KR20100017134A - 이온 빔 프로파일링을 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 하나의 실시예는 이온 빔을 프로파일링하는 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 측정 영역을 갖는 전류 측정 디바이스를 포함하며, 상기 이온 빔의 단면적이 상기 측정 영역에 들어간다. 상기 장치는 또한 이온 빔의 빔 전류 측정치를 주기적으로 취하고 상기 빔 전류 측정치를 상기 전류 측정 디바이스 내의 서브-영역과 관련시킴으로써 이온 빔의 2차원 프로파일을 결정하도록 구성되는 제어기를 포함한다. 다른 장치 및 방법이 또한 개시되어 있다.
이온 빔, 전류 측정 디바이스, 빔 전류 측정치, 제어기, 빔 변화 디바이스.

Description

이온 빔 프로파일링을 위한 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR ION BEAM PROFILING}
본 발명은 일반적으로 이온 주입 시스템에 관한 것이며, 특히 이온 빔의 프로파일을 결정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 산업에서, 워크피스 상에서 다양한 결과를 성취하기 위하여 다양한 제조 공정이 전형적으로 워크피스(예를 들어, 반도체 웨이퍼) 상에서 실행된다. 특정 유형의 이온을 주입함으로써 워크피스 상에 층을 도핑하는 것과 같이, 워크피스 상 또는 내에 특정 특성을 획득하기 위하여 예를 들어, 이온 주입과 같은 공정이 수행될 수 있다. 종래에는, 이온 주입 공정은 다수의 워크피스가 동시에 처리되는 일괄 공정(batch process) 또는 단일 워크피스가 개별적으로 처리되는 연속 공정(serial process) 중 하나에서 수행된다.
일반적으로, 워크피스의 표면의 균일한 주입을 제공하는 것(즉, 증착된 도우즈(dose), 각도, 전력 밀도, 등이 표면에 걸쳐 균일하다는 것을 보증하는 것)이 바람직하다. 그러나, 워크피스의 면에서, 전형적인 이온 빔의 전류 또는 전하는 빔의 단면에 걸쳐 상당히 변화할 수 있고, 이와 같은 변화는 일괄 공정 및 연속 공정 둘 모두에서 워크피스의 잠재적인 불균일한 주입을 초래할 수 있다. 그러므로, 이온이 워크피스에 충돌할 때(즉, 워크피스 면에서) 이온 빔의 프로파일 및/또는 궤도를 정확히 측정하는 것이 일반적으로 바람직하다. 종래에는, 이온 빔의 이와 같은 프로파일 측정이 주입 공정과 별도이며, 주입기 내로 통합하기 어려운 추가적인 하드웨어를 필요로 하는 성가시고/거나 시간을 소비하는 공정이었다. 그러므로, 프로파일은 빈번하게 전혀 측정되지 않고, 오히려, 구현예는 종종 이온 빔이 소정 세트의 입력 파라미터에 대해 나타나야 하는 방법의 가정에만 기초한다.
그러므로, 이온 빔에 걸친 전하 분포가 매우 효율적인 방식으로 경험적으로 결정될 수 있는, 이온 빔의 프로파일을 결정하는 장치, 시스템, 및 방법이 현재 필요하다.
다음은 본 발명의 일부 양상의 기본적인 이해를 제공하기 위하여 본 발명의 간소화된 요약을 제공한다. 이 요약은 본 발명의 광범위한 개요가 아니다. 이 요약은 본 발명의 핵심 또는 중요 요소를 식별하고자 하는 것도 아니고, 본 발명의 범위를 나타내고자 하는 것도 아니다. 이 요약의 목적은 이후에 제공되는 더 상세한 설명에 대한 서문으로서 본 발명의 일부 개념을 간소화된 형태로 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 실시에는 이온 빔을 프로파일링하는 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 측정 영역을 갖는 전류 측정 디바이스를 포함하며, 이온 빔의 단면적이 상기 측정 영역에 들어간다. 상기 장치는 또한 이온 빔의 빔 전류 측정치를 주기적으로 취하고 상기 빔 전류 측정치를 상기 전류 측정 디바이스 내의 서브-영역과 관련시킴으로써 이온 빔의 2차원 프로파일을 결정하도록 구성되는 제어기를 포함한다.
상기 목적 및 관련 목적의 성취를 위하여, 본 발명은 이하에 충분히 설명되고 특히 청구항에서 지적되는 특징을 포함한다. 다음의 설명 및 첨부 도면은 본 발명의 어떤 설명적인 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 이러한 실시예는 본 발명의 원리가 사용될 수 있는 다양한 방식 중 일부를 나타낸다. 본 발명의 다른 목적, 장점 및 신규한 특징은 도면과 함께 고려될 때 본 발명의 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 이온 빔을 프로파일링하는 장치의 하나의 실시예를 도시한 도면.
