KR20160074588A - 듀얼 모드 이온 주입기 - Google Patents

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케니스 에이치. 퍼서
크리스토퍼 캠벨
프랭크 싱클레어
로버트 씨. 린드버그
조셉 씨. 올슨
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베리안 세미콘덕터 이큅먼트 어소시에이츠, 인크.
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Abstract

이온 주입기 내의 듀얼 모드 동작을 위한 시스템은 이온 빔의 전파의 제 1 국부적 방향에 수직인 제 1 방향에서 이온 빔의 빔 폭을 조정하기 위한 이동가능 빔 차단기를 포함할 수 있다. 시스템은, 제 1 상태에 있을 때 이온 빔의 전파의 제 2 국부적 방향에 대해 수직인 제 2 방향에서 이온 빔을 스캐닝하고 제 2 상태에서 흐트러지지 않은(unperturbed) 이온 빔을 전달하기 위한 스캐너; 및 이온 빔의 폭 및 스캐너의 상태를 함께 조정하기 위하여 이동가능 빔 차단기 및 스캐너로 신호들의 세트를 전송하기 위한 모드 선택기를 더 포함할 수 있다.

Description

듀얼 모드 이온 주입기{DUAL MODE ION IMPLANTER}
관련 출원들
본 출원은, 2013년 10월 22일자로 출원된 미국 가특허 출원번호 제61/894,060호에 대한 우선권을 주장한다.
기술분야
본 실시예들은 이온 주입에 관한 것으로서, 더 구체적으로, 리본 빔 이온 주입 시스템들에 관한 것이다.
오늘날, 이온 주입기들은 대게 애플리케이션들의 특정 세트에 따라 주입을 최적화하도록 구성된다. 현재 애플리케이션들에 있어, 예를 들어, 일부 빔라인 이온 주입기들은, 기판을 가로막는 빔 단면이 빔 높이보다 훨씬 더 큰 빔 폭에 의해 규정(define)되는 고 전류 리본 빔들을 생성하도록 구성된다. 일부 구성들에 있어, 빔 폭은 기판 평면에서 기판의 크기보다 약간 더 큰, 예를 들어, 200, 300, 또는 400 mm이며, 반면 빔 높이는 약 10mm, 20mm, 또는 30 mm이다. 빔 높이의 방향에서 리본 빔에 대하여 기판을 스캐닝함으로써, 전체 기판이 이온 빔에 의해 주입될 수 있다. 이온 소스, 스캐닝 컴포넌트들, 포커싱 컴포넌트들, 및 콜리메이션(collimation) 컴포넌트들을 포함하는 고 전류 리본 빔 이온 주입기의 빔라인의 다양한 컴포넌트들은 리본 빔에 대한 동작을 조정하도록 설정된다. 이러한 방식으로, 기판의 고 전류 이온 주입이 리본 빔 이온 주입기를 사용하여 최적화될 수 있다.
다른 이온 주입 애플리케이션들에 대하여, 빔 높이 및 빔 폭이 더 동등한 스팟 빔 이온 빔을 사용하는 것이 더 바람직할 수 있다. 다수의 애플리케이션들에 있어, 스팟 빔의 빔 높이는 빔 폭과 동일한 크기이거나 또는 이보다 약간 더 크며, 이는 약 20 내지 30 mm일 수 있다. 스팟 빔 이온 주입에 의해 제공되는 하나의 이점은 스팟 빔들에 의해 제공되는 도우즈 균일성의 더 양호한 제어이다. 스팟 빔 이온 주입 애플리케이션에 있어, 스팟 빔은 주입되는 방향으로 기판의 치수를 커버하기 위하여 제 1 방향을 따라 스캐닝될 수 있다. 동시에, 기판이 스팟 빔의 스캐닝 방향에 수직하는 방향으로 스캐닝될 수 있다. 국부적(local) 이온 도우즈 농도는 스팟 빔 스캐닝의 방향을 따른 이온 빔의 속도를 조정함으로써 수정될 수 있다. 이는, 이온 도우즈 균일성을 최적화하기 위하여 스팟 빔 스캐닝이 주의 깊게 제어될 수 있도록 하는 방식으로 컴퓨터 제어 하에서 달성될 수 있다. 흔히, 이러한 스팟 빔 이온 주입은 리본 빔 이온 주입에 비하여 기판으로의 이온들의 높은 도우즈 레이트(rate)를 생성하지 않는다.
