KR100242948B1 - Vacuum system of ion implatation equipment - Google Patents
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Abstract
이온주입장치의 진공 시스템이 개시된다. 진공 시스템에서 공정 중에 반응로의 압력을 일정하게 유지하는 크라이오 펌프를 재생하는데 전용으로 사용되는 드라이 펌프를 하나 더 추가하여 설치함으로써 이온주입공정과 크라이오 펌프의 재생을 동시에 실시한다. 따라서, 설비 가동시간이 증가되며, 2대의 드라이 펌프를 이용하여 반응로를 초기 진공화 하므로서 반응로의 펌핑 시간을 감소시킬 수 있다.A vacuum system for an ion implanter is disclosed. The ion implantation process and the regeneration of the cryo pump are simultaneously carried out by additionally installing a dry pump, which is exclusively used for regenerating the cryo pump which keeps the pressure of the reactor constant during the process in the vacuum system. Therefore, the operation time of the equipment is increased, and the pumping time of the reaction furnace can be reduced by initially vacuuming the reaction furnace by using two dry pumps.
Description
본 발명은 이온주입장치의 진공 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이온주입장치의 설비 가동시간을 증가시키기 위해서 저온 펌프인 크라이오 펌프를 재생하는데 전용으로 사용되는 드라이 펌프를 설치한 진공 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a vacuum system of an ion implantation apparatus, and more particularly to a vacuum system in which a dry pump used exclusively for regenerating a cryo pump, which is a low temperature pump, will be.
일반적으로 이온주입이란 원자 이온이 목표물의 표면을 뚫고 들어 갈 만큼의 큰 에너지를 갖게하여 목표물 속으로 넣어 주는 것을 말하며, 가장 흔하게 사용되는 경우는 반도체소자 제작시 실리콘 웨이퍼에 불순물을 넣어 주는 공정이다. 이온주입장치는 진공 시스템, 이온 공급부, 분류기, 가속기, 집중기, 중성빔 포획장치, 주사기 및 웨이퍼 가공실의 기본 요소로 구성된다.In general, ion implantation refers to implantation of atomic ions into a target with a large energy enough to penetrate the surface of the target, and the most commonly used process is to impregnate silicon wafers with impurities when fabricating semiconductor devices. The ion implantation system consists of the basic elements of a vacuum system, an ion supply, a sorter, an accelerator, a concentrator, a neutral beam capturing device, a syringe and a wafer processing chamber.
이온주입장치에는 통상적으로 진공 시스템이 장착되어 사용되는데, 진공 시스템의 일부분을 구성하는 드라이펌프(dry pump)는 압력 10-3Torr까지 낮추는 일반 진공펌프로 크라이오 펌프(cryo pump)를 사용하기 전에 사용되는 펌프이다. 크라이오 펌프는 챔버내의 압력을 10-4∼ 10-8Torr까지 낮출 수 있는 저온 진공펌프로 그 내부의 온도는 절대 온도 20°K 이하이고, 내부의 온도가 20°K 이상으로 상승되면 재생을 실시해야 한다.The dry pump, which forms part of the vacuum system, is a conventional vacuum pump that reduces the pressure to 10 -3 Torr. Before using the cryo pump, It is used pump. The cryo pump is a low-temperature vacuum pump that can lower the pressure in the chamber to 10 -4 to 10 -8 Torr. The inside temperature is below 20 ° K and the inside temperature rises above 20 ° K. Should be carried out.
도 1은 종래의 이온주입장치의 진공시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.1 is a schematic diagram showing a vacuum system of a conventional ion implantation apparatus.
종래의 진공 시스템은 웨이퍼가 적재되는 3개의 로드락 챔버(21)와, 로드락 챔버(21)를 초기 진공 상태로 만드는 드라이펌프(19)와, 로드락 챔버(21)를 고진공 상태로 만드는 제 2 크라이오펌프(27)와, 로드락 챔버 (21)내에 적재되어 있는 웨이퍼에 이온주입을 하기 위한 반응로(10)와, 반응로(10) 내부를 진공상태로 유지시켜 주는 4개의 제 1 크라이오펌프(11)로 구성된다.The conventional vacuum system includes three load lock chambers 21 on which wafers are loaded, a dry pump 19 for bringing the load lock chamber 21 into an initial vacuum state, A second cryopump 27, a reaction furnace 10 for ion implantation into the wafer loaded in the load lock chamber 21 and four first And a cryo pump 11.
