KR102276037B1 - 정전 스캐너, 이온 주입기, 및 이온 빔을 프로세싱하기 위한 방법 - Google Patents

정전 스캐너, 이온 주입기, 및 이온 빔을 프로세싱하기 위한 방법 Download PDF

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에드워더 더블유. 벨
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Abstract

이온 주입기 내에서 이온 빔을 스캔하기 위한 정전 스캐너. 정전 스캐너는, 이온 빔을 향한 제 1 내부 표면을 갖는 제 1 스캔 플레이트로서, 제 1 내부 표면은 이온 빔의 전파의 방향에 수직하는 제 1 평면에서 오목한 형상을 갖는, 상기 제 1 스캔 플레이트, 및 이온 빔을 받아들이기 위한 간극(gap)에 의해 분리되는 제 1 스캔 플레이트에 대향되는 제 2 스캔 플레이트로서, 제 2 스캔 플레이트는 이온 빔을 향하며 제 1 평면에서 볼록한 형상인 제 2 내부 표면을 갖는, 제 2 스캔 플레이트를 포함할 수 있으며, 제 1 스캔 플레이트 및 제 2 스캔 플레이트는 이온 빔의 전파의 방향에 수직하는 수평 방향을 따라 앞뒤로 이온 빔을 스캔하도록 간극 내에 정전기 장을 생성하도록 구성된다.

Description

정전 스캐너, 이온 주입기, 및 이온 빔을 프로세싱하기 위한 방법{ELECTROSTATIC SCANNER, ION IMPLANTATION SYSTEM, AND METHOD FOR PROCESSING AN ION BEAM}
관련 출원들
본 출원은, 2013년 06월 26일자로 출원된 미국 가특허 출원번호 제61/839,516호에 대한 우선권을 주장한다.
기술분야
본 실시예들은 이온 주입 장치에 관한 것으로서, 더 구체적으로, 이온 주입 장치에서의 빔 각도 균일성 제어에 관한 것이다.
오늘날 반도체 전자기기들, 솔라 셀들, 및 다른 기술에 대한 제조는 실리콘 및 다른 유형들의 기판들을 도핑하거나 또는 달리 개질하기 위한 이온 주입 시스템들에 의존한다. 이온 주입 시스템의 일 유형은, 이온 빔을 생성하고 이온들이 기판 표면 아래에 놓이도록 이온들을 기판을 향해 보냄으로써 도핑을 수행한다. 다수의 애플리케이션들에 있어, 스팟 빔 또는 리본 빔과 같은 정의된 형상 및 이온 빔 면적을 갖는 이온 빔들은 이온 빔 면적보다 더 큰 기판 면적 내로 종을 주입하기 위해 기판에 걸쳐 스캔된다. 기판이 고정식 빔에 대하여 스캔될 수 있거나, 또는 기판 및 빔 둘 모두가 서로에 대하여 스캔될 수 있다. 이러한 환경들 중 임의의 환경에서, 다수의 애플리케이션들은 기판이 기판의 큰 부분에 걸쳐 균일하게 주입될 것을 요구한다. 불행히도, 어떤 비-균일성들이 주입 프로세스 동안 야기될 수 있다.
어떤 비-균일성들은 주입 프로세스 동안 이온 빔에 의해 생성될 수 있다. 비-균일성의 일 유형은 공칭적으로 평행한 이온 빔의 입사 각도들의 확산이다. 일부 경우들에 있어, 입사 각도들의 이러한 확산은, 일 면(side)을 향한 입사 각도가 다른 면을 향한 입사 각도와 상이하도록 기판에 걸쳐 대칭적으로 트래킹(track)할 수 있다. 빔라인 이온 주입 장치는 흔히, 빔 경로에 걸쳐 다양한 컴포넌트들을 통해 이온들을 성형(shape)하고, 편향시키며, 가속하고, 및 감속함으로써 이온 빔을 처리한다. 다수의 시스템들에 있어, 심지어 기판 상에 입사하기 전의 최종 스테이지들에서의 이온 빔의 "콜리메이션(collimation)" 이후에도, 기판에 걸친 이온들의 수직 각도 확산이, 예를 들어, 약 0.5 내지 1.0° 사이일 수 있다. 입사 각도들의 작은 차이들조차도 주입 프로세스 균일성에 큰 영향을 줄 수 있다. 이러한 그리고 다른 고려사항들이 본 개선들이 요구되는 것에 관한 것이다.
일 실시예에 있어, 정전 스캐너가 이온 주입기 내에서 이온 빔을 스캔한다. 정전 스캐너는, 이온 빔을 향한 제 1 내부 표면을 갖는 제 1 스캔 플레이트로서, 제 1 내부 표면은 이온 빔의 전파의 방향에 수직하는 제 1 평면에서 오목한 형상을 갖는, 상기 제 1 스캔 플레이트, 및 이온 빔을 받아들이기 위한 간극(gap)에 의해 분리되는 제 1 스캔 플레이트에 대향되는 제 2 스캔 플레이트로서, 제 2 스캔 플레이트는 이온 빔을 향하며 제 1 평면에서 볼록한 형상인 제 2 내부 표면을 갖는, 제 2 스캔 플레이트를 포함할 수 있으며, 제 1 스캔 플레이트 및 제 2 스캔 플레이트는 이온 빔의 전파의 방향에 수직하는 수평 방향을 따라 앞뒤로 이온 빔을 스캔하도록 간극 내에 정전기 장을 생성하도록 구성된다.
추가적인 실시예에 있어, 이온 주입 시스템은, 제 1 스캔 플레이트 및 제 1 스캔 플레이트에 대향되는 제 2 스캔 플레이트를 포함하는 이온 빔을 스캔하기 위한 정전 스캐너를 포함한다. 제 1 스캔 플레이트 및 제 2 스캔 플레이트는 이를 통해 이온 빔을 안내하기 위한 간극에 의해 분리될 수 있으며, 그 사이에 정전기 장을 생성하도록 구성될 수 있다. 이온 주입 시스템은 또한 이온 빔을 제 1 평면 내에서 곡선(curve)으로 굽히도록 동작하는 자기 콜리메이터(collimator)를 포함하며, 곡선은 외부 곡선 부분 및 내부 곡선 부분을 포함하고, 제 1 스캔 플레이트 및 제 2 스캔 플레이트는 제 1 평면에 대해 수직인 수직 방향을 따라 이온 빔의 변동(variable) 수직 포커싱을 생성하도록 상호동작하며, 수직 포커싱은 내부 곡선 부분보다 외부 곡선 부분을 따라 더 많이 발산한다.
추가적인 실시예에 있어, 이온 빔을 프로세싱하기 위한 방법은, 이온 빔을 향한 내부 표면 상에서 오목한 곡률을 갖는 제 1 스캔 플레이트와 이온 빔을 향한 내부 표면 상에서 볼록한 곡률을 갖는 제 2 스캔 플레이트 사이로 이온 빔을 보내는 단계로서, 오목한 곡률 및 볼록한 곡률은 제 1 평면 내에 놓이는, 단계를 포함한다. 방법은, 이온 빔의 전파의 방향에 대해 수직하는 수평 방향에서 제 1 스캔 플레이트와 제 2 스캔 플레이트 사이의 변동(fluctuating) 전기장을 사용하여 이온 빔을 앞뒤로 스캔하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 1a는 예시적인 빔라인 이온 주입 장치의 블록도 형태의 평면도를 나타낸다.