도 2a 및 2b는 본 발명의 양상에 따라 측정될 수 있는 2-차원 빔 프로파일을 도시한 도면.
도 3a 내지 3c는 본 발명의 양상에 따라 측정될 수 있는 2-차원 빔 프로파일을 도시한 도면.
도 4a 내지 4o는 빔을 차단할 수 있는 물체를 포함하는 빔 변화 디바이스의 하나의 실시예를 도시한 도면.
도 5는 빔 변화 디바이스의 또 다른 실시예를 도시한 도면.
도 6은 빔 변화 디바이스 및 서브-영역으로 분리되는 측정 영역의 하나의 실시예를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 양상에 따른 흐름도의 하나의 실시예를 도시한 도면.
본 발명은 일반적으로 워크피스로의 이온의 주입과 관련될 때 이온 빔의 프로파일 및/또는 궤도를 결정하는 장치, 시스템, 및 방법에 관한 것이다. 따라서, 본 발명은 이제 전체에 걸쳐 동일한 요소에는 동일한 참조 번호가 병기되어 있는 도면을 참조하여 설명될 것이다. 이러한 양상의 설명이 단지 설명적이며 이들이 제한적인 의미로서 해석되어서는 안된다는 점이 이해되어야 한다. 다음의 설명에서, 설명을 위하여, 다수의 특정 세부사항이 본 발명의 철저한 이해를 제공하기 위하여 설명된다. 그러나, 본 발명이 이러한 특정 세부사항 없이 실행될 수 있다는 점이 당업자에게는 명백할 것이다.
도 1은 이온 소스로부터 방출된 이온 빔을 프로파일링하는 장치(100)의 하나의 실시예를 도시한다. 상기 장치는 이온 소스(102), 빔 변화 디바이스(104), 전류 측정 디바이스(106), 및 제어기(108)를 포함한다. 워크피스(112)는 이온 빔(102)을 수신하기 위하여 빔 경로 내에 위치(예를 들어, 빔 변화 디바이스(104) 상에 장착)될 수 있다.
전형적으로, 이온 소스(102)는 하전된 입자 또는 이온의 스트림(stream)으로서 이온 빔(110)을 방출한다. 자기 및/또는 전기 필드를 종종 사용하는 빔 스티어링 옵틱(beam steering optic)(도시되지 않음)은 빔 경로를 따라 이온 빔을 스티어링할 수 있다.
이온 빔(110)이 빔 경로를 따라 이동할 때, 빔 변화 디바이스(104)가 상기 빔과 상호작용함으로써, 상기 빔을 임의의 수의 방식으로 변화시킬 수 있다. 특히, 빔 변화 디바이스(104)는 자신을 통과하는 빔의 단면적을 조정할 수 있다.
이온 빔(110)(또는 이의 적어도 일부)이 빔 변화 디바이스(104)를 통과한 후, 상기 이온 빔(110)은 다수의 더 작은 서브-영역들을 포함할 수 있는 측정 영역을 가지는 전류 측정 디바이스(106)로 진행한다. 하나의 실시예에서, 전류 측정 디바이스(106)는 단일 패러데이 컵(single Faraday cup)을 포함하며, 서브-영역은 단지 패러데이 컵 내의 단지 수학적인 구조이다. 다른 실시예에서, 전류 측정 디바이스(106)는 예를 들어, 다수의 패러데이 컵을 포함하여, 각각의 서브-영역이 하나의 패러데이 컵에 대응하게 된다. 빔 변화 디바이스(104)는 하나가 후술되는 바와 같이 이온 빔 내로 물체를 이동하는 것을 포함하는 임의의 수의 방식으로 측정 영역에 들어가는 이온 빔의 단면적을 동적으로 조정할 수 있다. 이온 빔의 단면적을 조정하면서 빔 전류 측정치를 주기적으로 취함으로써, 제어기(108)는 2차원 빔 프로파일을 결정할 수 있다. 하나의 유용한 실시예에서, 상기 장치는 워크피스가 주입되는 동안 빔 프로파일을 반복적으로 결정할 수 있다.
