KR100635852B1 - 반도체 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 제조장치에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 본 발명의 목적은 전극간의 거리가 변경되거나 전극의 유지 보수가 필요한 경우에 전극을 분해하거나 교체가 필요하지 않은 반도체 제조장치를 제공함에 있다. 또한 전원공급장치의 접점이 외부로 노출되는 것을 차단하여, 스퍼터링에 의한 아킹을 방지할 수 있는 반도체 제조장치를 제공함에 있다.

이를 위해 본 발명은 복수개의 전극으로 구성된 이온 빔 추출부와, 하나의 모듈로 구성되어 상기 복수개의 전극에 전압을 공급하는 전원 공급부를 포함한다.

상기 전원 공급부는, 상기 복수개의 전극 각각에 전압을 공급하는 전극 접촉부와, 상기 전극 접촉부를 감싸고 있는 절연부와, 상기 전극 접촉부와 절연부의 한편을 축에 고정하는 고정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 제조장치{A semiconductor manufacturing device}

도 1은 종래 반도체 제조장치의 전원 공급 장치를 도시한 사시도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 제조장치의 일 부분을 도시한 사시도이다.

도 3은 도 2에 도시한 전극의 전원 공급 장치를 도시한 단면도이다.

도 4a 및 도 4b는 도 2에 도시한 전극간 거리가 변경될 경우 전원 공급 장치의 동작을 도시한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10a, 10b, 10c : 전극

20 : 전원공급장치

22 : 전극 접촉부

24 : 절연부

26 : 접촉부 스프링

28 : 절연부 스프링

본 발명은 반도체 제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 모듈로 구성된 전원공급장치를 이용하여 복수개의 전극에 전압을 공급할 수 있는 반도체 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체소자의 제조는 증착, 노광, 식각 등의 반복된 공정을 통해 소자의 특성에 따른 패턴(pattern)을 형성하여 이루어지며, 반도체소자의 고집적화 추세는 미세패턴 형성 기술의 발전에 큰 영향을 받고 있다. 이러한 반도체소자의 제조공정에 있어서 이온원에서 추출된 이온 빔을 원하는 에너지로 가속시키기 위한 가속 전극의 구성이 필수적이다.

이를 위해 우선 이온추출전극에 적절한 전압(약 4~6kV)을 인가하여 이온을 얻고, 가속기에서 원하는 에너지를 가질 수 있도록 가속시킨 후, 이온 빔 집속용 정전렌즈에 의해 집속 된 이온 빔을 기판에 조사하면 반도체소자의 제조에 필요한 공정, 즉 반도체 접합 형성을 위한 불순물 주입공정 인 이온주입, 포토레지스터의 노광, 또는 식각 공정을 행할 수 있게 된다.

이와 같이 이온 빔을 원하는 에너지로 가속시키는 가속기는 두개 또는 그 이상의 원형 평행 평판전극에 의해 구성되며 이온 빔이 가속기 전극을 통과할 때, 전극 사이에 인가된 전위차이만큼 에너지를 얻어 가속되게 된다.

도 1에 도시된 바와 같이 두개 이상의 전극(1)은 서로 평행한 구조를 가지고 있으며, 각각의 전극(1)은 절연체(2)에 의해 서로 전기적으로 차단되어 있다. 그리고, 각 전극(1)은 별도의 전원 공급원에 의해 전압을 공급 받는다. 외부의 전원 공급기에서 인가된 전원은 전선을 통해 챔버(미도시) 내부로 전달되고, 다시 챔버 내 부에서 전선을 통해 각각의 전극(1)에 연결된다. 전압공급단자(3)는 볼트와 너트를 이용하여 조립되어 있으며, 전압공급단자(3)의 조립은 각각의 전극(1) 조립 시에 조립이 이루어져야 한다.

그러나 이러한 종래의 반도체 제조장치는, 전극의 유지 보수를 위해서는 전극 어셈블리 전체를 분해하여야 하며, 특히 각각의 전극에 대해서 일일이 분해를 하여야 하므로 매우 불편하며, 마모와 파손의 우려가 있다는 문제점이 있었다.

또한 전압공급단자의 접점이 노출되어 있어, 이온에 의해 스퍼터링(sputtering) 되어 나온 도전성 부산물이 전극의 접점에 부착되어 아킹(arcing) 등의 문제를 유발하고, 플라즈마 발생장치의 RF 노이즈가 쉽게 전달될 수 있다는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 전극간의 거리가 변경되거나 전극의 유지 보수가 필요한 경우에 전극을 분해하거나 교체가 필요하지 않은 반도체 제조장치를 제공함에 있다.

또한 전원공급장치의 접점이 외부로 노출되는 것을 차단하여, 스퍼터링에 의한 아킹을 방지할 수 있는 반도체 제조장치를 제공함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 복수개의 전극으로 구성된 이온 빔 추출부와, 하나의 모듈로 구성되어 상기 복수개의 전극에 전압을 공급하는 전원 공급부를 포함한다.

