KR20020020933A - 빔 전류 센서를 사용하여 이온 빔 시스템을 정렬하기 위한방법 및 장치 - Google Patents

빔 전류 센서를 사용하여 이온 빔 시스템을 정렬하기 위한방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

이온 빔은 이온 빔 전류 센서에서의 이온 빔의 단면 치수보다 작은 센싱 구멍을 갖는 빔 전류 센서로 센싱된다. 센싱된 이온 빔 전류는 소정의 이온 빔 경로에 대한 이온 빔 위치를 나타낸다. 이온 빔 위치는 센싱된 이온 빔 위치가 소정의 이온 빔 경로와 다른 경우 조절될 수도 있다. 하나 이상의 빔 전류 센서가 교정 및/또는 조정을 위해 이온 주입기에 사용될 수도 있다. 빔 전류 센서는 이온 빔을 소정의 이온 빔 경로를 따라 유도하는데 요구되는, 자기 강도와 같은 이온 빔의 특성과 자기장과 같은 시스템 요소의 파라미터 사이의 관계를 결정하기 위해 사용될 수도 있다.

Description

빔 전류 센서를 사용하여 이온 빔 시스템을 정렬하기 위한 방법 및 장치 {METHODS AND APPARATUS FOR ALIGNMENT OF ION BEAM SYSTEMS USING BEAM CURRENT SENSORS}
이온 주입은 도전률-변경 불순물들(conductivity-altering impurities)을 반도체 웨이퍼에 주입하기 위한 표준 기술이 되었다. 소정의 불순물 재료는 이온 공급원(soruce)에서 이온화되고, 이온은 소정의 에너지의 이온 빔을 형성하도록 가속되어 이온 빔은 웨이퍼 표면으로 유도된다. 빔 내의 활성화된 이온은 반도체 재료의 벌크 내로 침투하여 반도체 재료의 결정질 격자에 파묻혀 소정의 도전률 구역을 형성한다.
이온 주입 시스템은 통상 가스 또는 고형 재료를 잘 형성된 이온 빔으로 전환시키기 위한 이온 공급원를 포함한다. 이온 빔은 바람직하지 않은 이온종(ion species)을 제거하도록 애널라이징된(analyzed) 질량으로, 소정의 에너지로 가속되어 목표 평면에 유도된다. 빔은 빔 스캐닝, 목표의 운동 또는 스캐닝과 목표의 운동의 조합에 의해 목표 영역 위로 분배된다.
이온 주입기는 일반적으로 자기장 또는 전자기장을 이용하여 이온 빔을 편향시키는 부품을 포함한다. 예를 들어, 이온 주입기는 다른 양에 의해 이온 빔 내의 다른 이온종을 편향시키는 질량 애널라이저(analyzer)를 포함할 수 있다. 또한, 이온 주입기는 주입된 웨이퍼의 표면 위로 이온 빔을 편향시키기 위해 전자기 또는 자기 스캐너를 포함할 수 있다. 또한, 이온 주입기는 공통적으로 발산 이온 괘도를 갖는 스캐닝된 이온 빔을 평행 이온 괘도를 갖는 이온 빔으로 전환시키는 각도 보정 자석을 포함한다. 일반적인 이온 주입기는 상술된 바와 같은 이온 빔을 편향시키는 몇 가지 부품을 포함한다. 빔 편향은 목표 웨이퍼의 균일하고 효과적인 주입을 보장하기 위해 신중하게 제어되어야 한다. 목표에 대한 소정의 경로로부터의 이온 빔의 이탈(deviation)은 빔 라인(beamline), 목표 오염 및 목표로 전달된 감소된 빔 전류의 스퍼터링(sputtering)을 초래할 수 있다.
이온 빔을 편향시키는데 사용되는 자기장 및/또는 전기장 내의 부정확성과 변화가 소정의 빔 경로로부터 이온 빔의 이탈을 초래할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 자기장을 통과하는 이온 빔의 편향은 자기장 세기와, 자기장이 인가되는 거리와, 이온의 질량과, 이온의 대전과, 빔 에너지의 함수이다. 따라서, 자기 기하(magnet geometry)와 자기장 내의 차이는 이온 빔이 소정의 이온 빔 경로로부터 이탈하는 것을 초래할 수 있다. 또한, 다른 종의 이온과, 다른 에너지와 다른 대전 상태를 주입하기 위해 이온 주입기가 사용되는 것이 일반적이다. 이온종, 이온 에너지 등과 같은 이온 빔의 파라미터들이 대전될 때, 이온 빔이 소정의 이온빔 경로를 따르는 것을 보장하기 위해 자기장 및/또는 전기장을 조절하는 것이 필요하다. 이온 주입기가 몇 가지 빔 편향 부품을 구비한 경우 이온 빔의 정렬이 곤란할 수 있으며 많은 시간이 소요된다. 또한 빔 파라미터가 변하는 매 순간마다 정렬이 필요하다. 상술한 상황에 비추어 볼 때, 이온 주입기의 정렬 및 교정을 위한 개선된 방법 및 장치가 필요하다.
페러데이 컵의 형태인 빔 전류 센서, 또는 페러데이 전류 검출기는 일반적으로 이온 주입기 내의 이온 전류를 측정하는데 사용된다. 페러데이 컵은 도전성 엔클로저(enclosure)에 장착되고 그라운드(ground)로부터 전기적으로 절연된 전극을 포함한다. 엔클로저에 진압하는 이온 전류는 전극에 연결된 리드선 내에 전류를 생성한다. 전류는 이온 전류를 나타낸다.
1990년 5월 1일자로 베리언(Berrian) 등에게 허여된 미국특허 제4,922,106호는 웨이퍼의 영역 위의 도제(dose) 균일성을 결정하는 변형 페러데이 전류 검출기(translating Faraday current detector)의 사용을 개시하고 있다. 1988년 6월 14일자로 코레이, 주니어.(Corey, Jr.) 등에게 허여된 미국 특허 제4,751,393호는 도제 균일성을 결정하도록 웨이퍼의 주연부에 배치된 다중 페러데이 컵의 사용을 개시하고 있다.
본 발명은 반도체 웨이퍼의 이온 주입을 위한 시스템에 관한 것으로서, 특히 작은 센싱 구멍을 구비한 페러데이 빔 전류 센서를 사용하여 이온 빔 시스템을 정렬 및 교정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
도1은 본 발명에 따른 이온 주입기의 일 실시예의 개략 블록도이다.
도2는 본 발명을 수행하는데 적합한 페러데이 빔 전류 센서의 부분 단면도이다.
도3은 빔 전류 센서에 대한 이온 빔의 편향을 도시하는 간략화된 개략도이다.
도4는 빔 방향에 대해 횡단하는 거리(X)의 함수로서의 빔 전류 농도의 그래프로서, 도2에 도시된 빔 전류 센서의 센싱 구멍을 도시한다.
도5a 및 도5b는 본 발명에 따른 빔 정렬을 위한 순서의 일 예의 공정 계통도이다.
