KR100326366B1 - 이온빔주입기내부표면의오염물질을제거하는방법및장치와그장치를갖춘이온빔주입기및유지방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이온빔 주입기(11)의 내부 표면에 부착된 오염물질을 제거하는 방법에 관한 것으로서, 소스 재료로부터 이온을 추출하고, 이들 이온을, 진공 영역을 통해 이온 주입실(17)까지의 빔 통로를 이동하게 되는 이온빔(14)으로 형성하는 단계와 ;
이 진공영역내 이온빔의 궤적을 제어하는 제어수단(11)을 제공하는 단계와 ;
제어수단을 이용하여 이온빔의 방향을 잡아줌으로써, 이온빔으로 하여금 상기 진공 영역과 접촉하는 이온 주입기의 내부 표면을 때리도록 하여 오염물질을 퇴거시키는 단계와 ; 주입기내 진공 영역으로부터 오염물질을 제거하는 단계를 포함한다.

Description

이온빔 주입기 내부 표면의 오염물질을 제거하는 방법 및 장치와 그 장치를 갖춘 이온빔 주입기 및 유지방법
본 발명은, 이온빔 주입기의 내부 표면에 붙은 오염물질을 제거하는 것이다. 특히, 본 발명은 이온빔을 이용하여 이온빔 주입기의 오염물질을 제거하는 방법 및 장치와, 그 장치를 갖춘 이온빔 주입기 및 유지방법에 관한 것이다.
이온빔 주입기는 n형 또는 p형 외인성 재질(extrinsic material)을 생성시키기 위해 불순물로써 실리콘 웨이퍼를 이온주입처리 또는 "도핑"하는데 이용된다.
n형 및 p형 외인성 재질은 반도체 집적회로를 만드는데 이용된다. 명칭에서 알 수 있듯이, 이온빔 주입기는 선택된 종류의 이온으로 실리콘 웨이퍼를 도핑하여 바람직한 외인성 재질로 만든다. 안티몬, 비소 또는 인과 같은 소스 재료로부터 발생한 주입 이온으로 인해 n형 외인성 재질이 된다. p형 외인성 재질이 바람직하다. 면, 붕소, 칼륨 또는 인디듐과 같은 소스 재료로부터 얻어진 이온이 주입된다.
이온 주입기는 이온화 가능 소스 물질로부터 양이온을 발생시키는 이온 소스를 포함한다. 발생된 이온은 빔으로 형성되어 소정의 빔 통로를 따라 주입 스테이션으로 가속된다. 이온빔 주입기는 이온 소스와 주입 스테이션 사이에 위치하는 빔 형성 및 성형 구조물을 포함한다. 이온빔 형성 및 성형 구조물은 이온빔을 유지하고, 또한 주입 스테이션으로 향하는 이온빔이 통과하게 되는 중공 영역을 경계짓는다. 주입기가 작동할 때, 내부 영역은 진공이 되어야 하는데, 이는 공기분자와 충돌로 인해 이온이 소정의 빔 통로를 벗어날 수 있기 때문이다.
최근에, 이온빔 주입기는 플렛 패널 디스플레이를 제조하는데 이용하기 위해 제안되었다. 플렛 패널 디스플레이는 흔히 휴대용 개인 컴퓨터에 이용된다. 이러한 컴퓨터의 디스플레이는 텍스트나 그래픽을 표시하는 음극선관(cathode ray tube: CRT)을 사용하지 않는다. 대신, 고체상인 실리콘(amorphous silicon)으로 덮힌 유리기판이, 디스플레이상의 개별적 화소들을 활성하기 위한 전극어레이를 지지하고 있다. 제작중에 있어서는, 유리에 포토레지스트 패턴을 입힌 다음 주입실로 넣으면, 상기 소스로부터의 이온빔이 플랫 디스플레이를 처리한다. 이온주입기의 이러한 이용은 플랫 패널 디스플레이의 전체 폭을 주입시키기 위해 큰 단면적의 이온빔을 필요로 한다.
기존의 고전류 이온 주입기인 경우, 주입 스테이션에 있는 웨이퍼는 회전지지대의 면 위에 장착되어 있다. 회전지지대가 회전함에 따라, 웨이퍼는 이온빔을 통과한다. 빔 통로를 통과하는 이온들이 회전중인 웨이퍼와 충돌하여 주입된다. 로봇 암(robotic arm)이 웨이퍼 카세트로부터 처리할 웨이퍼를 이송하여 웨이퍼 지지대 표면상에 위치시킨다. 처리 후, 로봇 암은 웨이퍼 치지대로부터 웨이퍼를 제거하여, 웨이퍼 카세트에 재위치시킨다. 플랫 패널 디스플레이에 이온 주입기를 이용하는 경우, 패널은 소스 내 다중 출구에 의해 형성된 확장 영역 이온빔 내에 패널을 위치시키는 지지대에 장착한다.
이온 주입기의 작동으로 인해 어떤 오염 물질이 발생할 수 있다. 이들 오염물질은 이온빔 통로에 근접한 빔 형성 및 성형 구조물의 표면, 및 이온빔을 마주하는 웨이퍼 지지대의 표면에 달라붙는다. 오염 물질은 이온 소스에서 발생한 불필요한 종류의 이온, 즉 잘못된 원자량을 지닌 이온을 포함한다.
또 다른 오염 물질 소스는, 후속 이온 주입처리 과정에서 다른 종류의 이온을 주입함에 따라서도 야기된다. 다른 종류의 이온을 주입하는 경우에도 동일한 이온 주입기를 이용하는 것이 보통이다. 예를 들어, 주입기를 이용하여 11 amu(원자질량단위)의 붕소 원자로 다수의 웨이퍼를 이온주입 처리할 수 있다. 붕소 주입후, 75 amu의 비소 이온 주입이 이어질 수도 있다. 이렇게 다른 이온들을 이어서 주입하면, 제1 주입으로부터의 이온으로 인해 제2 주입 웨이퍼가 오염된다. 이것을 "교차종 오염(cross specie contamination)"이라고 한다.
또 다른 오염 물질은 포토 레지스트이다. 포토 레지스트는 이온빔 주입 처리전에 웨이퍼 표면에 피복되고, 완성 집적 회로 상에 회로를 형성하는데 필요하다. 이온이 웨이퍼 표면을 가격함에 따라, 포토레지스트 입자가 웨이퍼로부터 튀어나와 웨이퍼 지지대 표면 또는 근접한 빔 형상 및 성형 구조물의 내부 표면 등에 안착한다.
시간이 지남에 따라, 오염물질이 빔 형성 및 성형 구조물에 쌓이게 되어 이온빔 주입기 효율과 처리되는 웨이퍼의 품질을 저하시킨다. 오염물질이 주입기의 구성 요소에 쌓임에 따라 오염물질의 상부는 벗겨지거나, 오염물질을 때리는 이온에 의해 튀어나와 방전을 일으키고, 또한 웨이퍼에 대한 주입이온을 오염시킨다. 어떤 오염물질은 빔 통로를 따라 주입 스테이션으로 이동하여 웨이퍼에 주입된다.이러한 오염물질은 웨이퍼의 전기적 특성을 변경시킨다. 오염물질은 소량일지라도 이온주입된 웨이퍼를 당초 목적에 부적합하게 만들 수도 있다.
