KR102039920B1 - 이온 빔을 다루기 위한 장치 - Google Patents

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Abstract

이온 빔 스캐닝 어셈블리(202, 300)는 이온 빔을 수락하고 제 1 평면(xz-평면)에서 이온 빔을 스캔하기 위한 갭(330)을 정의하는 일련의 스캐닝 전극(314a, 314b, 316a, 316b, 318)들 및 스캐닝 전극들의 쌍에 의해 경계지어지는 이온 빔의 이동 경로 부분을 따라서 배열된 복수개의 전극(304, 306, 310, 312)들을 포함하는 다극자 정전기 렌즈 시스템(multipole electrostatic lens system)을 포함하고, 다극자 정전기 렌즈 시스템은 제 1 평면에 수직 방향(y)에서 이온 빔을 형상화하도록 구성된다.

Description

이온 빔을 다루기 위한 장치 {APPARATUS FOR TREATING ION BEAM}
본 발명은 이온 주입 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 이온 주입기의 렌즈 컴포넌트들에 관한 것이다.
오늘날 반도체 전자 기기들, 솔라 셀들, 및 다른 기술을 제조는 실리콘 및 기판들의 다른 유형들을 도핑하거나 또는 다른 방식으로 변경하는 이온 주입기 시스템들에 의존한다. 전형적인 이온 주입기 시스템은 이온 빔을 발생시킴으로써 그리고 이온들이 표면 아래에서 휴지상태(rest)가 되도록 기판으로 그것들을 조향시킴으로써 도핑을 수행한다. 이온 주입 시스템들의 상이한 타입들이 상이한 응용들을 위해 개발되어 왔다. 고-전류(High-current) 이온 주입기 시스템들은 반도체 제조에 폭넓게 사용되는 일 유형의 주입기 시스템이다. 이런 주입기 시스템들은 전형적으로 25 밀리암페어(mA)까지의 전류들을 생성하고 기판으로 주입된 종들의 하이 도우즈들을 효율적으로 도입하기 위해 채용될 수 있다.
중간-전류(medium-current) 이온 주입기 시스템들은 2 킬로 전자 볼트(keV)와 900 keV 사이의 에너지들에서 일 마이크로암페어 내지 약 5 mA 범위에 세기를 갖는 이온 빔을 생성하도록 개발되어 왔다. 이온 주입 시스템들의 이들 유형들은 약 1E13 내지 5E14 또는 그런 범위들의 농도에서 기판으로 도펀트를 도입하는데 특별히 유용할 수 있다. 일반적으로, 중간 전류 주입기 시스템들은 웨이퍼를 가로질러 스팟 빔(spot beam)을 스캐닝하여 동작하도록 개발되어 왔다. 특별히, 많은 애플리케이션들에 대하여, 이온 주입동안에, 스캔 경로(scan path)를 따라서 균일한 이온 도우즈 또는 빔 전류 프로파일을 달성하는 것이 바람직하다. 이것을 달성하기 위한 하나의 접근법은 타겟 웨이퍼의 전체 표면을 처리하기 위해서 하나의 평면에서 스팟 빔을 스캔하고 동시에 상기 평면에 직교하는 방향에서 타겟 웨이퍼를 움직이는 것이다. 이온 빔의 스캐닝은 그것의 정상 궤적으로부터 이온 빔을 제어 가능하게 편향시키기 위해 채용되는 정전기 스캐너들의 사용에 의해 성취될 수 있고 이온 빔의 이동 방향에 수직 방향에서 전기장들을 변화시킴으로써 더 큰 영역을 포괄한다. 스캐너 필드의 세기가 이온 빔의 정상 경로로부터 총 편향(total deflection)을 결정하고, 따라서 이온 빔은 스캐너 엘리먼트들의 전기장 세기를 변화시킴으로써 스캔될 수 있다.
도 1a는 종래 기술에 따라 배열된 이온 주입 시스템 (100)을 도시한다. 예시된 바와 같이, 이온 주입 시스템 (100)은 이온 소스 (102)를 포함하고, 이온 소스는 전형적으로 주입을 위한 양의 이온(positive ion)들을 생성하기 위해 사용된다. 양의 이온들은 이온 소스로부터의 그것의 출현과 프로세스될 기판 사이에서 편향되고, 가속되고, 감속되고, 형상화되고(shaped), 및/또는 스캔되는 이온 빔으로 제공된다. 이온 빔 (120)은 중심 광선 궤적 (CRT : central ray trajectory)에 의해 도 1에 예시된다. 그러나, 이온 빔은 한정된 폭, 높이, 및 형상을 가지며, 이는 이온 소스 (102)와 기판 (112) 사이의 빔 경로를 따라 변화할 수 있다는 것이 관련 기술 분야에 통상의 기술자에 의해 인식될 것이다. 도 1a는 이온 빔을 편향시키는 질량 분석기 (104), 정전기 스캐너 (106), 보정기 자석 (108), 및 기판 (112)을 조작할 수 있는 엔드 스테이션(110)을 더 도시한다. 알려진 시스템들에서, 정전기 스캐너 (106)는 이온 빔이 정전기 스캐너 (106)를 통과하여 지나갈 ? 일반적으로 이온 빔(120)의 이동 방향에 수직인 전기장을 생성한다.
도 1b는 스팟 빔이 기판에 주입하기 위해 사용되는 알려진 시나리오를 예시한다. 도시된 예에서, 기판 (112)은 실리콘 웨이퍼와 같은 원형 웨이퍼이다. 도 1b는 기판 (112) 위로 투사된 이온 빔 (120)의 단면을 도시한다. 알려진 시스템들에서, 스캐너, 예컨대 정전기 스캐너 (106)가 방향, 예컨대 방향 (122) (예시된 직교 좌표계 시스템의 X-축에 평행인 것으로 도시된)을 따라서 이온 빔을 스캔하고, 동시에 기판 (112)은 제 1 방향에 수직일 수 있는 제 2 방향 (124) (Y-축에 평행하게 도시된)을 따라서 독립적으로 병진이동되는 것이 전형적이다. 방향 (122)을 따라서 이온 빔 (120)의 스캐닝과 함께 방향 (124)을 따라서 기판을 병진이동시키는 동작이 이온들에 전체 기판 (112)을 노출시키는 이온 빔 (120)을 허용할 수 있다. 예시된 예에서, 이온 빔 (120)은 높이 H1 및 폭 W1을 갖는 스팟 빔(spot beam)이다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 이온 빔 (120)이 방향 (122)을 따라서 스캔될 때 이온 빔 (120)은 스캔 영역 (126)을 커버한다. 이온 빔(120) 의 형상 및 사이즈 및 기판 (112)의 형상 때문에, 기판 (112)의 모든 희망하는 영역들이 이온 빔 (120)에 노출되는 것을 보장하기 위해서, 이온 빔 (120)은 예시된 바와 같이 전형적으로 기판 (112)의 에지 (128)를 넘어서 스캔된다. 예를 들어, 도 1b에 제안된 바와 같이 폭 W1 보다 훨씬 더 크거나 또는 거기에 필적할 만한 거리, 에지 (128)을 지나 이온 빔 (120)을 스캔하는 것이 필요로 될 수 있다. 스캔된 영역 (126)은 따라서 기판 (112)의 외측에 있고 “낭비되는(wasted)” 이온들의 도우즈를 나타내는 상당한 영역 (130) (명확성을 위하여 단지 기판 (112)의 일 측을 따라서 도시된)을 포함할 수 있고 즉, 영역 (130)내의 이온들은 기판 (112)에 주입하거나 다른 방식으로 취급하도록 사용되지 않는다.
