KR100484794B1 - 이온주입장치의 분석기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이온주입장치의 분석기에 관한 것이다.

본 발명의 이온주입장치의 분석기는, 직사각형의 내측면을 따라 히터가 설치되고, 상기 히터와 연결되는 열선망이 내부 공간에 설치되는 챔버와; 상기 챔버의 상부면과 하부면에 형성되어 대기가 이동할 수 있는 대기통로와; 상기 챔버의 일측면으로부터 삽입 설치되는 온도계와; 상기 챔버의 타측으로부터 삽입 설치되어 상기 온도계의 상부 근접부에 위치하며 공정챔버 내부에 잔류하는 산소의 양을 측정하기 위한 센서와; 상기 센서 상에 설치되어 전위차를 체크하는 전류검출기와; 상기 센서의 후단으로 설치되어 유입되는 공정가스가 유입되는 가스튜브와; 상기 가스튜브의 전단과 센서의 후단 사이에 설치되어 상기 가스튜브를 통하여 유입된 가스가 상기 센서 내부를 흐른 후 빠져나가는 배출관으로; 구성된 것을 특징으로 한다. 따라서 센서단과 히터를 근접거리에 위치하도록 설치함으로써, 정확한 온도제어로 산소의 양을 정확히 측정할 수 있다. 따라서 산소의 침투에 의한 산화로 발생하는 공정상의 사고를 미연에 방지하는 효과가 있다.

Description

이온주입장치의 분석기{AN ANALYZER OF AN ION IMPLANTING APPARATUS}

본 발명은 반도체 공정의 이온 주입 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 분석기의 센서가 정확한 온도에 따라 산소의 양을 검출할 수 있는 이온주입장치의 분석기에 관한 것이다.

웨이퍼의 가공 공정 중에 행해지는 이온 주입은 원자 이온이 고에너지를 부여받아 웨이퍼의 표면을 뚫고 들어가게 하는 것으로, 일반적으로 실리콘의 불순물 주입은 이온 주입법으로 하고 있다.

이온 주입은 단위 주입량의 조절 용이성, 이온 분포 조절의 용이성, 저온 공정, 우수한 공정의 균일성 및 재현성, 간편한 불순물 공급원, 순도 높은 불순물 주입, 횡방향 확산 억제, 마스킹 재료의 다양성 및 정확한 주입분포 예측 등과 같은 많은 장점을 내포하고 있다.

이러한 이온 주입에서 이온의 단위 주입량은 웨이퍼 표면을 통해 주입된 단위 면적 당 이온이나 전하의 수로 척도 되고 있고, 이온 주입 설비에서는 웨이퍼를 통해 흐른 전류를 모두 적분하면 주입된 전체 전하의 양을 정확히 측정할 수 있다

종래에 사용되고 있는 이온 주입 장치는 진공 분위기를 조성하기 위한 진공장치와, 중성 원자에서 전자를 떼어 내어 양으로 대전된 입자를 만들고, 이것을 강한 전장으로 이온 공급부에서 추출해내어 이온 주입에 필요한 이온빔이 형성되게 하는 이온 공급장치와, 자석에 의해 형성되는 자장의 세기를 적절하게 조절하여 원하는 이온빔만 선별해내는 이온 분석기(analyzer)와, 이온빔을 대전시켜 가속되게 하는 가속기와, 정전장 렌즈나 자장 렌즈로 방사되는 이온빔을 집속시키는 포커싱장치와, 타겟을 이온빔과 오프셋 시켜 이온빔에 혼입되어 있는 중성원자가 제거되게 하는 중성빔 트랩과, 웨이퍼 상에 이온빔이 고르게 퍼지도록 스캐닝하는 스캐너를 갖추고 있다.

상술한 구성의 이온 주입 장치에서, 상기 분석기는 이온소스에서 생성된 수많은 이온들이 0∼50KeV의 일정한 추출에너지를 가진 상태에서 분석기를 통과하면서 선택된다.

