KR102620448B1 - 이온 빔 장치 내의 오염 제어를 위한 장치, 시스템 및 방법 - Google Patents
이온 빔 장치 내의 오염 제어를 위한 장치, 시스템 및 방법 Download PDFInfo
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Abstract
이온 빔 장치 내의 오염 제어를 위한 장치, 시스템 및 방법. 장치는 이온 빔을 생성하는 이온 소스를 포함할 수 있으며, 이온 소스는 제 1 전압에 결합된다. 장치는, 이온 소스와 기판 위치 사이에 배치된 정지 엘리먼트; 정지 엘리먼트에 결합된 정지 전압 공급부; 및 정지 전압 공급부가 정지 전압을 정지 엘리먼트에 인가하게끔 명령하기 위한 제어 컴포넌트를 더 포함할 수 있으며, 정지 전압은 이온 빔이 포지티브 이온들을 포함할 때 제 1 전압과 동일하거나 또는 더 포지티브하며 이온 빔이 네거티브 이온들을 포함할 때 제 1 전압과 동일하거나 또는 더 네거티브하고, 여기에서 이온 빔의 적어도 일 부분은 정지 전압이 정지 엘리먼트에 인가될 때 편향된 이온들로서 초기 궤적으로부터 뒤로 편향된다.
Description
본 개시는 전반적으로 전자 디바이스들을 제조하기 위한 기술들에 관한 것으로서, 더 구체적으로는, 이온 주입 장치 내의 오염을 감소시키기 위한 기술들에 관한 것이다.
이온 주입은 충돌을 통해 도펀트들, 첨가물들, 또는 불순물들을 기판 내로 도입하기 위한 프로세스이다. 공지된 이온 주입 시스템들 또는 장치는 이온 소스 및 일련의 빔-라인 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 이온 소스는 희망되는 이온들이 생성되는 챔버를 포함할 수 있다. 이온 소스는 또한 전원 및 챔버 근처에 배치되는 추출 전극 어셈블리를 포함할 수 있다. 빔-라인 컴포넌트들은, 예를 들어, 질량 분석기, 제 1 가속 또는 감속 스테이지, 콜리메이터(collimator), 및 제 2 가속 또는 감속 스테이지를 포함할 수 있다. 광 빔을 조작하기 위한 일련의 광학적 렌즈들과 매우 유사하게, 빔-라인 컴포넌트들은 희망되는 종, 형상, 에너지 및 다른 수량들을 갖는 이온들 또는 이온 빔을 필터링하고, 포커싱하며, 조작할 수 있다. 이온 빔은 빔-라인 컴포넌트들을 통과하여, 플래튼(platen) 또는 클램프(clamp) 상에 장착된 기판을 향해 보내질 수 있다. 기판은, 때때로 로플랫(roplat)으로 지칭되는 장치에 의해 하나 이상의 차원들에서 이동(예를 들어, 병진이동, 회전, 및 틸팅(tilt))될 수 있다. 다른 이온 주입 장치는 컴팩트(compact) 이온 주입 배열들을 포함하며, 여기에서 기판은 플라즈마 챔버 내에 위치되거나 또는 플라즈마 챔버에 인접한 프로세스 챔버 내에 위치될 수 있다.
빔라인 이온 주입들에 있어서, 이온 주입 시스템은, 유지보수 또는 수리에 대한 필요성을 회피하면서 연장된 시간 기간 동안 이온 소스를 바람직하게 동작시키기 위하여 다양하고 상이한 이온 종들 및 추출 전압들에 대하여 안정적이고 잘-획정된(well-defined) 이온 빔을 생성한다. 소스 가스들(예컨대 AsH3, PH3, BF3, 및 다른 종)을 사용하는 몇 시간의 정상 동작 이후에, 빔은 궁극적으로는 빔 광학부 상에 증착물들을 생성할 수 있다. 주입될 웨이퍼의 시야 내의 빔 광학부가 또한 Si 및 포토레지스트 화합물들을 포함하는 웨이퍼로부터의 잔여물들로 코팅되게 될 수 있다. 빔-라인 컴포넌트들 상에 축적된 이러한 잔여물들이 (예를 들어, 전기적으로 바이어싱된 컴포넌트들의 경우에) 정상 동작 동안 DC 전위들에서 스파이크들을 야기하고 궁극적으로는 박리(flake off)를 야기하며, 이는 웨이퍼 상의 입자성 오염의 가능성을 증가시킨다.
가능한 박리 문제들을 완화하기 위하여, 축적물을 갖는 컴포넌트들이 주기적으로 세정을 위하여 제거될 수 있으며, 이는 상당한 정지 시간(down time)을 필요로 한다. 박리를 감소시키기 위하여 빔라인 컴포넌트들을 주기적으로 에칭하기 위해 주입을 위해 사용되는 이온 빔 라인을 변경(repurpose)하는 것이 원칙적으로는 박리를 회피하는데 도움을 줄 수 있다. 이러한 후자의 접근 방식의 단점은 웨이퍼를 향하는 표면들을 포함하여 이온 빔의 가시선을 향하지 않은 컴포넌트들의 그늘진(shadowed) 표면들의 존재이며, 이는 이온 빔에 의해 에칭되지 않을 수 있어서 축적 및 박리가 그늘진 표면들 상에서 발생하는 것을 가능하게 한다는 것이다.
일 실시예에 있어서, 장치는 이온 빔을 생성하는 이온 소스를 포함할 수 있으며, 이온 소스는 제 1 전압에 결합된다. 장치는, 이온 소스와 기판 위치 사이에 배치된 정지 엘리먼트; 정지 엘리먼트에 결합된 정지 전압 공급부; 및 정지 전압 공급부가 정지 전압을 정지 엘리먼트에 인가하게끔 명령하기 위한 제어 컴포넌트를 더 포함할 수 있으며, 정지 전압은 이온 빔이 포지티브 이온들을 포함할 때 제 1 전압과 동일하거나 또는 더 포지티브하며 이온 빔이 네거티브 이온들을 포함할 때 제 1 전압과 동일하거나 또는 더 네거티브하고, 여기에서 이온 빔의 적어도 일 부분은 정지 전압이 정지 엘리먼트에 인가될 때 편향된 이온들로서 초기 궤적으로부터 뒤로 편향된다.
다른 실시예에 있어서, 시스템은, 이온 빔을 생성하는 이온 소스로서, 이온 소스는 제 1 전압에 결합되는, 이온 소스; 이온 소스의 하류측에 배치되는 기판 스테이지로서, 기판 스테이지는 기판을 하우징하는, 기판 스테이지; 기판 스테이지를 향해 1차 이온 빔으로서 이온 빔을 보내기 위한 적어도 하나의 빔라인 컴포넌트; 이온 소스의 하류측에 배치되는 정지 엘리먼트; 정지 엘리먼트에 결합된 정지 전압 공급부; 및 정지 전압 공급부가 정지 전압을 정지 엘리먼트에 인가하게끔 명령하기 위한 제어 컴포넌트를 포함할 수 있으며, 정지 전압은 이온 빔이 포지티브 이온들을 포함할 때 제 1 전압과 동일하거나 또는 더 포지티브하며 이온 빔이 네거티브 이온들을 포함할 때 제 1 전압과 동일하거나 또는 더 네거티브하고, 여기에서 1차 이온 빔의 적어도 일 부분은 정지 전압이 정지 엘리먼트에 인가될 때 편향된 이온들로서 기판으로부터 멀어지도록 뒤로 편향된다.
방법은, 이온 소스 내에 이온들을 생성하는 단계; 이온 소스에 제 1 전압을 인가하는 단계; 이온 소스로부터 이온들을 추출하고 이온들을 기판 위치를 향해 1차 이온 빔으로서 보내는 단계; 세정 기간 동안 정지 전압을 정지 엘리먼트에 인가하는 단계로서, 정지 엘리먼트는 이온 소스와 기판 위치 사이에 배치되며, 정지 전압은 1차 이온 빔이 포지티브 이온들을 포함할 때 제 1 전압과 동일하거나 또는 더 포지티브하며 1차 이온 빔이 네거티브 이온들을 포함할 때 제 1 전압과 동일하거나 또는 더 네거티브하고, 1차 이온 빔의 적어도 일 부분을 편향된 이온들로서 초기 궤적으로부터 뒤로 편향되는, 단계를 포함할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 개시의 실시예들에 따른 장치의 블록도를 나타낸다.
