KR20020019596A

KR20020019596A - 기판의 표면을 가로질러 주입량의 균일성을 제공하기 위한장치 및 방법

Info

Publication number: KR20020019596A
Application number: KR1020027001358A
Authority: KR
Inventors: 켈러맨피터로렌스; 스티직조지
Original assignee: 브라이언 알. 바흐맨; 액셀리스 테크놀로지스, 인크.
Priority date: 1999-08-06
Filing date: 2000-08-03
Publication date: 2002-03-12
Also published as: EP1204986A1; JP2003506890A; WO2001011659A1; TW459265B

Abstract

플라즈마 이머션 이온 주입기(10)의 처리챔버(12) 내에 주입되는, 반도체 웨이퍼(W)와 같은 기판의 표면을 가로질러 균일한 주입량을 가능하게 하기 위한 장치 및 방법이 제공된다. 챔버 내에서 발생되는 플라즈마는 원하는 도펀트 이온을 포함한다. 웨이퍼를 처리하기 전에, 플라즈마로부터 추출된 이온 전류는 챔버 내의 다수 개의 위치에서 선량 측정 검전기(42)에 의해 결정된다. 다수 개의 위치는 주입되어야 할 웨이퍼의 표면 위의 여러 위치에 상응한다. 다수 개의 전자석(34, 36, 38, 40)은 챔버(12) 내에서 자기장을 발생시킨다. 웨이퍼의 표면에 수직하고 웨이퍼의 표면 위에 균일한 챔버 내에서의 자기장을 생성하기 위하여 전자석에 대한 크기, 위치, 및 전류의 비율이 선택된다. 선량 측정 검전기는 챔버 내의 다수 개의 위치에서 플라즈마로부터 추출된 이온 전류를 감지하여 이를 나타내는 피드백 신호를 제어장치(50)로 출력한다. 이 제어장치는 피드백 신호에 응답하여 다수 개의 전자석 내의 전류량을 제어하는 전원 장치에 제어 신호를 출력한다. 이 전류는 웨이퍼의 표면 위에 균일한 주입량을 확보하는데 필요한 만큼 변화한다. 바람직한 실시예에 있어서, 다수 개의 전자석은 처리챔버의 외부에 위치하고 처리챔버의 외부를 둘러싸는 다수 개의 환상의 전자석을 포함한다.

Description

기판의 표면을 가로질러 주입량의 균일성을 제공하기 위한 장치 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR PROVIDING IMPLANT DOSE UNIFORMITY ACROSS THE SURFACE OF A SUBSTRATE}

이온 주입은, 집적회로(integrated circuit)의 대량 생산시에 반도체에 불순물을 첨가하기 위하여 산업계에서 선호되는 기술이 되었다. 이온 조사량(ion dose)은 특정한 주입 공정을 규정할 때의 중요한 두개의 변수 중 하나(나머지는 주입 깊이를 결정하는 이온 에너지임)이다. 이온 조사량은 주어진 면적 또는 체적의 반도체 재료에 대해 주입되는 이온의 밀도에 관한 것이다. 통상적으로, 주입량이 많은데에는 높은 전류(통상 1 mA의 이온 빔 전류보다 통상 더 높은)의 이온 주입기(implanters)가 사용되지만, 비교적 주입량이 적은데에는 중간 전류 이온 주입기(약 1 mA까지의 빔 전류가 통상 가능한)가 사용된다.

종래의 이온 주입기는, 세 부분 또는 세 서브시스템, 즉 (ⅰ) 이온 빔을 출력하기 위한 이온 소오스(source)와, (ⅱ) 이온 빔의 질량 분해(mass resolving)를 위한 질량분석 자석을 포함하는 빔 라인(beam line)과, (ⅲ) 이온 빔에 의해 주입되어야 할 반도체 웨이퍼 또는 기타의 기판을 포함하는 목표 챔버를 포함한다.

이온 주입기 내의 이온 소오스는, 소오스 챔버 내에서 그 성분이 원하는 도펀트(dopant)의 요소인 소오스 가스를 이온화시키고, 이온화된 소오스 가스를 이온빔의 형태로 추출함으로써 통상 이온을 발생시킨다. 이온 빔은 빨아들여 빔라인에 의해 제공된 빔의 경로를 따라 향하고 있다. 상기 빔 내의 왕성한 이온은 목표 챔버 내의 기판에 충돌하여 그 속에 주입된다. 그러한 주입장치 내에서 기판의 표면을 가로질러 주입량의 균일성을 보장하는 것이 중요하다.

