KR100219799B1 - High vacuum maintenance apparatus of semiconductor ion implanter - Google Patents

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Abstract

공정챔버내의 리크(Leak)를 방지하여 공정을 안정화할 수 있도록 한 반도체 이온주입설비의 고진공 유지장치에 관한 것이다.The present invention relates to a high vacuum holding device of a semiconductor ion implantation system that can stabilize a process by preventing leaks in a process chamber.

본 발명의 구성은 고진공이 유지되어 이온빔이 일직선상태로 주입되도록 하는 빔라인 챔버(31)와, 고진공이 유지되어 웨이퍼(32)가 놓여지는 공정챔버(33)와, 상기 웨이퍼가 움직여도 공정챔버내의 고진공이 유지되도록 하는 슬라이딩 시일(34)과, 상기 슬라이딩 시일의 저진공상태를 유지하는 저진공유지부(41)(42)를 구비하는 반도체 이온주입설비의 고진공 유지장치에 있어서, 상기 고진공이 유지되는 공정챔버(33)와 슬라이딩 시일구조(34)의 저진공을 유지하는 저진공유지부(41)(42) 사이에 중진공유지부(51)를 설치하여 슬라이딩 시일(34)을 중진공으로 유지하도록 된 것이다.The structure of the present invention is a beamline chamber 31 which maintains high vacuum so that ion beams are injected in a straight state, a process chamber 33 in which high vacuum is maintained, and a wafer 32 is placed, and a high vacuum in the process chamber even when the wafer is moved. In the high vacuum holding device of the semiconductor ion implantation equipment comprising a sliding seal (34) for maintaining the holding and a low vacuum common part (41) (42) for maintaining the low vacuum state of the sliding seal, the high vacuum is maintained It is to maintain the sliding seal 34 as a medium vacuum by installing a medium shared common portion 51 between the chamber 33 and the low dust shared portion 41, 42 that maintains the low vacuum of the sliding seal structure (34).

따라서 슬라이딩 시일부분인 고진공과 상압 사이에서 고진공을 유지하기 위해 설치된 진공 차등장치의 터보펌프에 의해 중진공이 유지됨으로써 공정챔버의 리크가 방지되는 것이고, 이로써 공정챔버내의 고진공이 유지되어 공정이 안정화되는 효과가 있다.Therefore, the medium vacuum is maintained by the turbo pump of the vacuum differential device installed to maintain the high vacuum between the high vacuum and the atmospheric pressure, which is the sliding seal portion, thereby preventing the leak of the process chamber, thereby maintaining the high vacuum in the process chamber to stabilize the process. There is.

Description

반도체 이온주입설비의 고진공 유지장치High vacuum holding device for semiconductor ion implantation equipment

본 발명은 반도체 이온주입설비의 고진공 유지장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공정챔버내의 리크(Leak)를 방지하여 공정을 안정화할 수 있도록 한 반도체 이온주입설비의 고진공 유지장치에 관한 것이다.The present invention relates to a high vacuum holding device of a semiconductor ion implantation device, and more particularly, to a high vacuum holding device of a semiconductor ion implantation device to prevent a leak in a process chamber to stabilize a process.

일반적으로 반도체 제조공정에 사용되는 이온주입설비의 이온은 고진공이 유지 격리된 공정챔버내에서 진행되도록 되어 있다. 고진공이 유지된 공정챔버내에서 이온화된 가스입자가 어떤 외부의 힘이나 다른 입자로부터 영향을 받으면 원특성을 잃게 된다.In general, the ions of the ion implantation equipment used in the semiconductor manufacturing process is to be carried out in a process chamber in which high vacuum is maintained. In a process chamber maintained in high vacuum, ionized gas particles lose their original properties when they are affected by some external force or other particles.

이와 같이 이온빔이 일직선상에 고정되어 웨이퍼 표면에 도달하고, 웨이퍼가 움직여 웨이퍼 표면에 골고루 이온주입하는 설비에는 웨이퍼가 움직여도 고진공을 유지할 수 있도록 고안된 슬라이딩 시일(Sliding Seal) 챔버가 있다.As described above, in a facility in which the ion beam is fixed in a straight line to reach the wafer surface and the wafer moves to evenly implant the ion on the wafer surface, there is a sliding seal chamber designed to maintain high vacuum even when the wafer moves.

