KR100734308B1 - 가변 스크린 어퍼쳐를 갖는 이온 주입 시스템 및 이를이용한 이온 주입 방법 - Google Patents
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Abstract
하나의 반도체 기판에 여러 조건의 이온을 주입할 수 있도록 특정 영역에 선택적으로 이온 주입이 가능한 이온 주입 시스템 및 이를 이용한 이온 주입 방법이 제공된다. 이온 주입 시스템은 이온 빔을 제공하는 소스부를 포함한다. 빔 라인부는 소스부로부터 추출된 이온 빔을 가속하고, 가속된 이온 빔을 반도체 기판의 일 방향으로 스캔하도록 제어한다. 타겟 챔버는 플래튼을 포함하고, 플래튼은 반도체 기판이 스캔된 이온 빔과 대면되도록 반도체 기판을 고정시키고 일 방향과 다른 방향으로 움직일 수 있다. 패러데이부는 스캔된 이온 빔의 일 방향의 조절된 범위가 반도체 기판에 주입되도록 일 방향을 따라 개구의 크기 조절이 가능한 가변 스크린 어퍼쳐 및 스캔된 이온 빔의 양을 측정하기 위한 도즈 컵을 포함한다.
이온 주입, 가변 스크린 어퍼쳐, 패러데이부
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온 주입 시스템을 보여주는 개략도이고;
도 2는 도 1의 이온 주입 시스템의 타겟 챔버 내부를 보여주는 평면도이고;
도 3은 도 2의 타겟 챔버 내부를 보여주는 단면도이고;
도 4는 도 2의 타겟 챔버 내의 패러데이부를 보여주는 정면도이고;
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 이온 주입 방법을 설명하기 위한 타겟 챔버 내부를 보여주는 평면도이고;
도 6 및 도 7은 은 본 발명의 실시예들에 따른 이온 주입 방법에 의해 이온이 주입된 반도체 기판을 보여주는 평면도들이고;
도 8은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 이온 주입 방법을 설명하기 위한 타겟 챔버 내부를 보여주는 평면도이고;
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이온 주입 방법에 의해 이온이 주입된 반도체 기판을 보여주는 평면도이고;
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이온 주입 시스템의 타겟 챔버 내부 를 보여주는 평면도이고;
도 11은 도 10의 타겟 챔버 내부를 보여주는 단면도이고;
도 12는 도 10의 타겟 챔버 내부를 보여주는 정면도이고; 그리고
도 13 및 도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이온 주입 방법에 의해 이온이 주입된 반도체 기판을 보여주는 평면도이다.
본 발명은 반도체 소자의 제조를 위한 장치에 관한 것으로서, 특히 이온 주입 시스템 및 이를 이용한 이온 주입 방법에 관한 것이다.
반도체 기판에 대한 불순물 도핑은 대개 이온 주입 시스템을 이용한 이온 주입에 의해 수행된다. 예를 들어, 반도체 기판 내의 웰 영역, 채널 영역, 소오스 영역 및 드레인 영역은 이와 같은 이온 주입 방법에 의해 형성될 수 있다. 이러한 이온 주입 조건은 반도체 소자의 특성에 크게 영향을 끼친다. 따라서, 하나의 반도체 소자를 제조하기 위해서는 많은 수의 이온 주입 조건들이 테스트되고, 그 중 최적의 이온 주입 조건이 선정될 수 있다.
하지만, 종래의 이온 주입 시스템 및 이온 주입 방법에 따르면, 하나의 반도체 기판에는 하나의 조건의 이온만이 주입될 수 있다. 따라서, 여러 이온 주입 조건을 테스트하기 위해서는, 여러 장의 반도체 기판이 이용되어야 한다. 하지만, 이온 주입 조건을 테스트하기 위해서는 반도체 소자가 완성되어야 하므로, 그 제조 동안에 여러 가지 변수가 테스트 결과에 영향을 미칠 수 있다. 즉, 이온 주입 조건에 대한 정확한 테스트 결과를 얻기 어렵다.