따라서, 리본 빔 이온 주입기는 높은 도우즈의 주입과 같은 특정 기판들에 대해 또는 특정 이온 주입 단계들에 대해 이용되는 것이 일반적인 관행이며, 반면 스팟 빔 이온 주입기는 더 양호한 도우즈 제어를 요구하는 다른 이온 주입 단계들에 대해 이용된다. 이러한 그리고 다른 고려사항들이 본 개선들이 요구되는 것에 관한 것이다.
본 요약은 아래의 상세한 설명에서 추가로 설명되는 개념들의 선택을 간략화된 형태로 소개하기 위해 제공된다. 본 요약은 청구되는 내용의 핵심 특징들 또는 본질적인 특징들을 식별하도록 의도되지 않으며, 청구되는 내용의 범위를 결정하는데 도움을 주는 것으로서 의도되지도 않는다.
일 실시예에 있어, 이온 주입기 내의 듀얼 모드 동작을 위한 시스템은 이온 빔의 전파의 제 1 국부적 방향에 수직하는 제 1 방향에서 이온 빔의 빔 폭을 조정하기 위한 이동가능 빔 차단기(blocker)를 포함할 수 있다. 시스템은, 제 1 상태에 있을 때 이온 빔의 전파의 제 2 국부적 방향에 대해 수직인 제 2 방향에서 이온 빔을 스캐닝하고 제 2 상태에서 흐트러지지 않은(unperturbed) 이온 빔을 전달하기 위한 스캐너; 및 이온 빔의 폭 및 스캐너의 상태를 함께 조정하기 위하여 이동가능 빔 차단기 및 스캐너로 신호들의 세트를 전송하기 위한 모드 선택기를 더 포함할 수 있다.
다른 실시예에 있어, 이온 주입기를 동작시키는 방법은, 이온 주입기의 동작의 모드를 변화시키기 위한 입력을 수신하는 단계; 이온 빔을 전달하기 위한 개구 폭을 조정하기 위한 제 1 신호를 이동가능 빔 차단기로 전송하는 단계; 및 제 1 신호와 협력하여 제 1 상태와 제 2 상태 사이에서 변화시키기 위한 제 2 신호를 스캐너로 전송하는 단계로서, 제 1 상태에서 스캐너는 이온 빔을 스캐닝하도록 구성되며, 제 2 상태에서 스캐너는 흐트러지지 않은 이온 빔을 전달하도록 구성되는, 단계를 포함한다.
도 1은 본 실시예들에 따른 듀얼 모드 이온 주입기의 상단 평면도를 블록도 형태로 도시한다.
도 2는 추가적인 실시예들에 부합하는 듀얼 모드 이온 주입기의 평면도를 도시한다.
도 3은 이동가능 빔 차단기가 이온 소스에 위치된 듀얼 모드 이온 주입기의 다른 실시예를 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 본 개시의 추가적인 실시예에 따른 다른 이온 주입기에 대한 듀얼 모드 동작의 기하구조의 세부사항들을 도시한다.
이제 이하에서 본 실시예들이, 일부 실시예들이 도시된 첨부된 도면들을 참조하여 더 완전하게 설명될 것이다. 그러나, 본 개시의 내용이 다수의 상이한 형태들로 구현될 수 있으며, 본원에서 기술되는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 오히려, 이러한 실시예들은 본 개시가 완전하고 철저해질 수 있도록 제공되며, 본원의 범위를 당업자들에게 완전하게 전달할 것이다. 도면들에서, 유사한 도면번호들이 전체에 걸쳐 유사한 엘러먼트를 지칭한다.
