KR20070024881A - Ion implantation apparatus and ion implantation process - Google Patents
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Abstract
Description
도1은 본 발명의 실시예에 따른 이온주입장치를 나타낸 평면도이다.1 is a plan view showing an ion implantation apparatus according to an embodiment of the present invention.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 이온주입장치의 이온소스부를 나타낸 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing an ion source portion of an ion implantation apparatus according to an embodiment of the present invention.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 이온소스부의 영구자석어레이를 나타낸 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing a permanent magnet array of an ion source unit according to an embodiment of the present invention.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 이온주입장치의 질량분석부를 나타낸 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing a mass spectrometer of an ion implantation apparatus according to an embodiment of the present invention.
도5a 내지 도5d는 본 발명의 실시예에 따른 이온주입공정 시 발생되는 가스를 배출하는 단계를 나타낸 단면도이다.5A to 5D are cross-sectional views illustrating a step of discharging a gas generated in an ion implantation process according to an exemplary embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명><Code Description of Main Parts of Drawing>
10 : 이온주입장치 20 : 이온소스부10: ion implantation device 20: ion source unit
30 : 아크체임버 40 : 추출전극30: arc chamber 40: extraction electrode
50 : 억제전극 60 : 그라운드전극50: suppression electrode 60: ground electrode
70 : 영구자석어레이 100 : 질량분석부70
110 : 외측벽 120 : 내측벽110: outer wall 120: inner wall
130 : 빔라인부 140 : 수직스캔부130: beamline unit 140: vertical scan unit
150 : 수평스캔부 155 : 이온빔가속기150: horizontal scan unit 155: ion beam accelerator
160 : 로드락체임버 170 : 언로드락체임버160: load lock chamber 170: unload lock chamber
180 : 프로세스체임버 190 : 제1카셋트180: process chamber 190: first cassette
200 : 제2카셋트 210 : 제1로드암200: second cassette 210: first rod arm
220 : 제2로드암 230 : 제3로드암220: second rod arm 230: third rod arm
240 : 제4로드암 250 : 로드셔틀240: fourth rod arm 250: road shuttle
260 : 언로드셔틀 270 : 기판260: unload shuttle 270: substrate
280 : 테이블 290 : 펌프280: table 290: pump
300 : 촉매전극 310 : 자석필터300: catalytic electrode 310: magnet filter
본 발명은 이온주입장치 및 이온주입공정에 관한 것으로, 특히 이온주입공정 시 발생되는 가스를 방출시키는 이온주입장치 및 이온주입공정에 관한 것이다.The present invention relates to an ion implantation apparatus and an ion implantation process, and more particularly, to an ion implantation apparatus and an ion implantation process for releasing a gas generated during the ion implantation process.
일반적으로 폴리실리콘 액정표시장치의 제조공정 중에서 이온주입공정은 주입될 이온에 고에너지를 가하여 기판 상에 증착된 액티브층의 원하는 깊이까지 이 온을 고르게 주입하는 공정이다.In general, in the manufacturing process of the polysilicon liquid crystal display, the ion implantation process is a process of evenly injecting ions to a desired depth of the active layer deposited on the substrate by applying high energy to the implanted ions.
이러한 이온주입공정을 통해 소스영역 및 드레인영역과 채널영역 사이에 오프전류를 막기 위한 엘디디(LDD, Lightly Doped Drain)영역이 형성된다. 일반적으로 엘디디영역은 마스크로써 금속을 증착한 후 소스영역 및 드레인영역에 n+ 또는 p+ 이온을 주입한 다음, 마스크로 사용된 금속을 스트립하여 엘디디가 형성될 영역에 n- 또는 p- 이온을 주입하여 형성된다. 그러나, 이러한 방법은 마스크로 사용되는 금속의 증착, 식각, 스트립 등을 해야하기 때문에 그 공정이 복잡하다.Through the ion implantation process, an LED (Lightly Doped Drain) region is formed between the source region, the drain region, and the channel region to prevent off current. In general, the LED area is deposited with metal as a mask, and then n + or p + ions are implanted into the source and drain areas, and then the metal used as the mask is stripped to form n- or p- ions in the area where the LED is to be formed. It is formed by injection. However, this process is complicated because it requires the deposition, etching and stripping of the metal used as the mask.
