KR19990072851A - 폭넓은출력전류동작범위를가지는이온소오스 - Google Patents

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Abstract

이온소오스(26)용 감쇠기(90)가 제공된다. 이온소오스는, 이온빔을 형성하기 위해 챔버의 개구된 부분(50)에 있는 적어도 하나의 개구(64)를 통해 추출될 수 있는 플라즈마를 생성하기 위해 그 안에서 가스가 여기장치(78)에 의해 이온화되게 되는 플라즈마챔버(76)를 구비한다. 감쇠기(90)는 챔버(76)내에서 여기장치(78)와 적어도 하나의 개구(64) 중간에 위치된 부재(90)를 구비하고, 부재는 적어도 하나의 개구(64)에 대응하는 적어도 하나의 제1구멍(97)을 구비하고 또한 적어도 하나의 개구에 대해 제1위치와 제2위치간을 이동할 수 있다. 한 실시예에서, 제1위치에서는, 부재는 개구의 적어도 일부분을 차단하도록 개구(64) 근처에 위치되고, 또한 제2위치에서는, 부재는 개구를 차단하지 않도록 개구(64)로부터 떨어져 위치된다. 제2실시에에서, 개구(64)는 개구플레이트(50)에 위치되고 또한 (i) 부재가 제1위치에 있으면 부재와 개구플레이트는 개구플레이트와 챔버(76) 사이에 폐쇄영역(102)을 형성하고, 그리고 (ii) 부재가 제2위치에 있으면 개구(64)는 챔버(76)와 직접 연통한다. 제2실시예에서, 제1위치에서는, 챔버(76)내 플라즈마는 개구를 통해 추출되기 전에 영역(102)을 통해 확산하고, 그리고 제2위치에서는, 챔버내 플라즈마는 개구를 통해 직접 추출된다.

Description

폭 넓은 출력전류 동작범위를 가지는 이온소오스{ION SOURCE HAVING WIDE OUTPUT CURRENT OPERATING RANGE}
본 발명은 이온주입장비용 이온소오스에 관한 것으로서, 특히 폭 넓은 출력전류 동작범위를 가지는 이온소오스에 관한 것이다.
이온주입은 집적회로와 평판 패널디스플레이와 같은 항목들의 대량 생산에 있어서 실리콘 웨이퍼와 글래스기재와 같은 작업재를 불순물로 도핑시키기 위해 산업계에서 용인된 표준 기술이 되었다. 통상적인 이온주입시스템은 필요한 불순물 원소를 이온화시키는 이온소오스를 구비하고, 불순물 원소는 가속되어 규정된 에너지의 이온빔을 형성한다. 작업재를 불순물 원소로 이온주입하기 위해 이온빔은 작업재의 표면으로 향해 간다. 이온빔의 활성 이온들은 작업재의 표면을 뚫고 들어가, 작업재의 결정격자에 묻혀 요망한 전도성의 영역을 형성하게 된다. 이온주입 프로세스는 잔류 가스분자들의 충돌에 의한 이온의 분산을 방지하고 또한 작업재가 공기중의 입자들에 의해 오염되는 위험성을 극소화시키는 고진공 프로세스챔버에서 행해진다.
통상적인 이온소오스들은 플라즈마상태로 이온되게 되는 가스를 도입하기 위한 유입개구와 플라즈마가 통과해 이온빔을 형성하게 되는 유출개구를 가지며, 일반적으로 흑연으로 만들어지는 챔버로 구성된다. 가스는 챔버내 또는 근처에 위치된 저항성 필라멘트 또는 고주파(RF)안테나와 같은 여기원에 의해 이온화된다. 플라즈마밀도, 결국 추출된 이온빔의 출력전류는 여기원에 인가되는 전력을 증가시킴으로써 증가될 수 있다.
그러나, 여기원에 인가되는 입력전력을 증가시키게 되면, 빔전류 외에도 빔의 다른 특성들에 영향을 미치게 된다. 예컨대, 입력전력은 플라즈마를 구성하는 다양한 원자와 분자 종(species)들의 상대량을 결정하는 한 요인이다. 따라서, 이 특성은 빔전류에 밀접하게 관련되어 이들 둘은 독립적으로 변경될 수 없다. 그러므로, 특정한 이온주입 프로세스를 위해 정확한 량의 선량을 측정할 필요가 있는 공지된 이온소오스로, 플라즈마 조성을 변경시킴이 없이 빔전류를 변경시킬 수 없다.
