KR20030038722A - 이온 빔내로 끌려오는 입자들을 제거하기 위한 시스템 및방법 - Google Patents

이온 빔내로 끌려오는 입자들을 제거하기 위한 시스템 및방법 Download PDF

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Abstract

오염입자들이 이온빔과함께 운반되는 것을 저지하기 위한 시스템은 이온빔 (16)의 이동경로(20)에 대해 전기장(28)을 발생시키는 전기장 발생기(12,14)를 포함한다. 이온빔(16)과 전기장(28)영역내에 위치하는 입자(66)는 이온빔(16)과 일치하는 극성으로 하전되는데, 이 전기장(28)에 의하여 하전된 입자(66)가 이온빔(16)밖으로 밀려날 수 있다.

Description

이온 빔내로 끌려오는 입자들을 제거하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR REMOVING PARTICLES ENTRAINED IN AN ION BEAM}
반도체 디바이스의 제조에 있어서, 반도체 웨이퍼 또는 유리기판에 불순물을 첨가시키기 위하여 이온 주입기가 채용된다. 특히, 이온빔 주입기는 N 또는 P형 불순물 재료를 첨가하거나 직접회로의 제조동안 보호막 층을 형성시키기 위하여 이온빔으로 실리콘 웨이퍼를 처리하는데 사용된다. 이온빔 주입기는 반도체에 불순물을 첨가시키기 위하여 사용될 때에는 선택된 이온 종들(species)을 주입하여 원하는 불순물 재료를 생성시킨다. 안티몬(antimony), 비소 또는 인과 같은 원재료로 부터 생성된 이온을 주입하면 N형 불순물 웨이퍼가 되는 반면에 P형 불순물 웨이퍼가 요구되면 붕소, 갈륨 또는 인듐(indium)과 같은 원재료로 부터 생성되는 이온이 주입되어야 할 것이다.
일반적인 이온빔 주입기는 이온화 가능한 원재료들로부터 양으로 하전된 이온들을 생성시키기 위한 이온 소스(ion source)를 포함한다. 생성된 이온들은 빔형태로 되어 소정 빔 경로를 따라 주입될 장소로 편향된다. 이온빔 주입기는 이온 소스와 주입 스테이션(implantation station)사이에 연장되는 구조를 형성하고 구성하는 빔을 포함할 수 있다. 이 구조를 형성하고 구성하는 빔은 이온빔을 유지시키고, 빔이 주입 스테이션으로의 경로를 통과하는 연장된 내부 개구(interior cavity) 또는 통로를 경계짓는다. 이온 주입기가 동작할때, 이 통로는 이온들이 공기 분자들과의 충돌의 결과로 소정 빔 경로에서 벗어날 가능성을 줄이기 위하여 배기된다.
전하에 비례하는 이온의 질량(예로서, 전하대 질량비)은 정전기장 또는 자기장에 의하여 이 이온이 축방향과 횡방향으로 가속되는 정도에 영향을 미친다. 따라서, 반도체 웨이퍼나 다른 대상물의 소망 영역에 도달하는 빔은 극히 높은 순도로 만드는 것이 좋은데 이는 바람직하지 않는 분자량을 지닌 이온들은 빔에서 벗어난 위치로 편향되고 소망 재료가 아닌 다른 재료의 주입은 피해야 하기 때문이다. 이온들을 바람직한 전하 대 질량비 및 바람직하지 않은 전하대 질량비로 선택적으로 분리시키는 과정은 질량분석으로 알려져 있다. 질량 분석기는 일반적으로 이온빔내의 다양한 이온들을 자기 편향을 거쳐서 아치형 통로내로 편향시키기 위하여 쌍극자 자기장(dipole magnetic field)을 생성하는 질량 분석자석을 사용하는데, 이는 상이한 전하 대 질량비를 같는 이온들을 효과적으로 분리시킨다.
이온빔은 기판의 소망 표면 영역에 조준되고 유도된다. 일반적으로, 이온빔의 활성 이온들은 소정 에너지 준위로 가속되어 웨이퍼 소재에 침투된다. 이온들은 이온주입의 깊이를 결정하는 빔에너지로 소재의 결정 격자(crystalline lattice)내에 침투되어 소망의 전도도를 갖는 영역을 형성한다. 이온 주입 시스템의 예로서 매사츄세스 비버리에 위치한 액셀리스 테크놀로지사로부터 이용가능한 제품들을 포함한다.
이온 주입기 또는 기타 이온빔 장비(예를들어, 선형 가속기)의 동작은 오염된 입자들을 발생시킬 수 있다. 이 오염된 입자들은 예를들어, 크기가 약 1㎛ 보다 더 작을수 있다. 이 오염된 입자에 부딪히는 빔내의 이온들의 운동량(momentum)은, 일반적으로 이온들 보다는 훨씬 낮은 속도이기는 하지만, 차례로 이 입자들을 빔과 함께 운반되도록 만든다. 결과적으로, 이온빔내로 끌려들어오는 입자들은 빔과 함께 웨이퍼(또는 다른 기판)쪽으로 운반될 수 있다.
이온 주입 시스템에서 오염 입자들의 소스중 하나는 예를들어, 감광성 수지(photoresist)원료이다. 감광성 수지원료는 이온주입 전에 웨이퍼 표면상에 도포되고, 완료된 직접회로상에 회로소자를 정의하는데 사용된다. 이온들이 웨이퍼 표면에 부딪힐때 감광성 수지층의 입자들이 웨이퍼로 부터 이탈될 수 있으며, 이탈된 입자들이 이온빔내로 끌려 들어갈 수 있다. 이온 주입동안 반도체 웨이퍼 또는 기타 기판에 충돌하여 고착되는 오염입자들은, 반도체 및 처리된 웨이퍼상에 초 미시적인 패턴 정의를 요하는 기타 디바이스의 제조에 있어서 수율 감소의 원인이 될 수 있다.
반도체 디바이스들이 고 정밀도를 가지고 작은 크기로 제조될때, 이와같은 반도체 디바이스를 생산하기 위한 장치들은 높은 정밀도와 효율이 요구된다. 따라서, 웨이퍼의 오염을 줄이기 위해서는 이온빔내 오염입자의 수를 줄이는 것이 바람직하다.
본 발명은 일반적으로 입자가 이온빔내로 운반되는 것을 저지하는 것에 관한 것으로, 보다 상세하게는 입자들이 이온빔내로 운반되는 것을 저지하는 정전기 시스템을 제공하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
제 1도는 본 발명에 따른 입자트랩 시스템의 측면도이다.
제 2도는 라인 2-2를 따라 절단한 제 1도의 전극의 부분 단면도이다.
제 3도는 본 발명에 따른 입자 궤적의 예를 나타낸 제 1도의 입자트랩 시스템의 다른 도면이다.
제 4도는 본 발명에 따른 입자제거 시스템을 채용한 이온주입 시스템의 개략적 블럭도이다.
제 5도는 본 발명에 따른 입자제거 시스템을 채용한 이온주입 시스템의 일예를 나타낸 부분 단면도이다.
제 6도는 입자들이 이온빔과 함께 운반되는 것을 저지하기 위한 방법을 나타내는 순서도이다.
