KR102574590B1 - 드리프트 및 감속 모드들에서 빔 각도 제어를 가지는 이온 주입 시스템 - Google Patents

Abstract

이온 주입 시스템은 이온 빔을 형성하는 이온 소스를 가진다. 질량 분석기는 빔 경로를 따라 질량 분석된 빔을 정의하고 변화시킨다. 이동식 질량 분해 개구 조립체는 상기 질량 분석기에 의한 상기 빔 경로의 변화에 응답하여 위치가 선택적으로 변화되는 분해 개구를 가진다. 편향 감속 요소는 상기 빔 경로를 선택적으로 편향시키고, 상기 질량 분석된 빔을 선택적으로 감속시킨다. 제어기는 드리프트 모드 및 감속 모드 양자에서 상기 이온 주입 시스템을 선택적으로 동작시킨다. 상기 제어기는 상기 드리프트 모드에서 편향 또는 감속없이 상기 분해 개구를 통해 제1경로를 따라 상기 질량 분석된 빔을 통과시키고, 상기 감속 모드에서 제2경로를 따라 상기 빔을 편향 및 감속시킨다. 상기 분해 개구의 상기 위치는 상기 질량 분석기 및 상기 편향 감속 요소를 통한 상기 빔 경로의 상기 변화에 기초하여 선택적으로 변화된다.

Description

드리프트 및 감속 모드들에서 빔 각도 제어를 가지는 이온 주입 시스템

본 발명은 일반적으로 이온 주입 시스템들에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 이온 주입 시스템들에서 이온 빔들의 빔 각도 조정들을 수행하는 시스템들, 및 방법들에 관한 것이다.

본 출원은 2017년 6월 29일자로 출원된, "드리프트 및 감속 모드들에서 빔 각도 제어를 가지는 이온 주입 시스템"이라는 제목의 미국 출원 제15/637,538호의 이점을 주장하며, 그 내용은 본 명세서에 전체적으로 참조로 포함된다.

반도체 장치들의 제조에서, 이온 주입(ion implantation)은 불순물들(impurities) 또는 도펀트들(dopants)로 반도체를 도핑하는데 사용된다. 이온 빔 주입기들(Ion beam implanters)은 집적 회로의 제조 동안 n 또는 p 타입의 외인성 재료 도핑(extrinsic material doping)을 생성하거나 패시베이션 층들(passivation layers)을 형성하기 위하여, 실리콘 웨이퍼들을 이온 빔으로 처리하는데 사용된다. 반도체들 도핑에 사용될 때, 상기 이온 빔 주입기는 상기 목적하는 반도전성 재료(semiconducting material)를 생성하기 위해 선택된 외인성 종들(extrinsic species)을 주입한다. 안티몬(antimony), 비소(arsenic) 또는 인(phosphorus)과 같은 소스 재료들에서 생성된 이온들을 주입하면, "n 타입" 외인성 재료 웨이퍼들이 생성되는 반면, "p 타입" 외인성 재료 웨이퍼들이 요구되는 경우, 붕소(boron) 또는 인듐(indium)과 같은 소스 재료들로 생성된 이온들이 주입될 수 있다.

통상의 이온 빔 주입기들은 이온화 가능한 소스 재료들로부터 양으로(positively) 하전된 이온들을 생성하기 위한 이온 소스를 포함한다. 상기 생성된 이온들은 빔으로 형성되고, 미리 결정된 빔 경로를 따라 주입 스테이션으로 지향된다. 상기 이온 빔 주입기는 상기 이온 소스와 상기 주입 스테이션 사이에서 연장되는 빔 형성 및 성형 구조들을 포함할 수 있다. 상기 빔 형성 및 성형 구조들은 상기 이온 빔을 유지하고, 상기 빔이 상기 주입 스테이션으로 가는 도중에 지나가는 연장된 내부 공동 또는 통로에 결합된다. 주입기가 동작할 때, 가스 분자들과의 충돌들의 결과로 이온들이 상기 미리 결정된 빔 경로로부터 편향될 가능성을 감소시키기 위하여 상기한 통로를 배기시킬 수 있다.

자기장에서 주어진 운동 에너지의 하전된 입자들의 궤적들은 이들 입자들의 상이한 질량들(또는 전하대질량비(charge-to-mass ratios))에 따라 달라질 것이다. 따라서, 일정한 자기장을 통과한 후 반도체 웨이퍼 또는 다른 타깃의 목적하는 영역에 도달하는 추출된 이온 빔의 일부는, 바람직하지 않은 분자량의 이온들이 상기 빔으로부터 떨어진 위치들로 편향될 것이고, 원하는 재료들 이외의 주입은 피할 수 있기 때문에, 순수하게 될 수 있다. 목적하는 그리고 목적하지 않은 전하대질량비(charge-to-mass ratios)의 이온들을 선택적으로 분리하는 과정을 질량 분석(mass analysis)이라고 한다. 질량 분석기들은, 다른 전하대질량비의 이온들을 효과적으로 분리하는 아치형 통로(arcuate passageway)에서 자기 편향을 통해 이온 빔의 다양한 이온을 편향시키기 위하여, 일반적으로 쌍극자 자기장(dipole magnetic field)을 생성하는 질량 분석 자석을 사용한다.

일부 이온 주입 시스템들의 경우, 상기 빔의 물리적 크기는 타깃 공작물보다 작으므로, 상기 빔은 상기 타깃 공작물의 표면을 적절히 커버하기 위해 하나 이상의 방향으로 스캔된다. 일반적으로, 정전기 또는 자기 기반 스캐너(electrostatic or magnetic based scanner)는 상기 이온 빔을 빠른 방향으로 스캔하고, 기계 장치는 충분한 커버를 제공하기 위하여 상기 타깃 공작물을 느린 스캔 방향으로 이동시킨다.

그 후, 상기 이온 빔은 타깃 공작물이 고정되어 있는 타깃 엔드 스테이션을 향해 지향된다. 상기 이온 빔 내의 이온들은 이온 주입인 상기 타깃 공작물에 주입된다. 이온 주입의 하나의 중요한 특성은, 반도체 웨이퍼와 같은 상기 타깃 공작물의 표면에 걸쳐 이온 플럭스(ion flux)의 균일한 각도 분포가 존재한다는 것이다. 상기 이온 빔의 각도 함량(angular content)은, 포토 레지스트 마스크들 또는 CMOS 트랜지스터 게이트들과 같은 수직 구조 하에서 결정 채널 효과들(crystal channeling effects) 또는 그림자 효과들(shadowing effects)을 통해 주입 특성들을 정의한다. 상기 이온 빔의 불 균일한 각도 분포 또는 각도 함량은 제어되지 않은 및/또는 목적하지 않은 주입 특성을 초래할 수 있다.

상기 에너지 오염의 위험을 방지하기 위하여, 편향 감속 렌즈들(deflecting decel lenses)이 구현될 때, 각도 보정(angle correction)이 이용되는 경우가 있다. 에너지 오염은 목적하지 않은 에너지를 가진 (일반적으로 상기 목적하는 에너지보다 높은) 이온의 함량으로 간주되어, 상기 공작물에 부적절한 도펀트 배치를 초래하여, 목적하지 않는 장치 성능 또는 장치 손상이 더 유발될 수 있다.

빔 진단 장비를 사용하여 상기 이온 빔들의 상기 각도 함량을 측정할 수 있다. 이때 측정 데이터를 사용하여 상기 이온 빔의 각도 특성들을 조정할 수 있다. 그러나, 종래의 접근법들은 상기 이온 주입 시스템의 복잡성을 증가시키고, 바람직하지 않게 상기 이온 빔이 이동하는 상기 경로의 길이를 증가시킬 수 있다.

다음은 본 발명의 일부 측면들에 대한 기본적인 이해를 제공하기 위해 본 발명의 간략한 요약을 제공한다. 이러한 요약은 본 발명의 광범위한 개요가 아니며, 본 발명의 핵심 또는 중요한 요소들을 식별하거나 본 발명의 범위를 설명하기 위한 것이 아니다. 그 보다, 상기 요약의 목적은 본 발명의 일부 개념들을 후술하는 보다 상세한 설명에 대한 서두로서 간략한 형태로 제시하는 것이다.

본 발명의 측면들은 추가적인 컴포넌트들이 이온 주입 시스템에 추가되지 않고, 각도 조정들을 수행함으로써 이온 주입을 용이하게 한다. 상기 측면들은 개별 및/또는 추가적인 컴포넌트들을 사용하는 대신 이온 주입 동안 선택된 각도 조정들을 수행하기 위해 질량 분석기를 사용한다.

본 발명의 일 예시적인 측면에 따르면, 이온 주입 시스템이 제공되며, 이온 소스는 이온 빔을 형성하도록 구성된다. 질량 분석기가 상기 이온 빔으로부터 미리 결정된 전하대질량비를 가지는 이온들을 선택적으로 분리하여, 빔 경로를 따라 질량 분석된 빔을 정의하도록 제공되고 구성된다. 상기 질량 분석기는 상기 빔 경로를 선택적으로 변화시키도록 더 구성된다.

일 예에 따르면, 선택된 상기 질량 종의 상기 질량 분석된 빔을 통과시키도록 구성된 분해 개구를 갖는 이동식 질량 분해 개구 조립체가 제공된다. 상기 이동식 질량 분해 개구 조립체는 예를 들어, 상기 질량 분석기에 의한 상기 빔 경로의 상기 선택적 변화에 응답하여 상기 분해 개구의 위치를 선택적으로 변화시키도록 구성된다.

예를 들어, 편향 감속 요소가 상기 이동식 질량 분해 개구 조립체의 하류에 더 위치된다. 상기 편향 감속 요소는 예컨대, 이를 통해 상기 빔 경로를 선택적으로 변화 시키도록 구성되며, 상기 편향 감속 요소는 상기 질량 분석된 빔을 선택적으로 감속하도록 더 구성된다.