이온주입기 내벽에 축적된 오염물질은 어떤 빔 형성 및 성형 소자들의 효율을 감소시킨다. 예를 들어, 이온빔은 이온빔 중화장치를 통과하는데, 이 중화장치는 이온주입 처리된 웨이퍼가 이온빔에 의해 대전되지 않도록 양이온 빔을 부분적으로 중화시킨다. 이온빔 중화장치는, 이온이 장치를 통과할 때 상기 양이온을 부분적으로 중화시키기 위해 이차 전자를 방출시킨다. 이온빔 중화장치의 내부표면에 오염물질이 축적되면, 상기 이차전자 방출이 방해를 받게 된다.
주입기 내부표면에 쌓인 오염물질은 반드시 주기적으로 제거되어야 한다. 빔 형성 및 성형 구조물 및 웨이퍼 지지대로부터 오염물질을 제거하려면, 이온 주입기를 분해하여야 한다. 도핑재 물질은 독성이 있기 때문에 오염된 구성 요소는 주입기로부터 분리되어 세척장소로 운반한다. 구성 요소 표면을 솔벤트로 세척하여 오염물질을 제거한다. 다음, 이온 주입기를 재조립하고, 웨이퍼 처리를 재개에 앞서 시험한다. 이 세척절차는 설비 중지라는 관점에서 많은 경제적 손실을 야기한다.
이들 구성 요소들을 세척하는데 필요한 시간 외에, 주입기의 재조립은 많은 시간을 필요로 한다. 이온 주입기가 정상적으로 작동하도록 하기 위해서, 주입기의 구성 요소들은 정확하게 조립되어야 한다. 또한, 주입기 내부영역은 작동전 다시 진공 상태로 되야 한다. 끝으로, 시험용 웨이퍼에 이온 주입하여 그 품질을 확인할 때까지, 이온 주입기를 생산에 투입하지 않는 것이 정상적 절차이다.
본 발명은, 이온빔 주입기의 내부표면에 부착된 오염물질을 내부에서 제거하기 위한 것이다. 이러한 이온주입기에서, 이온은, 소스 재료로부터 추출되고, 빔 통로를 횡단하게 되는 이온빔을 형성한다. 이온빔으로부터의 이온들이 주입기내 진공영역으로부터 오염물질을 퇴거시킨 다음 주입기로부터 제거한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 주입기는 자계를 발생시키는 질량분해 자석을 포함하고, 이온빔은 이 자석을 지나 주입실로 진행한다. 이온빔의 궤적을 조절하기 위한 수단으로써, 질량분해 자석은 이온빔이 자계를 통과할 때 그 방향을 변경시키기 위해 회전 가능하다. 주입 제어 장치는, 질량분해 자석을 약간 미스튜닝(mis-tuning)함으로써 이온빔으로 하여금 이온빔 주입기의 내면을 때리게 한다.
또한, 이온주입기는, 그 사이를 통과하는 이온빔의 방향을 바꾸기 위해 조절 가능하게 통전되는, 이온빔 통로 주위에 배설된 한 세트의 전극을 포함한다. 제어기는 전극 전위를 조절하여 이온빔이 주입기의 내면을 때리게 한다.
장점으로서는, 이온빔이 세척할 표면을 반복적으로 훑어나가도록, 제어기는 선택된 반복 패턴으로 질량분해 자석의 회전을 변화시킨다. 마찬가지로, 이온빔으로 하여금 세척대상 표면을 반복적으로 훑게 하기 위해 전극 전위를 반복적으로 변경할 수도 있다.
또한, 제어수단은 이온빔이 통과하는 이차전자 방출장을 발생시키는 이온빔 중화장치를 포함한다. 궤적을 조절하기 위한 또다른 수단으로써, 중화장치는 통전되어 전기장을 통과하는 이온빔의 발산을 증대시켜, 빔 내 이온들로 하여금 중화장치 하류측 표면 및 이온빔과 마주하는 웨이퍼 지지대 표면 부분을 때리도록 한다.
본 발명의 실시예인 이온 주입기는 이온빔을 형성하는 수단으로써 하나 이상의 이온 출구를 지닌 소스 챔버로부터 이온을 방출시키는 이온 소스를 포함한다. 이 방출된 이온들을 이온빔으로 형성시키기 위해, 이온들은 소스 챔버내의 하나 이상의 이온 출구와 연관성 있게 위치한 전극에 의해 소스 챔버로부터 추출된다. 이 온빔 형성 구조물은 상기 전극으로부터의 이온빔 이동 통로를 형성하는 진공 영역을 경계짓는다. 이온 주입실은, 소스에서 주입실까지의 빔 이동 통로를 통과하여 주입실로 들어오는 이온을 포획하게 되는 공작물을 지지하는 구조물을 포함한다.
공작물에 이온주입하는 동안, 소스는 이온빔 주입기내 진공영역에 접촉하는 오염물질과 상호 작용하는 물질을 이온주입기내로 도입한다. 주입 제어 장치는 진공영역을 통해 소스로부터 주입실로 이동하는 이온빔을 제어한다. 오염물질 제거수단인 펌프는 이온주입기의 진공영역에서 퇴거된 오염물질을 제거한다.
바람직하기로는, 상기 퇴거된 오염물질과 화학 결합하여 휘발성 물질을 형성함에 따라 펌프를 통한 제거를 가능케 하는, 그러한 이온을 생성하는 소스 재료가 이용된다.
본 발명의 기타 목적, 장점 및 특징은 첨부도면을 참조로 한 바람직한 실시예의 상세한 설명으로부터 잘 이해될 것이다.
도 1은 이온빔 주입기(10)를 도시한 것으로, 이온 소스(12)와, 이온빔(14)을 형성 및 성형하는 구조물(13)과 주입스테이션(16)을 포함한다. 주입 제어 장치(11)는 주입스테이션(16)의 주입실(17) 내 이온선량을 감지하여 제어한다. 이온빔의 이온들은 도 1에서 D로 표시된 소정의 바람직한 빔 통로를 따른다. 빔 통로(D)는 이온빔 이온소스(12)와 주입스테이션(16) 사이의 거리를 횡단할 때 여러 형태로 발산하게 된다. 빔 발산에 의해 야기된 소정의 빔 통로(D)의 "한계"를 도 1에 D' 및 D"로 표시하였다.
이온 소스(12)는, 소스 재료가 분사되는 내부영역인 플라즈마실(18)을 포함한다. 소스 재료는 이온화된 가스 또는 증발된 소스 재료를 포함한다. 고체 소스 재료는 한쌍의 증발기(19)에 투입된다. 기체 소스 재료는 이어서 플라즈마실로 분사된다. n형 외인성 재료가 생성되게 하려면, 붕소, 갈륨 또는 인듐을 이용하게 된다. 갈륨 및 인듐이 고체 소스 재료인 반면, 붕소는 증기압이 너무 낮아 단순 가열만으로도 유효 압력을 얻을 수 있기 때문에, 가스, 전형적으로는 붕소 트리플루오라이드 또는 다이보레인 형태로 플라즈마실(18)에 주입된다.
p형 외인성 재료를 만들려면, 안티몬, 비소 또는 인이 고체 소스 재료로 선택된다. 소스 재료에 통전되면, 플라즈마실(18)에 양이온이 발생한다. 양으로 대전된 이온들은, 플라즈마실(18)에 개방측을 덮는 커버판(20)에 형성된 타원형 원호 슬릿을 통해 플라즈마실 내부를 빠져나간다.
