KR102440920B1

KR102440920B1 - 이온 빔 시스템에서 빔 매핑을 위한 장치 및 기술

Info

Publication number: KR102440920B1
Application number: KR1020207015423A
Authority: KR
Inventors: 에릭 디. 윌슨; 조지 엠. 가멜; 스루시 첸나디; 다니엘 티거; 샤네 콘레이
Original assignee: 베리안 세미콘덕터 이큅먼트 어소시에이츠, 인크.
Priority date: 2017-11-03
Filing date: 2018-10-23
Publication date: 2022-09-06
Also published as: US20200027698A1; KR20200079294A; TWI791655B; US20190139740A1; CN111263972B; JP7050916B2; US10431421B2; CN111263972A; JP2021501962A; WO2019089279A1; TW201931423A

Abstract

이온 빔을 모니터링하기 위한 장치. 장치는 프로세서; 및 디스플레이 루틴을 포함하고 프로세서에 결합된 메모리 유닛을 포함할 수 있고, 디스플레이 루틴은 이온 빔의 모니터링을 관리하도록 프로세서 상에서 작동한다. 디스플레이 루틴은 이온 빔의 복수의 스폿 빔 프로파일을 수신하기 위한 측정 프로세서를 포함할 수 있고, 스폿 빔 프로파일은 이온 빔의 고속 스캔 및 고속 스캔과 동시에 수행되는 검출기의 저속 기계적 스캔동안 수집된다. 고속 스캔은 고속 스캔 방향을 따라 10Hz 이상의 주파수를 갖는 복수의 스캔 사이클을 포함할 수 있고, 저속 기계적 스캔은 고속 스캔 방향과 평행한 방향으로 수행된다. 측정 프로세서는 또한 복수의 스폿 빔 프로파일로부터 도출된 적어도 하나의 정보 세트를 디스플레이하기 위한 디스플레이 신호를 발송할 수 있다.

Description

이온 빔 시스템에서 빔 매핑을 위한 장치 및 기술

본 실시예들은 이온 빔 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이온 빔의 제어를 가능하게 하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

이온 주입기는 이온 빔이 엔드 스테이션에서 기판으로 향할 때 이온 빔의 균일성을 측정하고 조정하기 위해 검출기를 채용할 수 있다. 패러데이 컵과 같은 전류 모니터 형태의 검출기는 종종 기판이 프로세싱되는 엔드 스테이션내부 또는 그 근처의 빔 라인에 배치된다. 스캔된 스폿 빔(spot beam)을 채용하는 이온 주입기에서, 이온 빔은 하나 초과의 방식으로 측정될 수 있다. 정상상태(stationary) 저속 스폿 빔 프로파일로 간주될 수 있는 하나의 측정 모드에서, 빔 스캐너는 턴 오프되므로 편향되지 않은 이온 빔이 빔 스캐너를 통과하여 종종 웨이퍼의 중심을 의미하는 0mm의 위치에서 기판 평면(웨이퍼 평면)으로 투사된다. 검출기 예컨대, 패러데이 검출기는 정상상태 이온 빔을 측정하기 위해 웨이퍼 평면에 걸쳐 스캔되고, 예를 들어, 300mm 웨이퍼에 대하여 10초 걸리는 스캔 동안 스폿 빔 크기, 빔 형상 등등의 측정치를 생성한다. 스캔된 선형 프로파일로 간주될 수 있는 다른 모드에서, 웨이퍼 평면을 가로 지르는 이온 빔 밀도의 순 결과는 이온 빔이 1000Hz와 같은 일정한 속도로 앞뒤로 스캔될 때 측정되며, 여기서 속도는 웨이퍼 프로세싱 동안 채용될 스캔된 스폿 빔의 스캐닝 속도와 일치할 수 있다. 이온 빔이 이 높은 속도에서 스캔되는 동안에, 검출기 예컨대, 패러데이 검출기는 정상상태 스폿 빔 형상, 크기 등을 측정하기 위해 웨이퍼 평면에 걸쳐 30mm/초에서 스캔될 수 있다. 추가 모드에서, 이 모드는 정상상태 고속 스폿 프로파일로 간주될 수 있으며, 검출기는 0mm(웨이퍼 중심)와 같은 정상상태 위치에 위치되며, 이온 빔은 5-16과 같은 여러 사이클 동안 검출기를 가로 질러 빠르게 스캔되며 약 10msec의 평균 스폿 빔 프로파일을 생성한다. 스폿 빔과 이온 주입기가 이상적인 방식으로 작동하는 경우에, 웨이퍼 평면을 가로지르는 스폿 빔의 변화가 없으며 운영자가 이들 세 가지 접근 방식을 사용하여 업스트림 이온 빔 스캔 및 집속(focusing) 이슈를 시각적으로 진단하고 교정할 수 있다. 특히, 스폿 빔이 스캔될 때 스폿 빔 형상 또는 위치가 웨이퍼 평면에 걸쳐 크게 변하는 경우, 이들 세 가지 접근 방식은 업스트림 스캐닝 및 집속 이슈를 적절히 진단하고 교정할 수 있는 충분한 시각적 도구를 운영자에게 제공하지 않는다.

특히, 빔 에너지가 점점 감소함에 따라, 스폿 빔은 웨이퍼 평면을 가로 질러 점점 더 변화하고, 이 변화는 이온 빔 밀도의 불균일을 야기하며, 여기서 불균일은 교정하기 어렵다. 운영자가 스캔된 스폿 빔에서 불균일을 시각적으로 식별하고 교정할 수 없기 때문에 궁극적으로 반도체 디바이스의 수율을 줄이고 성능을 저하시킬 수 있다.

이들 및 다른 고려 사항과 관련하여 본 실시예가 제공된다.

본 요약은 아래의 상세한 설명에서 추가로 설명되는 간략화된 형태로 선택된 개념을 소개하기 위해 제공된다. 이 요약은 청구된 주제의 주요 특징 또는 필수 특징을 식별하도록 의도된 것이 아니며, 청구된 주제의 범위를 결정하는데 도움을 주도록 의도된 것도 아니다.

일 실시예에서, 이온 빔을 모니터링하기 위한 장치는 프로세서; 및 디스플레이 루틴을 포함하고 상기 프로세서에 결합된 메모리 유닛을 포함할 수 있고, 상기 디스플레이 루틴은 상기 이온 빔의 모니터링을 관리하도록 상기 프로세서 상에서 작동한다. 디스플레이 루틴은 이온 빔의 복수의 스폿 빔 프로파일을 수신하기 위한 측정 프로세서를 포함할 수 있고, 상기 스폿 빔 프로파일은 이온 빔의 고속 스캔 및 상기 고속 스캔과 동시에 수행되는 검출기의 느린 기계적 스캔동안 수집된다. 고속 스캔은 고속 스캔 방향을 따라 10Hz 이상의 주파수를 갖는 복수의 스캔 사이클을 포함할 수 있고, 저속 기계적 스캔은 고속 스캔 방향과 평행한 방향으로 수행된다. 측정 프로세서는 또한 복수의 스폿 빔 프로파일로부터 도출된 적어도 하나의 정보 세트를 디스플레이하기 위한 디스플레이 신호를 발송할 수 있다.

추가의 실시예에서, 이온 빔의 제어를 위한 장치는 고속 스캔 방향을 따라 10Hz 이상의 주파수를 갖는 복수의 스캔 사이클에 걸쳐 이온 빔의 고속 스캔을 수행하기 위한 빔 스캐너 및 이온 빔을 인터셉트(intercept)하고 고속 스캔과 동시에 저속 스캔을 수행하도록 배치된 검출기를 포함할 수 있다. 저속 스캔은 고속 스캔 방향에 평행한 스캔 경로를 따라 검출기를 제 1 위치에서 제 2 위치로 이동시키는 것을 수반할 수 있고, 복수의 스폿 빔 프로파일은 저속 스캔 동안 검출기에 의해 수신된다. 장치는 또한 검출기에 결합된 사용자 인터페이스; 및 스캐너, 사용자 인터페이스 및 검출기에 결합된 제어기를 포함한다. 제어기는 프로세서; 및 상기 디스플레이 루틴을 포함하고, 상기 프로세서에 결합된 메모리 유닛을 포함하고, 상기 디스플레이 루틴은 상기 복수의 스폿 빔 프로파일로부터 도출된 적어도 하나의 정보 세트를 상기 사용자 인터페이스에 디스플레이하기 위한 디스플레이 신호를 발송하도록 상기 프로세서 상에서 작동한다.