또한 상기 전원 공급부는, 상기 복수개의 전극 각각에 전압을 공급하는 전극 접촉부와, 상기 전극 접촉부를 감싸고 있는 절연부와, 상기 전극 접촉부와 절연부의 한편을 축에 고정하는 고정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 전원 공급부는, 상기 복수개의 전극과 전극 접촉부와의 접촉부분을 제외하고 상기 절연부에 의해 차폐되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 전원 공급부는, 상기 전극 접촉부와 절연부는 각각 상기 고정부와 탄성을 가진 탄성체에 의해 고정되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 복수개의 전극간 거리가 변화하면, 위치가 변경된 전극과 접촉된 상기 전극 접촉부와 절연부를 고정시키는 상기 탄성체의 길이를 변경된 위치에 맞추어 변화시키는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

도 2에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 반도체 제조장치는 고밀도 플라즈마(plasma)를 이용하여 이온 빔을 집속 시키는 부분을 도시한 것으로, 플라즈마 생성 챔버(chamber)(16)의 외주면에는 RF 코일(14)과 전자석(Electromagnet)(12)이 배치되어 있고, 플라즈마 생성 챔버(16)의 내에는 복수개의 평행 판형 전극(10a, 10b, 10c)이 배치되어 있다.

이온 빔의 집속은 기본적으로 이온이 지나가는 경로에 전극(10a, 10b, 10c)을 설치하고, 전기장(Electric Field)을 인가하여 이온이 일정한 방향성을 가지도록 하는 구조로 이루어진다. 이를 위해 우선 플라즈마 생성 챔버(16) 외주면의 RF 코일(14)과 전자석(12)을 이용하여 챔버(16) 내에 플라즈마를 발생시킨다. 플라즈마란 고온에서 음전하를 가진 전자와 양전하를 띤 이온으로 분리된 기체상태로 전하분리도가 상당히 높으면서도 전체적으로는 음과 양의 전하수가 같아서 중성을 띠는 기체를 의미한다. 플라즈마를 이루는 각 개체는 전기를 띠고 있어서 중성 기체와는 달리, 외부에서 전기장과 자기장을 가하면 전하로서 힘을 직접 받아서 쉽게 영향을 받고 집단운동을 하는 성질을 가지고 있다.

이러한 플라즈마의 성질에 따라 챔버(16) 내부의 전극(10a, 10b, 10c)에 적절한 전압을 인가하게 되면 챔버(16) 내부의 이온들이 일정한 방향성을 띠며, 원형 평행 평판전극을 통과할 때 전극(10a, 10b, 10c) 사이에 인가된 전위차이만큼 에너지를 얻어 가속하게 된다. 챔버 내부(16)의 전극(10a, 10b, 10c)의 개수는 반도체 제조공정이나 그 밖의 설계조건에 따라 달라질 수 있는데, 본 발명에는 3개의 전극(10a, 10b, 10c)을 사용하는 경우를 도시하고 있다. 가장 윗부분에 형성된 전극(10a)을 통과하면서 이온들은 일정한 에너지를 얻어 가속(acceleration)하게 되고, 가운데 부분에 형성된 전극(10b)을 통과하면서 일정한 방향으로 집속(focusing)하게 되고, 마지막 부분에 형성된 전극(10c)은 시료(웨이퍼)(미도시)에 조사하기에 적절한 속도로 감속(deceleration)해주는 역할을 하게 되는 것으로 볼 수 있으나, 이는 항상 일정한 것이 아니며 설계조건 등에 따라 변할 수 있는 것이다.

이와 같이 챔버(16) 내의 복수개의 전극(10a, 10b, 10c)을 이온들이 통과하면서 가속, 감속, 집속 등이 되게 하려면 각 전극(10a, 10b, 10c)에는 일정한 전 압이 공급되어야 한다. 도 3에는 복수개의 전극(10a, 10b, 10c)에 전압을 공급하는 전원공급장치(20)의 구성이 도시 되어 있다. 전원공급장치(20)는 하나의 모듈(module)을 형성하고 있으며, 복수개의 전극(10a, 10b, 10c)에 전압을 전달하기 위한 전극 접촉부(22)와 각 전극 접촉부(22)를 외부와 절연하기 위해 전극 접촉부(22) 주위를 감싸고 있는 절연부(24)로 구성되어 있다. 전극 접촉부(22)는 3개의 전극(10a, 10b, 10c)과 각각 전기적으로 접촉되어 있으며, 전극 접촉부(22)가 전극(10a, 10b, 10c)과 접촉하는 부분 이외의 부분은 절연부(24)에 의해 전기적으로 차단이 되어 있다. 또한 각 전극 접촉부(22)에는 서로 다른 전압이 독립적으로 각 전극(10a, 10b, 10c)에 공급될 수 있도록 설계되어 있음은 물론이다.

