KR102451551B1 - 스캔식 빔 이온 주입기에서의 빔 이용을 향상시키기 위한 방법 - Google Patents

스캔식 빔 이온 주입기에서의 빔 이용을 향상시키기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

이온 빔의 이용을 증대시키기 위한 선량측정 시스템 및 방법이 제공되며, 하나 이상의 측부 패러데이 컵들은 이온 빔의 경로를 따라 위치되고 그것의 전류를 감지하도록 구성된다. 하나 이상의 측부 패러데이 컵들은 워크피스의 직경과 연관된 거리만큼 이격되어 있다. 이온 빔은 워크피스를 가로질러 왕복 스캐닝하여 협폭 스캔들 및 광폭 스캔들을 인터레이싱하고, 협폭 스캔들은 워크피스의 에지 근처에서 스캐닝의 방향을 역전시킴으로써 규정되고, 광폭 스캔들은 측부 패러데이 컵들의 외측 영역과 연관된 위치에서 스캐닝의 방향을 역전시킴으로써 규정된다.

Description

스캔식 빔 이온 주입기에서의 빔 이용을 향상시키기 위한 방법{METHOD FOR ENHANCING BEAM UTILIZATION IN A SCANNED BEAM ION IMPLANTER}
본 발명은 일반적으로 이온 주입 시스템들에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 스캔식 빔 이온 주입 장치(scanned beam ion implantation apparatus)에서 이온 빔 이용을 향상시키기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스들의 제조에서, 이온 주입은 반도체들을 불순물들로 도핑하는데 사용된다. 이온 주입 시스템들은 흔히, 반도체 웨이퍼와 같은 워크피스(workpiece)를 이온 빔으로부터의 이온들로 도핑하는데 이용되어, 집적 회로의 제작 동안에 부동태화 층들(passivation layers)을 형성하거나 n형 또는 p형 재료 도핑을 생성한다. 반도체 웨이퍼들을 도핑하는데 사용될 때, 이온 주입 시스템은 선택된 이온 종을 워크피스 내로 분사하여 소망의 외인성 재료(extrinsic material)를 생성한다. 예를 들어 안티몬(antimony), 비소 또는 인과 같은 소스 재료들로부터 발생된 이온들을 주입하는 것은 "n형" 외인성 재료 웨이퍼가 되게 하는 한편, "p형" 외인성 재료 웨이퍼는 흔히 붕소, 갈륨 또는 인듐과 같은 소스 재료들로 발생된 이온들로부터 생긴다.
전형적인 이온 주입 시스템들은 이온화가능한 소스 재료들로부터 전기적으로 대전된 이온들을 발생시키기 위한 이온 소스(ion source)를 포함한다. 발생된 이온들은 강한 전기장의 도움으로 고속 이온 빔으로 형성되고, 주입 종료 스테이션(implantation end station)으로 사전결정된 빔 경로를 따라 지향된다. 이온 주입기는 이온 소스와 종료 스테이션 사이에서 연장되는 빔 형성 및 쉐이핑(shaping) 구조체들을 포함할 수 있다. 빔 형성 및 쉐이핑 구조체들은 이온 빔을 유지하고, 이온 빔이 종료 스테이션으로 가는 도중에 통과하는 기다란 내부 공동 또는 통로를 한정한다(bound). 작동 동안에, 이러한 통로는 전형적으로 이온들이 가스 분자들과의 충돌들의 결과로서 사전결정된 빔 경로로부터 편향될 가능성을 감소시키도록 배기된다.
이온 주입에서 주입되는 워크피스는 이온 빔의 크기보다 훨씬 큰 크기를 갖는 반도체 웨이퍼인 것이 일반적이다. 대부분의 이온 주입 응용들에 있어서, 주입의 목표는 워크피스 또는 웨이퍼의 표면의 전체 영역에 걸쳐서 균일하게 정밀 제어된 양의 도펀트(dopant)를 전달하는 것이다. 워크피스 영역보다 매우 작은 크기를 갖는 이온 빔을 이용하여 도핑의 균일성을 달성하기 위해서, 널리 사용되는 기술은, 소형 크기의 이온 빔이 일 방향으로 신속하게 전후로 스위핑(sweeping) 또는 스캐닝되고, 워크피스가 스캐닝된 이온 빔의 직교 방향을 따라 기계적으로 이동되는, 소위 하이브리드 스캔 시스템(hybrid scan system)이다.
하나의 널리 사용되는 기술은 개별 워크피스들이 스캐닝된 이온 빔에 의해 주입되는 시리얼 주입(serial implantation)이다. 주입의 균일성을 유지하기 위해서, 이온 빔 전류는 흔히 주입 프로세스 동안에 측정되고, 빔 샘플링 컵(예를 들면, 패러데이 컵(Faraday cup))이 스캐닝된 이온 빔의 에지 또는 역전 지점(reversing point) 근처에 배치된다. 빔 스캔 폭은 일반적으로 워크피스의 크기 대신에 샘플링 컵(들)의 위치에 의해 좌우되고, 그에 따라 이온 빔은 신뢰성있는 측정값들을 생성하기 위해 적절한 오버스캔(over-scan)으로 샘플링 컵(들)을 지나서 완전히 스캐닝된다. 샘플링 컵들이 흔히 워크피스 에지들로부터 매우 멀리 떨어진 위치들에 있기 때문에, 그러한 에지 샘플링 컵들을 이용하는 주입기들에 대한 스캔 폭은 전형적으로 주입되는 워크피스의 크기보다 훨씬 크도록 요구된다. 이온 빔이 워크피스에 충돌하지 않는 시간들 동안에, 이온 빔은 워크피스에 대한 추가적인 주입량(dosage)에는 기여하지 못하며, 이온 빔 이용은 그러한 주입기들에서 곤란을 겪는 경향이 있다.
본 개시는 이온 빔 이용 및 주입량 제어에 이용되는 정확한 이온 빔 전류 측정들 양자 모두가 이온 주입의 중요한 양태들이라는 것을 현재 인식하고 있다. 그에 따라, 본 개시는 스캔식 이온 빔 주입 시스템에서의 이온 빔 이용을 향상시키기 위한 시스템, 장치 및 방법을 제공함으로써 종래 기술의 한계들을 극복한다. 따라서, 하기에서는, 본 발명의 일부 양태들의 기본적인 이해를 제공하기 위해 본 발명의 간략화된 요약이 제공된다. 이러한 요약은 본 발명의 광범위한 개요가 아니다. 이는 본 발명의 주요 또는 중요한 요소들을 식별하고자 하는 것도 아니고 본 발명의 범위를 묘사하고자 하는 것도 아니다. 이 요약의 목적은, 이후에 제시되는 보다 상세한 설명을 위한 서문으로서 간략화된 형태로 본 발명의 일부 개념들을 제공하는 것이다.