다른 실시예에서, 이온 빔을 제어하는 방법은 고속 스캔 방향을 따라 10Hz 이상의 주파수를 갖는 복수의 스캔 사이클에 걸쳐 이온 빔을 스캐닝하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 고속 스캔 방향에 평행한 스캔 경로를 따라 제 1 위치로부터 제 2 위치로 이온 빔의 복수의 스캔 사이클 동안 저속 스캔으로 이온 빔을 통과하여 검출기를 기계적으로 스캐닝하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 검출기는 복수의 스폿 빔 프로파일을 생성한다. 스폿 빔 프로파일은 스캔 경로를 따라 검출기의 소정 위치에서 이온 빔의 빔 프로파일에 대응할 수 있다. 방법은 복수의 스폿 빔 프로파일로부터 도출된 적어도 하나의 정보 세트를 사용자 인터페이스 상에 디스플레이하는 단계를 더 포함할 수 있다.

도 1a는 본 개시의 실시예에 따른 스캔된 스폿 이온 빔을 생성 및 제어하기 위한 이온 주입 시스템의 개략적인 평면도를 도시한다.
도 1b는 도 1a의 이온 주입 시스템의 제어기의 블록도를 도시한다.
도 2는 본 개시의 실시예들에 따른 이온 주입 시스템의 실시예의 동작을 도시한다.
도 3-5는 본 개시의 실시예들에 따른 하나의 시나리오 하에서 사용자 인터페이스의 예시적인 동작을 도시한다.
도 6-8은 본 개시의 다른 실시예들에 따른 다른 시나리오 하에서 사용자 인터페이스의 예시적인 동작을 도시한다.
도 9는 예시적인 프로세스 흐름도를 도시한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 실시예를 보다 상세히 설명하는데, 일부 실시예가 도시된다. 본 개시의 주제는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 본 출원에서 설명하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 대신에, 이들 실시예가 제공되어 본 개시는 철저하고 완전해질 것이며, 당업자에게 주제의 범위를 완전히 전달할 수 있도록 제공된다. 도면에서, 같은 번호는 전체에 걸쳐 같은 엘리먼트를 나타낸다.

본 출원에 설명된 실시예는 이온 주입기, 특별히 스캔된 스폿 빔에서 생성된 이온 빔의 개선된 모니터링 및 제어를 제공하는 시스템, 장치 및 기술에 관한 것이다. 다양한 실시예는 스캔된 스폿 빔을 측정하고 스캔된 스폿 빔으로부터 수집된 이온 빔 정보를 새로운 방식으로 제공하는 것에 관한 것이다. 이하에서 상세히 설명되는 바와 같이, 하나의 작동 모드에서, 본 실시예에 따르면, 소위 이동하는 고속 스폿 프로파일 모드(또는 빔 광선 맵 모드(Beam Ray Map mode)), 이온 주입기는 일련의 동작을 수행할 수 있다. 먼저, 기준 스폿 빔 형상을 확립하기 위해 0mm에 위치된 스폿 빔으로 정상상태 고속 스폿 프로파일이 수행될 수 있다. 둘째로, 스폿 빔은 빠르게 스캔될 수 있지만, 패러데이 검출기와 같은 검출기는 ~ 300mm의 거리를 횡단하는 동안 웨이퍼 평면을 가로 질러 예컨대, 3 분의 지속 기간 동안 느리게 스캔된다. 일련의 스폿 빔 프로파일은 주어진 간격마다 취해지며, 이들 "이동하는 고속 스폿 프로파일" 각각은 0mm에서 수행된 기준 고속 스폿 프로파일과 비교된다. 본 개시의 다양한 실시예들에 따라, 이 비교는 스폿 빔의 주요 파라미터들 (크기, 형상, 검출기에 대한 중심 오프셋, 대칭, 빔 밀도, 등)가 웨이퍼 평면에 걸쳐 어떻게 변화하는 지의 "맵(map)"을 생성함으로써 빔 광선 맵 모드에서 수행될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 이온 빔이 웨이퍼 평면을 횡단할 때 이온 빔 에서의 이들 변화를 강조하기 위해 빔 광선 맵 사용자 인터페이스가 제공될 수 있다. 또한, 빔 광선 맵 모드에서 생성된 정보는 개선된 디바이스 수율 및 성능을 위해 이들 이온 빔 변화를 더 잘 교정하기 위해 소프트웨어에 의해 사용될 수 있다.

이제 도 1a를 참조하면, 본 개시의 실시예에 따른 스캔된 스폿 이온 빔을 생성 및 제어하기 위한 이온 주입 시스템의 개략적인 평면도가 도시된다. 이온 주입기 (100)로 지칭되는 이온 주입 시스템은 다른 컴포넌트들 중에서도 이온 빔 (108)을 생성하기 위한 이온 소스 (104), 이온 주입기 및 일련의 빔 라인 컴포넌트를 함유하는 프로세스 챔버를 나타낸다. 이온 소스(104)는 가스 유동을 수용하고 이온을 발생시키기 위한 챔버를 포함할 수 있다. 이온 소스(104)는 또한 챔버 근처에 배치된 전원 및 추출 전극 어셈블리(미도시)를 포함할 수 있다. 빔 라인 컴포넌트는 예를 들어, 분석기 자석(120), 질량 분해 슬릿(MRS : mass resolving slit)(124), 조향/집속 컴포넌트(126) 및 기판 홀더(131)를 포함하는 엔드 스테이션(130)을 포함할 수 있다.

이온 주입기(100)는 MRS(124)와 엔드 스테이션(130) 사이의 빔 라인(138)을 따라 위치된 빔 스캐너(136)를 더 포함한다. 빔 스캐너(136)는 도시된 직교 좌표계에서 X 축에 평행한 것과 같은 고속 스캔 방향을 따라서 이온 빔(108)을 스캔하고 이온 빔(108)을 스폿 빔으로서 수용하도록 배열될 수 있다. 특히, 기판(132)은 Y 축을 따라 스캐닝 될 수 있어서, 이온 빔(108)이 X 축을 따라 동시에 앞뒤로 스캔될 때 기판(132) 전체에 소정의 이온 처리가 수행된다. 주어진 예에서, 예를 들어, 정상상태이고 스캔되지 않을 때, 스폿 빔은 가우시안 빔 밀도 단면을 나타낼 수 있고, 여기서 당업계에 공지된 바와 같이 기판 평면을 따라서 X 축 위치의 함수로서 Y 축을 따라 빔 전류 세기가 측정된다. 이온 빔(108)을 스캔함으로써, 스캔된 이온 빔이 기판 (132)에 걸쳐 생성되며, 세장형(elongated) 단면을 갖지만 스캔된 이온 빔 (108)의 유효 폭은 기판 홀더 (131)의 전체 폭을 횡단하기에 적합하다. 이온 주입기 (100)는 스캐닝 후에 이온 빔 (108)의 이온을 도 1a에 제안된 바와 같이 기판 (132)에 일련의 상호 평행한 궤적을 따라 지향시키기 위해 당업계에 공지된 콜리메이터(명확성을 위하여 미도시)와 같은 추가 컴포넌트를 가질 수 있다. 다양한 실시예들에서, 이온 빔은 수 Hz, 10 Hz, 100 Hz, 최대 수 천 Hz 또는 그 이상의 주파수에서 스캔될 수 있다. 예를 들어, 빔 스캐너(136)는 당업계에 알려진 바와 같이 자기 또는 정전기 스캔 엘리먼트를 사용하여 이온 빔(108)을 스캔할 수 있다.

빠르게 고속 스캔 방향에 걸쳐 예컨대, X 축을 따라 앞뒤로 이온 빔(108)을 스캔함으로써, 스폿 빔으로 구성되는 이온 빔(108)은 기판(132)에 걸쳐 타겟된 균일한 밀도의 이온 도우즈(dose)를 전달할 수 있다. 예를 들어, 스폿 빔으로 구성된 이온 빔(108)은 빔 프로파일을 나타내며, 이는 위치(x)의 함수로서 이온 전류 밀도(y(x))의 변화를 의미하며, 이의 빔 프로파일은 1 차원으로 예컨대, 고속 스캔 방향을 따라(X 축에 평행) 측정될 수 있다. 이온 빔(108)의 빔 프로파일에 대한 지식은 기판 (132)에 걸쳐 이온 빔 (108)을 정확하게 스캔하여 기판 (132)에 걸쳐 균일한 이온 전류 밀도를 생성하는데 사용될 수 있다. 특히, 이 균일성을 달성하기 위해, 이온 빔(108) 크기, 밀도 및 예상 위치의 측정이 초기에 수행될 수 있다.

