KR20180006442A - 이온 빔 추출 안정성 및 이온 빔 전류를 제어하기 위한 소스 하우징 어셈블리 - Google Patents

이온 빔 추출 안정성 및 이온 빔 전류를 제어하기 위한 소스 하우징 어셈블리 Download PDF

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Abstract

이온 추출 시스템에 대한 이온 빔 추출 안정성 및 이온 빔 전류를 개선시키기 위한 접근법들이 본 출원에 제공된다. 일 접근법에서, 소스 하우징 어셈블리는 아크 챔버를 포함하는 이온 소스를 둘러싸는 소스 하우징을 포함할 수 있고, 소스 하우징은 그것의 근위 단부에 마운트된 추출 개구 플레이트를 갖는다. 소스 하우징 어셈블리는 소스 하우징의 내부에 배치된 진공 라이너를 더 포함하여 진공 펌핑 개구들의 세트 주변에 장벽을 형성한다. 구성된 대로, 추출 개구 플레이트에 구멍 외에 소스 하우징 어셈블리에 구멍들은, 추출 개구 플레이트 및 진공 라이너에 봉입 되어서, 아크 챔버 외측에 생산된 부속 아크들 또는 외부에 발생한 이온들이 소스 하우징내에 잔존하는 것을 보장한다. 단지 아크 챔버내에서 생산된 해당 이온들만이 추출 개구 플레이트의 구멍을 통과하여 소스 하우징을 빠져 나간다.

Description

이온 빔 추출 안정성 및 이온 빔 전류를 제어하기 위한 소스 하우징 어셈블리
본 개시는 전반적으로 반도체 디바이스 제조의 분야에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이온 추출 시스템을 위한 이온 빔 추출 안정성 및 이온 빔 전류를 제어하기 위한 소스 하우징 어셈블리에 관한 것이다.
반도체 제조에서, 이온 주입은 다양한 반도체기반 제품들의 생산 동안에 반도체 웨이퍼들의 특성들을 바꾸기 위한 흔한 기술이다. 이온 주입은 전도성 변경 불순물들 (예를 들어, 도펀트 주입들)을 도입하기 위해서, 결정 표면들 (예를 들어, 사전-비정질화)을 변경하기 이해서, 매립된 층(buried layer)들 (예를 들어, 할로 주입들)을 생성하기 위해서, 오염 물질들을 위한 게터링 사이트(gettering site)들을 생성하기 위해서, 및 확산 장벽(diffusion barrier)들 (예를 들어, 불소 및 탄소 동시-주입(co-implant))을 생성하기 위해서 사용될 수 있다. 또한, 이온 주입은 평판 디스플레이 제조에서, 및 다른 표면 처리에서 합금 금속 컨택 면적들을 위한 것과 같은 비-트랜지스터 애플리케이션들에 사용될 수 있다. 모든 이들 이온 주입 애플리케이션들은 전체적으로 재료 특성 변경의 영역을 형성하는 것으로 분류될 수 있다.
이온 추출 시스템들은 흔히 아크 챔버(arc chamber), 소스 하우징, 및 억제(suppression) 및 그라운드 전극들을 갖는 이온 소스를 포함한다. 추출 개구는 이온 소스, 및 소스 바디에 인접하여 위치되고, 아크 챔버 베이스 및 아크 챔버는 느슨하게 함께 조립되고, 추출 개구는 아크 챔버의 부분이다. 이 구성에서, 추출 개구는 예를 들어, 이온 추출 시스템에 대한 루틴 유지보수(routine maintenance) 뒤에 +/- 1.5mm 만큼 시프트할 수 있다. 결과적으로, 각각의 빔-라인 컴포넌트의 빔 셋업 파라미터들은 추출 개구의 시프트를 보상하기 위해 조절될 필요가 있고, 증가하는 빔 튜닝 시간에 추가하여 빔 전송 손실을 야기한다. 불행하게도, both 빔 튜닝 시간 증가 및 빔 전송 손실 둘 모두는 이온 추출 시스템의 생산 스루풋(production throughput)을 감소시킨다.
더욱이, 통상의 이온 추출 시스템들은 존재하는 필라멘트, 아크 전압, 및 바이어스 전압의 부산물로서 아크 챔버 외측에 부속 아크(appendix arc)를 생성할 수 있다. 이 부속 아크는 추출까지 지속가능하지 않고, 주기적인 방식으로 존재한다. 결과적으로, 부속 아크로부터 추출된 이온 빔은 소스 하우징을 빠져나가고 소스 하우징에 인접한 억제 및 그라운드 전극들을 손상시키고, 이온 빔 글리치(ion beam glitch)들을 일으킨다. 이온 빔 글리치들은 부정적으로 이온 추출 시스템의 빔 추출 안정성 및 빔 전류에 영향을 미친다.
