KR101849387B1 - 스캔빔 이온 주입장치에 있어서의 스루풋 증대 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 더욱 큰 스루풋을 제공하기 위한 이온 주입 방법 및 시스템이 개시된다. 이온빔(112)은, 상기 이온빔의 단면적이 가공물의 표면상에 전체적으로 부딪힐 때 제1 스캔속도(VslowScan)로 가공물의 표면을 가로질러 스캔되며; 상기 제1 스캔속도는, 상기 빔의 단면적의 일부분이 상기 가공물의 외부 가장자리(140)를 넘어 연장되는 위치(214)에서 제2 스캔속도(VFastScan)로 증가된다. 몇몇 실시예들에서는, 실제 주입동안 가공물을 벗어나 빔속 측정이 수행되며, 주입 루틴이 빔속 변화를 설명하기 위해 실시간으로 변화될 수 있는 스캔 패턴을 이용한다.

Description

스캔빔 이온 주입장치에 있어서의 스루풋 증대{THROUGHPUT ENHANCEMENT FOR SCANNED BEAM ION IMPLANTERS}
반도체 디바이스 및 다른 제품의 제조에 있어서, 이온 주입 시스템은 가공물(예컨대, 반도체 웨이퍼, 디스플레이 패널, 유리 기판)에 도펀트 원소들을 부여하는데 이용된다. 이들 이온 주입 시스템은 통상 "이온 주입장치(ion implanters)"라고 칭해진다.
이온 주입장치는, 가공물에 대하여 소망하는 기능성을 증진시키기 위하여 가공물의 격자에 대하여 궁극적으로 주입되는 이온 빔을 발생시킨다. 많은 가공물은 원형상으로 되어 있기 때문에, 종래의 구현(implementations)에 있어서는, 빔의 형상에 따라 가공물의 평면에 대략 원형 또는 타원형의 경로를 그리는 스캔 패턴을 따라서 가공물을 주입하는 것이 제안되어 있다. 이러한 타원형 스캔 패턴은 가공물의 기하학적 구조 및 빔의 형상에 정확하게 매핑(map)되기 때문에, 각각의 가공물들을 주입하는데 필요한 시간을 제한한다는 점에서 높은 가공물 스루풋을 촉진시키는 경향이 있다. 그러나, 이러한 구현은 주입 동안 빔속의 동적인 변화를 측정하기가 어렵다는 점에서 결점이 존재한다. 이 때문에, 타원형 스캔 패턴을 이용하는 구현에 의해 전달된 실제의 도스 프로파일(dosing profiles)은 원인 불명의 빔속 변화로 인하여, 시간이 흐르면서 원하는 도스 프로파일을 벗어나는 경향이 있다. 따라서, 높은 스루풋을 유지하는 한편, 시스템으로 하여금 빔속의 동적인 변화들을 고려(account for)하는 것을 가능하게 하는 피드백을 제공하는, 최적화된 이온 주입방법이 필요하다.
본 발명은 종래 기술에 있어서의 한계를 극복하는 것이다.
따라서, 이하에서는, 본 발명의 몇 가지 양상에 대한 기본적인 이해를 제공하기 위하여 본 발명의 간략한 개요(summary)를 제시한다. 이러한 개요는 본 발명의 광범위한 개괄이 아니다. 이것은 본 발명의 핵심이나 불가결한 구성요소를 특정하는 것이 아니고, 본 발명의 범위를 기술하려는 의도가 아니다. 그 목적은, 나중에 제시하는 더욱 상세한 설명에 대한 서막으로서, 단순화된 형태로 본 발명의 몇가지 개념을 나타내고자 하는 것이다.
본 개시물의 몇 가지 양상은, 이온빔의 전체 단면적이 가공물의 가장자리를 넘어 연장되기 전에 스캔 이온빔의 스캔속도(scan rate)를 변화시킴으로써 실시간 빔속 측정을 할 수 있는 능력을 유지하면서 종래 달성될 수 있던 것 이상의 스루풋을 증대시킨다. 이들 실시예에서, 빔속의 실시간 변화를 고려하도록 상기 가공물 주입 루틴(routine)은 실시간으로 변화될 수 있다. 예컨대, 가공물이 옮겨지는 이동속도 및/또는 이온빔이 스캔되는 스캔속도는 빔속 변화를 고려하여 조정될 수 있다. 이러한 방식으로, 본 명세서에 개시된 기술은, 종래 달성될 수 있던 것보다 더 정확한 가공물에 대한 도스 프로파일 및 개선된 스루풋을 제공하는데 도움이 된다.
