KR100840467B1 - 이온주입기의 파티클 제거구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 빔라인 내부의 일 측면에 표면이 톱날형의 돌기로 형성된 그래파이트층을 설치하고, (-)극을 인가시킴으로써 웨이퍼가공실로 주입되지 못한 부적합한 이온들이 상기 그래파이트층에 원활하게 흡착될 수 있도록 한 이온주입기의 파티클 제거구조에 관한 것이다.

이를 실현하기 위한 본 발명은 이온주입기의 내부에 구성된 빔가이드와, 이온빔을 편향시키는 분류자석과, 빔가이드의 내부 측면에 설치되어 이온을 흡수시키는 그래파이트층을 포함한 이온주입기의 파티클 제거구조에 있어서, 상기 그래파이트층 표면에 소정거리 이격되게 형성된 다수개의 돌기; 상기 그래파이트층의 내부에 삽입 형성된 전극봉; 상기 전극봉에 (-)극을 인가시키는 파워서플라이; 및 상기 그래파이트층에 흐르는 전류 값을 측정하여 파워서플라이에 피드백시키는 콘트롤부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 웨이퍼 가공실로 주입되지 못한 부적합한 이온들을 그래파이트층에서 효율적으로 흡착시킴으로써 고순도의 원하는 이온만을 주입할 수 있는 장점이 있다.

이온주입기, 이온빔, 그래파이트, 파티클

Description

이온주입기의 파티클 제거구조 {Structure for particle removing of Ion Implanters}

도 1은 일반적인 이온주입기의 구성을 보여주는 개략도,

도 2는 종래 빔가이드의 내부 구조를 보여주는 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 이온주입기의 파티클 제거구조를 보여주는 개략적인 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 이온주입기의 파티클 제거구조의 일 실시 예를 보여주는 구성도,

도 5는 도 4의 'A'부분 상세도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 진공부 20 : 이온공급부

30 : 빔가이드 31 : 분류자석

35 : 이온빔 40 : 가속기

50 : 웨이퍼가공실 100 : 그래파이트층

110 : 돌기 130 : 전극봉

150 : 절연부재 200 : 파워서플라이

300 : 콘트롤부

본 발명은 이온주입기의 파티클 제거구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웨이퍼가공실로 주입되지 못한 부적합한 이온들이 빔라인의 측면에 설치된 그래파이트층에 흡수되지 않고 바운드 되어 이온빔(Ion Beam)과 함께 웨이퍼가공실로 유입되는 것을 방지하기 위한 이온주입기의 파티클 제거구조에 관한 것이다.

일반적으로, 이온주입기는 진공 상태에서 이온화된 불순물(dopant)을 특정한 에너지로 가속시켜 웨이퍼에 넣어주는 반도체 제조장치로서, MOSFET 제조 공정 시 문턱전압(threshold voltage) 조절공정, 웰(well) 형성공정, 소오스 및 드레인 영역형성, 커패시터(capacitor) 전극 형성공정 등 여러 단계의 공정에 사용된다.

도 1은 일반적인 이온주입장비의 구성을 보여주는 개략도이고, 도 2는 종래 빔가이드의 내부 구조를 보여주는 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 이온주입기는 진공부(10), 이온 공급부(20), 빔가이드(30), 가속기(40), 주사기(도시되지 않음) 및 웨이퍼가공실(50)의 기본요소로 이루어져 있다.

이온 공급부(20)에서는 고진공 상태의 아아크실에 있는 필라멘트에 전류를 흘려줌으로써 열전자가 방출되고, 이러한 열전자가 필라멘트와 아아크실 간의 전압에 의해 아아크실 내부에 공급된 불순물 소스인 기체와 충돌하면서 이온화된다. 추출전극에 가해진 음의 전압에 의하여 상기 이온들은 아아크실 밖으로 추출되며, 이 차 추출전압에 의하여 더욱 가속되면서 높은 에너지를 갖게 된다.

