KR20000033494A - 이온 주입기의 x-스캔 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디스크에 이송된 복수의 웨이퍼에 이온 빔을 주사하는 이온 주입기에서 디스크를 X축 방향으로 일정거리만큼 운동시키는 X-스캔 시스템(X-scan system)에 관한 것으로서, 이온 주입이 필요한 복수의 웨이퍼를 탑재하여 고정시키는 디스크, 디스크가 소정의 각도로 기울어지도록 하는 경사부, 디스크가 X-스캔되도록 상기 경사부를 이동시키는 스캔 리드 스크류, 스캔 리드 스크류를 회전시키는 스캔 모터, 스캔 모터를 제어하는 전기신호를 송출하는 중앙처리장치, 중앙처리장치로부터 출력된 신호를 스캔 모터의 구동을 위한 전력으로 변환시키는 인터페이스 기판, 및 인터페이스 기판으로부터 출력된 전력을 스캔 모터의 구동에 필요한 전력으로 증폭시키는 스캔 증폭기를 구비하는 X-스캔 시스템에 있어서, X-스캔을 위한 경사부의 이동거리를 제한하도록 스캔 리드 스크류의 양측에 설치되어 있으며 연결상태가 되면 스캔 증폭기로부터 스캔 모터로 공급되는 전력을 차단하는 제 1,제 2 제한 스위치를 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 이에 따르면, 중앙처리장치의 잠김과 스캔 시스템의 버그에 의해 경사부가 규정된 이동영역을 이탈하였을 때 발생하는 부품의 파손과 작업을 진행할 때 발생할 수 있는 안전사고를 중앙처리장치나 시스템 버그와 무관하게 방지할 수 있다. 따라서, 부품의 파손에서 비롯되는 원가상승을 억제함은 물론 보다 안정된 작업환경을 구축할 수 있다.

Description

이온 주입기의 Ｘ-스캔 시스템(Ｘ-Scan System of Ion Implanter)

본 발명은 이온 주입 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 디스크에 이송된 복수의 웨이퍼에 이온 빔을 주사하는 이온 주입기에서 디스크를 X축 방향으로 일정거리만큼 운동시키는 X-스캔 시스템(X-scan system)에 관한 것이다.

이온 주입기는 원자 또는 분자 이온을 고전압 하에서 가속시켜 목표 물질의 표면층을 뚫고 들어갈 수 있는 충분한 에너지를 갖게 하여 목표물질 내부로 주입시키는 장치이다. 웨이퍼를 가공하는 공정에서, 웨이퍼의 표면에 불순물을 주입하는 공정의 한가지 수단으로 이온 주입 장치가 널리 이용된다.

이온 주입 장치는 이온을 생성하는 이온 생성부(ion source), 생성된 이온을 분류하는 이온 분석부(ion analyzer), 분류된 이온의 주사 방향을 유도하는 이온 주사부(beam gate), 주사된 이온이 웨이퍼 표면에 주입되는 이온 주입부(target) 및 각 부분의 기계적 동작을 보조하는 보조 설비 등을 포함한 구성을 갖는다. 다음에 소개되는 이온 주입기의 X-스캔 시스템은 반도체 공정 설비 제조 업체인 GENUS사에서 생산되고 있는 G1510 모델의 X-스캔 시스템이다.

도 1은 종래 기술에 따른 X-스캔 시스템의 구성을 나타낸 개략도이다.

도 1을 참조하여 구성을 살펴보면, 이온 주입이 필요한 웨이퍼(51)가 탑재되는 디스크(52)가 그 디스크(52)를 회전시키기 위한 버킷(bucket;53)과 결합되어 있으며, 버킷(53)은 스캔 샤프트(scan shaft;54)에 축결합되어 경사부(55)와 기계적 결합을 이루고 있다. 경사부(55)에 설치된 구동 모터(56)에 의해 스캔 샤프트(54)가 회전되면 디스크(52)가 소정의 각도만큼 기울어진다.

디스크(52)를 기울어지게 하는 경사부(55)는 나사산이 형성되어 있는 스캔 리드 스크류(57)에 결합되어 있고, 스캔 리드 스크류(57)의 일측 말단부는 회전력을 발생시키는 스캔 모터(59)에 벨트(58)로 체결되어 있다. 스캔 모터(59)가 회전하면 스캔 리드 스크류(57)가 회전하여 경사부(55)를 이동시키고, 이에 따라 디스크(51)가 반응실 내부에서 X축으로 일정한 거리를 갖고 왕복 운동을 하게 된다.

