KR102178296B1 - 이온 주입시 주입-유발 손상 제어 - Google Patents

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Abstract

이온 주입 시스템은 피가공재에 빔 밀도를 가지는 스폿 이온 빔을 제공하도록 구성된 이온 주입 장치를 포함하며, 여기서 피가공재는 그와 관련된 결정질 조직을 갖는다. 스캐닝 시스템은 하나 또는 둘 이상의 축선들을 따라 피가공재와 스폿 이온 빔 중 하나 또는 둘 이상을 서로에 대해 반복적으로 스캐닝한다. 또한 피가공재 상의 미리 결정된 위치가 스폿 이온 빔에 노출될 때, 제어기는 피가공재의 미리 결정된 국부 온도를 확정하도록 제공 및 구성된다. 피가공재의 결정질 조직의 미리 결정된 국부적 무질서가 이에 의해 미리 결정된 위치에 확정되며, 상기 제어기는 피가공재 상의 미리 결정된 위치에 피가공재의 국부 온도를 확정하도록 스캐닝 시스템과 관련된 듀티 사이클 및 스폿 이온 빔의 빔 밀도 중 하나 또는 둘 이상을 제어하도록 구성된다.

Description

이온 주입시 주입-유발 손상 제어 {IMPLANT-INDUCED DAMAGE CONTROL IN ION IMPLANTATION}
본 발명은 일반적으로 이온 주입 시스템들에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피가공재에서 주입-유발 손상 누적률을 제어하기 위한, 스캔된 스폿 이온 빔(spot ion beam)의 스캔 주파수 및 듀티 사이클의 제어에 관한 것이다.
무선 및 휴대 기술에 역점을 두면서 전자 디바이스들의 급속적이고 계속적인 확대는 반도체 제조에 대한 새로운 도전이 되고 있다. 더 큰 성능을 가지면서 더 작은 트랜지스터를 요구하는, 디바이스 기술들이 발전하고 있다. 디바이스 성능을 개선하고 디바이스들에서 유해한 누설 전류들을 낮추는 것이 중요한 중점 영역이 되어 왔다. 형성된 디바이스들에서의 유해한 누설 전류의 원인이 되는 역할을 하는 하나의 반도체 제조 프로세스는 이온 주입 프로세싱이다.
이온 주입은 주입되는 이온들의 투여량, 주입 이온의 질량, 투여 속도(이온들/cm2/초), 및 피가공재 온도를 포함하는, 다수의 인자들을 기초로 하여 반도체 피가공재(예를 들면, 실리콘)의 격자 조직에 손상을 일으킨다. 이온 주입 프로세싱은 전형적으로 피가공재에 점 결함을 생성하며, 여기서 주입 동안 격자 간(interstitial)들, 간극들, 및 다른 점 결함들이 발생한다. 종래에는, 점 결함들은 후속적으로 피가공재의 어닐링시 연장된 결함들을 형성하며, 여기서 점 결함은 피가공재의 활성 영역들 내로 연장할 수 있다. 연장된 결함들은, 예를 들면, 소스/배출 구역으로부터 디바이스의 웰 구역(well region)으로의 누설과 같은, 형성된 디바이스에서의 접합 누설을 유발할 수 있다. 결국, 이러한 누설들은 장치를 작동시키기 위해 요구되는 전력을 증가시키고/증가시키거나 디바이스의 대기 전력 소모를 증가시킬 가능성이 있다.
이온 주입 프로세스의 평균 투여 속도를 결정하는데 있어서 하나의 인자는 이온 주입기의 구성이다. 예를 들면, 배치 또는 다중-피가공재 시스템에서, 종종 그 위에 복수의 피가공재들이 정지형 이온 빔 또는 리본형 빔을 통하여 배치되는 플래튼(platen)을 회전시킴으로써, 복수의 피가공재들에는 이온들이 동시에 주입된다. 단일-피가공재 시스템에서, 단일 피가공재는 또한 스캐닝될 수 있는 이온 빔에 대해 일차원 또는 이차원으로 개별적으로 스캔된다. 이온 주입 시스템의 구성은 피가공재 상의 임의의 특별한 위치에 대한 평균 투여 속도, 및 이에 따른 피가공재의 격자 조직에 유발된 손상 정도에 엄청난 영향을 미칠 수 있다. 예를 들면, 단일-피가공재 시스템들은, 양 시스템들이 공통 이온 빔 밀도들을 가짐에도 불구하고, 배치 시스템보다 더 높은 유효 투여 속도를 가지며, 이에 따라 피가공재의 격자 조직에 대한 손상을 최대화하는 것이 예상되는, 높은 투여량의 주입을 요구하는 디바이스들에 대해 단일-피가공재 이온 주입 시스템들을 바람직하게 만든다.
예를 들면, 단일-파가공재 구성들 중에서, 상이한 스캐닝 방법들이 상업적 이온 주입 시스템들에서 이용되었으며, 일차원 기계적 스캐닝에서의 편차는 증가된 균일도 및 이온 빔의 수평 확산에 대한 정전기적 및/또는 자기적 스캐닝과 조합된다. 이 시스템들은 설계 구현에 영향을 미치는 주요 속성들로서 고 처리량 및 최소 횡단-웨이퍼 투여 변화에 중점을 두고 있다. 그러나, 단일-피가공재 구성에서 고-투여량 및/또는 고 에너지 주입에 의해 유발된 피가공재의 격자 조직에 대한 손상이 문제가 되고 있다. 따라서, 기술 분야에서 단일-피가공재 이온 주입 구성에서 피가공재 처리량을 최적화하면서 피가공재 상의 국부 손상 축적을 제어하기 위한 장치, 시스템, 및 방법에 대한 요구가 있다.
본 발명은 피가공재의 국부 온도의 제어를 통해 단일-피가공재 이온 주입 구성에서 스폿 이온 빔에 노출되는 피가공재의 결정질 조직의 미리 결정된 국부적 무질서를 확정하기 위한 시스템, 장치, 및 방법을 제공함으로써 종래 기술의 한계를 극복한다. 따라서, 아래에서 본 발명의 일부 양태들의 기본적 이해를 제공하기 위하여 개시물의 단순화된 요약을 제공한다. 이 요약은 본 발명의 폭 넓은 개관이 아니다. 본 발명의 중요하거나 임계적인 요소들을 확인하려는 것도 본 발명의 범주를 한정하려는 것도 아니다. 본 발명의 목적은 이후 제공되는 더 상세한 설명에 대한 전제로서 본 발명의 일부 개념들을 단순화된 형태로 제공하는 것이다.
