KR20000027187A - 반도체 제조설비의 중전류 이온 주입장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨이퍼에 주사되는 도즈(dose)의 균일도를 측정하는 패러데이 빔 마스크의 코너 컵의 위치를 변경하여 이온 빔의 주사가 균일하게 이루어지도록 하는 반도체 제조설비의 중전류 이온 주입장치에 관한 것으로, 이는 이온 빔이 통과되도록 패러데이 빔 마스크에 형성되어 있는 코너 컵과, 이 코너 컵을 통과한 이온 빔을 센싱하도록 코너 컵의 후방에 설치되어 있는 이온 빔 센싱 라인과, 이 이온 빔 센싱 라인에 의해 검출되는 이온 빔 전압을 주파수로 변환한 후 이를 샘플링하여 웨이퍼 상에 주사되는 이온 빔의 균일도를 계산하도록 된 반도체 제조설비의 중전류 이온 주입장치에 있어서, 이 패러데이 빔 마스크의 중심점으로부터 가장 먼 거리의 상하좌우에 코너 컵이 형성되어서, 웨이퍼 상에 주사되는 이온 빔의 균일도를 정확하게 측정할 수 있는 것이다.

Description

반도체 제조설비의 중전류 이온 주입장치
본 발명은 반도체 제조설비의 중전류 이온 주입장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 웨이퍼에 주사되는 도즈(dose)의 균일도를 측정하는 패러데이 빔 마스크(faraday beam mask)의 코너 컵(corner cup)의 위치를 변경하여 이온 빔(ion beam)의 주사가 균일하게 이루어지도록 하는 반도체 제조설비의 중전류 이온 주입장치(median current implanter of semicon- ductor fabrication facility)에 관한 것이다.
주지된 바와 같이 이온 주입(ion implantation)이란 원자 이온에 목표물의 표면을 뚫고 들어갈 만큼 큰 에너지를 인가하여 목표물 속으로 원자 이 온을 주입시키는 기술이다.
반도체 제조공정에서 이온 주입장치는 1014내지 1018원자/㎤ 범위에서 웨이퍼로 주입되는 불순물(dose) 농도를 조절할 수 있으며, 이는 불순물 주입기술을 이용한 것보다 농도조절이 용이한 이점을 가지고 있으므로 반도체 제조공정에 많이 사용되고 있다.
전술한 반도체 설비의 이온 주입장치는 진공장치, 이온 공급장치, 이온 추출장치, 스캐닝 장치, 가속장치 및 이온 주입장치 등으로 나뉠 수 있으며, 각 구성 부분별로 다양한 레벨의 고전압이 인가되고 있고, 고전압에 의하여 공급가스가 이온화된 후 추출 및 가속되어서 웨이퍼로 주입된다.
이러한 고전압의 상태는 이온의 추출, 가속 및 각 구성부분의 동작에 절대적인 영향을 미치며 웨이퍼에 주입되는 도즈(dose)양과 직결되지만, 웨이퍼 상에 불필요한 축전을 발생시킨다.
그러므로 종래에는 웨이퍼 축전을 방지하기 위하여 패러데이 챔버가 이온 주입장치에 구성되었다. 중성화 및 이차전자 억제를 위한 패러데이 컵 챔버는 디스크에 근접하여 설치되며, 일렉트론 플로드 건을 구비하여서 이온 빔이 웨이퍼 상에 주입되는 과정에서 발생되는 이온 축적현상을 방출되는 열전자로 중성화시키도록 구성되어있다.
또한, 웨이퍼 전면에 골고루 이온 빔이 주사되어 웨이퍼 내에 있는 각 칩의 전기적인 특성이 편차없이 원하는데로 나오게 하는 것이 중전류 이온 주입장치의 주요한 점이다.
만약, 이온 주사장치에 문제가 발생하여 이온 빔이 웨이퍼 내에 부분적으로 주입되었을 경우 심각한 품질불량이 일어난다. 이를 방지하기 위하여 종래에는 도1에서와 같이 패러데이 빔 마스크(1)라는 균일도 모니터링 시스템을 적용시켜 놓았지만, 웨이퍼의 사선으로 발생되는 부분적인 주사에 대해서는 웨이퍼(밑줄친 부분)의 네귀퉁이(UR,UL,LL,LR)에서 도즈의 균일도를 센싱하기 때문에 시스템의 구조상 온 타임 검출(on time detection)이 불가능하다는 결점이 있다.
위에서 언급된 결점을 제거하기 위한 본 발명의 목적은 웨이퍼의 사선으로 발생되는 부분적인 주사에 대해서도 웨이퍼 상에 주사되는 도즈의 균일도를 정확하게 측정할 수 있도록 하는 반도체 제조설비의 중전류 이온 주입장치를 제공함에 있다.
도1은 종래의 패러데이 빔 마스크의 구성을 나타내는 개략도이다.
도2는 본 발명에 따른 패러데이 빔 마스크의 구성을 나타내는 개략도이다.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※
1 : 패러데이 빔 마스크
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 제조설비의 중전류 이온 주입장치는 이온 빔이 통과되도록 패러데이 빔 마스크에 형성되어 있는 코너 컵과, 이 코너 컵을 통과한 이온 빔을 센싱하도록 코너 컵의 후방에 설치되어 있는 이온 빔 센싱 라인과, 이 이온 빔 센싱 라인에 의해 검출되는 이온 빔 전압을 주파수로 변환한 후 이를 샘플링하여 웨이퍼 상에 주사되는 이온 빔의 균일도를 계산하도록 된 반도체 제조설비의 중전류 이온 주입장치에 있어서, 이 패러데이 빔 마스크의 중심점으로부터 가장 먼 거리의 상하좌우에 코너 컵이 형성되는 것을 특징으로 한다.
