KR20080092955A - 2차원 이온빔 각도 측정을 위한 방법들 및 장치 - Google Patents

2차원 이온빔 각도 측정을 위한 방법들 및 장치 Download PDF

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Abstract

이온빔을 위한 각도 측정 시스템은 제1 형상 및 제2 형상을 정의하며, 상기 제2 형상은 상기 제2 형상 상에서 위치의 함수로서 상기 제1 형상으로부터 가변적인 이격을 갖는 것을 특징으로 하는 플래그, 상기 플래그를 이동 경로를 따라 이동시켜 상기 플래그가 이온빔의 적어도 일부를 감지하도록 하는 메커니즘, 및 상기 이동 경로를 따라 다른 플래그 위치들에서 상기 이온빔을 검출하고 검출된 이온빔에 응답하여 센서 신호를 생성하는 센싱 장치를 포함한다. 상기 센서 신호 및 상기 플래그의 대응하는 위치들은 수직 평면에서의 상기 이온빔의 수직 빔 각도를 나타낸다. 상기 센싱 장치는 관련된 패러데이 센서의 일부 상에서 빔 전류 센서를 정의하기 위하여 마스크 및 상기 마스크를 이동시키는 메커니즘을 포함할 수 있다.

Description

2차원 이온빔 각도 측정을 위한 방법들 및 장치{METHODS AND APPARATUS FOR ION BEAM ANGLE MEASUREMENT IN TWO DIMENSIONS}
본 발명은 이온 주입을 위한 시스템 및 방법들에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 2차원에서 이온빔의 입사각 및/또는 평행 관계를 측정하기 위한 방법들 및 장치에 관한 것이다.
본 출원은 2005년 4월 5일자로 미국특허청에 가출원된 미국 특허 출원 제11/099,119호의 일부-계속출원을 우선권으로 하며, 전체적으로 본 출원에 병합된다.
이온 주입은 반도체 웨이퍼들 상으로 불순물들을 변경, 즉 도전성을 도입하기 위한 기본적인 기술이다. 원하는 불순물 물질은 이온 소스에서 이온화되고, 상기 이온들은 가속화되어 미리 정해진 에너지의 이온빔을 형성하며 상기 이온빔은 상기 웨이퍼의 표면에 유도된다. 상기 빔의 에너지화된 이온들은 반도체 물질의 벌크로 투과하고 상기 반도체 물질의 결정 격자 내로 파묻혀져 원하는 도전성 영역을 형성한다.
이온 주입 시스템들은 일반적으로 가스 또는 고체 물질을 명확한 이온빔으로 변화시키기 위한 이온 소스를 포함한다. 상기 이온빔은 전체적으로 분석되어 원하 지 않은 이온 종들(ion species)을 제거하고, 원하는 에너지로 가속되며 타겟 평면에 유도된다. 상기 빔은 빔 스캐닝, 타켓 이동 또는 이들의 조합에 의해 상기 타겟 영역에 걸쳐 분포될 수 있다.
종래 기술의 하나의 접근에 있어서, 고 전류, 광범위한 이온 주입기는 고 전류 밀도 이온 소스, 분해용 슬릿을 통한 원하는 이온 종을 유도하기 위한 분석 자석 및 이러한 결과로서 발생된 빔을 편향시키기 위한 각도 수정 자석을 포함하여, 빔의 폭 차원을 따라 평행하고 일정한 빔을 제공한다. 리본 형상의 이온빔은 타겟에 전달되고, 상기 타겟은 상기 리본 빔의 장방향의 차원에 직교하여 이동되어 상기 타겟 전체에 걸쳐 상기 이온빔을 분포시킨다.
알려진 입사각을 갖는 평행한 이온빔의 반도체 웨이퍼로의 전달은 많은 이온 주입 장치들에 있어 중요한 요건이다. 평행한 이온빔은 상기 반도체 웨이퍼의 표면 상에 평행한 이온 궤적들을 갖는 빔이다. 상기 이온빔이 스캔되는 경우에 있어서, 상기 스캔 빔은 상기 웨이퍼 표면 상에 평행 관계를 유지할 필요가 있다. 상기 평행한 이온빔은 상기 반도체 웨이퍼의 결정 구조에서 입사 이온들의 채널링을 방해하거나 채널링이 요구되는 경우에 있어 일정한 채널링의 허용을 방해한다. 추가적으로, 알려진 입사각을 갖는 평행한 이온빔은 기울어진 주입 장치들에 있어 일정한 결과들을 확실케 하기 위해 요구된다. 이러한 요구들에 의해 빔 평행 관계와 방향을 측정하고 필요하다면 이러한 파라미터들을 조정하는 것이 필요하게 된다. 이온 주입기들에 있어 빔 평행 관계를 조정하기 위한 기술들은 2002년 8월 20일에 올슨 등(Olson et al.)에게 허여된 미국특허번호 제6,437,350호에 개시되어 있다.
이온빔 각도를 측정하는 한 가지 알려진 접근은 2004년 9월 14일에 올슨 등(Olson et al.)에게 허여된 미국특허번호 제6,791,094호에 개시되어 있다. 대상체는 상기 이온빔에 위치하며, 상기 대상체에 의한 새도우 캐스트(shadow cast)의 크기 및 상대적 위치가 측정된다. 이온빔 입사 각도 및 빔 발산 모니터는 2002년 9월 5일에 공개된 라슨 등(Larsen et al.)의 미국공개특허번호 제2002/0121889 A1호에 개시되어 있다. 상기 측정 장치는 애퍼쳐(aperture) 및 가변 저항을 사용하여 주입 각을 측정한다. 개시된 기술들 모두는 단지 하나의 차원 상에서 각도 정보를 제공할 수 있다는 점에서 한계를 가지고 있다. 상기 빔을 경유하여 상기 장치를 이동시키는 것은 이동 방향에서의 측정만을 허용한다. 다른 방향에서의 측정들을 하기 위해서, 원하는 방향으로 대상체 또는 슬릿을 구동하기 위한 추가적이거나 보다 복잡한 메카니즘이 필요하게 된다.
이온빔 각도를 측정하기 위한 추가적인 기술들은 1991년 8월 13일에 스웬슨(Swenson)에게 허여된 미국특허번호 제5,039,861호, 1993년 1월 19일에 이소베(Isobe)에게 허여된 미국특허번호 제5,180,918호 및 1999년 4월 27일에 스믹 등(Smick et al.)에게 허여된 미국특허번호 제5,898,179호에 개시되어 있다. 알려진 종래의 이온빔 측정 기술들 모두는 제한된 각도 측정 능력들, 정확도의 부족 및 높은 가격을 포함한 하나 이상의 문제점들을 가지고 있다.
따라서, 이온빔 입사 각도들을 측정하기 위한 새롭게 개선된 방법들 및 장치가 요구된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 이온빔을 위한 각도 측정 시스템이 제공된다. 상기 각도 측정 시스템은 제1 형상 및 제2 형상을 정의하며, 상기 제2 형상은 상기 제2 형상 상에서 위치의 함수로서 상기 제1 형상으로부터 가변적인 이격을 갖는 것을 특징으로 하는 플래그, 상기 플래그를 이동 경로를 따라 이동시켜 상기 플래그가 이온빔의 적어도 일부를 감지하도록 하는 메커니즘, 및 상기 이동 경로를 따라 다른 플래그 위치들에서 상기 이온빔을 검출하고 검출된 이온빔에 응답하여 센서 신호를 생성하며, 상기 센서 신호 및 상기 플래그의 대응하는 위치들은 수직 평면에서의 상기 이온빔의 수직 빔 각도를 나타내는 것을 특징으로 하는 센싱 장치를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 방법이 제공된다. 상기 방법은 제1 형상 및 제2 형상을 정의하는 플래그를 제공하며, 상기 제2 형상은 상기 제2 형상 상에서 위치의 함수로서 상기 제1 형상으로부터 가변적인 이격을 갖는 것을 특징으로 하는 단계, 상기 플래그를 이동 경로를 따라 이동시켜 상기 플래그가 이온빔의 적어도 일부를 감지하는 단계, 상기 이동 경로를 따라 다른 플래그 위치들에서 상기 이온빔을 검출하는 단계, 및 상기 검출된 이온빔에 응답하여 센서 신호를 생성하며, 상기 센서 신호 및 상기 플래그의 대응하는 위치들은 수직 평면에서의 상기 이온빔의 수직 빔 각도를 나타내는 것을 특징으로 하는 단계를 포함한다.
상기 측정된 빔 각도 또는 각도들은 기 설정된 기준들과 비교될 수 있다. 상기 측정된 빔 각도들이 상기 기 설정된 기준들을 만족시키면 이온 주입이 진행될 수 있다. 상기 측정된 빔 각도들이 상기 기 설정된 기준들을 만족시키지 않는다면, 상기 빔 각도들은 조정되거나 기판이 상기 이온빔에 대하여 기울어질 수 있다.
본 발명의 특징들 및 기타 이점들은 상세한 설명 및 첨부된 도면들을 참조하여 다양한 실시예들을 상세하게 기술함으로써 더욱 명확하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 각도 측정 시스템을 포함하는 이온 주입기의 단순화된 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 각도 측정 시스템의 구성도이다.
도 3은 도 2의 각도 측정 시스템의 사시도이다.
도 4는 도 2의 각도 측정 시스템에서 사용되는 멀티-픽셀 센서 어레이의 실시예를 나타내는 정면도이다.
도 5는 도 2의 각도 측정 시스템에서 사용되는 플래그의 제1 실시예를 나타내는 도면이다.
도 6은 플래그 위치의 함수에 따라 센서 신호의 예를 나타낸다.
도 7A는 도 2의 각도 측정 시스템의 부분 평면도이다.
