KR100631915B1 - 이온주입기용 웨이퍼 리프트 어셈블리의 펜스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이온주입기용 웨이퍼 리프트어셈블리의 펜스를 개시한다. 이에 의하면, 표면 마모나 변형을 줄이기 위해 본체의 표면에 경도 강화용 코팅층이 형성되고 코팅층이 빛반사가 낮은 적갈색으로 이루어지고 본체의 내측 에지부가 라운딩처리된다.

따라서, 본 발명은 이온주입 때에 웨이퍼 패드 상의 웨이퍼가 고속 회전하면서 펜스에 계속적으로 접촉하더라도 펜스에 마모나 변형이 이루어지기가 어려우므로 이온주입 완료한 웨이퍼를 리프트핀으로 들어올릴 때 웨이퍼가 스크래치와 같은 마모가 발생하거나 웨이퍼의 가장자리가 펜스의 홈에 끼어져 파손되거나 웨이퍼의 떨어짐과 같은 사고가 발생하는 것이 방지된다. 더욱이 코팅층이 빛반사가 적으므로 육안으로 펜스의 마모를 용이하게 파악할 수 있고 펜스를 적기에 교체할 수 있다. 내측 에지부가 라운딩처리되어 웨이퍼의 부정확한 로딩에도 불구하고 웨이퍼의 손상이 쉽게 발생하지 않는다. 그 결과 본 발명은 웨이퍼의 마모나 파손을 방지하여 경제적 손실을 줄일 수가 있다.

Description

이온주입기용 웨이퍼 리프트 어셈블리의 펜스{fence of wafer lifter assembly for ionimplanter}

도 1은 일반적인 고에너지 이온주입기를 나타내 구성도.

도 2는 도 1의 디스크를 설명하기 위한 평면도.

도 3은 도 1의 디스크에서의 웨이퍼 들어올림을 설명하기 위한 단면도.

도 4는 종래 기술에 의한 펜스의 내측 에지부를 확대도.

도 5는 본 발명에 의한 이온주입기용 웨이퍼 리프트어셈블리의 펜스의 내측 에지부를 나타낸 확대도.

도 6은 도 5의 펜스를 A-A선을 따라 절단한 단면도.

본 발명은 고에너지 이온주입기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웨이퍼와의 접촉으로 인한 변형이나 마모를 억제하여 웨이퍼의 파손을 방지하도록 한 이온주입기용 웨이퍼 리프트어셈블리의 펜스에 관한 것이다.

일반적으로, 불순물을 도핑하는 방법으로는 이온주입법과 확산법 등이 있다. 확산법은 1970년대 초반까지 지배적으로 이용되어 왔으나 몇가지의 문제점을 가지고 있어 최근에는 이온주입법으로 대체되고 있다. 확산법의 문제점으로는 낮은 농도영역에서의 농도조절이 어렵고, 불순물이 웨이퍼에 파고드는 접합깊이의 조절이 어렵고, 고온에서의 확산이 진행되는 동안 먼저 주입되었던 불순물이 웨이퍼내에서 수직, 수평방향으로 확산되어 반도체 소자상의 실제로 원하는 확산영역보다 더 큰 영역이 형성되는 문제점을 갖고 있다. 이에 비하여, 이온주입법은 확산법의 상기 문제점을 보완할 수 있을 뿐 아니라 웨이퍼 상에서 원하지 않는 영역으로 들어오는 불순물을 막기 위한 마스크로서 실리콘 산화막 이외에 감광막을 사용할 수도 있으며, 균일성 또한 확산법에 비해 훨씬 양호하다는 장점을 갖고 있다. 그래서, 이온주입법은 웨이퍼 내에 반도체 소자를 형성시키는데 있어서, 그 적용범위가 점차 증대되고 있는 추세에 있다. 이에 따라, 그 사용장비도 높은 에너지와 높은 빔전류를 발생시킬 수 있는 능력을 갖추도록 고급화되고 있다. 이온주입법의 적용범위는 여러 가지 있으나 모스 트랜지스트터 소자의 제조에 적용되는 일반적이고 대표적인 몇가지를 요약하면 다음과 같다.

a. 필드영역에서의 문턱전압을 조절한다.

b. 게이트 영역아래에 채널 부분을 형성시킨다.

c. 게이트 영역아래에서의 문턱전압을 조절한다.

d. 모스 트랜지스터의 소스와 드레인 부분을 형성시킨다.

이외에도 이온주입법은 바이폴라 트랜지스터 소자의 제조에 있어서 저항이나 에미 터, 베이스 등을 형성시키는데 적용되고 있다.