추가하여, 만약 이온 빔 (120)의 높이 H1 이 충분히 크지 않다면, 주입 도우즈 비-균일성(non-uniformities)이 초래될 수 있다. 이온 빔 (120)을 둘러싸도록 배열될 수 있는 빔라인 컴포넌트들 예컨대 보정기 자석들의 폴 피스들(pole piece)에 부딪치게 크지 않는 것을 보장하는것이 바람직할 수 있다. 그러나, 만약 H1의 값이 너무 작으면, 기판 (112)이 방향 (124)을 따라서 병진이동될 때 기판 (112)은 비-균일하게 주입될 수 있다. 예를 들어, 기판이 위치 P1에 위치될 때 이온 빔 (120)이 방향 (122)내에서 발진할 수 있고, 이는 기판 (112) 위에 부딪치는 스캔된 영역 (126)의 부분에 상당하는 기판 (112)위 영역내에 주입으로 이어진다. 기판 (112)은 그런 다음 방향 (124)을 따라서 움직이거나 또는 스캔될 수 있고, 정전기 스캐너 (106)의 동작 때문에 스캔된 영역 (126)에 필적할만한 사이즈의 연속적인 영역들이 기판 (112) 위에 노출되는 것으로 이어진다. 그러나, 높이 H1 인 방향 (124)을 따라서 이온 빔 (120)에 대한 한정된 치수 때문에, 방향 (122)을 따라서 이온 빔(120)의 스캐닝에 의해 노출되는 연속적인 영역들의 언더랩(underlap) 또는 오버랩(overlap)이 있을 수 있다.
이런 이온 주입 시스템들에서 균일성을 개선하기 위해서, 이온 빔 단면에 있어서 이온 빔의 형상(shape) 또는 빔 사이즈(beam size)를 바꾸는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 빔 스팟 사이즈를 증가시키기 위한 렌즈와 같은 추가 렌즈 엘리먼트들이 빔 형상을 바꾸기 위해 빔라인에 추가될 수 있다. 그러나, 추가 렌즈 엘리먼트들의 도입은 이온 빔 경로 길이를 증가시키고 이온 주입 시스템의 풋프린트(footprint)를 변화 시키는데 기여하고, 이들 둘 모두는 일반적으로 바람직하지 않다. 추가하여, 이온 빔을 형상화하기 위한 렌즈 엘리먼트들과 같은 컴포넌트들과 연속하는 정전기 스캐너들의 도입은 이온 빔으로부터 전자들이 스트립(strip)되는 증가된 영역을 생성할 수 있다. 알려진 바대로, 전자가 (양의) 이온 빔으로부터 스트립되거나 또는 제거될 때마다, 이온 빔은 확장되는 경향을 가진다. 이것은 이온 빔내의 양의 이온들의 상호 반발 때문에 일어난다. 이온 빔은 임의 시간에 전자들이 스트립될 수 있고 낮은 에너지 전자들은 임의의 다양한 빔라인 컴포넌트들에 인가된 높은 양의 전위(positive potential)에 의해 이온 빔 밖으로 끌어당겨지고(attract) 그리고 가속된다. 빔 확장(expansion)의 결과는 기판에 효율적으로 인가될 수 있는 빔 전류(beam current)에서의 감소를 포함할 수 있다.
요구되는 것은 중간 전류(medium current) 이온 주입 시스템들와 같은 이온 주입 시스템에서 보다 균일한 빔들을 형성하기 위한 개선된 방법 및 장치이다.
이 요약은 상세한 설명에서 이하에 추가로 설명되는 단순화된 형태에 발상(concept)들의 선택을 소개하기 위해 제공되고, 그리고 청구된 내용의 주요 특징들 또는 핵심 특징들을 식별하도록 의도되지 않으며, 또한 청구된 내용의 범위를 결정하는데 보조수단으로서 의도되지도 않는다.
일 실시예에서, 이온 빔 스캐닝 어셈블리는 이온 빔을 수락하고 및 제 1 평면내에서 상기 이온 빔을 스캔하기 위한 갭을 정의하는 일련의(a set of) 스캐닝 전극들을 포함한다. 상기 스캐닝 전극들의 쌍에 의해 경계지어지는 상기 이온 빔의 이동 경로 부분을 따라서 복수개의 전극들을 포함하는 다극자 정전기 렌즈 시스템(multipole electrostatic lens system)이 또한 포함된다. 상기 다극자 정전기 렌즈 시스템은 상기 제 1 평면에 수직 방향에서 상기 이온 빔을 형상화(shape)하도록 구성된다.
추가 실시예에서, 이온 빔을 다루는 방법은 상기 이온 빔의 이온 빔 경로상에 상기 이온 빔에 수직인 평면을 따라서 하나 이상의 발진 전기장들을 발생시키는 단계; 및 상기 제 1 평면에 수직 방향에서의 상기 이온 빔 경로의 부분을 따라서 일련의 정적 전기장들을 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
도 1a은 알려진 이온 주입 시스템을 도시한다.
도 1b는 종래 기술에 따른 이온 빔을 이용한 기판의 프로세싱을 도시한다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 이온 주입 시스템을 도시한다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 이온 빔 스캐닝 어셈블리의 실시예를 도시한다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이온 빔 스캐닝 어셈블리에 인가된 일련의 발진 전압(oscillating voltage)들의 대표적인 파형들을 도시한다.
도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 이온 빔 스캐닝 어셈블리에 인가된 일련의 발진 전압들의 추가 대표적인 파형들을 도시한다.
도 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 이온 빔 스캐닝 어셈블리의 다른 실시예를 도시한다.
도 4a는 본 실시예들에 따른 이온 빔 프로세싱의 하나의 시나리오에서 이온 빔 스캐닝 어셈블리의 정면도를 도시한다.
도 4b는 도 4a의 시나리오에서의 이온 빔 스캐닝 어셈블리의 배면도를 도시한다.
도면들 4c 및 4d는 개개의 도면들 4a 및 4b에 도시된 이온 빔 스캐닝 어셈블리의 엘리먼트들에 대응하는 대표적인 파형들을 도시한다.
도 4e는 도면들 4a, 4b의 실시예를 이용하여 기판을 프로세싱하는 일 예를 도시한다.
도 5a는 본 실시예들에 따른 이온 빔 프로세싱의 하나의 시나리오에서 이온 빔 스캐닝 어셈블리의 정면도를 도시한다.
도면들 5b는 도 5a의 시나리오에서 이온 빔 스캐닝 어셈블리의 배면도를 도시한다.
도면들 5c 및 5d는 개개의 도면들 5a 및 5b에 도시된 이온 빔 스캐닝 어셈블리의 엘리먼트들에 대응하는 대표적인 파형들을 도시한다. 및
도 5e는 도면들 5a, 5b의 실시예를 이용하여 기판을 프로세싱하는 일 예를 도시한다.
본 출원에서 설명된 실시예들은 이온 주입 시스템에서 이온 빔을 다루기 위한 장치 및 방법들을 제공한다. 이온 주입 시스템의 예들은 빔라인 이온 주입 시스템(beamline ion implantation system)을 포함한다. 본-실시예들에 의해 커버되는 이온 주입 시스템들은 스팟(spot)의 일반적 형상을 갖는 단면을 갖는 "스팟 이온 빔들(spot ion beams)을 발생시키는 것들을 포함한다. 본 실시예들에서, 빔 셰이퍼 컴포넌트를 위한 추가 풋프린트(footprint)를 요구함이 없이 이온 주입 장치의 성능이 개선되도록 이온 빔을 다루는 이온 빔 스캐닝 어셈블리를 형성하는 일련의 스캐닝 전극들을 수용하는 빔 셰이퍼 컴포넌트(beam shaper component) (또는 시스템)가 정전기 스캐너 컴포넌트(electrostatic scanner component)에 추가된다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 이온 주입 시스템(200)을 도시한다. 이온 주입 시스템 (200)은 이온 소스 (102), 질량 분석기(mass analyzer) (104), 보정기 자석 (corrector magnet)(108) 및 엔드 스테이션(end station) (110)를 포함하는 통상의 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에서 이온 주입 시스템 (100)은 스팟 유형 이온 빔의 단면 영역 보다 더 큰 기판상에 이온 주입을 제공하는 정전기 스캐너 컴포넌트에 의해 스캔되는 스팟 유형 이온 빔(spot type ion beam)을 발생시킨다. 도 2의 예에서, 이온 빔 정전기 스캐너/이온 빔 셰이퍼, 또는 간단하게 이온 빔 스캐닝 어셈블리 (202)는 자기 분석기 (104)와 보정기 자석 (108) 사이의 지점에서 빔라인 (204)을 따라서 배치된다. 이온 빔 스캐닝 어셈블리 (202)은 이온 소스 (102)에 의해 발생된 이온 빔 (206)을 수신하고 그리고 기판 (112) 위에 부딪치기 전에 예컨대 보정기 자석 (108)에 의해 추가 조작될 수 있는 스캔되는 형상화된 빔을 생성하도록 배열된다.
특별히, 자기 분석기 (104)는 이온 빔 (206)로부터 원치않는 이온들을 제거할 수 있다. 자기 분석기 (104)는 이온 빔 (206)이 이온 소스 (102)로부터 나올때 이온 빔 (206)의 대전된 종들을 분리하기 위해 알려진 원리들에 따라 동작한다. 분리는 희망하는 비전하(mass/charge ratio)의 대전된 입자들 (이온들)이 자기 분석기 (104)의 출구로부터 나오도록 선택될 수 있기 위해 이온 빔 (206)내 특정한 종들의 비전하에 따라 수행되고, 자기 분석기는 그것의 원래의 방향과 상이한 방향으로 이온 빔 (206)을 지향시킨다. 이 방식에서, 분석된(analyzed) 이온 빔 (206a)은 이온 빔 스캐닝 어셈블리 (202) 쪽으로 지향된다.
이하에서 상세하게 설명될, 이온 빔 스캐닝 어셈블리 (202)는 이온 빔 (206)에 특성들을 개선하기 위해 다른 요인들 중에서 그것의 형상(shape), 사이즈(size), 및/또는 밀도(density)가 바뀌는 프로세스된 이온 빔 (206b)을 생성하기 위해 분석된 이온 빔 (206a)을 조작한다. 다양한 실시예들에서, 이온 빔 스캐닝 어셈블리 (202)는 분석된 이온 빔이 이온 빔 스캐닝 어셈블리 (202)를 횡단할 때 분석된 이온 빔 (206a)의 이온 빔 스팟 사이즈, 스팟 형상, 및/또는 이온 밀도를 수정하는 다극자 정전기 렌즈의 동작들과 정전기 스캐너의 동작들을 결합한다. 이하의 도면들에 대하여 상세하게 설명된 특정 실시예들에서, 이온 빔 스캐닝 어셈블리 (202)는 정전기 스캐너 위에 중첩(superimpose)되는 사중극자 정전기 렌즈(quadrupole electrostatic lens)를 구성한다. 다시 말해서, 사중극자 정전기 렌즈 및 정전기 스캐너의 컴포넌트들은 이온 빔 (206)에 의해 횡단되는 빔 경로의 동일한 부분을 따라 이온 빔 (206)을 경계지운다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 이온 빔 스캐닝 어셈블리의 일 실시예의 사시도를 도시한다. 도 3a에서, 이온 빔 스캐닝 어셈블리 (300)는 앞쪽 렌즈(front lens) (302) 및 뒤쪽 렌즈(back lens) (308)를 포함하는 사중극자 정전기 렌즈 시스템 (320)을 포함한다. 앞쪽 렌즈 (302)는 두 쌍의 대향되는 전극들 (304,306 및 314a, 316a)를 포함하고, 반면에 뒤쪽 렌즈 (308)는 다른 두 쌍의 대향되는 전극들 (310,312 및 314b, 316b)를 포함한다. 이온 빔 스캐닝 어셈블리 (300)는 또한 일련의 스캐닝 전극들 (318)로 구체화된 정전기 스캐너 컴포넌트를 수용한다. 도 3a에 도시된 실시예에서, 일련의 스캐닝 전극들 (318)은 두 쌍의 플레이트들 또는 스캐닝 전극들 (314a, 316a 및 314b, 316b)을 포함한다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 사중극자 정전기 렌즈 시스템 (320)의 전극들 (304,306,314a, 316a, 310, 312, 314b, 316b) 및 일련의 스캐닝 전극들 (318) 중 스캐닝 전극들 (314a, 314b, 316a, 316b)은 거기를 통과하는 이온 빔 (미도시)을 전송하기 위한 영역 (330)을 정의하도록 상호간에 구성된다. 이온 빔이 영역 (330)을 통과하여 지나갈 때, 이온 빔을 스캔하고 형상화하기 위해 일련의 전압들이 전극들 (304,306,310,312 및 314a, 314b, 316a, 316b)에 인가될 수 있다. 이들 전압들은 빔 에너지 및 이온 종들에 기반하여 빔 편향의 크기 및 빔 형상을 최적화하기 위해 조절될 수 있다.
