KR20080078703A - 이온 빔을 통해 가공물을 스캐닝하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

이온 빔을 통해 가공물을 스캐닝하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

이온 빔 경로(306)를 통한 가공물(330)의 스캐닝을 보다 우수하게 제어하기 위한 방법 및 장치(300)는 가공물(330)을 기다란 부재 상에 장착하기 위해 제공되는 것으로, 아치형 경로(504)를 따라 가공물(330)의 반복적인 스캔을 위해 회전점(368)을 중심으로 기다란 부재(500)를 부분적으로 그리고 반복적으로 회전시키며, 각각의 가공물(330)의 부착 및 제거를 용이하게 하기 위해 상기 이온 빔 경로(30) 중 하나 및 상기 경로 밖으로 이동하도록 조인트(322)에서 기다란 부재(500)를 만곡시킨다. 회전을 위해 사용되는 모터(315)는 선형 수직 스캐닝을 위해 가공물(306) 및 기다란 부재(500)를 상승 및 하강시키기 위해 중력에 대해 부분 진공 폐쇄체에 현수될 수 있다.

Description

이온 빔을 통해 가공물을 스캐닝하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR SCANNING A WORKPIECE THROUGH AN ION BEAM}
본 발명은 일반적으로 빔 가공용 이온 빔을 통해 가공물을 스캐닝하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 개선된 처리 시간을 얻고자 하는 고속 기계적 스캐닝을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
표면 처리를 위한 클러스터 이온 빔의 사용이 당업계에 알려져 있다[예를 들어, 디구치(Deguchi) 등의 미국 특허 제 5,814,194 호 참조]. 상기 문헌에서, 가스-클러스터는 표준 온도 및 압력의 조건 하에서 가스상인 물질의 나노 크기의 집합체로서 형성된다. 이러한 가스-클러스터는 통상적으로 클러스터를 이루기 위해 느슨하게 결합된 수 개 내지 수천 개의 분자의 집합체로 구성된다. 클러스터는 전자 충격 또는 그 외 다른 수단에 의해 이온화될 수 있으며, 이는 상기 클러스터가 제어 가능한 에너지를 갖는 지향된 빔으로 형성될 수 있게 한다. 이러한 이온은 각각 통상적으로 q·e(여기서, e는 전자 전하, q는 클러스터 이온의 전하 상태를 나타내는 하나 내지 수개의 정수임)의 양전하를 운반한다. 비이온화된 클러스터 역시 클러스터 이온 빔 내에 존재할 수 있다. 보다 크기가 큰 이온은, 분자당 다소 적은 에너지만을 보유하게 되지만, 클러스터 이온당 상당한 에너지를 운반할 수 있는 능력으로 인해 경우에 따라서는 가장 유용하다. 클러스터는 충격으로 붕괴되어, 각각의 개별적인 분자는 전체 클러스터 이온 에너지의 적은 부분만을 운반한다. 결과적으로, 큰 클러스터 이온의 충돌 효과는 상당하지만, 매우 얕은 표면 영역에 한정된다. 이는 종래의 단량체 이온 빔 처리 공정에 있어서의 보다 깊은 기판 손상 특성을 발생시키지 않고, 클러스터 이온이 다양한 기판 변형 공정에 유용할 수 있도록 한다.
가스-클러스터 이온 빔(GCIB)의 생성 및 가속을 위한 수단이 앞서 인용된 참고 문헌(US 5,814,194)에 개시된다. 최근에 유용한 클러스터 이온 공급원은 광범위한 분포의 크기(N)(본원의 전체 내용에 있어서, N= 각 클러스터 이온 내의 분자의 개수- 아르곤과 같은 1원자 가스의 경우에 있어, 1원자 가스의 원자는 분자로 언급될 것이며, 이러한 1원자 가스의 이온화된 원자는 분자 이온으로서 언급되거나, 간단하게 단량체 이온으로 언급됨)를 갖는 클러스터 이온을 생성한다.
많은 유용한 표면-처리 효과가 GCIB로 표면에 충격을 줌으로써 얻어질 수 있다. 이러한 처리 효과는 이에 한정될 필요는 없으나, 세정, 평탄화, 에칭, 도핑 및 막형성 또는 성장을 포함한다.
가스-클러스터 이온 빔으로 가공물을 처리함에 있어서, GCIB 단면보다 더 큰 가공물의 균일 처리용으로 제공하기 위해 스캐닝 기술을 사용하는 것이 일반적으로 바람직하다. 종래 기술에 있어서, 가공물에 걸쳐 GCIB를 스캔하기 위해, 때때로 정전 빔 스캐닝이 사용되어 왔다. 유용한 GCIB 전류가 빔 발생 기술의 개선과 함께 증가됨에 따라, 정전 스캐너는 덜 유용하게 되었으며, 대형 가공물의 균일한 처 리를 얻기 위해, 고정적인 GCIB를 통해 가공물을 기계적으로 스캔하는 것이 관례화되었다. 이러한 경우에 있어서, 가공물(종종, 이에 한정될 필요는 없으나, 반도체 웨이퍼)은 X-Y 스캐닝 플랫폼에 부착된 홀더 내에 고정된다. 이러한 X-Y 기계적 스캐너는 이온 빔으로 가공물을 균일하게 처리하는데 효과적이었다. 균일한 처리를 얻기 위해, 이온 빔에 의해 가공물 상에 완전한 처리 패턴을 형성하며, 스캔된 패턴의 피치가 이온 빔의 크기에 비해 또는 가공물 상의 입사 이온 빔 스폿의 공간 밀도의 비 균일성에 비해 미세한 래스터(raster) 또는 그 외 다른 패턴으로 가공물을 스캔하는 것이 바람직하다. 또한, 균일성은 가공물의 완전한 다중 스캔이 실행되어, 이온 빔 강도에 있어서의 일시적인 작은 변형을 보상하는 경우 개선된다. 따라서, 완벽한 적용범위를 신속하게 얻기 위해, 만약 필요하다면 완벽한 다중 스캔으로 가공물의 신속한 스캐닝을 실행할 수 있는 것이 바람직하다. 그러나, 기존의 X-Y 기계적 스캔 메커니즘은 관련된 질량을 신속하게 가속함에 있어 발생하는 실질적인 어려움으로 인해 상대적으로 서서히 이동하였다. 또한, 억지 기법(brute force techniques)에 의해 이동을 촉진하려는 시도로 인해 이온 빔 처리 장치의 프레임의 지지 부재로 과도한 진동이 전달되고, 때에 따라서는 신뢰성 문제 및/또는 다른 실질적인 문제들을 야기한다.
밴더포트(Vanderpot) 등이 출원한 것으로 공개된 미국 특허 출원 제 US2005/0230643A1 호, 제 US2005/0232748A1 호 및 제 US2005/0232749A1 호에는 전달 진동을 감소시키기 위한 신규한 역-회전 스테이터 모터 설계를 사용하는 이온 빔을 통해 가공물을 스캐닝 또는 왕복 운동시키기 위한 방법 및 장치로서, 아치형 스캐닝 경로에서 높은 스캔 속도 및 가속도를 제공하는, 상기 방법 및 장치를 개시한다. 미국 특허 출원 제 US2005/0230643A1 호, 제 US2005/0232748A1 호 및 제 US2005/0232749A1 호는 본원에 참조 문헌으로서 인용된다.