도 2는 본 개시에 따른 시스템의 예시적인 실시예를 도시한다.
도 3은 본 개시의 추가적인 실시예들에 따른 장치의 측면도를 도시한다.
도 4a는 본 실시예들에 부합하는 빔라인 이온 주입 시스템의 동작을 위한 하나의 시나리오를 도시한다.
도 4b는, + 10 kV가 인가될 때, 도 4a의 전반적인 시나리오 하에서 정지 엘리먼트의 동작의 시뮬레이션의 결과들을 도시한다.
도 4c는 도 4a의 시나리오에서 생성되는 바와 같은 5 kV 아르곤 이온 빔의 시뮬레이션의 결과를 도시한다.
도 4d는 도 4a의 전반적인 시나리오에 기초하는 시뮬레이션을 묘사하며, 여기에서 도 4b의 정지 엘리먼트와는 상이한 정지 엘리먼트에 +40kV 전압이 인가된다.
도 4e는 도 4a의 시나리오에서 생성될 수 있는 것과 같은 5 kV 아르곤 이온 빔의 시뮬레이션의 결과를 묘사한다.
도 5a는 빔라인 이온 주입 시스템을 블록 형태로 도시한다.
도 5b는 도 5a의 이온 주입 시스템의 빔라인의 다양한 부분들에서의 전위를 나타내는 다른 예시적인 전압 커브를 도시한다.
도 6은 도 5a의 조건들 하에서 프로세싱되는 이온 빔의 시뮬레이션을 도시한다.
도 7은 플라즈마를 생성하기 위하여 플라즈마 챔버를 이용하는 이온 빔 시스템의 일 실시예를 묘사한다.
도 8은 본 개시의 실시예들에 따른 예시적인 프로세스 흐름을 도시한다.
도면들이 반드시 축적이 맞추어져야 하는 것은 아니다. 도면들은 단지 표현들이며, 본 개시의 특정 파라미터들을 표현하도록 의도되지 않는다. 도면들은 본 개시의 전형적인 실시예들을 묘사하도록 의도되며, 따라서 범위를 제한하는 것으로서 간주되지 않아야 한다. 도면들 내에서, 유사한 번호들이 유사한 엘리먼트들을 나타낸다.
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도 7은 플라즈마를 생성하기 위하여 플라즈마 챔버를 이용하는 이온 빔 시스템의 일 실시예를 묘사한다.
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도면들이 반드시 축적이 맞추어져야 하는 것은 아니다. 도면들은 단지 표현들이며, 본 개시의 특정 파라미터들을 표현하도록 의도되지 않는다. 도면들은 본 개시의 전형적인 실시예들을 묘사하도록 의도되며, 따라서 범위를 제한하는 것으로서 간주되지 않아야 한다. 도면들 내에서, 유사한 번호들이 유사한 엘리먼트들을 나타낸다.
본 개시에 따른 시스템, 장치 및 방법이 이제 이하에서 시스템, 장치 및 방법의 실시예들이 도시된 첨부된 도면들을 참조하여 더 완전하게 설명될 것이다. 시스템, 장치 및 방법은 다수의 상이한 형태들로 구현될 수 있으며, 본원에서 기술되는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 오히려, 이러한 실시예들은 본 개시가 완전하고 철저해질 수 있도록 제공되며, 시스템 및 방법의 범위를 당업자들에게 완전하게 전달할 것이다.
본원에서 사용될 때, 단수로 언급되고 및 단어 "일" 또는 "하나"가 선행되는 엘리먼트 또는 동작은 이러한 배제가 명백하게 언급되지 않는 한 복수의 엘리먼트들 또는 동작들을 포함하는 것으로 이해되어야만 한다. 또한, 본 개시의 "일 실시예"에 대한 언급들은 제한적으로 의도되지 않는다. 추가적인 실시예들이 또한 나열된 특징들을 통합할 수 있다.
다양한 실시예들에 있어서, 이온 빔 장치 내의 컴포넌트들의 세정을 가능하게 하기 위한 신규한 방식으로 이온 빔의 궤적을 제어하기 위한 시스템들, 장치들, 및 방법들이 제공된다.
도 1a 및 도 1b는 본 개시의 실시예들에 따른 장치(1)의 블록도를 나타낸다. 장치(1)는 "이온 빔 장치"로 지칭될 수 있으며, 일반적으로 이온 빔을 생성하는 빔라인 이온 주입기 또는 컴팩트 장치를 나타낼 수 있다. 따라서, 명료성을 위하여 이온 빔 장치의 다양한 공지된 컴포넌트들이 생략될 수 있다. 예시된 바와 같이, 장치(1)는 이온 소스(2)로서 도시된 이온 빔 소스를 포함한다. 이온 소스(2)는 또한 전원 및 이온 소스(2)의 챔버 근처에 배치되는 추출 전극 어셈블리(미도시)를 포함할 수 있다.
이온 소스(2)는 전력 생성기, 플라즈마 여진기(exciter), 플라즈마 챔버, 및 플라즈마 그 자체를 포함할 수 있다. 플라즈마 소스는, 유도-결합 플라즈마(inductively-coupled plasma; ICP) 소스, 환상 결합 플라즈마 소스(toroidal coupled plasma source; TCP), 용량 결합 플라즈마(capacitively coupled plasma; CCP) 소스, 헬리콘(helicon) 소스, 전자 사이클트론 공진(electron cyclotron resonance; ECR)) 소스, 간접 가열식 캐소드(indirectly heated cathode; IHC) 소스, 글로우(glow) 방전 소스, 전자 빔 생성 이온 소스, 또는 당업자들에게 공지된 다른 플라즈마 소스들일 수 있다.
이온 소스(2)는 기판(10)을 프로세싱하기 위한 이온 빔(6)을 생성할 수 있다. 다양한 실시예들에 있어서, 이온 빔은 (단면에서) 공지된 바와 같은 스팟 빔 또는 리본 빔과 같은 목표된 형상을 가질 수 있다. 도시된 직교 좌표계에서, 이온 빔의 전파의 방향은 Z-축에 평행한 것으로 표현될 수 있지만, 반면 이온 빔(6)을 갖는 이온들의 실제 궤적이 변화할 수 있다. 기판(10)을 프로세싱하기 위하여, 이온 빔(6)은 이온 소스(2)와 기판(10) 사이에 전압(전위) 차이를 수립함으로써 목표 에너지를 획득하기 위하여 가속될 수 있다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 이온 소스(2)는 VT로서 도시된 목표 전압에 결합될 수 있으며, 여기에서 VT는 전압 공급부(4)에 의해 공급되고, 기판(10)의 프로세싱 동안 이온들에 대한 목표 이온 에너지를 생성하도록 설계된다. 구체적으로, 이온 빔(6) 내의 이온들의 이온 에너지는 기판(10)에 충돌할 때 VT 및 기판 전위 Vs 사이의 차이에 의해 결정될 수 있다. 기판을 프로세싱하기 위한 이온 에너지의 예들은 수 백 eV 내지 수 십만 eV의 범위일 수 있다. 실시예들이 이러한 맥락으로 제한되지 않는다.
프로세싱 동작 모드에서, 장치(1)는, 기판이 기판 전위 Vs로 유지되는 동안 이온 소스(2) 내에 플라즈마를 수립하고, 전압 VT를 이온 소스(2)에 인가하며, 및 이온 빔(6)을 추출함으로써 기판(10)을 프로세싱하기 위하여 이용될 수 있다. 이는 도 1a에 도시된 바와 같이 이온 빔(6)이 기판(10)으로 가속되게끔 한다. 이온 빔(6)이 재료를 주입하거나 도핑하거나 또는 증착하기 위하여 사용되는 예들에 있어서, 프로세싱 모드 동안 이온 빔(6)은 이온 빔 장치(1) 내의 다양한 표면들 상에 응축(condense)하는 경향이 있는 종을 포함할 수 있다. 이들은 이온 빔(6)에 의해 충돌되지 않는 표면들을 포함할 수 있으며, 이는 이러한 표면들 상이 축적을 야기한다. 예를 들어, 장치(1) 내의 임의의 컴포넌트를 나타내는 컴포넌트(8)는, 특히 이온 빔(6)에 직접적으로 노출되지 않는 표면들 상에서 프로세싱 모드 동안 도펀트 재료의 축적을 겪을 수 있다.
