KR20110038064A - 이온 주입 시스템용 감속 후 자기 에너지 필터 - Google Patents

이온 주입 시스템용 감속 후 자기 에너지 필터 Download PDF

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Abstract

가공물(228) 내로 이온 주입 동안 이온 비임(210)을 자기적으로 필터링하기 위한 시스템(200) 및 방법이 제공되며, 이온이 이온 소스(212)로부터 방출되어 이온 비임을 형성하도록 이온 소스로부터 이온을 가속한다. 이온 비임은 질량 분석기(214)에 의해 질량 분석되고, 이온이 선택된다. 이어서 이온 비임이 질량 분석되면, 이온 비임은 감속기(242)를 경유하여 감속되고, 이온 비임이 감속의 하류부에서 추가로 자기적으로 필터링된다. 자기 필터링은 4극성 자기 에너지 필터(250)에 의해 제공되고, 자기장은 원하지 않는 이온 및 고속 중성 입자(264)를 선택적으로 필터링하도록 감속기로부터 나오는 이온 비임 내의 이온을 차단하기 위해 형성된다.

Description

이온 주입 시스템용 감속 후 자기 에너지 필터{POST-DECEL MAGNETIC ENERGY FILTER FOR ION IMPLANTATION SYSTEMS}
관련 출원에 대한 참조
본 출원은 본 명세서에서 완전히 제시된 것처럼 전체적으로 참조되고, 발명의 명칭이 "이온 주입 시스템용 감속 후 자기 에너지 필터"이고, 2008년 6월 25일에 출원된 미국 가 출원 제 61/075,657호의 이익 및 우선권을 청구한다.
발명의 분야
본 발명은 일반적으로 이온 주입 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이온 주입 시스템 내의 감속기 하류부의 저-에너지 이온 비임을 필터링하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
반도체 장치 및 다른 제품의 제조시, 이온 주입 시스템이 도펀트 원자(depant element)로서 알려진 불순물을 반도체 웨이퍼, 디스플레이 패널, 또는 다른 가공물 내로 전달하기 위해 이용된다. 종래의 이온 주입 시스템 또는 이온 주입기는 가공물 내에 n-또는 p-타입 도핑 영역을 생성하도록, 또는 패시베이션 층(passivation layer)을 형성하도록 이온 비임으로 가공물을 처리한다. 반도체를 도핑하기 위해 이용될 때, 이온 주입 시스템은 원하는 외인성 재료(extrinsic material)를 생성하도록 선택된 이온 종을 주입한다. 예를 들면, 안티몬, 비소, 또는 인과 같은 소스 재료로부터 발생된 주입 이온은 n-타입 외인성 재료 웨이퍼를 초래한다. 선택적으로, 붕소, 갈륨, 또는 인듐과 같은 재료로부터 생성된 주입 이온은 반도체 웨이퍼 내에 p-타입 외인성 재료 부분을 형성한다.
종래의 이온 주입 시스템은 원하는 도펀트 원자를 이온화하는 이온 소스를 포함하고, 원하는 도펀트 원자는 이어서 규정된 에너지의 이온 비임을 형성하기 위해 가속된다. 이온 비임은 도펀트 원자로 가공물을 주입하도록 가공물의 표면으로 지향된다. 이온 비임의 활성 이온은 가공물의 표면을 통과하여 활성 이온이 원하는 전도도의 영역을 형성하도록 가공물 재료의 결정 격자 내로 매립된다. 주입 공정은, 통상적으로 잔류 가스 분자와의 충돌에 의해 이온 비임의 분산을 방지하고 공기함유 미립자에 의해 가공물의 오염의 위험을 최소화하는 고 진공 공정 챔버 내에서 통상적으로 수행된다.
이온 선량(dose) 및 에너지는 이온 주입을 한정하기 위해 통상적으로 이용되는 두 개의 변수이다. 이온 선량은 주어진 반도체 재료에 대해 주입된 이온의 농도와 관련된다. 통상적으로, 고 전류 주입기(일반적으로 10 milliamps (mA) 이온 비임 전류)가 고 선량 임플랜트(implant)를 위해 이용되고, 중간 전류 주입기(일반적으로 약 1mA 비임 전류 까지 가능한)가 낮은 선량 적용을 위해 이용된다. 이온 에너지는 반도체 장치에서 접합 깊이(junction depth)를 제어하기 위해 이용된다. 이온 비임을 형성하는 이온의 에너지는 주입된 이온의 깊이의 정도를 결정한다. 반도체 장치 내에 복원 우물(retrograde well)을 형성하기 위해 이용되는 것과 같은 고 에너지 공정은 수 백만 전자 볼트(MeV)까지의 임플랜트를 통상적으로 요구하고, 얕은 접합부는 단지 일 천 전자 볼트(keV) 아래의 에너지를 요구할 수 있다.
매우 작은 반도체 장치에 대한 계속되는 트렌드는 저 에너지로 고 비임 전류를 전달하도록 기능하는 이온 소스를 구비한 주입기(implanter)를 요구한다. 고 비임 전류는 필요한 조사 적량 레벨을 제공하며 저 에너지 레벨은 얕은 임플랜트를 허용한다. 상보성 금속-산화막-반도체(CMOS) 장치에서 소스(source)/드레인(drain) 접합은 예를 들면, 이 같은 고 전류, 저 전류 인가를 요구한다. 따라서, 비임라인은 주입 전에 이온을 감속하도록 가공물의 바로 상류부의 감속기로, 고 전류를 제공하도록 짧게 유지된다. 비임라인은 저 에너지 비임과 관련하여 발생된(blow-up) 비임을 감소하도록 짧게 유지된다. 그러나, 오염은 종종 이온 소스에 의해 발생되고, 이같은 저 에너지 시스템 내에서 이온 소스로 매우 근접한 가공물은 오염 물질이 가공물로 전달될 가능성을 높이게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 저 에너지 비임라인 조립체 내의 입자 오염을 충분히 감소시키기 위한 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것으로, 여기에서 유효한 오염물 완화가 촉진될 수 있다.