이온 주입기 (100)는 이온 빔 (108)을 인터셉트(intercept)하도록 배치된 검출기 (134)를 더 포함할 수 있다. 검출기(134)는 예컨대 패러데이 프로브 또는 다른 전류 검출기로서 전류 검출기의 공지된 형태일 수 있다. 검출기(134)는 고속 스캔 방향(도 1의 X 축)에 평행한 방향을 따라 스캔을 수행하도록 구성될 수 있다. 일 구현예에서, 이온 주입기는 상기에서 상술된 바와 같이 "정상상태 저속 스폿 프로파일(Stationary Slow Spot Profile)" 모드에서 작동될 수 있으며, 여기서 정상상태 이온 빔은 5 초, 10 초, 20 초 또는 다른 적절한 시간 동안 기판(132)을 가로 질러 검출기(134)를 스캐닝함으로써 프로파일링된다.

일반적으로, 상이한 동작 모드에서, 검출기(134)는 웨이퍼 평면을 가로 질러 직선을 따라 수 초 내지 수 분의 지속 기간에 걸쳐 근 위치(near position) (P1)에서 원 위치(far position) (P2)까지 스캔하도록 구성될 수 있다. P1과 P2 사이의 거리는 200mm, 300mm 또는 400mm와 같은 기판 (132)의 전체 폭을 횡단하기에 적절할 수 있다. 실시예는 이 상황에 한정되지 않는다. 검출기 (134)는 고속 스캔 방향을 따라 수 밀리미터 내지 수 센티미터로 연장되는 센서를 포함할 수 있으며, 이온 빔 (108)의 일부는 주어진 예에서 인터셉트된다.

이온 주입기(100)는 빔 스캐너(136) 및 검출기(134)의 동작을 조정하기 위해 빔 스캐너(136) 및 검출기(134)에 결합된 제어기(140)를 더 포함할 수 있다.

도 1a에 추가로 도시된 바와 같이, 이온 주입기(100)는 또한 검출기(134)에 결합된 사용자 인터페이스(142)를 포함할 수 있다. 빔 광선 맵퍼(BEAM RAY MAPPER)라고도 하는 사용자 인터페이스 (142)는 디스플레이로 구현될 수 있으며, 터치 스크린, 디스플레이 메뉴, 버튼, 노브 및 당업계에 공지된 다른 디바이스를 포함하는 사용자 선택 디바이스를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 사용자 인터페이스 (142)는 빔 스캐너 (136) 뿐만 아니라 검출기 (134)에 의해 수행된 스캔들로부터 도출된 정보의 적어도 하나의 세트를 디스플레이하기 위해 이온 주입기 (100)의 다른 컴포넌트들에 결합될 수 있다. 이하에서 상세히 설명되는 바와 같이, 이온 주입기(100)는 바람직하게는 이온 빔(108)의 더 나은 제어를 가능하게 하기 위해 빔 측정과 관련된 정보의 새로운 빔 측정 및 새로운 시각적 디스플레이를 생성하도록 배열된다.

도 1b에 추가로 도시된 바와 같이, 제어기(140)는 공지된 유형의 마이크로 프로세서, 전용 프로세서 칩, 범용 프로세서 칩 또는 유사한 디바이스와 같은 프로세서(152)를 포함할 수 있다. 제어기 (140)는 프로세서 (152)에 결합된 메모리 또는 메모리 유닛 (154)을 더 포함할 수 있고, 메모리 유닛 (154)은 디스플레이 루틴(display routine) (156)을 포함한다. 디스플레이 루틴 (156)은 후술하는 바와 같이 이온 빔의 모니터링을 관리하기 위해 프로세서 (152) 상에서 작동할 수 있다. 메모리 유닛(154)은 제조 물품을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 메모리 유닛(154)은 광학, 자기 또는 반도체 스토리지와 같은 임의의 비 일시적 컴퓨터 판독 가능 매체 또는 기계 판독 가능 매체를 포함할 수 있다. 스토리지 매체는 본 출원에서 설명된 하나 이상의 논리 흐름을 구현하기 위해 다양한 유형의 컴퓨터 실행 가능 명령을 저장할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 또는 기계 판독 가능 저장 매체의 예는 휘발성 메모리 또는 비 휘발성 메모리, 착탈식 또는 비 착탈식 메모리, 소거 가능 또는 소거 불가능 메모리, 기록 가능 또는 재 기록 가능 메모리 등등을 포함하는 전자 데이터를 저장할 수 있는 임의의 유형 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 실행 가능 명령의 예는 소스 코드, 컴파일된 코드, 기계 번역된(interpreted) 코드, 실행 가능 코드, 정적 코드, 동적 코드, 객체 지향 코드, 비주얼 코드 등과 같은 임의의 적합한 유형의 코드를 포함할 수 있다. 실시예는 이 상황에 한정되지 않는다.

특정 실시예에서, 디스플레이 루틴(156)은 측정 프로세서(158) 및 제어 프로세서(160)를 포함할 수 있다. 이하에서 상세하게 설명되는, 측정 프로세서(158)는 이온 빔(108)의 복수의 스폿 빔 프로파일을 수신할 수 잇고, 스폿 빔 프로파일은 프로파일 검출기의 스캔 동안, 즉, 검출기(134)의 저속 기계적 스캔 동안 수집된다. 메모리 유닛 (154)은 예를 들어, 스폿 빔 균일성 분석 및 개선하기 위해 사용될 검출된 스폿 빔 프로파일을 저장하기 위해, 스폿 빔 스토리지(162)를 더 포함할 수 있다. 측정 프로세서(158)는 복수의 스폿 빔 프로파일로부터 도출된 적어도 하나의 정보 세트를 디스플레이하기 위한 디스플레이 신호를 추가로 발송할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 신호는 스폿 빔 프로파일을 검색하거나 사용자 인터페이스(142)로 포워딩하기 위해 발송될 수 있다. 측정 프로세서(158)는 스폿 빔 프로파일로부터 도출된 다양한 파라미터를 결정하고 디스플레이하기 위해 계산을 추가로 수행할 수 있다. 일부 경우에서, 사용자 인터페이스 (142)는 사용자 입력에 응답하여 비주얼 메뉴 또는 유사한 구조를 포함하는 선택 디바이스를 제공할 수 있으며, 측정 프로세서 (158)는 사용자 입력에 대한 응답하여 스폿 빔 프로파일로부터 정보를 검색, 포맷 및 사용자 인터페이스 (142)로 발송할 수 있다.

이제 도 2를 참조하면, 본 개시의 실시예에 따른 이온 주입기 (100)의 작동을 위한 하나의 시나리오가 도시된다. 이 도면은 상기에서 설명한 빔 광선 맵퍼 작동 모드의 개요를 도시한다. 이 시나리오에서, 이온 빔 (108)은 전류 검출기 패러데이 컵 (Faraday cup)과 같은 검출기 (134)를 가로 질러 정전기적으로 스캐닝되는 반면, 검출기 (134)는 X 축에 평행한 기평면을 가로 질러 기계적으로 스캐닝된다. 이온 빔의 고속 스캔 및 검출기 (134)의 저속 프로파일 스캔을 수행하는 이러한 동시 액션은 이온 주입기 (100)가 이온 빔(108)이 웨이퍼 평면을 가로 질러 스캔될 때 이상적인 기준 스폿 빔(이온 빔 (108))이 변화하는지 그리고 얼마나 많이 변화하는지를 결정하는 것을 가능하게 한다.

