KR200309898Y1 - 이온주입기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 이온주입장치에 관한 것으로, 종래의 기술은 전하의 오염을 방지하기 위하여 뉴트럴컵이 설치되고, 패러데이로 편향되어 오염방지를 하고 있으나 그 한계가 발생하고, 2가 이온을 이용한 높은 에너지의 공정 적용시 원치 않는 에너지를 가진 이온이 웨이퍼에 혼입되는 바, 이에 본 고안은 이온을 형성하는 이온소스부와, 그 이온소스부에서 발생된 이온 중 원하는 이온만을 분리하는 분석기와, 그 분석기에 의해 분석된 이온 중 원하는 에너지를 가진 이온만 슬릿을 통과하도록 굴절시키는 편향부와, 상기 슬릿을 통과한 이온에 공정조건에 필요한 에너지를 주기 위한 가속튜브와, 이온빔의 크기를 제어하는 집광렌즈와, 이온빔을 웨이퍼에 주입하는 이온주입부로 구성되는 것을 특징으로 하는 이온주입장치를 제공함으로써, 오염된 이온빔을 편향판에 의해 일측 방향으로 직진하여 접지로 흘러 나가도록 하고, 원하는 에너지를 가진 이온빔만 굴절시키며, 스캔 플레이트를 거친 이온빔을 다시 한 번 이온주입부에서 오염원을 제거시키므로 웨이퍼에 조사되는 이온빔의 순도를 향상시킴으로써 제품에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있다.

Description

이온주입기

본 고안은 이온주입기에 관한 것으로, 특히 입자를 가속시키고 질량분석을 위하여 전하 교환을 하는 과정에서 이온화된 원자가 웨이퍼에 전송되는 도중 에너지 오염된 이온이 웨이퍼에 주입되는 것을 방지하기 위한 이온주입기에 관한 것이다.

일반적으로 이온주입이란 반도체의 소자 제작시 실리콘의 표면을 뚫고 들어갈 만큼의 높은 에너지를 갖게 하여 실리콘에 불순물 막을 형성하는 공정으로, 이와 같은 이온주입을 하기 위한 종래의 장치가 도 1에 도시되어 있는 바, 이에 대해 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 기술에 의한 이온주입기를 보인 단면도로서, 이에 도시된 바와 같이, 종래 이온주입기는 이온을 형성하는 이온소스부(ION SOURCE)(1)와, 그 이온소스부(1)에서 발생된 이온 중 원하는 이온만을 분리하는 분석기(2)와, 그 분석기(2)에 의해 분석된 이온빔을 한정시켜 주는 슬릿(SLIT)(3)과, 분리된 이온에 공정조건에 필요한 에너지를 주기 위한 가속튜브(ACCELERATOR)(4)와, 이온빔의 크기를 제어하는 집광렌즈(5)와, 이온빔을 X축 및 Y축 방향으로 편향시킬 수 있도록 하는 X축 스캔 플레이트(6)와 Y축 스캔 플레이트(7)와, 상기 스캔 플레이트(6)(7)로부터 직진하여 웨이퍼에 주입되는 이온의 양을 측정하는 뉴트럴컵(8)과, 그 뉴트럴컵(8)의 양측에 설치되며 편향되어 주입되는 이온의 양을 측정하는 패러데이(9)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 종래 이온주입기의 작용에 대해서 설명하면 다음과 같다.

이온소스부(1)에서 이온플라즈마를 형성하고, 이와 같이 형성된 이온은 이온추출전압에 의하여 이온소스부(1)의 외부로 방출한다.

추출된 이온은 분석기(2)를 통해 분석된 이온만 슬릿(3)을 통하여가속튜브(4)를 통과하면서 설정된 에너지를 갖게 된다.

에너지를 갖게 된 이온은 웨이퍼까지의 거리가 길기 때문에 퍼짐현상이 생기는데, 이것을 방지하기 위하여 집광렌즈(5)에 (-)전압을 인가하여 (+)로 대전된 이온을 집속(FOCUSING)하게 된다.

집속된 이온빔은 X축 및 Y축 스캔 플레이트(6)(7)에 일정 전압 및 주파수로 웨이퍼 전면에 이온빔이 조사될 수 있도록 이온빔을 X축 및 Y축으로 흔들게 되며, 이온을 굴절시키는 X축 스캔 플레이트(6)에 각도를 주어 이온빔을 제어하여 웨이퍼(W)에 이온을 주입하게 된다.