이를 해결하기 위해 마스크로써 금속 대신 포토레지스트를 사용하는 방법이 개발되어 적용되고 있다. 포토레지스트를 마스크로 사용하면 상술한 복잡한 공정을 피할 수 있다라는 장점이 있지만 이온주입 시 가속전압 및 도즈(Dose)량에 따라 포토레지스트의 변형 및 손상이 있을 가능성이 있다.To solve this problem, a method of using a photoresist instead of a metal as a mask has been developed and applied. The use of the photoresist as a mask has the advantage of avoiding the above-described complicated process, but there is a possibility that the photoresist may be deformed or damaged depending on the acceleration voltage and the dose amount during ion implantation.
이온이 과량(예를 들어, 1E15 atom/cm2 이상)으로 주입될 경우, 포토레지스트는 이온주입 시 발생되는 열을 감당하지 못하고 변형이 일어나게 된다. 즉, 포토레지스트의 에지(Edge)부위가 말려올라가거나 얇아지게 된다. 변형된 포토레지스트의 에지부위를 통해 엘디디가 형성될 영역에 n+ 또는 p+ 이온이 주입되기 때문에 소정 구간의 엘디디영역을 형성할 수 없다. 이 때문에, 폴리실리콘 액정표시장치의 오프전류가 정상치보다 높게 되는 문제점이 발생한다.When ions are injected in excess (eg, 1E15 atom / cm 2 or more), the photoresist cannot handle the heat generated during ion implantation and deformation occurs. That is, the edge portion of the photoresist is dried or thinned. Since the n + or p + ions are implanted into the region where the LED is to be formed through the edge portion of the deformed photoresist, the LED region of the predetermined section cannot be formed. For this reason, the problem that the off current of a polysilicon liquid crystal display device becomes higher than normal value arises.
또한, 이온이 과량으로 주입될 경우, 포토레지스트와 충돌한 이온으로 인하여 포토레지스트를 구성하고 있는 탄소와 수소의 화학적 결합이 깨어지게 되며 수소, 일산화탄소와 같은 가스들이 발생하게 된다. 이들 가스 중 수소는 이온주입장 치의 프로세스체임버 및 이온소스부에 잔류하여 주입될 이온빔과 전하 교환을 함으로써 이온빔 중성화를 야기시킨다. 그 결과, 실제 주입될 이온의 비율이 변화되며 기판 간의 면저항 편차가 발생한다.In addition, when ions are injected in an excessive amount, the ions colliding with the photoresist breaks the chemical bond between carbon and hydrogen constituting the photoresist, and gases such as hydrogen and carbon monoxide are generated. Hydrogen in these gases causes ion beam neutralization by charge exchange with the ion beam to be injected and remaining in the process chamber and ion source portion of the ion implantation device. As a result, the proportion of ions to be implanted actually changes and sheet resistance variations between substrates occur.
따라서, 이온주입공정에서 발생하는 가스들을 효과적으로 방출시키는 방안이 점차 필요해지고 있는 실정이다.Therefore, there is a need for a method of effectively releasing gases generated in the ion implantation process.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이온주입공정 시 발생되는 가스를 방출시키는 이온주입장치 및 이온주입공정에 관한 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention relates to an ion implantation device and an ion implantation process for releasing a gas generated during the ion implantation process.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 기판 상부에 위치하며 포토레지스트를 마스크로 사용하여 상기 기판 상에 형성된 액티브층에 이온 주입 시 발생되는 가스를 라디칼로 변환시키는 촉매전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온주입장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is characterized in that the ion is located on the substrate and using a photoresist as a mask comprising a catalytic electrode for converting the gas generated during ion implantation into the active layer formed on the substrate into radicals Provide an injection device.
상기 라디칼이 상기 기판 방향으로 이동되지 않도록 하는 자석필터를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 자석필터는 상기 촉매전극과 상기 기판 사이에 형성될 수 있다.A magnet filter may be further included to prevent the radicals from moving toward the substrate. In addition, the magnet filter may be formed between the catalyst electrode and the substrate.
그리고, 상기 촉매전극과 상기 자석필터는 이온주입공정이 진행되는 프로세스체임버 내에 형성될 수 있다. 상기 라디칼을 외부로 배출시키는 펌프를 더 포함 할 수 있다.The catalyst electrode and the magnet filter may be formed in a process chamber in which an ion implantation process is performed. It may further include a pump for discharging the radicals to the outside.
상기 촉매전극의 표면은 백금으로 코팅될 수 있으며 상기 가스는 상기 포토레지스트로부터 발생되는 수소일 수 있다.The surface of the catalyst electrode may be coated with platinum and the gas may be hydrogen generated from the photoresist.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 기판의 소정 구간에 포토레지스트를 형성하는 단계, 상기 포토레지스트를 이용하여 상기 기판에 이온을 주입하는 단계, 상기 이온 주입 시 발생되는 가스를 촉매전극을 이용하여 라디칼로 변환시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온주입공정을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method of forming a photoresist in a predetermined section of a substrate, implanting ions into the substrate using the photoresist, and generating a radical using a catalyst electrode. It provides an ion implantation process comprising the step of converting.