수평 또는 거의 수평 궤도를 따라 빔을 처리하는 GCIB를 생성하는 것이 종종 보다 실용적이기 때문에, 처리 공정 동안 가공물 표면이 수직 평면에 있도록(이에 따라, 처리될 표면에 대략 수직인 방향으로 이온 빔과 교차하도록) 반도체 웨이퍼와 같은 가공물을 처리하는 것이 바람직하다. 다른 한편으로, 반도체 웨이퍼와 같은 편평한 가공물은 상기 가공물이 그들의 편평한 표면이 실질적으로 수평면에 있도록 유지되는 표준 용기 내에서 이송되곤 한다. 실질적으로 수평 방향으로 가공물을 유지하면서 상기 가공물을 이동시키는 로봇 또는 자동 조작 시스템을 사용하여 이온 빔으로 처리하기 위해, 편평한 가공물을 그들의 로딩용 이송 용기로부터 홀더로 이동시키는 것이 보다 용이하고 보다 신뢰성 있는(또는 바람직한) 경우가 있다.
따라서, 균일한 처리를 위해 이온 빔을 통해 가공물을 신속하게 스캐닝하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
이온 빔을 통해 가공물을 신속하게 스캐닝하기 위한 방법 및 장치로서, GCIB 처리 장비의 스캐너 지지 부재 및 GCIB 처리 장비의 다른 부분으로의 진동의 전달을 감소시키는, 상기 방법 및 장치를 제공하는 것이 본 발명의 또 다른 목적이다.
본 발명의 또 다른 목적은 이온 빔 처리 동안 가공물의 수직 배향을 허용하며, 스캐너 가공물 홀더 상에 가공물을 수직 로딩 및 언로딩하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
일 실시예에서, 이온 빔 경로를 통해 가공물을 스캐닝하기 위한 방법은 기다란 부재의 일 단부에 있는 가공물을 상기 이온 빔 경로 내에 설치하는 단계와, 아치형 경로를 따라 상기 이온 빔 경로를 통해 상기 가공물을 반복적으로 스캔하도록, 상기 가공물로부터 이격되어 있는 상기 기다란 부재 상의 회전점 주위에서 상기 기다란 부재를 부분적으로 그리고 반복적으로 회전시키는 단계와, 상기 이온 빔 경로 밖으로 상기 일 단부를 이동시켜 상기 일 단부에서 각각의 가공물의 부착 및 제거를 용이하게 하도록, 상기 일 단부와 상기 회전점 사이에 위치되는 조인트에서 상기 기다란 부재를 굽히는 단계를 포함한다.
상기 가공물은 반도체 기판이며, 상기 기다란 부재를 굽히는 상기 단계는 상기 가공물을 실질적으로 수평 위치로 이동시킨다. 상기 방법은 상기 기다란 부재 주위에 배치되는 폐쇄체 내에 부분 진공을 유지하는 단계와, 상기 기다란 부재가 굽혀져 있고, 상기 가공물이 실질적으로 수평 위치에서 취급되는 동안, 상기 폐쇄체 내의 폐쇄 가능한 개구를 통해 상기 일 단부에서 각각의 가공물을 부착 및 제거하는 단계를 더 포함한다.
상기 기다란 부재를 부분적으로 그리고 반복적으로 회전시키는 상기 단계는 상기 기다란 부재가 장착되는 전기 모터를 사용하며, 상기 기다란 부재 및 상기 전기 모터 주위에 배치되는 폐쇄체 내에 부분 진공을 유지하는 단계를 더 포함한다. 상기 방법은 상기 반복적인 스캔 동안, 상기 가공물의 서로 다른 부분이 상기 이온 빔 경로를 통과하도록, 상기 기다란 부재를 상하로 이동시키는 단계를 더 포함하며, 상기 기다란 부재를 상하로 이동시키는 상기 단계는 중력에 대해 상기 전기 모터 및 기다란 부재를 현수시켜 상기 전기 모터 및 기다란 부재를 상승 및 하강시키는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한, 상기 폐쇄체 내에서 상기 현수된 전기 모터 및 기다란 부재의 상승 및 하강을 안내하는 단계를 더 포함한다. 상기 기다란 부재를 부분적으로 그리고 반복적으로 회전시키는 상기 단계는 로터에 대한 반응 질량으로서 작용하도록 구성된 회전식 스테이터를 갖는 전기 모터를 사용할 수 있다.
상기 기다란 부재를 굽히는 상기 단계는 상기 일 단부가 상기 이온 빔 경로와 교차하도록 연장되는 제 1 위치를 향해 상기 기다란 부재를 기계적으로 위치 변경시키는 단계와, 상기 일 단부와 상기 조인트 사이에서 상기 기다란 부재의 일부를 결합시키는 단계와, 대안적으로, 상기 기다란 부재의 일부를 결합시키는 단계 동안, 상기 기계적 위치 변경에 대해 상기 기다란 부재를 굽히도록 이동시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 가공물 설치 단계는 반도체 가공물을 유지하기 위한 정전 척을 사용할 수 있다.
다른 하나의 실시예에서, 이온 빔 경로를 통해 가공물을 스캐닝하기 위한 장치는 일 단부에 있는 가공물을 이온 빔 경로 내에 설치하도록 구성된 기다란 부재와, 상기 일 단부로부터 이격되어 상기 기다란 부재 상에 위치되는 회전점에 상기 기다란 부재를 장착하는 회전식 기구로서, 상기 회전식 기구 및 상기 기다란 부재의 부분적 반복적 회전에 의해 아치형 경로를 따라 상기 이온 빔 경로를 통해 상기 일 단부 상에 장착된 가공물을 반복적으로 스캔하도록 구성되는, 상기 회전식 기구를 포함하며, 상기 기다란 부재는, 상기 일 단부와 상기 회전점 사이에 배치되고 상기 기다란 부재가 굽혀짐으로써 상기 이온 빔 경로 밖으로 상기 일 단부를 이동시켜, 각각의 가공물을 상기 일 단부에 용이하게 부착 및 제거하도록 구성되는 조인트를 포함한다.
상기 기다란 부재는 상기 기다란 부재가 굽혀진 경우 실질적으로 수평 위치로 평면 가공물을 배향하도록 구성될 수 있다. 상기 장치는 상기 기다란 부재 및 상기 일 단부에 장착되는 소정의 가공물 주위에 배치되고, 내부에 부분 진공을 유지하도록 구성된 폐쇄체를 더 포함하며, 상기 폐쇄체는 실질적으로 수평 위치에서, 상기 기다란 부재의 일 단부에 각각의 가공물을 용이하게 부착 및 제거 하도록 구성되는 폐쇄 가능한 개구를 포함할 수 있다.
상기 장치는 또한 상기 기다란 부재 및 상기 회전식 기구 주위에 배치되고, 내부에 부분 진공을 유지하도록 구성된 폐쇄체와, 상기 폐쇄체 내에서 상기 기다란 부재 및 상기 회전식 기구를 중력에 대해 현수시키고, 상기 회전식 기구 및 상기 기다란 부재의 상향 및 하향으로의 선형 이동에 의해, 반복적인 스캔 동안 상기 일 단부 상에 장착된 가공물의 상이한 부분이 상기 이온 빔 경로를 통과하도록 구성되는 기구를 더 포함할 수 있다.
상기 장치는 또한 상기 폐쇄체 내에 부착되고, 상기 현수된 회전식 기구의 상승 및 하강을 안내하도록 구성되는 하나 이상의 안내 부재를 더 포함할 수 있다. 상기 기다란 부재 및 상기 회전식 기구를 현수시키는 기구는 가요성 인장 부재 및 회전 가능한 드럼을 포함하며, 상기 가요성 인장 부재는 상기 회전식 기구에 부착되고, 상기 드럼의 회전에 의해 상기 회전식 기구 및 상기 기다란 부재를 상승 및 하강시키도록 상기 드럼 주위에 권취되도록 구성된다. 상기 장치는 상기 폐쇄체의 외부에 위치되고, 상기 드럼의 회전을 제어하도록 구성되는 전기 모터를 더 포함할 수 있다.
