KR100234533B1 - 반도체소자 제조용 이온주입 시스템 - Google Patents
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Abstract
이온주입 시스템을 이루는 각 서브 시스템의 설치 디자인을 변경한 반도체소자 제조용 이온주입 시스템에 관한 것이다.
본 발명은, 이온빔의 경로를 따라 이온 발생기, 이온 추출기, 이온 변환기, 이온 질량분석기, 이온 가속기, 텐디트론챔버, 전하필터 및 웨이퍼가 위치하여 이온빔이 주입되는 엔드 스테이션이 순차적으로 구성된 반도체소자 제조용 이온주입 시스템에 있어서, 이온빔 경로상 상기 텐디트론챔버 이전부분과 이후부분이 반도체소자 제조설비의 상,하층에 분리설치되는 것을 특징으로 한다.
따라서, 반도체 제조라인 내에서 단위설비의 점유면적이 감소하여 설비의 고가격화 및 고기능화에 부응하는 효과가 있다.
Description
본 발명은 반도체소자 제조용 이온주입 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이온주입 시스템을 이루는 각 구성장치의 설치 디자인을 변경한 반도체소자 제조용 이온주입 시스템에 관한 것이다.
통상, 반도체소자 제조장치에서 이온주입설비는 10E14∼10E18 원자/㎤ 범위에서 불순물 농도를 조절할 수 있으며, 이는 확산등 다른 불순물 주입기술을 이용한 것 보다 농도조절이 용이하며 이온주입의 깊이를 정확히 할 수 있다는 이점 때문에 반도체소자의 집적도가 커짐에 따라 더욱 널리 사용되고 있다.
통상, 전술한 이온주입 시스템은 크게 이온 발생기(Ion Source), 이온 추출기(Ion Extractor), 이온 변환기(Exchanger), 이온 질량분석기(Analyzer), 이온 가속기(Accelerator), 이온 집속기 및 웨이퍼가 놓이는 디스크와 패러데이조립체로 이루어진 엔드 스테이션부로 구성되어 있다.
상기 각 구성부분에는 이온 분해와 추출 그리고 가속을 위한 다양한 레벨의 고전압이 공급되어야 한다. 이러한 다양한 레벨의 전압이 공급됨에 따라서 이온 발생기에서 공급되는 가스가 플라즈마 상태로 변환된 후, 인가전압에 의하여 형성되는 전계에 의하여 양전자가 추출되고, 추출된 이온중 원하는 이온만을 굴절진행시킨 후 가속시켜 웨이퍼에 적당한 깊이(Depth)로 불순물 이온을 주입시킬 수 있다.
도1은 전술한 종래의 일반적인 이온주입 시스템을 나타내는 개략도이다.
도1을 참조하여 반도체 웨이퍼에 불순물 이온이 이온주입되는 과정을 구체적으로 살펴보면, 이온주입되어질 불순물을 함유한 불순물공급원(도시되지 않음)으로 부터 가스 또는 고체 상태로 불순물이 이온 발생기(12)로 공급된다. 상기 이온 발생기(12)는 자체의 전력공급원과 진공펌프를 구비하여 투입된 불순물을 플라즈마를 형성시켜 이온화시킨다.
상기 이온 발생기(12)로부터 발생된 양이온(,i)은 이온 추출기에 적정한 전압을 인가함으로써 이온 추출구(13)를 통하여 이온 발생기(12)로부터 추출되어지며, 추출된 양이온은 이온 변환기(14)에서 마그네슘을 매개로 음이온으로 변환된다.
이러한 음이온으로 변환된 불순물이온은 자기장내에서 이온질량에 따라 굴절반경이 다름을 이용한 이온 질량분석기(16)를 거쳐 이온 가속기(18)로 들어간다.
이온 가속기(18)에는 자체의 전압공급원이 포함되어 투입된 불순물 음이온이 가속되면서 고에너지를 획득하게 되며, 이어서 텐디트론챔버(Tendetron Chamber)(20)를 거친 이온빔은 전하필터(21)를 거치면서 집속, 주사 및 전하분류되어 디스크(Disk)(22)상에 위치한 웨이퍼(10)의 소정 부위에 주입된다. 상기 디스크(22)에는 도즈량을 측정하기 위한 패러데이컵 어셈블리가 구성되며, 패러데이컵(24)에 이온주입에 따른 이차전자 억제를 위한 역전압이 인가되며, 주입되는 도즈량을 빔전류로 측정하기 위한 측정메터가 구성되어 있다.
상기 도1에 나타난 종래의 이온주입 시스템에서 이온 질량분석기(16)는 이온빔이 수평으로 굴절되도록 설치되어 있으며, 이온 발생기(12)로부터 웨이퍼(10)가 위치하는 디스크(22)까지 모두 반도체 제조설비의 동일층상에 설치되어진다.
따라서, 종래의 이온주입 시스템에 의하면 제조공정이 이루어지는 반도체 제조설비 내에서 단위설비가 차지하는 점유면적이 크다는 단점이 있다. 이는 반도체 제조설비의 고가격 및 제품의 고기능화에 따른 설비의 사이즈 감소 추세에 대하여 경쟁력이 떨어지는 요인이 된다.
본 발명의 목적은, 반도체 제조설비 내에서 단위설비가 차지하는 점유면적을 감소시켜 경쟁력을 제고한 반도체소자 제조용 이온주입 시스템을 제공하는 데 있다.
도1은 종래의 일반적인 반도체소자 제조용 이온주입 시스템을 나타내는 개략도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체소자 제조용 이온주입 시스템을 나타내는 개략도이다.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10, 30 : 웨이퍼 12, 32 : 이온 발생기
13, 33 : 이온 추출구 14, 34 : 이온 변환기
16, 36 : 이온 질량분석기 18, 38 : 이온 가속기
20, 40 : 텐디트론챔버 21, 41 : 전하필터
22, 42 : 디스크 24, 44 : 패러데이컵
26, 46 : 이온빔 A : 제 1 층
B : 제 2 층
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체소자 제조용 이온주입 시스템은, 이온빔의 경로를 따라 이온 발생기, 이온 추출기, 이온 변환기, 이온 질량분석기, 이온 가속기, 텐디트론챔버, 전하필터 및 웨이퍼가 위치하여 이온빔이 주입되는 엔드 스테이션이 순차적으로 구성된 반도체소자 제조용 이온주입 시스템에 있어서, 이온빔 경로상 상기 텐디트론챔버 이전부분과 이후부분이 반도체소자 제조설비의 상,하층에 분리설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 텐디트론챔버 이전부분이 반도체 제조설비의 하층에 설치되며, 텐디트론챔버 이후부분만이 반도체 제조공정이 이루어지는 설비내, 즉 상층에 위치토록 하는 것이 바람직하다. 그러나 본 발명에서 상기 텐디트론챔버가 하층에 완전히 은폐되는 것을 한정하는 것은 아니며, 그의 일부분이 상층인 반도체 제조라인내에 노출될 수도 있음은 물론이다.
이때, 상기 이온 질량분석기는 이온빔이 수직굴절되는 수직굴절방식으로 설치함으로써 바람직한 이온빔 경로를 형성할 수 있다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이온주입 시스템을 나타내는 개략도이다.
도2를 참조하면, 이온주입 시스템이 반도체소자 제조설비의 지하층인 제 1층(A)과 반도체소자 제조공정이 진행되는 제조라인인 제 2층(B)에 복층구조로 분리설치 되어 있다.
