KR200182953Y1 - Apparatus for supporting wafers for a batch type ion implantation apparatus - Google Patents
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Abstract
웨이퍼의 오염을 방지할 수 있는 배치 타입 이온 주입 장치의 웨이퍼 지지 장치가 개시되어 있다. 상기 웨이퍼 지지 장치는 Y 방향 이온 주입을 위해 회전하는 디스크 및 상기 디스크의 외주면에 설치되는 웨이퍼 로딩 척을 포함한다. 상기 척은 상기 디스크의 표면으로부터 돌출되도록 형성되어 웨이퍼가 디스크 표면으로부터 소정 단차를 갖도록 한다. 따라서, 고전류에 의해 발진되는 이온 빔이 디스크를 스퍼터링함으로써 발생되는 오염 물질은 상기 단차로 인해 웨이퍼에 도달하지 못한다. 상기 웨이퍼 로딩 척은 디스크 방향으로 그 폭이 점점 좁아지는 형상, 즉 역사다리꼴 형상을 갖는다. 상기 척 근방에서 스퍼터링되는 오염 물질은 상기 척의 측면과 충돌하여 웨이퍼에의 도달이 방지된다.A wafer support apparatus of a batch type ion implantation apparatus capable of preventing contamination of a wafer is disclosed. The wafer support apparatus includes a rotating disk for Y direction ion implantation and a wafer loading chuck installed on an outer circumferential surface of the disk. The chuck is formed to protrude from the surface of the disk so that the wafer has a predetermined step from the disk surface. Therefore, contaminants generated by the ion beam oscillated by the high current sputtering the disk do not reach the wafer due to the step. The wafer loading chuck has a shape that becomes narrower in the disc direction, that is, a trapezoidal shape. Contaminants sputtered near the chuck impinge on the sides of the chuck to prevent it from reaching the wafer.
Description
본 고안은 배치 타입 이온 임플랜테이션 장치의 웨이퍼 지지 장치에 관한 것으로, 특히 되튐 현상에 의한 웨이퍼의 오염을 방지하는 웨이퍼 지지 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wafer support apparatus of a batch type ion implantation apparatus, and more particularly, to a wafer support apparatus for preventing contamination of a wafer due to a bounce phenomenon.
반도체 장치를 제조하는 과정에 있어서, 우물부(well region), 채널 스토퍼부, 소스부 또는 드레인부 등의, PN 접합의 반도체 부위는 통상적으로 이온 주입(ion implantation) 기술을 사용하여 반도체 기판에 불순물을 첨가하여 형성된다. 상기 이온 주입 기술은 이온 주사량을 측정할 수 있기 때문에 열 확산(thermal diffusion) 방법에 비해 기판 상의 불순물 집중도를 미세하게 조절할 수 있다. 더불어, 불순물 이온의 에너지가 조절될 수 있기 때문에 기판의 불순물 프로파일을 더욱 미세하게 조절할 수 있다.In manufacturing a semiconductor device, semiconductor portions of a PN junction, such as a well region, a channel stopper portion, a source portion or a drain portion, are typically impurities in the semiconductor substrate using ion implantation techniques. It is formed by adding. Since the ion implantation technique can measure the amount of ion implantation, it is possible to finely control the concentration of impurities on the substrate as compared with the thermal diffusion method. In addition, since the energy of the impurity ions can be controlled, the impurity profile of the substrate can be more finely adjusted.
그러나, 이온 임플랜테이션에 따르면, 높은 에너지의 불순물이 기판으로 유도되기 때문에 기판이 손상될 수 있다. 따라서, 이온 임플랜테이션 공정후에는 상기 손상을 복구하고 투입된 불순물 이온들을 전기적으로 활성화시키기 위해 어닐링(annealing)이 반드시 이루어진다.However, according to the ion implantation, the substrate may be damaged because high energy impurities are introduced into the substrate. Therefore, after the ion implantation process, annealing is necessarily performed to repair the damage and electrically activate the impurity ions introduced.
