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KR100896736B1 - 이온 주입기를 위한 공정중 웨이퍼 전하 모니터 및 제어시스템 - Google Patents

이온 주입기를 위한 공정중 웨이퍼 전하 모니터 및 제어시스템 Download PDF

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KR100896736B1
KR100896736B1 KR1020037008512A KR20037008512A KR100896736B1 KR 100896736 B1 KR100896736 B1 KR 100896736B1 KR 1020037008512 A KR1020037008512 A KR 1020037008512A KR 20037008512 A KR20037008512 A KR 20037008512A KR 100896736 B1 KR100896736 B1 KR 100896736B1
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KR
South Korea
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wafer
charge
ion beam
ion
opening
Prior art date
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KR1020037008512A
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KR20030064868A (ko
Inventor
홀링알프레드마이클
Original Assignee
액셀리스 테크놀로지스, 인크.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 액셀리스 테크놀로지스, 인크. filed Critical 액셀리스 테크놀로지스, 인크.
Publication of KR20030064868A publication Critical patent/KR20030064868A/ko
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Abstract

이온 주입기를 위한 공정중 전하 모니터 및 제어 시스템(32)이 제공되는데, 상기 시스템은 (i) 이온빔(18)에 의한 주입을 위하여 다수의 웨이퍼(W)가 배치될 수 있는 웨이퍼 지지체(22)로서, 상기 지치체는 상기 웨이퍼의 표면보다 다소 전기 도전성을 띠는 인접 웨이퍼의 중간에 배치된 부분을 가지며, 상기 웨이퍼 지지체(22)는 중심(31)을 부가적으로 갖는데, 상기 중심으로부터 상기 다수의 웨이퍼 각각이 실질적으로 등거리로 되며, 상기 웨이퍼 지지체에는 상기 중심(31)으로부터 실질적으로 등거리로 배치되는 제1 및 제2 개구(64, 66)가 부가적으로 제공되는, 상기 웨이퍼 지지체와; (ii) 상기 제1 및 제2 개구(64, 66) 각각을 통과하는 이온빔(18a, 18b)의 제1 및 제2 부분을 수신하고 수신된 이온빔 전류 량을 각각 나타내는 제1 및 제2 출력 신호(44, 42)를 출력하는 제1 및 제2 전하 모니터(40, 38) 및; (iii) 상기 제1 및 제2 출력 신호(44, 42)를 비교하여 제1 및 제2 전하 모니터(40, 38)에 의해 수신되는 이온빔 전류에서의 차이를 나타내는 제3 출력 신호(48)를 출력하는 비교기(46)를 포함하는데, 상기 제3 출력 신호(48)는 전하 중성화 시스템(33)으로의 입력으로서 사용되어, 발생된 저 에너지 전자의 공급을 제어한다.
웨이퍼 지지체, 중심, 전하 모니터, 비교기, 패러데이 케이지

Description

이온 주입기를 위한 공정중 웨이퍼 전하 모니터 및 제어 시스템{IN-PROCESS WAFER CHARGE MONITOR AND CONTROL SYSTEM FOR ION IMPLANTER}
본 발명은 일반적으로 이온 주입기(ion implanter)에 관한 것이며, 특히 이와 같은 이온 주입기를 위한 공정중 웨이퍼 전하 모니터 및 제어 시스템에 관한 것이다.
반도체와 같은 소재를 도핑하는데 사용되는 종래 이온 주입 시스템은 통상적으로 소망의 도펀트 요소(dopant element)를 이온화하고 나서 가속되어 규정된 에너지의 이온빔을 형성하는 이온 소스를 포함한다. 이온빔은 소재의 표면으로 향하여, 상기 도펀트 요소를 상기 소재에 주입시킨다. 이온빔의 활성화된(일반적으로 정의(positive)(+)) 이온은 소재의 표면을 관통하여, 이들 이온이 소재의 결정 격자내로 임베드(embed)되어 소망의 도전 영역을 형성하도록 한다. 이온 공정은 통상적으로, 고진공 공정실내에서 수행되는데, 상기 공정실은 잔여 가스 분자와의 충돌로 인한 이온빔의 분산을 방지하고 공중부유입자(airborne particulates)에 의해 소재가 오염될 위험성을 최소화한다.
