KR20010091553A

KR20010091553A - Faraday cup assembly of semiconductor ion-implanting apparatus

Info

Publication number: KR20010091553A
Application number: KR1020000013383A
Authority: KR
Inventors: 양종현; 정지훈
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 2000-03-16
Filing date: 2000-03-16
Publication date: 2001-10-23

Abstract

PURPOSE: A Faraday cup assembly of a semiconductor ion implantation system is provided to drive continuously a Faraday cup by changing a structure of a Faraday cup assembly. CONSTITUTION: A Faraday cup(10) is used for controlling an ion beam by applying a bias voltage in the inside of a vacuum chamber(55) of a semiconductor ion implantation system. A shaft(45) is connected with the Faraday cup(10). The shaft(45) is used for transferring the Faraday cup(10). The shaft(45) includes a sealing member for preventing particles inserted into the inside of the vacuum chamber(55). A gear(35) is connected with the shaft(45) in order to transfer the shaft(45). A drive portion(30) generates a rotary force to transfer the shaft(45). A protective cover(50) is used for covering an outer surface of the shaft(45).

Description

FARADAY CUP ASSEMBLY OF SEMICONDUCTOR ION-IMPLANTING APPARATUS}

본 발명은 반도체 이온-주입 장치의 패러데이 컵 어셈블리에 관한 것으로,좀 더 구체적으로는 패러데이 컵을 왕복운동시키기 위한 구동 축에 보호 커버와 실링을 장착하여 파티클 발생을 억제한 패러데이 컵 어셈블리에 관한 것이다.The present invention relates to a Faraday cup assembly of a semiconductor ion-implantation apparatus, and more particularly, to a Faraday cup assembly in which a protective cover and a seal are attached to a drive shaft for reciprocating a Faraday cup, thereby suppressing particle generation.

고집적화되어가는 반도체 디바이스(semiconductor device)의 제조에서 원하는 이온(ion)을 반도체 웨이퍼(semiconductor wafer)내에 주입하기 위한 반도체 이온 주입 장치(semiconductor ion-implanting apparatus)는 점차로 고에너지를 갖는 원자 이온을 생성하여 원하는 지역에 원하는 깊이만큼 주입시키는 것을 목적으로 한다.In the fabrication of highly integrated semiconductor devices, semiconductor ion-implanting apparatus for implanting desired ions into semiconductor wafers gradually produces atomic ions with high energy. The goal is to inject the desired depth to the desired area.

특히나 상기 이온 주입 장치중에서 원하는 이온을 반도체 웨이퍼에 주입시키는 공정이 진행되는 진공 챔버에는, 이온 빔의 프로파일(profile)을 잡아주기 위한 패러데이 컵(faraday cup)이 있다. 상기 패러데이 컵은 상기 진공 챔버의 내부에서 이동가능하도록 샤프트와 연결되어 있다. 상기 샤프트는 상기 진공 챔버의 외부에서 기어(gear)와 연결되어 있으며, 상기 기어는 모터(motor)로부터 구동력을 얻게 된다. 그래서 상기 모터로부터 구동되는 기어가 상기 샤프트를 움직이게 되고 상기 샤프트의 움직에 의해서 상기 패러데이 컵이 상기 진공 챔버의 내부에서 이동가능하도록 하는 구조를 가지고 있다.In particular, there is a Faraday cup for holding the profile of the ion beam in the vacuum chamber in which the process of injecting the desired ions into the semiconductor wafer in the ion implantation device is performed. The Faraday cup is connected to the shaft to be movable inside the vacuum chamber. The shaft is connected to a gear outside of the vacuum chamber, and the gear receives driving force from a motor. Thus, a gear driven from the motor moves the shaft, and the Faraday cup is movable inside the vacuum chamber by the movement of the shaft.

상기 패러데이 컵을 구동시키기 위한 여러 요소중에서 특히나 샤프트는 상기 기어로부터 구동력을 전달받기 때문에 윤활 역할을 하는 그리스(grease)가 상기 샤프트에 주입된다. 하지만, 상기 그리스가 주입된 샤프트는 직접적으로 외부와 노출이 되어 있어 이물질이 쉽게 접촉하며, 상기 샤프트의 작은 구동으로 그리스가 뭉쳐지는 현상 또한 발생하여 패러데이 컵의 이동 운동이 원활하게 이루어지지 못하는 단점이 발생한다.Among the various elements for driving the Faraday cup, in particular, the lubricating grease is injected into the shaft because the shaft receives the driving force from the gear. However, the grease-injected shaft is directly exposed to the outside so that foreign matters are easily in contact with each other, and grease agglomerates due to the small drive of the shaft, which also causes the movement of the Faraday cup not to be smoothly performed. Occurs.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 패러데이 컵의 구동이 정지되는 것을 방지할 수 있는 새로운 형태의 패러데이 컵 어셈블리를 제공하는 데 있다.The present invention is to solve such a conventional problem, to provide a new type of Faraday cup assembly that can prevent the drive of the Faraday cup is stopped.