이제 도 1b를 참조하면, 세정 동작 모드에서의 장치(1)가 도시된다. 이러한 예에 있어서, V1으로 도시된 제 1 전압이 이온 소스(2)에 결합되며, 여기에서 V1은 이온 소스(2)에 연결될 때 전압 공급부(4)에 의해 생성된다. 따라서, 공지된 추출 컴포넌트들(미도시)을 사용하여, 이온 빔(6A)이 이온 소스(2)로부터 추출되고, 이러한 경우에 있어서 Z-축에 평행하며 도면에서 우측을 향하는 초기 궤적을 따라 기판(10)을 향해 가속된다. 다음의 실시예들에서 상세화되는 바와 같이, 전압 V1의 부호 및 크기의 선택은 이온 빔 장치 내의 컴포넌트들의 세정을 조정하기 위하여 조정될 수 있다. 일부 예들에 있어서, 이온 빔(6A)은 조성에 있어서 이온 빔(6)과 상이할 수 있다. 예를 들어, 이온 빔(6)이 도펀트 종을 포함할 수 있는 반면, 이온 빔(6A)은 비활성 가스 이온들(Ar, He, Ne, Kr, 등)을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 이온 빔(6A)은, 불소, NF3을 포함하는 불소 화합물들, 염소, 염소 화합물들, 산소, 또는 유사한 것과 같은 표면으로부터 증착물들을 세정하기에 유용한 반응성 이온들을 포함할 수 있다. 이에 더하여, 도시된 바와 같이, 장치(1)는 정지 엘리먼트(12) 및 정지 엘리먼트(12)에 결합된 정지 전압 공급부(14)를 포함한다. 장치(1)는, 정지 전압 공급부(14)가 VST로 도시된 정지 전압을 정지 엘리먼트(12)에 인가하게끔 명령하기 위한 제어 컴포넌트(20)를 더 포함할 수 있다. 제어 컴포넌트(20)는 메모리뿐만 아니라 로직 내에 구현될 수 있으며, 전압 공급부(4)뿐만 아니라 정지 전압 공급부(14)에 의해 공급되는 전압들을 조정하기 위한 하드웨어 및 소프트웨어의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 제어 컴포넌트(20)는, 예를 들어, 제어기를 포함하는 반도체 회로부(circuitry), 및 실행될 때 이온 빔 장치의 다양한 컴포넌트들이 본원에서 개시된 바와 같이 동작하게끔 하는 명령어들을 포함하는 컴퓨터-판독가능 저장 매체를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 정지 엘리먼트(12) 및 이온 소스(2)에서 수립되는 전압들이 세정 동작 모드로부터 프로세싱 동작 모드로 스위칭하기 위하여 변경될 수 있다.
본 개시의 실시예들에 따르면, 정지 전압은 제 1 전압 V1과 동일하거나 또는 이보다 더 포지티브할 수 있다. 전압들(전위들)과 관련하여 본원에서 사용되는 용어들 "더 포지티브한" 또는 "덜 포지티브한"은 2개의 상이한 엔티티(entity)들의 상대적인 전압을 지칭할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 0V는 - 5kV보다 "더 포지티브"하며, 반면 +10kV는 0V보다 더 포지티브하다. 또한, -10kV는 -5kV보다 "덜 포지티브"하다. 용어들 "덜 네거티브한" 또는 "더 네거티브한"이 또한 상대적인 전압을 지칭할 수 있다. 예를 들어, 0kV는 +5kV보다 더 네거티브한 것으로 지칭될 수 있으며, 반면 +10kV는 +5kV보다 덜 네거티브하다.
정지 전압이 제 1 전압 V1과 동일하거나 또는 더 포지티브한 환경들에서, 이온 빔(6A)의 적어도 일 부분은 정지 전압이 정지 엘리먼트(12)에 인가될 때 편향된 이온들(16)로서 초기 궤적으로부터 뒤로 편향될 수 있다. 이온 빔(6A)의 뒤로 편향된 이온들의 부분이 이온들(16)로서 도시된다. 유익하게는, 이온들(16)의 궤적들은 이온들(16)이 이온 빔(6A) 또는 이온 빔(6)에 노출되지 않는 표면들에 충돌하는 것을 가능하게 할 수 있다. 이러한 표면들이 명료성을 위하여 도 2b에서 그늘진 표면 영역(19)으로서 예시된다. 이상에서 논의된 바와 같이, 이러한 영역들은 도 1b에서 증착물(18)로서 도시된 바와 같이 프로세싱 동작 모드 동안 재료를 축적하는 경향이 있을 수 있다. 적절한 궤적들을 갖는 이온들(16)을 생성함으로써, 증착물(18)이 충분한 도우즈의 이온들(16)에 대한 노출 이후에 제거될 수 있으며, 이는 외부 세정을 위하여 장치(1)로부터 컴포넌트들(8)을 제거해야 할 필요성을 제거한다.
이제 도 2를 참조하면, 본 개시에 따른 시스템(30)을 보여주는 예시적인 실시예가 도시된다. 시스템(30)은, 다른 컴포넌트들 중에서도 특히, 이온 빔(6)을 생성하기 위한 이온 소스(2), 및 일련의 빔-라인 컴포넌트들을 포함하는 빔라인 이온 주입 시스템으로서 구성될 수 있다. 이온 소스(2)는 가스의 흐름을 받아들이고 이온들을 생성하기 위한 챔버를 포함할 수 있다. 이온 소스(2)는 또한 전원 및 챔버(미도시) 근처에 배치되는 추출 전극 어셈블리를 포함할 수 있다. 빔-라인 컴포넌트들은, 예를 들어, 질량 분석기(34), 제 1 가속 또는 감속 스테이지(36), 콜리메이터(38), 이온 빔(6)을 가속하거나 또는 감속하기 위한 정전 필터(electrostatic filter; EF)(40), 및 이온 빔(6)을 중성화하기 위한 플라즈마 플러드 소스(plasma flood source)(42)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서 반응성 가스 소스인 가스 소스(17)가 가스를 플라즈마 플러드 소스(42)로 제공할 수 있다. 추가적으로, 제어 컴포넌트(20)는, 정지 전압이 정지 엘리먼트(12)에 인가될 때 플라즈마 플러드 소스(42) 내에 플라즈마를 생성하기 위한 신호를 전송하기 위한 로직을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 빔-라인 컴포넌트들은 희망되는 종, 형상, 궤적, 에너지 및 다른 수량들을 갖도록 이온 빔(6)을 필터링하고, 포커싱하며, 조작할 수 있다. 이온 빔(6)은 적어도 하나의 빔라인 컴포넌트에 의해 기판 챔버 또는 기판 스테이지로 보내질 수 있으며, 도 2의 특정 예에 있어서, 기판 스테이지(46)로서 도시된 플래튼 또는 클램프 상에 장착된 기판(48)으로 보내질 수 있다. 기판(48)은 하나 이상의 차원들에서 이동(예를 들어, 병진이동, 회전, 및 틸팅)될 수 있다.
도시된 바와 같이, 이온 소스(2)의 챔버와 함께 동작이 가능한 소스(52), 소스(54), 및 소스(56)로서 도시된 하나 이상의 공급 소스들이 존재할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 공급 소스로부터 제공되는 재료는 주입, 증착, 또는 세정을 위한 소스 재료를 포함할 수 있다. 소스 재료는 이온들의 형태로 기판 내로 도입되는 도펀트 종을 함유할 수 있다. 세정 재료는 또한 이온 소스(2)의 챔버 내로 도입되며 빔-라인 컴포넌트들 중 하나 이상을 세정하기 위한 이온 빔(6)의 부분을 형성하는 세정제(예를 들어, 에칭제 가스, 또는 반응성 가스)를 포함할 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 정지 전원 공급부(14)는 이온 빔(6)의 적어도 일 부분을 리다이렉트(redirect)하기 위하여 정지 컴포넌트(미도시)에 전압을 인가하기 위해 세정 모드에서 이용될 수 있으며, 이는 선택 빔라인 컴포넌트들의 인-시튜(in-situ) 세정을 야기한다. 예를 들어, 위치 R에 위치될 때, 정지 컴포넌트는 플라즈마 플러드 소스(42) 또는 정전 필터(40)와 같은 위치 R의 상류측에 위치된 컴포넌트들의 그늘진 표면들을 세정하는데 효과적일 수 있다.