본 발명은 일반적으로 이온 빔의 이용을 증대시키기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 일 양태에 따르면, 방법은 워크피스를 워크피스 지지체(workpiece support) 상에 제공하는 단계; 및 스캐닝된 이온 빔의 스캔 경로를 따라 위치된 하나 이상의 측부 패러데이 컵들(side Faraday cups)과 같은 이온 빔의 경로를 따라 위치된 하나 이상의 패러데이 컵들을 추가로 제공하는 단계를 포함한다. 하나 이상의 측부 패러데이 컵들은, 예를 들어, 스캐닝된 이온 빔의 폭의 에지들 근처에서 이온 빔의 전류를 감지하도록 구성되고, 하나 이상의 측부 패러데이 컵들은 워크피스의 직경과 연관된 거리만큼 이격되어 있다.
일 예에 있어서, 이온 빔은 워크피스의 표면을 가로질러 (예를 들면, 정전기적으로 또는 자기적으로) 스캐닝되고, 이온 빔의 협폭 스캔(narrow scan)은 대체로 워크피스의 에지와 연관된 위치에서 이온 빔의 스캐닝의 방향을 역전시킴으로써 규정된다. 예를 들면, 협폭 스캔은 적어도, 이온 빔으로부터의 이온들로 워크피스를 균일하게 조사하기에 충분하게 폭이 넓다. 또한, 이온 빔의 광폭 스캔(wide scan)은 대체로 하나 이상의 측부 패러데이 컵들의 외측 영역과 연관된 위치에서 이온 빔의 스캐닝의 방향을 역전시킴으로써 규정된다. 따라서, 이온 빔의 전류는 이온 빔의 왕복 스캐닝과 동시에 하나 이상의 측부 패러데이 컵들을 통해서 감지된다.
일 예에 따르면, 이온 빔 이용을 증대시키기 위해서, 본 개시는 협폭 스캔들을 광폭 스캔들과 혼합하고, 이에 의해 몇 개의 협폭 스캔들을 광폭 스캔들과 인터레이싱(interlacing)한다. 각 광폭 스캔당 협폭 스캔들의 수는 예를 들어 하나의 광폭 스캔당 3 개의 협폭 스캔들과 같이 조정가능하다. 따라서, 이온 빔 이용에서의 이득(gain)과 빔 전류 모니터링의 감소된 주파수 사이에서의 밸런스를 맞출 수 있다.
이온 빔의 협폭 스캔들에서는, 예를 들면, 이온 빔의 스캔 폭은 측부 패러데이들을 이온 빔에 완전히 또는 적절히 노출시키지 않을 수 있다. 이와 같이, 측부 패러데이 컵들과 연관된 이온 빔의 충분한 전류 모니터링이 상기 협폭 스캔들에 대해 보장되지 않는다. 그러므로, 본 개시의 다른 예에서, 제공된 시스템 및 방법은 유리하게는 그러한 가능한 불규칙적인 판독값들을 배제할 수 있다. 예를 들면, 본 개시는 동기식 빔 전류 게이팅 시스템(synchronized beam current gating system) 및 장치를 이용하고, 하나 이상의 측부 패러데이 컵들에 제공된 빔 전류는 이온 빔의 각각 인터레이싱된 광폭 스캔(들) 및 협폭 스캔(들)과 동기하여 선량측정 시스템(dosimetry system)으로 통과되거나 선량측정 시스템으로부터 차단된다.
예를 들면, 하나 이상의 측부 패러데이 컵들은 이온 빔의 광폭 스캔들 동안에 선량계(dosimeter)에 전기적으로 연결된다. 이온 빔의 협폭 스캔들 동안에, 하나 이상의 측부 패러데이 컵들은 접지에 전기적으로 연결되고, 이에 의해 하나 이상의 측부 패러데이 컵들 상에서 감지된 임의의 전류가 선량계에 도달하는 것이 차단된다. 이와 같이, 종래 기술의 방법들에 비해 이온 빔 이용을 더욱 증대시키면서 이온 빔 전류의 정확한 측정이 달성된다.
따라서, 상기 및 관련 목적들의 성취를 위해서, 본 발명은 이후에 충분히 설명되고 특히 청구범위에 지적된 특징들을 포함한다. 상기의 설명 및 첨부된 도면들은 본 발명의 특정의 예시적 실시예들을 상세하게 기술한다. 그러나, 이들 실시예들은 본 발명의 원리들이 이용될 수 있는 다양한 방식들 중 단지 몇 가지만을 나타내고 있다. 본 발명의 다른 목적들, 이점들 및 신규 특징들은 도면들과 함께 고려될 때 본 발명의 하기의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 개시의 몇 개의 양태들에 따른 예시적인 이온 주입 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 개시의 일 예에 따른, 워크피스에 대한 이온 빔의 반복 스캔들의 평면도이다.
도 3a는 본 개시의 다른 양태에 따른, 이온 빔에 대한 측부 패러데이 컵들의 부분적인 노출을 도시하는, 이온 빔의 예시적인 협폭 스캔과 연관된 측정된 빔 전류 분포를 도시한다.
도 3b는 본 개시의 또 다른 양태에 따른, 이온 빔에 대한 측부 패러데이 컵들의 실질적으로 완전하고 균일한 노출을 도시하는, 이온 빔의 예시적인 광폭 스캔과 연관된 측정된 빔 전류 분포를 도시한다.
도 4는 본 개시의 다른 양태에 따른, 워크피스에 대한 이온 빔의 예시적인 반복적 협폭 스캔들의 평면도이다.
도 5a는 워크피스 및 2 개의 측부 패러데이 컵들에 대한 이온 빔의 예시적인 반복적 광폭 스캔들의 평면도이다.
도 5b는 도 5a에 도시된 스캐닝된 영역의 일부분의 분해도이다.
도 6a는 다른 예시적인 양태에 따른, 증강된 빔 이용을 위한 예시적인 반복적으로 인터레이싱된 협폭 및 광폭 스캔들의 평면도이다.
도 6b는 도 6a에 도시된 스캐닝된 영역의 일부분의 분해도이다.
도 7은 본 개시의 다른 양태에 따른 예시적인 빔 전류 스위칭 장치를 도시한다.