도 1b는 선택 컴포넌트들의 세부사항들을 도시하는 도 1a의 장치의 평면도를 도시한다.
도 2a는 본 실시예들에 따른 이온 빔의 외부 곡선 부분의 조작의 광학적 컴포넌트 표현을 도시한다.
도 2b는 본 실시예들에 따른 이온 빔의 내부 곡선 부분의 조작의 광학적 컴포넌트 표현을 도시한다.
도 3a는 정전 스캐너의 일 실시예의 정면도를 도시한다.
도 3b는 다른 예시적인 정전 스캐너의 정면도를 도시한다.
도 3c는 본 실시예들에 따른 정전 스캐너의 등축도를 도시한다.
도 3d는 본 실시예들에 따른 정전 스캐너의 평면도를 도시한다.
도 4는 본 실시예들에 따른 추가적인 정전 스캐너의 평면도를 도시한다.
도 5는 종래의 정전 스캐너 상에 중첩된 본 실시예들의 정전 스캐너의 평면도를 도시한다.
본원에서 설명되는 실시예들은 이온 주입 시스템 내에서 이온 빔을 제어하기 위한 장치 및 방법들을 제공한다. 이온 주입 시스템의 예들은 빔라인 이온 주입 시스템을 포함한다. 본-실시예들에 의해 커버되는 이온 주입 시스템들은 전반적으로 스팟(spot)의 형상을 가진 단면을 갖는 "스팟 이온 빔들"을 생성하는 이온 주입 시스템들을 포함한다. 본 실시예들에 있어, 이를 통과하는 이온 빔의 빔 속성들을 조정하기 위한 신규한 편향 시스템이 제공된다. 신규한 편향 시스템은 특히 정전 스캐너의 부분을 형성할 수 있으며, 다른 빔라인 컴포넌트들에 의해 유도된 비균일성들을 보상하는 방식으로 빔을 스캔하고 성형하기 위해 사용될 수 있다. 다양한 실시예들에 있어, 이하에서 설명되는 바와 같이 만곡된 정전 플레이트 쌍들의 세트가 이온 빔이 기판에 걸쳐 스캔될 때 이온 빔의 수직 각도 확산에서의 비-균일성을 감소시키기 위하여 자기 콜리메이터와 같은 빔 콜리메이터와 함께 사용된다.
본 실시예들의 정전 스캐너는 특히, 이온들이 자기 콜리메이터를 통해 이동한 후 종래의 이온 주입 시스템들에서 도입되는 기판에 걸친 수직 이온 빔 각도 확산에서의 비-균일성 및 수직 이온 빔 각도 확산을 감소시키기 위하여 종래의 자기 콜리메이터들과 함께 사용될 수 있다. 이러한 특정한 비-균일성은, 다수의 종래의 이온 주입기들에서, 콜리메이터 자석의 기하구조가 콜리메이터 자석이 이온들의 외부 곡선 궤적들을 내부 곡선 궤적들보다 더 큰 편향 각도만큼 굽히게 하는 것이라는 사실에서 기인한다. 이는 외부 곡선들에 인접한 이온 빔의 부분들에서의 이온들의 더 많은 포커싱을 야기하며, (특정 빔의 성질에 따라) 이러한 부분들에서 기판에 도달하는 이온 빔의 더 많은 수렴 또는 이온 빔의 더 적은 발산을 야기한다. 오늘날의 이온 주입 장치의 일 예에 있어, 대부분의 평행한 빔은 이온 빔의 "외부 곡선" 부분에 대해 노출된 기판의 면을 향해 생성될 수 있으며, 반면 발산성 빔은 이온 빔의 "내부 곡선" 부분에 대해 노출된 면에서 기판과 충돌하고, 이는 일 예에 있어 기판에 걸쳐 다양한 위치들에서 거의 0도(<~0.1°)로부터 0.5°와 1° 사이까지의 범위의 수직적인 각도 확산을 야기한다.
도 1a는 이온 주입 장치(100)의 전반적인 특징부들을 도시하는 평면도를 나타내며, 반면 도 1b는 본 실시예들에 부합하는 이온 주입 장치(100)의 선택 컴포넌트들의 세부사항들을 보여주는 평면도를 도시한다. 이온 주입 장치(100)의 다양한 엘러먼트들은, 이온 소스(102), 분석 자석(104), 정전 스캐너(106), 자기 콜리메이터(108), 및 기판 스테이지(110)를 포함한다. 이온 주입 장치(100)는 이온 빔(112)을 생성하고, 이온 빔(112)을 기판(114)으로 전달하도록 구성된다. 도 1a에 예시된 특정 구성은 중간 전류 이온 주입에 특히 적합할 수 있다. 그러나, 실시예들이 이러한 맥락으로 한정되지 않는다. 이온 소스(102), 분석 자석(104), 질량 분석 슬릿(별도로 도시되지 않음) 및 기판 스테이지(110)를 포함하는 이온 주입 장치(100)의 다양한 컴포넌트들의 동작은 잘 알려져 있으며, 본원에서 이러한 컴포넌트들의 추가적인 논의가 생략된다.
도 1a에 예시된 바와 같이, 이온 빔(112)은, 전파의 방향이 이온 소스(102)와 기판 스테이지(110) 사이에서 변화하는 경로를 따라 보내진다. 다음의 논의에서의 편의를 위하여, 상이한 좌표계들이 도시된 바와 같은 본 실시예들의 동작을 설명하기 위해 이용된다. 정전 스캐너에서 그 컴포넌트들이 Y, Xs, 및 Zs로 라벨링되는 제 1 직교 좌표계가 사용되며, 반면 자기 콜리메이터(108)의 출구에서 그 컴포넌트들이 Y, Xc, 및 Zc로 라벨링되는 제 2 직교 좌표계가 사용된다. 각각의 좌표계에 있어, Y-방향은 동일한 절대적인 방향이다. 상이한 좌표계들에 대한 Z-방향은 각각의 경우에서 특정 지점에서의 이온 빔 전파의 방향을 따른다. 따라서, 절대적인 방향 Zc는 Zs와 상이하다. 유사하게 Xc는 Xs와 상이하다. 그러나, Xc 및 Zc는, Xs 및 Zs에 의해 정의되는 평면과 공통적일 수 있는 "X-Z" 평면을 정의한다.
