KR101096490B1 - 플라즈마를 이용한 도핑 방법 및 이에 사용되는 장치 - Google Patents

플라즈마를 이용한 도핑 방법 및 이에 사용되는 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101096490B1
KR101096490B1 KR1020090040952A KR20090040952A KR101096490B1 KR 101096490 B1 KR101096490 B1 KR 101096490B1 KR 1020090040952 A KR1020090040952 A KR 1020090040952A KR 20090040952 A KR20090040952 A KR 20090040952A KR 101096490 B1 KR101096490 B1 KR 101096490B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
temperature
ion implantation
plasma
wafer
chamber
Prior art date
Application number
KR1020090040952A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100121983A (ko
Inventor
안재곤
Original Assignee
엘아이지에이디피 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘아이지에이디피 주식회사 filed Critical 엘아이지에이디피 주식회사
Priority to KR1020090040952A priority Critical patent/KR101096490B1/ko
Publication of KR20100121983A publication Critical patent/KR20100121983A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101096490B1 publication Critical patent/KR101096490B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26—Bombardment with radiation
    • H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
    • H01L21/26506—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation in group IV semiconductors
    • H01L21/26513—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation in group IV semiconductors of electrically active species
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
    • H01J37/3171—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation for ion implantation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32412—Plasma immersion ion implantation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/22—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities
    • H01L21/223—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities using diffusion into or out of a solid from or into a gaseous phase
    • H01L21/2236—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities using diffusion into or out of a solid from or into a gaseous phase from or into a plasma phase

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 플라즈마를 이용한 도핑 방법은, 대상물 즉, 웨이퍼의 온도를 공정 시간에 따라 적절하게 조절하면서 증착 공정을 수행할 수 있도록 함으로써, 이온 주입 초기에 발생할 수 있는 채널링 현상(Channeling effect)을 방지함과 아울러 주입 공정이 진행될수록 증가되는 표면 흡착층에 의한 이온 스톱핑 현상(Stopping effect)을 감소시켜 이온 주입량 및 증착층의 깊이를 균일하게 수행할 수 있는 효과를 제공한다.
탑재대, 히팅, 온도, 웨이퍼, 증착층, 챔버

Description

플라즈마를 이용한 도핑 방법 및 이에 사용되는 장치{Plasma doping method and device used to the same}
본 발명은 반도체 제조 공정 등에 사용되는 플라즈마를 이용한 도핑 방법 및 이에 사용되는 장치에 관한 것이다.
플라즈마를 이용한 도핑 시스템은 반도체 웨이퍼 혹은 상대적으로 낮은 에너지 이온으로 높은 전류를 발생시키는 것이 요구되는 여러 응용 분야에서 얇은 접합(shallow junctions)을 형성시키는 데 사용된다.
플라즈마를 이용한 반도체 도핑 시스템은, 챔버 내에 웨이퍼 탑재대 상에 반도체 웨이퍼를 위치시키고, 챔버 내에 이온화가 가능한 도펀트(dopant) 가스를 유입시킨 상태에서, 플라즈마를 발생시키기 위한 안테나 및 웨이퍼 탑재대에 전압을 인가하게 되면, 도펀트 가스의 이온들을 함유한 플라즈마가 생성된다.
이때 플라즈마는 웨이퍼 부근에 형성된 플라즈마 시스(plasma sheath) 즉, 양전하를 갖게 되고, 인가된 펄스는 플라즈마 내의 이온이 플라즈마 시스를 가로질러 가속되어 웨이퍼에 주입되게 한다. 이때 주입 깊이는 웨이퍼 및 안테나 사이에 인가된 전압과 관련된다.
이러한 도핑 시스템의 예는 Sheng 등에 허여된 미국등록특허 제5,354,381호, Liebert 등에 허여된 미국등록 특허 제6,020,592호 및 Goeckner에 허여된 미국등록특허 제6,182,604호에 기술되어 있다.
