KR950001252B1 - 이온 주입 장치 및 이온 주입 방법 - Google Patents

이온 주입 장치 및 이온 주입 방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

이온 주입 장치 및 이온 주입 방법
제1도는 본 발명에 따른 이온 주입 시스템의 단순한 블럭선도.
제2도는 이온 빔 축을 따라 본 바와 같이 제1도에 도시된 시스템의 마스크 조립체를도시한도면.
제3도는 제2도에 라인 3-3을 따라 절취한 마스크 조립체의 단면도.
제4도는 제1도에서 도시된 균질성 모니터와 주입량 처리기의 블럭선도.
제5도는 제4도에 도시된 디멀티플렉서의 블럭선도.
제6도는 제5도의 디멀티플렉서에서 전압 파형을 나타내는 그래프.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 이온 소스 20 : 스캔 제어기
22 : 반도체 웨이퍼 30 : 조립체
32 : 주입량 처리기 및 균일성 모니터 36 : 마스크판
70 : 디멀티플렉서 74 : 전압 제어형 발진기
80, 82 : 버퍼 증폭기 84, 86 : 검출기 회로
본 발명은 반도체 웨이퍼의 이온 주입에 관한 것으로 특히, 이온 주입 시스템에서 이온 주입량 측정 및 균일성을 모니터하기 위한 시스템에 관한 것이다.
이온 주입은 반도체 웨이퍼에 불순물을 유입시키기 위한 표준 기술이 되었다. 불순물 주입 정도는 불순물이 주입된 영역의 도전성을 결정한다. 불순물은 반도체 재질의 결정격자에 불순물을 주입하기 위한 수단으로서 이온 에너지의 모멘트를 이용하여 반도체 웨이퍼에 주입된다. 집적 회로 소자를 위한 제조 공정은 서로 다른 소자 영역의 불순물도핑을 위한 여러가지 이온 주입 단계를 포함한다.
전형적으로 이온 주입 시스템은 기체 또는 고형 재질을 잘 정렬된 이온 빔으로 변환하기 위한 이온 소스를 포함한다. 상기 빔은 원치 않는 이온 종류를 제거하기 위해 질량 분석이 되며, 그리고 소정의 에너지로 가속이 되어 목표물 판상에 진속된다. 상기 빔은 스캐닝, 목표물 이동 또는, 스캐닝과 목표물 이동의 조합에 의해 목표물 영역상에서 편향된다. 빔 스캐닝의 한가지 형태는 목표물 영역에 대해 라스터(raster) 스캔을 이용한 2차원 정전 스캐닝을 이용하는 것이다.(예를 들어 미합중국 특허 제4,283,631호).
이온 투입 시스템의 작동에 있어서, 반도체 웨이퍼에 주입되어 누적되는 이온 주입량을 측정하는 것이 필요하다. 왜냐하면, 주입된 이온의 수는 이온 주입 영역에서도전성을 결정하기 때문이다. 전형적으로 이온 주입은 이온 종류, 이온 에너지 평방센티당 이온 주입량으로 규정될 수 있다. 이온 소스는 정확하고, 일정한 이온 빔 흐름을 전달하지 않기 때문에. 이온 주입량을 연속적으로 측정할 필요가 있다. 또한 웨이퍼의 표면 영역상에 주입된 이온 주입량의 공간 균일성을 모니터할 필요가 있다. 규정된 한계 이외의 공간 균일성 변화는 소자간에 작동 특성이 변하게 한다. 반도체 제조 공정은 전형적으로 1퍼센트 이내의 정확한 주입량과 1퍼센트 미만의 주입량 균일성을 필요로 한다.
