KR19990028745U - Ion implanter - Google Patents
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Abstract
본 고안은 이온주입장치에 관한 것으로, 종래의 기술은 전하의 오염을 방지하기 위하여 뉴트럴컵이 설치되고, 패러데이로 편향되어 오염방지를 하고 있으나 그 한계가 발생하고, 2가 이온을 이용한 높은 에너지의 공정 적용시 원치 않는 에너지를 가진 이온이 웨이퍼에 혼입되는 바, 이에 본 고안은 이온을 형성하는 이온소스부와, 그 이온소스부에서 발생된 이온 중 원하는 이온만을 분리하는 분석기와, 그 분석기에 의해 분석된 이온 중 원하는 에너지를 가진 이온만 슬릿을 통과하도록 굴절시키는 편향부와, 상기 슬릿을 통과한 이온에 공정조건에 필요한 에너지를 주기 위한 가속튜브와, 이온빔의 크기를 제어하는 집광렌즈와, 이온빔을 웨이퍼에 주입하는 이온주입부로 구성되는 것을 특징으로 하는 이온주입장치를 제공함으로써, 오염된 이온빔을 편향판에 의해 일측 방향으로 직진하여 접지로 흘러 나가도록 하고, 원하는 에너지를 가진 이온빔만 굴절시키며, 스캔 플레이트를 거친 이온빔을 다시 한번 이온주입부에서 오염원을 제거시키므로 웨이퍼에 조사되는 이온빔의 순도를 향상시킴으로써 제품에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있다.The present invention relates to an ion implantation apparatus, and the conventional technique is installed to prevent the contamination of the charge, the neutral cup is deflected by Faraday to prevent contamination, but the limit occurs, the high energy of using divalent ions Since ions with unwanted energy are incorporated into the wafer during the process application, the present invention provides an ion source portion for forming ions, an analyzer for separating only desired ions from ions generated from the ion source portion, and A deflection portion that refracts only ions having desired energy among the analyzed ions to pass through the slit, an acceleration tube for giving energy necessary for processing conditions to the ions passing through the slit, a condenser lens for controlling the size of the ion beam, and an ion beam By providing an ion implantation device, characterized in that the ion implantation portion for injecting the wafer into the wafer, By going straight to one side by the direction plate and flowing to the ground, refracting only the ion beam with the desired energy, and once again removing the contaminant from the ion implantation part by improving the purity of the ion beam irradiated on the wafer. It can improve the reliability of the product.
Description
본 고안은 이온주입기에 관한 것으로, 특히 입자를 가속시키고 질량분석을 위하여 전하 교환을 하는 과정에서 이온화된 원자가 웨이퍼에 전송되는 도중 에너지 오염된 이온이 웨이퍼에 주입되는 것을 방지하기 위한 이온주입기에 관한 것이다.The present invention relates to an ion implanter, and more particularly, to an ion implanter for preventing energy contaminated ions from being injected into a wafer while ionized atoms are transferred to a wafer during charge exchange for accelerating particles and for mass spectrometry. .
일반적으로 이온주입이란 반도체의 소자 제작시 실리콘의 표면을 뚫고 들어갈 만큼의 높은 에너지를 갖게 하여 실리콘에 불순물 막을 형성하는 공정으로, 이와 같은 이온주입을 하기 위한 종래의 장치가 도 1에 도시되어 있는 바, 이에 대해 설명하면 다음과 같다.In general, ion implantation is a process of forming an impurity film in silicon by having a high energy enough to penetrate the surface of silicon during fabrication of a semiconductor device, a conventional device for such ion implantation is shown in FIG. This is explained as follows.
