KR20010082784A - 이온 주입장치 - Google Patents

Abstract

반도체 제조 공정에서 웨이퍼의 표면에 이온을 주입하는 이온 주입장치가 개시된다.

이온 주입장치는 이온을 발생시키는 이온 발생부(20)와, 상기 이온 발생부(20)에서 발생된 이온 빔을 제어하는 이온 제어부(21)와, 상기 이온 제어부(21)를 통하여 조사됨 이온 빔이 X축 및 Y축 방향으로 스캔을 행하는 디스크(24)에 장착된 웨이퍼(W)의 표면에 조사되어 이온을 주입하는 이온 주입부(22)를 포함하는 이온 주입장치에 있어서, 상기 이온 주입부(22) 내에는 마이크로파 발생부(26)에서 발생된 마이크로파를 웨이퍼(W)의 표면에 순간적으로 조사하여 열처리를 행하는 반응부(25)가 구비된다.

따라서, 이온 빔에 의해 웨이퍼의 표면에 이온이 주입된 후 마이크로파 발생부에서 발생된 마이크로파를 순간적으로 조사하여 웨이퍼의 표면을 열처리함으로써 별도의 열처리 공정을 필요로 하지 않게 되고, 이에 따라 공정 시간이 현저하게 단축됨과 동시에 제조 코스트가 절감된다.

Description

이온 주입장치{Ion implant device for manufacturing semiconductor}

본 발명은 이온 주입장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼의 표면에 이온 주입과 동시에 마이크로파에 의한 순간적인 열처리가 이루어지도록 한 이온 주입장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제조 공정에서 이온 주입 공정은 웨이퍼의 특정 부위에 전류가 잘 흐르도록 하기 위하여 외부에서 입자를 강제적으로 가속하여 불순물을 삽입시키는 반도체 제조 기술로서, 이온 빔 또는 웨이퍼가 수평 방향과 수직 방향으로 연속적으로 이동하면서 웨이퍼의 전면에 이온을 주입하게 된다.

이때 웨이퍼는 마스킹이 되어 있고, 가속된 이온들은 웨이퍼를 뚫고 소정의 깊이로 들어가게 되며, 불순물의 양과 주입 깊이는 원자의 크기와 이온의 속도 그리고 웨이퍼가 빔에 노출된 시간에 의해 좌우된다.

종래에 이와 같은 이온 주입장치는 도 1에 도시한 바와 같이 이온을 발생시키는 이온 발생부(10)와, 상기 이온 발생부(10)에서 발생된 이온을 집속 및 가속시키는 이온 제어부(11)와, 웨이퍼(W)의 표면에 실질적으로 이온이 주입되는 이온 주입부(12)를 구비하고 있다.

상기 이온 주입부(12) 내에는 상하 방향으로 승강이 이루어져 X축 방향으로 스캔을 실시함과 동시에 모터(13)의 구동에 따라 회전 작동이 이루어져 Y축 방향으로 스캔을 실시하는 디스크(14)가 설치되어 있다.

그리고, 상기 이온 주입부(12)의 일측에는 상기 디스크(14) 상에 웨이퍼(W)를 로딩 또는 언로딩하는 로드락(15)(16)이 각각 구비되어 있다.

따라서, 이온 발생부(10)에서 발생된 이온이 이온 제어부(11)를 통하여 집속 및 가속되어 빔 형태로 주사되면, 이 이온 빔은 이온 주입부(12) 내로 주사되어 디스크(14) 상에 고정된 웨이퍼(W)에 이온을 주입하게 되는데, 상기 디스크(14)는 승강 작동에 의해 X축 방향으로 스캔이 이루어짐과 동시에 모터(13)의 작동에 따라 회전되면서 Y축 방향으로도 스캔이 이루어지게 되는 것이다.

이때, 공정에 적용된 특정의 이온이 웨이퍼(W)의 실리콘 결정 구조에 주입되면 실리콘 결정 구조가 주입된 이온에 의해 결정 구조에서 비결정 구조로 되고, 이온 주입이 완료되면 웨이퍼(W)는 결정화 구조에서 비정질화 구조로 변화된 상태로 로드락(15)(16)을 통하여 언로딩됨으로써 이후의 공정을 행하게 된다.