본 발명은 이온 주입 시스템 내, 및 특히 저-에너지 이온 주입 시스템 내의 입자 오염을 감소하기 위한 방법 및 시스템을 제공함으로써 종래 기술의 한계를 극복한다. 결론적으로, 아래에서 본 발명의 일부 양태들의 기본적 이해를 제공하기 위해 본 발명의 간단한 요약을 순서대로 제시한다. 이러한 요약은 본 발명의 넓은 개관이 아니다. 이러한 요약은 본 발명의 중요하거나 임계적인 요소를 확인하지 않거나 본 발명의 범위를 서술하지 않는 것으로 의도된다. 이러한 요약의 목적은 나중에 제시되는 더욱 상세한 설명에 대한 도입부로서 간단한 형태로 본 발명의 일부 개념을 제시하는 것이다.
본 발명은 일반적으로 저 에너지로 가공물 내로 이온을 주입하기 위한 이온 주입 시스템 내의 감속기의 하류부의 자기 에너지 필터를 이용하여 이온 주입 시스템 내의 입자 오염을 감소하기 위한 시스템 및 방법에 대한 것이다. 하나의 양태에 따라, 이온 주입 시스템은 가공물이 일반적으로 잔류하는 엔드 스테이션(end station)을 포함한다. 이온 소스는 이온을 방출하기 위해 제공되고, 질량 분석기가 추가로 제공되고 이온을 질량 분석하여 실질적으로 높은 에너지로 이온 비임을 형성하도록 구성된다. 감속기는 이온 비임을 감속하기 위해 질량 분석기의 하류부에 추가로 제공된다. 더욱이, 4중극(quadrapole) 자기 에너지 필터 장치는 감속기의 하류부 및 가공물의 상류부에 위치되며, 4중극 자기 에너지 필터는 이온 비임으로부터 중성 이온을 추가로 필터링하도록 구성된다.
전술되고 관련된 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 앞으로 충분히 설명되고 특히 청구범위에서 지적되는 특징들을 포함한다. 아래의 상세한 설명 및 첨부된 도면은 본 발명의 소정의 예시적인 실시예를 상세히 제시한다. 그러나, 이러한 실시예들은 본 발명의 원리가 적용될 수 있는 다양한 방식들 중 몇 개의 방식을 나타낸다. 본 발명의 다른 목적들, 장점들 및 신규한 특징들은 도면과 관련하여 고려할 때 본 발명의 아래의 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다.
도 1은 본 발명의 하나의 양태에 다른 전형적인 이온 주입 시스템의 시스템-레벨 블록도이며,
도 2는 본 발명의 또 다른 양태에 따른 전형적인 이온 주입 장치의 평면도이며,
도 3은 본 발명의 또 다른 양태에 따른 전형적인 이온 주입 장치의 X-Z 평면도이며,
도 4는 본 발명의 또 다른 양태에 따른 전형적인 4중극 자기 에너지 필터의 사시도이며,
도 5는 본 발명의 또 다른 양태에 따른 전형적인 이온 주입 장치의 또 다른 X-Z 평면도이며,
도 6은 본 발명의 또 다른 양태에 다른 전형적인 이온 주입 장치의 사시도이며,
도 7은 본 발명의 또 다른 전형적인 양태에 따른 하나 또는 둘 이상의 가고물 내로 이온의 주입 동안 오염물을 감소하기 위한 전형적인 방법의 블록도이다.
본 발명은 일반적으로 하나 또는 둘 이상의 가공물 내로 이온의 주입 동안 입자 오염을 감소하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 상기 시스템 및 방법은 이온 주입 시스템의 가속기/감속기의 하류부에 저-에너지 이온 비임의 자기 필터링을 제공한다. 따라서, 본 발명은 지금부터 도면을 참조하여 설명되며, 동일한 도면 부호는 전체적으로 동일한 요소를 지칭하기 위해 이용된다. 이러한 양태들의 설명은 단지 예시적이고 양태들이 제한적인 의미로 취급되지 않아야 한다는 것을 이해하여야 한다. 아래 상세한 설명에서, 설명을 위해, 다양하고 특정된 상세가 본 발명의 철저한 이해를 제공하기 위해 제시된다. 그러나, 본 발명은 이러한 특정 상세함이 없이 실시될 수 있다는 것이 본 기술분야의 기술자에게 명백하다.
본 발명의 향상된 이해를 얻기 위하여, 도 1은 블록도 형태로 설명된 전형적인 이온 주입 시스템(100)을 도시하며, 전형적인 이온 주입 시스템은 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 양태를 실시하기에 적합하다. 시스템(100)은 이온 비임 경로(P)를 따라 이동하도록 작동가능한 일정한 양의 이온을 생성하여 가공물(104)(예를 들면, 반도체 가공물, 디스플레이 패널, 등) 내로 이온의 주입을 위해 이온 비임(103)을 형성하는, 이온 소스(102)를 포함하는 이온 주입 장치(101)를 포함한다. 이온 소스(102)는 예를 들면 일반적으로 플라즈마 챔버(105), 공정 가스 소스(106), 및 전원(108)을 포함하며, 양으로 하전된 이온이 전원으로부터 전력의 인가에 의해 플라즈마 챔버 내의 공정 가스로부터 발생된다. 공정 가스 소스(106)는 이온가능한 가스 또는 미리 기화되는 기화된 고체 소스 재료 또는 종과 같은 소스 재료를 포함할 수 있다. 가공물(104) 내로 n-타입 주입을 위해, 예를 들면, 소스 재료는 붕소, 갈륨 또는 인듐을 포함할 수 있다. p-타입 주입을 위해, 예를 들면, 소스 재료는 비소, 인, 또는 안티몬을 포함할 수 있다.
이온 소스(102)는 이온 소스와 관련된 추출 조립체(109)를 더 포함하며, 하전된 이온은 이온 소스로 추출 전압(V추출)의 인가시 이온 소스로부터 추출된다. 추출 전원 소스(110)는 추출 전압(V추출)을 제공하도록 작동가능하고, 추출 전압이 추가로 조정된다. 비임라인 조립체(112)는 이온 소스(102)의 하류부에 추가로 제공되고, 비임라인 조립체는 일반적으로 하전된 이온을 수용한다. 비임라인 조립체(112)는 예를 들면 비임 가이드(116), 질량 분석기(118), 및 통공(120)과 같은 하나 또는 둘 이상의 부품(114)을 포함하며, 하나 또는 둘 이상의 부품이 이온 비임(103)을 형성 및 세이핑(shape)하기 위해 작동 가능하다.