이러한 챔버의 고진공 유지를 위한 종래의 펌핑 구성을 도1을 참조하여 설명한다. 도1에 도시된 바와 같이 고진공인 빔라인 챔버(Beamline Chamber)(11)의 내부 진공압은 1E-6 Torr 이하를 유지하고, 공정챔버(12)의 내부는 웨이퍼(13)가 로딩된 프로세스 도어(14)를 닫은 상태에서 밸브(15)를 개방시켜 진공펌프(16)로 1E-4 Torr의 저진공을 유지한다.A conventional pumping configuration for maintaining a high vacuum of such a chamber is described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the internal vacuum pressure of the high vacuum beamline chamber 11 is maintained at 1E-6 Torr or less, and the inside of the process chamber 12 has a process door loaded with a wafer 13. 14) in the closed state to open the valve 15 to maintain a low vacuum of 1E-4 Torr by the vacuum pump (16).

이와 동시에 슬라이드 시일구조인 내측 슬라이딩 시일(17)의 밸브(18)가 개방되고 저진공펌프(19)가 작동하여 내측 슬라이딩 시일(17)의 진공압을 1E-4 Torr로 유지하고, 외측 슬라이딩 시일(20)의 밸브(21)가 개방되고 저진공펌프(22)가 작동하여 외측 슬라이딩 시일(20)의 진공압을 1E-4 Torr로 유지함으로써 공정챔버(12) 및 빔라인 챔버(11)의 고진공 상태가 유지되도록 한 구성이다.At the same time, the valve 18 of the inner sliding seal 17, which is a slide seal structure, is opened and the low vacuum pump 19 is operated to maintain the vacuum pressure of the inner sliding seal 17 at 1E-4 Torr, and the outer sliding seal. The valve 21 of 20 is opened and the low vacuum pump 22 is operated to maintain the vacuum pressure of the outer sliding seal 20 at 1E-4 Torr, thereby increasing the high vacuum of the process chamber 12 and the beamline chamber 11. It is a configuration to maintain the state.

이러한 상태에서 진공도측정기(23)가 250mTorr에 도달하면 밸브(24)가 개방되어 압력게이지(HCIG3)(25)가 2E-5 Torr로 될 때 이온주입이 시작되어 원하는 주입이 종료된다.In this state, when the vacuum gauge 23 reaches 250 mTorr, when the valve 24 is opened and the pressure gauge (HCIG3) 25 becomes 2E-5 Torr, ion implantation is started to complete the desired injection.

그러나 종래의 고진공 유지장치는 슬라이딩 시일부분인 고진공과 상압 사이에서 고진공을 유지하기 위한 진공 차등장치가 에어분자 리크를 저진공 펌프에서 펌핑하지 못하게 되므로 에어분자가 공정챔버내로 유입되었고, 이로써 이온이 외부의 에너지로부터 영향을 받게 되어 공정의 안정화를 이룰 수 없는 문제점이 있었다.However, in the conventional high vacuum holding device, since the vacuum differential device for maintaining the high vacuum between the high vacuum and the normal pressure of the sliding seal does not pump the air molecule leak from the low vacuum pump, air molecules are introduced into the process chamber, thereby allowing ions to enter the outside of the process chamber. There is a problem that can not be stabilized because it is affected by the energy of.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 고진공과 상압 사이에 중진공을 유지할 수 있도록 함으로써 이온주입시 이온을 최대한 외부 에너지로부터 안정되게 보호할 수 있는 반도체 이온주입설비의 고진공 유지장치를 제공하는 것이다.The present invention is to solve the conventional problems as described above, the object is to maintain a medium vacuum between high vacuum and atmospheric pressure by high vacuum of the semiconductor ion implantation equipment that can stably protect the ions from external energy as possible during ion implantation It is to provide a holding device.

도1은 종래의 이온주입설비의 고진공 유지장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.Figure 1 is a schematic view showing a high vacuum holding apparatus of a conventional ion implantation equipment.

