KR100587395B1 - 반도체 소자의 제조를 위한 이온 주입 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이온 주입 장치에서 매니퓰레이터(Manipulator)를 선택할 수 있는 옵션을 추가하여 빔 튜닝(beam tuning)에 소요되는 시간을 최소화할 수 있도록한 반도체 소자 제조를 위한 이온 주입 장치에 관한 것으로, 소오스(Source)와 빔(Beam)을 추출(Extraction)시키고 포커싱을 하는 매니퓰레이터(Manipulator)를 포함하는 이온 주입 장치에 있어서, 이온 주입 장치의 전체를 제어하고 장착되는 매니퓰레이터를 인식하는 제어 블록; 그리고 상기 매니퓰레이터의 교체시에 해당 리시피 데이터를 적용하여 빔 튜닝을 할 수 있도록 해당 리시피 데이터를 화면상에서 선택할 수 있도록 하는 선택 수단이 표시되는 장비 콘트롤 창을 포함한다.

이온 주입 장치, beam setup, manipulator, analyzer magnet, End station

Description

반도체 소자의 제조를 위한 이온 주입 장치{Ion implant system for fabricating of semiconductor device}

도 1은 종래 기술의 이온 주입 장치에서 이온 빔을 추출시키는 소오스 영역을 나타낸 개략적인 구성도

도 2는 본 발명에 따른 이온 주입 장치의 구성을 나타낸 구성도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

21. 장비 콘트롤 창 22. 매니퓰레이터

23. 전원 공급부 24. 컴퓨터

본 발명은 이온 주입 장치에 관한 것으로, 특히 매니퓰레이터(Manipulator)를 선택할 수 있는 옵션을 추가하여 빔 튜닝(beam tuning)에 소요되는 시간을 최소화할 수 있도록한 반도체 소자 제조를 위한 이온 주입 장치에 관한 것이다.

일반적으로 실리콘 웨이퍼에 불순물을 주입하는 이온 주입 기술은 열 확산법에 비해 측면으로 불순물이 퍼지는 현상이 적고, 저온 공정이 가능하여 포토 레지스트를 손상하지 않고 도핑된 영역을 정교하게 형성할 수 있는 등, 열확산법의 한계를 극복할 수 있는 특징을 갖고 있어, 고집적화되고 있는 최근의 반도체 소자의 제조 분야에서 널리 이용되고 있다.

이온 주입 장치는 불순물 이온을 필요한 양만큼 선택 가속하여 웨이퍼에 주입하는 장치로서, 공정 조건에 따라 중전류 이온주입 설비, 고전류 이온주입 설비, 고 에너지 이온주입 설비로 분류되며, 기본 구성은 이온 발생부, 빔 라인, 엔드 스테이션으로 이루어진다.

그리고 이온주입 공정에서 웨이퍼의 원하는 영역에 이온 빔을 정확히 얼라인시켜 주입하려면, 이온주입 장치의 이온 발생부에서 발생된 빔이 통과하는 빔 라인에서 빔의 셋업이 정확히 조절된 후 웨이퍼가 위치한 엔드 스테이션으로 보내져야 하는데, 이러한 빔의 셋업을 행하는 조정 장치가 포함되어 구성된다.

그리고 이온 발생부(Manipulator)는 가스를 필라멘트(Filament)에서 방출되는 열전자와 강제 충돌시켜 이온화시키는 소스 헤드(Source Head)와, 각종의 이온들에 전기장을 걸어 추출시키는 추출 전극(Extraction Electrode)과, 이온 빔(Ion Beam) 생성 및 이온 추출시 발생하는 2차 전자를 전기장으로 억제시키는 서프레션(Suppression)으로 이루어져 있다.

여기서, 소스 헤드는 아크 챔버(Arc Chamber)가 설치되며, 아크 챔버로부터 발생되는 이온 빔의 경로상에서 볼 때 아크 챔버 다음에 프론트 슬릿(Front Slit)이 설치되어 이온 빔이 전기장에 의해 아크 챔버를 빠져나올 때 프론트 슬릿을 거치게 된다.

이하에서 첨부된 도면을 참고하여 종래 기술의 반도체 소자의 제조를 위한 이온 주입 장치에 관하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 기술의 이온 주입 장치에서 이온 빔을 추출시키는 소오스 영역을 나타낸 개략적인 구성도이다.

이온 주입 장치는 크게 이온 소오스(ion Source)(11)와, 상기 이온 소오스(11)로부터 빔(Beam)을 추출(Extraction)시키고 포커싱을 하는 매니퓰레이터(Manipulator)(도시되지 않음), 상기 매니퓰레이터에 연결되어 X, Y, Z의 이동이 가능한 추출 헤드(12)와, 상기 매니퓰레이터에서 추출된 다수의 이온중에 원하는 이온을 분류 시켜주는 애널라이저 마그네트(Analyzer Magnet), 이온 주입이 이루어지는 웨이퍼(Wafer)가 위치되어 실제 이온 주입이 진행되는 엔드 스테이션(End station)으로 구성된다.

