KR0128237Y1 - 이온주입량 검사장치 - Google Patents
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Abstract
본 고안은 이온주입량 검사장치에 관한 것으로, 실리콘 웨이퍼 위에 형성되어 이온주입량에 따라 막두께가 변화하는 감광막과, 상기 감광막의 두께를 측정하기 위한 두께측정장치를 포함하여 구성되며, 상기 감광막의 두께변화를 측정하는 간단한 방법으로 이온주입량의 검사시간을 단축할 수 있고, 사용된 실리콘 웨이퍼의 재사용이 가능하므로 비용을 절감할 수 있으며, 실제 생산라인 상에서의 장비고장에 의한 이온주입량의 측정이 불가능한 경우에도 부분적용이 가능하며, 종래의 어닐링장비와 같은 이온주입외의 부수적인 장비에 의한 면저항 변화가능성을 최소화할 수 있을뿐만 아니라 사용되는 실리콘 웨이퍼의 도전형에 무관하게 이온주입량을 검사할 수 있는 효과가 있다.
Description
제1도는 종래의 기술에 의한 이온주입량 검사 방법도.
제2도는 종래의 기술에 의한 다른 이온주입량 검사 방법도.
제3도는 본 고안에 의한 이온주입량 검사 방법도.
제4도는 본 고안에 의한 도우즈량별 감광막 두께변화를 도시한 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
21 : 실리콘 웨이퍼 23 : 감광막
25 ; 불순물 이온
본 고안은 반도체소자를 검사하기 위한 검사장치에 관한 것으로, 특히 이온주입전과 이온주입 후의 감광막의 두께변화로 이온주입량을 모니터 하기 위한 이온주입량 검사장치에 관한 것이다.
실리콘 웨이퍼에 이온을 주입한 후 그 주입된 이온이 적정량인지 검사하기 위해서는 여러가지 방법을 사용할 수 있는데, 제1도 및 제2도는 종래에 주로 사용되는 방법들로서 서로 어닐링 과정이 다른데, 이를 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저 제1도의 경우는, (a)도의 N형 실리콘 웨이퍼(1) 위에 (b)도 및 (c)도와 같이 상기 웨이퍼(1)와 다른 전도형을 갖는 이온(B+)을 직접 주입한 후 금속열처리장치(RTP)로 어닐링하여 주입된 이온(3)을 확산시킨다.
이때 상기 이온주입은 채널링을 방지하기 위해 45°정도 기울여서 실시해야 하며, 상기 급속열처리장치에 의한 이온확산과정은 700℃에서의 10초동안의 열처리와, 다시 350℃에서의 10초동안의 열처리와, 1050℃에서의 10초동안의 열처리순으로 진행된다.
그리고 상기 열처리가 끝나면 (d)도에 도시한 바와 같이 4점 탐침기를 이용하여 면저항을 측정함으로써 이온주입량을 검사한다.
한편 제2도의 경우에는, (a)도의 N형 실리콘 웨이퍼(11) 위에 (b)도 및 (c)도에 도시한 바와 같이 200℃ 부근에서 실리콘산화막(13)을 성장시킨 후 상기 실리콘 산화막(13)을 통해 이온(15)을 주입한 다음 H2SO4+ H2O2를 사용하여 세정을 실시하고, 그 후에 (d)도의 어닐링과정이 수행되도록 한다.
상기 (d)도의 어닐링 과정은 930℃ 정도의 온도에서 30분동안 수행되며, 이어서 (e)도에 도시한 바와 같이 상기 실리콘산화막(13)을 제거한 후 4점 탐침기를 사용하여 면저항을 측정함으로써 이온주입량을 검사한다.
그러나 이러한 종래의 이온주입량 검사방법은, 전자의 경우 공정시간이 빠른 장점이 있으나 급속열처리시 웨이퍼내의 면저항의 균일도가 저하되고, 후자의 경우에는 웨이퍼 내의 면저항 균일도는 양호하나 공정시간이 6시간 이상 필요하며, 또한 상기 두 경우 모두 어닐링 장비의 온도변화에 면저항이 민감하게 반응함으로써 정확한 검사가 불가능한 문제점이 있다.
