KR19980028431A - Vacuum system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이온 주입 장치중 진공 장치에 관한 것으로, 진공 장치에 크라이오 펌프를 재생시킬 수 있는 드라이 펌프를 하나 더 추가하여 설치함으로써 이온 주입 공정과 크라이오 펌프 재생을 동시에 실시할 수 있어 설비 가동 시간이 증가되며, 또한, 2대의 드라이 펌프를 이용하여 반응로를 초기 진공상채로 유지시켜줌으로 반응로의 펌핑 시간을 감소시킬 수 있다.The present invention relates to a vacuum apparatus of the ion implantation apparatus, and by installing an additional dry pump capable of regenerating the cryopump in the vacuum apparatus, the ion implantation process and the cryopump regeneration can be simultaneously performed, thus providing equipment uptime. In addition, the pumping time of the reactor can be reduced by maintaining the reactor in the initial vacuum state by using two dry pumps.
Description
본 발명은 이온 주입 장치의 진공 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이온 주입장치의 설비 가동시간을 증가시키기 위해서 저온 펌프인 크라이오 펌프 (cryo pump) 전용 드라이 펌프를 설치한 진공 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vacuum system of an ion implantation apparatus, and more particularly, to a vacuum system in which a cryo pump dedicated dry pump, which is a low temperature pump, is installed to increase the equipment uptime of an ion implantation apparatus.
일반적으로 이온 주입이란 원자 이온이 목표물의 표면을 뚫고 들어 갈 만큼의 큰 에너지를 갖게하여 목표물 속으로 넣어 주는 것을 말하며 가장 흔하게 사용되는 경우는 소자 제작시 실리콘 웨이퍼에 불순물을 넣어 주는 공정이다. 이온 주입 장치는 진공 시스템, 이온 공급부, 분류기, 가속기, 집중기, 중성빔 포획 장치, 주사기, 웨이퍼 가공실의 기본 요소로 구성되어 있다.In general, ion implantation means that atomic ions have a large enough energy to penetrate the surface of a target and put it into the target. In the most common case, the ion implantation process involves adding impurities to a silicon wafer during device fabrication. The ion implantation device is composed of the basic elements of a vacuum system, an ion supply, a classifier, an accelerator, a concentrator, a neutral beam trapping device, a syringe, and a wafer processing chamber.
이온 주입장치에는 통상적으로 진공 시스템가 장착되어 사용되고 있는데 진공 시스템의 일부분인 드라이 펌프는 압력 10-3(Torr)까지 낮추는 일반 진공 펌프로 크라이오 펌프를 사용하기 전에 사용되는 펌프이고, 크라이오 펌프는 챔버내의 압력을 10-4~10-8(Torr)까지 낮출 수 있는 저온 진공 펌프로 그 내부의 온도는 절대 온도 20°K이하이고, 내부의 온도가 20°K이상으로 상승되면 재생을 실시해야 한다.The ion implanter is usually equipped with a vacuum system. The dry pump, which is part of the vacuum system, is a general vacuum pump that lowers the pressure to 10 -3 (Torr) and is used before the cryo pump is used. It is a low temperature vacuum pump that can lower the pressure inside to 10 -4 ~ 10 -8 (Torr), and the temperature inside is below 20 ° K absolute temperature and regeneration should be performed when the temperature rises above 20 ° K. .
도 1은 종래의 이온 주입 장치의 진공시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.1 is a schematic view showing a vacuum system of a conventional ion implantation apparatus.
종래의 진공 시스템은 웨이퍼가 적재되는 3개의 로드락 챔버(21)와, 로드락 챔버(21)를 초기 진공 상태로 만들어 주기 위한 위한 드라이 펌프(19)와, 로드락 챔버(21)를 고진공 상대로 만들어 주기 위한 제 2 크라이오 펌프(27)와, 로드락 챔버 (21)내에 적재되어 있는 웨이퍼에 이온 주입을 하기 위한 반응로(10)와, 반응로(10) 내부를 진공상태로 유지시켜 주기 위한 4개의 제 1 크라이오 펌프(11)로 구성되어 있다.The conventional vacuum system includes three load lock chambers 21 on which a wafer is loaded, a dry pump 19 for bringing the load lock chamber 21 to an initial vacuum state, and a load lock chamber 21 against a high vacuum. The second cryopump 27 to be made, the reactor 10 for ion implantation into the wafer loaded in the load lock chamber 21, and the inside of the reactor 10 are maintained in a vacuum state. Four first cryopumps 11 are provided.
반응로(10)의 좌측면, 우측면 각각의 양쪽 끝단에는 반응로 내부를 고진공상태로 유지시켜주기 위한 제 1 크라이오 펌프(11)가 설치되어 있고, 각각의 제 1 크라이오 펌프들(11)과 반응로(10) 사이에는 제 1 크라이오 펌프(11)를 개폐시키는 개폐밸브(11a)가 설치되어 있고, 각각의 제 1 크라이오 펌프들(11)에는 제 1퍼지라인(13)과 러핑라인(15)이 연통되어 있고, 각각의 러핑라인들(15)의 말단은 공통 러핑라인(17)에 연통되어 있고, 공통 러핑라인(17)은 드라이 펌프(19)에 연통되어 있으며, 공통 러핑라인(17)에는 공통 러핑라인(17)을 개폐시켜 주는 개폐밸브(17a)가 설치되어 있다.First and second cryopumps 11 are provided at both ends of the left and right sides of the reactor 10 to maintain the inside of the reactor in a high vacuum state. An on-off valve 11a for opening and closing the first cryopump 11 is installed between the reactor 10 and the first cryopump 11 and the first purge line 13 and roughing. Line 15 is in communication, the end of each roughing line 15 is in communication with the common roughing line 17, the common roughing line 17 is in communication with the dry pump 19, common roughing The line 17 is provided with an opening / closing valve 17a for opening and closing the common roughing line 17.
또한, 반응로(10) 하부에는 3개의 로드락 챔버(21)가 설치되어 있고, 반응로(10)와 각각의 로드락 챔버(21) 사이에는 솔레노이드 밸브(22)가 설치되어 있고, 각각의 로드락 챔버들(21)의 하부에는 로드락 챔버들(21)을 초기 진공상태로 만들기 위해서 로드락 챔버 진공라인(23)이 연통되어 있고, 각각의 로드락 챔버 진공라인들(23)의 말단은 제 1 크라이오 펌프라인(25)에 연통되어 있고, 제 1 크라이오 펌프라인(25)의 말단은 로드락 챔버(21)를 고진공상태로 만드는 제 2 크라이오 펌프(27)에 연통되어 있으며, 제 2 크라이오 펌프(27)에는 제 2 퍼지라인(29)이 연통되어 있다.In addition, three load lock chambers 21 are provided below the reactor 10, and a solenoid valve 22 is provided between the reactor 10 and each load lock chamber 21. The lower part of the load lock chambers 21 communicates with the load lock chamber vacuum line 23 to make the load lock chambers 21 in an initial vacuum state, and ends of the load lock chamber vacuum lines 23. Is in communication with the first cryopump line 25, and the distal end of the first cryopump line 25 is in communication with a second cryopump 27 which brings the load lock chamber 21 into a high vacuum state. The second purge line 29 communicates with the second cryopump 27.
또한, 상기 제 1 크라이오 펌프라인(25)에는 공통 러핑라인(17)의 개폐 밸브(17a)와 드라이 펌프(19) 사이의 공통 러핑라인(17)에 연통되는 드라이 펌프라인(31)이 설치되어 있고, 드라이 펌프라인(31)의 일정영역에는 드라이 펌프라인(31)을 개폐시켜주는 개폐밸브(31a)가 설치되어 있고, 드라이 펌프라인(31)의 개폐밸브(31a)와 드라이 펌프(19) 사이의 드라이 펌프라인(31)에는 제 2 크라이오 펌프(27)와 연통되는 제 2 크라이오 펌프라인(33)이 설치되어 있으며, 또한, 반응로(10)에는 드라이 펌프라인(31)의 개폐밸브(31a)와 드라이 펌프(19) 사이의 드라이 펌프라인(31)에 연통되는 반응로 진공라인(35)이 설치되어 있다. 여기서, 미설명 부호 13a, 15a, 23a, 25a, 29a, 33a, 35a는 제 1 퍼지라인(13), 러핑라인(15), 로드락 챔버관(23), 제 1 크라이오 펌프라인(25), 제 2 퍼지라인(29), 제 2 크라이오 펌프라인(33), 반응로 진공라인(35) 각각관을 개폐시켜주는 개폐 밸브들이다.In addition, the first cryopump line 25 is provided with a dry pump line 31 communicating with the common roughing line 17 between the on-off valve 17a of the common roughing line 17 and the dry pump 19. In a predetermined region of the dry pump line 31, an on-off valve 31a for opening and closing the dry pump line 31 is provided. The on-off valve 31a and the dry pump 19 of the dry pump line 31 are provided. The second cryopump line 33 in communication with the second cryopump 27 is installed in the dry pump line 31 between), and the reactor 10 also includes a dry pump line 31 of the dry pump line 31. A reactor vacuum line 35 communicating with the dry pump line 31 between the on-off valve 31a and the dry pump 19 is provided. Here, reference numerals 13a, 15a, 23a, 25a, 29a, 33a, and 35a denote the first purge line 13, the roughing line 15, the load lock chamber tube 23, and the first cryopump line 25. The second purge line 29, the second cryopump line 33, and the reactor vacuum line 35 are open / close valves that open and close the pipes, respectively.
이와 같이 구성된 종래의 이온 주입 장치의 진공 시스템의 작용을 설명하면 다음과 같다.The operation of the vacuum system of the conventional ion implantation device configured as described above is as follows.
로드락 챔버(21)내에 적재되어 있는 웨이퍼를 고진공 상태인 반응로(10)에 투입시키기 위해서 대기압 상태인 로드락 챔버(21)를 고진공 상태인 반응로(10)와 동일한 분위기를 조성하여 준다.In order to introduce the wafers loaded in the load lock chamber 21 into the reactor 10 in a high vacuum state, the load lock chamber 21 in the atmospheric pressure is formed to have the same atmosphere as the reactor 10 in a high vacuum state.