일부 실시 예들에서, 검출기 (134)는 P1에서 P2까지 340mm의 거리에 걸쳐 저속 스캔을 수행할 수 있다. 이 거리는 기판(132)에 의해 인터셉트된 스캔된 스폿 빔의 영역 커버할 수 있다. 저속 스캔은 검출기(134)가 선형 방식으로 느리게 이동하도록 모터 또는 다른 구동 메커니즘에 의해 기계적으로 스캔되는 기계적 스캔일 수 있다. 일 예에서, 검출기(134)는 대략 100mm/분의 속도로 진행할 수 있고 3.5 분 내에 P1에서 P2까지의 거리를 횡단할 수 있다. 검출기(134)의 저속 스캔(기계적 프로파일) 동안, 스폿 빔의 형상을 갖는 이온 빔(108)은 이동하는 검출기에 대해 고속 프로파일 동작을 수행할 수 있고, 이온 빔(108)은 10Hz, 100Hz, 1000Hz 또는 다른 적절한 주파수에서 전체적으로 X 축에 평행한 방향을 따라 앞뒤로 스캔된다. 일부 실시예에 따르면, 이온 빔 (108)의 5 회의 연속적인 고속 프로파일 스캔과 같은 선택 스캔 그룹 동안, 제어기 (140)는 P1과 P2 사이의 검출기 (134)의 주어진 위치에서 검출기 (134)에 의해 기록된 이온 빔 (108)의 5 개 스캔의 평균 스폿 빔 프로파일을 나타내는 이온 빔 (108)의 평균 스폿 빔 프로파일을 생성할 수 있다. 일 예에서, 이온 빔(108)의 단일 고속 프로파일 스캔은 10msec 동안 지속될 수 있으며, 여기서 5 회의 연속 프로파일은 50msec를 소모한다. 따라서, 검출기(134)를 1mm/초의 일정한 속도로 주행하는 경우에, 평균 스폿 빔 프로파일을 계산하기 위해 사용되는 5 회의 연속 스캔은 대략 0.05mm의 이동 거리에 해당할 수 있다. 빔 정보의 신속하고 실시간 분석 및 디스플레이를 가능하게 하기 위해, 이들 5 회의 연속 프로파일의 평균 스폿 빔 프로파일이 저장되어 분석을 위해 제어기 (140)에 업로드될 수 있다. 따라서, 1000Hz 스캔 속도, 최대 20 개의 평균 스폿 빔 프로파일에서, 5 회의 고속 스캔을 함께 각각 평균하는 것은 검출기(134)가 1mm를 이동할 때 기록될 수 있다. 일부 실시예에서, 평균 스폿 빔 프로파일은 검출기(134)의 저속 스캔 동안 간헐적으로 또는 연속적으로 샘플링될 수 있다. 예를 들어, 5 회의 연속 스캔의 평균 프로파일을 업로드하기 위해 0.5 초가 소비될 수 있으므로, 새로운 평균 스폿 빔 프로파일은 초당 1 회씩 알맞게 기록되고 프로세싱된다. 이온 빔(108)이 0.05mm의 거리를 횡단하는 동안 평균 스폿 빔 프로파일이 결정될 수 있기 때문에, 주어진 평균 스폿 빔 프로파일은 ~ 0.05mm 분해능 내에서 Y 축을 따라 임의의 주어진 위치에서 준 정상상태(quasi-stationary) 스폿 빔 프로파일을 나타낸다. 하나의 특정 실시예에서, 420 개의 평균 스폿 빔 프로파일이 300mm의 거리에 걸쳐 검출기 (134)의 3 분 저속 스캔 동안 업로드되어 밀리미터 당 11 개의 평균 스폿 빔 프로파일의 분해능을 생성할 수 있다. 이와 같이, 평균 스폿 빔 프로파일(202)의 집합은 기판(132)을 가로 지르는 위치의 함수로서 이온 빔(108)의 상세한 다차원 맵을 제공한다. 상기 예에서, 평균 스폿 빔 프로파일(202)은 3 분 내에 편리하게 수집될 수 있고, 예를 들어, 데이터 핸들링의 개선으로 수집 속도가 5 배 향상될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 평균 스폿 빔 프로파일은 하나의 스폿 빔 프로파일, 3 개의 스폿 빔 프로파일의 평균에서 20 개의 스폿 빔 프로파일까지의 평균까지 계산될 수 있다. 실시예는 이 상황에 한정되지 않는다. 다양한 실시예에서, 평균 스폿 빔 프로파일(202)을 생성하기 위해 수집될 스폿 빔 프로파일의 수는 사용자 인터페이스(142)에서 조정될 수 있다. 더 높은 노이즈 스폿 빔의 경우, 평균 스폿 빔 프로파일(202)을 생성하는데 사용되는 스폿 빔 프로파일의 수는 증가될 수 있는 반면, 낮은 노이즈 스폿 빔에 대하여는 스폿 빔 프로파일의 수는 평균 스폿 빔 프로파일(202)를 생성하기 위해 감소될 수 있다. 이러한 평균 스폿 빔 프로파일로부터 정보의 수집 및 제시는 이온 빔 (108)의 제어를 도울 수 있고, 또한 이온 주입기 (100)에서 업스트림 이온 빔 조향(steering) 또는 집속 이슈를 식별하고 해결하는데 운영자에게 도움을 수 있다.

예를 들어, 스캔된 스폿 빔은 기판상의 스폿 빔의 정확한 위치에 따라 형상에서 벗어날 수 있다. 이러한 형상의 편차는 스폿 빔의 크기, 스폿 빔의 중심 위치, 스폿 빔의 반폭(half-width) 및 스폿 빔의 피크 위치를 변경하여 스폿 빔이 스캔 될 때 기판에 지향된 이온 도우즈 제어에 오류로 이어질 수 있다. 특별히, 스폿 빔(의 중심)의 실제 위치는 이상적인 예상 위치로부터 벗어날 수 있다. 본 개시의 실시예에 따라, 도 2와 관련하여 전술된 바와 같이 수집된 스폿 빔 프로파일에 기초하여, 검출기 (134)의 위치에 대한 스폿 빔의 중심의 위치는 P1과 P2 사이의 중심 위치에 있을 때 기준 스폿 빔의 중심과 비교될 수 있다. 예를 들어, P1은 -170mm로 표시될 수 있고, P2는 + 170mm로 표시될 수 있다. 검출기(134)와 관련하여 임의의 주어진 인스턴스에서 스폿 빔의 중심은 0mm에서의 기준 스폿 빔의 중심과 비교될 수 있다. 백그라운드로서, 임의의 주어진 인스턴스에서의 빔 프로파일은 이온 도우즈를 시간의 함수로서 기록하고, 시간을 P1과 P2 사이의 세그먼트를 따라서의 위치에 매핑함으로써 검출기로부터 생성될 수 있다. 빔 중심 기준에 대한 검출기(134)의 상대적 위치는 검출기가 저속으로 스캔됨에 따라 변하지만, 임의의 주어진 인스턴스에서 검출기(134)에 대한 0mm에서의 빔 중심의 이상적인 차이는 쉽게 계산되고 기준으로 사용될 수 있다. 따라서, 이상적인 상황에서, 스폿 빔 도우즈의 빔 형상 대칭 및 중심이 변하지 않는 방식으로 검출기(134)의 위치와 스폿 빔의 중심 사이의 차이가 변하는 것으로 나타나야 한다. 다르게, 이상적인 환경에서, 스캔된 스폿 빔은 형상이 변하지 않고 스폿 빔이 웨이퍼 평면을 가로 질러 스캔될 때 예상되는 위치에 위치된다. 특히, 스폿 빔이 형상을 변경하거나, 실제 위치 대 예상 스캔 위치가 변하는 경우, 빔 광선 모드(BEAM RAY MAP) 모드에서 작동할 때 이온 주입기 (100)의 정보의 수집 및 제시에 의해 이러한 예외 현상(anomalies)이 강조될 것이다.

이하의 도 3 내지 도 5를 참조하면, 사용자 인터페이스(142)의 예시적인 동작은 상기에서 논의된 실시예에 따라 프로세싱된 고 에너지 스캔 스폿 빔에서 빔 비 이상성(non-ideality)을 진단하고 제어하기 위해 예시된다. 처음 문제로서, 기준 동작 모드에서, 100 kV 아르곤 빔과 같은 기준 이온 빔은 정상상태 빔으로서 지향될 수 있고, 웨이퍼의 중심에서 0mm에 대응하는 위치에서 공지된 절차에 따라 측정될 수 있다. 일 예로, 3 개의 파라미터는 : 1) 추정 균일 전류(EUC : estimated uniform current); 2) 스폿 빔 중심; 및 3) 빔 반폭(beam half-width) 공지된 측정 절차로부터 획득될 수 있다.

도 3은 비 이상적인 환경에서 검출기 위치의 함수로서 스폿 빔 위치의 변화를 도시하기위한 사용자 인터페이스 장치 (300)를 제시한다. 이 경우, 스캔된 100kV 아르곤 이온 빔은 목표 위치로부터 빔 시프트(beam shift)를 야기하는 방식으로 기판(웨이퍼)로 지향된다. 본 개시의 실시예들에 따르면, 상기에서 설명된 바와 같이 스폿 이온 빔이 앞뒤로 빠르게 스캐닝되는 동안 검출기(134)는 천천히 스캐닝될 수 있다. 도 3에 제시된 정보는 대략 3.5 분 지속 기간의 검출기 (134)에 대한 저속 스캔 동안 수집된 이온 전류 데이터를 나타낼 수 있고, 사용자 인터페이스에 즉시 업로드되거나, 일시적으로 저장되거나, 후속 디스플레이를 위해 영구적으로 저장될 수 있다.