이와 같은 이온 주입 시스템의 사용시 겪게되는 문제는 웨이퍼의 하전(charging) 문제이다. (+)로 하전된 이온빔이 목표 웨이퍼상에 계속해서 충돌할때, 웨이퍼의 표면은 바람직하지 않은 과다 잔여 (+) 전하를 누적할 수 있다. 포토레지스트와 같은 절연 재료로 커버되는 웨이퍼의 경우에, 전하가 반도체 웨이퍼 기판으로부터 격리(isolate)되고 상기 반도체 기판상에 페데스탈(pedestal)이 놓여져 있어 상기 웨이퍼 및/또는 웨이퍼 페데스탈을 통해서 분산될 수 없기 때문에, 웨이퍼 하전 현상은 특히 문제로 된다.
과다한 전하 누적이 웨이퍼 표면에 합성 전계를 발생시켜, 웨이퍼상의 마이크로회로에 손상을 입힐 수 있다. 누적된 표면 전하의 문제는 이식된 회로 소자가 작으면 작을수록 보다 크게 되는데, 그 이유는 회로가 작으면 작을수록 합성 전계에 의해 야기되는 손상에 민감하기 때문이다.
웨이퍼 하전 현상에 대한 공지된 해결책은 전하 중성화(neutralization) 또는 전하 제어 시스템을 사용하는 것이다. 이와 같은 시스템은 통상적으로, 저에너지 전자 소스를 제공하는 플라즈마 샤워(plasma shower)를 포함하는데, 상기 전자는 상기 플라즈마 샤워를 통과하여 (+)로 하전된 이온빔으로 된다. 특히, 플라즈마 샤워는 불활성 가스를 이온화하여 적어도 부분적으로 저에너지 전자로 이루어진 플라즈마를 생성시키는 아크실 및 상기 아크실로부터 플라즈마를 추출하고 이온빔을 통과시키는 플라즈마 실을 포함한다. 플라즈마는 전기 가열되어 플라즈마 실 내로 고 에너지 전자를 열이온적으로 방출하는 필라멘트를 포함한다. 이 고 에너지 전자는 불활성 가스 분자와 충돌하여, 이온빔 내에 트랩(trap)될 수 있는 저 에너지 전자를 포함하는 플라즈마를 생성시킨다. 트랩된 저 에너지 전자는 이온빔의 순전하(net charge)를 중성화하고 이온빔에 의해 웨이퍼 표면으로 전달된다. 이온빔에서 트랩된 저 에너지 전자는 이온빔이 웨이퍼 표면에 충돌할 때 (+) 이온 주입에 의해 야기되는 웨이퍼 표면상에서 (+) 전하 누적을 감소시키거나 중성화한다.
이와 같은 전하 중성화 시스템 또는 플라즈마 샤워는 통상적으로, 전하 중성화 시스템을 모니터하는 전하 중성화 모니터를 포함하여, 전하 중성화 공정 제어를 지원한다. 이와 같은 시스템은 Mack에게 허여된 미국 특허 제 5,959,305호에 나타나 있는데, 이 특허는 (i) 적절한 전압을 저 에너지 중성화 전자를 수집하도록 위치된 목표 전극에 가하고, (ii) 목표 전기를 통해서 흐르는 전류를 모니터함으로써 전하 중성화 시스템에 의해 생성될 수 있는 이용가능한 저 에너지 중성화 전자 전류를 결정하는 전하 중성화 모니터를 개시한다.
이온 주입이 발생하는 동안 공지된 전하 제어 시스템의 효율성을 결정하는 것이 곤란하다. 전하 제어 시스템이 웨이퍼 표면을 적절하게 중성화시키지 못하는 경우, 잔여 전하 누적이 2가지 이상의 나쁜 영향을 미치는, 웨이퍼 표면상에 무시할 수 없는 전압을 발생시킨다. 첫째, 주입된 웨이퍼 표면 및 웨이퍼 배면 간의 전압차가 웨이퍼상에 제조되는 장치에 손상을 입히는 레벨로 상승될 수 있다.