에너지의 순도와 주입의 균일성을 향상시키고, 주입된 기판의 누적 전하량을 최소화하기 위한 장치 및 방법(System and Method for Improving Energy Purity and Implant Consistency, and for Minimizing Charge Accumulation of an Implanted Substrate)이라는 명칭으로 1999년 8월 6일자로 출원된 출원번호 제09/369560호의 미합중국 특허출원이, 마치 충분히 설명되었었던 것처럼 여기에 참고로 인용된다.

본 발명은 통상 플라즈마 이머션 이온 주입 장치(plasma immersion ion implantation systems) 분야에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는 그러한 장치에 의해 주입되는 기판의 표면을 가로질러 주입의 균일성을 제공하기 위한 장치 및 방법의 향상에 관한 것이다.

도 1은, 본 발명의 원리에 따라 구성된 주입량 균일성 메커니즘의 일 실시예에 포함된 플라즈마 이머션 이온 주입장치의 단면도.

도 2는, 도 1의 장치에서의 자석을 통해 전류를 제어하기 위한 페루프 제어장치를 도시하는 블록도.

도 3은, 도 1의 장치 안에 도시된 자석을 사용하여 도 1의 장치의 처리챔버 내에 생성된 자기장의 단면도.

도 4는, 도 1의 장치에 있어서의 자석을 통해 흐르는 자석 전류의 다양한 값에 대해, 도 3의 챔버 내의 웨이퍼의 표면을 가로질러 정상화된 플라즈마 밀도를 그래프적으로 표시한 것.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 플라즈마 이머션 이온 주입장치 12 : 처리챔버

14 : 플래튼 22 : RF 발생기

34, 36, 38, 40 : 전자석 42 : 피드백 메카니즘

44, 46 : 전원 장치 50 : 제어장치

W : 기판 C_L: 중심선

플라즈마 이머션 이온 주입(PI-cubed 또는 PI³)은, 플래튼(platen) 위의 웨이퍼와 같은 기판이 챔버 내의 플라즈마 내에 담기는 신기술이다. 따라서, 챔버는 처리챔버와 플라즈마 소오스 양쪽의 기능을 가진다. 통상적으로, 전압차가 챔버와플래튼의 벽들 사이에 주기적으로 설정되어 기판을 향해 플라즈마 내의 이온을 끌어당긴다. 전압차가 충분하면 기판의 표면 내로 이온 주입이 이루어지게 될 것이다. 통상적인 이온 주입장치에서와 같이, 기판의 표면을 가로질러 주입량의 균일성을 보장하는 것은 중요하다.

따라서, 플라즈마 이머션 이온 주입장치에 의해 주입되는 기판의 표면을 가로질러 주입량의 균일성을 제공하기 위한 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이 본 발명의 목적이다.

플라즈마 이머션 이온 주입기의 처리챔버 내에서 주입되는 반도체 웨이퍼와 같은 기판의 표면을 가로질러 균일한 주입량을 가능하게 하기 위한 장치 및 방법이 제공된다. 챔버 내에서 발생되는 플라즈마는 원하는 도펀트 이온을 포함한다. 웨이퍼를 유지하는 플래튼에 부의 펄스의 스트림(a stream of negative pulses)을 가함으로써 주입이 이루어진다. 웨이퍼를 처리하기 전에, 플래튼 위의 여러 위치에서의 선량 측정에 의해 플라즈마로부터 추출된 이온 전류를 측정한다. 전술한 여러 위치는 주입되어야 할 웨이퍼의 표면 위의 여러 위치에 상응한다.