앞에서의 관점에서, 이온 추출 시스템에 대한 이온 빔 추출 안정성 및 이온 빔 전류를 개선시키기 위한 시스템 및 방법을 제공하는 것이 유익할 것이다. 일 접근법에서, 추출 개구 플레이트에 형성된 구멍외에 아크 챔버를 둘러싸는 상기 이온 추출 시스템의 소스 하우징에 구멍들은, 상기 추출 개구 플레이트 및 진공 라이너에 의해 경계 지어져서(bound), 상기 아크 챔버의 외측에서 생산된 부속 아크들 및 외부에 발생한 이온들이 상기 소스 하우징내에 봉입되어 있는 것을 보장한다. 단지 아크 챔버내에서 생산된 해당 이온들만이 상기 추출 개구 플레이트의 구멍을 통과하여 상기 소스 하우징을 빠져 나갈 수 있다. 결과적으로, 부속 아크들은 상기 소스 하우징에 인접하는 상기 억제 및 그라운드 전극들에 부딪쳐 손상시킬 수 없어서, 이온 빔 글리치들의 수를 줄인다.
추가로 상기 소스 하우징의 일부로서 추출 개구 플레이트를 제공하여 상기 추출 개구 플레이트의 구멍이 보다 정확하게 위치되는 것을 가능하게 하여, 예를 들어 소스 유지보수 사이클 뒤에 상기 소스 하우징에 대한 후속 조절들을 줄이기 위한 시스템 및 방법을 제공하는 것이 유익할 것이다. 상기 추출 개구 플레이트의 구멍의 정확한 포지셔닝은 하나의 소스 유지보수 사이클로부터 다음 것으로 보다 균일한 빔 광학적 특성을 보장하여서, 빔 셋업/튜닝 시간 및 그 결과로 생긴 빔 전송 손실을 줄인다.
본 발명에 따른 대표적인 소스 하우징 어셈블리는 원위 단부 및 근위 단부를 포함하는 소스 하우징, 상기 소스 하우징의 내부에 배치된 아크 챔버(arc chamber)를 포함하는 이온 소스, 상기 소스 하우징의 상기 원위 단부에 마운트된 추출 개구 플레이트를 포함하되, 상기 추출 개구 플레이트는 상기 원위 단부에서의 상기 소스 하우징의 내부에 의해 정의된 상기 소스 하우징에 구멍 위에 연장되고, 상기 추출 개구 플레이트는 상기 아크 챔버의 개구에 실질적으로 정렬되는 구멍을 갖는다.
본 발명에 따른 대표적인 이온 추출 시스템은 소스 하우징으로서 거기에 형성된 진공 펌핑 개구들의 세트를 포함하는, 상기 소스 하우징, 및 상기 소스 하우징내에 배치된 아크 챔버를 포함하는 이온 소스를 포함할 수 있다. 상기 이온 추출 시스템은 상기 소스 하우징내에 배치된 진공 라이너(vacuum liner)를 더 포함할 수 있고, 상기 진공 라이너는 상기 이온 소스와 상기 진공 펌핑 개구들의 세트 사이에 장벽(barrier)을 형성한다. 상기 이온 추출 시스템은 상기 소스 하우징의 상기 원위 단부에 마운트된 추출 개구 플레이트를 더 포함할 수 있고, 상기 추출 개구 플레이트는 상기 원위 단부에서의 상기 소스 하우징의 내부에 의해 정의된 상기 소스 하우징에 구멍 위에 연장되고, 상기 추출 개구 플레이트는 상기 아크 챔버의 개구에 실질적으로 정렬되는 구멍을 갖는다.
본 발명에 따른 대표적인 방법은 원위 단부 및 근위 단부를 포함하는 소스 하우징을 제공하는 단계, 및 상기 소스 하우징의 상기 원위 단부에 추출 개구 플레이트를 마운팅하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 추출 개구 플레이트는 상기 원위 단부에서의 상기 소스 하우징의 내부에 의해 정의된 상기 소스 하우징에 구멍 위에 연장되고, 상기 추출 개구 플레이트는 상기 아크 챔버의 개구에 실질적으로 정렬되는 구멍을 갖는다.상기 방법은 상기 소스 하우징 내부에 진공 라이너(vacuum liner)를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 진공 라이너는 상기 소스 하우징의 진공 펌핑 개구들의 세트 주변에 장벽을 형성한다.
도 1 은 본 개시에 따른 이온 추출 시스템을 예시하는 등축도이다.
도 2는 도 1 에 도시된 이온 추출 시스템의 내부를 예시하는 단면도이다.
도 3은 도 1 에 도시된 이온 추출 시스템을 예시하는 측 단면도이다.
도 4는 도 1 에 도시된 이온 추출 시스템을 예시하는 측 단면도이다.
