KR200177304Y1 - Beam parallelism control apparatus of ion implantation system - Google Patents
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Abstract
본 고안은 이온 주입 장비의 빔 평행 제어장치에 관한 것으로서, 주사시스템을 통과하여 상하좌우로 휘어져 진행되는 이온에 주사시스템에서 받은 힘과 반대방향으로 동일한 크기의 힘을 가하므로써 이온빔이 웨이퍼상에 수직으로 입사되도록 하는 것과 아울러 웨이퍼의 다양한 부위에 입사되는 이온의 에너지를 모두 균일하게 만들어, 종래의 문제점, 즉 이온이 웨이퍼에 주입되는 깊이가 입사되는 위치마다 다르게 되어 MOSFET의 비대칭화에 의한 소자성능의 열화와 국부적인 채널링의 발생에 의해 반도체 제품의 특성이 나쁘게 되는 것을 방지할 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to a beam parallel control device of an ion implantation equipment, wherein the ion beam is perpendicular to the wafer by applying the same magnitude of force in the direction opposite to the force received from the scanning system to the ions that are bent up, down, left and right through the scanning system. In addition, the energy of ions incident on various portions of the wafer is made uniform, and the conventional problem, that is, the depth at which the ions are injected into the wafer is different for each incident position, results in device performance due to asymmetry of the MOSFET. It is to prevent the deterioration of the characteristics of the semiconductor product due to deterioration and the occurrence of local channeling.
Description
본 고안은 이온 주입 장비의 빔 평행 제어장치에 관한 것으로서, 특히 이온 주입기에서 웨이퍼로 주사되는 이온빔을 평행하게 유지시키고 웨이퍼에 입사되는 이온입자의 에너지를 균일하게 하여 이온이 주입되는 깊이를 일정하게 하는데 적합한 이온 주입 장비의 빔 평행 제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a beam parallel control device of an ion implantation equipment, and in particular, to keep the ion beam injected into the wafer in parallel in the ion implanter and to uniform the energy of the ion particles incident on the wafer to make the ion implantation constant A beam parallel controller of suitable ion implantation equipment.
웨이퍼의 일정 층을 P형 또는 N형 반도체로 만들기 위해 불순물 이온을 가속시키고, 가속된 이온을 웨이퍼에 때려 일정깊이 만큼 파고들어가 안착되도록 하는 장비를 이온 주입 장비라 하는데, 이러한 이온 주입 장비에는 가속된 고속의 이온들로 구성된 이온빔이 웨이퍼의 전면에 걸쳐 입사되어 웨이퍼의 전면에 균일한 농도로 불순물이온들이 주입되게 하기 위하여 이온빔이 웨이퍼상을 때리는 위치를 빠른 속도로 변화시키는 주사시스템이 설치되어 있다.Equipment that accelerates impurity ions to make certain layers of wafers into P-type or N-type semiconductors and squeezes the accelerated ions into the wafer to a certain depth is called ion implantation equipment. In order to inject an ion beam composed of high-speed ions across the front surface of the wafer so that impurity ions are injected at a uniform concentration onto the front surface of the wafer, a scanning system is installed at a high speed to change the position where the ion beam strikes the wafer.
도 1 은 종래 이온 주입 장비의 주사시스템의 구조를 간략하게 보인 개념도로서, 이에 도시한 바와 같이, 종래 이온 주입 장비의 주사시스템은 상하로 형성된 판으로서 양판의 사이에 수직바이어스가 걸리게 되는 수직주사판(1)과, 좌우로 형성된 판으로서 양판의 사이에 수평바이어스가 걸리게 되는 수평주사판(2)을 포함하여 구성되게 된다.1 is a schematic view showing a structure of a scanning system of a conventional ion implantation equipment. As shown in the drawing, a conventional scanning plate of a conventional ion implantation equipment is a vertically formed plate that is vertically clamped between two plates as a plate formed up and down. (1) and a horizontal scanning plate (2) in which a horizontal bias is applied between the two plates as left and right plates.
