KR20070043526A - 이온주입설비의 엔드스테이션부 - Google Patents

이온주입설비의 엔드스테이션부 Download PDF

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KR20070043526A
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Abstract

본 발명은 이온주입설비의 엔드스테이션부를 제공한다. 상기 엔드스테이션부는 다수매의 웨이퍼들이 안착되는 스핀디스크와, 상기 스핀디스크에 안착된 상기 웨이퍼들로 이온을 주입하는 이온주입부와, 상기 스핀디스크에 연결되며, 상기 스핀디스크를 축방향을 따라 이동시키는 구동유니트 및 상기 이동되는 스핀디스크를 감지하여 상기 웨이퍼들로 이온을 주입하는 위치로 안내하는 이온주입 위치안내부를 구비한다.

Description

이온주입설비의 엔드스테이션부{END STATION OF ION IMPLANT EQUIPMENT}
도 1은 본 발명의 엔드스테이션부가 채택되는 이온주입설비를 개략적으로 보여주는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 이온주입설비의 엔드스테이션부를 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 화살표 A방향을 따르는 정면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 선 Ⅰ-Ⅰ’를 따르는 부분단면도이다.
** 도면의 주요부분에 대한 부호설명 **
100 : 이온주입설비
200 : 엔드스테이션부
210 : 스핀디스크
220 : 이온주입부
230 : 구동유니트
240 : 회전부
250 : 틸팅부
260 : 위치제어부
270 : 이온주입 위치안내부
본 발명은 이온주입설비의 엔드스테이션부에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스핀디스크를 웨이퍼 상에 이온주입시점의 위치에 정확하게 위치시키는 이온주입설비의 엔드스테이션부에 관한 것이다.
일반적으로 실리콘과 게르마늄과 같은 반도체 물질들의 특징 중의 하나는 N형 또는 P형 불순물의 첨가에 의해서 도전성이 제어된다는 점이다.
상기와 같은 불순물의 첨가방법은 확산 또는 이온주입방법을 통상적으로 사용하며, 최근에는 웨이퍼 상으로의 이온주입량을 정확하게 조절할 수 있는 이온주입방법이 주로 사용되고 있다.
이러한 이온주입방법은 원자 이온에 목표물의 표면을 뚫고 들어갈 만큼의 큰 에어지를 인가하여, 목표물의 내부로 원자 이온을 주입하는 기술을 말하며, 이러한 기술을 수행하는 설비가 이온주입설비이다.
상기 이온주입설비는 이온소스부의 내부로 공급된 중성상태의 반응가스가 필라멘트로부터 발생된 열전자에 의해 활성화되면, 전자를 이탈시키고 양이온을 발생시킨다, 이와 같이 발생된 양이온은 이온추출기를 통과하면서 고전압이 인가되어 희망하는 양이온만이 추출된다.
이어, 상기 추출된 양이온의 질량분석기를 통해 원하는 질량을 갖는 양이온만이 선별되며, 상기 선별된 양이온은 가속기에 의해 특정 에너지로 가속된 후에 이온발생원에서 이탈된 전자와 재결합하여 중성상태로 엔드스테이션부에서 대기하 는 웨이퍼들에 주입된다.
여기서, 상기 엔드스테이션부는 공정챔버와, 상기 공정챔버의 내부에 배치되며, 다수개의 웨이퍼가 안착되는 스핀디스크와, 상기 스핀디스크의 중앙부에 연결되어, 상기 스핀디스크를 소정의 알피엠으로 회전시키는 회전수단과, 상기 스핀디스크를 소정의 축방향을 따라 이동시키는 이동수단과, 상기 웨이퍼로의 이온주입량을 결정하는 페러데이컵을 구비한다.
여기서, 상기 이동수단은 모터와, 상기 모터에 연결된 엔코더와, 상기 모터와 상기 스핀디스크를 연결하는 이동축을 구비한다.
따라서, 상기 이동수단은 상기 엔코더의 정해지는 회전수에 따라 상기 페러데이컵을 통해 소정량의 이온이 상기 웨이퍼에 주입되는 시점 즉, 이온이 상기 웨이퍼에 주입되는 위치로 상기 스핀디스크를 이동시킨다.