본 발명은 입자가 이온 빔내로 운반되는 것을 저지하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 입자가 이온 빔과 함께 전기장을 통과하여 이동할때, 입자는 점차 이 이온빔의 극성과 같은 극성으로 하전되기 시작한다. 전기장은 하전된 입자를 이온빔 밖으로 밀어내고, 입자는 전기장 발생기와 연동되는 입자봉쇄 시스템 (particle containment system)내로 강제유도될 수 있다. 입자봉쇄 시스템은 입자가 이온빔으로 부터 밀려나온 후 다시 이온빔내로 재진입하는 것을 저지하도록 구성된다. 입자봉쇄 시스템은 또한 하전된 입자를 중성전위로 방전시키거나 입자의 운동에너지를 입자가 재진입 못하도록 감소시키기 위한 수단을 제공할 수 있다. 결과적으로 입자들은 본 발명에 따라 이온빔에서 제거되거나 편향될 수 있으므로 소재의 오염이 경감된다.
본 발명은 다른 실시예로서, 입자들이 이온빔과 함께 운반되는 것을 방지하기 위한 시스템을 제공한다. 이 시스템은 전기장을 발생시키기 위한 제 1및 제 2전극을 포함하는데, 일반적으로 이 전극들 사이에서 이 전기장은 이온빔의 이동경로를 가로질러 형성된다. 전기장의 한 영역내에서 이온빔내에 위치한 입자는 이온빔에 일치하는 극성으로 하전되는데, 이는 전기장이 하전된 입자를 이온빔 밖으로 밀어내기 위한 것이다.
본 발명은 또 다른 실시예로서, 이온주입 시스템을 제공한다. 이 이온주입 시스템은 주입 스테이션에 위치한 기판을 처리하기 위하여 이온들을 방출하는 이온소스를 포함한다. 분석자석 시스템은 적정 질량을 갖는 이온들을 주입 궤적으로 지향시킨다. 이온주입 시스템은 또한 입자들이 분석자석 시스템으로부터 지향되는 이온들과 함께 운반되는 것을 저지하기 위하여 입자 제거 시스템을 포함한다. 입자 제거 시스템은 전기장을 발생시키기 위한 한쌍의 전극을 포함하는데, 일반적으로 이 전극들 사이에서 이 전기장은 이온 빔의 이동경로를 가로질러 형성된다. 이 전기장의 영역내에서 지향된 이온들로 형성된 이온 빔내로 끌려들어오는 입자는 지향된 이온들과의 상호작용에 의하여 하전되며, 이는 전기장이 하전된 입자를 이온 빔밖으로 밀어내도록 하기 위함이다. 기판은 입자제거 시스템으로 부터의 이온들로 처리하기 위하여 주입 스테이션에 지지된다. 결과적으로, 기판에서의 입자 오염이 경감된다.
본 발명은 또 다른 실시예로서, 입자들이 이온빔과 함께 운반되는 것을 저지하기 위한 시스템을 제공한다. 이 시스템은 일반적으로 이온빔경로를 가로지르는 전기장을 생성하기 위한 수단을 포함한다. 이온빔내로 끌려오는 전기장내의 입자는 이온빔과 일치하는 극성으로 하전되며, 이로서 전기장이 하전된 입자를 이온빔밖으로 밀어낼 수 있다.
본 발명은 또 다른 실시예로서, 입자들이 이온빔과 함께 운반되는 것을 저지하기 위한 방법을 제공한다. 이 방법은 일반적으로 이온빔경로를 가로질러 형성되는 전기장을 발생시키는 단계와, 이온빔과 상기 전기장의 영역내에 위치하는 입자들을 이온빔과 일치하는 극성으로 하전시키는 단계를 포함한다. 최소한 하전된 입자들중 일부는 이때 이온빔밖으로 밀려난다.
상수한 것과 이와 관련된 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 도식적 실시예들이 발명의 상세한 설명 및 첨부 도면과 함께 이하에 설명된다. 이러한 본 발명의 실시예에서는 본 발명의 원리들이 채용되는 몇가지 방법들이 제시되고 있지만, 본 발명은 이와같은 모든 실시예 및 유사 실시예를 포함하도록 의도한 것이다. 본 발명의 다른 장점과 특징은 도면과 함께 발명의 상세한 설명을 통하여 명확해 질 것이다.
본 발명은 이온 빔에서 오염입자들을 제거하기 위한 시스템과 방법을 제공하며, 이 시스템과 방법은 이온주입 시스템과 결합하여 사용될 수 있다. 그러나, 본발명은 이온 주입기보다 더 넓은 응용범위를 가지며, 여기에서 설명되는 것 이외의 기타 응용분야에서 이온빔으로 부터 오염입자를 제거하는데 적용되도 좋다. 또한, 제 1도 내지 6도와 함께 설명되는 실시예가 양이온 빔에서 입자들을 제거하도록 구성되어 있을 수 있으나, 당업자라면 본 발명이 음이온 빔에서 입자들을 제거하는 데에도 동일하게 적용될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
제 1도는 본 발명의 일 실시예에 따른 입자트랩 시스템(10)을 나타내고 있다. 이 입자트랩 시스템(10)은 전기장 발생기를 포함하는데, 이는 실질적으로 이온 빔(16)의 대향면에 위치되는 한쌍의 공간을 두고 분리된 전극(12,14)으로 도시되어 있다. 이온빔(16)은 "20"으로 표기된 빔방향으로 이동한다. 특히, 전극(12)은 적정 DC전원에 전기적으로 연결되는 음 전극이다. 전원(22)은 전극(12)이 입자트랩 시스템(10)의 접지전위(24)에 대해 음 전위로 되도록 전원을 인가한다. 반대편 전극(14)은 예를들어, 다른 전원(27)에 연결되는 터미널 전극(26)에 전기적으로 연결되는데, 이 전원(27)은 접지전위(24)에 대해 양인 전위를 전극(14,26)에 공급한다. 결과적으로, 개략적으로 도시되어 있는 전기장(28)은 전극(14)에서 전극(12)까지의 한쌍의 대향 전극사이에 형성되고, 일반적으로 이온빔의 방향(20)을 가로질러 형성된다. 예로서 전극들(12,14)간의 전위차는 전극(14)에서 전극(12)까지의 위치등을 설정하기 위하여 약 40KV로 설정될 수 있다.
예를들어, 각 전극들(12,14)은 이온 빔 방향(20)에 실질적으로 평행인 반 원통형 측벽부(30,32)를 갖는다. 측벽부(30)는 전단부 시단(34)에서 후단부 종단(36)사이에 각각 축길이(약 100mm)로 연장되어 있다. 다른 측벽부(32)도 또한 각 전단부 시단(38)과 후단부 종단(40)사이에서 반대편 측벽부(30)와 동일 공간에 걸쳐서 연장되어 있다. 따라서 개구(42)가 각 전극(12,14)의 후단부 종단(36,40)사이에 형성되고, 이곳을 통해서 이온빔(16)이 통과 될 수 있다. 복수의 연장된 트랩부재 (trap member)(44,46)는 이온빔(16)을 둘러싸도록 일반적으로 각 측벽부(30,32)로 부터 안쪽으로 방사상으로 연장되어 있다. 이 트랩부재(44,46)는 전기 전도성 재료로 된 얇고 긴 판재들일 수도 있다. 트랩 부재들(44,46)은 또한 입자들이 후단으로 이동시 이 입자들을 가두기 유리하도록 도시된 바와 같이 전단쪽으로 경사지게 형성할 수 도 있다.
