KR102517467B1 - 고속 작동 셔터 모션을 갖는 2축 가변 폭 질량 분해 애퍼처 - Google Patents

고속 작동 셔터 모션을 갖는 2축 가변 폭 질량 분해 애퍼처 Download PDF

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Abstract

이온 주입 시스템을 위한 분해 애퍼처 조립체는 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트를 구비하며, 여기서 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트는 일반적으로 그 사이에 분해 애퍼처를 규정한다. 제 2 플레이트에 대한 제 1 플레이트의 위치는 일반적으로 분해 애퍼처의 폭을 규정한다. 하나 이상의 액추에이터는 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트 중 하나 이상에 작동 가능하게 결합되고, 서로에 대해 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트의 위치를 선택적으로 변경시키도록 형성되고, 따라서 분해 애퍼처의 폭을 선택적으로 변경시킨다. 서보 모터는 분해능 애퍼처 폭을 정확하게 변경시키고 공기압 실린더는 독립적으로, 선택적으로 분해 애퍼처를 폐쇄시킨다. 하류 위치 액츄에이터는 이온 빔의 경로를 따라 분해 애퍼처의 위치를 변경시키고, 제어기는 이온 빔의 원하는 특성에 기초하여 하나 이상의 액추에이터를 제어한다.

Description

고속 작동 셔터 모션을 갖는 2축 가변 폭 질량 분해 애퍼처
본 출원은 "TWO-AXIS VARIABLE WIDTH MASS RESOLVING APERTURE WITH FAST ACTING SHUTTER MOTION"라는 명칭으로 2016년11월29일에 출원된 미국 특허 출원 번호 제 15/363,728 호의 우선권을 주장하며, 그 전체 내용은 본 명세서에 참조로서 통합된다.
본 발명은 일반적으로 이온 주입 시스템에 관한 것으로, 더 구체적으로는 이온 주입 시스템에서 이온 빔에 대한 애퍼처(aperture) 폭을 제어하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조에서, 이온 주입은 불순물 또는 도펀트(dopants)로 반도체를 도핑(dope)하는 데 사용된다. 이온 주입 시스템(이온 주입기(ion implanters)라고도 함)은 일반적으로 n 또는 p 형 외인성 물질 도핑을 생성하거나 집적 회로 제조 중에 패시배이션 층(passivation layers)을 형성하기 위해 이온 빔을 사용하여 실리콘 웨이퍼와 같은 반도체 워크피스(workpieces)를 처리하는 데 사용된다. 반도체 도핑을 위해 사용될 경우, 이온 주입기는 반도체 물질에 원하는 특성을 생성하기 위해 선택된 외부 이온 화학종을 주입한다. 안티몬(antimony), 비소(arsenic) 또는 인(phosphorus)과 같은 소스 물질로부터 생성된 이온을 주입하는 것은 "n 타입"외인성 물질 웨이퍼를 생성하는 반면, "p 타입"의 외인성 물질 웨이퍼가 요구되는 경우, 붕소(boron) 또는 인듐(indium)과 같은 소스 물질로 생성된 이온이 주입 될 수 있다.
통상적인 이온 빔 주입기는 이온화 가능한 소스 물질로부터 양으로 하전된 이온을 생성하기 위한 이온 소스를 포함한다. 생성된 이온은 빔으로 형성되고 엔드 스테이션(end station)을 향한 소정의 빔 경로를 따라 지향된다. 이온 빔 주입기는 이온 소스와 엔드 스테이션 사이에서 연장되는 빔 형성(beam forming) 및 형상 구조(shaping structures)를 포함 할 수 있다. 빔 형성 및 형상 구조는 이온 빔을 유지하고 엔드 스테이션으로 가는 도중에 빔이 통과하는, 연장된 내부 공동 또는 통로에 결합된다. 이온 주입기를 작동할 때, 이 통로는 가스 분자와의 충돌의 결과로서 소정의 빔 경로로부터 편향될 가능성을 줄이기 위해 진공 상태가 될 수 있다.
자기장에서 주어진 운동 에너지의 하전된 입자의 궤도는 이들 입자의 질량(또는 전하 대 질량비)에 따라 달라진다. 따라서, 바람직하지 않은 분자량의 이온은 이온 빔으로부터 멀리 떨어진 위치로 편향될 것이기 때문에, 일정한 자기장을 통과한 후에 반도체 웨이퍼 또는 다른 타겟의 원하는 영역에 도달하는, 추출된 이온 빔의 부분은 순수하게 만들 수 있고, 이에 따라 원하는 물질 이외의 물질 주입을 피할 수 있다. 원하는 전하 대 질량비의 이온을 선택적으로 분리하는 공정을 질량 분석(mass analysis)이라고 한다. 질량 분석기는 일반적으로 서로 다른 전하 대 질량비의 이온을 효과적으로 분리하는 아치형(arcuate) 통로의 자기 편향을 통해 이온 빔의 다양한 이온을 편향시키기 위해 쌍극자 자기장(dipole magnetic field)을 생성하는 질량 분석 자석을 사용한다.
일부 이온 주입 시스템의 경우, 이온 빔의 물리적 크기가 타겟 워크피스 보다 작은데, 이에 따라 이온 빔은 타겟 워크피스의 표면을 적절하게 덮기 위해 하나 이상의 방향으로 스캐닝 된다. 일반적으로, 정전기 또는 자기 기반의 스캐너는 이온 빔을 빠른 방향으로 스캔하고, 기계 장치는 타겟 워크피스의 표면을 가로질러 충분한 이온 빔의 커버리지를 제공하기 위해 느린 스캔 방향으로 타겟 워크피스를 이동시킨다.
본 개시는 따라서, 이온 주입 시스템의 질량 분해 애퍼처의 폭을 선택적으로 제어하고 이온 빔을 선택적으로 차단하기 위한 시스템 및 장치를 제공한다. 따라서, 다음은 본 발명의 일부 측면의 기본적인 이해를 제공하기 위해 본 개시 의 단순화된 요약을 제공한다. 이 요약은 본 발명의 광범위한 개요는 아니다. 그것은 본 발명의 주요 요소(key) 또는 중요한 요소(critical elements)를 식별하지 않고, 본 발명의 범위를 기술하지 않도록 의도된다. 그것의 목적은 후술되는 보다 상세한 설명의 서두로서 본 발명의 일부 개념을 단순화된 형태로 제시하는 것이다.
본 발명의 측면들은 이온 주입 시스템에 부가되는 추가 구성 요소 없이 각도 조정을 수행함으로써 이온 주입을 용이하게 한다. 측면들은 별도의 및/또는 추가 구성 요소를 사용하는 대신에 이온 주입 중에 선택된 각도 조정을 수행하기 위해 질량 분석기를 사용한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 이온 주입 시스템은 질량 분석 및 각도 보정을 위해 질량 분석기를 사용한다. 이온 소스는 빔 경로를 따라 이온 빔을 발생시킨다. 질량 분석기는 이온 빔의 질량 분석 및 각도 보정을 수행하는 이온 소스의 하류에 위치한다. 분해 애퍼처 조립체는 질량 분석기 구성 요소의 하류 및 빔 경로를 따라 배치된다. 분해 애퍼처 조립체는 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트를 포함하며, 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트는 일반적으로 그 사이에 분해 애퍼처를 규정한다. 제 2 플레이트에 대한 제 1 플레이트의 위치는 일반적으로 분해 애퍼처의 폭을 규정한다.