다양한 실시예에서, 자동 또는 사용자 입력에 응답하여, 이러한 저속 스캔 동안 수집된 정보는 디스플레이, 또는 이들 액션의 임의의 조합에서 계산, 조작, 검색, 포맷 또는 제시될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 사용자 인터페이스는 버튼, 다이얼과 같은 하드웨어, 또는 디스플레이 상의 메뉴 또는 소프트 키와 같은 소프트 선택 메커니즘을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 사용자 인터페이스 장치 (300)는 사용자가 제시를 위해 다양한 유형의 정보를 선택할 수 있게 하는 메뉴 (330)를 포함할 수 있으며, 여기서 정보는 검출기 (134)의 주어진 저속 스캔의 스폿 빔 프로파일로부터 도출된다. 일부 실시예에서, 정보는 위치 정보, 스폿 빔 형상과 관련된 형상 정보 등을 포함할 수 있다. 위치 정보의 예는 복수의 검출기 위치를 포함하는 저속 스캔 동안 검출기의 수신된 위치 정보를 포함한다. 형상 정보의 예는 스폿 빔 반폭 뿐만 아니라 스폿 빔 프로파일을 포함할 수 있다. 실시예는 이 상황에 한정되지 않는다. 도 3의 예에서, 메뉴 (330)는 사용자가 필드 (302), 필드 (312) 및 필드 (322)를 포함하는 복수의 필드에서 정보를 검색하고 디스플레이 하게 할 수 있다.

다양한 실시예들에서, 메뉴 (330)는 이온 주입기가 사용자 입력에 응답하여 스캐닝 동작을 실행하게 하거나, 이전에 수행된 스캔으로부터 정보를 검색하고 제시할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 메뉴 (330)는 특정 액션 세트를 수행하기 위한 하드웨어 버튼 또는 소프트 버튼과 같은 선택 디바이스를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 메뉴 (330)는 빔 광선 맵 버튼 (331)을 포함할 수 있으며, 누르면, 이온 주입기가 검출기의 저속 스캔 및 동시에 빔 스캐너의 고속 스캔을 수행하는 것 그리고 데이터가 검색되고 제시되는 것을 포함하여 빔 광선 맵 모드로 진입하도록 지시된다. 일부 구현예들에서, 빔 광선 맵(BEAM RAY MAP) 버튼 (331)의 사용은 단순히 이미 수행된 지정된 스캔으로부터 데이터의 업로드 및 분석을 야기할 수 있으며, 지정된 스캔은 상기에서 논의된 빔 광선 맵 모드에 따라 수행된다. 다양한 실시예에서, 예를 들어 340mm의 거리에 걸쳐 검출기가 스캐닝될 때 최대 420 개의 별개의 평균 스폿 빔 프로파일이 최소한 3 분, 1 분 또는 20 초에 수집될 수 있다. 하나의 절차에서, 적어도 1mm 당 스폿 빔 프로파일을 수집하는 저속 스캔에 기초하여, 절대적 스폿 위치(SPOT POSITION ABSOLUTE) 버튼 (332)은 검출기 (134)의 상이한 위치의 함수로서 일련의 스폿 빔 프로파일을 디스플레이하도록 사용될 수 있다. 이 정보는 필드(322)에 도시되며, 일련의 스폿 빔 프로파일(324) 이 도시되며, 중간 스폿 빔 프로파일은 서로 50mm 거리만큼 분리된다. 디스플레이될 스폿 빔 프로파일 중 프로파일의 수 및 간격은 일부 실시예에서 메뉴(330)에서 조정될 수 있다. 예를 들어, 운영자는 특정 빔 광선 맵에 대해 특정 양의 프로파일 및 그 간격이 웨이퍼 평면에 걸친 스폿 빔 위치 변화의 특정 경향을 강조하기에 이상적이라는 것을 알 수 있다. 예시된 바와 같이, 스폿 빔 프로파일의 형상은 왼쪽에서 오른쪽으로 변한다.

일부 절차에서, 필드 (302)에서 곡선 (304)에 의해 예시된 바와 같이, 스폿 빔의 EUC의 변화가 또한 디스플레이될 수 있다. 예를 들어, 검출기 (134)의 프로파일 위치의 ~ 1mm 증분에서 스폿 빔의 EUC는 0mm에서의 기준 스폿 빔의 EUC와 비교될 수 있다. 일 예에서, 이 정보는 EUC의 차이(DIFFERENCE) (%)가 곡선 (304)에 도시된 바와 같이, 필드 (302)에 포맷되고 제시될 수 있다. 이 EUC 측정 업스윙(upswing)은 -170mm 와 ~ -50mm 사이에서 스폿 크기가 현저하게 증가함을 보여준다.

추가적인 절차에서, ~ 1mm 증분에서, 검출기 (134)에 대한 스폿 빔의 중심은 0mm에서의 기준 스폿 빔의 중심과 비교될 수 있다. 이들 두 값의 차이는 곡선 (306)으로 도시된 바와 같이 필드 (312)에 시각적으로 디스플레이될 수 있다. 예시된 바와 같이, 스폿 빔의 예상 위치와 실제 위치의 차이는 왼쪽에서는 최대 10mm까지 시프트되는 반면, 일반적으로 오른쪽에서는 정렬된다. 따라서, 이러한 지식으로 운영자는 스폿 빔의 수평 시프트를 줄이거나 제거하기 위해 빔 라인 파라미터를 적절히 조정할 수 있다.

추가적인 절차에서, 검출기 (134)의 위치의 1mm 증분에서, 스폿 빔의 반폭은 0mm에서 측정된 기준 반폭과 비교될 수 있다. 도 3에서, 필드 (312)는 또한 0mm에 대응하는 위치에서 측정된 반폭과 비교하여, 스폿 빔의 반폭을 위치의 함수로서 플로팅한 곡선 (308)을 포함한다. 이 정보는 기판 (132)의 왼쪽에서 스폿 빔의 반폭이 -150mm (300mm 웨이퍼의 왼쪽 에지를 나타냄)에서 좁아지고, 반폭이 5mm만큼 압축되는 상황을 나타낸다. 사용자 인터페이스 디바이스(300)에 도시된 상이한 필드는 단지 예시적인 것이며, 사용자 인터페이스(142)상에서 자동으로 생성될 수 있거나, 또는 언급된 바와 같이 사용자 입력에 따라 생성될 수 있다.

도 4는 스폿 빔 형상이 웨이퍼 평면에 걸쳐 어떻게 변화하는지를 더 잘 보여주기 위해 도 3에 제시된 것과 동일한 정보가 어떻게 디스플레이 되는지를 예시하는 사용자 인터페이스 장치 (350)의 다른 예를 제공한다. 상대적 스폿 위치(SPOT POSITION RELATIVE) 버튼을 누르면, 도 4의 "절대적" 뷰에서 50mm 간격으로 표시된 스폿 빔 파형이 모두 0mm와 같은 주어진 위치에서 컬렉션(collection) (325)으로서 서로 중첩될 수 있다. 이 뷰는 스폿 빔이 웨이퍼 평면을 가로 질러 스캔될 때 스폿 빔의 크기 또는 형상의 경향을 강조함으로써 운영자에 도움을 줄 수 있다. 일 구현예에서, 스폿 빔의 위치는 측정시에 수행된 검출기의 저속 스캔 동안 검출기의 위치에 대해 디스플레이된다.

각각이 파형은 주어진 위치에 색상 코딩될 수 있어서, 운영자는 파형의 절대적 위치를 쉽게 결정할 수 있다. 스폿 빔 프로파일(324)을 0mm에서 서로 중첩시킴으로써, 운영자는 스폿 빔이 웨이퍼 평면을 가로 질러 스캔될 때 스폿 빔 형상의 미세한 변화를 신속하게 결정할 수 있다. 따라서, 사용자 인터페이스(142)는 사용자 인터페이스 디바이스(300) 및 사용자 인터페이스 장치(350)에 개별적으로 예시된 바와 같이 운영자가 절대적 스폿 위치(SPOT POSITION ABSOLUTE) 및 상대적 스폿 위치(SPOT POSITION RELATIVE) 뷰 사이에서 빠르게 앞뒤로 점프할 수 있게 한다. 예를 들어, 운영자는 상대적(RELATIVE) 뷰에서 특정 색상의 비정상적인 스폿 형상이 실제로 절대적(ABSOLUTE) 뷰에서 어디에 위치되는지 쉽게 알 수 있다. 웨이퍼 평면상의 특정 위치에서의 스폿 빔 크기 또는 위치 비정상(abnormality)에 대한 지식으로, 운영자는 스폿 빔이 웨이퍼 평면을 가로 질러 스캔될 때 이러한 비정상을 제거하는 방식으로 스폿 빔의 업스트림 집속 또는 조향을 개선하도록 조정할 수 있다.

