KR20200070419A - 만곡된 포스트 스캔 전극의 이온 주입기 시스템 장치 - Google Patents

만곡된 포스트 스캔 전극의 이온 주입기 시스템 장치 Download PDF

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Abstract

이온 빔을 제공하기 위한 이온 빔 생성기, 이온 빔을 수신하고 스캔된 빔을 제공하기 위한 스캐닝 시스템, 및 스캔된 빔을 수신하기 위한 전극을 포함하는 이온 주입기 시스템 장치 및 이온 주입 방법이 제공된다. 전극의 적어도 일 부분은 스캔된 빔의 전파 방향에 수직이다. 스캔 빔의 전파 방향에 수직인 전극의 일 부분은 만곡된 형상을 가질 수 있다. 부채꼴 빔 포락선 전파 방향에 수직인 형상(예를 들어, 만곡된 형상)을 갖는 포스트 스캔 전극을 사용함으로써, 스캔 원점에 비한 외견상 스캔 원점의 굴절 시프트가 유익하게는 회피될 수 있다. 만곡된 또는 아크 형상을 갖는 포스트 스캔 전극의 사용은, 통상적인 스캐닝 시스템들에서 사용되는 것들에 비하여, 스캔 플레이트들 및 포스트 스캔 전극 상에서 상당히 더 높은 전압들의 사용을 가능하게 한다.

Description

만곡된 포스트 스캔 전극{CURVED POST SCAN ELECTRODE}
본 발명은 이온 주입에 관한 것으로서, 더 구체적으로는, 포스트(post) 스캔 억제 전극을 갖는 이온 주입기에 관한 것이다.
이온 주입은 전도성을 반도체 웨이퍼들 내로 도입하기 위한 표준 기술이다. 희망되는 불순물 재료가 이온 소스 내에서 이온화될 수 있으며, 이온들은 미리 규정된 에너지의 이온 빔을 형성하기 위하여 가속될 수 있고, 이온 빔이 웨이퍼의 전방 표면으로 보내질 수 있다. 빔 내의 활성 이온들이 대부분의 반도체 재료 내로 침투하며, 희망되는 전도성의 영역을 형성하기 위하여 반도체 재료의 결정 격자 내에 내장된다.
이온 주입기는 이온 빔을 웨이퍼의 전방 표면에 걸쳐 분배하기 위하여 스캔 주파수에서 적어도 하나의 방향으로 이온 빔을 편향시키거나 또는 스캐닝하기 위한 스캐너를 포함할 수 있다. 스캐너는 당업계에서 공지된 정전 스캐너 또는 자기 스캐너일 수 있다. 이온 빔은 빔 스캐닝 단독에 의해 또는 빔 스캐닝 및 웨이퍼 움직임의 조합에 의해 웨이퍼 영역에 걸쳐 분배될 수 있다. 하나의 이온 주입기에 있어서, 스캐너는 하나의 방향으로 빔을 스캔할 수 있으며, 구동 시스템은 이온 빔을 웨이퍼의 전방 표면에 걸쳐 분배하기 위하여 스캔 방향에 직교하는 방향으로 웨이퍼를 병진 이동시킬 수 있다.
통상적인 스캐너는 이온 빔 생성기에 의해 제공되는 이온 빔의 대향되는 측면들 상에 위치되는 스캔 플레이트들의 형태의 스캔 전극들을 포함할 수 있다. 포스트(post) 스캔 전극은 스캔 플레이트들의 하류측에 위치될 수 있으며, 프리스캔(prescan) 억제 전극은 스캔 플레이트들의 상류측에 위치될 수 있다. 용어들 "상류측" 및 "하류측"은 이온 빔 전송의 방향을 기준으로 한다. 따라서, 포스트 스캔 전극은 스캔 플레이트들과 스캐너의 각도 교정기(corrector) 사이에 위치되며, 프리스캔 억제 전극은 스캔 플레이트들과 이온 빔 생성기 사이에 위치된다.