하나 이상의 액추에이터는 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트 중 하나 이상에 작동 가능하게 결합되며, 이 때 하나 이상의 액추에이터는 서로에 대해 하나 이상의 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트의 각각의 위치를 선택적으로 변경 시키도록 형성되고, 그 위치에서 분해 애퍼처의 폭을 선택적으로 변경시킨다. 제어기는 또한 하나 이상의 액추에이터의 제어를 통해 분해 애퍼처의 폭을 제어하도록 형성되며, 이 때 분해 애퍼처의 폭의 제어는 적어도 부분적으로, 이온 빔의 하나 이상의 원하는 특성에 기초한다.
일 예시에 따르면, 하나 이상의 액추에이터는 선택된 빔 엔벨로프 및 선택된 분해능 중 하나 이상에 기초하는 질량 분석기의 출구 빔 경로에 분해 애퍼처를 선택적으로 위치시키기 위해 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트를 선택적으로 위치시키도록 추가로 형성된다.
예를 들어, 하나 이상의 액추에이터는 분해 애퍼처를 선택적으로 폐쇄하거나 또는 셔터링(shutter) 하기 위해 제 2 플레이트에 대해 제 1 플레이트를 선택적으로 위치시키며, 그 위치에서 이온 빔이 분해 애퍼처 조립체의 하류로 이동하는 것을 선택적으로 방지한다.
일 예시에서, 하나 이상의 선형 액추에이터는 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트 중 하나 이상에 작동 가능하게 결합되는 하나 이상의 서보 모터 및 공기압 실린더를 포함하며, 이 때 하나 이상의 서보 모터는 분해 애퍼처의 폭을 정확하게 변경시키도록 형성되고, 하나 이상의 공기압 실린더는 분해 애퍼처를 선택적으로 폐쇄하도록 형성된다.
다른 예에 따르면, 센싱 장치는 이온 빔과 관련된 하나 이상의 조건을 방지하도록 형성된다. 예를 들어, 하나 이상의 조건은 빔 전류 및/또는 하나 이상의 결함 조건과 관련될 수 있고, 이 때 제어기는 하나의 결함 조건의 방지시 공기압 실린더의 제어를 통해 분해 애퍼처를 선택적으로 폐쇄하도록 형성된다. 예를 들어, 제어기는 센싱 장치에 의해 감지된 하나 이상의 조건에 기초하여 하나 이상의 액추에이터의 제어를 통해 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트를 선택적으로 개별적으로 병진시키도록 추가로 형성된다..
다른 실시예에서, 하류 위치 액추에이터는 이온 빔의 경로를 따라 분해 애퍼처의 위치를 선택적으로 변경시키도록 형성되며, 이 때 제어기는 적어도, 부분적으로, 이온 빔의 하나 이상의 원하는 특성에 기초하여 이온 빔의 경로를 따라 분해 애퍼처의 위치를 제어하도록 추가로 형성된다. 다른 시스템 및 방법이 또한 개시된다.
다음의 설명 및 첨부된 도면은 본 발명의 특정 예시적인 측면 및 구현을 상세히 설명한다. 이것들은 본 발명의 원리가 사용될 수 있는 다양한 방법 중 일부를 나타내는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 예시적인 이온 주입 시스템을 도시한다.
도 2는 본 발명의 다른 측면에 따른 예시적인 분해 애퍼처 조립체의 사시도이다.
본 개시는 일반적으로 이온 주입 시스템에서 질량 분해 애퍼처의 폭을 선택적으로 제어하기 위한 시스템, 장치 및 방법에 관한 것이다. 따라서, 본 발명은 이제 도면을 참조하여 설명될 것이고, 동일한 참조 번호는 전체적으로 동일한 구성 요소를 나타내기 위해 사용될 수 있다. 본 명세서에 제공된 설명은 단지 예시적인 것이며, 이 상세한 설명은 제한적인 의미로 해석되어서는 안 된다. 이하의 설명에서, 설명의 목적으로, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 세부 사항이 설명된다. 그러나, 당업자에게 본 발명이 이들 특정 세부 사항 없이 실시될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 또한, 본 발명의 범위는 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 설명되는 실시예 또는 예시들에 의해 제한되지 않으며, 첨부된 청구 범위 및 그 실질적 균등물에 의해서만 제한되도록 의도된다.
또한, 도면은 본 개시의 실시예의 일부 측면을 설명하기 위해 제공되며, 따라서 오직 개략도로 간주되어야 한다는 점에 유의해야 한다. 특히, 도면에 도시된 구성 요소는 반드시 서로 축척될 필요는 없고, 도면들에서 다양한 요소들의 배치는 각각의 실시예에 대한 명확한 이해를 제공하도록 선택되며, 반드시 본 발명의 일 실시예에 따른 구현예에서의 다양한 구성 요소의 실제 상대 위치를 나타내는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 여기에 기술된 다양한 실시예 및 예시들의 특징들은 특별히 언급되지 않는 한, 서로 조합될 수 있다.
다음의 설명에서, 기능적인 블록들(functional blocks), 장치들(devices), 구성 요소들(components), 회로 요소들(circuit elements) 또는 본 명세서에 도시되거나 설명된 다른 물리적 또는 기능적 유닛들 간의 임의의 직접적인 연결 또는 결합은 또한 간접적인 연결 또는 결합에 의해 구현될 수 있음이 이해되어야 한다. 또한, 도면에 도시된 기능적인 블록들 또는 유닛들은 일 실시예에서 개별적인 형상들 또는 회로들로서 구현될 수 있으며, 또한 대안적으로 다른 실시예에서 공통의 형상 또는 회로로 완전히 또는 부분적으로 구현될 수도 있다. 예를 들어, 몇몇 기능적인 블록들은 신호 프로세서와 같은 공통 프로세서 상에서 실행되는 소프트웨어로서 구현 될 수 있다.　또한, 이하의 명세서에서 유선 기반으로 설명되는 임의의 접속은 달리 언급되지 않는 한 무선 통신으로서 구현될 수도 있음이 이해되어야 한다.
본 개시는 이온 빔 셔터를 질량 분해 애퍼처 조립체에 통합하는 한편 질량 분해 애퍼처의 가변적인 폭을 제공하도록 형성되는 질량 분해 애퍼처 조립체를 제공한다. 따라서, 질량 분해 애퍼처를 규정하는 플레이트는 이온 주입 시스템의 빔라인의 다중 축(예를 들어, x-축 및 z-축 모두)을 따라 병진하도록 형성된다. 따라서, 본 개시의 질량 분해 애퍼처 조립체는 원치 않는 동위 원소가 다수의 축을 따라 플레이트의 관절을 통해 존재하는 이온 빔의 특정 영역에서 원치 않는 동위 원소를 선택적으로 감소시키도록 형성된다. 또한, 질량 분해 애퍼처 조립체는 플레이트의 관절을 통해 이온 빔을 차단하거나 또는 셔터링 하도록 형성된다. 또한, 질량 분해 애퍼처 조립체는 x-축에서 플레이트를 선택적으로 병진 시키거나 또는 스캐닝하고 이에 따라 결과적인 이온 빔 전류 측정치를 기록함으로써 z 축을 따라 다양한 지점에서 이온 빔 프로파일을 얻도록 형성된다.
