KR102334205B1 - 기판 전하 중성화를 위한 핀치된 플라즈마 브리지 플러드 건 - Google Patents

기판 전하 중성화를 위한 핀치된 플라즈마 브리지 플러드 건 Download PDF

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Abstract

플라즈마 플러드 건 및 플라즈마 루프 어셈블리가 제공된다. 플라즈마 플러드 건은, 절연 블록 부분 및 절연 블록 부분의 대향하는 면들 상에 배치된 제 1 및 제 2 전도성 블록 부분들을 포함한다. 전도성 스트랩들은 제 1 및 제 2 전도성 블록 부분들 사이에 결합된다. 전도성 블록 부분들 및 중심 몸체 부분은 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버를 형성하는 리세스들을 포함한다. 전원은 플라즈마를 생성하기 위해 가스 물질을 여기시키기 위하여 라디오 주파수 전력을 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버 내로 유도적으로 결합하기 위해 전도성 블록 부분들에 결합된다. 제 2 전도성 블록 부분 내의 개별적인 리세스는, 핀치 영역에 바로 인접한 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버의 일 부분의 단면 면적보다 더 작은 단면 치수를 갖는 핀치 영역을 포함한다. 핀치 영역은 제 2 전도성 블록 부분 내에 형성된 출구 부분에 바로 인접하여 위치될 수 있다.

Description

기판 전하 중성화를 위한 핀치된 플라즈마 브리지 플러드 건{PINCHED PLASMA BRIDGE FLOOD GUN FOR SUBSTRATE CHARGE NEUTRALIZATION}
관련 출원들에 대한 상호 참조
본 출원은 "Pinched Plasma Bridge Flood Gun for Substrate Charge Neutralization"이라는 명칭으로 2013년 10월 25일자로 출원되어 현재 계류중인 미국 가특허 출원 일련번호 제61/895,787호의 정규 출원으로서, 이러한 출원의 전체가 본원에 참조로서 포함된다.
기술분야
본 발명의 실시예들은 반도체 구조체의 이온 주입 분야에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 저 에너지 플라즈마 생성하고 이를 이온 빔과 접촉하도록 보내기 위한 핀치된 출구 배열을 갖는 플라즈마 플러드 건에 관한 것이다.
이온 주입은, 예를 들어, 반도체 웨이퍼와 같은 기판 내로 불순물 이온들을 도핑하기 위해 사용되는 프로세스이다. 일반적으로, 이온 빔이 이온 소스 챔버로부터 기판을 향해 보내진다. 특정 도펀트 특성들을 갖는 이온 빔들을 형성하기 위해 사용되는 플라즈마를 획득하기 위하여 상이한 공급 가스들이 이온 소스 챔버에 공급된다. 예를 들어, 공급 가스들, 즉, PH3, BF3, 또는 AsH3으로부터, 다양한 원자 및 분자 이온들이 이온 소스 내에서 생성되며, 이어서 가속되고 질량 선택된다. 기판 내로의 생성된 이온들의 주입의 깊이는 이온 주입 에너지 및 이온들의 질량에 기초한다. 희망되는 디바이스 특성들을 획득하기 위하여 하나 이상의 유형들의 이온 종들이 목표 웨이퍼 또는 기판 내에 상이한 도우즈들로 그리고 상이한 에너지 레벨들로 주입될 수 있다. 기판 내의 정밀한 도핑 프로파일이 적절한 디바이스 동작에 대해 매우 중요하다.
주입 프로세스 동안, 목표 기판 상의 포지티브하게(positively) 대전된 이온들의 충돌이 웨이퍼 표면의 절연된 부분들 상의 포지티브 전하의 축적을 야기할 수 있으며 그 위에 포지티브 전위들을 초래할 수 있다. 활성화 이온들이 또한 웨이퍼로부터의 2차 전자 방출을 통해 추가적인 웨이퍼 대전(charging)에 기여할 수 있다. 결과적인 포지티브 전위들이 일부 소형 구조체들 내에 강력한 전기장들을 생성할 수 있으며, 이는 영구적인 손상을 야기한다. 플라즈마 플러드 건(plasma flood gun; PFG)이 이러한 전하 축적을 완화하기 위하여 사용될 수 있다. 구체적으로, PFG는 전형적으로, 이온 빔이 웨이퍼 또는 목표 기판 상에 충돌하기 바로 직전의 유입(incoming) 이온 빔 가까이에서 플래튼에 인접하여 위치될 수 있다. PFG는 보통, 비활성 가스, 예컨대 아르곤(Ar), 제논(Xe) 또는 크립톤(Kr)의 원자들의 이온화를 통해 플라즈마가 생성되는 플라즈마 챔버를 포함한다. 플라즈마로부터의 저-에너지 전자들이 이온 빔 내로 도입되며, 과도하게 포지티브하게 대전된 웨이퍼를 중성화하기 위하여 목표 웨이퍼를 향해 끌어 당겨진다.
현존하는 PFG들은 다수의 단점들을 겪는다. 하나의 중요한 단점은 금속 오염이다. 구체적으로, 특정한 통상적인 PFG들은 플라즈마 생성을 위해 핫(hot) 텅스텐 필라멘트를 사용한다. 동작 동안, 텅스텐 필라멘트가 점진적으로 소모되며, 텅스텐 원자들이 프로세스 웨이퍼뿐만 아니라 이온 주입 시스템을 오염시킬 수 있다. 금속 오염물질들의 다른 일반적인 소스는 PFG 플라즈마 챔버 그 자체이다. 플라즈마 챔버의 내부 표면은 보통 하나 이상의 금속들 또는 금속 화합물들을 포함한다. 플라즈마 방전에 대한 내부 표면의 지속적인 노출이 금속 원자들을 이온 주입 시스템 내로 해방할 수 있다. 플라즈마 챔버 내에 위치된 금속 전극들 또는 다른 금속 컴포넌트들이 유사한 오염들을 초래할 수 있다.
실질적으로 유전체 재료로 플라즈마 챔버를 구성함으로써 오염 문제가 완화될 수 있지만, 이러한 해법은, 비전도성 내부 표면이 플라즈마 전위를 증가시키고 결과적으로 방출되는 전자들의 에너지에 영향을 주기 때문에 바람직하지 않을 수 있다. 이온 주입 시스템 내의 전하 중성화를 위하여, 상대적으로 낮은 전자 에너지가 일반적으로 선호된다. 낮은 에너지의 전자들을 이온 빔 내의 포지티브 전자 전위 내에 용이하게 트래핑(trap)될 수 있으며, 그 뒤 포지티브하게 대전된 웨이퍼를 향해 빔 내에서 이동할 수 있다. 대조적으로, 과도한 활성화 전자들은 빔으로부터 탈출할 수 있으며, 웨이퍼에 도달하지 않는다. 또한, 과도한 활성화 전자들은, 이들이 웨이퍼에 도달하는 경우, 웨이퍼 표면 상의 순 네거티브(negative) 대전을 초래할 수 있다. 이는, 웨이퍼에 도달하는 전자들의 에너지와 연관되는 이러한 정도까지 네거티브 정전하가 웨이퍼 표면 상에 축적될 수 있는, 웨이퍼 표면 상의 과도 네거티브 전하의 축적을 야기할 수 있다.
