KR20080062737A - 영역분할마스크를 이용한 이온주입방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 영역분할마스크를 이용한 이온주입방법은, 영역분할마스크에 의해 이온빔으로부터 차단되는 제1 영역과 개방되는 제2 영역을 갖는 웨이퍼의 상기 제2 영역에 대해 이온주입을 수행하는 단계와, 그리고 웨이퍼 또는 영역분할마스크를 일정 각도 회전시켜 영역분할마스크에 의해 차단되는 제1 영역 및 개방되는 제2 영역을 변경시킨 후에 이온주입을 수행하는 단계를 포함한다.
이온주입, 영역분할마스크, 영역분할 이온주입

Description

영역분할마스크를 이용한 이온주입방법{Method of implanting ion to wafer using region division mask}
도 1은 본 발명에 따른 영역분할마스크를 이용한 이온주입방법을 설명하기 위하여 나타내 보인 도면이다.
도 2 내지 도 4는 도 1의 영역분할마스크 형태 여러 예들을 나타내 보인 도면들이다.
도 5 및 도 6은 도 3의 1/2 영역분할마스크를 이용한 이온주입방법을 설명하기 위하여 나타내 보인 도면들이다.
본 발명은 이온주입방법에 관한 것으로서, 특히 영역분할마스크를 이용한 이온주입방법에 관한 것이다.
일반적으로 웨이퍼의 전체 또는 일부에 불순물을 도핑하는 공정은 이온주입장비를 이용한 이온주입방법을 사용하여 이루어진다. 특히 싱글 웨이퍼 형태(single wafer type)의 이온주입장비에서 이루어지는 이온주입공정은 하나의 웨이퍼에 대해 한가지의 이온주입조건으로 공정이 진행된다. 웨이퍼의 일부에 대해 이온주입을 수행하는 경우에는 웨이퍼상에 포토레지스트막패턴과 같은 이온주입마스크막을 형성하여 웨이퍼에서 이온주입하고자 하는 부분을 노출시킨 후에 이온주입을 수행하고 있다. 그리고 웨이퍼 전체에 대해 이온주입을 수행하는 경우에는 이온주입마스크막 없이 웨이퍼 전체를 수직방향이나 수평방향으로 이동시키면서 불순물이온을 이온빔, 클러스터 이온 등의 형태로 주입하고 있다.
그런데 어느 경우이던지 싱글 웨이퍼 형태의 이온주입장비에서는 하나의 웨이퍼에 대해 한가지의 이온주입조건으로 공정이 진행되기 때문에, 소자 개발을 위한 이온주입조건 실험시에 서로 다른 조건의 이온주입공정을 위해 복수개의 웨이퍼가 소모되고 있다. 또한 비록 동일 조건의 이온주입을 수행하더라도 실험의 신뢰성을 높이기 위해서는 동일한 조건에 대해 복수개의 웨이퍼에 대한 이온주입공정이 요구된다. 더욱이 소자완성을 위해서는 이온주입공정 외에도 여러 다른 공정이 수행되어야 하는데, 동일한 조건으로 이온주입을 수행하더라도 여러 다른 공정 결과에 따라서 이온주입장비 내의 웨이퍼 슬롯 위치에 따른 차이 등이 존재하게 된다. 이에 따라 실험 결과의 편차가 발생하더라도, 이온주입조건만에 의한 데이터의 차이인지, 다른 공정의 웨이퍼 슬롯 차이인지, 또는 어느정도 비율로 복합적인지와 같이 정량화된 결과 데이터를 얻기가 용이하지 않고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 영역분할마스크를 이용하여 하나의 웨이퍼에 대해 다양한 이온주입조건으로 영영별 이온주입영역을 형성할 수 있도록 하는 이온주입방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 영역분할마스크를 이용한 이온주입방법은, 영역분할마스크에 의해 이온빔으로부터 차단되는 제1 영역과 개방되는 제2 영역을 갖는 웨이퍼의 상기 제2 영역에 대해 이온주입을 수행하는 단계; 및 상기 웨이퍼 또는 영역분할마스크를 일정 각도 회전시켜 상기 영역분할마스크에 의해 차단되는 제1 영역 및 개방되는 제2 영역을 변경시킨 후에 이온주입을 수행하는 단계를 포함한다.
상기 영역분할마스크는 상기 웨이퍼가 수직방향 및 수평방향으로 이동됨에 따라 함께 이동되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 이온빔은 빔라인, 클러스터 이온, 플라즈마 도핑 형태를 포함할 수 있다.