본원에서 설명되는 실시예들은 듀얼 모드 이온 주입을 수행하기 위한 신규한 컴포넌트들 및 본원에서 "이온 주입기들"로서 지칭되는 신규한 이온 주입 시스템들을 제공한다. 본원에 개시된 컴포넌트들은 리본 빔 주입 모드로부터 스팟 빔 주입 모드로 가역적으로 스위칭하기 위한 이온 주입기의 능력을 가능하게 한다. 도 1은 본 실시예들에 따른 듀얼 모드 이온 주입기(100)의 상단 평면도를 블록도 형태로 도시한다. 듀얼 모드 이온 주입기(100)는 이온들을 생성하는데 사용되는 이온 소스(102), 분석기 자석(104), 진공 챔버(106), 스캐너(108), 콜리메이터(110), 및 기판 스테이지(112)를 포함한다. 듀얼 모드 이온 주입기(100)는 이온 빔(120)을 생성하고, 이온 빔(120)을 기판(114)으로 전달하도록 구성된다. 단순화를 위하여, 이온 빔(120)은 단지 이온 빔의 중심 광선 궤적으로서 도시된다. 다양한 실시예들에 있어, 이온 소스(102)는 간접 가열식 캐소드(indirectly heated cathode; IHC) 이온 소스, RF 이온 소스, 마이크로파 이온 소스 또는 다른 이온 소스일 수 있다. 분석기 자석(104)은 통상적인 분석기 자석들에서와 같이 이온 소스(102)로부터 추출되는 이온들의 궤적을 변경할 수 있다. 진공 챔버(106)는, 희망되지 않는 질량의 이온들을 걸러내기 위한 통상적인 질량 분해 슬릿과 같이 기능할 수 있는 질량 분해 슬릿(도 1에 미도시)을 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 있어, 스캐너(108)는 정전 스캐너 또는 자기 스캐너일 수 있으며, 복수의 컴포넌트들 또는 스테이지들을 포함할 수 있다. 콜리메이터(110)는 적어도 기판(114)으로 안내되는 콜리메이팅된 이온 빔을 생성하기 위하여 기능하는 자기 콜리메이터일 수 있다. 듀얼 모드 이온 주입기(100)는, 개구들, 디더링(dithering) 컴포넌트들, 가속/감속 컴포넌트들을 포함하는 다른 빔 라인 컴포넌트들을 포함할 수 있으며, 이들의 동작 각각이 잘 알려져 있다. 명확성을 위하여, 본원에서 이러한 컴포넌트들의 추가적인 논의가 생략된다.
도 1에 추가적으로 예시된 바와 같이, 듀얼 모드 이온 주입기(100)는, 그 기능이 듀얼 모드 이온 주입기(100)를 동작시키기 위한 이온 주입 모드를 선택하는 것인 모드 선택기(116)를 포함한다. 모드 선택기(116)의 동작의 추가적인 세부사항들은 다음의 도면들과 관련하여 개시된다. 그러나, 간략하게, 모드 선택기(116)는, 스팟 빔 모드 또는 리본 빔 모드일 수 있는 희망되는 주입 모드를 생성하기 위하여 이온 주입기의 다양한 컴포넌트들로 신호들을 전송할 수 있다. 모드 선택기(116)는 소프트웨어 엘러먼트들뿐만 아니라 하나 이상의 하드웨어 엘러먼트들, 예컨대 스위치들, 회로들, 전원 공급장치들, 컴퓨터 프로그램들 또는 루틴들, 사용자 인터페이스들, 및 유사한 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어, 모드 선택기는, 주입 모드들을 변화시키기 위해 다른 사용자 개입을 요구하지 않는 방식으로, 기계적 스위치, 키패드, 전자 디스플레이, 마우스, 또는 다른 지시 디바이스와 같은 사용자 인터페이스를 통해 주입 모드들 사이에서 스위칭하기 위하여 사용자가 듀얼 모드 이온 주입기(100)와 상호작용하는 것을 가능하게 할 수 있다. 따라서, 듀얼 모드 이온 주입기(100)의 운영자는, 듀얼 모드 이온 주입기(100)의 다른 파라미터들을 설정하기 위해 사용되는 장비 또는 제어 패널들 상에 위치될 수 있는 컴포넌트들을 조작함으로써 주입 모드들을 변화시킬 수 있다.
다음의 논의에서의 편의를 위하여, 상이한 좌표계들이 도 1에 도시된 바와 같이 본 실시예들의 동작을 설명하기 위해 이용된다. 이온 소스(102)에서 그 컴포넌트들이 Y, XI, 및 ZI로 라벨링된 제 1 직교 좌표계가 사용되며, 반면 분석기 자석에서 그 컴포넌트들이 Y, Xm, 및 Zm으로 라벨링된 제 2 직교 좌표계가 사용된다. 스캐너(108)에서, 그 컴포넌트들이 Y, Xsc, 및 Zsc로 라벨링된 제 3 직교 좌표계가 사용된다. 기판(114)에서, 그 컴포넌트들이 Y, Xs, 및 Zs로 라벨링된 제 4 직교 좌표계가 사용된다. 각각의 좌표계에 있어, Y-축은 동일한 절대적인 방향이다. 상이한 좌표계들에 대한 "Z-축"은 각각의 경우에서 특정 지점에서의 이온 빔의 중심 광선 궤적의 방향을 따른다. 따라서, ZI 축의 절대적인 방향은 Zm, Zsc 및 Zs의 절대적인 방향과 상이하며, 이들은 집합적으로 Z 축들로서 지칭될 수 있거나 또는 Z 축들 중 임의의 Z 축을 나타내기 위해 Z 축으로서 비-특정적으로 지칭될 수 있다. 따라서, Z-축은 듀얼 모드 이온 주입기(100) 내의 임의의 지점에서의 전파의 국부적인 방향에 평행한 방향을 나타낸다. 유사하게, XI는 Xm, Xsc 및 Xs와 상이하며, 이들은 집합적으로 "X 축들"로서 지칭될 수 있거나 또는 X 축들 중 임의의 X 축을 나타내기 위해 X 축으로서 비-특정적으로 지칭될 수 있다.