PFG를 설계하는데 있어 추가적인 도전은, 현존하는 이온 주입 시스템들에 대한 실질적인 수정들 없이 PFG를 현존하는 PFG에 대해 예비된 미리 획정된(predefined) 공간 내에 끼워 맞추기에 충분하도록 콤팩트하게 만드는 것이다. 단지 새로운 PFG를 수용하기 위하여 완성된 이온 주입 시스템을 수정하는 것은 보통 경제적으로 실행할 수 없는 것이다. 따라서, 달리 동작가능한 이온 주입기에 대한 PFG를 업그레이드하는 것이 현재의 시스템들 내에 용이하게 새로 장착될 수 있는 PFG 설계를 필요로 한다. 따라서, 이상에서 설명된 부적절성들 및 단점들을 극복하는 PFG를 제공해야 할 필요성이 존재한다.
이온 주입 시스템 내에서 사용하기 위한 플라즈마 플러드 건이 개시된다. 플라즈마 플러드 건은, 중심 몸체 부분 및 베이스 부분을 갖는 절연 블록 부분, 베이스 부분 및 중심 몸체 부분의 대향되는 면들 상에 배치되는 제 1 및 제 2 전도성 블록 부분들, 및 제 1 전도성 블록 부분을 제 2 전도성 블록 부부에 결합하는 전도성 스트랩(strap)을 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 전도성 블록 부분들 및 중심 몸체 부분은 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버를 형성하는 그 내부에 형성된 개별적인 리세스(recess)들을 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 전도성 블록 부분들은 가스 물질을 여기시킴으로써 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버 내에서 플라즈마를 생성하기 위하여 라디오 주파수(radio frequency; RF) 전력을 수신할 수 있다. 제 2 전도성 블록 부분 내의 개별적인 리세스는, 핀치(pinch) 영역에 바로 인접한 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버의 일 부분의 단면 치수보다 더 작은 단면 치수를 갖는 핀치 영역을 포함할 수 있다. 핀치 영역은 출구 개구를 갖는 출구 부분에 바로 인접하여 위치될 수 있다.
이온 주입 시스템 내의 플라즈마 플러드 건에 대한 플라즈마 루프 어셈블리가 개시된다. 플라즈마 루프 어셈블리는, 절연 블록 부분, 및 절연 블록 부분의 대향하는 면들 상에 배치된 제 1 및 제 2 전도성 블록 부분들을 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 전도성 블록 부분들 및 중심 몸체 부분은 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버를 형성하는 개별적인 리세스들을 가질 수 있다. 플라즈마 루프 어셈블리는 제 1 및 제 2 전도성 블록 부분들 사이에 결합된 전도성 스트랩을 더 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 전도성 블록 부분들은 가스 물질을 여기시킴으로써 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버 내에서 플라즈마를 생성하기 위하여 라디오 주파수(RF) 전력을 수신할 수 있다. 제 2 전도성 블록 부분 내의 개별적인 리세스는 출구 개구에 바로 인접하여 위치된 핀치 영역을 포함할 수 있다. 핀치 영역은, 플라즈마의 대전된 입자들이 이를 통해 흐르는 것을 가능하게 하도록 크기가 결정된 출구 개구를 통한 플라즈마의 용이한 전달을 가능하게 하도록 구성될 수 있다.
재료 프로세싱 애플리케이션들에 대한 플라즈마 루프 어셈블리가 개시된다. 플라즈마 루프 어셈블리는, 절연 블록 부분, 및 절연 블록 부분의 대향하는 면들 상에 배치된 제 1 및 제 2 전도성 블록 부분들을 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 전도성 블록 부분들 및 중심 몸체 부분은 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버를 형성하는 개별적인 리세스들을 가질 수 있다. 제 2 전도성 블록 부분 내의 개별적인 리세스는, 플라즈마의 대전된 입자들이 이를 통해 흐르는 것을 가능하게 하도록 크기가 결정된 출구 개구를 포함할 수 있다. 플라즈마 루프 어셈블리는 제 1 전도성 블록 부분을 제 2 전도성 블록 부분들에 결합하는 전도성 스트랩을 더 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 전도성 블록 부분들은 가스 물질을 여기시킴으로써 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버 내에서 플라즈마를 생성하기 위하여 라디오 주파수(radio frequency; RF) 전력을 수신할 수 있다. 제 1 전도성 블록 부분, 제 2 전도성 블록 부분 또는 절연 블록 부분 중 적어도 하나 내의 개별적인 리세스는 출구 개구에 결합될 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 개시된 플라즈마 플러드 건을 통합하는 이온 주입 시스템을 도시한다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 개시된 플라즈마 플러드 건의 사시도이다.
도 3a는 도 2의 개시된 플라즈마 플러드 건의 회전된 사시도이며; 도 3b는 도 3a의 라인 3B-3B를 따라 취해진 도 2의 개시된 플라즈마 플러드 건의 단면도이다.
도 4는 도 2의 개시된 플라즈마 플러드 건의 일 부분의 등축도이다.
도 5는 도 2의 개시된 플라즈마 플러드 건의 부분의 역방향의 투명한 등축도이다.
도 6a는 도 5의 라인 6A-6A를 따라 취해진 도 2의 개시된 플라즈마 플러드 건의 부분의 단면도이며; 도 6b는 도 6a의 단면의 회전된 상세도이다.
도 7은 도 5의 라인 7-7을 따라 취해진 도 2의 개시된 플라즈마 플러드 건의 부분의 단면도이다.
도 8은 도 7의 라인 8-8을 따라 커팅된 도 2의 개시된 플라즈마 플러드 건의 일 부분의 하단 사시도이다.
도 9a 및 도 9b는 도 2의 플라즈마 플러드 건의 플라즈마 루프 어셈블리의 출구 부분의 부분적인 단면도들이다.
도 10은 개시된 플라즈마 플러드 건을 통합하는 도 1의 이온 주입 시스템의 일 부분의 개략적인 도면이다.
도 11a는 본 개시의 실시예에 따른 대안적인 플라즈마 챔버 배열을 도시하는 개시된 플라즈마 플러드 건의 일 부분의 등축도이다.
도 11b는 도 11a의 라인 11B-11B를 따라 취해진 도 11a의 대안적인 플라즈마 챔버 배열의 단면도이다.
