KR20070069885A - Ion implanter that has fix-type faraday device and method for measuring amount of dose using the ion implanter - Google Patents

Ion implanter that has fix-type faraday device and method for measuring amount of dose using the ion implanter Download PDF

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Abstract

An ion implanting apparatus having a fix-type faraday device and a dose measuring method using the same are provided to improve a recognition rate of real beam by fixing the faraday device to a predetermined position. An ion implanting apparatus includes an ion source(200) for generating ion beam, a beam scanner(230) for irradiating beam in at least one direction, and a faraday device(260) for measuring a dose of the ion beam. The faraday device measures the dose of the ion beam in the state in which the faraday device is fixed to a predetermined position during irradiation of the ion beam, irrespective of that a wafer(250) is loaded in or unloaded from a chamber of the ion implanting apparatus.

Description

고정식 패러데이를 구비하는 이온주입장치 및 이를 이용한 도즈량 측정 방법{Ion implanter that has fix-type faraday device and method for measuring amount of dose using the ion implanter}Ion implanter that has a fixed Faraday and a dose measuring method using the same {Ion implanter that has fix-type faraday device and method for measuring amount of dose using the ion implanter}

도 1은 종래의 이동식 패러데이 장치를 구비하는 이온주입장치의 구조를 모식적으로 도시한 평면도.1 is a plan view schematically showing the structure of an ion implantation apparatus having a conventional Faraday apparatus.

도 2는 본 발명에 의한 고정식 패러데이 장치를 구비하는 이온주입장치의 구조를 도시한 평면도.Figure 2 is a plan view showing the structure of the ion implantation apparatus having a fixed Faraday apparatus according to the present invention.

도 3a 내지 도 3b는 본 발명에 의한 고정식 패러데이 장치의 구동 방식을 모식적으로 도시한 것.3a to 3b schematically show the driving method of the fixed Faraday apparatus according to the present invention.

본 발명은 고정식 패러데이 장치를 구비하는 이온주입장치 및 이를 이용한 도즈량 측정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an ion implantation apparatus having a fixed Faraday apparatus and a dose measuring method using the same.

최근 반도체 소자의 고집적화, 고밀도화에 대응하여 보다 정밀한 불순물 제어가 요구되고 있으며 양산 기술면에서는 재현성의 향상 및 처리능력의 향상이 요구되고 있다. 이에 따라 이온주입 기술에 대한 활용이 커지고 있는데 일반적으로 반도체 제조 공정에서 이온주입이라 함은 실리콘 웨이퍼에 전기적 특성을 부여하기 위한 불순물을 첨가하는 방법으로서 필요한 종류의 불순물 이온을 필요한 양만큼 선택 가속하여 웨이퍼의 필요한 부분에 선택적으로 필요한 깊이만큼 주입하는 기술을 가리킨다. 이와 같은 이온주입 기술은 선택적인 불순물 주입 및 순도 높은 불순물의 주입에 의해 정밀한 불순물 제어가 가능하며 재현성 및 균일성이 우수하다는 장점이 있다. In recent years, more precise impurity control is required to cope with higher integration and higher density of semiconductor devices, and in terms of mass production technology, improvement in reproducibility and processing capability are required. As a result, the use of ion implantation technology is increasing. In general, ion implantation in a semiconductor manufacturing process is a method of adding impurities for imparting electrical characteristics to a silicon wafer. Refers to a technique for selectively injecting the required depth to the required portion of the Such ion implantation technology has the advantage of precise impurity control and selective reproducibility and uniformity by selective impurity implantation and high purity impurity implantation.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 이온주입장치를 살펴보기로 한다. 도 1은 종래의 패러데이(Faraday) 장치를 이용하는 이온주입장치를 모식적으로 도시한 평면도이다.Hereinafter, an ion implantation apparatus will be described with reference to the accompanying drawings. 1 is a plan view schematically showing an ion implantation apparatus using a conventional Faraday apparatus.