당업자라면 본 발명에 따라 기타의 트랩 구조가 입자들의 이온빔(16)내 재진입을 방지하도록 상술한 전극들과 연동되어 결합될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 단순화를 위해 제 1도에서는 각 전극들(12,14)에 8개의 트랩부재들(44,46)로 도시하였으나, 보다 많거나 적은 트랩 부재들이 본 발명에 따라 사용될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 또한, 기타의 전기장 발생기들도 본 발명에 따라 전기장을 발생시키기 위하여 사용될 수 있다.
제 2도는 제 1도의 라인 2-2를 따라 취한 전극(12)의 예시적 단면도이다. 상술한 바와 같이, 원통형 측벽(30)은 각 트랩부재들이 연장되는 곡선 단면을 갖는다. 또한 각 트랩부재(44)는 곡선으로된 방사상의 내부 연장부를 갖는데 후단으로 갈수록 그곳에 위치한 해당 트랩부재는 연장부가 내측으로 더 크게 연장된 트랩부재를 갖는다. 당업자라면 대향 전극(14)도 전극(12)과 실질적으로 동일한 치수와 구성으로 될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
제 1도를 다시 참조해서, 각 전극(12,14)의 후단부 종단(36,40)은 전기적으로 도전성인 고리모양의 서포트 어셈블리(50)에 연결 될 수 있다. 이 서포트 어셈블리(50)에 터미널 전극(26)이 또한 연결된다. 전기적으로 부도체로 형성된 스페이서(54)는 음 전극(12)과 터미널 전극(26) 및 서포트 어셈블리(50)사이에 삽입되어 전극(12)을 터미널 전극(26)으로 부터 전기적으로 분리시킨다. 터미널 전극(26)은 도시되어 있듯이 한쌍의 전극(12,14)을 둘러싼다.
대부분 기체 매체인 전자들로 이루어진 플라즈마 쉬스(plasma sheath)(56)는 전극(12,14)사이의 전기장 형성영역 바깥에 존재한다. 이 플라즈마 쉬스(56)는 이온빔(16)에 기인된 공간전하를 중성화 시키는 경향이 있으며, 이로인하여 이온빔을 분산시킬 수 도 있는 횡단 전기장이 크게 제거된다. 플라즈마 쉬스(56)는 또한 이온빔 오염을 증가시킨다. 이온빔(16)과 플라즈마 쉬스(56)는 방향(20)으로 이동하여 전기장(28)과 상호 작용한다. 전기장(28)은 플라즈마 쉬스(56)를 소멸(또는 밀어냄)시키고, 이에 의하여 플자즈마 쉬스와 전극(12,14)사이의 전기장 사이에 경계 (58)가 형성된다(예를들어, 플라즈마 영역에서 플라즈마가 없는 영역으로의 변화가 생긴다). 전극(12,14)사이에 플라즈마 쉬스(56)의 부재는 본 발명의 일 실시예에 따라 입자를 이온빔(16)에 대해 편향시키기에 더 유리한 환경을 만들어 준다.
가변 분해전극(variable resolving electrode)(60)이 후단에 위치되어 입자 제거 시스템(10)과 전기적으로 격리될 수 있다. 가변 분해전극(60)은 이온빔(16)내 이온들을 소망의 에너지 준위로 가속하도록 동작할 수 있다. 가변 분해전극(60)은 이온빔(16)이 통과하는 개구(가변 분해개구)(62)를 갖는다. 터미널 전극(26)에 전기적으로 연결된 서포트 어셈블리(50)와 가변 분해전극(60)은 가속 시스템을 이룬다. 가변 분해전극(60)은 예를들어 서포트 어셈블리(50)에 비해 충분히 낮은 전위를 갖는데, 이는 서포트 어셈블리(50)와 전극(60)사이의 이온 빔(16)내 이온들을 가속시키기 위한 것이다. 예를들어, 가변 분해전극(60)은 서포트 어셈블리(50)에 비해 약 -40KV 정도가 될 수 있는데, 이는 이온 빔(16)내 이온들을 가속시키기 위한 큰 가속 전기장(64)을 제공하기 위한 것이다.
제 3도는 제 1도의 입자트랩 시스템(10)내의 입자(66)에 대한 궤적의 일 예를 도시하고 있다. 제 3도에서는 제 1도에서 사용된 동일 구성요소에 대해서는 제 1도와 동일한 도면부호를 사용한다. 입자들은 통상적으로 이온빔의 이온들 보다 몇배 더 느린 속도록 이온빔(16)내에서 이동한다. 결과적으로, 이온빔(16)내 입자들의 움직임은 최소한 부분적으로는 이온빔의 이온들에서 입자로의 운동량의 전달에 기인한다.
예로서, 입자(66)는 이온빔(16)외곽의 플라즈마 쉬스(56)내 한 위치에서 그 궤적을 시작한다. 플라즈마 쉬스(56)내에서 수많은 자유 전자들은 이온빔(16)내 이온들 보다 훨씬 높은 속도로 이동하는데, 이때문에 입자(66)가 이온들 보다 전자들과 더 큰 충돌율을 갖는 경향을 가진다. 결과적으로, 입자(66)는 플라즈마 쉬스 (56)에 있는 동안 음 전하로 추정되는 경향이 있다. 입자(66)가 이온빔(16)내로 진입할때, 이온들의 운동량은 입자가 이온빔 방향(20)과 경계(58)를 통해 이동하도록 만든다.
입자(66)가 전극(12,14)사이의 영역(실질적으로 플라즈마가 없는)에 진입한후에, 이온빔(16)의 이온들은 입자가 이온빔의 극성과 일치하는 전하를 갖기 시작하도록 충분한 빈도와 속도로 입자와 충돌한다. 예로서, 입자(66)의 전하는 제 3도에 도시된 바와 같이 극성이 음(플라즈마 쉬스(56)내에 있을때)에서 전기적으로 중성(66A)으로 변화한다. 빠르게 움직이는 이온들의 운동 에너지는 입자(66)로 전이되고, 이에의하여 입자에서 전자들이 유리된다. 이온들과의 반복된 충돌을 통하여, 입자(66)는 차례로 양으로 하전된다. 입자(66)의 질량은 이온 빔(16)내 이온들의 질량보다 매우 크기때문에, 입자는 빠르게 움직이는 양 이온들과의 충돌에 반응하여 매우 큰 양 전하를 축적가능하다. 결과적으로, 이온빔(16)내 이온들은 입자 (60B)들과 계속 충돌하여 입자들을 양으로 하전시키고, 이 입자를 후단 방향(20)으로 몰아낸다. 따라서, 입자는 66C와 66D에 표기한 바와 같이 점점 양으로 하전되기 시작한다.
입자가 충분한 양의 양 전하(예를들어, 입자(66B))를 축적한 후에, 전기장 (28)은 전기장의 방향내에 있는 입자를 전극중 한 전극(12)으로 향하도록 만든다. 전극(12,14)은 전기장(28)이 실질적으로 중력과 일직선이 되도록 서로 대향되게 위치된다. 이러한 방식으로, 중력과 하전된 입자(66)에 작용하는 전기장(28)으로부터의 힘이 협력하여 입자를 이온빔(16)밖으로 밀어낼 수 있다.
