KR20080112188A - 이온원의 불소계 세척 - Google Patents

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액셀리스 테크놀로지스, 인크.
다이버지리오 윌리암
조이스 신
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Abstract

이온원의 내부 표면으로부터 침전물을 제거하는 침전물 세척 시스템은 불소원, 조절판 메커니즘 및 제어기를 포함한다. 불소원은 세척 물질로서 이온원에 불소를 공급한다. 조절판 메커니즘은 소스 입구를 적어도 부분적으로 커버함으로써 이온원의 소스 입구를 통한 불소의 손실을 감소시킨다. 제어기는 불소원으로부터 이온원으로의 공급 및 유속을 제어하며, 또한 조절판 메커니즘의 위치를 제어한다.
Figure P1020087015516
침전물 세척 시스템, 불소원, 조절판 메커니즘, 제어기, 이온원

Description

이온원의 불소계 세척{FLOURINE BASED CLEANING OF AN ION SOURCE}
본 발명은 일반적으로 반도체 장치 제조 및 이온 주입에 관한 것이고, 특히, 불소를 사용하는 이온 주입 시스템의 이온원의 세척에 관한 것이다.
이온 주입은 반도체 및/또는 웨이퍼 물질에 선택적으로 도펀트를 주입하기 위해 반도체 장치 제조에 사용되는 물리적인 공정이다. 그러므로 주입 동작은 도펀트 및 반도체 물질 사이에서 화학적인 상호 작용을 토대로 하지 않는다. 이온 주입을 위해, 도펀트 원자/분자가 이온화되고, 가속되고, 빔 내에 형성되고, 분석되어 웨이퍼에 걸쳐 스윕(sweep)되거나, 웨이퍼가 빔을 통해 스윕된다. 도펀트 이온은 웨이퍼에 물리적으로 충격을 가하고, 표면에 인입하여 그들의 에너지에 관련된 깊이로 표면 아래 존재하게 된다.
이온 주입기 또는 이온 주입 시스템은 전형적으로 가스 공급 물질로부터, 또는 이후에 플라즈마라 칭해지는 대전된 입자 집합체, 즉, 이온 및 전자를 생성하기 위해서 고체 또는 액체 공급 물질로부터 발생된 증기로부터 천연 가스를 이온화하도록 이온화 챔버를 포함하는 이온원을 포함한다. 이온은 소스 플라즈마 및 전극 또는 일련의 전극 사이에 전기장을 생성함으로써 이온원 플라즈마로부터 추출되어, 이온빔을 형성한다. 빔은 각각의 전극에서 특별히 형성된 입구를 통해 이동한다. 전형적인 빔 추출 시스템은 다르게 변화할 수도 있겠지만 매우 확장된 시스템을 포함하는 3 또는 4 전극 시스템이고, 최종 빔 감속은 웨이퍼에 근접하여 성취된다. 표준적인 세 개의 전극 시스템은 전형적으로 소위 플라즈마 전극, 아크 슬릿 전극(arc slit eletrode) 또는 이온화 챔버 전극이라 칭해지는 제1 전극을 포함하는데, 이는 이온원으로서 동일한 크기의 양의 전극에서 전기적으로 바이어싱될 수 있다. 이러한 전위는 빔 에너지를 결정한다. 소위 억제 전극(suppression electrode)이라 칭해지는 제2 전극은 적당한 음의 전극에서 전자가 소스 챔버로 다시 스트리밍하는 것을 방지한다. 소위 접지 전극이라 칭해지는 제3 및 제4 전극은 접지 전위이다. 추출 전기장은 이온화 챔버 전극 및 억제 전극 사이에서 전위차, 이들의 세부적인 형태, 이들 사이의 간격에 의해 결정된다. 여러 이온 주입 공정에서, 여러 도핑 특성을 위해 여러 종 및 여러 에너지의 빔을 발생시킬 필요가 있는데, 예를 들어, 펀치 스루(punchthrough) 정지를 위한 80kV 비소 및 소스-드레인 확장을 위한 5kV 붕소이다. 전극에 의해 발생되는 전기장의 세기는 희망하는 추출된 빔 전류에 정합하고 양호한 이온빔 광을 유지하도록 동조되어 조절되어야만 한다. 이러한 공정은 퍼비언스 정합(perveance matching)이다. 양호한 퍼비언스 정합을 성취하기 위한 가장 공통적인 방법 중 하나는 이온원에 관련된 억제 전극 및 접지 전극, 특히, 이온화 챔버 전극을 이동시키는 것이다. 이온화 챔버 입구를 한정하는 이온화 챔버 전극 및 억제 입구를 한정하는 억제 전극 사이의 간격은 추출 갭이라 칭해진다.
