KR100274599B1 - 반도체 이온주입설비의 패러데이 바이어스전압 공급 체크장치 - Google Patents

Abstract

바이어스 라인(Bias Line)의 단락, 또는 개방으로 인해 바이어스전압이 공급되지 않아 발생되는 공정사고를 방지하기 위해 패러데이장치에 공급되는 전압을 감지하고 효율적인 제어동작을 수행하는 인터로크를 제공하는 반도체 이온주입설비의 패러데이 바이어스전압 공급 체크장치에 관한 것이다.

본 발명은 패러데이장치에 포함된 디스크 패러데이(Disk Faraday)부의 바이어스 링에 연결하여 바이어스전압의 인가여부 및 정격전압을 디스플레이하고, 실제 인가되는 전압을 전원공급 인터페이스부에 루프백(Loopback)하여 바이어스전압을 제어하는 기능을 수행하는 루프백 어셈블리를 구비하여 이루어진다.

따라서, 본 발명에 의하면 이온주입시 이차전자를 억제하기 위해 바이어스 링에 인가되는 바이어스전압을 실시간에 확인할 수 있고, 바이어스전압 공급이상에 의한 이온주입량의 오류를 방지하고, 바이어스전압 이상발생시 경보기능 및 인터로크 기능을 제공하여 공정사고를 방지하는 효과가 있다.

Description

반도체 이온주입설비의 패러데이 바이어스전압 공급 체크장치

본 발명은 반도체 이온주입설비의 패러데이 바이어스전압 공급 체크장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 패러데이장치의 바이어스 링(Bias Ring)에 공급되는 전압을 루프백(Loopback) 방식으로 감지하고 비정상적인 바이어스전압 공급이 수행되면 인터로크(Interlook) 기능과 경보기능을 수행하는 반도체 이온주입설비의 패러데이 바이어스전압 공급 체크장치에 관한 것이다.

통상, 이온주입공정은 반도체 제조공정 중 핵심공정으로 이온주입이란 부도체인 웨이퍼에 전기적 특성을 가진 원자이온을 웨이퍼의 표면을 뚫고 들어갈 만큼 큰 에너지를 갖게 하여 웨이퍼 속으로 넣어주는 것을 말한다. 이온주입설비는 진공부, 이온공급부, 분류자석, 가속기, 집중기, 중성빔포획장치, 주사기 및 이온주입실로 구성되어 있다. 이 중 이온주입실의 웨이퍼에서 튀어나오는 전자나 이온을 억제하여 주입되는 이온 빔과의 상호작용을 줄여 주기 위하여 패러데이 컵이 사용된다. 이온주입에서 중요한 것은 주입하고자 하는 이온을 웨이퍼에 적당한 깊이로 필요한 이온량 만큼 주입하는 것이다.

도1에서 보는 바와 같이, 종래 패러데이전압 인가장치는 이온주입설비에 전압을 공급하는 전원공급 인터페이스부(10)에서 패러데이 바이어스부(12)로 전압이 공급되면 저전력 패러데이부(14) 및 디스크 패러데이(16)의 저전력 바이어스 링(14B)에 바이어스 전압이 인가되어 이온주입공정시 발생하는 이차전자를 억제함으로써 이온주입량을 정확히 파악할 수 있게 한다.

저전력 패러데이부(14)와 디스크 페러데이부(16)는 도1에서 그 구성이 공통으로 패러데이 컵(14A, 16A)과 저전력 및 디스크 바이어스 링(14B, 16B)으로 간략화되어 있다. 패러데이 컵(14A, 16A)은 웨이퍼로의 이온주입 환경을 중성화시키고, 저전력 및 디스크 바이어스 링(14B, 16B)은 이온이 웨이퍼에 주입됨에 따라 발생되는 이차전자를 억제시킨다.

여기에서 저전력 및 디스크 바이어스 링(14B, 16B)은 이온주입 중에 발생할 수 있는 이차전자를 억제하여 웨이퍼에 원하는 이온만을 주입하기 위해 구비되어 있다. 그 만큼 저전력 및 디스크 바이어스 링(14B, 16B)에 공급되는 바이어스전압은 이온주입을 위해 중요하며, 웨이퍼의 전기적인 특성을 결정짓는 중요한 요소 중 하나로 작용한다.

그러나, 이온주입이 진행되는 동안 저전력 및 디스크 바이어스 링(14B, 16B)에 전원라인의 단락 또는 개방 등의 원인으로 바이어스전압이 공급되지 않으면, 이차전자가 억제되지 않는다. 결국 웨이퍼에 주입되는 이온량이 실제 보다 많아지는 오버도즈(Overdose) 또는 이와 반대의 언더도즈(Underdose)가 발생되어 반도체의 특성을 변화시키는 공정사고의 원인이 되는 문제점이 발생되었다.