도6은 본 발명에 따른 자기 요소의 교정을 위한 순서의 일 예의 공정 계통도이다.
본 발명의 제1 태양에 따르면, 이온 빔을 센싱하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 이온 빔을 발생하는 단계와, 이온 빔을 빔 라인을 따라 유도하는 단계와, 빔 라인 상에 또는 그에 인접하여 위치설정된 빔 전류 센서를 구비한 이온 빔을 센싱하는 단계를 포함한다. 빔 전류 센서는 전류 센서에서의 이온 빔의 단면 치수보다 작은 센싱 구멍을 갖는다. 센싱된 이온 빔 전류는 소정의 이온 빔 경로에 대한 이온 빔 위치를 나타낸다.
상기 방법은 센싱된 이온 빔 위치가 소정의 이온 빔 경로와 다른 경우 이온 빔 위치를 조절하는 단계를 추가로 포함한다. 빔 전류 센서는 소정의 이온 빔 경로 상에 위치설정된다. 상기 이온 빔 위치는 센싱된 최대 이온 빔 전류로 조절할 수 있다. 이온 빔 위치는 이온 빔에 인가된 자기장 또는 전기장을 조절하거나 전극 또는 이온 빔 위치에 영향을 미치는 다른 부품의 위치를 조절하여 조절될 수 있다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 이온 빔은 빔 라인 상의 또는 그에 인접한 다른 위치에 위치된 다수의 빔 전류 센서로 센싱될 수 있다. 각각의 빔 전류 센서는 각각의 전류 센서에서 이온 빔의 단면 치수보다 작은 센싱 구멍을 갖는다. 각 빔 전류 센서에 의해 센싱된 이온 빔 전류는 소정의 이온 빔 경로에 대한 이온 빔 위치를 나타낸다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 이온 빔 시스템 내의 시스템 요소를 교정하는 일 방법이 제공된다. 상기 시스템 요소는 시스템 요소의 파라미터(Y)와 이온 빔의 특성(X)에 의거하여 이온 빔 경로에 대해 이온 빔의 위치를 변화시킨다. 상기 방법은 빔 전류 센서를 이온 빔 경로 상에 또는 그에 인접하여 위치설정하는 단계와, 빔 전류 센서를 사용하는 단계와, 이온 빔 경로를 따라 이온 빔을 유도하는데 필요한 시스템 요소의 파라미터(Y)와 이온 빔의 특성(X) 사이의 관계식 Y=f(X)를 결정하는 단계를 포함한다. 빔 전류 센서는 빔 전류 센서에서의 이온 빔의 단면 치수보다 작은 센싱 구멍을 갖는다.
자기 시스템 요소에 대해, 특성(X)은 이온 빔의 자기 강도(magnetic rigidity)를 포함하고, 파라미터(Y)는 시스템 요소에 의해 생성된 자기장을 포함한다. 정전 시스템 요소에 대해, 특성(X)은 이온 빔의 대전 상태와 에너지를 포함하고, 파라미터(Y)는 시스템 요소에 의해 생성된 전기장을 포함한다.
관계식 Y=(f)는 이온 빔 경로를 따라 이온 빔을 유도하기 위해 필요한 파라미터(Y)와 특성(X)의 두 개 이상의 세트의 값을 측정하여 결정된다. 특성(X)에 대해, 파라미터(Y)는 최대 센싱된 빔 전류에 대해 조절된다. 그 후, 관계식 Y=(f)는 이온 빔 경로를 따라 특성(X)의 이온 빔을 유도하도록 파라미터를 설정하는데 사용될 수 있다.
특정한 경우에, 이온 빔 장치 내의 소정의 경로를 따라 이온 빔을 유도하는데 필요한 자기장(B)과 이온 빔의 자기 강도(R) 사이의 관계를 결정하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 빔 전류 센서를 소정의 경로 상에 또는 그에 인접하게 위치설정하는 단계와, 소정의 경로를 따라 제1 자기 강도(R1)를 갖는 제1 이온 빔을 유도하는데 필요한 제1 자기장(B1)을 결정하도록 빔 전류 센서를 사용하는 단계와, 소정의 경로를 따라 제2 자기 강도(R2)를 갖는 제2 이온 빔을 유도하는데 필요한 제2 자기장(B2)을 결정하기 위해 빔 전류 센서를 사용하는 단계를 포함한다. B1,B2, R1및 R2의 값으로부터, 식 B=a1R+a0에서 a1및 a0의 값이 계산되어, 이온 빔 장치에 대한 자기장(B)과 이온 빔의 자기 강도(R) 사이의 관계가 제공된다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 이온 주입기가 제공된다. 이온 주입기는 이온 빔을 발생시키고, 목표 위치와, 빔 라인에 대해 이온 빔을 편향시키도록 빔 라인을 따라 배치된 이온 빔 편향 요소와, 이온 빔 전류를 센싱하기 위해 빔 라인 상에 또는 그에 인접하여 위치설정된 빔 전류 센서로 빔 라인을 따라 이온 빔을 유도하기 위한 이온 공급원를 포함한다. 빔 전류 센서는 전류 센서에서 이온 빔의 단면 치수보다 작은 센싱 구멍을 갖는다. 센싱된 이온 빔 전류는 소정의 이온 경로에 대한 이온 빔 위치를 나타낸다. 이온 주입기는 센싱된 이온 빔 위치에 응답하여 이온 빔 편향 요소를 조절하는 수단을 포함한다. 그 결과, 이온 빔은 소정의 이온 빔 경로를 따라 유도된다.
본 발명의 보다 나은 이해를 위해, 본 명세서에 합체된 첨부 도면으로 참조가 이루어 졌다.
본 발명에 따른 이온 주입기의 일 실시예의 간략화된 블록도가 도1에 도시된다. 이온 빔 발생기(10)는 소정의 종(species)의 이온 빔을 발생시키고, 이온 빔 내의 이온을 소정의 에너지로 가속하고, 에너지 및 질량 오염을 제거하도록 이온 빔의 질량/에너지 분석을 수행하고, 낮은 수준의 에너지 및 질량 오염을 갖는 활성화된 이온 빔을 공급한다. 예를 들어 스캐너(20)와 각 보정기(24)를 포함할 수 있는 스캐닝 시스템(16)은 이온 빔(12)을 편향시켜 스캔닝된 이온 빔(30)을 생성한다. 단부 스테이션(32)은 소정의 종의 이온이 반도체 웨이퍼(34)에 주입되도록 스캐닝된 이온 빔(30)의 경로 내의 반도체 웨이퍼(34) 또는 다른 제작 중인 제품을 지지한다. 이온 주입기는 본 기술 분야의 숙련자에게 공지된 추가적인 부품을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 단부 스테이션(32)은 일반적으로 이온 주입기로 웨이퍼를 도입하고 주입 후에 웨이퍼를 제거하기 위한 자동화된 웨이퍼 운전 장비와, 도제 측정 시스템과, 전자 유출 총 등을 포함한다. 이온 주입 중, 이온 빔에 의해 횡단되는 전체 경로가 소개되는 것이 이해될 것이다.