상술한 목적 및 관련된 목적을 이루기 위하여, 본 발명은, 이하에 충분히 설명되고 특히 특허청구범위에 의해 제시된 특징들을 구비한다. 이하의 상세한 설명 및 첨부 도면들은 본 발명의 특정의 도시된 실시예를 상세하게 기술한다. 그러나, 이들 실시예들은 본 발명의 원리가 채용될 수 있는 몇 가지 다양한 방식으로 나타내고 있다. 본 발명의 다른 목적, 이점 및 신규한 특징들은, 첨부 도면과 결합하여 생각하면 본 발명의 이하의 상세한 설명으로부터 명확하게 될 것이다.
도 1은, 몇몇 실시예에 따르는 예시적인 이온 주입 시스템에 관한 평면도이다.
도 2(A) 및 2(B)는, 이온이 가공물에 주입되는 주입 경로를 나타내는 평면도로서, 상기 주입 경로는, 가공물이 제1 축을 따라서 옮겨지는 한편 이온 빔이 동시에 제1 축에 수직인 제2 축을 따라서 스캔되면서 그려진다(trace).
도 3(A) 내지 3(F)는, 가공물의 제1 표면 부분을 따라 이온빔이 스캔될 수 있는 방법의 일예를 도시한다.
도 4는, 몇몇 실시예에 따르는 방법의 플로우챠트이다.
도 5는, 가공물의 주입 동안 실시간 빔속값이 측정될 수 있는 방법의 일예를 도시한다.
이제, 본 발명은 도면을 참조하여 상세하게 설명되며, 유사한 참조부호가 전체에 걸쳐 유사한 구성요소를 지칭하는데 사용된다. 이하의 상세한 설명에서는, 설명의 목적을 위해, 본 발명에 대한 완전히 이해를 제공하기 위하여, 수많은 특정 상세들이 기술된다. 그러나, 본 발명은 이들 특정 상세없이도 실시될 수 있다는 것은 명백할 것이다.
도 1은, 소스단자(102), 빔라인 어셈블리(104, beamline assembly), 스캔 시스템(106), 및 종단국(108, end station)을 가지는 이온 주입 시스템(100, ion implantation system)을 도시하며, 이들은 원하는 도스 프로파일(dosing profile)에 따라서 가공물(110)의 격자에 이온(도펀트)들을 주입하도록 총괄하여 배열된다. 특히, 도 1에서는 하이브리드스캔(hybrid-scan) 이온 주입 시스템(100)을 도시하는데, 상기 시스템은, 원하는 도스 프로파일을 달성하기 위하여, 제1 축(first axis)을 따라서 상기 가공물(110)을 이동시키도록 작동되면서, 동시에 상기 제1 축에 수직인 제2 축을 따라서 빔(112)을 스캔한다.
작동되는 동안, 소스단자(102)의 이온 소스(114)는 고전압 전원(116)에 결합되어 도펀트 분자들(예컨대, 도펀트 가스 분자들)을 이온화하여 추출함으로써, 펜슬 이온 빔(118, pencil ion beam)을 형성한다.
소스단자(102)로부터 가공물(110)로 펜슬 빔(118)을 조정하기 위하여, 상기 빔라인 어셈블리(104)는 분해개구(122, resolving aperture)을 통하여 적절한 전하대질량비(charge-to-mass ratio)의 이온들만 통과시키도록 쌍극자 자장(dipole magnetic field)이 설정된 질량분석기(120, mass analyzer)를 가진다. 부적절한 전하대질량비를 가지는 이온들은 측벽(124a, 124b)과 충돌하며, 그리하여, 적합한 전하대질량비를 가지는 이온들만 가공물(110)로 통과되게 한다. 또한, 상기 빔라인 어셈블리(104)는, 펜슬 빔(118)이 상기 가공물(110)에 수송되는, 가늘고 긴 내부 공동 또는 통로에 펜슬 빔(118)을 유지하는, 이온소스(114)와 종단국(108) 사이에서 연장되는 다양한 빔형성 및 성형 구조물(beam forming and shaping structures)을 포함할 수 있다. 통상적으로 진공 펌프(126)는, 공기 분자와의 충돌을 통하여 이온들이 빔 경로로부터 편향될 가능성을 감소시키기 위하여 진공에서 이온빔 수송 통로를 유지한다.
상기 펜슬 빔(118)을 수신하면, 스캔 시스템의 스캐너(128)는, 이후에 상기 펜슬 빔을 (예컨대, 수평방향내에서) 측방에서(laterally) 앞뒤로 전환시키거나, "스캔"한다. 어떠한 맥락에서 보면, 이러한 종류의 스캔 펜슬빔은 리본빔(112, ribbon beam)으로 지칭될 수 있다. 상기 스캔 시스템의 병렬기(130, parallelizer)는, 리본빔(112)을 재전송(redirect)하여, 상기 가공물(110)에 부딪히는 이온들이 동일한 입사각으로, 비록 결국 다른 위치에서라도, 상기 가공물의 표면에 연속적으로 부딪히게 할 수 있다.