따라서, 종래에는 전술한 바와 같이 저전력 및 디스크 바이어스 링(14B, 16B)에 인가되는 바이어스전압이 라인의 이상으로 비정상적으로 인가되는 것이 점검되지 않았고, 이상이 발생되어 바이어스전압이 인가되지 않는 상태에서 이온주입공정이 수행되었다. 그러므로 이온주입이 정확히 이루어지지 않았으며, 그에 따라 웨이퍼 불량이 발생되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은, 이온주입공정시 패러데이장치의 바이어스 링에 공급되는 바이어스전압을 루프백하여 바이어스전압의 공급여부와 실제 전압의 크기를 파악하며, 바이어스전압 이상이 발생하면 공정을 중지시키는 인터로크를 수행하는 반도체 이온주입설비의 패러데이 바이어스전압 공급 체크장치를 제공하는 데 있다.

제1도는 종래의 패러데이전압 인가장치에 대한 블럭도이다.

제2도는 본 발명에 따른 반도체 이온주입설비의 패러데이 바이어스전압 공급체크장치의 실시예를 나타내는 블럭도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10, 20 : 전원공급 인터페이스부 12, 22 : 패러데이 바이어스부

14, 24 : 저전력 패러데이부 14A, 16A, 24A, 26A : 패러데이 컵

14B, 24B : 저전력 바이어스 링 16B, 26B : 디스크 바이어스 링

16, 26 : 디스크 패러데이부 28 : 루프백 어셈블리

30 : 릴레이 32 : 경보부

Vcc : 전원 R1, R2 : 저항

Q1 : 트랜지스터

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 이온주입설비의 패러데이 바이어스전압 공급 체크장치는, 패러데이컵에 장착된 웨이퍼로 이온이 주입되는 경로에 이차전자 발생억제를 위해 바이어스전압을 공급하는 패러데이 바이어스부, 상기 패러데이 바이어스부로부터 바이어스전압을 공급받아 이차전자 발생을 억제하는 저전력 바이어스 링, 상기 저전력 바이어스 링에 전기적으로 연결되어서 바이어스전압을 공급받는 디스크 바이어스 링이 구비된 반도체 이온주입설비의 패러데이 바이어스전압 공급 체크 장치에 있어서, 상기 디스크 바이어스 링에 연결되어서 상기 바이어스전압을 루프백 받아 크기를 표시하고, 그 크기에 따라 소정 제어신호 및 경보신호를 출력하는 루프백 어셈블리 및 상기 루프백 어셈블리로부터 제어신호를 공급받아 상기 패러데이 바이어스부에 전압공급을 제어하는 전압공급 인터페이스부를 구비하여 이루어진다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도2는 본 발명에 따른 반도체 이온주입설비의 패러데이 바이어스전압 공급 체크장치의 실시예를 나타내는 블럭도이다.

본 발명에 따른 실시예는 전압공급 인터페이스부(20), 패러데이 바이어스부(22), 저전력 패러데이부(24), 디스크 패러데이부(26), 루프백 어셈블리(28) 및 경보부(32)로 구성된다.

전압공급 인터페이스부(20)는 패러데이 바이어스부(22)에 전압을 공급하고 루프백 어셈블리(28)로부터 제어신호를 입력받는다. 패러데이 바이어스부(22)는 패러데이 컵(24A)과 저전력 바이어스 링(24B)으로 구성된 저전력 패러데이부(24)의 저전력 바이어스 링(24B)에 연결되어 바이어스 전압이 공급된다. 저전력 바이어스 링(24B)과 저전력 바이어스 링(26B)은 도선을 통해 서로 연결되어 있으며, 디스크 바이어스 링(26B)으로부터 전압이 루프백되고, 디스크 바이어스 링(26B)은 패러데이 컵(24A)과 함께 디스크 패러데이(26)를 구성한다.

디스크 바이어스 링(26B)은 전압공급 인터페이스(20)와 저항(R1)에 제어신호를 출력하는 루프백 어셈블리(28)와 연결된다. 베이스에 저항(R1)이 연결된 트랜지스터(Q1)의 콜렉터에는 저항(R2)을 통해 전압(Vcc)이 인가되는 릴레이(30)가 연결되어 있고, 베이스는 접지된다.