그리고, 상기 이온 주입 공정에서 웨이퍼(W)는 이온이 주입된 비결정 구조를 정질화시키기 위해서는 후속 공정인 확산 공정이나 열처리 공정을 통하여 불순물을 활성화시키게 된다.

이온 주입 공정후의 열처리 공정은 이온 주입시 손상된 결정 일부와 구속된 원자의 회복을 위해서는 필수적으로 따르게 되는데, 이는 웨이퍼(W)의 표면을 필요한 온도까지 상승시켜서 접합 이동 없이 결정 구조를 회복시키게 되는 것이다.

그러나, 이와 같은 종래의 이온 주입 장치는 이온 주입 공정 후에 열처리가 이루어짐으로써 공정 시간이 길어지고, 열비용이 많이 소요됨에 따라 제조 코스트가 상승되는 등의 문제점들이 내재되어 있었다.

따라서, 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 이온 주입부에서 이온 주입과 동시에 열처리가 순간적으로 이루어지도록 하여 공정 시간을 단축시키고, 제조 코스트가 절감되는 이온 주입장치를 제공하는데 있다.

도 1 은 종래의 이온 주입장치를 도시한 개략도이다.

도 2 는 본 발명에 의한 이온 주입장치를 도시한 개략도이다.

도 3 은 본 발명에 의한 이온 주입장치의 요부를 도시한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

20: 이온 발생부 21: 이온 제어부

22: 이온 주입부 23: 모터

24: 디스크 25: 반응부

26: 마이크로파 발생부 27: 주파수 조절부

W: 웨이퍼

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이온 주입장치는, 이온을 발생시키는 이온 발생부와, 상기 이온 발생부에서 발생된 이온 빔을 제어하는 이온 제어부와, 상기 이온 제어부를 통하여 조사됨 이온 빔이 X축 및 Y축 방향으로 스캔을 행하는 디스크에 장착된 웨이퍼의 표면에 조사되어 이온을 주입하는 이온 주입부를 포함하는 이온 주입장치에 있어서, 상기 이온 주입부 내에는 마이크로파 발생부에서 발생된 마이크로파를 웨이퍼의 표면에 순간적으로 조사하여 열처리를 행하는 반응부가 구비된다.

따라서, 본 발명에 의하면 이온 빔에 의해 웨이퍼의 표면에 이온이 주입된 후 마이크로파 발생부에서 발생된 마이크로파를 순간적으로 조사하여 웨이퍼의 표면을 열처리함으로써 별도의 열처리 공정을 필요로 하지 않게 되고, 이에 따라 공정 시간이 현저하게 단축됨과 동시에 제조 코스트가 절감되는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명한다.

도 2 는 본 발명에 의한 이온 주입장치를 도시한 개략도로서, 부호 (20)은 이온을 발생시키는 이온 발생부를 나타내고 있다.

상기 이온 발생부(20)의 일측에는 이온 빔을 집속 및 가속시키는 이온 제어부(21)가 형성되어 있으며, 상기 이온 제어부(21)의 일측에는 웨이퍼(W)의 표면에이온을 주입하는 이온 주입부(22)가 위치되어 있다.

상기 이온 주입부(22)의 내측에는 X축 방향으로 스캔을 실시하도록 승강 작동함과 동시에 모터(23)의 구동에 따라 회전하여 Y축 방향으로 스캔을 실시토록 하는 디스크(24)가 위치되어 있다.

그리고, 상기 디스크(24)에 장착된 웨이퍼(W)의 대향 측에는 웨이퍼(W) 측으로 마이크로파를 조사하여 열처리를 행하는 반응부(25)가 위치되어 있다.

상기 반응부(25)는 마이크로파 발생부(26)에서 발생된 마이크로파가 조사되어지며, 상기 반응부(25)와 마이크로파 발생부(26)의 사이에는 반응부(25)로 보내지는 마이크로파의 주파수를 제어하는 주파수 조절부(27)가 구비된다.