이온원이 분자 충전 가스 또는 증기와 동작될 때, 주입을 위해 희망하는 종 외에도 다른 종이 생성된다. 일부 이러한 종은 매우 낮은 증기압을 가질 수 있고, 결과적으로 소스의 내부 표면 상에서 응결된다. 이러한 고체 침전물은 예를 들어, 벽의 전기적 특성을 변경시키거나 이온원 전극 입구를 부분적으로 차단함으로써, 사용 가능한 이온 전류를 감소시켜 시간에 걸쳐 이온원 동작과 상호 작용할 수 있다. 이러한 침전물을 제거하는 한 방법은 시스템으로부터 이온원을 제거하며 물리적으로 이온을 세척하는 시간 소모적인 공정이다. 다른 방법은 소스를 통해 높은 반응성의 가스를 흘려 본래의 소스를 세척하는 것이고, 여기서 침전된 물질과 반응이 가스와 같이 이온원을 남기며 시스템 밖으로 펌핑되는 높은 증기압 물질의 결과를 가져오도록 가스 종은 선택된다. 희망하는 특징을 갖는 종은 전형적으로 플라즈마에서 NF3의 분해에 의해 발생된 불소 원자이다. 그러나 이온원 표면의 적절한 세척을 수행하기 위해 반응 가스의 상대적으로 큰 유속이 필요로 된다. 상대적으로 큰 유속은 역으로 도구 비용 및 동작 비용에 영향을 미친다.
다음은 본 발명의 하나 이상의 양상의 기본적인 이해를 위해 간략화된 요약을 나타낸다. 이러한 요약은 본 발명의 광대한 개요가 아니라, 중요 사항이나 본 발명의 결정적인 요소를 식별하는 것도 아니고, 그의 범위를 제한하는 것도 아니다. 오히려, 요약의 일차적인 목적은 이후에 나타내지는 상세한 설명에 전조로서 간략화된 형태로 본 발명의 일부 개념을 나타내는 것이다.
본 발명의 양상은 불소 원자와 같은 세척 물질을 사용함으로써 이온원 내에서 표면 세척을 수행함으로써 이온 주입 공정을 용이하게 하는 것이다. 예컨대, 이온원의 세척을 용이하게 하기 위해 이온원 내의 불소를 적어도 부분적으로 트랩하는 조절판 메커니즘(throttle mechanism)을 사용함으로써 종래 불소계 세척보다 낮은 유속으로 세척이 수행될 수 있다.
이온원의 내부 표면으로부터 침전물을 제거하는 침전물 세척 시스템은 불소원, 조절판 메커니즘 및 제어기를 포함한다. 불소원은 세척 물질로서 이온원에 불소를 공급한다. 조절판 메커니즘은 소스 입구를 적어도 부분적으로 커버함으로써 이온원의 소스 입구를 통한 불소의 손실을 감소시킨다. 제어기는 불소원으로부터 이온원으로의 공급 및 유속을 제어하며, 또한 조절판 메커니즘의 위치를 제어한다. 다른 시스템, 방법 및 검출기(detetors)가 또한 개시된다.
상기 관련된 목적을 성취하기 위해서, 본 발명은 청구항에 특별히 나타내지며 이후에 완전히 설명되는 특징을 포함한다. 다음 설명 및 첨부된 도면은 본 발명의 어떤 설명적인 양상 및 구현을 상세히 설명한다. 그러나 본 발명의 원리가 사용될 수 있는 여러 방법 중 일부를 나타내는 것이다. 본 발명의 다른 목적, 이점 및 새로운 특징은 도면을 참조하여 고려될 때 본 발명의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도1은 본 발명의 하나 이상의 양상을 구현하기에 적합한 이온 주입 시스템의 블록도.
도2는 본 발명의 양상에 따른 불소계 세척 시스템의 블록도.
도3은 본 발명의 양상에 따른 이온원 침전물 세척 시스템의 블록도.
도4A는 본 발명의 양상에 따른 조절판 메커니즘의 상부도.
도4B는 본 발명의 양상에 따른 조절판 메커니즘의 측면도.
도4C는 본 발명의 양상에 따른 조절판 메커니즘의 다른 측면도.
도4D는 본 발명의 양상에 따른 조절판 메커니즘의 사시도.
도5는 본 발명의 양상에 따른 이온원 내의 표면으로부터 침전물을 세척하는 방법의 흐름도.
본 발명은 이제 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이고, 동일한 참조 번호는 전반에 걸쳐 동일한 요소를 칭하는데 사용된다. 당업자는 본 발명이 이후에 도해되어 설명되는 대표적인 구현 및 양상에 국한되지 않는다는 것을 인식할 것이다.
불소 원자(불소기)는 이온원의 표면을 세척하는데 사용될 수 있다. 순수한 불소는 독성이 있고 다루기 어렵다. 결과적으로 NF3와 같은 불소 화합물이 불소 원자의 소스로서 사용되는 것이 전형적이다. 불소 원자는 플라즈마에서 NF3의 분해에 의해 발생된다. 일 실시예에서, 플라즈마는 세척될 표면 및 표면에서 전달되는 분해된 가스로부터 표면에서 멀 수 있다. 대안적으로, 불소 원자는 표면을 세척하기 위해 이온원 내에서 발생되거나 형성될 수 있다. 어느 한쪽의 경우에, 예컨대, 소스 입구를 통해 이온원이 빠져나가는 비결합형 불소 이온, 세척될 이온원 표면 및 먼 이온 사이의 영역에서 불소 원자의 재결함으로 인해 NF3의 큰 유속이 필요로 된 다.
