KR100509804B1 - 이온주입장치의 앤드스테이션 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이온주입장치의 앤드스테이션에 관한 것이다.

본 발명의 이온주입장치의 앤드스테이션은, 이온빔이 유입되어 통과하는 앤드스테이션 챔버와; 상기 앤드스테이션 챔버의 내부 상측에 설치되어 MFC(Mass Flow Control)를 통하여 가스가 유입되는 가스인젝터와; 상기 가스인젝터의 하부에 한 쌍이 설치되어 어느 하나에는 양전압이 인가되고, 다른 하나에는 음전압이 인가되는 전극판으로; 구성되는 것을 특징으로 한다. 따라서 본 발명에 의한 이온주입장치의 앤드스테이션은, 이온화하기 위하여 플라즈마 방식을 사용함으로써, 이온이 발생되는 정도를 조절할 수 있으며, 각기 다른 에너지 대역에서의 공정을 세분화하여 질적 향상의 효과가 있다. 또한, 동일한 전위와 힘을 가진 이온을 발생시킴으로서 동일성 향상의 효과가 있다.

Description

이온주입장치의 앤드스테이션{AND STATION OF AN ION IMPLANTING APPARATUS}

본 발명은 반도체 공정의 이온 주입 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 필라멘트소스 방식의 이온화를 플라즈마 방식으로 전환한 이온주입장치의 앤드스테이션에 관한 것이다.

반도체소자 제조 공정중 불순물 주입단계(doping)는 반도체 결정에 불순물 (dopant)을 넣는 공정이다. 주입된 불순물은 웨이퍼 표면의 전도형태와 저항성을 바꾸어 트랜지스터, 다이오드, 저항 등의 동작부를 구성하게 된다. 도핑하는 방법에는 열적 확산과 이온주입의 두 가지가 있는데 열적 확산 방법은 정밀한 형상의 제어가 곤란하다는 단점이 있어 근래의 반도체 장비에는 이온주입기를 주로 채용하고 있다.

이온주입기는 이온화된 불순물을 가속시켜서 마스킹된 웨이퍼의 표면에 도핑하는 설비이다. 이온주입기는 빔전류량에 따라 크게 두 종류로 나눌 수 있는데 그 중 하나는 빔전류량이 0.5mA ~ 2mA 범위에 속하는 중전류 이온주입기(medium-current implanter)이고 나머지 하나는 빔전류량이 2mA ~ 30mA 범위에 속하는 대전류 이온주입기(high-currentimplanter)이다.

상술한 이온주입기는 이온빔을 생성하는 이온소스부(ion source section)와; 생성된 이온에 필요한 에너지를 부여하는 빔라인부(beam line section)와; 웨이퍼 가공실의 진공 및 대기상태를 조절하여 웨이퍼의 로딩 및 언로딩을 제어하는 로드록부(load-lock portion)를 포함하는 엔드스테이션부(end station section)와; 이온주입 공정이 완료된 후 이온주입기 내부에 남아 있는 배기가스를 배출하는 배기 시스템(exhaust system)으로 구성된다.

도 1은 종래의 이온주입장치의 앤드스테이션의 개략적인 구성도를 나타낸 것으로, 이온빔이 통과하여 웨이퍼(W)에 주입되는 앤드스테이션 챔버(2)와, 전자를 공급하는 필라멘트 시스템으로 구성된다. 다시 필라멘트 시스템은 전자를 방출하는 텅스텐의 필라멘트(3)와 필라멘트(3)를 절연하는 필라멘트 절연체(4)로 구성된다.

상기 앤드스테이션에서 이온이 웨이퍼(W)에 주입될 때, 차아지 이온(charge ion)들에 의하여 채널링(channeling)이 되는 것을 방지하기 위하여 양이온빔에 음이온을 희석하여 채널링되는 것을 방지한다.

이는 필라멘트(3)를 가열하여 여기서 나오는 열전자를 이온빔에 희석시키는 방식이다.

그러나 이와 같은 필라멘트 방식은, 이온이 발생되는 정도를 조절할 수 없으며, 필라멘트의 열전자를 사용하여 필라멘트의 사용수명이 짧다. 또한, 필라멘트의 절연을 위하여 복잡한 절연체를 사용하는데, 이 절연체의 파괴로 공정사고가 발생하는 문제점 등이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 결점을 해소시키기 위하여 안출된 것으로서, 이온화하기 위한 필라멘트 방식에서 플라즈마 방식으로 전환 사용함으로써, 필라멘트 방식의 단점을 극복하고 일정한 이온의 방출을 통한 동일성 향상과 발생되는 이온의 조정성을 부여하여 좀더 적극적인 공정으로 질적 향상을 가져오는 이온주입장치의 앤드스테이션을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 플라즈마 시스템으로 구성되는 이온주입장치의 앤드스테이션에 있어서; 이온빔이 유입되어 통과하는 앤드스테이션 챔버와; 상기 앤드스테이션 챔버의 내부 상측에 설치되어 MFC(Mass Flow Control)를 통하여 가스가 유입되는 가스인젝터와; 상기 가스인젝터의 하부에 한 쌍이 설치되어 어느 하나에는 양전압이 인가되고, 다른 하나에는 음전압이 인가되는 전극판으로; 구성되는 것을 특징으로 하는 이온주입장치의 앤드스테이션을 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 전극판과 가스인젝터의 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 이온주입장치의 앤드스테이션의 구성도이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 플라즈마가 발생하는 이온주입장치의 앤드스테이션은, 이온빔이 통과하여 웨이퍼에 주입되는 앤드스테이션 챔버(10)와, 앤드스테이션 챔버(10)의 상부에 가스인젝터(20)와, 한 쌍의 전극판(30), 리플렉터(40)로 구성된다.