상기 웨이퍼 또는 영역분할마스크를 일정 각도 회전시켜 이온주입을 수행하는 단계는 복수회 반복되어 수행할 수 있다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다.
도 1은 본 발명에 따른 영역분할마스크를 이용한 이온주입방법을 설명하기 위하여 나타내 보인 도면이다. 그리고 도 2 내지 도 4는 도 1의 영역분할마스크 형태 여러 예들을 나타내 보인 도면들이다.
도 1을 참조하면, 웨이퍼(100)는 플레이트(110) 위에서 지지된다. 플레이트(110)는 정전척(ESC; ElectroStatic Chuck)일 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 플레이트(110)는 상호 수직인 X방향 및 Y방향으로 이동가능하며, 플레이트(110)가 이동함에 따라 웨이퍼(100)도 함께 X방향 또는 Y방향으로 이동된다. 웨이퍼(100) 표면으로는 이온빔(120)이 조사된다. 이온빔(120)은 빔라인(beamline) 형태이거나, 클러스터 이온 형태이거나, 또는 플라즈마 도핑 이온 형태일 수도 있다. 이온빔(120)과 웨이퍼(100) 표면 사이에는 영역분할마스크(200)가 웨이퍼(100)의 일부와 중첩되도록 배치된다. 영역분할마스크(200)는 마스크홀더(mask holder)(300)에 의해 지지된다. 비록 도면에 나타내지는 않았지만, 마스크홀더(300)는 플레이트(110)와 연결될 수 있으며, 이 경우 플레이트(110)가 이동됨에 따라 마스크홀더(300) 또한 이동될 수 있다.
영역분할마스크(200)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(100)의 1/4를 가리는 1/4 영역분할마스크(210)일 수 있다. 또는 도 3에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(100)의 절반을 가리는 1/2 영역분할마스크(220)일 수도 있다. 또는 도 4에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(100)의 3/4를 가리는 3/4 영역분할마스크(230)일 수도 있다. 비록 본 예에 포함되어 있지는 않지만, 영역분할마스크(200)는 1/4, 1/2, 3/4 외의 다른 비율로 웨이퍼(100) 표면을 가리는 형태를 가질 수도 있다는 것은 당연하다.
영역분할마스크(200)로서 도 2의 1/2 영역분할마스크(210)를 사용하는 경우를 예를 들면, 웨이퍼(100)는 영역분할마스크(200)에 의해 전체 면적의 1/4가 차단영역이 되고 나머지가 개방영역이 된다. 앞서 언급한 바와 같이, 플레이트(110)가 X방향 또는 Y방향으로 이동됨에 따라 웨이퍼(100)가 함께 이동되더라도, 플레이트(110)에 연결된 마스크홀더(300)도 함께 이동되므로 영역분할마스크(200) 또한 함께 이동된다. 따라서 웨이퍼(100)가 X방향 또는 Y방향으로 이동되더라도 차단영역 및 개방영역은 변하지 않는다. 결과적으로 웨이퍼(100) 및 영역분할마스크(200)가 함께 X방향 및 Y방향으로 이동하면서 이온빔(120)이 조사됨에 따라 웨이퍼(100)의 개방영역에는 제1 조건의 이온주입이 이루어진다.
이후 웨이퍼(100)를 일정 각도로 회전시키면, 웨이퍼(100)의 차단영역과 개방영역에는 변화가 생긴다. 즉 차단영역이었다가 개방영역으로 되는 부분도 있고, 반대로 개방영역이었다가 차단영역이 되는 부분도 생긴다. 또한 여전히 차단영역이나 개방영역을 유지하는 부분도 있다. 이 상태에서 다시 웨이퍼(100)와 영역분할마스크(200)를 X방향 및 Y방향으로 이동시키면서 이온빔(120)을 조사한다. 이때 이온주입조건은 여전히 동일하다. 그러면 차단영역이었다가 개방영역으로 되는 부분과 개방영역이었다가 차단영역으로 되는 부분의 이온주입조건과, 여전히 차단영역을 유지하는 부분의 이온주입조건과, 그리고 여전히 개방영역을 유지하는 부분의 이온주입조건이 달라지게 된다. 이와 같이 비록 동일한 이온주입조건으로 이온주입을 수행하더라도 웨이퍼(100)에는 서로 다른 이온주입조건으로 이온주입된 영역들이 만들어진다. 이와 같이 서로 다르게 이온주입된 영역들의 조절은 웨이퍼(100)의 회전각도, 회전수 등에 따라 다양하게 조절할 수 있다. 또한 서로 다른 이온주입조건으로 이온주입을 수행하게 되면, 더 다양한 조건의 이온주입영역들을 만들 수 있다. 웨이퍼(100)를 회전시키는 대신에 영역분할마스크(200)를 회전시킴에 따라 동 일한 효과를 얻을 수 있다는 것은 당연하다.