예를 들어, 반응로(10)의 좌우 양측의 모서리에 대응하는 위치에 제 1 크라이오펌프(11)가 설치되는데, 각각의 제 1 크라이오펌프들(11)과 반응로(10) 사이에는 제 1 크라이오펌프(11)를 개폐시키는 개폐밸브(11a)가 설치되고, 각각의 제 1 크라이오펌프들(11)에는 제 1 퍼지라인(13)과 러핑라인(15)이 연통된다. 또한, 각각의 러핑라인들(15)은 공통 러핑라인(17)에 연통되고, 공통 러핑라인(17)은 개폐밸브(17a)를 개재하여 드라이펌프(19)에 연통된다.For example, a first cryopump 11 is installed at a position corresponding to the left and right sides of the reactor 10, and between each first cryopump 11 and the reactor 10 An opening and closing valve 11a for opening and closing the first cryo pump 11 is provided and the first purge line 13 and the roughing line 15 are communicated with the first cryo pumps 11. Each of the roughing lines 15 communicates with the common roughing line 17 and the common roughing line 17 communicates with the dry pump 19 via the opening and closing valve 17a.
또한, 반응로(10) 하부에는 3개의 로드락 챔버(21)가 설치되는데, 반응로(10)와 각각의 로드락 챔버(21) 사이에는 솔레노이드 밸브(22)가 설치되고, 각각의 로드락 챔버들(21)은 로드락 챔버 진공라인(23)을 통해 제 1 크라이오펌프 라인(25)에 합쳐지고, 제 1 크라이오펌프 라인(25)은 로드락 챔버(21)를 고진공상태로 만드는 제 2 크라이오펌프(27)에 연통되며, 제 2 크라이오펌프(27)에는 제 2 퍼지라인(29)이 연통된다.Three load lock chambers 21 are provided below the reactor 10. A solenoid valve 22 is provided between the reactor 10 and each load lock chamber 21, The chambers 21 are joined to the first cryo pump line 25 via the load lock chamber vacuum line 23 and the first cryo pump line 25 is connected to the first cryo pump line 25 through the first cryo pump line 25 to bring the load lock chamber 21 into a high vacuum state And the second purge line 29 is communicated with the second cryopump 27. The second purge line 29 is connected to the second purge line 27,
또한, 제 1 크라이오펌프 라인(25)은 개폐밸브(31a)가 설치된 드라이펌프 라인(31)을 통해 드라이 펌프(19)와 연결되고, 드라이펌프 라인(31)은 개폐밸브(35a)가 설치된 반응로 진공라인(35)을 통해 반응로(10)와 연결된다. 또한, 제 2 크라이오 펌프(27)는 개폐밸브(33a)가 설치된 제 2 크라이오펌프 라인(33)을 통해 공통 러핑라인(17), 반응로 진공라인(35) 및 드라이펌프 라인(31)에 공통 연결된다.The first cryopump line 25 is connected to the dry pump line 19 through a dry pump line 31 provided with an on-off valve 31a and the dry pump line 31 is connected to an open / The reaction furnace is connected to the reactor 10 through a vacuum line 35. The second cryo pump 27 is connected to the common roughing line 17, the reaction furnace vacuum line 35 and the dry pump line 31 via the second cryo pump line 33 provided with the on- Respectively.
미설명 부호 13a, 15a, 23a, 25a, 29a는 제 1 퍼지라인(13), 러핑라인(15), 로드락 챔버관(23), 제 1 크라이오펌프 라인(25) 및 제 2 퍼지라인(29) 각각을 개폐시켜주는 개폐밸브들이다.The reference numerals 13a, 15a, 23a, 25a and 29a denote the first purge line 13, the roughing line 15, the load lock chamber tube 23, the first cryo pump line 25 and the second purge line 29), respectively.
이와 같이 구성된 종래의 이온주입장치의 진공 시스템의 작용을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the vacuum system of the conventional ion implantation apparatus will be described.
로드락 챔버(21)내에 적재되어 있는 웨이퍼를 고진공의 반응로(10)에 투입시키기 위해서 대기압 상태인 로드락 챔버(21)를 반응로(10)와 동일한 분위기로 만든다.The load lock chamber 21 in the atmospheric pressure state is made to have the same atmosphere as that of the reaction furnace 10 in order to put the wafer loaded in the load lock chamber 21 into the high vacuum reaction furnace 10.
