KR100219400B1

KR100219400B1 - Faraday-cup assembly and faraday voltage control method of ion implanter

Info

Publication number: KR100219400B1
Application number: KR1019950049327A
Authority: KR
Inventors: 옥경하; 최기철; 김성주; 황연상
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1995-12-13
Filing date: 1995-12-13
Publication date: 1999-09-01
Also published as: KR970052129A

Abstract

본 발명은 패러데이컵의 전방에 위치한 디스크에 장착된 웨이퍼에서 발생되는 2차전자를 억제할 수 있도록 하는 이온 주입설비의 패러데이컵 어셈블리에 관한 것으로 이는 바이어스 전원으로부터 패러데이 전압이 인가되는 바이어스 플레이트를 바이어스 전원에 연결하여 패러데이 전압이 바이어스 전원으로 피드백되도록 하고 이 바이어스 전원은 피드백되는 패러데이 전압의 레벨에 맞게 바이어스 플레이트(bais plate)에 인가되는 패러데이 전압을 조절하도록 구성되어서 바이어스 플레이트에 공급되는 패러데이 전압을 정확하게 조절할 수 있는 것이다.The present invention relates to a Faraday cup assembly of an ion implantation facility to suppress secondary electrons generated from a wafer mounted on a disk placed in front of a Faraday cup, which biases a bias plate to which a Faraday voltage is applied from a bias power source. Connected to the capacitor so that the Faraday voltage is fed back to the bias power supply, and the bias power supply is configured to adjust the Faraday voltage applied to the bias plate according to the level of the Faraday voltage being fed back to precisely regulate the Faraday voltage supplied to the bias plate. It can be.

Description

Faraday voltage application control method of ion implantation equipment

본 발명은 반도체 장치 제조설비의 이온 주입장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 웨이퍼(wafer)에 주사된 이온에 의하여 발생되는 2차 전자 발생억제용 패러데이 전압을 피드백(feed back)상태에 따라 제어하는 이온 주입설비의 패러데이전압 인가 제어방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ion implantation apparatus of a semiconductor device manufacturing facility, and more particularly, to control a Faraday voltage for suppressing secondary electron generation generated by ions scanned on a wafer according to a feedback state. A method for controlling Faraday voltage application of an ion implantation facility.

통상, 반도체 장치 제조를 위하여 웨이퍼 표면으로 불순물을 주입시켜서 불순물층을 형성시키는 방법으로서 이온 주입방법이 이용되고 있으며 이를 수행하기 위한 것이 이온 주입장치이다.In general, an ion implantation method is used as a method of forming an impurity layer by injecting impurities onto a wafer surface for manufacturing a semiconductor device, and an ion implantation apparatus is used to perform this.

이온 주입장치는 기본적으로 진공부, 이온 공급부, 분류자석, 가속기, 집중기, 중성 빔 포획장치, 주사기, 웨이퍼 가공실 등으로 나누어져 있으며 이중 이온 주입실의 웨이퍼에서 튀어나오는 2차 전자를 억제하여 주입되기 위한 이온빔과의 상호작용을 줄여주기 위하여 패러데이컵 어셈블리(faraday cup assembly)가 이용된다.The ion implanter is basically divided into a vacuum part, an ion supply part, a class magnet, an accelerator, a concentrator, a neutral beam trapping device, a syringe, a wafer processing chamber, and suppresses secondary electrons protruding from the wafer in the dual ion implantation chamber. Faraday cup assemblies are used to reduce the interaction with the ion beam to be implanted.

종래의 패러데이컵 어셈블리는 제1도에 그 간략한 구성이 나타나 있다.The conventional Faraday cup assembly is shown in FIG.

패러데이컵 어셈블리는 웨이퍼가 장착되는 디스크의 후방에 설치된 패러데이컵(10)과 이온이 웨이퍼로 주입됨에 따라서 발생되는 2차전자를 억제시키는 패러데이 전압을 인가하기 위한 바이어스 플레이트(12) 및 접지를 위한 접지 플레이트(14)로 구성되어 있으며, 이 패러데이컵(10)에는 웨이퍼에 주입되는 이온량(dose) 및 빔전류(beam current)를 모니터링하기 위한 모니터(16)가 구성되어 있고, 이 바이어스 플레이트(12)에는 패러데이 전압을 인가하기 위한 바이어스 전원(18:bais power)이 구성되어 있다.The Faraday cup assembly includes a Faraday cup 10 installed behind the disk on which the wafer is mounted, a bias plate 12 for applying a Faraday voltage for suppressing secondary electrons generated as ions are injected into the wafer, and a ground for grounding. The Faraday cup 10 is configured with a plate 14, and a monitor 16 for monitoring the dose and beam current injected into the wafer is configured, and the bias plate 12 is provided. The bias power source 18 (bais power) for applying a Faraday voltage is comprised by this.