듀얼 모드 이온 주입기(100)가 리본 빔 모드 또는 스팟 빔 모드 중 하나로 동작할 수 있기 때문에, 듀얼 모드 이온 주입기(100)는, 기판들의 세트 또는 기판들의 상이한 세트들에 대한 연속적인 주입 동작들이 상이한 주입 모드들을 필요로 할 수 있을 때, 기판들의 프로세싱에 대한 편의성 및 프로세스 유연성을 제공한다. 이는, 리본 빔 이온 주입 또는 스팟 빔 이온 주입에 의해 프로세싱될 기판들을 리본 빔 또는 스팟 빔 주입에 전용되는 개별적인 이온 주입기로 보내야 할 필요성을 회피한다.
도 2는 추가적인 실시예들에 부합하는 듀얼 모드 이온 주입기(200)의 평면도를 도시한다. 듀얼 모드 이온 주입기(200)는 듀얼 모드 이온 주입기(100)와 관련하여 이상에서 논의된 이러한 빔라인 컴포넌트들을 포함한다. 도 2에 예시된 바와 같이, 듀얼 모드 이온 주입기(200)는, 그 기능이 이동가능 빔 차단기(202)의 하류측에서 생성되는 이온 빔의 유형을 리본 빔과 스팟 빔 사이에서 조정하는 것인 이동가능 빔 차단기(202)를 포함한다. 다양한 실시예들에 있어, 이동가능 빔 차단기는 빔라인의 상이한 영역들에 위치될 수 있다. 그러나, 도 2의 실시예에 있어, 이동가능 빔 차단기는 분석기 자석(104) 내에 배치된다. 이동가능 빔 차단기(202)는, 이러한 이온들이 이동가능 빔 차단기(202)와 충돌할 때 이온 빔(204)의 이온들을 차단하는 재료를 포함한다. 다양한 실시예들에 있어, 이동가능 빔 차단기(202)는 단일 부분이거나 또는 복수의 부분들일 수 있다. 이동가능 빔 차단기(202)는 이동가능 빔 차단기(202)가 이동될 때 그것의 크기가 변화할 수 있는 개구 또는 윈도우(window)를 함께 규정하는 독립적인 부분들을 포함할 수 있거나 또는 2개의 독립적인 핑거(finger)들을 포함할 수 있다.
도 2의 예시에 있어, 이동가능 빔 차단기(202)는 도시된 Xm 축에 평행한 축(206)을 따라 이동할 수 있는 독립적인 부분들을 포함한다. 이동가능 빔 차단기(202)의 상이한 부분들 사이의 개구부의 개구 폭 W를 증가시키거나 또는 감소시키기 위하여, 상이한 부분들이 상호 반대되는 방향들로 이동될 수 있다.
도 2에 구체적으로 도시되지는 않았지만, 다양한 실시예들에 있어, 이온 소스(102)는 분석기 자석(104)에 진입하는 리본 빔을 생성하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시예들에 있어, 리본 빔은 스팟 빔에 비하여 X 축에 평행한 방향을 따라 상대적으로 더 작은 더 큰 빔 폭을 가질 수 있다. 리본 빔은 스팟 빔에 비하여 상대적으로 더 작은 종횡비를 가질 수 있으며, 여기에서 종횡비는 Y 축에 평행한 이온 빔 높이 대 X 축에 평행한 이온 빔 폭의 비율에 의해 정의될 수 있고, 여기에서 X-Y 평면은 듀얼 모드 이온 주입기(200) 내의 임의의 주어진 지점에서의 이온 빔의 전파의 방향에 대해 수직인 평면을 규정한다. 리본 빔에 대하여, 이러한 종횡비는 1/3 미만일 수 있으며, 일부 예들은 1/10 미만이다. 예를 들어, 그것의 이온들이 Zs 축을 따르는 궤적들을 갖는 기판(114)으로 제공된 리본 빔은, 기판(114)에서 약 300 내지 400 mm의 Xs 축을 따른 폭 및 약 20 mm의 Y 축을 따른 높이를 가질 수 있다. 실시예들이 이러한 맥락으로 제한되지 않는다.
