KR100335128B1 - device for implanting ion in fabrication of semiconductor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이온주입기의 이온빔에서 발생하는 이물을 효과적으로 제어할 수 있도록 하므로써 이온 주입공정의 수율을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.The present invention is to improve the yield of the ion implantation process by effectively controlling the foreign substances generated in the ion beam of the ion implanter.
이를 위해, 본 발명은 이온빔을 발생시키는 소스 헤드인 아크챔버(1)와, 상기 아크챔버(1) 다음에 설치되며 추출 전압이 인가되는 추출슬릿(2)과, 상기 추출슬릿(2) 다음에 설치되어 원하는 이온빔 만을 추출하는 이온분석기(3)와, 이온빔을 가속시키는 이온빔 가속기(6)를 구비한 이온주입장치에 있어서; 상기 이온분석기(3)와 이온빔 가속기(6) 사이에, 이온빔의 이동경로와 반대방향으로 회전하면서 이물을 걸러내는 한편 이온빔의 X축 포커싱이 수행되도록 하는 수직 통형회전슬릿 모듈(5a) 및, Y축 포커싱을 행하는 한편 이온빔의 Y축 포커싱이 수행되도록 하는 수평 통형회전슬릿 모듈(5b)이 구비됨을 특징으로 하는 반도체소자 제조를 위한 이온주입장치가 제공된다.To this end, the present invention provides an arc chamber (1) that is a source head for generating an ion beam, an extraction slit (2) installed after the arc chamber (1), to which an extraction voltage is applied, and after the extraction slit (2). An ion implantation apparatus having an ion analyzer 3 installed to extract only a desired ion beam and an ion beam accelerator 6 for accelerating the ion beam; Between the ion analyzer 3 and the ion beam accelerator 6, a vertical cylindrical rotary slit module 5a for filtering foreign materials while rotating in the opposite direction to the movement path of the ion beam while performing X-axis focusing of the ion beam, and Y Provided is an ion implantation apparatus for manufacturing a semiconductor device, characterized in that a horizontal cylindrical rotating slit module (5b) is provided for performing axial focusing and performing Y-axis focusing of an ion beam.
Description
본 발명은 반도체소자 제조를 위한 이온주입장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이온주입기의 이온빔에서 발생하는 이물을 효과적으로 제어할 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to an ion implantation apparatus for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to effectively control the foreign matter generated in the ion beam of the ion implanter.
일반적으로, 이온주입기의 이온빔에서 발생하는 이물은 제어가 어려워 아크챔버의 세정이나, 모듈의 세정등을 통해 이물을 제어하고 있으나, 챔버 세정시 시간적인 손실이 발생하고, 이와 더불어 이물을 완전히 제어하기 어려우므로 이온분석기 후단에 이물제어용 슬릿을 설치하여 이물을 제어하고 있다.In general, foreign substances generated in the ion beam of the ion implanter are difficult to control, and thus foreign substances are controlled through the cleaning of the arc chamber or the module, but time loss occurs during the chamber cleaning, and in addition, the foreign substances are completely controlled. Because of the difficulty, a foreign material control slit is installed at the rear of the ion analyzer to control the foreign material.
도 1을 참조하여 종래의 이온주입장치의 구성 및 작용에 대해 살펴보면 다음과 같다.Looking at the configuration and operation of the conventional ion implantation device with reference to Figure 1 as follows.
종래의 이온주입장치는 도 1에 나타낸 바와 같이, 이온 빔을 발생시키는 소스 헤드인 아크챔버(1)와, 이온빔 경로상에서 볼 때 상기 아크챔버(1) 다음에 설치되며 추출 전압이 인가되는 추출슬릿(2)과, 상기 추출슬릿(2) 다음에 설치되어 원하는 이온빔 만을 추출하는 이온분석기(3)와, 상기 이온분석기(3) 다음에 설치되며 역전압이 인가되는 이물제어용 슬릿(4)과, 상기 이물제어용 슬릿(4) 다음에 차례로 설치되며 이온빔의 포커싱(focusing)을 위한 자계가 인가되는 X축 렌즈 마그네트(8a)및 Y축 렌즈 마그네트(8b)와, 상기 Y축 렌즈 마그네트(8b) 다음에 설치되어 이온빔을 가속시키는 이온빔 가속기(6)로 구성된다.As shown in FIG. 1, a conventional ion implantation apparatus includes an arc chamber 1, which is a source head for generating an ion beam, and an extraction slit installed after the arc chamber 1 when viewed on an ion beam path and to which an extraction voltage is applied. (2), an ion analyzer (3) installed after the extraction slit (2) to extract only a desired ion beam, a foreign material control slit (4) installed after the ion analyzer (3), and to which a reverse voltage is applied; The X-axis lens magnet 8a and the Y-axis lens magnet 8b and the Y-axis lens magnet 8b, which are installed next to the foreign material control slit 4 and sequentially applied with a magnetic field for focusing ion beams, are next to each other. It is composed of an ion beam accelerator (6) installed in the to accelerate the ion beam.
