KR100850072B1 - 웨이퍼 컷 앵글의 보상 기능을 가지는 이온주입장치 및이를 이용한 이온주입방법 - Google Patents

웨이퍼 컷 앵글의 보상 기능을 가지는 이온주입장치 및이를 이용한 이온주입방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 웨이퍼 컷 앵글의 보상 기능을 가지는 이온주입장치 및 이를 이용한 이온주입방법에 관한 것으로서, 얼라인스테이지에 안착된 웨이퍼를 회전시켜서 노치를 정렬하는 오리엔터와, 노치의 정렬을 마친 웨이퍼가 이온주입공정을 위하여 안착되는 웨이퍼스테이지와, 웨이퍼스테이지의 앵글을 조절하는 이온주입 앵글조절부를 구비하는 웨이퍼의 이온주입장치에 있어서, 얼라인스테이지에 안착되어 회전하는 웨이퍼의 컷 앵글을 측정하는 컷 앵글측정수단과, 컷 앵글측정수단으로부터 측정된 웨이퍼의 컷 앵글을 보상하도록 이온주입 앵글조절부를 제어하는 제어부를 포함한다. 따라서, 본 발명은 웨이퍼에 이온을 주입하는 장치 내에 웨이퍼 제작시 커팅에 의해 발생되는 웨이퍼의 컷 앵글(cut angle)을 실제로 측정하여 산출되는 웨이퍼의 컷 앵글을 웨이퍼의 이온주입 앵글 조절시 보상되도록 함으로써 이온주입 앵글이 원하는 앵글에 정확하게 일치하도록 하며, 이로 인해 정교한 이온주입공정을 가능하도록 하는 효과를 가지고 있다.

Description

웨이퍼 컷 앵글의 보상 기능을 가지는 이온주입장치 및 이를 이용한 이온주입방법{IMPLANTER HAVING A COMPENSATION FUNCTION OF A CUT ANGLE OF A SEMICONDUCTOR WAFER AND METHOD THEREOF}
도 1은 종래의 기술에 따른 이온주입장치를 도시한 구성도이고,
도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼 컷 앵글의 보상 기능을 가지는 이온주입장치를 도시한 구성도이고,
도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 컷 앵글의 보상 기능을 가지는 이온주입방법을 도시한 흐름도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
110 : 오리엔터 111 : 얼라인스테이지
112 : 회전모터 113 : 노치감지부
120 : 컷 앵글측정수단 121 : 빔제너레이터
122 : 디텍터 123 : 빔경로조절부
130 : 웨이퍼스테이지 140 : 이온주입 앵글조절부
150 : 이온빔발생기 160 : 스캔구동부
170 : 제어부
본 발명은 웨이퍼 컷 앵글의 보상 기능을 가지는 이온주입장치 및 이를 이용한 이온주입방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼에 이온을 주입하는 장치 내에 웨이퍼 제작시 커팅에 의해 발생되는 웨이퍼의 컷 앵글(cut angle)을 실제로 측정하여 산출되는 웨이퍼의 컷 앵글을 웨이퍼의 이온주입 앵글 조절시 보상되도록 하는 웨이퍼 컷 앵글의 보상 기능을 가지는 이온주입장치 및 이를 이용한 이온주입방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자는 노광공정, 확산공정, 식각공정, 화학기상증착공정, 이온주입공정 등 다양한 단위공정을 실시함으로써 제조된다.
이러한 반도체 소자의 제조를 위한 단위공정중 이온주입공정은 순수 실리콘(Si) 웨이퍼의 표면에 불순물을 플라즈마의 이온빔 상태로 만든 후 웨이퍼 표면에 침투시켜 필요한 전도형 및 비저항의 소자를 얻는 공정이다.
