KR20040029140A

KR20040029140A - 이온 주입기를 튜닝하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20040029140A
Application number: KR10-2004-7003143A
Authority: KR
Inventors: 테렌스 센 슬리반; 데이비드 에스. 홀브룩; 클리포드 에이. 래딘
Original assignee: 베리안 세미콘덕터 이큅먼트 어소시에이츠, 인크.
Priority date: 2001-08-30
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2004-04-03
Also published as: CN100456416C; EP1421598A1; JP2005502174A; CN1557012A; US20030042427A1; WO2003021630A1; TW571351B; US7282721B2

Abstract

이온 주입기 등의 대전 입자 빔 시스템을 자동 튜닝하는 방법 및 장치가 제공된다. 일 실시예에서는, 타겟 컴포넌트의 업스트림에 위치한 제어 컴포넌트의 제어 파라미터가 변조되고, 타겟 컴포넌트의 빔 전류 다운스트림이 측정된다. 빔 전류 측정은 타겟 컴포넌트의 튜닝을 평가하고, 필요에 따라 조정하는데 이용되는 정보를 제공한다. 타겟 컴포넌트는 전형적으로 마그넷 등의 느린 응답 컴포넌트이다. 다른 실시예에서는, 튜닝의 평가는, 타겟 파라미터를 변조하고, 빔 전류 상의 이러한 변조 효과를 모니터링함으로써 행해진다. 다른 실시예에서는, 대전 입자 빔의 스폿 사이즈가, 개구의 엣지 양단의 빔을 스캐닝하고, 빔 포커스의 첨예도를 평가함으로써 평가된다. 튜닝 알고리즘은 양호하게는 고속 동작을 위한 국부화 전원 인터페이스에서 구현된다.

Description

이온 주입기를 튜닝하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TUNING ION IMPLANTERS}

이온 주입은 도전성-변경 불순물을 반도체 웨이퍼에 도입하는 표준의, 상용적으로 인정되는 기술이다. 종래의 이온 주입기에서, 소정의 불순물 물질은 이온 소스에서 이온화되며, 이온들은 미리규정된 에너지의 이온 빔을 형성하도록 가속되고, 이온 빔은 웨이퍼의 표면을 향한다. 빔에서 에너지틱(energetic) 이온은 반도체 물질의 벌크를 관통하고, 반도체 물질의 결정 격자로 임베디드되어, 소정의 도전성 영역을 형성한다.

웨이퍼로 주입되는 축적 이온 도즈(dose), 주입 깊이, 웨이퍼 표면을 통한 도즈 균일성, 표면 손상 및 바람직하지 않은 오염물질에 관한, 이온 주입과 연관된 반도체 제조 프로세스상에는 정확한 요건들이 놓여진다. 주입된 도즈 및 깊이는 주입된 영역의 전기적 활동성을 결정하며, 반면에 도즈 균일성은 반도체 웨이퍼상의 모든 디바이스들이 특정 제한내에서 동적 특성들을 갖는 것을 보장할 것을 요구한다.

반도체 웨이퍼상에서 디바이스들을 형성하기 위하여, 종종 다른 깊이들로 불순물들을 주입할 필요가 있다. 빔에서 이온의 에너지는 이온이 반도체 격자에 내장되기 전에 반도체 웨이퍼내에서 주행하는 깊이에 결정적인 요인이 된다. 특정 전자 디바이스에 대해 주어진 레시피(recipe)는 다른 이온 스피시즈(species), 다른 에너지 및 다른 도즈를 이용하는 이온 주입 단계들을 요구한다. 이온 빔의 하나 이상의 파라미터들이 변경될 때, 예컨대, 이온 빔의 에너지가 변경될 때, 웨이퍼로의 빔 전송 및 전달을 최적화하기 위해 이온 주입기를 튜닝할 필요가 있다.

종래의 이온 주입기의 튜닝은 상대적으로 시간을 소비하는 프로세스였다. 초기에, 이온 주입기의 동작을 제어하는 컴퓨터는 새로운 빔 프로파일과 연관된 일반적인 튜닝 파라미터들을 검색하고 이들 파라미터들을 이온 주입기에 적용하도록 프로그래밍된다. 이온 주입기의 여러 컴포넌트들이 특정 빔 레시피용의 근사치에 관한 일반적인 튜닝 파라미터들에 제공될 때, 조작자는 튜닝 프로세스를 완료하기 위해 셋업을 최적화한다. 숙련된 조작자는 이온 주입기가 웨이퍼에서 이온을 주입하는데 사용되도록 수용가능한 레벨로 빔을 수동으로 튜닝하는데 5-30분 이상이 걸린다. 이런 비교적 긴 튜닝 시간은 이온 주입기의 하나 이상의 컴포넌트들, 예컨대 대형 자기 컴포넌트들이 비교적 긴 안정화 시간을 가지며 히스테리시스를 나타낸다는 사실에 적어도 일부분 필연적이다. 자동 튜닝(autotune tuning) 기술이 또한 활용된다. 그러나, 종래의 자동 튜닝 기술은 수동 튜닝 기술 보다 빠르지 않다. 따라서, 종래의 이온 주입기의 튜닝은 시간-소비 태스크이다. 이온 주입기가튜닝될 때까지 웨이퍼에서 이온을 주입하는데 사용될 수 없기 때문에, 튜닝 프로세스는 이온 주입기의 쓰루풋을 증가시키는 장해물을 나타낸다.

또한, 종래의 튜닝 절차는 마그넷에 의해 생성된 자계의 강도에 대한 정확한 지식을 요구한다. 따라서, 고감도 가우스 프로브(high sensitivity Gauss probe)는 종래의 이온 주입기에 대한 튜닝 프로세스에서 사용된다. 불행하게도, 고감도 가우스 프로브는 전형적으로 수만 달러 정도로 매우 비싸다. 따라서, 이들 가우스 프로브를 제거하거나 또는 이를 덜 비싼 저감도 가우스 프로브로 대체하는 것이 바람직하다.

따라서, 제한적이지 않게 이온 주입기를 포함하는 대전 입자 빔 시스템을 튜닝하는 개선된 방법 및 장치가 요구된다.

<발명의 요약>

본 발명은 대전 입자 빔 시스템의 하나 이상의 컴포넌트들을 자동적으로 튜닝하여, 시스템을 튜닝하는데 요구되는 시간을 감소시키며 튜닝 프로세스에서 인간의 경험에 대한 필요를 제거하는 방법 및 장치를 제공함에 의해 상술한 이들 및 다른 결점들을 극복한다.

본 발명의 일면에 따르면, 대전 입자 빔 시스템 내의 타겟 컴포넌트의 타겟 파라미터의 튜닝을 평가하는 방법이 제공된다. 여기서, 대전 입자 빔은 타겟 컴포넌트를 통해 운송된다. 이 방법은, (a) 타겟 컴포넌트의 업스트립에 위치하는 제어 컴포넌트의 제어 파라미터 - 이 제어 파라미터는 타겟 컴포넌트에 대한 소정의 관계를 가진다 -를 변화시키는 단계와, (b) 제어 파라미터가 변화될 때 타겟 컴포넌트의 빔 전류 다운스트림을 측정하는 단계와, (c) 타겟 컴포넌트와 제어 파라미터간의 소정의 관계 및 빔 전류 측정에 기초하여 타겟 파라미터의 튜닝을 평가하는 단계를 포함한다. 평가된 튜닝이 소정의 기준을 만족하지 못하면, 타겟 파라미터는 조정된다. 바람직한 실시예에서, 대전 입자 빔 시스템은 이온 주입기를 포함한다.

타겟 컴포넌트는 마그넷 전류에 응답하여 자계를 발생시키는 마그넷을 포함한다. 타겟 파라미터를 조정하는 단계는 마그넷 전류를 조정하는 단계를 포함한다. 제어 컴포넌트는 제어 전압에 응답하여 전계를 발생시키는 정전기 컴포넌트를 포함한다. 제어 컴포넌트는 대전 입자 빔의 에너지를 변화시키거나 또는 대전 입자 빔의 마그넷으로의 엔트리 각(entry angle)을 변화시킨다. 제어 파라미터를 변화시키는 단계는 제어 전압을 변화시키는 단계를 포함한다. 타겟 컴포넌트는 전형적으로 느린 응답 컴포넌트이다.

타겟 파라미터의 튜닝을 평가하는 단계는 타겟 파리미터 조정을 결정하기 위해 빔 전류 측정을 분석하는 단계를 포함한다. 타겟 파라미터는 결정된 타겟 파라미터 조정에 의해 조정된다. 빔 전류 측정을 분석하는 단계는 피크 빔 전류를 제어 파라미터의 요구된 값으로 향하게 하기 위하여 타겟 파라미터 조정 방향 및 크기를 결정하는 단계를 포함한다.

이 방법은 측정된 빔 전류가 소정의 기준을 만족할 때까지 타겟 파라미터의 조정에 선행하는 단계 (a), (b) 및 (c)의 하나 이상의 반복을 수행하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 다른 면에 따르면, 대전 입자 빔 시스템 내의 타겟 컴포넌트의 타겟 파라미터를 튜닝하는 방법이 제공된다. 여기서, 대전 입자 빔은 타겟 컴포넌트를 통해 운송된다. 이 방법은 (a)타겟 컴포넌트를 피딩하는 전원 출력이 근사치를 포함하는 공칭 타겟 파라미터값을 결정하는 단계와, (b)전원 출력의 공칭 리드백(readback) 값을 측정하는 단계와, (c)공칭 타겟 파라미터 값에 대한 소정의 패턴에서 타겟 파라미터를 변화시키는 단계와, (d) 타겟 컴포넌트가 변화될 때, 대전 입자 빔 시스템에서 타겟 컴포넌트의 빔 전류 다운스트림 및 전원 출력의 타겟 파라미터 리드백 값을 측정하는 단계와, (e)피크 관찰된 빔 전류의 적어도 소정의 부분과 빔 전류의 적어도 하나의 측정이 거의 동시에 기록된 타겟 파라미터 리드백값의 적어도 하나의 측정을 포함하는 한 세트의 최종 멤버에 의해 경계가 지어지는 값들의 범위내에서, 최적의 리드백 값을 결정하는 단계와, (f)공칭 리드백 값과 최적의 리드백 값 사이의 신호차의 소정의 함수에 의해 공칭 타겟 파라미터를 조정하는 단계와, (g)빔 전류 측정이 소정의 기준을 만족할 때까지 적어도 단계 (b), (c), (d) 및 (e)의 2개 이상의 반복을 수행하는 단계를 포함한다.

본 발명이 다른 면에 따르면, 대전 입자 빔 시스템 내의 타겟 컴포넌트의 타겟 파라미터의 튜닝을 평가하는 방법이 제공된다. 여기서, 대전 입자 빔은 타겟 컴포넌트를 통해 운송되며, 타겟 파라미타는 대전 입자 빔의 근사 다운스트림 포커스를 결정한다. 이 방법은, (a)타겟 파라미터값을 결정하는 단계 - 상기 타겟 파라미터는 타겟 컴포넌트의 다운스트림에 위치한 빔 전류 감지 디바이스의 면에서 대전 입자 빔의 근사 위치를 결정한다 -와, (b)대전 입자 빔이 빔 전류 감지 디바이스상에서 선택적으로 입사되고 또한 되지 않도록 공칭 제어 파라미터 값에 대한 소정의 패턴에서 타겟 파라미터를 변화시키는 단계와, (c)타겟 파라미터가 변화될때 빔 전류 감지 디바이스로 빔 전류를 측정하는 단계와, (d)빔 전류 감지 디바이스상에 입사되고 또한 되지 않는 대전 입자들간의 변이의 첨예도(sharpness)를 결정하는 단계와, (e)변이의 첨예도에 적어도 부분적으로 기초하여 타겟 파라미터의 튜닝을 평가하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 면에 따르면, 대전 입자 빔 시스템 내의 타겟 컴포넌트의 타겟 파라미터의 튜닝을 평가하기 위한 장치가 제공된다. 여기서, 대전 입자는 타겟 컴포넌트를 통해 운송된다. 이 장치는 타겟 컴포넌트의 업스트림에 위치한 제어 컴포넌트의 제어 파라미터를 변화시키는 수단- 상기 제어 파라미터는 타겟 컴포넌트와의 소정의 관계를 가진다 -와, 제어 파라미터가 변화될 때 타겟 컴포넌트의 빔 전류 다운스트림을 측정하는 수단과, 타겟 컴포넌트와 제어 파라미터간의 소정의 관계 및 빔 전류 측정에 기초하여 타겟 파라미터의 튜닝을 평가하는 수단을 포함한다.

본 발명의 또 다른 면에 따르면, 대전 입자 장치가 제공된다. 대전 입자 빔 장치는 타겟 파라미터에 의해 제어되는 타겟 컴포넌트, 제어 파라미터에 의해 제어되며 타겟 컴포넌트의 업스트림에 위치하는 제어 컴포넌트, 제어 컴포넌트 및 타겟 컴포넌트를 통해 운송되는 대전 입자 빔을 감지하는 타겟 컴포넌트의 다운스트림에 위치한 빔 센서, 및 제어 파라미터를 변화시키며, 타겟 컴포넌트와 제어 파라미터간의 소정의 관계에 기초하여, 빔 센서로부터 수신된 빔 전류 측정에 응답하여 타겟 파라미터의 튜닝을 평가하는 제어기를 포함한다.

본 발명의 또 다른 면에 따르면, 대전 입자 빔 시스템이 제공된다. 대전 입자 빔 시스템은 대전 입자 빔이 운송되는 하나 이상의 빔라인 컴포넌트, 시스템을 제어하는 중앙화(centralized) 제어기, 및 중앙집중 제어기로부터 튜닝 명령에 응답하여 빔라인 컴포넌트들중 선택된 하나를 자동적으로 튜닝하는 튜닝 알고리즘을 포함하는 적어도 하나의 국부화(localized) 제어기를 포함한다.

본 발명의 또 다른 면에 따르면, 대전 입자 빔의 포커스를 조정하는 방법이 제공된다. 이 방법은, (a)개구의 에지를 통해 대전 입자 빔을 편향시키는 단계, 빔이 개구의 에지를 통해 편향될 때 개구의 빔 전류 다운스트림의 변화 레이트를 결정하는 단계, (c)대전 입자 빔의 다른 포커스 셋업을 위해 단계 (a) 및 (b)를 반복하는 단계, 및 (d)빔이 개구의 에지를 통해 편향될 때 개구의 빔 전류 다운스트림의 변화의 가장높은 레이트를 제공하는 포커스 셋업을 선택하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 면에 따르면, 대전 입자 빔 시스템이 운송되는 복수의 빔라인 컴포넌트들, 중앙집중 제어기 및 빔라인 컴포넌트들중 개별적인 여럿을 제어하는 하나 이상의 전원 제어기를 포함하는 대전 입자 빔 시스템에 대한 튜닝 방법이 제공된다. 이 방법은 중앙집중 제어기가 전원 인터페이스들중 선택된 하나에 튜닝 명령을 전송하는 단계와, 선택된 전원 제어기가 튜닝 명령에 응답하여 튜닝 알고리즘을 자동적으로 실행하는 단계를 포함한다.

본 발명은 대전 입자 빔 시스템에 관한 것으로, 더욱 특히 제한적이지 않게 이온 주입기를 포함하는 대전 입자 빔 시스템을 튜닝(tuning)하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명은 첨부된 도면과 결합하여 이하 상세한 설명을 참조하여 보다 잘 이해될 것이다. 도면에서, 여러 도면들로 예시되는 각각의 동일하거나 또는 거의 동일한 컴포넌트는 동일한 도면 부호로 표시된다. 명확화를 위해, 모든 컴포넌트가 모든 도면에 나타나지 않는다.

도 1은 본 발명의 구현에 적당한 이온 주입기의 실시예를 도시한 블럭도.

도 2는 도 1의 이온 주입기에서 제어 시스템의 실시예를 도시한 블럭도,

도 3은 도 2의 전원 인터페이스의 실시예를 도시한 블럭도.

도 4는 도 2의 전원 인터페이스 및 중앙 제어기에서 구현되는 제어 프로그램의 실시예를 도시한 블럭도.

도 5는 본 발명의 특징에 따르는 튜닝 절차와 연관된 빔라인 컴포넌트를 도시한 블럭도.

