KR100538813B1 - 트랜지스터 파라미터의 균일도 확보를 위한 이온주입 장치및 그를 이용한 이온주입 방법 - Google Patents

트랜지스터 파라미터의 균일도 확보를 위한 이온주입 장치및 그를 이용한 이온주입 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 웨이퍼상에서의 균일도 차이로 인해 초래되는 트랜지스터의 파라미터 차이를 균일하게 해줄 수 있는 반도체소자의 이온주입장치 및 그를 이용한 이온주입 방법을 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 이온주입장치는 이온빔소스로부터 전송된 이온빔의 포커싱을 위한 제1쿼드러폴자극조립체, 상기 제1쿼드러폴자극조립체를 통과한 이온빔을 X축 및 Y축으로 편향시키기 위한 X/Y 스캐너, 상기 X/Y 스캐너를 통과한 이온빔을 종방향 및 횡방향으로 압축 및 팽창시키기 위한 제2쿼드러폴자극조립체, 상기 제2쿼드러폴자극조립체의 동기에 맞추어 이온빔을 회전시키는 빔평행기, 및 상기 빔평행기를 통과한 이온빔이 이온주입되는 웨이퍼를 포함하고, 이와 같이 본 발명은 스캐너 이후에 제2쿼드러폴자극조립체를 구비하므로써 균일도 변동이 있는 상황에서 이온주입의 도즈를 차등주입하여 웨이퍼 전영역에 걸쳐 문턱전압을 균일하게 형성할 수 있는 효과가 있다

Description

트랜지스터 파라미터의 균일도 확보를 위한 이온주입 장치 및 그를 이용한 이온주입 방법{IMPLANTER FOR UNIFORMITY OF TRANSISTOR PARAMETER AND METHOD FOR IMPLANTATION USING THE SAME}
본 발명은 반도체 제조 기술에 관한 것으로, 특히 트랜지스터의 균일도를 확보하기 위한 이온주입장치 및 그를 이용한 이온주입방법에 관한 것이다.
일반적으로 트랜지스터 제조 방법은 실리콘기판 상에 게이트전극을 형성한 후, 게이트전극의 양단에 스페이서를 형성하고, 게이트전극 아래 및 스페이서 하단에는 문턱전압조절을 위한 이온주입, 소스/드레인을 형성하기 위한 이온주입이 진행되어 있다.
그러나, 상술한 종래기술은 웨이퍼의 전영역에 걸쳐서 트랜지스터의 균일도 차이가 발생하는 문제가 있다.
예컨대, 스페이서를 형성하기 위해 마스크 및 식각을 필요로 하고, 이 과정에서 스페이서의 길이를 모든 웨이퍼 상에서 균일하게 형성하기 어렵고, 또한 다른 게이트전극의 적층구조에서도 매 공정마다 균일도를 확보하는 것이 매우 어렵다. 그리고, 이온주입시에도 웨이퍼의 중앙과 웨이퍼의 에지에서 균일도 차이가 발생한다.
도 1은 종래기술에 따른 이온주입장치를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 이온주입장치는 쿼드러폴(Quadrupole) 자극조립체(11), X-스캐너(12), 빔평행기(13), 가속기(14), 웨이퍼(15)로 구성된다.
도 1에서, 쿼드러폴자극조립체(11)는 이온빔소스로부터 전송된 이온빔을 확대 및 축소시키기 위한 것으로서, 4개의 자극 사이의 간극 내에 자기장을 생성시키는 쿼드러폴(quadrupole) 자극을 구비한다. 그리고, 쿼드러폴자극조립체(11)는 각각 두개씩의 S 자극과 N 자극을 갖는 제1자극조립체(11a)와 제2자극조립체(11b)로 구성된다.
다음으로, X-스캐너(12)는 쿼드러폴자극조립체(11)를 통과한 이온빔을 X축으로 편향시키기 위한 것으로, X축 방향에 대하여 이온빔을 고르게 주입할 수 있도록 한다.
상기한 X-스캐너(12)를 통과한 이온빔은 X축 방향으로 이온빔을 주사한다.