이온 빔 발생기(10)의 주요 부품들은 이온 공급원(40)와, 공급원 필터(42)와, 가속/감속 칼럼(44)과, 질량 애널라이저(50)를 포함한다. 공급원 필터(42)는 양호하게는 이온 빔 공급원(40)에 매우 근접하여 위치설정된다. 가속/감속 칼럼(44)은 공급원 필터(42)와 질량 애널라이저(50) 사이에 위치설정된다.
이온 빔 공급원(40)는 인출 전극(61)을 갖는 이온 공급원(60)와, 인출 방지 전극(64)과, 접지 전극(62)을 포함할 수 있다. 방지 전극(64)과 접지 전극(62)은 X, Y, 및 Z 축에서 이동이 가능하다. 이온 빔 공급원(40)의 주입 시, 인출 전극(61) 상의 전압은 0에서 80kV까지 조절 가능하고, 방지 전극(64) 상의 전압은 0에서 40kV까지 조절 가능하고, 접지 전극(62)은 단지의 전위에 존재한다. 이온 빔 공급원(40)의 일 예에서, 이온 공급원(60)로부터의 이온이 인출 전극(61)에 의해 약 0에서 80kV까지의 에너지로 가속된다. 이온 빔 공급원의 구성과 운전은 본 기술 분야의 숙련자에게 공지되어 있다.
공급원 필터(42)는 분해(resolving) 구경(73)을 구비한 마스크(72)와 쌍극 자석(70)을 포함한다. 공급원 필터(42)는 이온 빔 공급원(40)를 구비한 단자(74)에 의해 수납된다. 쌍극 자석(70)은 이온 빔 공급원(40)로부터 인출 후 일반적으로 25℃인 소정의 각을 통해 이온 빔을 편향시키는 콤팩트 이온 광 요소이다.
소정의 질량과 에너지의 이온은 분해 구경(73)을 통과하도록 쌍극 자석(70)에 의해 편향된다. 다른 질량과 에너지를 갖는 바람직하지 못한 이온은 다른 양으로 편향되어 마스크(72)에 의해 차단된다. 따라서, 공급원 필터(42)는 소정의 이온을 통과시키고 바람직하지 못한 이온은 제거한다. 공급원 필터(42)는 쌍극자석(70)의 자석 코일에 인가된 전류를 조절하여 소정의 종과 에너지의 이온을 운전하도록 설정될 수 있다. 그 결과, 소정의 이온은 분해 구경(73)을 통과한다.
가속/감속 칼럼(44)은 이온 빔 내의 이온을 인출로부터 최종 에너지로 가속 또는 감속하여 이온 빔(46)을 질량 애널라이저(50)에 제공한다. 소정의 주입 에너지가 인출 전압보다 적을 때, 가속/감속 칼럼(44)은 이온 빔을 감속한다.
질량 애널라이저(50)는 분해 구경(84)을 구비한 마스크(82)와 쌍극 애널라이징 자석(80)을 포함한다. 쌍극 자석(80)은 이온 빔 내의 소정의 이온을 90℃로 편향시켜, 빔(12)이 분해 구경(84)을 통과한다. 바람직하지 못한 입자들은 90℃ 이외의 다른 각으로 편향되어 마스크(82)에 의해 차단된다. 가속/감속 칼럼(44)을 따르는 질량 애널라이저(50)는 접지 전위에 있다. 기계 광학은 분해 구경(84)에서의 초점으로 최종 에너지를 운반하도록 설계된다. 양호한 일 실시예에서, 마스크(82)는 1997년 5월 13일자로 조스트 등에게 허여된 미국특허 제5,629,528호에 개시된 바와 같이, 회전 질량 슬릿을 포함할 수 있다.
정전 스캐너일 수 있는 스캐너(20)는 이온 빔을 편향시켜 발산 이온 궤도를 갖는 스캐닝된 이온 빔을 생성한다. 각 보정기(24)는 평행 이온 궤도를 갖는 스캐닝된 이온 빔(30)을 생성하도록 스캐닝된 이온 빔 내의 이온을 편향하도록 설계된다. 이온 빔 스캐너와 각 보정기의 구성과 운전은 본 기술 분야의 숙련자에게 공지되어 있다.
본 발명의 특성에 따르면, 이온 주입기는 빔 위치를 센싱하도록 구성된 하나 이상의 페러데이 빔 전류 센서를 구비한다. 전류 센서는 이온 주입기의 정렬 및/또는 교정을 허용하도록 소정의 빔 경로 상이나 소정의 빔 경로에 인접하여 이온 주입기 내에 위치된다. 도1의 예에서, 전류 센서(110)는 쌍극 자석(70)이 비활성화(deenergized)될 때 이온 빔(66)이 따르는 경로(112) 상에서 쌍극 자석(70)에 인접하여 위치설정된다. 전류 센서(120)는 애널라이징 자석(80)이 비활성화될 때 이온 빔(46)이 따르는 경로(122) 상에서 애널라이징 자석(80)에 인접하여 위치설정된다. 전류 센서(130)는 스캐너(20)가 비활성화될 때 이온 빔(30)이 따르는 경로(29) 상에서 단부 스테이션(32) 내에 위치설정된다. 더 많거나 더 적은 센서가 사용될 수 있으며 각각의 센서들은 소정의 측정 또는 교정의 특성에 의해 결정된다. 또한, 도1의 이온 주입기는 단지 예로써 예시되었다. 본 명세서에 설명된 빔 전류 센서는 임의의 이온 주입기의 정렬 및/또는 교정을 위해 사용될 수 있다.
본 발명을 수행하기에 적합한 페러데이 빔 전류 센서(140)의 일 예의 간략화된 단면도가 도2에 도시된다. 빔 전류 센서[110, 120 및 130 (도1)]는 도2에 도시된 빔 전류 센서(140)의 구성을 가질 수도 있다. 센싱 구멍(152)을 구비한 마스크(150)는 그라파이트로 제작될 수 있다. 마스크(15)는 알루미늄으로 제조될 수 있는 하우징 상에 장착된다. 그라파이트로 제작될 수 있는 전류 센싱 요소(156)는 구경(152) 후방에 위치되고, 마스크(150)와 하우징(154)으로부터 전기적으로 절연된다. 전기적 리드선(158)은 센싱 요소(156)를 (도시되지 않은) 센싱 회로에 연결한다. 센싱 회로는 전류 센서에 인접하여 위치될 수 있거나 이온 주입기의 주 제어기 내에 위치될 수 있다. 양호하게는, 구경(152)은 센싱된 이온 빔의 단면 치수에 비해 작은 폭(W)을 갖는다. 그 결과, 전류 센서에 대한 이온 빔 위치를 센싱할 수 있다.