로드락 챔버(21)를 반응로와 동일한 상태의 분위기를 만들어주기 위해서는 먼저, 각각의 로드락 챔버 진공라인(21)에 설치되어 있는 개폐밸브(23a)를 개방하고 드라이 펌프라인(31)에 형성되어 있는 개폐밸브(31a)를 개방한 후에 드라이 펌프(19)를 구동시켜 대기압 상태인 로드락 챔버(21)내의 압력을 10-3(Torr)까지 낮춘다. 여기서, 반응로(10)의 압력은 10-4(Torr)이나 드라이 펌프(19)로는 로드락 챔버(21)내의 압력을 10-3(Torr)이하로는 낮출 수 없는 일반 진공펌프이기 때문에 10-7~10-8(Torr)까지 압력을 낮출 수 있는 고 저온 진공펌프인 제 2 크라이오 펌프(27)를 사용하여 로드락 챔버(21)와 반응로(10)의 분위기를 동일하게 만들어 준다.In order to create the atmosphere of the load lock chamber 21 in the same state as the reactor, the opening and closing valve 23a provided in each load lock chamber vacuum line 21 is opened and formed in the dry pump line 31. After opening the open / close valve 31a, the dry pump 19 is driven to lower the pressure in the load lock chamber 21 at atmospheric pressure to 10 -3 (Torr). Here, since the pressure of the reactor 10 is 10 -4 (Torr) or the dry pump 19 is a general vacuum pump which cannot lower the pressure in the load lock chamber 21 to 10 -3 (Torr) or less. The atmosphere of the load lock chamber 21 and the reactor 10 are made the same by using the second cryopump 27, which is a high-temperature vacuum pump capable of reducing the pressure from -7 to 10 -8 (Torr). .
상기에서와 같이 로드락 챔버(21)내의 압력을 10-4(Torr)까지 낮추기 위해서는 드라이 펌프라인(31)에 형성되어 있는 개폐밸브(31a)를 폐쇄하고 제 1 크라이오 펌프라인(25)에 형성되어 있는 개폐밸브(25a)를 개방한 후에 제 2 크라이오 펌프(27)를 구동시켜 로드락 챔버(21)내의 압력을 10-4(Torr)까지 낮춘다.As described above, in order to lower the pressure in the load lock chamber 21 to 10 -4 (Torr), the on-off valve 31a formed in the dry pump line 31 is closed and the first cryopump line 25 is closed. After opening the open / close valve 25a, the second cryopump 27 is driven to lower the pressure in the load lock chamber 21 to 10 -4 (Torr).
이후, 로드락 챔버(21)의 분위기가 반응로(10)의 분위기와 같게 유지되면 솔레노이드 밸브(22)가 구동되어 인너도어가 개방되고 인너도어가 개방되면 로봇 암에 의해서 로드락 챔버(21)에 저장되어 있는 웨이퍼가 반응로(10)에 투입되게 된다. 여기서, 이온주입 공정이 진행되는 동안 반응로(10)의 압력을 일정하게 유지하기 위해서 제 1 크라이오 펌프들(11)이 구동하게 된다.Subsequently, when the atmosphere of the load lock chamber 21 is maintained to be the same as the atmosphere of the reactor 10, the solenoid valve 22 is driven to open the inner door, and when the inner door is opened, the load lock chamber 21 is opened by the robot arm. The wafer stored in the reactor is introduced into the reactor 10. Here, the first cryopumps 11 are driven to maintain a constant pressure in the reactor 10 during the ion implantation process.
여기서, 제 1 크라이오 펌프들(11)은 반응로 내부를 초진공 상태로 유지하기 위해서 대기중에 존재하는 수소와 같은 분자들이 제 1 크라이오 펌프(11) 내부로 빨아들여지면 압축된 헬륨가스가 분자들의 온도를 빼앗으면서 분자들을 냉각시켜 고체상태로 만든다. 일정 시간이 경과하면 고체상태로 존재하는 분자들로 인해 제 1 크라이오 펌프(11) 내부의 온도는 절대 온도가 20°K 이상으로 상승하여 더 이상 반응로(10)를 초진공 상태로 유지할 수 없다.Here, the first cryopumps 11 are compressed with helium gas when molecules such as hydrogen present in the atmosphere are sucked into the first cryopump 11 to maintain the inside of the reactor in an ultra-vacuum state. Cooling molecules into a solid state takes away their temperature. After a certain period of time, due to the molecules present in the solid state, the temperature inside the first cryopump 11 may increase to an absolute temperature of 20 ° K or more, thereby keeping the reactor 10 in an ultra-vacuum state. none.
따라서, 제 1 크라이오 펌프(11)를 재생시켜야 하는데, 제 1 크라이오 펌프(11)의 재생 단계는 퍼지(purge) 단계, 러핑(roughing) 단계, 쿨 다운(cool down) 단계로 이루어진다.Therefore, the first cryopump 11 must be regenerated, and the regeneration of the first cryopump 11 includes a purge step, a roughing step, and a cool down step.