상기 가공물(110)은 스캔빔에 수직으로(예컨대, 종방향으로) 이동되는 가동 스테이지(132) 상에 위치될 수 있다. 제어기(134)는 상기 리본빔(112)과 가공물(110)에 부여된 상대 운동(relative motion)을 제어할 수 있어 상기 가공물(110)에 대하여 원하는 도스 프로파일을 달성할 수 있다. 가공물에 전달된 도스 프로파일이 원하는 도핑 프로파일(doping profile)을 따르며, 상기 시스템이 빔속의 동적변화를 고려하도록 하는 것을 보장하는데 도움이 되기 위하여, 이온빔 검출부품(136)(예컨대, 하나 이상의 패러데이컵(faraday cups)) 및 도스 교정 시스템(dose calibration system, 138)이 또한 포함된다.
도 2(A) 및 2(B)는, 이온빔이 상기 가공물의 평면에서 비원형 주입 경로들(200 및 212, non-circular implantation paths)를 그리도록(trace out) 이온빔(112)과 가공물(110) 사이의 상대 운동이 수행될 수 있는 방법의 2가지 예를 도시하고 있다. 이온빔(112)이 도시된 주입경로들(200 및 212)을 따라가기 위하여, 가공물(110)은 이동 경로(202)(예컨대 수직축)를 따라서 이동되며, 이온빔(112)은 제2 축(204)(예컨대 수평축)을 따라서, 일련의 스캔 범위(a series of scan sweeps)로서 스캔된다. 도시된 실시예에서, 가공물(110)이 하나의 이동위치에서 다음 이동위치로 "스텝핑"(stepped)되기 때문에 인접하는 스캔 범위가 서로 평행하게 되어, 인접하는 스캔 범위를 간격(206)만큼 떨어지게 한다. 그러나, 다른 실시예들에서, 이동 속도는 연속적일 수 있는데, 그것은 인접하는 스캔 범위를 서로에 대하여 경사지게(tilit) 할 수 있을 것이다.
이온 주입 시스템의 생산성을 최적화하기 위하여(그리고 각각의 주입 가공물들에 필요한 시간을 제한하기 위하여), 상기 제어기는 상기 이온빔(112)이 상기 가공물의 외부 가장자리(140)에 관하여 주어진 스캔 범위(scan sweep)에 대하여 스캔되는 속도(rate)를 변화시킬 수 있다. 발명자들이 이해한 바와 같이, 도 2(A)에 도시된, 이전의 구현들에 있어서 주어진 스캔 범위에 대하여 빠른 스캔속도(VFastScan)와 느린 스캔속도(VSlowScan) 사이에서 변화했음에도 불구하고, 이러한 스캔속도 변화는 이온빔(112)이 가공물(110)을 완전히 통과하였을 때 지점들(210)에서 발생하였다.
따라서, 본 개시물의 양상들은, 상기 이온빔(112)의 전체 단면적이 상기 가공물의 외부 가장자리(140)(도 2(B)에 도시됨)를 넘어 연장되기 전에 스캔속도를 변화시킴으로써 종래 달성할 수 있던 것 이상으로 스루풋에 있어서 추가적인 증대를 제공한다. 환언하면, 상기 스캔속도는, 상기 빔의 단면적의 일부만이, 원형의 변환지점(214)으로 도시된, 상기 가공물의 외부 가장자리를 넘어 연장될 때 변화된다. 이러한 방식으로, 본 명세서에 개시된 기술은 종래에 달성가능한 것보다 더 큰 스루풋을 제공하는데 도움이 된다.
도 3(A) 내지 3(F)는 일반적으로, 각 표면 부분에 대하여 다른 스캔속도를 이용하여 2개의 표면 부분들 상으로 이온빔을 스캔하는 방법을 나타낸다. 비록 도 3(A) 내지 3(F)는 하나의 스캔 범위만을 나타내고 있지만, 이러한 스캔 범위에 관하여 설명된 개념들은 하나의 주입 스캔 경로에 있어서의 임의의 및/또는 모든 스캔 범위에 적용가능한 것을 이해할 수 있을 것이다.