상기 기다란 부재는, 상기 일 단부에 위치되어 상기 가공물을 상기 기다란 부재에 장착하도록 구성되는 정전 척을 포함할 수 있다. 상기 회전식 기구는 로터에 대한 반응 질량으로서 작용하도록 구성되는 회전식 스테이터를 갖는 전기 모터를 포함할 수 있다.
상기 장치는 상기 이온 빔 경로 내에 위치되는 상기 일 단부의 확장 위치로 상기 조인트 주위에서 상기 기다란 부재를 위치 변경시키도록 구성된 변위 기구와, 상기 일 단부와 상기 조인트 사이에서 상기 기다란 부재의 일부와 선택적으로 결합하도록 구성되는 결합 기구를 포함하며, 상기 기다란 부재의 상기 선택적으로 결합 가능한 부분은 상기 결합 기구에 의해 선택적으로 결합되는 경우, 상기 기다란 부재의 선형 이동에 따라 상기 조인트에서 상기 기다란 부재의 굽힘을 유발하도록 구성될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 이온 빔 경로를 통해 가공물을 스캐닝하기 위한 장치는 일 단부에 있는 가공물을 이온 빔 경로 내에 설치하도록 구성되는 기다란 부재와, 상기 일 단부로부터 이격되어 상기 기다란 부재 상에 위치되는 회전점에 상기 기다란 부재를 장착하는 회전식 기구로서, 상기 회전식 기구 및 상기 기다란 부재의 부분적 반복적 회전에 의해 아치형 경로를 따라 상기 이온 빔 경로를 통해 상기 일 단부 상에 장착된 가공물을 반복적으로 스캔하도록 구성되는, 상기 회전식 기구와, 상기 기다란 부재 및 상기 회전식 기구 주위에 배치되고, 내부에 부분 진공을 유지하도록 구성된 폐쇄체와, 상기 폐쇄체 내에서 상기 기다란 부재 및 상기 회전식 기구를 중력에 대해 현수시키고, 상기 회전식 기구 및 상기 기다란 부재의 상향 및 하향으로의 선형 이동에 의해, 반복적인 스캔 동안 상기 일 단부 상에 장착된 가공물의 상이한 부분이 상기 이온 빔 경로를 통과하도록 구성되는 기구를 포함한다.
상기 회전식 기구는 로터에 대한 반응 질량으로서 작용하도록 구성되는 회전식 스테이터를 갖는 전기 모터를 포함할 수 있다. 상기 기다란 부재 및 상기 회전식 기구를 현수시키는 기구는 가요성 인장 부재 및 회전식 드럼을 포함하며, 또한 상기 가요성 인장 부재는 양 단부에서 상기 회전식 기구 및 상기 드럼에 부착되고, 상기 드럼의 회전에 의해 상기 회전식 기구 및 기다란 부재를 상승 및 하강시킬 수 있도록 상기 드럼 주위에 권취되도록 구성될 수 있다. 상기 장치는 상기 폐쇄체의 외부에 위치되고, 상기 드럼의 회전을 제어하도록 구성되는 전기 모터를 더 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 이온 빔 경로를 통해 가공물을 스캐닝하기 위한 방법은 기다란 부재의 일 단부에 있는 가공물을 이온 빔 경로 내에 설치하는 단계와, 아치형 경로를 따라 상기 이온 빔 경로를 통해 상기 가공물을 반복적으로 스캔하기 위해, 상기 기다란 부재를 장착하는 전기 모터로, 상기 가공물로부터 이격되어 있는 상기 기다란 부재 상의 회전점 주위에서 상기 기다란 부재를 부분적으로 그리고 반복적으로 회전시키는 단계와, 상기 기다란 부재 주위에 배치되는 폐쇄체 내에 부분 진공을 유지하는 단계와, 상기 반복적인 스캔 동안, 상기 가공물의 서로 다른 부분이 상기 이온 빔 경로를 통과하도록, 상기 기다란 부재를 상하로 이동시키는 단계를 더 포함하며, 상기 기다란 부재를 상하로 이동시키는 상기 단계는 중력에 대해 상기 전기 모터 및 기다란 부재를 현수시켜 상기 전기 모터 및 기다란 부재를 상승 및 하강시키는 단계를 포함한다.
상기 기다란 부재를 이동시키는 상기 단계는 회전하여 상기 드럼 주위를 권취하도록 구성되는 일 단부를 갖는 가요성 인장 부재에 의해, 상기 전기 모터에 부착된 드럼을 회전시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 부분적으로 그리고 반복적으로 상기 기다란 부재를 회전시키는 단계는 로터에 대한 반응 질량으로서 작용하도록 구성된 회전식 스테이터를 갖는 전기 모터를 사용할 수 있다.
도 1은 종래 기술의 GCIB 처리 장치의 기본 요소를 도시하는 개략도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 가공물 스캐너를 사용하는 GCIB 처리 장치의 처리 챔버(300)의 개략도로서, 스캐너의 가공물 홀더가 가공물 로딩/언로딩 위치에 도시되어 있는 상기 처리 챔버의 개략도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 GCIB 처리 장치의 수직 스캔 이동 드라이브 시스템(400)의 상세도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 가공물을 유지하고 있는 스캔 아암(500)의 상세도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 가공물 스캐너를 사용하는 GCIB 처리 장치의 처리 챔버(300A)의 개략도로서, 스캐너의 가공물 홀더가 가공물 처리 위치에 도시된, 상기 처리 챔버의 개략도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 가공물 스캐너를 사용하는 GCIB 처리 장치의 처리 챔버(300B)의 개략도로서, 스캐너의 가공물 홀더가 가공물 로딩/언로딩 위치에 도시되며, 가공물 로딩/언로딩 처리의 일부 상세를 도시하는, 상기 처리 챔버의 개략도,
도 7A 및 도 7B는 본 발명의 일 실시예에 따라 가공물을 위치시키거나, 스캐너의 가공물 홀더로부터 가공물을 제거하기 위한 로딩 및 언로딩 처리의 일부 상세도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 가공물을 위치시키거나, 스캐너의 가공물 홀더로부터 가공물을 제거하기 위한 로딩 및 언로딩 처리에 대한 추가 상세도,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 가공물 스캐너를 사용하는 GCIB 처리 장치의 처리 챔버(300D)의 개략도,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 스캐너(600)의 일부 및 일부 모터와 균형추의 상세를 도시하는 도면.
본 발명의 다른 목적 및 추가의 목적과 함께, 본 발명을 보다 용이하게 이해하기 위해, 첨부된 도면 및 상세한 설명이 참고된다.
도 1은 종래 기술에서 공지된 형태의 GCIB 처리 장치(100)에 대한 통상적인 구성에 있어서의 기본 요소의 개략도이며, 이러한 기본 요소는 다음과 같이 개시될 수 있다. 진공 용기(102)는 3개의 연통 챔버, 즉 공급원 챔버(104), 이온화/가속 챔버(106) 및 처리 챔버(108)로 나뉘어 진다. 3개의 챔버는 각각 진공 펌핑 시스템(146a, 146b, 146c)에 의해 적합한 작동 압력까지 배기된다. 가스 저장 실린더(111)에 저장된 응축 가능한 공급 가스(112)(예를 들어, 아르곤 또는 N2)는 압력하에서 가스 계량 밸브(113) 및 가스 공급 튜브(114)를 통해 정체 챔버(116)로 진입되며, 적절하게 형상화된 노즐(110)을 통해 실질적으로 보다 낮은 압력 진공으로 배출된다. 초음속 가스 제트(118)가 발생된다. 제트에 있어서의 팽창에 기인한 냉각은 가스 제트(118)의 일부가, 각각 수 내지 수천의 약하게 결합된 전자 또는 분자로 구성되는 클러스터로 응축되도록 한다. 가스 스키머 구멍(120)은 부분적으로 클러스터 제트로 응축되지 않은 가스 분자를 클러스터 제트로부터 분리시켜 높은 압력이 이롭지 않은 하류측 영역[예를 들어, 이온화 장치(122), 고 전압 전극(126), 및 처리 챔버(108)] 내의 압력을 최소화하게 된다. 적절한 응축 가능한 공급 가스(112)는 이에 한정되는 것은 아니나, 아르곤, 질소, 이산화탄소, 산소 및 그 외 다른 가스 및/또는 가스 혼합물을 포함한다.
가스-클러스터를 포함하는 초음파 가스 제트(118)가 형성된 후에, 클러스터는 이온화 장치(122)에서 이온화된다. 이온화 장치(122)는, 통상적으로 하나 이상의 백열 필라멘트(124)로부터 열전자를 생성하고 상기 전자를 가속 및 안내하여 가스 제트(118) 내의 가스-클러스터와의 충돌을 야기하는 전자 충돌 이온화 장치이 며, 여기서 상기 제트는 이온화 장치(122)를 관통한다. 전자 충돌에 의해 전자가 클러스터로부터 방출되고, 이로써 클러스터의 일부가 양전기로 이온화된다. 일부 클러스터는 하나 이상의 전자가 방출될 수 있으며, 다중 이온화될 수 있다. 적절하게 바이어싱된 일련의 고전압 전극(126)은 이온화 장치로부터 클러스터 이온을 추출하게 되며, 이로써 빔을 형성하고, 그 후 이들을 요구되는 에너지에 이르기까지 가속하고(통상적으로, 수백 V로부터 수십 kV의 가속 전위로), 이들을 집속하여 GCIB(128)를 형성한다. 필라멘트 전력 공급원(136)은 이온화 장치 필라멘트(124)를 가열하기 위한 필라멘트 전압(VF)을 제공한다. 어노드 전력 공급원(134)은 필라멘트(124)로부터 방출된 열전자를 가속하여, 이온을 생성하기 위해 상기 열전자가 가스 제트(118)를 함유하는 클러스터를 조사하도록 어노드 전압(VA)을 제공한다. 추출 전력 공급원(138)은 이온화 장치(122)의 이온화 영역으로부터 이온을 추출하고, GCIB(128)를 형성하기 위해 고전압 전극을 바이어싱시키도록 추출 전압(VE)을 제공한다. 가속기 전력 공급원(140)은 전체 GCIB 가속 전위가 VAcc와 동일하게 되도록 이온화 장치(122)에 대해 고전압 전극을 바이어싱시키기 위해 가속 전압(VAcc)을 제공한다. 하나 이상의 렌즈 전력 공급원(예를 들어 도시된 "142", "144")은 GCIB(128)를 집속시키기 위해 집속 전압(예를 들어, VL1, VL2)으로 고전압 전극을 바이어싱시키도록 제공될 수 있다.
GCIB 처리에 의해 처리될 반도체 웨이퍼 또는 그 외 다른 가공물일 수 있는 가공물(152)이 GCIB(128)의 경로 내에 배치될 수 있는 가공물 홀더(150) 상에 유지된다. 대부분의 적용예에서 공간적으로 균일한 결과를 갖고 대형 가공물을 처리하는 것을 고려하기 때문에, 스캐닝 시스템은 공간적으로 균일한 결과를 생성하기 위해 큰 영역에 걸쳐 GCIB(128)를 균일하게 스캔하는 것이 바람직하다.
GCIB(128)는 고정적이고, GCIB 축(129)을 가지며, 가공물(152)은 GCIB(128)를 통해 기계적으로 스캐닝되어 가공물(152)의 표면에 걸쳐 GCIB(128)의 효과를 분산시킨다.
X-스캔 액추에이터(202)는 X-스캔 이동(208)의 방향으로(서류의 평면 내 및 상기 평면 밖으로) 가공물 홀더(150)의 선형 이동을 제공한다. Y-스캔 액추에이터(204)는 통상적으로 X-스캔 이동(208)에 직교하는, Y-스캔 이동(210)의 방향으로 가공물 홀더(150)의 선형 이동을 제공한다. X 스캐닝 및 Y 스캐닝 이동의 조합은 가공물(152)의 처리를 위해 GCIB(128)에 의해 가공물(152)의 표면의 균일한(또는 프로그램된) 조사를 야기하도록 GCIB(128)를 통해 래스터형 스캐닝 이동에 있어서 가공물 홀더에 의해 유지되는 가공물(152)을 이동시킨다. 가공물 홀더(150)는 GCIB(128)가 가공물(152) 표면에 대해 빔 입사의 각도(206)를 갖도록 GCIB(128)의 축에 대해 소정의 각도로 가공물(152)을 배치한다. 빔 입사의 각도(206)는 90°또는 좀 다른 각도일 수 있으나, 통상적으로 90°또는 거의 90°이다. Y-스캐닝 동안, 가공물(152) 및 가공물 홀더(150)는 도시된 위치로부터 각각 도면부호 "152A", "150A"로 표시되는 대안적인 위치로 이동한다. 2개의 위치 사이에서의 이동에 있어서, 가공물(152)은 GCIB(128)를 통해 스캐닝되고, 양 극단 위치에서, GCIB(128) 의 경로 밖으로 완전히 벗어나 이동된다(오버 스캐닝)는 것을 인지해야 한다. 도 1에 정확하게 도시되어 있지는 않지만, 유사한 스캐닝 및 오버 스캔이 (통상적으로) 직교하는 X-스캔 이동(208) 방향으로(서류의 평면 내 및 상기 평면 밖으로) 실행된다.
가공물 홀더(150)가 GCIB(128)의 경로 밖으로 스캐닝되는 경우, GCIB(128)의 샘플을 차단하도록, 빔 전류 센서(218)가 GCIB(128)의 경로 내에서 가공물 홀더(150) 밖에 위치된다. 빔 전류 센서(218)는 통상적으로 빔 진입 개구를 제외하고는 폐쇄되어 있는 패러데이 컵 등이며, 통상적으로 전기 절연 장착부(212)로 진공 용기(102)의 벽에 부착된다.
가공물(152)을 GCIB(128)의 내부에 또는 상기 GCIB(128) 밖에 위치시키고, GCIB(128)에 대해 균일하게 가공물(152)을 스캔하여 GCIB(128)에 의한 가공물(152)의 요구되는 처리를 얻기 위해, 마이크로컴퓨터 기반 제어기일 수 있는 제어기(220)가 전기 케이블(216)을 통해 X-스캔 액추에이터(202) 및 Y-스캔 액추에이터(204)에 연결되어, X-스캔 액추에이터(202) 및 Y-스캔 액추에이터(204)를 제어한다. 제어기(220)는 도선(214)으로 빔 전류 센서(218)에 의해 집속되는 표본 빔 전류를 수신하여, GCIB를 모니터링하고, 소정의 요구되는 선량(dose)이 전달된 경우, GCIB(128)로부터 가공물(152)을 제거함으로써 가공물(152)에 의해 수신되는 GCIB 선량을 제어한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 가공물 스캐너를 사용하는 GCIB 처리 장치의 처리 챔버(300)에 대한 개략적인 측면도이다. 처리 챔버(302)는 챔버 내부의 진공 영역을 둘러싸고, 챔버 외부의 통상 대기를 분리하는 배리어를 형성하는 처리 챔버 벽(304)에 둘러싸인다. 처리 챔버(302)는 빔 발생 시스템(도시되지 않음)과 연통하는 빔 개구(308)를 가지며, 상기 빔 발생 시스템을 통해 GCIB가 빔 축(306)을 따라 처리 챔버(302) 내로 안내될 수 있다. 처리 챔버 벽(304)은 가공물이 처리 챔버(302) 내의 진공 외측으로부터 처리 챔버(302)의 내부로 이동하는 것을 허용하는 진공 로크(진공 또는 대기압에서 작동 가능)인 부착된 가공물 로드 로크(도시되지 않음)와 연통하는 가공물 이송 개구(310)를 더 포함한다. 이송 개구(310)는 가공물 이송 개구(310)를 밀봉 또는 비밀봉하여, 가공물의 진공 대 진공 이송을 허용하고(비밀봉시), 그리고 부착된 가공물 로드 로크를 대기압에서 작동시켜 로드로크로의 가공물의 대기 대 대기 이송을 허용(밀봉시)하기 위해, 게이트 밸브(312)를 개폐하기 위한 게이트 밸브 액추에이터(314)를 구비한 게이트 밸브(312)를 구비한다.
처리 챔버(302)는 본 발명에 따라 기계적 스캔 시스템을 둘러싼다. 밀폐식으로 밀봉된 스캔 모터 폐쇄체(316)의 내부는 대기압으로 작동될 수 있으며, (바람직하게는) 자성유체 회전 피드스루(feedthrough) 밀봉부(338)를 관통하는 샤프트를 구동하는 회전식 스캔 모터(315)를 둘러싼다. 샤프트(332)는 회전식 베어링(334, 336)에 의해 지지된다. 밀폐식으로 밀봉된 스캔 모터 폐쇄체(316)의 외측에 있는 샤프트(332)의 말단부는 선회식 조인트(322)에 의해 상부 스캔 아암(320)에 연결되는 하부 스캔 아암(318)을 포함하는 스캔 아암을 부착하기 위한 허브(340)를 구비한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상부 스캔 아암(320)은 가공물을 로딩 및 언로딩 하기에 적합한 수평 위치에 상부 스캔 아암(320)을 위치시키기 위해 선회식 조인트(322)에서 선회된다. 상부 스캔 아암(320)은 통상(그러나, 이에 한정되는 것은 아님) 반도체 웨이퍼인 가공물(330)을 유지하기 위한 바람직하게는 정전 웨이퍼 척인 가공물 홀더(324)를 부착한다. 가공물은 배면측으로부터 유지되며, 맞은편 측은 상기 홀더로 막혀있지 않기 때문에 이온 빔 처리를 위해 노출된다. 바람직하게는 정전 웨이퍼 척 또는 기계적 홀더와 같은 소정의 적합한 유형의 가공물 홀더가 사용될 수 있다.
하부 스캔 아암(318)이 수직 방향(도 2의 상부를 향하는 방향)이며, 상부 스캔 아암(320)이 선회식 조인트(322)에서 선회되도록, 회전식 스캔 모터(315)가 샤프트(332) 및 허브(340)를 제어 가능하게 위치 설정하는 경우, 상부 스캔 아암(320) 상의 타격점(326)은 가공물 홀더(324) 및 유지된 가공물(330)이 가공물 이송 개구(310)와 수평 방향으로 정렬되도록 정렬된 조정 가능한 멈춤부(328) 상에 놓일 수 있다. 따라서, 가공물 홀더(324) 및 소정의 가공물(330)이 정렬되며, 가공물 이송 개구(310)를 통해 처리 챔버(302) 외부(또는 내부)로의 가공물(330)의 이송은 이하 도 6 및 도 7의 설명에서 설명되는 바와 같이 용이하게 실행된다.
수직 드라이브 드럼(356)이 이하 보다 상세하게 설명되는 바와 같이 회전 운동으로 구동될 수 있다. 수직 드라이브 드럼(356)은 예를 들어, 스테인리스 스틸 케이블 또는 (바람직하게는) 스테인리스 스틸 포일 스트랩인 가요성 인장 부재(358)를 부착한다. 회전식 스캔 모터(315), 스캔 모터 폐쇄체(316), 각각의 상부 및 하부 스캔 아암(320, 318) 및 가공물 홀더(324)를 포함하는 스캐닝 조립체는 스캔 모터 폐쇄체(316) 및 처리 챔버 폐쇄체(304) 벽에 부착되는 하나 이상의 선형 베어링(도시되지 않음)에 의해 수직 방향으로 이동되도록 강제되며, 가요성 인장 부재(358)에 의해 수직으로 현수된다. 수직 드라이브 드럼(356)이 회전하는 경우, 스캐닝 조립체(315, 316, 320, 318, 324 포함)는 수직 드라이브 드럼(356)의 회전에 따라 수직 상방 또는 하방으로 이동한다.
상부 스캔 아암(320)은 다음과 같이 제어될 수 있는 선회식 조인트(322)에서 하부 스캔 아암(318)에 대한 선회 이동을 갖는다. 선형 액추에이터(366), 바람직하게는 솔레노이드 또는 선형 공압식 액추에이터는 선형 진공 피드스루(364)(바람직하게는 금속성 벨로우즈)를 통해 처리 챔버(302) 내로 제어 가능한 선형 이동을 전달한다. 선형 액추에이터(366)는 선회식 캠 작동 레버(360)의 일단부에 연결된다. 캠 작동 레버(360)는 선형 액추에이터(366)에 연결되는 단부 말단인 캠 작동 레버(360)의 단부가 선형 액추에이터(366)에 따라 선회식으로 이동하도록, 고정식 선회점(362)을 갖는다.
하부 캠(354)은 하부 캠 피봇(342)에서 하부 스캠 아암(318)에 회전식으로 부착된다. 예를 들어, 스테인리스 스틸 케이블 또는 (바람직하게는) 스테인리스 스틸 포일 스트랩인 제 2 가요성 인장 부재(352)는 하부 캠(354) 및 상부 캠(346)에 부착된다. 상부 캠(346)은 선회식 조인트(322)에서 상부 스캔 아암(320)에 부착된다. 레버 아암(348) 역시 선회 조인트(322)에서 상부 스캔 아암(320)에 부착된다. 다중 스프링을 포함할 수 있는 인장 스프링(350)이 레버 아암(348)에 부착된다. 스프링(350)의 대향 단부는 허브(340)에 인접한 지점에서 하부 스캔 아 암(318) 상의 고정식 고정점(368)에 부착된다.