본 개시물에 따라, 이온들을 주입하기 위한 이온 주입 시스템이 제공된다. 이온 주입 시스템은 예를 들면 피가공재와 관련된 빔 밀도를 가지는 스폿 이온 빔을 피가공재에 제공하도록 구성된 이온 주입 장치를 포함하며, 여기서 피가공재는 피가공재와 관련된 초기 결정질 조직을 갖는다. 스캐닝 시스템은 하나 또는 둘 이상의 축선들을 따라 피가공재와 스폿 이온 빔 중 하나 또는 둘 이상을 서로에 대해 반복적으로 스캐닝하도록 추가로 제공 및 구성된다. 스캐닝 시스템은 예를 들면 고속 스캔 축선을 따라 스폿 이온 빔을 스캐닝하도록 구성된 빔 스캐닝 시스템 및 스폿 이온 빔에 대해 피가공재를 스캐닝하도록 구성된 피가공재 스캐닝 시스템 중 하나 또는 둘 이상을 포함한다. 일 예에서, 피가공재 스캐닝 시스템은 저속 스캔 축선을 따라 피가공재를 스캐닝하도록 구성되며, 여기서 고속 스캔 축선 및 저속 스캔 축선은 평행하지 않다. 다른 예에서, 피가공재 스캐닝 시스템은 고속 스캔 축선 및 저속 스캔 축선 둘다를 따라 스폿 이온 빔에 대해 피가공재를 스캐닝하도록 구성되고, 여기서, 스폿 이온 빔은 일반적으로 정지되어 있다.
개시물의 다른 양태에 따라, 피가공재 상의 미리 결정된 위치가 스폿 이온 빔에 노출될 때, 제어기는 피가공재의 미리 결정된 국부 온도를 확정하도록 제공 및 구성된다. 따라서, 피가공재의 결정질 조직의 미리 결정된 국부적 무질서는 미리 결정된 위치에 확정된다. 피가공재의 결정질 조직의 미리 결정된 국부적 무질서는 예를 들면 미리 결정된 어닐링 온도에서 피가공재의 어닐링과 관련된 피가공재의 바람직한 사후-어닐링 결정질 조직과 관련된다.
제어기는 일 예에서 스캐닝 시스템과 관련된 파형 및 스캐닝 주파수 또는 듀티 사이클 및 스폿 이온 빔의 빔 밀도 중 하나 또는 둘 이상을 제어하도록 구성되어 피가공재의 미리 결정된 위치에서 피가공재의 국부 온도를 확정한다. 듀티 사이클은, 피가공재가 피가공재와 스폿 이온 빔 중 하나 또는 둘 이상의 서로에 대한 스캐닝과 관련된 총 시간에 대한, 스폿 이온 빔에 노출되는 시간의 비율과 관련된다. 제어기는, 예를 들면, 스캐닝 동안 스폿 이온 빔에 대한 피가공재의 노출 시간 및 피가공재와 스폿 이온 빔 중 하나 또는 둘 이상을 서로에 대해 스캐닝하는 속도를 제어하도록 구성된다. 제어기는, 다른 예에서, 피가공재가 스캐닝 시스템의 제어를 통한 반복적 스캔들 사이에 스폿 이온 빔에 노출되는 것을 선택적으로 방지하도록 추가로 구성되고, 이에 의해 듀티 사이클을 제어한다. 또 다른 실시예에서, 제어기는 스캐닝 시스템의 제어를 통해 미리 결정된 위치에서 미리 결정된 국부 온도로부터 피가공재를 냉각하는 것을 허용하도록 추가로 구성된다. 예를 들면, 제어기는 국부 온도가 듀티 사이클의 제어를 통해 연속적인 스캔들 사이에서 감소하는 것을 허용함으로써 피가공재 상의 미리 결정된 위치에서의 국부 온도를 제어하도록 구성된다. 또 다른 예에서, 온도 센서는 미리 결정된 국부 온도와 관련된 제어기에 피드백을 제공하도록 추가로 구성된다.
이온 주입 동안 피가공재의 결정질 조직의 국부적 무질서를 제어하는 방법이 추가로 제공된다. 상기 방법은 피가공재와 관련된 빔 밀도를 가지는 스폿 이온 빔을 피가공재에 제공하는 단계, 및 하나 또는 둘 이상의 축선들에서 피가공재와 스폿 이온 빔 중 하나 또는 둘 이상을 서로에 대해 반복적으로 스캐닝하는 단계를 포함한다. 피가공재가 스폿 이온 빔에 노출될 때 피가공재의 국부 온도는 스폿 이온 빔의 빔 밀도, 그리고 피가공재와 스폿 이온 빔 중 하나 또는 둘 이상의 스캐닝과 관련된 듀티 사이클 중 하나 또는 둘 이상을 서로에 대해 제어함으로써 제어된다. 따라서, 피가공재의 결정질 조직의 미리 결정된 국부적 무질서가 확정된다.
듀티 사이클을 제어하는 단계는 예를 들면 피가공재가 피가공재와 스폿 이온 빔 중 하나 또는 둘 이상의 서로에 대한 스캐닝과 관련된 총 시간에 대한, 스폿 이온 빔에 노출되는 시간의 비율을 제어하는 단계를 포함한다. 듀티 사이클을 제어하는 단계는 예를 들면 스폿 이온 빔에 대한 피가공재의 총 노출 시간 및 피가공재와 스폿 이온 빔 중 하나 또는 둘 이상을 서로에 대해 스캐닝하는 속도를 제어하는 단계를 더 포함한다. 듀티 사이클을 제어하는 단계는 피가공재가 연속 스캔들 사이의 스폿 이온 빔에 노출되는 것을 선택적으로 방지하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 요약은 단지 본 발명의 몇몇의 실시예들의 일부 특징들에 대한 간단한 개관을 제공하고자 하는 것이며, 다른 실시예들은 위에서 언급된 실시예들 이외의 부가 및/또는 상이한 특징들을 포함할 수 있다. 특히, 이러한 요약은 본 출원의 범위를 제한하도록 해석되어서는 않아야 한다. 이에 따라, 전술된 목적과 그와 관련된 목적들을 달성하기 위해, 본 발명은 청구항들에서 특히 언급되고 이후 설명된 특징들을 포함한다. 아래 설명 및 첨부된 도면들은 본 발명의 특정의 예시적인 실시예들을 상세하게 제시한다. 그러나, 이러한 실시예들은 본 발명의 원리들이 이용될 수 있는 다양한 방법들 중 일부만을 나타낸다. 본 발명의 다른 목적들, 장점들 및 신규 특징들은 도면과 함께 고려될 때 본 발명의 아래의 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다.
도 1은 본 개시물의 수 개의 양태들에 따른 예시적인 이온 주입 시스템의 블록도이다.
도 2는 개시물의 일 예에 따라 스폿 이온 빔에 대한 피가공재의 반복 스캔의 평면도이다.
도 3a는 낮은 빔 밀도 및 낮은 듀티 사이클에 의한 이온 주입 후 피가공재 상의 실리콘 결정 표면 손상의 TEM 영상이다.
도 3b는 높은 빔 밀도 및 높은 듀티 사이클에 의한 이온 주입 후 피가공재 상의 실리콘 결정 표면 손상의 TEM 영상이다.