리본 빔 모드로 동작시키기 위하여, 이동가능 빔 차단기(202)가 리본 빔을 수용하는 상이한 부분들 사이의 개구부(208)의 개구 폭 W를 수립(establish)하도록 설정될 수 있다. 반면, 스팟 빔 모드로 동작시키기 위하여, 이동가능 빔 차단기(202)는 리본 빔 모드에서보다 더 작은 개구 폭 W를 수립하도록 설정될 수 있으며, 여기에서 분석기 자석(104)에 진입하는 리본 빔의 적어도 일 부분이 차단된다. 다양한 실시예들에 있어, 스팟 빔은 상대적으로 더 큰 종횡비를 가질 수 있으며, 예컨대 1/2보다 더 큰 종횡비, 일부 경우들에서 1보다 더 큰 종횡비를 가질 수 있다. 예를 들어, 기판(114)으로 제공된 스팟 빔은 약 20 mm의 Xs 축을 따른 폭 및 약 30 mm의 Y 축을 따른 높이를 가질 수 있다. 실시예들이 이러한 맥락으로 제한되지 않는다. 이상에서 언급된 스팟 빔 치수들이 스팟 빔의 순간적인 치수에 적용되며, 스캐닝되는 스팟 빔의 전체 처리 영역은 리본 빔의 전체 처리 영역과 동일하거나 또는 유사할 수 있다는 것을 주의해야 한다.
일 예에 있어, 듀얼 모드 이온 주입기(200)의 동작 모드가 변화될 예정일 때, 모드 선택기(116)는 구동기(210)로의 신호를 생성할 수 있고, 구동기는 모드 선택기(116)로부터의 신호에 응답하며, 이동가능 빔 차단기(202)를 현재 동작 모드에 대한 그것의 현재 위치로부터 다른 동작 모드를 생성하기 위한 제 2 위치로 이동시키도록 구성된 모터, 드라이브 트레인(drive train) 또는 다른 메커니즘을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어, 이동기능 빔 차단기(202)의 이동이 이온 빔의 높이에 영향을 주지 않고 단지 이동가능 빔 차단기(202)를 통과하는 이온 빔의 폭을 변화시킬 수 있다는 것을 주의해야 한다. 따라서, 일 예에 있어, 제 1 위치로 설정될 때 150 mm의 폭 및 30 mm의 높이를 갖는 이온 빔이 이동가능 빔 차단기(202)를 통과할 수 있다. 이동가능 빔 차단기가 제 2 위치로 설정될 때 20 mm의 폭 및 30 mm의 높이를 갖는 이온 빔이 이동가능 빔 차단기(202)를 통해 전달될 수 있다.
도 2에 추가적으로 도시된 바와 같이, 모드 선택기(116)는 이동가능 빔 차단기(202)의 하류측에 배치된 스캐너(108)와 결합된다. 스팟 빔 모드를 수립하기 위하여, 모드 선택기(116)는 분석기 자석(104)에 진입하는 리본 빔의 일 부분을 차단하고 그럼으로써 이온 빔(204)을 기판(114)을 향해 전파하는 스팟 빔으로서 규정하기 위한 신호를 이동가능 빔 차단기(202)로 전송할 수 있다. 동시에, 모드 선택기(116)는 스캐너(108)를 제 1 상태, 예컨대 활성화 상태에 위치시키기 위한, 즉, 스캐너(108)의 동작을 활성화하기 위한 신호를 전송할 수 있다. 이온 빔(204)이 스팟 빔으로서 스캐너(108)에 진입할 때, 스캐너(108)는, 이온 빔이 콜리메이터(110)에 진입함에 따라 이온 빔(204)이 Xsc 축을 따라 펼쳐지고 그럼으로써 리본 빔에 의해 제공되는 것과 유사한 기판(114) 상의 처리 영역을 형성할 수 있도록, 축 Xsc를 따라 스팟 빔을 스캐닝할 수 있다.
리본 빔 모드를 수립하기 위하여, 모드 선택기(116)는, 개구부(208)의 개구 폭 W가 스팟 빔 모드에서의 개구 폭보다 더 커질 수 있도록 하는 신호를 이동가능 빔 차단기(202)로 전송할 수 있다. 일부 경우들에 있어, 개구 폭 W는 리본 빔의 어떠한 부분도 차단하지 않고 분석기 자석(104)에 진입하는 전체 이온 빔을 전달하도록 설정될 수 있으며, 그럼으로써 이온 빔(204)을 이동가능 빔 차단기(202)가 존재하지 않았던 것과 같은 방식으로 기판(114)으로 전파할 수 있는 리본 빔으로서 규정한다. 동시에, 모드 선택기(116)는 스캐너(108)를 제 2 상태에 위치시키기 위한 신호를 전송할 수 있다. 제 2 상태는 스캐너(108)의 동작이 비활성화되는 비활성화 상태일 수 있다. 스캐너(108)가 활성화되지 않기 때문에, 이온 빔(204)이 스캐너(108)가 위치된 빔라인의 일 부분에 진입할 때, 리본 빔은 흐트러지지 않은 상태로 스캐너(108)를 통해 그리고 기판(114)으로 전파할 수 있다.