몇몇 이온주입시스템은 작업재로 이송되게 되는 빔으로부터 불필요한 원자와 분자 종을 제거시키는 빔라인 자석들과 같은 질량분석 매카니즘을 구비한다. 그러한 시스템에서, 질량분석 매카니즘은 빔전류에 대해 이루어진 변화에 따라, 빔조성에 도입된 변동들을 보상할 수 있다. 그러므로, 빔전류를 변경시키는 것은 상당한 문제점을 나타내지 않는다. 그러나, 질량분석이 이루어지지 않는 이온주입시스템에서, 가변될 수 있는 빔조성의 문제가 남아있다. 예컨대, 평판 패널디스플레이와 같은 커다란 표면영역을 이온주입하는 응용에 있어서, 리본빔 이온소오스가 종종 사용된다. 그러한 이온소오스의 예는 미국특허출원 제08/756,970호와 미국특허 제4,447,732호에 도시되어 있다. 다수의 유출개구들이 리본빔의 폭을 조정하는 능력을 제공한다. 다수의 유출개구들 각각은 이온소오스에 의해 출력된 전체 이온빔들중 일부를 출력한다. 주위 개구들 사이에 위치된 개구들에 의해 출력된 빔부분들은 상기 주위 개구들에 의해 출력된 이온부분들과 중첩한다. 그러나, 그러한 리본빔 시스템에서, 이온빔의 질량분석이 행해지지 않는다.
따라서, 본 발명의 목적은 출력 빔전류가 빔조성에 상관없이 변경될 수 있는 이온소오스를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 질량분석 매카니즘을 구비하지 않는 이온주입시스템에 사용하기 위한 그러한 이온소오스를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 소오스내에서 발생된 플라즈마의 조성을 유지하면서, 폭 넓은 출력 빔전류 작동범위를 제공하는 이온소오스용 매카니즘을 제공하는 것이다.
이온소오스용 감쇠기가 제공된다. 이온소오스는 이온빔을 형성하기 위해 챔버의 개구부분들에 있는 적어도 하나의 개구를 통해 추출될 수 있는 플라즈마를 생성하기 위해 여기장치에 의해 가스가 그 안에서 이온화되게 되는 플라즈마챔버를 구비한다. 감쇠기는 챔버내에서 여기장치와 적어도 하나의 개구 중간에 위치된 부재를 포함하고, 부재는 상기 적어도 하나의 개구에 대응하는 적어도 하나의 제1구멍이 제공되고, 상기 적어도 하나의 개구에 대해 제1위치와 제2위치 사이에서 이동가능하다.
한 실시예에서, 제1위치에서는, 상기 부재는 개구의 적어도 일부를 차단하기 위해 개구 근처에 위치되고, 제2위치에서는, 상기 개구를 차단하지 않도록 개구로부터 떨어져 위치된다. 제2실시예에서, 개구는 개구플레이트에 있고 또한 (i) 부재가 제1위치에 있게 되면 부재와 개구는 개구플레이트와 챔버 사이에 밀폐된 영역을 형성하고 그리고 (ii) 부재가 제2위치에 있게 되면 개구는 챔버와 직접 연통한다. 제2실시예에서, 제1위치에서 챔버내 플라즈마는 개구를 통해 추출되기 전에 상기 밀폐된 영역을 통해 확산하고, 또한 제2위치에서 챔버내 플라즈마는 개구를 통해 직접 추출된다.
도 1은 본 발명의 원리에 따라 구성된 이온소오스가 구현되는 이온주입시스템의 사시도.
도 2는 본 발명의 원리들에 따라 구성된 이온소오스의 사시도.
도 3은 도 2의 선 3-3을 따라 취해진, 도 2의 이온소오스의 측단면도.
도 4는 도 2의 선 3-3을 따라 취해진, 도 2의 이온소오스의 다른 실시예의 측단면도.
도 5 및 도 6은 조정가능한 이온소오스의 감쇠기 개방 및 폐쇄위치를 보여주는, 도 3의 이온소오스의 일부분의 분해단면도.
도 7은 감쇠기용 전압원을 포함하는 본 발명의 다른 실시예의 측단면도.
도 8 및 도 9는 선행기술 이온소오스의 동작특성을 나타내는 그래프도.
도 10 및 도 11은 본 발명 이온소오스의 동작특성을 나타내는 그래프도.
도면들을 참조하여 보면, 도 1은 본 발명의 이온소오스 자석필터가 통합되는 이온주입시스템(10)을 보여준다. 도시된 이온주입시스템(10)은 평판 패널디스플레이(P)와 같은 커다란 영역의 기재들을 이온주입하는데 사용된다.
