KR20050069673A - 이온주입장치용 아크챔버의 비임포커스슬릿 - Google Patents
이온주입장치용 아크챔버의 비임포커스슬릿 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 이온주입장치용 아크챔버의 비임포커스슬릿에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상하로 이동이 가능한 이온비임 슬릿을 설치하여 비임의 손상을 방지하고 상기 이온비임 슬릿의 위치결정은 비임 모니터가 설치되어 비임의 양을 측정하여 스테퍼모터와 리드스크류를 이용하여 이온비임 슬릿을 조절 할 수 있는 아크챔버의 비임포커스슬릿에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명은, 아크 챔버로부터 발생한 양이온들에 전기장을 걸어 포커싱하여 디파이닝 애퍼처로 추출시키는 전극이 설치되는 이온주입장치에 있어서, 상기 아크챔버와 전극사이의 이온비임 슬릿은 각각 상하 운동을 할 수 있도록 비임이온이 통과하는 중앙위치의 아래위로 설치하고, 이 이온비임 슬릿의 각각에 바이어스전압을 걸어 아크챔버에서 나오는 이온비임을 끌어당기고 비임이 브로우업되는 부분에서 다시 포커싱한 것을 그 특징으로 한다.
Description
본 발명은 이온주입장치용 아크챔버의 비임포커스슬릿에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상하로 이동이 가능한 이온비임 슬릿을 설치하여 비임의 손상을 방지하고 상기 이온비임 슬릿의 위치결정은 비임 모니터가 설치되어 비임의 양을 측정하여 스테퍼모터(Stepper Motor)와 리드스크류(Lead Screw)를 이용하여 이온비임 슬릿을 조절 할 수 있는 아크챔버의 비임포커스슬릿에 관한 것이다.
반도체 장치는 반도체 기판에 대하여 증착, 포토리소그래피, 식각,이온주입, 연마, 세정 및 건조 등의 단위 공정을 순차적이고 선택적이며 반복적으로 수행함으로서 제조된다. 최근, 저장 용량의 대형화, 처리 속도의 고속도화및 높은 신뢰도 등과 같은 반도체 장치에 대한 일련의 요구들에 부응하여 미세 패턴의 형성및 금속 배선 기술 등과 관련된 활발한 연구가 진행되고 있다.
상기 단위 공정들 중에서 이온주입공정은 반도체 웨이퍼의 특정 영역에 특정 이온들로 이루어지는 이온비임을 충돌시켜 상기 이온들을 주입하는 공정으로, 열확산 기술에 비하여, 특정 영역에 주입되는 이온의 수 및 주입 깊이 등을 조절할 수 있다는 장점이 있다. 상기와 같은 장점을 갖는 이온주입공정은 순수 실리콘(Si) 웨이퍼의 표면에 불순물을 플라즈마의 이온비임 상태로 만든 다음 웨이퍼 표면에 침투시켜 필요한 전도형 및 비저항의 소자를 얻을 수 있도록 되어 있다.
상기 이온주입공정을 수행하는 이온주입장치로는 반응가스를 필라멘트 (Filament)에서 방출되는 열전자와 강제 충돌시켜 중성상태의 반응가스에 전자를 떼어내어 양이온을 생성시키는 아크 챔버(Arc chamber)가 구비된다. 도 1 은 종래의 이온주입장치를 도시해 놓은 단면도로서, 이 이온주입장치는 비임을 만들어 내는 소스(source)부분과, 만들어진 비임을 가속하여 필요한 이온을 걸러내는 비임라인 (beam line)부분, 그리고 웨이퍼를 핸드링(handling)하여 웨이퍼에 이온을 주입 할 수 있도록 하는 엔드 스테이션(End station)등으로 크게 3부분으로 나누어지게 되는 데, 이 중에서 소스부분과 비임라인부분은 서로 도통이 되지 않도록 부싱 (1 : bushing)으로 아이솔레이션(isolation)되어 있다.
따라서, 반도체 장비중 이온주입공정은 상기 비임라인부분의 아크챔버(2)에서 가스에 열전자를 가속시켜 충돌하여 이온화하여 + 이온만을 가속하여 웨이퍼에 주입하게 된다. 이러한 아크챔버(2)의 앞단으로는 소스헤드(3)가, 뒤단으로는 전극(4)이 각기 설치되어 있다. 도 2 는 도 1 에 도시된 아크챔버가 작동하는 상태를 상세히 도시해 놓은 것으로, 상기 아크챔버(2)에서는 전극(4)을 통해 디파이닝 어퍼처(Defining aperture : 5)가 설치되어 있고 있는 바, 이는 아크 챔버(2)로부터 발생한 양이온들에 전기장을 걸어 포커싱(focusing)하여 디파이닝 애퍼처(5)로 추출시키는 전극(4)이 설치되도록 구성된다.
도 2 에 도시된 바와 같이 아크 챔버(2)의 아크슬릿에서 비임이 전위차에 의하여 나오게 되면, 상기 전극(4)을 앞 뒤로 이동시켜 비임이 가장 많이 나오는 쪽에서 비임을 포커싱하여 디파이닝 애퍼처(5)로 비임을 밀어내게 된다. 상기 아크챔버(2)와 전극(4)사이에서는 비임 브로우업(Blow-Up)되고 있다.
상기 전극(4)에서는 억압(Suppression) (-)가 걸리게 되며, 이 억압은 (+) 비임을 인렛(Inlet)부분에서는 비임을 모으는 한편 아웃렛(Outlet)에서는 밀어 내는 역할을 수행하게 된다. 이상과 같이 작동되는 아크챔버(2)에서 나오는 이온비임이 전극(4)과 아크슬릿(Arc Slit)과의 거리, 이온비임의 질량및 가속되는 에너지량에 따라 비임이 퍼져서 이온비임의 손실이 발생되게 한다는 문제점이 있었다. 그러므로, 종래에는 이온비임의 손실을 줄이기 위해 무리하게 비임을 잡기 위하여 전극을 아크챔버쪽으로 가까이 당기곤 했다.
본 발명은 상기와 같이 전극을 무리하게 조절하는 것을 개선하기 위해 발명한 것으로, 아크챔버에서 이온비임이 생성되고 전극을 통해서 비임이 비임라인 쪽으로 이동을 하게 되는 데에 상하조정이 가능한 이온비임 슬롯을 설치하여 놓음으로 상기 전극과 이온비임 슬릿과의 거리 및 이온비임의 질량과 가속되는 에너지에 따라 비임이 퍼지는 현상으로 인한 비임의 로스를 없앨 수 있도록 개량한 이온주입장치용 아크챔버의 비임포커스슬릿을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 아크 챔버로부터 발생한 양이온들에 전기장을 걸어 포커싱하여 디파이닝 애퍼처로 추출시키는 전극이 설치되는 이온주입장치에 있어서, 상기 아크챔버와 전극사이의 이온비임 슬릿은 각각 상하 운동을 할 수 있도록 비임이온이 통과하는 중앙위치의 아래위로 설치하고, 이 이온비임 슬릿의 각각에 바이어스전압을 걸어 아크챔버에서 나오는 이온비임을 끌어당기고 비임이 브로우업되는 부분에서 다시 포커싱한 것을 그 특징으로 한다.
또한 본 발명의 다른 구현예에 의하면, 아크 챔버로부터 발생한 양이온들에 전기장을 걸어 포커싱하여 디파이닝 애퍼처로 추출시키는 전극이 설치되는 이온주입장치에 있어서, 상기 아크챔버와 전극사이의 이온비임 슬릿은 각각 상하 운동을 할 수 있도록 비임이온이 통과하는 중앙위치의 아래위로 설치하고; 이 이온비임 슬롯에서 하단의 비임모니터컵을 통해 비임모니터가 설치되면서 상단의 슬릿업/다운샤프트를 통해 가이드블록이 설치되고, 이 가이드블록이 결합되는 리드스크류를 회전시키는 스테퍼모터가 설치되게 구성한 것을 그 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 예시도면에 의거하여 구성및 작용을 설명하면 다음과 같다.
도 3 은 본 발명의 실시예에 관한 이온주입장치용 아크챔버의 비임포커스슬릿을 도시해 놓은 도면이고, 도 4 는 본 발명의 이온주입장치용 아크챔버의 비임포커스슬릿을 설명하기 위한 작동구성도이다. 본 발명은 상하로 이동이 가능한 이온비임 슬릿(10)을 아크챔버(11)와 전극(12)사이에 설치하여 이온비임(14)의 손상을 방지하고, 상기 이온비임 슬릿(10)의 위치결정은 비임 모니터(22)가 설치되어 비임의 양을 측정하여 스테퍼모터(28)와 리드스크류(26)를 이용하여 이온비임 슬릿(10)을 조절할 수 있는 아크챔버의 비임포커스슬릿인 것이다.
도 3 에 도시된 바와 같이, 아크 챔버(11)로부터 발생한 양이온들에 전기장을 걸어 포커싱하여 디파이닝 애퍼처(13)로 추출시키는 전극(12)이 설치되는 데, 상기 아크챔버(11)와 전극(12)사이의 앙쪽 이온비임 슬릿(10)은 각각 상하 운동을 할 수 있도록 중앙위치의 아래위로 설치된다.
도 4 에 도시된 바와 같이, 양쪽의 각 이온비임 슬릿(10)에는 하단으로 비임모니터컵(24)이 설치되어 비임모니터(22)에 연결되는 한편 억압파워공급부(20)가 설치되어 있다. 상기 이온비임 슬릿(10)에 슬릿업/다운샤프트(21)가 설치되면서 그 주변으로 실(25)이 설치되어 있고, 상기 슬릿업/다운샤프트(21)에는 가이드블록(27)를 통한 리드스크류(26)가 설치된 상태에서 벨트로 연결된 스테퍼모터(28)가 설치되어 있다. 상기 스테퍼모터(28)와 비임모니터(22)사이에는 스테퍼모터콘트롤러(23)가 설치되어져 있다.
이상과 같이 상하운동하는 양쪽의 이온비임 슬릿(10)에는 각각 바이어스(BIAS) 전압 3kev만큼의 DC 전압을 걸게 된다. 상기 바이어스전압은 - 전위를 사용하게 되며, 아크챔버(11)에서 나오는 이온비임(14)을 끌어당기고 비임이 브로우업되는 부분에서 다시 포커싱을 하게 된다.
이때, 상기 비임포커스슬릿(10)의 상하 위치설정은, 이온비임 슬릿(10)에 삽입되어 있는 비임모니터(22)에서 이온비임(14)을 검출(detect)하게 된다. 그렇게 되면 그 시그널은 스테퍼모터 콘트롤러(23)를 통해 스테퍼모터(28)에 시그널을 주어 정지시키게 된다. 상기 이온비임(14)을 켜기 전에는 이온비임 슬릿(10)이 항상 톱포지션(top position)에 위치한다.
상기 비임모니터(22)의 비임전류검출은 이온비임 슬릿(10)하단의 비임모니터컵(24)에 + 비임이 맞게 되면, - 전자가 상기 비임모니터컵(24)으로 이동하게 되는 데, 이때 이동하는 전자의 커런트를 측정하여 모니터하게 된다.
상기 이온비임 슬릿(10)의 상하운동은 스테퍼모터(28)가 회전을 하게 되면 벨트에 의하여 구동력이 리드스크류(26)에 전달되고, 그 구동력의 의하여 상기 리드스크류(26)가 회전을 하면 가이드블록(Guide block : 27)이 상하운동을 하게 된다. 따라서,상기 가이드블록(27)에서는 슬릿업/다운샤프트(21)가 연결되어 있어 상기 비임포커스슬릿(10)이 상하 운동을 시키게 된다.
이상과 같이 구성되는 본 발명은 상하 운동하는 이온비임 슬릿을 사용하게 됨으로 질량이 작아 쉽게 브로우업이 되는 비임의 경우 상기 포커스슬릿에 의하여 포커스되어 비임의 로스를 줄일 수 있도록 구성되어 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 상하 운동의 이온비임슬릿을 사용하여 무리하게 비임을 잡기 위하여 전극을 아크챔버쪽으로 가까이 당길 필요가 없기 때문에 아킹(Arcing)발생으로 인한 장비의 손상을 방지하여 파티클에 의한 웨이퍼로스를 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 적당량의 비임 로스를 줄임으로 인해 로스량만큼 과도한 비임을 생성시키지 않기 때문에 각종 절연체의 라이프타임을 증가시킬 수 있다.
도 1 은 종래의 이온주입장치를 도시해 놓은 단면도,
도 2 는 도 1 에 도시된 아크챔버가 작동하는 상태를 도시해 놓은 상세도면,
도 3 은 본 발명의 실시예에 관한 이온주입장치용 아크챔버의 비임포커스슬릿을 도시해 놓은 도면,
도 4 는 본 발명의 이온주입장치용 아크챔버의 비임포커스슬릿을 설명하기 위한 작동구성도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 이온비임 슬릿 11 : 아크챔버
12 : 전극 13 : 디파이닝 어퍼처
14 : 이온비임 20 : 억압파워 공급부
21 : 슬릿업/다운샤프트 22 : 비임모니터
23 : 스테퍼모터 콘트롤러 24 : 비임모니터컵
25 : 실(Seal) 26 : 리드스크류
27 : 가이드블록 28 : 스테퍼모터
Claims (5)
- 아크 챔버로부터 발생한 양이온들에 전기장을 걸어 포커싱하여 디파이닝 애퍼처로 추출시키는 전극이 설치되는 이온주입장치에 있어서,상기 아크챔버와 전극사이의 이온비임 슬릿은 각각 상하 운동을 할 수 있도록 비임이온이 통과하는 중앙위치의 아래위로 설치하고, 이 이온비임 슬릿의 각각에 바이어스전압을 걸어 아크챔버에서 나오는 이온비임을 끌어당기고 비임이 브로우업되는 부분에서 다시 포커싱한 것을 특징으로 하는 이온주입장치용 아크챔버의 비임포커스슬릿.
- 아크 챔버로부터 발생한 양이온들에 전기장을 걸어 포커싱하여 디파이닝 애퍼처로 추출시키는 전극이 설치되는 이온주입장치에 있어서,상기 아크챔버와 전극사이의 이온비임 슬릿은 각각 상하 운동을 할 수 있도록 비임이온이 통과하는 중앙위치의 아래위로 설치하고;이 이온비임 슬롯에서 하단의 비임모니터컵을 통해 비임모니터가 설치되면서 상단의 슬릿업/다운샤프트를 통해 가이드블록이 설치되고, 이 가이드블록이 결합되는 리드스크류를 회전시키는 스테퍼모터가 설치되게 구성한 것을 특징으로 하는 이온주입장치용 아크챔버의 비임포커스슬릿.
- 제 2 항에 있어서,상기 이온비임 슬릿의 상하위치설정은, 이온비임 슬릿에 삽입되어 있는 비임모니터에서 이온비임을 검출하게 되면 그 시그널은 스테퍼모터 콘트롤러를 통해 스테퍼모터에 시그널을 주어 정지시킨 것을 특징으로 하는 이온주입장치용 아크챔버의 비임포커스슬릿.
- 제 2 항에 있어서,상기 비임모니터의 비임전류검출은, 비임모니터컵에 + 비임이 맞게 되면 - 전자가 상기 비임모니터컵으로 이동하게 되고, 이때 이동하는 전자의 커런트를 측정하여 모니터하게 된 것을 특징으로 하는 이온주입장치용 아크챔버의 비임포커스슬릿.
- 제 2 항에 있어서,상기 이온비임 슬릿의 상하운동은, 스테퍼모터가 회전을 하게 되면 벨트에 의해 구동력이 리드스크류에 전달되고, 그 구동력의 의하여 상기 리드스크류가 회전을 하면 가이드블록이 상하운동을 하게 된 것을 특징으로 하는 이온주입장치용 아크챔버의 비임포커스슬릿.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100734308B1 (ko) * | 2006-01-26 | 2007-07-02 | 삼성전자주식회사 | 가변 스크린 어퍼쳐를 갖는 이온 주입 시스템 및 이를이용한 이온 주입 방법 |
| KR100774813B1 (ko) * | 2006-10-18 | 2007-11-07 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 이온주입장치의 추출 전극 및 이온 빔 포커싱 방법 |
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2003
- 2003-12-31 KR KR1020030101977A patent/KR20050069673A/ko not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100734308B1 (ko) * | 2006-01-26 | 2007-07-02 | 삼성전자주식회사 | 가변 스크린 어퍼쳐를 갖는 이온 주입 시스템 및 이를이용한 이온 주입 방법 |
| KR100774813B1 (ko) * | 2006-10-18 | 2007-11-07 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 이온주입장치의 추출 전극 및 이온 빔 포커싱 방법 |
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