이렇게 형성된 이온들은 빔가이드(30)의 분류자석(31)에 의하여 필요한 이온들만 선택적으로 가려지며 주사기에 의하여 여러 가지 스캔(scan) 방식으로 웨이퍼가공실(50)에 있는 웨이퍼 쪽으로 보내지면서 이온 주입이 진행된다.

도 2를 참조하면, 상기 빔가이드(30)에 설치된 분류자석(31)은 직각형상으로 형성되어 있어 상기 분류자석(31)의 자기장이 이온빔(35)의 방향을 편향시키게 된다.

이 경우 주어진 자기장의 세기에서 가벼운 이온(36)들은 쉽게 구부러지는 반면에, 무거운 질량을 가진 이온(37)들은 적당한 각도에서 구부러지기가 어렵다.

여기서, 분류자석(31)의 중심을 통해서 적당한 자기장 세기에서 충분히 구부러지는 이온(35)은, 마침내 상기 웨이퍼가공실(50)의 웨이퍼에 첨가되는 불순물인 도펀트(dopant) 종들이다.

그러나 상기 웨이퍼가공실(50)로 주입되지 못한 이온(36)(37)은 빔가이드(30)의 측면에 설치된 그래파이트(Graphite)층(32)에 부딪쳐 흡수되지만, 상기 그래파이트층(32)에 흡수되지 않고 바운드되는 이온(37a)은 파티클(Particle)의 원인이 되는 문제점이 있다.

또한, 상기와 같이 바운드 된 이온(37a)이 웨이퍼가공실(50)로 유입되면 순도 높은 이온을 주입하지 못하는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 빔라인 내부의 일측면에 표면이 톱날형의 돌기로 형성된 그래파이트층을 설치하고, (-)극을 인가시킴으로써 웨이퍼가공실로 주입되지 못한 부적합한 이온들이 상기 그래파이트층에 원활하게 흡착될 수 있도록 한 이온주입기의 파티클 제거구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 이온주입기의 파티클 제거구조는,

이온주입기의 내부에 구성된 빔가이드와, 이온빔을 편향시키는 분류자석과, 빔가이드의 내부 측면에 설치되어 이온을 흡수시키는 그래파이트층을 포함한 이온주입기의 파티클 제거구조에 있어서, 상기 그래파이트층 표면에 소정거리 이격되게 형성된 다수개의 돌기; 상기 그래파이트층의 내부에 삽입 형성된 전극봉; 상기 전극봉에 (-)극을 인가시키는 파워서플라이; 및 상기 그래파이트층에 흐르는 전류 값을 측정하여 파워서플라이에 피드백시키는 콘트롤부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 돌기는 톱날형으로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 빔가이드의 내벽과 그래파이트층 사이에는 절연부재가 삽입형성된 것을 특징으로 한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

여기서, 종래 구성과 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호 및 명칭을 사용한다.

도 3은 본 발명에 따른 이온주입기의 파티클 제거구조를 보여주는 개략적인 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 이온주입기의 파티클 제거구조의 일 실시 예를 보여주는 구성도이며, 도 5는 도 4의 'A'부분 상세도이다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 이온주입기의 파티클 제거구조는 진공부(10), 이온공급부(20), 빔가이드(30), 가속기(40), 주사기 (도면에 미도시) 및 웨이퍼가공실(50)을 포함한 기본적인 구성은 종래의 기술과 동일하므로 설명의 중복을 피하기 위하여 상세한 설명은 생략하고, 새로이 부가되는 구성 부재들의 동작을 중심으로 하여 상세히 설명한다.

도 3을 참조하면, 이온주입기의 내부에 구성된 빔가이드(30)의 상/하부에는 이온빔을 편향시키는 분류자석(31)이 구성되어 있다.

또한, 상기 빔가이드(30)의 내부 측면에는 웨이퍼가공실(50)로 주입되지 못한 부적합한 이온(36)(37)들을 흡착시키기 위한 그래파이트(Graphite)층(100)이 구성되어 있다.

