KR102375180B1 - 이온 빔 장치 - Google Patents

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어니스트 이. 알렌
리차드 제이. 허텔
제이 알. 월리스
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베리안 세미콘덕터 이큅먼트 어소시에이츠, 인크.
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Abstract

이온 빔 장치는 기판을 홀딩하는 플래튼을 포함할 수 있다. 기판 평면 구조체는 플래튼의 전방에 배치될 수 있다. 기판 평면 구조체는 그 내부에 개구를 갖는다. 장치는 기판 평면 구조체의 개구에 배치된 착탈 가능한 구조체를 더 포함할 수 있다. 착탈 가능한 구조체는 플래튼의 표면을 노출시키는 개구를 가질 수 있다.

Description

이온 빔 장치
본 개시 및 설명된 실시예는 전반적으로 이온 빔 디바이스의 분야에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 개시 및 설명된 실시예는 기판을 둘러싸는 할로(halo) 또는 기판 평면 구조체 및 기판을 홀딩(holding)하는 플래튼(platen)을 포함하는 이온 빔 디바이스에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼 또는 다른 기판 상에 원하는 표면 피처(feature)를 생성하기 위해, 미리 규정된 에너지의 이온 빔이 미리 결정된 패턴으로 기판의 표면 상에 투영되어 원하는 피처를 기판 내로 "에칭" 할 수 있다. 플래튼은 기판을 홀딩하기 위해 사용될 수 있다. 에칭 프로세스 동안, 기판은 이온 소스에 의해 기판 상에 투영된 이온 빔을 가로 지르는 방향으로 기계적으로 구동되거나 "스캐닝(scanned)" 될 수 있다. 예를 들어, 이온 빔이 수직으로 배향된 기판을 향해 수평면을 따라 투영되는 경우, 기판은 투영된 이온 빔에 직교하는 수직 방향 및/또는 측방 방향(lateral direction)으로 스캐닝 될 수 있다. 따라서, 기판의 전체 표면이 이온 빔에 노출될 수 있다.
기판 상에 이온 빔을 투영하기 위한 종래의 장치들은 기판 및 플래튼을 둘러싸는 할로 또는 웨이퍼 평면 구조체를 포함할 수 있다. 할로 또는 웨이퍼 평면 구조체는 기판의 배면(backside) 및 에지상의 이온 빔 노출을 완화 시키는데 사용될 수 있다. 추가적으로, 웨이퍼 평면 구조체는 플래튼상의 이온 빔 노출 및 플래튼 근처의 하드웨어 및 장비에 대한 이온 빔 노출을 완화시키는데 사용될 수 있다.
이온 빔을 투영하기 위한 종래의 장치에 사용되는 웨이퍼 평면 구조체는 일반적으로 일체형 구조체(one-piece structure)이다. 종래의 웨이퍼 평면 구조체의 일체형 구조체 디자인의 예방의 유지 보수는 일반적으로 전체 웨이퍼 평면 구조체의 제거 및 가능한 교체를 필요로 한다. 따라서, 종래의 웨이퍼 평면 구조체의 일체형 구조체 디자인의 예방 유지 보수는 비용이 많이들 수 있다. 게다가, 종래의 웨이퍼 평면 구조체의 일체형 구조체 디자인의 예방 유지 보수는 이온 빔을 투영하기 위한 관련 장치의 긴 작동 정지 시간(operational downtime)을 초래할 수 있다.
이러한 고려 사항 및 다른 고려 사항과 관련하여 본 개선이 유용할 수 있다.
본 요약은 아래의 상세한 설명에서 추가로 자세히 설명되는 간략화된 형태로 개념의 선택을 소개하기 위해 제공된다. 본 요약은 청구된 주제의 핵심 또는 필수 기능을 식별하기 위한 것이 아니며 본 요약은 청구된 주제의 범위를 결정하는데 도움이 되도록 의도되지 않는다.
일 실시예에서, 장치는 기판을 홀딩하는 플래튼을 포함할 수 있다. 기판 평면 구조체는 플래튼의 전방에 배치될 수 있다. 기판 평면 구조체는 그 내부에 개구(opening)를 갖는다. 상기 장치는 기판 평면 구조체의 개구에 배치된 착탈 가능한 구조체(removable structure)를 더 포함할 수 있다. 상기 착탈 가능한 구조체는 상기 플래튼의 표면을 노출시키는 개구를 가질 수 있다.
