KR100835487B1

KR100835487B1 - Interlocking method of ion implantation equipment

Info

Publication number: KR100835487B1
Application number: KR1020060101325A
Authority: KR
Inventors: 유원선
Original assignee: 동부일렉트로닉스 주식회사
Priority date: 2006-10-18
Filing date: 2006-10-18
Publication date: 2008-06-04
Also published as: KR20080035111A

Abstract

본 발명은 이온주입장치의 인터락 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이온 빔에 의하여 손상된 그래파이트를 감지할 수 있는 이온주입장치의 인터락 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an interlock method of an ion implantation apparatus, and more particularly, to an interlock method of an ion implantation apparatus capable of detecting graphite damaged by an ion beam.

본 발명의 이온주입장치의 인터락 방법은 이온 빔이 입사되는 흑연 재질의 다수의 그래파이트, 상기 그래파이트에 각각 설치되는 다수의 전류계 및 상기 전류계와 연결되는 제어부를 포함하여 이루어진 이온주입장치의 플래그 패러데이 및 인터락 방법를 사용하여 상기 이온 빔의 입사방향으로부터 최종적으로 설치된 그래파이트에 설치된 전류계에 신호를 감지하는 제1단계; 상기 신호가 제어부에 도착하면 제어부는 자동으로 장비를 멈추도록 지시하는 제2단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.The interlocking method of the ion implantation apparatus of the present invention includes a flag Faraday of the ion implantation device comprising a plurality of graphite of the graphite material to which the ion beam is incident, a plurality of ammeters respectively installed on the graphite and a control unit connected to the ammeter and A first step of detecting a signal from an ammeter installed in the finally installed graphite from the incident direction of the ion beam by using an interlock method; And a second step of instructing the controller to stop the equipment automatically when the signal arrives at the controller.

본 발명에 따른 이온주입장치의 인터락 방법에 의하면 이온빔에 의하여 손상된 그래파이트를 감지할 수 있는 이온주입장치의 플래그 패러데이를 구비함으로써 공정사고로 인한 웨이퍼의 대량 스크랩을 방지하여 생산수율을 향상시키고 디스크의 손상을 방지하고 장비의 다운타임을 줄일 수 있는 효과가 있다.According to the interlocking method of the ion implantation apparatus according to the present invention, by providing a flag Faraday of the ion implantation apparatus that can detect the graphite damaged by the ion beam to prevent the mass scrap of the wafer due to the process accident to improve the production yield and disk It has the effect of preventing damage and reducing downtime of the equipment.

이온주입장치, 플래그 패러데이, 그래파이트, 인터락 Ion implanter, flag Faraday, graphite, interlock

Description

Interlocking method of ion implantation equipment

도 1은 일반적인 이온주입장비의 구성을 보여주는 개략도,1 is a schematic view showing the configuration of a typical ion implantation equipment,

도 2는 일반적인 웨이퍼 가공실의 구성을 보여주는 단면구조도,2 is a cross-sectional view showing the configuration of a typical wafer processing chamber;

도 3은 일반적인 플래그 패러데이의 단면 개략도,3 is a cross-sectional schematic diagram of a typical flag Faraday,

도 4는 손상된 그래파이트를 보여주는 사진,4 is a photograph showing damaged graphite,

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 이온주입장치의 플래그 패러데이의 단면 개략도.Figure 5 is a schematic cross-sectional view of the flag Faraday of the ion implantation apparatus according to an embodiment of the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10 : 진공부 20 : 이온 공급부10: vacuum portion 20: ion supply portion

30 : 분류 자석 40 : 가속기30: classification magnet 40: accelerator

50 : 웨이퍼 가공실 51, 510 : 플래그 패러데이50: wafer processing chamber 51, 510: flag Faraday

52 : 디스크 패러데이 53 : 디스크52: Disk Faraday 53: Disk

54 : 바이어스 어퍼처 55 : E-샤워54: bias aperture 55: E-shower

56 : 회전모터 511 : 그래파이트56: rotation motor 511: graphite

512 : 전류계 513 : 제어부512: ammeter 513: control unit

일반적으로 반도체 소자의 고집적화에 따라 더욱 정밀한 불순물(dopant)의 제어가 요구되며 더욱이 양산기술 측면에서는 재현성(repeatiblity) 및 처리능력(throughput) 향상이 중요하며, 이에 따라 이온 주입(ion implantation) 공정에 대한 활용이 증가하고 있다.In general, the more integrated the semiconductor device, the more precise dopant control is required. Moreover, in terms of mass production technology, it is important to improve the repeatability and throughput, and thus, the ion implantation process Utilization is increasing.