본 발명의 양상은 이온원의 소스 입구에 근접하게 또는 소스 입구에서 조절판 메커니즘을 사용한다. 조절판 메커니즘은 입구를 통해 손실되는 불소 원자의 양을 감소시키고, 소스 내에서 세척될 표면을 향하여 다시 불소 원자가 향하게 한다. 부가적으로, 조절판 메커니즘은 원자가 입구의 외부 모서리를 향하게 하여, 이러한 표면의 세척을 강화시킨다. 일반적인 이온원 동작을 위해서, 조절판 메커니즘은 방해하지 않도록 위치된다.
처음으로 도1을 참조하면, 본 발명의 하나 이상의 양상을 구현하기에 적합한 이온 주입 시스템(100)은 블록도의 형태로 도시된다.
시스템(100)은 빔 경로를 따라 이온빔(104)을 생성하는 이온원(102)을 포함한다. 이온빔 소스(102)는 예컨대, 관련된 파우더 소스(108)와 플라즈마 소스(106)를 포함한다. 플라즈마 소스(106)는 예를 들어 이온빔이 추출되어 가속되는 상대적으로 긴 플라즈마 제한 챔버(plasma confinement chanber)를 포함할 수 있다.
희망하는 종 외의 다른 종은 이온원(102)의 동작 동안 생성될 수 있다. 일부 이러한 종은 매우 낮은 증기압을 가질 수 있고, 이 결과 이온원(102)의 표면 내부 상에서 응결될 수 있다. 이러한 고체 침전물은 예를 들어, 벽의 전기적 특성을 변경시키거나 이온원 전극 입구를 부분적으로 차단함으로써, 사용 가능한 이온 전류를 감소시켜 시간에 걸쳐 이온원 동작과 상호 작용할 수 있다.
이온원(102)은 이온원의 내부 표면으로부터 이러한 침전물을 제거할 수 있는 불소계 세척 시스템(122)을 포함한다. 불소계 시스템(122)은 소스를 통해 불소와 같은 높은 반응성 가스를 흘려보내는데, 여기서 침전된 물질과 반응이 가스와 같이 이온원(122)을 남기며 시스템 밖으로 펌핑되는 높은 증기압 물질의 결과를 가져오도록 가스 종은 선택된다. 세척 시스템(122)은 불소 원자와 같은 반응 가스의 반응하지 않는 성분이 침전물과 반응하지 않고 이온원(102)을 떠나는 것을 방지거나 제한하는 조절판 메커니즘을 포함한다. 조절판 메커니즘을 사용하는 결과로서, 이온원(102) 내에서 표면을 적절히 세척하기 위해서 종래 세척 시스템보다 상대적으로 낮은 유속이 반응 가스에 대해 사용될 수 있다.
세척 시스템(122)은 이온원(102) 내에서 표면으로부터 침전물을 감소시키거나 제거하기 위해서 주기적으로 또는 희망하는 대로 맞물릴 수 있다. 그러나 이온 주입 동안, 세척 시스템(122)의 조절판 메커니즘은 전형적으로 이온원 입구를 통해 이온빔의 통행을 허용하기 위해서 맞물림 해제된다. 그렇지 않으면, 조절판 메커니즘은 입구를 통해 이온원(102)이 남겨지는 것으로부터 반응 가스의 반응하지 않은 요소를 완화시키도록 맞물릴 수 있다.
빔 라인 어셈블리(beam line assembly)(110)는 이온원(102)의 다운스트림에 제공되어 이로부터 빔(104)을 수용한다. 빔 라인 어셈블리(110)는 질량 분석기(112), 예컨대 하나 이상의 갭을 포함하는 가속 구조(114)를 포함한다. 빔 라인 어셈블리(110)는 빔(104)을 수용하기 위해 경로를 따라 위치된다. 질량 분석기(112)는 자석(도시되지 않음)과 같은 필드 발생 요소를 포함하며, 질량(예컨대, 전하 대 질량비)에 따라 바뀌는 궤적으로 이온빔(104)으로부터 이온을 편향시키기 위해 빔 경로에 걸쳐 필드를 제공하도록 동작한다. 자기장을 통해 이동하는 이온은 빔 경로를 따라 희망하는 질량의 개별적인 이온을 향하게 하고, 빔 경로로부터 멀리 희망하지 않는 질량의 이온을 편향시키는 힘을 경험한다.