도 3(A)에 있어서, 외부 가장자리(302)를 가지는 가공물(300)은 이온빔(112)에 관하여 제1 이동 지점(304)에 위치된다. 제1 이동지점(304)에 있어서, 제1 쌍의 지점들(306a, 306b)은 외부 가장자리(302)에 대응하며, 상기 가공물의 제1 표면 부분(surface segment)은 제1 쌍의 지점들(306a, 306b)사이에서 연장된다. 상기 이온빔(112)은, 가공물 외부 가장자리(302)를 넘어 제1 쌍의 지점들(306a, 306b)의 외부에 위치된 가공물을 벗어난 위치에서 시작된다. 이어서, 상기 이온빔(112)은 제1 표면 부분에 도달할 때까지 제1 스캔속도로 스캔되며, 여기서 상기 제1 스캔속도는 속도 벡터(308)로 나타낸 바와 같이 상대적으로 높은 속도를 가진다. 이러한 방식으로, 상기 제1 스캔속도는 가공물을 벗어난 "불가동시간(down time)을 최소화하는데 도움이 되어, 가공물 스루풋을 증대시키는 것을 돕는다.
도 3(B)에 나타낸 바와 같이, 상기 이온빔(112)은 상기 가공물(300)에 대하여 상기 이온빔의 단면적 일부(전부 내지 전무, from all to none)가 부딪힐 때까지 제1 스캔속도로 연속적으로 스캔될 수 있다. 따라서, 이온빔의 제1 부분이 가공물을 벗어나며 상기 이온빔의 제2 부분이 가공물 상에 있을 때(예컨대, 도 3(B)에 도시된 바와 같이), 상기 이온빔(112)은 제2 스캔속도로 감속되기 시작한다. 상기 제2 스캔속도는 제1 스캔속도보다 적은 순간 속도 벡터(instantaneous velocity vector, 310)를 가진다. 일 실시예에서, 속도의 감속은 순간 빔 전류(instantaneous beam current)의 약 33%가 상기 가공물에 부딪힐 때 발생한다. 환언하면, 상기 스캔속도의 변화는 순간 빔 전류의 약 66%가 가공물을 벗어나 있을때 발생할 수 있다.
도 3(C) 내지 3(D)에 있어서, 상기 이온빔(112)은 계속해서 상기 제1 변환지점(304)에서 상기 가공물(110)의 표면 부분을 가로질러 (속도 벡터(310)로 나타낸) 제2 스캔속도로 스캔된다. 상기 제2 스캔속도는, 속도벡터(310)에 의해 나타낸 바와 같이, 상기 제1 스캔속도보다 적다. 때로는, 상기 제2 스캔속도는 주어진 스캔범위에 대하여 거의 일정한 속도이지만, 상기 제2 스캔속도는 예컨대, 도스 균일성(dose uniformity)을 개선시키거나, 또는 비균일(non-uniform) 도스 프로파일을 매칭시키기 위하여 주어진 스캔범위를 따라서 변화될 수 있으며/또는 구현에 따라 다양한 스캔범위들에 대하여 달라질 수 있다.
도 3(E)에 있어서, 상기 이온빔(112)은, 상기 이온빔의 전체 단면적이 상기 가공물 경계를 넘어 연장되기 전에 (순간 속도 벡터(312)로 나타낸 바와 같이) 상기 제2 스캔속도로부터 제1 스캔속도로 가속될 수 있다. 그리고 또, 이온빔의 일부가 여전히 가공물 상에 있는 동안 이러한 스캔속도의 증가는, 각각의 가공물 주입에 필요한 시간 량을 감소시킴으로써 스루풋을 증대시킨다는 점에서 종래 기술 방법에 대한 개선이다. 일실시예에서, 이러한 속도 증가는, 상기 가공물에 대하여 순간 빔 전류의 약 33%가 부딪힐 때 발생한다.
최종적으로, 도 3(F)에 있어서, 상기 이온빔(112)의 전체 단면적은 상기 가공물 외부 가장자리(302)를 지나 연장하며, 상기 이온빔은 상기 제1 스캔속도로 스캔된다. 그리고 또한, 상기 제1 스캔속도는 속도벡터(314)로 나타낸 바와 같이, 상기 제2 스캔속도보다 더 빨라서, 가공물을 벗어난 스캐닝에 대하여 필요한 시간을 제한하여 스루풋을 양호하게 증진시키는데 도움이 된다. 상술한 바와 같이, 상기 가공물이 원하는 도핑 프로파일을 취득할 때까지 다른 스캔범위들이 유사한 방식으로 수행될 수 있다.