도 4는 또 다른 양태에 따라, 반도체 피가공재 상의 국부화된 손상 축적을 제어하기 위한 방법을 예시한다.
도 5는 반도체 피가공재 상의 국부화된 손상 축적을 제어하기 위한 예시적인 프로세서-기반 시스템의 개략적인 표현을 예시한다.
본 개시물은 일반적으로 단일-피가공재 이온 주입 구성에서 피가공재 처리량을 최적화하면서 반도체 피가공재 상의 국부 손상 축적을 제어하기 위한 장치, 시스템, 및 방법에 관한 것이다. 따라서, 본 발명은 지금부터 도면들을 참조하여 설명될 것이며, 여기서 동일한 도면 부호들은 명세서 전체에서 동일한 요소들을 지칭하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 양태들의 설명이 단지 예시적이고 이들로 제한된 의미로 해석되지 않아야 하는 점이 이해되어야 한다. 아래 설명에서, 설명의 목적들을 위해, 다양한 특정 세부 사항들은 본 발명의 철저한 이해를 제공하도록 제시된다. 그러나, 본 발명이 이러한 특정 세부 사항들 없이도 구현될 수 있는 점이 당업자에게 자명할 것이다. 또한, 본 발명의 범주는 첨부 도면들을 참조하여 이후 설명되 예들 또는 실시예들에 의해 제한되는 것으로 의도되지 않지만, 첨부된 청구항들 및 이의 등가예들에 의해서만 제한되는 것으로 의도된다.
또한 도면들은 본 개시물의 실시예들의 일부 양태들의 예시를 제공하기 위해 제공되며 따라서 단지 개략적인 것으로서 간주되는 것에 주목된다. 특히, 도면들에 도시된 요소들은 반드시 서로 실척 대로 도시되는 것은 아니며, 도면들에서 다양한 요소들의 배치는 각각의 실시예에 대한 명확한 이해를 제공하도록 선택된 것이지 본 발명의 일 실시예에 따른 구현예들에서 다양한 구성요소들에 대한 실제적인 상대 위치들을 대표하는 것으로서 반드시 해석되지는 않아야 한다. 더욱이, 여기서 설명된 다양한 실시예들 및 예들의 특징들은 특별히 다르게 언급되지 않으면 서로 조합될 수 있다.
아래 설명에서, 도면들에 도시되거나 여기서 설명된 기능적 블록들, 디바이스들, 구성요소들, 회로 요소들 또는 다른 물리적 또는 기능적 유닛들 사이의 임의의 직접적인 연결 또는 커플링은 또한 간접적인 연결 또는 커플링에 의해 구현될 수 있는 것이 또한 이해되어야 한다. 더욱이, 도면들에 도시된 기능적 블록들 또는 유닛들이 일 실시예에서는, 개별적인 특징들 또는 회로들로서 구현될 수 있으며, 또한 또는 대안적으로 다른 실시예에서는 공통적인 특징 또는 회로에서 완전히 또는 부분적으로 구현될 수 있는 것이 인정되어야 한다. 예를 들면, 수 개의 기능적 블록들은 신호 프로세서와 같은 공통 프로세서 상에서 작동하는 소프트웨어로서 구현될 수 있다. 아래 설명에서 유선-기반이 되는 것으로서 설명되는 임의의 연결이 또한 반대로 언급되지 않으면 무선 통신으로서 구현될 수 있는 것이 추가로 이해되어야 한다.
이온 주입 시스템들에서의 프로세스 제어는 종종 이온 종류, 에너지 , 투여량, 및 빔 전류와 같은 이온 빔 변수들에 주로 초점을 맞춘다. 피가공재-수준 프로세스 제어는 최종 디바이스에서 적절한 전하 제어를 채널링하고 제공하는 것을 제어하도록 반도체 피가공재의 결정학적 방위로 제한되었다. 제 2차 고려는 피가공재 온도 제어이다. 피가공재는 이온 빔 전류 및 빔 에너지의 곱과 동일한 전력을 흡수하며 이는 몇천 와트일 수 있는 값이다. 검사받지 않은, 피가공재에 의해 흡수된 전력은 피가공재의 증가된 온도를 초래한다. 종래에는, 피가공재 온도는 피가공재가 보유되는 냉각된 척과 관련된 프로세스 냉각수 및 칠러(chiller)들을 사용하여 엄격하지 않게 제어된다.
피가공재 온도들은 이온들이 주입된 피가공재 상의 영역들을 한정하는데 종종 사용되는 피가공재 상에 형성된 포토레지스트 마스크를 보호하기 위해 이 같은 냉각된 척들에 의해 제어되었다. 포토레지스트 재료는 종종 120°C 바로 위로 초과하는 온도로 유동하고 용융된다. 피가공재 온도들이 < 100°C로 유지되는 경우, 종래에는 피가공재의 절대 또는 실제 온도가 고려되지 않았다. 결과적으로, 피가공재 온도 제어에 대한 관심은 종래에는 더 복잡한 결정학적 효과들에 대한 고려 없이, 포토레지스트의 연소 또는 용융을 방지하는 방식들로 제한되었다.
그러나, 본 개시물은 피가공재에서의 높아진 온도들에 의해 유발된 결정학적 효과를 제어하는 것이 유리하다는 것을 인정하며 이 같은 제어를 "손상 엔지니어링(Damage Engineering)"으로서 정의한다. 본 개시물에서 공개된 손상 엔지니어링의 목적은 투여 속도 및 피가공재 온도 제어를 사용하여, 피가공재의 결정질 조직의 국부적 무질서 또는 이온 주입 "손상"의 성질 및 위치를 특징화하고 제어한다.
이온 주입으로부터 잠재적 손상을 일으키는 주요 인자들은 이온 질량, 에너지, 이온 투여량, 순간 투여 속도(단위 면적당 이온 빔 전류), 및 피가공재 온도이다. 이온 질량, 에너지, 및 이온 투여량은 형성되는 특별한 디바이스의 요건에 의해 결정되고 프로세스 방법을 위해 종종 고정된다. 더욱이, 일부 적용 분야들에 대해, 최고 이온 빔 전류(예를 들면, 투여 속도)가 "이상적인" 제조 상태 또는 최대 처리량의 상태일 때 투여 속도가 주어진 상태들에 대해 최대화되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 투여 속도의 조절은 생산 처리량에 대한 효과를 가질 수 있다.
본 개시물은 온도 제어(예를 들면, "순간 온도 제어" 또는 파가공재가 이온 빔에 의해 충돌될 때 피가공재 상의 위치에서의 국부 온도의 제어라고도 또한 지칭됨)가 이온 주입시 프로세스 제어를 제공하기 위한 하나 또는 둘 이상의 수단이며, 이에 따라 피가공재의 결정질 조직의 국부적 무질서를 미시적으로 제어되는 것을 인정한다.