가속 갭 또는 가속 구조(114) 내의 갭은 워크피스에서 희망하는 깊이의 주입을 성취하기 위해서 빔 내에서 이온을 가속시키고/시키거나 감속시키도록 동작할 수 있다. 따라서, 가속 및/또는 감속 갭이라는 용어는 본원에서 본 발명의 하나 이상의 양상을 설명하는데 사용될 수 있는 반면, 이러한 용어는 가속의 글자 그대로의 해석에 국한하는 것으로 좁게 해석되는 것이 아니라, 그중에서도 특히, 감속뿐만 아니라 방향의 변화를 포함하는 것으로 광범위하게 해석되는 것이 인식될 것이다. 또한, 감속/감속 수단은 질량 분석기(112)에 의해 자석 분석 이후뿐만 아니라 전에도 적용될 수 있다고 인식될 것이다. 부가적으로 가속 구조(114)는 또한 이온원의 일부 일 수 있고, 일부 양상에서는, 빔 라인 어셈블리의 일부로써 생략된다.
단부 스테이션(118)은 빔 라인 어셈블리(110)로부터 이온빔(104)으로 시스템(100)에서 제공된다. 단부 스테이션(118)은 질량 분석된 이온빔(104)을 사용하여 주입하기 위해 빔 경로를 따라 반도체 웨이퍼(도시되지 않음)와 같은 하나 이상의 워크피스를 지지한다. 단부 스테이션(118)은 다른 것에 관한 이온빔(104) 및 하나 이상의 목표 워크피스를 병진시키거나 스캐닝하기 위해 목표 스캐닝 시스템(120)을 포함한다. 설명을 위해서, 시스템(100)은 불소를 사용하는 것으로 도시되었지만, 다른 적합한 물질이 또한 사용될 수 있다.
도2는 본 발명의 양상에 따른 불소계 세척 시스템(200)의 블록도이다. 시스템(200)은 상대적으로 감소된 유속의 이온원(202)의, 입구를 갖는, 내부 표면으로 부터 침전물을 제거하는데 사용된다. 설명을 위해서, 시스템(200)은 불소를 사용하는 것으로 설명되지만, 다른 적절한 물질이 또한 사용될 수 있다.
시스템(200)은 이온원(202) 상에서 동작하고, 조절판 메커니즘(204), 불소원(206) 및 제어기(208)를 포함한다. 이온원(202)은 전형적으로 가스 공급 물질로부터, 또는 이후에 플라즈마라 칭해지는 대전된 입자 집합체, 즉, 이온 및 전자를 생성하기 위해서 고체 또는 액체 공급 물질로부터 발생된 증기로부터 천연 가스를 이온화하도록 이온화 챔버를 포함하는 이온원을 포함한다. 이온은 소스 플라즈마 및 전극 또는 일련의 전극(도시되지 않음) 사이에 전기장을 생성함으로써 이온원 플라즈마로부터 추출되어, 이온빔을 형성한다. 빔은 각각의 전극에서 특별히 형성된 입구를 통해 이동한다. 전형적인 빔 추출 시스템은 다르게 변화할 수도 있겠지만 매우 확장된 시스템을 포함하는 3 또는 4 전극 시스템이고, 최종 빔 감속은 웨이퍼에 근접하여 성취된다. 표준적인 세 개의 전극 시스템은 전형적으로 소위 플라즈마 전극, 아크 슬릿 전극 또는 이온화 챔버 전극이라 칭해지는 제1 전극을 포함하는데, 이는 이온원으로서 동일한 크기의 양의 전극에서 전기적으로 바이어싱될 수 있다. 이러한 전위는 빔 에너지를 결정한다. 소위 억제 전극이라 칭해지는 제2 전극은 적당한 음의 전극에서 전자가 소스 챔버로 다시 스트리밍하는 것을 방지한다. 소위 접지 전극이라 칭해지는 제3 및 제4 전극은 접지 전위이다. 추출 전기장은 이온화 챔버 전극 및 억제 전극 사이에서 전위차, 이들의 세부적인 형태, 이들 사이의 간격에 의해 결정된다. 여러 이온 주입 공정에서, 여러 도핑 특성을 위해 여러 종 및 여러 에너지의 빔을 발생시킬 필요가 있는데, 예를 들어, 펀치 스루 정 지를 위한 80kV 비소 및 소스-드레인 확장을 위한 5kV 붕소이다. 전극에 의해 발생되는 전기장의 세기는 희망하는 추출된 빔 전류에 정합하고 양호한 이온빔 광을 유지하도록 동조되어 조절되어야만 한다. 이러한 공정은 퍼비언스 정합이다. 양호한 퍼비언스 정합을 성취하기 위한 가장 공통적인 방법 중 하나는 이온원에 관련된 억제 전극 및 접지 전극, 특히, 이온화 챔버 전극을 이동시키는 것이다. 이온화 챔버 입구를 한정하는 이온화 챔버 전극 및 억제 입구를 한정하는 억제 전극 사이의 간격은 추출 갭이라 칭해진다.
