KR100834244B1 - Method and apparatus for ion implant - Google Patents

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Abstract

An apparatus and a method for implanting ions are provided to minimize the loss of an ion beam and to improve the efficiency of the apparatus by moving an acceleration electrode through a beam converting unit. An ion implanting apparatus includes an ion generator(102) for generating ions, a waveguide(104) for implanting the ions into a target through a slit, and an acceleration electrode(106) for accelerating an ion beam. A bean converting unit(130) controls the acceleration electrode for converging an incident direction of the ion beam from the waveguide onto a focal point of an irradiance direction from the slit. The beam converting unit is comprised of a driving motor for driving the acceleration electrode, an electrode installed on both sides of the acceleration electrode, and a controller for comparing a current detected by the electrode to control the revolution of the driving motor.

Description

이온주입장치 및 방법{Method and Apparatus for Ion Implant}Ion implanter and method {Method and Apparatus for Ion Implant}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이온주입장치의 개략도이다.1 is a schematic diagram of an ion implantation apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 이온주입장치의 구성도 및 요부 사시도이다.2a and 2b is a configuration diagram and a perspective view of the main portion of the ion implantation apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이온주입장치의 작동상태도이다.3 is an operating state diagram of the ion implantation apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이온주입장치의 다른 형태의 작동상태도이다.4 is a view showing another form of operation of the ion implantation apparatus according to the embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이온주입장치를 통한 방법을 나타낸 블록도이다.5 is a block diagram showing a method through an ion implantation apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 이온주입장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이온빔의 손실이 감소하도록 이온빔의 입사방향과 출사방향이 일치하도록 가속전극의 방향조절이 가능한 이온주입장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an ion implantation apparatus and method, and more particularly, to an ion implantation apparatus and method capable of adjusting the direction of the acceleration electrode to match the incident direction and the exit direction of the ion beam so as to reduce the loss of the ion beam.

이온주입장치는 반도체 제조공정에서 불순물(Dopant)을 주입하여 반도체적 성격을 가지도록 하는 것이다. 이러한 이온주입장치는 이온발생기에서 발생한 이온 빔을 이온주입대상 물체 예를 들어, 웨이퍼 상에 주입하게 된다.The ion implantation device is to inject a dopant in the semiconductor manufacturing process to have a semiconductor character. Such an ion implantation device injects an ion beam generated from an ion generator onto an ion implantation object, for example, a wafer.

이온발생기와 웨이퍼의 사이에는 이온빔의 이동경로 및 이온빔을 가속시키는 역할의 도파관이 설치되어 있다. 도파관에는 이온빔을 가속시키기 위한 가속전극(Accel Electrode)이 구비되어 있으며, 가속전극을 통과한 이온빔은 슬릿(Slit)을 통해 이온주입 대상물체로 이동하게 된다.A waveguide is provided between the ion generator and the wafer to accelerate the movement of the ion beam and accelerate the ion beam. The waveguide is provided with an acceleration electrode (Accel Electrode) for accelerating the ion beam, the ion beam passing through the acceleration electrode is moved to the ion implantation object through the slit (Slit).

그러나 종래의 이온주입장치는 도파관을 지남에 따라 이온빔의 손실이 발생하는 문제가 있으며, 이는 효율 저하의 원인이 되었는데, 이러한 손실의 문제는 도파관의 일측으로 입사된 이온빔의 입사방향 혹은 위치가 달라짐에 따라 더욱 크게 발생했다.However, the conventional ion implantation device has a problem that the loss of the ion beam occurs along the waveguide, which causes a decrease in efficiency, the problem of this loss is that the incident direction or position of the ion beam incident on one side of the waveguide is changed. Accordingly.

이온빔 손실의 근본적인 이유는 이온빔을 집속하고 가속시켜 슬릿으로 내보내는 가속전극이 고정된 형태이기 때문에 발생하는 것으로, 이온빔의 입사방향이 달라질 경우 그에 따라 가속전극의 집속 초점이 슬릿과 정확하게 일치하지 않기 때문이다. The fundamental reason for the ion beam loss is that the acceleration electrode that focuses, accelerates the ion beam, and sends it out to the slit is fixed. If the incident direction of the ion beam is changed, the focusing point of the acceleration electrode does not exactly match the slit. .

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 입사되는 이온빔의 입사방향에 따라 가속전극이 이동하여 초점을 슬릿 위치와 일치시킴에 따라 손실을 최소화하여 효율이 향상되는 이온주입장치 및 방법을 제공하는데 있다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is the ion implantation device is improved efficiency by minimizing the loss as the acceleration electrode moves in accordance with the incident direction of the incident ion beam to match the focus with the slit position And providing a method.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이온주입장치는 이온을 발생시 키는 이온 발생기, 상기 이온 발생기에 연결되어 일단으로 입사된 이온빔이 이동하여 타단 측에 형성된 슬릿을 통해 이온주입 대상물체로 이온을 주입하기 위한 도파관, 상기 도파관 내에 구비되어 입사된 이온빔을 가속시키기 위한 가속전극이 구비된 이온 주입장치에 있어서, 상기 이온주입장치에는 상기 도파관의 일단을 통해 입사되는 상기 이온빔의 입사 방향 혹은 위치에 따라 상기 가속전극을 조절하여 상기 이온빔이 최대한 상기 슬릿을 통해 출사되도록 하는 빔 전환부가 구비된다. The ion implantation apparatus according to the present invention for achieving the above object is an ion generator for generating ions, the ion beam is connected to the ion generator and the ion beam incident to one end is moved to the ion implantation object through the slit formed on the other end An ion implantation device having a waveguide for injecting a light and an acceleration electrode for accelerating an incident ion beam provided in the waveguide, wherein the ion implantation device has an incidence direction or position of the ion beam incident through one end of the waveguide. Accordingly, the beam switching unit is provided to adjust the acceleration electrode so that the ion beam is emitted through the slit as much as possible.

그리고 상기 빔 전환부는 상기 가속전극을 구동시키기 위한 구동모터, 상기 가속전극의 양측에 설치되어 상기 이온빔의 극성과 상이한 극성을 가지는 전극부, 상기 전극부에서 감지된 전류값을 비교하여 상기 구동모터의 회전을 조절하는 제어부를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.The beam switching unit may include a driving motor for driving the acceleration electrode, an electrode unit installed at both sides of the acceleration electrode and having a different polarity from the polarity of the ion beam, and comparing the current value detected by the electrode unit of the driving motor. It is preferable to include a control unit for adjusting the rotation.

그리고 상기 빔 전환부는 상기 가속전극을 구동시키기 위한 구동모터, 상기 가속전극의 양측에 설치되어 상기 이온빔의 극성과 동일한 극성을 가지는 전극부, 상기 구동모터의 회전방향을 조절하는 제어부를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.The beam switching unit may include a driving motor for driving the acceleration electrode, an electrode unit disposed at both sides of the acceleration electrode, the electrode unit having the same polarity as the polarity of the ion beam, and a controller for adjusting the rotation direction of the driving motor. desirable.

한편, 본 발명에 따른 이온주입방법은 이온 발생기로부터 발생한 이온빔이 도파관 내의 가속 전극으로 공급되는 단계; 상기 가속전극에 구비되어 상기 이온빔과 상이한 극성을 가지는 전극부 양측의 전류값을 감지하는 단계; 상기 전극부에 의해 감지된 양측의 전류값을 비교하여 상기 가속전극을 구동시키기 위한 구동모터를 회전하는 단계가 구비되는 것이 바람직하다.On the other hand, the ion implantation method according to the present invention comprises the steps of supplying the ion beam generated from the ion generator to the acceleration electrode in the waveguide; Sensing current values of both sides of the electrode part provided at the acceleration electrode and having different polarities from the ion beam; Comparing the current value of both sides sensed by the electrode unit is preferably provided with a step of rotating the drive motor for driving the acceleration electrode.

이하에서는 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 하며, 각 도면에 도시된 동일한 참조부호는 동일한 기능을 하는 동일부재를 가리킨다. 따라서 본 발명에서 나타난 구성요소는 당업계에서 다양한 명칭으로 부여하여 사용할 수 있을 것이다. 그러나 이러한 구성요소가 기능의 유사성 및 동일성이 있다면 모두 본 발명의 기술적 사상의 범주에 포함되는 동등한 구성으로 볼 수 있을 것이다.Hereinafter, one preferred embodiment according to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings, wherein the same reference numerals shown in each of the drawings indicate the same member having the same function. Therefore, the components shown in the present invention may be used by giving various names in the art. However, if these components have similarities and similarities in functionality, they will all be seen as equivalent configurations within the scope of the technical idea of the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이온주입장치(100)의 개략도를 나타낸 것으로, 이온을 발생 및 가속하는 이온 발생기(102), 일단으로 입사된 이온빔(B)이 이동하여 타단 측에 형성된 슬릿(S)을 통해 이온주입 대상물체(W)로 이온을 주입하기 위한 도파관(104)이 있다. 도파관(104) 내부에는 입사된 이온빔(B)을 가속시키기 위한 가속전극(106)이 있다. 그리고 이온주입장치(100)에는 도파관(102)의 일단을 통해 입사되는 이온빔(B)의 입사방향과 슬릿(S)을 통해 출사되는 출사 방향의 초점을 일치되도록 가속전극(106)을 조절하는 빔 전환부(130)가 구비된다.1 is a schematic view of the ion implantation apparatus 100 according to an embodiment of the present invention, the ion generator 102 for generating and accelerating ions, the slit formed at the other end by moving the ion beam B incident to one end There is a waveguide 104 for injecting ions into the ion implantation target object W through (S). Inside the waveguide 104, there is an acceleration electrode 106 for accelerating the incident ion beam B. In addition, the ion implantation apparatus 100 includes a beam for adjusting the acceleration electrode 106 to match the focal point of the incident direction of the ion beam B incident through one end of the waveguide 102 and the exit direction emitted through the slit S. The switching unit 130 is provided.

도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 빔 전환부(130)는 가속전극(106)을 구동시키기 위한 구동모터(108), 가속전극(106)의 양측에 설치되어 이온빔(B)의 극성과 상이한 극성을 가지는 전극부(140), 전극부(140)에서 감지된 전류값을 비교하여 구동모터(108)의 회전을 조절하는 제어부(112)를 포함하여 이루어진다. 이 경우 전극부(140)는 음극(-)이 띠도록 하게 되는데, 이와 같은 상태에서 입사되는 이온빔(B)의 입사방향이 달라질 경우 양(+)이온은 전극부(140)에 충돌하게 된다.As shown in FIGS. 2A and 2B, the beam switching unit 130 is installed at both sides of the driving motor 108 and the acceleration electrode 106 for driving the acceleration electrode 106, and is different from the polarity of the ion beam B. FIG. It includes an electrode unit 140 having a polarity, a control unit 112 for adjusting the rotation of the drive motor 108 by comparing the current value detected by the electrode unit 140. In this case, the electrode unit 140 has a negative electrode (-). When the incident direction of the incident ion beam B is changed in this state, positive ions collide with the electrode unit 140.

이와 같이 입사되는 이온빔(B)의 입사방향이 달라져 이온이 전극부(140)에 충돌할 경우 해당부분에서는 전류가 흐르게 되며, 반대부분에는 상대적인 전류의 흐름이 발생하지 않거나 작아지게 된다. 이러한 전류의 흐름을 제어부(112)에서 감지하여 전류가 큰 방향으로 구동모터(108)를 작동시킴에 따라 가속전극(106)을 회전시켜 이온빔(B)의 입사방향이 가속전극(106)에 형성된 홀(162)에 일치되도록 한다.When the incident direction of the incident ion beam B is changed in this way, when ions collide with the electrode unit 140, current flows in the corresponding portion, and relative current flow does not occur or becomes smaller in the opposite portion. As the flow of the current is sensed by the controller 112 and the driving motor 108 is operated in the direction in which the current is large, the accelerating electrode 106 is rotated so that the incident direction of the ion beam B is formed on the accelerating electrode 106. To match the hole 162.

이로 인해 입사방향, 가속전극, 슬릿의 초점이 일치되어, 이온주입 대상물체(W)측으로 출사되는 이온빔(B)의 양이 손실 없이 전달된다.As a result, the foci of the incident direction, the acceleration electrode, and the slit coincide with each other, and the amount of the ion beam B emitted to the ion implantation target object W side is transmitted without loss.

그리고 다른 방법으로 전극부(240)에 이온빔(B)의 극성과 동일한 극성을 가지게 하는 방법이 있을 수 있다. 이 경우 이온빔(B)의 입사방향이 달라져 이온이 전극부(140)에 충돌할 경우 해당부분에서는 이온빔(B)이 전극부(240)를 밀어내려는 척력이 발생하게 된다. 이러한 척력의 발생으로 가속전극(106)이 구동할 경우 이를 제어부(112)에서 감지하여 입사방향, 가속전극, 슬릿의 초점이 일치되도록 구동모터(108)를 구동시키게 된다.In another method, the electrode unit 240 may have the same polarity as that of the ion beam B. FIG. In this case, when the direction of incidence of the ion beam B is changed and the ions collide with the electrode 140, the repulsive force of the ion beam B to push the electrode 240 is generated in the corresponding portion. When the acceleration electrode 106 is driven by the generation of such repulsive force, the controller 112 senses this and drives the driving motor 108 to match the incident direction, the acceleration electrode, and the focus of the slit.

이하에서는 전술한 바와 같은 구성의 본 발명에 따른 이온주입장치(100)의 작동상태에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, an operating state of the ion implantation apparatus 100 according to the present invention having the configuration as described above will be described.

도 3은 전극부(140)에 이온빔(B)의 극성과 다른 극성이 되도록 하는 경우를 나타낸 것이다. 이와 같은 경우 이온빔(B)의 입사방향이 가속전극(106)의 초점이 일치하지 않을 경우 전극부(140)의 일측(A)에는 이온빔(B)의 이온이 공급되어 전류가 발생하게 되며, 전극부(140)의 타측(A')과 전류차가 발생하게 된다. 이는 제어부(112)에 감지되며, 이를 통해 구동모터(108)를 작동시켜 가속전극(106)을 일정각도(θ) 회전시켜 입사방향과 초점을 일치시킨다.3 illustrates a case in which the electrode unit 140 has a polarity different from that of the ion beam B. Referring to FIG. In this case, when the incident direction of the ion beam B does not coincide with the focal point of the acceleration electrode 106, one side A of the electrode unit 140 is supplied with ions of the ion beam B to generate a current. A current difference occurs with the other side A 'of the unit 140. This is sensed by the control unit 112, through which the driving motor 108 is operated to rotate the acceleration electrode 106 by a predetermined angle (θ) to match the incident direction and the focus.

도 4는 전극부(240)에 이온빔(B)의 극성과 동일한 극성이 되도록 하는 경우를 나타낸 것이다. 이와 같은 경우 이온빔(B)의 입사방향이 가속전극(106)의 초점과 일치하지 않을 경우 전극부(240)의 일측(C)에는 이온빔(B)에 의해 밀어내려는 척력(F)이 발생하게 되어 가속전극(106)은 회전하게 된다. 이 경우 제어부(112)에서 가속전극(106)이 이온빔(B)의 입사방향과 초점이 정확히 일치하도록 작동시키게 된다.4 illustrates a case in which the electrode portion 240 has the same polarity as that of the ion beam B. Referring to FIG. In this case, when the incident direction of the ion beam B does not coincide with the focal point of the accelerating electrode 106, the repulsive force F to be pushed out by the ion beam B is generated on one side C of the electrode part 240. The acceleration electrode 106 is rotated. In this case, the control unit 112 operates the acceleration electrode 106 so that the incident direction of the ion beam B and the focal point exactly match each other.

이하에서는 상기와 같은 구성을 통한 이온주입방법에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, a description will be given of the ion implantation method through the configuration as described above.

이온 발생기(102)에서 발생한 이온빔(B)이 도파관(104)으로 공급되는 단계(S200)가 실시된다. 이후 전극부(140) 양측의 전류값을 감지하는 단계(S210)를 실시한다. 전극부(140)에는 이온빔(B)의 극성과 다른 극성이 띠기 때문에 이온이 충돌할 경우 그 부분에서는 전류가 발생하게 된다. 이렇게 전류가 발생하게 되면 다른 부분과 전류차가 발생하게 되어 구동모터(108)를 작동시켜 전류가 높은 부분으로 가속전극(106)을 회전시키는 단계(S220)가 실시된다.In step S200, the ion beam B generated by the ion generator 102 is supplied to the waveguide 104. Thereafter, a step (S210) of detecting current values on both sides of the electrode unit 140 is performed. Since the electrode 140 has a polarity different from that of the ion beam B, current is generated in the portion when the ions collide with each other. When current is generated in this way, a current difference is generated with other parts, thereby driving the driving motor 108 to rotate the acceleration electrode 106 to a high current portion (S220).

전술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 이온주입장치 및 방법은 입사방 향이 달라지더라도 가속전극을 작동시켜 초점이 일치되도록 하여 슬릿으로 출사되는 이온빔의 손실을 줄이는 것으로, 가속전극의 형태를 다른 형태로 하거나, 가속전극을 작동시키는 다른 형태를 사용하여 실시할 수 있을 것이다. 그러나 이러한 방법들이 입사측과 출사측의 초점을 일치시켜 이온빔의 손실을 방지하는 구성으로 된다면 모두 본 발명의 기술적 사상에 포함되는 것으로 보아야 할 것이다.The ion implantation apparatus and method according to the embodiment of the present invention as described above is to reduce the loss of the ion beam emitted to the slit by operating the acceleration electrode to match the focus even if the incident direction is different, the shape of the acceleration electrode is different Or other forms of actuation of the accelerating electrode. However, if these methods are to be configured to prevent the loss of the ion beam by matching the focus of the incidence side and the exit side it should be considered that they are included in the technical idea of the present invention.

이상과 같은 본 발명에 따르면 입사되는 이온빔의 입사방향에 달라지더라도 가속전극이 이동하여 초점이 일치됨으로 출사되는 이온빔의 손실을 최소화 할 수 있으며, 이로 인해 효율이 향상되는 이온주입장치 및 방법을 얻는 효과가 있다.According to the present invention as described above, even if it is changed in the incident direction of the incident ion beam, the acceleration electrode is moved to minimize the loss of the ion beam emitted by the focus is matched, thereby obtaining an ion implantation apparatus and method which improves efficiency It works.

Claims (4)

삭제delete 이온을 발생시키는 이온 발생기, 상기 이온 발생기에 연결되어 일단으로 입사된 이온빔이 이동하여 타단 측에 형성된 슬릿을 통해 이온주입 대상물체로 이온을 주입하기 위한 도파관, 상기 도파관 내에 구비되어 입사된 이온빔을 가속시키기 위한 가속전극이 구비된 이온 주입장치에 있어서,An ion generator for generating ions, a waveguide for injecting ions into an ion implantation target object through a slit formed at the other end by moving an ion beam incident to one end connected to the ion generator, and accelerating the incident ion beam provided in the waveguide In the ion implantation device provided with an acceleration electrode for 상기 이온주입장치에는 상기 도파관의 일단을 통해 입사되는 상기 이온빔의 입사방향과 상기 슬릿을 통해 출사되는 출사 방향의 초점을 일치시키도록 상기 가속전극을 조절하는 빔 전환부가 구비되고,The ion implantation apparatus is provided with a beam switching unit for adjusting the acceleration electrode to match the focal point of the incident direction of the ion beam incident through one end of the waveguide and the exit direction emitted through the slit, 상기 빔 전환부는 상기 가속전극을 구동시키기 위한 구동모터, 상기 가속전극의 양측에 설치되어 상기 이온빔의 극성과 상이한 극성을 가지는 전극부, 상기 전극부에서 감지된 전류값을 비교하여 상기 구동모터의 회전을 조절하는 제어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이온주입장치.The beam switching unit is a driving motor for driving the acceleration electrode, an electrode unit installed at both sides of the acceleration electrode and having a polarity different from that of the ion beam, and the rotation of the driving motor by comparing the current value detected by the electrode unit. An ion implantation device comprising a control unit for adjusting the. 이온을 발생시키는 이온 발생기, 상기 이온 발생기에 연결되어 일단으로 입사된 이온빔이 이동하여 타단 측에 형성된 슬릿을 통해 이온주입 대상물체로 이온을 주입하기 위한 도파관, 상기 도파관 내에 구비되어 입사된 이온빔을 가속시키기 위한 가속전극이 구비된 이온 주입장치에 있어서,An ion generator for generating ions, a waveguide for injecting ions into an ion implantation target object through a slit formed at the other end by moving an ion beam incident to one end connected to the ion generator, and accelerating the incident ion beam provided in the waveguide In the ion implantation device provided with an acceleration electrode for 상기 이온주입장치에는 상기 도파관의 일단을 통해 입사되는 상기 이온빔의 입사방향과 상기 슬릿을 통해 출사되는 출사 방향의 초점을 일치시키도록 상기 가속전극을 조절하는 빔 전환부가 구비되고, The ion implantation apparatus is provided with a beam switching unit for adjusting the acceleration electrode to match the focal point of the incident direction of the ion beam incident through one end of the waveguide and the exit direction emitted through the slit, 상기 빔 전환부는 상기 가속전극을 구동시키기 위한 구동모터, 상기 가속전극의 양측에 설치되어 상기 이온빔의 극성과 동일한 극성을 가지는 전극부, 상기 구동모터의 회전방향을 조절하는 제어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이온주입장치.The beam switching unit includes a driving motor for driving the acceleration electrode, an electrode unit installed at both sides of the acceleration electrode, the electrode unit having the same polarity as the polarity of the ion beam, and a controller for adjusting the rotational direction of the driving motor. Ion implantation apparatus. 이온 발생기로부터 발생한 이온빔이 도파관 내의 가속 전극으로 공급되는 단계;Supplying an ion beam generated from the ion generator to an acceleration electrode in the waveguide; 상기 가속전극에 구비되어 상기 이온빔과 상이한 극성을 가지는 전극부 양측의 전류값을 감지하는 단계;Sensing current values of both sides of the electrode part provided at the acceleration electrode and having different polarities from the ion beam; 상기 전극부에 의해 감지된 양측의 전류값을 비교하여 상기 가속전극을 구동시키기 위한 구동모터를 구동하는 단계가 구비되는 것을 특징으로 하는 이온주입방법.And comparing a current value of both sides detected by the electrode unit to drive a driving motor for driving the acceleration electrode.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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