다양한 실시예들에 있어서, 정지 엘리먼트는 정전 필터 내에 배치되는 막대(rod)들의 제 1 쌍으로서 구성된 전극을 포함할 수 있으며, 여기에서 막대들은 전기 전도성이다. 정전 필터는 정지 엘리먼트의 상류측에 배치되며 막대들의 제 2 쌍을 포함하는 적어도 하나의 추가 전극을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 추가 전극은 1차 빔에 노출되지 않는 그늘진 표면 영역을 포함할 수 있다. 이하에서 설명되는 바와 같이, 정지 엘리먼트의 적절한 동작에 의해, 적어도 하나의 추가 전극 내의 그늘진 표면 영역은 정지 엘리먼트에 의해 생성되는 편향된 이온들을 가로챌 수 있다.
이제 도 3을 참조하면, 추가적인 실시예들에 따른 장치(100)의 측면도가 도시된다. 장치(100)는 더 상세하게 설명될 바와 같이 도 2에 도시된 시스템(30)의 정전 필터(40)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 있어서, 정전 필터(40) 및 이하에서 개시되는 정전 필터들의 유사한 실시예들은 Z축 및 X-축뿐만 아니라 Y-축을 따라서 수십 센티미터 연장할 수 있다. 실시예들이 이러한 맥락으로 제한되지 않는다. 예시적인 실시예들에 있어서, 정전 필터(40)는 이온 빔(72)의 편향, 감속, 및 포커싱을 독립적으로 제어하도록 구성된 빔-라인 컴포넌트이다. 이하에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 정전 필터(40)는 이온 빔(72) 위에 배치되는 상부 전극들의 세트 및 이온 빔(72) 아래에 배치되는 하부 전극들의 세트를 포함하는 정전 엘리먼트들(예를 들어, 이온 빔 광학부)의 구성을 포함할 수 있다. 상부 전극들의 세트 및 하부 전극들의 세트는 고정적일 수 있으며 고정된 위치들을 가질 수 있다. 상부 전극들의 세트와 하부 전극들의 세트 사이의 전위들의 차이가 또한 이온 빔의 편향, 감속, 및/또는 포커싱을 독립적으로 제어하기 위하여 중심 이온 빔 궤적을 따라 각각의 지점에서 이온 빔의 에너지를 반사하기 위해 중심 이온 빔 궤적을 따라 변화될 수 있다.
도시된 바와 같이, 정전 필터(40)는 복수의 빔-라인 전극들(예를 들어, 흑연 전극 막대들)에 대응하는 정전 엘리먼트들(70-A 내지 70-N)로서 도시된 복수의 전도성 정전 엘리먼트들(전극들)을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 정전 엘리먼트들(70-A 내지 70-N)은 도시된 바와 같이 이온 빔-라인을 따라 배치된 전도성 빔 광학부들이다. 이러한 실시예에 있어서, 정전 엘리먼트들(70-A 내지 70-N)은 대칭적인 구성으로 배열되며, 여기에서 정전 엘리먼트들(70-A 및 70-B)은 입구 전극들의 세트를 나타내고, 정전 엘리먼트들(70-C 및 70-D)은 출구 전극들의 세트를 나타내며, 나머지 정전 엘리먼트들(70-E 내지 70-N)은 억제/포커싱 전극들의 몇몇 세트들을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 전극 쌍들의 각각의 세트는 이온 빔(72)(예를 들어, 리본 빔)이 통과하는 것을 허용하기 위한 공간/간극(gap)을 제공한다. 예시적인 실시예들에 있어서, 정전 엘리먼트들(70-A 내지 70-N)은 챔버(74) 내에 제공된다.
일 실시예에 있어서, 정전 엘리먼트들(70-A 내지 70-N)은 서로 전기적으로 결합된 전도성 피스(piece)들의 쌍들을 포함한다. 대안적으로, 정전 엘리먼트들(70-A 내지 70-N)은, 각각이 이온 빔이 통과하기 위한 개구를 포함하는 일련의 단일 구조체들일 수 있다. 도시된 실시예에 있어서, 각각의 전극 쌍의 상부 및 하부 부분들은 이를 통과하는 이온 빔을 편향시키기 위하여 상이한 전위들(예를 들어, 별개의 전도성 피스들에서)을 가질 수 있다. 정전 엘리먼트들(70-A 내지 70-N)이 일곱(7) 개의 쌍들(예를 들어, 억제/포커싱 전극들의 다섯(5) 개의 세트들을 가지고)로서 도시되지만, 다양한 실시예들에서 임의의 수의 엘리먼트들(또는 전극들)이 사용될 수 있다. 예를 들어, 정전 엘리먼트들(70-A 내지 70-N)의 구성은 세(3) 개 내지 열(10) 개의 전극 세트들의 범위를 사용할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 프로세싱 모드에서, 이온 빔-라인을 따라 정전 엘리먼트들(70-A 내지 70-N)을 통과하는 이온 빔(72)은 기판(10) 내로의 주입을 위한 또는 기판(10) 상의 응축을 위한 붕소 또는 다른 원소들을 포함할 수 있다. 이는 이상에서 도 1b와 관련하여 도시되고 논의된 바와 같이 증착물들(18)의 형성을 야기할 수 있다. 도 3에 전반적으로 도시된 세정 모드에서, 이온 빔(72)은 반응성 이온들 또는 비활성 가스 이온들을 포함할 수 있거나, 일부 실시예들에서는 이들 둘의 조합을 포함할 수 있다. 세정 모드 동안, 정지 전압이 정지 엘리먼트에 인가될 수 있으며, 이는 도시된 바와 같이 이온 빔(72)을 리다이렉트한다. 구체적으로, 이온 빔(72)의 적어도 일 부분이 (Z-축을 따라 우측을 가리키는) 초기 궤적으로부터 멀어지도록 뒤로 보내질 수 있다. 이러한 결과가 이온들(76) 내에 도시되며, 여기에서 이온들(76)은 정전 엘리먼트들(70-A 내지 70-N)의 다양한 엘리먼트들에 의해, 특히 그늘진 표면 영역들(19)에서 가로채어 지는 궤적들을 갖는다. 이러한 방식으로, 정전 엘리먼트들(70-A 내지 70-N)이 정전 필터(40)로부터의 제거 없이 세정될 수 있다. 도 3의 특정 실시예에 있어서, 정전 엘리먼트(70-C) 및 정전 엘리먼트(70-D)는 이상에서 설명된 바와 같은 정지 엘리먼트를 구성할 수 있다. 정전 엘리먼트(70-C) 및 정전 엘리먼트(70-D)는 서로 전기적으로 연결될 수 있으며, 정지 전압 VST를 수신하기 위하여 정지 전압 공급부(14)에 결합될 수 있고, 여기에서 정지 전압은 제 1 전압 V1과 동일하거나 또는 이보다 더 포지티브하다. 이는 이온 빔(72) 내의 이온들을 감속하는 것 및 도시된 바와 같이 그들의 궤적들을 역전시키는 것을 야기할 수 있다. 도 3의 실시예가 세정 모드 동안 정지 엘리먼트로서 에너지 필터의 출구 전극들의 사용을 예시하지만, 다른 실시예들에 있어서, 전용 정지 엘리먼트가 포함될 수 있으며, 여기에서 전용 정지 엘리먼트는 일반적으로 프로세싱 모드 동안 이온 빔을 조정하기 위하여 사용되지 않는다.