종래의 장치와 유사하게 이온 주입 장치(100)는 자기 콜리메이터(108) 내에서 호(arc)를 따라 이온 빔(112)을 굽힌다. 이러한 경우에 있어, 이온 빔(112)은 X-Z 평면 내에 놓인 호 내에서 굽혀지며, 여기에서 X-Z 평면은 Y-방향에 대해 수직이다. 도면들에서, 이온 빔(112)은, 이온 빔(112)이 도 1a의 평면도에서 기판(114)을 향해 전파함에 따라 우측을 향하는 곡선으로서 도시된다. 이하에서 상세하게 설명되고 종래의 이온 주입 장치와 부합하는 바와 같이, 자기 콜리메이터(108)는, 내부 곡선 위치(I)에서의 이온 빔(112)의 호의 내부에서의 이온 빔 포커싱과 비교할 때, 외부 곡선 위치(O)에서의 이온 빔(112)의 호의 외부 상에서의 이온 빔 포커싱이 상이할 수 있도록 구성된다. 이는 개별적으로 도시되지 않은 자기 콜리메이터(108)의 구성 컴포넌트들의 배열에 기인한다. 이러한 종래의 자기 콜리메이터 배열은 설계의 단순성 및 소형화에 있어서 이점들을 제공한다. 그러나, 자기 콜리메이터(108)에 의해 생성된 변동 포커싱은, 이온 빔이 기판(114)으로 전파함에 따라, Xc 방향을 따라 이온 빔(112)에 적용되는 변동 포커싱으로 변환된다. 구체적으로, 본원에서 지칭되는 이온 빔(112)의 "수직 포커싱"은 외부 곡선 지점(O)과 내부 곡선 지점(I) 사이에서 변화한다. 수직 포커싱은, 언급된 바와 같이 X-Z 평면에 직교하는 Y 방향에 대한 이온 빔의 포커싱을 나타낸다. 관련된 용어 "수직 각도 확산"은, Y방향에 수직인 Xc-Zc 평면에 대한 이온 궤적들에 대한 각도들의 범위를 지칭한다. 예를 들어, 외부 곡선 위치(O)에서의 이온들은 모두 Y-방향과 직교하며 Xc-Zc 평면에 대해 평행하게 놓인 평행한 궤적들을 가질 수 있으며, 이러한 경우에 있어 수직 각도 확산은 0이다. 반면, 내부 곡선 위치(I)에서의 이온 궤적들은 Xc-Zc 평면에 대하여 약 1 도에 이르는 각도들의 범위에 걸쳐 변화할 수 있으며, 이러한 경우에 있어 수직 각도 확산은 1 도라고 한다.
본 실시예들에 있어, 정전 스캐너(106)와 같은 정전 스캐너는 신규한 편향 플레이트들 또는 "스캔 플레이트들"을 포함하며, 이들은 이온 빔 내에 생성되는 변동 포커싱을 감소시키도록 구성된다. 이하에서 보여지는 바와 같이, 스캔 플레이트들의 설계는 특히 콜리메이터 자석과 같은 엘러먼트에 의해 유도되는 변동 포커싱을 보상하도록 배열된다. 이는 주입 프로세스의 전체 균일성을 증가시키며, 이온 주입 프로세서에서의 이온 궤적들의 각도적 변화에 의해 영향을 받는 이러한 기판 속성들에 대하여 기판에 걸쳐 더 양호한 균일성을 야기한다.
도 1b를 참조하면, 본 실시예들에 부합하는 콜리메이터 자석과 스캔 플레이트들의 상호관계를 예시하는 이온 주입 장치(100)의 세부사항들이 도시된다. 자기 콜리메이터(108)와 같은 자기 콜리메이터의 변동 포커싱을 보상하기 위하여, 정전 스캐너(106)와 같은 정전 스캐너는 (다음의 도 3a-도 3b 및 도 4-도 5에 도시된) Xs-Y 평면에서 비-선형 형상을 갖는 스캔 플레이트들을 구비하도록 구성된다. 이는 Xs (및 Xc) 방향을 따른 위치들에 걸쳐 이온들의 유효 초점 거리를 조정하는 효과를 가지며, 이는 감소된 수직 각도 확산을 야기한다. 이온 빔이 (Y 방향을 따라) 길고 (Xs 방향을 따라) 협소한 이온 빔으로서 정전 스캐너에 진입할 수 있기 때문에, 본 실시예들에 의해 제공되는 수직 균일성의 제어가 수평 균일성의 제어보다 더 중요할 수 있다.
도 1b에 예시된 바와 같이, 이온 빔(112)은 정전 스캐너(106)를 통과하며, 정전 스캐너는, 이온 빔(112)의 대향 면들 상에 배치되며 이온 빔(112)이 통과하기 위한 간극을 제공하는 오목한 스캐너 부분(202) 및 볼록한 스캐너 부분(204)을 포함한다. 도 1b에서 오목한 스캐너 부분(202) 및 볼록한 스캐너 부분(204)은 세부사항들 없이 개략적으로 도시된다. 그러나, 이하에서 논의되는 도 3a 내지 도 3d는 오목한 스캐너 부분(202) 및 볼록한 스캐너 부분(204)의 예시적인 세부사항들을 예시한다. 도 3a 내지 도 3d에서 상세화되는 다양한 실시예들에 있어, 오목한 스캐너 부분(202) 및 볼록한 스캐너 부분(204)은 각기, 오목한 스캐너 부분(202)의 스캔 플레이트가 볼록한 스캐너 부분(204)의 스캔 플레이트와 페어링(pair)될 수 있도록 하나 이상의 스캔 플레이트들을 포함할 수 있다. 구체적으로, 오목한 스캐너 부분(202)은 (다음의 도면들에 도시된 Xs-Y 평면 내에서) 이온 빔(112)을 향한 오목한 표면을 제공하며, 반면 볼록한 스캐너 부분(204)은 이온 빔을 향한 볼록한 표면을 제공한다. 이는, 오목한 스캐너 부분(202)에 인접하여 위치된 이온들에 대한 이온 궤적들의 수직적인 발산을 증가시키며, 볼록한 스캐너 부분(204)에 인접하여 위치된 이온들의 이온 궤적들의 수직적인 발산을 감소시키는 효과를 갖는다.
도 1b에 추가로 도시된 바와 같이, 이온 빔(112)은, 중심 광선 궤적(115)과 같이, 정전 스캐너(106)를 빠져나오며, 여기에서 중심 광선 궤적(115)은 Zs 방향을 정의한다. 그러나, 정전 스캐닝의 효과에 기인하여, 오목한 스캐너 부분(202)에 더 가까운 이러한 이온들은 도 1b의 관점으로부터 좌측으로 발산할 수 있으며, 반면 볼록한 스캐너 부분(204)에 더 가까운 이러한 이온들은 우측을 향해 발산한다. 이온 빔의 전파의 평균적인 방향이 Zs 방향에 평행하게 놓일 수 있다고 하더라도, 이는, 이온 빔이 자기 콜리메이터(108)에 접근함에 따라 이온 빔(112)이 펼쳐지게끔 한다.
이온 빔(112)이 자기 콜리메이터(108)에 진입함에 따라, 이온 빔(112)은 호(120)를 따라 굽혀지며, 이러한 호는 상이한 이온 궤적들에 대한 복수의 개별적인 호들을 포함한다. 명확성을 위하여, 다음의 약속사항(convention)이 본원에서 채택된다. 호(120)의 내부 부분(122)은 볼록한 스캐너 부분(204)에 더 가까운 이러한 이온 궤적들로 이루어지며, 반면 호의 외부 부분(124)은 오목한 스캐너 부분(202)에 더 가까운 이러한 이온 궤적들로 이루어진다. 투영된 스캐너 부분(202A) 및 투영된 스캐너 부분(204A)이 도 1b에 또한 도시되며, 이들은 각기, 이들 각각이 Zs에 평행한 방향을 따라 변위될 때 오목한 스캐너 부분(202) 및 볼록한 스캐너 부분(204)의 위치들을 나타낸다. 이러한 약속사항을 사용하면, 호(120)는 투영된 스캐너 부분(204A)를 향해 그리고 투영된 스캐너 부분(202A)으로부터 멀어지도록 굽혀진다. 이하에서 상세화되는 바와 같이, 내부 부분(122)을 따라 이동하는 이온 빔(112)의 이온들은, 자기 콜리메이터(108)에 의해 인가되는 덜 수렴적인 자기장 및 볼록한 정전 스캔 플레이트(볼록한 스캐너 부분(204))에 인접한 국부적인 전기장의 조합된 효과를 겪는다. 외부 부분(124)을 따라 이동하는 이온 빔(112)의 이온들은, 자기 콜리메이터(108)에 의해 인가되는 더 수렴적인 자기장 및 오목한 정전 스캔 플레이트(오목한 스캐너 부분(202))에 인접한 국부적인 전기장의 조합된 효과를 겪는다. 본 실시예들에 있어, 이러한 경합하는 전기장 및 자기장 효과들이 전체적으로 이온 빔(112) 내의 수직적인 발산을 감소시키기 위해 균형을 이룬다.