로드락 챔버(21)를 반응로와 동일한 진공 분위기로 만들기 위해서는 먼저, 각각의 로드락 챔버 진공라인(21)에 설치된 개폐밸브(23a)를 개방하고 드라이펌프 라인(31)에 형성된 개폐밸브(31a)를 개방한 후에 드라이펌프(19)를 구동시켜 대기압 상태인 로드락 챔버(21)내의 압력을 10-3Torr까지 낮춘다. 이때, 반응로(10)의 압력은 10-4Torr이나 드라이 펌프(19)는 로드락 챔버(21)내의 압력을 10-3Torr 이하로는 낮출 수 없는 일반 진공펌프이기 때문에 10-7∼ 10-8Torr까지 압력을 낮출 수 있는 저온 진공펌프인 제 2 크라이오펌프(27)를 사용하여 로드락 챔버(21)와 반응로(10)의 분위기를 동일하게 만들어 준다.Closing valve 23a provided in each of the load lock chamber vacuum lines 21 is opened and an open / close valve 31a (not shown) provided in the dry pump line 31 is opened in order to make the load lock chamber 21 into the same vacuum atmosphere as the reaction furnace. And then the dry pump 19 is driven to lower the pressure in the load lock chamber 21 at atmospheric pressure to 10 -3 Torr. At this time, the pressure of the reactor 10 is 10 -4 Torr and a dry pump 19 is normal vacuum pump can not be reduced to below the pressure to 10 -3 Torr in the load lock chamber 21, 10-7 to 10 A second cryo pump 27 which is a low-temperature vacuum pump capable of lowering the pressure to -8 Torr is used to make the atmosphere of the load lock chamber 21 and the reactor 10 the same.
드라이펌프 라인(31)에 형성된 개폐밸브(31a)를 폐쇄하고 제 1 크라이오펌프 라인(25)에 형성된 개폐밸브(25a)를 개방한 후에 제 2 크라이오펌프(27)를 구동시켜 로드락 챔버(21)내의 압력을 10-4Torr까지 낮춘다.Closing valve 31a formed in the dry pump line 31 is closed and the opening and closing valve 25a provided in the first cryopump line 25 is opened and then the second cryopump 27 is driven to open the load- (21) is lowered to 10 -4 Torr.
이후, 로드락 챔버(21)의 분위기가 반응로(10)의 분위기와 같게 유지되면 솔레노이드 밸브(22)를 구동하여 인너도어를 개방하고, 인너도어가 개방되면 로봇 암을 이용하여 로드락 챔버(21)에 저장되어 있는 웨이퍼를 반응로(10)에 투입한다. 여기서, 이온주입공정이 진행되는 동안 반응로(10)의 압력을 일정하게 유지하기 위해서 제 1 크라이오펌프들(11)이 구동된다.Thereafter, when the atmosphere of the load lock chamber 21 is maintained to be the same as the atmosphere of the reaction furnace 10, the solenoid valve 22 is driven to open the inner door. When the inner door is opened, the load lock chamber 21 into the reaction furnace 10. Here, the first cryopumps 11 are driven to keep the pressure of the reactor 10 constant during the ion implantation process.
제 1 크라이오펌프들(11)은 반응로 내부를 초진공 상태로 유지하기 위해서 대기중에 존재하는 수소와 같은 분자들을 내부로 빨아들이고, 압축된 헬륨가스가 분자들의 온도를 빼앗으면서 분자들을 냉각시켜 고체상태로 만든다. 일정 시간이 경과하면 고체상태로 존재하는 분자들로 인해 제 1 크라이오펌프(11) 내부의 온도는 절대 온도가 20°K 이상으로 상승하여 더 이상 반응로(10)를 초진공 상태로 유지할 수 없다.The first cryo pumps 11 draw in molecules such as hydrogen that are present in the atmosphere in order to keep the inside of the reactor ultra vacuum and cool the molecules while the compressed helium gas deprives the molecules of the temperature Solid state. The temperature of the inside of the first cryopump 11 rises to an absolute temperature of 20 ° K or more due to the molecules in a solid state after a lapse of a certain period of time so that the reaction furnace 10 can be kept in a super vacuum state none.
따라서, 제 1 크라이오펌프(11)를 재생시켜야 하는데, 제 1 크라이오펌프(11)의 재생 단계는 퍼지(purge), 러핑(roughing) 및 쿨 다운(cool down) 단계로 이루어진다.Therefore, the first cryo pump 11 must be regenerated, and the regeneration step of the first cryo pump 11 consists of purge, roughing, and cool down steps.