이 코너 컵은 상호 등간격으로 배열되거나, 혹은 패러데이 빔 마스크의 상하에 형성된 코너 컵과 좌우에 형성된 코너 컵이 중심점을 경계로 대칭되게 배열되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도2를 참조하면, 진공장치, 이온 공급장치, 이온 추출장치, 스캐닝 장치, 가속장치 및 이온 주입장치 등으로 구성된 중전류 이온 주입장치의 이온 주입장치 내에 설치되는 패러데이 빔 마스크(1)의 중앙에는 주입된 이온 빔이 웨이퍼에 주사되도록 관통홀이 형성되어 있고, 이 웨이퍼의 외곽에는 이온 빔의 통과할 수 있도록 다수개의 코너 컵(UU,LL,MR,ML)이 천공되어 있다.
물론, 이 코너 컵(UU,LL,MR,ML)의 후방에는 코너 컵(UU,LL,MR,ML)을 통과한 이온 빔을 센싱할 수 있도록 이온 빔 센싱 라인이 설치되어 있고, 이 이온 빔 센싱 라인에 의해 검출되는 빔 전압을 주파수로 변환한 후 이를 샘플링(sampling)하여 웨이퍼 상에 주사되는 빔의 균일도를 계산할 수 있는 이온 빔 적분기와 디멀티플렉싱 하드웨어(demultiplexing hareware) 등이 접속되어 있다.
즉, 패러데이 빔 마스크(1)에는 코너 컵(UU,LL,MR,ML)이 상호 등간격으로 배열되거나, 혹은 패러데이 빔 마스크(1)의 상하에 형성된 코너 컵(UU,LL)과 좌우에 형성된 코너 컵(MR,ML)이 중심점을 경계로 대칭되게 배열되어 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명한다.
정전계(electrostatic)적인 주사(scanning) 시스템을 채용하고 있는 중전류 이온 주입장치에서 X,Y 편향판(scan plate)에 DC & AC 고전압(MAX 10KV정도)을 인가하여 장착된 웨이퍼 상에 스캐닝한다.
스캐닝된 이온 빔이 패러데이 빔 마스크(1)의 관통홀을 통과할 때 패러데이 빔 마스크(1)의 코너 컵(UU,LL,ML,MR) 부분까지 오버 스캐닝(over scanning)되는 데, 각각의 코너 컵(UU,LL,ML,MR)에 들어온 이온 빔은 미도시된 빔 이온 적분기(도즈 카운터 어셈블리)에 의해 전압/주파수 변환된다. 그리고, 이는 디멀티플레싱 하드웨어를 비롯한 후단의 구성에 의해 샘플링되어 웨이퍼의 이온 빔 균일도로 계산된다.
이 때 스캔 파형의 끊어짐이나 왜곡(distortion) 또는 노이즈(noise)가 발생할 경우 X축 혹은 Y축 방향으로만 이온 주입되게 되고, 웨이퍼가 45°회전되어 들어가기 때문에 이런 경우에도 이온 빔 균일도를 정확하게 감지할 수 있는 것이다.
따라서, 본 발명에 의하면 패러데이 빔 마스크에 형성되는 코너 컵의 위치를 변경하여, 즉 코너 컵이 패러데이 빔 마스크의 상하좌우에 위치하도록 형성하여 웨이퍼의 사선으로 발생되는 부분적인 주사에 대해서도 웨이퍼 상에 주사되는 도즈의 균일도를 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (3)

  1. 이온 빔이 통과되도록 패러데이 빔 마스크에 형성되어 있는 코너 컵과, 이 코너 컵을 통과한 이온 빔을 센싱하도록 코너 컵의 후방에 설치되어 있는 이온 빔 센싱 라인과, 이 이온 빔 센싱 라인의 의해 검출되는 이온 빔 전압을 주파수로 변환한 후 이를 샘플링하여 웨이퍼 상에 주사되는 이온 빔의 균일도를 계산하도록 된 반도체 제조설비의 중전류 이온 주입장치에 있어서,
    이 패러데이 빔 마스크의 중심점으로부터 가장 먼 거리의 상하좌우에 코너 컵이 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 중전류 이온 주입장치.
  2. 제1항에 있어서,
    이 코너 컵이 등간격으로 배열되는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 제조설비의 중전류 이온 주입장치.
  3. 제1항에 있어서,
    이 패러데이 빔 마스크의 상하에 형성된 코너 컵과 좌우에 형성된 코너 컵이 중심점을 경계로 대칭되게 배열되는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 제조설비의 중전류 이온 주입장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100588687B1 (ko) * 2002-10-09 2006-06-12 동부일렉트로닉스 주식회사 이온주입장비의 디스크 패러데이

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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