다른 방법으로, 여러 이온 주입 조건을 테스트하기 위해, 포토레지스트 패턴을 이온 주입에 대한 마스크로 이용할 수 있다. 즉, 하나의 반도체 기판 상에 복수의 포토레지스트 패턴을 순차로 형성하고, 각 포토레지스트 패턴을 이온 주입 마스크로 하여 하나의 반도체 기판에 복수의 조건의 이온을 주입할 수 있다. 하지만, 이러한 포토리소그래피법을 이용한 방법은 상당히 높은 비용 부담을 요하고 생산성을 떨어뜨리는 요인이 된다.
또 다른 방법으로, 미국특허번호 6,930,316호에는 스텐실 마스크(stencil mask)를 이용하여 반도체 기판의 소정 영역에만 이온을 주입하는 방법이 개시된다. 하지만, 이러한 소정 패턴을 갖는 스텐실 마스크를 이용하는 경우, 반도체 소자의 패턴 형상에 따라 매번 스텐실 마스크를 교체해야 하는 불편함이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 하나의 반도체 기판에 여러 조건의 이온을 주입할 수 있도록 반도체 기판의 특정 영역에 선택적으로 이온을 주입할 수 있는 이온 주입 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 하나의 반도체 기판에 여러 조건의 이온을 주입할 수 있도록 반도체 기판의 특정 영역에 선택적으로 이온을 주입할 수 있는 이온 주입 방법을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 태양에 따른 이온 주입 시스템은 이온 빔(ion beam)을 제공하는 소스부(source portion)를 포함한다. 빔 라인부(beam line portion)는 상기 소스부로부터 추출된 이온 빔을 가속하고, 상기 가속된 이온 빔을 반도체 기판의 일 방향으로 스캔하도록 제어한다. 타겟 챔버는 플래튼(platen)을 포함하고, 상기 플래튼은 상기 반도체 기판이 상기 스캔된 이온 빔과 대면되도록 상기 반도체 기판을 고정시키고 상기 일 방향과 다른 방향으로 움직일 수 있다. 패러데이부(Faraday portion)는 상기 스캔된 이온 빔의 상기 일 방향의 조절된 범위가 상기 반도체 기판에 주입되도록 상기 일 방향을 따라 개구의 크기 조절이 가능한 가변 스크린 어퍼쳐 및 상기 스캔된 이온 빔의 양을 측정하기 위한 도즈 컵(dose cup)을 포함한다.
상기 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 패러데이부의 가변 스크린 어퍼쳐는 상기 개구를 형성하도록 상기 일 방향에 배열된 한 쌍의 스크린 부재를 포함하고, 상기 한 쌍의 스크린 부재는 상기 일 방향을 따라 각각 분리되어 이동할 수 있다.
상기 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 패러데이부는 상기 스캔된 이온 빔의 상기 다른 방향의 폭을 조절하도록 상기 다른 방향을 따라 개구의 크기 조절이 가능한 다른 가변 스크린 어퍼쳐를 더 포함할 수 있다.
상기 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 패러데이부의 다른 가변 스크린 어퍼쳐는 상기 개구를 형성하도록 상기 다른 방향에 배열된 한 쌍의 스크린 부재를 포함하고, 상기 한 쌍의 스크린 부재는 상기 다른 방향을 따라 각각 분리되어 이동할 수 있다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 태양에 따른 이온 주입 방법은 다음의 단계들을 포함한다. 소스부로부터 이온 빔을 추출한다. 상기 추출된 이온 빔을 가속한다. 상기 가속된 이온 빔을 일 방향으로 스캔한다. 상기 일 방향을 따라 개구의 크기를 조절할 수 있는 가변 스크린 어퍼쳐를 이용하여 상기 스캔된 이온 빔의 상기 일 방향으로의 범위를 조절한다. 상기 범위가 조절된 스캔된 이온 빔을 타겟 챔버 내의 플래튼에 고정된 반도체 기판에 주입한다. 상기 주입 단계 중에, 상기 타겟 챔버 내의 플래튼을 상기 일 방향과 다른 방향으로 이동시킨다.
상기 이온 주입 방법은, 상기 주입 단계 중에, 상기 범위가 조절된 스캔된 이온 빔의 상기 다른 방향의 폭을 조절하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 크기가 과장될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 이온 주입 시스템은 주입하는 불순물 이온의 종류에 제한되지 않는다. 예를 들어, 이온 주입 시스템은 반도체 기판에 인 이온, 붕소 이온, 게르마늄 이온, 실리콘 이온, 인듐 이온, 안티모니 이온 질소 이온 및 아르곤 이온을 주입하기 위해 이용될 수 있다. 본 발명의 실시예들에서, 이온 빔이라 는 용어는 하나 이상의 선을 형성하는 다수의 이온들을 지칭하고, 다수의 이온들과 혼용되어 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온 주입 시스템을 보여주는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 이온 주입 시스템(100)은 소오스부(115), 빔 라인부(140) 및 타겟 챔버(150)를 포함한다. 이온 빔(102)은 소오스부(115)로부터 추출되어, 빔 라인부(140)에서 가속되고 한 방향으로 스캔되어 타겟 챔버(150) 내의 반도체 기판(160)에 주입될 수 있다. 따라서, 소오스부(115)와 빔 라인부(140)는 이온 빔(102)이 이동될 수 있도록 서로 연결되고, 빔 라인부(140)는 타겟 챔버(150)에 이온 빔(102)을 제공할 수 있도록 연결될 수 있다.
이온 주입 시스템(100)은 하이브리드-타입의 스캔 방식을 갖는다. 이온 빔(102)은 빔 라인부(140)에서 전자기적인 방법으로 한 방향, 예컨대 도 2의 X1 방향으로 스캔된다. 한편, 반도체 기판(160)을 고정하는 타겟 챔버(150) 내의 플래튼(155)은 다른 방향, 예컨대 도 3의 X3 방향으로 기계적인 방법으로 이동된다. 따라서, 이온 빔(102)은 전자기적인 방법 및 기계적인 방법의 병합, 즉 하이브리드-타입의 스캔 방식을 이용하여 반도체 기판(160) 상의 원하는 영역 또는 전체에 주입될 수 있다.
반도체 기판(160)은 복수의 반도체 칩을 제조하기 위해, 다이(미도시) 단위로 구분될 수 있다. 예를 들어, 복수의 다이들은 반도체 기판(160) 상에 행 또는 열의 매트릭스로 배열될 수 있다. 예를 들어, 반도체 기판(160)은 실리콘 기판, 게 르마늄 기판 또는 실리콘-게르마늄 기판을 포함할 수 있다.
이하에서는 각각의 이온 주입 시스템(100)의 구성 요소들을 보다 상세하게 설명한다.
소오스부(115)는 이온 빔(102)을 생성하고 선별하는 역할을 할 수 있다. 소오스부(115)는 해당 기술분야에서 통상적인 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 소오스부(115)는 이온 소스(105) 및 질량 분석기(110)를 포함할 수 있다. 이온 소스(105)는 불순물을 이온화시킨 후 이러한 이온을 질량 분석기(110)로 제공한다. 질량 분석기(110)는 마그넷(미도시)을 포함하고 있고, 이러한 마그넷을 이용하여 원하는 질량의 불순물 이온만을 선별하여 빔 라인부(140)로 제공할 수 있다.
빔 라인부(140)는 소오스부(115)로부터 추출된 이온 빔(102)을 소정의 에너지로 가속시키고, 또한 가속된 이온 빔(102)을 하나의 라인 방향으로 스캔하는 역할을 할 수 있다. 나아가, 빔 라인부(140)는 필요에 따라, 스캔된 이온 빔(102)을 소정 방향으로 집속하는 역할을 더 수행할 수 있다.
예를 들어, 빔 라인부(140)는 가속부(125), 스캔부(130) 및 집속부(135)를 포함할 수 있다. 가속부(125)는 소오스부(115)로부터 추출된 이온 빔(102)을 원하는 에너지로 가속시키는 역할을 할 수 있다. 스캔부(130)는 가속된 이온 빔(102)이 한 방향으로 스캔되도록 할 수 있다. 집속부(135)는 스캔된 이온 빔(102)의 방향을 바꾸고 또한 소정 범위로 집속시키는 역할을 수행할 수 있다.
