KR100416662B1

KR100416662B1 - 이온주입설비의 아크 챔버

Info

Publication number: KR100416662B1
Application number: KR10-2001-0084765A
Authority: KR
Inventors: 조대복
Original assignee: 동부전자 주식회사
Priority date: 2001-12-26
Filing date: 2001-12-26
Publication date: 2004-01-31
Also published as: KR20030054585A

Abstract

본 발명은 이온주입설비의 아크 챔버에 관한 것으로서, 필라멘트(200)로부터 방출되는 제 1 열전자가 캐소우드(100)에 충돌하여 제 2 열전자를 방출시키는 이온주입설비의 아크 챔버에 있어서, 아크 챔버(10; 도 1에 도시됨)의 내측면에 설치되는 캐소우드(100)와; 캐소우드(100)의 내측에 위치되어지며, 단면형상이 다각형으로 형성되는 단면형상을 가지는 리드부(210)가 구비되는 필라멘트(200)와; 다각형으로 형성되는 필라멘트(200)의 리드부(210)의 단면형상에 상응하는 형상을 가지는 장착홈(311,321)이 형성되며, 장착홈(311,321)에 필라멘트(200)의 리드부(210)를 장착함으로써 필라멘트(200)를 캐소우드(100)의 내측에 위치시키는 클램프(300)를 포함하는 것으로서, 필라멘트가 캐소우드 내측에 일정한 유격으로 설치되도록 필라멘트와 클램프를 조립시 이들간의 조립을 용이하게 하며, 필라멘트가 클램프로부터 하측으로 회전을 일으키지 못하도록 클램프에 안정적으로 지지됨으로써 필라멘트가 캐소우드의 내측면과 접촉되어 쇼트됨을 방지하여 필라멘트의 수명을 증가시키며, 장기의 가동율을 향상시키는 효과를 가진다.

Description

이온주입설비의 아크 챔버{ARC CHAMBER OF AN ION IMPLANTER}

본 발명은 이온주입설비의 아크 챔버에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 필라멘트가 캐소우드 내측에 일정한 유격으로 설치되도록 필라멘트와 클램프의 조립시 이들간의 조립을 용이하게 하며, 필라멘트가 클램프로부터 하측으로 회전을 일으키지 못하도록 하여 필라멘트가 캐소우드 내측면과 접촉되어 쇼트되는 것을 방지하는 이온주입설비의 아크 챔버에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 소자를 제조하기 위한 공정중 이온주입공정은 순수 실리콘(Si) 웨이퍼에 붕소(B), 알루미늄(Al), 인듐(In)과 같은 p형 불순물과 안티몬(Sb), 인(P), 비소(As)와 같은 n형 불순물 등을 플라즈마 이온빔 상태로 만든 후, 반도체 결정 속에 침투시켜 필요한 전도형 및 비저항의 소자를 얻는 공정으로 웨이퍼에 주입되는 불순물의 농도를 용이하게 조절할 수 있다는 점에서 많이 이용되고 있다.

이온주입공정을 수행하는 이온주입설비는 반응가스를 필라멘트(Filament)에서 방출되는 열전자와 강제 충돌시켜 중성상태의 반응가스에 전자를 떼어내어 양이온을 생성시키는 아크 챔버(Arc chamber)가 구비된다.

종래의 이온주입설비의 아크 챔버를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 아크 챔버를 도시한 단면도이고, 도 2는 종래의 아크 챔버의 필라멘트의 결합구조를 도시한 사시도이다. 도시된 바와 같이, 아크 챔버(10)의 하측에 반응가스가 공급되는 가스공급구(11)가 형성되고, 일측의 내측면에 캐소우드(Cathode; 20)가 지지플레이트(30)에 의해 설치되며, 캐소우드(20)의 내측에 필라멘트(40)가 클램프(50)에 의해 설치되고, 타측의 내측면에 리펠러(60)가 설치되며, 상측에는 플론트 슬릿(70)이 설치된다.

아크 챔버(10)는 가스공급구(11)에 연결되는 가스공급라인(도시 안됨)을 통해 내측으로 불순물이 포함된 반응가스를 공급받는다.

캐소우드(20)는 아크 챔버(10) 일측에 고정되는 지지플레이트(30)에 일단이 고정되어 아크 챔버(10)의 내측에 설치되는 내측관(21)과, 내측관(21)의 타단에 고정되는 앤드캡(22)과, 내측관(21)의 외주면에 나사결합됨과 아울러 일단이 지지플레이트(30)에 접하는 외측관(23)으로 이루어진다.

또한, 캐소우드(20)의 내측관(21) 및 외측관(23)은 몰리브덴(Mo)으로 형성되며, 앤드캡(22)은 텅스텐(W)으로 형성되어 있다.

한편, 지지플레이트(30)는 아크 챔버(10)의 하측 플랜지(12)에 고정된 절연블록(13)에 의해 아크 챔버(10)의 일측에 설치된다.

필라멘트(40)는 텅스텐(W) 재질로 형성됨과 아울러 단면적이 원형으로 형성되며, 필라멘트(40)의 리드부(41)가 도 2에서 나타낸 바와 같이, 클램프(50)에 지지되어 전기적으로 연결된 상태에서 캐소우드(20)의 내측관(21)에 설치된다.

클램프(50)는 절연블록(13)에 각각 고정되며 일단에 필라멘트(40)의 리드부(41)가 장착되는 제 1 장착홈(51a)이 각각 형성되는 두 개의 클램프 아암(51)과, 일측면에 필라멘트(40)의 리드부(41)가 장착되는 제 2 장착홈(52a)이 형성되며 클램프 아암(51)의 일단에 스크류(S)로 체결되는 고정부재(52)로 이루어진다.

따라서, 필라멘트(40)는 리드부(41)가 클램프 아암(51)의 장착홈(51a)과 고정부재(52)의 장착홈(52a)에 장착되어 전기적으로 연결된 상태에서 이들이 스크류(S)로 체결됨으로써 필라멘트(40)는 캐소우드(20)의 내측관(21)에 설치된다.

또한, 클램프(50)는 그 하단에 전력공급탱크(도시 안됨)와 전기적으로 연결되는 접속부재(80)가 각각 연결된다.

한편, 리펠러(60)는 가스분자를 접촉하기 위해 가스이온화 영역내로 전자를 편향하는 아크 챔버(10) 내측에 위치하며 몰리브덴(Mo)으로 형성되는 금속관(61)과, 금속관(61)을 아크 챔버(10)의 내측면으로부터 절연시키는 세라믹 절연체(62)로 이루어진다.

프론트 슬릿(70)은 아크 챔버(10)로부터 발생되는 이온이 아크 챔버(10)를 빠져 나올 때 경로를 제공하는 슬릿(71)이 형성되며, 이 슬릿(71)은 이온이 통과시 퍼지지 않도록 내측면이 일정한 각도로 경사지도록 형성된다.

이와 같은 구조로 이루어진 종래의 아크 챔버는 전력공급탱크로부터 접속부재(80)와 클램프(50)를 따라 텅스텐(W) 재질로 형성된 필라멘트(40)에 전압이 인가되면 필라멘트(40)는 가열되어 제 1 열전자를 발생하여 캐소우드(20)의 앤드캡(22)에 충격을 가하게 되고, 앤드캡(22)이 제 1 열전자의 충돌에 의해 충분히 가열되면 제 1 열전자에 대해 소정 비율 증폭된 제 2 열전자를 아크 챔버(10)의 내측으로 방출하여 반응가스의 분자를 때려 이온 플라즈마를 발생시키며, 이온 플라즈마 내의 이온이 이온 빔을 형성하여 프론트 슬릿(70)의 슬릿(71)을 통해 외측으로 빠져 나간다.

그러나, 이러한 종래의 아크 챔버는 필라멘트(40)가 캐소우드(20)의 내측에일정한 유격으로 설치되도록 필라멘트(40)와 클램프(50)를 조립해야 함에도 불구하구 작업자가 필라멘트(40)와 클램프(50)를 조립시 필라멘트(40)의 리드부(41) 및 클램프(50)의 장착홈(51a,52a)이 원형으로 형성되어 있어 이들간의 적정한 조립위치를 파악하기 곤란하며, 이로 인해 필라멘트(40)가 캐소우드(20)의 내측에 설치시 이들간의 유격이 일정하지 못하여 필라멘트(40)의 수명이 단축되는 문제점을 가지고 있었다.