선형 액추에이터(366)가 제어 가능하게 후퇴되는 경우, 상기 액추에이터는 캠 작동 레버(360)의 부착 단부를 당기게 되고, 이로써 캠 작동 레버(360)의 말단부가 처리 챔버로부터 멀리, 하부 캠(354)에 견고하게 부착된 하부 레버 아암(353)의 단부에서 캠 작동 롤러(344)와 결합할 수 있는 위치로 선회할 수 있게 된다. 하부 스캔 아암(318)이 수직이 되게 회전식 스캔 모터(315)가 샤프트(332) 및 허브(340)를 위치시키도록 제어되는 경우, 수직 드라이브 드럼(356)이 스캐닝 조립체(315. 316, 320, 318, 324 포함)를 초기 하부 위치로부터 상승시키도록 제어 가능하게 회전됨에 따라, 캠 작동 레버(360)가 캠 작동 롤러(344)와 맞닿게 된다. 수직 드라이브 드럼(356)이 더 회전되어 스캐닝 조립체를 상승시킴에 따라, 하부 레버 아암(353)은 캠 작동 레버(360)에 의해 하부 스캔 아암(318)을 상승시키는 것에 호응하여 압착되며, 이로써 하부 캠(354)을 회전시키며, 제 2 가요성 인장 부재(352)를 통해 상부 스캔 아암(320)이 초기 수직 위치로부터 그 수평 위치(도 2에 도시됨)를 향해 낮춰지거나 벤딩되게 되는 상부 캠(346) 내의 역회전을 유발한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 GCIB 처리 장치의 수직 스캔 이동 드라이브 시스템(400)에 대한 상세도를 도시한다. 수직 스캔 모터(402)가 수직 드라이브 드럼(356)을 제어 가능하게 회전시킨다. 수직 드라이브 드럼(356)은 가요성 인장 부재(358), 바람직하게는 스테인리스 스틸 포일 스트랩이 부착되는 부착점(404)을 갖는다. 또한, 가요성 인장 부재(358)는 부착점(410)에서, 스캔 모터 폐쇄체(316)(도 2에 도시됨)에 부착되는 2개의 커넥터(408)를 구비한 캐리지에 부착된 다. 캐리지는 상기 캐리지 및 부착된 스캔 모터 폐쇄체(316)의 이동을 수직 스캔 모터(402)의 회전 및 도시되지 않은, 탄성력 또는 다른 편향력에 의해 선택적으로 증가될 수 있는 중력에 의해 제어되는 선형 수직 이동으로 강제하는 선형 베어링(406) 상에 놓인다. 선택적으로, 대향하는 폐쇄체 벽(도시되지 않음) 상에 위치되는 대향 가이드 또는 베어링(도시되지 않음)이 전체 공정의 여러 단계 동안 스캔 조립체를 안정화시키기 위해 사용될 수 있다. 수직 스캔 모터(402)는, 가공물 스캐닝에 필요한대로 상하로 스캐닝 조립체(도 2에 도시된 315, 316,320, 318, 324 포함)를 제어 가능하게 그리고 역으로 스캔하는 역할을 하며, 그리고 도 2에 도시된 가공물 로딩/언로딩 위치와 도 5에 도시된 스캐닝 위치 사이에서의 이동에 있어서 상부 스캔 아암(320)의 선회 작동을 제어하기 위해 스캐닝 조립체를 상하로 이동시키는 역할을 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라, 가공물(300)을 유지하고 있는 스캔 아암(500)의 상세도를 도시한다. 스캔 아암(500)은 선회식 조인트(322)에 의해 하부 스캔 아암(318)에 부착되는 상부 스캔 아암(320)을 포함한다. 스캔 아암(500)의 하단부는 회전식 스캔 모터(315)의 허브(340)(도 2에 도시된 340, 315)에 부착되어 스캔 아암(500)에 대한 회전점을 형성하기 위한 부착 구멍(502)을 구비한다. 상부 스캔 아암(320)은 가공물(330)을 유지하는 가공물 홀더(324)(도 4에는 도시되지 않으나, 도 2에는 도시됨)을 구비한다. 회전식 스캔 모터(315)(도 2)는 가역의 아치형 스캔 이동(504)으로 스캔 아암(500) 및 가공물(330)을 제어 가능하게 진동시킬 수 있다. 수직 스캔 모터(402)(도 3에 도시됨)는 가역식 수직 스캔 이동(506)으로 스캔 아암(500) 및 가공물을 제어 가능하게 진동시킬 수 있다. 또한, 도 4에는 도 2를 참고하여 명확하게 설명된 스캔 아암(500)에 대한 다양한 상세가 도시된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 가공물 스캐너를 사용하는 GCIB 처리 장치의 처리 챔버(300A)에 대한 개략도이며, 여기서는 스캐너의 가공물 홀더가 가공물 처리 위치에 도시되어 있다. 도 2에 도시된 가공물 로딩/언로딩 위치에서 개시하여 도 5에 도시된 가공물 처리 위치로는 수직 스캔 모터(402)(도 3에 도시됨)를 사용하여 전체 스캐닝 조립체(도 2에 도시된 315, 316, 320, 318, 324 모두 포함)를 더 낮춤으로써 얻어진다. 먼저, 가공물 이송 개구(310)는 게이트 밸브(312)에 의해 폐쇄되어, 로드 로크(도시되지 않음)로부터 소개된 처리 챔버(302)를 분리시킨다. 스캐닝 조립체를 낮추는 작동은 우선, 하부 캠(354)(도 2) 및 상부 캠(346)(도 2)이 회전하도록 하여, 스프링(350)의 작용으로 인해, 상부 스캔 아암(320)을 도 2에 도시된 로딩/언로딩 위치로부터 도 5에 도시된 수직 처리 위치로 선회시키게 된다. 상부 스캔 아암(320)이 그 수직 위치에 도달된 경우, 수직 스캔 모터(402)에 의해 스캐닝 조립체를 더 하향시킴으로써 캠 작동 롤러(344)가 캠 작동 레버(360)로부터 분리되도록 한다. 그 후, 후퇴 위치(도 2에 도시됨)로부터 확장 위치(도 5에 도시됨)로 선형 액추에이터(366)를 제어 가능하게 전환시킴으로써, 캠 작동 레버(360)는 캠 작동 롤러(344)와의 결합 위치로부터 제거되며, 스캐닝 조립체는 수직 스캔 모터(402)(도 3)의 제어하에서, 수직 스캔 이동(506)으로 상하로 자유롭게 이동한다. 수직 스캔 모터(402)(도 3) 및 회전식 스캔 모터(315)(도 2)의 제어되고 조정된 이동에 의해, 가공물 홀더(324)에 의해 유지된 가공물(330)은 가공물(330)의 전체 표면에 걸쳐 처리하는 빔을 제공하도록 이온 빔 축(306)을 통해 제어 가능하게 스캔된다. 일반적으로, 수직 스캔 이동(506)은 가공물(330) 상의 이온 빔의 입사점의 래스터형 스캐닝 패턴을 생성하기 위해 회전식 아치형 스캔 이동(504)보다 상대적으로 느린 것이 바람직하다. 수직 스캔 모터(402)(도 3)의 진동식 회전 이동으로 수직 드라이브 드럼(356)의 대응하는 진동식 회전 이동(382)을 유발하고, 이어서 가공물(330)에서 대응하는 수직 스캔 이동(506)을 생성하는 가요성 인장 부재(358) 내의 진동식 선형 이동(380)을 생성하게 된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 가공물 스캐너를 사용하는 GCIB 처리 장치의 처리 챔버(300B)에 대한 개략도로서, 스캐너의 가공물 홀더(324)는 가공물 로딩/언로딩 위치에 도시되고, 가공물 로딩/언로딩 공정의 상세가 도시되어 있는 개략도이다. 게이트 밸브(312)가 개방되어 있으며, 이에 따라 가공물 이송 개구(310) 역시 개방되어 있다. 가공물 이송 아암(390)은 제 1 위치에서 390A로, 제 2 위치에서 390B로 표시된다. 가공물 이송 아암(390)은 가공물 로딩 동안, 처리 챔버(302)(도 2) 외부의 로드 로크(도시되지 않음)로부터 처리 챔버 내로 그리고 웨이퍼 홀더(324) 상으로 가공물을 이동시키도록 작동하는 (그리고, 가공물 언로딩시에는 이와 반대로 작동하는) 로봇식 또는 자동식 가공물 이송 시스템의 일부이다. 가공물(330)을 유지하는 가공물 이송 아암(390)은 가공물 이송 개구(310)를 통해 제 1 위치에 도달하여, 가공물을 330A로 표시되는 제 1 위치에서 가공물 홀더 위에 위치시킨다. 그 후, 가공물 이송 아암(390)은 390B로 표시된 제 2 위치로 하강하며, 가공물(330)은 상기 가공물이 330B로 표시되는 위치에서 가공물 홀더(324) 상에 가공물(330)을 설정하게 된다. 그 후, 가공물 홀더(324)(바람직하게는, 정전 척)는 가공물 홀더(324)에 부착되는 가공물을 유지하도록 작동된다. 최종적으로, 가공물 이송 아암은 가공물 이송 개구(310)를 통해 후방으로 후퇴되고, 게이트 밸브(312)는 가공물 이송 개구(310)를 밀봉한다.