보다 구체적으로 보면, 스캔부(130)는 가속된 이온 빔(102)이 한 방향, 예컨대 도 2의 X1 방향으로 스캔되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 라인 형태의 가속 된 이온 빔(102)이 스캔부(130)에 의해 한 평면상의 이온 빔(102)으로 변환될 수 있다. 즉, 스캔부(130)는 라인 형태로 가속된 이온 빔(102)을 한 평면상으로 순차로 퍼져나가게 하는 역할을 할 수 있다. 스캔부(130)는 해당 기술분야에서 알려진 통상적인 구조를 가질 수 있으므로, 그 구체적인 구조에 대한 설명을 생략한다.
빔 라인부(140)를 거쳐 스캔되고 집속된 이온 빔(102)은 제 1 가변 스크린 어퍼쳐(175)에 의해 그 범위가 조절되어 타겟 챔버(150) 내의 반도체 기판(160)에 주입된다. 반도체 기판(160)은 플래튼(platen, 155)에 의해 고정된다. 타겟 챔버(150) 내부에 대해서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 도 1의 이온 주입 시스템의 타겟 챔버 내부를 보여주는 평면도이고, 도 3은 도 2의 타겟 챔버 내부를 보여주는 단면도이고, 그리고 도 4는 도 2의 타겟 챔버 내의 패러데이부(Faraday portion)를 보여주는 정면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 스캔되고 집속된 이온 빔(102)은 패러데이부( 180)를 거쳐 그 범위가 조절되어 반도체 기판(160)에 주입된다. 패러데이부(180)는 타겟 챔버(150) 내부에 그리고 빔 라인부(도 1의 140)의 앞에 배치될 수 있다. 하지만, 본 발명의 변형된 예에서, 패러데이부(180)는 타겟 챔버(150) 및 빔 라인부(140) 사이에 적절하게 배치될 수도 있다.
패러데이부(180)는 도즈 컵(170), 고정 스크린 어퍼쳐(165), 및 제 1 가변 스크린 어퍼쳐(175)를 포함한다. 도즈 컵(170)은 이온 빔(102)의 양을 측정하는 데 이용될 수 있다. 예를 들어, 도즈 컵(170)은 이온 빔(102)에 의한 전류를 측정함으로써 이온 빔(102)의 양, 즉 이온 도즈를 측정할 수 있다. 도즈 컵(170)을 지난 이 온 빔(102)은 X1 방향으로 W0의 폭을 가질 수 있다.
제 1 가변 스크린 어퍼쳐(175)는 개구(178)의 폭을 조절하여 이온 빔(102)의 X1 방향의 폭을 조절할 수 있다. 예를 들어, 개구(178)는 W1의 폭을 가질 수 있고, 이에 따라 제 1 가변 스크린 어퍼쳐(175)를 지난 이온 빔(102)의 폭은 W0에서 W1으로 감소된다. 그 결과, 반도체 기판(160)의 한정된 영역, 예컨대 X1 방향으로 배치된 소정 면적의 다이들에 이온이 주입될 수 있다.
예를 들어, 제 1 가변 스크린 어퍼쳐(175)는 개구(178)를 한정하는 한 쌍의 스크린 부재(175a, 175b)를 포함하여 구성될 수 있다. 스크린 부재들(175a, 175b)은 X1 방향으로 각각 이동될 수 있고, 이에 따라 개구(178)의 크기 및 위치가 자유롭게 조절될 수 있다. 예를 들어, 제 1 가변 스크린 어퍼쳐(175)는 그래파이트(graphite)로 형성될 수 있다.
고정 스크린 어퍼쳐(165)는 이온 빔(102)이 도즈 컵(170)을 많이 벗어나 챔버 내부에 주입되는 것을 방지하는 역할을 한다. 즉, 고정 스크린 어퍼쳐(165)는 그 위치가 고정되어 있다. 하지만, 제 1 가변 스크린 어퍼쳐(175)도 고정 스크린 어퍼쳐(165)와 유사한 기능을 하므로, 본 발명의 변형된 실시예에서, 고정 스크린 어퍼쳐(165)는 생략될 수도 있다.