도 8은 본 개시의 또 다른 양태에 따른, 하나의 광폭 스캔과 인터레이싱된 2 개의 협폭 스캔들을 갖는 예시적인 스캔 사이클과 연관된 전자 게이팅을 위한 예시적인 파형 및 동기 타이밍 차트를 도시한다.
도 9는 또 다른 양태에 따른, 스캔식 이온 빔 주입기에서의 이온 빔 이용을 향상시키기 위한 방법을 도시한다.
본 발명은 일반적으로 이온 주입 시스템에서의 스캐닝된 이온 빔의 이용을 향상시키기 위한 시스템, 장치 및 방법에 관한 것이다. 따라서, 이제 본 발명은 유사한 참조 부호들이 전체에 걸쳐서 유사한 요소들을 지칭하도록 사용될 수 있는 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 이러한 양태들의 설명은 단지 예시적인 것이고, 한정하는 의미로 해석되지 않아야 한다는 것이 이해되어야 한다. 하기의 설명에 있어서, 설명의 목적으로, 많은 특정 상세내용들이 본 발명의 철저한 이해를 제공하기 위해 기술된다. 그러나, 본 발명이 이들 특정 상세내용들 없이 실시될 수 있다는 것은 본 기술분야에 숙련된 자에게 자명할 것이다.
이제 도면들을 참조하면, 본 개시의 일 양태에 따르면, 도 1은 예시적인 이온 주입 시스템(100)을 도시하고 있으며, 이온 주입 시스템은 예를 들어 단자(102), 빔라인 조립체(beamline assembly)(104) 및 종료 스테이션(end station)(106)을 포함한다. 일반적으로 말하면, 단자(102), 빔라인 조립체(104) 및 종료 스테이션(106)은 이온 주입 장치(107)를 규정하고, 단자(102) 내의 이온 소스(108)는 전원 공급장치(110)에 결합되어 도펀트 가스를 복수의 이온들로 이온화하고 이온 빔(112)을 형성한다. 본 예에 있어서의 이온 빔(112)은 빔-조향 장치(114)를 통과하여, 개구(116) 밖으로 종료 스테이션(106)을 향해 지향된다. 종료 스테이션(106)에서, 이온 빔(112)은 지지체(120)(예를 들면, 정전 척 또는 ESC에 선택적으로 클램핑 또는 장착됨) 상에 배치된 워크피스(118)(예를 들면, 실리콘 웨이퍼, 디스플레이 패널 등과 같은 반도체)에 부딪친다. 워크피스(118) 내에 박히면, 주입된 이온들은 워크피스의 물리적 및/또는 화학적 특성들을 변화시킨다. 이 때문에, 이온 주입은 반도체 디바이스 제작 및 금속 다듬질(metal finishing)뿐만 아니라, 재료들의 과학 연구에서의 다양한 응용들에 사용된다.
예를 들면, 이온 빔(112)은 이 이온 빔의 이동 방향(예를 들면, z-방향)을 따라 볼 때 원형 및 대체로 타원형 단면 중 하나를 갖는다. 이와 같이, 본 개시의 이온 빔(112)은 펜슬(pencil) 또는 스폿 빔(121) 또는 스캐닝된 펜슬 또는 스폿 빔(예를 들면, x-방향 및 y-방향 중 하나 이상의 방향으로 스캐닝된 스폿 이온 빔)을 포함하고, 여기서 이온들이 종료 스테이션(106)을 향해 지향되고, 모든 그러한 형태들은 본 개시의 범위 내에 있는 것으로 고려되고, 일반적으로 "이온 빔"으로 지칭된다.
하나의 예시적인 양태에 따르면, 종료 스테이션(106)은 진공 챔버(124)와 같은 프로세스 챔버(122)를 포함하며, 프로세스 환경(126)은 프로세스 챔버와 연관된다. 프로세스 환경(126)은 일반적으로 프로세스 챔버(122) 내에 존재하고, 일 예에서, 프로세스 챔버에 결합되고 프로세스 챔버를 실질적으로 배기하도록 구성된 진공 소스(128)(예를 들면, 진공 펌프)에 의해 생성된 진공을 포함한다.
본 개시에 따르면, 이온 주입 장치(107)는 그와 연관된 빔 밀도를 갖는 스폿 이온 빔(121)을 워크피스(118)에 제공하도록 구성된다. 다른 예에 따르면, 스캐닝 시스템(140)이 제공되며, 이 스캐닝 시스템(140)은 하나 이상의 축들을 따라 서로에 대해 스폿 이온 빔(121) 및 워크피스(118)를 반복적으로 스캐닝하도록 구성된다(예를 들면, x-축 방향 및 y-축 방향과 같은 2 개의 상호 직교하는 방향들로의 동시 스캔). 예를 들면, 스캐닝 시스템(140)은 (예를 들면, x-축과 연관된 "고속 스캔(fast scan)" 축을 따라) 스폿 이온 빔(121)을 스캐닝하여 그 안에 스캐닝된 이온 빔(144)을 규정하도록 구성된 빔 스캐닝 시스템(142)을 포함한다. 예를 들면, 빔 스캐닝 시스템(142)은 고속 스캔 축을 따라 스폿 이온 빔(121)을 정전기적으로 또는 자기적으로 스캐닝하여 스캐닝된 이온 빔(144)을 규정하도록 구성된다. 예를 들면, 스캐닝 시스템(140)은 선택적으로 스폿 이온 빔(121)에 대해 (예를 들면, y-축과 연관된 "저속 스캔(slow scan)" 축을 따라) 워크피스(118)를 스캐닝하도록 구성된 워크피스 스캐닝 시스템(146)을 더 포함한다. 또 다른 예에 있어서, 워크피스 스캐닝 시스템(146)은 고속 스캔 축 및 저속 스캔 축을 따라 스폿 이온 빔(121)에 대해 워크피스(118)를 스캐닝하여 그 안에 2차원의 기계적 스캔 아키텍처(architecture)를 규정하도록 구성된다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 제어기(148)는 도 2에 도시된 바와 같이 워크피스(118) 상에 사전결정된 스캔 패턴(150)을 설정하도록 제공 및 구성되고, 워크피스는 스캐닝 시스템(140)의 제어를 통해서 스폿 이온 빔(121)에 노출된다. 예를 들면, 도 1의 제어기(148)는 스폿 이온 빔(121)의 빔 밀도 및 전류와 같은 이온 빔(112)뿐만 아니라, 이온 주입 시스템(100)과 연관된 다른 특성들을 제어하도록 구성된다. 또한, 제어기(148)는, 스캐닝 시스템(140)의 제어를 통해서, 도 2에 도시된 저속 스캔 축(151)을 따른 워크피스(118)의 스캐닝 속도를 제어할 뿐만 아니라, 고속 스캔 축(154)(예를 들면, 도 1의 스캐닝된 이온 빔(144)을 규정함)을 따른 스폿 이온 빔(121)의 스캐닝과 연관된 스캔 폭(152)을 제어하도록 구성된다. 따라서, 본 예에서는, 도 2의 저속 스캔 축(151)을 따른 워크피스(118)의 스캐닝을 제어함으로써, 그리고 고속 스캔 축(154)에서의 스폿 이온 빔(121)의 스캔 속도 및 스캔 폭(152)을 제어함으로써, 워크피스(118)는 스폿 이온 빔(예를 들면, 스캐닝된 이온 빔(144))에 사전결정된 방식(예를 들면, 사전결정된 스캔 패턴(150))으로 노출된다.