둘째, 웨이퍼 표면상에 제공되는 전압은 전체 웨이퍼를 스캔닝할 때 이온빔 형태를 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 어떤 이온 주입 시스템에서의 웨이퍼는 통상적으로, 스핀닝(spinning) 도전성(예를 들어, 알루미늄) 디스크의 주변을 차지하는 웨이퍼 페데스탈상에 놓인다. 디스크가 스핀될 때, 고정된 위치 이온빔은 웨이퍼 중간의 도전성 알루미늄 디스크 표면 부분으로부터 주입되는 특정 웨이퍼의 절연성 하전된 표면으로 통과하고, 인접 웨이퍼에 도달하기 전 도전성 디스크 부분을 다시 가로지른다. 웨이퍼의 표면상에 제공되는 전압은 이들 표면들중 한 표면으로부터 다음 표면으로 통과할 때 이온빔 형태를 변화시킨다. 가령, 웨이퍼 상의 전압이 웨이퍼의 평활 표면에 걸쳐서 불균일하게 도우스(dose)를 주입시키면, 널리 공지된 주입 조사량(implant dosage)의 "불스-아이(bull's-eye)" 패턴을 발생시킨다.
대부분의 이온 주입기 전하 제어 시스템은 하나 이상의 전하 모니터 픽업을 사용하는데, 상기 픽업은 주입되는 웨이퍼의 표면상에 제공되는 전압 레벨을 추정한다. 이와 같은 전하 모니터 픽업을 종종, "디스크 패러데이"라 한다. 제조중인 장치가 과다 전하 누적에 의해 손상될 위험성이 있는지 여부를 예측하기 위하여 전하 픽업 모니터(들)에 의해 제공된 것을 판독한다. 이와 같은 전하 픽업 모니터의 예가 Halling 등에게 허여된 미국 특허 제5,998,798호에 예시되어 있는데, 이들 특허의 전체 내용이 본원에 참조되어 있다. 그러나, 빔이 스핀닝 디스크의 도전성 부분 및 상부에 놓이는 웨이퍼의 절연 부분 간을 통과할 때, 미국 특허 제5,998,798호에 서술된 바를 포함하는 이온 주입 전하 제어 시스템에서 공지된 전하 모니터는 빔 형태의 변화를 전혀 입증하지 못한다.
본 발명의 목적은 이온빔 시스템에서 이온빔 형태의 변화를 결정하고 고려하는 메커니즘을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은, 웨이퍼의 평활 표면 전체에 불균일하게 도우스가 주입되는 것을 방지하여, 주입된 웨이퍼가 널리 공지된 주입 조사량의 "불스-아이" 패턴을 나타내지 않도록 하는 메커니즘을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 이온 주입기를 위한 개선된 공정중 전하 모니터 및 제어 시스템을 제공하는 것인데, 상기 시스템에서, 전하 중성화 메커니즘의 효율성은 실시간 검사되어 필요한 경우 조정될 수 있다.
이온 주입기를 위한 공정중 전하 모니터 및 제어 시스템이 제공된다. 이 모니터 및 제어 시스템은 회전형 웨이퍼 지지체를 포함하는데, 이온빔에 위한 주입을 위하여 상기 지지체 상에 다수의 웨이퍼가 위치되며, 상기 지지체는 웨이퍼의 표면 보다 다소 전기적으로 도전성을 띠는 인접 웨이퍼의 중간에 배치되는 부분을 갖는다. 다수의 웨이퍼 각각은 디스크의 중심으로부터 실질적으로 등거리로 위치된다. 이 디스크에는 또한, 상기 중심으로부터 실질적으로 등거리로 배치되는 제1 및 제2 개구(apertures)가 제공되는데, 상기 제1 개구는 제2 개구 보다 웨이퍼에 보다 근접하여 위치된다. 대안적으로, 제1 및 제2 개구 각각은 웨이퍼로부터 등거리로 위치되지만, 서로 다른 전기 도전 특성을 지닌 디스크의 부분에 의해 둘러쌓인다. 예를 들어, 제1 개구는 알루미늄인 디스크의 부분에 제공되고, 제2 개구는 실리콘 코팅되는 부분에 제공될 수 있다.