퍼지 단계는 제 1 크라이오 펌프(11)내에 고체상태로 존재하는 분자들을 다시 기체상태 활성화시키는 단계로 제 1 퍼지라인(13)에 형성되어 있는 개폐밸브(13a)를 개방하여 제 1 크라이오 펌프(11) 내부에 뜨거운 질소가스가 주입되면 고체상태의 분자들이 다시 기체상태로 활성화된다. 러핑 단계는 기체상태인 분자들과 퍼지가스인 질소가스를 외부로 배출시켜 크라이오 펌프를 10-3(Torr)까지 압력을 낮추는 단계로 제 1 퍼지라인(13)에 형성되어 있는 개폐밸브(13a)를 폐쇄하고 러핑라인에 형성되어 있는 개폐밸브(15a)와 공통 러핑라인(17)에 형성되어 있는 개폐밸브(17a)를 개방하여 기체상태의 분자들을 배출시켜 제 1 크라이오 펌프(11)를 초기 진공상태로 만든다. 쿨 다운 단계는 절대 온도가 20°K 이상으로 상승된 크라이오 펌프의 온도를 절대 온도가 20°K 이하로 낮추는 단계로 러핑라인에 형성되어 있는 개폐밸브를 폐쇄하고 제 1 크라이오 펌프(11)에 압축된 헬륨가스를 주입하여 제 1 크라이오 펌프(11)의 절대 온도를 20°K 이하로 낮춘다.The purge step is to activate gas molecules in the solid state in the first cryopump 11 again by gas phase activation. The purge step opens the on / off valve 13a formed in the first purge line 13 to open the first cryopump. (11) When hot nitrogen gas is injected into the interior, the molecules in the solid state are activated back into the gas state. The roughing step is to reduce the pressure of the cryopump to 10 -3 (Torr) by discharging gaseous molecules and nitrogen gas, which is a purge gas, to the outside, and an on / off valve 13a formed in the first purge line 13 ) And open / close the valve 15a formed in the roughing line and the open / close valve 17a formed in the common roughing line 17 to discharge the gaseous molecules to the first cryopump 11. Initial vacuum The cool down step is to lower the temperature of the cryo pump having the absolute temperature higher than 20 ° K to below 20 ° K and close the on / off valve formed in the roughing line and close the first cryopump 11 The compressed helium gas is injected to lower the absolute temperature of the first cryopump 11 to 20 ° K or less.
그러나, 상기와 같이 단계를 거쳐 제 1 크라이오 펌프를 재생시키는데는 평균 3시간이 소요되고, 상기와 같은 단계중 러핑 단계에서는 로드락 챔버와 크라이오 펌프 러핑에 공용으로 사용하는 드라이 펌프를 사용하여 제 1 크라이오 펌프의 압력을 낮추어야하기 때문에 이온 주입 공정을 중단할 수 밖에 없다. 이로 인해 설비 가동률이 저하되는 문제점이 있었다.However, it takes an average of 3 hours to regenerate the first cryopump through the steps as described above, and in the roughing step as described above, a dry pump commonly used for the load lock chamber and the cryop pump roughing is used. Since the pressure of the first cryopump must be lowered, the ion implantation process has to be stopped. As a result, there was a problem that the facility utilization rate is lowered.
또한, 설비를 점검하거나, 제 1 크라이오 펌프를 재생시킬 때 반응로의 압력이 대기압 상태로 상승하는데 이온 주입공정을 진행하기 위해서는 드라이 펌프를 이용하여 초기진공상태로 만든다. 따라서 드라이 펌프 1대를 이용하여 반응로와 로드락 챔버를 진공상태로 만드는데 많은 펌핑 시간이 소요되었다.In addition, when the equipment is inspected or the first cryopump is regenerated, the pressure in the reactor rises to atmospheric pressure. In order to proceed with the ion implantation process, a dry pump is used to make the initial vacuum state. Therefore, it took a lot of pumping time to vacuum the reactor and the load lock chamber using one dry pump.
따라서, 본 발명의 목적은 크라이오 펌프의 재생으로 인해 설비 가동률이 저하되는 것을 방지하기 위해서 크라이오 펌프를 재생하는 동안에도 이온 주입공정을 실시할 수 있도록 한 진공 시스템을 제공하는데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a vacuum system that allows the ion implantation process to be performed even during the regeneration of the cryopump in order to prevent the facility operation rate from being lowered due to the regeneration of the cryopump.
본 발명의 다른 목적은 설비 점검이나 크라이오 펌프를 재생할 경우 대기압 상태로 상승된 압력을 진공상태로 만들기 위해 반응로의 펌핑시간을 감소시킨 진공 시스템을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a vacuum system which reduces the pumping time of the reactor in order to vacuum the elevated pressure to atmospheric pressure when the equipment is inspected or the cryo pump is regenerated.