이에 따라, 본 개시물의 하나의 양태에 따라, 도 1은 예시적인 이온 주입 시스템(100)을 예시하며, 여기서 이온 주입 시스템은 예를 들면 단자(102), 빔라인 조립체(104) 및 단부 스테이션(106)을 포함한다. 일반적으로 말해서, 단자(102), 빔라인 조립체(104), 및 단부 스테이션(106)은 이온 주입 장치(107)를 형성하며, 여기서 단자(102)의 이온 소스(108)는 복수의 이온들 내로 도펀트 가스를 이온화하도록 그리고 이온 빔(112)을 형성하도록 전원(110)에 커플링된다. 본 예에서 이온 빔(112)은 빔-조종 장치(114)를 통하여 그리고 단부 스테이션(106)을 향하여 통공(116) 밖으로 지향된다. 단부 스테이션(106)에서, 이온 빔(112)은 척(120)(예를 들면 정전 척 또는 ESC)에 선택적으로 클램핑되거나 장착되는 피가공재(118)(예를 들면 실리콘 웨이퍼, 디스플레이 패널, 등과 같은 반도체)에 충격을 가한다. 피가공재(118)의 격자 내로 매립되면, 주입된 이온들은 피가공재의 물리적 및/또는 화학적 특성들을 변경한다. 이 때문에, 이온 주입은 반도체 디바이스 제조 및 금속 마무리 뿐만 아니라 재료 과학 연구시 다양한 적용분야들에서 사용된다.
이온 빔(112)은 예를 들면 이온 빔이 이동 방향(예를 들면 Z-방향)을 따라 볼 때 원형 및 일반적으로 타원형 횡단면 중 하나를 갖는다. 이와 같이, 본 개시물의 이온 빔(112)은 펜슬형 또는 스폿 빔(121) 또는 스캐닝된 펜슬형 또는 스폿 빔(예를 들면, x-방향 및 y-방향 중 하나 또는 둘 이상으로 스캐닝되는 스폿 빔)을 포함하며 여기에서 이온들은 단부 스테이션(106)을 향하여 지향되고, 모든 이 같은 형태들은 개시물의 범주 내에 속하는 것으로서 고려되고 일반적으로 "이온 빔" 또는 "스폿 이온 빔"으로서 일반적으로 지칭된다.
하나의 예시적인 양태에 따라, 단부 스테이션(106)은 진공 챔버(124)와 같은 프로세스 챔버(122)를 포함하며 여기서 프로세스 환경(126)은 프로세스 챔버와 관련된다. 프로세스 환경(126)은 일반적으로 프로세스 챔버(122) 내에 존재하고 일 예에서 프로세스 챔버에 커플링되고 프로세스 챔버를 실질적으로 진공화하도록 구성된 진공 소스(128)(예를 들면, 진공 펌프)에 의해 생산되는 진공을 포함한다.
이온 주입 시스템(100)을 이용하는 주입 동안, 대전 이온이 피가공재와 충돌함에 따라, 에너지는 열의 형태로 피가공재(118) 상에 축적될 수 있다. 대책이 없는 경우, 이 같은 열은 피가공재(118)를 잠재적으로 뒤틀리게 하거나 균열을 일으킬 수 있거나 피가공재 표면상의 필름들 또는 재료들을 손상시킬 수 있으며, 이는 일부 구현들에서 피가공재를 가치 없게(또는 상당히 들 가치 있게) 만들 수 있다 열은 또한 피가공재(118)에 전달된 이온의 투여량이 바람직한 것으로부터 기능성을 변경할 수 있는 원하는 투여량과 상이하게 할 수 있다. 이에 따라, 다른 예에 따라, 척(120)은 주위 온도 미만 척(sub-ambient temperature chuck; 130)을 포함하며, 여기서 상기 주위 온도 미만 척은 지지하고 냉각하는 것 모두를 하거나 그렇지 않으면 이온 빔(112)에 대한 피가공재의 노출 동안 프로세스 챔버(122) 내의 피가공재(118) 상의 온도를 유지하도록 구성된다. 척(120)이 주위 온도 미만 척(130)으로서 본 예에서 인용되지만, 척(120)은 유사하게 주위 온도 초과 척(super-ambient temperature chuck; 도시 안됨)을 포함할 수 있고, 여기서 주위 온도 초과 척은 프로세스 챔버(122) 내의 피가공재(118)를 지지 및 가열하도록 구성된다는 점에 주목하여야 한다.
주위 온도 미만 척(130)은 예를 들면 피가공재(118)를 주변 또는 외부 환경(132)(예를 들면 또한 "대기 환경"이라 칭함)의 주위 또는 개기 온도보다 상당히 낮은 프로세싱 온도로 냉각 또는 초냉각하도록 구성된 정전기 척이다. 또한, 척(120)이 위에서 설명된 주위 온도 초과 척을 포함하는 경우, 주위 온도 초과 척은 피가공재(118)를 주변들 또는 외부 환경(132)의 주위 또는 대기 온도보다 상당히 더 높은 프로세싱 온도로 가열하도록 구성된 정전기 척을 포함할 수 있다. 냉각 시스템(134)이 추가로 제공될 수 있으며, 여기서 다른 예에서, 냉각 시스템은 주위 온도 미만 척(130) 그리고 이에 따라 그 위에 놓이는 피가공재(118)를 프로세싱 온도로 냉각 또는 초냉각하도록 구성된다. 다른 예에서, 그리고 유사한 방식으로, 가열 시스템(도시 안됨)이 주위 온도 초과 척의 경우 추가로 제공될 수 있으며, 여기서 가열 시스템은 주위 온도 초과 척 및 그 위에 놓이는 피가공재(118)를 프로세싱 온도로 가열하도록 구성된다.
본 개시물에 따라, 이온 주입 장치(107)는 피가공재(118)에 대해 피가공재와 관련된 빔 밀도를 가지는 스폿 이온 빔(121)을 제공하도록 구성되고 여기서 피가공재는 아래에서 더 상세하게 논의되는 바와 같이, 피가공재와 관련된 결정질 조직을 갖는다. 다른 예에 따라, 스캐닝 시스템(140)이 제공되며, 여기서 스캐닝 시스템(140)은 하나 또는 둘 이상의 축선(예를 들면, x-방향 및/또는 y-방향)들을 따라 피가공재(118)와 스폿 이온 빔(121) 중 하나 또는 둘 이상을 서로에 대해 반복적으로 스캐닝하도록 구성된다. 예를 들면, 스캐닝 시스템(140)은 스폿 이온 빔(121)에 대해 피가공재(118)(예를 들면, x-축선과 관련된 저속 스캔 축선을 따라)를 스캐닝하도록 구성되는 피가공재 스캐닝 시스템(142)을 포함한다. 스캐닝 시스템은 예를 들면 선택적으로 스폿 이온 빔(121)(예를 들면, y-축선과 관련된 고속 스캔 축선을 따라)을 스캐닝하도록 구성된 빔 스캐닝 시스템(144)을 더 포함한다. 빔 스캐닝 시스템(144)은 예를 들면 고속 스캔 축선을 따라 스폿 이온 빔(121)을 정전기적으로 또는 자기적으로 스캐닝하도록 구성된다. 또 다른 예에서, 피가공재 스캐닝 시스템(142)은 고속 스캔 축선 및 저속 스캔 축선을 따라 스폿 이온 빔(121)에 대해 피가공재(118)를 스캐닝하도록 구성되고, 이에 의해 2차원 기계적 스캔 구성을 형성한다.