도 12는 도 11b의 단면의 일 부분의 상세도이다.
이온 주입기들은 재료들의 전도성을 선택적으로 변경하기 위하여 반도체 제조 시에 널리 사용된다. 전형적인 이온 주입기에 있어, 이온 소스로부터 생성되는 이온들이, 하나 이상의 분석 자석들 및 복수의 전극들을 포함할 수 있는 일련의 빔-라인 컴포넌트들을 통해 보내진다. 빔-라인 컴포넌트들은 희망되는 이온 종을 선택하고, 오염 종 및 희망되지 않는 에너지를 갖는 이온들을 필터링하며, 목표 기판에서의 이온 빔 품질을 조정한다. 적절하게 형상이 갖추어진 전극들이 이온 빔의 형상 및 에너지를 수정할 수 있다.
예시적인 고 전류 이온 주입기(100)이 도 1에 전반적으로 도시되며, 이는 이온 소스 챔버(102), 및 하나의 예시적이고 비제한적인 실시예에 있어 실리콘 웨이퍼일 수 있는 기판으로 이온 빔을 보내는 일련의 빔 라인 컴포넌트들을 포함한다. 이러한 컴포넌트들은 진공 환경 내에 하우징되며, 희망되는 주입 프로파일에 기초하여 높은 또는 낮은 에너지 주입으로 이온 도우즈 레벨들을 제공하도록 구성된다. 구체적으로, 이온 주입기(100)는 희망되는 종의 이온들을 생성하기 위한 이온 소스 챔버(102)를 포함한다. 이온 소스 챔버(102)는, 이온들을 및 자유 전자들을 함유하는 이온화된 가스를 포함하는 플라즈마를 형성하기 위하여 이온 소스 챔버(102) 내로 도입된 공급 가스를 이온화하기 위해 전원 공급장치(101)에 의해 전원이 공급되는 연관된 핫 캐소드를 갖는다. 핫 캐소드는, 예를 들어, 가열식 필라멘트 또는 간접 가열식 캐소드일 수 있다.
특정 도펀트 특성들을 갖는 이온들을 생성하기 위하여 상이한 공급 가스들이 이온 소스 챔버(102)로 공급된다. 이온들은, 이온 소스 챔버(102)로부터 추출된 이온 빔(95)을 포커싱하기 위한 희망되는 전기장을 생성하기 위해 사용되는 표준 3 추출 전극 구성을 통해 이온 소스 챔버(102)로부터 추출될 수 있다. 이온 빔(95)은, 희망되는 전하-대-질량 비율을 갖는 이온들만을 분해 개구로 전달하도록 기능하는 자석을 갖는 질량 분석기 챔버(106)를 통과한다. 구체적으로, 질량 분석기 챔버(106)의 자석은, 희망되지 않는 전하-대-질량 비율을 갖는 이온들이 빔 경로로부터 멀어지도록 편향되게끔 하는 인가되는 자기장에 대해 이온 빔(95)이 노출되는 만곡된 경로를 포함할 수 있다. (감속 렌즈로서도 또한 지칭되는) 감속 스테이지(108)는 획정된 개구를 갖는 복수의(예를 들어, 3개의) 전극들을 포함할 수 있으며, 이온 빔(95)을 출력하도록 구성된다. 콜리메이터(collimator) 자석 챔버(110)는 감속 스테이지(108)의 하류측에 위치되며, 이온 빔(95)을 병렬 궤적들을 갖는 리본 빔으로 편향시키도록 구성된다. 자기장은 자기 코일을 통해 이온들의 편향을 조정하기 위해 사용될 수 있다.
이온 빔(95)은 지지부 또는 플래튼(114)에 부착된 작업물을 향해 목표된다. 콜리메이터(collimator) 자석 챔버(110)와 지지부(114) 사이에 배치된 추가적인 감속 스테이지(112)가 또한 사용될 수 있다. (감속 렌즈로서도 또한 지칭되는) 감속 스테이지(112)는 플래튼(114) 상의 목표 기판에 가깝게 위치되며, 희망되는 에너지 레벨로 이온들을 목표 기판 내로 주입하기 위한 복수의(예를 들어, 3개의) 전극들을 포함할 수 있다. 이온들이 기판 내의 핵들 및 전자들과 충돌할 때 이온들이 에너지를 상실하기 때문에, 이온들이 가속 에너지에 기초하여 기판 내의 희망되는 깊이에 멈추게 된다. 이온 빔(95)은, 빔 스캐닝에 의해, 플래튼(114)을 사용하는 기판 움직임에 의해, 또는 빔 스캐닝 및 기판 움직임의 조합에 의해 목표 기판에 걸쳐 분배될 수 있다. 플라즈마 플러드 건(PFG)(116)은, 이온 빔(95)이 기판과 충돌하기 바로 직전에 이온 빔(95)에 플라즈마를 인가하기 위하여 플래튼(114)의 바로 상류측에 위치될 수 있다. 도 1의 고 전류 이온 주입기(100)와 함께 사용하기 위해 예시되었지만, PFG(116)는 다른 고 전류 이온 주입기들 및 임의의 다른 이온 주입기, 예컨대 중간 전류(medium current; MC) 및 고 에너지(high energy; HE) 이온 주입기들과 함께 사용될 수 있다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 예시적인 PFG(116)는 전반적으로, 하우징(118), 하우징(118)의 제 1 단부(122)에 위치된 플랜지(flange)(120), 및 이로부터 포지티브 이온들 및/또는 자유 전자들이 방출될 수 있는 제 1 및 제 2 개구들(124, 126)을 포함하는 것으로 도시된다. 플랜지(120)는, 이하에서 더 상세하게 설명될 바와 같이 RF 전력의 인가를 제어하기 위한 적절한 제어 시스템(121)에 PFG(116)를 결합할 수 있다. 도 3a 및 도 3b에서 보여질 수 있는 바와 같이, 플라즈마 루프 어셈블리들(128) 내에서 생성된 플라즈마가 출구들 밖으로 그리고 이온 빔(95)의 이온들과 관계(engagement)되게 흐를 수 있도록, 각각의 플라즈마 루프 어셈블리(128)의 출구 부분(130)이 제 1 및 제 2 개구들(124, 126)의 적어도 일 부분 내에서 돌출하고 있는 상태로, 플라즈마 루프 어셈블리들(128)(도 4 및 도 5)의 한 쌍이 하우징(118) 내에 배치될 수 있다. 예시적인 PFG(116)가 플라즈마 루프 어셈블리들(128)의 한 쌍 및 제 1 및 제 2 개구들(124, 126)을 갖는 것으로 예시되지만, 더 많은 또는 더 적은 플라즈마 루프 어셈블리들 및 개구들이, 예를 들어, 이온 빔(95)의 폭에 의존하여 희망되는 바와 같이 사용될 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 플라즈마 루프 어셈블리들(128) 중 예시적인 하나의 플라즈마 루프 어셈블리는, 베이스 부분(134) 및 중심 몸체 부분(136)을 갖는 절연 블록 부분(132), 및 중심 몸체 부분(136)의 대향되는 면들 상에 그리고 베이스 부분(134) 상에 배치된 제 1 및 제 2 전도성 블록 부분들(138, 140)을 포함한다. 전도성 스트랩들(142A, 142B)의 한 쌍이 (도 6a 및 도 6b에서와 같이) 제 1 및 제 2 전도성 블록 부분들(138, 140)을 결합하고, 그럼으로써 절연 블록 부분(132)의 중심 몸체 부분(136)의 제 1 및 제 2 면들(144, 146)을 브리징(bridge)한다. 