이온주입장치는 용도 즉 공정조건에 따라 3종류로 중전류 이온주입기, 고전류 이온주입기 그리고 고에너지 이온주입기로 분류된다. 각 장치의 구조는 설비의 제조회사 및 모델에 따라 다소 차이가 있지만 기본 원리는 거의 동일하다.

종래의 고에너지 이온주입기에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 가스가 이온소스(10)에서 이온화되어 이온빔의 형태로 출력되고, 이온화된 가스들 중 원하는 불순물의 이온이 선별기(20)에서 선별되고, 선별된 이온이 가속관(30)의 내측벽에 형성된 바이어스 전극(35)의 손상을 최소화하며 가속관(30)을 통과하도록 가속관(30)의 입구와 출구의 근처에 각각 설치된 4극렌즈(31),(32)에 의해 집속되고, 가속관(30)의 입구 근처에 설치된 빔콜리메이터(beam collimater)(33)에서 차단되고, 가속관(30)을 통과한 이온빔이 디스크(40)의 각 사이트(site)에 지지된 웨이퍼(1)에 주입된다. 4극렌즈(31),(32)와 빔콜리메이터(33)는 제 1 집속장치를 구성한다. 여기서, 설명되지 않은 도면부호 37은 편향판을 나타낸다.
또한, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 디스크(40)의 본체(41)는 알루미늄 재질로 이루어지고, 본체(41)의 각 사이트 상에는 웨이퍼(1)를 지지하기 위한 원 형상의 웨이퍼 패드(43)가 배치된다. 웨이퍼 패드(43)의 원주면 외측부의 일부분에 웨이퍼(1)의 밀려남을 방지하기 위한 2조각의 펜스(45)가 나사 체결되고, 펜스(45)에 대향하며 웨이퍼 패드(43)의 상부면 내측 선단지점에 핑거(47)가 돌출하고, 패드(43)의 상부면 가장자리에 웨이퍼 리프트핀들(55)의 상하 이동을 위한 3개의 관통홀(48)이 각각 형성된다. 웨이퍼 패드(43)는 알루미늄 재질의 하부층(43a)과 실리콘입자가 포함된 고무재질의 상부층(43b)으로 이루어진다. 본체(41)의 하나의 사이트 아래에는 본체(41)와 패드(43)의 관통홀들(48)을 각각 거쳐 상하로 수직 이동할 수 있는 웨이퍼 리프트핀들(55)이 배치되고, 웨이퍼 패드(43) 상에서의 웨이퍼(1)의 유무를 감지하기 위한 웨이퍼 센서(51)가 배치되고, 핑거(47)를 젖히기 위한 핑거 액튜에이터(53)가 배치된다. 물론, 웨이퍼 센서(51)와 핑거 액튜에이터(53)의 수직 왕복이동을 위한 홀이 본체(41)와 웨이퍼 패드(43)에도 형성된다. 그리고, 도 2에서의 미설명부호 49는 디스크(40)의 본체(41)에 형성된 파라데이슬롯(paraday slot)을 나타낸다.
이와 같이 구성된 종래의 이온주입기에서는 로봇암(60)이 웨이퍼(1)를 잡고서 웨이퍼 패드(45) 상으로 수평 전진하고 나면, 웨이퍼 리프트핀(49)이 수직 상향 이동하여 웨이퍼(1)를 받고 나서 로봇암(60)이 수평 후진 이동하여 원래의 위치로 돌아가고 웨이퍼 리프트핀(49)이 수직 하향 이동하면서 웨이퍼 패드(43)의 표면에 내려놓는다. 여기서, 핑거(47)는 웨이퍼(1)가 웨이퍼 패드(43)에 놓여짐과 동시에 웨이퍼(1)를 펜스(45)를 향해 밀어주고, 펜스(45)가 웨이퍼(1)를 받쳐주는 역할을 하며 디스크(40)의 본체(41)가 스핀할 때 웨이퍼(1)가 웨이퍼 패드(43)로부터 떨어지지 않도록 하는 역할을 한다.

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이후, 고에너지 이온주입이 웨이퍼(1)에 이루어지고 이 동안에 본체(41)가 스핀하고 웨이퍼(1)도 고속 회전한다.