다른 설명되지 않은 실시예에서, 워크피스(112)는 전류 측정 디바이스(106) 뒤에 위치될 수 있다. 또한, 다양한 실시예에서, 빔 변화 디바이스(104) 및 전류 측정 디바이스(106)는 이러한 컴포넌트가 또한 다른 실시예에서 빔 경로 내에 영구적으로 위치될 수 있을지라도, 단지 캘리브레이션(calibration) 동안 또는 빔 프로파일이 측정되는 또 다른 시간에 빔 경로 내에서 정렬된다.
하나의 일반적인 장치(100)가 이제 설명되기 때문에, 본 발명의 일부 양상을 더 충분히 인식하기 위하여 일부 빔 프로파일이 이제 설명된다. 전형적으로, 빔 프로파일은 다수의 변수의 함수이며, 이온 발생, 이온 소스로부터의 추출, 및 빔 전 송의 변화에 따라 변화될 수 있다. 게다가, 진공 조건, 컴포넌트의 열팽창, 등의 변화가 이러한 변수를 변화시키고, 빔 프로파일을 변화시킬 것이다.
하나의 이온 빔의 2-차원 빔 프로파일이 변화할 수 있는 방식의 예가 도 2a 및 2b에 도시되어 있고, 여기서 빔의 강도는 자신의 단면적을 통하여 1차원(즉, x-축)에서만 변화하는 것으로 도시되어 있다. 도 2a는 빔 경로에 수직인 것으로 보여지는 바와 같은 이온 빔(110)을 도시하며, 도 2b는 부가적으로 이온 빔에 걸친 전하 또는 전류 분포(202)를 도시한다. 도 2b에서 볼 수 있는 바와 같이, 이온 빔(110)의 중심 영역(204)은 이온 빔의 에지(206, 208)보다 더 큰 빔 전류 강도를 가지므로, 빔 전류 대 이온 빔에 따른 위치의 일반적으로 벨-형상의 곡선(202)을 제공한다. 도 2b에 도시된 곡선(202)이 일반적으로 이온 빔(110)의 중심 영역(204)에 대하여 대칭이지만, 다른 빔 프로파일이 종종 중심 영역에 대하여 대칭이 아니라는 점이 주의되어야 한다.
도 3a 내지 3c는 또 다른 이온 빔(110)의 2-차원 빔 프로파일이 자신의 단면적을 통하여 2-차원에 걸쳐 변화할 수 있는 하나의 방식을 도시한다. 이러한 도면은 다시 빔 경로에 수직인 것으로 보여지는 바와 같은 이온 빔(110)을 도시하며, 도 3b는 빔의 x-축을 따른 적분된 전하 또는 전류 분포(302)를 도시하는 반면, 도 3c는 빔의 y-축에 따른 적분된 전류 분포(304)를 도시한다. 따라서, 적분된 전류 분포(304)는 x- 또는 y-축 각각을 따라 적분된다. 이러한 적분은 연속 또는 일괄 툴 중 하나에서 빔이 워크피스에 걸쳐 스윕핑(sweeping)될 때 워크피스의 표면에 걸친 도펀트 분포를 예측하는데 특히 중요하며, 워크피스 상의 위치에서의 도펀트 농도는 상기 위치에서의 전류 밀도의 적분이다.
따라서, 캘리브레이션 목적 또는 다른 목적을 위해 워크피스에 걸쳐 이온을 고르게 주입하기 위하여; 이온 빔의 전류 프로파일을 정확하게 결정하는 것이 매우 바람직할 수 있다. 도 1이 이온 빔의 전류 프로파일을 결정하는 일반적인 장치를 설명하였지만, 도 4 내지 6이 이제 이온 빔의 전류 프로파일을 결정하는 더 상세한 장치를 참조하여 논의된다. 이러한 도시된 실시예 뿐만 아니라, 다른 실시예에서, 빔 변화 디바이스(104)(도 1)는 전류 측정 디바이스의 측정 영역에 들어가는 이온 빔의 단면적을 적어도 부분적으로 차단하도록 구성되는 물체를 포함할 수 있다. 본원에 제공 및 설명된 도면이 제한된 수의 물체 형상을 도시할지라도, 본원에 개시된 시스템 및 알고리즘은 광범위한 물체 형상 및 이동 경로를 처리할 수 있고, 실제로, 임의의 에지 형상 또는 이동 경로가 사용될 수 있다. 본원에서 더 충분히 인식되는 바와 같이, 2-차원 프로파일을 결정하기 위하여, 장치(400)는 2개의 독립적인 변수, 즉, 회전 각도(θk) 및 수직 거리(yL)를 선택적으로 조종할 수 있다.