본 개시의 일 측면에 따르면, 도 1은 예시적인 이온 주입 시스템(100)을 도시한다. 시스템(100)은 배경 및 설명적인 목적을 위해 제공되며, 본 발명의 측면들은 설명된 이온 주입 시스템에 제한되지 않고 다양한 구성의 다른 적합한 이온 주입 시스템들이 또한 사용될 수 있다는 것이 인식된다.
시스템(100)은 터미널(102), 빔라인 조립체(104) 및 엔드 스테이션(106)을 구비한다. 터미널(102)는 선택된 화학종을 갖는 이온 빔(112)을 생성하여 빔라인 조립체(104)로 향하게 하는 고전압 전원 공급원(110)에 의해 전력이 공급되는 이온 소스(108)를 포함한다. 이온 소스(108)는 추출되어 이온 빔(112)으로 형성되는, 하전된 이온을 생성하며, 이 때 이온 빔(112)은 빔라인 조립체(104) 내의 빔 경로를 따라 엔드 스테이션(106)으로 향한다.
이온을 생성하기 위해, 이온화될 도펀트 물질(미도시)의 가스는 이온 소스(108)의 생성 챔버(114) 내에 위치된다. 도펀트 가스는, 예를 들어, 가스 소스(미도시)로부터 생성 챔버(114)로 공급 될 수 있다. 전원 공급원(110)에 추가하여, 이온 생성 챔버(114) 내의 자유 전자를 여기시키기 위해 예를 들어, RF 또는 마이크로파 여기 소스, 전자 빔 주입 소스, 전자기 소스 및/또는 챔버 내에 아크 방전을 생성하는 캐소드와 같은 임의의 수의 적절한 메커니즘 (그 중 어느 것도 도시되지 않음)이 사용될 수 있다. 여기된 전자는 도펀트 가스 분자와 충돌하여 이온이 생성된다. 통상적으로, 양이온이 생성되지만, 본 명세서에서의 본 개시는 음이온이 발생되는 시스템에도 적용 가능하다.
이온은 이 예시에서 이온 추출 조립체(118)에 의해 생성 챔버(114) 내의 슬릿 (116)을 통해 제어 가능하게 추출된다. 이온 추출 조립체(118)는 복수의 추출 및/또는 억제 전극(120a, 120b)을 포함한다. 이온 추출 조립체(118)는 생성 챔버(114)로부터 이온을 가속시키도록 추출 및/또는 억제 전극(120a, 120b)을 바이어스(bias) 하기 위한, 예를 들어 별도의 추출 전원 공급원(미도시)을 포함 할 수 있다. 이온 빔(112)은 동일한 하전 입자를 포함하기 때문에, 상기 하전 입자가 서로 반발함에 따라 빔은 반경 방향 외측으로 팽창(blow up)하거나 확장하는 경향이 있을 수 있다. 빔 팽창은 많은 동일 하전 입자(예: 고전류)가 상대적으로 천천히 같은 방향(예: 저에너지)으로 움직이는 저에너지, 고전류(고주파수) 빔에서 악화될 수 있어 입자들 사이에는 많은 반발력이 존재하지만, 그러나 입자가 빔 경로의 방향으로 움직이게 하는 작은 입자 운동량이 있다. 따라서, 추출 조립체(118)는 일반적으로 빔이 고 에너지로 추출되어 빔이 팽창하지 않도록(예를 들어, 입자가 빔 팽창(blow up)을 유발할 수 있는 반발력을 극복하기에 충분한 운동량을 갖도록) 형성된다. 또한, 이 예에서 빔(112)은 일반적으로 시스템(100) 전체에 걸쳐 상대적으로 높은 에너지로 전달되고, 빔 격납(containment)을 촉진하기 위해 엔드 스테이션(106)에 위치된 워크피스(122) 바로 전에 감소된다.
본 예시의 빔라인 조립체(104)는 빔가이드(beamguide)(124), 질량 분석기(126), 스캐닝 시스템(128), 및 병렬기(parallelizer) 및/또는 보정기(corrector) 구성 요소(130) (일반적으로 병렬기라고 함)를 구비한다. 질량 분석기(126)는 이온 빔(112)에 대한 질량 분석 및 각도 보정/조정을 수행한다. 이 실시예에서, 질량 분석기(126)는 약 90도 각도로 형성되며, 그 안에 (쌍극자)자기장을 형성하는 역할을 하는 하나 이상의 자석(미도시)을 포함한다. 빔(112)이 질량 분석기(124)에 진입함에 따라, 부적절한 전하 대 질량비의 이온이 거부되도록 자기장에 의해 상응하여 굴곡된다. 특히, 너무 크거나 작은 전하 대 질량비를 갖는 이온은 질량 분석기(126)의 측벽(132) 내로 편향된다. 이러한 방식으로, 질량 분석기(126)는 주로 원하는 전하 대 질량비를 갖는 빔(112) 내의 이온들이 질량 분해 애퍼처 조립체(136)의 분해 애퍼처(134)를 통해 통과하여 빠져 나가도록 허용하며, 상세 사항은 추가로 논의 될 것이다.
질량 분석기(126)는 쌍극자 자기장(magnetic dipole field)의 진폭을 제어 또는 조정함으로써 이온 빔(112)에 대한 각도 보정을 수행할 수 있다. 이러한 자기장의 조정은 원하는/선택된 전하 대 질량비를 구비하는, 선택된 이온이 상이한 또는 변경된 경로를 따라 이동하게 한다. 그 결과, 분해 애퍼처(134)는 변경된 경로에 따라 조정될 수 있다. 일 예시에서, 질량 분해 애퍼처 조립체(136)는 분해 애퍼처(134)를 통해 변경된 경로를 수용하도록 x-방향(예를 들어, 이온 빔(112)을 가로 지르는 방향)을 중심으로 이동 가능하다.
이온 빔(112)과 시스템(100) 내의 다른 입자와의 충돌은 빔 보전성(beam integrity)을 저하시킬 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 펌프(미도시)가 포함되어 적어도 빔가이드(124) 및 질량 분석기(126)를 비울 수 있다.
설명된 예시의 스캐닝 시스템(128)은 자기 스캐닝 구성 요소(138) 및 포커싱 및/또는 스티어링(steering) 요소(140)를 포함한다. 각각의 전원 공급원(142, 144)은 스캐닝 구성 요소(138)와 포커싱 및 스티어링 구성 요소(140), 보다 상세하게는 각각의 전자석 조각들(146a, 146b) 및 그 안에 위치한 전극들(148a, 148b)에 작동 가능하게 결합된다. 포커싱 및 스티어링 요소(140)는 상대적으로 좁은 프로파일(예를 들어, 도시된 시스템(100)에서 "연필(pencil)" 빔)을 갖는 질량 분석된 이온 빔(mass analyzed ion beam)(112)을 수용한다. 플레이트(148a, 148b)에 전원 공급원(144)에 의해 인가된 전압은 스캐닝 구성 요소(138)의 스캔 정점(vertex)(150)에 빔을 집중시키고 조종하도록 작동한다. 전자석(146a 및 146b)에 (이론적으로 144와 동일한 공급원 일 수 있는) 전원 공급원(142)에 의해 인가된 전압 파형은, 이 예시에서, 빔(112)을 전후로 스캔하여, 그 위치에서 스캐닝된 이온 빔(때로는 "리본 빔"이라 불림)(152)을 규정한다. 스캔 정점(150)은 스캐닝 구성 요소(138)에 의해 스캐닝된 후에 이온 빔 (112)의 각 빔릿(beamlet) 또는 스캐닝된 부분이 시작되는 것처럼 보이는 광학 경로 내의 지점으로서 규정될 수 있다.