도 1은 종래 기술에 의한 이온주입기를 보인 단면도로서, 이에 도시된 바와 같이, 종래 이온주입기는 이온을 형성하는 이온소스부(ION SOURCE)(1)와, 그 이온소스부(1)에서 발생된 이온 중 원하는 이온만을 분리하는 분석기(2)와, 그 분석기(2)에 의해 분석된 이온빔을 한정시켜 주는 슬릿(SLIT)(3)과, 분리된 이온에 공정조건에 필요한 에너지를 주기 위한 가속튜브(ACCELERATOR)(4)와, 이온빔의 크기를 제어하는 집광렌즈(5)와, 이온빔을 X축 및 Y축 방향으로 편향시킬 수 있도록 하는 X축 스캔 플레이트(6)와 Y축 스캔 플레이트(7)와, 상기 스캔 플레이트(6)(7)로부터 직진하여 웨이퍼에 주입되는 이온의 양을 측정하는 뉴트럴컵(8)과, 그 뉴트럴컵(8)의 양측에 설치되며 편향되어 주입되는 이온의 양을 측정하는 패러데이(9)로 구성된다.FIG. 1 is a cross-sectional view showing an ion implanter according to the prior art, and as shown therein, a conventional ion implanter includes an ion source portion 1 forming an ion and an ion source portion 1 generated from the ion source portion 1. Analyzer (2) for separating only the desired ions among the ions, a slit (SLIT) 3 for limiting the ion beam analyzed by the analyzer (2), and an acceleration tube for providing the energy required for the process conditions to the separated ions (ACCELERATOR) 4, a condenser lens 5 for controlling the size of the ion beam, and an X-axis scan plate 6 and a Y-axis scan plate 7 for allowing the ion beam to be deflected in the X-axis and Y-axis directions. And a neutral cup 8 for measuring the amount of ions injected into the wafer by going straight from the scan plates 6 and 7, and the amount of ions implanted and deflected on both sides of the neutral cup 8. It consists of Faraday 9 to measure.
상기와 같이 구성된 종래 이온주입기의 작용에 대해서 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the conventional ion implanter configured as described above are as follows.
이온소스부(1)에서 이온플라즈마를 형성하고, 이와 같이 형성된 이온은 이온추출전압에 의하여 이온소스부(1)의 외부로 방출한다.An ion plasma is formed in the ion source unit 1, and the ions thus formed are released to the outside of the ion source unit 1 by the ion extraction voltage.
추출된 이온은 분석기(2)를 통해 분석된 이온만 슬릿(3)을 통하여 가속튜브(4)를 통과하면서 설정된 에너지를 갖게 된다.The extracted ions have a set energy while passing only the ions analyzed by the analyzer 2 through the acceleration tube 4 through the slit 3.
에너지를 갖게 된 이온은 웨이퍼까지의 거리가 길기 때문에 퍼짐현상이 생기는데, 이것을 방지하기 위하여 집광렌즈(5)에 (-)전압을 인가하여 (+)로 대전된 이온을 집속( FOCUSING)하게 된다.Since the ions that have energy have a long distance to the wafer, spreading occurs. To prevent this, a negative voltage is applied to the condenser lens 5 to focus the positively charged ions.
집속된 이온빔은 X축 및 Y축 스캔 플레이트(7)(6)에 일정 전압 및 주파수로 웨이퍼 전면에 이온빔이 조사될 수 있도록 이온빔을 X축 및 Y축으로 흔들게 되며, 이온을 굴절시키는 X축 스캔 플레이트(6)에 각도를 주어 이온빔을 제어하여 웨이퍼(W)에 이온을 주입하게 된다.The focused ion beam shakes the ion beam along the X and Y axes so that the ion beam can be irradiated onto the X and Y axis scan plates 7 and 6 at a constant voltage and frequency to the front surface of the wafer. An ion beam is controlled by giving an angle to the plate 6 to inject ions into the wafer (W).