다수의 전자석이 챔버 내에서 자기장을 생성한다. 전자석에 대한 크기, 위치, 및 전류의 비율이 선택되어 웨이퍼의 표면에 수직하고 웨이퍼의 표면 위에 균일한 자기장을 챔버 내에 생성시킨다. 선량 측정 검전기(dosimetry detector)는 처리챔버 내의 여러 위치에서 플라즈마로부터 추출된 이온 전류를 감지하여 이를 표시하는 피드백 신호를 제어장치로 출력한다. 이 제어장치는 피드백 신호에 응답하여 여러 개의 전자석 내의 전류의 양을 제어하는 전원 장치(power supply)로 제어신호를 출력한다. 웨이퍼를 가로질러 균일한 주입량을 확보하는데 필요하기 때문에 전류는 변화한다. 바람직한 실시예에 있어서, 여러 개의 전자석은 처리챔버의 외부에 위치하여 처리챔버의 외부를 둘러싸는 다수 개의 환상의 전자석(annular electromagnets)을 포함한다.

지금부터 도면을 참조하면, 도 1은 플라즈마 이머션 이온 주입장치(10)를 개시하고 있다. 이 장치(10)는, 인슐레이터(18) 위에 장착되어 전기적으로 작동가능한 웨이퍼 지지 플래튼(14)에 의해 형성되고 빨려진 처리챔버(12)와, 벽(17)을 가지는 전기적으로 접지된 챔버 하우징(16), 및 석영 윈도우(19)를 포함한다. 부(negatively charged)의 전압이 플래튼(14)에 가해질 때, 챔버 내에 생성된 플라즈마는 그 속에 위치하는 반도체 웨이퍼(W)와 같은 기판 내로 주입되는 원하는 도펀트 종류(예, 비소(arsenic))의 이온을 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)는 핀 조립체(25)에 의해 작동되는 핀(23)에 의해 플래튼으로부터 들려 올라간다. 이러한 방식으로, 웨이퍼는 로드록 조립체(도시하지 않음)를 통해 플라즈마 챔버 내로 쉽게 설치되고 전술한 플라즈마 챔버로부터 쉽게 제거될 수 있다.

플라즈마는 처리챔버(12) 내에서 다음과 같이 발생한다. 이온화 할 수 있는 도펀트 가스는 입구(21)에 의해 처리챔버(12) 내로 도입되어 이 챔버의 상부 주변 주위에 존재하는 환상의 경로(annular channel)(21A)를 관통한다. 무선 주파수(RF) 발생기는 정합하는 네트워크(24)에 연결된 RF 신호(13.5 megahertz의 정도로)를 발생시킨다. 정합하는 네트워크는 도선(30 및 32)을 통해 내부 및 외부의 원형 코일을 가지는 통상 평면인 안테나(28)에 RF 신호를 전기 용량면으로 연결시키는 축전기(26)를 포함한다. RF 발생기(22)의 임피던스를 부하의 임피던스와 맞추면, 전술한 발생기 내로 되돌아가는 RF 신호의 반사를 최소화시킴으로써 안테나(28)로부터 최대 전력이 보증된다. 이렇게 정합하는 네트워크(24)의 한 형태는, 여러 작동 상태에 따라 좌우되는 서보 모우터에 의해 축전기(26)의 정전 용량이 변화하는 "인버트 L(invert L)" 네트워크로 알려져 있다.

안테나(28) 내에서 발생하는 RF 전류는, 석영 윈도우(19)를 관통해 처리챔버(12) 내로 들어가는 자기장을 생성한다. 자기장의 선들은, 안테나의 코일을 통한 전류의 방향을 근거로 화살표(B)로 도시된 방향을 향하고 있다. 석영 윈도우(19)를 통해 처리챔버(12)를 관통하는 자기장은 이 처리챔버 내에 전기장을 유도한다. 이러한 전기장은 전자를 가속화시키며, 이 전자는 도펀트 가스를 이온화시키고, 이 도펀트 가스는 환상의 경로(21A)를 통해 전술한 챔버 내로 도입되어 플라즈마를 생성한다. 변조기(27)에 의해 적절한 반대 전압이 플래튼(14)에 가해질 때, 이 플라즈마는 웨이퍼(W) 내로 주입될 수 있는 원하는 도펀트의 양이온을 포함한다. 주입 공정이 진공에서 발생하기 때문에, 처리챔버(12)는 펌프 매니폴더(29)를 통해 여러 펌프(도시하지 않음)에 의해 빨려진다.