도 7B는 도 2의 각도 측정 시스템의 부분 측면도이다.
도 8은 상기 이온빔의 다른 수평 각도들에 대하여 플래그 위치의 함수로서의 센서 신호의 그래프이다.
도 9는 상기 이온빔의 다른 수직 각도들에 대하여 플래그 위치의 함수로서의 센서 신호의 그래프이다.
도 10은 본 발명에 따른 제2 실시예를 나타낸다.
도 11은 본 발명에 따른 제3 실시예를 나타낸다.
도 12는 본 발명에 따른 제4 실시예를 나타낸다.
도 13은 도 4의 센서 어레이의 부분 단면 구성도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 각도 측정 시스템의 구성도이다.
도 15는 도 14의 각도 측정 시스템의 사시도이다.
도 16은 도 14 및 도 15의 각도 측정 시스템에서 사용될 수 있는 본 발명에 따른 플래그의 제5 실시예를 나타낸다.
도 17은 도 15의 각도 측정 시스템의 몇 가지 구성요소들을 나타내는 전개 사시도이다.
도 18은 마스크가 제2 위치에 있을 때 도 14의 마스크 및 애퍼쳐 플레이트를 나타내는 정면도이다.
도 19는 마스크가 제1 위치에 있을 때 도 14의 마스크 및 애퍼쳐 플레이트를 나타내는 정면도이다.
도 20은 도 14의 실시예에 대하여 플래그 위치의 함수로서의 센서 신호의 플롯이다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 동작들을 나타내는 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시예들에 따른 이온빔 각도 측정을 위한 방법들 및 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기의 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 하기 실시예들에 설명되는 모든 조합 들(combinations)이 본 발명에 있어서 필수 불가결한 것은 아니다.
도 1은 일 실시예에 따른 이온 주입기의 구성도이다. 이온 소스(10)는 이온들을 발생시키고 이온빔(12)을 제공한다. 이온 소스(10)는 이온 챔버 및 이온화된 가스를 포함하는 가스 박스를 포함할 수 있다. 상기 가스는 이온화될 때 상기 이온 챔버로 공급된다. 이에 따라 형성된 상기 이온들은 상기 이온 챔버로부터 추출되어 이온빔(12)을 형성한다. 이온빔(12)은 분해 자석(32)의 자극들 사이로 도입된다. 제1 전력 공급기(14)는 이온 소스(10)의 추출 전극에 연결되고 양수의 제1 전압(V0)을 제공한다. 제1 전압(V0)은, 예를 들면, 약 0.2 내지 80kV 사이에서 조정될 수 있다. 이에 따라, 이온 소스(10)로부터의 이온들은 상기 제1 전압(V0)에 의해 약 0.2 내지 80KeV의 에너지들로 가속화된다.
이온빔(12)은 억제 전극(20) 및 접지 전극(22)을 통과하여 질량 분석기(30)로 이동한다. 질량 분석기(30)는 분해 자석(32) 및 분해 애퍼쳐(36)를 갖는 마스킹 전극(34)을 포함한다. 분해 전극(32)은 이온빔(12)의 이온들을 편향시켜 원하는 이온 종들의 이온들이 분해 애퍼쳐(36)를 통과하고 원하지 않은 이온 종들이 분해 애퍼쳐(36)를 통과하지 않도록 마스킹 전극(34)에 의해 차단되도록 한다. 일 실시예에 있어서, 분해 자석(32)은 상기 원하는 종들을 90° 만큼 편향시킬 수 있다.
원하는 이온 종들의 이온들은 분해 애퍼쳐(36)를 통과하여 질량 분석기의 하류에 위치하는 제1 감속 스테이지(50)로 향한다. 감속 스테이지(50)는 상류 전극(52), 억제 전극(54) 및 하류 전극(56)을 포함할 수 있다. 상기 이온빔의 이온들 은 감속 스테이지(50)에 의해 감속되고, 이어서 각도 수정 자석(60)을 통과할 수 있다. 각도 수정 자석(60)은 상기 원하는 이온 종들의 이온들을 편향시키고 상기 이온빔을 분산하는 이온 빔으로부터 실질적으로 평행한 이온 궤적들을 갖는 리본(ribbon) 이온 빔(62)으로 변환시킨다. 일 실시예에 있어서, 각도 수정 자석(60)은 상기 원하는 이온 종들의 이온들을 70° 만큼 편향시킬 수 있다.
최종 스테이션(70)은 리본 이온빔(62)의 경로에서 웨이퍼(72)와 같은 하나 이상의 반도체 웨이퍼들을 지지하여 상기 원하는 종들의 이온들이 상기 반도체 웨이퍼에 주입되도록 한다. 최종 스테이션(70)은 냉각된 정전기 플레이튼 및 웨이퍼(72)를 리본 이온빔(62) 단면의 장방향 차원에 직교하도록 이동시키는 스캐너(도시되지 않음)를 포함하여 웨이퍼(72)의 표면 상에서 이온들을 분산시킬 수 있다. 상기 리본 이온빔은 웨이퍼(72)의 폭과 적어도 같은 폭을 가질 수 있다.
상기 이온 주입기는 각도 수정 자석(60)의 하류에 위치하는 제2 감속 스테이지(80)를 포함할 수 있다. 감속 스테이지(80)는 상류 전극(82), 억제 전극(82) 및 하류 전극(86)을 포함할 수 있다.
상기 이온 주입기는 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 알려진 추가적인 구성요소들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 최종 스테이션(70)은 전형적으로 웨이퍼들을 상기 이온 주입기에 도입하고 이온 주입 후에 웨이퍼들을 제거하기 위한 자동화된 웨이퍼 핸들링 장비를 포함할 수 있다. 최종 스테이션(70)은 또한 도즈(dose) 측정 시스템, 전자 조명 건(gun) 및 다른 알려진 구성요소들을 포함할 수 있다. 상기 이온빔에 의해 경유되는 전체 경로는 이온 주입동안 진공화될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1의 이온 주입기는 몇 가지 모드들로 동작할 수 있다. 드리프트 모드로 알려진 제1 동작 모드에 있어서, 감속 스테이지들(50, 80)은 그라운드에 연결되고, 이온빔(12)은 상기 빔 라인을 통해 이온 소스(10)로부터 추출된 후에 형성된 최종 빔 에너지로 이송된다. 강화(enhanced) 드리프트 모드로 알려진 제2 동작 모드에 있어서, 이온빔(12)은 질량 분석기(30)를 통과하기 전에 전극(22)에서 중간 에너지로 가속되고, 이어서 제1 가속 스테이지(50)에 의해 상기 최종 빔으로 감속된다. 이중 감속 모드로 알려진 제3 동작 모드에 있어서, 상기 이온 빔은 질량 분석기(30)를 통과하기 전의 전극(22)에서의 제1 중간 에너지로 가속되며, 각도 조정기(60)를 통과하면서 제1 감속 스테이지(50)에 의해 제2 중간 에너지로 감속되고, 이어서 제2 감속 스테이지(80)에 의해 상기 최종 빔 에너지로 감속된다. 제4 동작 모드는 상기 중간 에너지의 상기 빔을 제2 감속 스테이지(80)로 이송하고, 제1 감속 스테이지(50)에서의 갭은 쇼트 회로 분로(short circuit shunt)로 동작된다. 상기 이온빔을 더 높은 에너지의 상기 빔 라인의 일부를 통해 이송시킴으로써, 공간 차지 팽창(space charge expansion)은 주어진 최종 빔 에너지에 대해서 상기 드리프트 모드에 비교하여 감소될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 최종 스테이션(70)은 도 1에 도시된 바와 같이 각도 측정 시스템(100)을 포함할 수 있다. 각도 측정 시스템(100)은 두 개의 직교 방향들 중 하나 또는 모든 방향에서 이온빔 각도들을 측정하도록 구성된다. 일반적으로, 기판 평면(110)에 대한 이온빔 각도들이 관심의 대상이다. 그러나, 각도 측 정 시스템(100)은 원하는 임의의 평면에 대한 이온빔 각도들을 측정할 수 있다. 원점은 기판 평면(110)에서 이온 주입을 위해 위치하는 웨이퍼의 중심에 있고, X축은 기판 평면(110)에서 수평하고, Y축은 기판 평면(110)에서 수직하며, Z축은 기판 평면(11)에 직교한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 각도 측정 시스템(100)의 구성도이다. 도 3은 각도 측정 시스템(100)의 사시도이다. 각도 측정 시스템(100)은 플래그(flag, 120), X 방향으로 플래그(120)를 이동시키는 이동 메커니즘(122), 및 플래그(120)로부터 Z 방향으로 하류에 위치하는 센싱 장치(123)를 포함한다. 도 2 및 도 3의 실시예에 있어서, 센싱 장치(123)는 멀티-픽셀 센서 어레이(124)이다. 프로세서(130)는 센서 어레이(124)에 의해 발생된 센서 신호들을 저장 및/또는 처리한다.
플래그(120)는, 후술하는 바와 같이 이온빔 각도들을 측정하기 위하여, 제1 형상 및 제2 형상을 포함하는 플레이트이다. 형상들(140, 142)은 도 5와 관련하여 후술하기로 한다. 플래그(120)는 후술하는 바와 같이 이온빔(62)을 선택적으로 차단한다. 이동 메커니즘(122)은 커넥팅 로드(152)와 지지 블록(154)에 의해 플래그(120)에 연결되는 액츄에이터(150)를 포함할 수 있다. 이동 메커니즘(122)은 기판 평면(110) 상의 X 방향의 이동 경로(170)를 따라 플래그(120)를 이동시킨다.
