KR20160067920A - 펄스화된 바이어싱을 사용하여 추출 전극 어셈블리를 세정하는 방법 - Google Patents

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Abstract

이온 소스의 성능을 개선하고 이의 수명을 연장하는 시스템 및 방법이 개시된다. 이온 소스는, 이온 소스 챔버, 억제 전극 및 접지 전극을 포함한다. 프로세싱 모드에서, 이온 소스 챔버는 제 1 포지티브 전압으로 바이어싱될 수 있으며, 반면 억제 전극은 개구를 통해 그리고 작업물을 향해 챔버 내로부터 포지티브 이온들을 끌어 당기기 위하여 네거티브 전압으로 바이어싱될 수 있다. 세정 모드에서, 이온 빔은, 이온 빔이 억제 전극 및 접지 전극과 충돌하도록 디포커싱(defocus)된다. 이온 소스 챔버 및 전극들에 인가되는 전압들은 이러한 세정 모드 동안 글리치(glitch)들의 가능성을 최소화하기 위하여 펄스화된다.

Description

펄스화된 바이어싱을 사용하여 추출 전극 어셈블리를 세정하는 방법{METHOD OF CLEANING AN EXTRACTION ELETRODE ASSEMBLY USING PULSED BIASING}
본 개시는 전반적으로 추출 전극 어셈블리를 세정하는 방법들에 관한 것이며, 더 구체적으로는, 이온 소스에서 펄스화된 바이어싱을 사용하여 추출 전극 어셈블리를 세정하는 방법들에 관한 것이다.
이온 주입은, 이에 의해 도펀트들 또는 불순물들이 충돌을 통해 기판 내로 도입되는 프로세스이다. 반도체 제조에 있어, 도펀트들은 전기적, 광학적, 또는 기계적 속성을 변경하기 위하여 도입된다. 예를 들어, 도펀트들은 기판의 전도성의 유형 및 레벨을 변경하기 위하여 진성 반도체 기판 내로 도입될 수 있다. 집적 회로(integrated circuit; IC)의 제조에 있어, 보통 정밀한 도핑 프로파일이 적절한 IC 성능을 위해 중요하다. 희망되는 도핑 프로파일을 달성하기 위하여, 하나 이상의 도펀트들이 상이한 도우즈(dose)로 그리고 상이한 에너지 레벨들로 이온들의 형태로 주입될 수 있다.
일부 구현예들에 있어, 플라즈마가 이온 소스 챔버 내에 생성된다. 이러한 플라즈마는 포지티브하게 대전된 도펀트 이온들을 포함한다. 추출 전극 어셈블리는 이온 소스 챔버 외부에 그리고 이에 인접하여 배치될 수 있다. 이러한 추출 전극 어셈블리는 적어도 하나의 억제 전극 및 접지 전극을 포함할 수 있다. 추출 전극 어셈블리 내의 전극들의 각각이, 이를 통해 포지티브하게 대전된 도펀트 이온들이 통과할 수 있는 개구(aperture)를 가질 수 있다. 이에 더하여, 전극들 중 하나 이상은, 이온 소스 챔버 내의 추출 개구를 통해 그리고 추출 전극 어셈블리 내의 개구들을 통해 포지티브하게 대전된 도펀트 이온들을 끌어 당기기 위해 네거티브하게 바이어싱될 수 있다. 이러한 추출된 도펀트 이온들이 이온 빔을 형성하며, 그런 다음 이온 빔이 기판을 주입하기 위해 사용된다.
이온 소스 고장의 하나의 원인은 이온 소스 챔버의 내부 벽, 억제 전극 및 접지 전극 상의 재료들의 축적이다. 이에 더하여, 재료들이 개구들 상에 축적될 수 있다. 이온 소스 챔버의 내부 벽 상에 형성되는 경우, 재료들이 이온들이 생성되는 레이트(rate)를 감소시킬 수 있으며, 빔 전류를 감소시킬 수 있다.
재료 축적의 효과를 방지하기 위한 하나의 방식은, 간헐적으로 이온 소스를 깨끗한 이온 소스로 대체하는 것이다. 대안적으로, 이온 소스는 전체 이온 소스의 전원을 차단한 후 그리고 진공을 배출시킨 후 수동으로 세정되어야만 할 수 있다. 그러나, 이러한 조치들은 이온 소스 또는 전체 이온 주입기 시스템의 전원이 차단될 것을 요구하며, 시스템 내의 진공이 배출될 것을 요구한다. 또한, 이온 소스를 대체 또는 세정한 후, 이온 주입기 시스템은 전원이 공급되고 동작 조건에 도달하기 위하여 진공이 되어야만 한다. 따라서, 이러한 유지보수 프로세스들이 매우 시간 소모적일 수 있다. 이에 더하여, 이온 주입기 시스템이 유지보수 프로세스 동안 사용되지 않는다. 이와 같이, 빈번한 유지보수 프로세스들은 IC 제조 시간을 감소시킬 수 있으며, 동시에 그 제조 비용을 증가시키고, 제조사들에게 그리고 궁극적으로 소비자들에게 과도한 재정적 부담을 지운다. 이상의 관점에서, 이상에서 설명된 부적절성들 및 단점들을 극복하기 위하여 이온 소스의 성능을 개선하고 이의 수명을 연장하기 위한 새로운 기술을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
이온 소스의 성능을 개선하고 이의 수명을 연장하는 시스템 및 방법이 개시된다. 이온 소스는, 이온 소스 챔버, 억제 전극 및 접지 전극을 포함한다. 프로세싱 모드에서, 이온 소스 챔버는 제 1 포지티브 전압으로 바이어싱될 수 있으며, 반면 억제 전극은 개구를 통해 그리고 작업물을 향해 챔버 내로부터 포지티브 이온들을 끌어 당기기 위하여 네거티브 전압으로 바이어싱될 수 있다. 세정 모드에서, 이온 빔은, 이온 빔이 억제 전극 및 접지 전극과 충돌하도록 디포커싱(defocus)된다. 이온 소스 챔버 및 전극들에 인가되는 전압들은 이러한 세정 모드 동안 글리치(glitch)들의 가능성을 최소화하기 위하여 펄스화된다.
제 1 실시예에 있어, 이온 소스가 개시된다. 이온 소스는, 프로세싱 모드 동안의 프로세스 플라즈마 및 세정 모드 동안의 세정 플라즈마의 생성을 위한 이온 소스 챔버로서, 이온 소스 챔버는 추출 개구를 갖는, 이온 소스 챔버; 억제 전극 개구를 갖는 억제 전극으로서, 억제 전극은 추출 개구에 인접하여 배치되며, 세정 모드 동안 추출 개구로부터 추출되는 이온 빔은 억제 전극과 충돌하기 위하여 디포커싱되는, 억제 전극; 및 세정 모드 동안 이온 빔이 억제 전극과 충돌하는 것을 주기적으로 중단하며, 이온 빔이 주기적으로 중단될 때 억제 전극 및 이온 소스 챔버를 접지시키도록 구성된 바이어싱 시스템을 포함한다.