도 5는 도 4에 대해 획득된 동일한 정보가 스폿 빔에서 비 이상성을 강조하기 위해 사용자 인터페이스 장치 (360)에 어떻게 디스플레이 될 수 있는지의 다른 예를 예시한다. 일 예에서, 빔 광선(BEAM RAY) 버튼 (336)을 누름으로써, 디스플레이 루틴 (156)은 포맷 신호를 생성할 수 있으며, 일련의 빔 광선 맵 수렴/발산 라인 (326)이 디스플레이된다. 이들 라인은 필드 (322)에 도시된 이상적인 중심 위치 (파선)와 비교하여 검출기 (134)의 저속 스캔 경로를 따라 50mm 증분과 같은 주어진 증분에서 스폿 빔 중심 위치를 도시한다. 다시, 실제 빔 중심 (실선)의 위치의 시프트는 웨이퍼의 왼쪽 절반에 스폿 빔의 인보드(inboard) 시프트의 명확한 시각적 표현을 사용자에게 제공한다. 도 3-5에 제공된 정보는 이러한 스폿 빔 변화를 감소시키기 위해 이온 주입기의 적어도 하나의 컴포넌트에 대한 제어 파라미터를 신속하게 조정하기 위해 운영자에 의해 사용될 수 있으며, 이 감소는 예를 들어, 전체 스캔된 빔 균일성을 향상시킬 수 있다.

특정 실시예에서, 스폿 빔 프로파일은 스폿 빔의 빔 스캐너의 작동에 관한 정보를 제공하기 위해 수집 및 분석될 수 있다. 백그라운드로서, 공지된 빔 스캐너에서, 스칼라 캘리브레이션 상수(SCC : scalar calibration constant)가 빔 스캐너의 정전기 전극에 인가된 전압 및 웨이퍼 평면을 따라 스폿 빔의 예상 위치를 매핑하기 위해 적용될 수 있다(웨이퍼 평면에 평행한 스캔을 나타내는 도 1의 P1와 P2 사이의 방향 참조). 20kV 미만으로 가속된 저 에너지 이온 빔의 경우, 이 SCC 맵의 정확도는 저 에너지 균일 성 튜닝 시간 및 성공률을 생성하는데 특히 유용하다. 정상상태 검출기를 통해 스캔된 스폿 빔을 사용하는 알려진 프로파일링 기술은 SCC가 올바르지 않을 때 스폿 빔이 어떻게 잘못 조향되는지에 대한 정보를 생성할 수 없다. 마찬가지로, 0mm에서 알려진 비 편향 스폿 빔 파형의 선형 측정에는 부정확한 SCC에 관한 정보가 포함되어 있지 않다. 특별히, 본 개시의 실시예에 따른 빔 광선 맵 시각화를 사용하면, 빔이 웨이퍼 평면을 가로 질러 스캔될 때, 부정확한 SCC가 스폿 빔 위치 차이 (0mm에서의 기준에 대해)에서 하향 또는 상향 경향을 보일 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 사용자가 빔 광선 버튼 (336) (도 3-5에 도시됨)과 같은, 사용자 인터페이스 (142) 상의 디바이스, 필드 또는 버튼을 사용하고 입력 신호를 생성할 때, 사용자 인터페이스 (142)는 스캔된 스폿 빔의 형상과 관련된 다양한 정보를 디스플레이할 수 있다. 이제 도 6을 참조하면, 사용자 인터페이스 장치 (370)가 도시되고, 디스플레이된 정보가 스캔된 5 kV 붕소 스폿 빔으로부터 도출된다. 스폿 빔은 검출기의 스캐닝 동안 스폿 빔이 앞뒤로 빠르게 스캔되는 동안 검출기(134)의 저속 스캔이 수행되는 전술한 방식으로 스캔된다. 사용자 인터페이스 장치(370)에 도시된 정보 중 적어도 일부는 빔 광선 버튼(336)의 선택에 응답하여 디스플레이된다. 이 예에서, 사용자 인터페이스는 전술한 필드(302), 필드(312) 및 필드(322)를 포함한다. 곡선(374)은 상술한 바와 같이 EU C 차이 곡선을 예시한다. 곡선(374)은 전체적으로 0mm의 위치에 대해 대칭이며, -100mm와 +100mm 사이에서 큰 변화를 나타내지 않는다. 곡선(374)은 0mm에서의 기준 스폿 빔 크기와 비교될 때 스폿 빔 크기가 +/- 150mm에서 대략 -10%로 어떻게 강하하는 지를 도시한다. 종종, 균일성 튜닝 루틴은 EUC 강하에 따라 스캔된 빔 속도를 늦춤으로써 웨이퍼 측면에서의 이 낮은 빔 밀도 강하를 보상할 수 있다. 특별히, 실제 스폿 빔 위치가 예상된 위치로부터 시프트되면, EUC 강하를 보상하기 위한 이러한 속도 조정은 웨이퍼 평면상의 잘못된 위치에 있을 것이고, 튜닝 루틴은 원하는 스캔된 빔 균일성을 달성하는데 어려움이 있을 수 있다. 곡선(376)의 기울기는 +/- 100mm 사이에서 예상 스폿 빔 위치 대 실제 스폿 빔 위치의 시프트를 강조한다. 이 시프트는 SCC가 너무 높음을 나타낸다.

이 장치에서 두드러지는 주요 특징은 필드 (312)에서 곡선 (376)의 형상이다. 곡선(376)은 검출기(134)의 저속 스캔 동안 위치의 함수로서 도시된 실제 스폿 빔 중심과 이상적인 빔 중심 사이의 빔 중심의 차이를 나타낸다. 곡선 (376)은 검출기 (134)의 저속 스캔 동안 검출기 (134)에 의해 측정된 스폿 빔 중심과 1mm에서의 스폿 빔 중심 사이의 빔 중심 차이의 상당한 음의 기울기를 나타낸다. 이 음의 기울기 웨이퍼의 오른쪽에 위치된 스폿 빔의 빔 광선이 예상보다 더 "인보드(inboard)"(0mm를 향해)임을 의미한다.

필드(312)는 또한 검출기 위치의 함수로서 스캔된 스폿 빔의 반폭을 나타내는 곡선(378)을 포함한다. 이 예에서, 반폭은 웨이퍼(기판(132))의 왼쪽에서 오른쪽으로 단조 증가한다.

사용자 인터페이스 장치(370)는 또한 기판(132)을 가로 지르는 일련의 공칭 위치에 대해 수직 파선으로 도시된, 목표 위치로부터 검출기(134)를 스캐닝하는 동안 측정된 스폿 빔 위치의 시프트를 나타내는 필드(322)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 편향되지 않은 빔 광선은 40mm의 빔 중심 위치를 갖는다. 스폿 빔이 + 150mm에서 웨이퍼의 오른쪽 에지에 걸쳐 스캔될 때, 실제 스폿 빔 위치는 190mm(비 편향된 빔 중심이 40mm 만큼 오프셋 됨)를 목표로 한다. 스캐너에 인가된 SCC가 너무 높아서 에러가 발생하면, 필드 (322)에 도시된 바와 같이 실제 스폿 빔은 180mm에 위치될 수 있다. 이 위치가 웨이퍼로부터 떨어져 있는 동안, 오 위치(mispositioning)는 스폿 빔의 폭으로 인해 웨이퍼 상의 빔 전류 균일성에 영향을 미칠 수 있다. 스폿 빔이 -150mm에서 웨이퍼의 왼쪽 에지로 스캔될 때, 목표가 된 스폿 빔 위치는 110mm에 있어야 한다. 수렴으로 인해, 실제 스폿 빔 위치는 - 105mm에 있는 것으로 도시된다.

웨이퍼 평면(P1과 P2 사이)을 따라서의 위치의 함수로서 이러한 불일치의 시각적 디스플레이는 운영자가 저 에너지 이온 빔을 적절하게 조향 및 집속시키는데 도움을 주는 데 유용하다. 언급한 바와 같이, 스폿 빔의 잘못된 배치는 6%의 너무 높은 SCC에 의해 야기될 수 있다. SCC의 이 높은 값은 빔 광선이 점점 수렴하게 하고, 빔 광선은 웨이퍼의 중심으로부터 더 편향된다. 궁극적으로, 이 편차는 균일성 튜닝 루틴이 실패하게 하거나 비정상적으로 높아질 수 있다 (이 환경은 디바이스 수율에 영향을 미칠 수 있다). 따라서, 사용자에게 SCC 에러를 시각적으로 경고할 수 있는 정보를 적시에 수집하면 실제 웨이퍼가 스폿 빔에 의해 주입되거나 달리 처리되기 전에 빔 스캐너가 SCC 에러를 감소 또는 제거하도록 조정될 수 있다.