질량 분석기(118)는 예를 들면, 자석(도시안됨)과 같은, 자기장 발생 성분을 더 포함하며, 질량 분석기는 일반적으로 이온 비임(103)에 걸쳐 자기장을 제공하여, 이온 비임으로부터의 이온을 이온의 전하-대-질량 비율(charge-to-mass ratio)에 따라 가변 궤도로 편향한다. 예를 들면, 자기장을 통하여 이동하는 이온들은 비임 경로(P)를 따라 원하는 전하 대 질량 비율의 개별 이온들을 지향시키고 비임 경로로부터 원하지 않는 전하 대 질량 비율들의 이온들을 편향시키는 힘을 경험한다. 질량 분석기(118)를 통과할 때, 이온 비임(103)은 통공(120)을 통하여 지향되고, 이온 비임은 일반적으로 주입을 위한 간결한 비임을 생성하도록 제한된다.
이온 주입 시스템(100)은 엔드 스테이션(124)을 더 포함하고, 가공물(104)은 일반적으로 배치된다. 직접 회로 장치, 디스플레이 패널, 및 다른 제품의 제조시, 가공물(104)의 전체 표면에 걸쳐 도펀트 종을 균일하게 주입하는 것이 일반적으로 바람직하다. 이온 주입 장치(101)는 예를 들면 이온을 단일 가공물(104)(예를 들면, "연속" 이온 주입기) 내로 주입하도록 구성되며, 가공물은 일반적으로 엔드 스테이션(124) 내에 위치된 페데스탈 또는 척(도시안됨) 상에 배치된다. 이온 소스로부터 이온을 추출하고 이온들을 하나 또는 둘 이상의 가공물 내로 주입하도록 가동되는 어떠한 이온 주입 장치도 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 고려된다.
이온 주입 장치(101)는, 추가의 예에서, 질량 분석기(118)의 하류부의 감속기(126)(또한, 가속기/감속기 렌즈 또는 "감속(decel)" 렌즈로 지칭됨)를 포함하며, 감속기는 일반적으로 낮은-에너지 이온 주입을 위한 이온 비임의 에너지를 낮춘다.
본 발명에 따라, 이온 주입 장치(101)는 감속기(126)의 하류부 위치에서 이온 비임(103)이 경로(P)를 따라 위치된 자기 에너지 필터(128)를 더 포함한다.
이온 주입 장치(101)는, 일 예에서, 가공물(104)의 하류부의 위치에서 이온 비임(103)의 경로(P)를 따라 일반적으로 위치된 디프 패러데이(deep faraday; 130)를 더 포함한다. 일 예에서, 디프 패러데이(126)는 일반적으로 엔드 스테이션 내에 배치되고 실질적인 중공형 부재를 포함한다. 디프 패러데이(130)는 예를 들면 내부에 이온 비임(103)을 일반적으로 제한하도록 가동되어, 엔드 스테이션(124) 내의 입자 오염을 일반적으로 최소화한다. 예를 들면, 디프 패러데이(130)는 가공물(104)이 이온 비임(103)의 경로(P)를 따라 존재할 때 이온 비임(103)을 일반적으로 포획하여 제한하도록 구성된다. 디프 패러데이(130)는 이온 비임(103)을 실질적으로 제한하고 및/또는 이온 비임을 분석하기 위해 측정 부품을 제공하기 위한 것과 같은, 하나 또는 둘 이상의 목적을 수행할 수 있다. 디프 패러데이(130)는 이와 달리 표준 패러데이 또는 비임 덤프(beam dump)일 수 있다.
이온 주입 시스템(100)은 제어기(132)를 더 포함하고, 제어기는 이온 주입 장치(101)를 제어하도록 가동된다. 예를 들면, 제어기(132)는 이온을 생성하기 위한 전원(108) 뿐만 아니라 추출 전원(110)을 제어하기 위해 가동되며, 이온 비임 경로(P)는 일반적으로 제어된다. 제어기(132)는 다른 것 중에서, 질량 분석기(118)와 관련된 자기장의 세기 및 배향을 조정하기 위해 추가로 가동된다. 또 다른 예에서, 디프 패러데이(130)로부터의 피드백은 이온 주입 장치(101)를 추가로 제어하도록 제어기(132)로 공급된다. 제어기(132)는 감속기(126) 및 자기 에너지 필터(128), 뿐만 아니라 가공물 스캐닝 시스템(도시안됨)을 제어하도록 추가로 구성된다. 제어기(132)는 프로세서, 컴퓨터 시스템, 및/또는 시스템(100)의 전체 제어를 위한 작동기(예를 들면, 조작자에 의한 입력과 관련되는 컴퓨터 시스템)를 포함할 수 있다.
지금부터 도 2를 참조하면, 도 1의 장치(101)와 같은 전형적인 이온 주입 장치(200)가 도시되며, 전형적인 이온 주입 장치가 더 상세하게 도시된다. 비록 이온 주입 장치(200)가 일 예로서 도시되었지만, 본 발명은 고 에너지 시스템, 저 에너지 시스템, 또는 다른 주입 시스템과 같은, 시스템들 및 다양한 다른 타입의 이온 주입 장치를 이용하여 실시될 수 있으며, 이 같은 시스템 모두 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 고려된다.
이온 주입 시스템(200)은 예를 들면 단자(212), 비임라인 조립체(214), 및 엔드 스테이션(216)을 포함하며, 단자는 소스 전원(222)에 의해 전력이 인가된 이온 소스(202)를 포함한다. 단자(212)는 이온 소스(220)로부터 이온을 추출하여 비임라인 조립체(214)로 추출된 이온 비임(210)을 제공하도록 추출 전원(226)에 의해 전력이 인가된 추출 조립체(224)를 더 포함한다. 예를 들면, 비임라인 조립체(214)와 관련되는, 추출 조립체(224)는 주어진 에너지 레벨에서 이온의 주입을 위한 엔드 스테이션(216) 내의 엔드 이펙터(229) 상에 배치되는 가공물(228)을 향하여 이온을 지향시키도록 가동된다.