반도체 기판(160)을 고정하는 플래튼(155)은 지지대(152)를 따라, 즉 X3 방향을 따라 이동할 수 있다. 즉, 플래튼(155)의 움직임은 이온 빔(102)이 기계적으 로 반도체 기판(160)의 X3 방향을 따라서 주입되도록 할 수 있다. 예를 들어, X1 방향 및 X3 방향은 서로 직교할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 종래와 달리, 제 1 가변 스크린 어퍼쳐(175)를 이용하여 반도체 기판(160)의 특정 영역에 이온을 선택적으로 주입할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 이온 주입 시스템(100)을 이용하면, 종래에 사용되던 고가의 포토레지스트 패턴 형성 공정이 생략될 수 있으므로, 종래보다 비용이 크게 감소될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 제 1 가변 스크린 어퍼쳐(175)의 개구(178)의 크기 및/또는 위치를 바꿔가면서 다양한 조건의 이온 주입을 하나의 반도체 기판(160)에 주입할 수 있다. 따라서, 종래 복수의 반도체 기판(160)들을 이용하여 테스트하는 경우에 비해서 반도체 기판(160)의 소모를 크게 줄일 수 있다. 나아가, 하나의 반도체 기판(160)에서 여러 가지 이온 주입 조건이 테스트 가능하므로, 반도체 기판(160)들 사이에 개재될 수 있는 변수가 제거될 수 있어, 테스트의 신뢰성이 향상될 수 있다.
이하에서는 도 1의 이온 주입 시스템(100)을 이용한 이온 주입 방법을 보다 상세하게 설명한다.
도 1을 참조하면, 소오스부(115)로부터 이온 빔(102)을 추출한다. 추출된 이온 빔(102)은 가속부(120)에서 가속된다. 가속된 이온 빔(102)은 스캔부(130)에서 한 방향, 예컨대 도 2의 X1 방향으로 스캔된다. 스캔된 이온 빔(102)은 제 1 가변 스크린 어퍼쳐(175)를 이용하여 스캔 방향의 범위가 조절된다. 범위가 조절된 이온 빔(102)은 플래튼(155)에 고정된 반도체 기판(160)에 주입된다. 주입 단계 중에, 플래튼(15)은 다른 방향, 예컨대 도 3의 X3 방향으로 이동된다. 이에 따라서, 반도체 기판(160)의 특정 영역에 이온 빔(102)이 주입될 수 있다.
도 5 내지 도 7은 특정 열에 대한 이온 주입을 위한 스캔 범위의 조절 방법을 예시적으로 설명하기 위한 것이다.
도 5를 참조하면, 제 1 가변 스크린 어퍼쳐(175)의 개구(178)가 반도체 기판(160)의 이온 주입 영역, 예컨대 하나의 다이에 대응되도록 조절한다. 예를 들어, 개구(178)의 폭이 W2가 되도록 스크린 부재들(175a, 175b)의 위치가 조절될 수 있다. 이 경우, 개구(178)의 위치는 반도체 기판(160)의 원하는 열의 다이에 맞출 수 있다.
도 6을 참조하면, 반도체 기판(160)이 플래튼(155)에 의해 이동되고 이온 빔(102)이 하나의 다이에 대응하도록 조절되어 스캔됨에 따라, 반도체 기판(160)의 특정 열의 다이들 영역(A1)에 이온이 주입될 수 있다. 나아가, 개구(178)의 위치를 바꾸어 가면서, 전술한 이온 주입 절차를 반복하면, 반도체 기판(160)이 열 단위로 이온 주입될 수 있다. 이 경우, 각 열의 이온 주입 조건, 예컨대, 에너지 또는 도즈를 서로 다르게 하면, 하나의 반도체 기판(160)에 여러 가지 조건의 이온들이 열 단위로 주입될 수 있다.
도 7은 반도체 기판(160)의 경사진 라인 영역(A2)에 이온이 주입된 것을 보 여준다. 이러한 경우는, 반도체 기판(160)이 플래튼(155)에 경사지게 로딩된 경우 적용할 수 있다. 즉, 반도체 기판(160)의 다이들이 경사지게 배치된 경우, 그 경사에 맞추어 해당 다이들에 선택적으로 이온 주입을 하는 것이다.
도 5 및 도 7을 같이 참조하여, 경사 이온 주입 방법을 보다 상세하게 설명한다. 경사 이온 주입은 도 6의 특정 열에 대한 이온 주입 방법을 변형하여 설명될 수 있다. 예를 들어, 플래튼(155)의 X3 축으로의 이동과 연동하여, 제 1 가변 스크린 어퍼쳐(175)의 개구(178)의 위치를 X1 축을 따라서 이동시킨다. 이 경우 개구(178)의 크기는 일정하게 유지할 수 있다. 경사각, 개구(178)의 이동 속도, 및 플래튼(155)의 이동 속도는 아래의 수학식 1의 관계를 만족한다.
단, θ는 경사진 라인 영역(A2)이 X2축에 대해서 갖는 경사각, Vp는 플래튼(155)의 이동 속도, 그리고 Vo는 개구(178)의 이동 속도를 각각 나타낸다. 따라서, 개구(178) 및 플래튼(155)의 이동 속도를 조절하여 적절한 경사각을 갖는 경사진 라인 영역(A2)에 이온이 주입될 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하여, 반도체 기판(160)의 반쪽 영역(A3)에 선택적으로 이온을 주입하는 방법을 설명한다. 제 1 가변 스크린 어퍼쳐(175)의 개구(178)를 반도체 기판(160)의 반쪽 영역(A3)에 대응하도록 조절한다. 예를 들어, 하나의 스크 린 부재(175b)의 일단을 반도체 기판의 중심 부근에 맞추고, 다른 하나의 스크린 부재(175a)의 일단을 반도체 기판(160)의 가장자리 부근에 맞춘다. 반대로, 두 스크린 부재들(175a, 175b)의 위치를 바꿈으로써, 반쪽 영역(A3)의 반대편 반쪽 영역(미도시)이 선택될 수도 있다.
전술한 이온 주입 방법은 도 1의 이온 주입 시스템(100)을 이용하여 예시적으로 설명된 것이다. 하지만, 본 발명의 실시예에 따른 이온 주입 방법은 그 사상의 범위 내에서 이온 주입 시스템(100)을 변형하여 적용될 수도 있음은 자명하다.
이하에서는 도 10 내지 도 12를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이온 주입 시스템을 설명한다. 다른 실시예에 따른 이온 주입 시스템은 도 1의 일 실시예에 따른 이온 주입 시스템(100)을 대부분 참조할 수 있다. 이하에서는, 일 실시예와 다른 실시예의 차이점에 대해서만 설명한다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이온 주입 시스템의 타겟 챔버 내부를 보여주는 평면도이고, 도 11은 도 10의 타겟 챔버 내부를 보여주는 단면도이고, 도 12는 도 10의 타겟 챔버 내부를 보여주는 정면도이다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 패러데이부(180a)는 일 실시예에 따른 패러데이부(도 2의 180)에 비해서 제 2 가변 스크린 어퍼쳐(185)를 더 포함하고 있다. 제 2 가변 스크린 어퍼쳐(185)는 X3 방향을 따라서 배치되어 개구(188)를 형성하는 한 쌍의 스크린 부재들(185a, 185b)을 포함한다. 한 쌍의 스크린 부재들(185a, 185b) 의 위치를 X3 방향으로 이동시킴에 따라 이온 빔(102)의 X3 방향의 폭이 조절될 수 있다. 예를 들어, 제 2 가변 스크린 어퍼쳐(185)를 거치면서, 이온 빔(102)의 X3 방향의 폭이 h0에서 h1로 조절된다. 예를 들어, 한 쌍의 스크린 부재들(185a, 185b)은 그래파이트로 형성될 수 있다.
제 2 가변 스크린 어퍼쳐(185)는 X3 방향의 폭을 정밀하게 제어할 뿐만 아니라, 특정 영역에서는 개구(188)가 완전히 닫히게 함으로써 이온 빔(102)을 차단하는 기능을 수행할 수도 있다. 이러한 차단 기능은 반도체 기판(160)의 특정 다이 부분에 이온 빔(102)을 주입하는 경우에 사용될 수 있다.
예를 들어, 도 13에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(160)의 하나의 다이 부분(A4)에만 이온 빔(102)이 주입될 수 있다. 이와 같은 이온 주입은 도 6에서 설명된 이온 주입 방법을 변형하여 달성될 수 있다. 예를 들어, 열 단위의 이온 주입 동안, 플래튼(155)이 다이 부분(A4)을 지나는 경우에만 제 2 가변 스크린 어퍼쳐(185)의 개구(188)가 개방되고 그 외의 영역에서는 개구(188)가 닫히도록 한다.
다른 예로, 도 14에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(160)의 1/4 영역(A5)에 이온 빔(102)이 주입될 수도 있다. 이와 같은 이온 주입은 도 9에서 설명된 이온 주입 방법을 변형하여 달성될 수 있다. 예를 들어, 반쪽 영역의 이온 주입 동안, 플래튼(155)이 1/4 영역(A5)을 지나는 경우에만 제 2 가변 스크린 어퍼쳐(185)의 개구(188)가 개방되고 그 외의 영역에서는 개구(188)가 닫히도록 한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이온 주입 시스템을 이용하면, 반도체 기판(160)의 다이 단위의 특정 영역에까지 선택적인 이온 주입이 가능해진다.
본 발명의 특정 실시예들에 대한 이상의 설명은 예시 및 설명을 목적으로 제공되었다. 따라서, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 상기 실시예들을 조합하여 실시하는 등 여러 가지 많은 수정 및 변경이 가능함은 명백하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 가변 스크린 어퍼쳐들을 이용하여 반도체 기판의 특정 영역에 이온을 선택적으로 주입할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 이온 주입 시스템을 이용하면, 종래에 사용되던 고가의 포토레지스트 패턴 형성 공정이 생략될 수 있으므로, 종래보다 비용이 크게 감소될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 가변 스크린 어퍼쳐들의 개구의 크기 및/또는 위치를 바꿔가면서 다양한 조건의 이온 주입을 하나의 반도체 기판에 주입할 수 있다. 따라서, 종래 복수의 반도체 기판들을 이용하여 테스트하는 경우에 비해서 반도체 기판의 소모를 크게 줄일 수 있다. 나아가, 하나의 반도체 기판에서 여러 가지 이온 주입 조건이 테스트 가능하므로, 반도체 기판들 사이에 개재될 수 있는 변수가 제거될 수 있어, 테스트의 신뢰성이 향상될 수 있다.
Claims (19)
- 이온 빔을 제공하는 소스부;상기 소스부로부터 추출된 이온 빔을 가속하고, 상기 가속된 이온 빔을 반도체 기판의 일 방향으로 스캔하도록 제어하는 빔 라인부;상기 반도체 기판이 상기 스캔된 이온 빔과 대면되도록 상기 반도체 기판을 고정시키고 상기 일 방향과 다른 방향으로 움직일 수 있는 플래튼을 포함하는 타겟 챔버; 및가변 스크린 어퍼쳐 및 도즈 컵을 포함하는 패러데이부를 포함하고,상기 가변 스크린 어퍼쳐는 상기 스캔된 이온 빔의 상기 일 방향의 조절된 범위가 상기 반도체 기판에 주입되도록 상기 일 방향을 따라 개구의 크기 조절이 가능하고, 상기 도즈 컵은 상기 스캔된 이온 빔의 양을 측정하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 이온 주입 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 패러데이부의 가변 스크린 어퍼쳐는 상기 개구를 형성하도록 상기 일 방향에 배열된 한 쌍의 스크린 부재를 포함하고, 상기 한 쌍의 스크린 부재는 상기 일 방향을 따라 각각 분리되어 이동 가능한 것을 특징으로 하는 이온 주입 시스템.
- 제 2 항에 있어서, 상기 패러데이부의 상기 가변 스크린 어퍼쳐는 그래파이트로 형성된 것을 특징으로 하는 이온 주입 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 패러데이부는 상기 타겟 챔버 내에 배치된 것을 특징으로 하는 이온 주입 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 빔 라인부는상기 이온 빔을 가속하기 위한 가속부;상기 가속된 이온 빔이 상기 일 방향으로 스캔되도록 제어하는 스캔부; 및상기 스캔된 빔을 집속하는 집속부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 패러데이부는 상기 스캔된 이온 빔의 상기 다른 방향의 폭을 조절하도록 상기 다른 방향을 따라 개구의 크기 조절이 가능한 다른 가변 스크린 어퍼쳐를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 일 방향 및 상기 다른 방향은 서로 직교하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 시스템.
- 제 7 항에 있어서, 상기 패러데이부의 다른 가변 스크린 어퍼쳐는 상기 개구를 형성하도록 상기 다른 방향에 배열된 한 쌍의 스크린 부재를 포함하고, 상기 한 쌍의 스크린 부재는 상기 다른 방향을 따라 각각 분리되어 이동 가능한 것을 특징 으로 하는 이온 주입 시스템.
- 소스부로부터 이온 빔을 추출하는 단계;상기 추출된 이온 빔을 가속하는 단계;상기 가속된 이온 빔을 일 방향으로 스캔하는 단계;상기 일 방향을 따라 개구의 크기를 조절할 수 있는 가변 스크린 어퍼쳐를 이용하여 상기 스캔된 이온 빔의 상기 일 방향으로의 범위를 조절하는 단계;상기 범위가 조절된 스캔된 이온 빔을 타겟 챔버 내의 플래튼에 고정된 반도체 기판에 주입하는 단계; 및상기 주입 단계 중에, 상기 타겟 챔버 내의 플래튼을 상기 일 방향과 다른 방향으로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 방법.
- 제 9 항에 있어서, 상기 가변 스크린 어퍼쳐는 상기 타겟 챔버 내의 패러데이부에 포함된 것을 특징으로 하는 이온 주입 방법.
- 제 9 항에 있어서, 상기 가변 스크린 어퍼쳐는 상기 개구를 형성하도록 상기 일 방향에 배열된 한 쌍의 스크린 부재를 포함하고, 상기 가변 스크린 어퍼쳐의 개구의 크기는 상기 한 쌍의 스크린 부재를 상기 일 방향을 따라 각각 이동시킴으로써 조절하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 방법.
- 제 9 항에 있어서, 상기 스캔된 이온 빔의 상기 일 방향으로의 범위를 조절하는 단계는, 상기 가변 스크린 어퍼쳐의 개구를 상기 반도체 기판의 반쪽에 대응하도록 조절하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 방법.
- 제 9 항에 있어서, 상기 스캔된 이온 빔의 상기 일 방향으로의 범위를 조절하는 단계는, 상기 가변 스크린 어퍼쳐의 개구를 상기 반도체 기판의 하나의 다이에 대응하도록 조절하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 방법.
- 제 9 항에 있어서, 상기 스캔된 이온 빔의 상기 일 방향으로의 범위를 조절하는 단계는 상기 가변 스크린 어퍼쳐의 개구의 위치를 상기 일 방향을 따라 제 1 속도로 이동시키는 것을 포함하고, 상기 플래튼을 이동시키는 단계는 상기 챔버 내의 플래튼을 상기 다른 방향을 따라 제 2 속도로 이동시키는 것을 특징으로 하는 이온 주입 방법.
- 제 9 항에 있어서, 상기 주입 단계 중에, 상기 범위가 조절된 스캔된 이온 빔의 상기 다른 방향의 폭을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 방법.
- 제 15 항에 있어서, 상기 이온 빔의 다른 방향의 폭은 상기 다른 방향으로 배치된 다른 가변 스크린 어퍼쳐의 개구의 크기를 조절함으로써 조절하는 것을 특 징으로 하는 이온 주입 방법.
- 제 16 항에 있어서, 상기 다른 가변 스크린 어퍼쳐는 상기 타겟 챔버 내의 패러데이부에 포함된 것을 특징으로 하는 이온 주입 방법.
- 제 16 항에 있어서, 상기 다른 가변 스크린 어퍼쳐는 상기 개구를 형성하도록 상기 다른 방향에 배열된 한 쌍의 스크린 부재를 포함하고, 상기 다른 가변 스크린 어퍼쳐의 개구의 크기는 상기 한 쌍의 스크린 부재를 상기 다른 방향을 따라 각각 이동시킴으로써 조절하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 방법.
- 제 9 항에 있어서, 상기 일 방향 및 상기 다른 방향은 서로 직교하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 방법.
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