KR200171670Y1 - 반도체제조용이온주입장치 - Google Patents
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Abstract
본 고안은 반도체 제조용 이온주입장치를 개시한다.
이온이 주입되어지는 웨이퍼의 온도 감지 및 조절을 용이하기 위한 본 고안은 상부 및 하부 케이싱으로 이루어져 웨이퍼를 고정시킨 상태에서 이온주입이 진행되는 챔버와, 일정주파수의 광을 발생하는 광발생 램프와, 광발생 램프 하단에 설치되어 광발생 램프에서 조사된 광량을 조절하여 통과시키는 광량조절 셔터와, 광량이 조절된 상태의 광을 챔버내부에 고정된 웨이퍼로 굴절 시키는 반사경과, 웨이퍼에서 방사된 방사에너지를 통하여 온도를 감지하여 감지된 온도에 따라 광량조절 셔터를 구동하는 온도감지수단으로 이루어진다.
Description
제 1 도는 본 고안을 설명하기 위한 이온주입장치중 웨이퍼 온도감지 및 조절부의 구성도.
제 2a 도는 광량조절 셔터의 완전 개방상태를 도시한 사시도.
제 2b 도는 광량조절 셔터의 일부개방상태를 도시한 평면도.
제 2c 도는 광량조절 셔터의 닫힘상태를 도시한 평면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 광발생 램프 12 : 반구형 파라블릭 반사경
13 : 광량조절 셔터 13A' 및 13B' : 블레이드
14 : 확산 플레이트 15 : 고반사 챔버
16 : 반사경 1 및 2 : 상부 케이싱 및 하부 케이싱
3 : 챔버
본 고안은 반도체 제조용 이온주입장치에 관한 것으로서, 특히 웨이퍼의 온도감지 및 온도조절수단을 구비한 이온주입장치에 관한 것이다.
반도체 제조공정중, 웨이퍼의 표면에 이온을 주입하는 이온주입장치(Ion Implanter)는 일정한 온도하에서 웨이퍼 표면에 이온 빔(Ion Beam)을 주사하여 이온을 주입하게 되며, 주입된 이온은 웨이퍼 표면에 불순물 영역을 형성하게 된다.
진공상태에서 이온주입을 실시하는 일반적인 이온주입장치는 고온의 고정 척(Chuck)상에서 웨이퍼를 고정 시킨 상태에서 이온 빔을 주사시키며, 이때 효과적인 이온주입을 위해 웨이퍼의 적정온도 유지가 필요하며 온도 감지센서인 서머 커플(Thermo Couple)를 이용하여 웨이퍼의 온도를 감지하고 별도의 온도조절기를 통하여 웨이퍼의 온도를 조절하게 된다.
이와같은 이온주입장치는 웨이퍼 고정 척이 고온인 관계로 주입되는 이온에 의한 웨이퍼의 온도변화에 대하여 신속하게 대처할 수 없게되어 온도조절이 부정확하게 되며, 이온주입이 진공상태에서 진행되기 때문에 서머커플의 온도감지치가 진공도에 따라 차이가 발생하므로 온도감지의 신뢰도가 떨어지게 된다.
또한 웨이퍼가 고정되는 척의 온도가 고온인 관계로 가열 및 냉각(Heating & Cooling)이 짧은 시간내에 이루어지지 않게되어 공정시간이 장시간 소요된다는 문제점 역시 발생하게 된다.
본 고안은 이온주입장치가 갖고있는 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 정확한 웨이퍼 온도감지 및 온도조절을 실행할 수 있는 온도감지 및 조절수단을 구비한 가진 이온주입장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 실현하기 위한 본 고안은 상부 및 하부 케이싱으로 이루어져 웨이퍼를 고정시킨 상태에서 이온주입이 진행되는 챔버와, 일정 주파수의 광을 발생하는 광발생 램프와, 광발생 램프 하단에 설치되어 광발생 램프에서 조사된 광량을 조절하여 통과시키는 광량조절 셔터와, 광량이 조절된 상태의 광을 챔버내부에 고정된 웨이퍼로 굴절시키는 반사경과, 웨이퍼에서 방사된 방사에너지를 통하여 온도를 감지하여 감지된 온도에 따라 광량조절 셔터를 구동하는 온도감지수단으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 본 고안을 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
제 1 도는 본 고안을 설명하기 위한 이온주입장치중 웨이퍼 온도감지 및 조절부의 구성도로서, 웨이퍼의 온도감지 및 조절부는 웨이퍼에 대한 이온주입이 진행되는 이온주입장치의 진공챔버 내부에 설치되며, 전술한 바와같이 진공상태하에서 온도감지 및 조절이 실시된다.