또한, 상기 마이크로파 발생부(26)는 웨이퍼(W)의 크기에 따라 마이크로파 주파수를 900MHz~2.5GHz의 범위 내에서 조정하여 원하는 온도로 가열하게 되는데, 상기 디스크(24)가 회전 작동할 때 웨이퍼(W)의 위치가 반응부(25)에 대응하는 위치에 오면 작동되어 마이크로파를 조사함으로써 열처리를 행하게 된다.

상기 이온 주입부(22)의 일측에는 웨이퍼(W)를 로딩 또는 언로딩하기 위한 로드락(28)(29)이 구비되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 이온 주입장치는 이온 발생부(20)에서 발생된 이온이 이온 제어부(21)에서 집속 및 가속되어 이온 주입부(22)로 조사됨으로써 디스크(24)에 장착된 웨이퍼(W)의 표면에 이온을 주입하게 된다.

이때, 상기 이온 주입부(22) 내에서는 이온의 주입과 동시에 열처리가 이루어지게 된다.

상기 디스크(24)는 X축 방향으로 승강 작동되면서 스캔이 이루어짐과 동시에 모터(23)의 구동에 따라 회동됨으로써 Y축 방향으로 스캔이 이루어짐으로써 웨이퍼(W)의 전면에 걸쳐서 균일하게 이온 빔이 조사되어 균일한 이온의 주입이 이루어지게 된다.

그리고, 이온 빔에 의한 이온의 주입과 동시에 그 반대측에서는 반응부(25)에서 조사되는 마이크로파에 의해 웨이퍼(W)의 표면이 열처리되어 진다.

즉, 상기 디스크(24)에 장착된 웨이퍼(W)가 이온 빔이 조사되는 위치에 위치되면 이온의 주입이 이루어지고, 반대로 모터(23)의 구동에 따라 디스크(24)가 회전하여 반응부(25)와 대향하는 위치에 위치되면 상기 반응부(25)에서 조사되는 마이크로파가 웨이퍼(W)의 표면을 순간적으로 소정의 온도까지 상승시킴으로써 손상된 결정 구조를 회복시키게 된다.

이때, 상기 반응부(25)를 통하여 조사되는 마이크로파는 마이크로파 발생부(26)에서 발생되는데, 상기 반응부(25)를 통하여 조사되는 마이크로파의 주파수는 주파수 조절부(27)를 통하여 적정의 주파수로 조절되어 반응부(25)를 통하여 웨이퍼(W)의 표면으로 조사된다.

그리고, 상기 마이크로파 발생부(26)는 모터(23)에 의해 웨이퍼(W)의 직경에 따라 마이크로파의 주파수가 제어되는데, 이는 웨이퍼(W)가 디스크(24)의 작동에 따라 회전하여 이온 빔이 조사되는 위치에 위치하면 작동이 정지되고, 반대로 상기 디스크(24)가 회전하여 웨이퍼(W)의 위치가 반응부(25)와 대응하는 위치에 오면 작동되도록 하여 제어가 이루어지게 되는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 이온 빔에 의해 웨이퍼의 표면에 이온이 주입된 후 마이크로파 발생부에서 발생된 마이크로파를 순간적으로 조사하여 웨이퍼의 표면을 열처리함으로써 별도의 열처리 공정을 필요로 하지 않게 되고, 이에 따라 공정 시간이 현저하게 단축됨과 동시에 제조 코스트가 절감되는 등의 효과가 있다.

Claims (2)

1. 이온을 발생시키는 이온 발생부와, 상기 이온 발생부에서 발생된 이온 빔을 제어하는 이온 제어부와, 상기 이온 제어부를 통하여 조사됨 이온 빔이 X축 및 Y축 방향으로 스캔을 행하는 디스크에 장착된 웨이퍼의 표면에 조사되어 이온을 주입하는 이온 주입부를 포함하는 이온 주입장치에 있어서,

   상기 이온 주입부 내에는 마이크로파 발생부에서 발생된 마이크로파를 웨이퍼의 표면에 순간적으로 조사하여 열처리를 행하는 반응부가 구비된 것을 특징으로 하는 이온 주입장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로파 발생부는 웨이퍼의 직경에 따라 마이크로파 주파수가 제어되는 것을 특징으로 하는 이온 주입장치.