제 2 실시예에 있어, 이온 소스를 세정하는 방법이 개시된다. 이온 소스는 추출 개구를 갖는 이온 소스 챔버, 접지 전극, 및 이온 소스 챔버와 접지 전극 사이에 배치된 억제 전극을 포함한다. 방법은, 이온 소스 챔버 내로 세정 가스를 흐르게 하는 단계; 세정 가스를 사용하여 이온 소스 챔버 내에 플라즈마를 생성하는 단계; 이온 빔이 억제 전극과 충돌하도록 이온 소스 챔버로부터 추출되는 이온 빔을 디포커싱하는 단계; 세정 시간 간격 동안 디포커싱된 이온 빔이 억제 전극으로부터 재료를 제거하도록, 이온 소스 챔버 및 억제 전극을 세정 바이어스 전압들의 세트로 바이어싱하는 단계; 세정 시간 간격 동안 이온 소스 챔버 및 억제 전극을 주기적으로 접지시키는 단계; 및 세정 시간 간격 동안 바이어싱하는 단계 및 접지시키는 단계를 복수 회 반복하는 단계를 포함한다.
제 3 실시예에 있어, 이온 소스를 동작시키는 방법이 개시된다. 이온 소스는 추출 개구를 갖는 이온 소스 챔버, 접지 전극, 및 이온 소스 챔버와 접지 전극 사이에 배치된 억제 전극을 포함한다. 이온 소스를 동작시키는 방법은, 프로세싱 모드 동안 소스 가스를 이온 소스 챔버 내로 흐르게 하는 단계; 프로세싱 모드 동안 소스 가스를 사용하여 이온 소스 챔버 내에 프로세스 플라즈마를 생성하는 단계; 프로세싱 모드 동안 이온 소스 챔버 및 억제 전극에 프로세싱 바이어스 전압들의 세트를 인가하는 단계; 프로세싱 모드 동안 추출 개구를 통해 이온 빔을 추출하는 단계로서, 이온 빔은 기판을 주입하도록 구성되는, 단계; 세정 모드 동안 이온 소스 챔버 내로 세정 가스를 흐르게 하는 단계; 세정 모드 동안 세정 가스를 사용하여 이온 소스 챔버 내에 세정 플라즈마를 생성하는 단계; 세정 모드 동안 디포커싱된 이온 빔이 억제 전극과 충돌하도록 이온 소스 챔버로부터 추출되는 이온 빔을 디포커싱하는 단계; 세정 모드 동안 디포커싱된 이온 빔이 억제 전극으로부터 재료를 제거하도록 이온 소스 챔버 및 억제 전극을 세정 바이어스 전압들의 세트로 바이어싱하는 단계; 전하 축적을 제거하기 위하여 세정 모드 동안 이온 소스 챔버 및 억제 전극을 주기적으로 접지시키는 단계; 및 세정 모드 동안 바이어싱하는 단계 및 접지시키는 단계를 복수 회 반복하는 단계를 포함한다.
본 개시의 더 양호한 이해를 위하여, 본원에 참조로써 포함되는 첨부된 도면들에 대한 참조가 이루어진다.
도 1은 제 1 실시예에 따른 이온 소스이다.
도 2는 세정 모드로 동작하는 도 2의 이온 소스를 도시한다.
도 3a 내지 도 3b는 이온 소스의 동작을 예시하는 순서도들이다.
도 4는 제 2 실시예에 따른 이온 소스를 도시한다.
도 5는 제 3 실시예에 따른 이온 소스를 도시한다.
도 6은 제 4 실시예에 따른 이온 소스를 도시한다.
본원에서, 펄스화된 바이어싱을 사용하여 추출 전극 어셈블리를 세정하는 새로운 방법이 개시된다. 명확성 및 단순성을 목적들을 위하여, 본 개시는 이온 발생기로서 간접 가열식 캐소드(indirectly heated cathode; IHC)를 갖는 이온 주입기와 함께 사용되는 방법들에 초점을 맞출 수 있다. 그러나, 당업자들은 본 개시가 특정 이온 생성기 또는 특정 이온 주입 시스템에 한정되지 않는다는 것을 인식할 것이다. 본 개시는, 예를 들어, 빔-라인 컴포넌트들을 갖거나 또는 갖지 않는 다중 웨이퍼(예를 들어, 배치), 스팟 빔 이온 주입 시스템, 또는 플라즈마 기반 이온 주입 시스템을 포함하는 다른 유형들의 이온 주입 시스템들 내의, 예를 들어, 버나스(Bernas) 소스, RF 플라즈마 소스를 포함하는 다른 유형들의 이온 생성기들에 동일하게 적용가능 할 수 있다. 이에 더하여, 본 개시는 다른 플라즈마 기반 기판 프로세싱 시스템들 또는 이온들을 사용하는 다른 시스템들에 동일하게 적용가능 할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 예시적인 이온 소스(100)의 간략화된 예시가 도시된다. 이온 소스(100)는 도면에 예시된 바와 같은 IHC, 또는 다른 유형들의 이온 생성기들을 포함할 수 있다. 이온 소스(100)는 이온 소스 챔버(102)를 포함할 수 있다. 이온 소스 챔버(102)의 전면 상에, 추출 개구(104)가 배치될 수 있다. 캐소드(106) 및 반사 전극(108)(또는 안티-캐소드(anti-cathode))이 이온 소스 챔버(102)의 대향되는 면들에 위치될 수 있다. 필라멘트(110)는 이온 소스 챔버(102) 외부에 그리고 캐소드(106)를 가열하기 위하여 캐소드(106)에 아주 인접하여 위치될 수 있다. 하나 이상의 소스 자석들(미도시)이 또한 이온 소스 챔버(102) 내에서 자기장(B)(화살표 B를 참조)을 생성하기 위해 제공될 수 있다.
이온 소스 챔버(102) 근방에, 하나 이상의 공급 소스들(118)이 존재할 수 있다. 본 개시에 있어, 공급 소스(118)로부터 제공되는 재료는 소스 가스들 및 세정 가스들을 포함할 수 있다. 소스 가스들은 정상 동작 모드 동안 이온들의 형태로 기판 내로 도입될 수 있는 도펀트 종을 포함할 수 있다. 세정 가스는 세정 모드 동안 사용되는 가스를 포함할 수 있다.
본 개시에 있어, 다양한 종들이 소스 가스로서 사용될 수 있다. 소스 가스의 예들은, 붕소(B), 갈륨(Ga), 게르마늄(Ge), 인(P), 비소(As) 및 다른 것들을 포함하는 원자 또는 분자 종을 포함할 수 있다. 세정 가스의 예들은 아르곤(Ar)을 포함할 수 있다. 당업자들은, 이상의 종들이 철저하지 않으며, 다른 원자 또는 분자 종들이 또한 사용될 수 있다는 것을 인식할 것이다.