본 발명에 따르면, 드리프트 모드 및 감속 모드에서 상기 이온 주입 시스템을 선택적으로 동작시키도록, 그리고 상기 이온 소스, 질량 분석기, 이동식 질량 분해 개구 조립체 및 편향 감속 요소를 제어하도록 제어기가 더 제공되고 구성된다. 상기 드리프트 모드에서 예를 들어, 상기 제어기는 상기 편향 감속 요소를 통해 상기 질량 분석된 빔을 편향시키거나 감속시키지 않고, 상기 질량 분석된 빔이 상기 분해 개구를 통해 제1경로를 따라 통과하도록 상기 빔 경로를 제어하도록 구성된다. 상기 감속 모드에서, 상기 제어기는 상기 분해 개구를 통과하는 제2경로를 따라 상기 질량 분석된 빔을 통과시키고, 상기 편향 감속 요소를 통해 상기 제2경로를 따라 상기 질량 분석된 빔을 편향 및 감속 시키도록 상기 빔 경로를 제어하도록 구성된다. 상기 제2경로는 상기 제1경로와 상이하다. 또한, 상기 제어기에 의한 상기 분해 개구의 위치의 상기 선택적 변화는 예를 들어, 상기 질량 분석기 및 상기 편향 감속 요소를 통한 상기 빔 경로의 상기 선택적 변화에 기초한다.

다른 예에서, 상기 이온 주입 시스템은 상기 공작물에 근접한 빔 입사 각도를 판단하도록 구성된 각도 측정 시스템을 더 포함한다. 예를 들어, 상기 제어기는 상기 빔 입사 각도에 기초하여 상기 질량 분석기와 관련된 자기장을 변경하여, 상기 빔 경로를 선택적으로 변화시키도록 더 구성된다. 다른 예에서, 상기 제어기는 상기 빔 입사 각도에 기초하여 상기 분해 개구의 위치를 변경하여, 상기 빔 경로를 선택적으로 변경시키도록 더 구성된다. 상기 각도 측정 시스템은 예를 들어, 상기 빔 경로를 통해 바뀌어 복수의 위치들에서 복수의 빔 입사 각도들을 측정하도록 구성된 측정 컵(measurement cup)을 포함한다. 다른 시스템 및 방법이 또한 개시된다.

전술한 요약은 단지 본 발명의 일부 실시 예의 일부 특징에 대한 간략한 개요를 제공하기 위한 것이며, 다른 실시 예들은 위에서 언급된 것과 다른 추가적인 및/또는 상이한 특징들을 포함할 수 있다. 특히, 상기한 요약은 본 출원의 범위를 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 따라서, 전술한 목적 및 관련 목적들을 달성하기 위해, 본 발명은 이하에 기술되고 특히 청구 범위들에서 지적되는 특징을 포함한다. 아래 설명 및 첨부 도면들은 본 발명의 특정 예시적인 실시 예들을 상세히 설명한다. 그러나, 이들 실시 예는 본 발명의 상기 원리들이 사용될 수 있는 다양한 방식 중 일부를 나타낸다. 본 발명의 다른 목적들, 장점들 및 신규한 특징들은 도면과 관련하여 고려될 때 이하의 본 발명의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명의 일 양태에 따른 이온 주입 시스템의 일 실시 예를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 양태에 따른 질량 분석 및 각도 보정을 위해 질량 분석기를 사용하는 이온 주입 시스템을 도시한 도면이다.
도 3a는 본 발명의 일 양태에 따른 이온 빔이 기본 또는 명목상 경로를 따라 이동하는 이온 주입 시스템의 일부 도면이다.
도 3b는 본 발명의 일 양태에 따른 이온 빔이 변경된 경로를 따라 이동하는 이온 주입 시스템의 일부 도면이다.
도 3c는 본 발명의 일 양태에 따른 이온 빔이 변경된 경로를 따라 이동하는 이온 주입 시스템의 일부의 다른 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 양태에 따른 이동식 질량 분해 개구 조립체의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 양태에 따른 상기 주입 각도를 조정하는 방법의 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 양태에 따른 상기 주입 각도를 조정하는 다른 방법의 순서도이다.
도 7은 이온 주입 시스템을 제어하는 예시적인 프로세서 기반 시스템의 개략도를 도시한다.

본 발명의 개시는 제어기를 통해 질량 분석 외에 각도 보정/조정을 수행하기 위해, 질량 분석기(mass analyzer), 이동식 질량 분해 개구(mass resolving aperture), 및 측정 시스템(measurement system)을 사용하는 이온 주입을 제공한다. 결과적으로, 상기 주입 각도의 각도 보정들은 상기 빔 라인을 따라 추가 컴포넌트들없이 수행될 수 있다.

따라서, 본 발명은 이하 도면을 참조하여 설명될 것이며, 동일한 참조 번호들은 전체에 걸쳐 동일한 요소들을 지칭하기 위해 사용될 수 있다. 이들 양태의 설명은 단지 예시적인 것이며, 제한적인 의미로 해석되어서는 안 된다는 것을 이해해야 한다. 다음의 설명에서, 설명의 목적으로, 본 발명의 철저한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 세부 사항들이 설명된다. 그러나, 본 발명은 이러한 특정 세부 사항 없이도 실시될 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 또한, 본 발명의 범위는 첨부 도면들을 참조하여 이하에 설명되는 실시 예 또는 예시에 의해 제한되는 것이 아니라 첨부된 청구 범위 및 그 등가물에 의해서만 제한되도록 의도된다.

상기 도면들은 본 발명의 실시 예들의 일부 측면들의 예시를 보여주기 위해 제공되므로, 개략적인 것으로 간주되어야 한다는 것이 주목된다. 특히, 도면들에 도시된 요소들은 반드시 서로 비례하는 것은 아니며, 도면들에서 다양한 요소들의 배치는 각각의 실시 예에 대한 명확한 이해를 제공하기 위해 선택되며, 본 발명의 실시 예에 따른 구현들에서 다양한 구성 요소들의 실제 상대 위치를 반드시 나타내는 것으로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에 기술된 다양한 실시 예들 및 예시들의 특징들은 달리 구체적으로 언급되지 않는 한 서로 결합될 수 있다.

다음의 설명에서, 도면들에 도시되거나 본 명세서에 기술된 기능 블록들, 장치들, 컴포넌트들, 회로 요소들 또는 다른 물리적 또는 기능적 유닛들 사이의 임의의 직접 연결 또는 결합은 또한 간접 연결 또는 결합에 의해 구현될 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 도면들에 도시된 기능 블록들 또는 유닛들은 일 실시 예에서 별도의 특징들 또는 회로들로서 구현될 수 있고, 또한 다른 실시 예에서 공통 특징 또는 회로에서 완전히 또는 부분적으로 구현될 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 여러 기능 블록들은 신호 프로세서와 같은 공통 프로세서에서 실행되는 소프트웨어로서 구현될 수 있다. 또한, 이하의 명세서에서 유선 기반으로 기술된 임의의 연결은 달리 언급되지 않는 한, 무선 통신으로서 구현될 수 있음을 이해해야 한다.

도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 이온 주입 시스템(100)의 일 실시 예를 도시한다. 상기 이온 주입 시스템(100)은 예시적인 목적으로 제시되며, 본 발명의 측면들은 상기 기술된 이온 주입 시스템으로 제한되지 않으며, 다양한 구성의 다른 적합한 이온 주입 시스템이 또한 사용될 수 있음을 이해해야 한다.

상기 이온 주입 시스템(100)은 터미널(terminal)(102), 빔 라인 조립체(beamline assembly)(104) 및 엔드 스테이션(end station)(106)을 포함한다. 상기 터미널(102)은 이온 빔(ion beam)(112)을 생성하고 상기 빔 라인 조립체(104)로 지향시키는 고전압 전력 공급(power supply)(110)에 의해 전원을 인가받는 이온 소스(ion source)(108)를 포함한다. 상기 이온 소스(108)는 상기 빔 라인 조립체(104)의 빔 경로(beam path)(114)를 따라 상기 엔드 스테이션(106)으로 향하는 상기 이온 빔(112) 내로 추출되어 형성된 하전된 이온들을 생성한다.

상기 이온들을 생성하기 위해, 이온화 될 도펀트 재료(도시되지 않음)의 가스가 상기 이온 소스(108)의 생성 챔버(116) 내에 위치된다. 예를 들어, 상기 도펀트 가스는 가스 소스(도시되지 않음)로부터 상기 생성 챔버(116) 내로 공급될 수 있다. 고전압 전력 공급(110) 외에, 예를 들러 RF 또는 마이크로파 여기 소스들, 전자 빔 주입 소스들, 전자기 소스들 및/또는 상기 챔버 내에 아크 방전을 생성하는 캐소드와 같은 상기 이온 발생 챔버(116) 내에서 자유 전자들을 여기 시키기 위해 임의의 수의 적절한 메커니즘들(도시되지 않음)이 사용될 수 있다는 것이 이해 될 것이다. 상기 여기 전자들(excited electrons)은 상기 도펀트 가스 분자들과 충돌하여 이온들이 생성된다. 본 명세서의 발명 내용이 음이온들이 생성되는 시스템들에도 적용 가능하지만, 전형적으로 양이온들(positive ions)이 생성된다.