그 다음, 스캐닝된 빔(112)은 도시된 예시에서 2개의 쌍극자 자석(154a, 154b)을 포함하는 병렬기/보정기(130)를 통과한다. 예를 들어, 2개의 쌍극자 자석(154a, 154b)은 실질적으로 사다리꼴이고, 빔 (112)이 실질적으로 s- 형상으로 구부러질 수 있게 서로 대향하도록(mirror) 지향된다. 달리 말하면, 2개의 쌍극자 자석(154a, 154b)은 동일한 각도, 반경 및 반대 방향의 곡률을 갖는다.
병렬기(130)는 이온 빔이 스캔 각도에 관계없이 빔 축에 평행하게 진행하도록 스캐닝된 빔(112)이 그 경로를 변경하게 한다. 결과적으로, 주입 각도는 워크피스(122)에 걸쳐 비교적 균일하다.
하나 이상의 감속 스테이지(156)가 이 예시에서 병렬기(130)의 하류에 위치된다. 시스템(100)의 이 지점까지 이온 빔(112)은 일반적으로 상대적으로 높은 에너지 수준으로 이송되어 빔 팽창에 대한 경향을 완화시키며, 이는 빔 밀도가 예를 들어, 스캔 정점(150)에서와 같이 높은 경우 특히 높을 수 있다. 하나 이상의 감속 스테이지(156)는 예를 들어, 빔(112)을 감속하도록 작동 가능한 하나 이상의 전극(158a, 158b)을 포함한다. 하나 이상의 전극(158a, 158b)은 일반적으로 이온 빔(112)이 통과하는 애퍼처이며, 도 1에서 직선으로 그려질 수 있다.
그럼에도 불구하고, 예시적인 이온 추출 조립체(118), 스캐닝 구성 요소(138), 포커싱 및 스티어링 구성 요소(140) 및 감속 스테이지(156)에 2개의 전극(120a 및 120b, 146a 및 146b, 148a 및 148b 및 158a 및 158b)이 각각 도시되어 있지만, 전체 내용이 본 명세서에 참고로서 통합되는 Rathmell 등의 미국 특허 제 6,777,696 호에 제시된 것과 같이 이들 구성 요소는 각각 이온을 가속 및/또는 감속시키고, 이온빔 (112)을 포커싱(focus), 굴곡(bend), 편향(deflect), 수렴(converge), 발산(diverge), 스캔(scan), 평행화(parallelize) 및/또는 정화(decontaminate)하도록 배열되고 바이어싱된 임의의 적절한 수의 전극을 포함 할 수 있다. 또한, 포커싱 및 스티어링 요소(140)는 이온 빔을 포커싱 하기 위해 아인젤 (Einzel) 렌즈, 사중 극자(quadrupoles) 및/또는 다른 포커싱 구성 요소뿐만 아니라 정전(electrostatic) 편향 플레이트(예를 들어, 그것의 하나 이상의 쌍)을 포함 할 수 있다.
엔드 스테이션(106)은 워크피스(122)를 향하는 이온 빔(112)을 수용한다. 다양한 유형의 엔드 스테이션(106)이 주입기(implanter)(100)에 사용될 수 있다. 예를 들어, "배치(batch)" 유형의 엔드 스테이션은 회전 지지 구조체 상에 다수의 워크피스(122)을 동시에 지지할 수 있으며, 여기서 워크피스는 모든 워크피스가 완전히 주입될 때까지 이온 빔(112)의 빔 경로(빔라인이라고도 함)(160)를 통해 회전된다. 한편, "직렬" 유형의 엔드 스테이션은 주입을 위해 빔 경로(160)를 따라 하나의 워크피스(122)을 지지하며, 여기서 다수의 워크피스는 한번에 하나씩 연속적으로 주입되고, 다음 워크피스의 주입이 시작되기 전에 각각의 워크피스가 완전히 주입된다. 하이브리드 시스템에서, 전체 워크피스(122)에 빔(112)을 전달하기 위해 이온빔(112)이 제 2 방향(x-방향 또는 소위 "빠른 스캔"방향)으로 스캔되는 동안, 워크피스(122)는 제 1 방향(y-방향 또는 소위 "느린 스캔"방향)으로 병진이동된다.
도시된 예시에서 엔드 스테이션(106)은 주입을 위해 빔 경로(160)를 따라 단일의 워크피스(122)를 지지하는 "직렬" 유형의 엔드 스테이션이다. 예를 들어, 선량측정(dosimetry) 시스템(162)은 이온 빔(112)의 측정을 위해 워크피스(122)의 위치 근처의 엔드 스테이션(106)에 포함된다. (예를 들어, 측정은 주입 작업에 앞서 수행 될 수 있다). 교정(calibration) 중에 빔(112)는 선량측정 시스템(162)를 통과한다. 선량측정 시스템(162)은 예를 들어, 프로파일러(profiler) 경로(166)를 연속적으로 횡단할 수 있는 하나 이상의 프로파일러(164)를 포함하며, 그것에 의하여 스캐닝된 이온 빔(152)의 프로파일을 측정한다.
예를 들어, 하나 이상의 프로파일러(164)는 스캐닝된 이온 빔(152)의 전류 밀도를 측정하는 패러데이 컵(Faraday cup)과 같은 전류 밀도 센서를 포함 할 수 있으며, 이 때 전류 밀도는 주입 각도의 함수이다. (예를 들어, 이온 빔과 워크피스(122)의 기계적 표면 사이 및/또는 이온 빔과 워크피스의 결정질(crystalline) 격자 구조 사이의 상대적인 배향) 예를 들어, 전류 밀도 센서는 스캐닝된 이온 빔(152)에 대해 일반적으로 직교하는 방식으로 움직이고, 따라서 일반적으로는 스캐닝된 이온 빔의 폭을 가로 지른다. 일 예시에서, 선량측정 시스템(162)은 빔 밀도 분포 및 각도 분포 모두를 측정한다.
제어 시스템(168)(제어기라고도 함)가 이온 소스(108), 질량 분석기(132), 질량 분석 애퍼처 조립체(136), 자기 스캐너(138), 병렬기(130) 및/또는 선량 측정 시스템 (162)을 제어, 통신, 및/또는 조정하기 위해 추가로 제공된다.
제어 시스템(168)은 컴퓨터, 마이크로 프로세서 등을 포함 할 수 있고, 이온 빔(112)의 특성의 측정값을 취하여 이에 따라 파라미터를 조정하도록 작동할 수 있다.