설명의 편의상, 도 4a 내지 4o는 이온 빔(402)에 걸친 물체(406) 스윕핑 및 각도(θk) 및 수직 거리(yL)의 함수로서의 전류 판독 디바이스(404)를 도시하며, 여기서 물체(406)는 진자와 같은 방식으로 스윙하는 직사각형 블록으로 도시되어 있다. 하나의 실시예에서, 물체의 단일 경로(즉, 1/2-기간)는 축을 따른 하나의 점진적인 이동(yL)에 대응할 수 있다. 따라서, 도 4a 내지 4e는 거리(y1)에서의 물체의 단일 경로를 도시하는 반면, 도 4f 내지 4j는 거리(y2)에서의 물체의 또 다른 단일 경로를 도시하고, 도 4k 내지 4o는 거리(y3)에서의 물체의 또 다른 경로를 도시한다. 도시된 바와 같이, 물체(406)는 상이한 빔 전류 측정치를 각각 생성할 수 있는 다양한 스캔 위치에서 이온 빔(102)을 인터셉트한다.
이제 도 4a 내지 4e를 참조하면, 빔이 제 1 거리(y1)에 있는 동안 한 시리즈의 빔 전류 측정치를 볼 수 있다. 도 4a에서, 물체(406)는 각도(θa) 및 수직 거리(y1)에 있고, 이온 빔의 단면적을 차단하지 않으므로, 빔(402)의 전체 단면적이 전류 측정 디바이스(404) 내로 진행한다. 따라서, 도 4a에서, 전류 판독 디바이스는 전체 빔 전류를 측정할 것이다. 유사하게, 도 4b에서, 물체는 각도(θb)로 진행하였고, 상기 물체가 여전히 빔의 단면적을 차단하지 않을지라도, 부분적으로 측정 영역을 차단한다. 따라서, 총 빔 전류의 모든 상대적으로 큰 프랙션(fraction)이 여전히 측정될 것이다. 그러나, 도 4c에서, 물체(406)는 빔의 단면적을 약간 차단한다. 그러므로, 빔의 차단되지 않은 부분만이 전류 측정 디바이스 내로 진행하고, 전류 측정 디바이스는 물체가 (보이지 않는) 빔의 차단된 부분이 전류 측정 디바이스에 도달하지 못하도록 하기 때문에, 총 빔 전류의 더 작은 프랙션을 측정할 것이다.
일반적으로, 물체의 선단 에지(408)가 빔(402) 내로 더 스윕핑됨에 따라, 전류 측정치가 감소할 것이다. 한편, 물체의 후단 에지(410)가 빔(402) 밖으로 스윕핑됨에 따라, 전류 측정치는 증가하는 경향이 있을 것이다.
이제 도 4f 내지 4j를 참조하면, 빔(402) 및 측정 디바이스(404)가 물체의 피벗 포인트(pivot point)에 대해 거리(y2)로 위쪽으로 점진적으로 이동할 때, 또 다른 시리즈의 빔 전류 측정치를 볼 수 있다. 다시, 도 4f에서, 전류 판독 디바이스는 빔이 차단되지 않기 때문에, 총 빔 전류의 상대적으로 큰 프랙션을 측정할 것이다. 그러나, 도 4g에서, 물체의 선단 에지(408)가 빔의 단면적을 차단하기 시작하고, 전류 판독 디바이스는 총 빔 전류의 더 작은 프랙션을 측정하기 시작할 것이다. 도 4h에서, 빔이 부분적으로 차단되고, 총 빔 전류의 상대적으로 낮은 프랙션이 측정될 것이다.
이제 도 4k 내지 4o를 참조하면, 빔(402) 및 측정 디바이스(404)가 물체의 피벗 포인트에 대해 거리(y3)로 위쪽으로 점진적으로 이동할 때, 또 다른 시리즈의 빔 전류 측정치를 볼 수 있다. 다시, 도 4k에서, 전류 판독 디바이스는 빔이 차단되지 않기 때문에, 총 빔 전류의 상대적으로 큰 프랙션을 측정할 것이다. 그러나, 도 4l에서, 물체는 각도(θb)로 진행하고 빔의 단면적을 부분적으로 차단한다. 그러므로, 빔의 차단되지 않은 부분만이 전류 측정 디바이스 내로 진행하고, 전류 측정 디바이스는 총 빔 전류의 더 작은 프랙션을 측정할 것이다. 도 4m에서, 빔은 거의 전체적으로 차단되고, 총 빔 전류의 낮은 프랙션이 측정될 것이다. 물체가 도 4n 내지 4o에서 위쪽으로 스윙됨에 따라, 빔 전류는 다시 증가할 것이다.