이온주입 공정이란 불순물을 이온 상태로 만든 후, 이를 가속하여 웨이퍼 상의 특정부위에 선택적으로 주사함으로써 원하는 영역에 소정의 불순물 농도의 프로파일(profile)을 얻는 기술을 말한다.The ion implantation process refers to a technique of obtaining a profile of a predetermined impurity concentration in a desired region by making an impurity into an ion state and then accelerating it to selectively scan a specific portion on the wafer.

도 1은 일반적인 이온주입장비의 구성을 보여주는 개략도이고, 도 2는 일반적인 웨이퍼 가공실의 구성을 보여주는 단면 구조도이고, 도 3은 일반적인 플래그 패러데이의 단면 개략도이다. 1 is a schematic view showing the configuration of a general ion implantation equipment, Figure 2 is a cross-sectional structural view showing the configuration of a typical wafer processing chamber, Figure 3 is a schematic cross-sectional view of a typical flag Faraday.

첨부된 도 1에 도시한 바와 같이, 이온주입장비는 진공부(vaccuum unit, 10), 이온 공급부(ion source unit, 20), 분류 자석(analyzer magnet, 30), 가속기(acceleration tube, 40), 주사기(scanner, 도시되지 않음) 및 웨이퍼 가공 실(endstation, 50)의 기본 요소로 이루어져 있다. As shown in FIG. 1, the ion implantation apparatus includes a vacuum unit 10, an ion source unit 20, an analyzer magnet 30, an acceleration tube 40, and the like. It consists of the basic elements of a syringe (not shown) and a wafer processing chamber 50.

상기 이온 공급부(20)에서 고 진공 상태의 아아크 챔버(arc chamber)에 있는 필라멘트에 전류를 흘러줌으로써 열전자가 방출되고, 이러한 열전자가 필라멘트와 아아크 챔버 간의 전압에 의해 가속되고, 아아크 챔버 내부에 공급된 불순물 소스 기체와 충돌하면서 이온화된다. The hot electrons are discharged by flowing current from the ion supply unit 20 to the filament in the arc chamber of the high vacuum state, and the hot electrons are accelerated by the voltage between the filament and the arc chamber, and are supplied into the arc chamber. It is ionized while colliding with an impurity source gas.

이후 상기 이온들은 추출 전극에 가해진 음의 전압에 의하여 아아크 챔버 밖으로 추출되며, 이차 추출 전압에 의하여 더욱 가속되면서 높은 에너지를 갖게 된다.The ions are then extracted out of the arc chamber by the negative voltage applied to the extraction electrode, and further accelerated by the secondary extraction voltage to have high energy.

이러한 이온들은 분류 자석(30)에 의하여 필요한 이온들만 선택적으로 가려지며 주사기에 의하여 여러 가지 스캔(scan) 방식으로 웨이퍼 가공실(50)에 있는 웨이퍼 쪽으로 보내지면서 이온 주입이 진행된다.These ions are selectively occluded only by the sorting magnet 30, and ion implantation proceeds by being directed to the wafer in the wafer processing chamber 50 by various scanning methods by a syringe.

첨부된 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 웨이퍼 가공실(50)은 이온 빔이 종국적으로 웨이퍼(60)에 주입이 되는 곳으로서, 이온량을 측정하는 장치인 플래그 패러데이(Flag Faraday)(51), 디스크 패러데이(Disk Faraday)(52)와 웨이퍼(60)가 장착되는 디스크(disc)(53), 바이어스 어퍼처(54), E-샤워(55), 회전모터(56)로 이루어져 있다.As shown in FIG. 2, the wafer processing chamber 50 is a place where an ion beam is finally injected into the wafer 60, and a flag Faraday 51, which is an apparatus for measuring an ion amount, A disk Faraday 52, a disk 53 on which the wafer 60 is mounted, a bias aperture 54, an E-shower 55, and a rotating motor 56 are formed.