이들 특허에 기술된 플라즈마 도핑 시스템에서, 인가된 전압 펄스는 플라즈마를 생성하고, 양이온들을 플라즈마로부터 웨이퍼 방향으로 가속시킨다.
다른 타입의 플라즈마 도핑 시스템에서는, 플라즈마 도핑 챔버의 내부 또는 외부에 위치하는 안테나에서 발생되는 유도성으로 결합된(inductively-coupled) RF 파워에 의해 연속적인 플라즈마가 발생된다. 이때 안테나는 RF 파워 제공부에 연결된다. 전압 펄스가 상기 웨이퍼 탑재대 및 안테나 사이에 간격을 갖고 인가되어, 플라즈마 내부의 이온을 상기 웨이퍼 방향으로 가속시킨다.
플라즈마 주입에 사용되는 도펀트 가스의 성분들은 웨이퍼의 표면에 증착될 수 있도록 주입 공정 중에 원자 또는 분자 단편들로 분해(decompose)되거나 분리(dissociate)될 수 있다. 도펀트 가스 분자들의 분리에 의한 원자 또는 분자 단편들을 여기서는 "중성 입자들(neutral particles)"이라고 칭한다. 주입 공정 중에 분리되는 도펀트 가스 성분의 예로는 AsH3, PH3, BF3 및 B2H6를 들 수 있다. 예를 들면, 아르신(arsine) 가스(AsH3)는 주입될 웨이퍼의 표면에 증착될 수 있는 As, AsH 및 AsH2로 분리될 수 있다. 이러한 증착 표면층(deposited surface layers)은 주입량(dose)의 비반복성(non-repeatability) 및 불균일성(uniformity)과 주입량측정 문제 등을 포함하는 여러 가지 문제들을 야기할 수 있다.
특히, 증착 표면층을 형성하는 중성 입자들은 주입량 측정 시스템에 의해 측 정되지 않는다. 게다가, 증착 표면층 자체 또는 증착 표면층이 주입 이온에 미친 영향에 의해서 도펀트의 깊이 프로파일(depth profile)이 변화된다.
또한, 증착 표면층은, 어닐러(annealer)와 같은 다른 장치에서 후속 공정이 수행될 때, 그러한 장치의 오염을 유발할 수 있다. 이에 따라, 플라즈마 도핑 응용 분야에 농도 및 접합 깊이 요구 조건에 모두 부합하는 프로파일 조정 솔루션(profile adjustment solution)을 제공하는 것이 필요하다.
하지만, 종래 플라즈마를 이용한 도핑 시스템은, 반도체 도핑 공정 중에 공정 진행 상태에 따라 웨이퍼의 온도를 조절하기 위한 별다른 시스템이 구비되어 있지 않기 때문에 이온 주입 초기에는 증착층 두께가 낮음으로 인해 채널링 현상(channeling effect) 발생으로 이온 주입 깊이가 필요 이상으로 깊어질 수 있고, 이온 주입 공정이 진행될수록 표면 증착층의 두께가 증가하여 이온 주입이 감소되는 등 증착층의 두께 변화에 따라 이온 주입 공정의 영향성이 높아지는 문제가 발생하고 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 웨이퍼의 온도를 공정 초기부터 끝까지 일정하게 유지할 수 있도록 구성함으로써 이온 주입 초기에 발생할 수 있는 채널링 현상(Channeling effect) 및 이온 스톱핑 현상(Stopping effect)을 감소시켜 동안 이온 주입량 및 증착층의 깊이를 균일하게 수행할 수 있는 플라즈마를 이용한 도핑 방법 및 이에 사용되는 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 플라즈마를 이용한 도핑 방법은, 챔버 내에 대상물 탑재대에 표면 처리할 대상물을 위치시키는 로딩 단계와; 상기 로딩 단계 후에, 챔버 내에 도펀트 가스를 공급하고, 안테나에 전압을 인가하여 챔버 내에 플라즈마를 발생시킴으로써 도펀트 가스 이온들을 대상물 방향으로 가속시켜 대상물에 도펀트 가스 이온을 주입하는 이온 주입단계를 포함하고, 상기 이온 주입단계는, 도펀트 가스 이온 주입 공정 시간에 따라 상기 대상물의 온도를 변화시키면서 대상물에 도펀트 가스 이온을 주입하는 것을 특징으로 한다.