시스템(10)은 한 쌍의 채널 카셋트(12 및 14)와, 로드록 어셈블리(16)와, 로드록 어셈블리와 패널 카셋트 간에 패널들을 이송시키는 로봇 또는 최종 작동기(18)와, 프로세스챔버(22)를 구비하는 프로세스챔버 하우징(20)과, 그리고 이온소오스(26)를 구비하는 이온소오스 하우징(24)을 포함한다. 패널들은 구멍(28)을 통해 프로세스챔버 하우징(20)으로 들어가는, 이온소오스로부터 방출되는 이온빔으로 프로세스챔버(22)내에서 일렬로 처리된다. 절연 부싱(30)은 프로세스챔버 하우징(20)과 이온소오스 하우징(24)을 서로간에 전기적으로 절연시킨다.
패널(P)은 시스템(10)에 의해 다음과 같이 처리된다. 최종 작동기(18)가 처리될 패널을 카셋트(12)로부터 제거하여 이를 180°회전시켜, 로드록 어셈블리(16)내 선택한 위치에 설치한다. 로드록 어셈블리(16)는 패널들이 설치될 수 있는 다수의 장소를 제공한다. 프로세스챔버(22)에는 최종 작동기(18)와 비슷하게 설계된 픽업아암(32)을 포함하는 이송어셈블리가 제공된다.
픽업아암(32)이 동일 위치에서부터 패널들을 제거하기 때문에, 로드록 어셈블리는 다수의 저장 장소들중 어느 곳에 수용되어 있는, 선택한 패널을 픽업아암에 대해 위치시키기 위해 수직방향으로 이동가능하다. 이를 위해, 모터(34)는 로드록 어셈블리를 수직방향으로 이동시키기 위해 엄지나사(leadscrew)(36)를 구동시킨다. 로드록 어셈블리에 제공된 선형베어링(38)은 프로세스챔버 하우징(20)에 대해 로드록 어셈블리(16)를 적절히 위치시키기 위해서 고정된 원통형 샤프트(40)를 따라 활주한다. 대쉬선(42)은, 픽업아암(32)이 로드록 어셈블리의 최하부 위치로부터 패널을 제거할 때에, 로드록 어셈블리(16)가 취하는 최상부의 수직위치를 나타낸다. 활주 진공밀봉장치(도시되지 않음)이 로드록 어셈블리(16)와 프로세스챔버 하우징(20) 사이에 위치되어 로드록 어셈블리의 수직 이동 동안에 또한 수직 이동간에 장치를 진공상태로 유지한다.
픽업아암(32)은 로드록 어셈블리(16)로부터 패널(P)을 수평위치(P1)(즉, 패널이 카셋트(12 및 14)내에 있을 때와 패널이 최종 작동기(18)에 의해 취급될 때와 동일한 상대 위치)으로 제거한다. 그런 후, 픽업아암(32)은 이 수평위치(P1)에서부터 화살표(44)의 방향을 따라 도 1에서 대쉬선으로 도시된 수직위치(P2)로 패널을 이동시킨다. 그런 다음, 이송어셈블리가 수직으로 위치된 패널을 이온소오스에 의해 생성되어 구멍(28)으로부터 방출되는 이온빔의 경로를 가로질러 주사방향으로, 도 1의 좌측에서 우측으로 이동시킨다.
이온소오스는 리본빔을 출력한다. 여기에서 사용된 용어 "리본빔"은 장축을 따라 연장하는 길이부와 상기 길이부 보다 실질적으로 짧고 또한 상기 장축에 대해 직교인 축을 따라 연장하는 폭부를 가지는 길고 가느다란 이온빔을 나타낸다. 여기서 사용된 용어 "직교"는 수직을 의미한다. 리본빔은 작업재의 기계적 취급을 단순화시키기 때문에, 커다란 표면적의 작업재를 부분적으로 이온주입할 때에 효과적이라는 것이 판명되었다. 예컨대, 선행기술들은, 작업재 전체를 이온주입하기 위해 작업재 전체에 걸쳐 두 직교방향으로 이온빔이 스캔되어야 하는 것을 필요로 하였다. 이에 비해, 작업재의 적어도 한 치수를 넘어서는 길이부를 가지는 리본빔이 사용되면, 작업재 전체를 이온주입하기 위해 단 한번의 작업재 스캔만이 필요하다.
도 1의 시스템에서, 리본빔은 처리되는 평판 패널의 작은 치수부를 넘어서는 길이부를 가진다. 도 1의 이온주입시스템과 함께 그러한 리본빔의 사용은 단일의 스캔으로 이온주입을 완료하는 능력외에도 여러 장점들을 제공한다. 예컨대, 리본빔 이온소오스는 동일 시스템내에서 동일 소오스를 사용하여 상이한 치수의 패널을 프로세스하는 능력을 제공하고 또한 샘플된 이온빔 전류에 따라 패널의 스캔속도를 제어함으로써 균일한 이온주입 선량이 이루어지도록 한다.