처리챔버 내에 도입된 전기장은, 안테나(28)의 평면 아래(예, 도 1의 단면도에 있어서 위치 X 및 Y에서)에 존재하고 이 평면과 평행한 링(환상면체)에 집중되는 환형 자기력선에 의해 형성된다. 따라서, 처리챔버(12) 내의 플라즈마는 이러한 환상의 자기력선을 따라 집중된다. 그리고 나서, 이 플라즈마는 웨이퍼에 대해 확산한다. 확산율과 챔버의 높이에 따라, 웨이퍼의 플라즈마 밀도(균일한 조건 포함)는 고리(annulus)에서 최대로부터 중심에서 최대에 까지 걸치는 범위로 될 수 있다. 그러나, 확산율은 웨이퍼의 처리를 최적화하기 위해 선택된 플라즈마의 조건(종류, 압력, RF 힘)에 따라 좌우될 것이므로, 균일성에 대한 제어 변수로서 챔버의 높이만 남긴다. 이것은 균일성 제어를 위한 부자유스러운 변수(inconvenient varible)이다.

본 발명은 처리챔버(12)의 외부에 위치하는 환상의 자기 코일(34, 36, 38 및 40)을 추가함으로써 플라즈마 밀도의 균일성 제어 문제를 해결한다. 바람직한 실시예에 있어서, Helmholz 코일(전자석)이 사용된다. 이 코일의 목적은, 처리챔버(12) 내에서 자기장을 변화시켜 웨이퍼의 표면을 가로질러 플라즈마 밀도의 방사상 분포를 변화시키는 플라즈마 확산율을 효과적으로 변화시키기 위한 것이다.

바람직한 실시예에 있어서, 전자기 코일은, 각각 위 및 아래에 위치하는 비교적 큰 두개의 주 코일(34 및 40)과, 처리챔버(12) 부근에 더욱 가까이 존재하는 비교적 작은 두개의 트림 코일(trim coils)(36, 38)을 포함한다. 비교적 큰 주 코일(34, 40)은 제1 전류 소오스(44)에 의해 공급되고 비교적 작은 트림 코일(36, 38)은 제2 전류 소오스(46)에 의해 공급된다(도 2 참조). 통상적으로, 제1 전류값은 비교적 큰 주 코일들 모두에 인가되고, 비교적 작은 제2 전류값은 비교적 작은 트림 코일에 인가된다. 택일적으로, 네개의 모든 코일에 전류를 공급하기 위하여 하나의 전류 소오스가 사용될 수 있다.

웨이퍼 플래튼(14)은, 플라즈마 전류의 밀도를 측정하는데 사용되는 다수의 패러데이 전류 콜렉터 또는 컵(42)과 같은 선량 측정 검전기를 포함하며 이에 따라 주입량을 표시한다. 패러데이 컵은 공동 소유인 미합중국 특허 제09/218,770호에도시된 바와 같이 구성될 수 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 그러한 7개의 컵이 웨이퍼 플래튼의 반경과 일치하게 위치하고 있다.

패러데이 컵은 전기가 걸려 있으며 주입 표면에 평행한 충전 이온 수집면을 포함한다. 처리 도중 플래튼 위에 웨이퍼가 존재할 때는, 반경방향쪽으로 가장 먼 패러데이 컵은 플라즈마 전류의 밀도를 측정하여 웨이퍼 내에서 주입되는 주입량에 대해 실시간 피드백 표시를 하는데 사용될 수 있다. 처리하기 전에, 웨이퍼가 플래튼 위에 존재하지 않을 때는, 패러데이 컵은 모두 웨이퍼의 표면을 가로질러 플라즈마 전류의 방사상 분포에 대한 표시를 하는데 사용될 수 있으며, 전술한 표시는 이온 주입량에 바로 상응하는 것이다.

이하에서 더 설명하겠지만, 플라즈마 전류 밀도의 방사상 분포를 조절하여 균일한 주입량을 보장하기 위해서는, 처리챔버(12) 내의 자기장이 변화하여 이 챔버 내의 플라즈마 밀도의 분포를 효과적으로 변화시킨다. 자기 코일을 통해 전류를 변경시킴으로써 자기장이 변화한다.

도 2는 자기 코일을 통해 전류를 제어하기 위한 제어장치의 블록도를 도시하고 있다. 7개의 패러데이 컵(42a-42g)은 출력 신호(43)를 제어장치(50)로 제공한다. 패러데이 컵의 판독 내용을 근거로, 제어장치는 비교적 큰 주 코일과 비교적 작은 트림 코일을 각각 작동시키는 전류 소오스(44 및 46)로 제어 신호(51a 및 51b)를 출력한다. 이러한 방식으로, 웨이퍼에서의 플라즈마의 분포를 제어하기 위해 폐루프 제어시스템이 제공된다.