도 2에 도시된 사전결정된 스캔 패턴(150)이 대체로 일정한 스캔 폭(152)을 갖는 예이고, 다양한 다른 스캔 패턴들이 본 개시의 범위 내에 있는 것으로 고려된다는 것에 주목해야 한다. 예를 들면, 스캐닝된 이온 빔(144)의 스캔 폭(152)은 워크피스(118)가 저속 스캔 축(151)을 따라 횡단함에 따라 변화될 수 있고, 그에 따라 스캐닝된 이온 빔은 워크피스의 둘레부(156)로부터 사전결정된 거리에서 방향이 역전된다(예를 들면, 스캐닝된 이온 빔이 워크피스의 기하학적 형상을 따름). 또한, 스캐닝된 이온 빔(144)의 스캔 폭(152)은, 이후에 추가로 논의되는 바와 같이, 다른 목적들을 위해, 예를 들어 이온 빔의 다양한 특성들의 측정값들을 획득하기 위해 변화될 수 있다.
도 1의 워크피스(118) 내로의 이온 주입 동안에, 프로세스 제어 및 다른 이유들 때문에 워크피스 내로 주입된 이온들의 주입량을 결정하는 것이 요망된다. 따라서, 하나 이상의 측부 패러데이 컵들(158)(또한 샘플링 컵들이라고도 불림)이 스캐닝된 이온 빔(144)의 경로(160)를 따라(예를 들면, 도 2의 고속 스캔 축(154)을 따라) 제공되고, 스폿 이온 빔(121)의 하나 이상의 특성들(예를 들면, 전류)은 스폿 이온 빔이 그 위를 통과할 때 하나 이상의 측부 패러데이 컵들에 의해 감지되거나 측정된다. 예를 들면, 도 1의 선량계(dosimeter)(162)는 하나 이상의 측부 패러데이 컵들(158)로부터 신호(164)를 수신하고, 일반적으로 이온 빔(121)의 하나 이상의 특성들의 측정값을 제어기(148)에 출력한다. 본 예에서, 하나 이상의 측부 패러데이 컵들(158)은 스캐닝된 이온 빔(144)의 경로(160)를 따라 워크피스(118)의 외측(예를 들면, 도 2의 워크피스(118)의 둘레부(156)의 외측)에 대체로 배치되고, 하나 이상의 측부 패러데이 컵들은 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 워크피스의 직경과 연관된 거리(165)만큼 이격되어 있다.
본 예에 있어서의 하나 이상의 측부 패러데이 컵들(158)은 워크피스(118)의 외측에 배치되고, 스캔 폭(152)은 도 3a에 도시된 협폭 스캔(166)으로부터 도 3b에 도시된 광폭 스캔(167)으로 증가되어 스캐닝된 이온 빔(144) 전체를 하나 이상의 측부 패러데이 컵들 위로 통과시킨다. 그러므로, 하나 이상의 측부 패러데이 컵들(158)을 구현함에 있어서, 스캔 폭(152)은 도 2 및 도 3a에 도시된 바와 같이 워크피스(118)를 딱 맞게 커버하는 것(예를 들면, 협폭 스캔(166))으로부터 도 3b의 광폭 스캔(167)까지 증가된다. 그러나, 그러한 스캔 폭(152)의 증가는 워크피스(118)에 대한 도핑에 기여하지 못하기 때문에, 종종 빔 이용률(beam utilization factor)로 지칭되는 이온 빔(121)의 전체 사용량이 크게 감소한다.
예를 들면, 예시적인 워크피스(118)의 절반부가 도 4에 도시되어 있으며, 300 ㎜의 직경을 갖는 것으로 나타나 있다. 예를 들어 도 4의 이온 빔(121)이 균일하게 둥글고 40 ㎜의 단면 직경(168)을 가져서 워크피스(118)를 균일하게 커버한다고 가정하면, 이온 빔의 단면 직경의 절반(즉, 20 ㎜)에 의한 오버스캔(170)이 모든 방향들에서 워크피스의 둘레부(156)를 지나서 제공된다. 그에 따라, 본 예에서, 이온 빔(121)에 의해 스캐닝되는 전체 스캐닝 영역(174)은 약 340 ㎜ × 340 ㎜의 정사각형일 것이다(또한 도 4가 워크피스(118)의 절반부만을 도시하고 있음을 주목하자). 따라서, 빔 이용률, 또는 전체 스캐닝 영역(174)과 연관된 전체 주입량에 대한 워크피스(118) 상에 수용된 이온들의 주입량의 비율은 이와 같이 약 61%이다.
본 개시는 도 3b에 도시된 바와 같이 전술한 측부 패러데이 컵들(158) 위로 이온 빔을 통과시키는 경우와 같은, 이온 빔(121)의 스캔 폭(152)이 증가되는 경우에 빔 이용률이 더욱 감소한다는 것을 인식하고 있다. 예를 들면, 도 5a 및 도 5b에 또한 도시된 바와 같이, 2 개의 샘플링 컵들(158)은 워크피스(118)에 대해 배치되고(예를 들면, 워크피스에 대해 ±170 ㎜에 배치되어, 340 ㎜의 샘플링 컵들 사이의 이격을 야기함), 그와 연관된 폭(176)(예를 들면, 10 ㎜)을 갖는다. 도 4와 유사한 방식으로, 워크피스(118)에 균일하게 주입하고, 도 5a 및 도 5b의 2 개의 샘플링 컵들(158)을 커버하기 위해서(예를 들면, 스캔 동안에 이온 빔(121)의 적절한 샘플링을 달성하기 위해서), 이온 빔(121)의 크기의 절반(즉, 20 ㎜)의 오버스캔(170)은 또한 고속 스캔 축(154)을 따라 샘플링 컵들을 지나서 실행된다.