도 7A, 도 7B 및 도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐너의 가공물 홀더로부터 가공물(330)을 위치 설정 또는 제거하기 위한 로딩 및 언로딩 공정에 대한 추가 상세도를 도시한다. 도 7A는 도 6에 대한 설명에서 제 1 위치로서 전술된 웨이퍼 이송의 평면도를 도시하며, 도 7B는 측면도를 도시한다. 도 8은 도 6에 대한 설명에서 제 2 위치로서 전술된 웨이퍼 이송의 측면도를 도시한다. 도 6, 도 7A, 도 7B 및 도 8은 함께, 가공물 홀더(324) 상에 가공물(330)을 로딩하기 위한 공정을 도시한다. 역 공정은 가공물 홀더로부터 가공물을 언로딩하는데 사용된다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 가공물 스캐너를 사용하는 GCIB 처리 장치의 처리 챔버(300D)의 개략도를 도시한다. 전술된 구조 및 기능에 추가하여, 도 9는 가공물 홀더를 포함하는 스캐닝 조립체와 스캔 모터의 작동을 용이하게 하기 위해 이동식 스캔 모터 폐쇄체(316)를 연결하는 가요성 냉각, 전력 및 제어 연결부(398)를 도시한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐닝 조립체(600)의 일부에 대한 개략도로서, 일부 모터 및 균형추를 상세하게 도시하고 있는 도면이다. 회전식 스캔 모터(315)(도 2)는 스테이터 조립체(604) 및 샤프트(332)(도 2)에 부착된 영구 자석 로터 조립체(602)를 포함한다. 회전식 인코딩 휠(608)은 샤프트(332)(도 2)에 부착되어, 용이한 제어를 위해 스캔 모터로부터 정밀한 위치 피드백을 촉진한다. 스테이터 조립체(604)는 바람직하게는 스캔 모터 폐쇄체(316) 및 스캐닝 조립체 지지 구조체에 전달되는 진동 및 그 외 다른 반작용을 감소시키기 위해, US2005/0230643A1, US2005/0232748A1 및 US2005/0232749A1[밴더포트(Vanderpot) 등]에 개시된 원리에 따라 로터 조립체(602)의 회전에 반작용으로 회전하는 역-회전식 스테이터 조립체이다. 또한, 하부 스캔 아암(318)(도 2)은, 허브(340)(도 2) 아래, 그리고 스캔 아암의 가공물 홀더 단부 맞은편의 하부 말단에 부착되는 균형추 조립체(610)를 갖는다. 이러한 균형추 조립체(610)는 스캔 아암 조립체를 동적으로 그리고 동적으로 균형을 잡아, 회전식 아치형 스캔 이동(504)(도 4)의 보다 완만한 작동하도록 종래 기술상의 원리에 따라 설계된다.
비록 본 발명이 다양한 실시예에 대해 설명되었지만, 본 발명은 본 발명의 범위 내의 광범위한 추가 및 그 외 다른 실시예가 가능하다는 것을 이해해야 한다.

Claims (26)

  1. 이온 빔 경로를 통해 가공물을 스캐닝하기 위한 방법에 있어서,
    기다란 부재의 일 단부에 있는 가공물을 상기 이온 빔 경로 내에 설치하는 단계와,
    아치형 경로를 따라 상기 이온 빔 경로를 통해 상기 가공물을 반복적으로 스캔하도록, 상기 가공물로부터 이격되어 있는 상기 기다란 부재 상의 회전점 주위에서 상기 기다란 부재를 부분적으로 그리고 반복적으로 회전시키는 단계와,
    상기 이온 빔 경로 밖으로 상기 일 단부를 이동시켜 상기 일 단부에서 각각의 가공물의 부착 및 제거를 용이하게 하도록, 상기 일 단부와 상기 회전점 사이에 위치되는 조인트에서 상기 기다란 부재를 굽히는 단계를 포함하는
    가공물 스캐닝 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가공물은 반도체 기판이며, 상기 기다란 부재를 굽히는 상기 단계는 상기 가공물을 실질적으로 수평 위치로 이동시키는
    가공물 스캐닝 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 기다란 부재 주위에 배치되는 폐쇄체 내에 부분 진공을 유지하는 단계 와,
    상기 기다란 부재가 굽혀져 있고, 상기 가공물이 실질적으로 수평 위치에서 취급되는 동안, 상기 폐쇄체 내의 폐쇄 가능한 개구를 통해 상기 일 단부에서 각각의 가공물을 부착 및 제거하는 단계를 더 포함하는
    가공물 스캐닝 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기다란 부재를 부분적으로 그리고 반복적으로 회전시키는 상기 단계는 상기 기다란 부재가 장착되는 전기 모터를 사용하며, 상기 기다란 부재 및 상기 전기 모터 주위에 배치되는 폐쇄체 내에 부분 진공을 유지하는 단계를 더 포함하는
    가공물 스캐닝 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 반복적인 스캔 동안, 상기 가공물의 서로 다른 부분이 상기 이온 빔 경로를 통과하도록, 상기 기다란 부재를 상하로 이동시키는 단계를 더 포함하며,
    상기 기다란 부재를 상하로 이동시키는 상기 단계는 중력에 대해 상기 전기 모터 및 기다란 부재를 현수시켜 상기 전기 모터 및 기다란 부재를 상승 및 하강시키는 단계를 포함하는
    가공물 스캐닝 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 폐쇄체 내에서 상기 현수된 전기 모터 및 기다란 부재의 상승 및 하강을 안내하는 단계를 더 포함하는
    가공물 스캐닝 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 기다란 부재를 부분적으로 그리고 반복적으로 회전시키는 상기 단계는 로터에 대한 반응 질량으로서 작용하도록 구성된 회전식 스테이터를 갖는 전기 모터를 사용하는
    가공물 스캐닝 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 기다란 부재를 굽히는 상기 단계는,
    상기 일 단부가 상기 이온 빔 경로와 교차하도록 연장되는 제 1 위치를 향해 상기 기다란 부재를 기계적으로 위치 변경시키는 단계와,
    상기 일 단부와 상기 조인트 사이에서 상기 기다란 부재의 일부를 결합시키는 단계와,
    대안적으로, 상기 기다란 부재의 일부를 결합시키는 단계 동안, 상기 기계적 위치 변경에 대해 상기 기다란 부재를 굽히도록 이동시키는 단계를 포함하는
    가공물 스캐닝 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 가공물 설치 단계는 반도체 가공물을 유지하기 위한 정전 척을 사용하는
    가공물 스캐닝 방법.