도 2-6은 이온소오스(26)를 보다 분명히 보여준다. 도 2는 도 1의 이온소오스 하우징(24)내에 재치되는 이온소오스(26)의 사시도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이온소오스(26)는 앞벽 부재 또는 플라즈마전극(50)과, 뒷벽(52)과, 상부벽(54)과, 하부벽(56)과, 그리고 측벽(58 및 60)들을 가지는, 평행 육면체의 형상을 가진다. 도 2의 사시도에서 보면, 뒷벽(52)과, 하부벽(56)과, 그리고 측벽(60)은 보이지 않는다. 벽들은 외부표면(도 2에서 볼 수 있음)들과 그리고 플라즈마 유폐(幽閉)챔버(76)(도 3을 보라)를 형성하는 내부표면(도 2에서 보이지 않음)들을 가진다. 이온소오스(26)의 벽들은 알루미늄 또는 다른 적절한 재료로 만들어지고 또한 흑연 또는 다른 적절한 재료와 정렬될 수 있다.
길고 가느다란 다수의 개구(64)들이 이온소오스(26)의 플라즈마전극(50)에 제공된다. 설명한 실시예에서, 다섯 개의 그러한 개구(64a-64e)들이 서로에 대해 평행하게 향하도록 도시되어 있다. 주변 개구들 사이에 위치된 개구들(즉, 중간 개구)에 의해 출력된 빔부분들은 상기 주변 개구(즉, 외측 개구들)에 의해 출력된 빔부분들과 중첩된다. 따라서, 이온소오스에 의해 출력된 이온빔의 폭은 개구의 숫자와 형상에 의해 조정될 수 있다.
길고 가느다란 개구(64)들 각각은 높은 형상비를 가진다. 즉, 세로축(66)을 따른 개구 또는 슬롯의 길이는 직교축(68)(축(66)에 수직인)을 따른 개구의 폭을 크게 초과한다. 축(66 및 68)들은 플라즈마전극(50)과 동일한 평면에 놓여, 따라서 길고 가느다란 개구(64)와 동일한 평면에 놓인다. 일반적으로, (축(66)을 따른)개구의 길이는 (축(68)을 따른)개구의 폭 보다 적어도 다섯배 정도 크다. 그러한 높은 형상비(예컨대, 50:1 정도)는 커다란 표면적의 작업재를 이온주입하기에 적합한 리본이온빔을 형성한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 이온소오스의 벽들은 그 안에서 다음 방식으로 플라즈마들이 생성되게 되는 챔버(76)를 형성한다. 기술분야에서 공지된 바와 같이, 소오스가스가 유입구(77)를 통해 챔버(76)내로 도입되어, 전기적 도선(80)을 통해 전원(82)에 의해 전기적으로 여기되는 적어도 하나의 코일형 필라멘트 또는 여기장치(78)에 의해 이온화된다. 절연체(84)들은 이온소오스(26)의 뒷벽(52)으로부터 여기장치(78)를 절연시킨다. 여기장치들은 각각, 적절한 온도로 가열되면 열이온학적으로 전자들을 방출하는 텅스텐 필라멘트로 구성된다. 이온화전자들은 RF안테나와 같은 고주파(RF) 여기수단을 사용하여 발생될 수도 있다. 전자들은 소오스가스와 상호작용하여 소오스가스들을 이온화시켜 플라즈마챔버내에 플라즈마를 형성한다. 챔버(76)내에서 이온화되는 소오스가스의 예는 수소(H)로 희석되는 디보랜(B2H6) 또는 포스핀(PH3)이다.
본 발명에 따라, 조정가능한 셔터 또는 감쇠기(90)(도 3에서 개방위치로 도시됨)가 플라즈마챔버(76)내 여기장치(78)와 플라즈마전극(50) 사이에 위치되고, 이의 목적은 아래에서 더 설명된다. 이온들은 (축(91)을 따라 양방향으로 이동하는)감쇠기(90)의 개구(97)들을 통해 또한 플라즈마전극(50)을 통해 플라즈마챔버(76)로부터 추출되어 이온빔(92)을 형성한다. 도시된 개방위치에서, 감쇠기(90)의 개구(97)들은 플라즈마전극(50)의 개구(64)들과 정렬되고 또한 적어도 플라즈마전극(50)의 개구(64)들 만큼 크다. 그러므로, 감쇠기는 플라즈마흐름 또는 최종 이온빔형성을 방해하지 않는다. 그러나, 폐쇄 또는 부분적인 폐쇄위치에서, 개구(97)들은 개구(64)들과 정렬되지 않아, 플라즈마경로를 효과적으로 협소하게 하여 최종 이온빔의 이온밀도를 떨어뜨린다. 본 발명에는 상당한 수의 개구(64 및 97) 패턴이 사용된다. 그러나, 플라즈마전극 개구(64)의 기계적 투과성을 제어함에 있어서 감쇠기의 기능은 동일하다.