도 1은 종래의 이온주입장치의 분석기의 개략적인 구성도로서 도시된 바와 같이, 공정챔버(미도시) 내부에 잔류하는 산소의 양을 측정하기 위한 분석기(1)가 설치된다. 분석기(1)는 챔버(2)와, 챔버(2)의 내부에는 히터(6)가 장착되고, 외부로는 단열재(5)로 감싸져 있다. 그리고 챔버(2)의 일측 개구부(3)를 통하여 온도계(7)가 삽입 설치되고, 타측으로는 공정챔버 내부에 잔류하는 산소의 양을 측정하기 위한 센서(8)가 설치된다. 센서(8)는 개구부(4)로 삽입 설치되며, 센서(8)상에는 전위차를 체크하는 전류검출기(9)가 설치된다. 그리고 센서(9)의 후단으로 공정 가스가 유입되는 가스튜브(10)가 설치되고, 가스튜브(10)를 통하여 유입된 가스가 센서(8) 내부를 흐른 후 빠져나가는 배출관(11)이 설치된다.

센서(8)는 내부에 양측이 개방되어 상기 가스튜브(10)로 유입되는 실리콘 튜브(8a)가 설치되고, 실리콘 튜브(8a)와 이격된 외측은 지르코니아로 코팅되어 챔버(2) 내부와 격리되어 있다.

그리고 개구부(3)를 통하여 대기의 산소가 유입되고 개구부(4)를 통하여 빠져나가게 된다.

센서(8)는 기본적으로 챔버(2)측과 센서(8) 양단간의 농도차에 의하여 이온의 이동 현상에 의하여 발생하는 전류를 측정하게 된다.

그러나 분석기의 센서를 활성화하기 위하여 600℃ 이상에서 700℃ 사이의 온도가 필요하고 이를 위하여 히터가 사용되나, 상기 히터가 챔버를 가열하여 히팅(heating)하기 때문에 히터 온도의 가열 시간이 많이 걸리고, 히터와 센서가 꽤 먼 거리에 이격 위치하여 실제 히터의 온도와 센서의 온도 차이가 있기 때문에 온도에 따라 정확한 산소의 양을 측정하기 어렵다.

본 발명은 상기한 바와 같은 결점을 해소시키기 위하여 안출된 것으로서, 센서단과 히터를 근접거리에 위치하도록 설치함으로써, 정확한 온도제어로 산소의 양을 정확히 측정할 수 있도록 한 이온주입장치의 분석기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 공정챔버 내부에 잔류하는 산소의 양을 측정하기 위한 이온주입장치의 분석기에 있어서; 직사각형의 내측면을 따라 히터가 설치되고, 상기 히터와 연결되는 열선망이 내부 공간에 설치되는 챔버와; 상기 챔버의 상부면과 하부면에 형성되어 대기가 이동할 수 있는 대기통로와; 상기 챔버의 일측면으로부터 삽입 설치되는 온도계와; 상기 챔버의 타측으로부터 삽입 설치되어 상기 온도계의 상부 근접부에 위치하며 공정챔버 내부에 잔류하는 산소의 양을 측정하기 위한 센서와; 상기 센서 상에 설치되어 전위차를 체크하는 전류검출기와; 상기 센서의 후단으로 설치되어 유입되는 공정가스가 유입되는 가스튜브와; 상기 가스튜브의 전단과 센서의 후단 사이에 설치되어 상기 가스튜브를 통하여 유입된 가스가 상기 센서 내부를 흐른 후 빠져나가는 배출관으로; 구성된 것을 특징으로 하는 이온주입장치의 분석기를 제공한다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 이온주입장치의 분석기의 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 분석기(20)는, 챔버(21)와, 챔버(21)에 설치되는 온도계(23) 및 센서(24), 센서(24)의 후단에 가스튜브(26)와 배출관(27)으로 크게 구성된다.

여기서 챔버(21)는, 높이가 낮은 직사각형으로 내부에 공간부를 가지며, 재질은 세라믹으로 형성된다.

상기 공간부의 내측면을 따라 히터(30)가 설치되고, 히터(30)와 연결되는 열선망(32)이 내측 공간부 전반에 걸쳐 설치된다. 그리고 히터(30)의 온도 조절을 위하여 챔버(21)의 외측으로 연결되는 온도조절기(40)가 설치된다.

상기 챔버(21)의 상부면으로부터 이어지는 하부면에 대기가 유입되어 배출될 수 있는 대기통로(22)가 천공 형성된다.