제 3도에 도시되 있듯이, 입자(66D)는 이온빔의 이동방향(20)과 이온빔(16)으로부터 밀려나오게 된다. 특히, 입자는 인접한 한쌍의 트랩부재(44)사이에 위치한 격자공간(interstitial space)(68)으로 밀려난다. 입자(66D)는 트랩부재(44)사이의 격자공간(68)내에서 튀면서 돌아다니는데, 이는 입자의 운동 에너지를 감소시킨다. 운동에너지는 접촉에 의하여 트랩부재에 전달된다. 전극(12)의 트랩부재(44)와의 접촉은 입자(66E)가 중성 전하로 방전되게 만든다. 입자(66E)는 차례로 전기장의 영향이 없는 영역(70)에 정착하는데, 이 영역은 (예를들어, 측벽(32)과 트랩부재(44)의 접합부에서) 빔과 가시적 직선을 갖고 있지않다.
입자가 트랩부재(44,46)중 한 트랩부재의 방사상의 내측 끝단에 우연히 접촉된다 할지라도, 그입자는 후단 개구(42)를 탈출하기 전에 다른 한쌍의 트랩부재사이로 밀려들어갈 가능성이 매우크다는 것을 주지해야 한다. 입자가 전극(12,14)사이에서 후단으로 더 이동할 수록 전기장(28)에 의하여 더 큰힘이 입자에 가해진다. 즉, 자기장의 세기는 입자트랩 시스템(10)에 걸쳐 거리의 함수로서 증가한다. 자기장 세기의 증가는 개구부근 전극(12,14)사이의 거리를 감소시키는데 기여할 뿐 아니라 플라즈마 쉬스(56)로 부터의 거리를 증가시키는 데에도 기여를 한다(예를들어, 이곳에는 시단(34,38)부근 보다 개구(42)부근이 자유전자가 더 적게 존재한 다). 격자공간(68)에 입자(66)가 진입할 가능성은 입자트랩 시스템(10)을 이온빔 이동방향(20)을 따라 더 길게 형성시키면 높아질 수 있다. 길이가 길어지면 전기장 영역내에서 입자가 더 큰 전하를 축적할 수 있을 뿐만아니라 입자가 격자공간(68)에 진입할 기회도 보다 더 많이 제공할 수 있다.
제 4도는 본 발명의 일 실시예에 따른 입자제거 시스템(102)을 채용한 이온빔 처리시스템(100)의 개략적 블럭도이다. 예를들어, 이온빔 처리시스템(100)은 이온주입 시스템, 입자 가속기 또는 오염 입자들을 제거하거나 우회시키는 것이 바람직한 이온빔(양 또는 음의)을 이용하는 기타의 시스템일 수도 있다.
이온빔 처리시스템(100)은 이온빔(106)을 형성하는 이온들을 방출하는 이온 소스(104)를 포함한다. 이온 소스(104)는 예를들어, 챔버를 포함하는데 이 안으로 이온화 가능한 가스 또는 기화된 물질들과 같은 소스 물질들이 주입된다. 소스 물질들에는 에너지가 가해져서 이온빔(양또는 음)(106)을 형성하기 위하여 차례로 챔버를 빠져나오는 이온들을 발생시킨다. 이온 소스들은 당업자에게 잘 알려져 있으므로 상세한 설명은 여기에서 제외한다. 소스 물질들을 이온화하기 위하여 마이크로 웨이브를 채용한 이온소스의 예는 미국 특허 제 5,523,652호에 개시되어 있으며, 여기에서 참조로 사용한다. 당업자들은 추가적인 처리가 있든 없든 기타 이온 소스들이 본 발명의 일 실시예에 따른 입자제거 시스템(102)과 결합하여 사용하기 위한 이온 소스로서 이용될 수 있음을 이해하고 인식할 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라 이온소스(104)는 이온빔(106)을 입자 제거시스템(102)에 공급한다. 입자제거 시스템(102)은 이온빔(106)내로 끌려오는 오염입자들을 효과적으로 제거하기 위하여 전기장(108)을 사용한다. 예로서, 입자제거 시스템(102)은 전극 어셈블리를 포함할 수 있는데, 이 전극 어셈블리는 실질적으로 이온빔 측면에 대향하여 위치되는 한쌍의 공간상 분리된 전극들을 갖는다. 전극들은 전원을 받아 전기장(108)을 발생시킨다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전기장(108)은 이온빔 방향과 실질적으로 수직이다. 추가로, 전기장(108)은 실질적으로 중력방향과 같은 방향으로 입자들을 밀어내도록 조정될 수 있다. 이경우, 전기장으로 부터의 힘과 중력이 협력하여 오염입자들을 이온 빔(106)밖으로 이동시킬 수 있다.
예로서, 전기장(108)은 이온빔(106)이 통과하는 입자트랩 시스템(102)에 인접한 플라즈마 쉬스를 소멸(또는 밀어냄)시킨다. 이로서 플라즈마 쉬스와 입자트랩 시스템(102)내의 영역사이에 장벽이 형성된다. 플라즈마 쉬스의 부재는 본 발명의 일 실시예에 따른 입자제거 기능을 용이하게 하는 환경을 입자트랩 시스템(102)내에 조성해 준다. 입자들보다 훨씬 빨리 후단으로 이동하는 이온빔(106)내 수많은 이온들은 이온빔(106)내로 끌려들어온 입자들을 양으로 하전시킨다. 전기장(108)은 양으로 하전된 입자들을 이온빔으로 부터 벗어나게 만든다. 입자는 양으로 더 많이 하전될 수록 이온빔에서 더욱 벗어나게 된다. 결과적으로, 이온빔이 입자트랩 시스템(102)을 빠져나올때 오염된 입자들이 이온빔(106)과 함께 계속적으로 운반되는것이 저지된다. 바람직하게는 이온빔의 발산이 입자의 발산과 관련이 작도록 전기장이 선택된다.
입자제거 시스템(102)은 입자봉쇄 시스템을 추가로 구비할 수 있는데, 이 봉쇄 시스템은 입자가 이온빔에서 밀려나온 후에 후단으로 진행하는 것을 물리적으로 저지하기 위하여 이온빔을 실질적으로 에워싸고 있다. 오염입자가 이온빔에서 밀려나온 후에 이 오염입자를 잡아두기위한 시스템 및 방법의 한 예는 제 1도 및 제 2도를 참조로 상술한 트랩부재들(44,46)이다. 이 트랩부재의 다른 예는 발명의 명칭이 "이온 주입기의 내부영역으로 부터 오염 입자들을 잡아두고 제거하기 위한 장치 및 방법"으로 된 미국특허 제 5,656,092호에 개시되어 있는데, 여기에서 이 특허를 참조로서 이용한다.
제 4도를 다시 참조하면, 입자제거 시스템(102)은 빔(106')을 이온빔 가속시스템(110)이나 다른 분석 또는 처리시스템(예를들어, 질량분석, 집속)에 공급할 수있다. 이온빔 가속시스템은 예를들어, 소망 에너지 준위로 이온빔을 선택적으로 가속 및/또는 감속시키기 위하여, 이온빔 축을 따라서 전압물매(voltage gradient)를 설정하는 일군의 전극들로 형성된다. 가속 및 감속 전극이 이온빔(106')을 집속하기 위하여 추가로 사용되어, 목표영역에 대한 실질적으로 균일한 강도를 갖는 집속되고 가속된 빔(106")을 제공할 수 있다.