도 3은, 자석(34, 36, 38 및 40)을 사용하여 도 1의 장치의 처리챔버 내에생성된 자기장의 단면도이다. 처리챔버(12)는 챔버의 벽(17)의 가상선에 의해 통상 도시된다. 챔버의 중심선(C_L)을 따라 취한 도 3에 있어서 챔버의 절반만 도시되어 있다. 코일(34, 36, 38 및 40)에 의해 생성된 자기장은 도시하지 않은 챔버의 나머지 절반에 대해서도 거의 동일하다고 가정한다.

도 3에 있어 자기장의 선(B)은 Helmholz 코일에 의해 챔버 내에서 생성된 자기장을 형성한다. 이러한 자기장의 선들로부터 알 수 있는 바와 같이, 챔버(12)와 관련한 코일의 위치와, 그 속에 흐르는 전류의 크기에 의해 챔버(12) 내에서 웨이퍼(W)의 표면을 가로질러 30 가우스(Gauss)까지의 균일한 자기장이 야기된다. 균일한 자기장은 웨이퍼의 표면에 수직하며 웨이퍼의 표면을 가로질러 균일하다. 자기장이 균일하고 웨이퍼의 전체 표면을 가로질러 수직하여 주입 공정 도중 균일하지 않은 전자의 궤적으로 인한 임의의 충전 문제를 피하는 것은 중요하다. 이 경우의 웨이퍼는 300mm(30cm)의 직경을 가진다.

도 3에 도시된 바와 같이, 코일들은 챔버의 중심선(C_L)으로부터 반경방향 바깥쪽의 각 방향으로 거의 20cm에 대해서는 균일한 자기장을 제공하며, 이에 따라 전체 웨이퍼(W)가 그 안에 위치하는 균일한 자기장 영역을 제공한다. 웨이퍼(W) 바로 위 영역 내에서의 균일한 자기장은 웨이퍼의 표면을 가로질러 플라즈마의 균일성을 제어한다. 계속하여, 플라즈마의 균일성은 웨이퍼의 표면을 가로질러 균일한 주입을 보장한다.

도 4는, 자석을 통해 흐르는 전류의 다양한 값에 대해, 도 3의 챔버 내의 웨이퍼의 표면을 가로질러 정상화된 플라즈마 밀도를 그래프적으로 표시한 것을 도시한다. 도 4의 그래프는 200와트(watts)로 작동하는 RF 소오스에 의해 여자된 아르곤 플라즈마에 대한 것이다. 안테나(28)의 자기장 로브(lobes)(도 3에서 위치 X 및 Y)는 20cm 떨어져 위치한다(예, 중심선(C_L)의 각 측면에 대해서는 10cm). 범례에 도시된 6 암페어로부터 16.9 암페어까지의 전류값은 비교적 큰 주 코일(24, 40)을 통해 흐르는 전류를 나타낸다. 비교적 작은 트림 코일(36, 38)을 통해 흐르는 전류는, 실험을 통해 적절한 비율인 것으로 판명된 주 코일 전류의 .33(33%)이다.

도 4에 도시된 정상화된 플라즈마 전류의 밀도는, 이동형 랭뮤어 탐침(langmuir probe)과 같은 공지의 수단에 의해 웨이퍼의 표면 위 2cm에서 측정된다. 랭뮤어 탐침은 웨이퍼의 평면을 따라 반복적으로 이동하여 다양한 자석의 전류에 대한 플라즈마의 밀도를 측정한다. 선택적으로, 패러데이 컵(42)은 웨이퍼 표면에서의 플라즈마 밀도를 측정하는데 사용될 수 있다.