전도성 스트랩들 중 하나의 전도성 스트랩(142A)이 RF 전원 공급장치(804)(도 10)에 결합되며, 반면 다른 전도성 스트랩(142B)은 루프를 완성하기 위하여 제 1 및 제 2 전도성 블록 부분들(138, 140)을 브리징한다. 단부 캡(148)이 제 1 전도성 블록 부분(138)의 일 단부(150) 상에 제공된다. 비제한적이고 예시적인 일 실시예에 있어, 절연 블록 부분(132)이 세라믹을 포함한다. 적절한 세라믹들의 비제한적인 예들은, 알루미나, 석영, 및 붕소 질화물을 포함한다. 제 1 및 제 2 전도성 블록 부분들(138, 140) 및 단부 캡(148)은, 알루미늄, 또는 탄소(예를 들어, 흑연) 또는 다른 적절한 전도성 재료를 포함할 수 있다. 예시된 실시예에 있어, 개별적인 엘러먼트들이 적절한 체결장치들, 예컨대 캡 나사(cap screw)를 사용하여 함께 결합된다. 그러나, 이러한 것이 결정적이지 않으며, 피스들 사이의 연결들이 납땜에 의해, 적절한 접착제를 사용하여, 또는 유사한 것에 의해 이루어질 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 6a 및 도 6b에서 보여질 수 있는 바와 같이, 절연 블록 부분(132)의 중심 몸체 부분(136) 및 제 1 및 제 2 전도성 블록 부분들(138, 140)이, 피스들이 함께 결합될 때 3 차원 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버(154)를 형성하는 그 내부에 형성된 개별적인 내부 리세스들(152A, 152B, 152C)을 갖는다. 예시된 실시예에 있어, 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버(154)는, 절연 블록 부분(132)의 베이스 부분(134)과 평행한 평면 내에 배향된 제 1 부분(156), 및 플라즈마 루프 어셈블리(128)의 측면으로부터 보여질 때 제 1 부분(156)에 대해 수직인 제 2 부분(158)을 갖는다. 예시된 실시예에 있어, 제 1 부분(156)은 전반적으로 U-형 챔버를 형성하지만, 이러한 것이 결정적이지 않으며, 제 1 부분(156)이 다른 형상들, 예컨대 V-형, 반 정사각형(half square), 반 직사각형, 및 유사한 것을 취할 수 있다.
폐쇄형 루프 플라즈마 챔버(154)의 제 2 부분(158)은 제 2 전도성 블록 부분(140) 내에 배치된다. 제 2 부분(158)의 중심 영역은 플라즈마 루프 어셈블리(128)의 출구 부분(130)(도 4) 내에 배치된다. 일 실시예에 있어, 출구 부분(130)이 개구 플레이트(131)를 포함한다. 출구 개구(160)가 개구 플레이트(131) 내에 제공된다. 이하에서 더 상세하게 설명될 바와 같이, 출구 개구(160)는 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버(154)의 제 2 부분(158)과 연통할 수 있다. 도 4에서 보여질 수 있는 바와 같이, 플라즈마 루프 어셈블리(128)의 개구 플레이트(131)를 포함하는 출구 부분(130)이 절연 블록 부분(132)의 베이스 부분(134) 내의 개구부(opening)(135)를 통해 돌출한다. 동작 시, 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버(154) 내에서 생성된 플라즈마가 출구 개구(160)로부터 방출되며, 방출되는 플라즈마로부터의 대전된 입자들이 인접한 이온 빔(95)에 의해 점유된 영역에 진입할 수 있다.
도 6b, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버(154)의 제 1 부분(156)은 플라즈마 챔버 폭 "PCW" 및 플라즈마 챔버 높이 "PCH"를 갖는다. 예시된 실시예에 있어, 플라즈마 챔버 폭 "PCW" 및 플라즈마 챔버 높이 "PCH"는 실질적으로 동일하지만, 이러한 것이 결정적이지 않으며, 다양한 실시예들에 있어 플라즈마 챔버 폭 "PCW"가 플라즈마 챔버 높이 "PCH"보다 더 크거나 또는 더 작을 수 있다. 도 7에서 가장 잘 보여질 수 있는 바와 같이, 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버(154)의 제 2 부분(158)은 "핀치" 영역(162)을 형성하기 위하여 전반적으로 제 1 부분(156)으로부터 넥-다운(neck down)된다. 도 7은 개구 플레이트(131)가 제거된 상태의 핀치 영역(162)의 배열을 도시한다. 핀치 영역(162)은, 플라즈마가 핀치 영역(162)을 통해 "짜내질(squeezed)" 때 플라즈마의 일 부분이 출구 개구(160)를 통해 방출되도록 개구 플레이트(131) 내의 출구 개구(160)에 인접하여(즉, 바로 위에) 위치될 수 있다(도 9a 및 도 9b 참조).
도 7에서 보여질 수 있는 바와 같이, 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버(154)의 제 2 부분(158)은, 핀치 영역(162)에서 수렴하는 레그(leg)들(164)의 한 쌍을 포함한다. 레그들(164)의 쌍은, 플라즈마 루프 어셈블리(128)의 측면으로부터 보여질 때 폐쇄형 플라즈마 챔버(154)의 제 1 부분(156)에 대해 수직으로 배향된다. 레그들(164)의 쌍은 또한, 도 7에서 보여질 수 있는 바와 같이, 플라즈마 루프 어셈블리(128)의 단부로부터 보여질 때, 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버(154)의 제 1 부분(156)에 대하여 비스듬한 각도들로 배향된다. 도 8은 핀치 영역(162)을 포함하는 제 2 전도성 블록 부분(140)의 일 부분의 역방향 사시도이다. 다시, 명확성을 위하여 개구 플레이트(131)이 이러한 도면에서 도시되지 않는다. 도 9a 및 도 9b는 출구 개구(160)가 핀치 영역(162)에 바로 인접하여 위치된 상태의 개구 플레이트(131)의 상대적인 배치를 도시한다. 핀치 영역(162)이 출구 개구(160) 위에 위치된 것으로 도시되지만, 특정 배향이 결정적이지 않으며, 물론, PFG(116)가 설치되는 배향에 의존할 것임이 이해될 것이다. 예를 들어, 플라즈마 루프 어셈블리(128)가 수평으로부터 90-도 회전되는 경우, 핀치 영역(162)이 출구 개구(160) "옆에" (그렇지만 계속해서 인접하여) 위치될 것이다. 핀치된 영역의 배향을 선택하기 위한 능력은 현존하는 시스템들 내의 콤팩트한 패키징에 대한 이점을 제공한다.