그런데 종래에는 펜스(45)가 휨과 같은 변형이나 마모가 발생하기 쉬운, 낮은 경도의 알루미늄 재질로 이루어지기 때문에 웨이퍼(1)가 웨이퍼 패드(43)와의 불량한 고착(sticking)으로 인하여 펜스(45)의 내측면에 제대로 밀착하지 못하고 고속 회전할 경우, 웨이퍼(1)가 펜스(45)의 특정한 내측면 일부분에 계속적으로 접촉하면서 충격을 가하여 파티클을 발생시켜 웨이퍼(1)의 오염을 가져오거나, 심한 경우에는 홈(도시 안됨)의 생성을 유발하기도 한다.

이러한 상태에서 고에너지 이온주입이 완료되고 나면 웨이퍼(1)의 언로딩을 위해 웨이퍼 리프트핀(49)이 펜스(45)에 최대한 밀착한 웨이퍼(1)를 수평상태로 들어올릴 때 펜스(45)의 홈에 웨이퍼(1)가 끼어져 있으면, 웨이퍼(1)의 가장자리가 긁히기도 한다. 그렇지 않을 경우에는 웨이퍼(1)를 수평상태가 아닌 일측으로 기울어진 상태로 들어올려지는 동안에 아래로 떨어져서 웨이퍼의 오염을 가져오고 심한 경우에는 웨이퍼의 파손을 가져오기도 한다. 이는 알루미늄 재질의 펜스(45)가 빛반사가 심한 은색을 나타내므로 정기적인 예방정비(preventive maintenance)를 실시할 때 펜스(45)의 표면 마모정도를 육안으로 파악하기가 어려워 이미 상당히 마모된 펜스를 예방정비 때에 새로운 펜스로 교체하는 것을 놓치는 경우가 많기 때문이다.

또한 웨이퍼 패드(43)에 웨이퍼(1)가 정확하게 로딩되지 않으면 웨이퍼(1)의 가장자리가 내측 에지부(45a)에 부딪히면서 쉽게 마모되거나 파손되는 경우가 다발하는데 이는 도 4에 도시된 바와 같이, 펜스(45)의 내측 에지부(45a)가 라운딩처리되지 않고 직각을 이루기 때문이다.

결과적으로 종래에는 이러한 웨이퍼들을 모두 폐기 처분하지 않으면 안되므로 웨이퍼의 손실에 따른 경제적 피해가 막대하다.

따라서 본 발명의 목적은 웨이퍼와의 접촉으로 인한 변형이나 마모를 억제하여 웨이퍼의 오염 및 손상을 방지하도록 한 이온주입기용 웨이퍼 리프트 어셈블리의 펜스를 제공하는데 있다.

또한 본 발명은 육안으로 표면의 마모정도를 용이하게 파악하여 제때에 교체하도록 한 이온주입기용 웨이퍼 리프트 어셈블리의 펜스를 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 이온주입기용 웨이퍼 리프트 어셈블리의 펜스는

웨이퍼 디스크의 각 웨이퍼 패드의 원주면 일부에 체결되는 본체; 그리고

상기 본체의 경도를 높이기 위해 상기 본체의 표면에 형성된 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 코팅층이 상기 본체를 애노다이징 처리한 층으로 형성될 수 있다. 상기 코팅층이 상기 본체로부터의 빛반사를 줄이기 위해 적갈색과 같은 색상으로 형성될 수 있다. 상기 본체의 내측 에지부가 웨이퍼와의 손상을 줄이기 위해 라운딩처리될 수 있다.

따라서, 본 발명은 이온주입 때에 스핀되는 웨이퍼와의 접촉으로 인한 펜스의 변형이나 마모를 줄이고 웨이퍼의 언로딩 때에 웨이퍼의 마모나 파손을 방지할 수 있다. 또한 본 발명은 펜스의 표면 마모정도를 육안으로 용이하게 파악하여 펜스의 교체시기를 놓치지 않도록 하고 더욱이 정기적인 교체기간을 예를 들어 1년으로 정하여 펜스를 정기적으로 교체하도록 한다. 그 결과, 본 발명은 웨이퍼의 마모나 파손과 같은 방지하여 경제적 손실을 줄일 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 이온주입기용 웨이퍼 리프트 어셈블리의 펜스를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 종래의 부분과 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여한다.