이와 같은 이온 주입 장치는 용도 및 공정 조건에 따라 중전류 이온 주입 장치, 고전류 이온 주입 장치, 및 고 에너지 이온 주입 장치로 분류된다. 또한, 상기 이온 주입 장치는 웨이퍼 로딩 방식에 따라 싱글 타입 및 배치(batch) 타입으로 분류할 수도 있다. 상대적으로 적은 양의 불순물을 주입하는 중전류 이온 주입장치는 일반적으로 싱글 타입으로서, 웨이퍼가 1매씩 진행된다. 반면, 많은 양의 불순물을 주입하는 고전류 이온 주입 장치는 배치 타입으로서, 1회의 공정 진행시, 13 내지 18매의 웨이퍼가 동시에 진행된다. 따라서, 배치 타입의 경우, 원형 디스크에 다수의 웨이퍼를 로딩한 후, 상기 디스크를 고속으로 회전시키면서 불순물을 주입하여 웨이퍼 전체에 균일하게 불순물이 주입되도록 한다.Such ion implantation apparatuses are classified into medium current ion implantation apparatuses, high current ion implantation apparatuses, and high energy ion implantation apparatuses according to the use and process conditions. In addition, the ion implantation apparatus may be classified into a single type and a batch type according to a wafer loading method. A medium current ion implanter which injects relatively small amounts of impurities is generally a single type, and wafers are processed one by one. On the other hand, the high current ion implantation apparatus which injects a large amount of impurities is a batch type, and 13 to 18 wafers advance simultaneously in one process. Therefore, in the case of the batch type, after loading a plurality of wafers into a circular disk, impurities are injected while rotating the disk at high speed so that impurities are uniformly injected throughout the wafer.
도 1에는 미합중국특허 제 5,343,047호에 개시된 진공 처리 챔버(8)가 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 그 외주부에 다수의 웨이퍼(W)가 배치된 회전 디스크(17)가 진공 챔버(8) 내에 제공된다. 디스크(17)는 샤프트(18)에 의해 회전되며, 그에 지지되는 웨이퍼(W)에 이온이 주입되도록 한다. 디스크(17)와 대향하도록 챔버(8) 내에는 패러데이 컵(Faraday cup; 9)이 배치되어 이온 빔을 둘러싸게 된다. 게이트 밸브(Gb)와 컵(9) 사이에는 빔 게이트(19)가 배치되어 이온 빔의 슈팅(shooting) 및 쉴딩(shielding)을 제어한다. 패러데이 컵(9)은 이온 임플랜테이션 과정중 발생하는 이차 전자가 통과하지 못하도록 하여 이온의 정확한 주입량을 측정할 수 있도록 한다.1 shows a vacuum processing chamber 8 as disclosed in US Pat. No. 5,343,047. Referring to FIG. 1, a rotating disk 17 in which a plurality of wafers W are disposed at its outer circumference is provided in the vacuum chamber 8. The disk 17 is rotated by the shaft 18 to inject ions into the wafer W supported thereon. A Faraday cup 9 is disposed in the chamber 8 to face the disk 17 to surround the ion beam. A beam gate 19 is disposed between the gate valve Gb and the cup 9 to control the shooting and shielding of the ion beam. The Faraday cup 9 prevents the passage of secondary electrons generated during the ion implantation process so that the precise amount of ions can be measured.
도 2 및 3에는 상기 원형 디스크의 정면도 및 측단면도가 개략적으로 도시되어 있다. 디스크(100)는 일반적으로 알루미늄으로 구성된다. 빔 게이트를 통하여 이온 빔이 좌우 방향으로 주입됨으로써 X 방향의 스캐닝(150)이 이루어지며, 동시에, 디스크가 고속 회전됨으로써 Y 방향의 스캐닝(160)이 이루어진다.2 and 3 schematically show the front and side cross-sectional views of the circular disk. The disk 100 is generally made of aluminum. The ion beam is injected in the left and right direction through the beam gate to perform scanning 150 in the X direction, and at the same time, the scanning 160 in the Y direction is performed by rotating the disk at high speed.