일 예에서, 이온 소스(220)는 플라즈마 챔버(도시안됨)를 포함하며, 공정 가스 또는 종의 이온은 높은 양의 포텐셜(V소스)로 전압이 가해진다. 비록 본 발명은 또한 음의 이온이 소스(220)에 의해 발생되는 시스템으로 적용가능하지만, 일반적으로 양의 이온이 발생된다. 추출 조립체(224)는 플라즈마 전극(230) 및 하나 또는 둘 이상의 추출 전극(232)을 더 포함하며, 플라즈마 전극은 하나 또는 둘 이상의 추출 전극에 대해 편향되지만 이온 소스(220) 내의 플라즈마에 대해 플로트(float)된다(예를 들면, 가공물(228)에 대해 120 kV로 플라즈마 전극, 가공물은 통상적으로 접지된다). 하나 또는 둘 이상의 추출 전극(232)은 예를 들면 플라즈마 전극(230)의 전압 보다 작은 적극으로 편향된다(예를 들면, 0 내지 100 kV의 추출 전극(V추출)). 플라즈마에 대한 하나 또는 둘 이상의 추출 전극(232)에서의 음의 상대 전위는 이온 소스(220)으로부터 양의 이온을 추출하여 가속하도록 가동되는 정전 자기장을 형성한다. 예를 들면, 하나 또는 둘 이상의 추출 전극(232)은 하나 또는 둘 이상의 추출 전극과 관련된 하나 또는 둘 이상의 추출 통공(234)을 가지며, 양으로 하전된 이온은 이온 비임(210)을 형성하도록 하나 또는 둘 이상의 추출 통공을 통하여 이온 소스(220)로부터 배출되며, 추출된 이온의 속도는 일반적으로 하나 또는 둘 이상의 추출 전극으로 제공된 전위(V추출)에 의해 결정된다.
본 발명의 하나의 양태에 따른, 비임라인 조립체(214)는 이온 소스(22) 근처의 입구(예를 들면, 추출 통공(234)과 과련된)를 가지는 비임 가이드(235) 및 분해판(236), 뿐만 아니라 추출된 이온 비임(210)을 수용하여 적절한 전하-대-질량 비율 또는 이의 범위의 이온들만(예를 들면, 원하는 질량 범위의 이온들을 가지는 질량 분석된 이온 비임) 통과하도록 이중극 자기장을 생성하는 질량 분석기(238)를 포함한다. 이온 소스(220) 내의 소스 재료의 이온화는 원하는 원자 질량을 가지는 양으로 하전된 이온의 종을 생성한다. 그러나, 원하는 종의 이온에 부가하여, 이온화 공정은 또한 다른 원자 질량을 가지는 이온의 일 부분을 발생하게 될 것이다. 적절한 원자 질량 위 또는 아래의 원자 질량을 가지는 이온은 주입용으로 적절하지 않으며 원하지 않는 종으로 지칭된다. 질량 분석기(238)에 의해 발생된 자기장은 일반적으로 이온 비임(210) 내의 이온들을 곡선형 궤도로 이동하도록 하며, 따라서 자기장은 원하는 이온 종의 원자 질량과 동일한 원자 질량을 가지는 이온만이 엔드 스테이션(216)으로 비임 경로(P)를 횡단한다.
본 발명의 또 다른 전형적인 양태에 따라, 이온 주입 장치(200)는 이온 주입 장치에 결합되는 디프 패러데이(239)를 포함하며, 디프 패러데이는 일반적으로 가공물(228)의 하류부의 이온 비임(210)의 경로(P)를 따라 위치되고, 가공물이 경로와 교차하지 않을 때 이온 비임의 경로와 교차하도록 가동된다. 따라서, 디프 패러데이(239)는 이온 비임의 특성을 측정하도록 및/또는 가공물의 하류부의 엔드 스테이션(216) 내의 이온 비임(210)을 실질적으로 제한하도록 구성된다. 예를 들면, 디프 패러데이(239)는 도 1의 제어기(128)와 작동가능하게 결합될 수 있으며, 제어기는 이온 비임의 특성이 이온 주입을 위해 만족하는지 여부를 결정하도록 가동된다. 도 3의 디프 패러데이(239)는 예를 들면 흑연으로 라이닝된 일반적인 중공형 실린더를 포함하며, 실린더는 이온 비임이 일반적으로 디프 패러데이 내에 포획되도록 실질적으로 깊어서, 섈로우 패러데이(shallow faraday)를 가지는 종래의 시스템 내에서 보여진 입자 오염물을 실질적으로 감소한다. 디프 패러데이(239)는 선택적으로 표준 패러데이 또는 비임 덤프를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따라, 도 2의 비임 가이드(235)의 출구에서 분해판(236)이 원하는 종의 이온의 원자 질량에 근접하지만 동일하지 않은 원자 질량을 가지는 이온 비임(210)으로부터 원하지 않는 이온 종을 제거하기 위해 질량 분석기(238)과 관련하여 작동된다. 예를 들면, 분해판(236)은 유리체의 흑연 또는 텅스텐 또는 탄탈과 같은 또 다른 재료로 추가로 이루어지고, 이온 비임(210) 내의 이온은 이온들이 비임 가이드(235)로부터 나올 때 통공을 통과한다. 분해판(236)에서, 이온 비임(210)의 경로(P)로부터의 이온의 분산(예를 들면, P'로 도시됨)은 최소값이고, 이온 비임(P-P')의 폭은 이온 비임(210)이 분해 통공(240)을 통과하는 위치에서 최소가 된다.
분해 통공(240)의 하류부에는 감속기(242)가 있으며, 감속기는 이온 비임이 감속기를 통과할 때 이온 비임(210)을 정전적으로 가속 또는 감속한다. 감속기(242)는 예를 들면 일반적으로 이온 비임이 상류부 부품을 통하여 고 전류 및 고 에너지(5kV 내지 10kV)로 이동하도록 하여, 감속기의 상류부의 이온 비임(210)의 확장을 완화하며, 감속기는 저-에너지 이온 주입을 위한 가공물(228)의 상류부의 이온 비임의 에너지를 감소시킨다. 종래에는, 가공물(228)이 감속 후 비임 확장을 완화하도록 감속기의 하류부에 직접 존재한다. 그러나, 불이익은 이온 비임의 광학 품질의 감소이다. 이온 비임(210)이 감속 후 저 에너지를 가지기 때문에, 확장 또는 응집력의 손실에 대한 이온 비임에 대한 경향은 공간 전하에 의해 더 크고, 비임은 중립적으로 팽창하는 경향이 있다. 이는 통상적으로 감속기 렌즈로부터 가공물의 거리는 비임의 단면적에서의 성장을 방지하는 것이 가능하게 짧게 유지된다. 또한, 고속 중성 입자(fast neutural) 및 다른 원하지 않는 오프-에너지 하전 이온이 여전히 감속 후에 존재할 수 있다.