도 4 및 도 9a에서 가장 잘 보여지는 바와 같이, 출구 개구(160)는 핀치 영역(162)에 바로 인접하여 배치된 상대적으로 작은 직경 및 개구 플레이트(131)의 출구 면(161) 상에 배치된 상대적으로 더 큰 직경을 갖는 원뿔 형상을 갖는다. 개구 플레이트(131)의 출구 면(161)에서의 더 큰 직경 및 최소 직경에서의 짧은 거리를 제공함으로써, 더 많은 플라즈마가 이온 빔(95)의 영역 내로 전달될 수 있다. 원뿔 형상이 결정적이지 않다. 예를 들어, 부드러운 원뿔 섹션 대신에, 출구 개구(160)는 빠르게 "개방(opening up)"되는 출구 개구(160)를 야기하는 다른 형상들 또는 일련의 단계들을 가질 수 있다. 일부 실시예들에 있어, 출구 면(161)에서의 출구 개구(160)는 원통형이며, 이는 원뿔 형상으로 아래로 개방된다. 출구 개구(160)의 이러한 원통형 부분의 길이는 플라즈마가 밖으로 "버글(bugle)"하는 것을 허용하도록 충분히 얇아야만 한다. 출구 면(161)에서의 출구 개구(160)는 테이퍼진(tapered) 타원 형상일 수 있다. 타원은 핀치 영역(162)의 폭 "PRW"에 걸쳐 이어질 수 있다. 타원은 이온 빔의 폭에 걸친 전자 분포를 최대화하기 위하여 이온 빔(95)의 이동의 방향에 대해 수직으로 이어질 수 있다.
일부 실시예들에 있어, 핀치 영역(162)은 출구 개구(160)에 인접하여 전반적으로 U-형의 채널을 포함한다. 핀치 영역(162)은, 핀치 영역(162)에서 함께 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버(154)의 크기를 획정하는, 핀치 영역 높이 "PRH(pinch region height)", 핀치 영역 폭 "PRW(pinch region width)" 및 핀치 영역 길이 "PRL(pinch region length)"(도 7 및 도 8)을 가질 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 핀치 영역(162)의 치수들, 및 핀치 영역(162) 내의 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버(154)의 단면 크기 대 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버(154)의 제 1 부분(156)의 단면 크기의 비율은, 특정 애플리케이션에 맞추기 위해 요구되는 바와 같이 더 많은 출력 또는 더 낮은 전자 에너지를 위해 최적화하기 위하여 선택될 수 있다. 도 9a 및 도 9b에서 보여질 수 있는 바와 같이, 핀치 영역(162)에 바로 인접한 출구 개구(160)의 직경은 실질적으로 핀치 영역 폭 "PRW"와 동일하다.
따라서, 배열되면, 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버(154)의 제 1 부분(156)은 기판으로의 이온 빔의 마지막 전달 스테이지 내의 이온 빔(95)의 평면에 대해 수직인 평면 내에 존재한다. 핀치 영역(162)은, 핀치 영역(162)의 중심에서의 출구 개구(160)가 이온 빔(95)의 평면에 대하여 수직으로 배향된 축 A-A(도 3b 및 도 9b)를 획정하도록, 제 1 부분(156)의 평면에 대해 수직으로 배향된다(예시적인 빔 단면에 대하여 핀치 영역(162)을 도시하는 도 7을 참조). 결과적으로, 제 1 및 제 2 부분들(156, 158)의 배향은, 핀치 영역(162)을 통해 길게 늘어지는(flowing) 플라즈마 루프의 부분이 이온 빔(95)의 평면에 대해 수직의 평면 내에 배향되도록 "굽은(bent)" 플라즈마 루프(미도시)를 야기한다.
이상에서 언급된 바와 같이, 출구 개구(160)에 인접하여 핀치 영역(162)을 제공함으로써, 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버(154) 내에서 형성된 플라즈마가 그 최대 밀도로 방출되고, 그럼으로써 플라즈마와 이온 빔(95) 사이의 상호작용을 최대화하며, 이는 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버(154)로부터 플라즈마를 "끌어 당기는 것(pulling)"을 강화한다.
제 2 부분(158)에 대해 수직으로 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버(154)의 제 1 부분(156)을 배향하는 것이 플라즈마 루프 어셈블리(128)에 대한 콤팩트한 설계를 가능하게 하고, 이러한 것이 플라즈마 루프 어셈블리가 현존하는 PFG(116) 인클로저(enclosure)들 내에 끼워 맞춰지는 것을 가능하게 한다는 것이 이해될 것이다.
도 10은 개시된 PFG(116)에 대한 예시적인 기능적 개략도이다. 예시의 명확성을 위하여, 플라즈마 루프 어셈블리들(128)의 한 쌍을 갖는 PFG(116)의 일 실시예가 이온 빔(95)와 관련하여 그것의 실제 위치로부터 90도 회전되어(즉, 축(802)에 대해 90도 회전되어) 도시된다. 도 10에 예시된 바와 같이, PFG(116)의 각각의 플라즈마 루프 어셈블리(128)는 개별적인 RF 전원 공급장치(804)에 결합된다. 구체적으로, 각각의 플라즈마 루프 어셈블리(128)의 제 1 및 제 2 전도성 블록 부분들(138, 140)은 임피던스 매칭 네트워크(806)에 대한 직렬 연결을 통해 개별적인 RF 전원 공급장치(804)에 결합된다. 각각의 플라즈마 루프 어셈블리(128)의 제 1 및 제 2 전도성 블록 부분들(138, 140)에 대한 물리적인 결합은 도 6a 및 도 6b에 도시된 전도성 스트랩(142A)을 통한다.
