KR20130077256A - 펄스 운전을 이용한 이온빔 조사량 조절방법 - Google Patents

펄스 운전을 이용한 이온빔 조사량 조절방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20130077256A
KR20130077256A KR1020110145866A KR20110145866A KR20130077256A KR 20130077256 A KR20130077256 A KR 20130077256A KR 1020110145866 A KR1020110145866 A KR 1020110145866A KR 20110145866 A KR20110145866 A KR 20110145866A KR 20130077256 A KR20130077256 A KR 20130077256A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ion beam
irradiation
pulse
ion
switch
Prior art date
Application number
KR1020110145866A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101361719B1 (ko
Inventor
조용섭
권혁중
Original Assignee
한국원자력연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국원자력연구원 filed Critical 한국원자력연구원
Priority to KR1020110145866A priority Critical patent/KR101361719B1/ko
Publication of KR20130077256A publication Critical patent/KR20130077256A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101361719B1 publication Critical patent/KR101361719B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
    • H01J37/3171—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation for ion implantation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32137—Radio frequency generated discharge controlling of the discharge by modulation of energy
    • H01J37/32146—Amplitude modulation, includes pulsing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26—Bombardment with radiation
    • H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
    • H01J2237/317—Processing objects on a microscale
    • H01J2237/31701—Ion implantation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Abstract

본 발명은 이온원 및 상기 이온원에 인가되는 전압을 조절하는 스위치를 포함하는 이온빔 조사장치에 조사물을 장착하고 이온빔을 펄스 단위로 조사하는 제1단계, 및 상기 조사물에서 요구되는 조사량에 변경된 경우, 상기 스위치의 스위칭 타임을 조절함으로써 피크전류는 그대로 유지하면서 이온빔의 펄스폭 또는 펄스 반복률을 변화시켜 평균전류를 조절하는 제2단계를 포함하는 펄스 운전을 이용한 이온빔 조사량 조절방법을 개시한다.

