KR20120006529A - 기판 처리 방법 - Google Patents

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케빈 엠. 다니엘스
루셀 제이. 로우
벤자민 비. 리오돈
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베리안 세미콘덕터 이큅먼트 어소시에이츠, 인크.
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Abstract

기판을 처리하기 위한 개선된 방법이 개시된다. 예시적일 일 실시예에 있어서, 상기 방법은 기판 처리 마스크를 이용하여 구현될 수 있다. 상기 마스크는, 예를 들면, 이온 주입 시스템과 같은 기판 처리 시스템과 결합될 수 있다. 상기 마스크는 제1 베이스 및 서로 이격되어 하나 이상의 틈을 한정하는 복수의 핑거들을 포함할 수 있다.

Description

기판 처리 방법{TECHNIQUES FOR PROCESSING A SUBSTRATE}
본 발명은 기판을 처리하는 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판으로 도펀트들 또는 불순물들을 도입하는 방법에 관한 것이다.
전자 장치들의 제조 시에, 도펀트들 또는 불순물들이 기판으로 도입되어 상기 기판의 원래의 기계적, 광학적 또는 전기적 성질을 변화시킨다. 메모리 장치들을 제조할 때, 붕소 이온들은 실리콘 기판으로 도입될 수 있다. 결정 격자 내에서 붕소 이온들과 실리콘 원자들은 다른 전기적 특성을 가지고 있으므로, 충분한 양의 붕소 이온들의 도입하여 상기 실리콘 기판의 상기 전기적 성질을 변화시킬 수 있다.
이온 주입 기술은 상기 도펀트들을 도입하는데 이용될 수 있다. 이러한 기술에 있어서, 원하는 종들을 포함하는 공급 물질(feed material)은 이온화된다. 이후, 상기 공급 물질의 상기 이온들은 원하는 에너지를 갖는 이온 빔의 상태로 상기 기판을 향해서 안내된 후에 주입된다. 상기 이온들이 상이한 종들일 경우, 상기 이온은 상기 기판의 성질을 변화시킬 수 있다.
또 다른 실리콘 기판 기반 장치인 태양 전지도 실리콘 기판에 이온들 또는 도펀트들을 도입함으로써 제조될 수 있다. 과거에는, 도펀트를 포함하는 유리 또는 페이스트(paste)가 상기 실리콘 기판 상에 배치되는 확산 공정을 통해서 상기 도펀트들이 도입되어 왔다. 이후, 상기 기판이 가열되고, 상기 유리 또는 페이스트 내의 상기 도펀트들은 열 확산을 통해서 상기 기판으로 확산될 수 있다.
비록 상기 확산 공정이 비용 면에서 효율적이지만, 이와 같은 공정은 많은 단점들을 가진다. 일부 태양 전지들에 있어서, 선택적 도핑을 수행하여 상기 기판의 오직 선택된 영역에 도펀트들을 도입하는 것이 바람직하다. 그러나 상기 확산 공정이 제어하기 어려우며, 확산을 통한 선택적 도핑이 수행되기 어려울 수 있다. 상기 공정은 부정확한 도핑 또는 불균일한 도핑 영역들을 야기할 수 있다. 또한, 보이드들(voids) 또는 공기 버블들, 또는 다른 오염물들이 상기 확산 공정 동안 상기 도펀트들을 따라서 상기 기판으로 도입될 수 있다.
전술한 단점들을 고려하여, 이온 주입 공정을 통해서 도핑하는 것이 제안되어 왔다. 이와 같이 제안된 공정에 있어서, 상기 기판은 포토레지스트층으로 코팅되고, 리소그래피 공정이 수행되어서 상기 기판의 부분들을 노출시킨다. 이후, 상기 이온 주입이 수행되어 도펀트들은 상기 노출된 부분들로 주입된다. 비록 정확한 선택적 도핑을 달성하지만, 상기 공정은 저렴하지 않다. 상기 포토레지스트를 코팅, 패턴 및 제거하는 추가적인 단계들과 시간이 필요하고, 각각의 단계들을 상기 제조 공정의 비용을 증가시킨다. 노출된 영역들이 매우 작을 경우, 상기 단계들은 보다 복잡해질 수 있다.
상기 태양 전지를 제조하는데 어떠한 추가적인 비용도 저비용 에너지를 생산하는 상기 태양 전지의 가능성을 감소시킬 수 있다. 한편, 고효율을 가지는 고성능 태양 전지들을 제조하는 어떠한 감소된 비용도 태양 전지들의 범세계적인 사용에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다. 이는 정청 에너지 기술의 보다 넓은 활용과 적용을 가능하게 할 수 있다. 따라서 새로운 기술이 요구된다.
본 발명에 따르면 기판을 처리하는 개선된 방법이 개시된다. 예시적인 일 실시예에 있어서, 상기 방법은 기판을 처리하기 위한 마스크를 사용하여 구현될 수 있다. 상기 마스크는 제1 베이스 및 서로 이격되어 하나 이상의 틈(gap)을 한정하는 복수의 핑거(finger)들을 포함할 수 있다.
이러한 예시적인 실시예의 다른 측면들에 따르면, 상기 복수의 핑거들은 각기 제1 단부와 제2 단부를 포함할 수 있으며, 상기 제1 단부는 제1 베이스 상에 배치될 수 있다.
이러한 예시적인 실시예의 다른 측면들에 따르면, 상기 복수의 핑거들의 상기 제2 단부는 지지되지 않을 수 있다.
이러한 예시적인 실시예의 추가적인 측면들에 따르면, 상기 마스크는 석영, 흑연, 사파이어, 실리콘(Si), 실리콘 탄화물(SiC) 및 실리콘 질화물(SiN) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 예시적인 실시예에 따르면, 상기 방법은 기판을 처리하는 장치와 함께 구현될 수 있다. 상기 장치는 원하는 종류의 이온들을 포함하는 이온 빔을 형성하는 이온 소스; 상기 기판을 수용하는 엔드 스테이션(end station); 및 상기 기판과 상기 이온 소스 사이에 배치된 마스크를 포함할 수 있으며, 상기 기판 및 상기 마스크 중에서 하나는 상기 기판 및 상기 마스크 중에서 다른 하나에 대해 평행 이동하도록 구성될 수 있다.
이러한 예시적인 실시예의 다른 측면들에 따르면, 상기 마스크는 상기 이온 빔에 대해서 고정되게 위치할 수 있다.
이러한 예시적인 실시예의 추가적인 측면들에 따르면, 상기 마스크는 상기 기판의 전체 높이보다 작게 연장될 수 있다.
이러한 예시적인 실시예의 추가적인 측면들에 따르면, 상기 마스크의 적어도 일부는 상기 이온 빔의 전체 높이보다 작게 연장될 수 있다.
이러한 예시적인 실시예의 다른 측면들에 따르면, 상기 이온 빔은 제1 부분 및 제2 부분을 포함할 수 있고, 상기 마스크는 서로 이격되어 하나 이상의 틈을 한정하는 복수의 핑거들을 포함할 수 있으며, 상기 복수의 핑거들은 상기 이온 빔의 상기 제1 부분의 경로 내에 배치될 수 있다.
이러한 예시적인 실시예의 다른 측면들에 따르면, 상기 복수의 핑거들은 상기 이온 빔의 상기 제2 부분의 경로 내에 배치되지 않을 수 있다.
