KR20040070630A - An analyzer of an ion implanting apparatus - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An analyzer of an ion implantation system is provided to prevent a malfunction of a sensor due to oxygen contamination by exhausting oxygen in a leakage state of a process chamber. CONSTITUTION: A heater(30) is installed within an insulation of a rectangular chamber(21). A thermometer(23) is installed into one side of the rectangular chamber. A sensor(24) is installed into the other side of the rectangular chamber in order to measure the amount of residual oxygen. A current detector(25) is installed at the sensor in order to measure a potential difference. A gas tube(26) is installed at a rear end of the sensor in order to control a process gas by using a first valve. An exhaust tube(27) is installed at the rear end of the sensor in order to exhaust the gas of the gas tube. A nitrogen supply line(40) is connected to the exhaust tube in order to supply the nitrogen by using a second valve(42). An air inflow line(50) includes a third valve(52) in order to receive the air. A pumping line(60) is installed at one side of the chamber opposite to the air inflow line in order to pump the internal gas by using a fourth valve(62).

Description

이온주입장치의 분석기{AN ANALYZER OF AN ION IMPLANTING APPARATUS}ANALYZER OF AN ION IMPLANTING APPARATUS

본 발명은 반도체 공정의 이온 주입 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 분석기의 센서가 산소로부터 오염되는 것을 방지한 이온주입장치의 분석기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ion implantation apparatus in a semiconductor process, and more particularly, to an analyzer of an ion implantation apparatus in which a sensor of an analyzer is prevented from being contaminated from oxygen.

웨이퍼의 가공 공정 중에 행해지는 이온 주입은 원자 이온이 고에너지를 부여받아 웨이퍼의 표면을 뚫고 들어가게 하는 것으로, 일반적으로 실리콘의 불순물 주입은 이온 주입법으로 하고 있다.The ion implantation performed during the wafer processing step allows atomic ions to penetrate the surface of the wafer with high energy applied thereto. In general, implantation of impurities into silicon is performed by the ion implantation method.

이온 주입은 단위 주입량의 조절 용이성, 이온 분포 조절의 용이성, 저온 공정, 우수한 공정의 균일성 및 재현성, 간편한 불순물 공급원, 순도 높은 불순물 주입, 횡방향 확산 억제, 마스킹 재료의 다양성 및 정확한 주입분포 예측 등과 같은 많은 장점을 내포하고 있다.Ion implantation is easy to control unit dosage, ease of ion distribution control, low temperature process, excellent process uniformity and reproducibility, easy source of impurities, high purity impurity implantation, transverse diffusion suppression, diversity of masking materials and accurate prediction of implant distribution It has many of the same advantages.

이러한 이온 주입에서 이온의 단위 주입량은 웨이퍼 표면을 통해 주입된 단위 면적 당 이온이나 전하의 수로 척도 되고 있고, 이온 주입 설비에서는 웨이퍼를 통해 흐른 전류를 모두 적분하면 주입된 전체 전하의 양을 정확히 측정할 수 있다In this ion implantation, the unit implantation of ions is measured by the number of ions or charges per unit area implanted through the wafer surface.In an ion implantation facility, integrating all the current flowing through the wafer accurately measures the total amount of charge injected. Can

종래에 사용되고 있는 이온 주입 장치는 진공 분위기를 조성하기 위한 진공장치와, 중성 원자에서 전자를 떼어 내어 양으로 대전된 입자를 만들고, 이것을 강한 전장으로 이온 공급부에서 추출해내어 이온 주입에 필요한 이온빔이 형성되게 하는 이온 공급장치와, 자석에 의해 형성되는 자장의 세기를 적절하게 조절하여 원하는 이온빔만 선별해내는 이온 분석기(analyzer)와, 이온빔을 대전시켜 가속되게 하는 가속기와, 정전장 렌즈나 자장 렌즈로 방사되는 이온빔을 집속시키는 포커싱장치와, 타겟을 이온빔과 오프셋 시켜 이온빔에 혼입되어 있는 중성원자가 제거되게 하는 중성빔 트랩과, 웨이퍼 상에 이온빔이 고르게 퍼지도록 스캐닝하는 스캐너를 갖추고 있다.The ion implantation apparatus used in the prior art is a vacuum apparatus for creating a vacuum atmosphere, and electrons are removed from the neutral atoms to form positively charged particles, which are extracted from the ion supply unit with a strong electric field to form an ion beam required for ion implantation. An ion supply device, an ion analyzer that selects only the desired ion beam by appropriately adjusting the intensity of the magnetic field formed by the magnet, an accelerator that charges and accelerates the ion beam, and emits an electrostatic lens or magnetic field lens. A focusing device for focusing an ion beam, a neutral beam trap for offsetting a target from an ion beam to remove neutrons mixed in the ion beam, and a scanner for evenly spreading the ion beam on the wafer.