자석필터를 사용하여 상기 라디칼이 상기 기판 방향으로 이동되지 않도록 하는 단계를 더 포함할 수 있다. 그리고, 상기 촉매전극과 상기 자석필터는 상기 이온주입공정이 진행되는 프로세스체임버 내에 형성될 수 있다.The method may further include using a magnetic filter to prevent the radicals from moving toward the substrate. The catalyst electrode and the magnet filter may be formed in a process chamber in which the ion implantation process is performed.
또한, 펌프를 이용하여 상기 라디칼을 외부로 배출시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 그리고, 상기 라디칼이 용이하게 형성되도록 상기 촉매전극을 소정 온도로 가열하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include discharging the radicals to the outside by using a pump. The method may further include heating the catalyst electrode to a predetermined temperature so that the radicals are easily formed.
상기 이온 주입 시 발생되는 상기 가스를 상기 촉매전극을 이용하여 상기 라디칼로 변환시키는 단계는 상기 촉매전극의 표면에 코팅된 백금에 의해 상기 가스가 상기 라디칼로 변환되는 단계일 수 있다. 상기 이온 주입 시 발생되는 상기 가스를 상기 촉매전극을 이용하여 상기 라디칼로 변환시키는 단계는 수소를 수소라디칼로 변환시키는 단계일 수 있다.The converting of the gas generated during the ion injection into the radical using the catalyst electrode may be a step of converting the gas into the radical by platinum coated on the surface of the catalyst electrode. The step of converting the gas generated during the ion implantation into the radical using the catalyst electrode may be a step of converting hydrogen into hydrogen radicals.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 이하, 첨부한 도면들 을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.Other objects and features of the present invention in addition to the above object will become apparent from the description of the embodiments with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 이온주입장치를 나타낸 평면도이다.1 is a plan view showing an ion implantation apparatus according to an embodiment of the present invention.
도1을 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 이온주입장치(10)는 이온빔을 생성하는 이온소스부(20), 이온빔 중 주입될 이온만을 분리시키는 질량분석부(100), 기판(270)이 로딩되는 로드락(Load Lock)체임버(160), 기판(270)이 언로딩되는 언로드락(Unload Lock)체임버(170), 이온주입공정이 진행되는 프로세스체임버(180)를 구비한다.Referring to FIG. 1, an
이온소스부(20)는 도2에 도시된 바와 같이 이온을 생성하는 아크체임버(30), 이온의 이동방향과 수직한 자계를 형성하는 영구자석어레이(70), 아크체임버(30)에서 이온이 나가는 방향에 순차적으로 구성되며 아크체임버(30)에서 발생한 이온 중 양이온만을 추출하여 이온빔을 생성하는 추출전극(40) 및 억제전극(50) 및 그라운드전극(60)을 포함하고 있다.As shown in FIG. 2, the
아크체임버(30)는 가스공급부(80)로부터 원료가스를 공급받는다. 가스공급부(80)는 가스통(85)에 채워진 원료가스를 가스압력조절장치(90)를 통해 일정한 압력으로 아크체임버(30)에 공급한다. 이러한 원료가스는 코일(75)의 고주파 유도 전류를 통한 가열로 인해 방출된 열전자와 충돌하게 되며 전자와 이온으로 분리된다.The