이러한 예시적인 실시예의 다른 측면들에 따르면, 상기 이온 빔의 상기 제1 부분의 높이는 상기 이온 빔의 상기 제2 부분의 높이와 실질적으로 동일할 수 있다.
이러한 예시적인 실시예의 다른 측면들에 따르면, 상기 이온 빔의 상기 제1 부분의 높이는 상기 이온 빔의 상기 제2 부분의 높이보다 클 수 있다.
이러한 예시적인 실시예의 다른 측면들에 따르면, 상기 이온 빔의 상기 제1 부분의 높이와 상기 이온 빔의 상기 제2 부분의 높이의 비율은 약 3:2 정도일 수 있다.
이러한 예시적인 실시예의 다른 측면들에 따르면, 상기 이온 빔의 상기 제1 부분의 높이는 상기 이온 빔의 상기 제2 부분의 높이보다 작을 수 있다.
이러한 예시적인 실시예의 추가적인 측면들에 따르면, 상기 이온 빔의 상기 제1 부분의 높이와 상기 이온 빔의 상기 제2 부분의 높이의 비율은 약 2:3 정도일 수 있다.
이러한 예시적인 실시예의 추가적인 측면들에 따르면, 상기 이온 빔의 상기 제1 부분으로부터 상기 이온들의 일부가 상기 하나 이상의 틈을 통과하고, 상기 기판에 주입되어 선택적인 이온 주입이 수행될 수 있다.
이러한 예시적인 실시예의 추가적인 측면들에 따르면, 상기 이온 빔의 상기 제2 부분으로부터 상기 이온들의 일부가 상기 기판에 주입되어 블랭킷(blanket) 이온 주입이 수행될 수 있다.
다른 예시적인 실시예에 따르면, 상기 방법은 기판을 처리하는 장치와 함께 구현될 수 있다. 상기 장치는 원하는 종류의 이온들을 포함하는 이온 빔을 형성하기 위한 이온 소스; 상기 기판을 수용하는 엔드 스테이션; 상기 이온 소스와 상기 기판 사이에 배치되는 마스크를 포함할 수 있고, 상기 마스크는 서로 이격되어 하나 이상의 틈을 한정하는 복수의 핑거들을 포함할 수 있으며, 상기 복수의 핑거들은 상기 이온 빔의 높이 방향을 따라서 상기 이온 빔의 전체 높이보다 작게 연장될 수 있다.
이러한 예시적인 실시예의 다른 측면들에 따르면, 상기 기판 및 상기 마스크 중에서 적어도 하나는 상기 기판 및 상기 마스크 중에서 다른 하나에 대해서 평행 이동하도록 구성될 수 있다.
이러한 예시적인 실시예의 다른 측면들에 따르면, 상기 이온 빔은 상기 이온 빔의 반대 측면들에 위치하는 제1 부분 및 제2 부분을 포함할 수 있고, 상기 이온 빔의 상기 제1 부분으로부터 상기 이온들이 상기 기판 상에 블랭킷(blanket) 이온 주입을 수행하도록 구성될 수 있으며, 상기 이온 빔의 상기 제2 부분으로부터 상기 이온들이 상기 기판 상에 선택적인 이온 주입을 수행할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면들에 예시된 바와 같이 예시적인 실시예들을 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다. 본 명세서의 개시 내용은 예시적인 실시예들을 참조하여 이하에서 설명되지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다는 점을 이해해야 한다. 본 명세서의 기술들에 접근하는 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자들은 다른 이용 분야들뿐만 아니라, 추가적인 구현예들, 변형예들 및 실시예들을 인식할 것이며, 이들은 여기에서 설명되는 바와 같이 본 발명의 범위 내에 있으며, 본 발명은 이들에 대해 상당히 유용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 방법을 이용하여 수득될 수 있는 기판을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판을 처리하기 위한 예시적인 빔-라인 이온 주입 시스템을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판을 처리하기 위한 예시적인 마스크를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판을 처리하기 위한 다른 예시적인 마스크를 나타내는 도면이다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판을 처리하기 위한 예시적인 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판을 처리하기 위한 다른 예시적인 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판을 처리하기 위한 다른 예시적인 마스크를 나타내는 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판을 처리하기 위한 다른 예시적인 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판을 처리하기 위한 다른 예시적인 마스크를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판을 처리하기 위한 다른 예시적인 마스크를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판을 처리하기 위한 다른 예시적인 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판을 처리하기 위한 다른 마스크를 나타내는 도면이다.
이하, 기판을 처리하는 방법들에 대한 여러 실시예들이 개시된다. 명료하고 간단히 설명하기 위해서, 상기 실시예들은 기판에 도펀트들 또는 불순물을 도입하기 위한 기술들에 집중된다. 예를 들어, 본 명세서에서 설명된 상기 기술들은 다른 주입량(doses) 또는 레벨들(levels)의 불순물들을 포함하는 영역들 및/또는 다른 타입의 불순물들 또는 도펀트들을 포함하는 영역들을 형성하는데 이용될 수 있다. 비록, 본 발명은 특정 기술들에 집중되어 있지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 예시적인 실시예들은 리본 빔, 빔-라인 이온 주입 시스템을 고려하여 설명된다. 비록, 상세하게 기재되지 않았지만, 스팟(spot) 또는 집중된(focused) 이온 빔을 이용하는 주사(scan) 빔 이온 주입 시스템들을 포함하여 다른 종류의 이온 주입 시스템들도 배제되는 것은 아니다. 또한, 예를 들어, 플라즈마 도핑(PLAD) 또는 플라즈마 침지 이온 주입(PIII) 시스템들을 포함하는 다른 종류의 기판 처리 시스템들에 동일하게 적용 가능할 수 있다.
본 발명의 실시예들에서 개시된 기판들은 태양 전지들을 제조하기 위한 실리콘계 기판들일 수 있다. 비록 실리콘계 기판이 주로 기재되었지만, 본 발명은 다른 물질들을 포함하는 기판에도 동일하게 적용될 수 있다. 예들 들어, 카드늄 텔루라이드(CdTe), 구리 인듐 갈륨 셀레나이드(CIGS), 또는 다른 물질들을 포함하는 기판들이 또한 적용 가능하다. 다른 기계적, 전자(예를 들어, 메모리 장치들) 또는 광학적(예들 들어, 발광 다이오드들) 장치들 또는 다른 장치들을 제조하기 위한 금속 기판들, 다른 반도체 기판들 및 절연 기판들에 동일하게 적용 가능하다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 방법들을 이용하여 제조된 예시적인 기판(100)이 도시된다. 본 실시예에 있어서, 태양 전지 기판(100)이 도시된다. 일 측면에 있어서, 기판(100)은 하나 이상의 콘택 영역(102)들을 포함할 수 있으며, 그 각각에 금속 콘택(도시되지 않음)이 형성될 수 있다. 콘택 영역(102)들은 그 영역(102)에 정해진 주입량의 원하는 도펀트들을 도입함으로서 형성될 수 있다. 기판(100)이 2개 이상의 콘택 영역(102)들을 포함할 경우, 콘택 영역(102)들은 스페이서 영역(104)에 의해서 서로 이격될 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 기판(100)은 또한 하나 이상의 스페이서 영역(104)들을 포함할 수 있으며, 각 스페이서 영역(104)들은 또한 도펀트들 또는 불순물들로 도입될 수 있다. 본 실시예에 있어서, 콘택 영역(102)들과 스페이서 영역(104)들로 도입된 상기 도펀트 종류(species)는 동일할 수 있다. 그러나 콘택 영역(102)들은 스페이서 영역(104)에 비해서 보다 높은 도펀트 주입량을 가질 수 있다. 상기 기판이 태양 전지일 경우, 기판(100)의 전면 상에 고도핑(highly doped) 콘택 영역(102)들과 저도핑(lightly doped) 스페이서 영역(104)들을 포함하는 이러한 패턴을 선택적인 이미터 디자인이라고 불릴 수 있다. 고도핑 콘택 영역(102)들은 상기 금속 콘택들과 콘택 영역(102)들 사이에 보다 바람직한 경계면을 가능하게 할 수 있다. 또한, 보다 높은 도펀트 주입량은 콘택 영역(102)들에서 보다 높은 전기적 전도도를 가능하게 할 수 있다. 비록 바람직하지는 않지만, 다른 실시예들에 따라 콘택 영역(102)들과 스페이서 영역(104)들은 다른 도펀트 종류들로 도입될 수 있다. 예를 들어, 콘택 영역(102)과 스페이서 영역(104) 중에서 하나는 P형 도펀트들로 도입될 수 있고, 반면에 콘택 영역(102)과 스페이서 영역(104) 중에서 다른 하나는 N형 도펀트들로 도입될 수 있다. 다른 예시적인 실시예에 있어서, 콘택 영역(102)과 스페이서 영역(104)은 동일한 타입(type)이지만 다른 종류(species)의 도펀트들로 도입될 수 있다. 또한, 콘택 영역들(102)에서 상기 도펀트들의 주입량은 또한 스페이서 영역(104)에서 도펀트들의 주입량보다 클 수 있다. 이와는 달리, 콘택 영역들(102)에서 상기 주입량은 스페이서 영역(104)에서 도펀트들의 주입량과 동일하거나 이보다 작을 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판을 처리하기 위한 예시적인 시스템(200)이 도시된다. 본 실시예에 있어서, 시스템(200)은 도 1에서 도시된 선택적인 이미터 디자인을 가지는 태양 전지 기판을 제조하는데 이용된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 시스템(200)은 빔-라인 이온 주입 시스템일 수 있고, 여기서 이온 상태인 도펀트들이 기판(100)으로 도입될 수 있다.
본 실시예의 이온 주입 시스템(200)은 원하는 도펀트 종류의 공급 가스(feed gas)를 포함하는 가스 박스(gas box)(230)에 연결된 이온 소스(202)를 포함할 수 있다. 가스 박스(230)로부터의 상기 공급 가스는 이온 소스(202)에 제공되며, 이후 이온화된다. 이러한 공급 가스는 1족 그리고 3A 내지 8A족인 하나 이상의 원소들을 가지는 도펀트 종들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 공급 가스는 수소(H), 헬륨(He) 또는 다른 희소 가스들, 산소(O), 질소(N), 비소(As), 붕소(B), 인(P), 안티몬, 갈륨(Ga), 인듐(In), 또는 다른 가스들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 공급 가스는 카르보란 C2B10H13 또는 다른 분자 화합물을 포함할 수 있다. 상기 공급 가스가 이온화된 이후에, 이온 소스(202) 내의 이온들(20)이 억제 전극(201a)과 접지 전극(201b)을 포함하는 추출 전극(201)에 의해서 추출된다. 전원 공급기(도시되지 않음)가 추출 전극(201)에 연결될 수 있고, 조절 가능한 전압을 제공할 수 있다.
이온 주입 시스템(200)은 또한 선택적인 빔-라인 구성 요소들을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에 따른 시스템들은 상기 빔-라인 구성 요소들을 생략할 수 있기 때문에, 상기 빔-라인 구성 요소들은 선택적일 수 있다. 만일 포함될 경우에는, 상기 선택적 빔-라인 구송 요소들은 적어도 하나의 질량 분석기(203), 각도 수정 자석(angle corrector magnet)(207) 그리고 제1 및 제2 가속/감속 스테이지들(205, 209)을 포함할 수 있다.
질량 분석기(203)는 질량을 기반으로 상기 이온들을 편향되게 할 수 있다. 원하는 질량을 가지는 이온들은 충분히 편향될 수 있어서 질량 분석기(203)의 출구 개구를 통과하여, 시스템(200)의 다운스트림(downstream)을 이동할 수 있다. 한편, 원하지 않는 질량을 가지는 이온들은 불충분하게 또는 과도하게 편향되어서, 상기 이온들은 질량 분석기(203)의 상기 벽들을 향할 수 있다. 각도 수정 자석(207)은, 한편, 갈라지는 경로로 이동하는 이온들(20)을 실질적으로 평행한 경로로 이동하도록 평행하게 할 수 있다. 본 실시예에 있어서, 갈라지는 이온 빔(20)은 실질적으로 평행한, 리본 형태의 이온 빔(20)으로 평행하게 될 수 있다. 만일 포함될 경우, 제1 및 제2 가속/감속 스테이지들(205, 207)은 상기 이온 빔 경로를 따라서 이동하는 이온 빔(20) 내의 상기 이온들을 가속시키거나 감속시킬 수 있다.
상기 이온 빔 경로를 따라서 이동하는 이온 빔(20)은 엔드 스테이션(end station)(206)을 향할 수 있다. 엔드 스테이션(206)에서, 하나 이상의 기판들(100)은 상기 이온 빔 경로 내에 위치될 수 있어 이온 빔(20) 내의 상기 이온들은 기판(100)으로 주입될 수 있다. 상기 주입 공정을 제어하기 위해서, 엔드 스테이션(206)은 다양한 구성 요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 엔드 스테이션(206)은 하나 이상의 기판들(100)을 지지할 수 있는 플래튼(platen)(214)을 포함할 수 있다. 플래튼(214)은 기판(100)을 지지하는 것에 추가하여, 예를 들어, 기판(100)의 온도를 제어하여 저온 또는 고온 이온 주입을 제공할 수 있다. 상기 저온 이온 주입을 제공하기 위해서, 플래튼(214)은 기판(100)을 상온보다 낮은 온도, 바람직하게는 약 273K 이하의 온도로 유지할 수 있다. 상기 고온 이온 주입을 제공하기 위해서, 플래튼(214)은 기판(100)을 상온보다 높은 온도, 바람직하게는 약 293K 이상의 온도로 유지할 수 있다. 플래튼(214)에 추가적으로, 본 발명의 이온 주입 시스템(200)은 냉각 및/또는 가열 스테이션(도시되지 않음)을 포함할 수 있으며, 여기에서 기판(100)은 이온 주입 전 또는 이온 주입 후에 가열되거나 냉각될 수 있다.