도 4는, 본 개시물의 몇 가지 양상들에 따르는 플로우챠트 포맷으로 방법(400)을 나타낸다. 이 방법은, 일련의 동작들(acts)이나 이벤트들(events)로서 이하에 도시되고 설명되지만, 본 개시물은 이러한 도시된 순서의 동작들이나 이벤트들로 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 몇 가지 동작들은 여기에 도시되고/또는 설명된 것들 이외의 다른 동작들이나 이벤트들과 다른 순서로 및/또는 동시에 발생할 수 있다. 뿐만 아니라, 도시된 모든 동작들이 필요한 것은 아니다. 게다가, 여기에 도시된 하나 이상의 동작들은 하나 이상의 별개의 동작들 또는 단계들(phases)에서 수행될 수 있다.
상기 방법(400)은, 일반적으로 제자리에 가공물이 없이 수행되는 교정 루틴(402)과, 가공물에 실제로 주입되는 동안의 주입 루틴(404)으로 구분된다. 주입은 도시된 주입 루틴(404)에서 단일 가공물에 대해서만 나타내고 있지만, 당업자라면 하나 이상의 가공물들이 상기 구현에 따라서 연속방식(serial manner) 또는 배치 방식(batch manner)으로 주입될 있다는 것을 이해할 것이다. 상기 주입 루틴(404)은 주어진 스캔범위(도 3(A) 내지 3(F) 참조)에 대하여 이미 논의된 가변적인 스캔속도를 이용할 수 있고, 또한 주입동안 실시간 빔속 측정을 행하며, 이하에 더욱 상세하게 설명하는 바와 같이, 동적인 빔속 변화들을 고려하기 위하여 상기 이온빔의 스캔속도 및/또는 상기 가공물의 이동속도를 조정할 수 있다.
가공물 스캔 루틴이 다수의 가능한 이러한 루틴들로부터 선택된 때 406에서 교정이 시작된다. 상기 스캔 루틴은 가공물에 대하여 생성하고자 하는 원하는 도핑 프로파일에 근거하여 선택된다. 예컨대, 상기 원하는 도핑 프로파일은 전체 웨이퍼에 대하여 균일할 수 있으며, 또는 웨이퍼의 2개의 각 반분에 있어서 다른 도스를 가질 수 있다.
408에서, 상기 방법은 제자리에 가공물이 없이 선택된 가공물 스캔 루틴을 시작한다. 상기 가공물 스캔 루틴은 상기 이온빔과 가공물 주입 영역 사이의 상대 운동을 나타낸다. 상기 스캔 루틴은, 상기 이온빔이 가공물을 벗어난 위치에 있을 때 및 상기 빔의 일부가 웨이퍼 상의 한 위치에 있을 때 빠른 이온빔 스캔속도를 나타낼 수 있으며, 상기 이온빔이 가공물 상의 잔부의 위치들에 있을 때 느린 이온빔 스캔속도를 나타낼 수 있다. 도 3(A) 내지 3(F)에 관하여 이미 논의된 바와 같이, 이러한 달라지는 스캔속도는 상기 이온 주입 시스템에 있어서 가공물 스루풋을 최적화하는데 도움이 된다. 상기 가공물 스캔 루틴동안, 다수의 빔속값이 가공물 상의 위치들(on-workpiece positions) 및 가공물을 벗어난 위치들(off-workpiece positions) 상에서 측정된다. 예컨대, 가공물 상의 위치는 (교정동안 가공물이 현재 제자리에 없음에도 불구하고) 상기 가공물의 중심에 대응하는 위치에 해당할 수 할 수 있으며, 가공물을 벗어난 위치는 상기 가공물의 외부 가장자리를 넘은 위치에 대응할 수 있다.
410에서, 상기 측정된 빔속값들에 근거하여, 상기 방법은 원하는 도핑 프로파일과 상기 교정 루틴동안 전달된 도핑 프로파일 사이의 차이를 보상하는 교정 함수(calibration function)를 결정한다.
412에서, 상기 방법은, 상기 교정 함수에 근거하여 상기 선택된 가공물 스캔 루틴을 조정한다. 통상적으로, 이러한 조정은, 상기 이온빔이 하나 이상의 스캔 범위에 걸쳐 이동되는 속도를 변화시키는 것을 포함할 수 있으며/또는 하나의 스캔 범위와 다음 스캔 범위사이의 이동속도나 거리를 변화시키는 것을 포함할 수 있다.
414에서, 가공물은 상기 가공물 주입 영역(예컨대, 도 1의 가동 스테이지(132) 상)에 배치된다.