이러한 구성에 따라서 이온 공급부(미도시)에서 발생된 후 가속되어 진행된 이온이 패러데이컵(10)의 전방에 위치한 디스크에 장착된 웨이퍼에 충돌하여 불순물층을 형성하고 이때 발생되는 2차전자는 바이어스 플레이트(12)에 인가된 패러데이 전압에 의하여 억제된다. 따라서 효과적인 이온주입이 수행된다.According to this configuration, the accelerated ions generated by the ion supply unit (not shown) collide with the wafer mounted on the disk located in front of the Faraday cup 10 to form an impurity layer. It is suppressed by the Faraday voltage applied to (12). Thus, effective ion implantation is performed.

이때 바이어스 플레이트(12)에서 패러데이 전압이 정확하게 인가되어야 실제로 웨이퍼에 주입되는 이온량을 정확하게 측정할 수 있다. 그러나, 제1도와 같은 구성을 갖는 종래의 이온 주입설비의 패러데이컵 어셈블리에서는 정확한 이온량의 측정이 어려웠다.At this time, the Faraday voltage must be correctly applied from the bias plate 12 to accurately measure the amount of ions actually injected into the wafer. However, in the Faraday cup assembly of the conventional ion implantation apparatus which has the structure similar to FIG. 1, the accurate ion amount measurement was difficult.

이는 바이어스 전원(18)과 바이어스 플레이트(12)사이에 전기적인 단선이 발생되거나, 정해진 전압이 바이어스 플레이트(12)에 인가되지 않는 경우 효과적으로 패러데이컵(10)에서 발생된 2차전자를 억제할 수 없으므로 2차전자에 의하여 접지를 통한 패스(path)가 형성되어서 모니터(16)에 전류가 흐르게 되어서 모니터(16)에서 실제 주입되는 이온빔에 의하여 모니터링되는 것보다 많은 양의 전류가 측정되기 때문이다.This can effectively suppress secondary electrons generated in the Faraday cup 10 when an electrical break occurs between the bias power source 18 and the bias plate 12 or when a predetermined voltage is not applied to the bias plate 12. This is because a path through the ground is formed by the secondary electrons so that a current flows in the monitor 16, so that a larger amount of current is measured than is monitored by an ion beam actually injected from the monitor 16.

만약, 작업자가 종래의 패러데이컵 어셈블리에서 모니터링된 결과에 따라 이온빔을 줄인다면 이루어지지 않아 웨이퍼 불량이 발생된다.If the operator reduces the ion beam according to the results monitored in a conventional Faraday cup assembly, no wafer failure occurs.

따라서 전술한 종래의 패러데이컵 어셈블리로는 바이어스 플레이트에 공급되는 패러데이 전압을 정확하게 제어할 수 없으므로 정확한 이온 주입공정을 수행하기 어려운 문제점이 있다.Therefore, the conventional Faraday cup assembly cannot control the Faraday voltage supplied to the bias plate accurately, which makes it difficult to perform an accurate ion implantation process.

위의 문제점을 해결하기 위해 연구한 결과에 따른 본 발명의 목적은 웨이퍼에 이온주입에 의한 불순물층을 정확히 형성시킬 수 있도록 공정을 수행할 수 있는 이온 주입설비의 패러데이컵 어셈블리를 제공함에 있다.An object of the present invention according to the results studied to solve the above problems is to provide a Faraday cup assembly of the ion implantation equipment capable of performing a process to accurately form the impurity layer by ion implantation on the wafer.

본 발명의 다른 목적은 패러데이컵 어셈블리의 바이어스 플레이트로 공급되는 전압을 피드백하여 바이어스 전원의 패러데이 전압을 정확히 인가할 수 있도록 제어하는 이온 주입설비의 패러데이전압 인가 제어방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a method for controlling a Faraday voltage application of an ion implantation equipment to feed back the voltage supplied to the bias plate of the Faraday cup assembly to accurately apply the Faraday voltage of the bias power supply.

제1도는 종래의 이온 주입설비의 패러데이컵 어셈블리를 개략적으로 나타내는 구성도이다.1 is a configuration diagram schematically showing a Faraday cup assembly of a conventional ion implantation equipment.