도 5는 이온 주입기의 스캔 암(scan arm)(600)을 포함하는 더 상세한 빔-변화 디바이스를 도시하며, 여기서 상기 스캔 암(600)은 이온 빔(604)이 통과하는 전 류 측정 디바이스(602)와 관련하여 도시되어 있다. 스캔 암은 웨이퍼가 장착될 수 있는 어셈블리(606)를 갖는다. 웨이퍼의 주입 동안, 스캔 암은 진자와 같은 방식으로 피벗 포인트(608)를 중심으로 회전하면서, 수직 거리(yL)를 통해 웨이퍼를 점진적으로 이동시킨다. 평형추(610)가 회전 공정을 돕는다. 어셈블리(606), 피벗 포인트(608) 및 평형추(610)는 2개의 각을 이룬 에지(614, 616)를 갖는 제 1 플레이트(612) 및 에지(620, 622)를 갖는 제 2 플레이트(618)에 의해 서로 결합될 수 있다. 플레이트(612, 618) 중 하나는 정사각형, 직사각형, 타원형, 원형을 포함하는 임의의 형상, 또는 임의의 다른 형상일 수 있다.
따라서, 전체 스캔 암이 지면에 있지 않도록 하는 각도로 회전할지라도, 상술된 방법이 여전히 적용된다. 이 특징의 장점은 일직선 선단 에지로 주입이 시작되기 전 뿐만 아니라, 임의의 에지 프로젝션(edge projection)으로 주입이 시작된 후에 2-차원 프로파일이 취해질 수 있다는 사실에 있다. 이 후자의 특징은 2차원 빔 프로파일의 실시간-모니터링을 허용하며, 이는 주입 공정 제어에 임베딩된 2차원 빔 프로파일을 가능하게 한다.
이제 도 6을 참조하면, 물체가 제어된 방식으로 빔에 걸쳐 이동하게 될 때, 다양한 각도로 적어도 부분적으로 이온 빔을 차단할 수 있는 물체(406)와 함께 전류 측정 디바이스(404)를 사용함으로써 이온 빔(402)의 2차원 프로파일을 측정하는 더 상세한 장치(400)를 볼 수 있다. 하나의 실시예에서, 물체(406)는 진자와 같은 방식으로 스윙할 수 있고, 회전축(예를 들어, 거리 yL)에 수직으로 진행하는 축(408)을 통하여 병진될 수 있다. 도시된 실시예에서, 회전축(도시되지 않음)은 물체(406)가 회전하는 피벗 포인트(410)에서 지면 밖으로 확장된다. 따라서, 2-차원 프로파일을 결정하기 위하여, 장치(400)는 2개의 독립적인 변수, 즉, 회전 각도(θk) 및 수직 거리(yL)를 조종한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 빔 프로파일을 계산하기 위하여, 전류 측정 디바이스(404)의 측정 영역(412)은 각각이 자신과 관련된 이산 빔 전류를 가질 수 있는 다수의 서브-영역(예를 들어, 414)으로 개념화될 수 있다. 다양한 빔 전류 측정치가 (예를 들어, 회전 각도 및 수직 거리의 함수로서) 취해지기 때문에, 상기 장치는 결과를 서브-영역과 상관시킬 수 있다. 하나의 실시예에서, 다수의 서브-영역은 적어도 하나의 개별적인 패러데이 컵과 관련되며, 여기서 상기 서브-영역은 적어도 하나의 개별적인 패러데이 컵을 갖는 수학적인 구조이다.
하나의 실시예에서, 전류 측정 디바이스(404)의 측정 영역(412)은 m×n의 미지수를 갖는 선형 식의 시스템으로 표현된다. 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 서브-영역은 n개의 컬럼(column) 및 m개의 로우(row)가 존재하는 그리드와 같은 방식으로 배열될 수 있지만, 그리드와 같은 방식으로 배열되지 않아도 된다. 매트릭스 내의 각각의 요소에 대하여, 요소가 표현하는 빔 전류는 물체에 의해 완전히 차단되거나, 물체에 의해 임의의 방식으로 차단되지 않거나(즉, 전류 측정 디바이스 내로 완전히 통과됨), 또는 물체의 에지에 의해 부분적으로 인터셉트(intercept)될 수 있다. 결과적으로, 최종적인 패러데이 판독에 대한 각각의 이산 요소의 각각의 전류(Ci,j)의 컨트리뷰션(contribution)이 요소가 물체의 에지에 대해 위치되는 장소에 따라 0 및 1 사이의 수 또는 승산 팩터(δK i,j) = 0 또는 1만큼 조정된다. 상기 승산 팩터는 기하구조, 즉, 차단 요소 및 전류 측정 디바이스의 공지된 위치로부터 계산될 수 있다. 따라서, 각도(θk) 및 병진 위치(yL)(여기서, k = 0, 1, ..., p)이고, l = 1..q임)에 의해 결정되는 임의의 특정 물체 위치에서; (m×n)×(p×q) 매트릭스가 구성되어, 전류 측정 디바이스에 대한 총 빔 전류 컨트리뷰션은:
Figure 112009071012330-PCT00001
(1)이 될 것이며,
여기서 δK i,j는 서브-영역이 완전히 차단되는 경우에 0이고, 서브-영역이 조금도 차단되지 않는 경우에 1이며, 서브-영역이 부분적으로 차단되는 경우에 0과 1 사이의 수이다.
