KR100407579B1 - 이온 주입 시스템의 웨이퍼 홀딩 장치 - Google Patents

이온 주입 시스템의 웨이퍼 홀딩 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실제 웨이퍼 기울기 위치에서 이온빔의 입사각을 측정 및 모니터링 할 수 있는 새로운 형태의 이온 주입 시스템 및 이온 주입 시스템의 홀딩 장치에 관한 것으로, 이온주입 시스템은 X축을 기준으로 웨이퍼의 주표면을 회동시키기 위한 X축 회전부, Y축을 기준으로 상기 웨이퍼 주표면을 회동시키기 위한 Y축 회전부, 웨이퍼 주표면과 함께 회동하고, X축에 대한 웨이퍼 주표면의 틸트 각도를 측정하는 제1 각도 측정 수단, 웨이퍼 주표면과 함께 회동하고, Y축에 대한 웨이퍼 주표면의 틸트 각도를 측정하는 제2 각도 측정 수단, 측정된 틸트 각도들이 목표 틸트 각도들과 상이할 때 측정된 각도들과 목표 각도들이 동일해지도록 X, Y축 회전부를 제어하는 제어 수단을 포함한다.

Description

이온 주입 시스템의 웨이퍼 홀딩 장치{WAFER HOLDING APPARATUS FORION IMPLANTING SYSTEM}
본 발명은 이온 주입 시스템에 관한 것으로서, 자세하게는 실제 웨이퍼 기울기 위치에서 이온빔의 입사각을 측정 및 모니터링 할 수 있는 새로운 형태의 이온주입 시스템 및 이온 주입 시스템의 홀딩 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 제조공정에서의 이온 주입은 웨이퍼에 전기적 특성을 부여하기 위해 불순물을 첨가하는 물리적 방법으로서, 필요한 종류의 불순물 이온을 필요한 양만큼 선택 가속하여 웨이퍼의 필요한 부분에 선택적으로 필요한 깊이만큼 주입하는 기술이다. 이온주입의 방법은 종래의 열 확산법에 비해 불순물이 측면으로 퍼지는 현상이 적고, 저온 공정이 가능하여 포토레지스트를 손상하지 않고 도핑된 영역을 정교하게 형성할 수 있는 등, 열확산법의 한계를 극복할 수 있는 특징을 갖고 있어 최근 반도체 제조 분야에 많이 활용되고 있다.
이온주입 설비는 크게 이온 발생부, 빔 라인, 엔드 스테이션으로 구성되며, 그 구성도는 일반적으로 거의 동일하며, 이에 대한 상세한 설명은 미합중국 특허 제 4,672,210 호에 개시되어 있으며, 이온주입 설비는 공정 조건에 따라 중전류 이온주입 설비, 고전류 이온주입 설비, 고 에너지 이온주입 설비로 분류되며, 그 구조는 제조 메이커 및 모델에 따라 약간의 차이를 보이고 있다.
이온주입 설비는 막의 형성에 필요한 소망의 이온을 필요한 양만큼 선택 가속하여 웨이퍼에 주입하게 되며, 이온 주입될 웨이퍼는 홀딩 장치에 위치하게 된다.
도 8은 종래의 이온주입 시스템의 엔드 스테이션에 웨이퍼가 탑재될 때 발생되는 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도면참조부호 'w'는 반도체 소자가 제조되는 웨이퍼를, '10'은 이온주입 챔버의 일측 벽을, '20'는 웨이퍼가 탑재되는 정전척(ESC)를, '30'은 상기정전척(20)의 X축에 대한 기울기를 조절하는 X축 회전부와, '40'은 상기 정전척의 Y축에 대한 Y-축 회전부를 각각 나타낸다. 예컨대, 이온 주입될 웨이퍼(w)는 이온 빔이 주입될 때 이온 빔과 소정의 각도, 예를 들어 약 7도의 각도를 이루는 것이 바람직하다.
도 8에 도시된 정전척(20)의 기울기는, 기준점(hard stop)을 기준으로 하여 X,Y-축 회전부(30,40)에 구비된 모터(미도시됨)가 구동되면 모터의 움직임을 인코딩(encoding)하여 이를 기준으로 결정된다. 결정된 기울기에 따라 정전척(20)의 위치 및 기울기가 설정된다. 따라서, 장비 오류로 인하여 실제 기준점 위치 자체가 틀어지는 경우에는 정전척(20)의 초기 위치가 잘못 설정되는 문제점이 있다. 결국, 이온주입공정은 정전척(20)이 한쪽으로 기울어진 상태를 초기화된 상태로 인식하고 그 상태에서 이온주입이 수행되었고, 이로 인해, 이온주입 위치가 설정된 위치로부터 어긋나게 되어 반도체 소자는 원하는 특성을 얻을 수 없게 되었다.