상술한 구성의 이온 주입 장치에서, 상기 분석기는 이온소스에서 생성된 수많은 이온들이 0∼50KeV의 일정한 추출에너지를 가진 상태에서 분석기를 통과하면서 선택된다.In the ion implantation apparatus of the above-described configuration, the analyzer is selected while passing through the analyzer in a state where a large number of ions generated in the ion source have a constant extraction energy of 0 to 50 KeV.

도 1은 종래의 이온주입장치의 분석기의 개략적인 구성도로서 도시된 바와 같이, 공정챔버(미도시) 내부에 잔류하는 산소의 양을 측정하기 위한 분석기(1)가 설치된다. 분석기(1)는 챔버(2)와, 챔버(2)의 내부에는 히터(6)가 장착되고, 외부로는 단열재(5)로 감싸져 있다. 그리고 챔버(2)의 일측 개구부(3)를 통하여 온도계(7)가 삽입 설치되고, 타측으로는 공정챔버 내부에 잔류하는 산소의 양을 측정하기 위한 센서(8)가 설치된다. 센서(8)는 개구부(4)로 삽입 설치되며, 센서(8)상에는 전위차를 체크하는 전류검출기(9)가 설치된다. 그리고 센서(9)의 후단으로 공정 가스가 유입되는 가스튜브(10)가 설치되고, 가스튜브(10)를 통하여 유입된 가스가 센서(8) 내부를 흐른 후 빠져나가는 배출관(11)이 설치된다.1 is a schematic configuration diagram of an analyzer of a conventional ion implantation apparatus, and an analyzer 1 for measuring the amount of oxygen remaining inside a process chamber (not shown) is installed. The analyzer 1 is equipped with a chamber 2, a heater 6 inside the chamber 2, and wrapped with a heat insulating material 5 to the outside. And the thermometer 7 is inserted through one opening 3 of the chamber 2, the other side is provided with a sensor 8 for measuring the amount of oxygen remaining in the process chamber. The sensor 8 is inserted into the opening 4, and a current detector 9 for checking the potential difference is provided on the sensor 8. In addition, a gas tube 10 through which the process gas flows into the rear end of the sensor 9 is installed, and a discharge pipe 11 through which the gas introduced through the gas tube 10 flows inside the sensor 8 and exits is installed. .

센서(8)는 내부에 양측이 개방되어 상기 가스튜브(10)로 유입되는 실리콘 튜브(8a)가 설치되고, 실리콘 튜브(8a)와 이격된 외측은 지르코니아로 코팅되어 챔버(2) 내부와 격리되어 있다.The sensor 8 has a silicon tube 8a which is open at both sides and is introduced into the gas tube 10, and the outside spaced apart from the silicon tube 8a is coated with zirconia and isolated from the inside of the chamber 2. It is.

그리고 개구부(3)를 통하여 대기의 산소가 유입되고 개구부(4)를 통하여 빠져나가게 된다.The oxygen of the atmosphere is introduced through the opening 3 and exits through the opening 4.

센서(8)는 기본적으로 챔버(2)측과 센서(8) 양단간의 농도차에 의하여 이온의 이동 현상에 의하여 발생하는 전류를 측정하여 검출하게 된다.The sensor 8 basically measures and detects a current generated by the movement of ions due to the difference in concentration between the chamber 2 side and the sensor 8 both ends.

그러나 센서 외부에 코팅되어 있는 지르코니아가 산소와 높은 온도에서 반응하게 되면 실리콘 튜브에 실리카가 형성되는데 이 실리카가 정상적일 때 이온의 확산 현상을 방해하게 된다. 따라서 센서 내부에 산소의 농도가 높지 않을 때는 산소의 오염이 쉽게 이루어지지 않으나 공정챔버의 유지보수나 장시간 공정챔버가 오픈되어 있을 때는 분석기 내부의 농도가 높아지게 되고 쉽게 오염이 되어 사용 수명이 짧아지거나 산소의 양을 비정상적으로 읽게 되는 문제점이 있었다.However, when zirconia, which is coated on the outside of the sensor, reacts with oxygen at high temperatures, silica forms in the silicon tube, which normally interferes with the diffusion of ions. Therefore, when the oxygen concentration is not high inside the sensor, the contamination of oxygen is not easy.However, when maintenance of the process chamber or the process chamber is open for a long time, the concentration inside the analyzer becomes high and the contamination is easily contaminated. There was a problem of reading the amount of.