소스 재료를 이온화하기 위해 마이크로웨이브 에너지를 활용하는 이온소스로서, 1994년 9월 26일 출원되어 본원 출원인에게 양도된 바 있는 미합중국 특허출원 제08/312,142호를 참고로 본 명세서에 인용한다. 이온빔(14)은 진공통로를 통해 이온소스(12)로부터 역시 진공상태의 이온 주입실(17)로 이동한다.
빔 통로의 진공은 진공펌프(21)에 의해 형성된다. 플라즈마실(18)내 이온들은 플라즈마실 커버판(20)의 슬릿을 통해 빠져 나와, 이 플라즈마실 커버판(20)에 접한 다수의 전극(24)에 의해 질량분해 자석(22)쪽으로 가속된다. 전극(24)들은 이온을 플라즈마실 내부로부터 추출하여 질량분해 자석(22)에 의해 경계지어진 영역내로 가속한다. 전극 세트(24)는 억압전극(26)과, 1조 3개의 구형 절연체(도 1에서 하나만 도시)에 의해 억압전극으로부터 이격된 추출전극(28)을 포함한다. 주입기 작동중, 억압전극(24)은 음의 전위로 통전됨으로써, 플라즈마실(18)을 탈출하는 이온의 역류를 최소화한다. 플라즈마실(18)은 주입 제어 장치(11)에 의해 높은 양의 전위로 통전되고, 추출전극(28)은 접지 전위로 설정됨으로써, 플라즈마실(18)로부터 양이온이 추출된다. 각각의 전극(26, 28)은, 이온이 통과하는 틈을 형성하도록 상호 이격되어 맞춰진 반원형 디스크를 포함한다.
이온빔(14)을 따라 이동하는 이온은, 이온소스(12)로부터 질량분해 자석(22)에 의해 설정된 자계로 이동한다. 질량분해 자석은 이온빔 형성 및 성형 구조물(12)의 일부분이고, 자석하우징(32)내에 지지된다. 자계의 강도 및 방위는 주입 제어 장치(11)에 의해 제어된다. 질량분해 자석(22)은, 계자권선(field winding)(또한 도시되지 않음)에 의해 경계지어진 자석 요오크(도시되지 않음)를 포함한다. 질량분해 자석(22)으로부터 주입 스테이션(16)까지의 이온빔 이동경로를 따라 이온빔(14)은 더욱 정형화하게 된다. 이온은 고전압 상태인 분해자석 하우징(32)으로부터 접지된 주입실(17)까지의 전압 강하로 인하여 가속된다.
질량분해 자석(22)에 의해 적정 질량의 이온들만 이온 주입스테이션(16)에 도달된다. 플라즈마실 내 소스 재료의 이온화는 바람직한 원자량의 양이온을 발생시킨다. 그러나, 이온화 과정에 있어서는, 이러한 바람직한 이온 이외의 이온도 발생시킨다. 적정 이상 또는 이하의 원자량을 지닌 이온들은 주입에 적절치 않아서,바람직하지 않은 종류의 이온이라고 한다.
질량분해 자석(22)에 의해 발생된 자계에 의해 이온빔 내 이온들은 만곡된 궤적을 따라 이동된다. 자계는, 바람직한 원자량을 갖는 이온만이 빔 통로를 따라 이온 주입실(17)로 이어지도록 설정되어 있다.
바람직한 종류의 이온은 통로(D), 더 정확히 말하면, D' 및 D"에 의해 설정된 이온빔 통로 "앤밸로프(envelope)" 내를 이동하는데, 동일하게 대전된 이온들(모든 이온은 양의 전하를 가짐) 사이의 반발력 때문에 어느 정도의 빔 발산이 발생한다.
도 1에서 통로(H)는 주입될 적정 이온 종류보다 큰 원자량(약 50%무거운)을 갖는 바람직하지 못한 이온의 궤도를 예시한다. 통로(L)는 주입될 바람직한 이온종류보다 작은 원자량(즉, 약 50% 가벼운)을 지닌 바람직하지 않은 이온의 궤도를 도시한다. 적정 원자량보다 작거나 큰 원자량을 지닌 바람직하지 않은 이온이 질량분해 자석 자계를 통과할 때 소정의 바람직한 빔 통로(D)로부터 강력히 발산하여 분해자석 하우징(32)에 충돌한다.
이온빔 형성 및 성형 구조물(13)은 4중 조립체(40), 피벗팅 패러데이 컵(42) 및 이온빔 중화기(44)를 포함한다. 4중 조립체(40)는, 이온빔(14)의 높이를 조절하기 위해 전자제어장치(도시하지 않음)에 의해 선택적으로 통전되는, 이온빔(14) 주위에 배치된 자석(46) 세트를 포함한다. 4중 조립체(40)는 주입실(17)과 자석(22)사이에 위치한 하우징 (50) 내에 지지되어 있다.
패러데이 컵(42)과 마주하는 4중 조립체의 끝에 이온빔 분해판(52)이 연결되어 있다. 분해판(52)은 유리 석영으로 구성되며, 도 3에 도시되어 있다. 분해판(52)은, 이온빔(14)내 이온이 4중 조립체(40)를 벗어날 때 통과하게 되는 길다란 구멍(56)을 포함한다. 또한, 분해판(52)은 4개의 카운터 보어 구멍(58)을 포함한다. 나사(도시되지 않음)를 써서 분해판(52)을 4중 조립체(40)에 고정시킨다. 분해판(52)에서, 엔벨로프(D', D")의 폭으로 나타낸 이온빔 분산이 최소치로 된다. 즉, D' 및 D"의 폭은, 이온빔(14)이 분해판 구멍(56)을 통과하는 지점에서 최소로 된다.
분해판(52)은 질량분해 자석(22)과 연계되어 바람직한 이온 종류의 원자량과 유사하지만 같지는 않은 원자량을 갖는 바람직하지 않은 이온들을 이온빔(14)으로 부터 제거하는 기능을 한다. 위에서 설명 했듯이, 질량분해 자석의 자계 강도와 방위는, 주입 제어 회로(11)에 의하여, 소정의 이온 원자량에 해당하는 원자량을 갖는 이온만이 바람직한 빔 경로(D)를 따라 주입 스테이션(16)으로 이동하도록 설정되어 있다. 바람직한 이온보다 원자량이 크거나 작은 바람직하지 않은 종류의 이온은 편향되어 하우징(50)과 충돌한다.
그러나, 바람직한 이온 원자량에 근접한 원자량을 갖는 바람직하지 않은 종류의 이온은 빔 통로(D)로부터 약간만 편향된다. 바람직한 빔 통로(D)로부터 약간만 편향된 이온들을 분해판(52) 상류측의 마주하는 면과 충돌한다. 시간 경과시, 분해판(52)과 충돌한 바람직하지 않은 종류의 이온이 분해판 위에 축적된다.
예를 들어서, p형 외인성 재질을 생성하기 위해 웨이퍼에 붕소 이온을 주입하는 것이 통상의 주입기 작동법이다. 바람직한 주입 종류는 붕소 11을 포함하는이온, 즉 붕소 이온 11 amu이다. 그러나, 경험에 의하면, 플라즈마실(18)내 증기화된 붕소를 포함하는 이온화 소스 재료는 또 다른 동위 원소 붕소 10, 즉 10amu 질량의 붕소 이온을 발생시킨다. 붕소 10을 포함하는 이온들이 바람직 하지 않은 종류이다.