종래의 이온주입공정을 실시하는 장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 기술에 따른 이온주입장치를 도시한 구성도이다. 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 이온주입장치(10)는 웨이퍼(W)의 노치를 정렬하는 오리엔터(11)와, 노치의 정렬을 마친 웨이퍼(W)가 이온주입을 위하여 안착되는 웨이퍼스테이지(12)와, 웨이퍼스테이지(12)에 안착된 웨이퍼(W)에 이온주입 앵글을 조절하도록 웨이퍼스테이지(12)의 기울기를 조정하는 이온주입 앵글조절부(13)와, 웨이 퍼스테이지(12)에 안착된 웨이퍼(W)를 향하여 이온빔을 조사하는 이온빔발생기(14)와, 이온빔발생기(14)에 의해 조사되는 이온빔이 웨이퍼(W)를 스캐닝하도록 웨이퍼스테이지(12)를 이동시키는 스캔구동부(15)와, 오리엔터(11), 이온주입 앵글조절부(13) 및 스캔구동부(15) 등을 제어하는 제어부(16)를 포함한다.
이와 같은 종래의 기술에 따른 웨이퍼의 이온주입장치(10)는 오리엔터(11)에서 웨이퍼(W)가 노치의 정렬을 마치면 웨이퍼스테이지(12)로 로딩되어 이온빔발생기(14)로부터 발생되는 이온빔에 의해 이온주입공정을 실시하게 된다. 한편, 웨이퍼(W)에 이온빔을 조사하기 전에 이온주입 앵글조절부(13)에 의해 웨이퍼스테이지(12)의 기울기를 조절함으로써 웨이퍼(W)에 이온이 주입되는 앵글을 조정한다.
그러나, 종래의 웨이퍼에 대한 이온주입장치(10)는 웨이퍼(W)에 이온을 주입시 제로 앵글(zero angle)을 하드웨어(hardware)에서 측정하여 보정을 한 후 이를 기초로 계속적인 이온주입을 실시하게 된다. 이 때, 웨이퍼의 컷 앵글(cut angle), 즉 웨이퍼의 형태로 커팅시 발생하는 앵글에 대한 보정이 이루어지지 않게 됨으로써 반도체 소자의 소형화에 따른 이온주입 후 프로파일(profile)이 이온주입 각도에 따라 큰 변화를 가짐에도 불구하고 공정시 이온주입의 앵글을 정교하게 조절할 수 없게 되는 문제점을 가지고 있었다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 웨이퍼에 이온을 주입하는 장치 내에 웨이퍼 제작시 커팅에 의해 발생되는 웨이퍼의 컷 앵글(cut angle)을 실제로 측정하여 산출되는 웨이퍼의 컷 앵글을 웨이퍼 의 이온주입 앵글 조절시 보상되도록 함으로써 이온주입 앵글이 원하는 앵글에 정확하게 일치하도록 하며, 이로 인해 정교한 이온주입공정을 가능하도록 하는 웨이퍼 컷 앵글의 보상 기능을 가지는 이온주입장치 및 이를 이용한 이온주입방법을 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은, 얼라인스테이지에 안착된 웨이퍼를 회전시켜서 노치를 정렬하는 오리엔터와, 노치의 정렬을 마친 웨이퍼가 이온주입공정을 위하여 안착되는 웨이퍼스테이지와, 웨이퍼스테이지의 앵글을 조절하는 이온주입 앵글조절부를 구비하는 웨이퍼의 이온주입장치에 있어서, 얼라인스테이지에 안착되어 회전하는 웨이퍼의 컷 앵글을 측정하는 컷 앵글측정수단과, 컷 앵글측정수단으로부터 측정된 웨이퍼의 컷 앵글을 보상하도록 이온주입 앵글조절부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 웨이퍼의 이온주입공정에 있어서, 웨이퍼를 