멀티-픽셀 센서 어레이(124)는 기판 평면(110)으로부터 Z 방향으로 이격되고, 도 2의 실시예에 있어서, 패러데이 컵(Faraday cup) 빔 전류 센서들과 같은 이온빔 센서들의 2차원 어레이를 포함한다. 멀티-픽셀 센서 어레이(124)는 이동 경 로(170)를 따라 다른 플래그 위치들을 위한 리본 이온빔(62)을 감지한다. 멀티-픽셀 센서 어레이(124)는 감지된 빔 전류에 응답하여 센서 신호들을 제공한다. 상기 센서 신호들은 후술하는 바와 같이 이온빔 각도들을 결정하기 위한 프로세서(130)에 공급된다. 프로세서(130)는 위치 제어 신호들을 액츄에이터(150)에 공급할 수 있다.
도 4를 참조하면, 멀티-픽셀 센서 어레이(124)는 하우징(164)에 장착된 다중 빔 전류 센서들(162)을 포함할 수 있다. 빔 전류 센서들(162) 각각은 수신된 이온빔에 응답하여 전기 신호를 발생하는 패러데이 컵일 수 있다. 종래 기술에 알려진 바와 같이, 상기 센서 신호의 크기는 상기 수신된 이온빔 전류의 함수이다. 각각의 빔 전류 센서는 상기 이온빔과 접하는 애퍼쳐를 갖는 컵 형상의 전도체일 수 있다. 상기 애퍼쳐의 크기는 상기 빔 전류 센서에 의해 샘플링된 상기 이온빔의 면적을 결정한다. 일 실시예에 있어서, 9mm2의 애퍼쳐가 사용될 수 있다.
도 4의 실시예에 있어서, 센서 어레이(124)는 빔 전류 센서들의 7개의 이격된 컬럼들(166)을 포함하는 빔 전류 센서(162)의 2차원 어레이이다. 각 컬럼내의 개별적인 빔 전류 센서들은 Y 방향으로 동일한 간격으로 이격되어 있고, 컬럼들(166)은 X 방향으로 동일한 간격으로 이격되어 있다. 인접한 컬럼들은 측정 간격들을 회피하기 위하여 Y 방향으로 오프셋(offset)되어 있다.
다른 실시예들에 있어서, 센싱 장치(123)는 단일의 빔 전류 센서, 빔 전류 센서들의 선형 어레이, 또는 임의의 배열을 갖는 빔 전류 센서들을 포함할 수 있 다. 후술하는 바와 같이, 각각의 개별적인 빔 전류 센서는 수평 빔 각도, 수직 빔 각도, 또는 각 빔 전류 센서의 위치에서의 수평 및 수직 빔 각도를 측정하기 위하여 사용될 수 있다. 빔 전류 센서들의 어레이와 같은 두개 이상의 빔 전류 센서들을 갖는 센싱 장치는 수평 빔 각도, 수직 각도, 또는 기판 평면(110) 상에서 2 이상의 위치들에서의 수평 및 수직 빔 각도를 측정하기 위하여 사용될 수 있다. 빔 전류 센서들의 배열은 특정한 애플리케이션을 위해 필요한 상기 빔 각도 정보에 의존한다. 이에 따라, 센싱 장치(123)는 기판 평면(110)에 대하여 분석하고자 하는 선택된 위치들에 위치하는 빔 전류 센서들을 포함할 수 있다.
제1 실시예에 따른 플래그(120)는 도 5에 도시되어 있다. 도 5에 있어서, -Z 방향, 즉, 상기 이온빔의 상류 방향에서 바라본 플래그(120)가 도시되어 있다. 플래그(120)는 이온빔 각도들을 측정하기 위한 형상들을 갖는 플레이트일 수 있다. 상기 플레이트는, 예를 들면, 흑연으로 제조될 수 있다. 도 5의 실시예에 있어서, 제1 형상(140)은 Y 방향에 평행한 장방향 차원을 갖는 수직 슬롯(144)이고, 제2 형상(142)은 플래그(120)의 기울어진 에지(146)일 수 있다. 바람직하게는, 슬롯(144) 및 기울어진 에지(146)를 정의하는 플레이트들의 에지들은 상기 이온빔에 의한 스퍼터링을 제한하도록 경사지도록 되어 있다. 플래그(120)는 상기 이온빔을 차단하고 여기서 설명되는 바와 같이 이온빔 각도를 측정하기 위한 형상들을 갖는 어떠한 구성요소일 수 있다.
제2 형상(142)은 제2 형상(142)의 위치의 함수로서 제1 형상(140)으로부터 가변 이격을 갖는다. 도 5의 실시예에 있어서, 기울어진 에지(146)는 에지(146)의 위치의 함수로서 슬롯(144)으로부터 가변 이격을 갖는다. 이에 따라, 예를 들면, 에지(146) 및 슬롯(144)은 에지(146) 상의 위치 146a에 이격 S1, 에지(146) 및 슬롯(144)은 에지(146) 상의 위치 146b에 이격 S2, 및 에지(146) 및 슬롯(144)은 에지(146) 상의 위치 146c에 이격 S3을 갖는다. 제1 및 제2 형상들(140, 142)은 일직선일 수 있으나, 반드시 일직선일 필요는 없다. 일 실시예에 있어서, 제1 및 제2 형상들(140, 142) 모두가 일직선이고, 상기 형상들 중 어느 하나가 플래그(120)의 이동 방향에 직교한다. 제1 및 제2 형상들(140, 142)은 예각(Ω)만큼 기울어져 있을 수 있다. 예를 들면, 제1 및 제2 형상들(140, 142) 사이의 각도(Ω)는 약 20 내지 45도의 범위일 수 있다.
후술하는 바와 같이, 플래그(120)의 다른 실시예들이 이용될 수 있다. 플래그(120)의 각 형상은 상기 이온빔의 차단과 상기 이온빔의 통과 사이의 변이를 제공하는 에지 또는 슬롯에 그 특징이 있다. 형상들(140, 142)의 배열에 의해 수평 및 수직 빔 각도들이 측정된다. 여기서 사용된 바와 같이, 수평 빔 각도는 X-Z 평면에서의 빔 각도이고, 수직 빔 각도는 Y-Z 평면에서의 빔 각도이다.
동작에 있어서, 플래그(120)는 이동 메커니즘(122)에 의해 X 방향의 이동 경로(170, 도 2 참조)를 따라 이동되어 플래그(120)는 이동 경로(170)의 적어도 일부를 따라 이온빔(62)을 수신한다. 전형적으로, 플래그(120)는 이온빔(62)의 전체 폭을 가로질러 이동되거나, 스캐닝 이온빔의 경우에는 전체 스캔 폭을 가로질러 이동한다. 이동 경로(17)를 따라 다른 플래그 위치들 상에서 빔 전류 측정들을 측정하기 위해서는 멀티-픽셀 어레이(124)의 빔 전류 센서들(162)이 요구된다. 플래 그(120)가 이동하고 있거나, 순차적으로 이동하는 경우에는 플래그(120)가 상기 이동 경로를 따라 정지하는 매 순간에 상기 빔 전류 측정들이 이루어진다. 빔 전류 센서들(152)에 의해 생성된 상기 센서 신호들은 연속적으로 또는 원하는 간격들로 샘플링될 수 있다. 상기 전류 측정들은 메모리의 저장을 위해 프로세서(130)로 공급된다. 플래그(120)의 서로 다른 위치들에서의 전류 측정들의 세트는 2차원의 빔 각도들을 나타낸다. 상기 전류 측정들의 세트는 후술하는 바와 같이 각도 값들을 제공하도록 처리된다.
각도 측정 시스템(100)의 파라미터들은, 빔 전류 및 단면적들과 형상과 같은 이온빔(62)의 특성에 의존하고, 원하는 각도 측정 해상도 및 측정 속도에 의존한다. 멀티-픽셀 센서 어레이(124)의 높이와 폭은 예상되는 위치로부터 벗어난 빔들을 수신하기 위하여 이온빔(62)의 최대 예상 높이 및 폭보다 더 커야 된다. 어레이(160)의 빔 전류 센서들(162)의 크기는 각도 측정의 원하는 해상도 및 수용가능한 신호 레벨을 생성할 수 있는 상기 센서의 능력에 의존한다. Y 방향으로의 플래그(120)의 높이는 적어도 센서 어레이(124)의 높이보다 더 커야 한다.
이동 경로(170)를 따른 플래그(12)의 이동은 연속적이거나 불연속적인 스텝들로 이루어질 수 있다. 일 실시예에 있어서, 플래그(120)는 빔 전류 센서들(162)의 상기 애퍼쳐들의 폭의 절반과 동일한 스텝들을 갖고 이동될 수 있다. 이동 메커니즘(122)은, 예를 들면, 랙과 피니언 구동 메커니즘을 이용할 수 있다. 다른 적당한 이동 메커니즘들은 볼과 스크류 어셈블리, 리니어 모터 및 공기 피스톤을 포함한다.
X 방향을 따라 이동하는 플래그(120)가 여기서 설명된다. 다른 실시예에 있어서, 플래그(120)는 Y 방향을 따라 또는 플래그(120)가 상기 이온빔의 적어도 일부를 수신하도록 임의의 방향을 따라 이동될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 프로세서(130)는 액츄에이터에 위치 제어 신호들을 제공하여 이동 경로(170)를 따른 플래그(120)의 이동을 제어한다. 예를 들면, 프로세서(130)는 액츄에이터(150)를 제어하여 플래그(120)가 이온빔(62)을 가로질러 스텝별로 이동하고 플래그(120)의 각 위치에서 멀티-픽셀 어레이(124)이의 빔 전류 센서들 각각에 의해 감지된 상기 빔 전류를 기록할 수 있다. 상기 측정된 전류 값들 및 플래그(120)의 해당 위치들은 이온빔(62)의 다른 위치들에서의 빔 각도들을 나타내는 데이터 세트를 형성한다. 상기 데이터 세트는 프로세서(130)에 의해 저장될 수 있다.