퍼지 단계는 제 1 크라이오펌프(11)내에 고체상태로 존재하는 분자들을 다시 기체상태 활성화시키는 단계로, 제 1 퍼지라인(13)에 설치된 개폐밸브(13a)를 개방하여 제 1 크라이오펌프(11) 내부에 뜨거운 질소가스를 주입하면 고체상태의 분자들이 다시 기체상태로 활성화된다.The purging step is a step of again activating the molecules present in a solid state in the first cryopump 11 by opening the opening and closing valve 13a provided in the first purge line 13 to open the first cryopump 11) When hot nitrogen gas is injected into the interior, solid state molecules are activated again in the gaseous state.
러핑 단계는 기체상태인 분자들과 퍼지가스인 질소가스를 외부로 배출시켜 크라이오펌프를 10-3Torr까지 압력을 낮추는 단계로, 제 1 퍼지라인(13)에 설치된 개폐밸브(13a)를 폐쇄하고 러핑라인(15)에 설치된 개폐밸브(15a)와 공통 러핑라인(17)에 설치된 개폐밸브(17a)를 개방하여 기체상태의 분자들을 배출시켜 제 1 크라이오펌프(11)를 초기 진공상태로 만든다.The roughing step is a step of discharging the gas molecules and the nitrogen gas as the purge gas to lower the pressure of the cryopump to 10 -3 Torr. The open / close valve 13a provided in the first purge line 13 is closed Closing valve 15a provided in the roughing line 15 and an opening and closing valve 17a provided in the common roughing line 17 are opened to discharge the molecules in the gaseous state and the first cryo pump 11 is set in an initial vacuum state I make it.
쿨 다운 단계는 절대 온도가 20°K 이상으로 상승된 크라이오펌프의 온도를 절대 온도가 20°K 이하로 낮추는 단계로, 러핑라인(15)에 설치된 개폐밸브를 폐쇄하고 제 1 크라이오펌프(11)에 압축된 헬륨가스를 주입하여 제 1 크라이오펌프(11)의 절대 온도를 20°K 이하로 낮춘다.The cooldown step is a step of lowering the temperature of the cryo pump whose absolute temperature is raised to 20 ° K or more to an absolute temperature of 20 ° K or less, closing the open / close valve provided on the roughing line 15, 11 to inject the compressed helium gas to lower the absolute temperature of the first cryopump 11 to 20 ° K or less.
그러나, 상기와 같이 단계를 거쳐 제 1 크라이오펌프를 재생시키는데는 평균 3시간이 소요되고, 특히 러핑 단계에서는 드라이 펌프를 사용하여 제 1 크라이오펌프의 압력을 낮추어야 하기 때문에 러핑 중에는 로드락 챔버를 반응로와 같은 진공분위기로 만들 수 없어 이온주입공정을 중단할 수밖에 없고, 이로 인해 설비 가동률이 저하되는 문제점이 있다.However, it takes an average of 3 hours to regenerate the first cryo pump through the steps described above. In particular, in the roughing step, since the pressure of the first cryo pump must be lowered by using the dry pump, the load lock chamber A vacuum atmosphere such as a reaction furnace can not be formed, and thus the ion implantation process can not be stopped.
또한, 드라이펌프 1대를 이용하여 반응로를 진공상태로 만드는데 많은 펌핑 시간이 소요되는 문제점이 있다.In addition, there is a problem that it takes a lot of pumping time to make the reactor into a vacuum state by using one dry pump.
따라서, 본 발명의 목적은 크라이오 펌프의 재생으로 인해 설비 가동률이 저하되는 것을 방지하기 위해서 크라이오 펌프를 재생하는 동안에도 이온 주입공정을 실시할 수 있도록 한 진공 시스템을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a vacuum system capable of performing an ion implantation process during regeneration of a cryopump in order to prevent degradation of facility operation rate due to regeneration of the cryopump.
본 발명의 다른 목적은 설비 점검후에 반응로의 대기압 상태로 상승된 압력을 진공상태로 만드는 경우, 반응로의 펌핑시간을 대폭 감소시킬 수 있는 진공 시스템을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a vacuum system capable of drastically reducing the pumping time of the reactor when the pressure raised to the atmospheric pressure state of the reactor after the facility check is made into a vacuum state.
도 1은 종래의 이온 주입설비의 진공장치를 개략적으로 나타낸 구성도이고,1 is a schematic view showing a vacuum apparatus of a conventional ion implantation apparatus,
도 2는 본 발명에 의한 이온 주입설비의 진공장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.2 is a schematic view showing a vacuum apparatus of an ion implantation apparatus according to the present invention.