다음으로, X-스캐너(12)를 통과한 이온빔은 빔평행기(13)를 통과하는데, 빔평행기(13)는 이온빔을 평행하기 주입시켜 웨이퍼(15)에 대해 직진성을 부여하기 위한 것이다.
다음으로, 빔평행기(13)를 통과한 이온빔은 가속기(14)를 통과하는데, 가속기(14)는 이온빔이 웨이퍼(15)에 도달할 수 있는 고에너지를 갖게 하기 위한 것이다.
도 1과 같은 이온주입장치를 이용하여 균일하게 이온주입을 진행하는 경우, 도 2에 도시된 바와 같은 트랜지스터 파라미터 산포를 보인다.
도 2는 종래기술에 따른 웨이퍼의 중앙과 양끝에서의 트랜지스터 파라미터 산포를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 웨이퍼의 중앙에 비해 웨이퍼의 양끝에서 이온주입 도즈량이 더 큼을 알 수 있다. 이는 웨이퍼의 중앙과 웨이퍼의 양끝에서 이온주입도즈량이 불균일하다는 것을 보여주는 것이다. 예컨대, 웨이퍼의 중앙에서는 939∼944를 보이나, 웨이퍼의 에지에서는 944∼949를 나타낸다.
이와 같은 불균일한 산포는 웨이퍼상의 균일도를 저해하는 여러 요소들에 의해 트랜지스터의 문턱전압 및 여타의 전기적 파라미터가 트랜지스터들간에 상이하게 형성되었기 때문이다. 예컨대, 웨이퍼 중앙에 형성된 트랜지스터의 문턱전압이 낮고 웨이퍼의 에지에 형성된 트랜지스터의 문턱전압이 높다.
이러한 문제는 200mm 웨이퍼는 물론 300mm 웨이퍼에서도 더욱 심해질 것으로 예상된다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 이온주입조건을 조절(tuning)하여 웨이퍼의 중앙과 웨이퍼의 에지에서의 균일도차를 감소시키고자 하였다.
예컨대, 웨이퍼 중앙에 형성된 트랜지스터의 문턱전압이 낮고 웨이퍼의 에지에 형성된 트랜지스터의 문턱전압이 높은 경우, 웨이퍼 중앙에는 도즈량을 증가시키고, 양끝에는 도즈량을 감소시켜야 한다.
그러나, 이와 같이 이온주입 방법은, 한 웨이퍼 내에서 도즈를 상이하게 주입할 수 없기 때문에 이온주입 도즈량을 조절하는 경우에, 즉 웨이퍼 중앙의 문턱전압을 높이기 위해 이온주입 도즈량을 상승시키면, 웨이퍼 양끝의 문턱전압이 오히려 더 높이 상승하는 문제가 발생한다.
즉, 이온주입공정의 조건 조절만으로는 파라미터의 변동은 가능하나 원하는 곳의 트랜지스터 특성을 개선할 수 없는 문제가 있다.
따라서, 웨이퍼상에서의 균일도 차이에 따라 트랜지스터의 파라미터 차이를 균일하게 해줄 수 있는 이온주입 방법이 필요하다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 웨이퍼상에서의 균일도 차이로 인해 초래되는 트랜지스터의 파라미터 차이를 균일하게 해줄 수 있는 반도체소자의 이온주입장치 및 그를 이용한 이온주입방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체소자의 이온주입장치는 이온빔소스로부터 전송된 이온빔의 포커싱을 위한 제1쿼드러폴자극조립체, 상기 제1쿼드러폴자극조립체를 통과한 이온빔을 X축 및 Y축으로 편향시키기 위한 X/Y 스캐너, 상기 X/Y 스캐너를 통과한 이온빔을 종방향 및 횡방향으로 압축 및 팽창시키기 위한 제2쿼드러폴자극조립체, 상기 제2쿼드러폴자극조립체의 동기에 맞추어 이온빔을 회전시키는 빔평행기, 및 상기 빔평행기를 통과한 이온빔이 이온주입되는 웨이퍼를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 