일반적으로 이온주입장치는 이온 빔을 형성하기 위한 이온 소스(100), 이온 빔의 이온을 원하는 에너지로 가속하기 위한 가속기(110), 가속된 이온 빔을 소정의 각도로 굴절시키기 위한 제1 보정자석(120), 하나 이상의 방향으로 빔을 주사하기 위한 빔 스캐너(130), 이온 빔에 직진성을 부여하기 위한 제2 보정자석(140) 및 이온 빔의 도즈량 측정을 위한 패러데이 장치(160)를 포함하여 이루어진다. In general, the ion implantation apparatus includes an ion source 100 for forming an ion beam, an accelerator 110 for accelerating ions of the ion beam to desired energy, and a first correction magnet for refracting the accelerated ion beam at a predetermined angle. 120, a beam scanner 130 for scanning the beam in one or more directions, a second correction magnet 140 for imparting linearity to the ion beam, and a Faraday device 160 for measuring the dose of the ion beam. It is done by

이 중에서 패러데이 장치(160)는 이온 빔의 도즈량 측정을 위해 이온 주입 전후에 이온 빔의 경로 내로 이동되는데, 이동된 패러데이 장치는 반도체 웨이퍼(150)에 인접하여 위치하게 되고 웨이퍼에 주입되는 이온 빔은 일정한 간격을 두고 패러데이 장치(160)로 편향된다. 이때, 양이온화된 이온 빔이 패러데이 장치(160)의 빔 감지기에 닿으면 접지된 전원에서 전류가 공급되는데 이러한 전류를 측정하여 도즈량을 산출하게 된다.Among them, the Faraday device 160 is moved into the path of the ion beam before and after ion implantation to measure the dose of the ion beam. The moved Faraday device is positioned adjacent to the semiconductor wafer 150 and implanted into the wafer. Is deflected into the Faraday device 160 at regular intervals. At this time, when the cationized ion beam touches the beam detector of the Faraday apparatus 160, a current is supplied from a grounded power source, and the dose is measured by measuring the current.

그러나 종래의 패러데이 장치(160)는 먼저 설명한 바와 같이 이온 주입 전후에 이온 빔의 경로 내로 이동하는 구조이며 이를 위해 구동 모터(motor) 및 스크루screw) 등의 기계요소 등이 구비되므로, 패러데이 장치(160)가 좌우로 이동하는 중에 기계적인 노이즈가 발생하게 된다. 따라서, 이러한 노이즈로 인해 패러데이 장치가 순수 빔(real beam)을 인식하지 못하고 잘못된 빔을 인식함으로써 이온주입 중에 공정 사고가 발생하는 문제점이 있었다.However, the conventional Faraday apparatus 160 has a structure that moves in the path of the ion beam before and after ion implantation as described above, and for this purpose, a mechanical element such as a driving motor and a screw screw is provided. The mechanical noise is generated while) moves from side to side. Therefore, due to such noise, the Faraday apparatus does not recognize a real beam but recognizes a wrong beam, thereby causing a process accident during ion implantation.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 종래의 패러데이 장치가 이온 빔 스캔을 위해 좌우로 이동해야 했던 구조를 고정식으로 개선함으로써 순수 빔의 인식률을 향상시키는 데에 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above problems, and the object thereof is to improve the recognition rate of the pure beam by fixedly improving the structure that the conventional Faraday apparatus had to move from side to side for the ion beam scan.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 고정식 패러데이를 구비하는 이온주입장치는, 이온 빔을 형성하기 위한 이온 소스, 하나 이상의 방향으로 빔을 주사하기 위한 빔 스캐너 및 이온 빔의 도즈량 측정을 위한 패러데이 장치를 포함하여 이루어지는 이온주입장치에 있어서, 상기 패러데이 장치는 이온 빔의 주사 중에 고정된 상태로 도즈량을 측정하는 것을 특징으로 한다.An ion implantation apparatus having a fixed Faraday of the present invention for achieving the above object, the ion source for forming the ion beam, the beam scanner for scanning the beam in one or more directions and the dose measurement of the ion beam An ion implantation apparatus comprising a Faraday apparatus for measuring the dose of the Faraday apparatus in a fixed state during scanning of the ion beam.