이때, 이온주입기가 가지는 에너지는 장비에 따라서 0~200KeV까지로 한정이 되어 있으므로 그 이상의 에너지를 가지게 하려면 이온의 전하에 변화를 이루어(예를 들어 B+⇒B++) 에너지를 증가시키는데, 이때 분석기(2)를 통해서 1가 이온(SINGLW CHARGE)과 2가 이온(DOUBLE CHARGE)의 혼입으로 인한 에너지 오염이 발생하는데, 이것을 최소화하기 위해서 웨이퍼가 장착된 엔드 스테이션으로 이온빔을 굴절(DEFLECTION)시켜 1가 이온의 혼입을 방지한다.At this time, the energy of the ion implanter is limited to 0 ~ 200KV depending on the equipment, so to have more energy, change the charge of the ion (for example, B + ⇒ B ++ ) to increase the energy Through the analyzer 2, energy contamination due to the mixing of monovalent ions (SINGLW CHARGE) and divalent ions (DOUBLE CHARGE) occurs. To minimize this, the ion beam is deflected to the wafer-mounted end station. Prevents the incorporation of ions.
그러나, 상기와 같은 종래의 기술은 전하의 오염을 방지하기 위하여 뉴트럴컵(8)이 설치되고, 패러데이(9)로 편향되어 오염방지를 하고 있으나 그 한계가 발생하고, 2가 이온을 이용한 높은 에너지의 공정 적용시 원치 않는 에너지를 가진 이온이 웨이퍼(W)에 혼입되는 문제점이 있었다.However, in the conventional technology as described above, the neutral cup 8 is installed in order to prevent contamination of the electric charge, and it is deflected by Faraday 9 to prevent contamination. However, the limit occurs, and high energy using divalent ions. There was a problem that ions having unwanted energy are incorporated into the wafer (W) during the process application.
따라서, 본 고안은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 에너지 오염된 원자가 웨이퍼에 주입되는 것을 방지하기 위한 이온주입기를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and an object thereof is to provide an ion implanter for preventing energy contaminated atoms from being injected into a wafer.
도 1은 종래 기술에 의한 이온주입기를 보인 단면도,1 is a cross-sectional view showing an ion implanter according to the prior art,
도 2는 본 고안에 의한 이온주입기를 보인 단면도,2 is a cross-sectional view showing an ion implanter according to the present invention,
도 3은 본 고안에 다른 실시예를 보인 단면도.Figure 3 is a cross-sectional view showing another embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 이온소스부11 : 분석관10 ion source 11 analysis tube
12a, 12b : 편향판12c : 스트레이트컵12a, 12b: deflection plate 12c: straight cup
13 : 슬릿14 : 가속튜브13: Slit 14: Acceleration Tube
15 : 집광렌즈16a : 와이 스캔 플레이트15 condenser lens 16a Y scan plate
16b : 엑스 스캔 플레이트16c : 뉴트럴컵16b: X Scan Plate 16c: Neutral Cup
16d : 패러데이16d: Faraday
상기와 같은 본 고안의 목적을 달성하기 위하여, 이온을 형성하는 이온소스부와, 그 이온소스부에서 발생된 이온 중 원하는 이온만을 분리하는 분석기와, 그 분석기에 의해 분석된 이온 중 원하는 에너지를 가진 이온만 슬릿을 통과하도록 굴절시키는 편향부와, 상기 슬릿을 통과한 이온에 공정조건에 필요한 에너지를 주기 위한 가속튜브와, 이온빔의 크기를 제어하는 집광렌즈와, 이온빔을 웨이퍼에 주입하는 이온주입부로 구성되는 것을 특징으로 하는 이온주입기가 제공된다.In order to achieve the object of the present invention as described above, the ion source portion for forming ions, an analyzer for separating only the desired ions of the ions generated in the ion source portion, and having the desired energy among the ions analyzed by the analyzer A deflection portion for refracting only ions through the slit, an acceleration tube for imparting energy necessary for processing conditions to the ions passing through the slit, a condenser lens for controlling the size of the ion beam, and an ion implantation portion for injecting the ion beam into the wafer An ion implanter is provided that is configured.