두개의 동위원소(붕소 10과 붕소 11)의 원자량은 단지 10% 차이 밖에 없기 때문에, 붕소 10 동위 원소를 포함하는 바람직하지 않은 이온 종류의 궤적은 바람직한 붕소 11의 이온빔선(D) 궤적에 근접한다. 그러나, 질량차로 인해, 붕소 10을 포함하는 이온은, 바람직한 빔선(D)에서 약간 벗어나 분해판(52)과 충돌한다. 붕소 10을 포함하는 이온은, 분해판(52)에 의하여, 주입 스테이션(16)에 도달하여 웨이퍼로 주입되는 것이 방지된다.
4중 조립체(40)는 지지 브래킷(60)과 지지판(62)에 의해 지지된다. 지지 블래킷(60)이 하우징(50)의 내면에 결합되어 있는 반면, 지지판(62)은 다수의 나사[하우징(50)에 대해 지지판(62)을 고정시키는 두개의 나사가 도 2에 도시됨]에 의해 하우징(50) 선단에 결합되어 있다. 지지판(62)에는 4중 조립체 차폐판(64)(도 4에 도시)이 부착되어 있다. 4중 조립체 차폐판(64)은 유리석영으로 구성되며, 직사각형 구멍(66)과 4개의 카운터 보어 구멍(68)을 포함한다. 카운터 보어 구멍(68)은, 4중 조립체 차폐판(64)을 지지판(62)에 고정시키는 다수의 나사[카운터 보어 구멍(68)을 지나 지지판(62)속으로 연장된 2개의 나사(70)가 도 2에 도시됨]를 수용한다.
4중 조립체 차폐판(64)은, 바람직한 종류의 이온 원자량에 충분히 근접한 원자량을 가짐으로써 상기 질량분석 자석의 자계를 통과한 후에도 하우징(50)과 충돌하지 않을 정도의 바람직하지 못한 이온들과의 충돌로부터 4중 조립체(40)를 보호한다. 주입기(10)의 작동중, 4중 조립체 차폐판(64)의 상류측 마주하는 면과 충돌한 바람직하지 않은 이온들은 판 위에 축적된다.
도 1에 도시되어 있듯이, 4중 조립체(40)와 이온빔 중화장치(44) 사이에는 패러데이 컵(42)이 위치해 있다. 패러데이 컵은, 하우징(50)에 선회 가능하게 연결됨으로써, 이온빔(14)과 교차하는 위치로 선회하여 빔 특성을 측정한다. 주입 제어장치(11)가 이온주입에 적합한 빔 특성을 결정하면, 주입 제어 장치(11)에 의해 패러데이 컵이 빔선 밖으로 선회함으로써, 주입실(17)내 웨이퍼 이온 주입과 어떤 방해도 받지 않게 된다.
또한, 빔 형성 구조물(13)은, 통상 전자 샤워(electron shower)라고 하는 이온 빔 중화장치(44)를 포함한다. 1992년 11월 17일 공고 벤벤니스트(Benveniste)의 미합중국 특허 제5,164,599호를 참고로 인용한다. 플라즈마실(18)로부터 추출된 이온은 양으로 대전되어 있다. 이온빔의 전체 양전하가 웨이퍼 주입 전에 중화되지 않으면, 도핑된 웨이퍼는 양전하를 띄게 된다. '599호 특허에 설명되어 있듯이, 웨이퍼상의 양전하는 바람직하지 않은 특성을 지닌다.
도 5에 도시된 이온빔 중화장치(44)는 바이어스 구멍(70), 목표물(72), 및 연장 튜브(74)를 포함한다. 각각의 바이어스 구멍(70), 목표물(72) 및 연장 튜브(74)는 중공형으로서, 조립시, 이온빔(14)이 통과하는 끝이 개방된 원통형 내부 영역을 형성하고, 이차전자 방출에 의해 중화된다. 중화장치(44)는, 하우징(50)에 연결된 설치 플렌지(76)에 의하여, 하우징(50)에 대해 위치해 있다.
설치 플렌지(76)로부터 바이어스 구멍(70)용 지지부재(78)가 연장되어 있다. 목표물(72)은 지지부재(78)에 고정된다. 연장 튜브(74)는 목표물(72)에 연결되어 있지만 전기적으로 절연되어 있다. 바이어스 구멍(70)은 음전하(V-)로 통전된다. 지지부재(78)는 냉각유체의 순환을 위해 내부통로(도시되지 않음)를 포함한다.
지지부재(78)는 또한, 한조의 필라멘트(도시하지 않음)에 전기적으로 연결된 필라멘트 피이드(80)를 지지하고, 통전시 목표물(72) 내부영역으로 가속되는 고에너지 전자를 방출시킨다. 고에너지 전자는 목표물(72)의 내벽과 충돌한다. 고에너지 전자와 목표물 내벽과의 충돌로 인해 저에너지 전자 또는 소위 이차 전자가 방출된다.
이온빔(14)내 양이온이 바이어스 구멍(70)의 내부 영역에 설정된 음전하계를 통과함에 따라, 빔의 발산 증가를 가져오게 된다. 양으로 대전된 이온들은 상호간 반발력을 갖는다. 바이어스 구멍을 통한 이온빔(14)의 통과는 빔 발산을 증가시킨다.
이온빔(14)내 이온과 잔류가스 원자 사이의 충돌은, 고밀도 이온빔 이송을 가능케 하는 저에너지 전자를 발생시킨다. 이러한 공간 전하 중화에도 불구하고 빔 전위는 적정치 이상이다. 도핑된 웨이퍼상에 식각된 회로(도시되지 않음)는 매우 높은 빔 전위로 인한 양전하 손상에 민감하다. 이온빔 중화장치(44)에 의해 발생된 저에너지 이차전자는 양으로 대전된 이온빔(14), 나아가 보다 낮은 빔 전위로 끌리게 된다. 이것은 회로의 대전 손상 가능성을 줄인다. 바이어스 구멍(70)은, 웨이퍼에 축적된 양 전하가 중화장치(44) 상류측의 이온빔(14)을 고갈시키지 못하게 하는 역할을 한다. 이러한 고갈(depletion)이 발생하게 되면, 이온빔(14)은 공간전하에 의해 송풍되고, 이송이 매우 비효율적으로 된다.
가스공급선(82)은 설치판(76)과 목표물(72)을 통해 연장되어 있다. 저농도의 아르곤 가스가 가스공급선(82)을 경유하여 목표물의 내부 영역에 주사된다. 이차전자의 방출은 아르곤가스에 의해 증대된다.
도 1에 도시되어 있듯이, 연장 튜브의 하류측 선단은, 웨이퍼 지지대(도 8)에 의해 지지된 웨이퍼가 이온들과 충돌하게 되는 주입실(17)에 인접되어 있다. 웨이퍼는 이온빔 처리전에 포토 레지스트로 흔히 선택적으로 피복된다. 포토 레지스트는 주로 하이드로 카본재이다. 이온이 웨이퍼 표면과 충돌함에 따라, 포토 레지스트 피복내 입자는 웨이퍼로부터 이탈하여 웨이퍼 지지대(83)상에 안착한다. 연장튜브(74)와 주입실(17)이 근접되어 있음으로 인하여, 주입기 작동중 포토 레지스트는 또한 연장 튜브의 내, 외표면에 농축된다.