앤드스테이션 챔버(10)의 내부 상측에 가스인젝터(20)가 설치된다.

가스인젝터(20)는 직사각 형상의 커버(21)가 설치되고, 커버(21)의 내측으로 길이 방향으로 다수개의 분사노즐(23)이 형성된 본체(22)로 구성된다. 본체(22)의 일측으로 커버(21)를 관통한 가스튜브(24)가 설치되고, 가스튜브(24) 상에는 MFC(26)가 설치된다.

MFC(Mass Flow Control:26)는 가스인젝터(20)에 공급되는 가스의 유량을 제어하게 된다.

그리고 상기 가스인젝터(20)의 분사노즐(23)로부터 분사되는 가스가 사이로 통과하도록 가스인젝터(20)의 하부로 한 쌍의 전극판(30)이 설치된다.

한 쌍의 전극판(30)은 서로 대향되게 설치되며, 그 각 대향하는 면에 삼각 형상의 첨탑(32)이 다수개 형성된다.

그리고 한 쌍의 전극판(30)에서 어느 하나에는 양전압이 인가되고, 다른 하나에는 음전압이 인가된다.

한 편, 엔드스테이션 챔버(10)의 내측 하단에 리플렉터(40)가 설치되어, 상기 이온빔에 희석되지 못한 이온을 다시 이온빔 방향으로 이동시키게 된다.

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

도 3을 참조하면, MFC(26)에서 유량이 제어되는 가스가 가스튜브(24)를 따라 가스인젝터(20)에 유입된다.

본체(22)의 분사노즐(23)을 통하여 분사된 가스는 전극판(30) 각각에 양전압과 음전압이 흐르고 있는 첨탑(32)부근으로 통과하게 된다.

첨탑(32) 부근을 통과하면서 플라즈마가 생성되고, 이 때 발생되어진 플라즈마는 앤드스테이션 챔버(10)를 통한 가스분자들과 충돌하여 이온화된다.

상기 플라즈마의 양과 전자의 양은 가스의 유량을 제어할 수 있는 MFC(26)에서 구현이 가능하다.

전극판(30)에서 생성된 전자는 양이온빔이 가지는 전위에 의해서 이온빔 쪽으로 이동하게 된다.

그리고 이온빔에 희석되지 못한 이온은 리플렉터(40)를 통하여 다시 이온빔 방향으로 이동하여 음전자의 사용 효율을 높이게 된다.

따라서 이온화하는 방식을 플라즈마 발생 형태로 전환하여 종래의 필라멘트 방식의 단점을 극복하고 보다 적극적인 공정을 통한 질적 향상을 가져온다.

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 앤드스테이션은, 이온화하기 위하여 플라즈마 방식을 사용함으로써, 이온이 발생되는 정도를 조절할 수 있으며, 각기 다른 에너지 대역에서의 공정을 세분화하여 질적 향상의 효과가 있다. 또한, 동일한 전위와 힘을 가진 이온을 발생시킴으로서 동일성 향상의 효과가 있다.

도 1은 종래의 이온주입장치의 앤드스테이션의 개략적인 구성도이고,

도 2는 본 발명에 따른 전극판과 가스인젝터의 사시도이고,

도 3은 본 발명에 따른 이온주입장치의 앤드스테이션의 구성도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 앤드스테이션 챔버 20 : 가스인젝터(gas injector)

21 : 커버 22 : 본체

23 : 분사노즐 24 : 가스튜브

26 : MFC(Mass Flow Control) 30 : 전극판

32 : 첨탑 40 : 리플렉터(reflect)

Claims (4)

1. 플라즈마 시스템으로 구성되는 이온주입장치의 앤드스테이션에 있어서;

   이온빔이 유입되어 통과하는 앤드스테이션 챔버와;

   상기 앤드스테이션 챔버의 내부 상측에 설치되어 MFC(Mass Flow Control)를 통하여 가스가 유입되는 가스인젝터와;

   상기 가스인젝터의 하부에 한 쌍이 설치되어 어느 하나에는 양전압이 인가되고, 다른 하나에는 음전압이 인가되는 전극판과;

   상기 엔드스테이션 챔버의 내측 하단에 설치되어 상기 이온빔에 희석되지 못한 이온을 다시 이온빔 방향으로 이동시키는 리플렉터;

   로 구성되는 것을 특징으로 하는 이온주입장치의 앤드스테이션.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 전극판은, 일측면에 삼각 형상의 첨탑이 다수개 형성되는 것을 특징으로 하는 이온주입장치의 앤드스테이션.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 플라즈마의 양과 전자의 양은 가스의 유량을 제어할 수 있는 MFC에서 구현되는 것을 특징으로 하는 이온주입장치의 앤드스테이션.