이제 도 4a를 참조하면, 이온 주입 시스템(150)으로서 도시된 본 실시예들에 부합하는 빔라인 이온 주입 시스템의 동작을 위한 하나의 시나리오가 도시된다. 이온 주입 시스템(150)의 빔라인의 다양한 부분들에서의 전위를 나타내는 예시적인 전압 커브(180) 및 이온 빔(182)이 또한 도 4a에 도시된다. 도시된 바와 같이, 이온 주입 시스템(150)은 가스 박스(162), 이온 소스(164), 분석기(166), 질량 분해 슬릿(mass resolving slit; MRS), 콜리메이터(168), 정전 필터(40), 플라즈마 플러드 소스(170), 및 기판(10)을 포함하는 공지된 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 예시의 목적들을 위하여 컴포넌트들은 직선적인 방식으로 배열된 것으로 도시되지만, 컴포넌트들의 상대적인 배치의 더 정확한 표현은, 예를 들어, 도 2에 도시된다. 도 4a의 실시예에 있어서, 이온 소스(164)는 +5 kV 전위로 바이어싱되며, 반면 분석기(166) 및 콜리메이터(168)와 같은 빔라인의 중간 영역 내의 빔라인 컴포넌트들은 - 10 kV로 바이어싱된다. 정전 필터(40)의 정전 엘리먼트들 중 적어도 일부가 또한 네거티브하게 바이어싱되며, 반면 포지티브 전압이 정지 엘리먼트(12)에 인가된다. 이러한 예에 있어서, 정지 엘리먼트(12)에 인가되는 정지 전압은 +10kV 내지 +30kV의 범위일 수 있다. 실시예들이 이러한 맥락으로 제한되지 않는다. 마지막으로, 이러한 예에서 기판(10)은 0V 전위이다.
이제 도 4b 및 도 4c를 참조하면, 도 4a의 전반적인 시나리오 하에서 정지 엘리먼트(12)의 동작의 시뮬레이션의 결과들이 도시된다. 도 4b의 특정 예에 있어서, 정지 엘리먼트는 정전 필터(40) 내에 구현되며, + 10 kV의 정지 전압이 인가된다. 도시된 바와 같이, 정전 엘리먼트(70-C) 및 정전 엘리먼트(70-D)는 이상에서 설명된 바와 같이 수행하는 동안 이러한 변형예에 있어서 정지 엘리먼트(80)로서 라벨링된 정지 엘리먼트로서 역할한다. 이러한 실시예에 있어서, 그리고 다양한 다른 실시예들에 있어서, 정지 엘리먼트(80)를 제외하고는, 정전 필터(40)의 전극들에 인가되는 전압들은 정전 필터(40)를 통한 이온 빔의 전파를 가능하게 하기 위하여 빔 프로세싱 모드에서 사용되는 이러한 전압들과 유사할 수 있다. 예를 들어, 복수의 개별적인 전압 소스들(개별적으로 도시되지는 않음)을 포함하는 전압 공급 어셈블리(122)는 정지 엘리먼트(80)를 제외하고는 정전 필터(40)의 전극들에 개별적으로 전압을 공급할 수 있다. 전압들은 네거티브 전압들일 수 있으며, 공지된 정전 필터들에서와 같이 상이한 전극들 사이에서 변화할 수 있다. 전압 공급 어셈블리(122)에 의해 인가되는 전압들은 특히 정지 전압에 대하여 네거티브할 수 있다. 정지 엘리먼트(80)에 인가되는 +10kV 전압뿐만 아니라 다른 전극들에 인가되는 전압들이 일련의 등전위 커브들(120)에 의해 표현되는 전기장들을 생성한다. 따라서, 이러한 등전위 커브들은 정전 필터(40)의 다양한 전극들에 인가되는 상이한 전압들과 관련된다. 예를 들어, 약 -26 kV의 전위가 정전 엘리먼트(70-E) 근처의 영역들 둘러싸며, 이는 정전 엘리먼트(70-E)에 인가되는 전압을 나타낸다. 전위는 우측을 향해 점진적으로 포지티브하게 된다. 정지 엘리먼트(80)에 인가되는 +10kV 전압은 정전 엘리먼트(70-C)와 정전 엘리먼트(70-D) 사이의 영역(112) 내에서 연장하는 수천 볼트의 포지티브 전위들을 생성하는 효과를 갖는다.
이제 도 4c를 참조하면, 도 4b에 도시된 정전 필터(40)의 조건들 하에서 정전 필터(40)를 통해 전파하는 도 4a의 시나리오에서 생성될 수 있는 것과 같은 5 kV 아르곤 이온 빔의 시뮬레이션의 결과가 도시된다. 도시된 바와 같이, 아르곤 이온 빔(102)은 정전 필터(40) 내로 전파한다. 정지 엘리먼트(80)에 의해 생성되는 전기장들은 이온 빔(102)의 일 부분을 정지시키고 이온들(110)을 정전 필터(40)의 다른 전극들을 향해 뒤로 보내기에 충분하다. 결과적으로, 이온들(110)은 도시된 바와 같이 정전 필터(40)의 다른 정전 엘리먼트들에 부착되게 된다. 특히, 이온들(110)의 궤적은 정전 필터 내의 상이한 전극들에 인가되는 상이한 전위들의 집합(assemblage)에 의해 생성되는 전기장들의 형상에 따라 만곡될 수 있다. 전반적으로 하류측 위치로부터 상류측 방향으로 그리고 후방으로의 이온들의 편향은 이온 빔(102)이 기판(10)을 향해 전파할 때 이온 빔(102)에 노출되지 않는 정전 엘리먼트들의 그늘진 표면 영역들을 세정하는 효과를 갖는다. 도 4c에 도시된 바와 같이, 이러한 시나리오에서 이온 빔(102)의 일 부분이 또한 기판(10)으로 전파할 수 있다.
정전 필터가, 예를 들어, 입구 전극 및 입구 전극의 하류측에 배치된 출구 전극을 포함할 수 있는 다양한 추가적인 실시예들에 있어서, 정지 엘리먼트는 입구 전극과 출구 전극 중간에 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 4b에서 정지 엘리먼트는 정전 필터(40)의 출구 이전의 정전 엘리먼트들의 마지막 쌍 내에 구현되지만, 다른 실시예들에 있어서, 정전 필터(40) 내의 다른 전극들이 정지 엘리먼트로서 이용될 수 있다.
도 4d에 도시된 시뮬레이션에서, 도 4a의 전반적인 시나리오가 동일하게 남아 있지만, 이러한 경우에 정전 엘리먼트(70-N) 및 정전 엘리먼트(70-M)로부터 형성되는 정지 엘리먼트(90)에 +30kV 전압이 인가된다. 도 4e에 도시된 바와 같이, 이러한 더 높은 전압은 이온 빔이 정전 엘리먼트(70-N)와 정전 엘리먼트(70-M) 사이에서 전파할 수 있는 장소에 가까운 영역 내에 약 10 kV의 전기장들을 생성한다.
이제 도 4e를 참조하면, 도 4d에 도시된 정전 필터(40)의 조건들 하에서 정전 필터(40)를 통해 전파하는 도 4a의 시나리오에서 생성될 수 있는 것과 같은 5 kV 아르곤 이온 빔의 시뮬레이션의 결과가 도시된다. 도시된 바와 같이, 이온 빔 이러한 경우에 있어서 아르곤 이온 빔(200)이 정전 필터(40) 내로 전파한다. 정지 엘리먼트(90)에 의해 생성되는 전기장들은 아르곤 이온 빔(200)의 일 부분을 정지시키고 이온들(210)을 정전 필터(40)의 다른 전극들을 향해 뒤로 보내기에 충분하다. 결과적으로, 이온들(210)은 도시된 바와 같이 정전 필터(40)의 다른 정전 엘리먼트들에 부착되게 될 수 있다. 이는 정전 엘리먼트들의 그늘진 부분들을 세정하는 효과를 가질 수 있다. 도시된 바와 같이, 이러한 시나리오에서 아르곤 이온 빔(200)의 더 작은 부분이 기판(10)으로 전파할 수 있다. 도 4c 및 도 4e의 결과들에 의해 제시되는 바와 같이, 충분히 높은 포지티브 전압이 정지 엘리먼트에 인가되는 경우, 정지 전극들 사이의 중심 영역에 충분히 높은 전기 전위들이 생성될 수 있으며 그에 따라서 이온 빔의 전체가 정지될 수 있다.