빔 위치를 결정하는 전류 센서(140)의 작동은 도3 및 도4를 참조하여 설명된다. 도3에서, 이온 빔(170)은 쌍극 자석(172)와 같은 이온 빔 편향 요소에 의해 편향된다. 빔 편향 요소는 만곡 또는 이행(translation)에 의해 이온 빔의 경로를 변경하는 임의의 요소일 수 있다. 이온 빔은 전기장 또는 자기장에 의해 편향된다. 편향은 전기장 또는 자기장을 변화시켜 변경될 수 있다. 또한, 이온 빔의 경로는 전극(62) 및/또는 전극(64)과 같은 전극이나 이온 빔 위치에 영향을 미치는 다른 요소의 위치를 변경하여 이행될 수 있다. 도3의 예에서, 전류 센서(40)에 대한 이온 빔(170)의 경로는 쌍극 자석(172)에 의해 생성되는 자기장을 변화하여 도3의 평면에서 변경될 수 있다. 자기장의 방향은 도3의 평면과 수직이다. 따라서, 자기장 세기는 전류 센서(140) 상에 발생하는 경로(174)를 따라 이온 빔(170)을 편향시킨다. 따라서, 다른 자기장 세기는 전류 센서(140) 상에서 발생하지 않는 경로(176, 178)을 따라 이온 빔(170)을 편향시킨다.
도4에서, 이온 빔(170)의 빔 전류 농도가 이온 빔을 횡단하는 거리(X)의 함수로 플롯팅된다. 곡선(180)은 위치(X1)에서의 이온 빔(170)을 나타내고, 곡선(184)은 위치(X2)에서의 이온 빔(170)을 나타낸다. 이온 빔은 공급원(40)로부터 웨이퍼(34)까지의 이온 빔 경로를 따라 변하는 폭(182)을 갖는다 (도1에 도시됨). 폭(W)을 갖는 전류 센서(140)의 구경(152)은 도4에 도시된다. 도4에 도시된 바와 같이, 구경(152)의 폭(W)은 전류 센서에서 이온 빔의 폭(182)보다 작다. 이것은 이온 빔의 위치가 전류 센서(140)에 대해 결정되는 것을 허용한다. 도4에서 곡선(180)에 의해 나타내어지는 이온 빔(170)이 위치(X1)에 있을 때, 빔(170)의 최대 전류 농도는 전류 센서(140)에 의해 차단되어 상대적으로 높은 전류 값이 센싱된다. 곡선(184)으로 나타내어지는 이온 빔(170)이 위치(X2)로 변위되거나 편향될 때, 전류 농도의 낮은 값이 구경(152) 내로 떨어져 낮은 전류 값이 센싱된다. 따라서, 센싱된 전류 값은 전류 센서(140)에 대한 빔 위치를 나타낸다. 최대 센싱된 전류 값은 이온 빔이 전류 센서로 정렬되는 것을 나타내어, 낮은 센싱된 전류 값이 이온 빔이 전류 센서에 대해 변위되거나 편향되는 것을 나타낸다.
전류 센서(140)는 소정의 빔 경로 상에 위치설정될 수 있다. 그 후, 빔 위치는 최대 센싱된 전류로 조절된다. 빔 위치는 예를 들어, 이온 빔을 편향시키는 자기장 또는 전기장을 조절하거나 빔을 변위시키는 전극을 조절하여 조절할 수 있다. 다르게는, 전류 센서(140)는 소정의 빔 경로로부터 변위될 수 있다. 이 경우, 빔 위치는 센싱된 전류의 소정의 값으로 조절된다. 따라서, 예를 들어, 빔 위치는 도4의 위치(X2)에 상응하는 센싱된 전류를 제공하도록 조절된다.
이온 빔 전류 위치의 최적의 센싱을 위해, 센싱 구멍(152)의 폭(W)은 센싱되는 이온 빔의 폭(182) 보다 20% 작아야 한다. 일 실시예에서, 센싱 구멍(152)의 폭(W)은 2.54㎝ 내지 10.16㎝(1 내지 4inch)의 범위에서 폭을 갖는 이온 빔을 측정하기 위해 0.457㎝이다. 센싱된 빔 전류는 빔 위치를 나타낸다. 센싱 구멍의 폭은 센싱 구멍에서 이온 빔의 단면 치수보다 작다.
도2에 도시되고 상술된 전류 센서(140)는 이온 빔 폭을 측정하는데 사용된다. 예를 들어, 빔 위치는 전류 센서(40)에 의해 최대 센싱된 전류에 대해 조절될 수 있다. 그 후, 전류 센서는 50% 또는 10%와 같은 최대 센싱된 전류의 소정의 일부가 센싱될 때까지 일 방향으로 이행된다. 그 후, 전류 센서는 최대 센싱된 전류의 동일한 일부가 센싱될 때까지 대향 방향으로 이행된다. 일부의 전류 값들 사이에서 전류 센서에 의해 횡단되는 거리는 이온 빔의 폭을 나타낸다. 빔이 중심에 대해 대칭이면, 빔 폭의 절반이 측정될 수 있다. 다르게는, 빔 폭은 최대 센싱된 전류의 일부가 센싱될 때까지 이온 빔을 편향시켜 측정될 수 있다. 이 경우, 빔 편향은 공지되거나 결정가능해야 한다.
도1에 도시되고 빔 전류 센서(110, 120 및 130)을 사용하는 상술된 이온 주입기의 교정이 도5a와 도5b의 공정도를 참조하여 설명된다. 초기에는, 공급원 필터 쌍극 자석(70)이 단계(200)에서 활성화된 코일에 인가되는 전류를 턴 오프하여 턴 오프된다. 쌍극 자석(70)이 비활성화될 때, 이온 빔(66)은, 적당하게 정렬된다면 직선 경로(112)를 따라야만 한다. 도1의 실시예에서, 빔 전류 센서(110)는 경로(112)와 정렬되어 위치설정된다. 단계(202)에서, 전류 센서(110)에 의해 차단되는 전류가 모니터링되고, 공급원 전극(62, 64)의 위치가 단계(204)에서 필요한 경우 최대 센싱된 전류로 조절된다. 도3 및 도4와 관련하여 상술된 바와 같이, 전류 센서에 의해 최대 센싱된 전류는 이온 빔(66)이 전류 센서(110)과 정렬하여 소정의 경로(112)와 정렬하는 것을 나타낸다.
단계(206)에서, 공급원 필터 쌍극 자석(70)이 켜져 이온 빔(66)이마스크(72) 내의 분해 구경(73)을 통과하고 가속/감속 칼럼(44)을 통과하도록 편향되게 된다. 단계(208)에서, 애널라이징(80)은 활성화된 코일에 인가된 전류를 턴 오프하여 턴 오프된다. 애널라이징 자석(80)이 비활성화될 때, 가속/감속 칼럼(44)으로부터 진출하는 이온 빔(46)은 적절하게 정렬되면 직선 경로(122)를 따른다. 단계(210)에서, 빔 전류 센서(12)로부터의 전류가 전류 센서(120)로 이온 빔(46)의 위치를 결정하기 위해 모니터링된다. 단계(212)에서, 공급원 필터 쌍극 자석(70)은 필요한 경우 이온 빔(46)의 최종 편향과 자기장을 변화시키기 위해 조절된다. 특히, 쌍극 자석(70)은 전류 센서(120)로부터 최대 센싱된 전류로 조절된다. 이것은 이온 빔(46)이 전류 센서(120)와 정렬하여 소정의 경로(122)와 정렬하는 것을 나타낸다.