상기 이온 주입단계에서, 상기 대상물의 온도를 일정하게 유지하면서 도펀트 가스 이온을 주입하는 것이 바람직하다.
상기 로딩 단계와 상기 이온 주입단계 사이에는 상기 대상물 탑재대에 탑재 된 대상물을 가열하여 일정 온도까지 상승시키는 대상물 가열단계를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 대상물의 온도는 상기 대상물 탑재대의 온도를 제어하여 대상물의 온도를 변화시키는 것이 바람직하다.
상기 대상물 탑재대의 온도는, 상기 이온 주입단계의 이온 주입 공정 초기에는 대상물의 온도보다 상대적으로 높은 온도가 발생되도록 제어하고, 이후 이온 주입 공정이 진행됨에 따라 상기 대상물의 온도보다 상대적으로 점차 낮아지는 온도가 발생되도록 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 플라즈마를 이용한 도핑 장치는, 대상물의 표면 처리 공정이 수행되는 챔버와, 상기 챔버 내에 구비되어 대상물이 올려지는 대상물 탑재대와, 상기 대상물 탑재대에 구비되어, 대상물의 온도를 가변시키는 히팅 기구와, 상기 챔버 내에서 상기 대상물에 행해지는 도펀트 가스 이온 주입 공정 시간에 따라 대상물의 온도를 가변시키도록 상기 히팅 기구를 제어하되, 이온 주입 공정 초기에는 상기 대상물 탑재대의 온도를 대상물의 온도보다 상대적으로 높은 온도가 발생되도록 제어하고, 이후 이온 주입 공정이 진행됨에 따라 상기 대상물 탑재대의 온도를 상기 대상물의 온도보다 상대적으로 점차 낮아지는 온도가 발생되도록 제어하는 제어부를 포함한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 히팅 기구는 상기 대상물 탑재대에 장착되어 대상물을 가열하는 히팅 블록과, 상기 제어부의 신호에 따라 히팅 블록을 제어하는 히팅 제어부를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
상기 대상물 탑재대에는 대상물의 온도를 감지하여 상기 제어부에 입력하는 온도센서가 구비되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 플라즈마를 이용한 도핑 방법 및 이에 사용되는 장치는, 대상물 즉, 웨이퍼의 온도를 공정 시간에 따라 적절하게 조절하여 증착층의 두께를 효율적으로 조절하면서 증착 공정을 수행할 수 있기 때문에 이온 주입 초기에 발생할 수 있는 채널링 현상(Channeling effect)을 방지함과 아울러 주입 공정이 진행될수록 증가되는 표면 흡착층에 의한 이온 스톱핑 현상(Stopping effect)을 감소시켜 이온 주입량 및 증착층의 깊이를 균일하게 수행할 수 있는 효과를 제공하게 된다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 플라즈마를 이용한 도핑 방법을 구현할 수 있는 도핑 장치가 도시된 개략적인 구성도이다.
본 발명에 따른 도핑 장치는, 플라즈마를 발생시키는 방법에 따라 구분되는 용량결합형(Capacitively Coupled Plasma, CCP) 도핑 장치와 유도결합형(Inductively Coupled Plasma, ICP) 도핑 장치에 모두 적용될 수 있다.