입구 전극 및 입구 전극의 하류측에 배치된 출구 전극을 가지고 정전 필터가 구성되는 추가적인 실시예들에 있어서, 정지 엘리먼트는 입구 전극과 출구 전극 중간의 임의의 위치에 배치될 수 있다.
본 개시의 추가적인 실시예들에 있어서, 다양한 빔라인 컴포넌트들에 인가되는 전압들이 통상적인 빔라인 이온 주입 시스템들과는 상이한 빔라인 이온 주입 시스템이 구성될 수 있다. 이제 도 5a를 참조하면, 이온 주입 시스템(150)으로 도시된 빔라인 이온 주입 시스템이 블록 형태로 도시된다. 이온 주입 시스템(150)의 빔라인의 다양한 부분들에서의 전위를 나타내는 예시적인 전압 커브(250)가 또한 도 5a에 도시된다. 이러한 예에 있어서, 공지된 빔 라인 이온 주입 절차들에서와 같이 이온 소스를 포지티브 전위로 바이어싱하는 대신에, -5 kV 전위가 이온 소스(164)에 인가되며, 반면 분석기(166) 및 콜리메이터(168)와 같은 빔라인의 중간 영역 내의 빔라인 컴포넌트들은 -20 kV로 바이어싱된다. 정전 필터(40)의 정전 엘리먼트들 중 적어도 일부가 또한 네거티브하게 바이어싱되며, 반면 0V의 정지 전압이 정지 엘리먼트(12)에 인가된다. 특히, 이온 소스(164)가 기판(10)(뿐만 아니라 정지 엘리먼트(12))보다 더 네거티브하게 바이어싱되기 때문에, 이온 빔(252)은 정지 엘리먼트(12) 근처를 통과할 때 완전히 정지될 수 있다. 이는 세정 프로세스 동안 임의의 원치 않는 이온들이 기판 영역에 진입하는 것을 방지하는 이점을 제공할 수 있다.
이제 도 5b를 참조하면, 이온 주입 시스템(150)의 빔라인의 다양한 부분들에서의 전위를 나타내는 다른 예시적인 전압 커브(260)가 도시된다. 이러한 예에 있어서, 공지된 빔 라인 이온 주입 절차들에서와 같이 이온 소스를 포지티브 전위로 바이어싱하는 대신에, 0 kV(접지) 전위가 이온 소스(164)에 인가되며, 반면 분석기(166) 및 콜리메이터(168)와 같은 빔라인의 중간 영역 내의 빔라인 컴포넌트들은 -20 kV로 바이어싱된다. 정전 필터(40)의 정전 엘리먼트들 중 적어도 일부가 또한 네거티브하게 바이어싱되며, 반면 0V의 정지 전압이 정지 엘리먼트(12)에 인가된다. 특히, 이온 소스(164)가 기판(10)과 동일한 전위로 바이어싱되기 때문에, 이온 빔(262)은 정지 엘리먼트(12) 근처를 통과할 때 완전히 정지될 수 있다. 이는 전압을 이온 소스(164)에 인가할 필요 없이 세정 프로세스 동안 임의의 원치 않는 이온들이 기판 영역에 진입하는 것을 방지하는 이점을 제공할 수 있다.
도 5a의 조건들 하에서 프로세싱되는 이온 빔(270)의 시뮬레이션이 도 6에 도시된다. 예시된 바와 같이, 이온 빔(270)은 도면에서 우측을 향해 전파하고, 정지 엘리먼트(12)(0V)의 위치에서 정지되어 이온들(272)을 생성하며, 여기에서 이온들(272)은 도시된 바와 같이 뒤로 보내진다. 기판(10)으로의 이온 빔(270)의 전파가 발생하거나 않거나 또는 아주 작게 발생한다.
추가적인 실시예들에 따르면, 정지 엘리먼트는 기판 홀더일 수 있다. 이러한 방식에서, 기판 홀더 또는 기판 홀더 상에 위치된 기판이 접근하는 이온 빔을 정지시키고 이온 빔을 뒤로 편향시킬 수 있다. 따라서 기판 홀더 근처를 가로지르는 이온 빔으로부터 생성된 편향된 이온들이 이온 소스와 기판 홀더 사이에 위치된 적어도 하나의 컴포넌트 상에 충돌할 수 있다. 이는 기판의 상류측에 위치된 영역들 내의 세정을 가능하게 할 수 있으며, 여기에서 이러한 영역들은 일반적으로 프로세싱 모드 동안 이온 빔들에 의해 충돌되지 않는다.
다른 실시예들에 있어서, 컴팩트 이온 빔 시스템에서 정지 엘리먼트가 배치될 수 있다. 도 7은 이온 빔 시스템(300)의 일 실시예를 도시하며, 여기에서 이온 빔 시스템(300)은 플라즈마(304)를 생성하기 위하여 플라즈마 챔버(302)를 이용한다. 플라즈마 챔버(302)는 공지된 설계들 중 임의의 설계일 수 있으며, 플라즈마(304)는 공지된 플라즈마 장치들 중 임의의 플라즈마 장치에 따라 생성될 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 추출 어셈블리(306)가 플라즈마 챔버(302)에 인접하여 제공되며, 이는 이온 빔(308)을 추출하기 위하여 플라즈마 챔버에 대하여 네거티브하게 바이어싱될 수 있다. 일 구현예에 있어서, 플라즈마 챔버(302)는 기판을 프로세싱하는 동작 동안 접지(전원 공급부에 의해 인가되는 0V)될 수 있다. 이에 더하여, 정지 엘리먼트(318)가 프로세스 챔버(320) 내에 위치될 수 있다. 프로세싱 동작 모드 하에서, 기판 홀더(별개로 도시되지 않음)는 플라즈마(304)로부터 포지티브 이온들을 끌어 당기기 위하여 네거티브하게 바이어싱될 수 있다. 세정 동작 모드 하에서, 일부 실시예들에서는 기판 홀더와 동일한 정지 엘리먼트(318)가 플라즈마 챔버(302)에 대하여 포지티브하게 바이어싱될 수 있다. 이러한 바이어싱은 이온 빔(308)을 중단시킬 수 있으며, 추출 어셈블리(306)를 향해 0 볼트 평면(312)으로부터 뒤로 보내지는 반사된 이온들(310)을 생성할 수 있다. 이러한 모드에서, 추출 어셈블리(306) 및 일반적으로 이온 빔(308)에 노출되지 않는 다른 부분들이 반사된 이온들(310)에 의해 초래되는 스퍼터링 에칭, 반응성 에칭, 또는 다른 에칭에 의해 세정될 수 있다.
추가적인 실시예들에 있어서, 정지 전압은 상이한 방식들로 정전 필터의 전극들에 인가될 수 있다. 예를 들어, 정지 엘리먼트가 막대들의 쌍으로 구성되는 전극으로서 구성되는 정전 필터들에 있어서, 정전 필터는 막대들의 제 2 쌍을 포함하는 제 2 전극 및 막대들의 제 3 쌍을 포함하는 제 3 전극을 포함할 수 있다. 이러한 구성에 있어서, 일 실시예에 따르면, 정지 전극에 인가되는 정지 전압에 더하여, 제 2 전압이 제 2 전극에 인가될 수 있으며; 및 제 2 전압과는 상이한 제 3 전압이 제 3 전극에 인가될 수 있다. 제 2 전압 및 제 3 전압은 정지 전압보다 덜 포지티브할 수 있으며, 네거티브 전위를 가질 수도 있고, 이는 편향된 이온들을 끌어 당긴다. 상이한 전압들 때문에, 제 2 전극에 의해 가로채어지는 편향된 이온들의 제 1 플럭스(flux)는 제 3 전극에 의해 가로채어지는 편향된 이온들의 제 2 플럭스와 상이할 수 있다. 이러한 방식으로, 정전 필터 내의 상이한 전극들로 보내지는 이온들의 양은, 정전 필터 내의 제 2 전극들, 제 3 전극들, 및 다른 전극들 상의 전압들을 조정함으로써 주어진 전극에 대한 목표 세정량에 따라 조정될 수 있다.
