KR20060078946A

KR20060078946A - 이온주입장치의 플래튼 각도 모니터링 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20060078946A
Application number: KR1020040118201A
Authority: KR
Inventors: 신문우
Original assignee: 동부일렉트로닉스 주식회사
Priority date: 2004-12-31
Filing date: 2004-12-31
Publication date: 2006-07-05

Abstract

본 발명은 웨이퍼에 입사되는 이온빔에 대하여 일정한 각도로 틀어주는 플래튼의 각도를 실시간으로 모니터링할 수 있는 이온주입장치의 플래튼 각도 모니터링 시스템 및 방법에 관한 것으로, 웨이퍼가 안착되는 플래튼과 상기 플래튼의 회전각도를 설정하는 X축회전부와 Y축회전부를 포함하여 이루어진 이온주입장치의 플래튼 각도 모니터링 시스템에 있어서, 상기 플래튼과 대향되는 측에 설치되어 레이저빔이 발생되는 레이저발생기; 상기 레이저발생기에서 발생되어 입사되는 입사광선을 반사시키는 반사판; 상기 반사판에서 반사된 반사광선이 입사되어 센서부에 의해 레이저발생기를 기준원점으로 하여 X축방향거리와 Y축방향거리가 측정되는 감지판; 상기 감지판의 센서부로부터 측정된 X축방향의 거리와 Y축방향의 거리 데이터를 송신받아 플래튼의 틸팅각을 계산하여 모니터링하는 제어부; 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 이와같은 구성에 의한 본 발명은 실시간으로 플래튼의 각도를 모니터링할 수 있어 틸트모터에 의한 각도설정에 오차가 있어 잘못 설정된 각도를 초기화된 상태로 하여 이온주입이 되는 것을 방지하고 채널링 효과를 방지하여 공정 사고 발생을 줄일 수 있는 효과가 있다.

이온주입장치, 플래튼, 틸팅각

Description

이온주입장치의 플래튼 각도 모니터링 시스템 및 방법{System and method for monitoring the angle of platen}

도 1은 종래의 플래튼 각도 설정 장치를 보여주는 개략도,

도 2는 본 발명에 따른 플래튼 각도 모니터링 시스템을 보여주는 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 감지판과 센서부를 보여주는 개략도,

도 4는 본 발명에 따른 틸팅각이 계산되는 상태를 보여주는 설명도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 웨이퍼 10 : 플래튼

20 : X축회전부 30 : Y축회전부

100 : 레이저발생기 200 : 반사판

210 : 전면부 220 : 반사판고정부재

300 : 감지판 310 : 수평센서부

320 : 수직센서부 330 : 이온빔통과부

400 : 제어부 510 : 입사광선

520 : 반사광선 530 : 수직선

본 발명은 이온주입장치의 플래튼 각도 모니터링 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼에 입사되는 이온빔에 대하여 일정한 각도로 틀어주는 플래튼의 각도를 실시간으로 모니터링함으로써 공정사고를 예방할 수 있는 이온주입장치의 플래튼 각도 모니터링 시스템 및 방법에 관한 것이다.

이온주입(ion implantation)은 불순물을 반도체 웨이퍼에 주입하는 기술이다. 소망하는 불순물 재료가 이온소스(Ion source)에서 이온화되어 양이온으로 대전되고, 이온분류기에서 양이온 각각의 질량에 의해서 필요로 하는 양이온만을 추출하며, 그 추출된 이온들은 미리 정해진 에너지의 이온빔을 형성하도록 가속화되어, 이온빔이 웨이퍼의 표면으로 향한다.

빔의 활성 이온들은 반도체 물질 속으로 침투되고 이렇게 침투된 이온은 웨이퍼(또는 웨이퍼 상의 물질막)내의 원자핵 및 전자와 충돌하여 에너지를 잃고 일정한 깊이에서 멈추게 되고 반도체 물질의 결정 격자로 매립되어 원하는 전도도의 영역을 형성한다.

이온주입장치에서 이온소스로부터 발산된 이온빔은 원하지 않는 이온의 혼입을 제거하기 위해 질량 분석되고, 원하는 에너지로 가속화되어, 타겟(target)인 웨이퍼의 전 표면에 골고루 방사된다.