또한, 필라멘트(40)가 캐소우드(20) 내측에 정확한 유격을 가지도록 클램프(50)에 조립되어 지지되더라도 시간이 흐를수록 필라멘트(40)가 클램프(50)의 장착홈(51a,52b)을 중심으로 하측으로 회전을 일으켜 캐소우드(20)의 내측면과 접촉됨으로써 통전되어 쇼트되며, 심지어는 쇼트로 인해 발생되는 고열에 의해 필라멘트(40)가 타버리는 문제점을 가지고 있었다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 필라멘트가 캐소우드 내측에 일정한 유격으로 설치되도록 필라멘트와 클램프를 조립시 이들간의 조립을 용이하게 하며, 필라멘트가 클램프로부터 하측으로 회전을 일으키지 못하도록 클램프에 안정적으로 지지됨으로써 필라멘트가 캐소우드의 내측면과 접촉되어 쇼트됨을 방지하여 필라멘트의 수명을 증가시키며, 장기의 가동율을 향상시키는 이온주입설비의 아크 챔버를 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은, 필라멘트로부터 방출되는 제 1 열전자가 캐소우드에 충돌하여 제 2 열전자를 방출시키는 이온주입설비의 아크 챔버에 있어서, 아크 챔버의 내측면에 설치되는 캐소우드와; 캐소우드의 내측에 위치되어지며, 단면형상이 다각형으로 형성되는 단면형상을 가지는 리드부가 구비되는 필라멘트와; 다각형으로 형성되는 필라멘트의 리드부의 단면형상에 상응하는 형상을 가지는 장착홈이 형성되며, 장착홈에 필라멘트의 리드부를 장착함으로써 필라멘트를 캐소우드의 내측에 위치시키는 클램프를 포함하는 것을 특징으로 한다.

클램프는 아크 챔버의 외측에 절연되도록 각각 고정되는 한 쌍의 클램프 아암과, 클램프 아암의 일단에 결합되는 한 쌍의 고정부재로 이루어지며, 클램프 아암과 고정부재가 서로 결합되는 면에 필라멘트의 리드부가 장착되는 제 1 장착홈과 제 2 장착홈이 각각 형성되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 이온주입설비의 아크 챔버를 도시한 단면도이고,

도 2는 종래의 이온주입설비의 아크 챔버의 필라멘트의 결합구조를 도시한 사시도이고,

도 3은 본 발명에 따른 이온주입설비의 아크 챔버의 필라멘트의 결합구조를 도시한 사시도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 ; 캐소오드 110 ; 내측관

120 ; 앤드캡 130 ; 외측관

200 ; 필라멘트 210 ; 리드부

300 ; 클램프 310 ; 클램프 아암

311 ; 제 1 장착홈 320 ; 고정부재

321 ; 제 2 장착홈

이하, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 1과 동일한 부분에 대해서는 동일부호를 부여하고 그 설명은 생략하기로 하겠다.

도 3은 본 발명에 따른 이온주입설비의 아크 챔버의 필라멘트의 결합구조를 도시한 사시도이다. 도시된 바와 같이, 필라멘트(200)로부터 방출되는 제 1 열전자가 캐소우드(100)에 충돌하여 제 2 열전자를 방출시키는 본 발명에 따른 이온주입설비의 아크 챔버는 아크 챔버(10 ; 도 1에 도시됨)의 내측면에 설치되는 캐소우드(Cathode; 100)와, 단면형상이 다각형으로 형성되는 단면형상을 가지는 리드부(210)가 구비되는 필라멘트(Filament; 200)와, 다각형으로 형성되는 필라멘트(200)의 리드부(210)의 단면형상에 상응하는 형상을 가지는 장착홈(311,321)이 형성되는 클램프(Clamp; 300)를 포함한다.

캐소우드(100)는 지지플레이트(30; 도 1에 도시됨)에 의해 아크 챔버(10; 도 1에 도시됨)의 내측에 설치되는 내측관(110)과, 내측관(110)의 타단에 고정되는 앤드캡(120)과, 내측관(110)의 외주면에 나사결합되는 외측관(130)으로 이루어지고, 내측관(110) 및 외측관(130)은 몰리브덴(Mo)으로 형성되며, 앤드캡(120)은 텅스텐(W)으로 형성된다.

필라멘트(200)는 텅스텐(W) 재질로 형성되며, 캐소우드(100)의 내측관(110) 내측에 위치됨으로써 전압의 인가에 의해 가열되어 제 1 열전자를 발생하여 캐소우드(100)의 앤드캡(120)에 충격을 가하여 앤드캡(120)이 제 2 열전자를 아크 챔버(10; 도 1에 도시됨) 내부로 방출시키도록 한다.

또한, 클램프(200)는 단면형상이 다각형으로 형성되는 단면형상을 가지는 리드부(210)가 양측으로 각각 구비된다.