416에서, 상기 방법은, 원하는 도핑 프로파일을 달성하기 위하여 상기 가공물 상에서 상기 조정된 가공물 스캔 루틴을 수행한다. 상기 이온빔과 상기 가공물의 상대 운동은, 원하는 도핑 프로파일과 상기 교정 함수에 따라서 전달된 도핑 프로파일 사이의 차이를 고려하도록 조정되기 때문에, 상기 방법(400)은, 이온 주입장치로 하여금 다수의 가공물 상에 극히 신뢰할 수 있는 도스 프로파일을 제공하는 것을 허용한다.
뿐만 아니라, 조정된 가공물 스캔 루틴동안 418에서, 상기 방법은 각각의 웨이퍼를 벗어난 위치들에서 적어도 하나의 실시간 빔속값을 측정한다. 통상적으로, 상기 실시간 빔속은 주입 동안 가공물을 벗어난 위치에 배열된 하나 이상의 전류 측정장치(예컨대, 패러데이컵)으로 측정된다.
420에서, 상기 방법은 상기 실시간 빔속값의 함수에 근거하여 상기 조정된 가공물 스캔 루틴의 상대 운동을 조정한다. 예컨대, 상기 빔라인에서 측정된 압력은 포토레지스트 가스방출(outgassing)을 보상하기 위하여 상기 측정된 빔속값을 조정하는데 이용될 수 있다. 주입동안 상기 조정된 실시간 빔속이 교정동안 측정된 대응하는 빔속값보다 더 크다면, 상기 방법은 상기 가공물이 이동되는 속도를 증가시켜 현재 겪고 있는 증가된 빔속을 상쇄(offset)하도록 도와줄 수 있다. 반대로, 주입동안의 실시간 빔속이 교정동안 측정된 대응하는 빔속값보다 적은 경우, 상기 방법은 가공물이 이동되는 속도를 낮추어, 현재 겪고 있는 감소된 빔속을 상쇄하도록 도와줄 수 있다. 이러한 방식으로, 본 명세서에 설명된 기술은, 예상치 않은 동적으로 변화하는 빔속조건하이더라도, 상기 가공물에 대하여 매우 정확한 도스 프로파일을 전달하는 것을 돕는다.
도 5는, 이온빔이 스캔 경로를 따라갈 때, 전류 측정 장치(502, 504)가 실시간 빔 측정값을 취하도록 위치될 수 있는 방법의 일예를 나타낸다. 나타낸 바와 같이, 때로는 상기 전류 측정 장치(502, 504)는 주어진 스캔 범위를 따라서 상기 가공물(110)의 가장자리(가공물 경계)를 넘어 위치된다. 상기 전류 측정장치들은, 때로는 스캔된 이온빔의 평면에서의 제2 축(204) 상에 고정되어, 각 전류 범위(current sweep)에 대하여 이온 빔속을 측정할 수 있다. 따라서, 502A, 504A는 상기 빔이 가공물(110)의 저부(bottom)을 따라서 스캔될 때, 제1 시간 간격 동안의 전류 측정장치를 나타낸다. 502B, 504B는 상기 빔이 상기 가공물의 중간을 따라서 스캔될 때 제2 시간간격에서의 전류 측정장치들을 나타낸다; 그리고, 502C, 504C는 상기 빔이 상기 가공물의 상부를 따라 스캔될 때 제3 시간 간격에서 전류 측정장치들을 나타낸다.
본 발명은 구조적 특징들 및/또는 방법론적 동작들에 특유한 언어로 기술되어 있지만, 첨부된 특허청구범위에서 한정된 본 발명은, 반드리 상술한 바와 같은 특정된 특징들이나 동작들로 한정되는 것은 아님을 이해하여야 한다. 예컨대, 이온 주입 시스템(100)은 이온 빔이 수평방식으로 스캔되고 가공물이 수직방식으로 이동되는 것으로 상술되었지만, 상기 이온 빔과 가공물 사이의 상대 운동은 다른 방식으로 수행될 수 있다. 예컨대, 상기 가공물은 이온 주입 시스템에 대하여 고정 장착되며 상기 이온빔은 원하는 주입 경로를 그리도록 수평 및 수직방식으로 스캔될 수 있다. 반대로, 상기 이온빔은 상기 이온 주입 시스템에 대하여 고정될 수 있으며, 상기 가공물은 원하는 주입경로를 그리도록 수평 및 수직으로 이동될 수 있다. 또한, 다른 구성들도 가능하며, 이러한 모든 스캔되거나 또는 스캔되지 않은 이온 빔들이 본 발명의 범위 내에 들어가는 것으로 생각된다.