본 예에서, 이온 추출 조립체(ion extraction assembly)(120)에 의해 생성 챔버(116)의 개구(118)를 통해 상기 이온들이 제어 가능하게 추출된다. 상기 이온 추출 조립체(120)는 예를 들어, 복수의 추출 및/또는 억제 전극들(extraction and/or suppression electrodes)(122)을 포함한다. 상기 추출 조립체(120)는 예를 들어, 상기 추출 및/또는 억제 전극들(122)을 바이어스하여 상기 생성 챔버(116)로부터 상기 이온들을 가속시키기 위해 별도의 추출 전력 공급(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 상기 이온 빔(112)은 유사하게 하전된 입자들을 포함하기 때문에, 상기 이온 빔은 이와 같이 하전된 입자들이 서로 반발함에 따라 방사상 바깥쪽으로 블로잉 업 또는 팽창하는 경향을 가질 수 있음을 이해할 수 있다. 이온 빔 블로잉 업(blow-up)은 상기 입자들 사이에는 엄청난 반발력이 있지만, 상기 입자들이 상기 빔 경로의 방향으로 움직이도록 하는 입자 운동량은 거의 없도록, 많은 유사하게 하전된 입자들(가령, 높은 전류)이 동일한 방향으로 상대적으로 느리게(가령, 낮은 에너지) 이동하는 저 에너지 고 전류(높은 퍼버언스) 빔들에서 악화될 수 있음을 또한 이해할 수 있다. 따라서, 상기 추출 조립체(120)는 일반적으로 상기 이온 빔(112)이 고 에너지로 추출되어, 상기 이온 빔이 블로잉 업 되지 않도록 (예를 들어, 상기 입자들이 빔 블로잉 업을 유발할 수 있는 반발력들을 극복하기에 충분한 운동량을 갖도록) 구성된다. 더욱이, 본 예에서, 상기 이온 빔(112)은 일반적으로 상기 시스템 전체에 걸쳐 비교적 높은 에너지로 전달되고, 빔 수용을 촉진하기 위해 공작물(124)이 주입되기 직전에 감소될 수 있다.

상기 빔 라인 조립체(104)는 예를 들어, 빔 가이드(beamguide)(126), 질량 분석기(mass analyzer)(128), 스캐닝 시스템(scanning system)(130) 및 평행화기(parallelizer)(132)를 포함한다. 상기 스캐닝 시스템(130) 및 평행화기(132)는 예를 들어, 연필(pencil) 또는 스폿(spot) 이온 빔을 이용하여 주입할 때 제외되거나 활성화되지 않을 수 있다. 상기 질량 분석기(128)는 예를 들어, 상기 이온 빔(112)에 대한 질량 분석(mass analysis) 및 각도 보정/조정(angle correction/adjustment)을 수행한다. 본 예에서, 상기 질량 분석기(128)는 대략 90° 각도로 형성되고, 그 안에 (쌍극자) 자기장을 형성하는 역할을 하는 하나 이상의 자석(도시되지 않음)을 포함한다. 상기 이온 빔(112)이 상기 질량 분석기(128)로 진입함에 따라, 부적절한 전하대질량비의 이온들이 제거되도록 상기 자기장에 의해 상응하게 굽어진다. 보다 구체적으로, 전하대질량비가 너무 크거나 너무 작은 이온은 상기 질량 분석기(128)의 측벽(134)으로 편향된다. 이러한 방법으로, 상기 질량 분석기(128)는 상기 목적하는 전하대질량비를 갖는 상기 이온 빔(112) 내의 이온 종들이 통과하여, 질량 분석된 이온 빔(135)을 정의하고, 이동식 질량 분해 개구 조립체(moveable mass resolving aperture assembly)(138)의 분해 개구(136)를 통해 빠져 나갈 수 있게 한다.

상기 질량 분석기(128)는 예를 들어, 자기 쌍극자 필드(magnetic dipole field)의 진폭을 제어 또는 조정함으로써 상기 이온 빔(112)에 대한 각도 보정들을 수행할 수 있다. 이러한 자기장의 조정은 목적하는/선택된 전하대질량비를 가지고 선택된 이온들이 상이한 또는 변경된 빔 경로(가령, 빔 경로들(114A, 114B)로 도시됨)를 따라 이동하게 한다. 결과적으로, 상기 이동식 질량 분해 개구 조립체(138)는 상기 변경된 빔 경로(114A, 114B)에 따라 상기 분해 개구(136)의 위치를 제어하고 변화시킬 수 있다. 일 예로서, 상기 이동식 질량 분해 개구 조립체(138)는 상기 분해 개구(136)를 통해 변경된 빔 경로(114A, 114B)를 수용하기 위해 액츄에이터(144)를 통해 x 방향으로 이동 가능한 개구 플레이트(142)를 포함한다. 상기 질량 분석기(128) 및 상기 이동식 질량 분해 개구 조립체(138)는 상기 이온 주입 시스템(100)에 대한 적절한 질량 분해능을 유지하면서, 상기 자기장의 변화들 및 결과적으로 변경된 빔 경로(114A, 114B)를 허용한다. 따라서, 본 발명의 상기 이동식 질량 분해 개구 조립체(138)는 상기 질량 분석기(128)에 의한 상기 빔 경로(114)의 상기 선택적 변화에 응답하여 상기 분해 개구(136)의 위치(화살표(145)로 표시됨)를 선택적으로 변화시키도록 구성된다.

상기 시스템(100)에서 다른 입자들과의 이온 빔 충돌들은 상기 이온 빔(112)의 무결성(integrity)을 저하시킬 수 있다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 하나 이상의 펌프(도시되지 않음)가 적어도 상기 빔 가이드(126) 및 질량 분석기(128)를 배기시키기 위해 포함될 수 있다.

상기 스캐닝 시스템(130)은 예를 들어, 자기 스캐닝 요소(magnetic scanning element)(146) 및 포커싱 및/또는 스티어링 요소(focusing and/or steering element)(148)를 포함한다. 각각의 전력 공급들(도시되지 않음)은 상기 스캐닝 요소(146) 및 상기 포커싱 및 스티어링 요소(148)에 작동 가능하게 결합될 수 있고, 보다 구체적으로 그 안에 위치한 각각의 전자석 조각들(150) 및 전극들(152)에 작동 가능하게 결합될 수 있다. 상기 포커싱 및 스티어링 요소(148)는 예를 들어, 비교적 좁은 프로파일(예를 들어, 상기 도시된 이온 주입 시스템(100)에서 "연필" 빔)을 갖는 질량 분석된 이온 빔(135)을 수용한다. 상기 전극들(152)에 인가된 전압은 상기 질량 분석된 빔(135)을 스캐닝 요소(146)의 스캔 정점(154)에 포커싱 하고 스티어링 하도록 동작한다. 상기 전자석들(150)에 인가된 전압 파형은 본 예에서, 상기 질량 분석된 빔을 앞뒤로 스캔하여 스캐닝 빔(156)을 정의한다. 상기 스캔 정점(154)은 상기 스캐닝 요소(146)에 의해 스캐닝 후에 발생하는 것으로 보이는 빔의 각각의 빔렛(beamlet) 또는 스캐닝 부분이 상기 광 경로의 상기 지점으로 정의 될 수 있다는 것이 이해 될 것이다.

상기 스캐닝 빔(156)은 상기 도시된 예에서 2개의 쌍극자 자석들(158A, 158B)을 포함하는 평행화기(132)(가령, 평행화기/보정 컴포넌트)를 통과한다. 상기 쌍극자 자석들(158A, 158B)은 예를 들어, 실질적으로 사다리꼴(trapezoidal)이며, 서로를 미러링 하는 방향으로 배향되어, 상기 스캐닝 빔(156)은 실질적으로 S-자형으로 굽어진다. 달리 말하면, 상기 쌍극자 자석들(158A, 158B)은 동일한 각도들과 반경 그리고 곡률의 반대 방향들을 갖는다.

상기 평행화기(132)는 예를 들어, 상기 질량 분석된 빔(135)이 상기 스캔 각도에 관계없이 빔 축에 평행하게 이동하도록 상기 스캐닝 빔(156)이 그 빔 경로(114C)를 변경하게 한다. 결과적으로, 상기 주입 각도는 상기 공작물(124)에 걸쳐 비교적 균일하다. 일 예로서, 하나 이상의 평행화기(132)는 또한 편향 컴포넌트로서 작용하여, 상기 평행화기들의 상류에서 생성된 중립들은 상기 명목상 경로를 따르지 않으므로, 상기 엔드 스테이션(106) 및 상기 공작물(124)에 도달할 확률이 더 작다.

본 예에서, 하나 이상의 편향 감속 요소(deflecting deceleration elements)(160)는 상기 평행화기(132)의 하류에 위치한다. 상기 이온 주입 시스템(100)에서 이 시점까지, 상기 이온 빔(112, 135)은 일반적으로 빔 블로잉 업에 대한 경향을 완화시키기 위해 비교적 높은 에너지 레벨로 이송되며, 이는 상기 스캔 정점(154)에서와 같이 빔 밀도가 높아질 때 특히 높을 수 있다. 상기 하나 이상의 편향 감속 요소(160)는 예를 들어, 상기 질량 분석된 빔(135)을 감속 및/또는 편향 시키도록 동작 가능한 하나 이상의 전극(162)을 포함한다.

상기 하나 이상의 편향 감속 요소(160)는, 예컨대 Rathmell 등의 미국 특허 제6,777,696 호에 제공되고, 그 전체가 본원에 참조로 포함되는 바와 같이, 이온들을 가속 및/또는 감속할 뿐만 아니라 상기 이온 빔(112, 135)을 포커싱, 굽힘, 편향, 수렴, 분기, 스캔, 평행화 및/또는 오염 제거를 위해 배치되고, 바이어스 된 임의의 적절한 수의 전극들을 포함할 수 있음을 이해할 것이다.

또한, 상기 포커싱 및/또는 스티어링 요소(148)는 이온 빔을 포커싱 하기 위하여, Einzel 렌즈, 사중극(quadrupoles) 및 / 또는 다른 포커싱 요소뿐만 아니라 정전기 편향 플레이트들(가령, 하나 이상의 정전기 편향 플레이트 쌍)을 포함할 수 있다. 상기 하나 이상의 편향 감속 요소(160)와 함께, 상기 평행화기(132)는 또한 에너지 오염을 감소시키기 위한 편향기(deflector)로서 작용한다. 추가적인 방향들로의 추가 편향 필터(deflecting filters)가 더 구현될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 도 1의 상기 하나 이상의 편향 감속 요소(160)는 상기 주입의 에너지 순도를 증가시키기 위해 상기 질량 분석된 빔(135)을 y방향으로 편향시킨다.