따라서 본 고안의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 실리콘 웨이퍼 상에 감광막을 도포하고 이온주입전의 감광막의 두께와 이온주입후의 감광막이 두께를 측정하여 그 두께 변화량으로 이온주입량을 검사할 수 있는 이온주입량 검사장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 이온주입량 검사장치는, 실리콘 웨이퍼 위에 형성되어 이온주입량에 따라 막두께가 변화하는 감광막과, 상기 감광막의 두께를 이온주입전 및 주입후에 측정하여 그 두께 차이로부터 이온주입량을 검사하는 두께측정장치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이하 첨부도면을 참조하여 본 고안을 좀 더 상세하게 설명하고자 한다.
본 고안의 이온주입량 검사는 감광막의 두께 변화에 의해 이루어지는데, 그 원리를 살펴보면 다음과 같다.
상기 감광막은 표면의 결합이 약한 결합인 O-H와 C-H 결합으로 구성되는데, 이 결합은 이온주입을 하게 되면 H2, H2O, C2H4또는 CO등에 의해 수소이온이 결합으로부터 떨어지게 되어 강한 결합인 C-O, C-C 또는 C-S 바뀌어 지게 되며, 이에따라 상기 감광막의 표면이 경화되어 그 두께가 감소하게 되며, 이러한 두께의 감소 정도는 이온주입량과 가속전압에 의한 총에너지(이온주입량×가속전압)의 증가에 따라 직선적으로 증가된다.
따라서 이온주입시의 가속전압을 동일하게 하면 제4도에 도시한 바와 같이 이온주입량과 감광막의 두께 감소량이 비례하게 되므로 두께측정장치로 상기 감광막의 두께를 측정함으로써 감광막의 이온주입 전,후에 따른 두께 변화로 부터 이온주입량을 검사할 수 있다.
또한 이러한 방법 외에도 이온주입후 상기 감광막의 식각속도변화에 의해 이온주입량을 검사할 수도 있다.
그리고 제3도를 참조하여 이러한 원리에 따라 이온주입량을 검사하기 위한 검사과정을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 제3도의 (a)도 및 (b)도에 도시한 바와 같이 실리콘웨이퍼(21)가 준비되면, 그 위에 1.2㎛ 정도의 두께로 양성(positive type)의 감광막(23)을 도포한 후 소프트 베이킹(soft baking) 한 후 두께측정장치를 이용하여 상기 감광막(23)의 두께를 측정한다.
이어서 상기 감광막(23)을 통해 실리콘 웨이퍼(21)상에 불순물 이온(25)으로서, 예를들어 B+이온을 100KeV의 가속전압을 인가하여 주입한후 다시 두께측정장치를 이용하여 상기 감광막(23)의 두께를 측정하고, 그 측정한 이온주입 전,후의 감광막(23)의 두께 차이를 구한 후 그 두께차이에 해당하는 값을 이온주입량대 감광막 두께 변화를 도식화한 테이블로 부터 읽어 이온주입량을 검사하게 된다.
이상에서와 같이 본 고안에 의하면 감광막의 두께변화를 측정하는 간단한 방법으로 이온주입량의 검사시간을 단축할 수 있고, 사용된 실리콘 웨이퍼의 재사용이 가능하므로 비용을 절감할 수 있으며, 실제 생산라인 상에서의 장비고장에 의한 이온주입량의 측정이 불가능한 경우에도 부분적용이 가능하며, 종래의 어닐링장비와 같은 이온주입외의 부수적인 장비에 의한 면저항 변화가능성을 최소화할 수 있을뿐만 아니라 사용되는 실리콘 웨이퍼의 도전형에 무관하게 이온주입량을 검사할 수 있는 효과가 있다.
Claims (1)
- 실리콘 웨이퍼 위에 형성되어 이온주입량에 따라 막두께가 변화하는 감광막과, 상기 감광막의 두께를 이온주입전 및 주입후에 측정하여 그 두께 차이로 부터 이온주입량을 검사하는 두께측정장치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 이온주입량 검사장치.
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