KR20240043765A - 연속적 체인형 에너지 이온 주입 방법 및 장치 - Google Patents

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카우손 젠
제임스 델루카
윌리엄 빈츠
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액셀리스 테크놀러지스, 인크.
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Abstract

빔 앞을 순차적으로 통과하면서 공작물에 대한 이온 빔 에너지를 선택적으로 가변시키는 이온 주입 시스템 및 방법. 상기 이온 주입 시스템은 상기 이온 빔을 생성하는 이온 소스와 가속/감속 스테이지에 공급되는 전기적 바이어스에 기초하여 상기 이온 빔의 상기 에너지를 가변시키는 가속/감속 스테이지를 구비한다. 공작물 지지부는 상기 가속/감속 스테이지의 바로 하류에 구비되어 선택적으로 가변된 에너지의 이온 빔을 통해 공작물을 지지하며, 상기 빔의 에너지 가변 동안 상기 공작물의 온도를 제어하도록 열적으로 제어될 수 있다. 상기 공작물이 상기 빔 앞에 위치되는 동안 에너지가 가변될 수 있으며, 제어기는 상기 전기 바이어스를 제어하여 상기 이온 빔의 에너지 변화를 제어할 수 있으며, 상기 공작물 지지부 상에 상기 공작물을 한 번에 위치시키는 과정에서 복수의 공정 레시피를 얻을 수 있다.

Description

연속적 체인형 에너지 이온 주입 방법 및 장치
본 발명은 일반적으로 이온 주입 시스템들 및 공정들에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이온 주입 동안 선택적으로 제어된 가변형 에너지 이온 빔을 공작물(workpiece)에 전달하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 출원은 "체인형 다중 에너지 주입 공정 단계들(CHAINED MULTIPLE ENERGY IMPLANT PROCESS STEPS)"이라는 명칭으로 2021년 8월 5일에 출원된 미국 가출원 제63/229,663호, 및 "혼합형 에너지 이온 주입(BLENDED ENERGY ION IMPLANTATION)"이라는 명칭으로 2021년 8월 5일에 출원된 미국 가출원 제63/229,751호의 이익을 주장하며, 그 전체가 본 명세서에 참조로 포함된다.
반도체 장치들의 제조에서, 이온 주입은 불순물들로 반도체들을 도핑하기 위해 사용된다. 이온 주입 시스템들 및 방법들은 반도체 웨이퍼와 같은 공작물을 이온 빔의 이온으로 도핑하기 위해 이용되는데, 이는 다른 공정들 중에서도 n형 또는 p형 재료 도핑을 생성하거나, 집적 회로의 제조 동안 패시베이션 층(passivation layer)을 형성하기 위함이다. 그러한 빔 처리는 미리 결정된 에너지 레벨과 제어된 농도 또는 선량에서 특정 도펀트(dopant) 재료의 불순물들을 상기 웨이퍼들에 선택적으로 주입하여, 집적 회로의 제조 동안 반도체 재료를 생성하기 위해 종종 사용된다. 반도체 웨이퍼들을 도핑하기 위해 사용될 때, 상기 이온 주입 시스템은 원하는 외부 재료(또는 '불순물’)를 생성하기 위해 선택된 종류의 이온을 상기 공작물에 주입한다. 예를 들면, 안티몬(antimony), 비소(arsenic), 또는 인(phosphorus)과 같은 소스 재료로부터 생성된 이온들의 주입은 "n-형” 외부 재료(또는 '불순물’) 웨이퍼를 생성하는 반면, "p-형” 외부 재료 웨이퍼는 종종 붕소(boron), 갈륨(gallium), 또는 인듐(indium)과 같은 소스 재료로 생성된 이온으로부터 생성된다.
전형적인 이온 주입기는 이온 소스, 이온 추출 장치, 질량 분석 장치, 빔 전송 장치 및 웨이퍼 처리 장치를 포함한다. 상기 이온 소스는 원하는 원자 또는 분자 도펀트 종의 이온을 생성한다. 이들 이온들은 상기 소스로부터 추출 시스템, 일반적으로 전극 세트에 의해 추출되고, 이는 상기 소스로부터 이온들의 흐름에 에너지를 공급하고 방향을 정하여, 이온 빔을 형성한다. 원하는 이온들은 전형적으로 상기 추출된 이온 빔의 질량 분산 및 분리를 수행하는 자기 쌍극자(magnetic dipole)인, 질량 분석 장치에서 상기 이온 빔으로부터 분리된다. 전형적으로 이온 빔을 조작하는 일련의 집속(focusing) 장치 및 다른 서브시스템들을 포함하는 진공 시스템인, 상기 빔 전송 장치는 상기 이온 빔의 원하는 속성을 유지 또는 개선하면서 상기 이온 빔을 상기 웨이퍼 처리 장치로 전송한다. 마지막으로, 처리될 웨이퍼를 상기 이온 빔 앞에 배치하고 처리된 웨이퍼들을 상기 이온 주입기로부터 제거하기 위해, 반도체 웨이퍼들은 하나 이상의 로봇 팔을 포함할 수 있는 웨이퍼 취급 시스템(wafer handling system)을 통해 상기 웨이퍼 처리 장치 내외로 전송된다.
현재의 이온 주입 기술은 공작물(소위, 기판 또는 웨이퍼라고도 함)에 특정 조건을 주입하는 레시피를 설정한다. 이러한 레시피는 일반적으로 주입되는 도펀트의 유형 또는 원하는 종, 상기 공작물의 밀도 및 조성, 그리고 상기 주입된 종의 에너지, 상기 공작물의 표면에 대한 상기 이온 빔의 주입 각도(예를 들어 기울기 또는 비틀림), 주입의 총 선량 등의 주입 조건들에 의해 결정되는 상기 기판 내의 주어진 농도 프로파일을 가져온다.
단일 에너지 주입 단계가 제공할 수 없는 원하는 도펀트 프로파일을 설정하기 위해 전형적으로 동일한 기판 상에 동일한 종의 다중 주입 단계들을 수행함에 있어 일반적으로 에너지, 선량, 기울기 또는 비틀림의 다양한 조합을 사용한다. 선량, 기울기 및 비틀림은 상기 주입 공정을 다중 단계들로 쪼개거나 주입 단계들의 소위 "체인(chain)"으로 쪼개는 것에 의해 단일 주입 사이클 내에서 조절 가능할 수 있지만, 상기 주입의 에너지를 변화시키는 것은 일반적으로 잠재적 오염으로 인해 상기 공작물이 없을 때 상기 이온 주입 시스템의 다양한 세팅에 상당한 조절들을 필요로 하며, 이에 의해 상기 조절들은 상기 조절들을 만드는 데 수반되는 셋업 시간을 추가하여 상기 이온 주입 시스템 및 공정의 생산성에 영향을 미친다. 한편, 공작물 취급 및 하드웨어는 상기 조절들을 수용하기 위해 상기 공정 환경으로부터 상기 공작물을 제거하는 것과 관련된 입자 오염, 공작물 오정렬 및/또는 치명적인 웨이퍼 드롭들을 유발할 수 있다.
따라서, 본 발명은 이온 빔 에너지의 선택적 가변과 동시에 상기 공작물이 공작물 지지부 상에 유지되는 동안 이온 빔 에너지가 선택적으로 가변되고 그 안에 이온들을 주입하기 위한 공작물에 전달될 수 있도록 에너지 체인 주입이 수행될 수 있는 이온 주입 시스템 및 공정을 고려한다.
더욱이, 이온 소스 및 이온 추출 장치와 같은 상류 구성요소에 대한 조절은 전형적으로 질량 분석 장치 및 빔 전송 장치와 같은 하류 구성요소들에 대한 추가적인 조절을 필요로 하며, 각 주입 단계들 사이의 상기 공정 환경으로부터 상기 기판 또는 공작물의 제거 및 교체를 필요로 할 수 있고, 이는 주입 공정의 생산성에 추가로 영향을 미친다. 한편, 공작물 취급 및 하드웨어는 입자 오염, 공작물 오정렬 및/또는 치명적 웨이퍼 드롭들을 유발할 수 있다.
본 발명은 이러한 문제가 저온 및/또는 고온 주입에 특히 우려된다는 점을 이해하며, 여기서 열 버저팅 제약(thermal budgeting constraints, 또는 '열 예산 제약')은 공작물이 증가된 또는 감소된 온도에 노출되는 원하는 시간 길이를 제한한다.
본 발명은 이온 주입 시스템 및 공정을 고려한 것으로, 이온 빔 에너지의 선택적 변화와 동시에 공작물 지지부 상에 상기 공작물이 유지되는 동안 상기 이온 빔 에너지를 선택적으로 가변시켜 이온 주입용 공작물에 전달할 수 있도록 에너지 체인 주입을 수행할 수 있다. 따라서, 본 발명은 선택적으로 가변적인 에너지를 갖는 공작물에 이온 빔을 공급하기 위한 시스템, 장치 및 방법을 제공한다. 이에 따라, 다음은 본 발명의 일부 양태의 기본적 이해를 제공하기 위해 본 발명의 단순화된 요약을 제공한다. 이 요약은 본 발명의 확장된 개요가 아니다. 본 발명의 중요한 또는 결정적인 요소들을 확인하거나 본 발명의 범위를 설명하려는 의도가 아니다. 이의 목적은 이후에 나타나는 보다 자세한 설명에 대한 서문으로서 본 발명의 일부 개념을 단순화된 형태로 제공하는 것이다.
일 예시적인 양태에 따르면, 이온들의 체인형 에너지 주입을 만들어 내는 이온 주입 시스템이 제공되며, 상기 이온 주입 시스템은 도펀트 재료를 이온화하고 이온 빔을 생성하도록 구성되는 이온 소스를 포함한다. 예를 들어, 가속/감속 스테이지(acceleration / deceleration stage)는 상기 이온 빔을 수신하도록 구성되며, 상기 가속/감속 스테이지는 상기 이온 빔의 에너지를 하나 이상의 입력에 기초하여 선택적으로 가변시키도록 구성되어, 선택적 가변형 에너지 이온 빔(selectively variable energy ion beam)을 규정한다. 또한, 단일 공작물 엔드 스테이션은 상기 가속/감속 스테이지의 하류에 위치되고, 상기 단일 공작물 엔드 스테이션은 연속 이온 주입을 위한 상기 선택적 가변형 에너지 이온 빔 앞에 단일 공작물을 선택적으로 위치 및 유지하도록 구성되는 공작물 지지부를 포함한다. 예를 들어, 상기 단일 공작물은 상기 이온 빔의 에너지의 상기 선택적 가변과 동시에 상기 엔드 스테이션 내의 상기 공작물 지지부 상에 유지된다.
다른 예시적인 양태에 따르면, 이온 주입 시스템은 선택적 가변형 에너지 이온 빔을 공작물에 제공하도록 구성된다. 상기 이온 주입 시스템은 도펀트 재료를 이온화하고 이온 빔을 생성하도록 구성되는 이온 소스 및 상기 이온 빔을 수신하도록 구성되는 가속/감속 스테이지를 포함한다. 상기 가속/감속 스테이지는 상기 가속/감속 스테이지에 대한 하나 이상의 입력에 기초하여 상기 이온 빔의 에너지를 선택적으로 가변시키도록 구성되고, 이로써 상기 선택적 가변형 에너지 이온 빔을 정의한다. 예를 들어, 엔드 스테이션은 상기 가속/감속 스테이지의 하류에 위치되고, 상기 엔드 스테이션은 이온 주입을 위한 상기 선택적 가변형 에너지 이온 빔 앞에 상기 공작물을 선택적으로 위치시키도록 구성되는 공작물 지지부를 포함한다. 예를 들어, 상기 공작물은 상기 이온 빔의 에너지의 상기 선택적 가변과 동시에 상기 엔드 스테이션 내의 상기 공작물 지지부 상에 유지된다. 또한, 예를 들어, 열 장치는 상기 공작물 지지부 상의 미리 결정된 공정 온도에서 상기 공작물의 온도를 제어하도록 구성된다. 상기 미리 결정된 공정 온도는 예를 들어 상기 이온 주입 시스템의 고온 구성 및 상기 이온 주입 시스템의 저온 구성 중 하나와 관련되며, 상기 공작물은 상기 이온 빔의 에너지의 상기 선택적 가변과 동시에 상기 엔드 스테이션 내에서 상기 공작물 지지부 상에 유지된다.
또 다른 예시적인 양태에서, 이온 주입 시스템은 선택적 가변형 에너지 이온 빔을 공작물에 제공하도록 구성되고, 도펀트 재료를 이온화하고 이온 빔을 생성하도록 구성되는 이온 소스를 포함한다. 가속/감속 스테이지는 상기 이온 빔을 수신하도록 구성되고, 상기 가속/감속 스테이지는 상기 가속/감속 스테이지로의 하나 이상의 입력에 기초하여 상기 이온 빔의 에너지를 선택적으로 가변시키도록 구성되고, 이로써 상기 선택적 가변형 에너지 이온 빔을 정의한다. 또한, 엔드 스테이션은 상기 가속/감속 스테이지의 하류에 위치되고, 상기 엔드 스테이션은 이온 주입을 위한 상기 선택적 가변형 에너지 이온 빔 앞에 상기 공작물을 선택적으로 위치시키도록 구성되는 공작물 지지부를 포함하고, 상기 공작물은 엔드 스테이션 내에 유지되고 상기 이온 빔의 에너지의 상기 선택적 가변과 동시에 상기 이온 빔에 연속적으로 노출된다.
전술한 및 관련된 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 이후에 완전히 설명되고 특히 청구범위에서 지적되는 특징들을 포함한다. 다음의 설명 및 첨부된 도면들은 본 발명의 특정 예시적인 실시예를 상세히 설명한다. 이 실시예들은, 하지만, 본 발명의 원리가 적용될 수 있는 다양한 방식들 중 몇몇을 나타낸다. 본 발명의 다른 목적들, 이점들 및 신규한 특징들은 도면과 함께 고려될 때 본 발명의 다음 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1a는 본 발명의 여러 양태들에 따른 이온 주입 시스템의 일부의 블록도이다.
도 1b는 본 발명의 여러 양태들에 따른 이온 주입 공정에서 다양한 에너지들(예를 들어, 에너지 체인 주입)로 이온들을 주입하는 다양한 단계들을 도시한 차트이다.
도 1c는 이온 주입의 프로파일 최적화를 보여주는 여러 그래프들이다.
도 2는 단일 공작물 이온 주입 시스템에서 완전한 다중 주입 단계들을 수신하기 위해 공작물이 주입되는 공정 흐름의 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 여러 양태들에 따른 예시적인 이온 주입 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 4는 본 발명의 여러 양태들에 따른 이온 주입 시스템의 예시적인 가속/감속 칼럼에서 이온 빔의 일부를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 다양한 양태들에 따른 공작물 내로의 이온들의 주입을 최적화하는 방법을 도시한 것이다.
