있다. 각도가 증가된 때, 더 많은 열이 챔버 (120)에 도달하지 않은 방향으로 반사된다. 따라서, 증가된 각도는 챔버 (120) 쪽으로 다시 더 적은 열을 반사할 수 있고, 더 낮은 온도로 귀결된다.
상기에서 설명된 것 처럼, 장치 (40)의 이동가능한 열 실드들 (300,305)은 독립적으로 이동될 수 있다. 도 4c는 제 1 이동가능한 열 실드 (300)가 제 1 위치에 있고, 제 2 이동가능한 열 실드 (305)가 제 2 위치에 있는 제 1 이동가능한 열 실드 (300)를 도시한다. 대안적으로, 제 1 이동가능한 열 실드 (300)는 제 2 위치에 있을 수 있지만, 제 2 이동가능한 열 실드 (305)가 제 1 위치에 있다.
일부 실시예들에서, 이동가능한 열 실드들 (300,305)은 도 4d에 도시된 바와 같이 제 1 위치와 제 2 위치사이의 중간 위치로 이동될 수 있다. 상기에서 설명된 것 처럼, 일부 실시예들에서, 챔버 (120)의 온도에 대하여 더 미세한 제어를 허용하는 복수개의 중간 위치들이 있다. 중간 위치들에서, 이동가능한 열 실드들 (300,305)과 그것의 개별 측벽 (113,114)에 의해 형성된 각도는 제 1 각도와 제 2 각도 사이에 있다.
비록 도시되지 않았지만, 단지 하나의 이동가능한 열 실드를 갖는 장치(40)의 실시예들이 채용될 수 있다.
본 출원에서 설명된 실시예들은 이온 소스가 복수개의 상이한 온도에서 동작하게 하는 것이 바람직한 상황들에서 유익하다. 이동가능한 열 실드들을 움직임으로써, 이온 소스 (100)는 복수개의 온도에서 동작될 수 있다. 추가적으로, 이동가능한 열 실드들의 사용은 상대적으로 차가운 온도와 상대적으로 뜨거운 온도 사이의 전환에 필요한 시간이 다른식으로 가능한 것보다 훨씬 더 짧게 할 수 있다. 더욱이, 이것은 이온 소스의 변경 없이 수행될 수 있다.
추가하여, 상기의 실시예들은 캐소드 및 반발기(repeller)를 갖는 이온 소스를 도시하지만, 본 개시는 이 실시예에 제한되지 않는다. 다른 유형들의 이온 소스들이 이온들이 챔버내에 생성되는 장치와 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, RF 에너지가 이온 소스내에 이온들을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이동가능한 열 실드들이 이 실시예에서 마찬가지로 하나 이상의 벽들에 근접하여 배치될 수 있다.
본 발명은 본 명세서에 기술된 특정 실시예에 의해 그 범위가 제한되지 않는다. 오히려, 본 명세서에 기술된 이러한 실시예들에 더하여, 본 발명의 다른 다양한 실시예들 및 이에 대한 변형들이 당업자들에게 전술한 설명 및 첨부된 도면들로부터 명백해질 것이다. 그러므로, 그러한 다른 실시예들 및 변경들은 본 발명의 개시된 범위 내에 들어가도록 의도된다. 또한, 본 발명이 본 명세서에서 특정 목적을 위한 특정 환경에서의 특정 구현의 맥락에서 기술되었으나, 당업자들은 본 발명의 유용성이 그에 한정되지 한고, 본 발명이 임의의 수의 목적들을 위한 임의의 수의 환경들 내에서 유익하게 구현될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 이하에 개시되는 청구항들은 본 출원에서 설명되는 본 발명의 전체 효과와 취지에서 해석되어야 한다.