도 4는 피벗점(99A 및 99B)에 대해 피벗팅함으로써 개방 및 폐쇄되는 두 부분(90A 및 90B)들을 포함하는 감쇠기(90)의 다른 실시예를 보여준다. 따라서, 감쇠기 부분(90A 및 90B)들은 아크형 경로(91A 및 91B)를 따라 양방향으로 이동한다. 폐쇄위치에서, 감쇠기 부분(90A 및 90B)들은 피벗점(99A 및 99B)에 대해 하향으로 피벗할 수 있다.
도 3 또는 도 4에 도시된 감쇠기(90)는 두 형상으로 구성되게 된다. 첫번째 형상에 있어서, 폐쇄위치에 있는 감쇠기(90)는 플라즈마전극(50) 근처에 놓여져, 이들 사이에 공간의 거의 없거나 또는 없다. 개방위치와 폐쇄위치 사이에서 감쇠기의 이동은 단지 플라즈마전극 개구(64)의 기계적 투과성만을 변경시킨다. 개방위치에서, 개구(64)는 감쇠기에 의해 방해를 받지 않는 반면, 폐쇄 또는 부분적 폐쇄위치에서, 개구(64)는 감쇠기에 의해 부분적으로 방해를 받게 되어, 최종 이온빔 밀도를 효과적으로 감쇠시킨다.
플라즈마챔버(76) 외측에 위치된 추출기 전극(94)은 플라즈마전극에 있는 길고 가느다란 개구(64)와 추출기 전극(94)에 있는 대응하는 개구(96)를 통해, 기술분야에서 공지된 바와 같이, 이온들을 추출한다. 이온추출을 위해 필요한, 플라즈마와 추출기 전극간의 전압차는 0.5 내지 10킬로볼트(㎸) 정도에서 작동하는 전압원(98)에 의해 제공된다. 추출기 전극(94)의 전위는 플라즈마전극(50)의 전위 보다도 낮다. 추출된 이온빔(84)은 표적 패널을 향해 간다.
도 5와 도 6은 이온소오스(26)의 조정가능 감쇠기(90)를 제2구성을 보다 상세히 보여준다. 도 5는 개방위치에 있는 감쇠기(90)를 보여준다. 이 위치에서, 플라즈마챔버(76)내에서 발생한 고밀도 플라즈마의 이온들은 플라즈마전극내 개구(64)를 통해 추출되고, 감쇠기에 의해 방해를 받지 않는다. 개방위치에서, 감쇠기(90)의 개구(100)는 적어도 플라즈마전극(50)의 개구(64)만큼은 크다. 감쇠기(90)의 개구(100)와 플라즈마전극(50)의 개구(64) 사이에 위치하는 영역(102)은 챔버(76)와 연속해, 챔버(76)를 점유하는 플라즈마밀도와 동일한 밀도의 플라즈마를 수용한다. 따라서, 이온소오스에 의해 출력된 이온빔(92)은 고전류 빔이다.
도 6은 폐쇄위치에 있는 감쇠기(90)를 보여준다. 이 위치에서, 플라즈마챔버(76)에서 영역(102)로의 고밀도 플라즈마의 통로가 개구(100)보다 작은 감쇠기의 개구(104)에 의해 부분적으로 방해를 받게 된다. 영역(102)은 감쇠기(90)와 플라즈마전극(50)에 의해 한정되는 폐쇄 공동(空洞)이다. 따라서, 플라즈마는 개구(104)를 통해, 플라즈마챔버(76)내 고밀도의 영역에서부터 확산하고, 확산프로세스는 플라즈마의 밀도를 떨어뜨림으로써 플라즈마를 약하게 한다. 그러므로, 감쇠기(90)의 개구(104)와 플라즈마전극(50)의 개구(64) 사이에 위치된 영역(102)은 챔버(76)를 점유하는 플라즈마의 밀도 보다 낮은 밀도의 플라즈마를 수용한다. 예컨대, 영역(102)내 플라즈마는 챔버(76)내 플라즈마 밀도의 10-2정도(1%)일 수 있다. 개구(64 및 104) 사이에 낮은 플라즈마 밀도의 영역을 제공함으로써, 플라즈마는 감쇠기(90)를 통해 확산하여, 추출된 이온빔의 공간 균일성을 개선하고 또한 빔출력의 감쇠 정도를 증가시킨다.
따라서, 챔버(76)내의 정해진 플라즈마 밀도와 여기장치(78)에 인가된 정해진 입력전력에 있어서, 도 6의 이온소오스(감쇠기가 폐쇄됨)에 의해 출력된 이온빔(92)은 도 5의 이온소오스(감쇠기가 개방됨)에 의해 출력된 이온빔 보다 낮은 전류빔이다. 그러나, 여기장치에 대한 입력전력이 변하지 않기 때문에, 이온 종들의 상대양의 견지에서 보면, 빔조성은 낮은 전류(도 6)와 높은 전류(도 5)상태에서 커다란 영향을 받지 않고서 그대로 남는다.