본 발명은 감속 후 비임 크기 및 각도의 제어를 제공하도록 감속기(242)의 하류부에 4중극 자기 에너지 필터(250)가 제공되며, 또한 가공물(228) 내로 주입하기 전에 원하지 않는 이온 및 이온 비임(210)으로부터의 고속 중성 입자를 추가로 필터링한다. 4중극 자기 에너지 필터(250)는 일 예에서 가속기/감속기 렌즈가 이중극 필터 자석 내부에 통합되는 4중극 트리플렛 렌즈(quadrapole reiplet lens)에 광학적으로 일치된다. 이중극 필터 자석은 예를 들면 정정 에너지 및 하전 상태의 이온 비임을 선택하며, 렌즈는 필터를 통하여 그리고 가공물(228) 내로 운반을 통한 각도 및 비임 크기의 제어를 제공한다.
일 예에 따라, 4중극 자기 에너지 필터(250)는 그 내용이 본 명세서에서 전체적으로 참조되는, 공동 소유된 미국 특허 제 5,554,857호에 설명된 질량 분석 자석과 같은 질량-분석 자석의 형태를 가진다.
또 다른 예에서, 4중극 자기 에너지 필터(250)가 도 3에 도시되며, 4중극 자기 에너지 필터는 분산형 평면으로 또는 분산형 평면에 대해 직교하는, 이온 비임의 제 1 벤드(bend)를 제공한다. 4중극 자기 에너지 필터(250)(예를 들면 다중 4중극를 구비한 이중극 자석)는 일반적으로 고속 중성 입자를 완화하도록 이온 비임(예를 들면, +/- 12 내지 15도)을 추가로 편향하도록 이온 비임을 일반적으로 포커싱한다. 예를 들면, 감속기(242) 및 4중극 자기 에너지 필터(250)는 광학 성능을 위해 초점이 일치된다. 또한, 4중극 자기 에너지 필터(250)는 유용하게는 종래의 비임 확장이 미리 가능하지 않는 이온 비임의 경로(P)의 길이에 부가되어, 가공물(228)을 이온 소스(212)로부터 추가로 이동시킨다. 현재의 예에서, 도 4에 추가로 도시된 바와 같이 3개의 4중극(252, 254, 및 256)이 제공된다(또한 4중극 트리플렛으로 지칭된다). 일 예에서, 각각의 4중극에 대한 가변 분해 슬릿(도시안됨)은 부가 비임 제어를 제공하기 위해 제공된다.
도 5는 다중극 에너지 필터(250)의 또 다른 예를 도시하며(X-Y 평면도), 이중극 필드를 구비한 3개의 4중극 트리플렛 렌즈(252, 254, 및 256)는 4중극 필드 위에 중첩되고, 정전 가속/감속 렌즈(242)와 광학적으로 일치된다. 가속/감속 렌즈(242)는 예를 들면 X 및 Y 방향 둘다로의 이중-포커싱, 또는 X방향으로의 단일 포커싱일 수 있다. 자기 4중극 렌즈(252, 254, 및 256)는 선택적으로 포커싱 및 디포커싱되고, 가속/감속 렌즈(242)와 조합될 때, 주기적 포커싱/디포커싱을 생성하고 이온 비임(210) 상의 네트 이중(net double) 포커싱 작용을 가지는 일련의 4개의 무수차 렌즈(stigmatic lens; 260)를 형성한다.
가속/감속 렌즈(242)를 일련의 4중극 렌즈들(252, 254 및 256)에 일치시킴으로써, 이온 비임(210)의 광학 품질이 효과적으로 회복된다. 4중극 자기 에너지 필터(250) 내의 이중극 요소는 원하지 않는 중성 비임(264)으로부터 가속/감속 렌즈(242)로부터 나오는 원하는 저 에너지 비임(262)을 분리하도록 이용된다. 두 개의 플라즈마 전자 소스(도시안됨)는 예를 들면 저 에너지 운반을 강화하도록 부가 공간 전하 보상을 제공하기 위하여 렌즈들(252 및 254)과 렌즈들(254 및 256) 사이로 삽입될 수 있다. 더욱이, 이온 비임 경로(P) 위 및 아래의 교대로 발생하는 극성 자기 첨점(cusp)을 생성하는 자석의 어레이는 저 에너지 이온 비임에 의해 발생되는 공간 전하 전위를 추가로 감소하도록 전자의 반사를 위해 제공된다. 도 6은 4중극 자기 에너지 필터(250)를 포함하는 전형적인 본 발명의 이온 주입 시스템(100)의 또 다른 도면을 추가로 도시한다.
정전 에너지 필터링은 이온 비임(210) 둘레의 "플라즈마 덮개(plasma sheath)"라고 지칭되는 것을 구별하기 위한 경향이 있음을 알 수 있으며, 여기서 플라즈마 덮개는 일반적으로 이온 비임(210) 둘레의 잔류 가스에 의해 발생되며 따라서 공간 전하를 유지하는 성능을 제공하지 않으며, 이온 비임의 더 적은 간섭성(coherence)을 유지하기 위해 자유 전자가 존재한다. 그러나, 본 발명의 4중극 자기 필터 장치(250)와 관련된 자기장 또는 전자는 자기장 라인을 따라 이동하여, 플라즈마를 구별하지 않는다. 따라서, 본 발명의 4중극 자기 에너지 필터는 더 향상된 공간 전하 중립성을 제공하는 경향이 있게 된다.