이처럼, 종래 홀딩 장치에서는 정전척(20)의 자체 기울기를 유지 관리할 수 있는 감지 시스템이 없이, 하드웨어상의 얼라인에 의존하여 왔다. 이로 인해 장시간 설비 사용시 발생할 수 있는 하드 웨어상 틀어짐을 발견 및 보상이 불가능하였다.
또한, 종래 이온 주입 시스템의 홀딩 장치는 모터의 인코딩 값을 읽어 기울기 위치를 오퍼레이션 인터페이스(operation interface)로 피드백(feed back)하여 기울기를 보정하고 있으나, 이 또한 모터의 위치를 정전척의 표면 기울기값으로 인정하고 보는 값으로, 실제 웨이퍼의 표면과 이온빔이 이루는 각은 모터에 연결된기계적 구조(예를 들면 회전축 등의 연결구조물)에 의해 변경될 수 있고, 이온빔의 입사각이 틀어짐으로 인해 발생될 수도 있기 때문에, 실제 그 각을 피드백 한다고 볼 수 없다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 홀딩장치에 놓여지는 웨이퍼의 주표면과 이온빔이 이루는 실제 각을 감지하여, 각의 틀어짐으로 인해 발생되는 공정결함을 방지할 수 있는 새로운 형태의 이온주입 시스템 및 그 시스템의 홀딩 장치를 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이온 주입 시스템의 구성도;
도 2 내지 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엔드 스테이션의 홀딩 장치를 도시한 개략도;
도 3a 내지 도 3c는 홀딩 장치의 측면, 평면 그리고 정면에서 바라본 도면들;
도 4는 이온빔이 패러데이 컵에 수직하게 입사되는 것을 보여주는 도면;
도 5a 및 도 5b는 정전척의 로딩 및 언로딩 위치 및 이온 주입 위치를 각각 보여주는 도면들;
도 6a 및 도 6b는 목표 틸트 각도로 회전된 정전척과, 목표 틸트 각도로 회전되지 않은 정전척을 각각 보여주고 도면;
도 7은 본 발명에 따른 변형 예를 보여주는 도면;
도 8은 종래의 이온주입 시스템의 엔드 스테이션에 웨이퍼가 탑재될 때 발생되는 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
110 : 이온 소스부
112 : 분석기
114 : 가속기
116 : 엔드 스테이션
118 : 진공 챔버
120 : 홀딩 장치
122 : 정전척(ESC)
124 : 제 1 회동부
126 : 제 2 회동부
132 : 제 1 패러데이 컵
134 : 제 1 미터(meter)
136 : 제 2 패러데이 컵
138 : 제 2 미터
132a, 136a : 슬롯
132b, 136b : 도전 플레이트
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 이온주입 시스템은 X축을 기준으로 웨이퍼의 주표면을 회동시키기 위한 X축 회전부와; Y축을 기준으로 상기 웨이퍼 주표면을 회동시키기 위한 Y축 회전부와; 상기 웨이퍼 주표면과 함께 회동하고, 상기 X축에 대한 상기 웨이퍼 주표면의 틸트 각도를 측정하는 제1 각도 측정 수단과; 상기 웨이퍼 주표면과 함께 회동하고, 상기 Y축에 대한 상기 웨이퍼 주표면의 틸트 각도를 측정하는 제2 각도 측정 수단과; 상기 측정된 틸트 각도들이 목표 틸트 각도들과 상이할 때 상기 측정된 각도들과 상기 목표 각도들이 동일해지도록 상기 X, Y축 회전부를 제어하는 제어 수단을 갖는다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 제1 각도 측정 수단은 슬롯과, 상기 슬롯과 대응되는 빔 센싱 영역을 갖는 그리고 상기 X축 회전부에 고정 설치되는 제1 패러데이 컵 및; 상기 이온빔이 상기 제1 패러데이 컵의 빔 센싱 영역에충돌하여 발생되는 이차전자의 억제 및 중성화를 위해 상기 빔 센싱 영역으로 제공되는 전류양을 측정하는 제1 미터를 포함할 수 있다. 상기 제1 패러데이 컵은 상기 웨이퍼 주표면의 Y축에 대한 이온빔의 입사각 경사만큼 상기 X축을 기준으로 틸트되어 설치될 수 있다. 