이와 같이 이동시킨 후에, 상기 회전수단은 상기 스핀디스크를 소정의 알피엠으로 회전시키는 상태에서 상기 웨이퍼 상에 이온주입을 하는 공정을 실시한다.
그러나, 상기 이동수단에 있어서, 상기 엔코더의 회전수를 바람직하게 정하더라도, 상기 모터의 오동작으로 인하여, 상기 스핀디스크가 이온주입위치에 위치되지 못하는 경우가 발생한다. 또한, 상기 엔코더의 자체 이상으로 인하여 상기와 같은 경우가 발생하기도 한다.
이러한 경우에, 이온주입위치에 위치된 웨이퍼의 일측부는 이온이 주입되며, 그렇지 못한 위치에 위치된 웨이퍼의 일부는 이온의 주입량이 적어진다.
따라서, 웨이퍼에 주입되는 이온의 양이 차이가 발생하는 경우에, 제품불량 을 야기하여 종국에는 제품의 수율을 하락시키는 문제가 발생한다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 웨이퍼로의 이온주입위치에서 스핀디스크를 감지하여, 상기 스핀디스크를 이온주입위치에 정확하게 위치시키도록 함에 있다.
본 발명은 이온주입설비의 엔드스테이션부를 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 이온주입설비의 엔드스테이션부는 다수매의 웨이퍼들이 안착되는 스핀디스크와, 상기 웨이퍼들로 이온을 주입하는 이온주입부와, 상기 스핀디스크에 연결되며, 상기 스핀디스크를 축방향을 따라 이동시키는 구동유니트 및 상기 스핀디스크를 상기 웨이퍼들로 이온주입이 시작되는 위치에서 정지시키는 이온주입 위치안내부를 포함한다.
본 발명의 일 양태에 따른 일 실시예에 있어서, 상기 이온주입 위치안내부는 상기 스핀디스크로부터 소정 거리 이격되며, 상기 스핀디스크의 이동경로에 배치되되, 상기 웨이퍼들로 이온주입이 시작되는 위치에 배치되는 센서와, 상기 센서와 전기적으로 연결되며, 상기 구동유니트로 상기 스핀디스크의 이동신호를 전송하는 제어부를 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 다른 실시예에 있어서, 상기 센서는 광센서, 초음파센서 및 근접센서 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
본 발명에 따른 또 다른 실시예에 있어서, 상기 구동유니트는 상기 이동되는 상기 스핀디스크를 감지하여 상기 이동경로에서의 상기 스핀디스크의 이동을 제어하는 위치제어부를 구비하되, 상기 위치제어부는 상기 스핀디스크와 소정 거리 이격되며, 상기 이동경로의 시작지점에 배치되는 제 1센서와, 상기 이동경로의 마지막지점에 배치되는 제 2센서와, 상기 이동경로의 시작지점과 마지막지점의 중간지점에 배치되는 제 3센서를 구비할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여, 본 발명의 일 양태에 따른 이온주입설비의 엔드스테이션부에 대한 바람직한 실시예를 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 엔드스테이션부가 채택되는 이온주입설비를 개략적으로 보여주는 개념도이다. 도 2는 본 발명의 이온주입설비의 엔드스테이션부를 보여주는 사시도이다. 도 3은 도 2에 도시된 화살표 A방향을 따르는 정면도이다. 도 4는 도 2에 도시된 선 Ⅰ-Ⅰ’를 따르는 부분단면도이다.
