KR100673006B1 - 이온 주입 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이온 주입 장치에 관한 것으로, 더미 웨이퍼를 포함하는 다수매의 웨이퍼에 특정의 이온을 주입하는 이온 주입 장치에 있어서 상기 더미 웨이퍼는 상기 특정의 이온별로 개별적으로 사용되고, 상기 특정의 이온별로 개별적으로 사용되는 더미 웨이퍼를 개별적으로 보관하는 다수개의 더미 웨이퍼 카세트를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하면, 더미 웨이퍼 카세트가 다수개 설치되어 있어서 도핑 이온별로 더미 웨이퍼를 별도로 보관하여 이온 주입 공정에 사용할 수 있게 된다. 따라서, 하나의 더미 웨이퍼를 공용으로 사용함으로써 발생하는 교차 오염 문제를 해결하여 웨이퍼의 가공 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
반도체, 웨이퍼, 이온 주입 장치, 더미 웨이퍼 카세트
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이온 주입 장치를 도시한 평면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이온 주입 장치에 있어서 회전 디스크를 도시한 정면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이온 주입 장치에 있어서 일부를 도시한 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100; 이온 주입 장치 110; 프로세스 챔버
111; 회전 디스크 112; 서셉터
113; 웨이퍼 홀더 114; 핀 액튜에이터
115; 회전 구동 모터 116; Y축 스캔 모터
117; 축 120; 로드락 챔버
121; 웨이퍼 이송 암 122; 로드락 밸브
130; 진공 로드락 카세트 141; 로봇
142; 더미 웨이퍼 카세트 143; 버퍼 카세트
144; 플랫 얼라이너 145; 카세트 시프터
150; 오퍼레이터 인터페이스 161-163; 진공 펌프
170; 이온 빔 하우징 180; 이온 빔 발생부
본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼에 이온을 주입시키는 이온 주입 장치에 관한 것이다.
이온 주입 공정은 어떤 대상물에 특정 이온을 도핑시켜 원하는 도전형을 가지는 도전 영역을 형성하는 공정 기술이다. 특히, 반도체 산업에서 이온 주입 공정은 웨이퍼에 원하는 불순물 농도를 가지는 얕은 영역을 정밀하게 형성하는데 널리 쓰이고 있다. 이러한 반도체 이온 주입 공정은 크게 두 가지로 구분될 수 있는데, 웨이퍼를 한 장씩 가공하는 싱글 타입 프로세스(Single Type Process)와 여러 장의 웨이퍼를 한꺼번에 가공하는 배치 타입 프로세스(Batch Type Process)가 그것이다.
여기서, 배치 타입 프로세스에 사용되는 이온 주입 장치는 다수매의 웨이퍼를 가공하는 경우 회전 디스크에 더미 웨이퍼(dummy wafer)를 로딩할 상황이 발생할 수 있다. 회전 디스크에 더미 웨이퍼를 로딩하지 아니하면 웨이퍼를 지지하는 서셉터가 오염되기 때문이다. 서셉터가 오염되면 새로운 웨이퍼를 안정적으로 로딩하는데 장애가 된다. 더미 웨이퍼는 이온 주입 장치의 더미 웨이퍼 카세트에 보관된다.
그런데, 종래에 있어서는 더미 웨이퍼 카세트가 1기만 설치되어 있고, 또한 더미 웨이퍼는 공용으로 사용한다. 그러기 때문에, 이온 주입 공정에 사용되는 각 종의 도핑 이온(dopant), 가령 붕소(B), 인산(P), 비소(As) 등이 더미 웨이퍼에 서로 섞여 누적된다. 각종의 도핑 이온이 누적된 더미 웨이퍼에 의해 정상적으로 가공되어야 할 웨이퍼가 오염되는 소위 교차 오염(cross contamination) 현상이 있었다.
본 발명은 상술한 종래 기술상의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 더미 웨이퍼로부터 야기되는 교차 오염 현상이 발생되지 않는 이온 주입 장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성할 수 있는 본 발명에 따른 이온 주입 장치는 도핑 이온별로 더미 웨이퍼를 별도로 보관할 수 있는 다수개의 더미 웨이퍼 카세트를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 특징을 구현할 수 있는 본 발명의 실시예에 따른 이온 주입 장치는, 더미 웨이퍼를 포함하는 다수매의 웨이퍼에 특정의 이온을 주입하는 이온 주입 장치에 있어서 상기 더미 웨이퍼는 상기 특정의 이온별로 개별적으로 사용되고, 상기 특정의 이온별로 개별적으로 사용되는 더미 웨이퍼를 개별적으로 보관하는 다수개의 더미 웨이퍼 카세트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 다수매의 웨이퍼를 장착하는 디스크를 포함한다. 상기 디스크는 상기 다수매의 웨이퍼를 장착하는 다수개의 서셉터를 포함한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 디스크와 조합되어 상기 디스크를 회전시키는 구동력을 제공하는 모터를 포함한다. 상기 디스크와 조합되어 상기 디스크를 직선 이동시키는 구동력을 제공하는 모터를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 디스크에 장착된 다수매의 웨이퍼에 주입될 특정의 이온을 포함하는 빔을 발생시키는 이온 빔 발생부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 디스크는 진공 환경을 제공하는 프로세스 챔버에 설치된다. 상기 프로세스 챔버는 상기 진공 환경을 제공하도록 동작하는 진공 펌프를 포함한다. 상기 프로세스 챔버는 상기 디스크에 웨이퍼를 제공하는 로드락 챔버와 조합된다.