상부 및 하부 프레임(1 및 2)에 의하여 구성되는 챔버(3)의 상부에는 온도조절부(1)가, 일측에는 온도감지부(20)가 각각 구성되어 있다.
온도조절부(10)의 구성을 설명하면, 상부 프레임(1)의 상부에 구성된 온도조절부(10)는 크게 광발생 램프(11; Light Discharge Lamp), 광량조절 셔터(13; Shutter), 고반사 챔버(15; Highly Reflective Chamber) 및 챔버(3) 내부에 설치된 반사경(16; Mirror)로 이루어진다.
온도조절부(10) 최상단에 설치된 광발생 램프(11)에서 발생된 광은 그하부의 광량조절 셔터(13)에 조사되며, 특히 램프(11)의 상부에는 반구형 파라블릭 반사경(12; Parabolic Mirror)가 설치되어 있어 램프(11)에서 발생되어 상향으로 조사된 광은 파라블릭 반사경(12)에 의하여 반사되어 광량조절 셔터(13)로 조사되어진다. 따라서 광량조절 셔터(13)로 조사되는 광에너지는 파라블릭 반사경(12)에 의하여 광량조절 셔터(13)의 전면적에 걸쳐 균일한 밀도를 갖게된다.
광량조절 셔터(13)는 광발생 램프(11) 및 파라블릭 반사경(12)에서 조사된 광은 웨이퍼의 온도에 따라서 통과되는 광량을 조절하게 된다.
광량조절 셔터(13)의 구성 및 기능을 제 2a도, 제 2b도 및 제 2c도를 통하여 설명하면, 제 2a도는 광량조절 셔터의 완전 개방상태를 도시한 사시도, 제 2b도는 셔터의 일부 개방상태를 도시한 평면도, 제 2c도는 셔터의 닫힘상태를 도시한 평면도로서, 광량조절 셔터(13)는 종 블레이드(Blade)군(13A) 및 횡 블레이드군(13B)으로 이루어지며, 종 블레이드군(13A)과 횡 블레이드군(13B)은 상하로 적층된 상태 및 상호직교하는 형태를 유지한다. 종 블레이드군(13A)과 횡 블레이드군(13B)을 구성하는 다수의 블레이드군(13A' 및 13B')는 일정길이 및 폭을 갖는 시이트(Sheet)형태로서, 인접된 블레이드와는 소정간격을 유지한 상태이다.
초기시, 즉 작동하기전의 상태는 제 2a도에 도시된 바와같이 각 블레이드(13A' 및 13B')는 수직상태(구성면이 양측을 향하고 있음)를 유지하게 되며, 각 블레이드군(13A 및 13B)의 일단에는 각 블레이드(13A' 및 13B')를 수직 및 수평상태로 변환시키는 이송수단(13X, 13Y)이 각각 설치되어 있으며, 각 이송수단(13X, 13Y)은 구동부(도시되지 않음)에 의하여 수평이송을 실시한다.
구동부에 의하여 이송하는 각 이송수단(13X, 13Y)은 각각 제 1 및 제2 이송부재(13X', 13Y' 및 13X", 13Y")로 이루어지며, 각 제 1 이송부재(13X', 13Y')는 대응하는 각 블레이드(13A', 13B')의 일측단(폭방향 측면)의 상단에, 각 제 2 이송부재(13X", 13Y")는 각 블레이드(13A', 13B') 하단에 각각 고정되어 있다. 제 1 이송부재(13X', 13Y')와 제 2 이송부재(13X", 13Y")의 이송방향은 상호반대방향이며, 따라서 각 이송부재(13X', 13Y' 및 13X", 13Y")의 이송시 각 블레이드(13A', 1BY')는 일측단의 중앙부를 중심으로 자전하게된다.