가속된 이온빔(106")은 이후 처리 스테이션(112)에 공급된다. 예로서, 처리 스테이션(112)은 (이온주입을 위한)주입 스테이션, (기판 분석을 위한)분석 스테이션 또는 이온빔을 사용하는 기타 시스템이 될수도 있다.
제어기(120)는 이온 소스(104), 입자제거 시스템(102), 가속시스템(110) 및 처리 스테이션(112)과 각각 연동될 수 있다. 제어기(120)는 처리 스테이션(112)에 공급되는 이온빔의 특성을 감시하고 제어할 수 있다. 제어기(120)는 이온빔(106)의 매개변수들을 제어하기 위한 이온주입 시스템(100)의 다양한 구성요소에 대한 소망 제어기능들을 구현하기 위하여 하드웨어 및/또는 소프트웨어 프로그램등으로 구성될 수 있다.
본 발명의 추가적 환경을 제공하기 위하여 제 5도는 본 발명의 일 실시예에 따른 입자제거 시스템(202)을 채용하도록 구성된 이온주입 시스템(200)의 일 예를 나타내고 있다. 이온주입 시스템(200)은 이온 소스(210), 질량 분석자석(212), 빔라인 어셈블리(214) 및 타겟 또는 종단 스테이션(end station)(216)을 포함한다. 빔라인 어셈블리(214)에 대한 종단 스테이션(216)의 이동을 허용하는 팽창가능한 스텐레스스틸 벨로우즈 어셈블리(218)은 종단 스테이션(216)과 빔라인 어셈블리(214)를 연결한다. 제 5도에는 초 저 에너지 이온주입 시스템이 도시되어 있지만, 본 발명에 따른 입자 트랩은 기타 다른종류의 이온 주입기에 대해서도 응용될 수 있다.
이온 소스(210)는 플라즈마 챔버(plasma chamber)(220)와 이온추출 어셈블리 (222)를 구비한다. 이온화 가능한 도펀트(dopant)가스에 에너지가 가해져서 플라즈마 챔버(220)내에서 이온들이 생성된다. 본 발명은 음 이온들이 이온 소스(210)에 의하여 생성되는 시스템에서도 적용가능하지만, 일반적으로 양 이온들이 생성된다. 양 이온들은 복수개의 전극(224)들을 포함하는 이온추출 어셈블리(222)에 의하여 플라즈마 챔버(220)의 슬릿을 통해 추출된다. 전극들(224)은 음 전위의 전압들로 충전되는데, 이 전압은 플라즈마 챔버 슬릿과의 거리가 늘어남에 따라서 증가한다. 따라서 이온추출 어셈블리(222)는 플라즈마 챔버(220)로 부터 양 이온들로된 빔(228)을 추출하고 추출된 이온들을 질량 분석자석(212)내로 가속시키는 기능을 한다.
질량 분석자석(212)은 적당한 전하대 질량비를 갖는 이온들을 분해기 하우징(resolver housing)(229)및 빔 중성화기(230)를 포함하는 빔라인 어셈블리 (214)로 통과시키는 기능을 한다. 질량 분석자석(212)은 고리모양의 실린더형 측벽을 갖는 알루미늄 빔가이드(234)에 의하여 정의되는 곡선형 빔경로(232)를 포함하는데, 내부배기는 진공펌프(238)에 의하여 제공된다. 곡선 빔경로(232)를 따라 전파되는 이온 빔(228)은 질량 분석자석(212)에 의하여 생성된 자기장에 영향을 받고 적절치 않은 전하대 질량비를 갖는 이온들은 제외된다. 이 쌍극 자기장의 강도와방위는 전자 제어기(244)에 의하여 제어되는데, 이 전자 제어기는 자석 커넥터 (246)를 통하여 질량 분석자석(212)의 쌍극 자기장 권선을 흐르는 전류를 조정한다.
쌍극 자기장은 이온 소스(210)근처의 제 1또는 입구 궤적(247)에서 분해 하우징(229)근처의 제 2또는 출구 궤적(248)에 이르는 곡선 빔경로(232)를 따라 이온빔(228)이 이동하도록 만든다. 이온빔(228)의 부분들(228',228")(부적절한 전하대 질량비를 갖는 이온들로 이루어진)은 곡선 궤적에서 벗어나서 알루미늄 빔 가이드 (234) 벽면으로 편향된다. 이와같은 방법으로, 질량 분석자석(212)은 소망의 전하대 질량비를 갖는 이온빔(228)내의 이온들만 분해 하우징(229)으로 통과시킨다.
예로서, 입자제거 시스템(202)은 분해 하우징(229)에 위치되는데, 이 시스템은 본 발명에 따라 이온주입 시스템(200)의 다른 부분에 위치될 수도 있다. 이 입자제거 시스템은 이온빔(만약 사용한다면)의 가속 전단계에 위치시키는 것이 바람직한데, 이는 이온빔내의 가속된 오염 입자들의 운반을 방해하기 위하여 적절한 전위장벽을 제공하는데에는 증가된 장(field)의 세기가 필요하지 않기 때문이다.
입자트랩 시스템(202)은 질량 분석자석(212)과 패러데이 플래그(Faraday flag)(258)같은 선량측정 지시계(dosimetry indicator)사이에서 실질적으로 이온빔 (228)의 대향면에 배열되는 공간상 분리된 일련의 전극들(250,252)을 포함한다. 예로서, 전극(250)은 접지전위에 대해 음인 전기장을 제공하도록 적정 DC 전원에 전기적으로 연결되는 음 전극이다. 나머지 전극(252)은 전기장이 전극들(250,252)사이에 형성되도록 전위(예를들어, 전기적으로 접지 또는 전극(250)에 대해 양인 전위)에 전기적으로 연결된다. 전극(250,252)은 전기장이 중력과 일직선이 되도록 서로 위치될 수 있는데, 이는 중력과 전기장이 함께 하전된 입자들을 이온 빔(228)으로부터 밀쳐낼 수 있도록 하기 위한 것이다. 복수개의 연장된 트랩부재(254,256)는 일반적으로 방사상으로 안쪽으로 그리고 이온빔에 대해 전단쪽으로 경사지게 연장될 수 있다. 트랩부재(254,256)는 입자들이 전기장에 의해 이온빔에서 밀려난후 다시 이온빔(228)내로 재진입하는 것을 저지한다.
플라즈마 쉬스는 질량 분석자석(212)과 이온빔(228)이 통과하는 입자트랩 시스템(202) 사이에 존재할 수 있다. 전극(250,252)사이의 전기장은 플라즈마 쉬스를 소멸시키는데, 이로서 본 발명의 일 실시예에 따른 오염 입자들을 편향시키는데 유리한 환경이 만들어 진다. 특히, 플라즈마 쉬스가 없는 상태에서 이온빔(228)내로 끌려오는 입자들은 이온빔내의 양으로 하전된 이온들과의 충돌에 의하여 양으로 하전된다.