이제 도 2a 내지 도 2b, 도 3a 내지 도 3d, 및 도 4 내지 도 5를 참조하면, 만곡된 스캔 플레이트 장치 및 이러한 스캔 플레이트들에 의해 제공되는 이온 빔 속성들의 제어의 상세화된 예들이 도시된다. 이러한 만곡된 스캔 플레이트 장치는 "정전 스캐너"로서 지칭되며, 이온 빔을 스캔하는 것뿐만 아니라 자기 콜리메이터에 의해 인가되는 변동 포커스를 보상하기 위하여 이온 빔에 대해 변화하는 수직 포커스를 생성하기 위한 정전 스캐너의 기능들을 수행한다. 구체적으로, 도 3c 및 도 3d는 각기 정전 스캐너의 사시도 및 평면도를 도시하며, 반면 도 3a, 도 3b, 도 4, 및 도 5는 정전 스캐너들의 정면도들을 도시한다.
이온 빔의 변동 포커싱의 효과들을 강조하기 위하여, 도 2a 및 도 2b는 광학적 엘러먼트들의 세트로서 자기 콜리메이터(108) 및 정전 스캐너(106)를 도시하며, 이는 이온 빔 포커싱 속성들에 대한 그들의 영향, 및 특히 도면들에 도시된 Y-방향에 평행하게 놓인 수직 방향에서의 포커싱에 대한 그들의 영향을 보여준다.
일 예에 있어, 본 발명자들은 공지된 자기 콜리메이터의 속성들을 Xc 방향을 따른 위치의 함수로서 분석하였다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 외부 곡선 부분(O)(도 1a 참조)에 대응하는 자기 콜리메이터의 외부 곡선 부분(108 O)은 후 초점 평면(back focal plane)(121)에 의해 나타내지는 바와 같이 약 1.2 m의 수직 초점 거리를 가지며, 반면 내부 곡선 부분(I)에 대응하는 내부 곡선 부분(108I)은 후 초점 평면(123)에 의해 나타내지는 바와 같이 3 m의 초점 길이를 갖는다. 이러한 변동 포커싱을 보상하기 위하여, 만곡된 정전 플레이트들의 세트가 정전 스캐너(106)와 같은 본 실시예들의 정전 스캐너들 내에 제공된다. 이상에서 언급된 바와 같이, (이하에서 "스캔 플레이트들"로서도 지칭되는) 만곡된 정전 플레이트들은 내부 곡선과 외부 곡선 사이에서 자기 콜리메이터의 포커싱에서의 변화를 보상하기 위한 변동 포커싱을 제공하도록 역할 한다. 일 예에 있어, 만곡된 정전 플레이트들은, 외부 곡선 부분 초점 길이를 보상하기 위한 발산 렌즈(125) 및 내부 곡선 부분 초점 길이를 보상하기 위한 수렴 렌즈(126)를 효과적으로 제공하도록 역할 하며, 이는 이온 빔의 수직적인 발산이 이온 빔에 걸쳐 최소화되는 것을 보장한다.
원칙적으로, 자기 콜리메이터에 의해 생성되는 이온 빔의 변동 수직 포커싱에 대한 보상은 상이한 방식들로 처리될 수 있다. 예를 들어, 발산 렌즈가 이온 빔의 외부 곡선 부분들을 향해 종래의 정전 스캐너의 하류측에 위치될 수 있으며, 동시에 수렴 렌즈가 이온 빔의 내부 곡선 부분들을 향해 위치될 수 있다. 그러나, 정전 스캐너의 동작 동안 이온 빔이 Xs 방향을 따라 빠르게 스캔되기 때문에, 수직 포커싱에 있어서의 변화가 스캔과 정확하게 동기화되어야 한다. 이러한 동기화를 달성하기 위하여, 정전 스캐너의 이러한 스캔 플레이트들에 의해 생성되는 바와 동일한 파형으로 그리고 동일한 주파수에서 광학적 엘러먼트를 구동하기 위해 요구되는 고전압 증폭기와 함께, 다른 광학적 엘러먼트를 부가하는 것이 기술적으로 번거로울 것이다. 자기 콜리메이터의 수직 포커싱에서의 이러한 변화를 교정하는 다른 방식은, 예를 들어, 소위 더블(또는 트리플) 인덱스 디자인을 사용하여, 종래의 자기 콜리메이터 설계를 대체하기 위한 성형 극편 콜리메이팅 자석(shaped pole piece collimating magnet)을 설계하고 구현하는 것이다. 그러나, 이는 자석의 크기, 비용 및 복잡성을 증가시킬 것이며, 현존하는 이온 주입 장치를 개조하는 것이 불가능할 것이다. 따라서, 만곡된 스캔 플레이트들을 갖는 본 실시예들의 정전 스캐너들은 이온 빔에 대하여 기판에 걸친 수직 각도 확산을 최소화하는 간결하고 효율적인 접근방식을 제공한다.
이제 도 3a를 참조하면, 오목한 스캐너 부분(202) 및 볼록한 스캐너 부분(204)을 포함하는 정전 스캐너(211)가 도시된다. 이러한 실시예에 있어, 오목한 스캐너 부분(202) 및 볼록한 스캐너 부분(204)은 각기 전극들로서 역할 하는 단일 플레이트를 포함할 수 있다. 도 3a의 관점은, 정전 스캐너(211)의 그 지점에서 Zs 방향을 따른 전파의 방향에서 하류측을 바라보고 있다. 이온 빔(112)은 빔 높이(HB) 및 빔 폭(WB)에 의해 정의되며, 여기에서 HB는 WB보다 더 크다. 전압 소스들(V1 및 V1')의 쌍은 각기 오목한 스캐너 부분(202) 및 볼록한 스캐너 부분(204)에 연결되며, 여기에서 V1은 V1'와 상이한 전압을 전달한다. 일부 구현예들에 있어, 전압 소스들(V1 및 V1')은 AC 신호들로서 인가되며, 여기에서 V1 및 V1'는 AC 사이클의 대부분 동안 상이한 전압 값들을 갖는다. 전압 값들이 상이할 때, 오목한 스캐너 부분(202)과 볼록한 스캐너 부분(204) 사이에 전기장이 생성된다. 오목한 스캐너 부분(202)은 Xs-Y 평면에서 이온 빔(112)에 대해 오목한 내부 표면(203)을 제공하며, 반면 볼록한 스캐너 부분(204)은 이온 빔(112)에 대해 볼록한 내부 표면(205)을 제공한다. 오목한 형상의 제 1 내부 표면인 오목한 내부 표면(203) 및 볼록한 형상의 제 2 내부 표면인 볼록한 내부 표면(205) 둘 모두가 Xs-Y 평면에서 방사상 호(radial arc)를 정의할 수 있다.