그리고, 상기 수평주사판(2)과 수직주사판(1)에는 각각 전기적 바이어스를 공급하기 위한 수평주사 전원공급기(4)와 수직주사 전원공급기(3)가 연결되어 있으며, 상기 수평주사 전원공급기(4)와 수직주사 전원공급기(3)는 수평주사판(2)과 수직주사판(1)에 공급되는 바이어스의 세기가 일정한 주파수로 변하도록 제어하는 주사제어기(5)에 연결되어 있다.The horizontal scan plate 2 and the vertical scan plate 1 are connected to a horizontal scan power supply 4 and a vertical scan power supply 3 for supplying an electrical bias, respectively. 4) and the vertical scan power supply 3 are connected to the scan controller 5 which controls the intensity of the bias supplied to the horizontal scan plate 2 and the vertical scan plate 1 to be changed at a constant frequency.
도면상 미설명 부호 W 는 이온이 주입될 웨이퍼를 나타낸 것이다.In the drawings, reference numeral W denotes a wafer to be implanted with ions.
상기한 바와 같은 구조로 되는 종래 이온 주입 장비의 주사시스템의 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the scanning system of the conventional ion implantation equipment having the structure as described above are as follows.
이온 가속 장치(미도시)에서 고속으로 가속된 이온빔은, 먼저 주사제어기(5)의 제어에 의해 일정한 수직 주사 주파수(vertical scan frequency)로 바이어스가 변화하는 상기 수직주사판(1)을 통과하면서 상하 방향의 힘을 받아 진로가 상하 방향으로 변경되게 된다.The ion beam accelerated at a high speed in an ion accelerator (not shown) first passes through the vertical scanning plate 1 in which the bias changes at a constant vertical scan frequency under the control of the scanning controller 5. The course is changed in the vertical direction by the force of the direction.
이렇게 상하 방향으로 진로가 변경된 이온빔은 주사제어기(5)의 제어에 의해 일정한 수평 주사 주파수로 바이어스(horizental scan frequency)가 변화하는 상기 수평주사판(2)을 통과하면서 좌우 방향의 힘을 받아 진로가 좌우로 바뀌게 된다.The ion beam whose path is changed in the up and down direction passes through the horizontal scanning plate 2 in which the bias scan frequency is changed at a constant horizontal scanning frequency under the control of the scanning controller 5 and receives the force in the left and right directions. It will change from side to side.
실제 사용되는 예를 들자면, 상기 수직 주사 주파수는 117 Hz 로 수평 주사 주파수는 1019 Hz 로 하여 이온 주입 장비의 주사시스템을 가동하게 되는데 이에 따라, 도 2 에 도시된 바와 같이, 빔의 종착점이 웨이퍼(W) 위에서 아래로 또 좌에서 우로 빠른 속도로 이동하게 되며 이러한 작용에 의해 웨이퍼(W)의 전영역에 걸쳐 균일하게 불순물 이온을 주입하는 것이 가능하게 된다.For example, the vertical scanning frequency is 117 Hz and the horizontal scanning frequency is 1019 Hz to operate the scanning system of the ion implantation equipment. Accordingly, as shown in FIG. W) It moves from top to bottom and from left to right at high speed, and by this action, it becomes possible to implant impurity ions uniformly over the entire area of the wafer W.
도 3 은 수직 및 수평주사에 의해 이온빔내 이온의 속도가 변화하는 것을 나타낸 개념도로서, Vo는 이온 주입 장비의 주사시스템에 진입하기 전의 이온빔내 이온의 속도를 나타낸 것이고, Vy는 먼저 수직주사판(1)을 통과한 후의 속도를 나타낸 것이며, Vxy는 수평주사판(2)까지 통과하고 난 다음의 속도, 즉 웨이퍼에 입사되는 속도를 나타낸 것이다.3 is a conceptual diagram showing the change in the speed of the ions in the ion beam by vertical and horizontal scanning, Vo is the speed of the ions in the ion beam before entering the scanning system of the ion implantation equipment, Vy is a vertical scanning plate ( It shows the speed after passing 1), and Vxy shows the speed after passing to the horizontal scanning plate 2, ie, the speed incident on the wafer.