Claims (16)

  1. 이온 소스의 온도 제어를 위한 장치에 있어서,
    챔버를 정의하는 복수개의 벽들을 갖는 이온 소스; 및
    상기 챔버 외측에 배치되고 상기 벽들 중 적어도 하나에 근접한 이동가능한 열 실드(heat shield)로서, 상기 이동가능한 열 실드는 제 1 열의 양이 상기 챔버 쪽으로 다시 반사되는 제 1 위치 및 제 2 열의 양이 상기 챔버 쪽으로 다시 반사되는 제 2 위치를 갖고, 상기 제 2 열의 양이 상기 제 1 열의 양보다 작은, 상기 이동가능한 열 실드를 포함하는, 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 복수개의 벽들은 바닥벽, 개구를 갖는 상부 벽, 두개의 단부 벽(end wall)들 및 두개의 측벽(sidewall)들을 포함하고, 캐소드(cathode)가 상기 두개의 단부 벽들 중 하나에 근접하여 배치되고, 상기 이동가능한 열 실드가 상기 두개의 단부 벽들 중 하나에 근접하여 배치되는, 장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 이동가능한 열 실드는 상기 두개의 단부 벽들 중 제 1 단부의 평면에 평행한 방향으로 이동하고, 상기 제 1 위치에서, 상기 이동가능한 열 실드는 제 1 단부 벽의 부분과 중첩하고, 상기 제 2 위치에서, 상기 이동가능한 열 실드는 상기 제 1 단부 벽의 더 적은 부분과 중첩하는, 장치.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 이동가능한 열 실드는 상기 두개의 단부 벽들 중 제 1 단부 벽에 근접한 피벗 포인트(pivot point)를 중심으로 회전하고, 상기 제 1 위치에서, 상기 이동가능한 열 실드는 제 1 단부 벽과 제 1 각도를 형성하고, 및 상기 제 2 위치에서, 상기 이동가능한 열 실드는 상기 제 1 단부 벽과 제 2 각도를 형성하고, 상기 제 2 각도는 상기 제 1 각도보다 더 큰, 장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 복수개의 벽들은 바닥벽, 개구를 갖는 상부 벽, 두개의 단부 벽(end wall)들 및 두개의 측벽(sidewall)들을 포함하고, 캐소드(cathode)가 상기 두개의 단부 벽들 중 하나에 근접하여 배치되고, 상기 이동가능한 열 실드가 상기 두개의 측벽들 중 하나에 근접하여 배치되는, 장치.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 이동가능한 열 실드는 상기 측벽들 중 제 1 측벽의 평면에 평행한 방향으로 이동하고, 상기 제 1 위치에서 상기 이동가능한 열 실드는 제 1 측벽의 부분과 중첩하고, 상기 제 2 위치에서 상기 이동가능한 열 실드는 상기 제 1 측벽의 더 적은 부분과 중첩하는, 장치.
  7. 청구항 5에 있어서, 상기 이동가능한 열 실드는 상기 측벽들 중 제 1 측벽에 근접한 피벗 포인트(pivot point)를 중심으로 회전하고, 상기 제 1 위치에서, 상기 이동가능한 열 실드는 상기 제 1 측벽과 제 1 각도를 형성하고, 및 상기 제 2 위치에서, 상기 이동가능한 열 실드는 상기 제 1 측벽과 상기 제 1 각도보다 더 큰 제 2 각도를 형성하는, 장치.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 이동가능한 열 실드를 상기 제 1 위치와 상기 제 2 위치 사이에서 이동시키기 위해서 상기 이동가능한 열 실드와 통신하는 액추에이터(actuator)를 더 포함하는, 장치.