특정 구현예들에 있어, V1 및 V1'에 의해 전달되는 전압 값들은, 둘 모두가 동일하게 0일 때를 제외하면, 임의의 주어진 순간에 동일한 크기 및 반대되는 극성을 가질 수 있다. 그러나, Xs-Y 평면에서 오목한 스캐너 부분(202)이 오목한 내부 표면(203)을 제공하고 볼록한 스캐너 부분(204)이 볼록한 내부 표면(205)을 제공하기 때문에, 생성되는 전기장은 Y(수직) 방향에 대해 대칭적이지 않다. 이는, 빔이 오목한 스캐너 부분(202)과 볼록한 스캐너 부분(204) 사이에서 앞뒤로 스캔될 때 이온 빔(112)의 변동 수직 포커싱을 야기한다.
도 3a의 실시예가 일정한 두께의 플레이트들로서 성형된 스캐너 부분들을 예시하지만, 다른 실시예들에 있어 오목한 스캐너 부분 및 볼록한 스캐너 부분이 다른 형상들을 가질 수 있다. 도 3b는, 도 3a의 실시예에서와 같이, 오목한 스캐너 부분(202)이 이온 빔(112)을 향한 오목한 표면을 가지며, 볼록한 스캐너 부분(204)이 이온 빔(112)을 향한 볼록한 표면을 갖는 다른 정전 스캐너(250)를 예시한다. 그러나, 이러한 실시예에 있어, 오목한 스캐너 부분(202) 및 볼록한 스캐너 부분(204)의 외부 부분들은 Y 방향에 평행하게 배향된다. 특히, 도 3a 및 도 3b의 구성들 둘 모두는, 개별적인 오목한 부분들 및 볼록한 부분들에 인가되는 동일한 전압들 및 동일한 간격이 주어지면, 동일한 전기장을 생성할 수 있다.
이상에서 언급된 바와 같이, 일부 실시예들에 있어, 오목한 스캐너 부분(202) 및 볼록한 스캐너 부분(204)은 각기 복수의 스캔 플레이트들을 포함할 수 있다. 도 3c는 정전 스캐너(260)의 일 변형예의 평면도를 도시하며, 여기에서 오목한 스캐너 부분(202) 및 볼록한 스캐너 부분(204)의 각각이 짧은 스캔 플레이트 및 긴 스캔 플레이트를 포함한다. 도시된 바와 같이, 오목한 스캐너 부분(202)은 전방 스캔 플레이트(208) 및 후방 스캔 플레이트(206)를 포함하며, 이들은 각기 볼록한 스캐너 부분(204)의 전방 스캔 플레이트(212) 및 후방 스캔 플레이트(210)에 대향된다. 도 3c에 추가로 도시된 바와 같이, Xs-Z 평면에서 정전 스캐너(260)의 형상은, 전극들(스캔 부분들)이 서로로부터 멀어지도록 펼쳐지는 종래의 정전 스캐너들의 형상과 유사할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 일부 실시예들에 있어, Xs-Y 평면에서 전방 스캔 플레이트(208) 및 전방 스캔 플레이트(212)의 쌍의 형상 및 후방 스캔 플레이트(206) 및 후방 스캔 플레이트(210)의 쌍의 형상은 도 3b에 도시된 형상과 유사할 수 있다. 따라서, 개별적인 표면들인, 전방 스캔 플레이트(208) 및 후방 스캔 플레이트(206)의 표면(214) 및 표면(220)은 이온 빔(222)에 대하여 Xs-Y 평면에서 오목한 호를 나타내며, 전방 스캔 플레이트(212) 및 후방 스캔 플레이트(210)의 개별적인 표면들(218, 216)은 이온 빔(222)에 대하여 Xs-Y 평면에서 볼록한 호를 나타낸다.
동작 시, 일 예에 있어, 변동 전압이 전방 스캔 플레이트(208) 및 전방 스캔 플레이트(212) 사이에 인가될 수 있으며, 반면 후방 스캔 플레이트(206) 및 후방 스캔 플레이트(210)에 어떠한 전압도 인가되지 않는다. 특히, 극성이 전방 스캔 플레이트(208)과 전방 스캔 플레이트(212) 사이에서 변화하는 AC 신호로서 전압 파형이 전방 스캔 플레이트(208)와 전방 스캔 플레이트(212) 사이에 인가될 수 있다. 이는 전방 스캔 플레이트(208)와 전방 스캔 플레이트(212) 사이에 정의된 간극(223)을 통과하는 이온 빔(222)의 변화하는 편향을 초래한다. 이온 빔(222)은 특히 수평 방향에서 래스터링(raster)되며, 즉, Xs 방향을 따라 도 3c의 시간 평균 이온 빔 포락선으로서 도시된 이온 빔(222)에 대한 형상을 생성한다. 다른 예에 있어, 변동 전압 신호가 전방 스캔 플레이트(208) 및 전방 스캔 플레이트(212) 사이에 인가될 수 있으며, 동시에 후방 스캔 플레이트(206) 및 후방 스캔 플레이트(210) 사이에 인가될 수 있다.
이상에서 언급된 바와 같이, 오목한 스캐너 부분(202) 및 볼록한 스캐너 부분(204)에 의해 생성되는 전기장이 Y-방향에 대하여 대칭적이지 않기 때문에, 이온 빔(222)이 Xs 방향을 따라 앞뒤로 스캔될 때, 이온 빔(222)은 오목한 스캐너 부분(202)에 더 가깝게 위치될 때에 비하여 볼록한 스캐너 부분(204)에 더 가깝게 위치될 때 Y-방향에서 상이하게 포커싱된다.
전술된 정전 스캐너들 중 임의의 정전 스캐너에 의해 제공되는 변동 수직 포커싱의 기원이 도 4를 참조하여 더 양호하게 이해될 수 있으며, 도 4는 Zs 방향을 따라 하류측을 향한 정전 스캐너(270)의 다른 실시예를 나타낸다. 정전 스캐너(270)는, 이온 빔(276)의 대향 면들 상에 배치된 오목한 스캐너 부분(272) 및 볼록한 스캐너 부분(274)을 포함한다. 도 4에 도시된 사례에 있어, 이온 빔(276)은 오목한 스캐너 부분(272)과 볼록한 스캐너 부분(274) 사이의 대략 중간쯤에 위치된다. 이온 빔(276)은 상대적으로 Y-방향을 따라 길고 Xs 방향을 따라 협소하다. 동작 시, 이온 빔(276)은, 전기장 극성이 초당 수회 스위칭할 수 있는 변동 정전 편향 필드를 경험한다. 점선들은 임의의 주어진 라인을 따라 전압이 일정한 등전위 라인들을 나타낸다. 전기장의 편향이 전반적으로 Xs 방향을 따라 연장할 수 있는 종래의 정전 스캐너와 대조적으로, 화살표들(278, 280)은 각기 이온 빔(276)의 상단 및 하단 부분들에서의 전기장의 상이한 방향들을 예시한다. 예시된 바와 같이, 이러한 부분들에서의 전기장은 Xs 방향에 평행한 것이 아니라 볼록한 스캐너 부분(204)을 향해 수렴한다. 이온 빔이 Xs 방향을 따라 앞뒤로 스캔됨에 따라, 전기장의 순수 효과(net effect)는, 이온 빔이 오목한 스캐너 부분(202)에 더 가까운 외부 궤적을 따라 위치될 때 수직적으로 더 많이 발산하는 포커싱을 제공하고, 볼록한 스캐너 부분(204)에 더 가까운 내부 궤적에 대해 수직적으로 수렴하는 포커싱을 제공하는 것이다.