디스크 뒤에 위치되는 제1 및 제2 전하 모니터는 제1 및 제2 개구를 통과하는 이온빔의 제1 및 제2 부분을 각각 받아들인다. 이 제1 및 제2 전하 모니터는 제1 및 제2 출력 신호를 각각 출력하여, 모니터에 의해 수신되는 이온빔 전류의 량을 나타낸다. 비교기는 제1 및 제2 출력 신호를 비교하여 제3 출력 신호를 출력하여, 제1 및 제2 전하 모니터에 의해 수신되는 이온빔 전류의 차를 나타낸다. 이 제3 출력 신호는 이온 주입기의 전하 중성화 시스템으로의 입력으로서 사용되어, 이에 의해 생성된 저 에너지 전자의 공급을 제어한다.
도1은 본 발명의 공정중 전하 모니터 및 제어 시스템에 포함되는 이온 주입기의 시스템 도.
도2는 본 발명의 공정중 웨이퍼 전하 모니터 및 제어 시스템이 실행되지 않은 이온 주입기에 의해 주입되는 웨이퍼의 평면도로서, 웨이퍼의 표면에 걸쳐서 주입된 도우스의 불균일성을 도시한 도면.
도3은 주입될 웨이퍼가 놓여있는 도1의 이온 주입의 웨이퍼 지지 디스크(본 발명의 원리에 따라서 구성된다)의 평면도.
이제 도면 중에서 도1을 참조하면, 이온빔 주입기는 전체적으로, (10)로 도시되어 있다. 이온 주입기는 일반적으로 (+) 하전된 이온빔(14)을 발생시키는 이온 소스(12)를 포함하는데, 상기 이온빔은 공지된 수단, 예를 들어 추출 전극(extraction electrode)에 의해 상기 이온 소스로부터 추출된다. 질량 분석 자석(16)은 추출된 이온빔(14)의 질량을 분석하여 소정 범위 내에 있는 전하-대-질량 비를 지닌 이온만을 포함하는 질량 분석된 이온빔(18)을 출력한다. 이 질량 분석된 이온빔(18)은 리졸빙 개구(resolving apertures)(20)를 통과하여 회전 지지체 또는 디스크(22)의 주변에 대해 위치되는 페데스탈 상에 놓이는 웨이퍼(W)로 주입된다. 실리콘 층으로 코팅될수 있을지라도, 개시된 실시예에서 회전 디스크는 알루미늄으로 이루어진다.
알루미늄 회전 디스크(22)의 경우에, 이 디스크는 상부에 놓이는 웨이퍼 보다 큰 도전성을 갖는다. 실리콘-코팅된 디스크(22)의 경우에, 이 디스크는 일반적으로, (포토레지스트와 같은 패턴닝된 절연 표면이 웨이퍼에 도포되었는지 여부에 따라서) 상부에 놓이는 웨이퍼보다 작은 도전율을 갖는다. 일반적으로, 본 발명은 웨이퍼의 전기 도전율과 이들을 둘러쌓는 디스크의 부분은 서로 다르다는 것을 인정한다. 전기 도전율의 차이는 웨이퍼 전하 누적이 이를 통과하는 빔에 나쁜 영향을 미치는지 여부를 결정하기 위하여 사용될 수 있다.
디스크(22)는 모터(24) 및 엄지나사(leadscrew)(26)에 의해 축(Y)을 따라서 수직으로 변환(translate)된다. 이 디스크(22)는 자신의 평면에 수직한 디스크 중심(31)을 통과하는 축에 대해서 모터(28)에 의해 화살표(29)로 표시되는 방향으로 회전된다. 웨이퍼(W)는 디스크 중심으로부터 실질적으로 등거리인 위치에서 디스크(22)의 주변에 대해서 위치된다. 이들 웨이퍼가 원형 경로("X 스캔 방향으로")에서 회전하고 고정된 위치 이온빔(18) 전에 변환("Y 스캔 방향으로")될 때, 웨이퍼(W)의 전체 표면적에 주입된다. 웨이퍼(W)에 의해 받아들여지는 이온 조사량은 회전 속도 및 스핀닝 디스크(22)의 수직 변환 속도에 의해 결정되는데, 이들 둘다는 모터 제어(30)에 의해 결정된다.