도 1은 ICP 방식의 도핑 장치를 예시한 도면으로서, 이하 ICP 방식의 도핑 장치를 중심으로 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같은, 플라즈마 도핑장치는, 진공 상태로 공정을 수행할 수 있는 챔버(10)가 구비되고, 이 챔버(10)의 내부에는 표면 처리할 웨이퍼(S)가 탑재되는 웨이퍼 탑재대(20)가 구비된다.
이때 웨이퍼 탑재대(20)는 웨이퍼를 안정적으로 척킹(chucking)할 수 있도록 정전척 구조로 이루어지는 것이 바람직하고, 고전압 펄스 공급부(30)를 통해 음(-)의 고전압이 인가되게 구성될 수 있다.
특히, 웨이퍼 탑재대(20)는 아래에서 자세히 설명할 웨이퍼(S)의 온도 조절을 위해, 히팅 기구(100)가 구비될 수 있다. 이 히팅 기구(100)는 후술할 제어부(80)에 의해 작동되면서 웨이퍼 증착 공정 중에 웨이퍼(S)의 온도를 조절하게 된다.
상기 챔버(10)의 내측 상부에는 유전체판(40)이 구비되어 챔버(10) 내부 공간을 밀폐 공간으로 구성하며, 유전체판(40)의 상부에는 RF 안테나(50)가 설치된다.
상기 RF 안테나(50)는 RF 전원부(61)와 임피던스 매칭부(62)로 이루어진 RF 전원 인가부(60)와 연결되어 RF 전력을 인가받도록 구성된다.
상기 챔버(10)의 측면에는 챔버(10)의 내부로 도펀트(dopant) 물질을 포함하는 이온화 가능한 가스(이하 '도펀트 가스'라 함)를 공급하는 가스 공급부(70)가 구비된다.
도 1에서 참조 번호 75는 챔버(10) 내에 공급된 도펀트 가스의 압력을 측정하는 압력 게이지를 나타낸다.
한편, 제어부(80)는, 상기 고전압 펄스 공급부(30), RF 전원 인가부(60), 가스 공급부(70)를 제어함과 아울러, 압력 게이지(75)를 비롯하여 도시되지는 않았지 만 이온량 측정장치 등 플라즈마 도핑장치에 구비되는 모든 제어 요소를 제어할 수 있도록 구성된다.
이러한 제어부(80)는 플라즈마 도핑장치의 모든 제어 요소를 직접 제어할 수 있으나, 필요에 따라 개별 제어기구를 통해 간접 제어하도록 구성할 수도 있다.
특히, 상기 제어부(80)는 웨이퍼(S)의 온도를 공정 조건에 따라 적절하게 조절할 수 있도록 히팅 기구(100)를 제어할 수 있도록 구성된다.
이제, 상기 히팅 기구(100)를 이용한 웨이퍼 온도조절장치에 대하여 도 2 등을 참조하여 설명한다.
웨이퍼 탑재대(20)는 정전척 기능을 갖도록 하기 위해 Bi-poler 방식을 적용할 수 있으며, 또한 상기 고전압 펄스 공급부(30)에서 인가된 고전압을 웨이퍼에 인가할 수 있도록 구성될 수 있다.
히팅 기구(100)는 상기 웨이퍼 탑재대(20)의 상부에 구비된 히팅 블록(110)과, 이 히팅 블록(110)에 전원을 인가하여 온도를 조절하는 히팅 제어부(120)로 구성된다.
히팅 블록(110)의 내부에는 상기 히팅 제어부(120)에 의해 발열되는 히팅 코일(115)이 구비되어 탑재대(20)의 상부를 가열시키는 방식으로 구성될 수 있다. 이때 히팅 블록(110)은 상기 정전척 기능을 수행하는 회로 패턴 및 고전압 펄스 공급부와 연결되는 회로 패턴과 서로 전기적으로 간섭하지 않은 범위에서 함께 구성하는 것도 가능하다.
또한, 일측에는 상기 히팅 기구(100)에 의해 가열된 웨이퍼(S)의 온도를 측 정하는 온도 센서(130)가 설치될 수 있다.