다른 실시예에서, 장치는 기판을 홀딩하기 위한 플래튼 (platen)을 포함할 수 있다. 기판 평면 구조체는 플래튼의 전방에 배치될 수 있다. 기판 평면 구조체는 그 내부에 개구를 가질 수 있다. 착탈 가능한 링 구조체는 기판 평면 구조체의 개구에 배치될 수 있다. 착탈 가능한 링 구조체는 플래튼의 표면을 노출시키는 개구를 가질 수 있다.
또 다른 실시예에서, 장치는 플래튼을 포함할 수 있다. 기판은 플래튼에 결합될 수 있다. 상기 장치는 상기 플래튼의 전방에 배치된 기판 평면 구조체를 더 포함할 수 있다. 기판 평면 구조체는 그 내부에 개구를 가질 수 있다. 기판 평면 구조체의 전방 표면(front surface)은 기판의 전방 표면에 정렬될 수 있다. 착탈 가능한 링 구조체는 기판 평면 구조체의 개구에 배치될 수 있다. 착탈 가능한 링 구조체는 개구를 가질 수 있다. 기판은 개구에 배치될 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 이온 빔 에칭 시스템의 개략적인 블록도를 도시한다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 기판 평면 구조체의 정면도를 도시한다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 도 2에 도시된 라인 I-I의 관점에서 볼 때, 기판 평면 구조체, 플래튼, 기판 및 착탈 가능한 구조체의 단면도를 도시한다.
도 4는 본 개시의 다른 실시예에 따른 도 2에 도시된 라인 I-I의 관점에서 볼 때, 기판 평면 구조체, 플래튼, 기판 및 착탈 가능한 구조체의 단면도를 도시한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 이온 빔 에칭 시스템(100)의 개략적인 블록도를 도시한다. 이온 빔 에칭 시스템(100)은 이온 빔 제너레이터(102), 엔드 스테이션(end station)(104) 및 제어기(106)를 포함한다. 이온 빔 제너레이터(102)는 이온 빔(108)을 생성하고, 기판(110)의 전방 표면을 향해 이온 빔(108)을 지향시킨다. 이온 빔(108)은 빔 움직임, 기판 움직임, 또는 이들의 임의의 조합에 기판(110)의 전방 표면에 걸쳐 분포한다.
이온 빔 제너레이터(102)는 원하는 특성을 갖는 이온 빔(108)을 생성하기 위해 다양한 유형들의 컴포넌트 및 시스템을 포함할 수 있다. 이온 빔(108)은 스팟 빔(spot beam) 또는 리본 빔(ribbon beam) 일 수 있다. 스팟 빔은 일례로 대략 원형인 불규칙한 단면 형상을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 스팟 빔은 스캐너 없는 고정된 또는 정지된 스팟 빔일 수 있다. 대안적으로, 스팟 빔은 스캐닝되는 이온 빔을 제공하기 위해 스캐너에 의해 스캐닝될 수 있다. 리본 빔은 큰 폭/높이 종횡비를 가질 수 있고 적어도 기판(110)만큼 넓을 수 있다. 이온 빔(108)은 기판(110)을 주입하는데 사용되는 에너지가 활성 이온 빔과 같은 임의 유형의 대전된 입자 빔일 수 있다.
엔드 스테이션(104)은 이온 빔(108)의 경로 내의 하나 이상의 기판을 지지하여 원하는 종의 이온이 기판(110)으로 주입되도록 한다. 기판(110)은 플래튼(112)에 의해 지지될 수 있고 정전기 웨이퍼 클램핑과 같은 공지된 기술에 의해 플래튼(112)에 클램핑 될 수 있다. 기판(110)은 일반적인 디스크 형상과 같은 다양한 물리적 형상을 취할 수 있다. 기판(110)은 실리콘과 같은 임의의 유형의 반도체 물질 또는 이온 빔(108)을 사용하여 주입 및/또는 에칭될 임의의 다른 물질로 제조된 반도체 웨이퍼와 같은 작업물일 수 있다.