개시물의 하나의 양태에 따라, 제어기(146)는 피가공재 상의 도 2에 예시된 미리 결정된 위치(148)가 스폿 이온 빔(121)에 노출될 때 피가공재(118)의 미리 결정된 국부 온도를 확정하도록 제공되고 구성되며, 여기서 피가공재(118)의 결정질 조직의 미리 결정된 국부적 무질서가 미리 결정된 위치에서 확정된다. 일 예에서, 피가공재(118)의 결정질 조직의 미리 결정된 국부적 무질서는 미리 결정된 어닐링 온도에서 피가공재의 사후 어닐링과 관련된 피가공재의 바람직한 사후-어닐링 결정질 조직과 관련된다.
제어기(146)는 예를 들면 스캐닝 시스템(140)과 관련된 듀티 사이클 및 스폿 이온 빔(121)의 빔 밀도 중 하나 또는 둘 이상을 제어하도록 구성되어 스캐닝 동안 피가공재(118)의 미리 결정된 위치(148)에서 피가공재의 국부 온도를 확정한다. 피가공재(118) 상의 하나의 위치로서 미리 결정된 위치(148)가 도 2에 예시되는 동안, 스폿 이온 빔(121)이 피가공재와 충돌하는 위치를 기초로 하는 미리 결정된 위치가 변화하는 점에 주목하여야 한다.
듀티 사이클은, 예를 들면 피가공재(118)가 피가공재와 스폿 이온 빔(121) 중 하나 또는 둘 이상의 서로에 대한 스캐닝과 관련된 총 시간에 대한, 스폿 이온 빔에 노출되는 시간의 비율과 관련된다. 도 1의 제어기(146)는 예를 들면 스캐닝 동안 스폿 이온 빔에 대한 피가공재의 노출 시간뿐만 아니라 스캐닝 시스템(140)의 제어를 통해 피가공재(118) 및 스폿 이온 빔(121) 중 하나 또는 둘 이상을 서로에 대해 스캐닝하는 속도를 제어하도록 추가로 구성된다. 더욱이, 제어기(146)는 피가공재(118)가 스캐닝 시스템(140)의 제어를 통한 반복적 스캔(150)들 사이의 스폿 이온 빔(121)에 노출되는 것을 선택적으로 방지하도록 구성되고, 이에 의해 듀티 사이클을 제어한다.
이와 같이, 도 1의 제어기(146)는 가변 주파수 조절형 스캔 신호(152) 및/또는 가변 듀티 사이클 스캔 신호(154)를 스폿 이온 빔(121)이 피가공재와 충돌하는 시간을 변화하기 위한 스캐닝 시스템(140)에 제공하도록 구성된다. 가변 주파수 조절형 스캔 신호(152) 및/또는 가변 듀티 사이클 스캔 신호(154)는 예를 들면 피가공재(118)에 대해 스폿 이온 빔(121)의 스캔의 속도 및/또는 스폿 이온 빔이 피가공재로부터(예를 들면 도 2의 위치(156)에서) "파킹되는" 시간의 양 중 하나 또는 둘 이상을 기초로 한다.
이에 따라, 위치(156)에서 스캔 속도 및/또는 오프 시간이 일반적으로 피가공재(118)가 스폿 이온 빔(121)에 대한 피가공재의 노출에 의해 유발된 온도에서의 증가로부터 "회복되는" 것을 허용하며, 이에 의해 강화된 손상 엔지니어링을 제공하는 점이 이해될 것이다. 예를 들면, 도 1의 제어기(146)는 스캐닝 시스템(140)의 제어를 통해 미리 결정된 위치(148)에서의 미리 결정된 국부 온도로부터 피가공재(118)를 냉각시키는 것을 허용하도록 구성된다. 제어기(146)는 다른 예에서, 국부 온도가 듀티 사이클의 제어를 통해 연속적인 스캔들 사이에서 감소하는 것을 허용함으로써 피가공재(118) 상의 미리 결정된 위치(148)에서의 국부 온도를 제어하도록 구성된다.
제어기(146)는, 일 예에서, 투여량, 에너지, 빔 플럭스, 등과 같은 스폿 이온 빔과 관련하는 공지된 데이터의 함수로서 스폿 이온 빔(121)의 적절한 스캔 속도 및/또는 듀티 사이클을 나타내는 경험 데이터에 의해 제공된 지시 하에서 작동하도록 구성된다. 대안적으로, 온도 센서(158)(예를 들면, 열전쌍, 적외선 센서, 등)가 제공되고 미리 결정된 국부 온도와 관련된 제어기(146)에 피드백을 제공하도록 구성된다. 이와 같이, 미리 결정된 국부 온도의 실시간 관리는 피가공재(118)의 인-시츄 온도 측정을 통해 얻어질 수 있다.
개시물을 더 잘 이해하도록, 도 3a는 이온 주입 후 낮은 빔 밀도 및 낮은 듀티 사이클을 이용한 피가공재(162)에 대한 실리콘 결정 손상의 투과형 전자 현미경(TEM) 영상(160)을 예시한다. 예시된 바와 같이, 빔 밀도 및 듀티 사이클(예를 들면, 피가공재 상의 임의의 주어진 위치에서 이온 빔 존재 시)은 비교적 낮을 때, 주입된 층 또는 구역(164)은 완전히 비정질화되지 않으며, 비정질 구역의 혼합물은 남아 있는 결정 기판(168)의 일부 포함 또는 손상된 영역(166)들로 존재한다. 이와 같이, 피가공재(162) 상의 손상된 영역(166)과 결정 기판(168)의 경계 구역(169)은 이에 따라 거칠고 제대로 형성되지 않는다.
도 3b는 한편으로 이온 주입이 높은 빔 밀도 및 높은 듀티 사이클을 이용한 후 다른 피가공재(172)에 대한 실리콘 결정 손상의 다른 TEM 영상(170)을 예시한다. 도 3a의 TEM 영상(160)과 대조적으로, 도 3b의 TEM 영상(170)은 실질적으로 또는 완전히 비정질화되는 손상된 층(174)을 예시한다. 따라서, 상당히 매끄럽고 구별되는 경계(176)는 이온 주입이 본 개시물에 따라 높은 빔 밀도 및 높은 듀티 사이클을 이용한 후 피가공재(172)의 결정 구역(180) 및 비정질 구역(178) 사이에 존재한다.