오리엔터로 이송하여 웨이퍼의 노치를 정렬하는 단계와, 웨이퍼의 노치를 정렬하는 단계에서 회전하는 웨이퍼에 빔을 조사하여 반사되는 빔의 양이나 파장 변화를 통해서 웨이퍼의 컷 앵글을 산출하는 단계와, 웨이퍼를 이온주입공정이 실시되는 웨이퍼스테이지에 로딩시키는 단계와, 웨이퍼를 컷 앵글 산출단계에서 산출된 컷 앵글을 반영하여 이온주입을 위한 앵글을 조절하는 단계와, 웨이퍼에 이온빔을 주사하여 이온을 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼 컷 앵글의 보상 기능을 가지는 이온주입장치를 도시한 구성도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 웨이퍼 컷 앵글의 보상 기능을 가지는 이온주입장치(100)는 웨이퍼(W)의 노치를 정렬시키는 오리엔터(110)와, 오리엔터(110)에 위치하는 웨이퍼의 컷 앵글(cut angle)을 측정하는 컷 앵글측정수단(120)과, 노치 및 컷 앵글의 측정을 마친 웨이퍼(W)가 이온주입공정을 위하여 안착되는 웨이퍼스테이지(130)와, 웨이퍼스테이지(130)의 앵글을 조절함으로써 이온빔이 웨이퍼(W)에 주입되는 앵글을 조절하는 이온주입 앵글조절부(140)와, 웨이퍼(W)에 이온빔을 주사하는 이온빔발생기(150)와, 이온빔발생기(150)로부터 발생되는 이온빔이 웨이퍼(W)를 스캐닝하도록 하는 스캔구동부(160)와, 컷 앵글측정수단(120)으로부터 측정된 웨이퍼(W)의 컷 앵글을 보상하도록 이온주입 앵글조절부(140)를 제어하는 제어부(170)를 포함한다.
오리엔터(110)는 상측면에 웨이퍼(W)가 안착되는 얼라인스테이지(111)와, 얼라인스테이지(111)를 회전시키는 회전모터(112)와, 얼라인스테이지(111)의 일측에 설치되어 웨이퍼(W)의 노치를 감지하는 노치감지부(113)를 포함한다.
노치감지부(113)는 일정한 파장의 빔을 웨이퍼(W)의 가장자리를 향하여 출력하는 발광소자와 발광소자로부터 출력되는 빔의 수신여부에 따라 노치를 감지하여 제어부(170)로 감지신호를 출력하는 수광소자로 이루어진다.
컷 앵글측정수단(120)은 오리엔터(110)의 얼라인스테이지(111) 상측에 설치 되어 웨이퍼(W)를 제작시 커팅에 의해 발생되는 컷 앵글을 측정하는데, 이를 위해 웨이퍼(W)로 조사되는 빔, 일예로 X-ray 등을 발생시키는 빔제너레이터(121)와, 빔제너레이터(121)로부터 조사되어 회전하는 웨이퍼(W)로부터 반사되는 빔을 수신받아 제어부(170)로 감지신호를 출력하는 디텍터(122)를 포함하며, 빔제너레이터(121)로부터 발생되는 빔이 웨이퍼(W)에 비스듬하게 입사되도록 빔의 경로를 조절하는 빔경로조절부(123)를 더 포함하게 된다.
웨이퍼스테이지(130)는 웨이퍼이송로봇에 의해 노치 정렬을 마친 웨이퍼(W)가 이온주입공정을 실시하기 위하여 로딩되어 안착된다.
이온주입 앵글조절부(140)는 모터 또는 실린더 등의 구동수단에 의해 웨이퍼스테이지(130)의 기울기를 조절함으로써 웨이퍼(W)에 대한 이온주입 앵글을 조절한다.
이온빔발생기(150)는 웨이퍼(W)의 이온주입공정을 위하여 정해진 경로로 웨이퍼(W)에 주사되는 이온빔을 생성시키며, 이 때, 스캔구동부(160)는 이온빔이 웨이퍼(W)를 스캐닝할 수 있도록 회전모터나 리니어모터 등의 구동수단에 의해 웨이퍼스테이지(130)를 전후 및 좌우로 이송시킨다.