도 1은 종래의 이온 주입설비의 진공장치를 개략적으로 나타낸 구성도이고,1 is a schematic view showing a vacuum apparatus of a conventional ion implantation facility,
도 2는 본 발명에 의한 이온 주입설비의 진공장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing a vacuum device of the ion implantation equipment according to the present invention.
* 도면 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of drawings
50 : 반응로 51 : 제 1 크라이오 펌프50: reactor 51: first cryo pump
55 : 러핑(roughing)라인 57 : 공통 러핑라인55: roughing line 57: common roughing line
59 : 제 1 드라이 펌프 61 : 로드락 챔버59: first dry pump 61: load lock chamber
63 : 로드락 챔버 진공라인 65 : 제 1 크라이오 펌프라인63: load lock chamber vacuum line 65: the first cryo pump line
67 : 제 2 크라이오 펌프 71 : 제 2 크라이오 펌프라인67 second cryo pump 71 second cryo pump line
73 : 제 2 드라이 펌프 75 : 제 2 드라이 펌프라인73: second dry pump 75: second dry pump line
77 : 반응로 진공라인 79 : 제 1 드라이 펌프라인77: reactor vacuum line 79: first dry pump line
이와 같은 목적을 달성하기 하기 위해서 본 발명은 반응로와, 상기기 반응로 양측에 설치된 다수개의 제 1 크라이오 펌프들과,제 1 수단에 의해 상기 제 1 크라이오 펌프들 각각에 연결되고 제 2 수단에 의해 반응로와 연결되는 제 1 드라이 펌프와, 상기 반응로에 연결된 다수개의 로드락 챔버와,제 3 수단에 의해 상기 로드락 챔버들 각각에 연결되고 제 4 수단에 의해 상기 제 1 수단에 연결되는 제 2 크라이오 펌프와, 제 5 수단에 의해 상기 로드락 챔버들 각각에 연결되고 제 6 수단에 의해 상기 반응로와 연결되는 제 2 드라이 펌프로 구성된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a reactor, a plurality of first cryopumps installed on both sides of the reactor, and connected to each of the first cryopumps by a first means and connected to each other. A first dry pump connected to the reactor by means, a plurality of load lock chambers connected to the reactor, and connected to each of the load lock chambers by a third means and to the first means by a fourth means. And a second dry pump connected to each of the load lock chambers by a fifth means and a second dry pump connected to the reactor by a sixth means.
이하 이온 주입 장치의 진공 시스템의 실시예를 도 2를 참조하여 설면하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of a vacuum system of an ion implantation apparatus will be described with reference to FIG. 2.
도 2는 본 발명에 의한 이온 주입 장치의 진공 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.2 is a schematic view showing a vacuum system of the ion implantation apparatus according to the present invention.
도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 진공 시스템은 웨이퍼가 적재되는 3개의 로드락 챔버(61)와, 로드락 챔버(61)를 초기 진공상태로 만들어주기 위한 제 2 드라이 펌프(73)와, 로드락 챔버(61)를 고진공상태로 만들어주기 위한 제 2 크라이오 펌프(67)와, 로드락 챔버(61) 내에 적재되어 있는 웨이퍼에 이온 주입을 하기 위한 반응로(50)와, 반응로(50)내를 고진공상태로 유지시켜 주기 위한 4개의 제 1 크라이오 펌프(51)와, 제 1 크라이오 펌프(51)를 재생시켜 주기 위한 제 1 드라이 펌프(59)로 구성되어 있다.As shown, the vacuum system according to the present invention includes three load lock chambers 61 on which a wafer is loaded, a second dry pump 73 for initializing the load lock chamber 61, and a load. A second cryopump 67 for making the lock chamber 61 in a high vacuum state, a reactor 50 for implanting ions into a wafer loaded in the load lock chamber 61, and a reactor 50 The four first cryopumps 51 for keeping the inside in a high vacuum state, and the first dry pump 59 for regenerating the first cryopumps 51.
반응로(50)의 양측에는 반응로 내부를 고진공 상태로 유지시켜주기 위한 4개의 제 1 크라이오 펌프들(51)이 설치되어 있고, 각각의 제 1 크라이오 펌프(51)와 반응로(50) 사이에는 제 1 크라이오 펌프들(51)을 개폐시켜 주는 개폐밸브(51a)가 설치되어 있으며, 각각의 제 1 크라이오 펌프들(51)에는 제 1 퍼지라인(53)과 러핑라인(55)이 연통되어 있다. 또한, 각각의 러핑라인(55)의 말단은 공통 러핑라인(57)에 연통되어 있고, 공통 러핑라인(57)은 제 1 드라이 펌프(59)에 연통되어 있으며, 공통 러핑라인(57)의 일정영역에는 공통 러핑라인(57)을 개폐시켜 주는 개폐밸브(57a)가 설치되어 있다.Four first cryopumps 51 are installed on both sides of the reactor 50 to maintain the inside of the reactor in a high vacuum state, and each of the first cryopumps 51 and the reactor 50 are installed. The first cryopump 51 is provided with an on-off valve 51a for opening and closing the first cryopumps 51, and each of the first cryopumps 51 is provided with a first purge line 53 and a roughing line 55. ) Is in communication. In addition, the end of each roughing line 55 is in communication with the common roughing line 57, the common roughing line 57 is in communication with the first dry pump 59, the constant of the common roughing line 57 In the region, an on / off valve 57a for opening and closing the common roughing line 57 is provided.