RF 전원 공급장치들(804)에 의해 공급되는 RF 전력은, 예를 들어, 2 MHz, 13.56 MHz 및 27.12 MHz와 같은 산업, 과학 및 의료(industrial, scientific and medical; ISM) 장비에 할당된 전형적인 주파수들에서 동작할 수 있다. 각각의 플라즈마 루프 어셈블리(128)에 결합된 RF 전력이 플라즈마를 생성하기 위하여 그 내부의 비활성 가스들을 여기시킬 수 있다. 피드-스루(feed-through)(805)(도 3b 참조)가 플라즈마 루프 어셈블리(128)의 단부 벽 내에 제공될 수 있으며, 이를 통해 하나 이상의 가스 물질들이 플라즈마 챔버에 공급된다. 가스 물질들은, 제논(Xe), 아르곤(Ar) 또는 크립톤(Kr)과 같은 비활성 가스들을 포함할 수 있다. 플라즈마 챔버 내의 가스압은 조절된 가스 흐름, 가스 종, 레이스트랩(racetrack) 치수들, 핀치 챔버 치수들 및 출력 개구 크기에 따라 변화할 수 있다. Xe 가스를 사용하는 일부 실시예들에 대한 예시적인 가스 흐름은 0.05 내지 5sccm 사이이다. 다양한 실시예들에 있어서, 플라즈마 챔버 내의 가스압은, 플라즈마 챔버로부터 전자들을 가지고 공급될 이온 빔을 함유하는 프로세스 챔버 내의 결과적인 가스압이 이온 빔이 존재하지 않을 때 10-5 Torr 또는 그 미만이 되도록 하는 것이다.
도 10에 추가적으로 도시된 바와 같이, 바이어스 공급장치(808)가 접지에 대하여 각각의 플라즈마 루프 어셈블리(128)를 바이어싱하기 위해 플라즈마 플러드 건(116)에 결합된다. 예를 들어, 기판 표면의 중성화를 최적화하기 위하여, 0 볼트 내지 수 볼트에 이르는 전압이 전자의 전달을 향상시키기 위하여 공급될 수 있지만, 바이어스 공급장치(808)는 이용가능한 이점이 존재하지 않을 때 또한 턴 오프될 수 있다. 플라즈마 플러드 건(116)으로부터의 방출 전류가 또한 도시된 바와 같은 바이어스 공급장치(808)에 연결된 디바이스에 의해 측정될 수 있으며, 바이어스 전압이 플라즈마 플러드 건(116)으로부터 희망되는 전자 전류를 출력하도록 조정될 수 있다.
따라서, 배열되면, 플라즈마가 유도 결합에 의해 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버(154) 내에서 유지된다. 1차 전류는 제 1 및 제 2 전도성 블록 부분들(138, 140)(및 전도성 스트랩들(142A, 142B)의 쌍)을 통해 이동하며, 반면 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버(154)를 둘러 순환하는(loop) 플라즈마 전류는 2차 전류를 형성한다. 플라즈마 루프 어셈블리(128)가 제 1 및 제 2 부분들(156, 158) 및 핀치 영역(162)을 통해 연장하는 연속적인 플라즈마 루프를 생성하도록 구성된다는 것을 주의해야 한다. 플라즈마 루프 어셈블리(128)로부터 방출되는 플라즈마는 기판 및 이온 빔(95)의 영역 내에 존재하는 필드들뿐만 아니라 (출구 개구(160) 및 핀치 영역(162)의 기하구조에 의해 지배되는) 초기 플라즈마 경계 조건들에 의해 제어된다. RF 전력이 일 면 상에서 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버(154)에 진입하며, 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버(154)의 다른 면을 통해 떠난다. 언급된 바와 같이, 절연 블록 부분(132)의 중심 몸체 부분(136)은 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버(154)를 둘러 1차 루프를 채널링(channel)하는 전도성 스트랩들(142)의 쌍에 의해 브리징된다.
폐쇄형 루프 플라즈마 챔버(154)의 제 1 및 제 2 부분들(156, 158)의 "플립형(flipped)" 기하구조 및 핀치 영역(162)의 사용이 기판 근처에 존재하는 타이트한 공간 범위들 내에서 콤팩트한 패키징, 전자 에너지, 및 높은 플라즈마 밀도의 동시적인 최적화를 가능하게 한다. 개시된 플라즈마 루프 어셈블리(128)는 단독으로, (예시된 실시예들에서와 같이) 듀얼 세트로서 또는 복수의 그룹으로서 현재 기판 크기들에 대한 스캐닝된 또는 리본 빔들뿐만 아니라 장래에 예상되는 더 넓은 빔들을 커버하기 위해 사용될 수 있다. 개시된 RF 기술은 충전 성능의 희생 없이 금속 오염의 차세대 감소를 허용하며, 결과적인 PFG(116)의 플러그-호환 성질은 추가로 수율을 향상시킬 수 있는 디바이스들 또는 외부 필드들과 함께 그것의 사용을 가능하게 한다.
도 11a 내지 도 12는 플라즈마 루프 어셈블리(228)의 대안적인 실시예를 개시한다. 이러한 실시예의 플라즈마 루프 어셈블리(228)는, 베이스 부분(230), 베이스 부분(230) 상에 배치된 제 1 전도성 블록 부분(232), 제 1 전도성 블록 부분(232) 상에 배치된 절연성 몸체 부분(234), 절연성 몸체 부분(234) 상에 배치된 제 2 전도성 블록 부분(236), 및 제 2 전도성 블록 부분(236) 상에 배치된 캡 부분(238)을 포함하는 복수의 적층된 몸체 부분들을 포함한다. 부분들 각각 내의 개별적인 개구부들이 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버(254)를 형성한다. 플라즈마 루프 어셈블리(228)는, 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버(254) 내에서 생성된 플라즈마가 이로부터 방출되고 이온 빔(95)의 영역에 진입하는 것을 가능하게 하기 위한 출구 개구(242)를 갖는 출구 부분(240)(도 12)을 포함한다. 예시된 실시예에 있어, 출구 개구(242)는 베이스 부분(230) 상에 배치된 개구 플레이트(244) 내에 형성된다. 예시된 실시예에 있어, 출구 개구(242)는 플라즈마와 이온 빔(95) 사이의 상호-관여(inter-engagement)를 용이하게 하기 위하여 도립 원뿔(inverted cone)의 형태이다.
예시된 실시예는 별개의 피스인 것으로서 개구 플레이트(244)를 도시한다. 이러한 배열은 개구 플레이트(244)가 개구 플레이트(244)의 세정을 위해 제거되는 것을 가능하게 하며, 핀치 영역(262)은 그들의 개별적인 표면들 상에 빌드 업(build up)을 증착(deposit)해야만 한다. 이에 더하여, 예시된 실시예는 별개의 원통형 부재들의 한 쌍으로 구성된 절연성 몸체 부분(234)을 도시한다. 절연성 몸체 부분(234)은 대안적으로 단일의 부재로서 제공될 수 있다.