플래그(12)가 이동 경로(170)를 따라 이동될 때 센서 신호(180)는 도 6에 예시적으로 도시된다. 센서 신호(180)는 이동 경로(170)를 따른 플래그(120)의 이동의 함수로서 도시된다. 센서 신호(180)는 센서 어레이(124)의 위치 (xpx, ypx)에서 빔 전류 센서(162a)에 의해 생성된 상기 신호를 나타낼 수 있다. 플래그(120)는 +Y 방향을 따라 -Y 방향으로부터 이동할 수 있다. 처음에는, 플래그(120)는 이온빔(62)이 전류 센서(162a)에 도달하는 것을 차단하지 않고, 빔 전류 센서(162a)는 센서 신호의 최대값(184)을 생성한다. 플래그(120)가 +X 방향으로 점차적으로 이동할 때, 빔렛(beamlet, 190)이라 알려진, 슬롯(144)을 통과하는 이온빔(62)의 일부 가 빔 전류 센서(162a)에 의해 수신될 때까지 이온빔(62)은 플래그(120)에 의해 전류 센서(162a)에 도달되지 않도록 차단된다. 빔렛(190)은 센서 어레이(124)의 빔 전류 센서(162a)와 같은 빔 전류 센서(162)에 의해 수신된 이온빔(62)의 일부로 정의될 수 있다. 빔렛(190)은 이온빔(62)의 특성들에 의존하며, 소정 영역의 각도들을 갖는 이온들에 의해 형성될 수 있다. 빔 전류 센서(162a)는, 빔렛(190)이 슬롯(144)을 통과하고 빔 전류 센서(162a)에 의해 수신되는 플래그(120)의 X 위치에서 센서 신호(180)의 "범프(188)"를 생성한다. 범프(188)는 슬롯(144)의 폭, 빔 전류 센서(162a)의 애퍼쳐, 및 빔 각도 퍼짐(spread)에 의존하는 센서 신호(180)의 피크이다. 플래그(120)는 +X 방향으로 계속 이동할 때, 센서 신호(180)는 0을 유지한다. 플래그(120)가 -X 방향으로 이동될 수 있으며 동일한 센서 신호가 생성될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
범프(188)는 플래그(120)의 제1 형상(140)(슬롯(144))을 나타내는 센서 신호(180)의 제1 구성요소이고, 변이(186)는 플래그(120)의 제2 형상(142)(기울어진 에지(146))을 나타내는 제2 구성요소이다. 후술하는 바와 같이, 범프(188)의 상기 X 위치는 이온빔(62)의 수평 각도를 나타내고, 변이(186)와 범프(188) 사이의 이격 S는 이온빔(62)의 수직 각도를 나타낸다.
수평 빔 각도(θh)는 도 5, 도 6, 도 7A 및 도 8을 참조하여 설명된다. 상기 각도 측정 시스템의 개략적인 평면도는 도 7A에 도시된다. 빔 전류 센서(162a)가 다른 수평 빔 각도들을 갖는 이온빔(62)을 수신하는 상태가 도시되어 있다. 도 7A 에 도시된 바와 같이, 상기 수평 빔 각도(θh)는 수평(X-Z) 평면에서의 이온빔(62)과 Z 방향 사이의 각도이다. 빔렛(190)은 플래그(120)의 슬롯(144)을 통해 통과하고 센서 어레이(124)의 빔 전류 센서(162a)에 의해 수신된다. 빔렛(190)이 빔 전류 센서(162a)에 의해 수신될 때, 빔 전류 센서(162a)는 X 좌표 xpx를 갖고, 슬롯(144)은 X 좌표 xbc를 갖는다. 센서 어레이(124)는 플래그(120)로부터 Z 방향으로 거리 zpx 만큼 이격되어 있다. 이러한 기하학적 배열에 대해, 수평 빔 각도(θh)는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008057669814-PCT00001
(1)
상기 수평 빔 각도가 변화함에 따라 빔렛(190)이 빔 전류 센서(162a)에 의해 수신되는 슬롯(144)의 상기 X 좌표 xbc도 변화한다. 따라서, 빔 전류 수평 빔 각도가 0일 때의 이온빔을 예로 들면, 빔렛(190)은 궤적(192)을 따라 빔 전류 센서(162a)로 이송된다. 수평 빔 각도가 음인 값일 때의 이온 빔을 예로 들면, 빔렛(190)은 궤적(194)을 따라 빔 전류 센서(162a)로 이송되고, 수평 빔 각도가 양인 값일 때의 이온 빔을 예로 들면, 빔렛(190)은 궤적(196)을 따라 빔 전류 센서(162a)로 이송된다. 상기 빔 전류 센서에 대한 상기 이동 방향은 수평 빔 각도의 부호를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 범프(188)의 상기 X 위치는, 빔렛(190)이 슬롯(144)을 통과하고 Z 좌표 zpx에 있는 빔 전류 센서(162a)에 의해 수신될 때, 플래그(120)의 슬 롯(144)의 X 좌표 xbc를 나타낸다. 빔 전류 센서(162a)의 X 좌표 xpx 및 Z 좌표 zpx는 알려진 고정값이고, 슬롯(144)의 X 좌표 xbc는 범프(188)의 위치로부터 결정되므로, 상기 수평 빔 각도(θh)는 상기 식(1)에 의해 결정될 수 있다. 센서 어레이(124)의 다른 컬럼들의 빔 전류 센서들(162)은 다른 X 좌표 xpx를 가지는 것을 이해할 수 있을 것이다. 범프(188)의 중심은 빔렛(199)의 X 좌표를 결정하기 위해 사용된다. 범프(188)의 중심은 집적된 전류의 절반이 상기 범프의 각각 양쪽에 있는 지점으로 정의된다. 이러한 위치는 물리적으로 상기 슬롯 중심이 상기 웨이퍼 평면에서 상기 빔렛 영역의 중심을 지나가는 곳이다.
수직 빔 각도(θv)의 측정은 도 5, 도 6, 도 7B 및 도 8을 참조하여 설명된다. 상기 각도 측정 시스템의 개략적인 측면도는 도 7B에 도시된다. 빔 전류 센서(162a)가 다른 수직 빔 각도들을 측정하기 위해 빔렛(190)을 수신하고 있는 상태가 도시되어 있다. 도 7B에 도시된 바와 같이, 수직 빔 각도(θv)는 수직(Y-Z) 평면에서의 상기 이온빔과 Z 방향 사이의 각도이다. 플래그(120)의 기울어진 에지(146)가 도 7B에 도시되어 있다. 0도의 수직 빔 각도를 갖는 빔렛(190)은 궤적(220)을 따라 빔 전류 센서(162a)로 이송되고 위치 146b에서 플래그(120)의 에지(146)를 수신한다. 양수의 수직 빔 각도를 갖는 빔렛(190)은 궤적(222)을 따라 빔 전류 센서(162a)로 이송되고 위치 146a에서 플래그(120)의 에지(146)를 수신한다. 음수의 수직 빔 각도를 갖는 빔렛(190)은 궤적(224)을 따라 빔 전류 센서(162a)로 이송되 고 위치 146c에서 플래그(120)의 에지(146)를 수신한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 위치들 146a, 146b, 및 146c은 슬롯(144)으로부터의 이격들 S1, S2, 및 S3에 대응된다. 에지(146) 상의 위치와 슬롯(144) 사이의 이격은 도 6에서 범프(188) 및 변이(186) 사이의 이격 S에 의해 센서 신호(180)로 나타난다. 따라서, 도 5에 있어서, 예를 들면, 0도의 수직 빔 각도(θv)는 이격 S2에 대응하여 센서 신호(180)의 이격 S로 나타난다. 유사하게, 도 5에 있어서, 예를 들면, 양수의 수직 빔 각도(θv)는 이격 S1에 대응하여 이격 S보다 더 작은 값의 센서 신호(180)로 나타나고, 도 5에 있어서, 예를 들면, 음수의 수직 빔 각도(θv)는 이격 S3에 대응하여 이격 S보다 더 큰 값의 센서 신호(180)로 나타난다. 범프(188) 및 변이(186) 사이의 이격 S는 빔렛(190)을 가로지는 에지(146) 상의 위치를 정의하고 빔렛(190)의 Y 좌표를 결정하기 위해 사용된다. 범프(188)의 X 좌표는 후술하는 바와 같이 결정된다. 에지(146)의 중심은 상기 센서 신호의 절반이 발생하는 위치로 결정된다. 이러한 위치는 물리적으로 플래그(120)의 에지(146)가 상기 웨이퍼 평면에서 상기 빔렛 영역의 절반을 차단하는 위치이다.
수직 빔 각도(θv)의 다른 값들을 갖는 센서 신호들의 예시들은 도 9에 도시된다. 도 9에 있어서, 수평 빔 각도(θv)는 일정하다고 가정한다. 센서 신호(300)는 0도의 수직 빔 각도에 대응되고, 센서 신호(302)는 음수의 수직 빔 각도에 대응되며, 센서 신호(304)는 양수의 수직 빔 각도에 대응될 수 있다. 각각의 센서 신호는 플래그(120)의 슬롯(144)을 나타내는 범프 300a와 같은 범프 및 플래그(120)의 에지(146)를 나타내는 변이 300b와 같은 변이를 포함한다. 범프 300a의 상기 X 위치는 일정한 수평 빔 각도를 위해 고정된다. 각 경우에 있어서, 범프 300a 및 에지(146)를 나타내는 변이 사이의 이격은 상기 수직 빔 각도의 값에 대응된다. 따라서, 이격 S1과 같은, 상대적으로 작은 이격은 음수의 수직 빔 각도에 대응되고, 이격 S3과 같은, 상대적으로 큰 이격은 양수의 수직 빔 각도에 대응된다.