도 6은 도 5에 도시된 타겟 및 제어 컴포넌트들의 예를 도시한 개요블럭도.

도 7은 도 6의 구성에서 자계 B의 함수로서 분해 슬릿(resolving slit)의 빔 전류 다운스트림을 도시한 도.

도 8은 도 6의 구성에서 빔 에너지 E의 함수로서 분해 슬릿의 빔 전류 다운스트림을 도시한 도.

도 9는 본 발명의 특징에 따르는 타겟 컴포넌트를 튜닝하는 튜닝 절차의 예를 도시한 플로우 챠트.

도 10은 제어 파라미터가 변조될 때 측정된 리드백 전압의 예를 도시하는, 시간 함수로서의 전압을 도시한 도.

도 11은 도 1의 이온 주입기에서 컴포넌트들의 제1 서브세트 및 제1 전원 인터페이스의 실시예를 도시한 블럭도.

도 12는 도 11의 전원 인터페이스에 의해 실행용 프로그램의 실시예를 도시한 플로우 챠트.

도 13은 도 1의 이온 주입기에서 컴포넌트들의 제2 서브세트 및 제2 전원 인터페이스의 실시예를 도시한 블럭도.

도 14는 도 13의 전원 인터페이스에 의한 실행용 프로그램의 실시예를 도시한 플로우 챠트.

도 15는 도 1의 이온 주입기에서 컴포넌트들의 제3 서브세트 및 제3 전원 인터페이스의 실시예를 도시한 블럭도.

도 16은 도 15의 전원 인터페이스에 의한 실행용 프로그램의 실시예를 도시한 플로우 챠트.

도 17은 도 1의 이온 주입기에서 컴포넌트들의 제4 서브세트 및 제4 전원 인터페이스의 실시예를 도시한 블럭도.

도 18은 도 17의 전원 인터페이스에 의한 실행용 프로그램의 실시예를 도시한 플로우 챠트.

도 19는 빔이 다른 빔 크기들용 개구에 대해 편향될 때 패러데이 리드백 전압을 예시하는, 시간 함수로서의 전압을 도시한 도이다.

본 발명은 제한적이지 않게 이온 주입기를 포함하는 대전 입자 빔 시스템의자동 튜닝용 방법 및 장치를 제공한다. 이온 주입기에 의해 발생된 이온 빔의 파라미터들, 예컨대 이온 스피시즈들 및/또는 이온 에너지가 변경될 때 튜닝이 요구된다. 또한, 튜닝은 이온 빔을 반영하는 드리프트 및 다른 변화를 보상하기 위한 동작 동안의 주기에서 요구된다. 본 발명은 종래의 수동 및 자동 튜닝 기술과 비교해서 증가된 속도로 튜닝하는 방법 및 장치가 제공된다. 본 발명은 느린 응답 컴포넌트, 예컨대 자기 컴포넌트의 튜닝에 특히 유용하나, 이런 느린 응답 컴포넌트에 제한되지 않는다. 본 발명을 구현하는데 적합한 이온 주입기가 이하 설명된다. 그러나, 본 발명은 소정의 이온 주입기, 보다 일반적으로는 대전 입자 가속기 또는 질량 분석계와 같은 임의의 대전 입자 빔 시스템에 적용가능하다.

도 1에 도시된 바와 같이, 이온 주입기(10)는 이온 소스(12)를 포함한다. 소스(12)로부터의 이온은 양의 이온 빔(14)을 형성하기 위하여 추출 전압의 인가에 의해 가속된다. 이런 단계에서 이온 빔은 다수의 엘리먼트들 및 이온화된 소스 물질의 다수의 아이소토피들(isotopes)을 포함한다. 특정 아이소토피는 질량 분석기(16)에 의해 선택된다. 이온 빔(14)은 빔을 포커싱하며 가속기(20)에 들어가기 전에 센터링(centering)하는 저 에너지 자기 4중극자(quadrupole)(18)로 조정된다. 이온 빔(14)은 가속기(20)에 의해 소정의 에너지로 가속된다.

이온 빔(14)이 가속기(20)를 떠난 후, 입구(entrance)상에서 빔(14)을 스캐너(24)로 포커싱하는 고 에너지 자기 4중극자(22)에 의해 다시 조정된다. 빔(14)은 원치않는 대전상태를 갖는 이온을 제거하는 대전 상태 분해 마그넷(23)을 통해 고 에너지 4중극자(22)로부터 스캐너(24)로 통과한다. 스캐너(24)는 엔드 스테이션(end station)(28)에서 웨이퍼(27)의 표면을 통해 빔을 스캔한다. 병렬화(parallelizing) 마그넷(26)은 엔드 스테이션(28)에서 웨이퍼(27)상에 빔(14)의 입사 이전에 빔을 병렬화하기 위해 제공되어, 빔(14)이 그 표면을 통해 일정한 각도로 웨이퍼(27)상에 입사되는 것을 보장한다. 이동가능한 패러데이 컵(Faraay cup)은 이온 빔(14)의 튜닝을 용이하게 하기 위해 빔 경로를 따라 제공된다.

제어 시스템

제어 시스템(29)은 이온 주입기의 컴포넌트들(12, 16, 18, 20, 22, 23, 24, 26) 각각을 제어하는데 제공된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제어 시스템(29)은 중앙 제어기(30) 및 하나 이상의 비중앙집중화된 전원 인터페이스를 포함한다. 중앙 제어기(30)는 예컨대 이들 컴포넌트들용의 동작 전압 및 전류와 같은 일반화된 파라미터를 셋업하며 이온 빔을 최적화하도록 개별 컴포넌트를 튜닝하기 위해, 비중앙집중화된 전원 인터페이스와 결합하여 사용된다.

일 실시예에서, 중앙 제어기(30)는 이온 주입기의 사용자로부터 입력을 수신하며 이 입력을 사용하여 이온 주입기를 제어하고 튜닝하도록 구성된 컴퓨터 시스템의 하드웨어, 펌웨어 및 소프트웨어 컴포넌트들의 조합이다. 본 예에서 컴퓨터 시스템은 소정의 빔 파라미터를 초기에 입력하기 보다는, 사용자에 의한 중대한 간섭없이 이온 주입기가 소정의 빔 프로파일을 발생시킬 수 있게 하기 위해 자율적으로 동작하도록 구성된다. 본 발명은 개시된 실시예에 제한되지 않고, 제어 시스템의 특정 요건에 의존하는 많은 다른 형태들, 이온 주입기의 컴포넌트들의 물리적내부 관계, 및 채용된 컴퓨터 설비의 타입을 취한다. 예컨대, 제어 시스템은 반드시 필요치는 않치만 개별 웨이퍼를 트래킹하며 주입 동작 동안 웨이퍼에 인가된 도즈 레벨을 조정하는 것과 같은 부가적인 함수와, 이온 주입기와 연관된 제어 시스템에 의해 공통적으로 수행되는 임의의 다른 함수를 수행한다.

도 2에는 적당한 제어 시스템의 일예의 블럭도가 도시된다. 이온 주입기 제어 시스템(29)은 중앙 제어기(30)와, 이온 주입기의 개별 컴포넌트 또는 컴포넌트들의 그룹과 연관된 전원 인터페이스를 포함한다. 중앙 제어기(30)는 제1 직렬 링크(32) 및 제2 직렬 링크(33)에 의해 질량 분석기 전원 인터페이스(34), 저 에너지 4중극자 전원 인터페이스(36), 고 에너지 4중극자 전원 인터페이스(38) 및 병렬화 마그넷 전원 인터페이스(40)에 연결된다. 각각의 직렬 링크들(32, 33)은 루프에서 전원 인터페이스들과 연결된다. 제어 시스템(29)은 직렬 링크(32, 33)의 쇄선부로 표시되는 부가적인 전원 인터페이스들을 포함한다. 대향하는 방향에서 전원 인터페이스에 연결된 2개의 직렬 링크들은 리던던시용으로 사용된다. 직렬 링크들(32, 33)은 광섬유 통신을 활용하며, 공지된 SDLC 작렬 프로토콜을 활용한다. 전원 인터페이스들(34-40)은 이온 주입기의 각각의 컴포넌트들 및 이하 설명되는 중앙 제어기(30)와 통신한다.

다른 제어 시스템 아키텍쳐가 활용될 수 있음을 이해해야 한다. 예컨대, 직렬 링크(32, 33)는 광 또는 전기 시그널링을 활용한다. 더욱이, 직렬 링크들(32, 33)은 병렬 버스들 또는 임의의 다른 적당한 통신 기술로 대체된다. 중앙 제어기(30)는 루프 구성을 통하기 보다는 전원 인터페이스들 각각에 직접 연결된다.

제어 시스템의 기능은 다른 방식으로 분할된다. 바람직한 실시예에서, 전원 인터페이스들(34-40)은 이하 설명되는 바와 같이 튜닝 알고리즘을 수행하기 위해 충분한 지능을 가진다. 이런 아키텍쳐는 중앙 제어기(30)가 비교적 자주 개별 전원 인터페이스와 통신하는 튜닝 속도가 증가된다는 이점을 가진다. 다른 아키텍쳐에서, 대부분 또는 모든 전원 인터페이스의 기능은 중앙 제어기(30)에 통합된다. 이런 접근법은 중앙 제어기(30)에서 복잡도를 증가시킨다는 문제를 가진다.

중앙 제어기(30)는 마이크로프로세서, RAM, ROM 및 디스크 스토리지와 같은 메모리 디바이스들, 사용자 인터페이스 및 전원 인터페이스들(34-40)와 통신하는 통신 포트를 포함하는 범용 컴퓨터일 수 있다. 사용자 인터페이스는 공지된 바와 같이 비디오 모니터, 키보드 및 포인팅 디바이스를 포함한다. 컴퓨터 시스템은 특히 프로그램밍된 특정 목적의 하드웨어, 어플리케이션-특정 집적 회로, 또는 하드웨어 및 소프트웨어 컴포넌트들의 임의의 다른 조합으로 또한 구현된다.

질량 분석기 전원 인터페이스(34)의 일 실시예의 블럭도가 도 3에 도시된다. 범용 하드웨어 구성이 활용되며, 전원 인터페이스들(36-40)은 동일한 하드웨어 구성을 가진다. 전원 인터페이스(34)는 프로세서(CPU)(150), RAM(152) 및 버스(156)에 의해 상호접속된 ROM(154)을 포함한다. 중앙 제어기 인터페이스(160)는 직렬 링크들(32, 33)과 버스(156) 사이에 인터페이스를 제공한다. 아날로그-대-디지털 변환기(162)는 이온 주입기의 컴포넌트들로부터 아날로그 입력을 수신하며, 대응하는 디지털 신호를 버스(156)에 제공한다. 디지털-대-아날로그 변환기(164)는버스(156)상에서 디지털 신호를 수신하며, 아날로그 출력을 이온 주입기의 컴포넌트들에 제공한다. 버스(156)에 연결된 디지털 I/O 인터페이스(166)는 이온 주입기로부터 디지털 입력을 수신하며 디지털 출력을 이온 주입기에 제공한다. 전원 인터페이스는 여러 동작, 셋업 및 진단 기능을 수행하며 특히 이하 설명되는 튜닝 알고리즘을 수행하도록 프로그래밍된다. 전원 인터페이스가 도 3의 실시예에 제한되지 않으며 각종 범용 및 특정 용도의 프로세서 구성이 본 발명의 범위내에서 활용됨을 이해해야 한다.

제어 프로세스

도 2의 이온 주입기 제어 시스템에 의해 구현되는 제어 프로세스의 예는 도 4에 예시된다. 일 실시예에서, 프로세스 단계의 한 서브세트는 중앙 제어기(30)에 의해 구현되며, 프로세스 단계의 다른 서브세트는 전원 인터페이스들(34-40)에 의해 구현된다. 예시적인 실시예에서, 중앙 제어기(30)와 전원 인터페이스들(34-40)간의 제어 프로세스의 이런 분할은 중앙 제어기(30)가 부가적인 태스크를 자유롭게 담당한다는 이점이 있다. 부가적으로, 이런 구성은 중앙 제어기(30)에게 전원 인터페이스들로의 컴포넌트들의 국부화된 서브그룹들을 통한 제어를 위임할 수 있어, 컴퓨터에 요구되는 통신 채널들의 수를 최소화한다. 더욱이, 전원 인터페이스들(34-40)에 제어 기능의 일부를 둠에 의해, 이온 주입기 튜닝 속도는 수신된 컴퓨터가 10 내지 20 Hz 정도의 레이트에서 전원 인터페이스로부터 업데이트되는 종래의 이온 주입기 아키텍쳐와 비교해서 증가될 수 있다. 도 4에 예시된 실시예에서, 단계 200-216 및 220-224는 중앙 제어기(30)에 의해 실행되며, 단계218 및 226-238은 전원 인터페이스들(34-40)중 하나 이상에 의해 실행된다. 그러나, 본 발명은 중앙 제어기(30)와 전원 인터페이스들(34-40)간의 제어 프로세스들의 임의의 편리한 분할이 활용되기 때문에 이런 점으로 제한되지 않는다. 정말로, 본 발명은 중앙 제어기(30)가 원한다면 중앙 프로세스의 모든 단계들을 실행하도록 구성되기 때문에, 이런 식으로 제어 프로세스의 분할을 활용하는 시스템에 제한되지 않는다. 각각의 전원 인터페이스에 의한 절차를 구현하도록 취해진 프로세스는 이하 상술된다.

도 4에 도시된 실시예에서, 중앙 제어기(30)는 단계 200에서 입력을 대기한다. 중앙 제어기(30)가 이온 주입기(10)에 의해 생성될 소정의 빔 프로파일에 관한 단계 208에서 사용자로부터 입력을 수신할 때, 중앙 제어기(30)는 단계 210에서 소정의 빔 프로파일에 대응하는 데이터베이스로부터 정보를 검색한다. 중앙 제어기(30)는 빔을 구축하기 위해 단계 212에서 초기 파라미터 값들을 전원 인터페이스들(34-40)에 출력하며, 제1 전원 인터페이스(34)에 지시하여 단계 214 및 216에서 전원 인터페이스로 튜닝 명령을 전송함에 의해 연관된 컴포넌트를 튜닝한다. 중앙 제어기(30)가, 전원 인터페이스가 이온 주입기(10)의 각각의 컴포넌트를 튜닝하는 것을 나타내는 단계 218에서 전원 인터페이스들(34-40)중 하나로부터 응답을 수신할 때, 중앙 제어기(30)는 모든 전원 인터페이스들이 단계 220에서 이들 각각의 컴포넌트들을 튜닝하는지를 판정하도록 체크된다. 모든 컴포넌트들이 단계 222에서 조정되지 않으면, 중앙 제어기(30)는 단계 214 및 216에서 전원 인터페이스들(34-40)중 다음 하나에 튜닝 명령을 전송한다. 모든 컴포넌트들이 튜닝될 때, 중앙 제어기(30)는 단계 200에서 부가적인 입력을 대기하도록 단계 224에서 복귀한다. 이온 주입기는 이온 소스에서 시작 및 웨이퍼를 향한 다운스트림 작업을 전형적으로 튜닝한다. 그러나, 본 발명은 이런 점으로 제한되지 않는다.

이온 주입기(10)의 조작자는 이런 프로세스 동안 하나 이상의 주기에서 선택적으로 업데이트된다. 바람직하게, 이온 주입기(10)의 조작자는 이온 주입기가 튜닝될 때 단계 224에서 적어도 통지된다.

단계 216에서 튜닝 명령의 수신시, 각각의 전원 인터페이스는 단계 226에서 제어를 갖는 이온 주입기(10)의 컴포넌트들중 하나 이상에 초기 제어 전압을 출력한다. 컴포넌트의 튜닝이 일어날 수 있게 하기 위하여, 전원 인터페이스는 또한 이하 상술되는 바와 같이 단계 226에서 제어 컴포넌트에 변조 신호를 출력한다. 변조 신호는 이온 빔상의 타겟 컴포넌트 효과를 모니터링하여, 타겟 컴포넌트에 영향을 미치는 타겟 파라미터를 조정하는 방법을 결정할 목적으로 제어 컴포넌트의 동적 전압 또는 전류와 같은 제어 파라미터를 변조하는데 사용된다.