할로 또는 기판 평면 구조체(128)는 플래픈(112) 및 기판(110)의 전방에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 기판 평면 구조체(128) 및 기판(110)의 전방 표면은 공통 평면 표면을 형성한다. 기판 평면 구조체(128)는 기판(110)의 오버스캐닝(overscanning)을 가능하게 한다. 특별히, 기판 평면 구조체(128)의 사용은 기판(110)의 스캐닝 동안에 기판(110)의 배면 및 에지상에 증착물 또는 입자들이 축적되는 것을 감소시킨다. 또한, 기판 평면 구조체(128)의 사용은 플래튼(112) 및 플래튼(112) 부근의 하드웨어 및 장비상에 증착물 또는 입자가 축적되는 것을 감소시킨다. 일 실시예에서, 전압원(130)이 기판 평면 구조체(128)의 부분에 결합될 수 있다. 전압원(130)은 기판 평면 구조체(128)의 부분에 전하를 인가하는데 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 전압원(130)은 전압 또는 전하를 기판 평면 구조체(128)에 관련된 착탈 가능한 구조체(200)(도 2 참조)에 인가하는데 사용될 수 있다. 착탈 가능한 구조체(200)에 전하를 인가하는 것은 기판(110)의 스캐닝 동안 기판의 에지 및 배면 상에 축적되는 증착물 또는 입자를 추가로 감소 시킬 수 있다. 기판 평면 구조체(128)의 추가 세부 사항이 도 2 내지 도 4를 참조하여 이하에 제공될 것이다.
엔드 스테이션(104)은 기판(110)을 홀딩 영역으로부터 플래튼(112)으로 그리고 플래튼으로부터 물리적으로 이동시키는 구동 시스템(미도시)을 포함할 수 있다. 엔드 스테이션(104)은 플래튼(112) 및 따라서 기판(110)을 원하는 방식으로 구동시키는 구동 메커니즘(114)을 포함할 수도 있다. 구동 메커니즘(114)은 플래튼(112)에 부착될 때 기판(110)을 구동 시키기 위해 당업계에 공지된 서보 구동 모터(servo drive motor), 스크류 구동 메커니즘, 기계적 링키지(mechanical linkage) 및 임의의 다른 컴포넌트를 포함할 수 있다.
엔드 스테이션(104)은 또한 이온 빔(108)에 대해 기판(110)의 위치를 나타내는 센서 신호를 제공하는 위치 센서(116)를 포함할 수 있다. 위치 센서(116)는 구동 메커니즘(114)에 결합될 수 있다. 별개의 컴포넌트로서 예시되었지만, 위치 센서(116)는 구동 메커니즘(114)과 같은 다른 시스템의 일부일 수 있다. 더욱이, 위치 센서(116)는 위치-인코딩 디바이스와 같은 당업계에 공지된 임의의 유형의 위치 센서일 수 있다. 위치 센서(116)로부터의 위치 신호는 제어기(106)에 제공될 수 있다.
엔드 스테이션(104)은 또한 기판(110)으로부터 업스트림에 빔 센서(118) 및 기판으로부터 다운스트림에 빔 센서(120)와 같이 다양한 위치에서 이온 빔(108)의 빔 전류 밀도를 감지하는 다양한 빔 센서를 포함할 수 있다. 본 출원에 사용되는, " 업스트림(upstream)" 및 "다운 스트림(downstream)"은 이온 빔(108)과 관련된 이온 빔 이송 방향으로 참조된다. 각각의 빔 센서(118, 120)는 특정 방향의 빔 전류 밀도 분포를 감지하도록 배열된 패러데이 컵과 같은 복수의 빔 전류 센서들을 함유할 수 있다.
당업자는 이온 빔 에칭 시스템(100)이 도 1에 도시되지 않은 추가적인 컴포넌트들을 가질 수 있음을 인식 할 것이다. 예를 들어, 기판(110)의 업스트림은 이온 빔 제너레이터(102)로부터 이온 빔을 수용하고 빔을 형성하는 양으로 대전된 이온을 가속시키는 추출 전극이 있을 수 있다. 이온 빔 에칭 시스템(100)은 또한 양으로 대전된 이온이 이온 빔 제너레이터로부터 추출되고, 가속되고 빔으로부터 원하지 않는 종을 필터링 한 후에 이온 빔을 수신하기 위한 분석기 자석을 포함할 수 있다. 이온 빔 에칭 시스템(100)은 빔으로부터 종의 선택을 추가로 제한하기 위한 질량 슬릿(mass slit), 이온 빔을 형상화하고 포커싱하는 정전기 렌즈 및 이온 빔의 에너지를 조작하는 감속 스테이지를 더 포함할 수 있다. 엔드 스테이션(104)는 개별 파라미터들을 측정하기 위한 다른 센서들 예컨대, 빔 각도 센서, 충전 센서, 웨이퍼, 위치 센서, 웨이퍼 온도 센서, 국소 가스 압력 센서, 잔여 가스 분석기(RGA), 광 방출 분광학(OES), 이온화된 종 센서 예컨대, 비행 시간(TOF : time of flight) 센서를 포함할 수 있다.