한편 반도체 제조장치에서 전압의 세기와 전극(10a, 10b, 10c)의 거리는 장비의 성능을 결정하는 중요한 변수이다. 이에 따라 반도체 제조공정에 따라 전압의 세기를 변경하거나 전극(10a, 10b, 10c)간의 거리를 달리하는 경우가 종종 발생하게 되는데, 이 때 전압의 세기는 전극 접촉부(22)에 전압을 공급하는 외부 전원의 세기를 조절하는 것으로 그 세기를 변경할 수 있으나, 전극(10a, 10b, 10c)간의 거리를 변경하는 것이 문제가 된다.

이를 위해 본 발명에서는 각 전극 접촉부(22)와 절연부(24)를 2개의 스프링(26, 28)으로 구속하고 있으며, 이에 따라 전극 접촉부(22)와 절연부(24)는 조립 방향에 대해서 탄성을 가질 수 있게 된다.

즉, 전원공급장치(20) 모듈 내부의 각각의 전극 접촉부(22)는 안정적으로 전압을 전극(10a, 10b, 10c)에 전달하기 위해 내부의 작은 스프링(26)의 탄성을 이 용하여 전극(10a, 10b, 10c)과 접촉하게 된다. 그리고 각각의 전극 접촉부(22)를 감싸고 있는 절연부(24)는 또 다른 스프링(28)에 의해 독립적으로 탄성력을 이용하여 전극(10a, 10b, 10c)과 접촉하게 된다.

반도체 제조공정 중에 전극(10a, 10b, 10c)간의 위치를 변경할 필요가 있는 경우에는 도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이 해당 전극 접촉부(22)와 절연부(24)의 스프링(26, 28)을 제어하여 그 위치를 변경할 수 있다. 복수의 전극 중 첫번째 위치한 전극(10a)과 마지막에 위치한 전극(10c)의 위치를 변경해야 할 경우 첫번째 위치한 전극(10a)에 전압을 공급하는 전극 접촉부(22)와 해당 전극 접촉부(22)를 감싸고 있는 절연부(24)의 스프링(26a, 28a)의 길이를 늘어나게 하면 첫번째 전극(10a)과 정확하게 접촉하게 된다. 마찬가지로 마지막에 위치한 전극(10c)에 전압을 공급하는 전극 접촉부(22)와 해당 전극 접촉부(22)를 감싸고 있는 절연부(24)의 스프링(26c, 28c)의 길이를 줄어들게 하면 마지막 전극(10c)과 정확하게 접촉할 수 있다.

이와 같이 스프링(26, 28)의 길이를 조절하여 전극 접촉부(22)의 위치를 변경하여도 전극(10a, 10b, 10c)과 전극 접촉부(22)가 직접 접촉되는 부분이외의 부분이 절연부(24)에 의해 절연차폐를 유지할 수 있음은 물론이다.

또한 전극 접촉부(22)의 보수가 필요한 경우에는 전극 접촉부(22)를 일일이 분해할 필요 없이 전원공급장치(20)의 모듈 전체를 간단히 탈착하여 필요한 과정을 수행하면 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의할 경우 두개 이상의 서로 다른 전압의 공급과 절연이 동시에 요구되는 전극 접촉부위에 하나의 전원공급장치 모듈 장착으로 각 전극에 독립적인 전압의 공급과, 전극 접촉부위 이외에 절연차폐가 가능하게 되어 장치의 간편화 뿐만 아니라 스퍼터링에 의한 아킹을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한 독립된 이중 스프링을 이용하여 각 전극 접촉부와 절연부의 위치를 제어할 수 있어 전극간의 위치가 변경되는 경우에도 별도의 조작 없이 스프링의 위치변경 만으로 기존의 절연과 전압의 공급상태를 그대로 유지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 복수개의 전극으로 구성된 이온 빔 추출부와,

   상기 복수개의 전극에 서로 다른 전압을 공급하는 복수개의 전극 접촉부를 포함하고 하나의 모듈로 구성되는 전원 공급부를 포함하는 반도체 제조장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 전원 공급부는, 상기 전극 접촉부를 감싸고 있는 절연부와, 상기 전극 접촉부와 절연부의 한편을 축에 고정하는 고정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 전원 공급부는, 상기 복수개의 전극과 전극 접촉부와의 접촉부분을 제외하고 상기 절연부에 의해 차폐되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 전원 공급부는, 상기 전극 접촉부와 절연부는 각각 상기 고정부와 탄성을 가진 탄성체에 의해 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 복수개의 전극간 거리가 변화하면, 위치가 변경된 전극과 접촉된 상기 전극 접촉부와 절연부를 고정시키는 상기 탄성체의 길이를 변경된 위치에 맞추어 변화시키는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.

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