입자들은 전극(250,252)의 후단부 종단에 도달하기 전에 전기장이 입자들을 전기장(예로서, 제 3도 참조)내로 이끌리도록 동작하도록 충분히 양으로 하전된다.입자들은 이온빔(228)으로부터 나와서 접지전극(252)쪽으로 향하게 힘을 받는다. 본 발명의 일 실시예에 따라, 편향된 입자는 이온빔으로부터 벗어나서 해당 전극의 한쌍의 트랩부재(254,256)사이에 위치한 격자공간내로 향하도록 힘을 받는다. 입자는 이후 이온빔(228)과 가시적 직선을 갖지않는 영역에 정착하도록 입자운동 에너지의 크기가 감소될 때까지 이 격자공간내를 튀면서 돌아다닐 수 있다. 트랩부재 (254,256)와는 다른 입자봉쇄 시스템들도 본 발명의 일 실시예에 따라 입자가 이온빔(228)내로 재진입하는 것을 저지하기 위하여 사용될 수 있다. 추가적인 가속(선택적으로)이 가변 분해개구 전극(260)을 제공하므로써 구현될 수 있는데, 이 전극(260)은 이온빔내 이온들을 가속시키기 위하여 이온빔(228)의 방향으로 소망의 전기장 물매를 제공하도록 입자 제거시스템(202)의 방출 개구에 대해 낮은 전위를 갖는다.
빔 중성화기(230)는 플라즈마 샤워(plasma shower)(266)를 포함할 수 있는데, 이는 양으로 하전된 이온빔(240)에 의한 주입의 결과로서 타겟 웨이퍼상에 축적될 수 있는 양 전하를 중성화시키기 위한 것이다. 빔 중성화기(230)와 분해 하우징(229)은 진공 펌프(268)에 의하여 배기된다.
빔 중성화기(230)의 후단은 종단 스테이션(216)으로서, 처리될 웨이퍼가 장착되는 디스크 모양의 웨이퍼 서포트(270)를 포함한다. 웨이퍼 서포트(270)는 주입 빔 방향에 대하여 일반적으로 수직으로 위치한 타겟 평면내에 있다. 모터(272)는 종단 스테이션(216)에 있는 디스크 모양의 웨이퍼 서포트(270)를 회전 시킨다. 이온빔은 따라서 웨이퍼 서포트(270)에 장착된 웨이퍼들이 원형 경로를 이동함에 따라 이 웨이퍼들에 조사된다. 종단 스테이션(216)은 이온빔의 경로(276)와 웨이퍼 (W)의 교차점인 점(274)을 축으로 선회하는데, 이는 타겟 평면이 이 점에 대하여 조정 가능하도록 하기 위함이다.
제 6도는 본 발명의 일 실시예에 따른 입자의 이온빔내로의 운반을 저지하기 위한 방법의 일 예를 나타낸 흐름도이다. 설명을 단순화 시키기 위하여 제 6도의 방법은 일련의 과정으로 나타내고 설명되 있는데, 본 발명은 이러한 각 단계의 순서에 한정되는 것은 아니며, 몇몇 단계들은 본 발명에 따라서 상이한 순서로 될수 도 있고, 또는 여기에 나타내고 설명된 다른 단계들과 동시에 이루어 질 수 도 있다. 또한, 모든 단계들이 본 발명의 일 실시예에 따른 방법을 구현하는데 필요하지 않을 수 도 있다.
제 6도를 참조하면, 여기에 도시된 방법은 단계(310)에서 시작하는데 이 단계에서 전기장은 일반적으로 이온빔의 방향과 수직방향으로 생성된다. 전기장은 중력과 실질적으로 일직선으로 될수 있는데, 이렇게 되면 중력과 전기장이 함께 하전된 입자를 이온빔밖으로 밀어낼 수 있다. 전기장은 이온빔이 통과하는 플라즈마 쉬스를 소멸시키도록 동작한다(단계 320). 플라즈마 쉬스는 입자들이 차례로 음 전하를 취하도록 만드는 경향을 갖는 음으로 하전되는 환경을 제공한다. 입자들과 이온들은 플자즈마 쉬스가 없는상태에서 이온빔 방향의 후단족으로 이동을 계속한다.
단계(330)에서, 입자들은 이온빔내 이온들과의 상호작용으로 인하여 양 전하를 취하기 시작한다. 다음 단계(340)에서는, 하전된 입자들이 전기장 방향으로 향하도록 힘을 받고, 이온빔밖으로 향하도록 힘을 받는다. 본 발명의 일 실시예에 따라, 입자들은 입자봉쇄 시스템쪽으로 향하도록 힘을 받을 수 있다. 입자들의 이동은 상술된 중력에 위하여 촉진될 수 있다. 단계(350)에서 입자들은 하나 또는 두개의 전극과 연동될 수 있는 입자봉쇄 시스템과의 상호작용등에 의하여 이온빔내로 의 재진입이 저지된다. 전극 및/또는 입자봉쇄 시스템과의 상호작용은 또한 입자로 부터 전자들을 뺏도록 동작하는데(360), 이로서 입자가 중성 전하를 띄고 운동에너지가 감소되도록 만든다. 결과적으로 후단 기판의 입자오염이 경감된다.
입자들이 이온빔으로 부터 제거된 후(이온빔밖 또는 변경된 궤적으로) 단계 (370)로 진행된다. 이 단계(370)에서 이온빔은 소망 가속레벨에 상응하는 적정 전기장 물매를 제공하는등의 방법으로 소망 에너지 준위로 가속될 수 있다. 이러한 가속은 본 발명의 일실시예에 따라 입자들을 구속하기 전에 수행되거나, 가속이 함께 사용되지 않을 수도 있음을 주지해야 한다.
본 발명은 어느 특정 실시예들에 대하여 설명했으나, 본 명세서와 첨부 도면을 읽고 이해한 것을 근거하여 당업자들에 의하여 유사한 변경이나 변형이 가능함을 주지하여야 한다. 상술한 구성요소들(어셈블리,장치,회로,시스템등)에 의하여 수행된 다양한 기능들과 특별히 관련하여, 이와같은 구성요소들을 설명하는데 사용된 용어들("수단"에 대한 인용을 포함한)은 특별히 지적되지 않는한 상술한 구성요소(예를들어, 기능적으로 유사한)의 특정한 기능을 수행하는 어떤 구성요소와도 상응되는 것으로서, 이 구성요소가 개시된 구성과 구조적으로 일치하지는 않더라도 여기에 나타낸 본 발명의 일 실시예들내에서 그 기능을 수행하는 것으로 본다. 본 발명은 컴퓨터로 판독가능한 매체를 포함할 수 있고, 이 매체는 본 발명의 여러 방법들에 대한 단계를 수행하기 위한 컴퓨터로 처리가능한 명령들을 갖는것을 알 수 있을 것이다. 또한 본 발명의 특별한 특징이 여러 실시예중 하나에 대해서만 설명되었을 수도 있으나, 이러한 특징은 어떤 주어진 또는 특정한 응용에 바람직하거나 유리할 수도 있는 기타 실시예의 하나 또는 그이상의 다른 특징들과 결합될 수 있다. 또한 발명의 상세한 설명과 청구범위에 사용되는 용어인 "갖는"이나 "구비하는"등의 용어는 "포함하는"이라는 용어와 유사한 방식으로 사용되도록 의도한 것이다.
본 발명의 장치 및 발명은 이온빔 처리분야에서 오염 입자를 이온빔으로 부터 제거하기 위한 시스템 및 방법을 제공하기 위하여 이용될 수 있다.

