KR20130124130A - 이온 주입 공정 및 장치를 위한 이온 빔 크기 제어 및 진보된 공정 제어 - Google Patents

이온 주입 공정 및 장치를 위한 이온 빔 크기 제어 및 진보된 공정 제어 Download PDF

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나이-한 쳉
치-밍 양
친-샹 린
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Abstract

잘 알려진(noted) 비균일성(non-uniformities)을 보상할 수 있는 것과 같은, 기판상의 높은 선량(dosage) 면적을 생성하기 위한, 이온 주입 방법 및 장치를 위한 공정 제어 방법이 제공된다. 이온 주입 도구에서, 분리해서 제어가능한 전극이 이온 주입 빔 외부에 배치된 대향 전극의 복수의 집합으로서 제공된다. 빔 차단기는 이온 빔 안으로 배치가능하다. 전극과 빔 차단기 모두는 기판상에 입사하는 이온 빔의 면적을 감소시키도록 제어가능하다. 전극과 빔 차단기는 기판상에 입사하는 감소된 면적의 이온 빔의 위치를 또한 변경시킨다. 기판이 이온 빔을 스캔하며 지나가는(scan past)는 속도는 기판 내의 다양한 선량 농도를 생성하도록 주입 공정 동안에 동적으로 변경될 수 있다.

Description

이온 주입 공정 및 장치를 위한 이온 빔 크기 제어 및 진보된 공정 제어{ION BEAM DIMENSION CONTROL FOR ION IMPLANTATION PROCESS AND APPARATUS, AND ADVANCED PROCESS CONTROL}
본 발명 개시는 반도체 제조에 대한 것이고, 보다 구체적으로는, 공정 제어 기술, 그리고 반도체 소자의 이온 주입을 위한 장치 및 방법에 대한 것이다.
반도체 소자는 전자 산업 및 세계 전체에 걸쳐 다양한 소자에서 광범위하게 이용된다. 칩이라고 또한 알려진 반도체 소자는 수백개의 또는 심지의 수천개의 침들을 포함하는 기판상에서 제조된다. 오늘날의 반도체 제조 산업에서, 기판 크기를 증가시키고, 기판상에 형성되는 반도체 소자의 특징부의 크기를 감소시키려는 계속적인 요구가 있다. 기판 전체에 걸쳐 각각의 처리 동작의 균일성을 제어하는 것은 매우 중요하다. 다르게 말하자면, 각 처리 동작은 전체 기판에 걸쳐서 균일하게 수행되는 것이 중요하다. 기판 크기가 증가하고, 특징부 크기가 감소함에 따라 요구되는 레벨로 균일성을 제어하는 것이 더욱 더 문제가 되고 있다.
하지만, 비균일성은 반도체 제조의 실제 세계에서 참으로 발생한다. 다양한 요인이 비균일성에 기여할 수 있다. 비균일성은 다양한 처리 동작에 기여할 수 있다. 진보된 측정 기술과 진보된 형태학(morphology)과, 분석 장치는 이러한 비균일성이 결정되는 것을 가능케 한다. 비균일성은 기판 전체에 걸쳐 임계 크기(critical dimension; CD) 측정에서의 변이로, 또는 다양한 다른 방식으로 기판 전체에 걸쳐 상이한 필름 두께로 나타날 수 있다. 비균일성은 기판상의 수백 또는 수천 개의 비기능성 칩들을 야기할 수 있다.
반도체 소자의 제조는 비용 집약 공정이고, 그러므로, 기판 전체에 걸쳐 비균일성을 보상하고, 기판 전체에 걸쳐 기능성 칩을 생성하도록 진보적인 공정 제어 기술을 적용하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명은 이온을 기판 내로 주입하기 위한 방법을 제공하며, 이 방법은 이온 주입 도구에서 이온 빔을 생성하는 단계; 상기 이온 빔이 상기 기판상에 부딪치도록 상기 이온 주입 도구 내의 이동가능한 스테이지(stage)상에서 기판을 배치하는 단계; 상기 기판상에서 부딪치는 상기 이온 빔의 면적의 크기를 조정하는 단계; 및 상기 이온 빔에 대해 상기 기판을 병진시키는(translating) 단계 - 상기 병진시키는 단계는 직교 방향 각각으로 상기 기판을 병진시키는 단계를 포함함 -를 포함한다.
또한, 본 발명은 이온 주입 도구를 제공하며, 이 도구는 이온 빔 생성기; 기판을 수용하기 위한 스테이지 쪽으로 상기 이온 빔을 지향시키기 위한 적어도 하나의 자기 소자 - 상기 기판은 스테이지상에서 수용됨 -; 상기 기판이 상기 스테이지상에 있을 때 상기 이온 빔은 z-방향으로 상기 기판상에서 입사하도록 배치되는 상기 스테이지 - 상기 스테이지는 상기 이온 빔에 대해 x-방향과 y-방향 모두로 병진가능함 -; 및 상기 이온 빔 외부에 배치되고, 상기 기판상에 입사하는 상기 이온 빔의 면적의 크기 및 위치를 변경하도록 제어가능한 대향 전극의 적어도 하나의 집합을 포함한다.
또한, 본 발명은 이온 주입 도구를 제공하며, 이 도구는 이온 빔 생성기; 상기 이온 빔을 기판 홀더(holder)쪽으로 지향시키기 위한 적어도 하나의 자기 소자; 상기 기판이 상기 스테이지상에 있을 때, 상기 이온 빔이 상기 기판상에 입사하도록 기판을 수용하기 위한 이동가능한 스테이지를 포함하는 상기 기판 홀더 - 상기 기판은 상기 이동가능한 스테이지상에서 수용되며, 상기 이동가능한 스테이지는 직교 방향 각각으로 가변 속도로 병진가능함 -; 상기 이온 빔 외부에 배치되고, 직교 전기장을 갖는 집합을 포함하는 대향 전극의 복수의 집합 - 대향 전극의 상기 집합은 상기 기판상에 입사하는 상기 이온 빔의 크기 및 형태를 변경하도록 분리해서 제어가능함 -; 및 상기 이온 빔의 경로 안으로 배치가능하고, 상기 기판상에 입사하는 상기 이온 빔의 상기 크기 및 형태를 변경하도록 이동가능한 흑연 차단기 부재를 포함하고, 상기 이동가능한 스테이지는 상기 이온 빔에 대해 가변 속도로 상기 기판을 스캔(scan)하도록 적응된다.
본 발명 개시는 첨부된 도면들과 결합해서 읽을 때 하기의 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해된다. 일반적인 실행에 따라, 도면의 다양한 특징부들은 필연적으로 크기에 맞게 도시되지는 않는다는 것이 강조된다. 오히려, 다양한 특징부의 크기는 명확성을 위해 임의로 확장되거나 감소될 수 있다. 동일한 참조 번호는 명세서 및 도면 전체에 걸쳐 동일한 특징부를 표시한다.
도 1은 본 발명 개시의 실시예에 따른 이온 빔에 대해 병진하는(translating) 기판을 도시하는 평면도이다.
도 2는 이온 빔이 입사하는 기판상의 면적의 크기에서의 감소를 도시하는 본 발명 개시의 실시예를 예증하는 평면도이다.
도 3은 본 발명 개시의 하나의 공정 제어 실시예에 따라 증가된 선량(dopant) 농도의 면적을 갖는 반도체 기판을 도시하는 평면도이다.
도 4는 본 발명 개시의 이온 주입 도구의 양상을 예증하는 단면도이다.
도 5는 본 발명 개시에 따라 이온 주입 도구의 양상을 예증하는 단면도이다.
도 6은 도 5의 라인 A-A'를 따라 얻어진 평면도이다.
도 7a 및 7b는 이온 빔의 집중된 면적이 기판 표면을 가로질러 스위핑하는(sweep across) 일 실시예에 따른 이온 빔 농도(concentration)의 프로파일이다.
도 8a 내지 8f는 기판의 가변 스캔 속도의 구성과, 이온 주입 도구 내에서 주입되고 있는 기판을 도시한다.
본 발명 개시는 이온 주입 도구에서 x 및 y 방향에서 이온 빔으로 스캔되는 기판의 스캔 속도를 변화시키는 것을 제공한다. 본 발명 개시는 이온 주입 도구 내의 기판의 표면상에 입사하는 이온 빔 면적의 크기 및 위치를 제어하는 것을 또한 제공한다. 이온 빔은 이온 빔의 크기 및 위치를 제어하도록 형성되어서, 원하는 위치에서 최고의 선량 농도의 이온 빔을 집속시킨다. 기판은 x-방향 및 y-방향 모두로 이온 빔에 대해 스캔한다. 기판상에 입사하는 이온 빔 면적의 위치는 주입 공정 이전에 또는 동안에 x-방향 및 y-방향 모두에서 조정된다. 일부 실시예에서, 기판은 x-방향 및 y-방향 모두에서 가변 속도로 스캔한다. 가변 속도는 상이한 선량 농도를 갖는 면적의 생성을 가능케 한다. 더 느린 스캔 속도는 더 높은 주입 선량을 생성하며, 그 역도 또한 성립한다(vice versa). 본 발명 개시는 일 실시예에서 약 90도로 기판을 회전시키고, 이렇게 회전된 기판을 x-방향으로 다시 스캔하는 것을 제공한다.
도 1을 참조하면, +x-방향(2)과 +y-방향(4)은 이온 주입 도구 내에서 기판(1)의 스캔 방향을 나타낸다. X-축(12)과 y-축(14)은 기판 자신의 축들을 나타낸다. 기판은 가변 속도로 x-방향(2)과 y-방향(4) 모두로 이온 빔(3)에 대해 스캔되어, 기판 전체에 걸쳐 주입 선량이 기판의 x-축(12)과 y-축(14) 방향 모두로 변화하는 것을 가능케 한다. 이러한 특징은 개선된 공정 제어의 이익을 제공한다. 어떤 한 면적에서 도펀트 불순물의 더 높은 농도는 다양한 실시예에 따라 이전 처리 또는 예상되는 미래의 처리로부터 야기되는 기판 전체에 걸친 변이를 보상하도록 이용된다. 하나의 이러한 변이는 기판 전체에 걸친 CD(임계 크기, critical dimension) 변이이다.
도 1은 기판을 도시하며, 이온 빔에 대한 기판의 움직임을 표시한다. 도 1은 이온 빔(3)과 관련해서 기판(1)을 도시한다. 다양한 실시예에 따라, 기판은 가변 속도로 이온 빔(3)에 대해 x 및 y 스캔 방향들, 즉, x-방향(2) 및 y-방향(4) 모두를 따라 이동한다. 각각의 스캔 방향에서, 더 낮은 선량을 제공하도록 속도가 증가될 수 있거나, 더 큰 선량을 제공하도록 속도가 감소될 수 있다. x-축(12)을 따라 더 높은 선량의 위치와 y-축(14)을 따라 더 높은 선량의 위치의 교차점에서, 상당히 증가된 선량 면적이 생성된다.
기판(1)은 일 실시예에서 반도체 기판이고, 기판(1)은 다른 실시예에서 반도체 제조 산업에서 기판으로 적절한 다른 물질로부터 형성된다. 기판(1)은 다양한 크기의 기판을 나타낸다. 다양한 소자(미도시)가 기판(1)상에 형성된다. 기판(1)의 방위는 도 1a의 예증에서 아래쪽으로 위치된 평평부(5)에 의해 표시된다. 평평부(5)는 모든 실시예에서 이용되지는 않는다. x-축(12)과 y-축(14)은 설명의 편이성을 위해 평평부(5)에 대해 표시되는 것이 주목된다. 화살표(17, 19)는 각각 +x 방향과 -x 방향으로 이온 빔(3)에 대해 기판(1)이 병진하는 것, 즉, 기판(1)이 이온 주입 도구 내에서 x 방향을 따라 병진되는 것을 표시한다. 기판(1)은 y-방향을 따라, 즉, y-축(14)을 따라서 또는 y-축(14)과 반대 방향으로, 즉, +y 및 -y 직교 방향 각각을 따라 또한 병진한다. 이온 빔(3)은 높이(13)과 폭(7)의 크기를 갖는 것을 특징으로 하고, z-방향으로 기판(1)상에서 부딪친다. 높이(13)는 기판(1)의 직경보다 크다. 이 실시예에 따라, 기판(1)상에 입사하는 이온 빔(3)의 면적은 기판(1)의 상단으로부터 하단으로 연장하는 폭(7)을 갖는 면적의 스트립(strip) 또는 리본을 나타낸다. 다양한 스캔 속도가 이용된다. 기판(1)이 x 방향을 따라, 즉, 화살표(17)에 의해 표시되는 +x 방향과 화살표(19)에 의해 표시되는 -x 방향을 따라 병진할 때, 도 1에 예증된 실시예에서, 전체 기판(1)은 이온 빔(3)을 통과한다. 다른 실시예에서, 기판상에 부딪치는 이온 빔(3)의 크기가 감소된다. 다양한 실시예에서, 기판(1)이 화살표(17)에 의해 표시되는 +x 방향, 화살표(19)에 의해 표시되는 -x 방향과, y-축(14)에 의해 표시되는 +y 및 -y 방향들 중 어느 하나, 또는 이 모든 방향으로 병진할 때, 스캔 속도가 변경된다.
이온 빔(3)은 다양한 실시예에서 다양한 이온 주입 도구들 중 어느 하나에 의해 생성될 수 있다. 이온 빔(3)은 다양한 실시예에서 다양한 이온 종(ionic species)으로 이루어진다. 이온 빔(3)은 이온 주입 공정에서 이용되는 다양한 에너지를 포함하고, 다양한 선량 레벨과 다양한 깊이로 이온 도펀트 불순물을 주입할 수 있다.
x 방향과 y 방향은 단지 설명의 편이를 위해 제공되고, 이온 주입 도구 내에서 기판(1)의 움직임이 임의의 특정 방향에 있는 것을 요구하지 않는다. 오히려, 이온 주입 도구는 주입되고 있는 기판의 크기만큼 적어도 클 수 있는, 한 방향으로 크기를 갖는 이온 빔을 제공하고, 기판이 이 방향을 따라서 그리고 이 방향에 직교인 방향 모두로 병진한다는 것을 예증하기 위해, x-좌표 및 y-좌표가 이용된다.
도 2는 기판(1)을 도시하고, 기판(1)에 입사하는 이온 빔의 감소된 면적을 도시한다. 도 1에 도시되었던 이온 빔(3)의 최대 면적은 점선으로, 즉, 높이(13)와 폭(7)에 의해 한정되는 바와 같이 이제 표시된다. 본 발명 개시의 다양한 양상은 기판(1)상에 입사하는 이온 빔(3)의 감소된 빔 면적(23)을 생성하도록 이온 빔(3)을 집속하기 위해 이용된다. 비록 이온 빔(3)과 감소된 빔 면적(23) 모두가 실질적으로 직사각형인 것으로 예증되지만, 이것은 단지 예증적인 목적만을 위한 것이고, 다른 실시예에서, 이온 빔(3)과 감소된 빔 면적(23)은 다른 형태를 취한다. 도면들에서 직사각형 표현은 기판(1)상에 입사하는 이온 빔의 크기의 감소를 보다 명백히 보여 주도록 표현된다. 감소된 빔 면적(23)은 폭(7)과 높이(25)에 의해 한정되고, 높이(13)과 폭(7)에 의해 한정되는 면적보다 작고, 높이(25)와 폭(7) 각각은 기판(1)의 직경보다 작다. 본 발명 개시의 양상은 기판(1)상에 입사하는 이온 빔(3)의 크기를 높이(13)와 폭(7)에 의해 한정되는 원래 면적으로부터 감소된 빔 면적(23)으로 감소시키는 것을 제공하며, 본 발명 개시의 양상은 y-축을 따라 원하는 위치에서 감소된 빔 면적(23)을 배치시키는 것을 또한 제공한다. 일 실시예에서, 높이(5)는 높이(13)와 약 0~50 mm만큼 차이가 있으나, 이온 빔(3)은 점선에 의해 표시되고, 높이(13) 및 폭(17)에 의해 한정되는 이온 빔(3)의 원래 면적과는 상이한 정도(degree)만큼 변화하는 감소된 빔 면적(23)을 포함할 수 있다.
기판(1)이 x-방향을 따라 스캔할 때, 기판(1)의 밴드(band, 27)는 주입 선량을 수용한다. 기판(1)이 y-방향(14)을 따라 스캔할 때, 밴드(28)는 주입 선량을 수용한다. x-방향 및 y-방향 모두를 따라 기판(1)을 병진시킴으로써, 기판(1)의 전체가 주입 선량을 수용한다. 감소한 빔 면적(23)은, x-방향 및 y-방향을 따라 기판(1)이 병진되는 다양한 속도에 기초해서 주입 선량이 x-방향 및 y-방향으로 더 높거나 낮은 농도 레벨로 집중되는 것을 가능케 한다. 본 발명 개시의 일 실시예는 이온 빔의 입사 면적의 높이와 위치 중 적어도 하나가 높이(13) 및 폭(7)에 의해 한정되는 원래 면적에 대해 변화하는 것을 제공한다. 일 실시예에 따라, 높이(25) 및 폭(7)은 주입 공정의 개시 이전에 결정되고 고정된다. 일부 실시예에서, 이온 빔(3)이 감소된 빔 면적(23)을 달성할 때, 이온 빔(3)은 연장된 시간(extended time) 동안 이 크기로 남아 있는다.
일부 실시예에 따라, 기판(1)이 이온 빔 프로파일 면적을 생성하도록 스캐닝되고 있는 동안, x-축 및 y-축을 따라 감소된 빔 면적(23)의 정확한 위치는 반복적으로 또는 규칙적으로 변경된다. 다양한 주파수가 이 실시예에서 이용된다.
다른 실시예에 따라, 기판(1)의 스캔 속도가 변경되는 한편, 이 예증된 실시예에서 기판(1)은 x-방향, 즉, x-축(12)을 따라 병진되고/되거나, y-방향, 즉, y-축(14)을 따라 스캔된다. 일 실시예에서, 스캔 속도는 감소된 빔 면적의 이용과 연관되어 변하게 된다
본 발명 개시의 방법 및 장치는 도 3에 도시된 바와 같이 기판의 하나의 면적에서 집중된 도펀트 농도를 생성하도록 일 실시예에서 이용된다. 특정 면적에서 집중된 도펀트 농도는 기판 전체에 걸쳐 주목되는(noted) CD 변이 또는 다른 변이와 같은 비균일성을 보상하거나 정정하기 위해 이용될 수 있다. 이러한 개선된 공정 제어 기술은 칩으로부터 기능적 반도체 소자를 제공하는데 유용하며, 그렇치 않으면, 이러한 칩은 비기능적 반도체 소자를 생성한다.
도 3은 주입된 표면(31)을 갖는 기판(1)을 도시한다. 일 실시예에 따라, 표면(31)의 모든 면적이 주입된다. 다양한 도펀트 농도가 이용된다. 고 선량 면적(33)은 표면(31)의 일부이고, 더 높은 주입량, 즉, 더 높은 농도의 주입된 이온을 포함한다. 높은 선량 면적(33)과 표면의 다른 주입된 면적간의 상대적인 도펀트 농도는 다양한 실시예에서 변화한다. 높은 선량 면적(33)은 평평부(5)에 대한 기판(1)상의 임의의 원하는 위치에서 형성된다. 일 실시예에서, 기판(1)이 좌측에서 우측으로 스캔될 때, 도펀트 농도의 증가된 면적은 기판(1)상에 입사하는 이온 빔의 면적의 감소 및/또는 y-방향에서 스캔 속도 변화의 활용에 기인해서 밴드(35)를 따라 놓일 수 있다. 밴드(37)에서의 증가한 도펀트 농도와 밴드(35)를 따라 증가한 도펀트 농도는, 기판(1)이 이온 빔(3)에 대해 x-방향으로 스캔될 때, 이 대역을 따라 감소된 빔 면적 또는 더 느린 스캔 속도 중 하나 또는 이 모두에 의해 생성될 수 있다. 증가한 도펀트 농도의 밴드(35 및 37)는 고 선량 면적(33)을 함께 생성한다. 고 선량 면적(33)은 고 선량 면적(33)의 영역 내의 상이한 특성을 생성하는, 기판(1)상의 다양한 변이 및 비균일성을 보상하기 위해 이용된다.
도 4는 이온 주입 도구의 빔 안내 부분(43) 내의 이온 빔(41)을 도시한다. 다양한 이온 주입 도구 및 다양한 이온 주입 동작이 다양한 실시예에서 이온 빔(41)을 생성하기 위해 이용된다. 빔 방향(45)은 이온 빔(41)의 방향, 즉, 기판(47)쪽을 표시한다. 이온 빔(41)은 예증된 실시예에서 약 90도의 각도에서 기판(47)상에 부딪친다. 일 실시예에서, 기판(47)은 이온 빔(41)에 대해 이동하는, 즉, 도면의 평면의 왼쪽에서 오른쪽으로, 그리고 이 평면의 안쪽에서 바깥쪽으로 이동가능한 스테이지(50)상에 있다. 기판(47)은 일 실시예에서 이온 주입 도구의 기판 홀더(holder) 부분 내의 이동가능한 스테이지(50)상에 배치된다. 이온 빔(41)에 대해 기판(47)을 이동시키기 위한 다른 적절한 수단이 다른 실시예에서 이용된다.
이온 주입 도구는 적어도 이온 공급원(source)과 추출 전극을 포함할 수 있는 이온 빔 생성기(미도시)를 포함한다. 다양한 이온 공급원과 추출 전극이 이용된다. 이온 주입 도구는 이온 빔(41)을 이온 빔 방향(45)을 따라서, 그리고 기판(47)을 향해 인도하는 하나 또는 여러 개의 자기 소자 또는 다른 적절한 수단을 또한 포함할 수 있다. 전자기 또는 다른 자석 및 자석 배열이 다양한 실시예에서 이용된다. 자기 소자는 다양한 실시예에서 빔을 구부리고 성형함으로써 이온 빔(41)을 인도한다. 도 4는 기판(47)의 근처에서 그리고 이 기판(47)에 입사하는, 빔 인도부(43) 내의 이온 빔(41)의 선형 부분을 보여 주지만, 이온 빔(41)은 이온 주입 도구의 다른 위치에서 상이한 방향으로 연장될 수 있다.
이온 빔(41)은 기판(47)의 직경보다 큰 것으로 예증되는 폭(59)을 포함한다. 폭(59)은 일 실시예에서 도면의 안과 밖에 있는, 기판(47)의 스캔 방향을 가로지르는(transverse) 방향을 따라서 측정되는 크기이다. 폭(59)은 기판(1)의 하나의 스캔 방향(17, 19)을 가로지로는, 도 1에 도시된 빔(3)의 높이(13)와 비교될 수 있다. 폭(59)은 이온 빔(41)에 대해 기판(47)이 병진함에 따라 기판(47)의 스캔 속도가 직교 방향으로 변화되도록 일부 실시예에서 유지된다. 다른 실시예에서(도 5 참조), 이온 빔(41)의 폭(59)은 감소한다.
이제 도 4를 다시 보면, 이온 빔(41)의 폭(59)은 빔 차단기(49)와, 대향 전극들(51, 53, 및 55)의 집합들에 의해 제어가능하다. 대향 전극들(51, 53, 55)의 집합들은 이온 빔 방향(45)을 따라 다양한 위치에 배치된다. 예증된 실시예에서, 집합들(51 및 53)은 서로 바로 인접하고, 집합(53)과 집합(55) 사이에 공간이 존재한다. 다른 실시예에서, 대향 전극들의 더 많거나 더 적은 개수의 집합들이 이용된다. 다른 실시예에서, 대향 전극들의 집합들은 상이한 위치에서, 다양한 간격으로, 이온 빔 방향(45)을 따라 배치된다. 보다 특별하게, 대향 전극들(51, 53, 55)의 각 집합의 각 전극은 분리되게 바이어스될 수 있다.
이온 빔(41)은 대향 전극의 집합을 가로질러 인가되는 전계에 응답하여 편향한다. 일 실시예에서, 이온 빔(41)은 집합의 어느 한 전극 또는 모든 전극에 인가되는 포지티브 바이어스에 응답하여 편향한다. 이것은 도 1과 관련해서 위에서 설명되는 바와 같이, 이온 빔(41)의 폭(59)의 감소와, 이온 빔(41)의 감소되는 입사 면적의 위치가 조정되는 결과를 야기한다. 빔 차단기(49)는 이온 빔(41)이 기판(47)에 도달하는 것을 차단하도록 배치가능하다. 일 실시예에서, 빔 차단기(49)는 선형적으로 안쪽으로 그리고 이온 빔(41)의 경로 안으로 슬라이딩하고(slide), 다른 실시예에서, 빔 차단기(49)는 비스듬히 놓이거나(angled), 그렇지 않으면 이온 빔(41)의 경로 안으로 인도된다. 일 실시예에서, 빔 차단기(49)는 흑연으로 제조되지만, 다른 실시예에서는 다른 적절한 물질이 이용된다. 빔 차단기(49)는 이온 빔(41) 내의 이온 종(species)을 흡수하거나 차단하는 물질로부터 형성된다.
도 5는 본 발명의 양상에 따라 폭이 좁아진 이온 빔(41)을 도시한다. 이온 빔(41)이 빔 차단기(49)와 대향 전극들(51, 53, 55)의 집합들에 부딪히기 전의 위치에서의 폭(59)을 포함한다. 이온 빔(41)의 가능한 가장 넓은 경로는 점선(65)에 의해 표시된다. 이온 빔(41)은, 이온 빔(41)이 기판(47)상에 입사하는 위치에서 감소된 폭(63)을 가진다. 일 실시예에서, 이런 특징은 대향 전극들(51, 53, 55)의 집합들 중 하나 이상의 집합의 하나 이상의 전극을 바이어스함으로써 얻어진다. 위에서 표시된 것처럼, 도면들의 특징은 명확성을 위해, 그리고 본 발명 개시의 양상을 보다 명확하게 예증하도록 임의로 확장될 수 있고, 감소되는 폭(63)은 다양한 정도로 폭(59)과 다를 수 있다. 일 실시예에서, 폭(63)은 폭(59)보다 약 0 mm에서 50 mm 정도 작지만, 다른 변이가 다른 실시예에서 이용된다. 예증된 실시예에서, 이온 빔(41)은, 하나 이상의 집합의 대향 전극 각각이 동일하게 바이어스되므로, 중앙에 배치된다. 다른 실시예에서, 감소된 폭을 갖는 이온 빔(41)의 부분은 전극들의 하나 이상의 집합의 각각의 전극에 동일하지 않은 전압을 인가함으로써 좌측 또는 우측으로 이동될 수 있다. 일 실시예에서, 대향 전극들(51, 53, 55)의 모든 집합이 바이어스되고, 다른 실시예에서, 대향 전극들(51, 53, 55)의 하나 이상의 집합이 바이어스된다.
다른 실시예에서, 이온 빔(41)의 폭의 감소는 이온 빔(41)의 원래 경로 내에 배치되는 빔 차단기(49) 때문이다. 빔 차단기(49)는 다양한 정도의 이온 빔 면적 제약을 위해 다양한 깊이로 이온 빔(41)의 원래 경로(65) 안으로 삽입되고, 이온 빔 방향(45)을 따라 다양한 위치에 배치된다. 일 실시예에서, 이온 빔(41)의 폭의 감소는 빔 차단기(49)의 이용 때문이며, 다른 실시예에서, 이러한 폭의 감소는 대향 전극(51, 53, 55)의 하나 이상의 집합의 이용 때문이며, 또 다른 실시예에서, 빔 폭의 감소는 빔 차단기(49)의 이용과, 대향 전극들(51, 53, 55)의 하나 이상의 집합의 바이어싱 때문이다. 다양한 실시예들에서, 감소된 폭을 갖는 이온 빔(41)의 위치는 빔 차단기(49), 또는 하나 이상의 바이어스된 대향 전극(51, 53, 55), 또는 빔 차단기(49)와 하나 이상의 바이어스된 대향 전극(51, 53, 또는 55) 둘 다에 의해 또한 결정될 수 있다.
대향 전극들의 집합들 및/또는 빔 차단기(49)에 의해 생성된 전계의 부재 때문에 이온 빔(41)이 더 넓게 되는 것을 회피하도록, 기판(47)은 대향 전극들(55)의 가장 가까운 집합에 아주 가깝게 위치해 있다.
일 실시예에서, 감소된 폭(63)의 값은 이온 주입 공정을 수행하기 전에 결정되고, 달성된다(effectuated).
도 6은 도 5의 라인 A-A'를 따라 얻어진 단면도이다. 도 6은 본질적으로 이온 빔이 입사하거나, 기판(47)에 근접한 위치에서 이온 빔(41)을 보여 준다. 도 6은 단면 위치에서 폭(63)을 갖는 이온 빔(41)을 보여 준다. 도 6은 분리해서 제어 가능한 대향 전극(55) 및 대향 전극(69)의 다른 하나의 세트를 또한 보여 주며, 전극의 각 세트는 이온 빔(41)에 대해 외부에, 그리고 빔 인도부(43)에 대해 외부에 배치된다. 비록 이온 빔(41)이 도 6에서 실질적으로 직사각형 면적을 포함하지만, 이온 빔(41)은 다른 실시예에서 다른 형태를 가진다. 다른 실시예에서, 예증된 위치에서 이온 빔(41)의 면적은 다른 크기를 가진다. 이 크기는 일 실시예에서 전극(55, 69)의 각각의 집합에 인가되는 바이어스에 의해 발생된 전계에 의해 결정된다. 이 크기는 대향 전극(51, 53, 55)의 집합들 중 하나 이상의 집합을 바이어싱함으로써, 및/또는 빔 차단기(49)를 배치시킴으로써 인가되는 전계에 의해 결정될 수 있다. 대향 전극(55)의 집합에 의해 발생되는 전계는 대향 전극(69)의 집합에 의해 발생되는 전계에 실질적으로 직교이다.
이온 주입 도구(43) 내의 이온 빔(41)의 위치가 또한 결정되고, 빔 차단기(49)의 위치와, 대향 전극들의 집합의 대향 전극들에 인가되는 상대 바이어스에 의해 변할 수 있다. 이온 빔(41)의 위치는 대향 전극들의 집합들 중 하나 이상의 집합에 속한 전극에 인가되는 상대 바이어스에 따라 다양한 실시예에서 좌측 또는 우측 또는 위 또는 아래로 이동된다. 이 원리는 대향 전극들(55)의 집합, 대향 전극들(69)의 집합, 그리고 또한 대향 전극들(51, 53)의 집합들(미도시)에 적용된다. 상대 바이어스는 빔 인도부(43) 내의 이온 빔(41)의 위치를 고정하도록 시간에 맞추어(in time) 고정될 수 있다. 다른 실시예에서, 대향 전극들의 하나 이상의 집합의 각각의 전극에 인가되는 상대 바이어스는 이온 빔(41)의 위치가 좌측에서 우측으로 이동하게 하도록 교번(alternate)하거나, 그렇지 않으면 시간에 맞추어 변한다. 일 실시예에서, 기판이 이온 빔(41)을 가로질러 병진되고 있는 동안, 이동은 이온 주입 도구의 빔 인도부(43)를 가로질러 스위핑(sweep across)하는 것으로 이루어진다. 이온 주입 도구(43)를 가로질러 이온 빔(41)을 휩쓸고 갈 때, 이러한 동작은 도 7a와 7b에서 도시된 바와 같은 프로파일을 생성한다.
도 7a는 빔 인도부(43) 내에 배치된 이온 빔(77)을 보여 준다. 이온 빔(77)은 점선에 의해 표시된다. 이온 빔(77)이 방향(79)을 따라 스위핑될 때, 이온 빔 프로파일 면적(81)이 생성된다. 일 실시예에서, 이온 빔(77)의 위치는 교류 전압을 대향하는 좌우 전극들(83, 85)에 각각 인가시킴으로써 좌우로 스윙한다(swing side to side). 도 7b는 빔 인도부(43) 내에 배치된 이온 빔(77)을 보여 준다. 이온 빔(77)은 점선에 의해 표시된다. 이온 빔(77)이 방향(91)을 따라 앞뒤로 스윙(swing)할 때, 이온 빔 프로파일 면적(89)이 생성된다. 일 실시예에서, 교류 전압을 대향하는 상하 전극들(93, 95)에 인가함으로써, 이온 빔(77)은 위아래로 스위핑된다(swept side to side). 이온 빔(77)이 이온 주입 도구(43)를 가로질러 스위핑되고, 그러므로 기판 표면이 주입될 때, 이러한 동작은 다양한 속도로 수행될 수 있고, 속도는 고정 또는 가변일 수 있다. 일부 실시예에서, 이온 빔(77)이 앞뒤로 스위핑될 때, 원하는 위치에서 더 높은 도펀트 농도를 발생시키도록 다른 위치에서보다 더 긴 지속 기간 동안 한 위치에 바람직하게 남아 있다. 일 실시예에서, 이온 빔(77)은 방향(79)과 방향(91) 모두를 따라 스위핑한다. 일부 실시예에서, 도 7a를 참조하면, 이온 빔(77)은 -x방향으로 -50 mm와, +x 방향으로 +50 mm만큼 스윙한다. 다른 값이 다른 실시예에서 이용된다. 빔 스윙의 빈도(frequency)는 다양한 실시예에서 다르며, 일 실시예에서 100 Hz일 수 있다. 빔 스윙의 빈도는 일부 실시에에서 기판의 스캔 속도보다 높게 선택된다. 다른 실시예에서, 스윙 빈도는 1에서 500 Hz의 범위에 있고, 일부 실시예에서, 스윙, 즉, 스위핑은 본질적으로(in nature) 사인곡선 형태이다. 일 실시예에서, 빔 스윙의 속도는 이온 주입 동작을 위해 500 cm/초이며, 웨이퍼 스캔 속도는 약 30 cm/초이다. 다른 상대 속도가 다른 실시예에서 이용된다.
도 7a 및 7b에 도시된 빔 스윙은 x-방향 및 y-방향 모두로 기판의 스캔 속도를 이온 빔에 대해 변화시키는 동작과 결합해서 또한 이용된다.
도 8a 내지 8f는 한 방향으로 변화되는 스캔 속도의 예시적인 그래프를 도시하고, 또한 일 실시예에 따라 기판 내의 선량 농도에 대한 영향을 도시한다. 도 8a 내지 8f에 도시된 상이한 도펀트 농도 면적들을 생성하도록 스캔 속도의 변이가 (비록 y-방향에서만 예증되었지만) x-방향 및 y-방향 모두에서 이용될 수 있다.
도 8a는 이온 주입을 수행하기 위해 이용되는 스캐닝 동작 이전에 기판(101)에 대한 이온 빔(103)을 보여 주는데, 즉, 스캔 속도는 첨부된 그래프에서 영(zero)이다. 도 8b에서 스캐닝은 초기 고속 스캔 속도를 이용해서 시작한다. 기판(101)은 이온 빔(103)에 대해 병진, 즉, 스캔한다. 고속 스캔 속도는 더 낮은 도펀트 농도 면적(105)을 생성하기 위해 도 8c를 통해 계속된다. 스캔은 감소된 속도로 도 8d에서 계속되고, 도 8e의 더 높은 도펀트 농도 면적(107)을 생성한다, 도 8d와 8e는 비교적 더 느린 스캔 속도를 예증한다. 도 8f에서, 스캔 속도는 그래프에서 표시된 바와 같이 증가되고, 기판(101)상에서 더 느린 도펀트 농도 면적(105)을 생성한다. 더 높은 도펀트 농도 면적(107)과 더 낮은 도펀트 농도 면적(105) 사이의 도펀트 농도 차이는 다양한 실시예에서 변한다. 이온 빔(103)은 도 8a 내지 8f에서 예증된 실시예에서 기판(101)의 직경보다 큰 폭을 포함하고, 위에서 설명한 다른 실시예에서 기판(101)상에 부딪치는 이온 빔(103)의 면적 크기는 감소된다. 또한, 이온 빔(103)의 위치는 기판(101)상에 부딪치는, 도 7a 및 7b에 도시된 바와 같은 이온 빔 프로파일을 생성하도록 스캐닝 공정 동안 이동될 수 있다.
본 명세서에서 설명된 장치 및 기술은 x-방향 및 y-방향 모두에서 기판을 따라 도펀트 농도의 맞춤화된(customized) 프로파일을 생성하기 위해 이용된다. 다른 실시예에서, 도펀트 농도의 맞춤화된 프로파일은 기판 내에서 이전 및 장차 발생할 변이 및 비균일성을 다루기 위해 조정된다.
일 실시예에서, 이온을 기판 안으로 주입하기 위한 방법이 제공된다. 이 방법은: 이온 주입 도구 내에 이온 빔을 발생시키는 단계; 이온 빔이 기판상에 부딪치도록 기판을 이온 주입 내의 이동가능한 스테이지(stage)상에 배치시키는 단계; 기판상에 부딪치는 이온 빔의 면적 크기를 조정하는 단계; 및 이온 빔에 대해 기판을 병진시키는(translating) 단계를 포함하고, 병진시키는 단계는 직교 방향 각각으로 기판을 병진시키는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 이온 주입 도구가 제공된다. 이 도구는: 이온 빔 발생기; 기판을 수용하기 위한 스테이지 쪽으로 이온 빔을 지향시키기 위한 적어도 하나의 자기 소자; 기판이 스테이지상에 있을 때 이온 빔이 z-방향으로 기판상에 입사하도록 배치된 스테이지 - 이 스테이지는 이온 빔에 대해 x-방향 및 y-방향 모두로 병진가능함 -; 및 이온 빔의 외부에 배치되고, 기판상에 입사하는 이온 빔의 면적의 크기 및 위치를 변경하도록 제어가능한 대향 전극들(opposed electrodes)의 적어도 하나의 집합을 포함한다.
다른 실시예에서, 이온 주입 도구가 제공된다. 이온 주입 도구는: 이온 빔 발생기; 기판 홀더(holder) 쪽으로 이온 빔을 지향하기 위한 적어도 하나의 자기 소자; 기판이 스테이지상에 있을 때 이온 빔이 기판상에 입사하도록 기판을 수용하기 위한 이동가능한 스테이지를 포함하는 기판 홀더를 포함하고, 이동가능한 스테이지는 직교 방향 각각으로 가변 속도로 병진가능하다. 이온 주입 도구는 이온 빔의 외부에, 그리고 이온 빔의 빔 방향을 따라 상이한 위치에 배치된 대향 전극의 복수의 집합 - 대향 전극의 집합은 기판상에 입사하는 이온 빔의 크기 및 형태를 변경하도록 분리해서(separately) 제어가능함 -; 및 이온 빔의 경로 내로 배치가능하고, 기판상에 입사하는 이온 빔의 크기 및 형태를 변경하도록 이동가능한 흑연 차단기 부재(member)를 또한 포함한다. 이동가능한 스테이지는 이온 빔에 대해 가변 속도로 기판을 스캔하도록 적응된다.
전술된 설명은 본 발명 개시의 원리를 단지 예증할 뿐이다. 따라서, 당업자는 비록 본 명세서에서 명시적으로 설명되거나 도시되지는 않지만, 본 발명의 개시의 원리를 실현하고, 정신 및 범위 내에 포함되는, 다양한 배열(arrangements)을 고안할 수 있을 것이라는 것이 인식될 것이다. 또한, 본 명세서에서 기재된 모든 예시 및 조건적인 언어는 주로 단지 교육적인 목적을 위해, 그리고 종래 기술을 향상시키기 위해 본 발명자들이 기여한 본 발명 개시의 원리 및 개념을 독자가 이해하는 것을 돕는 것이 명확히 의도되고, 이러한 구체적으로 기재된 예시 및 조건에 제한이 없는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 본 발명 개시의 특정 예시뿐만 아니라 본 발명 개시의 원리, 양상, 및 실시예를 기재하는 본 명세서의 모든 문장은 이러한 것들의 구조적 및 기능적 등가물 모두를 포괄하는 것으로 의도된다. 추가적으로, 이러한 등가물은 기존의 등가물과 미래에 개발되는 등가물 모두를, 즉 구조와는 상관없이 동일한 기능을 수행하도록 개발된 임의의 요소들(elements)을 포함하는 것으로 의도된다.
예시적인 실시예의 이러한 설명은 기재된 전체 설명의 일부라고 간주될, 첨부된 도면들과 연관해서 읽혀지도록 의도된다. 설명에서, "하부", 상부", 수평", 수직", "위에", "아래에", "위로", "아래로", "상단", "하단"과 같은 비교 용어들 및 그 파생어들(예, "수평으로", "아래쪽으로", "위쪽으로" 등)은 설명되거나, 논의되는 도면에 도시되는 것과 같은 방위를 지칭하는 것으로 해석되어야 한다. 이러한 비교 용어들은 설명의 편이를 위한 것이고, 장치가 특정 방위 내에서 구성되거나 동작되는 것을 요구하지 않는다. "연결된"과 "상호 연결된"과 같은, 부착, 연결 등에 관한 용어들은 관계를 지칭하며, 구조는 명시적으로 다르게 설명되지 않는다면, 직접적으로 또는 매개적인(intevening) 구조를 통해 간접적으로 서로에게 고정되거나(secured) 부착된다.
비록 본 발명 개시가 예시적인 실시예의 견지에서 설명되었지만, 이러한 실시예에 제한되지는 않는다. 오히려, 첨부된 청구항들은, 본 발명 개시의 정신과 등가물 범위로부터 이탈하지 않으면서 당업자가 수행할 수 있는 본 발명 개시의 다른 변형들 및 실시예들을 포함하는 것으로 넓게 해석되어야 한다.
1: 기판 2: x-방향
3: 빔 4: y-방향
5: 평평부 7: 폭
12: x-축 13: 높이
14: y-축 17: 폭
19: 화살표

Claims (10)

  1. 이온을 기판 내로 주입하기 위한 방법에 있어서,
    이온 주입 도구에서 이온 빔을 생성하는 단계;
    상기 이온 빔이 상기 기판상에 부딪치도록 상기 이온 주입 도구 내의 이동가능한 스테이지(stage)상에서 기판을 배치하는 단계;
    상기 기판상에서 부딪치는 상기 이온 빔의 면적의 크기를 조정하는 단계; 및
    상기 이온 빔에 대해 상기 기판을 병진시키는(translating) 단계 - 상기 병진시키는 단계는 직교 방향 각각으로 상기 기판을 병진시키는 단계를 포함함 -를
    포함하는, 이온을 기판 내로 주입하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 크기를 조정하는 단계는 상기 이온 빔의 외부에 배치된 대향 전극(opposed electrode)을 바이어싱하는 단계를 포함하는 것인, 이온을 기판 내로 주입하기 위한 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 대향 전극을 바이어싱하는 단계는 상기 이온 빔의 빔 방향을 따라 복수의 위치에 배치된 대향 전극의 복수의 집합 중 적어도 하나의 집합을 분리해서 바이어싱하는 단계를 포함하고, 상기 집합 각각은 상기 이온 빔의 반대쪽상에 배치된 상기 대향 전극을 포함하는 것인, 이온을 기판 내로 주입하기 위한 방법.
  4. 제3항에 있어서, 대향 전극의 상기 복수의 집합 중 적어도 하나의 집합을 바이어싱하는 단계는 제1 방향을 따라 전기장을 생성하도록 상기 대향 전극의 복수의 집합 중 적어도 제1 집합을 바이어싱하는 단계와, 상기 제1 방향에 수직인 방향을 따라 전기장을 생성하도록 대향 전극의 상기 복수의 집합 중 적어도 제2 집합을 바이어싱하는 단계를 포함하는 것인, 이온을 기판 내로 주입하기 위한 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 크기를 조정하는 단계는 상기 이온 빔의 경로에서 이온 빔 차단 부재(member)를 부분적으로 배치시키는 단계를 포함하는 것인, 이온을 기판 내로 주입하기 위한 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 이온 빔의 상기 면적은 직사각형이고, 상기 직사각형 면적의 반대쪽 각각의 크기는 상기 기판의 지름 미만이고, 상기 이온 빔 차단 부재는 흑연으로 형성되는 것인, 이온을 기판 내로 주입하기 위한 방법.
  7. 이온 주입 도구에 있어서,
    이온 빔 생성기;
    기판을 수용하기 위한 스테이지 쪽으로 상기 이온 빔을 지향시키기 위한 적어도 하나의 자기 소자 - 상기 기판은 스테이지상에서 수용됨 -;
    상기 기판이 상기 스테이지상에 있을 때 상기 이온 빔은 z-방향으로 상기 기판상에서 입사하도록 배치되는 상기 스테이지 - 상기 스테이지는 상기 이온 빔에 대해 x-방향과 y-방향 모두로 병진가능함 -; 및
    상기 이온 빔 외부에 배치되고, 상기 기판상에 입사하는 상기 이온 빔의 면적의 크기 및 위치를 변경하도록 제어가능한 대향 전극의 적어도 하나의 집합을
    포함하는, 이온 주입 도구.
  8. 제7항에 있어서, 대향 전극의 상기 적어도 하나의 집합은 상기 이온 빔이 상기 기판상에 입사할 때 상기 기판상에 입사하는 상기 이온 빔의 상기 면적의 적어도 상기 위치를 변경하도록 제어가능한 것인, 이온 주입 도구.
  9. 제8항에 있어서, 대향 전극의 상기 적어도 하나의 집합은 상기 기판상에 입사하는 상기 이온 빔의 상기 면적의 적어도 상기 위치를 변경하도록 제어가능하며, 상기 스테이지는, 상기 이온 빔이 상기 기판상에 입사할 때 상기 x-방향 및 y-방향으로 가변 속도로 이동가능한 것인, 이온 주입 도구.
  10. 이온 주입 도구에 있어서,
    이온 빔 생성기;
    상기 이온 빔을 기판 홀더(holder)쪽으로 지향시키기 위한 적어도 하나의 자기 소자;
    상기 기판이 상기 스테이지상에 있을 때, 상기 이온 빔이 상기 기판상에 입사하도록 기판을 수용하기 위한 이동가능한 스테이지를 포함하는 상기 기판 홀더 - 상기 기판은 상기 이동가능한 스테이지상에서 수용되며, 상기 이동가능한 스테이지는 직교 방향 각각으로 가변 속도로 병진가능함 -;
    상기 이온 빔 외부에 배치되고, 직교 전기장을 갖는 집합을 포함하는 대향 전극의 복수의 집합 - 대향 전극의 상기 집합은 상기 기판상에 입사하는 상기 이온 빔의 크기 및 형태를 변경하도록 분리해서 제어가능함 -; 및
    상기 이온 빔의 경로 안으로 배치가능하고, 상기 기판상에 입사하는 상기 이온 빔의 상기 크기 및 형태를 변경하도록 이동가능한 흑연 차단기 부재를
    포함하고,
    상기 이동가능한 스테이지는 상기 이온 빔에 대해 가변 속도로 상기 기판을 스캔(scan)하도록 적응되는 것인, 이온 주입 도구.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6195538B2 (ja) * 2014-04-25 2017-09-13 住友重機械イオンテクノロジー株式会社 イオン注入方法及びイオン注入装置
JP6161571B2 (ja) * 2014-05-26 2017-07-12 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
US9899188B2 (en) * 2015-07-23 2018-02-20 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Selective processing of a workpiece using ion beam implantation and workpiece rotation
CN106531616A (zh) * 2015-09-10 2017-03-22 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 离子注入方法
CN106206231B (zh) * 2016-07-29 2018-08-24 上海华力微电子有限公司 离子注入设备及监控方法
JP7036063B2 (ja) * 2019-03-05 2022-03-15 日本電産株式会社 プラズマ処理装置
CN110676148B (zh) * 2019-10-12 2020-07-28 中国科学院地质与地球物理研究所 可控束斑离子发射装置及抛光蚀刻方法
CN112259448B (zh) * 2020-10-14 2022-11-29 上海华力集成电路制造有限公司 栅极形成后的离子注入方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3859437B2 (ja) * 2000-08-04 2006-12-20 株式会社東芝 荷電ビーム露光装置
JP2005108679A (ja) 2003-09-30 2005-04-21 Seiko Epson Corp イオン注入装置、イオン注入方法および半導体装置の製造方法
US6956219B2 (en) * 2004-03-12 2005-10-18 Zyvex Corporation MEMS based charged particle deflector design
US6903350B1 (en) * 2004-06-10 2005-06-07 Axcelis Technologies, Inc. Ion beam scanning systems and methods for improved ion implantation uniformity
US20060097196A1 (en) * 2004-11-08 2006-05-11 Axcelis Technologies Inc. Dose uniformity during scanned ion implantation
JP5100963B2 (ja) 2004-11-30 2012-12-19 株式会社Ｓｅｎ ビーム照射装置
US20060113489A1 (en) * 2004-11-30 2006-06-01 Axcelis Technologies, Inc. Optimization of beam utilization
US7208330B2 (en) * 2005-01-12 2007-04-24 Texas Instruments Incorporated Method for varying the uniformity of a dopant as it is placed in a substrate by varying the speed of the implant across the substrate
US7675047B2 (en) * 2005-11-15 2010-03-09 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Technique for shaping a ribbon-shaped ion beam
CN101322216B (zh) * 2005-11-15 2011-07-06 瓦里安半导体设备公司 在离子植入机中提供成段的静电透镜的技术
KR100732770B1 (ko) * 2006-02-13 2007-06-27 주식회사 하이닉스반도체 불균일 이온 주입 장비 및 방법
JP4882456B2 (ja) * 2006-03-31 2012-02-22 株式会社Ｉｈｉ イオン注入装置
JP5329050B2 (ja) * 2007-04-20 2013-10-30 株式会社Ｓｅｎ ビーム処理装置
US7838849B2 (en) 2007-10-24 2010-11-23 Applied Materials, Inc. Ion implanters
US7750323B1 (en) * 2009-05-13 2010-07-06 Advanced Ion Beam Technology, Inc. Ion implanter and method for implanting a wafer
JP5471674B2 (ja) * 2010-03-23 2014-04-16 セイコーエプソン株式会社 プロジェクター
US8461556B2 (en) * 2010-09-08 2013-06-11 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Using beam blockers to perform a patterned implant of a workpiece
US20120056107A1 (en) * 2010-09-08 2012-03-08 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Uniformity control using ion beam blockers
US8421039B2 (en) * 2011-03-31 2013-04-16 Axcelis Technologies, Inc. Method and apparatus for improved uniformity control with dynamic beam shaping

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