제어기(106)는 이온 빔 에칭 시스템(100)의 임의의 다양한 시스템 및 컴포넌트로부터 입력 데이터 및 명령을 수신하고, 시스템(100)의 컴포넌트를 제어하기 위해 출력 신호를 제공할 수 있다. 제어기(106)는 원하는 입력/출력 기능을 수행하도록 프로그래밍된 범용 컴퓨터 또는 범용 컴퓨터의 네트워크일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 제어기(106)는 프로세서(122) 및 메모리(124)를 포함할 수 있다. 프로세서(122)는 당업계에 공지된 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 메모리(124)는 컴퓨터 시스템 또는 임의의 명령 실행 시스템에 의해 또는 그와 관련하여 사용하기 위한 프로그램 코드 또는 컴퓨터 명령을 제공하는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함할 수 있다. 이 설명의 목적을 위해, 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터, 명령 실행 시스템, 장치 또는 디바이스에 의해 또는 이를 사용하여 프로그램을 함유, 저장, 통신, 전파 또는 전송할 수 있는 임의의 장치일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 전자, 자기, 광학, 전자기, 적외선 또는 반도체 시스템(또는 장치 또는 디바이스) 또는 전파 매체일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체의 예는 반도체 또는 고체 상태 메모리, 자기 테이프, 착탈식 컴퓨터 디스켓, RAM(random access memory), ROM(read-only memory), 강성 자기 디스크 및 광 디스크를 포함한다. 광 디스크의 기존 예들은 콤팩트 디스크-판독 전용 메모리(CD-ROM), 콤팩트 디스크- 읽기/쓰기(CD-R/W) 및 디지털 비디오 디스크(DVD)를 포함한다.
제어기(106)는 또한 애플리케이션 특정 집적 회로들, 다른 하드웨어에 내장되거나 또는 프로그램 가능한 전자 디바이스들, 이산형 엘리먼트 회로등과 같은 다른 전자 회로부 또는 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 제어기(106)는 또한 통신 디바이스들을 포함할 수 있다.
사용자 인터페이스 시스템(126)은 사용자가 명령, 데이터를 입력 및/또는 제어기(106)을 통해 이온 빔 에칭 시스템(100)을 모니터링하기 위한 터치 스크린, 키보드, 사용자 포인팅 디바이스, 디스플레이, 프린터 등과 같은 디바이스를 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.
제어기(106)는 사용자가 이온 빔 에칭 시스템(100)과 상호 작용할 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 사용자는 기판(110)을 에칭하기 위한 레시피(recipe)를 입력 할 수 있고, 기판을 에칭하기 위해 제어기(106)에 의해 자동으로 선택된 레서피를 보거나 수정할 수 있다. 레서피는 기판(110) 상에 있기를 원하는 특성을 구현한다. 특히, 레서피는 이온 빔 에칭 시스템(100)이 원하는 특성을 갖는 기판을 제조하는데 사용할 프로세스 파라미터에 대한 값을 구체화 할 것이다. 망라되지 않지만 프로세스 파라미터들을 예시적으로 열거하면, 진공 챔버 압력, 기판 온도, 이온 빔 종, 에너지, 전류, 전류 밀도, 이온 대 기판 각, 웨이퍼 스캔 속도, 빔 스캔 속도, 엔드 스테이션 압력(또는 진공 펌핑 속도), 이온 빔 균일성 분포를 포함한다. 추가 파라미터는 하나 이상의 개별적으로 조정 가능한 가스 흐름 제어기에 의해 공급되는 하나 이상의 중성 가스 종의 백그라운드(background) 압력, 플라즈마 에칭을 위한 플라즈마를 생성하기 위해 사용되는 가스 종, 플라즈마 밀도, 플라즈마의 중성 밀도, 전자 온도 및 전자 구속(electron confinement)의 정도를 포함할 수 있다.