추가적으로 도 3a 도시된 바와 같이, 일련의 스캐닝 전극들 (318) 중 스캐닝 전극들 (314a, 314b, 316a, 316b)은 개별 전압 소스들 V3, V3', V4 및 V4'에 연결되고, 이들은 AC 신호들로 인가된다. 도면들 3b, 및 3c에 추가 예시된 바와 같이, 각각의 AC 전압들 V3 , V3', V4 및 V4'은 발진 전압 컴포넌트, 또는 단순 발진 전압 V스캔과 DC 오프셋 전압 V오프셋으로 구성된 개별 전압 파형 (350,352,354,356)을 구성한다. 발진 전압들 V3 스캔, V3'스캔, V4 스캔, V4'스캔은 개개의 그것들의 DC 오프셋 전압들 V3 오프셋, V3'오프셋, V4 오프셋 및 V4'오프셋에 대하여 변동한다(fluctuate). 예를 들어, 스캐닝 전극들 (314a, 314b, 316a, 316b)에 인가되는 AC 전압들 V3, V3', V4, V4'은 스캐닝 전극들 (314a, 316a)에 인가된 DC 오프셋 전압들 V3 오프셋, V3'오프셋이 동일한 크기와 극성을 가지고 그리고 스캐닝 전극들 (314b, 316b)에 인가된 DC 오프셋 전압들 V4 오프셋, V4'오프셋이 동일한 크기와 극성을 갖는 방식으로 조절될 수 있다. 게다가, 스캐닝 전극들 (314a, 316a)에 인가된 발진 전압들 V3 스캔, V3'스캔은 동일한 진폭이지만 반대 위상 각도를 가질 수 있고, 그리고 스캐닝 전극들 (314b, 316b)에 인가된 발진 전압들 V4 스캔, V4'스캔은 동일한 진폭이지만 반대 위상 각도(opposite phase angle)를 가질 수 있다. 추가하여, 스캐닝 전극들 (314a, 316a)에 인가된 발진 전압들 V3 스캔, V4 스캔은 동일한 위상 각도를 가질 수 있고, 그리고 스캐닝 전극들 (314b, 316b)에 인가된 발진 전압들 V3'스캔, V4'스캔은 동일한 위상 각도를 가진다. 이런 식으로, 발진 전기장이 X 방향을 따라 생성되고 전기장의 방향과 크기는 시간에 따라 가변한다. X 방향은 영역 (330)을 횡단하는 이온 빔의 진행 방향에 수직이기 때문에, 이온 빔은 한편으로는 스캐닝 전극들 (314a, 314b) 쪽으로 및 다른 한편으로는 스캐닝 전극들 (316a, 316b)쪽으로 교번하는 방식으로 이온 빔을 편향시키는 시간 의존 편향력(deflection force)을 경험할 것이다. 스캐닝 전극들 (314a, 314b, 316a, 316b)에 인가된 발진 전압들 V3 스캔, V3'스캔, V4 스캔, V4'스캔은 빔 에너지에 기반하여 빔 편향의 크기를 최적화하기 위해서 +/- 200V 내지 +/- 25kV의 범위에서 조절될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이온 빔은 약 +/- 10 도의 각도에서 편향될 수 있지만,다른 실시예들에서 이온 빔은 약 +/- 20 도 까지의 각도에서 편향될 수 있다. 또한 도 2를 참조하여, 이 편향은 이온 빔으로 하여금 기판 (112)의 폭 W을 가로질러 스캔하게 할 수 있다.
도 3a에 추가 예시된 바와 같이, 각각의 전극 (304,306,310,312)은 전위 (DC 전압)를 수신하기 위해 개별 전압 소스 (DC 전압 제너레이터) V1 또는 V2에 결합된다. V1 이 스캐닝 전극들 (314a, 316a)에 인가된 DC 오프셋 전압들, V3 오프셋 및 V3'오프셋과 반대 극성이지만 동일한 크기를 갖는 식으로 전극들 (304 및 306)에 인가된 DC 전압 V1이 조절될 수 있다. V2 가 스캐닝 전극들 (314b, 316b)에 인가된 DC 오프셋 전압들, V4 오프셋 및 V4'오프셋과 반대 극성이지만 동일한 크기를 갖는 식으로 전극들 (310 및 312)에 인가된 DC 전압 V2가 조절될 수 있다. 전극들 (304,306)에 인가된 제 1 셋의 DC 전압들 V1, 및 스캐닝 전극들 (314a, 316a)에 인가된 V3 오프셋, V3'오프셋은 영역 (330)내에 제 1 사중극자 정전기 렌즈를 형성할 수 있는 정적 전기장 (미도시)을 생성한다. 전극들 (310,312)에 인가된 제 2 셋의 DC 전압들 V2, 및 스캐닝 전극들 (314b, 316b)에 인가된 V4 오프셋, V4'오프셋은 영역 (330)내에 제 2 사중극자 정전기 렌즈를 형성할 수 있는 다른 정적 전기장 (미도시)을 생성한다. 특별히, 도 3a의 배열에서, Z-축을 따라서 이온 빔의 진행 방향(direction of propagation) (미도시)이 있다. 따라서, 제 1 및 제 2 사중극자 정전기 렌즈들을 포함하는 사중극자 정전기 렌즈 시스템 (320)은 이온 빔이 영역 (330)을 횡단할 때 이온 빔을 형상화하기 위해 이온 빔의 진행 방향에 수직인 일련의 전기장들을 생성하도록 형성된다. 전극들 (304,306)에 인가된 제 1 셋의 DC 전압들 V1, 및 스캐닝 전극들 (314a, 316a)에 인가된 V3 오프셋, V3'오프셋 및 전극들 (310,312)에 인가된 제 2 셋의 DC 전압들 V2, 및 스캐닝 전극들 (314b, 316b)에 인가된 V4 오프셋, V4'오프셋은 빔 에너지 및 이온 종들에 기반하여 -20kV 내지 + 20kV의 범위에서 빔 형상을 최적화하기 위해서 정합하도록(coordinately) 조절될 수 있다.
이온 빔을 스캐닝하는 것에 추가하여 이온 빔 스캐닝 어셈블리 (300)는 사중극자 정전기 렌즈 시스템 (320)에 의해 제공된 전기장들의 동작들에 의해 이온 빔을 형상화한다. 따라서, 이온 빔이 이온 빔 스캐닝 어셈블리 (300)로부터 나올 때 이온 빔은 이온 빔 스캐닝 어셈블리 (300)내로 들어가기 전에 이온 빔의 형상, 사이즈, 및/또는 이온 밀도에 비교하여 상이한 형상, 사이즈 및 이온 밀도(ion density)를 가질 수 있다.
도 3d는 도 3a의 이온 빔 스캐닝 어셈블리 (300)의 변형예를 도시한다. 도 3d 에 예시된 바와 같이, 일련의 스캐닝 전극들 (318) 중 스캐닝 전극들 (314b, 316b)은 Y-축을 따라 볼 때 나팔 모양의 형상(flared shape)을 가져서, 스캐닝 전극들 (314b, 316b)간의 분리 거리 D는 이온 소스 측 (334)에서의 분리 거리 D에 비하여 일련의 스캐닝 전극들 (318)의 기판 측 (332) 쪽에서 더 크다. 상기에서 언급한 바와 같이, 영역 (330)을 횡단하는 이온들 (미도시)의 빔이 편향 필드 - 편향 필드의 방향이 방향들 (336 및 338)사이에서 교번하는 - 를 경험하도록 전압 소스 V3 는 한편으로는 스캐닝 전극들 (314a, 316a) 사이에 그리고 다른 한편으로는 (316a, 316b) 사이에 인가되는 전압의 극성이 스위치되게 하는 AC 신호를 발생시킬 수 있다. 이 교번하는 편향 필드는 이온들의 빔을 예컨대 이온 빔의 진행 방향에 대하여 +/- 10 도 또는 그 이상의 각도들의 범위에서 트레이스(trace)하기 위해 팬 아웃(fan out)하게끔 할 수 있다.
비록 도 3d는 일부 변형예들에서 두개의 셋들 전극들 (304, 306, 314a, 316a 및 310, 312, 315b, 316b)로 구성하는 것으로 이온 빔 스캐닝 어셈블리 (300)를 도시하고 있지만, 이온 빔 스캐닝 어셈블리 (300)는 알려진 정전기 스캐너들 및 사중극자 정전기 렌즈들에서 처럼 단일 셋의 전극들 또는 두개의 셋들의 전극들 그 이상을 수용할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 스캐닝 전극들 (318)의 셋(set) 및 사중극자 정전기 렌즈 시스템 (320)에 의해 발생된 전기장들은 영역 (330)을 횡단하는 이온 빔의 단면이 이온 소스 측 (334)에서의 이온 빔의 단면의 형상이 기판 측 (332)에서의 이온 빔의 단면의 형상과 다르도록 바꾸게 할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 실시예들에 따른 이온 빔 프로세싱(취급)의 하나의 시나리오를 함께 도시한다. 도면 4b는 도 4a에 예시된 동일한 시나리오에 대하여 이온 빔 스캐닝 어셈블리(300)의 배면도를 도시한다. 도면들 4c 및 4d는 개개의 도면들 4a 및 4b에 도시된 이온 빔 스캐닝 어셈블리의 엘리먼트들에 대응하는 개개의 대표적인 파형들(420,422)을 도시한다. 특별히, 파형들 (420,422)은 각각 도면들 3b 및 3c에 대하여 상기에서 설명된 것 처럼 발진 전압 V스캔 및 DC 오프셋 전압 V오프셋으로 구성된다. 도 4a에서, 이온 빔 스캐닝 어셈블리 (300)의 정면도는 이온 빔의 이동 방향에서 다운 스트림을 보는 것을 예시한다. 이온 빔이 이온 소스 측 (334)에서 이온 빔 스캐닝 어셈블리 (300)로 진입할 때 이온 빔 (402)은 해당 단면으로 도시된다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 이온 빔 (402)은 높이 H2 및 폭 W2에 의해 특성화되는 스팟 빔이다. 이온 빔 (402)이 이온 빔 스캐닝 어셈블리 (300)로 진입할 때, 이온 빔 (402)은 다양한 전극들 (304, 306, 310, 312, 314a, 314b, 316a, 316b)에 의해 발생된 전기장들 (E)을 경험한다. 스캐닝 전극들 (314a, 314b, 316a, 316b)은 도시된 직교 좌표계 시스템의 X-축에 평행인 방향 (404)을 따라서 발진 전기장을 발생시키는 AC 전압들에 결합된다. 스캐닝 전극들 (314a, 314b, 316a, 316b)에 의해 생성된 발진 전기장은 비록 도 4a는 단지 이온 빔 (402)의 단일 위치만을 예시하고 있지만 이온 빔 (402)이 이온 빔 스캐닝 어셈블리 (300)를 횡단할 때 빔의 위치를 시간에 따라 변하게 한다.
일부 실시예들에서, 이온 빔 스캐닝 어셈블리 (300)는 2 keV 내지 900 keV의 이온 에너지로 기판에 전달되는 이온 빔을 프로세스하기 위해 사용된다. 일부 경우들에서, 스캐닝 전극들 (314a, 314b, 316a, 316b)에 인가된 전압의 절대값은 200 V 내지 35 kV의 범위에 있다. 실시예들은 이 상황에 제한되지 않는다. 도 4a에 예시된 예에서, 한편으로는 스캐닝 전극들 (314a, 314b) 및 다른 한편으로는 (316a, 316b)에 인가된 전압들에서 변동하는 것은 +10 kV의 DC 오프셋 전압상에서 중첩된다. 스캐닝 전극들 (314a, 314b, 316a, 316b)에 인가된 피크 전압의 절대값은 일부 경우들에서 약 +/- 10 도의 각도들의 범위에 걸쳐 이온 빔 (402)을 편향시킬 수 있는 오프셋 전압 +10 kV 에 대하여 25kV이다. 도면들 4c 및 4d에 예시된 바와 같이, 도 4a 및 4b에서, +/- 25 kV는 +10 kV의 오프셋 전압에 대하여 25 kV로 변동하는 발진 전압을 나타내고, -/+ 25 kV 는 +/- 25 kV 각도에 대하여 반대 위상를 갖는 발진 전압을 나타내는 것에 유의하여야 한다.