따라서, 상기 예에서, 이온 빔(121)이 고속 스캔 축(154)을 따라 샘플링 컵들(158) 위를 적절하게 통과하도록 하기 위해서, 스캔 폭(152)은 저속 스캔 축(151)을 따른 340 ㎜(예를 들면, 워크피스의 300 ㎜ 직경 더하기 이온 빔 직경)의 스캔 폭을 유지하면서, 400 ㎜(예를 들면, 2*(샘플링 컵의 340 ㎜ 간격 + 10 ㎜ 폭) + 2*(이온 빔 직경/2))로 증가된다. 도 5b는 도 5a의 스캔 경로(160)의 일부분(178)의 예시적인 확대를 나타내도록 추가로 제공되고, 도 5a의 이온 빔(121)의 스캔 폭(152)은 대체로 균일하다. 따라서, 빔 이용률은 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 모든 광폭 스캔들(167)을 포함하는 경로(160)에 대해 약 52%까지 더욱 감소한다.
본 개시의 예시적인 양태에 따르면, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 샘플링 컵(들)(158)을 이용할 때 광폭 스캔들(167)을 협폭 스캔들(166)과 인터레이싱(interlacing)함으로써, 빔 이용률은 유리하게는 도 5a 및 도 5b에서 보여지는 것보다 증대될 수 있다. 도 6a뿐만 아니라, 도 6a의 스캔 경로(160)의 일부분(180)의 예시적인 확대에서 알 수 있는 바와 같이, 광폭 스캔들(167)은 샘플링 컵들(158)을 지나서 적절한 오버스캔을 제공하는 한편, 협폭 스캔들(166)은 워크피스(118)에 대한 이온 빔(121)의 균일한 커버리지(coverage)를 제공하지만 샘플링 컵들을 커버하기에 충분할 정도로 폭이 넓지는 않다. 광폭 스캔들(167)에 대한 협폭 스캔들(166)의 비율을 변경함으로써, 빔 이용률은 마찬가지로 변경되고, 도 5a 및 도 5b에서 보여지는 빔 이용률보다 증대될 수 있다.
본 개시의 보다 명확한 이해를 얻기 위해서, 주입 동안에 스폿 이온 빔(121)의 하나 이상의 특성들을 정확하게 측정하는 것에 관한 하나의 관심사는 이온 빔의 하나 이상의 특성들 중 정확한 전류 측정값을 획득하기 위해서 이온 빔 전체가 하나 이상의 측부 패러데이 컵들(158) 위를 통과해야 한다는 것이라는 것이 현재 인식되고 있다. 이것에 대한 하나의 이유가 또한 도 3a 및 도 3b에 도시되어 있으며, 이온 빔(121)의 도 3a의 협폭 스캔(166) 및 도 3b의 광폭 스캔(167)과 연관된 빔 전류 측정값(182)(또한 빔 전류 분포라고도 불림)은 측부 패러데이 컵들(158)의 상대 위치 및 워크피스(118) 위에 중첩되어 있다. 도 3a의 협폭 스캔(166)에서, 예를 들면, 도 2의 고속 스캔 축(154)을 따른 이온 빔(121)의 스캐닝은 이온 빔의 스루풋(throughput) 및 이용을 증대시키려는 시도로 워크피스(118)의 둘레부(156) 또는 에지에 근접해서 (예를 들면, 저속 스캔 축(151)을 따른 워크피스의 위치에 기초하여) 방향이 역전된다. 이온 빔(121)의 이용은 일반적으로 이온 빔이 형성되는 전체 시간에 대한 이온 빔(121)이 워크피스(118)에 충돌하는 시간의 비율과 연관되며, 에너지 보존, 워크피스 스루풋, 및 이온 빔을 형성할 때 수반되는 재료들의 비용, 에너지 등과 같은 다양한 다른 인자들을 위해 이온 빔 이용이 최대화되는 것이 요망된다.
그러나, 이온 빔(121)의 이용을 최대화함에 있어서의 하나의 어려운 점은, 도 3a의 협폭 스캔(166) 동안에 이온 빔의 다양한 특성들(예를 들면, 전류)을 정확하게 측정하려는 시도들이 "에지 샘플링(edge sampling)" 시스템들로 불리는 것에서 패러데이 컵들의 고정된 위치들에 의해 방해된다는 것인데, 이는 이온 빔이 패러데이 컵들 위를 완전히 통과하지 못하는 것으로 인해(예를 들면, 스캔의 방향의 역전으로 인해) 이온 빔의 측정된 전류가 강하하기 때문이다. 협폭 스캔들(166)에 대해서, 예를 들면, 도 2의 스캔 폭(152)은 빔 이용이 최대가 되도록 선택된다. 예를 들면, 도 2의 스캔 폭(152)은 이온 빔(121)이 워크피스를 균일하게 딱 맞게 커버하고 이온 빔이 워크피스와 충돌하지 않으면 방향이 역전되도록(예를 들면, 이온 빔이 워크피스의 둘레부(156)와 연관된 위치에서 방향이 역전됨) 최소화된다. 이러한 상태 하에서, 측부 패러데이 컵들(158)은 전류 분포(182)의 급경사 영역(184)에서 빔 전류를 대부분 받을 가능성이 있다. 측부 패러데이 컵들(158)이 급경사 영역(184)에 있는 경우, 빔 크기의 변화와 같은 이온 빔(121)의 작은 변화 또는 심지어 이온 빔의 위치의 작은 시프트(shift)가 측정된 빔 전류에 영향을 미칠 것이다.
대안적으로, 도 2의 이온 빔(121)의 스캔 폭(152)이 도 3b에 도시된 광폭 스캔(167)을 규정하여, 이온 빔이 고속 스캔 축(154)을 따른 이온 빔의 스캔 동안에 측부 패러데이 컵들(158) 위를(예를 들면, 측부 패러데이 컵들의 외측 영역(186)을 지나서) 완전히 통과하는 경우, 이온 빔의 전류의 정확한 측정값이 획득될 수 있다. 그러나, 전체 워크피스(118)에 걸쳐서 실행될 때, 그러한 광폭 스캔들(167)은 도 2의 이온 빔(121)이 워크피스에 충돌하지 않은 경우에 보다 많은 시간이 소모되므로 빔 이용에 해로운 영향을 미칠 수 있다.