〈도면 주요부분에 대한 부호의 설명〉DESCRIPTION OF THE REFERENCE SYMBOLS
50 : 반응로 51 : 제 1 크라이오 펌프50: Reactor 51: First Cryo Pump
55 : 러핑(roughing)라인 57 : 공통 러핑라인55: roughing line 57: common roughing line
59 : 제 1 드라이 펌프 61 : 로드락 챔버59: first dry pump 61: load lock chamber
63 : 로드락 챔버 진공라인 65 : 제 1 크라이오펌프 라인63: load lock chamber vacuum line 65: first cryo pump line
67 : 제 2 크라이오 펌프 71 : 제 2 크라이오펌프 라인67: second cryo pump 71: second cryo pump line
73 : 제 2 드라이 펌프 75 : 제 2 드라이펌프 라인73: second dry pump 75: second dry pump line
77 : 반응로 진공라인 79 : 제 1 드라이펌프 라인77: reaction furnace vacuum line 79: first dry pump line
본 말명에 따르면, 반응로와, 개폐밸브를 개재하여 반응로와 연결되고 러핑라인이 연결되는 제 1 크라이오 펌프와, 러핑라인을 통해 제 1 크라이오 펌프와 연결되고 제 1 드라이펌프 라인을 통해 반응로와 연결되어 제 1 크라이오 펌프의 재생과 반응로의 초기 진공에 사용되는 제 1 드라이 펌프와, 솔레노이드 밸브를 개재하여 반응로에 연결되는 로드락 챔버와, 제 1 크라이오펌프 라인을 통해 로드락 챔버에 연결되고 제 2 크라이오펌프 라인을 통해 러핑라인에 연결되는 제 2 크라이오 펌프와, 제 1 크라이오펌프 라인과 연결되는 제 2 드라이펌프 라인과 반응로와 연결되는 반응로 진공라인에 공통 연결되어 로드락 챔버의 초기 진공과 반응로의 초기 진공에 사용되는 제 2 드라이펌프로 이루어지는 이온주입장치의 진공 시스템이 제공된다.According to the present invention, there is provided a cryopump comprising a reaction furnace, a first cryo pump connected to the reaction furnace through an open / close valve and connected to a roughing line, a first cryo pump connected to the first cryo pump through a roughing line, A first dry pump connected to the reaction furnace and used for initial regeneration of the first cryopump and an initial vacuum in the reaction furnace, a load lock chamber connected to the reactor via a solenoid valve, A second cryo pump connected to the load lock chamber and connected to the roughing line via a second cryo pump line, a second dry pump line connected to the first cryo pump line, And a second dry pump used for the initial vacuum of the load lock chamber and the initial vacuum of the reaction furnace.
이하 이온 주입 장치의 진공 시스템의 실시예를 도 2를 참조하여 설면하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of a vacuum system of an ion implanter will be described with reference to FIG.
도 2는 본 발명에 의한 이온 주입 장치의 진공 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.Fig. 2 is a schematic view showing a vacuum system of an ion implantation apparatus according to the present invention.
도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 진공 시스템은 웨이퍼가 적재되는 3개의 로드락 챔버(61)와, 로드락 챔버(61)를 초기 진공상태로 만들기 위한 제 2 드라이펌프(73)와, 로드락 챔버(61)를 고진공상태로 만들기 위한 제 2 크라이오펌프(67)와, 로드락 챔버(61) 내에 적재되어 있는 웨이퍼에 이온주입을 하기 위한 반응로(50)와, 반응로(50)내를 고진공상태로 유지시켜 주기 위한 4개의 제 1 크라이오펌프(51)와, 제 1 크라이오펌프(51)를 재생시켜 주기 위한 제 1 드라이펌프(59)로 구성된다.As shown, the vacuum system according to the present invention comprises three load lock chambers 61 on which wafers are loaded, a second dry pump 73 for bringing the load lock chamber 61 into an initial vacuum state, A second cryopump 67 for making the chamber 61 in a high vacuum state, a reaction furnace 50 for ion implantation into the wafer loaded in the load lock chamber 61, Four first cryo pumps 51 for maintaining the first cryo pump 51 in a high vacuum state and a first dry pump 59 for regenerating the first cryo pump 51. [
예를 들어, 반응로(50)의 좌우 양측의 모서리에 대응하는 위치에 제 1 크라이오펌프(51)가 설치되는데, 각각의 제 1 크라이오펌프들(51)과 반응로(50) 사이에는 제 1 크라이오펌프(51)를 개폐시키는 개폐밸브(51a)가 설치되고, 각각의 제 1 크라이오펌프들(51)은 개폐밸브(53a, 55a)가 각각 설치된 제 1 퍼지라인(53)과 러핑라인(55)이 연통된다. 각각의 러핑라인들(55)은 개폐밸브(57a)가 설치된 공통 러핑라인(57)에 연통된다.For example, a first cryo pump 51 is installed at a position corresponding to the left and right sides of the reactor 50, and between the first cryo pumps 51 and the reactor 50 Closing valves 51a for opening and closing the first cryo pumps 51. Each of the first cryo pumps 51 includes a first purge line 53 provided with open / close valves 53a and 55a, The roughing line 55 is communicated. Each of the roughing lines 55 communicates with a common roughing line 57 provided with an on-off valve 57a.