이온주입 방법은 스캐너를 통과한 이온빔에 대해 종방향 및 횡방향으로 팽창 및 압축을 시키는 쿼드러폴자극조립체를 이용하여 웨이퍼의 중앙에서 종방향 이온빔과 횡방향 이온빔을 의도적으로 중첩시키는 것을 특징으로 하며, 상기 쿼드러폴자극조립체는 4개의 자극을 갖는 제1자극조립체와 제2자극조립체로 구성하는 것을 특징으로 하고, 상기 제1자극조립체는 이온빔을 종방향으로 압축시키고 횡방향으로 팽창시키도록 S자극과 N 자극이 배치되고, 상기 제2자극조립체는 이온빔을 종방향으로 팽창시키고 횡방향으로는 압축시키도록 S 자극과 N 자극이 배치되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
후술하는 본 발명은 증착공정, 식각공정 등에 의해 균일도 변동이 발생된 상황에서 이온주입을 이용하여 도즈를 차등주입하여 웨이퍼 전면의 트랜지스터파라미터(예, 문턱전압)를 균일하게 할 수 있다. 즉, 웨이퍼의 중앙대 에지에서의 트랜지스터 파라미터 균일도를 확보하기 위해 도즈를 의도적으로 중첩시켜 웨이퍼의 중앙의 도즈량과 에지의 도즈량을 차이를 주어 궁극적으로 트랜지스터 파라미터를 균일하게 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이온주입장치를 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 이온주입장치의 빔라인은 제1쿼드러폴자극조립체(21), X/Y 스캐너(22), 제2쿼드러폴자극조립체(23), 빔평행기(24), 웨이퍼(25)로 구성된다.
먼저, 제1쿼드러폴자극조립체(21)는 이온빔소스로부터 전송된 이온빔의 포커싱을 위한 것으로서, 4개의 자극들 사이의 간극 내에 자기장을 생성시키는 쿼드러폴(quadrupole) 자극의 조립체이다. 그리고, 제1쿼드러폴자극조립체(21)는 제1자극조립체(21a)와 제2자극조립체(21b)로 구성되며, 각 자극조립체는 4개의 자극(S1, S2, N1, N2)을 갖는다.
그리고, X/Y 스캐너(22)는 제1쿼드러폴자극조립체(21)를 통과한 이온빔을 X축 및 Y축으로 편향시키기 위한 것으로, 제1쿼드러폴자극조립체(21)를 통과한 이온빔을 X축 방향 및 Y축 방향으로 고속 편향시켜 웨이퍼의 X축 방향 및 Y축 방향의 전면에 대하여 이온빔을 주입하도록 해준다.
예컨대, 제1쿼드러폴자극조립체(21)를 통과한 이온빔이 X/Y 스캐너(22)에 다다르면, 이온빔은 X/Y 스캐너(22)에 의하여 수직/수평 편향된다. 이때, X/Y 스캐너(22)는 기계식을 사용할 수 있고 전기식과 기계식을 혼합하여 사용할 수 있다. 예컨대, 전기식 스캐너는 부채모양으로 펼쳐진 전극에 양(+)의 바이어스를 인가하면 양이온인 이온빔은 양(+)의 바이어스에 의해 척력이 작용하여 전극에서 밀려난다. 이어서, 전극에 음(-)의 바이어스를 인가하면 인력이 작용하여 양이온인 이온빔을 전극으로 끌어당긴다. 이러한 과정을 매우 빠르게, 예컨대 약 1K㎐(헤르쯔) 정도로 반복시키면 이온빔은 X/Y 스캐너(22)에 의해 연속적으로 주입된다.
다음으로, X/Y 스캐너(22)에 의해 주입된 이온빔은 제2쿼드러폴자극조립체(23)를 통해 종방향 및 횡방향으로 힘을 받게 된다. 즉, X/Y 스캐너(22)를 통과한 이온빔을 더욱더 작고 단단하게 포커싱해주어 이온빔에 대한 균일성을 향상시킨다. 예컨대, X축으로 펼쳐주는 쿼드러폴자극조립체를 통과시에는 X축으로 빔이 확장되며 Y축으로 펼쳐주는 쿼드러폴자극조립체 통과시에는 Y축으로 확장된다.