이온원(202)이 분자 충전 가스 또는 증기와 동작될 때, 주입을 위해 희망하는 종 외에도 다른 종이 생성된다. 일부 이러한 종은 매우 낮은 증기압을 가질 수 있고, 결과적으로 소스의 내부 표면 상에서 응결된다. 이러한 고체 침전물은 예를 들어, 벽의 전기적 특성을 변경시키거나 이온원 전극 입구를 부분적으로 차단함으로써, 사용 가능한 이온 전류를 감소시켜 시간에 걸쳐 이온원 동작과 상호 작용할 수 있다. 예를 들어, 인(P) 침전물은 수소화인(PH3)이 이온원(202)을 통해 이동될 때 이온원(202) 내에서 표면 상에 형성될 수 있다.
불소원(206)은 이온원(202) 내에서 표면 상에 형성된 침전물과 반응하여 이를 제거하는 불소를 이온원(202)에 유지하여 제공한다. 불소원(206)은 이온원(202)의 표면을 세척하기 위해서 불소 원자(불소기)와 같은 불소를 제공할 수 있다. 그러나 순수한 불소는 독성이 있고 다루기 어렵다. 결과적으로 NF3와 같은 불소 화합물이 불소 원자의 소스로서 사용되는 것이 전형적이다. 불소 원자는 플라즈마에서 NF3의 분해에 의해 발생된다. 이러한 분해의 결과 NF3는 질소 원자 및 불소 원자로 분해될 것이고, 그 후에 침전된 물질과 반응할 수 있다. 플라즈마는 세척될 표면 및 표면에서 전달되는 분해된 가스로부터 표면에서 멀 수 있다. 대안적으로, 불소 원자는 표면을 세척하기 위해 이온원(202) 내에서 발생되거나 형성될 수 있다.
조절판 메커니즘은 반응하지 않은 불소 원자가 이온원(202)을 빠져나가는 것을 방지하거나 완화시킨다. 조절판 메커니즘(204)은 예를 들어, 이온원의 입구를 적어도 부분적으로 커버하는 차단 부재(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 결과적으로, 반응하지 않은 불소 원자는 입구를 통해 이온원(202)을 빠져나가는 것이 적어도 부분적으로 방지된다. 다른 예로서, 조절판 메커니즘(204)은 이동 가능한 전극(도시되지 않음)을 포함하는데, 이는 세척 동안 이온원의 입구를 적어도 부분적으로 커버하지만 이온빔의 통로를 허용하며 발생시키도록 일반적은 동작 동안 이동되지 않는다.
제어기(208)는 조절판 메커니즘(204) 및 이온원(206)의 동작을 제어한다. 이러한 양상에서 제어기(208)는 시작뿐만 아니라 이온원(202)에 제공되는 세척 물질의 요소 및/또는 유속 및 세척 동작의 지속 시간을 제어한다. 제어기(208)는 또한 조절판 메커니즘(204)의 맞물림을 제어한다. 일반적으로, 조절판 메커니즘(204)은 세척 동작 또는 세척 사이클 동안 맞물리고, 일반적인 동작 동안 맞물림 해제된다. 부가적으로, 제어기(208)는 또한 이온원의 입구를 통한 배출 속도를 제어한다. 예를 들어, 제어기(208)는 조절판 메커니즘(204)이 선택된 배출 레이트를 제공하기 위해서 입구의 선택된 비율을 커버하거나 입구를 완전히 커버하도록 할 수 있다. 부가적으로, 제어기(208)는 모든 양상에서 필수적이지는 않지만, 일부, 이온원(202) 내에서 표면 상에 형성된 침전물을 검출하고/하거나 측정할 수 있다. 측정되고/되거나 검출된 침전물 형성에 기초하여, 제어기(208)는 선택적으로 세척 사이클 또는 동작을 수행하는 것을 시작하거나 그만둘 수 있다.
도3은 본 발명의 양상에 따른 이온원 침전물 세척 시스템(300)을 도시하는 도면이다. 시스템(300)은 반응하지 않은 세척 요소가 세척 동작 또는 사이클 동안 이온원(302)을 빠저나가는 것을 완화시키거나 방지할 수 있는 이동 가능한 조절판 메커니즘(308)을 사용한다.
이온원(302)은 하나 이상의 선택된 도펀트를 포함하는 이온 빈을 생성하도록 동작할 수 있다. 이온빔 소스(302)는 예를 들어, 관련된 전력원과 플라즈마 소스를 포함할 수 있다. 플라즈마 소스는 예를 들어, 이온빔이 추출되는 상대적으로 긴 플라즈마 제한 챔버를 포함할 수 있다. 이온빔이 상술된 바와 같이 전극을 사용함으로써 입구(306)를 통해 추출되거나 형성된다. 도펀트 및/또는 도펀트 물질은 이온빔의 발생 또는 동작 동안 입구(306)를 포함하는 이온원(302) 내에서 표면 상에 침전되고/되거나 형성될 수 있다.
입구 또는 밸브(304)는 이온원(302)에 NF3 또는 불소 원자와 같은 세척 물질을 제공한다. 세척 물질은 가스를 생성하도록 형성된 침전물과 반응하고, 이온원(302)으로부터 배출될 수 있다.