도 1은 반도체 이온 주입 장치에서 패러데이 컵을 개략적으로 설명하기 위한 도면; 및1 is a view for schematically explaining a Faraday cup in a semiconductor ion implantation device; And

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for schematically explaining a preferred embodiment of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

10 : 패러데이 컵 12 : 디스크10: Faraday Cup 12: Disc

14 : 반도체 웨이퍼 16 : 넷 커런트 미터14 semiconductor wafer 16: net current meter

17 : 백워드 바이어스 파워 공급 소스17: Backward Bias Power Supply Source

18 : 빔 커런트 미터 20 : 포토레지스트18 Beam Current Meter 20 Photoresist

30 : 모터 35 : 기어30: motor 35: gear

40 : 전달부 45 : 샤프트40: transmission part 45: shaft

50 : 보호 커버 55 : 진공 챔버50: protective cover 55: vacuum chamber

상술한 목적을 달성하기 위한 반도체 이온 주입 장치의 패러데이 컵 어셈블리는 상기 반도체 이온 주입 장치의 진공 챔버 내부에서 바이어스 전압을 걸어주어 이온빔을 조절하기 위한 패러데이 컵, 일단은 상기 패러데이 컵과 연결되고 타단은 상기 진공 챔버 외부로 노출되어 상기 패러데이 컵을 이동시키고, 상기 일단을 통해 상기 진공 챔버의 내부로 유입될 수 있는 파티클을 막기 위한 실링 부재를 구비한 샤프트, 상기 샤프트의 타단과 연결되어 상기 샤프트를 이송시키기 위한 기어, 상기 샤프트를 이송시키기 위해 상기 기어에 회전력을 발생시키는 구동부 그리고 상기 샤프트의 외부면을 감싸며 상기 샤프트의 외주면을 보호하기 위한 보호 커버를 구비한다.Faraday cup assembly of the semiconductor ion implantation apparatus for achieving the above object is Faraday cup for adjusting the ion beam by applying a bias voltage inside the vacuum chamber of the semiconductor ion implantation device, one end is connected to the Faraday cup and the other end is A shaft having a sealing member for preventing particles from being introduced into the vacuum chamber through the one end and being exposed to the outside of the vacuum chamber, and connected to the other end of the shaft to transfer the shaft And a protective cover for enclosing an outer surface of the shaft and protecting an outer circumferential surface of the shaft.

이와 같은 본 발명의 패러데이 컵 어셈블리에 의하면, 샤프트의 외부면을 감싼 보호 커버에 의해서 외부의 이물질이 진공 챔버의 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있어서 상기 샤프트가 구동되는 동작중에 고장나는 현상 역시 방지할 수 있다. 또한, 샤프트의 양 끝단에 실링 부재를 설치하므로 상기 샤프트에서 발생하는 이물질들을 예방 수 있다.According to the Faraday cup assembly of the present invention, it is possible to prevent the foreign matter from entering the interior of the vacuum chamber by a protective cover surrounding the outer surface of the shaft to prevent the phenomenon of failure during the operation of the shaft. Can be. In addition, since sealing members are installed at both ends of the shaft, foreign substances generated in the shaft can be prevented.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면 도 1 내지 도 2에 의거하여 상세히 설명한다.BEST MODE Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 반도체 이온 주입 장치에서 패러데이 컵을 개략적으로 설명하기 위한 도면이고 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1 is a view for schematically explaining a Faraday cup in a semiconductor ion implantation apparatus, and FIG. 2 is a view for schematically explaining a preferred embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 이온 주입 장치(ion-implanting apparatus)는 진공 장치, 이온 공급 장치(ion-supplying apparatus), 이온 추출 장치(ion extracting apparatus), 스캐닝 장치(scanning apparatus), 이온-주입 장치(ion-injecting apparatus)로 구성되어 있다. 상기 각각의 요소들(elements)은 각각의 프로세서를 진행하는 데 있어서, 적절한 수준으로 고압을 제공받는다. 이러한 장치들을 통해서, 상기 이온은 소스 가스(source gas)를 제공받는 이온 생성부(ion generating section)로부터 공급된 전압을 이용하여 발생된다. 상기 발생된 이온은 추출되어 상기 반도체 웨이퍼의 내부로 주입된다.1 to 2, an ion-implanting apparatus includes a vacuum apparatus, an ion-supplying apparatus, an ion extracting apparatus, a scanning apparatus, an ion- It consists of an ion-injecting apparatus. Each of the elements is provided with a high pressure at an appropriate level in running each processor. Through these devices, the ions are generated using the voltage supplied from the ion generating section receiving the source gas. The generated ions are extracted and implanted into the semiconductor wafer.

공급된 가스를 활성화시켜서 추출된 포지티브 이온들(positive ions)은 패러데이 컵(faraday cup)(10)을 통과하여 디스크(disc)(12)상에 장착된 반도체 웨이퍼(semiconductor wafer)(14)의 주입 지점으로 가속된다. 상기 패러데이 컵(10)은 제 2 이온들(secondary ion)의 발생을 억제하기 위해서 백워드 바이어스 파워 공급 소스(backward bias power supply source)(17), 빔 커런트 미터(beam current meter)(18) 그리고 넷 커런트 미터(net current meter)(16)를 가지고 구성된다. 상기 빔 커런트 미터(18)는 상기 백워드 바이어스 파워 공급 소스(17)을 향해 흘러가는 토탈 커런트(total current)를 측정한다.Positive ions extracted by activating the supplied gas pass through a Faraday cup 10 to inject a semiconductor wafer 14 mounted on a disc 12. Accelerates to the point. The Faraday cup 10 includes a backward bias power supply source 17, a beam current meter 18, and a secondary battery for suppressing the generation of secondary ions. It is configured with a net current meter 16. The beam current meter 18 measures the total current flowing towards the backward bias power supply source 17.