베이스 부분(230)은, 도 3a 내지 도 9b와 관련하여 설명된 핀치 영역(162)의 치수들, 형상들 및/또는 다른 특성들 중 임의의 것 또는 그 전부를 포함하는 핀치 영역(262)을 포함할 수 있다. 도 11b 및 도 12에서 가장 잘 보여질 수 있는 바와 같이, 플라즈마 루프 어셈블리(228)는 플라즈마 루프(248)를 생성하도록 구성되며, 이의 일 단부는 개구 플레이트(244) 내의 출구 개구(242)에 바로 인접한 핀치 영역(262)을 통과하도록 강제된다. 도 3a 내지 도 9b의 플라즈마 루프 어셈블리(128)로 형성된 플라즈마 루프와 달리, 플라즈마 루프 어셈블리(228)에 의해 형성된 플라즈마 루프(248)는 단일 평면 내에 생성된다.
이상에서 언급된 바와 같이, 개구 플레이트(244) 내의 출구 개구(242)에 인접한 핀치 영역(262)을 제공함으로써, 설계는 출구 개구(242)로부터 이온 빔(95) 내로 방출될 수 있는 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버(254) 내에 형성된 플라즈마의 가장 높은 밀도의 영역의 부분을 최대화한다.
도 11b를 참조하면, 플라즈마 루프 어셈블리(228)에 의해 형성된 예시적인 플라즈마 루프(248)가 도시된다. 예시된 바와 같이, 1차 전류 경로(250)는 제 1 방향(시계 방향)으로 제 1 및 제 2 전도성 블록 부분(232, 236)을 관통해 형성되며, 반면 플라즈마 루프(248)는 반대되는 방향(반 시계 방향)으로 흐르는 2차 전류 경로(252)를 포함한다. 특히, 도 11b 및 도 12의 플라즈마 루프(248)의 묘사는 대단히 개략적이며, 플라즈마 루프(248)의 실제 폭은 플라즈마 루프(248)의 나머지에서의 플라즈마 폭과는 대조적으로 핀치 영역(262)에서 상당히 더 작을 수 있다.
도 12는, 핀치 영역(262)을 관통하는 플라즈마 루프(248)의 일 부분의 흐름의 표현과 함께, 베이스 부분(230), 핀치 영역(262) 및 개구 플레이트(244)를 도시하는 상세도이다. 보여질 수 있는 바와 같이, 핀치 영역(262)은 플라즈마 루프(248)를 개구 플레이트(244) 내의 출구 개구(242)를 향해 아래쪽으로 강제한다. 도 2의 맥락에 있어서, 개구 플레이트(244)는 PFG(116)의 하우징(118) 내의 제 1 또는 제 2 개구들(124, 126) 중 하나를 관통해 배치될 것이다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 하나 이상의 플라즈마 루프 어셈블리들(228)은 도 10에 예시된 바와 같이 하나 이상의 개별적인 RF 전원 공급장치들(804)에 결합될 수 있다. 따라서, RF 전원 공급장치(804)는 그 내부에 플라즈마를 생성하기 위하여 임피던스 매칭 네트워크(806)를 통해 제 1 및 제 2 전도성 블록 부분들(232, 236)에 연결될 수 있다.
이온 주입 시스템에 있어서, PFG(116)는 전형적으로 이온 빔이 플래튼(114) 상에 배치된 목표 기판에 도달하기 바로 직전에 이온 빔(95)(도 1)에 가깝게 위치된다. 하우징(118)의 측벽(119) 내에서, 플라즈마 루프 어셈블리들(128)의 출구 부분들(130)은 플라즈마가 이온 빔(95) 내로 나오는 것을 가능하게 하도록 위치된다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 플라즈마 루프 어셈블리들(128)의 한 쌍과 연관된 출구 부분들(130)의 한 쌍이 하우징(118) 내에 배치된다. 그러나, 더 많거나 또는 더 적은 플라즈마 루프 어셈블리들(128) 및 출구 부분들(130)이 이온 빔(95)의 폭에 걸쳐 제공될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 리본-형 이온 빔에 대하여, 출구 부분들(130)의 쌍은 전체 리본 폭을 실질적으로 "커버"하도록 배열된다. 스캐닝된 이온 빔의 경우에 있어, 출구 부분들(130)의 쌍이 스캔 폭을 "커버"할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 출구 부분들(130)의 쌍은 4-18 인치의 폭을 "커버"하도록 이격될 수 있다. 당업자에 의해 이해될 바와 같이, 다양한 폭들 중 임의의 폭이 달성될 수 있다.
PFG(116)가 이온 빔(95) 상으로 똑바로 아래로 향하는(즉, 이에 수직하는) 그것의 출구 부분들(130)의 쌍을 갖는 것으로 설명되었지만, 다른 배향들이 또한 고려된다. 따라서, 일 실시예에 있어, PFG(116) 또는 출구 부분들(130)의 쌍은, 플라즈마 브리지가 소정의 각도로 이온 빔(95)과 결합하도록 틸팅(tilt)될 수 있다. 예를 들어, PFG(116)는, 출구 부분들(130)의 쌍으로부터 나오는 전자들(또는 플라즈마 브리지)이 기판의 기본 방향으로 보내지고 45도 각도로 이온 빔(95)과 결합하도록 적응될 수 있다. 다른 각도들이 기판 표면 중성화의 전달을 최적화하기 위하여 사용될 수 있다. PFG(116) 외부 영역 내의 외부 자기장 또는 전기장의 사용을 포함하는 최적화의 다른 방법들이 또한 방출되는 플라즈마로부터 기판 표면으로 대전된 입자들의 전달을 개선하기 위해 사용될 수 있다.
요약하면, 본 실시예들의 핀치된 플라즈마 브리지 플러드 건들은 기판에 인접하여 위치될 수 있는 콤팩트한 하우징 내에서 전자 에너지 및 플라즈마 밀도의 동시적인 제어를 가능하게 한다. 상이한 실시예들에 있어, 콤팩트한 플러드 아키텍처는 전자들을 이온 빔 내로 보내기 위해 선형적인 방식으로 배열된 단일, 듀얼, 또는 복수의 플라즈마 루프 어셈블리들을 포함할 수 있다. 이는 스캐닝된 또는 리본 빔들의 임의의 폭을 커버하기 위해 편리하게 스케일링(scale)될 수 있는 아키텍처를 제공한다. RF 유도 기술의 사용은 중성화를 위해 충분한 전자 전류를 생성하기 위한 능력을 희생하지 않고 금속 오염의 감소를 가능하게 한다.
본 발명이 특정 실시예들을 참조하여 개시되었지만, 설명된 실시예들에 대한 다수의 수정들, 변경들 및 변화들이 첨부된 청구항들에 정의되는 바와 같은 본 발명의 영역 및 범위로부터 벗어나지 않고 가능하다. 따라서, 본 발명이 설명된 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명이 다음의 청구항들 및 그 등가물들의 표현에 의해 정의되는 완전한 범위를 갖도록 의도된다.