제어 시스템(168)은 이온 빔(112)이 생성되는 터미널(102)에 결합될 수 있으며, 빔라인 조립체(104)의 질량 분석기(126), 스캐닝 구성 요소(138) (예를 들어, 전원 공급원(142)을 통해), 포커싱 및 스티어링 구성 요소(140) (예를 들어, 전원 공급원(144)을 통해) 및 감속 스테이지(154)에도 결합될 수 있다. 따라서, 이들 구성 요소 중 임의의 것은 원하는 이온 주입을 용이하게 하기 위해 제어 시스템(168)에 의해 조정될 수 있다. 예를 들어, 이온 빔(112)의 에너지 수준은 이온 추출 조립체(118) 및 감속 스테이지(154)에서 전극에 인가된 바이어스를 조정함으로써 접속(junction) 깊이를 조정하도록 적용될 수 있다.
하나의 예시적인 측면에 따르면, 예를 들어, 측정된 빔 전류가 특정 이온 주입을 위한 공정 레시피(recipe)에서 설정된 허용 오차 범위를 벗어나는 경우, 선량측정 시스템(162)은 이온 주입 중에 빔(122)을 셔터링(shutter) 하는데 이용 될 수 있다. 예를 들어, ±10 %의 사전 결정된 범위로 20ma의 원하는 빔 전류를 특정하는 공정 레시피에서, 제어 시스템(168)은 측정된 빔 전류가 18mA 이하로 떨어지거나 또는 22mA를 초과하는 경우, 분해 애퍼처 조립체를 폐쇄하여 주입을 서터링하고 중지하도록 형성될 수 있다. 추가 측정 시스템(미도시, 그러나 선량측정 시스템(162)과 유사함)은 선량 측정 시스템(162)에 의해 감지되지 않는 빔(122) 내의 빠른 과도현상(fast transients) 또는 글리치(glitches)를 감지하기 위해 선량측정 시스템 (162)과 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 글리치 동안, 빔(122)이 꺼지고, 분해 애퍼처 조립체(136)는 폐쇄되거나 셔터링되며, 이온 빔이 안정 될 때까지 주입이 보류된다. 예를 들어, Weiguo 등의 미국 특허 제 7,507,977 호는 이온 빔 글리치에 대응하여 이온 빔을 제어하는 시스템 및 방법을 설명한다.
질량 분석기(126)에서 생성된 자기장(들)의 강도 및 배향은, 예를 들어 빔의 전하 대 질량비를 변화시키기 위해 그 내부의 계자 권선(windings)을 통해 흐르는 전류의 양을 조절함으로써 조정될 수 있다. 주입 각도는 질량 분해 애퍼처 조립체(136)와 협력하여 질량 분석기 (126)에서 생성된 자기장(들)의 강도 또는 진폭을 조정함으로써 제어될 수 있다. 제어 시스템(168)은 본 예시에서 프로파일러(164)로부터의 측정 데이터에 따라 질량 분석기(126)의 자기장(들) 및 분해 애퍼처(134)의 위치를 조정할 수 있다. 제어 시스템(168)은 부가적인 측정 데이터를 통해 조정을 검증할 수 있고, 필요하다면 질량 분석기(126) 및 분해 애퍼처(134)를 통해 추가적인 조정을 수행 할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 본 개시의 분해 애퍼처 조립체(136)는 분해 애퍼처(134)에 대한 고속 작동 셔터 모션을 제공하며, 이 때, 분해 애퍼처의 폭은 추가로 가변적이다. 따라서, 본 개시의 분해 애퍼처 조립체(136)는 질량 분석기에 대한 분해 애퍼처(134)의 폭 및 위치뿐만 아니라 이온 빔 (112)이 엔드 스테이션(106)을 향해 더 하류 측으로 이동하는 것을 차단 또는 셔터링하도록 작동 가능하다.
통상적으로, 두 개의 뚜렷하게 분리된 조립체가 이온 빔의 셔터링 및 분해 애퍼처의 폭의 제어를 달성하기 위해 제공된다.; 즉 볼 밸브와 유사한 회전 셔터, 및 하나 이상의 고정-폭 애퍼처를 갖는 분해 플레이트, 이에 따라 원하는 애퍼처가 일반적으로 빔라인의 중심에 위치된다. 다중-애퍼처 플레이트의 예는 Vanderberg 등의 공동 소유인 미국 특허 제 7,399,980호에 제공되며, 그 내용은 본 명세서에서 그 전체가 참고로서 통합된다. 이러한 다중-애퍼처 플레이트는 여러 개의 개별적인 분해 애퍼처 폭을 제공하는 한편, 이온 빔의 각도 방향을 변경 또는 보정하기 위해 이온 빔을 가로 지르는 분해 애퍼처를 이동시키는 기능을 제공한다. 그러나, 워크피스 배치 중, 이온 빔에서 감지된 고장 등과 같은 다양한 상황에서 이온 빔을 차단하기 위해 추가의, 분리된 차단 메카니즘이 일반적으로 Vanderberg 등의 시스템에 제공될 것이다.
본 개시의 여러 측면에 따르면, 단일 분해 애퍼처 조립체(136)는 분해 애퍼처(134)의 폭의 선택적 변화를 제공하고, 빔라인(160)을 가로 지르며(예를 들어, x- 방향으로 횡단) 및 빔라인(160)을 따라(예를 들어, z- 방향으로) 분해 애퍼처의 상대 위치를 선택적으로 변화시키며, 이온 빔(112)이 분해 애퍼처 조립체를 넘어 이송되는 것을 추가로 선택적으로 셔터링 또는 차단하도록 형성된다.
고정된 애퍼처 폭을 갖는 종래의 분해 애퍼처 조립체와는 달리, 본 개시의 분해 애퍼처 조립체(136)는 연속적으로 가변 폭을 갖는 분해 애퍼처(134)를 제공한다. 본 개시의 분해 애퍼처(134)는 이온 빔의 폭을 가로 지르는 다양한 위치에서 이온 빔(112)을 프로파일링하기 위해 분해 애퍼처가 위치 될 수 있도록 빔라인(160)을 가로 질러 보다 효과적으로 병진 이동되거나 지나갈 수 있다.
도 1의 분해 애퍼처 조립체(136)의 일례가 예시적인 분해 애퍼처 조립체(200)로서 도 2에 도시되어 있으며, 상기 분해 애퍼처 조립체는 도 1의 질량 분석기(126)의 하류에 위치된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 분해 조리개 조립체(200)는 제 1 플레이트(202) 및 제 2 플레이트(204)를 포함하며, 이 때 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트는 일반적으로 그 사이에 분해 애퍼처(206)를 규정한다. 따라서, 제 2 플레이트(204)에 대한 제 1 플레이트 (202)의 위치(208)는 일반적으로 분해 애퍼처(206)의 폭 (210)을 규정하며, 분해 애퍼처의 폭은 이후에 논의될 바와 같이 선택적으로 가변적이다.