전술한 바와 같은 에지 샘플링 주입량 시스템들의 경우, 측부 패러데이 컵들(158) 상에서 측정된 도 1의 이온 빔(121)의 전류는 주입 동안에 워크피스(118)에 대한 빔 주입량의 일차 표준이다. 샘플링된 빔 전류와 워크피스(118)에 대한 주입량 사이의 적당한 비례를 유지하는 것이 요망되며, 본 개시는 반복가능한 주입들에 대해 빔 크기, 빔 시프트 등의 변화들로 인해 측부 패러데이 컵들(158)에서 보여지는 전류들의 변화들을 회피하는 것이 요망된다는 것을 현재 인식하고 있다. 도 3a의 협폭 스캔(166)의 급경사 영역(184)에 측부 패러데이 컵들(158)을 노출시키는 것의 하나의 어려운 점은 도 3a의 협폭 스캔(166)의 지속기간 동안에 도 1 및 도 7의 측부 패러데이 컵들(158)로부터 선량계(162)로 송신된 신호(164)를 차단하지만 신호가 도 3b의 광폭 스캔(167) 동안에 선량계에서 처리될 수 있게 함으로써 해결될 수 있다.
도 1의 측부 패러데이 컵들(158)에서 보여지는 전술한 전류의 변화들을 회피하기 위해서, 예를 들면, 도 7에는 스위칭 장치(188)가 제공되고, 이 스위칭 장치는 도 6a 및 도 6b의 광폭 스캔들(167) 동안에만 하나 이상의 측부 패러데이 컵들을 선량계(162)에 전기적으로 연결시키도록(또한 광폭 스캔 모드라고도 불림) 구성되는 한편, 스위칭 장치는 협폭 스캔들(166) 동안에 하나 이상의 측부 패러데이 컵들을 선량계와 전기적으로 분리시킨다(또한 협폭 스캔 모드라고도 불림). 예를 들면, 도 7의 스위칭 장치(188)는 도 6b의 협폭 스캔들(166) 동안에 하나 이상의 측부 패러데이 컵들(158)로부터의 출력을 접지에 전기적으로 연결시켜서, 도 3a의 협폭 스캔의 급경사 영역(184)에서의 이온 빔 전류가 도 7의 선량계(162)에 도달하지 않게 한다.
예를 들면, 도 7의 스위칭 장치(188)는 하나 이상의 측부 패러데이 컵들(158)을 각각의 선량계(162) 및 전기 접지(192)에 선택적으로 전기적으로 연결시키도록 구성된 한 쌍의 스위치들(190A 및 190B)(예를 들면, 반도체 스위치들)을 포함한다. 일 예에 있어서, 제어기(148)는 도 1의 스캐닝 시스템(140)이 협폭 스캔 모드에 있는 경우 하나 이상의 측부 패러데이 컵들(158)을 전기 접지(192)에 전기적으로 연결시키도록 추가로 구성되고, 빔 스캔이 광폭 스캔 모드에 있는 경우 하나 이상의 측부 패러데이 컵들을 선량계(162)에 전기적으로 연결시키도록 추가로 구성된다.
본 개시의 다른 예시적인 양태에 따르면, 도 8은 2 개의 협폭 스캔들(166) 및 하나의 광폭 스캔(167)의 조합을 갖는 스캔 사이클(196)의 예시적인 스캔 파형(194)을 도시하고 있다. 스캔 사이클(196)이 협폭 스캔들(166) 및 광폭 스캔들(167)의 임의의 조합을 가질 수 있다는 것에 주목해야 한다. 광폭 스캔들(167)에 대한 협폭 스캔들(166)의 보다 큰 비율은 이온 빔(121)의 이용을 증대시킬 것이다. 그러나, 광폭 스캔들(167)에 대한 협폭 스캔들(166)의 비율이 높은 경우, 하나 이상의 측부 패러데이 컵들(158)에 대한 빔 노출이 그 비율로 감소되고, 극히 낮은 빔 전류 응용에서는 신호 대 잡음비가 나빠질 수 있는 것이 가능하다. 그러므로, 빔 전류의 매우 정확한 측정값이 도 1의 이온 주입 시스템(100)의 낮은 주입량 작동에서 요망된다면, 도 6a 및 도 6b의 광폭 스캔들(167)에 대한 협폭 스캔들(166)의 비율이 프로세스 요건들에 기초하여 최소화되어야 한다.
예를 들면, 도 8의 스캔 파형(194) 아래에는, 전류 측정값을 차단하기 위한 게이팅 신호(gating signal)(198)가 도시되어 있으며, 게이팅 신호는 도 7의 스위치들(190A 및 190B)의 쌍을 제어한다. 본 예에 있어서, 도 7의 선량계(162)는 게이트 신호(198)가 로우(low)일 때의 지속기간 동안에 스위치(190A)를 개방하고 스위치(190B)를 폐쇄함으로써 차단(예를 들면, 게이팅)된다. 선량계(162)의 게이팅의 그러한 동기화에 따르면, 하나 이상의 측부 패러데이 컵들(158)로부터 선량계에 측정된 전류는 광폭 스캔들(167)로부터만 생길 것이다.
따라서, 본 개시는 도 9에서 이온 빔 이용을 향상시키기 위한 방법(200)을 또한 제공하고, 상기 방법은 주입 동안에 이온 빔의 하나 이상의 특성들(예를 들면, 전류, 주입량)의 정확한 측정값을 또한 제공한다. 예시적인 방법들이 일련의 동작들(acts) 또는 이벤트들(events)로서 본 명세서에 도시되고 설명되어 있지만, 본 발명은 그러한 동작들 또는 이벤트들의 도시된 순서에 의해 한정되지 않는다는 것이 이해될 것이며, 이는, 본 발명에 따르면, 일부 단계들이 본 명세서에 도시 및 개시된 것 외에도 다른 단계들과 동시에 및/또는 상이한 순서들로 이루어질 수 있기 때문이라는 것에 주목해야 한다. 또한, 도시된 단계들 모두가 본 발명에 따른 방법을 구현하는데 필요하지 않을 수도 있다. 더욱이, 본 방법들은 본 명세서에 도시되고 설명된 시스템들과 연관하여 구현될 뿐만 아니라, 도시되지 않은 다른 시스템들과 연관하여 구현될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 9의 방법(200)은 동작(202)에서 시작하고, 여기서 도 1의 워크피스(118) 및 지지체(120)와 같이 워크피스가 워크피스 지지체 상에 제공된다. 도 9의 동작(204)에서, 하나 이상의 측부 패러데이 컵들은 이온 빔의 경로를 따라 제공되고, 하나 이상의 측부 패러데이 컵들은 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 워크피스의 직경과 연관된 거리만큼 이격되어 있다. 도 9의 동작(206)에서, 이온 빔은 워크피스의 표면을 가로질러 왕복 스캐닝되고, 이온 빔의 협폭 스캔은 대체로 워크피스의 에지와 연관된 위치에서 이온 빔의 스캐닝의 방향을 역전시킴으로써 규정되고, 이온 빔의 광폭 스캔은 대체로 하나 이상의 측부 패러데이 컵들의 외측 영역과 연관된 위치에서 이온 빔의 스캐닝의 방향을 역전시킴으로써 규정된다. 예를 들면, 각각의 도 3a와 도 3b 및 도 6a와 도 6b의 협폭 스캔(166) 및 광폭 스캔(167)은 동작(206)에서 규정된다. 또한, 도 9의 동작(208)에서, 이온 빔의 전류 또는 다른 특성은 동작(206)의 이온 빔의 왕복 스캐닝과 동시에 하나 이상의 측부 패러데이 컵들을 통해서 감지된다.