또한, 본 개시물은 하나 이상의 구현(implementations)에 대하여 도시되고 설명되었지만, 본 명세서 및 첨부된 도면에 대한 판독 및 이해에 근거하여, 동등한 변경 및 수정이 당업자들에 의해 행해질 수 있다. 본 개시물은 이러한 모든 수정 및 변경들을 포함하며, 이하의 특허청구범위에 의해서만 한정된다. 특히, 상술한 구성요소들(예컨대, 소자들 및/또는 자원들(elements and/or resources))에 의해 수행된 다양한 기능들에 관하여, 이러한 구성요소들을 기술하는데 사용된 용어들은, 다르게 표시하지 않는 한, 본 개시물의 명세서에 도시된 예시적인 구현에 있어서의 기능을 수행하는 개시된 구조물과 구조적으로 동등하지 않다고 하더라도, 상술한 구성요소의 특정 기능을 수행하는(예컨대, 기능적으로 동등한) 임의의 구성요소에 대응하도록 의도되어 있다. 뿐만 아니라, 본 개시물의 특정된 특징은 몇가지 구현들 중 오직 하나에 대해서 개시되어 있을 수 있는 한편, 이러한 특징은, 임의의 주어진 또는 특정한 응용에 있어서 요구되고 유리할 수 있다면, 다른 구현들의 하나 이상의 다른 특징들과 결합될 수 있다. 또한, 본 출원 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용된 "하나"라는 용어는 "하나 이상"을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
게다가, 용어 "포함하는(include)", "가지는(having, have)", "있는(with)" 또는 그 변형들이 상세한 설명 또는 특허청구범위에 사용된 경우에, 이러한 용어들은 상기 용어 "구비하는(comprising)"과 유사한 방식으로 포괄적인 것으로 의도되어있다.

Claims (21)

  1. 외부 가장자리에서 종단되는 표면을 가지는 가공물 상에 이온 주입을 실행하기 위한 방법으로서,
    이온빔의 단면적이 전체적으로 상기 가공물의 표면상에 부딪힐 때 제1 스캔속도로 상기 가공물의 표면을 가로질러 이온빔을 스캐닝하는 단계;
    상기 이온빔의 전체 단면적보다 적은, 상기 빔의 단면적의 일부분이 상기 가공물의 외부 가장자리를 넘어 연장될 때 상기 제1 스캔속도를 제2 스캔속도로 증가시키는 단계;
    상기 이온빔의 전체 단면적이 상기 가공물의 외부 가장자리를 넘어 연장될 때까지 상기 제2 스캔속도로 상기 이온빔을 계속 스캔하는 단계;
    상기 제2 스캔속도로 상기 가공물의 외부 가장자리를 향하여 이온빔을 되돌려 스캔하는 단계; 및
    상기 이온빔의 전체 단면적보다 적은, 상기 빔의 단면적의 제2 부분이 상기 가공물의 표면상에 부딪힐 때 상기 제2 스캔속도를 제1 스캔속도로 감속하는 단계를 구비하는,
    가공물 상에 이온 주입을 실행하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단면적의 일부는 상기 이온빔에 의해 제공된 순간 빔 전류의 66%에 해당하는 것을 특징으로 하는, 가공물 상에 이온 주입을 실행하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단면적의 제2 부분은 상기 이온빔에 의해 제공된 순간 빔 전류의 33%에 해당하는 것을 특징으로 하는, 가공물 상에 이온 주입을 실행하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가공물의 가장자리를 넘어 위치된 가공물을 벗어난 위치에서 실시간 빔속값을 측정하는 단계; 및
    상기 실시간 빔속값의 함수에 근거하여 상기 가공물 및 이온빔의 상대 운동을 조정하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 가공물 상에 이온 주입을 실행하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가공물과 이온빔의 상대 운동을 조정하는 단계는, 상기 가공물이 이동되는 이동속도를 조정함으로써 달성되는 것을 특징으로 하는, 가공물 상에 이온 주입을 실행하는 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 가공물과 이온빔 사이의 상대 운동을 조정하는 단계는, 상기 가공물이 이동되는 이동속도와 상기 이온빔이 스캔되는 속도 양쪽을 협동하여 조정함으로써 달성되는 것을 특징으로 하는, 가공물 상에 이온 주입을 실행하는 방법.