엔드 스테이션(206)은 또한 주사 장치(scanner)(도시되지 않음)를, 예를 들어 기판(100)을 이온 빔(20)의 상기 경로에 위치시키는 로플랫(roplat), 포함할 수 있다. 상기 주사 장치는 또한 기판(100)을 이온 빔(20)에 대해서 원하는 위치와 방향으로 평행 이동/회전시킬 수 있다. 예시적인 일 실시예에 있어서, 기판(100)은 상기 이온 빔 경로와 실질적으로 직교할 수 있어 상기 이온들은 실질적으로 0°의 입사각 또는 주입각으로 주입될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 상기 기판은 이온 빔(20)에 직교하지 않을 수 있어서, O°가 아닌 입사각 또는 주입각을 제공할 수 있다. 예시적인 일 실시예에 있어서, 상기 주입각은 상기 주입 공정 동안 계속해서 상수로 남을 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 상기 주입각은 상기 주입 공정 동안 변화될 수 있다. 본 발명에 있어서, 기판(100)은 또한 원하는 속도로 평행 이동되어서, 상기 주입된 이온들의 상기 주입량을 제어할 수 있다. 적절한 주입량을 보장하기 위해서, 엔드 스테이션(306)은 또한 주입량 측정 시스템을 포함할 수 있다.
이온 소스(202)와 기판(100) 사이에 하나 이상의 마스크들(250)이 위치할 수 있다. 본 발명에 있어서, 마스크(250)는 하나 이상의 핑거들을 포함하여 이온들(20)이 기판(100)에 도달하는 것을 막을 수 있다. 마스크(250)는 또한 하나 이상의 개구들을 포함할 수 있고, 이온들(20)을 상기 개구들을 통과할 수 있으며, 기판(100)으로 주입될 수 있다. 마스크(250)는 엔드 스테이션(206)의 벽들을 포함하는 시스템(200)의 다양한 구성 요소들에 의해서 지지될 수 있다. 이온 빔(20) 및/또는 기판(100)에 대한 마스크(250)의 적절한 각도 또는 위치는 마스크(250)를 지지하는 다양한 구성 요소들에 의해서 제공될 수 있다. 예를 들어, 액추에이터(actuator)(도시되지 않음)는 마스크(250)에 연결될 수 있어, 기판(100) 및/또는 이온 빔(20)에 대해서 마스크(250)를 평행 이동, 회전 또는 경사지게 할 수 있다. 마스크(250)의 온도가 과도하게 높아지는 것을 막기 위해서, 마스크(250)의 냉각이 또한 제공될 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 마스크(350)가 도시된다. 본 실시예에 있어서, 마스크(350)는 적어도 하나의 핑거(352)를 포함할 수 있다. 마스크(350)는 선택적으로 베이스(354)를 포함할 수 있으며, 핑거(352)는 베이스(354)에 의해서 지지될 수 있다. 만약, 마스크(350)가 베이스(354)를 포함하지 않는다면, 마스크(350)는 함께 지지 및/또는 고정되는 하나 이상의 핑거(352)들일 수 있다. 마스크(350)가 2개 이상의 핑거(352)들을 포함할 경우, 핑거(352)들은 서로 이격되어서 틈(gap) 또는 개구(356)를 한정할 수 있다. 예시적인 일 실시예에 있어서, 마스크(350)는 복수의 핑거(352)들을 포함하여, 하나 이상의 틈들 또는 개구들을 한정할 수 있고, 핑거(352)들은 균일한 형태와 크기를 가질 수 있다. 또한, 핑거(352)들은 상기 틈들 또는 개구들(356)이 균일한 형태와 크기를 가지도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 마스크(350)는 61개의 핑거(352)들을 포함할 수 있으며, 핑거(352)들은 60개의 균일하고 직사각형의 개구들(356)을 형성하도록 구성된다. 그러나 해당 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자는 마스크(356)가 임의의 개수의 핑거(352)들과 개구(356)들을 구비할 수 있음을 인식할 수 있을 것이다. 또한, 개구(356)들은 균일하거나 균일하지 않은 다양한 형태들과 크기들을 가질 수 있다.
마스크(350)는 다양한 물질들로부터 형성될 수 있다. 바람직하게는, 상기 마스크는 이온 주입의 반응 조건을 견딜 수 있는 불활성 물질로부터 형성될 수 있다. 마스크(350)에 포함되는 물질의 예로서는 석영, 흑연, 사파이어, 실리콘(Si), 실리콘 탄화물(SiC), 실리콘 질화물(SiN) 등을 들 수 있다. 다른 물질들도 또한 마스크(350)에 포함될 수 있다. 이러한 다른 물질들의 예로서는, 도펀트 종들을 포함하는 물질을 들 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 다른 예시적인 마스크(450)가 도시된다. 본 실시예에 있어서, 마스크(450)는 적어도 하나의 핑거(452)를 포함할 수 있다. 마스크(450)는 또한 마스크(450)의 반대 측면들에 배치되고, 핑거(452)를 지지하는 제1 및 제2 베이스(454a, 454b)를 포함할 수 있다. 만일 요구되는 경우, 마스크(450)는 또한 마스크(450)의 반대 측면들에서, 상기 핑거들의 옆에 배치된 제3 및 제4 베이스(454c, 454d)를 포함할 수 있다. 이와는 달리, 제3 및 제4 베이스(454c, 454d)는 추가적인 핑거(452)들로 대체될 수 있다. 마스크(450)가 2개 이상의 핑거(452)들을 포함할 경우, 핑거(452)들은 서로 이격되어 하나 이상의 틈들 또는 개구(456)들을 한정할 수 있다. 예시적인 일 실시예에 있어서, 마스크(450)는 복수의 핑거(452)들을 포함할 수 있으며, 핑거(452)들은 균일한 형태와 크기를 가질 수 있다. 또한, 핑거(452)들은 개구(456)들이 균일한 형태와 크기를 가지도록 배치될 수 있다. 그러나 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 마스크(450)가 임의의 개수의 핑거(452)들과 개구(456)들을 가질 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 개구(456)들은 균일하거나 균일하지 않은 다양한 형태들과 크기들을 가질 수 있다.
도 3에서 도시된 전술한 실시예의 마스크(350)와 유사하게, 마스크(450)는 다양한 물질들을 포함할 수 있다. 명료하고 간단히 설명하기 위해서 상기 물질들에 대한 설명은 생략한다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판을 처리하기 위한 예시적인 방법이 도시되어 있다. 상기 도면들은 필수적으로 크기에 맞게 그려진 것이 아니다. 명료하고 간단히 설명하기 위해서, 상기 방법은 도 2에서 도시된 빔-라인 이온 주입 시스템(200)과 도 3에서 도시된 마스크(350)를 이용하여 설명된다. 그러나 스팟(spot) 또는 집중된 이온 빔을 이용하는 상기 주사 빔 이온 주입 시스템을 포함하는 다른 시스템들이 이용될 수 있다. 또한, 도 4에 도시된 마스크(450)를 포함하는 다른 마스크들도 또한 이용될 수 있다. 명료하고 간단히 설명하기 위해서, 본 방법은 빔 높이를 염두에 두고 설명된다. 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 리본 빔 이온 주입기에 대해서, 상기 빔 높이는 상기 리본 빔의 상기 실제 높이를 의미한다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 스팟 또는 집중된 이온 빔을 이용하는 상기 주사 빔 이온 주입기에 대하여, 상기 용어는 상기 스팟 빔이 주사되어서 상기 리본 빔 이온 주입기와 유사한 효과를 달성하는 면적의 높이를 의미한다.
