KR930005736B1 - 이온주입장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

이온주입장치

제1도는 종래 이온주입장치의 일례를 부분적으로 도시한 장치도.

제2도는 제1도의 장치에 있어서, 빔주사시에 계측되는 빔전류의 예를 도시한 선도.

제3도는 본 발명의 제1실시예에 의한 이온주입장치를 부분적으로 도시한 장치도.

제4도는 제3도의 제어장치에서의 제어의 대략적인 흐름을 도시한 플로우챠트.

제5도는 제4도의 주사전원의 보다 구체예를 도시한 블럭도.

제6도는 트리거신호 및 주사신호의 예를 도시한 선도.

제7도는 제3도의 장치에 있어서, 빔주사시에 계측되는 빔전류의 예를 도시한 선도.

제8도는 타게트 구동장치의 일례를 도시한 설명도.

제9도는 이온빔의 전기적 주사수단을 도시한 설명도.

본 발명은, 이온빔을 전기적으로 주사하는 동시에, 타게트를 그것과 직교하는 방향에 기계적으로 주사하는 소위 하이브리드스캔(hybrid scan) 방식의 이온주입장치에 관한 것이다.

이러한 이온주입장치의 종래예를 제1도에 도시한 것으로서, 이 이온주입장치에서는, 이온원으로부터 인출되며 필요에 따라서 질량 분석, 가속등이 행해진 스포트형태의 이온빔(2)을, 주사수단에 의해 즉, 이예에서는 주사전원(6)으로부터 주사전압(예를들면 1000Hz 정도의 삼각파전압)이 공급되는 1조의 주사전극(4)에 의해 X방향(예를들면 수평방향,이하동일)으로 정전적으로 주사하여 X방향으로 퍼지는 면형태의 빔으로 되도록 하고 있다.

한편, 타게트(예를들면 웨이퍼)(8)를 홀더(10)에 의해 이온빔(2)의 조사 영역내로 유지하는 동시에, 그들을 구동장치(12)에 의해 X방향과 직교하는 Y방향(예를들면 수직방향, 이하동일)으로 기계적으로 주사하고, 이것과 이온빔(2)의 주사와의 협력작용에 의해서, 타게트(8)의 전면(全面)에 균일하게 이온주입을 하도록 하고 있다.

보다 구체적으로, 이온빔(2)의 X방향의 주사영역 일단부에, 이온빔(2)을 받아 그 빔전류를 계측하는 빔전류 계측기(예를들면 패러데이컵)(14)를 설치하여 이것으로 계측한 빔전류(I)를 이예서는 변환기(16)에 의해 펄스신호로 변환하여 제어장치(18)로 보낸다. 그리고 제어장치(18)는, 그 계측데이타에 따라서 타게트(8)의 기계적 주사속도를 연산하여 그렇게 되도록 구동장치(12)를 제어한다.

구체적으로는, 빔전류(I)에 비례한 속도로 타게트(8)의 상하이동이 행해지도록 제어한다.

또한, 구동장치(12)에는, 예를들면 직선 구동모터나, 회전모터와 볼나사를 조합시킨 기구등을 사용할 수가 있다.

상기 장치에 있어서, 빔전류 계측기(14)로 계측되는 빔전류(I)는 제2도에 도시한 바와같은 것으로 된다. 제2도의 점 a, b는 제6도의 점 a, b와 각각 대응하고 있다.

따라서 제어장치(18)는, 현재 얼마만큼의 빔전류(I)가 오고 있는가를 검지하고, 그로부터 다음의 일왕복 주사시에 얼마만큼의 속도로 타게트(8)를 구동하면 좋은가를 연산하며, 구동장치(12)에 대해 구동신호 DS를 출력하는 처리를 직전의 빔전류(I)를 계측한 직후로부터 다음 일왕복주사가 시작하기까지의 시간 T₁내로 행해져야만 한다. 그런데, 현재 일반적으로 존재하는 이온주입장치에 있어서는, 일왕복주사에 소요되는 시간은 1밀리초 정도이며, 시간 T₁은 수백마이크로초정도로 되고, 제어장치(18)는 이 정도의 시간내에서 상기와 같은 연산처리를 행하는 능력이 요구된다. 통상에 있어서는 빔전류(I)의 크고작음에 따라서 연산처리에 소요되는 시간이 변화한다(예를들면 빔전류(I)가 크게되는 만큼 제어장치(18)에서의 처리스텝이 증대한다).

가령 제어장치(18)에서의 연산처리 시간이 상기 시간 T₁을 초과하면, 그 이후의 타게트(8)의 주사속도의 제어가 고장나게 되고, 결국은 그 이후의 모든 이온주입이 올바르게 되지 않는다.