스캔 리드 스크류(57)의 양쪽 가장자리 부분에는 경사부(55)의 이탈을 방지하기 위하여 규정된 거리 이상으로 벗어날 때 이를 감지하기 위한 제 1경계스위치(60)와 제 2경계스위치(61)가 설치되어 있다.

한편, 스캔 모터(59)는 스캔 증폭기(62)와 인터페이스 기판(interface PCB; 63)에 전기적으로 연결되어 있고, 인터페이스 기판(63)은 다시 중앙처리장치(CPU; 65)와 제어 배전기(control power distributer; 64)와도 연결되어 있다. 이때 제어 배전기(64)는 제 1, 제 2 경계스위치들(60,61)과 전기적으로 연결되어 있다.

이온 주입 공정이 진행되는 동안 이루어지는 X-스캔은 중앙처리장치(65)의 신호에 따라 인터페이스 기판(63)에 의해 출력된 전류가 스캔 증폭기(62)를 거쳐 스캔 모터(59)를 구동시킴으로써 경사부(55)가 좌우로 이동되어 디스크(52)가 이동되는 방식으로 이루어진다. 만일, 중앙처리장치(65)의 잠김이나 시스템 버그에 의해 경사부(55)의 이동을 제한하지 못하게 될 경우에는 설치된 제 1, 제 2경계 스위치에 의해 경사부(55)의 동작을 멈추게 하여야 한다.

즉, 스캔 모터(59)가 정해진 거리이상으로 경사부(55)를 이동시키게 되면, 그 경사부(55)가 제 1경계스위치(60) 또는 제 2경계스위치(61)를 누르게 된다. 예를 들어 경사부(55)가 제 2경계 스위치(61)를 눌렀을 경우 제 2경계스위치(61)는 연결(ON)상태로 전환된다. 이때 제어 배전기(64)에서 제 2경계스위치(61)의 연결상태를 중앙처리장치(65)로 입력하고 중앙처리장치(65)는 이를 다시 제어 배전기(64)에 확인한다. 제 2경계스위치(61)의 연결상태가 확인되면 제어 배전기(64)에서 인터페이스 기판(63)으로 잠금신호를 송출한다. 인터페이스 기판(63)은 스캔 증폭기(62)로 공급되는 전력을 차단하여 스캔 모터(59)의 구동을 정지한다. 이에 따라 스캔 리드 스크류(57)는 회전을 멈추어 경사부(55)의 이동을 멈추게 한다.

이와 같이 종래의 X-스캔 시스템은 엔드스테이션(End station)의 중앙처리장치의 잠금(lock-up) 및 X-스캔 시스템 자체 버그(bug)에 의한 오동작에 의해 시스템을 구성하는 각 부품의 파손 시킬 수 있고 작업시에 안전사고를 발생시킬 수 있는 문제점을 해결하기 위해 제한 스위치를 스캔 리드 스크류의 양쪽 가장자리에 설치하여 이를 방지하고 있다.

그러나, 실제 엔드스테이션의 중앙처리장치 잠금 및 시스템 버그에 의한 경사부의 이탈시에 경계스위치에서 얻어지는 신호가 웨이퍼 핸들러(wafer handler)의 제어 배전기의 입력 신호로, 이를 다시 중앙처리장치의 입력신호로 변환하여 중앙처리장치에서의 논리적 출력신호로 스캔 모터를 정지시켜야 하나, 중앙처리장치의 잠금 및 시스템 버그에 의해 이미 그 기능을 상실한 상태의 엔드스테이션 중앙처리장치 및 스캔 시스템은 정상적인 논리적 신호를 출력하지 못해 스캔 모터를 정지시키지 못하는 현상으로 이어져 부품의 파손 및 작업시 안전사고는 방지되지 못하고 있는 실정이다.