본 실시예에 있어서, 기판(500)과 마스크(350)는 이온 주입 시스템(200) 내에 배치된다. 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 마스크(350)의 핑거(352)들은 핑거(352)들이 화살표(510)로 도시된 상기 높이 방향을 따라서 기판(500)의 전체 높이를 지나서 연장되지 않도록 하는 크기 또는 위치를 가질 수 있다. 핑거(352)들은 또한 이온 빔(20)의 전체 높이를 지나서 연장되지 않도록 하는 크기 또는 위치를 가질 수 있다. 본 실시예에 있어서, 마스크(350)의 핑거(352)들은 이온 빔(20)의 높이의 약 50% 정도를 지나 연장될 수 있다. 상기 전체 높이보다 작은 값을 지나서 연장되는 핑거(352)들과 함께 이온 빔(20)이 기판(500)을 향할 때, 이온 빔(20)은 여러 부분들로 나누어질 수 있다. 예를 들어, 이온 빔(20)은 이온 빔(20)의 제1 모서리(20i)부터 가상의 기준선(20iii)까지 연장되는 제1 부분(20a)을 포함할 수 있다. 이온 빔(20)은 또한 이온 빔(20)의 제2 모서리(20ii)부터 기준선(20iii)까지 연장되는 제2 부분(20b)을 포함할 수 있다. 기준선(20iii)은 핑거(352)들의 단부(352i)에 의해서 한정될 수 있다.
핑거(352)들이 이온 빔(20)의 높이의 약 50%를 지나서 연장될 경우, 이온 빔(20)의 제1 및 제2 부분들(20a, 20b)의 높이들은 실질적으로 동일하다. 상기 이온 빔의 제1 부분(20a) 내의 상기 이온들은 기판(500) 상에 직접적으로 주입되어, 블랭킷(blanket) 이온 주입을 수행할 수 있다. 한편, 제2 부분(20b) 내의 상기 이온들의 일부는 개구들(356)을 통해서 기판(500)으로 주입되어 선택적 이온 주입을 수행한다.
이온 빔(20), 마스크(350) 및 기판(500) 각각은 독립적인 회전 및 평행 이동 자유도를 가질 수 있으며, 이온 빔(20), 마스크(350) 및 기판(500)은 함께 또는 독립적으로 회전, 평행 이동 및/또는 기울어질 수 있다. 본 실시예에 있어서, 마스크(350)는 이온 빔(20)에 대해서 고정되게 위치할 수 있다. 한편, 기판(500)은 화살표(510)로 도시된 상기 높이 방향을 따라서, 이온 빔(20) 및/또는 마스크(352)에 대해서 평행 이동할 수 있다. 비록 상세하게 기재되지 않았지만, 다른 실시예에 따른 기판(500)은 또한 화살표(512)로 도시된 방향을 따라서 이온 빔(20) 및/또는 마스크(352)에 대해서 평행 이동할 수 있다. 기판(500)이 높이 방향(510)을 따라서 평행 이동하기 때문에, 도펀트들을 포함하는 제1 및 제2 영역(502, 504)이 형성될 수 있다. 상기 이온 빔의 제1 및 제2 부분(20a, 20b)으로부터 상기 도펀트들이 주입되므로 제1 영역(502)은 고도핑 영역일 수 있다. 한편, 이온 빔의 제1 부분(20a)이 주입되므로, 제2 영역(504)은 저도핑 영역일 수 있다. 도 1에 도시된 기판(100)을 본 실시예의 기판(500)과 비교할 경우, 고도핑 제1 영역(502)은 콘택 영역(102)에 대응될 수 있으며, 저도핑 제2 영역(504)은 스페이서 영역(104)에 대응될 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 콘택 영역(102)이 스페이서 영역(104)보다 낮은 도펀트 주입량을 가지는 경우, 고도핑 제1 영역(502)은 스페이서 영역(104)에 대응될 수 있고, 저도핑 제2 영역(504)은 콘택 영역(102)에 대응될 수 있다.
핑거(352)들 및 이온 빔(20)의 높이에 따라서, 제1 및 제2 영역(502, 504) 내에서 상기 도펀트 주입량 또는 레벨(level)이 조절될 수 있다. 본 실시예에 있어서, 핑거(352)들의 높이는 이온 빔(20)의 높이의 약 50% 정도일 수 있다. 그 결과, 핑거(352)들로부터 야기된 상기 이온 빔의 제1 및 제2 부분(20a, 20b)은 동일한 높이를 가질 수 있다. 이온 빔(20)에서 이온들의 양이 높이 방향(510)을 따라서 실질적으로 균일하고, 기판(500)이 평행 이동하는 속도가 일정할 경우, 제1 영역(502) 내의 상기 도펀트 주입량은 제2 영역(504)에 비해서 약 2배 정도일 수 있다. 예를 들어, 제1 영역(502)에서 상기 도펀트 주입량은 약 2E15/㎠ 정도이고, 제2 영역(504)에서 상기 도펀트 주입량은 약 1E15/㎠ 정도일 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 핑거(352)들의 높이는 이온 빔(20)의 높이의 약 33%(3분의 1)일 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 상기 이온 빔(20)의 제1 부분(20a)의 높이는 제2 부분(20b)의 높이의 약 50% 정도일 수 있다. 상기 이온 주입 이후에, 제1 영역(502)에서 상기 도펀트들의 양은 제2 영역(504)에서 상기 도펀트들의 양보다 약 50% 정도 클 수 있다. 따라서 제1 및 제2 영역(502, 504)에서 상기 도펀트 주입량의 비율은 약 3:2 정도가 될 수 있다.
또한, 상기 도펀트 주입량을 제어하기 위해서, 핑거(352)의 높이는 상기 이온 빔 균일도 조절을 제공하도록 조절될 수 있다. 예를 들어, 마스크(350)의 핑거들(352)은 약 2배 정도의 균일한 주입을 달성하도록 길이를 조절할 수 있다.
본 발명에 따른 방법을 이용하여 다른 도펀트 주입량들을 가지는 2개의 영역들을 포함하는 기판이 제조될 수 있다. 종래의 기술과 달리, 본 발명에 따른 기술의 적용 시에, 하나의 이온 빔 또는 이온 빔의 1회 통과(pass)와 함께 블랭킷 및 선택적 주입을 달성하여, 2개의 영역들을 동시에 또는 실질적으로 동시에 형성할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 방법에서는 2개의 다른 마스크들이 요구되지 않는다. 또한, 다른 마스크들을 위치시키고, 다른 마스크들과 함께 처리하며, 상기 마스크들을 제거하는 추가적인 단계들이 생략될 수 있다. 본 발명에 따른 방법은 보다 단순하고 효율적이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판을 처리하기 위한 다른 예시적인 방법이 도시된다. 상기 도면들은 필수적으로 크기에 맞게 그려진 것이 아니다. 해당 기술의 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예가 상술한 실시예와 유사한 많은 특성들을 포함한다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 명료하고 간단히 설명하기 위해서, 유사한 특성들에 대한 설명은 반복되지 않을 수 있다. 상기 특성들은 필수적으로 크기에 맞게 그려진 것이 아니다.
