KR0127270B1 - 고전류 이온주입 장치 및 이온주입 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 소자 제조용 이온 주입기에 관한 것으로, 특히 이온빔편향수단(1), 웨이퍼가 놓이는 판(2), 이온빔의 전류도 측정을 위한 전류도측정수단(20)을 포함하는 반도체 소자 제조용 고전류 이온주입 장치에 있어서, 상기 이온빔편향수단(1)은 둘 이상 다수개의 전장판(10)이 원을 이루며 형성되는 것을 특징으로 하는 장치 및 이를 이용하여 각각의 전장판(1)에 일정한 시간간격을 두고 주기적으로 전압을 인가하는 것을 특징으로 함으로서 웨이퍼의 표면에 이온주입시 직접 웨이퍼를 회전시키는 대신 이온빔의 진행방향을 다각도로 편향시킴으로써 파티클발생을 최소화하고, 웨이퍼전면에 균일하게 이온을 주입할 수 있다.

Description

고전류 이온주입 장치 및 이온주입 방법

제 1 도는 본 발명에 따른 원형전장판쌍의 일예를 나타낸 정면도,

제 2 도는 제 1 도 원형전장판쌍을 나타낸 측면도,

제 3 도는 제 1 도 및 제 2 도에 도시된 원형전장판쌍이 장착된 고전류 이온주입 장치의 전체구성을 나타낸 개략도,

제 4 도는 제 3 도의 원형판에서의 웨이퍼 및 슬릿 배치를 나타낸 평면도,

제 5 도는 제 1 도의 각각의 전장판쌍에 인가되는 전압 그래프도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 전장판(극판), 2 : 원형판,

3 : 웨이퍼,4 : 이온빔 측정컵,

5 : 전류계,6 : 슬릿,

7 : 초진공영역,10 : 원형전장판쌍,

20 : 전류도 측정장치,100 : 이온빔.

본 발명은 반도체 소자 제조용 이온주입기에 관한 것으로, 특히 높은 에너지의 이온빔을 주입하는 고전류 이온주입 장치 및 이온주입 방법에 관한 것이다.

일반적으로 트랜지스터의 접합부위, 축전판 및 금속선과의 접촉부위는 낮은 저항의 전기적 특성을 요한다. 이를 위해 고밀도의 불순물을 이온 주입하는데 웨이퍼의 특성 및 청정도를 고려하여 여러 가지 방식의 이온주입방식이 적용되고 있다.

그런데 고에너지의 고전류 이온주입은 웨이퍼의 표면에 고열을 발생시킴으로써 웨이퍼에 심한 손상을 입힐 우려가 있다.

이를 방지하기 위해 종래의 고전류 이온주입기는 이온빔을 고정시키고, 여러 장의 웨이퍼를 원형판에 올린 후 회전 및 상하운동시킴으로써 웨이퍼의 열에 의한 손상을 방지하며 전 웨이퍼에 균일하게 이온을 주입하게 된다.

그러나 상기 종래의 웨이퍼 회전식 이온주입방식은 웨이퍼의 회전으로 인해 파티클(particle)이 다량 발생되는 문제점이 따랐다.

상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 종래 고전류 이온주입기의 고열에 의한 웨이퍼 표면 손상방지의 장점은 그대로 인용하면서 파티클의 발생을 최소화하는 고전류 이온주입 장치 및 이온주입 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 이온빔편향수단, 웨이퍼가 놓이는 원형판, 이온빔의 전류도 측정을 위한 전류도 측정수단을 포함하는 반도체 소자 제조용 고전류 이온주입 장치에 있어서, 상기 이온빔편향수단은, 판상부재인 두 개의 대향하는 전장판으로 전잔판쌍을 구성하고, 상기 전장판쌍을 다수 개를 원통형상으로 배치하고 접합하여 원형전장판쌍으로 형성된 것을 특징으로 하는 고전류 이온주입 장치를 제공한다.