그러나 단결정 실리콘 타겟 또는 비결정형 타겟에 이온을 주입할 때 채널링 효과(channeling effect)가 생긴다. 이는 결정 중에 이온이나 전자가 입사했을 때 결정의 원자 배열에 대하여 특정한 방향으로 입사하면 특히 깊이 침입하는 현상을 말한다. 채널링 효과는 일부분에 치우쳐 깊이 이온이 주입되어 원하지 않는 부분까지 전기적 특성을 바꾸어 소자의 성능에 악영향을 미치며, 이온 주입되는 깊이가 이온빔에 민감하게 변하여 이온 주입 공정을 원활하게 제어하는데 장애요인이 되고 있다.

종래에 채널링 효과를 예방하기 위한 방법으로 가장 널리 사용되는 방법은 웨이퍼를 입사되는 이온빔에 대하여 일정 각도로 틀어주는(tilting)것이다. 이 방법은 도 1에 도시된 바와 같이, 반도체 웨이퍼가 장착된 플래튼(10)이 X축과 Y축 각각의 회전부(20,30)에 장착된 틸트모터(tilt motor)에 의해 구동된다. 상기 틸트모터의 구동력으로 플래튼(10)은 일정 각도로 기울어 지는데, 이와 같이 틸팅각(Tilt Angle)(α)을 세팅(setting)하고 틸트모터의 엔코더(encord)의 신호에 의해 틸팅각을 감지하게 된다.

그러나 상기 틸트모터의 이상작동에 의해 플래튼의 틸팅각(α)이 잘못 세팅(setting)되는 경우 또는 설비 오류로 인하여 실제 기준점 위치 자체가 틀어지는 경우에는 플래픈(10)의 초기 틸팅각(α)이 잘못 설정되는 문제점이 있다. 결국, 이온 주입 공정은 잘못 설정된 플래튼(10)의 틸팅각(α)을 초기화된 상태로 인식하고, 그 상태에서 이온 주입 공정이 진행되므로, 반도체 소자는 원하는 특성을 얻을 수 없게 된다. 따라서 틸트모터의 엔코더의 신호에 의해 틸팅각(α)을 측정하는 간 접적인 방법은 실제 플래튼(10)의 기울어진 각도와 오차를 발생시킬 수 있어, 이와 같은 종래의 이온 주입 장치에서 플래튼(10)의 틸팅각(α)을 유지 관리할 수 있는 효과적인 감지 시스템이 없는 상태이다.

또한, 플래튼(10)은 공정 제어실의 모니터를 통하여 점검할 수도 있지만 기울임 오차의 정도가 눈으로 파악할 정도로 크지 않아 공정 관리자가 쉽게 알 수 없기 때문에 관리하기는 어려운 문제점이 있으며, 틸팅각(α)의 오차가 작다해도 이온 주입이 진행되면 채널링 효과가 효과적으로 예방되지 않아 국소 부위에 이온이 깊이 주입되는 공정 사고가 발생한다.

따라서 본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 본 발명의 이온주입장치의 플래튼 각도 모니터링 시스템 및 방법은 레이저발생기에서 발생된 입사광선이 반사판에 의해 반사되고 이와같은 반사광선이 감지판에 입사되는 위치를 검출하여 플래튼의 틸팅각을 산출함으로써, 틸트모터에 의한 각도설정에 오차가 있더라도 실시간으로 플래튼의 각도를 모니터링할 수 있고 채널링 효과를 방지하여 공정 사고 발생을 줄일 수 있는 이온주입장치의 플래튼 각도 모니터링 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 이온주입장치의 플래튼 각도 모니터링 시스템 및 방법은, 웨이퍼가 안착되는 플래튼과 상기 플래튼의 회전각도를 설정하는 X축회전부와 Y축회전부를 포함하여 이루어진 이온주입장치의 플래튼 각도 모니터링 시스템에 있어서, 상기 플래튼과 대향되는 측에 설치되어 레이저빔이 발생되는 레이저발생기; 상기 레이저발생기에서 발생되어 입사되는 입사광선을 반사시키는 반사판; 상기 반사판에서 반사된 반사광선이 입사되어 센서부에 의해 레이저발생기를 기준원점으로 하여 X축방향거리와 Y축방향거리가 측정되는 감지판; 상기 감지판의 센서부로부터 측정된 X축방향의 거리와 Y축방향의 거리 데이터를 송신받아 플래튼의 틸팅각을 계산하여 모니터링하는 제어부; 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 반사판은 플래튼의 상부에 결합되어 플래튼과 동일한 각도로 기울어지도록 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 센서부는 수직방향으로 배열되어 Y축방향거리를 감지하는 수직센서부와 수평방향으로 배열되어 X축방향거리를 감지하는 수평센서부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명은, 이온주입장치에서 웨이퍼가 안착되는 플래튼 각도를 모니터링 하는 방법에 있어서, 상기 레이저발생기에서 레이저빔이 발생되어 반사판에 입사되는 단계; 상기 반사판에서 반사된 반사광선이 감지판에 입사되는 단계; 상기 감지판에 입사된 광선을 센서부에 의해 레이저발생기를 기준원점으로 하여 X축방향거리와 Y축방향거리를 검출하는 단계; 상기 센서부에서 검출된 X축방향거리와 Y축방향거리 데이터가 제어부로 송신되는 단계; 상기 제어부에서 X축방향거리와 Y축방 향거리 데이터로부터 플래튼의 틸팅각이 계산되는 단계; 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 플래튼 각도 모니터링 시스템을 보여주는 사시도이다. 틸트모터가 연결된 X축회전부(20)와 Y축회전부(30)는 종래와 동일하게 설치된다. 상기 X축회전부(20) 전방부에 플래튼(10)이 고정설치되고, 상기 플래튼(10)의 전면에 웨이퍼(1)가 안착된다.