다음으로, 제2쿼드러폴자극조립체(23)를 통과한 이온빔은 회전식 빔평행기(24)를 통과하는데, 회전식 빔평행기(24)는 이온빔의 X축 및 Y축 변환에 맞추어 빔 균일도를 확보하기 위해 회전식 장치로 구성한다. 이때, 회전식 빔평행기(24)는 제2쿼드러폴자극조립체(23)의 동기에 맞추어 360° 또는 90°씩 회전이 가능토록 한다.
다음으로, 회전식 빔평행기(13)를 통과한 이온빔은 웨이퍼(15)에 도달하여 이온주입을 진행한다.
도 3에서, 제2쿼드러폴자극조립체(23)는 제1쿼드러폴자극조립체(21)와 동일하게, 4개의 자극들 사이의 간극 내에 자기장을 생성시키는 쿼드러폴(quadrupole) 자극의 조립체이다. 그리고, 제2쿼드러폴자극조립체(23)는 제1자극조립체(23a)와 제2자극조립체(23b)로 구성되며, 각 자극조립체는 4개의 자극(S11, S22, N11, N22)을 갖는다. 여기서, 제2쿼드러폴자극조립체(23)의 제1자극조립체(23a)와 제2자극조립체(23b)를 구성하고 있는 4개의 자극(S11, S22, N11, N22)은 제1쿼드러폴자극조립체(21)를 구성하고 있는 4개의 자극(S1, S2, N1, N2)에 비해 상대적으로 크기가 크다. 이와 같이 자극을 상대적으로 크게 하여 X/Y 스캐너(22)에 의해 뿌려지는 빔들을 보다 더 확대시키기 위함이다.
도 4a는 제2쿼드러폴자극조립체(23)에서 제1자극조립체(23a)의 4개 자극의 배치도이고, 도 4b는 제2쿼드러폴자극조립체(23)의 제2자극조립체(23b)의 4개 자극의 배치도이다.
도 4a를 참조하면, 제1자극조립체(23a)를 구성하고 있는 4개의 자극은 일정 간극을 갖는 S11 자극, S22 자극, N11 자극, N22 자극으로 이루어지고, X축 방향으로 S11 자극과 N11 자극이 제1그룹을 이루고, N22 자극과 S22 자극이 제2그룹을 이루어 제1그룹과 제2그룹이 상하 마주보며 배치된다. 반대로 Y축 방향으로는 S11 자극과 N22 자극이 제1그룹이 되고, N11 자극과 S22 자극이 제2그룹을 이루어 제1그룹과 제2그룹이 좌우 마주보며 배치된다.
따라서, S11 자극과 S22 자극은 대각선 방향으로 배치되며, N11 자극과 N22 자극도 대각선 방향으로 배치되고, 이와 같이 4개의 자극이 소정 간극을 갖고 배치된다.
위와 같은 구성을 갖는 제1자극조립체(23a)는, 도시되지 않은 자기코일에 전류가 인가되어 자기장(N 자극->S 자극)이 발생되면, N11 자극과 N22 자극 사이에 척력이 발생되고, S11과 S22 자극 사이에는 인력이 발생된다.
도 4b를 참조하면, 제2자극조립체(23b)를 구성하고 있는 4개의 자극은 일정 간극을 갖는 S11 자극, S22 자극, N11 자극, N22 자극으로 이루어지고, X축 방향으로 S11 자극과 N22 자극이 제1그룹을 이루고, N11 자극과 S22 자극이 제2그룹을 이루어 제1그룹과 제2그룹이 상하 마주보며 배치된다. 반대로 Y축 방향으로는 S11 자극과 N11 자극이 제1그룹이 되고, N22 자극과 S22 자극이 제2그룹을 이루어 제1그룹과 제2그룹이 좌우 마주보며 배치된다.
따라서, S11 자극과 S22 자극은 대각선 방향으로 배치되며, N11 자극과 N22 자극도 대각선 방향으로 배치되고, 이와 같이 4개의 자극이 소정 간극을 갖고 배치된다.
위와 같은 구성을 갖는 제2자극조립체(23b)는, 도시되지 않은 자기코일에 전류가 인가되어 자기장(N 자극->S 자극)이 발생되면, N11 자극과 N22 자극 사이에 척력이 발생되고, S11과 S22 자극 사이에는 인력이 발생된다.