  9. 이온 소스의 온도 제어를 위한 장치에 있어서,
    챔버를 정의하는 복수개의 벽들을 갖는 이온 소스로서, 상기 복수개의 벽들은 바닥벽, 개구를 갖는 상부 벽, 두개의 단부 벽(end wall)들 및 두개의 측벽(sidewall)들을 포함하고, 캐소드(cathode)가 상기 두개의 단부 벽들 중 하나에 근접하여 배치되는, 상기 이온 소스;
    두개의 이동가능한 열 실드(heat shield)들로서, 각각이 상기 챔버 외측에 배치되고 상기 두개의 측벽들 개개에 근접하고, 상기 두개의 이동가능한 열 실드 각각은 제 1 열의 양이 상기 챔버 쪽으로 다시 반사되는 제 1 위치 및 제 2 열의 양이 상기 챔버 쪽으로 다시 반사되는 제 2 위치를 갖고, 상기 제 2 열의 양이 상기 제 1 열의 양보다 더 작은, 상기 이동가능한 열 실드들; 및
    상기 이동가능한 열 실드들의 각각을 상기 제 1 위치와 상기 제 2 위치 사이에서 상기 측벽들의 평면에 평행한 방향으로 이동시키기 위해서 상기 이동가능한 열 실드들의 각각과 통신하는 액추에이터로서, 상기 제 1 위치에서, 상기 이동가능한 열 실드들은 상기 측벽들의 부분과 중첩하고, 및 상기 제 2 위치에서, 상기 이동가능한 열 실드들은 상기 측벽들의 더 작은 부분들과 중첩하는, 상기 액추에이터를 포함하는, 장치.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 액추에이터는 상기 이동가능한 열 실드들을 독립적으로 이동시키는, 장치.
  11. 청구항 9에 있어서, 상기 액추에이터는 상기 제 1 위치와 상기 제 2 위치 사이에 적어도 하나의 중간 위치로 상기 이동가능한 열 실드들의 각각을 이동시키는, 장치.
  12. 청구항 9에 있어서, 희망하는 경로를 따라서 상기 제 1 위치와 상기 제 2 위치 사이에서 상기 이동가능한 열 실드들을 가이드하는 레일(rail)들을 더 포함하는, 장치.
  13. 청구항 9에 있어서, 제 2 세트의 이동가능한 열 실드들을 더 포함하고, 각각은 상기 두개의 단부 벽들의 개개에 근접하여 배치되고, 상기 액추에이터와 통신하는, 장치.
  14. 이온 소스의 온도 제어를 위한 장치에 있어서,
    챔버를 정의하는 복수개의 벽들을 갖는 이온 소스로서, 상기 복수개의 벽들은 바닥벽, 개구를 갖는 상부 벽, 두개의 단부 벽(end wall)들 및 두개의 측벽(sidewall)들을 포함하고, 캐소드(cathode)가 상기 두개의 단부 벽들 중 하나에 근접하여 배치되는, 상기 이온 소스;
    두개의 이동가능한 열 실드(heat shield)들로서, 각각이 상기 챔버 외측에 배치되고 상기 두개의 측벽들 개개에 근접하고, 상기 이동가능한 열 실드의 각각은 제 1 열의 양이 상기 챔버 쪽으로 다시 반사되는 제 1 위치 및 제 2 열의 양이 상기 챔버 쪽으로 다시 반사되는 제 2 위치를 갖고, 상기 제 2 열의 양이 상기 제 1 열의 양보다 작은, 상기 이동가능한 열 실드들; 및
    개별 피벗 포인트를 중심으로 상기 이동가능한 열 실드들의 각각을 회전시키기 위해서 상기 이동가능한 열 실드들 각각과 통신하는 액추에이터로서, 상기 제 1 위치에서, 상기 이동가능한 열 실드들은 상기 개별 측벽과 제 1 각도를 형성하고, 및 상기 제 2 위치에서, 상기 이동가능한 열 실드들은 상기 개별 측벽과 상기 제 1 각도보다 더 큰 제 2 각도를 형성하는, 상기 액추에이터를 포함하는, 장치.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 액추에이터는 상기 이동가능한 열 실드들을 독립적으로 회전시키는, 장치.
  16. 청구항 14에 있어서, 상기 액추에이터는 상기 제 1 위치와 상기 제 2 위치 사이에 적어도 하나의 중간 위치로 상기 이동가능한 열 실드들의 각각을 회전시키는, 장치.
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