따라서, 식 (1)은 다수의 이산 빔 전류의 합이며, 여기서 각각의 이산 빔 전류는 측정 영역의 서브-영역을 통과하는 전류 밀도를 나타낸다. 더구나, 각각의 이산 빔 전류는 이산 빔 전류가 물체의 형상에 따라 시간 또는 또 다른 공간적인 차원과 같은 다른 변수의 함수로서 측정될 수 있다는 점이 인식될지라도, 각도(θk) 및 병진 위치(yL)의 함수로서 주기적으로 측정된다.
m×n의 상이한 회전 각도 및 병진 값으로 이루어진 매트릭스에 대하여(즉, p×q = m×n인 특수 경우에), 다음을 충족시키는 선형 식의 시스템이 구성될 수 있 다:
Figure 112009071012330-PCT00002
(2)
이것은 m×n의 변수 및 m×n의 식을 포함하는 선형 식의 시스템,
Figure 112009071012330-PCT00003
(3)이며
이는 솔루션(solution),
Figure 112009071012330-PCT00004
(4)을 나타낼 수 있고,
여기서,
Figure 112009071012330-PCT00005
는
Figure 112009071012330-PCT00006
의 역행렬이다. 매트릭스(δ)가 비가역이거나 조건이 양호하지 않은 경우에, 최적화 루틴과 같이, 직접적인 역변환이라기보다는 오히려 다른 널리-공지된 수적인 방법이 사용될 수 있다.
도시된 컴포넌트 중 하나 이상 이외에, 또는 대신에, 도시된 통신 시스템 및 본 발명의 다른 시스템은 후술되는 방법을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 본원에 도시 및 설명된 다양한 방법 및 기능을 수행하기 위하여 적절한 회로, 상태 기계, 펌웨어, 소프트웨어, 논리, 등을 포함한다. 본원에 도시된 방법이 한 시리즈의 동작 또는 이벤트로서 도시 및 설명되었지만, 본 발명이 이와 같은 동작 또는 이벤트의 도시된 순서에 의해 제한되지 않는다는 점이 인식될 것이다. 예를 들어, 일부 동작은 본 발명에 따라, 상이한 순서로, 및/또는 본원에 도시 및/또는 설명된 것과 별도로 다른 동작 또는 이벤트와 동시에 발생할 수 있다. 게다가, 본 발명에 따른 방법을 구현하기 위하여 모두가 도시되지는 않은 단계가 필요할 수 있다. 더욱이, 본 발명에 따른 방법은 본원에 도시 및 설명되는 시스템의 동작 뿐만 아니라, 도시되지 않은 다른 시스템과 관련하여 구현될 수 있고, 모든 이와 같은 구현예가 본 발명 및 첨부된 청구항의 범위 내에 존재하는 것으로 간주된다.
이제 도 7을 참조하면, 빔 프로파일을 결정하는 방법의 하나의 실시예를 볼 수 있다. 블록(702)에서, 이온 빔이 전류 측정 디바이스 쪽으로 지향된다. 블록(704)에서, 위치(yL) 및 각도(θk)가 초기화된다(즉, yL= y1 및 θk = θ1).
블록(706)에서, 물체가 현재 위치(예를 들어, y1) 및 현재 각도(예를 들어, θ1)에 위치된다. 하나의 실시예에서, 이것은 도 4a에 대응할 수 있다.
블록(708)에서, 특정 위치 및 각도를 나타내는 빔 전류가 측정되어 저장된다. 빔 전류가 측정된 후, 단계(710)에서 각도가 증분되고(이는 예를 들어, 도 4b에 대응할 수 있다), 이 각도가 특정 거리에 대한 최종 각도인지에 관한 결정이 행해진다. 각도가 최종 각도 또는 종점이 아닌 경우에(712에서 "NO"), 빔 전류가 측정되고 이에 따라 각도가 점진적으로 갱신된다.