조절판 부재(308)는 반응하지 않은 세척 물질이 입구(306)를 통해 이온원(302)을 빠져나가는 것을 제한하거나 완화시키도록 조절판 메커니즘의 역할을 한다. 조절판 부재(308)는 이온원(302)으로 반응하지 않은 세척 물질을 리턴시키기에 용이한 구부러진 상부 하부 또는 암을 갖는 것을 도시된다. 본 발명의 대안적인 양상은 입구(306)를 부분적으로 차단하여 반응하지 않은 세척 물질이 이온원(302)을 빠져나가는 것을 완화시키는 여러 형태의 조절판 부재를 포함한다는 것이 주의된다.
대안적으로, 이러한 예에서, 조절판 부재(308)는 맞물림 위치(310) 및 맞물림 해제 위치(312)를 갖는다. 세척위치라고 또한 칭해지는 맞물림 위치(310)에서, 부재(308)는 적어도 부분적으로 입구(306)를 커버하며 반응하지 않은 세척 물질의 존재를 이온원(302)으로부터 완화시키도록 위치된다. 맞물림 위치(310)에서, 이온빔 발생이 일반적으로 방지된다는 것이 주의된다. 부재(308)는 조절판 갭(314)이라고도 칭해지는 갭 또는 간격에 의해 입구(306)로부터 멀리 위치된다. 이러한 간격을 증가시키는 것은 이온원(302)으로부터 부가적인 배출을 허용하고, 이러한 간격을 감소시키는 것은 이온원(302)으로부터 배출을 덜 허용한다.
맞물림 해제 위치에서, 부재(308)는 일반적인 이온빔 발생을 계속 하도록 하기 위해 이온원 입구(306)로부터 멀리 위치된다. 부재(308)는 입구(306)로부터 멀리 부재(308)를 이동시키기 위해 낮은 위치 또는 암을 중심으로 피벗되거나 회전하는 것으로 도시된다. 그러나 도시된 맞물림 위치(310) 위나 아래에서 부재(308)를 슬라이딩하는 것과 같이 부재(308)를 적절히 이동시키고 일반적인 이온빔 발생을 허용하는데 다른 기술이 사용될 수 있다고 인식된다. 세척 물질은 맞물림 해제 위치(312)에서 부재(308)와 함께 또한 공급될 수 있지만, 세척 물질의 흐름은 전형적으로 더 많이 필요로 된다는 것이 주의된다.
도4A는 본 발명의 양상에 따른 조절판 메커니즘(400)의 상부도이다. 조절판 메커니즘(400)은 억제 전극(402)을 사용하여 반응하지 않은 세척 물질이 입구를 통해 이온원을 빠져나가는 것을 제한하거나 완화시킨다. 조절판 메커니즘(400)은 이온원의 입구를 제어 가능하게 조절하기 위해 측면 축을 따라 이동되거나 슬라이딩될 수 있다.
조절판 메커니즘(400)은 억제 전극(402) 및 조정기 암(manupulator arm)(404)을 포함한다. 억제 전극(402)은 빔 발생 동안 희망하는 형태, 전류 등의 이온빔을 추출하여 형성하기 위해 다운스트림에 위치된 접지 전극(도시되지 않음) 및 이온원(도시되지 않음) 내에 위치된 플라즈마 전극과 함께 동작한다. 조정기 암(404)은 전극(402)을 유지시켜 지지한다 억제 입구(suppression aperture)는 이온빔이 형성되어 통과하는 전극(402) 상에서 한정된다. 빔 발생 동안, 전극(402)은 측면 축을 따라 위치되어, 입구가 이온원의 입구에 있거나 이온원의 입구를 둘러싼다.
부가적으로, 억제 전극(402)은 또한 반응하지 않은 세척 물질이 세척 동작 또는 사이클 동안 이온원을 빠져나가는 것을 완화시킬 수 있는 전극 상에서/에서 한정되거나 형성되는 조절판 부분(408)을 포함한다. 조절판 부분(408)은 예를 들어, 전극(402)의 고체부분일 수 있다. 대안적으로, 조절판 부분(408)은 한정된 프 로필을 갖는 전극(402)으로 형성되고/되거나 다른 물질로 형성될 수 있다.
도4에 도시된 메커니즘(400)은 본 발명의 양상에 따른 적합한 전극 기반 조절판 메커니즘의 일례일 뿐이다. 예를 들어, 접지 전극은 반응하지 않은 세척 물질의 존재를 제한하도록 유사한 방법으로 사용될 수 있다는 것이 인식된다.
도4B는 본 발명의 양상에 따라 도4A의 조절판 메커니즘(400)에 대한 측면도이다. 이러한 도면은 맞물림 위치(416) 또는 맞물림 해제 위치(418)에서 조절판 메커니즘(400)과 함께 이온원(410)을 도시한다. 조절판 메커니즘(400)은 억제 전극(402)을 사용하여 반응하지 않은 세척 물질이 입구를 통해 이온원을 빠져나가는 것을 제한하거나 완화시킨다.