도 5는 본 개시에 따른 소스 하우징 어셈블리를 예시하는 등축도이다.
도 6은 도 5에 도시된 소스 하우징 어셈블리를 예시하는 등축도이다.
도 7은 본 개시에 따른 대표적인 방법을 예시하는 플로우 차트이다.
도면들은 반드시 축척에 맞지는 않다. 도면들은 단지 표현들이고, 본 개시의 특정 파라미터들을 나타내도록 의도되지 않는다. 도면들은 본 개시의 전형적인 실시예들을 도시하도록 의도되고, 따라서 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다. 도면들에서, 같은 넘버링(numbering)은 같은 엘리먼트들을 나타낸다.
본 개시에 따른 시스템 및 방법은 시스템 및 방법의 실시예들이 도시된 첨부 도면들을 참조하여 이후에 보다 더 완벽하게 설명될 것이다. 그러나, 시스템 및 방법은 많은 상이한 형태들로 구현될 수도 있으며, 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 오히려, 이들 실시예들은 본 개시가 철저하고 그리고 완벽하도록 하기 위해, 그리고 당업자들에게 본 시스템 및 방법의 범위를 충분히 전달되도록 하기 위해 제공된다.
편의 및 명확성의 목적을 위하여, 용어들 예컨대 "최상부(top)," "바닥(bottom)," "상단(upper)," "하단(lower)," "수직(vertical)," "수평(horizontal)," "측방(lateral)," 및 "길이 방향(longitudinal)"은 도면들에 나타나는 반도체 제조 디바이스의 컴포넌트의 방위 및 기하학적 구조에 대하여 이들 컴포넌트들 및 그것들의 구성 파트들 각각의 방위 및 상대적 배치를 설명하기 위해 본 출원에서 사용될 것이다. 상기 용어는 구체적으로 언급된 워드들, 그것의 파생어들, 및 유사한 취지의 워드들을 포함할 것이다.
본 출원에서 사용되는, 워드 “a” 또는 “an”과 진행되는 단수로 나열된 엘리먼트 또는 단계는 배제가 명백하게 나열되지 않는 한 복수 엘리먼트들 또는 동작들을 배제하지 않은 것으로 이해되어야 한다. 더욱이, 본 발명의 “일 실시예”에 대한 언급은 또한 나열된 특징부들을 통합하는 추가의 실시예들의 존재를 배제하는 것으로 해석되도록 의도되지 않는다.
앞에서 언급된 바와 같이, 이온 빔 글리치들의 수를 줄임으로써 이온 추출 시스템에 대한 이온 빔 추출 안정성(stability) 및 이온 빔 전류를 개선시키기 위한 접근법들이 본 출원에 제공된다. 일 접근법에서, 소스 하우징 어셈블리는 이온 소스를 둘러싸는 소스 하우징을 포함할 수 있고, 여기서 이온 소스는 아크 챔버를 포함하고, 소스 하우징으로서 그것의 근위 단부(proximal end)에 마운트된 추출 개구 플레이트(extraction aperture plate)를 갖는 소스 하우징을 포함한다. 소스 하우징 어셈블리는 소스 하우징의 내부에 배치된 진공 라이너(vacuum liner)를 더 포함하여 진공 펌핑 개구들의 세트 주변에 장벽을 형성한다. 구성된 대로, 추출 개구 플레이트에 구멍(opening) 외에 소스 하우징 어셈블리에 구멍들은, 추출 개구 플레이트 및 진공 라이너에 봉입(enclose)되어서, 아크 챔버 외측에서 생산된 부속 아크들(appendix arc) 또는 외부에 발생한(extraneous) 이온들이 소스 하우징내에 있는 것을 보장한다. 단지 아크 챔버내에서 생산된 해당 이온들만이 추출 개구 플레이트의 구멍을 통과하여 소스 하우징을 빠져 나간다.
이제 도 1을 참조하여, 본 발명에 따른 이온 추출 시스템 (10) (이하에서 “시스템 (10)”)을 예증하는 대표적인 실시예가 도시된다. 시스템 (10)은 근위 단부 (18) 및 원위 단부(distal end) (22)를 정의하는 소스 하우징 (14)을 포함한다. 추출 개구 플레이트 (28)가 원위 단부 (22)에 배치되고, 여기서 추출 플레이트 (28)는 그 안에 형성된 단일 프라이머리 구멍(primary opening) (26)을 포함한다. 소스 하우징 (14)은 소스 하우징의 측벽 (34)을 통과하여 형성된 진공 펌핑 개구들 (30)의 세트를 더 포함하여 펌프 (미도시)에 의해 소스 하우징 (14)의 내부의 진공 펌핑을 가능하게 한다.
도시된 바와 같이, 시스템 (10)은 그라운드 전극 (38) 및 억제 전극 (42)을 더 포함하고 각각은 구멍 (26)에 정렬된 구멍 (개별적으로, (46) 및 (50)로 도시된)을 갖는다. 일부 접근법들에서, 그라운드 전극 (38)은 그라운드 전극 (38)의 다운스트림 면적으로 소스 하우징 (14)내에 이온 소스와 그라운드 전극 (38) 사이의 전기장의 투과를 제한하도록 제공된다. 한편, 억제 전극 (42)은 그라운드 전극 (38)의 다운스트림 이온 빔에 전자들이 소스 하우징 (14)내에 이온 소스로 드로우(draw)되는 것을 방지하도록 동작한다.
이제 도면들 2-3를 참조하여, 대표적인 실시예들에 따른 소스 하우징 (14)의 내부(54)가 더 상세하게 설명될 것이다. 도시된 바와 같이, 시스템 (10)의 소스 하우징 어셈블리 (55)는 소스 하우징 (14), 아크 베이스(arc base) (58)에 결합된 아크 챔버 (56), 및 아크 베이스 (58)에 결합된 이온 소스 바디 (60)를 포함한다. 아크 챔버 (56), 아크 베이스 (58), 및 이온 소스 바디 (60)는 소스 하우징 (14) 내에 배치되고 함께 타겟 예컨대 반도체 웨이퍼로 주입을 위한 이온들의 빔을 생성한다.
하나의 비 제한적인 실시예에서, 아크 챔버 (56)는 캐소드(cathode) (62)를 포함하고, 여기서 캐소드 (62)는 전자들을, 예를 들어, 열이온 방출에 의해 방출하고, 전자들을 애노드(anode)로 가속시킨다. 이들 전자들의 일부는 가스 원자들 또는 분자들과 충돌하고 이온화한다. 이들 충돌들로부터의 2차 전자들은 전자의 시작 지점과 전위 분포에 의존하는 에너지들로 애노드를 향하여 가속될 수 있다. 이온들은 소스의 유형에 의존하여 애노드를 통과하여, 애노드에 수직하여, 또는 캐소드 면적을 통과하여 추출될 수 있다.
캐소드 (62)는 아크 챔버 (56)의 일단에 필라멘트 (64)를 포함할 수 있고, 여기서 아크 챔버 (56)는 타단에 반발자(repeller) (65) 반대쪽이다. 캐소드 (62)로부터의 전자들은 자기장에 의해 애노드 실린더 내부에 제한되고 필라멘트 (64)와 반발자(65) 사이에서 발진할 수 있어서 고 이온화 효율로 귀결된다.
사용 동안에, 아크 챔버 (56)는 프라이머리 아크(primary arc) (66), 뿐만 아니라 부속 아크 (68)를 생성한다. 프라이머리 아크 (66)는 아크 챔버 (56) 내부에 생성되고, 이온 빔은 아크 챔버 (56)의 추출 개구 (67)를 통과하여 프라이머리 아크 (66)로부터 추출된다. 부속 아크 (68)는 해당 면적에 존재하는 필라멘트 (64) 및 아크 전압/바이어스 전압 때문에 부산물로서 아크 챔버 (56) 외측에 생성된다.
또한 도면들 2-3에 도시된, 소스 하우징 어셈블리 (55)는 소스 하우징 (14)의내부 (54) 안쪽에 배치된 진공 라이너(vacuum liner) (70)를 더 포함한다. 일 대표적인 실시예에서, 진공 라이너 (70)가 진공 펌핑 개구들 (30)에 인접하여 위치되어서 장벽이 소스 하우징 (14)의 내부 (54)와 소스 하우징 (14)을 둘러싸는 면적 (72) 사이에 형성된다. 일 비 제한적인 실시예에서, 진공 라이너는 소스 하우징 (14)내에 고온 레벨들을 견딜 수 있는 재료, 예컨대 스틸(steel)이고 전체적으로 아치형의(arcuate) 엘리먼트로서 형성된다. 진공 라이너 (70)는 용접부위, 스크류들, 리벳들, 등을 이용하여 소스 하우징의 내부 표면 (73)에 결합된다. 진공 라이너 (70)의 전체 길이를 따라서 진공 라이너 (70)는 소스 하우징 (14)의 내부 표면 (73)과 시일(seal)을 생성하지도 않고 또한 내부 표면과 동일 평면(flush)도 아니기 때문에 소스 하우징의 내부 (54)의 펌핑을 허용하도록 진공 라이너 (70)는 구성된다. 즉, 공간 (75)이 진공 라이너 (70)와 소스 하우징 (14) 사이에 제공되어 진공 펌핑 개구들 (30)과 소스 하우징 (14)의 내부(54) 사이에서 유체 연통을 허용한다. 동시에, 진공 라이너 (70)는 부속 아크 (68)가 소스 하우징 (14)내에 봉입되어 있는 것을 보장하기 위해서 아크 챔버 (56)와 진공 펌핑 개구들 (30) 사이에 장벽을 제공한다.