본 발명은 이전에 알 수 있는 바와 같이, 다양한 빔라인 구성요소들에 대한 조정 및 수정 및/또는 상기 공정 환경에서의 공작물 제거 및 교체 없이, 다중의 순차적 주입 단계들에 걸쳐 선택적 가변형 에너지 분포(예를 들어, 동일하거나 가변하는 선량)를 주입하는 시스템 및 방법을 제공한다. 예를 들어, 본 발명은 공정 챔버(processing chamber) 내의 플래튼 또는 척 상에 상기 공작물을 유지하면서 순차적 주입 단계들에서 2개의 개별 에너지들을 주입하는 것만큼 간단한 것에서부터, 일련의 순차적 주입 단계에 걸쳐 공작물 내에 연속적인 분포 또는 범위의 에너지들이 주입되는 더욱 복잡한 공정들에 이르기까지, 다시 한번 공작물을 상기 공정 챔버 내의 상기 플래튼 또는 척으로부터 제거하지 않고 그 후 상기 공작물을 상기 공정 챔버 내의 상기 플래튼 또는 척 상에 재도입하고 재배치하는 다양한 공정을 제공한다. 예를 들어, 본 발명은 반도체 소자 제조에서 볼 수 있는 도펀트 농도 대 깊이의 박스형의 프로파일을 생성할 필요성이 존재할 때 활용될 수 있다.
본 발명은 England 등의 미국 특허 제8,450,193 호 및 Lee 등의 미국 특허 제 9,048,276호에 기재된 것과 같이 저온 및/또는 고온 주입에 특히 유리하고, 그 내용은 본 명세서에 전체적으로 포함되어 있을 뿐만 아니라, 열 버저팅 제약이 공작물이 증가된 또는 감소된 온도에 노출되는 원하는 시간 길이를 제한하는 다른 시스템에서 다양하다.
단일-웨이퍼 이온 주입 공정에서, 예를 들어 제어 시스템을 사용하여 이온 소스로부터 예를 들어 수평각 교정기 자석과 같은 최종 스테이지의 끝까지 이온 빔을 "조정"한다. 상기 조정 공정(tuning process)은 상기 빔이 빔라인을 통해 이동할 때 이온 빔에 영향을 미치는 동작 파라미터를 미리 정의된 일련의 단계들에 걸쳐 수정하는 일련의 구성요소에 결합된 전력 공급부들을 조절한다. 예를 들어, 상기 조정 공정은, 예를 들어, 사중극자 렌즈와 같은 집속 요소들, 감속 또는 가속 전극 및/또는 조향, 편향 또는 굽힘 전극들과 같은 빔라인 내의 다양한 구성요소에 공급되는 다양한 전기 바이어스를 조정하는 것을 포함할 수 있고, 동시에 공작물에 대한 빔 각도를 보상하는데 필요한 적절한 각도 오프셋을 기록한다.
본 발명의 가장 간단한 실시예에서, 단일 공작물 상의 상이한 에너지에서 일련의 순차적 주입 단계를 가능하게 하기 위해 일련의 주입 단계들 내의 단계에서 에너지 변화들이 이루어지며, 이는 모두 공정 스테이션 내의 플래튼 상의 공작물을 원래의 위치(예를 들어, 공정 챔버 또는 공정 환경 내의 정전 척 상의 공작물을 유지하는 것)로 유지한다.
예시적인 주입에서, 제1 공작물이 상기 플래튼에 로딩되며, 이는 스캔 기구에 결합되는 정전 척에 상기 공작물을 정전기적으로 클램핑하는 것을 포함할 수 있다. 상기 제1 공작물은 제1 에너지(예를 들어, 제1 순차적 주입 단계)의 선량으로 주입된다. 이후, 전압들, 오프셋들, 파형들 및 기준 값들의 다음 조합이 로딩되고 제2 에너지(예를 들어, 제2 순차적 주입 단계)가 주입된다. 이러한 공정은 상기 제1 공작물이 상기 플래튼 및 스캔 기구로부터 제거되기 전에 원하는 모든 에너지들과 주입 단계들을 통해 반복될 수 있다. 이어서, 제2 공작물을 상기 플래튼 상에 로딩할 수 있으며, 상기 제어 시스템은 상기 제1 공작물에 대해 전술한 단계를 통해 상기 제1 에너지로 복귀하여 반복할 수 있는 것이다.
지금까지 상기 플래튼 상에 상기 공작물을 유지하면서 일련의 순차적 주입 단계들 사이의 이러한 에너지 수정들은 고려되지 않았는데, 이러한 에너지 수정을 하는데 전형적으로 요구되는 다양한 시스템 구성요소들에 대한 수정들은 너무 시간이 걸리는 것으로 간주되어 처리량에 해로운 영향을 미친다. 특히, 예를 들어 가열된 주입의 경우 고온 플래튼 상에 공작물을 유지하는 것은 지금까지 열 버저팅 제약(예를 들어, 주어진 승온 동작 중에 상기 공작물에 전달되는 열 에너지의 총량을 정의하는 용어, 이는 전형적으로 온도 및 공정 지속시간에 비례함)으로 인해 실행 불가능한 것으로 간주되어 왔다.
본 발명에 따르면, 본 발명자들은 이온 주입 단계의 최종 에너지가 상기 빔라인을 따라 최종 가속/감속 스테이지(예를 들어, 각도 에너지 필터 또는 "AEF", 굽힘 요소 등)와 같은 하나 이상의 하류 에너지 조정 요소에 공급되는 하나 이상의 전기 바이어스를 조절, 수정 또는 그 외에 제어함으로써 변경될 수 있음을 혁신적으로 인식하였다. 예를 들어, 상기 이온 빔을 스캔하기 위한 스캐너 파형들은 또한 상기 가속/감속 스테이지와 관련된 상기 하나 이상의 전원에 인가되는 상기 전압에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다. 예를 들어, 최종 에너지에 도달하면 이온 빔을 구부리도록 구성된 하나 이상의 빔 굽힘 요소(beam bending elements)와 관련된 하나 이상의 전력 공급부에 인가되는 전압은 가속/감속 스테이지와 관련된 하나 이상의 전력 공급부에 인가되는 상기 전압의 " 서보 오프(servo'd off)" 일 수 있다. 예를 들어, 제어기(controller)는 상기 전압을 각각의 가속/감속 스테이지 및 포스트-최종 에너지 요소(post-final energy elements)로 변경, 가변, 유지 또는 그 외에 제공하도록 구성된다.
본 발명에 의해 제공되는 에너지 제어 및 조절 능력들은 유리하게는 공정 처리되는 공작물의 취급을 최소화한다. 예를 들어, 다중-에너지 체인형 주입을 달성하기 위해 로드락 챔버(load lock chamber)들과 공정 챔버 사이에 공작물이 여러 번 전달되는 종래의 시스템과는 달리, 본 발명은 상기 공정 챔버 내에 상기 공작물을 제거하지 않고 유지하면서 상기 공작물에 원하는 모든 에너지를 주입할 수 있게 하여, 시스템 생산성을 높이고 및/또는 취급 오류 또는 대기 시간 효과로 인한 수율 손실을 낮춘다.
예를 들어, 본 발명은 하류 가속/감속 능력을 가지는 이온 주입 시스템들(종종 "주입기(implanter)들"라 함)에서 유리하다(예를 들어, 스폿 이온 빔들을 통해 공작물들을 주입하도록 구성된 배치(batch) 주입기들뿐만 아니라 스캔 이온 빔 또는 리본 이온 빔을 통해 공작물들을 주입하도록 구성된 단일-공작물 주입기들). 예를 들어, 이러한 주입기들에서 에너지 순도를 유지하기 위해, 각도 에너지 필터는 상기 공작물에 이온 빔이 충돌되기 전에 최종 구성요소로서 제공되어 원하는 최종 에너지로 상기 공작물에 이온 빔을 선택적으로 주입할 수 있으며, 이에 의해 오프-에너지 입자들이 걸러진다.
이와 달리, 예를 들어 빔 평행성을 위한 포스트-가속 자석들(post-acceleration magnets) 및 기타 구성요소들을 가지는 일부 주입기는 이러한 포스트 가속 자석들 및 구성요소들이 전형적으로 원하는 특성을 가지는 이온 빔을 생성하기 위해 전형적으로 일련의 조절을 거치는 제한을 겪는다. 이러한 일련의 조정은 이러한 조정을 하는데 필요한 시간으로 인해 바람직하지 않다. 그러나, 본 발명은 유사한 능력을 달성하기 위해 포스트-가속 빔라인 요소들을 사용할 수 있는 시스템을 배제하지 않는다. 또한, 플라즈마 도핑 시스템 또는 소위 플라즈마 침지 이온 주입(Plasma Immersion Ion Implant, PIII)과 관련하여, 본 발명은 또한 통상적인 플라즈마 도핑에 의해 실제로 가능한 것보다 더 넓은 에너지 범위에 걸쳐 비-질량-선택된 종에 대한 동적으로 조정 가능한 주입 에너지를 제공한다.
미국 특허 제9,218,941호에 따르면, 그 내용은 본 명세서에 참조로 포함되는데, 단일 웨이퍼 주입 시스템에 웨이퍼에 걸쳐 패턴화된 에너지 주입을 구성하기 위해 상기 이온 빔 스캔과 에너지 조절의 동기화를 제공하도록 구성된 예시적인 빔라인 장비를 제공한다. 이러한 빔라인 장비에 의해, 상술한 종래 기술은 또한 본 발명에 따른 상기 공정 챔버 내의 웨이퍼 지지부 상에 상기 웨이퍼를 유지하면서 단일 웨이퍼 주입 시스템에서 에너지 체인 주입 능력을 실현할 수 있다.
한편, 통상적인 단일-웨이퍼 이온 주입 시스템에서는 플래튼에 웨이퍼를 유지하면서 상이한 에너지들 및 선량들을 가지는 다수의 주입 단계들을 수용하기 위해 웨이퍼에 에너지 체인 주입들을 수행하는 것은 실용적인 것으로 간주되지 않는다. 대부분의 통상적인 단일-웨이퍼 주입 시스템들은 빔라인 아키텍처 설계들로 인해 에너지들을 변경할 때 상기 이온 빔을 재-조정하기 위해 연장된 시간이 필요하다. 따라서, 상이한 에너지들을 가지는 다수의 주입 단계들을 수용하기 위해 상기 플래튼(예를 들어, 클램프 또는 정전 척(ESC))에 웨이퍼를 유지하기 위해, 통상적인 시스템은 전형적으로 에너지 변화 사이의 상기 빔라인 상에서 다수의 시간-소모적인 재-조정 동작들을 필요로 하므로, 상기 시스템의 생산성이 저하된다.
그러나, 본 발명은 가속/감속 구성요소의 하류에 조정을 필요로 하는 구성요소들이 없도록 빔라인 내에서 하류에 가속/감속 구성요소가 위치하는 것을 고려한다. 이와 같이, 본 발명은 선택적으로 가변형 에너지 이온 빔의 앞에 상기 단일 공작물만을 연속적으로 유지하고 선택적 에너지 가변과 동시에 단일 공작물만을 선택적으로 유지하도록 구성된 단일 공작물 지지부를 포함하고 단일 공작물 엔드 스테이션과 조합하여 상기 이온 빔의 에너지를 선택적으로 가변시키도록 구성되는 하류 가속/감속 구성요소를 포함한다.
통상적인 단일-웨이퍼 이온 주입 시스템에 대해 직면한 문제점은 예를 들어 고온 주입 공정들에서 악화될 수 있으며, 이에 의해 상기 웨이퍼는 상기 ESC 상에 배치되기 전에 예열되거나 ESC 상에 가열되어 상기 웨이퍼 내로 이온들이 후속적으로 주입된다. 이러한 경우, 그러한 에너지 변화를 만드는 데 소요되는 시간으로 인해 웨이퍼 온도가 원하는 주입 온도 이하로 낮아지거나 상기 웨이퍼가 오랜 시간 동안 고온에 노출될 수 있기 때문에, 에너지 변경 중에 상기 ESC 상의 웨이퍼를 유지하는 것은 통상적으로 받아들여지지 않는다. 고온 이온 주입 공정 및 시스템의 사례들은 잉글랜드(England) 등의 미국 특허 제7,655,933호 및 하우스이노빅(Huseinovic) 등의 미국 특허 제9,378,992호 등에서 찾을 수 있고, 그 전체 내용은 본 명세서에 참조로 포함된다.
마찬가지로, 주입 에너지를 가변시키고 상이한 에너지 주입 사이의 플래튼에서 웨이퍼를 유지할 때의 긴 조정 시간과 관련된 문제점은 저온 주입 공정에서 문제가 될 수 있는데, 이때 웨이퍼는 ESC 상에 배치되기 전에 미리 냉각되거나, ESC 상에서 냉각되거나, 및/또는 포스트-주입 가열되어 주입 후 상기 웨이퍼 상의 응축 가능성을 감소시킨다. 이러한 경우에, 시간 소모적인 에너지 변화들 및 전형적으로 그와 관련된 다양한 빔라인 구성요소들의 관련 재조정 동안 상기 웨이퍼를 ESC 상에 유지하면서 상기 웨이퍼를 원하는 저온으로 유지하는 것이 어려울 수 있으며, 따라서 웨이퍼를 사전-냉각 스테이션으로 이동시키기 위한 추가적인 웨이퍼 취급 단계들이 필요하다. 다시 한번, 이들 웨이퍼 취급 단계들은 시간이 많이 소요되어 생산성이 상실될 수 있으며, 및/또는 상기 웨이퍼 상에 오염물을 도입하여 수율이 상실될 수 있다. 저온 이온 주입 공정들 및 시스템들의 사례들은 카마타(Kamata) 등의 미국 특허 제5,244,820호 및 Lee 등의 미국 특허 제9,236,216호 등에서 찾을 수 있고, 그 전체 내용은 본 명세서에 참조로 포함한다.
본 발명은 이러한 단점을 유리하게 해결하고, 상기 빔의 에너지의 상기 선택적 가변과 동시에 상기 이온 빔 앞에서 웨이퍼 지지부 상에 웨이퍼를 유지하면서 에너지 체인 주입들을 달성하도록 구성되는 고생산성 주입 시스템을 제공함으로써, 에너지 변화들 사이의 상기 주입 시스템의 상기 고진공 환경에서 공작물 로딩/언로딩 주파수들 및 관련된 브레이크들을 최소화함으로써 공작물 결함률 및 장치 성능을 향상시킬 수 있다.
따라서, 본 발명은 에너지 체인 주입을 제공하는 다양한 시스템, 장치 및 방법을 제공함으로써, 공정 환경으로부터 상기 공작물을 제거하지 않고 상기 이온 빔 앞에 공작물을 연속적으로 제시하면서 공작물은 상기 이온 주입 공정의 복수의 에너지들에 노출될 수 있고, 또는 심지어 주입 도중 존재하는 정전기 클램프와 같은 플래튼으로부터 상기 공작물을 제거할 수 있다. 본 발명은 온도-제어된 이온 주입들에 더욱 유리하여, 에너지 변화 도중 상기 공작물이 단일의 가열 또는 냉각된 클램프 상에 상주함으로써, 핫(hot) 및/또는 콜드(cold) 이온 주입 용도에서 생산성 및 다양한 다른 이점을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시 양태에 따르면, 본 발명은 동일한 이온 종들을 사용하는 복수의 에너지들 및/또는 선량들을 포함하는 주입 동작들과 같은 복수의 주입 동작들이 순차적으로 수행되는 에너지 체인 주입을 제공한다. 본 발명에서 제공하는 연속적인 에너지 체인 주입 능력은 생산성 향상뿐만 아니라, 고진공 환경을 파괴하여 공작물을 대기에 노출시키지 않고, 인-시츄(in-situ)로 다수의 에너지들을 가지는 특정 주입 이온 프로파일이 요구될 때 장치 이점을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 개선된 장치 성능을 위한 주입 프로파일의 신속한 수정 및 최적화를 제공함으로써, 생산 효율 및 장치 수율에 해로운 영향을 미치지 않고 이러한 수정 및 최적화를 구현할 수 있다.