이 때, 상기 이온빔 가속기(6) 다음에는 이온빔이 주입되는 타겟인 웨이퍼(7)가 위치하게 된다.At this time, the wafer 7, which is a target into which the ion beam is injected, is positioned after the ion beam accelerator 6.
이와 같이 구성된 종래 이온주입장치의 작용은 다음과 같다.The operation of the conventional ion implantation device configured as described above is as follows.
먼저, 아크챔버(1)에서 플라즈마를 일으켜 이온빔이 아크챔버(1)와 추출슬릿(2)과의 전압차에 의하여 추출되어 추출슬릿(2) 쪽으로 나오게 된다.First, the plasma is generated in the arc chamber 1 so that the ion beam is extracted by the voltage difference between the arc chamber 1 and the extraction slit 2 and exits toward the extraction slit 2.
이어, 추출슬릿(2)을 통과한 이온빔은 이온분석기(3)를 통하여 원하는 질량을 가진 이온빔 만이 걸러지게 된다.Subsequently, only the ion beam having the desired mass is filtered through the ion analyzer 3 through the ion beam passing through the extraction slit 2.
한편, 이온분석기(3)를 통과한 이온빔은 최초 추출전압의 70%의 역전압이 걸린 이물제어용 슬릿(4)을 통과하게 된다.On the other hand, the ion beam passing through the ion analyzer 3 passes through the foreign material control slit 4 subjected to a reverse voltage of 70% of the initial extraction voltage.
이 때, 상기 이물제어용 슬릿(4)은 싱글차지(single charge)의 이온들을 걸러냄과 동시에 이온빔의 이물을 제어하게 된다.At this time, the foreign material control slit 4 filters the foreign matter of the ion beam while filtering out the ions of a single charge.
그후, 이물제어용 슬릿(4)을 통과한 이온빔은 X축 및 Y축 렌즈마그네트(8a)(8b)를 차례로 통과하게 되는데, 이온빔은 X축,Y축의 자계가 인가된 통로를 통해 포커싱된다.Thereafter, the ion beam that has passed through the foreign material control slit 4 passes through the X-axis and Y-axis lens magnets 8a and 8b, and the ion beam is focused through a passage through which magnetic fields of the X-axis and Y-axis are applied.
이어, 이온빔은 가속기(6)를 통해 2차 가속되어 웨이퍼(7) 표면에 주사된다.The ion beam is then secondary accelerated through the accelerator 6 and scanned onto the wafer 7 surface.
그러나, 이와 같은 종래의 이온주입장치에서는, 고정된 이물제어용 슬릿(4)에 의해서만 이물이 제어되므로 효과적으로 이물을 제어하지 못하는 문제점이 있었다.However, in the conventional ion implantation apparatus, the foreign matter is controlled only by the fixed foreign matter control slit 4, there is a problem that can not effectively control the foreign matter.
즉, 종래의 이온주입장치에서는 더블차지(double)의 이온 형성 때만이 이온분석기(3) 다음에 설치되는 이물제어용 슬릿(4)에 전압이 인가되므로, 싱글차지의 이온 형성시에는 사용할 수 없으며, 전압이 가해진 슬릿을 통해 이물을 제어하는 방식으로 인가전압 이상의 전위를 가진 이물은 걸러내지 못하는 단점이 있었다.That is, in the conventional ion implantation apparatus, since the voltage is applied to the foreign material control slit 4 provided after the ion analyzer 3 only when double ion is formed, it cannot be used when forming a single charge ion. The foreign material having a potential higher than the applied voltage was not filtered out by controlling the foreign material through the slit to which the voltage was applied.
