KR20070069464A - 이온주입장비에서 빔 드랍 방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이온주입장비에서 빔 드랍 방지장치에 관한 것으로, 빔 커런트를 일시 차단하는 플래그 패러데이, 그 후방에 놓여 기본적인 포커싱을 유도하는 바이어스 어퍼처, 빔 커런트의 통로인 E-샤워, 웨이퍼가 로딩되고 고속회전되는 디스크 및 이를 통과한 빔 커런트를 포집하고 리딩하여 공정의 적절성을 평가하는 디스크 패러데이를 포함하는 이온주입장비의 하이 커런트 프로세스 챔버에 있어서; 상기 E-샤워의 외측에 서로 같은 극끼리 마주보도록 전자석을 배치하고, 그 전원은 상기 E-샤워의 파워서플라이로부터 얻는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명은 E-샤워 출구 부위에서 전자석에 의해 빔 포커싱이 일어나고, 나아가 디스크홀을 추가함으로써 빔 드랍 현상이 억제되며, 디스크 패러데이에 자석을 부가함으로써 임플란트시 보다 정확한 빔 커런트를 리딩할 수 있어 공정시간 및 공정손실을 억제하고, 장비의 안정화를 꾀할 수 있게 된다.

이온주입, 하이 커런트, 디스크 패러데이, 디스크, 웨이퍼, 빔 드랍

Description

이온주입장비에서 빔 드랍 방지장치{APPARATUS FOR PREVENTING BEAM DROP IN THE ION IMPLANTING EQUIPMENT}

도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 이온주입장비의 하이 커런트 프로세스 챔버를 보인 예시적인 단면도,

도 3은 종래 기술에 따른 디스크의 예시도,

도 4는 본 발명에 따른 이온주입장비의 하이 커런트 프로세스 챔버를 보인 예시적인 단면도,

도 5는 본 발명에 따른 디스크의 예시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 -- 플래그 패러데이 20 -- 바이어스 어퍼처

30 -- E-샤워 40 -- 디스크

50 -- 회전모터 60 -- 디스크 패러데이

70 -- 전자석 80 -- 파워서플라이

90 -- 영구자석

본 발명은 이온주입장비에서 빔 드랍 방지장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이온주입장비인 하이 커런트(High Current) 프로세스 챔버에서 유발되는 빔 드랍(Beam Drop) 현상을 억제하여 웨이퍼 및 공정타임 손실을 줄일 수 있도록 한 이온주입장비에서 빔 드랍 방지장치에 관한 것이다.

일반적으로, 웨이퍼는 각종 공정을 거치면서 산화, 확산 등에 의해 웨이퍼의 전기적 성질을 변화시키거나, 웨이퍼의 상면에 원하는 박막을 증착시킨 후 사진,식각 등의 공정을 진행하여 기본적인 회로소자가 웨이퍼상에 집적된다.

이들 중 이온주입방법은 실리콘 웨이퍼에 전기적 특성을 부여하기 위해 불순물을 첨가하는 물리적 방법으로서, 필요한 종류의 불순물 이온을 필요한 양만큼 선택 가속하여 웨이퍼의 필요한 부분에 선택적으로 필요한 깊이만큼 주입하는 기술이다.

이러한 이온주입방법은 종래의 확산법에 비해 불순물이 측면으로 퍼지는 현상이 적고, 저온 공정이 가능하여, 포토레지스트를 손상시키지 않고도 도핑 영역을 정교하게 형성할 수 있는 등 확산법의 한계를 극복할 수 있는 특징을 갖고 있어 최근 반도체 제조분야에 일반적으로 활용되고 있으며, 이런 공정을 진행하는 설비가 이온주입장비이다.

종래 이온주입장비는 예컨대, 도 1의 도시와 같이, 공정진행전에 알맞은 빔 커런트(Beam Current)를 셋업하여 플래그 패러데이(Flag Faraday)(10)가 빔 커런트를 리딩(Reading) 및 차단하고 있다가 웨이퍼(W) 13장이 디스크(40)에 로딩된 후 상기 디스크(40)가 회전모터(50)에 의해 대략 1200rpm으로 회전하기 시작하면 상기 플래그 패러데이(10)가 빠지면서 이온 빔(Ion Beam)은 바이어스 어퍼처(Bias Aperture)(20), E-샤워(E-Shower)(30)를 지나 디스크(40)에 있는 13장의 웨이퍼(W)로 임플라트(Implant)되게 된다.