동작(210)에서, 하나 이상의 측부 패러데이 컵들은 이온 빔이 광폭 스캔 모드에서 스캐닝되는 경우에 선량계에 전기적으로 연결된다. 예를 들면, 하나 이상의 측부 패러데이 컵들은 도 3b 및 도 6a와 도 6b의 이온 빔의 광폭 스캔(167)과 동시에 선량계에 전기적으로 연결된다. 다른 예에 있어서, 도 9의 동작(210)에서 하나 이상의 측부 패러데이 컵들을 선량계에 전기적으로 연결하는 것은 하나 이상의 측부 패러데이 컵들을 전기 접지로부터 전기적으로 차단하는 것을 더 포함한다.
따라서, 선량계는 일반적으로 이온 빔의 전류를 결정한다. 동작(212)에서, 하나 이상의 측부 패러데이 컵들은 이온 빔이 협폭 스캔 모드에서 스캐닝되는 경우에 접지에 전기적으로 연결된다. 예를 들면, 동작(212)에서 하나 이상의 측부 패러데이 컵들을 접지에 전기적으로 연결하는 것은 도 3a 및 도 6a와 도 6b에서의 이온 빔(121)의 협폭 스캔(166)과 동시에 일어난다. 다른 예에 있어서, 도 9의 동작(212)에서 하나 이상의 측부 패러데이 컵들을 접지에 전기적으로 연결하는 것은 하나 이상의 측부 패러데이 컵들을 선량계로부터 전기적으로 차단하는 것을 더 포함한다.
본 발명은 특정의 바람직한 실시예 또는 실시예들에 대하여 도시 및 설명되었지만, 등가인 수정예들 및/또는 변형예들이 본 명세서 및 첨부 도면들을 읽고 이해할 때 본 기술분야에 숙련된 자들에게 이루어질 것이라는 것이 자명하다. 특히, 전술한 구성요소들(조립체들, 디바이스들, 회로들 등)에 의해 수행되는 다양한 기능들에 관하여, 그러한 구성요소들을 설명하는데 사용된 용어들("수단"에 대한 언급을 포함함)은, 달리 언급되지 않는다면, 본 발명의 본 명세서에 도시된 예시적인 실시예들에서의 기능을 수행하는 개시된 구조체와 구조적으로 등가는 아니더라도, 개시된 구성요소의 지정된 기능을 수행하는 임의의 구성요소(즉, 기능적으로 등가임)에 대응하는 것으로 의도된다. 또한, 본 발명의 특정 특징이 몇 개의 실시예들 중 하나에 대해서만 설명되었을 수 있지만, 그러한 특징은 임의의 소정 또는 특정 응용에 대해 소망되고 유리할 수 있는 바와 같은 다른 실시예들의 하나 이상의 다른 특징들과 조합될 수 있다.

Claims (15)

  1. 이온 빔(ion beam)의 이용을 증대시키기 위한 방법으로서,
    워크피스(workpiece)를 워크피스 지지체(workpiece support) 상에 제공하는 단계;
    상기 이온 빔의 경로를 따라 위치되고 상기 이온 빔의 전류를 감지하도록 구성된 측부 패러데이 컵들(side Faraday cups)의 쌍을 제공하는 단계 ― 상기 측부 패러데이 컵들의 쌍은 상기 워크피스의 직경과 연관된 거리만큼 상기 워크피스로부터 이격되어 있음―;
    상기 이온 빔을 상기 워크피스의 표면을 가로질러 왕복 스캐닝하고 ― 상기 이온 빔의 협폭 스캔(narrow scan)은 상기 워크피스의 에지와 연관된 위치에서 상기 이온 빔의 스캐닝의 방향을 역전시킴으로써 규정되고, 상기 이온 빔의 광폭 스캔(wide scan)은 상기 측부 패러데이 컵들의 외측 영역과 연관된 위치에서 상기 이온 빔의 스캐닝의 방향을 역전시킴으로써 규정됨 ―, 그리고 상기 이온 빔의 하나 이상의 협폭 스캔들을 상기 이온 빔의 하나 이상의 광폭 스캔들과 인터레이싱(interlacing)하는 단계;
    상기 이온 빔의 왕복 스캐닝과 동시에 상기 측부 패러데이 컵들을 통해서 상기 이온 빔의 전류를 감지하는 단계;
    상기 이온 빔의 광폭 스캔과 동시에 상기 측부 패러데이 컵들을 선량계(dosimeter)에 전기적으로 연결시키도록, 동기식 빔 전류 게이팅 시스템(synchronized beam current gating system)을 제공하는 단계; 및
    상기 이온 빔의 협폭 스캔과 동시에 상기 측부 패러데이 컵들을 전기 접지에 전기적으로 연결시키는 단계를 포함하는,
    이온 빔의 이용을 증대시키기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 측부 패러데이 컵들을 선량계에 전기적으로 연결시키는 단계는, 상기 측부 패러데이 컵들을 전기 접지로부터 전기적으로 차단하는 단계를 더 포함하는,
    이온 빔의 이용을 증대시키기 위한 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 측부 패러데이 컵들을 전기 접지에 전기적으로 연결시키는 단계는, 상기 측부 패러데이 컵들을 상기 선량계로부터 전기적으로 차단하는 단계를 더 포함하는,
    이온 빔의 이용을 증대시키기 위한 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 측부 패러데이 컵들을 선량계에 전기적으로 연결시키는 단계는, 상기 이온 빔의 광폭 스캔과 동시에 일어나는,
    이온 빔의 이용을 증대시키기 위한 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 측부 패러데이 컵들을 접지에 전기적으로 연결시키는 단계는, 상기 이온 빔의 협폭 스캔과 동시에 일어나는,
    이온 빔의 이용을 증대시키기 위한 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 이온 빔의 스캐닝과 연관된 게이트 신호(gate signal)를 제공하는 단계를 더 포함하며, 상기 게이트 신호는 상기 이온 빔의 광폭 스캔과 동시에 게이트 개방(GATE OPEN) 신호 및 상기 이온 빔의 협폭 스캔과 동시에 게이트 폐쇄(GATE CLOSED) 신호를 포함하고, 상기 게이트 신호는 상기 이온 빔의 광폭 스캔과 동시에 상기 측부 패러데이 컵들을 상기 선량계에 전기적으로 연결시키고, 상기 이온 빔의 협폭 스캔과 동시에 상기 측부 패러데이 컵들을 전기 접지에 전기적으로 연결시키는,
    이온 빔의 이용을 증대시키기 위한 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 선량계는 상기 이온 빔의 광폭 스캔과 동시에만 상기 이온 빔의 전류를 결정하는,
    이온 빔의 이용을 증대시키기 위한 방법.