이때, 아크체임버(30)와 억제전극(50) 사이에 0KeV ∼ -90KeV의 에너지를 가하면 아크체임버(30)에서 생성된 이온 중 양이온은 영구자석어레이(70)를 통과하여 억제전극(50)의 방향으로 끌려나오게 된다. 영구자석어레이(70)는 도3에 도시된 바와 같이, N극과 S극의 자석이 연속적으로 배열되어 있으며 원하지 않는 이온의 제 거 및 이온의 균일성을 향상시킨다.At this time, when energy between 0 KeV and -90 KeV is applied between the
억제전극(50)에는 양이온과 함께 끌려 나온 전자가 통과하지 못하도록 0KeV ∼ -40KeV의 에너지가 인가된다. 추출전극(40)과 억제전극(50)을 통과한 양이온은 그라운드전극(60)으로 유도되어 이온빔의 형태로 질량분석부(100)로 유도된다.Energy of 0 KeV to -40 KeV is applied to the
질량분석부(100)는 도4에 도시된 바와 같이, 이온소스부(20)를 통과한 이온빔 중 원하는 질량을 갖는 이온을 분리시킨다. 이를 위해, 구부러진 원통형의 질량분석부(100)에는 정자기장필드(Magnetostatic field)가 형성된다. 이로 인해, 질량이 무거운 이온은 질량분석부(100)의 외측벽(110)에 충돌하게 되고 질량이 가벼운 이온은 질량분석부(100)의 내측벽(120)에 충돌하게 되며 중간의 질량을 갖는 주입될 이온만이 질량분석부(100)를 통과하게 된다. 이러한 정자기장필드의 세기를 조절하여 원하는 이온의 종을 선택할 수 있다.As shown in FIG. 4, the
질량분석부(100)를 통과한 이온빔은 이온빔가속기(155)를 통과하여 소정의 에너지(예를 들어, 30KeV ~ 200KeV 이상)를 갖게 되며 빔라인부(130)의 수평스캔부(150)와 수직스캔부(140)를 통과하여 프로세스체임버(180)로 유도된다.The ion beam passing through the
로드락체임버(160)는 프로세스체임버(180)의 일측면에 위치한다. 로드락체임버(160)로는 제1카셋트(190)에 적층되어 있는 기판(270)이 이송된다. 이를 위해, 제1카셋트(190)에 적층된 기판(270)은 로드셔틀(250)을 통해 제1로드암(210)이 잡을 수 있도록 이송되며 제1로드암(210)에 의해 로드락체임버(160)로 이송된다.The
기판(270)이 로드락체임버(160)로 이송되면 프로세스체임버(180)로 기판(270)이 이송되기 전에 프로세스체임버(180)와 동일한 고진공 상태를 만들기 위하 여 로드락체임버(160) 내는 고감압이 실시된다. 이후, 프로세스체임버(180) 내에 있는 제3로드암(230)은 로드락체임버(160) 내의 기판(270)을 프로세스체임버(180) 내의 테이블(280)에 안착시킨다.When the
언로드락체임버(170)는 프로세스체임버(180)를 기준으로 로드락체임버(160)의 위치와 대칭되게 프로세스체임버(180)의 일측면에 위치한다. 언로드락체임버(170)로는 제4로드암(240)을 통해 이온주입공정이 끝난 기판(270)이 이송된다. 이 때, 외부의 대기로 기판(270)을 노출시키기 위하여 언로드락체임버(170) 내는 대기압으로 고승압된다. 이후, 제2로드암(220)과 언로드셔틀(260)을 통해 기판(270)은 제2카셋트(200)로 적층된다.The unload
빔라인부(130)의 일측면에 위치한 프로세스체임버(180)에서는 빔라인부(130)를 통과한 이온빔에 의해 이온주입공정이 진행된다. 이를 위해, 프로세스체임버(180) 내에는 기판(270)이 로딩되는 테이블(280)이 구비되어 있다.In the
한편, 프로세스체임버(180) 내에는 이온빔의 진행방향에 순차적으로 구성되어 있는 촉매전극(300)과 자석필터(310)가 형성되어 있다. 촉매전극(300)은 소정의 두께(예를 들어, 2mm ~ 3mm)를 갖는 원반형의 스테인레스의 표면에 소정의 두께(예를 들어, 0.3㎛)의 두께를 갖는 백금(Pt)을 이온플레이팅법 등으로 코팅되어 형성된다. 이러한 촉매전극(300)은 포토레지스트에서 발생하는 가스를 라디칼로 변환시킨다.In the
자석필터(310)는 전자기장을 형성하여 촉매전극(300)에 의해 생성된 라디칼이 기판방향으로 이동하는 것을 방지한다. 이렇게 생성된 라디칼은 프로세스체임버 (180) 하부에 위치하는 펌프(290)에 의해 외부로 배출된다.The
도5a 내지 도5d는 본 발명의 실시예에 따른 이온주입공정 시 발생되는 가스를 배출하는 단계를 나타낸 단면도이다.5A to 5D are cross-sectional views illustrating a step of discharging a gas generated in an ion implantation process according to an exemplary embodiment of the present invention.