한편, 도 4b에 도시된 제2자극조립체(23b)는 도 4a에 도시된 제1자극조립체(23a)를 시계방향으로 90°로 회전시킨 구조임을 알 수 있다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같은 제1자극조립체(23a)와 제2자극조립체(23b)를 구성하면, X/Y 스캐너(22)를 통과한 이온빔은 제1자극조립체(23a)와 제2자극조립체(23b)의 상반된 작용으로 인하여 X축과 Y축으로 확대되어 주입되게 된다.
도 5a는 제1자극조립체의 이온빔 포커싱동작을 설명하기위한 도면이고, 도 5b는 제2자극조립체의 이온빔 포커싱동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 제1자극조립체(23a)의 각 자극에 의해 발생된 자기장에 이온빔을 통과시키는 경우에는 이온빔이 종방향 압축과 횡방향 팽창이 발생하고(도 5a), 제2자극조립체(23b)의 각 자극에 의해 발생된 자기장에 이온빔을 통과시키는 경우에는 이온빔이 종방향 팽창과 횡방향 압축이 발생된다.
이와 같이, 제2쿼드러폴자극조립체(23)의 제1자극조립체(23a)와 제2자극조립체(23b)는 이온빔을 자기장 안으로 통과시켜 종방향과 횡방향으로 팽창 및 압축한다. 즉, 상호 마주보는 2개의 N전극과 S전극은 그 사이를 통과하는 이온빔을 압축시킨다. 전자석을 이용하므로 극성을 반대로 가할시는 팽창 또한 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 제2쿼드러폴자극조립체(23)의 제1자극조립체(23a)와 제2자극조립체(23b)의 동기를 맞추어 압축 또는 팽창된 이온빔을 이용하여 이온주입하는 것이다.
도 6a는 제2쿼드러폴자극조립체의 제1자극조립체를 동작시키고 제2자극조립체를 정지시킨 경우의 이온주입 상태를 나타낸 도면이고, 도 6b는 제2쿼드러폴자극조립체의 제1자극조립체를 정지시키고, 제2자극조립체를 동작시킨 경우의 이온주입 상태를 나타낸 도면이다.
도 6a를 참조하면, 제2쿼드러폴자극조립체의 제1자극조립체(23a)만을 동작시킨 경우, 이온빔은 웨이퍼(25)에 종방향(Y 방향)으로 주입된다.
그리고, 도 6b에 도시된 바와 같이, 제2쿼드러폴자극조립체의 제2자극조립체(23b)만을 동작시킨 경우에는, 이온빔이 웨이퍼(25)에 횡방향(X 방향)으로 주입된다.
도 6c는 제1자극조립체와 제2자극조립체를 동기를 맞추어 이온주입하는 경우를 나타낸 도면으로서, 종방향으로 주입된 이온빔과 횡방향으로 주입된 이온빔의 일부가 서로 중첩(XY)됨을 알 수 있다. 즉, 중첩된 부분은 웨이퍼(25)의 중앙부분이고, 나머지 부분은 모두 웨이퍼(25)의 에지 부분이다. 이때, 제1자극조립체(23a)와 제2자극조립체(23b)의 동기를 맞춘다라는 의미는, X/Y 스캐너(22)에서 X방향과 Y방향으로 뿌려지는 이온빔을 압축 또는 팽창시켜주는 후단의 제2자극조립체(23b)도 그에 맞추어 X 방향 및 Y방향으로 압축 또는 팽창을 시켜야한다는 것이며, 이로서 균일한 이온주입이 완성된다.
결과적으로, 웨이퍼의 중앙의 도즈량과 에지의 도즈량에 차이를 주므로써 트랜지스터파라미터를 균일하게 한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 중앙의 트랜지스터 파라미터 산포를 나타낸 도면이다. 도 7은 열파동(Thermal Wave; TW) 측정 방법으로 도즈량을 분석한 것이다.