상기 웨이퍼 주표면이 상기 목표 틸트 각도로 회전되었을 때, 상기 제1 패러데이 컵의 상기 빔센싱 영역과 상기 이온빔은 직교될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르며, 상기 제어부는 상기 이온빔이 상기 제1 패러데이 컵의 상기 빔 센싱 영역 전면으로 수직하게 입사될 때, 상기 제1 미터에서 계측되는 전류값을 상기 X축의 목표 틸트 각도로 설정하여, 상기 X축 회전부를 제어한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르며, 상기 제2 각도 측정 수단은 슬롯과, 상기 슬롯과 대응되는 빔 센싱 영역을 갖는 제2 패러데이 컵 및; 상기 이온빔이 상기 제2 패러데이 컵의 상기 빔 센싱 영역에 충돌하여 발생되는 이차전자의 억제 및 중성화를 위해 상기 빔 센싱 영역으로 제공되는 전류양을 측정하는 제2 미터를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 제2 패러데이 컵은 상기 Y축 회전부 또는 X축 회전부중 어느 하나에 고정 설치되며, 제2 패러데이 컵의 상기 빔 센싱 영역은 상기 웨이퍼 주표면의 상기 X축을 기준으로 평행할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 이온빔이 상기 제2 패러데이 컵의 상기 빔 센싱 영역 전면으로 수직하게 입사될 때, 상기 제2 미터에서 계측되는 전류값을 상기 Y축의 목표 틸트 각도로 설정하여, 상기 Y축 회전부를 제어한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 이온주입 시스템의 웨이퍼 홀딩 장치는 웨이퍼가 고정되는 홀딩부재와; 상기 홀딩부재를 상기 이온빔의 입사방향에 대해 X축을 기준으로 회동시키기 위한 X축 회전부와; 상기 홀딩부재를 상기 이온빔의 입사방향에 대해 Y축을 기준으로 회동시키기 위한 Y축 회전부와; 상기 X, Y축 회전부에 의해 상기 홀딩부재와 함께 이동되고, 이온빔을 측정하기 위한 수단과; 상기 측정된 데이터와 기설정된 데이터를 비교, 연산하여, 그 결과에 따라 상기 홀딩부재의 틸트 각도를 보상하기 위한 제어부를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 측정 수단은 슬롯과, 슬롯을 통해 이온빔이 입사되는 도전 플레이트를 갖는 그리고 상기 X축 회전부에 고정 설치되는 제1패러데이 컵와; 슬롯과, 슬롯을 통해 이온빔이 입사되는 도전 플레이트를 갖는 그리고 상기 X축 회전부에 고정 설치되는 제2패러데이 컵과; 상기 이온빔이 상기 제1패러데이 컵의 상기 도전 플레이트에 충돌하여 발생되는 이차전자의 억제 및 중성화를 위해 상기 도전 플레이트로 제공되는 전류양을 계측하기 위한 제1미터 및; 상기 이온빔이 상기 제2패러데이 컵의 상기 도전 플레이트에 충돌하여 발생되는 이차전자의 억제 및 중성화를 위해 상기 도전 플레이트로 제공되는 전류양을 계측하기 위한 제2미터를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 제어부는 이온빔이 상기 제1패러데이 컵의 도전 플레이트에 수직하게 입사될 때 상기 제1미터에서 계측되는 전류값을 기준값으로 하여, 상기 제1미터에서 기준값이 나오도록 상기 X축 회전부를 제어할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 제어부는 이온빔이 상기 제2패러데이 컵의 플레이트에 수직하게 입사될 때 상기 제2미터에서 계측되는 전류값을 기설정된 데이터로 하여, 상기 제2미터에서 기준값이 나오도록 상기 Y축 회전부를 제어할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 제어부는 웨이퍼에 이온주입이 이루어지는 동안 상기 제1미터 내지 제2미터에서 계측되는 전류값을 누적한 누적 전류값을 데이터를 가지고 비교, 연산할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 제1, 제2 패러데이 컵은 상기 홀딩장치가 목표 틸트 각도로 회전되었을 때, 이온빔과 수평이 되도록 상기 제 1 내지 제 2 회전부에 설치될 수 있다. 이와 같은 본 발명에서 상기 홀딩장치가 목표 틸트 각도로 회전되었을 때, 상기 제1, 제2 패러데이 컵의 상기 도전 플레이트로 입사되는 이온빔의 입사각은 수직일 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 제1 패러데이 컵은 상기 홀딩장치에 고정된 상기 웨이퍼의 주표면의 X축에 대한 입사각의 경사만큼 상기 Y축을 기준으로 틸트될 수 있다.