도 5와 도 6에 도시된 감쇠기는 플라즈마전극(50)의 평면을 따라 활주할 수 있다. 감쇠기의 이동은 수동으로 또는 제어시스템의 일부인 자동수단에 의해 이루어질 수 있다. 이온빔의 감쇠 정도는 플라즈마챔버내에서 감쇠기의 위치를 변경시킴으로써 이루어질 수 있다. 이와 같이, 플라즈마전극(50)을 향해 및 전극으로부터 멀어지게 감쇠기를 재위치시킬 수 있도록 위치조정 매카니즘이 제공될 수 있다.
도 7은 플라즈마전극(50)에 대해 감쇠기(90)를 전기적으로 바이어싱시키기 위해 전원(106)이 제공되는, 본 발명의 제2실시예를 보여준다. 절연체(108)는 감쇠기와 전원간의 전기적 접속을 하부벽(56)으로부터 절연시킨다. 감쇠기에 인가되는 바이어스전압을 조정하는 것은, 이온빔을 구성하는 종들의 상대량과 감쇠기에 의해 이루어지는 감쇠 정도를 제어하기 위해 사용된다. 전원(106)은 전형적으로 +＼- 2킬로볼트(kV)의 범위에서 작동하고, 그리고 플라즈마챔버(50)에 대해 양으로 또는 음으로 바이어스될 수 있다.
도 8 내지 11은 공지된 이온소오스에 대한, 본 발명에 의해 제공된 개선된 전류작동 영역을 그래프적으로 보여주는 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의해 제공된 감쇠기를 사용하지 않는 공지된 이온소오스들을 사용하여, 이온빔전류(J)와 (특정 원자 또는 분자 종들로 구성된 이온빔의 일부와 같은) 특정 빔스펙트럼 변수(P)들이 여기장치 입력전력(W)에 대해 플롯트되어 있다. 빔전류(J)와 변수(P)들은 여기장치 입력전력(W)에 종속적이다.
따라서, 정해진 입력전력(W)에 있어서, 요망된 빔전류(J)는 변수(P)의 특정 값과 결부되어야 하고, 그리고 비슷하게 요망된 변수(P)는 빔전류(J)의 특정 값과 결부되어야 한다. 그러므로, 도 9에 도시된 바와 같이, 빔전류(J)가 변수(P)에 대해 그래프적으로 플롯트되면, 이온소오스가 작용하는 영역은 협소한 일차원 영역이다. J와 P 둘다는 여기장치 입력전력(W)의 함수이고, 이들은 여기장치 입력전력과는 독립적으로 변경될 수 없다.
그러나, 본 발명의 이온소오스를 사용하면, 이온빔전류(J)는 여기장치 입력전력(W)과 변수(P)에 개의치 않고서 변경될 수 있다. 비록, 특정 빔전류(J)가 W와 P 둘다에 종속적으로 남아있다 하더라도, 여기장치 입력전력(W)과 변수(P)의 주어진 값조합에 있어서, 특정 빔전류(J)는 이중위치 감쇠기(90)의 위치에 의해 조정될 수 있도록 만들어질 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 감쇠기(90)가 도 5에 대응하는 개방위치에 있으면 이온빔전류는 높고(Jopen, 실선), 그리고 감쇠기(90)가 도 6에 대응하는 폐쇄위치에 있으면 전류는 낮다(Jclosed, 대쉬선).
그러므로, 요망한 빔전류(J)가 변수(P)의 특정 값과 결부될 필요는 없고, 또한 비슷하게, 요망한 변수(P)가 빔전류(J)의 특정 값과 결부될 필요가 없다. 그러므로, 도 11에 도시된 바와 같이, 빔저류(Jopen및 Jclosed)들이 변수(P)에 대해 그래프적으로 플롯트되면, 이온소오스 작용영역은 두개의 협소한 일차원 영역으로 크게 구성된다. 이온빔전류(J)는 여기장치 입력전력(W)과 변수(P)에 개의치 않고서 변경될 수 있다.
도 5와 도 6의 감쇠기(90)에는 두배 이상의 크기의 개구(100 및 104)들이 제공될 수 있다. 예컨대, 감쇠기에는 개구(100 및 104)들의 크기 간의 한배 이상의 크기를 가지는 개구들이 제공될 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 도 10과 11에 도시된 것들 사이에 선형 빔전류함수와 동작영역이 구해질 수 있다. 이러한 방식으로, 이온소오스에 대해 다수의 개별적인 작동모드가 제공된다. 충분한 수의 개구들을 제공함으로써, 도 11에 도시된 이온소오스 동작영역은 도시된 두개의 협소한 선형영역 간의 모든 영역을 충분히 커버할 수 있다.