그러나, 이온 주입시, 원하지 않는 불순물, 즉, 오염 물질(170)이 발생할 수 있다. 예를 들면, 종래의 고전류 이온 주입 장치에서는 이온 주입시 발생하는 충격 에너지가 디스크에 인가되면서 디스크(100)로부터의 되튐 현상이 발생한다. 따라서, 상기 되튐 현상에 의해 금속 디스크(100)로부터 오염 물질(170)이 발생되어 실리콘 웨이퍼(W)를 오염시킨다. 오염 물질(170)은 도 4에 도시된 바와 같이, 이온 주입되어야 할 불순물을 블로킹할 수 있다. 이러한 경우, 접합 영역에 국부적으로 이온 주입이 이루어지지 않아 상기 접합의 저항이 크게 증가하여 반도체 소자의 특성을 크게 저하시키거나, 상기 되튐 현상에 의해 게이트(180) 또는 게이트 옥사이드 막질(190) 내에 오염물질이 투입되어 반도체 소자의 게이트 특성이 저하된다.However, during ion implantation, unwanted impurities, ie, contaminants 170, may occur. For example, in the conventional high current ion implantation device, the impact energy generated at the time of ion implantation is applied to the disk, and a bounce phenomenon from the disk 100 occurs. Therefore, the contaminant 170 is generated from the metal disk 100 by the bounce phenomenon to contaminate the silicon wafer (W). The contaminant 170 may block impurities to be ion implanted, as shown in FIG. 4. In this case, ion implantation is not locally performed in the junction region, thereby greatly increasing the resistance of the junction, thereby greatly deteriorating the characteristics of the semiconductor device, or contaminating the gate 180 or gate oxide film 190 by the bounce phenomenon. Substances are introduced to deteriorate the gate characteristics of the semiconductor device.
본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 이온 주입시의 되튐 현상에 의한 웨이퍼의 오염을 방지하는 배치 타입 이온 주입 장치의 웨이퍼 지지 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a wafer support apparatus of a batch type ion implantation apparatus which prevents contamination of the wafer due to a bounce phenomenon during ion implantation.
도 1은 종래 기술에 따른 이온 주입 장치의 진공 챔버의 개략도.1 is a schematic view of a vacuum chamber of an ion implantation apparatus according to the prior art.
도 2 및 3은 종래 기술에 따른 웨이퍼 회전을 위한 디스크의 정면도 및 측면도.2 and 3 are front and side views of a disk for wafer rotation according to the prior art.
도 4는 종래 기술에 따른 디스크 상의 웨이퍼, 게이트 또는 게이트 옥사이드 막질에 오염 물질이 주입되는 상태를 설명하는 측면도.4 is a side view illustrating a state in which a contaminant is injected into a wafer, gate or gate oxide film on a disk according to the prior art.
도 5는 본 고안의 일 실시예에 따른 웨이퍼 회전 구조의 측면도.5 is a side view of a wafer rotating structure in accordance with an embodiment of the present invention.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **** Description of symbols for the main parts of the drawing **
200: 웨이퍼 지지 장치 210: 디스크200: wafer support device 210: disk
220: 웨이퍼 로딩 척 290: 오염 물질220: wafer loading chuck 290: contaminant
W: 웨이퍼W: wafer
본 고안은 회전 가능한 디스크, 및 상기 디스크의 외주부를 따라 돌출 형성되며, 이온 빔이 상기 디스크에 충돌하여 발생되는 불순물이 상기 웨이퍼에 접근하는 것을 방지하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 배치(batch) 타입 이온 주입 장치의 웨이퍼 지지 장치를 제공한다.The present invention includes a rotatable disk, and a protrusion formed along an outer circumference of the disk, and having a means for preventing impurities generated when an ion beam impinges on the disk from accessing the wafer. A wafer support apparatus of a type ion implantation apparatus is provided.
상기 방지 수단은 상기 디스크를 향해 그 폭이 점점 좁아지는 형상을 갖는 다수의 웨이퍼 로딩 척(chucks)을 포함한다. 바람직하게는, 상기 척의 단면은 그 상면에 웨이퍼가 척킹되는 역사다리꼴 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.The prevention means comprise a plurality of wafer loading chucks having a shape that becomes narrower toward the disk. Preferably, the cross section of the chuck is characterized in that it has an inverted trapezoidal shape on which the wafer is chucked.