초기 제어 전압을 셋업한 후, 전원 인터페이스는 변조 동안 제어 파라미터를 변조하며, 빔 전류 또는 중요한 다른 빔 파라미터를 나타내는 단계 228에서 리드백 신호를 수신한다. 전원 인터페이스는 타겟 컴포넌트가 효율적으로 튜닝되는지 또한 타겟 파라미터의 변경이 단계 230에서 타겟 컴포넌트의 튜닝을 개선할 가능성이 있는지에 대한 여부를 판정하기 위해 리드백 신호를 사용한다. 타겟 컴포넌트가 충분히 튜닝되었는지 여부에 대한 판정은 이하 설명된다. 리드백 신호가 이온 빔상에서 변조 신호의 효과를 반영하기 때문에, 전원 인터페이스는 값들의 범위에 걸쳐 이온 주입기(10)의 동작을 모니터링하며, 타겟 파라미터가 타겟 컴포넌트의 튜닝을 달성하도록 조정되야 하는 방향을 이온 주입기로부터 추론한다.

타겟 컴포넌트가 단계 232에서 충분히 튜닝되지 않으면, 전원 인터페이스는 단계 234에서 새로운 타겟 파라미터를 출력한다. 새로운 타겟 파라미터는 예컨대 현재의 타겟 파라미터로부터 고정 또는 가변 양을 부가 또는 차감함에 의해 임의의 적당한 알고리즘을 이용하여 계산된다. 부가되거나 차감될 양이 변화된다면, 특정 양은 예컨대 보간 알고리즘, 통합 알고리즘, 또는 이하 상술되는 효율적인 방식으로 타겟 파라미터가 최적의 값으로 수렴하게 하는 다른 알고리즘을 이용하는 전원 인터페이스에 의해 결정된다.

타겟 파라미터가 단계 234에서 출력될 때, 전원 인터페이스는 단계 228에서 리드백 신호를 수신하며, 컴포넌트가 단계 230에서 충분히 튜닝되었는지를 다시 판정한다. 전원 인터페이스는 타겟 컴포넌트가 이하 설명되는 바와 같이 단계 236에서 충분히 튜닝되었는지 결정될 때까지 단계 228, 230, 232 및 234의 튜닝 프로세스를 반복한다. 전원 인터페이스가 튜닝 절차를 완료할 때, 단계 238에서 변조 신호를 종료하며 단계 218에서 중앙 제어기(30)로 튜닝 응답을 출력한다. 전원 인터페이스는 이것이 조정될 각각의 컴포넌트 또는 파라미터에 대한 단계 228, 230, 232 및 234의 튜닝 프로세스를 실행하는 경우에, 하나 이상의 컴포넌트들, 또는 소정의 컴포넌트의 하나 이상의 파라미터들을 튜닝할 책임이 있다.

튜닝 프로세스

튜닝 프로세스의 하나의 목적은 이온 주입기 빔라인을 통한 소정의 이온 스페이즈들의 최대 이온 빔 전류를 달성하는 것이다. 자기 컴포넌트, 예컨대 질량 분석기(16) 및 병렬화 마그넷(26)에서, 종래의 튜닝 프로세스는 값들의 범위에 걸친 마그넷 전류를 변화시키며 빔 전류를 모니터링하는 것에 전형적으로 관련된다. 마그넷 전류는 최대 빔 전류가 생성하는 값에서 셋업된다. 그러나, 이온 주입기 및 다른 대전 입자 빔 시스템에서 사용되는 자기 컴포넌트들은 전형적으로 크며, 마그넷 전류에서의 변화에 본래 느린 응답들을 가진다. 따라서, 튜닝 프로세스는 본래 느리다.

도 5를 참조하면, 튜닝 프로세스의 속도는, 제어 컴포넌트(300)의 제어 파라미터를 모니터링하며 타겟 컴포넌트의 이온 빔 다운스트림에서 효과를 관찰함에 의해 종래 튜닝 프로세스들에 비해 본 발명의 일면에 따르면, 증가한다. 사실상, 변조는 값들의 범위에 걸쳐, 연속적 또는 일치하여 제어 파라미터의 스위프(sweep)를 생성한다. 변조는 예컨대 주기적인 파형 또는 일련의 이산 값들 일 수 있다. 타겟 컴포넌트(310)는 제어 컴포넌트(300)와 타겟 컴포넌트(310)간의 특정 관계 때문에, 제어 파라미터가 변화 또는 변조될 때 이온 빔상에서 가변가능한 효과를 전형적으로 가진다.

도 5에서, 타겟 컴포넌트(310)는 튜닝을 요구하는 컴포넌트이며, 제어 컴포넌트(300)는 타겟 컴포넌트(310)의 튜닝에서 보조하는데 사용되는 컴포넌트이다. 이온 빔 전류는 예컨대 타겟 컴포넌트(310)의 다운스트림에 위치하는 패러데이 빔 센서와 같은 빔 센서(312)에 의해 관찰된다. 제어 파라미터 및 타겟 파라미터는 전원 인터페이스(314)에 의해 발생되며, 빔 센서(312)로부터의 빔 전류 리드백은전원 인터페이스(314)에 의해 모니터링된다.

타겟 컴포넌트(310)의 이온 빔 다운스트림상에서의 변조된 제어 파라미터의 효과는 타겟 컴포넌트(310)의 타겟 파라미터의 조정에 대한 필요를 평가하는데 사용된다. 타겟 컴포넌트(310)의 튜닝의 평가가 미스튜닝된(mistuned) 조건을 나타내는 경우, 타겟 파라미터는 튜닝을 개선하는데 조정된다. 전형적으로, 타겟 컴포넌트(310)는 자기 컴포넌트와 같은 느린 응답 컴포넌트이며, 제어 컴포넌트(300)는 정전기 빔 가속기 또는 정전기 빔 편향기와 같은 빠른 응답 컴포넌트이다. 튜닝 절차는 제어 컴포넌트(300)와 타겟 컴포넌트(310)사이의 공지된 관계에 의존하며, 타겟 컴포넌트(310)의 이온 빔 전류 다운스트림이 타겟 파라미터 및 제어 파라미터 모두의 함수이라는 사실에 의존한다.

상술한 바와 같이, 이온 빔 전류는 패러데이 빔 센서에 의해 모니터링된다. 다른 실시예에서, 이온 빔 전류는 피어슨(Pearson) 코일과 같은 감지 코일에 의해 모니터링된다. 일 특정 실시예에서, 이온 빔 전류는 Bergoz로부터 이용가능한 모듈러 파라메트릭(modular parametric) 전류 변환기에 의해 모니터링된다. 일반적으로, 이온 빔 전류를 감지할 수 있는 소정의 디바이스가 활용된다.

튜닝 알고리즘에 따르는 전원 인터페이스(314)는 제어 파라미터를 변조하며, 빔 전류 리드백에 응답하여 타겟 파라미터의 튜닝을 평가한다. 미스튜닝 조건이 관찰된다면, 타겟 파라미터는 조정된다. 전원 인터페이스(314)는 중앙 제어기로부터 튜닝 명령을 수신하고, 튜닝 명령에 응답하여 튜닝 알고리즘을 자율적으로 실행한다.

도 5의 실시예에서, "이미지(image)" 방법으로 이하 언급되는 튜닝 방법은 타겟 컴포넌트(310)와 이의 업스트림에 위치하는 제어 컴포넌트(300)를 채용한다. 다른 실시예에서, "서치(search)" 방법으로 이하 언급되는 튜닝 방법은 개별 제어 컴포넌트를 채용하지 않으며, 튜닝의 평가는 타겟 파라미터를 변조하며 타겟 컴포넌트의 이온 빔 전류 다운스트림상에서 이런 변조의 효과를 모니터링함에 의해 수행된다. 또 다른 실시예에서, 이온 빔의 스폿 크기는 개구의 에지를 통한 빔을 스캐닝하고 빔 포커스의 첨예도를 평가함에 의해 평가된다.

임의의 빔라인 컴포넌트, 예컨대 타겟 컴포넌트(310)에는, 이런 컴포넌트에 대한 타겟 파라미터를 빔 전류와 관련짓는 함수 F1이 있다. 이런 함수는 X축에는 타겟 파라미터가, Y축에는 빔 전류가 있는 그래프로 표현된다. 정확한 튜닝이 대부분의 빔라인 컴포넌트에 대해 진실인 최대 빔 전류에 대응할 때, 튜닝 절차의 목표는 이런 그래프상에 글로벌 피크(global peak)를 위치시키며 최대 빔 전류를 달성하도록 타겟 파라미터를 조정하는 것이다.

많은 경우에, 제어 컴포넌트(300)와 같은 제2 컴포넌트는 타겟 컴포넌트(310)와의 특정 관계를 가진다. 특히, 시스템이 소정의 상태에 있을 때, 타겟 컴포넌트(310)의 타겟 파라미터를 값 A로 조정하거나 또는 제어 컴포넌트(300)의 제어 파라미터를 값 B로 조정함에 의해 빔에 대한 동일한 변화를 야기하는 것이 가능하다. 이는 타겟 컴포넌트(310)의 타겟 파라미터를 조정하는 것보다 제어 컴포넌트(300)의 제어 파라미터를 조정하는 것이 더 용이한 경우에 유용하다. 그 이유는 유사한 튜닝 정보가 어느 하나의 파라미터를 조정함에 의해 얻어지기 때문이다. 수학적으로, 이는 타겟 컴포넌트(310)의 타겟 파라미터 및 제어 컴포넌트(300)의 제어 파라미터에 관한 전달 함수 T로 표현되며, 그 결과, 제어 컴포넌트(300)의 제어 파라미터를 값B로 조정하면 타겟 컴포넌트(310)의 타겟 파라미터를 값 A로 조정하는 것과 동일한 빔 전류를 가져오게 된다. 효과적으로, 타겟 컴포넌트(310)에 대한 가능한 셋업의 범위는 제어 컴포넌트(300)의 가능한 셋업의 범위로 매핑된다. 이는 타겟 컴포넌트(310)의 타겟 파라미터의 정확한 셋업에 관한 정보가 제어 컴포넌트(300)의 제어 파라미터를 변화시킴에 의해 얻어지는 것을 의미한다.

이롭게, 전달 함수 T가 모노토닉(monotonic) 함수이라면 전달 함수 T의 정확한 형상을 알 필요가 없다. 특히, 이런 관계는 타겟 컴포넌트(310)와 제어 컴포넌트(300)간의 방향 관계가 알려지는 한 활용된다. 따라서, 이런 베이스라인(baseline) 값 위 또는 아래로 제어 컴포넌트(300)의 제어 파라미터(300)를 조정하는지에 대한 여부 판정은 타겟 컴포넌트(310)에 대한 타겟 파라미터가 조정되야만 하는(제어 컴포넌트(300)의 제어 파라미터가 이 베이스라인 값으로 돌아간다고 가정한다) 방향에 관한 최적 빔 전류 제공 정보를 생성한다.

일 예로서, 편향 마그넷에 의한 대전 입자 빔의 편향은 마그넷에 의해 생성된 자계 및 대전 입자빔에서의 대전 입자의 에너지의 함수이다. 이온 빔으로부터 소정의 스피시즈를 선택하는데 사용되는 질량 분석기(16)는 도 6에 개요적으로 도시한다. 질량 분석기(16)는 마그넷(332), 분해 마스크(334) 및 마그넷 전원(336)를 포함한다. 마그넷(332)은 이격된 마그넷 폴피스들(polepieces)(이들은 이온빔(14)의 통로를 위해 이들 사이의 갭을 가짐) 및 마그넷 코일(도시안됨)을 포함한다. 마그넷 전원(336)은 마그넷 폴피스들간의 갭에서 자계 B를 생성하기 위한 마그넷 코일에 마그넷 전류를 제공한다. 분해 마스크(334)는 소정의 이온 스피시즈를 통과시키기 위한 분해 슬릿(338)을 포함한다.

이온 소스(12)는 아크 챔버(340), 추출 전극(342) 및 추출 전원(346)을 포함한다. 아크 챔버(340)는 이온 빔(14)을 발생시키고, 추출 전극(342)은 이온 빔(14)을 소정의 에너지로 가속한다. 이온빔(14)의 에너지는 추출 전원(346)에 의해 추출 전극(342)로 인가된 추출 전압에 의해 결정된다.

질량 분석기(16)가 적당히 튜닝될 때, 이온 빔(14)에서 소정의 이온 스피시즈는 마그넷(332)에 의해 공지된 각도로 편향되며 분해 슬릿(338)을 통과한다. 바람직하지 않은 이온 스피시즈는 다른 각도만큼 편향되고 분해 마스크(334)에 의해 인터셉트된다. 마그넷(332)에 의한 이온 스피시즈의 편향은, 번갈아서 마그넷 전원(336)에 의해 제공된 마그넷의 근사 함수인 마그넷 폴피스들간의 갭에서 자계 B의 함수이다. 또한, 마그넷(332)에 의해 이온 빔(14)의 편향은 번갈아서 이온 소스(12)의 추출 전극에 인가된 추출 전압의 함수인 이온빔 에너지의 함수이다.

본 예에서, 자계 B는 마그넷 전류에서의 변화에 대한 느린 응답을 나타내며, 반면에 빔 에너지는 추출 전압에서의 변화의 빠른 응답을 나타낸다. 느린 응답 마그넷(332)을 빠르게 튜닝하기 위하여, 마그넷은 타겟 컴포넌트로 지정되며, 이온 소스(12)의 추출 전극(342)은 제어 컴포넌트로 지정된다. 추출 전압(제어 파라미터)는 소정의 베이스라인 값에 대해 변조되며, 분해 슬릿(338)의 빔 전류 다운스트림은 전형적으로 패러데이 빔 센서(350)에 의해 모니터링된다. 패러데이 빔 센서(350)는 바람직하게 감지된 빔 전류에 응답하여 패러데이 리드백 전압을 제공하는 전류-대-전압 변환기를 포함한다. 리드백 전압은 따라서 이온 빔 전류를 나타낸다.

전원 인터페이스는 제어 파라미터 및 대응하는 빔 전류의 쌍으로 된 값들의 세트를 얻는다. 제어 파라미터 값은 소정의 값 또는 측정된 값이다. 쌍으로된 값들은 동시에 또는 거의 동시에 얻어진다. 쌍으로 된 값들의 세트는 타겟 컴포넌트의 튜닝을 평가하는데 사용된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 커브 360은 마그넷(332)에 의해 생성된 자계 B의 함수로서 분해 슬릿(338)의 빔 전류 I 다운스트림을 나타낸다. 빔 전류는 자계 B₁에 대한 피크 값을 가진다. 주입 프로세스의 요건에 의해 구축되는 바와 같이 자계가 B₀의 초기 값을 가지며 요구된 빔 에너지가 E₁이라고 가정한다. 튜닝 프로세스의 목적은 분해 슬릿(338)의 피크 빔 전류 I 다운스트림이 요구되는 에너지 E₁에서 일어나도록 자계를 값 B₁으로 조정하는 것이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 분해 슬릿(338)의 빔 전류 다운스트림은 또한 빔 에너지 B의 함수이다. 커브 362는 자계가 B₀이고 피크 빔 전류가 에너지 E₁에서 일어나지 않는 미스튜닝 조건을 위한 빔 에너지의 함수로서 빔 전류를 나타낸다. 커브 364는 자계가 B₁이고 피크 빔 전류가 에너지 E₁에서 일어나는 튜닝 조건을 위한 빔 에너지의 함수로서 빔 전류를 나타낸다.

에너지 E₁에서 피크 비 전류를 생성하는 자계 B₁에서 동작을 보장하기 위해 질량 분석기 마그넷(332)를 빠르게 튜닝하는 프로세스의 예는, 도 9의 플로우 챠트를 참조하여 설명한다. 느린 응답 마그넷(332)은 타겟 컴포넌트로서 지정되며, 이온 소스(12)의 빠른 응답 추출 전극(342)은 제어 컴포넌트로서 지정된다. 단계 370에서, 제어 파라미터(추출 전압)는 추출 전원(346)에 인가된 추출 제어 전압을 변조함에 의해 소정 값에 대해 변조된다. 도 6-8의 예에서, 추출 전압은 도 8에서 화살표 366으로 표시되는 요구된 빔 에너지 E₁에 대한 빔 에너지를 변조하기 위해 변조된다.