선택적으로, 완전 개방위치와 완전 폐쇄위치 사이에서 무한히 가변될 수 있는 크기를 가지는 일련의 개구들이 제공될 수 있다. 그러한 가변 크기의 구멍들을 가지는 감쇠기는, 입력으로서 작동상태들을 수신하여 이에 응해 개구의 크기를 제어하는, 서보매카니즘과 같은 제어시스템에 의해 작동될 수 있다. 다시, 그러한 시스템은 도 11에 도시된 두개의 협소한 선형 영역들 간의 모든 영역들을 포함할 수 있는 이온소오스 작용영역을 가질 수 있어서, 빔을 구성하는 특정 원자 또는 분자 종들과 같은 변수들에 따라 선택적될 수 있는 이온빔전류의, 폭 넓게 무한히 조정할 수 있는 동적 범위를 제공한다.
따라서, 지금까지 이온소오스용 감쇠기의 바람직한 실시예가 설명되었다. 그러나, 상기 설명을 염두에 두고, 이 설명은 예로서만 이루어졌고, 본 발명이 여기에서 설명된 특정 실시예들에 한정되지 않고, 또한 다양한 재구성, 수정, 및 대안들이 청구항에서 규정된 것과 같은 본 발명의 범위를 이탈함이 없이 상기 설명에 대해 이루어질 수 있다는 것을 알아야 한다.

Claims (20)

  1. 이온빔을 형성하기 위해 챔버의 개구된 부분(50)에 있는 적어도 하나의 개구(64)를 통해 추출될 수 있는 플라즈마를 생성하기 위하여 그 안에서 가스가 여기장치(78)에 의해 이온화되는 플라즈마챔버(79)를 가지는 이온소오스(26)용 감쇠기(90)에 있어서,
    상기 챔버(76)내에서 상기 여기장치(78)와 상기 적어도 하나의 개구(64) 중간에 위치되고, 상기 적어도 하나의 개구(64)에 대응하는 적어도 하나의 제1구멍 (97)을 구비하며, 또한 상기 적어도 하나의 개구에 대해 제1위치와 제2위치 간을 이동할 수 있는 부재(90)를 구비하는 것을 특징으로 하는 감쇠기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 부재는, 상기 개구의 적어도 일부를 차단하기 위해 상기 부재가 상기 개구(64) 근처에 위치되게 되는 상기 (i) 제1위치에서부터 상기 개구를 차단하지 않도록 상기 부재가 상기 개구(64)로부터 떨어져 위치되게 되는 (ii) 제2위치로 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 감쇠기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 개구(64)는 개구플레이트(50)에 위치하고, 또한 상기 부재가 상기 개구플레이트의 평면과 평행한 방향으로 활주하여 상기 제1위치와 제2위치간을 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 감쇠기.
  4. 제2항에 있어서, 상기 개구(64)는 개구플레이트(50)에 위치하고, 또한 상기 부재(90)는 상기 개구플레이트(50)를 향해 또한 멀어지게 피벗팅으로 상기 제1위치와 제2위치간을 이동하는 두개의 부분(90A, 90B)을 포함하는 것을 특징으로 하는 감쇠기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 개구(64)는 개구플레이트(50)에 위치하고, 상기 부재가 상기 제1위치에 있으면 상기 부재와 상기 개구플레이트가 상기 개구플레이트와 상기 챔버(76)간에 폐쇄영역(102)을 형성하고, 상기 부재가 상기 제2위치에 있으면 상기 개구(64)가 상기 챔버(76)와 연통하여, 상기 제1위치에서는, 상기 챔버(76)내 플라즈마가 상기 영역(102)을 통해 확산되어 상기 개구를 통해 추출되고 그리고 상기 제2위치에서는 상기 챔버내 플라즈마가 상기 개구를 통해 직접 추출되는 것을 특징으로 하는 감쇠기.
  6. 제5항에 있어서, 상기 폐쇄영역(102)에 수용된 플라즈마는 상기 플라즈마챔버(76)내에 수용된 플라즈마 보다 낮은 밀도를 가지는 것을 특징으로 하는 감쇠기.
  7. 제2항에 있어서, 상기 부재에는 상기 제1위치와 제2위치들에 대응하는 제1 및 제2구멍(104, 100)들이 제공되고, 상기 제2구멍(100)은 상기 제1구멍(104) 보다 크기가 큰 것을 특징으로 하는 감쇠기.
  8. 제7항에 있어서, 상기 챔버내에서 상기 제1 및 제2구멍(104, 100)들은 가변할 수 있게 만들어진 크기의, 단일 가변구멍들로 형성되는 것을 특징으로 하는 감쇠기.