본 발명의 목적은 엔드 스테이션의 중앙처리장치 잠김이나 시스템 버그에 의해 논리적 출력을 하지 못하는 상태에서도 경사부의 이탈을 방지할 수 있는 이온 주입기의 X-스캔 시스템을 제공하는 데 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 이온 주입기의 X-스캔 시스템의 개략적인 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 이온 주입기의 X-스캔 시스템의 개략적인 구성도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10,50; X-스캔 시스템 11,51; 웨이퍼

12,52; 디스크 13,53; 버킷(bucket)

14,54; 스캔 샤프트 15,55; 경사부

16,56; 구동 모터 17,57; 스캔 리드 스크류

18,58; 벨트 19,59; 스캔 모터

20,60; 제 1스위치 21,61; 제 2스위치

22,62; 스캔 증폭기 23,63; 인터페이스 기판

24,64; 제어 배전기 25,65; 중앙처리장치

30,70; 반응실(chamber)

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이온 주입기의 X-스캔 시스템은 이온 주입이 필요한 복수의 웨이퍼를 탑재하여 고정시키는 디스크, 디스크가 소정의 각도로 기울어지도록 하는 경사부, 디스크가 X-스캔되도록 상기 경사부를 이동시키는 스캔 리드 스크류, 스캔 리드 스크류를 회전시키는 스캔 모터, 스캔 모터를 제어하는 전기신호를 송출하는 중앙처리장치, 중앙처리장치로부터 출력된 신호를 스캔 모터의 구동을 위한 전력으로 변환시키는 인터페이스 기판, 및 인터페이스 기판으로부터 출력된 전력을 스캔 모터의 구동에 필요한 전력으로 증폭시키는 스캔 증폭기를 구비하는 X-스캔 시스템에 있어서, X-스캔을 위한 경사부의 이동거리를 제한하도록 스캔 리드 스크류의 양측에 설치되어 있으며 연결상태가 되면 스캔 증폭기로부터 스캔 모터로 공급되는 전력을 차단하는 제 1,제 2 제한 스위치를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이온 주입기의 X-스캔 시스템을 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 2는 본 발명에 따른 이온 주입기의 X-스캔 시스템의 개략적인 구성도이다.

도 2를 참조하여 실시예의 구성을 살펴보면, 이온 주입이 필요한 복수의 웨이퍼(11)가 탑재되는 부분으로서 반응실 내부에 설치된 디스크(12)는 버킷(13)에 결합되어 회전되며, 이 디스크(12)와 결합된 버킷(13)은 이온 주입이 진행되는 동안 이온 빔이 채널링(channelling)하는 것을 방지하는 각, 예를 들면 7도를 유지하기 위해 경사부(15)에 스캔 샤프트(14)에 의해 기계적으로 결합되어 있다. 채널링이란 이온 빔이 웨이퍼의 실리콘 결정면 방향으로 주입되어 원자핵과 충돌함이 없이 결정 내부로 깊숙이 침투하는 것을 말하며, 주사된 이온의 정지 매커니즘이 비정질의 경우와 다르므로 목표 깊이로 이온을 주입하기 위하여 결정면을 7도정도 기울이므로써 비정질에 이온 빔을 주사하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있다.

경사부(15)는 스캔 모터(19)와 밸트(18)로 연결되어 그 스캔 모터(19)의 구동력에 의해 회전운동하는 스캔 리드 스크류(17)와 나사축 결합되어 있다. 스캔 리드 스크류(17)의 회전에 따라 경사부(15)가 좌우로 움직이며 디스크(12)를 X-스캔 한다.

스캔 모터(19)는 스캔 증폭기(22)와 인터페이스 기판(23), 제어 배전기(24)와 엔드스테이션의 중앙처리장치(25)와 전기적으로 연결되어 제어된다. 즉, 중앙처리장치(25)가 디스크(12)의 회전과 경사 및 스캔을 위한 신호를 발생시키면 인터페이스 기판(23)에서 이의 실행을 위해 필요한 전력으로 1차적 변환을 시켜 주며, 이 1차적인 전력을 스캔 모터(19)의 구동을 위한 전력으로 증폭시켜 주어 스캔 모터(19)가 동작한다.

스캔 리드 스크류(17)의 양측에는 경사부(15)의 이동을 제한하기 위한 제 1, 제 2경계스위치(20,21)가 각각 설치되어 있다. 이 제 1, 2제한 스위치(20,21)는 스캔 증폭기(22)와 전기적으로 연결되어 있으며, 연결상태가 되면 스캔 증폭기(22)로부터 스캔 모터(19)로의 전력공급을 차단한다.

