KR20220017509A - 이온 빔 스캐너, 이온 주입기 및 스팟 이온 빔을 제어하는 방법 - Google Patents

이온 빔 스캐너, 이온 주입기 및 스팟 이온 빔을 제어하는 방법 Download PDF

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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 빔 스캐너, 이온 주입기 및 스팟 이온 빔을 제어하는 방법이 제공된다. 이온 빔 스캐너는 이온 빔을 투과시키는 제 1 개구를 갖는 제 1 스캐너 스테이지로서, 상기 제 1 스캐너 스테이지는 제 1 진동 편향 신호에 응답하여, 상기 제 1 개구 내에 제 1 진동 편향 필드를 생성하고; 상기 이온 빔을 투과시키는 제 2 개구를 갖고 상기 제 1 스캐너 스테이지의 다운스트림에 배치된 제 2 스캐너 스테이지로서, 상기 제 2 스캐너 스테이지는 제 2 진동 편향 신호에 응답하여, 상기 제 2 개구 내에 상기 제 1 진동 편향 필드에 반대 방향으로 제 2 진동 편향 필드를 생성하고; 및 상기 스캔되는 이온 빔이 상기 제 2 스캐너 스테이지를 빠져 나갈 때 공통 초점을 정의하는 복수개의 이온 궤적들을 생성하기 위해 상기 제 1 진동 편향 신호 및 제 2 진동 편향 신호를 동기화하는 스캔 제어기를 포함한다.

Description

이온 빔 스캐너, 이온 주입기 및 스팟 이온 빔을 제어하는 방법 {ION BEAM SCANNER, ION IMPLANTER AND METHOD OF CONTROLLING SOPT ION BEAM}
관련된 애플리케이션들
본 출원은 2013년 10월 22일에 출원된 U.S. 가특허 출원 일련번호 61/894,065에 대한 우선권을 주장한다.
기술분야
본 실시예들은 이온 빔 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 이온 빔들을 제어하는 스캐너(scanner)들에 관한 것이다.
오늘날, 이온 주입기들은 종종 특정 셋의 애플리케이션들에 따른 주입을 최적화하기 위해 구성된다. 현행 애플리케이션들에서, 예를 들어, 일부 빔라인(beamline) 이온 주입기들은 기판에서 인터셉트되는 빔 단면이 빔 높이보다 훨씬 더 큰 빔 폭을 갖는 고 전류 리본 빔들을 생성하도록 구성된다. 일부 구성들에서 빔 폭은 기판 평면 예를 들어, 200, 300, 또는 400 mm에서의 기판의 사이즈 보다 약간 더 크지만, 빔 높이는 예를 들어 10mm, 20mm, 또는 30 mm의 순서이다. 빔 높이의 방향에서의 리본 빔에 대하여 기판을 스캐닝 함으로써, 전체 기판이 이온 빔에 의해 주입될 수 있다.
다른 이온 주입 애플리케이션들에 대하여, 빔 높이 및 빔 폭이 보다 비슷한 스팟 빔 이온 빔을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 스팟 빔 이온 주입에 의해 제공되는 한가지 장점은 스팟 빔들에 의해 제공되는 도우즈 균일성(dose uniformity)의 더 나은 제어이다. 스팟 빔 이온 주입 애플리케이션에서, 스팟 빔은 제 1 방향을 따라서 스캔될 수 있고 주입되고 있는 해당 방향에서 기판의 치수를 커버한다. 동시에, 기판은 스팟 빔의 스캔 방향에 수직인 방향에서 스캔될 수 있다. 로컬 이온 도우즈 농도는 스팟 빔 스캐닝의 방향을 따라서의 이온 빔의 속도를 조정함으로써 변형될 수 있다. 이는 이온 도우즈 균일성을 최적화하기 위해 스팟 빔 스캐닝이 주의 깊게 제어되는 것을 허용하는 방법으로 컴퓨터 제어하에서 성취될 수 있다.
많은 빔라인 이온 주입기들에서, 질량 분석(mass resolving) 슬릿을 빠져나온 후에 이온 빔은 프로세스되고 있는 기판으로 지향된 시준된(collimated) 이온 빔을 형성하는 시준기에 이온들을 발산시켜 폭이 넓은 빔으로 전파할 수 있다. 이온 빔의 정확한 시준을 제공하기 위해서, 시준기는 종종 질량 분석 슬릿 (MRS : mass resolving slit)의 평면에 배치된 오브젝트에서부터 발원하는 이온들을 시준하도록 설정된다. 이 특징이 스팟 빔 모드 및 리본 빔 모드 양쪽 모두에 동일한 빔라인을 동작시키는 것을 어렵게 할 수 있다. 리본 빔 모드에서, 분석기 자석에 의해 발생된 이온 궤적들은 MRS에서 집속(focus)될 수 있고 다운스트림에 위치된 시준기로 팬 아웃(fan out)된다. 그러나 통상의 이온 주입기내 스팟 빔 모드에서의 이온 빔은 보다 평행한 이온 궤적들을 갖는 작은 빔으로서 질량 분석 슬릿을 통과할 수 있다. 질량 분석 슬릿을 빠져나온 후에, 그런 다음 스팟 빔은 스팟 빔의 전파 방향에 전체적으로 수직으로 배향된 편향 필드에 의해 스캐너에서 왔다 갔다 하여 편향된다. 스팟 빔의 이 스캐닝은 시간이 흐르면서 시준기에 진입하는 이온 궤적들의 발산하는 팬(diverging fan)을 형성한다. 이 스팟 빔 구성에서 오브젝트 위치는 질량 분석 슬릿의 다운스트림에 위치된 스캐너 내에 있다. 시준기가 방대한 재구성 없이 양쪽 모두의 유형들의 빔들을 적절하게 시준 하기에는 스캐너로부터 생성된 스팟 빔의 오브젝트 위치가 리본 빔의 오브젝트 위치로부터 너무 많이 변할 수 있다. 따라서, 어떤 이온 주입 단계들에 대하여 또는 어떤 기판들, 예컨대 하이 도우즈 주입에 대하여 리본 빔 이온 주입기가 사용되는 반면, 더 나은 도우즈 제어를 필요로 하는 다른 이온 주입 단계들에 대하여는 별개의 스팟 빔 이온 주입기가 사용되는 것이 관행이다. 현재 개선들이 요구되는 이들 및 다른 고려사항들에 대한 것이다.
이 요약은 이하에의 상세한 설명에서 추가로 설명되는 엄선한 개념들을 간략화된 형태로 소개하기 위해 제공된다. 이 요약은 청구된 내용의 주요 특징들 또는 핵심 특징들을 식별하도록 의도되지 않으며, 또한 청구된 내용의 범위를 결정하는데 보조수단으로서 의도되지도 않는다.
일 실시예에서, 이온 빔 스캐너는 이온 빔을 투과시키는 제 1 개구(opening)을 갖는 제 1 스캐너 스테이지로서, 상기 제 1 스캐너 스테이지는 제 1 진동 편향 신호(oscillating deflection signal)에 응답하여 , 상기 제 1 개구 내에 제 1 진동 편향 필드를 생성하는, 상기 제 1 스캐너 스테이지; 상기 이온 빔을 투과시키는 제 2 개구를 갖고 상기 제 1 스캐너 스테이지의 다운스트림에 배치된 제 2 스캐너 스테이지로서, 상기 제 2 스캐너 스테이지는 제 2 진동 편향 신호에 응답하여, 상기 제 1 진동 편향 필드에 반대 방향으로 상기 제 2 개구 내에 제 2 진동 편향 필드를 생성하는, 상기 제 2 스캐너 스테이지; 및 상기 스캔되는 이온 빔이 상기 제 2 스캐너 스테이지를 빠져 나갈 때 공통 초점(common focal point)을 정의하는 복수개의 이온 궤적들을 생성하기 위해 상기 제 1 진동 편향 신호 및 제 2 진동 편향 신호를 동기화하는 스캔 제어기를 포함한다.
추가 실시예에서, 이온 주입기는 이온 소스; 스팟 이온 빔을 생성하는 빔라인 컴포넌트들; 및 스캔된 리본 빔을 생성하기 위해 복수개의 이온 궤적들 위로 상기 스팟 이온 빔을 스캔하도록 동작하는 듀얼 스테이지 스캔 시스템으로서, 상기 듀얼 스테이지 스캔 시스템은 제 1 스캐너 스테이지에서 제 1 진동 편향 필드 및 제 2 스캐너 스테이지에서 상기 제 1 진동 편향 필드에 반대 방향으로 제 2 진동 편향 필드를 생성하도록 동작하고, 및 상기 복수개의 이온 궤적들은 상기 듀얼 스테이지 스캔 시스템의 업스트림에 배치된 초점에 수렴하는 별개의 복수개의 라인들을 정의하는, 상기 듀얼 스테이지 스캐너 시스템을 포함한다.
도 1은 본 실시예들에 따른 이온 주입기의 블럭 형태에서의 상부 평면도를 도시한다;
도 2 는 다양한 실시예들에 따른 듀얼 스테이지 스캐너의 상부 등축도를 도시한다;
도 3a는 대표적인 듀얼 스테이지 스캐너와 이온 빔 형상간의 전반적 관계를 도시한다;
도 3b는 일부 실시예들에 따른 듀얼 스테이지 스캐너 및 실제 및 투사된 이온 궤적들의 기하학적인 관계를 개략적인 형태로 도시한다;
도면들 3c 및 3d는 대표적인 진동 편향 신호들을 도시한다;
도 4 는 다양한 실시예들에 따른 자기 스캐너 스테이지의 세부사항들을 제시한다; 및
도면들 5a 및 5b는 개별적으로 리본 빔 및 스팟 빔 모드들에 이온 주입기 동작의 다른 실시예의 블럭 형태에서의 상부 평면도를 도시한다.
이제, 본 개시는 일부 실시예들이 도시되어 있는 첨부한 도면들을 참조하여 이하에서 더욱 완전하게 설명될 것이다. 그러나, 본 개시의 내용은 상이한 많은 형태들로 구현될 수도 있으며, 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 한정되는 것으로 이해되지 않아야 한다. 오히려, 이러한 실시예들은 본 개시가 철저하고 그리고 완벽하도록 하기 위해, 그리고 당업자들에게 본 주제의 범위를 충분히 전달되도록 하기 위해 제공된다. 도면들에서, 같은 번호들은 명세서 전반에 걸쳐 같은 엘리먼트들을 나타낸다.
본 출원에서 설명된 실시예들은 이온 빔의 스캐닝을 수행하는 새로운 듀얼 스테이지 스캐너를 제공한다. 듀얼 스테이지 스캐너는 시준기에 의해 수신된 이온 궤적들의 범위를 갖는 팬 형상(fan shape)으로 이온 빔을 스캔하기 위해 사용될 수 있지만, 동시에 듀얼 스테이지 스캐너 바깥쪽에 있는 스캔되는 이온 빔의 공통 초점을 수립할 수 있다. 특별히, 본 출원에 상술되는, 듀얼 스테이지 스캐너는 듀얼 스테이지 스캐너에 대하여 업스트림의 희망하는 위치에, 예컨대 빔라인 이온 주입기의 질량 분석 슬릿의 평면에 초점을 설정하는 것을 허용하는 새로운 장치 및 동작 원리를 제공한다. 본 실시예들은 무엇보다도, 빔라인 이온 주입기를 동작 모드들 간에 방대한 재구성 없이 리본 빔 및 스팟 빔 모드 양쪽에서 동작시키는 능력을 가능하게 한다. 추가하여, 본 실시예들은 원하는 대로 스캔된 이온 빔의 초점의 위치를 조정하는 새로운 “제어 노브(control knob)”를 제공한다.
용어 “초점(focal point)”는 복수개의 비-평행 이온 궤적들이 수렴하거나 수렴하는 것으로 보이는 지점을 지칭한다. 이하에서 상세하게 설명될, 시준기에 대하여 듀얼 스테이지 스캐너에 의해 생성되는 스캔되는 스팟 빔의 초점은 듀얼 스테이지 스캐너의 업스트림에 있는 스캔되는 스팟 빔의 소스처럼 보일 수 있다. 그러나, 이하에서 상세하게 설명되는, 본 실시예들에 따른 이런 소스는 가상의 소스(virtual source)이다. 이는 스캔된 이온들의 이온 궤적들이 이 가상 소스의 다운스트림에 있는 듀얼 스테이지 스캐너를 통과할 때까지 팬 아웃(fan out) 하지 않기 때문이다. 일부 실시예들에서, 듀얼 스테이지 스캐너는 스캔되는 이온들의 초점을 스캔되는 스팟 빔을 수신하는 시준기의 물점(object point)에 두도록 구성될 수 있다. 이 방식에서, 스캔되는 스팟 빔은 시준기의 물점에 그것의 초점을 갖는 리본 빔의 기하학적 구조를 모방할 수 있다. 따라서, 듀얼 스테이지 스캐너를 사용하는 이온 주입기는 리본 빔 또는 스팟 빔 모드 어디에서 동작하든 시준기에 의해 수신될 때 동일 또는 유사한 빔 기하학적 구조를 생성할 수 있다.
도 1은 본 실시예들에 따른 이온 주입기(100)의 블럭 형태에서의 상부 평면도를 도시한다. 이온 주입기 (100)는 이온들을 생성하기 위해 사용되는 이온 소스 (102), 분석기 자석 (104), 진공 챔버 (106), 듀얼 스테이지 스캐너 (108), 시준기(collimator)(110), 및 기판 스테이지 (112)를 포함한다. 이온 주입기 (100)는 이온 빔 (120)을 생성하고 이온 빔 (120)을 기판 (114)에 전달하도록 구성된다. 단순화를 위하여, 이온 빔 (120)은 단지 이온 빔의 중심 광선 궤적(ray trajectory)로 도시된다. 다양한 실시예들에서, 이온 소스 (102)는 간접적으로 가열된 캐소드 (IHC : indirectly heated cathode) 이온 소스, RF 이온 소스, 마이크로파 이온 소스 또는 다른 이온 소스일 수 있다. 분석기 자석 (104)는 통상의 분석기 자석들에서처럼 이온 소스 (102)로부터 추출된 이온들의 궤적을 변경할 수 있다. 진공 챔버 (106)는 희망하지 않는 질량의 이온들을 거르는 통상의 질량 분석 슬릿(mass resolving slit)으로서 기능할 수 있는 질량 분석 슬릿 (도 1에 미도시)을 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에서 듀얼 스테이지 스캐너 (108)는 자기 스캐너 또는 정전기 스캐너일 수 있다. 시준기 (110)는 적어도 기판 (114)으로 전도될 시준된 이온 빔을 생성하도록 기능하는 자기 시준기일 수 있다. 이온 주입기 (100)는 구멍들, 디더링(dithering) 컴포넌트들, 가속/감속 렌즈들을 포함하는 다른 빔라인 컴포넌트들을 포함할 수 있고, 각각의 그것들의 동작은 잘 알려져 있다. 명확성을 위하여, 이런 컴포넌트들의 추가 논의는 본 출원에서 생략된다.
도 1에 추가로 예시된 바와 같이 이온 주입기 (100)는 스캔 제어기 (116)를 포함하고 그것의 기능은 이온 빔 (120)의 스캐닝을 제어하는 것이다. 스캔 제어기 (116) 및 유사한 스캔 제어기들의 동작의 추가 세부사항들은 아래의 도면들에 대하여 개시된다. 그러나, 간단하게, 스캔 제어기 (116)는 듀얼 스테이지 스캐너 (108)의 두개의 스캐너 스테이지에 듀얼 스테이지 스캐너 (108)내에서의 편향 필드들 소멸하기 위한 신호들을 발송할 수 있다. 스캔 제어기 (116)는 또한 듀얼 스테이지 스캐너(108)의 바깥쪽에 스캔되는 이온 빔 (120)의 초점을 설정하는 방법으로 듀얼 스테이지 스캐너 (108)의 둘 모두의 스캐너 스테이지들에서 편향 필드를 조정하는 신호들을 발송할 수 있다. 스캔 제어기 (116)는 하나 이상의 하드웨어 엘리먼트들 뿐만 아니라 소프트웨어 엘리먼트들, 예컨대 스위치들, 회로들, 파워 서플라이들, 컴퓨터 프로그램들 또는 루틴들, 유저 인터페이스들, 및 유사한 것을 포함할 수 있다.
아래에 논의에서의 편의를 위하여, 도 1 에 도시된 본 실시예들의 동작을 설명하기 위해 상이한 좌표 시스템들이 사용된다. 듀얼 스테이지 스캐너 (108)에서는, 해당 컴포넌트들이 Y, Xsc, 및 Zsc로 라벨링된 제 1 직교 좌표계 시스템이 사용된다. 기판(114)에서는, 해당 컴포넌트들이 Y, Xs, 및 Zs로 라벨링된 제 2 직교 좌표계 시스템이 사용된다. 각각의 좌표 시스템에서, Y-축은 동일한 절대 방향에 평행하다. 상이한 좌표 시스템들에 대하여 Z-축은 각각의 경우에 특정한 지점에서 이온 빔 전파의 중심 광선 궤적의 방향을 따라서 이다. 따라서, Zsc 축의 절대 방향은 Zs 축의 절대 방향(absolute direction)과 다르다. 유사하게 Xsc는 Xs과 상이하다.
일부 실시예들에서, 이온 주입기 (100)는 리본 빔(ribbon beam) 및 스팟 빔(spot beam) 모드들 양쪽 모두에서 동작할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 리본 빔은 Y-축에 평행한 방향을 따라서의 이온 빔 높이 대 Xsc 축에 평행한 방향을 따라서의 이온 빔 폭의 비율에 의해 정의되는 상대적으로 더 적은 종횡비(aspect ratio)를 가질 수 있다. 리본 빔에 대하여, 이 비율은 1/3보다 작을 수 있고 일부 예들에서는 1/10보다 작다. 예를 들어, 그것의 이온들이 Zs 축을 따라서 궤적들을 갖는 기판 (114)에 제공되는 리본 빔은 300 내지 400 mm의 Xs 축을 따라서의 폭 및 기판 (114)에서 20mm의 Y축을 따라서의 높이를 가질 수 있고, 0.1보다 작은 종횡비를 낳는다. 실시예들은 이 상황에 제한되지 않는다. 다양한 실시예들에서, 스팟 빔은 ½ 보다 더 큰 것과 같은 그리고 일부 경우들에서 일보다 더 큰 상대적으로 더 큰 종횡비를 가질 수 있다. 예를 들어, 기판 (114)에 제공되는 스팟 빔은 20 mm의 Xs 축을 따라서의 폭 및 30 mm의 Y 축을 따라서의 높이를 가질 수 있다. 실시예들은 이 상황에 제한되지 않는다. 앞서 언급한 스팟 빔 치수는 스팟 빔의 순간 치수에 적용되고, 스캔되는 스팟 빔의 전체 처리 영역은 리본 빔의 전체 처리 영역과 동일하거나 또는 유사할 수 있다는 것에 유의하여야 한다.
이온 주입기 (100)는 리본 빔 모드 또는 스팟 빔 모드로 동작할 수 있기 때문에, 일련의 기판들에 대하여 또는 상이한 세트의 기판들에 대하여 주입 동작들의 연쇄가 상이한 주입 모드들을 요구할 때 이온 주입기 (100)는 프로세싱 기판들에 대하여 편의 및 프로세스 유연성을 제공한다. 이것은 리본 빔 또는 스팟 빔 주입에 전용인 개별 이온 주입기에 대한 리본 빔 이온 주입 또는 스팟 빔 이온 주입에 의해 프로세스하기 위해 기판들을 지향시키는 요건을 피할 수 있다.
이온 주입기 (100)에 대하여 리본 빔 모드가 설정된 때, 리본 빔은 이온 소스 (102)에서 생성되고 진공 챔버 (106)내에 제공된 MRS (미도시)에서 집속될 수 있다. 리본 빔 모드에서 듀얼 스테이지 스캐너 (108)는 불활성(inactive) 상태에 있을 수 있거나 또는 스캔 제어기 (116)는 임의의 스캔 신호들이 듀얼 스테이지 스캐너 (108)에 발송되는 것을 비활성화할 수 있다. 이 방식에서 듀얼 스테이지 스캐너는 리본 빔을 교란시키지 않고서(unperturbed) 투과시킬 수 있다. 그런 다음 리본 빔은 그것이 시준기 (110)내로 전파할 때 팬 아웃(fan out)할 수 있다. 시준기 (110)는 이런 리본 빔에 대하여 시준을 제공하기 위해서 조절될 수 있다. 이와 같이 시준기 (110)는 빔이 MRS에서의 초점을 갖도록 시준 하기 위해 설정될 수 있다.
본 실시예들에서, 이온 주입기 (100)는 또한 스팟 빔 모드에서 동작될 수 있고, 스팟 빔 모드는 진공 챔버 (106)로부터 나오는 스팟 빔이 스캔되어 시준기 (110)에 진입하기 전에 이온 궤적들이 임의의 각도 범위에 대하여 팬 아웃되도록 듀얼 스테이지 스캐너 (108)를 활성화시키는 단계를 수반한다. 본 실시예들에 따르고, 이하에서 상세하게 설명될, 듀얼 스테이지 스캐너 (108)는 진공 챔버 (106)내 MRS에서 가상의 스팟 빔의 소스를 생성하는 방식으로 스팟 빔을 스캔하도록 설정될 수 있다. 이것은 이온 주입기가 리본 빔 모드에서 동작될 때 리본 빔이 생성되는 동일한 위치로부터 스팟 빔이 방사되는 것처럼 보이기 때문에 이온 주입기 (100)가 시준기 (110)의 재구성 없이 스팟 빔 모드에서 동작되는 것을 허용한다. 이하에서 상세하게 설명되는, 이것은 듀얼 스테이지 스캐너가 제 1 스캐너 스테이지에서 제 1 진동 편향 신호 및 제 2 스캐너 스테이지에서 제 2 진동 편향 신호를 생성하는 방식에 의해 성취된다. 이들 진동 편향 신호(oscillating deflection signal)들은 스팟 빔이 적절한 위치 예컨대 질량 분석 슬릿에서 가상의 소스를 생성하는 방식으로 듀얼 스테이지 스캐너 (108)를 통하여 스캔될 때 제휴하여 그것들이 이온 궤적들을 변경하는 개별 제 1 및 제 2 진동의 편향 필드들을 생성하도록 동기화된다.