과거에는 누적 이온 주입량이 목표물 웨이퍼의 전방에 배치된 패러데이 컵으로 측정하였다. 이온 빔은 패러데이 컵을 통해 웨이퍼로 진행하며, 패러데이 컵에서 전류를 발생한다. 웨이퍼 자체는 패러데이 시스템이며 접지될 수가 없다. 패러데이 전류는 전체 이온 주입량을 결정하기 위한 시간에 대해 전류를 합산하는 전자 주입량 처리기에 제공이 된다. 주입량 균일성은 코너 컵(cormer cup) 장치에 의해 모니터된다. 중앙 개구를 갖는 마스크는 이온 빔의 경로에 배치된다. 빔은 중앙 개구를 통과하는 부분을 가진 마스크의 영역상에서 스캔이 되어 목표물 웨이퍼 상에 투사된다. 마스크의 4모서리에는 작은 패러데이 컵이 배치되어 상기 위치에서 빔 전류를 감지한다. 개개의도전체는 각 모서리에서 빔 전류를 편이를 평균값으로부터 결정하는 모니터 시스템에 4개의 코너 컵을 접속시킨다. 어떤 시스템에서 코너 컵은 누적 이온 주입량을 측정하기 위해 공통으로 접속이 된다.
본 발명의 일반적인 목적은 스캔된 대전 입자 빔 시스템용의 주입량의 측정 및 균일성 모니터 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 제조시에 구성이 간단하며, 경제적인 주입량 측정 및 균일성 모니터 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 스캔된 대전 입자 빔 시스템용 주입량 측정 및 균일성 모니터 장치를 제공하는 것이며, 여기서, 단일 출력 전류 리드를 갖는 빔 감지기는 이온 주입량과 이온 주입량 균일성을 동시에 결정하기 위해 사용이 된다.
본 발명에 있어서, 그 이외의 목적 및 장점은 스캐닝 신호에 응답하여 목표물 평면상에 스캔된 이온 빔의 이온 주입량과 이온 주입량 규일성을 측정하기 위한 장치에서 얻어진다. 상기 장치는 다수의 서로 다른 감지 위치에서 이온 빔을 감지하며 각 감지 위치에서 수신된 이온 빔 전류를 나타내는 빔 전류를 제공하기 위한 수단과, 이온 주입량을 결정하기 위해 시간에 대해 빔 신호를 합산하는 수단과, 스캐닝 신호와 빔 신호에 응답하여 서로 다른 감지 위치의 각각에서 수신된 빔 전류 성분을 결정하고, 이로부터 주입량 균일성을 결정하는 균일성 모니터 수단을 구비한다.
감지 수단은 빔에 거의 수직인 평면에서 이온 빔의 경로에 위치된 마스크 조립체를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 마스크 조립체는 목표물 판에 이온 빔이 전달되게 하는 제1개구를 갖는 마스크 판과, 제1 개구 둘레의 감지 위치 각각에서 배치된 다수의 빔 감지 개구와, 상기 개구의 각각을 통해 수신된 빔 전류를 감지하기 위해 감지 개구의 정렬이 되어 있는 마스크판 뒤편에 위치된 환형 패러데이 컵을 포함한다. 단일 빔 전류 신호는 스캐닝 신호에 응답하여 각 빔 전류 성분의 감지 위치를 식별하고 상기 결정에 응답하여 빔 신호를 스위칭시키는 디멀티플렉싱 수단을 포함하는 균일성 모니터 수단에 제공된다. 상기 디멀티플렉서는 같은 감지기 조립체로 이온 주입량과 이온 주입량 균일성을 동시에 측정할 수 있는 능력을 제공한다.
본 발명의 장치를 포함한 이온 주입 시스템의 간단한 다이어그램이 제1도에 도시되어 있다. 이온 소스(10)는 전형적으로 10KeV 내지 200KeV범위에서 선택가능한 전위 상태인 고압 단자(도시하지 않았음)내에서 작동한다. 이온 소스(10)는 선택된 종류의 개스를 잘 정렬된 이온 빔(12)으로 변환시킨다. 상기 이온빔(12)은 원하는 종류를 선택하는 분석기 자석, 빔 한정 슬릿, 빔 가속관 및 목표물 평면(15)에 빔을 집속시키기 위한 렌즈를 포함하는 이온 광학체를 통과한다. 상기 시스템은 빔(12)을 목표물 평면(15)상에서 스캔시키기 위해 X 편향판(16)과 Y 편향판(18)을 포함한 정전 편향 시스템을 이용한다. 빔(12)편향을 위한 파형은 소정의 스캐닝 패턴을 얻기 위해 판(16,18)을 활성화시키는 스캔 제어기(20)에서 발생이 된다. 반도체 웨이퍼(22)는 이온 빔(12)의 경로에 있는 목표물 판(15)에서 처리를 위해 배치되며, 지지판(26)상에 장착된다.