본 실시예에 있어서, 기판(500)과 마스크(650)는 이온 주입 시스템 내에 배치될 수 있다. 이후, 이온 빔(30)은 기판(400)을 향할 수 있다. 본 실시예에 있어서, 이온 빔(30)의 높이는 화살표(510)로 도시된 방향을 따라서, 충분히 커서 이온 빔(30)에 대한 기판(400)의 평행 이동이 불필요할 수 있다. 다시 말해서, 이온 빔(30)의 높이가 충분히 커서, 주입이 되는 기판(500) 내의 상기 영역은 이온 빔(30)의 높이에 의해서 둘러싸일 수 있고, 기판(500) 또는 이온 빔(30)은 서로에 대해서 평행 이동할 필요가 없다.
한편, 본 실시예의 마스크(650)는 마스크(350)와 유사할 수 있다. 상술한 실시예와 유사하게, 본 발명의 이온 빔(30), 마스크(650) 및 기판(500) 각각은 독립적인 회전 및 평행 이동 자유도를 가질 수 있다. 그러나 기판(500)과 이온 빔(30)은 서로에 대해서 고정되게 위치하여, 이들은 함께 회전, 평행 이동 및/또는 기울어질 수 있다. 한편, 마스크(650)는 이온 빔(30) 및 기판(500)에 대해서 평행 이동할 수 있다. 마스크(650)가 상기 높이 방향을 따라서 평행 이동하는 동안, 고도핑 제1 영역(502) 및 저도핑 제2 영역(504)이 형성될 수 있다. 제1 및 제2 영역(502, 504)으로 도펀트들의 추가적인 주입을 막기 위해서, 본 실시예에 따른 마스크(650)는 선택적으로 보다 큰 높이를 가지는 베이스(654)를 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 방법을 수행하여, 고도핑 제1 영역(502)과 저도핑 제2 영역(504)을 이온 빔(30)에 대해서 마스크(650)를 평행 이동함으로서 구현할 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 다른 예시적인 마스크(750)가 도시된다. 본 실시예에 있어서, 마스크(750)는 마스크(750)의 반대 측면들에 배치되는 상부 및 하부(702, 704)를 포함할 수 있다. 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 상부 및 하부(702, 704)가 각기 도 3에 도시된 상술한 실시예의 마스크(350)와 유사하다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 상부 및 하부(702, 704) 각각에 있어서, 마스크(750)는 하나 이상의 제1 핑거(752a)와 하나 이상의 제2 핑거(752b)를 포함할 수 있다. 마스크(750)는 또한 선택적인 제1 및 제2 핑거(752a, 752b)를 지지하는 제1 및 제2 베이스(754a, 754b)를 포함할 수 있다. 또한, 마스크(750)는 또한 상기 핑거들 옆에 배치된 선택적인 제3 및 제4 베이스(754c, 754d)를 포함할 수 있다.
마스크(750)의 상부 및 하부(702, 704)가 각기 2개 이상의 제1 및 제2 핑거(752a, 752b)들을 포함할 경우, 핑거(752a, 752b)들은 폭 방향(712)을 따라서 서로 이격되어서, 하나 이상의 제1 개구(756a)를 한정할 수 있다. 마스크(750)는 또한 높이 방향(710)을 따라서 서로 이격된 상부 및 하부(702, 704)에 의해서 한정되는 제2 개구(756b)를 포함할 수 있다.
전술한 실시예들의 마스크들(350, 450)과 유사하게 본 실시예의 마스크(750)는 다양한 물질들을 포함할 수 있다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판을 처리하기 위한 다른 예시적인 방법이 도시된다. 상기 도면들은 필수적으로 크기에 맞게 그려진 것이 아니다. 명료하고 간단히 설명하기 위해서, 본 실시예에 따른 방법은 도 7에 도시된 마스크(750)와 함께 설명된다. 해당 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 본 기술이 다른 마스크들과 함께 수행될 수 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 또한, 명료하고 간단히 설명하기 위해서, 제3 및 제4 선택적 베이스(754c, 754d)는 도시되지 않는다.
본 실시예에 따른 방법은 다단계(multi-part) 방법이며, 제1 단계는 도 5a 및 도 5b와 함께 설명된 방법과 유사할 수 있다. 따라서 본 실시예에 따른 방법은 도 5a 및 도 5b와 함께 설명된 전술한 실시예에 따른 방법으로 해석(read)될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 마스크(750)는 상기 이온 소스(도시되지 않음)와 기판(500) 사이에 배치될 수 있다. 이후, 이온 빔(20)은 상기 이온 빔 경로를 따라서 기판(500)을 향할 수 있다. 상기 방법의 제1 단계 동안, 이온 빔(20)은 마스크(750)의 상부(702)를 향할 수 있고, 마스크(750)의 상부(702)는 상기 이온 빔 경로 내에 배치될 수 있다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 제1 핑거(752a)들은 제1 핑거(752a)들이 이온 빔(20)의 전체 높이를 지나서 연장되지 않도록 하는 크기 또는 위치를 가질 수 있다. 상기 공정에 있어서, 이온 빔(20)은 제1 및 제2 부분(20a, 20b)으로 나누어질 수 있다. 이온 빔(20)의 제1 부분(20a) 내의 상기 이온들은 제2 개구(756b)를 통해서 상기 기판으로 직접적으로 주입될 수 있어 블랭킷 이온 주입이 수행될 수 있다. 한편, 이온 빔(20)의 제2 부분(20b)으로부터 상기 이온들의 일부는 하나 이상의 제1 개구(756a)들을 통과해서 선택적 이온 주입이 수행될 수 있다. 도 5a 및 도 5b에 기재된 방법과 유사하게, 기판(500)은 높이 방향(710)을 따라서 평행 이동할 수 있다. 한편, 마스크(750)의 상부(702)는 이온 빔(20)과 고정되게 위치할 수 있다. 그 결과, 고도핑 영역들(도시되지 않음)과 저도핑 영역들(도시되지 않음)이 기판(500) 상에 형성될 수 있다.
상기 제1 단계의 전 또는 후에 진행되는 상기 방법의 제2 단계 동안, 이온 빔(20)은 마스크(750)의 하부(704)를 향할 수 있다. 상기 방법의 제1 단계와 유사하게, 제2 핑거(752a)들은 제2 핑거(752a)들이 이온 빔(20)의 전체 높이를 지나서 연장되지 않도록 하는 크기 또는 위치를 가질 수 있다. 이러한 공정에 있어서, 이온 빔(20)은 제1 및 제2 부분(20a, 20b)으로 나누어 질 수 있다. 상기 방법의 제1 단계와는 달리, 상기 이온 빔(20)의 제1 부분(20a)은 마스크(750)의 하부(704)에서 제1 개구(756a)들을 통해 선택적 이온 주입을 수행하는데 이용될 수 있다. 한편, 블랭킷 이온 주입이 이온 빔(20)의 제2 부분(20b)과 함께 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방법은 여러 가지 장점들을 제공한다. 그 중에서도, 상기 방법은 높이 방향(710)을 따라서 이온 빔(20)의 불균일도를 조절하는 데 이용될 수 있다. 많은 이온 주입기들에 있어서, 예를 들어, 이온 주입량 변동과 같은 불균일도는 상기 높이 방향을 따라서 존재할 수 있다. 이러한 변동은 그 중에서도 공간-전하 효과에 의해서 야기될 수 있다. 상기 이온 빔의 상기 제1 및 제2 부분 양쪽을 이용하여 상기 고도핑 및 저도핑 영역들을 형성함으로써, 상술한 불균일도는 완화될 수 있다.