모드 선택기(116)가, 예컨대 제어 디바이스 내의 사용자 인터페이스에서 입력되는 선택 또는 명령들을 통한 것과 같은 사용자 입력에 응답하여 동작 모드를 리본 빔 모드로부터 스팟 모드로 스위칭할 수 있다는 것을 주의해야 한다. 이러한 방식으로, 사용자 또는 운영자는 동작 모드를 변화시키기 위하여 듀얼 모드 이온 주입기(200) 내의 어떠한 수동적인 기계적 장비 조정들, 교체 또는 제거도 수행할 필요가 없다.
듀얼 모드 이온 주입기의 다른 실시예들에 있어, 이동가능 빔 차단기는 빔라인 내의 다른 장소들에 위치될 수 있다. 도 3은 이동가능 빔 차단기를 이온 소스(102)의 아크 챔버 바로 외부에 위치시킴으로써 이동가능 빔 차단기(302)가 이온 소스(102)에 위치되는 듀얼 모드 이온 주입기의 이러한 일 실시예를 도시한다. 예를 들어, 이동가능 빔 차단기(302)는, 예를 들어, 도 3에 표시된 바와 같이 아크 챔버의 추출 플레이트에 인접하여 이온 빔(304)을 추출하기 위해 사용되는 추출 시스템(별도로 도시되지 않음) 내에 위치될 수 있다. 대안적으로, 이동가능 빔 차단기(302)는 이온 소스(102)의 아크 챔버 내부에 위치될 수 있다. 각각의 변형예에 있어, 이동가능 빔 차단기(302)는 XI 축을 따라 개구부(308)의 개구 폭 W를 조정하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 이온 빔(304)의 폭이 분석기 자석(104) 상에 입사하는 스팟 빔 또는 리본 빔 중 하나를 생성하기 위하여 조정될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 개시의 실시예에 따른 다른 듀얼 모드 이온 주입기(400)에 대한 듀얼 모드 동작의 기하구조의 세부사항들을 도시한다. 듀얼 모드 이온 주입기(400)는, 이동가능 빔 차단기(402)가 분석기 자석(408) 내에 배치된다는 점에 있어 듀얼 모드 이온 주입기(200)와 유사하게 구성된다. 이동가능 빔 차단기(402)는, 도 2의 이동가능 빔 차단기(202)에 대하여 이상에서 설명된 방식으로 이동가능 빔 차단기(402)에 의해 규정되는 개구부(404)의 개구 폭 W(명확성을 위해 도시되지 않지만, 도 2를 참조할 것)를 조정하도록 구성된다. 도 4a에 도시된 시나리오에 있어, 이동가능 빔 차단기(402)는, 이온 빔(406)이 방해 없이 분석기 자석(408)을 통해 리본 빔으로서 전파할 수 있도록 하기 위하여 개구부(404)의 개구 폭이 상대적으로 더 큰 "개방 위치"에 배치된다. 도 4a의 시나리오에 있어, 통상적인 리본 빔 아키텍처와 같이, 이온들이 가상 포인트 소스(403)로부터 발산하는 것처럼 나타나는 궤적들의 범위에 걸쳐 이온 소스(102) 밖으로 추출된다. 이온들은 상이한 궤적들을 통해 분석 자석(408)을 통해 편향되며, 분석기 자석(408) 내에서 최대 폭에 도달하고, 진공 챔버(410) 내의 초점으로 전파한다. 일부 실시예들에 있어, 이동가능 빔 차단기(402)는 분석기 자석(408)의 중심 영역 내에 배치되며, 여기에서 이온 빔(406)이 Xm 축을 따른 그것의 최대 폭을 획득한다. 그 후 이온 빔(406)이 진공 챔버(410) 내에서 포커싱되고, 질량 분석 슬릿(412)에서 협소화된다. 그런 다음, 이온 빔(406)이 비활성 상태인 스캐너(414)를 통해 전파하며, 자기 콜리메이터(416)에 진입하기 전에 펼쳐지고, 기판(미도시)으로 전파한다. 도 4a의 시나리오에 있어, 듀얼 모드 이온 주입기(400)는, 이동가능 빔 차단기(402) 및 스캐너(414)의 존재가 이온 빔(406)에 대하여 거의 영향을 주지 않는다는 점에서 통상적인 빔라인 리본 빔 이온 주입기와 유사하게 기능한다. 따라서, 자기 콜리메이터(416)는, 도 4a에 도시된 바와 같이 질량 분석 슬릿(412)에 위치된 소스를 규정하는 발산하는 이온 빔을 콜리메이팅하도록 설정될 수 있다.