도 4a는 -10 kV의 정적 DC 전압이 사중극자 정전기 렌즈 시스템 (320)의 앞쪽 렌즈 (302)를 형성하는 스캐닝 전극들 (314a, 316a)와 결합된 전극들 (304,306)에 인가되는 예를 추가로 예시한다. 스캐닝 전극들 (314a, 316a)상에 +10 kV의 DC 오프셋 전압과 결합되는, 전극들 (304,306)에 음의 전압의 인가는 방향 (404)에 수직인 방향 (406)을 따라서 이온 빔 (402)을 확장시키는 경향이 있는 힘을 이온 빔 (402)상에 발휘하는 일련의 전기장들을 수립한다. 이 방식에서, 단면에 있어서 이온 빔(402)의 형상은 이온 빔 (402)이 이온 빔 스캐닝 어셈블리 (300)를 횡단하는 동안 바뀐다.
도면 4b는 도 4a에 예시된 동일한 시나리오에 대하여 이온 빔(402)의 이동 방향에 반대인 업스트림을 대면하는 이온 빔 스캐닝 어셈블리(300)의 배면도를 도시한다. 예시된 예에서, -10 kV의 정적 전압이 사중극자 정전기 렌즈 시스템 (320)의 뒤쪽 렌즈 (308)를 형성하는 스캐닝 전극들 (314b, 316b)와 결합된 전극들 (310,312)에 인가된다. 스캐닝 전극들 (314b, 316b)상에 +10 kV의 DC 오프셋 전압과 결합되는, 전극들 (310,312)에 음의 전압의 이 인가는 방향 (404)에 수직인 방향 (406)을 따라서 이온 빔 (402)을 확장시키는 경향이 있는 힘을 이온 빔 (402)상에 추가로 발휘하는 다른 셋의 전기장들을 수립한다. 이 방식에서, 도 4b에 도시된 바와 같이, 이온 빔 (402)이 이온 빔 스캐닝 어셈블리 (300)로부터 나올 때, 이온 빔 (402)은 도 4a에서 도시된 이온 빔 스캐닝 어셈블리 (300)를 진입할 때 그것의 형상에 비교하여 방향(406)을 따라서 길어진다(elongate). 따라서, 이온 빔 (402)은 (입사) 이온 빔 (402)의 H2 보다 더 큰 높이 H3를 가지고 나온다.
도면들 4a, 4b의 실시예에 의해 제공되는 한가지 장점은 이온 빔 (402)의 증가된 높이 H3 은 기판의 연속적인 영역들이 이온 빔 (402)에 노출될 때 더 균일한 이온 도우즈를 제공한다는 것이다. 그러나, 높이 H3는 이온 빔 (402)의 부분들이 각도 보정기의 폴(pole) 피스들과 같은 이온 주입 시스템의 다운스트림 컴포넌트들에 부딪치는 치수 미만으로 유지되도록 이온 빔 스캐닝 어셈블리 (300)에 인가된 전압들이 설정될 수 있다는 것에 유의하여야 한다. 도 4e는 도면들 4a, 4b의 실시예를 이용하여 기판 (112)을 프로세싱하는 일 예를 도시한다. 기판이 방향 (406)을 따라서 두개의 상이한 위치들에 위치되면서 이온 빔 (402)이 스캐닝 전극들 (314a, 314b, 316a, 316b)을 이용하여 정전기적으로 스캔될 때 형성되는 두개의 이온 노출 영역들 (410,412)이 도시된다. 따라서, 기판 (112)은 두개의 이온 노출 영역들 (410,412)을 생성하기 위해서 두개의 상이한 위치들 사이에서 계단형일 수 있다. 도 4e 에 예시된 바와 같이, 오버랩(overlap) 영역 (414)이 이온 노출 영역들 (410,412) 사이에 존재한다. 이온 빔 (402)은 증가된 높이 H3를 가질 수 있기 때문에 빔 높이가 사중극자 정전기 렌즈 시스템 (320)의 부존재의 경우에서의 단지 H2인 경우에 비하여 오버랩 영역 (414) (또는 언더랩 영역)의 제어가 더 나을 수 있다. 이것은 전체 기판 (112)에 걸쳐서 더 균일한 이온 도우즈를 제공하는 능력으로 이어진다. 게다가, 사중극자 정전기 렌즈 시스템 (320)이 스캐닝 전극들 (318)의 셋, 이온 빔 스캐닝 어셈블리에 의해 차지되는 부분과 동일한 이온 빔 (402)의 빔 경로의 부분을 따라서 배열되기 때문에 그렇게 함으로써 이온 빔 스캐닝 어셈블리 (300)을 수용하기 위한 이온 주입 시스템을 위한 더 큰 풋프린트를 요구하지 않는다.
기판에서의 이온 도우즈의 균일성 향상에 추가하여, 추가 실시예들에서는 이온 빔 스캐닝 어셈블리 (300)는 이온 주입 프로세스(들)을 위해 빔 전류 활용을 증가시키는데 사용될 수 있다. 본 출원에서 사용되는 용어 “빔 전류 활용(beam current untilization)” 은 기판에 전달되는 이온 빔의 이온들의 단편(fraction)이며, 이온 빔 전류의 단편을 지칭한다. 도 5a 및 도 5b는 본 실시예들에 따른 이온 빔 프로세싱(취급)의 추가 시나리오를 함께 도시한다. 도 5a에서는 이온 빔 스캐닝 어셈블리 (300)의 정면도가 예시되고, 반면 도 5b에서는 이온 빔 스캐닝 어셈블리 (300)의 배면도가 도시된다. 도면들 5c 및 5d는 개개의 도면들 5a 및 5b에 도시된 이온 빔 스캐닝 어셈블리의 엘리먼트들에 대응하는 개개의 대표적인 파형들(522,524)을 도시한다. 특별히, 파형들 (522,524)은 각각 도면들 3b 및 3c에 대하여 상기에서 설명된 것처럼 발진 전압 V스캔 및 DC 오프셋 전압 V오프셋으로 구성된다.