원반 형상의 웨이퍼 지지대(83)가 주입실(17)내에 회전 가능하게 지지되어 있다. 처리할 웨이퍼가 챔버(17)에 삽입되어 웨이퍼 지지대의 가장자리 부근에 위치하며, 지지대가 약 1200 RPM으로 모터(도시하지 않음)에 의해 회전된다. 이온빔(14)은 원형통로에서 회전중인 웨이퍼에 충돌하여 처리한다. 주입 스테이션(16)은 하우징(50)에 대해 선회할 수 있게 되어 있고, 유연한 벨로우(92)(도 1)에 의해 연결되어 있다. 주입 스테이션(16)을 선회시킬 수 있기 때문에, 웨이퍼 주입표면에 대한 이온빔(14)의 입사각을 조절할 수 있다.
주입실 세척
주입기(10)가 작동하는 중, 도핑재 형태의 오염물질 및 바람직하지 않은 종류의 이온이 분해판(52)의 상류측 표면, 및 4중 조립체 차폐판(64)의 상류측 표면과 같은 이온빔(14) 인접 주입기 부품 표면에 축적된다. 또한, 포토 레지스트 잔류물은 이온빔 중화장치의 내부 표면, 목표물(72) 및 연장 튜브(74)에 축적된다.
이온빔 중화장치(44) 상의 포토 레지스트 잔류물 축적은 장치의 적절한 작동을 방해한다. 분해판(52)과 4중 조립체 차폐판(64) 상의 오염물질 축적은 방전 및 입자 문제를 야기한다. 또한, 분해판 구멍(56) 주위의 잔류물 축적은, 빔 통로(D' 및 D") 외측단 주위의 바람직한 이온들로 하여금 축적된 잔류물을 때려서 제거하게 한다. 잔류물의 빔 충돌은 스퍼터링을 통한 이온 및 중성 원자 모두를 퇴거시킨다. 퇴거된 이온들은 포스트(post) 분해 가속장에 의해 가속되어, 웨이퍼로 주입될 수 있다. 퇴거된 중성 원자는 웨이퍼 표면으로 표류하여 도포된다.
분해판(52)의 상류측 마주하는 표면, 4중 조립체 차폐판(64)의 상류측 마주하는 표면 및 이온빔 중화장치(44)의 내부 표면에 쌓인 오염물질은, 이온빔(14)의 방향을 비켜나게 하여 세척 대상 표면의 오염물질을 때리게 함으로써 제거할 수도 있다.
상기 이온빔(14)의 비켜남은, 분해자석(22)을 미스튜닝함에 따라 이온빔(14)이 세척 대상 내부 표면으로 향하도록 하는 것이 바람직하다. 자석(22)의 미스튜닝은 주입 제어 장치(11)에 의한, 계자권선을 지나는 전류의 변경에 의해 이루어진다. 주입 제어 장치는 이온빔(14)으로 하여금 세척할 주입기 내부 표면의 어떤 영역을 반복적으로 청소하도록, 자석 코일을 지나는 전류에 주기적인 변화를 주는 형태로 프로그램되어 있다. 세척 대상 영역을 수차례 거듭 청소함으로써, 표면상의 오염물질이 충분히 제거되도록 한다. 또는, 한 세트의 전극(24)중 억압전극(suppression electrode)(26)에 인가된 바이어싱 전압을 반복적 형태로 변화시킴으로써, 이온빔(14)으로 하여금 세척 영역을 훑고 지나가면서 오염물질을 때리게 할 수도 있다.
주입기(10) 작동중, 이온을 발생시키기 위해 플라즈마실에 도입되는 소스 가스로 흔히 아르곤 가스가 이용된다. 세척할 때 아르곤 가스는 바람직하지 못한 것으로 판명되었다. 아르곤은 스퍼터링에 의해서만 오염 물질을 제거한다. 그러나, 스퍼터링된 재료 일부는 응축에 의해 기타 주입기 표면에 재축적된다. 따라서, 진공펌프가 주입기로부터 오염물질을 제거할 수 있기 전에 퇴적되면, 아르곤 이온빔을 이용하여 주입기 부품들을 세척할 때 이온빔에 의해 오염물질이 다시 발생하는 결과가 될 수도 있다.
세척시에 있어 소스 가스로 아르곤을 사용하는 대신, 산소, 수소 및 플루오르와 같은 반응성 가스를 소스 가스로 이용하기도 한다. 이러한 이온빔으로 오염물질을 제거하게 되면, 이온빔(14)내 이온과 오염물질 사이에 화학반응이 일어난다. 화학반응에 의해 휘발성 종류의 오염물질이 발생한다. 이 휘발성 종류의 오염물질은 진공펌프(21)에 의해 주입기 밖으로 배출된다. 예를 들어서, 붕소 10이 분해판(52)에 달라 붙는 오염물질이면, 소스 가스로서 수소를 이용함으로써, 퇴거되는 오염물질은 주입기 밖으로 쉽게 펌핑될 수 있는 B2H6으로 변한다. 플루오르가 소스 가스로 이용되는 경우, 퇴거된 붕소 10 오염물질은 BF3로 변하여 주입기 밖으로 배출된다.
어떤 포토 레지스트 오염물질은 탄화수소 원자를 포함할 수 있고, 산소가 소스 가스로 이용될 수도 있다. 퇴거된 포토 레지스트재는 CO2및 H2O로 변환될 수도 있다.
자석(22)을 미스 튜닝함에 덧붙여, 이온빔의 발산을 허용함으로써, 이온빔(14)에 의해 타격 또는 세척되는 영역을 증대시킬 수도 있다. 바이어스 구멍(70)이 턴 온 되고, 목표물(72)이 턴 오프 된 상태로 전자샤워(44)를 작동시킴에 따라 이온빔의 발산이 허용된다. 이 모드의 작동은 바이어스 구멍(70)을 통과하는 이온빔(14)의 "블로우업(blow up)"을 야기하며, 이온빔은 목표물(72) 및 연장 튜우브(74)를 통과함에 있어 전자방출에 뒤이어 중화되지 않기 때문에, 이온은 여전히 양전하를 띠게 되어 이온들간 동일 극성으로 인해 익스텐션 튜브와 그 하류측에서는 여전히 양전하를 띠게 되어 이온들간 동일 극성으로 인해 더욱 발산하게 된다.
화학적 반응 가스 이온을 사용하여 오염물질을 제거하는 과정은 Dr. David C.의 The Basics of Plasmas라는 제목의 간행물(Copyright 1984, Materials Research Corporation)에 설명되어 있다.
한정된 플라즈마내에서, 자유전자는, 플라즈마를 한정짓는 전도성 표면을 향해 탈출하는 경향을 지님으로써, 플라즈마로부터 전도성 표면으로의 순수 음의 전류 흐름을 이루게 된다. 플라즈마 체적내의 이러한 음전하 손실은 그 플라즈마를 양전위 Vp까지 대전시키게 된다. 양전하를 띤 이온가 전자는, 전자들이 이온들과 재결합할 것이기 때문에, 어떤 체적내에 무제한 공존할 수는 없다. 이것은, 플라즈마를 유지하기 위해서는 외부 에너지원에 의해 플라즈마내에 이온 및 전자를 계속 발생시켜야 한다는 것을 의미한다.