도2는 본 발명에 따른 이온주입설비의 고진공 유지장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing a high vacuum holding device of the ion implantation equipment according to the present invention.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of symbols for main parts of drawing

11, 31 : 빔라인 챔버12, 33 : 공정챔버11, 31: beamline chamber 12, 33: process chamber

13, 32 : 웨이퍼 15,18,21,24,30,38,47,48 : 펌프13, 32: wafer 15, 18, 21, 24, 30, 38, 47, 48: pump

16, 26 : 진공펌프 19, 22, 43, 44 : 저진공펌프16, 26: vacuum pump 19, 22, 43, 44: low vacuum pump

17, 20, 34, 35 : 슬라이딩 시일23, 39, 49, 50 : 진공도측정기17, 20, 34, 35: sliding seal 23, 39, 49, 50: vacuum gauge

41, 42 : 저진공유지부51 : 중진공유지부41, 42: Jijin shared branch 51: Jinjin shared branch

53 : 터보펌프55 : 쿨링워터라인53: turbo pump 55: cooling water line

57 : 터보펌프콘트롤러57: turbo pump controller

상기의 목적은 고진공이 유지되어 이온빔이 일직선상태로 주입되도록 하는 빔라인 챔버와, 고진공이 유지되어 웨이퍼가 놓여지는 공정챔버와, 상기 웨이퍼가 움직여도 공정챔버내의 고진공이 유지되도록 하는 슬라이딩 시일과, 상기 슬라이딩 시일의 저진공상태를 유지하는 저진공유지부를 구비하는 반도체 이온주입설비의 고진공 유지장치에 있어서, 상기 고진공이 유지되는 공정챔버와 슬라이딩 시일의 저진공을 유지하는 저진공유지부 사이에 중진공유지부를 설치하여 슬라이딩 시일을 중진공으로 유지하도록 구성됨을 특징으로 하는 반도체 이온주입설비의 고진공 유지장치에 의해 달성될 수 있다.The above object is a beamline chamber for maintaining a high vacuum to inject the ion beam in a straight state, a process chamber for maintaining a high vacuum to place the wafer, a sliding seal for maintaining a high vacuum in the process chamber even if the wafer is moved, and the sliding A high vacuum holding device of a semiconductor ion implantation apparatus having a low vacuum common part for maintaining a low vacuum state of a seal, comprising: a medium shared common part between a process chamber in which the high vacuum is maintained and a low vacuum common part for maintaining a low vacuum of a sliding seal It can be achieved by the high vacuum holding device of the semiconductor ion implantation equipment, characterized in that configured to maintain the sliding seal in the medium vacuum.

이때 상기 중진공유지부는 터보펌프로 이루어지고, 이 터보펌프에는 냉각수단을 구비하여 터보펌프의 과열을 방지하도록 하는 것이 바람직하다.In this case, it is preferable that the intermediate shared branch is formed of a turbo pump, and the turbo pump is provided with cooling means to prevent overheating of the turbo pump.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도2는 본 발명에 따른 반도체 이온주입설비의 고진공 유지장치를 나타낸 것으로, 이온주입설비는 고진공을 유지하여 이온빔이 일직선상태로 주입되도록 하는 빔라인 챔버(31)와, 공정을 위한 웨이퍼(32)가 놓여지는 공정챔버(33)를 구비한다. 또한 공정챔버(33)에는 웨이퍼(32)가 움직이는 상태에서도 내부의 진공상태가 유지되도록 하는 슬라이딩 시일(34)(35)이 설치되어 있고, 이 슬라이딩 시일은 내측과 외측의 2중구조로 되어 있다.Figure 2 shows a high vacuum holding apparatus of the semiconductor ion implantation equipment according to the present invention, the ion implantation equipment is a beamline chamber 31 for maintaining the high vacuum so that the ion beam is injected in a straight state, and the wafer 32 for the process The process chamber 33 is provided. In the process chamber 33, sliding seals 34 and 35 are provided so that the vacuum state inside is maintained even when the wafer 32 moves, and the sliding seal has a double structure of inner and outer sides.