본 발명의 일 예시적인 측면에 따르면, 상기 편향 감속 요소(160)는 상기 이온 주입 시스템의 감속 후(post) 및 드리프트 동작 모드를 선택적으로 제공하기 위해 상기 질량 분석기(128)의 하류에 상기 질량 분석된 빔(135)의 선택 가능한 감속을 제공하도록 제공되고 구성된다. 감속 후(post) 모드에서 예를 들어, 감속 후(post) 전극들(162)은 상기 질량 분석기(128) 후에 상기 질량 분석된 빔(135)의 에너지를 선택적으로 감소시키기 위해 제공된다. 드리프트 모드에서 예를 들어, 상기 질량 분석된 빔(135)의 에너지는 상기 질량 분석기(128) 후에 변경되지 않는다.

상술한 바와 같이 본 발명의 다양한 예에 따르면, 상기 질량 분석기(128)는 상기 빔 경로(114)를 선택적으로 변화시키도록 구성되고, 이에 의해 상기 이동식 질량 분해 개구 조립체(138)는 상기 질량 분석기(128)에 의한 상기 빔 경로(114)의 상기 선택적 변화에 응답하여 상기 분해 개구(136)를 이동시킬 수 있다. 또한, 상기 이동식 질량 분해 개구 조립체(138)의 하류에 위치한 상기 편향 감속 요소(160)는 상기 질량 분석된 빔이 통과할 때, 상기 빔 경로(114)를 선택적으로 변화시킬 뿐만 아니라 상기 질량 분석된 빔을 선택적으로 감속시키도록 구성된다. 그러나, 상기 편향 감속 요소(160)는 마찬가지로 통전되지 않은 상태(non-energized)로 남을 수 있으며, 이에 의해 상기 질량 분석된 빔(135)은 드리프트 모드에서 상기 이온 주입 시스템을 작동시킬 때와 같이 편향 또는 감속 없이 통과한다는 점에 유의해야 한다.

상기 엔드 스테이션(106)은 이어서 상기 공작물(124)을 향하는 상기 질량 분석된 빔(135)을 수신한다. 상이한 유형의 엔드 스테이션(106)이 상기 이온 주입 시스템(100)에 사용될 수 있다는 것이 이해된다. 예를 들어, "배치(batch)" 타입 엔드 스테이션은 회전 지지 구조물 상에서 다수의 공작물(124)을 동시에 지지할 수 있고, 상기 공작물은 모든 공작물이 완전히 주입될 때까지 상기 이온 빔(112, 135)의 상기 경로(114)를 통해 회전된다. 반면에, "시리얼(serial)" 타입 엔드 스테이션은 주입을 위해 상기 빔 경로(114)를 따라 단일 공작물(124)을 지지하며, 여러 공작물들이 순차적으로 한 번에 하나씩 연속으로 주입되며, 다음 공작물 주입이 시작되기 전에 각 공작물이 완전히 주입된다. 하이브리드 시스템에서, 상기 공작물(124)은 제1(Y 또는 저속 스캔) 방향으로 기계적으로 이동될 수 있고, 상기 빔은 제2(X 또는 고속 스캔) 방향으로 스캐닝 되어 전체 공작물에 이온 빔(112, 135)을 부여할 수 있다.

도 1의 예시된 예에서 상기 엔드 스테이션(106)은 주입을 위해 상기 빔 경로(114)를 따라 상기 단일 공작물을 지지하는 "시리얼" 타입 엔드 스테이션이다. 주입 동작들 전에 교정 측정들을 위해 상기 공작물(124)의 위치 근처의 상기 엔드 스테이션(106)에 선량 측정 시스템(dosimetry system)(164)이 더 포함될 수 있다. 교정 동안, 상기 이온 빔(112, 135)은 선량 측정 시스템(164)을 통과한다. 상기 선량 측정 시스템(164)은 프로파일러 경로(profiler path)(168)를 정지하거나 또는 연속적으로 통과할 수 있는 하나 이상의 프로파일러(166)를 포함하여, 상기 이온 빔(112, 135)의 프로파일(가령, 스캐닝 되거나 혹은 스캐닝 되지 않은 스폿 또는 연필 빔)을 측정한다.

본 예에서, 상기 하나 이상의 프로파일러(166)는 패러데이 컵(Faraday cup) 또는 측정 컵(measurement cup)과 같은 전류 밀도 센서(current density sensor)를 포함할 수 있으며, 이는 상기 스캐닝 된 빔의 전류 밀도를 측정하며, 여기서 전류 밀도는 주입 각도의 함수이다(가령, 상기 이온 빔(112, 135)과 공작물(124)의 기계적 표면 사이의 상대 방향 및/또는 상기 이온 빔과 공작물의 상기 결정 격자 구조 사이의 상대 방향). 상기 하나 이상의 프로파일러(166)는 스캐닝 된 빔(156)에 대해 대체로 직교하는 방식으로 이동하고, 따라서 일반적으로 상기 리본 빔의 폭을 가로 지른다. 일 예로서, 상기 선량 측정 시스템(164)은 상기 이온 빔(112, 135)의 빔 밀도 분포(beam density distribution) 및 각도 분포(angular distribution)를 측정하거나 결정하도록 구성된다.

본 발명에 따르면, 제어기(170)(또한 제어 시스템이라고도 함)가 더 제공되며, 상기 제어기는 상기 이온 주입 시스템(100)을 제어하고, 이온 소스(108), 질량 분석기(128), 이동식 질량 분해 개구 조립체(138) 및 편향 감속 요소(160)와 통신 및/또는 조정하도록 구성된다. 따라서, 상기 제어기(170)는 전술한 바와 같이 드리프트 모드 및 감속 모드 양자에서 이온 주입 시스템(100)을 선택적으로 동작시키도록 구성된다. 상기 제어기(170)는 상기 개구, 상기 스캐닝 시스템(130), 평행화기(132) 및 상기 선량 측정 시스템(164)을 제어하도록 더 구성할 수 있다. 상기 제어기(170)는 컴퓨터, 마이크로 프로세서 등을 포함할 수 있고, 빔 특성들의 측정 값들을 취하고, 그에 따라 파라미터들을 조정하도록 동작 가능할 수 있다.

상기 제어기(170)는 예를 들어, 상기 이온 빔이 생성되는 상기 터미널(102)뿐만 아니라 상기 빔 라인 조립체(104)의 상기 질량 분석기(128), 상기 스캐닝 요소(146), 상기 포커싱 및 스티어링 요소(148), 상기 평행화기(132) 및 상기 편향 감속 요소(160)와 관련된 다양한 전원 공급 장치 또는 다른 제어 장비(도시되지 않음)에 연결될 수 있다. 따라서, 이들 요소 중 하나는 목적하는 이온 주입을 용이하게 하기 위해 제어기(170)에 의해 조정될 수 있다. 예를 들면, 상기 이온 빔(112, 135)의 에너지 레벨은 상기 이온 추출 조립체(120) 및 상기 편향 감속 요소(160)에서 전극들에 인가되는 바이어스를 조정함으로써 접합 깊이들(junction depths)을 조정하도록 구성될 수 있다.

상기 질량 분석기(128)에서 생성된 자기장(들)의 세기 및 방향은 예를 들어, 계자 권선들(field windings)을 통해 흐르는 전류의 양을 조절하여 상기 이온 빔(112, 135)의 전하대질량비를 변경함으로써 조정될 수 있다. 상기 주입 각도는 상기 질량 분석기(128)에서 생성된 상기 자기장(들)의 강도 또는 진폭을 상기 이동식 질량 분해 개구 조립체(138)와 협력하여 조절함으로써 제어될 수 있다. 상기 제어기(170)는 상기한 예에서 하나 이상의 프로파일러(166)로부터의 측정 데이터에 따라 (가령, 액츄에이터(144)를 제어함으로써) 상기 질량 분석기(128)의 자기장 및 상기 개구 플레이트(142)의 위치(145)를 더 조정할 수 있다. 상기 제어기(170)는 예를 들어, 추가 측정 데이터를 통해 상기 조정들을 더 검증할 수 있고, 필요하다면 상기 질량 분석기(128), 상기 이동식 질량 분해 개구 조립체(138) 및 편향 감속 요소(160)를 통해 추가 조정을 수행할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 측면에 따라 질량 분석 및 각도 보정을 위해 질량 분석기를 사용하는 단순화된 이온 주입 시스템(200)을 도시한 도면이다. 상기 이온 주입 시스템(200)은 예로서 제공되며, 다른 변형들 및 구성들이 본 발명의 대안적인 측면에 이용될 수 있음을 이해해야 한다.

상기 이온 주입 시스템(200)은, 이온 빔(204)을 생성하는 이온 소스(ion source)(202), 질량 분석기(mass analyzer)(206), 이동식 질량 분해 개구 조립체(moveable mass resolving aperture assembly)(208), 액츄에이터(actuator)(210), 제어기(controller)(가령, 제어 시스템)(212) 및 각도 측정 시스템(angle measurement system)(214)을 포함한다. 상기 이온 소스(202)는 아크 기반 소스, RF 기반 소스, 전자총 기반 소스 등일 수 있으며, 주입을 위해 선택된 도펀트 또는 이온 종들을 갖는 빔 경로(216)를 따라 상기 이온 빔(204)을 생성한다. 상기 이온 소스(202)는 상기 이온 빔(204)에 초기 에너지 및 전류를 제공한다.

상기 질량 분석기(206)는 상기 이온 소스(202)의 하류에 위치하고, 상기 이온 빔(204)에 대한 질량 분석 및 초기 각도 보정을 수행한다. 상기 질량 분석기(206)는 선택된 전하대질량비를 갖는 입자들/이온들이 목적하는 경로를 따라 이동하게 하는 자기장을 발생시킨다. 상기 자기장은 또한 각도 보정들 또는 조정들을 산출하기 위해 상기 목적하는 경로를 변경하기 위해 각도 보정들을 수용하도록 조정될 수 있다.

사중극 렌즈 또는 다른 포커싱 메커니즘(218)은 상기 이온 빔(204)의 빔 블로잉 업의 영향을 보상하거나 또는 완화하기 위해 상기 질량 분석기(206)의 하류에 위치할 수 있다. 상기 포커싱 메커니즘(218)은 예를 들어, 상기 질량 분석기(206)의 하류 및 상기 이동식 질량 분해 개구 조립체(208)의 상류에 위치되어 상기 이온 빔(204)이 수렴되게 할 수 있다.