추가 실시예들에 따라, 사용자 인터페이스(142)는 동일한 일련의 스폿 빔 프로파일과 관련된 정보를 디스플레이하기 위한 다수의 상이한 방식들을 제공할 수 있다. 도 7은 사용자가 상기에서 논의된 상대적 스폿 위치 버튼(334)과 같은 필드 또는 버튼을 사용할 때 호출되는 사용자 인터페이스 장치(380)를 제시한다. 도시된 바와 같이, 필드 (322)가 디스플레이되며, 이 필드는 SCC가 빔 스캐너에 비해 너무 높을 때 SCC의 부정적인 영향을 추가로 설명하는데 유용할 수 있다. 도 6의 예에서 계속해서, SCC가 6% 너무 높으면, 검출기 (134)의 스캔 동안 상이한 위치에서 샘플링된 스폿 빔의 빔 형상은 상이한 위치에서 수집된 빔 프로파일이 서로 중첩되는 방식으로 도시될 수 있다. 도 7의, 필드(322)에서, 다수의 스폿 빔 프로파일은 비교를 위해 비 편향된 스폿 빔 프로파일 상에 중첩될 수 있다. 비 편향된 빔 곡선은 곡선(382)로 도시되고, 곡선(384)는 + 150mm 만큼 편향된 스폿 빔을 나타내고, 곡선(386)은 -150mm 만큼 편향된 스폿 빔을 나타낸다. 곡선(384)은 +150mm에서의 스폿 빔이 10mm 인보드 시프트를 가지며 빔 높이 감소가 10%인 것을 나타내고, 곡선(386)은 -150mm에서의 스폿 빔이 5mm 인보드 시프트를 나타내고 빔 높이도 또한 10% 감소됨을 나타낸다.

실질적으로, 도 6 및 도 7에 도시된 사용자 인터페이스 장치는 일련의 스폿 빔 프로파일을 수집하기 위해 검출기(134)의 저속 스캔이 수행된 후에 사용자에게 제시될 수 있다. 예를 들어, 운영자가 스폿 빔 프로파일 세트를 처음 획득할 때, 빔 중심에서의 차이가 웨이퍼 중심에 대하여 +/- 100mm와 같은 타겟 영역에 걸쳐 평탄함을 나타내는 곡선의 기울기를 확인하기 위해 곡선(376)이 먼저 호출될 수 있다. 곡선(376)이 평탄하지 않은 경우, 도시된 바와 같이, 도 6 및 도 7의 필드(322)에 도시된 정보 또는 곡선(378)과 같은 추가 정보는 빔 스캐너와 같은 빔 라인 컴포넌트에서의 교정을 가이드하기 위해 이용될 수 있다.

도 6 및 7의 예에 계속하여, 도 8은 SCC 값의 교정 후 스캔된 5 kV 붕소 스폿 빔의 측정 결과를 보여주는 사용자 인터페이스 장치 (390)를 도시한다. 이 예에서, EUC 곡선(394)은 전술한 곡선(374)과 유사할 수 있다. 유사하게, 빔 반폭을 나타내는 곡선(398)은 전술한 곡선(376)과 유사할 수 있다. 특히, 곡선(396)의, 곡선은 빔 중심 차이를 나타냄, 기울기는 거의 0으로 감소되어, 스캔된 스폿 빔의 빔 광선이 예상 위치에 또는 예상 위치에 가깝게 빔 스캐너에 의해 웨이퍼 평면 상으로 편향된다는 것을 의미한다. 다르게는, 조정된 SCC가 빔 스캐너에 적용될 때 스캔된 스폿 빔의 빔 광선을 직선화하여 도 6에 도시된 수렴성을 제거한다. 필드(322)에서, 스캔된 스폿 빔의 빔 중심의 위치는 또한 목표된 이상적인 빔 위치와 근접하여 일치하는 것으로 도시된다.

이제 도 9를 참조하면, 본 개시의 일부 실시예에 따른 프로세스 흐름도 (900)가 도시된다. 블록 9(02)에서, 고속 스캔 방향을 따라 복수의 스캔 사이클에 걸쳐 이온 빔을 스캐닝하는 동작이 수행된다.

블록 (904)에서, 고속 스캔 방향에 평행한 스캔 경로를 따라 제 1 위치로부터 제 2 위치로 이온 빔의 복수의 스캔 사이클 동안 저속 스캔으로 이온 빔을 통과하여 검출기를 스캐닝하는 동작이 수행된다. 검출기의 스캐닝 결과, 일련의 스폿 빔 프로파일이 생성되는데, 스폿 빔 프로파일은 스캔 경로를 따라 검출기의 주어진 위치에서 이온 빔의 빔 프로파일에 해당한다.

블록(906)에서, 복수의 스폿 빔 프로파일로부터 도출된 적어도 하나의 정보 세트를 사용자 인터페이스 상에 디스플레이하는 동작이 수행된다. 다양한 실시예들에서, 정보의 세트는 이온 빔의 복수의 스캔 사이클로부터 수집된 목표가 된 복수의 스캔 사이클의 디스플레이를 포함할 수 있다.

요약하면, 본 실시예의 장치 및 기술은 스폿 빔이 웨이퍼 평면을 가로 질러 스캔될 때 스캔된 스폿 빔 특성이 어떻게 변화하는지에 대한 새로운 시각화를 제공한다. 이 정보는 저 에너지 스폿 빔의 스캐닝 동안 저 에너지 스폿 빔이 웨이퍼 평면 위치의 예상 위치로부터의 편차 및 빔 형상에서의 상당한 변화를 보일 수 있는 저 에너지 스폿 빔의 경우에 점점 유용하다. 스캔된 스폿 빔의 형상과 위치의 변화를 시각화할 수 있기 때문에, 운영자는 검출기 업스트림의 집속 및 조향 엘리먼트에 대한 조정을 쉽게 수행하여 이들 변화를 최소화하고 전체적인 균일성, 반복성 및 튜닝 시간을 향상시킬 수 있다.

본 실시예에 의해 제공되는 장점은 여러 가지이다. 첫 번째 장점으로서, 본 실시예는 빔 스캐너의 스칼라 캘리브레이션 상수가 부정확한지를 신속하게 결정하여, 소프트웨어 또는 다른 장비가 스캔된 빔을 보다 정확하게 조정할 수 있게 한다. 특별히, 기판의 에지와 같은 SCC에서의 임의의 비선형 수렴 또는 발산이 강조될 수 있다. 다른 장점은 빔 라인의 컴포넌트가 어떻게 이온 빔에 국부적으로 영향을 미칠 수 있는지를 밝힐 수 있다는 것이다. 예를 들어, 플러드 건(flood gun) 또는 유사한 컴포넌트는 스캔된 이온 빔에서 국부 교란(local perturbation)을 야기할 수 있으며, 국부 교란은 본 출원에 개시된 사용자 인터페이스에서 시각화되고, 이러한 교란은 공지된 빔 프로파일 측정 접근법에 의해 측정될 수 없다. 주어진 파라미터를 변화시키는 스캔된 스폿 빔 특성에 대한 영향이 수분 이내에 신속하게 평가될 수 있기 때문에, 추가 장점은 빔 레시피 개발의 증가된 용이함이다.

본 개시는 본 출원에서 설명된 특정 실시예에 의해 범위가 한정되지 않아야 한다. 실제로, 본 출원에 설명된 것들에 추가하여, 본 개시에 대한 다른 다양한 실시예 및 수정예들은 전술한 설명 및 첨부 도면으로부터 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 이러한 다른 실시예 및 수정예들은 본 개시의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다. 더욱이, 본 발명은 특정 목적에 대한 특정 환경에서 특정한 구현과 관련하여 본 출원에 설명되어 아직 당업자는 이용 가능성은 이에 한정되지 않고 본 개시는 다양한 목적을 위한 다양한 환경에 유리하게 구현될 수 있음을 인식할 것이다. 따라서, 이하에 개시되는 청구항들은 본 출원에서 설명되는 본 발명의 전체 효과와 취지에서 해석되어야 한다.