본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 이온주입기의 이온빔에서 발생하는 이물을 효과적으로 제어할 수 있도록 하므로써 이온 주입공정의 수율을 향상시킬 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above-mentioned problems, the object of the present invention is to improve the yield of the ion implantation process by effectively controlling the foreign substances generated in the ion beam of the ion implanter.
도 1은 종래 기술장치의 구성을 나타낸 종단면도1 is a longitudinal cross-sectional view showing the configuration of a prior art device;
도 2는 본 발명에 따른 기술장치의 구성을 나타낸 종단면도Figure 2 is a longitudinal sectional view showing the configuration of the technical apparatus according to the present invention
도 3은 본 발명의 통형회전슬릿 모듈의 작용 원리를 설명하기 위한 개략도Figure 3 is a schematic diagram for explaining the principle of operation of the cylindrical rotary slit module of the present invention
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1:아크챔버 2:추출슬릿1: Arc chamber 2: Extraction slit
3:이온분석기 4:이물제어용 슬릿3: Ion analyzer 4: Slit for foreign material control
5a:수직 통형회전슬릿 모듈 5b:수평 통형회전슬릿 모듈5a: Vertical cylindrical rotary slit module 5b: Horizontal cylindrical rotary slit module
500a, 500b:회전판 501a, 501b:통형회전슬릿500a, 500b: rotating plate 501a, 501b: cylindrical rotating slit
6:가속기 7:웨이퍼6: Accelerator 7: Wafer
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 이온빔을 발생시키는 소스 헤드인 아크챔버와, 상기 아크챔버 다음에 설치되며 추출 전압이 인가되는 추출슬릿과, 상기 추출슬릿 다음에 설치되어 원하는 이온빔 만을 추출하는 이온분석기와, 이온빔을 가속시키는 이온빔 가속기를 구비한 이온주입장치에 있어서; 상기 이온분석기와 이온빔 가속기 사이에, 이온빔의 이동경로와 반대방향으로 회전하면서 이물을 걸러내는 한편 이온빔의 X축 포커싱이 수행되도록 하는 수직 통형회전슬릿 모듈 및, Y축 포커싱을 행하는 한편 이온빔의 Y축 포커싱이 수행되도록 하는 수평 통형회전슬릿 모듈이 구비되어 구성됨을 특징으로 하는 반도체소자 제조를 위한 이온주입장치가 제공된다.In order to achieve the above object, the present invention provides an arc chamber which is a source head for generating an ion beam, an extraction slit installed after the arc chamber and to which an extraction voltage is applied, and an extraction of a desired ion beam only after the extraction slit. An ion implantation apparatus comprising an ion analyzer and an ion beam accelerator for accelerating an ion beam; Between the ion analyzer and the ion beam accelerator, a vertical cylindrical rotary slit module that filters foreign matter while rotating in the opposite direction to the movement path of the ion beam and performs the X-axis focusing of the ion beam, and performs the Y-axis focusing while Y-axis of the ion beam Provided is an ion implantation apparatus for manufacturing a semiconductor device, characterized in that a horizontal cylindrical rotary slit module is provided to perform focusing.
이하, 본 발명의 일실시예를 첨부도면 도 2 및 도 3을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3.
도 2는 본 발명에 따른 기술장치의 구성을 나타낸 종단면도이고, 도 3은 본 발명의 통형회전슬릿 모듈의 작용 원리를 설명하기 위한 개략도로서, 본 발명은 이온빔을 발생시키는 소스 헤드인 아크챔버(1)와, 상기 아크챔버(1) 다음에 설치되며 추출 전압이 인가되는 추출슬릿(2)과, 상기 추출슬릿(2) 다음에 설치되어 원하는 이온빔 만을 추출하는 이온분석기(3)와, 이온빔을 가속시키는 이온빔 가속기(6)를 구비한 이온주입장치에 있어서; 상기 이온분석기(3)와 이온빔 가속기(6) 사이에, 이온빔의 이동경로와 반대방향으로 회전하면서 이물을 걸러내는 한편 이온빔의 X축 포커싱이 수행되도록 하는 수직 통형회전슬릿 모듈(5a) 및, Y축 포커싱을 행하는한편 이온빔의 Y축 포커싱이 수행되도록 하는 수평 통형회전슬릿 모듈(5b)이 순차적으로 구비되어 구성된 것이다.Figure 2 is a longitudinal sectional view showing the configuration of the technical device according to the present invention, Figure 3 is a schematic diagram for explaining the principle of operation of the cylindrical rotary slit module of the present invention, the present invention is an arc chamber that is a source head for generating an ion beam ( 1), an extraction slit 2 installed after the arc chamber 1, to which an extraction voltage is applied, an ion analyzer 3 installed after the extraction slit 2 to extract only a desired ion beam, and an ion beam. An ion implantation apparatus having an ion beam accelerator (6) for accelerating; Between the ion analyzer 3 and the ion beam accelerator 6, a vertical cylindrical rotary slit module 5a for filtering foreign materials while rotating in the opposite direction to the movement path of the ion beam while performing X-axis focusing of the ion beam, and Y While performing axial focusing, the horizontal cylindrical rotating slit module 5b for performing Y-axis focusing of the ion beam is sequentially provided.