도 5 및 도 6은 도 3의 1/2 영역분할마스크를 이용한 이온주입방법을 설명하기 위하여 나타내 보인 도면들이다.
먼저 도 5에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(100)는 중심선을 지나는 수직선 및 수평선에 의해 구분되는 제1 영역(110), 제2 영역(120), 제3 영역(130) 및 제4 영역(140)을 갖는다. 이 영역들(110, 120, 130, 140)은 모두 웨이퍼(100) 전체 면적의 1/4 면적을 갖는다. 영역분할마스크(200)로서 도 3의 1/2 영역분할마스크(220)를 사용하는 경우, 웨이퍼(100)의 제1 영역(110) 및 제2 영역(120)은 영역분할마스크(200)에 의해 차단되고, 반면에 웨이퍼(100)의 제3 영역(130) 및 제4 영역(140)은 개방된다. 이 상태에서 일정한 이온주입조건, 예컨대 A 이온주입조건으로 이온주입하게 되면, 웨이퍼(100)의 제3 영역(130) 및 제4 영역(140)에는 A 이온주입조건으로 이온주입이 이루어지는 반면에, 영역분할마스크(200)의 차단효과에 의해 웨이퍼(100)의 제1 영역(110) 및 제2 영역(120)에 대해서는 이온주입이 이루어지지 않는다.
다음에 도 6을 참조하면, 웨이퍼(100)를 시계방향으로 90도 회전시킨다. 그러면 웨이퍼(100)의 제1 영역(110)은 차단영역에서 개방영역으로 바뀐다. 웨이퍼(100)의 제2 영역(120)은 여전히 차단영역을 유지한다. 웨이퍼(100)의 제3 영역(130)은 개방영역에서 차단영역으로 바뀐다. 웨이퍼(100)의 제4 영역(140)은 여전히 개방영역을 유지한다. 이 상태에서 일정한 이온주입조건, 예컨대 B 이온주입조건으로 이온주입하게 되면, 웨이퍼(100)의 제1 영역(110) 및 제4 영역(140)에는 B 이온주입조건으로 이온주입이 이루어지는 반면에, 영역분할마스크(200)의 차단효과에 의해 웨이퍼(100)의 제2 영역(120) 및 제3 영역(130)에 대해서는 이온주입이 이루어지지 않는다. 결과적으로 웨이퍼(100)의 제1 영역(110)은 B 조건의 이온주입영역이 되고, 제2 영역(120)은 이온주입이 이루어지지 않은 영역이 되고, 제3 영역(130)은 A 조건의 이온주입영역이 되며, 그리고 제4 영역(140)은 A+B 조건의 이온주입영역이 된다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 영역분할마스크를 이용한 이온주입방법에 의하면, 영역분할마스크를 이용하여 하나의 웨이퍼에 대해 서로 다른 조건으로 이온주입된 복수개의 이온주입영역을 형성할 수 있으며, 이에 따라 소자 개발을 위한 이온주입조건 실험시 보다 적은 개수의 웨이퍼를 소모할 수 있다는 이점이 제공된다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 당연하다.

Claims (4)

  1. 영역분할마스크에 의해 이온빔으로부터 차단되는 제1 영역과 개방되는 제2 영역을 갖는 웨이퍼의 상기 제2 영역에 대해 이온주입을 수행하는 단계; 및
    상기 웨이퍼 또는 영역분할마스크를 일정 각도 회전시켜 상기 영역분할마스크에 의해 차단되는 제1 영역 및 개방되는 제2 영역을 변경시킨 후에 이온주입을 수행하는 단계를 포함하는 영역분할마스크를 이용한 이온주입방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 영역분할마스크는 상기 웨이퍼가 수직방향 및 수평방향으로 이동됨에 따라 함께 이동되도록 하는 영역분할마스크를 이용한 이온주입방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이온빔은 빔라인, 클러스터 이온, 플라즈마 도핑 형태를 포함하는 영역분할마스크를 이용한 이온주입방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 웨이퍼 또는 영역분할마스크를 일정 각도 회전시켜 이온주입을 수행하는 단계는 복수회 반복되어 수행하는 영역분할마스크를 이용한 이온주입방법.
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