도 4b는 듀얼 모드 이온 주입기(400)가 스팟 빔 모드로 동작하는 시나리오를 예시한다. 이러한 시나리오에 있어, 모드 선택기(116)는 개구부(404)의 개구 폭을 감소시키기 위하여 이동가능 빔 차단기(402)를 조정하기 위한 신호들을 전송할 수 있다. 이는 분석기 자석(408)을 빠져 나오는 스팟 빔(420)을 형성하기 위하여 이온 빔(406) 중 다수의 이온들이 추가적으로 빔 경로를 따라 전파하는 것을 차단하며, 그럼으로써 이온 빔(406)의 Xm 축을 따른 빔 폭을 감소시킨다.
이어서 스팟 빔(420)은 질량 분석 슬릿(412)을 통해 그리고 스캐너(414)를 통해 전파한다. 도 4b에 추가적으로 도시된 바와 같이, 모드 선택기(116)는, 스팟 빔(420)이 자기 콜리메이터(416)에 진입하기 이전에 펼쳐지기 위하여 각도들의 범위에 걸쳐 편향될 수 있도록 스캐너(414)를 활성화하기 위한 신호를 전송할 수 있다. 이러한 방식으로, 스팟 빔(420)은 기판(114)의 전체를 커버하기 위하여 Xs 축을 따라 스캐닝될 수 있다.
요약하면, 본 실시예들은 리본 빔 모드로부터 스팟 빔 모드로 스위칭될 수 있는 듀얼 모드 이온 주입기를 제공한다. 이는, 리본 빔 또는 스팟 빔 중 하나를 형성하도록 조정되는 이동가능 빔 차단기, 및 스팟 빔이 생성될 때 활성화되는 스캐너를 사용하여 달성된다. 리본 빔 및 스팟 빔 주입 둘 모두를 동일한 툴 내에 통합함에 의한 풋프린트(footprint) 및 비용 절감들에 더하여, 본 실시예들의 이점은 고 전류 리본 빔 주입 및 스팟 빔 주입이 임의의 희망되는 시퀀스로 동일한 기판 챔버에서 제공될 수 있다는 것이다. 또한, 본 실시예들의 이동가능 빔 차단기 및 스캐너는 리본 빔 툴에 스팟 빔 성능을 부가하기 위하여 기존의 고 전류 이온 주입기 내에 통합될 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 발명의 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 발명의 완전한 폭과 사상의 관점에서 해석되어야만 한다.

Claims (15)

  1. 이온 주입기의 듀얼 모드 동작을 위한 시스템으로서:
    이온 빔의 전파의 제 1 국부적 방향에 수직하는 제 1 방향에서 상기 이온 빔의 빔 폭을 조정하기 위한 이동가능 빔 차단기;
    제 1 상태에 있을 때 상기 이온 빔의 전파의 제 2 국부적 방향에 수직하는 제 2 방향에서 상기 이온 빔을 스캐닝하고 제 2 상태에서 흐트러지지 않은(unperturbed) 상기 이온 빔을 전달하기 위한 스캐너; 및
    상기 이온 빔의 상기 폭 및 상기 스캐너의 상태를 함께 조정하기 위하여 상기 이동가능 빔 차단기 및 상기 스캐너로 신호들의 세트를 전송하기 위한 모드 선택기를 포함하는, 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 이동가능 빔 차단기는 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 이동하도록 구성되며, 상기 제 1 위치에서 상기 이온 빔은 제 1 빔 높이 대 제 1 빔 폭의 비율에 의해 정의되는 제 1 종횡비를 갖는 리본 빔을 형성하며, 상기 제 2 위치에서 상기 이온 빔은 제 2 빔 높이 대 제 2 빔 폭의 비율에 의해 정의되는 제 2 종횡비를 갖는 스팟 빔을 형성하고, 상기 제 1 종횡비는 상기 제 2 종횡비보다 더 작은, 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 시스템은, 분석기 자석으로서, 상기 이동가능 빔 차단기가 상기 분석기 자석 내에 배치되는, 상기 분석기 자석을 더 포함하는, 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 시스템은, 상기 이온 빔을 생성하기 위한 이온 소스로서, 상기 빔 차단기는 상기 이온 소스의 아크 챔버 내에 배치되는, 상기 이온 소스를 더 포함하는, 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 시스템은, 상기 이온 빔을 생성하기 위한 이온 소스로서, 상기 빔 차단기는 상기 이온 소스의 아크 챔버 외부에 배치되는, 상기 이온 소스를 더 포함하는, 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 모드 선택기는:
    리본 빔을 차단하지 않으면서 상기 리본 빔을 전달하도록 구성된 제 1 개구 폭을 갖게 하기 위한 제 1 신호를 상기 이동가능 빔 차단기로 전송하고, 및
    상기 이동가능 빔 차단기가 상기 제 1 개구 폭을 가질 때 상기 스캐너를 제 2 상태로 유지하기 위한 제 2 신호를 전송하도록 구성되는, 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 모드 선택기는:
    상기 빔 차단기 상에 입사하는 리본 빔의 일 부분을 차단하도록 구성된 제 2 개구 폭을 갖게 하기 위한 제 3 신호를 상기 이동가능 빔 차단기로 전송하되, 상기 리본 빔의 일 부분은 스팟 빔으로서 전달되며; 및
    상기 이동가능 빔 차단기가 상기 제 2 개구 폭을 가질 때 상기 스팟 빔을 스캐닝하기 위한 제 4 명령을 전송하도록 구성되는, 시스템.