또한, 반응로(50)의 하부에는 3개의 로드락 챔버(51)가 설치되어 있고, 반응로(51)와 각각의 로드락 챔버(61) 사이에는 솔레노이드 밸브(62)가 설치되어 있으며, 각각의 로드락 챔버들(61)의 하부에는 로드락 챔버(61)를 초기 진공상태로 만들기 위해서 로드락 챔버 진공라인(63)이 연통되어 있다. 또한, 각각의 로드락 챔버 진공라인들(63)의 말단은 제 1 크라이오 펌프라인(65)에 연통되어 있으며, 제 1 크라이오 펌프라인(65)의 말단은 로드락 챔버(61)를 고진공상태로 만드는 제 2 크라이오 펌프(67)에 연통되어 있다. 또한, 제 2 크라이오 펌프(67)의 우측면 일정영역에는 제 2 크라이오 펌프(67)를 퍼지시켜주기 위해 제 2 퍼지라인(69)이 연통되어 있고, 제 2 크라이오 펌프(67)의 좌측면에는 공통 러핑라인(57)의 개폐 밸브(57a)와 제 1 드라이 펌프(90) 사이의 공통 러핑라인(57)에 연통되는 제 2 크라이오 펌프라인(71)이 설치되어 있다.In addition, three load lock chambers 51 are provided below the reactor 50, and a solenoid valve 62 is provided between the reactor 51 and each load lock chamber 61, respectively. The load lock chamber vacuum line 63 is in communication with the lower portion of the load lock chambers 61 in order to make the load lock chamber 61 into an initial vacuum state. In addition, an end of each of the load lock chamber vacuum lines 63 is in communication with the first cryopump line 65, and an end of the first cryopump line 65 high vacuums the load lock chamber 61. It is connected to the 2nd cryopump 67 made into a state. In addition, a second purge line 69 communicates with a predetermined region on the right side of the second cryopump 67 so as to purge the second cryopump 67 and the left side of the second cryopump 67. The surface is provided with a second cryopump line 71 in communication with the common roughing line 57 between the on-off valve 57a of the common roughing line 57 and the first dry pump 90.
또한, 상기 제 1 크라이오 펌프라인(65)과 제 2 드라이 펌프(73) 사이에는 제 2 드라이 펌프라인(71)이 연통되어 있고, 제 2 드라이 펌프라인(75) 일정영역에는 제 2 드라이 펌프라인(75)을 개폐시켜 주는 개폐밸브(75a)가 설치되어 있으며, 또한, 반응로(50)에는 제 2 드라이 펌프라인(57)의 개폐밸브(75a)와 제 2 드라이 펌프(73) 사이의 제 2 드라이 펌프라인(75)에 연통되는 반응로 진공라인(77)이 설치되어 있고, 반응로 진공라인(77) 일정영역에는 개폐밸브(77a)가 형성되어 있으며, 반응로 진공라인(77)의 개폐밸브(77)와 반응로(50) 사이의 반응로 진공라인(77)에는 공통 러핑라인(57)과 연통되는 제 1 드라이 펌프라인(79)이 설치되어 있다. 여기서, 반응로 진공라인(77)의 직경은 100ψ이고, 제 1 드라이 펌프라인(79)의 직격은 40ψ이다. 미설명 부호 53a, 55a, 63a, 65a, 69a, 71a는 제 1 퍼지라인(53), 러핑라인(55), 로드락 챔버관(63), 제 1 크라이오 펌프라인(65), 제 2 퍼지라인(69), 제 2 크라이오 펌프라인(71) 각각을 개폐시켜주는 개폐 밸브들이다.In addition, a second dry pump line 71 communicates between the first cryopump line 65 and the second dry pump 73, and a second dry pump is formed in a predetermined region of the second dry pump line 75. An on-off valve 75a for opening and closing the line 75 is provided, and the reaction furnace 50 is provided between the on-off valve 75a of the second dry pump line 57 and the second dry pump 73. A reactor vacuum line 77 communicating with the second dry pump line 75 is installed, and an opening / closing valve 77a is formed in a predetermined region of the reactor vacuum line 77, and the reactor vacuum line 77 is provided. In the reactor vacuum line 77 between the on-off valve 77 and the reactor 50, a first dry pump line 79 communicating with the common roughing line 57 is provided. Here, the diameter of the reactor vacuum line 77 is 100 ψ, and the first dry pump line 79 has a diameter of 40 ψ. Reference numerals 53a, 55a, 63a, 65a, 69a, and 71a denote the first purge line 53, the roughing line 55, the load lock chamber tube 63, the first cryopump line 65, and the second purge. On / off valves for opening and closing each of the line 69 and the second cryopump line 71.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 이온 주입 장치의 진공 시스템의 동작을 설명하면 다음과 같다.The operation of the vacuum system of the ion implantation apparatus according to the present invention configured as described above is as follows.
로드락 챔버(61)내에 적재되어 있는 웨이퍼를 고진공 상태인 반응로(50)에 투입시키기 위해서 대기압 상태인 로드락 챔버(61)를 고진공 상태인 반응로(50)와 동일한 분위기를 조성하여 준다.In order to introduce the wafers loaded in the load lock chamber 61 into the reactor 50 in a high vacuum state, the load lock chamber 61 in an atmospheric pressure is created in the same atmosphere as the reactor 50 in a high vacuum state.
로드락 챔버(61)를 반응로(50)와 동일한 상태의 분위기를 만들어주기 위해서는 먼저, 각각의 로드락 챔버 진공라인(63)에 설치되어 있는 개폐밸브(63a)와 제 2 드라이 펌프라인(75)에 형성되어 있는 개폐밸브(75a)를 개방한 후에 제 2 드라이 펌프(73)를 구동시켜 대기압 상태인 로드락 챔버(61)내의 압력을 10-3(Torr)까지 낮춘다. 여기서, 반응로(50)의 압력은 10-4(Torr)이나 제 2 드라이 펌프(73)로는 로드락 챔버(61)내의 압력을 10-3(Torr)이하로는 낮출 수 없는 일반 진공펌프이기 때문에 10-7~10-8(Torr)까지 압력을 낮출 수 있는 고 저온 진공펌프인 제 2 크라이오 펌프(67)를 사용하여 로드락 챔버(61)의 분위기와 반응로(50)의 분위기와 동일하게 만들어 준다.In order to create the atmosphere of the load lock chamber 61 in the same state as the reactor 50, first, the on-off valve 63a and the second dry pump line 75 installed in each load lock chamber vacuum line 63 are used. After opening / closing the valve 75a formed in the above), the second dry pump 73 is driven to lower the pressure in the load lock chamber 61 in the atmospheric pressure to 10 −3 (Torr). Here, the pressure of the reactor 50 is 10 -4 (Torr) or the second vacuum pump 73 is a general vacuum pump that can not lower the pressure in the load lock chamber 61 below 10 -3 (Torr). Therefore, by using the second cryo pump 67, which is a high-temperature vacuum pump capable of lowering the pressure from 10 -7 to 10 -8 (Torr), the atmosphere of the load lock chamber 61 and the atmosphere of the reactor 50 Make it the same.
상기에서와 같이, 로드락 챔버(61)내부의 압력을 10-4(Torr)까지 낮추기 위해서 제 2 드라이 펌프라인(75)에 형성되어 있는 개폐밸브(75a)를 폐쇄하고 제 1 크라이오 펌프라인(71)에 형성되어 있는 개폐밸브(71a)를 개방한 후 제 2 크라이오 펌프(67)를 구동시켜 로드락 챔버(61) 내부의 압력을 10-4(Torr)까지 낮춘다.As described above, in order to lower the pressure in the load lock chamber 61 to 10 -4 (Torr), the on-off valve 75a formed in the second dry pump line 75 is closed and the first cryopump line is closed. After opening / closing the valve 71a formed in the 71, the second cryopump 67 is driven to lower the pressure inside the load lock chamber 61 to 10 -4 (Torr).
이후, 로드락 챔버(61)의 분위기가 반응로(50)의 분위기와 같게 유지되면 솔레노이드 밸브(62)가 구동되어 인너도어가 개방되고 인너도어가 개방되면 로봇 암에 의해서 로드락 챔버(61)에 저장되어 있는 웨이퍼가 반응로(50)에 투입된다. 여기서, 이온주입 공정이 진행되는 동안 반응로(50) 내부의 압력을 일정하게 유지하기 위해서 제 1 크라이오 펌프들(51)이 구동하게 된다.Subsequently, when the atmosphere of the load lock chamber 61 is maintained the same as the atmosphere of the reactor 50, the solenoid valve 62 is driven to open the inner door, and when the inner door is opened, the load lock chamber 61 is opened by the robot arm. The wafer stored in the reactor is introduced into the reactor 50. Here, the first cryopumps 51 are driven to maintain a constant pressure in the reactor 50 during the ion implantation process.
이때 제 1 크라이오 펌프(51)를 장시간 사용되면 제 1 크라이오 펌프(51)의 절대온도가 상승하여 더 이상 제 1 크라이오 펌프(51)를 사용하여 고 진공상태를 만들 수 없다. 따라서, 제 1 크라이오 펌프(51)를 재생시켜야 하는데, 제 1 크라이오 펌프(51)의 재생단계는 퍼지 단계, 러핑 단계, 쿨 다운 단계로 이루어지며 상기 퍼지 단계와 쿨 다운 단계는 종래에 설명한 것과 동일하므로 생략하기로 하고 러핑 단계에 대해 설명하기로 한다.At this time, if the first cryopump 51 is used for a long time, the absolute temperature of the first cryopump 51 is increased so that it is no longer possible to create a high vacuum using the first cryopump 51. Therefore, the first cryopump 51 needs to be regenerated, and the regeneration of the first cryopump 51 includes a purge step, a roughing step, and a cool down step, and the purge step and the cool down step have been described above. Since it is the same as the above, the description will be omitted and the roughing step will be described.