본 발명의 시스템 및 방법은 예를 들어, 핫 또는 콜드 주입 적용과 같은 온도 제어 주입으로 구성될 때 특히 유리하다. 핫 주입 적용에서, 예를 들어, 공작물을 예열 스테이션에 로딩하여 상기 공작물을 실온에서 미리 결정된 온도로 가열할 수 있다. 예를 들어, 상기 미리 결정된 온도는 주입을 위한 최종 원하는 온도보다 낮을 수 있다. 일단 공작물이 예열되면, 이를 가열된 ESC 상에 놓고 주입을 시작하기 전에 최종 원하는 온도로 추가로 가열할 수 있다. 공작물이 지속적으로 그리고 순차적으로 변화하는 에너지를 가지는 이온 빔에 노출되어 가변하는 깊이로 상기 공작물에 이온들을 주입한 후, 상기 공작물을 가열된 ESC로부터 제거하고 대기 중으로 이동하기 전에 포스트-주입 냉각 스테이션(post-implant cooling station)에 배열한다.
비교적 저선량 주입의 경우(예를 들어, 공작물 상의 이온 빔 주입이 짧은 경우), 예열 시간, 포스트-냉각 시간 및 ESC 상의 최종 원하는 온도로 공작물을 가열하는 데 걸리는 시간은 모두 이온 주입 공정의 소위 임계 경로에 있을 수 있으며, 시스템 생산성에 영향을 줄 수 있다. 비교적 고선량 주입의 경우(예를 들어, 주입 시간에 비해 예열 시간 및 포스트-냉각 시간이 짧은 경우) 이러한 시간은 임계 경로에 있지 않을 수 있으나, ESC 상의 예열 온도에서 최종 원하는 온도로 공작물을 가열하는 데 걸리는 시간은 여전히 상기 임계 경로에 있을 가능성이 있다.
이와 같이, 상술한 여러 단계에서 공작물의 온도를 제어하는 데 걸리는 추가적인 시간으로 인해 고온의 주입 또는 소위 "핫(hot)" 주입은 시스템 생산성을 크게 감소시킬 수 있다. 본 발명은 핫 주입 적용을 위해 구현될 수 있는 에너지 체인 주입을 제공함으로써, 복수의 에너지에서 모든 개별적인 핫 주입의 시퀀스가 완료될 때까지 상기 공작물을 상기 가열된 ESC 상에 유지할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 통상적으로 알 수 있듯이, 공작물을 여러 번 가열하기보다는 공작물을 한 번(예를 들어, ESC 상의 예열 온도에서 최종 원하는 온도로) 상승된 온도로 가열하기 위한 공정이 제공된다. 따라서, 본 발명의 에너지 체인 주입은 시스템 생산성을 크게 향상시킬 수 있으며, 잠재적인 장치 수율 또는 성능 이점을 증가시킬 수 있다.
다른 예에 따르면, 본 발명의 에너지 체인 주입은 오늘날의 장치들에서 보여지는 진보된 기술 노드들에서 집적 회로 제조를 위한 결함들을 더욱 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 대기와 공정 챔버 사이에서 공작물을 여러 번 전송하는 것과 관련된 기계적 이동은 상기 공작물에 입자들 및 결함들을 추가하여 낮은 수율을 초래할 수 있다. 결함 저감은 오늘날 서브나노미터 반도체 기술의 제조에 특히 중요하다. 현재 개시된 에너지 체인 주입 시스템, 장치 및 방법은 에너지 변동이 빔라인에서 구현되는 동안 공작물 및 공작물 지지부가 빔 경로에서 제거될 것을 요구할 수 있거나, 공작물이 엔드 스테이션에서 제거될 것을 요구할 수 있는 체인 주입에 비해 공작물의 전체 이동(예를 들어, 로딩/언로딩)을 크게 감소시킬 수 있어, 이를 통한 결함 감소가 장치 수율을 향상시킬 것으로 기대할 수 있다.
본 발명의 다양한 개념에 대한 일반적인 개관을 제공하기 위해, 도 1a는 연속적인 체인형 에너지 주입 가지는 이온들을 주입하기 위한 시스템(100)의 일례를 나타낸다. 일 예에 따르면, 상기 시스템(100)은 이온 빔(104)을 생성하기 위해 도펀트 재료를 이온화하도록 구성되는 이온 소스(102)를 포함한다. 빔라인 조립체(106)는 상기 이온 소스(102)의 하류에 위치되고, 상기 빔라인 조립체는 상기 이온 빔(104)을 엔드 스테이션(112) 내의 공작물 지지부(110)(예를 들어, 척) 상에 위치되는 공작물(108)을 향해 전송하도록 구성된다.
예를 들어, 가속/감속 스테이지(114)가 추가로 제공되고, 그 전송 중에 상기 이온 빔(104)을 수신하고, 상기 엔드 스테이션(112) 내에 선택적으로 위치되는 상기 공작물(108) 내로의 주입을 위해 가변형 에너지 이온 빔(116)을 생성하도록 구성된다. 일 예에서, 하나 이상의 가변형 전력 공급부(118, 120)(예를 들어, 하나 이상의 전력 공급부)는 상기 가속/감속 스테이지(114)에 동작 가능하게 결합되어 하나 이상의 전기 바이어스 신호(122, 124)(예를 들어, 전압 또는 전류)를 각각 제공한다.
예를 들어, 상기 하나 이상의 전기 바이어스 신호(122, 124)는 상기 가속/감속 스테이지(114)를 통과할 때, 상기 이온 빔(104) 위와 아래에 위치되는 하나 이상의 전극(128)에 인가된다. 상기 가속/감속 스테이지(114)는 예를 들어 하나 이상의 가속/감속 전극(128) 및 하나 이상의 굽힘 전극(130)을 포함할 수 있으며, 이에 의해 상기 가속/감속 전극에 인가되는 상기 전기 바이어스 신호들(122)은 가변형 에너지 이온 빔(116)을 산출하고, 상기 굽힘 전극들에 인가되는 상기 전기 바이어스 신호들(124)은 상기 이온 빔(104)의 각도 제어를 산출한다. 예를 들어, 상기 하나 이상의 전기 바이어스 신호(122, 124)는 제어기(140)(예를 들어, 하나 이상의 제어 장치들을 포함하는 제어 시스템)에서 선택적으로 가변된다. 예를 들어, 상기 하나 이상의 전기 바이어스 신호(122, 124)의 선택적 제어는 상기 하나 이상의 전원(118, 120)의 제어를 통해 제공된다. 상기 제어기(140)는 아래에서 더 설명되는 바와 같이 상기 공작물 지지부(110)와 같은 상기 시스템(100)의 다른 양태들, 및 빔라인 조립체(106)의 다른 구성요소들, 예를 들어 빔 스캐닝 기구, 집속 및 조향 요소(steering element)들 또는 다른 빔 제어 구성요소들을 제어하도록 동작 가능하다.
일 예에서, 상기 제어기(140)와 상기 하나 이상의 전력 소스(118, 120) 사이의 제어 및 피드백 신호들(142)은 선택적으로 제어하여 상기 이온 빔(104)의 에너지를 가변하여 상기 가변형 에너지 이온 빔(116)을 정의한다. 예를 들어, 상기 가속/감속 전극들(126)에 공급되는 상기 전기 바이어스 신호(122)(예를 들어, 감속 전압)의 제어는 상기 이온 빔(104)의 에너지를 선택적으로 가변(증가 및 감소)시킬 수 있다. 마찬가지로, 상기 하나 이상의 굽힘 전극(130)에 공급되는 상기 전기 바이어스 신호(124)의 제어는 상기 이온 빔(104)을 상방 또는 하방으로 선택적으로 구부릴 수 있다. 상기 하나 이상의 굽힘 전극(130)은 예를 들어, 상기 이온 빔 밖의 외부 에너지들의 이온들을 필터링하기 위한 상기 원하는 빔 에너지에 기초하여 미리 결정된 방식으로 상기 이온 빔(104)을 편향시키도록 구성된다.
예를 들어, 하나 이상의 전기 바이어스 신호(122, 124)의 극성은 상기 이온 빔(104)의 상기 가속/감속 및 굽힘을 제어할 때 전환될 수 있다. 예를 들어, 상기 가속/감속 전극들(128)에 공급되는 다양한 상이한 전기 바이어스 신호들(122)을 통해 스테핑할 때, 상기 가변 에너지 이온 빔(116)에서 상이한 에너지들이 얻어질 수 있다. 마찬가지로, 상기 하나 이상의 굽힘 전극(130)에 인가되는 상기 전기 바이어스 신호(124)(예를 들어, 굽힘 전압)는 상기 가변형 에너지 이온 빔의 에너지가 가변됨에 따라 상기 가변형 에너지 이온 빔(116)과 공작물(108) 사이의 일정한 각도 관계를 유지하도록 가변될 수 있다. 또한, 상기 가변형 에너지 이온 빔(116)과 상기 공작물(108) 사이의 각도 관계는 상기 전기 바이어스 신호(124)의 상기 제어를 통해 상기 가변형 에너지 이온 빔의 상기 에너지가 가변됨에 따라 가변될 수 있다.
도 1b는 예를 들어, 복수의 주입 에너지들(154)과 관련된 복수의 에너지 단계들(152)을 나타내는 표(150)이다. 상기 표(150)는 도 1a의 상기 가속/감속 전극들(128) 및 하나 이상의 굽힘 전극들(130)에 공급되는 상기 각각의 전기 바이어스 신호(122, 124)들을 추가로 도시하며, 이에 따라 수반되는 각도 오프셋(156)이 추가로 얻어진다. 따라서, 도 1a의 상기 시스템(100)은 상기 엔드 스테이션(112) 내의 상기 공작물 지지부(110) 상에 위치되는 상기 공작물(108) 내로의 주입과 동시에 도 1b에 도시된 상기 다양한 에너지(154) 및 각도 오프셋(156)을 가지는 상기 가변형 에너지 이온 빔(116)을 제공 또는 유도하도록 구성되며, 이에 따라 상기 공작물은 상기 이온 빔에 연속적으로 노출되고 상기 척으로부터 제거되지 않는다.
도 1b의 표(150)는 예를 들어, E1, E2, E3,...En과 같은 임의의 수(n)의 에너지(E) 단계들을 포함할 수 있고, 이에 따라, 주입될 상기 이온들의 에너지에 대한 다양한 효과들이 상기 공작물 상에서 달성될 수 있다. 예를 들어, 도 1c에 도시된 예에 나타난 바와 같이, 혼합형, 실질적으로 균일한 또는 소위 "박스형" 도펀트 에너지 분포(160)를 제조하기 위해, 상이한 에너지들 또는 공정 레시피들의 다수의 이온 에너지 주입들은 상기 가변형 에너지 이온 빔(116) 앞의 상기 공작물(108)의 다수의 패스들에 걸쳐 효율적이고 효과적으로 제공될 수 있다. 따라서, 상기 체인에서 각각의 주입 단계에 따라 선택적으로 가변될 수 있는 주입 프로파일이라고 하는 이온 농도(예를 들어, 선량) 및 이온 깊이(예를 들어, 에너지의 함수)를 나타내는 도 1c에 도시된 바와 같이, 상기 다수의 공정 레시피들과 관련된 고유한 프로파일 또는 형상이 달성될 수 있다.
이를 달성하기 위해, 상기 하나 이상의 가속/감속 전극(128)에 의한 도 1a의 상기 이온 빔(104)의 상기 가속 또는 감속 및 상기 하나 이상의 굽힘 전극(130)에 의한 임의의 각도 편향은 상기 엔드 스테이션(118) 내의 상기 공작물(108)을 유지하면서 상기 이온 빔 에너지 및/또는 빔 각도를 가변시키도록 제어되고 동기화될 수 있으며, 상기 공작물은 상기 공작물 지지부(110) 상에 남아 있는 공작물로서, 상기 가변형 에너지 이온 빔(116) 전방에 제공되고 연속적으로 노출된다.
따라서, 본 발명의 시스템들 및 방법들은 공정 레시피에 기초하여 상기 공작물(108)에 걸쳐 다중 에너지 조건들의 이온 주입 패스들의 체인을 제공한다. 도 2에 도시된 일 예시적인 실시예에서, 다수의 공정 레시피들(예를 들어, 복수의 에너지, 선량 등)은 다수의 주입 패스를 포함하는 주입 사이클을 개시하기 전에 제공될 수 있으며, 이로써 상기 다수의 공정 레시피들 사이에서 변화할 때 상기 공작물은 상기 공작물 지지부(예를 들어, ESC)로부터 제거되지 않는다. 예를 들어, 임의의 수(i)의 주입 사이클들(40A, 40B, ..., 40i)이 제공될 수 있고, 이에 의해 임의의 수(j)의 공작물들(26A, 26B, ..., 26j)은 임의의 k개의 공정 레시피들(32A, 32B, ..., 32k)로 각각 주입된다. 이와 같이, 상기 공작물들(26)은 예를 들어 도 1c의 상기 에너지 분포(30)로 다음 공작물을 주입하기 위해 교환(42)되기 전에 공정 레시피(32)(예를 들어, 에너지들, 선량들 등의 변화)의 각 변화에 대해 상기 척(26) 상에 유지된다.
또한, 본 발명은 주입 전에 다수의 레시피들에 대한 상기 이온 주입 시스템의 사전-조정을 제공한다. 예를 들어, 상기 이온 주입 시스템의 다양한 구성 요소들은 상기 주입을 개시하기 전에 주어진 공작물에 대한 상기 다수의 레시피 모두에 대해 미리-조정되는 것이 유리할 수 있으며, 이로써 상기 다수의 레시피 각각은 상이한 특성의 이온 빔들에 의해 구현되는 주입 단계의 체인으로 이루어진 단일 및 연속적인 주입 사이클에서 상기 공작물 내로의 주입을 위한 에너지, 각도 및/또는 선량과 같은 상이한 특성의 이온 빔을 만들어 내도록 선택적으로 순차적으로 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명은 단일 조정 레시피를 이용하여 상이한 에너지들에서 다수의 순차적인 주입 단계를 가지는 단일 공작물의 이온 주입을 위한 공정을 추가로 제공하며, 이로써 상기 단일 조정 레시피는 상기 다수의 레시피 중 임의의 것 또는 모두를 포함하거나 포괄한다.
따라서, 본 발명은 공작물 교환 시간 및 빔 셋업 시간을 제거하고 상기 빔을 재조정하거나, 빔이 빔에 의하여 주입되는 것을 차단하거나, 상기 웨이퍼를 상기 엔드 스테이션으로부터 다시 이동하지 않고도 다중 에너지들의 주입이 가능하므로, 통상적인 이온 주입 시스템들에 비해 생산성 이점을 제공한다.
또한, 본 발명은 스캔되는 상기 공작물 전체에 걸친 상기 빔의 모든 에너지를 제공하며, 이로써 임의의 수의 상이한 에너지에서 전체 공작물을 균일하게 도핑한다. 예를 들어, 각각의 전압은 상기 빔의 단일 하류측 가속/감속 장치(예를 들어, 가속/감속 장치라고도 함) 및 굽힘기(예를 들어, 굽힙 장치라고도 함)를 제어한다.