단계(214)에서, 애널라이저 자석(80)이 켜져서, 이온 빔(46)이 분해 구경(84), 스캐너(20) 및 각 보정기(24)를 통해 단부 스테이션(32)으로 통과하도록 편향된다. 단계(216)에서, 스캐너(20)는 스캐너 판들 사이에 인가된 전압을 턴 오프하여 턴 오프된다. 스캐너(20)가 턴 오프될 때, 각 보정기(24)로부터 진출하는 이온 빔(30)은 적당하게 정렬된다면 도1에 도시된 경로(29)를 따라야만 한다. 단계(218)에서, 단부 스테이션(32) 내의 빔 전류 센서(130)로부터의 전류가 전류 센서(130)에 대한 이온 빔(30)의 위치를 결정하기 위해 모니터링된다. 단계(220)에서, 각 보정기(24)는 필요한 경우, 스캐닝되지 않은 이온 빔(30)의 최종 편향과 자기장을 변화시키기 위해 조절된다. 특히, 각 보정기(24)는 전류 센서(130)로부터의 최대 센싱된 전류로 조절된다. 이것은 스캐닝되지 않은 이온 빔(30)이 전류 센서(130)과 정렬되어 경로(29)와 정렬되는 것을 나타낸다.
상술된 함수에 추가하여, 페러데이 빔 전류 센서가 이온 주입기를 통과할 때 이온 빔의 위치를 변경하는 시스템 요소를 교정하는데 사용될 수 있다. 공급원 필터 쌍극 자석(70)과 애널자리징 자석(80)과 같은 자기 요소는 이온 질량, 전자 볼트 내의 에너지 및 이온 빔의 대전 상태를 포함하는 이온 빔의 특성과 자기 요소에 의해 생성되는 자기장의 함수인 빔 편향을 생성한다. 스캐너(20)와 같은 정전 요소는 이온 빔의 대전 상태와 전자 볼트 내의 에너지를 포함하는 이온 빔의 특성과 정전 요소에 의해 생성된 전기장의 함수인 빔 편향을 생성한다. 따라서 이온 주입기를 통해 이온 빔이 따르는 경로는 이온 빔 특성과 시스템 요소에 의해 생성되는 두 장 모두의 함수이다. 빔은 이온 주입기를 통해 웨이퍼로의 소정의 경로를 따라야만 하기 때문에, 빔 위치는 변화시키는 자기장 또는 전기장과 같은 각 시스템 요소의 파라미터와 빔 특성 사이의 관계를 인지하는 것이 유용하다. 이들 관계는 시스템 요소가 주어진 빔 특성에 대해 미리 설정되는 것을 허용한다. 그 결과, 이온 빔은 이온 주입기를 통해 소정의 경로를 따른다.
이온 빔을 이온 주입기를 통해 소정의 경로를 따라 유도하기 위해 필요한 시스템 요소의 파라미터(Y)와 이온 빔의 특성(X) 사이의 관계는 Y=f(X)로 표현될 수 있다. 간단한 경우에, 이온 빔의 특성(X)과 시스템 요소의 파라미터(Y) 사이의 관계가 선형인 경우, 함수 관계는 이온 빔을 소정의 이온 빔 경로를 따라 유도하는데 필요한 두 세트의 값 (X1, Y1) 및 (X2, Y2)을 측정하여 결정될 수 있다. 보다 일반적인 경우에, 관계식 Y=f(X)는 n차의 다항식인 경우, 함수 관계는 (n+1) 세트의 값 (Xn, Yn)을 측정하여 결정될 수 있다. 관계식 Y=f(x)는 특성(X)의 이온 빔이 소정의 경로를 따라 유도되도록 시스템 요소의 필요한 파라미터(Y)를 설정하는데 사용될 수 있다.
자기장에서, 이온은 이온 질량, 전자 볼트 내의 에너지 및 대전 상태의 함수인 자기 강도에 의거한 경로를 따른다. 상술된 바와 같이, 이온 주입기는 다른 이온 질량, 다른 에너지 및 다른 대전 상태로 종을 삽입하는데 사용될 수 있다. 다른 파라미터를 갖는 이온 빔은 다른 자기 강도를 가지며, 종, 에너지 또는 이온 빔의 대전, 에너지 또는 종이 변화될 때, 재조정이 요구된다. 특히, 자기 시스템 요소에 의해 생성된 자기장은 주어진 자기 강도를 갖는 이온 빔이 주입기를 통해 소정의 경로를 따르도록 재조정되야만 한다. 양호하게는, 이온 빔을 주입기를 통해 소정의 경로를 따라 편향시키는데 필요한 자기장과, 이온 빔의 자기 강도와, 특정 이온 빔에 대한 공지된 양자 사이에 교정이 제공된다. 자기장(B)은 자기 강도(R)의 함수로 일반적으로 아래와 같다.
(1)
an은 주입기 기하에 의해 결정되는 상수이다. an의 값은 특정 이온 주입기에 대해 고정된다. 간단한 경우에, 자기장(B)은 자기 강도(R)의 선형 함수로 표현될 수 있다.
(2)
따라서, 식(1)은 n차 다항식으로부터 식(2)의 선형 함수로 감소된다.
빔 전류 센서(120)는 다른 이온 빔에 대해 쌍극 자석(70)을 교정하는데 사용될 수 있으며, 특히 식(2)의 값 a0및 a1을 결정하는데 사용될 수 있다. 값 a0및 a1을 결정하는 프로세스가 도6의 공정도 내에 도시된다. 단계(300)에서, 제1 자기 강도(R1)를 갖는 제1 이온 빔은 이온 공급원(40)에 의해 발생된다. 상술된 바와 같이, 자기 강도(R1)는 에너지, 이온 질량 및 이온 빔의 대전 상태의 함수이다. 제1 이온 빔에 의해 생성된 이온 빔 전류는 단계(302)에서 빔 전류 센서(120)로 모니터링된다. 쌍극 자석(70)의 극들 사이의 갭 내의 자기장(B)은 필요한 경우 단계(304)에서 전류 센서(120)에 의해 최대 센서링된 전류에 대해 조절된다. 전류 센서(120)에 의한 최대 센서링된 전류에 상응하는 자기장(B1)이 단계(306)에서 기록된다. 자기장(B1)은 자기 강도(R1)의 이온 빔을 소정의 경로(122)를 따라 편향시키는데 필요한 장이다. 자기장(B1)은 쌍극 자석(70)의 교정으로부터 알려진다. 따라서, 자기장(B1)은 알려진 쌍극 자석 전류에 상응한다.