도 2 는 다양한 실시예들에 따른 듀얼 스테이지 스캐너(200)의 등축도를 도시한다. 도 2 에 도시된 예에서 듀얼 스테이지 스캐너 (200)는 제 1 스캐너 스테이지 (202) 및 제 1 스캐너 스테이지(202)로부터 다운스트림(downstream)에 배치된 제 2 스캐너 스테이지 (204)를 포함한다. 이온 빔이 기판 (미도시)을 향하여 전파할 때 이온 빔 (206)이 제 2 스캐너 스테이지 (204)에 진입하기 전에 제 1 스캐너 스테이지 (202)을 진입한다는 면에서 제 2 스캐너 스테이지 (204)는 제 1 스캐너 스테이지 (202)의 “다운스트림(downstream)”이다. 명확성을 위하여, 듀얼 스테이지 스캐너 (200)의 각각의 스캐너 스테이지의 몇몇의 컴포넌트들은 도 2의 예에서 제거된다. 대표적인 스캐너 스테이지의 세부사항들은 이하에 설명되는 도 4 에 제공된다.
듀얼 스테이지 스캐너 (200)는 화살표에 의해 표시된 대로 전체적으로 오른쪽으로의 방향으로 이동하는 이온 빔 (206)을 수용하도록 구성된다. 도 2 에 도시된 예제에서, 듀얼 스테이지 스캐너 (200)는 이온 빔 (206)내 이온의 궤적을 바꾸기 위해서 Xsc 축을 따라서 이온 빔 (206) 상에 힘을 가하는 일련의 편향 필드(deflecting field)들을 생성하는 자기 스캐너이고, 궤적은 듀얼 스테이지 스캐너 (200)에 진입하기 전에 Zsc 축을 따라서 놓여 있을 수 있다. 특별히, 이하에서 설명될, 제 1 스캐너 스테이지 (202)는 이온 빔 (206)이 통과하여 이동할 수 있는 영역 (208)내에 제 1 진동 편향 필드를 생성하도록 구성된다. 제 2 스캐너 스테이지 (204)는 또한 이온 빔 (206)을 투과시키도록 구성된 영역 (210)내에 제 2 진동 편향 필드를 생성하도록 구성된다. 이들 진동 편향 필드들의 각각은 시간에 의존하여 개별 진동 편향 필드의 세기 및 방향이 시간이 흐르면서 변화하고, 일련의 편향된 이온 빔들 (212)이 도 2 에 도시된 궤적들의 범위 상에서 듀얼 스테이지 스캐너 (200)를 빠져나가는 결과를 갖는다.
이하에서 더 설명되는 것처럼 듀얼 스테이지 스캐너의 제 1 스캐너 스테이지 및 제 2 스캐너 스테이지는 전체적으로 도 2 에 도시된 것처럼 듀얼 스테이지 스캐너를 빠져나가는 일련의 이온 빔 궤적들을 생성하기 위해 협력하여 동작할 수 있고, 이온 빔 궤적들은 듀얼 스테이지 스캐너의 업스트림에 임의의 위치에서의 가상의 소스 (214)에 의해 보여지는 공통 초점(common focal point)로부터 발원되는 것처럼 보인다.
도 3a 및 도 3b는 다양한 실시예들의 동작의 원리들을 예시하는 듀얼 스테이지 스캐너 시스템 (300)의 동작을 도시한다. 특별히, 도면들 3a 및 3b는 듀얼 스테이지 스캐너의 두개의 스캐너 스테이지들은 듀얼 스테이지 스캐너 바깥쪽에 있는 가상의 소스 (305)를 생성하기 위해 협력하여 동작하는 방식의 일 예를 도시한다. 도면들 3a 및 3b에 제공되는 뷰(view)는 도시된 직교 좌표계 시스템에 대한 Xsc-Zsc 평면에 평행하다. 예시된 이온 주입기의 부분은 듀얼 스테이지 스캐너 시스템 (300)의 제 1 스캐너 스테이지 (304) 및 제 2 스캐너 스테이지 (306)에 관련하여 도시된다. 도 3a에 제공된 뷰는 스팟 빔 스캐닝과 관련된 기하학적 구조의 개략적 특징부들을 도시하지만, 도 3b는 듀얼 스테이지 스캐너(300)에 생성된 이온 궤적들의 기하학적 구조의 추가의 세부사항들을 도시한다. 예시의 명확성을 위하여, 도 3b에서 제 1 스캐너 스테이지 (304) 및 제 2 스캐너 스테이지 (306)의 방위는 그것들의 실제 위치들에 비교하여 Xsc 축을 따라서의 임의의 축 주위에서 부분적으로 회전된다. 게다가, 도면들 3a 및 3b에 도시된 스캐너 스테이지들은 개략적이고 도 4에 대한 대표적인 스캐너 스테이지에 대하여 아래에 제공되는 스캐너 스테이지의 컴포넌트들의 세부사항들을 생략한다.
이제 도 3a으로 가서, 이온 빔 포락선(envelope) (302)은 스팟 이온 빔이 질량 분석 슬릿 (312)로부터 제 1 스캐너 스테이지 (304) 및 제 2 스캐너 스테이지 (306)을 통과하여 시준기 (316)로 전파할 때 스팟 이온 빔에 의해 차지되는 공간을 예시하는 실선들로 도시된다. 이온 빔 포락선 (302)은 스팟 빔이 듀얼 스테이지 스캐너 시스템 (300)을 이용하여 스캔될 때 시간에 대한 이온들의 궤적들 및 위치들을 나타낸다. 일부 실시예들에서, 스팟 빔은 수십 Hz 내지 수천 Hz의 비율에서 왔다 갔다하여 스캔될 수 있다. 제 1 스캐너 스테이지 (304)에 진입하기 전에, 이온 빔 포락선 (302)은 이온들이 Zsc에 평행한 궤적을 갖는 좁은 스팟 빔을 정의한다. 그런 다음 궤적들은 도시된 바와 같이 팬 아웃 되어 이온 빔 포락선 (302)은 시준기 (316)에서 인터셉트(intercept)될 때 폭이 넓어진다.
특히, 비록 이온 빔 포락선 (302)은 그것이 제 1 스캐너 스테이지 (304)에 도달할 때까지는 확장되지 않지만, 제 2 스캐너 스테이지 (306)로부터 팬 아웃 되어 시준기 (316)에 의해 인터셉트되는 이온 빔 궤적들은 점선들로 도시된 가상의 포락선 (307)에 의해 정의되는 가상의 소스 (305)로부터 발원된 것처럼 보인다.