이동형 랭뮤어 탐침을 사용하거나 패러데이 컵 배열을 사용하여, 웨이퍼의 표면을 가로질러 플라즈마 밀도가 측정된다. 그리고 나서, 제어장치(50)는 원하는 균일한 자기 플라즈마 밀도가 확보될 때까지 자석(34, 36, 38 및 40) 내의 전류를 조절함으로써 자기장을 변화시킬 수 있다. 패러데이 컵이 채용된다면, 플라즈마 밀도의 옆으로의 균일성을 확보하기 위하여 패러데이 컵의 출력 신호는 폐루프 제어시스템(다시 도 2를 참조) 내의 피드백으로 사용되어 자석의 전류를 변화시킬 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 적절한 두개의 플라즈마 모우드가 얻어진다. 제1 모우드에서는, 비교적 낮은 주 자석 전류(6-8 암페어)에서, 플라즈마 밀도는 챔버의 중심선(C_L)을 따라 집중된다. 제2 모우드에서는, 비교적 높은 주 자석 전류(12-17 암페어)에서, 플라즈마 밀도는 안테나(28)의 자석 로브와 일치하는 두개의 위치(C_L로부터 +10cm 및 -10cm)에 집중된다. 중간 전류(9-11 암페어)에서는, 보다 균일한 플라즈마 밀도가 웨이퍼의 표면을 가로질러 확보된다. 그러나, 이것은 불안정한 영역이며 플라즈마 밀도는 보다 안정한 상기 두개의 모우드 중 하나로 이동하려는 성향을 나타낸다.

별개의 두 플라즈마 모우드의 존재에 대한 이유는 안테나(28) 아래의 환상면체에 의해 표시되는 전기장 소오스로부터 떨어진 다양한 플라즈마 확산율에 의해 설명될 수 있다. 자석(34, 36, 38 및 40)에 의해 생성되는 자기장이 적으면, 플라즈마의 옆으로의 확산율은 높고 환상면체의 중심은 플라즈마로 채워지기 시작하여 중심선(C_L)에서 결국 피크(peak)에 이른다. 자석(34, 36, 38 및 40)에 의해 생성되는 자기장이 많으면, 플라즈마의 옆으로의 확산율은 낮고 플라즈마의 환상면체 형상은 유지된다.

따라서, 본 발명은 웨이퍼(W)의 표면을 가로질러 균일한 플라즈마 밀도를 확보하는 두가지 방법을 고려하고 있다. 패러데이 컵 배열을 사용하거나 이동형 랭뮤어 탐침을 사용하면, 웨이퍼(W)의 표면을 가로질러 균일한 플라즈마 밀도로 될 주 코일(34 및 40)을 통과하는 정확한 전류가 측정된다. 그리고 나서, 웨이퍼는 주입공정 단계를 사용하여 주입될 것이다.

선택적으로, 상기 방법은 플라즈마의 불안정 영역을 포함하기 때문에, 두 단계의 주입이 수행될 수 있다. 패러데이 컵 배열을 사용하거나 이동형 랭뮤어 탐침을 사용하면, 제1 주입은 제1 플라즈마 밀도 모우드를 사용하여 수행되고, 제2 주입은 제2 플라즈마 밀도 모우드를 사용하여 수행된다. 별도의 두 주입 공정 단계는 더 많은 시간을 반드시 요하게 될 것이지만, 이러한 두 단계 방법은 하나의 단계 방법과 달리 각각의 모우드에서 안정된 더 많은 플라즈마를 제공한다.

따라서, 기판의 표면을 가로질러 주입량의 균일성을 제공하기 위한 방법 및 장치에 대한 바람직한 일 실시예를 기술하였다. 본 발명을 사용하면, 300mm 웨이퍼의 표면을 가로질러 2% 미만으로 변화하는 주입량의 균일성이 확보되었다. 그러나, 앞서 기술한 내용을 명심하면, 이러한 기재 내용은 설명을 목적으로 하여 이루어졌을 뿐이며, 본 발명은 여기서 설명한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니고, 다음과 같은 특허청구의 범위 및 그와 균등한 내용에 의해 정의되는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는다면 다양한 재배열, 수정 및 대체가 이루어질 수 있음을 이해할 것이다.