일례에 따르면, 하나 이상의 액추에이터(212)는 제 1 플레이트 (202) 및 제 2 플레이트(204) 중 하나 이상에 작동 가능하게 결합된다. 본 예시에서, 하나 이상의 액추에이터(212)는 제 1 플레이트(202)에 작동 가능하게 결합되는 제 1 액추에이터(214) 및 제 2 플레이트(204)에 작동 가능하게 결합되는 제 2 액추에이터(216)를 포함한다. 하나 이상의 액추에이터(212)는 도 1의 제 1 플레이트 (202) 및 제 2 플레이트 (204)의 위치 (208)를 빔라인(160) 및/또는 서로에 대해 각각 선택적으로 변경시키도록 형성된다. 도 2의 분해 애퍼처 조립체(200)의 제 1 플레이트(202) 및 제 2 플레이트(204)는 예를 들어, 본 개시의 하나 이상의 액추에이터(212)와 연계하여, 유리하게는 제 1 및 제 2 플레이트 각각을 서로 독립적으로 또는 일제히 이동할 수 있으며, 그에 따라 분해 애퍼처(206)의 폭(210) 중 하나 이상을 선택적으로 변경시키거나, 또는 도 1의 이온 빔(112)을 가로 질러 횡방향으로 분해 애퍼처의 빔라인 위치(218)를 선택적으로 시프팅한다.(예를 들어, x- 방향으로)
본 예시에서, 도 2의 제 1 액추에이터(214) 및 제 2 액추에이터(216)는 각각의 제 1 플레이트(202) 및 제 2 플레이트(204)를 독립적으로 또는 일제히 선택적으로 병진 시키도록 형성된다. 따라서, 본 개시의 분해 애퍼처 조립체(200)는 이온 빔과 관련된 바람직하지 않은 동위 원소를 감지할 때와 같이 유리하게는 도 1의 이온 빔 (112)이 그것의 폭을 따라(예를 들어, x- 방향으로) 거의 모든 위치에서 프로파일 링 되도록 허용한다.
예를 들어, 제어 시스템(168)은 하나 이상의 액추에이터(212)의 제어를 통해 도 2에 도시된 제 1 플레이트(202) 및 제 2 플레이트(204) 중 하나 이상의 위치(208)를 제어하도록 추가로 형성된다. 또 다른 예시에서, 제 1 플레이트(202) 및 제 2 플레이트(204)는 주입시 이용되는 다양한 이온의 화학종을 수용하기 위해 일반적으로 이온 빔(112)의 빔라인(160)에 평행하게(예를 들어, z 축을 따라) 병진하도록 형성된다. 예를 들어, 이온 빔이 질량 분석기(124)를 빠져 나감에 따라, 이온 빔(112)의 허리 부분 또는 가장 작은 부분은 상이한 화학종(예를 들어, 붕소 B-11 및 B-10 동위 원소 및 비소 동위 원소)에 대해 상이하다. 예를 들어, 붕소 B-11 및 B-10 동위 원소의 경우, 허리 부분은 빔라인(160) 아래로 일정한 거리에 있고, 비소와 같은 종에 대해서는 허리 부분이 빔라인을 따라 다른 위치에 있게 된다. 따라서, 분해 애퍼처 조립체(136)는 주입되는 원하는 화학종에 기초하여 빔라인(160)을 따라 다양한 위치로 분해 애퍼처(134)를 이동시키도록 형성된다.
일 예시에 따르면, 예를 들어, 도 1의 제어 시스템(168)은 빔라인(160)에 대해 도 2의 분해 애퍼처(206)의 폭(210) 및 위치(208) 중 하나 이상을 제어하도록 형성될 수 있으며, 이 때, 분해 애퍼처의 폭의 제어는 적어도 부분적으로, 이온 빔(112)의 하나 이상의 원하는 특성에 기초한다. 예를 들어, 이온 빔(112)의 하나 이상의 원하는 특성은 선택된 이온 빔 엔벨로프(envelope)(예를 들어, 이온 빔의 원하는 폭) 및 이온 빔의 선택된 질량 분해능을 포함한다. 예를 들어, 도 2의 하나 이상의 액추에이터(212)는 선택된 빔 엔벨로프 및 선택된 질량 분해능에 기초하여 질량 분석기(124)의 출구 빔 경로에 분해 애퍼처(206)을 선택적으로 배치하기 위해 제 1 플레이트(202) 및 제 2 플레이트(204)를 선택적으로 위치시키도록 형성된다.
일 예시에 따르면, 도 2의 하나 이상의 액추에이터(212)는 하나 이상의 선형 액추에이터(218)를 포함한다. 예를 들어, 분해 애퍼처 조립체(200)와 관련된 하나 이상의 액추에이터(218)는 분해 애퍼처(206)을 선택적으로 폐쇄하거나 셔터링하기 위해 제 2 플레이트(204)에 대해 제 1 플레이트 (202)를 위치시키도록 형성되고, 그 위치에서 도 1의 이온 빔(112)이 분해 애퍼처 조립체의 하류로 이동하는 것을 선택적으로 방지한다. 예를 들어, 도 2의 제 1 플레이트(202) 및 제 2 플레이트(204)와 관련된 하나 이상의 선형 액추에이터(212)는 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트 중 하나 이상에 작동 가능하게 결합되는 하나 이상의 서보 모터 (220) 및 공기압 실린더 (222)를 포함한다. 본 예시에서, 제 1 서보 모터(224) 및 제 1 공기압 실린더(226)는 제 1 플레이트에 작동 가능하게 결합되고, 제 2 서보 모터(228) 및 제 2 공기압 실린더 (230)는 제 2 플레이트에 작동 가능하게 결합된다. 제 1 서보 모터(224) 및 제 2 서보 모터(228)는 빔라인을 따라 분해 애퍼처의 폭(210) 및 위치(208)를 정확하게 변경시키도록 형성되며, 제 1 공기압 실린더(226) 및 제 2 공기압 실린더(230)는 분해 애퍼처(206)을 신속하게 폐쇄 및/또는 개방하도록 형성된다.
예를 들어, 이온 빔 글리치와 관련된 에러(error)로부터의 복구와 관련된 경우, 워크피스에 에러가 발생한 워크피스 상의 위치를 알 수 있다. 따라서, 에러로부터 복구하기 위해, 주입은 중지 상태에 놓이고, 이온 빔은 셔터링된다. 제어 시스템은 에러가 발생된 것으로 알려진 위치로 워크피스가 알려진 위치에 도달하는 것처럼 워크피스를 재배치시키고, 분해 애퍼처(206)는 제 1 공기압 실린더(226) 및 제 2 공기압 실린더(230) 중 하나 이상을 통해 신속하게 개방되며, 이에 따라 이온의 주입은 일반적으로 끊어짐이 없이 매끄러운 방식으로 계속 될 수 있다.
예를 들어, 제 1 서보 모터(224) 및 제 2 서보 모터(228)는 제 1 플레이트(202) 및 제 2 플레이트(204)를 서로 또는 이온 빔에 대해 독립적으로 위치시킴으로써 애퍼처(206)의 위치(208) 및 폭(210)을 독립적으로 변경시키도록 추가적으로 형성된다. .
또한, 하나 이상의 선형 가변저항(232)은 위치 피드백을 제공하기 위해 하나 이상의 선형 액추에이터(212)와 추가로 연관될 수 있으며, 이 때, 하나 이상의 선형 가변저항은 도 1의 제어기(168)에 제 1 플레이트(202) 및 제 2 플레이트(204) 중 하나 이상의 위치를 제공하도록 형성된다. 하나 이상의 선형 액추에이터 (212)가 서보 모터 및/또는 공기압 실린더로서 설명되지만, 다양한 다른 유형의 전기 모터 구동 액추에이터, 공기압 액추에이터 및 유압식 선형 액추에이터가 또한 본 개시의 범위 내에 포함되는 것으로 간주된다는 점에 유의해야 한다. 마찬가지로, 하나 이상의 선형 가변저항(232)이 구체적으로 기술되었지만, 제어기에 위치 정보를 제공하기 위해 다양한 다른 피드백 메커니즘이 고려된다. 예를 들어, 하나 이상의 선형 가변저항(232)은 제 1 플레이트(202) 및 제 2 플레이트(204)와 관련된 초기 기준 위치를 나타내기 위해 제어 시스템(168)에 신호를 추가로 제공할 수 있다. 초기 기준 위치가 알려지면, 제 1 서보 모터(224) 및 제 2 서보 모터(228)는 각각의 선형 위치 정보를 제공 할 수 있다.