상기와 같은 이온주입설비의 고진공 유지장치는, 공정챔버(33)와 진공펌프(36)가 진공라인(37)으로 연결되고, 상기 진공라인(37)상에는 밸브(38)와 진공도측정기(39)가 설치되어 있으며, 진공펌프(36)에 의해 공정챔버(33)의 내부 진공압이 1E-4 Torr의 저진공을 유지할 수 있도록 되어 있다.In the high vacuum holding device of the ion implantation system as described above, the process chamber 33 and the vacuum pump 36 are connected to the vacuum line 37, the valve 38 and the vacuum gauge 39 on the vacuum line 37 Is provided, and the vacuum pump 36 is capable of maintaining a low vacuum of 1E-4 Torr in the internal vacuum pressure of the process chamber 33.

또한 내측 및 외측 슬라이딩 시일(34)은 제 1 및 제 2 저진공유지부(41)(42)에 의해 저진공이 유지되는 구성으로, 제 1 및 제 2 저진공유지부(41)(42)는 각각의 내측 및 외측 슬라이딩 시일(34)(35)과 저진공펌프(43)(44)를 연결하는 저진공라인(45)(46)과 상기 저진공라인(45)(46)상에 각각 설치된 밸브(47)(48) 및 진공도측정기(49)(50)로 이루어진다.In addition, the inner and outer sliding seal 34 is a configuration in which the low vacuum is maintained by the first and second low vacuum sharing portions 41, 42, the first and second low vacuum sharing portions 41, 42, respectively Valves installed on the low vacuum lines 45 and 46 and the low vacuum lines 45 and 46 respectively connecting the inner and outer sliding seals 34 and 35 and the low vacuum pumps 43 and 44 of the pump. (47) (48) and the vacuum gauge (49, 50).

이때 상기 저진공라인(45)(46)에는 내측 슬라이딩 시일(34)을 중진공상태로 유지하기 위한 제 1 및 제 2 중진공유지부(51)가 설치되는 것으로, 제 1 및 제 2 중진공유지부(51)는 각각 터보펌프(53)와 이 터보펌프(53)의 과열을 방지하는 냉각수단으로 이루어진다.In this case, the low vacuum lines 45 and 46 are provided with first and second middle common support portions 51 for maintaining the inner sliding seal 34 in a medium vacuum state. 51 each consists of a turbopump 53 and the cooling means which prevents overheating of this turbopump 53. As shown in FIG.

터보펌프(53)는 내측 및 외측 슬라이딩 시일(34)의 진공도를 1E-5의 중진공으로 유지할 수 있도록 하고, 냉각수단은 터보펌프(53)로 쿨링워터라인(55)을 설치함으로써 이루어진다. 또한 상기 쿨링워터라인(55)에 터보펌프콘트롤러(57)(58)가 설치되어 있고, 이 터보펌프콘트롤러(57)(58)는 쿨링워터라인(55)으로 흐르는 쿨링워터 흐름상태를 검출하여 터보펌프(53)의 구동을 제어하도록 하는 구성이다.The turbopump 53 is capable of maintaining the vacuum degree of the inner and outer sliding seals 34 in the medium vacuum of 1E-5, and the cooling means is made by installing the cooling water line 55 with the turbopump 53. In addition, turbo pump controllers 57 and 58 are installed in the cooling water line 55, and the turbo pump controllers 57 and 58 detect a cooling water flow state flowing to the cooling water line 55 and perform turbo It is a configuration to control the driving of the pump 53.

이러한 구성의 본 발명은 제 1 및 제 2 저진공유지부(41)(42)에 구비된 제 1 및 제 2 중진공유지부(51)에 의해 내측 슬라이딩 시일(34)의 진공도를 1E-5 Torr로 유지함으로써 공정챔버(33)의 리크를 방지할 수 있고, 빔라인 챔버(31)의 진공도를 1E-6 Torr 이상으로 유지할 수 있게 된다.According to the present invention, the vacuum degree of the inner sliding seal 34 is reduced to 1E-5 Torr by the first and second intermediate dust sharing portions 51 provided in the first and second dust collecting portions 41 and 42. By holding it, leak of the process chamber 33 can be prevented, and the vacuum degree of the beamline chamber 31 can be maintained at 1E-6 Torr or more.