본 발명의 다른 예시적인 양태에 따라, 도 4는 이온 주입 동안 피가공재의 결정질 조직의 국부적 무질서를 프로세싱하고 제어하기 위한 예시적인 방법(200)을 예시한다. 예시적인 방법들이 일련의 작동(act)들 또는 이벤트(event)들로서 본원에서 예시되고 설명되었지만, 본 발명에 따라 일부 단계들이 상이한 순서들 및/또는 본원에서 도시되고 설명된 것외의 다른 단계들과 동시에 발생할 수 있기 때문에 본 발명이 이 같은 작동들 또는 이벤트들의 예시된 순서에 의해 제한되지 않는다는 것이 인정될 것이라는 점에 주목하여야 한다. 게다가, 예시된 단계들 모두가 본 발명에 따른 방법을 구현하기 위해 요구될 수 있는 것은 아니다. 더욱이, 방법들이 본원에서 예시되고 설명된 시스템과 관련하여 뿐만 아니라 예시되지 않은 다른 시스템들과 관련하여 구현될 수 있다는 것이 인정될 것이다.
도 4의 방법(200)은 작동(202)에서 시작하고, 여기서 스폿 이온 빔이 피가공재에 제공되고, 여기서 스폿 이온 빔은 피가공재와 관련된 빔 밀도를 갖는다. 스폿 이온 빔은 예를 들면 도 1 및 도 3의 스폿 이온 빔(121)을 포함한다. 도 4의 작동(204)에서, 피가공재와 스폿 이온 빔 중 하나 또는 둘 이상은 하나 또는 둘 이상의 축선들에서 서로에 대해 반복적으로 스캔된다. 예를 들면, 위에서 설명된 바와 같이, 도 1의 피가공재(118)는 스폿 이온 빔(121)에 대해 저속 스캔 축선을 따라 기계적으로 스캐닝되는 반면, 스폿 이온 빔은 고속 스캔 축선을 따라 정전기적으로 및/또는 자기적으로 스캐닝된다. 대안적으로, 피가공재(118)는 고속 스캔 축선 및 저속 스캔 축선을 따라 기계적으로 스캐닝되며, 고속 스캔 축선 및 저속 스캔 축선은 평행하지 않다.
도 4의 작동(206)에서, 피가공재의 국부 온도는 피가공재가 스폿 이온 빔에 노출될 때 제어되며, 여기서 피가공재의 결정질 조직의 미리 결정된 국부적 무질서가 확정된다. 작동(206)에서 피가공재의 국부 온도의 제어는 예를 들면 피가공재와 스폿 이온 빔 중 하나 또는 둘 이상의 서로에 대한 스캐닝과 관련된 듀티 사이클 및 스폿 이온 빔의 빔 밀도 중 하나 또는 둘 이상을 제어하는 단계를 포함한다. 듀티 사이클을 제어하는 단계는 예를 들면 피가공재가 피가공재와 스폿 이온 빔 중 하나 또는 둘 이상의 서로에 대한 스캐닝과 관련된 총 시간에 대한, 스폿 이온 빔에 노출되는 시간의 비율을 제어하는 단계를 포함한다. 듀티 사이클을 제어하는 단계는 스폿 이온 빔에 대한 피가공재의 노출의 총 시간 및 피가공재와 스폿 이온 빔 중 하나 또는 둘 이상을 서로에 대해 스캐닝하는 속도를 제어하는 단계를 더 포함한다. 다른 예에서, 듀티 사이클을 제어하는 단계는 대안적으로 또는 부가적으로 피가공재가 연속 스캔들 사이에서 스폿 이온 빔에 노출되는 것을 선택적으로 방지하는 단계를 포함한다.
일 예에서, 작동(206)에서 듀티 사이클을 제어하는 단계는 연속 스캔들 사이에서 국부 온도가 감소하는 것을 허용함으로써 피가공재의 국부 온도를 제어한다. 피가공재의 국부 온도는 위에서 논의된 바와 같이 추가로 측정될 수 있으며, 여기서 작동(206)에서의 듀티 사이클 및 스폿 이온 빔의 빔 농도 중 하나 또는 둘 이상을 제어하는 단계는 또한 적어도 부분적으로 측정된 국부 온도를 기초로 한다.
다른 양태에 따라, 전술된 방법은 하나 또는 둘 이상의 범용 컴퓨터 또는 프로세서 기반 시스템에서 컴퓨터 프로그램 코드를 사용하여 구현될 수 있다. 도 5에 예시된 바와 같이, 다른 실시예에 따라 제공되는 프로세서 기반 시스템(300)의 블록도가 제공된다. 예를 들면, 도 1의 제어기(146)는 도 5의 프로세서 기반 시스템(300)을 포함할 수 있다. 프로세서 기반 시스템(300)은 예를 들면 범용 컴퓨터 플랫폼이고 여기서 논의된 프로세스들을 구현하기 위해 사용될 수 있다. 프로세서 기반 시스템(300)은 데스크톱 컴퓨터, 워크스테이션, 랩톱 컴퓨터, 또는 특별한 적용 분야를 위해 맞추어진 전용 유닛과 같은 프로세싱 유닛(302)을 포함할 수 있다. 프로세서 기반 시스템(300)은 디스플레이(318) 및 마우스, 키보드, 또는 프린터와 같은 하나 또는 둘 이상의 입력/출력 디바이스(320)가 구비될 수 있다. 프로세싱 유닛(302)은 중앙 프로세싱 유닛(CPU)(304), 메모리(306), 대용량 저장 디바이스(308), 비디오 어댑터(312), 및 버스(310)에 연결된 I/O 인터페이스(314)를 포함할 수 있다.
버스(310)는 메모리 버스 또는 메모리 제어기, 주변 버스, 또는 비디오 버스를 포함하는 임의의 타입의 수개의 버스 구성 중 하나 또는 둘 이상의 버스 구성일 수 있다. CPU(304)는 임의의 타입의 전자 데이터 프로세서를 포함할 수 있고, 메모리(306)는 정적 랜덤 액세스 메모리(SRAM), 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM), 또는 리드-온리 메모리(ROM)와 같은 임의의 타입의 시스템 메모리를 포함할 수 있다.
대용량 저장 디바이스(308)는 저장 데이터, 프로그램들, 및 다른 정보를 저장하도록 그리고 데이터, 프로그램들, 및 버스(310)를 통해 접근 가능한 다른 정보를 제조하도록 구성된 임의의 타입의 저장 디바이스를 포함할 수 있다. 대용량 저장 디바이스(308)는 예를 들면 하드 디스크 드라이브, 자기 디스크 드라이브, 또는 광학 디스크 드라이브 중 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.