보다 구체적으로 살펴보면, 불순물을 함유한 불순물공급원(도시되지 않음)으로 부터 가스 또는 고체 상태로 불순물이 공급되는 이온 발생기(32), 상기 이온 발생기(32)로부터 발생된 양이온(,i)을 이온 추출기에 적정한 전압을 인가함으로써 추출하는 이온 추출구(33), 상기 추출된 양이온을 음이온으로 변환시켜주는 이온 변환기(34), 상기 음이온으로 변환된 불순물이온을 마그네트에 의해 형성된 자기장내로 통과시킴에 따라 이온질량에 의해 곡률반경이 달라 원하는 이온만을 분리할 수 있는 이온 질량분석기(36), 자체의 전압공급원이 설치되어 투입되는 불순물 음이온을 가속시켜 고에너지를 획득케하는 튜브형의 이온 가속기(38), 전하교환물질이 내부에 충진되어 투입되는 불순물 이온빔의 전하상태를 교환시킬 수 있는 전하교환 셀로서 텐디트론 챔버(Tendetron Chamber; GENUS사 제품)(40)가 반도체 제조설비라인의 지하층인 제1층(A)에 순차적으로 형성되어 있다.
한편, 상기 이온 질량분석기(36)는 내부에 설치되는 앵글을 이용하여 투입되는 이온빔(46)이 수직으로 굴절되는 수직굴절방식으로 설치되어 있으며, 이온 발생기(32)에서는 이온주입될 불순물을 공급하는 투입구(도시안됨)가 측면에 설치되어 이온빔의 추출을 방해하지 않도록 설치되어 있다.
한편, 반도체 제조설비 라인인 제 2층(B)에는 전하필터(41)등 이온빔을 집속, 주사 및 전하분류시키는 이온 집속기, 분석기등이 차례로 설치되어 있으며, 마지막에는 웨이퍼(30)가 놓이는 디스크(Disk)(42)가 설치되어 있다.
상기 디스크(42)에는 주입되는 불순물의 도즈량을 측정하기 위한 패러데이컵 어셈블리가 구성되며, 패러데이컵(44)에 이온주입에 따른 이차전자 억제를 위한 역전압이 인가되며, 주입되는 도즈량을 빔전류로 측정하기 위한 측정메터가 구성되어 있다.
한편, 상기 텐디트론챔버(40) 이후 디스크(42)가 설치되는 엔드 스테이션까지는 제 2층(B)상에서 이온빔의 경로에 따라 적절한 높낮이로 설치가능함은 물론이다.
또한, 이온빔이 굴절되는 곡률반경을 고려하여 이온 질량분석기(36) 이전부분의 위치를 제 1층(A) 내에서 적절히 설정할 수 있음도 당 기술분야에서는 용이한 일일 것이다.
따라서, 본 발명에 의하면 텐디트론챔버의 출구부분 이후 엔드스테이션부까지만 반도체 제조설비 라인내에 설치하고 그 이전부분은 지하층에 설치함으로써 이온주입 시스템의 단위설비가 차지하는 점유율을 대폭적으로 낮출수 있다는 효과가 있다. 이는 반도체 제조설비 라인의 고가격화와 고기능화 추세에 부합되는 것으로 설비의 경쟁력을 크게 제고하는 효과가 있다.
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.
Claims (2)
- 이온빔의 경로를 따라 이온 발생기, 이온 추출기, 이온 변환기, 이온 질량분석기, 이온 가속기, 텐디트론 챔버, 전하 필터 및 웨이퍼가 위치하여 이온빔이 주입되는 엔드 스테이션이 순차적으로 구성된 반도체소자 제조용 이온주입 시스템에 있어서, 상기 이온 발생기, 이온 추출기, 이온 변환기, 이온 질량분석기, 이온 가속기 및 텐디트론 챔버가 반도체 제조설비의 하층에 구비되고, 상기 전하 필터 및 엔드 스테이션이 상기 반도체 제조설비의 상층에 분리설치되고, 상기 이온 발생기는 이온주입될 불순물이 측면으로 공급될 수 있도록 설치되고, 상기 이온 질량분석기는 상기 이온빔을 상기 반도체 제조설비의 하층에서 상층으로 수직굴절시킴으로서 수직굴절방법을 수행할 수 있도록 설치된 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조용 이온주입 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 텐디트론 챔버의 일부가 상기 반도체 제조설비의 상층에 노출되는 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 이온주입 시스템.
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