상기 이동식 질량 분해 개구 조립체(208)는 상기 질량 분석기(206)의 하류에 위치한다. 상기 이동식 질량 분해 개구 조립체(208)는 예를 들어, 상기 이온 빔(204)이 통과하는 분해 개구(220)를 포함한다. 상기 개구(220)는 상기 선택된 도펀트들/종들이 통과하는 것을 허용하면서 다른 입자들은 통과하지 못하게 한다. 또한, 상기 이동식 질량 분해 개구 조립체(208)는 상기 이온 빔(204)의 상기 경로(216)의 횡단 축을 따라 이동할 수 있다. 이러한 상기 질량 분석기(206)를 통한 상기 이온 빔(204)의 상기 목적하는 경로(216)의 변화들에 응답하여 상기 이동식 질량 분해 개구 조립체(208)가 이동될 수 있게 한다. 상기 액츄에이터(210)는 상기 이동식 질량 분해 개구 조립체(208)를 기계적으로 이동시켜, 상기 분해 개구(220)가 상기 질량 분석기(206)에 의해 수행 된 각도 조정에 대응하는 상기 이온 빔(204)의 상기 경로(216)와 일치하도록 한다. 본 발명의 다른 측면들에서, 상기 액츄에이터(210)는 또한 아래에서 논의되는 바와 같이 다른 분해능들 및/또는 다른 사이즈의 빔들을 수용하기 위해 다른 분해 조립체들을 선택할 수 있다.

일 예에 따르면, 상기 분해 개구(220)는 상기 이온 빔(204)의 상기 빔 엔벨로프를 수용하도록 사이즈가 정해진다. 그러나, 대안적인 측면들에서, 상기 분해 개구(220)는 가능한 범위의 빔 경로들(216)에 걸쳐 상기 빔 엔벨로프들을 수용하도록 사이즈가 정해질 수 있다.

상기 제어기(212)는 질량 분석을 제어할 뿐만 아니라 이온 주입 동안 각도 조정을 제어 및 개시하는 역할을 한다. 상기 제어기(212)는 예를 들어, 상기 질량 분석기(206) 및 액츄에이터(210)에 연결되고, 두 컴포넌트들을 제어한다. 상기 각도 측정 시스템(214)은 예를 들어, 상기 이온 빔(204)의 입사 각도 값들을 측정하고 필요한 조정 각도들을 결정한다. 상기 각도 측정 시스템(214)은 예를 들어, 측정 컵(가령, 패러데이 컵) 또는 다른 적절한 측정 장치를 사용하여 상기 측정된 입사 각도 값들을 얻을 수 있다. 또한, 상기 각도 측정 시스템(214)은 상기 이온 빔(204)에 대한 평균 입사 각도 값을 도출하거나 측정할 수 있다. 예를 들어, 상기 각도 측정 시스템(214)은 상기 측정되거나 도출된 입사 각도 값들 및 목적하는 또는 선택된 입사 각도 값에 기초하여 조정 각도들 또는 보정 값들을 제어기( 212)에 제공한다.

초기에, 상기 제어기(212)는 상기 질량 분석기(206)의 자기장을 0(zero)과 같은 명목상 또는 기본 각도 값, 및 선택된 전하대질량비로 설정한다. 또한, 상기 제어기(212)는 상기 분해 개구(220)의 상기 초기 위치를 상기 기본 각도 값과 관련된 명목상 경로(222)와 일치하도록 설정한다. 주입 동안, 제로가 아닌 조정 각도는 각도 측정 시스템(214)으로부터 수신될 수 있다. 상기 조정 각도에 기초하여, 상기 제어기(212)는 상기 질량 분석기(206)의 상기 자기장을 조정함으로써, 상기 선택된 전하대질량비를 갖는 상기 선택된 종들이 상기 조정 각도에 대응하는 변경된 경로(224)를 따라 이동한다. 또한, 상기 제어기(212)는 또한 상기 변경된 경로(224)에 따라 상기 액츄에이터(210)를 통해 상기 분해 개구(220)의 위치를 조정한다. 그 후, 상기 각도 측정 시스템(214)은 상기 주입 각도의 추가 조정을 위한 추가 조정 각도들을 제공할 수 있다.

본 발명의 일 예에서, 상기 이온 주입 시스템(200)의 이러한 제어는 상기 드리프트 모드에서 수행되고, 상기 제어기(212)는 상기 편향 감속 요소(230)를 통해 상기 질량 분석된 빔을 편향시키거나 감속시키지 않고 상기 분해 개구(220)를 통해 제1경로(226)를 따라 상기 이온 빔(204)을 통과하도록 상기 빔 경로(216)를 제어하도록 구성된다. 하지만, 상기 감속 모드에서, 상기 제어기(212)는 상기 분해 개구를 통해 그리고 상기 편향 감속 요소를 통해 제2경로(228)를 따라 상기 질량 분석된 빔을 편향 및 감속시키는 상기 편향 감속 요소(230)를 통해 통과하는 상기 제2경로(228)를 따라 이온 빔(204)을 통과시키도록 상기 빔 경로(216)를 제어하도록 구성된다. 따라서, 상기 제2경로(228)는 상기 제1경로(226)와 상이하므로, 상기 분해 개구(220)의 상기 위치를 선택적으로 변화시키는 것은 상기 질량 분석기(206) 및 편향 감속 요소(230)를 통한 상기 빔 경로의 상기 선택적 변화에 더 기초한다.

일 예에 따르면, 상기 제어기(212)는 상기 감속 모드에서 상기 질량 분석된 빔의 선택적 감속에 기초하여 상기 분해 개구(220)의 위치를 변화시키도록 구성된다. 다른 예에 따르면, 상기 각도 측정 시스템(214)은 공작물(232)에 근접한 빔 입사 각도를 결정하도록 구성된다. 따라서 상기 제어기(212)는 빔 입사 각도에 기초하여 상기 질량 분석기(206)와 관련된 자기장을 변경하여 상기 빔 경로를 선택적으로 변화시키도록 추가로 구성된다. 따라서, 상기 분해 개구(220), 질량 분석기(206) 및 편향 감속 요소(230)는 상기 제어기(212)를 통해 서로 동작 가능하게 결합되고, 이에 의해 상기 분해 개구(220), 질량 분석기(206) 및 편향 감속 요소(230)는 상기 질량 분석기(206)를 통한 상기 이온 빔(204)의 상기 목적하는 경로의 변화에 응답하도록 구성될 수 있다. 상기 각도 측정 시스템(214)은 상기 분해 개구(220), 질량 분석기(206), 및 편향 감속 요소(230)와 협력하여 작동하여, 목적하는 빔 입사 각도에 대한 상기 빔 경로를 변화시켜서 상기 감속 모드 혹은 드리프트 모드에서 상기 공작물(232) 로의 선택적인 이온 주입을 최적으로 수행한다.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 측면에 따른 변경된 빔 경로들(altered beam paths) 및 각도 조정들(angle adjustments)을 설명하기 위해 제공된 이온 주입 부분의 도면들이다. 본 발명의 이해를 돕기 위해 예시적인 목적들로 그리고 예시들로서 제공되는 도면이다.

도 3a는 이온 빔이 기본(base) 또는 명목상(nominal) 경로(320)를 따라 이동하는 본 발명의 일 측면에 따른 이온 주입 시스템의 일부의 도면(301)이다.

질량 분석기(306)는 이온 소스(도시되지 않음)의 하류에 위치하고, 이온 빔에 대한 질량 분석(mass analysis) 및 각도 보정(angle correction)을 수행한다. 상기 질량 분석기(306)는 선택된 전하대질량비를 갖는 입자들/이온들이 목적하는 경로를 따라 이동하게 하는 자기장을 생성한다. 상기 자기장은 또한 각도 보정들 또는 조정들을 생성하려고, 상기 목적하는 경로 변경을 하기 위해 상기 각도 보정들을 수용하도록 조정될 수 있다. 본 예에서, 상기 이온 빔은 상기 선택된 전하대질량비 및 명목상 또는 제로 각도 조정과 관련된 기본 또는 명목상 경로(320)를 따라 이동한다. 상기 이온 빔(304)에 대한 빔 블로잉 업의 영향을 보상 또는 완화하기 위해 상기 질량 분석기(306)의 하류에 포커싱 메커니즘(도시되지 않음)이 이용될 수 있다.

상기 이동식 질량 분해 개구 조립체(310)는 상기 렌즈(308)의 하류에 위치된다. 상기 이동식 질량 분해 개구 조립체(310)는 상기 이온 빔(304)이 통과하는 분해 개구(312)를 포함한다. 상기 개구(312)는 상기 선택된 도펀트들/종들이 통과하는 것을 허용하는 반면, 다른 입자들이 통과하는 것을 방지한다. 또한, 상기 이동식 질량 분해 개구 조립체(310)는 상기 이온 빔의 상기 경로의 횡단 축을 따라 이동될 수 있다.

상기 명목상 경로(320)에 대해, 다른 입자들이 분해 개구(312)를 통과하는 것을 차단하면서 상기 이온 빔이 통과할 수 있도록, 상기 이동식 질량 분해 개구 조립체(310)는 명목상 위치(nominal position)에 배치된다.

도 3b는 이온 빔이 변경된 경로(322)를 따라 이동하는 본 발명의 일 측면에 따른 상기 이온 주입 시스템의 일부의 도면(302)이다.

상기 질량 분석기(306)는 상기 이온 빔의 상기 경로를 변경하기 위해 도 3a에 도시되고 설명된 것으로부터 변경된 필드(varied field)를 생성한다. 일 예에서, 상기 질량 분석기(306)는 상기 생성된 자기장(magnetic field)의 크기를 증가시킨다. 결과적으로, 상기 이온 빔은 상기 명목상 경로(nominal path)(320) 대신에 상기 변경된 경로(altered path)(322)를 따라 이동한다. 상기 변경된 경로(322)는 제1각도 조정 또는 오프셋에 대응한다. 상기 변경된 경로(322)는 상기 렌즈(308)를 통과하여 이동식 질량 분해 개구 조립체(310)를 향한다. 도면(302)에서, 예를 들면, 상기 이동식 질량 분해 개구 조립체(310)는 양의 방향(positive direction)으로 이동하여, 상기 분해 개구(312)가 상기 변경된 경로(322)를 따라 상기 이온 빔의 통과를 허용한다. 마찬가지로, 도 3c는 상기 이온 빔이 변경된 경로(324)를 따라 이동하는 본 발명의 일 측면에 따른 상기 이온 주입 시스템의 일부의 다른 도면(303)이다.