이때, 상기 수직 통형회전슬릿 모듈(5a) 및 수평 통형회전슬릿 모듈(5b)은 동일한 구성으로서 그 설치방향만이 다르다.At this time, the vertical cylindrical rotary slit module 5a and the horizontal cylindrical rotary slit module 5b have the same configuration and differ only in their installation direction.
즉, 상기 수직 통형회전슬릿 모듈(5a) 및 수평 통형회전슬릿 모듈(5b)은, 별도로 구비된 구동원의 구동력을 전달받아 회전하도록 설치되는 회전판(500a)(500b)과, 상기 회전판(500a)(500b) 상에 서로 대향하도록 설치됨과 더불어 개별적으로 이온빔 방향과 반대방향으로 회전가능하게 설치되는 통형회전슬릿(501a)(501b)으로 구성되며, 상기 두 모듈은 서로 직교하는 형태를 이루는 방향으로 설치된다.That is, the vertical cylindrical rotary slit module 5a and the horizontal cylindrical rotary slit module 5b are provided with rotating plates 500a and 500b installed to rotate by receiving a driving force of a driving source provided separately, and the rotating plate 500a ( It is provided to face each other on the 500b) and is composed of cylindrical rotary slits 501a and 501b that are individually rotatably installed in directions opposite to the direction of the ion beam, and the two modules are installed in directions perpendicular to each other. .
이와 같이 구성된 본 발명의 작용은 다음과 같다.The operation of the present invention configured as described above is as follows.
먼저, 아크챔버(1)에서 이온빔이 형성되면 추출슬릿(2)을 통하여 이온빔이 추출되고, 이후 이온분석기(3)를 통하여 원하는 질량의 이온빔만이 추출됨은 종래와 동일하다.First, when the ion beam is formed in the arc chamber 1, the ion beam is extracted through the extraction slit 2, and then only the ion beam of a desired mass is extracted through the ion analyzer 3 as in the related art.
한편, 이온분석기(3)를 통과한 이온빔은 수직 통형회전슬릿 모듈(5a) 및 수평 통형회전슬릿 모듈(5b)을 통과하게 되는데, 이 과정에서 이온빔의 포커싱 및 이물제거 작용이 이루어지게 된다.Meanwhile, the ion beam passing through the ion analyzer 3 passes through the vertical cylindrical rotating slit module 5a and the horizontal cylindrical rotating slit module 5b. In this process, the ion beam focuses and removes foreign substances.
즉, 이온분석기(3)를 통과한 이온빔은 먼저 수직 통형회전슬릿 모듈(5a)을 구성하는 통형회전슬릿(501a)을 통과하게 되며, 이에 따라 이온빔의 X축 포커싱이 이루어지게 된다.That is, the ion beam passing through the ion analyzer 3 first passes through the cylindrical rotating slit 501a constituting the vertical cylindrical rotating slit module 5a, and thus X-axis focusing of the ion beam is achieved.
이와 더불어, 이온빔 내의 이물중 수직성의 이물은 도 3에 나타낸 바와 같이, 수직 통형회전슬릿 모듈(5a)을 구성하는 회전판(500a)에 의해 공전함과 더불어 이온빔의 진행 경로와 마주보는 방향으로 회전하는 통형회전슬릿(501a)에 부딪혀 1차적으로 제거된다.In addition, the foreign matter of the foreign matter in the ion beam is rotated by the rotating plate 500a constituting the vertical cylindrical rotary slit module 5a and rotated in a direction facing the traveling path of the ion beam as shown in FIG. 3. It hits the cylindrical rotary slit 501a and is removed primarily.