예컨대, 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 7에 의거하여 상세히 설명한다. 또, 상기 도면들에서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다.
도 1에 도시된 이온 주입 시스템은 불순물을 이온 상태로 만든 후, 이를 가속하여 마스크가 형성된 웨이퍼에 주사(scanning)함으로써 원하는 영역에 적정량의 불순물을 이온 주입하는 장비이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이온 주입 시스템(100)은 이온 공급원 재료를 이온화하여 이온빔을 형성하는 이온 소스부(110), 이온빔으로부터 바람직하지 않은 종류를 분리하는 분석기(112), 일정 범위(예를 들면, 2KeV 내지 200KeV의 범위)의 에너지로 이온빔을 가속시키는 가속기(114) 그리고 엔드 스테이션(116)을 포함하고 있다. 상기 엔드 스테이션(116)은 진공 챔버(118)를 포함하며, 웨이퍼(w)를 병진(translation) 이동 또는 주사(scanning)하기 위한 본 발명에 따른 홀딩 장치(120)를 포함하고 있다. 도시되지는 않았지만, 상기 엔드 스테이션(116)은 이온 주입 전에 상기 홀딩 장치(120)로 웨이퍼를 로딩하고 이온 주입 후에 홀딩장치(120)로부터 웨이퍼를 언로딩하는 웨이퍼 이동 장치도 구비하고 있다.
도 2 내지 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엔드 스테이션의 홀딩 장치를 도시한 개략도이며, 도 3a 내지 도 3c는 홀딩 장치의 측면, 평면 그리고 정면에서 바라본 도면이다.
도 2 내지 도 3c를 참조하면 홀딩 장치(120)는, 웨이퍼(w)가 고정되는 정전척(ESC;122)과, 제 1 회전부(124), 제 2 회전부(126), 리프트 부재(128), 각도 측정 수단 그리고 제어부(150)를 포함하고 있다.
상기 정전척(122)은 상기 제 1 회전부(124)에 지지되며, 이 제 1 회전부(124)에 의해 X축(A;상기 제 1 회전부의 중심을 지나는 축)을 중심으로 회전된다. 상기 정전척(122)은 상기 제 1 회전부(124)에 의해 거의 수직인 이온 주입 위치(도 5b에 도시됨)와 거의 수평인 로딩 및 언로딩 위치(도 5a에 도시됨) 사이에서 상기 X축(A)을 중심으로 피봇될 수 있다. 상기 제 1 회전부(124)는 고정 브라켓(160)에 고정되며, 이 고정 브라켓(160)은 상기 제 2 회전부(126)의 샤프트(126a)에 지지된다.
그리고, 상기 정전척(122)은 상기 제 2 회전부(126)에 의해 Y축(B)을 중심으로 회전된다. 상기 제 2 회전부(126)에는 리프트(128) 부재가 설치되며, 이 리프트 부재(128)는 상기 제 2 회전부(126)의 샤프트(126b)를 Y축(B) 방향으로 상하 이동시킨다. 상기 리프트 부재(128)와 상기 제 2 회전부(126)의 구동부분은 상기 진공 챔버(118)의 외부에 위치된다. 상기 정전척(122)은 웨이퍼(w)의 주표면 전체에 이온빔이 주사될 수 있도록 상기 리프트 부재(128)의 작동에 의해 상하 방향으로 이동된다. 도 5b에서는 웨이퍼(w)의 최상 이동 위치를 점선으로 표시하고 있다. 예컨대, 상기 제 1 회전부, 제 2 회전부의 구동은 스텝 모터가 사용될 수 있고, 상기 리프트 부재(128)에는 실린더 장치가 사용될 수 있으나, 이러한 구동 방법에는 다양한 기술이 사용될 수 있다는 것은 이 분야에 종사하는 사람들에게는 너무 자명한 부분이므로 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예에서는 웨이퍼를 고정하는 수단으로 정전척을 사용하고 있지만, 이는 본 발명의 한 예에 불과하며, 웨이퍼를 고정하는 수단으로는 진공 흡착 방식, 기계적 고정방식 등이 사용될 수 있음은 물론이다.