단계(130)에서, 자기 강도(R1)와 다른 제2 자기 강도(R2)를 갖는 제2 이온 빔이 발생된다. 단계(312)에서, 제2 이온 빔은 빔 전류 센서(120)로 모니터링되고, 쌍극 자석(70)에 의해 생성된 자기장은 필요한 경우 단계(314)에서 빔 전류 센서(120)에 의해 최대 센싱된 전류로 조절된다. 빔 전류 센서(120)에 의해 최대센싱된 전류를 생성하는 자기장은 자기 강도(R2)의 이온 빔을 소정의 경로(122)를 따라 유도하는데 필요한 자기장(B2)이다. 자기장(B2)은 단계(316)에서 기록된다. 단계(300 내지 316)에서 결정된 값으로부터 아래 식이 성립된다.
(3)
(4)
R1, B1, R2및 B2의 값들이 공지되어 있으므로, a0과 a1의 값들은 단계(320)의 식(3)과 식(4)으로부터 계산될 수 있다. 그 후, 식(2)이 자기 강도(R)의 이온 빔을 소정의 경로(122)를 따라 유도하도록, 쌍극 자석(70)에 의해 생성된 필요한 자기장(B)을 빠르고 효율적으로 설정하는데 사용될 수 있다. 그로 인하여, 빔 전류 센서(120)가 쌍극 자석을 교정하는데 사용된다.
상기 프로세스는 선형 관계의 식(2)의 상수(a0, a1)를 결정한다. 식(1)의 좀더 일반적인 경우에서, 상수의 n 세트는 다른 자기 강도를 갖는 이온 빔의 (n+1) 세트에 대해 상기 단계를 반복하여 결정될 수 있다.
도6에 도시되고 상술된 프로세스는 동일한 방법으로 각 보정기 자석(24)을 교정하는데 사용될 수 있다. 이 경우, 빔 전류 센서(130)는 빔 위치를 결정하는데 사용되고, 각 보정기(24)에 의해 생성된 자기장은 둘 이상의 다른 이온 빔을 사용하는 최대 센싱된 전류로 조절된다.
또한, 상술된 프로세스는 정전 스캐너와 같은 정전 요소의 교정을 위해 사용될 수도 있다. 이온 빔의 소정의 편향을 생성하기 위해 필요한 전기장은 이온 빔의 에너지와 대전 상태의 다항식 함수로 표현될 수 있다. 둘 이상의 이온 빔들이 자기 요소와 관련하여 상술된 바와 같이 전기장과 빔 특성들 사이의 관계식의 상수들을 결정하도록 이온 주입기를 통해 주행한다. 그 후, 최종 관계식은 에너지와 소정의 대전 상태의 이온 빔을 소정의 경로를 따라 유도하도록 정전 요소에 의해 생성되는 요구된 전기장을 빠르고 효율적으로 설정하는데 사용될 수 있다.
지금까지 본 발명의 양호한 실시예들로서 고려되어 진 것들이 도시되고 설명되었지만, 후속의 청구범위에 기재된 본 발명의 범주를 이탈하지 않고 그 범주 내에서 여러 가지 수정과 변형이 있을 수도 있다는 것은 본 기술 분야의 숙련자라면 명백히 알 수 있을 것이다.

Claims (34)

  1. 이온 빔을 센싱하기 위한 방법에 있어서,
    이온 빔을 발생시키고 빔 라인을 따라 이온 빔을 유도하는 단계와, 빔 라인 상에 또는 그에 인접하여 위치설정된 빔 전류 센서로 이온 빔을 센싱하는 단계를 포함하며,
    상기 빔 전류 센서는 빔 전류 센서에서의 이온 빔의 단면 치수보다 작은 센싱 구멍을 가지고, 센싱된 이온 빔 전류는 소정의 이온 빔 경로에 대한 이온 빔 위치를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 센싱된 이온 빔 위치가 소정의 이온 빔 경로와 다른 경우 이온 빔 위치를 조절하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 이온 빔 위치를 조절하는 단계는 최대 센싱된 이온 빔 전류로 이온 빔 위치를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제2항에 있어서, 자기장을 이온 빔에 인가하는 단계를 추가로 포함하며, 이온 빔 위치를 조절하는 단계는 이온 빔에 인가된 자기장을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 이온 빔을 소정의 이온 빔 경로를 따라 유도하는데 필요한 자기장을 결정하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제2항에 있어서, 전기장을 이온 빔에 인가하는 단계를 추가로 포함하고, 이온 빔 위치를 조절하는 단계는 이온 빔에 인가된 전기장을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제2항에 있어서, 이온 빔은 가동 전극을 갖는 이온 공급원에서 발생되고 이온 빔 위치를 조절하는 단계는 가동 전극의 위치를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 이온 빔을 센싱하는 단계는 빔 라인 상에 또는 그에 인접하여 다른 위치에 위치되는 다수의 빔 전류 센서로 이온 빔을 센싱하는 단계를 포함하고, 상기 빔 전류 센서는 각각 개별 전류 센서에서의 이온 빔의 단면 치수보다 작은 센싱 구멍을 가지며, 빔 전류 센서 각각에 의해 센싱된 이온 빔 전류는 소정의 이온 빔 경로에 대한 이온 빔 위치를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 빔 전류 센서를 사용하며, 이온 빔을 소정의 이온 빔 경로를 따라 유도하는데 필요한 시스템 요소의 파라미터(Y)와 이온 빔의 특성(X) 사이의 관계식 Y=f(X)를 결정하는 단계를 추가로 포함하며, 시스템 요소가 이온 빔의특성(X)과 시스템 요소의 파라미터(Y)에 의해 결정되는 소정의 이온 경로에 대해 이온 빔의 위치를 변화시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 특성(X)은 이온 빔의 자기 강도를 포함하고 시스템 요소의 파라미터(Y)는 시스템 요소에 의해 생성된 자기장을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제9항에 있어서, 특성(X)은 이온 빔의 대전 상태와 에너지를 포함하고 시스템 요소의 파라미터(Y)는 시스템 요소에 의해 생성된 전기장을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제9항에 있어서, 관계식 Y=f(X)를 결정하는 단계는 이온 빔을 소정의 이온 빔 경로를 따라 유도하는데 필요한 파라미터(Y)와 특성(X)의 두 개 이상의 세트의 