이와 같은 구성을 갖는 이온 주입 장치에서 빔을 추출하고 포커싱하는 매니퓰레이터의 동작은 도 1에서와 같다.

즉, 매니퓰레이터는 상기 추출 헤드(12)에 의해 X,Y,Z의 세 방향으로 이동하면서 최적의 BEAM 조건을 만들어 다음 단계인 애널라이저 마그네트(Analyzer Magnet)로 Beam을 이동시키게 된다.

이와 같은 세 방향의 전극(Electrode)의 이동은 각 축에 연결되는 엔코더 모터(Encoder Motor)(도면에 도시하지 않음)에 의해 움직이게 되는데, 빔 셋업(Beam Setup)이 완료되면 각 방향의 엔코더값이 리시피(Recipe)에 저장된다.

그리고 다시 해당 리시피의 엔코더값을 갖는 이온 주입을 진행하는 경우에는 이온 주입 장치를 제어하는 제어 블록에서 해당 리시피의 값을 불러오게 됨으로 매니퓰레이터의 각 방향의 세팅에 필요한 시간을 단축할 수 있게 된다.

여기서, 보통 다른 엔코더 값을 갖는 리시피를 이용한 이온 주입을 위한 각 방향의 세팅 시간은 약 2 ~ 3분이 소요된다.

그러나 이와 같은 종래 기술의 이온 주입 장치는 매니퓰레이터간의 각축의 오차가 존재하기 때문에 PM(Preventive Maintenance) 주기가 되어 매니퓰레이터 어셈블리(Manipulator Assembly)의 교체하는 경우에 다음과 같은 문제가 발생한다.

예를 들어, A,B의 두 개의 매니퓰레이터 어셈블리를 사용하는 경우에서 A 어셈블리 X의 Center가'500'의 값을, B의 경우에는 '550'의 값에 세팅되어 있는 경우에서 어셈블리를 교체하는 단계에서 다음과 같은 문제가 발생한다.

어셈블리 A를 사용하던 중에 어셈블리 B로 교체하여 빔을 셋업하는 경우에 장비의 컴퓨터(Computer)는 교체된 매니퓰레이터를 인식할 수 있는 기능이 없기 때문에 이전에 어셈블리 A를 사용하던 값을 가지고 매니퓰레이터를 세팅한 후에 아크 전류(Arc Current), 소오스 마그네트(Source Magnet) 등의 다른 조건을 사용해서 빔 전류(Beam Current)를 조정하게 되므로 인해 또 다시 빔 튜닝에 필요한 시간을 소비하게 된다.

또한, 이전에 어셈블리 A를 사용하던 값을 가지고 매니퓰레이터를 세팅하는 단계에서 실제로는 Center에서 벗어난 상태이지만 이전에 이 리시피를 사용했으므로 컴퓨터는 Center에 있다고 판단하는 오류가 발생한다.

이와 같은 빔 튜닝 시간의 증가 및 판단 오류는 제품 생산성을 저하시키는데, 동일한 이온 주입 단계에서 수많은 리시피를 사용하는 파운드리 분야에서는 그 문제가 심각하다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 이온 주입 장치의 문제를 해결하기 위한 것으로, 이온 주입 장치에서 매니퓰레이터(Manipulator)를 선택할 수 있는 옵션을 추가하여 빔 튜닝(beam tuning)에 소요되는 시간을 최소화할 수 있도록한 반도체 소자 제조를 위한 이온 주입 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조를 위한 이온 주입 장치는 이온 소오스(Source)로부터 빔(Beam)을 추출(Extraction)시키고 포커싱을 하는 매니퓰레이터(Manipulator)를 포함하는 이온 주입 장치에 있어서,이온 주입 장치의 전체를 제어하고 장착되는 매니퓰레이터를 인식하는 제어 블록; 그리고 상기 매니퓰레이터의 교체시에 해당 리시피 데이터를 적용하여 빔 튜닝을 할 수 있도록 해당 리시피 데이터를 화면상에서 선택할 수 있도록 하는 선택 수단이 표시되는 장비 콘트롤 창을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 목적, 특성 및 잇점들은 이하에서의 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 반도체 소자의 제조를 위한 이온 주입 장치의 바람직한 실시예에 관하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 이온 주입 장치의 구성을 나타낸 구성도이다.

본 발명은 반도체 소자의 제조 공정에 이온(Ion)을 주입하기 위하여 사용하는 이온 주입 장치의 빔 셋업 시간을 단축할 수 있도록, 이온 주입 장치를 제어하는 컴퓨터에서 매니퓰레이터를 인식할 수 있도록한 것이다.

그 구성은 크게 이온 소오스(Source)로부터 빔(Beam)을 추출(Extraction)시키고 포커싱을 하는 매니퓰레이터(Manipulator), 매니퓰레이터에서 추출된 다수의 이온중에 원하는 이온을 분류 시켜주는 애널라이저 마그네트(Analyzer Magnet), 이온 주입이 이루어지는 웨이퍼(Wafer)가 위치되어 실제 이온 주입이 진행되는 엔드 스테이션(End station)을 포함하고 구성된다.