종래에 있어서는, 다수의 웨이퍼가 디스크 상의 함몰된 부위에 척킹되어 그 상면에 다량의 오염 물질이 되튀는 현상이 발생하였으나, 본 고안에 있어서는, 상기 디스크로부터 소정 높이 단차를 갖는 웨이퍼 로딩 척을 형성하여 상기 되튐에 의한 오염 물질이 웨이퍼 상면에 접근하는 것을 방지할 수 있다.In the related art, a large number of wafers are chucked to a recessed portion on the disk, and a large amount of contaminants bounces back on the upper surface thereof. However, in the present invention, a wafer loading chuck having a predetermined height step is formed from the disk. Contaminants caused by the bounce can be prevented from approaching the wafer top surface.
이하, 도 5를 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한 다.Hereinafter, with reference to Figure 5 to describe a preferred embodiment of the present invention in detail All.
도 5에는 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 배치 타입 이온 주입 장치의 웨이퍼 지지 장치(200)가 도시되어 있다.5 illustrates a wafer support apparatus 200 of a batch type ion implantation apparatus in accordance with one preferred embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 웨이퍼 지지 장치(200)는 회전 가능한 디스크(210)를 포함한다. 디스크(210)는 모터(미도시) 등의 구동 수단에 의해 회전된다. 디스크(210)의 외주부를 따라 다수의 웨이퍼(W)를 척킹하기 위한 다수의 웨이퍼 로딩 척(chuck; 220)이 돌출 형성된다. 본 고안의 특징에 따르면, 웨이퍼 로딩 척(220)은 디스크(210)를 향해 그 폭이 점점 좁아지는 형상을 갖는다. 바람직하게는, 웨이퍼 로딩 척(220)의 단면은 그 상면에 웨이퍼(W)가 척킹되는 역사다리꼴 형상을 갖는 것을 특징으로 한다. 그러나, 웨이퍼 로딩 척(220)의 단면은 하부로 갈수록 그 폭이 점점 좁아지는 역삼각형 등의 형상을 가질 수 있다.Referring to FIG. 5, the wafer support apparatus 200 includes a rotatable disk 210. The disk 210 is rotated by driving means such as a motor (not shown). A plurality of wafer loading chucks 220 for protruding the plurality of wafers W are formed along the outer circumference of the disk 210. According to a feature of the present invention, the wafer loading chuck 220 has a shape in which the width thereof becomes narrower toward the disk 210. Preferably, the cross section of the wafer loading chuck 220 is characterized in that it has an inverted trapezoidal shape on which the wafer W is chucked. However, the cross section of the wafer loading chuck 220 may have a shape such as an inverted triangle whose width becomes narrower toward the bottom.
따라서, 웨이퍼(W)는 웨이퍼 로딩 척(220)에 의해 디스크(210)로부터 소정 단차를 갖고 장착된다. 본 고안의 특징에 따르면, 웨이퍼 로딩 척(220)은 이온 빔과의 충돌에 의한 오염 물질(290)의 발생을 최소한으로 억제할 수 있는, 즉, 고전류 이온 주입시 발생하는 충격 에너지에 견딜 수 있는 재질로 구성된다. 상기와 같은 물질로는, 디스크(210)의 재질과 같은 알루미늄이나 또는 그 외의 다른 금속재가 사용될 수 있다.Thus, the wafer W is mounted with a predetermined step from the disk 210 by the wafer loading chuck 220. According to the feature of the present invention, the wafer loading chuck 220 can minimize the generation of the contaminant 290 due to the collision with the ion beam, that is, capable of withstanding the impact energy generated during high current ion implantation It is made of material. As the material as described above, aluminum or the other metal material as the material of the disk 210 may be used.