값을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제9항에 있어서, 파라미터(Y)는 특성(X)의 선형 함수이고 관계식 Y=f(X)를 결정하는 단계는 소정의 이온 빔 경로를 따라 이온 빔을 유도하는데 필요한 두 세트의 값 (X1, Y1) 및 (X2, Y2)을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제9항에 있어서, 관계식 Y=f(X)는 n차의 다항식이고, 관계식 Y=f(X)를 결정하는 단계는 이온 빔을 소정의 이온 빔 경로를 따라 유도하는데 필요한 (n+1) 세트의 값(Xn, Yn)을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제1항에 있어서, 제1 자기 강도(R1)를 갖는 제1 이온 빔을 소정의 이온 빔 경로를 따라 유도하는데 필요한 제1 자기장(B1)을 결정하도록 빔 전류 센서를 사용하는 단계와, 제2 자기 강도(R2)를 갖는 제2 이온 빔을 소정의 이온 빔 경로를 따라 유도하는데 필요한 제2 자기장(B2)을 결정하도록 빔 전류 센서를 사용하는 단계와, B1, B2, R1및 R2의 값으로부터 식 B=a1R+a0의 a1및 a0의 값을 계산하여, 자기장(B) 과 이온 빔의 자기강도(R) 사이의 관계를 제공하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 제1 자기장(B1)을 결정하는 단계와 제2 자기장(B2)을 결정하는 단계는 각각 이온 빔을 발생시키는 단계와, 빔 전류 센서로 이온 빔의 위치를 센싱하는 단계와, 빔 전류 센서가 이온 빔이 소정의 경로를 따라 유도되는 것을 나타낼 때까지 이온 빔에 인가된 자기장을 조절하는 단계와, 이온 빔을 소정의 경로를 따라 유도되는데 필요한 자기장의 값을 기록하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 자기장을 조절하는 단계는 최대 센싱된 전류로 자기장을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제1항에 있어서, 이온 빔에 대해 횡방향으로 이온 빔에 대해 빔 전류 센서를 변경하는 단계를 추가로 포함하고, 센싱된 이온 빔 전류는 횡방향의 이온 빔 크기를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 이온 빔에 대해 빔 전류 센서를 변경하는 단계는 고정된 이온 빔에 대해 빔 전류 센서를 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제18항에 있어서, 이온 빔에 대해 빔 전류 센서를 변경하는 단계는 고정된 빔 전류 센서에 대해 이온 빔을 편향시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 이온 빔을 발생시키고 목표 위치로 빔 라인을 따라 이온 빔을 유도하기 위한 이온 공급원와,
    상기 빔 라인에 대해 상기 이온 빔을 편향시키기 위해 상기 빔 라인을 따라배치된 이온 빔 편향 요소와,
    이온 빔 전류를 센싱하기 위해 상기 빔 라인 상에 또는 그에 인접하여 위치설정된 빔 전류 센서와,
    상기 이온 빔이 소정의 이온 빔 경로를 따라 유도되도록 센싱된 이온 빔 위치에 반응하여 상기 이온 빔 편향 요소를 조절하기 위한 수단을 포함하며,
    상기 빔 전류 센서는 상기 전류 센서에서의 이온 빔의 단면 치수보다 작은 센싱 구멍을 가지며, 센싱된 이온 빔 전류는 소정의 이온 빔 경로에 대한 이온 빔 위치를 나타내는 것을 특징으로 하는 이온 주입기.
  22. 제21항에 있어서, 상기 이온 빔 편향 요소는 이온 빔에 자기장을 인가하기 위한 자기 편향 요소를 포함하고 상기 이온 빔 편향 요소를 조절하기 위한 상기 수단이 상기 편향 요소에 의해 이온 빔에 인가된 자기장을 조절하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입기.
  23. 제21항에 있어서, 상기 빔 전류 센서는 빔 라인 상의 또는 그에 인접한 다른 위치에 위치되는 다수의 빔 전류 센서를 포함하고, 빔 전류 센서들은 각각 개별 전류 센서에서 이온 빔의 단면 치수보다 작은 센싱 구멍을 가지며, 상기 빔 전류 센서의 각각에 의해 센싱된 이온 빔 전류는 소정의 이온 빔 경로에 대한 이온 빔 위치를 나타내는 것을 특징으로 하는 이온 주입기.
  24. 제21항에 있어서, 상기 이온 빔 편향 요소는 편향 요소의 파라미터(Y)와 이온 빔의 특성(X)에 의거하여 소정의 이온 빔의 경로에 대해 상기 이온 빔의 경로를 변화시키고, 상기 장치는 이온 빔이 소정의 이온 빔의 경로를 따라 유도되는데 필요한 편향 요소의 파라미터(Y)와 이온 빔의 특성(X) 사이의 관계식 Y=f(X)를 결정하기 위해 빔 전류 센서를 사용하는 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입기.
  25. 제24항에 있어서, 상기 편향 요소는 자기 요소를 포함하고, 특성(X)은 이온 빔의 자기 강도를 포함하며 파라미터(Y)는 자기 요소에 의해 생성된 자기장을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입기.
  26. 제24항에 있어서, 상기 편향 요소는 정전 요소를 포함하고, 특성(X)은 이온 빔의 대전 상태와 빔 에너지를 포함하며 파라미터(Y)는 정전 요소에 의해 생성된 전기장을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입기.
  27. 제21항에 있어서, 제1 자기 강도(R1)를 갖는 제1 이온 빔을 소정의 이온 빔 경로를 따라 유도하는데 필요한 제1 자기장(B1)을 결정하도록 빔 전류 센서를 사용하는 수단과, 제2 자기 강도(R2)를 갖는 제2 이온 빔을 소정의 이온 빔 경로를 따라 유도하는데 필요한 제2 자기장(B2)을 결정하도록 빔 전류 센서를 사용하는 수단과,B1, B2, R1및 R2의 값으로부터 식 B=a1R+a0의 a1및 a0의 값을 계산하여, 이온 주입기에 대한 이온 빔과 자기장(B)의 자기 강도(R) 사이의 관계식을 제공하는 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입기.