러핑 단계는 제 1 퍼지라인(53)에 형성되어 있는 개폐밸브(53a)를 폐쇄하고 러핑라인(55)에 설치되어 있는 개폐밸브(55a)와 공통 러핑라인(57)에 설치되어 있는 개폐밸브(57a)를 개방하면 제 1 드라이 펌프(59)는 제 1 크라이오 펌프(51)내에 존재하는 질소가스와 분자들을 흡입하여 제 1 크라이오 펌프(51)를 초기 진공상태로 만든다.In the roughing step, the on / off valve 53a formed in the first purge line 53 is closed, and the on / off valve 55a installed in the roughing line 55 and the on / off valve installed in the common roughing line 57 ( When opening 57a), the first dry pump 59 inhales nitrogen gas and molecules present in the first cryopump 51 to bring the first cryopump 51 into an initial vacuum state.
본 발명에 의한 이온 주입 장치의 진공장치에는 제 1 크라이오 펌프(51)의 재생 펌프로 사용되는 제 1 드라이 펌프(59)와 이온 주입 장치의 챔버들(50)(61)을 초기 진공상태로 만들어주는 제 2 드라이 펌프(73)가 설치되어 있어 제 1 크라이오 펌프(51)를 재생시키더라도 이온 주입 공정을 계속 진행할 수 있다.In the vacuum apparatus of the ion implantation apparatus according to the present invention, the first dry pump 59 used as the regeneration pump of the first cryopump 51 and the chambers 50 and 61 of the ion implantation apparatus are brought into an initial vacuum state. The second dry pump 73 is provided, so that the ion implantation process can continue even if the first cryopump 51 is regenerated.
또한, 제 1 드라이 펌프는 설비 점검 후 대기압 상태로 상승된 반응로(50)의 압력을 초기 진공상태로 만드는데도 사용된다.In addition, the first dry pump is also used to bring the pressure of the reactor 50, which has been raised to atmospheric pressure after the equipment check, to an initial vacuum state.
대기압 상태로 상승된 반응로(50)의 압력을 낮추기 위해서 반응로 진공라인(77)에 형성되어 있는 개폐밸브(77a)와 제 1 드라이 펌프라인(79)에 형성되어 있는 개폐밸브(79a)를 개방한 후 제 1 드라이 펌프(57)와 제 2 드라이 펌프(73)를 구동시켜 반응로(50)를 초기 진공상태로 만든 다음 반응로 진공라인(77)에 형성되어 있는 개폐밸브(77a)와 제 1 드라이 펌프라인(79)에 형성되어 있는 개폐밸브(79a)를 폐쇄한다. 이후 초기진공 상태인 반응로(50)의 압력을 고진공상태로 만들기 위해서 반응로(50)와 제 1 크라이오 펌프(51) 사이에 형성되어 있는 개폐밸브(51a)를 개방한 후 제 1 크라이오 펌프들(51)을 구동시켜 반응로(50)를 고진공상태를 만든다.In order to lower the pressure of the reactor 50 elevated to atmospheric pressure, the on / off valve 77a formed in the reactor vacuum line 77 and the on / off valve 79a formed in the first dry pump line 79 are After opening, the first dry pump 57 and the second dry pump 73 are driven to make the reactor 50 an initial vacuum state, and then the on / off valve 77a formed in the reactor vacuum line 77 and The on-off valve 79a formed in the first dry pump line 79 is closed. After opening the on-off valve 51a formed between the reactor 50 and the first cryopump 51 in order to make the pressure of the reactor 50 in the initial vacuum state high, the first cryo The pumps 51 are driven to make the reactor 50 in a high vacuum state.
이와 같이 설비 점검 후 제 1 드라이 펌프(59)와 제 2 드라이 펌프(73) 2대를 사용하여 반응로(50) 내부의 압력을 낮추므로 반응로(50)의 펌핑시간이 감소하게 된다.As such, after the facility inspection, the pumping time of the reactor 50 is reduced because the pressure inside the reactor 50 is reduced by using two units of the first and second dry pumps 59 and 73.
이상에서 설명한 바와 같이 이온 주입 장치의 진공 시스템에 제 1 크라이오 펌프를 재생시킬 수 있는 제 1 드라이 펌프를 추가로 설치함으로써, 제 1 크라이오 펌프 재생과 무관하게 이온 주입공정을 진행할 수 있어 설비 가동률을 증가시킬 수 있고, 또한 대기압 상태로 상승된 반응로의 압력을 낮추기 위해서 제 1 드라이 펌프와 제 2 드라이 펌프를 같이 사용함으로써 반응로 펌핑시간을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, by additionally installing a first dry pump capable of regenerating the first cryopump in the vacuum system of the ion implantation apparatus, the ion implantation process can be performed irrespective of the first cryopump regeneration, thus providing the facility operation rate. In addition, by using the first dry pump and the second dry pump together in order to lower the pressure of the reactor raised to atmospheric pressure, there is an effect of reducing the reactor pumping time.
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