즉, 회전판(500a)의 회전시, 회전판(500a) 상부면상에 수직방향으로 대향 설치됨과 더불어 개별적으로 회전가능하게 설치된 통형회전슬릿(501a) 또한 회전하므로, 결국 통형회전슬릿(501a)은 공전(公轉) 및 자전(自轉)을 동시에 행하는 셈이다.That is, when the rotary plate 500a rotates, the cylindrical rotary slits 501a installed on the upper surface of the rotary plate 500a in the vertical direction and individually rotatable also rotate, so that the cylindrical rotary slits 501a are idle ( It is to perform both public and autobiography.
이에 따라, 이온빔 내의 이물중 수직성의 이물은 공전 및 자전하는 통형회전슬릿(501a)에 부딪혀 제거되며, 이러한 이물제거 과정은 도 3을 통해 쉽게 확인 가능하다.Accordingly, the foreign matter perpendicular to the foreign material in the ion beam is removed by hitting the rotating rotary slit 501a that rotates and rotates, and this foreign material removal process can be easily identified through FIG. 3.
한편, 수직 통형회전슬릿 모듈(5a)을 통과한 이온빔은 그 다음에 설치된 수평 통형회전슬릿 모듈(5b)을 통과하게 되며, 이때에는 전술한 바와 동일한 원리로 이온빔의 Y축 포커싱이 이루어짐과 더불어 이온빔내의 이물중 수평성의 이물이 수평 통형회전슬릿 모듈(5b)의 통형회전슬릿(501b)에 부딪혀 2차적으로 제거된다.On the other hand, the ion beam passing through the vertical cylindrical rotary slit module 5a passes through the horizontal cylindrical rotary slit module 5b installed thereafter. In this case, the ion beam is Y-axis focused and the ion beam is performed in the same manner as described above. Out of the foreign material in the horizontal foreign matter hit the cylindrical rotary slit 501b of the horizontal cylindrical rotary slit module 5b and is removed secondarily.
이와 같이 하여, 수직 통형회전슬릿 모듈(5a)을 통과한 이온빔은 가속기(6)를 통해 2차적으로 가속되어 웨이퍼(7) 표면에 주사된다.In this way, the ion beam which has passed through the vertical cylindrical rotary slit module 5a is accelerated secondary through the accelerator 6 and scanned on the surface of the wafer 7.
이에 따라, 본 발명은 통형회전슬릿 모듈에 의해 이온빔의 X축·Y축 포커싱이 수행되며, 이와 동시에 이온빔의 이물이 하드웨어적으로 제어되므로써 훨씬 다량의 이물제어가 가능하게 된다.Accordingly, in the present invention, the X-axis and Y-axis focusing of the ion beam is performed by the cylindrical rotating slit module, and at the same time, the foreign material of the ion beam is controlled by hardware, and much more foreign material control is possible.
이상에서와 같이, 본 발명의 통형회전슬릿 모듈은 하드웨어적으로 이물을 제어하게 되므로써 종래에 비해 훨씬 다량의 이물제어가 가능하며, 이와 더불어 이온빔의 X축·Y축 포커싱을 동시에 행할 수 있게 된다.As described above, the cylindrical rotary slit module of the present invention is capable of controlling a large amount of foreign matters compared to the conventional one by controlling foreign matters in hardware, and at the same time, X-axis and Y-axis focusing of the ion beam can be performed at the same time.
이에 따라, 본 발명은 이온주입공정의 수율을 향상시킬 수 있게 된다.Accordingly, the present invention can improve the yield of the ion implantation step.
또한, 본 발명은 이온분석기 다음에 이물을 제어하기 위해 추가전압이 인가된 슬릿을 사용할 필요가 없게 되므로 회로적인 구성이 단순화된다.In addition, the present invention simplifies the circuit configuration since there is no need to use a slit to which an additional voltage is applied to control the foreign matter after the ion analyzer.
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Cited By (2)
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| KR100677046B1 (en) | 2005-09-21 | 2007-02-01 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | Ion implanting device |
| KR20180111851A (en) | 2016-02-10 | 2018-10-11 | 가부시키가이샤 토킨 | Composite magnet and manufacturing method |
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| JPH038323A (en) * | 1989-06-06 | 1991-01-16 | Nec Corp | Method and apparatus for ion implantation |
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1999
- 1999-11-22 KR KR1019990051913A patent/KR100335128B1/en active IP Right Grant
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