Description

펄스 운전을 이용한 이온빔 조사량 조절방법{METHOD FOR CONTROLLING ION BEAM IRRADIATION BY PULSE OPERATION}
본 발명은 펄스 운전을 이용한 이온빔 조사량 조절방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 조사물에 요구되는 이온빔 조사량에 따라 펄스폭 또는 펄스 반복률을 조절함으로써 피크전류는 유지하면서 평균전류를 조절할 수 있는 펄스 운전을 이용한 이온빔 조사량 조절방법에 관한 것이다.
이온빔 조사장치는 이온원에서 생성되는 이온빔 가운데 특정 이온을 선택하여 요구되는 에너지까지 가속시킨 후 조사물 적재면에 조사하는 장치이다. 이온빔이 조사된 조사물 적재면은 조사된 이온빔의 종류에 따라 특정 물성을 갖도록 만들 수 있는데, 예를 들어 코발트 이온을 주입하는 경우에는 조사물 적재면이 내부식성을 가지며, 구리 이온을 주입하는 경우에는 조사물 적재면이 인체에 대해 무독성을 갖게 된다.
그러나 기존의 이온빔 조사장치는 도 1과 같이, 이온원(1)과 스테이지(4)가 챔버(5)내에 배치되고, 이온원(1)에서 이온빔을 연속적으로 인출하여 조사물(3)에 조사하는 구성으로서, 모재의 열적 손상 등을 이유로 이온빔의 평균 전류를 조절하면 피크전류가 상이해져 이온빔의 크기가 달라지기 때문에 전자석 등과 같은 빔 집속을 위한 장치(미도시)를 사용하여 빔의 크기를 조절할 필요가 있다.
따라서, 조사물이 변경되어 평균전류 조절이 필요한 공정에서는 원하는 전류로 만들기까지 소정의 시간이 소요되며, 이 시간 동안에 피크전류의 변화에 의해 빔의 크기가 변하기 때문에 빔이 조사할 조사물에 도달하지 않도록 빔 셔터(2)를 추가적으로 구비하여야 하는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 조사물에 요구되는 이온빔 조사량에 따라 펄스폭 또는 펄스 반복률을 조절함으로써 피크전류는 유지하면서 평균전류를 조절할 수 있는 펄스 운전을 이용한 이온빔 조사량 조절방법을 제공한다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 이온원 및 상기 이온원에 인가되는 전압을 조절하는 스위치를 포함하는 이온빔 조사장치에 조사물을 장착하고 이온빔을 펄스 단위로 조사하는 제1단계; 및 상기 조사물에서 요구되는 조사량에 변경된 경우, 상기 스위치의 스위칭 타임을 조절함으로써 피크전류는 그대로 유지하면서 이온빔의 펄스폭 또는 펄스 반복률을 변화시켜 평균전류를 조절하는 제2단계;를 포함한다.
이때, 이온빔 조사장치는, 플라즈마 발생부와, 플라즈마 발생부를 둘러싼 인출전극과, 상기 인출전극과 이격된 접지전극을 포함하는 이온원과, 상기 조사물이 장착되는 스테이지와, 상기 인출전극과 접지전극의 양단에 전압을 인가하는 전원부, 및 상기 전원부에 연결된 스위치를 포함한다.
본 발명에 따르면, 조사물에 요구되는 이온빔 조사량에 따라 펄스폭 또는 펄스 반복률을 조절함으로써 평균전류를 조절할 수 있으므로 빔셔터가 불필요하여 장치 비용을 줄일 수 있다.
또한, 조사물에 요구되는 이온빔 조사량에 따라, 피크전류를 유지하면서 평균전류를 조절할 수 있으므로 이온빔의 크기를 일정하게 유지하면서 평균전류 조절이 가능한 장점이 있다.
도 1은 종래 이온빔 조사장치의 개략도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이온빔 조사장치의 개략도이고,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이온원에 전압이 인가되는 구성을 보여주는 개념도이고,
도 4a와 도 4b는 피크전류는 유지하면서 평균전류를 변화시키기 위해 펄스폭을 조절하는 상태를 보여주는 그래프이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이온빔 조사장치의 개략도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이온원에 전압이 인가되는 구성을 보여주는 개념도이다.
본 발명에 따른 이온 조사장치는 크게 이온원(10)과, 상기 이온원(10)과 이격되고 일면에 조사물이 장착되는 스테이지(30)와, 상기 이온원(10)과 스테이지(30)를 커버하는 챔버(40)와 상기 이온원(10)에 전압을 인가하는 전원부(50), 및 상기 전원부(50)에 연결된 스위치(51)를 포함한다.