본 개시의 다른 예시적인 측면에 따르면, 도 1의 선량측정 시스템(162)은 이온 빔(112)과 관련된 하나 이상의 조건을 감지하기 위한 센싱 장치(234)로서 형성 될 수 있다. 하나 이상의 조건은 예를 들어, 하나 이상의 결함 조건(예를 들어, 이온 빔 (112)의 바람직하지 않은 전류)을 포함 할 수 있고, 제어기(168)는 하나 이상의 결함 조건의 감지 시 도 2의 하나 이상의 공기압 실린더(222)의 제어를 통해 분해 애퍼처(134)를 선택적으로 폐쇄하도록 형성된다.
또한, 제어기(168)는 센싱 장치로부터의 바람직하지 않은 동위 원소가 이온 빔(112)에 존재한다는 표시와 같이, 센싱 장치(234)에 의해 감지된 하나 이상의 조건들에 기초하여 하나 이상의 액추에이터(212)의 제어를 통해 도 2의 제 1 플레이트(202) 및 제 2 플레이트(204)를 선택적으로, 개별적으로 병진하도록 형성될 수 있다.
따라서, 분해 애퍼처 조립체(200)의 제 1 플레이트(202) 및 제 2 플레이트(204)는 하나 이상의 액추에이터(212)를 통해 임의의 애퍼처 폭(210)으로부터 이온 빔(112)을 신속하고 선택적으로 셔터링하거나 또는 차단하도록(펀칭 또는 가위형 모션으로) 형성되는 한편, 전술한 분해 애퍼처(206)의 위치(208) 및 폭(210)의 독립적인 변화를 더 유리하게 제공한다.
따라서, 본 개시에 따르면, 예를 들어, 분해 애퍼처 조립체(200)의 제 1 플레이트(202) 및 제 2 플레이트(204)는 셔터로서 고려될 수 있으며, 이에 의해 각각의 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트의 제 1 가장자리(240) 및 제 2 가장자리(242)는 중첩을 제공하기 위해 서로 수렴하도록 형성된다.(미도시) 예를 들어, 제 1 가장자리(240) 및 제 2 가장자리(242) 중 하나 이상은 제 1 플레이트(202) 및 제 2 플레이트(204)가 서로 중첩되는 토끼 형상을 포함한다.(예를 들어, 제 1 가장자리 및 제2가장자리 모두 토끼 형상을 구비하는 경우 중첩 거리의 절반) 예를 들어, 제 1 플레이트(202)와 제 2 플레이트(204)의 총 6mm 중첩의 경우, 각각의 토끼는 대략 3mm의 깊이를 가질 것이다. 이와 같이, 도 1의 이온 빔 (112)의 셔터링 또는 전체 차단이 달성 될 수 있다.
다른 예시에 따르면, 도 2의 제 1 플레이트(202) 및 제 2 플레이트(204)는 각각의 제 1 샤프트(250) 및 제 2 샤프트(252)에 연결되고, 이에 의해 하나 이상의 액추에이터(212)는 각각의 제 1 샤프트 및 제 2 샤프트를 병진시키도록 형성된다. 예를 들어, 제 1 플레이트(202) 및 제 2 플레이트(204)는 각각의 제 1 샤프트(250) 및 제 2 샤프트(252)에 고정식으로 결합된다.
또한, 제 1 플레이트(202) 및 제 2 플레이트(204)는 일반적으로 도 1의 이온 빔(112)에 노출되며, 이 때 이온 빔에 의해 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트가 가열 될 수 있음을 더 유의해야 한다. 따라서, 예를 들어, 도 2의 제 1 샤프트(250) 및 제 2 샤프트(252)는 더욱 냉각 될 수 있고, 이 때 냉각 유체(예를 들어, 물)는 각각의 제 1 샤프트 및 제 2 샤프트 내의 채널(미도시)을 통과한다. 예를 들어, 제 1 샤프트(250) 및 제 2 샤프트(252)는 금속으로 형성되고, 제 1 플레이트(202) 및 제 2 플레이트(204)는 그래파이트(graphite)로 형성되며, 이 때 금속은 그 사이의 열전도를 통해 각각의 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트를 냉각시킨다. 예를 들어, 제 1 샤프트(250) 및 제 2 샤프트(252)는 진공 피드스루(feedthrough)를 통해 일반적으로 빔라인 조립체(104)를 둘러싸는 챔버의 벽에 작동 가능하게 추가로 결합될 수 있으며, 이로써 냉각 유체의 순환은 외부 환경에서 펌프 또는 다른 메커니즘에 의해 달성 될 수 있다.
따라서, 제 1 플레이트(202) 및 제 2 플레이트(204)는 제 1 샤프트(250) 및 제 2 샤프트(252)를 통해 간접적으로 냉각된다. 예를 들어, 제 1 샤프트(250) 및 제 2 샤프트(252)는 각각의 진공 피드스루를 통과 할 수 있고, 이에 의해 하나 이상의 액추에이터(212) 또한 외부 환경에서 제공 될 수 있다.
따라서, 본 개시는 고속 작동 셔터링 능력과 함께 가변 폭 질량 분해 애퍼처를 구비하는 분해 애퍼처 조립체(200)를 제공하며, 이 때 질량 분해 애퍼처 조립체는 빔라인을 따라 분해 애퍼처를 병진시키도록 추가로 형성된다.
본 발명은 하나 이상의 실시예들에 관하여 도시되고 기술되었지만, 첨부된 청구 범위의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서, 도시된 예시들에 대한 변경 및/또는 수정이 이루어질 수 있다.
특히, 상술한 구성 요소들 또는 구조들(블록, 유닛, 엔진, 조립체, 장치, 회로, 시스템 등)에 의해 수행되는 다양한 기능들에 관하여, 그러한 구성 요소를 설명하기 위해 사용되는 용어("수단"에 대한 언급을 포함함)는 본 명세서에서 설명되는 본 발명의 예시적인 실시예에서 기능을 수행하는 개시 구조와 구조적으로 동일하지 않더라도, 달리 지시되지 않는 한, 설명된 구성 요소의 특정 기능을 수행하는 임의의 구성 요소 또는 구조(예를 들어, 기능적으로 동등한)에 대응하도록 의도된다.
또한, 본 발명의 특정 특징이 여러 실시예들 중 단지 하나와 관련하여 개시되었을 지라도, 그러한 특징은 임의의 주어진 또는 특정 적용에 대해 바람직하고 유리할 수 있는 바와 같이 다른 실시예들의 하나 이상의 다른 특징들과 조합 될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 "예시적인"이라는 용어는 최고 또는 상위와 반대로 예시를 의미한다. 또한, " including ", "includes", " having", " has", " with" 또는 그 변형된 용어는 상세한 설명 및 청구 범위에서 사용되는 한, 그러한 용어는 "포함하는"이라는 용어와 유사한 방식으로 포괄적인 것으로 의도된다.