각도가 최종 각도 또는 종점인 경우에(712에서 "YES"), 블록(714)에서 모든 거리가 측정되었는지에 관한 결정이 행해진다. 아닌 경우에(714에서 "NO"), 716에서 위치(yL)가 증분되는데, 이는 도 5e 및 5f 사이의 동작에 대응할 수 있다. 다시, 블록 708 내지 714)에서 빔 전류 및 각도가 연속적으로 측정되고 증분된다.
희망하는 거리 모두가 측정된 경우에(714에서 "YES"), 방법(700)은 빔 전류 측정치로부터 빔 프로파일이 결정되는 블록(718)으로 진행한다. 여기서 빔 프로파일이 결정되는 다양한 방식이 존재할지라도, 하나의 실시예에서, 상술된 바와 같은 선형 식의 시스템의 솔루션 및 빔 조정 팩터의 계산이 사용된다.
도시된 실시예에서, 최종적인 검증이 빔 프로파일링 동작 이전, 동안 또는 이후의 임의의 시간에 수행될 수 있을지라도, "새너티 검사(sanity check)"의 역할을 하는 최종적인 검증이 블록(720)에서 수행된다. 최종적인 검증의 하나의 실시예에서, 물체는 빔이 완전히 차단되지 않고 통과되도록 하는 위치로 이동된다. 그 후, 총 빔 전류가 일정하다는 것을 보증하기 위하여 총 빔 전류가 측정된다. 빔이 완전히 차단되지 않는 동안 총 빔 전류가 변화하는 경우에, 프로파일 계산은 빔 자체에서의 예상되지 않은 동적 변화로 인하여 부정확할 수 있다.
본 발명이 바람직한 실시예 또는 실시예들과 관련하여 도시 및 설명되었지만, 본 명세서 및 첨부 도면의 판독 및 이해 시에 등가의 변화 및 변경이 당업자들에게 발생될 것이라는 점이 명백하다. 특히 상술된 컴포넌트(어셈블리, 디바이스, 회로, 등)에 의해 수행된 다양한 기능과 관련하여, 이와 같은 컴포넌트를 설명하는데 사용되는 ("수단"에 대한 언급을 포함하는) 용어는 다르게 표시되지 않는다면, 본 발명의 본원에 도시된 예시적인 실시예에서 상기 기능을 수행하는 개시된 구조와 구조적으로 등가이지는 않을지라도, 설명된 컴포넌트의 지정된 기능을 수행하는(즉, 기능적으로 등가인) 임의의 컴포넌트에 대응하게 된다. 게다가, 본 발명의 특정 특징이 여러 실시예 중 단지 하나와 관련하여 개시되어 있지만, 이와 같은 특징은 임의의 소정 또는 특정 애플리케이션에 대해 바람직하고 유용할 수 있는 바와 같이 다른 실시예의 하나 이상의 다른 특징과 결합될 수 있다.

Claims (22)

  1. 이온 빔을 프로파일링하는 장치에 있어서:
    측정 영역을 갖는 전류 측정 디바이스로서, 상기 이온 빔의 단면적이 상기 측정 영역에 들어가는, 전류 측정 디바이스; 및
    상기 이온 빔의 빔 전류 측정치를 주기적으로 취하고 상기 빔 전류 측정치를 상기 전류 측정 디바이스 내의 서브-영역과 관련시킴으로써 상기 이온 빔의 2차원 프로파일을 결정하도록 구성되는 제어기를 포함하는 이온 빔 프로파일링 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정 영역에 들어가는 상기 이온 빔의 단면적을 조정하도록 구성되는 빔 변화 디바이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 빔 프로파일링 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 빔 변화 디바이스는 상기 측정 영역에 들어가는 상기 이온 빔의 단면적을 적어도 부분적으로 차단하도록 구성되는 물체를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 빔 프로파일링 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 물체는 주기적인 간격을 통하여 이동하는 것을 특징으로 하는 이온 빔 프로파일링 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 물체는 진자와 같은 방식으로 이동하는 것을 특징으로 하는 이온 빔 프로파일링 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 서브-영역은 수학적인 구조인 것을 특징으로 하는 이온 빔 프로파일링 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전류 측정 디바이스는 적어도 하나의 패러데이 컵을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 빔 프로파일링 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 서브-영역은 적어도 실질적으로 그리드와 같은 방식으로 배열되는 것을 특징으로 하는 이온 빔 프로파일링 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 이온 빔 프로파일링 장치는 상기 빔 프로파일을 반복적으로 결정함으로 써 상기 빔 프로파일의 실시간 모니터링을 수행하는 것을 특징으로 하는 이온 빔 프로파일링 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    실시간 프로파일링은 워크피스의 주입 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 이온 빔 프로파일링 장치.