따라서, 본 발명의 또 다른 양태에 따라, 도 5는 이온 주입 시스템 내의 입자 오염을 감소하기 위한 방법(300)이 도시된다. 전형적인 방법이 본 명세서에서 일련의 작동 단계(act) 및 이벤트(event)로서 도시되고 설명되지만,일부 단계가 상이한 순서로 및/또는 본 발명에 따라 본 명세서에서 도시되고 설명된 것과 다른 단계와 동시에 발생할 수 있기 때문에, 본 발명은 이 같은 설명된 작동 단계 또는 이벤트의 순서에 의해 제한되지 않는다. 또한, 모든 도시된 단계가 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위해 요구되는 것은 아니다. 더욱이, 방법들은 도시되고 설명된 시스템과 관련하여 뿐만 아니라 도시되지 않은 다른 시스템과 관련하여 실행될 수 있다는 것을 인정할 것이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 방법(300)은 작동 단계(305)에서 질량 분석된 이온 비임을 제공하는 단계로 시작하고, 여기서 이온 비임은 예를 들면 도 1 내지 도 3 및 도 5의 이온 주입 시스템(100 또는 200)과 같은, 이온 주입 시스템에 의해 형성된다. 작동 단계(310)에서, 이온 비임은 질량 분석된 후 감속되며, 여기서 이온 비임의 에너지는 일반적으로 감소된다. 작동 단계(315)에서, 감속된 이온 비임은 감속기의 하류부 그리고 가공물 앞에 위치된 4중극 자기 에너지 필터 장치를 경유하는 바와 같이, 원하는 않는 이온 및 중성 입자를 일반적으로 제거하도록 자기적으로 필터링된다. 작동 단계(320)에서, 가공물은 감속 및 여과된 이온 비임으로부터의 이온으로 주입되며, 오염이 최소화된다.
비록 본 발명은 소정의 바람직한 실시예 또는 실시예들에 대해 도시되고 설명되었지만, 균등한 변형 및 변경이 본 명세서 및 첨부된 도면을 읽고 이해할 때 본 기술분야의 기술자에 의해 발생될 것이라는 것이 명백하다. 특히 상술된 부품(조립체, 장치, 회로, 등)에 의해 수행되는 다양한 기능에 대해, 비록 본 발명의 설명되고 전형적인 실시예들의 기능을 수행하는 공개된 구조와 구조적으로 균등하지 않지만, 이 같은 부품을 설명하기 위해 이용되는 용어("수단"에 대한 인용을 포함하여)가 달리 표시되지 않으며, 상술된 부품의 특정 기능을 수행하는 소정의 부품(즉, 기능적으로 균등한)에 대응하는 것으로 의도된다. 또한, 본 발명의 특별한 특징이 수 개의 실시예들 중 단지 하나의 실시예에 대해 공개될 수 있지만, 이 같은 특징은 소정의 주어진 또는 특별한 분야에 대해 바람직하고 유용할 수 있는 바와 같이, 다른 실시예들의 하나 또는 둘 이상의 다른 특징들과 조합될 수 있다.

Claims (16)

  1. 가공물 내로 이온을 주입하기 위한 이온 주입 시스템으로서,
    상기 가공물이 대체로 배치되는 엔드 스테이션;
    이온을 방출하기 위한 이온 소스;
    상기 이온을 질량 분석하여 이온 비임을 형성하도록 구성되는 질량 분석기;
    상기 이온 비임을 감속하기 위해 상기 질량 분석기의 하류부에 있는 감속기; 및
    상기 가공물 앞 상기 감속기의 하류부에 위치하는 4중극(quadrapole) 자기 에너지 필터 장치로서, 상기 4중극 자기 에너지 필터 장치는 상기 이온 비임으로부터 중성 이온을 필터링하는, 4중극 자기 에너지 필터 장치를 포함하는,
    이온 주입 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 4중극 자기 에너지 필터 장치는:
    상기 감속기와 상기 가공물 사이의 상기 이온 비임의 경로를 따라 위치되는 자석으로서, 상기 자석은 아치형 경로를 통하여 이온을 편향시키도록 구성되며, 원하지 않는 입자가 상기 이온 비임으로부터 대체로 필터링되며, 상기 자석은:
    강자성 재료로 구성된 제 1 자기 폴 피스(pole piece) 및 제 2 자기
    폴 피스로서, 상기 제 1 자기 폴 피스 및 상기 제 2 자기 폴 피스는
    상기 이온 비임이 관통하여 통과하는 자기장 영역에 의해 이격되는 내
    향 극성 표면을 가지는, 제 1 자기 폴 피스 및 제 2 자기 폴 피스;
    상기 제 1 자기 폴 피스 및 상기 제 2 자기 폴 피스에 근접하게 위치
    되는 하나 또는 둘 이상의 주(primary) 전류 운반 코일로서, 상기 자
    기장 영역 내의 주 이중극 자기장이 대체로 상기 제 1 자기 폴 피스
    및 상기 제 2 자기 폴 피스의 내향 극성 표면들 사이에 형성되며, 상
    기 이온 비임의 하전 입자들이 상기 자기장 영역을 통하여 아치형 경
    로를 따라 벤딩되는, 하나 또는 둘 이상의 주 전류 운반 코일; 및
    상기 이온 비임의 아치형 경로를 따라 연장하는 전류를 제공하기 위한
    하나 또는 둘 이상의 부가 전류 운반 코일로서, 상기 이온 비임의 아
    치형 경로 내에서 상기 제 1 자기 폴 피스와 상기 제 2 자기 폴 피스
    사이의 상기 자기장 영역 내의 상기 주 이중극 자기장 위에 4극성 자
    기장이 중첩되는, 하나 또는 둘 이상의 부가 전류 운반 코일을 포함하
    는,
    자석; 및
    상기 자석의 상기 주 전류 운반 코일 및 상기 부가 전류 운반 코일에 작동되게 결합되는 제어기로서, 상기 제어기는 상기 주 전류 운반 코일 및 상기 부가 전류 운반 코일의 통전을 제어하도록 구성되고, 상기 주 전류 운반 코일 및 상기 부가 전류 운반 코일 내에서 상기 내향 극성 표면들 사이의 상기 자기장 영역 내에 이중극 및 4중극 성분 모두를 가지는 자기장을 형성하는, 제어기를 포함하는,
    이온 주입 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 하나 또는 둘 이상의 부가 전류 운반 코일은 상기 제 1 자기 폴 피스 및 상기 제 2 자기 폴 피스에 부착되고, 상기 하나 또는 둘 이상의 부가 전류 운반 코일은 상기 제 1 자기 폴 피스와 상기 제 2 자기 폴 피스의 상기 내향 극성 표면들과 상기 자기장 영역 사이에 위치되는,
    이온 주입 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 내향 극성 표면은 대체로 평면이고 상기 자석의 자기장 중앙면의 마주하는 측부들 상에서 이격되며, 두 개의 주 전류 운반 코일이 상기 자기장 중앙면의 마주하는 즉부들 상에서 서로 인접하고, 상기 자기장 중앙면 내에 대체로 둘러싸인 자기장 영역을 한정하는,
    이온 주입 시스템.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 자기 폴 피스 및 상기 제 2 자기 폴 피스는 다중 폴 피스 세그먼트로 분할되고, 상기 부가 전류 운반 코일은 상기 다중 폴 피스 세그머트에 의해 경계를 한정하는 영역 내에 4중극 자기장을 형성하는 특별한 자기 폴 피스 세그먼트에 작동가능하게 결합되는,
    이온 주입 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 자석을 통하여 상기 이온 비임의 아치형 경로의 측부들을 따라 연장하는 안장형 코일(saddle-shaped coil)을 형성하는 두 개의 주 전류 운반 코일을 포함하며, 상기 안장형 코일은 상기 이온 비임이 관통하여 상기 자석으로 들어가는 입구 및 배출 개구에서 상기 이온 비임으로부터 벤딩되는,
    이온 주입 시스템.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 자석을 통하여 상기 이온 비임의 아치형 경로의 측부들을 따라 연장하는 아치형 코일 부분을 형성하는 두 개의 주 전류 운반 코일을 포함하며, 상기 두 개의 주 전류 운반 코일의 아치형 코일 부분은 상기 자기장 영역을 이등분하는 비임 중앙면을 따라 서로 인접하는,
    이온 주입 시스템.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 자기장 영역과 접하는 자기적으로 투과가능한 비임 가이드를 더 포함하는,
    이온 주입 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 자기적으로 투과가능한 비임 가이드는 이온들이 상기 자석에 의해 벤딩될 때 상기 이온이 관통하여 이동하는 저압 영역을 유지하기 위해 둘러싸인 용적의 경계를 형성하는,
    이온 주입 시스템.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 자기 폴 피스 및 상기 제 2 자기 폴 피스는 상기 자석의 방사상-내측 부분 상의 좁은 부분으로부터 상기 자석의 방사상 외측-부분 상의 상대적으로 넓은 부분으로 넓어지는 다중 폴 피스 세그먼트로 분할되는,
    이온 주입 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 4중극 자기 에너지 필터 장치는 4중극 트리플렛(quadrapole triplet)을 포함하는,
    이온 주입 시스템.
  12. 가공물 내로 이온 주입 동안 이온 비임을 자기적으로 필터링하는 방법으로서,
    이온 비임을 형성하도록 이온 소스로부터 이온을 방출하고 상기 이온 소스로부터의 상기 이온을 가속하는 단계;
    상기 이온 비임을 질량 분석하여 이온을 선택하는 단계;
    상기 이온 비임이 질량 분석되면 상기 이온 비임을 감속하는 단계; 및
    상기 감속의 하류부에서 상기 이온 비임을 자기적으로 필터링하는 단계로서, 원하는 않은 이온들 및 고속 중성 입자를 선택적으로 필터링하도록 감속기로부터 나오는 상기 이온 비임 내의 이온을 차단하기 위해 자기장이 형성되는, 이온 비임을 자기적으로 필터링하는 단계를 포함하는,
    이온 비임을 자기적으로 필터링하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 이온 비임을 자기적으로 필터링하는 단계는:
    내향 극성 표면이 자기장 중앙면의 마주하는 측부 상에 위치되도록 아치형 비임 운동 경로의 어느 한 측부 상에 제 1 아치형상으로 연장하는 폴 피스 및 제 2 아치형상으로 연장하는 폴 피스를 배치하는 단계,
    상기 제 1 아치형상으로 연장하는 폴 피스 및 상기 제 2 아치형상으로 연장하는 폴 피스 중 하나로부터 상기 제 1 아치형상으로 연장하는 폴 피스 및 상기 제 2 아치형상으로 연장하는 폴 피스 중 다른 하나로 자기장 영역을 가로질러 연장하는 주 이중극 자기장을 생성하기 위해 상기 제 1 아치형상으로 연장하는 폴 피스 및 상기 제 2 아치형상으로 연장하는 폴 피스를 따라 주 자기장 발생 코일을 위치시키는 단계;
    상기 제 1 아치형상으로 연장하는 자기 폴 피스 및 상기 제 2 아치형상으로 연장하는 자기 폴 피스의 내향 표면들과 상기 자기장 영역 사이에 4극성 자기장 발생 코일을 삽입하는 단계; 및
    상기 제 1 아치형상으로 연장하는 자기 폴 피스와 상기 제 2 아치형상으로 연장하는 자기 폴 피스 사이의 영역 내에 제어된 4극성 자기장을 제공하도록 상기 주 자기장 발생 코일 및 상기 4극성 자기장 발생 코일 모두를 선택적으로 통전하는 단계를 더 포함하는,
    이온 비임을 자기적으로 필터링하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 아치형상으로 연장하는 폴 피스 및 상기 제 2 아치형상으로 연장하는 폴 피스 각각은 다중 아치형 극성 세그먼트 내에 배치되고 상기 제 1 아치형상으로 연장하는 폴 피스 및 상기 제 2 아치형상으로 연장하는 폴 피스의 다중 아치형 극성 세그먼트 각각은 상기 다중 아치형 극성 세그먼트의 정면을 따라 전류를 설정하기 위한 4극성 자기장 발생 코일을 지지하고 상기 제 1 아치형상으로 연장하는 폴 피스와 상기 제 2 아치형상으로 연장하는 폴 피스 사이에서 연속적으로 만나는 자기장 영역을 통하여 이동하는 이온들의 포커싱(focusing) 또는 디포커싱(defocusing)을 일으키도록 마주하는 상기 다중 아치형 극성 세그먼트에 부착된 4극성 자기장 발생 코일을 통전하는 단계들을 더 포함하는,
    이온 비임을 자기적으로 필터링하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    제 1 쌍의 자기 폴 피스 세그먼트에 의해 경계가 형성된 제 1 자기장 영역 내의 특별한 평면을 향하여 이온을 포커싱하고 상기 이온이 상기 제 1 자기장 영역에 후속하여 유입하는 제 2 쌍의 자기 폴 피스에 의해 경계가 형성된 제 2 자기장 영역 내의 특별한 평면으로부터 이온을 디포커싱하는 단계들을 포함하고, 상기 단계들은 상기 제 1 쌍의 자기 폴 피스 세그먼트 및 상기 제 2 쌍의 자기 폴 피스 세그먼트에 부착된 4극성 자기장 발생 코일의 제어된 통전을 통하여 수행되는,
    이온 비임을 자기적으로 필터링하는 방법.