빔 감지 조립체(30)는 편향판(16)과 웨이퍼(22) 사이의 빔 경로에 위치된다. 조립체(30)는 주입량 처리기 및 균일성 모니터 조립체(32)에 이온 전류를 나타내는 빔 신호 IB를 제공한다. 편향판(16,18)에 제공된 편향 신호에 대응하는 X 스캔 신호 및 Y스캔 신호는 조립체(32)에 제공된다. 빔 감지 조립체(30)와 주입량 처리기 및 균일성 모니터 조립체(32)의 기능은 다음에서 보다 상세히 기술하기로 한다. 전형적인 이온 주입 시스템은 반도체 웨이퍼를 진공 밀페부를 통해 목표물 실로 이송시키기 위해 이중 목표물실과 자동 웨이퍼 처리 시스템을 포함한다. 웨이퍼 처리 시스템은 처리동안 웨이퍼를 배치 정렬 및 냉각 시키고 처리의 마지막 단계에서 상기 실로부터 처리된 웨이퍼를 제거한다. 상기와 같은 처리 및 냉각은 본 발명의 범위내에 해당되지 않는다.
빔 감지 조립체(30)는 제2도에서 빔 축을 따라 본 방향에서 도시되어 있으며, 제3도에 단면도가 도시되어 있다. 마스크판(36)은 이온 빔(12)의 경로에서 조립체(30)를 장착하기 위한 장착 구멍(38)을 포함한다. 마스크판 (36)에는 빔(12)을 웨이퍼(22)에 통과시키기 위해 비교적 큰 원형 개구(40)가 구비되어 있다. 개구(40)는 웨이퍼(22)에 그림자를 만들지 않도록 하기 위해 충분히 커야 한다. 개구(40)의 중심에 원점을 갖는 X - Y좌표 시스템이 제2도에 도시되어 있다. 빔(12)이 주사되지 않을때는 X - Y 평면의 원점을 통해 Z축(제1도)을 따라 통과하며 전형적으로 7도(도시하지 않았음)인 고정 각도로 옵셋이 되어 빔(12)으로부터 중성입자를 제거한다. 감지 개구(42,43,44,45)는 개구(40)의 주변 둘레에 있는 마스크판에 제공이 된다. 감지 개구 (42 내지 45)는 동일한 간격을 두고 있으며, X - Y축에 대해 45도로 각각 위치되어 있다. 감지 개구(42내지 45) 각각은 빔 전류 감지기로 이어진다. 작동에 있어서, 이온 빔(12)은 일반적으로 장방형 패턴인 마스크판(36)의 표면상에 라스터 스캔된다. 대부분의 빔(12)은 개구(40)를 통과하며 웨이퍼(22)에 주입된다. 빔(12)이 감지 개구(42 내지 45)를 통과하였을 때, 다음에서 기술하는 바와 같이 측정이 된다. 개구(42 내지 45)는 X 및 Y 축에 대해 45도 각도로 개구(40)에 인접하게 배치되었을때, 필요한 오버 스캔이 최소화된다.