제2도는 본 발명에 따른 이온 주입설비의 패러데이컵 어셈블리의 실시예를 나타내는 도면이다.2 is a view showing an embodiment of the Faraday cup assembly of the ion implantation equipment according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10,20 : 패러데이컵 12,22 : 바이어스 플레이트10,20: Faraday Cup 12,22: bias plate

14,24 : 접지 플레이트 16,26 : 모니터14,24: ground plate 16,26: monitor

18,28 : 바이어스 전원18,28: bias power

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이온 주입설비의 패러데이전압인가 제어방법은 패러데이 컵의 전방에 위치한 디스크에 장착된 웨이퍼에 주입되는 이온량과 빔전류를 모니터를 통해 확인하고, 바이어스 전원에서 출력되는 패러데이 전압을 바이어스 플래이트에 인가하여 웨이퍼에서 발생되는 2차전자를 억제함에 있어서, 이 바이어스 플레이트에 인가된 패러데이 전압을 바이어스 전원으로 피드백하고 이 피드백되는 패러데이 전압의 레벨에 맞게 바이어스 전원에서 바이어스 플레이트로 인가되는 패러데이 전압을 조절함을 특징으로 한다.Faraday voltage application control method of the ion implantation equipment of the present invention for achieving the above object is to check the amount of ion and beam current injected to the wafer mounted on the disk located in front of the Faraday cup through a monitor, and is output from the bias power supply In suppressing secondary electrons generated in the wafer by applying the Faraday voltage to the bias plate, the Faraday voltage applied to the bias plate is fed back to the bias power supply and applied from the bias power supply to the bias plate according to the level of the fed Faraday voltage. Characterized by adjusting the Faraday voltage.

이를 달성하기 위한 이온 주입설비의 패러데이컵 어셈블리는 웨이퍼가 장착되는 디스크가 전방에 설치되며, 이 웨이퍼에 주입되는 이온량 및 빔전류를 모니터링하기 위한 모니터가 연결되어 있는 패러데이컵 이 웨이퍼로부터 발생되는 2차 전자를 억제하기 위한 패러데이 전압을 인가하는 바이어스 전원이 연결되어 있는 바이어스 플레이트 접지를 위한 접지 플레이트를 구비한 패러데이 어셈블리에 있어서 이 바이어스 플레이트에 인가된 패러데이 전압이 바이어스 전원으로 피드백되도록 연결되고 이 바이어스 전원은 피드백되는 패러데이 전압을 입력받아 그 레벨에 맞게 바이어스 플레이트에 인가되는 패러데이 전압을 조절하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.The Faraday cup assembly of the ion implantation equipment to achieve this has a secondary disk generated from the wafer with a Faraday cup installed with a disk on which the wafer is mounted in front and a monitor connected to monitor the amount of ion and beam current injected into the wafer. In a Faraday assembly having a ground plate for a bias plate ground to which a bias power supply for supplying a Faraday voltage for suppressing electrons is connected, the Faraday voltage applied to the bias plate is connected to be fed back to the bias power supply and the bias power supply is connected to the bias power supply. It is configured to receive the feedback Faraday voltage and adjust the Faraday voltage applied to the bias plate according to the level.

이하, 본 발명에 따른 이온 주입설비의 패러데이컵 어셈블리 및 패러데이 전압 인가 제어방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of a Faraday cup assembly and a Faraday voltage application control method of an ion implantation apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제2도를 참조하면 본 발명의 실시예는 이온 주입설비에서 웨이퍼를 장착시키는 디스크가 전방에 위치하는 패러데이컵 어셈블리로서 이는 모니터(26)가 연결된 패러데이컵(20)과 바이어스 전원(28)이 연결된 바이어스 플레이트(22) 그리고 접지된 접지 플레이트(24)등으로 구성되어 있다.Referring to FIG. 2, an embodiment of the present invention is a Faraday cup assembly in which a disk for mounting a wafer in an ion implantation apparatus is located in front, which is connected to a Faraday cup 20 to which a monitor 26 is connected and a bias power supply 28. And a bias plate 22 and a grounded ground plate 24.

이 패러데이컵(20)은 이온을 주입시키기 위한 웨이퍼(미도시)를 장착시키기 위한 디스크를 전방에 가지며, 이 패러데이컵(20)에는 웨이퍼에 공급되는 이온량과 빔전류를 모니터링(monitoring)할 수 있도록 모니터(26)가 연결되어 있다.The Faraday cup 20 has a disk for mounting a wafer (not shown) for implanting ions in front, and the Faraday cup 20 can monitor the amount of ions supplied to the wafer and the beam current. The monitor 26 is connected.

그리고, 바이어스 플레이트(22)에는 패러데이 전압을 공급하기 위한 바이어스 전원(28)이 연결되어 있고 이 바이어스 플레이트(22)에 인가된 패러데이 전압이 바이어스 전원(28)으로 피트백되어 입력되도록 연결되어 있으며 바이어스 전원(28)은 바이어스 플레이트 (22)로부터 피드백되는 패러데이 전압의 레벨에 따라 바이어스 플레이트(22)에 인가되는 패러데이 전압(faradav voltage)의 레벨(level)을 제어하도록 구성되어 있다.In addition, a bias power supply 28 for supplying a Faraday voltage is connected to the bias plate 22, and a Faraday voltage applied to the bias plate 22 is connected to be inputted back into the bias power supply 28 and biased. The power supply 28 is configured to control the level of the faradav voltage applied to the bias plate 22 according to the level of the Faraday voltage fed back from the bias plate 22.