이때, 도 3에서와 같이 디스크(40)에 뚫려 있는 디스크홀(42)을 통과하여 빔 커런트는 디스크 패러데이(Disk Faraday)(60)에 포집되게 되고, 상기 디스크 패러데이(60)는 이를 리딩하여 공정타임의 많고 적음을 판단하게 된다.

여기에서, 상기 디스크(40)에는 상기 디스크홀(42)이 1개만 형성되어 있고, 그 원주방향을 따라 13장의 웨이퍼(W)를 로딩할 수 있는 웨이퍼로딩포인트(44)가 형성된다.

그런데, 도 2에서와 같이, 플래그 패러데이(10)와 디스크 패러데이(60) 사이에서 빔 커런트의 퍼짐, 즉 빔 드랍(Beam Drop) 현상이 유발되어 디스크(40)상의 디스크홀(42)을 통과하는 빔의 양이 줄어들어 공정타임이 증가되고, 임플란트 불균일화를 초래하는 단점을 작용하고 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출한 것으로, 하이 커런트 프로세스 챔버내 E-샤워 출구 부위에서 전자석에 의해 빔 포커싱이 일어나고, 나아가 디스크홀을 추가함으로써 빔 드랍 현상이 억제되며, 디스크 패러데이에 자석을 부가함으로써 임플란트시 보다 정확한 빔 커런트를 리딩할 수 있어 공정시간 및 공정손실을 억제하고, 균일한 임플란트 및 장비의 안정화를 꾀할 수 있도록 한 이온주입장비에서 빔 드랍 방지장치를 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 빔 커런트를 일시 차단하는 플래그 패러데이, 그 후방에 놓여 기본적인 포커싱을 유도하는 바이어스 어퍼처, 빔 커런트의 통로인 E-샤워, 웨이퍼가 로딩되고 고속회전되는 디스크 및 이를 통과한 빔 커런트를 포집하고 리딩하여 공정의 적절성을 평가하는 디스크 패러데이를 포함하는 이온주입장비의 하이 커런트 프로세스 챔버에 있어서; 상기 E-샤워의 외측에 서로 같은 극끼리 마주보도록 전자석을 배치하고, 그 전원은 상기 E-샤워의 파워서플라이로부터 얻는 것을 특징으로 하는 이온주입장비에서 빔 드랍 방지장치를 제공한다.

이때, 상기 디스크에 형성된 웨이퍼로딩포인트 사이에는 13개의 디스크홀이 형성된 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 디스크 패러데이의 외측에는 서로 같은 극끼리 마주보도록 영구자석이 배치된 것에도 그 기술적 특징이 있다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명에 따른 이온주입장비의 하이 커런트 프로세스 챔버를 보인 예시적인 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 디스크의 예시도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 하이 커런트 프로세스 챔버는 기존과 같이 진공상태로 유지되며, 또한 기존과 같이 플래그 패러데이(10), 바이어스 어퍼처(20), E-샤워(30), 디스크(40), 회전모터(50) 및 디스크 패러데이(60)가 동일하게 구비된다.

그리고, 상기 디스크(40)에는 13장의 웨이퍼(W)를 수납할 수 있도록 도 5에서와 같이, 13 군데의 웨이퍼로딩포인트(44)가 형성된다.

아울러, 본 발명에서는 상기 디스크(40)의 각 웨이퍼로딩포인트(44) 사이에 기존에 1개 뿐이던 디스크홀(42)이 상기 웨이퍼(W)의 장수에 대응되도록 12개가 더 추가되어 총 13개 구비된다.

이는, 상기 디스크홀(42)을 통과하는 빔 커런트의 양을 높여 보다 정확한 리딩을 위한 것임은 물론 빔이 퍼지는 현상인 빔 드랍을 억제하기 위한 것이다.