상기 플래그 패러데이(51)는 공정진행 전에 적절히 셋업(set up)된 빔 커런트(Beam Current)를 리딩(Reading) 및 차단하고 있다가, 웨이퍼(60) 13장이 디스크(53)에 로딩된 후 상기 디스크(53)가 회전모터(56)에 의해 회전하기 시작하면 상기 플래그 패러데이(51)가 이동하면서 이온 빔은 바이어스 어퍼처(54), E-샤워(55) 를 지나 디스크(53)에 있는 13장의 웨이퍼(60)로 주입된다.The flag Faraday 51 is reading and blocking the beam current (Beam Current) properly set up before the process proceeds, and after the 13 wafers (60) loaded on the disk 53, the disk As the 53 begins to rotate by the rotary motor 56, the flag Faraday 51 moves while the ion beam passes through the bias aperture 54, the E-shower 55 and the 13 on the disc 53. It is injected into the wafer 60.

이때, 상기 디스크(53)에 뚫려 있는 디스크 홀(도시되지 않음)을 통과한 이온 빔은 디스크 패러데이(52)에 포집되게 되고, 상기 디스크 패러데이(52)는 빔 커런트를 리딩하여 공정타임의 많고 적음을 판단하게 된다.At this time, the ion beam passing through the disk hole (not shown) which is drilled in the disk 53 is collected in the disk Faraday 52, the disk Faraday 52 reads the beam current so that a lot of process time Will be judged.

첨부된 도 4에 도시한 바와 같이, 플래그 패러데이(51) 내부에는 빔 커런트를 리딩하는 동안 이온 빔을 흡수할 수 있게 도와주는 5개의 그래파이트(graphite)가 설치된다. 이온주입장비의 가동 중에 이온 빔을 계속 흡수하다 보면 첨부된 도 4와 같이 그래파이트에 구멍이 발생하게 된다.As shown in FIG. 4, five graphites are provided inside the flag Faraday 51 to help absorb the ion beam while reading the beam current. As the ion beam continues to be absorbed while the ion implantation equipment is in operation, holes are formed in the graphite as shown in FIG. 4.

만약 모든 그래파이트가 구멍이 뚫려 이온 빔이 플래그 패러데이(51)를 통과할 경우 웨이퍼가 놓인 디스크(53)까지 도달하게 되어 공정사고가 발생하여 웨이퍼의 대량 손실로 이어질 수 있다. 실제로도 그래파이트에 구멍이 발생하여 디스크(51)까지 도달되는 경우가 발생한 사고가 발생하였으나, 현재 이러한 문제를 방지할 수 있는 어떠한 대비책도 없는 실정이다.If all the graphite is punched out and the ion beam passes through the flag Faraday 51, it reaches the disk 53 on which the wafer is placed, which may cause a process accident and lead to a large loss of the wafer. In fact, an accident occurred in which a hole was formed in the graphite and reached to the disc 51, but there is currently no preparation for preventing such a problem.

따라서 본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 이온빔에 의하여 손상된 그래파이트를 감지할 수 있는 이온주입장치의 인터락 방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an interlocking method of an ion implantation apparatus capable of detecting graphite damaged by an ion beam.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 이온주입장치의 플래그 패러데이는 이온 빔이 입사되는 흑연 재질의 다수의 그래파이트, 상기 그래파이트에 각각 설치되는 다수의 전류계 및 상기 전류계와 연결되는 제어부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.Flag Faraday of the ion implantation apparatus of the present invention for realizing the object as described above includes a plurality of graphite of the graphite material to which the ion beam is incident, a plurality of ammeters respectively installed on the graphite and a control unit connected to the ammeter Characterized in that made.

또한, 상기 그래파이트 및 상기 전류계는 5개를 설치하는 것을 특징으로 한다.In addition, the graphite and the ammeter are characterized in that five install.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration and operation of the preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 이온주입장치의 플래그 패러데이의 단면 개략도이다. 5 is a schematic cross-sectional view of a flag Faraday of an ion implantation apparatus according to an embodiment of the present invention.