여기서, 상기 빔가이드(30)의 내부를 통과하는 이온빔(35)에서 웨이퍼가공실(50)로 주입되지 못한 부적합한 이온들(36)(37)이 상기 그래파이트층(100)에 흡착되지 않고 바운드되어 상기 이온빔(35)과 함께 웨이퍼가공실(50)로 유입되는 것을 방지하기 위한 구조가 마련되어야 한다.

이를 구현하기 위한 본 발명은 다수개의 돌기(110), 전극봉(130), 파워서플라이(200), 콘트롤부(300)를 포함하여 구성된다.

상기 돌기(110)는 톱날형상으로 형성되어 그래파이트층(100)의 표면에 소정거리 이격되게 다수개 형성되어 있다.

이 경우 상기 톱날형상의 돌기(110)는 부적합이온(36)(37)이 휘어져 부딪치는 각도의 수직방향으로 위치되도록 형성되어 있어, 부딪친 후 바운드되지 않고 원활하게 흡수되게 된다.

상기 전극봉(130)은 그래파이트층(100)의 내부에 삽입 형성된 것으로, 상기 그래파이트층(100)에 전류를 인가시키는 역할을 한다.

상기 파워서플라이(200)는 상기 전극봉(130)의 일측 끝단에 (-)극을 인가시키게 된다.

상기 콘트롤부(300)는 상기 전극봉(130)의 타측 끝단에 연결되어 있다. 이 경우 상기 콘트롤부(300)는 그래파이트층(100)에 흐르고 있는 전류 값을 측정하여 파워서플라이(200)에 피드백시키는 역할을 한다.

이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 이온주입기의 파티클 제거구조의 작용을 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면, 상기 파워서플라이(200)는 그래파이트층(100)의 내부에 삽입설치된 전극봉(130)에 (-)극을 인가시킴으로써, 상기 그래파이트층(100)에는 (-)의 전류가 흐르게 된다.

이 경우 상기 콘트롤부(300)에서는 그래파이트층(100)에 흐르는 전류 값을 측정하여 파워서플라이(200)에 피드백시킴으로써, 상기 그래파이트층(100)에 인가되는 전류량은 적절하게 조절된다.

상기 빔가이드(30)를 통과하는 이온빔(35) 중 웨이퍼가공실(50)로 주입되지 못한 부적합한 이온(36)(37)들은 상기 그래파이트층(100)의 표면에 형성된 톱날형상의 돌기(110)에 부딪치면서 흡착된다.

이 경우 상기 그래파이트층(100)에는 (-)전류가 흐르고 있어, (+)극을 띄고 있는 부적합한 이온(36)(37)들이 그래파이트층(100)에 부딪친 후 바운드되지 않도록 끌어당기는 효과를 얻을 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않으며 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능함은 물론이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 이온주입기의 파티클 제거구조는, 웨이퍼 가공실로 주입되지 못한 부적합한 이온들을 그래파이트층에서 효율적으로 흡착시킴으로써 고순도의 원하는 이온만을 주입할 수 있는 장점이 있다.

Claims (3)

1. 내부에 구성된 빔가이드와, 이온빔을 편향시키는 분류자석과, 빔가이드의 내부 측면에 설치되어 이온을 흡수시키는 그래파이트층을 포함하는 이온주입기에 있어서,

   상기 그래파이트층 표면에 소정거리 이격되게 형성된 다수개의 돌기;

   상기 그래파이트층의 내부에 삽입 형성된 전극봉;

   상기 전극봉에 (-)극을 인가시키는 파워서플라이; 및

   상기 그래파이트층에 흐르는 전류 값을 측정하여 파워서플라이에 피드백시키는 콘트롤부;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온주입기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 돌기는 톱날형으로 형성된 것을 특징으로 하는 이온주입기.
3. 제 1항에 있어서, 상기 빔가이드의 내벽과 그래파이트층 사이에는 절연부재가 삽입형성된 것을 특징으로 하는 이온주입기.

Images