한편, 빔 드랍을 예방하기 위해 상기 E-샤워(30)의 외측에는 각각 같은 극, 이를테면 N극-N극 혹은 S극-S극이 배치되도록 전자석(70)이 구비된다.

이때, 상기 전자석(70)은 E-샤워(30)로 전원을 공급하는 파워서플라이(80)에 연결 사용됨이 바람직하다.

또한, 빔 커런트의 리딩을 양호하게 하기 위해 상기 디스크 패러데이(60)의 외측에도 영구자석(90)이 설치된다.

상기 영구자석(90)의 경우에도 서로 같은 극끼리 마주보도록 설치됨으로써 빔 커런트가 퍼지지 않고 집중, 즉 포커싱되도록 구성된다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 작동관계는 다음과 같다.

먼저, 공정진행전에 알맞은 빔 커런트가 셋업되게 된다.

이를 위해, 플래그 패러데이(10)는 상승된 상태로 유지되어 빔 커런트를 차단함으로써 해당 빔에 대한 커런트를 리딩(Reading)하게 된다.

이어, 13장의 웨이퍼(W)가 디스크(40)에 로딩되고, 로딩완료후 1200rpm의 속도로 회전하기 시작하면 상기 플래그 패러데이(10)가 하강하면서 차단하였던 빔 커런트를 진행시키게 된다.

따라서, 빔 커런트는 바이어스 어퍼처(20)를 지나 어느 정도 포커싱을 이루고 이어, E-샤워(30)를 거치면서 동일 파워서플라이(80)에 의해 동작되는 전자석(70)의 척력에 의해 빔들이 퍼지지 못하고 재차 포커싱되게 된다.

결국, 빔 커런트는 빔 드랍이 억제된 상태로 디스크(40)상의 웨이퍼(W)에 조사되면서 임플란트되게 된다.

이중, 상기 디스크(40)상의 13개의 디스크홀(42)을 통과한 빔 커런트는 다시 디스크 패러데이(60)에 포집되게 되는데 이때에도 영구자석(90)의 척력에 의해 빔 퍼짐현상이 억제되고 많은 양의 빔이 포집되게 되므로 보다 정확한 빔 커런트의 리딩을 수행할 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명은 하이 커런트 프로세스 챔버를 진행하는 빔 커런트를 가능하면 드랍시키지 않고 다수회에 걸쳐 강제적으로 포커싱시킴으로써 공정손실이나 공정타임의 증가를 막고, 임플란트의 균일성을 확보할 수 있게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 E-샤워 출구 부위에서 전자석에 의해 빔 포커싱이 일어나고, 나아가 디스크홀을 추가함으로써 빔 드랍 현상이 억제되며, 디스크 패러데이에 자석을 부가함으로써 임플란트시 보다 정확한 빔 커런트를 리딩할 수 있어 공정시간 및 공정손실을 억제하고, 장비의 안정화를 꾀할 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 빔 커런트를 일시 차단하는 플래그 패러데이, 그 후방에 놓여 기본적인 포커싱을 유도하는 바이어스 어퍼처, 빔 커런트의 통로인 E-샤워, 웨이퍼가 로딩되고 고속회전되는 디스크 및 이를 통과한 빔 커런트를 포집하고 리딩하여 공정의 적절성을 평가하는 디스크 패러데이를 포함하는 이온주입장비의 하이 커런트 프로세스 챔버에 있어서;

   상기 E-샤워의 외측에 서로 같은 극끼리 마주보도록 전자석을 배치하고, 그 전원은 상기 E-샤워의 파워서플라이로부터 얻는 것을 특징으로 하는 이온주입장비에서 빔 드랍 방지장치.
2. 제1항에 있어서;

   상기 디스크에 형성된 웨이퍼로딩포인트 사이에는 13개의 디스크홀이 형성된 것을 특징으로 하는 이온주입장비에서 빔 드랍 방지장치.
3. 제1항에 있어서;

   상기 디스크 패러데이의 외측에는 서로 같은 극끼리 마주보도록 영구자석이 배치된 것을 특징으로 하는 이온주입장비에서 빔 드랍 방지장치.

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