전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예의 동작에 대하여 설명한다.The operation of the embodiment of the present invention configured as described above will be described.

본 발명의 실시예는 이온 공급부로부터 공급된 후 가속되어 진행되는 이온이 패러데이컵(20)의 전바에 있는 디스크에 장착되는 웨이퍼로 주입되면서 웨이퍼에 불순물층을 형성된다.In the exemplary embodiment of the present invention, the impurity layer is formed on the wafer while the ions accelerated and supplied from the ion supply unit are injected into the wafer mounted on the disk in the front of the Faraday cup 20.

웨이퍼에 주입되는 이온량은 이온빔에 의하여 전류가 흐르게 되는 모니터(26)의 모니터링에 의하여 알 수 있다. 즉 모니터링되는 이온빔의 세기는 형성시키고자 하는 불순물층에 주입되는 이온의 양과 비례하므로 모니터링하는 이온빔 전류를 모니터(26)로 측정하므로 정확하게 웨이퍼에 주입되는 불순물의 양을 모니터링할 수 있고, 이에 따라 작업자는 이를 보고 이온 주입공정을 제어할 수 있다.The amount of ions injected into the wafer can be known by monitoring the monitor 26 through which current flows by the ion beam. That is, since the intensity of the ion beam to be monitored is proportional to the amount of ions injected into the impurity layer to be formed, the monitoring ion beam current is measured by the monitor 26, so that the amount of impurity injected into the wafer can be accurately monitored. This can be used to control the ion implantation process.

이때 웨이퍼에 주입된 이온이 웨이퍼와 충돌하면서 발생되는 2차전지는 바이어스 전원(28)으로부터 바이어스 플레이트(22)로 공급되는 패러데이 전압에 의하여 억제된다.At this time, the secondary battery generated when the ions injected into the wafer collide with the wafer is suppressed by the Faraday voltage supplied from the bias power supply 28 to the bias plate 22.

만약, 패러데이 전압이 바이어스 플레이트(22)로 정상적으로 공급되지 않으면 현재 바이어스 플레이트(22)에 인가된 패러데이 전압이 피드백되어서 바이어스 전원(28)으로 인가되므로 바이어스 전원(28)은 인가되는 피드백 패러데이 전압의 레벨을 인식하여 출력되는 패러데이 전압의 레벨을 조절한다.If the Faraday voltage is not normally supplied to the bias plate 22, the Faraday voltage currently applied to the bias plate 22 is fed back to the bias power supply 28 so that the bias power supply 28 is the level of the feedback Faraday voltage applied. Recognize and adjust the level of Faraday voltage output.

따라서 패러데이컵 어셈블리의 패러데이 전압의 인가상태를 정확히 자동으로 제어할 수 있으므로 설비이상에 의하여 발생될 수 있는 이온 주입공정의 공정오류가 방지될 수 있다.Therefore, since the application state of the Faraday voltage of the Faraday cup assembly can be precisely and automatically controlled, the process error of the ion implantation process which may be caused by the facility abnormality can be prevented.

그러므로 이온 주입설비에 대하여 신뢰성이 향상될 수 있고, 패러데이전압이 정확하게 공급되지 않음으로 인한 웨이퍼 불량의 발생이 방지될 수 있다.Therefore, the reliability can be improved for the ion implantation equipment, and the occurrence of wafer defects due to the failure to supply the Faraday voltage can be prevented.

상기한 바와 같은 본 발명에 의하면 패러데이 전압의 인가상태를 정확히 제어할 수 있으므로 웨이퍼의 불량을 줄여서 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있고, 설비에 대한 신뢰도를 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.According to the present invention as described above it is possible to accurately control the application state of the Faraday voltage, there is an effect to improve the yield by reducing the defect of the wafer, there is an effect to maximize the reliability of the equipment.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술적 사상 범위내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Although the present invention has been described in detail only with respect to the described embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the technical spirit of the present invention, and such modifications and modifications belong to the appended claims.

Claims

In suppressing the secondary electrons generated in the wafer by applying a Faraday voltage to the bias plate, which is injected to the wafer mounted on the disk located in front of the farfday cup,

Feeds back the Faraday voltage applied to this bias plate to the bias power supply,

Faraday voltage application control method of the ion implantation equipment, characterized in that for adjusting the Faraday voltage applied to the bias plate from the bias power supply according to the level of the feedback Faraday voltage