이온원(410)은 도펀트 또는 이온이 통과하는 소스 입구(412)를 포함하고, 이로써 이온빔과 같은 것을 형성한다. 이러한 예에서, 이온빔의 추출 및/또는 형성은 억제 전극(402) 및 접지 전극(414)을 사용하는데, 이들 둘 다는 암(404)에 의해 접지로서 지지된다.
억제 입구(406)는 이온빔이 형성되어 통과하는 전국(402) 상에서 한정된다. 빔 발생 동안, 전극(402)은 측면 축을 따라 위치되어, 입구(406)는 맞물림 해제(418)에서 도시된 바와 같이 이온 소스의 입구에 있거나 이온원 입구를 둘러싼다. 억제 전극(402)의 조절판 부분(408)은 세척 물질이 적어도 부분적으로 소스 입구(412)를 차단함으로써 소스 입구(412)를 통해 이온원(410)을 빠져나가는 것을 방지하거나 완화시킨다. 조절판 부분(408)은 맞물림 위치(416)에서 도시된 바와 같이 세척 동작 또는 사이클 동안 소스 입구(412)를 중심으로 위치된다. 조절판 부 분(408)은 이러한 예에서 억제 전극(402)에 관하여 평편하게 도시된다.
억제 입구(406)는 이온원 입구(412)로부터 멀리 갭 간격(420)으로 위치된다. 일반적인 이온빔 발생 동안, 전극(402)은 조절판 맞물림 해제 위치(418)에 있고, 갭 간격(420)은 빔 전류, 크기, 형태 등과 같은 희망하는 빔 발생 특성의 기능으로서 선택된다. 세척 사이클 동안, 전극(402)은 맞물림 위치(416)에서 배열되고, 갭 간격(420)은 희망하는 배출 속도 또는 세척 물질 억제 속도에 따라 적어도 부분적으로 선택될 수 있다.
도4C는 본 발명의 양상에 따른 조절판 메커니즘(400)의 다른 측면도이다. 이 도면은 도4B에서 도시되는 것과 유사하지만, 조절판 부분(408)에 대해 다른 프로필을 갖는다. 다른 요소는 도4B와 동일한데, 이는 부가적인 도면에 대해 참조될 수 있다. 이러한 예에서, 조절판 위치(408)는 부가적으로 세척 물질을 차단하는 것을 용이하게 하는 굴곡 또는 프로필을 갖는다. 이러한 프로필은 이온원 입구(412)를 통해 다시 세척 물질이 빠져나가도록 한다.
조절판 부분(408)에 대한 변화 및 다른 프로필은 본 발명의 양상에 따라 고려된다.
도4D는 본 발명의 양상에 따르는 도4A의 조절판 메커니즘(400)의 사시도이다. 도면은 이온 빔 발생을 허용하도록 조절판 맞물림 해제 부분(418)에 위치된 억제 전극(402)을 도시한다.
도면은 이온원(410) 및 소스 입구(412)를 포함한다. 억제 전극(402)은 이온원의 다운스트림에 위치되고, 접지 전극(414)은 억제 전극(402)의 다운스트림에 위 치된다. 이온빔 발생 동안, 도펀트 또는 이온은 소스 입구(412)를 통해 이온원(410)으로부터 억제 전극(402)의 입구(406) 및 접지 전극(414)의 입구를 통과한다.
억제 전극(402)은 측면 축을 따라 이동될 수 있어서, 억제 전극의 조절판 영역(408)은 세척 동작 또는 사이클 동안 이온원 입구(412)를 중심으로 위치된 입구(406) 대신 이온원 입구(412)를 중심으로 위치된다.
도5는 본 발명의 양상에 따른 이온원 내에서 표면으로부터 침전물을 세척하는 방법(500)을 도시하는 흐름도이다. 방법(500)은 세척을 용이하게 하고 불소 원자와 같은 세척 물질의 감소된 유속을 허용하도록 세척 동안 조절판 메커니즘을 사용한다. 상기 도면 및 설명은 부가적인 설명을 위해 이러한 방법(500)을 참조할 수 있다.
방법(500)은 502 블록에서 시작되는데, 소스 입구를 포함하는 내부 표면을 갖는 이온원이 제공된다. 일부 도펀트 종은 이온원의 표면 상에서 응결되거나 형성되고, 벽의 전기적 특성을 변경시키거나 이온원 전극 입구를 부분적으로 차단함으로써, 사용 가능한 이온 전류를 감소시켜 시간에 걸쳐 이온원 동작과 상호 작용할 수 있다. 예를 들어, 인(P) 침전물은 수소화인(PH3)이 이온원(202)을 통해 이동될 때 형성될 수 있다.
적어도 부분적으로 이온원 입구를 커버함으로써 이온원으로부터 세척 물질이 빠져나가는 것을 제한하거나 방지하는 조절판 메커니즘이 504 블록에서 맞물린다. 조절판 메커니즘은 예를 들어, 조절판 영역을 갖는 억제 전극을 이동시키거나 이온원 입구를 통해 조절판 부재를 슬라이딩시킴으로써 맞물려 조절판 영역이 이온원 입구를 중심으로 위치된다. 조절판 메커니즘은 선택된 배출 레이트 또는 세척 물질 제한 레이트에 따라 위치될 수 있다.