Claims (27)

  1. 입자들이 이온 빔과함께 운반되는 것을 저지하기 위한 입자제거 시스템에 있어서,
    이온빔(16)의 경로(20)에 전기장(28)을 발생시키기 위한 전기장 발생기 (12,14)를 포함하고, 상기 전기장(28)은 상기 이온빔(16)내에 있는 입자(66)가 이온빔(16)의 경로(20)로부터 떨어지도록 동작하는 것을 특징으로 하는 입자제거 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 하전된 입자(66)가 상기 이온빔(16)내로 재 진입되는 것을 저지하기 위하여 상기 전기장 발생기(12,14)와 연동되는 입자봉쇄 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입자제거 시스템.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 전기장 발생기(12,14)는 공간상 서로 분리된 제 1 및 제 2전극을 포함하고, 상기 이온빔(16)의 경로(20)는 상기 제 1 및 제 2 전극사이에 위치한 영역을 횡단하는 것을 특징으로 하는 입자 제거 시스템.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 전기장(28)은 중력과 상기 전기장(28)이 상기 하전된 입자(66)를 상기 이온빔(16)밖으로 밀어내는데 협력하도록, 실질적으로 중력과 일직선으로 되고 일반적으로 이온빔(16)을 가로질러 형성되는 것을 특징으로 하는 입자제거 시스템.
  5. 입자들이 이온빔과 함께 운반되는 것을 저지하기 위한 입자 제거 시스템에 있어서,
    일반적으로 이온빔(16)의 이동경로(20)를 가로질러 전기장(28)을 형성시키기 위한 제 1 및 제 2 전극(12,14)을 포함하며,
    상기 이온빔(16)과 상기 전기장(28)내에 위치되는 입자(66)가 상기 이온빔(16)과 일치하는 극성으로 하전되고, 상기 전기장(28)은 상기 하전된 입자(66)를 상기 이온빔(16)의 경로(20)로 부터 떨어지도록 밀어내는 것을 특징으로 하는 입자제거 시스템.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 하전된 입자(66)가 이온빔(16)내로 재 진입하는 것을 저지하기 위하여 상기 제 1 및 제 2 전극(12,14)중 최소한 한 전극과 연동하는 입자봉쇄 시스템(44,46)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입자제거 시스템.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 입자봉쇄 시스템(44,46)은 상기 제 1 및 제 2 전극 (12,14)과 각각 연동되는 복수의 트랩부재(44,46)를 포함하는 것을 특징으로 하는 입자제거 시스템.
  8. 제 5항에 있어서, 상기 전기장(28)은 실질적으로 중력과 일직선으로 되어 중력과 상기 전기장(28)이 상기 하전된 입자(66)를 이온빔(16)밖으로 밀어내는데 협력하도록 하는 것을 특징으로 하는 입자제거 시스템.
  9. 제 5항에 있어서, 상기 전기장(28)은 플라즈마 쉬스(56)의 상기 전기장(28)으로의 후단측 이동을 저지하므로서, 상기 입자(66)를 상기 이온빔(16)내에서 하전하는 데 유리한 환경을 제공하는 것을 특징으로 하는 입자제거 시스템.
  10. 제 5항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 전극(12,14)은 실질적으로 이온빔(16)의 이동경로(20)에 평행하게 연장되는 실질적으로 반원통형인 측벽부(30,32)를 각각 더 포함하며, 상기 측벽부(30,32)는 이온빔(16)이 그 사이를 통과하도록 서로 공간적으로 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 입자제거 시스템.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 입자봉쇄 시스템(44,46)은 각 측벽부(30,32)의 내면과 연동되고, 상기 내면에서 일반적으로 후단쪽과 방사상으로 안쪽으로 연장되는 복수의 트랩부재(44,46)를 포함하는 것을 특징으로 하는 입자제거 시스템.
  12. 제 5항에 있어서, 이온빔을 소정크기로 가속시키기 위하여 상기 제 1 및 제 2 전극(12,14)에 대해 후단에 위치되는 가속 전극(60)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입자제거 시스템.
  13. 이온주입 시스템에 있어서,
    주입 스테이션(216)에 위치한 기판을 처리하기 위하여 이온들을 방출하기 위한 이온 소스(210)와;
    적정 질량의 이온들을 주입궤적으로 편향시키기 위한 분석자석 시스템(212)과;
    입자들이 상기 분석자석 시스템(212)으로부터 편향된 이온들과 함께 운반되는 것을 저지하기 위한 입자제거 시스템(202)으로서,
    전기장을 발생시키기 위한 전기장 발생기(250,252)를 포함하고, 상기 전기장은 상기 편향된 이온들로 형성되는 이온빔내에 위치된 입자를 상기 이온빔의 이동방향으로 부터 떨어지도록 동작하는 입자제거 시스템(202); 및
    상기 입자제거 시스템(202)으로 부터의 이온들로 처리하기 위하여 상기 주입 스테이션(216)에 지지되는 기판을 포함하고, 상기 기판에서의 입자오염이 경감되는 것을 특징으로 하는 이온주입 시스템.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 전기장 발생기(250,252)는 상기 전기장을 발생시키기 위한 제 1 및 제 2 전극(250,252)을 더 포함하며, 상기 전기장은 일반적으로 이온빔의 이동방향을 가로질러 상기 제 1 및 제 2 전극사이에 발생되는 것을 특징으로 하는 이온주입 시스템.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 하전된 입자가 상기 이온빔내로 재 진입하는 것을저지하기 위하여 상기 제 1 및 제 2 전극(250,252)중 최소한 한 전극과 연동되는 입자봉쇄 시스템(254,256)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온주입 시스템.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 입자봉쇄 시스템(254,256)은 상기 제 1 및 제 2 전극(250,252)과 각각 연동되는 복수의 트랩부재(254,256)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온주입 시스템.
  17. 제 13항에 있어서, 상기 하전된 입자가 상기 이온빔내로 재 진입되는 것을 저지하기 위하여 상기 전기장 발생기(250,252)와 연동되는 입자봉쇄 시스템(254, 256)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온주입 시스템.
  18. 제 13항에 있어서, 상기 전기장은 실질적으로 중력과 일직선으로 되어 중력과 상기 전기장이 상기 하전된 입자를 상기 이온빔의 이동방향에서 밀어내도록 협력하는 것을 특징으로 하는 이온주입 시스템.
  19. 제 13항에 있어서, 상기 전기장은 플라즈마 쉬스(56)의 상기 전기장으로의 후단쪽 이동을 저지하여 상기 이온빔과 상기 전기장내에 위치한 입자들을 하전시키는데 유리한 환경을 제공하고, 상기 하전된 입자가 상기 이온빔의 이동방향에서 벗어나도록 하는 것을 특징으로 하는 이온주입 시스템.
  20. 제 13항에 있어서, 상기 입자제거 시스템(202)과 상기 주입 스테이션(216) 중간에 위치되고 상기 이온빔을 소정 에너지 준위로 가속시키기 위한 가속 전극 (260)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온주입 시스템.
  21. 입자들이 이온빔과함께 운반되는 것을 저지하기 위한 입자제거 시스템에 있어서,
    전기장(28)을 발생시키기 위한 수단(12,14)을 포함하고,
    상기 이온빔(16)과 상기 전기장(28)내에 위치한 입자가 상기 이온빔(16)과 일치하는 극성으로 하전되고, 상기 이온빔(16)의 이동방향(20)에서 벗어나도록 강제되는 것을 특징으로 하는 입자제거 시스템.