웨이퍼의 온도에 따라서 램프(11) 및 파라블릭 반사경(12)에서 조사된 광의 통과량을 조절하는 과정을 제 2a도, 제 2b도 및 제 2c도를 통하여 설명하면,
제 2a도는 광량조절 셔터의 완전 개방상태를 도시한 사시도, 제 2b도는 광량조절 셔터의 일부개방상태를 도시한 평면도, 제 2c도는 광량조절 셔터의 닫힘상태를 도시한 평면도로서, 웨이퍼의 온도가 낮을 경우(웨이퍼 온도감지에 대한 설명은 후술키로 함)에 각 블레이드군(13A, 13B)은 초기상태를 유지하게 되며, 결국 각 블레이드(13A', 13B')는(수평의 기준면에 대하여)수직상태를 지속하게된다(제 2a도의 상태). 종 블레이드군(13A)과 횡 블레이드군(13B)의 각 블레이드(13A', 13B')가 동일하게 수직상태를 유지함으로서 최대한의 광량이 광량조절 셔터(13)를 통과하게 된다(완전개방상태).
웨이퍼의 온도가 비교적 높을 경우 각각의 구동부가 작동하여 종 블레이드군(13A)과 횡 블레이드군(13B)에 설치된 각각의 이송부재(13X', 13Y' 및 13X", 13Y")를 이송(예를 들어 제 2a도에 도시된 화살표방향)시키게 되며, 따라서 이송된 이송부재(13X', 13Y' 및 13X", 13Y")는 각각의 블레이드(13A', 13B')일측단의 중앙부를 중심으로 일정각도(0˚<θ<90˚ 범위)회전시키게 된다. 이결과 종 블레이드군(13A)과 횡 블레이트군(13B)의 각 블레이드(13A', 13B')는 일정각도 경사진 상태를 유지하기 때문에 결국 제 2b도에 도시된 바와같이 각 블레이드(13A', 13B')와 대응하지 않는 부분(제 2b도의 C부분)으로만 광이 통과하게 되어 각 블레이드(13A', 13B')의 초기위치(제 2a도의 상태)보다 적은 광량이 통과하게 된다(일부개방상태).
웨이퍼의 온도가 높을 경우 각각의 구동부가 작동하여 종 블레이드군(13A)과 횡 블레이드군(13B)에 설치된 각각의 이송부재(13X', 13Y' 및 13X", 13Y")를 최대한 이송시키게 되며, 따라서 이송된 각 이송부재(13X', 13Y' 및 13X", 13Y")는 각각의 블레이드(13A', 13B')일측단의 중앙부를 중심으로 최대한 (θ=90˚)회전시키게 된다. 이결과 종 블레이드군(13A)과 횡 블레이드군(13B)의 각 블레이드(13A', 13B')는 기준면에 대하여 수평상태를 유지하기 때문에 결국 제 2c도에 도시된 바와 같이 각 블레이드(13A', 13B')가 대응하지 않는 부분(제 2c도의 C부분)이 최소화됨으로서 극히 미미한 량의 광만이 통과하게 된다(완전 밀폐상태).
상술한 바와같은 과정을 거쳐 광량조절 셔터(13)를 통과한 광은 광량조절 셔터(13) 하단에 설치된 확산 플레이트(14; Diffustion Plate)를 통과하게 되며, 이 과정에서 광량조절 셔터(13)에 의하여 불균일한 상태화된 광은 재차 균일한 밀도를 유지하게 된다.
확산 플레이트(14)를 통과한 광은 확산 플레이트(14) 하단에 설치된 박스형의 고반사 챔버(15; Highly Reflective Chamber)내부를 통과하게 되며, 이과정에서 광량은 증폭되어지며, 이때 효과적인 증폭을 위하여 고반사챔버(15)의 구성높이를 최대한 높게 구성하는 것이 바람직하다.
고반사 챔버(15)의 하단은 석영판(15A; Quartz Plate)으로서, 상부 케이싱(1)에 구성된 개방부에 위치하게 된다. 증폭된 광이 석영플레이트(15A)을 통과함으로서 더욱 균일한 광에너지 밀도(Light Energy Density)를 갖게된다.
상부 케이싱(1)과 하부 케이싱(2)이 형성하는 공간인 챔버(3) 후단에는 일정각도 경사진 상태의 반사경(16)이 설치되며, 반사경(16)의 직상부에는 상술한 석영 플레이트(15A)이 위치하게 된다. 또한 챔버(15A)선단인 상부 케이싱(1)의 선단 저면과 하부 케이싱(2)의 선단 상면에는 각각 웨이퍼 고정대(2A)가 설치되어 있어 이 웨이퍼 고정대(2A)에 웨이퍼(W)를 고정하게 된다. 결과적으로 제 1 도에 도시된 바와같이 상부 케이싱(1)에 수평으로 위치한 석영 플레이트(15A)와 웨이퍼 고정대(2A)에 고정된 웨이퍼(W)는 상호수직상태이며, 따라서 상부 케이싱(1)과 하부 케이싱(2)이 형성하는 공간인 챔버(3)의 후단에 설치된 반사경(16)의 경사각도는 45˚이다.
석영 플레이트(15A)를 통과한 광은 반사경(16)에 의하여 웨이퍼 고정대(2A)에 고정된 웨이퍼(W)로 조사되어지며, 조사된 광으로 인하여 웨이퍼(W)는 일정온도로 가열되어진다. 한편, 광은 웨이퍼(W)에 조사되기 직전 광량조절 셔터(13)에 의하여 그 량이 조절된 상태일 뿐만 아니라 파라블릭 반사경(12), 확산 플레이트(14) 및 석영 플레이트(15A)에 의하여 균일한 밀도를 가진 상태이며, 고반사 챔버(15)에 의하여 증폭된 상태이므로 감지된 웨이퍼(W)의 온도에 맞추어 최적의 조건으로 조사되어진다.
이와같이 광이 조사됨으로 인하여 가열된 웨이퍼(W)의 온도를 감지하는 과정을 설명하면, 고정된 웨이퍼(W)에 대응하는 케이싱(1 또는 2)의 일정위치에 온도감지수단으로서 광섬유(21; Optical Fiber)를 설치하며, 이 광섬유(21)는 파이로미터(Pyrometer; 도시되지 않음)에 연결되어진다. 광섬유(21)는 웨이퍼(W)에서 방사된 방사에너지(Radiation Energy)를 파이로미터에 전달하며, 전달된 방사에너지에 의해 고온계는 웨이퍼(W)의 온도를 나타내게 된다. 파이로미터에 의하여 측정된 웨이퍼(W)의 온도에 따라 도시되지 않은 구동부는 상술한 바와같은 광량조절 셔터(13)를 선택적으로 작동하게 된다(광량조절).
한편, 파이로미터에 의한 웨이퍼(W)의 온도측정시 광발생 램프(11)에서 조사된 광이 파이로미터에 입력되어 정확한 웨이퍼의 온도측정을 방해하는 경우를 방지하기 위하여 그 파장범위를 분리하여야 한다. 파이로미터는 웨이퍼 표면이 방사정도(Emissivity)에 전적으로 의존하며, 1μM 이상의 파장에서는 웨이퍼의 재질인 실리콘의 방사정도가 온도에 따라 크게 변화하기 때문에 0.95μM파장의 파이로미터를 사용하는 것이 바람직하다. 따라서 0.95μM파장의 파이로미터에 광발생 램프(11)에서 조사된 광이 입력되는 현상을 방지하기 위해서는 그보다 작은, 예를들어 0.3-0.7μM파장을 갖는 광을 발생시키는 램프를 사용한다.
이상과 같은 본 고안은 램프에서 발생된 열을 이용하여 챔버(웨이퍼)를 가열시켜 온도변화를 신속하게 실행할 수 있으며, 램프와 온도감지부인 파이로미터의 파장범위을 분리함으로서 웨이퍼 온도의 정확한 측정을 실행할 수 있다. 또한 램프에서 발생된 광을 광량조절 셔터, 고반사 챔버, 확산 플레이트, 석영 플레이트 및 반사경을 순차적으로 통과시킴으로서 광량의 조절, 광에너지 밀도의 균일화 및 광에너지의 증폭을 실행함으로서 보다 효과적인 웨이퍼의 가열기능을 실현할 수 있는 우수한 효과를 기대할 수 있다.
Claims (9)
- 웨이퍼를 일정온도로 가열한 상태에서 웨이퍼 표면에 이온을 주입시키는 반도체 제조용 이온주입장치에 있어서,상부 및 하부 케이싱으로 이루어지며, 웨이퍼를 고정시킨 상태에서 이온주입이 진행되는 챔버와,일정 주파수의 광을 발생하는 광발생 램프와,상기 광발생 램프 하단에 설치되어 광발생 램프에서 조사된 광량을 조절하여 통과시키는 광량조절 셔터와,광량이 조절된 상태의 광을 챔버내부에 고정된 웨이퍼로 굴절시키는 반사경과,상기 웨이퍼에서 방사된 방사에너지를 통하여 온도를 감지하여 감지된 온도에 따라 상기 광량조절 셔터를 구동하는 온도감지수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 이온주입장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 램프의 상부에는 반구형 파라블릭 반사경이 설치되어 상기 램프에서 발생되어 상향으로 조사된 광을 상기 광량조절 셔터로 반사시켜 상기 광량조절 셔터의 전면적에 걸쳐 균일한 밀도의 광을 조사시킬 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 이온주입장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 광량조절 셔터는,인접된 블레이드와 소정의 간격을 유지하는 다수의 블레이드로 이루어진 종 블레이드군과,인전된 블레이드와 소정의 간격을 유지하는 다수의 블레이드로 이루어지며, 상기 종 블레이드군과 상하로 적층된 상태 및 상호 직교하는 상태인 횡 블레이드군과,각 블레이드군의 일단에 각각 설치되어 상기 각 블레이드를 수직 및 수평상태로 변환시키는 이송수단으로 이루어져 상기 각 블레이드를 수직 및 수평상태로 변환시켜 통과되는 광량을 조절할 수 있도록 구성하는 것을 반도체 제조용 이온주입장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 각 이송수단은 제 1 및 제 2 이송부재로 이루어지며, 상기 제 1 이송부재는 대응하는 상기 각 블레이드의 일측단의 상단에, 상기 제 2 이송부재는 각 블레이드 하단에 각각 고정되어지되, 상기 제 1 이송부재와 제 2 이송부재는 상호반대방향으로의 이송이 이루어져 상기 각 블레이드를 일측단의 중앙부를 중심으로 하여 자전시킬 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 이온주입장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 이온주입장치는 상기 광량조절 셔터하단에 확산플레이트를 설치하여 상기 광량조절 셔터에 의하여 불균일한 상태화된 광을 균일하게 할수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 이온주입장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 이온주입장치는 상기 확산 플레이트 하단에 고반사 챔버를 설치하여 상기 고반사 챔버부를 통과하는 과정에서 광량을 중폭시킬 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 이온주입장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 고반사 챔버는 그 한단을 석영판으로 구성하되, 상기 챔버를 구성하는 상부 케이싱에 구성된 개방부에 위치시켜 균일한 광에너지 밀도를 갖는 광을 상기 반사경에 조사시킬 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 이온주입장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 온도감지수단은 상기 웨이퍼에서 방사된 방사에너지를 감지하는 광섬유와,상기 광섬유와 연결된 파이로미터로 이루어져 측정된 웨이퍼의 온도에 따라 구동부를 통하여 상기 광량조절 셔터를 선택적으로 작동시켜 웨이퍼에 조사되는 광량을 조절할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 이온주입장치.
- 제 8 항에 있어서,상기 파이로미터는 실리콘 웨이퍼의 1μM 이상의 파장에서의 방사량을 보상하기 위하여 0.95μM파장을 가지며, 상기 광발생 램프는 조사된 광의 상기 파이로미터으로의 입력을 억제하기 위해서 0.3-0.7μM파장을 갖는 광을 발생시키는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 이온주입장치.
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Publications (2)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100442532B1 (ko) * | 1998-06-30 | 2004-11-03 | 주식회사 대우일렉트로닉스 | 홀로그램데이터스토리지시스템의열확산분포를이용한기준광입사각조절장치 |
-
1994
- 1994-12-27 KR KR2019940036183U patent/KR200171670Y1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100442532B1 (ko) * | 1998-06-30 | 2004-11-03 | 주식회사 대우일렉트로닉스 | 홀로그램데이터스토리지시스템의열확산분포를이용한기준광입사각조절장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR960025304U (ko) | 1996-07-22 |
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