도 5는 또한 Zs 방향을 따라 하류측을 향한 정전 스캐너(270)의 도면을 나타내며, 여기에서 종래의 스캔 플레이트들의 세트가 정전 스캐너(270)의 오목한 스캐너 부분(272) 및 볼록한 스캐너 부분(274) 상에 중첩된다. 종래의 좌측 스캔 플레이트(283) 및 종래의 우측 스캔 플레이트(285)는 서로 평행하게 그리고 Y-방향에 평행하게 연장한다. 이러한 경우에 있어, 종래의 스캔 플레이트들에 의해 생성되는 정전기 장은 Xs 방향을 따라 놓인다. 이상에서 논의된 바와 같이, 이러한 종래의 정전기 장은 자기 콜리메이터(108)와 같은 콜리메이터 자석에 의해 생성된 변동 수직 포커싱을 보상하지 않는다. 이와 대조적으로, 오목한 스캐너 부분(272) 및 볼록한 스캐너 부분(274)에 의해 제공되는 만곡된 정전 스캔 플레이트 구성은 이온 빔(276)의 스캐닝 동안 생성되는 이온 빔 편향과 정확한 동시성을 가지고 변동 수직 포커싱을 제공할 수 있다. 따라서, 이온 빔(276)이 외부 곡선 부분(O)(도 1a 및 도 1b 참조)에 대응하는 오목한 스캐너 부분(272)에 인접할 때면 언제든지, 오목한 스캐너 부분(272)과 볼록한 스캐너 부분(274) 사이에 생성된 정전기 장이, 그렇지 않았다면 외부 곡선 부분(O)에서 자기 콜리메이터(108)에 의해 생성되었을 임의의 수직 각도 확산을 보상하기 위한 적절한 수직 포커싱을 제공한다. 이온 빔(276)이 내부 곡선 부분(I)에 대응하는 볼록한 스캐너 부분(274)에 인접할 때, 오목한 스캐너 부분(272)과 볼록한 스캐너 부분(274) 사이에 생성된 정전기 장이, 그렇지 않았다면 내부 곡선 부분(I)에서 자기 콜리메이터(108)에 의해 생성되었을 임의의 수직 각도 확산을 보상하기 위한 적절한 수직 포커싱을 제공한다. 도 4 및 도 5에 예시된 오목한 스캐너 부분(272) 및 볼록한 스캐너 부분(274)의 전반적인 형상이, 일 예에 있어 전방 스캔 플레이트(208) 및 전방 스캔 플레이트(212)와 같은, 또는 다른 예에 있어 후방 스캔 플레이트(206) 및 후방 스캔 플레이트(210)와 같은, 대향되는 스캔 플레이트들의 임의의 쌍의 단면을 나타낼 수 있다는 것을 주목해야 한다. 물론, Xs 방향을 따른 볼록한 스캔 플레이트와 오목한 스캔 플레이트 사이의 절대적인 간격은 도 3c의 평면도로부터 보여지는 바와 같이 후방 스캔 플레이트(206)와 후방 스캔 플레이트(210)의 경우에 있어 더 클 수 있다.
다양한 실시예들에 있어, 정전 스캐너의 스캔 부분들의 크기 및 형상은 주어진 이온 주입 시스템 내에서 생성되는 이온 빔들에 대한 이온 빔 크기에 맞추어 조정된다. 예를 들어, 주어진 빔라인 장치는 정전 스캐너(270)를 통과할 때 도 5에서 HB로서 도시되는 최적 빔 높이를 갖는 이온 빔들을 생성하도록 구성될 수 있다. 도 5에 예시된 바와 같이, 오목한 스캐너 부분(272) 및 볼록한 스캐너 부분(274)은, 종래의 좌측 스캔 플레이트(283) 및 종래의 우측 스캔 플레이트(285)에 의해 예시된 종래의 배열에 대한 간격과 동일한 일정한 수평 간격(WSCAN)만큼 분리될 수 있다. 이는, 간격(WSCAN)과 동일한 스캐너 전극들(플레이트들)의 간격을 갖는 종래의 스캐너와 동일한 정전 스캐너(270) 내에 주어진 인가되는 전압에 대한 전기장 강도를 생성할 수 있는 능력을 가능하게 한다.
따라서, 이러한 이온 빔(276)에 변동 수직 포커싱을 적절하게 적용하기 위하여, 오목한 스캐너 부분 및 볼록한 스캐너 부분이 상부 및 하부 변곡 지점(inflection point)들을 정의하도록 배열하는 것이 바람직할 수 있으며, 여기에서 오목한 스캐너 부분(272) 및 볼록한 스캐너 부분(274)의 내부 표면들은 그들의 종래의 스캔 플레이트 대응부분들, 즉, 종래의 좌측 스캔 플레이트(283) 및 종래의 우측 스캔 플레이트(285)의 내부 부분들과 일치한다. 이러한 상황이 도 5에 예시되며, 도 5는, 한편에서 지점들(A 및 C)이 그리고 다른 편에서 지점들(B 및 D)이 수직 라인(291) 및 수직 라인(293)에 의해 도시되는 바와 같이 거리(WSCAN)만큼 분리되는 변곡 지점들(A, B, C, D)의 세트를 도시하고, 이러한 거리는 종래의 좌측 스캔 플레이트(283)와 종래의 우측 스캔 플레이트(285)의 일정한 간격과 동일하다. 더욱이, 변곡 지점들(A 및 B)은 종래의 좌측 스캔 플레이트(283)의 내부 표면과 (Xs-Y 평면에서) 겹치며, 변곡 지점들(C 및 D)은 종래의 우측 스캔 플레이트(285)의 내부 표면과 (Xs-Y 평면에서) 겹친다. 도 5에 추가로 도시된 바와 같이, 변곡 지점들(A 및 C)은 이온 빔(276)의 상단(286)의 위치와 대략적으로 정렬되며, 변곡 지점들(B 및 D)은 이온 빔(276)의 하단(288)의 위치와 대략적으로 정렬된다. 이러한 구성에 있어, 오목한 스캐너 부분(272)과 볼록한 스캐너 부분(274)의 간격은, 이온 빔(276)이 그 사이에 생성된 전기장들에 의해 적절하게 성형되게 할 수 있는 것이다. 특히, 전기장 강도는 종래의 좌측 스캔 플레이트(283) 및 종래의 우측 스캔 플레이트(285)에 의해 정의되는 종래의 배열의 전기장 강도와 동일하다. 또한, 이온 빔(276)은 앞뒤로 래스터링될 때, 종래의 좌측 스캔 플레이트(283) 및 종래의 우측 스캔 플레이트(285)에 의해 제공되는 종래의 정전 스캔 플레이트 배열에 비하여, 오목한 스캐너 부분(272) 및 볼록한 스캐너 부분(274)의 에지(edge)들을 클리핑(clip)할 가능성이 실질적으로 더 높지 않다. 심지어 이온 빔(290)이 표준보다 더 큰 크기를 가지고 생성될 때에도, 도 5에 도시된 구성을 사용하여 이온 빔(290)이 경사(bevel) 특징부들(282, 284)과 충돌하는 것을 방지할 수 있다.
일부 실시예들에 있어, 정전 스캐너의 오목한 부분 및 볼록한 부분 둘 모두가 Xs-Y 평면에서 원형 호의 형상을 가질 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에 있어, Y-방향을 따라 유한한 크기의 스캔 플레이트들을 보상하기 위하여, 고차(higher order) 특징부들이, 특히 오목한 스캔 플레이트들 내에 제공될 수 있다. 이는, 이온 빔 높이에 비하여 Y 방향을 따른 스캔 플레이트들의 한정된 높이 때문에 생성될 수 있는 수차(aberration)를 보상한다. 고차 형상들은, 경사 특징부들(282, 284)에 의해 도시된 바와 같은 오목한 스캔 플레이트들의 대향 단부들에서 증강된 곡률을 효율적으로 제공할 수 있다.
다양한 실시예들에 있어, 스캔 플레이트의 제 1 내부 표면의 오목한 형상은 중심 부분에서 제 1 곡률을 가지며 호의 단부 부분들 상에서 제 1 곡률보다 더 큰 제 2 곡률을 갖는 호를 정의할 수 있다. 정전 스캐너(270)에서 예증된 바와 같이, 증강된 곡률은 정전 스캐너(270)의 상부 및 하부의 맨 끝 부분들에서 거리(WSCAN)의 값을 효율적으로 감소시킨다. 다른 실시예들에 있어, 스캔 플레이트들의 상부 및 하부 단부들을 향한 증강된 곡률은 Xs-Y 평면에서 스캔 플레이트들에 대한 포물선 형상을 생성함으로써 제공될 수 있다. 또 추가적인 실시예들에 있어, 스캔 플레이트들은 수차 및 다른 비-이상적인 빔 특징들을 감소시키기 위하여 최적화된 고차 다항식에 의해 정의되는 형상을 가질 수 있다.
요약하면, 본 실시예들은 종래의 장치에 의해 생성되는 이온 빔들에 대한 수직 각도 확산을 감소시키기 위한 신규한 정전 스캐너를 제공한다. 정전 스캔 플레이트들로 구성되는 만곡된 스캔 부분들을 제공함으로써, 본 실시예들은 종래의 자기 콜리메이터들에 의해 생성되는 변동 수직 포커싱을 조정한다. 본 실시예들에 따르면, 스캔 플레이트들의 정확한 형상이 자기 콜리메이터에 의해 제공되는 변동 수직 포커싱에 따라 조정될 수 있다. 따라서, 호의 내부 및 외부 영역들 사이에서 이온 빔의 수직 포커싱에 있어 상대적으로 더 큰 변화를 생성하는 자기 콜리메이터는, 볼록한 스캔 플레이트와 오목한 스캔 플레이트 사이에서 이온 빔이 편향됨에 따라 수직 포커싱에서 상대적으로 더 큰 변화를 생성하는 스캔 플레이트들의 세트와 결합될 수 있다.
특히 수직 각도 확산의 감소가, 수직 각도 확산이 스캔 방향(Xs 또는 Xc)을 따라 균일하도록 그리고 전반적으로 종래에 조작된 이온 빔의 어떤 위치들에서 발견되는 것보다 훨씬 더 작도록, 기판 또는 웨이퍼에 걸쳐 달성된다. 일부 실시예들에 있어, 기판으로 전달되기 전에 이를 통해 이온 빔이 자기 콜리메이터에 의해 굽혀지는 호의 내부 부분 및 외부 부분의 이온들의 수직 각도 확산은 0.2 도보다 더 작다.
이는, 현존하는 이온 주입 장치에 대해 주어진 각도적 이온 확산의 도전들을 나타내는 종횡비들을 갖는 3차원 디바이스 구조체들 내에서 도펀트들의 정밀한 위치결정을 가능하게 하는데 도움을 줄 수 있다. 더욱이, 기판에 걸쳐 이온 빔의 수직 각도 확산을 감소시키기 위한 이러한 능력은, 주입이 채널링 방향들을 따라 천천히 수행되는 애플리케이션들에 대해 특히 중요할 수 있다. 후자의 경우들에 있어, 이온들을 주입하는 수직 각도 확산에서의 작은 변화들 조차도 주입 깊이에 있어 상당한 변화들을 야기할 수 있으며, 그럼으로써 기판에 걸쳐 디바이스 속성들을 실질적으로 변화시킨다.
본 발명은 본원에서 설명된 특정 실시예에 의해 범위가 제한되지 않는다. 오히려, 본원에서 설명된 실시예들에 더하여, 본 발명의 다른 다양한 실시예들 및 이에 대한 수정예들이 이상의 설명 및 첨부된 도면들로부터 당업자들에게 자명해질 것이다. 따라서, 이러한 다른 실시예들 및 수정예들이 본 발명의 범위 내에 속하도록 의도된다. 추가로, 본 발명이 본원에서 특정 목적을 위한 특정 환경에서의 특정 구현예의 맥락에서 설명되었지만, 당업자들은 이의 유용함이 이에 한정되지 않으며, 본 발명이 임의의 수의 목적들을 위한 임의의 수의 환경들에서 유익하게 구현될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 이하에서 기술되는 청구항들은 본원에서 설명된 바와 같은 본 발명의 완전한 폭과 사상의 관점에서 해석되어야만 한다.

Claims (15)

  1. 이온 주입기 내에서 이온 빔을 스캔하기 위한 정전 스캐너로서,
    상기 이온 빔을 향한 제 1 내부 표면을 갖는 제 1 스캔 플레이트로서, 상기 제 1 내부 표면은 상기 이온 빔의 전파의 방향에 수직하는 제 1 평면에서 오목한 형상을 갖는, 상기 제 1 스캔 플레이트; 및
    상기 이온 빔을 받아들이기 위한 간극(gap)에 의해 분리되며 상기 제 1 스캔 플레이트에 대향되는 제 2 스캔 플레이트로서, 상기 제 2 스캔 플레이트는 상기 이온 빔을 향하며 상기 제 1 평면에서 볼록한 형상인 제 2 내부 표면을 가지고, 상기 제 1 스캔 플레이트 및 상기 제 2 스캔 플레이트는 상기 이온 빔의 전파의 상기 방향에 수직하는 수평 방향을 따라 앞뒤로 상기 이온 빔을 스캔하도록 상기 간극 내에 정전기 장을 생성하도록 구성되는, 상기 제 2 스캔 플레이트를 포함하며,
    상기 제 1 스캔 플레이트 및 상기 제 2 스캔 플레이트는:
    상기 이온 빔이 상기 제 1 스캔 플레이트에 인접할 때, 상기 수평 방향에 수직하며 상기 이온 빔의 전파의 상기 방향에 수직하는 수직 방향에서 상기 이온 빔의 제 1 수직 포커싱(focusing)을 생성하고; 및
    상기 이온 빔이 상기 제 2 스캔 플레이트에 인접할 때, 상기 수직 방향에서 상기 이온 빔의 제 2 수직 포커싱을 생성하도록 상호동작하며,
    상기 제 1 수직 포커싱은 상기 제 2 수직 포커싱보다 더 발산하고,
    상기 제 1 및 제 2 스캔 플레이트들은 상기 수직 방향에 수직하는 수평 방향을 따라 그들 사이에 수평 간격을 정의하고, 상기 제 1 및 제 2 스캔 플레이트들 각각은, 상기 수직 방향에 평행하며 상기 수평 간격에 의해 이격되는 개별적인 제 1 및 제 2 수직 라인들과 교차하고 상기 빔 높이와 동일한 거리만큼 분리되는 제 1 및 제 2 변곡 지점(inflection point)들을 갖는, 정전 스캐너.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 내부 표면의 상기 오목한 형상 및 상기 제 2 내부 표면의 상기 볼록한 형상 둘 모두는 상기 제 1 평면에서 방사상 호(radial arc)를 정의하는, 정전 스캐너.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 내부 표면의 상기 오목한 형상은 중심 부분에서 제 1 곡률을 가지며 호의 단부 부분들 상에서 상기 제 1 곡률보다 더 큰 제 2 곡률을 갖는 상기 호를 정의하는, 정전 스캐너.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 내부 표면의 상기 오목한 형상 및 상기 제 2 내부 표면의 상기 볼록한 형상은 각기 상기 제 1 평면에서 포물선 형상을 갖는, 정전 스캐너.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 이온 빔의 수직 포커싱은 상기 이온 빔이 상기 제 1 스캔 플레이트와 상기 제 2 스캔 플레이트 사이에서 앞뒤로 스캔될 때 연속적으로 변화하는, 정전 스캐너.
  7. 이온 주입 시스템으로서,
    이온 빔을 스캔하기 위한 정전 스캐너로서:
    제 1 스캔 플레이트;
    상기 제 1 스캔 플레이트에 대향되는 제 2 스캔 플레이트를 포함하며,
    상기 제 1 스캔 플레이트 및 상기 제 2 스캔 플레이트는 이를 통해 상기 이온 빔을 안내하기 위한 간극에 의해 분리되고, 그 사이에 정전기 장을 생성하도록 구성되는, 상기 정전 스캐너; 및
    상기 이온 빔을 제 1 평면 내에서 곡선(curve)으로 굽히도록 동작하는 자기 콜리메이터(collimator)를 포함하고,
    상기 곡선은 외부 곡선 부분 및 내부 곡선 부분을 포함하며,
    상기 제 1 스캔 플레이트 및 상기 제 2 스캔 플레이트는 상기 제 1 평면에 대해 수직인 수직 방향을 따라 상기 이온 빔의 변동(variable) 수직 포커싱을 생성하도록 상호동작하며, 수직 포커싱은 상기 내부 곡선 부분보다 상기 외부 곡선 부분을 따라 더 많이 발산하고,
    상기 제 1 스캔 플레이트 및 상기 제 2 스캔 플레이트는:
    상기 이온 빔이 상기 제 1 스캔 플레이트에 인접할 때, 상기 수직 방향을 따라 상기 이온 빔의 제 1 수직 포커싱을 생성하고; 및
    상기 이온 빔이 상기 제 2 스캔 플레이트에 인접할 때, 상기 수직 방향을 따라 상기 이온 빔의 제 2 수직 포커싱을 생성하도록 상호동작하며,
    상기 제 1 수직 포커싱은 상기 제 2 수직 포커싱보다 더 발산하고,
    상기 제 1 및 제 2 스캔 플레이트들은 상기 수직 방향에 수직하는 수평 방향을 따라 그들 사이에 수평 간격을 정의하고, 상기 제 1 및 제 2 스캔 플레이트들 각각은, 상기 수직 방향에 평행하며 상기 수평 간격에 의해 이격되는 개별적인 제 1 및 제 2 수직 라인들과 교차하고 상기 빔 높이와 동일한 거리만큼 분리되는 제 1 및 제 2 변곡 지점들을 갖는, 이온 주입 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제 1 스캔 플레이트는 상기 이온 빔을 향하며 상기 이온 빔의 전파의 방향에 수직인 수직 평면에서 오목한 형상을 갖는 제 1 내부 표면을 가지고; 및
    상기 제 2 스캔 플레이트는 상기 이온 빔을 향하며 상기 수직 평면에서 볼록한 형상을 가진 제 2 내부 표면을 갖는, 이온 주입 시스템.
  9. 삭제
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 이온 빔의 수직 포커싱은 상기 이온 빔이 상기 제 1 스캔 플레이트와 상기 제 2 스캔 플레이트 사이에서 앞뒤로 스캔될 때 연속적으로 변화하는, 이온 주입 시스템.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 수직 방향에서 빔 높이를 갖는 상기 이온 빔을 상기 정전 스캐너로 전달하도록 구성된 질량 분석 슬릿으로서, 상기 수직 방향은 상기 이온 빔의 전파의 방향에 수직하는, 상기 질량 분석 슬릿을 더 포함하는, 이온 주입 시스템.
  12. 청구항 7에 있어서,
    상기 자기 콜리메이터는 상기 외부 곡선 부분을 따른 것과 동일한 상기 내부 곡선 부분을 따른 수직 포커스(focus)를 갖는 상기 이온 빔을 기판으로 전달하도록 구성되며, 상기 수직 포커스는 상기 수직 방향을 따라 놓이고, 상기 곡선의 상기 내부 부분 및 상기 외부 부분의 이온들의 수직 각도 확산은 0.2 도 미만인, 이온 주입 시스템.
  13. 이온 빔을 프로세싱하기 위한 방법으로서,
    상기 이온 빔을 향한 내부 표면 상에서 오목한 곡률을 갖는 제 1 스캔 플레이트와 상기 이온 빔을 향한 내부 표면 상에서 볼록한 곡률을 갖는 제 2 스캔 플레이트 사이로 이온 빔을 보내는 단계로서, 상기 오목한 곡률 및 상기 볼록한 곡률은 제 1 평면에 놓이는, 단계; 및
    상기 이온 빔의 전파의 방향에 대해 수직하는 수평 방향에서 상기 제 1 스캔 플레이트와 제 2 스캔 플레이트 사이에서 변동(fluctuating) 전기장을 사용하여 상기 이온 빔을 앞뒤로 스캔하는 단계를 포함하며,
    상기 이온 빔이 상기 제 1 스캔 플레이트에 인접할 때 상기 변동 전기장은 상기 수평 방향에 수직하며 상기 이온 빔의 전파의 상기 방향에 수직하는 수직 방향에서 상기 이온 빔의 제 1 수직 포커싱을 생성하고, 상기 이온 빔이 상기 제 2 스캔 플레이트에 인접할 때 상기 수직 방향에서 상기 이온 빔의 제 2 수직 포커싱을 생성하며, 상기 제 1 수직 포커싱은 상기 제 2 수직 포커싱보다 더 발산하고,
    상기 제 1 및 제 2 스캔 플레이트들은 상기 수직 방향에 수직하는 수평 방향을 따라 그들 사이에 수평 간격을 정의하고, 상기 제 1 및 제 2 스캔 플레이트들 각각은, 상기 수직 방향에 평행하며 상기 수평 간격에 의해 이격되는 개별적인 제 1 및 제 2 수직 라인들과 교차하고 상기 빔 높이와 동일한 거리만큼 분리되는 제 1 및 제 2 변곡 지점들을 갖는, 이온 빔을 프로세싱하기 위한 방법.
  14. 삭제
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 제 1 스캔 플레이트의 투영된 스캐너 위치로부터 멀어지고 상기 제 2 스캔 플레이트의 투영된 스캐너 위치를 향하도록 곡선을 통해 자기장을 사용하여 상기 이온 빔을 굽히는 단계로서, 상기 곡선은 상기 제 1 평면에 수직인 제 2 평면 내에 놓이고, 상기 자기장은 상기 곡선에 걸쳐 상기 이온 빔의 변동 수직 포커싱을 생성하며, 상기 곡선의 내부 곡선 부분 상의 및 상기 곡선의 외부 곡선 부분을 따르는 상기 자기장을 빠져나오는 이온들의 수직 각도 확산은 각기 0.2 도 미만인, 단계를 더 포함하는, 이온 빔을 프로세싱하기 위한 방법.
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