한 번 더, 상기 질량 분석기(306)는 상기 이온 빔의 상기 경로를 변경하기 위해 도 3a 및 도 3b에 도시되고 기술된 것으로부터 변경된 필드(varied field)를 생성한다. 일 예에서, 상기 질량 분석기(306)는 상기 생성된 자기장의 크기를 감소시킨다. 결과적으로, 상기 이온 빔은 상기 명목상 경로(nominal path)(320) 대신에 상기 변경된 경로(altered path)(324)를 따라 이동한다. 상기 변경된 경로(324)는 제2각도 조정 또는 오프셋에 대응한다. 상기 변경된 경로(324)는 상기 렌즈(308)를 통과하여 상기 이동식 질량 분해 개구 조립체(310)를 향한다. 상기 이동식 질량 분해 개구 조립체(310)는 음의 방향(negative direction)으로 위치되며, 본 예에서, 상기 분해 개구(312)는 선택되지 않은 종들 및 원하지 않는 입자들을 차단하면서 상기 변경된 경로(324)를 따라 상기 이온 빔의 통과를 허용한다.

전술한 바와 같이, 상기 이동식 분해 개구 조립체는 이온 빔이 이동하는 분해 개구를 포함한다. 상기 분해 개구의 형상 및 크기는 일반적으로 상기 질량 분해능, 및 상기 빔 엔벨로프(beam envelope)라고도 하는 목적하는 이온 빔의 크기와 형상에 의존한다. 더 큰 분해 개구는 더 많은 원치 않는 입자들 및 이온들이 그러한 개구를 통과할 수 있다는 점에서 더 낮은 빔 분해능을 제공한다. 마찬가지로, 더 작은 분해 개구는 원치 않는 입자들 및 이온들이 그러한 개구를 통과할 수 있다는 점에서 더 큰 빔 분해능을 제공한다. 그러나, 상기 더 높은 분해능은 또한 상기 선택된 또는 목적하는 종 중의 더 많은 종들이 상기 분해 개구를 통과하는 것을 방지하여, 바람직하지 않은 빔 전류 손실을 야기한다. 따라서, 분해 개구들은 전형적으로 목적하는 질량 분해능 및 빔 엔벨로프에 따라 크기가 정해진다.

더구나, 본 발명의 상기 분해 개구는 또한 가능한 각도 조절 범위에 대응하는 변경된 빔 경로들(varied beam paths)을 수용하도록 설계될 수 있다. 전술한 도 3a 내지 3c는 일부 가능한 변경된 경로들의 일부 예들을 도시한다. 상기 분해 개구는 이러한 변경된 빔 경로를 수용하도록 적절한 크기를 가질 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 측면에 따른 이동식 질량 분해 개구 조립체(400)의 측면도이다. 상기 도면은 예로서 제공되며, 본 발명을 제한하려는 것은 아니다. 상기 어셈블리(400)는 본 예에서, 상기 사용된 분해 개구를 변경시킬 수 있는 착탈식 플레이트들(removable plates)을 수용할 수 있다. 또한, 본 예에서 상기 어셈블리(400)는 변경된 형상의 빔 및/또는 변경된 질량 분해능으로 작동할 수 있다. 따라서, 상이한 크기의 빔들이 이러한 시스템들 내에 사용될 수 있고, 상기 변경된 빔 엔벨로프들을 수용하기 위해 상이한 플레이트들이 사용될 수 있다. 또한, 변경된 분해능들과 각도 조정 범위들을 수용하기 위해 상이한 플레이트들을 사용할 수 있다.

도 4에서, 상기 어셈블리(400)는 분해 플레이트(404)를 유지하는 아암(402)을 포함한다. 상기 분해 플레이트(404)는 선택된 빔 엔벨로프들, 선택된 분해능들 및/또는 각도 조정 범위들에 대응할 수 있는 선택된 크기들 및 형상들을 갖는 복수의 분해 개구들(406, 408, 410)을 포함한다.

상기 제1개구(406)는 빔 엔벨로프, 선택된 분해능 및/또는 각도 조정 범위에 대응하는 선택된 크기 및 형상을 갖는다. 본 예에서, 상기 y 방향(가령, 높이)의 상기 제1개구(406)의 크기는 상기 y 방향의 상기 이온 빔의 상기 통과를 막지 않을 정도로 충분히 크지만, 상기 x 방향(가령, 폭)의 경우, 상기 제1개구의 크기는 비교적 작다. 따라서, 상기 제1개구(406)는 예를 들어, 상기 x 방향의 크기 또는 폭이 비교적 작은 이온 빔을 수용할 수 있다.

상기 제2개구(408)는 제2빔 엔벨로프, 제2선택된 분해능 및/또는 제2각도 조정 범위에 대응하는 제2선택된 크기 및 제2형상을 갖는다. 예로서, 상기 제2개구(408)는 중간 폭 이온 빔을 수용할 수 있다.

상기 제3개구(410)는 제3빔 엔벨로프, 제3선택된 분해능, 및/또는 제3각도 조정 범위에 대응하는 제3선택된 크기 및 제3형상을 갖는다. 예로서, 상기 제3개구는 비교적 넓은 이온 빔을 수용할 수 있다.

상기 개구들(406, 408, 410)에 대한 상기 y 방향은 예시적인 목적을 위해 유사한 것으로 도시되어 있지만, 본 발명의 측면들은 또한 상기 y 방향의 변형을 포함할 수 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 측면들은 단일 플레이트 상에 다소의 개구들을 포함할 수 있다.

동작 중에, 상기 조립체(400)는 상기 개구들 중 하나가 이온 빔의 경로를 따라 위치되어 상기 이온 빔으로부터 오염물들 또는 선택되지 않은 재료를 제거하도록 위치된다. 상기 선택된 개구는 선택된 빔 엔벨로프 및/또는 선택된 질량 분해능에 대응한다. 상기 빔의 재료들 또는 부분들은 상기 비 선택된 개구 중 하나를 통과할 수 있지만, 이러한 부분들은 일반적으로 타깃 공작물로 전파되지 않으며, 추가 개구에 의해 유리하게 차단될 수 있다는 것이 이해된다. 예를 들어, 도시되지는 않았지만, 이러한 추가 개구는 다른 빔들을 차단하면서 상기 목적하는 빔 경로의 중심에 있을 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 측면에 따라 상기 주입 각도를 조정하는 방법(500)의 순서도이다. 상기 방법(500)은 상기 주입 각도를 보정 또는 조정함으로써 이온 주입 동안 상기 공작물의 표면에 걸친 이온 플럭스의 균일한 각도 분포를 용이하게 할 수 있다. 전술한 도면들 및 설명들은 또한 방법(500)에 대해 참조될 수 있다는 것이 이해된다.

상기 방법(500)은 이온 소스의 파라미터들이 목적하는 종, 에너지, 전류 등에 따라 선택되는 블록(502)에서 시작한다. 상기 이온 소스는 RF 또는 전자총베이스 이온 소스와 같이, 아크 기반 또는 비 아크 기반 이온 소스일 수 있다. 상기 종 또는 종들은 상기 이온 소스를 위한 하나 이상의 소스 재료들을 선택함으로써 선택될 수 있다. 상기 전류는 전력 값들 및/또는 전극들을 변조함으로써 선택될 수 있다.

질량 분석기의 파라미터들은 상기 선택된 종들에 대응하는 전하대질량비 및 기본 또는 명목상 각도에 따라 블록(504)에서 선택된다. 상기 코일 권선 등에 인가된 전류와 같은 파라미터들은 상기 선택된 종이 상기 명목상 각도에 대응하는 명목상 또는 기본 경로를 따라 이동하고, 상기 질량 분석기를 통과하게 하는 자기장을 생성하도록 설정된다.

분해 개구의 초기 위치는 또한 블록(506)에서 선택된다. 상기 초기 위치 설정은 상기 기본 경로에 대응되며, 선택된 질량 분해능에 따라 상기 기본 경로를 통과할 수 있다.

블록(508)에서 이온 주입이 시작될 때 이온 빔이 생성된다. 상기 이온 빔에 대한 평균 입사 각도는 블록(510)에서 획득된다. 일 예에서 상기 평균 입사 각도가 측정될 수 있다. 다른 예에서, 다중 빔 각도 측정들이 획득되고, 그로부터 평균값이 도출된다. 다른 빔 측정들 및 각도 값들이 또한 사용될 수 있다. 예를 들면, 이온 주입기의 광학 트레인(optical train)을 통한 상기 평균 각도의 계산들은 적용 가능할 때마다 가속 및/또는 감속의 영향을 고려하여 사용될 수 있다.

각도 조정은 선택된 주입 각도 및 블록(512)에서 획득된 상기 평균 각도로부터 도출된다. 예를 들어, 상기 선택된 각도가 상기 평균 각도와 같으면, 상기 각도 조정은 0(zero)이다. 상기 자기장 보정 및 개구 위치 보정은 상기 각도 조정에 따라 블록(514)에서 결정되고 적용된다. 상기 자기장 보정은 상기 이온 빔의 경로를 조정하여 상기 이온 빔의 상기 각도를 보정한다. 상기 개구 위치 보정은 상기 선택된 종들이 통과할 수 있도록 상기 분해 개구를 이동시킨다.

상기 각도 조정 및/또는 자기장 보정은 과도 조정을 방지하기 위해 제한될 수 있음에 유의한다. 또한, 반복 보정 알고리즘들(iterative correction algorithms)을 사용하여 상기 각도 조정 오류를 줄일 수 있다. 그러한 경우에, 적절한 각도 보정은 여러 번 패스할 수 있다.