이와 같은 히팅 기구(100)는 상기 제어부(80)의 제어 신호에 의해 히팅 제어부(120)에서 상기 히팅 블록(110)의 가열 상태를 제어함으로써 웨이퍼(S)의 온도 조절이 가능하도록 구성된다. 물론, 상기 온도 센서(130)는 상기 제어부(80) 또는 히팅 제어부(120)에 웨이퍼 온도 측정 신호를 입력할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같은, 플라즈마 도핑장치는, 도 1을 참조하면, 챔버(10) 내에 웨이퍼(S)가 공급되어 웨이퍼 탑재대(20)에 웨이퍼가 로딩되면, 도펀트 가스가 챔버(10) 내로 공급되고, 챔버(10) 내에 플라즈마를 형성시키기 위해 RF 전원인가부로부터 RF 전력이 유전체판(40) 상부에 구비된 RF 안테나(50)에 인가된다.
이때, RF 안테나(50)에 의해 발생된 유도 자기장에 의해 챔버(10) 내부의 도펀트 가스를 이온화시켜 유도결합 플라즈마를 발생시키게 된다. 이와 동시에 웨이퍼가 장착된 웨이퍼 탑재대(20)에도 고전압 펄스 공급부(30)로부터 고전압 펄스를 인가함에 따라 웨이퍼에 고전압 펄스가 가해지고, 이때 RF 안테나(50)에 의해 발생된 플라즈마에 의해 도펀트 가스 이온이 웨이퍼의 표면에 가해지면서 주입되어 웨이퍼(7)의 표면에 불순물을 도핑하게 된다.
여기서, 웨이퍼(S)에 도펀트 가스 이온을 주입 공정을 진행할 때, 상기 히팅 제어부(120)를 통해 웨이퍼의 온도를 공정 시간에 따라 조절한다.
일반적으로 도펀트 가스 이온이 웨이퍼의 표면에 주입될 때, 주입 초기에는 증착층의 두께가 얇게 되고, 이때 채널링 현상이 발생하게 되면, 이온 주입 깊이가 필요 이상으로 깊어지는 문제가 발생된다. 하지만, 상기한 본 발명에 따른 히팅 기구(100)를 이용하여 웨이퍼(S)의 온도를 이온 주입 상태에 따라 변화시키면서 이온 주입 공정을 수행하게 되면, 이온 주입 초기에 발생할 수 있는 채널링 현상 등을 최소화시킬 수 있게 된다.
이와 같은 웨이퍼 온도 조절을 위한 변화 조건은, 안테나(50)에 인가되는 RF 전압의 세기, 도펀트 가스 공급량, 챔버(10) 내의 플라즈마 발생량, 고전압 펄스 공급부(30)에서 웨이퍼에 인가되는 고전압 펄스의 폭 및 세기에 따라 달라질 수 있으나, 이하에서는 공정시간의 경과에 따른 일반적인 웨이퍼 온도 조절 방법을 중심으로 설명한다.
통상, 이온 주입 초기에는 웨이퍼(S)의 온도가 낮고, 이온 주입 공정이 진행됨에 따라 웨이퍼의 온도가 점차 높아지게 된다.
이와 같은 웨이퍼의 온도 변화 특성을 감안하여, 이온 주입 공정 초기부터 웨이퍼의 온도를 일정 온도로 상승시킨 후에, 이 온도가 이온 주입 공정이 완료될 까지 일정하게 유지되도록 제어할 필요가 있다.
웨이퍼 온도 조절을 위한 구체적인 방법은, 도 3에서와 같이, 웨이퍼의 온도를 이온 주입 공정 시간 내내 일정하게 유지시키기 위해, 히팅 블록(110)의 온도를 초기에는 급상승시켜 고온으로 가열하고, 이후 점차적으로 온도를 하강시키면서 제어한다.