상기 특징을 구현할 수 있는 본 발명의 변형 실시예에 따른 이온 주입 장치는, 더미 웨이퍼를 포함하는 다수매의 웨이퍼를 장착하는 회전 디스크를 포함하는 프로세스 챔버와, 상기 회전 디스크에 장착된 더미 웨이퍼를 포함하는 다수매의 웨이퍼에 주입될 특정의 이온을 포함하는 빔을 발생시키는 이온 빔 발생부와, 상기 더미 웨이퍼를 보관하는 더미 웨이퍼 카세트를 포함하며, 상기 더미 웨이퍼는 상기 특정의 이온 종류별로 상기 회전 디스크에 장착되어 사용되도록 다수개 제공되고, 상기 더미 웨이퍼 카세트는 상기 특정의 이온 종류별로 사용되는 다수개의 더미 웨이퍼를 상기 특정의 이온 종류별로 보관하도록 다수개 제공되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 변형 실시예에 있어서, 상기 회전 디스크는 직선 이동된다. 상기 회전 디스크는 상기 다수매의 웨이퍼가 로딩되는 다수개의 서셉터를 포함한다.
본 발명의 변형 실시예에 있어서, 상기 프로세스 챔버와 조합되어 상기 디스크에 웨이퍼를 제공하는 로드락 챔버를 더 포함한다. 상기 프로세스 챔버 내부의 환경을 진공으로 만드는 진공 펌프를 더 포함한다.
본 발명에 의하면, 더미 웨이퍼 카세트가 다수개 설치되어 있어서 도핑 이온별로 더미 웨이퍼를 별도로 보관하여 이온 주입 공정에 사용할 수 있게 됨으로써, 하나의 더미 웨이퍼를 공용으로 사용함으로써 발생하는 교차 오염 문제를 해결할 수 있게 된다.
이하, 본 발명에 따른 이온 주입 장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명과 종래 기술과 비교한 이점은 첨부된 도면을 참조한 상세한 설명과 특허청구범위를 통하여 명백하게 될 것이다. 특히, 본 발명은 특허청구범위에서 잘 지적되고 명백하게 청구된다. 그러나, 본 발명은 첨부된 도면과 관련해서 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 가장 잘 이해될 수 있다. 도면에 있어서 동일한 참조부호는 다양한 도면을 통해서 동일한 구성요소를 나타낸다.
(실시예)
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이온 주입 장치를 도시한 평면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이온 주입 장치에 있어서 회전 디스크를 도시한 정면도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 이온 주입 장치(100)는 배치 타입 프로세스에 사용되는 것으로서 1회의 공정으로써 다수매의 웨이퍼에 대해 특정의 이온을 주입하는 장치이다.
이 장치(100)는 실제로 이온 주입 공정이 진행되는 장소인 프로세스 챔버(110;process chamber)를 구비한다. 프로세스 챔버(110)에는 이온 주입 공정 대상물인 다수개의 웨이퍼(wafer)를 로딩하는 회전 디스크(111:rotating disk)가 배치된다. 회전 디스크(111)는 이온 주입 공정에 필요한 이온 빔이 오는 앞면 바깥쪽 둘레에 금속 또는 절연체로 구성된 다수개의 서셉터(112;susceptor)가 설치되어 있어서 다수개의 웨이퍼를 마운팅할 수 있다. 회전 디스크(111)를 갖는 프로세스 챔버(110)는 크라이오 펌프(CRYO pump)와 같은 진공 펌프(161,162,163)에 의해 밀폐된(hermetic) 공간을 정의한다. 진공 펌프(161-163)는 프로세스 챔버(110)의 앞쪽 및 뒷쪽에 복수개 설치될 수 있다.
