KR200167738Y1 - 반도체 이온주입설비의 진공조절장치 - Google Patents

반도체 이온주입설비의 진공조절장치 Download PDF

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Abstract

본 고안은 이온주입공정이 진행되는 공정챔버의 진공상태를 조절하는 반도체 이온주입설비의 진공조절장치에 관한 것이다.
본 고안은, 이온주입공정이 진행되는 공정챔버와 연결된 고진공펌프의 펌핑동작을 상기 공정챔버에 전달하는 진공밸브와 상기 공정챔버 내부의 가스를 외부로 배기시켜 상기 공정챔버의 기압상태를 대기압상태로 전환시키는 배기밸브와 상기 진공밸브 및 배기밸브의 개폐동작을 각각 제어하는 진공컨트롤러가 구비된 반도체 이온주입설비의 진공조절장치에 있어서, 상기 배기밸브와 진공컨트롤러 사이에 진공밸브의 개폐동작에 따라 상기 배기밸브의 개폐동작을 제어하는 제어수단이 더 설치됨을 특징으로 한다.
따라서, 크라이오 펌프가 과열되거나, 크라이오 펌프 내부로 유입된 공정챔버 내부의 불순물이 후속되는 런 진행시 공정불량 원인으로 작용하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

반도체 이온주입설비의 진공조절장치
본 고안은 반도체 이온주입설비의 진공조절장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이온주입공정이 진행되는 공정챔버의 진공상태를 조절하는 반도체 이온주입설비의 진공조절장치에 관한 것이다.
통상, 반도체장치 제조공정에서는 진공상태의 공정챔버 내부에서 30 내지 160 KeV 정도의 고에너지를 이용하여 붕소(B), 인(P), 비소(As) 등의 불순물 이온을 박막이 형성된 웨이퍼 내부에 주입시키는 이온주입공정 등을 진행하고 있다. 상기 공정챔버 내부의 기압상태는, 크라이오 펌프(Cryo pump), 터보펌프(Turbo pump) 등과 같은 고진공펌프의 연속적인 펌핑동작에 의해서 형성된다.
또한, 상기 공정챔버는, 공정진행 후 내부기체가 방출되는 배기밸브 및 고진공펌프의 펌핑압력을 단속하는 진공밸브 등이 구비된 진공조절장치에 의해서 제어된다.
도1을 참조하여 종래의 반도체 이온주입설비의 진공조절장치를 설명하면, 웨이퍼 상에 일정량의 불순물을 주입하는 이온주입공정이 진행되는 공정챔버(12)와 저온의 헬륨(He)가스를 이용하여 공급되는 기체에 포함된 불순물을 포획하는 크라이오 펌프(10)가 진공밸브(14)를 사이에 두고 연결되어 있다.
또한, 상기 공정챔버(12) 일측에는 이온주입공정 후, 상기 공정챔버(12)의 기압상태를 조절하기 위해서 내부기체를 방출하는 배기밸브(16)가 설치되어 있다. 상기 진공밸브(14) 및 배기밸브(16)는 에어(Air)의 공급유무에 따라 개폐동작을 수행하는 에어밸브로 구성되어 있다.
그리고, 진공밸브(14) 및 배기밸브(16)와 각각 연결되어 진공컨트롤러(20)의 제어에 의해서 상기 진공밸브(14) 및 배기밸브(16) 내부로 에어를 공급하는 에어공급원(18)이 설치되어 있다.
따라서, 진공컨트롤러(20)의 제어에 의해서 에어공급원(18)에서 방출된 에어가 진공밸브(14)로 공급됨에 따라 진공밸브(14)가 열리면, 크라이오 펌프(10)는 연속되는 펌핑동작을 수행한다.
이에 따라, 공정챔버(12) 내부기체는 배기되어 공정챔버(12)의 기압상태는 5×10-6Torr 정도로 형성되며, 5×10-6Torr 정도의 공정챔버(12) 내부에서는 웨이퍼 상에 불순물을 주입하는 이온주입공정이 진행된다.
그리고, 상기 이온주입공정이 완료되면, 진공컨트롤러(20)의 제어에 의해서 에어공급원(18)에서 진공밸브(14)로의 에어공급이 중단되고, 에어공급원(18)에서 배기밸브(16)로 에어가 공급됨에 따라 공정챔버(12)의 기압상태는 대기압상태로 전환된다. 이후, 이온주입공정이 진행된 웨이퍼는 공정챔버(12) 외부로 언로딩(Unloading)된다.
그러나, 진공컨트롤러(20)의 제어에 의해서 진공밸브(14)가 완전히 닫힌 후, 배기밸브(16)가 열리도록 되어 있으나, 밸브(14, 16)를 개폐시키는 공기신호상의 오류에 의해서 진공밸브(14)가 완전히 닫히기 이전에 배기밸브(16)가 열림에 따라, 공정챔버(12) 내부온도가 저온의 헬륨가스를 이용하는 크라이오 펌프(10)에 전달되어 크라이오 펌프(10)가 과열되는 문제점이 있었다.
또한, 진공컨트롤러(20)의 제어에 의해서 진공밸브(14)가 완전히 닫힌 후, 배기밸브(16)가 열리도록 되어 있으나, 밸브(14, 16)를 개폐시키는 공기신호상의 오류에 의해서 진공밸브(14)가 완전히 닫히기 이전에 배기밸브(16)가 열림에 따라, 공정챔버(12) 내부에 잔류하는 반응생성물 등의 불순물이 크라이오 펌프(10) 내부로 유입되어 다음 런(Run)을 진행할 때 공정챔버(12) 내부로 다시 방출되어 공정불량 원인으로 작용하는 문제점이 있었다.
본 고안의 목적은, 이온주입공정이 진행된 웨이퍼를 공정챔버 내부에서 외부로 언로딩할 때, 공정챔버와 크라이오 펌프 사이에 설치된 진공밸브가 완전히 닫힌 후, 공정챔버의 배기밸브가 열리도록 제어함으로써 크라이오 펌프가 과열되는 것을 방지하는 반도체 이온주입설비의 진공조절장치를 제공하는 데 있다.
본 고안의 다른 목적은, 이온주입공정이 진행된 웨이퍼를 공정챔버 내부에서 외부로 언로딩할 때, 공정챔버와 크라이오 펌프 사이에 설치된 진공밸브가 완전히 닫힌 후, 공정챔버의 배기밸브가 열리도록 제어함으로써 공정챔버 내부에 잔류하는 반응생성물 등의 불순물이 크라이오 펌프 내부로 유입되어 다음 런을 진행할 때 공정챔버 내부로 다시 방출되어 공정불량 원인으로 작용하는 종래의 문제점을 해결할 수 있는 반도체 이온주입설비의 진공조절장치를 제공하는 데 있다.
도1은 종래의 반도체 이온주입설비의 진공조절장치의 개략적인 구성도이다.
도2는 본 고안에 따른 반도체 이온주입설비의 진공조절장치의 일 실시예를 설명하기 위한 구성도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10 : 크라이오 펌프 12 : 공정챔버
14 : 진공밸브 16 : 배기밸브
18 : 에어공급원 20 : 진공컨트롤러
30 : 전원 32 : 솔레노이드 밸브
상기 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 반도체 이온주입설비의 진공조절장치는, 이온주입공정이 진행되는 공정챔버와 연결된 고진공펌프의 펌핑동작을 상기 공정챔버에 전달하는 진공밸브와 상기 공정챔버 내부의 가스를 외부로 배기시켜 상기 공정챔버의 기압상태를 대기압상태로 전환시키는 배기밸브와 상기 진공밸브 및 배기밸브의 개폐동작을 각각 제어하는 진공컨트롤러가 구비된 반도체 이온주입설비의 진공조절장치에 있어서, 상기 배기밸브와 진공컨트롤러 사이에 진공밸브의 개폐동작에 따라 상기 배기밸브의 개폐동작을 제어하는 제어수단이 더 설치됨을 특징으로 한다.
상기 진공밸브 및 배기밸브는 에어공급에 따라 개폐동작을 수행하는 에어밸브로 설치될 수 있으며, 상기 진공밸브 및 배기밸브가 에어밸브로 설치될 경우, 상기 진공컨트롤러의 제어에 의하여 상기 진공밸브 및 배기밸브로 에어를 공급하는 에어공급원 및 상기 확인제어수단으로서 전압인가에 따라 개폐동작을 수행하는 솔레노이드 밸브가 더 설치됨이 바람직하다.
또한, 상기 진공밸브에 의해서 단속되며, 일측은 상기 솔레노이드 밸브의 일측과 연결되고, 다른 일측은 전원과 연결된 상기 솔레노이드 밸브의 다른 일측과 연결되는 스위치가 설치됨이 바람직하다.
이하, 본 고안의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 고안에 따른 반도체 이온주입설비의 진공조절장치의 일 실시예를 설명하기 위한 도2를 참조하면, 5×10-6Torr 정도의 고진공상태에서 웨이퍼 상에 붕소(B), 인(P), 비소(As) 등의 N형 또는 P형의 불순물을 주입하는 이온주입공정이 진행되는 공정챔버(12)가 설치되어 있다.
그리고, 컴프레서(Compressor), 콜드헤드(Cold head) 등이 구비되어 공급되는 기체에 포함된 불순물을 저온의 헬륨가스를 이용하여 포획하는 크라이오 펌프(10)가 진공밸브(14)를 사이에 두고 공정챔버(12)와 연결되어 있다.또한, 상기 공정챔버(12)의 일측에는 배기밸브(16)가 설치되어 있고, 상기 진공밸브(14) 및 배기밸브(16)는 에어가 공급되면 열림동작을 수행하고, 에어의 공급이 중단되면 닫힘동작을 수행하는 에어밸브로 설치되어 있다.
또한, 상기 진공밸브(14) 내부에는 진공밸브(14)의 개폐동작에 따라 진공밸브(14)와 동일한 개페동작을 수행할 수 있는 스위치(Switch)가 설치되어 있다.
그리고, 상기 진공밸브(14)가 진공컨트롤러(20)의 제어에 의해서 에어를 선택적으로 공급하는 에어공급원(18)과 연결되어 있다.
또한, 상기 배기밸브(16)가 전압인가에 따라 개폐동작을 수행하는 솔레노이드 밸브(32)가 설치된 배관라인에 의해서 진공컨트롤러(20)의 제어에 의해서 에어를 선택적으로 공급하는 에어공급원(18)과 연결되어 있다.
그리고, 상기 솔레노이드 밸브(32)의 입력단과 약 12 V의 전압을 인가하는 전원(30)과 연결되고, 상기 전원(30)과 진공밸브(14) 내부에 위치한 스위치의 일측과 연결되어 있다. 또한, 상기 솔레노이드 밸브(32)의 출력단과 상기 진공밸브(14) 내부에 위치한 스위치의 다른 일측과 연결되어 있다.
따라서, 진공컨트롤러(20)의 제어에 의해서 에어공급원(18)에서 공급되는 에어가 진공밸브(14)로 공급됨에 따라 진공밸브(14)가 열리면, 크라이오 펌프(10)는 공정챔버(12) 내부의 기체를 외부로 펌핑하는 강제펌핑동작을 수행한다. 이에 따라 공정챔버(12)의 기압상태는 5×10-6Torr 정도로 형성되고, 공정챔버(12) 내부에서는 웨이퍼 상에 N형 또는 P형의 불순물을 주입하는 이온주입공정이 진행된다.
그리고, 상기 이온주입공정이 완료되면, 진공컨트롤러(20)의 제어에 의해서 에어공급원(18)에 저장된 에어의 진공밸브(14)로의 공급을 중단하여 진공밸브(14)를 닫는다.
따라서, 진공밸브(14) 내부에 위치한 스위치는, 온(On)동작을 수행하게 되고, 스위치의 온동작에 의해서 전원(30)에서 공급되는 12 V 정도의 전압은 솔레노이드 밸브(32)에 인가되어 상기 솔레노이드 밸브(32)는 열린다.
이후, 진공컨트롤러(20)의 제어에 의해서 에어공급원(18)에서 공급되는 에어가 솔레노이드 밸브(32)를 통과하여 배기밸브(16)로 공급됨에 따라 배기밸브(16)가 열린다.
이에 따라, 공정진행과정에 발생된 가스, 불순물 등은 공정챔버(12) 외부로 방출되고, 공정챔버(12)의 기압상태는 대기압상태로 전환된다.
이후, 공정챔버(12) 내부에서 이온주입공정이 진행된 웨이퍼는 공정챔버(12) 외부로 언로딩(Unloading) 된다.
따라서, 본 고안에 의하면 진공밸브의 개폐신호에 따라 개폐되는 솔레노이드 밸브가 설치됨에 따라 진공밸브가 완전히 닫혀야만 배기밸브가 열리도록 함으로써 진공밸브가 완전히 닫히지 않은 상태에서 배기밸브가 열려서 크라이오 펌프가 과열되고, 크라이오 펌프 내부로 유입된 공정챔버 내부의 불순물이 후속되는 런 진행시 공정불량 원인으로 작용하는 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 고안은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 고안의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 실용신안등록청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (5)

  1. 이온주입공정이 진행되는 공정챔버와 연결된 고진공펌프의 펌핑동작을 상기 공정챔버에 전달하는 진공밸브와 상기 공정챔버 내부의 가스를 외부로 배기시켜 상기 공정챔버의 기압상태를 대기압상태로 전환시키는 배기밸브와 상기 진공밸브 및 배기밸브의 개폐동작을 각각 제어하는 진공컨트롤러가 구비된 반도체 이온주입설비의 진공조절장치에 있어서,
    상기 배기밸브와 진공컨트롤러 사이에 진공밸브의 개폐동작에 따라 상기 배기밸브의 개폐동작을 제어하는 제어수단이 더 설치됨을 특징으로 하는 반도체 이온주입설비의 진공조절장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 진공밸브 및 배기밸브가 에어공급에 따라 개폐동작을 수행하는 에어밸브로 설치됨을 특징으로 하는 상기 반도체 이온주입설비의 진공조절장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 진공컨트롤러의 제어에 의해서 상기 진공밸브 및 배기밸브로 에어를 공급하는 에어공급원이 더 설치됨을 특징으로 하는 상기 반도체 이온주입설비의 진공조절장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 확인제어수단으로서, 전압인가에 따라 개폐동작을 수행하는 솔레노이드 밸브가 설치됨을 특징으로 하는 상기 반도체 이온주입설비의 진공조절장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 진공밸브에 의해서 단속되며, 일측은 상기 솔레노이드 밸브의 일측과 연결되고, 다른 일측은 전원과 연결된 상기 솔레노이드 밸브의 다른 일측과 연결되는 스위치가 설치됨을 특징으로 하는 상기 반도체 이온주입설비의 진공조절장치.
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