스캔 플레이트들은, 포스트 스캔 억제 및 편향 영역의 하류측에서 그것의 궤적들이 실질적으로 직선 라인들인 부채꼴(fan-shaped) 빔 포락선(envelope)을 제공하기 위하여 하나의 치수에서 이온 빔을 스캔한다. 이러한 직선들은 후방으로 연장될 수 있으며 일 지점에서 교차할 수 있다. 그 지점이 실제 스캔 원점으로서 지칭된다. 스캔 플레이트들에 의해 프로세싱되는 이온 빔은 포스트 스캔 전극에 의해 수신된다. 통상적인 스캐너는 평면 포스트 스캔 전극을 사용한다. 평면 포스트 스캔 전극은 외견상 스캔 원점(apparent scan origin)의 바람직하지 않는 시프트를 야기한다. 외견상 스캔 원점은 실제 스캔 원점과 동일하거나 또는 대체로 동일해야만 한다. 실제 스캔 원점에 비하여 외견상 스캔 원점의 바람직하지 않은 하류측 시프트는 평면 포스트 스캔 전극과 연관된 빔 굴절에 의해 초래된다. 외견상 스캔 원점 시프트는 빔 평행성을 달성하기 위하여 더 높은 콜리메이터(collimator) 필드가 요구되게끔 강제한다. 더 높은 콜리메이터 필드는, 선량 측정 정확성 및 다른 프로세스 파라미터들을 손상시키는 빔 각도에서의 바람직하지 않은 변화를 드라이브한다.
따라서, 스캔 플레이트들에 의해 제공되는 부채꼴 빔 포락선의 스캔 원점을 시프트하지 않는 이온 주입기에 대한 필요성이 존재한다.
본 요약은 아래의 상세한 설명에서 추가로 설명되는 바와 같은 개념들의 선택을 간략화된 형태로 소개하기 위해 제공된다. 본 요약은 청구되는 내용의 핵심 특징들 또는 본질적인 특징들을 식별하도록 의도되지 않으며, 본 요약이 청구되는 내용의 범위를 결정하는데 도움을 주는 것으로서 의도되지도 않는다.
일 실시예에 있어서, 이온 빔을 제공하기 위한 이온 빔 생성기, 이온 빔을 수신하고 스캔된 빔을 제공할 수 있는 스캐닝 시스템, 및 스캔된 빔을 수신할 수 있는 전극을 포함하는 장치가 제공된다. 전극의 적어도 일 부분은 스캔된 빔의 전파 방향에 수직이다. 일 실시예에 있어서, 스캔 빔의 전파 방향에 수직인 전극의 적어도 일 부분은 만곡된 형상을 가질 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 이온 빔을 제공하기 위한 이온 빔 생성기를 포함하는 장치가 제공된다. 스캐닝 시스템은 이온 빔을 수신하고 스캔된 빔을 제공할 수 있다. 전극이 스캔된 빔을 수신할 수 있다. 전극의 적어도 일 부분은 만곡된 형상을 갖는다.
또 다른 실시예에 있어서, 이온 빔을 생성하는 방법이 제공된다. 방법은, 이온 빔을 수신하고 이온 빔으로부터 스캔된 이온 빔을 제공하는 단계, 및 전극에 의해 스캔된 빔을 수신하는 단계로서, 전극의 적어도 일 부분은 스캔된 빔의 전파 방향에 수직인, 단계를 더 포함할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 장치는 이온 빔을 제공하기 위한 이온 빔 생성기를 포함할 수 있다. 추가로, 장치는, 이온 빔을 수신하기 위한 스캐닝 시스템으로서, 스캐닝 시스템은 이온 빔의 대향되는 측면들 상에 위치되는 제 1 및 제 2 스캔 플레이트들을 포함하며, 제 1 및 제 2 스캔 플레이트들은 이온 빔으로부터 스캔된 빔을 생성하고, 스캔된 빔은 스캔 원점 및 외견상 스캔 원점을 갖는, 스캐닝 시스템을 포함할 수 있다. 전극은 스캔된 빔을 수신할 수 있으며, 전극의 적어도 일 부분은 외견상 스캔 원점의 위치를 실질적으로 유지하기 위한 만곡된 형상을 갖는다. 일 실시예에 있어서, 감속 렌즈가 제 1 및 제 2 스캔 플레이트들의 상류측에 배치될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 방법은, 이온 빔을 생성하는 단계, 이온 빔을 수신하는 단계, 이온 빔으로부터 스캔된 빔을 제공하는 단계로서, 스캔된 빔은 스캔 원점 및 외견상 스캔 원점을 갖는, 단계를 포함할 수 있다. 방법은, 만곡된 전극에 의해 스캔된 빔을 수신하는 단계로서, 스캔된 빔이 만곡된 전극을 통과함에 따라 스캔된 빔의 외견상 스캔 원점의 위치가 실질적으로 유지되는, 단계를 더 포함할 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 이온 주입기 시스템의 간략화된 블록도이다.
도 2는 도 1에 예시된 이온 주입기 시스템의 추가적인 세부사항들을 예시하는 개략적인 블록도이다.