플라즈마 다크 스패이스 시쓰(plasma dark space sheath)는, 전기장이 형성됨으로써 플라즈마 체적으로부터의 전자 손실을 지연시키는, 플라즈마를 둘러싼 하나의 영역으로 정의된다. 이 시쓰는 플라즈마를 경계짓는 전도체에 전위를 인가함으로써 설정된다. 다크 스패이스 시쓰에 있어서, 전자들은 외부 전압, 또는 접지에 대한 플라즈마 전위중 하나의 전기장애 의해 억제된다. 이온들과 재결합함으로써 글로우 방전이라고 하는 빛을 내게 되는 전자들이 결핍되어 있는 관계로, 이 영역을 "다크 공간(dark space)"이라고 한다.
플라즈마내의 이온들은 다크 스페이스 시쓰장에 의해 경계 표면쪽으로 가속된다. 반응이온 에칭에 있어서, 화학 반응성의 이온 가스는 에칭 표면을 지향하는 바, 그 표면에서는, 이온빔이 표면 재료와 결합함으로써, 가스로 펌프될 휘발성 혼합물을 형성한다. 이온에 작용하는 흡인성 "다크 공간"력은 이온빔(14)의 이온들이 소스로부터 주입실로의 이동으로 인해 주입실 표면을 때리기 때문에, 이온 수입기에 있어서는 보다 덜 중요하다.
세척 대상 표면으로 이온을 끌어들이는 공정에 대한 상기 배경하에서, 도 8의 이온 주입실 확대 단면도를 참조한다. 챔버(17)는, 웨이퍼 지지대(83)의 영역으로부터 이격된 컷아웃(cutout)(112)을 지닌 내벽(110)에 의해 경계지어진다. 이온 반응 세척을 위한 제1 기술에 따르면, 지지대(83)는 음의 카운터 전극으로 이용된다. 이 경우에, 금속 지지대(83)는 이온 폭격을 받아 세척된다. 제2 기술은, 지지대(83)를 챔버(17)에 대해 절연 상태로 유지하는 가운데 전극(120)을 전기적으로 바이어싱 함으로써, 양의 전극으로서 컷아웃(112)내에 지지된 부가적인 전도전극(120)을 이용하는 것이다. 이 제2기술은, 지지대(83)와 챔버 내부를 모두 음극으로 하여, 이들 챔버 내부 및 웨이퍼 지지대를 함께 세척한다. 이를 위해서는 절연전기 피드 드로우(insulating electrical feedthrough) 및 고전압 입력부(124)가 필요하다. 고전압 입력부는 약 200 볼트의 전압을 제공하고, 주입실 및 지지대는 접지된다.
이온 소스로부터 챔버에 이르는 빔선의 다른 부분 역시, 상대적으로 바이어싱 함으로써, 이온들로 하여금 빔(14)에 바로 근접하지 않고 표면측으로 흡인, 즉, 끌리게 할 수 있다. 빔 중화장치(40)는, 그 부품으로의 이온 흡인을 제어하기 위하여, 상대적 바이어스 가능한 전지 접속부를 갖는다. 또한, 이온 소스(12) 부근의 전극(24, 26, 28)을 상대적으로 바이어싱 함으로써, 상기 소스에 의해 방출된 이온을 흡인하여 잔류 오염물질을 세척할 수 있다.
도 6 및 도 7을 다시 참조하면, 이온 주입기(200)는, 플랫 패널 디스플레이의 이온주입에 적용되는 것으로 도시되어 있다. 플랫 패널(202)은 로드록(204)을 통해, 이온 주입중 진공화되는 처리실(210)내로 옮겨진다. 플랫 패널(202)은, 도 1∼도 5와 관련지어 설명한 이온 주입기(10)에 의해 처리되는 실리콘 웨이퍼보다 큰 크기를 갖는다. 예를 들어, 비정질 실리콘으로 피복된 유리 패널은 크기가 약 55 × 80 센티미터이다.
주입기(200)는 이온화된 가스 플라즈마를 발생시키는 소스실(220)을 포함한다. 소스실(220)내의 이온들은, 서로 결합함으로써 이온주입실내 가장 작은 크기의 패널(202) 보다 약간 큰 폭을 갖는 리본 모양의 이온빔(222)을 형성하는 이온 빔렛(ion beamlet)들을 발생시키는 다수의 구멍을 통해 빠져나간다.
도 6 및 도 7의 주입기(200)는, 패널 처리를 균일하게 하기 위하여 제어된 속도로 빔을 지나 패널(202)을 이동시키는 패널 컨베이어(230)를 포함한다. 플라즈마를 발생시키는 가스는 소스실(220)에 연결된 도관(242)을 통해 소스(240)로부터 흘러나온다. 이온소스는 여러 다른 가스 소스를 포함한다. 이는 소스실(220)내에서의 여러 다른 가스의 이온화를 가능케 한다. 이온빔(222)은 챔버(220)로부터 주입실(210)까지의 보다 짧은, 근본적으로는 직선형 통로를 따르게 된다. 이온빔(222)을 굴절시키기 위한 아무런 자석도 필요치 않다. 따라서 포토 레지스트 같은 오염물질은 소스실(220)의 영역에 도달하게 된다. 이것은, 소스실로부터의 이온 빔렛을 흡인하는데 이용되는 추출 전극의 상대적 바이어스를 가능케 한다. 이들 전극을 상대적으로 바이어싱 함으로써, 전극의 화학 에칭이 이루어질 수 있다.
이온 소스로 이어지는 재료의 선택은 물론 기타 여러 변수의 제어는, 주입기측 오퍼레이터 콘솔(console)(250)에 의해 명령을 보내는 작업자에 의해 이루어진다. 이 콘솔(250)은 플랫 패널을 처리하는 수단은 물론, 오염물질 세척방법을 제어하는데도 이용할 수 있다.
본 발명을 어느 정도 특정지어 설명했지만, 당업자라면, 첨부 특허청구범위에 명기된 기본 취지를 벗어나지 않고서도 상기 실시예들에 대한 첨가, 변경 또는 그로부터의 삭제가 가능함은 당연하다.
도 1은 이온소스 빔 형성 및 성형구조 및 주입실을 포함하는 이온주입기를 도시한 단면도.
도 2는 도 1이 이온빔 주입기의 4중 조립체의 확대된 상면도.
도 3은 도 2의 선(3-3)에 의해 표시된 평면에서 봐서 도 2의 4중 조립체의 이온분해 분해판의 정면도.
도 4는 도 2의 선(4-4)의 4중 조립체의 차폐판의 정면도.
도 5는 도 1의 이온빔 주입기의 이온빔 중화장치의 확대된 상면도.
도 6은 플랫 패널 디스플레이에 이용하기 위해 플랫 패널을 이온주입 처리하는데 이용되는 이온빔 주입기의 단면도.
도 7은 플랫 패널 디스플레이에 이용하기 위해 플랫 패널을 이온주입 처리하는데 이응되는 이온빔 주입기의 단면도.