추가적인 실시예들에 있어서, 반응성 가스가 플라즈마 플러드 소스(170)와 같은 플라즈마 플러드 소스를 통해 흐를 수 있으며, 여기에서 플라즈마 플러스 소스는 정지 전극과 기판 위치 사이에 배치된다. 이러한 방식으로, 플라즈마 플러드 소스로부터의 반응성 종이 세정을 위한 정지 엘리먼트로서 사용되지 않는 적어도 하나의 추가적인 전극에 충돌할 수 있다. 이는 그늘진 표면 영역들을 향해 뒤로 리다이렉트되는 이온들에 의해 초래되는 에칭에 더하여 전극들로부터 재료를 제거하는 것을 도울 수 있다. 스퍼터링 세정과 반응성 이온 에칭 사이의 균형은 플라즈마 플러드 소스를 통해 흐르는 반응성 가스의 양에 의존하여 조율될 수 있다.
다시도 2를 참조하면, 또 다른 추가적인 실시예들에 있어서, 제 2 이온 빔은 정지 엘리먼트의 하류측에 배치된 플라즈마 플러드 소스(42)와 같은 플라즈마 소스를 사용하여 생성될 수 있다. 이러한 방식으로, 제 2 이온 빔 및 정지 엘리먼트에 의해 초래된 추가적인 편향된 이온 빔이 세정될 전극들 또는 다른 표면들 상으로 보내질 수 있다.
또 다른 추가적인 실시예들에 있어서, 세정 이온 빔은 단지 정전 엘리먼트들에 의해서뿐만 아니라 빔을 빔라인의 비-가시선(또는 다른) 영역들로 보내기 위하여 이미 존재하는 자석들 또는 추가적인 자석들에 의해 조작될 수 있다.
다른 추가적인 실시예들에 있어서, 이상에서 전반적으로 개시된 장치 및 기술들은 인-시튜 세정을 수행하기 위하여 네거티브 이온들과 함께 이용될 수 있다. 이러한 추가적인 실시예들에 있어서, 이온 소스는 네거티브 이온들을 포함하는 이온 빔을 생성할 수 있으며, 여기에서 제 1 전압이 이온 소스에 인가된다. 정지 전압 공급부는 정지 전압을 정지 엘리먼트에 인가하도록 명령을 받을 수 있으며, 여기에서 정지 전압은 제 1 전압과 동일하거나 또는 더 네거티브하다.
이제 도 8을 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 예시적인 프로세스 흐름(800)이 도시된다. 블록(802)에서, 이온 소스 내에서 이온들이 생성된다. 이온 소스는, 예를 들어, 빔라인 이온 주입기 내의 이온 소스, 또는 컴팩트 이온 빔 장치 내의 플라즈마 챔버일 수 있다. 실시예들이 이러한 맥락으로 제한되지 않는다. 블록(804)에서, 제 1 전압이 이온 소스에 인가된다. 블록(806)에서, 이온 소스로부터 이온들이 추출되어 주어진 이온 빔 장치 내의 기판 위치를 향해 1차 이온 빔으로서 보내진다. 블록(808)에서, 세정 기간 동안 정지 전압이 이온 소스와 기판 위치 사이에 배치된 정지 엘리먼트에 인가되며, 여기에서 정지 전압은 제 1 전압과 동일하거나 또는 더 포지티브하다. 다양한 실시예들에 있어서, 정지 엘리먼트는 정전 필터 내의 전극, 기판 홀더, 또는 기판과 같은 빔 라인의 컴포넌트일 수 있다. 실시예들이 이러한 맥락으로 제한되지 않는다. 이러한 방식으로, 1차 이온 빔의 적어도 일 부분이 편향된 이온들로서 초기 궤적으로부터 뒤로 편향될 수 있다.
이상을 고려하면, 적어도 다음의 이점들이 본원에 개시된 실시예들에 의해 달성된다. 첫째로, 정지 엘리먼트를 제공하는 것이 프로세싱 동안 재료를 축적하는 경향이 있는 이온 빔 장치 내의 표면들의 인-시튜 세정을 가능하게 한다. 둘째로, 일부 실시예들은 빔-라인 이온 주입 시스템과 같은 장치의 광범위한 재설계 또는 장치 내부의 컴포넌트들의 추가에 대한 필요성 없이 인-시튜 세정을 수행하기 위하여 이온 빔 장치 내의 기존의 전극들 또는 컴포넌트들을 이용할 수 있다. 셋째로, 다양한 실시예들은 세정 모드 동안 세정 이온 빔이 기판 위치에 충돌하는 것을 방지하기 위한 정지 엘리먼트의 능력을 제공하며, 이는 기판 홀더 또는 기판을 세정 동안 원치 않는 이온 노출로부터 보호한다.
본 개시는 본원에서 설명된 특정 실시예에 의해 범위가 제한되지 않는다. 오히려, 본원에서 설명된 실시예들에 더하여, 본 개시의 다른 다양한 실시예들 및 이에 대한 수정예들이 이상의 설명 및 첨부된 도면들로부터 당업자들에게 자명해질 것이다. 따라서, 이러한 다른 실시예들 및 수정예들이 본 개시의 범위 내에 속하도록 의도된다. 추가로, 본 개시가 본원에서 특정 목적을 위한 특정 환경에서의 특정 구현예의 맥락에서 설명되었지만, 당업자들은 본 실시예들의 유용함이 이에 한정되지 않으며, 본 실시예들이 임의의 수의 목적들을 위한 임의의 수의 환경들에서 유익하게 구현될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 이하에서 기술되는 청구항들은 본원에서 설명된 바와 같은 본 개시의 완전한 폭의 관점에서 해석되어야만 한다.
Claims (15)
- 이온 빔 장치 내의 오염 제어를 위한 장치로서,
이온 빔을 생성하는 이온 소스로서, 상기 이온 소스는 제 1 전압에 결합되는, 상기 이온 소스;
상기 이온 소스와 기판 위치 사이에 배치되는 정지 엘리먼트;
상기 정지 엘리먼트에 결합되는 정지 전압 공급부; 및
상기 정지 전압 공급부가 정지 전압을 상기 정지 엘리먼트에 인가하게끔 명령하기 위한 제어 컴포넌트로서, 상기 정지 전압은 상기 이온 빔이 포지티브 이온들을 포함할 때 상기 제 1 전압과 동일하거나 또는 더 포지티브하며 상기 이온 빔이 네거티브 이온들을 포함할 때 상기 제 1 전압과 동일하거나 또는 더 네거티브한, 상기 제어 컴포넌트를 포함하며,
상기 정지 전압이 상기 정지 엘리먼트에 인가될 때 상기 이온 빔의 적어도 일 부분은 편향된 이온들로서 초기 궤적으로부터 뒤로 편향되고,
상기 정지 엘리먼트는 막대들의 제 1 쌍으로서 구성된 전극을 포함하며, 상기 전극은 정전 필터 내에 배치되고, 상기 정전 필터는 막대들의 제 2 쌍을 포함하며 상기 정지 엘리먼트의 상류측에 배치되는 적어도 하나의 추가 전극을 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 추가 전극은 상기 이온 빔에 노출되지 않는 그늘진 표면 영역을 포함하며, 상기 그늘진 표면 영역을 상기 편향된 이온들을 가로채는 것을 특징으로 하는, 이온 빔 장치 내의 오염 제어를 위한 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 정전 필터는 입구 전극 및 상기 입구 전극의 하류측에 배치된 출구 전극을 포함하며, 상기 정지 엘리먼트는 상기 입구 전극과 출구 전극 중간에 배치되는 것을 특징으로 하는, 이온 빔 장치 내의 오염 제어를 위한 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 이온 빔은 포지티브 이온들을 포함하며 제 3 전압이 상기 정지 엘리먼트에 인가될 때 뒤로 편향되지 않고, 상기 제 3 전압은 상기 정지 전압보다 덜 포지티브한 것을 특징으로 하는, 이온 빔 장치 내의 오염 제어를 위한 장치.