전하 중성화 시스템(33)은 (+) 전하를 중성화시키기 위하여 제공되는데, 만일 중성화되지 않으면, 이들이 (+) 하전된 이온빔(18)에 의해 주입될 때, 일반적으로 웨이퍼상에서 누적된다. 공지된 유형의 전하 중성화 시스템을 개시하는 미국 특허 제 5,959,305호의 전체 내용이 본원에 참조되어 있다.
본 발명은 공정중 전하 모니터 및 제어 시스템(32)으로서 구현된다. 이 시스템(32)은 디스크가 회전될 때 이온빔 형태를 변화시킬 수 있는 웨이퍼(W)상의 전하 누적량을 측정하여, 상기 빔을 웨이퍼로부터 도전성 알루미늄 디스크 표면의 중간 부분으로 연속적으로 통과시키는 수단을 포함한다. 이들 측정값에 응답하여, 전하 중성화 시스템(33)의 동작은 후술되는 바와 같이 조정되거나 동조될 수 있다.
대안적으로, 시스템(32)의 출력은 도우스 제어 시스템(35)으로의 입력으로서 사용되어, 스핀닝 디스크(22)의 회전 및 변환을 조절함으로써 주입되는 웨이퍼(W)의 전체 표면에 걸쳐서 도우스가 균일하게 주입되도록 한다. 이 도우스 제어 시스템(35)은 출력 신호(36)를 제공하는 패러데이 케이지(Faraday cage)(34)와 같은 공지된 소자를 포함한다. 패러데이 케이지(34)로부터의 출력(36) 및 주입실(가령, 이온 게이지(43)) 내에 배치된 압력 모니터로부터의 출력(41)은 제어 회로(50)로 입력된다. 이 회로(50)는 이들 입력을 사용하여, 본 기술 분야에 공지된 바와 같이 이온빔(18) 앞에서 웨이퍼의 적절한 X-스캔 및 Y-스캔 속도를 결정한다.
특히, 패러데이 케이지(34)는 스핀닝 디스크(22) 뒤에 장착되어, 디스크 내의 슬롯(62)을 통과하는 이온빔 전류를 측정하는데 사용된다. 슬롯(62)의 길이는 적어도 주입되는(예를 들어, 200mm 또는 300mm)웨이퍼의 직경의 길이 정도로 되어, 슬롯이 웨이퍼의 Y-스캔의 전체 범위에 걸쳐서 이온빔 전류를 수신하도록 한다(또한, 도3 참조). 도우스 제어 회로(50)는 이온 게이지(43) 및 패러데이 케이지(34)의 출력을 토대로 제어 신호(52)를 모터 제어(30)에 출력시킨다. 이후, 모터 제어(30)는 회전 제어 신호(54)를 모터(28)에 출력시키고 수직 변환 신호(56)를 모터(24)에 출력시켜, 주입되는 웨이퍼의 표면 전체에 걸쳐서 균일한 주입을 유지시킨다. 이 방식으로, 패러데이 케이지(34) 및 이온 게이지(43)의 출력은 제어 회로(50)에 의해 사용됨으로써, 웨이퍼로 주입되는 이온 도우스를 결정한다. 이 제어 회로는 또한 메모리(58) 및 사용자 콘솔 또는 인터페이스(60)를 포함한다.
이온빔(18) 앞에서 웨이퍼(W)의 회전 및 변환 운동을 제어하기 위하여 패러데이 케이지(34) 및 이온 게이지(43)의 출력을 사용하는 것이 공지되어 있다. 그러나, 단지 이들 메커니즘 만을 사용하면은 불균일한 웨이퍼 주입을 초래하는데, 그 이유는 패러데이 케이지(34)에 의해 제공되는 이온빔 전류 측정값이 웨이퍼 중간의 도전성 알루미늄 디스크 표면 부분으로부터 주입되는 특정 웨이퍼의 절연성 하전된 표면으로 통과될 때 이온빔 프로필에 대한 변화 또는 교란을 고려하지 않기 때문이다. 예를 들어, 이온빔은 주입되는 웨이퍼에 걸쳐서 충분한 (+) 전하 누적에 노출되는 경우, "블로우-업(blow-up)"될 수 있거나 촛점을 맞추는 제어성이 떨어지게 된다.