따라서, 제어장치(18)로서는 가장 오래 걸리는 처리에 소요되는 시간이 상기 시간 T₁이하로 되도록한 것을 사용해야만 하지만, 그와같이 처리속도가 빠른 제어장치(18)는 매우 고가인 것으로 되거나 또는 제작하는 것이 곤란한 경우도 있다.

그래서 본 발명은, 상기와 같은 제어장치로서 처리속도가 느린것도 사용할 수 있도록한 이온주입장치를 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 이온주입장치는, 제어장치를 타게트의 주사속도의 연산처리가 종료할 때마다 트리거신호를 하나씩 출력하는 것으로 하며, 주사전원을 제어장치로부터 트리거신호가 하나 주어질 때마다 이온빔의 일왕복주사분의 주사출력을 출력하는 것으로 한 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 의하면, 제어장치에서의 연산처리가 반드시 끝나고나서, 이온빔의 다음 일왕복주사가 행해지는 것으로 된다. 따라서 이 제어장치로서 처리속도가 늦은 것이라도 사용할 수 있도록 된다.

이하 본 발명의 실시예를 도면을 참고하여 설명한다.

제3도는, 본 발명의 제1실시예에 의한 이온주입장치를 부분적으로 도시한 장치도로서, 제1도의 예와 동일한 부분에는 동일부호를 기입하고, 이하에서는 종래예와 다른점을 주로 설명한다. 이 실시예에서는, 상술한 제어장치(18)에 대응하는 제어장치(28)가 타게트(8)의 기계적 주사속도의 연산처리가 종료할 때마다 트리거신호 TS(제6도 참조)를 하나씩 출력한다.

보다 구체예를 설명하면, 제어장치(28)는 예를들면, 제4도에 도시한 바와같이 빔전류 계측기(14)로 계측한 빔전류(I)(구체적으로 변환기(16)에 의해 변환된 펄스신호)를 페치(fatch)(스텝 31) 그것에 의해서 다음 일왕복주사시에 얼마만큼의 속도로 타게트(8)를 구동(주사)하면 좋은가를 연산하고(스텝 32), 또 구동장치(12)에 대해 구동신호 DS를 출력하며(스텝 33), 그호 트리거신호 TS를 하나 출력한다(스텝 34). 그리고 이상과 같은 처리를 소정의 주입이 완료할 때까지 순차적으로 계속한다.

그리고 이 실시예에서는, 상술한 주사전원(6)에 대응하는 주사전원(26)을, 제어장치(28)로부터 트리거신호 TS가 하나 주어지는 동시에 이온빔(2)의 일왕복주사분의 주사전압을 주사전극(4)에 대해 출력하는 것으로 하고 있다.

보다 구체예를 설명하면, 주사전원(26)은 예를들면, 제5도에 도시한 바와같이, 3각파의 주사신호 VS를 발생시키는 신호발생기(261), 그것으로부터의 주사신호 VS를 승압하여 서로 역극성의 주사전압 VX 및 -VX를 각각 출력하는 고압증폭기(262), (263)를 구비하고 있다. 특히 이 신호발생기(261)는, 제6도에 도시한 바와같이 제어장치(28)로부터 트리거신호 TS가 하나 주어질 때마다 3각파를 하나 출력하는 것이며, 이것에는 예를들면 공지의 임의 파형발생기를 사용할 수가 있다. 또한, 제6도의 점 a, b는 제3도 및 제7도의 점 a, b에 각각 대응하고 있다.

상기 구성에 의하면, 제어장치(28)에서의 상기와 같은 연산처리가 반드시 끝나고 나서 트리거신호 TS가 출력되어 그것에 응답하여 이온빔(2)의 다음 일왕복주사가 행해지는 것이다. 따라서 제어장치(28)로 처리속도가 느린것도 사용할 수가 있다.

보다 구체적으로는, 제7도에 도시한 바와같이 제어장치(28)에서의 연산처리 시간을 T₂로 하면, 직전의 빔전류(I)를 계측한 직후로부터 시간 T₂후에 이온빔(2)의 다음 주사가 개시되는 것이다. 따라서, 이 시간 T₂가 제2도에서 설명한 시간 T₁을 초과하여도 종래와 같이 주입제어가 고장나는 것과 같은 치명적인 에러는 조금도 발생하지 않는다. 다만 쓸모없는 시간 T₃(=T₂-T₁)가 발생할 뿐이다.

그러므로 이 쓸모없는 시간 T₃동안은, 타게트(8)에 대한 주입동작이 행해지지 않는 것으로 되지만, 이 시간 T₃는 통상 마이크로초급으로 되며, 따라서 쓸모없는 시간 T₃가 발생하여도 소정의 조사량을 주입하는데 소요되는 시간이 종래보다 아주 조금 길어질 뿐 아무런 지장은 없다.