빔 감지 조립체(30)의 상세한 단면도는 제3도에 도시되어 있다. 전형적으로 흑연인 개구판(48)은 마스크판(36)의 뒤편에 장착되어 감지 개구((42 내지 45)의 칫수를 한정한다. 흑연은 이온 빔(12)에 의한 스퍼터링이 되지 않게 한다 개구 판(48)의 각 개구 뒤편에는 제1 바이어스 전극(50)과 제2 바이어스 전극(52)이 장착되어 있다. 전극(50,52)의 뒤편에는 패러데이 컵(54)이 장착되어 있다. 전극(50,52)과 패러데이 컵(52)은 환형 덮개 또는 하우징(56)내에 포함되어 있다. 전극(50,52)과 패러데이 컵(54)은 서로 절연되어 있으며, 일련의 절연 격리체(도시하지 않았음)에 의해 접지로부터 절연이 되어 있다. 전극(52)은 전형적으로 약 300볼트로 바이어스 되며, 전극(50)은 약 200볼트로 바이어스 된다. 전극(50,52)은 패러데이 컵 (54)내에서 발생된 2차 전자를 흡수하는 기능을 한다. 패러데이 컵(54)은 개구(40)보다 큰 직경을 가지며 개구(40)와 동축 상태인 환형도 전링이다. 그리고 개구(42 내지 45)와 일치가 되며 링의 두께를 부분적으로 통과하는 4개의 빔 수집 구멍(55)을 갖는다. 구멍(55)은 감지 개구(42 내지 45)를 통과하는 이온을 수집한다. 패러데이 컵(54)은 제1도에 도시된 바와 같이 주입량 처리기 및 균일성 모니터 조립체(32)에 대해 단일 전기 접속부를 갖는다.
주입량 처리기 및 균일성 모니터 조립체(32)의 블럭선도는 제4도에 도시되어 있다. 패러데이 컵(54)은 저항 또는 연산 증폭기일 수 있는 전류- 전압 변환기(60)에 제공된다; 빔 전류의 펄스는 패러데이 컵(54)에 의해 수신된다. 펄스의 진폭 및 지속 시간은 빔 전류, 개구의 면적, 스캔 속도 및 빔(12)이 직접 개구의 중심 또는 연부를 횡단하여 통과하느냐에 따라 다르다. 개구의 기하적 형태 및 스캔 특성이 알려져 있기 때문에, 빔 전류만이 변수에 해당한다. 변환기(60)의 출력 전압 VB는 제6도에 도시된 바와 같은 펄스 열로 4개의 개구(42 내지 45)에 의해 수신된 빔 전류를 나타낸다. 전압 VB는 0Hz 내지 9400Hz 범위에서 작동하는 전압 제어형 발진기(62)인 전압- 주파수 변환기에 제공된다. 발진기(62)는 전압 VB의 평균값을 취하는 저역 통과를 입력으로 포함하고 있다. 발진기(62)의 출력은 이온 빔 전류에 의존하는 주파수이다. 발진기(62)의 출력은 이온 주입동안 디지탈 계수기(64)에서 누산이 된다. 계수기(64)에 누적된 수는 웨이퍼에 이온을 주입하는 시간동안 누적되는 이온 주입량을 나타낸다. 원하는 주입량을 나타내는 소정의 계수에 도달했을때, 주입이 종료된다.
변환기(60)의 출력 전압 VB은 스캔 제어기(20)로 부터 X스캔 및 Y-스캔 신호를 수신하고 감지 개구(42 내지 45)에서 수신된 빔 전류를 나타내는 각 성분 VB42, VB43, VB44, VB45로 전압 VB를 디멀티플렉서시키는 디멀티플렉서(70)이 제공이 된다. 이들 개별 전압은 이들 전압 입력에 따라 출력 주파수를 발생하는 전압 제어형 발진기 (74)와 같은 전압- 주파수 변환기에 제공이 된다. 입력부에 있는 발진기(74)는 전압VB42, VB43, VB44및 VB45의 평균값을 취하는 저역통과 필터를 포함한다. 발진기(74)의 출력은 이들이 연결된 각 발진기의 출력을 누적시키는 계수기(76)에 제공이 된다. 발진기(74)와 계수기(76)의 각 결합체는 주입 동안 모서리의 한 패러데이 컵에 수신된 주입량을 결정한다. D42, D43, D44, D45는 모서리 컵의 각각 누적된 주입량을 나타낸다. 각 모서리 컵에서의 값은 평균 주입량 값과 비교되어 편차가 결정된다. 평균 값으로 부터의 편차는 주입 이온의 균일성의 척도이다.