제어기(106)는 레시피로부터의 프로세스 파라미터의 값을 사용하여 기판(110)을 에칭하는데 사용되는 이온 빔(108)에 구체화된 이온 빔 파라미터에 대한 값을 선택한다. 망라되지는 않지만 이온 빔 파라미터들을 예시적으로 열거하면, 제어기는 이온 빔 강도, 이온 빔 전류, 이온 빔(108)이 표면에 부딪히는 각도 및 이온 빔(108)내의 이온의 도즈 비율(dose rate)을 포함하는 초기 값을 설정할 것이다. 일 실시예에서, 제어기(106)는 과거 이온 빔 에칭에서 적용된 이들 파라미터에 대한 설정들의 조합을 제공하는 다수의 엔트리를 포함하는 이력 데이터베이스로부터 이들 이온 빔 파라미터에 대한 초기 값을 선택한다. 전형적으로, 각 엔트리는 레서피 생성기, 빔 설정 보고 및 이온 주입 보고와 같은 다양한 소스의 입력 데이터를 수신함으로써 컴파일된다.
또한, 제어기(106)는 에칭 프로세스 동안 이온 빔 제너레이터(102)에 의해 기판(110)에 인가된 원자 종의 적용을 결정하고 제어하기 위해 레시피로부터의 프로세스 파라미터의 값을 사용한다. 일 실시예에서, 이온 빔 제너레이터(102)에 의해 생성된 이온 빔(108)은 화학적으로 비활성 화학 종(Si+, Ar+ 등) 또는 추가적인 화학적 에칭 성분들(SiFx+, BF2 등)로 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 이온 빔 제너레이터(102)는 또한 기판(110)의 균일한 에칭을 달성하는 것을 돕기 위해 반응성 종을 도입할 수 있다. 전형적인 반응성 종은 HCL, Cl2, CO2, CO, O2, O3, CF4, NF3, NF2 + 이온, BF2 + 이온, F 이온, F+ 이온, Cl 또는 Cl+ 이온을 포함할 수 있다. 반응성 종은 또한 반응성 가스가 있거나 없는 자외선을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 이온 빔 제너레이터(102)는 또한 중성 반응성 종 또는 반응성 저 에너지 이온을 도입할 수 있다.
작동시, 기판(110)이 로딩되어 플래튼(112)에 클램핑된 후, 이온 빔 제너레이터(102)는 원자 종을 기판의 표면에 인가한다. 원자 종은 기판(110)의 표면에 반응한다. 원자 종이 미리 결정된 시간 동안 기판(110)의 표면과 상호 작용 한 후에, 이온 빔 제너레이터(102)는 기판(110)의 표면에 이온 빔(108)을 지향시킨다(direct). 이온 빔(108)을 기판(110)의 표면에 충돌하여 원자 종을 휘발시키고 에칭을 개시한다. 본질적으로, 이온 빔(108)은 원자 종 들이 기판(110)의 표면과 갖는 상호 작용을 제어하고 기판의 더 균일한 에칭을 가능하게 한다.
이온 빔(108)이 기판(110)의 균일한 에칭을 제공하는 것을 보장하기 위해, 제어기(106)는 이온 빔 파라미터(예를 들어, 이온 빔 전류, 이온 빔이 표면에 부딪치는 각도 및 이온 빔에서의 이온들의 도즈 비율)을 지속적으로 모니터링한다. 특히, 제어기는 빔 센서(118 및 120) 및/또는 상기 열거된 다른 센서로부터 측정치는 수신한다. 수신된 측정치는 이온 빔 특성을 나타내는 신호의 형태를 취하여, 제어기는 이온 빔 전류, 이온 빔(108)이 기판(110)의 표면에 부딪치는 각도, 이온 빔의 밀도 및 이온 빔(108)에서 이온들 도즈 비율과 같은 빔 파라미터와 상관시키는데 사용한다.
제어기(106)는 그런 다음 이온 빔 파라미터에 대한 값을 취하여 기판(110)에 대한 이온 빔의 에칭 깊이 및 에칭 속도를 결정한다. 특히, 제어기는 잔여 가스 분석(RGA), 광 방출 분광학(OES) 부산물에 의한 에칭의 분석, 반사 측정법(reflectometry)에 의한 기판의 표면 분석, 엘립소메트리(ellipsometry), 간섭계(interferometry) 또는 다른 기술과 같은 임의의 공지된 기술을 사용하여 에칭 깊이 및 에칭 속도를 결정 한다. 에칭 깊이 및 에칭 속도는 에칭의 균일성을 결정하기 위해 제어기(106)에 의해 사용된다. 특히, 시간에 맞춰 통합된 국부적인 에칭 깊이 또는 국부적인 에칭 속도는 에칭 깊이 균일성의 측정을 제공한다.