바람직하게는, 소스 가스 및/또는 세정 가스는 가스 또는 증기 형태로 이온 소스 챔버(102) 내로 제공된다. 소스 가스 및/또는 세정 가스가 비-가스 또는 비-증기 형태인 경우, 기화기(미도시)가 재료를 가스 또는 증기 형태로 변환하기 위하여 공급 소스(118) 근처에 제공될 수 있다. 소스 및/또는 추가적인 재료가 이온 소스 챔버(102) 내로 제공되는 레이트 및 양을 제어하기 위하여, 흐름 레이트(flowrate) 제어기(134)가 제공될 수 있다.
이온 소스 챔버(102)에 인접하여, 그리고 추출 개구(104) 근처에, 추출 전극 어셈블리(114)가 배치될 수 있다. 본 실시예에 있어, 추출 전극 어셈블리(114)는 억제 전극(114a) 및 접지 전극(114b)을 포함할 수 있다. 억제 전극(114a) 및 접지 전극(114b)의 각각은 이온 소스 챔버(102)의 추출 개구(104)와 연통하는 개구를 가질 수 있다. 억제 전극(114a)에 있어, 억제 전극 개구(114a-1)가 존재할 수 있으며, 반면 접지 전극 개구(114b-1)가 접지 전극(114b) 내에 배치되고 규정(define)될 수 있다. 이하에서, 억제 전극 개구(114a-1) 및 접지 전극 개구(114b-1)는 집합적으로 추출 전극 개구로서 지칭될 수 있으며, 이는 이온 소스 챔버(102)의 추출 개구(104)와 연통한다.
이온 소스 챔버(102), 캐소드(106), 필라멘트(110), 반사 전극(108), 억제 전극(114a), 및/또는 접지 전극(114b)에 전원을 공급하기 위하여, 하나 이상의 전원 공급장치들이 제공될 수 있다. 명확성 및 단순성의 목적을 위하여, 3개의 전원 공급장치들만이 도시된다. 당업자들은, 그 각각이 이온 소스(100)의 상이한 컴포넌트들에 전기적으로 연결될 수 있는 다수의 전원 공급장치들이 존재할 수 있다는 것을 인식할 것이다. 또는, 전원 공급장치들 중 하나가 다수의 컴포넌트들에 전기적으로 연결될 수 있는 다수의 전원 공급장치들이 존재할 수도 있다. 또 다른 실시예에 있어, 복수의 출력들을 갖는 단일 전원 공급장치가 시스템(100) 내의 모든 컴포넌트들에 전원을 공급하기 위해 사용될 수 있다. 본 개시에 있어, 전원 공급장치들(153, 154, 155)은 연속적인 또는 펄스화된, 교류(alternating current; AC) 또는 직류(direct current; DC)를 제공할 수 있다. 전원 공급장치들(153, 154, 155)은 또한 포지티브 또는 네거티브 바이어스 전압을 제공할 수 있다.
접지 전극(114b)은 접지 전극 전원 공급장치(155)에 의해 바이어싱될 수 있다. 일부 실시예들에 있어, 접지 전극(114b)이 접지되고, 그럼으로써 접지 전극 전원 공급장치(155)에 대한 필요성을 제거한다. 억제 전극(114a)은 억제 전원 공급장치(153)에 의해 전원이 공급될 수 있다. 추출 전원 공급장치(154)는 이온 소스(102)의 벽들을 바이어싱하기 위해 사용된다. 일부 실시예들에 있어, 억제 전원 공급장치(153) 및/또는 추출 전원 공급장치(154)가 접지 전극(114b)에 대해 기준이 될 수 있다.
이상에서 언급된 바와 같이, 이온 소스(100) 고장의 하나의 원인은 그것의 연장된 사용 동안의 재료들의 과도한 축적일 수 있다. 예를 들어, 재료들은 특히 이온 소스 챔버(102)의 벽들, 억제 전극(114a), 및 접지 전극(114b) 상에 축적될 수 있다. 과도한 축적을 방지하기 위하여, 본 실시예의 이온 소스(100)는 2개의 모드들, 즉, 프로세싱 모드 및 세정 모드로 동작할 수 있다. 프로세싱 모드 동안, 이온 소스(100)는 이온 빔(10)의 하류측에 배치된 기판 내로 주입되는 도펀트 이온들을 생성할 수 있다. 세정 모드 동안, 이온 소스(100)는 인 시튜(in situ) 세정될 수 있다. 본 개시에 있어, 이온 소스(100)는 프로세싱 모드 및 세정 모드로 동작할 수 있다.
프로세싱 모드 동안, 도펀트 종을 포함하는 소스 가스가 공급 소스(118)로부터 이온 소스 챔버(102) 내로 도입될 수 있다. 그 동안에, 필라멘트(110)는 열이온 방출을 통해 캐소드(106)를 향해 전자들을 방출하도록 전원이 공급될 수 있다. 결과적으로, 캐소드(106)는 그 중에서도 도펀트 이온들을 포함하는 플라즈마(120)를 생성하기 위하여 이온 소스 챔버(102) 내로 전자들을 방출할 수 있다.
접지 전극(114b)은 이온 소스 챔버(102)로부터 이온들(10)을 추출하기 위하여 접지 전극 전원 공급장치(155)에 의해 바이어싱될 수 있다. 일부 실시예들에 있어, 접지 전극(114b)이 접지될 수 있으며, 전원 공급장치와 연통하지 않는다. 이러한 이온들(10)이 기판을 향해 보내질 수 있다. 일 실시예에 있어, 억제 전원 공급장치(153)는 억제 전극(114a)으로 +/- 바이어스 전압 및 연속적인/펄스화된 AC/DC를 제공할 수 있다. 특정한 일 실시예에 있어, 억제 전원 공급장치(153)는 억제 전극(114a)으로 약 100 mA로 약 -2 kV 내지 -30 kV를 공급할 수 있다. 추출 전원 공급장치(154)는 이온 소스(102)의 벽들로 약 10 kV 내지 70 kV 사이를 공급할 수 있다. 추출 전원 공급장치(154)는 25 mA 내지 약 200 mA에 이르는 전류를 공급하는 것이 가능할 수 있다.
프로세싱 모드에서, 이온들이 포커싱된 이온 빔(10)으로서 이온 소스 챔버(102)로부터 추출될 수 있다. 이상에서 언급된 전압 및 전류가 단지 예시로서 주어질 뿐이며, 본 개시의 범위를 제한하지 않는다는 것이 이해될 것이다. 또한, 전원 공급장치들(153, 154, 155)에 의해 제공되는 전압 및 전류가 일정하거나 또는 변화될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 2를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따라 세정 모드 하에서 동작하는 이온 소스(100)가 도시된다. 도 2에 예시된 컴포넌트들 중 대부분이 도 3 내에 통합된다는 것이 이해되어야만 한다. 이와 같이, 도 3의 컴포넌트들 중 대부분이 도 2의 컴포넌트들과 관련하여 이해되어야 한다.