  16. 이온 주입 시스템 내의 입자 오염을 감소하기 위한 방법으로서,
    이온 비임을 질량 분석한 후 이온 비임을 감속하는 단계; 및
    상기 감속 후 상기 이온 비임을 자기적으로 필터링하는 단계로서, 원하지 않는 이온들 및 중성 입자들이 완화되는, 필터링 단계를 포함하는,
    이온 주입 시스템 내의 입자 오염을 감소하기 위한 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190117794A (ko) * 2017-03-20 2019-10-16 베리안 세미콘덕터 이큅먼트 어소시에이츠, 인크. 이온 주입 시스템 및 그 방법, 및 이온 빔을 처리하기 위한 감속 스테이지

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120056107A1 (en) * 2010-09-08 2012-03-08 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Uniformity control using ion beam blockers
CN102479654B (zh) * 2010-11-30 2014-07-23 上海凯世通半导体有限公司 离子注入设备及方法
US8963107B2 (en) * 2012-01-12 2015-02-24 Axcelis Technologies, Inc. Beam line design to reduce energy contamination
CN104412356B (zh) * 2012-03-20 2016-11-16 布鲁克化学分析有限公司 一种供质谱仪使用的离子偏转器
TWI576886B (zh) * 2012-06-27 2017-04-01 艾克塞利斯科技公司 離子佈植系統、分析器的束線操作列、從離子束移除不要之物種的方法
CN102751163B (zh) * 2012-07-02 2015-07-15 西北核技术研究所 一种提高磁质谱丰度灵敏度的装置及方法
TWI612856B (zh) * 2013-01-16 2018-01-21 艾克塞利斯科技公司 用於減少能量污染之射束線設計
JP6253375B2 (ja) * 2013-12-02 2017-12-27 住友重機械イオンテクノロジー株式会社 イオン注入装置
US9218941B2 (en) * 2014-01-15 2015-12-22 Axcelis Technologies, Inc. Ion implantation system and method with variable energy control
TWI682420B (zh) * 2015-01-16 2020-01-11 美商艾克塞利斯科技公司 離子植入系統及具有可變能量控制的方法
TWI618110B (zh) * 2015-08-20 2018-03-11 日新離子機器股份有限公司 離子植入系統
JP6509089B2 (ja) * 2015-09-30 2019-05-08 住友重機械イオンテクノロジー株式会社 イオン注入装置
US9666406B1 (en) * 2016-02-18 2017-05-30 ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH Charged particle beam device, system for a charged particle beam device, and method for operating a charged particle beam device
US10504682B2 (en) * 2018-02-21 2019-12-10 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Conductive beam optic containing internal heating element
US10714301B1 (en) * 2018-02-21 2020-07-14 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Conductive beam optics for reducing particles in ion implanter
CN109097744B (zh) * 2018-09-19 2020-11-24 北京师范大学 一种脉冲磁过滤沉积装置
WO2023014889A1 (en) 2021-08-05 2023-02-09 Axcelis Technologies, Inc. Blended energy ion implantation
CN117941024A (zh) 2021-08-05 2024-04-26 艾克塞利斯科技公司 混合能量离子注入

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100295627B1 (ko) * 1995-10-19 2001-10-24 브라이언 알. 바흐맨 이온주입기에서 이온비임을 형성하는 방법 및 장치
US20060197029A1 (en) * 2004-11-30 2006-09-07 Purser Kenneth H Broad energy-range ribbon ion beam collimation using a variable-gradient dipole

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3014161B2 (ja) * 1991-04-22 2000-02-28 三菱電機株式会社 荷電粒子装置
GB9813327D0 (en) * 1998-06-19 1998-08-19 Superion Ltd Apparatus and method relating to charged particles
US6639227B1 (en) * 2000-10-18 2003-10-28 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for charged particle filtering and ion implantation
KR100864048B1 (ko) * 2002-06-26 2008-10-17 세미이큅, 인코포레이티드 이온 소스
JP2006147244A (ja) * 2004-11-17 2006-06-08 Ulvac Japan Ltd イオン注入装置
JP5042451B2 (ja) * 2004-11-30 2012-10-03 株式会社Ｓｅｎ ビーム空間電荷中和装置及びこれを備えたイオン注入装置
JP4533112B2 (ja) * 2004-11-30 2010-09-01 株式会社Ｓｅｎ ウエハ帯電抑制装置及びこれを備えたイオン注入装置
JP4901094B2 (ja) * 2004-11-30 2012-03-21 株式会社Ｓｅｎ ビーム照射装置
JP2006278069A (ja) * 2005-03-28 2006-10-12 Jeol Ltd ウィーンフィルタ型エネルギーアナライザ及び放出電子顕微鏡
US20070176123A1 (en) * 2006-01-31 2007-08-02 Axcelis Technologies, Inc. Ion implanter having a superconducting magnet
CN101490791B (zh) * 2006-06-12 2011-04-13 艾克塞利斯科技公司 离子注入机内的射束角度调节
KR20090029209A (ko) * 2006-06-13 2009-03-20 세미이큅, 인코포레이티드 이온 주입을 위한 이온 빔 장치 및 방법
US7800083B2 (en) * 2007-11-06 2010-09-21 Axcelis Technologies, Inc. Plasma electron flood for ion beam implanter

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100295627B1 (ko) * 1995-10-19 2001-10-24 브라이언 알. 바흐맨 이온주입기에서 이온비임을 형성하는 방법 및 장치
US20060197029A1 (en) * 2004-11-30 2006-09-07 Purser Kenneth H Broad energy-range ribbon ion beam collimation using a variable-gradient dipole

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190117794A (ko) * 2017-03-20 2019-10-16 베리안 세미콘덕터 이큅먼트 어소시에이츠, 인크. 이온 주입 시스템 및 그 방법, 및 이온 빔을 처리하기 위한 감속 스테이지

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