또한 본 발명은 이온빔편향수단인 원형전장판쌍, 웨이퍼가 놓이는 원형판, 이온빔의 전류도 측정수단을 구비하는 고전류 이온주입 장치를 이용한 이온주입 방법에 있어서, 다수의 전장판쌍을 원통형상으로 정렬하여 원형전장판쌍을 제공하는 단계 ; 상기 원형전장판쌍을 통과하는 이온빔의 진행방향을 편향시키기 위하여 각각의 전장판쌍에 전압을 소정의 시간간격을 두고 인가하는 단계 ; 상기 원형전장판쌍을 통과한 이온빔을 원형판에 안착된 웨이퍼에 주입하고, 원형판에 형성된 슬릿을 통과한 이온빔의 전류도를 상기 전류도 측정수단으로 측정하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 이온주입 방법을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명은 이온빔이 양성의 전기적 성질을 띠므로 전장에 의해 편향될 수 있다는 원리를 이용하여 전압의 강도에 따라 이온빔의 진행방향을 조정하여 고정된 웨이퍼 표면에 균일하게 이온을 주입하는 기술이다.

우선, 제 1 도 및 제 2 도는 본 발명에 따른 원형전장판쌍을 나타낸 정면도 및 측면도이며, 도면부호 1은 전장판, 10은 원형전장판쌍을 각각 나타낸다.

도면에 도시된 바와 같이, 판상부재인 전장판(1)이 소정의 거리를 유지하면서 마주보는 하나의 전장판쌍을 이루며, A 내지 H의 각 전장판은 A' 내지 H'의 각 전장판과 짝을 이루어 A-A', B-B', C-C', D-D', E-E', F-F', G-G', H-H' 로 여덟 개의 전장판쌍을 이룬다. 이들 전장판쌍들은 서로 마주보며 폐회로 즉, 원형으로 배치되어 원형전장판쌍(10)을 구성하며, 상기 원형전장판쌍(10)은 그 내부를 통과하는 이온빔의 진행방향을 각각 다른 각도로 변화시키는 이온빔편향수단으로서 작용한다. 그 결과, 상기 이온빔편향수단을 통과하여 진행하는 이온빔은 각각의 전장판(1)에 인가된 전압정도에 따라 굴절하며, 일정한 시간지연에 따라 같은 주기로 각각의 전장판(1)에 인가된 전압에 따라 통과하는 이온빔을 직선 및 회전운동을 하면서 웨이퍼로 진행하게 되어 웨이퍼 전면에 고르게 이온 주입하게 된다.

또한, 제 2 도에 도시된 바와 같이, 측면에서 보면, 이온빔의 입구측보다 이온빔의 출구측으로 갈수록 그 직경이 확대되도록 각각의 전장판(1)을 소정 각도로 경사지게 배치하여 나팔형상으로 구성하므로써, 이온빔의 편향이 전방향으로 원활하게 이루어지도록 한다.

제 3 도는 제 1 도 및 제 2 도에 도시된 원형전장판쌍이 장착된 고전류 이온주입장치의 전체구성을 나타낸 개략도이며, 도면부호 2는 원형판, 3은 웨이퍼, 4는 이온빔 측정컵, 5는 이온빔측정전류계, 6은 슬릿, 7은 초진공영역, 10은 원형전장판쌍, 20은 전류도 측정장치, 100은 이온빔을 각각 나타낸다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고전류 이온주입장치는, 내부를 통과하는 이온빔(100)을 원하는 방향으로 편향시키기 위하여, 다수의 전장판쌍으로 구성되어 초진공영역(7)의 소정 위치에 배치된 이온빔 편향수단인 원형전장판쌍(10) ; 웨이퍼(3)가 안착되는 다수의 안착면(본 실시예에서는 5개)이 구비되며, 이온빔을 통과시키기 위한 소정크기의 슬릿(6)이 다수가(본 실시예에서는 4개) 형성된 원판 부재로서 상기 초진공영역(7) 내에서 상기 원형전장판쌍(10)의 대향 측에 구비된 원형판(2) ; 상기 원형판(2)의 슬릿(6)을 통과하는 이온빔을 검출하기 위하여 상기 원형판(2)의 슬릿(6)의 뒤쪽에 구비된 다수(본 실시예에서는 6개)의 이온빔 측정컵(4) 및 상기 원형판(2)의 슬릿(6)을 통과하여 측정컵(4) 내부로 도입된 이온빔의 전류도를 측정하기 위하여 상기 측정컵(4)에 접속된 이온빔측정 전류계(5)를 포함하는 전류도 측정수단(20)를 포함하여 구성된다.