인터페이스 기판(23)은 스캔 모터의 동작 상태의 전기적 신호를 입력하는 제어 배전기(24)와 연결되어 있고, 제어 배전기(24)는 중앙처리장치(25)와도 연결되어 있다.

도 2를 참조하여 동작을 설명하면, 중앙처리장치(25)의 전기적 신호의 출력에 따라 스캔 모터(19)가 동작하여 경사부(15)를 스캔 리드 스크류(17)상에서 좌우로 움직이도록 하므로써 디스크(12)를 움직여 X-스캔을 한다.

만일, 중앙처리장치(25)의 잠김이나 시스템 버그에 의해 경사부(15)의 이동을 제한하지 못하게 될 경우에 스캔 모터(19)가 계속 동작하여 정해진 거리이상으로 경사부(15)가 이동된다. 이때, 경사부(15)가 제 1경계스위치(20) 또는 제 2경계스위치(21)를 누르게 된다. 예를 들어 경사부(15)가 제 2경계 스위치(21)를 눌렀을 경우 제 2경계스위치(21)는 연결(ON)상태로 전환된다.

제 2경계스위치(21)는 스캔 증폭기(22)로 경사부(15)가 규정 위치를 벗어났음을 알리는 전기적 신호를 송출하고, 입력된 신호에 따라 스캔 증폭기(22)는 스캔 모터(19)로 공급되는 전력을 차단한다. 제 1제한 스위치(20)에 경사부(15)가 접촉될 경우에도 동일하게 스캔 증폭기(22)가 스캔 모터(19)로 공급되는 전력을 차단하게 된다.

전력이 차단되면 스캔 모터(19)의 구동이 정지되고 스캔 리드 스크류(17)의 회전운동이 정지된다. 따라서, 경사부(15)는 더 이상 동작을 하지 않게 된다.

위 실시예에서와 같이 본 발명은 경사부가 앤드 스테이션의 중앙처리장치 잠금 및 시스템 버그에 의해 스캔 모터를 정지시키지 못할 경우에 제한 스위치와의 접촉에 의해 스캔 증폭기로부터 스캔 모터에 공급되는 전력을 차단하며, 이때 중앙처리장치를 거치지 않고 직접적으로 스캔 모터의 구동을 제어하게 된다. 중앙처리장치의 잠금 및 시스템 버그에 의해 이미 그 기능을 상실하여 중앙처리장치에서 논리적 출력을 얻지 못한다 하더라도 스캔 모터가 정지된다.

이상과 같은 본 발명에 의한 이온 주입기의 X-스캔 시스템에 따르면, 중앙처리장치의 잠김과 스캔 시스템의 버그에 의해 경사부가 규정된 이동영역을 이탈하였을 때 발생하는 부품의 파손과 작업을 진행할 때 발생할 수 있는 안전사고를 중앙처리장치나 시스템 버그와 무관하게 방지할 수 있다. 따라서, 부품의 파손에서 비롯되는 원가상승을 억제함은 물론 보다 안정된 작업환경을 구축할 수 있다.

Claims (1)

1. 이온 주입이 필요한 복수의 웨이퍼를 탑재하여 고정시키는 디스크;

   상기 디스크가 소정의 각도로 기울어지도록 하는 경사부;

   상기 디스크가 X-스캔되도록 상기 경사부를 이동시키는 스캔 리드 스크류;

   상기 스캔 리드 스크류를 회전시키는 스캔 모터;

   상기 스캔 모터를 제어하는 전기신호를 송출하는 중앙처리장치;

   상기 중앙처리장치로부터 출력된 신호를 상기 스캔 모터의 구동을 위한 전력으로 변환시키는 인터페이스 기판; 및

   상기 인터페이스 기판으로부터 출력된 전력을 상기 스캔 모터의 구동에 필요한 전력으로 증폭시키는 스캔 증폭기;를 구비하는 X-스캔 시스템에 있어서,

   X-스캔을 위한 상기 경사부의 이동거리를 제한하도록 상기 스캔 리드 스크류의 양측에 설치되어 있으며 연결상태가 되면 상기 스캔 증폭기로부터 상기 스캔 모터로 공급되는 전력을 차단하는 제 1,제 2 제한 스위치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이온 주입기의 X-스캔 시스템.