도 1에는 도시되지 않았지만, 제어기(106)는 엔드 스테이션(104) 내에 위치한 센서로부터 다른 측정치를 수신할 수 있다. 다른 측정치는 에칭 장치의 균일성을 제어하기 위해 제어기에 의해 사용될 수 있다. 예를 들어, 기판(110)의 온도를 제어하는 것은 종의 탈착(desorption)을 통한 반응 속도 뿐만 아니라 원자 종의 흡착 속도 및 시간의 조정을 허용한다. 전형적으로, 기판(110)의 온도 제어는 플래튼(112)의 가스 보조 냉각을 통해 또는 기판(110)을 냉각 또는 가열에 의해 달성될 수 있다. 예컨대, 배면 가스 압력 및 플래튼(112) 온도의 제어를 통해, 보다 균일한 에칭 프로파일을 가능하게 하는 방사상의 온도 분포가 달성될 수 있다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 기판 평면 구조체(128)의 정면도를 도시한다. 예시된 바와 같이, 기판 평면 구조체(128)는 기판 평면 구조체(128)의 개구(202) 내에 배치된 착탈 가능한(removable) 구조체(200)를 포함한다. 일 실시예에서, 착탈 가능한 구조체(200)는 착탈 가능한 링 구조체이다. 도면에서, 기판(110)은 개구(202) 내에 배치되는 것으로 예시된다. 기판(110)을 홀딩하는 플래튼(112)은 기판(110)의 뒤에 있다. 기판(110)이 플래튼(112)에 의해 홀딩되지 않을 때, 플래튼(112)은 일반적으로 개구(202)에서 노출된다.
착탈 가능한 구조체(200)는 외측 에지 표면(204) 및 내측 에지 표면(206)을 갖는다. 내측 에지 표면(206)의 원주(circumference)는 플래튼(112)의 원주보다 크다. 더욱이, 일 실시예에서, 착탈 가능한 구조체(200)는 기판 평면 구조체(128)의 전방 표면(210)과 정렬된 외부 표면(208)을 갖는다. 더욱이, 일 실시예에서, 기판(110)의 전방 표면(212)은 기판 평면 구조체(128)의 전방 표면(210) 및 착탈 가능한 구조체(200)의 외부 표면(208)과 정렬될 수 있다. 따라서, 일 실시예에서, 착탈 가능한 구조체(200)의 외부 표면(208), 기판 평면 구조체(128)의 전방 표면(210) 및 기판(110)의 전방 표면(212)이 평면 표면을 형성한다. 다른 실시예에서, 외부 표면(208)은 기판 평면 구조체(128)의 전방 표면(210) 및/또는 기판(110)의 전방 표면(212)과 정렬되지 않는다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 도 2에 도시된 라인 I-I의 관점에서 본 기판 평면 구조체(128), 플래튼(112), 기판(110) 및 착탈 가능한 구조체(200)의 단면도를 예시한다. 도 3에 도시된 단면도는 착탈 가능한 구조체(200)가 홈(groove)(300)을 포함하는 것을 도시한다. 홈(300)은 착탈 가능한 구조체(200)의 원주의 적어도 일부에 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 홈(300)은 착탈 가능한 구조체(200)의 전체 원주에 형성된다. 홈(300)은 이온 빔(108)과 관련된 입자를 기판(110)의 배면(304)으로부터 멀리 향하게 기능하는 각진 표면(angled surface)(302)을 포함할 수 있다. 게다가, 각진 표면(302)은 이온 빔(108)과 관련된 입자들을 플래튼(112)으로부터 멀리 향하게 하는 기능을 한다. 일 실시예에서, 이온 빔(108)과 관련된 입자들은 각진 표면(302)에 의해 홈(300)과 관련된 표면(306) 쪽으로 지향될 수 있다. 홈(300)은 도 3에 도시된 것보다 더 얕거나 또는 더 깊은 깊이를 갖게 형성될 수 있다. 더욱이, 표면(306)은 직선인 것으로 예시되었지만, 표면(306)은 대안적으로 각진 표면(302)에 유사하게 임의 각도로 형성될 수 있다.