  11. 이온 빔의 2-차원 빔 프로파일을 결정하는 방법에 있어서:
    측정 영역을 갖는 전류 측정 디바이스 쪽으로 상기 이온 빔을 지향시키는 단계;
    상기 측정 영역에 들어가는 상기 이온 빔의 단면적을 변화시키는 단계; 및
    상기 측정 영역에 들어가는 상기 이온 빔의 단면적이 변화할 때 빔 전류 측정치를 주기적으로 취하고 상기 빔 전류 측정치를 상기 측정 영역 내의 서브-영역과 관련시킴으로써 상기 2-차원 빔 프로파일을 결정하는 단계를 포함하는 이온 빔의 2-차원 빔 프로파일 결정 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 측정 영역에 들어가는 상기 이온 빔의 단면적을 변화시키는 단계는:
    물체를 사용하여 상기 이온 빔의 단면적을 적어도 부분적으로 차단함으로써, 상기 이온 빔의 차단되지 않은 부분 및 상기 이온 빔의 차단된 부분을 설정하는 단 계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 빔의 2-차원 빔 프로파일 결정 방법.
  13. 제 13 항에 있어서,
    총 빔 전류가 일정하게 유지되는지를 검사하기 위하여 빔 전류 측정치를 주기적으로 취함으로써 상기 물체가 상기 이온 빔을 차단하지 않는 동안 검증을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 빔의 2-차원 빔 프로파일 결정 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    차단되지 않은 서브-영역은 상기 차단되지 않은 부분과 관련되고, 차단된 서브-영역은 상기 차단된 부분과 관련되며, 적어도 하나의 부분적으로 차단된 서브-영역은 상기 차단되지 않은 서브-영역 중 하나 및 상기 차단된 서브-영역 중 하나 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 이온 빔의 2-차원 빔 프로파일 결정 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 빔 전류 측정치는 상기 물체의 회전 각도의 함수로서 취해지는 것을 특징으로 하는 이온 빔의 2-차원 빔 프로파일 결정 방법.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 빔 전류 측정치는 상기 물체가 병진되는 거리의 함수로서 취해지는 것 을 특징으로 하는 이온 빔의 2-차원 빔 프로파일 결정 방법.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 빔 전류 측정치는 상기 물체가 병진되는 거리 및 상기 물체의 회전 각도 둘 모두의 함수로서 취해지는 것을 특징으로 하는 이온 빔의 2-차원 빔 프로파일 결정 방법.
  18. 이온 소스로부터 방출된 이온 빔의 빔 프로파일을 결정하는 방법에 있어서:
    측정 영역을 갖는 전류 측정 디바이스 쪽으로 상기 이온 빔을 지향시키는 단계로서, 상기 이온 빔의 적어도 일부는 적시에 상기 측정 영역으로부터 동적으로 차단되는, 이온 빔 지향 단계; 및
    상기 측정 영역에 들어가는 상기 이온 빔의 차단되지 않은 부분으로 인한 빔 전류를 측정하여 상기 측정 영역 내의 서브-영역과 관련됨으로써 상기 빔 프로파일을 결정하는 단계를 포함하는 이온 빔의 빔 프로파일 결정 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 서브-영역은 수학적인 구조인 것을 특징으로 하는 이온 빔의 빔 프로파일 결정 방법.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 이온 빔의 일부에 상기 물체를 통과시킴으로써 상기 이온 빔의 차단되지 않은 부분을 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 빔의 빔 프로파일 결정 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 빔 전류는 상기 물체가 상기 이온 빔을 적어도 부분적으로 차단하는 각도의 함수로서 주기적으로 측정되는 것을 특징으로 하는 이온 빔의 빔 프로파일 결정 방법.
  22. 제 18 항에 있어서,
    상기 이온 빔의 일부에 물체를 통과시킴으로써 상기 이온 빔의 차단되지 않은 부분 뿐만 아니라, 상기 이온 빔의 차단된 부분을 설정하는 단계를 더 포함하며;
    차단되지 않은 서브-영역은 상기 차단되지 않은 부분과 관련되고, 차단된 서브-영역은 상기 차단된 부분과 관련되며, 부분적으로 차단된 서브-영역은 상기 차단되지 않은 서브-영역 중 적어도 하나 및 상기 차단된 서브-영역 중 적어도 하나 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 이온 빔의 빔 프로파일 결정 방법.
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