비디오 어댑터(312) 및 I/O 인터페이스(314)는 외부 입력 및 출력 디바이스들을 프로세싱 유닛(302)으로 커플링하도록 인터페이스를 제공한다. 입력 및 출력 디바이스들의 예는 I/O 인터페이스(314)에 커플링된 마우스, 키보드, 프린터, 등과 같은 비디오 어댑터(312) 및 I/O 디바이스(320)에 커플링되는 디스플레이(318)를 포함한다. 다른 디바이스들은 프로세싱 유닛(302)에 커플링될 수 있고, 부가적인 또는 더 적은 인터페이스 카드들이 이용될 수 있다. 예를 들면, 직렬 인터페이스 카드(도시 안됨)는 프린터용 직렬 인터페이스를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 프로세싱 유닛(302)은 또한 국부 영역 네트워크(LAN) 또는 와이드 영역 네트워크(WAN)(322)로의 유선 링크 및/또는 무선 링크일 수 있는 네트워크 인터페이스(316)를 포함할 수 있다.
프로세서 기반 시스템(300)이 다른 구성요소들을 포함할 수 있거나 여기서 설명된 일부 구성요소들을 배제할 수 있는 것이 주목되어야 한다. 예를 들면, 프로세서 기반 시스템(300)은 전원들, 케이블들, 마더보드, 제거가능한 저장 매체, 케이스들, 등을 포함할 수 있다. 비록 도시되지 않았지만, 이러한 다른 구성요소들은 프로세서 기반 시스템(300)의 고려된 부분이다.
본 개시물의 실시예들은 CPU(304)에 의해 실행된 프로그램 코드에 의한 것과 같이 프로세서 기반 시스템(300) 상에서 구현될 수 있다. 위에서 설명된 예들 및 실시예들에 따른 다양한 방법들이 프로그램 코드에 의해 구현될 수 있다. 따라서, 여기서 명시적인 설명이 생략된다.
또한, 도 1에서 모듈들 및 디바이스들은 도 5의 하나 또는 둘 이상의 프로세서 기반 시스템(300)들이 모두 구현될 수 있다는 것에 주목하여야 한다. 상이한 모듈들 및 디바이스들 사이의 통신은 모듈들이 구현되는 방법에 따라 변화될 수 있다. 모듈들이 하나의 프로세서 기반 시스템(300) 상에서 구현되는 경우, 데이터는 CPU(304)에 의한 상이한 단계들을 위한 프로그램 코드의 실행 사이의 대용량 저장부(308) 또는 메모리(306) 내에 저장될 수 있다. 이어서 데이터는 각각의 단계의 실행 동안 메모리(306)를 접근하는 CPU(304) 또는 버스(310)를 통한 대용량 저장부(308)에 의해 제공될 수 있다. 모듈들이 상이한 프로세서 기반 시스템(300) 상에 구현되는 경우 또는 데이터가 개별 데이터베이스와 같은, 다른 저장 시스템으로부터 제공되는 경우, 데이터가 I/O 인터페이스(314) 또는 네트워크 인터페이스(316)를 통하여 시스템(300)들 사이에 제공될 수 있다. 유사하게, 디바이스들 또는 스테이지들에 의해 제공된 데이터는 I/O 인터페이스(314) 또는 네트워크 인터페이스(316)에 의해 하나 또는 둘 이상의 프로세서 기반 시스템(300) 내로 입력될 수 있다. 당업자는 변화하는 실시예들의 범주 내에서 고려되는 시스템들 및 방법들을 구현하는데 있어서 다른 변형예들 및 수정예들을 용이하게 이해할 것이다.
비록 본 발명이 특정 실시예 또는 실시예들에 대해 도시되고 설명되었지만, 위에서 설명된 실시예들이 단지 본 발명의 일부 실시예들의 구현을 위한 예들로서 기능하고 본 발명의 적용 분야가 이러한 실시예들로 제한되지 않는다는 것에 주목하여야 한다. 특히 위에서 설명된 구성요소들(조립체들, 디바이스들, 회로들, 등)에 의해 수행된 다양한 기능들에 대해, 이 같은 구성요소들을 설명하기 위해 사용된 용어("수단"에 대한 참조 포함)는 달리 표시되지 않으면, 비록 본 발명의 여기서 예시된 전형적인 실시예들에서의 기능을 수행하는 개시된 구조물과 구조적으로 등가이지 않지만, 설명된 구성요소(즉, 기능적으로 균등함)의 특정 기능을 수행하는 임의의 구성요소에 대응하는 것으로 의도된다. 게다가, 본 발명의 특별한 특징이 수 개의 실시예들 중 단지 하나 만에 대해 개시될 수 있지만, 이 같은 특징은 임의의 주어진 또는 특별한 적용 분야에 대해 유용하고 바람직할 수 있는 바와 같이, 다른 실시예들의 하나 또는 둘 이상의 다른 특징들과 조합될 수 있다. 따라서, 본 발명은 위에서 설명된 실시예들로 제한되지 않지만, 첨부된 청구항들 및 이의 등가예들에 의해서만 제한되는 것으로 의되된다.