첨부된 도 5에 도시한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 이온주입장치의 플래그 패러데이(510)는 다수의 그래파이트(511), 다수의 전류계(512) 및 제어 부(513)로 이루어져 있다.As shown in FIG. 5, the flag Faraday 510 of the ion implantation apparatus according to an embodiment of the present invention includes a plurality of graphite 511, a plurality of ammeters 512, and a control unit 513.

상기 그래파이트(511)는 측정하고자 하는 이온 빔이 입사되는 대략 사각형 형상의 판으로서, 흑연 재질로 이루어져 있다.The graphite 511 is a substantially rectangular plate in which an ion beam to be measured is incident, and is made of graphite material.

상기 전류계(512)는 상기 입사된 이온에 의하여 대전된 그래파이트(511)로부터 그라운드로 전류가 흐르는 것을 측정하기 위하여 설치된 것이다.The ammeter 512 is installed to measure the current flowing from the graphite 511 charged by the incident ions to the ground.

상기 제어부(513)는 상기 각각의 전류계(512)로부터 감지된 신호에 의하여 이온 빔의 전류량을 측정하고, 또한 후술되는 인터락 상황이 발생하는 경우 이온주입장치의 자동 멈춤(auto shut down) 기능을 수행하는 역할을 한다.The control unit 513 measures the amount of current in the ion beam according to the signals sensed by the respective ammeters 512, and also provides an automatic shut down function of the ion implantation device when an interlock situation described below occurs. It plays a role.

본 발명의 일실시예에 따른 이온주입장치의 플래그 패러데이(510)에 의하면, 전기적으로 절연된 다수의 그래파이트(511) 및 전류계(512)로부터 각각 이온 빔의 전류량을 측정하게 된다. 만약 과도한 이온 빔의 입사로 인하여 그래파이트에 손상이 발생하면 최종적으로 설치된 그래파이트 및 전류계에 의하여 신호가 감지될 때 제어부(513)에 의하여 이온주입장치의 작동을 멈추도록 하는 것이다. According to the flag Faraday 510 of the ion implantation apparatus according to an embodiment of the present invention, the current amount of the ion beam is measured from the plurality of electrically insulated graphite 511 and the ammeter 512. If damage occurs to the graphite due to excessive incident of the ion beam, the control unit 513 stops the operation of the ion implantation device when a signal is detected by the finally installed graphite and ammeter.

따라서 종래의 이온주입장치의 플래그 패러데이와 달리 본 발명의 일실시예에 따른 이온주입장치의 플래그 패러데이는 전술한 바와 같은 인터락(interlock) 기능으로 구비함으로써 공정 사고로 인한 웨이퍼의 손실 및 디스크의 손상을 방지할 수 있는 것이다.Therefore, unlike the flag Faraday of the conventional ion implantation device, the flag Faraday of the ion implantation device according to an embodiment of the present invention is provided with the interlock function as described above, so that the loss of the wafer and the disk damage due to the process accident This can be prevented.

본 발명의 다른 일실시예에 따른 이온주입장치의 플래그 패러데이(510)는 기존의 플래그 패러데이를 활용하여 상기 그래파이트(511) 및 상기 전류계(512)는 5개를 설치하는 것이 바람직하다.In the flag Faraday 510 of the ion implantation apparatus according to another embodiment of the present invention, it is preferable to install five graphite 511 and the ammeter 512 using existing flag Faraday.

본 발명의 일실시예에 따른 이온주입장치의 인터락 방법은 제1단계 및 제2단계를 포함하여 이루어진 것이다.An interlocking method of an ion implantation apparatus according to an embodiment of the present invention includes a first step and a second step.

상기 제1단계는 이온 빔이 입사되는 흑연 재질의 다수의 그래파이트, 상기 그래파이트에 각각 설치되는 다수의 전류계 및 상기 전류계와 연결되는 제어부를 포함하여 이루어진 이온주입장치의 플래그 패러데이 및 인터락 방법를 사용하여 상기 이온 빔의 입사방향으로부터 최종적으로 설치된 그래파이트에 설치된 전류계에 신호를 감지하는 단계이다.The first step includes the flag Faraday and the interlock method of the ion implantation device comprising a plurality of graphite of the graphite material in which the ion beam is incident, a plurality of ammeters respectively installed in the graphite and a control unit connected to the ammeter In this step, the signal is sensed by the ammeter installed in the finally installed graphite from the incident direction of the ion beam.