또한, 상기 기판에 대한 마스크(750)의 위치가 결정될 수 있다. 예를 들어, 마스크(750)는 기판(500) 및 이온 빔(20)에 대한 제1 및 제2 핑거(752a, 752b)들의 상기 상대적 위치를 보정하지 않고 기판(500)의 업스트림(upstream)에 배치될 수 있다. 이온 빔(20)은 마스크(750)를 향할 수 있으며, 핑거(752a, 752b)들 때문에 생기는 이온 빔 전류의 손실을 바탕으로, "웨이퍼 지도(wafer map)"가 형성될 수 있다. 또한, 높이 방향(710)을 따라 상기 이온 빔 또는 상기 기판이 주사되는 속도가 조절되어 어떠한 비대칭도 보상될 수 있다. 예를 들어, 기판(500)이 이온 주입되지 않을 때, 기판(500)이 회전되는 동안 마스크(750)는 상기 이온 빔에 대해서 이동될 수 있다. 이는 상기 이온 빔 내에서 불균일도를 상기 기판의 상기 블랭킷-주입된 부분 내에서 상쇄되게 한다. 마스크(750)는 상기 기판이 회전할 때마다 이동될 필요는 없지만, 이온 빔 변동들과의 겹침을 최소화하는 간격으로 이동될 수 있다. 예를 들어, 이에 따라 약 50Hz 및 약 60Hz 정도의 고주파(harmonics)를 회피할 수 있다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 다른 예시적인 마스크(950)가 개시된다. 명료하고 간단히 설명하기 위해서, 마스크(950)는 개구들을 고려하여 설명된다. 마스크(950)는 높이 방향(910)을 따라서 개구(956a, 956b, 956c)들의 복수의 열들(raws)(955a, 955b, 955c)을 포함할 수 있다. 본 실시예에 있어서, 마스크(950)는 3개의 열들(955a, 955b, 955c)을 포함할 수 있다. 각 열들(955a, 955b, 955c) 상에 하나 이상의 개구들(956a, 956b, 956c)이 배치될 수 있다. 개구들(956a, 956b, 956c)은, 본 실시예에 있어서, 직사각형 형태를 가질 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 각 개구들(956a, 956b, 956c)은 높이 방향(910)을 따라서 거리 "l" 만큼 연장되는 제1 및 제2 측면들(967a, 967b)과 폭 방향(912)을 따라서 거리 "w" 만큼 연장되는 제1 및 제2 폭들(969a, 969b)을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 개구들(956a, 956b, 956c)은 다른 형태를 가질 수 있다.
본 실시예에 있어서, 근접하는 열들(955a, 955b, 955c) 내에 있는 개구들(956a, 956b, 956c)은 불균일할 수 있다. 본 실시예에 있어서, 이와 같은 불균일성은 개구들(956a, 956b, 956c)의 위치 또는 정렬과 관련될 수 있다. 예를 들어, 제1 열(955a) 내의 제1 개구들(956a)과 제2 열(955b) 내의 제2 개구들(956b)은 높이 방향(910)을 따라서 정렬되지 않을 수 있다. 상기 공정에 있어서, 개구들(956a, 956b)의 중심은 높이 방향(910)을 따라서 거리 "x" 만큼 변위되고(displaced) 정렬되지 않을 수 있다.
또한, 하나의 열(955a, 955b, 955c) 내의 개구들(956a, 956b, 956c)의 제1 측면(967a)이 근접한 열들(955a, 955b, 955c) 내의 개구들(956a, 956b, 956c)의 제1 측면(967a)과 변위되고 정렬되지 않도록 근접한 열들(955a, 955b, 955c) 내의 개구들(956a, 956b, 956c)이 배치될 수 있다. 본 실시예에 있어서, 근접한 열들 내의 개구들(956a, 956b, 956c)은 제1 개구(956a)의 제1 측면(967a)이 제2 개구(956b)의 제2 측면(967b)과 정렬되도록 변위될 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 제1 개구(956a)의 제1 측면(967a)은 제2 개국(956b)의 제2 측면(967b)과 거리 "d" 만큼 변위되고 정렬되지 않을 수 있다. 본 실시예에 있어서, 제1 개구(956a)는 제3 열(955c)의 제3 개구들(956c)과 정렬되거나 정렬되지 않을 수 있다.
전술한 실시예들의 상기 마스크들과 유사하게 본 실시예에 따른 마스크(950)는 다양한 물질들을 포함할 수 있다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 다른 예시적인 마스크(1050)가 도시된다. 본 실시예에 있어서, 마스크(1050)는 도 9에서 도시된 마스크(950)와 유사하다. 그러나 근접한 열들(955a, 955b, 955c) 내의 개구들(956a, 956b, 956c)은 높이 방향(910)을 따라서 거리 "y" 만큼 겹칠 수 있다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판을 처리하기 위한 다른 예시적인 방법이 도시된다. 상기 도면들은 필수적으로 크기에 맞게 그려진 것이 아니다. 명료하고 간단히 설명하기 위해서, 본 실시예에 따른 방법은 도 9에 도시된 마스크(950)와 함께 설명될 수 있다. 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예에 따른 방법이 다른 마스크들과 함께 수행될 수 있음을 인식할 수 있을 것이다.
본 실시예에 따른 방법은 다단계 방법일 수 있으며, 제1 단계는 도 5a, 도 5b, 도 8a 및 도 8b를 참조하여 설명된 방법과 유사할 수 있다. 따라서 본 실시예에 따른 방법은 도 5a, 도 5b, 도 8a 및 도 8b를 참조하여 설명된 상술한 실시예에 따른 방법에 의해서 해석(read)될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 마스크(950)는 이온 소스(도시되지 않음)와 기판(도시되지 않음) 사이에 배치될 수 있다. 이후에, 이온 빔(20)은 상기 이온 빔 경로를 따라서 상기 기판을 향할 수 있다. 상기 방법의 제1 단계 동안, 이온 빔(20)은 마스크(950)의 상부를 향할 수 있다. 예를 들어, 이온 빔(20)과 마스크(950)는 상기 이온 빔의 제1 부분(20a)이 제2 열(955b) 내의 제2 개구들(956b)의 적어도 일부와 겹치도록 위치될 수 있다. 한편, 상기 이온 빔(20)의 제2 부분(20b)은 제1 열(955a) 내의 제1 개구들(956a)의 적어도 일부와 겹칠 수 있다. 상기 기판이 높이 방향(910)을 따라서 평행 이동하면서 주입된 영역들이 형성될 수 있다.
제1 개구(966a)의 제1 측면(967a)이 높이 방향(910)을 따라 제2 개구(966b)의 제2 측면(967b)과 정렬될 경우, 제1 및 제2 개구(956a, 956b)의 폭과 동일한 폭을 가지는 주입 영역들이 형성될 수 있다. 제1 개구(966a)의 제1 측면(967a)은 제2 개구(966b)의 제2 측면(967b)으로부터 거리 "d" 만큼 변위될 수 있고, 폭 "d"를 가지는 주입되지 않은 영역들이 2개의 이격된 주입 영역들 사이에 형성될 수 있다.