- 이온 빔 장치 내의 오염 제어를 위한 시스템으로서,
이온 빔을 생성하는 이온 소스로서, 상기 이온 소스는 제 1 전압에 결합되는, 상기 이온 소스;
상기 이온 소스의 하류측에 배치되는 기판 스테이지로서, 상기 기판 스테이지는 기판을 하우징하는, 상기 기판 스테이지;
상기 이온 빔을 1차 이온 빔으로서 상기 기판 스테이지를 향해 보내기 위한 적어도 하나의 빔라인 컴포넌트;
상기 이온 소스의 하류측에 배치되는 정지 엘리먼트;
상기 정지 엘리먼트에 결합되는 정지 전압 공급부; 및
상기 정지 전압 공급부가 정지 전압을 상기 정지 엘리먼트에 인가하게끔 명령하기 위한 제어 컴포넌트로서, 상기 정지 전압은 상기 이온 빔이 포지티브 이온들을 포함할 때 상기 제 1 전압과 동일하거나 또는 더 포지티브하며 상기 이온 빔이 네거티브 이온들을 포함할 때 상기 제 1 전압과 동일하거나 또는 더 네거티브한, 상기 제어 컴포넌트를 포함하며,
상기 정지 전압이 상기 정지 엘리먼트에 인가될 때 상기 1차 이온 빔의 적어도 일 부분은 편향된 이온들로서 상기 기판으로부터 멀어지도록 뒤로 편향되고,
상기 정지 엘리먼트는 막대들의 제 1 쌍으로서 구성된 전극을 포함하며, 상기 전극은 정전 필터 내에 배치되고, 상기 정전 필터는 막대들의 제 2 쌍을 포함하며 상기 정지 엘리먼트의 상류측에 배치되는 적어도 하나의 추가 전극을 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 추가 전극은 상기 1차 이온 빔에 노출되지 않는 그늘진 표면 영역을 포함하며, 상기 그늘진 표면 영역을 상기 편향된 이온들을 가로채는 것을 특징으로 하는, 이온 빔 장치 내의 오염 제어를 위한 시스템.
- 청구항 4에 있어서,
상기 정전 필터는 입구 전극 및 상기 입구 전극의 하류측에 배치된 출구 전극을 포함하며, 상기 정지 엘리먼트는 상기 입구 전극과 출구 전극 중간에 배치되는 것을 특징으로 하는, 이온 빔 장치 내의 오염 제어를 위한 시스템.
- 청구항 4에 있어서,
상기 이온 빔 장치 내의 오염 제어를 위한 시스템은,
상기 정지 엘리먼트와 상기 기판 스테이지 사이에 배치되는 가스 소스로서, 반응성 종이 상기 가스 소스로부터 상기 그늘진 표면 영역으로 보내지는, 상기 가스 소스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 이온 빔 장치 내의 오염 제어를 위한 시스템.
- 청구항 4에 있어서,
상기 이온 빔 장치 내의 오염 제어를 위한 시스템은,
상기 정지 엘리먼트와 상기 기판 스테이지 사이에 배치되는 플라즈마 소스를 더 포함하며, 상기 제어 컴포넌트는 상기 정지 전압이 상기 정지 엘리먼트에 인가될 때 상기 플라즈마 소스 내에 플라즈마를 생성하기 위한 신호를 전송하기 위한 로직을 포함하고, 제 2 이온 빔이 상기 플라즈마 소스로부터 추출되어 상기 정전 필터로 보내지는 것을 특징으로 하는, 이온 빔 장치 내의 오염 제어를 위한 시스템.
- 이온 빔 장치 내의 오염 제어를 위한 시스템으로서,
이온 빔을 생성하는 이온 소스로서, 상기 이온 소스는 제 1 전압에 결합되는, 상기 이온 소스;
상기 이온 소스의 하류측에 배치되는 기판 스테이지로서, 상기 기판 스테이지는 기판을 하우징하는, 상기 기판 스테이지;
상기 이온 빔을 1차 이온 빔으로서 상기 기판 스테이지를 향해 보내기 위한 적어도 하나의 빔라인 컴포넌트;
상기 이온 소스의 하류측에 배치되는 정지 엘리먼트;
상기 정지 엘리먼트에 결합되는 정지 전압 공급부; 및
상기 정지 전압 공급부가 정지 전압을 상기 정지 엘리먼트에 인가하게끔 명령하기 위한 제어 컴포넌트로서, 상기 정지 전압은 상기 이온 빔이 포지티브 이온들을 포함할 때 상기 제 1 전압과 동일하거나 또는 더 포지티브하며 상기 이온 빔이 네거티브 이온들을 포함할 때 상기 제 1 전압과 동일하거나 또는 더 네거티브한, 상기 제어 컴포넌트를 포함하며,
상기 정지 전압이 상기 정지 엘리먼트에 인가될 때 상기 1차 이온 빔의 적어도 일 부분은 편향된 이온들로서 상기 기판으로부터 멀어지도록 뒤로 편향되고,
상기 정지 엘리먼트는 상기 기판을 홀딩하기 위해 상기 기판 스테이지 상에 배치되는 기판 홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이온 빔 장치 내의 오염 제어를 위한 시스템.
- 청구항 4에 있어서,
상기 이온 빔은 반응성 이온들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 이온 빔 장치 내의 오염 제어를 위한 시스템.
- 이온 빔 장치 내의 오염 제어를 위한 방법으로서,
이온 소스 내에서 이온들을 생성하는 단계;
제 1 전압을 상기 이온 소스에 인가하는 단계;
상기 이온 소스로부터 상기 이온들을 추출하고 상기 이온들을 1차 이온 빔으로서 기판 위치를 향해 보내는 단계; 및
세정 기간 동안 정지 전압을 정지 엘리먼트에 인가하는 단계로서, 상기 정지 엘리먼트는 상기 이온 소스와 상기 기판 위치 사이에 배치되며,
상기 정지 전압은 상기 1차 이온 빔이 포지티브 이온들을 포함할 때 상기 제 1 전압과 동일하거나 또는 더 포지티브하며 상기 1차 이온 빔이 네거티브 이온들을 포함할 때 상기 제 1 전압과 동일하거나 또는 더 네거티브하고,
상기 1차 이온 빔의 적어도 일 부분은 편향된 이온들로서 초기 궤적으로부터 뒤로 편향되며,
상기 정지 엘리먼트는 정전 필터 내에 배치되는 막대들의 제 1 쌍으로서 구성된 전극을 포함하며, 상기 정전 필터는 막대들의 제 2 쌍을 포함하며 상기 정지 엘리먼트의 상류측에 배치되는 적어도 하나의 추가 전극을 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 추가 전극은 상기 1차 이온 빔에 노출되지 않는 그늘진 표면 영역을 포함하며, 상기 그늘진 표면 영역을 상기 편향된 이온들을 가로채는 것을 특징으로 하는, 이온 빔 장치 내의 오염 제어를 위한 방법.
- 청구항 10에 있어서,
상기 적어도 하나의 추가 전극은 막대들의 제 2 쌍을 포함하는 제 2 전극 및 막대들의 제 3 쌍을 포함하는 제 3 전극을 포함하며, 상기 이온 빔 장치 내의 오염 제어를 위한 방법은,
제 2 전압을 상기 제 2 전극에 인가하는 단계; 및
상기 제 2 전압과는 상이한 제 3 전압을 상기 제 3 전극에 인가하는 단계로서, 상기 제 2 전압 및 제 3 전압은 상기 정지 전압보다 덜 포지티브한, 단계를 더 포함하며,
상기 제 2 전극에 의해 가로채어지는 상기 편향된 이온들의 제 1 플럭스(flux)는 상기 제 3 전극에 의해 가로채어지는 상기 편향된 이온들의 제 2 플럭스와 상이한 것을 특징으로 하는, 이온 빔 장치 내의 오염 제어를 위한 방법.
- 청구항 10에 있어서,
상기 정전 필터는 입구 전극 및 상기 입구 전극의 하류측에 배치된 출구 전극을 포함하며, 상기 정지 엘리먼트는 상기 입구 전극과 출구 전극 중간에 배치되는 것을 특징으로 하는, 이온 빔 장치 내의 오염 제어를 위한 방법. - 삭제
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