한편, 상기 플래튼(10)과 대향되는 측에는 레이저빔이 발생되는 레이저발생기(100)가 감지판(300)에 설치된다. 상기 레이저발생기(100)에서 발생된 입사광선(510)은 반사판(200)으로 입사된다. 상기 반사판(200)은 플래튼(10)의 상단부에 반사판고정부재(220)에 의해 고정설치된다. 상기 반사판(200)의 전면부(210)는 상기 입사광선(510)이 반사될 수 있도록 레이저발생기(100)와 대향되도록 설치되는 한편, 반사판(200)의 전면부(210)는 플래튼(10)의 전면부(11)와 평행하게 되도록 반사판고정부재(220)에 의해 결합설치되어 플래튼(10)과 동일한 각도로 기울어지도록 되어 있다.

상기 반사판(200)의 전면부(210)에서 반사된 반사광선(520)은 감지판(300)으로 입사된다. 상기 반사광선(520)은 플래튼(10)의 틸팅각으로 인해 레이저발생기 (100)로부터 떨어진 감지판(300)상의 일정지점(D)에 도달하게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 감지판과 센서부를 보여주는 개략도이다. 상기 감지판(300)에는 반사광선(520)이 D지점에 입사된다. 이렇게 입사된 레이저빔은 센서부(300)에 의해 X축방향거리와 Y축방향거리가 검출된다. 상기 센서부(300)는 감지판(300)의 하부에 수평방향으로 배열되어 X축방향거리를 감지하는 수평센서부(310)와 감지판(300)의 측부에 수직방향으로 다수개의 센서가 배열되어 Y축방향거리를 감지하는 수직센서부(320)로 이루어져 있다. 상기 레이저발생기(100) 하부에는 이온빔이 통과할 수 있는 이온빔통과부(330)가 형성되어 있다.

도 4는 본 발명에 따른 틸팅각이 계산되는 상태를 보여주는 설명도로서, 도 4를 참조하여 플래튼 각도 모니터링 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 레이저발생기(100)에서 레이저빔이 발사되어 입사광선(510)이 반사판(200)에 입사된다. 상기 반사판(200)에 입사된 입사광선(510)은 반사되고, 반사된 반사광선(520)은 감지판(300)으로 입사된다. 상기 입사광선(510)이 반사판(200)의 수직선(530)과 이루는 각도와 반사광선(520)이 수직선(530)과 이루는 각도는 동일하다.

상기 감지판(300)에서는 레이저빔이 입사된 지점(D)의 위치가 센서부(300)에 의해 검출되는데, 레이저발생기(100)가 설치된 위치를 기준원점으로 하여 X축방향거리(X)는 수평센서부(310)가, Y축방향거리(Y)는 수직센서부(320)가 검출하게 된 다. 이와같이 검출된 X축방향거리(X) 및 Y축방향거리(Y) 데이터는 제어부(400)로 송신된다. 상기 제어부(400)에서는 X축방향거리(X) 및 Y축방향거리(Y)를 기준으로 틸팅각(Tilt Angle)(α)을 계산하는데, 그 식은 다음과 같다.