본 발명의 이온주입장치(10)는 포토레지스트(320)에서 발생되는 수소, 일산화탄소, 수증기 등 다양한 가스를 라디칼로 변환시켜 외부로 배출한다. 그러나, 이하에서는 일예로 수소(H2)를 수소라디칼(H·)로 변환하여 배출하는 것에 대해서 설명한다.The
프로세스체임버(180) 내의 테이블(280)은 기판(270)이 자신에게 안착되면 도5a에 도시된 바와 같이 기판(270)을 수직으로 세운다. 이 후, 기판(270)에 빔라인부(130)를 통과한 이온빔이 주입되어 이온주입공정이 진행된다. 이온주입공정 시에는 상술한 바와 같이 마스크로써 포토레지스트(320)를 사용하기 때문에 수소(H2)가 생성되어 프로세스체임버(180) 내에 잔류하게 된다.The table 280 in the
이러한 수소(H2)는 촉매전극(300)의 표면에 코팅된 백금에 의하여 도5b에 도시된 바와 같이 수소라디칼(H·)로 변환된다. 이 때, 수소라디칼(H·)을 용이하게 형성하기 위하여 촉매전극(300)을 소정의 온도(예를 들어, 150℃)로 가열할 수 있다. 또한, 백금 대신 수소(H2)를 수소라디칼(H·)로 변환시킬 수 있는 다른 촉매가 코팅된 촉매전극을 사용할 수 있다.This hydrogen (H2) is converted to hydrogen radical (H ·) as shown in FIG. 5B by platinum coated on the surface of the catalyst electrode (300). At this time, the
한편, 발생된 수소라디칼(H·)이 기판(270) 상에 주입될 수 있으므로 도5c에 도시된 바와 같이, 촉매전극(300)과 기판(270) 사이에 자석필터(310)를 설치한다. 자석필터(310)는 자신으로부터 생성된 전자기장을 사용하여 수소라디칼(H·)이 기 판(270) 방향으로 이동하지 못하도록 한다.On the other hand, since the generated hydrogen radicals (H ·) can be injected onto the
그런 다음, 도5d에 도시된 바와 같이, 펌프(290)를 작동시켜 수소라디칼(H·)을 프로세스체임버(180) 외부로 배출시킨다. 이 때, 펌프(290)는 기계적 압축을 이용한 진공펌프로서 고속회전을 통해 수소라디칼(H·)에 역학적인 힘을 가해 수소라디칼(H·)을 배기시킬 수 있는 터보몰레큘러펌프(Turbomolecular Pump, TMP)가 사용될 수 있다. 또한, 펌프(290)로는 극도로 냉각시킨 면에 기체를 응결시켜서 배출시키는 크라이오펌프(Cryo Pump)를 사용할 수 있다.Then, as shown in FIG. 5D, the
본 발명의 이온주입장치는 가스를 라디칼로 변환시키는 촉매전극과 촉매전극과 기판 사이에 위치하여 기판으로 라디칼이 주입되지 못하도록 하는 자석필터를 구비하고 있다.The ion implantation apparatus of the present invention includes a catalyst electrode for converting a gas into a radical, and a magnet filter positioned between the catalyst electrode and the substrate to prevent radicals from being injected into the substrate.
이러한 이온주입장치로 인해 프로세스체임버 내에서는 이온빔의 이온들과 가스 사이에 전하 교환이 일어나지 않아 실제 주입될 이온의 비율이 변화하지 않게 되며 기판 간의 면저항 편차가 발생하지 않게 된다. 또한, 이온주입공정의 안정성을 향상시킬 수 있으며 이온주입장치의 정기적인 정비주기를 길게 할 수 있으며 생산성을 향상시킬 수 있다.Due to this ion implantation device, charge exchange does not occur between the ions and the gas of the ion beam in the process chamber, so that the ratio of the ions to be actually implanted does not change and the sheet resistance variation does not occur between the substrates. In addition, the stability of the ion implantation process can be improved, the periodic maintenance cycle of the ion implantation device can be lengthened, and the productivity can be improved.
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.In the detailed description of the present invention described above with reference to the preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art or those skilled in the art having ordinary knowledge of the present invention described in the claims to be described later It will be understood that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the art.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020050080459A KR20070024881A (en) | 2005-08-31 | 2005-08-31 | Ion implantation apparatus and ion implantation process |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020050080459A KR20070024881A (en) | 2005-08-31 | 2005-08-31 | Ion implantation apparatus and ion implantation process |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20070024881A true KR20070024881A (en) | 2007-03-08 |
Family
ID=38099209
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020050080459A KR20070024881A (en) | 2005-08-31 | 2005-08-31 | Ion implantation apparatus and ion implantation process |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20070024881A (en) |
-
2005
- 2005-08-31 KR KR1020050080459A patent/KR20070024881A/en not_active Application Discontinuation
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