도 7B에 도시된 바와 같이, 빔 전류 센서(162a)는 Y 좌표 ypy를 가지고 상기 이온빔은 Y 좌표 ybc에서 에지(146)를 가로지른다. 빔 전류 센서(162a)는 상기 Z 방향으로 거리 zpx 만큼 플래그(120)로부터 이격된다. 이러한 기하학적 배열에 대해, 수직 빔 각도(θv)는 다음과 같이 나타낼 수 있다:
Figure 112008057669814-PCT00002
(2)
빔 전류 센서(162a)의 Y 좌표 ypx 및 Z 좌표 zpx는 알려진 고정된 값이고, 빔렛(190)이 에지(146)를 지나가는 Y 좌표 ybc는 센서 신호(180)의 범프(188) 및 변이(186) 사이의 이격 S로부터 결정된다. 예를 들면, 이격 S 및 Y 좌표 ybc는 테이블로부터 얻어질 수 있다. 따라서, 상기 수직 빔 각도(θv)는 상기 식(2)로부터 결정될 수 있다. 센서 어레이(124)의 다른 열들에 있는 빔 전류 센서들(162)은 다른 좌표들 ypx를 가진다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도 6, 도 8 및 도 9와 이의 설명들은 센서 어레이(124)의 단일 빔 전류 센서(162a)에 의해 생성된 상기 센서 신호에 관련된다. 빔 전류 센서(162a)는 상기 이온빔의 하나의 위치에서 식(1) 및 식(2)에 따라 각각 결정되는 상기 수평 및 수직 빔 각도들을 측정하기 위한 신호 센서를 생성한다. 센서 어레이(124)의 상기 빔 전류 센서들 각각은 플래그 위치의 함수로서 유사한 센서 신호를 생성한다. 이온빔(62)의 상기 수평 빔 각도 및 상기 수직 빔 각도는 기판 평면(110)에서의 위치의 함수로서 변화될 수 있다. 센서 어레이(124)는 기판 평면(110)에서의 다중 위치들에서의 상기 수직 및 수평 빔 각도들을 측정한다. 이에 따라, 센서 어레이의 위치 (xpx, ypx)에서의 각 픽셀(빔 전류 센서(162))은 수평 빔 각도의 측정 및 수직 빔 각도의 측정을 필요로 한다. 예를 들면, 완벽하게 평행한 이온빔의 경우에 있어서, 상기 빔 전류 센서들 모두는 동일한 수평 및 수직 빔 각도들을 측정한다. 분산 이온빔의 경우에 있어서, 센서 어레이(124)의 다른 위치들에서의 빔 전류 센서들(162)은 다른 수평 및 수직 빔 각도들을 측정한다. 이로써, 센서 어레이(124)의 빔 전류 센서들(162)에 의해 획득된 측정값들은 기판 평면(110)에서의 위치의 함수로서 수평 및 수직 빔 각도들의 맵을 구성한다.
센서 어레이(124)의 빔 전류 센서들(162)의 일부 또는 모두로부터의 센서 신호들은 추가적인 정보를 제공하도록 처리될 수 있다. 넓은 폭의 빔, 리본 빔 또는 스캐닝 빔, 빔 각도 변화들, 수평 또는 수직의 경우에 있어서, 관심의 대상은 상기 빔을 지나가는 다양한 수평 위치들에 있다. 상기 웨이퍼의 한 지점은 상기 빔 내의 하나의 수평적 위치로부터 그러나 그러한 수평적 위치에서 상기 빔을 수신하므로, 상기 웨이퍼는 상기 주입기의 수직적 이동 스캔에 의해 수직적으로 상기 빔의 모든 부분을 수신할 수 있게 된다.
따라서, 동일한 수평적 위치에서 모든 빔 전류 센서들로부터의 센서 신호들은 상기 수평 및/또는 수직 각도 측정값들의 가중 평균을 제공하도록 처리되어 그러한 수평적 위치에서 평균 수평 및/또는 수직 각도를 얻을 수 있게 된다. 각각의 빔 전류 센서를 위한 상기 각도 측정값들은 상기 빔 전류 센서에서 검출된 상기 빔 전류에 의해 가중될 수 있다. 7개의 수직 컬럼들을 갖는 픽셀 어레이의 예를 들면, 이러한 동작은 7개의 평균 수직 각도들 및 7개의 평균 수평 각도들을 생성한다. 상기 이온빔은 전형적으로 수평 위치의 함수로서 균일하게 형성되므로, 상기 7개의 측정값들의 동일한 가중 평균은 상기 빔의 전체 평균 방향을 정의한다. 상기 7개의 평균값들 내의 편차는 수렴 빔에 대한 빔 각도 퍼짐(spread)으로 정의될 수 있다. 상기 결과는 상기 웨이퍼의 중앙에서 0의 수평 빔 각도, 상기 웨이퍼의 음의 측면 상에서 양수의 수평 빔 각도 및 상기 웨이퍼의 양의 측면 상에서 음수의 수평 빔 각도일 수 있다.
여기서 개시된 상기 각도 측정 시스템은 빔 각도들뿐만 아니라 빔 각도 퍼짐을 측정하는 데 사용될 수 있다. 빔 각도 퍼짐은 이온빔(62)에 포함된 각도들의 범위이다. 빔렛(190)의 관계에 있어서, 빔 각도 퍼짐은 단일의 빔 전류 센서에 의해 수신된 이온들의 각도들의 범위이다. 센서 어레이(124)는, 센서 어레이(124)의 각각의 빔 전류 센서에 의해 만들어진 빔 각도 퍼짐 측정과 함께, 이온빔(62)의 다른 위치들에서의 빔 각도 퍼짐을 계산하기 위해 사용될 수 있다. 각각의 빔 전류 센서는 수평 빔 각도 퍼짐(φh) 및 수직 빔 각도 퍼짐(φv)을 측정할 수 있다. 정성적으로, 수평 빔 각도 퍼짐(φh)은 센서 신호(180)에서 범프(188)의 폭에 의해 나타난다. 이에 따라, 더 넓은 폭의 범프(188)는 더 큰 수평 빔 각도 퍼짐을 나타낸다. 유사하게, 수직 빔 각도 퍼짐(φv)은 센서 신호(180)의 변이(186)의 경사에 의해 나타난다. 더 큰 점진적 변이(186)는 더 큰 수직 빔 각도 퍼짐을 나타낸다.
수평 빔 각도 퍼짐(φh)은 아래와 같이 결정될 수 있다.
Figure 112008057669814-PCT00003
(3)
Figure 112008057669814-PCT00004
(4)
여기서, Δxb는 상기 빔렛 윈도우 폭, 즉, 빔렛(190)이 슬롯(144)을 통과하고 빔 전류 센서(162a)에 의해 수신되는 X 위치들의 범위이고, Δxpx는 빔 전류 센서(162a)의 상기 애퍼쳐의 X 방향 치수이며, zpx는 플래그(120) 및 빔 전류 센서(162a) 사이에 이격된 Z 방향 치수이고, Wb는, 예를 들면, 최대 크기 0.01에서 측정된 센서 신호(180)에서의 상기 범프의 폭이며, Ws는 슬롯(144)의 폭이다. 식(4)에 있어서, 범프 폭(Wb)은 주어진 구성에서만 가변적이다. 그러므로, 수평 빔 각도 퍼짐(φh)은 범프 폭(Wb)의 함수로서 표현된다.
수직 빔 각도 퍼짐(φv)은 아래와 같이 결정될 수 있다.
Figure 112008057669814-PCT00005
(5)
Figure 112008057669814-PCT00006
(6)
여기서, Δyb는 상기 빔렛 윈도우 높이이고, Δypx는 빔 전류 센서(162a)의 상기 애퍼쳐의 Y 방향 치수이며, Wr은, 예를 들면, 최대 크기에서 최대 크기의 0.01범위에서 측정된 변이(186)의 폭이고, Δxb는 상술한 빔렛 윈도우 폭이며, Ω는 에지(146)의 각도이다. 식(6)에 있어서, 변이 폭(Wr) 및 빔렛 윈도우 폭(Δxb)(Wb - 2Ws로 주어짐)은 주어진 구성에서만 가변적이다.
상기 빔 각도 측정값들은 가능한 행위들을 결정하기 위해 계산될 수 있다. 예를 들면, 허용 가능한 기준들은 빔 각도 파라미터들을 위해 정해질 수 있다. 상기 빔 각도 파라미터들이 상기 허용 가능한 기준들을 충족한다면, 이온 주입은 진행될 수 있다. 상기 빔 각도 파라미터들이 상기 허용 가능한 기준들을 충족하지 않는다면, 상기 이온 주입기는 상기 허용 가능한 기준들 내의 상기 빔 각도 파라미터들로 조정될 수 있다. 또 다른 접근에 있어서, 미국등록특허 제6,437,350호에 개시되어 있는 바와 같이 상기 웨이퍼는 상기 허용 가능한 기준들 내의 상기 빔 각도 파라미터를 갖기 위해 기울어질 수 있다. 여기서, 미국등록특허 제6,437,350호는 전체적으로 본 출원에 병합된다.
다른 적당한 플래그 구성들이 도 10 내지 도 12에 도시된다. 도 10에 도시된 바와 같이, 플래그(400)는 수직 외측 에지(402)의 형태인 제1 형상 및 기울어진 슬롯(404)의 형태인 제2 형상을 포함한다. 도 10의 실시예에 있어서, 슬롯(404)으로부터 획득된 상기 센서 신호에서 상기 범프의 위치는 수직 빔 각도의 함수로서 이동하고 에지(402)에 의해 생성된 변이의 위치는 수평 빔 각도의 함수로서 이동한다.
도 11에 도시된 바와 같이, 플래그(420)는 수직 에지(424)의 형태인 제1 형상 및 기울어진 에지(426)의 형태인 제2 형상을 포함하고, 이들 모두는 플래그(420)의 애퍼쳐(422)의 내측 에지들이다. 수직 에지(424)는 수평 빔 각도를 결정하기 위해 사용되는 상기 센서 신호의 변이를 생성하고, 기울어진 에지(426)는 수직 빔 각도를 측정하기 위해 사용되는 상기 센서 신호의 변이를 생성한다.
도 12에 도시된 바와 같이, 플래그(440)는 수직 에지(444)의 형태인 제1 형상 및 기울어진 에지(446)의 형태인 제2 형상을 포함하고, 이들 모두는 플래그(440)의 외측 에지들이다. 수직 에지(444)는 수평 빔 각도를 측정하기 위해 사용되는 상기 센서 신호의 변이를 생성하고, 기울어진 에지(446)는 수직 빔 각도를 측정하기 위해 사용되는 상기 센서 신호의 변이를 생성한다. 플래그(440)는 이동 경로를 따른 이동을 위해 기둥(448)에 의해 지지될 수 있다.
다른 이온빔 타입들도 여기서 개시된 상기 각도 측정 시스템에 의해 측정될 수 있다. 리본 이온빔은 전형적으로 빔 높이 및 빔 폭에 의해 규정되는 연장된 단면을 갖는다. 상기 Y 방향으로의 센서 어레이(124)의 높이는 상기 빔 높이보다 더 크게 선택되어 예상되는 최대의 수직 빔 각도에서도 빔 각도 측정을 가능하게 한다. 상기 X 방향으로의 이동 경로의 길이는 상기 빔 폭과 동일하거나 더 크게 선택된다. 플래그(120)를 상기 이온빔 단면의 장방향 길이를 따라 이동시키는 것이 가장 실용적이다. 그러나, 본 발명은 이러한 관점에서 제한되지는 않는다.
본 발명의 각도 측정 시스템은 스캐닝 이온빔의 각도 측정들을 위해 이용될 수 있다. 상기 이온빔은 스캔 방향으로 스캐닝되어 스캔 패턴을 제공한다. 상기 각도 측정 시스템은 상기 스캔 패턴의 영역 상에서 빔 각도 측정들을 획득하도록 이용될 수 있다. 플래그(120)는 상기 스캔 방향으로 이동되고, 이동 경로(170)는 상기 스캔 패턴과 동일하거나 더 큰 길이를 갖는다. 플래그(120)의 이동 속도는 상기 빔 스캐닝 속도와 비교하여 느리며, 이에 따라, 상기 이온빔 각도가 상기 이동 경로를 따라 각 위치에서 적어도 한번에 측정될 수 있다.
본 발명의 상기 각도 측정 시스템은 고정된 스팟(spot) 이온빔의 각도 측정들을 위해 이용될 수 있다. 센서 어레이(124)의 높이 및 폭 모두는 상기 스팟 이온빔의 직경보다 더 크게 되어 예상되는 최대 빔 각도들에서도 빔 각도 측정을 가능하게 한다. 상기 스팟 이온빔은 반드시 원형의 단면을 가질 필요는 없으며 일반적으로 불규칙한 단면 형상을 갖는다.
센서 어레이(124)의 부분 단면도가 도 13에 도시되어 있다. 빔 전류 센서들(520, 502)이 도시되어 있다. 애퍼쳐들(512, 514)을 갖는 애퍼쳐 플레이트(510)는 각각의 빔 전류 센서들에 의해 감지된 이온빔(62)의 영역들을 정의한다. 구체적으로, 애퍼쳐(512)는 빔 전류 센서(500)의 센서 영역을 정의하고, 애퍼쳐(514)는 빔 전류 센서(502)의 센서 영역을 정의한다. 각각의 애퍼쳐는 도 7A 및 도 7B에 도시된 바와 같은 치수들 (Δxpx, Δypx)을 갖는다. 빔 전류 센서들(500, 502)은 지지 플레이트(530)에 각각 장착된 컬렉터 컵들(520, 522)을 더 포함한다. 컬렉터 컵들(520, 522)은 전류 센서들(524, 526)을 통해 그라운드에 각각 연결된다.
빔 각도들을 측정하는 데 있어, 특히 낮은 이온빔 전류들을 측정하는 데 있어서 어려운 일들 중 하나는, 상기 이온빔에 의한 전류만을 측정하는 것을 확보하는 것이다. 상기 각도 측정 시스템은, 주위 가스와 상기 이온빔의 충돌들을 통해 그리고 웨이퍼 상에 차지들(charges)을 중성화시키기 위해 사용되는 상기 전자 조명 건의 도입에 의해 생성되는 전자들과 낮은 에너지 이온들이 함께 존재하는 상기 이온 주입기의 영역에서 작동한다. 센서 어레이(124)에는 전자들 및 낮은 에너지 이온들이 상기 빔 전류 센서들로 유입되는 것을 억제하기 위하여 억제 유닛들이 함께 구비될 수 있다.
도 13의 실시예에 있어서, 센서 어레이(124)는 애퍼쳐 플레이트(51) 및 컬렉터 컵들(520, 522) 사이에 위치하는 제1, 제2 및 제3 정전기 억제 전극들(540, 542, 544)을 포함한다. 각각의 정전기 억제 전극들(540, 542, 544)은 애퍼쳐 플레이트(510)의 애퍼쳐들과 함께 정렬된 애퍼쳐들을 포함한다. 예를 들면, 애퍼쳐 플레이트(510)는 접지될 수 있다. 제1 억제 전극(540) 및 제3 억제 전극(544)은 -50 내지 -1000 볼트로 바이어스 되고, 제2 억제 전극(542)은 +50 내지 +500 볼트로 바이어스 될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 전극들(540, 544)은 -500 볼트로 바이어 스 되고 전극(542)은 +100 볼트로 바이어스 된다. 상술한 전압값들은 단지 예시적이고 본 발명의 범위를 제한하지는 않는다.
도 13의 실시예는 정전기 억제 구성요소들을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 자석 억제 구성요소들 또는 정전기와 자석 억제 구성요소들의 조합이 이용될 수 있다. 일예로, 단일의 정전기 억제 전극이 이용될 수 있다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 각도 측정 시스템(1400)을 나타내는 블록도이다. 도 15에는 각도 측정 시스템(1400)의 사시도가 도시되어 있다. 도 14 및 도 15의 유사한 구성요소들은 도 2와 같은 이전 도면들에 사용된 참조부호들과 유사한 참조부호들로 나타내고 반복적인 설명은 명료함을 위해 생략하기로 한다. 일반적으로, 각도 측정 시스템(1400)은 플래그(1400), 플래그(1400)를 X 방향으로 이동시키는 이동 메커니즘(122), 및 플래그(1400)로부터 Z 방향으로 하류에 위치하는 센싱 장치(1423)를 포함한다.
도 14의 실시예에 있어서, 플래그(1420)는 도 16과 관련하여 상세히 설명되는 바와 같이 제1 형상 및 제2 형상을 포함하여 이온빔 각도들을 측정할 수 있다. 센싱 장치(1423)는 마스크(1425) 및 마스크(1425)를 제1 및 제2 위치들 사이에서 이동시키는 이동 메커니즘(1430)을 포함할 수 있다. 도 14의 실시예에 있어서, 상기 이동 방향은, 다른 이동 방향들도 여기서 동일하게 생각되더라도, 화살표(1460)에 의해 표시되는 바와 같이 상기 X 방향에 있다. 일 실시예에 있어서, 마스크(1425)의 상기 제1 위치는 전진된 위치이고 상기 제2 위치는 후퇴된 위치일 수 있으며, 이하에서는 이와 같이 나타내기로 한다.
센싱 장치(1423)는 마스크(1425)로부터 상기 Z 방향으로 더욱더 하류에 위치하는 다수개의 패러데이 센서들을 포함할 수 있다. 챔버(1470)는 패러데이 센서들(1470)을 지지할 수 있다. 챔버(1470)는 관련된 패러데이 센서를 위해 연장된 애퍼쳐를 정의하는 애퍼쳐 플레이트(1462)에 부착된다. 공동(1473)은 챔버(1436) 및 애퍼쳐 플레이트(1462) 사이에 정의되어 마스크(1425)의 지지를 보조할 수 있다. 공동(1473)은 공동(1473) 내부에 마스크(1425)의 이동을 가능하게 하는 충분한 크기를 가질 수 있다.
다수개의 패러데이 센서들이 사용될 수 있고, 도 14의 실시예에 있어서, 7개의 패러데이 센서들(1470-1, 1470-2, 1470-3, 1470-4, 1470-5, 1470-6, 1470-7)이 사용될 수 있다. 각각의 패러데이 센서들은 종래 기술로서 알려진 수신된 빔에 응답하여 전기적 신호를 생성할 수 있다. 상기 센서 신호의 크기는 상기 수신된 이온빔 전류의 함수일 수 있다. 각각의 패러데이 센서는 패러데이 컵으로 구성될 수 있으며 이하에서는 이러한 구성을 가지는 것으로 한다.