상기 필드 및 위치 보정들을 적용한 후, 블록(516)에서 보정된 평균 주입 각도가 획득된다. 상기 보정된 평균 주입 각도는 블록(510)에서와 같이 획득된다. 블록(518)에서 판단된 바와 같이, 상기 제2평균 각도가 상기 선택된 주입 각도에 충분히 근접하지 않거나 허용 가능한 공차 내에 있지 않으면, 상기 방법은 블록(510)으로 되돌아 가서 상기 이온 빔의 상기 평균 각도가 상기 선택된 각도의 허용 오차 내에 있을 때까지 반복적으로 계속된다.

상기 방법(500)은 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해 전술한 순서로 설명된 것으로 이해된다. 상기 방법(500)은 본 발명에 따라 다른 적절한 순서들로 수행될 수 있음에 유의한다. 또한, 일부 블록들은 생략될 수 있고 다른 추가 기능들은 본 발명의 다른 측면에서 수행될 수 있다.

도 6은 위에서 논의된 임의의 이온 주입 시스템들과 같은 이온 주입 시스템에서 주입 각도를 보정하기 위한 방법(600)을 도시한다. 블록(602)에서, 상기 이온 소스는 하나 이상의 원하는 종들, 에너지 및 전류에 대해 튜닝된다. 블록(604)에서, 상기 빔 경로는 드리프트(drift) 모드 또는 감속(decel) 동작 모드에 있는 것으로 선택된다. 블록(606)에서, 상기 이동식 질량 분해 개구 조립체는 상기 공작물 위치에서 목적하는 질량 분해능 및 목적하는 이온 빔을 달성하도록 튜닝된다.

동작(608)에서, 상기 이온 빔의 상기 각도가 측정되고, 평균 각도가 계산된다. 동작(610)에서, 상기 평균 각도가 미리 결정된 기준을 만족하는 것으로 간주되는지에 대한 판단이 이루어진다. 예를 들면, 상기 임의의 가속 및/또는 감속이 수행되는 경우, 상기 이온 주입 시스템을 통한 상기 평균 각도의 굴절들이 계산될 수 있다.

동작(612)에서, 상기 굴절률 및 상기 자기장에 대한 상기 각도의 민감도는 상기 이동식 질량 분해 개구의 상기 위치를 새로운 초점으로 수정하기 위해 자기장 보정을 계산하는데 사용된다. 동작(614)에서, 상기 자기장 보정이 적용됨으로써, 상기 이동식 질량 분해 개구는 상기 초점에서 상기 새로운 위치로 이동된다.

동작(616)에서, 상기 이온 빔의 상기 각도 분포는 상기 평균 각도가 수정되었는지 확인하기 위해 측정된다. 상기 평균 각도가 적절하게 보정되지 않으면, 동작(618)에서 상기 각도 데이터 및 적용된 자기장 보정을 사용하여 새로운 민감도가 계산되고, 동작(620)에서 상기 새로운 보정이 적용된다. 동작(622)에서, 상기 목적하는 주입 각도가 달성되는지에 대한 판단이 이루어지고, 상기 목적하는 주입 각도에 도달하지 않으면 상기 프로세스는 동작(616)으로 되돌아 간다. 동작(622)에서 상기 목적하는 주입 각도가 달성되는 것으로 판단되면, 공작물들 내로의 주입은 상기 목적하는 주입 각도에서 시작할 수 있다.

따라서, 본 발명은 이온 주입 동안, 상기 반도체 공작물의 상기 표면에 걸친 이온 플럭스의 균일한 각도 분포(uniform angular distribution)가 중요한 고려 사항이 될 수 있음을 고려한다. 예를 들어, 상기 이온 빔의 상기 각도 함량은 포토레지스트 마스크들 또는 CMOS 트랜지스터 게이트들과 같은 수직 구조들 하에서 결정 채널링 효과들(crystal channeling effects) 또는 그림자 효과들(shadowing effects)을 통한 주입 특성을 정의한다. 상기 이온 빔의 제어되지 않은 각도 함량은 제어되지 않은, 그리고 종종 목적하지 않은 주입 특성을 초래한다.

따라서, 상기 이온 빔의 상기 각도 함량은 다양한 빔 진단 장비를 사용하여 높은 정확도로 측정되며, 이들 중 일부는 위에서 논의되었다. 상기 측정 데이터는 각도 보정 방법으로 사용될 수 있다. 상기 보정이 적용되면, 상기 목적하는 빔 각도 분포가 달성될 때까지 빔 각도들의 측정 및 그 조정이 반복된다.

이온 주입의 또 다른 고려 사항은 에너지 순도(energy purity)이다. 예를 들면, 감속이 있는 이온 주입 시스템에서, 감속되지 않은 중립들이 상기 공작물에 도달하지 않도록, 감속 후 더 높은 에너지 이온들이 새로운 경로로 이동하는 경로에서 상기 이온 빔을 편향시키는 것이 유리하다. 예를 들어, 이러한 편향은 빔 경로 변화 및 각도 변화를 수반하며, 이는 후속 보정이 필요할 수 있다. 따라서, 본 발명은 에너지 순도를 위해 빔 편향을 이용하는 이온 주입 시스템들에서 빔 경로 변경들을 제공하고 이온 빔 각도들을 제어하기 위한 신규 한 시스템 및 방법을 제공한다.

예를 들어, 상기 이온 주입 시스템의 드리프트 동작 중 상기 빔 경로는 상기 질량 분석기(질량 분해 쌍극자)의 상기 초점과 상기 공작물의 상기 주입 위치에 의해 판단된다. 상기 질량 분해 개구는 예를 들어, 상기 질량 분석기의 상기 초점에 위치되고, 이에 의해 상기 질량 분해 개구를 통과하는 빔만이 상기 공작물에 도달한다. 상기 이온 주입 시스템의 감속 동작에서, 상기 질량 분해 초점이 상기 드리프트 초점에서 측 방향으로 이동되도록, 상기 질량 분석기의 상기 자석들로 상기 이온 빔을 스티어링 하여 빔 경로의 변경이 이루어진다. 액츄에이터는 상기 질량 분해 개구를 상기 새로운 초점으로 이동시키고, 이로 인해 상기 변위된 질량 분해 개구를 통과하는 빔렛은 편향 감속 스테이지로 들어가고, 이에 따라 이온들이 상기 공작물을 향해 다시 지향된다.

본 발명은 상기 감속 스테이지의 상기 편향 각도가 일반적으로 상기 공작물에 도달하는 상기 이온 빔의 상기 에너지 순도를 정의한다는 것을 고려한다. 각도 보정은 상기 질량 분석기에서 상기 질량 분해 자기 쌍극자 필드의 상기 진폭을 제어함으로써 상기 질량 분해 펜슬 빔의 각도를 제어함으로써 바람직하게 수행될 수 있다. 예를 들어, 일부 어플리케이션들에서는 이러한 유형의 각도 보정이 충분할 수 있다. 그러나, 다른 어플리케이션들에서는 상기 각도 보정을 측정 및 제어하고, 보정 동안 및/또는 보정 후에 상기 질량 분해 개구의 상기 위치를 조정하는 것이 바람직할 수 있다.

본 발명은 질량 분해능 요건들이 상이한 이온 빔들에 대해 변화할 수 있다는 것을 더 고려한다. 이와 같이, 본 발명의 이동식 질량 분해 개구 조립체 및 시스템들은, 예를 들어 상대적으로 높은 분해능 주입들에 대해 상대적으로 작은 개구를 갖는 목적하는 질량 분해 개구를 선택하거나, 더 낮은 분해능 주입들에 대해 더 큰 개구를 선택하기 위한 다수의 목적을 제공하도록 구성될 수 있다.

다른 측면에 따르면, 전술한 방법론은 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 프로세서 기반 시스템에서 컴퓨터 프로그램 코드를 사용하여 구현될 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 다른 실시 예에 따라 프로세서 기반 시스템(700)의 블록도가 제공된다. 예를 들어, 도 1의 상기 제어기(170) 또는 도 2의 상기 제어기(212)는 도 7의 상기 프로세서 기반 시스템(700)을 포함할 수 있다. 상기 프로세서 기반 시스템(700)은 예를 들어 범용 컴퓨터 플랫폼이며, 본 명세서에서 논의된 프로세스들을 구현하는데 사용될 수 있다. 상기 프로세서 기반 시스템(700)은 데스크탑 컴퓨터, 워크스테이션, 노트북 컴퓨터, 또는 특정 어플리케이션에 대해 맞춤화된 전용 유닛과 같은 처리 유닛(702)을 포함할 수 있다. 상기 프로세서 기반 시스템(700)은 디스플레이(718) 및 마우스, 키보드 또는 프린터와 같은 하나 이상의 입/출력(I/O) 장치(720)를 구비할 수 있다. 상기 처리 유닛(702)은 중앙 처리 유닛(CPU)(704), 메모리(706), 대용량 기억 장치(708), 비디오 어댑터(712) 및 버스(710)에 연결된 I/O 인터페이스(714)를 포함할 수 있다.

상기 버스(710)는 메모리 버스 또는 메모리 제어기, 주변 장치 버스 또는 비디오 버스를 포함하는 임의의 유형의 여러 버스 아키텍처 중 하나 이상일 수 있다. 상기 CPU(704)는 임의의 유형의 전자 데이터 프로세서를 포함할 수 있고, 상기 메모리(706)는 정적 랜덤 액세스 메모리(SRAM), 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM) 또는 읽기 전용 메모리(ROM)와 같은 임의의 유형의 시스템 메모리를 포함할 수 있다.

상기 대용량 기억 장치(708)는 데이터, 프로그램 및 기타 정보를 저장하고, 상기 데이터, 상기 프로그램들 및 기타 정보를 상기 버스(710)를 통해 액세스 가능하게 하도록 구성된 임의의 유형의 기억 장치를 포함할 수 있다. 상기 대용량 기억 장치(708)는 예를 들어, 하드 디스크 드라이브, 자기 디스크 드라이브 또는 광 디스크 드라이브 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 대용량 기억 장치(708)는 비 일시적 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함할 수 있다.