회전 디스크(111)는 축(117)을 중심으로 고속으로 회전되는데, 회전 디스크(111)의 뒷쪽에 배치된 회전 구동 모터(115;rotary drive motor)로부터 회전력을 전달받는다. 회전 디스크(111)가 회전함으로써 다수개의 서셉터(112)에 마운팅된 다수개의 웨이퍼의 표면에 특정의 이온이 주입된다. 회전 디스크(111)에 회전 디스크(111)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있는 Y축 스캔 모터(116;Y scan motor)가 더 설치되어 있는 것이 바람직하다. 회전 디스크(111)가 회전 뿐만 아니라 상하로도 이동가능하다면 웨이퍼에 대한 도핑을 균일하게 할 수 있다.
프로세스 챔버(110)의 앞쪽에는 웨이퍼 홀더(113;wafer holder)가 배치되고 뒷쪽에는 핀 액튜에이터(114:pin actuator)가 배치되어 있다. 웨이퍼의 서셉터 (112)로의 로딩 및 언로딩은 이들 웨이퍼 홀더(113) 및 핀 액튜에이터(114)에 의해 구현된다. 프로세스 챔버(110)로의 웨이퍼 로딩은 로드락 챔버(120;loadlock chamber) 내의 웨이퍼 이송 암(121;wafer transfer arm)이 동작함으로써 실현된다. 웨이퍼는 로드락 밸브(122;loadlock valve)를 통해 로드락 챔버(120)로 이송되고, 이송된 웨이퍼는 웨이퍼 이송 암(121)에 의해 프로세스 챔버(110)로 운반되어 서셉터(112)에 장착된다. 웨이퍼는 진공 로드락 카세트(130;vacuum loadlock cassette)에 보관된다. 여기서의 웨이퍼의 이송은 로봇(141)이 담당한다.
본 이온 주입 장치(100)에는 웨이퍼를 정렬하는 플랫 얼라이너(144;flat aligner)와 버퍼 카세트(143;buffer cassette) 및 카세트 시프터(145;cassette shifter) 및 오퍼레이터 인터페이스(150;operator interface)가 더 구비된다.
한편, 배치 타입 프로세스에 사용되는 본 실시예의 이온 주입 장치(100)는 통상적으로 회전 디스크(111)에 로딩되는 웨이퍼 수가 복수, 가령 13매로 구성되며 총 2회의 이온 주입 공정을 진행하여야 1 로트(lot), 즉 25 매의 웨이퍼가 가공된다. 그런데, 2회차 이온 주입 공정시 웨이퍼 1매가 부족하므로, 도 2에 도시된 바와 같이, 회전 디스크(111)에 정상적으로 이온 주입 공정 대상물인 웨이퍼(Wp) 이외에 더미 웨이퍼(Wd;dummy wafer)를 로딩한다. 회전 디스크(111)에 더미 웨이퍼를 로딩하지 아니하면 웨이퍼를 지지하는 서셉터(112)가 오염되기 때문이다. 서셉터(112)가 오염되면 후속하는 이온 주입 공정시 투입되는 새로운 웨이퍼를 안정적으로 로딩하는데 장애가 된다. 따라서, 본 이온 주입 장치(100)에는 더미 웨이퍼(dummy wafer)를 보관하는 더미 웨이퍼 카세트(142;dummy wafer cassette)가 설치된다.
그런데, 이온 주입 공정에는 특정의 이온 하나만을 웨이퍼에 주입하는 것뿐만 아니라 필요상 여러 가지 이온, 가령 붕소(B), 인산(P), 비소(As) 등을 사용한다. 이때, 하나의 더미 웨이퍼만으로 여러 가지 이온을 사용하는 이온 주입 공정에 사용하게 되면 각종의 도핑 이온이 더미 웨이퍼에 서로 섞여 누적된다. 각종의 도핑 이온이 누적된 더미 웨이퍼를 계속적으로 이온 주입 공정에 투입하게 되면 정상적으로 가공되어야 할 웨이퍼가 오염되는 소위 교차 오염(cross contamination) 현상이 발생한다.