한편, 상기 각도 측정 수단은 본 발명에서 가장 중요한 구성요소로써, 제 1 패러데이 컵(132)과, 제 1 미터(134)를 갖는 제 1 각도 측정 수단과, 제 2 패러데이 컵(136) 그리고 제 2 미터(138)를 갖는 제 2 각도 측정 수단을 포함한다.
상기 제 1 각도 측정 수단은 상기 X축(A)에 대한 웨이퍼 주표면의 틸트 각도를 측정한다. 상기 제 1 패러데이 컵(132)은 상기 Y축(B) 방향으로 길게 형성된 슬롯(132a)과, 이 슬롯(132b)과 대응되는 빔센싱 영역인 도전 플레이트(132b)를 갖으며, 상기 정전척(122)의 측방향에 위치되도록 상기 제 1 회전부(124)에 설치된다. 상기 제 1 미터(134)는 상기 제 1 패러데이 컵(132)에 연결되어, 상기 이온빔(e)이 제 1 패러데이 컵(132)의 도전 플레이트(132b)에 충돌하여 발생되는 이차전자의 억제 및 중성화를 위해 도전 플레이트(132b)로 제공되는 전류량을 측정한다.
상기 제 2 각도 측정 수단은 상기 Y축에 대한 웨이퍼(w) 주표면의 틸트 각도를 측정한다. 상기 제 2 패러데이 컵(136)은 상기 X축 방향으로 길게 형성된 슬롯(136a)과, 이 슬롯(136a)과 대응되는 빔센싱 영역인 도전 플레이트(136b)를 갖으며, 상기 정전척(122)의 위쪽에 위치되도록 상기 제 1 회전부(124)에 설치된다. 상기 제 2 미터(136b)는 상기 제 2 패러데이 컵(136a)에 연결되어, 상기 이온빔(e)이 제 2 패러데이 컵(136)의 도전 플레이트(136b)에 충돌하여 발생되는 이차전자의 억제 및 중성화를 위해 도전 플레이트로 제공되는 전류량을 측정한다.
여기서, 상기 제 1 회전부(124)에 상기 제 2 패러데이 컵(132)과 상기 제 2 패러데이 컵(136)을 장착할 때 가장 주의해야 할 점은, 상기 정전척(122)이 목표 틸트 각도로 회전되었을 때, 상기 제 1 및 제 2 패러데이 컵(132,136)의 빔센싱 영역인 도전 플레이트(132b,136b)와 슬롯(132a,136a)이 이온빔(e)과 직교되도록 설치하는 것이 매우 중요하다. 예컨대, 작은 각도의 차이도 측정하기 위해서는 슬롯과 도전 플레이트 사이의 간격을 길게 하는 것이 좋다.
보편적으로, 이온 주입 공정에서는 채널링(channeling) 효과를 방지하기 위해 상기 정전척에 장착된 웨이퍼 주표면에 대한 이온빔은 수직이 아닌 일정의 주입각(투사각;α)을 갖도록 설정하고 있다.(주입각의 범위는 0도에서 10 이내이며, 가장 보편적으로 7도를 설정한다) 이러한 이유 때문에, 웨이퍼가 고정된 정전척은 이온 주입 공정 전에 주입각(α) 만큼 틸트되며, 상기 제 1 패러데이 컵(132)과 제 2 패러데이 컵(136)은 상기 제 1 회전부(124)에 상기 이온빔의 주입각(α;7도)만큼 기울어지게 설치되는 것이다.(도 3a 참고)
상기 제어부(150)는 상기 제 1 회전부(124)와 제 2 회전부(126) 그리고 리프트 부재(128)를 제어한다. 특히, 상기 제어부(150)는 상기 정전척(122)의 목표 틸트 각도와 측정된 틸트 각도가 상이한 경우, 상기 정전척(122)의 X축(A) 및 Y축(B)의 틸트 각도를 보상하도록 상기 회전부들(124,126)을 제어한다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 상기 제어부(150)는 상기 제 1 미터(134) 및 제 2 미터(138)에서 측정된 누적 데이터(또는 누적 전류값)와 기설정된 데이터(기설정된 전류값)를 비교, 연산하여 그 결과에 따라 상기 제 1 회전부(124)와 제 2 회전부(126)를 제어하게 된다. 도 4를 참고하면, 여기서 기설정된 데이터란, 상기 이온빔이 패러데이 컵(132,136)의 도전 플레이트(빔센싱 영역) 모든 영역에 입사될 때 미터에서 측정된 전류값을 뜻한다. 상기 도전 플레이트의 모든 영역에 상기 이온빔이 입사되기 위해서는, 상기 이온빔이 도전 플레이트에 수직 입사되어야 한다. 예를 들어, 상기 정전척(122)이 목표 틸트 각도로 회전되지 않은 경우, 상기 제 1 또는 제 2 패러미터 컵(132,136)의 도전 플레이트(132b,136b)에는 이온빔이 경사지게 입사된다. 결국, 각각에 대응되는 상기 미터(134,138)에서 측정된 전류의 누적 값은 기설정된 전류값보다 작아지게 된다. 상기 제어부(150)에서는 이러한 상관관계를 이용하여 그 각도를 확인할 수 있는 것이다.