Claims (21)

  1. 이온 주입 시스템으로서,
    빔 밀도를 갖는 스폿 이온 빔(spot ion beam)을 피가공재에 제공하도록 구성되는 이온 주입 장치로서, 상기 피가공재는 결정질 조직(crystalline structure)을 갖는, 이온 주입 장치;
    하나 또는 둘 이상의 축선들을 따라 피가공재와 스폿 이온 빔 중 하나 또는 둘 이상을 서로에 대해 반복적으로 스캐닝하도록 구성되는 스캐닝 시스템;
    상기 피가공재 상의 미리 결정된 위치가 상기 스폿 이온 빔에 노출될 때 상기 피가공재의 미리 결정된 국부적으로 높아진 온도(localized heightened temperature)를 수립하도록, 주입-유발 손상 누적률을 제어하도록 구성되는, 제어기를 포함하며,
    비정질 구역(amorphized layer)과 결정 구역(crystal region) 사이의 구별되는 경계를 갖는 상기 비정질 구역과 결정 구역을 생성하도록, 완전히 비정질화된 층이 상기 결정질 조직 내에 생성되도록, 상기 피가공재의 결정질 조직의 미리 결정된 국부적 무질서가 미리 결정된 위치에 수립되며,
    상기 제어기는 상기 피가공재 상의 미리 결정된 위치에 피가공재의 국부적으로 높아진 온도를 수립하도록 스캐닝 시스템과 관련된 듀티 사이클(duty cycle)과 상기 스폿 이온 빔의 빔 밀도 중 한가지 이상을 제어하도록 구성되는,
    이온 주입 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 듀티 사이클은 상기 피가공재가 피가공재와 상기 스폿 이온 빔 중 하나 또는 둘 이상을 서로에 대한 스캐닝과 관련된 총 시간에 대한, 스폿 이온 빔에 노출되는 시간의 비율과 관련되는,
    이온 주입 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는 피가공재와 상기 스폿 이온 빔 중 하나 또는 둘 이상을 서로에 대해 스캐닝하는 속도, 스캐닝 동안 스폿 이온 빔에 대한 피가공재의 노출 시간 및 상기 피가공재에 대한 스캐닝의 상기 듀티 사이클 및 주파수를 제어하도록 구성되는,
    이온 주입 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 피가공재가 스캐닝 시스템의 제어를 통한 반복적 스캔들 사이에서 스폿 이온 빔에 노출되는 것을 선택적으로 방지하며 이에 의해 상기 듀티 사이클을 제어하도록 추가로 구성되는,
    이온 주입 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어기는 스캐닝 시스템의 제어를 통해 미리 결정된 위치에서 상기 미리 결정된 국부적으로 높아진 온도로부터 상기 피가공재를 냉각하는 것을 허용하도록 구성되는,
    이온 주입 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 스캐닝 시스템은 상기 스폿 이온 빔에 대해 상기 피가공재를 스캐닝하도록 구성된 피가공재 스캐닝 시스템을 포함하는,
    이온 주입 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 스캐닝 시스템은 고속 스캔 축선을 따라 상기 스폿 이온 빔을 스캐닝하도록 구성된 빔 스캐닝 시스템을 더 포함하며, 상기 피가공재 스캐닝 시스템은 저속 스캔 축선을 따라 상기 피가공재를 스캐닝하도록 구성되고, 상기 고속 스캔 축선과 상기 저속 스캔 축선은 평행하지 않은,
    이온 주입 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 피가공재 스캐닝 시스템은 고속 스캔 축선 및 저속 스캔 축선을 따라 상기 스폿 이온 빔에 대해 상기 피가공재를 스캐닝하도록 구성되며, 상기 고속 스캔 축선과 상기 저속 스캔 축선은 평행하지 않은,
    이온 주입 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 국부적으로 높아진 온도가 상기 듀티 사이클의 제어를 통해 연속적인 스캔들 사이에서 감소하는 것을 허용함으로써 상기 피가공재 상의 미리 결정된 위치에서 상기 국부적으로 높아진 온도를 제어하도록 구성되는,
    이온 주입 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 피가공재의 결정질 조직의 미리 결정된 국부적 무질서는 미리 결정된 어닐링 온도에서 피가공재의 사후 어닐링과 관련된 피가공재의 바람직한 사후-어닐링 결정질 조직과 관련되는,
    이온 주입 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 미리 결정된 국부적으로 높아진 온도와 관련된 제어기에 피드백을 제공하도록 구성된 온도 센서를 더 포함하는,
    이온 주입 시스템.
  12. 이온 주입 동안 피가공재의 결정질 조직의 국부적 무질서를 생성함으로써 주입-유발 손상 누적률을 제어하는 방법으로서,
    빔 밀도를 갖는 스폿 이온 빔을 피가공재에 제공하는 단계,
    하나 또는 둘 이상의 축선들에서 피가공재와 스폿 이온 빔 중 하나 또는 둘 이상을 서로에 대해 반복적으로 스캐닝하는 단계, 및
    상기 스폿 이온 빔의 빔 밀도 및 듀티 사이클 중 한가지 이상의 제어를 통해 상기 피가공재가 상기 스폿 이온 빔에 노출될 때 상기 피가공재의 국부적으로 높아진 온도를 제어하는 단계를 포함하며,
    비정질 구역과 결정 구역(crystal region) 사이의 구별되는 경계를 갖는 상기 비정질 구역과 결정 구역이 생성되도록, 완전히 비정질화된 층이 상기 결정질 조직 내에 생성되도록, 상기 피가공재의 결정질 조직의 미리 결정된 국부적 무질서가 수립되는,
    주입-유발 손상 누적률을 제어하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 듀티 사이클을 제어하는 단계는 피가공재와 스폿 이온 빔 중 하나 또는 둘 이상의 서로에 대한 스캐닝과 관련된 총 시간에 대한, 상기 피가공재가 상기 스폿 이온 빔에 노출되는 시간의 비율을 제어하는 단계를 포함하는,
    주입-유발 손상 누적률을 제어하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    듀티 사이클을 제어하는 단계는 스폿 이온 빔에 대한 피가공재의 노출의 총 시간, 및 피가공재와 스폿 이온 빔 중 하나 또는 둘 이상을 서로에 대해 스캐닝하는 속도를 제어하는 단계를 더 포함하는,
    주입-유발 손상 누적률을 제어하는 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    듀티 사이클을 제어하는 단계는 피가공재가 연속 스캔들 사이에서 스폿 이온 빔에 노출되는 것을 선택적으로 방지하는 단계를 포함하는,
    주입-유발 손상 누적률을 제어하는 방법.
  16. 제 12 항에 있어서,
    피가공재와 스폿 이온 빔 중 하나 또는 둘 이상을 서로에 대해 스캐닝하는 단계는 상기 스폿 이온 빔에 대해 저속 스캔 축선을 따라 상기 피가공재를 스캐닝하는 단계를 포함하는,
    주입-유발 손상 누적률을 제어하는 방법.
  17. 제 12 항에 있어서,
    피가공재와 스폿 이온 빔 중 하나 또는 둘 이상을 서로에 대해 스캐닝하는 단계는 고속 스캔 축선에 따라 스폿 이온 빔을 스캐닝하는 단계를 더 포함하며, 상기 고속 스캔 축선과 저속 스캔 축선은 평행하지 않은,
    주입-유발 손상 누적률을 제어하는 방법.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 스폿 이온 빔은 상기 스폿 이온 빔의 이동 방향을 따라 볼 때 원형 및 일반적인 타원형 횡단면 중 하나를 포함하는,
    주입-유발 손상 누적률을 제어하는 방법.
  19. 제 12 항에 있어서,
    듀티 사이클을 제어하는 단계는 연속 스캔들 사이에서 상기 국부적으로 높아진 온도가 감소하는 것을 허용함으로써 상기 피가공재의 상기 국부적으로 높아진 온도를 제어하는,
    주입-유발 손상 누적률을 제어하는 방법.
  20. 제 12 항에 있어서,
    상기 피가공재의 결정질 조직의 미리 결정된 국부적 무질서는 미리 결정된 어닐링 온도에서 피가공재의 어닐링과 관련된 피가공재의 바람직한 사후-어닐링 결정질 조직과 관련되는,
    주입-유발 손상 누적률을 제어하는 방법.
  21. 제 12 항에 있어서,
    상기 피가공재의 상기 국부적으로 높아진 온도를 측정하는 단계를 더 포함하며, 듀티 사이클과 스폿 이온 빔의 빔 농도 중 한가지 이상을 제어하는 단계는 적어도 부분적으로는 측정된 상기 국부적으로 높아진 온도를 기초로 하는,
    주입-유발 손상 누적률을 제어하는 방법.
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