이때, 이온주입기가 가지는 에너지는 장비에 따라서 0∼200KeV까지로 한정이 되어 있으므로 그 이상의 에너지를 가지게 하려면 이온의 전하에 변화를 이루어(예를 들어 B+⇒B++) 에너지를 증가시키는데, 이때 분석기(2)를 통해서 1가 이온(SINGLE CHARGE)과 2가 이온(DOUBLE CHARGE)의 혼입으로 인한 에너지 오염이 발생하는데, 이것을 최소화하기 위해서 웨이퍼가 장착된 엔드 스테이션으로 이온빔을 굴절(DEFLECTION)시켜 1가 이온의 혼입을 방지한다.

그러나, 상기와 같은 종래의 기술은 전하의 오염을 방지하기 위하여 뉴트럴컵(8)이 설치되고, 패러데이(9)로 편향되어 오염방지를 하고 있으나 그 한계가 발생하고, 2가 이온을 이용한 높은 에너지의 공정 적용시 원치 않는 에너지를 가진 이온이 웨이퍼(W)에 혼입되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로,에너지 오염된 원자가 웨이퍼에 주입되는 것을 방지하기 위한 이온주입기를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 이온주입기를 보인 단면도,

도 2는 본 고안에 의한 이온주입기를 보인 단면도,

도 3은 본 고안의 다른 실시예를 보인 단면도.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

10 ; 이온소스부 11 ; 분석기

12a, 12b ; 편향판 12c ; 스트레이트컵

13 ; 슬릿 14 ; 가속튜브

15 ; 집광렌즈 16a ; 와이 스캔 플레이트

16b ; 액스 스캔 플레이트 16c ; 뉴트럴컵

16d ; 패러데이

상기와 같은 본 고안의 목적을 달성하기 위하여, 이온을 형성하는 이온소스부와, 그 이온소스부에서 발생된 이온 중 원하는 이온만을 분리하는 분석기와, 상기 슬릿을 통과한 이온에 공정조건에 필요한 에너지를 주기 위한 가속튜브와, 이온빔의 크기를 제어하는 집광렌즈와, 이온빔을 웨이퍼에 주입하는 이온주입부로 구성되는 것에 있어서, 상기 분석기와 가속튜브의 사이에 상기 분석기에 의해 분석된 이온 중 원하는 에너지를 가진 이온만 슬릿을 통과하도록 굴절시키는 편향부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이온주입기가 제공된다.

이하, 본 고안에 의한 이온주입기의 실시예를 첨부된 도면에 의거하며 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 고안에 의한 이온주입기를 보인 단면도로서, 이에 도시된 바와 같이, 본 고안의 이온주입기는 이온을 발생하는 이온소스부(ION SOURCE)(10)가 설치되고, 그 이온소스부(10)의 일측에는 이온소스부(10)에서 발생된 이온 중 원하는 이온만을 분리하는 분석기(11)가 설치되며, 그 분석기(11)의 일측에는 분석된 이온빔을 한정시켜 통과시키는 슬릿(13)과, 분리된 이온에 공정조건에 필요한 에너지를 주기 위한 가속튜브(14)가 설치된다.

그리고 상기 가속튜브(14)의 일측에는 집광렌즈(15)가 설치되는데, 이온은 이온 소스부(10)를 떠날 때 보통 퍼져서 나가므로 웨이퍼(W)에 이온빔의 초점을 맞추는 수단이 강구되며, 이러한 역할을 하는 것이 집광렌즈이다.

상기 집광렌즈(15)의 일축에는 웨이퍼에 이온을 주입하기 위한 이온주입부가 구비되며, 상기 이온주입부는 이온빔을 X축 및 Y축 방향으로 편향시킬 수 있도록 하는 X축 스캔 플레이트(16a)와 Y축 스캔 플레이트(16b)와, 상기 스캔 플레이트(16a)(16b)로부터 직진하는 이온의 양을 측정하는 뉴트럴컵(16c)과, 그 뉴트럴컵(16c)의 양측에는 편향되어 주입되는 이온의 양을 측정하는 패러데이(16d)로 구성된다.