이때, 히팅 블록(110)의 온도는 단계적 상승 또는 단계적 하강 방식으로 제어할 있고, 필요에 따라서는 선형적으로 온도가 상승 또는 하강하도록 제어할 수 있다.
상기와 같은 방법을 이온 주입 공정을 실시하게 되면, 도 4에서와 같이 공정 초기부터 공정이 완료될 때까지 거의 동일한 두께로 웨이퍼 표면에 증착층이 형성될 수 있게 된다.
즉, 웨이퍼가 웨이퍼 탑재대(20)에 로딩된 후에 공정 시작 전에 웨이퍼(S)를 일정 온도까지 가열하게 되면, 이온 주입 공정 초기에도 웨이퍼의 온도를 충분히 상승시킨 조건에서 증착 공정을 진행하게 되므로, 웨이퍼의 표면에 이온의 주입이 원활하게 진행될 뿐만 아니라, 이온 주입 초기에 발생할 수 있는 채널링 현상을 방지할 수 있고, 또한 이온 주입 공정이 진행될수록 증가되는 표면 흡착층 증가로 인한 이온 스톱 현상도 감소시킬 수 있게 되어, 웨이퍼에 주입되는 이온량을 균일하게 하면서 전체적으로 증착층의 두께도 일정하게 유지할 수 있게 된다.
도 5 및 도 6은 공정 시간에 따른 웨이퍼 온도 상태와 실제 증착 상태를 보여주는 그래프로서, 도 5에서, #1과 같이 웨이퍼의 온도가 공정 시간 동안 일정하게 유지될 경우에, 도 6의 #1에서와 같이 증착층의 깊이가 일정하게 증가하면서 전체적으로 균일한 두께를 형성한 상태를 보여준다.
반면, 도 5에서 #2, #3에서와 같이, 웨이퍼의 온도가 공정 초기에는 낮고, 공정이 진행되면서 높아질 경우에 표면 흡착층 증가로 인하여 전체적으로 증착 깊이가 낮아지는 상태를 보여준다.
따라서, 상기한 본 발명의 히팅 기구(100)를 이용하여, 이온 주입 공정 초기부터 도 5의 #1에서와 같이 웨이퍼의 온도가 일정하게 유지될 수 있도록, 웨이퍼 탑재대(20)에 웨이퍼가 탑재되면, 이온 주입공정을 시작하기 전에 히팅 기구(100)를 작동하여 웨이퍼를 가열한 상태에서 이온 주입 공정을 진행하는 것이 바람직하다. 물론, 이온 주입공정이 시작된 후에 웨이퍼의 온도를 조절하면서 이온주입공정을 진행하는 것도 가능하다.
한편, 상기에서는 히팅 기구(100)에 의해 웨이퍼의 온도를 간접적인 방식으로 조절하는 구조에 관해 설명하였으나, 필요에 따라서는 웨이퍼에 직접 히팅 전원을 인가하여 웨이퍼를 가열하도록 구성할 수도 있다. 이때, 상기 웨이퍼 탑재대(20)에는 상기 웨이퍼와 접촉되어 전원을 인가하는 단자가 구성될 수 있다.
이외에도 실질적으로 챔버(10) 내에서 웨이퍼의 온도를 조절할 수 있는 방법 또는 수단이면 다양하게 선택하여 적용할 수 있음은 물론이다.
상기한 본 발명의 실시예에서는 반도체 제조 장비에 적용할 경우를 예시하여 설명하였으나, 반드시 이에 한정되지 않고, 웨이퍼와 같은 대상물의 표면을 플라즈마를 이용하여 증착 처리하는 장비에는 다양하게 적용될 수 있다.
본 발명의 실시예에서 설명한 기술적 사상들은 각각 독립적으로 실시될 수 있으며, 서로 조합되어 실시될 수 있다. 또한, 본 발명은 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 실시예를 통하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균 등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 플라즈마를 이용한 도핑 장치가 도시된 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 플라즈마를 이용한 도핑 장치의 히팅 기구가 주요부 도시된 구성도이다.