Claims (15)

  1. 이온 주입 시스템에서 사용하기 위한 플라즈마 플러드 건(plasma flood gun)으로서,
    베이스 부분 및 중심 몸체 부분을 갖는 절연 블록 부분;
    상기 중심 몸체 부분의 대향되는 면들 및 상기 베이스 부분 상에 배치된 제 1 및 제 2 전도성 블록 부분들; 및
    상기 제 1 전도성 블록 부분을 상기 제 2 전도성 블록 부분들에 결합하는 전도성 스트랩(strap)을 포함하며,
    상기 제 1 및 제 2 전도성 블록 부분들 및 상기 중심 몸체 부분은 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버를 형성하는 그 내부에 형성된 개별적인 리세스(recess)들을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 전도성 블록 부분들을 가스 물질을 여기시킴으로써 상기 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버 내에서 플라즈마를 생성하기 위하여 라디오 주파수 전력을 수신하며; 및
    상기 제 2 전도성 블록 부분 내의 상기 개별적인 리세스는, 핀치(pinch) 영역에 바로 인접한 상기 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버의 일 부분의 단면 치수보다 더 작은 단면 치수를 갖는 상기 핀치 영역을 포함하고, 상기 핀치 영역은 출구 개구를 갖는 출구 부분에 바로 인접하여 위치되는, 플라즈마 플러드 건.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버는 제 1 및 제 2 부분들을 포함하고, 상기 제 1 부분은 상기 절연 블록 부분의 상기 베이스 부분에 평행하게 배향되며, 상기 제 2 부분을 상기 제 1 부분에 대해 수직으로 배향되는, 플라즈마 플러드 건.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 핀치 영역은 상기 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버의 상기 제 2 부분 내에 배치되는, 플라즈마 플러드 건.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버의 상기 제 1 부분은 U-형상을 포함하는, 플라즈마 플러드 건.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버의 상기 제 2 부분은 상기 핀치 영역에서 수렴하는 레그(leg)들의 한 쌍을 포함하는, 플라즈마 플러드 건.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버는 1-100 mTorr의 압력 범위에 걸쳐 상기 플라즈마를 생성하기 위해 상기 RF 전력을 공급하는 전원과 상호동작하는, 플라즈마 플러드 건.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 플라즈마 플러드 건은, 상기 제 1 또는 제 2 전도성 블록 부분에 결합되며, 접지에 대하여 상기 플라즈마 플러드 건의 전압을 조정함으로써 상기 플라즈마 플러드 건으로부터의 전자 방출을 조정하도록 구성된 바이어스 소스를 포함하는, 플라즈마 플러드 건.
  8. 이온 주입 시스템 내의 플라즈마 플러드 건에 대한 플라즈마 루프 어셈블리로서,
    절연 블록 부분, 및 상기 절연 블록 부분의 대향되는 면들 상에 배치된 제 1 및 제 2 전도성 블록 부분들로서, 상기 제 1 및 제 2 전도성 블록 부분들 및 상기 절연 블록 부분은 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버를 형성하는 개별적인 리세스들을 갖는, 상기 절연 블록 부분, 및 상기 제 1 및 제 2 전도성 블록 부분들; 및
    상기 제 1 및 제 2 전도성 블록 부분들 사이에 결합된 전도성 스트랩을 포함하며,
    상기 제 1 및 제 2 전도성 블록 부분들은 가스 물질을 여기시킴으로써 상기 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버 내에서 플라즈마를 생성하기 위하여 라디오 주파수 전력을 수신하고;
    상기 제 2 전도성 블록 부분 내의 상기 개별적인 리세스는 출구 개구에 바로 인접하여 위치된 핀치 영역을 포함하며, 상기 핀치 영역은 상기 플라즈마의 대전된 입자들이 이를 통해 흐르는 것이 가능하도록 크기가 결정된 상기 출구 개구를 통한 상기 플라즈마의 용이한 전달을 가능하게 하도록 구성되는, 플라즈마 루프 어셈블리.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버는 제 1 및 제 2 부분들을 포함하고, 상기 제 2 부분은 상기 제 1 부분에 대해 수직으로 배향되는, 플라즈마 루프 어셈블리.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 핀치 영역은 상기 출구 개구에 인접한 U-형 채널을 포함하며, 상기 출구 개구는 개구 플레이트 내에 배치되고, 상기 출구 개구는 원뿔형 단면 또는 테이퍼진(tapered) 타원 형상을 갖는, 플라즈마 루프 어셈블리.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버의 상기 제 1 부분은 U-형상을 포함하는, 플라즈마 루프 어셈블리.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버는 1-100 mTorr의 압력 범위에 걸쳐 상기 플라즈마를 생성하기 위해 상기 RF 전력을 공급하는 전원과 상호동작하는, 플라즈마 루프 어셈블리.
  13. 재료 프로세싱 애플리케이션들에 대한 플라즈마 루프 어셈블리로서,
    절연 블록 부분, 및 상기 절연 블록 부분의 대향되는 면들 상에 배치된 제 1 및 제 2 전도성 블록 부분들로서, 상기 제 1 및 제 2 전도성 블록 부분들 및 상기 절연 블록 부분은 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버를 형성하는 개별적인 리세스들을 가지며, 상기 제 2 전도성 블록 부분 내의 상기 개별적인 리세스는 상기 플라즈마의 대전된 입자들이 이를 통해 흐르는 것을 가능하게 하도록 크기가 결정된 출구 개구를 포함하는, 상기 절연 블록 부분, 및 상기 제 1 및 제 2 전도성 블록 부분들; 및
    상기 제 1 전도성 블록 부분을 상기 제 2 전도성 블록 부분들에 결합하는 전도성 스트랩을 포함하며,
    상기 제 1 및 제 2 전도성 블록 부분들은 가스 물질을 여기시킴으로써 상기 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버 내에서 플라즈마를 생성하기 위하여 라디오 주파수 전력을 수신하고; 및
    상기 제 1 전도성 블록 부분, 상기 제 2 전도성 블록 부분 또는 상기 절연 블록 부분 중 적어도 하나 내의 상기 개별적인 리세스는 상기 출구 개구에 결합되는, 플라즈마 루프 어셈블리.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 플라즈마 루프 어셈블리는 상기 출구 개구에 바로 인접하여 위치된 핀치 영역을 더 포함하고, 상기 핀치 영역은 상기 출구 개구를 향한 플라즈마의 최대 흐름을 가능하게 하도록 구성되는, 플라즈마 루프 어셈블리.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 폐쇄형 루프 플라즈마 챔버의 제 2 부분은 상기 핀치 영역에서 수렴하는 레그들의 한 쌍을 포함하는, 플라즈마 루프 어셈블리.
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