또한, 제 1 드라이 펌프(59)는 공통 러핑라인(57)과 연결되고 개폐밸브(79a)가 설치된 제 1 드라이펌프 라인(79)을 통해 반응로(50)와 연결된다.The first dry pump 59 is connected to the reaction line 50 through a first dry pump line 79 connected to the common roughing line 57 and provided with an on-off valve 79a.
반응로(50)의 하부에는 3개의 로드락 챔버(51)가 설치되는데, 반응로(51)와 각각의 로드락 챔버(61) 사이에는 솔레노이드 밸브(62)가 설치되며, 각각의 로드락 챔버들(61)은 개폐밸브(63a)가 설치된 로드락 챔버 진공라인(63)과 연결되고, 로드락 챔버 진공라인들(63)은 개폐밸브(65a)가 설치된 제 1 크라이오펌프 라인(65)을 통해 로드락 챔버(61)를 고진공상태로 만드는 제 2 크라이오펌프(67)에 연결된다. 또한, 제 2 크라이오펌프(67)는 제 2 크라이오펌프(67)를 퍼지시켜 주기 위한 제 2 퍼지라인(69)과, 개페밸브(71a)가 설치된 제 2 크라이오펌프 라인(71)을 통해 공통 러핑라인(57)에 연결된다.Three load lock chambers 51 are provided under the reaction chamber 50. A solenoid valve 62 is provided between the reaction chamber 51 and each of the load lock chambers 61, And the load lock chamber vacuum lines 63 are connected to the first cryo pump line 65 provided with the open / close valve 65a, To a second cryo pump 67 for bringing the load lock chamber 61 into a high vacuum state. The second cryopump 67 includes a second purge line 69 for purging the second cryopump 67 and a second cryopump line 71 provided with a start valve 71a To a common roughing line (57).
또한, 제 1 크라이오펌프 라인(65)은 개폐밸브(75a)가 설치된 제 2 드라이펌프 라인(75)과 연결되고, 제 2 드라이펌프 라인(75)은 개폐밸브(77a)가 설치된 반응로 진공라인(77)과 연결되며 반응로 진공라인(77)은 반응로(50)와 연결된다.The first dry pump line 65 is connected to the second dry pump line 75 provided with the on-off valve 75a and the second dry pump line 75 is connected to the second dry pump line 75 via the reaction- And the reaction furnace vacuum line 77 is connected to the reaction furnace 50. The reaction furnace 50 is connected to the reaction furnace 50 via a line 77,
본 발명에 따르면, 제 2 드라이 펌프(73)는 제 2 드라이펌프 라인(75)과 반응로 진공라인(77)에 공통 연결된다.According to the present invention, the second dry pump 73 is connected in common to the second dry pump line 75 and the reaction vacuum line 77.
바람직하게, 반응로 진공라인(77)의 직경은 100Φ이고, 제 1 드라이펌프 라인(79)의 직경은 40Φ이다.Preferably, the diameter of the reactor vacuum line 77 is 100 占 and the diameter of the first dry pump line 79 is 40 占.
미설명 부호 69a는 제 2 퍼지라인(69)을 개폐시켜 주는 개폐밸브이다.Reference numeral 69a denotes an opening / closing valve for opening / closing the second purge line 69.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 이온 주입 장치의 진공 시스템의 동작을 설명하면 다음과 같다.The operation of the vacuum system of the ion implantation apparatus according to the present invention will now be described.