한편, 상기 분석기(11)의 각도는 90° 이하(70° )로 설치하고, 그 분석기(11)의 일측에는 2개의 편향판(12a)(12b)과 스트레이트컵(12c)으로 이루어진 편향부를 설치하는데, 일측 편향판(12a)은 직선형으로 형성하고, 타측 편향판(12b)은 소정 각도 굴절시켜 형성하며, 상기 편향판(12a)(12b)에 (+)전압을 인가시킴으로써 원하는 에너지를 가진 이온빔은 굴절시켜 슬릿(13)을 통과하게 하고, 원하지 않는 이온빔 즉, 오염원은 상기 스트레이트컵(12c)을 때려 접지로 흘러 나가도록 형성한다.

상기 편향판(12a)(12b)과 스트레이트컵(12c)으로 구성되는 편향부는 정확도를 높이기 위하여 다단으로 설치할 수도 있다.

상기와 같이 구성된 본 고안에 의한 이온주입기의 작용에 대해서 설명하면 다음과 같다.

이온소스부(10)에서 공급된 중성원자에서 전자를 분리시켜 양으로 대전된 이온을 생성시켜 추출전압에 의해 이온소스부(10)에서 분석기(11) 측으로 이온빔이추출 에너지를 가지고 나오게 되면, 상기 분석기(11)에서 원하는 질량을 가진 이온을 추출하기 위해 자기장에 전류를 변화시켜 원하는 이온만이 분석기(11) 밖으로 배출하게 된다.

이때, 유사한 질량을 가진 이온들도 같이 추출되는데 이것들은 편향판(12a)(12b)을 거치면서 에너지 차이에 대한 이온을 편향시켜 정확한 에너지를 가진 이온들만 편향되어 슬릿(13)을 통과하게 되고, 그렇지 않은 이온들은 직진하여 스트레이트컵(12C)을 때리게 되어 접지로 흐르게 된다.

이와 같이 순수한 이온만 슬릿(13)을 통과하여 가속하게 되며, 가속된 이온빔은 집광렌즈(15)를 거치면서 집속되어 X축 및 Y축 스캔 플레이트(16a)(16b)에 의해 X축 및 Y축으로 편향되어 웨이퍼(W) 전면에 이온이 주입하게 된다.

이때, 이온빔의 경로상에 각종 분자들과 충돌하면서 발생하는 중성원자들은 뉴트럴컵(16c)게 맞게 되어 웨이퍼 내에는 순수한 에너지를 가진 이온만 조사하게 된다.

한편, 도 3은 본 고안의 다른 실시예를 보인 것으로, 이에 도시된 바와 같이 큰 각도로 이온빔을 굴절시켜야 하는 경우에는 소정의 각도로 기울어진 편향판(12'a)(12'b)을 다단으로 설치하여 이온빔을 수회에 결쳐서 굴절시킬 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 의한 이온주입기는 오염된 이온빔을 편향판에 의해 일측 방향으로 직진하여 접지로 흘러 나가도록 하고, 원하는 에너지를 가진 이온빔만 굴절시키며, 스캔 플레이트를 거친 이온빔을 다시 한 번 이온주입부에서 오염원을 제거시키므로 웨이퍼에 조사되는 이온빔의 순도를 향상시킴으로써 제품에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 이온을 형성하는 이온소스부와, 그 이온소스부에서 발생된 이온 중 원하는 이온만을 분리하는 분석기와, 상기 슬릿을 통과한 이온에 공정조건에 필요한 에너지를 주기 위한 가속튜브와, 이온빔의 크기를 제어하는 집광렌즈와, 이온빔을 웨이퍼에 주입하는 이온주입부로 구성되는 것에 있어서,

   상기 분석기와 가속튜브의 사이에 상기 분석기에 의해 분석된 이온 중 원하는 에너지를 가진 이온만 슬릿을 통과하도록 굴절시키는 편향부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이온주입기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 편향부는 이온소스부와 분석기 사이에 슬릿을 향하도록 설치하는 편향판과, 오염된 이온빔을 제거하기 위해 접지에 연결 설치하는 스트레이트컵으로 구성되는 것을 특징으로 하는 이온주입기.
3. 제 2항에 있어서, 상기 편향판은 소정의 각도로 경사지도록 다단으로 설치하여 이온빔을 수회에 걸쳐서 굴절시키는 것을 특징으로 하는 이온주입기.