상기 제2단계는 상기 신호가 제어부에 도착하면 제어부는 자동으로 장비를 멈추도록 지시하는 단계이다.In the second step, when the signal arrives at the control unit, the control unit automatically instructs to stop the equipment.

예를 들어, 5개의 그래파이트를 장착한 플래그 패러데이를 사용하는 경우에 이온이 입사되는 방향으로부터 순차로 설치된 제1 그래파이트 내지 제5 그래파이트가 존재하게 된다.For example, in the case of using a flag Faraday equipped with five graphites, there are first to fifth graphites installed sequentially from the direction in which ions are incident.

따라서 제1 그래파이트 내지 제4 그래파이트에 입사되는 이온에 의하여 각각의 전류계에 의하여 신호가 감지되더라도 이는 정상적인 상태로 인식이 되는 것이다.Therefore, even if a signal is detected by each ammeter by ions incident on the first to fourth graphite, this is recognized as a normal state.

만약 제5 그래파이트에 입사되는 이온에 의하여 제5 그래파이트에 설치된 전류계에 의하여 신호가 감지되는 경우, 제어부는 이것을 비정상적인 상태로 인식하고 자동으로 장비를 멈추도록 지시함으로써 웨이퍼 내지 디스크에 이온 빔이 도달하지 못하게 사전에 방지하여 웨이퍼의 손실 및 디스크의 손상을 방지할 수 있는 것이다.If a signal is detected by an ammeter installed in the fifth graphite by ions incident on the fifth graphite, the control unit recognizes this as an abnormal state and instructs to stop the equipment automatically, thereby preventing the ion beam from reaching the wafer or the disk. This can be prevented in advance to prevent wafer loss and disk damage.

또한 종래에는 장비의 예방 정비(Preventive Maintenance)시 매번 플래그 패러데이를 빼내어 그래파이트의 상태를 점검하는 작업을 하고 있다. 이를 위해 빔 라인 벤트(Beam Line Vent) 작업이 필요하며, 대략 5 ~ 8시간이 소요되며 그래파이트가 이상 없으면 다시 장착을 하고 있었다. In addition, conventionally, the flag Faraday is pulled out each time during the preventive maintenance of the equipment to check the state of graphite. To do this, beam line vents were required, which took about 5 to 8 hours and were refitted if no graphite was present.

그러나 본 발명의 일실시예에 따른 이온주입장치 및 인터락 방법에 의하면 센서 방식을 통하여 그래파이트의 상태의 확인이 가능하기 때문에 예방 정비 작업시마다 최소 5 시간 정도의 시간을 절약할 수 있다.However, according to the ion implantation apparatus and the interlock method according to the embodiment of the present invention, since the state of graphite can be confirmed through the sensor method, it is possible to save at least 5 hours at each preventive maintenance work.

본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정·변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that the present invention is not limited to the above embodiments and can be practiced in various ways without departing from the technical spirit of the present invention. will be.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이온주입장치의 인터락 방법에 의하면 이온빔에 의하여 손상된 그래파이트를 감지할 수 있는 이온주입장치의 플래그 패러데이를 구비함으로써 공정사고로 인한 웨이퍼의 대량 스크랩(Scrap)을 방지하여 생산수율(yield)을 향상시키고 디스크의 손상을 방지하고 장비의 다운타임(downtime)을 줄일 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, according to the interlocking method of the ion implantation apparatus according to the present invention, the wafer has a flag Faraday of the ion implantation apparatus capable of detecting graphite damaged by the ion beam, thereby causing a large amount of scrap of the wafer due to a process accident. This helps to improve the yield, prevent disk damage, and reduce downtime of the equipment.

Claims

delete

Finally, from the direction of incidence of the ion beam using a flag Faraday of the ion implantation device comprising a plurality of graphite of the graphite material, the plurality of ammeters respectively installed on the graphite and a control unit connected to the ammeter A first step of detecting a signal on an ammeter installed in the installed graphite; And a second step of instructing the control unit to stop the equipment automatically when the signal arrives at the control unit.