도 1을 참조로 하면, 본 발명의 엔드스테이션부가 채택되는 이온주입설비(100)는 웨이퍼(W)상에 주입되어야할 이온을 발생 및 추출하여 이를 가속시켜주는 소오스챔버(120)와, 이러한 소오스챔버(120)로부터 가속된 이온을 원하는 웨이퍼(W)상에 주입되도록 하는 엔드스테이션부(200)와, 상기 엔드스테이션부(200)의 내부로 웨이퍼(W)를 로딩(Loading)시켜 주거나 상기 엔드스테이션부(200)의 내부에서 웨이퍼(W)를 언로딩(Unloading)시켜 주는 웨이퍼 이송부(160) 및 이온주입설비(100)를 전반적으로 제어해 주는 중앙제어부(미도시)로 구성된다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 소오스챔버(120)에는 소오스 가스와 열전자 가 충돌되도록 하여 이온을 발생시키는 이온소오스부(122)와, 발생되는 이온 중 공정에 필요한 이온만을 추출하는 질량분석부(124)와, 추출되는 이온을 가속시켜 고 에너지를 갖는 이온빔 상태로 변환시켜 주는 이온가속부(126) 및, 상기 이온가속부(126)와 상기 엔드스테이션부(200)를 상호 연결해 주는 빔라인(Beam line,128)이 포함된다.
그리고, 상기 엔드스테이션부(200)에는 그 일측 내벽에 빔라인(128)과 연결되어 소오스챔버(120)로부터 공급되는 이온빔이 토출될 수 있도록 빔토출구(미도시)가 형성된다.
그리고, 상기 엔드스테이션부(200)의 근방에는 웨이퍼 이송부(160)가 배치된다.
상기 웨이퍼 이송부(160)는 다수매의 웨이퍼들(W)이 적재된 복수개의 캐리어(70)와, 상기 캐리어들(70)에 적재된 웨이퍼들(W)을 상기 엔드스테이션부(200)로 로딩 또는 캐리어들(70)로 언로딩시키는 웨이퍼 이송암(165)을 구비한다.
여기서, 본 발명에 따르는 상기 엔드스테이션부(200)의 구성에 대해 좀 더 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 엔드스테이션부(200)는 상기 웨이퍼 이송암(165)으로부터 이송되는 웨이퍼들(W)이 안착되는 안착부들이 마련되는 스핀디스크(210)와, 상기 스핀디스크(210)에 연결되며, 상기 스핀디스크(210)를 소정의 알피엠(RPM)으로 회전시키는 회전부(240)와, 상기 회전부(240)에 연결되며, 상기 스핀디스크(210)를 축방향으로 이동시키는 구동유니트(230)와, 상기 구동유니트(230)와 상기 회전부(240)를 서로 연결하되, 외부로부터의 동력을 전달받아 상기 스핀디스크(210)를 틸트시키는 틸팅부(250)와 상기 스핀디스크(210)의 안착부에 안착된 웨이퍼들(W)에 소정량의 이온을 주입하는 이온주입부(220) 및 상기 이동되는 스핀디스크(210)를 감지하여 상기 웨이퍼들(W)로 이온주입이 시작되는 위치로 안내하는 이온주입 위치안내부(270)를 구비한다.
여기서, 상기 회전부(240)는 상기 스핀디스크(210)의 중앙부에 연결된 회전축(241)과, 상기 회전축(241)과 연결되는 모터(242)를 구비한다.
그리고, 상기 틸팅부(250)는 상기 모터(242)와 연결되는 제 1로봇암(251)과, 상기 제 1로봇암(251)과 힌지(253)연결되며, 외부로부터의 동력을 전달받아 상기 제 1로봇암(251)을 틸팅시키는 제 2로봇암(252)을 구비한다.
또한, 상기 구동유니트(230)는 몸체부(231)와, 상기 몸체부(231)의 내부에 설치되는 볼스크류(232)와, 상기 볼스크류(232)의 일단에 연결되는 모터(233)를 구비하되, 상기 볼스크류(232)는 상기 제 2로봇암(252)의 일단에 형성된 스크류홀(252a)에 끼워질 수 있다.
그리고, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 스크류홀(252a)이 형성된 상기 제 2로봇암(252)의 일단은 양측으로 연장된 연장부를 구비하고, 상기 연장부가 지지되어 가이드 되도록 상기 몸체(231)의 내부에 가이드홀(231a)이 형성될 수 있다.