이때, 상기한 바와 같이 수직주사판(1)과 수평주사판(2)의 바이어스는 각각 일정한 수직 및 수평 주사 주파수로 변화하게 되므로, 도 3 에 도시된 Vxy의 방향과 크기는 하나의 예를 든 것일 뿐이고 실제로는 그 이온이 통과할 때의 바이어스의 방향과 세기에 의해 웨이퍼 입사속도인 Vxy가 변화되게 된다.In this case, as described above, since the bias of the vertical scanning plate 1 and the horizontal scanning plate 2 changes to a constant vertical and horizontal scanning frequency, respectively, the direction and the size of Vxy shown in FIG. In reality, Vxy, the wafer incidence speed, is changed by the direction and intensity of the bias when the ions pass.
도 3 에 도시된 바와 같이, 종래 이온 주입 장비의 주사시스템의 경우에는 수직주사판과 수평주사판을 통과한 각각의 이온이 웨이퍼에 입사될 때 수직으로 입사되지 못하고 수직주사판과 수평주사판을 거치면서 휘어진 각도로 입사됨과 아울러 속도의 크기도 입사되는 위치에 따라 차이가 나게 된다.As shown in FIG. 3, in the conventional scanning system of ion implantation equipment, when the ions passing through the vertical scanning plate and the horizontal scanning plate are incident vertically on the wafer, the vertical scanning plate and the horizontal scanning plate may not be vertically incident. In addition to the angle of incidence as it goes through, the magnitude of the velocity also varies depending on the location of incidence.
이러한 원인에 의해 입사된 이온이 웨이퍼에 주입되는 깊이가 입사되는 위치마다 다르게 되어 MOSFET의 비대칭화에 의한 소자성능의 열화와 국부적인 채널링의 발생에 의해 반도체 제품의 특성이 나쁘게 되는 원인이 되었다.Due to this cause, the depth at which the incident ions are injected into the wafer varies depending on the incident position, which causes the deterioration of device performance due to the asymmetry of the MOSFET and the occurrence of local channeling.
따라서, 상기한 바와 같은 문제점을 인식하여 안출된 본 고안의 목적은 이온빔 내의 이온이 웨이퍼의 표면에 수직으로 균일한 속도로 입사되도록 하므로써 반도체 제품의 특성을 우수하게 하는데 적합한 이온 주입 장비의 빔 평행 제어장치를 제공하고자 하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention, which is conceived by recognizing the above-described problems, is to control the parallelism of an ion implantation apparatus suitable for improving the characteristics of a semiconductor product by allowing ions in an ion beam to be incident at a uniform speed perpendicular to the surface of a wafer It is to provide a device.
도 1 은 종래 이온 주입 장비의 주사시스템의 구조를 간략하게 보인 개념도.1 is a conceptual view briefly showing the structure of a scanning system of a conventional ion implantation equipment.
도 2 는 이온빔의 종착점이 웨이퍼와 동일평면 상에서 움직이는 상태를 나타낸 개념도.2 is a conceptual diagram illustrating a state where the end point of the ion beam moves on the same plane as the wafer.
도 3 은 수직 및 수평주사에 의해 이온빔내 이온의 속도가 변화하는 것을 나타낸 개념도.3 is a conceptual diagram showing the change in the velocity of ions in the ion beam by vertical and horizontal scanning.
도 4 는 본 고안의 일실시례에 의한 이온 주입 장비의 빔 평행 제어장치의 구조를 간략하게 보인 개념도.Figure 4 is a schematic diagram showing the structure of the beam parallel control device of the ion implantation equipment according to an embodiment of the present invention.
도 5 는 본 고안에 의한 이온 주입 장비의 빔 평행 제어장치에 의해 이온빔의 방향이 변화하는 상태를 나타낸 개념도.5 is a conceptual view showing a state in which the direction of the ion beam is changed by the beam parallel control device of the ion implantation equipment according to the present invention.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)
6;수직평행판 7;수평평행판6; horizontal parallel plate 7; horizontal parallel plate
8;수직평행 전원공급기 9;수평평행 전원공급기8; Horizontal Parallel Power Supply 9; Horizontal Parallel Power Supply
10;빔 평행 제어기10; beam parallel controller
상기한 바와 같은 본 고안의 목적을 달성하기 위하여, 이온 가속 장치를 통해 고속으로 가속된 이온의 흐름인 이온빔이 웨이퍼에 입사되기 전에 일정한 수직 주사 주파수로 변화하는 상하 방향의 전기적 바이어스를 가하는 수직주사판과, 상기 이온빔에 일정한 수평 주사 주파수로 변화하는 좌우 방향의 전기적 바이어스를 가하는 수평주사판과, 상기 수직주사판에 전원을 공급하여 바이어스를 생성시키는 수직주사 전원공급기와, 상기 수평주사판에 전원을 공급하여 바이어스를 생성시키는 수평주사 전원공급기와, 상기 수직주사 전원공급기와 수평주사 전원공급기에 연결되어 일정한 수직 주사 주파수 내지 수평 주사 주파수로 바이어스를 생성하도록 제어하는 주사제어기를 포함하여 구성되는 주사시스템을 구비하는 이온 주입 장비에 있어서; 주사시스템을 통과한 이온빔에 걸린 상하 방향의 바이어스와 동일한 수직 주사 주파수로 변화하며 이온빔에 걸렸던 힘과 동일한 크기로 반대방향의 힘을 가하는 전기적 바이어스를 이온빔에 가하는 수직평행판과, 주사 시스템을 통과한 이온빔에 걸린 좌우 방향의 바이어스와 동일한 수평 주사 주파수로 변화하며 이온빔에 걸렸던 힘과 동일한 크기로 반대방향의 힘을 가하는 전기적 바이어스를 이온빔에 가하는 수평평행판을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장비의 빔 평행 제어장치가 제공된다.In order to achieve the object of the present invention as described above, a vertical scanning plate that applies an electrical bias in the vertical direction, which changes at a constant vertical scanning frequency before the ion beam, which is a flow of ions accelerated at high speed through the ion accelerator, is incident on the wafer. And a horizontal scan plate applying electrical bias to the ion beam at a constant horizontal scanning frequency, a vertical scan power supply for generating a bias by supplying power to the vertical scan plate, and supplying power to the horizontal scan plate. A scanning system comprising a horizontal scan power supply for supplying a bias and a scan controller connected to the vertical scan power supply and the horizontal scan power supply for controlling a bias to be generated at a constant vertical scan frequency or horizontal scan frequency. In the ion implantation equipment provided; A vertical parallel plate that changes to a vertical scanning frequency equal to the up-down bias of the ion beam passing through the scanning system and applies an electrical bias to the ion beam with the same magnitude as the force applied to the ion beam; An ion implantation device comprising a horizontal parallel plate that applies an electrical bias to the ion beam which is changed to a horizontal scanning frequency equal to the bias in the left and right directions of the ion beam and exerts an opposite force with the same magnitude as the force applied to the ion beam. A beam parallel control device is provided.
이하, 첨부도면에 도시한 본 고안의 일실시례에 의거하여 본 고안을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail based on an embodiment of the present invention shown in the accompanying drawings.
도 4 는 본 고안의 일실시례에 의한 이온 주입 장비의 빔 평행 제어장치의 구조를 간략하게 보인 개념도로서, 이에 도시한 바와 같이, 빔 평행 제어장치는 도 1 에 도시된 주사시스템의 후방 웨이퍼(W)의 전방에 위치하는 것으로서, 주사시스템을 통과한 이온빔에 상하 방향의 바이어스를 가하는 수직평행판(6)과, 좌우 방향의 바이어스를 가하는 수평평행판(7)을 포함하여 구성된다.FIG. 4 is a conceptual view briefly showing a structure of a beam parallel control apparatus of an ion implantation apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the beam parallel control apparatus may include a rear wafer ( Located in front of W), it includes a vertical parallel plate 6 for biasing the ion beams passing through the scanning system in the vertical direction, and a horizontal parallel plate 7 for biasing the left and right directions.
상기 수직평행판(6)은 주사시스템의 수직주사판(1)과 동일한 수직 주사 주파수로 변화하는 바이어스를 가하게 되는데, 이때 가해지는 바이어스의 크기와 방향은 이온빔이 수직주사판(1)을 통과하며 받은 바이어스와 같은 크기이고 방향은 반대가 되도록 되게 된다.The vertical parallel plate 6 applies a bias that changes at the same vertical scanning frequency as that of the vertical scanning plate 1 of the scanning system, wherein the magnitude and direction of the bias applied is the ion beam passing through the vertical scanning plate 1. The bias is the same size and the direction is reversed.
비슷하게, 수평평행판(7)의 경우에도 주사시스템의 수평주사판(2)과 동일한 수평 주사 주파수로 변화하는 바이어스를 이온빔에 가하게 되는데, 이때 가해지는 바이어스의 크기와 방향은 수평주사판(2)을 통과하며 이온빔이 받은 바이어스와 같은 크기이고 방향은 반대가 되도록 된다.Similarly, in the case of the horizontal parallel plate 7, the bias beam that changes at the same horizontal scanning frequency as the horizontal scanning plate 2 of the scanning system is applied to the ion beam, in which the magnitude and direction of the bias applied are the horizontal scanning plate 2. Through this, the ion beam is the same size as the bias received and the direction is reversed.
상기 수직평행판(6)에는 수직평행판(6)에 바이어스를 생성시키는 수직평행 전원공급기(8)가 연결되고, 상기 수평평행판(7)에는 수평평행판(7)에 바이어스를 생성시키는 수평평행 전원공급기(9)가 연결되며, 상기 수직평행 전원공급기(8)와 수평평행 전원공급기(9)는 주사제어기(5)에 연결되어 동기화되어 동작하는 빔 평행 제어기(10)에 연결되어 제어되는 것이 바람직하다.A vertical parallel power supply 8 is connected to the vertical parallel plate 6 to generate a bias on the vertical parallel plate 6, and the horizontal parallel plate 7 is horizontal to generate a bias on the horizontal parallel plate 7. A parallel power supply 9 is connected, and the vertical parallel power supply 8 and the horizontal parallel power supply 9 are connected to and controlled by the beam parallel controller 10 which is connected and operated in synchronization with the scanning controller 5. It is preferable.
여기서 동기화되어 동작한다는 의미는 동일한 주사 주파수를 생성하도록 동작한다는 것을 의미하며, 바이어스의 방향 및 크기는 상기 수직평행 전원공급기(8)에서는 수직주사 전원공급기(3)와 반대방향으로 동일한 크기의 바이어스를 가하고, 수평평행 전원공급기(9)에서는 수평주사 전원공급기(4)와 반대방향으로 동일한 크기의 바이어스를 가하게 된다.In this case, the synchronized operation means operating to generate the same scan frequency, and the direction and magnitude of the bias are equal to the bias of the vertical scan power supply 3 in the vertical parallel power supply 8. In addition, the horizontal parallel power supply 9 applies a bias of the same magnitude in the opposite direction to the horizontal scan power supply 4.
상기한 바와 같은 구조로 되는 본 고안에 의한 이온 주입 장비의 빔 평행 제어장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the beam parallel control device of the ion implantation equipment according to the present invention having a structure as described above are as follows.
도 3 에 도시된 바와 같이, 주사시스템을 통과한 이온의 속도는 수직주사판(1)과 수평주사판(2)에서 가하는 힘에 의해 주사시스템에 들어오기 전과 비교할 때 크기와 방향이 바뀌게 된다. 그런데 상기한 구성으로된 이온 주입 장비의 빔 평행 제어장치에서는 이온이 수직주사판(1) 내지 수평주사판(2)을 통과할 때 가해지는 힘과 반대방향으로 동일한 크기의 힘을 수직평행판(6) 내지 수평평행판(7)에서 각각 가하게 되므로 빔의 방향이 다시 웨이퍼(W)의 표면에 수직한 방향으로 되게 된다. 그렇다고 하여 이온빔의 위치가 주사시스템에 입사되기 전과 동일선상에 있다는 것은 아니고, 도 5 에 도시된 바와 같이, 주사시스템(A)에 입사되기 전의 이온빔과 나란하게 되어 빔 평행 제어장치(B)를 빠져 나오게 된다는 것을 의미하는 것이다.As shown in FIG. 3, the velocity of the ions passing through the scanning system is changed in size and direction when compared to that before entering the scanning system by the force applied from the vertical scanning plate 1 and the horizontal scanning plate 2. However, in the beam parallel control apparatus of the ion implantation device having the above-described configuration, the vertical parallel plate (same force in the opposite direction to the force applied when the ions pass through the vertical scan plate 1 to the horizontal scan plate 2) 6) to the horizontal parallel plates 7, respectively, so that the direction of the beam is in a direction perpendicular to the surface of the wafer W again. This does not mean that the position of the ion beam is on the same line as before it is incident on the scanning system, and as shown in FIG. 5, the ion beam is parallel to the ion beam before being incident on the scanning system A, thereby leaving the beam parallel controller B. It means to come out.
도 5 에서 도시된 여러개의 실선화살표는 주사시스템(A)의 작용에 의해 여러 방향으로 휘어져 진행하는 존재 가능한 이온빔을 함께 도시한 것이다.The various solid arrows shown in FIG. 5 together show the possible ion beams that bend in different directions by the action of the scanning system A. FIG.
이렇게 웨이퍼(W)에 수직으로 입사하는 것과 아울러, 수직 수평 방향으로 가해지는 힘에 의해 변화된 이온의 에너지도 반대방향으로 동일한 크기로 가해진 힘에 의해 상쇄되게 되므로, 각각의 이온은 주사시스템에 입사될 때의 에너지와 비슷한 크기의 에너지로 웨이퍼에 입사되게 된다.In addition to the incident vertically to the wafer (W), the energy of the ions changed by the force applied in the vertical and horizontal direction is also canceled by the force applied to the same magnitude in the opposite direction, each of the ions to enter the scanning system The energy is incident on the wafer with energy similar to that of time.
상기한 바와 같이 본 고안에 의한 이온 주입 장비의 빔 평행 제어장치는 주사시스템을 통과하여 상하좌우로 휘어져 진행되는 이온에 주사시스템에서 받은 힘과 반대방향으로 동일한 크기의 힘을 가하므로써 이온빔이 웨이퍼상에 수직으로 입사되도록 하는 것과 아울러 웨이퍼의 다양한 부위에 입사되는 이온의 에너지를 모두 균일하게 만들게 된다.As described above, the beam parallel control apparatus of the ion implantation apparatus according to the present invention applies the same magnitude of force in the opposite direction as the force received from the scanning system to the ions that are bent up, down, left and right through the scanning system, and thus the ion beam In addition to allowing them to be incident perpendicularly, the energy of ions incident on various parts of the wafer is made uniform.
이에 따라 종래의 문제점, 즉 이온이 웨이퍼에 주입되는 깊이가 입사되는 위치마다 다르게 되어 MOSFET의 비대칭화에 의한 소자성능의 열화와 국부적인 채널링의 발생에 의해 반도체 제품의 특성이 나쁘게 되는 것을 방지할 수 있게 되는 효과가 있다.As a result, the conventional problem, that is, the depth at which the ions are injected into the wafer is different for each incident position, thereby preventing the deterioration of the device performance due to the asymmetry of the MOSFET and the deterioration of the characteristics of the semiconductor product due to the local channeling. It is effective to be.
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| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
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Payment date: 20061211 Year of fee payment: 8 |
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