즉 도2에 도시된 바와 같이 빔라인 챔버(31)의 내부 진공압은 예를 들면 1E-7 Torr 로 1E-6Torr보다 높게 유지하고, 공정챔버(33)의 내부는 웨이퍼(32)가 로딩된 프로세스 도어(40)를 닫은 상태에서 밸브(38)를 열어 진공펌프(36)로 1E-4 Torr의 저진공을 유지한다.That is, as shown in FIG. 2, the internal vacuum pressure of the beamline chamber 31 is maintained higher than 1E-6 Torr, for example, 1E-7 Torr, and the inside of the process chamber 33 is a process in which the wafer 32 is loaded. The valve 38 is opened while the door 40 is closed to maintain a low vacuum of 1E-4 Torr with the vacuum pump 36.

이와 동시에 제 1 및 제 2 저진공유지부(41)(42)의 밸브(47)(48)를 개방하고 저진공펌프(43)(44) 및 터보펌프(53)를 동작시켜 내측 슬라이딩 시일(34)의 진공도를 1E-5Torr의 중진공으로 유지함으로써 공정챔버(33) 및 빔라인 챔버(31)의 고진공 상태가 유지되도록 한 구성이다.At the same time, the valves 47 and 48 of the first and second low vacuum holding portions 41 and 42 are opened, and the low vacuum pumps 43 and 44 and the turbo pump 53 are operated to make the inner sliding seal 34 ) Is maintained at a high vacuum of 1E-5 Torr to maintain a high vacuum of the process chamber 33 and the beamline chamber 31.

이러한 상태에서 밸브(30)가 개방되어 압력게이지(HCIG3)(29)가 5E-6 Torr 로 될 때 이온주입이 시작되어 원하는 주입이 종료된다.In this state, when the valve 30 is opened and the pressure gauge (HCIG3) 29 becomes 5E-6 Torr, ion implantation is started and the desired implantation is finished.

따라서 본 발명의 반도체 이온주입설비의 고진공 유지장치에 의하면, 슬라이딩 시일부분인 고진공과 상압 사이에서 고진공을 유지하기 위한 진공 차등장치에 터보펌프가 설치되어 중진공이 유지됨으로써 공정챔버의 리크가 방지되는 것이고, 이로써 공정챔버내의 고진공이 유지되어 공정이 안정화되는 효과가 있다.Therefore, according to the high vacuum holding device of the semiconductor ion implantation apparatus of the present invention, a turbo pump is installed in the vacuum differential device for maintaining the high vacuum between the high vacuum and the normal pressure, which is the sliding seal portion, thereby preventing the leakage of the process chamber by maintaining the medium vacuum. Thus, the high vacuum in the process chamber is maintained, thereby stabilizing the process.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 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 scope of the present invention, and such modifications and modifications are within the scope of the appended claims.

Claims (2)

고진공이 유지되어 이온빔이 일직선상태로 주입되도록 하는 빔라인 챔버와, 고진공이 유지되어 웨이퍼가 놓여지는 공정챔버와, 상기 웨이퍼가 움직여도 공정챔버내의 고진공이 유지되도록 하는 슬라이딩 시일과, 상기 슬라이딩 시일의 저진공상태를 유지하는 저진공유지부를 구비하는 반도체 이온주입설비의 고진공 유지장치에 있어서,A beamline chamber in which high vacuum is maintained to inject the ion beam in a straight state, a process chamber in which high vacuum is maintained, and a wafer placed thereon, a sliding seal to maintain high vacuum in the process chamber even when the wafer is moved, and a low vacuum in the sliding seal In the high vacuum holding device of the semiconductor ion implantation device having a low vacuum common holding portion to maintain the state, 상기 고진공이 유지되는 공정챔버와 슬라이딩 시일구조의 저진공을 유지하는 저진공유지부 사이에 중진공유지부를 설치하여 슬라이딩 시일을 중진공으로 유지하도록 구성됨을 특징으로 하는 반도체 이온주입설비의 고진공 유지장치.A high vacuum holding device of a semiconductor ion implantation system, characterized in that the intermediate vacuum holding portion is installed between the process chamber in which the high vacuum is maintained and the low vacuum holding portion maintaining the low vacuum of the sliding seal structure. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 중진공유지부는 터보펌프로 이루어지고, 이 터보펌프에는 냉각수단이 구비됨을 특징으로 하는 상기 반도체 이온주입설비의 고진공 유지장치.The medium shared common part is made of a turbo pump, the turbo pump is a high vacuum holding device of the semiconductor ion implantation facility, characterized in that the cooling means is provided.
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