세정 모드 동안, 이온 소스(100)는 인 시튜 세정될 수 있다. 본 실시예에 있어, 세정 가스가 이온 소스 챔버(102) 내로 도입될 수 있다. 이상에서 설명된 바와 같이, 다양한 종들이 세정 가스로서 도입될 수 있다.
프로세싱 모드에서 이루어지는 것과 같이, 세정 플라즈마(220)가 이온 소스 챔버(102) 내에 생성된다. 그러나, 프로세싱 모드에서 생성되는 플라즈마(120)와 달리, 이러한 세정 플라즈마(220)는 도펀트들을 포함하지 않을 수 있다. 오히려, 세정 가스는 추출 전극 어셈블리(114) 상으로 스퍼터링(sputter)하기 위한 그리고 이로부터 재료를 제거하기 위한 그것의 효율성에 기초하여 선택될 수 있다.
이에 더하여, 세정 모드에서, 이온 빔(210)이 디포커싱된다. 이러한 디포커싱은 다양한 방식들로 달성될 수 있다. 일 실시예에 있어, 추출 전극 어셈블리(114)와 추출 개구(104) 사이의 거리가 변화된다. 일 실시예에 있어, 이러한 컴포넌트들 사이의 거리가 증가된다. 다른 실시예에 있어, 디포커싱은, 이온 소스 챔버(102)의 벽들, 억제 전극(114a) 및/또는 접지 전극(114b)에 인가되는 바이어스 전압들을 수정함으로써 달성된다. 예를 들어, 일 예에 있어, 이온 소스 챔버(102)의 벽들이 약 5kV로 바이어싱되며, 억제 전극(114)은 약 -7kV로 바이어싱되고, 접지 전극(114b)은 접지된다. 다른 실시예들에 있어, 디포커싱은, 추출 개구(104)와 추출 전극 어셈블리(114) 사이의 거리가 수정되고, 이온 소스 챔버(102)의 벽들, 억제 전극(114a) 및 접지 전극(114b) 중 적어도 하나에 인가되는 바이어스 전압들이 또한 수정되는, 이러한 기술들의 조합에 의해 달성된다.
도 2에 예시된 바와 같이, 이온 빔(210)의 디포커싱은 이온 빔으로 하여금 추출 전극 어셈블리(114), 구체적으로 억제 전극(114a) 및 접지 전극(114b)과 충돌하게끔 한다. 이러한 표면들과 충돌하는 활성 이온들이 프로세싱 모드 동안 추출 전극 어셈블리(114) 상에 축적된 재료를 제거하는데 기여할 수 있다.
그러나, 일부 경우들에 있어, 활성 이온들에 의한 추출 전극 어셈블리(114)의 지속되는 충돌이 2개의 인접한 컴포넌트들 사이에 아크(arc)들을 야기할 수 있다. 예를 들어, 아크들은 이러한 컴포넌트들이 상이한 전압들로 바이어싱됨에 따라 이온 소스 챔버(102)의 벽과 억제 전극(114a) 사이에서 생성될 수 있다. 유사하게, 아크들은 억제 전극(114a)과 접지 전극(114b) 사이에서 생성될 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따르면, 이온 소스 챔버(102)의 벽들, 억제 전극(114a) 및 접지 전극(114b)의 각각에 인가되는 바이어스 전압들이 모두 디세이블(disable)되며, 이러한 컴포넌트들의 각각이 접지에 직접적으로 연결된다. 접지로의 이러한 직접 연결은, 이러한 컴포넌트들의 표면 상에 축적된 임의의 정전 에너지를 제거하고, 생성되었을 수 있는 임의의 아크들이 소산되는 것을 가능하게 하는데 기여한다. 컴포넌트들이 충분한 양의 시간 동안 접지된 후, 개별적인 바이어스 전압들이 각 컴포넌트에 대해 복원된다.
예를 들어, 세정 모드는 선택적으로 추출 전극 어셈블리(114)를 움직이고, 이온 소스 챔버(102)의 벽들, 억제 전극(114a) 및/또는 접지 전극(114b)에 인가되는 바이어스 전압들을 수정함으로써 시작할 수 있다. 제 1 시간 지속기간 후, 이온 소스 챔버(102)의 벽들, 억제 전극(114a) 및 접지 전극(114b)이 모두 접지된다. 이는 이러한 컴포넌트들의 표면들 상에 축적될 수 있는 임의의 전하를 제거한다. 제 2 시간 지속기간 후, 바이어스 전압들이 이러한 컴포넌트들의 각각에 대해 복원된다. 이러한 시퀀스가 전체 세정 모드 동안 반복될 수 있다. 바이어스 전압들이 인가되는 시간의 지속기간이 총 경과 시간에 의해 나누어진 것으로서 정의되는 펄스화된 전압 듀티 사이클이 변화할 수 있다. 일부 실시예들에 있어, 듀티 사이클은 1-80% 사이일 수 있다. 일부 실시예들에 있어, 듀티 사이클은 50% 미만일 수 있다. 일부 실시예들에 있어, 듀티 사이클은 10-25%일 수 있다.
따라서, 이온 소스는 도 3a에 도시된 바와 같이 동작될 수 있다. 먼저, 이온 소스는 제 1 동작 시간 기간 동안 프로세싱 모드로 동작될 수 있다(박스(310) 참조). 일부 실시예들에 있어, 이러한 제 1 동작 시간 기간은 20-50 시간 사이, 더 구체적으로는 40-50 시간 사이일 수 있다. 이러한 시간 동안, 이온 소스 챔버(102)의 벽들, 억제 전극(114a) 및 접지 전극(114b)이 각기 프로세싱 바이어스 전압들의 세트로 바이어싱된다. 소스 가스는 이온 빔에 대해 사용되는 플라즈마(120)를 생성하는데 사용된다.
이러한 제 1 동작 시간 기간 이후, 제 2 동작 시간 기간 동안 세정 모드에 진입된다(박스(320) 참조). 이러한 제 2 동작 시간 기간은 제 1 동작 시간 기간보다 훨씬 더 짧으며, 예를 들어, 1 시간 미만이다. 일부 실시예들에 있어, 제 2 동작 시간 기간은 30 분 미만, 예컨대 약 20 분일 수 있다. 이상에서 설명된 바와 같이, 세정 모드는 프로세싱 모드에서 사용되는 동작 파라미터들에 대한 몇몇 수정들을 수반한다. 예를 들어, 플라즈마를 생성하기 위해 사용되는 소스 가스가 세정 가스로 대체된다. 이에 더하여, 이온 빔은, 추출 개구(104)와 추출 전극 어셈블리(114) 사이의 간격의 변화, 다양한 컴포넌트들의 바이어스 전압들의 변화, 또는 이러한 2개의 액션들의 조합 중 하나에 의해 디포커싱된다.