이제 도면들 3-4를 참조하여, 대표적인 실시예들에 따른 추출 개구 라이너(74)가 더 상세하게 설명될 것이다. 도시된 바와 같이, 추출 개구 라이너 (74)는 아크 챔버 (56)의 추출 개구 (67), 뿐만 아니라 추출 개구 플레이트 (28)내에 형성된 구멍 (26)을 둘러싼다. 대표적인 실시예들에서, 추출 개구 라이너 (74)는 예를 들어, 추출 개구 라이너 (74)의 주변쪽에 형성된 리세스(recess) (80)와 아크 챔버 (56)의 측벽(78) 사이에 프레스 피트(press fit)를 통하여 아크 챔버 (56)의 말단측에 결합된다.
추출 개구 플레이트 (28)에 구멍 (26)은 추출 개구 라이너 (74)의 구멍 (86)내로 연장되는 방사상 확장부(radial extension) (82)를 정의한다. 방사상 확장부 (82)는 특정 치수로 만들어져서(dimensioned) 추출 개구 플레이트 (28)는 예를 들어, 프레스 피트를 통하여 추출 개구 라이너 (74)에 결합된다. 일 대표적인 실시예에서, 추출 개구 플레이트 (28)에 구멍 (26)은 추출 개구 (67)의 치수와 같거나 또는 그 치수보다 약간 더 큰 (예를 들어, 15-20% 더 큰 직경) 치수로 만든다. 이것은 소스 하우징 (14)로부터 이온 빔의 추출을 가능하게 하면서, 동시에 또한 부속 아크 (68) (도 2) 및/또는 임의의 외부에 발생한 이온들이 소스 하우징 (14)내에 수용된 채로 있는 것을 보장한다.
구성된 대로, 추출 개구 플레이트 (28) 및 추출 개구 라이너 (74)는 추출 개구 플레이트 (28)의 구멍 (26)외에 원위 단부 (22)에서의 소스 하우징 어셈블리 (55) 앞에 모든 구멍들을 함께 가로막는다. 결과적으로, 부속 아크 (68)는 소스 하우징 (14)내에 봉입되고, 아크 챔버 (56) 외측에서 생산된 임의의 이온들이 소스 하우징 (14) 밖으로 추출되는 것을 방지할 것이라서, 빔 추출 안정성 및 빔 전류 둘 모두를 개선시킨다. 단지 아크 챔버 (56) 안쪽에서 생산된 해당 이온들만이 아크 챔버 (56)의 추출 개구 (67) 및 추출 개구 플레이트 (28)의 구멍 (26)을 통과하여 소스 하우징 (14) 밖으로 추출될 수 있다. 따라서, 부속 아크 (68)로부터 기인한 빔 글리치(beam glitch)들이 축소될 수 있다.
더욱이, 구성된 대로, 추출 개구 플레이트 (28) 및 추출 개구 라이너 (74)는 빔 튜닝 시간을 개선하고 빔 전송 손실을 줄인다. 구체적으로, 일 비 제한적인 실시예에서, 추출 개구 플레이트 (28)는 필수 컴포넌트로서 소스 하우징 (14)에 결합된다. 예를 들어, 도 4 에 도시된 바와 같이, 추출 개구 플레이트 (28)가 위치되어서 추출 플레이트는 소스 하우징 (14)의 리세스 (87)내에 숄더 섹션(shoulder section) (84)에 접한다. 추출 개구 플레이트 (28)는 원위 단부 (22)에서의 소스 하우징 (14)의 내부에 의해 정의된 소스 하우징 (14)의 구멍 (81) 위에 연장된다. 추출 개구 플레이트 (28)는 예를 들어, 프레스 피트를 포함하는 임의의 다양한 접근법들을 이용하여 소스 하우징에 고정될 수 있다. 일단 제 위치에 고정된 후에, 추출 개구 플레이트 (28)는 실질적으로 소스 하우징 (14)의 단부 표면(88)과 동일 평면(flush)이다.
이 구성은 추출 개구 플레이트 (28)가 더 정확하게 위치되는 것을 허용하여서, 예를 들어 테스팅 또는 유지보수에 이어 구멍 (26)의 시프트를 최소화한다. 추출 개구 플레이트 (28)의 구멍(26)의 정확한 포지셔닝(positioning)은 더 일관된 빔 광학적 특성(optics)을 보장하고, 빔 튜닝 시간 및 빔 전송 손실 둘 모두를 줄이는데 이는 빔 광학적 특성들이 구멍 (26)의 예상되는 시프트를 보상하기 위해 조절을 필요로 할 가능성이 적기 때문이다.