수평방향으로의 틸팅각(α) = 1/2(180-(90+tan^-1(A/X)))

수직방향으로의 틸팅각(α) = 1/2(180-(90+tan^-1(A/Y)))

X는 레이저발생기(100)에서 레이저빔이 도달한 지점(D)까지의 수평거리이고, Y는 레이저발생기(100)에서 레이저빔이 도달한 지점(D)까지의 수직거리이며, A는 감지판(300)에서 반사판(200)의 반사지점까지의 거리를 나타낸다.

틸팅각(α)은 입사광선(510)이 수직선(530)과 이루는 각도(β)와 동일하고, 또한 반사광선(520)이 수직선(530)과 이루는 각도(γ)와 동일하므로, 틸팅각(α)은 상기 식에 의해 구할 수 있다.

이렇게 구해진 틸팅각(α)은 제어부(400)에서 공정도중 실시간으로 모니터링할 수 있어, 틸팅각(α)의 잘못된 설정으로 인하여 발생하는 채널링효과와 이로 인한 공정사고를 방지할 수 있게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 이온주입장치의 플래튼 각도 모니터링 시스템 및 방법에 의하면, 레이저발생기에서 발생된 입사광선이 반사판에 의해 반사되고 이와같은 반사광선이 감지판에 입사되는 위치를 검출하여 플 래튼의 틸팅각을 산출함으로써, 실시간으로 플래튼의 각도를 모니터링할 수 있어 틸트모터에 의한 각도설정에 오차가 있어 잘못 설정된 각도를 초기화된 상태로 하여 이온주입이 되는 것을 방지하고, 그로 인해 웨이퍼의 특정한 방향으로 이온이 깊이 주입하여 원하지 않는 부분까지 전기적 특성을 바꾸어 소자의 성능에 악영향을 미치는 채널링 효과를 방지하여 공정 사고 발생을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims

웨이퍼가 안착되는 플래튼과 상기 플래튼의 회전각도를 설정하는 X축회전부와 Y축회전부를 포함하여 이루어진 이온주입장치의 플래튼 각도 모니터링 시스템에 있어서,

상기 플래튼과 대향되는 측에 설치되어 레이저빔이 발생되는 레이저발생기;

상기 레이저발생기에서 발생되어 입사되는 입사광선을 반사시키는 반사판;

상기 반사판에서 반사된 반사광선이 입사되어 센서부에 의해 레이저발생기를 기준원점으로 하여 X축방향거리와 Y축방향거리가 측정되는 감지판;

상기 감지판의 센서부로부터 측정된 X축방향의 거리와 Y축방향의 거리 데이터를 송신받아 플래튼의 틸팅각을 계산하여 모니터링하는 제어부;

를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이온주입장치의 플래튼 각도 모니터링 시스템.
제1항에 있어서, 상기 반사판은 플래튼의 상부에 결합되어 플래튼과 동일한 각도로 기울어지도록 이루어진 것을 특징으로 하는 이온주입장치의 플래튼 각도 모니터링 시스템.
제1항에 있어서, 상기 센서부는 수직방향으로 배열되어 Y축방향거리를 감지하는 수직센서부와 수평방향으로 배열되어 X축방향거리를 감지하는 수평센서부로 이루어진 것을 특징으로 하는 이온주입장치의 플래튼 각도 모니터링 시스템.
이온주입장치에서 웨이퍼가 안착되는 플래튼 각도를 모니터링 하는 방법에 있어서,

상기 레이저발생기에서 레이저빔이 발생되어 반사판에 입사되는 단계;

상기 반사판에서 반사된 반사광선이 감지판에 입사되는 단계;

상기 감지판에 입사된 광선을 센서부에 의해 레이저발생기를 기준원점으로 하여 X축방향거리와 Y축방향거리를 검출하는 단계;

상기 센서부에서 검출된 X축방향거리와 Y축방향거리 데이터가 제어부로 송신되는 단계;

상기 제어부에서 X축방향거리와 Y축방향거리 데이터로부터 플래튼의 틸팅각이 계산되는 단계; 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이온주입장치의 플래튼 각도 모니터링 방법.