제어부(170)는 이온주입공정을 위하여 오리엔터(110), 컷 앵글측정수단(120), 이온주입 앵글조절부(140), 이온빔발생기(150) 및 스캔구동부(160) 등을 제어하게 되며, 컷 앵글측정수단(120)으로부터 측정된 웨이퍼(W)의 컷 앵글을 반영하도록 이온주입 앵글조절부(140)를 제어함으로써 웨이퍼(W)에 주입되는 이온빔의 앵글이 원하는 앵글을 정확히 가지도록 한다.
제어부(170)는 웨이퍼(W)의 컷 앵글을 산출하기 위하여 다양한 방식을 사용할 수 있으며, 일예로 디텍터(122)에 의해 감지됨과 아울러 웨이퍼(W)의 회전으로 인해 발생되는 빔의 양 또는 파장 변화로부터 웨이퍼(W)의 컷 앵글을 산출할 수 있다. 즉, 제어부(170)는 빔제너레이터(121)로부터 출력되어 회전하는 웨이퍼(W)에 반사되는 빔을 수신하는 디텍터(122)로부터 출력되는 감지신호로부터 웨이퍼(W)의 회전에 의해 실리콘 격자가 회전하게 됨으로써 반사되는 빔의 양이나 파장에 대한 변화를 얻게 되고, 이러한 변화로부터 웨이퍼(W)의 커팅시 발생되는 앵글을 산출하게 되는데, 이를 위해 제어부(170)는 디텍터(122)가 수신하는 빔의 양이나 파장 변화에 따른 웨이퍼(W)의 컷 앵글에 대한 수치를 데이터로 보유한다.
이와 같은 구성을 가진 본 발명의 웨이퍼 컷 앵글의 보상 기능을 가지는 이온주입장치(100)에 대한 작용은 본 발명에 따른 웨이퍼 컷 앵글의 보상 기능을 가지는 이온주입방법을 설명하면서 자세히 기술하기로 하겠다.
본 발명에 따른 웨이퍼 컷 앵글의 보상 기능을 가지는 이온주입방법은 웨이퍼의 노치 정렬단계(S10)와, 웨이퍼의 컷 앵글 산출단계(S20)와, 웨이퍼의 컷 앵글 반영하여 이온주입을 위한 웨이퍼의 앵글 조절단계(S30)와, 웨이퍼에 이온빔을 주입하는 단계(S40)를 포함한다.
웨이퍼의 노치 정렬단계(S10)는 오리엔터(110)의 얼라인스테이지(111)로 로딩된 웨이퍼(W)의 노치를 노치감지부(113)를 통해서 감지하여 회전모터(112)에 의해 웨이퍼(W)를 회전시켜서 노치를 정렬시킨다.
웨이퍼의 컷 앵글 산출단계(S20)는 빔제너레이터(121)에 의해 발생되는 빔, 예컨대 X-ray를 오리엔터(110)의 얼라인스테이지(111)상의 웨이퍼(W)에 비스듬하게 입사시켜서 반사되는 빔을 디텍터(122)가 수신받아서 빔의 양이나 파장에 변화를 감지신호로 하여 제어부(170)에 출력하며, 제어부(170)는 디텍터(122)의 감지신호로부터 빔의 양이나 파장의 변화, 즉 빔이 회전하는 웨이퍼(W)의 실리콘 격자에 충돌하여 반사됨으로써 발생되는 빔의 양이나 파장의 변화를 미리 저장된 빔의 변화에 따른 웨이퍼의 컷 앵글 관계를 나타내는 데이터를 통해서 웨이퍼(W)에 대한 컷 앵글을 산출한다.