이제 도면들 5-6을 참조하여, 다른 대표적인 실시예들에 따른 소스 하우징 어셈블리(155)가 더 상세하게 설명될 것이다. 소스 하우징 어셈블리 (155)는 근위 단부 (118) 및 원위 단부 (122)를 정의하는 소스 하우징 (114)을 포함하고, 여기서 원위 단부 (122)는 아크 챔버 (156) 주변에 구멍 (188)를 포함한다. 소스 하우징 (114)은 거기에 측벽을 통과하여 형성된 진공 펌핑 개구들 (130)의 세트를 더 포함하여 펌프 (미도시)에 의해 소스 하우징 (114)의 내부의 진공 펌핑을 가능하게 한다.
대표적인 실시예들에서, 아크 챔버 (156)는 아크 베이스에 결합되고, 여기서 아크 베이스는 이온 소스 바디 (미도시)에 결합된다. 아크 챔버 (156), 아크 베이스, 및 이온 소스 바디는 소스 하우징 (114) 내에 배치되고 함께 타겟 예컨대 반도체 웨이퍼로 주입을 위한 이온들의 빔을 생성한다.
소스 하우징 어셈블리 (155)는 소스 하우징 (114)의 내부 안쪽에 배치된 진공 라이너 (170)를 더 포함한다. 일 대표적인 실시예에서, 진공 라이너 (170)가 진공 펌핑 개구들 (130)에 인접하여 위치되어서 장벽이 소스 하우징 (14)의 내부와 소스 하우징 (114)을 둘러싸는 면적 (172) 사이에 형성된다. 진공 라이너 (170)는 소스 하우징 (114)의 내부 펌핑을 허용하면서, 동시에 생산된 임의의 부속 아크가 소스 하우징 (114) 내부에 봉입되어 있는 것을 보장하도록 구성된다. 진공 라이너 (170)는 추가로 아크 챔버 (156) 외측에서 생산된 임의의 이온들이 진공 펌핑 개구들 (130)을 통과하여 빠져 나가는 것을 방지하는 것을 보장한다.
동작 동안, 아크 챔버 (156)는 프라이머리 아크 및 부속 아크 둘 모두를 생성할 수 있다. 프라이머리 아크는 아크 챔버 (156) 내부에 생성되고, 이온 빔은 아크 챔버 (156)의 추출 개구 (167)를 통과하여 프라이머리 아크로부터 추출된다. 부속 아크는 해당 면적에 존재하는 필라멘트 (64) 및 아크 전압/바이어스 전압 때문에 부산물로서 아크 챔버 (156) 외측에 생성된다.
부속 아크 및 임의의 다른 이온들이 아크 챔버 (156)를 둘러싸는 구멍 (188)을 통과하여 소스 하우징 (114)을 빠져 나가는 것을 방지하기 위해서, 추출 개구 플레이트 (128)가 소스 하우징 (114)의 외부 표면 (190)에 결합된다. 대표적인 실시예들에서, 추출 개구 플레이트 (128)는 구멍 (188) 위에 연장되어 그 안에 형성된 구멍 (186)을 포함하고, 여기서 구멍 (186)은 아크 챔버 (156)의 추출 개구 (167)에 전체적으로 정렬된다.
결과적으로, 아크 챔버 (156)의 외측에서 생산된 임의의 부속 아크가 아크 챔버 (156) 주변으로 이동하는 것 그리고 구멍 (188)을 통과하여 소스 하우징 (114)을 빠져 나가는 것이 방지된다. 더욱이, 아크 챔버 (156) 외측에서 생산된 임의의 이온들이 소스 하우징 (114) 밖으로 추출되는 것을 또한 방지할 것이라서, 빔 추출 안정성 및 빔 전류 둘 모두를 개선시킨다. 단지 아크 챔버 (156) 안쪽에서 생산된 해당 이온들만이 추출 개구 플레이트 (128)의 구멍 (186)을 통과하여 소스 하우징 (114) 밖으로 추출될 수 있다. 부속 아크로부터 기인한 빔 글리치(beam glitch)들이 따라서 축소될 수 있다.
이제 도 7을 참조하여, 본 개시에 따른 이온 추출 시스템에 대한 이온 빔 추출 안정성 및 이온 빔 전류를 개선시키기 위한 대표적인 방법(200)을 예시하는 흐름도가 도시된다. 방법(200)은 도면들 1-6에 도시된 표현들과 함께 설명될 것이다.
방법 (200)은 블럭 (201)에 도시된 바와 같이 원위 단부 및 근위 단부를 정의하는 소스 하우징을 제공하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 소스 하우징은 이온 추출 시스템의 일부이다. 일부 실시예들에서, 소스 하우징은 소스 하우징의 측벽을 통과하여 형성된 진공 펌핑 개구들의 세트를 더 포함하여 소스 하우징의 내부의 진공 펌핑(vacuum pumping)을 가능하게 한다.