세척 물질은 선택된 유속으로 506 블록에서 이온원에 도입된다. 세척 물질은 예를 들어 이온원의 표면으로부터 침전물과 반응하고/하거나 침전물을 제거하는 원자 또는 요소를 포함한다. 예로써, 불소 원자는 배출되는 가스의 결과를 가져오는 침전된 붕소와 반응하도록 촉진된다. 이러한 반응은 이온원 입구를 통해 배출되는 가스의 결과를 가져온다.
선택된 유속은 형성된 다수의 침전물 및 획득될 희망하는 세척에 따라 변경될 수 있다. 조절판 메커니즘의 맞물림은 세척 동작 동안 필요로 되는 유속을 감소시킨다는 것이 주의된다. 또한, 유속은 세척 사이클 동안 변경될 수 있다는 것이 주의된다.
적어도 침전물의 일부가 세척 물질에 의해 제거된 후에, 조절판 메커니즘은 508 메커니즘에서 맞물림 해제된다. 제거된 침전물은 일부 침전물 검사 메커니즘 또는 특정한 시간 기간에 의해 식별될 수 있다. 부가적으로, 침전물의 적어도 일부가 세척 물질에 의해 제거된 후에, 이온원으로 세척 물질의 흐름은 510 블록에서 정지된다. 510 블록 및 508 블록은 변경된 시간으로 수행될 수 있다.
설명을 간단히 하기 위해서, 방법(500)은 연속적으로 실행되는 바와 같이 도시되어 설명되지만, 본 발명에 따라 일부 양상이 본원에서 도시되고 설명된 것과 다른 양상과 함께 동시에 그리고/또는 다른 속도로 발생함에 따라 본 발명이 도시된 순서로 제한되는 것이 아니라고 이해되고 인식된다. 게다가, 모든 도시된 특징 또는 블록이 본 발명의 양상에 따른 방법을 구현할 필요가 있지는 않다.
본 발명은 하나 이상의 구현에 따라 도시되거나 설명될지라도, 등가 대안 및 수정은 이러한 명세서 및 첨부된 도면의 판독 및 인식에 따라 다른 당업자에게 발생될 것이다. 특히 상술된 요소(어셈블리, 장치, 회로, 시스템 등)에 의해 수행되는 여러 기능에 관하여, 이러한 요소를 설명하는데 사용되는 ("수단"에 대한 기준을 포함하는) 용어는 본 발명의 대표적인 구현이 본원에서 도시되는 기능을 수행하는 개시된 구조와 구조적으로 동일하지 않을지라도, 다르게 나타내지지 않는 한, (예컨대, 기능적으로 동일한) 설명된 요소의 특정한 기능을 수행하는 임의의 요소에 대응한다. 게다가, 본 발명의 특정한 특징이 단지 여러 구현 중 하나에 관하여 설명될 수 있을지라도, 이러한 특징은 임의의 소정의 또는 특정한 애플리케이션에 대해 바람직하고 유리할 수 있음으로써 다른 구현의 하나 이상의 다른 특징과 결합될 수 있다. 게다가, 용어 "포함하는(including)", "포함하다(includes)", "갖는(having)", "갖다(has)", "함께(with)" 그의 변화가 상세한 설명 및 청구항에서 사용되는 점에서, 이러한 용어는 용어 "포함하는(comprising)"과 유사한 방법으로 포함된다. 부가적으로 용어 "대표적인(exemplary)"은 예 및 최상이 아니거나 우수하지 않은 양상 또는 구현을 나타내도록 의도된다.

Claims (4)

  1. 이온 주입 시스템에 있어서,
    내부 표면 및 소스 입구를 포함하는 이온원;
    상기 이온원의 소스 입구 및 표면으로부터 침전물을 제거하도록 조절판 메커니즘을 사용하는 침전물 세척 시스템;
    상기 이온원으로부터 이온빔을 수용하며 상기 이온빔을 처리하는 빔 라인 어셈블리; 및
    상기 빔 라인 어셈블리로부터 상기 이온 빔을 수용하는 목표 위치를 포함하는, 이온 주입 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 침전물 세척 시스템은:
    상기 이온원에 불소를 공급하는 불소원;
    상기 소스 입구를 통한 불소의 손실을 완화시키는 조절판 메커니즘; 및
    상기 불소원으로부터 이온원으로 유속 및 공급을 제어하며, 상기 조절판 메커니즘의 위치를 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 조절판 메커니즘은 구부러진 상부 및 하부를 포함하는 조절판 부재를 포함하는데, 상기 구부러진 상부는 적어도 부분적으로 상기 소스 입구를 커버하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 시스템.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 조절판 메커니즘은 조절판 영역을 포함하는 이동 가능한 전극을 포함하는데, 상기 이동 가능한 전극은 상기 조절판 영역이 소스 입구를 적어도 부분적으로 커버하도록 위치되는 것을 특징으로 하는 이온 주입 시스템.
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