도 8은 이온주입실의 글로우방전 세척을 위한 전극을 지닌 이온주입실의 부분 확대 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
12 : 이온소스 16 : 주입 스테이션
17 : 주입실 18 : 플라즈마실
22 : 질량분해자석

Claims (36)

  1. 이온빔 주입기의 내부 표면에 부착된 오염 물질을 제거하는 방법에 있어서,
    (a) 소스 재료로부터 이온을 추출하고, 궤적을 따라 진공 영역에서 이온 주입실로 빔 통로를 통해 지나가는 이온 빔을 상기 이온으로부터 형성하는 단계;
    (b) 상기 이온 빔이 상기 진공 영역과 접촉하는 상기 이온 주입기의 내부 표면을 가격하여 상기 내부 표면으로부터 오염 물질을 퇴거시키도록, 상기 이온 빔의 궤적을 조절하는 단계; 및
    (c) 상기 퇴거된 오염 물질을 상기 이온 주입기의 진공 영역으로부터 방출하는 단계로 구비하는 것을 특징으로 하는 오염물질 제거방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 이온빔 주입기는, 이온빔이 통과하는 자계를 발생시키는 질량분해 자석을 구비하고, 상기 조절단계는, 이온빔의 방향을 잡아줌으로써 주입기 내부 표면을 때리도록 하기 위하여, 상기 자계를 통과함에 있어서의 이온빔 방향을 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오염물질 제거방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 이온빔 주입기는 이온빔 통로 주위에 배치된 한 세트의 전극을 포함하고, 상기 조절단계는, 이온빔으로 하여금 주입기 내부 표면을 때리도록 하기 위하여, 적어도 하나의 전극을 가변적으로 통전시켜 전극 통과시의 이온빔 방향을 변경함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 오염물질 제거방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 오염물질은 붕소 동위원소를 포함하고, 소스 재료는 산소가스와 수소 가스중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 오염물질 제거방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 오염물질은 포토 레지스트재를 포함하고, 소스 재료는 불소 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 오염물질 제거방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 이온빔 주입기는, 선택적으로 작동됨으로써 이온빔 발산을 야기하고, 또한 선택적으로 작동되어 이온빔 중화를 위한 전자 방출을 발생시키는, 빔 통로가 통과하게 되는 이온빔 중화장치를 포함하고, 상기 궤적 조절단계는 이온빔의 발산을 야기하여, 이온빔으로 하여금 주입기 내부 표면을 때리도록 그 방향을 잡아줌으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 오염물질 제거방법.
  7. 제2항에 있어서, 이온빔의 방향을 잡아줌으로써 주입기 내부표면을 때리도록 하는 질량분해 자석을 튜닝하는 단계를 더 포함하며, 이 튜닝 단계는, 이온빔으로 하여금 세척대상 내부 표면 영역을 반복적으로 청소하도록, 질량분해 자석의 튜닝을 선택된 반복형태로 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오염물질 제거방법.
  8. 제3항에 있어서, 이온빔의 방향을 잡아줌으로써 상기 내부표면을 때리도록 하기 위해 전극세트내 적어도 하나의 전극의 통전 레벨을 조절하는 단계를 더 포함하며, 이 레벨 조절단계는,
    이온빔으로 하여금 세척대상 주입기 내부표면 영역을 반복 세척하도록, 적어도 하나의 전극의 통전 레벨을 선택된 반복 형태로 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오염물질 제거방법.
  9. 제1항에 있어서, 소스 재료로부터 추출된 이온들은, 오염물질이 퇴거됨에 따라 오염물질과 화학적으로 결합하는 것을 특징으로 하는 오염물질 제거방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 내부 표면을 때리도록 이온빔의 궤적을 조절하는 단계는, 빔에 의한 타격 영역의 확장을 위해 이온빔 발산을 증대시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오염물질 제거방법.
  11. (a) 소스 재료로부터 이온을 추출하고, 이들 이온을, 이온 주입실로의 궤적을 따라 진공 영역을 통하여 빔 통로를 이동하는 이온빔으로 형성하는 수단과 ;
    (b) 이온빔으로 하여금 상기 진공 영역과 접촉하는 이온주입기 내부 표면을 때리게 함으로써 내부 표면으로부터 오염물질을 퇴거시키기 위하여, 이온빔의 체적을 조절하는 수단과 ;
    (c) 주입기내 진공 영역으로부터 퇴거된 오염 물질을 제거하는 수단을 구비한, 이온빔 주입실내 내부 표면에 부착된 오염물질을 제거하는 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 이온빔 주입기는, 이온빔이 통과하는 자계를 발생시키는 질량분해 자석을 구비하고, 상기 조절수단은, 이온빔의 방향을 잡아줌으로써 주입기 내부표면을 때리도록 하기 위하여, 상기 자계를 통과함에 있어서의 이온빔 방향을 변경하는 수단을 포함하는 오염물질을 제거하는 장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 이온빔 주입기는 이온빔 통로 주위에 배치된 한 세트의 전극을 포함하고, 상기 조절수단은, 이온빔으로 하여금 주입기 내부 표면을 때리도록 하기 위하여, 적어도 하나의 전극을 가변적으로 통전시켜 전극 통과시의 이온빔 방향을 변경하는, 오염물질을 제거하는 장치.
  14. 제11항에 있어서, 상기 소스 재료는 산소가스, 수소가스 및 불소 가스중 적어도 하나를 포함하는 오염물질을 제거하는 장치.
  15. 제11항에 있어서, 상기 오염물질은 붕소 동위원소를 포함하고, 소스 재료는 산소가스와 수소가스중 적어도 하나를 포함하는 오염물질을 제거하는 장치.
  16. 제11항에 있어서, 상기 오염물질은 포토 레지스트재를 포함하고, 소스 재료는 불소 가스를 포함하는 오염물질을 제거하는 장치.
  17. 제11항에 있어서, 상기 조절수단은 선택적으로 작동됨으로써 이온빔 발산을 야기하고, 또한 선택적으로 작동되어 이온빔 중화를 위한 전자 방출을 발생시키는, 빔 통로가 통과하게 되는 이온빔 중화장치를 포함하고, 궤적 조절단계는, 이온빔의 발산을 야기하여, 이온빔으로 하여금 주입기 내부 표면을 때리도록 그 방향을 잡아줌으로써 이루어지는 오염물질을 제거하는 장치.
  18. 제12항에 있어서, 이온빔의 방향을 잡아줌으로써 주입기 내부 표면을 때리도록 하기 위하여, 질량분해 자석의 자계를 통과함에 있어서의 이온빔 방향을 변경하는 수단은, 이온빔으로 하여금 세척 대상 내부 표면 영역을 반복적으로 청소하도록 질량분해 자석의 튜닝을 선택된 반복 형태로 변경하는 수단을 포함하는 오염물질을 제거하는 장치.
  19. 제13항에 있어서, 이온빔으로 하여금 세척 대상 주입기 내부 표면 영역을 반복 세척하도록 이온빔의 방향을 잡아줌으로써 상기 내부 표면을 때리도록 하기위해 전극 세트내 적어도 하나의 전극의 통전 레벨을 조절하는 수단을 더 포함하는 오염물질을 제거하는 장치.