로드락 챔버(61)내에 적재되어 있는 웨이퍼를 고진공의 반응로(50)에 투입시키기 위해서 대기압 상태인 로드락 챔버(61)를 반응로와 동일한 고진공 상태로 만들어야 한다.The load lock chamber 61 in the atmospheric pressure state must be made in the same high vacuum state as the reaction furnace in order to put the wafer loaded in the load lock chamber 61 into the high vacuum reaction furnace 50. [
이를 위해 각각의 로드락 챔버 진공라인(63)에 설치되어 있는 개폐밸브(63a)와 제 2 드라이펌프 라인(75)에 설치되어 있는 개폐밸브(75a)를 개방한 후에 제 2 드라이펌프(73)를 구동시켜 대기압 상태인 로드락 챔버(61)내의 압력을 10-3Torr까지 낮춘다.The opening and closing valve 63a provided in each of the load lock chamber vacuum lines 63 and the opening and closing valve 75a provided in the second dry pump line 75 are opened and then the second dry pump 73 is opened. To lower the pressure in the load lock chamber 61 at atmospheric pressure to 10 -3 Torr.
이때, 반응로(50)의 압력은 10-4Torr이며, 제 2 드라이펌프(73)는 로드락 챔버(61)내의 압력을 반응로(50)의 압력과 동일한 10-3Torr이하로 낮출 수 없는 일반 진공펌프이기 때문에 10-7∼ 10-8Torr까지 압력을 낮출 수 있는 저온 진공펌프인 제 2 크라이오펌프(67)를 사용하여 로드락 챔버(61)를 고진공상태로 만든다. 즉, 제 2 드라이펌프 라인(75)에 설치되어 있는 개폐밸브(75a)를 폐쇄하고, 제 1 크라이오펌프 라인(71)에 설치되어 있는 개폐밸브(71a)를 개방한 후, 제 2 크라이오 펌프(67)를 구동시켜 로드락 챔버(61) 내부의 압력을 10-4Torr까지 낮춘다.At this time, the pressure of the reaction furnace 50 is 10 -4 Torr, and the second dry pump 73 lowers the pressure in the load lock chamber 61 to 10 -3 Torr or less which is equal to the pressure of the reaction furnace 50 The load lock chamber 61 is made to be in a high vacuum state by using the second cryo pump 67 which is a low temperature vacuum pump capable of lowering the pressure to 10 -7 to 10 -8 Torr. That is, the open / close valve 75a provided in the second dry pump line 75 is closed, the open / close valve 71a provided in the first cryo pump line 71 is opened, The pump 67 is driven to lower the pressure inside the load lock chamber 61 to 10 -4 Torr.
이후, 로드락 챔버(61)의 진공분위기가 반응로(50)와 같게 유지되면, 솔레노이드 밸브(62)를 구동하여 인너도어를 개방한 후, 로봇 암을 이용하여 로드락 챔버(61)에 적재되어 있는 웨이퍼를 반응로(50)에 투입한다.Thereafter, when the vacuum atmosphere of the load lock chamber 61 is maintained at the same level as the reaction furnace 50, the solenoid valve 62 is driven to open the inner door, and then the load lock chamber 61 is loaded Into the reaction furnace (50).
이온주입공정이 진행되는 동안 반응로(50) 내부의 압력을 일정하게 유지하기 위해서 제 1 크라이오 펌프들(51)이 구동하는데, 제 1 크라이오 펌프(51)를 장시간 사용하면 제 1 크라이오 펌프(51)의 절대온도가 상승하여 더 이상 제 1 크라이오펌프(51)를 사용하여 고 진공상태를 만들 수 없다. 따라서, 제 1 크라이오펌프(51)를 재생시켜야 하는데, 상기한 바와 같이, 퍼지, 러핑 및 쿨 다운 단계를 거쳐 재생이 이루어지는 바, 종래에 설명한 것과 동일하므로 생략하기로 하고 러핑 단계에 대해 설명하기로 한다.During the ion implantation process, the first cryo pumps 51 are driven to keep the pressure inside the reaction furnace 50 constant. When the first cryo pump 51 is used for a long time, The absolute temperature of the pump 51 rises and the first cryopump 51 can not be used to make a high vacuum state. Therefore, the first cryopump 51 must be regenerated. As described above, the regeneration is performed through the purge, the roughing, and the cooldown steps. .