이하, 본 고안에 의한 이온주입기의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the ion implanter according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 고안에 의한 이온주입기를 보인 단면도로서, 이에 도시된 바와 같이, 본 고안의 이온주입기는 이온을 발생하는 이온소스부(ION SOURCE)(10)가 설치되고, 그 이온소스부(10)의 일측에는 이온소스부(10)에서 발생된 이온 중 원하는 이온만을 분리하는 분석기(11)가 설치되며, 그 분석기(11)의 일측에는 분석된 이온빔을 한정시켜 통과시키는 슬릿(13)과, 분리된 이온에 공정조건에 필요한 에너지를 주기 위한 가속튜브(14)가 설치된다.2 is a cross-sectional view showing the ion implanter according to the present invention, as shown in the present invention, the ion implanter of the present invention is provided with an ion source portion (ION SOURCE) 10 for generating ions, the ion source portion 10 On one side of the) is provided an analyzer 11 for separating only the desired ions of the ions generated in the ion source unit 10, one side of the analyzer 11 and a slit 13 for defining and passing the analyzed ion beam, Acceleration tube 14 is provided to give the separated ions the energy required for the process conditions.
그리고 상기 가속튜브(14)의 일측에는 집광렌즈(15)가 설치되는데, 이온은 이온소스부(10)를 떠날 때 보통 퍼져서 나가므로 웨이퍼(W)에 이온빔의 초점을 맞추는 수단이 강구되며, 이러한 역할을 하는 것이 집광렌즈이다.And the condenser lens 15 is installed on one side of the acceleration tube 14, since the ion is usually spread out when leaving the ion source unit 10, a means for focusing the ion beam on the wafer (W) is determined. It is the condenser lens that plays a role.
상기 집광렌즈(15)의 일측에는 웨이퍼에 이온을 주입하기 위한 이온주입부가 구비되며, 상기 이온주입부는 이온빔을 X축 및 Y축 방향으로 편향시킬 수 있도록 하는 X축 스캔 플레이트(16a)와 Y축 스캔 플레이트(16b)와, 상기 스캔 플레이트(16a)(16b)로부터 직진하는 이온의 양을 측정하는 뉴트럴컵(16c)과, 그 뉴트럴컵(16c)의 양측에는 편향되어 주입되는 이온의 양을 측정하는 패러데이(16d)로 구성된다.One side of the condenser lens 15 is provided with an ion implantation unit for implanting ions into the wafer, and the ion implantation unit has an X-axis scan plate 16a and a Y-axis that allow the ion beam to be deflected in the X-axis and Y-axis directions. Neutral cup 16c for measuring the amount of ions going straight from the scan plate 16b and the scan plates 16a and 16b, and the amount of ions injected deflected on both sides of the neutral cup 16c It consists of Faraday 16d.
한편, 상기 분석관(11)의 각도는 90˚이하(70˚)로 설치하고, 그 분석관(11)의 일측에는 2개의 편향판(12a)(12b)과 스트레이트컵(12c)으로 이루어진 편향부를 설치하는데, 일측 편향판(12a)은 직선형으로 형성하고, 타측 편향판(12b)은 소정 각도 굴절시켜 형성하며, 상기 편향판(12a)(12b)에 (+)전압을 인가시킴으로써 원하는 에너지를 가진 이온빔은 굴절시켜 슬릿(13)을 통과하게 하고, 원하지 않는 이온빔 즉, 오염원은 상기 스트레이트컵(12c)을 때려 접지로 흘러 나가도록 형성한다.On the other hand, the angle of the analysis tube 11 is installed at 90 ° or less (70 °), one side of the analysis tube 11 is provided with a deflection portion consisting of two deflection plates 12a, 12b and a straight cup 12c. The one side deflection plate 12a is formed in a straight line shape, the other side deflection plate 12b is formed by refraction at a predetermined angle, and an ion beam having a desired energy by applying a positive voltage to the deflection plates 12a and 12b. Is refracted to pass through the slit 13, and unwanted ion beams, i.e., pollutants, are formed to strike the straight cup 12c and flow out to ground.