도 5a의 시나리오에서, 이온 빔 (502)은 스팟 빔이고, 스팟빔은 이온 빔 스캐닝 어셈블리 (300)를 진입하기 전에 이온 빔 (402)와 같은 동일한 치수 높이 H2 및 폭 W2를 갖는 것으로 도시된다. 도 4a의 시나리오에 유사하게, 도 5a에 예시된 예에서, 스캐닝 전극들 (314a, 316a)에 인가된 전압들에서 변동하는 것이 -20 kV의 DC 오프셋 전압상에서 중첩된다. 스캐닝 전극들 (314a, 316a)에 인가된 피크 전압의 절대값은 일부 경우들에서 약 +/- 10 도의 각도들의 범위에 걸쳐 이온 빔 (402)을 편향시킬 수 있는 오프셋 전압 -20 kV 에 대하여 25kV이다. 도면들 5c에 예시된 바와 같이, 도 5a에서, +/- 25 kV는 -20 kV의 오프셋 전압에 대하여 25 kV로 변동하는 발진 전압을 나타내고, -/+ 25 kV 는 +/- 25 kV각도에 대하여 반대 위상를 갖는 발진 전압을 나타내는 것에 유의하여야 한다.
그러나, 도면들 4a, 4b의 경우들과 달리 도면들 5a, 5b의 시나리오에서는 뒤쪽 렌즈 (308)에 인가된 전압에 비교하여 상이한 전압이 앞쪽 렌즈 (302)에 인가된다. 특별히, 도 5a에서, +20 kV의 정적 전압이 사중극자 정전기 렌즈 시스템 (320)의 앞쪽 렌즈 (302)를 형성하는 스캐닝 전극들 (314a, 316a)와 결합된 전극들 (304,306)에 인가된다. 스캐닝 전극들 (314a, 316a)상에 -20 kV의 DC 오프셋 전압과 결합되는, 전극들 (304,306)에 양의 전압의 인가는 방향 (404)을 따라서 이온 빔 (502)을 압축시키는 경향이 있는 힘을 이온 빔 (502)상에 발휘하는 일련의 전기장들을 수립한다. 이 방식에서, 단면에 있어서 이온 빔(502)의 형상은 이온 빔 (502)이 이온 빔 스캐닝 어셈블리 (300)를 횡단하는 동안 추가로 바뀐다.
도면 5b는 도 5a에 예시된 동일한 시나리오에 대하여 이온 빔 스캐닝 어셈블리(300)의 배면도를 도시한다. 예시된 예에서, 스캐닝 전극들 (314b, 316b)에 인가된 전압들에 변동하는 것이 +20 kV의 DC 오프셋 전압상에서 중첩되고 -20kV의 정적 전압이 도 4b에서의 상황에 유사하게 뒤쪽 렌즈 (308)를 형성하는 스캐닝 전극들 (314b, 316b)와 결합된 전극들 (310,312)에 인가된다. 스캐닝 전극들 (314a, 316a)상에 +20 kV의 DC 오프셋 전압과 결합되는, 전극들 (310,312)에 음의 전압의 이 인가는 방향 (404)에 수직인 방향 (406)을 따라서 이온 빔 (502)을 확장시키는 경향이 있는 힘을 이온 빔 (502)상에 발휘한다. 이 방식에서, 도 5b에 도시된 바와 같이, 이온 빔 (502)이 이온 빔 스캐닝 어셈블리 (300)로부터 나올 때, 이온 빔 (502)은 도 5a에서 도시된 이온 빔 스캐닝 어셈블리 (300)를 진입할 때 그것의 형상에 비교하여 방향(404)에서 압축되고 그리고 방향(406)을 따라서 길어진다. 따라서, 이온 빔 (502)은 (입사) 이온 빔 (502)의 H2 보다 더 큰 높이 H3 및 (입사) 이온 빔 (502)의 폭 W2보다 작은 폭 W3을 가지고 나온다. 추가하여, 스캐닝 전극들 (314b, 316b)에 인가된 피크 전압들의 절대값은 일부 경우들에서 약 +/- 10 도의 각도들의 범위에 걸쳐 이온 빔 (402)을 편향시킬 수 있는 오프셋 전압 +20 kV 에 대하여 25kV이다. 도 5b에서, +/- 25 kV는 그것의 +20 kV의 오프셋 전압에 대하여 25 kV로 변동하는 발진 전압을 나타내고, -/+ 25 kV 는 +/- 25 kV각도에 대하여 반대 위상를 갖는 발진 전압을 나타내는 것에 유의하여야 한다.
도 5e는 도면들 5a, 5b의 실시예를 이용하여 기판(112)을 프로세싱하는 일 예를 도시하고 이는 도면들 5a, 5b의 실시예에 의해 제공된 장점 즉, 증가된 빔 전류 활용을 예시한다. 특별히, 도 5b의 높이 H3 및 폭 W3에 의해 특성화되는 단면 형상을 갖는 이온 빔 (502)이 기판(112) 위에 부딪치는 것으로 도시된다. 이온 빔 (502)은 노출된 영역 (510)을 형성하기 위해서 스캐닝 전극들 (314,316)을 이용하여 정전기적으로 스캔될 수 있다. 도 5e에 도시된 바와 같이, 노출된 영역 (510)은 노출된 기판 영역 (512)를 포함하고, 노출된 기판 영역은 기판 (112)을 인터셉트(intercept)하는 노출된 영역 (510)의 부분을 나타낸다. 노출된 영역 (510)은 이온들이 기판 (112) 위에 충돌하지 않는 노출된 영역 (510)의 부분들을 나타내는 오프(off)-기판 영역들 (514a, 514b)을 더 포함할 수 있다. 노출된 기판 영역 (512) 대 노출된 영역 (510)의 비율은 빔 전류 활용(beam current utilization)으로 간주될 수 있다. 이온 빔 (502)은 도면들 5a, 5b에 도시된 사중극자 정전기 렌즈 시스템 (320)의 동작 없는 이온 빔 (502) W2의 폭 비하여 더 좁은 폭 W3을 갖기 때문에, 이온 빔 폭이 W2인 상황에 비교할 때 (예를 들어, 오프-기판 영역들 (416,418)이 더 큰 도 4c 참조) 이온 빔 (502)은 기판 (112)의 완전한 노출을 보장하기 위해서 기판 (112)의 에지들 (518,520) 너머로 더 멀리 스캔될 수 필요가 없을 수 있다. 따라서, 빔 전류 활용은 도면들 5a, 5b의 시나리오에서 증강된다.
본 실시예들에 의해 제공되는 앞서 언급한 장점들에 추가하여, 스캐너 렌즈 컴포넌트 및 사중극자 렌즈 컴포넌트들의 같은 장소 배치(co-location)는 컴포넌트들이 같은 장소에 배치되지 않은 구성들에 비교할 때 전자들이 스트립되는 이온 빔 경로를 따라서의 영역의 길이를 축소시키는 이온 빔 조작을 위한 콤팩트한 시스템을 제공한다. 다시 말해서, 스캐너 및 사중극자 컴포넌트들은 전자들을 끌어 당길 수 있고 그렇게 함으로써 통과하는 이온 빔의 전자들을 스트립할 수 있기 때문에, 콤팩트한 시스템으로 그것들의 같은 장소 배치가 만약 스캐너 컴포넌트 및 사중극자 렌즈 컴포넌트가 빔 라인을 따라서 직렬 방식으로 위치된다면 전자들이 스트립될 수 있는 이온 빔의 길이를 축소시킨다.
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. 따라서, 이러한 다른 실시예들 및 변형들은 본 발명의 범위 내에 속하는 것으로 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 폭 넓음과 사상의 관점에서 이해되어야 할 것이다.

Claims (14)

  1. 장치에 있어서,
    일련의(a set of) 스캐닝 전극들로서, 이온 빔을 전송하고 및 제 1 평면내에서 상기 이온 빔을 스캔하도록 그것들 사이에 영역(region)을 정의하고, 상기 일련의 스캐닝 전극들은 상기 제 1 평면에 수직으로 배향되는, 상기 일련의 스캐닝 전극들; 및
    상기 제 1 평면에 평행하게 배향된 복수의 전극들을 포함하는 다극자 정전기 렌즈 시스템(multipole electrostatic lens system)으로서, 상기 다극자 정전기 렌즈 시스템은 상기 일련의 스캐닝 전극들상에 의해 중첩(superimpose)되고, 상기 다극자 정전기 렌즈 시스템 및 상기 일련의 스캐닝 전극들은 상기 이온 빔에 의해 횡단되는 빔 경로의 동일한 부분을 따라서 상기 이온 빔을 경계지우고(bound), 상기 다극자 정전기 렌즈 시스템은 상기 영역내 상기 제 1 평면에 수직 방향에서 상기 이온 빔을 형상화(shape)하도록 구성되는, 상기 다극자 정전기 렌즈 시스템을 포함하는, 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 다극자 정전기 렌즈 시스템은 상기 이온 빔의 형상, 사이즈 및 밀도를 바꾸도록 구성된 사중극자 정전기 렌즈 시스템(quadrupole electrostatic lens system)이고, 상기 사중극자 정전기 렌즈 시스템은,
    상기 이온 빔 경로 부분의 제 1 세그먼트상의 상기 이온 빔 경로의 대향 측면들을 경계지우도록 구성된 제 1 쌍의 대향 전극들 및 제 2 쌍의 대향 전극들을 포함하는 제 1 렌즈;
    상기 이온 빔 경로를 따라서 상기 제 1 렌즈의 다운스트림에 제 2 렌즈로서, 상기 제 2 렌즈들은 상기 이온 빔 경로의 대향 측면들을 경계지우도록 구성된 제 3 쌍의 대향 전극들 및 제 4 쌍의 대향 전극들을 포함하는, 상기 제 2 렌즈;
    상기 제 1 내지 제 4 쌍의 대향 전극들에 복수개의 개별 전압들을 인가하도록 구성된 일련의 전압 제너레이터들로서, 상기 복수개의 전압들은 상기 이온 빔 경로에 수직인 일련의 전기장들을 발생시키는, 상기 전압 제너레이터들을 포함하는, 장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 복수개의 전압들은 영(0) 내지 50kV의 범위내에 DC 양의 전압들을 포함하는, 장치.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 복수개의 전압들은 영(0)볼트보다 더 크고 50kV 까지의 양의 전압의 범위내 DC 양의 전압들을 포함하는, 장치.
  5. 청구항 2에 있어서, 상기 복수개의 전압들은 영(0) 내지 - 50kV의 범위내에 DC 음의 전압들을 포함하는, 장치.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 복수개의 전압들은 영(0)볼트보다 작고 - 50kV 까지의 음의 전압의 범위내 DC 음의 전압들을 포함하는, 장치.
  7. 청구항 2에 있어서, 상기 복수개의 전압들은 100 내지 2000Hz의 범위내 주파수들 및 -25kV 내지 +25kV의 범위내 진폭들을 갖는 발진 전압(oscillating voltage)들을 포함하는, 장치.
  8. 청구항 2에 있어서, 상기 복수개의 전압들은 상기 제 1 평면에 수직인 방향에서 상기 이온 빔을 확장하도록 구성된, 장치.
  9. 청구항 2에 있어서, 상기 복수개의 전압들은 상기 제 1 평면에 수직 방향에서 상기 이온 빔을 확장하고 상기 제 1 평면의 방향에서 상기 이온 빔을 압축하도록 구성된, 장치.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 일련의 스캐닝 전극들 중 전극들의 하나 이상의 쌍의 전극들은 각각이 DC 오프셋 전압상에 중첩된(superimposed) 발진 전압을 포함하는 개개의 하나 이상의 전압 파형들을 생성하도록 동작하고, 상기 DC 오프셋 전압에 대한 상기 발진 전압의 진폭은 -25kV 내지 +25kV의 범위내에 있고, 상기 발진 전압의 주파수는 100 내지 2000 Hz의 범위내에 있고, 및 상기 DC 오프셋 전압은 -25kV 내지 +25kV의 범위내에 있는, 장치.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 일련의 스캐닝 전극들의 전극들 중 하나 이상의 쌍의 전극들은 상기 이온 빔을 스캔하기 위해서 개개의 하나 이상의 발진 전기장들을 인가하도록 구성된, 장치.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 일련의 스캐닝 전극들의 전극들 중 하나 이상의 쌍의 전극들은 각각이 DC 오프셋 전압 상에 중첩된 발진 전압을 포함하는 개개의 하나 이상의 전압 파형들을 생성하도록 구성되고, 상기 발진 전압은 상기 이온 빔의 형상, 사이즈 및 밀도를 바꾸도록 구성된 발진 필드 및 상기 DC 오프셋 전압을 생성하도록 구성된, 장치.
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 일련의 스캐닝 전극들의 전극들 중 하나 이상의 쌍의 전극들은 50mm 내지 300mm의 상기 빔 경로를 따라서 소정 길이를 포함하는, 장치.
  14. 청구항 1에 있어서, 상기 일련의 스캐닝 전극들의 전극들 중 하나 이상의 쌍의 전극들은 50mm 내지 150mm의 상기 이온 빔 경로에 수직인 방향에서 소정 높이를 갖는, 장치.
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