  8. 이온 주입기로서:
    이온 빔을 생성하기 위한 이온 소스; 및
    상기 이온 주입기 내의 제 1 장소에 배치되며 제 1 위치로부터 제 2 위치로 이동하도록 구성된 이동가능 빔 차단기로서, 상기 제 1 위치에서 상기 이온 빔은 제 1 빔 폭을 갖는 리본 빔을 형성하며, 상기 제 2 위치에서 상기 이온 빔은 제 2 빔 폭을 갖는 스팟 빔을 형성하고, 상기 제 1 빔 폭은 상기 제 2 빔 폭보다 더 큰, 상기 이동가능 빔 차단기를 포함하는, 이온 주입기.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 이온 주입기는, 분석기 자석으로서, 상기 이동가능 빔 차단기가 상기 분석기 자석 내에 배치되는, 상기 분석기 자석을 더 포함하는, 이온 주입기.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 빔 차단기는 상기 이온 소스의 아크 챔버 내에 배치되는, 이온 주입기.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 빔 차단기는 상기 이온 소스의 아크 챔버 외부에 배치되는, 이온 주입기.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 이온 주입기는, 상기 이동가능 빔 차단기의 하류측에 배치된 스캐너로서, 상기 스캐너는 제 1 상태에 있을 때 상기 이온 빔의 전파의 방향에 수직하는 방향에서 상기 이온 빔을 스캐닝하도록 구성되며, 제 2 상태에 있을 때 흐트러지지 않은(unperturbed) 상기 이온 빔을 전달하도록 구성된, 상기 스캐너를 더 포함하는, 이온 주입기.
  13. 이온 주입기를 동작시키는 방법으로서:
    상기 이온 주입기의 동작의 모드를 변화시키기 위한 명령을 수신하는 단계;
    이온 빔을 전달하기 위한 개구 폭을 조정하기 위한 제 1 신호를 이동가능 빔 차단기로 전송하는 단계; 및
    상기 제 1 신호와 협력하여 제 1 상태와 제 2 상태 사이에서 변화시키기 위한 제 2 신호를 스캐너로 전송하는 단계로서, 상기 제 1 상태에서 상기 스캐너는 상기 이온 빔을 스캐닝하도록 구성되며, 상기 제 2 상태에서 상기 스캐너는 흐트러지지 않은 상기 이온 빔을 전달하도록 구성되는, 단계를 포함하는, 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제 1 신호는 상기 개구 폭을 리본 빔을 차단하지 않으면서 상기 리본 빔을 전달하도록 구성된 제 1 개구 폭으로 증가시키기 위한 상기 이동가능 빔 차단기로의 신호이며, 상기 제 2 신호는 상기 이동가능 빔 차단기가 상기 제 1 개구 폭을 가질 때 상기 스캐너를 상기 제 2 상태로 유지하기 위한 신호인, 방법.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 제 1 신호는 상기 개구 폭을 상기 빔 차단기 상에 입사하는 리본 빔의 일 부분을 차단하도록 구성된 제 2 개구 폭으로 감소시키기 위한 상기 이동가능 빔 차단기로의 신호이며, 상기 이동가능 빔 차단기가 상기 제 2 개구 폭을 가질 때 상기 리본 빔의 일 부분이 스팟 빔으로서 전달되고, 상기 제 2 신호는 상기 스캐너를 상기 제 1 상태로 유지하기 위한 신호인, 방법.
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