도 3은 본 발명에서 시간에 따른 히팅 블록의 온도 변화와 웨이퍼 온도 변화를 보여주는 그래프이다.
도 4는 본 발명에서 공정 시간에 따른 웨이퍼 표면에 형성되는 증착층의 두께 변화를 보여주는 개략적인 그래프이다.
도 5 및 도 6은 웨이퍼의 온도 변화에 따른 증착 상태를 보여주는 그래프이다.

Claims (8)

  1. 챔버 내에 대상물 탑재대에 표면 처리할 대상물을 위치시키는 로딩 단계와;
    상기 로딩 단계 후에, 챔버 내에 도펀트 가스를 공급하고, 안테나에 전압을 인가하여 챔버 내에 플라즈마를 발생시킴으로써 도펀트 가스 이온들을 대상물 방향으로 가속시켜 대상물에 도펀트 가스 이온을 주입하는 이온 주입단계를 포함하고,
    상기 이온 주입단계는, 도펀트 가스 이온 주입 공정 시간에 따라 상기 대상물의 온도를 변화시키면서 대상물에 도펀트 가스 이온을 주입하고,
    상기 대상물의 온도는 상기 대상물 탑재대의 온도를 제어하여 대상물의 온도를 변화시키되, 대상물 탑재대의 온도는, 상기 이온 주입단계의 이온 주입 공정 초기에는 대상물의 온도보다 상대적으로 높은 온도가 발생되도록 제어하고, 이후 이온 주입 공정이 진행됨에 따라 상기 대상물의 온도보다 상대적으로 점차 낮아지는 온도가 발생되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 도핑 방법.
  2. 챔버 내에 대상물 탑재대에 표면 처리할 대상물을 위치시키는 로딩 단계와;
    상기 로딩 단계 후에, 챔버 내에 도펀트 가스를 공급하고, 안테나에 전압을 인가하여 챔버 내에 플라즈마를 발생시킴으로써 도펀트 가스 이온들을 대상물 방향으로 가속시켜 대상물에 도펀트 가스 이온을 주입하는 이온 주입단계를 포함하고,
    상기 이온 주입단계는, 도펀트 가스 이온 주입 공정 시간에 따라 상기 대상물의 온도를 일정하게 유지시키면서 대상물에 도펀트 가스 이온을 주입하고,
    상기 대상물의 온도는 상기 대상물 탑재대의 온도를 제어하여 대상물의 온도를 일정하게 유지시키되, 대상물 탑재대의 온도는, 상기 이온 주입단계의 이온 주입 공정 초기에는 대상물의 온도보다 상대적으로 높은 온도가 발생되도록 제어하고, 이후 이온 주입 공정이 진행됨에 따라 상기 대상물의 온도보다 상대적으로 점차 낮아지는 온도가 발생되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 도핑 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 로딩 단계와 상기 이온 주입단계 사이에는 상기 대상물 탑재대에 탑재된 대상물을 가열하여 일정 온도까지 상승시키는 대상물 가열단계를 포함한 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 도핑 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 대상물의 표면 처리 공정이 수행되는 챔버와,
    상기 챔버 내에 구비되어 대상물이 올려지는 대상물 탑재대와,
    상기 대상물 탑재대에 구비되어, 대상물의 온도를 가변시키는 히팅 기구와,
    상기 챔버 내에서 상기 대상물에 행해지는 도펀트 가스 이온 주입 공정 시간에 따라 대상물의 온도를 가변시키도록 상기 히팅 기구를 제어하되, 이온 주입 공정 초기에는 상기 대상물 탑재대의 온도를 대상물의 온도보다 상대적으로 높은 온도가 발생되도록 제어하고, 이후 이온 주입 공정이 진행됨에 따라 상기 대상물 탑재대의 온도를 상기 대상물의 온도보다 상대적으로 점차 낮아지는 온도가 발생되도록 제어하는 제어부를 포함한 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 도핑 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 히팅 기구는 상기 대상물 탑재대에 장착되어 대상물을 가열하는 히팅 블록과, 상기 제어부의 신호에 따라 히팅 블록을 제어하는 히팅 제어부를 포함한 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 도핑 장치.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 대상물 탑재대에는 대상물의 온도를 감지하여 상기 제어부에 입력하는 온도센서가 구비된 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 도핑 장치.