도 3은 이온 빔을 프로세싱하기 위한 동작들의 예시적인 세트를 예시한다.
예시적인 실시예들을 통합하는 이온 주입기 시스템(100)의 간략화된 블록도가 도 1에 도시된다. 이온 빔 생성기(102)는 희망되는 종의 이온 빔(104)을 생성하고, 이온 빔(104) 내의 이온들을 희망되는 에너지까지 가속하며, 에너지 및 질량 오염물질들을 제거하기 위하여 이온 빔(104)의 질량/에너지 분석을 수행하고, 낮은 레벨의 에너지 및 질량 오염물질들을 갖는 이온 빔(104)을 공급할 수 있다. 스캐닝 시스템(106)은 스캐너(108) 및 각도 교정기(110)를 포함할 수 있다. 스캐닝 시스템(106)은 스캔된 이온 빔(112)을 생성하기 위하여 이온 빔(104)을 편향시킨다. 엔드 스테이션(end station)(114)은, 희망되는 종이 반도체 웨이퍼(116) 내로 주입되도록 스캔된 이온 빔(112)의 경로 내에서 반도체 웨이퍼(116) 또는 다른 작업물을 지지한다. 이온 주입기 시스템(100)은 당업자들에게 잘 알려진 추가적인 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 엔드 스테이션(114)은 웨이퍼들을 이온 주입기 시스템(100) 내로 도입하기 위한 그리고 주입 후에 웨이퍼들을 제거하기 위한 자동화 웨이퍼 핸들링 장비, 도우즈(dose) 측정 시스템, 전자 플러드 건(electron flood gun), 등을 포함할 수 있다.
도 2는 도 1에 예시된 이온 주입기 시스템(100)의 추가적인 세부사항들을 예시하는 개략적인 블록도이다. 특히, 스캐닝 시스템(106)의 추가적인 세부사항들이 도 2에 예시된다. 스캐닝 시스템(106)은 스캔 플레이트들(202 및 204)의 형태의 스캔 전극들을 포함할 수 있다. 스캔 플레이트들(202 및 204)은 이온 빔(104)의 대향되는 측면들 상에 위치된다. 스캔 플레이트들(202 및 204)은 평행한 부분들 및 평행한 부분들의 하류측에 존재하는 발산 부분들을 포함한다.
스캐닝 시스템(106)은 스캔 플레이트들(202 및 204)의 하류측에 존재하는 포스트 스캔 전극(206)을 더 포함할 수 있다. 예시된 바와 같이, 포스트 스캔 전극(206)이 성형된다. 일 실시예에 있어서, 포스트 스캔 전극(206)은 만곡된 또는 아크형 형상을 가지거나, 또는 포스트 스캔 전극(206)의 적어도 일 부분이 만곡된 또는 아크형 형상을 갖는다. 예를 들어, 포스트 스캔 전극(206)은 실질적으로 직선 부분 및 만곡된 부분을 가질 수 있다. 포스트 스캔 전극(206)은 포스트 스캔 억제 전압 생성기(216)에 결합될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 포스트 스캔 전극(206)은 스캔 플레이트들(202 및 204)에 바로 인접하여 위치될 수 있다.
추가적으로, 스캐닝 시스템(106)은 프리스캔 전극(208)을 포함할 수 있다. 프리스캔 전극(208)은 스캔 플레이트들(202 및 204)의 상류측에 존재한다. 프리스캔 전극(208)은 프리스캔 억제 전압 생성기(210)에 결합될 수 있다. 감속(decel) 렌즈(208a)는 프리스캔 전극(208)의 하류측 또는 상류측에 위치될 수 있다. 감속 렌즈(208a)는 이온 빔(104)을 감속하여 이온 빔(104)이 더 평행하게 되거나 또는 수렴하게 되도록 설계된 테트로드(tetrode) 감속 렌즈일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 감속 렌즈(208a) 및 프리스캔 전극(208)은 하나의 엘리먼트로서 통합된다.
프리스캔 전극(208)은 이온 빔(104)의 통과를 위한 개구를 포함할 수 있다. 프리스캔 전극(208)의 개구는 스퍼터링 및 웨이퍼 오염을 최소화하기 위하여 사용될 수 있다. 프리스캔 전극(208)의 개구와 연관된 치수들은, 스캔 플레이트들(202 및 204)를 향한 전자들의 이동을 제어하면서 스퍼터링을 최소화하기에 충분한 이온 빔(104)에 대한 간격을 제공하도록 선택될 수 있다. 프리스캔 전극(208)은 프리스캔 억제 전압 생성기(210)에 결합될 수 있다.
스캔 플레이트들(202 및 204)은 부채꼴 빔 포락선(212)를 제공하도록 기능할 수 있다. 예시된 바와 같이, 부채꼴 빔 포락선(212)은, 부채꼴 빔 포락선(212)이 스캔 플레이트들(202 및 204)을 통과함에 따라 폭이 증가한다. 스캔 플레이트들(202 및 204)은 부채꼴 빔 포락선(212)으로부터 상대적으로 일정한 간격을 유지하도록 성형된다. 일반적으로, 부채꼴 빔 포락선(212)은 실제 스캔 원점(214)에서 시작한다. 이하에서 설명되는 바와 같이, 적어도 만곡된 또는 아크형 형상을 갖는 포스트 스캔 전극(206)의 사용은 실제 스캔 원점(214)과 동일한 위치에 외견상 스캔 원점(214a)을 실질적으로 유지한다. 일 실시예에 있어서, 외견상 스캔 원점(214a)은 실제 스캔 원점(214)과 중첩(overlay)한다.
부채꼴 빔 포락선(212)이 포스트 스캔 전극(206)을 통과할 때 외견상 스캔 원점(214a)을 실제 스캔 원점(214)과 실질적으로 동일한 위치에 유지하는 것이 유익할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 부채꼴 빔 포락선(212)은 적어도 포스트 스캔 전극(206)의 만곡된 또는 아크 부분을 통과한다. 예시된 만곡된 또는 아크 형상을 갖는 포스트 스캔 전극(206)의 사용은, 부채꼴 빔 포락선(212)이 포스트 스캔 전극(206)을 통과할 때 실제 스캔 원점(214) 및 외견상 스캔 원점(214a)이 동일하게 또는 실질적으로 동일하게 남아 있다는 것을 보장한다. 부채꼴 빔 포락선(212) 전파 방향에 수직인 형상(예를 들어, 만곡된 형상)을 갖는 포스트 스캔 전극(206)을 사용함으로써, 실제 스캔 원점(214)에 비한 외견상 스캔 원점(214a)의 굴절 시프트가 유익하게는 회피될 수 있다. 다시 말해서, 만곡된 또는 아크 형상을 갖는 포스트 스캔 전극(206)을 사용하지 않고, 그 대신에 평면 형상을 갖는 통상적인 포스트 스캔 전극을 사용하면, 외견상 스캔 원점(214a)에서의 시프트가 발생할 것이다. 외견상 스캔 원점(214a)에서의 이러한 시프트는 실제 스캔 원점(214)의 하류측에서 보여질 것이며, 외견상 스캔 원점(214a)에서의 이러한 시프트는 바람직하지 않게는 엔드 스테이션(114)에서 빔 평행성을 달성하기 위해 더 높은 콜리메이터 필들이 요구되도록 강제한다. 더 높은 콜리메이터 필드는, 선량 측정 정확성 및 다른 프로세스 파라미터들을 손상시키는 빔 각도에서의 바람직하지 않은 변화를 드라이브할 수 있다.
만곡된 또는 아크 형상을 갖는 포스트 스캔 전극(206)을 사용함으로써 다른 이점들이 실현된다. 예를 들어, 만곡된 또는 아크 형상을 갖는 포스트 스캔 전극(206)의 사용은, 통상적인 스캐닝 시스템들에서 사용되는 것들에 비하여, 스캔 플레이트들(202 및 204) 및 포스트 스캔 전극(206) 상에서 상당히 더 높은 전압들의 사용을 가능하게 한다. 더 구체적으로, 통상적인 스캐닝 시스템들의 스캔 플레이트들 및 포스트 스캔 전극에 인가되는 전압들은 외견상 스캔 원점(214a)에서의 바람직하지 않은 시프트를 야기할 수 있다. 따라서, 통상적인 스캐닝 시스템들은, 외견상 스캔 원점(214a)의 시프팅을 완화시키기 위하여 바람직한 스캔 플레이트 및 포스트 스캔 전극 전압들보다 더 낮은 전압들을 사용하도록 요구될 수 있다. 이에 비하여, 만곡된 또는 아크 형상을 갖는 포스트 스캔 전극(206)의 기하구조는 스캔 플레이트들(202 및 204) 및 포스트 스캔 전극(206) 상에서 상당한 전압들의 사용을 가능하게 하며, 상당한 전압들의 사용이 외견상 스캔 원점(214a)을 실질적으로 변화시키지 않는다. 일 예에 있어서, 포스트 스캔 억제 전압 생성기(216)는 9kV에 이르는 전압을 포스트 스캔 전극(206)에 인가할 수 있으며, 그 동안 외견상 스캔 원점(214a)은 실제 스캔 원점(214)과 동일한 위치에 실질적으로 유지된다.
도 3은 이온 빔을 프로세싱하기 위한 동작들의 예시적인 세트(300)를 예시한다. 동작들의 예시적인 세트는 도 1 내지 도 2에 예시된 이온 주입기 시스템(100)과 같은 이온 주입기 시스템에 의해 수행될 수 있다. 블록(302)에서, 이온 빔이 생성된다. 블록(304)에서, 이온 빔이 수신되며, 이온 빔으로부터 스캔된 빔이 제공된다. 블록(306)에서, 스캔된 빔이 전극에 의해 수신된다. 전극은 스캔된 빔의 전파 방향에 수직인 일 부분을 갖는다. 일 실시예에 있어서, 전극은 만곡된 또는 아크형 형상을 갖는다.
부채꼴 빔 포락선 전파 방향에 수직인 형상(예를 들어, 만곡된 형상)을 갖는 포스트 스캔 전극을 사용함으로써, 스캔 원점에 비한 외견상 스캔 원점의 굴절 시프트가 유익하게는 회피될 수 있다. 다시 말해서, 만곡된 또는 아크 형상을 갖는 포스트 스캔 전극을 사용하지 않고, 그 대신에 평면 형상을 갖는 통상적인 포스트 스캔 전극을 사용하면, 외견상 스캔 원점에서의 시프트가 발생할 것이다. 만곡된 또는 아크 형상을 갖는 포스트 스캔 전극을 사용함으로써 다른 이점들이 실현된다. 예를 들어, 만곡된 또는 아크 형상을 갖는 포스트 스캔 전극의 사용은, 통상적인 스캐닝 시스템들에서 사용되는 것들에 비하여, 스캔 플레이트들 및 포스트 스캔 전극 상에서 상당히 더 높은 전압들의 사용을 가능하게 한다.
예시적인 이온 주입기 디바이스들 및 방법들이 개시되었지만, 본 출원의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 다양한 변화들이 이루어질 수 있으며 등가물들로 치환될 수 있다는 것이 당업자들에게 이해될 것이다. 청구항들의 범위로부터 벗어나지 않고 이상에서 개시된 교시들에 대하여 특정 상황 및 재료를 적응시키기 위한 다른 수정들이 이루어질 수 있다. 따라서, 청구항들은 개시된 특정 실시예들 중 임의의 실시예에 한정되는 것으로 해석되지 않아야만 하며, 청구항들의 범위 내에 속하는 임의의 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야만 한다.

Claims (10)

  1. 장치로서,
    부채꼴 포락선과 같은 스캔된 빔을 수신하고 송신하기 위한 포스트 스캔 전극으로서, 상기 스캔된 빔은 외견상 스캔 원점을 정의하며, 상기 전극의 적어도 일 부분은 상기 외견상 스캔 원점의 위치를 실질적으로 유지하기 위한 만곡된 형상을 갖는, 상기 포스트 스캔 전극을 포함하는, 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 부채꼴 빔 포락선은 실제 스캔 원점을 정의하며, 상기 외견상 스캔 원점은 상기 실제 스캔 원점과 중첩하는, 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 포스트 스캔 전극은 아크 형상을 갖는, 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 포스트 스캔 전극은 상기 부채꼴 빔 포락선에 수직인 형상을 정의하는, 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 포스트 스캔 전극은, 상기 외견상 스캔 원점이 상기 스캔 원점과 동일한 위치에 실질적으로 유지되는 동안 9kV에 이르는 전압을 수신하도록 결합되는, 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 포스트 스캔 전극은 실질적으로 직선 부분 및 만곡된 부분을 갖는, 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 만곡된 부분은 상기 스캔된 빔의 전파 방향에 수직이 되도록 배열되는, 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 포스트 스캔 전극은 스캐닝 시스템으로부터 상기 스캔된 이온 빔을 수신하도록 구성되는, 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 포스트 스캔 전극은 상기 스캐닝 시스템의 스캔 플레이트에 바로 인접하여 위치되도록 구성되는, 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 포스트 스캔 전극은 평면 형상을 갖는 통상적인 포스트 스캔 전극보다 더 높은 전압에서 동작하도록 구성되는, 장치.
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