본 발명은 상기한 바와 같은 결점을 해소시키기 위하여 안출된 것으로서, 공정챔버에 누출이 발생하거나 유지 보수시 센서와 공정챔버를 차단하고 센서의 내부와 챔버에 있는 산소를 강제 배출하여 산소의 오염으로부터 센서의 오동작을 방지한 이온주입장치의 분석기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above-mentioned drawbacks, the leakage occurs in the process chamber or during maintenance, the sensor and the process chamber is shut off and the oxygen from the inside of the sensor and the chamber is forcibly discharged from the contamination of oxygen It is an object of the present invention to provide an analyzer of an ion implantation apparatus which prevents malfunctions.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 공정챔버 내부에 잔류하는 산소의 양을 측정하기 위한 이온주입장치의 분석기에 있어서; 외측의 단열재 내부에 히터가 설치되는 사각의 챔버와; 상기 챔버의 일측으로부터 삽입 설치되는 온도계와; 상기 챔버의 타측에 삽입 설치되어 공정챔버 내부에 잔류하는 산소의 양을 측정하기 위한 센서와; 상기 센서 상에 설치되어 전위차를 체크하는 전류검출기와; 상기 센서의 후단으로 설치되어 유입되는 공정가스를 제 1 밸브로 제어하는 가스튜브와; 상기 센서의 후단으로 설치되어 상기 가스튜브를 통하여 유입된 가스가 상기 센서 내부를 흐른 후 빠져나가는 배출관과; 상기 배출관과 직교 방향으로 연통 설치되어, 제 2 밸브를 통하여 질소가 공급되며 벤트리 효과를 이용하여 대기를 배출하는 질소공급라인과; 상기 챔버의 일측면에 삽입 설치되어 대기가 유입되며, 제 3 밸브를 가지는 대기유입라인과; 상기 대기유입라인과 대향하는 상기 챔버 일측에 설치되어 내부 가스가 제 4 밸브를 통하여 펌핑되는 펌핑라인으로; 구성된 것을 특징으로 하는 이온주입장치의 분석기를 제공한다.The present invention for achieving the above object, in the analyzer of the ion implantation apparatus for measuring the amount of oxygen remaining in the process chamber; A rectangular chamber in which a heater is installed inside the outer heat insulating material; A thermometer inserted and installed from one side of the chamber; A sensor inserted into the other side of the chamber to measure an amount of oxygen remaining in the process chamber; A current detector mounted on the sensor for checking a potential difference; A gas tube installed at a rear end of the sensor and controlling a process gas flowing into the first valve; A discharge pipe installed at a rear end of the sensor and flowing out of the gas flowing through the gas tube and exiting the sensor; A nitrogen supply line installed in communication with the discharge pipe in a direction perpendicular to the discharge pipe and supplying nitrogen through a second valve, and discharging the air by using a ventry effect; An air inlet line inserted into one side of the chamber and into which air is introduced, and having a third valve; A pumping line installed at one side of the chamber facing the air inlet line and pumping internal gas through a fourth valve; It provides an analyzer of the ion implantation device, characterized in that configured.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.The above objects and various advantages of the present invention will become more apparent from the preferred embodiments of the invention described below with reference to the accompanying drawings by those skilled in the art.

도 1은 종래의 이온주입장치의 분석기의 개략적인 구성도이고,1 is a schematic configuration diagram of an analyzer of a conventional ion implantation apparatus,

도 2는 본 발명에 따른 이온주입장치의 분석기의 구성도이다.2 is a block diagram of an analyzer of an ion implantation apparatus according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

20 : 분석기 21 : 챔버20 analyzer 21 chamber

22 : 단열재 23 : 온도계22: insulation 23: thermometer

24 : 센서 25 : 전류검출기24 sensor 25 current detector

26 : 가스튜브 26a : 제 1 밸브26 gas tube 26a first valve

27 : 배출관 30 : 히터27: discharge pipe 30: heater

40 : 질소공급라인 42, 52, 62 : 제 2, 3, 4 밸브40: nitrogen supply line 42, 52, 62: second, third, fourth valve

50 : 대기유입라인 60 : 펌핑라인50: air inlet line 60: pumping line

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 이온주입장치의 분석기의 구성도이다.2 is a block diagram of an analyzer of an ion implantation apparatus according to the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이 분석기(20)는, 사각의 챔버(21)와, 챔버(21)에 설치되는 온도계(23) 및 센서(24), 센서(24)의 후단에 가스튜브(26)와 배출관(27)으로 크게 구성된다.As shown in FIG. 2, the analyzer 20 includes a rectangular chamber 21, a thermometer 23 installed in the chamber 21, a sensor 24, and a gas tube 26 at a rear end of the sensor 24. And the discharge pipe 27 is large.

여기서 챔버(21)는, 챔버(21)의 외측을 감싸는 단열재(22)에 히터(30)가 설치된다. 단열재(22) 내에 설치되는 히터(30)는 산소와의 반응 차단을 이룰 수 있다.The chamber 21 is provided with the heater 30 in the heat insulating material 22 which surrounds the outer side of the chamber 21 here. The heater 30 installed in the heat insulator 22 may block the reaction with oxygen.

그리고 챔버(21)의 일측으로부터 온도계(23)가 삽입 설치되고, 타측으로 공정챔버(미도시) 내부에 잔류하는 산소의 양을 측정하기 위한 센서(24)가 설치된다.And a thermometer 23 is inserted from one side of the chamber 21, the sensor 24 for measuring the amount of oxygen remaining in the process chamber (not shown) to the other side is provided.

상기 센서(24) 상에는 전위차를 체크하는 전류검출기(25)가 설치되고, 센서(24)의 후단으로 가스튜브(26)와 가스튜브(26)를 통하여 유입된 가스가 센서(24) 내부를 흐른 후 빠져나가는 배출관(27)이 설치된다.The current detector 25 is installed on the sensor 24 to check the potential difference, and the gas introduced through the gas tube 26 and the gas tube 26 flows into the sensor 24 to the rear end of the sensor 24. After the discharge pipe 27 is installed.

가스튜브(26) 상에는 제 1 밸브(26a)가 설치되어 공정가스의 유입을 제어하게 된다.The first valve 26a is installed on the gas tube 26 to control the inflow of the process gas.

그리고 배출관(27)의 끝단에 직교 방향으로 연통되어 질소가스가 공급되며, 벤트리 효과를 이용하여 대기를 배출하는 질소공급라인(40)이 설치된다.In addition, nitrogen gas is supplied to the end of the discharge pipe 27 in the orthogonal direction, and a nitrogen supply line 40 is installed to discharge the air by using a ventry effect.

질소공급라인(40) 상에는 제 2 밸브(42)가 설치되어 질소가스의 공급을 제어한다.A second valve 42 is installed on the nitrogen supply line 40 to control the supply of nitrogen gas.

한편, 챔버(21)의 내부에 대기가 유입될 수 있도록 일측면에 대기유입라인(50)이 설치된다. 대기유입라인(50) 상에는 제 3 밸브(52)가 설치된다.On the other hand, the air inlet line 50 is installed on one side so that the air flows into the chamber 21. The third valve 52 is installed on the air inlet line 50.

그리고 챔버(21) 내부의 대기 배출 및 산소를 펌핑하여 배출하기 위하여 상기 대기유입라인(50)이 설치된 챔버(21)의 대향면에 펌핑라인(60)이 설치된다.In addition, a pumping line 60 is installed on an opposite surface of the chamber 21 in which the air inflow line 50 is installed in order to pump and discharge air and oxygen in the chamber 21.

펌핑라인(60) 상에는 제 4 밸브(62)가 설치되며, 질소공급라인(40)과도 직교 방향에서 연통된다.The fourth valve 62 is installed on the pumping line 60 and communicates with the nitrogen supply line 40 in the orthogonal direction.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 이온주입장치의 분석기의 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the analyzer of the ion implantation apparatus according to the present invention configured as described above are as follows.

정상적인 공정 상태에서는 가스튜브(26)의 제 1 밸브(26a)를 통하여 공정챔버의 가스가 센서(24)로 공급된다. 그리고 대기유입라인(50)의 제 3 밸브(52)를 통하여 대기가 유입된다. 이 때, 제 2 밸브(42)가 열리고 질소공급라인(40)을 통하여 질소가스가 빠르게 흐르게 되면, 벤트리 효과에 따라 대기가 질소공급라인(40)을 통하여 배출되고, 이와 같이 배출관(27)을 통하여 배출되는 가스도 빠르게 배출된다.In the normal process state, the gas of the process chamber is supplied to the sensor 24 through the first valve 26a of the gas tube 26. And the air flows in through the third valve 52 of the air inflow line 50. At this time, when the second valve 42 is opened and the nitrogen gas flows quickly through the nitrogen supply line 40, the atmosphere is discharged through the nitrogen supply line 40 according to the ventry effect. The gas emitted through it is also quickly discharged.

한 편, 공정챔버의 유지 보수나 장시간 공정챔버가 오픈되어 있어 센서(24) 내부의 산소 농도가 높아지면 센서(24)의 사용을 중지한다.On the other hand, when the maintenance of the process chamber or the process chamber is open for a long time and the oxygen concentration inside the sensor 24 becomes high, the use of the sensor 24 is stopped.

센서(24)의 중지와 같이 제 1 밸브(26a) 및 제 2, 3 밸브(42)(52)를 차단한다.The first valve 26a and the second and third valves 42 and 52 are blocked as the sensor 24 is stopped.

그리고 제 4 밸브(62)를 열고 펌핑하여 챔버(21) 내부의 가스와 센서(24) 내부의 가스를 제거하게 된다.The fourth valve 62 is opened and pumped to remove gas in the chamber 21 and gas in the sensor 24.

따라서 산소 오염 방지를 위하여 공정챔버와 격리시키고 벤트리 효과를 이용하여 대기를 유입하고 센서 사용 중지 시 여러 개의 밸브를 사용하여 센서(24) 내부와 챔버(21)를 펌핑하여 가스를 제거하게 된다.Therefore, in order to prevent oxygen contamination, the process chamber is isolated and the atmosphere is introduced by using the ventry effect. When the sensor is stopped, the gas is removed by pumping the inside of the sensor 24 and the chamber 21 using a plurality of valves.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일실시 예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.In the above description, it should be understood that those skilled in the present invention can only make modifications and changes to the present invention without changing the gist of the present invention as merely illustrative of a preferred embodiment of the present invention.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 이온주입장치의 분석기는, 공정챔버에 누출이 발생하거나 유지 보수시 센서와 공정챔버를 차단하고, 센서의 내부와 챔버에 있는 산소를 강제 배출하여 산소의 오염으로부터 센서의 오동작을 방지하는 효과가 있다.As described above, the analyzer of the ion implantation apparatus according to the present invention, when the leak occurs in the process chamber or maintenance, the sensor and the process chamber is blocked, the oxygen is contaminated by forcibly discharging the oxygen in the interior of the sensor and the chamber There is an effect of preventing the malfunction of the sensor.

Claims (1)

공정챔버 내부에 잔류하는 산소의 양을 측정하기 위한 이온주입장치의 분석기에 있어서;An analyzer of an ion implantation apparatus for measuring the amount of oxygen remaining in the process chamber; 외측의 단열재 내부에 히터가 설치되는 사각의 챔버와;A rectangular chamber in which a heater is installed inside the outer heat insulating material; 상기 챔버의 일측으로부터 삽입 설치되는 온도계와;A thermometer inserted and installed from one side of the chamber; 상기 챔버의 타측에 삽입 설치되어 공정챔버 내부에 잔류하는 산소의 양을 측정하기 위한 센서와;A sensor inserted into the other side of the chamber to measure an amount of oxygen remaining in the process chamber; 상기 센서 상에 설치되어 전위차를 체크하는 전류검출기와;A current detector mounted on the sensor for checking a potential difference; 상기 센서의 후단으로 설치되어 유입되는 공정가스를 제 1 밸브로 제어하는 가스튜브와;A gas tube installed at a rear end of the sensor and controlling a process gas flowing into the first valve; 상기 센서의 후단으로 설치되어 상기 가스튜브를 통하여 유입된 가스가 상기 센서 내부를 흐른 후 빠져나가는 배출관과;A discharge pipe installed at a rear end of the sensor and flowing out of the gas flowing through the gas tube and exiting the sensor; 상기 배출관과 직교 방향으로 연통 설치되어, 제 2 밸브를 통하여 질소가 공급되며 벤트리 효과를 이용하여 대기를 배출하는 질소공급라인과;A nitrogen supply line installed in communication with the discharge pipe in a direction perpendicular to the discharge pipe and supplying nitrogen through a second valve, and discharging the air by using a ventry effect; 상기 챔버의 일측면에 삽입 설치되어 대기가 유입되며, 제 3 밸브를 가지는 대기유입라인과;An air inlet line inserted into one side of the chamber and into which air is introduced, and having a third valve; 상기 대기유입라인과 대향하는 상기 챔버 일측에 설치되어 내부 가스가 제 4 밸브를 통하여 펌핑되는 펌핑라인으로; 구성된 것을 특징으로 하는 이온주입장치의 분석기.A pumping line installed at one side of the chamber facing the air inlet line and pumping internal gas through a fourth valve; Analyzer of the ion implantation apparatus, characterized in that configured.
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