Claims (23)

  1. 이온 주입 시스템으로서:
    선택된 종을 갖는 이온 빔을 발생시키는 이온 소스;
    상기 이온 소스의 하류에 위치되고, 선택된 전하 대 질량비 및 각도 조절에 따라 자기장을 발생시키는 질량 분석기;
    상기 질량 분석기의 하류에 위치되는 분해 애퍼처 조립체 - 상기 분해 애퍼처 조립체는:
    제 1 플레이트 및 제2 플레이트 - 상기 제1 플레이트 및 제2 플레이트는 그 사이에 분해 애퍼처를 규정하고, 상기 제 2 플레이트에 대한 제 1 플레이트의 위치는 상기 분해 애퍼처의 폭을 규정함 -; 및
    하나 이상의 상기 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트에 작동 가능하게 결합되는 하나 이상의 액추에이터 - 상기 하나 이상의 액추에이터는 하나 이상의 상기 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트의 각각의 상기 위치를 서로에 대해 선택적으로 변경시키도록 구성되고, 그 위치에서 상기 분해 애퍼처의 폭을 선택적으로 변경함 -; 를 포함함 -; 및
    상기 하나 이상의 액츄에어터의 제어를 통해 상기 분해 애퍼처의 폭을 제어하도록 구성되는 제어기 - 상기 분해 애퍼처 폭의 제어는 적어도 부분적으로, 상기 이온 빔의 하나 이상의 원하는 특성에 기초함 -;
    를 포함하되,
    상기 하나 이상의 액추에이터는 상기 분해 애퍼처를 선택적으로 폐쇄하고, 그 위치에서 상기 이온 빔이 상기 분해 애퍼처 조립체의 하류로 이동하는 것을 선택적으로 방지하기 위해 상기 제 2 플레이트에 대해 상기 제 1 플레이트를 위치시키도록 더 구성되고,
    상기 하나 이상의 액추에이터는 상기 제 1 플레이트 및 상기 제 2 플레이트 중 하나 이상에 작동 가능하게 결합되는 서보 모터 및 공기압 실린더를 포함하며, 상기 서보 모터는 상기 분해 애퍼처의 폭을 정확하게 변경시키도록 구성되고, 상기 공기압 실린더는 상기 분해 애퍼처를 선택적으로 폐쇄하도록 구성되는, 이온 주입 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이온 빔의 상기 하나 이상의 원하는 특성들은, 선택된 이온 빔 엔벨로프 및 상기 이온 빔의 선택된 질량 분해능을 포함하는, 이온 주입 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 액추에이터는, 상기 선택된 빔 엔벨로프 및 상기 선택된 질량 분해능 중 하나 이상에 기초하여 상기 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트를 선택적으로 위치시켜 상기 질량 분석기의 출구 빔 경로에 상기 분해 애퍼처를 선택적으로 위치시키도록 더 구성되는, 이온 주입 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 액추에이터는 하나 이상의 선형 액추에이터를 포함하는, 이온 주입 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 이온 빔과 관련된 하나 이상의 조건을 검출하도록 구성되는 센싱 장치를 더 포함하는, 이온 주입 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 조건은 하나 이상의 결함 조건과 관련되고, 상기 제어기는 상기 하나 이상의 결함 조건의 검출시 상기 공기압 실린더의 제어를 통해 상기 분해 애퍼처를 선택적으로 폐쇄하도록 구성되는, 이온 주입 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 결함 조건들은 상기 이온 빔의 바람직하지 않은 전류와 관련되는 이온 주입 시스템.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 센싱 장치에 의해 감지된 상기 하나 이상의 조건에 기초하여 상기 하나 이상의 액추에이터의 제어를 통해 상기 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트를 선택적으로, 개별적으로, 병진시키도록 구성되는 이온 주입 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 조건은 바람직하지 않은 동위 원소와 관련된 이온 빔 전류를 포함하는 이온 주입 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 질량 분석기 및 분해 애퍼처의 하류에 위치된 포커싱 구성 요소를 더 포함하고,
    상기 포커싱 구성 요소는 상기 이온 빔을 수렴하도록 구성되는, 이온 주입 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 포커싱 구성 요소는 상기 이온 빔을 상기 분해 애퍼처에 근접한 위치에서 최소값으로 수렴시키도록 구성되는, 이온 주입 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 액츄에이터는, 상기 제 1 플레이트 및 상기 제 2 플레이트 중 하나 이상에 작동 가능하게 결합되는 서보 모터 및 공기압 실린더를 포함하는 이온 주입 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    하나 이상의 선형 가변저항을 더 포함하되,
    상기 하나 이상의 선형 가변저항은 상기 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트 중 하나 이상의 위치를 상기 제어기에 제공하도록 구성되는, 이온 주입 시스템.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 서보 모터 및 공기압 실린더는, 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트의 위치를 서로에 대해 독립적으로 변경시키도록 구성되는, 이온 주입 시스템.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 이온 빔의 경로를 따라 상기 분해 애퍼처의 위치를 선택적으로 변경시키도록 구성되는 하류 위치 액추에이터를 더 포함하되,
    상기 제어기는, 적어도 부분적으로, 상기 이온 빔의 하나 이상의 원하는 특성에 기초하여 상기 이온 빔의 경로를 따라 상기 분해 애퍼처의 위치를 제어하도록 더 구성되는, 이온 주입 시스템.
  16. 이온 주입 시스템을 위한 분해 애퍼처 조립체로서:
    제 1 플레이트;
    제 2 플레이트; 및
    상기 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트 중 하나 이상에 작동 가능하게 결합되는 하나 이상의 액츄에이터 - 상기 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트는 그 사이에 분해 애퍼처를 규정하고, 상기 제 2 플레이트에 대한 상기 제 1 플레이트의 위치는 상기 분해 애퍼처의 폭을 규정하며, 상기 하나 이상의 액츄에이터는 상기 하나 이상의 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트의 상기 위치를 서로에 대해 선택적으로 변경시키도록 구성되고, 그 위치에서 상기 분해 애퍼처의 폭을 선택적으로 변경함 -;
    를 포함하되,
    상기 하나 이상의 액츄에이터는 하나 이상의 선형 액츄에이터를 포함하고,
    상기 하나 이상의 선형 액츄에이터는 서보 모터 및 공기압 실린더를 포함하며,
    상기 서보 모터 및 공기압 실린더는 상기 제 1 플레이트 및 상기 제 2 플레이트의 위치를 서로에 대해 독립적으로 변경시키도록 구성되는, 분해 애퍼처 조립체.
  17. 제 16 항에 있어서,
    하나 이상의 선형 가변저항을 더 포함하되,
    상기 하나 이상의 선형 가변저항은 상기 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트 중 하나 이상의 위치를 결정하도록 구성되는, 분해 애퍼처 조립체.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 서보 모터는 상기 분해 애퍼처의 상기 폭을 정확하게 변경시키도록 구성되며,
    상기 공기압 실린더는 상기 분해 애퍼처를 선택적으로 폐쇄하도록 구성되는, 분해 애퍼처 조립체.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 액츄에이터의 제어를 통해 상기 분해 애퍼처의 상기 폭을 선택적으로 변경시키도록 구성되는 제어기를 더 포함하는, 분해 애퍼처 조립체.
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