또한, 상기 각 예에서는, 이온빔(2)의 주사수단으로서 주사전극(4)을 사용하고 있으나 그 대신에 편향 마그네트를 사용하여 이온빔(2)을 자계에 의해 상기와 같이 주사하도록 하여도 좋다. 그 경우에는 주사전원으로부터 주사 출력으로 상기와 같은 3각파의 주사전류를 공급하는 것으로 한다.

또, 타게트(8)를 이온빔(2)의 주사방향인 X방향에 실질적으로 직교하는 Y방향에 기계적으로 주사하는 수단으로서는, 상술한 바와같은 직선적인 운동 대신에 요동운동에 의해 실질적으로 직교하도록 구동하여도 좋다. 이와같은 구동수단으로서는, 예를들면 제8도에 도시한 바와같은 구동장치(320)가 있다.

즉, 이 구동장치(320)는, 홀더(10)를 지지하는 아암(324)과, 이 아암(324)을 화살표방향으로 선회시키는 가역전식모터(예를들면 다이렉트 드라이브 모터)(322)를 구비하며, 이 모터(322)를 왕복회전시키는 것에 의해서, 홀더(10)에 유지된 타게트(8)를 이온빔(2)을 향한 상태로, 원호를 그리는 형태로 X방향에 실질적으로 직교하는 Y방향으로 기계적으로 주사할 수가 있다. 이 경우, 타게트(8)의 상기와 같은 주사시에 그 자세가(예를들면,그 지향면(8a)의 방향이)변하지 않도록, 아암(324)의 선회에 따라서 홀더(10)를 회전시키는 수단을 더 설치하여도 좋다. 예를들면, 이 실시예와 같이 아암(324)에 가역전식모터(예를들면,다이렉트 드라이브모터)(326)를 부착하여 이 모터(326)의 출력축에 홀더(10)를 부착하고, 이 모터(326)에 의해서 홀더(10)을 아암(324)의 선회방향과 역방향으로 동일 각도 회전시키면, 홀더(10) 및 타게트(8)의 자세는 불편하게 된다.

또, X방향으로 전기적으로 주사하여 평행빔화된 이온빔(2)을 타게트(8)에 조사하여도 좋다. 이온빔(2)의 그와같은 주사수단의 일예를 제9도에 도시한다. 즉, 이온원(410)으로부터 인출되며 필요에 따라 질량분석, 가속등이 행해진 이온빔(2)을 동일의 주사전원(26)으로부터 서로 역극성의 주사전압(3각파 전압)이 인가되는 2조의 주사전극(412), (414)의 협력작용에 의해 X방향으로 주사하여 주사전극(414)으로부터 출사(出射)했을 때에 평행빔으로 되도록 하고 있다.

이 예와 다르게, 단지 이온빔(2)을 자장을 이용하여 상기와 동일하게 주사하도록 하여도 좋다. 또, 이 실시예에 있어서, X 방향 및 Y방향은 직교하는 두방향을 나타낼 뿐이며, 따라서 예를들면 X방향을 수평방향으로 보거나, 수직방향으로 보아도, 또는 그들로부터 경사진 방향으로 보아도 좋다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 제어장치에서의 소정의 연산처리가 반드시 끝나고 나서 이온빔의 다음 일 왕복주사가 행해지도록 되므로, 이 제어장치로 처리속도가 느린 것이라도 사용할 수가 있게 된다.

그 결과 예를들면, 이 제어장치의 원가를 낮출 수 있는 동시에, 그 제작이 간편하게 된다.

Claims (3)

1. 이온빔(2)을 X방향으로 전기적으로 주사하는 주사수단(6) 및 그것에 주사출력을 공급하는 주사전원(26)과, 타게트(8)를 X방향과 실질적으로 직교하는 Y방향에 기계적으로 주사하는 구동장치(12)와, 이온빔(2)의 주사영역의 일단부에 설치되어 이온빔의 빔전류(I)를 계측하는 빔전류 계측기(14)와, 이 빔전류 계측기(14)로 계측한 빔전류치에 따라 타게트(8)의 주사속도를 연산하여 그렇게 되도록 상기 구동장치(12)를 제어하는 제어장치(28)를 구비하는 이온주입장치에 있어서, 상기 제어장치(28)를, 타게트(8)의 주사속도의 연산처리가 종료할 때마다 트리거신호를 하나씩 출력하는 것으로 하고, 상기 주사전원(26)을 제어장치(28)로부터 트리거신호 하나 주어질 때마다 이온빔(2)의 일왕복주사분의 주사출력을 출력하는 것으로 한 것을 특징으로 하는 이온주입장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 구동장치(12)는, 상기 타게트(8)를 유지하는 홀더(10)를 지지하는 아암(326)과, 아암(326)을 선회시키는 가역전식 모터(322)를 구비하고, 타게트(8)를 이온빔(2)을 향한 상태로 원호를 그리는 형태로 주사하는 것을 특징으로 하는 이온주입장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 이온빔(2)을 평행하게 하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온주입장치.

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