클램프(300)는 다각형으로 형성되는 필라멘트(200)의 리드부(210)의 단면형상에 상응하는 형상을 가지는 장착홈(311,321)을 형성하며, 장착홈(311,321)에 필라멘트(200)의 리드부(210)를 장착함으로써 필라멘트(200)를 캐소우드(100)의 내측관(110) 내측에 위치시킨다.

또한, 클램프(300)는 도 3에서 나타낸 바와 같이, 아크 챔버(10; 도 1에 도시됨)의 외측에 절연되도록 각각 고정되는 한 쌍의 클램프 아암(310)과, 클램프 아암(310)의 일단에 스크류(S)로 결합되는 한 쌍의 고정부재(320)로 이루어지며, 클램프 아암(310)과 고정부재(320)가 서로 결합되는 면에 필라멘트(200)의 리드부(210)가 장착되는 제 1 장착홈(311)과 제 2 장착홈(321)이 각각 형성됨과 아울러 상응하는 위치에 나사홀(312,322)이 각각 형성된다.

따라서, 클램프 아암(310)과 고정부재(320)의 제 1 장착홈(311) 및 제 2 장착홈(312)에 필라멘트(200)의 리드부(210)가 장착된 상태에서 나사홀(312,322)에 스크류(S)로 체결됨으로써 클램프(300)에 필라멘트(200)는 결합됨과 아울러 전기적으로 연결된다.

필라멘트(200)의 리드부(210)가 다각형의 단면형상을 가짐과 동시에 리드부(210)가 장착되는 클램프(300)의 제 1 장착홈(311)과 제 2 장착홈(312)이 리드부(210)의 다각형의 단면형상과 상응하는 형상을 가짐으로써 필라멘트(200)를 클램프(300)에 조립시 필라멘트(200)의 리드부(210)가 클램프(300)의 제 1 장착홈(311)과 제 2 장착홈(312)의 정해진 위치에 정확하게 장착됨으로써 필라멘트(200)를 캐소우드(100)의 내측에 설치시 이들간의 유격을 일정하게 유지되도록 필라멘트(200)와 클램프(300)를 조립하는 것이 용이하다.

또한, 필라멘트(200)가 클램프(300)에 조립되어 지지시 장시간이 경과하더라도 필라멘트(200)의 리드부(210)가 클램프(300)의 제 1 장착홈(311)과 제 2 장착홈(312)을 중심으로 하측으로 회전을 일으키지 않기 때문에 필라멘트(200)와 캐소우드(100)의 내측관(110)이 상호 접촉되어 쇼트되는 사고는 발생되지 않으며, 이로 인해 필라멘트(200)를 장기간 사용할 수 있을뿐만 아니라 장비의 가동율을 향상시킨다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 이온주입설비의 아크 챔버는 필라멘트가 캐소우드 내측에 일정한 유격으로 설치되도록 필라멘트와 클램프를 조립시 이들간의 조립을 용이하게 하며, 필라멘트가 클램프로부터 하측으로 회전을 일으키지 못하도록 클램프에 안정적으로 지지됨으로써 필라멘트가 캐소우드의 내측면과 접촉되어 쇼트됨을 방지하여 필라멘트의 수명을 증가시키며, 장기의 가동율을 향상시키는 효과를 가지고 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 이온주입설비의 아크 챔버를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims

필라멘트로부터 방출되는 제 1 열전자가 캐소우드에 충돌하여 제 2 열전자를 방출시키는 이온주입설비의 아크 챔버에 있어서,

상기 아크 챔버의 내측면에 설치되는 캐소우드와;

상기 캐소우드의 내측에 위치되어지며, 단면형상이 다각형으로 형성되는 단면형상을 가지는 리드부가 구비되는 필라멘트와;

다각형으로 형성되는 상기 필라멘트의 리드부의 단면형상에 상응하는 형상을 가지는 장착홈이 형성되며, 상기 장착홈에 상기 필라멘트의 리드부를 장착함으로써 상기 필라멘트를 상기 캐소우드의 내측에 위치시키는 클램프;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온주입설비의 아크 챔버.
제 1 항에 있어서, 상기 클램프는,

상기 아크 챔버의 외측에 절연되도록 각각 고정되는 한 쌍의 클램프 아암과, 상기 클램프 아암의 일단에 결합되는 한 쌍의 고정부재로 이루어지며,

상기 클램프 아암과 상기 고정부재가 서로 결합되는 면에 상기 필라멘트의 리드부가 장착되는 제 1 장착홈과 제 2 장착홈이 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 이온주입설비의 아크 챔버.