도 7을 참조하면, 웨이퍼의 중앙에서 웨이퍼의 에지에 비해 더 높은 도즈 산포를 보이고 있음을 알 수 있다. 예컨대, 웨이퍼의 중앙에서는 955∼965를 보이나, 웨이퍼의 에지에서는 945∼955를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 불균일한 웨이퍼에 제2쿼드러폴자극조립체를 이용하여 의도적으로 웨이퍼 중앙 부위를 높은 도즈로 주입한 경우의 트랜지스터파라미터 산포를 나타낸 도면이다. 도 8은 열파동(Thermal Wave; TW) 측정 방법으로 도즈량을 분석한 것이다.
도 8을 참조하면, 웨이퍼 에지가 중앙에 비해 더 높은 도즈를 나타내던 웨이퍼의 중앙에 의도적으로 제2쿼드러폴자극조립체를 이용하여 높은 도즈로 주입하면, 웨이퍼의 전영역에 걸쳐서 균일한 트랜지스터 파라미터 산포를 보인다. 예컨대, 웨이퍼의 중앙과 웨이퍼의 에지에서 균일하게 959∼969를 나타낸다.
상술한 실시예에 따르면, 제2쿼드러폴자극조립체(23)를 이용하여 원하는 모양의 이온주입이 가능하며, 이온주입 이전 공정의 불균일한 산포에 대응하여 그때 그때 이온주입을 위한 이온빔의 모양을 변경할 수 있다.
상술한 실시예에서는, 스캐너 이후에 이온빔을 확대 및 축소시키기 위해 1개의 쿼드러폴자극조립체를 구성하고 쿼드러폴자극조립체를 제1자극조립체와 제2자극조립체로 구성하므로써 이온빔을 90°회전시키는 방법을 이용하고 있다.
다른 방법으로는, 스캐너 이후에 쿼드러폴자극조립체를 2개로 구성하는 방법, 후단의 쿼드러폴자극조립체를 회전시키는 방법도 적용 가능하며, 위 방법들 모두 회전식 빔평행기를 이용한다.
회전식 빔평행기는 X방향의 홈과 Y방향의 홈으로 이루어진 십자형 빔평행기를 사용할 수도 있다. 즉, 십자형 빔평행기를 이용하므로써 X방향과 Y방향으로 선택적으로 이온빔의 진로를 변경할 수 있다. 즉, 스캐너가 X방향이고, 제2쿼드러폴자극조립체가 횡방향으로 압축 및 팽창시킨다 할 때, 빔평행기의 Y방향의 홈에 의해 이온빔의 진로경로가 Y방향으로 바뀐다.
그리고, X/Y 스캐너(22) 이후에 쿼드러폴자극조립체를 이용할 때, X방향과 Y방향으로 회전이 가능한 평행기를 사용한다. 이때, 쿼드러폴자극조립체의 동기에 맞추어 회전기를 90° 또는 360° 자유회전을 실시한다.
그리고, X/Y 스캐너(22)는 제2쿼드러폴자극조립체(23)의 동기에 맞추어 X 방향 및 Y 방향으로 선택적으로 스캔할 수 있고, X/Y 스캐너(22)는 편향기를 직사각형 통 형태로 만든 후 X 스캔용 전극 및 Y 스캔용 전극을 개별적으로 설치할 수도 있다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 본 발명은 스캐너 이후에 쿼드러폴자극조립체를 구비하므로써 균일도 변동이 있는 상황에서 이온주입의 도즈를 차등주입하여 웨이퍼 전영역에 걸쳐 문턱전압을 균일하게 형성할 수 있는 효과가 있다.