그리고 챔버(21)의 일측면으로부터 온도계(23)가 삽입 설치되고, 타측에는 센서(24)가 설치된다. 센서(24)는 온도계(23)의 상부 근접부에 위치하며 공정챔버 내부에 잔류하는 산소의 양을 측정하기 위한 것이다.

그리고 챔버(21)로부터 돌출된 센서(24) 상에 전위차를 체크하는 전류검출기(25)가 설치되며, 센서(24)의 후단으로 유입되는 공정가스가 유입되는 가스튜브(26)가 설치된다. 또한, 가스튜브(26)의 전단과 센서(24)의 후단 사이에 가스튜브(26)를 통하여 유입된 가스가 상기 센서(24) 내부를 흐른 후 빠져나가는 배출관(27)이 설치된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 이온주입장치의 분석기의 작용을 설명하면 다음과 같다.

공정챔버의 공정 진행시 산소 잔류 상태를 체크하기 위하여 분석기(20)를 사용한다. 먼저, 공정가스가 가스튜브(26)를 통하여 유입되어 챔버(21)측과 격리된 센서(24)를 따라 이동 후, 배출관(27)으로 배출된다. 이 때 챔버(21) 내로 대기 에어는 대기통로(22)를 통하여 유입되고 빠져나가게 된다.

그리고 센서(24)의 활성화를 위하여 600℃에서 700℃의 온도가 필요하며, 이를 위하여 히터(30)가 사용된다. 히터(30)는 세라믹으로 형성된 챔버(21)에 의해 단열된 상태에서 열선망(32)과 같이 급속히 온도를 상승시키게 된다.

600℃에서 700℃의 온도는 온도조절기(40)에서 조절하게 된다.

상기와 같이 급속한 온도 상승과 600℃에서 700℃로 안정적인 온도 유지가 되며, 온도계(23)와 근접부에 위치한 센서(24)에 의하여 정확한 산소의 양을 측정할 수 있다.

따라서 급속한 히터(30) 가열 및 온도제어가 가능하며, 온도계(23)와 센서(24)와의 간격이 근접거리에 위치하여 정확한 온도에 따른 산소 양 측정이 가능하다.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일실시 예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 이온주입장치의 분석기는, 센서단과 히터를 근접거리에 위치하도록 설치함으로써, 정확한 온도제어로 산소의 양을 정확히 측정할 수 있다. 따라서 산소의 침투에 의한 산화로 발생하는 공정상의 사고를 미연에 방지하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 이온주입장치의 분석기의 개략적인 구성도이고,

도 2는 본 발명에 따른 이온주입장치의 분석기의 구성도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

20 : 분석기 21 : 챔버

22 : 대기통로 23 : 온도계

24 : 센서 25 : 전류검출기

26 : 가스튜브 27 : 배출관

30 : 히터 32 : 열선망

40 : 온도조절기

Claims (3)

1. 공정챔버 내부에 잔류하는 산소의 양을 측정하기 위한 이온주입장치의 분석기에 있어서;

   직사각형의 내측면을 따라 히터가 설치되고, 상기 히터와 연결되는 열선망이 내부 공간에 설치되는 챔버와;

   상기 챔버의 상부면과 하부면에 형성되어 대기가 이동할 수 있는 대기통로와;

   상기 챔버의 일측면으로부터 삽입 설치되는 온도계와;

   상기 챔버의 타측으로부터 삽입 설치되어 상기 온도계의 상부 근접부에 위치하며 공정챔버 내부에 잔류하는 산소의 양을 측정하기 위한 센서와;

   상기 센서 상에 설치되어 전위차를 체크하는 전류검출기와;

   상기 센서의 후단으로 설치되어 유입되는 공정가스가 유입되는 가스튜브와;

   상기 가스튜브의 전단과 센서의 후단 사이에 설치되어 상기 가스튜브를 통하여 유입된 가스가 상기 센서 내부를 흐른 후 빠져나가는 배출관으로; 구성된 것을 특징으로 하는 이온주입장치의 분석기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 챔버는 세라믹 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 이온주입장치의 분석기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 히터와 연결되어 가열 온도를 조절할 수 있는 온도조절기가 포함되는 것을 특징으로 하는 이온주입장치의 분석기.