  7. 이온 주입 방법으로서,
    이동 경로상에 위치하는 제1 이동위치에 외부 가장자리를 가지는 가공물의 위치를 정하는 단계;
    상기 제1 이동위치에 있어서 상기 가공물의 외부 가장자리에 대응하는 제1 쌍의 지점을 결정하는 단계로서, 상기 가공물의 제1 표면 부분은 상기 제1 쌍의 지점들 사이에서 연장하는 단계;
    이온빔의 단면적이 상기 제1 쌍의 지점들 사이의 상기 제1 표면 부분에 대하여 전체적으로 들어갈 때 제1 스캔속도에 따라서 상기 제1 표면부분에 걸쳐 이온빔을 스캔하는 단계;
    상기 이온빔의 전체 단면적보다 적은, 상기 이온빔의 단면적의 제1 부분이 상기 제1 쌍의 지점들의 외부로 가게 될 때 상기 이온빔의 스캔속도를 제2 스캔속도로 증가시키는 단계;
    상기 이동경로 상에 상기 가공물의 위치를 정하기 전에 교정을 수행하는 단계;
    상기 교정동안 상기 제1 쌍의 지점들의 외부의 제1 위치에서 제1 세트의 빔속값을 측정하는 단계;
    상기 교정동안 상기 제1 쌍의 지점들 사이의 제2 위치에서 제2 세트의 빔속값을 측정하는 단계;
    제1 및 제2 세트의 빔속값에 근거하여, 상기 교정동안 전달된 예상 도핑 프로파일을 결정하는 단계;
    원하는 도핑 프로파일과 상기 예상 도핑 프로파일 사이에 차이가 있다면, 그 차이를 분석하는 단계; 및
    상기 차이를 보상하기 위하여 교정함수를 제공하는 단계를 구비하는,
    이온 주입 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 이온빔의 단면적의 상기 제1 부분은 상기 이온빔의 순간 빔 전류의 66%에 해당하는 것을 특징으로 하는, 이온 주입 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 교정함수에 근거하여 상기 제1 스캔속도를 설정하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 이온 주입 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 교정함수에 근거하여 상기 제2 스캔속도를 설정하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 이온 주입 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 가공물은 이동 속도에 따라서 상기 제1 이동위치 및 제2 이동위치 사이에서 이동되며,
    상기 이동 속도는 상기 교정함수에 근거하여 설정되는 것을 특징으로 하는, 이온 주입 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 가공물의 주입 동안, 상기 가공물의 가장자리를 넘어 위치된 가공물을 벗어난 위치에서 실시간 빔속값을 측정하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 이온 주입 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 실시간 빔속값의 함수에 근거하여 상기 제1 스캔속도를 조정하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 이온 주입 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 실시간 빔속값의 함수에 근거하여 상기 제2 스캔속도를 조정하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 이온 주입 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 실시간 빔속값의 함수에 근거하여 상기 이온빔에 대하여 상기 가공물이 이동되는 이동속도를 조정하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 이온 주입 방법.
  16. 이온 주입 시스템으로서,
    빔 경로를 따라서 이온빔을 제공하도록 구성된 이온소스;
    가동 스테이지 상에 위치된 가공물을 향하여 상기 빔 경로를 따라 상기 이온빔으로부터 원하는 종(species)을 선택적으로 향하게 하도록 구성된 빔라인 어셈블리;
    상기 빔 경로에 적어도 실질적으로 수직인 제1 축을 따라 제1 속도로 상기 가동 스테이지를 이동하도록 구성된 스테이지 제어기;
    상기 빔 경로와 상기 제1 축 모두에 적어도 실질적으로 수직인 제2 축을 따라서 상기 빔 경로로부터 상기 이온빔을 전환시키도록 구성된 스캐너로서, 상기 스캐너는, 상기 이온빔이 가공물 상에 있으며 상기 가공물의 가장자리를 향하여 이동할 때 제1 스캔속도로 상기 이온빔을 전환하도록 구성되고, 또한, 상기 이온빔의 전체 단면적이 상기 가공물의 가장자리를 넘어 연장하기 전에 상기 이온빔의 스캔속도를 증가시키고,
    1) 상기 이온빔의 전체 단면적이 상기 가공물의 가장자리를 넘어 연장한 후에, 상기 제1 스캔속도보다 더 큰 제2 스캔속도로 상기 이온빔을 스캔하고,
    2) 상기 가공물을 향하여 이온빔을 되돌려 스캔하고, 그리고
    3) 상기 이온빔의 전체 단면적이 상기 가공물 상에 연장되기 전에 상기 제2 스캔속도를 상기 제1 스캔속도로 감속하도록 구성된 스캐너를 구비하는 것을 특징으로 하는,
    이온 주입 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 빔 경로에 상기 가공물이 없이 교정 루틴을 실행하고, 빔속의 동적 변화에 대한 보상을 용이하게 하는 교정함수를 결정하도록 구성된 교정 시스템을 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 이온 주입 시스템.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 스테이지 제어기 및 스캐너는 평면에서 상기 가공물의 기하학적 구조와 다른 상기 가공물의 평면에서 주입 경로를 총괄적으로 그리는 것(trace out)을 특징으로 하는, 이온 주입 시스템.
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