이로써, 이온주입 이전 공정에서의 불균일한 문제를 해결함과 동시에 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 이온주입장치의 빔라인을 도시한 도면,
도 2는 종래기술에 따른 웨이퍼의 중앙과 에지에서의 트랜지스터 파라미터 산포를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이온주입장치를 도시한 도면,
도 4a는 제2쿼드러폴자극조립체에서 제1자극조립체의 4개 자극의 배치도,
도 4b는 제2쿼드러폴자극조립체에서 제2자극조립체의 4개 자극의 배치도,
도 5a는 제1자극조립체의 이온빔 포커싱동작을 설명하기위한 도면,
도 5b는 제2자극조립체의 이온빔 포커싱동작을 설명하기 위한 도면,
도 6a는 제2쿼드러폴자극조립체의 제1자극조립체를 동작시키고 제2자극조립체를 정지시킨 경우의 이온주입 상태를 나타낸 도면,
도 6b는 제2쿼드러폴자극조립체의 제1자극조립체를 정지시키고, 제2자극조립체를 동작시킨 경우의 이온주입 상태를 나타낸 도면,
도 6c는 제1자극조립체와 제2자극조립체를 동기를 맞추어 이온주입하는 경우를 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 중앙의 트랜지스터 파라미터 산포를 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 불균일한 웨이퍼에 제2쿼드러폴자극조립체를 이용하여 의도적으로 웨이퍼 중앙 부위를 높은 도즈로 주입한 경우의 트랜지스터파라미터 산포를 나타낸 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
21 : 제1쿼드러폴자극조립체
22 : X/Y 스캐너
23 : 제2쿼드러폴자극조립체
24 : 회전식 빔평행기
25 : 웨이퍼

Claims (12)

  1. 이온빔소스로부터 전송된 이온빔의 포커싱을 위한 제1쿼드러폴자극조립체;
    상기 제1쿼드러폴자극조립체를 통과한 이온빔을 X축 및 Y축으로 편향시키기 위한 X/Y 스캐너;
    상기 X/Y 스캐너를 통과한 이온빔을 종방향 및 횡방향으로 압축 및 팽창시키기 위한 제2쿼드러폴자극조립체;
    상기 제2쿼드러폴자극조립체의 동기에 맞추어 이온빔을 회전시키는 빔평행기; 및
    상기 빔평행기를 통과한 이온빔이 이온주입되는 웨이퍼
    를 포함하는 이온주입장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1쿼드러폴자극조립체와 제2쿼드러폴자극조립체는,
    각각 4개의 자극을 갖는 제1자극조립체와 제2자극조립체로 구성되고, 상기 제1자극조립체를 전단에 구성하고, 상기 제2자극조립체를 후단에 구성하는 것을 특징으로 하는 이온주입장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1,2자극조립체는,
    각각 서로 대각선 방향으로 대칭되는 두개의 S 자극과 N 자극으로 구성됨을 특징으로 하는 이온주입장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1자극조립체는 이온빔을 종방향으로 압축시키고 횡방향으로 팽창시키도록 S자극과 N 자극이 배치되고, 상기 제2자극조립체는 이온빔을 종방향으로 팽창시키고 횡방향으로는 압축시키도록 S 자극과 N 자극이 배치되는 것을 특징으로 하는 이온주입장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2쿼드러폴자극조립체의 동기에 맞추어 상기 웨이퍼를 회전시키는 것을 특징으로 하는 이온주입장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 빔평행기는,
    상기 제2쿼드러폴자극조립체의 동기에 맞추어 360° 또는 90° 회전시키는 것을 특징으로 하는 이온주입장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 빔평행기는,
    십자형 빔평행기인 것을 특징으로 하는 이온주입장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 X/Y 스캐너는,
    상기 제2쿼드러폴자극조립체의 동기에 맞추어 X 방향 및 Y 방향으로 선택적으로 스캔하는 것을 특징으로 하는 이온주입장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 X/Y 스캐너는,
    직사각형 통 형태에 X 스캔용 전극 및 Y 스캔용 전극이 개별적으로 설치된 것을 특징으로 하는 이온주입장치.
  10. 스캐너를 통과한 이온빔에 대해 종방향 및 횡방향으로 팽창 및 압축을 시키는 쿼드러폴자극조립체를 이용하여 웨이퍼의 중앙에서 종방향 이온빔과 횡방향 이온빔을 의도적으로 중첩시키는 것을 특징으로 하는 이온주입 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 쿼드러폴자극조립체는,
    4개의 자극을 갖는 제1자극조립체와 제2자극조립체로 구성하는 것을 특징으로 하는 이온주입 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1자극조립체는 이온빔을 종방향으로 압축시키고 횡방향으로 팽창시키도록 S자극과 N 자극이 배치되고, 상기 제2자극조립체는 이온빔을 종방향으로 팽창시키고 횡방향으로는 압축시키도록 S 자극과 N 자극이 배치되는 것을 특징으로 하는 이온주입 방법.
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