따라서, 도핑 이온별로 사용할 더미 웨이퍼를 각각 별도로 보관할 더미 웨이퍼 카세트(142a,142b,142c)를 다수개 설치한다. 가령, 어느 하나의 더미 웨이퍼 카세트(142a)는 붕소 이온 도핑시 사용할 더미 웨이퍼를 보관하고, 다른 하나의 더미 웨이퍼 카세트(142b)는 인산 이온 도핑시 사용할 더미 웨이퍼를 보관하고, 나머지 더미 웨이퍼 카세트(142c)는 비소 이온 도핑시 사용할 더미 웨이퍼를 보관하는데 사용한다. 이와 같이, 다수개의 더미 웨이퍼 카세트(142)를 사용하게 되면 도핑 이온별로 더미 웨이퍼들을 별도로 보관하여 해당 이온 도핑시 사용하게 되면 더미 웨이퍼에서 유발되는 소위 교차 오염(cross contamination)을 예방할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이온 주입 장치의 일부, 특히 이온 빔 발생부를 포함한 일부를 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 프로세스 챔버(110)의 앞면에는 이온 빔을 발생시키는 이온 빔 발생부(180)가 배치된다. 이온 빔 발생부(180)는 소정의 이온을 포함하는 이온 빔을 알루미늄 등으로 구성된 이온 빔 하우징(170)을 통해 회전 디스크(111)에 마운팅된 웨이퍼(Wp,Wd)로 공급한다. 이온 빔이 웨이퍼(Wp,Wd)에 제공됨으로써 웨이퍼(Wp,Wd)의 어느 특정 부분이 도핑되어 접합 영역과 같은 불순물 영역이 형성된다. 회전 디스크(111)에는 웨이퍼(Wp,Wd)에는 이온 주입 공정 대상물인 정상적인 웨이퍼(Wp) 외에 더미 웨이퍼(Wd)가 장착되어 있을 수 있다. 여기서, 더미 웨이퍼(Wd)는 이온 주입 공정에 사용되는 특정의 이온별로 각각 다른 더미 웨이퍼(Wd)를 사용한다. 따라서, 하나의 더미 웨이퍼를 공용으로 사용함으로써 특정의 이온으로 이온 주입 공정을 받는 웨이퍼(Wp)를 다른 이온으로 오염시키는 현상이 발생되지 아니한다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 그리고, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예들은 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 더미 웨이퍼 카세트가 다수개 설치되어 있어서 도핑 이온별로 더미 웨이퍼를 별도로 보관하여 이온 주입 공정에 사용할 수 있게 된다. 따라서, 하나의 더미 웨이퍼를 공용으로 사용함으로써 발생하는 교차 오염 문제를 해결하여 웨이퍼의 가공 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
Claims (14)
- 더미 웨이퍼를 포함하는 다수매의 웨이퍼가 장착되는 웨이퍼 장착부가 배치되는 프로세스 챔버와, 상기 더미 웨이퍼를 포함하는 다수매의 웨이퍼에 주입될 특정의 이온 빔을 발생시키는 이온 빔 발생부를 포함하는 이온 주입 장치에 있어서,상기 더미 웨이퍼는 상기 특정의 이온별로 개별적으로 사용되고, 상기 특정의 이온별로 개별적으로 사용되는 더미 웨이퍼를 개별적으로 보관하는 다수개의 더미 웨이퍼 카세트를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
- 제1항에 있어서,상기 웨이퍼 장착부는 상기 다수매의 웨이퍼를 장착하는 회전 디스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
- 제2항에 있어서,상기 디스크는 상기 다수매의 웨이퍼를 장착하는 다수개의 서셉터를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
- 제2항에 있어서,상기 디스크와 조합되어 상기 디스크를 회전시키는 구동력을 제공하는 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
- 제4항에 있어서,상기 디스크와 조합되어 상기 디스크를 직선 이동시키는 구동력을 제공하는 모터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
- 제1항에 있어서,상기 프로세스 챔버는 상기 디스크에 장착된 더미 웨이퍼를 포함하는 다수매의 웨이퍼로 주입되는 이온 빔의 주입 경로를 제공하는 이온 빔 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
- 제1항에 있어서,상기 프로세스 챔버는 상기 웨이퍼에 진공 환경을 제공하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
- 제7항에 있어서,상기 프로세스 챔버는 상기 진공 환경을 제공하도록 동작하는 진공 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
- 제7항에 있어서,상기 프로세스 챔버는 상기 디스크에 웨이퍼를 제공하는 로드락 챔버와 조합되는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
- 더미 웨이퍼를 포함하는 다수매의 웨이퍼를 장착하는 회전 디스크를 포함하는 프로세스 챔버와;상기 회전 디스크에 장착된 더미 웨이퍼를 포함하는 다수매의 웨이퍼에 주입되는 이온을 포함하는 이온 빔을 발생시키는 이온 빔 발생부와;상기 웨이퍼를 보관하는 로드락 카세트와;상기 더미 웨이퍼를 보관하는 더미 웨이퍼 카세트를 포함하며,상기 더미 웨이퍼는 상기 이온의 종류별로 상기 회전 디스크에 장착되어 사용되도록 다수개 제공되고,상기 더미 웨이퍼 카세트는 상기 다수개의 더미 웨이퍼를 상기 이온의 종류별로 보관하도록 다수개 제공되는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
- 제10항에 있어서,상기 회전 디스크는 직선 이동되는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
- 제10항에 있어서,상기 회전 디스크는 상기 다수매의 웨이퍼가 로딩되는 다수개의 서셉터를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
- 제10항에 있어서,상기 프로세스 챔버와 조합되어 상기 디스크에 웨이퍼를 제공하는 로드락 챔 버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
- 제10항에 있어서,상기 프로세스 챔버 내부의 환경을 진공으로 만드는 진공 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
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