KR1020090040952A 2009-05-11 2009-05-11 플라즈마를 이용한 도핑 방법 및 이에 사용되는 장치 KR101096490B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090040952A KR101096490B1 (ko) 2009-05-11 2009-05-11 플라즈마를 이용한 도핑 방법 및 이에 사용되는 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090040952A KR101096490B1 (ko) 2009-05-11 2009-05-11 플라즈마를 이용한 도핑 방법 및 이에 사용되는 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100121983A KR20100121983A (ko) 2010-11-19
KR101096490B1 true KR101096490B1 (ko) 2011-12-20

Family

ID=43407065

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090040952A KR101096490B1 (ko) 2009-05-11 2009-05-11 플라즈마를 이용한 도핑 방법 및 이에 사용되는 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101096490B1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003272551A (ja) * 2002-03-15 2003-09-26 Seiko Epson Corp イオン注入装置及びそのウェハ温度制御方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003272551A (ja) * 2002-03-15 2003-09-26 Seiko Epson Corp イオン注入装置及びそのウェハ温度制御方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100121983A (ko) 2010-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1998062B (zh) 稳定的和可重复的等离子体离子注入的方法
US6213050B1 (en) Enhanced plasma mode and computer system for plasma immersion ion implantation
US20060099830A1 (en) Plasma implantation using halogenated dopant species to limit deposition of surface layers
US6300227B1 (en) Enhanced plasma mode and system for plasma immersion ion implantation
US7326937B2 (en) Plasma ion implantation systems and methods using solid source of dopant material
US7528389B2 (en) Profile adjustment in plasma ion implanter
US20060037704A1 (en) Plasma Processing apparatus and method
KR20080111627A (ko) 플라즈마 공정장치 및 그 방법
KR20020060958A (ko) 할로우 음극을 포함하는 플라즈마 도핑 시스템
US20070069157A1 (en) Methods and apparatus for plasma implantation with improved dopant profile
TW201911363A (zh) 偏壓調製方法、偏壓調製系統和電漿處理裝置
KR101096490B1 (ko) 플라즈마를 이용한 도핑 방법 및 이에 사용되는 장치
KR20070116505A (ko) 반도체 기판 처리장치
JP5097538B2 (ja) プラズマドーピング方法およびこれに用いられる装置
WO2000032839A1 (en) Enhanced plasma mode, method, and system for plasma immersion ion implantation
KR20020019596A (ko) 기판의 표면을 가로질러 주입량의 균일성을 제공하기 위한장치 및 방법
EP1525333A2 (en) Method and apparatus for plasma implantation without deposition of a layer of byproduct
US7651954B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device and semiconductor device manufacturing apparatus
KR20100121982A (ko) 플라즈마를 이용한 도핑 방법 및 도핑 장치
KR20100121981A (ko) 주파수 변조를 이용한 플라즈마 도핑 방법
KR20070012894A (ko) 펄스 형태의 유도결합 플라즈마를 이용한 반도체의 도핑방법 및 그 시스템
KR20110025273A (ko) 플라즈마 이온 도핑 장치
KR20100037974A (ko) 플라즈마 처리방법 및 처리장치
KR20100114185A (ko) 플라즈마 이온 도핑 장치 및 플라즈마 이온 도핑 방법
KR20090105660A (ko) 플라즈마 처리방법 및 처리장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee