KR100484855B1 - 이온주입장치의 분석기 - Google Patents

이온주입장치의 분석기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이온주입장치의 분석기에 관한 것이다.
본 발명의 이온주입장치의 분석기는, 상기 챔버의 단열재 내부에 히터가 설치되고; 상기 챔버의 내측면을 따라 순환하는 냉각라인이 설치되고; 상기 가스튜브의 일측에 냉각가스가 유입되는 제 1 공급라인이 연통 설치되고; 상기 제 1 공급라인 상에 분기되어 상기 챔버 내측에 냉각가스를 유입하는 제 2 공급라인이 설치되는 것을 특징으로 한다. 따라서 공정챔버에 누출이 발생하거나 유지 보수시 센서 내부로 흐르는 대기를 차단하고 히터와 센서의 온도를 급격히 떨어뜨려 줌으로써, 실리카의 형성을 줄이고 센서 내부의 산소를 완전히 제거하여 센서의 오동작이나 오염이 되는 것을 방지하는 효과가 있다.

Description

이온주입장치의 분석기{AN ANALYZER OF AN ION IMPLANTING APPARATUS}
본 발명은 반도체 공정의 이온 주입 장치의 분석기에 관한 것으로서, 보다 분석기 내부의 센서에 이온의 확산 현상을 방해하는 실리카가 생성되는 것을 방지한 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 이온 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 측정하여 검출하게 된다.
그러나 센서 외부에 코팅되어 있는 지르코니아가 산소와 높은 온도에서 반응하게 되면 실리콘 튜브에 실리카가 형성되는데 이 실리카가 정상 운행시 이온의 확산 현상을 방해하게 된다. 따라서 센서 내부에 산소의 농도가 높지 않을 때는 산소의 오염이 쉽게 이루어지지 않으나 공정챔버의 유지 보수나 장시간 공정챔버가 오픈(open)되어 있을 때는 분석기 내부의 농도가 높아지게 되고 쉽게 오염이 되어 사용 수명이 짧아지거나 산소의 양을 비정상적으로 읽게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 결점을 해소시키기 위하여 안출된 것으로서, 공정챔버에 누출이 발생하거나 유지 보수시 센서 내부로 흐르는 대기를 차단하고 히터와 센서의 온도를 급격히 떨어뜨려 줌으로써, 실리카의 형성을 줄이고 센서 내부의 산소를 완전히 제거할 수 있는 이온주입장치의 분석기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 양측면에 개구부가 형성되고 외측이 단열재로 싸여져 있는 챔버와, 상기 챔버의 개구부를 통하여 삽입 설치되는 온도계와, 상기 타측 개구부를 통하여 삽입 설치되어 상기 공정챔버 내부에 잔류하는 산소의 양을 측정하기 위한 센서와, 상기 센서 상에 전류검출기와, 상기 센서의 후단으로 설치되어 공정 가스가 유입되는 가스튜브와, 상기 가스튜브를 통하여 유입된 가스가 상기 센서 내부를 흐른 후 빠져나가는 배출관을 포함하는 이온주입장치의 분석기에 있어서; 상기 챔버의 단열재 내부에 히터가 설치되고; 상기 챔버의 내측면을 따라 순환하는 냉각라인이 설치되고; 상기 가스튜브의 일측에 냉각가스가 유입되는 제 1 공급라인이 연통 설치되고; 상기 제 1 공급라인 상에 분기되어 상기 챔버 내측에 냉각가스를 유입하는 제 2 공급라인이 설치되는 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, 양측의 개구부(22)(23)를 통하여 대기의 에어가 유입되고 빠져나가는 사각의 챔버(21)와, 상기 개구부(22)를 통하여 삽입 설치되는 온도계(25)와, 타측의 개구부(23)를 통하여 삽입 설치되어 공정챔버 내부에 잔류하는 산소의 양을 측정하기 위한 센서(26)와, 센서(26) 상에 설치되어 전류를 검출하는 전류검출기(27)와, 센서(26)의 후단에 설치되어 공정 가스가 유입되는 가스튜브(28)와, 상기 가스튜브(28)를 통하여 유입된 가스가 상기 센서 내부를 흐른 후 빠져나가는 배출관(29)으로 크게 구성된다.
여기서 챔버(21)의 외측을 감싸고 있는 단열재(24)에 외부로부터 전원을 공급받는 히터(30)가 설치되고, 챔버(21)의 내측면을 따라 냉각라인(40)이 설치된다.
냉각라인(40)은 외부에서 유입되는 공급구(41)와 챔버(21) 내부를 순환하여 외부로 배출되는 배출구(43)가 형성된다. 그리고 공급구(41)와 배출구(43) 상에 이들을 제어하는 제 1, 2 밸브(42)(44)가 설치된다.
그리고 가스튜브(28)의 일측에 냉각가스가 유입되는 제 1 공급라인(50)이 연통 설치된다.
그리고 제 1 공급라인(50) 상에 일측으로 분기되어 챔버(21) 내측에 냉각가스를 유입하는 제 2 공급라인(60)이 설치된다.
제 1, 2 공급라인(50, 60)상에는 냉각가스의 유입을 제어하는 제 3, 4 밸브(51)(61)가 설치된다.
냉각가스는 질소가스가 사용되는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 이온주입장치의 분석기의 작용을 설명하면 다음과 같다.
공정 진행시 일정한 양 이상의 산소가 유입될 경우나 공정챔버의 유지 보수시 공정챔버와의 차단을 위하여 가스튜브(28)를 차단한다.
이어서 공급구(41)의 제 1 밸브(42)와 배출구(43)의 제 2 밸브(44)를 오픈(open)시켜 냉각수를 순환시킨다. 따라서 전원이 오프(off)된 히터(30)의 온도가 급격히 하강하게 된다.
그리고 제 1 공급라인(50)의 제 3 밸브(51)를 열어 가스튜브(28)를 통하여 센서(26)에 냉각가스를 공급하고, 제 2 공급라인(60)의 제 4 밸브(61)를 열어 챔버(21) 내부에 냉각가스를 공급하게 된다.
따라서 센서(26)는 냉각가스에 의하여 산소를 배출관(29)으로 통하여 제거시키고 센서(26)의 온도도 하강하게 된다.
이처럼 냉각라인과 냉각가스로 하여 온도가 급격히 떨어진 센서(26)의 실리콘 튜브(26a)에 실리카의 형성이 줄어들게 된다.
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, 공정챔버에 누출이 발생하거나 유지 보수시 센서 내부로 흐르는 대기를 차단하고 히터와 센서의 온도를 급격히 떨어뜨려 줌으로써, 실리카의 형성을 줄이고 센서 내부의 산소를 완전히 제거하여 센서의 오동작이나 오염이 되는 것을 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, 23 : 개구부 24 : 단열재
25 : 온도계 26 : 센서
27 : 전류검출기 28 : 가스튜브
29 : 배출관 30 : 히터
40 : 냉각라인 41 : 공급구
43 : 배출구 42, 44 : 제 1, 2 밸브
50, 60 : 제 1, 2 공급라인 51. 61 : 제 3, 4 밸브

Claims (2)

  1. 양측면에 개구부가 형성되고 외측이 단열재로 싸여져 있는 챔버와, 상기 챔버의 개구부를 통하여 삽입 설치되는 온도계와, 상기 타측 개구부를 통하여 삽입 설치되어 공정챔버 내부에 잔류하는 산소의 양을 측정하기 위한 센서와, 상기 센서 상에 전류검출기와, 상기 센서의 후단으로 설치되어 공정 가스가 유입되는 가스튜브와, 상기 가스튜브를 통하여 유입된 가스가 상기 센서 내부를 흐른 후 빠져나가는 배출관을 포함하는 이온주입장치의 분석기에 있어서;
    상기 챔버의 단열재 내부에 히터가 설치되고;
    상기 챔버의 내측면을 따라 순환하는 냉각라인이 설치되고;
    상기 가스튜브의 일측에 냉각가스가 유입되는 제 1 공급라인이 연통 설치되고;
    상기 제 1 공급라인 상에 분기되어 상기 챔버 내측에 냉각가스를 유입하는 제 2 공급라인이 설치되는 것을 특징으로 하는 이온주입장치의 분석기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각가스는 질소가스가 사용되는 것을 특징으로 하는 이온주입장치의 분석기
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