단계 372에서, 타겟 컴포넌트의 빔 전류 다운스트림은 제어 파라미터가 변조될 때 측정된다. 도 6-8의 예에서, 분해 슬릿(338)의 빔 전류 다운스트림은 패러데이 빔 센서(350)에 의해 측정된다. 따라서, 소정의 편향 각에서 빔 전류가 측정된다. 도 10은 시간의 함수로서의 전압의 그래프이며, 제어 파라미터의 변조 동안 시간의 함수로서 패러데이 리드백 전압의 예를 예시한다. 도 10에서, 커브 390은 변조된 제어 파라미터를 나타내며, 커브 392는 샘플링된 패러데이 리드백 전압을 나타낸다. 제어 파라미터의 변조의 중심은 시간 t₁에서 일어나며, 피크 리드백 전압은 미스튜닝 조건을 나타내는 시간 t₂에서 일어난다. 빔 전류 측정은 단계 374에서 분석되며, 특히 피크 빔 전류는 소정의 빔 에너지 E₁에서 빔 전류와 비교된다.에너지 E₁에서 빔 전류와 피크 빔 전류간의 차이는 타겟 컴포넌트의 튜닝 또는 미스튜닝을 나타낸다. 즉, 에너지 E₁에서 빔 전류와 피크 빔 전류가 다른 곳에서, 타겟 컴포넌트는 미스튜닝된다.

단계 376에서, 타겟 컴포넌트가 최적 튜닝을 나타내는 소정의 값에 충분히 가까이 있는지에 대한 판정이 이루어진다. 타겟 파라미터가 소정의 값에 충분히 가까이 있는지에 대한 판정은 이하 후술된다. 그러나, 이런 판정은 에너지 E₁에서의 빔 전류가 피크 빔 전류의 특정 범위내에 있다는 결정에 기초할 수 있다.

타겟 파라미터가 소정 값에 충분히 가까이 있지 않은 단계 376에서 판정될 때, 타겟 파라미터 조정은 단계 378에서 결정된다. 조정 방향 및 증분 사이즈 모두는 타겟 파라미터와 연관된다. 조정 방향은 에너지 E₁으로부터 커브 362(도 8)의 변위 방향, 제어 및 타겟 컴포넌트들의 동작 특성들에 기초하여 전형적으로 알려진다. 조정 방향은 단계 372에서 얻어진 빔 전류 측정에 응답하여 제어기로 사전에 프로그래밍된다. 타겟 파라미터 조정의 크기는 제어 컴포넌트 및 타겟 컴포넌트와, 에너지 E₁에서 빔 전류 및 피크 빔 전류의 지식에 또한 기초할 수 있다. 그러나, 정확한 조정 크기는 조정이 튜닝 프로세스의 하나 이상의 반복에서 완료될 수 있기 때문에 요구되지 않는다. 하나의 접근법에서, 조정 증분은 튜닝 프로세스의 시작에서 커지며 연속적인 반복에서 감소한다. 단계 380에서, 타겟 파라미터는 선택된 조정 증분에 의해 선택된 방향에서 조정된다. 프로세스는 튜닝 프로세스의다른 반복을 수행하기 위해 단계 370으로 복귀한다. 타겟 파라미터가 소정 값에 충분히 가까이 있는 단계 376에서 결정이 이루어진다면, 타겟 컴포넌트에 대한 튜닝 프로세스는 완료된다.

전원 인터페이스

개별 전원 인터페이스(34-40) 및 이들에 의해 영향을 받는 컴포넌트들은 도 11, 13, 15 및 17에서 설명된다. 이온 주입기(10)의 컴포넌트의 제어는 이하 설명되는 튜닝 알고리즘을 구현하는 전원 인터페이스(34-40)과 결합해서 설명된다. 전원 인터페이스(34-40)에 의해 수행된 튜닝 프로세스의 실시예들의 플로우도는 도 12, 14, 16 및 18에서 각각 설명된다.

도 11, 13, 15 및 17에서, 이온 주입기의 각각의 컴포넌트의 동작에 대해 요구되는 전원은 각각의 블럭내에 포함되며, 전원 인터페이스는 각각의 전원에 제어 신호를 제공한다. 따라서, 예컨대 도 11에서, 이온 소스(12)는 추출 전원(346)(도 6)을 포함하며, 질량 분석기(16)는 마그넷 전원(336)을 포함한다.

도 11에 도시된 바와 같이, 질량 분석기 전원 인터페이스(PSI)(34)는 질량 분석기(16) 및 저에너지 패러데이 빔 센서(58)를 이온 소스(12)와 인터페이싱한다. 공지된 바와 같이, 패러데이 빔 센서는 이온 빔에 응답하여 전기 전류를 생성하는 디바이스이다. 패러데이 빔 센서(58)는 바람직하게 감지된 빔 전류에 응답하여 패러데이 리드백 전압을 발생시키는 전류-대-전압 변환기를 포함한다. PSI(34)는 이온 소스(12)에서 추출 전원을 제어하기 위하여 라인(72)상에서의 추출 제어 전압을 출력하며, 질량 분석기(16)에서 질량 분석기 전원을 제어하기 위하여 라인(74)상에서 질량 분석기 제어 전압을 출력한다. PSI(34)는 라인(82)상에서 제어 출력 신호를 통해 컴퓨터(32)와 통신한다. PSI(34)는 입력으로서, 컴퓨터(32)로부터 라인(76)상에서 제어 입력 신호와, 라인(78)상에서 추출 리드백 전압과, 라인(80)상에서 저에너지 패러데이 리드백 전압을 또한 수신한다. 추출 리드백 전압은 추출 전원의 출력을 나타내며, 패러데이 리드백 전압은 질량 분석기(16)의 빔 전류 다운스트림을 나타낸다.

동작시, 도 12에 도시된 바와 같이, 중앙 제어기(30)는 단계 400에서 질량 분석기 튜닝용 이온 주입기를 셋업한다. 이는 저에너지 패러데이 빔 센서(58)를 위치로 이동시키는 것을 포함한다. 단계 402에서, 중앙 제어기(30)는 튜닝 명령을 질량 분석기(PSI)(34)로 전송한다. 선택된 빔 프로파일에 대한 제어 전압의 근사치는 중앙 제어기(30)에 의해 시스템 데이터베이스에서 액세스되며, 질량 분석기(PSI)(34)로 전송된다. 질량 분석기(PSI)(34)는 단계 404에서 초기 제어 전압을 셋업하기 위해 근사치를 사용한다. 특히, 질량 분석기(PSI)(34)는 라인(72)상에서 초기 추출 제어 전압을, 또한 라인(74)상에 초기 질량 분석기 제어 전압을 셋업한다. 질량 분석기(34)는 단계 406에서 질량 분석기 튜닝 알고리즘을 실행한다. 도 5-10에 도시되고 상술한 튜닝 알고리즘이 활용된다. 질량 분석기(PSI)(34)는 이온 소스(12)로 제공된 추출 제어 전압을 변조하며, 저에너지 패러데어 리드백 전압을 모니터링한다. 리드백 전압치는 상술한 바와 같이 질량 분석기 제어 전압에 대해 요구된 요건을 결정하기 위해 분석된다. 튜닝 알고리즘의 여러 반복은 소정의 튜닝을 달성하는데 요구된다. 질량 분석기의 튜닝이 완료된 후, 튜닝된 응답은 단계 408에서 중앙 제어기(30)로 전송된다.

라인(74)상에 질량 분석기 제어 전압을 변조함에 의해 질량 분석기(16)를 튜닝하는 것은, 라인(74)상에서 제어 전압이 변화될 때 질량 분석기(16)가 안정화를 위해 수초에서 일분이 걸리기 때문에, 시간 소비적이다.

빠른 튜닝을 달성하기 위해, 질량 분석기(16)는 라인(72)상에서 추출 제어 전압을 변조하고 저에너지 패러데이 빔 센서(58)에서 질량 분석기(16)의 이온 빔 다운스트림을 모니터링함에 의해 튜닝된다. 이온 빔 에너지를 변화시키기 위해 라인(72)상에서 추출 제어 전압을 변조하는 것은 질량 분석기(16)에서 마그넷의 자계를 변조시키는 것과 균등하며, PSI(34)가 이온 빔(14)상에서 보다 강한 또는 약한 자계의 효과를 결정할 수 있게 한다.

저에너지 자기 4중극자(18)의 튜닝은 도 13 및 14와 결합해서 이하 설명된다. 도 13에 도시된 바와 같이, 저에너지 자기 4중극자 전원 인터페이스(PSI)(36)는 저에너지 자기 4중극자(18) 및 고에너지 패러데이(62)와 인터페이싱한다. 특히, PSI(36)는 라인(84)상에서 저에너지 자기 4중극자 제어 전압을 출력한다. 본 실시예에서 저에너지 자기 4중극자(18)은 여러 쌍의 전극들을 가지며, 각 쌍은 전원으로부터 그 자신의 동작 전압을 수신한다. 따라서, 라인(84)상에서 제어 전압은 좌/우 균형, 상/하 균형, 강도 및 트림(trim)을 포함하는 저에너지 자기 4중극자(18)의 다수의 파라미터를 제어하는데 사용된다.

PSI(36)는 입력으로서 라인(86)상에서의 저에너지 자기 4중극자 리드백 전압과, 라인(88)상에서 고에너지 패러데이 리드백 전압과, 라인(90)상에서 제어기 입력을 또한 수신한다. 저에너지 궈드루폴 리드백 전압은 저에너지 4중극자 전원들의 출력들을 나타내며, 고에너지 패러데이 리드백 전압은 대전 상태 분해 마그넷(23)의 빔 전류 다운스트림을 나타낸다. 저에너지 자기 4중극자(18)이 완전히 튜닝될 때, PSI(36)는 라인(92)상에서 튜닝된 응답을 출력한다.

동작시, 도 14에 도시된 바와 같이, 중앙 제어기는 단계 500에서 저에너지 4중극자 튜닝용 이온 주입기를 셋업한다. 셋업은 고에너지 패러데이 센서(62)를 위치로 이동시키는 것을 포함한다. 일 실시예에서, 고에너지 패러데이 빔 센서(62)는 스캐너(24)의 편향판들(deflection plates) 사이에 위치한다. 다른 실시예에서, 고에너지 패러데이 빔 센서(62)는 병렬 마그넷(parallelizing magnet)에 대한 빔 덤프(beam dump)에 위치된다. 본 실시예에서 병렬 마그넷(26)은 턴오프되는데, 이는 고에너지 패러데이 빔 센서(62)를 이용하여 빔 전류 측정을 하기 위한 것이다. 단계 502에서, 중앙 제어기(30)는 저에너지 4중극자 PSI(36)에 튜닝(tune) 명령을 전송한다. 선택된 빔 프로파일에 대한 제어 전압의 근사값들은 중앙 제어기(30)에 의해 시스템 데이터베이스에서 억세스되어 PSI(36)으로 전송된다. 단계 504에서, PSI(36)는 상기 근사값들을 이용하여 선택된 빔 프로파일에 대한 초기 제어 전압들을 셋업한다. 특히, PSI(36)는 라인(84)들 상의 저에너지 4중극자(18)의 전극들의 세트 각각에 대해 저에너지 4중극자 제어 전압들을 셋업한다. 다음으로, PSI(36)는 단계 506에서 피크 빔 전류에 대한 전극들의 선택된 세트의 제어 전압을 조정한다. 이 조정은 선택된 전극들의 제어 전압을 변조하고 피그 빔 전류를 제공하는 제어 전압값을 관찰함으로써 달성될 수도 있다. 그리고나서 제어 전압은 피크 빔 전류를 제공하는 값으로 셋업된다. 단계 508에서, 조정 프로세스는 저 에너지 4중극자(18)의 전극들의 각 세트마다 반복된다. 모든 세트의 전극들이 피크 빔 전류로 조정된 후, 튜닝된 응답(tuned response)은 단계 510에서 중앙 제어기(30)로 전송된다.

고에너지 패러데이 빔 센서(62)는 원한다면, 이온 빔의 경로를 벗어나 움직일 수도 있으며, 또는 대전 상태 분해 마그넷(23) 또는 고에너지 마그넷 4중극자(22)와 같은 후속 빔라인 엘리먼트를 튜닝하는 다른 전력 공급 인터페이스에 의해 이용하기 위한 위치에 남겨질 수도 있다.

저에너지 마그넷 4중극자(18)를 튜닝하기 위해, PSI(36)는 선택된 라인(84)의 DC 제어 전압 상의 AC 컴포넌트를 중첩시켜서 변조된 제어 전압을 형성한다. 저에너지 마그넷 4중극자(18)의 전극들 상에 나타나는 실제 전압들은 라인(86)들 상의 저에너지 마그네틱 4중극자 리드백(readback) 전압을 통해 PSI(36)에 입력된다. PSI(36)는 라인(88) 상의 고에너지 패러데이 리드백 전압 샘플들을 수신하고, 이들 전압 샘플들을 저에너지 마그네틱 4중극자(18)에서의 전압에 서로 상관시켜서 최대 빔 전류를 제공하는 제어 전압을 결정한다. 다음으로, 동일한 프로세스가 저에너지 마그네틱 4중극자(18)의 전극들의 각 세트에 대해 수행된다.

고에너지 마그네틱 4중극자(22)의 튜닝(tuning)은 저에너지 마그네틱 4중극자를 튜닝하기 위한 프로세스와 유사하다. 마찬가지로, 대전 상태 분해 마그넷(23)을 튜닝하는 것은 도 11 및 도 12와 관련하여 상술한 바와 같이 질량 분석기(mass analyzer)(14)를 튜닝하기 위한 프로세스와 개념면에서 유사하다. 2개의 컴포넌트들을 튜닝하는 것에 대해 도 15 및 도 16을 참조하여 기술된다.

도 15에 도시된 바와 같이, 고에너지 마그네틱 4중극자 전력 공급 인터페이스(PSI)(38)은 고에너지 마그네틱 4중극자(22), 대전 상태 분해 마그넷(23) 및 고에너지 패러데이 빔 센서(62)와 인터페이스한다. 상술한 바와 같이, 고에너지 패러데이 빔 센서(62)는 스캐너(24)내에 위치할 수 있거나 병렬 마그넷(26)의 하류에 위치될 수도 있다. PSI(38)는 라인(94)들 상에는 고에너지 마그네틱 4중극자 제어 전압들을 그리고 라인(96)들 상에는 대전 상태 분해 마그넷 제어 전압을 출력한다. 본 실시예에서 고에너지 마그네틱 4중극자는, 저에너지 마그네틱 4중극자(18)과 같이, 여러 쌍의 전극들을 가지며, 이들 각 쌍은 전원으로부터 그 자신의 구동 전압을 수신한다. 본 예에서 고에너지 마그네틱 4중극자(22)의 전극들은 각기 여러개의 빔 파라미터들 중 하나, 예를 들면, 좌우측 밸런스 및 상하 밸런스를 제어한다. 고에너지 마그네틱 4중극자(22)는 원한다면, 세기 및 추가적인 빔 파라미터들와 트림(trim)과 같은, 추가적인 빔 파라미터들을 제어할 수도 있다.

PSI(38)는 입력으로서 라인(98)상의 고에너지 마그네틱 4중극자 리드백 전압들, 라인(100)상의 고에너지 패러데이 리드백 전압 및 라인(102) 상의 제어 입력을 수신한다. 고에너지 4중극자 리드백 전압들은 고에너지 4중극자 전원의 출력을 나타내고, 고에너지 패러데이 리드백 전압은 대전 상태 분해 마그넷(23)의 빔 전류 하류를 나타낸다. 고에너지 마그네틱 4중극자(22)와 대전 상태 분해 마그넷(23)이 튜닝된 후, PSI(38)는 라인(104) 상에 튜닝된 응답을 출력한다.