  28. 이온 빔을 이온 주입기 내의 소정의 경로를 따라 유도하는데 필요한 자기장(B)과 이온 빔의 자기 강도(R) 사이의 관계를 결정하기 위한 방법에 있어서,
    빔 전류 센서에서의 이온 빔의 단면 치수보다 작은 센싱 구멍을 갖는 빔 전류 센서를 소정의 경로 상에 또는 그에 인접하여 위치설정하는 단계와,
    제1 자기 강도(R1)를 갖는 제1 이온 빔을 소정의 이온 빔 경로를 따라 유도하는데 필요한 제1 자기장(B1)을 결정하도록 빔 전류 센서를 사용하는 단계와,
    제2 자기 강도(R2)를 갖는 제2 이온 빔을 소정의 이온 빔 경로를 따라 유도하는데 필요한 제2 자기장(B2)을 결정하도록 빔 전류 센서를 사용하는 단계와,
    B1, B2, R1및 R2의 값으로부터 식 B=a1R+a0의 a1및 a0의 값을 계산하여, 자기장(B)과 이온 빔의 자기 강도(R) 사이의 관계식을 제공하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 시스템 요소가 이온 빔의 특성(X)과 시스템 요소의 파라미터(Y)에 의거하여 이온 빔 경로에 대해 이온 빔의 위치를 변화시키는 이온 빔 시스템 내의 시스템 요소를 교정하기 위한 방법에 있어서,
    빔 전류 센서에서의 이온 빔의 단면 치수보다 작은 센싱 구멍을 갖는 빔 전류 센서를 이온 빔 경로 상에 또는 그에 인접하여 위치설정하는 단계와,
    빔 전류 센서를 사용하여 이온 빔을 이온 빔 경로를 따라 유도하는데 필요한 시스템 요소의 파라미터(Y)와 이온 빔의 특성(X) 사이의 관계식 Y=f(X)를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제29항에 있어서, 특성(X)은 이온 빔의 자기 강도를 포함하고, 파라미터(Y)가 시스템 요소에 의해 생성된 자기장을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제29항에 있어서, 특성(X)은 이온 빔의 대전 상태와 에너지를 포함하고 파라미터(Y)는 시스템 요소에 의해 생성된 전기장을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제29항에 있어서, 관계식 Y=f(X)를 결정하는 단계는 이온 빔을 소정의 이온 빔 경로를 따라 유도하는데 필요한 파라미터(Y)와 특성(X)의 두 세트 이상의 값을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
  33. 제29항에 있어서, 파라미터(Y)는 특성(X)의 선형 함수이고 관계식 Y=f(X)를 결정하는 단계는 이온 빔을 소정의 이온 빔 경로를 따라 유도하는데 필요한 두 세트의 값(X1, Y1) 및 (X2, Y2)을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 제29항에 있어서, 관계식 Y=f(X)는 n차의 다항식이고, 관계식 Y=f(X)를 결정하는 단계는 이온 빔을 소정의 이온 빔 경로를 따라 유도하는데 필요한 (n+1) 세트의 값(Xn, Yn)을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6791094B1 (en) * 1999-06-24 2004-09-14 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Method and apparatus for determining beam parallelism and direction
US6437350B1 (en) 2000-08-28 2002-08-20 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Methods and apparatus for adjusting beam parallelism in ion implanters
US6573518B1 (en) 2000-10-30 2003-06-03 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Bi mode ion implantation with non-parallel ion beams
US6710359B2 (en) * 2001-03-23 2004-03-23 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Methods and apparatus for scanned beam uniformity adjustment in ion implanters
TWI253096B (en) * 2004-08-12 2006-04-11 Nanya Technology Corp Ion implantation monitor system and method thereof
US20060169922A1 (en) * 2004-10-08 2006-08-03 Shengwu Chang Ion implant ion beam parallelism and direction integrity determination and adjusting
US7397047B2 (en) * 2005-05-06 2008-07-08 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Technique for tuning an ion implanter system
JP2007317478A (ja) * 2006-05-25 2007-12-06 Jeol Ltd オメガ型エネルギーフィルタ
US7476855B2 (en) * 2006-09-19 2009-01-13 Axcelis Technologies, Inc. Beam tuning with automatic magnet pole rotation for ion implanters
US7675046B2 (en) * 2006-09-27 2010-03-09 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc Terminal structure of an ion implanter
JP4378396B2 (ja) 2007-06-22 2009-12-02 株式会社日立製作所 粒子線照射システム
WO2009122555A1 (ja) * 2008-03-31 2009-10-08 富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 半導体装置の製造方法、イオンビームの調整方法及びイオン注入装置
WO2009130220A2 (de) 2008-04-21 2009-10-29 Cryoelectra Gmbh Teilchenstrahl-therapieanlage und verfahren zum führen eines strahls geladener teilchen in einer teilchenstrahl-therapieanlage
US20100200775A1 (en) * 2009-02-12 2010-08-12 Wei-Cheng Lin Real Time Monitoring Ion Beam
US8835882B2 (en) 2009-02-12 2014-09-16 Advanced Ion Beam Technology, Inc. Real time monitoring ion beam
CN103768730B (zh) * 2009-06-09 2016-08-10 三菱电机株式会社 粒子射线照射装置
CN102414760B (zh) * 2009-06-09 2014-04-16 三菱电机株式会社 粒子射线照射装置
WO2010143267A1 (ja) * 2009-06-09 2010-12-16 三菱電機株式会社 粒子線照射装置
KR101164096B1 (ko) 2010-12-27 2012-07-12 한국원자력연구원 이온빔 펄스 공급 장치
US8378318B1 (en) * 2011-11-18 2013-02-19 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Fixed mask design improvements
JP6675789B2 (ja) * 2017-02-27 2020-04-01 住友重機械イオンテクノロジー株式会社 イオン注入装置
JP2022546374A (ja) * 2019-08-30 2022-11-04 ティーエーイー テクノロジーズ， インコーポレイテッド ビーム位置監視およびビーム撮像のためのシステム、デバイス、ならびに方法
KR20220053001A (ko) 2019-08-30 2022-04-28 티에이이 테크놀로지스, 인크. 고품질 이온 빔 형성을 위한 시스템들, 디바이스들 및 방법들

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5917497B2 (ja) * 1982-10-29 1984-04-21 株式会社日立製作所 イオンビ−ム打込装置
JPS61239557A (ja) * 1985-04-15 1986-10-24 Nissin Electric Co Ltd イオン注入装置
US4922106A (en) 1986-04-09 1990-05-01 Varian Associates, Inc. Ion beam scanning method and apparatus
US4980562A (en) * 1986-04-09 1990-12-25 Varian Associates, Inc. Method and apparatus for high efficiency scanning in an ion implanter
US4751393A (en) 1986-05-16 1988-06-14 Varian Associates, Inc. Dose measurement and uniformity monitoring system for ion implantation
JPS63152844A (ja) * 1986-12-16 1988-06-25 Nec Corp イオンビ−ムスキヤン制御装置
US5311028A (en) * 1990-08-29 1994-05-10 Nissin Electric Co., Ltd. System and method for producing oscillating magnetic fields in working gaps useful for irradiating a surface with atomic and molecular ions
JPH06162989A (ja) * 1992-11-20 1994-06-10 Ulvac Japan Ltd イオン注入装置
JPH07130324A (ja) * 1993-11-05 1995-05-19 Nissin Electric Co Ltd イオンの質量数演算表示方法
JPH07153401A (ja) * 1993-11-26 1995-06-16 Nec Corp イオン注入装置
JP3344086B2 (ja) * 1994-06-24 2002-11-11 日新電機株式会社 イオン注入装置
US5757018A (en) 1995-12-11 1998-05-26 Varian Associates, Inc. Zero deflection magnetically-suppressed Faraday for ion implanters
US5629528A (en) 1996-01-16 1997-05-13 Varian Associates, Inc. Charged particle beam system having beam-defining slit formed by rotating cyclinders
JPH10294079A (ja) * 1997-04-16 1998-11-04 Nissin Electric Co Ltd 荷電粒子の質量測定の校正方法
JP3449198B2 (ja) * 1997-10-22 2003-09-22 日新電機株式会社 イオン注入装置
US6020592A (en) * 1998-08-03 2000-02-01 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Dose monitor for plasma doping system
US6194734B1 (en) * 1999-02-19 2001-02-27 Axcelis Technologies, Inc. Method and system for operating a variable aperture in an ion implanter

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