Claims

처리챔버 안에서 발생되는 플라즈마 내에 존재하는 이온을 기판(W)에 주입하기 위한 처리챔버(12)를 그 속에 포함하는 플라즈마 이머션 이온 주입기(10)에 있어서,

(ⅰ) 챔버(12) 내에서 자기장을 발생시키기 위한 다수 개의 전자석(34, 36, 38, 40)과;

(ⅱ) 상기 다수 개의 전자석에 전류를 공급하기 위한 최소한 하나의 전원 장치(44, 46)와;

(ⅲ) 챔버 내의 다수 개의 위치에서 상기 플라즈마 내의 플라즈마 밀도 또는 추출된 이온 전류를 감지하여 이를 나타내는 피드백 신호(43)를 출력하기 위한 피드백 메카니즘(42)과;

(ⅳ) 상기 피드백 신호를 수신하여 상기 최소한 하나의 전원 장치에 최소한 하나의 제어신호(51)를 출력하여 챔버 내의 다수 개의 위치에서 균일한 플라즈마 밀도 또는 균일한 주입량(uniform implanted dose)을 확보하는데 필요한 상기 다수 개의 전자석 내의 전류량을 제어하기 위한 제어장치(50)를 포함하는 주입량 제어 메카니즘.
제1항에 있어서,

상기 피드백 메카니즘(42)은 처리 도중 기판이 위치하는 플래튼(14)의 표면위의 챔버(12) 내에 위치하고, 상기 제어장치(50)는 상기 다수 개의 전자석 내의 전류량을 제어하여 플래튼(14)의 표면 위에 균일한 플라즈마 밀도 또는 균일한 주입량을 확보하는 주입량 제어 메카니즘.
제2항에 있어서,

상기 다수 개의 전자석(34, 36, 38 및 40)은 상기 처리챔버(12) 외부에 위치하는 주입량 제어 메카니즘.
제3항에 있어서,

상기 다수 개의 전자석(34, 36, 38 및 40)은 처리챔버의 외부를 둘러싸는 다수 개의 환상의 전자석을 포함하는 주입량 제어 메카니즘.
제4항에 있어서,

상기 다수 개의 전자석(34, 36, 38, 40)은 최소한 하나의 비교적 큰 주 전자석(34, 40)과 최소한 하나의 비교적 작은 트림 전자석(36, 38)을 포함하고, 상기 비교적 작은 트림 전자석은 상기 비교적 큰 주 전자석보다 실질적으로 더 낮은 전류로 작동되는 주입량 제어 메카니즘.
제2항에 있어서,

상기 피드백 메카니즘(42)은 다수 개의 패러데이 전류 집전장치(collectors)인 주입량 제어 메카니즘.
제2항에 있어서,

상기 피드백 메카니즘(42)은 이동형 랭뮤어 탐침인 주입량 제어 메카니즘.
(ⅰ) 챔버(12) 내에 플라즈마를 발생시키는 단계와;

(ⅱ) 다수 개의 전자석(34, 36, 38, 40)을 사용하여 챔버 내에 자기장을 발생시키는 단계와;

(ⅲ) 챔버 내의 다수 개의 위치에서 피드백 메카니즘(42)을 사용하여 상기 플라즈마 내의 이온 전류를 감지하는 단계와;

(ⅳ) 감지된 이온 전류를 나타내는 피드백 신호(43)를 출력하는 단계와;

(ⅴ) 제어장치(50)로써 상기 피드백 신호를 수신하고 최소한 하나의 전원 장치에 최소한 하나의 제어신호(51)를 출력하여 챔버 내의 다수 개의 위치에서 균일한 플라즈마 밀도 또는 균일한 주입량을 확보하는데 필요한 상기 다수 개의 전자석 내의 전류량을 제어하는 단계를 포함하는, 플라즈마 이머션 이온 주입기(10) 내의 처리챔버(12) 내에서의 기판(W) 주입 방법.
제8항에 있어서,

상기 피드백 메카니즘(42)은 처리 도중 기판이 위치하는 플래튼(14)의 표면 위의 챔버(12) 내에 위치하고, 상기 제어장치(50)는 상기 다수 개의 전자석 내의전류량을 제어하여 플래튼(14)의 표면 위에 균일한 플라즈마 밀도 또는 균일한 주입량을 확보하는 기판(W) 주입 방법.
제9항에 있어서,

상기 다수개의 전자석(34, 36, 38 및 40)은 상기 처리챔버(12)의 외부에 위치하는 기판(W) 주입 방법.
제10항에 있어서,

상기 다수 개의 전자석(34, 36, 38 및 40)은 처리챔버의 외부를 둘러싸는 다수 개의 환상의 전자석을 포함하는 기판(W) 주입 방법.
제11항에 있어서,