이제 도 3b로 가서, 듀얼 스테이지 스캐너 시스템 (300)의 동작의 세부사항들이 도시된다. 도 3b에서 제 1 스캐너 스테이지 (304) 및 제 2 스캐너 스테이지 (306)는 각각이 듀얼 스테이지 스캐너 시스템 (300)을 통과하는 이온 빔에 편향 빔을 제공하는 자기장을 발생시키는 자기 스캐너들일 수 있다. 본 실시예들에서, 제 1 스캐너 스테이지 (304) 및 제 2 스캐너 스테이지 (306)는 각각이 루프에서 이동하여 자기장을 발생시키는 진동 전기 전류와 같은 시간-가변 신호(time-varying signal)에 응답하는 진동 자기장을 생성하도록 구성된다. 예시의 명확성을 위하여, 제 1 스캐너 스테이지 (304) 및 제 2 스캐너 스테이지 (306)는 단지 전기 전류-운반 루프들로 표시된다. 특별히, 제 1 스캐너 스테이지 (304) 및 제 2 스캐너 스테이지 (306)는 시간에 따라 세기 및 방향이 변하는 전기 전류를 생성하도록 구성된다. 이런 전류들의 예들은 정현파로 변화하는 전기 전류, 시간에 대하여 전류의 삼각형의 또는 톱니 모양의 변형 (파형)을 갖는 진동 전기 전류, 또는 합성-형상의 진동 전기 전류를 포함한다.
도면들 3a 및 3b의 실시예에서 제 1 스캐너 스테이지 (304) 및 제 2 스캐너 스테이지 (306)의 전기 전류 루프들의 형상 및 방위는 진동 전기 전류들에 의해 발생된 개별 자기장들이 Xsc 축을 따라서 작용하는 진동 편향 힘을 생성하도록 배열된다. 따라서 이온 빔이 듀얼 스테이지 스캐너 시스템 (300)을 횡단할 때 이온 빔은 제 1 스캐너 스테이지 (304) 및 제 2 스캐너 스테이지 (306) 둘 모두로부터 Xsc 축을 따라서의 진동 편향 힘에 종속된다. 임의의 주어진 순간에, 제 1 스캐너 스테이지 (304) 및 제 2 스캐너 스테이지 (306)에 의해 발생된 편향 힘들의 크기 및 방향에 의존하여, 이온 빔은 그것의 처음 궤적으로부터 더 크거나 또는 더 작은 크기로 편향될 수 있다. 한 진동 사이클 또는 다수의 진동 사이클들의 지속주기에 걸쳐 듀얼 스테이지 스캐너 시스템 (300)은 도시된 이온 빔 포락선 (302)을 생성할 수 있다.
본 실시예들의 듀얼 스테이지 스캐너에 의해 제공되는 한가지 현저한 특징은 제 1 및 제 2 스캐너 스테이지들에 의해 발생된 진동 편향 필드들의 동기화 또는 정렬이다. 도 3b에서, 스캔 제어기 (340)는 제 2 스캐너 스테이지 (306)에 제공되는 주어진 진동 주기의 진동 전기 전류를 나타내는 전기 전류 신호 (310)와 제 1 스캐너 스테이지 (304)에 제공되는 주어진 진동 사이클의 진동 전기 전류를 나타내는 전기 전류 신호 (308)에 정렬되도록 제공된다. 정렬은 전기 전류 신호 (308)의 파형은 전기 전류 신호 (310)의 파형에 대하여 180 도 위상 오프셋을 나타내는 것이다. 이 방식에서, 임의의 주어진 순간에 듀얼 스테이지 스캐너 시스템 (300)을 횡단하는 이온 빔은 개별 전기 전류 신호들 (308,310)이 양쪽 다 제로(0)일 때를 제외하고는 반대 방향들에서 동작하는 편향 힘들에 종속된다.
도 3b에서, 단일 이온 빔 (314)의 궤적은 특정 순간에 스팟 빔의 궤적을 나타낼 수 있는 실선으로 도시된다. 도시된 바와 같이, 이온 빔 (314)은 그것이 제 1 스캐너 스테이지 (304)에 도달할 때까지 질량 분석 슬릿 (312)을 통과하는 이온 빔 (314)의 전파동안에 Zsc 축에 평행한 궤적을 갖는다. 이 지점에서 이온 빔(314)은 도시된 예에서 왼쪽으로, 이어서 이온빔이 제 2 스캐너 스테이지 (306)를 통과할 때는 오른쪽으로 편향된다. 이온 빔 (314)이 제 2 스캐너 스테이지 (306)를 빠져나간 후에 전체 이온 빔 경로는 “도그-레그(dog-leg)” 형상을 형성한다. 이 전체 궤적은 Xsc 축을 따라서 도 3b에서 위쪽으로 작용하는 제 1 스캐너 스테이지 (304)로부터의 제 1 편향 힘, 및 Xsc 축을 따라서 아래쪽으로 작용하는 제 2 스캐너 스테이지 (306)로부터의 제 2 편향 힘의 순간적인 생성의 결과이다. 이들 힘들은 도 3b에 도시된 시계 방향으로 이동하는 전기 전류 신호 (308), 및 해당 순간에 반시계 방향으로 이동하는 전기 전류 신호 (310) 각각에 의해 차례로 생성된다. 편향 힘들의 상대적 크기는 이온 빔이 시준기 (316)로 진입할 때의 이온 빔 (314)의 최종 이온 빔 궤적이 겉보기(apparent) 궤적 314A에 의해 예시된 바와 같이 질량 분석 슬릿 (312)의 구멍 (336)에 위치된 가상 소스(305)에 대해 선형으로 뒤쪽으로 투사될 수 있도록 배열된다. 최종 이온 빔 궤적은 경험되는 추가의 편향 힘들이 없는 듀얼 스테이지 스캐너를 떠난 후의 이온 빔의 궤적이 직선 라인을 정의하는 최종 궤적으로 귀결되는 것을 나타낸다.
다른 순간들에, 제 1 스캐너 스테이지 (304) 및 제 2 스캐너 스테이지 (306)에 의해 생성된 편향 힘들의 크기 및 방향은 서로 연합하여 변화하여 다른 최종 이온 빔 궤적들이 생성된다. 도 3b에서 일련의 추가의 실선들은 스캔 사이클 동안의 다른 순간에 생성된 이온 빔들의 최종 이온 빔 궤적들 (318, 320, 322, 324, 326, 328, 및 330)을 나타내고, 이는 총괄하여 이온 빔 포락선 (302)을 형성한다. 각각의 이들 최종 이온 빔 궤적들은 질량 분석 슬릿 (312)의 구멍 (336)에 대하여 뒤쪽으로 (업스트림) 투사되는 개개의 라인을 정의하고 총괄하여 가상 소스 (305)를 형성하고, 이는 각각의 최종 이온 빔 궤적을 통하여 그려진 직선이 질량 분석 슬릿 (312)의 평면 (334)에 구멍 (336)에서 인터셉트된다는 것을 의미한다. 따라서, 시준기 (316)의 관점에서 보면, 최종 이온 빔 궤적들 (318, 320, 322, 324, 326, 328, 및 330)을 따라서 이동하는 이온들은 가상 소스 (305)로부터 발산하는 것으로 보인다. 명확성을 위하여, 최종 이온 빔 궤적들 (318-330)에 대응하는 이온 빔들의 실제 궤적들은 미도시 하였지만, 그러나 각각의 궤적은 듀얼 스테이지 스캐너 시스템 (300)를 횡단하는 동안 이온 빔 (314)의 궤적과 유사한 도그 레그(dog leg) 형상을 가질 수 있다는 것이 이해될 수 있다.
도면들 3c 및 3d는 진동 편향 필드들을 생성하기 위해 개개의 제 1 스캐너 스테이지 (304) 및 제 2 스캐너 스테이지 (306)에 발송될 수 있는 대표적인 진동 편향 신호들 (350,352)을 도시한다. 예시된 바와 같이 진동 편향 신호들 (350,352)은 공통 진동 주기(354)을 공유한다. 그러나, 진동 편향 신호들 (350,352)은 180 도 위상 오프셋을 가져서 진동 편향 신호 (350)가 양(positive)일 때 진동 편향 신호 (352)는 음(negative)이고, 그리고 반대이다. 게다가, 하나의 진동 편향 신호 (350,352)에서의 양의 피크는 다른 진동 편향 신호 (352,350)에서의 음의 피크에 대응한다.
비록 진동 전류 신호들의 상대적 위상 오프셋이 180 도인 동안 제 1 스캐너 스테이지 (304) 및 제 2 스캐너 스테이지 (306)내로 전도되는 진동 전류 신호들의 진동 주기가 같을 수 있지만, 진동 전기 전류 신호들의 진폭은 같을 필요가 없다는 것에 주목하여야 한다. 그렇게 함으로써 임의의 주어진 시간에 제 1 스캐너 스테이지 (304) 및 제 2 스캐너 스테이지 (306)내에 전도되는 전기 전류들의 크기는 같을 필요가 없다. 오히려, 최종 이온 빔 궤적들이 제 1 스캐너 스테이지 (304) 및 제 2 스캐너 스테이지 (306)내 상대적 전류 진폭들에 상관없이 모든 이온 빔 궤적들에 대하여 질량 분석 슬릿 (312)의 평면에 대하여 뒤쪽으로 투사되도록 개별 진동 전류 신호들의 상대적 진폭들이 설정될 수 있다.
도 4는 다양한 실시예들에 따른 스캐너 스테이지 (400)의 추가 세부사항들을 제공한다. 스캐너 스테이지 (400)는 듀얼 스테이지 스캐너내 제 1 또는 제 2 스캐너 스테이지로서 사용될 수 있다. 스캐너 스테이지 (400)는 스캐너 본체 (402)가 얇은 실리콘 스틸 시트들(408) 예컨대 0.5 mm 두께 시트들로 구성될 수 있는 자기 스캐너(magnetic scanner)이다. 일련의 고 전류 와인딩들(windings) (406)은 이온 빔 (404)을 편향시키는 편향 필드로서 사용되는 진동 자기장을 생성하는 스캐닝 코일(scanning coil)들로서 동작하도록 제공된다. 특별히, 높은 전류 와인딩들 (406)은 도면들 3a, 3b에 대하여 상기에서 논의된 바와 같이 극성(polarity)으로 진동하는 전기 전류를 생성할 수 있는 전류 소스에 결합된다. 이것은 이온 빔 (404)을 투과시키는 개구 (410)에 의해 정의되는 갭(gap)내 진동 자기장을 생성하는데 도움이 된다. 개구 (410)내에서의 적절한 편향 힘을 제공하기 위해서, 고 전류 와인딩들 (406)을 통하여 전도되는 전류는 자기 스캐너들을 구동시키기 위해 사용되는 통상의 구동 회로부의 엘리먼트들을 통합시킬 수 있는 구동 회로부를 이용하여 제어될 수 있다.
게다가, 도 4 에 추가로 도시된 것처럼, 스캐너 본체 (402)의 일부의 주위를 감은 일련의 제로-필드 효과 회피 와인딩들(zero-field effect avoidance windings)이 제공된다. 이들은 이온 빔 (404)의 빔 사이즈에서의 변동(fluctuation)들을 실질적으로 배제하는 역할을 하는 주 진동 자기장 컴포넌트 위에 중첩되는 보조 자기장을 생성하기 위한 보조 코일들로서 역할을 할 수 있다.
추가하여, 스캔 제어기 예컨대 스캔 제어기 (340)는 도면들 3a, 3b에 대하여 상기에서 논의된 바와 같이 이온 빔 (404)의 희망하는 최종 이온 궤적을 생성하기 위해서 두개의 스캐너 스테이지들 사이에 위상 오프셋이 존재하도록 스캐너 스테이지 (400)의 고 전류 와인딩들 (406)을 통하여 전도되는 진동 전류를 같은 스캐너 스테이지의 진동 전류와 동기화시킬 수 있다.
도 5a 및 5b는 추가 실시예들에 따른 이온 주입기 (500)의 동작을 도시한다. 이 경우에서, 이온 주입기 (500)는 이온 주입기 (100)와 유사한 컴포넌트들을 가질 수 있다. 이온 주입기 (500)는 이온 소스 (502), 분석기 자석 (506), 질량 분석 슬릿 (510)을 포함하는 진공 챔버 (508), 스캔 제어기 (340)를 포함하는 듀얼 스테이지 스캐너 시스템 (300), 시준기 (110), 및 기판 스테이지 (112)를 포함한다. 이온 주입기 (500)는 질량 분석 슬릿 (510)에서 스팟 이온 빔 또는 리본 이온 빔을 생성하도록 동작된다. 이것은 이온 빔의 양쪽 모드들이 단일 이온 주입기내에서 생성된다는 장점들을 제공한다. 리본 빔과 스팟 빔 동작 사이의 스위칭은 이온 소스들을 변화시킴으로써 또는 질량 분석 슬릿(510)으로 진입하기 전에 이온 빔의 형상을 변화시키는 다른 컴포넌트들을 이용하여 발생할 수 있다. 그러나, 리본 빔과 스팟 빔 모드들 사이의 스위칭에서의 시간 및 복잡도를 줄이기 위해서, 앞에서 언급된 바와 같이 시준기 (110)의 재구성을 회피하는 것이 바람직할 수 있다. 이것은 듀얼 스테이지 스캐너 시스템 (300)에 의해 성취된다.
도 5a에서 이온 소스 (502)가 리본 빔 (504)을 생성하는 리본 빔 모드에서의 이온 주입기의 동작 시나리오가 도시된다. 리본 빔 (504)은 리본 빔이 질량 분석 슬릿 (510)에서 집속되고 시준기 (110)로 전도되는 이온 주입기 (500)를 통하여 전파한다. 이 시나리오에서 듀얼 스테이지 스캐너 시스템 (300)은 활성되지 않고 단지 리본 빔 (504)을 투과시킨다. 도 5b에서, 이온 주입기는 질량 분석 슬릿 (510)으로 전도되는 스팟 빔 (520)을 생성한다. 비록 이온 소스 (502)는 스팟 빔 (520)을 생성하는 것으로 도시되지만, 일부 경우들에서 상이한 이온 소스가 스팟 빔 (520)을 생성하기 위해서 사용될 수 있다. 임의의 경우에, 도 5b에 도시된 예에서, 시준기 (110)는 그것의 시준 컴포넌트들이 질량 분석 슬릿 (510)에서의 소스로부터 방사한 발산 이온들의 세트를 시준하도록 설정되는 도 5a의 시나리오에서 처럼 구성될 수 있다. 앞에서 논의된 바와 같이, 스팟 빔이 질량 분석 슬릿 (510)을 통하여 전도될 때, 스팟 빔은 다운스트림에 배치된 스캐너를 진입할 때까지는 팬 형상(fan shape)으로 스캔되지 않는다. 따라서, 스팟 빔 (520)은 지점 (512)에서의 듀얼 스테이지 스캐너 시스템 (300)를 진입할 때까지는 평행 이온 궤적들의 좁은 빔으로 잔존한다. 스팟 빔 (520)은 도면들 3a 및 3b에 대하여 상기에서 설명된 것 처럼 스캔될 수 있다. 제 2 스캐너 스테이지 (306)를 빠져나가는 일련의 이온 빔들 (514)은 시간이 흐르면서 시준기 (110)로 진입하는 팬 형상으로 생성된다. 이온 빔들 (514)의 이온 궤적들 그것들은 질량 분석 슬릿 (510)에 위치된 가상의 소스 (개별적으로 도시되지 않은)를 정의하는 초점에 대하여 가상의 포락선 (516)처럼 뒤쪽으로 선형으로 투사된다. 따라서, 시준기 (110)는 질량 분석 슬릿 (510)으로부터 방사한 발산 이온 빔을 시준하도록 구성되기 때문에, 시준기 (110)는 시준기 (110)에 조절 없이 기판 (114)에서 시준된 이온 빔 (518)을 생성하기 위해 이온 빔들 (514)을 적절하게 시준할 수 있다.
특별히 실시예들, 스팟 빔 모드에서 동작할 때, 듀얼 스테이지 스캐너 시스템 (300)은 빔들(514)에 관하여, 질량 분석 슬릿 (510)에서의 가상의 소스에서 방사하는 것으로 보이는 것에 추가하여, 또한 시준기 (110)로의 입사시에 리본 빔 (504)의 폭과 같은 폭 W2를 정의하도록 구성될 수 있다. 이 방식에서는, 스캔되는 스팟 빔은 시준기 (110)에게 리본 빔의 것과 동일한 기하학적 구조를 정의하는 것으로 보일 수 있어서, 시준된 이온 빔 (518)과 시준된 이온 빔 (509)에서 동일한 폭 W을 생성하는 능력을 가능하게 한다.
비록 앞서 언급한 실시예들은 자기 스캐너들의 세부사항들을 제공하지만, 실시예들은 듀얼 스테이지 정전기 스캐너들을 포함한다. 이들 후자의 실시예들에서, 제 1 정전기 스캐너 스테이지 및 제 2 정전기 스캐너 스테이지는 전위가 대향하는 플레이트들에 인가될 때 그것들사이에 정전기장을 정의하는 대향하는 플레이트들을 각각 포함할 수 있다. 질량 분석 슬릿의 평면과 같은 실제 정전기 스캐너 스테이지들의 업스트림에 가상의 소스를 정의하는 스캔된 이온 빔에서의 최종 이온 궤적들을 생성하기 위해서 제 1 및 제 2 정전기 스캐너 스테이지들은 180 도 역위상인 진동 전압 신호들로 구동될 수 있다.
게다가, 일부 실시예들에서, 듀얼 스테이지 스캐너의 업스트림의 임의의 희망하는 위치에 위치된 가상의 소스를 갖는 스캔된 이온빔을 생성하기 위해서 듀얼 스테이지 스캐너는 적절한 편향 신호들을 생성하도록 구성될 수 있다. 이것은 스캐너 스테이지들에 제공되는 신호들의 진폭, 스캐너 스테이지의 컴포넌트들 사이에 갭들, 스캐너 스테이지들의 분리(separation)의 적절한 선택에 의해 성취될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 스캐너 스테이지들의 소정의 구성에 대하여, 제어 회로부 예컨대 스캔 제어기가 가상 소스의 위치를 조절하기 위해서 스캐너 스테이지들에 공급되는 상대적 신호 세기들을 설정하는데 사용될 수 있다.
본 발명은 본 명세서에 기술된 특정 실시예에 의해 그 범위가 제한되지 않는다. 오히려, 본 명세서에 기술된 이러한 실시예들에 더하여, 본 발명의 다른 다양한 실시예들 및 이에 대한 변형들이 당업자들에게 전술한 설명 및 첨부된 도면들로부터 명백해질 것이다. 그러므로, 그러한 다른 실시예들 및 변형예들은 본 발명의 개시의 범위 내에 해당되도록 의도된다. 또한, 본 발명이 본 명세서에서 특정 목적을 위한 특정 환경에서의 특정 구현의 맥락에서 기술되었으나, 당업자들은 본 발명의 유용성이 그에 한정되지 한고, 본 발명이 임의의 수의 목적들을 위한 임의의 수의 환경들 내에서 유익하게 구현될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 이하에서 제시되는 청구항들은 본 명세서에 기술된 바와 같은 본 발명의 완전한 효과와 사상의 관점에서 이해되어야 할 것이다.

Claims (18)

  1. 이온 빔 스캐너에 있어서,
    리본 빔에서 및 스팟 빔 모드에서 질량 분석 슬릿(mass resolving slit)으로부터 수신된 이온 빔을 투과시키는 제 1 개구(opening)를 갖는 제 1 스캐너 스테이지로서, 상기 스팟 빔 모드에서, 상기 제 1 스캐너 스테이지는 제 1 진동 편향 신호(oscillating deflection signal)에 응답하여, 상기 제 1 개구 내에 제 1 진동 편향 필드를 생성하도록 구성되고, 상기 질량 분석 슬릿은 상기 리본 빔 모드에서 리본 빔의 초점(focal point)을 형성하는, 상기 제 1 스캐너 스테이지;
    상기 리본 빔에서 및 상기 스팟 빔 모드에서 상기 이온 빔을 투과시키는 제 2 개구를 갖고 상기 제 1 스캐너 스테이지의 다운스트림(downstream)에 배치된 제 2 스캐너 스테이지로서, 상기 스팟 빔 모드에서 상기 제 2 스캐너 스테이지는 제 2 진동 편향 신호에 응답하여, 상기 제 2 개구 내에 상기 제 1 진동 편향 필드에 반대 방향으로 제 2 진동 편향 필드를 생성하도록 구성된, 상기 제 2 스캐너 스테이지;
    상기 제 2 스캐너 스테이지 다운스트림에 배치된 시준기(collimator); 및
    스캔되는 이온 빔이 공통 초점(common focal point)을 형성하는 상기 제 2 스캐너 스테이지를 빠져 나갈 때 복수개의 이온 궤적들을 생성하기 위해 상기 제 1 진동 편향 신호 및 제 2 진동 편향 신호를 동기화하는 스캔 제어기를 포함하고, 상기 스팟 빔 모드에서, 상기 공통 초점은 상기 질량 분석 슬릿에 근접하여 상기 이온 빔 스캐너는 상기 시준기의 재구성 없이 상기 스팟 빔 모드에서 그리고 상기 리본 빔 모드에서 동작될 수 있는, 이온 빔 스캐너.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제 1 진동 편향 필드 및 상기 제 2 진동 편향 필드는 상기 제 1 스캐너 스테이지에서의 상기 이온 빔의 전파 방향에 수직인 제 1 방향을 따라서 있는, 이온 빔 스캐너.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 스캐너 스테이지들은 자기 스캐너(magnetic scanner)들인, 이온 빔 스캐너.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 제 1 진동 편향 신호는 제 1 진동 자기장을 생성하기 위해 제 1 진동 주기를 갖는 제 1 진동 전기 전류이고, 상기 제 2 진동 편향 신호는 제 2 진동 자기장을 생성하기 위해 상기 제 1 진동 주기를 갖는 제 2 진동 전기 전류이고, 및 상기 스캔 제어기는 상기 제 1 진동 전류가 상기 제 2 진동 전류와 180도 위상 오프셋을 나타내도록 상기 제 1 진동 전기 전류 및 상기 제 2 진동 전기 전류를 동기화시키도록 동작하는, 이온 빔 스캐너.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 제 1 스캐너 스테이지 및 상기 제 2 스캐너 스테이지는 복수개의 상기 이온 궤적들에 대하여 도그 레그(dog leg) 형상 궤적을 생성하도록 동작하고, 상기 이온 궤적들은 상기 공통 초점에 가상의 소스(virtual source)에서 수렴하는, 이온 빔 스캐너.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 스캔 제어기는 상기 초점의 위치를 가변시키도록 동작하는, 이온 빔 스캐너.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 공통 초점은 상기 제 1 스캐너 스테이지의 업스트림(upstream)에 있는, 이온 빔 스캐너.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 이온 빔은 상기 스팟 빔 모드의 스팟 이온 빔(spot ion beam)인, 이온 빔 스캐너.
  9. 이온 주입기에 있어서,
    이온 소스;
    스팟 이온 빔을 생성하는 빔라인 컴포넌트들;
    질량 분석 슬릿; 및
    스캔된 이온 빔을 생성하기 위해 복수개의 이온 궤적들 위로 상기 스팟 이온 빔을 스캔하도록 동작하고, 상기 질량 분석 슬릿의 다운스트림에 배치된 듀얼 스테이지 스캐너 시스템으로서, 상기 듀얼 스테이지 스캐너 시스템은 리본 빔 모드에서 그리고 스팟 빔 모드에서 이온 빔을 투과시키는 제 1 개구를 갖는 제 1 스캐너 스테이지에서 제 1 진동 편향 필드 및 제 2 스캐너 스테이지에서 상기 제 1 진동 편향 필드에 반대 방향인 제 2 진동 편향 필드를 생성하도록 동작하고, 상기 제 2 스캐너 스테이지는 리본 빔 모드에서 그리고 스팟 빔 모드에서 상기 이온 빔을 투과시키는 제 2 개구를 갖고, 상기 질량 분석 슬릿은 상기 리본 빔 모드에서 리본 빔의 초점을 형성하고, 상기 복수개의 이온 궤적들은 상기 듀얼 스테이지 스캐너 시스템의 업스트림에 배치된 초점에 수렴하는 복수개의 라인들을 형성하는, 상기 듀얼 스테이지 스캐너 시스템; 및
    상기 듀얼 스테이지 스캐너의 다운스트림에 위치된 시준기(collimator);를 포함하고,
    상기 듀얼 스테이지 스캐너는 상기 듀얼 스테이지 스캐너가 상기 스팟 빔을 스캔하는 상기 스팟 빔 모드에서 상기 리본 빔 모드로 스위칭하도록 구성되고, 상기 스팟 빔 모드에서, 상기 초점은 상기 질량 분석 슬릿에 근접하여 상기 이온 빔 스캐너는 상기 시준기의 재구성 없이 상기 스팟 빔 모드에서 그리고 상기 리본 빔 모드에서 동작될 수 있는, 이온 주입기
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 초점은 상기 질량 분석 슬릿에 위치되는, 이온 주입기.
  11. 청구항 9에 있어서, 상기 시준기는 상기 듀얼 스테이지 스캐너 시스템의 다운스트림에 위치되고 상기 스캔된 이온 빔을 수신하고 시준된 이온 빔을 생성하도록 구성되고, 상기 초점은 상기 시준기의 물점(object point)에 위치되는, 이온 주입기.
  12. 청구항 9에 있어서, 상기 제 1 진동 편향 필드 및 상기 제 2 진동 편향 필드는 상기 제 1 스캐너 스테이지에서의 상기 이온 빔의 전파 방향에 수직인 제 1 방향을 따라서 있는, 이온 주입기.
  13. 청구항 9에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 스캐너 스테이지들은 자기 스캐너(magnetic scanner)들인, 이온 주입기.
  14. 청구항 9에 있어서,
    상기 듀얼 스테이지 스캐너 시스템은 스캔 제어기를 포함하되, 상기 스캔 제어기는:
    개개의 상기 제 1 진동 편향 필드 및 상기 제 2 진동 편향 필드를 생성하는 제 1 및 제 2 진동 편향 신호를 출력하고; 및
    상기 복수개의 이온 궤적들을 생성하기 위해 상기 제 1 진동 편향 신호 및 제 2 진동 편향 신호를 동기화시키도록 구성된, 이온 주입기.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 스캔 제어기는 상기 제 1 진동 편향 신호와 상기 제 2 진동 편향 신호 사이에 180도 위상 오프셋을 생성하도록 동작하는, 이온 주입기.
  16. 빔라인 이온 주입기내 스팟 이온 빔을 제어하는 방법에 있어서,
    스팟 빔 모드에서 상기 스팟 이온 빔이 제 1 영역을 통과할 때 상기 스팟 이온 빔의 전파 방향에 수직인 제 1 방향을 따라서 제 1 진동 편향 필드를 생성하는 단계;
    상기 스팟 빔 모드에서 상기 스팟 이온 빔이 상기 제 1 영역에 다운스트림인 제 2 영역을 통과할 때 상기 제 1 방향을 따라서 제 2 진동 편향 필드를 생성하는 단계로서, 상기 제 1 및 제 2 진동 편향 필드들은 상기 스팟 이온 빔의 전파 방향에 평행하지 않는 복수개의 궤적들 위로 상기 스팟 이온 빔을 팬 아웃(fan out) 시키도록 상호작용하고, 상기 복수개의 궤적들은 공통 초점(common focal point)을 갖는, 상기 제 2 진동 편향 필드를 생성하는 단계;
    상기 스팟 빔 모드에서 리본 빔 모드로 스위칭하는 단계; 및
    상기 리본 빔 모드에서, 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역을 통해 리본 빔으로서 상기 이온 빔을 교란시키지 않고서(unperturbed) 투과시키는 단계로서, 상기 스팟 빔 모드에서, 상기 공통 초점은 상기 리본 빔 모드에서 상기 리본 빔의 초점을 형성하는 질량 분석 슬릿에 근접하여 상기 이온 빔 스캐너는 시준기의 재구성 없이 상기 스팟 빔 모드에서 그리고 상기 리본 빔 모드에서 동작될 수 있는, 상기 투과시키는 단계를 포함하는, 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 진동 편향 필드들을 동기화시키는 단계로서, 상기 제 1 진동 편향 필드는 상기 제 2 진동 편향 필드와 180도 위상 오프셋을 나타내는, 상기 동기화시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  18. 청구항 16에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 진동 편향 필드들을 생성하는 단계는 제 1 및 제 2 진동 자기장을 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
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