구동시, 도 16에 나타난 바와 같이, 중앙 제어기(30)는 단계 600에서 고에너지 4중극자 튜닝 및 대전 상태 분해 마그넷 튜닝을 위한 이온 주입기를 셋업한다. 이 셋업은 고에너지 패러데이 빔 센서(62)를 빔 센싱을 위한 위치로 이동시키는 것을 포함한다. 단계 602에서, 중앙 제어기(30)는 고에너지 4중극자 PSI(38)에 튜닝 명령을 송신한다. 선택된 빔 프로파일에 대한 제어 전압들의 근사치는 시스템 데이터베이스에서 억세스되어 PSI(38)로 송신된다. 단계 604에서, PSI(38)는 중앙 제어기(30)로부터 전송된 근사치에 따라 초기 제어 전압을 셋업한다. 특히, PSI(38)는 라인(94)들 상의 고에너지 4중극자 제어 전압들과 라인(96)상의 대전 상태 분해 마그넷 제어 전압을 셋업한다. 단계 606에서, PSI(38)는 피크 빔 전류에 대한 고에너지 4중극자(22)의 선택된 세트의 전극들의 제어 전압을 조정한다. 저에너지 4중극자(18)에 관련하여 상술한 바와 같이, PSI(38)는 선택된 세트의 전극들의 DC 제어 전압 상의 AC 컴포넌트를 중첩시켜서 변조된 제어 전압을 제공한다. 고에너지 패러데이 리드백 전압은 4중극자 제어 전압이 변조되는 것과 같이 모니터링되고, 제어 전압은 피크 빔 전류를 제공하는 값으로 조정된다. 단계 608에서, 이러한 조정은 고에너지 4중극자(22)의 각 세트의 전극들에 대해 반복된다.

단계 610에서, 대전 상태 분해 마그넷 튜닝 알고리즘이 실행된다. 대전 상태 분해 마그넷(23)은 대전 상태에 따라 이온들의 상이한 편향을 유발함으로써 상이한 대전 상태를 갖는 이온들을 분리한다. 대전 상태 분해 마그넷(23)에 대한 튜닝 알고리즘은 도 5 및 도 9와 관련하여 상술한 튜닝 알고리즘에 대응한다. 이 알고리즘에서, 타겟 컴포넌트는 대전 상태 분해 마그넷(23)이고, 타겟 파라미터는 대전 상태 분해 마그넷 제어 전압이고, 제어 컴포넌트는 고에너지 4중극자(22)의 선택된 세트의 전극들이며 제어 파라미터는 고에너지 4중극자 전극들의 선택된 세트의 제어 전압이다. 고에너지 4중극자(22)는 선택된 세트의 전극들이 제어 전압에 응답하여 이온 빔의 편향을 생성하도록 설계된다. 이 편향은 이온 빔이 빔 편향의 기능이 있는 엔트리 각(entry angle)에서 대전 상태 분해 마그넷(23)으로 진입할 수 있게 한다. 이온 빔이 대전 상태 분해 마그넷(23)에 진입하는 상이한 각들은 이온 빔이 상이한 위치에서 대전 상태 분해 마그넷(23)으로부터 빠져나갈 수 있게 한다. 빔 전류는 엔트리 각의 함수에 따라 변화한다. 만일 피크 빔 전류가 원하는 엔트리 각과는 다른 엔트리 각에서 발생하는 경우, 대전 상태 분해 마그넷 제어 전압에 대한 조정이 결정된다. 이 결정된 조정은 대전 상태 분해 마그넷에 적용되어, 측정이 반복된다. 튜닝 프로세스는 피크 빔 전류가 원하는 빔 엔트리 각에서 발생할 때까지 계속된다. 이 튜닝 알고리즘에서, 대전 상태 분해 마그넷(23)으로의 이온 빔의 엔트리 각은 변조된 제어 파라미터이다.

라인(96) 상의 제어 전압을 변조함으로써 대전 상태 분해 마그넷(23)을 튜닝하는 것은 비교적 시간 소모적일 수 있으며, 이는 마그넷(23)이 비교적 긴 응답 시간을 가지며 일단 라인(96) 상의 제어 전압으로 만들어지는 변화가 일어나면 안정화하는데 상당량의 시간이 걸릴 수도 있다.

대전 상태 분해 마그넷(23)을 빠르게 튜닝하기 위해서는, 고에너지 4중극자에 공급된 제어 전압들 중 한 전압을 변조하여 대전 상태 분해 마그넷 제어 전압의 변조를 시뮬레이트한다. 고에너지 4중극자 제어 전압의 변조는 대전 상태 분해 마그넷(23)내에서 이온 빔의 편향과 이 이온 빔의 엔트리 각의 변화를 유발시킨다.고에너지 마그네틱 4중극자(22)의 변조는 상술한 바와 같이, PSI(38)로 하여금 변조 과정동안 이온 빔을 이미지화할 수 있으며 이 이미지를 이용하여 대전 상태 분해 마그넷(23)을 튜닝할 수 있게 한다. 이 컨텍스트에서, 라인(94)상의 고에너지 마그네틱 4중극자 제어 전압을 변조하는 것은 대전 상태 분해 마그넷(23)의 마그네틱 필드를 변조하는 것과 동등하게 처리될 수도 있으며, 이는 어느 한 변조가 PSI(38)로 하여금 어떻게 더 강한 또는 더 약한 마그네틱 필드가 이온 빔(14)에 영향을 미치는지를 판정할 수 있게 하기 때문이다. 만일 PSI(38)가 대전 상태 분해 마그넷이 튜닝되지 않았다고 판정하면, 라인(96) 상의 제어 전압이 조정되어야 하며 적당한 조정이 이루어지는 방향으로 결정한다.

단계 612에서, 고에너지 4중극자(22)를 포커싱하기 위한 포커싱 알고리즘이 실행된다. 포커싱 알고리즘은 고에너지 4중극자(22)의 선택된 세트의 전극들에 대한 변조된 제어 전압의 어플리케이션을 포함한다. 이 변조는 이온 빔이 스캐너 입구 플레이트(108)들간에 개구(106)를 느리게 가로지는 것을 스위프(sweep)할 수 있게 한다.

고에너지 패러데이 빔 센서(62)는 후방의 개구(106)에 위치하기 때문에 빔이 스캐너 입구 플레이트(108)들에 의해 블로킹되지 않을때만 빔(14)을 검출한다. 출원인들은 개구(106)에서 이온 빔(14)의 스폿 사이즈에 대한 패러데이 리드백 전압의 변화율을 상관시킬 수 있다는 것을 측정하였다. 구체적으로, 출원인들은 일정한 스위프율(sweep rate)을 가정한 상태에서, 더 작은 직경의 천이를 갖는 이온 빔이 더 큰 직경을 갖는 이온 빔보다 더 빠르게 개구(106)의 에지를 가로지른다는 것을 측정하였다. 따라서, 빔으로서 리드백 전압의 가장 큰 제1 편향을 검색함으로써 패러데이 빔 센서(62)를 가로질러 스위프되며, 이는 고에너지 마그네틱 4중극자(22)의 제어 전압을 튜닝하여 스폿 사이즈를 최소화하기 때문에 스캐너(24)에 대한 입구에서 빔을 포커싱할 수 있다.

이온 빔이 개구(106)를 가로질러 스위프되는 것과 같이, 상이한 스폿 사이즈에 대해, 시간의 함수로서 패러데이 리드백 전압의 예는 도 19에 도시되어 있다. 곡선들(630, 632, 634)은 각기 큰, 중간, 작은 빔 직경을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 곡선(634)은 작은 빔 직경과, 개구(106)의 에지를 빠르게 가로지르는 천이를 나타내며 리드백 전압의 가장 큰 제1 파생물을 갖는다.

단계 612에서 포커싱 알고리즘이 실행된 후, PSI(38)는 단계 614에서 중앙 제어기(30)에 튜닝된 응답을 송신한다.

병렬 마그넷(26)을 튜닝하는 것과 고에너지 마그네틱 4중극자(22)의 추가적인 최종 튜닝은 도 17 및 도 18을 참조하여 지금부터 기술된다. 도 17에 나타난 바와 같이, 병렬 마그넷 전원 인터페이스(40)는 라인(110)상의 제어 입력을 수신하여, 라인(112)들 상의 고에너지 마그네틱 4중극자(22)에는 제어 전압들을, 라인(114) 상의 스캐너(24)에는 제어 전압을, 그리고 라인(116)상의 병렬 마그넷(26)에는 제어 전압을 출력한다. PSI(40)는 또한 라인(118) 상의 고에너지 마그네틱 4중극자 리드백 전압들과 라인(120) 상의 프로파일링 패러데이 리드백 전압을 수신한다. 고에너지 4중극자 리드백 전압들은 고에너지 4중극자 전원의 출력들을 나타내고, 프로파일링 패러데이 리드백 전압을 병렬 마그넷(26)의 빔 전류 하류를 나타낸다. 프로파일링 패러데이 빔 센서(68)는 엔드 스테이션(28)에 위치하며 그 트래벌(travel)의 중심에 위치하는 것이 바람직하다.

PSI(40)는 스캐너(24)를 이용하여 이온 빔을 편향시키고 프로파일링 패러데이 리드백 전압에 대한 편향 효과를 모니터링함으로써 병렬 마그넷(26)을 튜닝한다. 구체적으로, 병렬 마그넷(26)은 스캐너(24)의 응답 시간에 비해, 라인(116) 상의 제어 전압의 변화에 비교적 느리게 응답한다. 따라서, 스캐너(24)를 이용하여 이온 빔(14)을 편향시켜서 병렬 마그넷 응답 전압의 변조를 시뮬레이트하는 것이 더 빠르다. PSI(40)는 프로파일링 패러데이 빔 센서(68)로부터 리드백 전압을 이용하여 병렬 마그넷의 제어 전압이 조정되어야 하는 방향으로 결정한다.

구동시, 도 18에 나타난 바와 같이, 중앙 제어기(30)는 단계 700에서 병렬 마그넷(26)의 튜닝을 위한 이온 주입기를 셋업한다. 단계 702에서, 중앙 제어기(30)는 선택된 빔 프로파일에 대한 제어 전압들의 근사치를 이용하여 병렬 마그넷 PSI(40)에 튜닝 명령을 전송한다. 단계 704에서, PSI(40)는 중앙 제어기(30)로부터 전송된 근사치에 대응하는 초기 전압 전압들을 셋업한다. 특히, PSI(40)는 라인(112)들 상의 초기 고에너지 4중극자 제어 전압들, 라인(114) 상의 스캐너 제어 전압 및 라인(116) 상의 병렬 마그넷 제어 전압을 셋업한다. 다음으로, PSI(40)는 단계 706에서 병렬 마그넷 튜닝 알고리즘을 실행한다. 특히, 라인(114) 상의 스캐너 제어 전압을 변조하여 이온 빔(14)의 편향을 생성한다. 이는 병렬 마그넷(26)으로의 이온 빔의 엔트리 각이 편향에 따라 변화하게 한다. 엔트리 각의 변화는 병렬 마그넷(26)의 출력에서 이온 빔의 위치 변화를 생성한다.프로파일링 패러데이 빔 센서(68)는 빔을 감지하고 이 빔이 스캐너(24)에 의해 편향되는 것과 같이 패러데이 리드백 전압을 PSI(40)에 제공한다. 피크 빔 전류를 생성하는 편향 각은 병렬 마그넷 제어 전압(116)에 필요한 조정을 결정하는데 사용된다. 이 프로세스는 피크 빔 전류가 스캐너(24)에 의해 이온 빔의 원하는 편향을 얻을 때까지 반복된다.

병렬 마그넷 튜닝 알고리즘은 상술한 바와 같이, 대전 상태 분해 마그넷(23)을 튜닝하는데 사용된 알고리즘과 유사하다. 특히, 마그넷은 타겟 컴포넌트이고 마그넷 제어 전압은 타겟 파라미터이다. 제어 컴포넌트는 스캐너(24)이며, 이는 스캐너 제어 전압의 변조에 응답하여 이온 빔의 편향을 생성한다. 이 알고리즘에서, 병렬 마그넷(26)으로의 이온 빔의 엔트리 각의 변화는 병렬 마그넷(26)의 마그네틱 필드를 가변시키는 것과 동등하다. 그러나, 엔트리 각은 마그네틱 필드보다 훨씬 더 바르게 변화될 수 있기에, 튜닝을 더 빠르게 한다. 단계 706에서 병렬 마그넷 튜닝 알고리즘의 완료후, PSI(40)는 단계 780에서 중앙 제어기(30)에 튜닝된 응답을 송신한다.

앞선 설명은 이온 주입기와 이 이온 주입기를 튜닝하기 위한 방법 및 장치에 촛점이 맞추어져 있다. 그러나, 본 발명은 이에 국한되지 않으며, 임의의 대전된 입자 빔 시스템을 튜닝하는데 보다 넓게 적용될 수 있다.

튜닝 절차(Tuning Procedure)

튜닝 절차의 일 실시예는 지금부터 보다 상세히 기술된다. 도 2에 나타난 제어 시스템은 튜닝되는 컴포넌트의 타입에 따라 특정 절차를 수행한다. 그러나,제어 시스템에 의해 수행된 튜닝 절차는 일반적으로 3가지의 방법들; 이미지, 검색 및 스폿 사이즈 튜닝으로 그룹화될 수도 있다.

이미지 방법은 마그넷과 같은 느린-응답 컴포넌트들을 튜닝하는데 사용된다. 이 방법에서는, 정전기 컴포넌트를 변조하여 빔이 효과적으로 연속 "이미지화(image)"되면서 마그넷 또는 다른 느린 응답 컴포넌트가 올바른 세팅으로 조정되도록 한다(도 12 참조).

예시적인 이미지의 일 실시예는 도 10에 셋업되어 있다. 도 10에 나타난 바와 같이, 이미지 튜닝 방법에서, 정전기 컴포넌트와 같은 제어 컴포넌트에 인가된 제어 전압은 가변되고 패러데이 빔 센서에 의해 일반적으로 취득된 리드백 전압으로 표현되는 응답은 변조동안 기록된다. 이것은 마그네틱 컴포넌트에 제공된 빔의 공간적인 분배의 "이미지(image)"를 형성한다. 마그네틱 컴포넌트의 제어 전압은 빔의 가장 강한 부분을 마그네틱 컴포넌트 중에서 올바른 정렬이 되도록 조정될 수도 있다.

검색 방법은 빠른-응답 정전기 컴포넌트들을 튜닝하는데 사용될 수도 있다. 이 방법에서는, 튜닝되는 컴포넌트를 변조하여 현재값 주위의 영역을 효과적으로 "이미지화(image)"하고, 변조의 중앙 포인트는 피크쪽으로 조정된다. 이는 빔 변화에 대해 확고함을 제공하며, 이미지 방법과 같은 튜닝 알고리즘을 이용하여 수행될 수 있다.

스폿 사이즈 튜닝은 고에너지 마그네틱 4중극자(22)와 빔 포커스에 영향을 미치는 임의의 다른 컴포넌트를 튜닝하는데 사용될 수도 있다. 검색 및 이미지 방법들이 빔 전류를 최대하기 위한 것인데 반하여, 이 단계는 빔 스폿 사이즈를 모니터한다. 이 파라미터의 튜닝은 빔 위치의 함수로서 빔 전류의 제1 파생물로 표시되는 바와 같이, 빔 포커스의 가파름을 평가함으로서 달성된다.

이 일반화된 프레임워크내에서, 제어 시스템은 빔(14)를 특정 측정치를 만들어야 하며 튜닝하기 위한 최적의 파라미터에 관한 이들 측정 결과로부터 이끌어낸다. 제어 시스템이 이 결과에 도달하는 방법의 몇가지 특징이 이제 기술된다.

엔트리 조건들(Entry Conditions)

제어 시스템은 임의의 초기 조건들을 셋업함으로써 튜닝 프로세스를 개시한다. 예를 들면, 빔이 없거나, 빔이 온도를 올리거나 종(species)을 변경하기에 불안정한 경우, 튜닝은 수행될 수 없다. 일반적으로, 주입기는 안정된 빔을 구동하며, 제어 시스템은 영향을 미칠 소정의 주입 프로세스에 대해 거의 정확한 값으로 빔라인 제어 파라미터들을 초기화하였다고 가정된다.

물론, 제어 시스템이 빔라인을 완전히 튜닝된 값으로 초기화할 수 있다고 예상되지는 않는다. 이 경우, 튜닝은 불필요할 것이다. 따라서, 본 문맥에서 용어"거의 정확한(approximately correct)"는 튜닝되는 각 컴포넌트에 대해, 임의의 포착 범위에 있는 -만일 초기값과 튜닝된 값간의 차가 이 범위내에 있다면, 튜닝이 달성될 수 있다는 것을 의미한다. 일반적으로, 제어 시스템은 적당한 포착 범위를 생성하기 위해 조정되는 파라미터들을 수용한다.