디멀티플렉서의 개략적인 다이어그램이 제5도에 도시되어 있다. X 스캔 및 Y스캔 신호는 출력이 반전입력에 접속되어 있는 연산 증폭기를 각각 구비하는 버퍼 증폭기(80,82)에 제공된다. 버터 증폭기(80,82)의 출력은 입력 파형의 평균 DC 성분을 검출하는 검출기 회로(84,86)에 제공된다. 제6도에 있어서 X 스캔신호의 그래프가 도시되어 있다. X스캔 신호는 목표물 평면을 통해 이온 빔을 소인시키는 연속적인 정극성 및 부극성 램프(ramp) 전압을 구비하는 주기적인 파형이다. X 스캔 신호는 전형적으로 제로가 아닌 평균 전압 VAV을 갖는다. X 스캔 신호의 순간 값이 VAV보다 클때, 빔은 X-Y 평면의 우측 1/2에 위치되며, 반면, X 스캔 신호의 값이 VAV보다 작을때는 이온 빔은 X-Y 평면의 좌측 1/2에 위치하게 된다. Y스캔 신호의 파형은 X와 비슷하지만, 주기는 더 길다. 왜냐하면 , 많은 X축 스캔은 목표물 평면의 하나의 수직 소인동안 이루어진다. X 스캔 및 Y스캔 신호는 음극선관 기술에 사용된 라스터 스캔 신호와 비슷하다.
검출기(84,86)의 각각은 연산 증폭기(92)의 비반전 입력에 접속된 입력 저항(90)을 포함한다. 캐패시터(96)는 각 연산 증폭기(92)의 비반전 입력과 접지 사이에 접속이 된다. 각 연산 증폭기(92)의 출력은 반전 입력에 접속되고 입력 신호의 평균 DC성분을 나타낸다. 검출기(84)의 출력은 저항(94)을 통해 비교기(100)의 비반전 입력에 제공된다. 버퍼 증폭기(80)의 출력은 비교기(100)의 반전 입력에 제공된다. 검출기(86)의 출력은 저항(94)을 통해 비교기(102)의 비반전 입력에 제공되며, 반면, 버퍼증폭기(82)의 출력은 비교기(102)의 반전 입력에 제공된다.저항(98)은 비교기(100,102)의 각 출력과 비반전 입력 사이에 접속이 된다. 각 저항(94,98)은 비교기 작동에서 히스테리시스를 제공한다. 비교기(100,102)는 X 스캔 및 Y 스캔신호의 순간값을 각 평균값과 비교하여 순간값이 평균값을 초과할때 한가지 상태의 출력 신호를 제공하며 순간값이 평균값을 초과하지 않을때 제2 출력 상태를 제공한다. 비교기(100,102)의 출력은 2진 디코더(104)에 제공된다. 디코더(104)는 비교기(100,102)의 가능한 출력 상태를 이온 빔(12)의 위치에 따라 4개의 출력라인중 하나에서 활성 신호로 디코드한다.
제5도에 도시되어 있으며, 상술된 디멀티플렉서 회로는 이온 빔(12)이 입사되는데 따라 시간의 각 순간마다 개구를 결정한다. 상기 정보는 합성 빔 신호 VB가 파괴되도록 하거나 또는 각 개구에서 부터 수신된 성분으로 디멀티플렉스되게 한다. 개구 위치와 연관되는 바와 같이 X 스캔 및 Y 스캔신호의 여러가지 상태는 표 1에 요약이 되어 있다. 그래서, 예를 들어 X 스캔 신호 및 Y 스캔신호가 제2도에서 축으로 도시된 바와 같이 모두 각기 그들의 평균값 보다 클때, 이온 빔(12)은 상부의 우측 4분면에 있게 되며, 패러데이 컵(54)으로 부터의 전류는 개구(42)를 통해 수신된다.