이동 메커니즘(1430)은 커넥터 로드(1434)에 의해 마스크(1425)에 연결된 액츄에이터(1432) 또는 제1 및 제2 위치 사이에 상기 마스크를 이동시키는 다른 결합 수단을 포함할 수 있다. 상기 제1 위치에 있는 동안에, 마스크(1425)는 관련된 패러데이 센서의 일부 상에 빔 전류 센서를 정의하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에 있어서, 상기 마스크는 각각의 페레데이 센서(1470-3, 1470-4, 1470-5) 상에 하나의 빔 전류 센서를 정의할 수 있다.
도 16은 도 14 및 도 15의 실시예와 또 다른 실시예에 사용될 수 있는 적당 한 플래그 구성의 또 다른 실시예를 나타낸다. 플래그(1420)는 제1 형상 및 제2 형상을 포함하고, 상기 제2 형상은 상기 제2 형상에서의 위치의 함수로서 상기 제1 형상으로부터 가변적인 이격을 갖는다. 상기 제1 형상은 외측 수직 에지(1422)의 형태이고 상기 제2 형상은 외측 기울어진 에지(1424)의 형태이다. 외측 기울어진 에지(1424)는 이격들 S4, S5, 및 S6에 의해 도시된 바와 같이 외측 기울어진 에지(1424) 상의 위치의 함수로서 수직 에지(1422)로부터 가변적인 이격을 가질 수 있다.
화살표(170)에 의해 나타난 바와 같이 상기 플래그가 +X 방향으로 이동될 때 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 수직 에지(1422)는 플래그(1420)의 선단 에지 상에 있고 기울어진 에지(1424)는 플래그(1420)의 후단 에지 상에 있을 수 있다. 수직 에지(1422)는 수평 빔 각도를 측정하기 위해 사용되는 상기 센서 신호의 변이를 생성할 수 있고, 반면, 기울어진 에지(1424)는 수평 빔 각도를 측정하기 위해 사용될 수 있다. 도 16의 실시예에 있어서, 수직 에지(1422) 및 기울어진 에지(1424)는 일직선일 수 있고 서로에 대해 예각 φ1만큼 기울어져 있을 수 있다. 상기 예각 φ1은 약 20 내지 45도의 범위에 있을 수 있고 일 실시예에 있어서는 약 22.5도 일 수 있다.
도 17은 도 14 및 도 15의 각도 측정 시스템(1400)의 분해 사시이고, 챔버(1436), 마스크(1425) 및 애퍼쳐 플레이트(1462)를 나타낸다. 공동(1473)은 챔버(1436)의 일부에 형성되어 마스크(1425)를 지지하고 공동(1473) 내부에 마스크(1425)의 이동을 가능하게 할 수 있다. 상기 마스크가 상기 제1 위치로 이동될 때 상기 마스크는 관련된 패러데이 컵 상에 빔 전류 센서를 정의하기 위한 적어도 하나의 애퍼쳐를 포함할 수 있다.
도 18은 상기 마스크가 제2 위치에 있을 때의 애퍼쳐 플레이트(1462) 및 마스크(1425)(투명하게 도시됨)를 나타내는 정면도이고, 도 19는 상기 마스크가 관련된 패러데이 컵의 일부 상에 빔 전류 센서를 정의하기 위하여 제1 위치에 있을 때의 애퍼쳐 플레이트(1462) 및 마스크(1425)(투명하게 도시됨)를 나타내는 정면도이다. 마스크(1425)는 제1 위치에 있을 대 이온빔(62)을 선택적으로 차단하기 위하여 흑연(이에 한정되지는 않음)을 포함한 다양한 물질을 포함할 수 있는 플레이트일 수 있다. 도 18의 위치에서, 본 실시예에 있어서의 마스크(1425)는 후퇴되어 마스크(1425)의 연장된 애퍼쳐가 애퍼쳐 플레이트(1462)의 관련된 연장된 애퍼쳐(1485, 1484, 1483)와 함께 정렬될 수 있다. 즉, 마스크(1425)는 도 18의 위치에서 빔 전류를 차단하지 않을 수 있다.
도 19는 상기 마스크가 관련된 패러데이 컵의 일부 상에 빔 전류 센서를 정의하기 위하여 제1 위치로 이동될 때 상기 이온 빔에 의해 보여지는 애퍼쳐 플레이트(1462) 및 마스크(1425)의 정면도이다. 본 실시예에 있어서, 마스크(1425)는 도 19의 위치에 대하여 +X 방향으로 전진될 수 있다. 이러한 제1 위치에 있어서, 마스크(1425)의 애퍼쳐들(1706, 1708, 1710)은 이온빔(62)의 일부가 투과될 수 있도록 하고 마스크(1425)의 다른 부분들은 이온빔(62)을 차단할 수 있다.
이 경우에 있어서, 마스크(1425)는 패러데이 컵들(1470)로부터 이온빔(62)을 차단하여 패러데이 컵들(1470) 중 하나의 패러데이 컵의 일부 상에 적어도 하나의 빔 전류 센서를 정의할 수 있다. 예를 들면, 마스크(1425)의 일부(1425a)는 제3 패러데이 센서(1470-3)에 대하여 애퍼쳐 플레이트(1462)의 애퍼쳐(1483)에서 상기 이온빔을 차단할 수 있는 반면, 마스크(1425)의 다른 일부(1425b)는 제4 패러데이 센서(1470-4)에 대하여 애퍼쳐 플레이트(1462)의 애퍼쳐(1484)에서 상기 이온빔을 차단할 수 있는 반면, 마스크(1425)의 또 다른 일부(1425c)는 제5 패러데이 센서(1470-5)에 대하여 애퍼쳐 플레이트(1462)의 애퍼쳐(1485)에서 상기 이온빔을 차단할 수 있다.
애퍼쳐들(1706, 1708, 1710)은 도 18 및 도 19에 상세히 도시된 바와 같이 상기 Y축 방향으로 오프셋 되어 있을 수 있다. 애퍼쳐(1710)는 제3 패러데이 컵(1470-3)의 일부 상에 빔 전류 센서를 정의하도록 구성될 수 있다. 애퍼쳐(1708)는 제4 패러데이 컵(1470-4)의 일부 상에 빔 전류 센서를 정의하도록 구성될 수 있다. 결국, 애퍼쳐(1706)는 제5 패러데이 컵(1470-5)의 일부 상에 빔 전류 센서를 정의하도록 구성될 수 있다. 상기 관련된 패러데이 컵들의 일부 상에 형성된 상기 빔 전류 센서들 각각은 마스크(1425)의 애퍼쳐들(1706, 1708, 1710)의 크기에 의해 정의된 기하학적 배열을 갖는다. 일 실시예에 있어서, 애퍼쳐들(1706, 1708, 1710)은 90mm2 보다 작은 직사각형, 예를 들면, 일례로 9×9 또는 81mm2의 기하학적 배열을 가질 수 있다. 그러나, 다양한 기하학적 배열을 갖는 다수개의 애퍼쳐들이 다양한 위치들에서 하나 이상의 패러데이 컵들 상에 하나 이상의 빔 전류 센서들을 형성하기 위하여 이용될 수 있다.
동작에 있어서, 플래그(1420)는 이동 메커니즘(122)에 의해 +X 방향으로 상기 이동 경로(도 14 참조)를 따라 이동되어 플래그(1420)는 이동 경로(170)의 적어도 일부를 따라 이온 빔(62)을 감지할 수 있다. 마스크(1425)는 먼저 도 18의 상기 제2 위치에 있고 마스크(1425)는 애퍼쳐 플레이트(1462)의 애퍼쳐들을 통해 도입된 상기 이온빔의 어떠한 부분도 차단하지 않을 수 있다. 빔 전류 측정들은 다수개의 패러데이 컵들(1470) 각각으로부터 요구될 수 있다. 각각의 패러데이 컵으로부터의 상기 센서 신호들은 연속적으로 또는 원하는 간격들마다 샘플링될 수 있다.
상기 수평 각도는 도 5, 도 6, 도 7A 및 도 8을 참조하여 앞서 상세히 설명된 바와 유사하게 결정될 수 있다. 일반적으로, 플래그(1420)의 수직 선단 에지(1422)는 플래그(1420)가 이동 경로(170)를 따라 이동될 때 상기 이온빔을 감지하고 패러데이 센서로부터 상기 이온빔을 차단한다. 상기 패러데이 센서의 위치 및 플래그(1420)의 선단 에지(1422)의 위치는 상기 패러데이 센서가 상기 이온 빔 신호에서 방해를 감지할 때 알려져 있다. 상기 패러데이 센서로부터 기판 평면(110)까지의 상기 Z 방향의 거리 역시 알려져 있으므로, 상기 수평 각도(θh)은 결정될 수 있다. 예를 들면, 상기 수평 각도는 상기 빔이 감지될 때 플래그(1420)의 선단 에지(1422)의 상기 x 좌표들의 차이와 상기 패러데이 센서로부터 기판 평면(110)으로의 상기 Z 방향의 거리로 나눈 상기 페러데이 센서의 x 위치의 역탄젠트일 수 있다.
마스크(1425)는 이어서 도 19에 도시된 바와 같이 관련된 패러데이 컵의 일 부 상에 적어도 하나의 빔 전류 센서를 정의하기 위하여 상기 제1 위치로 이동될 수 있다. 마스크(1425)는 도 19의 실시예에 도시된 바와 같은 구성을 갖고 제3 패러데이 컵(1470-3) 상에 하나의 빔 전류 센서, 제4 패러데이 컵(1470-4) 상에 하나의 빔 전류 센서, 및 제5 패러데이 컵(1470-5) 상에 하나의 빔 전류 센서를 정의할 수 있다. 제1 패러데이 컵(1470-1), 제2 패러데이 컵(1470-2), 제6 패러데이 컵(1470-6), 및 제7 패러데이 컵(1470-7) 상의 출력들은 무시될 수 있다.