  9. 제8항에 있어서, 상기 단일 가변구멍의 크기는 무한한 동작모드를 상기 이온소오스에 제공하기 위해 무한히 가변되도록 만들어지고, 상기 단일 가변구멍의 크기는 입력으로서 이온소오스 작동상태들을 수신하여 이에 응해 단일 가변구멍의 크기를 제어하는 제어시스템에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 감쇠기.
  10. 제2항에 있어서, 상기 부재는 상기 챔버개구에 대해 전기적으로 바이어스되는 것을 특징으로 하는 감쇠기.
  11. 이온빔을 형성하기 위해 챔버의 개구된 부분(50)에 있는 적어도 하나의 개구(64)를 통해 추출될 수 있는 플라즈마를 생성하기 위해서 그 안에서 가스가 여기장치(78)에 의해 이온화되게 되는 플라즈마챔버를 구비하는 이온소오스(26)에 있어서, 감쇠기(90)가;
    상기 챔버(76)내에서 상기 여기장치(78)와 상기 적어도 하나의 개구(64) 중간에 위치되고, 상기 적어도 하나의 개구(64)에 대응하는 적어도 하나의 제1구멍 (97)을 구비하며, 또한 상기 적어도 하나의 개구에 대해 제1위치와 제2위치간을 이동할 수 있는 부재(90)를 구비하는 것을 특징으로 하는 이온소오스.
  12. 제11항에 있어서, 상기 부재는, 상기 개구의 적어도 일부분을 차단하도록 상기 부재가 상기 개구(64)에 인접하게 위치되게 되는 (i) 상기 제1위치에서 상기 개구를 차단하지 않도록 상기 부재가 상기 개구(64)로부터 떨어져 위치되게 되는 (ii) 상기 제2위치로 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 이온소오스.
  13. 제12항에 있어서, 상기 개구(64)는 개구플레이트(50)에 위치하고, 또한 상기 부재는 상기 개구플레이트에 평행한 방향으로 활주하여 상기 제1위치와 상기 제2위치간을 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 이온소오스.
  14. 제12항에 있어서, 상기 개구(64)는 개구플레이트(50)에 위치하고, 또한 상기 부재(90)는 상기 개구플레이트(50)를 향해 그리고 플레이트로부터 멀어지게 피벗팅으로써 상기 제1위치와 제2위치간을 이동하는 두 부분(90A, 90B)을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온소오스.
  15. 제11항에 있어서, 상기 개구(64)는 개구플레이트(50)에 위치하고, 상기 부재가 상기 제1위치에 있으면 상기 부재와 상기 개구플레이트는 상기 개구플레이트와 상기 챔버(76) 사이에 폐쇄영역(102)을 형성하고, 또한 상기 부재가 제2위치에 있으면 상기 개구(64)는 상기 챔버와 직접 연통하여, 상기 제1위치에서는 상기 챔버(76)내 플라즈마가 상기 영역(102)을 통해 확산하여 상기 개구를 통해 추출되고 그리고 상기 제2위치에서는 상기 챔버내 플라즈마가 상기 개구를 통해 직접 추출되는 것을 특징으로 하는 이온소오스.
  16. 제15항에 있어서, 상기 폐쇄영역(102)에 수용된 플라즈마는 상기 플라즈마챔버(76)내에 수용된 플라즈마의 밀도 보다 낮은 밀도인 것을 특징으로 하는 이온소오스.
  17. 제12항에 있어서, 상기 부재에는 상기 제1위치와 제2위치에 대응하는 제1 및 제2구멍(104, 100)들이 제공되고, 상기 제2구멍(100)은 상기 제1구멍(104) 보다 크기가 큰 것을 특징으로 하는 이온소오스.
  18. 제17항에 있어서, 상기 부재에서 상기 제1 및 제2구멍(104, 100)들은 가변으로 만들어지는 크기의 단일 가변구멍으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이온소오스.
  19. 제18항에 있어서, 상기 단일의 가변구멍의 크기는 무한한 수의 동작모드를 상기 이온소오스에 제공하기 위해 무한히 가변될 수 있도록 만들어지고, 상기 단일의 가변구멍의 크기는 입력으로서 이온소오스 작동상태들을 수신하여 이에 응해 단일의 가변구멍의 크기를 제어하는 제어시스템에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 이온소오스.
  20. 제12항에 있어서, 상기 부재는 상기 챔버개구에 전기적으로 바이어스되는 것을 특징으로 하는 이온소오스.
KR10-1999-0005927A 1998-02-26 1999-02-23 넓은 출력전류 동작범위를 갖는 이온 소스 KR100388428B1 (ko)

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