[표 1]
Figure kpo00001
다시 제5도에 있어서, 디코더(104)의 출력은 전계효과 트랜지스터 아날로그 스위치일 수 있는 아날로그 스위치(110,112,114,116)를 제어하기 위해 사용된다. 전압 VB은 아날로그 스위치(110,112, 114,116)의 각각의 아날로그 입력에 접속된 출력을 갖는 버퍼 증폭기(12)에 인가된다 버퍼 증폭기(120)는 비반전 입력에 위치(110,112,114,116)의 출력은 각 개구(42,43,44,45)에서 수신된 빔 신호 VB부분을 나타낸다. 아날로그 스위치(110,112,114,116)의 출력은 각 개구 (42,43,44,45)에서 수신된 빔 신호 VB의 부분을 나타낸다. 그래서 합성 빔 신호 VB는 개별 성분 VB42,VB43, VB44, VB45로 디멀티플렉스되었다. 각 개구로부터의 개별 빔 전류 성분은 균일성을 표시하는 평균값으로부터 편차를 결정하기 위해 처리된다.
디멀티플렉서 (70)의 작동과 연관된 파형은 제6도에 도시된다. 이온 빔(12)은 개구(42,45)의 부분에서 X스캔 신호에 따라 스캐닝되도록 되어 있다. Y스캔 신호(도시하지 않았음)는 빔(12)을 점차 상부로 편향시키며, 감지 조립체(30)를 통해 점차 하부로 편향된다. 변환기(60)로 부터의 전압 VB은 상술한 바와 같이 개구(42,45)의 모두를 통해 수신된 진폭 및 지속 시간을 변화시키는 펄스를 포함한다. 디멀티플렉서는 전압VB를 각 성분으로 분리시킨다. X 스캔 신호가 VAV이하일 의 시간동안 발생하는 전압 펄스는 출력 VB45으로 향하게 된다. X 스캔신호가 VAV보다 클때 생기는 전압 VB펄스는 VB42로 향한다. 전압 VB의 유사한 디멀티플렉싱은 빔 (12)이 개구(43,44)를 통해 스캐닝될 때 실행이 된다.
작동에서 웨이퍼(22)는 목표물 평면(15)에서 장착이 된다. 빔(12)은 빔 덤프(beam dump)로 부터 웨이퍼(22)상으로 전환되며, 표면에 대해 X 스캔 및 Y 스캔에 의해 연속적으로 스캔이 된다. 빔(12)은 개구(42 내지 45)를 커버할 수 있는 충분한 양으로 웨이퍼(22)의 연부넘으로 오버 스캔된다. 웨이퍼(22)의 이온 주입동안,도시되어 있으며, 상술된 시스템은 모든 개구(42 내지 45)에서 수신된 빔 전류 신호를 누산하여 누적 이온 주입량을 연속적으로 측정한다. 또한, 상기 시스템은 모서리 패러데이 컵에서 수집된 주입량을 개별적으로 모니터하고 측정된 값을 평균값과 비교하여 이온 주입량 균일성을 모니터 한다. 평균값으로부터의 편차는 균일하지 못한 주입량을 나타낸다.
본 발명의 주입량 측정 및 균일성 모니터 시스템은 구성이 간단하며, 종래 기술의 시스템에 비해 신뢰도를 개선시킨다. 그 결과 이온 주입 시스템은 제조하기가 용이하며, 비용이 적게 든다. 또한 목표물 웨이퍼는 패러데이 시스템의 일부가 아니기 때문에 접지될 수 있다. 또한 본 발명은 이온 빔이 주입량 균일성에 나쁜 효과를 미칠 수 있는 2차 전자 억제필드를 통과하지 않고 웨이퍼에 도달 할 수 있게 한다. 왜냐하면, 상기 필드는 모서리 패러데이 컵의 부분에만 국한되기 때문이다.