도 5는 본 발명에 의한 이온주입기용 웨이퍼 리프트어셈블리의 펜스의 내측 에지부를 나타낸 확대도이고 도 6은 도 5의 펜스를 A-A선을 따라 절단한 단면도이다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 펜스(70)는 본체(71)가 알루미늄 재질로 이루어지고, 본체(71)의 변형이나 마모를 억제하기 위해 본체(71)의 표면에 예를 들어 애노다이징(anodizing) 공정처리된 경도가 강화된 코팅층(73)이 형성되고, 도2의 웨이퍼 패드(43)의 외주면 일부분에 나사 체결되도록 본체(71)의 정해진 위치에 관통홀이 형성된다. 또한, 펜스(70)의 내측 에지부(70a)가 라운딩처리된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 펜스(70)의 경우에는 경도가 낮은 알루미늄 재질의 본체(71)에 표면 경도를 강화하기 위한 코팅층(73)이 코팅되므로 고에너지 이온주입이 진행될 때 웨이퍼 패드(43) 상의 웨이퍼(1)가 고속 회전하면서 펜스(70) 와 계속적으로 접촉하여 충격을 가하더라도 종래의 펜스(45)에 비하여 펜스(70)의 마모나 변형이 발생하기 어렵고 더욱이 펜스(70)에 홈이 형성되기가 어렵다. 따라서 본 발명은 이온주입의 완료 후에 웨이퍼 리프트핀에 의해 웨이퍼를 들어올릴 때 웨이퍼의 마모나 떨어뜨림으로 인한 오염 및 파손과 사고가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한 코팅층(73)이 빛반사가 낮은 암갈색을 나타내므로 육안으로 펜스(70)의 마모정도를 파악하기가 용이하므로 교체를 필요할 정도로 마모된 펜스(70)를 제때에 교체할 수 있고 나아가 펜스(70)의 마모나 변형으로 인한 웨이퍼의 마모와 파손을 사전에 방지할 수 있다. 더욱이 펜스(70)의 마모를 감안하여 펜스(70)의 교체기간을 예를 들어 1년으로 미리 정하여 두면, 펜스(70)를 정기적으로 교체함으로써 단지 육안 파악에 의한 펜스(70)의 교체가 지연됨으로 인하여 웨이퍼의 마모나 파손이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

그리고 펜스의 내측 에지부(70a)가 라운딩처리되므로 웨이퍼 패드(43)에 웨이퍼(1)가 정확하게 로딩되지 않아서 웨이퍼(1)의 가장자리가 내측 에지부(70a)에 부딪히더라도 웨이퍼(1)가 쉽게 마모되거나 파손되지 않는다.

따라서 본 발명은 웨이퍼의 손실을 방지하고 경제적 피해를 줄여줄 수 있는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면, 이온주입기용 웨이퍼 리프트 어셈블리의 펜스의 표면 마모나 변형을 줄이기 위해 펜스의 본체 표면에 경도 강화용 코팅층이 형성되고 코팅층이 빛반사가 낮은 적갈색으로 이루어지고 본체의 내측 에지부가 라운딩처리된다.

따라서, 본 발명은 이온주입 때에 웨이퍼 패드 상의 웨이퍼가 고속 회전하면서 펜스에 계속적으로 접촉하더라도 펜스에 마모나 변형이 이루어지기가 어려우므로 이온주입 완료한 웨이퍼를 리프트핀으로 들어올릴 때 웨이퍼가 스크래치와 같은 마모가 발생하거나 웨이퍼의 가장자리가 펜스의 홈에 끼어져 파손되거나 웨이퍼의 떨어짐과 같은 사고가 발생하는 것이 방지된다. 더욱이 코팅층이 빛반사가 적으므로 육안으로 펜스의 마모를 용이하게 파악할 수 있고 펜스를 적기에 교체할 수 있다. 내측 에지부가 라운딩처리되어 웨이퍼의 부정확한 로딩에도 불구하고 웨이퍼의 손상이 쉽게 발생하지 않는다. 그 결과 본 발명은 웨이퍼의 마모나 파손을 방지하여 경제적 손실을 줄일 수가 있다.

한편, 본 발명은 도시된 도면과 상세한 설명에 기술된 내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형도 가능함은 이 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이다.

Claims (3)

1. 웨이퍼가 로딩되는 웨이퍼 디스크 중, 실질적으로 웨이퍼가 안착되는 영역인 웨이퍼 패드의 원주면 일부 상부에 체결되는 본체; 그리고

   상기 본체의 경도를 높이기 위해 상기 본체의 표면에 형성된 코팅층을 포함하는 이온주입기용 웨이퍼 리프트 어셈블리의 펜스.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 코팅층이 상기 본체로부터의 빛반사를 줄이기 위한 색상으로 형성된 이온주입기용 웨이퍼 리프트 어셈블리의 펜스.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 본체의 내측 에지부가 웨이퍼와의 손상을 줄이기 위해 라운딩처리된 것을 특징으로 하는 이온주입기용 웨이퍼 리프트 어셈블리의 펜스.

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