  10. 이온 빔 경로를 통해 가공물을 스캐닝하기 위한 장치에 있어서,
    일 단부에 있는 가공물을 이온 빔 경로 내에 설치하도록 구성된 기다란 부재와,
    상기 일 단부로부터 이격되어 상기 기다란 부재 상에 위치되는 회전점에 상기 기다란 부재를 장착하는 회전식 기구로서, 상기 회전식 기구 및 상기 기다란 부재의 부분적 반복적 회전에 의해 아치형 경로를 따라 상기 이온 빔 경로를 통해 상기 일 단부 상에 장착된 가공물을 반복적으로 스캔하도록 구성되는, 상기 회전식 기구를 포함하며,
    상기 기다란 부재는, 상기 일 단부와 상기 회전점 사이에 배치되고 상기 기다란 부재가 굽혀짐으로써 상기 이온 빔 경로 밖으로 상기 일 단부를 이동시켜, 각각의 가공물을 상기 일 단부에 용이하게 부착 및 제거하도록 구성되는 조인트를 포함하는
    가공물 스캐닝 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 기다란 부재는 상기 기다란 부재가 굽혀진 경우 실질적으로 수평 위치로 평면 가공물을 배향하도록 구성되는
    가공물 스캐닝 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 기다란 부재 및 상기 일 단부에 장착되는 소정의 가공물 주위에 배치되고, 내부에 부분 진공을 유지하도록 구성된 폐쇄체를 더 포함하며, 상기 폐쇄체는 실질적으로 수평 위치에서, 상기 기다란 부재의 일 단부에 각각의 가공물을 용이하게 부착 및 제거 하도록 구성되는 폐쇄 가능한 개구를 포함하는
    가공물 스캐닝 장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 기다란 부재 및 상기 회전식 기구 주위에 배치되고, 내부에 부분 진공을 유지하도록 구성된 폐쇄체와,
    상기 폐쇄체 내에서 상기 기다란 부재 및 상기 회전식 기구를 중력에 대해 현수시키고, 상기 회전식 기구 및 상기 기다란 부재의 상향 및 하향으로의 선형 이동에 의해, 반복적인 스캔 동안 상기 일 단부 상에 장착된 가공물의 상이한 부분이 상기 이온 빔 경로를 통과하도록 구성되는 기구를 더 포함하는
    가공물 스캐닝 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 폐쇄체 내에 부착되고, 상기 현수된 회전식 기구의 상승 및 하강을 안내하도록 구성되는 하나 이상의 안내 부재를 더 포함하는
    가공물 스캐닝 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 기다란 부재 및 상기 회전식 기구를 현수시키는 기구는 가요성 인장 부재 및 회전 가능한 드럼을 포함하며,
    상기 가요성 인장 부재는 상기 회전식 기구에 부착되고, 상기 드럼의 회전에 의해 상기 회전식 기구 및 상기 기다란 부재를 상승 및 하강시키도록 상기 드럼 주위에 권취되도록 구성되는
    가공물 스캐닝 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 폐쇄체의 외부에 위치되고, 상기 드럼의 회전을 제어하도록 구성되는 전기 모터를 더 포함하는
    가공물 스캐닝 장치.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 기다란 부재는, 상기 일 단부에 위치되어 상기 가공물을 상기 기다란 부재에 장착하도록 구성되는 정전 척을 포함하는
    가공물 스캐닝 장치.
  18. 제 10 항에 있어서,
    상기 회전식 기구는 로터에 대한 반응 질량으로서 작용하도록 구성되는 회전식 스테이터를 갖는 전기 모터를 포함하는
    가공물 스캐닝 장치.
  19. 제 10 항에 있어서,
    상기 이온 빔 경로 내에 위치되는 상기 일 단부의 확장 위치로 상기 조인트 주위에서 상기 기다란 부재를 위치 변경시키도록 구성된 변위 기구와,
    상기 일 단부와 상기 조인트 사이에서 상기 기다란 부재의 일부와 선택적으로 결합하도록 구성되는 결합 기구를 포함하며,
    상기 기다란 부재의 상기 선택적으로 결합 가능한 부분은 상기 결합 기구에 의해 선택적으로 결합되는 경우, 상기 기다란 부재의 선형 이동에 따라 상기 조인트에서 상기 기다란 부재의 굽힘을 유발하도록 구성되는
    가공물 스캐닝 장치.
  20. 이온 빔 경로를 통해 가공물을 스캐닝하기 위한 장치에 있어서,
    일 단부에 있는 가공물을 이온 빔 경로 내에 설치하도록 구성되는 기다란 부재와,
    상기 일 단부로부터 이격되어 상기 기다란 부재 상에 위치되는 회전점에 상기 기다란 부재를 장착하는 회전식 기구로서, 상기 회전식 기구 및 상기 기다란 부재의 부분적, 반복적 회전에 의해 아치형 경로를 따라 상기 이온 빔 경로를 통해 상기 일 단부 상에 장착된 가공물을 반복적으로 스캔하도록 구성되는, 상기 회전식 기구와,
    상기 기다란 부재 및 상기 회전식 기구 주위에 배치되고, 내부에 부분 진공을 유지하도록 구성된 폐쇄체와,
    상기 폐쇄체 내에서 중력에 대해 상기 기다란 부재 및 상기 회전식 기구를 현수시키고, 상기 회전식 기구 및 상기 기다란 부재의 상향 및 하향으로의 선형 이동에 의해, 반복적인 스캔 동안 상기 일 단부 상에 장착된 가공물의 상이한 부분이 상기 이온 빔 경로를 통과하도록 구성되는 기구를 포함하는
    가공물 스캐닝 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 회전식 기구는 로터에 대한 반응 질량으로서 작용하도록 구성되는 회전식 스테이터를 갖는 전기 모터를 포함하는
    가공물 스캐닝 장치.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 기다란 부재 및 상기 회전식 기구를 현수시키는 기구는 가요성 인장 부재 및 회전식 드럼을 포함하며, 또한 상기 가요성 인장 부재는 양 단부에서 상기 회전식 기구 및 상기 드럼에 부착되고, 상기 드럼의 회전에 의해 상기 회전식 기구 및 기다란 부재를 상승 및 하강시킬 수 있도록 상기 드럼 주위에 권취되도록 구성되는
    가공물 스캐닝 장치.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 폐쇄체의 외부에 위치되고, 상기 드럼의 회전을 제어하도록 구성되는 전기 모터를 더 포함하는
    가공물 스캐닝 장치.
  24. 이온 빔 경로를 통해 가공물을 스캐닝하기 위한 방법에 있어서,
    기다란 부재의 일 단부에 있는 가공물을 이온 빔 경로 내에 설치하는 단계와,
    아치형 경로를 따라 상기 이온 빔 경로를 통해 상기 가공물을 반복적으로 스캔하기 위해, 상기 기다란 부재를 장착한 전기 모터로, 상기 가공물로부터 이격되어 있는 상기 기다란 부재 상의 회전점 주위에서 상기 기다란 부재를 부분적으로 그리고 반복적으로 회전시키는 단계와,
    상기 전기 모터 및 상기 기다란 부재 주위에 배치되는 폐쇄체 내에 부분 진공을 유지하는 단계와,
    상기 반복적인 스캔 동안, 상기 가공물의 서로 다른 부분이 상기 이온 빔 경로를 통과하도록 상기 기다란 부재를 상하로 이동시키는 단계를 포함하며,
    상기 기다란 부재를 상하로 이동시키는 상기 단계는 중력에 대해 상기 전기 모터 및 기다란 부재를 현수시켜 상기 전기 모터 및 기다란 부재를 상승 및 하강시키는 단계를 포함하는
    가공물 스캐닝 방법.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 기다란 부재를 상하로 이동시키는 상기 단계는 회전하여 상기 드럼 주위를 권취하도록 구성되는 일 단부를 갖는 가요성 인장 부재에 의해, 상기 전기 모터에 부착된 드럼을 회전시키는 단계를 포함하는
    가공물 스캐닝 방법.
  26. 제 24 항에 있어서,
    상기 기다란 부재를 부분적으로 그리고 반복적으로 회전시키는 상기 단계는 로터에 대한 반응 질량으로서 작용하도록 구성된 회전식 스테이터를 갖는 전기 모터를 사용하는
    가공물 스캐닝 방법.
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