본 발명은 양호한 실시예에만 국한하여 도시 기술하였지만, 본 분야의 기술에 숙련된 사람에 의해서 첨부된 청구범위의 사상과 범주를 벗어나지 않고 여러가지 변형이 가능하다. 예를 들어 본 발명의 시스템은 반도체 웨이퍼의 이온 주입과 연관하여 기술하였지만, 본 발명은 주입량과 주입량 균일성의 측정을 요구하는 스캔된 이온 빔 시스템에 이용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 스캐닝 신호에 응답하여 목표물 평면상에 스캔이 된 이온의 주입량과 이온 빔의 주입량 균일성을 측정하기 위한 장치에 있어서, 다수의 서로 다른 감지 위치에서 이온 빔을 감지하여 모든 감지 위치에서 수신된 전체 이온 빔 전류를 나타내는 단일 빔 신호를 제공하는 수단과; 이온 주입량을 측정하기 위해 시간에 대해 상기 빔 신호를 누적 합산하는 수단과; 상기 스캔 신호와 상기 단일 빔 신호에 응답하여 상기 서로 다른 감지 위치에서 수신된 상기 빔 전류의 성분을 측정하고 이로부터 이온 주입량 균일성을 측정하는 균일성 모니터 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 이온 주입장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 감지 수단은 서로 다른 감지 위치 각각에 패러데이 컵을 구비하며, 상기 패러데이 컵은 상기 단일 빔 신호를 전달하는 공통 전기 접속부를 갖는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  3. 제2항에 있어서, 빔 축에 대해 거의 수직인 감지 평면에 있는 빔 축에 대해 등거리 간격을 두고 있는 4개의 패러데이 컵을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 감지 장치는 상기 빔에 수직인 평면에서 상기 이온 빔의 경로에 배치된 마스크 조립체를 포함하며, 상기 마스크 조립체는: 목표물 판에 이온 빔을 전달하기 위한 제1개구와, 상기 제1개구 둘레의 상기 감지 위치 각각에 위치된 다수의 빔 감지 장치를 갖는 마스크 판과; 상기 모든 감지개구를 통해 수신된 전체 빔 전류를 감지하여 상기 단일 빔 신호를 제공하기 위해 상기 감지 개구와 일치되어 마스크 판 뒤편에 위치된 환형 패러데이 컵을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 마스크 판에 있는 제1개구는 원형이며, 빔 축과 동축 상태로 구성되어 있고, 이때 상기 다수의 빔 감지 장치는 상기 제1개구의 주변 둘레에서 동일한 간격을 두고 위치한 4개의 감지 개구를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 환형 페러데이 컵은 제1개구보다 큰 직경을 가지며 제1개구와 동축 상태이고, 상기 패러데이 컵은 상기 감지 개구와 일치하는 빔 수집 구멍을 갖는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 마스크 판과 상기 환형 패러데이 컵 사이에 장치된 흑연 개구판을 포함하며, 상기 개구판은 상기 마스크 판의 감지 개구와 칫수가 일치하는 개구를 포함하며, 상기 개구판의 각 개구와 2차 전자를 억제하기 위한 상기 환형 패러데이 컵 사이에 장치된 최소한 하나의 바이어스 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 균일성 모니터 수단은 각 빔 전류 성분의 감지 위치를 식별하여 상기 빔 신호를 절환시키기 위해 디멀티플렉싱 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 이온 빔은 X 스캔 및 Y스캔 신호로 이루어지는 2차원 라스터 스캔 패턴으로 스캔이 되며, 상기 디멀티플렉싱 수단은 상기 빔 전류의 각 성분의 4분면을 식별하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 디멀티플렉싱 수단은; 상기 X 스캔 신호와 Y스캔 신호의 평균값을 측정하는 평균 수단과 X 스캔 및 Y스캔 신호의 평균값을 상기 스캔의 각 순간 값과 비교하는 비교기 수단과, 어떤 순간의 시간에 빔이 위치하는 4분면을 측정하기 위해 상기 비교기 수단의 출력에 응답하는 디코더 수단과, 수신된 감지 위치에 따라 상기 빔 신호를 소정의 출력으로 절환시키기 위해 상기 디코더 수단의 출력에 응답하는 스위칭 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 균일성 모니터 수단은 기준 값에 대해, 서로 다른 감지 위치 각각에서의 빔 신호의 편차를 측정하여 이온 주입량 균일성을 측정하기 위해 상기 디멀티플렉싱 수단의 출력에 응답하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  12. 