한편, 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 이온주입 위치안내부(270)는 상기 스핀디스크(210)로부터 소정 거리 이격되며, 상기 스핀디스크(210)의 이동경로(E)에 배치되되, 상기 몸체(231)에 배치되는 센서(271)와, 상기 센서(271)와 전기적으로 연결되며, 상기 이동되는 상기 스핀디스크(210)를 감지하여 상기 모터(233)로 전기적 신호를 전송하여 상기 스핀디스크(210)의 이동을 중지시키는 제어부(272)를 구비할 수 있다.
그리고, 상기 구동유니트(230)는 상기 이동되는 상기 스핀디스크(210)를 감지하여 상기 이동경로(E)에서의 상기 스핀디스크(210)의 이동을 제어하는 위치제어부(260)를 구비하되, 상기 위치제어부(260)는 상기 스핀디스크(210)와 소정 거리 이격되며, 상기 이동경로(E)의 시작지점(S)에 배치되는 제 1센서(261)와, 상기 이동경로(E)의 마지막지점(R)에 배치되는 제 2센서(263)와, 상기 이동경로(E)의 시작지점(S)과 마지막지점(R)의 중간지점(C)에 배치되는 제 3센서(262) 및 상기 제 1,2,3센서들(261, 262, 263)과 전기적으로 연결되며, 상기 제 1,2,3센서들(261, 263, 262)로부터 전기적 신호를 전송 받아 상기 모터(233)를 제어할 수 있는 다른 제어부(265)를 더 구비할 수 있다.
여기서, 상기 제 1,2,3센서들(261, 263, 262)은 상기 몸체의 외면에 배치될 수 있다.
그리고, 상기와 같이 구성되는 엔드스테이션부(200)는 고에너지를 이용한 이온주입설비에 채택될 수 있다.
다음, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 이온주입설비의 엔드스테이션부의 작용 및 효과를 설명하도록 한다.
도 1을 참조 하면, 도시되지 않은 중앙제어부는 웨이퍼 이송암(165)을 구동 시켜 캐리어들(70)에 적재된 웨이퍼들(W)을 순차적으로 로딩하여 엔드스테이션부(200)의 스핀디스크(210)의 안착부에 순차적으로 안착시킨다. 이때, 상기 안착부는 상기 웨이퍼들(W)을 진공흡착시킬 수 있다.
이와 같이, 상기 스핀디스크(210)의 안착부에 상기 웨이퍼들(W)이 모두 안착되면, 상기 틸팅부(250)는 제 1로봇암(251)을 도 2에 도시된 바와 같이 위치시켜 상기 제 1로봇암(251)에 연결된 상기 스핀디스크(210)를 수직인 상태로 되도록 한다.
이때, 모터(242)는 회전축(241)을 소정의 알피엠으로 회전시켜, 상기 스핀디스크(210)를 회전시킬 수 있다. 이와 같은 상태에서, 상기 구동유니트(230)는 상기 스핀디스크(210)를 축방향을 따라 이동시킬 수 있다.
즉, 모터(233)는 볼스크류(232)를 회전시켜 상기 볼스크류(232)에 도 4에 도시된 바와 같이 연결된 제 2로봇암(252)을 이동시켜, 결국, 상기 스핀디스크(210)를 이동시킬 수 있다.
상기 스핀디스크(210)가 상기 구동유니트(230)에 의해 축방향을 따라 이동하면서, 이온주입 위치안내부(270)는 상기 스핀디스크(210)를 웨이퍼들(W)에 이온이 주입될 위치(P, 도 3참조)에서 정지시킬 수 있다.
즉, 도 3을 참조 하면, 이동경로(E)의 P위치에 해당하도록 몸체(231)에 배치된 센서(271)는 상기 이동되는 스핀디스크(210)를 감지할 수 있다. 예컨대, 상기 센서가 광센서인 경우에, 광을 상기 스핀디스크(210)로 발산하고, 상기 스핀디스크 (210)에서 반사된 광을 수광함으로써 상기 광센서는 상기 스핀디스크(210)를 인식한다.
이와 같이 상기 센서(271)가 스핀디스크(210)를 감지하면, 상기 센서(271)는 제어부(272)로 전기적신호를 전송하고, 상기 제어부(272)는 상기 모터(233)로 전기적 신호를 주어 모터(233)의 동작을 중지하도록 할 수 있다.
이어, 상기 제어부(233)는 이온주입부(220)로 전기적 신호를 전송하고, 상기 이온주입부(220)는 소정량의 이온을 소정의 알피엠으로 회전되는 웨이퍼들(W) 상으로 주입할 수 있다.
이와 같은 이온주입공정이 끝나면, 상기 모터(242)는 상기 스핀디스크(210)의 회전동작을 중지하고, 이어, 상기 틸팅부(250)는 상기 스핀디스크(210)를 상면이 수평이 되도록 틸팅한다. 이후, 웨이퍼 이송암(165)은 상기 웨이퍼들(W)을 순차적으로 언로딩하여 캐리어(70)에 적재할 수 있다.
또한, 위치제어부(260)는 상기와 같이 공정을 수행하는 중에, 상기 구동유니트(230)를 통해 상기 스핀디스크(210)가 축방향을 따라 이동할 경우에, 상기 스핀디스크(230)의 이동경로(E)의 범위를 제한 할 수 있도록 상기 몸체(231)에 제 1,2,3센서(261, 263, 262)가 설치된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제 1센서(261)는 S위치에 배치되어, 상기 스핀디스크(210)의 이동시작지점을 결정할 수 있다. 상기 제 2센서(263)는 상기 이동경로의 C지점에 설치되어 상기 이동경로(E)상의 중앙위치에 상기 스핀디스크(210)의 위치를 결정할 수 있다. 상기 제 3센서(262)는 상기 이동경로(E)상의 R지점에 설치되어 상기 스핀디스크(210)의 우측으로의 마지막지점 위치를 결정할 수 있다.
즉, 상기 제 1,2,3센서(261, 263, 262)는 광센서일 수 있고, 상기 센서(271)와 같이 이동되는 상기 스핀디스크(210)를 감지하면 다른 제어부(265)로 전기적 신호를 전송할 수 있고, 상기 다른 제어부(265)는 상기 모터(233)로 전기적 신호를 전송하여 상기 모터(233)의 동작을 중지시킬 수도 있다.
본 발명에 의하면, 웨이퍼들이 안착된 상태로 이동하는 스핀디스크를 상기 웨이퍼들에 이온주입이 시작되는 위치에서 감지하고, 감지하는 즉시 상기 위치에서 정확하게 정지시켜, 웨이퍼들로의 이온주입을 실시함으로써, 웨이퍼들로 주입되는 이온의 양이 웨이퍼 상에서 균일하도록 할 수 있다. 이에 따라 제품 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 다수매의 웨이퍼들이 안착되는 스핀디스크;
    상기 웨이퍼들로 이온을 주입하는 이온주입부;
    상기 스핀디스크에 연결되며, 상기 스핀디스크를 축방향을 따라 이동시키는 구동유니트; 및
    상기 스핀디스크를 상기 웨이퍼들로 이온주입이 시작되는 위치에서 정지시키는 이온주입 위치안내부를 포함하는 이온주입설비의 엔드스테이션부.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 이온주입 위치안내부는 상기 스핀디스크로부터 소정 거리 이격되며, 상기 스핀디스크의 이동경로에 배치되되, 상기 웨이퍼들로 이온주입이 시작되는 위치에 배치되는 센서와, 상기 센서와 전기적으로 연결되며, 상기 구동유니트로 상기 스핀디스크의 이동신호를 전송하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 이온주입설비의 엔드스테이션부.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 센서는 광센서, 초음파센서 및 근접센서 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이온주입설비의 엔드스테이션부.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 구동유니트는 상기 이동되는 상기 스핀디스크를 감지하여 상기 이동경로에서의 상기 스핀디스크의 이동을 제어하는 위치제어부를 구비하되, 상기 위치제어부는 상기 스핀디스크와 소정 거리 이격되며, 상기 이동경로의 시작지점에 배치되는 제 1센서와, 상기 이동경로의 마지막지점에 배치되는 제 2센서와, 상기 이동경로의 시작지점과 마지막지점의 중간지점에 배치되는 제 3센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 이온주입설비의 엔드스테이션부.
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