예를 들어, 본 발명은 일반적으로 이온 주입 시스템에서 공작물에 전달되는 이온 빔의 에너지를 가변시키는 시스템, 장치 및 방법에 관한 것이며, 상기 공작물 지지부 상에 공작물을 유지하고 에너지가 가변됨에 따라 공작물을 이온 빔에 지속적으로 노출시킨다. 일 특정 실시예에서, 이온 빔의 에너지를 변화시키는 시스템, 장치 및 방법은 미국 매사추세츠주 베벌리의 액셀리스 테크놀로지스, 인크(Axcelis Technologies, Inc.)에 의해 개발, 제조 및 판매되는 유형의 스캔된 펜슬 빔 시스템 아키텍처와 함께 개시된다. 그러나, 이온 주입 분야에서 잘 알려진 바와 같이, 본 발명은 일반적으로 알려진 리본 빔 또는 펜슬 빔 이온 주입 시스템 아키텍처로 구현될 수 있음을 또한 고려하여 추가로 설명할 것이다.
따라서, 본 발명은 다양한 이온 주입기들에 적용될 수 있으며, 이를 구현하기 위해 고려된다. 예를 들어, 본 발명은 3가지 유형의 이온 주입기들에 적용될 수 있는데, 리본-형상의 이온 빔이 빔라인을 통해 정의되고 전송되며, 리본-형상의 이온 빔은 상기 이온 빔으로 조사되는 상기 공작물의 폭보다 큰 길이방향 치수를 가지며; 상대적으로 정적 단면 치수를 가지며 상기 공작물이 이온 빔에 대해 2차원으로 이동하는 이온 빔을 사용하며; 상기 이온 빔이 상기 공작물에 대해 제1 방향을 따라 발진 또는 스캔되고 상기 공작물이 상기 제1 방향을 횡단하는 제2 방향을 따라 이동하는 하이브리드 시스템을 사용한다. 마찬가지로, 본 발명은 탠덤(tandem) 및/또는 RF 선형 가속기-기반 시스템들을 포함하는 고전류 주입 능력, 저선량 주입 능력 및 고에너지 주입 능력을 가능하게 하는 이온 주입기들에도 동일하게 적용될 수 있다.
본 발명은 공동 소유의 미국 특허 제9,218,941호 및 미국 특허 제7,550,751호의 내용을 그 전체가 본원에 참조로 인용한다.
공정 챔버 내의 지지부 또는 플래튼 상에 공작물을 유지하면서 및/또는 상기 이온 빔에 상기 공작물을 지속적으로 노출시키면서 상기 이온 주입 공정에서의 에너지 분포의 선택적 가변 제어를 개시한 것은 지금까지 개시되거나 고려되지 않았다. 따라서, 본 발명은 상기 공작물이 상기 공정 챔버 내의 상기 플래튼 상에 유지되는 동안 상기 공작물에 걸쳐 이온 빔에 의해 주입되는 이온들의 에너지 분포를 가변시키는 시스템, 장치 및 방법을 제공한다.
전술한 용용은 본 발명의 상기 가변형 에너지/깊이 이온 주입 시스템 및 방법에 의해 가능해지는 다양한 공정 및 응용들 중 하나일 뿐임을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명의 발명 내용 및 청구 범위는 이러한 문제에 대한 해결 수단에 한정되지 않으며, 공작물의 볼록 형상, 오목 형상 또는 임의의 다른 형상 또는 다른 윤곽으로 가변형 깊이 주입들을 제공하는 공정에 한정되지도 않는다. 본 발명 내용의 이러한 가변형이고, 공작물에 걸쳐 불균일한 이온 에너지 주입 공정은 불연속적인 가변 주입 깊이 윤곽 이외에 실질적으로 연속적으로 가변형의 주입 깊이 윤곽을 제공하기 위해 임의의 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 선택적 가변형 이온 주입 깊이들(예를 들어, 상기 공작물에 걸쳐)이 이온 주입 에너지의 선택적 가변을 통해 요구되는 임의의 원하는 적용에 이용될 수 있다고 고려된다. 상기 공작물의 표면에 걸친 상이한 깊이/에너지로 주입하는 이유는 상기 공작물에 걸친 임계 전압의 변동; 공작물의 스캔 폭에 걸친 주입의 에너지 프로파일의 체계적 프로파일 변화; 및 단일 웨이퍼 상에 상이한 전기적 특성의 다수의 다이(die)를 주입하는 능력을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다수의 이유가 있을 수 있다.
따라서, 전술한 목적 및 관련된 목적의 달성을 위해, 본 발명은 이하에서 충분히 설명되고 청구범위에서 특별히 지적되는 특징을 포함한다. 다음의 설명 및 첨부된 도면은 본 발명의 소정의 예시적인 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명의 원리가 채용될 수 있는 다양한 방식 중 몇 가지를 나타내는 것이다. 본 발명의 다른 목적, 이점 및 신규한 특징은 도면과 함께 고려될 때 본 발명의 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
따라서, 본 발명은 도면을 참조하여 설명될 것이며, 도면 전체에 걸쳐 동일한 참조 번호는 동일한 요소를 지칭하는 데 사용될 수 있다. 이들 양태의 설명은 단지 예시적인 것일 뿐, 제한적인 의미로 해석되어서는 안 된다는 것을 이해하여야 한다. 다음의 설명에서, 설명의 목적을 위해, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 구체적인 세부사항이 설명된다. 그러나, 본 발명은 이들 구체적인 세부사항 없이도 실시될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.
도 3은 이온 빔 에너지가 본 명세서에 기술된 바와 같이 선택적으로 가변 및/또는 제어될 수 있는 예시적인 이온 주입 시스템(200)을 도시한다. 상기 시스템(200)은 터미널(202), 빔라인 조립체(204) 및 엔드 스테이션(206)을 포함한다. 상기 터미널(202)은 이온 빔(212)을 생성하여 빔라인 조립체(204)로 지향시키는 고전압 전력 공급부(210)에 의해 전력을 공급받는 이온 소스(208)를 포함한다. 이와 관련하여, 상기 이온 소스(208)는 추출 조립체(214)를 통해 상기 소스로부터 추출되어 상기 이온 빔(212)으로 형성되는 대전된 이온들을 생성하고, 이어서 상기 빔라인 조립체(204) 내의 빔 경로를 따라 상기 엔드 스테이션(206)으로 지향된다.
상기 이온들을 생성시키기 위해, 이온화될 도펀트 재료(도시되지 않음)가 상기 이온 소스(208)의 생성 챔버(216) 내에 제공된다. 예를 들어, 상기 도펀트 재료는 가스 소스(도시되지 않음)로부터 상기 챔버(216) 내로 공급될 수 있다. 일 예에서, 전력 공급부(210)에 부가하여, RF 또는 마이크로파 여기 소스들, 전자 빔 주사 소스들, 전자기 소스들 및/또는 상기 챔버 내에 아크 방전을 생성하는 음극과 같은 임의의 수의 적절한 기구들(도시되지 않음)이 상기 이온 생성 챔버(216) 내에서 자유 전자들을 여기하는 데 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 상기 여기된 전자들은 상기 도펀트 가스 분자들과 충돌하여 이온들을 생성한다. 일반적으로, 양이온들이 생성되지만, 본 명세서의 개시 내용은 음이온들이 생성되는 시스템에도 적용될 수 있다.
상기 이온들은 이온 추출 조립체(214)에 의해 상기 챔버(216) 내의 슬릿(218)을 통해 제어 가능하게 추출되며, 여기서 상기 이온 추출 조립체는 다수의 추출 및/또는 억제 전극들(220)을 포함한다. 예를 들어, 상기 이온 추출 조립체(214)는 상기 생성 챔버(216)로부터 추출된 상기 이온들을 가속하기 위해 상기 추출 및/또는 억제 전극들(220)을 바이어스하기 위한 별도의 추출 전력 공급부(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 상기 이온 빔(212)은 유사-대전된 입자들(like-charged particles)을 포함하기 때문에, 상기 이온 빔은 상기 유사-대전된 입자가 상기 이온 빔 내에서 서로를 반발하기 때문에 반경방향 외측으로 확장하는 경향을 가질 수 있거나 빔이 "블로우-업(blow-up)" 경향을 가질 수 있다는 것을 알 수 있다. 이와 같은 빔 블로우-업 현상은 많은 유사-대전된 입자들이 비교적 느리게 같은 방향으로 이동하는 저에너지, 대전류(예를 들어, 높은 퍼비언스(perveance)) 빔들에서 악화될 수 있으며, 여기서 상기 입자들 사이에 많은 반발력이 존재하지만 상기 입자들이 상기 빔 경로 방향으로 이동하는 상태를 유지하기에는 입자 모멘텀이 거의 없다는 것을 알 수 있다.
따라서, 상기 추출 조립체(214)는 일반적으로 상기 이온 빔(212)이 높은 에너지에서 추출되어 상기 이온 빔에 블로우-업이 생기지 않도록(예를 들어, 상기 입자들이 빔 블로우-업을 야기할 수 있는 반발력을 극복하기에 충분한 모멘텀을 갖도록) 구성된다. 더욱이, 상기 시스템 전체에 걸쳐 비교적 높은 에너지로 상기 빔(212)을 전달하는 것이 일반적으로 유리한데, 이러한 에너지는 빔 밀폐(containment)를 촉진하기 위해 상기 이온들을 상기 공작물(222)에 주입하기 이전에 원하는 대로 감소될 수 있다. 비교적 높은 에너지로 전송될 수 있지만 보다 낮은 등가 에너지로 주입되는 분자 또는 클러스터 이온들을 생성시켜 전송하는 것이 또한 유리할 수 있으며, 이는 상기 분자 또는 클러스터의 에너지가 상기 분자의 도펀트 원자들 사이에 분배되기 때문이다.
도 3에 도시된 예시적인 이온 주입 시스템에서, 상기 빔라인 조립체(204)는 빔가이드(224), 질량 분석기(226), 스캐닝 시스템(228), 평행화기(230), 및 하나 이상의 가속 또는 감속 및/또는 필터링 서브시스템(232)을 포함한다. 상기 질량 분석기(226)는 대략 90도의 각도를 갖도록 구성되며, (쌍극자(dipole)) 자기장을 그 내에 설정하는 역할을 하는 하나 이상의 자석(도시되지 않음)을 포함한다. 상기 이온 빔(212)이 상기 질량 분석기(226)에 들어 감에 따라, 이에 따라 상기 자기장에 의해 굽어져 원하는 이온들이 상기 빔 경로 아래로 전송되는 반면, 부적절한 전하-대-질량비(charge-to-mass ratio)의 이온들은 배제된다. 특히, 너무 크거나 너무 작은 전하-대-질량 비율을 가지는 이온들은 불충분하게 또는 과잉으로 편향되어 질량 분석기(226)의 측벽들(234)로 조향되며, 그에 따라 상기 질량 분석기는 상기 원하는 전하-대-질량 비율을 가지는 빔(212) 내의 그러한 이온들이 통과하게 하고, 분해 개구(resolving aperture)(236)를 통해 빠져나갈 수 있게 한다.
스캐닝 시스템(228)이 또한 도시되어 있으며, 상기 스캐닝 시스템은 예를 들어 스캐닝 요소(238) 및 집속 및/또는 조향 요소(240)를 포함한다. 상기 스캐닝 시스템(228)은 예를 들어 베리안(Berrian) 등의 미국 특허 제4,980,562호, 딕스트라(Dykstra) 등의 미국 특허 제5,091,655호, 글라비쉬(Glavish)의 미국 특허 제5,393,984호, 벵베니스트(Benveniste) 등의 미국 특허 제7,550,751호 및 반데르베르크(Vanderberg) 등의 미국 특허 제7,615,763호에 기술되는 다양한 스캐닝 시스템들을 포함할 수 있으며, 따라서 이들 문헌들 전체는 참조로 본 명세서에 포함된다.
예시적인 스캐닝 시스템(228)에서, 각각의 전력 공급부(242, 244)는 스캐닝 요소(238) 및 집속 및 조향 요소(240)에, 그리고 보다 특별하게는 그 내에 위치되는 각각의 전극(238a, 238b 및 240a, 240b)에 동작 가능하게 결합된다. 상기 집속 및 조향 요소(240)는 비교적 좁은 프로파일을 가지는 질량 분석된 이온 빔(212)(예를 들어, 도시된 시스템(200) 내의 "펜슬" 또는 "스폿" 빔)을 수용하며, 상기 전력 공급부(244)에 의해 상기 플레이트들(240a, 240b)에 인가되는 전압은 상기 이온 빔을 스캐닝 요소(238)의 최적의 지점, 바람직하게는 스캔 정점(246)으로 집속 및 조향하도록 동작한다. 상기 전력 공급부(242)(예를 들어, 상기 전력 공급부(244)는 상기 전력 공급부(242)로도 역할을 할 수 있음)에 의해 상기 스캐너 플레이트들(238a, 238b)에 인가되는 전압 파형은 상기 빔(212)을 전후로 스캔하여 적어도 관심 있는 상기 공작물들보다 같거나 넓을 수 있는 x축 내의 폭 또는 길이 치수를 가지는 세장형 스캔된 또는 리본-형상의 빔(예를 들어, 스캔된 빔(212))으로 상기 빔(212)을 펼친다. 상기 스캔 정점(246)은 상기 리본 빔의 각각의 빔렛(beamlet) 또는 스캔된 부분이 상기 스캐닝 요소(238)에 의해 스캔된 후에 유래하는 것으로 나타내는 상기 광 경로 내의 상기 지점으로 정의될 수 있음을 이해할 것이다.
본 명세서에 설명된 유형의 이온 주입 시스템이 상이한 유형의 스캐닝 시스템을 이용할 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 정전기 시스템들 또는 자기 시스템들이 본 발명에서 이용될 수 있다. 정전기 스캐닝 시스템의 전형적인 실시예는 스캐너 플레이트들 또는 전극들(238a, 238b)에 결합되는 전력 공급부를 포함하며, 상기 스캐너(238)는 스캔된 빔을 제공한다. 상기 스캐너(238)는 비교적 좁은 프로파일을 가지는 상기 질량 분석된 이온 빔(예를 들어, 도시된 시스템에서 "펜슬" 빔)을 수신하고, 상기 전력 공급부(242)에 의해 상기 스캐너 플레이트들(238a, 238b)에 인가되는 전압 파형은 상기 X 방향(스캔 방향)으로 전후로 상기 빔을 스캔하여 적어도 관심 있는 상기 공작물보다 같거나 넓을 수 있는 유효 X-방향 폭을 가지는 세장형 리본-형상의 빔(예를 들어, 스캔된 빔)으로 빔을 펼치도록 동작한다. 마찬가지로, 자기 스캐닝 시스템에서, 대전류 공급부는 전자석의 상기 코일들에 연결된다. 상기 자기장은 상기 빔을 스캔하도록 조절된다. 본 발명의 목적을 위해, 모든 상이한 유형의 스캐닝 시스템들이 고려되며, 본 명세서에 설명된 상기 정전기 시스템은 단지 예시의 목적으로 사용된다.
