KR20020001267A - 이온 주입 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼에 이온을 주입하는 이온 주입 장치에 관한 것으로, 상기 이온 주입 장치는 이온 빔을 생성하는 이온 소스, 상기 이온 소스에서 생성된 이온 빔의 질량을 분석하는 제 1 분석기, 상기 제 1 분석기를 통과한 이온 빔을 제 1 방향으로 포커싱하는 제 1 리솔빙 어퍼츄어, 상기 제 1 리솔빙 어퍼츄어를 통과한 이온 빔을 제 2 방향으로 포커싱하는 제 2 리솔빙 어퍼츄어, 상기 제 2 리솔빙 어퍼츄어를 통과한 이온 빔의 질량을 분석하는 제 2 분석기, 그리고 반도체 웨이퍼에 상기 제 2 분석기를 통과한 이온 빔을 주입하는 프로세스 챔버를 포함한다. 상술한 바와 같은 구성을 가지는 이온 주입 장치는 수직 방향뿐만 아니라 수평 방향으로도 포커싱하여 이온 소스에서 생성된 와이드 빔이 균일한 상태를 유지한 채로 프로세스 챔버에 제공된다.

Description

이온 주입 장치{ION IMPLANTING SYSTEM}

본 발명은 반도체 제조 장비에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 반도체 웨이퍼에 이온을 주입하는 이온 주입 장치에 관한 것이다.

반도체 제조 공정의 하나인 이온주입 파트에서는 도즈(dose)량과 에너지에 따라 설비를 구별하여 사용하고 있다. 웨이퍼에 이온을 주입할 때 도즈 대역이 1.0E14 이상인 경우에는 고전류 환경 하에서 진행한다.

VARIAN 사의 "SHC_80 MACHINE"은 고전류 설비로, 다른 고전류 설비들과는 여러 가지 면에서 차이점이 있다. 종래의 일반적인 고전류 설비는 디스크(disk)라고 불리우는 원판에 웨이퍼를 13매씩 로드(load)한 후 한꺼번에 이온 주입을 실시하는 반면, 상기 "SHC_80 MACHINE"은 한번의 프로세스 동안 오직 하나의 웨이퍼에 이온을 주입하는 싱글 프로세스 타입(type)이다. 또한, 종래의 일반적인 고전류 설비는 빔 사이즈(beam size)가 작은 빔으로 웨이퍼에 이온을 주입하는 스폿 빔(spot beam) 타입이었으나, "SHC_80 MACHINE"은 와이드 빔(wide beam)을 사용하여 웨이퍼에 이온을 주입하기 때문에 스캔 시스템은 에어 베어링(air bearing)에 의한 Y 스캔만을 실시한다.

이와 같이, 와이드 빔을 사용하는 "SHC_80 MACHINE"에서는 와이드 빔의 균일성(uniformity)이 매우 중요하다. 가로 폭이 14 인치인 빔의 전류가 일정하지 않은 경우 웨이퍼에 주입되는 불순물의 양이 달라지기 때문이다.

도 1은 VARIAN 사의 'SHC_80 MACHINE'의 평면도이다.

도 1을 참조하면, 이온 빔의 이동 경로(P)는 다음과 같다. 이온 소스(10)에서 생성된 빔은 조작부(manipulator)(20), 90。 분석기(analyzer; 30), 리솔빙 어퍼츄어(resolving aperture)(40) 그리고 70。 분석기(50)를 차례대로 거쳐서 프로세스 챔버(60)에 도달한다.

상기 프로세스 챔버(60)는 빔의 균일성(uniformity)을 검사하고, 빔의 균일성이 좋지 않으면 70。 분석기(50)에 장착되어 있는 ROD와 멀티 폴 렌즈(multi pole lens)로 균일성을 조절한다.

상술한 바와 같은 종래의 이온 주입 장치는 이온 소스(10)에서 생성된 빔이 프로세스 챔버(60)에 도달한 후 빔 균일성을 검사하고, 균일성을 조절하므로, 이온 소스(10)에서 생성된 빔이 균일한 상태를 유지한 채로 프로세서 챔버(60)에 도달하도록 하는 것이 매우 중요하다.

이온 소스(10)에서 생성된 빔이 프로세스 챔버(60)에 도착할 때까지 빔 균일성을 유지하도록 리솔빙 어퍼츄어(40)는 수직 포커싱(vertical focusing)을 수행한다.

도 2A는 수직 포커싱을 수행하는 리솔빙 어퍼츄어의 정면도이고, 도 2B는 리솔빙 어퍼츄어의 평면도이다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 리솔빙 어퍼츄어(40)는 석묵(graphite) 등으로 형성된 판(42)에 수직으로 길게 형성된 사각형의 홀(44)을 포함한다. 도 2B에 도시된 바와 같이, 와이드 빔(50)은 상기 리솔핑 어퍼츄어(30)의 홀(44)을 통과하면서 균일성이 향상된다.

그러나, 종래의 이온 주입 장치(1)에 구비된 리솔빙 어퍼츄어(30)는 수직으로만 포커싱할 뿐이어서 이온 소스(10)에서 발생된 빔은 수평 균일성이 전혀 개선되지 않은 상태에서 프로세스 챔버(60)에 도달된다. 따라서, 프로세스 챔버(60)의 빔 균일성 검사 및 조절 부담이 증대된다. 그러므로, 프로세스 챔버(60)에 보다균일한 빔을 제공하기 위하여, 빔을 수평으로 포커싱하는 장치가 요구된다.

따라서, 본 발명의 목적은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 이온 소스에서 생성된 와이드 빔을 수직뿐만 아니라 수평으로도 포커싱하여 프로세스 챔버에 도달하는 빔의 균일성을 향상시키는 이온 주입 장치를 제공하는데 있다.

도 1은 VARIAN 사의 'SHC_80 MACHINE'의 평면도;

도 2A는 수직 포커싱을 수행하는 리솔빙 어퍼츄어의 정면도;

도 2B는 리솔빙 어퍼츄어의 평면도;

도 3A는 수직 포커싱 리솔빙 어퍼츄어의 정면도;

도 3B는 수평 포커싱 리솔빙 어퍼츄어의 정면도; 그리고

도 3C는 도 3A 및 도 3B에 도시된 수직 및 수평 포커싱 리솔빙 어퍼츄어들이 포개진 상태의 정면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 이온 소스 20 : 조작부

30 : 90。분석기 40, 100 : 수직 리솔빙 어퍼츄어

44, 104, 204 : 홀 50 : 70。분석기

60 : 프로세스 챔버

상술한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 이온 주입 장치는: 이온 빔을 생성하는 이온 소스, 상기 이온 소스에서 생성된 이온 빔의 질량을 분석하는 제 1 분석기, 상기 제 1 분석기를 통과한 이온 빔을 제 1 방향으로 포커싱하는 제 1 리솔빙 어퍼츄어, 상기 제 1 리솔빙 어퍼츄어를 통과한 이온 빔을 제 2 방향으로 포커싱하는 제 2 리솔빙 어퍼츄어, 상기 제 2 리솔빙 어퍼츄어를 통과한 이온 빔의 질량을 분석하는 제 2 분석기, 그리고 반도체 웨이퍼에 상기 제 2 분석기를 통과한 이온 빔을 주입하는 프로세스 챔버를 포함한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 1 리솔빙 어퍼츄어는 상기 제 1 분석기를 통과한 이온 빔을 수직 방향으로 포커싱하기 위해 세로 방향으로 길게 형성된 직사각형의 홀을 포함한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 2 리솔빙 어퍼츄어는 상기 제 1 리솔빙 어퍼츄어를 통과한 이온 빔을 수평 방향으로 포커싱하기 위해 가로 방향으로 길게 형성된 직사각형의 홀을 포함한다.

(작용)

이와 같은 장치에 의해서, 수직 방향뿐만 아니라 수평 방향의 균일성이 개선된 와이드 빔을 프로세스 챔버로 제공하는 이온 주입 장치를 구현할 수 있다.

(실시예)

이하 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면 도 3A 내지 도 3C를 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 이온 주입 장치는 종래의 수직 포커싱 리솔빙 어퍼츄어뿐만 아니라 수평 포커싱 리솔빙 어퍼츄어를 구비하여 이온 소스에서 생성된 와이드 빔이 균일한 상태를 유지한 채로 프로세스 챔버로 제공되도록 한다.

도 3A는 수직 포커싱 리솔빙 어퍼츄어의 정면도이고, 도 3B는 수평 포커싱 리솔빙 어퍼츄어의 정면도이다. 도 3A에 도시된 바와 같이, 수직 포커싱 리솔빙 어퍼츄어(100)는 도 2A에 도시된 종래의 리솔빙 어퍼츄어와 동일하게 형성된다. 즉, 상기 수직 포커싱 리솔빙 어퍼츄어(100)는 석묵(graphite) 등으로 형성된 판(102)에 세로로 길게 형성된 직사각형의 홀(104)을 포함한다.

도 3B를 참조하면, 상기 수평 포커싱 리솔빙 어퍼츄어(200)는 상기 수직 포커싱 리솔빙 어퍼츄어(100)와 동일한 크기의 석묵 판(202)에 가로로 길게 형성된 직사각형의 홀(204)을 포함한다.

상기 수평 포커싱 리솔빙 어퍼츄어(200)는 수직 포커싱 리솔빙 어퍼츄어(100)의 앞단 또는 뒷단에 배치될 수 있으나, 이 실시예에서는 상기 수평 포커싱 리솔빙 어퍼츄어(200)가 수직 포커싱 리솔빙 어퍼츄어(100)의 뒷단에 배치되는 것으로 한다.

다시 도 1을 참조하면, 이온 소스(10)에서 생성되어 조작부(20)와 90。 분석기(30)를 통과한 와이드 빔은 도 3A에 도시된 수직 포커싱 리솔빙 어퍼츄어(100)의 홀(104)을 통과하면서 수직 방향의 균일성이 향상된다.

상기 수직 포커싱 리솔빙 어퍼츄어(100)의 홀(104)을 통과한 와이드 빔은 상기 수평 포커싱 리솔빙 어퍼츄어(200)의 홀(204)을 통과하면서 수평 방향의 균일성이 향상된다.

상기 프로세스 챔버(60)로 제공되는 빔은 도 3C에 도시된 바와 같이, 상기 수직 포커싱 리솔빙 어퍼츄어(100)와 수평 포커싱 리솔빙 어퍼츄어(200)에 형성된 홀들의 공통 영역(A)을 통과한 빔이다. 따라서, 수직 방향뿐만 아니라 수평 방향의 균일성이 개선된 빔이 프로세스 챔버(60)로 제공된다. 그러므로, 프로세스 챔버(60)가 빔의 균일성을 개선하는데 소요되는 시간이 감소된다.

예시적인 바람직한 실시예들을 이용하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명의 범위는 개시된 실시예들에 한정되지 않는다는 것이 잘 이해될 것이다. 오히려, 본 발명의 범위에는 다양한 변형 예들 및 그 유사한 구성들을 모두 포함될 수 있도록 하려는 것이다. 따라서, 청구 범위는 그러한 변형 예들 및 그 유사한 구성들 모두를 포함하는 것으로 가능한 폭넓게 해석되어야 한다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 수직 방향뿐만 아니라 수평 방향의 균일성이 개선된 와이드 빔이 프로세스 챔버로 제공된다. 그러므로, 프로세스 챔버가 빔의균일성을 개선하는데 소요되는 시간이 감소된다.

Claims (3)

1. 이온 주입 장치에 있어서:

   이온 빔을 생성하는 이온 소스와;

   상기 이온 소스에서 생성된 이온 빔의 질량을 분석하는 제 1 분석기와;

   상기 제 1 분석기를 통과한 이온 빔을 제 1 방향으로 포커싱하는 제 1 리솔빙 어퍼츄어와;

   상기 제 1 리솔빙 어퍼츄어를 통과한 이온 빔을 제 2 방향으로 포커싱하는 제 2 리솔빙 어퍼츄어와;

   상기 제 2 리솔빙 어퍼츄어를 통과한 이온 빔의 질량을 분석하는 제 2 분석기; 그리고

   반도체 웨이퍼에 상기 제 2 분석기를 통과한 이온 빔을 주입하는 프로세스 챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 리솔빙 어퍼츄어는 상기 제 1 분석기를 통과한 이온 빔을 수직 방향으로 포커싱하기 위해 세로 방향으로 길게 형성된 직사각형의 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 리솔빙 어퍼츄어는 상기 제 1 리솔빙 어퍼츄어를 통과한 이온 빔을 수평 방향으로 포커싱하기 위해 가로 방향으로 길게 형성된 직사각형의 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.