상기와 같이 구성된 본 고안에 의한 이온주입기의 작용에 대해서 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the ion implanter according to the present invention configured as described above are as follows.
이온소스부(10)에서 공급된 중성원자에서 전자를 분리시켜 양으로 대전된 이온을 생성시켜 추출전압에 의해 이온소스부(10)에서 분석관(11) 측으로 이온빔이 추출하기 위해 자기장에 전류를 변화시켜 원하는 이온만이 분석관(11) 밖으로 배출하게 된다.The electrons are separated from the neutral atom supplied from the ion source unit 10 to generate positively charged ions, and the current is changed in the magnetic field to extract the ion beam from the ion source unit 10 to the analysis tube 11 side by the extraction voltage. Only the desired ions are discharged out of the analysis tube 11.
이때, 유사한 질량을 가진 이온들도 같이 추출되는데 이것들은 편향판(12a)(12b)을 거치면서 에너지 차이에 대한 이온을 편향시켜 정확한 에너지를 가진 이온들만 편향되어 슬릿(13)을 통과하게 되고, 그렇지 않은 이온들은 직진하여 스트레이트컵(12c)을 때리게 되어 접지로 흐르게 된다.At this time, ions having a similar mass are also extracted together, and these are deflected ions with respect to the energy difference through the deflection plates 12a and 12b, so that only ions with the correct energy are deflected and passed through the slit 13, Otherwise, the ions go straight and hit the straight cup 12c and flow to ground.
이와 같이 순수한 이온만 슬릿(13)을 통과하여 가속하게 되며, 가속된 이온빔은 집광렌즈(15)를 거치면서 집속되어 X축 및 Y축 스캔 플레이트(16a)(16b)에 의해 X축 및 Y축으로 편향되어 웨이퍼(W) 전면에 이온이 주입하게 된다.Only pure ions are accelerated through the slit 13 as described above, and the accelerated ion beam is focused while passing through the condenser lens 15 and the X and Y axes by the X and Y axis scan plates 16a and 16b. Is deflected to inject ions into the entire surface of the wafer (W).
이때, 이온빔의 경로상에 각종 분자들과 충돌하면서 발생하는 중성원자들은 뉴트럴컵(16c)에 맞게 되어 웨이퍼 내에는 순수한 에너지를 가진 이온만 조사하게 된다.At this time, the neutral atoms generated while colliding with various molecules on the path of the ion beam are fitted to the neutral cup 16c to irradiate only ions having pure energy in the wafer.
한편, 도 3은 본 고안의 다른 실시예를 보인 것으로, 이에 도시된 바와 같이 큰 각도로 이온빔을 굴절시켜야 하는 경우에는 소정의 각도로 기울어진 편향판(12'a)(12'b)을 다단으로 설치하여 이온빔을 수회에 걸쳐서 굴절시킬 수도 있다.On the other hand, Figure 3 shows another embodiment of the present invention, when the ion beam is to be refracted at a large angle as shown therein multi-stage deflection plate 12'a (12'b) inclined at a predetermined angle The ion beam may be refracted several times.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 의한 이온주입기는 오염된 이온빔을 편향판에 의해 일측 방향으로 직진하여 접지로 흘러 나가도록 하고, 원하는 에너지를 가진 이온빔만 굴절시키며, 스캔 플레이트를 거친 이온빔을 다시 한 번 이온주입부에서 오염원을 제거시키므로 웨이퍼에 조사되는 이온빔이 순도를 향상시킴으로써 제품에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있다.As described above, the ion implanter according to the present invention directs the contaminated ion beam to one side by the deflection plate and flows out to the ground, refracts only the ion beam having the desired energy, and reconstructs the ion beam through the scan plate. By removing the contaminants at the ion implantation part, the ion beam irradiated onto the wafer improves the purity, thereby improving the reliability of the product.
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