프로세싱 모드 및 세정 모드의 이러한 사이클은 무한히 반복될 수 있거나, 또는 이온 소스가 예방적인 유지보수를 위해 오프-라인될 때까지 반복될 수 있다.
도 3b는 세정 모드 동안의 이온 소스의 동작을 도시한다. 먼저, 박스(321)에 도시된 바와 같이, 디포커싱된 이온 빔이 추출 전극 어셈블리(114)를 세정하기 위해 생성된다. 이온 소스 챔버(102)의 벽들, 억제 전극(114a) 및 접지 전극(114b)이 각기 세정 전압들의 세트로 바이어싱된다. 이러한 제 1 세정 시간 기간 동안, 디포커싱된 이온 빔은 추출 전극 어셈블리(114)로부터 축적된 재료를 제거하도록 역할한다. 제 1 세정 시간 기간 후, 박스(322)에 도시된 바와 같이, 이온 소스 챔버(102)의 벽들, 억제 전극(114a) 및 접지 전극(114b) 모두가 제 2 세정 시간 기간 동안 접지에 직접적으로 연결된다. 이러한 단계는 이러한 컴포넌트들 상에 축적된 임의의 전하를 제거하도록 역할한다. 세정 단계들(321, 322)의 이러한 시퀀스는 이온 소스가 세정 모드에 있는 동안 반복된다. 일 실시예에 있어, 세정 단계들의 이러한 시퀀스는 약 1kHz의 주파수로 실행되지만, 다른 주파수들이 본 개시의 범위 내에 속한다. 이상에서 설명된 바와 같이, 듀티 사이클(즉, 제 1 세정 기간 및 제 2 세정 기간의 합에 의해 나누어진 제 1 세정 시간 기간)이 일부 실시예들에 있어 50% 미만일 수 있다. 일부 실시예들에 있어, 이러한 듀티 사이클은 10-25% 사이일 수 있다. 다른 실시예들에 있어, 듀티 사이클은 1-80% 사이일 수 있다.
본원에서 설명되는 이온 소스를 생성하기 위하여 다양한 실시예들이 이용될 수 있다. 도 4는 이온 소스(400)의 제 1 실시예를 도시한다. 이러한 실시예에 있어, 이온 소스 챔버(102)의 벽들, 억제 전극(114a) 및 접지 전극(114b)의 각각이 개별적인 스위칭 디바이스(410a-c)와 연통한다. 각각의 개별적인 스위칭 디바이스(410a-c)의 일 단자는 연관된 전원 공급장치(153, 154, 155)와 연통한다. 각각의 스위칭 디바이스(410a-c)의 다른 단자는 접지에 직접적으로 연결된다. 따라서, 스위칭 디바이스들(410a-c)이 제 1 위치에 있을 때, 컴포넌트들은 각기 개별적인 전원 공급장치에 의해 결정되는 바와 같은 개별적인 바이어스 전압으로 바이어싱된다. 스위칭 디바이스들(410a-c)이 제 2 위치에 있을 때, 이러한 컴포넌트들의 각각이 접지된다.
전원 공급장치들(153, 154, 155)의 각각은 2개 이상의 상이한 출력 전압들 사이에서 스위칭할 수 있는 가변 또는 프로그램가능 전원 공급장치일 수 있다. 일 실시예에 있어, 전원 공급장치들(153, 154, 155)은 각기 제어기(420)와 통신한다. 제어기(420)는 프로세싱 유닛 및 메모리 디바이스를 포함한다. 메모리 디바이스는, 제어기(420)가 본원에서 설명되는 단계들 및 기능들을 수행하는 것을 가능하게 하는 명령들을 포함한다.
예를 들어, 이러한 제어기는, 전원 공급장치들로 하여금 프로세싱 모드와 세정 모드 사이에서 스위칭하게끔 명령하는 출력을 전원 공급장치들(153, 154, 155)의 각각으로 제공한다. 따라서, 전원 공급장치들(153, 154, 155)이 프로세싱 바이어스 전압들의 세트와 세정 바이어스 전압들의 세트 사이에서 스위칭하도록 명령 받을 수 있다. 이에 더하여, 제어기(420)는 스위칭 디바이스들(410a-c)과 통신할 수 있다. 제어기(420)는, 스위칭 디바이스들로 하여금 연관된 전원 공급장치에 연결된 단자와 접지에 연결된 단자 사이에서 스위칭하게끔 명령하는 출력을 스위칭 디바이스들(410a-c)로 제공한다.
제어기(420)는 또한 이온 소스 챔버(102)에 공급되는 가스를 선택하기 위하여 흐름 레이트 제어기들과 통신할 수 있다. 예를 들어, 제어기(420)는 프로세싱 모드 동안의 소스 가스 및 세정 모드 동안의 세정 가스를 선택할 수 있다. 일 실시예에 있어, 제어기(420)는 또한 이온 소스 챔버(102)에 대한 추출 전극 어셈블리(114)의 위치를 움직이기 위해 사용되는 구동기(미도시)와 통신할 수 있다. 따라서, 제어기(420)는 도 3a 및 도 3b에 도시된 순서도들에 예시된 단계들을 구현하기 위해 사용될 수 있다.
추가적인 실시예에 있어, 제어기(420)는 하나 이상의 글리치 검출기들(미도시)과 통신할 수 있다. 이러한 글리치 검출기들은 각각의 컴포넌트에서의 바이어스 전압을 모니터링할 수 있거나, 또는 각각의 개별적인 전원 공급장치(153, 154, 155)에 의해 제공되는 전류를 모니터링할 수 있다. 글리치 검출기들은 별개의 컴포넌트들일 수 있거나, 또는 개별적인 전원 공급장치들 내로 통합될 수 있다. 바이어스 전압이 특정 문턱값 밑으로 떨어지는 경우(또는 전압이 특정 문턱값 이상으로 증가하는 경우), 글리치 검출기는 글리치가 발생하였다는 것을 결정할 수 있다. 이러한 정보가 제어기(420)로 입력된다. 그러면, 제어기(420)는 이온 소스 챔버(102)의 벽들, 억제 전극(114a) 및 접지 전극(114b)을 접지시키기 위하여 스위칭 디바이스들(410a-c)이 스위칭하게끔 명령할 수 있다. 이를 수행함으로써, 글리치가 더 빠르게 제거될 수 있고, 그럼으로써 영향을 받는 전원 공급장치의 셧다운을 방지한다. 일부 실시예들에 있어, 글리치 검출 및 교정 기술은 오로지 프로세싱 모드에서만 수행된다.
상이한 실시예에 있어, 세정 모드는 단지 이온 소스 챔버(102)에 대해 추출 전극 어셈블리(114)를 움직임으로써 수행된다. 이러한 실시예에 있어, 전원 공급장치들(153, 154, 155)은 프로그램가능하지 않을 수 있으며, 단순하게 모드들 둘 전부 동안 일정한 전압을 출력할 수 있다. 이러한 실시예에 있어, 추출 전극 어셈블리(114)는 세정 모드 동안 이온 소스 챔버(102)에 대해 움직여 진다. 이상에서 설명된 바와 같이, 제어기(420)는 세정 모드 동안 컴포넌트들로의 바이어스 전압을 펄스화하기 위하여 스위칭 디바이스들(410a-c)과 상호작용한다.
다른 실시예에 있어, 프로그램가능 전원 공급장치들(153, 154, 155)은, 도 5의 이온 소스(500)에 예시된 바와 같이 개별적인 프로세싱 전원 공급장치들 및 세정 전원 공급장치들로 대체된다. 예를 들어, 스위칭 디바이스(510a)는 3개의 단자들을 가질 수 있으며, 하나의 단자는 추출 프로세싱 전원 공급장치(554a)와 연통하고, 제 2 단자는 추출 세정 전원 공급장치(554b)와 연통하며, 제 3 단자는 접지와 연통할 수 있다. 이러한 3개의 단자들 중 임의의 단자가 이온 소스 챔버(102)의 벽들과 연통하도록 선택될 수 있다.
유사하게, 스위칭 디바이스(510b)는 3개의 단자들을 가질 수 있으며, 하나의 단자는 억제 프로세싱 전원 공급장치(553a)와 연통하고, 제 2 단자는 억제 세정 전원 공급장치(553b)와 연통하며, 제 3 단자는 접지와 연통할 수 있다. 이러한 3개의 단자들 중 임의의 단자가 억제 전극(114a)과 연통하도록 선택될 수 있다.
스위칭 디바이스(510c)는 3개의 단자들을 가질 수 있으며, 하나의 단자는 접지 전극 프로세싱 전원 공급장치(555a)와 연통하고, 제 2 단자는 접지 전극 세정 전원 공급장치(555b)와 연통하며, 제 3 단자는 접지와 연통할 수 있다. 이러한 3개의 단자들 중 임의의 단자가 접지 전극(114b)과 연통하도록 선택될 수 있다. 이상에서 설명된 바와 같이, 일부 실시예들에 있어, 접지 전극(114b)은 영구적으로 접지에 연결될 수 있으며, 그럼으로써 스위칭 디바이스(510c), 접지 전극 프로세싱 전원 공급장치(555a) 및 접지 전극 세정 전원 공급장치(555b)에 대한 필요성을 제거할 수 있다.
이러한 실시예에 있어, 제어기(520)는 스위칭 디바이스들(510a-c)과 통신하며, 이온 소스(500)의 동작 모드에 기초하여 이러한 스위칭 디바이스들이 3개의 단자들 중 하나의 단자를 선택하게끔 명령한다. 제 1 위치에서, 스위칭 디바이스들(510a-c)은 컴포넌트들을 개별적인 프로세싱 전원 공급장치들(553a, 554a, 555a)에 연결한다. 제 2 위치에서, 스위칭 디바이스들(510a-c)은 컴포넌트들을 개별적인 세정 전원 공급장치들(553b, 554b, 555b)에 연결한다. 제 3 위치에서, 스위칭 디바이스들(510a-c)은 컴포넌트들의 각각을 접지에 연결한다. 이에 더하여, 이상에서 설명된 바와 같이, 글리치 검출기들(미도시)이 프로세싱 모드 동안 발생하는 글리치들을 검출하기 위하여 사용될 수 있다. 글리치가 발생하는 경우에 있어, 제어기(520)는 스위칭 디바이스들(510a-c)이 제 3 위치로 스위칭하게끔 명령할 수 있으며, 그럼으로써 글리치를 제거하기 위하여 컴포넌트들을 접지시킬 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 제어기(520)는 또한 이온 소스 챔버(102) 내로 공급되는 가스를 선택하기 위하여 흐름 레이트 제어기들과 통신할 수 있다. 이에 더하여, 제어기(520)는 이온 소스 챔버(102)에 대해 추출 전극 어셈블리(114)를 움직이는 구동기와 통신할 수 있다.
도 6은 이온 소스(600)의 다른 실시예를 도시한다. 이러한 실시예에 있어, 접지 전극(114b)이 접지에 결속된다. 이에 더하여, 스위칭 디바이스들(610a-b)이 변조기(660) 내에 배치된다. 이러한 변조기는, 제어기(620)로부터의 출력에 기초하여 변조기(660) 내의 스위칭 디바이스들(610a-b) 둘 모두가 제 1 위치에서 개별적인 전원 공급장치(653, 654)를 선택하거나 또는 제 2 위치에서 접지 연결을 선택할 수 있도록 제어기(620)와 통신한다.
이상에서 설명된 바와 같이, 제어기(620)는 또한 이온 소스 챔버(102)에 진입하는 가스를 선택하기 위하여 흐름 레이트 제어기들과 통신할 수 있다. 추가적으로, 제어기(620)는 또한 이온 소스 챔버(102)에 대해 추출 전극 어셈블리(114)를 움직이기 위해 사용되는 구동기(미도시)와 통신할 수 있다.
선택적으로, 글리치 검출기들이 프로세싱 모드 동안 글리치의 존재를 검출하기 위해 이용될 수 있다. 이상에서 설명된 바와 같이, 이는 각각의 개별적인 전원 공급장치(653, 654)로부터 출력되는 전류 또는 전압 중 하나를 모니터링함으로써 달성될 수 있다. 글리치 검출기들은 개별적인 전원 공급장치들(653, 654) 내에 통합될 수 있거나, 또는 별개의 컴포넌트들일 수 있다. 제어기(620)는 이러한 글리치 검출기들로부터의 입력들을 수신할 수 있으며, 글리치가 검출된 경우 변조기(660)로 하여금 스위칭 디바이스들(610a-b)을 제 2 위치(즉, 접지 연결)로 스위칭하도록 명령할 수 있다. 변조기(660) 내의 스위칭 디바이스들(610a-b)은 글리치가 제거될 때 제 1 위치로 복귀한다.
도 4 내지 도 6에 도시된 실시예들 각각에 있어, 추출 전원 공급장치들, 억제 전원 공급장치들, 스위칭 디바이스들 및 변조기들이 바이어싱 시스템을 구성한다. 구체적으로, 도 4에 있어, 바이어싱 시스템은 추출 전원 공급장치(154), 억제 전원 공급장치(153), 전극 전원 공급장치(155), 스위칭 디바이스들(410a-c) 및 제어기(420)를 포함할 수 있다. 도 5에 있어, 바이어싱 시스템은 추출 프로세싱 전원 공급장치(554a), 추출 세정 전원 공급장치(554b), 억제 프로세싱 전원 공급장치(553a), 억제 세정 전원 공급장치(553b), 전극 프로세싱 전원 공급장치(555a), 전극 세정 전원 공급장치(555b), 스위칭 디바이스들(510a-c) 및 제어기(520)를 포함할 수 있다. 도 6에 있어, 바이어싱 시스템은 추출 전원 공급장치(654), 억제 전원 공급장치(653), 변조기(660), 스위칭 디바이스들(610a-b) 및 제어기(620)를 포함할 수 있다. 이러한 구성들의 각각에 있어, 바이어싱 시스템은 세정 모드 동안 이온 빔이 억제 전극(114a)와 충돌하는 것을 주기적으로 중단시키도록 구성된다. 이온 빔(210)이 중단될 때, 바이어싱 시스템은 이러한 컴포넌트들 상에 축적된 임의의 전하를 제거하기 위하여 억제 전극(114a) 및 이온 소스 챔버(102)를 접지시키도록 구성된다. 또한, 글리치 검출기를 또한 포함하는 실시예들에 있어, 바이어싱 시스템은 검출된 글리치를 제거하기 위하여 프로세싱 모드 동안 이온 빔을 일시적으로 중단시키기 위해 사용될 수 있다. 이는, 세정 모드 동안 이루어진 것과 같이 전하 축적을 제거하기 위하여 이온 소스 챔버(102) 및 억제 전극(114a)을 접지시킴으로써 이루어질 수 있다.
본 개시는 본원에서 설명된 특정 실시예에 의해 범위가 제한되지 않는다. 오히려, 본원에서 설명된 실시예들에 더하여, 본 개시의 다른 다양한 실시예들 및 이에 대한 수정예들이 이상의 설명 및 첨부된 도면들로부터 당업자들에게 자명해질 것이다. 따라서, 이러한 다른 실시예들 및 수정예들이 본 개시의 범위 내에 속하도록 의도된다. 추가로, 본 개시가 본원에서 특정 목적을 위한 특정 환경에서의 특정 구현예의 맥락에서 설명되었지만, 당업자들은 이의 유용함이 이에 한정되지 않으며, 본 개시가 임의의 수의 목적들을 위한 임의의 수의 환경들에서 유익하게 구현될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 이하에서 기술되는 청구항들은 본원에서 설명된 바와 같은 본 개시의 완전한 폭과 사상의 관점에서 해석되어야만 한다.

Claims (15)

  1. 이온 소스로서:
    프로세싱 모드 동안의 프로세스 플라즈마 및 세정 모드 동안의 세정 플라즈마의 생성을 위한 이온 소스 챔버로서, 상기 이온 소스 챔버는 추출 개구를 갖는, 상기 이온 소스 챔버;
    억제 전극 개구를 갖는 억제 전극으로서, 상기 억제 전극은 상기 추출 개구에 인접하여 배치되고, 상기 세정 모드 동안 상기 추출 개구로부터 추출되는 이온 빔은 상기 억제 전극과 충돌하기 위하여 디포커싱(defocus)되는, 상기 억제 전극; 및
    상기 세정 모드 동안 상기 이온 빔이 상기 억제 전극과 충돌하는 것을 주기적으로 중단시키며, 상기 이온 빔이 주기적으로 중단될 때 상기 억제 전극 및 상기 이온 소스 챔버를 접지시키도록 구성된 바이어싱 시스템을 포함하는, 이온 소스.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 이온 소스는 글리치(glitch) 검출기를 포함하며, 상기 프로세싱 모드에서, 상기 바이어싱 시스템은 글리치가 검출될 때 상기 억제 전극 및 상기 이온 소스 챔버를 접지시키는, 이온 소스.
  3. 청구항 1에 있어서,
    소스 가스는 상기 프로세싱 모드에서 상기 프로세스 플라즈마를 생성하기 위해 사용되며, 상기 소스 가스와 상이한 세정 가스는 상기 세정 모드에서 상기 세정 플라즈마를 생성하기 위해 사용되는, 이온 소스.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 이온 빔은 상기 억제 전극과 상기 이온 소스 챔버 사이의 거리를 수정함으로써 디포커싱되는, 이온 소스.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 바이어싱 시스템은:
    상기 프로세싱 모드 동안 제 1 추출 전압 및 전류를 공급하도록 구성된 추출 전원 공급장치;
    상기 추출 전원 공급장치 및 상기 이온 소스 챔버와 연통하는 제 1 스위칭 디바이스로서, 제 1 위치에서 상기 추출 전원 공급장치가 상기 이온 소스 챔버에 전기적으로 연결되며, 제 2 위치에서 상기 이온 소스 챔버는 접지에 연결되는, 상기 제 1 스위칭 디바이스;
    상기 프로세싱 모드 동안 제 1 억제 전압 및 전류를 공급하도록 구성된 억제 전원 공급장치; 및
    상기 억제 전원 공급장치 및 상기 억제 전극과 연통하는 제 2 스위칭 디바이스로서, 제 1 위치에서 상기 억제 전원 공급장치가 상기 억제 전극에 전기적으로 연결되며, 제 2 위치에서 상기 억제 전극은 접지에 연결되는, 상기 제 2 스위칭 디바이스를 포함하며,
    상기 세정 모드 동안, 상기 제 1 스위칭 디바이스 및 상기 제 2 스위칭 디바이스는 상기 이온 빔이 상기 억제 전극과 충돌하는 상기 제 1 위치와 상기 이온 빔이 일시적으로 중단되고 상기 억제 전극 및 상기 이온 소스 챔버가 접지되는 상기 제 2 위치 사이에서 교번(alternate)하는, 이온 소스.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 이온 빔은 상기 세정 모드 동안 상기 제 1 추출 전압과 상이한 제 2 추출 전압 및 상기 제 1 억제 전압과 상이한 제 2 억제 전압을 제공함으로써 디포커싱되는, 이온 소스.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 이온 소스는 글리치 검출기를 더 포함하며, 상기 프로세싱 모드에서, 글리치가 검출되는 경우 상기 제 1 스위칭 디바이스 및 상기 제 2 스위칭 디바이스가 각기 상기 제 2 위치를 선택하는, 이온 소스.
  8. 이온 소스를 세정하는 방법으로서, 상기 이온 소스는 추출 개구를 갖는 이온 소스 챔버, 접지 전극, 및 상기 이온 소스 챔버와 상기 접지 전극 사이에 배치된 억제 전극을 포함하며, 상기 방법은:
    상기 이온 소스 챔버 내로 세정 가스를 흐르게 하는 단계;
    상기 세정 가스를 사용하여 상기 이온 소스 챔버 내에 플라즈마를 생성하는 단계;
    이온 빔이 상기 억제 전극과 충돌하도록 상기 이온 소스 챔버로부터 추출되는 상기 이온 빔을 디포커싱하는 단계;
    세정 시간 간격 동안 상기 디포커싱된 이온 빔이 상기 억제 전극으로부터 재료를 제거하도록, 상기 이온 소스 챔버 및 상기 억제 전극을 세정 바이어스 전압들의 세트로 바이어싱하는 단계;
    상기 세정 시간 간격 동안 상기 이온 소스 챔버 및 상기 억제 전극을 주기적으로 접지시키는 단계; 및
    상기 세정 시간 간격 동안 상기 바이어싱하는 단계 및 상기 접지시키는 단계를 복수 회 반복하는 단계를 포함하는, 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 디포커싱하는 단계는 상기 이온 소스 챔버에 대해 상기 억제 전극을 움직이는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 디포커싱하는 단계는, 상기 이온 소스 챔버 및 상기 억제 전극에 세정 전압들의 세트를 인가하는 단계로서, 상기 세정 전압들의 세트는 프로세싱 모드 동안 상기 이온 소스 챔버 및 상기 억제 전극에 인가된 전압들과 상이한, 단계를 포함하는, 방법.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 바이어싱하는 단계 및 상기 접지시키는 단계는 약 1 kHz의 주파수로 수행되는, 방법.
  12. 이온 소스를 동작시키는 방법으로서, 상기 이온 소스는 추출 개구를 갖는 이온 소스 챔버, 접지 전극, 및 상기 이온 소스 챔버와 상기 접지 전극 사이에 배치된 억제 전극을 포함하며, 상기 방법은:
    프로세싱 모드 동안 상기 이온 소스 챔버 내로 소스 가스를 흐르게 하는 단계;
    상기 프로세싱 모드 동안 상기 소스 가스를 사용하여 상기 이온 소스 챔버 내에 프로세스 플라즈마를 생성하는 단계;
    상기 프로세싱 모드 동안 상기 이온 소스 챔버 및 상기 억제 전극에 프로세싱 바이어스 전압들의 세트를 인가하는 단계;
    상기 프로세싱 모드 동안 상기 추출 개구를 통해 이온 빔을 추출하는 단계로서, 상기 이온 빔은 기판을 주입하도록 구성되는, 단계;
    세정 모드 동안 상기 이온 소스 챔버 내로 세정 가스를 흐르게 하는 단계;
    상기 세정 모드 동안 상기 세정 가스를 사용하여 상기 이온 소스 챔버 내에 세정 플라즈마를 생성하는 단계;
    상기 세정 모드 동안 디포커싱된 이온 빔이 상기 억제 전극과 충돌하도록 상기 이온 소스 챔버로부터 추출되는 이온 빔을 디포커싱하는 단계;
    상기 세정 모드 동안 상기 디포커싱된 이온 빔이 상기 억제 전극으로부터 재료를 제거하도록, 상기 이온 소스 챔버 및 상기 억제 전극을 세정 바이어스 전압들의 세트로 바이어싱하는 단계;
    상기 세정 모드 동안 전하 축적을 제거하기 위하여 상기 이온 소스 챔버 및 상기 억제 전극을 주기적으로 접지시키는 단계; 및
    상기 세정 모드 동안 상기 바이어싱하는 단계 및 상기 접지시키는 단계를 복수 회 반복하는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 방법은, 상기 프로세싱 모드 동안 글리치들을 검출하고, 글리치가 검출될 때 상기 이온 소스 챔버 및 상기 억제 전극을 접지시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 디포커싱하는 단계는 상기 이온 소스 챔버에 대해 상기 억제 전극을 움직이는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 디포커싱하는 단계는, 상기 이온 소스 챔버 및 상기 억제 전극에 세정 바이어스 전압들의 세트를 인가하는 단계로서, 상기 세정 바이어스 전압들의 세트는 상기 프로세싱 모드 동안 상기 이온 소스 챔버 및 상기 억제 전극에 인가된 프로세싱 바이어스 전압들의 세트와 상이한, 단계를 포함하는, 방법.
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10522330B2 (en) 2015-06-12 2019-12-31 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. In-situ plasma cleaning of process chamber components
US9818570B2 (en) * 2015-10-23 2017-11-14 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Ion source for multiple charged species
US20170178866A1 (en) * 2015-12-22 2017-06-22 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Apparatus and techniques for time modulated extraction of an ion beam
US10224181B2 (en) 2016-04-20 2019-03-05 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Radio frequency extraction system for charge neutralized ion beam
US10730082B2 (en) * 2016-10-26 2020-08-04 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Apparatus and method for differential in situ cleaning
US10410844B2 (en) * 2016-12-09 2019-09-10 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. RF clean system for electrostatic elements
US9916966B1 (en) * 2017-01-26 2018-03-13 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Apparatus and method for minimizing thermal distortion in electrodes used with ion sources
US10770261B2 (en) 2017-12-14 2020-09-08 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. System and method to monitor glitch energy
JP7104898B2 (ja) * 2019-03-01 2022-07-22 日新イオン機器株式会社 イオン源およびそのクリーニング方法
US10923306B2 (en) * 2019-03-13 2021-02-16 Applied Materials, Inc. Ion source with biased extraction plate
US10854416B1 (en) * 2019-09-10 2020-12-01 Applied Materials, Inc. Thermally isolated repeller and electrodes
US11127558B1 (en) 2020-03-23 2021-09-21 Applied Materials, Inc. Thermally isolated captive features for ion implantation systems

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5554854A (en) * 1995-07-17 1996-09-10 Eaton Corporation In situ removal of contaminants from the interior surfaces of an ion beam implanter
US6812648B2 (en) * 2002-10-21 2004-11-02 Guardian Industries Corp. Method of cleaning ion source, and corresponding apparatus/system

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1105908B1 (en) * 1999-06-23 2005-03-02 Applied Materials, Inc. Ion beam generation apparatus
JP3408484B2 (ja) * 2000-02-18 2003-05-19 九州日本電気株式会社 イオン注入装置およびイオン注入方法
JP2003257328A (ja) * 2002-02-27 2003-09-12 Jeol Ltd イオン源
JP4374487B2 (ja) 2003-06-06 2009-12-02 株式会社Ｓｅｎ イオン源装置およびそのクリーニング最適化方法
JP5100963B2 (ja) 2004-11-30 2012-12-19 株式会社Ｓｅｎ ビーム照射装置
US7888662B2 (en) 2008-06-20 2011-02-15 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Ion source cleaning method and apparatus
US8466431B2 (en) * 2009-02-12 2013-06-18 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Techniques for improving extracted ion beam quality using high-transparency electrodes
US8461030B2 (en) 2009-11-17 2013-06-11 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Apparatus and method for controllably implanting workpieces
US8968535B2 (en) * 2009-12-14 2015-03-03 Spp Process Technology Systems Uk Limited Ion beam source
US8937003B2 (en) 2011-09-16 2015-01-20 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Technique for ion implanting a target
US9093372B2 (en) 2012-03-30 2015-07-28 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Technique for processing a substrate
US9530615B2 (en) * 2012-08-07 2016-12-27 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Techniques for improving the performance and extending the lifetime of an ion source

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5554854A (en) * 1995-07-17 1996-09-10 Eaton Corporation In situ removal of contaminants from the interior surfaces of an ion beam implanter
US6812648B2 (en) * 2002-10-21 2004-11-02 Guardian Industries Corp. Method of cleaning ion source, and corresponding apparatus/system

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