이온 주입량과 주사된 이온 빔의 이온 주입량 균일성을 측정하기 위한 장치에 있어서, 이온 빔을 발생하여 축을 따라 빔을 지향시키는 수단과, X 스캔 및 Y스캔 빔 스캐닝 신호에 응답하여 목표물 평면상의 축에 대해 수직인 2차원으로 상기 이온 빔을 스캐닝하는 수단과, 다수의 서로 다른 감지 위치에서 수신된 이온 빔을 감지하여 모든 감지 위치에서 수신된 전체 이온 빔 전류를 표시하는 단일 빔 신호를 제공하는 수단과, 이온 주입량을 측정하기 위해 시간에 대해 상기 단일 빔 신호를 누적 계산하는 수단과, 상기 스캐닝 신호와 상기 단일 빔 신호에 응답하여 상기 서로 다른 감지 위치에서 수신된 상기 빔 전류의 성분을 측정하여 이로부터 이온 주입량을 측정하는 균일성 모니터 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 감지 수단은 빔 발생 수단과 상기 목표물 평면 사이에 위치된 마스크 조립체를 포함하며, 상기 마스크 조립체는 : 이온 빔은 상기 목표물 평면에 전달하기 위한 비교적 큰 제1개구와, 상기 목표물판 둘레에 배치된 다수의 작은 감지 개구를 갖는 마스크판과, 상기 모든 감지 개구를 통과하는 빔 전류를 감지하여 상기 빔 신호를 제공하기 위해 상기 감지 개구와 일치상태인 상기 제1개구 둘레에서 상기 마스크 판의 뒤편에 배치된 환형 패러데이 컵을 구비하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  14. 제13 항에 있어서, 상기 마스크판에 있는 상기 제1개구는 원형이며 상기 빔 축과 동축이고 상기 다수의 빔 감지 장치가 상기 제1개구의 주변 둘레에 등거리 간격으로 배치된 4개의 감지 개구를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  15. 제13항에 있어서, 상기 환형 패러데이 컵은 상기 제1개구보다 큰 직경을 가지며 상기 제1개구와 동축 상태이고, 상기 패러데이 컵은 상기 감지 개구와 일치하는 빔 수집 구멍을 갖는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  16. 제13항에 있어서, 상기 마스크 판과 상기 환형 패러데이 컵 사이에 장치된 흑연 개구판을 포함하며, 상기 개구판은 상기 마스크 판의 감지 개구와 칫수가 일치하는 개구를 포함하며, 상기 개구판의 각 개구와 2차 전자를 억제하기 위한 상기 환형 패러데이 컵 사이에 장치된 최소한 하나의 바이어스 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  17. 제12항에 있어서, 상기 균일성 모니터 수단은 상기 빔 전류의 각 성분의 감지 위치를 식별하여 상기 빔 신호를 절환시키기 위해 디멀티플렉싱 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 이온 빔은 X 스캔 및 Y스캔 신호로 이루어지는 2차원 라스터 스캔 패턴으로 스캔이 되며, 상기 디멀티플렉싱 수단은 상기 빔 전류의 각 성분의 4분면을 식별하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 디멀티플렉싱 수단은; 상기 X 스캔 신호와 Y스캔 신호의 평균값을 측정하는 평균 수단과, X 스캔 및 Y스캔 신호의 평균값을 상기 스캔의 각 순간 값과 비교하는 비교기 수단과, 어떤 순간의 시간에 빔이 위치하는 4분면을 측정하기 위해 상기 비교기 수단의 출력에 응답하는 디코더 수단과, 수신된 감지 위치에 따라 상기 빔 신호를 소정의 출력으로 절환시키기 위해 상기 디코더 수단의 출력에 응답하는 스위칭 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  20. 스캐닝 신호에 응답하여 목표물 평면상에 스캔이 되는 이온 빔의 이온 주입량과 이온 주입량 균일성을 측정하기 위한 방법에 있어서, 다수의 서로 다른 감지 위치에서 수신된 이온 빔을 감지하여 모든 감지 위치에서 수신된 전체 이온 빔 전류를 나타내는 단일 빔 신호를 제공하는 단계와, 이온 주입량을 측정하기 위해 시간에 대해 상기 빔 신호를 누적 합산하는 단계와, 서로 다른 감지 위치 각각에서 빔 전류 성분을 측정하여 이로부터 이온 주입량 균일성을 측정하기 위해 상기 스캐닝 신호와 상기 빔 신호를 이용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 방법.
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