상기 스캔된 빔(212)은 후속적으로 상기 평행화기(230)를 통과한다. 다양한 평행화기 시스템들(230)은 딕스트라(Dykstra) 등의 미국 특허 제5,091,655호; 딕스트라(Dykstera) 등의 미국 특허 제5,177,366호; 이노우에(Inoue)의 미국 특허 제6,744,377호; 라스멜(Rathmell) 등의 미국 특허 제7,112,809호; 및 반데르베르크(Vanderberg) 등의 미국 특허 제7,507,978호에 의해 설명되며, 이들 모두는 본 명세서에 참조로 포함된다.
명칭이 의미하는 바와 같이, 상기 평행화기(230)는 발산 광선 또는 빔렛을 가지는 입사 스캔된 펜슬 빔이 평행 광선들 또는 빔렛들(212a)로 편향되게 하여 주입 파라미터들(예를 들어, 주입 각도들)이 공작물(222)에 걸쳐 균일하게 된다. 현재 도시된 실시예에서, 상기 평행화기(230)는 2개의 쌍극자 자석들(230a, 230b)을 포함하며, 상기 쌍극자들은 실질적으로 사다리꼴이고 서로를 향해 배향되어 상기 빔(212)이 실질적으로 "s-자 형상"으로 구부러지게 된다. 바람직한 실시예에서, 상기 쌍극자들은 동일한 각도들 및 반대의 굽힘 방향들을 가진다.
쌍극자들의 주요 목적은 상기 스캔 정점(246)으로부터 유래하는 다수의 발산 광선들 또는 빔렛들을 비교적 얇은 세장형 리본 형상의 빔의 형태를 가지는 다수의 실질적으로 평행한 광선들 또는 빔렛들로 변환하는 것이다. 본 명세서에 도시된 바와 같이, 2개의 대칭 쌍극자들의 사용은 빔렛 경로 길이 및 1차 및 고차 집속 속성에 관하여 상기 리본 형상의 빔을 가로지르는 대칭 속성을 초래한다. 또한, 상기 질량 분석기(226)의 동작과 유사하게, 상기 s-자 형상의 굽힘부는 상기 이온 빔(212)을 필터링하고 오염을 제거하는 역할을 한다. 특히, 상기 질량 분석기(226)의 하류 측의 이온 빔(212)에 들어가는 중성 입자들 및/또는 다른 오염물들(예를 들어, 환경적 입자들)의 궤도들은 상기 쌍극자들에 의해 대체로 영향을 받지 않고(또는 거의 영향을 받지 않고), 이들 입자들은 원래의 빔 경로를 따라 계속해서 이동하며, 이에 의해 구부러지지 않거나 매우 적게 구부러지지 않는 비교적 다량의 이들 중성 입자들은 공작물(222)(예를 들어, 구부러진 이온 빔(212)을 수신하도록 배치된 공작물(222))에 충돌하지 않는다. 이러한 오염물질들은 부정확한 전하 및/또는 에너지 등을 가질 수 있으므로 이온 빔(212)으로부터 제거하는 것이 중요하다는 것을 알 수 있다. 일반적으로 이러한 오염물질들은 상기 시스템(200)에 있어서의 감속 및/또는 다른 스테이지들에 의해 영향을 받지 않을 것이다(또는 훨씬 덜 영향을 받을 것이다). 이와 같이, 선량, 에너지 및 각도 균일성의 관점에서 상기 공작물(222)에 (비록 의도하지 않고 일반적으로 바람직하지 않더라도) 상당한 영향을 미칠 수 있다. 이는 결국 예상치 못하고 바람직하지 않은 결과적인 장치 성능을 가져올 수 있다.
평행화기 구성요소(230)의 하류에는 하나 이상의 감속 스테이지(232)가 제공된다. 감속 및/또는 가속 시스템들의 예들은 딕스트라(Dykstra) 등의 미국 특허 제5,091,655호, 황(Huang) 등의 미국 특허 제6,441,382호, 및 팔리(Farley) 등의 미국 특허 제8,124,946호에 의해 기술되어 있고, 따라서 이들 문헌 전체는 본 명세서에 참조로 포함된다. 이전에 나타낸 바와 같이, 시스템(200)에서의 이러한 지점까지는, 빔(212)이 대체로 비교적 높은 에너지 레벨로 이송되어, 빔 밀도가 예를 들어 분해 개구(236)에서와 같이 상승되는 곳에서 특히 높아질 수 있는 빔 블로우-업의 경향을 경감시킨다. 이온 추출 조립체(214), 스캐닝 요소(238), 및 집속 및 조향 요소(240)와 유사하게, 감속 스테이지(232)는 빔(212)을 감속하도록 동작 가능한 하나 이상의 전극들(232a, 232b)을 포함한다.
2개의 전극들(220a, 220b, 238a, 238b, 240a, 240b, 232a, 232b)이 예시적인 이온 추출 조립체(214), 스캐닝 요소(238), 집속 및 조향 요소(240) 및 감속 스테이지(232)에 각각 도시되어 있지만, 이들 요소들(214, 238, 240, 232)은 이온들을 가속 및/또는 감속할 뿐만 아니라, Rathmell 등의 미국 특허 제6,777,696호에 제공된 바와 같이 상기 이온 빔(212)을 집속, 굽힘, 편향, 수렴, 발산, 스캔, 평행화 및/또는 오염 제거하도록 배열되고 바이어스되는 임의의 적합한 개수의 전극들을 포함할 수 있으며, 따라서 이의 전문은 본 명세서에 참조로 포함된다. 또한, 집속 및 조향 요소(240)는 정전기 편향 플레이트들(예를 들면, 그것의 하나 이상의 쌍들)뿐만 아니라, 이온 빔을 집속하기 위해 아인젤 렌즈(Einzel lens), 사중극자들(quadrupoles) 및/또는 다른 집속 요소들을 포함할 수 있다. 반드시 그렇지는 않지만, 요소(240)의 상기 집속 양태의 왜곡을 경감하기 위해 추가적인 아인젤 렌즈를 도입해야 하는 것을 피하는 효과가 있도록, 상기 조향 및 집속 요소(240) 내의 상기 편향 플레이트에 전압들을 인가하여 평균이 0이 되도록 하는 것이 유리할 수 있다. 이온 빔(212)을 "조향"하는 것은, 무엇보다도, 플레이트들(240a, 240b)의 치수들 및 그에 인가된 조향 전압들의 함수이며, 이는 빔의 방향이 조향 전압들 및 플레이트들의 길이에 비례하고, 빔 에너지에 반비례하기 때문인 것이 이해될 것이다.
또한, 상기 이온 추출 조립체(214), 스캐닝 요소(238), 집속 및 조향 요소(240) 및/또는 빔 경로를 따라 포함될 수 있는 다른 광학 요소(도시되지 않음)의 전극이 본 발명에 따라 이온 빔을 가속 또는 감속하고 선택적 가변형 이온 빔 에너지를 제공하기 위해 사용될 수 있지만, 이온 빔 에너지를 변화시키기 위해 이들 상류 조립체 및/또는 요소를 사용하는 것은 전형적으로 다른 하류 구성요소의 조정 및 재조정을 유도할 것이며, 이는 생산 환경에서 효율적이고 효과적인 체인형 에너지 이온 주입의 실시 및 구현을 이전에 저해한 본 명세서에 논의된 문제점을 야기한다.
그러나, 도 3에 도시된 예시적인 빔라인에 도시된 바와 같이, 하류 감속(또는 가속 스테이지)(232)의 유일한 사용은 생산 환경에서 효율적이고 효과적인 체인형 에너지 이온 주입의 실시 및 구현을 가능하게 하는 다른 하류 구성요소들의 이러한 문제적인 조정 및 재조정을 피할 수 있게 한다.
체인형 에너지 이온 주입은 가장 유리하게 구현될 수 있는데, (1) 상기 이온 주입 시스템 아키텍처는 단일 웨이퍼가 상기 이온 빔 에너지의 상기 선택적 가변 전반에 걸쳐 웨이퍼 지지부 상에 유지될 수 있도록 단일 웨이퍼 엔드 스테이션 아키텍처를 포함하고; (2) 상기 시스템은 상기 웨이퍼의 온도가 상기 가변형 에너지 이온 주입 공정 전반에 걸쳐 실질적으로 일정하게 상승 또는 하강 온도로 유지될 수 있도록 고온 또는 저온 주입을 가능하게 하는 하드웨어를 포함하고; 및/또는 (3) 상기 웨이퍼를 상기 빔 경로 밖으로 이동시키거나 상기 빔이 웨이퍼에 충돌하는 것을 차단하는 필요 없이 상기 웨이퍼가 선택적 가변형 에너지 이온 빔에 연속적으로 노출되는 한편, 하류 구성요소들의 조정 및 재조정이 수행되어 가변형 에너지 이온 빔들을 순차적으로 웨이퍼에 전달한다.
도 4는 본 발명의 하나 이상의 양태에 따른 예시적인 가속/감속 스테이지(232)를 제1 및 제2 전극들(254, 254) 및 한 쌍의 중간 전극 플레이트들(256, 258)을 포함하는 전극 칼럼(250)으로서 보다 상세하게 도시한다. 제1 및 제2 전극들(252, 254)은 서로 실질적으로 평행하며, 제1 및 제2 개구들(260, 262)을 각각 정의한다. 상기 개구들(260, 262) 사이에는 갭(264)이 정의되고, 상기 제1 및 제2 전극들(252, 254)에 실질적으로 수직인 축(266)이 상기 갭(264)을 통해 그리고 제1 및 제2 개구들(260, 262)을 통하도록 상기 전극들(252, 254)이 배치된다. 상기 중간 전극 플레이트들은 상측 중간-갭 전극(256)과 하측 중간-갭 전극(258)을 포함한다. 제1 상측 서브-갭 영역(268)은 상기 제1 전극(252)과 상기 상측 중간-갭 전극(256) 사이에 정의된다. 제1 하측 서브-갭 영역(270)은 상기 제1 전극(252)과 상기 하측 중간-갭 전극(258) 사이에 정의된다. 마찬가지로, 제2 상측 서브-갭 영역(272)은 상기 제2 전극(254)과 상기 상측 중간-갭 전극(256) 사이에 정의되고, 상기 제2 하측 서브-갭 영역(274)은 상기 제2 전극(254)과 상기 하측 중간-갭 전극(258) 사이에 정의된다. 이온 빔(276)은 상기 갭(264)을 통과하여 상기 축(266)으로부터 예를 들어 약 12도만큼 편향되며, 상기 갭(264)으로부터 하류의 지점(278)에 집속된다. 본 발명은 또한, 본 명세서에 인용된 젠(Jen) 등의 공동 소유된 미국 특허 제9,218,941호의 내용을 참조로 추가 포함한다
도시된 예에서, 상기 예시적인 가속/감속 스테이지(232)를 구성하는 상기 전극 칼럼(250)의 상기 동작에 대한 논의를 용이하게 하기 위해 특정 바이어스들이 도시되어 있다. 그러나, 본 발명의 목적상, 원하는 결과(예를 들어, 가속, 감속 및/또는 편향 정도)를 달성하기 위해 상기 전극들 사이에 임의의 적절한 전기 바이어스들이 인가될 수 있음을 이해할 것이다. 실제로, 가변형 이온 빔 에너지가 원하는 결과인 본 발명의 맥락에서, 이들 전극에 인가되는 상기 전기 바이어스 신호의 가변이 존재하는지, 이것이 상기 전극들에 인가되는 전압들의 가변들 또는 그를 통한 전류들의 가변들을 포함하는지 여부를 이해할 것이다. 그러나, 도 4의 상기 바이어스 값들은 상기 이온 빔(276)의 감속을 입증하는데 효과적이다.
상기 이온 빔(276), 및 보다 특별하게는 그 내부에 포함되는 양이온들은 초기 에너지 레벨(예를 들어, 도시된 예에서 6 KeV)로 상기 제1 개구(260)를 통해 상기 갭(264)으로 진입한다. 상기 빔 내의 상기 이온들을 가속 또는 감속하기 위해, 상기 제1 및 제2 전극들(252, 254)은 전위차가 그 사이에 존재하고 상기 이온들이 상기 제1 및 제2 전극들(252, 254) 사이의 상기 갭(264)을 통과할 때 에너지의 대응하는 증가 또는 감소를 경험하도록 상이하게 바이어스된다. 예를 들어, 도 4에 제시된 예에서, 상기 이온 빔의 상기 양이온들은 음의 4 KV 바이어스를 가지는 상기 제 1 전극(252)으로부터 0의 전위를 가지는(예를 들면, 접지에 결합된) 제 2 전극(254)으로 통과하므로, 4 KeV의 에너지 강하를 겪는다. 따라서, 양의 6 KeV의 원래 이온 빔 에너지는, 상기 이온들이 갭(264)을 통과하고 4 KeV의 에너지 강하를 겪으므로 2 KeV로 감소된다. 그러므로, 상기 이온 빔(276)은 상기 갭(264)을 빠져나가고 상기 갭(264)으로부터 하류의 중성 구역(280)에 들어가면, 특정의 결과적인 에너지 레벨(예를 들면, 도시된 예에서 2 KeV)을 가질 것이다.
이것은 이온들이 갭(264)을 통해 얻기 위해 취했을 수 있는 경로와 관계없이 사실이라는 것이 이해될 것이다. 예를 들면, 도시된 예에서, 제 1 전극(252)과 하측 중간-갭 전극(258) 사이의 하측 서브-갭(270)에 들어가는 이온들은 제 1 전극(252)과 상측 중간-갭 전극(256) 사이의 상측 서브-갭(268)에 들어가는 이온들이 가속되는 속도보다 빠른 속도로 가속될 것이다. 이것은 제 1 전극(252)과 상측 중간-갭 전극(256) 사이보다 제 1 전극(252)과 하측 중간-갭 전극(258) 사이의 전위차가 크기 때문이다(예를 들면, 하측 서브-갭(270)에 대해서 음의 2.5 KV(음의 4 KV 마이너스 음의 6.5 KV) 및 상측 서브-갭(268)에 대해서 음의 0.5 KV(음의 4 KV 마이너스 음의 4.5 KV)).
그러나, 가속에 있어서의 이러한 차이는 상측 및 하측 중간-갭 전극들(256, 258)과 제 2 전극(254) 사이의 대응하는 전위차에 의해 오프셋된다. 예를 들면, 도시된 예에서, 제 2 전극(254)은 0으로 바이어스된다(예를 들면, 접지에 결합됨). 따라서, 제 1 하측 서브-갭(270)으로부터 나오는 이온들은 제 1 상측 서브-갭(268)으로부터 나오는 이온들보다 큰 정도로 감속된다. 이것은 이온들이 갭에 들어갈 때 이온들의 가속 차이들을 오프셋 시켜서, 이온들이 갭을 빠져나갈 때 이온들 모두가 실질적으로 동일한 에너지(예를 들면, 2 KeV)를 갖게 한다. 제 1 하측 서브-갭(270)으로부터 나오는 이온들은 보다 큰 정도로 감속될 것인데, 이는 이러한 이온들이 제 2 하측 서브-갭(274)을 가로지르면서 음의 6.5 KV(예를 들면, 하측 중간-갭 전극(258)의 음의 6.5 KV 바이어스 마이너스 제 2 전극(254)의 0 V 바이어스)를 횡단해야 할 것이기 때문이다. 대조적으로, 제 1 상측 서브-갭(268)으로부터 나오는 이온들이 보다 작은 정도로 감속될 것인데, 이는 이러한 이온들이 제 2 상측 서브-갭(272)을 가로지르면서 음의 4.5 KV(예를 들면, 상측 중간-갭 전극(614)의 음의 4.5 KV 바이어스 마이너스 제 2 전극(254)의 0 V 바이어스)를 단지 횡단해야 할 것이기 때문이다. 따라서, 이온들이 취하는 상이한 경로들 및 이온들이 떨어지는 에너지 레벨들과 관계없이, 모든 이온들은 실질적으로 동일한 에너지 레벨(예를 들면, 2 KeV)에서 상기 갭의 영향들로부터 나온다.
상측 및 하측 중간-갭 전극들(256, 258)은 이온 빔을 갭(264) 내로 잡아당겨서 이온 빔을 가속 또는 감속하는 것 및 빔 필터링 목적을 위해 빔 편향 또는 굽힘을 제공하는 것의 2 가지 목적을 제공한다는 것이 이해될 것이다. 예를 들면, 중간-갭 플레이트들(256, 258)은 대체로 서로 상이하게 바이어스되고, 그에 따라 정전기장이 이들 사이에서 전개되어서, 빔을 상방 또는 하방으로, 또는 전극들의 바이어싱의 크기에 따라 그리고 이온 빔의 에너지에 대해 변화하는 크기로 구부리거나 편향시킨다. 예를 들면, 특징화된 예에서, 상측 및 하측 중간-갭 전극들(256, 258)은 각각 음의 4.5 KV 및 음의 6.5 KV로 바이어스된다. 빔이 양으로 대전된 이온들을 포함한다고 가정하면, 이러한 전위차는 갭(264)을 통과하는 양으로 대전된 이온들이 보다 음으로 대전된 하측 중간-갭 전극(258)을 향해 하향으로 강제되게 하여, 결국 빔(276)이 (예를 들면, 약 12도만큼) 하향으로 구부러지거나 편향되게 한다. 이러한 방식으로 상기 이온들을 구부리거나 편향시키는 것은 상기 이온 빔이 통과하는 상기 전기장에 의해 영향을 받지 않는 상기 빔으로부터 중성 입자들을 필터링하는 효과를 가지며, 또한 상기 이온들이 주입되는 이온과 실질적으로 동일한 에너지에 있지 않을 수 있는 이온들을 필터링하는 효과를 가진다.
이러한 예시적인 12도 편향을 가변형 에너지 빔의 관점에서 유지하기 위해서는, 상기 중간-갭 전극들(256, 258)에 인가되는 상기 바이어스 또한 대응하는 방식으로 변화되어야 한다는 것을 이해할 것이다. 예를 들면, 이온 빔의 가속은 전극들(282, 284)을 음의 4 KV로 바이어스하면서 전극들(252, 254)을 양의 40 KV로 바이어스함으로써 유도될 수 있지만, 임의의 바이어싱 값(들)이 본 발명에 의해 고려된다. 이러한 바이어싱 배열은 중성 구역으로 연장되는 음의 전위 장벽(potential barrier)을 생성한다. 이들 바이어스 전압들이 인가된 경우에, 빔(276)이 감속되기보다는 가속된다는 것을 제외하고는, 상기 장치의 동작이 전술한 것과 실질적으로 유사하다는 것이 이해될 것이다. 이들 예시적인 값들은 상기 빔의 에너지 레벨을, 예를 들어 80 KeV로부터 120 KeV로 증가시켜서 1.5배만큼 빔을 가속시키는 역할을 하며, 상기 빔(276) 내의 양이온들은 상기 이온들이 제 2 상측 서브-갭 영역(272) 및 제 2 하측 서브-갭 영역(274)을 횡단함에 따라 가속될 것이다.
상기 상측 및 하측 중간-갭 전극들(256, 258)의 배열, 구성 및/또는 형상은 빔에 대한 렌징(lensing), 집속, 편향 및/또는 가속/감속 작용에 대한 제어를 용이하게 하도록 조정될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 도 4에 도시된 예시에서, 상기 하측 중간-갭 전극(258)은 상기 상측 중간-갭 전극(256)에 비해 약간 감소된 폭을 가지며, 또한 약간 경사진 코너부(282)를 가진다. 이들 조절은 본질적으로, 인가된 바이어스들 내의 차이로 인해 상기 하측 중간-갭 전극(258) 근처의 상기 이온들이 더 강한 가속 및/또는 감속을 겪을 때 경험하는 상기 증가된 렌징 작용들을 상쇄한다. 그러나, 본 발명의 목적을 위해, 이들 전극들(256, 258)은 동일한 형상들을 포함하는 임의의 적절한 구성들을 가질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 상기 빔은 가속, 감속 및/또는 드리프트(drift)(예를 들면, 영의 가속/감속) 모드들에서 구부러지거나 편향될 수 있고 그렇지 않을 수도 있는데, 이는 주로 빔 굽힘에 책임이 있는 상기 상측 및 하측 중간-갭 전극들(256, 258)이 주로 상기 빔(276)의 가속/감속을 주로 담당하는 상기 제 1 및 제 2 전극들(252, 254)과 실질적으로 독립적으로 동작하기 때문이라는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 상기 상측 및 하측 중간-갭 전극들은 상기 이온 빔(276)을 구부리지 않고 가속 또는 감속이 유도될 수 있도록 동일한 전압으로 바이어스될 수 있다.
모든 전위차들의 전체 순 효과는 빔(276) 내의 이온들의 집속, 감속(또는 가속) 및 선택적 편향이다. 상기 이온 빔의 편향은 에너지의 오염 제거를 제공하는데, 이는 상기 전극들의 작용들에 구애 받지 않는 상기 빔 내의 중성 입자들이 상기 축(266)과 평행한 원래의 빔 경로를 따라 계속 진행하기 때문이다. 그 후에, 상기 오염물들은, 예를 들어, 그들의 전방 진행을 정지시키고 임의의 공작물을 상기 오염물들로부터 차폐하는 일부 유형의 장벽 또는 흡수 구조체(도시되지 않음)와 충돌한다. 대조적으로, 상기 편향된 이온 빔(276)의 궤도는 상기 빔이 공작물(도시되지 않음)의 선택적인 영역들에 적절하게 충돌하여 도핑하게 한다.
상기 전극들의 배열(예를 들면, 상기 제 1 및 제 2 전극들(252, 254) 중간의 상측 및 하측 중간-갭 전극들(256, 258))은 또한 빔 블로우-업을 경감시키는 역할을 하는데, 이는 이러한 구성이 상기 빔(276)이 상기 웨이퍼에 충돌하기 전에 이동해야 하는 거리를 최소화하기 때문이라는 것이 이해될 것이다. 직렬로 배열된 이들 굽힘 및 집속 스테이지들을 갖기보다는, (예를 들면, 상기 제 1 및 제 2 전극들(252, 254)에 의해) 동시에 집속되는 상기 빔을 가지면서 (예를 들면, 상기 상측 및 하측 중간-갭 전극들(256, 258)에 의해) 가속, 편향, 또는 감속되는 빔(276)을 가짐으로써, 상기 엔드 스테이션은 상기 이온 주입 시스템의 가속기/감속기 스테이지에 보다 근접하게 위치될 수 있다.
도시된 예(들)에서는, 특정 전기 바이어스들이 상기 전극에 인가되고, 도 3의 감속 스테이지(232)의 동작에 대한 보다 나은 이해를 용이하게 하도록 도시되어 있다. 그러나, 본 발명의 목적을 위해, 임의의 적절한 바이어스들이 이를 테면 가속, 감속, 및/또는 편향의 정도와 같은 원하는 결과를 달성하기 위해 전극들 사이에 인가될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적을 위해, 자석 및 그를 통과하는 전류를 이용하여 이러한 원하는 결과를 달성할 수 있다. 더욱이, 특정 바이어스들은 본 발명의 상기 선택적 및 가변형 에너지 제어를 달성하기 위해 선택적으로 가변형 및 제어된 방식으로 인가된다. 그러나, 도 4에 도시된 바이어스 값들은 상기 이온 빔(276)의 감속을 증명하는데 효과적이다.
상기 바이어스 전압의 상기 선택적인 가변은 또한, 예를 들어 도 3의 상기 공작물(222)의 특성화(characterization) 및 작업자(operator) 중 한 사람에 의해 제공된 하나 이상의 미리 결정된 특성들에 기초할 수 있고, 반복적일 수 있다는 것에 주목해야 한다. 예를 들면, "체인 주입(chain implant)"이 수행될 수 있으며, 여기서 가변형 선량 또는 에너지를 가지는 개별적인 수의 주입이 미리 결정된 순차적 순서로 또는 무작위적 방식으로 공작물(222)에 제공된다. 예를 들어, 상기 체인 주입의 미리 결정된 순차적 순서는 저에너지에서 시작하여 저에너지에서 고에너지까지 특정 순서로 미리 결정된 에너지 세트를 통해 시퀀스될 수 있다. 다른 예에서, 상기 체인 주입의 미리 결정된 순차적 순서는 고에너지에서 시작하여 고에너지에서 저에너지까지 특정 순서로 미리 결정된 에너지 세트를 통해 시퀀스될 수 있다. 또 다른 예에서, 상기 체인 주입은 임의의 특정 또는 무작위 순서로 미리 결정된 에너지 세트를 통해 임의의 주어진 에너지 및 순서로 시작할 수 있다. 예를 들어, 각각의 "체인"은 주입 전에 상기 공작물(222)의 계량 맵을 통해 미리 결정될 수 있다. 또한, 상기 체인의 각 단계는 상기 주입 체인의 개시 전에 다수의 순차적인 단계로서 상기 이온 주입기의 제어 시스템에 프로그래밍될 수 있다.
따라서, 전체적인 효과는 원하는 바에 따라 균일하거나 불균일한 공작물(222)에 걸친 제어된 가변 도핑 깊이 프로파일이며, 이에 따라서 에너지 패턴화된 주입을 정의한다. 예를 들어, 상이한 에너지의 체인들이 반복적으로 수행될 수 있으며, 여기서 체인의 각각의 단계에서 제공되는 공작물에 걸친 선량 및 도핑 깊이 프로파일은 실질적으로 균일한 주입 프로파일을 초래한다. 대안적으로, 지형학적 피드백이 주입 에너지의 선택적 가변과 동시에 및/또는 체인을 구성하는 순차적 주입 사이에서 상기 바이어스 전압을 선택적으로 가변시키기 위해 이용될 수 있다.
상이한 유형의 엔드 스테이션들(206)이 상기 주입 시스템(200)에 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, "배치(batch)" 유형의 엔드 스테이션은 회전 지지 구조물 상에 다중 공작물(222)을 동시에 지지할 수 있으며, 상기 공작물(222)은 모든 공작물이 완전히 주입될 때까지 상기 이온 빔의 경로를 통해 회전된다. 한편, "직렬(serial)" 유형의 엔드 스테이션은 주입을 위한 빔 경로를 따라 단일 공작물(222)을 지지하며, 다중 공작물들(222)은 다음 공작물(222)의 주입이 시작하기 전에 각각의 공작물(222)이 완전히 주입되는 순차적 방식으로 한 번에 하나씩 주입된다. 하이브리드 시스템들에서, 상기 공작물(222)는 제 1 (Y 또는 느린 스캔) 방향으로 기계적으로 병진 이동될 수 있는 한편, 상기 빔은 제 2 (X 또는 빠른 스캔) 방향으로 스캔되어 전체 공작물(222)에 걸쳐 상기 빔(212)을 부여할 수 있고, 이는 예를 들어, 일반적으로 할당된 미국 특허 제9,443,698호에 개시된 바와 같이, 그 전체가 본 명세서에 참조로 포함된다. 대조적으로, 미국 매사추세츠주 베벌리의 액셀리스 테크놀로지스, 인크에 의해 제조 및 판매되는 옵티마 HDTM 이온 주입 시스템에 의해 예시되고 당업계에 공지된 바와 같은 소위 2차원 기계적 스캔 아키텍처에서, 상기 공작물(222)은 고정된 위치의 이온 빔의 전방에서 제1(저속) 스캔 방향으로 기계적으로 병진 이동될 수 있는 반면, 상기 공작물은 제2의 실질적으로 직교하는(고속) 스캔 방향으로 동시에 스캔되어 전체 공작물(222)에 걸쳐 빔(212)을 부여할 수 있다. 또한, 소위 리본 빔 시스템에서, 상기 이온 빔은 상기 공작물보다 큰 길이방향의 치수를 갖도록 상기 빔라인을 따라 전송될 수 있으며, 상기 공작물만 공작물의 전체 표면에 걸쳐 이온을 주입하기 위한 상기 빔의 길이방향의 치수를 가로지르는 방향으로 스캔될 수 있다.
도시된 예에서, 상기 엔드 스테이션(206)은 주입을 위한 상기 빔 경로를 따라 단일 공작물(222)을 지지하는 "직렬" 유형의 엔드 스테이션이다. 주입 동작들 이전에 교정 측정을 위한 상기 공작물 위치 근처의 상기 엔드 스테이션(206)에 주입량 측정 시스템(286)이 포함된다. 교정 동안, 상기 빔(212)은 주입량 측정 시스템(286)을 통과한다. 주입량 측정 시스템(286)은 프로파일러 경로(290)를 연속적으로 가로질러 상기 스캔된 빔들의 프로파일을 측정할 수 있는 하나 이상의 프로파일러(288)를 포함한다. 상기 프로파일러(288)는 예를 들어 상기 스캔된 빔의 전류 밀도를 측정하는 패러데이 컵(Faraday cup)과 같은 전류 밀도 센서를 포함할 수 있으며, 여기서 전류 밀도는 주입 각도(예를 들어, 상기 빔과 상기 공작물의 기계적 표면 사이의 상대 배향 및/또는 상기 빔과 상기 공작물의 결정 격자 구조 사이의 상대 배향)의 함수이다. 전류 밀도 센서는 스캔된 빔에 대해 대체로 직교하는 방식으로 이동하므로, 일반적으로 리본 빔의 폭을 횡단한다. 상기 주입량 측정 시스템은 일 예에서 빔 밀도 분포와 각도 분포를 모두 측정한다. 빔 각도들의 측정은 문헌에 기술된 바와 같이 슬롯을 가진 마스크 뒤의 전류를 감지하는 이동 프로파일러를 사용할 수 있다. 짧은 드리프트 후 상기 슬롯 위치로부터 각각의 개별 빔렛의 변위는 상기 빔렛 각도를 계산하는데 사용될 수 있다. 이러한 변위는 상기 시스템에서 빔 진단의 교정된 기준으로 지칭될 수 있음을 이해할 것이다.
상기 주입량 측정 시스템(286)은 제어 시스템(292)에 동작 가능하게 결합되어 제어 시스템으로부터 명령 신호들을 수신하고 제어 시스템에 측정 값들을 제공한다. 예를 들어, 컴퓨터, 마이크로프로세서 등을 포함할 수 있는 제어 시스템(292)은 상기 주입량 측정 시스템(286)으로부터 측정 값들을 취득하여 상기 공작물에 걸쳐 상기 스캔된 리본 빔의 평균 각도 분포를 계산하도록 동작할 수 있다. 상기 제어 시스템(292)은 마찬가지로 상기 이온 빔이 생성되는 상기 터미널(202)에 동작 가능하게 결합될 뿐만 아니라 상기 빔라인 조립체(204)의 상기 질량 분석기(226), (예를 들어, 전력 공급부(242)를 거쳐) 상기 스캐닝 요소(238), (예를 들어, 전력 공급부(244)를 거쳐) 상기 집속 및 조향 요소(240), 상기 평행화기(230) 및 가속/감속 스테이지(232)에도 동작 가능하게 결합된다. 따라서, 이들 요소 중 임의의 요소는 주입량 측정 시스템(286) 또는 임의의 다른 이온 빔 측정 또는 모니터링 장치에 의해 제공되는 값들에 기초하여 원하는 이온 주입 파라미터들을 용이하게 하도록 상기 제어 시스템(292)에 의해 조정될 수 있다. 제어 신호들은 또한 전형적으로 실험을 통해 수집된 경험적 데이터에 기초하여 메모리 모듈들에 저장된 룩업 테이블을 통해 생성될 수 있다.
일례로서, 상기 이온 빔은 초기에 미리 결정된 빔 조정 파라미터들(예를 들어, 상기 제어 시스템(292)에 저장/로딩됨)에 따라 설정될 수 있다. 이후, 주입량 측정 시스템(286)으로부터의 피드백에 기초하여, 상기 스캐너(238)는 상기 공작물에 대한 상기 이온 선량을 가변시키도록 상기 스캔된 빔의 상기 스캔 속도를 가변시키도록 조절될 수 있다. 마찬가지로, 상기 가속/감속 스테이지(232) 및/또는 상기 이온 추출 조립체는 예를 들어, 상기 이온 추출 조립체(214) 및/또는 상기 감속 스테이지(232) 내의 전극들에 인가되는 상기 바이어스를 조정함으로써 접합 깊이들을 조절하기 위해 상기 빔의 에너지 레벨을 변경하도록 조정될 수 있다. 이에 대응하여, 상기 스캐너에서 생성된 자기 또는 전기장(들)의 강도 및 배향은 예를 들어, 상기 스캔 전극들에 인가되는 상기 바이어스 전압들을 조절함으로써 조정될 수 있다. 또한 상기 주입 각도는 예를 들어, 상기 조향 요소(240) 또는 상기 가속/감속 스테이지(232)에 인가되는 상기 전압을 조정함으로써 제어될 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 제어 시스템(292)은 상기 공작물(222) 상에 미리 결정된 스캔 패턴을 설정하도록 제공 및 구성되며, 상기 공작물은 상기 스캐닝 시스템(228)의 제어에 의해 상기 스폿 이온 또는 펜슬 빔에 노출된다. 상기 제어 시스템(292)은 예를 들어 상기 이온 빔의 빔 밀도 및 전류와 같은 상기 이온 빔의 다양한 속성뿐만 아니라 상기 이온 빔과 관련된 다른 속성, 특히 이온 빔의 에너지를 제어하도록 구성된다. 또한, 상기 제어기(292)는 공작물 지지부(294) 상에 위치되는 상기 공작물(222)의 스캐닝 속도를 제어하도록 구성된다. 도시되지는 않았지만, 상기 공작물 지지부(294)는 예를 들어 상기 공작물 지지부 상에 존재하는 상기 공작물(222)을 상기 이온 빔(212)을 통해 병진 이동시키도록 구성되는 병진 이동 기구(예를 들어, 로봇 장치 또는 다른 장치)에 동작 가능하게 결합된다.
또한, 상기 이온 주입 시스템(200) 내에 지속적으로 제어되는 가변형 에너지 이온 빔을 제공하기 위한 본 발명의 맥락에서, 상기 제어 시스템(292)은 다양한 서브시스템들에 인가되는 전기 바이어스 신호들(295)을 수정 및 조정하도록 구성된다. 예를 들어, 상기 제어 시스템(292)은 하나 이상의 가변형 전력 소스(296)로부터 상기 가속/감속스테이지(232)에 공급되는 전기 바이어스 신호들(295)을 제어하도록 구성되며, 이에 의해 상기 이온 주입 시스템 내의 이온 빔(212)의 에너지는 본 명세서에 도시된 상기 다양한 전극들에 인가된다.
본 명세서에 설명된 상기 예시적인 이온 주입 시스템(200)에 대해, 상기 제어 시스템(292)은 상기 스캐너(228)에 인가되는 상기 스캔 전압을 수정 및 가변시키도록 구성될 수 있고, 또한 상기 스캔 전압과 동기하여 상기 이온 빔의 에너지 및/또는 편향을 대응하여 조정하기 위해 상기 가속/감속 스테이지(232)에 인가되는 상기 바이어스 전압을 수정 및 가변시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 스캔 전압 및 바이어스 전압의 이러한 수정은 상기 플래튼, 척, 클램프 또는 ESC 또는 공정 환경에서 상기 공작물을 제거하지 않고 개별 단계로 또는 지속적으로(예를 들어, 개별적이지 않음) 구현될 수 있어, 공지의 시스템 및 방법에 비해 다양한 장점을 제공할 수 있다.
앞서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 구현은 고온의 저온 이온 주입 공정 및 시스템에 유리하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 고온 이온 주입 시스템에서, 상기 엔드 스테이션(416)은 고온의 대기 환경과 진공 환경 사이에서 공작물들을 이송하는 장치를 포함할 수 있다. 로드락 조립체(도시되지 않음)가 구비될 수 있으며, 상기 로드락 조립체는 챔버 및 이와 관련된 예열 장치를 가지는 제2 챔버를 포함할 수 있으며, 상기 예열 장치는 상기 챔버 내에 배치되는 공작물을 제1 온도로 가열하도록 구성된다. 이러한 제1 온도는 공작물의 상기 원하는 최종 공정 온도일 수 있다.
대안적으로, 또는 추가적으로, 상기 엔드 스테이션(206)은 상기 공작물(222)이 주입되는 동안에 공작물(222)이 상주하는 가열된 플래튼 또는 척과 같은 열 장치(297)를 포함할 수 있다. 상기 열 장치(297)는 예를 들어, 이온들의 주입 동안에 원하는 공정 온도일 수 있는 제2 온도로 상기 공작물(222)을 가열 또는 냉각하도록 구성될 수 있다. 상기 공작물 지지부(294)는 예를 들어, 열 척(thermal chuck)(298)을 포함할 수 있으며, 상기 열 척(298)은 상기 엔드 스테이션 또는 공정 챔버/공정 챔버 환경 내에서 상기 공작물을 선택적으로 유지하도록 추가로 구성된다. 상기 열 척은 예를 들어, 상기 공작물(222)을 미리 결정된 상승된 온도로 가열하도록 구성될 수 있으며, 상기 열 척은 상기 공작물에 충돌하는 상기 이온 빔(212)과 동시에 상기 공작물을 그 위에 유지한다. 상기 열 척은 예를 들어, 가열된 정전 척을 포함할 수 있다. 이와 달리, 상기 열 척(298)은 이온 주입과 동시에 상기 공작물(222)을 냉각하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 열 척(298)은 그 위에 배치된 공작물(222)을 상기 원하는 공정 온도와 같거나 낮거나 높을 수 있는 대략 300℃ 내지 700℃ 정도의 온도로 가열하도록 구성된다. 일 예에서, 상기 원하는 공정 온도는 일반적으로 대략 400℃ 내지 600℃의 범위일 수 있다.
다른 양태에 따르면, 상기 엔드 스테이션(206)은 상기 공작물이 배치될 때 또 다른 온도로 상기 공작물을 냉각시키도록 구성되는 포스트-주입 냉각 장치(post-implant cooling apparatus)를 포함할 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 포스트-주입 냉각 장치는 상기 웨이퍼를 대기로 도입하기 전에 더 낮은 온도로 상기 공작물을 냉각하기 위해 제2 챔버 내에서 상기 공작물을 지지하도록 구성되는 콜드 플레이트를 포함할 수 있다.
이에 따라, 고온 이온 주입 시스템에서, 제어기(292)가 제공되고, 상기 제어기(292)는 예열 장치를 통해 상기 대기 환경의 상기 제1 온도로 상기 공작물(222)을 가열한 후, 고진공 환경에서 가열된 이온 주입을 위한 상기 열 척을 통해 더 높은 제2 온도로 상기 공작물을 가열하도록 구성될 수 있다. 상기 제어기(292)는 상기 이온 주입 장치를 통해 상기 공작물(222)에 이온들을 주입하고, 상기 포스트-주입 냉각 장치를 통해 상기 공작물을 상기 제3 온도로 냉각하도록 구성될 수 있다. 상기 제어기(292)는 예를 들어 대기 환경과 진공 공정 환경 사이에서 상기 공작물(222)을 선택적으로 이송하도록 추가로 구성될 수 있다.
대안적으로, 콜드 공작물에 이온들을 주입하는 이온 주입 시스템이 제공된다. 상기 이온 주입 시스템은 예를 들어 공정 챔버 내에 위치한 공작물에 이온 빔을 제공하도록 구성되는 이온 주입 장치를 포함한다. 일 예에서, 극저온으로 냉각된 정전 척과 같은 주변 온도 이하의 온도 척은 상기 이온 빔에 대한 상기 공작물의 노출 동안 상기 공정 챔버 내에서 상기 공작물을 지지하도록 구성된다. 상기 극저온 척은 공정 온도까지 상기 공작물을 냉각시키도록 추가 구성된다. 일 측면에 따르면, 로드락 챔버(load lock chamber)가 제공될 수 있으며, 상기 로드락 챔버는 상기 공정 챔버에 동작 가능하게 결합되어 상기 공정 환경을 상기 외부 환경으로부터 격리시키도록 구성된다. 상기 로드락 챔버는 상기 공정 챔버와 중간 챔버 사이의 상기 공작물의 이송 동안 상기 공작물을 지지하도록 구성되는 공작물 지지부를 추가 포함한다. 상기 공정 챔버 또는 로드락 내에는 상기 사전 냉각(pre-chiller) 스테이션이 추가 배치될 수 있으며, 상기 사전 냉각 스테이션은 상기 공작물을 제1 온도로 냉각시키도록 구성되는 냉각된 공작물 지지부를 포함한다. 일 예에서, 상기 제1 온도는 상기 공정 온도보다 상당히 낮다. 상기 사전 냉각 스테이션은 예를 들어, 상기 공작물을 지지하고 상기 공작물을 상기 제1 온도로 냉각시키도록 구성되는 냉각 플레이트를 포함할 수 있다.
그러한 저온 이온 주입 시스템에서, 상기 공정 챔버 또는 로드락 챔버 내에 위치한 포스트-주입 가열 스테이션(post-implant heat station)이 또한 제공될 수 있으며, 상기 포스트-주입 가열 스테이션은 상기 공작물을 제2 온도로 가열하도록 구성되는 가열된 공작물 지지부를 포함한다. 상기 포스트-가열 스테이션은 예를 들어, 상기 공작물을 지지하고 상기 웨이퍼를 대기 중으로 재도입하기 전에 상기 공작물을 상기 제2 온도로 가열하도록 구성되는 가열 플레이트를 포함하는 가열 스테이션 지지부를 포함한다.
제어기(controller)는 원하는 공정 처리량에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제1 온도 및 상기 제2 온도를 결정하도록 추가로 구성될 수 있다. 예를 들어, 온도 모니터링 시스템은 상기 플래튼 상의 상기 공작물의 온도뿐만 아니라, 주입 전 냉각 스테이션 및 포스트-주입 가열 스테이션에서의 상기 공작물의 온도를 측정하도록 구성될 수 있다. 따라서, 상기 제어기는 적어도 부분적으로 상기 공작물의 측정된 온도에 기초하여 상기 공작물의 냉각 및 상기 공작물의 후속 가열을 제어하도록 추가로 구성된다.
다양한 고온 및 저온 이온 주입 시스템들이 특허 문헌 및 기타 문헌에도 기술되어 있을 뿐만 아니라, 가열되거나 냉각된 이온 주입 공정들이 기술되어 있음을 이해할 것이다. 상기 이온 빔 에너지에 대한 조정이 이루어짐에 따라 엔드 스테이션 내의 공작물 지지부 상에 상기 공작물을 유지하면서 이온 주입 시스템에서 에너지 체인 주입들을 제공하기 위한 본 발명은 이러한 임의의 이온 주입 시스템에서 구현될 수 있다.
또한, 본 발명은 이온 주입 동안 이온 주입 공정의 훨씬 더 큰 가변성을 제공하기 위해 당업계에 공지된 특징과 조합될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 앞서 언급한 바와 같이 주입들의 가변형 선량 조절을 제공하는 특징에 관한 선행 기술이 개시되어 있다. 본 발명의 주입 공정의 선택적 가변형 에너지 제어를 제공하는 특징은 상기 웨이퍼의 표면에 걸친 선택적 가변형 에너지 및 선량 이온 주입들을 달성하기 위해 이온 주입 공정의 선택적 가변형 선량 제어를 제공하는 특징과 결합될 수 있다.
본 발명에 따르면, 본 명세서에 기술된 시스템은 도 5에 흐름도 형태로 도시된 바와 같이, 다양한 깊이로 이온들을 주입하는 방법을 가능하게 한다. 본 명세서에서 예시적인 방법이 일련의 행위 또는 이벤트로서 도시되고 기술되지만, 본 발명에 따르면 일부 단계가 본 명세서에 도시되고 기술된 것과 다른 순서로 및/또는 다른 단계와 동시에 발생할 수 있기 때문에, 이러한 행위 또는 이벤트의 도시된 순서에 의해 본 발명이 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 또한, 본 발명에 따른 방법을 구현하기 위해 도시된 모든 단계가 요구되는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 도시되고 기술된 시스템과 관련하여 뿐만 아니라 도시되지 않은 다른 시스템과 관련하여 방법을 구현할 수 있음을 이해할 것이다.
도 5의 상기 방법(300)은 공작물 지지부 상에 공작물을 제공하는 동작(302)에서 시작한다. 동작(304)에서 스폿 이온 빔(spot ion beam)과 같은 이온 빔이 제공되고, 동작(306)에서 상기 이온 빔을 질량 분석하여 미리 결정된 전하 대 질량비를 가지는 이온 빔을 정의할 수 있다. 동작(308)에서 상기 공작물 및 이온 빔 중 하나 이상을 다른 하나에 대하여 스캔할 수 있다. 예를 들어, 동작(308)에서 상기 공작물을 직교하는 두 방향으로 기계적으로 스캔할 수 있다. 또 다른 대안으로서, 상기 이온 빔을 제1 방향으로 정전기적 또는 자기적으로 스캔하고, 제2 방향으로 기계적으로 스캔한다. 동작(310)에서 상기 이온 빔의 에너지를 제1 에너지에서 제2 에너지로 선택적으로 가변시킨 후, 모든 에너지가 주입될 때까지 동작(308)의 상기 스캔을 후속적으로 다시 수행한다. 따라서, 이온 주입의 결과적인 깊이를 상기 공작물의 표면을 따라 균일하게 할 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기 공작물이 주입됨에 따라 상기 이온 빔의 상기 에너지를 순차적으로 가변시키는 이온 주입 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 공작물에 전달되는 상기 이온들의 상기 에너지가 상기 공작물에서 미리 결정된 가변형 에너지 패턴을 달성하기 위해 선택적으로 가변될 수 있도록 가속/감속 전극들에 공급되는 상기 전기 바이어스들의 상기 바이어스 전압을 가변시킴으로써 가능하게 된다. 본 발명은 개별적인 가변형 에너지 레벨들, 단계 함수의 에너지 변화 등의 형태로 가변형 에너지 주입을 제공하는 시스템에 포함될 수 있음을 이해할 것이다. 상기 공작물의 상기 표면에 걸친 상기 에너지 프로파일의 가변은 대칭적일 수 있으며, 특정 위치(Q1)에서의 X1 에너지, 위치(Q2)에서의 X2 에너지 등과 같이 사분면들 또는 다른 방식으로 있을 수 있다. 또한, 이온 빔을 여러 번 통과하면서 단일 공작물에 여러 에너지를 주입할 수 있다.
도 3의 상기 시스템(200)은 스캔된 스폿 빔을 포함하고, 여기서 빔이 상기 공작물의 표면에 걸쳐 전자적으로 또는 자기적으로 스캔된다는 점에서, 예시의 목적으로 본 명세서에 기술된 예시적인 이온 주입 시스템 구조는 공작물의 상기 표면에 걸친 이온 빔 에너지의 선택적 가변을 가능하게 하는데 특히 적합하다. 스폿 빔의 이러한 스캐닝은 상기 빔이 스캔될 때 상기 이온 빔 에너지의 선택적 가변의 조절을 허용한다. 따라서, 상기 빔이 상기 웨이퍼 상의 선택된 위치들에 타격되도록 스캔될 때, 상기 빔은 상기 빔라인의 모든 광학 요소들을 통과하고, 여기서 상기 빔은 상기 웨이퍼에 타격되기 전에 그 에너지를 선택된 에너지로 변화시키도록 수정될 수 있다. 상기 빔 에너지의 변화들은 상기 스캐너 및/또는 엔드 스테이션의 상기 x 및 y 스캔 기능들과 동기하여 달성될 수 있어, 상기 스캔된 빔의 상기 에너지는 x 및/또는 y의 함수로서 가변될 수 있다.
유리하게는, 본 명세서에 기술된 예시적인 이온 주입 시스템에서, 상기 최종 빔 에너지는 단일 하류 구성요소, 상기 가속/감속 스테이지(232)에 인가된 바이어스 전압들에 의해 가변될 수 있어, 상기 이온 소스(208)의 바로 하류에 위치한 상기 추출 전극(214)의 조정과 같이 이온 에너지들을 가변시킬 수 있는 상류 구성요소에서의 전기 바이어스들을 수정할 때 요구되는 어려운 복잡한 조정 요건들을 제거할 수 있다. 또한, 감속/가속 및 편향 에너지 필터에 인가된 바이어싱 전압들은 스캔된 빔의 x 및 y 위치의 함수로서 선택적으로 가변될 수 있으며, 그에 따라 빔은 이온 빔의 에너지의 변화와 독립적으로 웨이퍼에 대한 동일한 경로 상에서 이동하도록 구속될 수 있다.
구성요소들 및 서브시스템들의 상기 선택적 바이어싱 모두는 제어 시스템(454)을 통해 달성될 수 있으며, 상기 스캐닝 시스템으로부터의 상기 빔 출력의 위치에 기초하여 에너지 필터뿐만 아니라 상기 가속/감속 스테이지로의 피드백 루프(feedback loop) 입력을 통해 구현될 수 있음을 이해할 것이다. 그러나, 피드백 루프는 본 발명의 선택적 가변형 에너지 이온 주입 특징을 가능하게 하기 위한 요건은 아니며, 본 발명의 상기 선택적 가변형 에너지 이온 주입을 실행하기 위해 미리 프로그래밍된 이온 빔 에너지 프로파일들이 또한 유리하게 구현될 수 있음을 이해할 것이다. 이와 같이, 이온 빔 에너지는 상기 웨이퍼 상의 상기 빔의 x, y 좌표 위치에 대한 피드백 루프를 통해, 또는 일부 미리 결정된 원하는 패턴을 통해 다이마다 또는 일부 다른 특징 또는 영역마다 선택적으로 변화될 수 있다.
본 발명의 상기 선택적 가변형 에너지 이온 주입은 상기 공작물의 맵을 통해 구현될 수도 있는데, 상기 전극 칼럼 및/또는 에너지 필터 내의 하나 이상의 전극에 각각 공급되는 상기 하나 이상의 전압의 선택적 가변은 상기 공작물 지지부 상에 위치되는 공작물의 맵에 기초한다. 또 다른 대안으로, 본 발명의 상기 이온 주입 시스템은 검출기, 또는 상기 공작물 지지부 상에 위치되는 공작물의 하나 이상의 속성을 검출하도록 구성되는 다중의 검출기들을 구비할 수 있는데, 상기 가속/감속 스테이지 및/또는 상기 에너지 필터의 하나 이상의 전극 칼럼에 각각 공급되는 상기 하나 이상의 전압의 상기 선택적 가변은 또한 상기 검출기로부터의 피드백에 기초한다. 이러한 대안적인 실시예에 따르면, 상기 검출기 또는 검출기들은 바람직하게는 상기 공작물의 두께, 상기 공작물 상에 배치된 층의 두께, 상기 공작물 상의 다이 패턴, 상기 공작물의 에지, 상기 공작물의 중심, 또는 상기 공작물 상의 미리 정의된 영역 중 하나 이상을 검출하도록 구성될 수 있는데, 상기 검출된 정보는 상기 이온 빔의 에너지를 선택적으로 가변시키기 위한 입력으로서 제공된다.
본 발명은 하나 이상의 구현예에 대해 예시되고 설명되었지만, 첨부된 청구항의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 예시된 실시예에 대한 변경 및/또는 수정이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 특히 위에서 설명한 구성요소(블록, 유닛, 엔진, 조립체, 장치, 회로, 시스템 등)에 의해 수행되는 다양한 기능들과 관련하여, 그러한 구성요소를 설명하기 위해 사용된 용어들("수단(means)"에 대한 참조를 포함)은, 달리 지시되지 않는 한, 상기 설명된 구성요소(예를 들면, 즉 기능적으로 동등한)의 특정한 기능을 수행하는 어떤 구성요소 또는 구조에 대응하도록 의도되었고, 본원에 도시된 본 발명의 예시적인 구현들에서의 상기 기능을 수행하는 상기 개시된 구조에 구조적으로 동등하지 않더라도 마찬가지이다. 또한, 본 발명의 특정 특징이 여러 구현 중 하나에 대해서만 개시되었더라도, 그러한 특징은 임의의 주어진 또는 특정한 응용에 대해 원하거나 유리할 수 있는 다른 구현들의 하나 이상의 다른 특징들과 결합될 수 있다. 더욱이, "포함하는(including)", "포함한다(includes)", "가지다(has)", "가지는(having)", 및 이의 변형들이 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 및 청구항들 중 하나에 사용되는 한, 그러한 용어들은 "포함하는(comprising)"이라는 용어와 유사한 방식으로 포함하도록 의도된 것이다.

Claims (20)

  1. 이온들의 체인형 에너지 주입을 만들어 내는 이온 주입 시스템으로서,
    도펀트 재료(dopant material)를 이온화하고 이온 빔을 생성하도록 구성되는 이온 소스(ion source);
    상기 이온 빔을 수신하도록 구성되는 가속/감속 스테이지(acceleration / deceleration stage) - 상기 가속/감속 스테이지는 그에 대한 하나 이상의 입력에 기초하여 상기 이온 빔의 에너지를 선택적으로 가변시키도록 구성되어, 이로써 선택적 가변형 에너지 이온 빔(selectively variable energy ion beam)을 규정함 -; 및
    상기 가속/감속 스테이지의 하류에 위치되는 단일 공작물 엔드 스테이션(single workpiece end station);
    을 포함하되,
    상기 단일 공작물 엔드 스테이션은 그에 의한 연속적인 이온 주입을 위해 상기 선택적 가변형 에너지 이온 빔 앞에 단일 공작물만을 선택적으로 위치시키고 및 유지하도록 구성되는 공작물 지지부를 포함하고,
    상기 단일 공작물은 상기 이온 빔의 상기 에너지의 상기 선택적 가변과 동시에 상기 단일 공작물 엔드 스테이션 내의 상기 공작물 지지부 상에 유지되는, 이온 주입 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가속/감속 스테이지에 동작 가능하게 결합되는 하나 이상의 전력 소스; 를 더 포함하고,
    상기 하나 이상의 입력은 하나 이상의 전기 바이어스 신호를 포함하는, 이온 주입 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가속/감속 스테이지는 하나 이상의 전극 쌍을 가지는 전극 칼럼을 포함하고,
    상기 하나 이상의 전기 바이어스 신호는 상기 전극 칼럼의 상기 하나 이상의 전극 쌍에 공급되는, 이온 주입 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 전극 칼럼은 이온 빔 가속기, 이온 빔 감속기 및 굽힘 전극 중 하나 이상을 포함하는, 이온 주입 시스템.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 전기 바이어스 신호는 전압 및 전류 중 하나 이상을 포함하는, 이온 주입 시스템.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 전력 소스에 동작 가능하게 결합되고, 다수의 공정 레시피들(process recipes)에 따라 상기 가속/감속 스테이지에 공급되는 상기 하나 이상의 전기 바이어스 신호를 선택적으로 가변시키도록 구성되는 제어기; 를 더 포함하는, 이온 주입 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 공작물 지지부 상의 미리 결정된 공정 온도에서 상기 단일 공작물의 온도를 제어하도록 구성되는 열 장치(thermal apparatus); 를 더 포함하고,
    상기 미리 결정된 공정 온도는 상기 이온 주입 시스템의 고온 구성 및 상기 이온 주입 시스템의 저온 구성 중 하나와 관련되는, 이온 주입 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    제1 스캔 축 및 제2 스캔 축을 따라 상기 이온 빔 및 상기 공작물 지지부 중 하나 이상을 서로에 대해 스캔하도록 구성되는 스캔 장치(scanning apparatus); 를 추가 포함하는, 이온 주입 시스템.
  9. 선택적 가변형 에너지 이온 빔을 공작물에 제공하도록 구성되는 이온 주입 시스템으로서,
    도펀트 재료를 이온화하고 이온 빔을 생성하도록 구성되는 이온 소스;
    상기 이온 빔을 수신하도록 구성되는 가속/감속 스테이지 - 상기 가속/감속 스테이지는 상기 가속/감속 스테이지에 대한 하나 이상의 입력에 기초하여, 상기 이온 빔의 에너지를 선택적으로 가변시켜 상기 선택적 가변형 에너지 이온 빔을 규정하도록 구성됨 -;
    상기 가속/감속 스테이지의 하류에 위치되는 엔드 스테이션(end station) - 상기 엔드 스테이션은 그에 의한 이온 주입을 위해 상기 선택적 가변형 에너지 이온 빔 앞에 상기 공작물을 선택적으로 위치시키도록 구성되는 공작물 지지부를 포함하고, 상기 공작물은 상기 이온 빔의 상기 에너지의 상기 선택적 가변과 동시에 상기 엔드 스테이션 내의 상기 공작물 지지부 상에 유지됨 -; 및
    상기 공작물 지지부 상의 미리 결정된 공정 온도에서 상기 공작물의 온도를 제어하도록 구성되는 열 장치 - 상기 미리 결정된 공정 온도는 상기 이온 주입 시스템의 고온 구성 및 상기 이온 주입 시스템의 저온 구성 중 하나와 관련되고, 상기 공작물은 상기 이온 빔의 상기 에너지의 상기 선택적 가변과 동시에 상기 엔드 스테이션 내에서 상기 공작물 지지부 상에서 유지됨 -;
    를 포함하는, 이온 주입 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 열 장치는 열 척(thermal chuck)을 포함하고,
    상기 열 척은 상기 고온 구성에서 상기 공작물을 대략 300°C 초과로 가열하도록 구성되는, 이온 주입 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 가속/감속 스테이지에 동작 가능하게 결합되는 하나 이상의 전력 소스를 더 포함하고,
    상기 하나 이상의 입력은 하나 이상의 전기 바이어스 신호를 포함하는, 이온 주입 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 가속/감속 스테이지는 하나 이상의 전극 쌍을 가지는 전극 칼럼을 포함하고,
    상기 하나 이상의 전기 바이어스 신호는 상기 전극 칼럼의 상기 하나 이상의 전극 쌍에 공급되며,
    상기 전극 칼럼은 이온 빔 가속기, 이온 빔 감속기 및 굽힘 전극 중 하나 이상을 포함하는, 이온 주입 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 전력 소스에 동작 가능하게 결합되고, 복수의 공정 레시피들에 따라 상기 가속/감속 스테이지에 공급되는 상기 하나 이상의 전기 바이어스 신호를 선택적으로 가변시키도록 구성되는 제어기; 를 추가 포함하는, 이온 주입 시스템.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 공작물 지지부는 오직 하나의 공작물만을 지지하도록 구성되는 단일 공작물 지지부를 포함하는, 이온 주입 시스템.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 이온 빔 및 상기 공작물 지지부 중 하나 이상을 제1 스캔 축 및 제2스 캔 축을 따라 서로에 대하여 스캔하도록 구성되는 스캔 장치; 를 추가 포함하는, 이온 주입 시스템.
  16. 선택적 가변형 에너지 이온 빔을 공작물에 제공하도록 구성되는 이온 주입 시스템으로서,
    도펀트 재료를 이온화하고, 이온 빔을 생성하도록 구성되는 이온 소스;
    상기 이온 빔을 수신하도록 구성되는 가속/감속 스테이지 - 상기 가속/감속 스테이지는 상기 가속/감속 스테이지에 대한 하나 이상의 입력에 기초하여, 상기 이온 빔의 에너지를 선택적으로 가변시켜 상기 선택적 가변형 에너지 이온 빔을 규정하도록 구성됨 -; 및
    상기 가속/감속 스테이지의 하류에 위치되는 엔드 스테이션 - 엔드 스테이션은 그에 의한 이온 주입을 위해 상기 선택적 가변형 에너지 이온 빔 앞에 상기 공작물을 선택적으로 위치시키도록 구성되는 공작물 지지부를 포함하고, 상기 공작물은 상기 이온 빔의 상기 에너지의 상기 선택적 가변과 동시에 상기 엔드 스테이션 내에 유지되고 상기 이온 빔에 연속적으로 노출됨 -; 를 포함하는, 이온 주입 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 가속/감속 스테이지에 동작 가능하게 결합되는 하나 이상의 전력 소스; 를 더 포함하고,
    상기 하나 이상의 입력은 하나 이상의 전기 바이어스 신호를 포함하는, 이온 주입 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 가속/감속 스테이지는 하나 이상의 전극 쌍을 가지는 전극 칼럼을 포함하고,
    상기 하나 이상의 전기 바이어스 신호는 상기 전극 칼럼의 상기 하나 이상의 전극 쌍에 공급되며,
    상기 전극 칼럼은 이온 빔 가속기, 이온 빔 감속기 및 굽힘 전극 중 하나 이상을 포함하는, 이온 주입 시스템.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 전력 소스에 동작 가능하게 결합되고, 복수의 공정 레시피들에 따라 상기 가속/감속 스테이지에 공급되는 상기 하나 이상의 전기 바이어스 신호를 선택적으로 가변시키도록 구성되는 제어기; 를 더 포함하는, 이온 주입 시스템.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 공작물 지지부 상의 미리 결정된 공정 온도에서 상기 공작물의 온도를 제어하도록 구성되는 열 장치; 를 더 포함하고,
    상기 미리 결정된 공정 온도는 상기 이온 주입 시스템의 고온 구성 및 상기 이온 주입 시스템의 저온 구성 중 하나와 관련되는, 이온 주입 시스템.
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