그리고 도 2에서와 같이, 이온 주입 장치의 전체 블록을 제어하고 적어도 두 개의 매니퓰레이터를 인식할 수 있는 컴퓨터(24)와, 각 구성 블록에 전원을 공급하는 전원 공급부(23)와, 적어도 두 개의 매니퓰레이터(22)에 대한 데이터를 갖고 있는 리시피(A)(B)를 선택할 수 있는 옵션이 S/W적으로 추가되어 있어 이를 사용하여 매니퓰레이터에 따라 빔 셋업을 위한 데이터를 선택할 수 있는 수단이 표시되는 장비 콘트롤 창(21)을 포함하고 구성된다.

여기서, 매니퓰레이터에 포함되어 구성되는 전극(electrode)에는 리시피에 저장된 데이터값에 의해 X,Y,Z의 각 축 방향으로 이온 빔의 진행 방향을 조정하는 엔코더 모터가 구성된다.

이와 같이 모든 리시피에 매니퓰레이터(A)(B)에 대한 데이터를 갖고 있기 때문에 매니퓰레이터(A)를 사용 할 경우에는 리시피의 (A) 데이터를 사용하여 빔 셋업을 하고, 매니퓰레이터 (B)를 사용 할 경우엔 리시피의 (B) 데이터를 사용하여 매니퓰레이터 교체에 따른 빔 튜닝에 소요되는 시간을 제거한다.

만약, 매니퓰레이터 (A)가 이온 주입 장비에 장착된 경우에는 장비 콘트롤 창(21)에서 리시피 데이터(A)를 선택하므로 X=500, Y=350, Z=750 의 최적 조건을 사용하여 빔을 튜닝하게 된다.

그리고 매니퓰레이터 (B)가 이온 주입 장비에 장착된 경우에는 장비 콘트롤 창(21)에서 리시피 데이터(B)를 선택하므로 X=530, Y=325, Z=810 의 최적 조건을 사용하여 빔을 튜닝하게 된다.

이와 같이 매니퓰레이터를 인식할 수 있도록한 본 발명에 따른 이온 주입 장치는 다음과 같은 적용상의 잇점이 있다.

메모리와 달리 비 메모리인 파운드리 분야에서는 동일한 이온 주입에 수십 가지의 리시피(Recipe)를 사용하게 된다.

이에 따라 각각의 Lot에 대한 리시피 튜닝(Recipe Tuning)이 이루어져야 하는데, 이러한 시스템을 사용 할 경우 PM 후 발생되는 빔 튜닝에 소요되는 시간을 단축할 수 있다.

이는 더 많은 Lot을 플로우 시킬 수 있다는 것을 의미한다.

예를 들어, 시간 당 리시피 교체가 4번 이루어질 경우 약 10분 정도의 시간을 단축하게 되고, 10분의 시간 동안 약 10장의 웨이퍼를 더 진행 할 수 있게 된다. 결국 하루에 240장의 생산량이 증가 될 수 있다.

또한, 잘못된 매니퓰레이터 세팅(Manipulator A를 사용하던 중 PM 주기로 인해 B를 사용하는 경우)으로 다른 H/W 적인 조건을 콘트롤하는 경우에는 장비에 데미지를 줄 수 있어 결국 PM 주기가 짧아지는 효과를 가져오게 되는데, 이러한 효과를 최소화 할 수 있게 된다.

이와 같은 본 발명에 다른 반도체 소자의 제조를 위한 이온 주입 장치는 빔 튜닝에 따른 시간을 단축하고 매니퓰레이터의 세팅 오류를 줄일 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조를 위한 이온 주입 장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 이온 주입 장치를 제어하는 컴퓨터에서 매니퓰레이터를 인식할 수 있도록하는 것에 의해 PM 후 발생되는 빔 튜닝에 소요되는 시간을 단축할 수 있다.

이는 더 많은 Lot을 플로우 시킬 수 있으므로 단위 시간당 생산성을 높이는 효과를 갖는다.

둘째, 매니퓰레이터의 세팅 오류를 줄일 수 있고 오류 수정을 위한 하드웨어적인 조작이 필요 없으므로 장비에 가해지는 데미지를 줄일 수 있다.

Claims (2)

1. 이온 소오스(Source)로부터 빔(Beam)을 추출(Extraction)시키고 포커싱을 하는 매니퓰레이터(Manipulator)를 포함하는 이온 주입 장치에 있어서,

   이온 주입 장치의 전체를 제어하고 장착되는 매니퓰레이터를 인식하는 제어 블록; 그리고

   상기 매니퓰레이터의 교체시에 해당 리시피 데이터를 적용하여 빔 튜닝을 할 수 있도록 해당 리시피 데이터를 화면상에서 선택할 수 있도록 하는 선택 수단이 표시되는 장비 콘트롤 창을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조를 위한 이온 주입 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 매니퓰레이터에 포함되어 구성되는 전극(electrode)에는 리시피에 저장된 데이터값에 의해 X,Y,Z의 각 축 방향으로 이온 빔의 진행 방향을 조정하는 엔코더 모터가 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조를 위한 이온 주입 장치.

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