Claims

이온 빔을 모니터링하기 위한 장치에 있어서,
프로세서; 및
디스플레이 루틴(display routine)을 포함하고 상기 프로세서에 결합된 메모리 유닛을 포함하되, 상기 디스플레이 루틴은 상기 이온 빔의 모니터링을 관리하도록 상기 프로세서 상에서 작동하고, 상기 디스플레이 루틴은,
측정 프로세서를 포함하되, 상기 측정 프로세서는,
상기 이온 빔의 복수의 스폿 빔 프로파일을 수신하고, 상기 스폿 빔 프로파일은 상기 이온 빔의 고속 스캔 및 상기 고속 스캔과 동시에 수행되는 검출기의 저속 기계적 스캔 동안 수집되며, 상기 고속 스캔은 고속 스캔 방향을 따라 10Hz 이상의 주파수를 갖는 복수의 스캔 사이클을 포함하고, 상기 저속 기계적 스캔은 상기 고속 스캔 방향과 평행한 방향에서 수행되고;
복수의 인스턴스(instance)에서 수집된 복수의 검출기 위치를 포함하는 위치 정보를 상기 검출기로부터 수신하고, 상기 복수의 스폿 빔 프로파일은 상기 복수의 검출기 위치에 대응하고;
상기 복수의 검출기 위치에서 스폿 빔 중심 위치를 결정하고;
상기 복수의 검출기 위치에서 상기 스폿 빔 중심 위치와 이상적인 중심 위치 사이의 차이를 결정하고; 및
검출기 위치의 함수로 상기 차이를 디스플레이하기 위한 신호를 발송하는, 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 측정 프로세서는, 사용자 입력에 응답하여, 상기 복수의 스폿 빔 프로파일 중 적어도 일부를 디스플레이하기 위한 신호를 발송하는, 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 측정 프로세서는 상기 복수의 스폿 빔 프로파일 중 적어도 일부를 중첩된 방식으로 디스플레이하기 위한 신호를 발송하는, 장치.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 측정 프로세서는,
상기 복수의 스폿 빔 프로파일에 대한 스폿 빔 반폭(half-width)을 결정하고; 및
사용자 입력에 응답하여, 상기 복수의 스폿 빔 프로파일 중 적어도 일부 스폿 빔 프로파일의 이상적인 빔 반폭과 상기 스폿 빔 반폭 사이의 차이를 디스플레이하기 위한 신호를 발송하는, 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 측정 프로세서는 상기 복수의 스폿 빔 프로파일로부터 복수의 평균 스폿 빔 프로파일을 생성하고, 상기 평균 스폿 빔 프로파일은 연속적으로 기록된 적어도 3 개의 스폿 빔 프로파일의 평균을 포함하는, 장치.
이온 빔의 제어 장치에 있어서,
고속 스캔 방향을 따라 10Hz 이상의 주파수를 갖는 복수의 스캔 사이클에 걸쳐 이온 빔의 고속 스캔을 수행하는 빔 스캐너;
상기 이온 빔을 인터셉트(intercept)하고 상기 고속 스캔과 동시에 저속 스캔을 수행하도록 배치된 검출기로서, 상기 저속 스캔은 상기 고속 스캔 방향에 평행한 스캔 경로를 따라 검출기를 제 1 위치에서 제 2 위치로 이동시키는 단계를 포함하고, 상기 복수의 스폿 빔 프로파일은 상기 저속 스캔 동안 상기 검출기에 의해 수신되는, 상기 검출기;
상기 검출기에 결합된 사용자 인터페이스; 및
상기 빔 스캐너, 상기 사용자 인터페이스 및 상기 검출기에 결합된 제어기로서, 상기 제어기는,
프로세서; 및
디스플레이 루틴을 포함하고, 상기 프로세서에 결합된 메모리 유닛을 포함하고, 상기 디스플레이 루틴은 상기 복수의 스폿 빔 프로파일로부터 도출된 적어도 하나의 정보 세트를 상기 사용자 인터페이스에 디스플레이하기 위한 디스플레이 신호를 발송하도록 상기 프로세서 상에서 작동하는, 상기 제어기를 포함하고,
상기 사용자 인터페이스는 복수의 필드 및 적어도 하나의 사용자 선택 디바이스를 포함하고, 상기 디스플레이 루틴은 상기 적어도 하나의 사용자 선택 디바이스로부터 수신된 사용자 입력에 응답하여 상기 디스플레이 신호를 발송하도록 동작하는, 장치.
삭제
제 7 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 사용자 선택 디바이스는 빔 광선 맵(BEAM RAY MAP) 버튼을 포함하고, 상기 디스플레이 루틴은 상기 빔 광선 맵 버튼으로부터의 입력 신호에 응답하여, 스캔 개시 신호를 상기 빔 스캐너 및 상기 검출기로 발송하도록 상기 프로세서 상에서 동작하고, 상기 빔 스캐너는 상기 고속 스캔을 수행하고 상기 검출기는 동시에 저속 스캔을 수행하는, 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 사용자 선택 디바이스는 절대적 스폿 위치(SPOT POSITION ABSOLUTE) 버튼을 포함하고, 상기 디스플레이 루틴은 상기 절대적 스폿 위치 버튼으로부터의 입력 신호에 응답하여, 상기 복수의 스폿 빔 프로파일의 적어도 일부 스폿 빔 프로파일을 상기 복수의 필드 중 선택 필드에 제시하기 위한 제 1 디스플레이 신호를 발송하도록 상기 프로세서 상에서 동작하고, 상기 적어도 일부 스폿 빔 프로파일은 상기 스캔 경로를 따른 위치의 함수로서 제시되는, 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 사용자 선택 디바이스는 상대적 스폿 위치(SPOT POSITION RELATIVE) 버튼을 포함하고, 상기 디스플레이 루틴은 상기 상대적 스폿 위치 버튼으로부터의 입력 신호에 응답하여, 상기 복수의 스폿 빔 프로파일의 적어도 일부 스폿 빔 프로파일을 상기 복수의 필드 중 선택 필드에 중첩된 방식으로 제시하기 위한 제 2 디스플레이 신호를 발송하도록 상기 프로세서 상에서 작동하는, 장치.
제 11 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 사용자 선택 디바이스는 빔 광선(BEAM RAY) 버튼을 포함하고, 상기 디스플레이 루틴은 상기 빔 광선 버튼으로부터의 입력 신호에 응답하여, 상기 복수의 스폿 빔 프로파일 중 적어도 일부 스폿 빔 프로파일에 대한 스폿 빔 중심 위치를 계산하고; 및 상기 스폿 빔 중심 위치와 이상적인 중심 위치의 비교를 상기 사용자 인터페이스에 디스플레이 할 포맷 신호를 발송하도록 상기 프로세서 상에서 동작하는, 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 디스플레이 루틴은,
상기 복수의 스폿 빔 프로파일에 대한 스폿 빔 반폭(half-width)을 결정하고; 및
사용자 입력에 응답하여, 상기 복수의 스폿 빔 프로파일 중 적어도 일부 스폿 빔 프로파일의 반폭을 디스플레이하기 위한 신호를 발송하는, 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 디스플레이 루틴은 상기 복수의 스폿 빔 프로파일로부터 복수의 평균 스폿 빔 프로파일을 생성하고, 상기 평균 스폿 빔 프로파일은 연속적으로 기록된 평균 5 개의 스폿 빔 프로파일을 포함하는, 장치.
삭제
이온 빔을 모니터링하기 위한 장치에 있어서,
프로세서; 및
디스플레이 루틴(display routine)을 포함하고 상기 프로세서에 결합된 메모리 유닛을 포함하되, 상기 디스플레이 루틴은 상기 이온 빔의 모니터링을 관리하도록 상기 프로세서 상에서 작동하고, 상기 디스플레이 루틴은,
측정 프로세서를 포함하되, 상기 측정 프로세서는,
상기 이온 빔의 복수의 스폿 빔 프로파일을 수신하고, 상기 스폿 빔 프로파일은 상기 이온 빔의 고속 스캔 및 상기 고속 스캔과 동시에 수행되는 검출기의 저속 기계적 스캔 동안 수집되며, 상기 고속 스캔은 고속 스캔 방향을 따라 10Hz 이상의 주파수를 갖는 복수의 스캔 사이클을 포함하고, 상기 저속 기계적 스캔은 상기 고속 스캔 방향과 평행한 방향에서 수행되고;
상기 복수의 스폿 빔 프로파일에 대한 스폿 빔 반폭(half-width)을 결정하고; 및
사용자 입력에 응답하여, 상기 복수의 스폿 빔 프로파일 중 적어도 일부 스폿 빔 프로파일의 이상적인 빔 반폭과 상기 스폿 빔 반폭 사이의 차이를 디스플레이하기 위한 신호를 발송하는, 장치.
제 16 항에 있어서, 상기 측정 프로세서는, 사용자 입력에 응답하여, 상기 복수의 스폿 빔 프로파일 중 적어도 일부를 디스플레이하기 위한 신호를 발송하는, 장치.
제 17 항에 있어서, 상기 측정 프로세서는 상기 복수의 스폿 빔 프로파일 중 적어도 일부를 중첩된 방식으로 디스플레이하기 위한 신호를 발송하는, 장치.
제 16 항에 있어서, 상기 측정 프로세서는 상기 복수의 스폿 빔 프로파일로부터 복수의 평균 스폿 빔 프로파일을 생성하고, 상기 평균 스폿 빔 프로파일은 연속적으로 기록된 적어도 3 개의 스폿 빔 프로파일의 평균을 포함하는, 장치.