도 6a와 도 6b에서는 목표 틸트 각도로 회전된 정전척과, 목표 틸트 각도로 회전되지 않은 정전척을 각각 보여주고 있다.
도 6a에서처럼, 상기 정전척(122)이 X축에 대한 목표 틸트 각도로 회전되었을 때, 이온빔(e)은 상기 제 1 패러데이 컵(132)의 도전 플레이트(132b) 전면에 걸쳐 입사될 수 있는 것이다. 하지만, 도 6b에서와 같이, 상기 정전척(122)이 X축에 대한 목표 틸트 각도(α)로 회전되지 않았을 때, 상기 이온빔(e)은 상기 제 1 패러데이 컵(132)의 도전 플레이트(132b)의 일부 영역(M)에만 입사되게 된다. 따라서, 도 6a와 같은 상황에서 미터(134)를 통해 측정되어 누적되는 전류값은 기설정된 전류값과 동일하게 나오지만, 도 6b와 같은 상황에서 미터(134)를 통해 측정되어 누적되는 전류값은 기설정된 전류값보다 적게 나오게 된다.
이러한 결과에 따라, 상기 제어부(150)는 상기 정전천(122)이 X축에 대한 목표 틸트 각도로 회전되었는지를 체크할 수 있게 되고, 상기 제 1 회동부(124)를 제어하여 그 각도를 보정할 수 있는 것이다. 상기 제어부는 동일한 방법으로 제 2 미터(138)를 통해 측정되어 누적된 전류값과 기설정된 전류값을 비교하여, 상기 정전척(122)이 Y축에 대한 목표 틸트 각도로 회전되었는지 체크할 수 있는 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 변형 예를 보여주는 도면이다. 도 7에 도시된 본 발명의 웨이퍼 홀딩 장치(120')는 도 1에 도시된 첫 번째 실시예에 따른 홀딩 장치(120)와 동일한 구성과 기능을 갖는 정전척(ESC;122)과, 제 1 회전부(124), 제 2 회전부(126), 리프트 부재(128), 각도 측정 수단 그리고 제어부(150) 등을 갖는다. 이들에 대한 설명은 앞에서 상세하게 설명하였기에 본 변형예에서는 생략하기로 한다. 다만, 본 변형예에서는 상기 각도 측정 수단의 제 2 패러데이 컵(136')이 상기 제 1 회전부(124)가 아닌 상기 제 2 회전부(126)의 샤프트(126a)상에 장착되는 구조적인 특징을 갖는다. 상기 제 2 패러데이 컵(136)은 Y축에 대한 웨이퍼 주표면의 틸트 각도를 측정하기 위해 필요한 부분으로, 도 2에서처럼, 제 2 패러데이 컵은 이온빔의 입사각만큼 기울어진 상태로 상기 제 1 회전부(124)에 장착될 필요가 없다. 상기 제 2 패러데이 컵(136')은 상기 이온빔과 평행하게 상기 제 2 회전부(126)의 샤프트(126a)에 장착되는 것이 바람직하다.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기 보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예들 들어 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 정전척 또는 회전부를 변형하여 본 발명을 실시할 수 있는 것이 명백하다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
이상에서, 본 발명에 따른 이온 주입 시스템에서의 웨이퍼 홀딩 장치의 구성 및 작용을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
이와 같은 본 발명을 적용하면, 실제 틸트 위치에서 이온빔의 입사각을 실시간으로 모니터링할 수 있고, 정전척에 놓여진 웨이퍼의 주표면과 이온빔이 이루는 실제 각을 감지함으로써, 각의 틀어짐으로 인해 발생되는 공정결함을 방지할 수 있다.

Claims (25)

  1. 이온주입 시스템에 있어서:
    X축을 기준으로 웨이퍼의 주표면을 회동시키기 위한 X축 회전부와;
    Y축을 기준으로 상기 웨이퍼 주표면을 회동시키기 위한 Y축 회전부와;
    상기 웨이퍼 주표면과 함께 회동하고, 상기 X축에 대한 상기 웨이퍼 주표면의 틸트 각도를 측정하는 제1 각도 측정 수단과;
    상기 웨이퍼 주표면과 함께 회동하고, 상기 Y축에 대한 상기 웨이퍼 주표면의 틸트 각도를 측정하는 제2 각도 측정 수단과;
    상기 측정된 틸트 각도들이 목표 틸트 각도들과 상이할 때 상기 측정된 각도들과 상기 목표 각도들이 동일해지도록 상기 X, Y축 회전부를 제어하는 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온주입 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 각도 측정 수단은
    슬롯과, 상기 슬롯과 대응되는 빔 센싱 영역을 갖는 그리고 상기 X축 회전부에 고정 설치되는 제1 패러데이 컵 및;
    상기 이온빔이 상기 제1 패러데이 컵의 빔 센싱 영역에 충돌하여 발생되는 이차전자의 억제 및 중성화를 위해 상기 빔 센싱 영역으로 제공되는 전류양을 측정하는 제1 미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온주입 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 패러데이 컵은 상기 웨이퍼 주표면의 Y축에 대한 이온빔의 입사각 경사(α)만큼 상기 X축을 기준으로 틸트되어 설치되는 것을 특징으로 하는 이온주입 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 주표면이 상기 목표 틸트 각도로 회전되었을 때, 상기 제1 패러데이 컵의 상기 빔센싱 영역과 상기 이온빔은 직교되는 것을 특징으로 하는 이온주입 시스템.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 이온빔이 상기 제1 패러데이 컵의 상기 빔 센싱 영역 전면으로 수직하게 입사될 때, 상기 제1 미터에서 계측되는 전류값을 상기 X축의 목표 틸트 각도로 설정하여, 상기 X축 회전부를 제어하는 것을 특징으로 하는 이온주입 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 각도 측정 수단은
    슬롯과, 상기 슬롯과 대응되는 빔 센싱 영역을 갖는 제2 패러데이 컵 및;
    상기 이온빔이 상기 제2 패러데이 컵의 상기 빔 센싱 영역에 충돌하여 발생되는 이차전자의 억제 및 중성화를 위해 상기 빔 센싱 영역으로 제공되는 전류양을 측정하는 제2 미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온주입 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제2 패러데이 컵은 상기 Y축 회전부 또는 X축 회전부중 어느 하나에 고정 설치되는 것을 특징으로 하는 이온주입 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 주표면이 상기 목표 틸트 각도로 회전되었을 때, 상기 제2 패러데이 컵의 상기 빔센싱 영역과 상기 이온빔은 직교되는 것을 특징으로 하는 이온주입 시스템.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제2 패러데이 컵의 상기 빔 센싱 영역은 상기 웨이퍼 주표면의 상기 X축을 기준으로 평행한 것을 특징으로 하는 이온주입 시스템.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 이온빔이 상기 제2 패러데이 컵의 상기 빔 센싱 영역 전면으로 수직하게 입사될 때, 상기 제2 미터에서 계측되는 전류값을 상기 Y축의 목표 틸트 각도로 설정하여, 상기 Y축 회전부를 제어하는 것을 특징으로 하는 이온주입 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼는 홀딩장치에 고정되는 것을 특징으로 하는 이온주입 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 홀딩장치는 상기 X축 회전부에 고정되는 것을 특징으로 하는 이온주입 시스템.
  13. 이온주입 시스템의 웨이퍼 홀딩 장치에 있어서:
    웨이퍼가 고정되는 홀딩부재와;
    상기 홀딩부재를 상기 이온빔의 입사방향에 대해 X축을 기준으로 회동시키기 위한 X축 회전부와;
    상기 홀딩부재를 상기 이온빔의 입사방향에 대해 Y축을 기준으로 회동시키기 위한 Y축 회전부와;
    상기 X, Y축 회전부에 의해 상기 홀딩부재와 함께 이동되고, 이온빔을 측정하기 위한 수단과;
    상기 측정된 데이터와 기설정된 데이터를 비교, 연산하여, 그 결과에 따라 상기 홀딩부재의 틸트 각도를 보상하기 위한 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온주입 시스템의 웨이퍼 홀딩 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 측정 수단은
    슬롯과, 슬롯을 통해 이온빔이 입사되는 도전 플레이트를 갖는 그리고 상기 X축 회전부에 고정 설치되는 제1패러데이 컵과;
    슬롯과, 슬롯을 통해 이온빔이 입사되는 도전 플레이트를 갖는 그리고 상기 X축 회전부에 고정 설치되는 제2패러데이 컵과;
    상기 이온빔이 상기 제1패러데이 컵의 상기 도전 플레이트에 충돌하여 발생되는 이차전자의 억제 및 중성화를 위해 상기 도전 플레이트로 제공되는 전류양을 계측하기 위한 제1미터 및;
    상기 이온빔이 상기 제2패러데이 컵의 상기 도전 플레이트에 충돌하여 발생되는 이차전자의 억제 및 중성화를 위해 상기 도전 플레이트로 제공되는 전류양을 계측하기 위한 제2미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온주입 시스템의 웨이퍼 홀딩 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제어부는 이온빔이 상기 제1패러데이 컵의 도전 플레이트에 수직하게 입사될 때 상기 제1미터에서 계측되는 전류값을 기준값으로 하여, 상기 제1미터에서 기준값이 나오도록 상기 X축 회전부를 제어하는 것을 특징으로 하는 이온주입시스템의 웨이퍼 홀딩 장치.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 제어부는 이온빔이 상기 제2패러데이 컵의 플레이트에 수직하게 입사될 때 상기 제2미터에서 계측되는 전류값을 기설정된 데이터로 하여, 상기 제2미터에서 기설정된 데이터가 나오도록 상기 Y축 회전부를 제어하는 것을 특징으로 하는 이온주입 시스템의 웨이퍼 홀딩 장치.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 제어부는 웨이퍼에 이온주입이 이루어지는 동안 상기 제1미터 내지 제2미터에서 계측되는 전류값을 누적한 전류값을 가지고 상기 기설정된 데이터와 비교, 연산하는 것을 특징으로 하는 이온주입 시스템의 웨이퍼 홀딩 장치.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1, 제2 패러데이 컵은 상기 홀딩장치가 목표 틸트 각도로 회전되었을 때, 이온빔과 수평이 되도록 상기 제 1 내지 제2 회전부에 설치되는 것을 특징으로 하는 이온주입 시스템의 웨이퍼 홀딩 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 홀딩장치가 목표 틸트 각도로 회전되었을 때, 상기 제1, 제2 패러데이컵의 상기 도전 플레이트로 입사되는 이온빔의 입사각(α)은 수직인 것을 특징으로 하는 이온주입 시스템의 웨이퍼 홀딩 장치.
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1 패러데이 컵은 상기 홀딩장치에 고정된 상기 웨이퍼의 주표면의 X축에 대한 입사각(α)의 경사만큼 상기 Y축을 기준으로 틸트되는 것을 특징으로 하는 이온주입 시스템의 웨이퍼 홀딩 장치.
  21. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 패러데이 컵은 상기 홀딩장치에 고정되는 웨이퍼의 주표면에 대해 평행한 것을 특징으로 하는 이온주입 시스템의 웨이퍼 홀딩 장치.
  22. 제 13 항에 있어서,
    상기 홀딩부재는 정정척인 것을 특징으로 하는 이온주입 시스템의 웨이퍼 홀딩 장치.
  23. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1패러데이 컵은 상기 X축 방향하여 소정 기울기를 갖고 설치되는 것을 특징으로 하는 이온주입 시스템의 웨이퍼 홀딩 장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 제1패러데이 컵의 기울기는 상기 웨이퍼의 주표면에 대한 이온빔의 X축 입사각(α)만큼 틸트되는 것을 특징으로 하는 이온주입 시스템의 웨이퍼 홀딩 장치.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 제1패러데이 컵의 기울기는 2도에서 8도 이내인 것을 특징으로 하는 이온주입 시스템의 피처리체 홀딩 장치.
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