상기 반도체 웨이퍼(14)의 선택된 부분들은 이온 주입을 위해 예정된 패턴(predetermined pattern)을 가지고 포토레지스트(photoresist)(20)로 코팅되어 있다. 그래서 포지티브 이온들은 상기 포토레지스트(20)로 코팅되어 있지 않는 부분들을 통해서 상기 반도체 웨이퍼(14)의 표면 내부로 주입된다.Selected portions of the semiconductor wafer 14 are coated with a photoresist 20 with a predetermined pattern for ion implantation. Positive ions are thus implanted into the surface of the semiconductor wafer 14 through portions that are not coated with the photoresist 20.

이와 같은 과정을 진행하는 동안 상기 패러데이 컵(10)은 진공 챔버(vacuum chamber)(55)의 내부에서 이동하게 된다. 상기 패러데이 컵(10)은 상기 진공 챔버의 내부로 직접 삽입되는 샤프트(shaft)(45)와 연결되어 있다.During this process, the Faraday cup 10 is moved inside the vacuum chamber 55. The Faraday cup 10 is connected to a shaft 45 that is directly inserted into the vacuum chamber.

상기 샤프트(45)는 일단이 상기 진공 챔버(55)의 내부로 삽입되어 있고 타단은 상기 진공 챔버(55)의 외부로 노출되어 있다. 상기 진공 챔버(55)의 내부에서 상기 패러데이 컵(10)이 이동하기 위해서는 먼저 샤프트(45)를 이동해야 하고, 상기 샤프트(45)의 이동은 모터(30)에서 인가한 구동력으로 회전하는 기어(gear)(35)가 담당하게 된다. 상기 기어(35)는 상기 모터(30)로부터 일정한 구동력을 받아서 회전하게 되고, 상기 기어(35)의 회전력은 전달부(40)를 통해서 상기 샤프트(45)의 직선 운동으로 변환된다. 상기 샤프트(45)의 외주면에는 상기 샤프트를 감싸는 원주 형태의 보호 커버(50)가 설치된다. 상기 보호 커버(50)가 상기 샤프트(45)의 원주면을 감싸고 있으므로 상기 샤프트(45)의 외주면의 그리스(grease)가 외부 환경에 노출되어 이물질이 발생하지 않게 된다. 그러므로 상기 그리스가 원래의 윤활 역할을 수행하게 되어 상기 샤프트(45)가 상기 진공 챔버의 내부로 삽입되어 이동되는 수평 운동시에 구동이 패일(fail)되는 일을 방지할 수 있게 된다.One end of the shaft 45 is inserted into the vacuum chamber 55, and the other end of the shaft 45 is exposed to the outside of the vacuum chamber 55. In order to move the Faraday cup 10 inside the vacuum chamber 55, the shaft 45 must first be moved, and the movement of the shaft 45 is rotated by a driving force applied by the motor 30. gear 35 will be in charge. The gear 35 is rotated by receiving a constant driving force from the motor 30, the rotational force of the gear 35 is converted into a linear motion of the shaft 45 through the transmission unit 40. The outer circumferential surface of the shaft 45 is provided with a protective cover 50 of the circumferential shape surrounding the shaft. Since the protective cover 50 surrounds the circumferential surface of the shaft 45, grease on the outer circumferential surface of the shaft 45 is exposed to the external environment so that foreign matter does not occur. Therefore, the grease serves as the original lubrication role, thereby preventing the drive from failing during the horizontal movement in which the shaft 45 is inserted into the vacuum chamber and moved.

또한, 본 발명에서는 상기 샤프트의 양 단에 실링 부재(60)을 부착하여 상기 샤프트(45)를 통해서 상기 진공 챔버의 내부로 삽입될 수 있는 이물질 역시 방지할 수 있게 한다.In addition, in the present invention, the sealing member 60 is attached to both ends of the shaft to prevent foreign substances that may be inserted into the vacuum chamber through the shaft 45.

Claims

In a Faraday cup assembly of a semiconductor ion implanter:

Faraday cup for adjusting the ion beam by applying a bias voltage in the vacuum chamber of the semiconductor ion implantation device;

A shaft having one end connected to the Faraday cup and the other end being exposed to the outside of the vacuum chamber to move the Faraday cup and preventing particles from being introduced into the vacuum chamber through the one end;

A gear connected to the other end of the shaft to transfer the shaft;

A driving unit generating a rotational force to the gear to transfer the shaft; And

Faraday cup assembly comprising a protective cover for surrounding the outer surface of the shaft and protects the outer peripheral surface of the shaft.