한편 본 발명의 이온주입장치의 도즈량 측정 방법은, 이온 빔을 형성하기 위한 이온 소스, 하나 이상의 방향으로 빔을 주사하기 위한 빔 스캐너 및 이온 빔의 도즈량 측정을 위한 패러데이 장치를 포함하여 이루어지는 이온주입장치에서 도즈량을 측정하는 방법에 있어서, 이온 소스로부터 이온 빔이 형성되는 단계; 빔 스캐 너를 통해 웨이퍼에 주사되는 이온 빔의 포커스를 하나 이상으로 조절하는 단계; 및 특정 위치에 고정되도록 설치된 패러데이 장치에 주사된 이온 빔의 도즈량을 측정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the dose measurement method of the ion implantation apparatus of the present invention, the ion source for forming an ion beam, a beam scanner for scanning the beam in one or more directions and a Faraday device for measuring the dose amount of the ion beam A method of measuring a dose in an injection device, comprising: forming an ion beam from an ion source; Adjusting the focus of the ion beam scanned on the wafer through the beam scanner to one or more; And measuring the dose of the ion beam scanned in the Faraday apparatus installed to be fixed at a specific position.

이하 본 발명의 명세서에 첨부된 도면을 참고하여 설명하되, 특히 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 이를 살펴보기로 한다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings in the specification of the present invention, it will be described with reference to a preferred embodiment of the present invention. Here, in adding reference numerals to the elements of each drawing, it should be noted that the same elements are denoted by the same reference numerals as much as possible even if they are shown in different drawings.

이와 같은 이온주입장치의 기본적인 동작 원리를 먼저 살펴본 후 고정식 패러데이 장치의 특징에 대해 살펴보기로 한다.The basic operating principle of the ion implantation device will be described first, and then the characteristics of the fixed Faraday device will be described.

이온 소스(200)에서 기체나 고체상태의 원료를 이온화하여 이온 빔이 생성되면, 생성된 이온 빔은 가속기(210)를 통해 가속되면서 이온 빔의 질량 측정을 위한 빔 분석기(도면에 미도시)로 입력되고, 이어서 소정의 방향으로 이온 빔을 굴절시키기 위한 제1 보정자석(220)을 거친 후 90°로 방향 전환된다.When an ion beam is generated by ionizing a gas or solid material in the ion source 200, the generated ion beam is accelerated through the accelerator 210, and is then directed to a beam analyzer (not shown) for mass measurement of the ion beam. The input signal is passed through the first correction magnet 220 for refracting the ion beam in a predetermined direction, and then turned to 90 °.

이어서, 방향 전환된 이온 빔은 빔 스캐너(230)에 입력되는데 빔 스캐너(230)는 이온 빔에 포커스를 조절하여 목표물에 정확하게 조사되도록 하며 기계식이 사용될 수도 있고 전기식과 기계식이 혼합되어 사용될 수도 있다. Subsequently, the redirected ion beam is input to the beam scanner 230, which adjusts the focus on the ion beam so that the target is accurately irradiated to the target, and a mechanical or a combination of electrical and mechanical may be used.

여기서 전기식 빔 스캐너를 예로 들면, 빔 스캐너(230)의 부채모양으로 펼쳐진 전극에 양(+)의 바이어스가 인가됨에 따라 양이온인 이온 빔은 양(+)의 바이어스에 의해 척력이 작용하여 전극에서 밀려난다. 이어서 전극에 음(-)의 바이어스를 인가하면 인력이 작용하여 양이온인 이온 빔을 전극으로 끌어당긴다. 이러한 과정을 매우 빠르게, 예컨대 약 1K ㎐(헤르츠) 정도로 반복시키면 결국 이온 빔은 빔 스캐너에 의해 부채모양으로 넓게 확장된다.Here, as an example of the electric beam scanner, as a positive bias is applied to the fan-shaped electrode of the beam scanner 230, the ion beam, which is a positive ion, is pushed out of the electrode by the repulsive force acting by the positive bias. Flies Subsequently, when a negative bias is applied to the electrode, an attractive force is applied to attract the ion beam, which is a cation, to the electrode. Repeating this process very quickly, for example about 1K Hz, eventually the ion beam is broadly fanned by the beam scanner.

빔 스캐너(230)에 의해 확장된 이온 빔은 최종 목표물인 웨이퍼(250)에 대해 직진성이 없으므로 제2 보정자석(240)에 의해 직진성이 부여되고, 직진화된 이온 빔은 웨이퍼에 조사된 후에 패러데이 장치(260)로 입력된다. 패러데이 장치(260)는 링(ring) 모양으로 형성된 자석을 구비하는 빔 감지기(도면에 미도시)를 포함하여 이루어지는데, 이온 빔은 이와 같은 자석 링의 내부를 통과하면서 빔 감지기에 자속의 변화를 유발하고 이로 인해 발생하는 전류를 측정함으로써 도즈량을 산출하게 된다. Since the ion beam extended by the beam scanner 230 is not linear with respect to the wafer 250 as the final target, the ion beam is given a straightness by the second correction magnet 240, and the ionized ion beam is Faraday after being irradiated onto the wafer. Input to device 260. The Faraday device 260 comprises a beam detector (not shown in the figure) having a ring shaped magnet. The ion beam passes through the inside of the magnet ring to change the magnetic flux in the beam detector. The dose is calculated by measuring the current generated therefrom.

여기서, 종래의 패러데이 장치는 챔버 내로 웨이퍼(250)가 로딩 및 언로딩 됨에 따라 함께 로딩 또는 언로딩 하게 되는 관계로, 로딩 및 언로딩의 과정 중에 발생하는 기계적인 노이즈로 인해 순수 이온 빔이 아닌 잘못된 이온 빔을 오수신하여 도즈량 산출에 에러를 유발하는 한편 그로 인한 후속적인 공정 에러를 유발시키는 문제가 있었으므로, 본 발명의 패러데이 장치(260)는 웨이퍼(250)의 로딩 및 언로딩과 관계없이 미리 설정된 위치에 고정 설치되도록 하여 불필요한 기계적 소음이 발생하는 것을 근본적으로 차단하도록 한다. 도 3a 및 도 3b는 도 2에서의 적색 원형 점선 부분을 확대한 것으로서, 도 3a에서는 웨이퍼(250)가 로딩된 경우를 도시하고 있고, 도 3b에서는 웨이퍼(250)가 언로딩된 경우를 도시하고 있으며, 양자 모두 패러데이 장치(260)는 일정 위치에 고정되어 있음을 알 수 있다.Here, the conventional Faraday apparatus is loaded or unloaded together as the wafer 250 is loaded and unloaded into the chamber. Therefore, the Faraday apparatus is not a pure ion beam due to mechanical noise generated during the loading and unloading process. Since there was a problem of misreceiving the ion beam and causing an error in the dose calculation and subsequent process error, the Faraday apparatus 260 of the present invention is independent of the loading and unloading of the wafer 250. Fixed installation at a preset position essentially blocks unwanted mechanical noise. 3A and 3B are enlarged red circular dotted lines in FIG. 2, which illustrates a case where the wafer 250 is loaded in FIG. 3A, and FIG. 3B illustrates a case where the wafer 250 is unloaded. In both cases, it can be seen that the Faraday apparatus 260 is fixed at a predetermined position.

한편, 위와 같은 고정식 패러데티 장치(260)가 구비되는 이온주입장치를 이용하여 이온 빔의 도즈량을 측정하는 방법은, 이온 소스(200)로부터 이온 빔이 형성되는 단계와, 빔 스캐너(230)를 통해 웨이퍼(250)에 주사되는 이온 빔의 포커스를 하나 이상으로 조절하는 단계 및 특정 위치에 고정되도록 설치된 패러데이 장치(260)에 주사된 이온 빔의 도즈량을 측정하는 단계를 포함하여 이루어진다.On the other hand, the method of measuring the dose of the ion beam by using the ion implantation apparatus provided with the fixed paradigm device 260 as described above, the step of forming the ion beam from the ion source 200, the beam scanner 230 And adjusting the focus of the ion beam scanned on the wafer 250 to at least one, and measuring the dose of the ion beam scanned on the Faraday apparatus 260 installed to be fixed at a specific position.

이상, 본 발명을 실시 예를 사용하여 설명하였으나 이들 실시예는 예시적인 것에 불과하며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상에서 벗어나지 않으면서 다양한 수정과 변경을 가할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. As described above, the present invention has been described using embodiments, but these embodiments are merely exemplary, and those skilled in the art may make various modifications and changes without departing from the spirit of the present invention. I can understand that.

위와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 종래의 패러데이 장치가 이온 빔 스캔을 위해 좌우로 이동해야 했던 구조를 고정식으로 개선함으로써 순수 빔의 인식률을 향상시켜 잘못된 빔의 인식으로 이온주입 사고를 미연에 예방할 수 있다.According to the present invention having the above configuration, the conventional Faraday device to improve the recognition rate of the pure beam by fixedly improving the structure that had to move from side to side for the ion beam scan to prevent the ion implantation accident in advance by the recognition of the wrong beam. Can be.

Claims (4)

이온 빔을 형성하기 위한 이온 소스, 하나 이상의 방향으로 빔을 주사하기 위한 빔 스캐너 및 이온 빔의 도즈량 측정을 위한 패러데이 장치를 포함하여 이루어지는 이온주입장치에 있어서,An ion implantation apparatus comprising an ion source for forming an ion beam, a beam scanner for scanning the beam in one or more directions, and a Faraday apparatus for measuring the dose amount of the ion beam, 상기 패러데이 장치는 이온 빔의 주사 중에 고정된 상태로 도즈량을 측정하는 것을 특징으로 하는 이온주입장치.The Faraday apparatus is an ion implantation apparatus, characterized in that for measuring the dose amount in a fixed state during the scanning of the ion beam. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 패러데이 장치는 웨이퍼가 상기 이온주입장치의 챔버로 로딩 및 언로딩되는 것과 상관없이 미리 설정된 위치에 고정되어 설치되는 것을 특징으로 하는 이온주입장치.And the Faraday apparatus is fixedly installed at a predetermined position irrespective of whether a wafer is loaded or unloaded into the chamber of the ion implanter. 이온 빔을 형성하기 위한 이온 소스, 하나 이상의 방향으로 빔을 주사하기 위한 빔 스캐너 및 이온 빔의 도즈량 측정을 위한 패러데이 장치를 포함하여 이루어지는 이온주입장치에서 도즈량을 측정하는 방법에 있어서,A method of measuring a dose in an ion implantation device comprising an ion source for forming an ion beam, a beam scanner for scanning the beam in one or more directions, and a Faraday apparatus for measuring the dose of the ion beam, 이온 소스로부터 이온 빔이 형성되는 단계;An ion beam is formed from the ion source; 빔 스캐너를 통해 웨이퍼에 주사되는 이온 빔의 포커스를 하나 이상으로 조절하는 단계; 및Adjusting the focus of the ion beam scanned on the wafer through the beam scanner to one or more; And 특정 위치에 고정되도록 설치된 패러데이 장치에 주사된 이온 빔의 도즈량을 측정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이온주입장치의 도즈량 측정 방법.A dose amount measuring method of an ion implantation apparatus, comprising measuring the dose of the ion beam scanned in the Faraday apparatus installed to be fixed to a specific position. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 패러데이 장치는 웨이퍼가 상기 이온주입장치의 챔버로 로딩 및 언로딩되는 것과 상관없이 미리 설정된 위치에 고정되어 설치되는 것을 특징으로 하는 이온주입장치의 도즈량 측정 방법.The Faraday device is a dose measuring method of the ion implantation device, characterized in that the wafer is fixedly installed at a predetermined position irrespective of whether the wafer is loaded and unloaded into the chamber of the ion implanter.
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