펌웨어 파라미터들(Firmware Parameters)

본 명세서에서 개시된 변조 튜닝 절차는 반복 프로세스이며, 코어 알고리즘은 튜닝이 완료될 때까지 반복된다. 각 반복은, 필수적으로 독립 프로세스이다. 각 반복동안, 프로세스는 데이터를 수집하고, 데이터를 분석하며 튜닝을 조정한다. 구체적으로, 제어 파라미터는 일련의 스텝들을 통해 가변되며(정상적인 값 이상 및 이하 둘다), 빔 전류는 모니터되고, 상관 데이터는 저장된다. 이 사이클의 마지막에, 저장된 데이터를 분석하여 타겟 파라미터가 조정되어야 하는지를 결정한다. 최종적으로, 타겟 파라미터는 튜닝된 값쪽으로 조정된다.

다양한 조건은 각 반복에 대해 고려되어야 한다. 예를 들면, 일부 하드웨어에서 위상 뒤처짐(phase lags)이 있고, 특히 전원에서는 현저하다. 이들 위상 뒤처짐은 한 사이클로부터의 제어 파라미터 변조가 다음 사이클의 주기로 실제적으로 떨어질 수도 있다는 점에서, 알고리즘의 순수성을 분쇄시킬 수도 있다. 이것은 통상적으로 사소한 문제이며, 이는 모든 사이클들이 그러한 변조를 포함하고 있으며, 알고리즘은 리드백(명령이 아님)에 따라 좌우되어 전윈이 어떻게 실제적으로 변화하는지를 판정하기 때문이다.

마찬가지로, 단일 사이클로부터의 데이터는 디바이스가 최적으로 튜닝되었다고 발표하기에 불충분할 수도 있다. 따라서, 다수의 사이클로부터의 데이터는 통합되며 선행 사이클(들) 또는 바로 앞의 사이클(들)과 상관시켜서 예비적인 성과를 확인한다.

최종적으로, 튜닝 프로세스 진행과 같이, 타겟 컴포넌트는 튜닝된 조건에 더 근접하게 조정된다. 일 실시예에서, 사이클-레벨 파라미터들은 이 단계에서 변경된다. 본 실시예에서, 초기 사이클은 거짓 피크들에 대해 식별될 수 있는 넓은 포착 범위를 가지며, 피크를 중앙 영역으로 위치시켜서 조사된 영역이 감소될 수 있도록 한다. 본 실시예에서, 나중 사이클은 타겟 컴포넌트가 거의 튜닝되는 입력 조건에 따라, 더 작은 포착 범위를 가지며, 최적의 튜닝을 가리키는 최종 조건에 특별한 관심을 갖는다.

데이터 수집(Data Collection)

데이터 수집 위상에 영향을 미치는 1차 요소들은 제어 파라미터 변조의 형상 및 속도를 포함한다. 빔 전류의 리드백 및 제어 파라미터의 참값(true value)이 펌웨어 제약조건내에서, 가능한한 자주 수행되어, 어떠한 리드백 파라미터도 리드백 주파수 파라미터가 원한다면 포함될 수 있다고 할지라도, 중앙 제어기(30)로부터 전원 인터페이스로 전송될 필요가 없다고 가정된다.

일반적으로, 원하는 파 형상은 제어 파라미터 변조에 관련하여 사용될 수도 있다. 그러나, 임의의 파라미터의 빠른 변경을 생성하는 것을 원하지 않기 때문에, 정상값에 관한 점차적인 앞뒤 변화가 바람직하다. 이는 사인파, 삼각파 또는 유사한 파 형상일 수 있다. 삼각파는 현재 최적으로 생각되며, 이는 제어 파라미터의 변경의 최대율을 최소화하기 때문이다.

본 실시예에서, 특정 파 형상에 대한 특수한 필요성은 없기 때문에, 소프트웨어는 제어 파라미터 변조의 원하는 변조가 주어진, 제어 파라미터 전압들의 그 자신의 시퀀스를 생성하도록 구성된다. 다른 실시예에서, 다수의 파라미터들을 도입하지 않고 유연성을 최대화하기 위해서, 부속 파라미터는 소정 세트의 옵션(사인, 삼각, 램프-덴-드롭(ramp-then-drop) 등)으로부터 어떤 곡선 형상의 일반적인타입이 소망되는지를 열거함으로써 특정하는데 사용된다.

그러나, 제어 파라미터 변조의 속도는, 그 형상과는 달리, 일반적으로 중요하다. 만일 변조가 진폭과 관련하여 너무 빠르다면, 제어 파라미터를 구동하는 전원은 유지될 수 없을 수도 있다. 만일 변조가 제어 파라미터 변경이 얼마나 빠르게 명령될 수 있는지의 펌웨어 한계에 관련하여 너무 빠르다면, 명령 파라미터 곡선은 래그(rag)될 수도 있다. 만일 변조가 빔 전류 리드백이 얼마나 빠르게 샘플링되는지에 관련하여 너무 빠르다면, 최종 빔 이미지에 갭들이 있을 수도 있으며, 이는 참 피크(true peak)에 못미치는 데이터 충돌이 일어난다. 꺼꾸로, 만일 변조가 너무 느리다면, 전체 튜닝 프로세스는 수용할 수 없을 만큼 느릴 수도 있다.

2가지 타입의 속도 변수가 포함된다. 한가지 변수는 전체 사이클의 지속시간인 반면에, 다른 하나는 제어 파라미터 명령들간의 간격이다. 만일 명령들이 펌웨어-지시된 한계(firmware-dictated limit)로 전송될 수 있다고 가정되면, 알고리즘은 원하는 사이클 주기가 주어진 적당한 입상(granularity)의 스텝 시퀀스를 자동적으로 생성할 수도 있다. 이 경우, 유일한 사이클 파라미터는 사이클 주기이다. 수용가능한 값을 묶는 일부 요소는 펌웨어의 동작 속도(예를 들면, 리드백 레이트)에 따라 좌우되는 반면, 나머지는 물리적 시간(예를 들면, 전원)에 따라 좌우된다.

데이터 분석(Data Analysis)

데이터 분석 단계에서, PSI는 타겟 파라미터가 너무 높은지, 너무 낮은지 또는 수용가능한 범위내에 있는지를 판정한다. 데이터 분석 단계의 다양한 특징, 예를 들면, 최적화, 타겟 파라미터가 충분히 근접하고 있는지의 여부에 대한 판정 및 오류 검출에 대해 지금부터 논의된다.

최적화(Optimization)

초기에, PSI는 최적의 제어 파라미터 세팅에 대한 값을 결정해야 한다. 한가지 방법은 관측되었던 가장 높은 빔 전류에 대응하는 제어 파라미터 리드백을 기록하는 것이다.

이 방법이 가진 내재된 문제점은 헨드-케이스(end-case) 판별을 허용하지 않을 수도 있다는 것이다. 피크는 단일의 정의된 제어 파라미터 세팅내에 있지 않을 수도 있으며 -범위에 걸쳐서 최적의 빔 전류를 갖는 평탄한 플래튜(flat plateau)일 수 있으며, 튜닝 절차는 그 범위의 중앙을 찾는데 바람직할 수도 있다. 최적의 관측된 빔 전류를 간단하게 선택하는 것은 각 사이클상의 플래튜내에 랜덤 포인트쪽으로 프로세스를 이끈다. 만일 알고리즘이 플래튜를 관측하는 경우 미세 레벨로 튜닝하도록 요구되는 경우, 이들 팬텀 풀(phantom pulls)은 알고리즘이 플래튜 상의 꾸준히 움직이는 "최상(best)" 포인트쪽으로 끊임없는 미세한 튜닝 추적을 실행할 수 있게 한다.

일 실시예에서, 이 문제를 언급하기 위해, 근접한 최적의 빔 전류를 보여주는 모든 리딩(readings)으로부터 제어 파라미터 리드백들을 평균낸다. 이 방법은 플래튜의 중심쪽으로 향하게 한다. 이것은 사이클동안 피크로 관측된 빔 전류의 조각으로서, 어떤것이 최적치에 근접하는지를 나타내는 파라미터를 필요로 한다. 개념적으로, 이 파라미터는 플래튜 높이에 관한 임계치로서 고려될 수도 있다. 단일 최적 빔 전류 관측쪽으로 구동하는 간단한 케이스로 되돌아 가기 위해, 이 파라미터는 100 퍼센트로 셋업될 수 있으며 파크 판독만이 사용된다.

플라토(plateau)의 전부가 아닌 부분이 보일 때(제어 파라미터 변조가 다른 부분이 아닌 플라토의 하나의 에지에서 빔을 제거함), 평균적인 기술은 여전히 타겟 파라미터에 대한 최적의 세팅 방향에 관한 정확한 결과를 산출한다. 구체적으로, 플라토의 단지 하나의 에지만이 보인다면, 타겟은 피크의 중심부에 확실하게 튜닝되지 않은 것인데, 그 이유는 제어 파라미터의 대칭적 편차가 플라토의 하나의 에지에만 도달하기 때문이다. 이 상황에서, 중심 포인트는 플라토의 가시(visible) 에지로부터 벗어난다.

일단 최적의 제어 파라미터 세팅이 결정되었으면, 타켓 파라미터가 너무 높거나 낮은지의 여부를 판정하는 것이 필요하다. 이것은 제어 파라미터의 편차 및 빔상에서의 대응하는 효과간의 신호 관계를 나타내는 극성에 의존한다.

"충분히 근접함(Close enough)"을 판정

최적의 제어 파라미터를 결정하는 것과 관련하여, 타겟 파라미터가 정확한 튜닝에 충분히 근접한지 여부를 판정하는 것이 필요하다. 제어 파라미터와 빔 전류간에 직접적이고, 신뢰할만한 관계가 있다면, 하나의 파라미터로도 그 근접도가 얼마나 근접한지를 나타내는데 충분하다. 이것은 예컨대, 제어 파라미터 유닛의 편차의 카운트로서, 또는 풀(full) 제어 파라미터 변조 범위의 프렉션으로서 제공될 수 있다.

그러나, 여기에는 복잡한 팩터가 있다. 첫째, 빔 전류는 잡음이 있고, "충분히 근접함"조건이 타겟 파라미터가 변하지 않은 채 몇 사이클을 지나도 신뢰할만한지를 나타내는 것이 필요하다. 둘째, 전술한 바와 같이, 범위를 지나서 최적의 빔 전류를 갖는 플랫 플라토가 있을 수 있다. 셋째, 몇몇 파라미터에 있어서는, 피크의 중심부에 랜딩(land)하는 것은 실제로 이상적이지 않고, 피크의 한쪽면으로 시프트하는 것이 바람직하다. 이러한 이슈의 첫번째는 통계적으로 유도된 파라미터를 암시하는 반면, 두번째 및 세번째는 나타나게되는 가능한 커브 형상에 관한 몇몇 가정을 필요로 한다.

통계적 이슈에 대한 가장 간단한 접근법은 모두가 "충분히 근접함"을 나타내는 일련의 연속적인 판독을 요구하는 것이다. 더욱 정교한 방법은 이 윈도우(3-of-4 보우팅 룰(voting rule)과 같은)의 외부에 발생하는 가끔씩의 판독을 허용하는 것이다. 그러나, 사이클로부터 기인하는 아웃-어브-바운드(out-of-bound)를 허용하는 방법상의 복잡함이 있다. 구체적으로, 사이클이 충분히 근접함을 나타내지 않으면, 이러한 알고리즘의 통상의 응답은 타겟 파라미터에 대한 조정을 명령하는 것이다. 타겟 콤포넌트가 이제 다르게 튜닝되므로, 이전의 판독은 더 이상 새로운 튜닝의 정확도의 통계적 판정에 직접 관련되지 않는다. 따라서, "충분히 근접함" 범위 밖의 판독을 고려하는 통계적 접근법은 보우팅이 진행중에는 튜닝 동작을 억제해야 한다.

연속적인-판독 접근법은 이러한 보우팅 방법, 즉, 3-of-3룰과 같은 방법의 기본적 케이스로서 간주될 수 있다. 이러한 접근법하에서, 단일의 아웃-오브-바운드 사이클은 튜닝이 재개되도록 한다. 따라서, 보우팅 방법을 펌웨어에 결합하여최대의 유연성을 허용하는 것이 좋다.

에러 검출

몇몇 타입의 에러는 트래핑으로 고려될 수 있다. 예컨대, 어떤 상황에서는, 폴스(false) 피크가 리드백(readback) 전압에서 나타날 수 있다. 폴스 피크는, 바람직하지 않은 아이소토프(isotope) 또는 엘리먼트로 튜닝되는 대전 입자 빔 시스템에 기인하는 빔 전류내에서의 피크를 나타낸다. 트루(true) 피크가 폴스 피크보다 높으면(폴스 피크가 플라토 높이 임계값 아래인 충분한 마진으로), 폴스 피크는 그냥 무시된다. 트루 피크가 폴스 피크보다 낮으면, 펄스 피크를 제거할 어떤 것이 필요하다. 선택적으로, 파라미터 및 개시 조건에 대한 합당한 선택은 폴스 피크가 PSI에 의해 검출되는 것을 방지한다. 그러나, 다른 상황에서는 더욱 정교한 절차가 폴스 피크를 제거하는데 요구된다.

다른 하나의 실시예에서, 폴스 피크는 불량한 아웃-오브-바운드 결과로 사이클에 대한 보우팅의 조기 종료를 트리거링하여 제거될 수 있다. 이것은, 전술한, 각각의 사이클로부터 기인하는 크기를 무시하는, 기본적 방법의 확장이지만, 더욱 간단하게 그 결과가 바운드내에 있는지 또는 밖에 있는지 여부를 판정한다. 이러한 방법을 구현하기 위해, 파라미터("충분히 근접함" 임계값 파라미터와 유사한 유닛을 갖는)가 제공되어, 사이클이 특정 범위 밖에 있으면, 보우팅이 종료하고, 프로세스가 튜닝으로 복귀하는 것이 특정된다.

다른 실시예에서, 커브(빔 전류 vs 제어 파라미터)의 형상이 부가적인 한정과 함께 제공되는데, 이것은 나타날 수 있는 커브의 유형 및 알고리즘이 이러한 조건에 반응하여 효과적으로 정확하게 주입기를 튜닝하는 것에 관련된다. 구체적으로, 이러한 상황에서, 정확한 튜닝은 최적의 빔 전류 또는 플라토의 중심으로는 향하지 않고, 이러한 로케이션으로부터의 오프셋으로 향한다.

튜닝 조정

일단 데이터 분석 단계에서 타겟 파라미터가 조정되는 방법(및 조정되는지)가 판정되면, 최종 단계에서는 실제로 타겟 파라미터가 정확한 튜닝으로 조정된다. 하나의 이슈는 명령될 변경의 크기이다.

가용 데이터로부터 필요한 튜닝 변경의 크기를 계산하는 것은 쉽거나 가능하지 않을 수 있다. 그러나, 타겟 파라미터가 그 최적의 값으로 접근하도록 조정하는 방향을 결정하는 것은 일반적으로 신속하고, 가능할 수 있다.

튜닝 프로세스의 주어진 포인트, 예컨대 주어진 사이클에서는, 제어 파라미터로 일소된(swept) 범위와 타겟 파라미터에 예견되는 조정이 보상 스케일간에 관계가 있다. 이러한 사실은 외부적으로 기억될 수 있고, 일반적으로 펌웨어에 전달될 필요는 없다. 따라서, 일 실시예에서, 펌웨어에는 타겟 파라미터의 바람직한 스텝 크기가 제공된다. 튜닝이 데이터 분석에 의해 표시되면, 타겟 파라미터는 표시된 방향으로의 스텝 크기에 의해 조정된다.

그러나, 본 발명은 셋 스텝 크기를 이용하는 것에 한정되지 않으며, 어떤 높은 수준의 지식이 이용될 수 있다. 예컨대, 데이터 분석이 타겟이 "충분히 근접함" 범위 밖에 있는 것을 표시하면, 타겟 파라미터내에서 더 작은 변경이 바람직할 수 있다. 이러한 추정에 대한 2개의 기본적인 접근법이 있다. 하나는 타겟 파라미터가 조정되는 크기에 대해 상이한 값을 갖는 몇몇 "빈(bin)"을 갖는 것이고, 다른 하나는 크기가 계산되는 선형 또는 다항식 함수를 갖는 것이다. 바람직하게는, 양 방법이 이용가능 할 수 있다. 이러한 방법 중 어느것에서도, 정 및 부 변경의 크기는 대칭적일 필요가 없다.

타겟 파라미터의 슬루 레이트(slew rate)

전술한 섹션은, 이러한 변경이 명령되는 레이트를 어드레싱하지 않은 채, 타겟 파라미터 크기의 변경에 초점을 맞춘것이다. 제어 파라미터에 있어서, 타겟 파라미터가 조정될 수 있는 속도에 상한이 있다.

전력 공급의 지연과 같은 시간 변화 효과를 최소화하는 튜닝 프로세스 전체에 걸쳐 제어 파라미터가 사이클링을 지속하는 것이 바람직하다. 부가적으로, 갑자기 기동하고 정지하는 것에 대한 변조 파형이 페이즈 시프트가 있다면, 이용하기 곤란해질 수 있다. 또한, 전력 공급이 이러한 입력에 불충분하게 응답할 수 있다.

알고리즘이 하나의 사이클로부터의 정보를 이용하여 타겟 파라미터가 조정되어야 하는 방법을 알게 되기 때문에, 타겟 파라미터가 일단 사이클당 조정되는 것으로 가정된다. 만약 너무 빠르다면, 다음에 사이클을 늦춰서 더 길어지게하는 해결책이 있다. 더 늦은 사이클의 하나의 반대되는 결과는 튜닝이 오래 걸린다는 것이다. 그러나, 속도가 제한되는 이유가 타겟 파라미터가 조정될 수 있는 속도에 대한 제한이면, 이것은 제한적인 고려사항은 아니다. 따라서, 양호한 실시예에서는, 타겟 파라미터가 조정되는 속도에 대한 독립적인 파라미터를 포함할 필요는 없다.

멀티플 사이클

전술한 고찰은 개개의 튜닝 사이클의 레벨에 중점을 두었다. 그러나, 풀 튜닝은, 많은 사이클을 지나는 반복적인 프로세스이다. 사이클-레벨 파라미터는 그래뉴레러티(granularity)의 미세한 레벨이 이용되기 때문에 튜닝 시퀀스 동안 변할 수 있다. 전술한 바와 같이, 중앙 제어기(30)에 의한 튜닝 명령은 멀티 사이클 튜닝 프로세스를 개시시키고, 이 기간동안 PSI내의 펌웨어는 근본적으로 자율적이다. 따라서, 펌웨어가 각각의 튜닝 페이즈에 대한 적절한 사이클-레벨 파라미터를 결정하는 것이 필요하다.

양호한 실시예에서, 튜닝은 불연속 페이즈의 시퀀스이고, 각각의 페이즈는 엔트리 조건, 출구(exit) 조건, 및 튜닝 전략에 기초한다. 엔트리 조건은 필요로 하는 "캡쳐 범위(capture range)"에 관련되고, 타겟 콤포넌트를 얼마나 불량하게 튜닝했는지가 그 페이즈의 시작시에 나타날 수 있다. 출구 조건은 페이즈(이른 페이즈는다음 페이즈의 캡쳐 범위내에만 존재하고, 최종 튜닝은 조작상 만족할만 해야함)에서의 요구되는 튜닝 정확도에 관련된다. 전략은 엔트리 상태에서 출구 상태로 진행하도록 선택되는 파라미터의 범위내에서 표현된다.

일 실시예에서, 작은 수의 페이즈가 예견되는 곳, 즉, 1에서 10사이에서, 펌웨어는 각각의 페이즈에 대해 하나의 엘리먼트를 갖는 파라미터의 어레이일 수 있다.

실패 응답

튜닝 시도는 때때로 실패할 수 있다. 시스템은 실패를 검출할 수 있고, 제2의 튜닝 시도에 적절하게 응답할 수 있고, 빔이 최적화되지 않으면, 중앙 제어기(30)에 실패를 보고할 수 있다.

빔이 발견될지라도, 튜닝 프로세스는 다수의 이유로 실패할 수 있다.

1) 전력 공급이 쉽게 안정화되지 않을 수 있다. 결과적으로, 튜닝된 빔이 제2의 후속 튜닝 "성공"에서 아웃-오브-튠으로 드리프트할 수 있다. 이 경우에, 튜닝 프로세스는 사이클 시간을 길게 하거나, 편차가 과다하지 않게, 즉, 제어 파라미터 변조의 진폭이 감소되거나 타겟 파라미터 조정의 크기가 감소되도록 함으로써 느리게 되어야 한다.

2) 알고리즘은, 어떤 이유로 인해, 빔으로부터 벗어날 수 있다. 알고리즘이 그래뉴래러티의 전류 레벨에 대한 "캡쳐 범위"내에 있으면, 빔을 다시 캡쳐 하는 것이 가능하다. 그러나, 빔이 캡쳐 범위를 떠나면, 시스템은 빔이 발견되지 않은 것처럼 반응할 것이다.

3) 알고리즘은 조속하게 튜닝 완료를 선언할 수 있다. 이 경우에, 마지막 튜닝 반복의 종료에 대한 "종료 조건 파라미터"는 적절하지 않다.

4) 시스템은 폴스 피크를 발견하고, 그 피크를 최적화 한다.

일 실시예에서, 예상되는 최소 빔 전류 파라미터가 노이즈내의 폴스 피크 또는 튜닝이 발견되는 위험을 감소시키는데 이용된다. 최소 전류 파라미터는 어떤 종류의 신호가 예상되는지 알고리즘에 알려준다. 최소 빔 전류가 검출되지 않으면, 튜닝을 방해하는데 충분하게 어떤 것이 잘못된 것이다. 기계의 초기 상태는 튜닝 알고리즘의 "캡처 범위"밖일 수 있거나, 빔은 단지 존재하지 않을 수 있다.

일 실시예에서, 빔 전류가 없는 것에 대해 어떤 작용을 허용하기 위해서는, 튜닝 알고리즘은 이 상황에서 더 넓은 튜닝 스윕(sweep) 시도할 수 있는데, 그 이유는 이러한 타입의 에러는 일반적으로 빔이 전류 튜닝 페이즈의 범위 밖에 있는 것을 나타내기 때문이다. 이러한 에러는 어떤 페이즈에서도 나타날 수 있기 때문에, 그냥 제1 튜닝 페이즈로 복귀(가능하다면 바로 그 제1 페이즈는 제외)하는 것이 가장 합당하다. 이것은 시스템이 더 넓은 시야를 가질 수 있도록 하고, 더 넓은 탐색동안 시스템의 동작을 적절하게 제어할 수 있게 한다. 선택적으로, 이러한 에러가 제1 페이즈에서 발생하면, 통상적으로-생략되고, 예외적으로 넓은 범위를 갖는 "제로 페이즈"가 시도될 수 있다.

대안적인 실시예에서, 이온 빔의 현재의 튜닝을 평가하는 단계(도 4의 단계 230)는 빔 전류 리드백의 퓨리에 분석을 포함할 수 있다. 제어 파라미터의 변조는 제어 파라미터로부터의 빔 전류 다운스트림의 변조를 유도한다. 빔라인이 정확하게 튜닝되면, 빔 전류 파형은 제어 파라미터 변조의 주파수에서 일정한 피크를 가질 것이다. 그러나, 빔라인이 부정확하게 튜닝되면, 빔 전류 파형은 빔 전류 리드백의 주파수 스펙트럼으로 불순물이 도입되는 "더블 범프(double bump)"패턴을 가질 것이고, 이는 이러한 2개의 피크간의 간격에 의해 생성되는 고 주파 성분을 포함한다. 이러한 주파수 불순물은 타겟 파라미터의 부정확한 튜닝을 표시한다. 이용된 특정 파형에 대한 인식과 결합된 이러한 불순물에 대한 주파수 분석은 타겟 파라미터가 튜닝을 개선하기 위해 증가 또는 감소되어야 할 지 여부를 판정하는데 이용된다.

튠 명령(tune command)

튜닝 프로세스는 전술한, PSI가 빔을 튜닝하도록 하는 파라미터를 포함하는 단일의 명령에 의해 개시된다. 예시적인 튜닝 명령에서, 제1 데이터 구조가 전송되고, 다음과 같은 몇몇의 사이클 독립 파라미터를 포함한다.

1) 최소 빔 전류;

2) 타겟 파라미터 - 최소 값;

3) 타겟 파라미터 - 최대 값;

4) 제어 파라미터 - 최소 값; 및

5) 제어 파라미터 - 최대 값

또한, 제6의 엘리먼트로서, 제1 데이터 구조는 각각의 튜닝 페이즈에 대해 하나의 어레이 엘리먼트를 갖는 제2의 데이터 구조의 어레이를 포함할 수 있다. 이 제2 데이터 구조는 다음과 같은 파라미터를 포함할 수 있다.

1) 제어 파라미터 변조의 진폭.

2) 제어 파라미터 변조 파형의 타입.

3) 제어 파라미터 변조 사이클 주기.

4) 요구되는 튜닝의 사인(sign)을 결정하는데 이용되는 관계의 극성.

5) 피크의 평균 중심을 찾는데 이용되는 데이터를 선택하기 위한 플라토 높이 임계값.

6) 페이즈를 종료하기 위한 적절한 튜닝을 결정하기 위한 "충분히 근접함" 임계값.

7) 과다 포지티브 오프-피크 조건에 대한 타겟 조정 크기.

8) 중심-근방 조건에 대한 타겟 조정 크기.

9) 과다 네거티브 오프-피크 조건에 대한 타겟 조정 크기

10) 성공을 선언하기 위한 비신뢰 데이터 검출을 위한 보우팅 종료 임계값.

11) 성공을 선언하기 위한 "충분히 근접함"이어야 하는 시도 회수

12) 이전 값이 달성되어야 하는 범위내의 시도 회수

이러한 파라미터의 리스트들은 소모적인 것은 아니며, 제어 시스템의 프로토콜 구성 및 이용되는 특정 하드웨어 또는 펌웨어에 따라 부가적인 파라미터가 요망되거나 요구될 수 있다. 예컨대, 부가적인 파라미터는 I/O 라인을 특정하거나, 하드웨어와 펌웨어 간의 상호관계를 유연하게 하는데 요구될 수 있다.

튜닝 확인

이온 주입기용 표준 어플리케이션에서는, 실리콘 웨이퍼가 이온 주입 프로세스용 웨이퍼로서(도 1) 빔 라인에 연속적으로 제공된다. 연장된 시간을 지나서, 빔 라인 콤포넌트내의 드리프트는 정확하게 튜닝된 빔을 약간 미스튜팅(mistune)되게 한다. 적절한 품질을 보장하기 위해서는, 주기적으로 빔 튜닝을 평가하여 부가적인 웨이퍼의 프로세싱전에 임의의 미스튜닝이 발생하는 것을 검출하는 것이 바람직하다.

표준 튜닝 프로세스를 개시하지 않고 빔 튜닝을 평가하는 것도 바람직하다. 빔 평가는 빔 튜닝보다 더 신속하게 수행될 수 있고, 따라서 평가는 웨이퍼 산출량에 영향을 주지 않고 웨이퍼 프로세싱동안 더 자주 수행될 수 있다. 빔이 충분하게 미스튜닝된 것으로 발견되면, 웨이퍼 프로세싱을 정지시키고, 오퍼레이터에게 경고하며, 선택적으로 풀 빔 튜닝 절차를 시작하는 것이 바람직하다.

이러한 목적으로 빔을 평가하기 위해, 풀 튜닝 방법의 일부가 이용될 수 있다. 구체적으로, 타겟 파라미터는 그 초기값에 관해 변조될 수 있고, 그 값에 대해 재저장될 수 있으며, 그 동안 빔 전류는 제어 콤포넌트의 다운스트림으로 샘플링된다. 빔이 정확하게 튜닝되었는지를 확인하기 위한 튜닝 프로세스의 종료점에서 이용되는 표준 빔 평가 절차는 빔 품질을 평가하기 위해 이용될 수 있다.

도면 및 기술된 명세서에 도시된 실시예의 다양한 변경 및 변형이 본 발명의 사상 및 범주내에서 만들어질 수 있음을 알아야한다. 따라서, 전술한 설명에 포함되고, 첨부된 도면에 나타난 모든 특징은 제한적이 아닌 예시적인 것으로 해석되어야 한다. 본 발명은 다음의 특허청구범위 및 그 균등물에 의해서만 한정되는 것이다.

Claims

대전 입자 빔 시스템(charged particle beam system) 내의 타겟 컴포넌트(component)의 타겟 파라미터의 튜닝을 평가하는 방법 -상기 대전 입자 빔은 상기 타겟 컴포넌트를 통해 운송됨-에 있어서,

(a) 상기 타겟 컴포넌트의 업스트림에 위치한 제어 컴포넌트의 제어 파라미터를 변화시키는 단계 -상기 제어 파라미터는 상기 제어 컴포넌트와 소정의 관계를 가짐-;

(b) 상기 제어 파라미터가 변화할 때, 상기 대전 입자 빔 시스템 내의 상기 타겟 컴포넌트의 빔 전류 다운스트림을 측정하는 단계; 및

(c) 상기 타겟 컴포넌트와 상기 제어 파라미터 간의 상기 소정의 관계와, 상기 빔 전류 측정(measurments)에 기초하여 상기 타겟 파라미터의 튜닝을 평가하는 단계

를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 타겟 파라미터의 튜닝을 평가하는 단계가, 상기 제어 파라미터가 초기값일 때, 상기 빔 전류가 적어도 최대 관찰된 빔 전류의 소정의 프랙션인지의 여부를 판정하는 단계를 포함하는 방법.
제2항에 있어서, 소정의 보우팅 기준(voting criteria)에 도달할 때까지, 모든 단계를 2번 이상 반복하는 단계를 더 포함하는 방법.
제3항에 있어서, 상기 소정의 보우팅 기준은 적어도 소정의 횟수의 반복시에, 빔 전류가 상기 최대 관찰된 빔 전류의 소정의 프랙션을 초과하는 지를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 타겟 파라미터의 튜닝을 평가하는 단계가, 상기 제어 파라미터가 그 초기값보다 위의 오프셋 또는 아래의 오프셋일 때, 최대 빔 전류가 측정되는 지의 여부를 결정하는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 타겟 파라미터의 튜닝을 평가하는 단계가, 상기 빔 전류 측정과, 상기 타겟 컴포넌트와 상기 제어 파라미터 간의 소정의 관계에 기초하여, 상기 타겟 파라미터를, 상기 타겟 파라미터로부터 최대 빔 전류 측정된 다운스트림보다도 더 높은 값으로 튜닝할 것인지 또는 더 낮은 값으로 튜닝할 것인지의 여부를 결정하는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 타겟 파라미터의 튜닝 평가에 기초하여 상기 타겟 파라미터를 조정하는 단계를 더 포함하는 방법.
제7항에 있어서, 측정된 상기 빔 전류가 소정의 기준을 만족시킬 때까지, 모든 단계를 2번 이상 반복하는 단계를 더 포함하는 방법.
제8항에 있어서, 반복 중의 상기 제어 파라미터의 변화 크기는, 이전 반복에 있어서보다도 더 작은 방법.
제8항에 있어서, 상기 소정의 기준은, 상기 제어 파라미터가 초기값일 때, 빔 전류가 적어도 최대 관찰된 빔 전류의 소정의 프렉션인지를 포함하는 방법.
제7항에 있어서, 상기 타겟 파라미터의 조정 단계가, 타겟 파라미터 조정을 결정하기 위해, 상기 빔 전류 측정을 분석하고, 결정된 상기 타겟 파라미터 조정에 의해 상기 타겟 파라미터를 조정하는 단계를 포함하는 방법.
제11항에 있어서, 상기 빔 전류 측정을 분석하는 단계가, 피크 빔 전류를 상기 제어 파라미터의 요구값으로 시프트시키기 위해, 타겟 파라미터의 조정 방향과 크기를 결정하는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 타겟 컴포넌트는, 전류에 응답하여 자계를 발생시키는 마그넷을 포함하고, 상기 타겟 파라미터는 상기 마그넷에 공급되는 근사(approximate) 전류를 포함하는 방법.
제13항에 있어서, 상기 제어 컴포넌트는 제어 전압에 응답하여 전계를 발생시키는 정전기 컴포넌트를 포함하고, 상기 제어 파라미터를 변화시키는 단계는 상기 제어 전압을 변화시키는 단계를 포함하는 방법.
제13항에 있어서, 상기 제어 파라미터는 상기 마그넷으로의 상기 대전 입자 빔의 근사 엔트리 각도를 포함하는 방법.
제13항에 있어서, 상기 제어 파라미터는 상기 마그넷으로의 상기 대전 입자 빔의 근사 엔트리 속도를 포함하는 방법.
제13항에 있어서, 상기 타겟 컴포넌트는 질량 분석기의 벤딩 마그넷(bending magnet)을 포함하는 방법.
제13항에 있어서, 상기 타겟 컴포넌트는 대전 상태 분해 마그넷(charge state resolving magnet)을 포함하는 방법.
제13항에 있어서, 상기 타겟 컴포넌트는, 상기 빔의 궤도를 실질적으로 평행한 궤도로 변환시키기 위한 병렬화(parallelizing) 마그넷을 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 타겟 컴포넌트는, 전압에 응답하여 전계를 발생시키는정전기 컴포넌트를 포함하고, 상기 타겟 파라미터는 상기 정전기 컴포넌트에 인가되는 근사 전압을 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 제어 파라미터는 상기 제어 컴포넌트를 피딩(feeding)하는 전원 출력의 근사값을 포함하는 방법.
제21항에 있어서, 상기 제어 파라미터의 변화 중에, 상기 전원 출력의 값을 측정하는 단계를 더 포함하는 방법.
제22항에 있어서, 피크 관찰된 빔 전류의 적어도 소정의 프렉션인 상기 빔 전류의 적어도 하나의 측정과 거의 동시에 기록되는 상기 제어 파라미터 리드백(readback)의 적어도 하나의 측정을 포함하는 셋트의 익스트림(extreme) 멤버에 의해 경계가 지어지는 값들의 범위 내에서, 상기 전원의 2차 값을 결정하는 단계를 더 포함하는 방법.
제23항에 있어서, 상기 제어 파라미터를 변화시키기 이전에 공칭(nominal) 제어 파라미터 리드백 값을 판독하는 단계; 및 상기 전원의 상기 2차 값과 상기 공칭 제어 파라미터 리드백 값 간의 사인된 차이(signed difference)의 소정의 함수에 의해 상기 타겟 파라미터를 그 초기값으로부터 조정하는 단계를 더 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 제어 파라미터를 변화시키는 단계는 주기 파형에 의해 상기 제어 파라미터를 변조하는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 제어 파라미터를 변화시키는 단계는 소정 패턴의 이산값을 통해 상기 제어 파라미터를 스텝핑(stepping)하는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 제어 파라미터는, 상기 제어 컴포넌트를 피딩하는 전원 출력의 근사값을 포함하는 방법.
제27항에 있어서, 상기 제어 파라미터를 변화시키는 단계는, 상기 전원 출력이 각 셋팅에 응답하여 안정화할 수 있는 것보다도 빠르게 이산값의 소정 패턴을 통해 제어 파라미터를 스텝핑하는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 빔 전류를 측정하는 단계는, 상기 타겟 컴포넌트의 다운스트림에 위치한 패러데이 빔 센서에 의해 빔 전류를 측정하는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 타겟 컴포넌트의 다운스트림에 위치한 파라미터 전류 변압기에 의해 빔 전류를 측정하는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 빔 전류를 측정하는 단계는, 상기 제어 파라미터의 서로 다른 값에 대하여 빔 전류 샘플을 측정하는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 제어 파라미터를 그 초기값으로 복구(restore)하는 단계를 더 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 제어 파라미터는, 상기 타겟 컴포넌트가 조정에 응답하는 것보다 빠르게 조정에 응답하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 타겟 파라미터를 평가하는 단계는, 측정된 빔 전류의 파형에 대한 푸리에 분석을 행하는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 대전 입자 빔 시스템은 이온 주입기를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 대전 입자 빔 시스템은 입자 가속기를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 대전 입자 빔 시스템은 질량 분석계를 포함하는 방법.
대전 입자 빔 시스템 내의 타겟 컴포넌트의 타겟 파라미터를 튜닝하는 방법-상기 대전 입자 빔은 상기 타겟 컴포넌트를 통해 운송됨-에 있어서,

(a) 공칭 타겟 파라미터값을 결정하는 단계;

(b) 상기 타겟 파라미터의 공칭 리드백 값을 측정하는 단계;

(c) 상기 공칭 타겟 파라미터값에 대한 소정 패턴으로 상기 타겟 파라미터를 변화시키는 단계;

(d) 상기 타겟 파라미터가 변화할 때, 상기 대전 입자 빔 시스템 내의 상기 타겟 컴포넌트의 빔 전류 다운스트림과, 상기 전원 출력의 타겟 파라미터 리드백값을 측정하는 단계;

(e) 상기 피크 관찰된 빔 전류의 적어도 소정의 프렉션인 상기 빔 전류의 적어도 하나의 측정과 거의 동시에 기록된 상기 타겟 파라미터 리드백 값의 적어도 하나의 측정을 포함하는 셋트의 익스트림 멤버에 의해 경계지어지는 값들의 범위 내에서 최적의 리드백 값을 결정하는 단계;

(f) 상기 공칭 리드백 값과 상기 최적의 리드백 값 간의 서명된 차이의 소정의 함수에 의해 상기 공칭 타겟 파라미터 값을 조정하는 단계; 및

(g) 상기 빔 전류 측정이 소정의 기준을 만족시킬 때까지, 적어도 단계 (b), (c), (d) 및 (e)를 2번 이상 반복하는 단계

를 포함하는 방법.
제38항에 있어서, 반복 중의 상기 타겟 파라미터의 크기 변화는 이전 반복에서와 같거나 더 작은 방법.
제38항에 있어서, 상기 최적의 리드백 값과 상기 공칭 리드백 값 간의 절대값 차의 크기가 소정의 임계값보다도 작은 경우, 상기 소정 기준은, 빔 전류가 적어도 최대 관찰된 빔 전류의 소정의 프렉션인 지를 포함하는 방법.
제38항에 있어서, 상기 타겟 컴포넌트는 전압에 응답하여 전계를 발생시키는 정전기 컴포넌트를 포함하고, 상기 타겟 파라미터는 상기 정전기 컴포넌트에 인가되는 근사 전압을 포함하는 방법.
제38항에 있어서, 상기 타겟 파라미터를 변화시키는 단계는, 주기 파형에 의해 타겟 파라미터를 변조시키는 단계를 포함하는 방법.
제38항에 있어서, 상기 타겟 파라미터를 변화시키는 단계는, 일련의 이산(discrete) 값을 통해 타겟 파라미터를 스텝핑하는 단계를 포함하는 방법.
제38항에 있어서, 상기 타겟 파라미터는 상기 타겟 컴포넌트를 피딩하는 전원 출력의 근사값을 포함하는 방법.
제44항에 있어서, 상기 전원 출력이 각 셋팅에 응답하여 안정화할 수 있는 것보다 빠르게 일련의 이산 값을 통해 상기 타겟 파라미터를 스텝핑하는 단계를 포함하는 방법.
제38항에 있어서, 상기 빔 전류를 측정하는 단계는, 상기 타겟 컴포넌트의 다운스트림에 위치한 패러데이 빔 센서에 의해 빔 전류를 측정하는 단계를 포함하는 방법.
제38항에 있어서, 상기 빔 전류를 측정하는 단계는, 상기 타겟 컴포넌트의 다운스트림에 위치한 파라미터 전류 변압기에 의해 빔 전류를 측정하는 단계를 포함하는 방법.
제38항에 있어서, 상기 빔 전류를 측정하는 단계는, 상기 타겟 파라미터의 서로 다른 값에 대한 빔 전류 샘플을 측정하는 단계를 포함하는 방법.
제38항에 있어서, 상기 타겟 파라미터를 평가하는 단계는 측정된 상기 빔 전류의 파형에 대한 푸리에 분석을 행하는 단계를 포함하는 방법.
제38항에 있어서, 상기 대전 입자 빔 시스템은 이온 주입기를 포함하는 방법.
제38항에 있어서, 상기 대전 입자 빔 시스템은 입자 가속기를 포함하는 방법.
제38항에 있어서, 상기 대전 입자 빔 시스템은 질량 분석계를 포함하는 방법.
대전 입자 빔 시스템 내의 타겟 컴포넌트의 타겟 파라미터의 튜닝을 평가하는 방법 -상기 대전 입자 빔은 상기 타겟 컴포넌트를 통해 운송되며, 상기 타겟 파라미터는 상기 대전 입자 빔의 근사 다운스트림 포커스를 결정함- 에 있어서,

(a) 공칭 타겟 파라미터 값을 결정하는 단계 -상기 타겟 파라미터는 상기 대전 입자 빔 시스템 내의 상기 타겟 컴포넌트로부터 다운스트림에 위치한 빔 전류 감지 디바이스의 면에서의 상기 대전 입자 빔의 근사 위치를 결정함-;

(b) 상기 대전 입자 빔이 교대로 상기 빔 전류 센싱 디바이스에 입사하거나 입사하지 않도록, 상기 공칭 제어 파라미터값에 대하여 소정의 패턴으로 상기 타겟 파라미터를 변화시키는 단계;

(c) 상기 타겟 파라미터가 변화할 때, 상기 빔 전류 감지 디바이스에 의해 빔 전류를 측정하는 단계;

(d) 상기 대전 입자가 상기 빔 전류 감지 디바이스에 입사하는 것과 입사하지 않는 것 간의 천이의 첨예도를 결정하는 단계; 및

(e) 상기 첨예도에 대하여 적어도 부분적으로 기초하여 상기 타겟 파라미터의 튜닝을 평가하는 단계

를 포함하는 방법.
제53항에 있어서, 상기 첨예도를 결정하는 단계는, 상기 대전 입자 빔이 상기 빔 전류 감지 수단의 엣지 양단을 통과할 때, 상기 타겟 파라미터의 함수로서 빔 전류의 이탈(derivative)을 판정하는 단계를 구성하는 방법.
제53항에 있어서, 상기 타겟 파라미터의 튜닝을 평가하는 단계는, 적어도 상기 첨예도 및 최대 관찰된 빔 전류를 입력으로서 취하면서, 소정의 기능을 평가하는 단계를 더 포함하는 방법.
제53항에 있어서, 상기 타겟 컴포넌트의 평가된 튜닝이 소정의 기준을 만족시킬 때까지 적어도 단계 (b), (c), (d) 및 (e)의 두 번 이상의 반복을 행하는 단계를 포함하는 방법.
제56항에 있어서, 상기 제어 파라미터의의 반복 중의 변화 크기는 이전 반복에서와 같거나 더 작은 방법.
제56항에 있어서, 상기 최적의 리드백 값과 상기 공칭 리드백 값 간의 절대값 차이의 크기가 소정의 임계값보다도 작은 경우, 상기 소정의 기준은, 빔 전류가 적어도 최대 관찰된 빔 전류의 소정의 프렉션인 지를 포함하는 방법.
제53항에 있어서, 상기 타겟 컴포넌트는 전압에 응답하여 전계를 발생시키는 정전기 컴포넌트를 포함하고, 상기 타겟 파라미터는 상기 정전기 컴포넌트에 인가되는 근사 전압을 포함하는 방법.
제53항에 있어서, 상기 타겟 파라미터를 변화시키는 단계는 주기 파형에 의해 상기 타겟 파라미터를 변조하는 단계를 포함하는 방법.
제53항에 있어서, 상기 타겟 파라미터를 변화시키는 단계는 일련의 이산 값을 통해 상기 타겟 파라미터를 스텝핑하는 단계를 포함하는 방법.
제53항에 있어서, 상기 타겟 파라미터를 변화시키는 단계는, 상기 타겟 파라미터가 각 셋팅에 응답하여 안정화할 수 있는 것보다 빠르게 일련의 이산값을 통해 상기 타겟 파라미터를 스텝핑하는 단계를 포함하는 방법.
제53항에 있어서, 상기 빔 전류를 측정하는 단계는, 상기 타겟 컴포넌트의 다운스트림에 위치한 패러데이 빔 센서에 의해 빔 전류를 측정하는 단계를 포함하는 방법.
제53항에 있어서, 상기 빔 전류를 측정하는 단계는, 상기 타겟 컴포넌트의다운스트림에 위치한 파라미터 전류 변압기에 의해 빔 전류를 측정하는 단계를 포함하는 방법.
제53항에 있어서, 상기 빔 전류를 측정하는 단계는, 상기 타겟 파라미터의 서로 다른 값에 대해 빔 전류 샘플을 측정하는 단계를 포함하는 방법.
제53항에 있어서, 상기 대전 입자 빔 시스템은 이온 주입기를 포함하는 방법.
제53항에 있어서, 상기 대전 입자 빔 시스템은 입자 가속기를 포함하는 방법.
대전 입자 빔 시스템 내의 타겟 컴포넌트의 타겟 파라미터의 튜닝을 평가하기 위한 장치 -상기 대전 입자 빔은 상기 타겟 컴포넌트를 통해 운송됨- 에 있어서,

상기 타겟 컴포넌트의 업스트림에 위치한 제어 컴포넌트의 제어 파라미터를 변화시키기 위한 수단 -상기 제어 파라미터는 상기 타겟 컴포넌트에 대하여 소정의 관계를 가짐-;

상기 제어 파라미터가 변화할 때 상기 타겟 컴포넌트의 빔 전류 다운스트림을 측정하기 위한 수단; 및

상기 빔 전류 측정과, 상기 타겟 컴포넌트와 상기 제어 파라미터 간의 상기 소정의 관계에 기초하여 타겟 파라미터의 튜닝을 평가하기 위한 수단

을 포함하는 장치.
대전 입자 빔 장치에 있어서,

타겟 파라미터에 의해 제어되는 타겟 컴포넌트;

제어 파라미터에 의해 제어되며, 상기 타겟 컴포넌트의 업스트림에 위치한 제어 컴포넌트;

상기 제어 컴포넌트와 상기 타겟 컴포넌트를 통해 운송되는 대전 입자 빔을 감지하기 위해 타겟 컴포넌트의 다운스트림에 위치한 빔 센서;

상기 타겟 컴포넌트와 제어 파라미터 간의 소정의 관계에 기초하여, 상기 빔 센서로부터 수신된 빔 전류 측정에 응답하여 타겟 파라미터의 튜닝을 평가하고, 상기 파라미터를 변화시키는 제어기

를 포함하는 대전 입자 빔 장치.
대전 입자 빔 시스템에 있어서,

대전 입자 빔이 운송되는 하나 이상의 빔라인(beamline) 컴포넌트;

상기 시스템을 제어하기 위한 중앙화 제어기; 및

상기 중앙화 제어기로부터의 튠 명령에 응답하여 상기 하나 이상의 빔라인 컴포넌트들 중 선택된 빔라인 컴포넌트를 자동 튜닝하기 위한 튜닝 알고리즘을 포함하는 적어도 하나의 국부화 제어기

를 포함하는 대전 입자 빔 시스템.
대전 입자 빔의 포커스를 조정하기 위한 방법에 있어서,

(a) 개구의 엣지 양단에 상기 대전 입자 빔을 편향시키는 단계;

(b) 상기 빔이 상기 개구의 엣지 양단에 편향될 때 상기 개구의 빔 전류 다운스트림의 변화율을 판정하는 단계;

(c) 상기 대전 입자 빔의 서로 다른 포커스 셋팅에 대해 단계 (a) 및 (b)를 반복하는 단계; 및

(d) 상기 개구의 엣지 양단에 빔이 편향될 때, 개구의 빔 전류 다운스트림의 최고 변화율을 제공하는 포커스 셋팅을 선택하는 단계

를 포함하는 방법.
대전 입자 빔이 운송되는 복수의 빔라인 컴포넌트, 상기 빔라인 컴포넌트 각각을 개별적으로 제어하기 위한 하나 이상의 전원 제어기 및 중앙화 제어기를 포함하는 대전 입자 빔 시스템에 있어서,

상기 중앙화 제어기는 상기 전원 인터페이스들 중 선택된 인터페이스에 튠 명령을 송출하고,

상기 선택된 전원 제어기는 상기 튠 명령에 응답하여 튜닝 알고리즘을 자동 실행하는 대전 입자 빔 시스템.