상기 비디오 어댑터(712) 및 I/O 인터페이스(714)는 외부 입력 및 출력 장치들을 상기 처리 유닛(702)에 연결하기 위한 인터페이스들을 제공한다. 입력 및 출력 장치들의 예는 상기 비디오 어댑터(712)에 연결된 상기 디스플레이(718) 및 상기 I/O 인터페이스(714)에 연결된 마우스, 키보드, 프린터 등과 같은 상기 I/O 장치(720)를 포함한다. 다른 장치들이 상기 처리 유닛(702)에 연결될 수 있고, 추가 또는 더 적은 수의 인터페이스 카드들이 이용될 수 있다. 예를 들어, 직렬 인터페이스 카드(도시되지 않음)는 프린터를 위한 직렬 인터페이스를 제공하는데 사용될 수 있다. 상기 처리 유닛(702)은 또한 근거리 통신(LAN) 또는 광역 통신(WAN)(722)에 대한 유선 링크 및/또는 무선 링크일 수 있는 네트워크 인터페이스(716)를 포함할 수 있다.

상기 프로세서 기반 시스템(700)은 다른 컴포넌트들을 포함하거나 본 명세서에 기술된 일부 컴포넌트들을 배제할 수 있음에 유의한다. 예를 들어, 상기 프로세서 기반 시스템(700)은 전원 공급 장치들, 케이블들, 마더 보드, 이동식 저장 매체, 케이스들 등을 포함할 수 있다. 이들 다른 컴포넌트들은 도시되지는 않았지만 상기 프로세서 기반 시스템(700)의 일부로 간주된다.

본 발명의 실시 예들은 상기 CPU(704)에 의해 실행되는 프로그램 코드와 같은 상기 프로세서 기반 시스템(700)에서 구현될 수 있다. 상술한 예들 및 실시 예들에 따른 다양한 방법들은 프로그램 코드로 구현될 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 명백한 논의는 생략된다.

또한, 도 1의 상기 시스템(100)의 임의의 제어 모듈들 및/또는 제어는 모두 도 7의 하나 이상의 프로세서 기반 시스템(700)에서 구현될 수 있음에 유의한다. 상기 다른 모듈들과 장치들 간의 통신은 상기 모듈 구현 방법에 따라 달라질 수 있다. 상기 모듈들이 하나의 프로세서 기반 시스템(700)에서 구현되면, 데이터는 상기 CPU(704)에 의해 다른 단계들에 대한 상기 프로그램 코드의 실행 사이에서 메모리(706) 또는 대용량 기억 장치(708)에 저장될 수 있다. 그리고 나서, 상기 데이터는 각각의 단계의 실행 동안 버스(710)를 통해 상기 메모리(706) 또는 대용량 기억 장치(708)에 액세스하는 상기 CPU(704)에 의해 제공될 수 있다. 모듈들이 다른 프로세서 기반 시스템(700)에서 구현되거나 별도의 데이터베이스와 같은 다른 기억 시스템으로부터 데이터가 제공되는 경우, 데이터는 I/O 인터페이스(714) 또는 네트워크 인터페이스(716)를 통해 상기 시스템들(700) 사이에 제공될 수 있다. 마찬가지로, 상기 장치들 또는 스테이지들에 의해 제공된 데이터는 상기 I/O 인터페이스(714) 또는 네트워크 인터페이스(716)에 의해 하나 이상의 프로세서 기반 시스템(700)으로 입력될 수 있다. 당업자는 다양한 실시 예의 범위 내에서 고려되는 시스템들 및 방법들을 구현함에 있어 다른 변형들 및 수정들을 쉽게 이해할 것이다.

본 발명이 하나 이상의 구현과 관련하여 예시되고 설명되었지만, 상기 첨부된 청구항들의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 상기 설명된 예에 대한 변경들 및/또는 수정들이 이루어질 수 있다. 특히 전술한 컴포넌트들 또는 구조들(블록들, 유닛들, 엔진들, 조립체들, 장치들, 회로들, 시스템들 등)에 의해 수행되는 다양한 기능들과 관련하여, 그러한 컴포넌트들을 설명하기 위해 사용된 용어들("수단"에 대한 참조 포함)은, 달리 지시되지 않는 한, 본 명세서에 예시된 본 발명의 예시적인 구현에서 기능을 수행하는 개시된 구조와 구조적으로 동일하지는 않지만, 상기 설명된 컴포넌트의 특정 기능을 수행하는 임의의 컴포넌트 또는 구조(가령, 기능적으로 동등한)에 대응하도록 의도된다. 또한, 본 발명의 특정 특징은 몇몇 실시 예 중 하나에 대해서만 개시될 수 있지만, 이러한 특징은 임의의 주어진 또는 특정 응용에 바람직하고 유리할 수 있는 다른 실시 예의 하나 이상의 다른 특징과 결합될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 용어 "예시적인"은 최상의 또는 우수한 것과는 달리, 하나의 예를 의미하고자 한다. 또한, 용어 "함유하는", "함유하다", "갖는", "가지는", "구비" 또는 그 변형이 상세한 설명 및 청구 범위에서 사용되는 한, 이러한 용어는 "포함하는" 이라는 용어와 유사한 방식으로 포함되도록 의도된다.

Claims (20)

1. 이온 주입 시스템에서 주입 각도를 보정하는 방법으로서,
   상기 이온 주입 시스템은,
   이온 빔을 형성하도록 구성되는 이온 소스;
   상기 이온 빔으로부터 미리 결정된 전하대질량비를 가지는 이온들을 선택적으로 분리하고, 빔 경로를 따라 질량 분석된 빔을 정의하는 질량 분석기-상기 질량 분석기는 상기 빔 경로를 선택적으로 변화시키도록 구성됨-;
   상기 질량 분석된 빔의 선택된 종들을 통과시키도록 구성된 분해 개구를 가지는 이동식 질량 분해 개구 조립체-상기 이동식 질량 분해 개구 조립체는 상기 질량 분석기에 의한 상기 빔 경로의 상기 선택적 변화에 응답하여 상기 분해 개구의 위치를 선택적으로 변화시키도록 구성됨-;
   상기 이동식 질량 분해 개구 조립체의 하류에 위치되고 이를 통해 상기 빔 경로를 선택적으로 변화시키도록 구성되는 편향 감속 요소-상기 편향 감속 요소는 상기 질량 분석된 빔을 선택적으로 감속시키도록 추가 구성됨-; 및
   상기 이온 소스, 질량 분석기, 이동식 질량 분해 개구 조립체 및 편향 감속 요소를 제어하여, 상기 이온 주입 시스템을 드리프트 모드 및 감속 모드로 선택적으로 운용하는 제어기;
   를 포함하되,
   상기 방법은:
   a) 원하는 종들, 전류 및 에너지에 대해 상기 이온 소스를 튜닝하는 단계;
   b) 빔 경로를 드리프트 모드(drift mode) 또는 감속 모드(decel mode) 중 어느 하나에 있는 것으로 결정하는 단계;
   c) 상기 이동식 질량 분해 개구 조립체를 목적하는 질량 분해능 및 목적하는 이온 빔을 달성하기 위한 위치로 이동시키는 단계;
   d) 상기 이온 빔의 각도를 측정하고 평균 각도를 계산하는 단계;
   e) 상기 계산된 평균이 미리 결정된 기준을 만족하는지 여부를 결정하는 단계;
   f) 자기장에 대한 상기 계산된 평균 각도의 민감도에 기초하여 자기장 보정을 계산하고, 적용되는 상기 자기장 보정에 기초하여 상기 이동식 질량 분해 개구 조립체를 다시 위치시키는 단계; 및
   g) 상기 평균 각도가 보정되어 있는지를 확인하기 위해 상기 이온 빔의 각도 분포를 측정하는 단계;를 포함하고,
   상기 평균 각도가 보정되면, 이온들을 공작물 상에 주입하고, 상기 평균 각도가 보정되지 않으면, 적절한 주입 각도의 결정이 이루어질 때까지 단계 f) 및 단계 g)를 반복한 다음 이온들을 상기 공작물 상에 주입하는, 이온 주입 시스템에서 주입 각도 보정 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 드리프트 모드 동안, 상기 빔 경로는 상기 질량 분석기의 초점 및 상기 공작물 상의 주입 위치에 의해 결정되어, 상기 질량 분해 개구가 상기 질량 분석기의 상기 초점에 위치되고, 그에 의해 상기 질량 분해 개구를 통과하는 빔만이 상기 공작물에 도달할 수 있는 단계를 포함하는, 이온 주입 시스템에서 주입 각도 보정 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 감속 모드 동안, 질량 분해 초점이 드리프트 초점으로부터 측 방향으로 변환되도록 상기 이온 빔을 질량 분석기로 스티어링하여 상기 빔 경로가 변경되는 단계를 포함하는, 이온 주입 시스템에서 주입 각도 보정 방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   액추에이터는 상기 질량 분해 개구를 새로운 초점으로 이동시키고, 상기 이동된 질량 분해 개구를 통과하는 상기 이온 빔의 빔렛은 편향 감속 스테이지에 들어가고, 이로써 이온이 상기 공작물을 향해 다시 지향되는, 이온 주입 시스템에서 주입 각도 보정 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 질량 분석기에서 질량 분해 자기 쌍극자 필드의 진폭을 제어함으로써, 질량 분해 이온 빔의 각도를 제어함으로써 각도 보정이 수행되는, 이온 주입 시스템에서 주입 각도 보정 방법.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 주입이 상대적으로 더 높은 분해능 주입인지 상대적으로 더 낮은 분해능 주입인지를 결정하는 단계, 상대적으로 더 높은 분해능 주입에 대해 상대적으로 작은 개구를 가지는 목적하는 질량 분해 개구를 선택하는 단계, 및 상대적으로 더 낮은 분해능 주입에 대해 더 큰 개구를 선택하는 단계를 포함하는, 이온 주입 시스템에서 주입 각도 보정 방법.
7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 이온 주입 시스템에서 주입 각도 보정 방법을 수행하도록 작동 가능한 이온 주입 시스템.
   
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