도 3에 추가로 예시된 바와 같이, 착탈 가능한 구조체(200)는 렛지(ledge)(308)를 포함한다. 렛지(308)는 기판 평면 구조체(128)의 후면(310)과 접촉될 수 있다. 일 실시예에서, 렛지(308)는 기판 평면 구조체(128)의 후면(310)상에서 기판 평면 구조체(128)에 맞닿아 착탈 가능하게 프레스 피트(press fit)된다.
도 4는 본 개시의 따른 실시예 따른 도 2에 도시된 라인 I-I의 관점에서 본 기판 평면 구조체(128), 플래튼(112), 기판(110) 및 착탈 가능한 구조체(200)의 단면도를 예시한다. 도 4는 착탈 가능한 구조체(200)가 하나 이상의 쓰루 홀(through hole)(400)을 포함할 수 있다는 것을 예시한다. 일 실시예에서, 복수의 쓰루 홀(400)이 렛지(308)에 배치된다. 복수의 쓰루 홀(400)은 파스너, 나사 등과 같은 리테이너 엘리먼트(retainer element)(402)를 수용할 수 있다. 각각의 리테이너 엘리먼트(402)는 기판 평면 구조체(128)의 홀(404)에 의해 수용될 수 있다. 따라서, 기판 평면 구조체(128)는 복수의 홀(404)을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 홀(404)은 리테이너 엘리먼트(402)가 기판 평면 구조체(128)의 전방 표면(210)으로부터 삽입될 수 있고 너트, 파스너 또는 쓰레드(thread)를 사용하여 렛지(308)에 보유 가능하게 부착될 수 있다.
착탈 가능한 링을 갖는 기판 평면 구조체는 바람직하게는 유지 보수 하는 것이 간단하다. 구체적으로는, 바람직하게는, 유지 보수가 요구될 때 전체 기판 평면 구조체를 제거하는 것 보다는, 필요한 예방 유지 보수를 완료하기 위해 착탈 가능한 링을 단순히 제거하는 것이 가능할 수 있다. 더욱이, 기판 평면 구조체 및 착탈 가능한 링 부재가 바람직하게는 모듈식 유닛을 제공하기 때문에, 모듈식 유닛을 유지 및 교체하는 것과 관련된 비용은 연접한 하나의 유닛으로서 형성된 종래의 기판 평면 구조체를 유지 및 교체하는 것과 비하여 바람직하게 감소될 수 있다. 추가하여, 바람직하게는, 착탈 가능한 링은 기판 평면 구조체의 나머지 부분과 비교하여 상이한 재료로 제조될 수 있다. 예를 들어, 착탈 가능한 링을 위한 특정 재료 유형의 사용은 바람직하게는 웨이퍼의 에지 상에 증착물 및 입자의 축적을 완화시킬 수 있다. 반면에, 다른 특정 재료 유형의 착탈 가능한 링의 사용은 바람직하게는 이온 빔의 전기장을 제어하는 것을 도울 수 있다.
예시적인 이온 주입기 디바이스 및 방법이 개시되었지만, 다양한 변경이 이뤄질 수 있고 또한 균등물들이 출원의 특허 청구 범위의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 대체될 수 있음을 당업자는 이해할 것이다. 청구 범위의 범위를 벗어나지 않고 상기 개시된 교리에 특정 상황 또는 재료를 적용하기 위해 다른 수정이 이루어질 수 있다. 따라서, 청구 범위는 개시된 특정 실시예 중 어느 하나에 한정되는 것으로 해석되어서는 안되며 청구 범위의 범위 내에 있는 임의의 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.