  8. 이온 빔의 이용을 증대시키기 위한 방법으로서,
    워크피스를 워크피스 지지체 상에 제공하는 단계;
    상기 이온 빔의 경로를 따라 위치되고 상기 이온 빔의 전류를 감지하도록 구성된 측부 패러데이 컵들의 쌍을 제공하는 단계 ― 상기 측부 패러데이 컵들의 쌍은 상기 워크피스의 직경과 연관된 거리만큼 상기 워크피스로부터 이격되어 있음 ―;
    상기 이온 빔을 상기 워크피스의 표면을 가로질러 왕복 스캐닝하고, 상기 이온 빔의 하나 이상의 협폭 스캔들을 상기 이온 빔의 하나 이상의 광폭 스캔들과 인터레이싱하는 단계 ― 상기 이온 빔의 하나 이상의 협폭 스캔들은 상기 워크피스의 에지와 연관된 위치에서 상기 이온 빔의 스캐닝의 방향을 역전시킴으로써 규정되고, 상기 이온 빔의 하나 이상의 광폭 스캔들은 상기 측부 패러데이 컵들의 외측 영역과 연관된 위치에서 상기 이온 빔의 스캐닝의 방향을 역전시킴으로써 규정됨 ―; 및
    상기 이온 빔의 광폭 스캔과 동시에만 선량계를 통해서 상기 측부 패러데이 컵들에 의해 감지된 상기 이온 빔의 전류를 측정하는 단계를 포함하고,
    동기식 빔 전류 게이팅 시스템이, 상기 측부 패러데이 컵들을 상기 이온 빔의 하나 이상의 협폭 스캔들과 동시에 접지에 연결시키고, 상기 이온 빔의 하나 이상의 협폭 스캔 동안에 상기 측부 패러데이 컵들로부터 상기 선량계로의 전류를 차단하는,
    이온 빔의 이용을 증대시키기 위한 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 이온 빔의 스캐닝과 연관된 게이트 신호를 제공하는 단계를 더 포함하며, 상기 게이트 신호는 상기 이온 빔의 하나 이상의 광폭 스캔들과 동시에 게이트 개방(GATE OPEN) 신호 및 상기 이온 빔의 하나 이상의 협폭 스캔들과 동시에 게이트 폐쇄(GATE CLOSED) 신호를 포함하고, 상기 게이트 신호는 상기 이온 빔의 하나 이상의 광폭 스캔들과 동시에 상기 측부 패러데이 컵들을 상기 선량계에 전기적으로 연결시키고, 상기 이온 빔의 하나 이상의 협폭 스캔들과 동시에 상기 측부 패러데이 컵들을 전기 접지에 전기적으로 연결시키는,
    이온 빔의 이용을 증대시키기 위한 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 협폭 스캔들의 스캔 폭은 균일하고 상기 워크피스의 직경과 연관되는,
    이온 빔의 이용을 증대시키기 위한 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 협폭 스캔들의 스캔 폭은 적어도 부분적으로 저속 스캔 축(slow scan axis)을 따른 상기 워크피스의 위치에 기초하여 변하는,
    이온 빔의 이용을 증대시키기 위한 방법.
  12. 스캔식 이온 빔 주입 시스템(scanned ion beam implantation system)을 위한, 선량측정 스위칭 장치(dosimetry switching apparatus)로서,
    스캐닝된 이온 빔에 대해 워크피스를 지지하도록 구성된 워크피스 지지체;
    상기 스캐닝된 이온 빔의 경로를 따라 위치된 측부 패러데이 컵들의 쌍 ― 상기 측부 패러데이 컵들은 상기 이온 빔의 전류를 감지하도록 구성되고, 상기 측부 패러데이 컵들은 상기 워크피스의 직경과 연관된 거리만큼 상기 워크피스로부터 이격되어 있음 ―;
    상기 측부 패러데이 컵들에 의해 감지된 전류에 기초하여 상기 스캐닝된 이온 빔의 전류를 결정하도록 구성된 선량계; 및
    스캐닝된 이온 빔의 광폭 스캔과 동시에 상기 측부 패러데이 컵들을 상기 선량계에 전기적으로 연결시키도록 구성된 동기식 빔 전류 게이팅 시스템 ― 상기 동기식 빔 전류 게이팅 시스템은 상기 스캐닝된 이온 빔의 협폭 스캔과 동시에 상기 측부 패러데이 컵들을 접지에 전기적으로 연결시키도록 추가로 구성되고, 상기 스캐닝된 이온 빔의 협폭 스캔은 상기 워크피스의 에지와 연관된 위치에서 상기 스캐닝된 이온 빔의 스캐닝의 방향을 역전시킴으로써 규정되고, 상기 스캐닝된 이온 빔의 광폭 스캔은 상기 측부 패러데이 컵들의 외측 영역과 연관된 위치에서 상기 스캐닝된 이온 빔의 스캐닝의 방향을 역전시킴으로써 규정됨 ― 를 포함하고,
    상기 동기식 빔 전류 게이팅 시스템은 상기 측부 패러데이 컵들을 각각의 선량계 및 접지에 선택적으로 전기적으로 연결시키도록 구성된 반도체 스위치들의 쌍을 포함하는,
    선량측정 스위칭 장치.
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