상기 다수 개의 전자석(34, 36, 38, 40)은 최소한 하나의 비교적 큰 주 전자석(34, 40)과 최소한 하나의 비교적 작은 트림 전자석(36, 38)을 포함하고, 상기 비교적 작은 트림 전자석은 상기 비교적 큰 주 전자석보다 실질적으로 더 낮은 전류로 작동되는 기판(W) 주입 방법.
제9항에 있어서,

상기 피드백 메카니즘(42)은 다수 개의 패러데이 전류 집전장치인 기판(W) 주입 방법.
제9항에 있어서,

상기 피드백 메카니즘(42)은 이동형 랭뮤어 탐침인 기판(W) 주입 방법.
(ⅰ) 챔버(12) 내에 플라즈마를 발생시키는 단계와;

(ⅱ) 다수 개의 전자석(34, 36, 38, 40)을 사용하여 챔버 내에 자기장을 발생시키는 단계와;

(ⅲ) 챔버 내의 다수 개의 위치에서 피드백 메카니즘(42)을 사용하여 상기 플라즈마 내의 이온 전류를 감지하는 단계와;

(ⅳ) 감지된 이온 전류를 나타내는 제1 피드백 신호(43)를 출력하는 단계와;

(ⅴ) 제어장치(50)로써 상기 제1 피드백 신호를 수신하고 전원 장치에 제1 제어신호(51)를 출력하여 챔버 내의 다수 개의 위치를 가로질러 제1의 플라즈마 밀도 또는 주입량 분포를 확보하는데 필요한 상기 다수 개의 전자석 내의 전류량을 제어하는 단계와;

(ⅵ) 기판(W)을 챔버 내에 위치시키고 그 위에서 제1 주입을 수행하는 단계와;

(ⅶ) 챔버 내의 다수 개의 위치에서 피드백 메카니즘(42)을 사용하여 상기 플라즈마 내의 이온 전류를 감지하는 단계와;

(ⅷ) 감지된 이온 전류를 나타내는 제2 피드백 신호(43)를 출력하는 단계와;

(ⅸ) 제어장치(50)로써 상기 제2 피드백 신호를 수신하고 전원 장치에 제2제어신호(51)를 출력하여 챔버 내의 다수 개의 위치를 가로질러 제2 플라즈마 밀도 또는 주입량 분포를 확보하는데 필요한 상기 다수 개의 전자석 내의 전류량을 제어하는 단계와;

(ⅹ) 기판 위에서 제2 주입을 수행하는 단계를 포함하는, 플라즈마 이머션 이온 주입기(10) 내의 처리챔버(12) 내에서의 기판(W) 주입 방법.
제15항에 있어서,

상기 피드백 메카니즘(42)은 처리 도중 기판이 위치하는 플래튼(14)의 표면 위의 챔버(12) 내에 위치하고, 상기 기판(W)은 상기 제1 주입 후에 챔버로부터 제거되어 제2 주입 전에 챔버 내에 다시 위치하여 단계(ⅷ) 및 단계(ⅸ)를 가능하게 하는 기판(W) 주입 방법.
제16항에 있어서,

상기 다수 개의 전자석(34, 36, 38 및 40)은 상기 처리챔버(12) 외부에 위치하는 기판(W) 주입 방법.
제17항에 있어서,

상기 다수 개의 전자석(34, 36, 38 및 40)은 처리챔버의 외부를 둘러싸는 다수 개의 환상의 전자석을 포함하는 기판(W) 주입 방법.
제18항에 있어서,

상기 다수 개의 전자석(34, 36, 38, 40)은 최소한 하나의 비교적 큰 주 전자석(34, 40)과 최소한 하나의 비교적 작은 트림 전자석(36, 38)을 포함하고, 상기 비교적 작은 트림 전자석은 상기 비교적 큰 주 전자석보다 실질적으로 더 낮은 전류로 작동되는 기판(W) 주입 방법.
제16항에 있어서,

상기 피드백 메카니즘(42)은 다수 개의 패러데이 전류 집전장치인 기판(W) 주입 방법.
제16항에 있어서,

상기 피드백 메카니즘(42)은 이동형 랭뮤어 탐침인 기판(W) 주입 방법.