  22. 제 21항에 있어서, 상기 입자(66)가 이온빔(16)밖으로 밀려난 후에 상기 이온빔(16)내로 재 진입하는 것을 저지하기위한 수단(44,46)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입자제거 시스템.
  23. 입자들이 이온빔과 함께 운반되는 것을 저지하기 위한 입자 제거방법에 있어서,
    전기장을 발생시키는 단계(310)와,
    상기 이온빔과 상기 전기장의 한 영역내에 위치한 입자들을 상기 이온빔과 일 치하는 극성으로 하전시키는 단계(330), 및
    상기 하전된 입자중 최소한 한 입자를 상기 이온빔의 이동방향에서 벗어나도록 강제하는 단계(340)를 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 제거방법.
  24. 제 18항에 있어서, 상기 하전된 입자들이 상기 이온빔내로 재 진입하는 것을 저지시키는 단계(350)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 제거방법.
  25. 제 23항에 있어서, 상기 전기장 발생단계는 중력과 실질적으로 일직선인 전기장을 발생하여 중력과 상기 전기장이 상기 하전된 입자를 상기 이온빔 밖으로 밀어내도록 협력하는 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 제거방법.
  26. 제 23항에 있어서, 플라즈마 쉬스가 상기 이온빔과 함께 상기 전기장내로의 후단쪽 이동을 하는 것을 저지하여, 상기 입자들을 하전하는데 유리한 환경을 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 제거방법.
  27. 제 23항에 있어서, 상기 입자가 상기 이온빔 이동방향에서 벗어난 후에 상기 이온빔을 가속하는 단계(370)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 제거방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100671158B1 (ko) * 2005-08-11 2007-01-17 동부일렉트로닉스 주식회사 파티클 제거 장치 및 이를 포함하는 이온 주입 장치

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10153723A1 (de) * 2001-10-31 2003-05-15 Thales Electron Devices Gmbh Plasmabeschleuniger-Anordnung
JP3738734B2 (ja) * 2002-02-06 2006-01-25 日新電機株式会社 静電加速管およびそれを備えるイオン注入装置
WO2006124075A2 (en) * 2005-05-16 2006-11-23 Axcelis Technologies, Inc. System and methods for ion beam containment using localized electrostatic fields in an ion beam passageway
US7511287B2 (en) * 2005-09-21 2009-03-31 Axcelis Technologies, Inc. Systems and methods that mitigate contamination and modify surface characteristics during ion implantation processes through the introduction of gases
JP2009535765A (ja) * 2006-04-26 2009-10-01 アクセリス テクノロジーズ， インコーポレイテッド イオンビームの粒子の捕獲及びイオンビームの集束のための方法及びシステム
JP4660452B2 (ja) * 2006-09-30 2011-03-30 株式会社フェローテック 拡径管型プラズマ生成装置
US20080157007A1 (en) * 2006-12-27 2008-07-03 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Active particle trapping for process control
EP2129193A1 (en) * 2008-05-30 2009-12-02 Ion Beam Applications S.A. A stripping member, a stripping assembly and a method for extracting a particle beam from a cyclotron
US8242469B2 (en) * 2009-07-15 2012-08-14 Axcelis Technologies, Inc. Adjustable louvered plasma electron flood enclosure
US8669517B2 (en) * 2011-05-24 2014-03-11 Axcelis Technologies, Inc. Mass analysis variable exit aperture
US8963107B2 (en) * 2012-01-12 2015-02-24 Axcelis Technologies, Inc. Beam line design to reduce energy contamination
JP6500009B2 (ja) * 2013-03-15 2019-04-10 グレン レイン ファミリー リミテッド ライアビリティ リミテッド パートナーシップ 調節可能な質量分析アパーチャ
EP3000789B1 (en) * 2014-09-15 2020-11-04 Idropan Dell'orto Depuratori S.r.l. Apparatus and method for purifying a fluid
JP6347414B2 (ja) 2014-11-04 2018-06-27 日新イオン機器株式会社 質量分析電磁石
US9721750B2 (en) * 2015-07-28 2017-08-01 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Controlling contamination particle trajectory from a beam-line electrostatic element
CN111261482B (zh) * 2018-11-30 2023-02-28 夏泰鑫半导体(青岛)有限公司 离子布植装置及离子布植时捕集污染物粒子的方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4683922A (en) 1986-01-24 1987-08-04 Allied Corporation Particle deflector and method of distributing dissimilar particles
US4800396A (en) * 1987-07-08 1989-01-24 Hertz Carl H Compensation method and device for ink droplet deviation of an ink jet
JPH01265439A (ja) * 1988-04-18 1989-10-23 Fuji Electric Co Ltd イオンビーム装置
JP2765890B2 (ja) * 1988-12-09 1998-06-18 株式会社日立製作所 プラズマイオン源微量元素質量分析装置
JP2543761B2 (ja) * 1989-03-23 1996-10-16 セイコー電子工業株式会社 誘導結合プラズマ質量分析装置
JP2716518B2 (ja) * 1989-04-21 1998-02-18 東京エレクトロン株式会社 イオン注入装置及びイオン注入方法
GB9005204D0 (en) * 1990-03-08 1990-05-02 Superion Ltd Apparatus and methods relating to scanning ion beams
US5134299A (en) 1991-03-13 1992-07-28 Eaton Corporation Ion beam implantation method and apparatus for particulate control
JPH05234564A (ja) * 1992-02-19 1993-09-10 Nissin Electric Co Ltd イオン注入装置
JP3054302B2 (ja) 1992-12-02 2000-06-19 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド イオン注入中の半導体ウェハにおける帯電を低減するプラズマ放出システム
JPH0654763U (ja) * 1993-01-06 1994-07-26 日新電機株式会社 イオン注入装置
US5825035A (en) * 1993-03-10 1998-10-20 Hitachi, Ltd. Processing method and apparatus using focused ion beam generating means
JPH0836100A (ja) * 1994-07-21 1996-02-06 Ulvac Japan Ltd イオン照射装置
JPH09139184A (ja) * 1995-11-15 1997-05-27 Nikon Corp 静電偏向器の製造方法
US5656092A (en) 1995-12-18 1997-08-12 Eaton Corporation Apparatus for capturing and removing contaminant particles from an interior region of an ion implanter
JPH09293472A (ja) * 1996-04-26 1997-11-11 Fujitsu Ltd 荷電粒子ビーム露光装置、その露光方法及びその製造方法
US5693939A (en) * 1996-07-03 1997-12-02 Purser; Kenneth H. MeV neutral beam ion implanter
ATE194724T1 (de) * 1996-09-27 2000-07-15 Arpad Barna Ionenquelle zur erzeugung von ionen aus gas oder dampf
EP1046183B1 (en) * 1998-09-24 2004-04-07 Koninklijke Philips Electronics N.V. Ion implantation device arranged to select neutral ions from the ion beam and methode

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100671158B1 (ko) * 2005-08-11 2007-01-17 동부일렉트로닉스 주식회사 파티클 제거 장치 및 이를 포함하는 이온 주입 장치

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Publication number Publication date
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