릴레이(30)의 이차측은 경보를 발생하는 경보부(32)가 연결되어 있고, 이차측의 다른 단자는 접지되어 구성되어 있다. 경보부(32)로써는 통상의 부저가 구성됨이 바람직하다.

전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 실시예는 루프백 어셈블리(28)에 의한 전압표시 기능과 인터로크 기능, 그리고 루프백 어셈블리(28)의 출력신호에 의해 작동되는 경보부(32)의 경보기능을 갖는다.

구체적으로 웨이퍼에 이온을 주입하는 공정중에 발생되는 이차전자를 억제하기 위해 바이어스전압이 패러데이 바이어스부(22)로부터 저전력 바이어스 링(24B)에 공급되고, 이로부터 디스크 바이어스 링(26B)으로 전압이 공급된다. 그리고 디스크 바이어스 링(26B)을 통한 전압이 루프백 어셈블리(28)로 공급된다.

만약 바이어스전압을 인가하는 라인이 단락, 또는 개방되어서 바이어스전압이 저전력 및 디스크 바이어스 링(24B, 26B)으로 인가되지 않으면, 정상적으로 원하는 수준의 이온주입이 이루어지지 않는다.

이때 루프백 어셈블리(28)는 상기와 같은 사고를 방지하기 위해 루프백 바이어스링(26B)으로부터 바이어스전압이 인가되어 실제 바이어스전압의 공급여부를 확인하기 위해 구성된 디스플레이장치(도시하지 않음)에 전압이 디스플레이되고, 바이어스전압에 이상이 발생되면 전압공급 인터페이스부(20)에 인터로크 신호가 출력되어 인터로크 기능이 수행된다. 디스플레이장치는 전압을 감지하여 이를 크기에 따라 다르게 발광하는 발광다이오드로 구성된다.

또한 루프백 어셈블리(28)에서 바이어스전압이 정상으로 확인될 때는 로우(Low)신호가, 이상이 발생되었을 때는 하이(High)신호가 저항(R1)을 통해 트랜지스터(Q1)에 입력되도록 구성되어 있다. 바이어스전압이 정상인 경우에는 로우신호가 입력되어 트랜지스터(Q1)가 도통되지 않지만, 이상이 발생되었을 때는 하이신호가 입력되면서 트랜지스터(Q1)가 턴온되고 전압(Vcc)이 공급되어서 릴레이(30)가 작동되어 경보부(32)의 경보동작이 이루어진다. 경보부(32)의 경보동작은 발음장치인 부저(도시하지 않음)로 이루어지며 발광장치인 램프(도시하지 않음)로 구성될 수 있다.

이상과 같이 동작되는 본 발명은 이온주입시 발생하는 바이어스전압의 이상을 즉시 파악하여 조치함으로써 원하는 양의 이온을 웨이퍼에 주입할 수 있는 이점이 있다.

따라서, 본 발명에 의하면 이온주입시 이차전자를 억제하기 위해 저전력 바이어스 링으로부터 디스크 바이어스 링에 공급되는 바이어스전압이 실시간에 확인될 수 있고, 바이어스전압의 공급이상에 의한 이온주입량의 오류를 방지하고, 바이어스전압 이상발생시 경보기능 및 인터로크 기능을 제공하여 공정사고를 방지하는 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)

1. 패러데이컵에 장착된 웨이퍼로 이온이 주입되는 경로에 이차전자 발생억제를 위해 바이어스전압을 공급하는 패러데이 바이어스부, 상기 패러데이 바이어스부로부터 바이어스전압을 공급받아 이차전자 발생을 억제하는 저전력 바이어스 링, 상기 저전력 바이어스 링에 전기적으로 연결되어서 바이어스전압을 공급받는 디스크 바이어스 링이 구비된 반도체 이온주입설비의 페러데이 바이어스전압 공급 체크 장치에 있어서, 상기 디스크 바이어스 링에 연결되어서 상기 바이어스전압을 루프백받아 크기를 표시하고, 그 크기에 따라 소정 제어신호 및 경보신호를 출력하는 루프백 어셈블리; 및 상기 루프백 어셈블리로부터 제어신호를 공급받아 상기 패러데이 바이어스부에 전압공급을 제어하는 전압공급 인터페이스부; 를 구비함을 특징으로 하는 반도체 이온주입설비의 패러데이 바이어스전압 공급 체크 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 루프백 어셈블리는 상기 바이어스전압 공급이상 발생시 상기 전압공급 인터페이스부에 공정을 중지하기 위한 인터로크 신호를 공급함을 특징으로 하는 상기 반도체 이온주입설비의 패러데이 바이어스전압 공급 체크 장치.

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