  20. 가공소재(workpiece) 처리용 이온 주입기에 있어서,
    (a) 상기 가공소재의 이온 처리를 위해, 이온들을 제공하며 소스 챔버로부터상기 이온들을 방출하는 이온 소스;
    (b) 상기 이온 소스로부터 빔 이동통로를 따라 이동한 후에 그 내부로 들어오는 상기 이온들을 포획하는 상기 가공소재를 위한 지지대를 그 내부에 구비하는 이온주입실;
    (c) 상기 이온 소스에서 상기 이온 주입실까지의 이온빔 이동통로를 형성하는 진공 영역을 경계짓는 이온빔 형성 구조물,
    (d) 상기 이온 소스에서 상기 이온 주입실로 상기 진공 영역을 관통하는 상기 이온빔의 이동을 제어하기 위한 주입 제어 장치;
    (e) 상기 이온주입실내 진공영역으로부터 오염물질을 제거하는 수단; 및
    (f) i) 상기 이온 주입실의 진공영역과 접촉하는 제1 및 제2전극; 및
    ii) 상기 제1 및 제2전극 중 하나의 영역내 이온 플라즈마를 유지하기 위하여 제1 및 제2 전극 사이에 전위차를 인가하는 바이어싱 수단을 구비한, 이온주입실내 진공영역의 소정(in-situ) 위치의 오염물질을 제거하기 위한 제거 구조를 포함하며,
    상기 제1전극과 제2전극 중 하나는 상기 이온 주입실내에서 이온 플라즈마의 형성을 촉진하기 위해 배치되며, 상기 플라즈마 속의 이온들은 상기 플라즈마 형성을 위한 하나의 전극에 근접한 지역에 달라붙은 오염물질과 결합하는 것을 특징으로 하는 이온 주입기.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제1전극은 웨이퍼 지지대를 포함하고, 이온 주입실은전도성 내벽을 포함하고, 제2전극은, 이온주입실의 진공영역을 경계짓는 전도성 내벽과 전기적으로 절연된 전극으로 구성된 이온주입기.
  22. 제20항에 있어서, 상기 이온 주입실은 전도성 내벽을 포함하고, 제1전극은 이온 주입실의 전도성 내벽과 전기적으로 절연된 전극이고, 전도성 내벽은 금속부재로 구성된 이온 주입기.
  23. 제7항에 있어서, 세정되는 내부 표면의 면적이 확장되도록 이동 통로의 일부를 감싸는 이온빔 중화장치를 선택적으로 통전하는 단계를 더 포함하는 오염물질 제거 방법.
  24. 제1항에 있어서, 상기 소스재료는 산소 가스, 수소 가스 및 불소 가스 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 오염물질 제거 방법.
  25. 제11항에 있어서, 상기 이온빔의 궤적을 조절하는 수단은 상기 이온빔에 의해 가격되는 이온 주입기의 표면적이 확장되도록 상기 이온빔의 발산양을 증가시키는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 오염물질을 제거하는 장치.
  26. 이온 주입기의 내부 표면에 퇴적된 오염물질을 상기 내부 표면으로부터 퇴거하는 방법에 있어서,
    질량분해 자석의 자기장 세기를 조절하는 단계를 포함하며,
    이온 빔은 상기 질량분해 자석을 지나 이온 소스에서부터 주입 스테이션으로의 이동 통로를 따라 이동하며, 이온들이 내부 표면들을 가격하여 퇴적된 오염물질들을 퇴거하도록 이온들을 상기 이동 통로에서 휘도록 하는 것을 특징으로 하는 오염물질 퇴거 방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 자기장 세기를 반복적인 형태로 변동시킴으로써 상기 이온들이 세정할 내부 표면들의 면적을 반복적으로 통과하여 지나가도록 하는 것을 특징으로 하는 오염물질 퇴거방법.
  28. 제26항에 있어서, 상기 이온들이 내부 표면들을 가격함으로써 오염물질이 퇴거될 때 휘발성 종류의 오염물질이 생성되는 것을 특징으로 하는 오염물질 퇴거방법.
  29. 제26항에 있어서, 상기 질량분해 자석은 계자권선(field windings)을 포함하며, 상기 질량분해 자석의 자기장 세기는 상기 계자권선에 흐르는 전류 흐름을 변경함으로써 조절되는 것을 특징으로 하는 오염물질 퇴거방법.
  30. 제26항에 있어서, 상기 퇴거된 오염물질을 상기 이온 주입기에서 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오염물질 퇴거방법.
  31. 제26항에 있어서, 상기 오염 물질은 포토 레지스트재를 포함하고, 상기 이온은 불소 가스를 포함하는 소스 재료로부터 생성되는 것을 특징으로 하는 오염물질 퇴거방법.
  32. 제26항에 있어서, 휘어진 이동 통로를 따라 이동하는 상기 이온들은 전기장에 노출되며, 상기 전기장은 이온의 이동 통로의 발산을 증가시키는 것을 특징으로 하는 오염물질 퇴거방법.
  33. 가공품을 처리하는 이온 주입기에 있어서,
    이온들을 공급하며, 이온 방출구를 갖는 소스 챔버(source chamber)로부터 상기 이온들을 방출하는 이온 소스;
    상기 소스 챔버의 상기 하나 이상의 이온 방출구와 연계되어 위치하며, 상기 이온들이 상기 소스 챔버를 빠져나가 이온 빔을 형성하게 하는 전극 구조;
    진공 영역을 경계지으며, 상기 전극 구조에서부터 이온 빔 이동 통로를 정의하는 이온 빔 형성 구조;
    소스로부터 주입실로의 빔 이동 통로를 이동한 후에 들어오는 이온들을 받아들이는 상기 가공품을 지지하는 구조를 포함하는 이온 주입실;
    상기 이온 소스 챔버 안으로 이온화된 재료들을 유도하는 재로 소스;
    상기 소스로부터 진공 영역을 통해 상기 주입실로 이동하는 상기 이온 빔의이동을 제어하기 위한 주입 제어기; 및
    이온 주입기의 진공 영역으로부터 퇴거된 오염물질을 제거하기 위한 펌프를 포함하며,
    상기 재료 소스는 이온화되어 상기 소스 챔버에서 나와 상기 오염물질들과 화학 반응하게 되며, 상기 오염물질들은 상기 이온 주입실 안에 위치한 상기 가공품을 이온 빔 처리하는 동안 상기 이온 주입기의 진공 영역을 경계짓는 구조와 접촉하는 것을 특징으로 하는 이온 주입기.
  34. 제33항에 있어서, 이온 소스는 상기 오염 물질과 화학 반응하는 물질을 안내하는 것을 특징으로 하는 이온 주입기.
  35. 제33항에 있어서, 상기 이온 소스는 복수 빔 부분을 제공하기 위한 챔버를 포함하며, 상기 복수 빔 부분은 병합되어 이온 주입실로의 이동 통로를 이동하는 리본 빔(ribbon beam)을 형성하며, 상기 가공품은 상기 리본 빔의 폭보다 폭이 작은 평면 패널이며, 상기 평면 패널을 상기 리본 빔을 관통하여 전후로 이동시킬 수 있는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입기.
  36. 이온 빔 주입기의 내부 표면들에 붙어 있는 오염물질을 제거하는 방법에 있어서,
    상기 오염물질과 결합하여 상기 오염물질과 이온 소스 재료로 구성되는 화합물을 형성하는 소스 재료로부터 이온을 추출하는 단계,
    진공 영역을 통과하여 궤적을 따라 이온 주입실로 빔 통로를 이동하는 이온 빔을 상기 추출한 이온에서 형성하는 단계;
    상기 이온 빔이 상기 진공 영역과 접촉하고 있는 주입기의 내부 표면을 가격하여 내부표면과 상기 내부 표면들로부터 오염물질을 퇴거시켜 상기 화합물을 형성하도록 하는 이온빔을 제어하는 단계, 및
    상기 주입기의 진공 영역에서부터 상기 화합물을 제거하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 오염물질 제거방법.
KR1019960028979A 1995-07-17 1996-07-18 이온빔주입기내부표면의오염물질을제거하는방법및장치와그장치를갖춘이온빔주입기및유지방법 KR100326366B1 (ko)

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