이온원(10)은 플라즈마 발생부(11)와, 플라즈마 발생부(11)를 둘러싼 인출전극(12)과, 인출전극(12)과 이격된 접지전극(13)으로 구성되고, 인출전극(12)과 접지전극(13)은 이온빔이 인출될 수 있도록 각각 제1이온빔 인출구(12a)와 제2이온빔 인출구(13a)가 형성된다. 이때, 이온빔이 원추상으로 퍼질 수 있도록 제2이온빔 인출구(13a)는 제1이온빔 인출구(12a)보다 크게 형성될 수 있다.
플라즈마 발생부(11)는 가스 도입관(미도시)으로부터 공급된 가스를 매개체로 하여 전기방전에 의해 플라즈마를 발생한다. 이렇게 발생된 플라즈마는 인출전극(11)에 전압이 인가되면 이온빔 인출구(12a)를 통해 이온빔으로 인출된다.
이온원(10)에 전압을 인가하는 전원부(50)는 챔버(40)의 외부에 위치하고 스위치(51)에 의해 펄스 단위로 전압을 인가한다. 따라서, 스위치(51)의 스위칭 타임에 따라 이온원(10)에서 인출되는 이온빔은 펄스 단위로 조사된다.
스테이지(30)는 진공펌프(미도시)와 연결된 진공배기관(미도시)을 갖는 챔버(40) 내에 설치된다. 또한, 스테이지(30)는 일면에 조사물(30)이 장착되고 일정한 속도를 갖고 일방향으로 이동하도록 구성된다.
이러한 이온빔 조사장치를 이용한 이온빔 조사방법은, 이온빔이 조사물(30)에 대해 소정각도로 조사되며, 스테이지(30)가 일정한 속도를 갖고 일방향으로 이동함으로써 스캔하듯 조사물(30) 전면에 이온빔 조사가 이루어지게 된다.
이때, 이온원(10)에서 방출되는 이온빔을 펄스 형태로 구현하기 위하여 스위치(51)는 반도체 스위치와 같은 고속 스위칭 소자가 선택되는 것이 바람직하다. 이러한 스위치 소자(11)에 의한 스위칭 타임에 의해 이온빔의 펄스폭 또는 펄스 반복률이 조절된다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 펄스 전원을 사용함으로써 펄스폭 또는 펄스 반복률을 조절할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 펄스 이온빔 조사량 조절방법은, 이온원 및 상기 이온원에 전압을 인가하는 스위치를 포함하는 이온빔 조사장치에 조사물을 장착하고 이온빔을 펄스 단위로 조사하는 제1단계, 및 상기 조사물에서 요구되는 조사량에 변경된 경우, 상기 스위치의 스위칭 타임을 조절함으로써 피크전류는 그대로 유지하면서 이온빔의 펄스폭 또는 펄스 반복률을 변화시켜 평균전류를 조절하는 제2단계를 포함한다.
먼저, 전술한 이온빔 조사장치의 스테이지(30)에 조사물을 장착하고 조사물에서 요구되는 조사량에 따라 펄스 이온빔을 조사한다. 이때, 조사되는 펄스 이온빔은, 조사량에 따라 이온빔의 펄스폭 또는 펄스 반복률을 조절하여 이온원에 인가되는 평균전류값을 조절한다.
이후, 조사물에서 요구되는 조사량이 변경되는 경우, 변경된 조사량에 따라 펄스폭 또는 펄스 반복률을 조절하여 인가되는 평균전류를 조절하게 된다. 예를 들면, 도 4a와 같이 평균 전류를 증가시키는 경우에는, 펄스폭을 넓혀 평균전류를 증가시킬 수 있고, 도 4b와 같이 평균전류를 감소시키는 경우에는, 펄스폭을 좁혀 평균전류를 감소시킬 수 있다.
이때, 그러나 평균전류를 변화하기 위하여 펄스폭 또는 펄스 반복률을 조절하여도 피크전류(M)는 항상 일정하게 유지되므로 인출되는 이온빔의 크기는 일정하게 유지된다, 따라서, 평균전류를 조절하는 과정에서도 조사물에 균일한 이온빔을 조사할 수 있어 연속적인 이온빔 조사가 가능하게 된다.
조사물에서 요구되는 조사량이 변경되는 경우는, 조사물이 최초 조사물과 상이한 조사물로 변경되거나, 조사물 자체가 조사량을 달리하여 복수 회 조사가 필요한 경우일 수 있다.
이러한 조사방법에 의하면, 이온빔 조사과정에서 조사물이 변경되는 경우에도, 피크전류는 유지하면서 펄스폭 또는 펄스 반복률만을 조절함으로써 연속적으로 조사가 가능하며, 상대적으로 조사량 조절이 용이한 장점이 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 이온원 20: 스테이지
30: 조사물 40: 챔버
50: 전원부 51: 스위치

Claims (4)

  1. 이온원 및 상기 이온원에 인가되는 전압을 조절하는 스위치를 포함하는 이온빔 조사장치에 조사물을 장착하고 이온빔을 펄스 단위로 조사하는 제1단계; 및
    상기 조사물에서 요구되는 조사량에 변경된 경우, 상기 스위치의 스위칭 타임을 조절함으로써 피크전류는 그대로 유지하면서 이온빔의 펄스폭 또는 펄스 반복률을 변화시켜 평균전류를 조절하는 제2단계;를 포함하는 펄스 운전을 이용한 이온빔 조사량 조절방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 이온빔 조사장치는,
    플라즈마 발생부와, 플라즈마 발생부를 둘러싼 인출전극과, 상기 인출전극과 이격된 접지전극을 포함하는 이온원과,
    상기 조사물이 장착되는 스테이지와,
    상기 인출전극과 접지전극의 양단에 전압을 인가하는 전원부, 및
    상기 전원부에 연결된 스위치를 포함하는 펄스 운전을 이용한 이온빔 조사량 조절방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 스위치는 반도체 스위치인 펄스 운전을 이용한 이온빔 조사량 조절방법.
  4. 제1항에 있어서, 제2단계에서,
    상기 조사물에서 요구되는 조사량에 변경된 경우는, 조사물이 변경됨에 따라 요구되는 조사량이 변경되는 경우인 펄스 운전을 이용한 이온빔 조사량 조절방법.
KR1020110145866A 2011-12-29 2011-12-29 펄스 운전을 이용한 이온빔 조사량 조절방법 KR101361719B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110145866A KR101361719B1 (ko) 2011-12-29 2011-12-29 펄스 운전을 이용한 이온빔 조사량 조절방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110145866A KR101361719B1 (ko) 2011-12-29 2011-12-29 펄스 운전을 이용한 이온빔 조사량 조절방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130077256A true KR20130077256A (ko) 2013-07-09
KR101361719B1 KR101361719B1 (ko) 2014-02-13

Family

ID=48990544

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110145866A KR101361719B1 (ko) 2011-12-29 2011-12-29 펄스 운전을 이용한 이온빔 조사량 조절방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101361719B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102485682B1 (ko) 2016-05-02 2023-01-10 에스케이하이닉스 주식회사 전자 장치 및 그 제조 방법

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3355869B2 (ja) * 1995-04-28 2002-12-09 日新電機株式会社 イオン源制御装置
JPH10321175A (ja) * 1997-05-20 1998-12-04 Kobe Steel Ltd イオンビーム発生装置
KR100336875B1 (ko) * 1997-07-12 2002-11-23 김순이 전자빔 증착장치용 펄스 이온빔 발생장치 및 그 방법
KR100933010B1 (ko) * 2008-12-23 2009-12-21 한국원자력연구원 펄스 반복률 변조를 이용한 빔 조사량 조절 장치 및 조절 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR101361719B1 (ko) 2014-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102046560B1 (ko) 전자 빔을 발생시키기 위한 방법 및 장치
Lu et al. Atmospheric pressure nonthermal plasma sources
JP2008523625A (ja) 軸方向静電気的閉じ込めによるプラズマイオン注入装置
JP2020514957A (ja) 荷電粒子ビームを使用した積層造形に関する改善
JPS60175351A (ja) Ｘ線発生装置およびｘ線露光法
JP2007311125A (ja) 荷電粒子ビーム加速器のビーム出射制御方法及び荷電粒子ビーム加速器を用いた粒子ビーム照射システム
US9378924B2 (en) Charged particle beam treatment apparatus
RU2009107215A (ru) Способ генерирования импульсного потока частиц высокой энергии и источник частиц для осуществления такого способа
US9415127B2 (en) Plasma treatment method
US20070069157A1 (en) Methods and apparatus for plasma implantation with improved dopant profile
KR101361719B1 (ko) 펄스 운전을 이용한 이온빔 조사량 조절방법
KR20100038404A (ko) 고 뉴트럴 밀도 플라즈마 주입을 사용한 컨포멀 도핑
KR100788505B1 (ko) 분사식 플라즈마 처리장치
JP5380693B2 (ja) 荷電粒子線照射装置及び荷電粒子線装置の制御方法
JP2001207259A (ja) 表面改質方法及び表面改質装置
EP1701598B1 (en) Method of operating a flow-through plasma device
US20170360974A1 (en) Plasmaclave Device
JP2006514149A5 (ko)
US6683319B1 (en) System and method for irradiation with improved dosage uniformity
JP2009279046A (ja) 粒子線治療システム
WO2019038966A1 (ja) 荷電粒子ビーム発生装置とそれを備えた粒子線治療装置、および荷電粒子ビーム発生装置の運転方法
JP2015021183A (ja) イオン照射装置
KR20150022304A (ko) 대면적 광소결 장치
JP6104126B2 (ja) 皮膜形成装置及び皮膜形成方法
KR101756194B1 (ko) 플라즈마를 이용한 수처리 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170111

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171207

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee