KR20050096032A - 이온주입장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 공정 중 배출밸브가 오염물질에 의해 오동작하는 것을 방지하도록 배출밸브 구조를 개선한 이온주입 공정처리를 위한 이온주입장치를 개시한다.

개시된 본 발명에 따른 이온주입장치는 소스부, 빔라인부 및 엔드스테이션부를 포함하는 이온주입장치에 있어서, 상기 소스부가 소스챔버와, 상기 소스챔버의 상부에 연결되는 배출밸브와, 상기 배출밸브에 연결되어 상기 소스챔버의 벤트시 가스가 배출되도록 하는 배출라인을 포함하여 구성된다.

Description

이온주입장치{ION IMPLANTATION SYSTEM}

본 발명은 반도체제조공정에 적용되는 이온주입장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 공정 중 오염물질에 의해 배출밸브가 오동작하는 것을 방지하기 위해 배출밸브구조를 개선한 이온주입장치에 관한 것이다.

반도체 소자 제조공정 중 이온주입공정은 고전압 이온포격을 써서 반도체의 조절된 지역에 선별된 불순물을 넣는 공정이다. 이러한 이온주입공정의 목적은 원하는 불순물을 원하는 양만큼 그리고 원하는 깊이만큼 웨이퍼 내로 주입함으로써 웨이퍼에 소정의 전기적 특성을 부여하는 것이다. 원하는 불순물을 생성하기 위해서 원재료인 가스가 사용되며, 상기 가스는 소스챔버에서 이온화되어 웨이퍼에 주입되게 된다.

이렇게 불순물을 웨이퍼에 주입하기 위해 이온주입장치가 이용되는데 기존의 이온주입장치에 대해 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 이온주입장치의 개략적인 구성을 보여주는 도면이고, 도 2는 종래의 이온주입장치의 소스부의 구성을 보여주는 단면도이다.

도 1을 참조하면, 기존의 이온주입장치는 소스부(10), 빔라인부(20), 엔드스테이션부(30)로 구성되는데, 상기 소스부(10)는 이온 소스(16), 파워공급장치(14), 방출 전극 또는 그리드(18)을 포함하고, 상기 빔라인부(20)는 자기 빔 분석기(21) 및 제어기(22)를 포함한다.

여기서 상기 소스부의 소스챔버(Source Chamber)는 이온소-스(Ion Source)인 텅스텐 필라멘트(Tungstn filment)를 교체할 때 진공상태에서 대기압 상태로 되고 빔 라인부(Beamline)는 이온빔(Ion beam)을 포커싱(Focusing)하는데 이용되는 그래파이트(graphite)를 교체하거나 트러블 슈팅(Trduble Shooting)할 때 진공상태에서 대기압 상태로 되며, 엔드스테이션(END Station)은 웨이퍼를 로딩, 언로딩(Loadin, unloding)할 때나 트러블 슈팅 할 때 진공상태에서 대기압상태로 된다.

또한, 이온은 소스(16)에서 발생되어 소스(16)의 전극(18)으로부터 방출되며, 빔 하우징(24)내의 이온 빔 경로(25)를 통하여 이온 주입 챔버(34)로 전달된다.

그리고, 빔 분석기(21)는 이온소스(16)로부터 방출된 빔의 컴포넌트를 선택적으로 분리하여 원하는 질량의 이온만이 이온주입 챔버(34)로 전달되도록한다.

이온주입 챔버(34)는 동 챔버(34)내에 장착된 하나 이상의 타깃 또는 웨이퍼를 지지하는 지지부(30) 및 이온주입 챔버(34) 하우징에 대하여 상기 지지부(30)의 이동을 제어하는 구동 매카니즘을 포함한다.

도 2를 참조하면, 상기 소스부(10)는 소스챔버(11)와, 배출밸브(12) 및 배출라인(13)을 포함한다. 상기 소스챔버(11)에는 필라멘트 가열기 공급장치(15a)와 방전파워 공급장치(15b)가 전기적으로 연결된다.

이온 주입 소스로는 화합물의 형태 또는 단체로서 증발시킬 수 있는 것이 사용되고, 붕소, 인, 비소 등에서는 할로겐화물, 수소화물이나 그것들과 수소 등의 혼합 가스가 사용된다.

목적하는 불순물을 이온주입장치의 소정의 경로를 통하여 반도체 기판에 주입하는 첫 번째 단계는 소스챔버 내에 구비된 필라멘트의 열전자에 의하여 소스 쳄버 내의 가스를 이온화하는 것이다. 따라서, 이온주입장치가 가동된 이후에는 소스챔버 내에는 소정량의 가스 이온들이 잔류하게 된다. 즉, 소스챔버 내에서 이온화된 이온들이 전부 반도체 기판으로 전달되는 것이 아니며, 일부는 반도체 기판에 도달하여 반도체 기판 내부로 이온주입되지만, 일부는 소스챔버 내부에 잔류하게 된다. 또한 상기 소스챔버의 청소(cleaning)시 가스이온들에 의해 발생하는 노폐물들 역시 소스챔버 내에 잔류하게 된다.

상기 소스챔버(11)의 벤트(vent)시에는 상기 배출밸브(12)를 통하여 소스챔버 내부의 잔여물들이 배출라인(13)으로 분출되어진다.

그러나 이러한 종래기술에 의하면 배출밸브가 상기 소스챔버의 하부에 설치되어 있기 때문에 이러한 잔여물들이 상기 배출밸브의 내부에 붙게 되어 상기 배출밸브가 정상적으로 동작하지 못하게 되므로서 장비고장의 원인이 된다.

또한 배출밸브가 소스챔버의 하부에 설치되어 있어 챔버 벤트후 고진공시에 챔버의 리크포인트 및 오염요소로작용될 수 있는 원인이 된다.

이에 본 발명은 상기 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 소스챔버의 벤트시 가스이온 등의 오염물질이 배출밸브에 붙게 되어 상기 배출밸브가 오염물질에 의해 오동작하는 것을 방지할 수 있는 이온주입장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이온주입장치는 소스부, 빔라인부 및 엔드스테이션부를 포함하는 이온주입장치에 있어서, 상기 소스부는: 소스챔버와 상기 소스챔버에 상부에 연결되는 배출밸브와 상기 배출밸브에 연결되어 상기 소스챔버의 벤트시 가스가 배출되도록 하는 배출라인을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 배출밸브는 일정 압력 이상이 되었는지 여부에 따라 열리고 닫히는 릴리프 밸브(relief valve)를 사용한다.

이하, 본 발명에 따른 이온주입장치의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 도면을참조하여 설명되는 본 발명의 실시예들은 본 발명과 관련한 산업기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이온주입장치의 소스부의 구성을 보여주는 단면도이다.

본 발명의 실시예에 따른이온주입장치는, 불순물 이온을 생성하는 소스부(ion source)와, 생성된 이온에 필요한 에너지를 부여하는 빔라인부(beam line section)와, 엔드스테이션부(END station)를 포함하여 구성된다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이온주입장치의 소스부(100)는 소스챔버(110)와, 배출밸브(120)와, 배출라인(130)을 포함하여 구성되어 있다. 상기 소스챔버(110)에는 필라멘트가열기 공급장치(150a)와 방전파워 공급장치(150b)가 전기적으로 연결되어 있다.

또한, 상기 소스챔버(110)에는 이온화 전자를 형성하는 필라멘트(140)가 장착되어 있다. 상기 이온화 전자는 소스챔버(110) 내로 주입된 이온생성물질과 충돌하여 이 물질을 이온화시킨다.

그리고, 상기 필라멘트는 필라멘트 가열기 공급장치(150a)에 의해 공급되는 전원에 의해 가열된다.

또한, 상기 배출밸브(120)는 상기 소스챔버(110)의 상부에 연결되어 있다.

상기 배출밸브(120)는 밸브 입구쪽의 압력이 상승하여 미리 정해진 일정 압력이 되었을 때 자동적으로 밸브가 열리고, 압력이 소정의 값으로 강하하면 다시 밸브가 닫히도록 동작하는 릴리프 밸브(relief valve)를 사용한다.

이하에서는 상기와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 이온주입장치의 동작 원리에 대해 설명한다.

먼저, 소스챔버(110)에 가스가 유입되고 필라멘트(140)가 가열되면 가스가 이온화되며, 이온화 과정에서 소스챔버(110) 내부에서 발생하는 오염물이나 이온 잔여물들은 소스챔버(110)의 바닥에 주로 쌓이게 된다.

이러한 소스챔버(110)의 잔류물들은 소스챔버(110)의 벤트시 상기 배출밸브(120)를 통하여 배출라인(130)을 통하여 분출된다. 이때, 배출밸브(120)는 소스챔버(110) 내부로 공급되어지는 질소(N2) 가스의 압력이 어느 값 이상이 되면 열리도록 세팅되어 있다. 예컨대, 소스챔버(110)에 공급되어지는 질소(N2)가스의 압력이 14PSI 이상이 되면 밸브가 열리도록 세팅할 수 있다.

또한, 배출밸브(120)는 상기 소스챔버(110)의 상부에 연결되어 있어 소스챔버(110)의 벤트시에 챔버 내부의 오염물질들이 배출밸브(120)에 들어가지 않게 된다.

상기와 같이, 배출밸브(120)를 소스챔버(110)의 상부에 연결할 경우 종래와 같이 소스챔버(110) 내의 오염물들이 배출밸브(120)의 내부에 쌓여 배출밸브(120)의 오동작이 발생하는 현상, 예컨대 소스챔버(110) 내의 오염물질들이 릴리프 밸브의 내부에 쌓여 릴리프 밸브가 정해진 압력보다 낮은 압력에서도 열리게 되는 현상을 방지할 수 있다.

이상에서, 본 발명에 따른 회로의 구성 및 동작을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 소스부의 배출밸브를 소스챔버의 상부에 연결함으로써, 배출밸브가 소스챔버의 하부에 위치함에 따라오염물들이 밸브에 축적되어 발생하는 밸브의 오동작을 방지할 수 있다는 장점이 있다.

특히 배출밸브의 리크현상을 방지함으로써 설비의 백업(back-up)시간을 단축하여 설비가동률을 증대하고 생산량을 증가시킬수 있다는 장점이 있다.

도 1은 종래의 이온주입장치의 개략적인 구성을 보여주는 도면

도 2는 종래의 이온주입장치의 소스부의 구성을 보여주는 단면도

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이온주입장치의 소스부의 구성을 보여주는 단면도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

11, 110 : 소스챔버 120 : 배출밸브

130 : 배출라인

Claims (2)

1. 소스부, 빔라인부 및 엔드스테이션부를 포함하는 이온주입장치에 있어서,

   상기 소스부는:

   소스챔버와

   상기 소스챔버의 상부에 연결되는 배출밸브와

   상기 배출밸브에 연결되어 상기 소스챔버의 벤트시 가스가 배출되도록 하는 배출라인을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이온주입장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 배출밸브는 일정 압력 이상이 되었는지 여부에 따라 열리고 닫히는 릴리프 밸브(relief valve)인 것을 특징으로 하는 이온주입장치.