방법 (200)은 블럭(203)에 도시된 바와 같이 소스 하우징의 원위 단부에 추출 개구 플레이트를 마운팅하는 단계를 더 포함하고, 추출 개구 플레이트는 소스 하우징내에 배치된 아크 챔버의 개구에 실질적으로 정렬된 구멍을 갖는다. 일부 실시예들에서, 추출 개구 플레이트는 원위 단부에서의 소스 하우징의 내부에 의해 정의된 소스 하우징에 구멍 위에 연장된다. 일부 실시예들에서, 추출 개구 플레이트는 아크 챔버의 개구에 실질적으로 정렬된 구멍을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 추출 개구 플레이트는 필수 컴포넌트로서 소스 하우징에 결합되고, 추출 개구 플레이트가 보다 정확하게 위치되는 것을 허용한다. 일부 실시예들에서, 추출 개구 플레이트는 소스 하우징의 외부 표면에 결합되고, 아크 챔버를 둘러싸는 구멍을 봉입하기 위한 크기로 만들어진다.
방법(200)은 블럭(205)에 도시된 바와 같이, 소스 하우징의 내부에 진공 라이너(vacuum liner)를 제공하는 단계를 더 포함하여 소스 하우징의 진공 펌핑 개구들의 세트 주변에 장벽을 형성한다. 일부 실시예들에서, 진공 라이너는 스틸 아치형 엘리먼트이고, 여기서 스틸 아치형 엘리먼트는 소스 하우징의 내부 표면에 결합된다. 일부 실시예들에서, 진공 라이너는 소스 하우징의 내부 펌핑을 허용하면서, 동시에 부속 아크가 소스 하우징 내부에 봉입되어 있는 것을 보장하도록 구성된다.
방법 (200)은 블럭 (207)에 도시된 바와 같이 소스 하우징의 내부에 배치된 아크 챔버에 추출 개구 라이너를 결합시키는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 추출 개구 플레이트는 추출 개구 라이너에 결합되고, 추출 개구 플레이트는 아크 챔버의 추출 개구에 실질적으로 정렬된 구멍을 포함한다. 일부 실시예들에서, 추출 개구 플레이트에 구멍은 추출 개구 라이너의 구멍으로 연장되는 방사상의 확장부를 정의한다. 일부 실시예들에서, 방사상 확장부는 특정 치수로 만들어져서 추출 개구 플레이트는 예를 들어, 프레스 피트를 통하여 추출 개구 라이너에 결합된다.
상기의 면에서, 적어도 이하의 장점들이 본 출원에 개시된 실시예들에 의해 달성된다. 첫째로, 이온 빔 추출 안정성 및 이온 빔 전류가 개선되는데 이는 아크 챔버의 추출 개구에 정렬된 추출 개구 플레이트의 구멍외에 이온 추출 시스템의 소스 하우징의 원위 단부에서의 임의의 구멍들이 추출 개구 플레이트 및 진공 라이너에 의해 가로 막히기 때문이다. 이것은 아크 챔버 외측에서 생산된 해당 아크들이 소스 하우징내에 봉입된 채로 있는 것을 보장하고 단지 아크 챔버내에서 생산된 해당 이온들만이 추출 개구 플레이트의 구멍을 통과하여 소스 하우징 밖으로 추출된다. 두번째로, 개시된 실시예들의 추출 개구 플레이트는 소스 하우징의 일부로서 제공되어, 추출 개구 플레이트가 보다 정확하게 위치되는 것을 허용하여서, 소스 유지보수 사이클들에 걸쳐서 추출 개구 플레이트의 구멍 시프트를 최소화한다. 추출 개구 플레이트의 구멍의 정확한 포지셔닝은 보다 일관된 빔 광학적 특성을 보장하고, 빔 튜닝 시간 및 빔 전송 손실을 줄인다.
본 개시의 임의 실시예들이 본 출원에서 설명되었지만, 본 개시는 거기에 제한되지 않고, 따라서 본 개시는 당해 기술분야가 허용하고 상세한 설명이 비슷하게 이해될 수 있는 광범위한 범위에 있을 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 한정하는 것으로 해석되지 않고 단지 특정한 실시예들의 예증으로 해석되어야 한다. 당해 기술분야의 통상의 기술자들은 본 출원에 첨부된 청구항들의 범위 및 취지내의 다른 수정예들을 구상할 것이다.

Claims (15)

  1. 소스 하우징 어셈블리(source housing assembly)에 있어서,
    원위 단부(distal end) 및 근위 단부(proximal end)를 포함하는 소스 하우징;
    상기 소스 하우징의 내부에 배치된 아크 챔버(arc chamber)를 포함하는 이온 소스; 및
    상기 소스 하우징의 상기 원위 단부에 마운트된(mounted) 추출 개구 플레이트를 포함하되, 상기 추출 개구 플레이트는 상기 원위 단부에서의 상기 소스 하우징의 내부에 의해 정의된 상기 소스 하우징에 구멍(opening) 위에 연장되고, 상기 추출 개구 플레이트는 상기 아크 챔버의 개구를 추가로 정의하는 구멍을 갖는, 소스 하우징 어셈블리.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 아크 챔버에 결합된 추출 개구 라이너(extraction aperture liner)를 더 포함하고, 상기 추출 개구 라이너는 상기 아크 챔버의 추출 개구에 실질적으로 정렬된 구멍을 갖는, 소스 하우징 어셈블리.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 추출 개구 플레이트는 상기 추출 개구 라이너에 결합된, 소스 하우징 어셈블리.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 추출 개구 플레이트의 구멍은 상기 추출 개구 라이너의 구멍으로 연장되는 방사상의 확장부(radial extension)를 정의하는, 소스 하우징 어셈블리.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 아크 챔버에 근접하여 상기 소스 하우징을 통과하여 형성된 진공 펌핑 개구들의 세트를 더 포함하는, 소스 하우징 어셈블리.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 소스 하우징내에 배치된 진공 라이너(vacuum liner)를 더 포함하고, 상기 진공 라이너는 상기 진공 펌핑 개구들의 세트에 인접하여 배치된, 소스 하우징 어셈블리.
  7. 이온 추출 시스템에 있어서,
    소스 하우징으로서 거기에 형성된 진공 펌핑 개구들의 세트를 포함하는, 상기 소스 하우징;
    상기 소스 하우징 내부에 배치된 아크 챔버(arc chamber)를 포함하는 이온 소스;
    상기 소스 하우징 안에 배치된 진공 라이너(vacuum liner)로서, 상기 진공 라이너는 상기 이온 소스와 상기 진공 펌핑 개구들의 세트 사이에 장벽(barrier)을 형성하는, 상기 진공 라이너; 및
    상기 소스 하우징의 원위 단부에 마운트된 추출 개구 플레이트를 포함하되, 상기 추출 개구 플레이트는 상기 원위 단부에서의 상기 소스 하우징의 내부에 의해 정의된 상기 소스 하우징에 구멍 위에 연장되고, 상기 추출 개구 플레이트는 상기 아크 챔버의 개구를 추가로 정의하는 구멍을 갖는, 이온 추출 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 아크 챔버에 결합된 추출 개구 라이너(extraction aperture liner)를 더 포함하고, 상기 추출 개구 라이너는 상기 아크 챔버의 추출 개구에 실질적으로 정렬된 구멍을 갖는, 이온 추출 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 추출 개구 플레이트는 상기 추출 개구 라이너에 결합된, 이온 추출 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 추출 개구 플레이트의 구멍은 상기 추출 개구 라이너의 구멍으로 연장되는 방사상의 확장부(radial extension)를 정의하는, 이온 추출 시스템.
  11. 청구항 7에 있어서, 그라운드 전극(ground electrode) 및 억제 전극(suppression electrode)을 더 포함하되, 각각은 상기 추출 개구 플레이트의 구멍에 실질적으로 정렬된 구멍을 갖는, 이온 추출 시스템.
  12. 청구항 7에 있어서, 상기 진공 라이너는 상기 진공 펌핑 개구들의 세트에 인접하여 상기 소스 하우징의 내부 표면에 결합되는, 이온 추출 시스템.
  13. 방법에 있어서,
    원위 단부 및 근위 단부를 포함하는 소스 하우징을 제공하는 단계;
    상기 소스 하우징의 상기 원위 단부에 추출 개구 플레이트를 마운팅하는 단계(mounting)로서, 상기 추출 개구 플레이트는 상기 원위 단부에서의 상기 소스 하우징의 내부에 의해 정의된 상기 소스 하우징에 구멍 위에 연장되고, 상기 추출 개구 플레이트는 상기 아크 챔버의 개구를 추가로 정의하는 구멍을 갖는, 상기 마운팅하는 단계; 및
    상기 소스 하우징 내부에 진공 라이너(vacuum liner)를 제공하는 단계를 포함하되, 상기 진공 라이너는 상기 소스 하우징의 진공 펌핑 개구들의 세트 주변에 장벽을 형성하는, 방법.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 아크 챔버에 추출 개구 라이너(extraction aperture liner)를 결합시키는 단계를 더 포함하고, 상기 추출 개구 라이너는 상기 아크 챔버의 추출 개구에 실질적으로 정렬된 구멍을 포함하는, 방법.
  15. 청구항 13에 있어서, 상기 추출 개구 플레이트를 상기 추출 개구 라이너에 결합시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
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