이온 주입시, 빔 게이트(미도시)를 통하여 이온 빔이 좌우 방향으로 주입됨으로써 X 방향의 스캐닝이 이루어지며, 동시에, 디스크(210)가 고속 회전됨으로써 Y 방향의 스캐닝이 이루어진다. 이때, 이온 빔은 웨이퍼 로딩 척(220) 상에 장착된 웨이퍼(W) 뿐만 아니라 디스크(210)와도 충돌한다. 웨이퍼(W)의 소정 부위에는 불순물이 주입됨과 동시에 디스크(210)로부터는 원하지 않는 물질, 예를 들면 알루미늄 입자들이 스퍼터링되어 디스크(210) 상에서 튀게 된다.During ion implantation, the ion beam is injected in the left and right directions through a beam gate (not shown) to perform scanning in the X direction, and at the same time, the disk 210 is rotated at a high speed to perform the scanning in the Y direction. At this time, the ion beam collides with the disk 210 as well as the wafer W mounted on the wafer loading chuck 220. At the same time, impurities are injected into a predetermined portion of the wafer W, and unwanted materials, for example, aluminum particles, are sputtered from the disk 210 and splashed on the disk 210.
상기와 같은 오염 입자들은 이온 빔의 충돌 속도에 따라 소정 높이까지 튀어오른다. 일반적으로, 고전류 이온 주입 장비의 경우, 사용 에너지는 대략 200KeV까지의 범위이며, 이때에 발생되는 불순물의 양은 1015내지 1016ions/cm2이다.Such contaminant particles bounce up to a predetermined height according to the collision speed of the ion beam. In general, for high current ion implantation equipment, the use energy ranges up to approximately 200 KeV, and the amount of impurities generated is 10 15 to 10 16 ions / cm 2 .
그러나, 도 5에 간략히 도시되듯이, 웨이퍼 로딩 척(220)이 디스크(210) 표면으로부터 소정 단차, 바람직하게는 상기 오염 물질(290)이 튀는 높이보다 더 높게 형성된 높이를 유지함으로써 상기 오염 물질(290)은 웨이퍼(W)에 도달할 수 없다. 또한, 웨이퍼 로딩 척(220)의 형상이 디스크(210) 방향으로 좁혀지는 형상을 가짐으로 인하여, 웨이퍼(W) 근방에서 스퍼터링되는 오염 입자들은 웨이퍼 로딩 척(220)의 측면과 충돌하여 웨이퍼(W)로부터 멀어지는 방향으로 그 궤도가 변화한다.However, as briefly shown in FIG. 5, the wafer loading chuck 220 is maintained at a level formed from the surface of the disk 210 by a predetermined step, preferably higher than the height at which the contaminant 290 splashes. 290 may not reach the wafer W. As shown in FIG. In addition, since the shape of the wafer loading chuck 220 is narrowed in the direction of the disk 210, the contaminated particles sputtered near the wafer W may collide with the side surface of the wafer loading chuck 220 and thus the wafer W The trajectory changes in a direction away from
한편, 디스크(210)와 충돌하여 되튀는 이온들은 공정상 원하는 불순물이 아닌 오염 입자일 가능성이 높으며, 이들 또한, 웨이퍼 로딩 척(220)에 의해 블로킹되어 웨이퍼(W)에의 도달이 방지된다.On the other hand, the ions colliding with the disk 210 are likely to be contaminated particles rather than desired impurities in the process, and they are also blocked by the wafer loading chuck 220 to prevent the wafer W from reaching.
상술한 바와 같이, 종래에 있어서는, 다수의 웨이퍼가 디스크 상의 함몰된 부위에 척킹되어 그 상면에 다량의 오염 물질이 되튀는 현상이 발생하였으나, 본 고안에 있어서는, 상기 디스크로부터 소정 높이 단차를 갖는 웨이퍼 척을 형성하여 상기 되튐에 의한 오염 물질이 웨이퍼 상면에 접근하는 것을 방지할 수 있다.As described above, in the related art, a large number of wafers are chucked to a recessed portion on the disk, and a large amount of contaminants bounces back on the upper surface. However, in the present invention, a wafer having a predetermined height step from the disk A chuck can be formed to prevent contaminants from the bounce from accessing the wafer top surface.
이상에서는 본 고안의 일실시예에 따라 본 고안이 설명되었지만, 본 고안의 사상을 일탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능함은 본 고안이 속하는 기술 분야의 당업자라면 명확히 인지할 수 있을 것이다.Although the present invention has been described above according to an embodiment of the present invention, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention.
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Legal Events
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| REGI | Registration of establishment | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20090309 Year of fee payment: 10 |
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| EXPY | Expiration of term |