이하, 상기 구성을 갖는 본 발명에 따른 고전류 이온주입장치의 작용을 설명하면, 도 3에 도시된 바와 같이, 직진하던 이온빔(100)은 초진공영역(7) 입구에 설치된 원형전장판쌍(10)을 통과하면서 다각도로 편향되어 진행하여 원형판(2) 위에 안착된 웨이퍼(3)에 이온을 주입하게 된다. 이 때 이온빔의 전류도는 슬릿(6)을 통과하여 측정컵(4)에 일부의 빔이 들어가 전류계(5)를통해 측정할 수 있다.

제 4 도를 통해 상기 원형판에서의 웨이퍼(3) 및 슬릿(6) 배치를 보다 명확히 알 수 있는데, 정확한 전류도 측정을 위해 원형판(2)의 4곳에 슬릿(6)을 장착한 경우를 도시한다. 이 때, 상기 슬릿(6)은 이온빔을 보다 세밀히 관찰하기 위하여 원형판(2)에서 방사상형으로 설치된다.

다음으로, 이온빔의 편향 원리를 설명하면 다음과 같다.

이온빔(100)은 전자가 없는 양성의 전기적 특성을 가지므로 전장에 의하여 편향될 수 있다. 따라서 제 5 도와 같이 일정한 주기로 전압을 걸어주면 극판(전장판)의 전압정도에 따라 극판 사이에서 일측으로 편향된다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이, A, B, C, D, E, F, G, H 의 순으로 일정한 시간 지연에 따라 같은 주기로 전압을 걸어 주면, 이온빔(100)은 각각의 전장판의 전압에 따라 진행방향을 전환하게 되며, 이러한 이온빔의 편향에 의해 원형판(2) 상에 고정된 웨이퍼 표면에 고르게 이온을 주입하게 된다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 웨이퍼의 표면에 이온주입시 직접 웨이퍼를 회전시킬 필요가 없이 이온빔의 진행방향을 다각도로 평향시킴으로써 파티클발생을 최소화하고, 웨이퍼전면에 균일하게 이온을 주입할 수 있다.

또한, 종래 웨이퍼의 상하 및 회전을 위해 필요한 모터 등이 불필요하므로 장비가 단순화되어 정비에 많은 이점이 있다.

Claims (4)

1. 이온빔편향수단(10), 웨이퍼가 놓이는 원형판(2), 이온빔의 전류도 측정을 위한 전류도측정수단(20)을 포함하는 반도체 소자 제조용 고전류 이온주입 장치에 있어서, 상기 이온빔편향수단(10)은, 판상부재인 두 개의 대향하는 전장판(1)으로 전장판쌍을 구성하고, 다수 개의 상기 전장판쌍을 원통형상으로 배치하고 접합하여 원형전장판쌍으로 형성된 것을 특징으로 하는 고전류 이온주입 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 이온빔편향수단(10)은 빔의 축구측 지름이 입구측 지름보다 크도록 나팔관 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 고전류 이온주입 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기원형판(20)은, 이온빔이 관통하여 상기 전류도측정수단(20)으로 진행시키기 위해 형성된 다수의 슬릿(6)을 가지며, 상기 다수의 슬릿(6)은 상기 원형판(2)에서 방사상으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 고전류 이온주입 장치.
4. 제온빔편향수단인 원형전장판쌍(10), 웨이퍼가 놓이는 원형판(2), 이온빔의 전류도 측정수단(20)을 구비하는 고전류 이온주입 장치를 이용한 이온주입 방법에 있어서, 다수의 전장판쌍을 원통형상으로 정렬하여 원형전장판쌍(10)을 제공하는 단계 ; 상기 원형전장판쌍(10)을 통과하는 이온빔(100)의 진행방향을 편향시키기 위하여 각각의 전장판쌍에 전압을 소정의 시간간격을 두고 인가하는 단계 ; 상기 원형전장판쌍을 통과한 이온빔을 원형판(2)에 안착된 웨이퍼에 주입하고, 원형판(2)에 형성된 슬릿(6)을 통과한 이온빔의 전류도를 상기 전류도 측정수단(20)으로 측정하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 이온주입 방법.