상기 제1 단계의 전 또는 후에 진행되는 상기 방법의 제2 단계 동안, 이온 빔(20)은 마스크(950)에 대해서 이동될 수 있어, 이온 빔(20)은 마스크(950)의 하부를 향한다. 예를 들어, 이온 빔(20)과 마스크(950)는 이온 빔(20)의 제1 부분(20a)이 제3 열(955c) 내의 제3 개구들(956c)의 적어도 일부와 겹치도록 배치될 수 있다. 한편, 상기 이온 빔(20)의 제2 부분(20b)이 제2 개구들(956b)의 적어도 일부와 겹칠 수 있다. 상기 기판이 평행 이동함에 따라서, 높이 방향(910)을 따라서 상기 이온 빔의 불균일도가 완화될 수 있다.
도 10에 도시된 마스크(1050)가 이용될 경우, 제1 및 제2 개구(956a, 956b)의 겹침 또는 제2 및 제3 개구(956b, 956c)의 겹침은 저도핑 영역들 사이에 폭 "y"를 가지는 고도핑 영역들의 형성을 가능하게 한다. 상기 고도핑 영역들은 상기 겹쳐진 영역들을 통과하는 이온들에 의해서 형성되는 반면에, 상기 저도핑 영역들은 상기 겹쳐지지 않은 영역들을 통과하는 이온들에 의해서 형성될 수 있다. 또한, 상기 방법이 다단계 공정일 경우, 상기 빔(도시되지 않음)의 상기 높이 방향을 따라서의 상술한 불균일도는 완화될 수 있다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 다른 예시적인 마스크가 도시된다. 마스크(1250)는 복수의 열들을 포함할 수 있으며, 이들은 각기 하나 이상의 개구들을 포함할 수 있다. 본 실시예에 있어서, 마스크(1250)는 5개의 열들(1255a, 1255b, 1255c, 1255d, 1255e)을 포함할 수 있으며, 하나 이상의 개구들(1256a, 1256b, 1256c, 1256d, 1256e)이 각 열들에 배치될 수 있다. 도 10에서 도시된 것처럼, 근접한 열들 내의 개구들(1056a 내지 1056e)은 불균일하다. 예를 들어, 근접한 열들 내의 개구들(1056a 내지 1056e)은 크기와 위치에 관해서 다를 수 있다.
전술한 실시예들의 상기 마스크들과 유사하게, 본 실시예의 마스크(1250)는 다양한 물질들을 포함할 수 있다.
본 발명은 여기에서 설명된 상기 특정한 실시예들에 의해서 그 범위가 한정되지 않아야 한다. 실질적으로, 여기서 설명된 실시예들 이외에도, 본 발명의 다른 다양한 실시예들 및 변형예들은 당해 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 이전의 설명 및 첨부 도면들로부터 명백할 것이다. 이에 따라, 이러한 다른 실시예들 및 변형들은 본 발명의 기술적 사상 범위 내에 속하도록 의도된 것이다. 또한, 비록 본 발명이 특정한 목적을 위해 특정한 환경에서 특정한 주입에 대해서 설명되었지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 유용성이 이에 의해서 제한되는 것은 아니고, 본 발명이 임의의 목적으로 임의의 환경에서도 구현될 수 있음을 인식할 것이다. 이에 따라, 아래에 기재된 청구항들은 여기에서 설명한 것처럼 본 개시 내용의 외연 및 취지를 고려하여 해석되어야 한다.

Claims (20)

  1. 제1 베이스; 및
    서로 이격되어 하나 이상의 틈(gap)을 한정하는 복수의 핑거(finger)들을 포함하는 기판 처리 마스크.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 핑거들은 각기 제1 단부 및 제2 단부를 포함하며, 상기 제1 단부는 상기 제1 베이스 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 마스크.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 복수의 핑거들의 상기 제2 단부는 지지되지 않는 것을 특징으로 하는 마스크.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 마스크는 석영, 흑연, 사파이어, 실리콘(Si), 실리콘 탄화물(SiC) 및 실리콘 질화물(SiN) 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크.
  5. 원하는 종류의 이온들을 포함하는 이온 빔을 생성하는 이온 소스;
    기판을 수용하는 엔드 스테이션(end station); 및
    상기 기판과 상기 이온 소스 사이에 배치되는 마스크를 포함하며,
    상기 기판 및 상기 마스크 중에서 하나는 상기 기판 및 상기 마스크 중에서 다른 하나에 대해 평행 이동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 마스크는 상기 이온 빔에 대해서 고정되게 위치하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 마스크는 상기 기판의 전체 높이보다 작게 연장되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 마스크의 적어도 일부는 상기 이온 빔의 전체 높이보다 작게 연장되는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 5 항에 있어서, 상기 이온 빔은 제1 부분 및 제2 부분을 포함하고, 상기 마스크는 서로 이격되어 하나 이상의 틈을 한정하는 복수의 핑거들을 포함하며, 상기 복수의 핑거들은 상기 이온 빔의 상기 제1 부분의 경로 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 복수의 핑거들은 상기 이온 빔의 상기 제2 부분의 경로 내에는 배치되지 않는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 이온 빔의 상기 제1 부분의 높이는 상기 이온 빔의 상기 제2 부분의 높이와 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 이온 빔의 상기 제1 부분의 높이는 상기 이온 빔의 상기 제2 부분의 높이보다 큰 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 이온 빔의 상기 제1 부분의 높이와 상기 이온 빔의 상기 제2 부분의 높이의 비율은 약 3:2인 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 이온 빔의 상기 제1 부분의 높이는 상기 이온 빔의 상기 제2 부분의 높이보다 작은 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 이온 빔의 상기 제1 부분의 높이와 상기 이온 빔의 상기 제2 부분의 높이의 비율은 약 2:3인 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제 10 항에 있어서, 상기 이온 빔의 상기 제1 부분으로부터의 상기 이온들의 일부가 상기 하나 이상의 틈을 통과하고 상기 기판에 주입되어 선택적인 이온 주입을 수행하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제 10 항에 있어서, 상기 이온 빔의 상기 제2 부분으로부터의 상기 이온들이 상기 기판에 주입되어 블랭킷(blanket) 이온 주입을 수행하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 원하는 종류의 이온들을 포함하는 이온 빔을 생성하기 위한 이온 소스;
    기판을 수용하는 엔드 스테이션; 및
    상기 이온 소스와 상기 기판 사이에 배치되는 마스크를 포함하며,
    상기 마스크는 서로 이격되어 하나 이상의 틈을 한정하는 복수의 핑거들을 포함하며, 상기 복수의 핑거들은 상기 이온 빔의 높이 방향을 따라서 상기 이온 빔의 전체 높이보다 작게 연장되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 기판 및 상기 마스크 중에서 적어도 하나는 상기 기판 및 상기 마스크 중에서 다른 하나에 대해서 평행 이동하는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제 18 항에 있어서, 상기 이온 빔은 상기 이온 빔의 반대 측면들에 위치하는 제1 부분 및 제2 부분을 포함하고, 상기 이온 빔의 상기 제1 부분으로부터 상기 이온들이 상기 기판 상에 블랭킷(blanket) 이온 주입을 수행하도록 구성되며, 상기 이온 빔의 상기 제2 부분으로부터 상기 이온들이 상기 기판 상에 선택적인 이온 주입을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
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