웨이퍼(W)의 컷 앵글을 산출하면, 제어부(170)는 웨이퍼(W)의 컷 앵글을 반영하여 웨이퍼(W)의 앵글, 즉 웨이퍼(W)에 주입되는 이온주입 앵글을 조절한다(S30). 이를 위해 제어부(170)는 웨이퍼(W)의 컷 앵글을 보상하여 웨이퍼(W)에 입사되는 이온빔 앵글이 원하는 이온주입 앵글에 정확하게 일치하도록 이온주입 앵글조절부(140)를 제어한다. 따라서, 웨이퍼(W)의 컷 앵글로 인하여 발생되는 웨이퍼(W)의 실제 앵글을 감안하여 웨이퍼(W)에 입사되는 이온빔의 앵글을 조절함으로써 이온빔발생기(150)로부터 발생되는 이온빔이 웨이퍼(W)에 입사(S40)되는 앵글이 원하는 앵글을 가지도록 하여 정교한 이온주입공정이 실시되도록 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 웨이퍼 컷 앵글의 보상 기능을 가지는 이온주입장치 및 이를 이용한 이온주입방법은 웨이퍼에 이온을 주입하는 장치 내에 웨이퍼 제작시 커팅에 의해 발생되는 웨이퍼의 컷 앵글(cut angle)을 실제로 측정하여 산출되는 웨이퍼의 컷 앵글을 웨이퍼의 이온주입 앵글 조절시 보상되도록 함 으로써 이온주입 앵글이 원하는 앵글에 정확하게 일치하도록 하며, 이로 인해 정교한 이온주입공정을 가능하도록 하는 효과를 가지고 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 웨이퍼 컷 앵글의 보상 기능을 가지는 이온주입장치 및 이를 이용한 이온주입방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (5)

  1. 얼라인스테이지에 안착된 웨이퍼를 회전시켜서 노치를 정렬하는 오리엔터와, 노치의 정렬을 마친 웨이퍼가 이온주입공정을 위하여 안착되는 웨이퍼스테이지와, 상기 웨이퍼스테이지의 앵글을 조절하는 이온주입 앵글조절부를 구비하는 웨이퍼의 이온주입장치에 있어서,
    상기 얼라인스테이지에 안착되어 회전하는 웨이퍼의 컷 앵글을 측정하는 컷 앵글측정수단과,
    상기 컷 앵글측정수단으로부터 측정된 웨이퍼의 컷 앵글을 보상하도록 상기 이온주입 앵글조절부를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 컷 앵글측정수단은,
    상기 웨이퍼로 조사되는 빔을 발생시키는 빔제너레이터와,
    상기 빔제너레이터로부터 조사되어 회전하는 상기 웨이퍼로부터 반사되는 빔을 수신받아 상기 제어부로 감지신호를 출력하는 디텍터를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 디텍터에 의해 감지되는 빔의 양이나 파장이 상기 웨이퍼의 회전으로 인해 발생되는 변화로부터 상기 웨이퍼의 컷 앵글을 산출하는 것
    을 특징으로 하는 웨이퍼 컷 앵글의 보상 기능을 가지는 이온주입장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 웨이퍼의 이온주입공정에 있어서,
    상기 웨이퍼를 오리엔터로 이송하여 웨이퍼의 노치를 정렬하는 단계와,
    상기 웨이퍼의 노치를 정렬하는 단계에서 회전하는 웨이퍼에 빔을 조사하여 반사되는 빔의 양이나 파장 변화를 통해서 웨이퍼의 컷 앵글을 산출하는 단계와,
    상기 웨이퍼를 이온주입공정이 실시되는 웨이퍼스테이지에 로딩시키는 단계와,
    상기 웨이퍼를 상기 컷 앵글 산출단계에서 산출된 컷 앵글을 반영하여 이온주입을 위한 앵글을 조절하는 단계와,
    상기 웨이퍼에 이온빔을 주사하여 이온을 주입하는 단계
    를 포함하는 웨이퍼 컷 앵글의 보상 기능을 가지는 이온주입방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 컷 앵글을 산출하는 단계는,
    회전하는 상기 웨이퍼로부터 반사되는 빔의 양이나 파장의 변화를 통해서 상 기 웨이퍼의 컷 앵글을 산출하는 것
    을 특징으로 하는 웨이퍼 컷 앵글의 보상 기능을 가지는 이온주입방법.
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