플래그(1420)가 이동 경로(170)를 따라 이동될 때, 마스크(1425)에 의해 패러데이 컵들(1470-3, 1470-4, 1470-5) 상에 정의된 빔 전류 센서들 각각은 도 20에 도시된 바와 같은 센서 신호 출력을 제공할 수 있다. 이어서, 상기 수직 각도는 도 5, 도 6, 도 7B 및 도 8을 참조하여 앞서 상세히 설명된 바와 유사하게 결정될 수 있다. 즉, 플래그(1420)의 기울어진 에지(1424)는, 도 5의 이격들(S1, S2, S3)과 유사한 이격들(S4, S5, S6)(도 16 참조)에 의해 도시된 바와 같이 기울어진 에지(1424) 상의 위치의 함수로서 수직 에지(1422)로부터 가변적인 이격을 가질 수 있다. 그러므로, 상기 빔의 수직 각도는 상기 빔의 수직 각도에 의존하는 에지(1424) 상의 다른 위치들에서 상기 플래그의 기울어진 에지(1424)를 가로지를 수 있다.
도 20은 마스크(1425)에 의해 x, y 위치에서 패러데이 컵들(1470-3, 1470-4, 1470-5)의 하나의 패러데이 컵 상에 정의된 상기 빔 전류 센서들 중 하나의 빔 전류 센서로부터의 센서 신호(2000)의 일례를 나타낸다. 센서 신호(2000)는 이동 경로(2000)를 따른 플래그(1420)의 위치의 함수로서 플롯된다. 플래그(1420)는 +X 방 향에서 X의 음수 값으로부터 이동할 수 있다. 처음에는, 플래그(1420)는 이온빔(62)이 상기 빔 전류 센서에 도달하지 않도록 차단하지 않고 상기 센서 신호(2000)는 최대값(2004)에 있다. 플래그(1420)의 수직 에지(1422)는 우선적으로 상기 이온빔을 차단하고 상기 센서 신호(2000)는 x 위치(x1)에서 0으로 감소될 수 있다. 플래그(1420)의 후단의 기울어진 에지(1420)는 결국 상기 이온빔을 차단하지 않을 만큼 충분히 멀리 이동될 것이고 상기 센서 신호는 위치(x2)에서 0으로부터 증가하여 위치(x3)에서 다시 최대값이 될 수 있다.
그러므로, 센서 신호(2000)는 선단 에지(1422)를 나타내는 제1 구성요소 및 후단 에지(1424)를 나타내는 제2 구성요소를 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 구성요소들 사이의 거리 또는 이격 S는 상기 수직 빔 각도를 나타낸다. 예를 들면, 상기 이격 S는 상기 빔을 가로지르는 기울어진 에지(1424) 상의 위치를 정의하고 상기 이온 빔의 상기 Y 좌표들을 결정하는 사용될 수 있다.
도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따른 동작들(2100)을 나타낸다. 동작(2102)은 제1 형상 및 제2 형상을 정의하는 플래그를 제공하는 단계를 포함하고, 상기 제2 형상은 상기 제2 형상 상에서 위치의 함수로서 상기 제1 형상으로부터 가변적인 이격을 갖는다. 동작(2104)은 이동 경로를 따라 상기 플래그를 이동시켜 상기 플래그가 이온빔의 적어도 일부를 감지하는 단계를 포함한다. 동작(2106)은 상기 이동 경로를 따라 다른 플래그 위치들에 따른 상기 이온빔을 검출하는 단계를 포함한다. 마지막으로, 동작(2108)은 상기 검출된 이온빔에 응답하여 센서 신호를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 센서 신호 및 상기 플래그의 대응 위치들은 수직 평면에서의 상기 이온빔의 수직 빔 각도를 나타낸다.
상기에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (18)

  1. 제1 형상 및 제2 형상을 정의하며, 상기 제2 형상은 상기 제2 형상 상에서 위치의 함수로서 상기 제1 형상으로부터 가변적인 이격을 갖는 것을 특징으로 하는 플래그(flag);
    상기 플래그를 이동 경로를 따라 이동시켜 상기 플래그가 이온빔의 적어도 일부를 감지하도록 하는 메커니즘; 및
    상기 이동 경로를 따라 다른 플래그 위치들에서 상기 이온빔을 검출하고 검출된 이온빔에 응답하여 센서 신호를 생성하며, 상기 센서 신호 및 상기 플래그의 대응하는 위치들은 수직 평면에서의 상기 이온빔의 수직 빔 각도를 나타내는 것을 특징으로 하는 센싱 장치를 포함하는 각도 측정 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 센싱 장치는
    마스크; 및
    제1 및 제2 위치 사이에서 상기 마스크를 이동시키며, 상기 제1 위치에서의 상기 마스크는 관련된 패러데이 센서의 일부 상에서 빔 전류 센서를 정의하도록 구성되고, 상기 빔 전류 센서는 상기 센서 신호를 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 메커니즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 각도 측정 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 일부는 약 90 제곱 밀리미터보다 작은 표면 영역을 갖는 직사각형의 기하학적 배열을 갖는 것을 특징으로 하는 각도 측정 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 마스크는 상기 마스크가 상기 제1 위치에 있을 때 상기 빔 전류 센서를 정의하도록 구성된 적어도 하나의 애퍼쳐를 포함하는 것을 특징으로 하는 각도 측정 시스템.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 마스크는 상기 마스크가 상기 제1 위치에 있을 때 관련된 다수개의 패러데이 센서들 상에서 관련된 빔 전류 센서를 정의하도록 구성된 다수개의 애퍼쳐들을 포함하는 것을 특징으로 하는 각도 측정 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 다수개의 애퍼쳐들은 상기 마스크가 상기 제1 위치에 있을 때 제1 패러데이 센서의 일부 상에서 제1 빔 전류 센서를 정의하도록 구성된 제1 애퍼쳐, 상기 마스크가 상기 제1 위치에 있을 때 제2 패러데이 센서의 일부 상에서 제2 빔 전류 센서를 정의하도록 구성된 제2 애퍼쳐 및 상기 마스크가 상기 제1 위치에 있을 때 제3 패러데이 센서의 일부 상에서 제3 빔 전류 센서를 정의하도록 구성된 제3 애퍼쳐를 포함하는 것을 특징으로 하는 각도 측정 시스템.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 센서 신호에 응답하여 상기 수직 평면에서의 상기 수직 빔 각도 및 상기 빔 전류 센서에서 수평 평면에서의 수평 빔 각도를 결정하는 처리 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 각도 측정 시스템.
  8. 제 2 항에 있어서, 상기 센서 신호는 상기 제1 형상을 나타내는 제1 신호 구성요소 및 상기 제2 형상을 나타내는 제2 신호 구성요소를 가지며, 상기 제1 및 제2 신호 구성요소들 사이의 거리는 상기 수직 빔 각도를 나타내는 것을 특징으로 하는 각도 측정 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 형상들은 상기 플래그의 외측 에지를 포함하는 것을 특징으로 하는 각도 측정 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 형상들은 일직선이며 예각으로 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 각도 측정 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 예각은 약 22.5도인 것을 특징으로 하는 각도 측정 장치.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 제1 형상은 상기 이동 경로에 직교하고 상기 제1 형상은 상기 플래그의 기울어진 외측 에지를 포함하는 것을 특징으로 하는 각도 측정 시스템.
  13. 제1 형상 및 제2 형상을 정의하는 플래그를 제공하며, 상기 제2 형상은 상기 제2 형상 상에서 위치의 함수로서 상기 제1 형상으로부터 가변적인 이격을 갖는 것을 특징으로 하는 단계;
    상기 플래그를 이동 경로를 따라 이동시켜 상기 플래그가 이온빔의 적어도 일부를 감지하는 단계;
    상기 이동 경로를 따라 다른 플래그 위치들에서 상기 이온빔을 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 이온빔에 응답하여 센서 신호를 생성하며, 상기 센서 신호 및 상기 플래그의 대응하는 위치들은 수직 평면에서의 상기 이온빔의 수직 빔 각도를 나타내는 것을 특징으로 하는 단계를 포함하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 제1 및 제2 위치 사이에서 상기 마스크를 이동시키며, 상기 제1 위치에서의 상기 마스크는 관련된 패러데이 센서의 일부 상에서 빔 전류 센서를 정의하도록 구성되고, 상기 빔 전류 센서는 상기 센서 신호를 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 마스크는 상기 마스크가 상기 제1 위치에 있을 때 관련된 다수개의 패러데이 센서들 상에서 관련된 빔 전류 센서를 정의하도록 구성된 다수개의 애퍼쳐들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 다수개의 애퍼쳐들은 상기 마스크가 상기 제1 위치 에 있을 때 제1 패러데이 센서의 일부 상에서 제1 빔 전류 센서를 정의하도록 구성된 제1 애퍼쳐, 상기 마스크가 상기 제1 위치에 있을 때 제2 패러데이 센서의 일부 상에서 제2 빔 전류 센서를 정의하도록 구성된 제2 애퍼쳐 및 상기 마스크가 상기 제1 위치에 있을 때 제3 패러데이 센서의 일부 상에서 제3 빔 전류 센서를 정의하도록 구성된 제3 애퍼쳐를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 센서 신호에 응답하여 상기 수직 평면에서의 상기 수직 빔 각도 및 상기 빔 전류 센서에서 수평 평면에서의 수평 빔 각도를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 모니터된 수직 각도를 원하는 수직 각도와 비교하는 단계; 및
    상기 모니터된 수직 각도가 상기 원하는 수직 각도의 기 설정된 한계 내에 있지 않는다면 상기 이온빔을 조정하거나 상기 이온빔에 대하여 기판이 기울어지게 함으로써 상기 수직 각도를 조정하는 단계를 더 포함하는 방법.
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