이와 같은 경우에, 불균일한 웨이퍼 주입이 얻어질 수 있다. 도2는 이와 같은 불균일한 주입, 통상적으로, 불균일한 이온 주입의 "불스-아이" 패턴이라 하는 한 예를 도시한 것이다. 도2에 도시된 바와 같이, " + " 로 표시된 주입된 웨이퍼의 면적은 과다도우스(저시트 저항율)의 면적을 나타내고 "-"로 표시된 면적은 부족도우스(고시트 저항율)의 면적을 나타낸다. 도2는 2킬로-전자-볼트(keV)의 에너지 레벨에서 붕소(B)로 200-mm 웨이퍼를 주입함으로써 야기된다.
이와 같이, 본 발명은 이온빔 프로필에서의 변화 또는 교란을 고려하는 부가적인 이온빔 측정 메커니즘을 제공하여, 웨이퍼 표면 전체에 걸쳐서 도우스 균일성을 개선시킨다. 도1 및 도3을 다시 참조하면, 공정중 전하 모니터 및 제어 시스템(32)은 신호 (42 및 44) 각각을 출력하는 전하 픽업 또는 모니터(38 및 40) 및 신호(42 및 44)를 비교하는 비교기(46)를 포함한다. 개구(64 및 66)는 디스크(22) 내에 제공되어, 이온빔 전류가 상기 디스크에 걸쳐서 통과할때 상기 이온빔의 일부를 수신하도록 한다. 도1에 도시된 바와 같이, 이온빔의 일부는 디스크(22)가 도1에 도시된 위치로부터 회전할 때, 개구(64 및 66)를 각각 통과하는 빔의 부분을 나타내는 참조 번호(18a 및 18b)와 같이 가상선으로 도시되어 있다.
개구(64 및 66)는 디스크 중심(31)으로부터 동일한 거리(d)를 두고 위치되어 있다. 디스크(22)가 회전할 때, 이온빔 전류의 제1 부분(18a)은 개구(64)를 통과하여 전하 픽업 또는 모니터(40)에 의해 측정되어, 출력 신호(44)를 발생시킨다. 디스크(22)가 계속해서 회전할 때, 이온빔 전류의 제2 부분(18b)은 개구(66)를 통과하여 전하 픽업 또는 모니터(38)에 의해 측정되어, 출력 신호(42)를 발생시킨다. 개구(64)는 웨이퍼상의 전하 누적에 의해 이온빔이 영향받지 않는 위치에서 선택되고, 개구(66)는 웨이퍼상의 전하 누적에 의해 이온빔이 영향받는 위치에서 선택된다. 즉, 개구(66)는 개구(64) 보다 웨이퍼 보다 밀접하여 위치된다.
대안적으로, 제1 및 제2 개구 각각은 웨이퍼로부터 등거리로 위치될 수 있지만, 서로 다른 전기 도전 특성을 갖는 디스크의 부분에 의해 둘러쌓인다. 예를 들어, 개구(64)는 알루미늄인 디스크의 부분에 제공되고, 개구(66)는 실리콘 코팅되는 부분에 제공될 수 있다.
어느 경우든지, 비교기(46)는 전하 모니터(38 및 40)의 출력 신호를 비교하여, 어쨌든 간에, 웨이퍼의 하전된 절연 표면이 이온빔이 이온빔 프로필에 미치는 영향을 결정한다. 예를 들어, 도3의 개시된 실시예에서, 비교기(46)가 빔 전류의 제1 및 제2 부분의 차이가 무시할 수 있는 정도라고 검출한 경우, 빔 "블로우-업"을 초래하는 나쁜 영향은 존재하지 않는다라고 결정할 수 있다. 무시가능한 비교기 출력(48)은 이온 주입기의 전하 중성화 시스템(33)이 웨이퍼상에서 누적되는 어떤 전하도 효율적으로 중성화시켜 도우스가 균일하게 주입되도록 동작한다는 것을 나타낸다.
그러나, 비교기(46)가 빔 전류의 제1 및 제2 부분에서 무시할 수 없는 차이를 검출한 경우, 빔 '블로우-업"을 초래하는 나쁜 영향이 존재한다라고 결정할 수 있다. 예를 들어, 빔이 "블로우-업"된 경우, 개구(66)에서 측정된 피크 이온빔 전류는 개구(64)에서 측정된 것 보다 작다. 대안적으로, 빔이 개구(64 및 66)를 통과할 때, 빔의 시간 분포를 측정할 수 있다. 빔이 개구(66)에서 보다 긴 시간 주기 동안 검출되는 경우, 이는 빔 "블로우-업" 조건을 나타낸다. 어느 경우든지, 무시할 수 없는 비교기 출력(48)은 이온 주입기의 전하 중성화 시스템(33)이 웨이퍼 상에서 누적되는 어떤 전화도 효율적으로 중성화시켜 도우스가 균일하게 주입되도록 동작하지 않는다는 것을 나타낸다. 이와 같은 경우에, 전하 제어 시스템(33)의 동작은 비교기 출력(48)에 의해 조정되거나 동조되어, 이 과다 웨이퍼 전하 누적을 중성화시키기 위하여 저 에너지 전자를 보다 많이 공급시킨다.
대안적으로, 비교기(46)의 출력(48)은 도우스 제어 회로(50)를 조정하는 대신에 사용될 수 있다. (도1에 도시된 바와 같이, 비교기 출력(48)은 도우스 제어 회로(50)로의 또 다른 입력으로서 가상선으로 도시되어 있다.) 예를 들어, 도2의 불스-아이 패턴은 비교기(46)의 출력(48)과 상관될 수 있다. 이와 같은 경우에, 조사량 제어 회로(50)는 디스크의 X-스캔 및 Y-스캔 속도를 실시간으로 조정하도록 프로그램되어, 예측된 조사량 에러를 교정한다. 실제로, 조사량 제어 회로(50)는 이온 게이지(43) 및 패러데이 케이지(34)의 출력 이외에도 비교기 출력(48)을 사용하여, 모터 제어(30)로의 자신의 출력 제어 신호(52)를 수정한다. 그러나, 본 발명은 상술된 바와 같이, 전하 중성화 시스템(33)의 동작에 동작하도록 하는 수단으로서 보다 직접적으로 구현될 수 있다.
따라서, 공정중 전하 모니터 및 제어 시스템의 바람직한 실시예가 개시되어 있다. 그러나, 상술된 바를 고려하면, 이 설명은 단지 예에 불과하고, 본 발명은 본원에 서술된 특정 실시예에 국한되지 않고, 각종 재배치, 변형 및 대체물이 이하의 청구범위에 규정된 바와 같은 본 발명의 영역으로부터 벗어 남이 없이 상술된 설명 및 이의 등가물로 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

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  9. 이온 주입 시스템(10)에 있어서:
    (i) 일반적으로 (+)로 하전된 이온빔(18)을 출력하는 소스(12);
    (ii) 상기 이온빔의 (+) 순전하를 중성화시키기 위하여 저 에너지 전자를 공급시키는 전하 중성화 시스템(33); 및
    (iii) 공정중 전하 모니터 및 제어 시스템(32)을 포함하는데, 상기 공정중 전하 모니터 및 제어 시스템은, (a) 이온빔(18)에 의한 주입을 위하여 다수의 웨이퍼(W)가 배치될 수 있는 웨이퍼 지지체(22)로서, 상기 지치체는 상기 웨이퍼의 표면과 전기적 도전성이 상이한 인접 웨이퍼의 중간에 배치된 부분을 가지며, 상기 웨이퍼 지지체(22)는 중심(31)을 부가적으로 갖는데, 상기 중심으로부터 상기 다수의 웨이퍼 각각이 실질적으로 등거리로 되며, 상기 웨이퍼 지지체에는 상기 중심(31)으로부터 실질적으로 등거리로 배치되는 제1 및 제2 개구(64, 66)가 부가적으로 제공되는, 상기 웨이퍼 지지체; (b) 상기 제1 및 제2 개구(64, 66) 각각을 통과하는 이온빔(18a, 18b)의 제1 및 제2 부분을 수신하고 수신된 이온빔 전류 량을 각각 나타내는 제1 및 제2 출력 신호(44, 42)를 출력하는 제1 및 제2 전하 모니터(40, 38) 및; (c) 상기 제1 및 제2 출력 신호(44, 42)를 비교하여 제1 및 제2 전하 모니터(40, 38)에 의해 수신되는 이온빔 전류에서의 차이를 나타내는 제3 출력 신호(48)를 출력하는 비교기(46)를 포함하는데, 상기 제3 출력 신호(48)는 전하 중성화 시스템(33)으로의 입력으로서 사용되어, 발생된 저 에너지 전자의 공급을 제어하는, 이온 주입 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 개구(64)는 상기 제2 개구(66)보다 웨이퍼에 근접하여 위치되는 것을 특징으로 하는 이온 주입 시스템.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 개구(64) 및 상기 제2 개구(66) 각각은 웨이퍼(W)로부터 실질적으로 등거리로 위치되는 것을 특징으로 하는 이온 주입 시스템.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 지지체(22)는 디스크가 놓이는 평면에 수직한 중심(31)을 통과하는 축에 대해서 회전하는 회전 디스크인 것을 특징으로 하는 이온 주입 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 디스크(22)는 알루미늄으로 구성되며, 주입될 상기 웨이퍼(W)는 상부에 절연층을 갖는 것을 특징으로 하는 이온 주입 시스템.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 디스크(22)는 실리콘-코팅되는 것을 특징으로 하는 이온 주입 시스템.
  15. 주입되는 웨이퍼상의 전하 누적을 중성화시키는 방법에 있어서:
    (i) 이온 소스(12)를 사용하여 일반적으로 (+)로 하전된 이온빔(18)을 제공하는 단계;
    (ii) 상기 이온빔의 (+) 순전하를 중성화시키기 위하여 저 에너지 전자를 공급시킴으로써, 주입되는 웨이퍼의 표면으로 운반될 때, 일반적으로 (+)로 하전된 이온빔을 중성화시키는 전하 중성화 시스템(33)을 제공하는 단계;
    (iii) 회전 지지체(22)의 중심(31)의 주변에 대해서 그리고 상기 중심으로부터 등거리로 다수의 웨이퍼를 배치하는 단계로서, 상기 지지체(22)는 상기 웨이퍼의 표면과 전기적 도전성이 상이한 인접 웨이퍼 중간에 배치되는 부분을 가지며, 상기 회전 지지체에는 상기 중심(31)으로부터 실질적으로 등거리로 배치되는 제1 및 제2 개구(64, 66)가 제공되는, 배치 단계;
    (iv) 상기 제1 및 제2 개구(64, 66)를 통과하는 이온빔(18a, 18b)의 제1 및 제2 부분을 모니터하는 단계;
    (v) 상기 이온빔의 제1 및 제2 부분에서 검출되는 이온빔 전류량을 각각 나타내는 제1 및 제2 출력 신호(44, 42)를 출력하는 단계;
    (vi) 상기 제1 및 제2 출력 신호(44, 42)를 비교하여, 상기 제1 및 제2 출력 신호 간의 차이를 나타내는 제3 출력 신호(48)를 출력하는 단계; 및
    (vii) 상기 제3 출력 신호(48)를 상기 전하 중성화 시스템(33)으로 입력하여, 발생된 저 에너지 전자의 공급을 제어하는 단계를 포함하는 주입되는 웨이퍼상의 전하 누적을 중성화시키는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 회전 지지체(22)는 알루미늄으로 구성되며, 주입되는 상기 웨이퍼(W)는 상부에 절연층을 갖는 것을 특징으로 하는 주입되는 웨이퍼상의 전하 누적을 중성화시키는 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 회전 지지체(22)는 실리콘-코팅되는 것을 특징으로 하는 주입되는 웨이퍼상의 전하 누적을 중성화시키는 방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1 개구(64)는 상기 제2 개구(66) 보다 웨이퍼에 근접하여 위치되는 것을 특징으로 하는 주입되는 웨이퍼상의 전하 누적을 중성화시키는 방법.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1 개구(64) 및 상기 제2 개구(66) 각각은 웨이퍼(W)로부터 실질적으로 등거리로 위치되는 것을 특징으로 하는 주입되는 웨이퍼상의 전하 누적을 중성화시키는 방법.
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