Claims (15)

  1. 이온 빔 장치에 있어서,
    기판을 홀딩하는 플래튼;
    상기 플래튼의 전방에 배치되는 기판 평면 구조체로서, 상기 기판 평면 구조체는 그 내부에 개구를 갖는, 상기 기판 평면 구조체; 및
    상기 기판 평면 구조체의 상기 개구에 배치되는 착탈 가능한 구조체로서, 상기 착탈 가능한 구조체는 상기 플래튼의 표면을 노출시키는 개구를 갖는, 상기 착탈 가능한 구조체를 포함하고,
    상기 착탈 가능한 구조체는 하나 이상의 착탈 가능한 리테이너 엘리먼트(retainer element)를 사용하여 상기 기판 평면 구조체의 배면(backside)에 착탈 가능하게 부착되는, 이온 빔 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 착탈 가능한 구조체는 상기 기판 평면 구조체의 배면과 접촉하는 렛지(ledge)를 포함하는, 이온 빔 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 렛지는 상기 기판 평면 구조체의 배면의 하나 이상의 홀(hole)과 정렬된 하나 이상의 쓰루 홀(through hole)을 포함하고, 상기 착탈 가능한 구조체를 상기 기판 평면 구조체에 착탈 가능하게 부착시키기 위해 적어도 하나의 착탈 가능한 리테이너 엘리먼트가 상기 하나 이상의 쓰루 홀 및 상기 기판 평면 구조체의 배면에 상기 하나 이상의 홀에 배치되는, 이온 빔 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 착탈 가능한 구조체는 착탈 가능한 링 구조체인, 이온 빔 장치.
  6. 이온 빔 장치에 있어서,
    기판을 홀딩하는 플래튼;
    상기 플래튼의 전방에 배치되는 기판 평면 구조체로서, 상기 기판 평면 구조체는 그 내부에 개구를 갖는, 상기 기판 평면 구조체; 및
    상기 기판 평면 구조체의 상기 개구에 배치되는 착탈 가능한 링 구조체로서, 상기 착탈 가능한 링 구조체는 상기 플래튼의 표면을 노출시키는 개구를 갖는, 상기 착탈 가능한 링 구조체를 포함하고,
    상기 착탈 가능한 링 구조체는 하나 이상의 착탈 가능한 리테이너 엘리먼트(retainer element)를 사용하여 상기 기판 평면 구조체의 배면에 착탈 가능하게 부착되는, 이온 빔 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 착탈 가능한 링 구조체는 내측 에지 표면 및 외측 에지 표면을 가지며, 상기 내측 에지 표면은 상기 플래튼의 원주 보다 더 큰 원주를 갖는, 이온 빔 장치.
  8. 삭제
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 착탈 가능한 링 구조체는 상기 착탈 가능한 링 구조체의 원주의 적어도 일부에 형성된 홈을 더 포함하는, 이온 빔 장치.
  10. 이온 빔 장치에 있어서,
    플래튼;
    상기 플래튼에 결합된 기판;
    상기 플래튼의 전방에 배치되고, 내부에 개구를 갖는 기판 평면 구조체로서, 상기 기판 평면 구조체는 상기 기판의 전방 표면(front surface)에 정렬된 전방 표면을 갖는 상기 기판 평면 구조체; 및
    상기 기판 평면 구조체의 상기 개구에 배치되는 착탈 가능한 링 구조체로서, 상기 착탈 가능한 링 구조체는 상기 기판이 배치되는 개구를 갖는, 상기 착탈 가능한 링 구조체를 포함하고,
    상기 착탈 가능한 링 구조체는 하나 이상의 착탈 가능한 리테이너 엘리먼트(retainer element)를 사용하여 상기 기판 평면 구조체의 배면에 착탈 가능하게 부착되는, 이온 빔 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 착탈 가능한 링 구조체는 내측 에지 표면 및 외측 에지 표면을 가지며, 상기 내측 에지 표면은 상기 플래튼의 원주 보다 더 큰 원주를 갖는, 이온 빔 장치.
  12. 삭제
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 착탈 가능한 링 구조체는 상기 기판 평면 구조체의 배면과 접촉하는 렛지(ledge)를 포함하는, 이온 빔 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 렛지는 상기 기판 평면 구조체의 배면의 하나 이상의 홀(hole)과 정렬된 하나 이상의 쓰루 홀(through hole)을 포함하고, 상기 착탈 가능한 링 구조체를 상기 기판 평면 구조체에 착탈 가능하게 부착시키기 위해 적어도 하나의 착탈 가능한 리테이너 엘리먼트가 상기 하나 이상의 쓰루 홀 및 상기 기판 평면 구조체의 배면에 상기 하나 이상의 홀에 배치되는, 이온 빔 장치.
  15. 제 10 항에 있어서, 상기 착탈 가능한 링 구조체에 연결된 전압원을 더 포함하되, 상기 전압원은 상기 착탈 가능한 링 구조체에 전압을 인가하는, 이온 빔 장치.
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