제 1 퍼지라인(53)에 설치되어 있는 개폐밸브(53a)를 폐쇄하고, 러핑라인(55)에 설치되어 있는 개폐밸브(55a)와 공통 러핑라인(57)에 설치되어 있는 개폐밸브(57a)를 개방한 후, 제 1 드라이펌프(59)를 구동하여 제 1 크라이오 펌프(51)내에 존재하는 질소가스와 분자들을 흡입하여 제 1 크라이오 펌프(51)를 초기 진공상태로 만든다.Closing valve 53a provided in the first purge line 53 is closed and the opening and closing valve 55a provided in the roughing line 55 and the opening and closing valve 57a provided in the common roughing line 57 are closed, The first dry pump 59 is driven to suck nitrogen gas and molecules present in the first cryo pump 51 to bring the first cryo pump 51 into an initial vacuum state.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 제 1 크라이오 펌프(51)의 재생 펌프로 사용되는 제 1 드라이펌프(59)와 반응로(50) 및 로드락 챔버(61)를 초기 진공상태로 만들어주는 제 2 드라이펌프(73)가 별도로 설치되어 있어 제 1 크라이오 펌프(51)를 재생시키더라도 이온주입공정을 계속 진행할 수 있다.As described above, according to the present invention, the first dry pump 59 used as a regeneration pump of the first cryo pump 51, the first dry pump 59 used to regenerate the reactor 50 and the load lock chamber 61, 2 dry pump 73 are separately provided, the ion implantation process can be continued even if the first cryopump 51 is regenerated.
또한, 제 1 드라이 펌프(59)는 설비 점검 후 대기압 상태로 상승된 반응로(50)의 압력을 초기 진공상태로 만드는데도 사용된다. 즉, 대기압 상태로 상승된 반응로(50)의 압력을 낮추기 위해서 반응로 진공라인(77)에 설치되어 있는 개폐밸브(77a)와 제 1 드라이펌프 라인(79)에 설치되어 있는 개폐밸브(79a)를 개방한 후 제 1 드라이펌프(57)와 제 2 드라이펌프(73)를 구동시켜 반응로(50)를 초기 진공상태로 만든 다음, 개폐밸브(77a)와 개폐밸브(79a)를 각각 폐쇄한다. 이후 초기진공 상태인 반응로(50)의 압력을 고진공상태로 만들기 위해서 반응로(50)와 제 1 크라이오 펌프(51) 사이에 설치되어 있는 개폐밸브(51a)를 개방한 후 제 1 크라이오 펌프들(51)을 구동시켜 반응로(50)를 고진공상태를 만든다.The first dry pump 59 is also used to bring the pressure of the reaction furnace 50 raised to the atmospheric pressure state to the initial vacuum state after equipment check. That is, in order to lower the pressure of the reaction furnace 50 raised to the atmospheric pressure, the open / close valve 77a provided in the reaction vacuum line 77 and the open / close valve 79a provided in the first dry pump line 79 The first dry pump 57 and the second dry pump 73 are driven to bring the reaction furnace 50 to an initial vacuum state and then the open / close valve 77a and the open / close valve 79a are closed do. Then, the opening / closing valve 51a provided between the reaction furnace 50 and the first cryo pump 51 is opened to make the pressure of the reaction furnace 50 in an initial vacuum state high, The pumps 51 are driven to make the reaction furnace 50 highly vacuumed.
이와 같이 설비 점검 후 제 1 드라이펌프(59)와 제 2 드라이펌프(73) 2대를 사용하여 반응로(50) 내부의 압력을 낮추므로 반응로(50)의 펌핑시간이 감소하게 된다.As described above, since the pressure inside the reaction furnace 50 is lowered by using the first dry pump 59 and the second dry pump 73 after the facility check, the pumping time of the reaction furnace 50 is reduced.
이상에서 설명한 바와 같이 반응로의 고진공을 형성하는 크라이오 펌프를 재생시킬 수 있는 전용 드라이 펌프를 추가로 설치함으로써, 크라이오 펌프의 재생과 무관하게 이온주입공정을 진행할 수 있어 설비 가동률을 증가시킬 수 있고, 또한 대기압 상태로 상승된 반응로의 압력을 낮추기 위해서 2대의 드라이펌프를 동시에 사용함으로써 반응로 펌핑시간을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, by additionally providing a dedicated dry pump capable of regenerating the cryo pump that forms the high vacuum of the reactor, the ion implantation process can be performed regardless of the regeneration of the cryopump, In addition, it is possible to reduce the pumping time of the reactor by using two dry pumps at the same time in order to lower the pressure of the reactor which is raised to the atmospheric pressure state.
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| KR1019960047487A KR100242948B1 (en) | 1996-10-22 | 1996-10-22 | Vacuum system of ion implatation equipment |
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1996
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| JPH0750271A (en) * | 1994-06-06 | 1995-02-21 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Vapor phase reaction |
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